JP6743579B2 - 受電装置 - Google Patents

Description

本発明は、給電装置および受電装置に関する。

近年、携帯電話、スマートフォン等の携帯電子機器を充電する装置として、携帯電子機器をケーブル等で直接充電器に接続することなく非接触で充電することができる、非接触式の充電システムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１にかかる充電システムでは、充電器に携帯電子機器を載置することにより、充電器から携帯電子機器に対して電磁波を介して電力を送電している。

特開２０１３−１９８０５０号公報

近年、ＩＣカード等非接触式のカードを無線式の充電システムで充電可能な携帯電子機器のケースに入れて使用するユーザが増加している。ここで、携帯電子機器を無線式の充電器で充電するときにカードがケースに収納されたままであると、充電器からの電磁波によりカードが破壊されるおそれがある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、受電装置に給電するときにカードが破壊されるのを防止することができる給電装置および受電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る給電装置は、磁界により受電装置に給電を行う給電装置であって、前記磁界を発生する第１の給電部と、前記受電装置と通信する第１の通信部と、前記給電装置を制御する制御部とを備え、前記制御部は、カードの所定情報に基づいて前記磁界の発生を制御する。

この構成によると、カードが受電装置の近傍に存在する場合には給電装置は受電装置への給電を行わないので、受電装置に給電するときにカードが破壊されるのを防止することができる。

また、前記制御部は、カードの所定情報に基づいて前記磁界の発生を行わないとしてもよい。

この構成によると、カードが受電装置の近傍に存在する場合には給電装置は磁界の発生を行わないので、受電装置へ給電が行われることはない。したがって、受電装置に給電するときにカードが破壊されるのを防止することができる。

また、前記第１の通信部は、前記カードの情報に基づいて、変調された信号を受信してもよい。

この構成によると、給電装置は、受電装置からカードの検出用に出力されるカードの使用周波数の信号を受信することで、受電装置の近傍にカードが存在するか否かを検出することができる。したがって、給電装置と受電装置との通信用の新たな通信機器を設ける必要がなく、簡単な構成でカードの破壊を防止することができる。

また、前記給電装置は、第１の切換部を備え、前記第１の切換部は、前記磁界を発生するコイルへの接続を、前記給電部と前記第１の通信部とに切り換えてもよい。

この構成によると、電力給電中に給電装置から受電装置に送出される大出力の電力により通信部が破壊されるのを防止することができる。

また、前記第１の通信部は、前記受電装置から前記所定情報を受信し、前記制御部は、前記カード検出情報に基づいて磁界の発生を行わないとしてもよい。

この構成によると、給電装置は、受電装置の近傍にカードが存在するか否かの情報を受電装置より受信するので、既存の給電装置の構成に新たな構成を追加することなく、簡単な構成でカードの破壊を防止することができる。

また、前記所定情報に基づいて、前記カードの検出を報知する出力部を備えてもよい。

この構成によると、受電装置の近傍にカードが存在することをユーザに音声で知らせることができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る受電装置は、磁界により給電装置から給電される受電装置であって、前記磁界を受ける受電部と、カードの共振周波数に基づく信号をコイルから送信する第２の給電部と、前記コイルのインピーダンス変化に基づいて、前記カードを検出するインピーダンス検出部と、前記カード情報を前記給電装置と通信する第２の通信部とを備える。

この構成によると、給電装置は、受電装置の近傍にカードが存在するか否かの情報を受電装置より受信するので、既存の給電装置の構成に新たな構成を追加することなく、簡単な構成でカードの破壊を防止することができる。

また、前記第２の通信部は、前記カードの所定情報に基づき、前記カードの共振周波数の信号を変調してもよい。

この構成によると、受電装置は、カードの検出用に出力されるカードの使用周波数の信号に重畳して、受電装置の近傍にカードが存在するか否かの情報を給電装置に送出することができる。したがって、給電装置と受電装置との通信用の新たな通信機器を設ける必要がなく、簡単な構成でカードの破壊を防止することができる。

また、前記所定情報に基づき、前記第２の通信部の出力を減少させる通信制御部を備えてもよい。

この構成によると、受電部から送出されるカード情報は、比較的パワーが弱い通信となるので、カードが破壊されるのを抑制することができる。また、給電装置は、受電装置が近づいた場合にのみカード情報を停止すればよいので、効率よく給電を行うことができる。

また、前記受電装置は、さらに、第２の切換部を備え、前記第２の切換部は、前記コイルとの接続を、前記受電部と前記第２の通信部とを切り換えてもよい。

この構成によると、電力給電中に給電装置から受電装置に送出される大出力の電力により通信部が破壊されるのを防止することができる。

本発明によると、給電装置により受電装置に受電するときに、受電装置の近傍に配置されたカードが破壊されるのを防止することができる。

実施の形態１にかかる給電装置１０の使用状態の一例を示す概略図である。 実施の形態１にかかる給電装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる受電装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる受電装置のカード検出状態を示す概念図である。 実施の形態１にかかる受電装置におけるインピーダンス検出部の構成を示す回路図である。 実施の形態１にかかる給電装置と受電装置との通信状態を示す概念図である。 実施の形態１にかかる給電装置から受電装置への給電状態を示す概念図である。 給電装置の動作を示すタイムチャート（模式図）である。 カードが受電装置の近傍に存在しない場合の給電装置と受電装置の動作の遷移を示すタイムチャートである。 カードが受電装置の近傍に存在する場合の給電装置と受電装置の動作の遷移を示すタイムチャートである。 実施の形態２にかかる受電装置の構成を示すブロック図である。 カードが受電装置の近傍に存在しない場合の給電装置と受電装置の動作の遷移を示すタイムチャートである。 実施の形態３にかかる給電装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３にかかる受電装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態４にかかる給電装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態４にかかる受電装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態４にかかる給電装置と受電装置との通信状態を示す概念図である。 実施の形態４にかかる給電装置から受電装置への給電状態を示す概念図である。 カードが受電装置の近傍に存在しない場合の給電装置と受電装置の動作の遷移を示すタイムチャートである。 カードが受電装置の近傍に存在する場合の給電装置と受電装置の動作の遷移を示すタイムチャートである。 実施の形態５にかかる給電装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態５にかかる受電装置の構成を示すブロック図である。 カードが受電装置の近傍に存在しない場合の給電装置と受電装置の動作の遷移を示すタイムチャートである。 実施の形態６にかかる給電装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態６にかかる受電装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態７における給電装置と受電装置の動作の遷移を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置、接続形態、ステップ及びステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１にかかる給電装置について、図１〜図８を参照しながら説明する。

＜給電装置および受電装置の構成＞
はじめに、本実施の形態にかかる給電装置１０および受電装置２０の構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかる給電装置１０の使用状態の一例を示す概略図である。なお、図１では、給電装置１０と受電装置２０とを併せて非接触式給電システム１を構成している。

給電装置１０は、図１に示すように、受電装置２０を載置することにより、受電装置２０をケーブル等で直接給電装置１０に接続することなく、無線を利用することにより受電装置２０に対して非接触電力の供給を行うことができる充電器である。受電装置２０は、例えば携帯電子機器等の受電機能を備えた機器である。

給電装置１０によると、受電装置２０がケース３０に収容され、ケース３０に非接触式のカード４０が収納されている場合にユーザが誤って受電装置２０を給電装置１０に載置した場合であっても、カード４０が破壊されるのを防止することができる。

図２Ａは、本実施の形態にかかる給電装置１０の構成を示すブロック図である。

図２Ａに示すように、給電装置１０は、電源１１と、給電部１２と、コイル１３と、制御部１４と、受信部１５と、通信部１６とを備えている。

電源１１は、給電装置１０の全体に電力を供給する電源である。

給電部１２は、受電装置２０に供給するための高周波給電電力を生成する給電回路である。

コイル１３は、給電部１２で生成した電力を磁界として放射するためのアンテナとなるコイルである。

制御部１４は、給電部１２の状態（電流、電圧、出力、温度等）を検出し、受電装置２０から送信される情報に基づいて、給電装置１０を制御するための制御部である。制御部１４は、後述するように、カード４０の所定情報に基づいて給電、すなわち、コイル１３からの磁界の発生を制御する。または、制御部１４は、カード４０の所定情報に基づいて、コイル１３からの磁界の発生を行わないこととしてもよい。具体的には、制御部１４は、例えば、受電装置２０に給電を行うタイミング、給電時間および給電量等を制御する。

受信部１５は、受電装置２０から送信される信号を受信するための受信回路である。受電装置２０から送信される信号とは、例えば、カード４０の有無の情報等の所定情報である。

通信部１６は、本発明における第１の通信部であって、受電装置２０と受電状態等の情報の通信を行う。通信部１６は、受電装置２０の有無を検出するためのビーコンを送信する。なお、ビーコンとは、後に詳述する図７に示すような、低出力で短時間にパルス状に送出される磁界のことをいう。また、通信部１６は、カード４０の情報に基づいて、変調されたビーコンを受信する。つまり、通信部１６は、受電装置２０から所定の情報、すなわち、受電装置２０の有無の情報を受信する。

なお、給電装置１０と受電装置２０との通信方法は、例えば、無線ＬＡＮまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等給電とは別の周波数を用いてもよいし、磁界を変調し、受電装置２０が負荷変調を行った信号を受信する通信方法でもよい。

図２Ｂは、本実施の形態にかかる受電装置２０の構成を示すブロック図である。

図２Ｂに示すように、受電装置２０は、コイル２１と、給電部２２と、給電装置検出部２３と、受電部２４と、端末部２５と、通信部２６と、インピーダンス検出部２７とを備えている。

コイル２１は、給電装置１０が送出した高周波給電電力、すなわち、磁界を受電するアンテナとなるコイルである。

給電部２２は、受電装置２０から給電装置１０に情報を送信するための給電回路である。例えば、後に説明するカード通信部２５ｂからコイル２１を介してカード４０の周波数に対応する信号をカード４０に送信する。また、受電装置２０の近傍にカード４０が存在していることを給電装置１０に通知する際に、給電部２２からコイル２１を介してカード４０の存在に関する情報を送信する。

給電装置検出部２３は、給電装置１０から受電した信号を検出することにより、給電装置１０が受電装置２０の近傍に存在することを検出する回路である。給電装置検出部２３は、例えば、給電装置１０から送信されたビーコンを検出する。

受電部２４は、給電装置１０からの磁界を受ける。すなわち、受電部２４は、給電装置１０から高周波電力を受電する回路である。また、受電部２４は、給電装置１０から受電した高周波電力を受電装置２０の内部で使用できるように直流電力に変換する回路を有している。

端末部２５は、受電装置２０の携帯電子機器としての機能を有する部分である。端末部２５は、通信制御部２５ａと、カード通信部２５ｂと、充電回路２５ｃと、２次電池２５ｄとを備えている。

制御部２５ａは、端末部２５全体の動作を制御する、つまり、受電装置２０が携帯電子機器としての機能を発揮するように動作させる。また、制御部２５ａは、後に説明するインピーダンス検出部２７の動作を制御する。

カード通信部２５ｂは、カード４０と無線で通信を行うための通信回路である。カード通信部２５ｂは、例えば、コイル２１を介してカード４０から出力される信号の周波数に対応する信号をカード４０に送信する。

充電回路２５ｃは、受電装置２０が給電装置１０から電力を供給された場合に、供給された電力を２次電池２５ｄに充電するための充電回路である。

２次電池２５ｄは、受電装置２０を動作させる電力を蓄電する電池である。受電装置２０が給電装置１０から電力を供給された場合に、充電回路２５ｃを介して２次電池２５ｄに電力が蓄電される。

通信部２６は、本発明における第２の通信部であって、受電装置２０の状態等の情報を給電装置１０と通信する通信回路である。例えば、通信部２６は、受電装置２０が充電状態であるか、カード４０の検出状態であるかを給電装置１０に通知する。

インピーダンス検出部２７は、カード４０が受電装置２０の近傍に配置されているか否かを検出するための検出回路である。図３は、受電装置２０がカード４０を検出する状態であることを示す概念図である。図４は、インピーダンス検出部２７の構成を示す回路図である。

インピーダンス検出部２７は、図３に示すように、受電装置２０の給電部２２よりカード４０の使用周波数の信号（磁界）を送信し、インピーダンス変化により検出する。具体的には、図４に示すように、インピーダンス検出部２７は、電源５０と、インダクタＬ１およびＬ２と、ＭＯＳＦＥＴと、コンデンサＣ２およびＣ３と、負荷Ｚとを備えている。コンデンサＣ２とインダクタＬ２とは、負荷Ｚに直接に接続されている。また、コンデンサＣ３は、負荷Ｚに対して並列に接続されている。

カード４０が受電装置２０の近傍に存在する場合、カード４０のコイル（図示せず）により、インピーダンス検出部２７における負荷Ｚのインピーダンスが変化する。負荷Ｚと直列に配置されたコンデンサＣ２の両端の電圧と位相差の変化を検知することにより、負荷Ｚのインピーダンスの変化を検出する。負荷Ｚのインピーダンスが変化している場合には、受電装置２０の近傍にカード４０が存在する。負荷Ｚのインピーダンスが変化していない場合には、受電装置２０の近傍にカード４０は存在していない。このようにして、インピーダンス検出部２７は、カード４０が受電装置２０の近傍に存在するか否かを検出する。

＜給電装置および受電装置の動作＞
次に、給電装置１０および受電装置２０の動作について説明する。

図５は、本実施の形態にかかる給電装置１０と受電装置２０との通信状態を示す概念図であり、（ａ）は給電装置１０から受電装置２０への送信、（ｂ）は受電装置２０から給電装置１０への情報送信を示している。図６は、本実施の形態にかかる給電装置１０から受電装置２０への給電状態を示す概念図である。図７は、給電装置１０の動作を示すタイムチャート（模式図）である。

上述したように、給電装置１０および受電装置２０は、互いに通信を行っている。図５の（ａ）に示すように、給電装置１０からは受電装置２０を検出するためのビーコンが送出される。ビーコンは、図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、受電装置２０から所定の時間間隔ごとに給電装置１０から出力されている。そして、受電装置２０との通信が成立した場合、すなわち、受電装置２０が近傍に存在する場合には、図７の（ａ）に示すように、給電装置１０はビーコンの出力を停止する。また、受電装置２０との通信が成立しない場合、すなわち、受電装置２０が近傍に存在しない場合には、給電装置１０の通信部１６は、図７の（ｂ）に示すように、常にビーコンの送出を継続する。

また、図５の（ｂ）に示すように、受電装置２０は、給電装置１０に対して受電装置２０の近傍にカード４０が存在するか否かの情報であるカード情報を送付する。給電装置１０は、カード４０が受電装置２０の近傍に存在するという情報を受信した場合には、ビーコンの出力を停止する。なお、このとき、受電装置２０はユーザに対してカードが存在することを音声等により報知してもよい。

また、カード４０が受電装置２０の近傍に存在しないという情報を受信した場合には、図７の（ａ）に示すように、給電装置１０はビーコンの出力を停止し、その後、図６および図７の（ａ）に示すように、給電装置１０の給電部１２からコイル１３を介して受電装置２０に対して給電するために、電力の給電を行う。給電装置１０から給電された電力は、受電装置２０のコイル２１を介して受電部２４により受電される。

図８は、カード４０が受電装置の近傍に存在しない場合の給電装置と受電装置の動作の遷移を示すタイムチャートであり、（ａ）はカード４０を検出するために受電装置２０から出力される高周波信号、（ｂ）は給電装置１０から出力される信号、（ｃ）は受電装置２０から給電装置１０に対して送信されるカードの有無の情報を示している。

まず、受電装置２０は、図８の（ａ）に示すように、給電部２２からカード４０の共振周波数の磁界を送出し、カード４０の接近に備える。給電装置１０は、同図の（ｂ）に示すように、給電部２２からコイル２１を介してビーコンを送出し、受電装置２０が配置されることによる給電に備える。この間、受電装置２０は、カード４０が近傍にないというカード“無”の情報を送出している（期間Ａ１）。

次に、時刻Ｔ１において受電装置２０が給電装置１０に配置されると、給電装置１０は時刻Ｔ１後のビーコンにより受電装置２０が配置されたことを検出する。例えば、連続する２回のビーコンにより受電装置２０が配置されたことが検出されると、給電装置１０は、受信部１５にカード“有”の情報が来ていないことを確認する。受信部１５にカード“有”の情報が来ていなければ、受電装置２０は、時刻Ｔ２においてカード４０の共振周波数の磁界の送出を停止する（期間Ａ２）。

その後、所定時間をおいてビーコンが停止され（期間Ａ３）、時刻Ｔ３において、給電装置１０において、給電部２２から受電装置２０に対して給電が開始され、時刻Ｔ４まで給電が行われる。これにより、受電装置２０の受電部２４において、給電された電力が受電され、充電回路２５ｃを介して２次電池２５ｄに蓄電される（期間Ａ４）。

なお、受電装置２０は、コイル２１と給電部２２または受電部２４との接続を切り替える切換部１２２を備えていてもよく（図１０参照）、期間Ａ３では、受電装置２０において、給電部２２から受電部２４への切換部１２２の切り替えが行われるとしてもよい。なお、切換部１２２は、本発明における第２の切換部に相当する。

図９は、カード４０が受電装置の近傍に存在する場合の給電装置と受電装置の動作の遷移を示すタイムチャートである。

カード４０が受電装置２０の近傍に存在しない場合と同様に、まず、受電装置２０は、図９の（ａ）に示すように、給電部２２からカード４０の共振周波数の磁界を送出し、カード４０の接近に備える。給電装置１０は、同図の（ｂ）に示すように、給電部２２からコイル２１を介してビーコンを送出し、受電装置２０が配置されることによる給電に備える。この間、受電装置２０は、カード４０が近傍にないというカード“無”の情報を送出している（期間Ｂ１）。

次に、受電装置２０は、コイル１３のインピーダンスの変化によりカード４０が受電装置２０の近傍に存在することを検出すると、通信部２６からコイル２を介して、カード４０が受電装置２０から遠い位置に配置されるまでカード“有”の情報を送信し続ける。時刻Ｔ１において、給電装置１０が受電装置２０からのカード“有”の情報を受信すると、給電装置１０は、時刻Ｔ１後のビーコンの送出を停止する。また、受電装置２０は、カード４０の共振周波数の磁界の送出を停止する。給電装置１０は受電装置２０からカード“有”の情報を受けているため、給電装置１０において、給電部２２から受電装置２０に対して給電は開始されない。給電装置１０がカード“有”の情報を受信している期間は、給電装置１０は、受電装置２０が配置されてもビーコンによる検出ができない。したがって、この期間、給電装置１０から受電装置２０への給電は開始されない（期間Ｂ２およびＢ３）。

また、受電装置２０の通信部２６は、カード４０が受電装置２０の近傍に配置されている期間は、通信部２６から出力されるパワーを低減させ、カード４０が破壊されるのを抑制することが望ましい。

＜効果＞
以上、本実施の形態にかかる給電装置１０および受電装置２０によると、給電装置により受電装置に受電するときに、受電装置の近傍に配置されたカードが破壊されるのを防止することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図１０および図１１を参照しながら説明する。

本実施の形態にかかる受電装置１２０が実施の形態１にかかる受電装置２０と異なる点は、切換部１２２を備える点である。それ以外の構成は、実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図１０は、本実施の形態にかかる受電装置１２０の構成を示すブロック図である。なお、同図では、実施の形態１に示したインピーダンス検出部２７の図示を省略している。

図１０に示すように、受電装置１２０は、コイル２１と、給電部２２または受電部２４との間に切換部１２２を備えている。切換部１２２は、コイル２１の接続を給電部２２または受電部２４に切り替える機能を有する。切換部１２２は、例えば、機械的に２端子を接続することができる切換部であってもよいし、トランジスタ等の半導体切換部であってもよい。切換部１２２は、端末部１２５の通信制御部１２５ａからの制御により、コイル２１と給電部２２を接続したり、コイル２１と受電部２４とを接続したりする。

図１１は、カード４０が受電装置１２０の近傍に存在しない場合の給電装置１０と受電装置１２０の動作の遷移を示すタイムチャートである。

受電装置１２０の動作は、切換部１２２の切り替え動作以外は、実施の形態１に示した受電装置２０とほぼ同様である。具体的には、給電装置１０は、受電装置１２０が配置されたことをビーコンで検出する。また、受電装置１２０は、カード“無”の情報を給電装置１０の受信部１５に送出する。すなわち、図１１に示す期間Ｃ１、Ｃ２、Ｃ４での動作は、実施の形態１の図８に示した期間Ａ１、Ａ２、Ａ４での動作と同様である。ここで、図１１に示す期間Ｃ３において、受電装置１２０は、カード“無”の情報を受信すると、切換部１２２を切り替えることにより、コイル２１の接続先を給電部２２から受電部２４に変更する。受電装置１２０の切換部１２２の接続先が切り替えられると、給電装置１０は、受電装置１２０への給電を開始する。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について、図１２Ａおよび図１２Ｂを参照しながら説明する。

本実施の形態にかかる給電装置２１０が実施の形態１にかかる給電装置１０と異なる点は、音声装置２１５を備える点である。また、本実施の形態にかかる受電装置２２０が実施の形態１にかかる受電装置２０と異なる点は、音声装置２２５と表示装置２２６とを備える点である。それ以外の構成は、実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図１２Ａは、本実施の形態にかかる給電装置２１０の構成を示すブロック図である。

図１２Ａに示すように、給電装置２１０は、カード４０が受電装置２２０の近傍に存在することを報知するための音声装置２１５を備えている。音声装置２１５は、本発明における出力部に相当する。音声装置２１５は例えばスピーカであり、制御部１４からの制御により、ユーザにカード４０の除去を促す音声を出力する。ここで、音声とは、人の声を録音したもの、コンピュータにより人工的に合成された声または警報音等どのようなものであってもよい。

給電装置２１０は、受電装置２２０からのカード“有”の情報を受信すると、ビーコンを停止し、音声装置２１５から音声を出力してユーザにカード４０の除去を促す。これにより、ユーザは、音声装置２１５から出力される音声によりカード４０が受電装置２２０の近傍にあることを知り、カード４０を除去する。カード４０が受電装置２２０から除去されると、受電装置２２０からのカード“有”の情報の送信が停止され、カード“有”の情報が送信される。これにより、給電装置２１０は、ビーコンの送出を再開し、受電装置２２０の配置に備える。

このようにして、カード４０が給電装置２１０から送出される電力により破壊されるのを防止することができる。

ここで、音声装置は給電装置２１０側に限らず、受電装置２２０側に設けられていてもよい。また、カード４０が受電装置２２０の近傍に存在することを報知する方法は音声に限らず、画像であってもよい。

図１２Ｂは、本実施の形態にかかる受電装置２２０の構成を示すブロック図である。なお、同図では、実施の形態１に示したインピーダンス検出部２７の図示を省略している。

図１２Ｂに示すように、受電装置２２０は、音声によりカード４０が受電装置２２０の近傍に存在することを報知するための音声装置２２５を備えている。音声装置２２５は、本発明における出力部に相当する。また、受電装置２２０は、画像によりカード４０が受電装置２２０の近傍に存在することを報知するための表示装置２２６を備えている。表示装置２２６は、本発明における出力部に相当する。表示装置２２６は、文字、絵または写真等によりユーザにカード４０が受電装置２２０の近傍に存在することを報知する。これにより、ユーザは、音声装置２２５から出力される音声または表示装置２２６から出力される画像により、カード４０が受電装置２２０の近傍にあることを知り、カード４０を除去することができる。

このような構成により、カード４０が給電装置２１０から送出される電力により破壊されるのを防止することができる。

なお、受電装置２２０は、音声装置２２５および表示装置２２６の両方を備えている必要はなく、音声装置２２５および表示装置２２６の少なくともいずれかを備える構成であってもよい。

（実施の形態４）
次に、実施の形態２について、図１３Ａ〜図１７を参照しながら説明する。

本実施の形態にかかる給電装置３１０が実施の形態１にかかる給電装置１０と異なる点は、受電装置３２０の近傍にカード４０が存在する場合に、受電装置３２０は、受電装置３２０からカード４０の検出用として送信される磁界を変調する点である。それ以外の構成は、実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図１３Ａは、本実施の形態にかかる給電装置３１０の構成を示すブロック図である。

図１３Ａに示すように、給電装置３１０は、電源３１１と、給電部３１２と、コイル３１３と、制御部３１４と、通信部３１５と、変調部３１６とを備えている。電源３１１、給電部３１２、コイル３１３、制御部３１４は、実施の形態１に示した電源１１、給電部１２、コイル１３、制御部１４と同様であるため、詳細な説明を省略する。なお、通信部３１５は、本発明における第１の通信部に相当する。

本実施の形態では、給電装置３１０は、受電装置３２０との通信が成立したときにはじめて通信の情報に基づいて給電を開始する。つまり、受電装置３２０との通信が成立していない間は、給電を行わない。

給電装置３１０において、通信部３１５は、受電装置３２０がカード４０を検出するための磁界を受信する。この磁界は、カード４０の使用周波数の信号（磁界）であり、受電装置３２０から送出される。受電装置３２０の近傍にカード４０が存在する場合には、磁界は受電装置３２０の通信部３２６により変調されている。変調の方式は、例えば、振幅変調（ＡＳＫ）、周波数変調（ＦＳＫ）、位相変調（ＰＳＫ）、パルス幅変調（ＰＷＭ）等どのような方式であってもよい。本実施の形態では、ＡＳＫ変調方式を例として説明する。

図１３Ｂは、本実施の形態にかかる受電装置３２０の構成を示すブロック図である。なお、同図では、実施の形態１に示したインピーダンス検出部２７の図示を省略している。

図１３Ｂに示すように受電装置３２０は、受電装置２０は、コイル３２１と、給電部２２と、給電装置検出部３２３と、受電部３２４と、端末部３２５と、通信部３２６とを備えている。端末部３２５は、通信制御部３２５ａと、カード通信部３２５ｂと、充電回路３２５ｃと、２次電池３２５ｄとを備えている。コイル３２１、給電装置検出部３２３、受電部３２４、端末部３２５、通信制御部３２５ａ、カード通信部３２５ｂ、充電回路３２５ｃ、２次電池３２５ｄは、実施の形態１におけるコイル２１、給電装置検出部２３、受電部２４、端末部２５、通信制御部２５ａ、カード通信部２５ｂ、充電回路２５ｃ、２次電池２５ｄと同様であるため、詳細な説明を省略する。なお、通信部３２６は、本発明における第２の通信部に相当する。

受電装置３２０では、コイル３２１が通信部３２６側に接続されている。通信部３２６は、コイル３２１を介してカード４０の使用周波数の信号を送信し、カード４０の有無を検出する。受電装置３２０は、受電部３２４においてインピーダンス変化が検出されたときに、受電装置３２０の近傍にカード４０が存在していると判断する。そして、通信部３２６は、カード４０の使用周波数の信号を変調し、通信部３２６から出力する。

図１４は、本実施の形態にかかる給電装置と受電装置との通信状態を示す概念図であり、（ａ）は実施の形態１にかかる受電装置２０から給電装置１０への情報送信を示す比較例、（ｂ）は本実施の形態にかかる受電装置３２０から給電装置３１０への情報送信を示している。図１５は、本実施の形態にかかる給電装置３１０から受電装置３２０への給電状態を示す概念図である。

実施の形態１に示した給電装置１０および受電装置２０では、図１４の（ａ）に示すように、カード４０が受電装置２０の近傍に存在するか否かの情報を、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の他の通信方式により行っていた。

これに対し、本実施の形態にかかる給電装置３１０および受電装置３２０では、図１４の（ｂ）に示すように、受電装置３２０の通信部３２６において磁界に変調をかけることにより、カード４０を検出するための信号に、受電装置３２０の近傍にカード４０が存在しているという情報を重畳している。

通信部３２６から送信された磁界が変調されている場合には、給電装置３１０は、カード４０が受電装置３２０の近傍に存在するため、給電装置３１０から受電装置３２０への電力の送出を行わない。また、通信部３２６で受信した磁界が変調されていない場合には、給電装置３１０は、カード４０は受電装置３２０の近傍に存在しないため、図１５に示すように、給電装置３１０から受電装置３２０への電力の送出を行う。

図１６は、カード４０が受電装置３２０の近傍に存在しない場合の給電装置３１０と受電装置３２０の動作の遷移を示すタイムチャートである。

まず、受電装置３２０は、図１６の（ａ）に示すように、通信部３２６からカード４０の使用周波数の信号を送出し、カード４０の接近に備える（期間Ｄ１）。

次に、時刻Ｔ１において受電装置３２０が給電装置３１０の上に配置されると、給電装置３１０の通信部３１５は、受電装置３２０から送出されるカード“無”の情報を、受電装置３２０の通信部３２６から送出される磁界を受信することにより検出する。具体的には、カード４０が受電装置３２０の近傍に存在しない場合には、給電装置３１０の通信部３１５で受信される磁界は、変調されていない。したがって、通信部３１５は、変調されていない磁界によりカード４０が受電装置３２０の近傍に存在しないと判断する（期間Ｄ２）。これにより、受電装置３２０は、時刻Ｔ２において磁界の送出を停止する。

さらに、一定期間（期間Ｄ３）を経た後、給電装置３１０の給電部３１２は、図１６の（ｂ）に示すように、受電装置３２０への電力の給電を開始し、時刻Ｔ４まで給電を継続する（期間Ｄ４）。

図１７は、カード４０が受電装置３２０の近傍に存在する場合の給電装置３１０と受電装置３２０の動作の遷移を示すタイムチャートである。

カード４０が受電装置２０の近傍に存在しない場合と同様に、まず、受電装置３２０は、図１７の（ａ）に示すように通信部３２６からカード４０の使用周波数の信号を送出し、カード４０の接近に備える（期間Ｅ１）。

次に、受電装置３２０において、時刻Ｔ１でコイル３１３のインピーダンスの変化によりカード４０が受電装置３２０の近傍に存在することを検出すると、通信部３２６は磁界にカード有の情報を重畳するために、磁界を変調する（期間Ｅ２）。

この状態で、給電装置３１０が受電装置３２０の配置を検出すると、給電装置３１０は、受電装置３２０より変調された磁界を受信する。これにより、給電装置３１０は、カードが受電装置３２０の近傍に存在すると判断し、給電を開始しない。

なお、給電装置３１０の給電部３１２は、磁界が変調されている期間は定期的（例えば、１秒程度毎）に変調を止め、インピーダンス検出によりカードが受電装置３２０の近傍に存在するか否かの確認を行ってもよい（期間Ｅ２およびＥ３）。カード４０が受電装置３２０の近傍にあれば、受電装置３２０の通信部３２６は、再度変調を開始する。カード４０受電装置３２０の近傍から除去されていれば、受電装置３２０の通信部３２６は、変調を継続的に止め、図１６に示したのと同様、給電装置３１０から受電装置３２０に電力の給電を開始する。

なお、本実施の形態ではＡＳＫ変調を例として挙げているが、ＦＳＫ変調、ＰＳＫ変調、ＰＷＭ変調でもよいし、これらを組み合わせてもよい。変調方式を複数併用することで、カード４０の有無情報の他に、給電装置３１０、受電装置３２０の状態や給電装置３１０の制御内容を相互に通信することもできる。

以上、本実施の形態にかかる給電装置３１０および受電装置３２０によると、実施の形態１で示したように、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の他の通信方式によりカード４０が受電装置３２０の近傍に存在することを受電装置３２０から給電装置３１０に通信する必要がないので、装置の構成を簡略化することができる。

（実施の形態５）
次に、実施の形態５にかかる受電装置について、図１８Ａ、図１８Ｂおよび図１９を参照しながら説明する。

本実施の形態にかかる給電装置４１０が実施の形態４にかかる給電装置３１０と異なる点は、切換部４３２を備える点である。また、本実施の形態にかかる受電装置４２０が実施の形態４にかかる受電装置３２０と異なる点は、切換部４２２を備える点である。それ以外の構成は、実施の形態４と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図１８Ａは、本実施の形態にかかる給電装置４１０の構成を示すブロック図である。図１８Ｂは、本実施の形態にかかる受電装置４２０の構成を示すブロック図である。

図１８Ａに示すように、給電装置４１０は、コイル３１３を給電部３１２または通信部３１５と接続するための切換部４３２を備えている。切換部４３２は、本発明における第１の切換部に相当する。切換部４３２は、例えば、機械的に２端子を接続することができるスイッチであってもよいし、トランジスタ等の半導体スイッチであってもよい。切換部４３２を切り替えることにより、給電装置４１０において、コイル３１３と給電部３１２を接続したり、コイル３１３と通信部３１５とを接続したりすることができる。給電装置４１０では、切換部４３２によりコイル３１３と通信部３１５とを接続することにより、受電装置４２０からのカード４０の使用周波数の信号を受信する。これにより、カード４０が受電装置４２０の近傍に存在するか否かを検出する。

また、図１８Ｂに示すように、受電装置４２０は、コイル３２１と、受電部３２４または通信部３２６との間に切換部４２２を備えている。切換部４２２は、本発明における第２の切換部に相当する。切換部４２２は、コイル３２１の接続を受電部２４または通信部３２６に切り替える機能を有する。切換部４２２は、実施の形態２に示した切換部１２２と同様、例えば、機械的に２端子を接続することができるスイッチであってもよいし、トランジスタ等の半導体スイッチであってもよい。切換部４２２は、通信制御部３２５ａからの制御により、コイル３２１と通信部３２６を接続したり、コイル３２１と受電部３２４とを接続したりする。

給電装置４１０は、カード４０が近傍に存在していない受電装置４２０が配置されれば、通信部３１５によりカード４０が受電装置４２０の近傍に存在していないことを検出する。給電装置４１０の通信部３１５は、負荷変調による通信で受電装置４２０に給電開始準備を通信する。これにより、受電装置４２０は、切換部４２２を通信部３２６から受電部３２４に切り替え、受電準備状態となる。その後、給電装置４１０から受電装置４２０に電力の給電が開始され、受電装置４２０への給電が行われる。

図１９は、カードが受電装置の近傍に存在しない場合の給電装置と受電装置の動作の遷移を示すタイムチャートである。

給電装置４１０および受電装置４２０の動作は、切換部４３２および切換部４２２の切り替え動作以外は、実施の形態４に示した受電装置２０とほぼ同様である。

図１９に示す期間Ｆ１、Ｆ２での動作は、実施の形態４の図１６に示した期間Ｄ１、Ｄ２での動作と同様である。ここで、図１９に示す期間Ｆ３において、受電装置４２０は、カード“無”の情報を受信すると、切換部４２２を切り替えることにより、コイル３２１の接続先を通信部３２６から受電部３２４に変更する。また、図１９に示す期間Ｆ４において、給電装置４１０は、切換部４３２の接続先を通信部３１５から給電部３１２に変更する。切換部４２２および切換部４３２の接続先が切り替えられると、給電装置４１０は、受電装置４２０への給電を開始する。

（実施の形態６）
次に、実施の形態６にかかる受電装置について、図２０Ａ、図２０Ｂおよび図２１を参照しながら説明する。

本実施の形態にかかる給電装置５１０が実施の形態４にかかる給電装置３１０と異なる点は、音声装置５１５を備える点である。また、本実施の形態にかかる受電装置５２０が実施の形態４にかかる受電装置３２０と異なる点は、音声装置５２５と表示装置５２６とを備える点である。それ以外の構成は、実施の形態４と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図２０Ａは、本実施の形態にかかる給電装置５１０の構成を示すブロック図である。

図２０Ａに示すように、給電装置５１０は、カード４０が受電装置５２０の近傍に存在することを報知するための音声装置５１５を備えている。音声装置５１５は、本発明における出力部に相当する。音声装置５１５は、実施の形態３に示した音声装置２１５と同様の構成である。音声装置５１５は例えばスピーカであり、制御部１４からの制御により、ユーザにカード４０の除去を促す音声を出力する。

これにより、ユーザは、音声装置５１５から出力される音声により、カード４０が受電装置５２０の近傍にあることを知り、カード４０を除去することができる。

また、音声装置は給電装置５１０側に限らず、受電装置５２０側に設けられていてもよい。また、カード４０が受電装置５２０の近傍に存在することを報知する方法は音声に限らず、画像であってもよい。

図２０Ｂは、本実施の形態にかかる受電装置５２０の構成を示すブロック図である。なお、同図では、実施の形態１に示したインピーダンス検出部２７の図示を省略している。

図２０Ｂに示すように、受電装置５２０は、音声によりカード４０が受電装置５２０の近傍に存在することを報知するための音声装置５２５を備えている。音声装置５２５は、本発明における出力部に相当する。また、受電装置５２０は、画像によりカード４０が受電装置５２０の近傍に存在することを報知するための表示装置５２６を備えている。表示装置５２６は、本発明における出力部に相当する。音声装置５２５および表示装置５２６は、実施の形態３に示した音声装置２１５および表示装置２１６と同様の構成である。

これにより、ユーザは、音声装置５２５から出力される音声または表示装置５２６から出力される画像により、カード４０が受電装置５２０の近傍にあることを知り、カード４０を除去することができる。

このような構成により、カード４０が給電装置５１０から送出される電力により破壊されるのを防止することができる。

なお、受電装置５２０は、音声装置５２５および表示装置５２６の両方を備えている必要はなく、音声装置５２５および表示装置５２６の少なくともいずれかを備える構成であってもよい。

（実施の形態７）
次に、実施の形態７にかかる受電装置について、図２１を参照しながら説明する。

本実施の形態にかかる受電装置が実施の形態４にかかる受電装置３２０と異なる点は、磁界の発生を間欠して行う点である。それ以外の構成は、実施の形態４と同様であるため、その詳細な説明は省略し、同一の符号を用いることとする。

図２１は、本実施の形態にかかる給電装置３１０と受電装置３２０の動作の遷移を示すタイムチャートである。

まず、受電装置３２０は、図２１の（ａ）に示すように、通信部３２６からカード４０の周波数の磁界を送出し、カード４０の接近に備える（期間Ｇ１）。次に、時刻Ｔ１において受電装置３２０が給電装置３１０の上に配置されると、給電装置３１０の通信部３１５は、受電装置３２０から送出されるカード“無”の情報を、受電装置３２０の通信部３２６から送出される磁界を受信することにより検出する（期間Ｇ２）。このとき、受電装置３２０の通信部３２６から出力される磁界は、所定の期間出力された後、所定の期間停止され、再び所定の期間出力される。このように、カード４０の有無を検出する間、通信部３２６からの磁界の出力は、間欠して行われる。

これにより、カード４０の検出中の消費電力を抑えることができる。

以上、本発明の実施の形態に係る給電装置について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上述した実施の形態１では、給電装置１０と受電装置２０との通信方法は、無線ＬＡＮまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信方式により非接触式受電装置に送信したが、これに限らず、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等給電とは別の周波数を用いてもよいし、磁界を変調し、受電装置が負荷変調を行った信号を受信する通信方法でもよい。

また、上述の実施の形態に示したように、給電装置は、コイルを給電部または通信部と接続するための切換部を備えていてもよい。また、受電装置は、コイルを受電部または通信部と接続するための切換部を備えていてもよい。

また、給電装置は、ユーザにカードの存在を報知するための音声装置を備えていてもよい。また、給電装置は、ユーザにカードの存在を報知するための音声装置および表示装置のうちの少なくともいずれかを備えていてもよい。

また、受電装置は、カードの有無を検出する間、通信部からの磁界の出力を間欠して送信してもよい。

さらに、通信部、送信部、受信部、制御部等の処理部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。

また、本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、本発明は、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、上記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。

さらに、本発明は、上記コンピュータプログラムまたは上記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの非一時的な記録媒体に記録されている上記デジタル信号であるとしてもよい。

また、本発明は、上記コンピュータプログラムまたは上記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。

また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムに従って動作するとしてもよい。

また、上記プログラムまたは上記デジタル信号を上記非一時的な記録媒体に記録して移送することにより、または上記プログラムまたは上記デジタル信号を上記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。

さらに、上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。

本発明は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット等の携帯電子機器を非接触で充電するための給電装置および給電システム等に利用できる。

１ 非接触式給電システム
１０、２１０、３１０、４１０、５１０ 給電装置
１１、３１１ 電源
１２、３１２ 給電部（第１の給電部）
１３、２１、３１３、３２１ コイル
１４、３１４ 制御部
１５、３２４ 受信部
１６、３１５ 通信部（第１の通信部）
２０、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０ 受電装置
２２ 給電部（第２の給電部）
２３、３２３ 給電装置検出部
２４ 受電部
２５、１２５ 端末部
２５ａ、１２５ａ、３２５ａ 通信制御部
２５ｂ、３２５ｂ カード通信部
２５ｃ、３２５ｃ 充電回路
２５ｄ、３２５ｄ ２次電池
２６、３２６ 通信部（第２の通信部）
２７ インピーダンス検出部
３０ ケース
４０ カード
５０ 電源部
１２２、４２２ 切換部（第２の切換部）
２１５、２２５、５１５、５２５ 音声装置（出力部）
２２６、５２６ 表示装置（出力部）
４３２ 切換部（第１の切換部）

Claims (2)

1. 磁界により給電装置から給電される受電装置であって、
   前記磁界を受ける受電部と、
   非接触式のカードの共振周波数に基づく信号をコイルから送信する第２の給電部と、
   前記コイルのインピーダンス変化に基づいて、前記カードが前記受電装置の近傍に存在するか否かを検出するインピーダンス検出部と、
   前記カードが前記受電装置の近傍に存在するか否かを示す情報を前記給電装置と通信する第２の通信部であって、前記カードが前記受電装置の近傍に存在することを示す所定情報に基づき、前記カードの共振周波数の信号を変調する第２の通信部と、
   前記所定情報に基づき、前記第２の通信部の出力を減少させる通信制御部と、を備える
   受電装置。
2. 前記受電装置は、さらに、第２の切換部を備え、
   前記第２の切換部は、前記コイルとの接続を、前記受電部と前記第２の通信部とを切り換える
   請求項１に記載の受電装置。

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