(57)【要約】【課題】電池残量の測定と過放電検出を低消費電力で実現し、バッテリーからの電力消費を低減できる回路装置、制御装置、受電装置及び電子機器等を提供すること。【解決手段】回路装置は、バッテリー電圧ＶＢＡＴを測定する測定回路３７０と、バッテリー電圧情報を処理装置に出力するインターフェース回路３４０と、制御回路３５０と、を含む。測定回路３７０は、カウンター３１１と、カウンター３１１のカウント値ＣＴ［６：０］により設定される分圧比でバッテリー電圧ＶＢＡＴを分圧する抵抗回路３１２と、抵抗回路３１２の出力電圧ＶＤＩＶと基準電圧ＶＲＥＦとを比較するコンパレーター３１３と、を有する。処理装置への給電がオフ状態であるとき、カウンター３１１はカウント値ＣＴ［６：０］を固定値に設定し、制御回路３５０は、コンパレーター３１３の比較結果に基づいてバッテリー保護の制御処理を行う。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリー電圧を測定する測定回路と、
前記測定回路により測定された前記バッテリー電圧の情報であるバッテリー電圧情報を処理装置に出力するインターフェース回路と、
バッテリー保護の制御処理を行う制御回路と、
を含み、
前記測定回路は、
カウンターと、
前記バッテリー電圧が入力されるノードと接地ノードとの間に設けられ、前記カウンターのカウント値により分圧比が設定され、前記分圧比で前記バッテリー電圧を分圧した出力電圧を出力する抵抗回路と、
前記抵抗回路からの前記出力電圧と基準電圧とを比較するコンパレーターと、
を有し、
バッテリーから前記処理装置への給電がオフ状態であるとき、前記カウンターは前記カウント値を固定値に設定し、前記制御回路は、前記コンパレーターの比較結果に基づいて前記バッテリー保護の制御処理を行うことを特徴とする回路装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記固定値は、前記バッテリーの過放電を検出するための過放電検出電圧に対応するカウント値であることを特徴とする回路装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記バッテリーから前記処理装置への給電がオン状態であるとき、前記カウンターは、前記コンパレーターの出力信号の信号レベルが遷移したときにカウント動作を停止し、前記インターフェース回路は、前記カウント動作を停止したときの前記カウント値を前記バッテリー電圧情報として出力することを特徴とする回路装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記制御回路は、
前記バッテリーから前記処理装置への給電がオフ状態であるとき、前記コンパレーターの比較結果に基づいて、前記バッテリーが過放電状態であるか否かを判定し、
前記バッテリーから前記処理装置への給電がオン状態であるとき、前記カウント動作を停止したときの前記カウント値に基づいて、前記バッテリーが過放電状態であるか否かを判定することを特徴とする回路装置。
【請求項５】
請求項３又は４において、
前記バッテリー電圧情報を記憶するレジスターと、
前記測定回路の電源電圧に対応した信号レベルから、前記レジスター及び前記インターフェース回路の電源電圧に対応した信号レベルに変換するレベルシフターと、
を含み、
前記カウンターは、
前記カウント動作を行っているときは、前記レベルシフターの入力信号レベルを固定の信号レベルに設定し、
前記測定回路は、
前記カウンターが前記カウント動作を停止したとき、前記レベルシフターを介して前記バッテリー電圧情報を前記レジスターに書き込み、
前記インターフェース回路は、
前記レジスターに書き込まれた前記バッテリー電圧情報を前記処理装置に出力することを特徴とする回路装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記測定回路は、
前記バッテリー電圧を測定する動作を間欠的に行うことを特徴とする回路装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記抵抗回路は、
一端に前記バッテリー電圧が入力され、前記カウント値により抵抗値が設定される可変抵抗回路と、
前記可変抵抗回路の他端と接地ノードとの間に直列に接続される第１の抵抗及び第２の抵抗と、
を有し、
前記第１の抵抗と前記第２の抵抗の間のノードの電圧を前記出力電圧として前記コンパレーターに出力することを特徴とする回路装置。
【請求項８】
送電装置から無接点電力伝送で供給された電力を受電する受電装置を制御する制御装置であって、
前記送電装置から供給された電力を受電し、受電した電力に基づいて充電対象の充電を行う充電系回路と、
前記充電対象からの電力に基づいて動作すると共に、前記充電対象からの電力に基づいて処理装置への給電を行う放電系回路と、
を含み、
前記放電系回路は、
バッテリー電圧を測定する測定回路と、
前記測定回路により測定された前記バッテリー電圧の情報であるバッテリー電圧情報を前記処理装置に出力するインターフェース回路と、
バッテリー保護の制御処理を行う放電系制御回路と、
を含み、
前記測定回路は、
カウンターと、
前記バッテリー電圧が入力されるノードと接地ノードとの間に設けられ、前記カウンターのカウント値により分圧比が設定され、前記分圧比で前記バッテリー電圧を分圧した出力電圧を出力する抵抗回路と、
前記抵抗回路からの前記出力電圧と基準電圧とを比較するコンパレーターと、
を有し、
バッテリーから前記処理装置への給電がオフ状態であるとき、前記カウンターは前記カウント値を固定値に設定し、前記放電系制御回路は、前記コンパレーターの比較結果に基づいて前記バッテリー保護の制御処理を行うことを特徴とする制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の制御装置を含むことを特徴とする受電装置。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれかに記載の回路装置を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項８に記載の制御装置を含むことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路装置、制御装置、受電装置及び電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁誘導を利用し、金属部分の接点がなくても電力伝送を可能にする無接点電力伝送が脚光を浴びている。この無接点電力伝送の適用例として、例えば家庭用機器や携帯端末等の、二次電池が内蔵された電子機器への充電がある。このような電子機器への充電は無接点電力伝送に限らず、端子を介して充電器と電子機器を接続する方式がある。
【０００３】
二次電池は回路への電力供給や自然放電により放電していくが、二次電池が過放電状態になると、二次電池の特性が劣化したり、二次電池を充電できなくなったりするおそれがある。このため、二次電池を過放電から保護するために、二次電池の電圧を監視することによって過放電検出を行っている。
【０００４】
過放電検出の従来技術として例えば特許文献１に開示される技術がある。特許文献１では、二次電池の電圧が過放電検出電圧以下であることを検出すると集積回路装置の各部がパワーダウンモードとなり、二次電池の電圧が所定の復帰電圧に達するか否かを検出する動作のみを行う。これにより、集積回路装置に電力を供給する二次電池の消費電力を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２４６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二次電池を電源とする電子機器には、二次電池の電池残量を測定するものがある。例えば、測定した電池残量を表示することでユーザーに通知する。電池残量を測定するためには、二次電池の電圧をある程度の階調数で測定できる必要があり、過放電検出電圧との比較を行う過放電検出に比べて一般的に消費電力が大きい。二次電池はモバイル機器やウェアラブル機器等に用いられることから二次電池の電力消費が小さいことが望ましい。このため、電池残量の測定と過放電検出を実施すると共に、その測定回路を低消費電力化することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、バッテリー電圧を測定する測定回路と、前記測定回路により測定された前記バッテリー電圧の情報であるバッテリー電圧情報を処理装置に出力するインターフェース回路と、バッテリー保護の制御処理を行う制御回路と、を含み、前記測定回路は、カウンターと、前記バッテリー電圧が入力されるノードと接地ノードとの間に設けられ、前記カウンターのカウント値により分圧比が設定され、前記分圧比で前記バッテリー電圧を分圧した出力電圧を出力する抵抗回路と、前記抵抗回路からの前記出力電圧と基準電圧とを比較するコンパレーターと、を有し、バッテリーから前記処理装置への給電がオフ状態であるとき、前記カウンターは前記カウント値を固定値に設定し、前記制御回路は、前記コンパレーターの比較結果に基づいて前記バッテリー保護の制御処理を行う回路装置に関係する。
【０００８】
また本発明の一態様では、前記固定値は、前記バッテリーの過放電を検出するための過放電検出電圧に対応するカウント値であってもよい。
【０００９】
また本発明の一態様では、前記バッテリーから前記処理装置への給電がオン状態であるとき、前記カウンターは、前記コンパレーターの出力信号の信号レベルが遷移したときにカウント動作を停止し、前記インターフェース回路は、前記カウント動作を停止したときの前記カウント値を前記バッテリー電圧情報として出力してもよい。
【００１０】
また本発明の一態様では、前記制御回路は、前記バッテリーから前記処理装置への給電がオフ状態であるとき、前記コンパレーターの比較結果に基づいて、前記バッテリーが過放電状態であるか否かを判定し、前記バッテリーから前記処理装置への給電がオン状態であるとき、前記カウント動作を停止したときの前記カウント値に基づいて、前記バッテリーが過放電状態であるか否かを判定してもよい。
【００１１】
また本発明の一態様では、前記バッテリー電圧情報を記憶するレジスターと、前記測定回路の電源電圧に対応した信号レベルから、前記レジスター及び前記インターフェース回路の電源電圧に対応した信号レベルに変換するレベルシフターと、を含み、前記カウンターは、前記カウント動作を行っているときは、前記レベルシフターの入力信号レベルを固定の信号レベルに設定し、前記測定回路は、前記カウンターが前記カウント動作を停止したとき、前記レベルシフターを介して前記バッテリー電圧情報を前記レジスターに書き込み、前記インターフェース回路は、前記レジスターに書き込まれた前記バッテリー電圧情報を前記処理装置に出力してもよい。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記測定回路は、前記バッテリー電圧を測定する動作を間欠的に行ってもよい。
【００１３】
また本発明の一態様では、前記抵抗回路は、一端に前記バッテリー電圧が入力され、前記カウント値により抵抗値が設定される可変抵抗回路と、前記可変抵抗回路の他端と接地ノードとの間に直列に接続される第１の抵抗及び第２の抵抗と、を有し、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗の間のノードの電圧を前記出力電圧として前記コンパレーターに出力してもよい。
【００１４】
また本発明の他の態様は、送電装置から無接点電力伝送で供給された電力を受電する受電装置を制御する制御装置であって、前記送電装置から供給された電力を受電し、受電した電力に基づいて充電対象の充電を行う充電系回路と、前記充電対象からの電力に基づいて動作すると共に、前記充電対象からの電力に基づいて処理装置への給電を行う放電系回路と、を含み、前記放電系回路は、バッテリー電圧を測定する測定回路と、前記測定回路により測定された前記バッテリー電圧の情報であるバッテリー電圧情報を前記処理装置に出力するインターフェース回路と、バッテリー保護の制御処理を行う放電系制御回路と、を含み、前記測定回路は、カウンターと、前記バッテリー電圧が入力されるノードと接地ノードとの間に設けられ、前記カウンターのカウント値により分圧比が設定され、前記分圧比で前記バッテリー電圧を分圧した出力電圧を出力する抵抗回路と、前記抵抗回路からの前記出力電圧と基準電圧とを比較するコンパレーターと、を有し、バッテリーから前記処理装置への給電がオフ状態であるとき、前記カウンターは前記カウント値を固定値に設定し、前記放電系制御回路は、前記コンパレーターの比較結果に基づいて前記バッテリー保護の制御処理を行う制御装置に関係する。
【００１５】
また本発明の更に他の態様は、上記に記載の制御装置を含む受電装置に関係する。
【００１６】
また本発明の更に他の態様は、上記に記載の回路装置を含む電子機器に関係する。
【００１７】
また本発明の更に他の態様は、上記に記載の制御装置を含む電子機器に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】回路装置、電子機器の構成例。
【図２】測定回路の詳細な構成例。
【図３】回路装置の動作を説明するタイミングチャート。
【図４】処理装置への給電がオン状態であるときの測定回路及び回路装置の動作を説明するタイミングチャート。
【図５】処理装置への給電がオフ状態であるときの測定回路及び回路装置の動作を説明するタイミングチャート。
【図６】レベルシフターの詳細な構成例。
【図７】カウンターの詳細な構成例。
【図８】無接点電力伝送システム、受電装置、及び受電側の制御装置の構成例。
【図９】送電側の電子機器及び受電側の電子機器の構成例、及びその動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２０】
１．電子機器、回路装置、測定回路
図１は、回路装置３１０、電子機器３００の構成例である。電子機器３００はバッテリー９０を電源として動作する機器であり、回路装置３１０とトランジスターＴＲＤＯ、ＴＲＣＯとバッテリー９０と給電回路装置３２０と処理装置１００とを含む。回路装置３１０はバッテリー９０の充電及び保護を行うものであり、例えば集積回路装置である。また給電回路装置３２０はバッテリー９０から電子機器３００の各部への給電を行うものであり、例えば集積回路装置である。
【００２１】
なお、図１では回路装置３１０と給電回路装置３２０の各々を回路装置としたが、これに限定されず、回路装置３１０と給電回路装置３２０を１つの回路装置として構成できる。例えば図８で後述する無接点電力伝送システム２００の受電側の制御装置５０に本発明を適用できる。この場合、図８の放電系制御回路７３及び制御回路１５１が図１の制御回路３５０に対応し、図８の測定回路７８が図１の測定回路３７０に対応し、図８のインターフェース回路７４が図１のインターフェース回路３４０に対応する。また給電回路装置３２０は図８の給電回路７１として制御装置５０に含まれている。
【００２２】
回路装置３１０は、測定回路３７０とレベルシフター３８０とレジスター３３０とインターフェース回路３４０と制御回路３５０と過電流判定回路３６０とを含む。
【００２３】
測定回路３７０は、バッテリー９０の端子電圧であるバッテリー電圧ＶＢＡＴを測定する。給電回路装置３２０が処理装置１００に対して給電を行っているとき、測定回路３７０はバッテリー電圧ＶＢＡＴをＡ／Ｄ変換し、給電回路装置３２０が処理装置１００に対して給電を行っていないとき、測定回路３７０は過放電検出を行う。測定回路３７０の詳細は後述する。
【００２４】
インターフェース回路３４０は、測定回路３７０により測定されたバッテリー電圧ＶＢＡＴの情報であるバッテリー電圧情報を処理装置１００に出力する。具体的には、バッテリー電圧ＶＢＡＴのＡ／Ｄ変換データがレベルシフター３８０を介してレジスター３３０に書き込まれる。このＡ／Ｄ変換データがバッテリー電圧情報である。処理装置１００は、インターフェース回路３４０を介してレジスター３３０にアクセスし、レジスター３３０からＡ／Ｄ変換データを読み出す。
【００２５】
なお、インターフェース回路３４０は、処理装置１００と回路装置３１０との間の情報の送受信を行うことができる。送受信される情報は、例えばデータやコマンド等である。インターフェース回路３４０として、種々のインターフェース方式の回路を採用できるが、例えばＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）方式や、或いはＩ２Ｃ（Inter Integrated Circuit）方式のインターフェース回路を採用できる。また、インターフェース回路３４０は、処理装置１００に対して割り込み信号を送信する割り込み回路を含んでもよい。
【００２６】
制御回路３５０は、バッテリー９０の充電及び放電に関わる制御処理を行う。制御回路３５０は、トランジスターＴＲＣＯ、ＴＲＤＯのゲートを制御することで充電制御及び放電制御を行う。トランジスターＴＲＣＯ、ＴＲＤＯは、電圧ＶＣＣＩＮのノードとバッテリー電圧ＶＢＡＴのノードとの間に直列に設けられる。電圧ＶＣＣＩＮは、バッテリー９０を充電するために供給される電圧であり、例えば充電器や無接点電力伝送における受電回路から供給される。制御回路３５０は、バッテリー９０を充電及び放電するときトランジスターＴＲＤＯ、ＴＲＣＯをオンさせる。
【００２７】
また制御回路３５０は、バッテリー９０の保護に関わる制御処理を行う。制御回路３５０は、測定回路３７０からの測定結果に基づいて、バッテリー９０を保護する制御処理を行う。具体的には、給電回路装置３２０が処理装置１００に対して給電を行っているとき、制御回路３５０は、測定回路３７０が測定したバッテリー電圧ＶＢＡＴと過放電検出電圧とを比較し、バッテリー電圧ＶＢＡＴが過放電検出電圧より低い場合にはバッテリー９０からの放電をシャットダウンする。例えばインターフェース回路３４０を介して給電回路装置３２０に対して給電停止及びシャットダウンを指示する制御信号を送信する。給電回路装置３２０が処理装置１００に対して給電を行っていないとき、制御回路３５０は、測定回路３７０からの過放電検出結果が過放電状態を示す場合にはバッテリー９０からの放電をシャットダウンする。また、制御回路３５０は、過電流判定回路３６０からの判定結果に基づいて、バッテリー９０を保護する制御処理を行う。具体的には、過電流判定回路３６０が充電電流の過電流を検出したとき、制御回路３５０はバッテリー９０の充電を停止する。また過電流判定回路３６０が放電電流の過電流を検出したとき、制御回路３５０は給電回路装置３２０の放電を停止させる。また過電流判定回路３６０がバッテリー９０の短絡を検出したとき、制御回路３５０は、バッテリー９０への充電を停止し、バッテリー９０からの放電をシャットダウンする。
【００２８】
制御回路３５０は、例えばトランジスターＴＲＣＯ、ＴＲＤＯのゲートを制御するアナログの充電回路と、充電回路の制御及びバッテリー保護の制御処理を行うロジック回路とで構成される。
【００２９】
過電流判定回路３６０は、電圧ＶＣＣＩＮとバッテリー電圧ＶＢＡＴに基づいて充電の過電流、放電の過電流及びバッテリー９０の短絡を判定する。具体的には、ＶＣＣＩＮ＞ＶＢＡＴ＋Δ１のとき充電の過電流と判定し、ＶＣＣＩＮ＜ＶＢＡＴ−Δ１のとき放電の過電流と判定し、ＶＣＣＩＮ＜ＶＢＡＴ−Δ２のときバッテリー９０の短絡と判定する。Δ１、Δ２は正の電圧であり、Δ２＞Δ１である。例えば、過電流判定回路３６０は電圧比較を行うコンパレーターで構成される。
【００３０】
バッテリー９０は例えば充電可能な二次電池であり、例えばリチウム電池やニッケル電池等である。リチウム電池は、リチウムイオン二次電池、又はリチウムイオンポリマー二次電池等である。ニッケル電池は、ニッケル−水素蓄電池、又はニッケル−カドミウム蓄電池等である。
【００３１】
処理装置１００は、バッテリー９０から電力が供給される電力供給対象である。処理装置１００は、例えば集積回路装置等であり、例えばＤＳＰやマイクロプロセッサー、マイクロコントローラー、ＣＰＵ等のプロセッサーである。
【００３２】
給電回路装置３２０は、バッテリー電圧ＶＢＡＴに基づいて処理装置１００に対して電力を供給する給電回路を有する。給電回路装置３２０は、給電回路から処理装置１００への給電がオン状態であるかオフ状態であるかの情報を、制御回路３５０へ入力する。例えば、給電回路装置３２０は、給電がオン状態であるかオフ状態であるかを示す制御信号を、回路装置３１０の制御信号入力端子を介して制御回路３５０へ送信する。
【００３３】
図２は、測定回路３７０の詳細な構成例である。測定回路３７０は、カウンター３１１と抵抗回路３１２とコンパレーター３１３とを含む。
【００３４】
抵抗回路３１２は、バッテリー電圧ＶＢＡＴが入力されるノードと接地ノードとの間に設けられる。抵抗回路３１２は、カウンター３１１のカウント値ＣＴ［６：０］により分圧比が設定され、その分圧比でバッテリー電圧ＶＢＡＴを分圧した出力電圧ＶＤＩＶを出力する。なお、本実施形態ではカウンター３１１が７ビットのカウンターである場合を例に説明するが、カウンター３１１のビット数は任意である。
【００３５】
コンパレーター３１３は、抵抗回路３１２からの出力電圧ＶＤＩＶと基準電圧ＶＲＥＦとを比較する。具体的には、コンパレーター３１３の負極性端子に出力電圧ＶＤＩＶが入力され、コンパレーター３１３の正極性端子に基準電圧ＶＲＥＦが入力され、コンパレーター３１３は比較結果を出力信号ＱＣＰとして出力する。なお、負極性端子は広義には第１入力端子であり、正極性端子は広義には第２入力端子である。基準電圧ＶＲＥＦは、不図示の電圧生成回路から供給される。
【００３６】
カウンター３１１がカウント値ＣＴ［６：０］を変化させると抵抗回路３１２の分圧比が変わるので出力電圧ＶＤＩＶが変化していく。この出力電圧ＶＤＩＶと基準電圧ＶＲＥＦをコンパレーター３１３が比較することで、バッテリー電圧ＶＢＡＴを測定できる。後述するように、バッテリー９０から処理装置１００への給電がオン状態であるときに、この動作を行う。
【００３７】
一方、バッテリー９０から処理装置１００への給電がオフ状態であるとき、カウンター３１１はカウント値ＣＴ［６：０］を固定値に設定する。制御回路３５０は、コンパレーター３１３の比較結果に基づいてバッテリー保護の制御処理を行う。
【００３８】
以上の実施形態では、回路装置３１０が測定回路３７０とインターフェース回路３４０と制御回路３５０とを含む。測定回路３７０は、カウンター３１１と、カウンター３１１のカウント値ＣＴ［６：０］により設定された分圧比でバッテリー電圧ＶＢＡＴを分圧する抵抗回路３１２と、抵抗回路３１２の出力電圧ＶＤＩＶと基準電圧ＶＲＥＦとを比較するコンパレーター３１３と、を含む。そして、バッテリー９０から処理装置１００への給電がオフ状態であるとき、カウンター３１１はカウント値ＣＴ［６：０］を固定値に設定する。
【００３９】
カウンター３１１がカウント値ＣＴ［６：０］を固定値に設定することでカウンター３１１がカウント動作を行わなくなる。そして、固定値であるカウント値ＣＴ［６：０］がレベルシフター３２０に入力されることで、レベルシフター３２０の入力信号レベルが変化しなくなる。これにより、バッテリー９０から処理装置１００への給電がオフ状態であるときに、カウンター３１１及び、その後段のレベルシフター３８０が動作しなくなるので、バッテリー９０からの電力消費を低減できる。
【００４０】
また、バッテリー９０から処理装置１００への給電がオフ状態であるときには、処理装置１００が動作を停止している。このため、処理装置１００がバッテリー電圧情報を取得することはないので、測定回路３７０がバッテリー９０を測定する必要がない。このため、カウンター３１１のカウント動作を停止することで低消費電力化できる。一方、バッテリー９０を保護する観点からは、ある決められた電圧についてバッテリー電圧を監視したい場合がある。本実施形態によれば、カウント値ＣＴ［６：０］を固定値に設定することで、コンパレーター３１３は、その固定値における抵抗回路３１２の出力電圧ＶＤＩＶと基準電圧ＶＲＥＦとを比較することになる。バッテリー９０の保護においては、例えば過放電検出電圧等の決まった電圧を監視していればよいので、本実施形態のような構成とすることで、バッテリー保護の制御処理を行うことが可能である。即ち、本実施形態によれば、カウント値ＣＴ［６：０］を固定値に設定することで、バッテリー保護を実現すると共に測定回路３７０を低消費電力化できる。
【００４１】
また本実施形態では、上記の固定値は、バッテリー９０の過放電を検出するための過放電検出電圧に対応するカウント値である。即ち、過放電検出電圧をＶＤＥＴとし、カウント値ＣＴ［６：０］を固定値に設定したとすると、ＶＢＡＴ＝ＶＤＥＴとなったときにＶＤＩＶ＝ＶＲＥＦとなる。このとき、コンパレーター３１３の出力信号ＱＣＰは、過放電検出の結果となる。
【００４２】
このようにすれば、バッテリー９０から処理装置１００への給電がオフ状態であるときに、測定回路３７０はバッテリー電圧ＶＢＡＴの測定を停止し、過放電検出を行う。これにより、測定回路３７０を低消費電力化すると共に、コンパレーター３１３を用いて過放電検出を行うことができる。この過放電検出の結果に基づいて制御回路３５０がバッテリー９０の保護制御を行うことで、バッテリー９０を保護できる。以上のように、給電がオン状態であるときにはバッテリー電圧ＶＢＡＴを測定し、給電がオフ状態であるときにはバッテリー電圧ＶＢＡＴの測定を停止して過放電検出を行う。これにより、電池残量の測定と過放電検出を実現できると共に、電池残量の測定が不要なときには電池残量の測定を停止することで測定回路３７０を低消費電力化できる。
【００４３】
図２に示すように、抵抗回路３１２は、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と可変抵抗回路３１４とを含む。
【００４４】
可変抵抗回路３１４の一端にバッテリー電圧ＶＢＡＴが入力される。カウンター３１１のカウント値ＣＴ［６：０］により可変抵抗回路３１４の抵抗値が制御される。抵抗Ｒ１（第１の抵抗）と抵抗Ｒ２（第２の抵抗）は、可変抵抗回路３１４の他端と接地ノードとの間に直列に接続される。抵抗回路３１２は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の間のノードＮＶＤＩＶの電圧を出力電圧ＶＤＩＶとしてコンパレーターに出力する。
【００４５】
具体的には、可変抵抗回路３１４の他端のノードＮ１とノードＮＶＤＩＶとの間に抵抗Ｒ１が接続され、ノードＮＶＤＩＶとノードＮ２との間に抵抗Ｒ２が接続され、ノードＮ２と接地ノードとの間に抵抗Ｒ３が接続される。可変抵抗回路３１４は、バッテリー電圧ＶＢＡＴが入力されるノードＮＶＢＡＴとノードＮ１との間に直列に接続される抵抗Ｒ０及び抵抗ＲＶ０〜ＲＢ６とトランジスターＴＶ０〜ＴＶ６とを含む。トランジスターＴＶｉは、抵抗ＲＶｉに対して並列に接続され、トランジスターＴＶｉのゲートにはカウント値ＣＴ［６：０］のビット信号ＣＴ［ｉ］が入力される。ｉは０以上６以下の整数である。トランジスターＴＶ０〜ＴＶ６はＰ型ＭＯＳトランジスターである。ビット信号ＣＴ［ｉ］がローレベルのときトランジスターＴＶｉがオンになり、抵抗ＲＶｉの両端が短絡される。即ち、カウント値ＣＴ［６：０］が小さいほど、可変抵抗回路３１４の抵抗値が小さくなる。
【００４６】
本実施形態によれば、カウンター３１１のカウント値ＣＴ［６：０］に応じて抵抗回路３１２の出力電圧ＶＤＩＶが変化する。この出力電圧ＶＤＩＶと基準電圧ＶＲＥＦをコンパレーター３１３が比較することで、バッテリー電圧ＶＢＡＴを測定することができる。カウンター３１１がカウント動作を行う場合には、コンパレーター３１３の比較結果が変化したときのカウント値ＣＴ［６：０］がバッテリー電圧ＶＢＡＴを示すことになる。また、カウント値ＣＴ［６：０］を上述の固定値に設定した場合には、バッテリー電圧ＶＢＡＴが過放電検出電圧より小さくなったときに、コンパレーター３１３の比較結果が変化することになる。
【００４７】
なお、測定回路３７０の構成は図２に限定されない。例えば、抵抗回路３１２が、基準電圧ＶＲＥＦが入力されるノードと接地ノードとの間に設けられ、コンパレーター３１３が、抵抗回路３１２からの出力電圧ＶＤＩＶとバッテリー電圧ＶＢＡＴとを比較してもよい。
【００４８】
２．動作
図３は、回路装置３１０の動作を説明するタイミングチャートである。
【００４９】
図３に示すように、処理装置１００への給電がオン状態であるとき、測定回路３７０は、バッテリー電圧ＶＢＡＴをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換動作を行う。一方、処理装置１００への給電がオフ状態であるとき、測定回路３７０はバッテリー９０の過放電検出を行う。
【００５０】
本実施形態によれば、バッテリー９０から処理装置１００への給電の状態に応じて、必要な動作のみを測定回路３７０に行わせることが可能となり、測定回路３７０の消費電力を低減できる。即ち、給電中にはバッテリー電圧情報を取得して電池残量を測定すると共に、バッテリー電圧情報に基づいて過放電検出を行うことができる。一方、給電停止中には、処理装置１００に対するバッテリー電圧情報が不要であるため過放電検出のみを行うことができる。以上より、電池残量の測定と過放電検出を実現できると共に、電池残量の測定が不要なときには電池残量の測定を停止することで測定回路３７０を低消費電力化できる。
【００５１】
また本実施形態では、測定回路３７０は、バッテリー電圧ＶＢＡＴを測定する動作を間欠的に行う。即ち、給電がオン状態であるときのＡ／Ｄ変換動作を間欠的に行う。また、給電がオフ状態であるときの過放電検出を間欠的に行う。間欠的とは、動作と動作の間に、測定回路３７０の動作を停止する停止期間が設けられることである。停止期間ではカウンター３１１及びコンパレーター３１３の動作が停止しており、測定回路３７０が電力を消費しないようになっている。
【００５２】
本実施形態によれば、測定回路３７０が動作を間欠的に行うことで測定回路３７０の消費電力を低減できる。即ち、電池残量の測定と過放電検出を行う際の消費電力を低減できる。バッテリー電圧ＶＢＡＴは急激に変化するものではないので、バッテリー電圧ＶＢＡＴの測定や過放電検出は、ある程度の長い間隔で行っても問題ないと考えられる。このため、これらの測定を間欠的に行うことでバッテリー９０からの電力消費を低減できる。
【００５３】
図４は、処理装置１００への給電がオン状態であるときの測定回路３７０及び回路装置３１０の動作を説明するタイミングチャートである。
【００５４】
カウンター３１１は、最大値であるカウント値ＣＴ［６：０］＝１２７からカウントダウンしていく。カウント値ＣＴ［６：０］が下がるに従って、抵抗回路３１２の出力電圧ＶＤＩＶは上昇していく。出力電圧ＶＤＩＶが基準電圧ＶＲＥＦを超えるとコンパレーター３１３の出力信号ＱＣＰがハイレベルからローレベルに変化し、そのタイミングでコンパレーター３１３がカウント動作を停止する。そのときのカウント値ＣＴ［６：０］が例えば８０だったとする。
【００５５】
カウンター３１１は、コンパレーター３１３の出力信号ＱＣＰがハイレベルのとき、レベルシフター３８０に対してデータＣＴＱ［６：０］＝０を出力し、コンパレーター３１３の出力信号ＱＣＰがローレベルのとき、レベルシフター３８０に対してデータＣＴＱ［６：０］＝ＣＴ［６：０］を出力する。即ち、カウンター３１１のカウント動作が停止した後、カウンター３１１がレベルシフター３８０に対してＣＴＱ［６：０］＝８０を出力する。このデータＣＴＱ［６：０］の信号レベルがレベルシフター３８０によりレベルシフトされ、レジスター３３０に入力される。
【００５６】
カウンター３１１がカウント動作を停止した後、カウンター３１１がレジスター書き込み用のクロック信号ＷＲＣＬＫを出力する。クロック信号ＷＲＣＬＫはレベルシフター３８０によりレベルシフトされ、レジスター３３０に入力される。レジスター３３０は、クロック信号ＷＲＣＬＫのエッジでカウント値ＣＴ［６：０］＝８０を保持する。インターフェース回路３４０は、レジスター３３０に記憶されたカウント値ＣＴ［６：０］＝８０を処理装置１００に出力する。
【００５７】
本実施形態によれば、カウンター３１１は、コンパレーター３１３の出力信号ＱＣＰの信号レベルが遷移したときにカウント動作を停止する。そして、インターフェース回路３４０は、カウント動作を停止したときのカウント値ＣＴ［６：０］＝８０をバッテリー電圧情報として出力する。
【００５８】
このようにすれば、処理装置１００への給電がオン状態であるとき、測定回路３７０がバッテリー電圧ＶＢＡＴをＡ／Ｄ変換できる。そして、そのＡ／Ｄ変換データであるカウント値ＣＴ［６：０］＝８０をバッテリー電圧情報として処理装置１００に出力できる。
【００５９】
また本実施形態では、レベルシフター３８０は、測定回路３７０の電源電圧に対応した信号レベルから、レジスター３３０及びインターフェース回路３４０の電源電圧ＶＩＦに対応した信号レベルに変換する。電源電圧ＶＩＦは例えば回路装置３１０の外部から供給される。測定回路３７０の電源電圧はバッテリー電圧ＶＢＡＴ又は、バッテリー電圧ＶＢＡＴをレギュレートした電圧である。そしてカウンター３１１は、カウント動作を行っているときは、レベルシフター３８０の入力信号レベルを固定の信号レベルに設定する。図４の例ではＣＴＱ［６：０］の信号レベルをローレベルに固定している。
【００６０】
レベルシフター３８０の入力信号レベルが変化するとレベルシフター３８０の内部で、スイッチング時の貫通電流が流れる。カウント動作中はカウント値ＣＴ［６：０］をレジスター３３０に書き込む必要がないので、レベルシフター３８０の入力信号レベルを固定してもよい。これにより、レベルシフター３８０のスイッチング時の貫通電流を低減でき、バッテリー９０からの電力消費を低減できる。また給電がオフ状態であるときにはカウント値ＣＴ［６：０］が固定なのでレベルシフター３８０の入力信号レベルが固定されている。以上のように、レベルシフター３８０の入力信号レベルを必要なときのみ変化させることで、電池残量の測定と過放電検出を行う際の消費電力を低減できる。
【００６１】
図５は、処理装置１００への給電がオフ状態であるときの測定回路３７０及び回路装置３１０の動作を説明するタイミングチャートである。
【００６２】
処理装置１００への給電がオフ状態であるとき、カウント値ＣＴ［６：０］は最小値０に固定されている。このとき可変抵抗回路３１４のトランジスターＴＶ０〜ＴＶ６は全てオンであり、可変抵抗回路３１４の抵抗値は最小になっている。ＶＤＩＶ＜ＶＲＥＦの場合、コンパレーター３１３の出力信号ＱＣＰはハイレベルとなる。これは、バッテリー電圧ＶＢＡＴが過放電検出電圧より低いことを示す。制御回路３５０は、出力信号ＱＣＰはハイレベルの場合、バッテリー電圧ＶＢＡＴが過放電であると判断する。一方、ＶＤＩＶ＞ＶＲＥＦの場合、コンパレーター３１３の出力信号ＱＣＰはローレベルとなり、制御回路３５０は、バッテリー電圧ＶＢＡＴが過放電ではないと判断する。
【００６３】
本実施形態によれば、制御回路３５０は、処理装置１００への給電がオフ状態であるとき、コンパレーター３１３の比較結果に基づいて、バッテリー９０が過放電状態であるか否かを判定する。一方、処理装置１００への給電がオン状態であるとき、制御回路３５０は、カウンター３１１がカウント動作を停止したときのカウント値に基づいて、バッテリー９０が過放電状態であるか否かを判定する。即ち、制御回路３５０は、カウント動作を停止したときのカウント値ＣＴ［６：０］と、過放電検出電圧に対応したカウント値“０”とを比較し、カウント動作を停止したときのカウント値ＣＴ［６：０］が“０”であるとき過放電状態と判定する。
【００６４】
このようにすれば、バッテリー電圧ＶＢＡＴの測定が必要なときには、その測定されたバッテリー電圧ＶＢＡＴの情報を利用して制御回路３５０が過放電を判断し、バッテリー電圧ＶＢＡＴの測定が不要なときには、測定回路３７０が行った過放電検出の結果に基づいて制御回路３５０が過放電を判断できる。このような必要最小限の動作とすることで、測定回路３７０や制御回路３５０等の消費電力を低減できる。
【００６５】
３．レベルシフター、カウンター
図６は、レベルシフター３８０の詳細な構成例である。図６には、データＣＴＱ［６：０］のビット信号ＣＴＱ［０］をレベルシフトするレベルシフターを例に図示しているが、ビット信号ＣＴＱ［１］〜ＣＴＱ［６］をレベルシフトするレベルシフターも同様の構成である。
【００６６】
レベルシフター３８０はトランジスターＴＰ１〜ＴＰ３、ＴＮ１〜ＴＮ３を含む。トランジスターＴＰ１〜ＴＰ３はＰ型ＭＯＳトランジスターであり、トランジスターＴＮ１〜ＴＮ３はＮ型ＭＯＳトランジスターである。トランジスターＴＰ１、ＴＮ１は、バッテリー電圧ＶＢＡＴで動作する第１インバーターを構成しており、ビット信号ＣＴＱ［０］を論理反転する。トランジスターＴＰ３、ＴＮ３は、レジスター３３０の電源電圧ＶＩＦで動作する第２インバーターを構成しており、第１インバーターの出力信号を論理反転し、その論理反転したビット信号ＬＳＱ［０］をレジスター３３０に出力する。以上により、バッテリー電圧ＶＢＡＴにおける信号レベルから電源電圧ＶＩＦにおける信号レベルへのレベルシフトが行われる。
【００６７】
トランジスターＴＮ２、ＴＰ２のゲートには制御回路３５０からイネーブル信号ＥＮＳＨが入力される。バッテリー９０からの放電経路を遮断するシャットダウン状態においてイネーブル信号ＥＮＳＨがローレベルに設定される。例えば過放電を検出した場合に制御回路３５０がシャットダウン状態を設定する。イネーブル信号ＥＮＳＨがローレベルのとき、トランジスターＴＮ２がオフであり、トランジスターＴＰ２がオンである。またシャットダウン状態ではカウンター３１１がＣＴＱ［６：０］＝０を出力する。このため、直列に接続されるトランジスターＴＮ１、ＴＮ２がオフになり、バッテリー９０から接地ノードへのリーク電流が低減される。これにより、シャットダウン状態におけるバッテリー９０の放電を出来るだけ減らすことができる。
【００６８】
図７は、カウンター３１１の詳細な構成例である。カウンター３１１はカウンター部３１５と、出力回路３１６とを含む。
【００６９】
カウンター部３１５は、カウント動作を行ってカウント値ＣＴ［６：０］を出力する。またコンパレーター３１３の出力信号ＱＣＰがローレベルのときカウンター部３１５はカウント動作を停止する。また処理装置１００への給電がオフ状態のとき、制御回路３５０からの制御に基づいてカウンター部３１５が固定値のカウント値ＣＴ［６：０］を設定する。
【００７０】
出力回路３１６は、イネーブル信号出力回路３１７と論理積回路ＡＮ０〜ＡＮ６とを含む。
【００７１】
イネーブル信号出力回路３１７は、コンパレーター３１３の出力信号ＱＣＰがローレベルであり、且つシャットダウンに関するイネーブル信号ＥＮＳＨがハイレベルのとき、カウンター値出力のイネーブル信号ＥＮＡをアクティブにする。それ以外のときにはイネーブル信号出力回路３１７は、イネーブル信号ＥＮＡを非アクティブにする。図７の例ではアクティブはハイレベルであり、非アクティブはローレベルである。
【００７２】
イネーブル信号ＥＮＡがハイレベルのとき、論理積回路ＡＮ０〜ＡＮ６は、カウント値ＣＴ［６：０］をデータＣＴＱ［６：０］としてレベルシフター３８０に出力する。一方、イネーブル信号ＥＮＡがローレベルのとき、論理積回路ＡＮ０〜ＡＮ６は、データＣＴＱ［６：０］として“０”を出力する。図４に示すようにカウンター３１１がカウント動作を行っているとき、コンパレーター３１３の出力信号ＱＣＰはハイレベルなので、イネーブル信号ＥＮＡがローレベルであり、レベルシフター３８０の入力信号レベルがローレベルに固定される。
【００７３】
４．無接点電力伝送システム、受電装置、受電側の制御装置
図８は、無接点電力伝送システム２００、受電装置４０、及び受電側の制御装置５０の構成例である。また図８には、送電装置１０及び送電側の制御装置２０の構成例を示す。
【００７４】
無接点電力伝送システムにおける送電側の電子機器は、例えば図９の充電器５００である。送電側の電子機器は、送電装置１０を含む。また無接点電力伝送システムにおける受電側の電子機器は、例えば図９の電子機器５１０である。受電側の電子機器は、受電装置４０とバッテリー９０と処理装置１００を含むことができる。なおバッテリー９０は広義には充電対象である。送電装置１０と受電装置４０により本実施形態の無接点電力伝送システム２００が構成される。
【００７５】
受電側の電子機器としては、補聴器、腕時計、生体情報測定装置、携帯情報端末、コードレス電話器、シェーバー、電動歯ブラシ、リストコンピューター、ハンディターミナル、電気自動車、或いは電動自転車などの種々の電子機器を想定できる。生体情報測定装置は、人体に着用して使用するウェアラブル機器を想定できる。また、携帯情報端末は、例えばスマートフォン、携帯電話機、ヘッドマウントディスプレイ等である。
【００７６】
送電装置１０は、１次コイルＬ１と、送電回路１２と、制御装置２０とを含む。送電装置１０を１次側装置又は１次側モジュールとも呼ぶ。制御装置２０は例えば集積回路装置である。
【００７７】
送電回路１２は、電力伝送時において所定周波数の交流電圧を生成して、１次コイルＬ１に供給する。この送電回路１２は、１次コイルＬ１の一端を駆動する送電ドライバーＤＲ１と、１次コイルＬ１の他端を駆動する送電ドライバーＤＲ２と、を含む。送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２の各々は、例えばパワーＭＯＳトランジスターにより構成されるバッファー回路である。送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２が１次コイルＬ１に交流電圧を印加することで、１次コイルＬ１から２次コイルＬ２に電力が送電される。
【００７８】
１次コイルＬ１は、２次コイルＬ２と電磁結合して電力伝送用トランスを形成する。例えば電力伝送が必要なときには、充電器の上に受電側の電子機器を置き、１次コイルＬ１の磁束が２次コイルＬ２を通るような状態にする。これを着地状態と呼び、取り去り状態から着地状態にすることを着地と呼ぶ。一方、電力伝送が不要なときには、充電器と受電側の電子機器を物理的に離して、１次コイルＬ１の磁束が２次コイルＬ２を通らないような状態にする。これを取り去り状態と呼び、着地状態から取り去り状態にすることを取り去りと呼ぶ。
【００７９】
制御装置２０は、送電側の各種制御を行う。この制御装置２０は、通信回路２２と送電側制御回路２４とを含む。
【００８０】
通信回路２２は、送電装置１０と受電装置４０の間における通信処理を行う。即ち、受電装置４０から送電装置１０への通信データを受信したり、送電装置１０から受電装置４０へ通信データを送信したりする。通信データのやり取りは送電経路を介して行われる。具体的には、受電装置４０が負荷変調を行うと１次コイルＬ１に流れる電流量が変化し、それにより送電ドライバーＤＲ１、ＤＲ２の電源に流れる電流が変化する。通信回路２２は、その電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、その電圧と基準電圧とを比較するコンパレーターとを含む。送電側制御回路２４は、コンパレーターの出力信号に基づいて通信データを取得する。また、通信回路２２は、送電回路１２が１次コイルＬ１を駆動する駆動周波数を通信データに基づいて変化させる。この周波数の変化を受電側で検出することで、送電装置１０から受電装置４０に通信データが送信される。
【００８１】
送電側制御回路２４は、制御装置２０が行う種々の処理を制御する。即ち、送電側制御回路２４は、送電回路１２による電力送電を制御したり、通信回路２２による通信処理を制御したりする。送電側制御回路２４はロジック回路で構成される。
【００８２】
受電装置４０は、２次コイルＬ２と制御装置５０とを含む。受電装置４０を２次側装置又は２次側モジュールとも呼ぶ。制御装置５０は例えば集積回路装置である。
【００８３】
制御装置５０は、受電側の各種制御を行う。制御装置５０は、充電系回路６０と、放電系回路７０を含む。
【００８４】
充電系回路６０は、受電回路６１が受電した電力によって動作する回路であり、受電回路６１が受電しているとき及びバッテリー９０の充電中に動作する。即ち、充電系回路６０の各部は、整流電圧ＶＣＣ又は整流電圧ＶＣＣをレギュレートした電圧に基づいて動作する。充電系回路６０は、送電装置１０から供給された電力を受電し、その受電した電力に基づいてバッテリー９０の充電を行う。充電系回路６０は、受電回路６１、充電系制御回路６３、通信回路６４、充電回路６５、保護回路１５０を含む。
【００８５】
放電系回路７０は、バッテリー９０から供給される電力によって動作する回路であり、バッテリー９０からの電力に基づいて処理装置１００への給電を行う。放電系回路７０の各部は、バッテリー電圧ＶＢＡＴに基づいて動作する。また放電系回路７０は、シャットダウン状態においてはバッテリー９０からの電力供給が遮断されて動作を停止する。放電系回路７０は、給電回路７１、レベルシフター７２、放電系制御回路７３、インターフェース回路７４、レジスター７６、測定回路７８、レベルシフター７９を含む。
【００８６】
受電回路６１は、送電装置１０からの電力を受電する。具体的には受電回路６１は、２次コイルＬ２の交流の誘起電圧を直流の整流電圧ＶＣＣに変換する。この変換は受電回路６１が有する整流回路により行われる。整流回路は、例えば複数のトランジスターやダイオードなどにより実現できる。
【００８７】
充電系制御回路６３は、受電回路６１、通信回路６４、及び充電回路６５を制御し、バッテリー９０の充電中に行われる各種の制御処理を実行する。また充電系制御回路６３は、送電装置１０から送信される通信データの受信処理を行う。受電回路６１は、２次コイルＬ２の交流の誘起電圧を矩形波信号に変換するコンパレーターを有する。上述したように、送電装置１０は１次コイルＬ１を駆動する交流電圧の周波数を通信データに基づいて変化させる。充電系制御回路６３は、例えばカウンター等により矩形波信号の周波数を測定し、その測定結果に基づいて通信データを受信する。充電系制御回路６３は、例えばゲートアレイ等の自動配置配線手法で生成されたロジック回路や、或いはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの各種のプロセッサーにより実現できる。
【００８８】
通信回路６４は、通信データを送電装置１０に送信するための負荷変調を行う。なお通信回路６４を負荷変調回路とも呼ぶ。通信回路６４は、電流源ＩＳとスイッチＳＷとを有する。電流源ＩＳは、整流電圧ＶＣＣのノードＮＶＣから接地ノードへ定電流を流す。スイッチＳＷはトランジスターで構成される。電流源ＩＳとスイッチＳＷは、整流電圧ＶＣＣのノードＮＶＣと接地ノードとの間に直列に設けられる。そして、充電系制御回路６３からの制御信号に基づいてスイッチＳＷがオン又はオフにされ、ノードＮＶＣから接地ノードに流れる定電流をオン又はオフにする。制御信号は通信データに対応した信号である。定電流がオンのときとオフのときとで、送電回路１２から見た負荷が異なる。この負荷の違いを、上述した手法で送電側の通信回路２２が検出することで、受電装置４０から送電装置１０への通信が実現される。
【００８９】
充電回路６５は、バッテリー９０の充電、及びその制御を行う。充電回路６５は、受電回路６１が受電した電力に基づいてバッテリー９０を充電する。即ち、充電回路６５は、整流電圧ＶＣＣに基づく定電流を生成し、その定電流をバッテリー９０の端子に供給することで、バッテリー９０を充電する。
【００９０】
給電回路７１は、処理装置１００に対する電力供給を行う。即ち、給電回路７１は、バッテリー９０の放電動作を行って、バッテリー９０からの電力を処理装置１００に対して供給する。給電回路７１は、バッテリー電圧ＶＢＡＴを出力電圧ＶＯＵＴに変換し、出力電圧ＶＯＵＴを処理装置１００に供給する。給電回路７１は、例えばチャージポンプ回路等で構成できる。
【００９１】
放電系制御回路７３は、バッテリー９０の放電中に行われる各種の制御処理を実行する。放電系制御回路７３は、給電回路７１、インターフェース回路７４、及び測定回路７８の制御を行う。例えば、放電系制御回路７３は、測定回路３７０が測定したバッテリー電圧ＶＢＡＴ又は、測定回路３７０からの過放電検出結果に基づいて、バッテリー保護制御を行う。また放電系制御回路７３は給電回路７１から処理装置１００への給電を制御する。即ち、給電オンと給電オフとを切り替える制御を行う。放電系制御回路７３は、例えばゲートアレイ等の自動配置配線手法で生成されたロジック回路や、或いはＤＳＰなどの各種のプロセッサーにより実現できる。
【００９２】
インターフェース回路７４は、処理装置１００と制御装置５０との間の情報の送受信に用いられるインターフェースである。送受信される情報は、例えばデータやコマンド等である。インターフェース回路７４として、種々のインターフェース方式の回路を採用できるが、例えばＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）方式や、或いはＩ２Ｃ（Inter Integrated Circuit）方式のインターフェース回路を採用できる。また、インターフェース回路７４は、処理装置１００に対して割り込み信号を送信する割り込み回路を含んでもよい。
【００９３】
測定回路７８は、処理装置１００への給電がオン状態のときバッテリー電圧ＶＢＡＴをＡ／Ｄ変換し、処理装置１００への給電がオフ状態のとき過放電検出を行う。
【００９４】
レベルシフター７２は、測定回路３７０の電源電圧であるバッテリー電圧ＶＢＡＴの信号レベルから、レジスター３３０の電源電圧ＶＩＦの信号レベルへのレベルシフトを行う。
【００９５】
レベルシフター７９は、充電系制御回路６３の電源電圧の信号レベルから、レジスター３３０の電源電圧ＶＩＦの信号レベルへのレベルシフトを行う。充電系制御回路６３の電源電圧は、整流電圧ＶＣＣをレギュレートした電圧である。
【００９６】
保護回路１５０は、制御回路１５１、過電流判定回路１５２、トランジスターＴＲＤＯ、ＴＲＣＯを含む。
【００９７】
過電流判定回路１５２は、充電回路６５の出力ノードの電圧とバッテリー電圧ＶＢＡＴに基づいて充電の過電流、放電の過電流及びバッテリー９０の短絡を判定する。具体的な動作は図１の過電流判定回路３６０と同様である。
【００９８】
制御回路１５１は、バッテリー９０を充電及び放電するときトランジスターＴＲＤＯ、ＴＲＣＯをオンさせる。また測定回路７８の測定結果に基づいて放電系制御回路７３が過放電を検出した場合、それを通知する検出信号を放電系制御回路７３が制御回路１５１へ出力する。制御回路１５１は、上記の検出信号を受信した場合、バッテリー９０からの放電をシャットダウンする。また過電流判定回路１５２が充電電流の過電流を検出したとき、制御回路１５１はバッテリー９０への充電を停止する。また過電流判定回路１５２が放電電流の過電流を検出したとき、バッテリー９０からの放電をシャットダウンする。また過電流判定回路１５２がバッテリー９０の短絡を検出したとき、制御回路１５１は、バッテリー９０への充電を停止する。
【００９９】
図９は、送電側の電子機器及び受電側の電子機器の構成例、及びその動作を説明する図である。
【０１００】
充電器５００は、送電側の電子機器である。充電器５００は送電装置１０を含み、送電装置１０は、無接点電力伝送により受電側の電子機器５１０に対して送電を行う。受電側の電子機器５１０は、バッテリー９０と受電装置４０と処理装置１００とを含む。受電装置４０は、送電装置１０から送電される電力を受電し、その電力によりバッテリー９０を充電する。また、受電装置４０は、バッテリー９０から処理装置１００への電力供給を制御する。
【０１０１】
電子機器５１０が充電器５００にセットされた着地状態において、送電装置１０から受電装置４０への送電が行われ、その電力により受電装置４０がバッテリー９０を充電する。この状態では受電装置４０は処理装置１００への給電をオフ状態にしている。バッテリー９０が満充電になると送電装置１０及び受電装置４０が取り去り待ち状態となる。取り去り待ち状態では、送電装置１０が間欠送電を行う。受電装置４０は整流電圧ＶＣＣをキャパシターで保持しており、その保持電圧が取り去り検出用のしきい値電圧を下回った場合に取り去り状態に移行したと検出する。
【０１０２】
受電装置４０は、取り去りが検出されると処理装置１００への給電をオフ状態からオン状態に遷移させる。これにより、処理装置１００が動作して例えば電子機器５１０が使用可能な状態となる。
【０１０３】
取り去り後において受電装置４０及び送電装置１０は着地検出状態となる。着地検出状態では、送電装置１０が間欠送電を行う。受電装置４０は整流電圧ＶＣＣを監視しており、整流電圧ＶＣＣが、着地検出用のしきい値電圧を上回った場合に着地状態に移行したと検出する。
【０１０４】
受電装置４０は、着地が検出されると処理装置１００への給電をオン状態からオフ状態に遷移させる。また受電装置４０は負荷変調を行い、送電装置１０は、受電装置４０が負荷変調を行ったことを検出すると間欠送電から連続送電へ切り替える。また、受電装置４０と送電装置１０との間で認証処理を行って、認証された場合には受電装置４０がバッテリー９０への充電を開始する。
【０１０５】
以上のようにして、処理装置１００への給電のオン状態とオフ状態とを切り替えている。この制御は、充電系制御回路６３及び放電系制御回路７３が行い、放電系制御回路７３は、給電がオン状態であるかオフ状態であるかに応じて測定回路３７０の動作を切り替えている。
【０１０６】
本実施形態において、測定回路７８は図１の測定回路３７０に対応し、給電回路７１は図１の給電回路装置３２０に対応し、レベルシフター７２は図１のレベルシフター３８０に対応し、レジスター７６は図１のレジスター３３０に対応し、インターフェース回路７４は図１のインターフェース回路３４０に対応する。また放電系制御回路７３、充電系制御回路６３、及び充電回路６５が図１の制御回路３５０及びトランジスターＴＲＤＯ、ＴＲＣＯに対応する。また整流電圧ＶＣＣが図１の電圧ＶＣＣＩＮに対応する。
【０１０７】
本実施形態によれば、測定回路７８はバッテリー電圧ＶＢＡＴを測定する。インターフェース回路７４は、測定回路７８により測定されたバッテリー電圧ＶＢＡＴの情報であるバッテリー電圧情報を処理装置１００に出力する。放電系制御回路７３は、バッテリー保護の制御処理を行う。図２の測定回路３７０と同様に、測定回路７８はカウンター３１１と抵抗回路３１２とコンパレーター３１３とを含む。バッテリー９０から処理装置１００への給電がオフ状態であるとき、カウンター３１１はカウント値を固定値に設定する。そして放電系制御回路７３は、コンパレーター３１３の比較結果に基づいてバッテリー保護の制御処理を行う。
【０１０８】
また放電系制御回路７３は、処理装置１００への給電がオフ状態であるとき、コンパレーター３１３の比較結果に基づいて、バッテリー９０が過放電状態であるか否かを判定する。一方、処理装置１００への給電がオン状態であるとき、放電系制御回路７３は、カウンター３１１がカウント動作を停止したときのカウント値ＣＴ［６：０］に基づいて、バッテリー９０が過放電状態であるか否かを判定する。
【０１０９】
以上のように、無接点電力伝送システム２００の受電側の制御装置５０に本発明を適用できる。無接点電力伝送は種々の電子機器に用いられるが、例えばワイヤレスイヤホンや補聴器等の小型デバイスに用いられる。小型デバイスではバッテリーの容量が小さいため低消費電力であることが望ましいが、本実施形態によればバッテリー電圧ＶＢＡＴの測定及び過放電検出を低消費電力で行うことができる。
【０１１０】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また回路装置、受電側の制御装置、受電装置、送電側の制御装置、送電装置、無接点電力伝送システム、電子機器の構成及び動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…送電装置、１２…送電回路、２０…制御装置、２２…通信回路、２４…送電側制御回路、４０…受電装置、５０…制御装置、６０…充電系回路、６１…受電回路、６３…充電系制御回路、６４…通信回路、６５…充電回路、７０…放電系回路、７１…給電回路、７２…レベルシフター、７３…放電系制御回路、７４…インターフェース回路、７６…レジスター、７８…測定回路、７９…レベルシフター、９０…バッテリー、１００…処理装置、２００…無接点電力伝送システム、３００…電子機器、３１０…回路装置、３１１…カウンター、３１２…抵抗回路、３１３…コンパレーター、３１４…可変抵抗回路、３１５…カウンター部、３１６…出力回路、３１７…イネーブル信号出力回路、３２０…給電回路装置、３３０…レジスター、３４０…インターフェース回路、３５０…制御回路、３６０…過電流判定回路、３７０…測定回路、３８０…レベルシフター、５００…充電器、５１０…電子機器、ＣＴ［６：０］…カウント値、ＱＣＰ…コンパレーターの出力信号、ＶＢＡＴ…バッテリー電圧、ＶＤＩＶ…抵抗回路の出力電圧、ＶＲＥＦ…基準電圧
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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