JP2009189087A - 無接点充電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】無接点充電装置において、ユーザに負担をかけることなく、効率よく充電を行うことができるようにする。
【解決手段】デジタルカメラ等の被充電機器を充電テーブルに設定する。移動機構11により、電磁誘導により被充電機器を充電するための1次コイル21を充電テーブルの下面に沿って2次元的に移動させる。1次コイル21の電流値を計測し、電流値が最大となる位置に1次コイル21を移動する。
【選択図】図2

Description

本発明は、被充電機器に備えられた2次電池を電磁誘導により無接点で充電する無接点充電装置に関するものである。
デジタルカメラ、携帯電話およびPDA等の携帯式の電子機器は、電源に2次電池を使用していることが多い。2次電池の充電は専用のクレードルを使用したコネクタピンによるものが多いが、電磁誘導を利用した無接点充電装置により充電するものが提案されている。
このような無線点充電装置において、複数種類の電子機器(被充電機器とする)に対して充電を行うことができるようにするために、被充電機器を載置するための、特定の形状を有さない充電テーブルを備えたものが提案されている。このような充電テーブルを備えた無接点充電装置において、被充電機器の2次コイルの充電電流を棒グラフにより表示するものが提案されている(特許文献1参照)。このような無接点充電装置においては、ユーザは棒グラフにより充電電流を確認できるため、棒グラフを見ながら被充電機器を載置する最適な位置を見つけ出すことにより、効率よく充電を行うことができる。
また、複数の1次コイルを設け、複数の被充電機器を一度に充電できるようにした無接点充電装置も提案されている(特許文献2参照)。また、被充電機器の電力に応じて送電電力を調整するようにした無接点充電装置も提案されている(特許文献3参照)。また、充電中に充電電流を検出し、充電電流が所定レベル以下の場合に、充電電流の供給を停止するようにした無接点充電装置も提案されている(特許文献4参照)。
特開2006−203997号公報 特開平10−225020号公報 特開2005−110409号公報 特開平6−54455号公報
しかしながら、上記特許文献1〜4に記載された手法では、効率よく充電を行うことができる位置に被充電機器をユーザが自ら載置する必要があるため、その作業が煩わしいものとなる。また、特許文献4に記載された手法は、充電電流が所定レベル以下となると充電が行われなくなるため、被充電機器が載置された位置によっては、全く充電がなされないおそれがある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、無接点充電装置において、ユーザに負担をかけることなく、効率よく充電を行うことができるようにすることを目的とする。
本発明による無接点充電装置は、被充電機器に無接点で充電を行う無接点充電装置において、
前記被充電機器をその上面に設置するテーブルと、
電磁誘導により前記被充電機器を充電するための少なくとも1つの1次コイルと、
前記1次コイルを前記ステージの下面に沿って移動させる移動手段と、
前記1次コイルの電流値を計測する電流計測手段と、
前記計測された電流値に基づいて、該電流値が最大となる位置に前記1次コイルを移動するよう、前記移動手段の駆動を制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
なお、本発明による無接点充電装置においては、駆動制御手段を、移動開始の指示により1次コイルの移動を開始する手段としてもよいが、前記被充電機器を充電していない状態において、1次コイルを常時移動する手段としてもよい。
この場合において、前記1次コイルを複数備えてなる場合、前記駆動制御手段を、前記複数の1次コイルのうちの1つの1次コイルを常時移動する手段としてもよい。
また、この場合、前記駆動制御手段を、前記電流値が最大となる位置に前記1つの1次コイルを移動し、該移動の後、他の1次コイルの移動を開始するよう前記移動手段の駆動を制御する手段としてもよい。
また、本発明による無接点充電装置においては、前記電流計測手段を、充電中における前記1次コイルの電流値の変動を監視する手段とし、
前記駆動制御手段を、前記1次コイルの電流値が前記最大となる位置における最大電流値未満となった場合に、前記計測された電流値が最大となる位置に前記1次コイルを再移動するよう前記移動手段の駆動を制御する手段としてもよい。
本発明によれば、テーブルに被充電機器を載置すると、1次コイルの電流値が計測され、電流値が最大となる位置に1次コイルが移動されるため、被充電機器はテーブル上の位置に拘わらず、電流値が最大となる位置において充電がなされることとなる。これにより、ユーザは、テーブル上における効率よく充電できる位置を探す必要がなくなり、その結果、ユーザに負担をかけることなく、効率よく被充電機器に充電を行うことができる。
とくに、1次コイルを複数設けることにより、複数の被充電機器の充電を一度に行うことができる。
また、被充電機器を充電していない状態において、1次コイルを常時移動することにより、1次コイルの移動開始の指示を行うためのスイッチを設ける必要がなくなるため、装置の構成を簡易なものとすることができる。
また、1次コイルを複数備える場合に、複数の1次コイルのうちの1つの1次コイルを常時移動することにより、すべての1次コイルを移動する場合と比較して消費電力を低減することができる。
この場合、電流値が最大となる位置に1つの1次コイルを移動し、移動の後、他の1つの1次コイルの移動を開始することにより、消費電力を低減しながらも、複数の被充電機器に対して充電を行うことができる。
また、充電中における1次コイルの電流値の変動を監視し、1次コイルの電流値が最大となる位置における最大電流値未満となった場合に、計測された電流値が最大となる位置に1次コイルを再移動することにより、テーブル上において被充電機器が動いてしまった場合でも、効率よく充電を継続することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は本発明の第1の実施形態による無接点充電装置の外観斜視図である。図1に示すように第1の実施形態による無接点充電装置1は、本体2の上面に樹脂製の平板からなる充電テーブル3を備え、充電テーブル3に被充電機器であるデジタルカメラ5を載置することにより、デジタルカメラ5に内蔵されるバッテリを充電するものである。また、本体2には無接点充電装置1を駆動するための電源スイッチ4が設けられている。なお、被充電機器としてはデジタルカメラ5に限定されるものではなく、非接触で充電を行う電子機器であればどのような電子機器に対しても本発明を適用できる。
図2は無接点充電装置1の内部構成を示す斜視図である。なお、図2においては本体2の底面2Aのみを示し側面については省略している。図2に示すように、本実施形態による無接点充電装置1は、本体2内において、1次コイル10を充電テーブル3に沿って2次元状に移動させるための移動機構11と、充電の制御および移動機構11の制御を行うための各種回路からなる制御部12とを備える。
移動機構11は、本体2のy方向に延在する2つの辺の近傍に設けられ、y方向に沿って互いに平行に延在する2本のホールネジ13A,13Bを備える。ホールネジ13A,13Bの一端は、ホールネジ13A,13Bをその長軸周りに回転させるためのアクチュエータ14A,14Bに接続されており、他端は軸受15A,15Bにより回転可能に支持されている。なお、アクチュエータ14A,14Bおよび軸受15A,15Bは、本体2の底面2Aに固定されている。
ホールネジ13A,13Bには、本体2のx方向に、ホールネジ13A,13Bの間隔よりも若干大きい長さを持って延在する直方体形状を有する移動ステージ16が螺合されている。移動ステージ16の上面には、ホールネジ17がx方向に延在するように配設されている。ホールネジ17の一端は、ホールネジ17をその長軸周りに回転させるためのアクチュエータ18に接続されており、他端は軸受19により回転可能に支持されている。なお、アクチュエータ18および軸受19は、移動ステージ16の上面に固定されている。
ホールネジ17には、直方体形状の移動ステージ20が螺合されている。移動ステージ20の上面には1次コイル21が固定されている。なお、移動ステージ20の下面は移動ステージ16の上面と摺動可能に接触している。
ここで、アクチュエータ14A,14Bおよびアクチュエータ18は、制御部12により回転駆動される。また、アクチュエータ14A,14Bは制御部12により同期して回転するように駆動される。なお、制御部12とアクチュエータ14A,14B,18とを接続する配線は図2において省略している。
そして、アクチュエータ14A,14Bが同期して回転されると、その回転方向に応じて移動ステージ16がy方向に往復移動する。また、アクチュエータ18が回転すると、移動ステージ20の下面は移動ステージ16の上面と摺動可能に接触しているため、その回転方向に応じて移動ステージ20が、移動ステージ16に対して相対的にx方向に往復移動する。これにより、移動ステージ20上に固定された1次コイル21が、充電テーブル3の下面に沿って2次元状に移動する。
図3はデジタルカメラ5および制御部12の電気的構成を示すブロック図である。なお、デジタルカメラ5における撮像に関する構成は既知であるため、ここでは詳細な説明は省略し、充電に関する構成についてのみ説明する。
無接点充電装置1の制御部12は、1次コイル21を高周波駆動するインバータ回路30と、インバータ回路30に電力を供給する交流電源31と、電磁誘導により1次コイル21において発生した充電電流の電流値を計測する電流計32と、電流計32が計測した電流値が最大となるようにアクチュエータ14A,14B,18を駆動することにより、1次コイル21を2次元状に移動するための駆動回路33とを備える。なお、インバータ回路30は制御部12の一部であるが、移動ステージ20の上面に1次コイル21とともに取り付けられている。
一方、デジタルカメラ5の電源部40は、2次コイル41と、2次コイル41で発生した充電電流を制御する充電回路42と、2次コイル41で発生した充電電流の電流値を計測する電流計43と、電磁誘導により2次コイル41で発生した充電電流を蓄電するバッテリ(2次電池)44と、電流計43が計測した電流値がしきい値Th1未満の場合には、バッテリ44に供給される電流を遮断し、電流値がしきい値Th1以上となると、バッテリ44に充電電流を供給するスイッチ回路45とを備える。
2次コイル41は、カメラ本体の外装を構成する外装カバーの直下に配置されている。また、電流計43が計測した電流値は、スイッチ回路45を介してCPU46に出力される。CPU46は、電流計43が計測した電流値に基づいて、液晶のモニタ47に後述するガイド表示を表示する。
次いで、第1の実施形態による無接点充電装置1の動作について説明する。図4は第1の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、1次コイル21は初期位置(例えば図2におけるアクチュエータ14Bの近傍の左下隅の位置)に移動されているものとする。ユーザが電源スイッチ4をオンとすることにより制御部12が処理を開始し、駆動回路33がアクチュエータ14A,14B,18を駆動することにより、1次コイル21を移動する(ステップST1)。ここで、1次コイル21の移動はランダムに移動してもよく、初期位置から充電テーブル3の下面を走査するように移動してもよい。なお、デジタルカメラ5は、電源スイッチ4をオンとする前に充電テーブル3に載置してもよく、電源スイッチ4をオンとした後に充電テーブル3に載置してもよい。
ここで、充電テーブル3に載置されたデジタルカメラ5の2次コイル41に1次コイル21が近づくと電磁誘導により誘導電流が発生するため、電流計32により充電電流が計測される。このため、駆動回路33は電流計32により2次コイル41の電流値が計測されたか否かを判定し(ステップST2)、ステップST2が否定されるとステップST1に戻る。ステップST2が肯定されると移動処理を行う(ステップST3)。
図5は移動処理のフローチャートである。まず、駆動回路33は、1次コイル21の移動のために比較の対象となる対象電流値Cpを電流計32が計測した電流値に設定する(ステップST11)。そして、アクチュエータ18を駆動して1次コイル21をx方向に所定量移動する(ステップST12)。移動後、現在の電流値Cnを電流計32により計測し(ステップST13)、対象電流値Cpと現在の電流値Cnとの大きさを比較する(ステップST14)。
Cn>Cpの場合、駆動回路33は、対象電流値Cpを現在の電流値Cnに設定し(Cp=Cn、ステップST15)、ステップST12に戻る。
Cn<Cpの場合、駆動回路33は、アクチュエータ18を反対方向に駆動して1次コイル21をステップST12とは反対方向(すなわち−x方向)に移動し(ステップST16)、さらに対象電流値Cpを現在の電流値Cnに設定し(Cp=Cn、ステップST17)、ステップST13に戻る。これにより、1次コイル21は、x方向において充電電流が最大となる位置に近づくように駆動される。
そして、Cp=Cnとなると、駆動回路33はアクチュエータ18の駆動を停止して、アクチュエータ14A,14Bのみを駆動し、1次コイル21をy方向に所定量移動する(ステップST18)。移動後、現在の電流値Cnを電流計32により計測し(ステップST19)、対象電流値Cpと現在の電流値Cnとの大きさを比較する(ステップST20)。
Cn>Cpの場合、駆動回路33は、対象電流値Cpを現在の電流値Cnに設定し(Cp=Cn、ステップST21)、ステップST18に戻る。
Cn<Cpの場合、駆動回路33は、アクチュエータ14A,14Bを反対方向に駆動して1次コイル21をステップST18とは反対方向(すなわち−y方向)に移動し(ステップST22)、さらに対象電流値Cpを現在の電流値Cnに設定し(Cp=Cn、ステップST23)、ステップST19に戻る。これにより、1次コイル21は、y方向において充電電流が最大となる位置に近づくように駆動される。そして、Cp=Cnとなると、駆動回路33は移動処理を終了する。
図4に戻り、1次コイル21は充電電流が最大となる位置に移動したことから、駆動回路33はアクチュエータ14A,14Bの駆動を停止することにより1次コイル21を停止し(ステップST4)、処理を終了する。
このように、第1の実施形態においては、1次コイル21の電流値を計測し、電流値が最大となる位置に1次コイル21を移動するようにしたため、デジタルカメラ5は、充電テーブル3上の位置に拘わらず、電流値が最大となる位置において充電がなされることとなる。これにより、ユーザは、効率よく充電できる位置を探す必要がなくなり、その結果、ユーザに負担をかけることなく、効率よくデジタルカメラ5に充電を行うことができる。
また、電源スイッチ4をオンとすることにより1次コイル21の移動を開始しているため、1次コイル21の移動を開始するためのスイッチを装置1に設ける必要がなくなり、その結果、装置1の構成を簡易なものとすることができる。
次いで、本発明の第2の実施形態について説明する。図6は第2の実施形態による無接点充電装置の内部構成を示す平面図である。図6に示すように第2の実施形態による無接点充電装置1Aは、2つの移動機構51,52を備え、2つの1次コイル53,54を移動機構51,52によりそれぞれ別個に移動するようにした点が第1の実施形態と異なる。なお、各移動機構51,52の構成は、上記第1の実施形態による移動機構11の構成と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。ここで、移動機構51,52は制御部12Aによりそれぞれ独立して駆動される。なお、移動機構の数は2つに限定されるものではなく、3以上備えるものとしてもよい。
次いで、第2の実施形態において行われる処理について説明する。図7は第2の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、1次コイル53,54はそれぞれ初期位置に移動されているものとする。ユーザが電源スイッチ4をオンとすることにより制御部12Aが処理を開始し、駆動する1次コイルを最初の1次コイルに設定する(n=1、ステップST31)。そして、n番目の1次コイルを移動し(ステップST32)、電流計32により電流値が計測されたか否かを判定し(ステップST33)、ステップST33が否定されるとステップST32に戻る。ステップST33が肯定されると移動処理を行う(ステップST34)。なお、移動処理は第1の実施形態と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
移動処理が終了すると、制御部12Aはn番目の1次コイルを停止し(ステップST35)、さらに、すべての1次コイルが充電中であるか否かを判定する(ステップST36)。ステップST36が否定されると、移動する1次コイルを次の1次コイルに変更し(n=n+1、ステップST37)、ステップST32に戻る。ステップST36が肯定されると、処理を終了する。
このように、第2の実施形態においては、1次コイルを複数設けているため、複数の被充電機器の充電を一度に行うことができる。
また、複数の1次コイルのうちの1つの1次コイルのみを常時移動することにより、すべての1次コイルを移動する場合と比較して、消費電力を低減することができる。
この場合、電流値が最大となる位置に1つの1次コイルを移動し、移動の後、他の1つの1次コイルの移動を開始することにより、消費電力を低減しながらも、複数の被充電機器に対して充電を行うことができる。
なお、上記第2の実施形態においては、1次コイルを1つずつ移動しているが、複数の1次コイルを同時に移動するようにしてもよい。
次いで、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態においては、移動処理のステップST20における現在の対象電流値Cpを記憶しておき、1次コイル21を停止した後に、1次コイル21の電流値を常時計測し、デジタルカメラ5が充電テーブル3上において移動する等により電流値Cnが対象電流値Cp未満となったときに、再度移動処理を行うようにしたものである。
図8は第3の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、図8において、ステップST41〜ST44までの処理は、第1の実施形態におけるステップST1〜ST4までの処理と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。ステップST44に続いて、駆動回路33は移動処理におけるステップST20の対象電流値Cpを記憶し(ステップST45)、さらに現在の電流値Cnを電流計により計測する(ステップST46)。
続いて現在の電流値Cnが対象電流値Cp未満となったか否かを判定し(ステップST47)、ステップST47が否定されると、ステップST46に戻る。ステップST47が肯定されると、ステップST43の移動処理に戻り、上記第1の実施形態と同様に移動処理を行う。
このように、第3の実施形態においては、充電中における1次コイル21の電流値Cnを監視し、充電中において、電流値Cnが対象電流値Cp未満となったときに移動処理を再開することにより、電流値が最大となる位置に1次コイル21を移動することができ、これにより、デジタルカメラ5が充電テーブル3上において動いてしまった場合でも、効率よく充電を継続することができる。
次いで、デジタルカメラ5において充電時に行われる処理について説明する。図9はデジタルカメラにおいて充電時に行われる処理を示すフローチャートである。デジタルカメラ5が充電モードに切り替えられると、デジタルカメラ5のスイッチ回路45は電流計43が電流値を計測したか否かの監視を開始し(ステップST51)、充電テーブル3に載置されたデジタルカメラ5の2次コイル41に1次コイル21が近づいて誘導電流が発生することによりステップST51が肯定されると、計測した電流値Ccがしきい値Th1以上であるか否かを判定する(ステップST52)。
ステップST52が否定されると、スイッチ回路45はCPU46にその旨の情報を送信し、これによりCPU46がモニタ47に充電がまだ開始されない旨のガイド表示を行う(充電未開始のガイド表示、ステップST53)。図10(a)は充電未開始のガイド表示を示す図である。図10(a)に示すように充電未開始のガイド表示60は、「充電は開始されていません」のテキスト61と、充電電流を表す棒グラフ62とが表示される。なお、棒グラフ62における破線は、充電開始電流を示す。図10(a)に示すように、充電電流の棒グラフ62は、充電開始電流を超えていない状態にある。
一方、ステップST52が肯定されると、スイッチ回路45はオンとなってバッテリ44の充電を開始する(ステップST54)。さらに、CPU46がモニタ47に充電中のガイド表示を行う(充電中のガイド表示、ステップST55)。図10(b)は充電中のガイド表示を示す図である。図10(b)に示すように充電中のガイド表示65は、「充電中」のテキスト66と、充電電流を表す棒グラフ67とが表示される。なお、図10(b)においては、充電電流の棒グラフ67は、充電開始電流を超えた状態となっている。
そして、CPU46はバッテリ44の充電か終了したか否かを判定し(ステップST56)、ステップST56が否定されるとステップST52に戻る。ステップST56が肯定されると処理を終了する。
このように、デジタルカメラ5において、1次コイル21の電流値がしきい値Th1以上となったときに充電を開始することにより、電流値が小さいときに無駄な充電がされることがなくなるため、効率よくバッテリ44の充電を行うことができる。また、モニタ47に充電未開始および充電中のガイド表示を行うことにより、ユーザに充電の状況を知らせることができる。
なお、上記実施形態においては、電源スイッチ4をオンとすることにより1次コイル21の移動を開始しているが、1次コイル21の移動を開始するための移動開始スイッチ、あるいはデジタルカメラ5が充電テーブル3に載置されたことを検出するセンサ等を設け、移動開始スイッチのオン、あるいはデジタルカメラ5の充電テーブル3への載置を検出した後に、1次コイル21の移動を開始するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、1次コイル21の移動機構として、図2および図6に示すように、ホールネジを用いてx、y方向に独立に1次コイル21を移動させる機構を用いているが、図11に示すように自走式の移動機構70に1次コイル21を設け、無接点充電装置1の本体2内において、任意の方向に1次コイル21を移動させるようにしてもよい。
以上、本発明の実施形態に係る装置1について説明したが、コンピュータに図4,5,7,8,9に示すような処理を行わせるプログラムも、本発明の実施形態の1つである。また、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も、本発明の実施形態の1つである。
本発明の第1の実施形態による無接点充電装置の外観斜視図 第1の実施形態による無接点充電装置の内部構成を示す斜視図 デジタルカメラおよび制御部の電気的構成を示すブロック図 第1の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 移動処理のフローチャート 第2の実施形態による無接点充電装置の内部構成を示す平面図 第2の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 第3の実施形態において行われる処理を示すフローチャート デジタルカメラにおいて充電時に行われる処理を示すフローチャート デジタルカメラのモニタに表示されるガイド表示を示す図 自走式の移動機構を示す図
符号の説明
1 無接点充電装置
2 本体
3 充電テーブル
4 電源スイッチ
5 デジタルカメラ
11,51,52 移動機構
12 制御部
21,53,54 1次コイル
30 インバータ回路
31 交流電源
32 電流計
33 駆動回路
40 電源部
41 2次コイル
43 電流計
44 バッテリ
45 スイッチ回路
46 CPU
47 モニタ

Claims (5)

  1. 被充電機器に無接点で充電を行う無接点充電装置において、
    前記被充電機器をその上面に設置するテーブルと、
    電磁誘導により前記被充電機器を充電するための少なくとも1つの1次コイルと、
    前記1次コイルを前記ステージの下面に沿って移動させる移動手段と、
    前記1次コイルの電流値を計測する電流計測手段と、
    前記計測された電流値に基づいて、該電流値が最大となる位置に前記1次コイルを移動するよう、前記移動手段の駆動を制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする無接点充電装置。
  2. 前記駆動制御手段は、前記被充電機器を充電していない状態において、前記1次コイルを常時移動する手段であることを特徴とする請求項1記載の無接点充電装置。
  3. 前記1次コイルを複数備えてなる場合、前記駆動制御手段は、前記複数の1次コイルのうちの1つの1次コイルを常時移動する手段であることを特徴とする請求項2記載の無接点充電装置。
  4. 前記駆動制御手段は、前記電流値が最大となる位置に前記1つの1次コイルを移動し、該移動の後、他の1次コイルの移動を開始するよう前記移動手段の駆動を制御する手段であることを特徴とする請求項3記載の無接点充電装置。
  5. 前記電流計測手段は、充電中における前記1次コイルの電流値の変動を監視する手段であり、
    前記駆動制御手段は、前記1次コイルの電流値が前記最大となる位置における最大電流値未満となった場合に、前記計測された電流値が最大となる位置に前記1次コイルを再移動するよう前記移動手段の駆動を制御する手段であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の無接点充電装置。
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