JP5534795B2

JP5534795B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP5534795B2
Application number: JP2009280512A
Authority: JP
Inventors: 崇森井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-12-10
Also published as: JP2011125138A

Description

本発明は、非接触充電方式の充電機器によって充電される電子機器（被充電機器）に関する。

非接触充電方式においては、被充電機器への充電効率を上げるため、充電機器の充電用の１次コイル（充電コイル）と、被充電機器の被充電用の２次コイル（被充電コイル）の向きを正確に合わせる必要がある。そのため、非接触充電とはいえ、被充電機器の設置姿勢に制約があり、ユーザーにとって利便性が良いとはいい難かった。

この問題を解決するために、特許文献１には、被充電機器の設置安定面に被充電コイルのループ面を形成した技術が提案されている。

また、特許文献２には、被充電機器に複数の被充電コイルを設け、被充電コイルの電力量を測定し、最も効率の良い被充電コイルを選択する技術が提案されている。

特開平４−３１７５２７号公報（請求項２図１０）特開２００５−１１０３９９号公報（請求項２図１〜３）

しかしながら、上記特許文献１記載に提案された技術においては、電力を受給していないコイルでの電力損失があり、形成するループ面が多くなればなるほど、電力損失が増大するといった問題があった。

また、上記特許文献２に提案された技術においては、電力を測定する回路が被充電コイル毎に必要であり、さらに、電力量を記録するメモリも必要となることから、コストやスペースの増加につながるといった問題があった。

本発明の目的は、低コスト、省スペース化を図りながら効率良く充電することができる電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の電子機器は、非接触方式で充電機器の充電コイルから充電がなされる電子機器において、前記充電コイルから充電がなされる複数の被充電コイルと、前記電子機器の姿勢を検知する姿勢検知手段と、前記姿勢検知手段により検知された前記電子機器の姿勢に応じて、複数の前記被充電コイルのうち、特定の被充電コイルを切り替え選択する切り替え手段と、前記姿勢検知手段が動作可能か否かを判定する判定手段と、を備え、前記判定手段により前記姿勢検知手段が動作不可能と判定された場合は、前記切り替え手段は、複数の前記被充電コイルを切り替え選択し、前記判定手段により前記姿勢検知手段が動作可能と判定された場合は、前記切り替え手段は、前記姿勢検知手段により検知された前記電子機器の姿勢に応じて、特定の前記被充電コイルを切り替え選択することを特徴とする。

本発明の電子機器によれば、低コスト、省スペース化を図りながら効率良く充電することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る被充電機器（電子機器）と充電機器からなる非接触方式の充電システムの構成図である。図１の充電システムにおける充電の様子を示す斜視図である。図１における姿勢検知部と被充電機器の姿勢を示す図である。図１における被充電機器によって実行される被充電（受電）処理の手順を示すフローチャートである。電力を必要とする姿勢検知部と被充電機器の姿勢を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る被充電機器（電子機器）と充電機器からなる非接触方式の充電システムの構成図である。図６における切り替えスイッチの切り替え状態を説明する図である。図６における被充電機器によって実行される被充電（受電）処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る被充電機器（電子機器）と充電機器からなる非接触方式の充電システムの構成図である。

図１において、充電機器１００は、電源１０１、充電（給電）コイルＬ１、充電コイルＬ１を駆動する共振回路１０２を備える。

電子機器としての被充電機器２００は、被充電機器２００の設置安定面にそれぞれ配置されている被充電（受電）コイルＬ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ２ｚ、切り替えスイッチＳＷ１ｘ、ＳＷ１ｙ、ＳＷ１ｚ、整流回路２０１、蓄電バッテリー２０２を備える。また、被充電機器２００は、負荷２０３、姿勢検知部２１０を備える。

本実施の形態の特徴は、姿勢検知部２１０を用いて、切り替えスイッチを制御して、特定の被充電コイルを選択する点にある。

図２は、図１の充電システムにおける充電の様子を示す斜視図である。

図２において、充電コイルＬ１と被充電コイルＬ２ｙが対向しており、非接触方式で充電コイルＬ１から被充電コイルＬ２ｙに充電がなされる。

本実施の形態では、被充電コイルＬ２を３つとして例示しているが、被充電コイルＬ２は各設置安定面全てに配置されていることが望ましい。

図３は、図１における姿勢検知部と被充電機器の姿勢を示す図である。

本実施の形態では、姿勢検知部２１０として、重力方向をメカ的に検知する傾斜センサを例に挙げている。

姿勢検知部２１０及び被充電機器２００の姿勢が（ａ−１）、（ａ−２）の場合と、（ａ−１）、（ａ−２）から９０度回転した（ｂ−１）、（ｂ−２）の場合と、（ａ−１）、（ａ−２）から１８０度回転した（ｃ−１）、（ｃ−２）の場合を示している。

図３においては、検知部材２１１とボール部材２１３でスイッチＳＷ１を形成し、検知部材２１２とボール部材２１３でスイッチＳＷ２を形成している。尚、スイッチＳＷ１と切り替えスイッチＳＷ１ｘ、ＳＷ１ｙ、ＳＷ１ｚは無関係である。

検知部材２１１とボール部材２１３または、検知部材２１２とボール部材２１３が接触するときにスイッチＳＷ１、ＳＷ２がＯＮ状態に、非接触のときにはスイッチＳＷ１、ＳＷ２がＯＦＦ状態になる。所定の傾きを越えるとスイッチ状態が変化することで、被充電機器２００の姿勢が検知できる。

図４は、図１における被充電機器によって実行される被充電（受電）処理の手順を示すフローチャートである。

図４において、ステップＳ１１０では、姿勢検知部２１０で被充電機器２００の姿勢を検知している。仮に、図２のように、被充電機器２００が、充電機器１００上に置かれていたとする。

その際、姿勢検知部２１０は、図３の（ｂ−１）の状態であり、ＳＷ１＝ＯＮ、ＳＷ２＝ＯＮ状態となる。そのため、姿勢（ｂ）の状態と判定され、ステップＳ１２２に進む。

ステップＳ１２２では、ステップＳ１１０の検知結果に基づき、充電コイルＬ１に対して、最も効率の良い向きにある被充電コイルＬ２ｙを選択する。ここでは、図１の切り替えスイッチＳＷ１ｙをＯＮ、その他の切り替えスイッチＳＷ１ｘ、ＳＷ１ｚがＯＦＦ状態になるように制御する。

ステップＳ１３０では、被充電コイルＬ２ｙのみが充電コイルＬ１により充電され、その他の使用しない被充電コイルＬ２ｘ、Ｌ２ｚには電流が流れることはない。

ここでは、姿勢（ｂ）の場合を説明したが、姿勢（ａ）の場合は、ＳＷ１＝ＯＦＦ、ＳＷ２＝ＯＮ状態で、ステップＳ１２１に進み、姿勢（ｃ）の場合は、ＳＷ１＝ＯＮ、ＳＷ２＝ＯＦＦ状態でステップＳ１２３に進む。

いずれの場合も、最終的には最も効率の良い被充電コイルが選択され、その選択された被充電コイルＬ２と充電コイルＬ１との間で充電が行われ、その他の使用しない被充電コイルＬ２には電流が流れることはない。

このように、姿勢検知部２１０を用いて最も効率の良い被充電コイルのみを選択することで、被充電機器２００は、いかなる姿勢においても充電が可能になる。また、不要な被充電コイルに電流が流れることはないので、ここでの電力損失を抑えることができる。さらに、姿勢検知部２１０のみを搭載すれば良く、電力検知回路を被充電コイル毎に設置する方式に比べて低コスト、省スペース化が達成される。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、姿勢検知部が電力を必要としない構成の場合、または、被充電機器に姿勢検知部を動作させるレベルの電力が残っている場合に限定されてしまう。しかし、姿勢検知部として、図５で示すような電力を必用とする回路を搭載している場合も考えられる。

図５は、電力を必要とする姿勢検知部と被充電機器の姿勢を示す図である。

姿勢検知部２２０及び被充電機器２００の姿勢が（ａ−１）、（ａ−２）の場合と、（ａ−１）、（ａ−２）から９０度回転した（ｂ−１）、（ｂ−２）の場合と、（ａ−１）、（ａ−２）から１８０度回転した（ｃ−１）、（ｃ−２）の場合を示している。

図５において、ＬＥＤ２１４、フォトトランジスタ２１５、光を遮光するボール部材２１６でスイッチＳＷ１を、ＬＥＤ２１７、フォトトランジスタ２１８、光を遮光するボール部材２１９でスイッチＳＷ２を構成している。またその他の箇所に関しては、図３と同じなので、ここでの説明は省略する。

図５においては、ＬＥＤ２１４、２１７からの光が、ボール部材２１６、２１９の位置によって、透過または遮光される。これにより、フォトトランジスタ２１５、２１８が光を受ける、または、遮られることで、ＯＮ／ＯＦＦの信号が出力される。

このような姿勢検知部２２０では、ＬＥＤ２１４、２１７を点灯させるため、及び、フォトトランジスタ２１５、２１８を動作させるために電力が必要となる。しかしながら、電力の残量が、姿勢検知部２２０が動作可能なレベル以下となった場合は、姿勢検知ができなくなり、被充電コイルの選択が不可能となってしまう。

そこで、第２の実施の形態では、被充電機器２００の電力残量が、姿勢検知部２２０が動作可能なレベル以下となった場合でも、対応可能な構成を示す。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る被充電機器（電子機器）と充電機器からなる非接触方式の充電システムの構成図である。

図６において、図１と同一のものは、同じ番号を付け、ここでの説明は省略する。新たに追加している箇所は、切り替えスイッチＳＷ２ｘ、ＳＷ２ｙ、ＳＷ２ｚ及び残量検知部２０４である。尚、切り替えスイッチＳＷ２ｘ、ＳＷ２ｙ、ＳＷ２ｚと図５に示すスイッチＳＷ２は無関係である。

本実施の形態では、蓄電バッテリー２０２の電力残量を残量検知部２０４で検知し、姿勢検知部２２０が動作不可能となった状態では、切り替えスイッチを切り替えて、複数の被充電コイルＬ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ２ｚが充電されるようにする。

図７は、図６における切り替えスイッチの切り替え状態を説明する図である。

図７（ａ）は、蓄電バッテリー２０２の電力残量が姿勢検知部２２０の動作可能なレベル未満となった状態、（ｂ）は、蓄電バッテリー２０２の電力残量が姿勢検知部２２０の動作可能なレベル以上となった状態である。

また、（ａ）では、切り替えＳＷ１ｘ及びＳＷ２ｚがＯＮしており、実線で記載している箇所は実際に電流が流れる箇所で、破線で記載している箇所は電流が流れない。また（ｂ）では、切り替えＳＷ１ｙとＳＷ２ｙがＯＮしており、ここでも、実線で記載している箇所に電流が流れ、破線で記載している箇所は電流が流れない。

図８は、図６における被充電機器によって実行される被充電（受電）処理の手順を示すフローチャートである。

図８において、ステップＳ２１０で、残量検知部２０４により、蓄電バッテリー２０２の残量の検知が行われている。

蓄電バッテリー２０２の電力残量が姿勢検知部２２０の動作レベル未満と判定された場合、ステップＳ２２０で、複数の被充電コイルＬ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ２ｚが受電可能なように切り替えスイッチを接続する。

ここでは、図７（ａ）の状態に切り替えスイッチを切り替える。即ち、切り替えスイッチＳＷ１ｘ、ＳＷ２ｚをＯＮにし、切り替えスイッチＳＷ１ｙ、ＳＷ１ｚ、ＳＷ２ｘ、ＳＷ２ｙをＯＦＦにする。

これにより、複数の被充電コイルＬ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ２ｚが、いかなる姿勢においても充電可能となる。次に、ステップＳ２３０で、充電が行われる。被充電機器２００の設置方向は図２で示す方向だとした場合、充電コイルＬ１と被充電コイルＬ２ｙにより、被充電機器２００に充電が行われる。

充電が進み、ステップＳ２１０で、蓄電バッテリー２０２の電力残量が姿勢検知部２２０の動作レベル以上と判定された場合、ステップＳ２４０に進み、ここで姿勢検知部２２０が動作し、被充電機器２００の姿勢が検知される。

その際、姿勢検知部２２０は、図５の（ｂ−１）の状態であり、ＳＷ１＝ＯＮ、ＳＷ２＝ＯＮ状態となる。そのため、姿勢（ｂ）の状態と判定され、ステップＳ２５２に進む。

ステップＳ２５２では、ステップＳ２４０の検知結果に基づき、充電コイルＬ１に対して、最も効率の良い向きにある被充電コイルＬ２ｙを選択するために、図７（ｂ）の状態に切り替えスイッチを切り替える。

即ち、切り替えスイッチＳＷ１ｙ、ＳＷ２ｙをＯＮし、その他の切り替えＳＷ１ｘ、ＳＷ２ｘ、ＳＷ１ｚ、ＳＷ２ｚをＯＦＦにする。

ステップＳ２６０では、被充電コイルＬ２ｙのみが充電される。

ここでは、姿勢（ｂ）の場合を説明したが、姿勢（ａ）の場合は、ＳＷ１＝ＯＦＦ、ＳＷ２＝ＯＮ状態であり、ステップＳ２５１に進み、姿勢（ｃ）の場合は、ＳＷ１＝ＯＮ、ＳＷ２＝ＯＦＦ状態でステップＳ２５３に進む。

いずれの場合も、最終的には最も効率の良い被充電コイルが選択され、その選択された被充電コイルと充電コイルＬ１との間で充電が行われる。

このように、姿勢検知部２２０が動作不可能な電力のときは、複数の被充電コイルＬ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ２ｚが充電されるように切り替えスイッチを接続することで、電力を受給していないコイルの不要な電力損失はあるものの、確実に充電が行われる。

また、姿勢検知部２２０が動作可能となれば、必要な被充電コイルのみが動作し、その他の不要な被充電コイルに電流が流れることはなく、ここでの電力損失を抑えることができる。

１００充電機器
１０１電源
１０２共振回路
Ｌ１充電コイル
２００被充電機器
２０１整流回路
２０２蓄電バッテリー
２０３負荷、
２１０姿勢検知部
２０４残量検知部
Ｌ２ｘ〜Ｌ２ｚ被充電コイル
ＳＷ１ｘ〜ＳＷ１ｚ、ＳＷ２ｘ〜Ｓｗ２ｚ切り替えスイッチ

Claims

非接触方式で充電機器の充電コイルから充電がなされる電子機器において、
前記充電コイルから充電がなされる複数の被充電コイルと、
前記電子機器の姿勢を検知する姿勢検知手段と、
前記姿勢検知手段により検知された前記電子機器の姿勢に応じて、複数の前記被充電コイルのうち、特定の被充電コイルを切り替え選択する切り替え手段と、
前記姿勢検知手段が動作可能か否かを判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段により前記姿勢検知手段が動作不可能と判定された場合は、前記切り替え手段は、複数の前記被充電コイルを切り替え選択し、前記判定手段により前記姿勢検知手段が動作可能と判定された場合は、前記切り替え手段は、前記姿勢検知手段により検知された前記電子機器の姿勢に応じて、特定の前記被充電コイルを切り替え選択する
ことを特徴とする電子機器。
前記姿勢検知手段は、傾斜センサであることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
前記判定手段は、充電された電力の残量を検知する残量検知手段であることを特徴とする請求項１又は２記載の電子機器。