JP6182131B2 - 電子機器及び充電方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子機器での電池の充電に関する。
特許文献1にも記載されているように、従来から電子機器での電池の充電に関して、様々な技術が提案されている。
特開2008−131812号公報
さて、電池に対しては安定して充電できることが望まれる。
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、安定して電池を充電することが可能な技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る電子機器の一態様は、電池と、非接触充電装置から非接触で伝送される電力に基づいて前記電池を充電する充電処理部と、前記充電処理部が前記電池に供給する充電電流を設定する設定部と、前記電池に対する充電が継続的か否かを判定する判定部とを備え、前記充電処理部は、前記非接触充電装置が有する送電コイルから供給される電力を受ける受電コイルと、前記受電コイルが受ける電力に基づいて直流電圧を生成する生成部と、前記生成部から供給される前記直流電圧が、第1のしきい値以上あるいは前記第1のしきい値よりも大きくなると、前記直流電圧に基づいて前記電池を充電し、前記直流電圧が、第2のしきい値以下あるいは前記第2のしきい値未満になると、前記電池を充電しない充電部とを有し、前記設定部は、前記充電部が前記電池の充電を開始した後、前記判定部において前記電池に対する充電が継続的でないと判定されるときには、前記充電電流を低減する。
また、本発明に係る電子機器の一態様では、前記設定部は、前記充電電流を低減した後、前記判定部において前記電池に対する充電が継続的であると判定される場合には、前記充電電流を元に戻す。
また、本発明に係る電子機器の一態様では、前記設定部は、前記充電電流を低減した後、前記判定部において前記電池に対する充電が継続的であると判定される場合には、前記充電電流を段階的に元に戻す。
また、本発明に係る電子機器の一態様では、ユーザに対する通知を行う通知部がさらに設けられ、前記通知部は、前記設定部が前記充電電流を低減した後、前記判定部において前記電池に対する充電が継続的でないと判定される場合には、所定の通知を行う。
また、本発明に係る電子機器の一態様では、前記通知部は、表示部を含み、前記所定の通知は、前記表示部の所定の表示を含む。
また、本発明に係る電子機器の一態様では、前記受電コイルは前記電池に取り付けられている。
また、本発明に係る充電方法の一態様は、電池を有する電子機器が、非接触充電装置から非接触で伝送される電力に基づいて前記電池を充電する充電方法であって、前記電子機器が有する受電コイルが、前記非接触充電装置が有する送電コイルから電力を受ける工程と、前記受電コイルが受ける電力に基づいて直流電圧を生成する工程と、前記直流電圧が、第1のしきい値以上あるいは当該第1のしきい値よりも大きくなると、前記直流電圧に基づいて前記電池を充電する工程と、前記直流電圧が、第2のしきい値以下あるいは当該第2のしきい値未満になると、前記電池を充電しない工程と、前記電池に対する充電が継続的か否かを判定する工程とを備え、前記電池の充電が開始した後、前記電池に対する充電が継続的でないと判定されるときには、前記電池に供給する充電電流が低減される。
本発明の一態様によれば、安定して電池を充電することができる。
電子機器システムの構成を示す図である。 電子機器が非接触充電装置に搭載されている様子を示す図である。 電子機器の外観を示す裏面図である。 電子機器の電気的構成を示す図である。 充電処理部の構成を示す図である。 電子機器及び非接触充電装置の断面構造を示す図である。 電子機器の動作を示すフローチャートである。 直流電圧生成部の出力電流及び出力電圧を示す図である。 直流電圧生成部の出力電流及び出力電圧を示す図である。 電子機器の動作を示すフローチャートである。
<電子機器システムの全体構成>
図1は実施の形態に係る電子機器システム1の構成を示す図である。図1に示されるように、本実施の形態に係る電子機器システム1は、電子機器2と、当該電子機器2に対して非接触充電を行う非接触充電装置5とを備えている。電子機器2は、例えば、スマートフォン等の携帯電話機である。電子機器2は、基地局及びサーバ等を通じて他の通信装置と通信することが可能である。非接触充電は「ワイヤレス充電」あるいは「無接点充電」とも呼ばれる。
非接触充電装置5の内部には、電子機器2に対して電力を送る送電コイル500が設けられている。また電子機器2の内部には、送電コイル500から供給される電力を受ける受電コイル400が設けられている。電子機器2が備える電池は、受電コイル400が受ける電力に基づいて充電される。図2に示されるように、電子機器2は、非接触充電装置5の上に置かれた状態で、非接触充電装置5によって充電される。非接触充電装置5は「充電台」とも呼ばれる。以後、非接触充電装置5を単に「充電装置5」と呼ぶ。
なお、図1,2には、1台の電子機器2を搭載可能な充電装置5が示されているが、複数台の電子機器2を搭載可能な充電装置5も存在する。このような充電装置5は、複数台の電子機器2を同時に充電可能である。また充電装置5は、スマートフォン等の携帯電話機の電池だけではなく、他の種類の電子機器の電池も充電可能である。
本実施の形態では、充電装置5による電子機器2に対する非接触充電は、例えばQi(チー)と呼ばれる規格に準拠して行われる。Qiは、WPC(Wireless Power Consortium)が策定した国際標準規格である。充電装置5による電子機器2に対する非接触充電は、他の規格、例えば、PMA(Power Matters Alliance)が定める規格に準拠しても良い。
<電子機器の外観>
図3は電子機器2の外観を示す裏面図である。図1〜3に示されるように、電子機器2は、平面視で略長方形の板状を成す板状の機器ケース20を備えている。機器ケース20の前面には、文字、記号、図形等の各種情報が表示される表示領域21が設けられている。表示領域21の裏面には後述するタッチパネル33が貼り付けられている。これにより、ユーザは、電子機器2の前面の表示領域21を指等で操作することによって、電子機器2に対して各種指示を与えることができる。なお、ユーザは、指以外の操作子、例えば、スタイラスペンなどの静電式タッチパネル用ペンで表示領域21を操作することによっても、電子機器2に対して各種指示を与えることができる。
機器ケース20の前面の下側端部及び上側端部にはマイク穴22及びレシーバ穴23がそれぞれ設けられている。機器ケース20の前面の上側端部からは、後述する前面側撮像部37が有する撮像レンズ370が視認可能となっている。また機器ケース20の下側の側面には、充電用コネクタ430が設けられている。充電用コネクタ430には、例えばUSB(Universal Serial Bus)ケーブルが接続される。充電用コネクタ430には、USBケーブルを介して外部電源が供給される。電子機器2は、充電装置5から供給される電力だけではなく、充電用コネクタ430に供給される外部電源によっても電池を充電することができる。
また、図3に示されるように、機器ケース20の裏面には、スピーカ穴24が設けられている。機器ケース20の裏面からは、後述する裏面側撮像部38が有する撮像レンズ380が視認可能となっている。
<電子機器の電気的構成>
図4は電子機器2の電気的構成を示すブロック図である。図4に示されるように、電子機器2には、制御部30、無線通信部31、表示パネル32、タッチパネル33、マイク34及びレシーバ35が設けられている。さらに電子機器2には、外部スピーカ36、前面側撮像部37、裏面側撮像部38及び電源部39が設けられている。電子機器2に設けられたこれらの構成要素は、機器ケース20内に収められている。
制御部30は、CPU(Central Processing Unit)300、DSP(Digital Signal Processor)301及び記憶部302等を備えている。制御部30は、電子機器2の他の構成要素を制御することによって、電子機器2の動作を統括的に管理する。
記憶部302は、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等の、制御部30(CPU300及びDSP301)が読み取り可能な非一時的な記録媒体で構成されている。記憶部302には、電子機器2の動作、具体的には電子機器2が備える無線通信部31、表示パネル32等の各構成要素を制御するための制御プログラムであるメインプログラム及びアプリケーションプログラム等が記憶されている。制御部30の各種機能は、CPU300及びDSP301が記憶部302内の各種プログラムを実行することによって実現される。なお、記憶部302は、ROM及びRAM以外の、コンピュータが読み取り可能な非一時的な記録媒体を備えていても良い。記憶部302は、例えば、小型のハードディスクドライブ及びSSD(Solid State Drive)等を備えていても良い。
無線通信部31は、アンテナ310を有している。無線通信部31は、電子機器2とは別の携帯電話機あるいはインターネットに接続されたウェブサーバ等の通信装置からの信号を、基地局等を介してアンテナ310で受信する。無線通信部31は、受信信号に対して増幅処理及びダウンコンバートを行って制御部30に出力する。制御部30は、入力される受信信号に対して復調処理等を行って、当該受信信号に含まれる、音声や音楽などを示す音信号などを取得する。また無線通信部31は、制御部30で生成された、音信号等を含む送信信号に対してアップコンバート及び増幅処理を行って、処理後の送信信号をアンテナ310から無線送信する。アンテナ310からの送信信号は、基地局等を通じて、電子機器2とは別の携帯電話機あるいはインターネットに接続された通信装置で受信される。
表示パネル32は、例えば、液晶表示パネルあるいは有機ELパネルである。表示パネル32は、制御部30によって制御されることによって、文字、記号、図形などの各種情報を表示する。表示パネル32は、機器ケース20内において、表示領域21と対向して配置されている。表示パネル32に表示される情報は、機器ケース20の表示領域21に表示される。
タッチパネル33は、機器ケース20の表示領域21に対する指等の操作子による操作を検出する。タッチパネル33は、例えば、投影型静電容量方式のタッチパネルであって、表示領域21の裏面に貼り付けられている。ユーザが指等の操作子によって表示領域21に対して操作を行ったとき、その操作に応じた電気信号がタッチパネル33から制御部30に入力される。制御部30は、タッチパネル33からの電気信号に基づいて、表示領域21に対して行われた操作の内容を特定して、その内容に応じた処理を行う。
マイク34は、電子機器2の外部から入力される音を電気的な音信号に変換して制御部30に出力する。電子機器2の外部からの音はマイク穴22から電子機器2の内部に取り込まれてマイク34に入力される。
外部スピーカ36は、例えばダイナミックスピーカである。外部スピーカ36は、制御部30からの電気的な音信号を音に変換して出力する。外部スピーカ36から出力される音はスピーカ穴24から外部に出力される。スピーカ穴24から出力される音は、電子機器2から離れた場所でも聞こえるようになっている。
前面側撮像部37は、撮像レンズ370及び撮像素子などで構成されている。前面側撮像部37は、制御部30による制御に基づいて、静止画像及び動画像を撮像する。裏面側撮像部38は、撮像レンズ380及び撮像素子などで構成されている。裏面側撮像部38は、制御部30による制御に基づいて、静止画像及び動画像を撮像する。
レシーバ35は受話音を出力する。レシーバ35は例えばダイナミックスピーカで構成されている。レシーバ35は、制御部30からの電気的な音信号を音に変換して出力する。レシーバ35から出力される音はレシーバ穴23から外部に出力される。レシーバ穴23から出力される音の音量は、スピーカ穴24から出力される音の音量よりも小さくなっている。
電源部39は電子機器2の電源を出力する。電源部39から出力された電源は、電子機器2が備える制御部30及び無線通信部31などに含まれる各電子部品に対して供給される。電源部39は、電池41と、当該電池41を充電する充電処理部40とを備えている。電源部39は電池41からの電力を電子機器2の電源として出力する。また電源部39は、電子機器2の外部から供給される電力を電子機器2の電源として出力することも可能である。電子機器2の外部から供給される電力には、充電装置5からの電力と、充電用コネクタ430に供給される外部電源とが含まれる。
受電コイル400及び充電用コネクタ430は充電処理部40に設けられている。充電処理部40は、受電コイル400が受ける、充電装置5の送電コイル500からの電力、あるいは充電用コネクタ430に供給される外部電源に基づいて、電池41を充電する。
<充電処理部の構成>
図5は充電処理部40の構成を示す図である。図5に示されるように、充電処理部40は、受電コイル400と、受電処理部410と、充電用コネクタ430と、充電制御部450とを備えている。
受電処理部410は、受電コイル400が受ける電力に基づいて直流電圧425を生成して出力する直流電圧生成部420を有している。直流電圧生成部420は、整流器421及び電圧調整部422を備えている。整流器421は、受電コイル400で発生する電力を整流して直流電圧を生成する。電圧調整部422は、整流器421で生成された直流電圧を降圧して直流電圧425を生成する。また受電処理部410は、受電コイル400を使用して、Qiに準拠した通信方式に基づいて充電装置5と通信を行う。
充電制御部450は電池41に対する充電を制御する。充電制御部450は、直流電圧生成部420から出力される直流電圧425あるいは充電用コネクタ430に供給される外部電源のいずれか一方に基づいて電池41を充電する。充電制御部450は、選択部460と、充電部470と、状態判定部480とを備えている。
選択部460は、直流電圧生成部420から出力される直流電圧425及び充電用コネクタ430に供給される外部電源(外部電圧)のいずれか一方を選択して充電部470に出力する。具体的には、選択部460は、直流電圧生成部420から直流電圧425が供給されており、充電用コネクタ430から外部電源が供給されていない場合には、直流電圧425を充電部470出力する。また、選択部460は、直流電圧生成部420から直流電圧425が供給されておらず、充電用コネクタ430から外部電源が供給されている場合には、充電用コネクタ430からの外部電源を充電部470に出力する。そして、選択部460は、直流電圧生成部420から直流電圧425が供給され、かつ充電用コネクタ430から外部電源が供給されている場合には、例えば、充電用コネクタ430からの外部電源を充電部470に出力する。
充電部470は、直流電圧生成部420が出力する直流電圧425が選択部460から出力される場合には、当該直流電圧425に基づいて電池41を充電する。一方で、充電部470は、充電用コネクタ430に供給される外部電源が選択部460から出力される場合には、当該外部電源に基づいて電池41を充電する。充電部470が電池41に供給する充電電流Icは制御部30によって設定される。
状態判定部480は電池41の充電状態を判定する。状態判定部480は、例えば、電池41が充電中か否か、電池41が放電中か否か、電池41が満充電状態であるか否かを判定する。状態判定部480は、制御部30からの要求に応じて、判定した電池41の充電状態を制御部30に通知する。電池41の充電状態については、充電部470の動作状況、電池41の電圧等に基づいて判定することができる。
<送電コイルから受電コイルへの電力の伝送について>
次に送電コイル500から受電コイル400への電力の伝送について詳細に説明する。図6は充電装置5と、それに搭載された電子機器2との断面構造の概略を示す図である。
受電コイル400及び送電コイル500のそれぞれは、巻回された導線で構成されている。受電コイル400は、その導線の巻回軸が、電子機器2の機器ケース20の裏面200(機器ケース20における、非接触充電装置5との接触面)に略直交する姿勢で配置されている。また送電コイル500は、その導線の巻回軸が、充電装置5のケース50における、電子機器2が載置される載置面150に略直交する姿勢で配置されている。
電子機器2の機器ケース20内では、電池41が表示パネル32と対向して配置されている。電池41は、表示パネル32と対向する第1主面41aと、それとは反対側の第2主面41bとを備えている。受電コイル400は、磁性シート401に貼り付けられており、磁性シート401は電池41の第2主面41bに貼り付けられている。つまり、受電コイル400は、磁性シート401を介して電池41の第2主面41bに取り付けられている。受電コイル400は、機器ケース20の裏面部分210に対向して配置されている。受電コイル400と、機器ケース20の裏面部分210との間には隙間が存在する。
充電装置5は、例えば、磁石付きの充電台である。充電装置5のケース50内には、ケース50における、電子機器2が載置される載置部分151と対向して磁性シート51が設けられている。磁性シート51は、ケース50の載置部分151と対向する第1主面51aと、それとは反対側の第2主面51bとを備えている。磁性シート51の第1主面51aには送電コイル500が貼り付けられている。送電コイル500は、ケース50の載置部分151と対向して配置されている。送電コイル500と、ケース50の載置部分151との間には隙間が存在する。また、送電コイル500の中央部の空間には磁石52が配置されている。つまり、送電コイル500は磁石52を取り囲むように配置されている。磁石52は磁性シート51に取り付けられている。
電子機器2の機器ケース20の裏面200が、非接触充電装置5のケース50の載置面150に接触するように、電子機器2が載置面150に載置されると、受電コイル400と送電コイル500とが対向するようになる。この状態で送電コイル500が通電され、送電コイル500から磁束が発生すると、当該磁束は受電コイル400に鎖交する。これにより、受電コイル400には誘導起電力が発生する。つまり、受電コイル400は、送電コイル500から供給される電力を受ける。電子機器2の充電処理部40では、受電コイル400で発生する誘導起電力に基づいて電池41が充電される。このような非接触充電は「電磁誘導充電」と呼ばれる。
電子機器2に設けられた磁性シート401及び充電装置5に設けられた磁性シート51は、受電コイル400及び送電コイル500を通る磁束が外側に漏れることを抑制する。これにより、充電装置5から電子機器2に電力を伝送する際の電力伝送効率(「電力給電効率」とも呼ばれる)が向上する。
なお、本実施の形態に係る電子機器2には磁石は設けられていないが、非接触受電対応の電子機器の中には、磁石が設けられた電子機器も存在する。このような電子機器が充電装置5で充電される場合には、電子機器側の磁石と、充電装置5側の磁石52とが引き合うことで、電子機器側の受電コイルと、充電装置5側の送電コイル500とが適切に対向するように両者が位置合わせされる。これにより、受電コイルと送電コイル500との間の位置ずれによって電力伝送効率が低下することを抑制することができる。
<非接触充電時の電子機器システムの基本動作>
次に非接触充電時の電子機器システム1の基本的な動作について説明する。ここでの説明では、充電用コネクタ430には外部電源が供給されていないものとする。
上述の図6に示されるように電子機器2が充電装置5に搭載されると、電子機器2の受電処理部410と充電装置5とが通信を開始する。受電処理部410と充電装置5とが通信することによって、電子機器2と充電装置5との間で非接触充電に関する初期設定が行われる。
初期設定では、例えば、電子機器2と充電装置5との間で使用される電力伝送周波数が決定される。電子機器システム1では、電力の伝送に使用することが可能な複数種類の周波数が定められている。電子機器2と充電装置5とが通信することによって、複数種類の周波数のうち、最も電力伝送効率が大きくなる周波数が特定される。この特定された周波数が電力伝送周波数となる。また初期設定では、電子機器2は、自身の充電に必要な電力を充電装置5に通知する。
初期設定が完了すると、充電装置5は電子機器2の充電に必要な電力を送電コイル500から送信する。電子機器2では、受電処理部410の直流電圧生成部420が、受電コイル400が送電コイル500から受けた電力に基づいて直流電圧425を生成して充電制御部450に出力する。
充電制御部450では、選択部460が直流電圧生成部420からの直流電圧425を選択して充電部470に出力する。充電部470は、直流電圧425が第1のしきい値よりも大きくなると、当該直流電圧425に基づいて電池41を充電する。一方で、充電部470は、直流電圧425が第2のしきい値よりも小さくなると電池41を充電しない。第1のしきい値と第2のしきい値とは互いに同じであっても良いし、互いに異なっていても良い。また、充電部470は、直流電圧425が第1のしきい値以上になると、当該直流電圧425に基づいて電池41を充電しても良い。また、充電部470は、直流電圧425が第2のしきい値以下になると電池41を充電しなくても良い。
充電部470は、電池41を充電する際には、まず定電流出力モードで動作する。つまり、充電部470は、直流電圧425に基づいて一定の充電電流Icを生成し、当該充電電流Icを電池41に供給することによって電池41を充電する。言い換えれば、充電部470は、電池41に流れる充電電流Icが一定となるように、直流電圧425に基づいて電池41を充電する。そして、充電部470は、電池41の電圧が第3のしきい値よりも大きくなると、定電圧出力モードで動作する。つまり、充電部470は、直流電圧425に基づいて一定の出力電圧を生成し、当該出力電圧を電池41に供給することによって電池41を充電する。その後、充電部470は、電池41に流れる充電電流Icが第4のしきい値未満になると、電池41に対する充電を終了する。以後、特に断らない限り、充電電流Icと言えば、充電部470が定電流出力モードで電池41に供給する一定の充電電流Icを意味する。
本実施の形態では、充電電流Icは制御部30によって設定される。つまり、制御部30は、充電電流Icを設定する設定部として機能する。制御部30は、複数種類の電流値から、充電電流Icの値を設定することができる。制御部30は、例えば、200mA、400mA、600mA、800mAの中から、充電電流Icの値を設定する。
状態判定部480は、電池41の充電が開始された後、電池41の充電が所定時間以上継続すると、電池41が充電中であると判定する。つまり、状態判定部480では、電池41の充電が開始された直後は、電池41が充電中と判定されない。状態判定部480は、電池41に流れる充電電流Icが第4のしきい値未満になると、電池41が満充電状態であると判定する。状態判定部480は、充電部470が電池41を充電していない場合には、電池41が放電中であると判定する。また状態判定部480は、充電部470が電池41の充電を開始し、電池41が放電中であると判定するまでは、つまり電池41の充電が所定時間以上継続するまでは、電池41が放電中であると判定する。したがって、状態判定部480では、電池41の充電が開始された直後は、電池41が放電中と判定される。
なお、電池41に温度センサーが設けられている場合には、状態判定部480は、当該温度センサーの出力信号に基づいて、電池41の温度異常を判定しても良い。
以上のように、電子機器2では、充電装置5から伝送される電力に基づいて電池41が充電される。
<供給電力が不足する場合の電子機器の充電動作>
上記の例では、磁石内蔵型の充電装置5が示されているが、充電装置5には様々な種類が存在する。例えば、送電コイルと受電コイルとの位置合わせの方式の観点からは、磁石内蔵型の充電装置5以外にも、ムービングコイル方式の充電装置5、コイルアレイ方式の充電装置5などが存在する。
ムービングコイル方式の充電装置5では、電子機器2の受電コイル400の位置が検出され、その検出結果に基づいて、送電コイル500が受電コイル400に適切に対向するように送電コイル500が移動する。これにより、電子機器2が充電装置5の載置面150のどの部分に載置されたとしても、受電コイル400と送電コイル500との間の位置関係が適切となる。
コイルアレイ方式の充電装置5では、複数の送電コイル500がアレイ状に配置されている。コイルアレイ方式の充電装置5では、各送電コイル500が、その周辺の送電コイル500と部分的に重なるように配置される。このような充電装置5では、電子機器2が充電装置5の載置面150のどの部分に載置されたとしても、受電コイル400は、自身に近い送電コイル500からの電力を適切に受けることができる。
また充電装置5においては、送電コイル500と受電コイル400との位置合わせの方式が異なるだけではなく、送電コイル500のサイズ、送電コイル500の特性、送電コイル500の配置位置等も異なることがある。さらに、充電装置5が磁性シート51を備える場合には、その厚み、特性等が異なることがある。
このように、充電装置5には、送電コイル500と受電コイル400との位置合わせの方式、送電コイル500の特性等の観点から、様々な種類が存在する。そのため、使用される充電装置5によっては、電子機器2が充電装置5から供給される電力が十分ではないことがある。電子機器2が充電装置5から受ける電力が小さくなる原因として以下のものが考えられる。以後、受電コイル400と送電コイル500との結合を「コイル間結合」と呼ぶことがある。
例えば、使用される充電装置5の種類によっては、電子機器2が充電装置5に載置された際の受電コイル400と送電コイル500との間の距離が大きい場合がある。この場合にはコイル間結合が弱くなって、電子機器2が充電装置5から受ける電力が小さくなる。本実施の形態のように、受電コイル400が電池41に取り付けられている場合には、受電コイル400が機器ケース20の裏面部分210の内側の面に取り付けられる場合と比較して、電子機器2が充電装置5に載置された際の受電コイル400と送電コイル500との間の距離が大きくなる。したがって、使用される充電装置5の種類によってはコイル間結合が弱くなることがある。
また、電子機器2が充電装置5に載置された際の受電コイル400と送電コイルとの位置関係がずれている場合には、コイル間結合が弱くなって、電子機器2が充電装置5から受ける電力が小さくなる。例えば、コイルアレイ方式の充電装置5が使用される場合には、複数の送電コイル500が重なっている部分に受電コイル400が対向するように、電子機器2が当該充電装置5に搭載されることがある。この場合には、受電コイル400は、当該複数の送電コイル500のそれぞれと結合が弱くなる。
また、使用される充電装置5の種類によっては、受電コイル400のサイズと、送電コイルのサイズとが異なることがある。この場合には、コイル間結合が弱くなって、電子機器2が充電装置5から受ける電力が小さくなる。また、電子機器2の小型化により、受電コイル400のサイズが小さくなると、受電コイル400のサイズと、送電コイルのサイズとが異なる可能性が高くなり、コイル間結合が弱くなることがある。
また、電子機器2が備える磁性シート401が磁気飽和する場合には、コイル間結合が弱くなって、電子機器2が充電装置5から受ける電力が小さくなる。例えば、電子機器2の小型化により、磁性シート401が薄くなると、磁性シート401が磁気飽和しやすくなる。その結果、コイル間結合が弱くなる。また、磁石が内蔵された充電装置5が使用される場合には、当該磁石の影響により磁性シート401が磁気飽和しやすくなる。その結果、コイル間結合が弱くなる。
また、電子機器システム1において、電力伝送効率を高めるために、受電コイル400及び送電コイル500のそれぞれにコンデンサを接続して、電子機器2及び充電装置のそれぞれに共振回路を設ける場合がある。この場合には、充電装置の種類によっては、電子機器2側の共振回路と充電装置側の共振回路とのインピーダンスマッチングが適切でないことがある。その結果、電子機器2が充電装置5から受ける電力が小さくなる。
このように、使用される充電装置5と電子機器2との間には相性があり、使用される充電装置5によっては、充電装置5から電子機器2に十分な電力が供給されないことがある。電子機器2では、充電装置5から十分な電力が供給されない場合には、当該電力に基づいて電池41が安定して充電されないことがある。以下にこの点について詳細に説明する。
電子機器2では、充電装置5から充電に必要な電力が供給されると、受電処理部410が出力する直流電圧425が第1のしきい値よりも大きくなって、充電部470は電池41の充電を開始する。充電電流Icが大きい値(例えば800mA)に設定されている場合には、電池41の充電が開始すると、直流電圧生成部420の出力電流が急激に大きくなる。このとき、充電装置5から十分な電力が電子機器2に供給されている場合には、つまり受電コイル400が十分な電力を受けている場合には、直流電圧生成部420の出力電圧、つまり直流電圧425はそれほど低下しない。したがって、充電装置5から十分な電力が電子機器2に供給されている場合には、直流電圧425は第2のしきい値よりも小さくなることはなく、充電部470は電池41の充電を開始した後、継続的に電池41を充電することができる。
一方で、充電装置5から電子機器2に供給される電力が十分ではない場合には、電池41の充電開始時に直流電圧生成部420の出力電流が急激に大きくなると、直流電圧生成部420の出力電圧である直流電圧425が大きく低下し、直流電圧425が第2のしきい値よりも小さくなることがある。この場合には、電池41の充電が開始した直後に直流電圧425が第2のしきい値よりも小さくなり、充電部470は電池41に対する充電を停止する。電池41に対する充電が停止すると、直流電圧425が上昇して第1のしきい値よりも大きくなる。そうすると、充電部470は電池41に対する充電を再開し、直流電圧生成部420の出力電流が再び急激に大きくなる。そうすると、直流電圧425が低下し、第2のしきい値よりも小さくなって電池41に対する充電が停止する。以後、充電停止及び充電再開が繰り返し行われる。
なお、充電装置5から電子機器2に供給される電力によっては、充電電流Icが800mAよりも小さい値に設定されている場合であっても、充電開始時に直流電圧425が第2のしきい値よりも小さくなることがある。
また、上述のように、電子機器2と充電装置5との間の初期設定では、最も電力伝送効率が大きくなる周波数が電力伝送周波数に決定されるが、電池41の充電が開始し、直流電圧生成部420の出力電流が大きくなると、最も電力伝送効率が大きくなる周波数が変化し、電力伝送周波数での電力伝送効率が低下することがある。この場合には、充電時において充電装置5から電子機器2に供給される電力が小さくなり、充電停止及び充電再開が繰り返し行われることがある。
このように、使用される充電装置5の種類によっては、充電装置5から電子機器2に供給される電力が十分ではない場合がある。この場合には、電子機器2では、充電開始と充電停止とが繰り返して実行されることがあり、電池41を安定して充電することができないことがある。
そこで、本実施の形態に係る電子機器2では、充電装置5の種類にかかわらず、電池41を安定して充電することが可能な充電処理が行われる。以下にこの充電処理について詳細に説明する。
<充電処理の詳細>
図7は電子機器2での充電処理を示すフローチャートである。電子機器2が充電装置5に搭載されると、ステップs1において、受電処理部410は、充電装置5との通信を開始する。受電処理部410は、充電装置5との通信を開始すると、制御部30に対して通信開始信号を出力する。この通信開始信号は、例えば、制御部30のCPU300の割り込み端子に入力される。制御部30は、通信開始信号を受け取ることによって、電子機器2が充電装置5に置かれたことを認識する。制御部30のCPU300は、割り込み端子に通信開始信号が入力されると、所定時間の計測を開始する割り込み処理を実行する。この所定時間は例えば数秒〜数十秒に設定される。
電子機器2と充電装置5との間の初期設定が完了し、送電コイル500から電池41に充電に必要な電力が電子機器2に供給され始めると、ステップs2において、受電処理部410は、受電コイル400が受ける電力に基づいて直流電圧425を生成して出力する。充電部470は、直流電圧425が第1のしきい値よりも大きくなると、ステップs3において、電池41の充電を開始する。このときの充電電流Icは例えば800mAに設定される。
ステップs3の後、制御部30は、CPU300での所定時間の計測が完了すると、つまり、通信開始信号を受けとってから所定時間が経過すると、ステップs4において、電池41に対して継続的に充電が行われているか否かを判定する。具体的には、制御部30は、状態判定部480での充電状態の判定結果を確認する。制御部30は、状態判定部480において、電池41が充電中であると判定されているときには、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定する。一方で、制御部30は、状態判定部480において、電池41が放電中であると判定されているときには、電池41に対して継続的に充電が行われていないと判定する。
ここで、上述のように、状態判定部480では、電池41の充電が開始してから電池41の充電が所定時間以上継続すると、電池41が充電中であると判定される。したがって、電池41の充電が開始した後、状態判定部480において、電池41が充電中であると判定されているときには、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定することができる。一方で、電池41の充電が開始した後、すぐに電池41の充電が停止する場合には、状態判定部480では、電池41が充電中であると判定されず、電池41が放電中であると判定される。したがって、電池41の充電が開始した後、状態判定部480において、電池41が放電中であると判定されているときには、充電停止及び充電再開が繰り返し行われて、電池41に対して継続的に充電が行われていないと判定することができる。
このように、制御部30は、電池41に対して継続的に充電が行われているか否かを判定する判定部として機能する。なお、電子機器2と充電装置5との間の初期設定は1秒以内に完了することから、制御部30での所定時間の計測は、電池41の充電が開始した後、しばらく経過してから完了する。つまり、電池41の充電が開始した後、しばらく経過してからステップs4が実行される。
制御部30は、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定すると、充電部470に対する制御は特に行わずに、充電部470に充電処理を継続させる(ステップs8)。一方で、制御部30は、電池41に対して継続的に充電が行われていないと判定すると、ステップs5において充電電流Icを低減する。例えば、制御部30は、充電電流Icを800mAから200mAに低減する。
ステップs5の後、ステップs6において、制御部30は、再度、ステップs4と同様に、電池41に対して継続的に充電が行われているか否かを判定する。制御部30は、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定すると、ステップs7において、充電電流Icを元に戻す。つまり、制御部30は、充電電流Icを200mAから800mAに変更する。このとき、制御部30は、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定してから所定時間後に充電電流Icを元に戻しても良い。その後、制御部30は、充電部470に充電処理を継続させる(ステップs8)。
ここで、ステップs3において充電部470が電池41の充電を開始したにもかかわらず、ステップs4において、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定されない場合には、充電装置5からの供給電力が十分ではなく、上記のように、充電停止及び充電再開が繰り返し行われている可能性が高い。
本実施の形態では、ステップs4において、電池41に対して継続的に充電が行われていないと判定される場合には、上述のように、ステップs5において充電電流Icが低減される。これにより、直流電圧生成部420の出力電流が急激に増加することを抑制でき、充電装置5からの供給電力が十分でないことによる直流電圧425の低下を抑制することができる。よって、充電装置5からの供給電力が十分でない場合であっても、ステップs5の後の充電再開時に直流電圧425が第2のしきい値よりも小さくなることを抑制することができる。その結果、長い間、充電停止及び充電再開が繰り返し行われることを抑制することができる。
図8は充電開始時(充電再開時)の直流電圧生成部420の出力電流及び出力電圧を示す図である。図8の上側のグラフは、直流電圧生成部420の出力電流の時間変化を示しており、図8の下側のグラフは、直流電圧生成部420の出力電圧の時間変化を示している。また図8では、実線のグラフが、充電電流Icが200mAに設定されている場合の直流電圧生成部420の出力電流及び出力電圧を示しており、破線のグラフが、充電電流Icが800mAに設定されている場合の直流電圧生成部420の出力電流及び出力電圧を示している。
図8に示されるように、充電電流Icが800mAに設定されている場合に充電が開始(再開)すると、充電装置5からの供給電力が十分でない場合には、直流電圧生成部420の出力電圧、つまり直流電圧425が、第2のしきい値よりも小さくなることがある。直流電圧425が第2のしきい値よりも小さくなると充電が停止する。充電が停止すると、図8に示されるように、直流電圧425が上昇して第1のしきい値よりも大きくなり充電が再開する。充電が再開すると、直流電圧生成部420の出力電流が再び急激に大きくなる。そうすると、直流電圧425が低下して第2のしきい値よりも小さくなり、充電が停止する。以後、充電停止及び充電再開が繰り返し行われる。
一方で、充電電流Icが200mAに設定されている場合に充電が開始(再開)する際に、図8に示されるように、直流電圧生成部420の出力電流は急激に大きくならないことから、充電装置5からの供給電力が十分でない場合であっても、直流電圧425が第2のしきい値よりも小さくなることを抑制することができる。その結果、充電停止及び充電再開が繰り返し行われることを抑制することができる。
このように、本実施の形態では、制御部30は、充電部470が電池41の充電を開始した後、電池41に対して継続的に充電が行われていないと判定されるときには、充電電流Icを低減することから、長い間、充電停止及び充電再開が繰り返し行われることを抑制することができる。その結果、電子機器2は電池41に対して安定して充電することができる。
さらに、充電部470が電池41の充電を開始した後、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定されるときには、充電電流Icが低減することが無いことから、充電装置5からの供給電力が十分である場合には、大きい充電電流Icで電池41を充電することができる。よって、充電時間、つまり電池41の充電開始から電池41が満充電となるまでの時間を短くすることができる。
また上述のように、直流電圧生成部420の出力電流が急激に変化する場合には、直流電圧425が第2のしきい値よりも小さくなる可能性が高くなることから、直流電圧生成部420の出力電流が急激に変化することを抑制できれば、直流電圧425が第2のしきい値よりも小さくなることを抑制できる。例えば、充電電流Icを200mAから800mAに変化させる場合には、充電電流Icが800mAに設定された状態で充電が開始する場合、つまり充電電流Icを0mAから800mAに変化させる場合よりも、直流電圧生成部420の出力電流が急激に変化することを抑制することができる。一方で、ステップs5が実行された後、低減された充電電流Icによって電池41の充電が継続されると、電池41の充電時間が長くなる。
そこで、本実施の形態では、ステップs5において充電電流Icが低減された後に、ステップs6において、制御部30は、再度、ステップs4と同様に、電池41に対して継続的に充電が行われているか否かを判定する。制御部30は、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定すると、ステップs7において、充電電流Icを元に戻す。つまり、制御部30は、充電電流Icを200mAから800mAに変更する。その後、制御部30は、充電部470に充電処理を継続させる(ステップs8)。これにより、いつまでも小さい充電電流Icのままで電池41が充電されることを抑制することができる。その結果、充電時間を短縮することができる。
図9は直流電圧生成部420の出力電流及び出力電圧を示す図である。図9の上側のグラフは、直流電圧生成部420の出力電流の時間変化を示しており、図9の下側のグラフは、直流電圧生成部420の出力電圧の時間変化を示している。また図9では、実線のグラフが、充電電流Icが200mAから800mAに変更された場合の直流電圧生成部420の出力電流及び出力電圧を示しており、破線のグラフが、充電電流Icが0mAから800mAに変更された場合の直流電圧生成部420の出力電流及び出力電圧を示している。
図9に示されるように、充電電流Icが200mAから800mAに変更される場合には、直流電圧生成部420の出力電流が急激に変化することを抑制することができるため、直流電圧425が第2のしきい値よりも小さくなることを抑制できる。
ステップs6において、制御部30は、電池41に対して継続的に充電が行われていないと判定すると、ステップs9において、電子機器2はユーザに対して所定の通知を行う。ステップs9では、例えば、表示パネル32が所定の表示を行うことによって、ユーザに対して所定の通知が行われる。ステップs10では、表示パネル32は、例えば、充電が不安定である旨を通知する情報を表示する。当該情報としては、例えば、電子機器2を充電装置5に置き直すことを促す情報、電子機器2の機器ケース20に取り付けられている保護カバーを外すことを促す情報が挙げられる。ステップs9において、表示パネル32が所定の表示を行う場合には、表示パネル32は文字を表示しても良いし、図形を表示しても良い。またステップs9では、表示パネル32が所定の表示を行うことに加えて、あるいはそれに代えて、外部スピーカ36が所定の音を出力することによって、ユーザに対して所定の通知が行われても良い。
ステップs5において充電電流Icが低減された後においても、電池41に対して継続的に充電が行われない場合には、言い換えれば、充電停止及び充電再開が繰り返される場合には、充電装置5からの供給電力がかなり不足していると考えることができる。このような場合には、上述のようにユーザに対して所定の通知を行うことによって、ユーザに対して受電コイル400と送電コイル500との結合の改善を促すことができる。
以上のように、本実施の形態に係る電子機器2では、電池41の充電が開始された後、電池41に対して継続的に充電が行われていないと判定されるときには、充電電流Icが低減される。したがって、使用される充電装置5と電子機器2との間の相性によって、電子機器2に対して充電装置5から供給される電力が十分でない場合であっても、電池41を安定して充電することができる。つまり、使用される充電装置5の種類にかかわらず、電子機器2は電池41を安定して充電することができる。
また、充電電流Icを変化させずに最初から小さくすることによって、充電停止及び充電再開が繰り返し行われることを抑制することができる。しかしながら、この場合には、使用される充電装置5の種類にかかわらず、つまり充電装置5からの供給電力にかかわらず、充電時間が長くなってしまう。また、充電開始時の充電電流Icを小さくしておいて、充電電流Icを段階的に大きくすることによっても、直流電圧生成部420の出力電流が急激に大きくなることを抑制することができることから、充電停止及び充電再開が繰り返し行われることを抑制することができる。しかしながら、この場合には、使用される充電装置5の種類にかかわらず充電開始時の充電電流Icが小さくなる。よって、使用される充電装置5の種類にかかわらず充電時間が長くなってしまう。さらに、充電装置5から十分な電力が供給される場合には、充電電流Icを段階的に大きくすることは不要な制御である。本実施の形態では、電池41の充電開始後、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定される場合には、充電電流Icが低減されずに維持されることから、充電装置5から十分な電力が供給される場合に充電時間が長くなることを抑制することができる。さらに、充電装置5から十分な電力が供給される場合に、不要な制御が行われることを抑制することができる。
また本実施の形態では、充電電流Icの低減後、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定される場合には、充電電流Icが元に戻されることから、いつまでも小さい充電電流Icで電池41が充電されることを抑制することができる。よって、充電装置5からの供給電力が十分でない場合であっても、充電時間を短くすることができる。
なお上記の例では、電子機器2は、スマートフォン等の携帯電話機であったが、充電可能な電池を有する他の装置、例えば、タブレット型端末、音楽プレーヤなどであっても良い。
また上記の例では、充電電流Icの低減後、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定されると、充電電流Icが元に戻されているが、元に戻されなくても良い。
また上記の例では、充電開始時の充電電流Icが800mAであったが、これに限られない。また上記の例では、低減後の充電電流Icが200mAであったが、これに限られない。
また、電子機器2では、使用される充電装置5との相性が悪く、充電装置5からの供給電力が小さい場合には、充電電流Icが200mAから800mAに変化するときであっても、直流電圧425が第2のしきい値よりも小さくなることがある。このような場合に、充電電流Icの低減後に電池41に対して継続的に充電が行われていると判定されたときに充電電流Icをすぐに元に戻すと、直流電圧425が第2のしきい値よりも小さくなり、電池41の充電が停止することがある。よって、ステップs7において充電電流Icをすぐに元に戻すと、充電再開及び充電停止を繰り返すことがある。
そこで、ステップs7において、制御部30は充電電流Icを段階的に戻す処理を行っても良い。言い換えれば、制御部30は、低減した充電電流Icを段階的に増加させても良い。例えば、制御部30は、充電電流Icを、まず200mAから400mAに変更する。制御部30は、充電電流Icを400mAに設定してから所定時間が経過すると600mAに設定する。そして、制御部30は、充電電流Icを600mAに設定してから所定時間が経過すると800mAに設定する。
このように、ステップs7において、充電電流Icが段階的に戻されることによって、直流電圧生成部420の出力電流が急激に大きくなることをさらに抑制することができることから、充電電流Icを元に戻す際に充電再開及び充電停止が繰り返されることを抑制することができる。その結果、電池41を安定して充電することができる。
なお制御部30は、充電電流Icを1段戻すたびに、電池41に対して継続的に充電が行われているか判定しても良い。例えば、制御部30は、充電電流Icを200mAから400mAに変更した後に、電池41に対して継続的に充電が行われているか否かを判定する。制御部30は、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定した場合には、充電電流Icを600mAに設定する。一方で、制御部30は、電池41に対して継続的に充電が行われていないと判定した場合に、充電電流Icを200mAに戻す。また、制御部30は、充電電流Icを400mAから600mAに変更した後に、電池41に対して継続的に充電が行われているか否かを判定する。制御部30は、電池41に対して継続的に充電が行われていると判定した場合には、充電電流Icを800mAに設定する。一方で、制御部30は、電池41に対して継続的に充電が行われていないと判定した場合に、充電電流Icを400mAに戻す。
また、ステップs4において、電池41に対して継続的に充電が行われていないと判定された場合には、図10に示されるように、電子機器2は、充電電流Icの低減を行わずに、ステップs9を行って、ユーザに対して所定の通知を行っても良い。この場合には、ユーザが電子機器2を充電装置5に置き直したり、電子機器2の機器ケース20に取り付けられた保護カバーを取り外したりすることによって、受電コイル400と送電コイル500との結合が改善される。そして、電子機器2では、ステップs1〜ステップs4が再度実行される。
以上のように、電子機器システム1は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。また、上述した各種変形例は、相互に矛盾しない限り組み合わせて適用可能である。そして、例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
2 電子機器
30 制御部
32 表示パネル
40 充電処理部
41 電池
400 受電コイル
420 直流電圧生成部
470 充電部

Claims (7)

  1. 電池と、
    非接触充電装置から非接触で伝送される電力に基づいて前記電池を充電する充電処理部と、
    前記充電処理部が前記電池に供給する充電電流を設定する設定部と、
    前記電池に対する充電が継続的か否かを判定する判定部と
    を備え、
    前記充電処理部は、
    前記非接触充電装置が有する送電コイルから供給される電力を受ける受電コイルと、
    前記受電コイルが受ける電力に基づいて直流電圧を生成する生成部と、
    前記生成部から供給される前記直流電圧が、第1のしきい値以上あるいは前記第1のしきい値よりも大きくなると、前記直流電圧に基づいて前記電池を充電し、前記直流電圧が、第2のしきい値以下あるいは前記第2のしきい値未満になると、前記電池を充電しない充電部と
    を有し、
    前記設定部は、前記充電部が前記電池の充電を開始した後、前記判定部において前記電池に対する充電が継続的でないと判定されるときには、前記充電電流を低減する、電子機器。
  2. 請求項1に記載の電子機器であって、
    前記設定部は、前記充電電流を低減した後、前記判定部において前記電池に対する充電が継続的であると判定される場合には、前記充電電流を元に戻す、電子機器。
  3. 請求項2に記載の電子機器であって、
    前記設定部は、前記充電電流を低減した後、前記判定部において前記電池に対する充電が継続的であると判定される場合には、前記充電電流を段階的に元に戻す、電子機器。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一つに記載の電子機器であって、
    ユーザに対する通知を行う通知部をさらに備え、
    前記通知部は、前記設定部が前記充電電流を低減した後、前記判定部において前記電池に対する充電が継続的でないと判定される場合には、所定の通知を行う、電子機器。
  5. 請求項4に記載の電子機器であって、
    前記通知部は、表示部を含み、
    前記所定の通知は、前記表示部の所定の表示を含む、電子機器。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載の電子機器であって、
    前記受電コイルは前記電池に取り付けられている、電子機器。
  7. 電池を有する電子機器が、非接触充電装置から非接触で伝送される電力に基づいて前記電池を充電する充電方法であって、
    前記電子機器が有する受電コイルが、前記非接触充電装置が有する送電コイルから電力を受ける工程と、
    前記受電コイルが受ける電力に基づいて直流電圧を生成する工程と、
    前記直流電圧が、第1のしきい値以上あるいは当該第1のしきい値よりも大きくなると、前記直流電圧に基づいて前記電池を充電する工程と、
    前記直流電圧が、第2のしきい値以下あるいは当該第2のしきい値未満になると、前記電池を充電しない工程と、
    前記電池に対する充電が継続的か否かを判定する工程と
    を備え、
    前記電池の充電が開始した後、前記電池に対する充電が継続的でないと判定されるときには、前記電池に供給する充電電流が低減される、充電方法。
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