JP2009089464A - 電子機器および充電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】電力供給装置に対する電子機器の相対的な位置を認識可能な電子機器を提供する。
【解決手段】電子機器11Bは、主点33を中心に導線が巻かれ、二次電池を充電する電力を充電器12から受電する主コイル18と、電子機器11B内の第1の点に配置される位置検出コイル31と、電子機器11B内の第2の点に配置される位置検出コイル32と、位置ずれ表示部39を備える。位置ずれ表示部39は、位置検出コイル31によって検出された磁束密度が位置検出コイル32によって検出された磁束密度よりも密である場合、電子機器11Bを第2の点から第1の点へ向かって移動するよう促す通知を行い、位置検出コイル32によって検出された磁束密度が位置検出コイル31によって検出された磁束密度よりも密である場合、電子機器11Bを第1の点から第2の点へ向かって移動するよう促す通知を行う。
【選択図】図15
【解決手段】電子機器11Bは、主点33を中心に導線が巻かれ、二次電池を充電する電力を充電器12から受電する主コイル18と、電子機器11B内の第1の点に配置される位置検出コイル31と、電子機器11B内の第2の点に配置される位置検出コイル32と、位置ずれ表示部39を備える。位置ずれ表示部39は、位置検出コイル31によって検出された磁束密度が位置検出コイル32によって検出された磁束密度よりも密である場合、電子機器11Bを第2の点から第1の点へ向かって移動するよう促す通知を行い、位置検出コイル32によって検出された磁束密度が位置検出コイル31によって検出された磁束密度よりも密である場合、電子機器11Bを第1の点から第2の点へ向かって移動するよう促す通知を行う。
【選択図】図15
Description
本発明は、電子機器および充電システムに関し、特に、電力供給装置に対する電子機器の相対的な位置を認識可能な電子機器および充電システムに関する。
近年、電力供給を行う充電器等の電力供給装置は、電力供給先の機器と電気的な接点をもつことなく(非接触で)電力を供給することが可能になっている。
このような電力供給装置の一例として、電磁誘導コイルを有する電子機器に外部より交流磁界を作用することにより充電する充電器において、商用電源に接続され、安定化電源回路と充電のための交流信号を出力するための駆動回路を有する充電器部と、充電器部と
別体に構成されるとともに、駆動回路と結線され、交流信号を受けて充電のための交流磁界を発生するための一次コイルを有する一次コイル部と、一次コイル部に設けられ、電子機器の誘導コイルの位置に対応した一次コイルの位置と指向性を表示するためのマーク部とからなる電磁誘導式充電器が知られている(例えば、特許文献1参照)。
別体に構成されるとともに、駆動回路と結線され、交流信号を受けて充電のための交流磁界を発生するための一次コイルを有する一次コイル部と、一次コイル部に設けられ、電子機器の誘導コイルの位置に対応した一次コイルの位置と指向性を表示するためのマーク部とからなる電磁誘導式充電器が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、他の電力供給装置の一例として、磁気発生部と、磁気発生部における載置台に載置される二次コイルを具備する負荷部と、負荷部の載置位置を定める位置決め手段と、負荷部における負荷の種別を二次コイルへの高周波電流の伝達前に磁気発生部に報知する負荷種別報知手段とを有し、磁気発生部は、載置台の下に配置された一次コイル、一次コイルに高周波電流を流す発振手段および負荷種別報知手段からの報知内容を基に発振手段の発振出力を制御する制御手段を備え、負荷部は、一次コイルと電磁結合して二次コイルに伝達された高周波電流に基づく電力を負荷に供給する調理器が知られている(例えば、特許文献2参照)。
電力供給装置が外部の電子機器に対して非接触で電力供給を行う場合、電力供給装置と電子機器とが所定の位置関係(例えば、電力供給装置の中心の真上に電子機器を配置するなど)となるように両者を配置しなければ、例えば電子機器において電力を受電するための磁束密度が疎になってしまうため、電力伝送効率が低下してしまう。特に、電力供給装置に対して電子機器を所定位置に配置するための機構を電力供給装置が備えていない場合に、電力伝送効率が低下する可能性が高くなる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、電力供給装置に対する電子機器の相対的な位置を認識可能な電子機器および充電システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第1の電子機器は、非接触方式で充電する充電器によって充電可能な二次電池を電源として用いる電子機器であって、主点を中心に導線が巻かれ、前記二次電池を充電する電力を前記充電器から受電する主コイルと、当該電子機器内の第1の点に配置される第1の磁気検出部と、前記主点を基準に、前記第1の点に対し、点対称の位置にある当該電子機器内の第2の点に配置される第2の磁気検出部と、通知部と、を備え、当該通知部が、前記第1の磁気検出部によって検出された磁束密度が前記第2の磁気検出部によって検出された磁束密度よりも密である場合、当該電子機器を前記第2の点から前記第1の点へ向かって移動するよう促す通知を行い、前記第2の磁気検出部によって検出された磁束密度が前記第1の磁気検出部によって検出された磁束密度よりも密である場合、当該電子機器を前記第1の点から前記第2の点へ向かって移動するよう促す通知を行う構成としている。
上記構成によれば、電力供給装置の一例である充電器に対する電子機器の相対的な位置を認識可能である。また、電子機器を充電するための充電器に対する最適な位置から、電子機器がどの方向にどの程度ずれているかをユーザに通知し、電子機器を最適な位置へ誘導することが可能である。電子機器が最適な位置に配置されることで、電力伝送効率の良い充電を行うことが可能となる。
また、本発明の第2の電子機器は、前記第1の磁気検出部が、前記第1の点を中心に所定の形状で所定の巻き数で導線が巻かれた第1コイルであり、前記第2の磁気検出部が、前記第2の点を中心に前記所定の形状で前記所定の巻き数で導線が巻かれた第2コイルであり、前記通知部が、前記第1コイルの起電圧が前記第2コイルの起電圧よりも大きい場合、当該電子機器を前記第2コイルから前記第1コイルへ向かって移動するよう促す通知を行い、前記第2コイルの起電圧が前記第1コイルの起電圧よりも大きい場合、当該電子機器を前記第1コイルから前記第2コイルへ向かって移動するよう促す通知を行う構成としている。
上記構成によれば、電力供給装置の一例である充電器に対する電子機器の相対的な位置を認識可能である。また、電子機器を充電するための充電器に対する最適な位置から、電子機器がどの方向にどの程度ずれているかをユーザに通知し、電子機器を最適な位置へ誘導することが可能である。電子機器が最適な位置に配置されることで、電力伝送効率の良い充電を行うことが可能となる。
また、本発明の第3の電子機器は、第3の点を中心に前記所定の形状でかつ前記所定の巻き数で導線が巻かれた第3コイルと、第4の点を中心に前記所定の形状でかつ前記所定の巻き数で導線が巻かれた第4コイルと、を備え、前記第3の点と前記第4の点が、前記主点を基準に、点対称の位置にあり、前記通知部が、前記第3コイルの起電圧が前記第4コイルの起電圧よりも大きい場合、当該電子機器を前記第4コイルから前記第3コイルへ向かって移動するよう促す通知を行い、前記第4コイルの起電圧が前記第3コイルの起電圧よりも大きい場合、当該電子機器を前記第3コイルから前記第4コイルへ向かって移動するよう促す通知を行い、前記第1の点と前記第2の点を結ぶ直線と前記第3の点と前記第4の点を結ぶ直線が所定の角度で交わる構成としている。
上記構成によれば、4方向(例えば上下左右)への位置ずれを検出することが可能となり、充電器に対する電子機器の最適な位置をユーザへより正確に通知することが可能となる。
また、本発明の第4の電子機器は、前記所定の角度が略90度である構成としている。
上記構成によれば、4方向(例えば上下左右)に対して等間隔にコイルを配置することが可能であり、どの方向にも同一の精度で位置ずれを検出することが可能となる。
また、本発明の第5の電子機器は、前記第1コイルの高電圧端と前記第2コイルの高電圧端とを接続し、前記第1コイルの低電圧端と前記第2コイルの低電圧端とを接続することによりループ回路が構成され、前記第1コイルの起電圧と前記第2コイルの起電圧が等しい場合、前記ループ回路に電流が流れず、前記第1コイルの起電圧と前記第2コイルの起電圧が異なる場合に前記ループ回路に電流が流れ、前記通知部が、前記当該ループ回路に流れる電流の有無及び方向に応じた前記通知を行う構成としている。
上記構成によれば、例えば上下方向や左右方向に充電器に対する電子機器の配置位置がずれている場合には、ループ回路に電流が流れるため、位置ずれを検出可能である。また、充電器に対する電子機器の配置位置が最適な位置である場合、ループ回路に電流が流れないため、最適な位置であることを認識可能であるとともに、電子機器の消費電力を軽減することが可能である。
また、本発明の第6の電子機器は、前記通知部が複数の発光体によって構成され、当該複数の発光体の発光パターンにより、前記電子機器の移動を促す通知を行う構成としている。
上記構成によれば、発光体の発光パターンにより電子機器の移動を促す通知を行うので、どの方向にどの程度位置ずれしているか否かを容易に認識することができる。
また、本発明の第7の電子機器は、前記主コイルが所定の平面に沿って配置される平面コイルにより構成され、前記複数の磁気検出部が、前記所定の平面に沿って配置される構成としている。
上記構成によれば、所定の同一平面上に、主コイルおよび磁気検出を行うコイルを配置するため、電子機器の薄型化が可能である。
また、本発明の第1の充電システムは、非接触方式で充電する充電器と、前記充電器によって充電可能な二次電池を電源として用いる電子機器とを備える充電システムであって、前記電子機器が、主点を中心に導線が巻かれ、前記二次電池を充電する電力を前記充電器から受電する主コイルと、当該電子機器内の第1の点に配置される第1の磁気検出部と、前記主点を基準に、前記第1の点に対し、点対称の位置にある当該電子機器内の第2の点に配置される第2の磁気検出部と、通知部と、を備え、当該通知部が、前記第1の磁気検出部によって検出された磁束密度が前記第2の磁気検出部によって検出された磁束密度よりも密である場合、当該電子機器を前記第2の点から前記第1の点へ向かって移動するよう促す通知を行い、前記第2の磁気検出部によって検出された磁束密度が前記第1の磁気検出部によって検出された磁束密度よりも密である場合、当該電子機器を前記第1の点から前記第2の点へ向かって移動するよう促す通知を行う構成としている。
上記構成によれば、電力供給装置の一例である充電器に対する電子機器の相対的な位置を認識可能である。また、電子機器を充電するための充電器に対する最適な位置から、電子機器がどの方向にどの程度ずれているかをユーザに通知し、電子機器を最適な位置へ誘導することが可能である。電子機器が最適な位置に配置されることで、電力伝送効率の良い充電を行うことが可能となる。
本発明によれば、電力供給装置に対する電子機器の相対的な位置を容易にユーザが認識可能である。
以下、本発明の実施形態における電子機器および充電システムについて、図面を参照して説明する。
本発明の実施形態にかかる電子機器は、例えば、非接触方式で充電する充電器によって充電可能な二次電池を電源として用いる携帯端末、デジタルカメラ、その他の電子機器である。電子機器の二次電池を充電する充電器は、電力供給装置の一例である。ここで、「非接触方式で充電する」とは、電子機器と充電器との間で電気的な接点を用いずに充電することを指す。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる充電システム100の一例を示す模式図である。充電システム100は、電子機器11および充電器12を有する。
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる充電システム100の一例を示す模式図である。充電システム100は、電子機器11および充電器12を有する。
電子機器11は、二次電池への給電電流の大きさを検出して充電器12の位置ズレをユーザに通知する通知部13を有し、例えば、充電器12に内蔵される1次側コイルと電子機器11に内蔵される2次側コイルの位置ズレを、二次電池への供給電流をモニタすることで検出してユーザに通知する。
すなわち、電子機器11は、充電器12からの電力供給時、2次側擬似負荷に流れる電流の大きさにより1次側コイルと2次側コイルの位置ズレ度合いを判別し、ズレがある場合、通知部13を構成する表示機器等によりユーザに通知する。位置ズレ度合いを2次側コイルの配置された電子機器11側で検出することで、電子機器11の表示等を行う通知部13を利用して、位置ズレ度合いを容易にユーザに通知することができる。
図2は、充電器12に設けられる1次側コイル16から電子機器11に設けられる2次側コイル18への磁束17の流れによって電力が供給されることを説明するための図である。
図2に示すように、電子機器11は、非接触方式で充電する充電器12によって充電可能な二次電池を電源として用いるものであって、二次電池を充電する電力を充電器12から磁束17を介して受電する2次側コイル18と、2次側コイル18から電力を受け取り、装置の各部に電力を供給する電力受動回路19とを備える。一方、充電器12は、電子機器11の二次電池へ供給する電力を伝送する電力伝送回路15と、電子機器11の2次側コイル18に磁束17を介して電力を送信する1次側コイル16とを備える。尚、後述する充電システム100B〜100Eにおいても同様に、図2に示す構成により、非接触による電力供給や非接触充電を実現している。
図3は、電子機器11の構成の一例を示す図である。電子機器11は、充電可能な二次電池を電源24として用いるものであり、磁束を介して二次電池を充電する電力を受電する非接触(2次側)コイル18と、非接触コイル18が電力を受電した際に、非接触コイル18に流れる電流値を検出する電流検出部21と、検出された電流値と所定値(閾値)とを比較する比較部(不図示)と、検出された電流値が第1の所定値より大きい場合、電子機器11の充電器12に対する相対位置が適切であることを通知する通知部13(図1参照)と、非接触コイル18に一時的に接続される擬似負荷22と、擬似負荷22と電源24を切り替えるためのスイッチ23とを備える。
また、通知部13は、電流検出部21が検出した電流値が、第1の所定値より小さい第2の所定値より大きく、かつ第1の所定値より小さい場合、電子機器11の充電器12に対する相対位置が不適切であることをさらに通知するように構成することができる。
また、通知部13は、例えば発光ダイオード(LED)等の発光体によって構成され、その発光体の発光パターンにより、電子機器11の相対位置に関する通知を行うように構成することができる。
また、通知部13は、異なる場所に配置された第1の発光体と第2の発光体とを含み、電子機器11の充電器12に対する相対位置が適切である場合、第1の発光体と第2の発光体が同時に点灯するように構成することができる。
また、電子機器11は、通知部13がブザー等の鳴動体によって構成され、その鳴動体の鳴動パターンにより、電子機器11の相対位置に関する通知を行うように構成することもできる。
このように、電子機器11は、例えば、充電可能な二次電池を電源24として用い、非接触方式で二次電池を充電する電力を外部から受電する非接触コイル18と、非接触コイル18が電力を受電した際に、非接触コイル18に流れる電流値を検出する電流検出部21と、検出された電流値が第1の所定値より大きい場合、二次電池を充電する適切な状態に電子機器11が空間的に配置されていることを通知する通知部13とを備えることで、電子機器11と充電器12の位置ずれ度合い(例えば、適切な位置にあるか否か)を容易にユーザに通知することができる。
次に、充電システム100の動作の一例について説明する。
図4は、充電システム100の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
図4は、充電システム100の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
電子機器11が充電器12による充電を行うために充電器12周辺に配置されると(ステップS11)、充電器12は電子機器11に対して給電を開始する(ステップS12)。そして、電子機器11の電流検出部21が、非接触コイル18に流れる給電電流Iを検出し(ステップS13)、図示しない比較部が、給電電流Iが所定値より大きいかどうかを判断する(ステップS14)。
給電電流Iが所定値より大きい場合(Yes)は、電子機器11と充電器12の相対的位置が適切と判断し(ステップS15)、通知部13から位置が適切と報知する(ステップS16)。一方、給電電流Iが所定値より大きくない場合(No)は、給電電流Iと所定値の比較を継続する。
なお、電子機器11と充電器12の相対的位置が適切な場合の報知方法としては、表示部の発光体による発光やインジケータ表示など、ブザー等による鳴動などが可能である。
図5は、図4の処理を行う電子機器11における給電電流Iの変化の一例を説明するためのグラフである。横軸は、電子機器11と充電器12の位置関係(両者の距離)、縦軸は、給電電流値を示す。図5では、電子機器11を充電器12へ近づけてくることを想定しており、給電電流が所定値より小さい場合は不適切と判断し、給電電流が所定値より大きい場合に適切と判断する。
つまり、通知部13は、電流検出部21が検出した電流値が、第1の所定値より大きい場合、電子機器11の充電器12に対する相対位置が充電する為に適切であることを通知し、第1の所定値より小さい場合、電子機器11の充電器12に対する相対位置が充電する為に不適切であることを通知する。
図6は、充電システム100の動作の別の一例を説明するためのフローチャートである。
電子機器11が充電器12による充電を行うために充電器12周辺に配置されると(ステップS21)、充電器12は電子機器11に対して給電を開始する(ステップS22)。そして、電子機器11の電流検出部21が、非接触コイル18に流れる給電電流Iを検出し(ステップS23)、図示しない比較部が、給電電流Iが第1の所定値より大きいかどうかを判断する(ステップS24)。
給電電流Iが第1の所定値より大きい場合(Yes)は、電子機器11と充電器12の相対的位置が適切と判断し(ステップS25)、通知部13から位置が適切と報知する(ステップS26)。一方、給電電流Iが第1の所定値より大きくない場合(No)は、図示しない比較部が、給電電流Iが第2の所定値より大きいかどうかを判断する(ステップS27)。
給電電流Iが第2の所定値より大きい場合(Yes)は、電子機器11と充電器12の相対的位置が不適切と判断し(ステップS28)、通知部13から位置が不適切と報知する(ステップS29)。一方、給電電流Iが第2の所定値より大きくない場合(No)は、ステップS24の直前に戻る。
なお、電子機器11と充電器12の相対的位置が適切な場合の報知方法としては、表示部の発光体による発光やインジケータ表示など、ブザー等による鳴動などが可能である。
図7は、図6の処理を行う電子機器11における給電電流の変化の一例を説明するためのグラフである。横軸は、電子機器11と充電器12の位置関係(両者の距離)、縦軸は、給電電流値を示す。図7では、電子機器11を充電器12へ近づけてくることを想定しており、給電電流が第2の所定値より小さい場合には何もしないで、給電電流が第2の所定値より大きく第1の所定値より小さい場合に不適切と判断し、給電電流が第1の所定値より大きい場合に適切と判断する。
つまり、通知部13は、電流検出部21が検出した電流値が、第1の所定値より小さい第2の所定値より大きく、かつ第1の所定値より小さい場合、電子機器11の充電器12に対する相対位置が充電する為に不適切であることを通知する。
このように、通知部13は、電流検出部21が検出した電流値に基づいて、電子機器11の充電器12に対する相対位置が充電する為に適切であるか否かを通知する。
尚、図4〜図7の所定値は、電子機器11によって設定されるようにしてもよい。
次に、通知部13が行う表示の表示例について説明する。
図8は、通知部13による表示を行う場合の電子機器11の斜視図を示す。図8では、通知部13の一例として、電子機器11の一方の側面にLED等の第一発光体27と第二発光体28とを備える。第一発光体27と第二発光体28は、電流検出部21によって検出された給電電流が第一の所定値より大きい場合に発光し、電子機器11の充電器12に対する相対位置が適切であることを通知する。
図9は、電子機器11が通知部13として図8のように2つの発光体を有する場合の表示例を示す。図9では、電子機器11が一方の側面に第一発光体27および第二発光体28を有し、それらは一直線(180°)に配置されている。発光体の発光例として、例えば、電子機器11と充電器12の相対位置が適切である場合に、第一発光体27および第二発光体28が2つとも発光し、電子機器11と充電器12の相対位置が適切でない場合に、第一発光体27および第二発光体28が2つとも発光しないようにできる。また、給電電流の強さに応じて発光数を変えることも可能である。
図10は、電子機器11が通知部13として3つの発光体を有する場合の表示例を示す。図10では、電子機器11が一方の側面に第一発光体27、第二発光体28および第三発光体29を有し、その中心位置に対してそれぞれの発光体が120°の角度で配置されている。発光体の発光例として、例えば、電子機器11と充電器12の相対位置が適切である場合に、第一発光体27、第二発光体28および第三発光体29が3つとも発光し、電子機器11と充電器12の相対位置が適切でない場合に、第一発光体27、第二発光体28および第三発光体29が3つとも発光しないようにできる。また、給電電流の強さに応じて発光数を変えることも可能である。
尚、配置する発光体の数は4つ以上であってもよい。
図11は、電子機器11が通知部13として位置ずれインジケータ30を有する場合の電子機器11の斜視図を示す。位置ずれインジケータ30は、例えば、検出された給電電流が第1の所定値より大きい場合に位置ずれを表示し、電子機器11の充電器12に対する相対位置が適切であることを通知する。また、位置ずれの程度を表示するようにすることも可能である。
図12は、電子機器11が通知部13として赤/緑の2色発光する2色発光体26を有する場合の電子機器11の斜視図を示す。2色発光体26は、例えば、検出された給電電流が第1の設定値より大きい場合に赤/緑のいずれかを発光し、電子機器11の充電器12に対する相対位置が適切であることを通知する。この場合、位置ずれの程度に応じて発光色を異ならせることができる。
尚、配置する発光体は赤/緑以外の2色発光体であってもよいし、3色以上の発光体であってもよい。
このような充電システム100によれば、電子機器11が、給電電流の大きさに基づいて、充電器12に対する電子機器11の相対的な位置が適切であるか否かを判断し、ユーザに通知することが可能となる。
(第2の実施形態)
図13(a)は、本発明の第2の実施形態にかかる充電システム100Bの一例を示す模式図である。また、図13(b)は、電子機器11Bの2次側コイル18(本実施形態における主コイル)および位置検出コイル31,32,34,35の配置の一例を示す図である。位置検出コイル31、32、34、35は、電子機器11Bの充電器12に対する相対位置を判定するために用いられる。
図13(a)は、本発明の第2の実施形態にかかる充電システム100Bの一例を示す模式図である。また、図13(b)は、電子機器11Bの2次側コイル18(本実施形態における主コイル)および位置検出コイル31,32,34,35の配置の一例を示す図である。位置検出コイル31、32、34、35は、電子機器11Bの充電器12に対する相対位置を判定するために用いられる。
充電システム100Bは、電子機器11Bおよび充電器12を有する。電子機器11Bは、位置検出コイル31、32、34、35を有し、位置検出コイルによりそれぞれの位置を検出し比較する。充電システム100Bでは、電子機器11Bに位置検出コイル(磁気検出部の一例)を設けるので、位置ずれ方向を測定可能である。これにより、非接触充電において1次側コイル16と2次側コイル18との相対的な位置ズレをユーザに通知し、最適位置で確認音を発生させたり、最適位置で光を発光させたりすることで、電子機器11Bを最適位置に配置するようにユーザに指示することができる。
具体的には、電子機器11Bは、2次側コイル18の外周に位置検出コイル31、32、34、35を配置し、1次側コイル16とのズレが有る場合に位置検出コイル31、32、34、35の検出結果からどちらにずれているか判断し、ユーザに補正方向を通知する。また、1次側コイル16とのズレがない最適な位置に配置された場合、最適位置であることをユーザに通知する。2次側コイル18の配置された電子機器11Bで位置ずれを検出した場合、電子機器11Bの通知部の一例である位置ずれ表示部39(後述する図15(a)参照)を利用して、位置ずれの方向やずれ度合いを容易にユーザに通知することができる。
次に、電子機器11Bの2次側コイル18と充電器12の1次側コイル16との位置関係の一例について説明する。図14は、電子機器11Bの2次側コイル18と充電器12の1次側コイル16との位置関係の一例を示す図である。
図14(a)では、電子機器11Bの充電器12に対する相対位置が正規の(適切な)位置にあることを示し、2次側コイル18の面内中心点である主点33が1次側コイル16の中心と一致している。この場合は、位置検出コイル31、32、34、35がすべて1次側コイル16の内側に配置され、いずれの位置検出コイルも1次側コイル16からの電力供給が等しくされる。
図14(b)では、電子機器11Bの充電器12に対する相対位置が下方向にずれていることを示し、位置検出コイル35が1次側コイル16の外側に出ている。従って、この場合は、下方向の位置検出コイル35に電力供給がされず、位置検出コイル35の内側を通過する磁束の磁束密度もゼロまたは通常値(図14(a)の場合)に比較して小さくなる。
図14(c)では、電子機器11Bの充電器12に対する相対位置が左上方向にずれていることを示し、位置検出コイル31および位置検出コイル34が1次側コイル16の外側に出ている。従って、この場合は、左、上方向の位置検出コイル31,34に電力供給がされず、位置検出コイル31、34の内側を通過する磁束の磁束密度もゼロまたは通常値(図14(a)の場合)に比較して小さくなる。
このように、電子機器11Bの相対位置が電力供給を受けない位置検出コイルの方向にずれた場合、電子機器11Bは、上下および左右の位置検出コイルの内側を通過する磁束の磁束密度を比較し、磁束密度の大きい方向にずらすように矢印等でユーザに通知する。
次に、電子機器11Bの構成の一例について説明する。
図15(a)は、電子機器11Bの構成の一例を示す構成図である。
図15(a)は、電子機器11Bの構成の一例を示す構成図である。
電子機器11Bは、2次側コイル18と、2次側コイル18に接続されて電力を供給される電源部40と、電源部40に接続される負荷41と、2次側コイル18の外周に配置される位置検出コイル31と位置検出コイル32と、位置検出コイルに接続され、位置ずれを検出する位置ずれ検出部38と、位置ずれ検出部38に接続され、ユーザに位置ずれを表示する位置ずれ表示部39とを有する。なお、ここでは、位置検出コイル31、32だけ示しているが、4つ(位置検出コイル31、32、34、35)であってもよい。以下、位置検出コイルが4つの場合について説明する。
2次側コイル18は、図13(b)の主点33を中心に導線が巻かれ、二次電池を充電する電力を充電器12から受電する。
位置検出コイル31は、電子機器11B内において2次側コイル18の外周の第1の点に配置される。位置検出コイル32は、電子機器11B内において2次側コイル18の外周の第2の点に配置される。位置検出コイル34が、電子機器11B内において2次側コイル18の外周の第3の点に配置される。位置検出コイル35が、電子機器11B内において2次側コイル18の外周の第4の点に配置される。尚、各コイルは、所定の点を中心に所定の同一の形状で所定の同一の巻き数で導線が巻かれている。
尚、図15(b)、(c)に示すように、第2の点は、主点33を基準に、第1の点に対し、点対称の位置とすることが可能である。また、第4の点は、主点33を基準に、第3の点に対し、点対称の位置とすることが可能である。特に図15(c)に示すように、第1の点と第2の点を結ぶ直線と第3の点と第4の点を結ぶ直線が所定の角度θ、例えば略90度で交わる構成とすることができる。
また、2次側コイル18は、所定の平面に沿って配置される平面コイルにより構成され、複数の位置検出コイル31,32,34,35が、この所定の平面(図15の紙面に沿った面)に沿って配置される構成となっている。この構成により、電子機器11Bの薄型化が達成される。
位置ずれ検出部38は、各位置検出コイル31、32、34、35によって検出された磁束密度に基づいて、位置ずれを検出する。
位置ずれ表示部39は、位置ずれ検出部38によって検出された位置ずれの情報を表示する。尚、ここでは位置ずれの情報を表示することでユーザに通知することとしたが、これに限られず、例えば音を発生することでユーザに通知してもよい。
位置ずれ表示部39の動作としては、例えば、位置検出コイル31によって検出された磁束密度が位置検出コイル32によって検出された磁束密度よりも密である場合、電子機器11Bを第2の点から第1の点へ向かって移動するよう促す通知を行い、位置検出コイル32によって検出された磁束密度が位置検出コイル31によって検出された磁束密度よりも密である場合、電子機器11Bを第1の点から第2の点へ向かって移動するよう促す通知を行うことが可能である。また、例えば、位置検出コイル34によって検出された磁束密度が位置検出コイル35によって検出された磁束密度よりも密である場合、電子機器11Bを第4の点から第3の点へ向かって移動するよう促す通知を行い、位置検出コイル35によって検出された磁束密度が位置検出コイル34によって検出された磁束密度よりも密である場合、電子機器11Bを第3の点から第4の点へ向かって移動するよう促す通知を行うことが可能である。
言い換えると、位置検出コイル31の起電力が位置検出コイル32の起電力よりも大きい場合、電子機器11Bを位置検出コイル32から位置検出コイル31へ向かって移動するよう促す通知を行い、位置検出コイル32の起電力が位置検出コイル31の起電力よりも大きい場合、電子機器11Bを位置検出コイル31から位置検出コイル32へ向かって移動するよう促す通知を行うことが可能である。また、例えば、位置検出コイル34の起電力が位置検出コイル35の起電力よりも大きい場合、電子機器11Bを位置検出コイル35から位置検出コイル34へ向かって移動するよう促す通知を行い、位置検出コイル35の起電力が位置検出コイル34の起電力よりも大きい場合、電子機器11Bを位置検出コイル34から位置検出コイル35へ向かって移動するよう促す通知を行うことが可能である。
また、位置ずれ表示部39は、例えば、発光ダイオード(LED)等の複数の発光体によって構成され、複数の発光体の発光パターンにより、電子機器11Bの移動を促す通知を行う構成にすることができる。
尚、ここでは磁束密度を検出するために位置検出コイル31、32、34、35を用いることを示したが、コイル以外に磁束密度を検出可能な磁気検出素子(例えば、ホール素子など)を用いることも可能である。
次に、位置検出コイル31、32、34、35の配置例について説明する。
図15(b)では、電子機器11Bにおいて、位置検出コイル31の中心と位置検出コイル32の中心を結ぶ直線と、位置検出コイル34の中心と位置検出コイル35の中心を結ぶ直線が角度θで交わる場合を示している。図15(c)では、電子機器11Bにおいて、位置検出コイル31の中心と位置検出コイル32の中心を結ぶ直線と、位置検出コイル34の中心と位置検出コイル35の中心を結ぶ直線が90度で交わる場合を示している。
角度θで交わる場合、例えば図15(b)では、横方向(位置検出コイル31および35並びに位置検出コイル34および32)には狭い間隔で位置検出コイルが配置され、縦方向(位置検出コイル31および34並びに位置検出コイル35および32)には広い間隔で位置検出コイルが配置されている。この場合、縦方向よりも横方向の方が、位置検出コイルが検出する磁束密度によって位置ずれをより高精度に検出できる。このように、角度θで交わる場合には、狭い間隔で位置検出コイルが配置される方向に対しては、広い間隔で位置検出コイルが配置される方向よりも位置ずれをより高精度に検出可能である。
一方、90度で交わる場合、つまり図15(c)では、横方向も縦方向も等間隔に位置検出コイルが配置されている。この場合、縦方向、横方向のいずれの方向も同一の精度で位置ずれを検出可能である。
このように、位置検出コイル31の中心と位置検出コイル32の中心を結ぶ直線と、位置検出コイル34の中心と位置検出コイル35の中心を結ぶ直線が角度θ=90度で交わることが、方向によって位置ずれ検出精度がばらつくのを防止するためには望ましい。
次に、電子機器11Bの位置ずれを検出するための詳細な構成の一例について説明する。図16は、電子機器11Bの位置ずれを検出するための詳細な構成の一例を示す図である。
位置ずれ検出部38は、上下の位置検出コイル34,35の検出信号を整流する整流回路65,66と、整流回路65,66の出力信号を比較する比較回路67と、左右の位置検出コイル31,32の検出信号を整流する整流回路68,69と、整流回路68,69の出力信号を比較する比較回路70と、比較回路67,70の出力信号の例えば+、−にに応じて電子機器11Bの位置を判別する位置判別回路71とを有する。
位置ずれ表示回路39は、位置ずれ表示部39の一例であり、位置判別回路71による判別結果に応じて、充電器12に対して電子機器11Bが最適位置になるよう例えばユーザに矢印表示する。尚、矢印表示以外の方法でユーザに通知するようにしてもよい。
次に、電子機器11Bが位置ずれ検出を行う場合の動作の一例について説明する。
図17は、電子機器11Bが位置ずれ検出を行う場合の動作の一例を示すフローチャートである。図17では、X軸方向を第1の点および第2の点を結ぶ直線方向、Y軸方向を第3の点および第4の点を結ぶ直線方向とし、X軸とY軸のなす角度は直角であるものとする。
図17は、電子機器11Bが位置ずれ検出を行う場合の動作の一例を示すフローチャートである。図17では、X軸方向を第1の点および第2の点を結ぶ直線方向、Y軸方向を第3の点および第4の点を結ぶ直線方向とし、X軸とY軸のなす角度は直角であるものとする。
2次側負荷である電子機器11Bが充電器12に対して所定の位置に配置されると(ステップS31)、位置検出コイル31,32,34,35が、起電力を検出する(ステップS32)。
続いて、比較器67,70が、X軸方向、Y軸方向それぞれで起電力を比較し(ステップS33)、位置判別回路71が、起電力の結果に応じたズレ位置を算出し(ステップS34)、位置ずれ表示回路39が、X軸方向、Y軸方向のズレ位置を表示する(ステップS35)。ここで、ズレ位置とは、例えば、電子機器11Bが正規の位置(図14(a)参照)からどの方向にどの程度ずれているかを示す情報である。
次に、位置ずれ表示部39による表示例について説明する。
図18は、位置ずれ表示部39による表示を行う場合の電子機器11の斜視図の一例を示す。図18では、電子機器11Bが位置ずれ表示部39として4つの発光体を備える場合を示している。また、図18では、位置検出コイル31の位置に対応する電子機器11B筺体上の位置に発光体31a、位置検出コイル32の位置に対応する電子機器11B筺体上の位置に発光体32a、位置検出コイル34の位置に対応する電子機器11B筺体上の位置に発光体34a、位置検出コイル35の位置に対応する電子機器11B筺体上の位置に発光体35aが配置されるものとする。
図18(a)では、図14(a)のように、電子機器11Bの充電器12に対する相対位置が正規の位置である場合を示している。この場合、すべての発光体31a、32a、33a、34aが発光する。
図18(b)では、図14(b)のように、電子機器11Bの充電器12に対する相対位置が下方向にずれている場合、つまり、位置検出コイル35が電力供給を受けていない場合を示している。この場合、発光体34aが発光する。
図18(c)では、図14(c)のように、電子機器11Bの充電器12に対する相対位置が右上方向にずれている場合、つまり、位置検出コイル31および34が電力供給を受けていない場合を示している。この場合、発光体32aおよび35aが発光する。
尚、ここでは、位置ずれ表示部39は、正規の位置以外の場合、ずれている方向とは反対方向の発光体を発光させる例を説明したが、発光させるかわりに、ずれている方向とは反対方向に矢印表示を行うようにしてもよい。また、ユーザがずれている方向を認識できる方法であれば、これ以外の方法で位置ずれをユーザへ通知するようにしてもよい。
このような充電システム100Bによれば、電子機器11Bが、非接触方式で充電するために受電するコイル位置が充電器12に対して相対的に位置ずれしている場合、最適な位置をユーザに通知して最適な位置へ誘導することが可能となる。また、電子機器11Bが最適位置にある場合、最適位置であることをユーザが認識可能である。また、電子機器11Bを最適位置へ配置させることが可能になることで、充電器12から電子機器11Bへの電力伝送効率が向上し、充電時間を短縮することが可能となる。
(第3の実施形態)
次に、図13(a)に示した充電システム100Bと同様に構成される充電システム100Cについて説明する。充電システム100Cは、電子機器11Cおよび充電器12を有する。充電システム100Cの一例を示す模式図は、電子機器11Cの符号が異なること以外は図13(a)と同一である。また、電子機器11Cの2次側コイル18(本実施形態における主コイル)と充電器12の1次側コイル16との位置関係の一例を示す図は、図14と同様であるので、説明を省略する。
次に、図13(a)に示した充電システム100Bと同様に構成される充電システム100Cについて説明する。充電システム100Cは、電子機器11Cおよび充電器12を有する。充電システム100Cの一例を示す模式図は、電子機器11Cの符号が異なること以外は図13(a)と同一である。また、電子機器11Cの2次側コイル18(本実施形態における主コイル)と充電器12の1次側コイル16との位置関係の一例を示す図は、図14と同様であるので、説明を省略する。
図19(a)は、電子機器11Cの構成の一例を示す図である。尚、図15(a)に示した電子機器11Bと同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。
電子機器11Cは、2次側コイル18と、2次側コイル18に接続されて電力を供給される電源部40と、電源部40に接続される負荷41と、2次側コイル18の外周に配置される位置検出コイル31および位置検出コイル32を互いに接続することで構成されるループ回路45と、ループ回路45に接続され、位置ずれを検出する位置ずれ検出部38Bと、位置ずれ検出部38Bに接続され、ユーザに位置ずれを表示する位置ずれ表示部39とを有する。尚、ここでは、位置検出コイル31、32だけ示しているが、4つ(位置検出コイル31、32、34、35)であってもよい。以下、位置検出コイルが4つの場合について説明する。
ループ回路45は、位置検出コイル31の高電圧端が位置検出コイル32の高電圧端と接続され、位置検出コイル31の低電圧端が位置検出コイル32の低電圧端と接続され構成される。
ループ回路45では、位置検出コイル31の起電圧と位置検出コイル32の起電圧が等しい場合には電流が流れず、位置検出コイル31の起電圧と位置検出コイル32の起電圧が異なる場合にループ回路には電流が流れる。これにより、ループ回路に流れる電流の有無および方向に応じて、位置ずれ表示部39が位置ずれの情報をユーザに通知を行うことができる。
図19(a)では、ループ回路45として、位置検出コイル31および位置検出コイル32の巻き方向を同一方向としてクロス接続させるループ回路(8の字型コイル)としているが、これ以外の形状のループ回路を構成してもよい。例えば、図19(b)に示すように、ループ回路45として、位置検出コイル31および位置検出コイル32の巻き方向を逆方向としてクロスさせずに接続するループ回路(非8の字型コイル)とすることも可能である。
位置検出コイル34および位置検出コイル35を互いに接続するループ回路45についても、上記と同様の構成とする。
次に、電子機器11Cの位置ずれを検出するための詳細な構成の一例について説明する。図20は、電子機器11Cの位置ずれを検出するための詳細な構成の一例を示す図である。
位置ずれ検出部38Bは、X軸用電流検出回路47Aと、Y軸用電流検出回路47Bと、位置判別回路49とを有する。
X軸用電流検出回路47Aは、位置検出コイル31と位置検出コイル32とをクロス接続したX軸用ループ回路45Aに流れる電流を検出する。尚、X軸用ループ回路45Aはループ回路45の一例である。電流の検出方法の一例は、後述する図21および図22に示す。
Y軸用電流検出回路47Bは、位置検出コイル34と位置検出コイル35とをクロス接続したY軸用ループ回路45Bに流れる電流を検出する。尚、Y軸用ループ回路45Bはループ回路45の一例である。電流の検出方法の一例は、後述する図21および図22に示す。
位置判別回路49は、X軸用検出回路47AおよびY軸用検出回路47Bに接続され、X軸用検出回路47AおよびY軸用検出回路47Bにて検出された電流を基に、電子機器11Cと充電器12の位置ずれを判別する。
次に、ループ回路45を流れる電流の一例について説明する。
図21は、電子機器11Cの充電器12に対する相対位置が適切な場合におけるループ回路45を流れる電流の一例を示す図である。ループ回路45の中心を1次側コイル16の中心の例えば真上に配置した場合、位置検出コイル31と位置検出コイル32の起電力の大きさが等しいために、位置検出コイル31からの電流と位置検出コイル32からの電流とが互いに相殺され、ループ回路45には電流が流れない。
図22は、電子機器11Cの充電器12に対する相対位置が適切でない場合におけるループ回路45を流れる電流の一例を示す図である。ループ回路45の中心が1次側コイル16の中心の例えば真上から所定距離以上離れている場合、位置検出コイル31と位置検出コイル32の起電力の大きさが異なるために、位置検出コイル31からの電流と位置検出コイル32からの電流とが互いに相殺されず、ループ回路45に電流が流れる。この場合、電流の流れる方向と大きさにより位置ずれの方向と位置ずれ具合が判別でき、最適位置になるようユーザに通知することができる。
次に、電子機器11Cが位置ずれ検出を行う場合の動作の一例について説明する。
図23は、電子機器11が位置ずれ検出を行う場合の動作の一例を示すフローチャートである。図23では、X軸方向を第1の点および第2の点を結ぶ直線方向、Y軸方向を第3の点および第4の点を結ぶ直線方向とし、X軸とY軸のなす角度は直角であるものとする。
図23は、電子機器11が位置ずれ検出を行う場合の動作の一例を示すフローチャートである。図23では、X軸方向を第1の点および第2の点を結ぶ直線方向、Y軸方向を第3の点および第4の点を結ぶ直線方向とし、X軸とY軸のなす角度は直角であるものとする。
2次側負荷である電子機器11Cが充電器12に対して所定の位置に配置されると(ステップS41)、X軸用電流検出回路47AがX軸ループ電流を読込み(ステップS42)、Y軸用電流検出回路47BがY軸ループ電流を読込む(ステップS43)。
続いて、位置判別回路49は、X軸用電流検出回路47AおよびY軸用電流検出回路47Bが読込んだ電流値に基づいて、X軸方向、Y軸方向のズレ位置を算出する(ステップS44)。そして、位置ずれ表示回路39は、位置判別回路49が算出したX軸方向、Y軸方向のズレ位置を表示する(ステップS45)。
図23の処理によれば、電流の流れる方向と大きさによりズレの方向とズレ具合が判別でき、最適位置になるよう矢印表示等を行うことができる。なお、ここでは、位置検出コイルを4つ使用してX軸およびY軸ループを構成したが、位置検出コイルを2つのみ備える場合の動作は、例えばX軸ループのみを考慮したものとなる。
尚、位置ずれ表示部39は、例えば第2の実施形態において説明した表示例(図18参照)のような表示を行う。
このような充電システム100Cによれば、電子機器11Cが、非接触方式で充電するために受電するコイル位置が充電器12に対して相対的に位置ずれしている場合、最適な位置をユーザに通知して最適な位置へ誘導することが可能となる。また、電子機器11Cが最適位置にある場合、最適位置であることをユーザが認識可能である。また、電子機器11Cを最適位置へ配置させることが可能になることで、充電器12から電子機器11Cへの電力伝送効率が向上し、充電時間を短縮することが可能となる。
さらに、電子機器11Cが最適位置に配置されている場合には、ループ回路45に電流が流れないため、消費電力を軽減することが可能となる。
(第4の実施形態)
図24(a)は、本発明の第4の実施形態にかかる充電システム100Dの一例を示す模式図である。充電システム100Dは、電子機器11および充電器12Bを有する。充電システム100Dでは、充電器12Bで電子機器11の位置を検知し、最適位置で確認音を発生させることにより、あるいは最適位置で光を発光することにより、電子機器11を正しく位置決めすることが可能である。
図24(a)は、本発明の第4の実施形態にかかる充電システム100Dの一例を示す模式図である。充電システム100Dは、電子機器11および充電器12Bを有する。充電システム100Dでは、充電器12Bで電子機器11の位置を検知し、最適位置で確認音を発生させることにより、あるいは最適位置で光を発光することにより、電子機器11を正しく位置決めすることが可能である。
図24(b)は、充電器12Bの1次側コイル16(本実施形態における主コイル)および位置検出コイル51,52,54,55の配置の一例を示す図である。図24(b)に示すように、充電器12Bの1次側コイル16の周囲に位置検出コイル51,52,54,55を配置する。充電器12Bの1次側コイル16に対して電子機器11の2次側コイルを所定の位置に配置すると、2次側コイル18は1次側コイル16からの磁束により電力を受電する。2次側コイル18が受電しなかった電力に対応する磁束は、位置検出コイル51,52,54,55によって漏れ磁束として検出される。位置検出コイル51、52、54、55が漏れ磁束を検出した場合には起電力が発生し、これらのコイルに流れる電流が変化する。
ここで、漏れ磁束とは、1次側コイル16から発生した磁束のうち、二次側コイル18に電力を誘起した磁束を除いた磁束である。
充電システム100Dでは、位置検出コイル51,52,54,55の電流変化により、1次側コイル16に対する2次側コイル18の位置ずれを検出する。この結果を、充電器12Bの通知部の一例である位置ずれ表示部139(後述する図26(a)参照)により電子機器11のユーザに知らせ、正しく充電できる(電力伝送効率の高い)位置に電子機器11を誘導することが可能である。
尚、本実施形態においては、電子機器11は、充電器12Bに対する相対位置を判定するための機能を備える必要はない。
次に、充電器12Bの1次側コイル16と電子機器11の2次側コイル18との位置関係の一例について説明する。図25は、充電器12Bの1次側コイル16と電子機器11の2次側コイル18との位置関係の一例を示す図である。
図25(a)では、電子機器11の充電器12Bに対する相対位置が正規の(適切な)位置にあることを示し、2次側コイル18の中心が1次側コイル16の面内中心点である主点53と一致している。この場合は、位置検出コイル51、52、54、55がすべて2次側コイル18の外側に配置される。従って、図25(a)に示す破線57上の漏れ磁束は図25(b)に示すようになり、位置検出コイル51側、位置検出コイル52側ともにあまり磁束は検出されない。つまり、位置検出コイル51,52,54,55に起電力がほとんど発生しない。
図25(c)では、電子機器11の充電器12Bに対する相対位置が左方向にずれていることを示し、位置検出コイル51が2次側コイル18の内側に入る。この場合は、図25(c)に示す破線58上の漏れ磁束は図25(d)に示すようになり、位置検出コイル51側ではほとんど磁束が検出されず、位置検出コイル52側では多くの磁束が検出される。つまり、電子機器11の2次側コイル18のずれた方向とは反対側の磁束が多くなり、図25(c)では位置検出コイル52に起電力が発生する。
図25(e)では、電子機器11の充電器12Bに対する相対位置が右方向にずれていることを示し、位置検出コイル52が2次側コイル18の内側に入る。この場合は、図25(e)に示す破線59上の漏れ磁束は図25(f)に示すようになり、位置検出コイル52側ではほとんど磁束が検出されず、位置検出コイル51側では多くの磁束が検出される。つまり、電子機器11の2次側コイル18のずれた方向とは反対側の漏れ磁束が多くなり、図25(e)では位置検出コイル51に起電力が発生する。
このように、漏れ磁束による起電力が発生する位置検出コイルの方向に電子機器11がずれていることになるので、上下および左右の位置検出コイルのレベルを比較し、大きい方向にずらすように矢印等でユーザに通知する。
次に、充電器12Bの構成の一例について説明する。
図26(a)は、充電器12Bの構成の一例を示す図である。
図26(a)は、充電器12Bの構成の一例を示す図である。
充電器12Bは、一次側コイル16と、一次側コイル16に接続されて電力供給を制御する制御部60と、制御部60に接続されるACアダプター61と、一次側コイル16の外周に配置される位置検出コイル51と位置検出コイル52と、位置検出コイルに接続され、位置ずれを検出する位置ずれ検出部138と、位置ずれ検出部138に接続され、ユーザに位置ずれを表示する位置ずれ表示部139とを有する。なお、ここでは、位置検出コイルを2つ(位置検出コイル51、52)だけ示しているが、4つ(位置検出コイル51、52、54、55)であってもよい。以下、位置検出コイルが4つの場合について説明する。
一次側コイル16は、主点53を中心に導線が巻かれ、電子機器11の二次電池を充電する電力を充電器12へ送電する。
位置検出コイル51は、充電器12B内において一次側コイル16の外周の第1の点に配置される。位置検出コイル52は、充電器12B内において一次側コイル16の外周の第2の点に配置される。位置検出コイル54が、充電器12B内において一次側コイル16の外周の第3の点に配置される。位置検出コイル55が、充電器12B内において一次側コイル16の外周の第4の点に配置される。尚、各コイルは、所定の点を中心に所定の同一の形状で所定の同一の巻き数で導線が巻かれている。
尚、図26(b)、(c)に示すように、第2の点は、主点53を基準に、第1の点に対し、点対称の位置とすることが可能である。また、第4の点は、主点53を基準に、第3の点に対し、点対称の位置とすることが可能である。特に図26(c)に示すように、第1の点と第2の点を結ぶ直線と第3の点と第4の点を結ぶ直線が所定の角度θ、例えば略90度で交わる構成とすることができる。
また、一次側コイル16は、所定の平面に沿って配置される平面コイルにより構成され、複数の位置検出コイル51,52,54,55が、この所定の平面に沿って配置される構成となっている。この構成により、充電器12Bの薄型化が達成される。
位置ずれ検出部138は、各位置検出コイル51、52、54、55によって検出された磁束密度に基づいて、位置ずれを検出する。
位置ずれ表示部139は、位置ずれ検出部138によって検出された位置ずれの情報を表示する。尚、ここでは位置ずれの情報を表示することでユーザに通知することとしたが、これに限られず、例えば音を発生することでユーザに通知してもよい。
位置ずれ表示部139の動作としては、例えば、位置検出コイル51によって検出された磁束密度が位置検出コイル52によって検出された磁束密度よりも密である場合、電子機器11を第2の点から第1の点へ向かって移動するよう促す通知を行い、位置検出コイル52によって検出された磁束密度が位置検出コイル51によって検出された磁束密度よりも密である場合、電子機器11を第1の点から第2の点へ向かって移動するよう促す通知を行うことが可能である。また、例えば、位置検出コイル54によって検出された磁束密度が位置検出コイル55によって検出された磁束密度よりも密である場合、電子機器11を第4の点から第3の点へ向かって移動するよう促す通知を行い、位置検出コイル55によって検出された磁束密度が位置検出コイル54によって検出された磁束密度よりも密である場合、電子機器11を第3の点から第4の点へ向かって移動するよう促す通知を行うことが可能である。
言い換えると、位置検出コイル51の起電力が位置検出コイル52の起電力よりも大きい場合、電子機器11を位置検出コイル52から位置検出コイル51へ向かって移動するよう促す通知を行い、位置検出コイル52の起電力が位置検出コイル51の起電力よりも大きい場合、電子機器11を位置検出コイル51から位置検出コイル52へ向かって移動するよう促す通知を行うことが可能である。また、例えば、位置検出コイル54の起電力が位置検出コイル55の起電力よりも大きい場合、電子機器11を位置検出コイル55から位置検出コイル54へ向かって移動するよう促す通知を行い、位置検出コイル55の起電力が位置検出コイル54の起電力よりも大きい場合、電子機器11を位置検出コイル54から位置検出コイル55へ向かって移動するよう促す通知を行うことが可能である。
また、位置ずれ表示部139は、例えば、発光ダイオード(LED)等の複数の発光体によって構成され、複数の発光体の発光パターンにより、電子機器11の移動を促す通知を行う構成にすることができる。
尚、ここでは磁束密度を検出するために位置検出コイル51、52、54、55を用いることを示したが、コイル以外に磁束密度を検出可能な磁気検出素子(例えば、ホール素子など)を用いることも可能である。
次に、位置検出コイル51、52、54、55の配置例について説明する。
図26(b)では、充電器12Bにおいて、位置検出コイル51の中心と位置検出コイル52の中心を結ぶ直線と、位置検出コイル54の中心と位置検出コイル55の中心を結ぶ直線が角度θで交わる場合を示している。図26(c)では、充電器12Bにおいて、位置検出コイル51の中心と位置検出コイル52の中心を結ぶ直線と、位置検出コイル54の中心と位置検出コイル55の中心を結ぶ直線が90度で交わる場合を示している。
角度θで交わる場合、例えば図26(b)では、横方向(位置検出コイル51および55並びに位置検出コイル54および52)には狭い間隔で位置検出コイルが配置され、縦方向(位置検出コイル51および54並びに位置検出コイル55および52)には広い間隔で位置検出コイルが配置されている。この場合、縦方向よりも横方向の方が、位置検出コイルが検出する磁束密度によって位置ずれをより高精度に検出できる。このように、角度θで交わる場合には、狭い間隔で位置検出コイルが配置される方向に対しては、広い間隔で位置検出コイルが配置される方向よりも位置ずれをより高精度に検出可能である。
一方、90度で交わる場合、つまり図26(c)では、横方向も縦方向も等間隔に位置検出コイルが配置されている。この場合、縦方向、横方向のいずれの方向も同一の精度で位置ずれを検出可能である。
このように、位置検出コイル51の中心と位置検出コイル52の中心を結ぶ直線と、位置検出コイル54の中心と位置検出コイル55の中心を結ぶ直線が角度θ=90度で交わることが、方向によって位置ずれ検出精度がばらつくのを防止するためには望ましい。
次に、充電器12Bの位置ずれを検出するための詳細な構成の一例について説明する。図27は、充電器12Bの位置ずれを検出するための詳細な構成の一例を示す図である。
位置ずれ検出部138は、上下の位置検出コイル54,55の検出信号を整流する整流回路165,166と、整流回路165,166の出力信号を比較する比較回路167と、左右の位置検出コイル51,52の検出信号を整流する整流回路168,169と、整流回路168,169の出力信号を比較する比較回路170と、比較回路167,170の出力信号の例えば+、−に応じて電子機器11の位置を判別する位置判別回路171とを有する。
位置ずれ表示回路139は、位置ずれ表示部139の一例であり、位置判別回路171による判別結果に応じて、充電器12Bに対して電子機器11が最適位置になるよう例えばユーザに矢印表示する。尚、矢印表示以外の方法でユーザに通知するようにしてもよい。
次に、充電器12Bが位置ずれ検出を行う場合の動作の一例について説明する。
図28は、充電器12Bが位置ずれ検出を行う場合の動作の一例を示すフローチャートである。図28では、X軸方向を第1の点および第2の点を結ぶ直線方向、Y軸方向を第3の点および第4の点を結ぶ直線方向とし、X軸とY軸のなす角度は直角であるものとする。
図28は、充電器12Bが位置ずれ検出を行う場合の動作の一例を示すフローチャートである。図28では、X軸方向を第1の点および第2の点を結ぶ直線方向、Y軸方向を第3の点および第4の点を結ぶ直線方向とし、X軸とY軸のなす角度は直角であるものとする。
2次側負荷である電子機器11が充電器12Bに対して所定の位置に配置されると(ステップS51)、位置検出コイル51,52,54,55が漏れ磁束による起電力を検出する(ステップS52)。
続いて、比較器167,170が、X軸方向、Y軸方向それぞれで起電力を比較し(ステップS53)、位置判別回路171が、起電力の結果に応じたズレ位置を算出し(ステップS54)、位置ずれ表示回路139が、X軸方向、Y軸方向のズレ位置を表示する(ステップS55)。ここで、ズレ位置とは、例えば、電子機器11が正規の位置(図25(a)参照)からどの方向にどの程度ずれているかを示す情報である。
次に、位置ずれ表示部139による表示例について説明する。
図29は、位置ずれ表示部139による表示を行う場合の充電システム100Dの斜視図の一例を示す。図29では、充電器12Bが位置ずれ表示部139として4つの発光体を備える場合を示している。また、図29では、位置検出コイル51の位置に対応する充電器12B筺体上の位置に発光体51a、位置検出コイル52の位置に対応する充電器12B筺体上の位置に発光体52a、位置検出コイル54の位置に対応する充電器12B筺体上の位置に発光体54a、位置検出コイル55の位置に対応する充電器12B筺体上の位置に発光体55aが配置されるものとする。
図29(a)では、図25(a)のように、電子機器11の充電器12Bに対する相対位置が正規の位置である場合を示している。この場合、すべての発光体51a、52a、53a、54aが発光する。
図29(b)では、図25(b)のように、電子機器11の充電器12Bに対する相対位置が左方向にずれている場合、つまり、位置検出コイル52において漏れ磁束による起電力が発生している場合を示している。この場合、発光体52aが発光する。
図29(c)では、図25(c)のように、電子機器11の充電器12Bに対する相対位置が右方向にずれている場合、つまり、位置検出コイル51において漏れ磁束による起電力が発生している場合を示している。この場合、発光体51aが発光する。
尚、ここでは、位置ずれ表示部139は、正規の位置以外の場合、ずれている方向とは反対方向の発光体を発光させる例を説明したが、発光させるかわりに、ずれている方向とは反対方向に矢印表示を行うようにしてもよい。また、ユーザがずれている方向を認識できる方法であれば、これ以外の方法で位置ずれをユーザへ通知するようにしてもよい。
このような充電システム100Dによれば、充電器12Bが、非接触方式で電子機器11を充電するために送電するコイル位置が電子機器11に対して相対的に位置ずれしている場合、最適な位置をユーザに通知して最適な位置へ誘導することが可能となる。また、電子機器11が最適位置にある場合、最適位置であることをユーザが認識可能である。また、電子機器11を最適位置へ配置させることが可能になることで、充電器12Bから電子機器11への電力伝送効率が向上し、充電時間を短縮することが可能となる。
(第5の実施形態)
次に、図24(a)に示した充電システム100Dと同様に構成される充電システム100Eについて説明する。充電システム100Eは、電子機器11および充電器12Cを有する。充電システム100Eの一例を示す模式図は、充電器12Cの符号が異なること以外は図24(a)と同一である。また、充電器12Cの一次側コイル16(本実施形態における主コイル)と電子機器11の2次側コイル18との位置関係の一例を示す図は、図25と同様であるので、説明を省略する。
次に、図24(a)に示した充電システム100Dと同様に構成される充電システム100Eについて説明する。充電システム100Eは、電子機器11および充電器12Cを有する。充電システム100Eの一例を示す模式図は、充電器12Cの符号が異なること以外は図24(a)と同一である。また、充電器12Cの一次側コイル16(本実施形態における主コイル)と電子機器11の2次側コイル18との位置関係の一例を示す図は、図25と同様であるので、説明を省略する。
尚、本実施形態においては、電子機器11は、充電器12Cに対する相対位置を判定するための機能を備える必要はない。
図30(a)は、充電器12Cの構成の一例を示す図である。尚、図26(a)に示した充電器11Bと同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。
充電器12Cは、一次側コイル16と、一次側コイル16に接続されて電力供給を制御する制御部60と、制御部60に接続されるACアダプター61と、一次側コイル16の外周に配置される位置検出コイル51と位置検出コイル52と、一次側コイル16の外周に配置される位置検出コイル51および位置検出コイル52を互いに接続することで構成されるループ回路145と、ループ回路145に接続され、位置ずれを検出する位置ずれ検出部138Bと、位置ずれ検出部138Bに接続され、ユーザに位置ずれを表示する位置ずれ表示部139とを有する。なお、ここでは、位置検出コイルを2つ(位置検出コイル51、52)だけ示しているが、4つ(位置検出コイル51、52、54、55)であってもよい。以下、位置検出コイルが4つの場合について説明する。
ループ回路145は、位置検出コイル51の高電圧端が位置検出コイル52の高電圧端と接続され、位置検出コイル51の低電圧端が位置検出コイル52の低電圧端と接続され構成される。
ループ回路145では、位置検出コイル51の漏れ磁束による起電圧と位置検出コイル52の漏れ磁束による起電圧が等しい場合には電流が流れず、位置検出コイル51の漏れ磁束による起電圧と位置検出コイル52の漏れ磁束による起電圧が異なる場合にループ回路には電流が流れる。これにより、ループ回路に流れる電流の有無および方向に応じて、位置ずれ表示部139が位置ずれの情報をユーザに通知を行うことができる。
図30(a)では、ループ回路145として、位置検出コイル51および位置検出コイル52の巻き方向を同一方向としてクロス接続させるループ回路(8の字型コイル)としているが、これ以外の形状のループ回路を構成してもよい。例えば、図30(b)に示すように、ループ回路145として、位置検出コイル51および位置検出コイル52の巻き方向を逆方向としてクロスさせずに接続するループ回路(非8の字型コイル)とすることも可能である。
位置検出コイル54および位置検出コイル55を互いに接続するループ回路145についても、上記と同様の構成とする。
次に、充電器12Cの位置ずれを検出するための詳細な構成の一例について説明する。図31は、充電器12Cの位置ずれを検出するための詳細な構成の一例を示す図である。
位置ずれ検出部138Bは、X軸用電流検出回路147Aと、Y軸用電流検出回路147Bと、位置判別回路149とを有する。
X軸用電流検出回路147Aは、位置検出コイル51と位置検出コイル52とをクロス接続したX軸用ループ回路145Aに流れる電流を検出する。尚、X軸用ループ回路145Aはループ回路145の一例である。電流の検出方法の一例は、後述する図32および図33に示す。
Y軸用電流検出回路147Bは、位置検出コイル54と位置検出コイル55とをクロス接続したY軸用ループ回路145Bに流れる電流を検出する。尚、Y軸用ループ回路145Bはループ回路145の一例である。電流の検出方法の一例は、後述する図32および図33に示す。
位置判別回路149は、X軸用検出回路147AおよびY軸用検出回路147Bに接続され、X軸用検出回路147AおよびY軸用検出回路147Bにて検出された電流を基に、電子機器11と充電器12Cの位置ずれを判別する。
次に、ループ回路145を流れる電流の一例について説明する。
図32は、電子機器11の充電器12Cに対する相対位置が適切な場合におけるループ回路145を流れる電流の一例を示す図である。ループ回路145の中心を2次側コイル18の中心の例えば真下に配置した場合、位置検出コイル51と位置検出コイル52の漏れ磁束による起電力の大きさが等しいために、位置検出コイル51からの電流と位置検出コイル52からの電流とが互いに相殺され、ループ回路145には電流が流れない。
図33は、電子機器11の充電器12Cに対する相対位置が適切でない場合におけるループ回路145を流れる電流の一例を示す図である。ループ回路145の中心が2次側コイル18の中心の例えば真下から所定距離以上離れている場合、位置検出コイル51と位置検出コイル52の漏れ磁束による起電力の大きさが異なるために、位置検出コイル51からの電流と位置検出コイル52からの電流とが互いに相殺されず、ループ回路145に電流が流れる。この場合、電流の流れる方向と大きさにより位置ずれの方向と位置ずれ具合が判別でき、最適位置になるようユーザに通知することができる。
次に、充電器12Cが位置ずれ検出を行う場合の動作の一例について説明する。
図34は、充電器12Cが位置ずれ検出を行う場合の動作の一例を示すフローチャートである。図34では、X軸方向を第1の点および第2の点を結ぶ直線方向、Y軸方向を第3の点および第4の点を結ぶ直線方向とし、X軸とY軸のなす角度は直角であるものとする。
図34は、充電器12Cが位置ずれ検出を行う場合の動作の一例を示すフローチャートである。図34では、X軸方向を第1の点および第2の点を結ぶ直線方向、Y軸方向を第3の点および第4の点を結ぶ直線方向とし、X軸とY軸のなす角度は直角であるものとする。
2次側負荷である電子機器11が充電器12Cに対して所定の位置に配置されると(ステップS61)、X軸用電流検出回路147AがX軸ループ電流を読込み(ステップS62)、Y軸用電流検出回路147BがY軸ループ電流を読込む(ステップS63)。
続いて、位置判別回路149は、X軸用電流検出回路147AおよびY軸用電流検出回路147Bが読込んだ電流値に基づいて、X軸方向、Y軸方向のズレ位置を算出する(ステップS64)。そして、位置ずれ表示回路139は、位置判別回路149が算出したX軸方向、Y軸方向のズレ位置を表示する(ステップS65)。
図34の処理によれば、電流の流れる方向と大きさにより位置ずれの方向と位置ずれ具合が判別でき、最適位置になるよう矢印表示等を行うことができる。なお、ここでは、位置検出コイルを4つ使用してX軸およびY軸ループを構成したが、位置検出コイルを2つのみ備える場合の動作は、例えばX軸ループのみを考慮したものとなる。
このような充電システム100Eによれば、充電器12Cが、非接触方式で電子機器11を充電するために送電するコイル位置が電子機器11に対して相対的に位置ずれしている場合、最適な位置をユーザに通知して最適な位置へ誘導することが可能となる。また、電子機器11が最適位置にある場合、最適位置であることをユーザが認識可能である。また、電子機器11を最適位置へ配置させることが可能になることで、充電器12Cから電子機器11への電力伝送効率が向上し、充電時間を短縮することが可能となる。
さらに、電子機器11が最適位置に配置されている場合には、ループ回路145に電流が流れないため、消費電力を軽減することが可能となる。
尚、位置ずれ表示部139は、例えば第4の実施形態において説明した表示例(図29参照)のような表示を行う。
次に、第4および第5の実施形態において、充電器で電子機器を充電する場合の磁界強度分布の一例について説明する。図35は、充電器で電子機器を充電する場合の磁界強度分布の実測値の一例を示す図である。
図35(a)は、電子機器と充電器を有する充電システムを上から見た図である。図35(b)は、充電システムを横から見た図である。ここでは、充電器コイル(一次側コイル16)は直径約5cmとし、充電器上で電子機器を移動させながら、充電中における磁界の分布をホール素子のガウスメータ(電子磁気工業製 GM−8501)により測定した。図35(c)に示すように、電子機器が充電器コイルのセンターからずれることで、ずれた方向と反対側の磁束密度が密になるため、どの方向に電子機器が位置ずれしているかを認識可能である。
本発明は、電力供給装置に対する電子機器の相対的な位置を認識可能な電子機器、充電システム等として有用である。
100、100B、100C、100D、100E 充電システム
11、11B、11C 電子機器
12、12B、12C 充電器
13 通知部
15 電力伝送回路
16 1次側コイル
17 磁束
18 2次側コイル
19 電力受動回路
21 電流検出部
22 擬似負荷
23 スイッチ
24 電源
26 赤/緑2色発光体
27 第一発光体
28 第二発光体
29 第三発光体
30 位置ずれインジケータ
31、32、33、34、51、52、53、54 位置検出コイル
31a、32a、33a、34a、51a、52a、53a、54a 発光体
33、53 主点
38、38B、138、138B 位置ずれ検出部
39、139 位置ずれ表示部
40 電源部
41 負荷
45、145 ループ回路
47、147 電流検出回路
47A、147A X軸用電流検出回路
48B、147B Y軸用電流検出回路
49、71、149、171 位置判別回路
60 制御部
61 ACアダプタ
65、66、68、69、165、166、168、169 整流部
67、70、167、170 比較部
11、11B、11C 電子機器
12、12B、12C 充電器
13 通知部
15 電力伝送回路
16 1次側コイル
17 磁束
18 2次側コイル
19 電力受動回路
21 電流検出部
22 擬似負荷
23 スイッチ
24 電源
26 赤/緑2色発光体
27 第一発光体
28 第二発光体
29 第三発光体
30 位置ずれインジケータ
31、32、33、34、51、52、53、54 位置検出コイル
31a、32a、33a、34a、51a、52a、53a、54a 発光体
33、53 主点
38、38B、138、138B 位置ずれ検出部
39、139 位置ずれ表示部
40 電源部
41 負荷
45、145 ループ回路
47、147 電流検出回路
47A、147A X軸用電流検出回路
48B、147B Y軸用電流検出回路
49、71、149、171 位置判別回路
60 制御部
61 ACアダプタ
65、66、68、69、165、166、168、169 整流部
67、70、167、170 比較部
Claims (8)
- 非接触方式で充電する充電器によって充電可能な二次電池を電源として用いる電子機器であって、
主点を中心に導線が巻かれ、前記二次電池を充電する電力を前記充電器から受電する主コイルと、
当該電子機器内の第1の点に配置される第1の磁気検出部と、
前記主点を基準に、前記第1の点に対し、点対称の位置にある当該電子機器内の第2の点に配置される第2の磁気検出部と、
通知部と、を備え、
当該通知部は、
前記第1の磁気検出部によって検出された磁束密度が前記第2の磁気検出部によって検出された磁束密度よりも密である場合、当該電子機器を前記第2の点から前記第1の点へ向かって移動するよう促す通知を行い、
前記第2の磁気検出部によって検出された磁束密度が前記第1の磁気検出部によって検出された磁束密度よりも密である場合、当該電子機器を前記第1の点から前記第2の点へ向かって移動するよう促す通知を行う
電子機器。 - 請求項1に記載の電子機器であって、
前記第1の磁気検出部は、前記第1の点を中心に所定の形状で所定の巻き数で導線が巻かれた第1コイルであり、
前記第2の磁気検出部は、前記第2の点を中心に前記所定の形状で前記所定の巻き数で導線が巻かれた第2コイルであり、
前記通知部は、
前記第1コイルの起電圧が前記第2コイルの起電圧よりも大きい場合、当該電子機器を前記第2コイルから前記第1コイルへ向かって移動するよう促す通知を行い、
前記第2コイルの起電圧が前記第1コイルの起電圧よりも大きい場合、当該電子機器を前記第1コイルから前記第2コイルへ向かって移動するよう促す通知を行う
電子機器。 - 請求項2に記載の電子機器であって、更に、
第3の点を中心に前記所定の形状でかつ前記所定の巻き数で導線が巻かれた第3コイルと、
第4の点を中心に前記所定の形状でかつ前記所定の巻き数で導線が巻かれた第4コイルと、
を備え、
前記第3の点と前記第4の点が、前記主点を基準に、点対称の位置にあり、
前記通知部は、
前記第3コイルの起電圧が前記第4コイルの起電圧よりも大きい場合、当該電子機器を前記第4コイルから前記第3コイルへ向かって移動するよう促す通知を行い、
前記第4コイルの起電圧が前記第3コイルの起電圧よりも大きい場合、当該電子機器を前記第3コイルから前記第4コイルへ向かって移動するよう促す通知を行い、
前記第1の点と前記第2の点を結ぶ直線と前記第3の点と前記第4の点を結ぶ直線が所定の角度で交わる電子機器。 - 請求項3に記載の電子機器であって、
前記所定の角度が略90度である電子機器。 - 請求項2から4のいずれか1項記載の電子機器であって、
前記第1コイルの高電圧端と前記第2コイルの高電圧端とを接続し、前記第1コイルの低電圧端と前記第2コイルの低電圧端とを接続することによりループ回路が構成され、
前記第1コイルの起電圧と前記第2コイルの起電圧が等しい場合、前記ループ回路に電流が流れず、前記第1コイルの起電圧と前記第2コイルの起電圧が異なる場合に前記ループ回路に電流が流れ、
前記通知部は、前記当該ループ回路に流れる電流の有無及び方向に応じた前記通知を行う電子機器。 - 請求項1から5のいずれか1項記載の電子機器であって、
前記通知部が複数の発光体によって構成され、当該複数の発光体の発光パターンにより、前記電子機器の移動を促す通知を行う電子機器。 - 請求項1から6のいずれか1項記載の電子機器であって、
前記主コイルが所定の平面に沿って配置される平面コイルにより構成され、
前記複数の磁気検出部が、前記所定の平面に沿って配置される電子機器。 - 非接触方式で充電する充電器と、
前記充電器によって充電可能な二次電池を電源として用いる電子機器と
を備える充電システムであって、
前記電子機器は、
主点を中心に導線が巻かれ、前記二次電池を充電する電力を前記充電器から受電する主コイルと、
当該電子機器内の第1の点に配置される第1の磁気検出部と、
前記主点を基準に、前記第1の点に対し、点対称の位置にある当該電子機器内の第2の点に配置される第2の磁気検出部と、
通知部と、を備え、
当該通知部は、
前記第1の磁気検出部によって検出された磁束密度が前記第2の磁気検出部によって検出された磁束密度よりも密である場合、当該電子機器を前記第2の点から前記第1の点へ向かって移動するよう促す通知を行い、
前記第2の磁気検出部によって検出された磁束密度が前記第1の磁気検出部によって検出された磁束密度よりも密である場合、当該電子機器を前記第1の点から前記第2の点へ向かって移動するよう促す通知を行う
充電システム。
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