JP5141285B2

JP5141285B2 - 非接触充電装置

Info

Publication number: JP5141285B2
Application number: JP2008033694A
Authority: JP
Inventors: 敦史清田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2028-02-14
Also published as: JP2009195034A

Description

本発明は非接触充電装置に関し、特に、携帯電話機等の携帯端末装置を充電する際に充電ケーブルを用いずに非接触で充電可能な非接触充電装置に関する。

従来、携帯電話機等の携帯端末装置の駆動電力としては、携帯端末装置に内蔵したバッテリが用いられる。このバッテリとしては、充電式のものが用いられることが多く、手軽に充電可能な充電装置の提供が望まれていた。

特許文献１には、電気自動車の充電を行う電気自動車用充電システムが開示されている。

特開平９−２１５２１１号公報

しかしながら、上述の従来例では以下のような問題があった。

すなわち特許文献１に記載のように、１次コイルと２次コイルとを用いて電磁誘導の原理により非接触で充電を行う方法はすでに知られていたものの、１次コイルと２次コイルとの位置関係によっては充電効率が低下してしまうという問題があった。

特許文献１では、１次コイルを有するボディに、２次コイルの位置を検出するための磁気センサを設け、ボディごと移動させて、１次コイルと２次コイルとの位置関係を調整しようとしているものの、対象が自動車という特殊なものであり、汎用性がないものであった。

また、特許文献１では、１次コイルと磁気センサがボディに一体に設けられているため、１次コイルと磁気センサと位置関係を精密に取り付ける必要があり、製造工程が手間のかかるものとなるという問題もあった。

本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、簡単な構成で携帯端末装置の非接触充電を効率よく行うことができる汎用性のある非接触充電装置を提供することを目的とする。

本発明は、充電対象のバッテリに電力供給する２次コイルを有する携帯端末装置と、電源により電界を発生させる１次コイルを有する非接触充電装置とを備え、前記１次コイルと前記２次コイルとの磁気結合により前記１次コイル側から前記２次コイル側へ電力伝送を行って前記バッテリを充電する非接触充電システムにおいて、前記１次コイルの位置および前記２次コイルの位置を検出するコイル位置検出手段を備えたことを特徴とする。

また本発明は、前記コイル位置検出手段による検出結果に基づいて前記１次コイルと前記２次コイルとの相対位置を調節する位置制御手段をさらに備えたことを特徴とする。

また本発明は、前記非接触充電装置が、前記コイル位置検出手段および前記位置制御手段を備えたことを特徴とする。

また本発明は、充電対象のバッテリに電力供給する２次コイルを有する携帯端末装置において、前記２次コイルと前記バッテリとの間に、前記２次コイルの開放状態とバッテリへの接続状態とを切り替え可能なスイッチを設けたことを特徴とする。

また本発明は、電源により電界を発生させる１次コイルを有する非接触充電装置において、前記１次コイルの位置および充電対象のバッテリに電力供給する２次コイルの位置を検出するコイル位置検出手段と、前記コイル位置検出手段による検出結果に基づいて前記１次コイルと前記２次コイルとの相対位置を調節する位置制御手段を設けたことを特徴とする。

また本発明は、充電対象のバッテリに電力供給する２次コイルを有携帯端末装置に非接触充電装置を用いて充電する充電方法において、前記携帯端末装置は、前記２次コイルと前記バッテリとの間に、前記２次コイルの開放状態とバッテリへの接続状態とを切り替え可能なスイッチを設け、前記非接触充電装置は、前記１次コイルの位置および前記２次コイルの位置を検出するコイル位置検出手段と、前記コイル位置検出手段による検出結果に基づいて前記１次コイルと前記２次コイルとを位置合わせするように相対位置を調節する位置制御手段を設け、前記スイッチにより前記開放状態にして前記コイル位置検出手段によって前記１次コイルの位置を検出し、前記スイッチにより前記２次コイルのバッテリへの接続状態にして前記コイル位置検出手段によって前記２次コイルの位置を検出し、該１次コイルおよび２次コイルの位置検出結果に基づいて前記位置制御手段が前記１次コイルの位置を移動させて前記１次コイルと前記２次コイルとを位置合わせして前記バッテリの充電を行うことを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で携帯端末装置の非接触充電を効率よく行うことができる汎用性のある非接触充電装置を提供することができる。

また、本発明によれば、1次コイルおよび2次コイルの場所を検出し、コイル位置を合わせる機構を持つことによって、充電対象機器のデザインに関わらず、共用でき、かつ高効率な電力伝送が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明による非接触充電装置および携帯端末装置の一実施の形態の構成を示す概略側断面図である。

本実施の形態は、携帯電話機等の携帯端末装置１０のバッテリ（図示せず）を充電するものであり、この携帯端末装置１０を非接触充電装置２０の上部に置くことによって非接触でバッテリの充電が行われる。

図１に示すように、携帯端末装置１０は、２次コイル２と、スイッチ６とを有して構成される。

２次コイル２は、スイッチ６を介してバッテリに接続され、後述の非接触充電装置２０の１次コイル１によって生じた電界を受けて電位を生じバッテリを充電する。

図２は、図１に示した非接触充電装置を上から見た状態を示す概略平断面図である。

図１および図２に示すように、非接触充電装置２０は、１次コイル１と、位置検出コイル３と、位置制御部４と、可動部５とを有して構成される。

１次コイル１は電源（図示せず）に接続され、電界を生じさせる。この１次コイル１は可動部５に搭載され、可動部５は、位置制御部４によって制御されて所定位置に移動（たとえば平面方向の移動）させられる。この可動部５の位置移動は既知の各種アクチュエータによって行うことができる。

位置検出コイル３は、１次コイル１の位置や２次コイル２の位置を検出し、位置制御部４はこの検出結果に基づいて可動部５を移動させる。

ところで、非接触充電においては、1次側と2次側のコイルの位置ズレにより、充電効率が下がってしまうという問題がある。このため、一次側と２次側との位置合わせを行う機構を有することが望ましい。しかしながら、携帯電話などの携帯端末装置においては、メーカーの違いなどにより各種機器が提供され、機器ごとにデザインが異なるため、携帯端末装置と充電装置とで形状によって位置合わせをすることが難しい。このため、従来、ユーザー自ら位置合わせを行わなくてはならないという課題があった。

また、携帯端末装置と充電装置とで形状によって位置を合わせる機構を設けた際は、その充電装置はその携帯端末装置専用のものとなってしまい、他の携帯端末装置の充電に共用できず、汎用性に欠けるという課題がある。

本実施の形態においては、上述のようにコイルの位置検出機能と、位置調整機構を設けることで、携帯端末装置のデザインに依存せずに、コイルの位置合わせを行うことができ、高効率の充電を行うことができる。

位置検出コイル３は、１次コイル１の周囲に設けられている。本実施の形態では、位置検出コイル３は６個設けられているが、本発明はこれに限られるものではなく、位置特定をできるだけの複数個を設ければよい。複数の位置検出コイル３は、それぞれ位置制御部４に接続されている。

上述のように、２次コイル２には、スイッチ６が接続されており、このスイッチ６により開放（ＯＰＥＮ）状態とバッテリへの接続状態とを、切り替え可能に構成されている。

本実施の形態の動作をまず簡単に説明すると、非接触充電装置２０の１次コイル１と、携帯端末装置２０の２次コイル２とが接近した際、磁気結合により、１次側から２次側へ、電力供給が可能となる。電力供給が可能であることが確認されたら、２次側のスイッチ６がオフとなり、２次コイル２が開放状態となる。このとき１次側のみに電流が流れ、１次コイル１は周囲に設置した位置検出コイル３と磁気結合する。位置検出コイル３は位置制御部４に各々接続されており、それぞれの差分により１次コイル１の位置を検出する。続いて、２次コイル２に接続されているスイッチ６をオンとし、充電対象のバッテリと接続する。これにより、２次コイル２にも、電流が流れ、電界が発生する。このスイッチ６のオン時とオフ時との位置検出コイル３の検出結果の変化により、位置制御部４が２次コイル２の位置を確認する。位置制御部４は、それぞれ確認したコイル位置の差分を無くすように、可動部５を移動させる。これにより、可動部５に搭載された１次コイル１の位置が動き、２次コイル２と位置が合う。こうして、電力伝送効率を上げることができる。

続いて、この本実施の形態の動作をフローチャートを参照しながらさらに説明する。

図３は、図１に示した本発明による非接触充電装置および携帯端末装置の動作を示すフローチャートである。

まず、スイッチ６は最初オンにしておき、１次コイル１に２次コイル２が近付いたことを検出し、充電開始の判断（Ａ−１）とする。その後、２次側のスイッチ６がオフとなり（Ａ−２）、２次コイル２が開放状態となる。

こうなると１次側のみに電流が流れ、１次コイル１は周囲に設置した位置検出コイル３と磁気結合する。位置検出コイル３は位置制御部４に各々接続されており、それぞれの差分により１次コイル１の位置を検出する（Ａ−３、Ａ−４）。

続いて、２次コイル２に接続されているスイッチ６をオンとし、充電対象のバッテリと接続する（Ａ−５）。

これにより、２次コイル２にも、電流が流れ、電界が発生する。位置制御部４では、この状態での位置検出コイル３による検出結果を得る（Ａ−６、Ａ−７）。

続いて、このスイッチ６のオン時とオフ時との位置検出コイル３の検出結果の変化により、位置制御部４が２次コイル２の位置を確認する（Ａ−８）。位置制御部４は、それぞれ確認したコイル位置の差分を無くすように、可動部５を移動させ、これにより、可動部５に搭載された１次コイル１の位置が動き、２次コイル２と位置が合う（Ａ−９）。

この状態で携帯端末装置２０のバッテリ充電が開始され（Ａ−１０）、満充電となったならば（Ａ−１１）、充電完了（Ａ−１２）とする。

以上説明したように、本発明によれば、1次コイルおよび2次コイルの場所を検出し、コイル位置を合わせる機構を持つことによって、充電対象機器のデザインに関わらず、共用でき、かつ高効率な電力伝送が可能となる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものでなく、携帯電話に限らず、あらゆる携帯端末装置にも適用可能である。

本発明による非接触充電装置および携帯端末装置の一実施の形態の構成を示す概略側断面図である。図１に示した非接触充電装置を上から見た状態を示す概略平断面図である。図１に示した本発明による非接触充電装置および携帯端末装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１１次コイル
２２次コイル
３位置検出コイル
４位置制御部
５可動部
６スイッチ
１０携帯端末装置
２０非接触充電装置

Claims

充電対象のバッテリに電力供給する２次コイルを有する携帯端末装置と、電源により電界を発生させる１次コイルを有する非接触充電装置とを備え、前記１次コイルと前記２次コイルとの磁気結合により前記１次コイル側から前記２次コイル側へ電力伝送を行って前記バッテリを充電する非接触充電システムにおいて、
前記１次コイルの位置および前記２次コイルの位置を検出するコイル位置検出手段を備えたことを特徴とする非接触充電システム。
前記コイル位置検出手段による検出結果に基づいて前記１次コイルと前記２次コイルとの相対位置を調節する位置制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の非接触充電システム。
前記非接触充電装置が、前記コイル位置検出手段および前記位置制御手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の非接触充電システム。
充電対象のバッテリに電力供給する２次コイルを有する携帯端末装置において、
前記２次コイルと前記バッテリとの間に、前記２次コイルの開放状態とバッテリへの接続状態とを切り替え可能なスイッチを設けたことを特徴とする携帯端末装置。
電源により電界を発生させる１次コイルを有する非接触充電装置において、
前記１次コイルの位置および充電対象のバッテリに電力供給する２次コイルの位置を検出するコイル位置検出手段と、前記コイル位置検出手段による検出結果に基づいて前記１次コイルと前記２次コイルとの相対位置を調節する位置制御手段を設けたことを特徴とする非接触充電装置。
充電対象のバッテリに電力供給する２次コイルを有携帯端末装置に非接触充電装置を用いて充電する充電方法において、
前記携帯端末装置は、前記２次コイルと前記バッテリとの間に、前記２次コイルの開放状態とバッテリへの接続状態とを切り替え可能なスイッチを設け、
前記非接触充電装置は、前記１次コイルの位置および前記２次コイルの位置を検出するコイル位置検出手段と、前記コイル位置検出手段による検出結果に基づいて前記１次コイルと前記２次コイルとを位置合わせするように相対位置を調節する位置制御手段を設け、
前記スイッチにより前記開放状態にして前記コイル位置検出手段によって前記１次コイルの位置を検出し、前記スイッチにより前記２次コイルのバッテリへの接続状態にして前記コイル位置検出手段によって前記２次コイルの位置を検出し、該１次コイルおよび２次コイルの位置検出結果に基づいて前記位置制御手段が前記１次コイルの位置を移動させて前記１次コイルと前記２次コイルとを位置合わせして前記バッテリの充電を行うことを特徴とする充電方法。