JP5593926B2 - 給電システム、給電装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば携帯電話機等の電子機器に対して非接触に電力供給（電力伝送）を行う給電システム、ならびにそのような給電システムに適用される給電装置および電子機器に関する。

近年、例えば携帯電話機や携帯音楽プレーヤー等のＣＥ機器（Consumer Electronics Device：民生用電子機器）に対し、電磁誘導や磁気共鳴等を利用して非接触に電力供給を行う給電装置（非接触充電装置、ワイヤレス充電装置）が注目を集めている（例えば、特許文献１〜５）。これにより、ＡＣアダプタのような電源装置のコネクタを機器に挿す（接続する）ことによって充電を開始するのはなく、電子機器を充電用のトレー（充電用トレー）上に置くだけで充電を開始することができる。すなわち、電子機器と充電トレーと間での端子接続が不要となる。

特開２００１−１０２９７４号公報 ＷＯ００−２７５３１号公報 特開２００８−２０６２３３号公報 特開２００２−３４１６９号公報 特開２００５−１１０３９９号公報

ところで、ユーザの利便性を考慮すると、上記のような非接触での電力供給を、１つの充電トレー（給電装置）を用いて複数の電子機器に対して行うことができるのが望ましいと考えられる。ところが、そのような非接触での電力供給を複数の電子機器に対して同時に（並列して）行う場合（「１：Ｎ（２以上）」充電の場合）、以下のような問題が生ずると考えられる。

すなわち、まず、充電トレー上に同時に配置された複数の電子機器に対して効率の良い電力供給（充電）を行おうとした場合、充電トレー内や電子機器内に設けるインピーダンスマッチング（整合）回路等の回路構成が複雑化してしまう、というものである。具体的には、特に磁気共鳴を利用した非接触での電力供給の場合、電力伝送効率を上げるためにはピンポイント的なインピーダンスマッチング回路が必要となるが、「１：１」充電の際と「１：Ｎ」充電の際とでは、その制御範囲が大きく異なる。また、一般に各電子機器のインピーダンスは、それらに内蔵するバッテリーへの充電状態に応じて変化する。したがって、「１：Ｎ」充電の場合、電子機器同士での充電状態は通常異なることから、全ての電子機器に対して適切なインピーダンスマッチングを行おうとすると、難しい制御が必要となる。

また、「１：Ｎ」の際には、充電トレー側からの電力は、基本的にはＮ分割されて各電子機器へ供給される。しかしながらこの場合、複数の電子機器同士においても、相互誘導等によって少なからずとも相互に影響を及ぼしているため、互いに電力の受け取りを邪魔することになり、電力伝送効率が低下してしまうという問題もある。

以上のことから、複数の電子機器に対して磁界を用いた電力伝送を行う際に、簡易な構成で効率良く電力を供給することを可能とする手法の提案が望まれる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の電子機器に対して磁界を用いた電力伝送を行う際に、簡易な構成で効率良く電力を供給することを可能とする給電システム、給電装置および電子機器を提供することにある。

本発明の給電システムは、複数の電子機器と、これら複数の電子機器に対して磁界を用いた電力伝送を行う送電部を有する給電装置とを備えたものである。各電子機器は、送電部から伝送された電力を受け取る受電部と、システム制御部による時分割制御に応じて、受電部により受け取った電力に基づく充電動作を実行するのか否かを切り換える切換部とを有している。上記システム制御部は、複数の電子機器間において充電動作が時分割で選択的に実行されるように、各電子機器における切換部を時分割制御する。また、このシステム制御部は、充電動作が実行される充電期間の長さを、充電動作の実行頻度に応じて電子機器ごとに設定された優先度の高さに応じて変化させると共に、充電動作の実行頻度が相対的に低い電子機器に対しては、優先度が相対的に高くなるように設定する一方、充電動作の実行頻度が相対的に高い電子機器に対しては、優先度が相対的に低くなるように設定する。

本発明の給電装置は、複数の電子機器に対して磁界を用いた電力伝送を行う送電部と、この送電部により伝送された電力に基づく充電動作を各電子機器において実行するのか否かを切り換えるための時分割制御を行うシステム制御部とを備えたものである。このシステム制御部は、複数の電子機器間において充電動作が時分割で選択的に実行されるように、各電子機器に対して時分割制御を行う。また、システム制御部は、充電動作が実行される充電期間の長さを、充電動作の実行頻度に応じて電子機器ごとに設定された優先度の高さに応じて変化させると共に、充電動作の実行頻度が相対的に低い電子機器に対しては、優先度が相対的に高くなるように設定する一方、充電動作の実行頻度が相対的に高い電子機器に対しては、優先度が相対的に低くなるように設定する。

本発明の電子機器は、磁界を用いた電力伝送を行う給電装置から伝送された電力を受け取る受電部と、システム制御部による時分割制御に応じて、受電部により受け取った電力に基づく充電動作を実行するのか否かを切り換える切換部とを備えたものである。上記システム制御部は、複数の電子機器間において充電動作が時分割で選択的に実行されるように、切換部を時分割制御する。また、このシステム制御部は、充電動作が実行される充電期間の長さを、充電動作の実行頻度に応じて電子機器ごとに設定された優先度の高さに応じて変化させると共に、充電動作の実行頻度が相対的に低い電子機器に対しては、優先度が相対的に高くなるように設定する一方、充電動作の実行頻度が相対的に高い電子機器に対しては、優先度が相対的に低くなるように設定する。

本発明の給電システム、給電装置および電子機器では、電子機器に対して磁界を用いた電力伝送を行う際に、送電部（給電装置）から受電部（電子機器）へ伝送された電力に基づく充電動作を実行するのか否かを切り換えるための時分割制御がなされる。これにより、複雑な回路（例えばインピーダンスマッチング回路等）を用いることなく、電子機器への効率的な電力伝送が実現される。また、時分割制御であることから、電子機器間での相互誘導等が回避され、この点からも電力伝送の際の効率が向上する。

本発明の給電システム、給電装置および電子機器によれば、送電部（給電装置）から受電部（電子機器）へ伝送された電力に基づく充電動作を実行するのか否かを切り換えるための時分割制御を行うようにしたので、複雑な回路を用いたり相互誘導等を生じさせることを回避し、電子機器への効率的な電力伝送を実現することができる。よって、複数の電子機器に対して磁界を用いた電力伝送を行う際に、簡易な構成で効率良く電力を供給することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る給電システムの全体構成例を表すブロック図である。 比較例に係る給電システムの全体構成を表すブロック図である。 比較例に係る給電システムにおけるインピーダンスマッチングについて説明するための回路図である。 比較例に係る給電システムにおける複数の電子機器間での相互誘導について説明するための回路図である。 実施の形態に係る充電動作の際のシステム制御の一例を表す流れ図である。 図５に示したPolling処理の概要を説明するための模式図である。 図６に示したPolling処理を利用したアンチコリジョン対策の一例（成功例）を表すタイミング図である。 図６に示したPolling処理を利用したアンチコリジョン対策の一例（失敗例）を表すタイミング図である。 実施の形態に係る充電動作の一例を表すブロック図である。 実施の形態に係る充電動作の他の例を表すブロック図である。 変形例１に係る給電システムにおける充電動作の一例を表すブロック図である。 変形例１に係る給電システムにおける充電動作の他の例を表すブロック図である。 変形例２に係る給電システムの全体構成例を表すブロック図である。 変形例３に係る充電動作の一例を表すタイミング図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態（充電部への経路上のスイッチを利用した時分割による充電動作の例）
２．変形例
変形例１（充電部へのディスエーブル信号を利用した時分割による充電動作の例）
変形例２（システム制御部を複数の電子機器うちの１つの内部に設けた例）
変形例３（複数の電子機器に対して優先度に応じた充電動作を行う例）

＜実施の形態＞
［給電システム３の構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る給電システム（給電システム３）の全体のブロック構成を表すものである。この給電システム３は、磁界を用いて（電磁誘導や磁気共鳴等を利用して；以下同様）非接触に電力伝送（電力供給，給電）を行うものであり、充電トレー（給電装置）１（１次側機器）と、複数（ここでは２つ）の電子機器２１，２２（２次側機器）とを備えている。すなわち、給電システム３では、充電トレー１上に電子機器２１，２２が置かれる（または近接する）ことによって、充電トレー１から電子機器２１，２２に対して電力伝送が行われるようになっている。換言すると、この給電システム３は、非接触型の給電システムである。

（充電トレー１）
充電トレー１は、上記したように、磁界を用いて電子機器２１，２２に対して電力伝送を行う給電装置である。この充電トレー１は、送電部１０、交流信号源１１、検出部１２、インピーダンスマッチング回路１３、制御部１４およびシステム制御部３０を有している。

送電部１０は、コイル（１次側コイル）Ｌ１を含んで構成されている。送電部１０は、このコイルＬ１を利用して、電子機器２１，２２（具体的には、後述する受電部２１０，２２０）に対して磁界を用いた電力伝送を行うものである。具体的には、送電部１０は、電子機器２１，２２へ向けて磁界（磁束）を放射する機能を有している。なお、この送電部１０はまた、詳細は後述するが、電子機器２１，２２との間で所定の信号の送受信も行うようになっている。

交流信号源１１は、例えば交流電源や発振器、増幅回路等を含んで構成されており、送電部１０内のコイルＬ１に対して、電力伝送を行うための所定の交流信号を供給する信号源である。

検出部１２は、例えば、充電トレー１上の異物金属等を検出したり、充電トレー１の周囲の温度（環境温度）や圧力（環境圧力）等を検出したりするものである。これにより、異物金属等の過剰な温度上昇を回避したり、環境温度や環境圧力に応じた電力伝送を行うことが可能となっている。

インピーダンスマッチング回路１３は、充電トレー１から電子機器２１，２２へ電力伝送を行う際のインピーダンスマッチング（インピーダンス整合）を行う回路である。具体的には、ここでは、電子機器２１，２２内のインピーダンス（例えば、後述する受電部２１０，２２０内のコイルＬ２１，Ｌ２２のインピーダンス）の大きさに応じて、送電部１０内のインピーダンス（例えば、コイルＬ１のインピーダンス）を変化させる。これにより、電力伝送の際の効率（電力伝送効率）が向上するようになっている。なお、このようなインピーダンスマッチングの詳細については後述する。

制御部１４は、充電トレー１全体の動作を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータなどにより構成されている。具体的には、制御部１４は、検出部１２における検出結果やインピーダンスマッチング回路１３におけるマッチング結果に応じて、送電部１０や交流信号源１１の動作を制御したりするようになっている。

システム制御部３０は、給電システム３全体の動作を制御するものであり、これもまた例えばマイクロコンピュータなどにより構成されている。このシステム制御部３０は、各電子機器２１，２２における充電時間の長さをカウントするための充電タイマ３０Ａを有している。システム制御部３０は、詳細は後述するが、送電部１０により伝送された電力に基づく充電動作を各電子機器２１，２２において実行するのか否かを切り換えるための時分割制御を行うようになっている。

（電子機器２１，２２）
電子機器２１は、受電部２１０、充電部２１１、バッテリー２１２、制御部２１３およびスイッチＳＷ１を有している。同様に、電子機器２２は、受電部２２０、充電部２２１、バッテリー２２２、制御部２２３およびスイッチＳＷ２を有している。これらのうち、制御部２１３，２２３が、本発明における「切換部」の一具体例に対応している。

受電部２１０は、コイル（２次側コイル）Ｌ２１を含んで構成されている。受電部２１０は、このコイルＬ２１を利用して、充電トレー１内の送電部１０から伝送された電力を受け取る機能を有している。受電部２２０も同様に、コイル（２次側コイル）Ｌ２２を含んで構成されている。受電部２２０は、このコイルＬ２２を利用して、充電トレー１内の送電部１０から伝送された電力を受け取る機能を有している。なお、これらの受電部２１０，２２０はまた、詳細は後述するが、充電トレー１との間で所定の信号の送受信も行うようになっている。

充電部２１１は、整流回路２１１Ａおよび充電回路２１１Ｂを含んで構成されており、受電部２１０において受け取った電力（交流電力）に基づいて、バッテリー２１２に対する充電動作を行うものである。具体的には、整流回路２１１Ａは、受電部２１０から以下説明するスイッチＳＷ２１を介して供給された交流電力を整流し、直流電力を生成する回路である。充電回路２１１Ｂは、整流回路２１１Ａから供給される直流電力に基づいて、バッテリー２１２に対して充電を行うための回路である。

充電部２２１も同様に、整流回路２２１Ａおよび充電回路２２１Ｂを含んで構成されており、受電部２２０において受け取った電力（交流電力）に基づいて、バッテリー２２２に対する充電動作を行うものである。具体的には、整流回路２２１Ａは、受電部２２０から以下説明するスイッチＳＷ２２を介して供給された交流電力を整流し、直流電力を生成する回路である。充電回路２２１Ｂは、整流回路２２１Ａから供給される直流電力に基づいて、バッテリー２２２に対して充電を行うための回路である。

スイッチＳＷ２１は、受電部２１０と充電部２１１内の整流回路２１１Ａとの間の経路上に設けられている。同様に、スイッチＳＷ２２は、受電部２２０と充電部２２１内の整流回路２２１Ａとの間の経路上に設けられている。これらのスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２はそれぞれ、例えば半導体素子を用いた電気的なスイッチや、機械的なスイッチなどを用いて構成されている。

バッテリー２１２，２２２は、充電回路２１１Ｂまたは充電回路２２１Ｂによる充電に応じて電力を貯蔵するものであり、例えばリチウムイオン電池等の２次電池を用いて構成されている。

制御部２１３は、電子機器２１全体の動作を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータなどにより構成されている。具体的には、制御部２１３は、受電部２１０、充電部２１１およびバッテリー２１２の動作を制御する。この制御部２１３はまた、前述したシステム制御部３０による時分割制御に応じて、受電部２１０により受け取った電力に基づく充電動作（充電部２１１による充電動作）を実行するのか否かを切り換える機能を有している。具体的には、詳細は後述するが、制御部２１３は、システム制御部３０による時分割制御に応じて、スイッチ制御信号Ｓ２１を用いてスイッチＳＷ２１のオン・オフ動作を制御することにより、上記した充電動作を実行するのか否かを切り換えるようになっている。

制御部２２３も同様に、電子機器２２全体の動作を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータなどにより構成されている。具体的には、制御部２２３は、受電部２２０、充電部２２１およびバッテリー２２２の動作を制御する。この制御部２２３はまた、前述したシステム制御部３０による時分割制御に応じて、受電部２２０により受け取った電力に基づく充電動作（充電部２２１による充電動作）を実行するのか否かを切り換える機能を有している。具体的には、詳細は後述するが、制御部２２３は、システム制御部３０による時分割制御に応じて、スイッチ制御信号Ｓ２２を用いてスイッチＳＷ２２のオン・オフ動作を制御することにより、上記した充電動作を実行するのか否かを切り換えるようになっている。

［給電システム３の作用・効果］
（１．充電動作の概要）
本実施の形態の給電システム３では、充電トレー１において、制御部１４による制御に応じて、交流信号源１１が送電部１０内のコイルＬ１に対して、電力伝送を行うための所定の交流信号を供給する。これにより、送電部１０内のコイルＬ１において磁界（磁束）が発生する。このとき、充電トレー１の上面（送電面）に、給電対象物（充電対象物）としての電子機器２１，２２が置かれる（または近接する）と、充電トレー１内のコイルＬ１と、電子機器２１，２２内のコイルＬ２１，Ｌ２２とが、充電トレー１の上面付近にて近接する。

このように、磁界（磁束）を発生しているコイルＬ１に近接してコイルＬ２１，Ｌ２２が配置されると、コイルＬ１から発生されている磁束に誘起されて、コイルＬ２１，Ｌ２に起電力が生じる。換言すると、電磁誘導または磁気共鳴により、コイルＬ１およびコイルＬ２１，Ｌ２２のそれぞれに鎖交して磁界が発生し、これによってコイルＬ１側（充電トレー１側、送電部１０側）からコイルＬ２１，Ｌ２２側（電子機器２１，２２側、受電部２１０，２２０側）へ、電力伝送がなされる。

すると、電子機器２１では、コイルＬ２１において受け取った交流電力がスイッチＳＷ２１を介して充電部２１１へ供給されると、以下の充電動作がなされる。すなわち、この交流電力が整流回路２１１Ａによって所定の直流電力に変換された後、充電回路２１１Ｂによって、この直流電力に基づくバッテリー２１２への充電がなされる。このようにして、電子機器２１において、受電部２１０において受け取った電力に基づく充電動作がなされる。同様に、電子機器２２では、コイルＬ２２において受け取った交流電力がスイッチＳＷ２２を介して充電部２２１へ供給されると、以下の充電動作がなされる。すなわち、この交流電力が整流回路２２１Ａによって所定の直流電力に変換された後、充電回路２２１Ｂによって、この直流電力に基づくバッテリー２２２への充電がなされる。このようにして、電子機器２２において、受電部２２０において受け取った電力に基づく充電動作がなされる。

すなわち、本実施の形態では、電子機器２１，２２の充電に際し、例えばＡＣアダプタ等への端子接続が不要であり、充電トレー１の上面に置く（近接させる）だけで、容易に充電を開始させることができる（非接触給電がなされる）。これは、ユーザにおける負担軽減に繋がる。

（２．複数の電子機器に対する充電動作）
次に、本発明の特徴的部分の１つである、複数の電子機器に対する充電動作（時分割制御による選択的な充電動作）について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。

（２−１．比較例）
図２は、比較例に係る給電システム（給電システム１０３）の全体のブロック構成を表したものである。この比較例の給電システム１０３は、本実施の形態の給電システム３と同様に磁界を用いて非接触に電力伝送を行うものであり、充電トレー（給電装置）１０１と、複数（ここでは２つ）の電子機器１０２−１，１０２−２とを備えている。

充電トレー１０１は、本実施の形態の充電トレー１において、インピーダンスマッチング回路１３およびシステム制御部３０を設けないようにした（省いた）構成となっている。

電子機器１０２−１は、本実施の形態の電子機器２１において、スイッチＳＷ２１を設けない（省く）ようにすると共に、インピーダンスマッチング回路１０２Ａを更に設けるようにした構成となっている。同様に、電子機器１０２−２は、本実施の形態の電子機器２２において、スイッチＳＷ２２を設けない（省く）ようにすると共に、インピーダンスマッチング回路１０２Ｂを更に設けるようにした構成となっている。

インピーダンスマッチング回路１０２Ａ，１０２Ｂは、充電トレー１０１から電子機器１０２−１，１０２−２へ電力伝送を行う際のインピーダンスマッチング（インピーダンス整合）を行う回路である。具体的には、ここでは、送電部１０内のインピーダンス（例えば、コイルＬ１のインピーダンス）の大きさに応じて、受電部２１０，２２０内のインピーダンス（例えば、コイルＬ２１，Ｌ２２のインピーダンス）を変化させるようになっている。

この比較例の給電システム１０３では、２つの電子機器１０２−１，１０２−２への磁界を用いた非接触による充電動作の際に、後述する本実施の形態の充電動作とは異なり、これらの電子機器１０２−１，１０２−２に対して同時に（並列に）充電動作がなされる。すなわち、図２中の矢印Ｐ１０１，Ｐ１０２でそれぞれ示したように、１つの充電トレー１０１から２つの電子機器１０２−１，１０２−２に対してそれぞれ、同時に充電動作がなされる（「１：Ｎ（ここでは、Ｎ＝２）」充電がなされる）。ところが、比較例ではこのような「１：Ｎ」充電動作を行うことにより、以下の問題が生じる。

（インピーダンスマッチング回路等の回路構成の複雑化について）
すなわち、１つ目の問題として、充電トレー１０１上に同時に配置された２つの電子機器１０２−１，１０２−２に対して効率の良い電力供給（充電）を行おうとした場合、充電トレー内や電子機器内に設けるインピーダンスマッチング回路等の回路構成が複雑化してしまう。すなわち、図２に示した例では、電子機器１０２−１，１０２−２内のインピーダンスマッチング回路１０２Ａ，１０２Ｂの回路構成が複雑化してしまう。

具体的には、特に磁気共鳴を利用した非接触での電力供給の場合、電力伝送効率を上げるためにはピンポイント的なインピーダンスマッチング回路が必要となるが、まず、「１：１」充電の際と「１：Ｎ」充電の際とでは、その制御範囲が大きく異なる。

例えば図３（Ａ）に示したように、１つの充電トレー１０１内の送電部１０（コイルＬ１）から１つの電子機器内の受電部２００（コイルＬ２）への「１：１」充電の場合（図中の矢印Ｐ１００参照）、互いのインピーダンスを同一の値に設定することにより、電力伝送効率を向上させる。具体的には、この例では、送電部１０内および受電部２００内のインピーダンスＺをそれぞれ５０Ωに設定することにより、１次側（充電トレー１側）のインピーダンスＺ１および２次側（電子機器側）のインピーダンスＺ２をそれぞれ、５０Ωとしている。

一方、上記した「１：Ｎ」充電の場合、例えば図３（Ｂ）に示したように、送電部１０内および受電部２１０，２２０内のインピーダンスＺをそれぞれ５０Ωに設定したままであると、インピーダンスの不整合が生じる。すなわち、この例では２つの電子機器１０２−１，１０２−２が互いに並列動作しているため、２次側のインピーダンスＺ２＝（５０／２）＝２５Ω（≠１次側のインピーダンスＺ１）となってしまい、電力伝送効率が低下してしまう。したがって、この例では、例えば図３（Ｃ）に示したように、電子機器１０２−１，１０２−２内のインピーダンスマッチング回路１０２Ａ，１０２Ｂは、受電部２１０，２２０内のインピーダンスＺをそれぞれ、１００Ωに設定する。これにより、２次側のインピーダンスＺ２＝５０Ω（＝１次側のインピーダンスＺ１）となってインピーダンスの整合が図られ、電力伝送効率が向上する。

ここで、このようなインピーダンスマッチングを行おうとすると、インピーダンスマッチング回路１０２Ａ，１０２Ｂの回路構成が複雑なものとなってしまう。また、各電子機器１０２−１，１０２−２のインピーダンスは、それらに内蔵するバッテリー２１２，２２２への充電状態に応じて変化する。したがって、「１：Ｎ」充電の場合、電子機器同士での充電状態は通常異なることから、全ての電子機器に対して適切なインピーダンスマッチングを行おうとすると、難しい制御が必要となる。この点からも、インピーダンスマッチング回路１０２Ａ，１０２Ｂの回路構成が複雑なものとなってしまう。なお、図示はしていないが、充電トレー１側（１次側）にそのようなインピーダンスマッチング回路を設けるようにした場合も、同様に回路構成が複雑なものとなってしまう。

（相互誘導等に起因した電力伝送効率の低下ついて）
また、２つ目の問題として、相互誘導等に起因した電力伝送効率の低下が挙げられる。すなわち、上記した比較例に係る「１：Ｎ」充電の際には、充電トレー１０１側からの電力は、基本的にはＮ分割されて各電子機器へ供給される。しかしながらこの場合、複数の電子機器同士においても、相互誘導等によって少なからずとも相互に影響を及ぼしているため、互いに電力の受け取りを邪魔することになり、電力伝送効率が低下してしまうというものである（例えば、図４中の矢印Ｐ１０３参照）。詳細には、図４中の矢印Ｐ１０１，Ｐ１０２に示したような磁界を用いた電力伝送の他に、図中の矢印Ｐ１０４で示した逆起電力や、図中の矢印Ｐ１０３で示した相互誘導が生じているのである。

このようにして、この比較例の充電動作では、インピーダンスマッチング回路等の回路構成の複雑化や、相互誘導等に起因した電力伝送効率の低下が生じてしまう。その結果、複数の電子機器に対して磁界を用いた電力伝送を行う際に、簡易な構成で効率良く電力を供給することが困難となり、充電時間がかなりかかってしまうおそれがある。

（２−２．本実施の形態の充電動作）
これに対して本実施の形態では、充電トレー１（送電部１０）から２つの電子機器２１，２２（受電部２１０，２２０）に対して磁界を用いた（電磁誘導や磁気共鳴等を利用した）電力伝送を行う際に、システム制御部３０において、所定の時分割制御を行う。具体的には、システム制御部３０はこのとき、電子機器２１，２２において受電部２１０，２２０へ伝送された電力に基づく充電動作を実行するのか否かを切り換えるための時分割制御（タイムシェアリング方式による制御）を行う。すなわち、上記変形例のように、複数の電子機器１０２−１，１０２−２に対して同時に（並列に）充電動作を行うのではなく、複数の電子機器２１，２２において充電動作が時分割で選択的に（順番に）実行されるように、各電子機器２１，２２における制御部２１３，２２３を時分割制御する。以下、このような本実施の形態の充電動作について、詳細に説明する。

図５は、本実施の形態の充電動作の際のシステム制御（システム制御部３０によるシステム制御）の一例を、流れ図で表わしたものである。

（Polling処理を利用した充電順序の決定）
まず、システム制御部３０は、充電トレー１および電子機器２１，２２（制御部１４，２１３，２２３）に対し、以下説明するPolling処理を利用した充電順序の決定を、アンチコリジョン対策を実行しつつ行う。このアンチコリジョン対策とは、複数の電子機器２１，２２間において処理の衝突が起こらないように（ここでは、充電順序が同一とならないように）、対策を行うことを意味している。

具体的には、システム制御部３０はまず、充電トレー１と電子機器２１，２２との間で所定のPolling処理を行うように、制御部１４，２１３，２２３を制御し（ステップＳ１１）、充電対象となる電子機器の個数（ここでは２つ）を把握し登録する（ステップＳ１２）。このPolling処理は、詳細には例えば図６に示したように、充電トレー１側から電子機器２１，２２側へPolling信号（問い合わせ信号）Ｐを送信すると共に、電子機器２１，２２側から充電トレー１側へレスポンス信号（回答信号）Ｒ１，Ｒ２を送信することにより行う。このようにして、システム制御部３０は、充電対象となる電子機器の個数の増減を常時チェックする。

次に、システム制御部３０は、このようなPolling処理を用いて、上記したアンチコリジョン対策を実行しつつ、複数の電子機器２１，２２への充電順序を決定する（ステップＳ１３）。具体的には、例えば図７（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、Polling信号に対するレスポンス信号Ｒ１，Ｒ２において、充電順序を規定する所定のタイムスロットの番号（ここでは、５つのスロット（１）〜スロット（５））が一致しないようにする。すなわち、この図７に示した例のように、電子機器２１からのレスポンス信号Ｒ１（番号：「２」）と、電子機器２２からのレスポンス信号Ｒ２（番号：「５」）との間で、タイムスロットの番号が一致しないときに、充電順序を決定するようにする。なお、逆に例えば図８（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、これらのレスポンス信号Ｒ１，Ｒ２間でタイムスロットの番号が一致してしまっている（この例では、番号が「２」で一致している）ときには、充電順序を決定しないようにする。

（時分割による選択的な充電動作）
次いで、システム制御部３０は、複数の電子機器２１，２２において充電動作が時分割で選択的に実行されるように、各電子機器２１，２２における制御部２１３，２２３を時分割制御する。

具体的には、まず、システム制御部３０は、充電対象となる電子機器に対して所定の充電開始コマンドが送信されるように、制御部１４を制御する（ステップＳ１４）。次に、システム制御部３０は、この充電対象の電子機器から所定のレスポンス（充電開始コマンドに対するレスポンス信号）がなされたか否かを確認する（ステップＳ１５）。すなわち、レスポンスがない場合（ステップＳ１５:Ｎ）には、レスポンスがあるまで（ステップＳ１５:Ｙとなるまで）、このステップＳ１５の処理を繰り返す。

そして、充電対象の電子機器からレスポンスがあったときには（ステップＳ１５：Ｙ）、次にシステム制御部３０は、その充電対象の電子機器への充電動作を実行させる（ステップＳ１６）。具体的には、システム制御部３０は、制御部１４，２１３，２２３を介して、電子機器２１，２２内におけるスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２のオン・オフ動作を制御することにより、電子機器２１，２２において充電動作を実行するのか否かを切り換える。

詳細には、例えば図９中の矢印Ｐ１１で示したように、充電トレー１から電子機器２１への選択的な充電期間Ｔ１では、システム制御部３０は以下のようにして、制御部２１３，２２３によるスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２のオン・オフ動作の切り換えを制御する。すなわち、この充電期間Ｔ１では、電子機器２１内のスイッチＳＷ２１がオン状態になると共に電子機器２２内のスイッチＳＷ２２がオフ状態となるように、切り換え制御を行う。これにより、図中の矢印Ｐ２１で示したように、電子機器２１内では、受電部２１０において受け取った電力が充電部２１１へと供給されてバッテリー２１２への充電動作がなされる。一方、電子機器２２内では、充電部２２１へ電力が供給されないため、バッテリー２２２への充電動作もなされない。なお、このとき電子機器２２では、必要最低限のわずかな電力（充電トレー１側とのPolling処理等を行うのに必要な電力）のみを受け取りながら、自身の充電期間の順番を待つことになる。

このとき、システム制御部３０は、充電タイマ３０Ａがカウントアップしたのか否か（ここでは、予め設定された充電期間Ｔ１の長さに達したのか否か）を常時確認する（ステップＳ１７）。具体的には、この充電タイマ３０Ａがカウントアップしていないとき（ステップＳ１７：Ｎ）には、ステップＳ１６へと戻って充電動作を継続する一方、充電タイマ３０Ａがカウントアップしたとき（ステップＳ１７：Ｙ）には、次の処理へと進む。この次の処理では、システム制御部３０は、充電動作が未実行の電子機器が存在するのか否かを確認する（ステップＳ１８）。ここでは、充電動作が未実行の電子機器が存在する（電子機器２２）ため、次に、再び上記したステップＳ１４〜Ｓ１７の処理を行う。

すなわち、例えば図１０中の矢印Ｐ１２で示したように、充電トレー１から電子機器２２への選択的な充電期間Ｔ２となり、システム制御部３０は以下のようにして、制御部２１３，２２３によるスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２のオン・オフ動作の切り換えを制御する。すなわち、この充電期間Ｔ２では、電子機器２１内のスイッチＳＷ２１がオフ状態になると共に電子機器２２内のスイッチＳＷ２２がオン状態となるように、切り換え制御を行う。これにより、図中の矢印Ｐ２２で示したように、電子機器２２内では、受電部２２０において受け取った電力が充電部２２１へと供給されてバッテリー２２２への充電動作がなされる。一方、電子機器２１内では、充電部２１１へ電力が供給されないため、バッテリー２１２への充電動作もなされない。なお、このとき電子機器２１では、必要最低限のわずかな電力（充電トレー１側とのPolling処理等を行うのに必要な電力）のみを受け取っていることになる。

なお、この例では、その後のステップＳ１８において、充電未実行の電子機器が存在しないと判断され（ステップＳ１８：Ｎ）、図５に示した全体の処理が終了となる。

このようにして本実施の形態の充電動作では、充電トレー１から複数の電子機器２１，２２に対して磁界を用いた電力伝送を行う際に、システム制御部３０によって、送電部１０から受電部２１０，２２０へ伝送された電力に基づく充電動作を実行するのか否かを切り換えるための時分割制御がなされる。これにより、複雑な回路（例えばインピーダンスマッチング回路等）を用いることなく、複数の電子機器２１，２２への効率的な電力伝送が実現される。具体的には、各充電期間では「１：１」充電動作となるため、前述した比較例のような「１：Ｎ」充電動作を用いる場合と比べ、インピーダンスマッチング回路（ここではインピーダンスマッチング回路１３）の回路構成が簡易のものとなる。すなわち、「１：Ｎ」充電動作用の複雑なインピーダンスマッチング回路ではなく、「１：１」充電動作と同程度の簡易なインピーダンスマッチング回路で済むようになる。また、本実施の形態の充電動作は、複数の電子機器２１，２２間での時分割制御であることから、上記比較例の充電動作の際に生ずる電子機器２１，２２間での相互誘導等が回避され、この点からも電力伝送の際の効率が向上する。

以上のように本実施の形態では、充電トレー１から複数の電子機器２１，２２に対して磁界を用いた電力伝送を行う際に、システム制御部３０において、送電部１０から受電部２１０，２２０へ伝送された電力に基づく充電動作を実行するのか否かを切り換えるための時分割制御を行うようにしたので、複雑な回路を用いたり相互誘導等を生じさせることを回避し、複数の電子機器２１，２２への効率的な電力伝送を実現することができる。よって、複数の電子機器２１，２２に対して磁界を用いた電力伝送を行う際に、簡易な構成で効率良く電力を供給することが可能となる。

＜変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１〜３）について説明する。なお、上記実施の形態と同一の構成要素については同一符号を付してその説明を適宜省略する。

［変形例１］
図１１および図１２は、変形例１に係る給電システム（給電システム３Ａ）の全体のブロック構成および充電動作を表したものである。本変形例の給電システム３Ａは、充電トレー１と、複数（ここでは２つ）の電子機器２１Ａ，２２Ａとを備えている。すなわち、上記実施の形態の給電システム３において、電子機器２１，２２の代わりに電子機器２１Ａ，２２Ａを設けたものとなっている。

電子機器２１Ａ，２２Ａは、上記実施の形態の電子機器２１，２２において、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を設けないようにした（省いた）構成となっている。また、これらの電子機器２１Ａ，２２Ａでは、制御部２１３，２２３が充電部２１１，２２１に対して、充電動作を実行するのか否かを切り換えるための制御信号であるディスエーブル信号Ｄ２１，Ｄ２２を供給する。これにより、本変形例においても、システム制御部３０によって、電子機器２１，２２において充電動作を実行するのか否かが切り換えられるようになっている。

具体的には、例えば図１１に示した充電期間Ｔ１では、システム制御部３０は以下のようにして、制御部２１３，２２３によるディスエーブル信号Ｄ２１，Ｄ２２の生成・出力動作を制御する。すなわち、この充電期間Ｔ１では、電子機器２１Ａ内のディスエーブル信号Ｄ２１が無効となるように（充電部２１１の充電動作が実行さるように）制御すると共に、電子機器２２Ａ内のディスエーブル信号Ｄ２２が有効となるように（充電部２２１の充電動作が実行されないように）制御する。これにより、電子機器２１Ａ内では、受電部２１０において受け取った電力（矢印Ｐ２１参照）に基づく充電動作が充電部２１１により実行され、バッテリー２１２への充電動作がなされる。一方、電子機器２２Ａ内では、受電部２２０において受け取った電力（矢印Ｐ２２参照）に基づく充電動作が充電部２２１により実行されず、バッテリー２１２への充電動作がなされない。

一方、例えば図１２に示した充電期間Ｔ２では、システム制御部３０は以下のようにして、制御部２１３，２２３によるディスエーブル信号Ｄ２１，Ｄ２２の生成・出力動作を制御する。すなわち、この充電期間Ｔ２では、電子機器２１Ａ内のディスエーブル信号Ｄ２１が有効となるように（充電部２１１の充電動作が実行されないように）制御すると共に、電子機器２２Ａ内のディスエーブル信号Ｄ２２が無効となるように（充電部２２１の充電動作が実行されるように）制御する。これにより、電子機器２１Ａ内では、受電部２１０において受け取った電力に基づく充電動作が充電部２１１により実行されず、バッテリー２１２への充電動作がなされない。一方、電子機器２２Ａ内では、受電部２２０において受け取った電力に基づく充電動作が充電部２２１により実行され、バッテリー２１２への充電動作がなされる。

このようにして本変形例では、制御部２１３，２２３が充電部２１１，２２１に対して、充電動作を実行するのか否かを切り換えるための制御信号であるディスエーブル信号Ｄ２１，Ｄ２２を供給するようにしたので、上記実施の形態と同様に、電子機器２１，２２において充電動作を実行するのか否かを切り換えることができる。よって、本変形例においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。

［変形例２］
図１３は、変形例２に係る給電システム（給電システム３Ｂ）の全体のブロック構成を表したものである。本変形例の給電システム３Ｂは、充電トレー（給電装置）１Ｂと、複数（ここでは２つ）の電子機器２１Ｂ，２２とを備えている。すなわち、上記実施の形態の給電システム３において、充電トレー１の代わりに充電トレー１Ｂを設けると共に、電子機器２１の代わりに電子機器２１Ｂを設けたものとなっている。

充電トレー１Ｂは、上記実施の形態の充電トレー１において、システム制御部３０を設けないようにした（省いた）構成となっている。電子機器２１Ｂは、上記実施の形態の電子機器２１において、システム制御部３０を更に設けた構成となっている。すなわち、本変形例の給電システム３Ｂは、上記実施の形態の給電システム３において、システム制御部３０を、充電トレー（１次側）内の代わりに、複数の電子機器（２次側）のうちの１つの電子機器（ここでは電子機器２１Ｂ）内に設けたものとなっている。

このように、システム制御部３０を、充電トレー内の代わりに複数の電子機器のうちの一の電子機器内に設けるようにしてもよく、この場合でも上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。

なお、本変形例では、電子機器２１Ｂ内にシステム制御部３０を設けた構成となっているが、代わりに、このシステム制御部３０を電子機器２２内に設けるようにしてもよい。

また、本変形例においても上記変形例１と同様に、ディスエーブル信号Ｄ２１，Ｄ２２を用いて、電子機器２１Ｂ，２２において充電動作を実行するのか否かを切り換えるようにしてもよい。

［変形例３］
図１４は、変形例３に係る充電動作の一例をタイミング図で表わしたものである。具体的には、これまで説明した充電動作では、例えば図１４（Ａ）に示したように、全体の充電期間Ｔ内において、各充電期間Ｔ１，Ｔ２の長さが等しくなるようにしてもよい。あるいは、例えば図１４（Ｂ）に示したように、全体の充電期間Ｔ内において、各充電期間Ｔ１，Ｔ２の長さを、電子機器２１，２２ごとに異ならせるようにしてもよい。具体的には、システム制御部３０において、充電タイマ３０Ａに設定されるカウント値を電子機器２１，２２の充電期間Ｔ１，Ｔ２ごとに調整することにより、そのような充電期間の長さの制御を行うようにする。

この際、システム制御部３０は、各充電期間Ｔ１，Ｔ２の長さを、各電子機器２１，２２に設定された優先度（充電動作の優先度）の高さに応じて変化させるようにしてもよい。具体的には、システム制御部３０は、各電子機器２１，２２における充電動作の実行頻度に応じて、各電子機器２１，２２における優先度を設定するようにしてもよい。すなわち、例えば、充電動作の実行頻度が高い（あるいは低い）電子機器に対しては、優先度が高くなるように設定する一方、充電動作の実行頻度が低い（あるいは高い）電子機器に対しては、優先度が低くなるように設定する。

このように、各充電期間Ｔ１，Ｔ２の長さを、各電子機器２１，２２に設定された優先度（充電動作の優先度）の高さに応じて変化させるようにした場合には、ユーザの利便性を更に向上させることが可能となる。

＜その他の変形例＞
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明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。

例えば、上記実施の形態等では、インピーダンスマッチング回路が充電トレー１内（１次側）に設けられている場合について説明したが、この場合には限られず、電子機器内（２次側）にインピーダンスマッチング回路を設けるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、Polling処理を用いてアンチコリジョン対策を行う場合について説明したが、そのようなPolling処理以外の手法を用いて、アンチコリジョン対策を行うようにしてもよい。

更に、上記実施の形態等では、システム制御部３０が、充電トレー（給電装置）内、または、複数の電子機器のうちの一の電子機器内に設けられている場合について説明したが、この場合には限られない。すなわち、そのようなシステム制御部３０を、充電トレーおよび電子機器とは別体の他の装置（システム制御装置）内に設けるようにしてもよい。

加えて、上記実施の形態等では、充電トレーおよび電子機器の各構成要素を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。

また、上記実施の形態等では、給電システム内に電子機器が２つ設けられている場合について説明したが、本発明の給電システムは、電子機器が３つ以上設けられている場合にも適用することが可能である。

更に、上記実施の形態等では、本発明の給電装置として、携帯電話機等の小型の電子機器（ＣＥ機器）向けの充電トレー１を例に挙げたが、本発明の給電装置は、そのような家庭用の充電トレー１に限定されず、様々な電子機器の充電器として適用可能である。また、必ずしもトレーである必要はなく、例えば、いわゆるクレードル等の電子機器用のスタンドであってもよい。

１，１Ｂ…充電トレー（給電装置）、１０…送電部、１１…交流信号源、１２…検出部、１３…インピーダンスマッチング回路、１４…制御部、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２２，２２Ａ…電子機器、２１０，２２０…受電部、２１１，２２１…充電部、２１１Ａ，２２１Ａ…整流回路、２１１Ｂ，２２１Ｂ…充電回路、２１２，２２２…バッテリー、２１３，２２３…制御部、３，３Ａ，３Ｂ…給電システム、３０…システム制御部、３０Ａ…充電タイマ、Ｌ１…コイル（１次側コイル）、Ｌ２１，Ｌ２２…コイル（２次側コイル）、ＳＷ２１，ＳＷ２２…スイッチ、Ｓ２１，Ｓ２２…スイッチ制御信号、Ｄ２１，Ｄ２２…ディスエーブル信号、Ｐ…Polling信号、Ｒ１，Ｒ２…レスポンス信号、Ｔ，Ｔ１，Ｔ２…充電期間。

Claims (7)

1. 複数の電子機器と、
   前記複数の電子機器に対して磁界を用いた電力伝送を行う送電部を有する給電装置と
   を備え、
   各電子機器は、
   前記送電部から伝送された電力を受け取る受電部と、
   システム制御部による時分割制御に応じて、前記受電部により受け取った電力に基づく充電動作を実行するのか否かを切り換える切換部と
   を有し、
   前記システム制御部は、
   前記複数の電子機器間において前記充電動作が時分割で選択的に実行されるように、各電子機器における前記切換部を時分割制御し、
   前記充電動作が実行される充電期間の長さを、前記充電動作の実行頻度に応じて電子機器ごとに設定された優先度の高さに応じて変化させると共に、
   前記充電動作の実行頻度が相対的に低い電子機器に対しては、前記優先度が相対的に高くなるように設定する一方、前記充電動作の実行頻度が相対的に高い電子機器に対しては、前記優先度が相対的に低くなるように設定する
   給電システム。
2. 前記システム制御部は、前記給電装置内、または、前記複数の電子機器のうちの一の電子機器内に設けられている
   請求項１に記載の給電システム。
3. 各電子機器は、
   前記充電動作を行う充電部と、
   前記受電部と前記充電部との間の経路上に設けられたスイッチとを有し、
   前記切換部は、前記スイッチのオン・オフ動作を制御することにより、前記充電動作を実行するのか否かを切り換える
   請求項１または請求項２に記載の給電システム。
4. 各電子機器は、前記充電動作を行う充電部を有し、
   前記切換部は、前記充電部に対して、前記充電動作を実行するのか否かを切り換えるための制御信号を供給する
   請求項１または請求項２に記載の給電システム。
5. 前記送電部は、前記受電部に対して磁気共鳴を利用した電力伝送を行う
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の給電システム。
6. 複数の電子機器に対して磁界を用いた電力伝送を行う送電部と、
   前記送電部により伝送された電力に基づく充電動作を各電子機器において実行するのか否かを切り換えるための時分割制御を行うシステム制御部と
   を備え、
   前記システム制御部は、
   前記複数の電子機器間において前記充電動作が時分割で選択的に実行されるように、各電子機器に対して前記時分割制御を行い、
   前記充電動作が実行される充電期間の長さを、前記充電動作の実行頻度に応じて電子機器ごとに設定された優先度の高さに応じて変化させると共に、
   前記充電動作の実行頻度が相対的に低い電子機器に対しては、前記優先度が相対的に高くなるように設定する一方、前記充電動作の実行頻度が相対的に高い電子機器に対しては、前記優先度が相対的に低くなるように設定する
   給電装置。
7. 磁界を用いた電力伝送を行う給電装置から伝送された電力を受け取る受電部と、
   システム制御部と、
   前記システム制御部による時分割制御に応じて、前記受電部により受け取った電力に基づく充電動作を実行するのか否かを切り換える切換部と
   を備え、
   前記システム制御部は、
   複数の電子機器間において前記充電動作が時分割で選択的に実行されるように、前記切換部を時分割制御し、
   前記充電動作が実行される充電期間の長さを、前記充電動作の実行頻度に応じて電子機器ごとに設定された優先度の高さに応じて変化させると共に、
   前記充電動作の実行頻度が相対的に低い電子機器に対しては、前記優先度が相対的に高くなるように設定する一方、前記充電動作の実行頻度が相対的に高い電子機器に対しては、前記優先度が相対的に低くなるように設定する
   電子機器。

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