(57)【要約】【課題】通信装置に搭載される電池のワイヤレス給電による充電の期間中に通信回路の動作を可能として更に二次電池の充電の期間中の通信回路の破壊を防止すること。【解決手段】通信装置１は、通信コイル１１と受電部１２と充電制御部１３と第１スイッチ部１８と第２スイッチ部１５と通信回路１６とプロセッサ１７を具備する。通信コイルの端子電圧の給電しきい値電圧Ｖｔｈ０の超過に応答して、受電部の電圧検出回路１２１は第１状態“Ｈ”の第１制御信号Ｃｎｔ１を生成する。この第１制御信号Ｃｎｔ１に応答して、第１スイッチ部は第１端子Ｔ１と第３端子Ｔ３の間がオン状態に制御される。二次電池１４の充電期間中の通信コイルの端子電圧の充電しきい値電圧ＶｔｈＨ、ＶｔｈＬの超過に応答して、電圧検出回路は第３状態“Ｌ”の第２制御信号Ｃｎｔ２を生成する。この第２制御信号Ｃｎｔ２に応答して、第２スイッチ部はオフ状態に制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信装置は、通信コイルと受電部と充電制御部と第１スイッチ部と第２スイッチ部と通信回路とプロセッサとを具備して、
前記通信コイルは、他の通信装置から送信される送信信号を受信して、
前記受電部は、前記通信コイルにより受信される前記送信信号から電源電圧を生成して、
前記充電制御部は、二次電池と接続可能とされ、
前記充電制御部は、前記電源電圧を使用して、前記二次電池を充電可能とされ、
前記通信コイルは、前記第２スイッチ部を介して、前記通信回路の送受信端子と接続され、
前記プロセッサは、前記通信回路と接続され、
前記第１スイッチ部の第１端子に前記電源電圧が供給され、前記第１スイッチ部の第２端子に前記二次電池のバッテリ電圧が供給可能とされ、前記第１スイッチ部の第３端子は前記通信回路に接続され、
前記受電部は、前記通信コイルの端子電圧に応答する電圧検出回路を含み、
前記電圧検出回路は、前記通信コイルの前記端子電圧が所定の給電しきい値電圧を超過することに応答して、第１状態の第１制御信号を生成して、
前記第１スイッチ部は、前記第１状態の前記第１制御信号に応答して、前記第１端子と前記第３端子との間がオン状態に制御され、
前記電圧検出回路は、前記通信コイルの前記端子電圧が前記所定の給電しきい値電圧を超過しないことに応答して、前記第１状態と異なった第２状態の前記第１制御信号を生成して、
前記第１スイッチ部は、前記第２状態の前記第１制御信号に応答して、前記第２端子と前記第３端子との間がオン状態に制御され、
前記電圧検出回路は、前記二次電池の充電期間中に、前記通信コイルの前記端子電圧が前記所定の給電しきい値電圧より高い充電しきい値電圧を超過することに応答して、第３状態の第２制御信号を生成して、
前記第２スイッチ部は、前記第３状態の前記第２制御信号に応答して、オフ状態に制御され、
前記電圧検出回路は、前記通信コイルの前記端子電圧が前記所定の給電しきい値電圧よりも高い前記充電しきい値電圧を超過しないことに応答して、前記第３状態と異なった第４状態の前記第２制御信号を生成して、
前記第２スイッチ部は、前記第４状態の前記第２制御信号に応答して、オン状態に制御され、
前記第２スイッチ部が前記オン状態に制御される期間に、前記通信回路は前記他の通信装置と通信可能とされる
通信装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記充電しきい値電圧は、前記所定の給電しきい値電圧より高い第１充電しきい値電圧と当該第１充電しきい値電圧より高い第２充電しきい値電圧とを含み、
前記電圧検出回路は、前記二次電池の前記充電期間中に、前記通信コイルの前記端子電圧が前記第２充電しきい値電圧を超過することに応答して、前記第３状態の前記第２制御信号を生成して、
前記電圧検出回路は、前記通信コイルの前記端子電圧が前記第１充電しきい値電圧よりも低下することに応答して、前記第３状態と異なった前記第４状態の前記第２制御信号を生成する
通信装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記第２スイッチ部が前記第４状態の前記第２制御信号に応答して前記オン状態に制御される通信期間に、前記通信回路は前記通信コイルを使用して前記他の通信装置と通信可能とされる
通信装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記受電部と前記充電制御部および前記通信回路とは、前記二次電池の充電に関する情報を転送する配線によって接続され、
前記通信期間に、前記通信回路は前記二次電池の充電に関する前記情報を前記他の通信装置と通信可能とされる
通信装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記二次電池の前記充電期間中に、前記充電制御部は前記電源電圧を使用して前記二次電池を充電可能とされて前記第２スイッチ部が前記第３状態の前記第２制御信号に応答して前記オフ状態に制御される
通信装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記充電期間中に、前記通信回路は前記第１スイッチ部の第３端子に供給される前記電源電圧によって動作可能とされる
通信装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記プロセッサは、前記第１スイッチ部の第３端子に接続され、
前記充電期間中に、前記プロセッサは、前記第１スイッチ部の第３端子に供給される前記電源電圧によって動作可能とされる
通信装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記通信期間に、前記通信回路は前記他の通信装置とＮＦＣ通信によって通信可能とされる
通信装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記第２スイッチ部は、前記通信コイルに接続された第１ポートと前記通信回路に接続された第２ポートとの間に電流経路が直列接続された複数のエンハンスメント型電界効果トランジスタを含む。
前記複数のエンハンスメント型電界効果トランジスタの複数のゲートに、前記電圧検出回路から生成される前記第２制御信号が供給される
通信装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記第２スイッチ部は、前記通信コイルに接続された第１ポートと前記通信回路に接続された第２ポートとの間に直列接続された複数のＰＩＮダイオードを含む
通信装置。
【請求項１１】
請求項８において、
前記第２スイッチ部は、前記通信コイルに接続された第１ポートと前記通信回路に接続された第２ポートとの間に直列接続された複数のＭＥＭＳスイッチを含む
通信装置。
【請求項１２】
通信コイルと受電部と充電制御部と第１スイッチ部と第２スイッチ部と通信回路とプロセッサとを具備する通信装置の動作方法であって、
前記通信コイルは、他の通信装置から送信される送信信号を受信して、
前記受電部は、前記通信コイルにより受信される前記送信信号から電源電圧を生成して、
前記充電制御部は、二次電池と接続可能とされ、
前記充電制御部は、前記電源電圧を使用して、前記二次電池を充電可能とされ、
前記通信コイルは、前記第２スイッチ部を介して、前記通信回路の送受信端子と接続され、
前記プロセッサは、前記通信回路と接続され、
前記第１スイッチ部の第１端子に前記電源電圧が供給され、前記第１スイッチ部の第２端子に前記二次電池のバッテリ電圧が供給可能とされ、前記第１スイッチ部の第３端子は前記通信回路に接続され、
前記受電部は、前記通信コイルの端子電圧に応答する電圧検出回路を含み、
前記電圧検出回路は、前記通信コイルの前記端子電圧が所定の給電しきい値電圧を超過することに応答して、第１状態の第１制御信号を生成して、
前記第１スイッチ部は、前記第１状態の前記第１制御信号に応答して、前記第１端子と前記第３端子との間がオン状態に制御され、
前記電圧検出回路は、前記通信コイルの前記端子電圧が前記所定の給電しきい値電圧を超過しないことに応答して、前記第１状態と異なった第２状態の前記第１制御信号を生成して、
前記第１スイッチ部は、前記第２状態の前記第１制御信号に応答して、前記第２端子と前記第３端子との間がオン状態に制御され、
前記電圧検出回路は、前記二次電池の充電期間中に、前記通信コイルの前記端子電圧が前記所定の給電しきい値電圧より高い充電しきい値電圧を超過することに応答して、第３状態の第２制御信号を生成して、
前記第２スイッチ部は、前記第３状態の前記第２制御信号に応答して、オフ状態に制御され、
前記電圧検出回路は、前記通信コイルの前記端子電圧が前記所定の給電しきい値電圧よりも高い前記充電しきい値電圧を超過しないことに応答して、前記第３状態と異なった第４状態の前記第２制御信号を生成して、
前記第２スイッチ部は、前記第４状態の前記第２制御信号に応答して、オン状態に制御され、
前記第２スイッチ部が前記オン状態に制御される期間に、前記通信回路は前記他の通信装置と通信可能とされる
通信装置の動作方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記充電しきい値電圧は、前記所定の給電しきい値電圧より高い第１充電しきい値電圧と当該第１充電しきい値電圧より高い第２充電しきい値電圧とを含み、
前記電圧検出回路は、前記二次電池の前記充電期間中に、前記通信コイルの前記端子電圧が前記第２充電しきい値電圧を超過することに応答して、前記第３状態の前記第２制御信号を生成して、
前記電圧検出回路は、前記通信コイルの前記端子電圧が前記第１充電しきい値電圧よりも低下することに応答して、前記第３状態と異なった前記第４状態の前記第２制御信号を生成する
通信装置の動作方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記第２スイッチ部が前記第４状態の前記第２制御信号に応答して前記オン状態に制御される通信期間に、前記通信回路は前記通信コイルを使用して前記他の通信装置と通信可能とされる
通信装置の動作方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記受電部と前記充電制御部および前記通信回路とは、前記二次電池の充電に関する情報を転送する配線によって接続され、
前記通信期間に、前記通信回路は前記二次電池の充電に関する前記情報を前記他の通信装置と通信可能とされる
通信装置の動作方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記二次電池の前記充電期間中に、前記充電制御部は前記電源電圧を使用して前記二次電池を充電可能とされて前記第２スイッチ部が前記第３状態の前記第２制御信号に応答して前記オフ状態に制御される
通信装置の動作方法。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記充電期間中に、前記通信回路は前記第１スイッチ部の第３端子に供給される前記電源電圧によって動作可能とされる
通信装置の動作方法。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記プロセッサは、前記第１スイッチ部の第３端子に接続され、
前記充電期間中に、前記プロセッサは、前記第１スイッチ部の第３端子に供給される前記電源電圧によって動作可能とされる
通信装置の動作方法。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記通信期間に、前記通信回路は前記他の通信装置とＮＦＣ通信によって通信可能とされる
通信装置の動作方法。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記第２スイッチ部は、前記通信コイルに接続された第１ポートと前記通信回路に接続された第２ポートとの間に電流経路が直列接続された複数のエンハンスメント型電界効果トランジスタを含む。
前記複数のエンハンスメント型電界効果トランジスタの複数のゲートに、前記電圧検出回路から生成される前記第２制御信号が供給される
通信装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置およびその動作方法に関し、特に通信装置に搭載される電池のワイヤレス給電による充電の期間中に通信回路の動作を可能として更に二次電池の充電の期間中の通信回路の破壊を防止するのに有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＣカードに半導体集積回路とアンテナ・コイルとを搭載して、このＩＣカードの電源供給は、カードリーダー・カードライターと呼ばれる読み出し・書き込み装置からのＲＦ信号をアンテナ・コイルによる受信と整流回路による整流で行われるものである。このようにカード側に電源を持たないＩＣカードは自動改札システム、電子マネー、物流管理等で普及している。このようにこのＩＣカードはＲＦ給電される一方、ユニークな識別情報(ＩＤ情報)が内蔵不揮発性メモリに格納されているので、ＲＦＩＤカードと呼ばれる。また、自動改札システム、電子マネー等の分野で使用されるＩＣカードは、１３．５６ＭＨｚのＲＦ周波数を使用するＮＦＣ通信を使用するものである。尚、ＮＦＣは、Near Field Communicationの略称である。
【０００３】
一方、スマートフォン等の携帯機器に電源ケーブルを接続することなく、携帯機器を専用の充電テーブルに置くだけで携帯機器の充電が可能な「置くだけ充電」と呼ばれるワイヤレス給電システムが普及している。このワイヤレス給電システムは、スマートフォンと呼ばれる携帯電話の電池の消耗が大きいことに対応するものである。すなわち、スマートフォンは、インターネットとの親和性が高く、パーソナルコンピュータの機能をベースとした多機能携帯電話もしくは電話・メールにＰＤＡ機能が付加された多機能携帯電話であり、「スマフォ」、「スマホ」と略されることもある。ワイヤレス給電システムは業界団体のWireless Power Consortium (ＷＰＣ)によって策定されたＱｉ(チー)と呼ばれる国際標準規格に基づくもので、送信側機器と受信側機器の両者がそれぞれコイルを持つことで、電磁誘導方式により送信側機器から受信側機器への給電を可能とするものである。このワイヤレス給電システムの利点は、充電のために電源コネクターを抜き差しする必要が無く、特に携帯機器の電源コネクターのコネクターカバーを開け閉めする作業を省略することが可能となる。
【０００４】
一方、下記特許文献１の図２とそれに関係する開示には、ポート機器とモバイル機器との間でＮＦＣ通信を行うとともに、ポート機器からモバイル機器の二次電池(バッテリ)を充電するための非接触電力伝達を行うことが記載されている。モバイル機器はＮＦＣ通信用誘導コイルと充電用誘導コイルを有し、ＮＦＣ通信用誘導コイルはＮＦＣチップに接続され、充電用誘導コイルは充電用電力受信部とチャージコントローラと二次電池とに接続される。ポート機器はＮＦＣ通信用誘導コイルと充電用誘導コイルを有し、ＮＦＣ通信用誘導コイルはＮＦＣチップに接続され、充電用誘導コイルは充電用電力供給部に接続される。
【０００５】
更に、下記特許文献１の図７とそれに関係する開示には、ポート機器とモバイル機器との間でＮＦＣ通信を行うとともにポート機器からモバイル機器の二次電池(バッテリ)の充電を行う他の非接触電力伝達方式が記載されている。モバイル機器はＮＦＣ通信用と充電用とに兼用される１個の誘導コイルを有し、この１個の誘導コイルは回路セレクタに接続され、回路セレクタはＮＦＣチップと充電用電力受信部とに接続される。回路セレクタはＮＦＣチップと充電用電力受信部の任意の一方を選択して、選択された一方は回路セレクタを介して１個の誘導コイルと接続される。また、ポート機器はＮＦＣ通信用と充電用とに兼用される１個の誘導コイルを有し、この１個の誘導コイルは回路セレクタに接続され、回路セレクタはＮＦＣチップと充電用電力供給部とに接続される。回路セレクタはＮＦＣチップと充電用電力供給部の任意の一方を選択して、選択された一方は回路セレクタを介して１個の誘導コイルと接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５３６４９号  公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は本発明に先立って、スマートフォン等の携帯通信機器に搭載される二次電池(バッテリ)のためのワイヤレスすなわち非接触による充電方式の開発に従事した。
【０００８】
この開発において、本発明者は過去の携帯通信機器および過去の充電方式に関して、最初に検討を行った。
【０００９】
スマートフォンの以前の携帯電話にも、ＮＦＣ通信を使用するＩＣカードを利用する自動改札システム、電子マネー等の応用機能を実現するために、ＮＦＣ通信のためのアンテナ・コイルとＮＦＣチップとが搭載されていた。従って、スマートフォンの携帯電話にも、以前の携帯電話の方式を踏襲してＮＦＣ通信のためのアンテナ・コイルとＮＦＣチップとが搭載されている。しかし、以前のＮＦＣ通信の電力は、アンテナ・コイルとＮＦＣチップとを動作させる程度であり、携帯電話に搭載される二次電池(バッテリ)を充電可能な余力は無いものであった。
【００１０】
一方、業界団体ＷＰＣによって策定されたＱｉ規格は、ＮＦＣ通信の１３．５６ＭＨｚのＲＦ周波数より相当低い１００ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの周波数を使用するものである。従って、Ｑｉ規格によるワイヤレス給電システムに準拠する二次電池(バッテリ)の充電方式をスマートフォン等の携帯電話に搭載するためには、Ｑｉ規格の低い周波数を受信するアンテナを以前のＮＦＣ通信のためのアンテナ・コイルと別個に携帯電話に搭載しなければならない。その結果、スマートフォン等の携帯電話には２種類のアンテナを搭載しなければならず、搭載スペースの確保が困難となると言う問題が本発明に先立った本発明者による検討によって明らかとされた。
【００１１】
更に、ワイヤレス給電システムに準拠する二次電池(バッテリ)の充電を開始する前に、二次電池(バッテリ)を搭載した電子機器が充電を行うべき機器か否かをチェックする相互認証を行うことが開発中に要望された。しかし、業界団体ＷＰＣによるＱｉ規格は、受電システムから給電システムへの一方向性通信のみが可能とされており、相互認証を実行するのに必要な両システム間の双方向通信はサポートされていないと言う問題も本発明に先立った本発明者による検討によって明らかとされた。
【００１２】
一方、上記特許文献１の下記特許文献１の図７とそれに関係する開示には、モバイル機器にＮＦＣ通信用と充電用とに兼用される１個の誘導コイルを搭載して、この１個の誘導コイルを回路セレクタによりＮＦＣチップと充電用電力受信部とに選択的に接続することが記載されていた。従って、この充電方式によれば、回路セレクタが１個の誘導コイルと充電用電力受信部を接続して二次電池(バッテリ)の充電を実行する期間では、１個の誘導コイルとＮＦＣチップとは非接続状態となる。その結果、二次電池の充電期間中は、ＮＦＣチップは二次電池のみによって動作電源電圧が供給されるものとなる。しかしながら、二次電池の充電が不十分な場合には、二次電池からの動作電源電圧も不十分となって、ＮＦＣチップが動作不能となるものである。しかし、二次電池の充電期間中にも、ＮＦＣチップを動作させて、充電用電力受信部から二次電池の充電情報を処理することも開発中に要望された。例えば、この情報は、充電電力が不足あるは過大であり、充電電力を増加あるは減少すべき等の情報である。従って、上述の充電方式では、二次電池の充電期間中におけるＮＦＣチップによる充電情報等の処理が、二次電池の充電が不十分な場合には、不可能となると言う問題が本発明に先立った本発明者による検討によって明らかとされた。更に、上述の充電方式では、ＮＦＣチップと充電用電力受信部との間には切り換えのための回路セレクタが接続されているだけで、その間には充電情報等の情報伝達経路が存在しないので、二次電池の充電期間中のＮＦＣチップによる充電情報等の処理が不可能であることも本発明者による検討によって明らかとされた。
【００１３】
更に、二次電池の充電の期間中の通信用コイルの端子電圧の略１００ボルト〜２００ボルトの高電圧まで増大して、ＮＦＣチップが破壊されると言う問題も本発明者による検討によって明らかとされた。
【００１４】
このような課題を解決するための手段等を以下に説明するが、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願において開示される代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１６】
すなわち、代表的な実施の形態による通信装置(１)は、通信コイル(１１)と受電部(１２)と充電制御部(１３)と第１スイッチ部(１８)と第２スイッチ部(１５)と通信回路(１６)とプロセッサ(１７)とを具備する。
【００１７】
受電部(１２)の電圧検出回路(１２１)は、通信コイル(１１)の端子電圧が所定の給電しきい値電圧(Ｖth0)を超過することに応答して、第１状態(“Ｈ”)の第１制御信号(Ｃｎｔ１)を生成する。
【００１８】
第１スイッチ部(１８)は、第１状態(“Ｈ”)の第１制御信号(Ｃｎｔ１)に応答して、第１端子(Ｔ１)と第３端子(Ｔ３)との間がオン状態に制御される。
【００１９】
電圧検出回路(１２１)は、二次電池(１４)の充電期間中に通信コイル(１１)の端子電圧が所定の給電しきい値電圧(Ｖth0)より高い充電しきい値電圧(ＶthH、ＶthL)を超過することに応答して、第３状態(“Ｌ”)の第２制御信号(Ｃｎｔ２)を生成する。
【００２０】
第２スイッチ部(１５)は、第３状態(“Ｌ”)の第２制御信号(Ｃｎｔ２)に応答して、オフ状態に制御されることを特徴とする(図１参照)。
【発明の効果】
【００２１】
本願において開示される実施の形態のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００２２】
すなわち、本通信装置(１)によれば、通信装置に搭載される電池のワイヤレス給電による充電の期間中に通信回路の動作を可能として更に二次電池の充電の期間中の通信回路の破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施の形態１による受電側通信装置１が送電側通信装置２との間で非接触通信と非接触充電とを実行する様子を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した実施の形態１による受電側通信装置１の詳細な構成を示す図である。
【図３】図３は、図１と図２に示した実施の形態１による受電側通信装置１の動作を説明する波形を示す図である。
【図４】図４は、図１と図２とに示した実施の形態１による受電側通信装置１のＮＦＣ通信用コイル１１とＮＦＣチップ１６との間に接続される第２スイッチ部１５がＭＯＳトランジスタによって構成を示す図である。
【図５】図５は、図１と図２とに示した実施の形態１による受電側通信装置１のＮＦＣ通信用コイル１１とＮＦＣチップ１６との間に接続される第２スイッチ部１５がＰＩＮダイオードによって構成を示す図である。
【図６】図６は、図１と図２とに示した実施の形態１による受電側通信装置１のＮＦＣ通信用コイル１１とＮＦＣチップ１６との間に接続される第２スイッチ部１５がＭＥＭＳスイッチによって構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
１．実施の形態の概要
まず、本願において開示される代表的な実施の形態についてその概要を説明する。代表的な実施の形態の概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号は、それが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００２５】
〔１〕代表的な実施の形態による通信装置(１)は、通信コイル(１１)と受電部(１２)と充電制御部(１３)と第１スイッチ部(１８)と第２スイッチ部(１５)と通信回路(１６)とプロセッサ(１７)とを具備する。
【００２６】
前記通信コイル(１１)は、他の通信装置(２)から送信される送信信号を受信する。
【００２７】
前記受電部(１２)は、前記通信コイル(１１)により受信される前記送信信号から電源電圧(ＶDD)を生成する。
【００２８】
前記充電制御部(１３)は、二次電池(１４)と接続可能とされる。
【００２９】
前記充電制御部(１３)は、前記電源電圧(ＶDD)を使用して、前記二次電池(１４)を充電可能とされる。
【００３０】
前記通信コイル(１１)は、前記第２スイッチ部(１５)を介して、前記通信回路(１６)の送受信端子と接続される。
【００３１】
前記プロセッサ(１７)は、前記通信回路(１６)と接続される。
【００３２】
前記第１スイッチ部(１８)の第１端子(Ｔ１)に前記電源電圧(ＶDD)が供給され、前記第１スイッチ部(１８)の第２端子(Ｔ２)に前記二次電池(１４)のバッテリ電圧(ＶBAT)が供給可能とされ、前記第１スイッチ部(１８)の第３端子(Ｔ３)は前記通信回路(１６)に接続される。
【００３３】
前記受電部(１２)は、前記通信コイル(１１)の端子電圧に応答する電圧検出回路(１２１)を含む。
【００３４】
前記電圧検出回路(１２１)は、前記通信コイル(１１)の前記端子電圧が所定の給電しきい値電圧(Ｖth0)を超過することに応答して、第１状態(“Ｈ”)の第１制御信号(Ｃｎｔ１)を生成する。
【００３５】
前記第１スイッチ部(１８)は、前記第１状態(“Ｈ”)の前記第１制御信号(Ｃｎｔ１)に応答して、前記第１端子(Ｔ１)と前記第３端子(Ｔ３)との間がオン状態に制御される。
【００３６】
前記電圧検出回路(１２１)は、前記通信コイル(１１)の前記端子電圧が前記所定の給電しきい値電圧を超過しないことに応答して、前記第１状態(“Ｈ”)と異なった第２状態(“Ｌ”)の前記第１制御信号(Ｃｎｔ１)を生成する。
【００３７】
前記第１スイッチ部(１８)は、前記第２状態(“Ｌ”)の前記第１制御信号(Ｃｎｔ１)に応答して、前記第２端子(Ｔ２)と前記第３端子(Ｔ３)との間がオン状態に制御される。
【００３８】
前記電圧検出回路(１２１)は、前記二次電池(１４)の充電期間中に、前記通信コイル(１１)の前記端子電圧が前記所定の給電しきい値電圧(Ｖth0)より高い充電しきい値電圧(ＶthH、ＶthL)を超過することに応答して、第３状態(“Ｌ”)の第２制御信号(Ｃｎｔ２)を生成する。
【００３９】
前記第２スイッチ部(１５)は、前記第３状態(“Ｌ”)の前記第２制御信号(Ｃｎｔ２)に応答して、オフ状態に制御される。
【００４０】
前記電圧検出回路(１２１)は、前記通信コイル(１１)の前記端子電圧が前記所定の給電しきい値電圧よりも高い前記充電しきい値電圧を超過しないことに応答して、前記第３状態(“Ｈ”)と異なった第４状態(“Ｌ”)の前記第２制御信号(Ｃｎｔ２)を生成する。
【００４１】
前記第２スイッチ部(１５)は、前記第４状態(“Ｈ”)の前記第２制御信号(Ｃｎｔ２)に応答して、オン状態に制御される。
【００４２】
前記第２スイッチ部(１５)が前記オン状態に制御される期間に、前記通信回路(１６)は前記他の通信装置(２)と通信可能とされることを特徴とするものである(図１参照)。
【００４３】
前記実施の形態によれば、通信装置に搭載される電池のワイヤレス給電による充電の期間中に通信回路の動作を可能として更に二次電池の充電の期間中の通信回路の破壊を防止することができる。
【００４４】
好適な実施の形態では、前記充電しきい値電圧(ＶthH、ＶthL)は、前記所定の給電しきい値電圧(Ｖth0)より高い第１充電しきい値電圧(ＶthL)と当該第１充電しきい値電圧(ＶthL)より高い第２充電しきい値電圧(ＶthH)とを含む。
【００４５】
前記電圧検出回路(１２１)は、前記二次電池(１４)の前記充電期間中に、前記通信コイル(１１)の前記端子電圧が前記第２充電しきい値電圧(ＶthH)を超過することに応答して、前記第３状態(“Ｌ”)の前記第２制御信号(Ｃｎｔ２)を生成する。
【００４６】
前記電圧検出回路(１２１)は、前記通信コイル(１１)の前記端子電圧が前記第１充電しきい値電圧(ＶthL)よりも低下することに応答して、前記第３状態(“Ｈ”)と異なった前記第４状態(“Ｌ”)の前記第２制御信号(Ｃｎｔ２)を生成することを特徴とするものである(図３参照)。
【００４７】
他の好適な実施の形態では、前記第２スイッチ部(１５)が前記第４状態(“Ｈ”)の前記第２制御信号(Ｃｎｔ２)に応答して前記オン状態に制御される通信期間(Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５)に、前記通信回路(１６)は前記通信コイル(１１)を使用して前記他の通信装置(２)と通信可能とされることを特徴とするものである(図３参照)。
【００４８】
更に他の好適な実施の形態では、前記受電部(１２)と前記充電制御部(１３)および前記通信回路(１６)とは、前記二次電池(１４)の充電に関する情報を転送する配線によって接続される。
【００４９】
前記通信期間(Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５)に、前記通信回路(１６)は前記二次電池(１４)の充電に関する前記情報を前記他の通信装置(２)と通信可能とされることを特徴とするものである(図３参照)。
【００５０】
より好適な実施の形態では、前記二次電池(１４)の前記充電期間中(Ｔ２、Ｔ４)に、前記充電制御部(１３)は前記電源電圧(ＶＯＵＴ)を使用して前記二次電池(１４)を充電可能とされて前記第２スイッチ部(１５)が前記第３状態(“Ｌ”)の前記第２制御信号(Ｃｎｔ２)に応答して前記オフ状態に制御されることを特徴とするものである(図３参照)。
【００５１】
他のより好適な実施の形態では、前記充電期間中(Ｔ２、Ｔ４)に、前記通信回路(１６)は前記第１スイッチ部(１８)の第３端子(Ｔ３)に供給される前記電源電圧(ＶDD)によって動作可能とされることを特徴とするものである(図３参照)。
【００５２】
更に他のより好適な実施の形態では、前記プロセッサ(１７)は、前記第１スイッチ部(１８)の第３端子(Ｔ３)に接続される。
【００５３】
前記充電期間中(Ｔ２、Ｔ４)に、前記プロセッサ(１７)は、前記第１スイッチ部(１８)の第３端子(Ｔ３)に供給される前記電源電圧(ＶDD)によって動作可能とされることを特徴とするものである(図３参照)。
【００５４】
別のより好適な実施の形態では、前記通信期間(Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５)に、前記通信回路(１６)は前記他の通信装置(２)とＮＦＣ通信によって通信可能とされることを特徴とするものである(図１参照)。
【００５５】
更に別のより好適な実施の形態では、前記第２スイッチ部(１５)は、前記通信コイル(１１)に接続された第１ポート(Ｐ１)と前記通信回路(１６)に接続された第２ポート(Ｐ２)との間に電流経路が直列接続された複数のエンハンスメント型電界効果トランジスタ(Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３…Ｑ９)を含む。
【００５６】
前記複数のエンハンスメント型電界効果トランジスタ(Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３…Ｑ９)の複数のゲートに、前記電圧検出回路(１２１)から生成される前記第２制御信号(Ｃｎｔ２)が供給されることを特徴とする(図４参照)。
【００５７】
具体的な実施の形態では、前記第２スイッチ部(１５)は、前記通信コイルに接続された第１ポート(Ｐ１)と前記通信回路に接続された第２ポート(Ｐ２)との間に直列接続された複数のＰＩＮダイオード(Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３…Ｄ８)を含むことを特徴とするものである(図５参照)。
【００５８】
他の具体的な実施の形態では、前記第２スイッチ部(１５)は、前記通信コイルに接続された第１ポート(Ｐ１)と前記通信回路に接続された第２ポート(Ｐ２)との間に直列接続された複数のＭＥＭＳスイッチ(ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３…ＳＷ６)を含むことを特徴とするものである(図６参照)。
【００５９】
〔２〕別の観点の代表的な実施の形態は、通信コイル(１１)と受電部(１２)と充電制御部(１３)と第１スイッチ部(１８)と第２スイッチ部(１５)と通信回路(１６)とプロセッサ(１７)とを具備する通信装置(１)の動作方法である。
【００６０】
前記通信コイル(１１)は、他の通信装置(２)から送信される送信信号を受信する。
【００６１】
前記受電部(１２)は、前記通信コイル(１１)により受信される前記送信信号から電源電圧(ＶDD)を生成する。
【００６２】
前記充電制御部(１３)は、二次電池(１４)と接続可能とされる。
【００６３】
前記充電制御部(１３)は、前記電源電圧(ＶDD)を使用して、前記二次電池(１４)を充電可能とされる。
【００６４】
前記通信コイル(１１)は、前記第２スイッチ部(１５)を介して、前記通信回路(１６)の送受信端子と接続される。
【００６５】
前記プロセッサ(１７)は、前記通信回路(１６)と接続される。
【００６６】
前記第１スイッチ部(１８)の第１端子(Ｔ１)に前記電源電圧(ＶDD)が供給され、前記第１スイッチ部(１８)の第２端子(Ｔ２)に前記二次電池(１４)のバッテリ電圧(ＶBAT)が供給可能とされ、前記第１スイッチ部(１８)の第３端子(Ｔ３)は前記通信回路(１６)に接続される。
【００６７】
前記受電部(１２)は、前記通信コイル(１１)の端子電圧に応答する電圧検出回路(１２１)を含む。
【００６８】
前記電圧検出回路(１２１)は、前記通信コイル(１１)の前記端子電圧が所定の給電しきい値電圧(Ｖth0)を超過することに応答して、第１状態(“Ｈ”)の第１制御信号(Ｃｎｔ１)を生成する。
【００６９】
前記第１スイッチ部(１８)は、前記第１状態(“Ｈ”)の前記第１制御信号(Ｃｎｔ１)に応答して、前記第１端子(Ｔ１)と前記第３端子(Ｔ３)との間がオン状態に制御される。
【００７０】
前記電圧検出回路(１２１)は、前記通信コイル(１１)の前記端子電圧が前記所定の給電しきい値電圧を超過しないことに応答して、前記第１状態(“Ｈ”)と異なった第２状態(“Ｌ”)の前記第１制御信号(Ｃｎｔ１)を生成する。
【００７１】
前記第１スイッチ部(１８)は、前記第２状態(“Ｌ”)の前記第１制御信号(Ｃｎｔ１)に応答して、前記第２端子(Ｔ２)と前記第３端子(Ｔ３)との間がオン状態に制御される。
【００７２】
前記電圧検出回路(１２１)は、前記二次電池(１４)の充電期間中に、前記通信コイル(１１)の前記端子電圧が前記所定の給電しきい値電圧(Ｖth0)より高い充電しきい値電圧(ＶthH、ＶthL)を超過することに応答して、第３状態(“Ｌ”)の第２制御信号(Ｃｎｔ２)を生成する。
【００７３】
前記第２スイッチ部(１５)は、前記第３状態(“Ｌ”)の前記第２制御信号(Ｃｎｔ２)に応答して、オフ状態に制御される。
【００７４】
前記電圧検出回路(１２１)は、前記通信コイル(１１)の前記端子電圧が前記所定の給電しきい値電圧よりも高い前記充電しきい値電圧を超過しないことに応答して、前記第３状態(“Ｈ”)と異なった第４状態(“Ｌ”)の前記第２制御信号(Ｃｎｔ２)を生成する。
【００７５】
前記第２スイッチ部(１５)は、前記第４状態(“Ｈ”)の前記第２制御信号(Ｃｎｔ２)に応答して、オン状態に制御される。
【００７６】
前記第２スイッチ部(１５)が前記オン状態に制御される期間に、前記通信回路(１６)は前記他の通信装置(２)と通信可能とされることを特徴とするものである(図１参照)。
【００７７】
２．実施の形態の詳細
次に、実施の形態について更に詳述する。尚、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、前記の図と同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
【００７８】
［実施の形態１］
《非接触通信および非接触充電》
図１は、実施の形態１による受電側通信装置１が送電側通信装置２との間で非接触通信と非接触充電とを実行する様子を示す図である。
【００７９】
図１に示した受電側通信装置１は、スマートフォン等の携帯電話に搭載されたものであり、自動改札システムや電子マネー等の電子決済を可能とするための所定の非接触通信方式であるＮＦＣ通信を実行するものであり、更に同一の所定の非接触通信方式であるＮＦＣ通信のアンテナを利用して二次電池(バッテリ)の非接触充電を実行するものである。
【００８０】
《受電側通信装置の構成》
図１に示したように、実施の形態１による受電側通信装置１は、ＮＦＣ通信用コイル１１と受電部１２と充電制御部１３と二次電池１４と第１スイッチ部１８と第２スイッチ部１５とＮＦＣチップ１６とプロセッサ１７とを含む。尚、プロセッサ１７は、その他の構成としてプロセッサ１７を含む大規模半導体集積回路装置とすることも可能である。
【００８１】
ＮＦＣ通信用コイル１１は携帯電話内部の配線基板の配線により受電部１２の入力端子に直接接続される一方、第２スイッチ部１５を介してＮＦＣチップ１６の送受信端子に接続されている。ＮＦＣ通信用コイル１１によって受信される送電側通信装置２からの二次電池の非接触充電のための誘導電力は、受電部１２の内部で整流・平滑により電源電圧ＶDD１、ＶDD２に変換される。受電部１２で生成される電源電圧ＶDD１は充電制御部１３を介して二次電池１４に供給される一方、受電部１２で生成される電源電圧ＶDD２は第１スイッチ部１８の第１端子Ｔ１と第３端子Ｔ３とを介してＮＦＣチップ１６とプロセッサ１７とに供給可能とされる。充電制御部１３によって十分に充電された二次電池１４のバッテリ電圧ＶBATは、プロセッサ１７に直接供給される一方、第１スイッチ部１８の第２端子Ｔ２と第３端子Ｔ３とを介してＮＦＣチップ１６に供給可能とされる。
【００８２】
受電部１２はＮＦＣ通信用コイル１１の端子電圧を検出する電圧検出回路１２１を内蔵して、端子電圧が給電しきい値Ｖth0を超過することに応答して電圧検出回路１２１はハイレベルの第１制御電圧Ｃｎｔ１を生成する。ハイレベルの第１制御電圧Ｃｎｔ１に応答して第１スイッチ部１８は第１端子Ｔ１と第３端子Ｔ３との間がオン状態に制御され、電圧検出回路１２１がローレベルの第１制御電圧Ｃｎｔ１を生成している期間には第１スイッチ部１８は第２端子Ｔ２と第３端子Ｔ３との間がオン状態に制御される。
【００８３】
更に受電部１２は充電制御部１３およびＮＦＣチップ１６と携帯電話内部の配線基板の配線により接続されているので、二次電池１４の充電に関するデータＤａｔａが受電部１２と充電制御部１３およびＮＦＣチップ１６の間で伝送可能とされる。このデータＤａｔａは、二次電池１４の充電の充電電力が不足あるは過大であることを示すデータや充電のための相互認証のためのデータ等を含むものである。
【００８４】
二次電池１４の充電の期間中にはＮＦＣ通信用コイル１１の端子電圧は１００ボルトから２００ボルトの高電圧となるので、電圧検出回路１２１は端子電圧が充電高しきい値ＶthHを超過すること検出して、電圧検出回路１２１はローレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２を生成する。第２スイッチ部１５はローレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２に応答してオフ状態に制御されるので、二次電池１４の充電の期間中のＮＦＣ通信用コイル１１の端子電圧の１００ボルトから２００ボルトの高電圧によってＮＦＣチップ１６が破壊されることが防止されることが可能となる。
【００８５】
二次電池１４の充電期間以外の期間では、ＮＦＣ通信用コイル１１の端子電圧は１００ボルトから２００ボルトの高電圧よりも低下するので、電圧検出回路１２１は端子電圧が充電低しきい値ＶthＬ以下に低下すること検出して、電圧検出回路１２１はハイレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２を生成する。第２スイッチ部１５はハイレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２に応答してオン状態に制御されるので、ＮＦＣチップ１６はＮＦＣ通信用コイル１１を使用して送電側通信装置２とＮＦＣ通信による送信動作と受信動作とを実行することが可能となる。プロセッサ１７はスマートフォン等の携帯電話に搭載されるアプリケーションプロセッサ等であり、送電側通信装置２とのＮＦＣ通信を実行するためにプロセッサ１７はフラッシュ不揮発性メモリとＬＣＤ等の表示デバイスとテンキー等の入出力デバイスに接続される。ＮＦＣ通信による電子決済情報はフラッシュ不揮発性メモリに格納され、ＮＦＣ通信による電子決済のために表示デバイスと入出力デバイスが使用可能とされる。尚、受電部１２の給電しきい値Ｖth0と充電低しきい値ＶthＬと充電高しきい値ＶthHとの間には、Ｖth0＜ＶthＬ＜ＶthHの関係が設定されている。
【００８６】
《送電側通信装置の構成》
図１に示すように、送電側通信装置２は、ＮＦＣ通信用コイル２１と送電部２２と電源制御部２３と電源部２４と第３スイッチ部２５とＮＦＣチップ２６とプロセッサ２７とを含む。
【００８７】
図１に示した送電側通信装置２は従来のＩＣカードのためのカードリーダー・カードライターと呼ばれる読み出し・書き込み装置のＮＦＣ通信機能に、受電側通信装置１の二次電池１４のＮＦＣ通信による非接触充電機能が追加されたものである。
【００８８】
ＮＦＣ通信用コイル２１は配線により送電部２２の出力端子に直接接続される一方、第３スイッチ部２５を介してＮＦＣチップ２６の送受信端子に接続される。ＮＦＣ通信用コイル２１によって送信される受電側通信装置１の二次電池１４の非接触充電のための誘導電力を生成するために電源部２４に商用電源電圧が供給されることで、電源部２４から生成された電源電圧Ｖcc１は電源制御部２３を介して送電部２２に電源電圧Ｖcc２として供給される。更に、電源制御部２３から生成された電源電圧Ｖcc３、Ｖcc４は、ＮＦＣチップ２６とプロセッサ２７とにそれぞれ供給される。
【００８９】
更に送電部２２は電源制御部２３およびＮＦＣチップ２６と配線により接続されているので、受電側通信装置１の二次電池１４の充電に関するデータＤａｔａが送電部２２と電源制御部２３およびＮＦＣチップ２６との間で伝送可能とされる。このデータＤａｔａは、二次電池１４の充電の充電電力が不足あるは過大であることを示すデータや充電のための相互認証のためのデータ等を含むものである。
【００９０】
受電側通信装置１の二次電池１４の充電の期間中には送電側通信装置２のＮＦＣ通信用コイル２１の端子電圧は１００ボルトから２００ボルトの高電圧となるので、プロセッサ２７はローレベルの動作モード信号Ｍｏｄｅによって第３スイッチ部２５をオフ状態に制御する。その結果、第３スイッチ部２５のオフ状態により、受電側通信装置１の二次電池１４の充電期間中のＮＦＣ通信用コイル１１の端子電圧の１００ボルト〜２００ボルトの高電圧によりＮＦＣチップ２６が破壊されることが防止されることが可能となる。
【００９１】
受電側通信装置１の二次電池１４の充電期間以外の期間でプロセッサ２７はハイレベルの動作モード信号Ｍｏｄｅによって第３スイッチ部２５をオン状態に制御するので、ＮＦＣチップ２６はＮＦＣ通信用コイル２１を使用して受電側通信装置１とＮＦＣ通信による送信動作と受信動作とを実行することが可能となる。
【００９２】
プロセッサ２７は、受電側通信装置１からの電子決済の情報を処理して、処理結果をインターネット等の通信経路を介して種々の金融機関に転送するものである。
【００９３】
《受電側通信装置の詳細な構成》
図２は、図１に示した実施の形態１による受電側通信装置１の詳細な構成を示す図である。
【００９４】
図２に示すように、実施の形態１による受電側通信装置１の受電部１２は、電圧検出回路１２１と整合回路１２２と整流回路１２３と降圧レギュレータ１２４とＮＦＣ通信用電源部１２５とを含んでいる。
【００９５】
整合回路１２２の入力端子はＮＦＣ通信用コイル１１の両端に接続され、整合回路１２２はＮＦＣ通信用コイル１１と整流回路１２３との間のインピーダンス整合を行う。整合回路１２２から生成されるＲＦ信号は整流回路１２３によって全波整流され、整流回路１２３により整流された整流出力信号は電圧検出回路１２１と降圧レギュレータ１２４に供給される。降圧レギュレータ１２４は、整流回路１２３から生成される比較的高い電圧レベルの直流電圧から比較的低い電圧レベルの電源電圧ＶDD１、ＶDD２を生成して充電制御部１３とＮＦＣ通信用電源部１２５にそれぞれ供給する。
【００９６】
電圧検出回路１２１は整流回路１２３から生成された整流出力信号を監視することによって、ＮＦＣ通信用コイル１１の端子電圧を検出する。従って、電圧検出回路１２１は整流回路１２３の整流出力信号が給電しきい値Ｖth0を超過することに応答して、ハイレベルの第１制御電圧Ｃｎｔ１を生成する。従って、第１スイッチ部１８は、ハイレベルの第１制御電圧Ｃｎｔ１に応答して、第１端子Ｔ１と第３端子Ｔ３との間がオン状態に制御される。
【００９７】
尚、受電部１２にＲＦ電力が供給されておらず受電部１２が動作していない状態において、第１スイッチ部１８により、デフォルトによる事前設定によって、第２端子Ｔ２と第３端子Ｔ３との間がオン状態に接続される構成とすることも可能である。
【００９８】
図２に示すように、電圧検出回路１２１は、ピーク検出回路１２１１とヒステリシス電圧比較器１２１２とを含んでいる。ピーク検出回路１２１１は、整流回路１２３から生成された平滑出力信号のピークレベルを検出する。ヒステリシス電圧比較器１２１２は、上述した充電低しきい値ＶthＬと充電高しきい値ＶthHとに関してピーク検出回路１２１１によって検出されるピークレベルと電圧比較を実行する。
【００９９】
すなわち、ヒステリシス電圧比較器１２１２はピーク検出回路１２１１によって検出されるピークレベルが充電高しきい値ＶthHを超過すること検出して、電圧検出回路１２１はローレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２を生成する。従って、第２スイッチ部１５はローレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２に応答してオフ状態に制御されるので、二次電池１４の充電の期間中のＮＦＣ通信用コイル１１の端子電圧の１００ボルトから２００ボルトの高電圧によってＮＦＣチップ１６が破壊されることが防止されることが可能となる。
【０１００】
二次電池１４の充電期間以外の期間では、ＮＦＣ通信用コイル１１の端子電圧は１００ボルトから２００ボルトの高電圧より低下するので、電圧検出回路１２１はピーク検出回路１２１１により検出されるピークレベルが充電低しきい値ＶthＬ以下に低下すること検出して、電圧検出回路１２１はハイレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２を生成する。従って、第２スイッチ部１５はハイレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２に応答してオン状態に制御されるので、ＮＦＣチップ１６はＮＦＣ通信用コイル１１を使用して送電側通信装置２とＮＦＣ通信による送信動作と受信動作とを実行することが可能となる。
【０１０１】
尚、上述した説明では、ワイヤレス給電時のキャリア周波数は、ＮＦＣ通信のキャリア周波数と同じ１３．５６ＭＨｚが利用される。しかしながら、本発明はそれに限定されるものではく、整合回路１２２の調整等によって受信可能なその他の周波数、例えば６．７８MHz等のキャリア周波数を利用することも可能であり、１３．５６MHｚに限定されるものではない。
【０１０２】
《受電側通信装置の動作》
図３は、図１と図２に示した実施の形態１による受電側通信装置１の動作を説明する波形を示す図である。
【０１０３】
図３の第１番目には、受電側通信装置１のＮＦＣ通信用コイル１１によって受信される送電側通信装置２からの誘導電力であるＲＦ入力信号の波形と電圧検出回路１２１で検出される給電しきい値Ｖth0と充電低しきい値ＶthＬと充電高しきい値ＶthHとが示されている。
【０１０４】
図３の第２番目には、電圧検出回路１２１から第１スイッチ部１８に供給される第１制御電圧Ｃｎｔ１の波形が示されている。図３の第１番目のＲＦ入力信号のピークレベルが給電しきい値Ｖth0を超過すると、第１制御電圧Ｃｎｔ１がローレベルからハイレベルに変化して、第１スイッチ部１８は第１端子Ｔ１と第３端子Ｔ３との間がオン状態に制御される。従って、受電側通信装置１のＮＦＣチップ１６とプロセッサ１７とは、受電部１２で生成される電源電圧ＶDD２によって動作可能とされるものである。
【０１０５】
すなわち、図３の第３番目には、第１スイッチ部１８の第３端子Ｔ３に受電部１２から供給される電源電圧ＶDD２の波形が示されている。図３の第１番目のＲＦ入力信号のピークレベルが給電しきい値Ｖth0を超過すると、電源電圧ＶDD２のレベルは接地電圧レベルのローレベルからハイレベルに変化する。
【０１０６】
図３の第４番目には、第２スイッチ部１５に電圧検出回路１２１から供給される第２制御電圧Ｃｎｔ２の波形が示されている。
【０１０７】
初期期間Ｔ０では、図３の第１番目のＲＦ入力信号と図３の第３番目の電源電圧ＶDD２がゼロレベルであるので、電圧検出回路１２１から生成される第２制御電圧Ｃｎｔ２もゼロレベルのローレベルとなる。従って、図３の第５番目に示すように、ローレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２により制御される第２スイッチ部１５はオフ状態に制御される。その結果、図３の第６番目に示すように、初期期間Ｔ０では、電源オフ状態となる。
【０１０８】
初期期間Ｔ０の後の第１期間Ｔ１では、図３の第１番目のＲＦ入力信号は充電低しきい値ＶthＬよりも低レベルであるので、電圧検出回路１２１はハイレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２を生成して、第２スイッチ部１５はハイレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２に応答して図３の第５番目に示すようにオン状態に制御される。その結果、図３の第６番目に示すように、第１期間Ｔ１では、オン状態に制御された第２スイッチ部１５とＮＦＣ通信用コイル１１とを使用して、受電側通信装置１と送電側通信装置２との間のＮＦＣ通信が可能となる。
【０１０９】
第１期間Ｔ１の後の第２期間Ｔ２では、図３の第１番目のＲＦ入力信号は充電高しきい値ＶthHよりも高レベルであるので、電圧検出回路１２１はローレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２を生成して、第２スイッチ部１５はローレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２に応答して図３の第５番目に示すようにオフ状態に制御される。一方、第２期間Ｔ２では、第３端子Ｔ３に受電部１２から供給される電源電圧ＶDD２は高レベルとされているので、図３の第６番目に示すように、受電側通信装置１のＮＦＣチップ１６とプロセッサ１７とは、電源電圧ＶDD２により動作可能とされデータ処理を実行するものである。
【０１１０】
第３期間Ｔ３と第５期間Ｔ５とでは、図３の第１番目に示したＲＦ入力信号は充電低しきい値ＶthＬより低レベルであるので、電圧検出回路１２１はハイレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２を生成して、第２スイッチ部１５はハイレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２に応答して図３の第５番目に示すようにオン状態に制御される。その結果、図３の第６番目に示したように、第３期間Ｔ３と第５期間Ｔ５では、オン状態に制御された第２スイッチ部１５とＮＦＣ通信用コイル１１とを使用して、受電側通信装置１と送電側通信装置２との間でのＮＦＣ通信が可能となる。
【０１１１】
第４期間Ｔ４では、上述した第２期間Ｔ２と同様に、図３の第１番目に示すＲＦ入力信号は充電高しきい値ＶthHよりも高レベルであるので、電圧検出回路１２１はローレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２を生成して、第２スイッチ部１５はローレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２に応答して図３の第５番目に示すようにオフ状態に制御される。一方、第４期間Ｔ４では、第３端子Ｔ３に受電部１２から供給される電源電圧ＶDD２は高レベルとされているので、図３の第６番目に示すように、受電側通信装置１のＮＦＣチップ１６とプロセッサ１７とは、電源電圧ＶDD２により動作可能とされデータ処理を実行するものである。
【０１１２】
従って、図３からＮＦＣ通信・二次電池非充電期間Ｔ１・Ｔ３・Ｔ５とＮＦＣ非通信・二次電池充電期間Ｔ２・Ｔ４とが、時分割で交互に出現していることが理解できる。
【０１１３】
すなわち、第１期間Ｔ１と第３期間Ｔ３と第５期間Ｔ５では、オン状態に制御された第２スイッチ部１５とＮＦＣ通信用コイル１１とを使用して受電側通信装置１と送電側通信装置２との間でのＮＦＣ通信が可能となる。その結果、二次電池１４の充電に関する情報や充電のための相互認証のデータや電子決済の情報等を、ＮＦＣ通信によって受電側通信装置１と送電側通信装置２との間で転送することが可能となる。また更に、このＮＦＣ通信・二次電池非充電期間では、受電側通信装置１は、送電側通信装置２のインターネット環境を利用して種々のデータ・情報をアクセスすることが可能となる。更に送電側通信装置２のＷｉ−Ｆｉ(Wireless Fidelity)等の無線ＬＡＮによるインターネット環境を利用するために、送電側通信装置２と受電側通信装置１との間の無線ＬＡＮ接続の認証をこのＮＦＣ通信を利用して行うことも可能である。
【０１１４】
また第２期間Ｔ２と第４期間Ｔ４では、第２スイッチ部１５はローレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２に応答してオフ状態に制御されるので、受電側通信装置１と送電側通信装置２との間でのＮＦＣ通信が不可能となる。しかし、このＮＦＣ非通信・二次電池充電期間では、受電側通信装置１のＮＦＣチップ１６とプロセッサ１７とは、受電部１２から供給される電源電圧ＶDD２によって動作可能とされ、受電部１２や充電制御部１３の状態監視等の種々のデータ処理を実行するものである。すなわち、ＮＦＣチップ１６とプロセッサ１７は、次のＮＦＣ通信・二次電池非充電期間Ｔ１・Ｔ３・Ｔ５に送信されるデータを処理可能であり、フラッシュ不揮発性メモリに格納された種々のアプリケーションプログラムを実行することも可能である。
【０１１５】
《ＭＯＳトランジスタによる第１スイッチ部の構成》
図４は、図１と図２とに示した実施の形態１による受電側通信装置１のＮＦＣ通信用コイル１１とＮＦＣチップ１６との間に接続される第２スイッチ部１５がＭＯＳトランジスタによって構成を示す図である。
【０１１６】
図４に示すように、第２スイッチ部１５の第１ポートＰ１と第２ポートＰ２は、ＮＦＣ通信用コイル１１とＮＦＣチップ１６とにそれぞれ接続され、第２スイッチ部１５の制御端子ＣＮＴには電圧検出回路１２１から生成される第２制御電圧Ｃｎｔ２が供給される。厳密に言うと、第２スイッチ部１５の第１ポートＰ１は、結合容量を介してＮＦＣ通信用コイル１１に接続される。
【０１１７】
第２スイッチ部１５の第１ポートＰ１と第２ポートＰ２との間にＮＦＣ通信用コイル１１の１００ボルト〜２００ボルトの端子間高電圧が供給されることを考慮して、第２スイッチ部１５は第１ポートＰ１と第２ポートＰ２との間に直列接続された９個のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３…Ｑ９を含む。Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３…Ｑ９の各トランジスタのソース・ドレイン間には、略１００ＫΩの高抵抗値の抵抗Ｒｄｓ１２、Ｒｄｓ２３、Ｒｄｓ３４…Ｒｄｓ９ｎが接続される。その結果、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３…Ｑ９の各トランジスタのソース直流電位とドレイン直流電位とが等しく設定可能となる。
【０１１８】
Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２の両ゲート間に数ＫΩの抵抗値を有するゲート抵抗Ｒｇ１２が接続されて、更にＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ３の両ゲート間には数ＫΩの抵抗値を有するゲート抵抗Ｒｇ２３が接続されている。以下同様にして、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３…Ｑ９に関しても、ゲート抵抗Ｒｇ３４…Ｒｇ８９が接続されている。更に、２個のゲート抵抗Ｒｇ４５、Ｒ５６の共通接続ノードは、第２スイッチ部１５の制御端子ＣＮＴに接続される。
【０１１９】
８個のゲート抵抗Ｒｇ１２、Ｒｇ２３、Ｒｇ３４…Ｒｇ８９は、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２…Ｑ９の各トランジスタのゲート絶縁膜の絶縁破壊を防止する機能を有するものである。すなわち、第２スイッチ部１５の第１ポートＰ１と第２ポートＰ２の間にＮＦＣ通信用コイル１１の１００ボルト〜２００ボルトの端子間高電圧が供給されたとしても、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２…Ｑ９の各トランジスタのゲート絶縁膜に印加される電圧がゲート破壊電圧以下に抑圧されるものである。
【０１２０】
更に、第２スイッチ部１５を構成する９個のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３…Ｑ９の各トランジスタは、エンハンスメント型のＭＯＳ電界効果トランジスタが使用される。その結果、９個のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３…Ｑ９がエンハンスメント型ＭＯＳ電界効果トランジスタであるので、図３の初期期間Ｔ０と第２期間Ｔ２と第４期間Ｔ４とで、電圧検出回路１２１から生成されるローレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２によって第２スイッチ部１５は確実にオフ状態に制御されることが可能となる。すなわち、９個のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３…Ｑ９のエンハンスメント型ＭＯＳ電界効果トランジスタの正のしきい値電圧よりも高いハイレベルの第２制御電圧Ｃｎｔ２によって、第２スイッチ部１５はオン状態に制御されるものである。
【０１２１】
《ＰＩＮダイオードによる第１スイッチ部の構成》
図５は、図１と図２とに示した実施の形態１による受電側通信装置１のＮＦＣ通信用コイル１１とＮＦＣチップ１６との間に接続される第２スイッチ部１５がＰＩＮダイオードによって構成を示す図である。
【０１２２】
図５に示すように、第２スイッチ部１５の第１ポートＰ１と第２ポートＰ２は、ＮＦＣ通信用コイル１１とＮＦＣチップ１６とにそれぞれ接続され、第２スイッチ部１５の制御端子ＣＮＴには電圧検出回路１２１から生成される第２制御電圧Ｃｎｔ２が供給される。
【０１２３】
第１ポートＰ１には第１結合容量Ｃ１の一端が接続され、制御端子ＣＮＴと第１結合容量Ｃ１の他端との間には第１インダクタＬ１が接続される。第１結合容量Ｃ１の他端に第１ＰＩＮダイオードＤ１のアノードＡが接続され、第１ＰＩＮダイオードＤ１のカソードＫに第２ＰＩＮダイオードＤ２のアノードＡが接続され、第２ＰＩＮダイオードＤ２のカソードＫに第３ＰＩＮダイオードＤ３のアノードＡが接続され、第３ＰＩＮダイオードＤ３のカソードＫに第４ＰＩＮダイオードＤ４のアノードＡが接続される。第４ＰＩＮダイオードＤ４のカソードＫに第５ＰＩＮダイオードＤ５のアノードＡが接続され、第５ＰＩＮダイオードＤ５のカソードＫに第６ＰＩＮダイオードＤ６のアノードＡが接続され、第６ＰＩＮダイオードＤ６のカソードＫに第７ＰＩＮダイオードＤ７のアノードＡが接続され、第７ＰＩＮダイオードＤ７のカソードＫに第８ＰＩＮダイオードＤ８のアノードＡが接続される。第８ＰＩＮダイオードＤ８のカソードＫは第２インダクタＬ２を介して接地電位ＧＮＤに接続されるとともに第２結合容量Ｃ２の一端に接続され、第２結合容量Ｃ２の他端は第２ポートＰ２に接続されている。
【０１２４】
８個のＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ８は、図５に示したようにＰ型半導体領域Ｐで構成されたアノードＡとＮ型半導体領域Ｎで構成されたカソードＫとアノードＡとカソードＫとの間に形成された真性(Intrinsic)型半導体領域Ｉにより形成されている。
【０１２５】
このＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ８は、良く知られているように両端子間にゼロバイアスが供給されている場合には真性型半導体領域Ｉの空乏層により両端子間はオフ状態となって、両端子間に逆方向バイアス電圧が供給されている場合にも両端子間はオフ状態となる。しかし、ＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ８は両端子間に大きな順方向バイアス電圧が供給されている場合には、ダイオード順方向動作抵抗が極めて小さくなることによって両端子間はオン状態となる。従って、図５に示したようにＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ８により構成された第２スイッチ部１５の制御端子ＣＮＴに大きな正の制御電圧を供給することによって、第２スイッチ部１５の第１ポートＰ１と第２ポートＰ２との間はオン状態となる。一方、第２スイッチ部１５の制御端子ＣＮＴに接地電位ＧＮＤを供給することによって、第２スイッチ部１５の第１ポートＰ１と第２ポートＰ２との間はオフ状態となる。
【０１２６】
《ＭＥＭＳスイッチによる第１スイッチ部の構成》
図６は、図１と図２とに示した実施の形態１による受電側通信装置１のＮＦＣ通信用コイル１１とＮＦＣチップ１６との間に接続される第２スイッチ部１５がＭＥＭＳスイッチによって構成を示す図である。尚、ＭＥＭＳは、Micro Electro Mechanical Systemsの略称である。
【０１２７】
図６に示すように、第２スイッチ部１５の第１ポートＰ１と第２ポートＰ２は、ＮＦＣ通信用コイル１１とＮＦＣチップ１６とにそれぞれ接続され、第２スイッチ部１５の制御端子ＣＮＴには電圧検出回路１２１から生成される第２制御電圧Ｃｎｔ２が供給される。
【０１２８】
第１ポートＰ１に第１ＭＥＭＳスイッチＳＷ１の第１端子Ｔ１が接続され、第１ＭＥＭＳスイッチＳＷ１の第２端子Ｔ２に第２ＭＥＭＳスイッチＳＷ２の第１端子Ｔ１が接続され、第２ＭＥＭＳスイッチＳＷ２の第２端子Ｔ２に第３ＭＥＭＳスイッチＳＷ３の第１端子Ｔ１が接続され、第３ＭＥＭＳスイッチＳＷ３の第２端子Ｔ２に第４ＭＥＭＳスイッチＳＷ４の第１端子Ｔ１が接続される。第４ＭＥＭＳスイッチＳＷ４の第２端子Ｔ２に第５ＭＥＭＳスイッチＳＷ５の第１端子Ｔ１が接続され、第５ＭＥＭＳスイッチＳＷ５の第２端子Ｔ２に第６ＭＥＭＳスイッチＳＷ６の第１端子Ｔ１が接続され、第６ＭＥＭＳスイッチＳＷ６の第２端子Ｔ２に第２ポートＰ２が接続される。６個のＭＥＭＳスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３…ＳＷ６の制御端子は、第２スイッチ部１５の制御端子ＣＮＴに接続される。
【０１２９】
ＭＥＭＳスイッチＳＷ１〜ＳＷ６の各スイッチは、図６の平面図に示したように第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２と接触可能とされたスイッチコンタクトＳＷ＿ＣＮＴと、絶縁体薄膜Ｉｎｓを静電誘導によりプルダウン可能なプルダウン電極ＰＤ＿ＥＬ１、ＰＤ＿ＥＬ２と、アンカーＡｎｃｈｏｒ１、Ａｎｃｈｏｒ２とにより構成されている。図６の断面図に示すように、基板Ｓｕｂの主表面上には、第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２と、第１接地電極ＧＮＤ１と、第２接地電極ＧＮＤ２とが形成される。更に、第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２と第１接地電極ＧＮＤ１と第２接地電極ＧＮＤ２の上部には、絶縁体薄膜Ｉｎｓが形成される。
【０１３０】
第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２の上部で絶縁体薄膜Ｉｎｓの下面に、スイッチコンタクトＳＷ＿ＣＮＴが形成される。第１接地電極ＧＮＤ１の上部で絶縁体薄膜Ｉｎｓの上面に第１プルダウン電極ＰＤ＿ＥＬ１が形成され、第２接地電極ＧＮＤ２の上部で絶縁体薄膜Ｉｎｓの上面に第２プルダウン電極ＰＤ＿ＥＬ２が形成される。絶縁体薄膜Ｉｎｓの一端と他端とは、それぞれ第１アンカーＡｎｃｈｏｒ１と第２アンカーＡｎｃｈｏｒ２とによって基板Ｓｕｂの主表面上に固定される。
【０１３１】
第２スイッチ部１５の制御端子ＣＮＴに例えば、正電圧を供給することによって、第１接地電極ＧＮＤ１および第２接地電極ＧＮＤ２の接地電位に対して、第１プルダウン電極ＰＤ＿ＥＬ１と第２プルダウン電極ＰＤ＿ＥＬ２は正電圧に帯電される。その結果、静電誘導によりプルダウン可能な第１プルダウン電極ＰＤ＿ＥＬ１と第２プルダウン電極ＰＤ＿ＥＬ２は基板Ｓｕｂの主表面上にプルダウンされるので、絶縁体薄膜Ｉｎｓの下面に形成されたスイッチコンタクトＳＷ＿ＣＮＴは基板Ｓｕｂの主表面上に形成された第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２と電気的に接触された状態となる。一方、第２スイッチ部１５の制御端子ＣＮＴに接地電位を供給した場合には、静電誘導が発生しないので、絶縁体薄膜Ｉｎｓの下面に形成されたスイッチコンタクトＳＷ＿ＣＮＴは基板Ｓｕｂの主表面上に形成された第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２と電気的に非接触の状態となる。
【０１３２】
以上、本発明者によってなされた発明を種々の実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１３３】
例えば、送電側通信装置２の第３スイッチ部２５は、図４と図５と図６に示した構造のいずれかによって構成されることが可能である。
【０１３４】
更に、図４に示した第２スイッチ部１５は複数の直列接続されたＮチャネルのエンハンスメント型ＭＯＳトランジスタ以外にもゲート電極がショットキー障壁によって形成されたＮチャネルのエンハンスメント型ＭＥＳ電界効果トランジスタを使用することも可能である。尚、ＭＥＳは、MetalのＭＥとSemiconductorのＳとの頭文字の組み合わせである。
【符号の説明】
【０１３５】
１…受電側通信装置
１１…ＮＦＣ通信用コイル
１２…受電部
１２１…電圧検出回路
１２２…整合回路
１２３…整流回路
１２４…降圧レギュレータ
１２５…ＮＦＣ通信用電源部
１３…充電制御部
１４…二次電池
１５…第１スイッチ部
１６…ＮＦＣチップ
１７…プロセッサ
１８…第２スイッチ部
２…送電側通信装置
２１…ＮＦＣ通信用コイル
２２…送電部
２３…電源制御部
２４…電源部
２５…第３スイッチ部
２６…ＮＦＣチップ
２７…プロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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