JP2013229996A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電子機器を効率的に充電する。
【解決手段】充電装置１は、電子機器２に内蔵された二次電池２１を非接触充電する充電装置であって、複数の電子機器２を載置可能な充電台１ａと、充電台１ａに載置された複数の電子機器２についての機器情報を、複数の電子機器２の各々から受信する通信部１２と、充電台１ａに載置された複数の電子機器２に内蔵された二次電池２１を選択的に非接触充電する送電コイル１１と、制御回路とを備える。制御回路は、機器情報に基づいて、二次電池２１を非接触充電する順番を決定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は充電装置に関する。

二次電池を備えた複数の電子機器を同時に非接触充電するための非接触充電装置が知られている（たとえば、特許文献１）。特許文献１に記載の非接触充電装置では、電子機器を非接触充電するための給電機構を複数備えている。

特開２００９−２１３２９５号公報

本発明は、複数の電子機器を効率的に充電することを目的とする。

本発明による充電装置は、電子機器に内蔵された二次電池を非接触充電する充電装置であって、複数の電子機器を載置可能な充電台と、充電台に載置された複数の電子機器に関する機器情報を、複数の電子機器の各々から受信する情報受信手段と、充電台に載置された複数の電子機器に内蔵された二次電池を選択的に非接触充電する充電手段と、機器情報に基づいて、充電手段により二次電池を非接触充電する順番を決定する順番決定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の電子機器を効率的に充電することができる。

本発明の一実施の形態による充電装置に複数の電子機器を載置した状態を示す図である。 本発明の一実施の形態による充電装置のブロック構成図である。 電子機器の一構成例を示す図である。 本発明の一実施の形態による充電装置が実行する充電処理に関するフローチャートである。 本発明の一実施の形態による充電装置の表示部に表示される画面の一例である。

図１は、本発明の一実施の形態による充電装置に複数の電子機器を載置した状態を示す図である。図１には、充電装置１の側面図が図示されている。充電装置１は、その上面に電子機器を載置するための充電台１ａを有する。充電台１ａは、電子機器が載置されたことを検出するためのセンサ１０を複数（たとえば３個）有する。充電台１ａの下側には、電子機器を非接触充電するための所定数（たとえば、１個）の送電コイル１１が駆動可能に配置されている。図１では、充電台１ａのセンサ１０の上に受電コイル２０と二次電池２１を備える電子機器２が複数載置されている。電子機器２は、たとえばデジタルカメラや携帯電話、携帯オーディオ機器などである。

送電コイル１１が駆動されて受電コイル２０の下に配置されると、電磁誘導方式の非接触式の給電部が構成される。給電部を構成した送電コイル１１に電流が流されると磁束が発生し、その磁束を媒介して受電コイル２０に起電力が発生する。二次電池２１は、受電コイル２０で発生した起電力により充電される。

充電装置１は、通信部１２を有し、電子機器２の通信部２２との間でＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ(登録商標)、ＴｒａｎｓｆｅｒＪｅｔ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）などの近距離無線方式の通信が可能である。充電装置１は、通信部１２を介して電子機器２に関する情報（機器情報と称し、詳細を後述する）を受信する。さらに充電装置１は表示部１５を有し、電子機器２の充電状態など、非接触充電に関する各種情報が表示部１５に表示される。

図２は、充電装置１のブロック構成図である。図２に例示された充電装置１は、センサ１０と送電コイル１１と通信部１２と送電器１３と駆動部１４と表示部１５と制御回路１６と操作部１７と記憶部１８とを備える。

センサ１０は、図１の充電台１ａに電子機器が載置されたことを検出する。センサ１０は、たとえば圧電センサやスイッチなどで実装され、電子機器２が載置されると所定の信号を制御回路１６に出力する。送電コイル１１には、送電器１３からの出力電流が流れる。また、送電コイル１１は、駆動部１４により充電台１ａの下を駆動される。

通信部１２は、制御回路１６の制御に従って、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの近距離無線方式の通信を行う。送電器１３は、送電コイル１１に交流電流を流す。送電器１３から出力される交流電流の振幅は可変であり、充電される二次電池２１がその電池容量によらず一定の電流で充電されるように制御回路１６により制御される。駆動部１４は、制御回路１６の制御に従って、送電コイル１１を駆動する。表示部１５は、液晶モニタであり、制御回路１６の制御に従って図１の電子機器２の二次電池２１の充電状態などの情報を表示する。

制御回路１６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備え、充電装置１の各部を制御する。また、制御回路１６は、図１に示すように複数の電子機器２が充電台１ａに載置されたときに、送電コイル１１を用いて電子機器２の二次電池２１を充電する順番を決定する充電制御処理を行う。充電制御処理に関してはその詳細を後述する。

操作部１７は、タッチパネルやスイッチなどであり、充電装置１の充電条件を設定操作などに利用される。ここで、充電条件とは複数の電子機器２を充電する順番を決定するための規則や、複数の電子機器２の二次電池２１の充電に用いる時間（充電時間）などである。記憶部１８は、ハードディスクなどの不揮発性の記憶媒体であり、操作部１７により設定された充電条件などが記憶されている。

図３は、二次電池２１の充電に関わる電子機器２の一構成例を示すブロック構成図である。図３に示す電子機器２は、受電コイル２０と二次電池２１と通信部２２と整流器２３と充電制御回路２４とを備える。

受電コイル２０では、交流電流が流された送電コイル１１で発生する磁束の変化に応じた起電力が生じる。受電コイル２０で生じた起電力による誘導電流は、整流器２３に出力される。

二次電池２１は、電子機器２の各部に電力供給する。通信部２２は、充電装置１の通信部１２とＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの近距離無線方式の通信を行う。整流器２３は、受電コイル２０から出力される誘電電流を整流し、充電制御回路２４に二次電池２１を充電するための電流を出力する。この充電制御回路２４に出力される充電用の電流が一定となるように、充電装置１の制御回路１６は送電器１３の出力交流電流の振幅を制御している。

充電制御回路２４は、ＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭ２４ａなどを有する。充電制御回路２４は、整流器２３から出力された誘導電流を用いて二次電池２１を充電する。また、充電制御回路２４は、二次電池２１の電池容量や出力電圧などを検出している。ＲＯＭ２４ａには、電子機器２の充電制御に関する制御プログラムや、電子機器２の機器種別（たとえば、デジタルカメラ、携帯電話、携帯オーディオ機器など）、二次電池２１が満充電容量に関する情報などが記憶されている。

充電制御回路２４は、検出した二次電池２１の電池容量や出力電圧、満充電容量などの充電状態に関する情報や、ＲＯＭ２４ａに記憶された電子機器２の機器種別に関する情報に基づいて、機器情報を生成する。生成された機器情報は、充電装置１からの要請に応じて通信部２２を介して充電装置１へ出力される。

機器情報に含まれる電池容量や出力電圧は、充電装置１の制御回路１６が送電器１３の出力交流電流の振幅を制御することに用いる。また、機器情報に含まれる電池容量や満充電容量は、充電装置１の制御回路１６が充電に要する所要時間の算出に用いる。

電子機器２は、電源オン状態と、通信部２２による通信だけが実行可能な充電スタンバイ状態と、電源オフ状態とを有する。電子機器２は、充電スタンバイ状態および電源オフ状態のとき、充電装置１と通信可能であり、機器情報を送信することができる。

図４は、充電装置１の制御回路１６が実行する充電制御処理に関するフローチャートである。図４の処理は、充電装置１の電源がオンされたときに制御回路１６により開始される。なお、図４の処理の前にユーザにより複数の電子機器２を充電する順番を決定するための規則や、充電時間（複数の電子機器２の二次電池２１の充電に用いる時間）などの充電条件が予め設定され、記憶部１８に記憶されているものとする。

ステップＳ１００では、制御回路１６は、通信部１２を介した無線通信を開始し、充電装置１の周囲にある電子機器２に対して機器情報の送信要請を開始する。以降、制御回路１６は、所定のタイミングで機器情報の送信要請を繰り返す。

ステップＳ１０１では、制御回路１６は、電子機器が充電台１ａに電子機器が載置されたか否かを判定する。たとえば、制御回路１６は、センサ１０からの出力信号に基づいて、電子機器が充電台１ａに載置されたことを検出する。制御回路１６は、ステップＳ１０１が肯定判定された場合は図４の処理をステップＳ１０２に進め、ステップＳ１０１が否定判定された場合はステップＳ１０１に留まる。

ステップＳ１０２では、制御回路１６は、充電台１ａに載置された電子機器２について、充電する順番を決定する。充電する順番は、記憶部１８に記憶されている複数の電子機器２を充電する順番を決定するための規則に基づいて決定される。たとえば、機器種別がデジタルカメラの電子機器、携帯電話の電子機器、携帯オーディオ装置の電子機器、その他の電子機器の順番に充電するという規則が記憶部１８に記憶されている場合、制御回路１６は、充電台１ａに載置された電子機器２をデジタルカメラ、携帯電話、携帯オーディオ装置、その他の電子機器の順番に充電するように順番を決定する。なお、制御回路１６は、電池容量の多い順／少ない順に電子機器を充電する順番を決定してもよいし、充電台１ａに載置された順番に電子機器を充電する順番を決定してもよいし、それらの組み合わせでもよい。

ステップＳ１０３では、制御回路１６は、充電台１ａに載置された電子機器２から受信した機器情報に含まれる二次電池２１の満充電容量および電池容量と、制御回路１６が間接的に制御している整流器２３の出力電流値（一定）に基づいて、各電子機器２の二次電池２１の電池容量を満充電にするまでに必要な充電所要時間を算出する。そして、各電子機器２について算出した充電所要時間からすべての電子機器２の二次電池２１を充電するのに要する総所要時間を算出する。

ステップＳ１０４では、制御回路１６は、ステップＳ１０３で決定した総所要時間と、予め設定された充電時間（記憶部１８に記憶されている）とを比較して、複数の電子機器２の各々について二次電池２１を充電する時間を設定する。総所要時間が充電時間以下の場合、制御回路１６は、複数の電子機器２について、二次電池２１を満充電まで充電できる時間を設定する。一方、総所要時間が充電時間より大きい場合は、複数の電子機器２について、それぞれの二次電池２１を略同一の電池容量だけ充電されるように時間を設定する。たとえば、すべての電子機器２に備わる二次電池２１の電池容量が満充電の０％のときに総所要時間が８時間であり充電時間が４時間である場合、各二次電池２１をそれぞれ満充電の５０％ずつ充電できるように充電する時間を設定する。

ステップＳ１０５では、制御回路１６は、ステップＳ１０２で決定した電子機器２を充電する順番と、ステップＳ１０３で算出した充電所要時間と、ステップＳ１０４で算出された結果を表示部１５に表示するための画面データを作成する。

図５は、ステップＳ１０５で作成される画面データにより表示部１５に表示される画面の一例である。図５には、順番に関する情報を表示する順番列１５１と電子機器２の種別を表示する機器種別列１５２と電子機器２の充電所要時間を表示する所要時間列１５３とを有する表と、総所要時間を表示する総所要時間欄１５４と充電時間が不足している旨のメッセージ１５５とが表示されている。

図５では、機器種別がデジタルカメラ、携帯電話、および携帯オーディオ装置の電子機器２がそれぞれ１台ずつ充電台１ａに載置されている状態を想定している。機器種別列１５２には、ステップＳ１０２で決定された充電の順番に従って、「デジタルカメラ」、「携帯電話」、「携帯オーディオ装置」の順番に表示されている。所要時間列１５３には、ステップＳ１０３でそれぞれ算出された充電所要時間が表示されている。総所要時間欄１５４には、ステップＳ１０３で算出された総所要時間が表示されている。ステップＳ１０４において総所要時間が充電時間より大きいと判定された場合、図５のメッセージ１５５のようにその旨を示すメッセージが表示される。

ステップＳ１０６では、制御回路１６は、ステップＳ１０２で決定された順番とステップＳ１０４で決定された充電容量とに基づいた充電を行う。まず、ステップＳ１０２にて最初に充電することに決定した電子機器２の受電コイル２０の略下に送電コイル１１を駆動して、ステップＳ１０４で設定した時間だけ充電する。電子機器２の受電コイル２０の位置は、その電子機器２の載置を検出したセンサ１０の位置を中心に送電コイル１１を駆動して、機器情報に含まれる電池容量の増加が最も大きくなるところを探査することにより検出する。

最初に充電することに決定していた電子機器２をステップＳ１０４で決定した時間だけ充電した場合、制御回路１６は、ステップＳ１０２にて２番目に充電することに決定した電子機器２の受電コイル２０の略下に送電コイル１１を駆動する。そして、２番目に充電することに決定した電子機器２を、ステップＳ１０４で設定した時間だけ充電する。以降、ステップＳ１０２で決定した順番に従って、すべての電子機器２についてこれらの動作を繰り返す。

ステップＳ１０７では、制御回路１６は、充電台１ａに新たな電子機器が載置されたか否かを判定する。ステップＳ１０７が肯定判定された場合は図４の処理をステップＳ１０２に進め、否定判定された場合は処理をステップＳ１０５に進める。

以上で説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
本発明による充電装置１は、電子機器２に内蔵された二次電池２１を非接触充電する充電装置であって、複数の電子機器２を載置可能な充電台１ａと、充電台１ａに載置された複数の電子機器２についての機器情報を、複数の電子機器２の各々から受信する通信部１２と、充電台１ａに載置された複数の電子機器２に内蔵された二次電池２１を選択的に非接触充電する送電コイル１１、送電器１３、および駆動部１４と、制御回路１６とを備える。制御回路１６は、機器情報に基づいて、二次電池２１を非接触充電する順番を決定する（図４のステップＳ１０２）。このような構成を有することにより、充電装置１は、複数の電子機器を送電コイル１１を用いて効率的に充電することができる。

以上で説明した実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例１）上記の実施の形態では、非接触方式の充電を電磁誘導方式としたが、電界結合方式や磁界共鳴方式などの他の方式にも本発明は適用できる。
（変形例２）上記の実施の形態では、送電コイルの個数を１個としたが、複数存在することにしてもよい。
（変形例３）上記の実施の形態では、電子機器２が載置されたことをセンサ１０を用いて検出したが、電子機器の載置の検出方法はこの方法に限定しない。充電台１ａの上面全体を探査するように送電コイル１１を駆動する予備スキャンを実行して、近距離無線通信中の電子機器から電池容量が増加した機器情報が送信された場合、その電子機器が充電台１ａの上に載置されていると検出してもよい。
（変形例４）上記の実施の形態では、充電装置１は、電子機器２から受信した機器情報に基づいて、充電する順番等の演算を行った。充電装置１は、図４で説明したもの以外の二次電池２１のパラメータを演算してもよい。たとえば、総所要時間が充電時間以下の場合
にステップＳ１０４で設定された時間だけ二次電池２１を充電した後、その二次電池２１が満充電になっていなかったとき、そのときの電池容量を機器情報に含まれる満充電容量で除した比を二次電池２１の劣化度として演算することにしてもよい。また、この劣化度が所定値以下の場合、表示部１５を介してユーザに警告することにしてもよい。
（変形例５）機器情報には、他の情報を含んでもよい。たとえば、二次電池２１の電池種別を含んでも良い。二次電池２１の電池種別とは、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などである。充電装置１は、機器種別の代わりに二次電池２１の電池種別に基づいて充電する順番を決定してもよい。たとえば、リチウムイオン電池を優先して充電するように決定してもよい。

以上で説明した実施の形態や変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り本発明はこれらの内容に限定されない。また、以上で説明した実施の形態や変形例は発明の特徴が損なわれない限り組み合わせて実行してもよい。

１ 充電装置
２ 電子機器
１０ センサ
１１ 送電コイル
１２ 通信部
１３ 送電器
１４ 駆動部
１５ 表示部
１６ 制御回路
２０ 受電コイル
２１ 二次電池
２２ 通信部
２３ 整流器
２４ 充電制御回路

Claims (4)

1. 電子機器に内蔵された二次電池を非接触充電する充電装置であって、
   複数の電子機器を載置可能な充電台と、
   前記充電台に載置された複数の電子機器に関する機器情報を、前記複数の電子機器の各々から受信する情報受信手段と、
   前記充電台に載置された複数の電子機器に内蔵された二次電池を選択的に非接触充電する充電手段と、
   前記機器情報に基づいて、前記充電手段により二次電池を非接触充電する順番を決定する順番決定手段と、
   を備えることを特徴とする充電装置。
2. 請求項１に記載の充電装置において、
   前記順番決定手段により決定された順番を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする充電装置。
3. 請求項２に記載の充電装置において、
   前記機器情報は、前記複数の電子機器に内蔵された二次電池の残存電池容量と、当該二次電池の満充電時の電池容量とに関する情報を含み、
   前記複数の電子機器に内蔵された二次電池の前記残存電池容量および前記満充電時の電池容量に基づいて、前記複数の電子機器の二次電池をすべて満充電まで充電するために要する総所要時間を演算する総所要時間演算手段をさらに備え、
   前記表示手段は、前記総所要時間演算手段により演算された総所要時間をさらに表示することを特徴とする充電装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の充電装置において、
   前記機器情報は、前記電子機器の機器種別または前記電子機器の二次電池の電池種別を含み、
   前記順番決定手段は、前記機器種別または前記電池種別に基づいて、前記充電手段により二次電池を非接触充電する順番を決定することを特徴とする充電装置。