(57)【要約】【課題】充電装置の送電可能距離内に電子機器を置くだけで、ケーブル接続なしで充電とデータの転送の両方を同時並列的にでき、個別の充電器を用意する煩雑さが無くなり利便性の高いワイヤレス充電装置およびワイヤレス充電システムを提供する。【解決手段】ワイヤレスで電力を給電可能な給電装置４０と、表示デバイス２２と、を有し、給電装置４０は、給電する電力を生成する電力生成部４４と、電力生成部で生成された電力を送電する送電素子部４１と、ワイヤレスよりデータ送信および受信が可能なワイヤレス通信部４５０，４６０と、を含み、表示デバイスは、ワイヤレス通信部を通して受信する充電対象機器から転送されるデータおよび充電のために送電した応答として受信する充電状況に関する情報の少なくともいずれかを表示可能である。【選択図】図１０
2012019666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスで電力を給電可能な給電装置と、
表示デバイスと、を有し、
上記給電装置は、
給電する電力を生成する電力生成部と、
上記電力生成部で生成された電力を送電する送電素子部と、
ワイヤレスよりデータ送信および受信が可能なワイヤレス通信部と、を含み、
上記表示デバイスは、
上記ワイヤレス通信部を通して受信する充電対象機器から転送されるデータおよび充電のために送電した応答として受信する充電状況に関する情報の少なくともいずれかを表示可能である
ワイヤレス充電装置。
【請求項２】
上記充電状況に関する情報は、
満充電までの残り時間および現在の充電率のうちの少なくとも一方を含む
請求項１記載のワイヤレス充電装置。
【請求項３】
上記送電素子部は、
共鳴コイルを含む共振回路を有し、
上記共振回路は、
電力を送電する電力送電部と上記ワイヤレス通信部とにより共用されている
請求項１または２記載のワイヤレス充電装置。
【請求項４】
上記送電素子部は、
電力を送電する共鳴コイルを含み、
上記表示デバイスを含む装置本体と、
上記装置本体に対して畳みこみの収納状態と展開状態とを取り得る充電台と、を含み、
上記充電台は、
上記給電装置の上記電力生成部、上記送電素子部、および上記ワイヤレス通信部のうち、少なくとも上記送電素子部の共鳴コイルが配置されている
請求項１から３のいずれか一に記載のワイヤレス充電装置。
【請求項５】
ワイヤレスで充電用電力を送電可能のワイヤレス充電装置と、
バッテリおよび受電装置を含み、当該受電装置は、上記ワイヤレス充電装置の電力を受電して上記バッテリに充電可能な電子機器と、を有し、
上記ワイヤレス充電装置は、
ワイヤレスで電力を給電可能な給電装置と、
表示デバイスと、を有し、
上記給電装置は、
給電する電力を生成する電力生成部と、
上記電力生成部で生成された電力を送電する送電素子部と、
上記電子機器とワイヤレスによりデータ送信および受信が可能な第１のワイヤレス通信部と、を含み、
上記送電素子部は、
電力を送電する第１の共鳴コイルを含み、
上記表示デバイスは、
上記ワイヤレス通信部を通して受信する充電対象機器から転送されるデータおよび充電のために送電した応答として受信する充電状況に関する情報の少なくともいずれかを表示可能であり、
上記電子機器の受電装置は、
上記給電装置の上記第１の共鳴コイルと磁界共鳴関係をもって受電する第２の共鳴コイルを含む受電素子部と、
上記充電状況に関する情報を取得する情報取得部と、
上記ワイヤレス充電装置とワイヤレスによりデータ送信および受信が可能で、上記ワイヤレス充電装置からの充電用電力の受電の応答として上記情報取得部で取得した充電状況に関する情報をワイヤレスで送信可能な第２のワイヤレス通信部と、を含む
ワイヤレス充電システム。
【請求項６】
上記充電状況に関する情報は、
満充電までの残り時間および現在の充電率のうちの少なくとも一方を含む
請求項５記載のワイヤレス充電システム。
【請求項７】
上記送電素子部は、
第１の共鳴コイルを含む第１の共振回路を有し、
上記第１の共振回路は、
電力を送電する電力送電部と上記第１のワイヤレス通信部とにより共用されている
請求項５または６記載のワイヤレス充電システム。
【請求項８】
上記受電素子部は、
第２の共鳴コイルを含む第２の共振回路を有し、
上記第２の共振回路は、
電力を受電する電力受電部と上記第２のワイヤレス通信部とにより共用されている
請求項５から７のいずれか一に記載のワイヤレス充電システム。
【請求項９】
上記ワイヤレス充電装置は、
上記表示デバイスを含む装置本体と、
上記装置本体に対して畳みこみの収納状態と展開状態とを取り得る充電台と、を含み、
上記充電台は、
上記給電装置の上記電力生成部、上記送電素子部、および上記第１のワイヤレス通信部のうち、少なくとも上記送電素子部の第１の共鳴コイルが配置されている
請求項５から８のいずれか一に記載のワイヤレス充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電池(バッテリ)を含む携帯電話等の電子機器に非接触（ワイヤレス）で電力の供給を行うことが可能な非接触給電方式のワイヤレス充電装置およびワイヤレス充電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、携帯電話、デジカメ、携帯音楽プレーヤ、スマートフォンなどのモバイル機器(電子機器)は、電源となるバッテリを充電するために、それぞれ専用の電源ケーブルやACアダプタに接続して充電している。
【０００３】
特許文献１には、電子機器であるカメラを置いて充電するクレードルに、画像表示装置が付加されており、カメラから画像データを接点で受けて表示して、カメラの充電も接点で行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５８８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、モバイル機器は、それぞれ個別の電源ケーブルやＡＣアダプタに接続して充電するため煩雑で、機器が増えるごとに、あるいは買い換えるたびに充電器が増えて、区別と管理が困難になるという不利益がある。
【０００６】
本発明は、充電装置の送電可能距離内に電子機器を置くだけで、ケーブル接続なしで充電とデータの転送の両方を同時並列的にでき、個別の充電器を用意する煩雑さが無くなり利便性の高いワイヤレス充電装置およびワイヤレス充電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点のワイヤレス充電装置は、ワイヤレスで電力を給電可能な給電装置と、表示デバイスと、を有し、上記給電装置は、給電する電力を生成する電力生成部と、上記電力生成部で生成された電力を送電する送電素子部と、ワイヤレスよりデータ送信および受信が可能なワイヤレス通信部と、を含み、上記表示デバイスは、上記ワイヤレス通信部を通して受信する充電対象機器から転送されるデータおよび充電のために送電した応答として受信する充電状況に関する情報の少なくともいずれかを表示可能である。
【０００８】
本発明の第２の観点のワイヤレス充電システムは、ワイヤレスで充電用電力を送電可能のワイヤレス充電装置と、バッテリおよび受電装置を含み、当該受電装置は、上記ワイヤレス充電装置の電力を受電して上記バッテリに充電可能な電子機器と、を有し、上記ワイヤレス充電装置は、ワイヤレスで電力を給電可能な給電装置と、表示デバイスと、を有し、上記給電装置は、給電する電力を生成する電力生成部と、上記電力生成部で生成された電力を送電する送電素子部と、上記電子機器とワイヤレスによりデータ送信および受信が可能な第１のワイヤレス通信部と、を含み、上記送電素子部は、電力を送電する第１の共鳴コイルを含み、上記表示デバイスは、上記ワイヤレス通信部を通して受信する充電対象機器から転送されるデータおよび充電のために送電した応答として受信する充電状況に関する情報の少なくともいずれかを表示可能であり、上記電子機器の受電装置は、上記給電装置の上記第１の共鳴コイルと磁界共鳴関係をもって受電する第２の共鳴コイルを含む受電素子部と、上記充電状況に関する情報を取得する情報取得部と、上記ワイヤレス充電装置とワイヤレスによりデータ送信および受信が可能で、上記ワイヤレス充電装置からの充電用電力の受電の応答として上記情報取得部で取得した充電状況に関する情報をワイヤレスで送信可能な第２のワイヤレス通信部と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、充電装置の送電可能距離内に電子機器を置くだけで、ケーブル接続なしで充電とデータの転送の両方を同時並列的にでき、個別の充電器を用意する煩雑さが無くなり利便性が高いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るワイヤレス充電システムの全体の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るワイヤレス充電システムの電力の送信系の基本的な構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るワイヤレス充電システムの電力の受信系の基本的な構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係るワイヤレス充電システムの送電側コイルおよび受電側コイルの関係を模式的に示す図である。
【図５】本実施形態に係る送電コイルが配置され電子機器を置くことが可能な充電台を有する充電装置の第１の構成例を示す図である。
【図６】本実施形態に係る送電コイルが配置され電子機器を置くことが可能な充電台を有する充電装置の第２の構成例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る送電コイルが配置され電子機器を置くことが可能な充電台を有する充電装置の第３の構成例を示す図である。
【図８】本実施形態に係る送電コイルが配置され電子機器を置くことが可能な充電台を有する充電装置の第４の構成例を示す図である。
【図９】本実施形態に係る送電コイルが配置され電子機器を置くことが可能な充電台を有する充電装置の第５の構成例を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る給電機能およびデータ送受信機能を有する充電装置の給電装置の構成例を示す図である。
【図１１】本実施形態に係る受電機能およびデータ送受信機能を有する電子機器の受電装置の構成例を示す図である。
【図１２】認証して充電する場合のワイヤレス充電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】充電装置の一例であるフォトフレームの表示画面における、充電対象の電子機器の充電状態の表示例を示す図である。
【図１４】バッテリ(充電池)の充電時の電圧−電流特性を示す図である。
【図１５】受電装置におけるバッテリ(充電池)の充電時の電圧と電流の検出系を示す図である。
【図１６】電子機器側のメモリ内に記録されている基地の充電特性を表として示す図である。
【図１７】充電状況の表示動作を説明するための第１のフローチャートである。
【図１８】充電状況の表示動作を説明するための第２のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．ワイヤレス充電システムの基本構成
２．ワイヤレス充電装置の給電部の基本構成
３．ワイヤレス受電装置の基本構成
４．ワイヤレス充電システムの基本動作
５．充電装置側の送電コイルの配置構造例
６．認証を実行するワイヤレス充電システムの給電装置および受電装置の構成例
７．認証して充電する場合のワイヤレス充電システムの動作
８．充電装置側における充電対象機器のバッテリ充電の状態表示例
９．充電状況を充電装置の一例であるフォトフレーム画面に表示するしくみ
１０．充電状況の表示動作
【００１２】
＜１．ワイヤレス充電システムの基本構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るワイヤレス充電システムの全体の構成例を示す図である。
図２は、本発明の実施形態に係るワイヤレス充電システムの電力の送信系の基本的な構成例を示すブロック図である。
図３は、本発明の実施形態に係るワイヤレス充電システムの電力の受信系の基本的な構成例を示すブロック図である。
図４は、本発明の実施形態に係るワイヤレス充電システムの送電側コイルおよび受電側コイルの関係を模式的に示す図である。
【００１３】
本ワイヤレス充電システム１０は、表示機能および無電通信機能を含むワイヤレス充電装置２０およびワイヤレス受電装置を含む電子機器（ポータブル機器）３０を有する。
【００１４】
ワイヤレス充電装置（以下、充電装置という）２０は、たとえばデジタルカメラで撮像したデジタル画像データを表示するフォトフレーム２００により構成される。
充電装置２０は、基本的に、装置本体としての矩形の筐体２１、筐体２１の中央部に配置された液晶表示装置（ＬＣＤ）等の表示デバイス２２、および電源ケーブル２３を有する。
そして、図１の充電装置２０は、筐体２１の外枠部２１１に送電コイル（共鳴コイル）等の給電装置が配置されており、送電可能距離に配置される電子機器３０に充電のための電力をワイヤレス（無線、非接触）給電を行う。
充電装置２０は、後述するように、電子機器３０との間でワイヤレス（無線）により認証確認を行う機能を含む。
また、充電装置２０は、電子機器３０との間で、画像データ等のデジタルデータの送受信を行うことが可能である。
たとえば、充電装置２０は、後述するように、充電対象の電子機器３０のバッテリに対する充電の進捗状況が何％か（充電率）、満充電までの残り時間情報や、充電完了等の充電に関する情報を表示デバイス２２に表示する機能を有する。
【００１５】
電子機器３０は、デジタルカメラや携帯電話機等のポータブル機器により構成され、２次電池であるバッテリが搭載されている。
電子機器３０は、充電装置２０からワイヤレスで電力の供給を受けて受電し、整流、検波等を行って、受電電力を負荷であるバッテリに供給する。
電子機器３０のワイヤレス受電装置は、充電装置２０との間で、画像データ等のデジタルデータの送受信を行うことが可能である。
たとえば、ワイヤレス受電装置は、後述するように、バッテリに対する充電の進捗状況が何％か（充電率）、満充電までの残り時間情報や、充電完了等の充電に関する情報をワイヤレスで送信する機能を有する。
【００１６】
次に、以上のワイヤレス充電システム１０に適用される充電装置２０における給電装置４０および電子機器３０における受電装置５０について説明する。
【００１７】
＜２．ワイヤレス充電装置の給電部の基本構成＞
給電装置４０は、送電素子部４１、フィルタおよび整合回路４２、アンプ４３、および電力生成部として高周波電力発生する信号源４４を有する。
【００１８】
送電素子部４１は、共鳴素子としての第１の共鳴コイル（送電コイル）４１１、およびキャパシタ４１２を含んで構成される。送電素子部４１は、共鳴コイル４１１とキャパシタ４１２により共振回路が形成される。
図１の例では、共鳴コイル４１１は、筐体２１の外枠部２１１に配置される。
また、送電素子部４１は、給電素子としての給電コイルが配置されてもよい。
なお、共鳴コイルは共振コイルとも呼ぶが、本実施形態においては共鳴コイルと呼ぶこととする。
【００１９】
共鳴コイル４１１は、受電装置５０の共鳴コイル５１１と自己共振周波数が一致したときに磁界共鳴関係となり電力を効率良く伝送する。
【００２０】
整合回路４２は、共鳴コイル４１１の給電点におけるインピーダンス整合機能を有し、電力を効率よく送電可能にインピーダンスを調整する。
【００２１】
アンプ４３は、信号源４４による電力信号を電力増幅して、整合回路４２に供給する。
【００２２】
信号源４４は、ワイヤレス電力伝送のための高周波電力を発生する。
信号源４４は、高効率に高周波電力を発生させることが望ましいため、スイッチングアンプなどが用いられる。
信号源４４は、アンプ４３、整合回路４２を通して送電素子部４１の共鳴コイル４１１１に給電（印加）される。
【００２３】
＜３．ワイヤレス受電装置の基本構成＞
受電装置５０は、受電素子部５１、フィルタおよび整合回路５２、検波整流回路５３、フィルタ５４、および負荷であるバッテリ５５を含んで構成されている。
【００２４】
受電素子部５１は、共鳴素子としての第２の共鳴コイル（受電コイル）５１１およびキャパシタ５１２を有する。受電素子部５１は、共鳴コイル５１１とキャパシタ５１２により共振回路が形成される。
共鳴コイル５１１は、交流磁界を受けて起電力を発生する。
共鳴コイル５１１は、給電部４の共鳴コイル４１１と自己共振周波数が一致したときに磁界共鳴関係となり電力を効率良く受信する。
【００２５】
整合回路５２は、共鳴コイル５１１の負荷との接続部(負荷端)におけるインピーダンス整合機能を有し、電力を効率よく受電可能にインピーダンスを調整する。
【００２６】
検波整流回路５３は、受電した交流電力を整流して直流（ＤＣ）電力としてフィルタ５４に供給する。
【００２７】
フィルタ５４は検波整流回路５３により供給されるＤＣ電力を、供給先である電子機器の仕様に応じたＤＣ電圧に変換して、その安定化したＤＣ電圧を電子機器の負荷であるバッテリ５５に供給する。このように、フィルタ５４は、電圧安定化回路として機能する。
【００２８】
＜４．ワイヤレス充電システムの基本動作＞
本実施形態に係るワイヤレス充電システム１０では、充電装置２０であるフォトフレームのフレーム外周である外枠部２１１に給電装置４０の共鳴コイル（送電コイル）４１１が、表示デバイス２２の外周部を囲むように組み込まれている（配置されている）。
また、たとえばデジタルカメラなどの電子機器３０に、受電装置５０の共鳴コイル（受電コイル）５１１が、電子機器３０の一面側内部に組み込まれている（配置されている）。
そして、充電装置２０に搭載された給電装置４０において、たとえば図２に示すように、所定の周波数の信号源４４からの信号をアンプ４３により電力増幅する。
そして、増幅された電力が整合回路４２を通して共鳴コイル（送電コイル）に供給され、これにより交流電流を流し、交流磁界を発生させることで電力をワイヤレスで送電する。
電子機器３０側においては、共鳴コイル（受電コイル）５１１が交流磁界を受けて起電力が発生し、整合回路５２を通して検波整流回路５３に供給される。検波整流回路５３では交流電流を直流電流に変換して、フィルタ５４を通してバッテリ５５を充電する。
このように、本実施形態においては、充電装置２０であるフォトフレームおよびデジタルカメラの共鳴コイルにキャパシタを組み合わせて共振回路を構成して、磁界共鳴方式の電力伝送とする。
これにより、２つの共鳴コイル４１１，５１１間の位置が離れても、コイル中心軸が一致していなくても、電力伝送の効率はさほど低下しない。
【００２９】
以上のように、本ワイヤレス充電システム１０においては、給電装置４０の送電コイルからデジタルカメラ等の電子機器３０の受電コイルに電力を送電して、ケーブル無しでフォトフレームの傍らに置くだけで電子機器３０を充電できる。
このとき、コイルとキャパシタで共振回路を構成して磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送とする。これにより、送電コイルと受電コイルが正対していなくても、図４に示すように、ある角度を持って位置している場合でも、磁束が受電コイルに集中して、高い効率で電力を伝送できる。
【００３０】
電子機器３０としては、デジタルカメラだけでなく、携帯電話機や携帯音楽プレーヤやスマートフォン等であっても、受電コイルを組み込むことで、充電装置２０の一例であるフォトフレームの近傍に置くだけで充電ができる。したがって、電子機器の使用者が個別の充電器を用意する必要がない。
なお、充電と同時並列的に、デジタルカメラや携帯電話機内の写真データファイルを、無線ＬＡＮやBluetoothやZigbeeなどの無線通信の機能で、フォトフレームにデータ転送して画像を表示させることが可能である。
以上により、フォトフレーム等の充電装置２０の近傍にモバイル機器である電子機器３０を置くだけで、ケーブル接続なしで充電と画像データの転送の両方が同時並列的にでき、個別の充電器を用意する煩雑さが無くなる。
【００３１】
＜５．充電装置側の送電コイルの配置構造例＞
図１の構成では、充電装置２０を形成するフォトフレームは、フレーム外周である外枠部２１１に給電装置４０の共鳴コイル（送電コイル）４１１が、表示デバイス２２の外周部を囲むように組み込まれている（配置されている）。
この例では、充電やデータ転送(通信)の対象である電子機器３０のフォトフレームの傍らに置くことによって、充電やデータ転送を行う。
これに対して、以下に示すように、共鳴コイル（送電コイル）４１１が配置され、かつ電子機器３０の載置台として機能するような充電台となる構成を採用することが可能である。この構成を採用することにより、確実に電力を送電可能な距離に電子機器３０を置くことが可能となり、さらに効率で送電できる。
【００３２】
［充電台をもつ充電装置の第１の構成例］
図５（Ａ）および（Ｂ）は、本実施形態に係る送電コイルが配置され電子機器を置くことが可能な充電台を有する充電装置の第１の構成例を示す図である。
【００３３】
この例では、充電台２４は、フォトフレームの本体である矩形の筐体２１にヒンジ２５で開閉可能に連結されている。
充電台２４には、内部に共鳴コイル(送電コイル)４１１を含む給電装置４０が配置される。
充電台２４は、たとえば矩形の筐体２１と略同じ大きさを有し、未使用時は図５(Ａ)に示すように、筐体２１に背面側に合わせるように格納（収容）される。
充電台２４は、使用時には図５（Ｂ）に示すように、フォトフレームの背後に開いた状態でデスク等の上に展開される。
この開いた状態で電子機器３０が充電台２４上に搭載される。これにより、確実に電力を送電可能な距離に電子機器３０を置くことが可能となり、さらに効率で送電できる。
【００３４】
［充電台をもつ充電装置の第２の構成例］
図６は、本実施形態に係る送電コイルが配置され電子機器を置くことが可能な充電台を有する充電装置の第２の構成例を示す図である。
【００３５】
第２の構成例の充電台２４Ｂが第１の構成例と異なる点は、使用時にはフォトフレームの背後に開いた状態で展開されるのではなく、さらにフォトフレームの前面側にも展開可能に構成されている点にある。
その他の構成は第１の構成例と同様である。
【００３６】
［充電台をもつ充電装置の第３の構成例］
図７（Ａ）および（Ｂ）は、本実施形態に係る送電コイルが配置され電子機器を置くことが可能な充電台を有する充電装置の第３の構成例を示す図である。
【００３７】
第３の構成例では、ヒンジ２５に、側方への引き出し可能な構成を有し、フォトフレームの背面側の格納されている充電台２４Ｃを側方（横）に引き出し、引き出した状態で全面側に倒すことで前面側にも展開可能に構成されている。
【００３８】
［充電台をもつ充電装置の第４の構成例］
図８（Ａ）および（Ｂ）は、本実施形態に係る送電コイルが配置され電子機器を置くことが可能な充電台を有する充電装置の第４の構成例を示す図である。
【００３９】
第４の構成例では、側方への開くヒンジ２６を有し、フォトフレームの背面側の格納されている充電台２４Ｄを側方（横）に開いて、開いた状態で前面側に倒すことで前面側にも展開可能に構成されている。
【００４０】
［充電台をもつ充電装置の第５の構成例］
図９（Ａ）および（Ｂ）は、本実施形態に係る送電コイルが配置され電子機器を置くことが可能な充電台を有する充電装置の第５の構成例を示す図である。
【００４１】
第５の構成例では、充電台２４Ｅがガラスか透明の樹脂により形成され、フォトフレームの前面側にヒンジ２５により格納し、使用時に前面側に倒すことで前面側にも展開可能に構成されている。
【００４２】
＜６．認証を実行するワイヤレス充電システムの給電装置および受電装置の構成例＞
以上に、本実施形態に係るワイヤレス充電システムの基本的な構成および動作について説明した。
次に、通信機能を有し、充電やデータ転送を、認証を実行してから行うワイヤレス充電システムについて説明する。
【００４３】
フォトフレームにより形成される充電装置２０とデジタルカメラ等により形成される電子機器３０が通信、データ転送してよいかどうかを確認するためには、通信機能で認証コマンドにより認証を実行してから、充電やデータ転送を行う。
充電やデータ転送を行うために、データ通信系は、電力伝送系とは別の周波数帯域を使い、前述したように、Bluetooth、ZigBee、ワイヤレスLANなどの通信システムを使うことが可能である。
これに対して、電力伝送の周波数に変調を加えるような通信系を使うことも可能であり、以下に電力伝送系と通信系で共振回路を共用する場合の構成について説明する。
【００４４】
図１０は、本実施形態に係る給電機能およびデータ送受信機能を有する充電装置の給電装置の構成例を示す図である。
図１１は、本実施形態に係る受電機能およびデータ送受信機能を有する電子機器の受電装置の構成例を示す図である。
【００４５】
図１０の給電装置４０Ａは、基本的、図２の構成、すなわち、送電素子部４１、フィルタおよび整合回路４２、アンプ４３、および電力生成部として高周波電力発生する信号源４４を含んで構成される。
そして、フィルタおよび整合回路４２、アンプ４３、信号源４４、およびデジタル信号処理回路４５１を含で電力送電およびデータ送信部４５０が形成されている。
さらに、給電装置４０Ａは、データ受信部４６０、および制御部としてのＣＰＵ４７０を有し、これらにより第１のワイヤレス通信部が形成されている。
データ受信部４６０は、フィルタ整合回路４６１、ＡＳＫ検波復調回路４６２、フィルタ４６３、アンプ４６４、およびデジタル信号処理回路４６５を有する。
図１０の給電装置４０Ａにおいては、送電素子部４１の共鳴コイル（送電コイル）４１１、およびキャパシタ４１２を含んで構成される共振回路が、電力送電およびデータ送信部４５０およびデータ受信部４６０により共用される。
また、ＣＰＵ４７０は、データ受信部４６０で受信されてデジタル信号処理回路４６５の処理データに基づいて所定の処理を行い、また、データ送信のために、電力送電およびデータ送信部４５０のデジタル信号処理回路４５１を制御する。
【００４６】
図１１の受電装置５０Ａは、基本的に図３の構成、すなわち、受電素子部５１、フィルタおよび整合回路５２、検波整流回路５３、フィルタ５４、および負荷であるバッテリ５５を含んで構成されている。
そして、フィルタおよび整合回路５２、検波整流回路５３、フィルタ５４、および負荷であるバッテリ５５により電力受電部５６０が形成されている。
さらに、受電装置５０Ａは、データ受信部５７０、データ送信部５８０、および制御部としてのＣＰＵ５９０を有し、これらのより第２のワイヤレス通信部が形成されている。
データ受信部５７０は、フィルタ整合回路５７１、ＡＳＫ検波復調回路５７２、フィルタ５７３、およびデジタル信号処理回路５７４を有する。
データ送信部５８０は、デジタル信号処理回路５８１、および負荷スイッチ５８２を含んで構成されている。
図１１の受電装置５０Ａにおいては、受電素子部５１の共鳴コイル（送電コイル）５１１、およびキャパシタ５１２を含んで構成される共振回路が、電力受電部５６０、データ受信部５７０、およびデータ送信部５８０により共用される。
また、ＣＰＵ５９０は、データ受信部５７０で受信されてデジタル信号処理回路５７４の処理データに基づいて処理を行い、また、データ送信のために、データ送信部５８０のデジタル信号処理回路５８１を制御する。
【００４７】
本実施形態のワイヤレス充電システム１０において、たとえばフォトフレームにより形成される充電装置２０が送電しながら振幅変調（ASK変調）する場合は、次のような処理が行われる。
たとえば図１０に示すように、ＣＰＵ４７０の制御の下、電力送電およびデータ送信部４５０でアンプ４３の出力を変化させることで、出力される交流磁界が振幅変調になり、デジタルカメラ等の電子機器３０にデータ伝送できる。したがって、フォトフレームにより形成される充電装置２０から電子機器３０に認証コマンドを送信することできる。
電子機器３０の受電装置５０Ａにおいては、交流磁界の振幅変調をデータ受信部５７０のＡＳＫ検波復調回路５７２で検波・復調して、デジタル信号処理回路５７４で処理してＣＰＵ５９０で認証コマンドとして認識する。
電子機器３０の受電装置５０Ａが認証コマンドを受信すると、データ送信部５８０のコイルに接続された負荷抵抗Ｒ１をスイッチングさせてフォトフレームにより形成される充電装置２０に返信する。
認証コマンドに応じた返信として、たとえば電子機器３０側にあらかじめ書き込まれた
ＩＤ番号と、充電が可能な状態であることを示すステータス情報を返信する。
充電装置２０の共鳴コイル４１１は、電子機器３０側共鳴コイル５１１と磁気的に結合している。したがって、受電装置のデータ送信部５８０の負荷スイッチングにより発生するインピーダンス変化を、フォトフレームである充電装置２０側で振幅の変化として、データ受信部４６０でＡＳＫ検波・ベースバンド復調して、ＣＰＵ４７０がこれを返信として認識する。
こうして、フォトフレームである充電装置２０の給電装置４０Ａが電子機器３０のＩＤ番号を取得することで、正当な相手であることを確認した上で、充電のために送電を開始する。あるいは、正当な相手であることを確認した上で、画像データをフォトフレームに転送して、フォトフレーム画面を含む表示デバイス２２に表示する。
【００４８】
＜７．認証して充電する場合のワイヤレス充電システムの動作＞
次に、認証して充電する場合のワイヤレス充電システムの動作を説明する。
図１２は、認証して充電する場合のワイヤレス充電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
以下では、充電装置をフォトフレームとして符号２００を付して説明する。
【００４９】
まず、充電装置２０であるフォトフレーム２００の充電機能のスイッチＯＮする（ＳＴ１）。
これにより、フォトフレーム２００の充電の電源ランプが点灯する（ＳＴ２）。
フォトフレーム２００が、通信用に出力を開始する（ＳＴ３）。
フォトフレーム２００が、認証コマンドを繰り返し送信して（ＳＴ４）、デジタルカメラなどの電子機器３０がたとえば充電台２４に置かれることを待ち受ける。
ここで、たとえばデジタルカメラである電子機器３０が充電台２４上に載せられる（ＳＴ５）。
電子機器３０が、認証コマンドを認識する（ＳＴ６）。
電子機器３０が、『ID番号・充電可能』を返信する（ＳＴ７）。
フォトフレーム２００は、『ID番号・充電可能』を受信し（ＳＴ８）、受けた『ID番号・充電可能』 をメモリに記録する（ＳＴ９）。
次に、フォトフレーム２００は、充電用に送電する（ＳＴ１０）。
電子機器３０は、充電を開始して、充電ランプ点灯する（ＳＴ１１，ＳＴ１２）。
フォトフレーム２００は、周期的に認証コマンドを送信する（ＳＴ１３）。
電子機器３０は、正常な充電のときは『ID番号・充電可能』を返信する。
フォトフレーム２００は、正当な『ID番号・充電可能』を受けたら、充電のための送電を継続する。
電子機器３０は、ステップＳＴ６において異常発生したら、『ID番号・異常発生』を返信する（ＳＴ１４）。
フォトフレーム２００は、『ID番号・異常発生』を受信したら（ＳＴ１５，ＳＴ１６）、ステップＳＴ３に戻り認証コマンドを繰り返し送信する。
電子機器３０は、充電が完了したら、『ID番号・充電完了』を返信する。
フォトフレーム２００は、『ID番号・充電完了』を受信したら、認証コマンド繰り返しになる。
フォトフレーム２００は、電子機器３０から返信を何も受けられないときは、デジカメが無いとして、『ID番号』をメモリから削除する（ＳＴ１８）。また、ステップＳＴ１４で返信しない場合は、電子機器３０は返信内容のエラーを表示して、ステップＳＴ１８の処理に移行する（ＳＴ１９）。
フォトフレーム２００は、認証コマンドの繰り返し送信になる。
フォトフレーム２００自身が異常発生のとき、電子機器３０に異常発生を通知して（ＳＴ２０）、電子機器３０は充電停止する。
さらに、フォトフレーム２００は送電も通信も、完全に停止して、エラー表示する（ＳＴ２１）。
【００５０】
なお、電子ブックリーダー（電子書籍端末）やノートＰＣやタブレットＰＣなども、非接触で充電し、同時並列的に画像データなどを転送できる。
電子ブックリーダーなどが保護ケースに入っていても、そのまま置くだけで充電、通信できる。
【００５１】
＜８・充電装置側における充電対象機器のバッテリ充電の状態表示例＞
以上、認証コマンド等の送受信について説明した。
以下に、別のコマンドとして、デジタルカメラ等の電子機器３０のバッテリ充電の進捗状況が何％か、満充電で充電完了か、充電までの待ち時間などの情報も通信し、フォトフレームにより形成される充電装置２０の表示デバイス２２に表示することができる。
【００５２】
図１３は、充電装置の一例であるフォトフレームの表示画面における、充電対象の電子機器の充電状態の表示例を示す図である。
【００５３】
図１３の例では、電子機器３０の現在の充電率（％）の表示領域２２１、送電コイルから充電している電力（Ｗ）の時間変化を示す表示領域２２２が例示されている。
この表示情報は、上記したワイヤレス通信により、後述するように、電子機器３０の内部で検出される充電率などの情報をフォトフレーム２００により形成される充電装置２０に転送すること可能である。転送された情報がフォトフレームの画面に、現在の充電の状況をモニタする情報を表示される。
また、フォトフレームの送電側の送電電力を、画面でモニタすることもできる。
また、別の表示領域２２３に満充電までの残り時間を表示するように構成することも可能である。
【００５４】
＜９．充電状況を充電装置の一例であるフォトフレーム画面に表示するしくみ＞
次に、充電状況を充電装置の一例であるフォトフレーム画面に表示するしくみについて説明する。
【００５５】
図１４は、バッテリ(充電池)の充電時の電圧−電流特性を示す図である。
図１４において、横軸が流入する電流Ｉを、縦軸が印加電圧Ｖをそれぞれ示している。
また、図１５は、受電装置におけるバッテリ(充電池)の充電時の電圧と電流の検出系を示す図である。
図１６は、電子機器側のメモリ内に記録されている基地の充電特性を表として示す図である。
【００５６】
デジタルカメラや携帯電話機などの電子機器３０のバッテリ（充電池）に、非接触で充電するときに、現在の充電率、満充電までの残り時間がフォトフレーム画面に表示できて、目視で確認できると便利である。
一般にバッテリ（充電池）は、充電のときに、印加する電圧Ｖと流れ込む電流Ｉの関係が、『フの字』特性Ａと呼ばれる特性になる。これは、カタカナのフの字に似てるためこのように呼ばれる。
バッテリ（充電池）が、残量ゼロに近い状態で充電を開始すると、印加電圧Ｖが低くても充電ができて電流が流入する。
充電時間の経過とともにバッテリ（充電池）の端子電圧が上昇してゆき、ある程度充電が進むと印加電圧Ｖを上げても電流が流入しなくなり、満充電となる。
このフの字特性Ａは、充電池の製品に固有の特性曲線となるので、充電池の型番が決まっていれば、既知の曲線である。
よって、充電実行中に電圧値Ｖと電流値Ｉを検出すれば、この既知の曲線から現在の充電がどの程度進行しているか判断でき、また満充電までの時間がどれくらいか、判断できる。
【００５７】
そこで、事前にこのフの字特性Ａの時間Ｔと電圧Ｖと電流Ｉの関係を、デジタルデータ（離散値）として（Ｔ、Ｖ、Ｉ）の形で、図１６に示すように、デジタルカメラや携帯電話機等の電子機器３０のメモリに記録しておく。
一方、現在の電圧値Ｖと電流値Ｉを検出するには、図１５に示すように、バッテリ（充電池）５５の充電の端子において電圧計５６１で検出した電圧値ＶをＡＤ変換器（ＡＤＣ）５６２でＡＤ変換してデジタル回路６００に取り込む。
また電流値Ｉは、電流計５６３、たとえば数オームから１０オーム程度の低い抵抗Ｒに電流を流して、両端の電位差ΔＶとして、ＡＤＣ５６４でＡＤ変換してデジタル回路６００に取り込み、Ｉ=ΔＶ／Ｒにより計算で電流値Ｉが求まる。
デジタル回路６００は、マイクロコンピュータ(マイコン)６０１とメモリ６０２を含み、マイクロコンピュータ６０１で計算等が行われる。
メモリ６０２内には、カラ状態から満充電までの既知の充電特性が記録されている。
これに対して、マイクロコンピュータ６０１は、現在の電圧値Ｖと電流値Ｉとを比較して、いちばん近い値を決めて、そのときの時刻Ｔを求める。
充電特性の満充電の時刻ＴｍａｘからＴを引くと、満充電までの残り時間が算出される。
また、満充電時の電圧Ｖｍａｘに対して、現在の電圧Ｖとの比Ｖ／Ｖｍａｘで充電率が算出される。
電圧計５６１、電流計５６３、ＡＤＣ５６２，５６４、マイクロコンピュータ６０１、メモリ６０２により情報取得部が形成されている。
【００５８】
＜１０．充電状況の表示動作＞
次に、充電状況の表示動作について説明する。
図１７および図１８は、充電状況の表示動作を説明するためのフローチャートである。
【００５９】
たとえばユーザがフォトフレーム２００を操作して、『充電状況の表示画面』に切り替える（ＳＴ３１）。
すると、フォトフレーム２００から、現在充電中の電子機器３０に対して、ワイアやレス（無線）通信により充電状況リクエストコマンドが送信される（ＳＴ３２）。
たとえば充電台２４上に電子機器３０が無ければ、無線のレスポンスが返信されないので、フォトフレーム表示は『充電中の機器：無し』となる。
電子機器３０が充電中であれば、充電状況リクエストコマンドを受けて（ＳＴ３３）、電子機器３０内部の情報を収集する（ＳＴ３４〜ＳＴ３７）。
すなわち、バッテリ（充電池）５５の端子の電圧Ｖと既知抵抗Ｒの電位差ΔＶをマイクロコンピュータ（マイコン）６０１にＡＤ変換して取り込む（ＳＴ３４，ＳＴ３５）。
マイクロコンピュータ６０１は、電流Ｉ＝ΔＶ／Ｒを算出する（ＳＴ３６）。そして、マイクロコンピュータ６０１は、メモリ６０２内に記録されている、充電特性表を参照して、電圧Ｖが近い行を特定する（ＳＴ３７）。この行のＩが、算出したＩとある誤差範囲であることを確認する（ＳＴ３８）。
範囲外の場合は、異常またはバッテリ（充電池）の劣化として、電子機器３０本体で充電エラー表示し（ＳＴ３９）、たとえば充電を停止し、バッテリ（充電池）を回路から切り離す（ＳＴ４０）。
一方、特定した行のＩが、算出したＩとある誤差範囲であることを確認すると（ＳＴ３８）、一覧表で特定した行の時刻Ｔと、満充電時刻Ｔｍａｘとの差ΔＴを算出する（ＳＴ４１）。
満充電の電圧Ｖｍａｘと現在の電圧Ｖとの比Ｖｒａｔｅ を充電率として算出する（ＳＴ４２）。
そして、差ΔＴと比Ｖｒａｔｅを、ワイヤレス（無線）通信で電子機器３０からフォトフレーム２００に伝送する（ＳＴ４３）。またはエラー情報を伝送する。
フォトフレーム２００がワイヤレス（無線）で返信データを受けて（ＳＴ４４）、表示デバイス２２の画面に残り時間ΔＴと充電率である比Ｖｒａｔｅを表示領域２２３，２２１に表示する（ＳＴ４５）。
また、充電率データを蓄積して経時的なグラフとして表示領域２２２に表示する。またはエラー発生を表示する。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、デジタルカメラや携帯電話機などの電子機器３０のバッテリ（充電池）に、非接触で充電するときに、現在の充電率、満充電までの残り時間がフォトフレーム画面に表示することができ、目視で確認することが可能となる。
これにより、ユーザには利便性の高いワイヤレス充電システムとして提供されることになる。
【符号の説明】
【００６１】
１０・・・ワイヤレス充電システム、２０・・・ワイヤレス充電装置（充電装置）、２１・・・筐体、２２・・・表示デバイス、２３・・・電源ケーブル、２４・・・充電台、２５，２６・・・・ヒンジ、３０・・・電子機器、４０・・・給電装置、４１・・・送電素子部４１、４１１・・共鳴コイル(送電コイル)、４１２・・・キャパシタ。４２・・・フィルタおよび整合回路、４３・・・アンプ、４４・・・信号源、４５０・・・電力送電およびデータ送信部、４６０・・・データ受信部、４７０・・・ＣＰＵ、５０・・・受電装置、５１・・・受電素子部、５１１・・・共鳴コイル（受電コイル）、５１２・・・キャパシタ、５２・・・フィルタおよび整合回路、５３・・・検波整流回路、５４・・・フィルタ、５５・・・バッテリ(充電池)、５６０・・・電力受電部、５７０・・・データ受信部、５８０・・・データ送信部、５９０・・・ＣＰＵ、６００・・・デジタル回路、６０１・・・マイクロコンピュータ、６０２・・・メモリ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2012019666.tif 000018
【図１７】
2012019666.tif 000019
【図１８】
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