JP2009201328A

JP2009201328A - 充電装置及び充電システム

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Publication number: JP2009201328A
Application number: JP2008043242A
Authority: JP
Inventors: Masaki Sato; 正樹佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】本発明は、汎用性が高く、かつユーザの利便性を高めた充電装置及び充電システムを提供する。
【解決手段】電磁誘導を誘起させる第１の素子Ｃを複数備え、これらの第１の素子Ｃにより誘起された電磁誘導によって起電力を発生させる第２の素子Ｄを備えた携帯端末３を充電する充電装置２であって、第１の素子Ｃに対して電力を伝送する電力伝送手段と、複数の第１の素子Ｃの中から一部を選択する選択手段と、を備える。電力伝送手段は、携帯端末３を充電する際、選択手段により選択された第１の素子Ｃに電力を伝送する。
【選択図】図６

Description

本発明は、携帯端末に対して、非接触で効率的に充電を行うことができる充電装置及び充電システムに関する。

近年、小型の電子機器の技術開発が進み、携帯電話機や携帯音楽プレイヤー、デジタルカメラ、携帯テレビ等の様々な電子機器が比較的安価で売られるようになり、これらはユーザにとって身近な存在となってきている。ユーザがこれらの電子機器を持ち歩く際には、前もって充電されていることが望ましく、よって、簡単に電子ききを充電できる充電装置及び充電システムが求められていた。

そこで、無線通信装置の複数のブロックに一括して無接点で充電できるようにした携帯端末が提案されている（特許文献１参照）。これは、充電台の外部に無接点で電力を供給する第１の電力伝送モジュールが設けられ、第１筐体に、充電台の第１の電力伝送モジュールから無接点で電力の供給を受ける第２の電力伝送モジュールを設け、第２筐体に、無接点で電力の供給する第３の電力伝送モジュールを設けるとともに、充電台の第１の電力伝送モジュールから無接点で電力の供給を受ける第２の電力伝送モジュールを設けたものである。
特開２００７−１６６７６３号公報

一般的に非接触充電を行う充電システムは、電磁誘導を発生させる一次側とその電磁誘導を受けて電流を発生させる二次側とによって構成される。このような充電システムでは、二次側での起電力の効率を高めるために、一次側のコイルと二次側のコイルとを、最適な距離および最適な位置関係になるように構成する必要がある。

従来の非接触充電を行う充電システムでは、一次側のコイルと二次側のコイルとの距離や位置関係を、一次側のケース形状と二次側のケース形状により物理的に決めることにより、効率的な充電が行われていた。しなしながら、二次側として形状の異なる様々な装置を充電することができる汎用の非接触充電システムを構築しようとした場合、形状による物理的な位置決めができないため、効率的な充電が行えないという問題があった。

本発明は、上記課題を鑑みなされてものであり、汎用性が高く、かつユーザの利便性を高めた充電装置及び充電システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る充電装置は、電磁誘導を誘起させる第１の素子を複数備え、これらの第１の素子により誘起された電磁誘導によって起電力を発生させる第２の素子を備えた携帯端末を充電する充電装置であって、前記第１の素子に対して電力を伝送する電力伝送手段と、前記複数の第１の素子の中から一部を選択する選択手段と、を備え、前記電力伝送手段は、前記携帯端末を充電する際、前記選択手段により選択された第１の素子に電力を伝送することを特徴とする。

また、本発明に係る充電システムは、電磁誘導を誘起させる第１の素子を複数有する充電装置と、この充電装置の第１の素子により誘起された電磁誘導によって起電力を発生させる第２の素子を有する携帯端末と、を備えた充電システムであって、前記充電装置は、前記第１の素子に対して電力を伝送する電力伝送手段と、前記電力送電手段により前記第１の素子に電力が伝送され、前記第２の素子に起電力が発生したとき、前記携帯端末からこの起電力の大きさを示す情報を受信する受信手段と、前記受信手段により受信した起電力の大きさを示す情報に基づいて、前記第２の素子に最も大きな起電力を発生させた第１の素子を選択する選択手段と、を備え、前記携帯端末は、前記第２の素子に起電力が発生したとき、この起電力の大きさを示す情報を送信する送信手段を備え、前記充電装置の電力伝送手段は、前記携帯端末を充電する際、前記選択手段により選択された第１の素子に電力を伝送することを特徴とする。

本発明に係る充電装置及び充電システムによると、一次側の装置（充電装置）に対して任意の位置関係に二次側の装置（携帯端末）を配置しても、高効率な充電を維持することができるように構成することにより、一次側装置と二次側装置とに外形上の制約が少なくなった。そのため、汎用性が高く、かつユーザの利便性を高めた充電装置及び充電システムを提供することが可能となる。また、各々の携帯端末ごとに充電装置を製造する必要がなくなり、製造費用を削減することが可能となる。

〔第１実施形態〕
本発明に係る充電装置及び充電システムの第１実施形態について、図１乃至図７を参照しながら説明する。図１に、第１実施形態の充電システム１の構成図を示す。充電システム１は、図１に示すように、少なくとも、非接触で電力を供給する充電装置２と、充電装置２により伝送された電力を非接触で受信して蓄電することができる携帯端末３を備えている。

充電装置２は、電磁誘導を誘起させる複数の素子（例えばコイル）Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを有している。また、携帯端末３は、充電装置２が備えるコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎによって誘起された電磁誘導によって起電力を発生させる素子（例えばコイル）Ｄを有している。充電システム１において、これらのコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、ＣｎやコイルＤによる電磁誘導を利用して、充電装置２から携帯端末３への送電が行われる。

充電装置２は例えば板状の筐体１０を備えていて、各部品がこの筐体１０の内部に収納されることにより形成されている。充電装置２を用いて携帯端末３を充電する際、例えば水平に設置された筐体１０の上面に携帯端末３が置かれることで、非接触充電が行われる。この筐体１０には複数のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎが内蔵されていて、これらの複数のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎは筐体１０の内部にて上面視格子状または千鳥状に配置されている。

また筐体１０は、外部の電力供給源から電力を入力するためのＡＣアダプタ１１を備えた電力の入力回路１２を備えていて、この入力回路１２は、ＡＣアダプタ１１から入力された電力を電力伝送（発振）回路１３やその他の各部に伝送する。電力伝送回路１３は、入力回路１２から入力した電力に基づいてコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに電流を流し、これにより発生した磁場により電磁誘導を発生させる。なお、充電装置２がＡＣアダプタ１１の代わりに蓄電池を備えていて、この蓄電池から入力回路１２に電力が入力されても良い。

充電装置２は、各々のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに対して、ＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替えるスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎを備えていて、１対のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、ＣｎとスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎとがそれぞれ直列に接続されている。ここでは例えば、コイルＣ１とスイッチＳＷ１、コイルＣ２とスイッチＳＷ２、・・・、コイルＣｎとスイッチＳＷｎがそれぞれ対になっているものとする。

また、各々のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎ及びスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎの組はそれぞれ並列に接続されているため、いずれかのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎをＯＮにされたとき、このＯＮにされたスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎと対になっているコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに電流が流れる。すなわち、充電装置２は、対になっているスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎがＯＮになっているコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎにのみ、電力伝送回路１３から供給された電流が流れるように構成されている。

充電装置２は、各々のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎのＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替えるコイル選択回路１４を備えている。コイル選択回路１４は、電流を流したいコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎと対になっているスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎをＯＮに設定し、電流を流したくないコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎと対になっているスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎをＯＦＦに設定する。

充電装置２は、コイル選択回路１４に対して、各々のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎについて所定のＯＮ／ＯＦＦ状態に設定するように命令する制御回路１５を備えている。制御回路１５がコイル選択回路１４に対して各々のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎについてＯＮ状態またはＯＦＦ状態にするように指示を出すための信号を送信すると、この信号を受信したコイル選択回路１４は、この信号に基づいて、各々のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎのＯＮ／ＯＦＦ状態を設定する。

制御回路１５は、データを記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）や不揮発性メモリ等からなるメモリ１６を備えていて、このメモリ１６に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎのＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するために必要となるデータを一時的または長期的に記憶させる。

さらに制御回路１５は、携帯端末３に対してデータ通信を行うための通信回路１７を備えている。充電装置２の筐体１０の上面に携帯端末３が置かれた際、この携帯端末３の充電池２２を効率的に充電するために、制御回路１５は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎのＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するためのデータを通信回路１７を介して携帯端末３に対して送信する。

また制御回路１５は、通信回路１７を介して携帯端末３にデータを送信した際、このデータを受信した携帯端末３が応答として返信したデータを通信回路１７を介して受信する。なお、このデータ通信の際、通信回路１７が通信を行うためのアンテナを備えていても、コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎがアンテナとして使用されても良い。

携帯端末３は、充電装置２に近接した際、充電装置２のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎで発生した磁束を用いて電磁誘導により電力を発生させるコイルＤを備えている。コイルＤには昇圧回路２０が接続されていて、コイルＤに発生した電圧をより高い電圧に変換する。

昇圧回路２０は充電回路２１に接続されていて、この充電回路２１は、コイルＤに発生して昇圧回路２０により高められた電圧を充電池２２に供給することにより、充電池２２の充電を行う。

また携帯端末３は、充電装置２に対してデータ通信を行う通信回路２３を備えている。通信回路２３は、充電装置２から受信したデータ（電力）に基づいて、充電装置２に対して、そのデータに対応したデータ（例えば自身を識別するためのＩＤ情報ｂや、充電装置２から受信した電力の大きさを示す情報等）を送信する。なお、このデータ通信の際、通信回路２３が通信を行うためのアンテナを備えていても、コイルＤがアンテナとして使用されても良い。

充電システム１において、一次側機器（充電装置２）に複数の電磁誘導を誘起させる素子（コイルなど）を有するとともに、二次側機器（携帯端末３）の電磁誘導によって起電力を発生させる素子（コイルなど）の位置を、一次側機器と二次側機器との通信により検出し、一次側の電磁誘導を誘起させる複数の素子（コイルなど）から、電力伝送に最も効率の良い一つを選択することにより電力伝送を行い、高効率な充電を維持する。

充電システム１において、充電装置２の上面に携帯端末３が設置されて、充電装置２の電源がＯＮにされてＡＣアダブタから充電装置２の各部に電力が供給されると、充電装置２は、各々のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎの携帯端末３に対する電力伝送効率を算出することにより、携帯端末３を充電するのに最も効率の良いコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを選択して、このコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを用いて携帯端末３の充電を行う。

充電システム１によりこの充電制御処理が行われる際の手順について、図４、図７に示すフローチャート、及び、図５に示すシーケンス図に基づいて説明する。なお、図４に示すフローチャートは充電装置２が行う処理の手順を示すフローチャート、図７に示すフローチャートは携帯端末３が行う処理の手順を示すフローチャートである。また、図５に示すシーケンス図の各ステップは、図４、図７に示すフローチャートの各ステップにそれぞれ対応しているものとする。以下、例えば「ステップＳ１０１」を「Ｓ１０１」のように、「ステップ」の語句を省略して説明する。

まず、充電装置２が充電制御処理を行う際の手順について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。充電装置２の制御回路１５は、図４に示すように、電源がＯＮにされたか否かを判断する（Ｓ１０１）。この際、例えばＡＣアダブタ１１が電力供給源に接続されたことに基づいて、電源がＯＮにされたものと判断する。あるいは、充電装置２が電源のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替えるためのスイッチを備えていて、ＡＣアダプタ１１が電力供給源に接続された状態でこのスイッチがＯＮにされたときに、電源がＯＮにされたものと判断しても良い。電源がＯＮにされていない場合（Ｓ１０１のＮｏ）は、制御回路１５はそのまま待機する。

電源がＯＮにされた場合（Ｓ１０１のＹｅｓ）は、制御回路１５は、携帯端末３に対してＩＤ情報ｂを送信するように要求する（Ｓ１０３）。この際、図５に示すように、制御回路１５が通信回路１７を介して、ＩＤ情報ｂの送信を要求するためのＩＤ要求情報ａを携帯端末３に送信することにより、携帯端末３に対してＩＤ情報ｂを要求する。このＩＤ情報ｂは、充電装置２の上部に設置された物体が、充電対象となる正規の製品であるかどうかを判断するために使用される。

携帯端末３は、充電装置２からＩＤ要求情報ａを受信すると、自身のＩＤ情報ｂを充電装置２に対して送信する。よって充電装置２の制御回路１５は、携帯端末３からＩＤ情報ｂを通信回路１７を介して受信したか否かを判断する（Ｓ１０５）。携帯端末３からＩＤ情報ｂを受信していない場合（Ｓ１０５のＮｏ）は、制御回路１５は、ステップＳ１０３に戻って、再び携帯端末３にＩＤ情報ｂの送信を要求する。

携帯端末３からＩＤ情報ｂを受信した場合（Ｓ１０５のＹｅｓ）は、制御回路１５は、１つのコイル（例えばコイルＣ１）と対になるスイッチ（例えばＳＷ１）をＯＮにして、このコイルＣ１に所定の大きさの電力ｃを供給する（Ｓ１０７）。この際、図６（Ａ）に示すように、始めにコイルＣ１に電力を供給し、次にＣ２、Ｃ３、…、Ｃｎと順番に電力を供給していくと良い。ここでは、例えば相対値１００の電力が供給されたものとする。

充電装置２のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに電流が流れると磁場が発生し、この電流が流れたコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎの近傍（例えば１ｃｍ以内の距離の範囲内）に携帯端末３のコイルＤがあった場合に、このコイルＤが磁場の影響を受けて、コイルＤに電磁誘導により電力が発生する。携帯端末３の昇圧回路２０は、コイルＤに発生した電力を検知すると、通信回路２３を介して、電力を検知したことを示す電力検知情報ｄを充電装置２に対して送信する。この電力検知情報ｄは、コイルＤに発生した電力の大きさを示す情報を含んでいる。

そこで制御回路１５は、携帯端末３から電力検出情報ｄを受信したか否かを判断する（Ｓ１０９）。携帯端末３から電力検出情報ｄを受信していない場合（Ｓ１０９のＮｏ）は、制御回路１５は電力検出情報ｄを受信するまで待機する。

携帯端末３から電力検出情報ｄを受信した場合（Ｓ１０９のＹｅｓ）は、制御回路１５は、電力伝送効率を算出して、この電力伝送効率とステップＳ１０７にて電力ｃを供給したコイルとを関連付けて、メモリ１６に記憶する（Ｓ１１１）。電力伝送効率は、例えば、ステップＳ１０９にて受信した電力検出情報ｄが示す電力、すなわち携帯端末３のコイルＤで発生した電力を、ステップＳ１０７にて充電装置２のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに伝送した電力で割った値である。例えば、ステップＳ１０７にて相対値１００の電力が伝送されるとともに、ステップＳ１０９にて受信した電力検出情報ｄが相対値７０の電力を示していた場合、電力伝送効率は７０／１００＝０．７となる。また、メモリ１６には、それぞれのコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎごとに、電力伝送効率が記憶される。

制御回路１５は、充電装置２が有する全てのコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎについて、ステップＳ１０７乃至Ｓ１１１の処理が行われて電力伝送効率が記憶されたか否かを判断する（Ｓ１１３）。全てのコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎについて、電力伝送効率を記憶していない場合（Ｓ１１３のＮｏ）は、ステップＳ１０７に戻って、ステップＳ１０７乃至Ｓ１１１の処理を行っていないコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎについて、ステップＳ１０７乃至Ｓ１１１の処理を行う。

全てのコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎについて、ステップＳ１０７乃至Ｓ１１１の処理を行った場合（Ｓ１１３のＹｅｓ）は、制御回路１５は、ステップＳ１１１にてメモリ１６に記憶されたコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎの電力伝送効率に基づいて、最も大きい電力伝送効率をもつコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを選択する（Ｓ１１５）。例えば図６（Ｂ）に示すように、携帯端末３が複数のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、ＣｎのうちのコイルＣ２に最も近い位置にあった場合には、コイルＣ２についての電力伝送効率が最も大きくなり、コイルＣ２が選択される。電力伝送効率が最も大きいコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを用いることにより、少ない電力の供給でより大きい電力を充電することができ、携帯端末３に対して最も効率のいい充電を行うことができる。

そして制御回路１５は、ステップＳ１１５にて選択されたコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎと対になっているスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎをＯＮに設定して、このコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに電力を供給する（Ｓ１１７）。そして、携帯端末３のコイルＤが磁場の影響を受けて、コイルＤに電磁誘導により電力ｅが発生する。携帯端末３において、この電力ｅが昇圧されて充電池２２に充電される。

このようにして充電装置２において、筐体１０の上面に携帯端末３が置かれた際に、各々のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに順次電力を伝送して、この時に携帯端末３のコイルＤに発生した起電力を示す情報を受信することにより、携帯端末３に対する電力伝送効率の最も高いコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを選出して、このコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを用いることで、携帯端末３に対して最も効率のいい充電を行う。

次に、携帯端末３が充電制御処理を行う際の手順について、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。まず充電装置２の通信回路２３は、図７に示すように、ＩＤ情報ｂが要求されたか否かを判断する（Ｓ２０１）。この際、図５に示すように、ステップＳ１０３にて充電装置２から送信されたＩＤ要求情報ａを受信したことに基づいて、ＩＤ情報ｂが要求されたものと判断する。ＩＤ情報ｂが要求されていない場合（Ｓ２０１のＮｏ）は、通信回路２３はそのまま待機する。

ＩＤ情報ｂが要求された場合（Ｓ２０１のＹｅｓ）は、通信回路２３は、図５に示すように、充電装置２に対して自身のＩＤ情報ｂを送信する（Ｓ２０３）。充電装置２は、ステップ１０５にてＩＤ情報ｂを受信し、携帯端末３が正規の充電対象品であることを確認すると、ステップＳ１０７にて電力を伝送する。

携帯端末３の通信回路２３は、コイルＤがこの電力を検出したか否かを判断する（Ｓ２０５）。すなわち、携帯端末３のコイルＤにおいて、充電装置２のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎによる磁場の影響を受けて、コイルＤに電磁誘導により電力ｅが発生したことに基づいて、電力を検出したものと判断する。

電力を検出していない場合（Ｓ２０５のＮｏ）は、通信回路２３は、電力が検出されるまで待機する。電力を検出した場合（Ｓ２０５のＹｅｓ）は、通信回路２３は、充電装置２からの電力を検出したことを示す電力検出情報ｄを送信する（Ｓ２０７）。この電力検出情報ｄには、検出された電力の大きさを示す情報が含まれている。なお、コイルＤにおいて発生した電力は、昇圧回路２１により昇圧されて、充電池２２に蓄えられる。

このようにして充電システム１において、携帯端末３は、コイルＤに電磁誘導による起電力が発生すると、この発生した起電力の大きさを示す情報を充電装置２に送信することにより、充電装置２に対して、充電するのに最も効率のよいコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを通知する。

なお、第１実施形態として、充電装置２が携帯端末３に対してＩＤ要求情報ａを送信して、携帯端末３がこれに応答して充電装置２に対してＩＤ情報ｂを送信する例について説明したが、これに限定されず、携帯端末３が充電装置２から電力を受信した際に、ＩＤ情報を含んだ電力検出情報ｄを充電装置２に送信するようにしても良い。この際には、ステップＳ１０１乃至Ｓ１０５、ステップＳ２０１乃至Ｓ２０３の処理が行われずに、充電装置２は、ステップＳ１０９にて受信した電力検出情報ｄにより、携帯端末３が正規の充電対象であるか否かを判断する。

第１実施形態の充電装置２及び充電システム１によると、一次側機器（充電装置２）に対して任意の位置関係に二次側機器（携帯端末３）が配置された際、高効率な充電を維持することができるように構成することにより、一次側機器と二次側機器との間に外形上の制約が少なくなった。そのため、汎用性が高く、かつユーザの利便性を高めた充電装置２及び充電システム１を提供することが可能となった。また、各々の携帯端末３ごとに充電装置２を製造する必要がなくなり、製造費用を削減することが可能となる。

〔第２実施形態〕
本発明に係る充電装置及び充電システムの第２実施形態について、図８乃至図１１を参照しながら説明する。以下、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。第２実施形態の充電システム１Ａは、第１実施形態の充電システムと同様に、図１に示すように、少なくとも、非接触で電力を供給する充電装置２Ａと、充電装置２Ａにより伝送された電力を蓄電することができる携帯端末３を備えている。なお、携帯端末３は、第１実施形態の携帯端末３と同一のものとする。

充電装置２Ａは、図８に示すように、電磁誘導を誘起させる複数の素子（例えばコイル）Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを有している。また、携帯端末３は、充電装置２Ａが備えるコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎによって誘起された電磁誘導によって起電力を発生させる素子（例えばコイル）Ｄを有している。これらのコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、ＣｎやコイルＤにより、充電装置２Ａから携帯端末３への送電が行われる。

充電装置２Ａは例えば板状の筐体１０を備えていて、各部品がこの筐体１０に収納されることにより形成されている。充電装置２Ａを用いて携帯端末３を充電する際、水平に設置された筐体１０の上面に携帯端末が置かれることで、非接触充電が行われる。この筐体１０には複数のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎが内蔵されていて、これらの複数のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎは筐体１０の内部にて上面視格子状または千鳥状に配置されている。

また筐体１０は、外部の電力供給源から電力を入力するためのＡＣアダプタ１１を備えた電力の入力回路１２を備えていて、この入力回路１２は、ＡＣアダプタ１１から入力された電力を電力伝送（発振）回路１３やその他の各部に伝送する。電力伝送回路１３は、入力回路１２から入力した電力に基づいてコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに電流を流し、これにより発生した磁場により電磁誘導を発生させる。なお、充電装置２ＡがＡＣアダプタ１１の代わりに蓄電池を備えていて、この蓄電池から入力回路１２に電力が入力されても良い。

充電装置２Ａは、各々のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに対して、ＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替えるスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎをそれぞれ備えている。直列に接続されたコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎ及びスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎの組はそれぞれ並列に接続されているため、いずれかのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎをＯＮにされたとき、このＯＮにされたスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎと対になっているコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに電流が流れる。すなわち、充電装置２Ａは、対になっているスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎがＯＮになっているコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎにのみ、電力伝送回路１３から供給された電流が流れるように構成されている。

充電装置２Ａは、制御回路１５Ａを備えている。制御回路１５Ａは、電流を流したいコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎと対になっているスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎをＯＮに設定し、電流を流したくないコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎと対になっているスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎをＯＦＦに設定することで、各々のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎのＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替える。

充電装置２Ａは、各々のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに対して、それぞれ通信回路Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、…、Ｔｎを備えている。１対のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎと通信回路Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、…、Ｔｎとは例えば直接に接続されていて、通信回路Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、…、Ｔｎは、隣接する携帯端末３に対して、対になっているコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを示すコイルの識別情報を送信する。また通信回路Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、…、Ｔｎは、携帯端末３から情報を受信すると、この情報を制御回路１５Ａに伝送する。なお、このデータ通信の際、通信回路Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、…、Ｔｎが通信を行うためのアンテナを備えていても、コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎがアンテナとして使用されても良い。

充電システム１Ａにおいて、一次側機器（充電装置２Ａ）に複数の電磁誘導を誘起させる素子（コイルなど）を有し、二次側機器（携帯端末３）の電磁誘導によって起電力を発生させる素子（コイルなど）の位置を、一次側機器と二次側機器との通信により検出し、一次側機器の電磁誘導を誘起させる複数の素子（コイルなど）から、電力伝送に最も効率の良い一つもしくはあらゆる並べ方を考慮した複数の電磁誘導を誘起させる素子（コイルなど）により電力伝送を行い、高効率な充電を維持する。

充電システム１Ａにおいて、充電装置２Ａの上面に携帯端末３が設置されて、充電装置２Ａの電源がＯＮにされてＡＣアダブタから充電装置２Ａの各部に電力が供給されると、充電装置２Ａは、携帯端末３に電力を送信する際にコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎの識別情報を併せて送信することにより、携帯端末３から最も電力伝送効率の高いコイルの識別情報を受信することで、携帯端末３を充電するのに最も効率の良いコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを選択して、このコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを用いて携帯端末３の充電を行う。

充電システム１Ａによりこの充電制御処理が行われる際の手順について、図９、図１１に示すフローチャート、及び、図１０に示すシーケンス図に基づいて説明する。なお、図９に示すフローチャートは充電装置２Ａが行う処理の手順を示すフローチャート、図１１に示すフローチャートは携帯端末３が行う処理の手順を示すフローチャートである。また、図１０に示すシーケンス図の各ステップは、図９、図１１に示すフローチャートの各ステップにそれぞれ対応しているものとする。

まず、充電装置２Ａが充電制御処理を行う際の手順について、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。充電装置２Ａの制御回路１５Ａは、図９に示すように、電源がＯＮにされたか否かを判断する（Ｓ３０１）。この際、例えばＡＣアダブタ１１が電力供給源に接続されたことに基づいて、電源がＯＮにされたものと判断する。あるいは、充電装置２が電源のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替えるためのスイッチを備えていて、ＡＣアダプタ１１が電力供給源に接続された状態でこのスイッチがＯＮにされたときに、電源がＯＮにされたものと判断しても良い。電源がＯＮにされていない場合（Ｓ３０１のＮｏ）は、制御回路１５Ａはそのまま待機する。

電源がＯＮにされた場合（Ｓ３０１のＹｅｓ）は、制御回路１５Ａは、携帯端末３に対してＩＤ情報ｂを送信するように要求する（Ｓ３０３）。この際、図１０に示すように、制御回路１５Ａが通信回路Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、…、Ｔｎを介して、ＩＤ情報ｂの送信を要求するためのＩＤ要求情報ａを携帯端末３に送信することにより、携帯端末３に対してＩＤ情報ｂを要求する。このＩＤ情報ｂは、充電装置２の上部に設置された物体が、充電対象となる正規の製品であるかどうかを判断するために使用される。

携帯端末３は、充電装置２ＡからＩＤ要求情報ａを受信すると、自身のＩＤ情報ｂを充電装置２Ａに対して送信する。よって充電装置２Ａの制御回路１５Ａは、携帯端末３からＩＤ情報ｂをいずれかの通信回路Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、…、Ｔｎを介して受信したか否かを判断する（Ｓ３０５）。携帯端末３からＩＤ情報ｂを受信していない場合（Ｓ３０５のＮｏ）は、制御回路１５Ａは、ステップＳ３０３に戻って、再び携帯端末３にＩＤ情報ｂの送信を要求する。

携帯端末３からＩＤ情報ｂを受信した場合（Ｓ３０５のＹｅｓ）は、制御回路１５Ａは、全てのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎをＯＮにして、全てのコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに所定の大きさの電力ｃを供給する（Ｓ３０７）。この際、通信回路Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、…、Ｔｎは、対になっているコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを示す識別情報を送信する。

充電装置２ＡのコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに電流が流れると磁場が発生し、この電流が流れたコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎの近傍（例えば１ｃｍ以内の距離の範囲内）に携帯端末３のコイルＤがあった場合に、このコイルＤが磁場の影響を受けて、コイルＤに電磁誘導により電力が発生する。携帯端末３の昇圧回路２０は、コイルＤに発生した電力を検知すると、通信回路２３を介して、コイルの識別情報を示すコイル識別情報ｆを充電装置２Ａに対して送信する。

そこで制御回路１５Ａは、携帯端末３からコイル識別情報ｆを受信したか否かを判断する（Ｓ３０９）。携帯端末３からコイル識別情報ｆを受信していない場合（Ｓ３０９のＮｏ）は、制御回路１５Ａはコイル識別情報ｆを受信するまで待機する。

携帯端末３からコイル識別情報ｆを受信した場合（Ｓ３０９のＹｅｓ）は、制御回路１５Ａは、コイル識別情報ｆが示すコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎと対になっているスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…ＳＷｎをＯＮにして、このコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに電力を伝送する（Ｓ３１１）。そして、携帯端末３のコイルＤが磁場の影響を受けて、コイルＤに電磁誘導により電力ｅが発生する。携帯端末３において、この電力ｅが昇圧されて充電池２２に充電される。

このようにして充電装置２Ａにおいて、筐体１０の上面に携帯端末３が置かれた際に、各々のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに電力が伝送されるとともに、通信回路Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、…、Ｔｎにより携帯端末３に対してコイルの識別情報が送信され、この時に携帯端末３から最も高い起電力が発生したコイルの識別情報を受信することで、携帯端末３に対する電力伝送効率の最も高いコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを選出して、このコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを用いることで、携帯端末３に対して最も効率のいい充電を行う。

次に、携帯端末３が充電制御処理を行う際の手順について、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。充電システム１Ａにおいて、充電装置２Ａの上面に携帯端末３が設置されて、充電装置２Ａの電源がＯＮにされてＡＣアダブタ１１から充電装置２Ａの各部に電力が供給されると、充電装置２Ａは、コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを用いて携帯端末３の充電池２２の充電を行う。

まず充電装置２Ａの通信回路２３は、図１１に示すように、ＩＤ情報ｂが要求されたか否かを判断する（Ｓ４０１）。この際、図１０に示すように、ステップＳ３０３にて充電装置２から送信されたＩＤ要求情報ａを受信したことに基づいて、ＩＤ情報ｂが要求されたものと判断する。ＩＤ情報ｂが要求されていない場合（Ｓ４０１のＮｏ）は、通信回路２３はそのまま待機する。

ＩＤ情報ｂが要求された場合（Ｓ４０１のＹｅｓ）は、通信回路２３は、図１０に示すように、充電装置２Ａに対して自身のＩＤ情報ｂを送信する（Ｓ４０３）。充電装置２Ａは、ステップ３０５にてＩＤ情報ｂを受信し、携帯端末３が正規の充電対象品であることを確認すると、ステップＳ３０７にて電力を伝送する。

携帯端末３の通信回路２３は、コイルＤがこの電力を検出したか否かを判断する（Ｓ４０５）。すなわち、携帯端末３のコイルＤにおいて、充電装置２ＡのコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎによる磁場の影響を受けて、コイルＤに電磁誘導により電力ｅが発生したことに基づいて、電力を検出したものと判断する。

電力を検出していない場合（Ｓ４０５のＮｏ）は、通信回路２３は、電力が検出されるまで待機する。電力を検出した場合（Ｓ２０５のＹｅｓ）は、通信回路２３は、充電装置２Ａから受信した電力からコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎの識別情報を取得し、この電力を送信したコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを選出する（Ｓ４０７）。

通信回路２３は、ステップＳ４０７にて選出したコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎに基づいてコイル識別情報ｆを生成し、このコイル識別情報ｆを充電装置２Ａに対して送信する（Ｓ４０９）。このコイル識別情報ｄには、検出された電力を送信したコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを示す情報が含まれている。なお、コイルＤにおいて発生した電力は、昇圧回路２１により昇圧されて、充電池２２に蓄えられる。

通信回路２３は、ステップＳ４０５に戻って、再び充電装置２Ａから電力を検出したか否かを判断する。このステップＳ４０５乃至Ｓ４０９の処理を繰り返すことにより、携帯端末３の充電池２２が充電される。

このようにして充電システム１Ａにおいて、携帯端末３は、コイルＤに電磁誘導による起電力が発生した際、コイルの識別情報を併せて受信し、最も大きな起電力が発生したコイルのコイル識別情報を充電装置２Ａに送信することにより、充電装置２Ａに対して、充電するのに最も効率のよいコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを通知する。

第２実施形態の充電装置２Ａ及び充電システム１Ａによると、一次側機器（充電装置２Ａ）に対して任意の位置関係に二次側機器（携帯端末３）を配置しても、高効率な充電を維持することができるように構成することにより、一次側機器と二次側機器とに外形上の制約が少なくなった。そのため、汎用性が高く、かつユーザの利便性を高めた充電装置２Ａ及び充電システム１Ａを提供することが可能となった。また、各々の携帯端末３ごとに充電装置２を製造する必要がなくなり、製造費用を削減することが可能となる。

なお、第１実施形態及び第２実施形態として、充電装置２、２Ａが、充電池２２を備えた携帯端末３を充電する例について説明したが、これに限定されず、上述したコイルや昇圧回路、充電回路、通信回路等を備えた充電池を充電するようにしても良い。

また、第１実施形態及び第２実施形態として、充電装置２が携帯端末３を充電する際、一つのコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを用いて充電する例について説明したが、これに限定されず、複数のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎを選択してこれらを用いて充電するようにしても良い。

本発明の携帯端末は、携帯電話機、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯オーディオ機器、携帯ビデオ機器等、充電機能を備えたものであれば、任意の携帯端末であって良い。

第１実施形態の充電システムを示す構成図。第１実施形態の充電装置を示す構成図。第１実施形態の充電装置により充電される携帯端末の構成図。第１実施形態の充電装置が充電処理を行う際の手順を示すフローチャート。第１実施形態の充電システムが充電処理を行う際のデータの流れを示すシーケンス図。第１実施形態の充電システムにおける充電処理を説明するための図。第１実施形態の充電装置により携帯端末が充電される際の携帯端末の処理の手順を示すフローチャート。第２実施形態の充電装置を示す構成図。第２実施形態の充電装置が充電処理を行う際の手順を示すフローチャート。第２実施形態の充電システムが充電処理を行う際のデータの流れを示すシーケンス図。第２実施形態の充電装置により携帯端末が充電される際の携帯端末の処理の手順を示すフローチャート。

符号の説明

１、１Ａ…充電システム，２、２Ａ…充電装置，３…携帯端末，１０…筐体，１１…ＡＣアダプタ，１２…入力回路，１３…電力伝送（発振）回路，１４…コイル選択回路，１５、１５Ａ…制御回路，１６…メモリ，１７、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、…、Ｔｎ…通信回路，２０…昇圧回路，２１…充電回路，２２…充電池，２３…通信回路，Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎ、Ｄ…コイル，ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…、ＳＷｎ…スイッチ。

Claims

電磁誘導を誘起させる第１の素子を複数備え、これらの第１の素子により誘起された電磁誘導によって起電力を発生させる第２の素子を備えた携帯端末を充電する充電装置であって、
前記第１の素子に対して電力を伝送する電力伝送手段と、
前記複数の第１の素子の中から一部を選択する選択手段と、を備え、
前記電力伝送手段は、前記携帯端末を充電する際、前記選択手段により選択された第１の素子に電力を伝送することを特徴とする充電装置。
前記電力送電手段により前記第１の素子に電力が伝送され、前記第２の素子に起電力が発生したとき、前記携帯端末からこの起電力の大きさを示す情報を受信する受信手段を備え、
前記選択手段は、前記受信手段により受信した起電力の大きさを示す情報に基づいて、前記第２の素子に最も大きな起電力を発生させた第１の素子を選択することを特徴とする請求項１記載の充電装置。
前記電力伝送手段により電力が伝送された第１の素子を示す情報と、前記受信手段により受信された起電力の大きさを示す情報とを関連付けて記憶する記憶手段を備え、
前記電力伝送手段は、各々の第１の素子に対して順次電力を伝送し、
前記受信手段は、前記携帯端末から起電力の大きさを示す情報を順次受信し、
前記記憶手段は、各々の第１の素子に関する起電力の大きさを示す情報を順次記憶し、
前記選択手段は、前記記憶手段に記憶された情報に基づいて、第１の素子を選択することを特徴とする請求項２記載の充電装置。
電磁誘導を誘起させる第１の素子を複数備え、これらの第１の素子により誘起された電磁誘導によって起電力を発生させる第２の素子を備えた携帯端末を充電する充電装置であって、
前記第１の素子に対して電力を伝送する電力伝送手段と、
前記電力送電手段により前記第１の素子に電力が伝送されたとき、この第１の素子の識別情報を送信する送信手段と、
前記電力送電手段により前記第１の素子に電力が伝送され、前記第２の素子に起電力が発生したとき、前記携帯端末から、最も大きな起電力を発生させた第１の素子の識別情報を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した第１の素子の識別情報に基づいて、前記第２の素子に最も大きな起電力を発生させた第１の素子を選択する選択手段と、を備え、
前記電力伝送手段は、前記携帯端末を充電する際、前記選択手段により選択された第１の素子に電力を伝送することを特徴とする充電装置。
電磁誘導を誘起させる第１の素子を複数有する充電装置と、この充電装置の第１の素子により誘起された電磁誘導によって起電力を発生させる第２の素子を有する携帯端末と、を備えた充電システムであって、
前記充電装置は、
前記第１の素子に対して電力を伝送する電力伝送手段と、
前記電力送電手段により前記第１の素子に電力が伝送され、前記第２の素子に起電力が発生したとき、前記携帯端末からこの起電力の大きさを示す情報を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した起電力の大きさを示す情報に基づいて、前記第２の素子に最も大きな起電力を発生させた第１の素子を選択する選択手段と、を備え、
前記携帯端末は、
前記第２の素子に起電力が発生したとき、この起電力の大きさを示す情報を送信する送信手段を備え、
前記充電装置の電力伝送手段は、前記携帯端末を充電する際、前記選択手段により選択された第１の素子に電力を伝送することを特徴とする充電システム。
電磁誘導を誘起させる第１の素子を複数有する充電装置と、この充電装置の第１の素子により誘起された電磁誘導によって起電力を発生させる第２の素子を有する携帯端末と、を備えた充電システムであって、
前記充電装置は、
前記第１の素子に対して電力を伝送する電力伝送手段と、
前記電力送電手段により前記第１の素子に電力が伝送されたとき、この第１の素子の識別情報を送信する送信手段と、
前記電力送電手段により前記第１の素子に電力が伝送され、前記第２の素子に起電力が発生したとき、前記携帯端末から、最も大きな起電力が発生した第１の素子の識別情報を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した第１の素子の識別情報に基づいて、前記第２の素子に最も大きな起電力を発生させた第１の素子を選択する選択手段と、を備え、
前記携帯端末は、
前記第２の素子に起電力が発生したとき、前記充電装置の送信手段により送信された第１の素子の識別情報を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された第１の素子の識別情報のうち、最も大きな起電力を発生させた第１の素子の識別情報を送信する送信手段と、を備え、
前記充電装置の電力伝送手段は、前記携帯端末を充電する際、前記選択手段により選択された第１の素子に電力を伝送することを特徴とする充電システム。