JP7103446B2

JP7103446B2 - 受電機器及び無線給電システム

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Publication number: JP7103446B2
Application number: JP2021010525A
Authority: JP
Inventors: 昭人山内; 努木村; 嘉彦根本; 雅弘佐藤; 賢吾得地
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2022-07-20
Anticipated expiration: 2036-10-25
Also published as: JP2021069279A

Description

本発明は、受電機器及び無線給電システムに関する。

特許文献１には、無線で電力を給電する充電器と携帯機器全体の動作を制御するＣＰＵとが通信し、充電器から磁界共振方式で受電した電力により携帯機器に搭載された二次電池を充電する技術が記載されている。

特許第５５５０２４９号公報

無線による給電技術の一つに電波方式がある。電波方式は、他の方式に比べて給電距離が長い一方、充電に用いる電力の供給能力を示す給電容量が小さい特性がある。このため、電波方式で給電した電力による二次電池の充電中に消費電力が大きい受電機器側のＣＰＵが動作していると、二次電池の充電が進まない。

本発明の目的は、無線充電中も機器全体に電力を供給し動作させる場合に比べ、二次電池を無線方式で効率的に充電することにある。

請求項１に記載の発明は、電力を蓄える二次電池と、給電装置から電波方式で給電される電力を受電する受電部と、動作モードを決定するゲート回路とを有し、前記ゲート回路は、前記動作モードが、前記受電部で受電される電力で前記二次電池を無線充電するモードである場合、前記二次電池から機能部への電力の供給を停止する、受電機器であり、前記ゲート回路は、電源ケーブルで電力が給電されるモードである場合、前記機能部への電力の供給を停止することなく、前記二次電池を充電する、受電機器である。
請求項２に記載の発明は、前記機能部は、制御部、撮像部、表示部、記録部、操作部のうちいずれか１つ以上である、請求項１に記載の受電機器である。
請求項３に記載の発明は、前記機能部は、ＣＰＵを含む、請求項１又は２に記載の受電機器である。
請求項４に記載の発明は、前記ゲート回路は、前記二次電池が低充電状態になった場合、前記動作モードを、当該二次電池を無線充電するモードに設定する、請求項１～３のうちいずれか１項に記載の受電機器である。
請求項５に記載の発明は、前記ゲート回路は、前記給電装置からの信号を検知した場合、前記二次電池を無線充電するモードに設定する、請求項１～３のうちいずれか１項に記載の受電機器である。
請求項６に記載の発明は、電波方式で電力を給電する給電装置と、電力を蓄える二次電池と、前記給電装置から電波方式で給電される電力を受電する受電部と、動作モードを決定するゲート回路とを有する受電機器とを備え、前記ゲート回路は、前記動作モードが、前記受電部で受電される電力で前記二次電池を無線充電するモードである場合、前記二次電池から機能部への電力の供給を停止する、無線給電システムであり、前記ゲート回路は、電源ケーブルで電力が給電されるモードである場合、前記機能部への電力の供給を停止することなく、前記二次電池を充電する、無線給電システムである。
請求項７に記載の発明は、前記給電装置は、前記受電機器から給電の開始を要求する信号を受信した場合、送電アンテナの指向性を制御し、当該受電機器が存在する方向に送出されるマイクロ波の強度を高める、請求項６に記載の無線給電システムである。

請求項１記載の発明によれば、無線充電中も機器全体に電力を供給し動作させる場合に比べ、二次電池を無線方式で効率的に充電できる。
請求項２記載の発明によれば、二次電池を無線方式で効率的に充電できる。
請求項３記載の発明によれば、二次電池を無線方式で効率的に充電できる。
請求項４記載の発明によれば、二次電池の電池残量がなくなる事態を回避できる。
請求項５記載の発明によれば、充電に使用されない無線充電モードの期間を少なくできる。
請求項６記載の発明によれば、無線充電中も機器全体に電力を供給し動作させる場合に比べ、二次電池を無線方式で効率的に充電できる。
請求項７記載の発明によれば、二次電池を無線方式で効率的に充電できる。

本発明の実施の形態に係る無線給電システムのブロック構成を説明する図である。受電側電源の機能構成を説明する図である。動作例１として受電側電源が実行する動作手順を説明するフローチャートである。無線充電モードにおける給電の様子を説明する図である。動作例２として受電側電源が実行する動作手順を説明するフローチャートである。動作例３として受電側電源が実行する動作手順を説明するフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

＜システム構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る無線給電システム１０のブロック構成を説明する図である。無線給電システム１０は、二次電池１１２に蓄積された電力で動作する受電機器１００と、受電機器１００に電波方式で電力を供給する給電装置２００とで構成される。

受電機器１００は、例えばノート型のコンピュータ、タブレット型のコンピュータ、スマートフォン、携帯電話機、デジタルカメラ、デジタルビデオ、ゲーム機などの携帯型の電子機器の他、二次電池を搭載する画像形成装置などの据え置き型の装置を含む。

画像形成装置は、入力データに対応する画像を記録材に形成する装置であり、例えばコピー機能、スキャナ機能、ファックス送受信機能、印刷機能を搭載する。もっとも、画像形成装置は、１つの機能に特化した装置、例えばスキャナ、ファックス送受信機、プリンタ（３次元プリンタを含む。）であってもよい。

受電機器１００は、電波方式により供給される電力を受電して動作電力とする機能を搭載する機器である。受電機器１００は、受電機器１００の各部に電力を供給する電源部１０１、外部機器との通信に使用される通信ブロック１０２、機器全体の動作を制御する制御部１０３、被写体の撮影に使用される撮影部１０４、情報の表示に使用される表示部１０５、情報の記憶に使用される記録部１０６、ユーザの操作入力を受け付ける操作部１０７を有する。

電源部１０１は、給電装置２００から電波方式で供給される電力を受電する受電アンテナ１１１、電力の供給向きを制限する整流用ダイオードＤ、電力を蓄積する内蔵型の二次電池１１２、電源部の動作を制御する受電側電源ＩＣ（Integrated Circuit）１１３を有している。受電アンテナ１１１は、受電部の一例であり、格子状に配列された複数のアンテナ素子で構成される。本実施の形態の場合、受電アンテナ１１１は、5．8GHz帯の高出力マイクロ波を受信する。受電アンテナ１１１で受信されたマイクロ波のエネルギーは、整流用ダイオードＤにより直流に変換され、受電側電源ＩＣ１１３に供給される。

受電側電源ＩＣ１１３は、二次電池１１２から供給される電力により動作する。受電側電源ＩＣ１１３は、電源制御手段の一例である。受電側電源ＩＣ１１３は、幾つかの回路、例えば残容量検出回路、給電切替スイッチ、電圧レギュレータ、動作モード判定回路などで構成される。

残容量検出回路は、電圧測定方式、クーロン・カウンタ方式、電池セル・モデリング方式、インピーダンス・トラック方式のいずれかを用いて二次電池１１２の残容量を測定する回路である。給電切替スイッチは、動作モードに応じて電力の給電先又は範囲を切り替えるスイッチである。電圧レギュレータは、例えば受電アンテナ１１１で受電した電圧値の安定化、二次電池１１２から各部に供給される電圧値の安定化に用いられる。

動作モード判定回路は、機器全体を制御する制御部１０３（ＣＰＵ１２１）や操作部１０７（主電源スイッチ１４１）から入力される電源操作信号、制御部１０３（ＣＰＵ１２１）から与えられる動作モードの指示信号、電源ラインに現れる電位、通信ブロック１０２（通信部１３１）から受信される検知信号などにより動作モードを決定する。これらの回路はゲート回路などで構成され、実行される動作も限られている。このため、受電側電源ＩＣ１１３で消費される電力は、機器全体を制御する制御部１０３で消費される電力に比して小さく済む。

受電側電源ＩＣ１１３は、無線充電モードの場合、二次電池１１２の電力を通信ブロック１０２に供給し、制御部１０３、撮影部１０４、表示部１０５、記録部１０６、操作部１０７には供給しない。無線充電モードは、受電アンテナ１１１で受電された電力で二次電池１１２を充電する動作モードである。本実施の形態の場合、無線充電モード中は、消費電力の少ない受電側電源ＩＣ１１３と通信ブロック１０２に限り二次電池１１２からの電力の供給が継続され、消費電力が大きい制御部１０３や他の機能部への電力の供給が停止される。このため、無線充電モード中に受電機器１００内で消費される電力は小さく済む。

なお、受電側電源ＩＣ１１３は、通常動作モードの場合、二次電池１１２の電力を通信ブロック１０２、制御部１０３、撮影部１０４、表示部１０５、記録部１０６、操作部１０７に供給する。受電側電源ＩＣ１１３は、電源ケーブルを通じて電力が給電される通常動作モードの場合も、二次電池１１２の電力を通信ブロック１０２、制御部１０３、撮影部１０４、表示部１０５、記録部１０６、操作部１０７に供給する。

通信ブロック１０２は、無線通信に使用される通信部１３１、通信用アンテナ１３２、設定内容の保存に用いられる無線用ＲＯＭ１３３、制御部１０３との通信に使用されるインタフェース、電源部１０１との通信に使用されるインタフェースを有する。通信ブロック１０２は、無線通信部の一例である。通信ブロック１０２には、電源部１０１の動作モードによらず電力が供給される。

なお、通信ブロック１０２には、通信用アンテナ１３２で受信した電磁波から取り出した電力を用いて動作する機能を設けてもよい。通信ブロック１０２は、給電装置２００が送信する給電用のマイクロ波の受信に用いられる他、給電装置２００に自機の位置を通知する信号や給電開始を要求する信号の送信にも用いられる。

制御部１０３は、機器全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２３、時間を計測する時計ＩＣ（Real Time Clock: RTC）１２４、ＲＴＣ用コイン型電池１２５、周辺ブロックとの通信に用いる通信バス、データとのやりとりに用いるデータバスを有する。

撮影部１０４は、光学系、撮像素子などを有する。表示部１０５は、表示パネル、駆動回路などを含む。記録部１０６は、着脱自在な記録媒体にデータを書き込む記録制御部などを有する。操作部１０７は、主電源スイッチ１４１、操作スイッチ１４２などを有する。

給電装置２００は、マイクロ波を発生するマイクロ波発振器２０１、マイクロ波の位相と振幅を制御する給電制御部２０２、給電用のマイクロ波を高出力で送信する送電アンテナ２０３、無線通信用の通信部２０４、通信用アンテナ２０５、無線用ＲＯＭ２０６を有する。本実施の形態の場合、送電アンテナ２０３は、複数のアンテナ素子を配列したアレイアンテナとして構成されている。送電アンテナ２０３の指向性は、個々のアンテナ素子に与えるマイクロ波の振幅や位相の調整により電気的に変更される。

通信用アンテナ２０５は、指向性が異なる複数のアンテナ素子で構成してもよい。この場合、複数のアンテナ素子における受信強度は、受電機器１００の位置方向の検知にも用いられる。給電制御部２０２は、受電機器１００から電波が受信された場合、受電機器１００から受信した通信電波の強度が高い方向に送電アンテナ２０３の指向性を合わせ、給電を開始する。

＜受電側電源ＩＣ１１３の機能構成＞
図２は、受電側電源ＩＣ１１３の機能構成を説明する図である。受電側電源ＩＣ１１３は、外部から供給される電力により二次電池１１２を充電する充電部１１３Ａと、二次電池１１２に蓄積されている電力を受電機器１００内の各部に供給する電力供給部１１３Ｂと、二次電池１１２の残容量を測定する残容量測定部１１３Ｃと、電源部１０１の動作モードを判定するモード判定部１１３Ｄとを含む。

充電部１１３Ａは、受電アンテナ１１１から入力される電力又は電源ケーブルを通じて入力される電力により二次電池１１２を充電する。電力供給部１１３Ｂは、動作モードに応じて通信ブロック１０２、制御部１０３、撮影部１０４、表示部１０５、記録部１０６、操作部１０７に対する電力の給電と給電停止を切り替える。なお、充電部１１３Ａと残容量測定部１１３Ｃとモード判定部１１３Ｄには、動作モードによらず電力が供給される。

残容量測定部１１３Ｃは、前述したように、電圧測定方式、クーロン・カウンタ方式、電池セル・モデリング方式、インピーダンス・トラック方式のいずれかを用いて二次電池１１２の残容量を測定し、測定結果をモード判定部１１３Ｄに出力する。モード判定部１１３Ｄは、外部から与えられる状態情報や内部で保存する状態情報に基づいて動作モードを決定し、決定された動作モードを示すモード信号を電力供給部１１３Ｂに与える。モード判定部１１３Ｄによる判定動作の詳細は後述する。

＜電源部１０１の動作例１＞
以下では、電源部１０１の動作例１を説明する。図３は、動作例１として受電側電源ＩＣ１１３が実行する動作手順を説明するフローチャートである。電源制御手段として機能する受電側電源ＩＣ１１３は、まず、二次電池１１２が満充電状態か否かを判定する（ステップ１０１）。

具体的には、受電側電源ＩＣ１１３は、測定された残容量の大きさが予め定めた第１の閾値以上の場合、受電側電源ＩＣ１１３は満充電状態であると判定する。ステップ１０１で肯定結果が得られた場合、すなわち残容量の大きさが第１の閾値以上の場合、受電側電源ＩＣ１１３はステップ１０３に移行する。第１の閾値の値は、二次電池１１２の電池容量に応じて定める。

ステップ１０１で否定結果が得られた場合、すなわち残容量の大きさが第１の閾値より小さい場合、受電側電源ＩＣ１１３は、二次電池１１２が低充電状態か否かを判定する（ステップ１０２）。低充電状態か否かは、測定された残容量の大きさが予め定めた第２の閾値未満か否かで判定する。ここで、第２の閾値は、第１の閾値より小さい値である。第２の閾値は、不要な充電が開始されないように二次電池１１２の電池容量に応じて定められる。

ステップ１０２で否定結果が得られた場合、すなわち残容量の大きさが第２の閾値以上の場合、受電側電源ＩＣ１１３は二次電池１１２を充電する必要がないと判定し、ステップ１０３に移行する。すなわち、受電側電源ＩＣ１１３は、電源部１０１を通常動作モードで動作させる（ステップ１０３）。この場合、電源部１０１は、受電機器１００内の全ての部位に電力を供給する。なお、主電源スイッチ１４１がオンしていない場合、電源部１０１は、通信ブロック１０２と制御部１０３に電力を供給し、他の機能部には電力を供給しないようにしてもよい。

ステップ１０２で肯定結果が得られた場合、すなわち残容量の大きさが第２の閾値未満の場合、受電側電源ＩＣ１１３は、電源ケーブルから給電を受けているか否かを判定する（ステップ１０４）。受電側電源ＩＣ１１３は、例えば電源ケーブルから給電を受けているか否かを不図示の分圧抵抗回路の接続中点に現れる電位に基づいて判定する。

分圧抵抗回路は、直列に接続された２つの分圧抵抗で構成され、その一端は電源ラインに接続され、他端は接地される。２つの分圧抵抗の接続中点が判定用の電位として取り出される。電源ケーブルから電力が供給される場合、電源ラインの電位は二次電池１１２から電力が供給される場合よりも高くなる。受電側電源ＩＣ１１３は、この電位の違いに応じて設定された閾値に比して接続中点に現れる電位が高い場合、電源ケーブルから給電されていると判定する。

ステップ１０４で肯定結果が得られた場合、すなわち電源ケーブルから電力が給電されている場合、受電側電源ＩＣ１１３は有線充電モードに移行する（ステップ１０５）。この場合、受電側電源ＩＣ１１３は、通常動作モードと同じく、通信ブロック１０２、制御部１０３、撮影部１０４、表示部１０５、記録部１０６、操作部１０７に電力を供給する。なお、電源ケーブル用の接続端子を有しない受電機器１００の場合には、ステップ１０４とステップ１０５の動作は実行されない。また、主電源スイッチ１４１がオンしていない場合、電源部１０１は、通信ブロック１０２と制御部１０３にのみ電力を供給する一方、他の機能部に電力を供給しない。

一方、ステップ１０４で否定結果が得られた場合、すなわち電源ケーブルから電力が供給されていない場合、動作例１における受電側電源ＩＣ１１３は、無線充電モードに移行する（ステップ１０６）。この場合、電源部１０１は、通信ブロック１０２にのみ電力を供給し、他の機能部（制御部１０３を含む。）には電力を供給しない。

図４は、無線充電モードにおける給電の様子を説明する図である。受電側電源ＩＣ１１３からの電力の供給経路は３つであるが、太線で示すように、通信ブロック１０２に対してのみ電力が供給されている。このため、通信ブロック１０２は動作状態にある。一方、制御部１０３、撮影部１０４、表示部１０５、記録部１０６、操作部１０７への電力の供給は停止されるので各機能部での電力消費はない。

無線充電モードに移行した受電側電源ＩＣ１１３は、通信ブロック１０２を通じて給電装置２００に対し、給電用のマイクロ波の送信を要求する信号を送信する。この通信には、給電用のマイクロ波とは異なる周波数帯域が使用される。例えば2．45GHz帯の電波が使用される。もっとも、給電用のマイクロ波と同じ周波数帯域、すなわち5．8GHz帯の電波を使用してもよい。本実施の形態の場合、通信部１３１から送信される電波は、給電装置２００に対して受電機器１００の位置を通知する役目もある。

給電装置２００は、受電機器１００からの通信信号を受信すると、給電制御部２０２の制御の下、送電アンテナ２０３を通じて給電用のマイクロ波の放射を開始する。この際、給電制御部２０２は、受電機器１００が存在する方向にマイクロ波の強度が高くなるように通信用アンテナ２０５の指向性を制御する。

これにより、無線充電モードに制御された受電機器１００に向けた給電用のマイクロ波の放出が開始され、受電機器１００における二次電池１１２の充電が開始される。受電機器１００の受電側電源ＩＣ１１３では図３に示す処理動作を繰り返し実行しているが、やがて二次電池１１２が満充電状態になり、ステップ１０１で肯定結果が得られる。すると、受電側電源ＩＣ１１３は、無線充電モードを解除して通信動作モードに移行する。この際、受電側電源ＩＣ１１３は、通信部１３１を通じて自機が満充電となり給電の必要がなくなったことを給電装置２００側に通知する。満充電を示す通信を受信した給電制御部２０２は、給電用のマイクロ波の放射を停止する。

なお、無線給電範囲に複数の受電機器１００が存在する場合、それぞれの受電機器１００に搭載された二次電池１１２の充電状態は様々である。例えば二次電池１１２の充電が必要な受電機器１００もあれば、二次電池１１２の充電が必要でない受電機器１００もある。また、充電の開始タイミングや終了タイミングは、受電機器１００毎に異なる。従って、複数の受電機器１００に対して給電用のマイクロ波が送信されている場合、給電装置２００は１つの受電機器１００で二次電池１１２の充電が終了しても、二次電池１１２の充電を必要とする他の受電機器１００が存在する場合、給電用のマイクロ波の送信を継続する。

二次電池１１２の充電が終わった又は充電の必要のない受電機器１００においては、受電アンテナ１１１で給電用のマイクロ波が受電されたとしても、受電側電源ＩＣ１１３は、ステップ１０１で肯定結果を得て通常動作モードを維持する。

以上のとおり、本動作例１を実行する受電機器１００の場合、無線充電モード中はシステム全体を制御する主制御手段としてのＣＰＵ１２１を含む制御部１０３に電力が供給されないため、無線充電モード中も制御部１０３が動作する場合に比して消費電力が小さく済む。

このため、給電容量が小さい電波方式により給電される電力で二次電池１１２を充電する場合でも、受電機器１００に搭載された二次電池１１２の充電が効率的に進行する。この結果、給電範囲に複数台の受電機器１００が存在しても、これら複数台の受電機器１００の並列充電が実現される。なお、並列充電される受電機器１００は、二次電池１１２の容量が異なっていてもよいし、メーカーや受電機器１００の種類が異なってもよい。

＜電源部１０１の動作例２＞
以下では、電源部１０１の動作例２を説明する。図５は、動作例２として受電側電源ＩＣ１１３が実行する動作手順を説明するフローチャートである。図５には、図３との対応部分に共通の符号を付して示している。

電源制御手段として機能する受電側電源ＩＣ１１３は、まず、二次電池１１２が満充電状態か否かを判定する（ステップ１０１）。受電側電源ＩＣ１１３は、測定された残容量の大きさが予め定めた第１の閾値以上の場合、受電側電源ＩＣ１１３は満充電状態であると判定する。ステップ１０１で肯定結果が得られた場合、すなわち残容量の大きさが第１の閾値以上の場合、受電側電源ＩＣ１１３はステップ１１１に移行する。

ステップ１０１で否定結果が得られた場合、すなわち残容量の大きさが第１の閾値より小さい場合、受電側電源ＩＣ１１３は、二次電池１１２が低充電状態か否かを判定する（ステップ１０２）。低充電状態か否かは、測定された残容量の大きさが予め定めた第２の閾値未満か否かで判定する。

ステップ１０２で否定結果が得られた場合、すなわち残容量の大きさが第２の閾値以上の場合、二次電池１１２を充電する必要がないので、受電側電源ＩＣ１１３は、電源部１０１を通常動作モードで動作させる（ステップ１０３）。この場合、電源部１０１は、受電機器１００内の全ての部位に電力を供給する。なお、主電源スイッチ１４１がオンしていない場合、電源部１０１は、通信ブロック１０２と制御部１０３にのみ電力を供給し、他の機能部には電力を供給しない設定としてもよい。

ステップ１０１で肯定結果を得てステップ１１１に移行した受電側電源ＩＣ１１３は、現在の動作モードが無線充電モードか否かを判定する。ステップ１１１で否定結果が得られた場合、受電側電源ＩＣ１１３はステップ１０３に進む。一方、ステップ１１１で肯定結果が得られた場合、無線充電により満充電状態になったことを意味するので、受電側電源ＩＣ１１３は、通信ブロック１０２を通じて自機への給電の終了を要求する信号を給電装置２００に送信させる（ステップ１１２）。

次に、受電側電源ＩＣ１１３は、給電装置２００から送信された給電用のマイクロ波が受信されているか否かを判定する（ステップ１１３）。受電側電源ＩＣ１１３は、給電用のマイクロ波の受電の有無を、例えば通信ブロック１０２による給電用マイクロ波の受信の有無又は受電アンテナ１１１で受電された電力の有無などにより判定する。なお、通信用アンテナ２０５から送信された給電の終了を示す信号の受信の有無により、給電用のマイクロ波の受電の有無を判定してもよい。ステップ１１３で肯定結果が得られている間、受電側電源ＩＣ１１３は、通信ブロック１０２を通じて給電用のマイクロ波による自機への給電の停止を給電装置２００に要求する。ここでの要求は、給電装置２００による給電用マイクロ波の出力自体の停止を要求するものであってもよい。

ステップ１１３で否定結果が得られ、給電用のマイクロ波が受電されなくなったことが検出された場合、受電側電源ＩＣ１１３は、ステップ１０３に移行し、無線充電モードから通常動作モードに切り替わる。

ところで、ステップ１０２で肯定結果が得られた場合、すなわち残容量の大きさが第２の閾値未満の場合、受電側電源ＩＣ１１３は、電源ケーブルから給電を受けているか否かを判定する（ステップ１０４）。受電側電源ＩＣ１１３は、電源ケーブルから給電を受けているか否かを不図示の分圧抵抗回路の接続中点に現れる電位に基づいて判定する。

ステップ１０４で肯定結果が得られた場合、すなわち電源ケーブルから電力が給電されている場合、受電側電源ＩＣ１１３は有線充電モードに移行する（ステップ１０５）。この場合、受電側電源ＩＣ１１３は、通常動作モードと同じく、通信ブロック１０２、制御部１０３、撮影部１０４、表示部１０５、記録部１０６、操作部１０７に電力を供給する。なお、電源ケーブル用の接続端子を有しない受電機器１００の場合には、ステップ１０４とステップ１０５の動作は実行されない。また、主電源スイッチ１４１がオンしていない場合、電源部１０１は、通信ブロック１０２と制御部１０３に電力を供給し、他の機能部には電力を供給しない設定としてもよい。

一方、ステップ１０４で否定結果が得られた場合、すなわち電源ケーブルから電力が供給されていない場合、受電側電源ＩＣ１１３は、通信ブロック１０２を通じて自機への給電開始を給電装置２００に要求する信号を送信する（ステップ１１４）。本動作例２の場合、無線充電モードに移行する前に、給電開始を要求する信号が受電機器１００から給電装置２００に送信される。通信部１３１から送信される信号は、給電装置２００に対して受電機器１００の位置を通知する役目もある。

給電装置２００は、受電機器１００からの通信電波を受信すると、給電制御部２０２の制御の下、給電用のマイクロ波の送信を開始する。この際、給電制御部２０２は、受電機器１００が存在する方向に給電用のマイクロ波の強度が高くなるように送電アンテナ２０３の指向性を制御する。

次に、受電側電源ＩＣ１１３は、給電用のマイクロ波が受信されているか否かを判定する（ステップ１１５）。ステップ１１５で否定結果が得られている間、受電側電源ＩＣ１１３は、通信ブロック１０２を通じて給電用のマイクロ波による自機への給電開始を給電装置２００に要求する。なお、判定には、通信用アンテナ２０５から送信された給電開始を示す信号を用いてもよい。ステップ１１５で肯定結果が得られ、給電用のマイクロ波の受電が検出された場合、受電側電源ＩＣ１１３は、無線充電モードに移行する（ステップ１０６）。この場合、電源部１０１は、通信ブロック１０２への電力の供給を継続し、他の機能部（制御部１０３を含む。）には電力を供給しない。

やがて二次電池１１２が満充電状態になると、受電側電源ＩＣ１１３は、前述したステップ１１１～１１３の処理を実行し、無線充電モードを解除して通信動作モードに移行する。

以上のとおり、本動作例２を実行する受電機器１００の場合も、無線充電モード中はシステム全体を制御する主制御手段としてのＣＰＵ１２１を含む制御部１０３に電力が供給されないため、無線充電モード中も制御部１０３が動作する場合に比して消費電力が小さく済む。

また、本動作例２の場合、受電側電源ＩＣ１１３が無線充電モードで動作するのは、給電用のマイクロ波の受電が開始されてから受電が終了するまでの間である。このため、実際には無線充電できないにもかかわらず、受電側電源ＩＣ１１３が無線充電モードで動作する事態が回避される。

＜電源部１０１の動作例３＞
以下では、電源部１０１の動作例３を説明する。図６は、動作例３として受電側電源ＩＣ１１３が実行する動作手順を説明するフローチャートである。図６には、図３との対応部分に共通の符号を付して示している。

電源制御手段として機能する受電側電源ＩＣ１１３は、まず、二次電池１１２が満充電状態か否かを判定する（ステップ１０１）。受電側電源ＩＣ１１３は、測定された残容量の大きさが予め定めた第１の閾値以上の場合、受電側電源ＩＣ１１３は満充電状態であると判定する。ステップ１０１で肯定結果が得られた場合、すなわち残容量の大きさが第１の閾値以上の場合、受電側電源ＩＣ１１３はステップ１０３に移行する。

ステップ１０２で否定結果が得られた場合、すなわち残容量の大きさが第２の閾値以上の場合、二次電池１１２を充電する必要がないので、受電側電源ＩＣ１１３は、電源部１０１を通常動作モードで動作させる（ステップ１０３）。この場合、電源部１０１は、受電機器１００内の全ての部位に電力を供給する。なお、主電源スイッチ１４１がオンしていない場合、電源部１０１は、通信ブロック１０２と制御部１０３にのみ電力を供給し、他の機能部（制御部１０３を含む。）には電力を供給しない設定としてもよい。

一方、ステップ１０４で否定結果が得られた場合、すなわち電源ケーブルから電力が供給されていない場合、受電側電源ＩＣ１１３は、不図示の大型の二次電池が装置本体に装着されているか否かを判定する（ステップ１１６）。大型の二次電池は、第２の二次電池の一例である。ステップ１１６で肯定結果が得られた場合、すなわち大型の二次電池が装着されている場合、受電側電源ＩＣ１１３は、ステップ１０３に移行する。大型の二次電池は、内蔵型の二次電池１１２に比して電池容量が大きく、電力を継続的に供給できるためである。なお、大型の二次電池の残容量も少ない場合にはステップ１０６に進む仕組みを採用してもよい。

ステップ１１６で否定結果が得られた場合、すなわち大型の二次電池が装着されていない場合、受電側電源ＩＣ１１３は、ステップ１０６に移行する。ステップ１０６に移行した受電側電源ＩＣ１１３は、通信ブロック１０２を通じて自機への給電開始を給電装置２００に要求する信号を送信する。

給電装置２００は、受電機器１００から給電の開始を要求する信号を受信すると、給電制御部２０２を通じて給電用のマイクロ波の送信を開始する。この際、給電制御部２０２は、受電機器１００が存在する方向にマイクロ波の強度が高くなるように通信用アンテナ２０５の指向性を制御する。これにより、受電アンテナ１１１により受電された電力による二次電池１１２の充電が開始される。やがて二次電池１１２が満充電状態になると、受電側電源ＩＣ１１３は、ステップ１０３に移行し、無線充電モードを解除して通信動作モードに移行する。

以上のとおり、本動作例３を実行する受電機器１００の場合も、無線充電モード中はシステム全体を制御する主制御手段としてのＣＰＵ１２１を含む制御部１０３に電力が供給されないため、無線充電モード中も制御部１０３が動作する場合に比して消費電力が小さく済む。

また、本動作例３の場合、受電側電源ＩＣ１１３が無線充電モードで動作するのは、大型の二次電池が装着されていない場合である。このため、無線充電の必要性が少ないにも関わらず、受電側電源ＩＣ１１３が無線充電モードで動作する事態が回避される。

＜他の実施の形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、種々の変更又は改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０…無線給電システム、１００…受電機器、１０１…電源部、１０２…通信ブロック、１０３…制御部、１１１…受電アンテナ、１１２…二次電池、１１３…受電側電源ＩＣ、１１３Ａ…充電部、１１３Ｂ…電力供給部、１１３Ｃ…残容量測定部、１１３Ｄ…モード判定部、２００…給電装置、２０１…マイクロ波発振器、２０２…給電制御部

Claims

電力を蓄える二次電池と、
給電装置から電波方式で給電される電力を受電する受電部と、
動作モードを決定するゲート回路と
を有し、
前記ゲート回路は、前記動作モードが、前記受電部で受電される電力で前記二次電池を無線充電するモードである場合、前記二次電池から機能部への電力の供給を停止する、
受電機器であり、
前記ゲート回路は、電源ケーブルで電力が給電されるモードである場合、前記機能部への電力の供給を停止することなく、前記二次電池を充電する、受電機器。
前記機能部は、制御部、撮像部、表示部、記録部、操作部のうちいずれか１つ以上である、請求項１に記載の受電機器。
前記機能部は、ＣＰＵを含む、請求項１又は２に記載の受電機器。
前記ゲート回路は、前記二次電池が低充電状態になった場合、前記動作モードを、当該二次電池を無線充電するモードに設定する、
請求項１～３のうちいずれか１項に記載の受電機器。
前記ゲート回路は、前記給電装置からの信号を検知した場合、前記二次電池を無線充電するモードに設定する、
請求項１～３のうちいずれか１項に記載の受電機器。
電波方式で電力を給電する給電装置と、
電力を蓄える二次電池と、前記給電装置から電波方式で給電される電力を受電する受電部と、動作モードを決定するゲート回路とを有する受電機器と
を備え、
前記ゲート回路は、前記動作モードが、前記受電部で受電される電力で前記二次電池を無線充電するモードである場合、前記二次電池から機能部への電力の供給を停止する、
無線給電システムであり、
前記ゲート回路は、電源ケーブルで電力が給電されるモードである場合、前記機能部への電力の供給を停止することなく、前記二次電池を充電する、無線給電システム。
前記給電装置は、前記受電機器から給電の開始を要求する信号を受信した場合、送電アンテナの指向性を制御し、当該受電機器が存在する方向に送出されるマイクロ波の強度を高める、
請求項６に記載の無線給電システム。