JP6060515B2 - 電子機器および給電システム - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(充電中で負荷が起動した場合に、点灯状態に固定化させる例)
2.第2の実施の形態(充電中で負荷が起動した場合に、消灯状態に固定化させる例)
3.第3の実施の形態(第1,第2の実施の形態の手法を組み合わせて利用する例)
4.変形例(充電中で負荷が起動した場合に、負荷への電力供給経路を遮断する例)
5.その他の変形例(電界を用いて非接触に電力伝送を行う給電システムの例等)
[給電システム4の全体構成]
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る給電システム(給電システム4)の外観構成例を表したものであり、図2は、この給電システム4のブロック構成例を表したものである。給電システム4は、磁界を用いて(磁気共鳴や電磁誘導等を利用して;以下同様)、非接触に電力伝送(電力供給,給電,送電)を行うシステム(非接触型の給電システム)である。この給電システム4は、給電装置1(1次側機器)と、給電対象機器としての1または複数の電子機器(ここでは2つの電子機器2A,2B;2次側機器)とを備えている。
給電装置1は、上記したように、磁界を用いて電子機器2A,2Bに対して電力伝送(送電)を行うもの(充電トレー)である。この給電装置1は、例えば図2に示したように、送電部110、交流信号発生回路(高周波電力発生回路)111および制御部112を有する送電装置11を備えている。
電子機器2A,2Bは、例えば、テレビ受像機に代表される据え置き型電子機器や、携帯電話やデジタルカメラに代表される、充電池(バッテリー)を含む携帯型の電子機器等からなる。これらの電子機器2A,2Bは、例えば図2に示したように、受電装置21と、この受電装置21から供給される電力に基づいて所定の動作(電子機器としての機能を発揮させる動作)を行う負荷22とを備えている。また、受電装置21は、受電部210、整流回路211、電圧安定化回路212、充電回路213(充電部)、バッテリー214(2次電池)、状態報知部215および制御部216を有している。
図3は、図2に示した給電装置1および電子機器2A,2B内の各ブロックの詳細構成例を回路図で表したものである。
送電部110は、磁界を用いて電力伝送を行う(磁束を発生させる)ための送電コイルL1と、この送電コイルL1とともにLC共振回路を形成するためのコンデンサC1p,C1sとを有している。コンデンサC1sは、送電コイルL1に対して電気的に直列接続されている。つまり、コンデンサC1sの一端と送電コイルL1の一端とが、互いに接続されている。また、このコンデンサC1sの他端と送電コイルL1の他端とがコンデンサC1pに並列接続され、送電コイルL1とコンデンサC1pとの接続端は接地されている。
交流信号発生回路111は、スイッチング素子としての1つのトランジスタ(図示せず)を有するスイッチングアンプ(いわゆるE級アンプ)を用いて構成されている。この交流信号発生回路111には、制御部112から送電用の制御信号CTLが供給されるようになっている。この制御信号CTLは、図3中に示したように、所定のデューティ比を有するパルス信号からなる。また、例えば図4(A),(B)に示したように、この制御信号CTLにおけるデューティ比を制御することにより、後述するパルス幅変調がなされるようになっている。
受電部210は、送電部110から伝送された(磁束から)電力を受け取るための受電コイルL2と、この受電コイルL2とともにLC共振回路を形成するためのコンデンサC2p,C2sとを有している。コンデンサC2pは、受電コイルL2に対して電気的に並列接続され、コンデンサC2sは、受電コイルL2に対して電気的に直列接続されている。すなわち、コンデンサC2sの一端は、コンデンサC2pの一端および受電コイルL2の一端に接続されている。また、コンデンサC2sの他端は、整流回路211における一方の入力端子に接続され、受電コイルL2の他端およびコンデンサC2pの他端はそれぞれ、整流回路211における他方の入力端子に接続されている。
整流回路211は、ここでは4つの整流素子(ダイオード)D1〜D4を用いて構成されている。具体的には、整流素子D1のアノードおよび整流素子D3のカソードは、互いに整流回路211における一方の入力端子に接続され、整流素子D1のカソードおよび整流素子D2のカソードは、互いに整流回路211における出力端子に接続されている。また、整流素子D2のアノードおよび整流素子D4のカソードは、互いに整流回路211における他方の入力端子に接続され、整流素子D3のアノードおよび整流素子D4のアノードは、互いに接地されている。このような構成により整流回路211では、受電部210から供給された交流電力を整流し、直流電力(受電電力)を電圧安定化回路212へ供給するようになっている。
充電回路213は、電圧安定化後の直流電力(受電電力)に基づいて、前述したように、バッテリー214への充電を行うようになっている。この充電回路213はまた、ここでは、以下説明する状態報知部215における点灯制御部215Aを内蔵している。
状態報知部215もまた、電圧安定化後の直流電力(受電電力)に基づいて、前述した機器状態を外部へ報知するようになっている。この状態報知部215は、図3に示したように、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等からなる発光素子(点灯部)215Lと、上記した点灯制御部215Aと、スイッチ素子としての1つ(1種類)のトランジスタTr1(第1のスイッチ素子)とを有している。なお、このトランジスタTr1は、ここではn型のFET(Field Effective Transistor;電界効果型トランジスタ)からなる。
(1.全体動作の概要)
この給電システム4では、給電装置1内の交流信号発生回路111が、外部電源9から供給される電力に基づいて、送電部110内の送電コイルL1およびコンデンサC1p,C1s(LC共振回路)に対して、電力伝送を行うための所定の高周波電力(交流信号Sac)を供給する。これにより、送電部110内の送電コイルL1において磁界(磁束)が発生する。このとき、給電装置1の上面(給電面S1)に、給電対象機器(充電対象機器)としての電子機器2A,2Bが置かれる(または近接する)と、給電装置1内の送電コイルL1と電子機器2A,2B内の受電コイルL2とが、給電面S1付近にて近接する。
また、本実施の形態の給電システム4では、電子機器2A,2B内に、これらの電子機器2A,2Bの機器状態を外部へ報知する手段(状態報知部215)が設けられている。この状態報知部215は、給電装置1から受け取った受電電力に基づいて(受電電力を直接もしくは間接的に用いて)、そのような機器状態を外部へ報知する。
したがって、例えば図8に示した比較例のように、充電中において電子機器内の負荷が起動した場合に、以下のような問題が生じることがある。すなわち、電子機器内での最大消費電力(前述した図中の電力P31に相当)が磁界を用いた非接触給電により得られた受電電力(前述した電力P2に相当)を上回る状況が頻繁に発生する場合に、以下説明するユーザによる機器状態の誤判断が生じるおそれがある。
そこで本実施の形態の給電システム4では、以下のようにして上記比較例における問題を解決している。すなわち、電子機器2A,2B内の制御部216は、バッテリー214への充電中において負荷22が起動した場合に、この負荷22の前段側の電力経路を所定の状態に強制的に設定する。
[給電システム4Aの構成]
図11は、第2の実施の形態に係る給電システム(給電システム4A)の構成例を、ブロック図および回路図で表わしたものである。この給電システム4Aは、第1の実施の形態の給電システム4において、給電対象機器として電子機器2A,2Bの代わりに電子機器2C,2Dを設けたものであり、他の構成は同様となっている。
状態報知部215Cは、発光素子215Lと、点灯制御部215Aと、スイッチ素子としての1つ(1種類)のトランジスタTr2(第2のスイッチ素子)とを有している。すなわち、この状態報知部215Cは、状態報知部215において、スイッチ素子としてトランジスタTr1の代わりにトランジスタTr2を設けたものに対応し、他の構成は同等となっている。
このような構成の給電システム4Aでは、電子機器2C,2Dにおいて、以下説明するようにして状態報知動作が行われる。
まず、通常動作時には、例えば図12に示した実施例2のように、充電中においては以下のようになる。つまり、まず、充電回路213は、第1の実施の形態と同様に、電圧安定化回路212から供給される電力P2に基づいて、負荷22に対して電力P31を供給する。また、それとともに、この電力P2から負荷22での消費電力(電力P31に相当)を差し引いた余剰電力(電力P32)を用いて、バッテリー214への充電を行う。そして、点灯制御部215Aは、このようなバッテリー214への充電中であることを検知し、トランジスタTr0をオン状態に設定する。また、制御部216は、負荷22からこの負荷22が起動中ではない旨の情報を取得して検知すると、トランジスタTr2をオン状態に設定する。これにより、電流I0が発光素子215Lに流れ、この発光素子215Lが点灯状態となる。その結果、バッテリー214への充電中である旨の機器状態が、外部へ報知される。
一方、充電中での負荷22の起動時には、例えば図14に示した実施例2のように、余剰電力(電力P32)が発生している期間では、以下のようになる。つまり、まず、充電回路213は、上記した通常動作時における充電中と同様に、電圧安定化回路212から供給される電力P2に基づいて、負荷22に対して電力P31を供給する。また、それとともに、この電力P2から負荷22での消費電力(電力P31に相当)を差し引いた余剰電力(電力P32)を用いて、バッテリー214への充電を行う。そして、点灯制御部215Aは、このようなバッテリー214への充電中であることを検知し、トランジスタTr0をオン状態に設定する。また、制御部216は、負荷22からこの負荷22が起動中である旨の情報を取得して検知すると、前述したように、トランジスタTr2をオフ状態に設定する。これにより、トランジスタTr0自体はオン状態であるのにも関わらず、電流I0が発光素子215Lに流れなくなり、発光素子215Lが消灯状態となる。
[給電システム4Bの構成]
図16は、第3の実施の形態に係る給電システム(給電システム4B)の構成例を、ブロック図および回路図で表わしたものである。この給電システム4Bは、第1の実施の形態の給電システム4において、給電対象機器として電子機器2A,2Bの代わりに電子機器2E,2Fを設けたものであり、他の構成は同様となっている。
状態報知部215Eは、発光素子215Lと、点灯制御部215Aと、スイッチ素子としての2つ(2種類)のトランジスタTr1,Tr2とを有している。すなわち、この状態報知部215Eは、状態報知部215におけるトランジスタTr1と、状態報知部215CにおけるトランジスタTr2との双方を、組み合わせて設けたものに対応し、他の構成は同等となっている。
このような構成の給電システム4Bでは、電子機器2E,2Fにおいて、以下説明するようにして状態報知動作が行われる。
まず、通常動作時には充電中および充電完了後とも、第1または第2の実施の形態と同様にして、状態報知動作がなされる。
一方、負荷22の起動時には、例えば図17に示した実施例3−1のようにして、状態報知動作がなされる。すなわち、制御部216では第1の実施の形態と同様に、トランジスタTr1をオン状態に設定して電力経路(電流I1の経路)を強制的に導通状態とすることにより、発光素子215Lを点灯状態に固定化させる。つまり、トランジスタTr1がオン状態となって発光素子215Lに電流I1が強制的に流れることとなるように、制御部216がトランジスタTr1のゲート電位を制御する。なお、この場合の例では、制御部216は、負荷22の起動時においてもトランジスタTr2がオン状態となるように制御する。
続いて、これまで説明した第1〜第3の実施の形態に共通の変形例について説明する。なお、これら第1〜第3の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
以上、実施の形態および変形例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
また、上記実施の形態等では、1次側機器としての給電装置から2次側機器としての電子機器に対して、磁界を用いて非接触に電力伝送(給電)を行う給電システムの場合を例に挙げて説明したが、これには限られない。すなわち、本開示内容は、1次側機器としての給電装置から2次側機器としての電子機器に対して、電界(電界結合)を用いて非接触に電力伝送を行う給電システムにおいても適用することが可能であり、上記実施の形態等と同様の効果を得ることが可能である。
(1)
磁界または電界を用いて伝送された電力を受け取る受電部と、
2次電池と、
前記受電部により受け取った受電電力に基づいて、前記2次電池への充電を行う充電部と、
供給される電力に基づいて所定の動作を行う負荷と、
前記2次電池への充電中において前記負荷が起動した場合に、前記負荷の前段側の電力経路を所定の状態に強制的に設定する制御部と
を備えた電子機器。
(2)
自身の機器状態を外部へ報知する状態報知部を備え、
前記制御部は、
前記充電中において前記負荷が起動した場合には、前記電力経路を強制的に設定することにより、前記状態報知部による報知態様を強制的に固定化させる
上記(1)に記載の電子機器。
(3)
前記状態報知部は、前記機器状態としての前記2次電池への充電中および充電完了後の各状態を、区別した報知態様にて報知する
上記(2)に記載の電子機器。
(4)
前記状態報知部は、
前記充電中および充電完了後の各状態を、点灯状態に応じて報知する点灯部と、
前記点灯部の点灯状態を制御する点灯制御部と
を有し、
前記制御部は、
前記充電中において前記負荷が起動した場合には、前記点灯制御部による点灯制御によらずに前記点灯部の点灯状態が固定化されるように制御する
上記(3)に記載の電子機器。
(5)
前記状態報知部は、1または複数種類のスイッチ素子を有し、
前記制御部は、
前記充電中において前記負荷が起動した場合には、前記1または複数種類のスイッチ素子のうちの少なくとも1種類のオン・オフ状態を設定して前記電力経路を強制的に設定することにより、前記点灯部の点灯状態を固定化させる
上記(4)に記載の電子機器。
(6)
前記状態報知部は、前記1または複数種類のスイッチ素子としての第1のスイッチ素子を有し、
前記制御部は、
前記充電中において前記負荷が起動した場合には、前記第1のスイッチ素子をオン状態に設定して前記電力経路を強制的に導通状態とすることにより、前記点灯部を点灯状態に固定化させる
上記(5)に記載の電子機器。
(7)
前記状態報知部は、前記1または複数種類のスイッチ素子としての第2のスイッチ素子を有し、
前記制御部は、
前記充電中において前記負荷が起動した場合には、前記第2のスイッチ素子をオフ状態に設定して前記電力経路を強制的に遮断状態とすることにより、前記点灯部を消灯状態に固定化させる
上記(5)に記載の電子機器。
(8)
前記制御部は、前記充電中において前記負荷が起動した場合に、前記受電電力の供給状況と前記負荷での電力消費状況とに応じて、前記点灯部の点灯状態を固定化させる
上記(4)ないし(7)のいずれかに記載の電子機器。
(9)
前記制御部は、
前記受電電力から前記負荷での消費電力を差し引いてなると共に前記2次電池への充電に用いられる余剰電力の発生期間が相対的に高比率である場合には、前記電力経路を強制的に導通状態とすることにより、前記点灯部を点灯状態に固定化させ、
前記余剰電力の発生期間が相対的に低比率である場合には、前記電力経路を強制的に遮断状態とすることにより、前記点灯部を消灯状態に固定化させる
上記(8)に記載の電子機器。
(10)
前記負荷への電力供給経路上に第3のスイッチ素子が設けられ、
前記制御部は、
前記充電中において前記負荷が起動した場合には、前記第3のスイッチ素子をオフ状態に設定することにより、前記電力経路としての前記負荷への電力供給経路を、強制的に遮断状態とする
上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の電子機器。
(11)
前記制御部は、
前記充電中に前記負荷が起動した場合において、前記2次電池における充電量が所定の閾値未満であるときに、前記第3のスイッチ素子をオフ状態に設定する
上記(10)に記載の電子機器。
(12)
1または複数の電子機器と、
前記電子機器に対して磁界または電界を用いた電力伝送を行う給電装置と
を備え、
前記電子機器は、
前記給電装置から伝送された電力を受け取る受電部と、
2次電池と、
前記受電部により受け取った受電電力に基づいて、前記2次電池への充電を行う充電部と、
供給される電力に基づいて所定の動作を行う負荷と、
前記2次電池への充電中において前記負荷が起動した場合に、前記負荷の前段側の電力経路を所定の状態に強制的に設定する制御部と
を有する給電システム。
Claims (12)
- 磁界または電界を用いて伝送された電力を受け取る受電部と、
2次電池と、
前記受電部により受け取った受電電力に基づいて、前記2次電池への充電を行う充電部と、
供給される電力に基づいて所定の動作を行う負荷と、
自身の機器状態を外部へ報知する状態報知部と、
前記2次電池への充電中において前記負荷が起動した場合に、前記負荷の前段側の電力経路を所定の状態に強制的に設定する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記充電中において前記負荷が起動した場合に、前記受電電力の供給状況と前記負荷での電力消費状況とに応じて、前記状態報知部による報知態様を強制的に固定化させる
電子機器。 - 前記制御部は、前記充電中において前記負荷が起動した場合には、前記電力経路を強制的に設定することにより、前記状態報知部による報知態様を強制的に固定化させる
請求項1に記載の電子機器。 - 前記状態報知部は、前記機器状態としての前記2次電池への充電中および充電完了後の各状態を、区別した報知態様にて報知する
請求項1または請求項2に記載の電子機器。 - 前記状態報知部は、
前記2次電池への充電中および充電完了後の各状態を、点灯状態に応じて報知する点灯部と、
前記点灯部の点灯状態を制御する点灯制御部と
を有し、
前記制御部は、
前記充電中において前記負荷が起動した場合には、前記点灯制御部による点灯制御によらずに前記点灯部の点灯状態が固定化されるように制御する
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記状態報知部は、1または複数種類のスイッチ素子を有し、
前記制御部は、前記充電中において前記負荷が起動した場合には、前記1または複数種類のスイッチ素子のうちの少なくとも1種類のオン・オフ状態を設定して前記電力経路を強制的に設定することにより、前記点灯部の点灯状態を固定化させる
請求項4に記載の電子機器。 - 前記状態報知部は、前記1または複数種類のスイッチ素子としての第1のスイッチ素子を有し、
前記制御部は、前記充電中において前記負荷が起動した場合には、前記第1のスイッチ素子をオン状態に設定して前記電力経路を強制的に導通状態とすることにより、前記点灯部を点灯状態に固定化させる
請求項5に記載の電子機器。 - 前記状態報知部は、前記1または複数種類のスイッチ素子としての第2のスイッチ素子を有し、
前記制御部は、前記充電中において前記負荷が起動した場合には、前記第2のスイッチ素子をオフ状態に設定して前記電力経路を強制的に遮断状態とすることにより、前記点灯部を消灯状態に固定化させる
請求項5に記載の電子機器。 - 前記制御部は、前記充電中において前記負荷が起動した場合に、前記受電電力の供給状況と前記負荷での電力消費状況とに応じて、前記点灯部の点灯状態を固定化させる
請求項4ないし請求項7のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記制御部は、
前記受電電力から前記負荷での消費電力を差し引いてなると共に前記2次電池への充電に用いられる余剰電力の発生期間が相対的に高比率である場合には、前記電力経路を強制的に導通状態とすることにより、前記点灯部を点灯状態に固定化させ、
前記余剰電力の発生期間が相対的に低比率である場合には、前記電力経路を強制的に遮断状態とすることにより、前記点灯部を消灯状態に固定化させる
請求項8に記載の電子機器。 - 前記負荷への電力供給経路上に第3のスイッチ素子が設けられ、
前記制御部は、前記充電中において前記負荷が起動した場合には、前記第3のスイッチ素子をオフ状態に設定することにより、前記電力経路としての前記負荷への電力供給経路を、強制的に遮断状態とする
請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記制御部は、前記充電中に前記負荷が起動した場合において、前記2次電池における充電量が所定の閾値未満であるときに、前記第3のスイッチ素子をオフ状態に設定する
請求項10に記載の電子機器。 - 1または複数の電子機器と、
前記電子機器に対して磁界または電界を用いた電力伝送を行う給電装置と
を備え、
前記電子機器は、
前記給電装置から伝送された電力を受け取る受電部と、
2次電池と、
前記受電部により受け取った受電電力に基づいて、前記2次電池への充電を行う充電部と、
供給される電力に基づいて所定の動作を行う負荷と、
自身の機器状態を外部へ報知する状態報知部と、
前記2次電池への充電中において前記負荷が起動した場合に、前記負荷の前段側の電力経路を所定の状態に強制的に設定する制御部と
を有し、
前記制御部は、前記充電中において前記負荷が起動した場合に、前記受電電力の供給状況と前記負荷での電力消費状況とに応じて、前記状態報知部による報知態様を強制的に固定化させる
給電システム。
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