JP5484686B2 - 電子機器、充電器、及び電子機器充電システム - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話等の電子機器と、該電子機器に充電を行う充電器と、該電子機器と該充電器からなる電子機器充電システムとに関する。

携帯電話等の携帯型の電子機器には、その電源を確保するために、通常、繰り返し充放電が可能な二次電池が用いられている。また、従来の電子機器には、二次電池への充電を非接触状態で行うようにしたものもある（例えば、特許文献１参照）。

二次電池への充電を非接触状態で行う電子機器において、非接触充電用の受電コイルと近接非接触通信（フェリカ（登録商標）等）用のループアンテナが近接して配置される場合、受電コイルで発生する高調波ノイズの悪影響により近接非接触通信の誤動作を誘発する可能性がある。

なお、このような高調波ノイズの悪影響を防止する方法として、例えば特許文献２に、２つ以上の近接非接触通信アンテナのそれぞれの同調回路の共振周波数を他の同調回路の共振周波数に対してずらすようにした技術がある。

特開２０００−０７６３９９号（特許第３１８０８６号）公報 特開２００６−２９５４６９号公報

しかしながら、近接非接触通信を使って課金を受けてから非接触充電を開始する場合で、電子機器の二次電池が過放電状態（機器を作動させることができる電圧を下回った状態）にある場合、電圧不足により電子機器の近接非接触通信機能が動作しないことから、課金を受けることができない。課金を受けることができないので、非接触充電を開始することができず、永遠に過放電状態から抜け出すことができない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、電子機器の二次電池が過放電状態になっていても充電に要する課金を受けることができると共に、過放電状態から抜け出すことができる電子機器及び充電器を提供することを目的とする。

本発明の充電器は、二次電池を電源として用いる電子機器を充電し、かつ前記電子機器と近接非接触通信が可能な充電器であって、前記電子機器に電磁誘導で電力の送電および信号の伝送に用いる送電コイルと、前記近接非接触通信に用いるアンテナと、前記電磁誘導での送電と信号の伝送、および前記近接非接触通信を制御する送電通信制御部を備え、前記送電通信制御部は、前記送電コイルに流れる電流値により前記電子機器が検出されている場合は前記送電コイルを介して正規の認証信号を受信すると第一の送電を開始し、前記第一の送電中に前記電子機器から前記送電コイルを介して前記第一の送電停止のための情報を含む第一の通知信号を受信した場合は、前記第一の送電を停止した後に少なくとも課金に関する情報を含む信号を前記アンテナを介して前記近接非接触通信により送受信し、前記近接非接触通信による送受信処理が終了すると前記電子機器が検出されている場合は前記送電コイルを介して前記第二の送電を開始し、前記第二の送電中に前記電子機器から前記第二の送電の停止のための情報を含む第二の通知信号を前記送電コイルを介して受信すると前記第二の送電を停止する、充電器である。
また、第一の通知は、二次電池の電圧が第一の所定値以上の場合に電子機器より送出され、第二の通知は、二次電池の電圧が第二の所定値以上の場合に電子機器より送出され、第一の所定値は第二の所定値よりも小さい、充電器である。

この構成によれば、電子機器との間で近接非接触通信を行う前に送電（第１の送電）を行うので、電子機器の二次電池が過放電状態になっていても充電されることから、電子機器との間で課金処理を行うことができる。また、電子機器との間で近接非接触通信を行った後に再び送電（第２の送電）を行うので、電子機器の二次電池が引き続き充電されることから、電子機器は過放電状態から抜け出すことができる。この場合、最初の充電が予備充電であり、課金処理が終わった次の充電が本充電である。

また、高調波ノイズが発生する送電時に近接非接触通信を行わないので、近接非接触通信に対するノイズの影響が生じない。

前記アンテナと前記送電コイルが重ねて配置されてもよい。

また、前記アンテナがループアンテナであり、前記ループアンテナの中心と、前記送電コイルの中心が一致していてもよい。

また、前記ループアンテナの導線の一部と前記送電コイルの導線の一部が共通であってもよい。

また、前記アンテナに接続され、電気的な導通と遮断を切り替える切替スイッチを更に備え、前記送電通信制御部は、前記近接非接触通信の間は前記切替スイッチを導通状態にし、前記第1の送電の間、又は前記第２の送電の間は前記切替スイッチを遮断状態にしてもよい。

また、本発明の電子機器は、充電器によって充電可能な二次電池を電源として用い、かつ前記充電器と近接非接触通信が可能な電子機器であって、前記充電器より電磁誘導で電力の受電および信号の伝送に用いる受電コイルと、前記受電される電力を基に充電される二次電池と、前記近接非接触通信に用いるアンテナと、前記電磁誘導での受電と信号の伝送、および前記近接非接触通信を制御する充電通信制御部を備え、前記充電通信制御部は、前記受電コイルに第一の受電があった場合は、前記二次電池に対して第一の充電を開始し、前記第一の充電中に第一条件が成立した場合は、充電器からの送電を停止するための第一の通知信号を前記受電コイルを介して前記充電器に送出した後に少なくとも課金に関する情報を含む信号を前記アンテナを介して前記近接非接触通信により送受信し、前記近接非接触通信による送受信処理が終了すると前記受電コイルに第二の受電がある場合は前記二次電池に対して第二の充電を開始し、前記第二の充電中に第二条件が成立すると前記第二の受電を停止する旨の第二の通知信号を前記受電コイルを介して前記充電器に送出し、前記第二の充電を停止する、電子機器である。
また、前記第一条件が、前記二次電池の電圧が第一の所定値以上であり、前記第二条件が、前記二次電池の電圧が第二の所定値以上であり、前記第二の所定値が前記第一の所定値より大きい、電子機器である。

この構成によれば、受電コイルに受電があると、第一条件が成立するまでの期間に二次電池の充電（第１の充電）を行うので、二次電池が過放電状態になっていても充電器との間で課金処理を行うことができる。また、第一条件の成立後に近接非接触通信を行い、この近接非接触通信後は、第二条件が成立するまで二次電池の充電（第２の充電）を行うので、過放電状態から抜け出すことができる。また、第一条件が成立した時点で充電が停止し、その状態が近接非接触通信の終了時まで継続するので、その間、近接非接触通信に対するノイズの影響が生じない。

前記アンテナと前記受電コイルが重ねて配置されてもよい。

また、前記アンテナがループアンテナであり、前記ループアンテナの中心と、前記受電コイルの中心が一致していてもよい。

また、前記ループアンテナの導線の一部と前記受電コイルの導線の一部が共通であってもよい。

また、前記アンテナに接続され、電気的な導通と遮断を切り替える切替スイッチを更に備え、前記充電通信制御部は、前記近接非接触通信の間は前記切替スイッチを導通状態にし、前記第1の充電の間、又は前記第２の充電の間は前記切替スイッチを遮断状態にしてもよい。

また、前記第一条件が、前記二次電池の電圧が第一の所定値以上であり、前記第二条件が、前記二次電池の電圧が第二の所定値であり、前記第二の所定値が前記第一の所定値より大きくてもよい。

また、前記第一条件が、連続充電の所定時間経過であり、前記第二条件が、前記二次電池の電圧が第二の所定値であってもよい。

本発明の電子機器充電システムは、上記充電器と上記電子機器を備える。

本発明によれば、電子機器の二次電池が過放電状態になっていても充電に要する課金を受けることができると共に、過放電状態から抜け出すことができる電子機器及び充電器を提供することができる。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電子機器充電システムの概観を示す斜視図である。図１において、本実施の形態に係る電子機器充電システム１は、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の電子機器２と、電子機器２に対して非接触に充電を行う充電器３とを備える。電子機器２は、充電器３と非接触の状態で充電器３から電力の給電を受けて充電可能な電池（二次電池）に充電することができる。ここで、非接触とは、電子機器２と充電器３が、金属端子を介して直接電気的に導通しない状態で、両者の間で電力（電波）、信号等がやり取り可能であることをいう。

電子機器２には、充電器３と近接非接触通信を行うための近接非接触通信アンテナ２１と、充電器３から電磁誘導で電力を受けるための非接触受電二次コイル２２が機器本体の同一面上に設けられている。充電器３には、電子機器２と近接非接触通信を行うための近接非接触通信外部装置アンテナ３１と、電子機器２に電磁誘導で電力を送るための非接触給電一次コイル３２が機器本体の同一面上に設けられている。

図２は、本実施の形態に係る電子機器充電システム１の電子機器２及び充電器３の概略構成を示すブロック図である。図２において、電子機器２は、上述した近接非接触通信用アンテナ２１及び非接触受電二次コイル２２と、近接非接触通信二次制御部２３と、入力信号判断部２４と、非接触充電二次制御部２５と、電池充電制御部２６と、電池残量検出部２７と、リチウムイオン電池等の充電可能な二次電池２８とを備える。近接非接触通信用アンテナ２１は、充電器３の近接非接触通信外部装置アンテナ３１との間での通信に使用される。非接触受電二次コイル２２は、充電器３の非接触給電一次コイル３２との間で電磁結合して電力の供給を受けるのに使用される。また、非接触受電二次コイル２２は、ＩＤ情報、充電完了信号等の充電器３への負荷変調等を利用した送信に使用される。

近接非接触通信二次制御部２３は、充電器３から送信された課金要求信号を近接非接触通信用アンテナ２１にて受信し、受信した課金要求信号に従って課金処理を行い、課金処理後、課金処理完了信号を近接非接触通信用アンテナ２１から充電器３へ送信する。入力信号判断部２４は、近接非接触通信二次制御部２３における通信伝送モード（課金）状態の判断を行う。

非接触充電二次制御部２５は、電子機器２に付与されたＩＤ情報を非接触受電二次コイル２２から充電器３へ負荷変調等を利用して送信し、また充電器３から伝送された電力を非接触受電二次コイル２２にて受電する。また、非接触充電二次制御部２５は、予備充電と満充電を終えたことを充電器３に通知するための充電完了信号を非接触受電二次コイル２２から充電器３へ負荷変調等を利用して送信する。また、非接触充電二次制御部２５は、電池残量検出部２７で検出された二次電池２８の電池残量が所定電圧以上か未満かを判断する。電池残量検出部２７は、二次電池２８の電池電圧を電池残量として検出する。電池充電制御部２６は、非接触充電二次制御部２５による電池残量判定に基づき、二次電池２８の充電開始停止を制御する。充電時には非接触受電二次コイル２２で受電された電力を用いて二次電池２８の充電を行う。

また、電子機器２において近接非接触通信二次制御部２３、入力信号判断部２４、非接触充電二次制御部２５、電池充電制御部２６、及び電池残量検出部２７は、充電と近接非接触通信を制御する充電通信制御部３７を構成し、充電器３において近接非接触通信外部装置の制御部３３と非接触充電一次制御部３４は、送電と近接非接触通信を制御する送電通信制御部３８を構成する。

図３は、電子機器２の充電及び課金通信動作を示す図である。図３において、縦軸は二次電池２８の電池電圧、横軸は時間である。また、所定値（第一の所定値）Ｖａは電子機器２が課金処理を実行できる最小の電圧値である。なお、この場合の課金とは、電子機器２が充電器３を使用して充電を行う際に発生する料金のことである。

さて、電子機器２の使用に伴い二次電池２８の電池電圧Ｖｐが低下し、所定値Ｖａを下回る過放電状態であるＶｂ（＜Ｖａ）まで陥ったとする。この過放電状態のまま放置されている状態で、ユーザが電子機器２の過放電状態に気付いて電子機器２を充電器３に設置すると（時刻ｔｐで電子機器２を充電器３に設置すると）、設置した時刻ｔｐから充電が開始されて二次電池２８の電池電圧Ｖｐが上昇して行く。二次電池２８の電池電圧Ｖｐが所定値Ｖａに達すると、電子機器２は課金通信が可能な状態となる。これにより、課金通信が開始される。課金通信が行われることで二次電池２８の電池電圧Ｖｐが降下して行くが、課金通信終了後に本充電が開始される。本充電は二次電池２８の電池電圧Ｖｐが満充電となる値（第二の所定値）になるまで継続される。なお、当然ながら本充電の期間中に電子機器２が充電器３から外された場合には充電が途中で中止する。

このように、電子機器２は、非接触方式で充電する充電器３によって充電可能な二次電池２８を電源として用い、かつ充電器３と近接非接触通信が可能であり、非接触受電二次コイル２２に受電があると、その受電によって電池電圧Ｖｐが所定値Ｖａ以上になるまで二次電池２８を充電（予備充電）し、電池電圧Ｖｐが所定値Ｖａ以上になると送電を停止する旨の予備充電停止通知信号を充電器３へ送信し、その直後から充電器３との間で近接非接触通信である課金通信を開始する。そして、課金通信が終了すると、充電器３からの受電によって電池電圧Ｖｐが所定値Ｖａより大きな値となるまで二次電池２８を充電（本充電）する。

図２に戻り、充電器３は、上述した近接非接触通信外部装置アンテナ３１及び非接触給電一次コイル３２と、近接非接触通信外部装置の制御部３３と、非接触充電一次制御部３４とを備える。近接非接触通信外部装置の制御部３３は、電子機器２に課金要求信号の送信を行うと共に、電子機器２からの課金処理完了信号の受信を行う。非接触充電一次制御部３４は、電子機器２側へ電力の供給と停止を行う。また、非接触充電一次制御部３４は、非接触給電一次コイル３２に電流が流れるか否かにより負荷の有無を検出する。この場合、非接触給電一次コイル３２と電磁的に結合する磁性体が非接触給電一次コイル３２の付近にあれば、非接触給電一次コイル３２に電流が流れることから負荷を検出できる。

また、非接触充電一次制御部３４は、非接触給電一次コイル３２に流れる電流の値によって異物を検出する。この場合、電子機器２の非接触受電二次コイル２２とその他の物（例えば１０円玉）とでは非接触給電一次コイル３２に流れる電流の値に違いがあるので、非接触受電二次コイル２２のときに非接触給電一次コイル３２に流れる電流の値を記憶しておくことで、この電流値との比較によって電子機器２かその他の物との違いを判定することができる。なお、非接触給電一次コイル３２上に非接触受電二次コイル２２以外の物（例えば１０円などの硬貨）を置いたときに非接触給電一次コイル３２に流れる電流の値も記憶しておくことで、その物を判定することもできる。

また、非接触充電一次制御部３４は、非接触給電一次コイル３２で受信された信号からＩＤ認証を行う。この場合、電子機器２を充電器３に設置することで電子機器２からＩＤ情報が送信されてくるので、非接触充電一次制御部３４はこのＩＤ情報を取得してＩＤ認証を行う。

このように、充電器３は、二次電池２８を電源として用いる電子機器２を非接触方式で充電し、かつ電子機器２と近接非接触通信が可能であり、待機状態で電子機器２を検出すると送電を開始し、送電を開始した後、電子機器２から送電を停止する旨の予備充電停止通知信号を受信すると送電を停止し、その直後から電子機器２との間で近接非接触通信である課金通信を開始し、この課金通信が終了すると送電を開始する。

次に、本実施の形態に係る電子機器充電システム１の電子機器２及び充電器３の動作を説明する。図４は、充電器３の動作を示すフローチャートである。図４において、充電器３に電源を投入することで、充電器３が起動する（ステップＳ１０）。充電器３は、起動後にスタンバイモードに移行して負荷の確認を行う（ステップＳ１１）。即ち、スタンバイモードに移行すると、非接触給電一次コイル３２の電流値を調べて負荷の確認を行う。この確認で負荷ありと判断すると、認証モードに移行して認証ＩＤの確認を行う（ステップＳ１２）。この確認において認証ＩＤを確認できない場合は正規負荷ではないとして認証エラーと判断し、エラーモードに移行する。エラーモードで負荷の確認を行い（ステップＳ１３）、その後、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１２の判定で認証ＩＤを確認できた場合は認証ＯＫとして電力伝送モードに移行して予備的な充電を行う為の送電（第１の送電）を行う（ステップＳ１４）。

予備充電中も負荷の有無の判定や、予備充電停止通知の有無、異物の有無を判定し、負荷がなくなった場合（即ち電子機器２が充電器３から外された場合）は、負荷なしとしてステップＳ１１に戻り、予備充電停止通知がある場合は予備充電を停止し（ステップＳ１５）、異物があった場合はステップＳ１３に移行する。これらに対して、正規負荷（ＩＤが認証された負荷）、異物なし及び予備充電停止通知なしの場合はそのまま予備充電を継続する。

充電器３は、電子機器２から予備充電停止通知があると、予備充電を停止する（ステップＳ１５）。そして、通信伝送モードに移行し課金処理を行う（ステップＳ１６）。課金処理中も負荷の有無の判定、不正規負荷（ＩＤが認証されていない負荷）か否かの判定及び課金処理完了か否かの判定を行い、負荷がなくなった場合（即ち電子機器２が充電器３から外された場合）は負荷なしとしてステップＳ１１に戻り、不正規負荷である場合はエラーモードに移行して負荷確認を行ってステップＳ１１に戻り、課金処理が完了した場合は課金処理を完了する（ステップＳ１７）。これらに対して、正規負荷で課金処理が未完了の場合はそのまま課金処理を継続する。

課金処理が完了した後、電力伝送モードに移行し、二次電池２８が満充電状態になるまで充電する為の送電（第２の送電）を行う（ステップＳ１８）。本充電中も負荷の有無の判定、不正規負荷か否かの判定及び満充電の有無の判定を行い、負荷がなくなった場合（即ち電子機器２が充電器３から外された場合）は負荷なしとしてステップＳ１１に戻り、不正規負荷である場合はエラーモードに移行して負荷確認を行ってステップＳ１１に戻り、満充電ありの場合は本充電停止モードに移行する（ステップＳ１９）。これらに対して、満充電なし、異物なし及び正規負荷の場合はそのまま本充電を継続する。

満充電ありとして本充電停止モードに移行すると、本充電を停止するが、停止するまでの間に負荷の有無の判定を行い、負荷がある場合はこの判定を継続して行い、負荷がない場合はこの判定を終えてステップＳ１１に戻る。

このように充電器３では、非接触給電一次コイル３２上の負荷の有無を確認し、負荷があれば認証ＩＤを確認し、認証ＩＤを確認できれば正規負荷と判断して予備充電のための給電を行い、予備充電を終えると、当該正規負荷に対する課金処理を行い、課金処理を終えると、当該正規負荷に対して本充電を行う。

次に、図５は電子機器２の動作を示すフローチャートである。図５において、電子機器２が充電器３に設置されて充電器３から給電があると、この給電によって非接触回路（近接非接触通信二次制御部２３、入力信号判断部２４、非接触充電二次制御部２５、電池充電制御部２６及び電池残量検出部２７）が起動する（ステップＳ３０）。そして、充電器２からの認証要求コマンドの有無を判定し、認証要求コマンドがなければ同コマンドがあるまでこの判定を繰り返し、同コマンドがあれば認証モードに移行し、充電器３に認証ＩＤを通知する（ステップＳ３１）。

充電器３に認証ＩＤを通知した後、予備充電モードに移行し、二次電池２８に対して充電（第１の充電）を開始する。予備充電中は二次電池２８の電池電圧Ｖｐが所定値Ｖａ以上であるか、所定値Ｖａ未満であるかの判定を行うと共に、充電器２からの電力伝送が所定時間ないかどうか判定を行う（ステップＳ３２）。充電器２からの電力伝送が所定時間ない場合は電源をオフする。また、二次電池２８の電池電圧Ｖｐが所定値Ｖａ未満である場合は、所定値Ｖａに達するまで予備充電を継続する。また、二次電池２８の電池電圧Ｖｐが所定値Ｖａ以上である場合は、充電器２に予備充電停止を通知する（ステップＳ３３）。そして、充電器２からの課金要求の有無を判定し、課金要求がなければこの判定を繰り返し、課金要求があれば課金処理を行う（ステップＳ３４）。そして、課金処理が終了すると、充電器３に課金処理完了を通知する（ステップＳ３５）。

課金処理完了通知の送出を完了した後、本充電モードに移行し、本充電（第２の充電）
を開始する（ステップＳ３６）。本充電中は満充電の有無を判定し、満充電なしの場合（即ち満充電でない場合）は本充電を継続し、満充電ありの場合（即ち満充電になった場合）は充電器３に本充電停止を通知する（ステップＳ３７）。なお、本充電中に電子機器２が充電器３から外されると自動的に電源をオフする。また、満充電の基準は、所定値Ｖａを超える電圧値であればどのような値でもよく、二次電池２８の仕様に従って決定すればよい。このとき決定した値が第二の所定値に対応し、所定値（第一の所定値）Ｖａを超える値となる。

本充電停止通知処理中は、本充電停止通知の送出が完了したかどうか判定し、本充電停止通知の送出を完了していなければ本充電停止通知処理を継続する。本充電停止通知の送出を完了した後、自動的に電源をオフする。

図６は、電子機器２と充電器３間の信号の送受信を示すシーケンス図である。図６に示すように、充電器３は、最初にスタンバイモードに移行し、負荷確認信号を定期的に送信して負荷検出を行う。そして、負荷を検出すると認証モードに移行し、負荷を認証するために認証要求信号を送信する。この認証要求信号に対して負荷から認証ＩＤ信号が送信されてくると、該認証ＩＤ信号より認証を行い、認証ＯＫであれば予備充電の電力伝送モードに移行し、電力の伝送を開始する。負荷である電子機器２は充電器３から給電を受けて、二次電池２８の電池電圧Ｖｐが所定値Ｖａ以上になるまで定期的に正規負荷信号を送信する。そして、電池電圧Ｖｐが所定値Ｖａ以上になると、予備充電を終えたとして予備充電停止通知信号を送信する。

充電器３は、電子機器２からの予備充電停止通知信号を受信すると、電力の伝送を停止し、通信伝送モードに移行する。通信伝送モードに移行すると、電子機器２に課金要求信号を送信する。電子機器２は課金要求信号を受信すると、課金処理を開始する。そして、課金処理が完了すると、充電器３に課金処理完了を示す信号を送信する。充電器３は、電子機器２からの課金処理完了を示す信号を受信すると、本充電の電力伝送モードに移行し、電力の伝送を開始する。電子機器２は、充電器３から電力の伝送が開始されると、二次電池２８に対して本充電を開始する。そして、本充電を行っている間、定期的に正規負荷信号を送信する。そして、二次電池２８が満充電になると、充電器３に本充電停止通知として満充電信号を送信する。充電器３は、電子機器２からの満充電信号を受信すると、電力の伝送を停止し、電力伝送モードから本充電停止モードに移行して、定期的に負荷確認信号を送信する。そして、電子機器２が充電器３から外されると、充電器３は負荷なしを検出する。

以上のように、本実施の形態の電子機器充電システム１によれば、電子機器２と充電器３との間で非接触充電と近接非接触通信を時分割で行い、電子機器２の二次電池２８が過放電状態であれば、電子機器２が充電器３から給電を受けて、二次電池２８に課金処理を行えるだけの電力を得るための予備充電を行い、予備充電の完了後は電子機器２と充電器３との間で課金処理を行うための課金通信を行い、課金処理の完了後は電子機器２が充電器２から給電を受けて二次電池２８が満充電になるまで本充電を行うので、電子機器２の二次電池２８が過放電状態になっていても課金を受けることができ、また本充電を行うことで過放電状態から抜け出すことができる。また、非接触受電二次コイル２２の高調波ノイズが発生する期間は近接非接触通信を行わないことから、近接非接触通信に対するノイズの影響がない。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る電子機器充電システムの概観を示す斜視図である。また、図８は本実施の形態に係る電子機器充電システム１Ａの電子機器２Ａ及び充電器３Ａの概略構成を示すブロック図である。図７又は図８に示すように、本実施の形態に係る電子機器充電システム１Ａは、電子機器２Ａ及び充電器３Ａの夫々において近接非接触通信アンテナと非接触充電コイルを重ねて配置した構成としたものである。即ち、電子機器２Ａにおいては、近接非接触通信アンテナ２１と非接触受電二次コイル２２を重ねて配置し、更に具体的には、近接非接触通信アンテナ２１をループアンテナとし、そのループアンテナの中心と非接触受電二次コイル２２の中心が一致する構成とした。また、充電器３Ａにおいては、近接非接触通信外部装置アンテナ３１と非接触給電一次コイル３２を重ねて配置し、更に具体的には、上記の電子機器２Ａの構成と同様に、近接非接触通信外部装置アンテナ３１をループアンテナとし、そのループアンテナの中心と非接触給電一次コイル３２の中心が一致する構成としたものである。近接非接触通信アンテナと非接触充電コイルを重ねて配置することで、これらの機器本体に対する専有面積を小さくすることができ、電子機器２Ａ及び充電器３Ａの小型化に対応できる。更に、近接非接触通信アンテナ２１の中心と非接触受電二次コイル２２の中心が一致し、近接非接触通信外部装置アンテナ３１の中心と非接触給電一次コイル３２の中心が一致することで、近接非接触通信アンテナ２１と近接非接触通信外部装置アンテナ３１の位置と自動的に非接触受電二次コイル２２と非接触給電一次コイル３２の位置を一度に合わせることができる。

加えて電子機器２Ａにおいて、近接非接触通信アンテナ２１がループアンテナの場合、そのループアンテナの導線の一部と非接触受電二次コイル２２の導線の一部を共通にしてもよい。これにより、共通な導線で構成される近接非接触通信アンテナ２１の中心と非接触受電二次コイル２２の中心は当然に一致することになる。更に、近接非接触通信アンテナ２１と非接触受電二次コイル２２を合わせた体積と質量を削減することができ、電子機器２Ａを小型化、軽量化することができる。

同様に充電器３Ａにおいて、近接非接触通信外部装置アンテナ３１がループアンテナの場合、そのループアンテナの導線の一部と非接触給電一次コイル３２の導線の一部を共通にしてもよい。これにより、共通な導線で構成される近接非接触通信外部装置アンテナ３１の中心と非接触給電一次コイル３２の中心は当然に一致することになる。更に、近接非接触通信外部装置アンテナ３１と非接触給電一次コイル３２を合わせた体積と質量を削減することができ、充電器３Ａを小型化、軽量化することができる。

また、電子機器２Ａ及び充電器３Ａの夫々において近接非接触通信アンテナと非接触充電コイルを重ねて配置することで、これらの間で干渉が起こるので、一方を使用するときは他方を回路から外すようにしている。使用しない方を回路から外すために電子機器２Ａは、切替スイッチ２９ａ，２９ｂと、切替スイッチ２９ａ，２９ｂの切替えを制御する競合制御部３０を有し、充電器３Ａは、切替スイッチ３５ａ，３５ｂと、切替スイッチ３５ａ，３５ｂの切替えを制御する競合制御部３６を有している。例えば、充電器３Ａが電子機器２Ａに対して充電を行うときは、充電器３Ａの競合制御部３６は、切替スイッチ３５ａをオフ（開状態、遮断状態）、切替スイッチ３５ｂをオン（閉状態、導通状態）にし、電子機器２Ａの競合制御部３０は、切替スイッチ２９ａをオフ（開状態、遮断状態）、切替スイッチ２９ｂをオン（閉状態、導通状態）にする。

二次電池２８の充電用に非接触給電一次コイル３２から非接触受電二次コイル２２へ送電する電力は、近接非接触通信アンテナ２１と近接非接触通信外部装置アンテナ３１の近接非接触通信で利用する電力に比べると極めて大きい。その為に非接触受電二次コイル２２で発生する高調波の電力も比較的大きいために、近接非接触通信への影響は無視できず、近接非接触通信機能に誤動作を発生させる要因になりうる。

そこで上述のように切替スイッチ３５ａ，３５ｂ，２９ａ，２９ｂに対して競合制御を行うことにより、非接触給電一次コイル３２から非接触受電二次コイル２２へ送電している間は、近接非接触通信アンテナ２１と近接非接触通信ニ次制御部との間に電流が流れることはなく、近接非接触通信機能に誤動作が発生することがなくなる。

更にこの競合制御により、近接非接触通信中は非接触給電一次コイル３２と非接触受電二次コイル２２に電流が流れることはなく、近接非接触通信で利用する電力が非接触給電一次コイル３２又は非接触受電二次コイル２２で吸収されることがなくなる。これにより、近接非接触通信をより確実に行えるようになる。

このように、電子機器２Ａ及び充電器３Ａの夫々において近接非接触通信アンテナと非接触充電コイルを重ねて配置した構成とすることで、これらの機器本体に対する専有面積を小さくすることができ、電子機器２Ａ及び充電器３Ａの更なる小型化が可能となる。なお、本実施の形態においても、電子機器２Ａと充電器３Ａとの間で非接触充電と近接非接触通信を時分割で行うことは上述した実施の形態１と同様であり、同様の効果が得られる。

なお、上記実施の形態では、電子機器２（２Ａ）の二次電池２８の電圧Ｖｐが所定値Ｖａ以上になるまで二次電池２８の予備充電を行うようにしたが、この予備充電期間を電圧値基準で決定する以外に、時間で決定するようにしてもよい。即ち、予備充電としての連続充電を所定時間経過するまで行うようにしてもよい。

なお、電子機器２Ａにおいて近接非接触通信二次制御部２３、入力信号判断部２４、非接触充電二次制御部２５、電池充電制御部２６、電池残量検出部２７、及び競合制御部３０は、充電と近接非接触通信を制御する充電通信制御部３９を構成し、充電器３Ａにおいて近接非接触通信外部装置の制御部３３、非接触充電一次制御部３４、及び競合制御部３６は、送電と近接非接触通信を制御する送電通信制御部４０を構成する。

本発明は、電子機器の二次電池が過放電状態になっていても充電に要する課金を受けることができると共に、過放電状態から抜け出すことができるといった効果を有し、携帯電話、ＰＨＳ、ＰＤＡ等の電子機器と、この電子機器に対して非接触に充電を行う充電器とを備える電子機器充電システムへの適用が可能である。

本発明の実施の形態１に係る電子機器充電システムの概観を示す斜視図 図１の電子機器充電システムの電子機器及び充電器の概略構成を示すブロック図 図１の電子機器充電システムの電子機器における充電動作を示す図 図１の電子機器充電システムの充電器の動作を示すフローチャート 図１の電子機器充電システムの電子機器の動作を示すフローチャート 図１の電子機器充電システムの電子機器と充電器間の信号の送受信を示すシーケンス図 本発明の実施の形態２に係る電子機器充電システムの概観を示す斜視図 図７の電子機器充電システムの電子機器及び充電器の概略構成を示すブロック図

符号の説明

１、１Ａ 電子機器充電システム
２、２Ａ 電子機器
３、３Ａ 充電器
２１ 近接非接触通信用アンテナ
２２ 非接触受電二次コイル
２３ 近接非接触通信二次制御部
２４ 入力信号判断部
２５ 非接触充電二次制御部
２６ 入力信号判断部
２７ 電池残量検出部
２８ 二次電池
２９ａ、２９ｂ、３５ａ、３５ｂ 切替スイッチ
３０、３６ 競合制御部
３１ 近接非接触通信外部装置アンテナ
３２ 非接触給電一次コイル
３３ 近接非接触通信外部装置の制御部
３４ 非接触充電一次制御部
３７、３９ 充電通信制御部
３８、４０ 送電通信制御部

Claims (14)

1. 二次電池を電源として用いる電子機器を充電し、かつ前記電子機器と近接非接触通信が可能な充電器であって、
   前記電子機器に電磁誘導で電力の送電および信号の伝送に用いる送電コイルと、
   前記近接非接触通信に用いるアンテナと、
   前記電磁誘導での送電と信号の伝送、および前記近接非接触通信を制御する送電通信制御部を備え、
   前記送電通信制御部は、前記送電コイルに流れる電流値により前記電子機器が検出されている場合は前記送電コイルを介して正規の認証信号を受信すると第一の送電を開始し、
   前記第一の送電中に前記電子機器から前記送電コイルを介して前記第一の送電停止のための情報を含む第一の通知信号を受信した場合は、前記第一の送電を停止した後に少なくとも課金に関する情報を含む信号を前記アンテナを介して前記近接非接触通信により送受信し、
   前記近接非接触通信による送受信処理が終了すると前記電子機器が検出されている場合は前記送電コイルを介して前記第二の送電を開始し、
   前記第二の送電中に前記電子機器から前記第二の送電の停止のための情報を含む第二の通知信号を前記送電コイルを介して受信すると前記第二の送電を停止する、
   充電器。
2. 請求項１に記載の充電器であって、
   前記第一の通知信号は、前記二次電池の電圧が第一の所定値以上の場合に前記電子機器より送出され、
   前記第二の通知信号は、前記二次電池の電圧が第二の所定値以上の場合に前記電子機器より送出され、
   前記第一の所定値は前記第二の所定値よりも小さい、
   充電器。
3. 請求項１または請求項２に記載の充電器であって、
   前記アンテナと前記送電コイルが重ねて配置された充電器。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の充電器であって、
   前記アンテナがループアンテナであり、前記ループアンテナの中心と、前記送電コイルの中心が一致している充電器。
5. 請求項４に記載の充電器であって、
   前記ループアンテナの導線の一部と前記送電コイルの導線の一部が共通である充電器。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の充電器であって、
   前記アンテナに接続され、電気的な導通と遮断を切り替える切替スイッチを更に備え、
   前記送電通信制御部は、前記近接非接触通信の間は前記切替スイッチを導通状態にし、前記第１の送電の間、又は前記第２の送電の間は前記切替スイッチを遮断状態にする充電器。
7. 充電器によって充電可能な二次電池を電源として用い、かつ前記充電器と近接非接触通信が可能な電子機器であって、
   前記充電器より電磁誘導で電力の受電および信号の伝送に用いる受電コイルと、
   前記受電される電力を基に充電される二次電池と、
   前記近接非接触通信に用いるアンテナと、
   前記電磁誘導での受電と信号の伝送、および前記近接非接触通信を制御する充電通信制御部を備え、
   前記充電通信制御部は、前記受電コイルに第一の受電があった場合は、前記二次電池に対して第一の充電を開始し、
   前記第一の充電中に第一条件が成立した場合は、充電器からの送電を停止するための第一の通知信号を前記受電コイルを介して前記充電器に送出した後に少なくとも課金に関する情報を含む信号を前記アンテナを介して前記近接非接触通信により送受信し、
   前記近接非接触通信による送受信処理が終了すると前記受電コイルに第二の受電がある場合は前記二次電池に対して第二の充電を開始し、
   前記第二の充電中に第二条件が成立すると前記第二の受電を停止する旨の第二の通知信号を前記受電コイルを介して前記充電器に送出し、前記第二の充電を停止する、
   電子機器。
8. 請求項７に記載の電子機器であって、
   前記第一条件が、前記二次電池の電圧が第一の所定値以上であり、
   前記第二条件が、前記二次電池の電圧が第二の所定値以上であり、
   前記第二の所定値が前記第一の所定値より大きい電子機器。
9. 請求項７または請求項８に記載の電子機器であって、
   前記第一条件が、連続充電の所定時間経過であり、
   前記第二条件が、前記二次電池の電圧が第二の所定値である電子機器。
10. 請求項７乃至９のいずれか一項に記載の電子機器であって、
    前記アンテナと前記受電コイルが重ねて配置された電子機器。
11. 請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の電子機器であって、
    前記アンテナがループアンテナであり、前記ループアンテナの中心と、前記受電コイルの中心が一致している電子機器。
12. 請求項１１に記載の電子機器であって、
    前記ループアンテナの導線の一部と前記受電コイルの導線の一部が共通である電子機器。
13. 請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の電子機器であって、
    前記アンテナに接続され、電気的な導通と遮断を切り替える切替スイッチを更に備え、
    前記充電通信制御部は、前記近接非接触通信の間は前記切替スイッチを導通状態にし、前記第１の充電の間、又は前記第２の充電の間は前記切替スイッチを遮断状態にする電子機器。
14. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の充電器と請求項７乃至請求項１３のいずれか一項に記載の電子機器を備える電子機器充電システム。

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