JP2013150533A - 電子機器および給電システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子機器は、給電装置から磁界または電界を用いた送電による第1の電力を受け取る受電部と、外部電源から有線接続により供給される第2の電力を入力する電力入力部と、受電部から供給される第1の電力と電力入力部から供給される第2の電力とのうちのいずれか一方を出力する切替部と、この切替部から出力された電力に基づく充電が行われる2次電池とを備えている。
【選択図】図3
Description
1.実施の形態(有線接続により供給された電力を優先的に入力する入力切替回路の例)
2.変形例
変形例1(磁界を用いた送電による電力を優先的に入力する入力切替回路の例)
変形例2(制御部によって入力切替回路の動作を動的に制御する例)
3.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、本開示の一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)を行うことが可能なシステム(非接触型の給電システム)である。また、この給電システム4では、後述する有線式のコード(電源コード90)を用いて、有線接続による電力供給を行うことも可能となっている。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210A、電力入力部210B、整流回路211、電圧安定化回路212(電源回路)、充電回路213(充電部)、バッテリー214(2次電池)、入力切替回路215(切替部)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210Aは、送電部110から伝送された(磁束から)電力P1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210Aから供給された交流電力を整流し、直流電力からなる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。
入力切替回路215は、ここでは、スイッチング素子としての2つのトランジスタTr1,Tr2と、1つのインバータ回路(論理否定回路)INVとを用いて構成されている。これらのトランジスタTr1,Tr2はそれぞれ、ここでは一例として、P型のMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)からなる。
続いて、本実施の形態の給電システム4の作用および効果について説明する。
(磁界を用いた非接触による給電動作)
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。
この給電システム4ではまた、上記したような磁界を用いた非接触による給電動作に加え、有線式のコード(電源コード90)を用いて、外部電源90から有線接続による給電動作を行うことも可能である。つまり、給電装置1から磁界を用いた電力P1が電子機器2A,2Bへと供給されるモード(非接触給電モード)と、外部電源9から有線接続による電力P2が電子機器2A,2Bへと供給されるモード(有線給電モード)との2つの給電モードが存在する。
また、この給電システム4では例えば図5に示したように、上記した磁界を用いた非接触による給電動作の際には、給電期間Tp(バッテリー214への充電期間)と通信期間Tc(非充電期間)とが、時分割で周期的(もしくは非周期的)になされる。換言すると、制御部112および制御部216は、このような給電期間Tpと通信期間Tcとが時分割で周期的(もしくは非周期的)に設定されるように制御する。ここで、この通信期間Tcとは、1次側機器(給電装置1)と2次側機器(電子機器2A,2B)との間で、送電コイルL1および受電コイルL2を用いた相互の通信動作(互いの機器間認証や給電効率制御等のための通信動作)を行う期間である(図2,図3中の矢印C1参照)。なお、このときの給電期間Tpと通信期間Tcとの時間の比率は、例えば、給電期間Tp:通信期間Tc=9:1程度である。
また、本実施の形態の給電システム4では、電子機器2A,2B内の入力切替回路215において、以下のようにして、電力の入力切替動作(電力の選択的出力動作)がなされる。なお、以下では説明するうえでの便宜上、トランジスタTr1,Tr2をそれぞれ、切替スイッチの形状で図示するものとする。
まず、例えば図6に示したように、給電装置1から電子機器2A,2Bに対して磁界を用いた電力P1のみが供給され、有線接続による電力P2は供給されない場合、入力切替回路215における入力切替動作は、以下のようになる。
一方、例えば図7に示したように、給電装置1から電子機器2A,2Bに対して有線接続による電力P2のみが供給され、磁界を用いた電力P1は供給されない場合、入力切替回路215における入力切替動作は、以下のようになる。
他方、例えば図8に示したように、給電装置1から電子機器2A,2Bに対して、磁界を用いた電力P1と有線接続による電力P2との双方が供給された場合、入力切替回路215における入力切替動作は、以下のようになる。
続いて、上記実施の形態の変形例(変形例1,2)について説明する。なお、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。
図9は、変形例1に係る給電システム(給電システム4A)の構成および入力切替動作の一例を表したものである。この給電システム4Aは、上記実施の形態の給電システム4において、電子機器2A,2Bの代わりに電子機器2C,2Dを設けたものに対応しており、他の構成は同様となっている。
図10および図11はそれぞれ、変形例2に係る給電システム(給電システム4B)の構成および入力切替動作例を表したものである。この給電システム4Bは、上記実施の形態の給電システム4において、電子機器2A,2Bの代わりに電子機器2E,2Fを設けたものに対応しており、他の構成は同様となっている。
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)
給電装置から磁界または電界を用いた送電による第1の電力を受け取る受電部と、
外部電源から有線接続により供給される第2の電力を入力する電力入力部と、
前記受電部から供給される第1の電力と、前記電力入力部から供給される第2の電力とのうちのいずれか一方を出力する切替部と、
前記切替部から出力された電力に基づく充電が行われる2次電池と
を備えた電子機器。
(2)
前記切替部は、
前記第1の電力のみが供給された場合には、この第1の電力を出力し、
前記第2の電力のみが供給された場合には、この第2の電力を出力し、
前記第1および第2の電力の双方が供給された場合には、これら第1および第2の電力のうちの一方を選択して出力する
上記(1)に記載の電子機器。
(3)
前記切替部は、前記第1および第2の電力の双方が供給された場合には、第2の電力を優先的に選択して出力する
上記(2)に記載の電子機器。
(4)
前記切替部から出力された電力に基づいて、前記2次電池への充電を行う充電部と、
前記受電部と前記切替部との間に配設された電源回路と
を備えた上記(3)に記載の電子機器。
(5)
前記切替部は、少なくとも前記第2の電力が供給された場合には、前記電源回路の動作を無効化する
上記(4)に記載の電子機器。
(6)
前記切替部は、前記第1および第2の電力の双方が供給された場合には、第1の電力を優先的に選択して出力する
上記(2)に記載の電子機器。
(7)
前記切替部の動作を動的に制御する切替制御部を備えた
上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の電子機器。
(8)
前記切替制御部は、
前記切替部に対して前記第1および第2の電力の双方が供給された場合には、
所定のパラメータに基づいて、前記第1および第2の電力のうちの一方が選択されて出力されるように、前記切替部の動作を制御する
上記(7)に記載の電子機器。
(9)
前記給電装置との間での通信動作が、前記第1の電力が供給される場合に加えて、前記第2の電力のみが供給される場合においても行われる
上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の電子機器。
(10)
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送電を行う給電装置と
を備え、
前記電子機器は、
前記送電による第1の電力を受け取る受電部と、
外部電源から有線接続により供給される第2の電力を入力する電力入力部と、
前記受電部から供給される第1の電力と、前記電力入力部から供給される第2の電力とのうちのいずれか一方を出力する切替部と、
前記切替部から出力された電力に基づく充電が行われる2次電池と
を有する給電システム。
Claims (10)
- 給電装置から磁界または電界を用いた送電による第1の電力を受け取る受電部と、
外部電源から有線接続により供給される第2の電力を入力する電力入力部と、
前記受電部から供給される第1の電力と、前記電力入力部から供給される第2の電力とのうちのいずれか一方を出力する切替部と、
前記切替部から出力された電力に基づく充電が行われる2次電池と
を備えた電子機器。 - 前記切替部は、
前記第1の電力のみが供給された場合には、この第1の電力を出力し、
前記第2の電力のみが供給された場合には、この第2の電力を出力し、
前記第1および第2の電力の双方が供給された場合には、これら第1および第2の電力のうちの一方を選択して出力する
請求項1に記載の電子機器。 - 前記切替部は、前記第1および第2の電力の双方が供給された場合には、第2の電力を優先的に選択して出力する
請求項2に記載の電子機器。 - 前記切替部から出力された電力に基づいて、前記2次電池への充電を行う充電部と、
前記受電部と前記切替部との間に配設された電源回路と
を備えた請求項3に記載の電子機器。 - 前記切替部は、少なくとも前記第2の電力が供給された場合には、前記電源回路の動作を無効化する
請求項4に記載の電子機器。 - 前記切替部は、前記第1および第2の電力の双方が供給された場合には、第1の電力を優先的に選択して出力する
請求項2に記載の電子機器。 - 前記切替部の動作を動的に制御する切替制御部を備えた
請求項1に記載の電子機器。 - 前記切替制御部は、
前記切替部に対して前記第1および第2の電力の双方が供給された場合には、
所定のパラメータに基づいて、前記第1および第2の電力のうちの一方が選択されて出力されるように、前記切替部の動作を制御する
請求項7に記載の電子機器。 - 前記給電装置との間での通信動作が、前記第1の電力が供給される場合に加えて、前記第2の電力のみが供給される場合においても行われる
請求項1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送電を行う給電装置と
を備え、
前記電子機器は、
前記送電による第1の電力を受け取る受電部と、
外部電源から有線接続により供給される第2の電力を入力する電力入力部と、
前記受電部から供給される第1の電力と、前記電力入力部から供給される第2の電力とのうちのいずれか一方を出力する切替部と、
前記切替部から出力された電力に基づく充電が行われる2次電池と
を有する給電システム。
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