JP2016171714A - Power reception device, electronic apparatus and power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受電装置、電子機器、及び給電システムに関する。 The present invention relates to a power receiving device, an electronic device, and a power feeding system.
近年、給電コイルと受電コイルとの電磁誘導、或いは電磁結合により、電力をワイヤレスに供給する給電システムが知られている。このような給電システムは、例えば、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの電子機器が備える電池を充電するために利用されている。
また、受電側において、給電コイルと受電コイルとが給電のための正しい配置に置かれたこと（受電側が給電側にセットされたこと）を検出する技術としては、給電された電圧に基づいて、電力の供給が停止したことを判定する技術（例えば、特許文献１を参照）を利用することが考えられる。
In recent years, a power feeding system that wirelessly supplies power by electromagnetic induction or electromagnetic coupling between a power feeding coil and a power receiving coil is known. Such a power feeding system is used to charge a battery included in an electronic device such as a mobile phone or a PDA (Personal Digital Assistant).
Further, on the power receiving side, as a technique for detecting that the power feeding coil and the power receiving coil are placed in the correct arrangement for power feeding (the power receiving side is set on the power feeding side), based on the voltage fed, It is conceivable to use a technique (for example, see Patent Document 1) that determines that the supply of power has stopped.
ところで、上述したような給電システムでは、受電コイルを有する受電装置は、給電コイルと受電コイルとが正しい配置に置かれること（受電装置が給電装置の所定の位置にセットされること）で、給電コイルを有する給電装置から電力が供給される。
しかしながら、受電装置は、例えば、受電コイルから整流素子とスイッチング素子を介して供給される直流電力により電池を充電する構成において、上述した技術を利用した場合には、給電コイルと受電コイルとが正しい配置に置かれたことを正確に検出することができない場合があった。例えば、受電コイルが給電コイルから徐々に離されて、受電コイルに供給された電力が不十分な状態になると、上述した直流電力の信号線に電池から電圧が供給される可能性があった。そのため、上述した給電システムに、上述した技術を利用した場合には、電池から上述した直流電力の信号線に電圧が供給されているため、受電装置が、給電装置の所定の位置に正しくセットされていないのに、受電装置が、給電装置の所定の位置に正しくセットされていると誤判定することがあった。
このように、上述した給電システムに、特許文献１に記載されているような技術を適用した場合には、給電コイルと受電コイルとが正しい配置に置かれているか否か（受電装置が、給電装置の所定の位置に正しくセットされているか否か）を正確に検知できないという問題があった。
By the way, in the power feeding system as described above, the power receiving device having the power receiving coil is fed by placing the power feeding coil and the power receiving coil in a correct arrangement (the power receiving device is set at a predetermined position of the power feeding device). Electric power is supplied from a power supply device having a coil.
However, for example, in a configuration in which a battery is charged with DC power supplied from a power receiving coil via a rectifying element and a switching element, the power receiving device is configured so that the power feeding coil and the power receiving coil are correct. In some cases, it was not possible to accurately detect the placement. For example, when the power receiving coil is gradually separated from the power feeding coil and the power supplied to the power receiving coil becomes insufficient, voltage may be supplied from the battery to the signal line of the DC power described above. Therefore, when the above-described technology is used in the above-described power supply system, the voltage is supplied from the battery to the above-described DC power signal line, so that the power receiving apparatus is correctly set at a predetermined position of the power supply apparatus. In some cases, the power receiving device is erroneously determined to be correctly set at a predetermined position of the power feeding device.
As described above, when the technique described in
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、給電コイルと受電コイルとが正しい配置に置かれているか否かを受電側で正確に検知することができる受電装置、電子機器、及び給電システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power receiving device and an electronic device capable of accurately detecting whether or not the power feeding coil and the power receiving coil are placed in a correct arrangement on the power receiving side. It is to provide a device and a power supply system.
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置とを備え、前記給電装置から前記受電装置に電磁誘導によって電力を給電する給電システムの受電装置であって、前記受電コイルが受電した電力を整流した直流電力により充電される電池と直列に接続される第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子を制御して、前記直流電力を前記電池に充電させるとともに、前記電池の出力電圧と、前記電池を充電する充電電流とに基づいて、前記給電コイルと前記受電コイルとが正しい所定の配置に置かれているか否かを判定する充電制御部とを備えることを特徴とする受電装置である。 In order to solve the above problem, one embodiment of the present invention includes a power feeding system including a power feeding device having a power feeding coil and a power receiving device having a power receiving coil, and feeds power from the power feeding device to the power receiving device by electromagnetic induction. A first switching element connected in series with a battery charged by DC power obtained by rectifying the power received by the power receiving coil; and controlling the first switching element to control the DC The battery is charged with electric power, and it is determined whether or not the power feeding coil and the power receiving coil are placed in a correct predetermined arrangement based on the output voltage of the battery and a charging current for charging the battery. The power receiving device includes a charging control unit.
また、本発明の一態様は、上記の受電装置において、前記充電制御部は、前記電池の出力電圧が所定の電圧値以下であり、且つ、前記充電電流が所定の電流値以下である場合に、前記給電コイルと前記受電コイルとが正しい所定の配置に置かれていないと判定するとともに、前記第１のスイッチング素子を非導通状態にすることを特徴とする。 In one embodiment of the present invention, in the above power receiving device, the charging control unit may be configured such that the output voltage of the battery is equal to or lower than a predetermined voltage value and the charging current is equal to or lower than a predetermined current value. The power supply coil and the power receiving coil are determined not to be placed in a correct predetermined arrangement, and the first switching element is turned off.
また、本発明の一態様は、上記の受電装置において、前記充電制御部は、前記電池の出力電圧が前記所定の電圧値より大きい、且つ、前記充電電流が前記所定の電流値以下である場合に、前記電池が満充電状態であると判定するとともに、前記第１のスイッチング素子を非導通状態にすることを特徴とする。 One embodiment of the present invention is the power receiving device described above, in which the charging control unit is configured such that the output voltage of the battery is greater than the predetermined voltage value and the charging current is equal to or less than the predetermined current value. In addition, the battery is determined to be in a fully charged state, and the first switching element is turned off.
また、本発明の一態様は、上記の受電装置において、前記充電電流を、当該充電電流に応じた電圧に変換する電圧変換部を備え、前記充電制御部は、前記電圧変換部によって変換された電圧が、前記所定の電流値に対応する電圧値以下である場合に、前記充電電流が前記所定の電流値以下であると判定することを特徴とする。 In addition, according to one embodiment of the present invention, in the above power receiving device, the power receiving device includes a voltage conversion unit that converts the charging current into a voltage corresponding to the charging current, and the charging control unit is converted by the voltage conversion unit. When the voltage is equal to or lower than the voltage value corresponding to the predetermined current value, it is determined that the charging current is equal to or lower than the predetermined current value.
また、本発明の一態様は、上記の受電装置において、前記充電制御部は、前記整流された直流電力の電圧が、前記電池の出力電圧より大きい場合に、前記給電コイルと前記受電コイルとが正しい所定の配置に置かれていると判定し、前記第１のスイッチング素子を導通状態にすることを特徴とする。 Further, according to one embodiment of the present invention, in the above power receiving device, the charging control unit may be configured such that when the voltage of the rectified DC power is larger than the output voltage of the battery, the power feeding coil and the power receiving coil It is determined that the first switching element is in a correct predetermined arrangement, and the first switching element is turned on.
また、本発明の一態様は、上記の受電装置において、給電コイルから給電される前記受電コイルと、前記受電コイルと共振する共振コンデンサとを有する共振回路と、前記共振コンデンサの電気的な接続状態を変更して、共振状態を制御する第２のスイッチング素子と、前記充電電流に基づいて、前記第２のスイッチング素子を制御する共振制御部とを備えることを特徴とする。 In addition, according to one embodiment of the present invention, in the above power receiving device, a resonance circuit including the power receiving coil that is fed from a power feeding coil, a resonance capacitor that resonates with the power receiving coil, and an electrical connection state of the resonance capacitor And a second switching element that controls the resonance state, and a resonance control unit that controls the second switching element based on the charging current.
また、本発明の一態様は、上記の受電装置において、前記充電制御部は、前記給電コイルと前記受電コイルとが正しい所定の配置に置かれていないと判定した場合に、前記共振制御部に対して電力の供給を停止することを特徴とする。 In addition, according to one aspect of the present invention, in the power receiving device described above, when the charging control unit determines that the power feeding coil and the power receiving coil are not placed in a correct predetermined arrangement, the resonance control unit On the other hand, the supply of electric power is stopped.
また、本発明の一態様は、上記の受電装置を備えることを特徴とする電子機器である。 Another embodiment of the present invention is an electronic device including the above power receiving device.
また、本発明の一態様は、給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置とを備え、前記給電装置から前記受電装置に電磁誘導によって電力を給電する給電システムであって、前記受電装置は、前記受電コイルが受電した電力を整流した直流電力により充電される電池と直列に接続される第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子を制御して、前記直流電力を前記電池に充電させるとともに、前記電池の出力電圧と、前記電池を充電する充電電流とに基づいて、前記給電コイルと前記受電コイルとが正しい所定の配置に置かれているか否かを判定する充電制御部とを備えることを特徴とする給電システムである。 Another embodiment of the present invention is a power feeding system that includes a power feeding device having a power feeding coil and a power receiving device having a power receiving coil, and feeds power from the power feeding device to the power receiving device by electromagnetic induction. The apparatus controls a first switching element connected in series with a battery charged with DC power obtained by rectifying the power received by the power receiving coil, and controls the first switching element, thereby supplying the DC power to the battery. A charge control unit that determines whether or not the power feeding coil and the power receiving coil are placed in a correct predetermined arrangement based on an output voltage of the battery and a charging current for charging the battery. A power supply system comprising:
本発明によれば、給電コイルと受電コイルとが正しい配置に置かれているか否かを受電側で正確に検知することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect whether or not the power feeding coil and the power receiving coil are placed in the correct arrangement on the power receiving side.
以下、本発明の一実施形態による受電装置、電子機器、及び給電システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態による給電システム１００の一例を示す外観図である。
図１に示すように、給電システム１００は、受電装置１を備える電子機器１５０と、給電装置２とを備えている。
Hereinafter, a power receiving device, an electronic device, and a power feeding system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external view showing an example of a
As illustrated in FIG. 1, the
電子機器１５０は、例えば、携帯電話、携帯可能なオーディオプレイヤー、ウェラブル端末装置などの機器である。電子機器１５０は、給電装置２が有する給電コイル２１と、受電装置１が有する受電コイル１１との電磁誘導、或いは電磁結合により、給電装置２から受電装置１にワイヤレス（非接触）により電力を供給する。
なお、電子機器１５０は、給電装置２の充電台２５の所定の位置に配置されることにより、電子機器１５０（受電装置１）が内蔵する後述する電池１７（図２参照）を充電する。ここで、電子機器１５０は、受電装置１の受電コイル１１が、給電装置２の給電コイル２１に対向して配置されるように、充電台２５の所定の位置に配置される。
The
Note that the
次に、図２を参照して、給電システム１００の構成について、詳細に説明する。
図２は、本実施形態による給電システム１００の一例を示すブロック図である。
図２に示すように、給電システム１００は、給電装置２と、電子機器１５０とを備えている。給電システム１００は、例えば、受電装置１が備える電池１７を充電するための電力を給電装置２から受電装置１に供給する。
Next, the configuration of the
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the
As shown in FIG. 2, the
給電装置２は、例えば、受電装置１に対応する充電器である。給電装置２は、給電コイル２１と、共振コンデンサ２２と、駆動トランジスタ２３と、発振回路２４とを備えている。
The
給電コイル２１は、第１端子が電源ＶＣＣに接続され、第２端子がノードＮ２１に接続されている。給電コイル２１は、例えば、電磁誘導、又は電磁結合により、受電装置１が備える受電コイル１１に電力を供給するコイルである。給電コイル２１は、電池１７の充電をする際に、受電コイル１１と対向して配置され、電磁誘導により受電コイル１１に給電する。
The
共振コンデンサ２２は、給電コイル２１と並列に接続されており、給電コイル２１と共振するコンデンサである。ここで、給電コイル２１と共振コンデンサ２２とは、共振回路２０を構成している。共振回路２０は、給電コイル２１のインダクタンス値と共振コンデンサ２２の容量値とにより定まる所定の共振周波数（例えば、１００ｋＨｚ（キロヘルツ））により共振する。
The
駆動トランジスタ２３は、例えば、ＦＥＴトランジスタ（電界効果トランジスタ）であり、共振回路２０に直列に接続されている。本実施形態では、一例として、駆動トランジスタ２３が、Ｎ型チャネルＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴである場合について説明する。なお、以下の説明において、ＭＯＳＦＥＴをＭＯＳトランジスタといい、Ｎ型チャネルＭＯＳトランジスタをＮＭＯＳトランジスタという場合がある。
The
駆動トランジスタ２３は、ソース端子が電源ＧＮＤに接地され、ゲート端子が発振回路２４の出力信号線に接続され、ドレイン端子がノードＮ２１に接続されている。駆動トランジスタ２３は、発振回路２４の出力によりオン状態（導通状態）とオフ状態（非導通状態）とを周期的に繰り返す。これにより、給電コイル２１に周期的な信号が発生し、給電コイル２１から電磁誘導により受電コイル１１に給電する。
The
発振回路２４は、所定の周期により、駆動トランジスタ２３をオン状態（導通状態）とオフ状態（非導通状態）とにする制御信号を出力する。
The
電子機器１５０は、受電装置１と、システム部６０とを備えている。
また、受電装置１は、受電コイル１１と、共振コンデンサ１２と、共振制御トランジスタ１３と、整流ダイオード１４と、平滑コンデンサ１５、充電制御トランジスタ１６と、電池１７と、電源制御トランジスタ１８と、共振制御部４０と、充電制御部３０とを備えている。
The
In addition, the
システム部６０は、例えば、受電装置１の電池１７から供給される電力により動作し、電子機器１５０の各種機能を実行するシステム動作を行う。システム部６０は、後述するＳＴＡＴ信号により、電池１７に充電中であるか否か（給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれているか否か）、電池１７が満充電状態であるか否かなどの受電装置１の状態を示す情報を取得する。システム部６０は、取得した受電装置１の状態を示す情報に応じて動作を変更する。システム部６０は、例えば、受電装置１が充電中である場合に、システム動作を停止する。また、システム部６０は、例えば、受電装置１が充電中断状態又は満充電状態である場合に、システム動作を開始する。
For example, the
受電コイル１１は、第１端子がノードＮ１に接続され、第２端子が電源ＧＮＤ１に接続されている。受電コイル１１は、例えば、電磁誘導、又は電磁結合により、給電装置２が備える給電コイル２１から電力を供給されるコイルである。受電コイル１１は、電池１７の充電をする際に、給電コイル２１と対向して配置される。
The
共振コンデンサ１２は、受電コイル１１と並列に接続されており、受電コイル１１と共振するコンデンサである。共振コンデンサ１２は、ノードＮ１とノードＮ２との間に接続されている。ここで、受電コイル１１と、共振コンデンサ１２とは、共振回路１０を構成している。すなわち、共振回路１０は、給電コイル２１から給電される受電コイル１１と、受電コイル１１と共振する共振コンデンサ１２とを有する。共振回路１０は、受電コイル１１のインダクタンス値と共振コンデンサ１２の容量値とにより定まる所定の共振周波数（例えば、１００ｋＨｚ）により共振する。なお、本実施形態では、受電装置１の共振周波数と給電装置２の共振周波数とは等しく、例えば、１００ｋＨｚである。
The
共振制御トランジスタ１３（第２のスイッチング素子）は、共振回路１０に接続されるスイッチング素子であって、共振コンデンサ１２とともに受電コイル１１と並列に接続され、且つ、共振コンデンサ１２と直列に接続される。共振制御トランジスタ１３は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタであり、ソース端子が電源ＧＮＤ１に接続され、ドレイン端子がノードＮ２に接続されている。また、共振制御トランジスタ１３は、ゲート端子が後述する共振制御部４０からの出力信号線に接続されている。
The resonance control transistor 13 (second switching element) is a switching element connected to the
共振制御トランジスタ１３は、共振制御部４０によって、オン状態にされることにより共振コンデンサ１２が機能し、共振回路１０に共振を発生させる。また、共振制御トランジスタ１３は、共振制御部４０によって、オフ状態にされることにより共振コンデンサ１２が電気的に切り離され、共振回路１０の共振を停止させる。なお、共振制御トランジスタ１３は、ゲート端子がＨ（Ｈｉｇｈ：ハイ）状態になった場合に、オン状態になり、ゲート端子がＬ（Ｌｏｗ：ロウ）状態になった場合に、オフ状態になる。
When the
整流ダイオード１４（整流部）は、アノード端子が受電コイル１１の一端であるノードＮ１に接続され、カソード端子が平滑コンデンサ１５の一端であるノードＮ３に接続されている。整流ダイオード１４は、受電コイル１１が受電した電力を整流して、直流電力に変換する。すなわち、整流ダイオード１４は、受電コイル１１に発生する交流電力（交流電圧）を直流電力（直流電圧）に変換し、電池１７に充電のための電力を供給する。
平滑コンデンサ１５は、整流ダイオード１４が変換した直流電力を平滑化する。
The rectifier diode 14 (rectifier unit) has an anode terminal connected to the node N1 that is one end of the
The smoothing
充電制御トランジスタ１６（第１のスイッチング素子）は、受電コイル１１が受電した電力を整流した直流電力により充電される電池１７と直列に接続されるスイッチング素子である。充電制御トランジスタ１６は、例えば、ＦＥＴトランジスタであり、Ｐ型チャネルＭＯＳＦＥＴである場合について説明する。なお、以下の説明において、Ｐ型チャネルＭＯＳトランジスタをＰＭＯＳトランジスタという場合がある。充電制御トランジスタ１６は、ソース端子がノードＮ３に接続され、ドレイン端子がノードＮ４に接続されている。また、充電制御トランジスタ１６は、ゲート端子が後述する充電制御部３０からの出力信号線（Ａ信号の信号線）に接続されている。
The charge control transistor 16 (first switching element) is a switching element that is connected in series with the
充電制御トランジスタ１６は、充電制御部３０によって、オン状態にされることによりノードＮ３とノードＮ４との間が導通し、受電コイル１１が受電した電力を電池１７に充電可能にする（充電中状態）。また、充電制御トランジスタ１６は、受電装置１が充電中断状態又は満充電状態であると判定された場合に、充電制御部３０によってオフ状態にされることにより、ノードＮ３とノードＮ４との間の導通が遮断される。なお、充電制御トランジスタ１６は、ゲート端子（Ａ信号）がＨ（Ｈｉｇｈ：ハイ）状態になった場合に、オン状態になり、ゲート端子がＬ（Ｌｏｗ：ロウ）状態になった場合に、オフ状態になる。
When the charging
電池１７は、例えば、蓄電池や二次電池であり、整流ダイオード１４によって整流された直流電圧によって充電される。すなわち、電池１７は、受電コイル１１が受電した電力を整流した直流電力により充電される。電池１７は、後述する抵抗４１と直列に接続されており、陽極端子（＋（プラス）端子）が、ノードＮ４に接続され、陰極端子（−端子）がノードＮ５に接続されている。
The
電源制御トランジスタ１８（第３のスイッチング素子）は、共振制御部４０への電源電力の供給を制御するスイッチング素子である。電源制御トランジスタ１８は、例えば、ＰＭＯＳトランジスタであり、ソース端子がノードＮ３に接続され、ドレイン端子が後述するオペアンプ４２及びコンパレータ４５の電源端子に接続されている。また、電源制御トランジスタ１８は、ゲート端子が後述する充電制御部３０からの出力信号線（Ｂ信号の信号線）に接続されている。
The power control transistor 18 (third switching element) is a switching element that controls supply of power to the
電源制御トランジスタ１８は、充電制御部３０によって、オン状態にされることにより共振制御部４０（オペアンプ４２及びコンパレータ４５）に電源電力を供給して、共振制御部４０を動作させる。また、電源制御トランジスタ１８は、充電制御部３０によって、オフ状態にされることにより共振制御部４０（オペアンプ４２及びコンパレータ４５）に電源電力の供給を停止させて、共振制御部４０の動作を停止させる。なお、電源制御トランジスタ１８は、ゲート端子（Ｂ信号）がＨ（Ｈｉｇｈ：ハイ）状態になった場合に、オン状態になり、ゲート端子がＬ（Ｌｏｗ：ロウ）状態になった場合に、オフ状態になる。
The power
充電制御部３０は、充電制御トランジスタ１６を制御して、直流電力を電池１７に充電させるとともに、電池１７の出力電圧と、電池１７を充電する充電電流とに基づいて、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれている（受電装置１が給電装置２に正しくセットされている）か否か（充電中断状態であるか否か）を判定する。なお、充電中断状態とは、例えば、受電装置１が給電装置２から離されて（受電コイル１１が、給電コイル２１との所定の配置から離されて）、電池１７への充電が中断した状態を示す。充電制御部３０は、例えば、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が所定の電圧値（第１の閾値）以下であり、且つ、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の電流値以下である場合に、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれていない（充電中断状態である）と判定する。すなわち、この場合、充電制御部３０は、受電装置１が給電装置２から離されて、充電中断状態であると判定する。そして、充電制御部３０は、充電制御トランジスタ１６をオフ状態にする。ここで、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）は、電池１７の両端の電位差であり、電池１７の陰極端子を基準とした陽極端子の電圧である。
The
具体的に、充電制御部３０は、例えば、充電制御トランジスタ１６がオン状態（充電中状態）において、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が所定の電圧値（第１の閾値）以下であり、且つ、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の電流値以下である場合に、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれていない（充電中断状態である）と判定する。そして、充電制御部３０は、Ａ信号及びＢ信号に、Ｈ状態を出力して、充電制御トランジスタ１６及び電源制御トランジスタ１８をオフ状態にする。ここで、充電制御部３０は、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれていない（充電中断状態である）と判定した場合に、後述する共振制御部４０に対して電力の供給を停止する。
Specifically, the
また、充電制御部３０は、例えば、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が所定の電圧値（第１の閾値）より大きい、且つ、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の電流値以下である場合に、電池１７が満充電状態であると判定するとともに、充電制御トランジスタ１６をオフ状態にする。すなわち、充電制御部３０は、例えば、充電制御トランジスタ１６がオン状態（充電中状態）において、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が所定の電圧値（第１の閾値）より大きい、且つ、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の電流値以下である場合に、電池１７が満充電状態であると判定する。そして、充電制御部３０は、Ａ信号及びＢ信号に、Ｈ状態を出力して、充電制御トランジスタ１６及び電源制御トランジスタ１８をオフ状態にする。
In addition, for example, the
なお、本実施形態において、充電制御トランジスタ１６及び電源制御トランジスタ１８がオフ状態になっている状態を、アイドル状態とする。充電制御部３０は、アイドル状態において、整流された直流電力の電圧（ＶＤＤ）が、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）より大きい場合に、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれていると判定し、充電制御トランジスタ１６をオン状態にする（充電中状態）。これにより、電池１７の充電が開始される。
In the present embodiment, the state in which the
また、本実施形態では、充電電流（ＩＢＡＴ）を、当該充電電流（ＩＢＡＴ）に応じた電圧（ＶＩＢＡＴ）に変換する電圧変換部５０（抵抗４１）を備えている。充電制御部３０は、例えば、電圧変換部５０によって変換された電圧（ＶＩＢＡＴ）が、所定の電流値に対応する電圧値（第２の閾値）以下である場合に、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の電流値以下であると判定する。
充電制御部３０の構成の詳細については、図３を参照して後述する。
In the present embodiment, a voltage conversion unit 50 (resistor 41) that converts the charging current (IBAT) into a voltage (VIBAT) corresponding to the charging current (IBAT) is provided. For example, when the voltage (VIBAT) converted by the
Details of the configuration of the charging
共振制御部４０は、共振制御トランジスタ１３を制御することにより、共振回路１０の共振状態を制御する共振制御部４０であって、受電コイル１１が受電した電力を整流した直流電力により充電される電池１７に流れ込む電流（充電電流）に応じて、共振制御トランジスタ１３を制御する。共振制御部４０は、抵抗（４１，４３，４４）、オペアンプ４２、コンパレータ４５、及び基準電源４６を備えている。
The
抵抗４１は、電池１７の陰極端子（−（マイナス）端子）と接続されたノードＮ５と、電源ＧＮＤ１との間に接続されており、充電電流を電圧に変換する電圧変換部５０である。抵抗４１は、電池１７の充電電流（ＩＢＡＴ）の変化を電圧の変化としてノードＮ５に出力する。
The
オペアンプ４２は、＋入力端子がノードＮ５に接続され、−入力端子がノードＮ６に接続されている。また、オペアンプ４２の出力端子は、ノードＮ７に接続されている。
また、抵抗４３は、ノードＮ６と電源ＧＮＤ１との間に接続され、抵抗４４は、ノードＮ６とノードＮ７との間に接続されている。
なお、オペアンプ４２、及び抵抗（４３，４４）は、増幅回路を構成している。この増幅回路は、抵抗４１によって充電電流（ＩＢＡＴ）から変換された電圧（ＶＩＢＡＴ）を増幅して、コンパレータ４５に供給する。こうすることにより、抵抗４１の抵抗値を低減することができるので、共振制御部４０は、充電電流（ＩＢＡＴ）の検出精度を向上させることができる。
The
The
The
コンパレータ４５は、抵抗４１によって変換された電圧と、基準電源４６の出力電圧とを比較し、変換された電圧が、基準電源４６の出力電圧以上である場合に、共振制御トランジスタ１３をオフ状態にする。コンパレータ４５は、＋入力端子が基準電源４６に接続され、−入力端子がノードＮ７に接続されている。ここで、ノードＮ７の電圧は、電池１７の充電電流（ＩＢＡＴ）に対応する。
また、基準電源４６は、所定の閾値電流に対応する所定の閾値電圧を出力する定電圧源である。
The
The
具体的に、コンパレータ４５は、抵抗４１によって変換された電圧が所定の閾値電圧より低い場合に、Ｈ状態を出力端子に出力する。また、コンパレータ４５は、抵抗４１によって変換された電圧が所定の閾値電圧以上である場合に、Ｌ状態を出力端子に出力する。
このように、共振制御部４０は、電池１７の充電電流（ＩＢＡＴ）に応じて、共振制御トランジスタ１３を制御し、共振回路１０の共振状態を変化させる。
Specifically, the
As described above, the
次に、図３を参照して、充電制御部３０の構成の詳細について説明する。
図３は、本実施形態における充電制御部３０の一例を示すブロック図である。
図３に示すように、充電制御部３０は、コンパレータ（３１，３２，３４）と、基準電源（３３，３５）と、順序論理回路３６とを備えている。
Next, with reference to FIG. 3, the detail of a structure of the
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the charging
As shown in FIG. 3, the charging
コンパレータ３１は、上述したノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）と、上述した電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）とを比較し、比較結果をＳＩ信号として出力する。コンパレータ３１は、例えば、ノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）が電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）より大きい場合に、Ｓ１信号にＨ状態を出力する。また、コンパレータ３１は、例えば、ノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）が電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）以下である場合に、Ｓ１信号にＬ状態を出力する。
The
コンパレータ３２は、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）と、基準電源３３の出力電圧（第１の閾値）とを比較し、比較結果をＳ２信号として出力する。コンパレータ３２は、例えば、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が、基準電源３３の出力電圧（第１の閾値）より大きい場合に、Ｓ２信号にＨ状態を出力する。また、コンパレータ３２は、例えば、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が、基準電源３３の出力電圧（第１の閾値）以下である場合に、Ｓ２信号にＬ状態を出力する。
また、基準電源３３は、所定の電圧値（第１の閾値）を出力する定電圧源である。
The
The
コンパレータ３４は、抵抗４１によって充電電流（ＩＢＡＴ）が変換された電圧（ＶＩＢＡＴ）と、基準電源３５の出力電圧（第２の閾値）とを比較し、比較結果をＳ３信号として出力する。コンパレータ３４は、例えば、電圧（ＶＩＢＡＴ）が、基準電源３５の出力電圧（第２の閾値）より大きい場合に、Ｓ３信号にＨ状態を出力する。また、コンパレータ３４は、例えば、電圧（ＶＩＢＡＴ）が、基準電源３５の出力電圧（第２の閾値）以下である場合に、Ｓ３信号にＬ状態を出力する。
また、基準電源３５は、所定の閾値電流に対応する所定の電圧値（第２の閾値）を出力する定電圧源である。
The
The
順序論理回路３６は、例えば、組合せ論理回路と、ラッチ、フリップフロップなどとを利用したロジック回路であり、Ｓ１信号〜Ｓ３信号に基づいて、充電制御トランジスタ１６及び電源制御トランジスタ１８を制御するＡ信号及びＢ信号を出力する。また、順序論理回路３６は、Ｓ１信号〜Ｓ３信号に基づいて、受電装置１の各種状態を判定し、判定結果である受電装置１の状態を示す情報を、ＳＴＡＴ信号に出力する。
なお、本実施形態では、順序論理回路３６は、シリアル通信により受電装置１の状態を示す情報をＳＴＡＴ信号に出力する例を説明するが、複数の信号線により受電装置１の状態を示す情報を出力するようにしてもよい。
The
In this embodiment, an example in which the
順序論理回路３６は、例えば、アイドル状態（Ａ信号及びＢ信号がＨ状態）において、Ｓ１信号がＨ状態になった場合に、充電中状態に遷移させて、Ａ信号及びＢ信号にＬ状態を出力する。また、この場合、順序論理回路３６は、ＳＴＡＴ信号に、充電中状態を示す情報を出力する。
For example, when the S1 signal is in the H state in the idle state (the A signal and the B signal are in the H state), the
また、順序論理回路３６は、例えば、充電中状態（Ａ信号及びＢ信号がＬ状態）において、Ｓ２信号がＬ状態、且つ、Ｓ３信号がＬ状態になった場合に、充電中断状態に遷移させた後に、上述したアイドル状態に戻す。すなわち、この場合、順序論理回路３６は、ＳＴＡＴ信号に、充電中断状態を示す情報を出力するとともに、Ａ信号及びＢ信号をＨ状態にして、アイドル状態に遷移させる。
In addition, the
また、順序論理回路３６は、例えば、充電中状態（Ａ信号及びＢ信号がＬ状態）において、Ｓ２信号がＨ状態、且つ、Ｓ３信号がＬ状態になった場合に、満充電状態に遷移させた後に、上述したアイドル状態に戻す。すなわち、この場合、順序論理回路３６は、ＳＴＡＴ信号に、満充電状態を示す情報を出力するとともに、Ａ信号及びＢ信号をＨ状態にして、アイドル状態に遷移させる。
なお、上述した「アイドル状態」、「充電中状態」、「充電中断状態」、及び「満充電状態」の詳細については、図５を参照して後述する。
In addition, the
Details of the “idle state”, “charging state”, “charging interruption state”, and “full charging state” described above will be described later with reference to FIG.
次に、図面を参照して、本実施形態による給電システム１００の動作について説明する。
まず、ここでは、受電装置１の共振制御の動作について説明する。
図４は、本実施形態における受電装置１の共振制御処理の一例を示すフローチャートである。
この図において、受電装置１の共振回路１０の共振状態の制御に関する動作について説明する。
まず、受電装置１は、充電中状態（電源オン状態）にする（ステップＳ１０１）。例えば、給電装置２の給電コイル２１から受電装置１の受電コイル１１にワイヤレス（非接触）により電力が供給され、電池１７に電力が供給される。
Next, the operation of the
First, here, the resonance control operation of the
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the resonance control process of the
In this figure, an operation related to control of the resonance state of the
First, the
次に、受電装置１は、充電電流が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、共振制御部４０が、電池１７の充電電流（ＩＢＡＴ）を電圧変換し、変換して電圧が所定の閾値電圧以上であるか否かにより、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の閾値以上であるか否かを判定する。
Next, the
共振制御部４０は、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の閾値未満である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）に、共振制御トランジスタ１３をオン状態にする（ステップＳ１０３）。すなわち、共振制御部４０が、共振制御トランジスタ１３のゲート端子に、Ｈ状態を出力する。これにより、共振制御トランジスタ１３がオン状態になり、共振コンデンサ１２が共振回路１０に電気的に接続される。
The
また、共振制御部４０は、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の閾値以上である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）に、共振制御トランジスタ１３をオフ状態にする（ステップＳ１０４）。すなわち、共振制御部４０が、共振制御トランジスタ１３のゲート端子に、Ｌ状態を出力する。これにより、共振制御トランジスタ１３がオフ状態になり、共振コンデンサ１２が共振回路１０から電気的に切り離される。
ステップＳ１０３又はステップＳ１０４の処理の後、ステップＳ１０２の処理に戻し、ステップＳ１０２からステップＳ１０４の処理が繰り返される。
このように、共振制御部４０は、例えば、充電電流（ＩＢＡＴ）に過電流が流れた際に、電池１７に充電するための電流を適切に制限する。
Further, when the charging current (IBAT) is equal to or greater than a predetermined threshold (step S102: YES), the
After the process of step S103 or step S104, the process returns to the process of step S102, and the processes of step S102 to step S104 are repeated.
In this way, the
次に、図５を参照して、本実施形態における受電装置１の状態遷移について説明する。
図５は、本実施形態における受電装置１の状態遷移の一例を示す図である。
図５において、受電装置１は、まず、デフォルトの状態であるアイドル状態（状態ＳＴ１）になる。
Next, with reference to FIG. 5, the state transition of the
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of state transition of the
In FIG. 5, the
アイドル状態（状態ＳＴ１）において、順序論理回路３６は、Ａ信号をＨ状態にして、充電制御トランジスタ１６をオフ状態にする。また、順序論理回路３６は、Ｂ信号をＨ状態にして、電源制御トランジスタ１８をオフ状態にし、共振制御部４０への電源電力の供給を停止（電源を遮断）する。また、順序論理回路３６は、ＳＴＡＴ信号に、アイドル状態である旨（アイドル状態を示す情報）を出力する。なお、アイドル状態において、システム部６０は、システム動作を行う。
In the idle state (state ST1), the
次に、充電台２５に電子機器１５０（受電装置１）が置かれると、受電コイル１１に電力が発生し、ノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）が、電池１７の出力電圧であるノードＮ４の電圧（ＶＢＡＴ）より大きくなる（ＶＤＤ＞ＶＢＡＴ）。ノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）が、ノードＮ４の電圧（ＶＢＡＴ）より大きくなると、受電装置１は、アイドル状態から充電中状態（状態ＳＴ２）に移行する。すなわち、ノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）が、ノードＮ４の電圧（ＶＢＡＴ）より大きくなると、コンパレータ３１がＨ状態になり、順序論理回路３６が、受電装置１を充電中状態（状態ＳＴ２）に移行させる。
Next, when the electronic device 150 (the power receiving device 1) is placed on the charging
充電中状態（状態ＳＴ２）において、順序論理回路３６は、Ａ信号をＬ状態にして、充電制御トランジスタ１６をオン状態にする。これにより、受電コイル１１に供給された電力が電池１７に供給され、電池１７が充電される。また、順序論理回路３６は、Ｂ信号をＬ状態にして、電源制御トランジスタ１８をオン状態にし、共振制御部４０への電源電力の供給を行う。これにより、共振制御部４０が動作して、充電電流（ＩＢＡＴ）を適切に制御する。また、順序論理回路３６は、ＳＴＡＴ信号に、充電中状態である旨（充電中状態を示す情報）を出力する。なお、充電中状態において、システム部６０は、システム動作を停止（休止）する。また、順序論理回路３６は、Ｓ３信号に基づいて、充電電流（ＩＢＡＴ）の監視を行う。
In the charging state (state ST2), the
次に、充電中状態（状態ＳＴ２）において、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の電流値以下になると、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が第２の閾値以下になり、コンパレータ３４は、Ｓ３信号にＬ状態を出力する。順序論理回路３６は、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の電流値以下、且つ、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が所定の電圧（第１の閾値）以下である場合（Ｓ２信号がＬ状態、且つ、Ｓ３信号がＬ状態）に、受電装置１を充電中断状態（状態ＳＴ３）に移行させる。
Next, in the charging state (state ST2), when the charging current (IBAT) becomes equal to or lower than a predetermined current value, the voltage (VIBAT) at the node N5 becomes lower than the second threshold value. Output the status. The
充電中断状態（状態Ｓ３）において、順序論理回路３６は、ＳＴＡＴ信号に、充電中断状態である旨（充電中断状態を示す情報）を出力する。また、順序論理回路３６は、再びアイドル状態（状態ＳＴ１）に移行させて、Ａ信号をＨ状態にして、充電制御トランジスタ１６をオフ状態にする。これにより、ノードＮ３とノードＮ４との間が電気的に切り離されて、コンパレータ３１がノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）と、ノードＮ４の電圧（ＶＢＡＴ）とを正確に比較できるようになる。また、順序論理回路３６は、Ｂ信号をＨ状態にして、電源制御トランジスタ１８をオフ状態にし、共振制御部４０への電源電力の供給を停止（電源を遮断）する。
In the charge interruption state (state S3), the
また、充電中状態（状態ＳＴ２）において、順序論理回路３６は、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の電流値以下、且つ、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が所定の電圧（第１の閾値）以下である場合（Ｓ２信号がＬ状態、且つ、Ｓ３信号がＬ状態）に、受電装置１を満充電状態（状態ＳＴ４）に移行させる。
In the charging state (state ST2), the
満充電状態（状態Ｓ４）において、順序論理回路３６は、ＳＴＡＴ信号に、充電完了した旨（満充電状態を示す情報）を出力する。また、順序論理回路３６は、再びアイドル状態（状態ＳＴ１）に移行させて、Ａ信号をＨ状態にして、充電制御トランジスタ１６をオフ状態にする。これにより、ノードＮ３とノードＮ４との間が電気的に切り離されて、コンパレータ３１がノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）と、ノードＮ４の電圧（ＶＢＡＴ）とを正確に比較できるようになる。また、順序論理回路３６は、Ｂ信号をＨ状態にして、電源制御トランジスタ１８をオフ状態にし、共振制御部４０への電源電力の供給を停止（電源を遮断）する。
In the fully charged state (state S4), the
なお、順序論理回路３６は、充電中断状態又は満充電状態に移行した後に、再びアイドル状態に移行するが、本実施形態では、この場合の移行条件は特に定めていないが、アイドル状態に移行条件を別途定めるようにしてもよい。また、順序論理回路３６は、充電完了状態に移行した後に、再びアイドル状態に移行した場合に別途ラッチなどによるフラグを立てるように構成してもよい。このように構成することで、順序論理回路３６は、最初のアイドル状態であるか、再びアイドル状態に移行したのかを区別して制御させることが可能になる。
The
次に、図６を参照して、本実施形態における受電装置１の充電制御処理について説明する。
図６は、本実施形態における受電装置１の充電制御処理の一例を示すフローチャートである。
この図において、受電装置１の充電制御部３０は、まず受電装置１をアイドル状態にする（ステップＳ２０１）。なお、アイドル状態におけるＡ信号、Ｂ信号、及びＳＴＡＴ信号の状態は、上述した通りである。
Next, with reference to FIG. 6, the charge control process of the
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the charging control process of the
In this figure, the charging
次に、充電制御部３０は、ノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）が、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）より大きい（ＶＤＤ＞ＶＢＡＴ）か否かを判定する（ステップＳ２０２）。例えば、充電制御部３０の順序論理回路３６は、コンパレータ３１の出力信号（Ｓ１信号）に基づいて、ノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）が、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）より大きいか否かを判定する。充電制御部３０は、ノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）が、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）より大きい場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０３に進める。また、充電制御部３０は、ノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）が、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）以下である場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０１に戻す。
Next, the charging
ステップＳ２０３において、充電制御部３０は、受電装置１を充電中状態にする。なお、充電中状態におけるＡ信号、Ｂ信号、及びＳＴＡＴ信号の状態は、上述した通りである。
In step S203, the charging
次に、充電制御部３０は、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が第１の閾値以下、且つ、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が第２の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。例えば、充電制御部３０の順序論理回路３６は、コンパレータ３２の出力信号（Ｓ２信号）及びコンパレータ３４の出力信号（Ｓ３信号）に基づいて、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が第１の閾値以下、且つ、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が第２の閾値以下であるか否かを判定する。充電制御部３０は、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が第１の閾値以下、且つ、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が第２の閾値以下であると判定した場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０５に進める。また、充電制御部３０は、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が第１の閾値以下、且つ、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が第２の閾値以下であるという条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０６に進める。すなわち、充電制御部３０は、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が第１の閾値より大きい、又は、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が第２の閾値より大きい場合に、処理をステップＳ２０６に進める。
Next, the charging
ステップＳ２０５において、充電制御部３０は、受電装置１を充電中断状態にし、処理をステップＳ２０１（アイドル状態）に戻す。なお、充電中断状態及びアイドル状態におけるＡ信号、Ｂ信号、及びＳＴＡＴ信号の状態は、上述した通りである。
In step S205, the charging
また、ステップＳ２０６において、充電制御部３０は、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が第１の閾値より大きい、且つ、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が第２の閾値以下であるか否かを判定する。例えば、充電制御部３０の順序論理回路３６は、コンパレータ３２の出力信号（Ｓ２信号）及びコンパレータ３４の出力信号（Ｓ３信号）に基づいて、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が第１の閾値より大きい、且つ、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が第２の閾値以下であるか否かを判定する。充電制御部３０は、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が第１の閾値より大きい、且つ、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が第２の閾値以下であると判定した場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０７に進める。また、充電制御部３０は、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が第１の閾値より大きい、且つ、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が第２の閾値以下であるという条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０３に戻し、充電中状態を維持する。すなわち、充電制御部３０は、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が第１の閾値以下、又は、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が第２の閾値より大きい場合に、処理をステップＳ２０３に戻し、充電中状態を維持する。
In step S206, the charging
ステップＳ２０７において、充電制御部３０は、受電装置１を満充電状態にし、処理をステップＳ２０１（アイドル状態）に戻す。なお、満充電状態及びアイドル状態におけるＡ信号、Ｂ信号、及びＳＴＡＴ信号の状態は、上述した通りである。
In step S207, the charging
次に、図７を参照して、本実施形態における順序論理回路３６の動作の具体例について説明する。
図７は、本実施形態における順序論理回路３６の動作の一例を示すタイムチャートである。
この図において、各波形は、上から順に、Ｓ１信号（波形Ｗ１）、Ｓ２信号（波形Ｗ２）、Ｓ３信号（波形Ｗ３）、Ａ信号（波形Ｗ４）、Ｂ信号（波形Ｗ５）、及びＳＴＡＴ信号を示している。また、波形Ｗ１〜波形Ｗ５の横軸は、時間を示し、波形Ｗ１〜波形Ｗ５の縦軸は、論理状態を示している。また、ＳＴＡＴ信号は、ＳＴＡＴ信号が示す状態を示している。
Next, a specific example of the operation of the
FIG. 7 is a time chart showing an example of the operation of the
In this figure, the waveforms are, in order from the top, S1 signal (waveform W1), S2 signal (waveform W2), S3 signal (waveform W3), A signal (waveform W4), B signal (waveform W5), and STAT signal. Is shown. The horizontal axis of the waveforms W1 to W5 represents time, and the vertical axis of the waveforms W1 to W5 represents the logic state. The STAT signal indicates the state indicated by the STAT signal.
図７に示すように、まず、受電装置１がアイドル状態である場合（ここでは、Ｓ１信号、Ｓ２信号、及びＳ３信号はいずれもＬ状態）に、順序論理回路３６は、Ａ信号及びＢ信号にＨ状態を出力し、充電制御トランジスタ１６及び電源制御トランジスタ１８をオフ状態にする。また、順序論理回路３６は、ＳＴＡＴ信号にアイドル状態を示す情報を出力する。
As shown in FIG. 7, first, when the
次に、時刻Ｔ１において、電子機器１５０（受電装置１）が、給電装置２の充電台２５の所定の位置に配置され、給電が開始されると、ノードＮ３の電圧（ＶＤＤ）が、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）より大きくなる。その結果、コンパレータ３１がＳ１信号にＨ状態を出力する（波形Ｗ１参照）。順序論理回路３６は、Ｓ１信号にＨ状態になることにより、Ａ信号及びＢ信号にＬ状態を出力する（波形Ｗ４及び波形Ｗ５参照）。また、Ａ信号がＬ状態になることにより、充電制御トランジスタ１６がオン状態になる。ここでは、電池１７が満充電状態でないため、電池１７に充電が開始され、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）は、第２の閾値よりも大きくなる。そのため、コンパレータ３４は、Ｓ３信号にＨ状態を出力する（波形Ｗ３参照）。
また、順序論理回路３６は、ＳＴＡＴ信号に充電中状態を示す情報を出力する。
Next, at time T1, the electronic device 150 (power receiving device 1) is placed at a predetermined position on the charging
Further, the
次に、時刻Ｔ２において、電子機器１５０（受電装置１）が、給電装置２の充電台２５から離されて、受電コイル１１に供給される電力が低下したとする。この場合、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が、第２の閾値以下になり、コンパレータ３４は、Ｓ３信号にＬ状態を出力する（波形Ｗ３参照）。順序論理回路３６は、Ｓ３信号がＬ状態になることにより、ＳＴＡＴ信号に、充電中断状態を示す情報を出力して、受電装置１をアイドル状態に移行させる。その結果、順序論理回路３６は、Ａ信号及びＢ信号にＨ状態を出力する。なお、時刻Ｔ２において、充電制御トランジスタ１６がオン状態であるため、コンパレータ３１の出力（Ｓ１信号）は、Ｈ状態が維持される可能性があるが、Ａ信号がＨ状態になることにより、充電制御トランジスタ１６がオフ状態になり、コンパレータ３１は、Ｓ１信号にＬ状態を出力する（波形Ｗ１参照）。
Next, it is assumed that at time T2, the electronic device 150 (the power receiving device 1) is separated from the charging
次に、時刻Ｔ３において、再び、電子機器１５０（受電装置１）が、給電装置２の充電台２５の所定の位置に配置され、給電が開始されると、順序論理回路３６は、時刻Ｔ１の場合と同様に、Ａ信号及びＢ信号にＬ状態を出力する。これにより、コンパレータ３４は、Ｓ３信号にＨ状態を出力し、受電装置１は、充電中状態に移行する。
Next, when the electronic device 150 (the power receiving device 1) is again placed at a predetermined position on the charging
次に、時刻Ｔ４において、電池１７が満充電状態になると、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が第１の閾値より大きくなり、コンパレータ３２は、Ｓ２信号にＨ状態を出力する（波形Ｗ２参照）。また、充電電流（ＩＢＡＴ）が徐々に減少する。その結果、ノードＮ５の電圧（ＶＩＢＡＴ）が、第２の閾値以下になり、コンパレータ３４は、Ｓ３信号にＬ状態を出力する（波形Ｗ３参照）。順序論理回路３６は、Ｓ２信号がＨ状態になり、且つ、Ｓ３信号がＬ状態になることにより、Ａ信号及びＢ信号にＬ状態を出力し（波形Ｗ４及び波形Ｗ５参照）、ＳＴＡＴ信号に、満充電状態を示す情報を出力する。
Next, when the
以上説明したように、本実施形態による受電装置１は、給電コイル２１を有する給電装置２と、受電コイル１１を有する受電装置１とを備え、給電装置２から受電装置１に電磁誘導によって電力を給電する給電システム１００の受電装置である。受電装置１は、充電制御トランジスタ１６（第１のスイッチング素子）と、充電制御部３０とを備えている。充電制御トランジスタ１６は、受電コイル１１が受電した電力を整流した直流電力により充電される電池１７と直列に接続されている。充電制御部３０は、充電制御トランジスタ１６を制御して、直流電力を電池１７に充電させるとともに、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）と、電池１７を充電する充電電流（ＩＢＡＴ）とに基づいて、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれているか否かを判定する。
これにより、本実施形態による受電装置１は、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）と充電電流（ＩＢＡＴ）とに基づいて、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれているか否かを判定するので、例えば、受電コイル１１に供給された電力が不十分な状態になった場合でも、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれている（給電台２５に受電装置１が正しく置かれている）と誤判定することがない。よって、本実施形態による受電装置１は、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい配置に置かれているか否かを受電側で正確に検知することができる。
As described above, the
Thereby, in the
また、本実施形態では、充電制御部３０は、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が所定の電圧値以下（第１の閾値以下）であり、且つ、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の電流値以下である場合に、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれていないと判定するとともに、充電制御トランジスタ１６をオフ状態（非導通状態）にする。
これにより、本実施形態による受電装置１は、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい配置に置かれていないことを正確に検知することができる。
In the present embodiment, the charging
Thereby, the
例えば、従来技術を用いた受電装置では、充電台２５に受電装置を一度配置した後に、受電装置を充電台２５から遠ざけた場合に、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれていないのにもかかわらず、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれている（給電台２５に置かれている）と誤判定する可能性がある。すなわち、給電装置２から電力が供給されなくなっても、充電制御トランジスタ１６が、オン状態であるため、受電コイル１１に受電した電力を変換した直流電力の信号線に電圧が高いまま維持される。そのため、当該電圧に基づいて、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい配置に置かれているか否かを判定する従来技術を用いた受電装置では、誤判定する可能性があった。
これに対して、本実施形態による受電装置１は、図７の時刻Ｔ２に示す動作のように、充電台２５に受電装置を一度配置した後に、受電装置を充電台２５から遠ざけた場合であっても、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい配置に置かれていないことを正確に判定し、受電側で検知することができる。すなわち、本実施形態による受電装置１は、例えば、受電装置１が給電装置２（充電台２５）から離されたことを確実に検出することができる。そのため、本実施形態による受電装置１は、受電装置を充電台２５から遠ざけた場合に、受電側が充電されていないことを検知できずに、無駄に電池１７の電力を消費してしまうということを抑制することができる。
For example, in the power receiving device using the prior art, when the power receiving device is once placed on the charging
On the other hand, the
また、本実施形態では、充電制御部３０は、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）が所定の電圧値（第１の閾値）より大きい、且つ、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の電流値以下である場合に、電池１７が満充電状態であると判定するとともに、充電制御トランジスタ１６をオフ状態（非導通状態）にする。
これにより、本実施形態による受電装置１は、電池１７が満充電状態であることを正確に検知することができるとともに、満充電状態になった場合に、充電動作を適切に停止させることができる。
In the present embodiment, the charging
As a result, the
また、本実施形態による受電装置１は、充電電流（ＩＢＡＴ）を、当該充電電流に応じた電圧に変換する電圧変換部５０（例えば、抵抗４１）を備えている。充電制御部３０は、電圧変換部５０によって変換された電圧（ＶＩＢＡＴ）が、所定の電流値に対応する電圧値以下（第２の閾値以下）である場合に、充電電流（ＩＢＡＴ）が所定の電流値以下であると判定する。
これにより、電圧値により充電電流の判定を行うことができるので、簡易な構成により、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい配置に置かれているか否かを受電側で正確に検知することができる。
In addition, the
As a result, the charging current can be determined based on the voltage value, so that the power receiving side can accurately detect whether or not the
また、本実施形態では、充電制御部３０は、整流された直流電力の電圧（ＶＤＤ）が、電池１７の出力電圧（ＶＢＡＴ）より大きい場合に、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれていると判定し、充電制御トランジスタ１６をオン状態（導通状態）にする。
これにより、本実施形態による受電装置１は、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい配置に置かれていることを迅速に判定することができるとともに、適切に充電動作を開始させることができる。
Further, in the present embodiment, the charging
Thereby, the
また、本実施形態による受電装置１は、共振コンデンサ１２の電気的な接続状態を変更して、共振状態を制御する共振制御トランジスタ１３（第２のスイッチング素子）と、充電電流（ＩＢＡＴ）に基づいて、共振制御トランジスタ１３を制御する共振制御部４０とを備えている。
これにより、本実施形態による受電装置１は、充電動作において過電流が生じることを抑制することができる。
Further, the
Thereby, the
また、本実施形態では、充電制御部３０は、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれていないと判定した場合に、共振制御部４０に対して電力の供給を停止する。
これにより、本実施形態による受電装置１は、充電動作を行っていない場合の消費電力を低減することができ、電子機器１５０の使用時間を延ばすことができる。
In the present embodiment, the charging
Thereby, the
また、従来技術を用いた受電装置では、受電コイル１１に受電した電力を直流電力に変換し、システム部６０により検出するために、高耐圧の部品やレベルシフタなどが必要であった。これに対して、本実施形態による受電装置１では、高耐圧の部品やレベルシフタなどを必要としない。そのため、本実施形態による受電装置１では、例えば、充電制御トランジスタ１６、電源制御トランジスタ１８、充電制御部３０、及び共振制御部４０を１つの集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成することも可能であり、その場合、耐圧の低い安価な半導体製造プロセスを利用することができる。
Further, in the power receiving device using the conventional technology, a high-voltage component, a level shifter, or the like is necessary to convert the power received by the
なお、本実施形態による充電制御部３０は、コンパレータ（３１，３２，３４）と論理回路（順序論理回路３６）とで実現されており、本実施形態による受電装置１は、簡易な構成により、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい配置に置かれているか否かを受電側で正確に検知することができる。
また、本実施形態による受電装置１は、機構スイッチやセンサーを使用する必要がないので、受電装置１の信頼性や設計の自由度を確保することができる。
Note that the charging
Further, since the
また、本実施形態による電子機器１５０は、上述した受電装置１を備えている。これにより、本実施形態による電子機器１５０は、上述した受電装置１と同様に、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい配置に置かれているか否かを受電側で正確に検知することができる。
例えば、本実施形態による電子機器１５０は、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい配置に置かれているか否かを正確に検知することができるので、充電台２５から電子機器１５０を取り外した場合に、自動で主電源を入れたり、取り外されたことを示すメッセージを表示部に表示させたりといった動作が可能になる。
In addition, the
For example, the
また、本実施形態による給電システム１００は、給電コイル２１を有する給電装置２と、受電コイル１１を有する受電装置１とを備え、給電装置２から受電装置１に電磁誘導によって電力を給電するシステムであって、受電装置１は、充電制御トランジスタ１６と、充電制御部３０とを備えている。充電制御トランジスタ１６は、受電コイル１１が受電した電力を整流した直流電力により充電される電池１７と直列に接続される。充電制御部３０は、充電制御トランジスタ１６を制御して、直流電力を電池１７に充電させるとともに、電池１７の出力電圧と、電池１７を充電する充電電流とに基づいて、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい所定の配置に置かれているか否かを判定する。
これにより、本実施形態による給電システム１００は、上述した受電装置１と同様に、給電コイル２１と受電コイル１１とが正しい配置に置かれているか否かを受電側で正確に検知することができる。
The
Thereby, the
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の実施形態において、充電制御部３０は、順序論理回路３６により実現する例を説明したが、これに限定されるものではない。充電制御部３０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを含むプロセッサにより構成され、図６のフローチャートの処理を、プログラムを実行させることで実現するようにしてもよい。
In addition, this invention is not limited to said embodiment, It can change in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the example in which the
また、上記の実施形態において、充電電流（ＩＢＡＴ）を抵抗４１により電圧変換して検出する例を説明したが、これに限定されるものではなく、電流を直接検出するようにしてもよい。また、電圧変換部５０の一例として、抵抗４１を用いる例を説明したが、これに限定されるものではなく、他の方式により電圧変換するようにしてもよい。
また、上記の実施形態において、抵抗４１の一端の電圧（ノードＮ５）の電圧をそのまま使用する例を説明したが、オペアンプ４２のような増幅回路を介して使用するようにしてもよい。この増幅回路は、抵抗４１によって充電電流（ＩＢＡＴ）から変換された電圧を増幅するので、受電装置１は、充電電流（ＩＢＡＴ）の検出精度を向上させることができる。
In the above-described embodiment, the example in which the charging current (IBAT) is detected by converting the voltage by the
Further, in the above-described embodiment, the example in which the voltage at the one end of the resistor 41 (node N5) is used as it is, but it may be used via an amplifier circuit such as the
また、上記の実施形態において、充電電流（ＩＢＡＴ）として、電池１７に流れる電流を検出する例を説明したが、充電中にシステム部６０に流れる電流がほとんどない状態であれば、充電制御トランジスタ１６に流れる電流を充電電流（ＩＢＡＴ）として検出するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the current flowing through the
また、上記の実施形態において、共振制御部４０が、電池１７の充電電流（ＩＢＡＴ）に応じて、共振状態を制御する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、共振制御部４０は、電池１７の充電電圧に応じて、共振状態を制御してもよい。
In the above embodiment, the case where the
また、給電システム１００が備える各構成は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。また、給電システム１００が備える各構成は、メモリ及びＣＰＵにより構成され、給電システム１００が備える各構成を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
In addition, each configuration included in the
１ 受電装置
２ 給電装置
１０、２０ 共振回路
１１ 受電コイル
１２、２２ 共振コンデンサ
１３ 共振制御トランジスタ
１４ 整流ダイオード
１５ 平滑コンデンサ
１６ 充電制御トランジスタ
１７ 電池
１８ 電源制御トランジスタ
２１ 給電コイル
２３ 駆動トランジスタ
２４ 発振回路
２５ 充電台
３０ 充電制御部
３１、３２、３４、４５ コンパレータ
３３、３５、４６ 基準電源
３６ 順序論理回路
４０ 共振制御部
４１、４３、４４ 抵抗
４２ オペアンプ
５０ 電圧変換部
６０ システム部
１００ 給電システム
１５０ 電子機器
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記受電コイルが受電した電力を整流した直流電力により充電される電池と直列に接続される第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子を制御して、前記直流電力を前記電池に充電させるとともに、前記電池の出力電圧と、前記電池を充電する充電電流とに基づいて、前記給電コイルと前記受電コイルとが正しい所定の配置に置かれているか否かを判定する充電制御部と
を備えることを特徴とする受電装置。 A power receiving device of a power feeding system that includes a power feeding device having a power feeding coil and a power receiving device having a power receiving coil, and feeds power from the power feeding device to the power receiving device by electromagnetic induction,
A first switching element connected in series with a battery charged with DC power obtained by rectifying the power received by the power receiving coil;
The first switching element is controlled to charge the DC power to the battery, and based on the output voltage of the battery and a charging current for charging the battery, the feeding coil and the receiving coil are And a charge control unit for determining whether or not the battery is placed in a correct predetermined arrangement.
前記電池の出力電圧が所定の電圧値以下であり、且つ、前記充電電流が所定の電流値以下である場合に、前記給電コイルと前記受電コイルとが正しい所定の配置に置かれていないと判定するとともに、前記第１のスイッチング素子を非導通状態にする
ことを特徴とする請求項１に記載の受電装置。 The charge controller is
When the output voltage of the battery is equal to or lower than a predetermined voltage value and the charging current is equal to or lower than a predetermined current value, it is determined that the feeding coil and the receiving coil are not placed in a correct predetermined arrangement The power receiving device according to claim 1, wherein the first switching element is turned off.
前記電池の出力電圧が前記所定の電圧値より大きい、且つ、前記充電電流が前記所定の電流値以下である場合に、前記電池が満充電状態であると判定するとともに、前記第１のスイッチング素子を非導通状態にする
ことを特徴とする請求項２に記載の受電装置。 The charge controller is
When the output voltage of the battery is greater than the predetermined voltage value and the charging current is less than or equal to the predetermined current value, the battery is determined to be fully charged, and the first switching element The power receiving device according to claim 2, wherein the power receiving device is in a non-conductive state.
前記充電制御部は、前記電圧変換部によって変換された電圧が、前記所定の電流値に対応する電圧値以下である場合に、前記充電電流が前記所定の電流値以下であると判定する
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の受電装置。 A voltage converter that converts the charging current into a voltage corresponding to the charging current;
The charging control unit determines that the charging current is not more than the predetermined current value when the voltage converted by the voltage converting unit is not more than a voltage value corresponding to the predetermined current value. The power receiving device according to claim 2, wherein the power receiving device is a power receiving device.
前記整流された直流電力の電圧が、前記電池の出力電圧より大きい場合に、前記給電コイルと前記受電コイルとが正しい所定の配置に置かれていると判定し、前記第１のスイッチング素子を導通状態にする
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の受電装置。 The charge controller is
When the voltage of the rectified DC power is larger than the output voltage of the battery, it is determined that the feeding coil and the receiving coil are placed in a correct predetermined arrangement, and the first switching element is made conductive. The power receiving device according to any one of claims 1 to 4, wherein the power receiving device is in a state.
前記共振コンデンサの電気的な接続状態を変更して、共振状態を制御する第２のスイッチング素子と、
前記充電電流に基づいて、前記第２のスイッチング素子を制御する共振制御部と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の受電装置。 A resonance circuit having the power reception coil fed from a power supply coil and a resonance capacitor that resonates with the power reception coil;
A second switching element for controlling a resonance state by changing an electrical connection state of the resonance capacitor;
The power receiving device according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a resonance control unit that controls the second switching element based on the charging current.
前記給電コイルと前記受電コイルとが正しい所定の配置に置かれていないと判定した場合に、前記共振制御部に対して電力の供給を停止する
ことを特徴とする請求項６に記載の受電装置。 The charge controller is
The power receiving device according to claim 6, wherein when it is determined that the power feeding coil and the power receiving coil are not placed in a correct predetermined arrangement, power supply to the resonance control unit is stopped. .
前記受電装置は、
前記受電コイルが受電した電力を整流した直流電力により充電される電池と直列に接続される第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子を制御して、前記直流電力を前記電池に充電させるとともに、前記電池の出力電圧と、前記電池を充電する充電電流とに基づいて、前記給電コイルと前記受電コイルとが正しい所定の配置に置かれているか否かを判定する充電制御部と
を備えることを特徴とする給電システム。 A power feeding system comprising a power feeding device having a power feeding coil and a power receiving device having a power receiving coil, and feeding power from the power feeding device to the power receiving device by electromagnetic induction,
The power receiving device is:
A first switching element connected in series with a battery charged with DC power obtained by rectifying the power received by the power receiving coil;
The first switching element is controlled to charge the DC power to the battery, and based on the output voltage of the battery and a charging current for charging the battery, the feeding coil and the receiving coil are A power supply system comprising: a charge control unit that determines whether or not the battery is placed in a correct predetermined arrangement.
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