JP2010273472A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被充電装置の状態、種類の如何に関わらず、当該被充電装置を的確に充電することができる充電装置を提供する。
【解決手段】ＣＰＵ１０２は、充電装置１００の上に物体が置かれたことを検出した場合に、その位置を判定し、物体の位置に対応する給電コイル１０３を選択する。そして、ＣＰＵ１０２は、その物体が給電対象の被充電装置１２０であるか否か認証するために、選択された給電コイル１０３を認証モードで動作させる。また、ＣＰＵ１０２は、認証モードの動作の結果、その物体が給電対象の被充電装置１２０であると認証した場合に、被充電装置１２０に給電するための給電モードで給電コイル１０３を動作させる。
【選択図】図３ａ

Description

本発明は、充電装置に関する。

非接触で被充電装置を充電する充電システムが提案されている。例えば、特許文献１には、充電装置側から発生する漏れ磁束によって、充電装置を制御する充電システムが記載されている。また、特許文献２には、充電装置側から発生する磁束の変化によって、充電装置を制御する充電システムが記載されている。

特開平７−３９０７８号公報 特開平１０−３２７５３９号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載されているような充電システムでは、一種の被充電装置を所定の位置に配置しなければ充電することはできなかった。

そこで、本発明は、被充電装置の状態、種類の如何に関わらず、当該被充電装置を的確に充電することができる充電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る充電装置は、磁界を発生して被充電装置に電力を供給する複数の給電コイルを有する充電装置において、前記充電装置の上に物体が置かれたことを検出する検出手段と、前記検出手段により前記物体が置かれたことが検出された場合に、その位置を判定する判定手段と、前記判定手段により判定された前記物体の位置に対応する前記給電コイルを選択する選択手段とを有し、前記充電装置の上の前記物体が給電対象の前記被充電装置であるか否か認証するために、前記選択手段により選択された前記給電コイルを認証モードで動作させ、前記認証モードの動作の結果、前記充電装置の上の前記物体が給電対象の前記被充電装置であると認証された場合に、前記被充電装置に給電するための給電モードで前記給電コイルを動作させることを特徴とする。

本発明の充電装置によれば、被充電装置の状態、種類の如何に関わらず、当該被充電装置を的確に充電することができる。

本発明の実施の形態に係る充電システムの構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す充電装置が有する給電コイル、磁界検出用コイル及び探索用磁界発生コイルの配置の一例を示す図である。 図１に示す充電装置によって実行される給電処理の第１の例を示すフローチャートである。 図１に示す充電装置によって実行される給電処理の第１の例を示すフローチャートである。 図１に示す充電装置によって実行される給電処理の第１の例を示すフローチャートである。 図１に示す被充電装置によって実行される受電処理の一例を示すフローチャートである。 図１に示す充電装置によって実行される給電処理の第２の例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態に係る充電システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示す充電システムは、充電装置１００と、電子機器である被充電装置１２０とを有する。

まず、図１を参照して、充電装置１００の構成の一例を説明する。

電源１０１は、充電装置１００を構成している各ブロックのそれぞれに電源を供給する。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０２は、充電装置１００全体を制御する。

給電コイル１０３は、被充電装置１２０に対して給電を行う際に磁力を発生する。給電用セレクタ１０４は、給電コイル１０３に接続されており、どの給電コイル１０３に電流を流して給電動作を行わせるかを選択する。

給電制御部１０５は、ＣＰＵ１０２に接続されており、ＣＰＵ１０２からの命令によって給電用セレクタ１０４を制御して被充電装置１２０に与える磁力を制御する。

磁界検出用コイル１０６は、複数のコイルから成っており、探索用磁界発生コイル１０９が発生した磁界の強さの変化を検出することで、充電装置１００の上にものが置かれたことを検出する。

検出用セレクタ１０７は、磁界検出用コイル１０６が接続されていて、ＣＰＵ１０２からの命令によって磁界検出用コイル１０６を選択してその選択した磁界検出用コイル１０６の信号を出力する。

検出演算部１０８は、検出用セレクタ１０７から出力されてくる磁界検出用コイル１０６の信号の変化を演算して、ＣＰＵ１０２から要求があった場合に演算結果を出力する。

探索用磁界発生コイル１０９は、磁界検出用コイル１０６が磁界の変化を検出するための磁界を発生させる。スイッチ（ＳＷ）１１０は、探索用磁界発生コイル１０９に接続されており、探索用磁界発生コイル１０９に流す電流をスイッチングする。

駆動制御部１１１は、ＣＰＵ１０２と接続されており、ＣＰＵ１０２からの命令によってスイッチ１１０を制御して、探索用磁界発生コイル１０９に流す電流の制御を行う。通信回路１１２は、ＣＰＵ１０２の指令によって被充電装置１２０と無線通信を行う。

ここで、給電コイル１０３と給電用セレクタ１０４は、磁界を発生して電力を供給し、磁界の強さを制御可能な給電手段として機能する。また、探索用磁界発生コイル１０９とスイッチ１１０は、上面に物体が設置されたか否かを検出するために磁界を発生する探索用磁界発生手段として機能する。また、磁界検出用コイル１０６と検出用セレクタ１０７は、探索用磁界発生手段が発生した磁界を検出するための磁界検出手段として機能する。また、通信回路１１２は、被充電装置１２０と非接触通信する通信手段として機能する。また、給電制御部１０５は、磁界検出手段の検出結果と通信手段の通信結果に応じて、給電手段の磁界の強さを制御する給電制御手段として機能する。

次に、図１を参照して、被充電装置１２０の構成の一例を説明する。

受電コイル１２１は、充電装置１００からの磁界を受けて、被充電装置１２０全体の電力として取り入れる。整流回路１２２は、受電コイル１２１と接続されており、受電コイル１２１からの電流を整流する。

サブ受電コイル１２３は、充電装置１００からの磁界を受けて、通信回路１２５とＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２６に対して電力を供給する。整流回路１２４は、サブ受電コイル１２３と接続されており、サブ受電コイル１２３からの電流を整流する。

通信回路１２５は、整流回路１２４からの電力で動作することができ、充電装置１００の通信回路１１２と通信を行う。ＣＰＵ１２６は、整流回路１２４からの電力で動作することができ、通信回路１２５と接続されており、指令を出力する。

電源スイッチ（ＳＷ）１２７は、整流回路１２２と接続されており、ＣＰＵ１２６の指令により、整流回路１２２からの電流をＯＮ／ＯＦＦする。電源１２８は、電源スイッチ１２７と接続されており、電源スイッチ１２７と接続されており、被充電装置１２０を動作させるための電力を供給する。

バッテリ１２９は、電源１２８に接続されており、被充電装置１２０が充電装置１００から電力が供給されていない状態の場合に、被充電装置１２０の電力源となり、充電装置１００から電力が供給されている場合には、充電が可能である。負荷部１３０は、被充電装置１２０の機能を果たしているブロックである。

図２は、図１に示す充電装置１００が有する給電コイル１０３、磁界検出用コイル１０６及び探索用磁界発生コイル１０９の配置の一例を示す図である。

給電コイル１０３、磁界検出用コイル１０６及び探索用磁界発生コイル１０９が図のように配置されている。即ち、給電コイル１０３は中央の４箇所に、磁界検出用コイル１０６は全域に、探索用磁界発生コイル１０９は、右端の一箇所に配置されている。

図３ａ、図３ｂ及び図３ｃは、図１に示す充電装置１００によって実行される給電処理の第１の例を示すフローチャートである。以下、ステップ番号には、Ｓを付して説明する。

図３ａにおいて、充電装置１００がＯＮされると、電源１０１がＯＮされて、ＣＰＵ１０２が動作を開始し、ＣＰＵ１０２は、駆動制御部１１１に動作開始時の指令を出力する（Ｓ３０１）。駆動制御部１１１の動作開始により、探索用磁界発生コイル１０９から磁界が発生する（Ｓ３０２）。

ＣＰＵ１０２は、磁界検出用コイル１０６の初期状態を認識するために、初期化を行う。ＣＰＵ１０２は、まず、変数ｍ＝１とし（Ｓ３０３）、検出用セレクタ１０７にて磁界検出用コイル１０６のｍ番目の出力が得られるように選択を行う（Ｓ３０４）。

ＣＰＵ１０２は、検出演算部１０８にて、検出用セレクタ１０７から得られる検出値をＸｍとして記憶する（Ｓ３０５）。

ＣＰＵ１０２は、変数ｍと磁界検出用コイル１０６の全数であるｎと比較して、変数ｍ＝ｎか否かを判定し（Ｓ３０６）、変数ｍ＝ｎが成り立たない場合は、ｍ＝ｍ＋１とする（Ｓ３０７）。そして、Ｓ３０４の処理に戻る。Ｓ３０６の判定において、変数ｍ＝ｎが成り立てば初期化が終了する。

この初期化動作は、充電装置１００上に何も設置しない状態で、充電装置１００に電源を投入した初回のみ行う動作である。初期化が終了すると、充電装置１００上に物体が置かれたかを検出するための、図３ｂの検出動作に移行する。

ＣＰＵ１０２は、まず、変数ｍ＝１とし（Ｓ３０８）、磁界検出用コイル１０６すべての状態を再スキャンする。ＣＰＵ１０２は、検出用セレクタ１０７にて、磁界検出用コイル１０６のｍ番目の出力が得られるように選択を行う（Ｓ３０９）。

ＣＰＵ１０２は、検出演算部１０８にて、検出用セレクタ１０７から得られる検出値とＸｍの値を比較する（Ｓ３１０）。

ＣＰＵ１０２は、検出値とＸｍの値が異なる場合には、ｍの値を記憶して（Ｓ３１１）、Ｘｍの値に検出値を代入する（Ｓ３１２）。また、ＣＰＵ１０２は、検出値とＸｍの値が同等の値の場合は、Ｘｍの値に検出値を代入する（Ｓ３１２）。

ＣＰＵ１０２は、変数ｍと磁界検出用コイル１０６の全数であるｎと比較して、変数ｍ＝ｎであるか否かを判定し（Ｓ３１３）、変数ｍ＝ｎが成り立たない場合は、ｍ＝ｍ＋１とする（Ｓ３１４）。そして、Ｓ３０９の処理に戻る。

ＣＰＵ１０２は、Ｓ３１３の判定において、変数ｍ＝ｎが成り立つときに、Ｓ３１の処理により記憶したｍが存在するかを判定する（Ｓ３１５）。

ＣＰＵ１０２は、Ｓ３１５の判定で、記憶したｍが存在しない場合には、Ｓ３０８の処理に戻る。

ＣＰＵ１０２は、Ｓ３１５の判定で、記憶したｍが存在した場合には、図３ｃにおいて、充電装置１００上に物体が置かれたと判定する（Ｓ３１６）。ＣＰＵ１０２は、記憶したｍの番号により、物体が置かれた充電装置１００上の位置を判定する（Ｓ３１７）。

ここで、Ｓ３１６は、充電装置１００の上に物体が置かれたことを検出する検出手段として機能する。また、Ｓ３１７は、検出手段により物体が置かれたことが検出された場合に、その位置を判定する判定手段として機能する。

ＣＰＵ１０２は、物体の置かれた位置に対応する給電コイル１０３を選択するために、給電用セレクタ１０４を制御する（Ｓ３１８）。

ここで、Ｓ３１８は、判定手段により判定された物体の位置に対応する給電コイル１０３を選択する選択手段として機能する。

被充電装置１２０に装備されているＣＰＵ１２６が認証動作可能である電力を予めＣＰＵ１０２に記憶しておき、ＣＰＵ１０２は、その記憶しておいた電力が供給可能な動作モード（認証モード）で給電制御部１０５を動作させる（Ｓ３１９）。ここで、認証モードは、被充電装置１２０の制御手段であるＣＰＵ１２６が認証動作を行うことが可能な電力を供給するモードである。

ＣＰＵ１０２は、通信回路１１２を動作させて、被充電装置１２０（の通信回路１２５）と通信を行い、認証を行う（Ｓ３２０）。

ＣＰＵ１０２は、通信による認証動作（Ｓ３２０）において、正常に通信が行えなかった場合や所定の通信結果が得られなかった場合は、所定の被充電装置１２０ではないと判定し、給電動作を停止する（Ｓ３２１）。そして、本処理を終了する。

ここで、Ｓ３２１は、第１の動作手段による認証モードの動作の結果、充電装置１００の上の物体が給電対象の被充電装置１２０であると認証されなかった場合に、物体への給電動作を停止する停止手段して機能する。

ＣＰＵ１０２は、認証動作（Ｓ３２０）において、所定の通信が行えて、所定の被充電装置１２０であると判定できたときには、給電動作が可能であると判定する。そして、被充電装置１２０を充電するために必要な電力を予めＣＰＵ１０２に記憶しておき、ＣＰＵ１０２は、その記憶しておいた電力が供給可能な動作モード（給電モード）に給電制御部１０５の動作を変更する（Ｓ３２２）。そして、本処理を終了する。

図４は、図１に示す被充電装置１２０によって実行される受電処理の一例を示すフローチャートである。

図４において、充電装置１００が図３のＳ３１９の認証モード動作になると、被充電装置１２０の動作が開始される。整流回路１２４から電力が供給され始めて、ＣＰＵ１２６と通信回路１２５が動作を開始する（Ｓ４０１）。

ＣＰＵ１２６は、通信回路１２５を制御して、充電装置１００（の通信回路１１２）と通信を行って認証動作を開始する（Ｓ４０２）。ＣＰＵ１２６は、認証が取れたかを判定する（Ｓ４０３）。

ここで、Ｓ４０２、Ｓ４０３は、充電装置１００が受電対象の所定の充電装置１００であるか否か認証する認証手段として機能する。

ＣＰＵ１２６は、Ｓ４０３において、認証が取れなかった場合には、所定の充電装置１００ではなかったと判定し（Ｓ４０４）、電源スイッチ１２７がＯＦＦであることを確認して動作を停止する（Ｓ４０５）。

ここで、Ｓ４０５は、認証手段により充電装置１００が所定の充電装置１００でないと認証された場合に、受電コイル１２１が受電を停止する受電停止手段して機能する。

ＣＰＵ１２６は、Ｓ４０３において、認証が取れた場合には、所定の充電装置１００であると判定し（Ｓ４０６）、電源スイッチ１２７をＯＮする（Ｓ４０７）。電源スイッチ１２７をＯＮすることによって、電源１２８の動作が開始され、被充電装置１２０が充電され始める（Ｓ４０８）。

ここで、Ｓ４０７、Ｓ４０８は、認証手段により充電装置１００が所定の充電装置であると認証された場合に、受電コイル１２１が受電を行う受電手段として機能する。

本実施の形態によれば、充電装置１００上に設置された磁界検出用コイル１０６が、探索用磁界発生コイル１０９の磁界の変化を検出し、これにより、充電装置１００上に置かれた物体の有無を検出する。

従って、置かれた物体が電磁波を発生している場合や磁束の遮蔽率が異なる材質を使用いる場合でも、充電装置上に置かれた物体を検出することが可能になる。

また、充電装置１００上に設置された複数の磁界検出用コイル１０６が、探索用磁界発生コイル１０９の磁界の変化した場所を検出することにより、物体が充電装置１００上のどこに置かれているかを特定することが可能になる。

更に、充電装置１００と被充電装置１２０とで通信によって認証を行うので、充電装置１００上に置かれた物体が、想定していない機器や金属片等の所定していない物体であるか否かを判定することができる。

図５は、図１に示す充電装置１００によって実行される給電処理の第２の例を示すフローチャートである。

図５において、充電装置１００がＯＮされると、電源１０１がＯＮされて、ＣＰＵ１０２が動作し始めて、ＣＰＵ１０２は、給電用セレクタ１０４に対して、任意の１つの給電コイル１０３を選択するように指令を出力する（Ｓ５０１）。

給電制御部１０５は、図３のＳ３１９と同じ認証モードで動作し始める（Ｓ５０２）。ここでの認証モードは、被充電装置１２０が充電装置１００上にあれば、被充電装置１２０の通信回路１２５と通信可能となるに十分な電力が得られる磁力を給電コイル１０３が供給できるモードである。

即ち、認証モードは、被充電装置１２０の通信回路１２５が充電装置１００との間で通信を行うことが可能な電力を供給するモードである。

ＣＰＵ１０２は、図３のＳ３２０と同様に、通信回路１１２を動作させて、被充電装置１２０（の通信回路１２５）との通信を試みる（Ｓ５０３）。ＣＰＵ１０２は、通信が確立するまで通信を試みる。

ＣＰＵ１０２は、通信が確立したときには、充電装置１００上に所定の被充電装置１２０が置かれたことを検出したと判定する（Ｓ５０４）。ＣＰＵ１０２は、駆動制御部１１１に対して、動作し始めるように指令を出力する（Ｓ５０５）。

ＣＰＵ１０２は、図３のＳ３０１〜Ｓ３０７にあたる磁界検出用コイル１０６の初期状態認識動作を行う（Ｓ５０６）。また、ＣＰＵ１０２は、図３のＳ３０８〜Ｓ３１５と同様の動作である被充電装置１２０の位置の判定を行う（Ｓ５０７）。

ＣＰＵ１０２は、被充電装置１２０が置かれた場所に対応する給電コイル１０３を選択できるように、給電用セレクタ１０４を制御し、給電制御部１０５の動作モードを、図３のＳ２３２と同じ、給電モードに変更する（Ｓ５０８）。そして、処理を終了する。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

１００ 充電装置
１０１ 電源
１０２ ＣＰＵ
１２６ ＣＰＵ

Claims (4)

1. 磁界を発生して被充電装置に電力を供給する複数の給電コイルを有する充電装置において、
   前記充電装置の上に物体が置かれたことを検出する検出手段と、
   前記検出手段により前記物体が置かれたことが検出された場合に、その位置を判定する判定手段と、
   前記判定手段により判定された前記物体の位置に対応する前記給電コイルを選択する選択手段とを有し、
   前記充電装置の上の前記物体が給電対象の前記被充電装置であるか否か認証するために、前記選択手段により選択された前記給電コイルを認証モードで動作させ、
   前記認証モードの動作の結果、前記充電装置の上の前記物体が給電対象の前記被充電装置であると認証された場合に、前記被充電装置に給電するための給電モードで前記給電コイルを動作させることを特徴とする充電装置。
2. 前記認証モードは、前記被充電装置の制御手段が認証動作を行うことが可能な電力を供給するモードであることを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
3. 前記認証モードは、前記被充電装置の通信手段が前記充電装置との間で通信を行うことが可能な電力を供給するモードであることを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
4. 前記第１の動作手段による前記認証モードの動作の結果、前記充電装置の上の前記物体が給電対象の前記被充電装置であると認証されなかった場合に、前記物体への給電動作を停止する停止手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の充電装置。