JP2008236886A - 携帯装置用充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯装置に効率的に、且つ確実に電力供給することができる携帯装置用充電装置を提供すること。
【解決手段】電磁誘導により電力を受けるための充電コイル１２を有し、背面且つ、充電コイル１２の中心の同軸上に位置決め凹部１３を形成した携帯装置２に対して充電する携帯装置用充電装置３であって、携帯装置２に充電コイル１２を介して電力供給する電力供給コイル２２と、電力供給コイル２２に対向する位置に携帯装置２を載置する装置本体２１と、を備え、装置本体２１の表面に、電力供給コイル２２の中心の同軸上に位置決め凹部１３に係合する位置決め凸部２３を形成した。
【選択図】図３

Description

携帯装置に電力供給する携帯装置用充電装置に関するものである。

従来、この種の携帯装置用充電装置として、携帯装置を装着する装着部と、携帯装置の充電端子に接触可能な給電端子と、給電端子に接続され、充電用のアダプタが挿入されるプラグを備えたものが知られている。この携帯装置用充電装置は、プラグにアダプタを挿入し、装着部に携帯装置を装着すると、携帯装置の充電端子と携帯装置用充電装置の給電端子が電気的に接続し、携帯装置に充電が行われる（特許文献１参照）。
特開２００４−３２０８４３号公報

しかし、上記の携帯装置用充電装置では、携帯装置の充電端子と携帯装置用充電装置の給電端子との間で接触不良が生じると、携帯装置に電力供給することができないという問題があった。この問題を解決するため、携帯装置の充電端子および携帯装置用充電装置の給電端子による接触式の充電方法に代えて電磁誘導方式を利用した非接触式の充電方法が考えられるが、携帯装置に設けた２次コイルが、携帯装置用充電装置に設けた１次コイルに対し精度よく位置決めされないと、効率的な電力供給を受けることができない。

そこで、携帯装置に効率的に、且つ確実に電力供給することができる携帯装置用充電装置を提供することをその課題としている。

本発明の携帯装置用充電装置は、電磁誘導により電力を受けるための充電コイルを有し、背面且つ、充電コイルの中心の同軸上に位置決め凹部を形成した携帯装置に対して充電する携帯装置用充電装置であって、携帯装置に充電コイルを介して電力供給する電力供給コイルと、電力供給コイルに対向する位置に携帯装置を載置する装置本体と、を備え、装置本体の表面には、電力供給コイルの中心の同軸上に位置決め凹部に係合する位置決め凸部が形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、携帯装置を装置本体に載置させた状態で、電磁誘導を利用して非接触方式で携帯装置に電力供給するため、接触不良が生じることなく、確実に携帯装置に電力供給することができる。また、一組の位置決め凸部と位置決め凹部で電力供給コイルの中心と充電コイルの中心とが精度良く位置決めされるため、携帯装置用充電装置が効率的に携帯装置を充電することができる。また、位置決め凸部と位置決め凹部を係合させることにより、携帯装置を３６０°どの方向に向けても位置決めした状態を保つことができる。なお、ここでいう電磁誘導を利用した電力供給とは、１次コイル（電力供給コイル）に流された交流電流により、１次コイル近傍に交流磁場を発生させ、２次コイル（充電コイル）に交流電圧を誘起し、これを整流して２次電池に充電することをいう。

この場合、装置本体の表面には、位置決め凸部による位置決めの指標となる位置決めマークが表記されていることが、好ましい。

この構成によれば、位置決めマークを目安にして携帯装置用充電装置に携帯装置を位置決めすることができ、位置決め作業を容易に行うことができる。

本発明の他の携帯装置用充電装置は、電磁誘導により電力を受けるための充電コイルを有し、背面且つ、充電コイルの中心の同軸上に位置決め凹部を形成した携帯装置に対して充電する携帯装置用充電装置であって、携帯装置に充電コイルを介して電力供給する電力供給コイルと、電力供給コイルに対向する位置に携帯装置を載置する装置本体と、を備え、装置本体は、電力供給コイルの中心の同軸上に位置決め凹部に係合する係合部材と、係合部材を装置本体の表面から突出するように上向きに付勢する付勢手段と、を有していることを特徴とする。

この構成によれば、携帯装置を装置本体の表面から突出した係合部材を押し込みつつ装置本体の表面をスライドさせて位置合わせし、係合部材と位置決め凹部とが係合した位置で、確実に位置決めすることができる。また、係合部材は、付勢手段により装置本体の表面から出没自在に構成されているため、携帯装置の背面を傷つけることなく、位置合わせすることができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係る携帯装置用充電装置について説明する。本発明は、携帯装置用充電装置に電磁誘導を利用した非接触式の充電機能を採用し、携帯装置に設けた２次コイルと携帯装置用充電装置に設けた１次コイルとの位置決め構造を搭載したことにより、携帯装置に対して効率的に電力供給を行うものである。また、携帯装置の製造メーカや機種毎に携帯装置の充電条件が異なっていても、汎用的に携帯装置用充電装置を使用することができるように構成したものである。本実施形態では、携帯装置として携帯電話を例に挙げて説明してゆく。

最初に図１のシステム構成図を参照して、携帯電話２（携帯装置）の充電システム１のシステム構成について説明する。充電システム１は、通信機能を有する携帯電話２と、携帯電話２を保持した状態で携帯電話２と無線通信を行う充電装置３（携帯装置用充電装置）と、から構成されている。そして、充電装置３は、無線通信により携帯電話２から装置仕様を取得して、携帯電話２に対応する充電条件を充電条件を特定し、当該充電条件に基づいて充電する。このとき、充電装置３は、外部電源４に接続され、外部電源４から取得した電力を、電磁誘導を利用して上面に載置した携帯電話２に供給する。なお、電磁誘導を利用した電力供給とは、１次コイルに流された交流電流により、１次コイル近傍に交流磁場を発生させ、２次コイルに交流電圧を誘起し、これを整流して２次電池に充電することをいう。すなわち、充電装置３は、１次コイルに相当する電力供給コイル２２を有し、携帯電話２は、２次コイルに相当する充電コイル１２を有し（図５参照）、充電装置３側で交流磁場を発生することで携帯電話２に電力供給を行う。

また、充電装置３と携帯電話２との間の通信は、上記した電磁誘導を利用して行われる。つまり、充電装置３の電力供給コイル２２および携帯電話２の充電コイル１２は、通信インターフェースとして兼用することができ、別途無線用の通信インターフェースを設ける構成に比べて、簡易な装置構成となっている。

次に図２の斜視図を参照して充電対象物となる携帯電話２について簡単に説明する。携帯電話２は、図２（ａ）に示すように、薄板の長方形状に形成され、正面中央にディスプレイ１１を有している。ディスプレイ１１は、現在日時、電波状況を示すアンテナマーク、バッテリ残量を示すバッテリマークを表示する。ユーザは、バッテリマークを視認することで、充電のタイミングを図ることができる構成となっている。また、図２（ｂ）に示すように、携帯電話２の内部には、充電コイル１２とディスプレイ１１を表示させる駆動源となるバッテリ１４とが配設されている。充電コイル１２は渦巻状の扁平コイルであり、両端が内部回路を介してバッテリ１４に接続されている。携帯電話２の背面は、フラットに形成されており、充電コイル１２の中心と同軸上に、係合穴１３（位置決め凹部）が形成され、充電装置３との位置決めの際に利用される（詳細は後述する）。

充電装置３は、図３に示すように、携帯電話２を載置する装置本体２１と、装置本体２１の内部に保持され、携帯電話２に電磁誘導を利用して電力供給する２つの電力供給コイル２２と、を備えている。２つの電力供給コイル２２は、充電コイル１２と同様に渦巻状の扁平コイルであり、装置本体２１内に横並びに配設されている。そして、装置本体２１の表面には、電力供給コイル２２の中心と同軸上に、携帯電話２の係合穴１３に係合する係合突起２３（位置決め凸部）が形成され、さらに、係合突起２３を囲うように位置決めマーク２４が表記されている。つまり、携帯電話２を充電装置３に位置決めする際には、位置決めマーク２４を目安に位置合わせし、充電装置３の係合突起２３に携帯電話２の係合穴１３を係合させることにより、充電装置３の電力供給コイル２２の中心と携帯電話２の充電コイル１２の中心とを精度良く位置決する。なお、係合穴１３および係合突起２３の形状は、図のような円形状の窪みおよび円柱形状に限定されるものではなく、位置ズレしない形状であれば、どのような形状でもよい。

また、装置本体２１の内部には、外部電源４に接続され、充電装置３の各部を制御するための電子部品から成る制御部２５が収容されており、制御部２５は、装置本体２１内部に組まれた配線２６を介して各電力供給コイル２２の両端に電気的に接続されている。すなわち、外部電源４から出力された電流は、制御部２５および配線２６を介して電力供給コイル２２に出力される構成となっている。

位置決めマーク２４は、携帯電話２の係合穴１３と充電装置３の係合突起２３との位置決めする際の目安として利用され、装置本体２１の内部に保持された電力供給コイル２２に対応して、装置本体２１の表面に表記されており、携帯電話２の四隅を位置合わせするための４つのＬ字マーク２７から構成されている。この場合、この携帯電話２の四隅を示す４つのＬ字マーク２７は、一般的な携帯電話２の長辺および短辺の平均長さに対応した間隔をとって、装置本体２１に表記され、携帯電話２の機種が異なっていても、係合突起２３の位置を特定し易いものにしている。また、各Ｌ字マーク２７の大きさ（太さ）は、位置決め精度に影響を与えない程度の大きさ且つ作業者が視認できる程度の大きさに表記されている。携帯電話２を充電装置３に載置する際は、携帯電話２の四隅を４つのＬ字マーク２７に位置合わせするようにし、携帯電話２の係合穴１３を充電装置３の係合突起２３に近づける。そして、係合穴１３と係合突起２３との係合位置を探すようにスライドさせて位置決めを行う。このようにすることで、携帯電話２に内蔵した充電コイル１２の中心と充電装置３に保持された電力供給コイル２２の中心との位置決めを行うことができる。なお、位置決めマーク２４は、２つのＬ字マーク２７を対角に表記して構成してもよい。

また、位置決めマーク２４は、図４（ａ）に示すように、２本の直線を係合突起２３の位置で交差するように表記したＸマーク２８でもよい。２つの直線のなす角度は、一般の携帯電話２の平均寸法に基づいたものである。すなわち、Ｘマーク２８の２本の直線は、携帯電話２の４隅を結ぶ対角線を表したものである。携帯電話２と充電装置３とを位置合わせする際は、携帯電話２の四隅を２本の直線に重なるように位置合わせし、携帯電話２の係合穴１３を充電装置３の係合突起２３に近づける。このように、Ｘマーク２８は、２本の直線の交差点に係合突起２３が形成されているので、携帯電話２で係合突起２３が隠れた状態でも、係合突起２３の位置を特定し易くしている。

また、例えば、図４（ｂ）に示すように、係合突起２３を中心として囲うような円形マーク２９でもよい。円形マーク２９は、一般的な携帯電話２の長辺の平均長さを直径として装置本体２１の表面に表記されている。携帯電話２と充電装置３とを位置合わせする際は、円形マーク２９内に収まるように位置合わせし、携帯電話２の係合穴１３を充電装置３の係合突起２３に近づける。このように、円形マーク２９とすることで、携帯電話２の向きを、３６０°どの向きに向けて載置しても位置合わせすることができるようになっている。なお、位置決めマーク２４は、携帯電話２の形状に関わらず、携帯電話２と充電装置３との位置合わせをできるようなものであれば、どのような表記のしかたでもよい。

なお、本実施例では、携帯電話２に係合穴１３を形成し、充電装置３に係合突起２３を構成したが、携帯電話２に係合突起２３を形成し、充電装置３に係合穴１３を形成してもよい。

続いて、図５の制御構成図を参照して充電装置３、携帯電話２の制御構成について説明する。最初に充電装置３の制御構成について説明する。

充電装置３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１、安全回路３２、充電コントローラ３３（充電制御手段）、ＤＣ／ＡＣインバータ３４、電力供給コイル２２、通信コントローラ３５（通信手段）および充電装置メモリ３６を備えている。そして、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１、安全回路３２、充電コントローラ３３、ＤＣ／ＡＣインバータ３４、通信コントローラ３５および充電装置メモリ３６により、上述した制御部２５を構成している。

ＡＣ／ＤＣコンバータ３１は、外部電源４から出力された交流電流を直流電流に変換し、安全回路３２に出力する。

安全回路３２は、サーミスタを組み込んで構成されており、サーミスタにより検出された検出温度から、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１から出力された直流電流が過電流か否かを監視する。過電流の場合には、電流の出力を停止する。

充電コントローラ３３は、携帯電話２に対する充電を制御するものであり、携帯電話２に対し電力供給・停止を制御するＯＮ／ＯＦＦスイッチと、電力供給中であることを報知するＬＥＤランプと、を備えている。充電コントローラ３３は、携帯電話２に電力供給する場合に、ＯＮ／ＯＦＦスイッチがＯＮとなり、携帯電話２に電力供給を行う。

ＤＣ／ＡＣインバータ３４は、直流電流を交流電流に変換して電力供給コイル２２に出力する。

電力供給コイル２２は、ＤＣ／ＡＣインバータ３４から出力された交流電流が流れることで、交流磁場を発生させる。

通信コントローラ３５は、充電装置３と携帯電話２との通信を制御するものであり、携帯電話２に対し、装置仕様およびバッテリ残量の送信要求を行い、携帯電話２から装置仕様およびバッテリ残量を取得する（装置仕様取得手段）。

充電装置メモリ３６は、通信コントローラ３５が取得した装置仕様を記憶する装置仕様記憶部３７と、通信コントローラ３５が取得したバッテリ残量を記憶するバッテリ残量記憶部３８と、複数種類の携帯端末の機種毎に、充電条件が異なる充電モードを記憶した充電モード記憶部３９と、を有している。充電モード記憶部３９は、図６に示すように、機種名、機種コード、バッテリ容量、充電電圧および充電方式を機種毎に関連付けて記憶している。例えば、機種Ａであれば、機種コード「００Ａ」、バッテリ容量「８８０ｍＡｈ」、充電電圧「４．２Ｖ」、充電方式「定電圧定電流方式」であり、機種Ｄであれば、機種コード「００Ｄ」、バッテリ容量「１２００ｍＡｈ」、充電電圧「４．２Ｖ以上」、充電方式「パルス充電方式」である。

そして、充電コントローラ３３は、装置仕様記憶部３７から通信コントローラ３５が携帯電話２から取得した装置仕様を読出し、充電モード記憶部３９を参照して、充電対象装置か否かを判定する（充電対象判別手段）。充電モード記憶部３９に対応した機種が記憶されていなければ、充電対象装置ではないと判定し、エラーを報知し（エラー報知手段）、ＯＮ／ＯＦＦスイッチをＯＦＦにする。充電モード記憶部３９に対応した機種が記憶されていれば、充電対象装置であると判定し、対応する充電モードに設定する（充電モード設定手段）。このように、充電対象装置と判定された携帯電話２に対してのみ電力供給することで、故障を防止している。

さらに、充電コントローラ３３は、バッテリ残量記憶部３８から通信コントローラ３５が携帯電話２から取得したバッテリ残量を読み出し、このバッテリ残量と充電モード記憶部３９に記憶された充電容量とに基づき、充電時間を算出する。そして、充電装置３は、設定された充電モードで充電時間が経過するまで、ＯＮ／ＯＦＦスイッチをＯＮにして携帯電話２に対して電力供給を開始する。このように、適正な充電時間で電力供給することで、過電流によりバッテリが劣化するのを防止している。

携帯電話２は、充電コイル１２、整流回路４１、通信処理部４２、電圧レギュレータ部４３、充電制御部４４、バッテリ１４、携帯メモリ４５およびデバイス制御部４６を備えている。

充電コイル１２は、電力供給コイル２２により発生させられた交流磁場により、交流電流を誘起させる。そして、誘起した交流電流は、整流回路４１に出力される。

整流回路４１は、充電コイル１２で発生した交流電流を直流電流に変換した変換結果に基づき、電荷をバッテリ１４に蓄電させる。

バッテリ１４は、充電型のバッテリであり、バッテリ１４に蓄えられた電荷に基づき携帯電話２の各部に電力を供給する。

電圧レギュレータ部４３は、バッテリ１４から出力される電流を常に監視し、一定の出力電流が保たれるように制御する。

充電制御部４４は、充電電流を検出する抵抗部および放電電流を検出する抵抗部を備えた回路と、両抵抗部で検出した電流値からバッテリ残量を算出する演算部と、から構成されている。充電制御部４４は、演算部により算出されたバッテリ残量を定期的に携帯メモリ４５に送信する。

携帯メモリ４５は、携帯電話２の装置仕様および充電制御部４４から送信されたバッテリ残量を記憶する。

デバイス制御部４６は、携帯メモリ４５に記憶されたバッテリ残量を読み出し、バッテリマークとして、ディスプレイ１１に表示する。また、内蔵したタイマーにより現在日時をディスプレイ１１に表示し、アンテナにより電波状況をアンテナマークとしてディスプレイ１１に表示する。

通信処理部４２は、充電装置３と通信を行うものであり、充電装置３からの装置仕様およびバッテリ残量の送信要求に基づき、携帯メモリ４５に記憶された装置仕様およびバッテリ残量を充電装置３に送信する。

次に、充電装置３に携帯電話２を固定した場合における充電処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。

まず、ユーザが充電装置３に携帯電話２を位置決めマーク２４を目安にして載置し、充電装置３の係合突起２３に携帯電話２の係合穴１３を係合させて、電力供給コイル２２の中心と充電コイル１２の中心との位置決めを行う（Ｓ０１）。そして、外部電源４から電力供給コイル２２に交流電流が出力され、電力供給コイル２２の近傍に交流磁場が発生する（Ｓ０２）。発生した交流磁場により、携帯電話２の充電コイル１２に交流電流が誘起され（Ｓ０３）、充電装置３と携帯電話２との間で通信が確立する（Ｓ０４）。充電装置３と携帯電話２との間で通信が確立すると、充電装置３は、携帯電話２に対して、装置仕様およびバッテリ残量の送信要求を行う（Ｓ０５）。充電装置３は、受信した装置仕様から、充電モード記憶部３９を参照して、載置した携帯電話２が充電対象装置か否かを判定する（Ｓ０６）。充電装置３は、当該携帯電話２を充電対象装置ではないと判定すると（Ｓ０６：Ｎｏ）、エラーを報知する（Ｓ０７）。一方、当該携帯電話２を充電対象装置であると判定すると（Ｓ０６；Ｙｅｓ）、充電モード記憶部３９を参照して対応する充電モードに設定する（Ｓ０８）。そして、充電装置３は、受信したバッテリ残量と充電モード記憶部３９に記憶した充電容量とに基づいて、充電時間を算出し（Ｓ０９）、充電時間が経過するまで携帯電話２に電力供給を行う（Ｓ１０）。このように、携帯電話２との通信により取得した装置仕様に基づいて、対応する充電モードで充電することができるため、製造メーカや機種毎に携帯装置の充電方式が異なっていても、汎用的に充電装置３を使用することができる。

続いて、本発明の変形例に係る充電装置３について説明する。本発明の変形例に係る充電装置３は、先の実施例のように装置本体２１の表面から突出して形成された係合突起２３に代えて、装置本体２１の表面から出没自在なクリックボール５１（係合部材）を設けたものである。以下、変形例に係る充電装置３について、先の実施例と異なる部分を中心に説明する。

図８示すように、クリックボール５１は、クリックボール５１を上方に付勢する付勢バネ５２（付勢手段）と共に、クリックボール５１の略上半部が装置本体２１の表面から突出した状態で収容穴５３に収容されている。収容穴５３は、先の実施例と同様に、電力供給コイル２２の中心と同軸上に形成されている。そして、クリックボール５１を押し込みつつ携帯電話２を装置本体２１の表面をスライドさせて位置合わせし、携帯電話２の係合穴１３とクリックボール５１とが係合した位置で位置決めする。このように、クリックボール５１は、付勢バネ５２により装置本体２１の表面から出没自在に構成されているため、携帯電話２の背面を傷つけることなく、位置決めすることができる。

以上の構成によれば、携帯電話２を充電装置３に載置させた状態で、電磁誘導を利用して非接触方式で携帯装置に電力供給するため、接触不良が生じることなく、確実に携帯電話２に電力供給することができる。また、充電装置３の係合突起２３と携帯電話２の係合穴１３により電力供給コイル２２の中心と充電コイル１２の中心とが、精度よく位置決めされるため、充電装置３が効率的に携帯電話２を充電することができる。

一方で、上記の例に示した、充電装置３の各機能をソフトウェアプログラムとして提供することも可能である。また、そのプログラムを記録媒体（図示省略）に格納して提供できる。記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、メモリカード（コンパクトフラッシュ（登録商標）、スマートメディア、メモリースティック等）、光磁気ディスク、デジタルバーサタイルディスクおよびフレキシブルディスク等を利用することができる。

上記に示した実施例によらず、充電装置３の処理工程について、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更も可能である。

充電システムのシステム構成図である。 携帯電話の斜視図である。 充電装置の斜視図である。 （ａ）は位置決めマークとしてＸマークを装置本体に表記した模式図であり、（ｂ）は位置決めマークとして円形マークを装置本体に表記した模式図である。 充電システムの制御構成図である。 充電モード記憶部に記憶された充電モードの一例を示す図である。 充電システムにおける充電処理を示すフローチャートである。 変形例に係る充電装置の断面模式図である。

符号の説明

２…携帯電話（携帯装置） ３…充電装置（携帯装置用充電装置） １２…充電コイル １３…係合穴（位置決め凹部） ２１…装置本体 ２２…電力供給コイル ２３…係合突起（位置決め凸部） ２４…位置決めマーク ５１…クリックボール（係合部材） ５２…付勢バネ（付勢手段）

Claims (3)

1. 電磁誘導により電力を受けるための充電コイルを有し、背面且つ、前記充電コイルの中心の同軸上に位置決め凹部を形成した携帯装置に対して充電する携帯装置用充電装置であって、
   前記携帯装置に前記充電コイルを介して電力供給する電力供給コイルと、
   前記電力供給コイルに対向する位置に前記携帯装置を載置する装置本体と、を備え、
   前記装置本体の表面には、前記電力供給コイルの中心の同軸上に前記位置決め凹部に係合する位置決め凸部が形成されたことを特徴とする携帯装置用充電装置。
2. 前記装置本体の表面には、前記位置決め凸部による位置決めの指標となる位置決めマークが表記されていることを特徴とする請求項１に記載の携帯装置用充電装置。
3. 電磁誘導により電力を受けるための充電コイルを有し、背面且つ、前記充電コイルの中心の同軸上に位置決め凹部を形成した携帯装置に対して充電する携帯装置用充電装置であって、
   前記携帯装置に前記充電コイルを介して電力供給する電力供給コイルと、
   前記電力供給コイルに対向する位置に前記携帯装置を載置する装置本体と、を備え、
   前記装置本体は、前記電力供給コイルの中心の同軸上に前記位置決め凹部に係合する係合部材と、前記係合部材を前記装置本体の表面から突出するように上向きに付勢する付勢手段と、を有していることを特徴とする携帯装置用充電装置。

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