JP2013102642A - 非接触充電器 - Google Patents

Abstract

【課題】車載システムの通信に影響を及ぼし難くすることができる非接触充電器を提供する。
【解決手段】非接触充電器１４は、携帯電話１３のバッテリ２３を充電電波Ｓvcによって非接触で充電可能であって、キー操作フリーシステム３で通信されるＬＦ電波のスマート信号を受信可能なＬＦアンテナ２５を備える。ＬＦアンテナ２５は、Ｑ値が高く設定され、バンドパスフィルタ２６及びアンプ２６ａを介してコントローラ１５に接続される。ＬＦアンテナ２５における電波受信は、Ｑ値の高いＬＦアンテナ２５及びバンドパスフィルタ２６から決まる受信帯域を通過する電波のみ取得する。非接触充電器１４は、ＬＦアンテナ２５に高い誘起電圧が発生したことを検出すると、充電電波Ｓvcの出力を制御し、充電電波Ｓvcがスマート信号に影響を及ぼさないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯型電子機器を非接触により充電する非接触充電器に関する。

従来、低周波数の電波（磁界）を電子機器に送信して、電磁誘導により非接触で電子機器を充電する非接触充電器が普及し始めてきている（特許文献１等参照）。この種の非接触充電器では、今後の普及が予想されているWPC（Wireless Power Consortium）の規格が採用される可能性が高く、この規格品では使用周波数が例えば100〜200ｋＨｚの周波数が使用される。

特開２００６−３１２８２１号公報

ところで、車両のキー操作フリーシステムでは、ＬＦ（Low Frequency）帯の電波として例えば約134ｋＨｚや約125ｋＨｚが使用されているので、前述の非接触充電器との間で、使用する周波数が重なる（オーバーラップする）可能性があった。よって、仮にWPC規格の非接触充電器を車内で使用すると、非接触充電器の電波がキー操作フリーシステムのノイズとなってしまう可能性があるので、何らかの対応策が要望されていた。

本発明の目的は、車載システムの通信に影響を及ぼし難くすることができる非接触充電器を提供することにある。

前記問題点を解決するために、本発明では、充電電波を無線により送信し、当該充電電波にて携帯型電子機器を充電する非接触充電器において、車載システムで通信される電波を受信可能であり、かつ受信帯域を狭めることで特定の受信電波のみ受信可能となるとともに、復調はできないものの感度が優先された受信手段と、前記受信手段が受信した電波を基に前記充電電波の出力を調整することにより、前記車載システムで使用される電波に影響を及ぼし難くする出力制御手段とを備えたことを要旨とする。

本発明の構成によれば、受信帯域を狭めることで特定の受信電波のみ受信可能とすることにより、復調はできないものの感度を優先した受信手段を設け、この受信手段において、車載システムで使用される電波が検出されると、出力制御手段によって充電電波の出力が制御される。このため、充電電波が車載システムで使用される電波に近い周波数で放射されていても、この受信手段によって、車載システムで使用される電波のみを、周波数の違いから、より確実に受信することが可能となり、また、その電波強度が小さくとも、この受信手段の感度が高いため、受信することが可能となる。よって、車載システムで使用される電波に反応させて、充電電波の出力を調整することが可能となる。従って、非接触充電器の充電電波を、車載システムの通信に影響を及ぼし難くすることが可能となる。

本発明では、Ｑ値の高いアンテナを備えたことを要旨とする。この構成によれば、アンテナのＱ値を高くするという簡素な構成によって、受信手段の感度を高く設定することが可能となる。

本発明では、前記受信手段は、アンテナの下段に接続されたフィルタを備えたことを要旨とする。この構成によれば、フィルタを用いるという簡素な構成によって、受信帯域を狭めるとともに、感度を高く設定することが可能となる。

本発明では、前記充電電波の周波数をスイープして前記携帯型電子機器に対する最適の周波数に設定する際、前記受信手段の帯域を少なくとも飛ばしてホッピングすることにより、前記充電電波の周波数を設定するホッピング処理手段を備えたことを要旨とする。この構成によれば、充電電波の周波数スイープを、受信手段の帯域、つまり車載システムで使用される電波の帯域（周波数帯域）を含まないように実施するので、この条件に沿って周波数スイープを行えば、充電電波の周波数を必然的に車載システムの電波の周波数に対してずらすことが可能となる。このため、充電電波の周波数と車載システムの電波の周波数とがオーバーラップしなくなるので、非接触充電器が充電電波を送信中であっても、車載システムの電波を受信手段にて受信し易くなる。よって、非接触充電器が充電を実行中であっても、受信手段での電波検出に準ずる充電電波の出力制御が実行可能となるので、車載システムの通信妨害の防止に一層効果が高くなる。

本発明では、前記ホッピング処理手段は、周波数スイープの際、前記ホッピングの間隔を前記受信手段の帯域以上に設定し、かつ飛び飛びの値でホッピングしていくことにより、前記充電電波の周波数を設定することを要旨とする。この構成によれば、スイープ時のホッピング間隔を受信手段の帯域以上に設定し、この条件下において飛び飛びの値にホッピングして、周波数スイープを実行する。このため、予め決められた一定の間隔で繰り返しホッピングするという簡素な処理によって、充電電波の周波数を設定することが可能となる。

本発明では、前記ホッピング処理手段は、周波数スイープの際、前記受信手段の帯域を、使用周波数に設定しない禁止帯域としてホッピングを行うことを要旨とする。この構成によれば、受信手段の帯域を周波数スイープの禁止帯域に設定したので、充電電波の周波数と受信手段の周波数とが、より確実にオーバーラップしなくなる。

本発明によれば、車載システムの通信に影響を及ぼし難くすることができる。

第１実施形態の非接触充電器の構成図。 負荷変調通信のイメージを示す信号波形図。 非接触充電器のポーリング動作のイメージを示すタイミングチャート。 （ａ）はＬＦアンテナのスペクトル図、（ｂ）は受信信号に含まれる複数の周波数成分を示すスペクトル図。 ホッピングの具体的処理を示す充電電波のスペクトル図。 第２実施形態のホッピングの具体的処理を示す充電電波のスペクトル図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した非接触充電器の第１実施形態を図１〜図５に従って説明する。

図１に示すように、車両１には、車両１からの通信を契機に狭域無線通信（スマート通信：通信距離数ｍ）により電子キー２とＩＤ照合（スマート照合）を行うキー操作フリーシステム３が搭載されている。キー操作フリーシステム３には、車外に位置する電子キー２とスマート照合が成立すると、乗降車する一連の操作過程の中で車両ドアが自動で施解錠されるエントリ機能がある。また、キー操作フリーシステム３には、車内に位置する電子キー２とスマート照合が成立すると、車内のプッシュモーメンタリ式のエンジンスイッチ４を単に押し操作するのみでエンジン５を始動することが可能なエンジン始動機能がある。なお、キー操作フリーシステム３が車載システムに相当する。

この場合、車両１には、電子キー２とのＩＤ照合を行う照合ＥＣＵ６と、車載電装品の動作を管理するボディＥＣＵ７と、エンジン５を制御するエンジンＥＣＵ８とが設けられ、これらが車内バス９を通じて接続されている。照合ＥＣＵ６のメモリ（図示略）には、車両１に登録された電子キー２のＩＤコードが記憶されている。照合ＥＣＵ６には、車外にＬＦ（Low Frequency）帯の電波（約134．2ｋＨｚ）を送信可能な車外送信機１０と、車内にＬＦ電波を送信可能な車内送信機１１と、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を受信可能な車両受信機１２とが接続されている。

電子キー２が車外にあるとき、車外送信機１０は、車外に数ｍの範囲でリクエスト信号Ｓrqの車外通信エリアを断続的に形成して、車外スマート通信を実行する。電子キー２は、車外においてリクエスト信号Ｓrqを受信すると、このリクエスト信号Ｓrqにより起動して、ＩＤ照合（車外スマート照合）を行うべくＩＤ信号ＳidをＵＨＦ電波で送信する。ＩＤ信号Ｓidには、電子キー２のメモリ（図示略）に登録されたＩＤコードが含まれている。照合ＥＣＵ６は、ＩＤ信号Ｓidを車両受信機１２で受信すると、自身に登録されたＩＤコードで車外スマート照合を実行する。そして、車外スマート照合が成立すると、ボディＥＣＵ７によるドアロック施解錠が許可又は実行される。

また、運転者が乗車したことが例えばカーテシスイッチ（図示略）により検出されると、車外送信機１０に代えて今度は車内送信機１１が車内全体にリクエスト信号Ｓrqの車内通信エリアを形成し、車内スマート通信を開始する。このとき、電子キー２が車内においてリクエスト信号Ｓrqを受信すると、車内スマート照合が実行される。そして、車内スマート照合が成立すると、エンジンスイッチ４による電源遷移操作及びエンジン始動操作が許可される。

車両１には、車内において携帯電話１３を非接触により充電する非接触充電器１４が搭載されている。非接触充電器１４には、非接触充電器１４を統括制御するコントローラ１５が設けられている。コントローラ１５には、非接触充電器１４の電源１６が接続されている。また、コントローラ１５には、ＬＦ電波を送受信可能な充電用のアンテナ１７が接続されている。この充電アンテナ１７は、送電用コイル１８と共振用のコンデンサ１９とのＬＣ回路からなる。送電用コイル１８には、例えばスパイラルアンテナが使用されている。非接触充電器１４は、無線通信によって携帯電話１３に充電電波Ｓvcを送信し、この充電電波Ｓvcにて携帯電話１３を非接触で充電する。非接触充電器１４の通信規格には、WPC（Wireless Power Consortium）の規格が使用されている。なお、携帯電話１３が携帯型電子機器に相当する。

非接触充電器１４には、充電電波Ｓvcの送信時において充電アンテナ１７に流れる電流を検出する電流センサ２０が設けられている。電流センサ２０は、非接触充電器１４が充電電波Ｓvcを送信する際、検出した電流値をコントローラ１５に出力する。コントローラ１５は、電流センサ２０から入力する電流検出信号を基に充電電波Ｓvcの実出力を把握し、実出力が決められた目標値をとるように、充電アンテナ１７に流れる電流、つまり充電電波Ｓvcの出力をフィードバック制御する。

携帯電話１３には、携帯電話１３を統括制御する電話機能部２１の他に、携帯電話１３の電源となる着脱式のバッテリパック２２が設けられている。バッテリパック２２には、充電式のバッテリ２３と、バッテリ２３への充電動作を管理する充電モジュール２４とが設けられている。充電モジュール２４は、非接触充電器１４との間のWPC規格の無線通信によってバッテリ２３を充電する。充電モジュール２４は、充電電波Ｓvcから交流電圧を生成し、これを直流電圧に変換してバッテリ２３を充電する。

図２に、WPC規格の無線通信の通信概念を示す。同図に示すように、まず非接触充電器１４から充電モジュール２４に送信信号Ｓcrが出力される。送信信号Ｓcrは、いわゆる無変調の搬送波（キャリア）である。充電モジュール２４は、送信信号Ｓcrを電源に起動すると、送信信号Ｓcrに対する応答を返信する。このとき、充電モジュール２４は、内部の負荷をオン／オフすることによって非接触充電器１４から見たインピーダンスを変化させ、送信信号Ｓcrに電圧変化を生じさせる。即ち、図２の波形振幅が小さくなった部分で示すように、この変化部分が負荷変調となり、これが非接触充電器１４において負荷変調信号Ｓfhとして現れる。そして、非接触充電器１４は、この負荷変調信号Ｓfhを読み取ることにより、充電モジュール２４からの応答信号を受信する。

図３に示すように、非接触充電器１４は、充電開始前、ポーリング動作を行い、携帯電話１３が自身の上に置かれたか否かを監視するために、無変調の搬送波Ｓwkを間欠的に送信する。このとき、携帯電話１３が非接触充電器１４の上に置かれると、非接触充電器１４側において無変調の搬送波Ｓwkの信号強度が変化する。よって、非接触充電器１４は、無変調の搬送波Ｓwkの信号強度が変化することを確認すると、非接触充電器１４に携帯電話１３が置かれたと判断する。

非接触充電器１４は、自身の上に携帯電話１３が置かれたことを認識すると、充電モジュール２４との無線による認証通信を開始する。WPC規格の通信の場合、非接触充電器１４は、認証通信中、無変調の搬送波を出力しているので、この搬送波に充電モジュール２４が負荷変調によって乗せてきた各種データを読み取ることにより、データ通信を実行する。例えば、非接触充電器１４は、認証通信において充電モジュール２４から受電電力を入力し、この値と搬送波の伝送電力との差を算出する。そして、非接触充電器１４は、その差が大きければ周波数を切り換えて、好適な周波数、つまり共振条件を見出して、バッテリ２３を充電する。また、認証通信には、例えば充電モジュール２４（携帯電話１３）の認証や、現在のバッテリ２３の充電状況（充電残量）の確認などもある。

非接触充電器１４は、認証通信においてWPC規格への適合や受電電力などの特性を確認できると、充電通信を開始する。このとき、非接触充電器１４は、充電モジュール２４に無変調の充電電波Ｓvcを共振周波数で送信することにより、バッテリ２３を充電する。なお、充電中、定期的に充電モジュール２４側から非接触充電器１４に電力調整用のコマンドが出力され、その都度、好適な電力でバッテリ２３が充電される。

図１に示す本例の非接触充電器１４は、１つのみ設けられたマグネット（図示略）の吸着力によって充電相手を引き寄せて充電するマグネット吸引型となっている。マグネット吸引型の非接触充電器１４は、自身の電源電圧を調整することができないので、充電電波Ｓvcの周波数を調整することにより受電効率を制御して、携帯電話１３のバッテリ２３を充電する。

例えば、マグネット吸引型の非接触充電器１４は、携帯電話１３のバッテリ２３が満充電に近づいてくると、充電電波Ｓvcの周波数を、充電モジュール２４の共振周波数からずらすことにより、受電効率を落とす。これにより、携帯電話１３のバッテリ２３に供給される電流を低く抑え、ゆっくり充電する。ちなみに、充電初期は、バッテリ２３の充電量が少ないので、充電モジュール２４の共振周波数に合わせて充電される。このため、受電効率が高く、早く充電される。

図１に示すように、非接触充電器１４には、充電電波Ｓvcがキー操作フリーシステム３の通信に影響を及ぼさないように充電電波Ｓvcの出力を制御する充電電波出力制御機能が設けられている。これは、キー操作フリーシステム３及び非接触充電器１４の両方ともＬＦ電波を使用しているため、状況によっては、非接触充電器１４の充電電波Ｓvcが、キー操作フリーシステム３のＬＦ電波であるスマート信号（リクエスト信号Ｓrq等）に干渉するおそれも想定されるからである。よって、本例の充電電波出力制御機能は、非接触充電器１４の充電電波Ｓvcがキー操作フリーシステム３のスマート信号に影響を及ぼさないように、充電電波Ｓvcの出力を制御する。

この場合、非接触充電器１４には、ＬＦ電波を受信可能なＬＦアンテナ２５が設けられている。ＬＦアンテナ２５は、フェライトに巻線を巻いたバーアンテナからなり、ＬＦ電波のスマート信号を受信可能な受電用コイルである。ＬＦアンテナ２５は、フィルタ２６及びアンプ２６ａを介してコントローラ１５に接続されている。フィルタ２６は、例えばバンドパスフィルタが使用されている。アンプ２６ａは、フィルタ２６から入力した受信信号を増幅してコントローラ１５に出力する。なお、ＬＦアンテナ２５、フィルタ２６及びアンプ２６ａが受信手段を構成する。

本例のＬＦアンテナ２５は、充電電波Ｓvcを受信せず、スマート通信のＬＦ電波（周波数ｆｃ（約134．2ｋＨｚ））のみ受信できるように、受信帯域が狭く設定されている。本例の場合、受信帯域を狭く設定する方法として、アンテナ共振によって周波数ｆｃに急峻なピークが現れるようにＱ値を高く設定する。Ｑ値は、周波数をｆとし、ＬＦアンテナ２５の抵抗をｒとし、ＬＦアンテナ２５の自己インダクタンスをＬとすると、次式(1)により求まる。
Ｑ＝2πｆＬ／ｒ … (1)
この式からも分かるように、ＬＦアンテナ２５のＱ値を高くするには、例えばＬＦアンテナ２５のコイルを太くすることでｒを小さくしたり、或いはコイルの巻数を増やすことでＬを大きくしたりすることで実現する。ＬＦアンテナ２５においてＱ値を高くすると、図４（ａ）に示すように、ＬＦアンテナ２５で受信可能な電波、つまりスマート信号の周波数ｆｃが急峻なピークとして現れ、帯域Ｗが狭くなる受信特性をとる。

このため、スマート通信の復調によってその通信かどうかを判定することはできないが、その反面、受信信号の有無のみでスマート通信の動作を判定するので、復調してから判定するより、判定完了までにかかる時間を短縮することが可能となる。よって、より早く非接触充電器１４の制御を行うことが可能となり、スマート通信のリトライ通信によって、早くスマート通信を確立させることが可能となる。さらに、本例の場合、アンテナのＱ値が高いので、電波受信時に高い誘起電圧Ｖｘが生じることになり、微弱なＬＦ電波も感度よく受信することが可能となる。また、ＬＦアンテナ２５の後段の信号処理回路に設けるアンプ２６ａの利得を減らすことも可能となるので、消費電力の低減にも繋がる。

ここで、例えばスマート通信がＡＭ（Amplitude Modulation）通信の場合、ＬＦアンテナ２５の端子電圧Ｖatは、次式(2)により求まる。なお、式(2)に記載のＡは、時間関数である。
Ｖat＝Ａ(ｔ)sin(ωcｔ＋θ) … (2)
ところで、図４（ｂ）に示すように、スマート通信がＡＭ（Amplitude Modulation）通信の場合、受信信号は、スマート信号の周波数ｆｃの他に、Ａ(ｔ)の周波数成分との和／差、つまりｆｃ＋ｆａ，ｆｃ−ｆａなどの成分を持つ。このとき、仮に受信信号を正しく復調しようとするならば、これら周波数成分が受信帯域内に収まる必要がるので、受信帯域を広くとる必要がある。しかし、本例のＬＦアンテナ２５において受信帯域を広くとってしまうと、充電電波Ｓvcをスマート信号として受信してしまうことになるので、ＬＦアンテナ２５で充電電波Ｓvcのみ受信するようにするには、受信帯域を狭く設定する必要がある。

よって、本例の場合は、ＬＦアンテナ２５のＱ値を高く設定するとともに、ＬＦアンテナ２５の下段にバンドパスフィルタ２６を接続して受信帯域を絞ることにより、ＬＦアンテナ２５にかかる電波受信の帯域を狭くして、図４（ｂ）に示す基本波成分、つまりスマート信号の周波数ｆｃのみを受信可能とする。即ち、ＬＦアンテナ２５及びフィルタ２６でスマート信号周波数ｆｃのみを、ピンポイントで受信することを可能にする。

図１に示すように、コントローラ１５には、ＬＦアンテナ２５に発生する誘起電圧Ｖｘを監視する誘起電圧監視部２７が設けられている。誘起電圧監視部２７は、アンプ２６ａで増幅された後の誘起電圧Ｖｘを監視する。本例のＬＦアンテナ２５はＱ値が高く設定されているので、ＬＦアンテナ２５が電波受信した際には、ＬＦアンテナ２５に高い誘起電圧Ｖｘが発生する。誘起電圧監視部２７は、誘起電圧Ｖｘが閾値以上になったことを確認すると、非接触充電器１４の周囲にスマート信号が存在すると認識する。なお、誘起電圧監視部２７が出力制御手段を構成する。

コントローラ１５には、充電電波Ｓvcの送信時、充電電波Ｓvcの周波数（充電周波数）をスイープにより所定間隔でホッピングさせて、充電周波数を最適値に設定するホッピング処理部２８が設けられている。ホッピング処理部２８は、この周波数スイープによる充電周波数の設定を、充電開始時の他、定期的に実行したり、或いは充電モジュール２４から取得する充電調整用のコマンドをトリガにして実行したりする。なお、ホッピング処理部２８がホッピング処理手段に相当する。

本例のホッピング処理部２８は、充電電波Ｓvcにて携帯電話１３のバッテリ２３を充電する際、充電周波数をスイープにより所定間隔で動かし、どの充電周波数のときに携帯電話１３から最も高い受信レベル（ピーク）の応答があるか否かを探索する。そして、ホッピング処理部２８は、最も高いピークがあった周波数を、携帯電話１３にとっての最適な周波数として設定し、この周波数にて充電電波Ｓvcを送信する。即ち、非接触充電器１４で携帯電話１３を充電するとき、充電周波数は基本的に携帯電話１３が決定する。

また、本例のホッピング処理部２８は、充電電波Ｓvcの周波数をスイープする際、ホッピングの間隔Ｌｓを、ＬＦアンテナ２５及びバンドパスフィルタ２６の両者で決まる帯域Ｗ以上の間隔で、かつデジタル的に飛び飛びの値でスイープする。これにより、スイープ処理において、ホッピングの間隔Ｌｓ内に必然的にスマート信号のピークが入ることになるので、充電電波Ｓvcとスマート信号とは各々周波数が重ならない値に設定される。また、ＬＦアンテナ２５及びバンドパスフィルタ２６で決まる帯域Ｗが狭く設定されているので、周波数ホッピングの間隔Ｌｓを小さくすることが可能であるため、充電周波数の制御をより細かく行うことが可能となる。従って、前述の帯域Ｗ以上の間隔でホッピングを行っても、効率的な充電制御を行うことが可能となる。

コントローラ１５には、ＬＦアンテナ２５に高い誘起電圧Ｖｘが発生した際、充電電波Ｓvcの出力を制御する出力制御部２９が設けられている。ところで、本例の場合、ホッピング処理部２８によって充電電波Ｓvcとスマート信号とが厳密にオーバーラップすることがないように設定されるので、充電中でもＬＦアンテナ２５はスマート信号を受信可能である。出力制御部２９は、ＬＦアンテナ２５で高い誘起電圧Ｖｘを検出した際、例えば充電電波Ｓvcの出力を停止／低減することにより、充電電波Ｓvcがスマート信号に影響を及ぼさないようにする。充電電波Ｓvcの出力制御は、例えば充電アンテナ１７に流れる電流をオン／オフしたり、電源１６を直接オン／オフしたりすることで行われる。なお、出力制御部２９が出力制御手段を構成する。

次に、本例の非接触充電器１４の動作を、図３及び図５を用いて説明する。
図３に示すように、非接触充電器１４は、ポーリング動作によって周囲に無変調の搬送波Ｓwkを断続的に送信することにより、自身の上に携帯電話１３が置かれたか否かを探索する。非接触充電器１４は、携帯電話１３からポーリングに対する応答を負荷変調によって受信すると、携帯電話１３との認証通信を実行する。非接触充電器１４は、この認証通信により、充電モジュール２４の共振周波数やバッテリ２３の充電状況（電池残量）を把握する。

このとき、ホッピング処理部２８は、ホッピングの間隔ＬｓをＬＦアンテナ２５及びバンドパスフィルタ２６から決まる帯域Ｗ以上の間隔で、かつデジタル的に飛び飛びの値でスイープして充電電波Ｓvcの周波数を設定し、この周波数で充電電波Ｓvcを送信させる。図５では、例えば周波数をｆ１→ｆ２→ｆ３…の順で充電周波数をスイープさせ、ピークが出現した周波数が充電電波Ｓvcの周波数として設定される。よって、非接触充電器１４は、この周波数スイープで決まる充電周波数で充電電波Ｓvcを送信し、携帯電話１３のバッテリ２３を充電する。ちなみに、図５の一点鎖線で示すように、バッテリ２３の充電量が少ない充電初期は、充電周波数が充電モジュール２４の共振周波数に合わせられるので、受電効率がよく、早く充電される。

ところで、本例のホッピング間隔Ｌｓは、前述したように、ＬＦアンテナ２５及びバンドパスフィルタ２６から決まる帯域Ｗ以上の間隔に設定されている。よって、この条件に沿って周波数スイープを実施すれば、必然的に充電電波Ｓvcの周波数がスマート信号の周波数から外れ、充電電波Ｓvcの周波数とスマート信号の周波数とがオーバーラップしないことになる。即ち、充電アンテナ１７から充電電波Ｓvcを送信する充電中であっても、ＬＦアンテナ２５でスマート信号を受信すること可能である。

また、図５の実線で示すように、充電末期は、バッテリ２３が充分に充電されているはずであるので、受電効率を落として充電する。このとき、周波数スイープによって新たな充電周波数が再設定されることになるが、受電効率低下を狙った周波数変更であるので、結果、充電周波数がスマート信号の周波数に近づく可能性が高い。しかし、本例の周波数スイープを用いれば、充電周波数はスマート信号の周波数にオーバーラップしないように設定されるので、この点でも効果が高いと言える。

ここで、非接触充電器１４から送信された充電電波Ｓvcで携帯電話１３が充電されている最中、非接触充電器１４の周囲にスマート信号が発生したとする。本例のＬＦアンテナ２５は、Ｑ値が高く設定されているので、微弱なスマート信号を受信しただけでも、高い誘起電圧Ｖｘが発生する。誘起電圧監視部２７は、ＬＦアンテナ２５の誘起電圧Ｖｘが閾値以上になったことを確認すると、出力切換要求を出力制御部２９に出力する。

出力制御部２９は、誘起電圧監視部２７から出力切換要求を入力すると、充電電波Ｓvcの出力を停止／低減する。これにより、充電電波Ｓvcの出力強度が弱まるので、充電電波Ｓvcがスマート信号に影響を与え難くなる。即ち、充電電波Ｓvcによってキー操作フリーシステム３の通信が妨害され難くなるので、車内に非接触充電器１４を搭載する場合であっても、非接触充電器１４がキー操作フリーシステム３の通信に影響を及ぼし難くなる。

誘起電圧監視部２７は、ＬＦアンテナ２５の誘起電圧Ｖｘが閾値未満になったことを確認すると、出力切換要求を出力制御部２９に出力しなくなる。出力制御部２９は、誘起電圧監視部２７から出力切換要求を入力しなくなると、充電電波Ｓvcの出力を元の値に戻す。即ち、出力制御部２９は、ＬＦアンテナ２５がスマート信号を検出しない状態になると、充電電波Ｓvcの出力に制限を加えず、通常の出力強度にて充電電波Ｓvcを送信させる。そして、出力制御部２９は、ＬＦアンテナ２５の誘起電圧Ｖｘが閾値以上となる度に充電電波Ｓvcの出力を停止／低減し、充電電波Ｓvcがスマート通信に影響を及ぼさないようにする。

以上により、本例の場合、非接触充電器１４にＬＦアンテナ２５を搭載し、このＬＦアンテナ２５でスマート信号を検出すると、充電電波Ｓvcを出力制御（停止／低減）することにより、スマート信号に充電電波Ｓvcの影響を及ぼし難くすることを前提としている。そして、充電電波Ｓvcを送信する際、充電電波Ｓvcを周波数スイープさせ、ピークが出現する周波数を、このときの充電対象となっている携帯電話１３にとって最も適した周波数として設定し、この周波数の充電電波Ｓvcにて携帯電話１３を非接触により充電する。

また、本例の場合、充電電波Ｓvcを周波数スイープする際、ホッピングの間隔ＬｓをＬＦアンテナ２５及びバンドパスフィルタ２６から決まる帯域Ｗ以上の間隔で、かつデジタル的に飛び飛びの値でスイープするので、充電電波Ｓvcとスマート信号の周波数が厳密にオーバーラップしなくなる。よって、非接触充電器１４が充電電波Ｓvcを送信する充電中であっても、ＬＦアンテナ２５でスマート信号を受信し易くなる。

さらに、本例においては、ＬＦアンテナ２５をＱ値の高いアンテナとすることにより、ＬＦアンテナ２５を感度の高いアンテナとしている。よって、仮に微弱なスマート信号であってもＬＦアンテナ２５で受信することが可能となる。このため、非接触充電器１４において、スマート通信の開始を検出して充電電波Ｓvcの強度切り換えを行うことが可能となるので、充電電波Ｓvcによるスマート信号の妨害を生じ難くすることが可能となる。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）非接触充電器１４にＱ値の高いＬＦアンテナ２５を設け、ＬＦアンテナ２５の下段にバンドパスフィルタ２６を接続して受信帯域を絞ることにより、ＬＦアンテナ２５における受信帯域を狭く設定する。よって、ＬＦアンテナ２５においてスマート信号のみをピンポイントで受信することが可能となる。そして、ＬＦアンテナ２５でスマート信号を受信した際には、出力制御部２９によって充電電波Ｓvcを出力制御（停止／低減）する。このため、スマート信号の微弱な電波でも、これに反応して充電電波Ｓvcを出力制御することが可能となるので、非接触充電器１４の充電電波Ｓvcを、キー操作フリーシステム３の通信に影響を及ぼし難くすることができる。

（２）ＬＦアンテナ２５は、Ｑ値を高くすることによって受信感度が高く設定されている。このため、単にＱ値を高くするという簡素な構成によって、ＬＦアンテナ２５を受信感度の高いアンテナとすることができる。

（３）充電電波Ｓvcで携帯電話１３を充電する際、充電電波Ｓvcを周波数スイープすることにより、そのときの充電対象となった携帯電話１３に最適の充電周波数が探索され、その周波数にてバッテリ２３が充電される。よって、そのとき充電対象となった携帯電話１３に即した充電周波数で充電することが可能となるので、携帯電話１３のバッテリ２３を効率よく充電することができる。

（４）充電電波Ｓvcの周波数スイープは、ＬＦアンテナ２５の帯域Ｗ、つまりスマート信号の公差を含む搬送波の周波数を含まないように実施される。これにより、充電電波Ｓvcの周波数とスマート信号の周波数とがオーバーラップしなくなるので、非接触充電器１４が充電電波Ｓvcを送信中であっても、スマート信号を受信し易くなる。よって、非接触充電器１４が充電を実行中であっても、ＬＦアンテナ２５での電波検出に準ずる充電電波Ｓvcの出力制御（停止／低減）が実行可能となるので、スマート信号の妨害防止に一層効果が高くなる。

（５）充電電波Ｓvcの周波数スイープのホッピング間隔Ｌｓを、ＬＦアンテナ２５及びバンドパスフィルタ２６から決まる帯域Ｗ以上に設定し、この条件下において飛び飛びの値にホッピングして、充電周波数を調整する。このため、予め決められた一定のホッピング間隔Ｌｓにて繰り返しホッピングするという簡素な処理によって、充電電波Ｓvcの周波数を設定することができる。

（６）ＬＦアンテナ２５のＱ値を高く設定し、復調はせずに電波受信のみを検出するので、例えば受信電波を復調して処理する通常の通信に比べて、処理時間を短縮することができる。

（７）ＬＦアンテナ２５のＱ値を高く設定したので、ＬＦアンテナ２５の後段に接続されたアンプ２６ａの利得を減らすことができ、消費電力の低減に効果が高くなる。
（８）ＬＦアンテナ２５及びバンドパスフィルタ２６から決まる帯域Ｗを狭く設定したので、周波数ホッピングの間隔Ｌｓを小さく設定することができる。よって、充電周波数の制御を細かく行うことができ、効率のよい充電を実施することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図６に従って説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態のホッピング処理の一部を変更したのみの構成であり、他の基本的な部分は同じである。よって、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

図６に示すように、本例のホッピング領域には、ホッピングを禁止する禁止帯域Ｗｎが設けられている。本例の禁止帯域Ｗｎは、スマート信号の帯域Ｗを少なくとも含む領域に設定されている。よって、本例のホッピング処理部２８は、充電電波Ｓvcを周波数スイープする際、禁止帯域Ｗｎに到達するまでは第１実施形態と同様の形式でスイープを行い、禁止帯域Ｗｎに到達すると、この禁止帯域Ｗｎを飛ばし、続きの領域においてスイープを継続実行する。

以上により、本例の場合、周波数スイープの領域において、ＬＦアンテナ２５及びバンドパスフィルタ２６から決まる帯域Ｗを、スイープを実施しない禁止帯域Ｗｎとして設定し、それ以外の領域で周波数スイープを行って、充電電波Ｓvcの周波数設定を実施する。よって、充電電波Ｓvcの周波数がスマート信号周波数ｆｃにオーバーラップすることが実質的に生じなくなるので、充電電波Ｓvcの周波数を、より確実にｆｃ以外の値に設定することが可能となる。

本実施形態の構成によれば、第１実施形態に記載の（１）〜（８）に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
（９）ＬＦアンテナ２５及びバンドパスフィルタ２６から決まる帯域Ｗを周波数スイープの禁止帯域Ｗｎに設定したので、充電電波Ｓvcの周波数とＬＦアンテナ２５の周波数とを、確実にオーバーラップしないように設定することができる。

（１０）ＬＦアンテナ２５のＱ値が高く設定されているので、禁止帯域Ｗｎの幅を小さくすることができる。よって、その付近に充電モジュール２４が要求する周波数が存在することになっても、おおよそ、その要求周波数に近い周波数で充電することができるので、効率的な充電制御を妨げる要因を解消することができる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・各実施形態において、ＬＦアンテナ２５を感度優先のアンテナとする場合、これはＱ値を高くして実現することに限定されず、要は電波復調ができなくても電波を微弱であれば検出できれば、種々の方式が採用可能である。

・各実施形態において、Ｑ値を高くする方法は、実施形態で述べた以外の方法を用いて実現してもよい。
・各実施形態において、充電電波Ｓvcの出力制御は、停止／低減に限定されない。例えば、充電電波Ｓvcの出力を一旦大きく下げ、一定時間経過後、出力を徐々に上げていく方式をとってもよい。

・各実施形態において、車載システムは、キー操作フリーシステム３に限定されず、無線通信を行うシステムであれば、他のシステムでもよい。
・各実施形態において、充電電波Ｓvc及びスマート信号の周波数は、ＬＦ帯に限定されず、他の周波数に変更してもよい。

・各実施形態において、周波数スイープのホッピング間隔Ｌｓは、例えば低い周波数のときに間隔が小さく、ＬＦアンテナ２５の帯域Ｗ周辺のときに間隔が大きくなるように可変としてもよい。

・各実施形態において、ホッピング処理は、実施形態に述べた例に限定されず、他の方式に適宜変更可能である。
・各実施形態において、携帯型電子機器は、携帯電話１３に限定されず、例えばＩＣカード、高機能携帯電話（スマートフォン）、タブレット端末、携帯音楽プレーヤー、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどでもよい。

・各実施形態において、携帯型電子機器は、電子キー２の機能を有する端末でもよい。
・各実施形態において、非接触充電器１４は、マグネット吸引型に限定されない。例えば、携帯電話１３を置く位置に応じて送電コイルが動く可動型や、複数の送電コイルを備える複数アレイコイル型でもよい。

・各実施形態において、充電に使用する通信は、WPC規格に則った通信に限定されず、他の規格を用いた通信でもよい。
・各実施形態において、フィルタは、バンドパスフィルタ２６に限定されず、他の種類のフィルタを使用可能である。また、受信帯域を絞る方法は、フィルタを用いる方法に限定されず、他の方法を適宜使用可能である。

・各実施形態において、ＬＦアンテナ２５でスマート信号を検出した際、周波数スイープを実行するようにしてもよい。
・各実施形態において、本例の非接触充電器１４は、周波数スイープによるホッピング処理を省略した構成でもよい。即ち、本例の非接触充電器１４は、ＬＦアンテナ２５でスマート信号を検出したときに充電電波Ｓvcの出力を調整のみ実施する構成としてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）請求項１〜６のいずれかにおいて、前記携帯型電子機器の存在有無をポーリングにて確認するポーリング手段を備え、前記ポーリング手段が前記携帯型電子機器の存在を認識した際、前記ホッピング処理手段が周波数設定の動作を開始する。この構成によれば、非接触充電器は携帯型電子機器の存在有無を常時監視するので、例えば携帯型電子機器が置かれたら直ぐに充電を実施することが可能となる。

（ロ）請求項１〜６、前記技術的思想（イ）のいずれかにおいて、前記携帯型電子機器は、電子キーの機能を備えた端末である。この構成によれば、携帯型電子機器にキー機能を持たせるので、利便性確保に効果が高くなる。

３…車載システムとしてのキー操作フリーシステム、１３…携帯型電子機器としての携帯電話、１４…非接触充電器、２５…受信手段を構成するＬＦアンテナ、２６…受信手段を構成するフィルタ、２６ａ…受信手段を構成するアンプ、２７…出力制御手段を構成する誘起電圧監視部、２８…ホッピング処理手段に相当するホッピング処理部、２９…出力制御手段としての出力制御部、Ｓvc…充電電波、Ｗ…帯域、Ｗｎ…禁止帯域、ｆｃ…スマート信号の周波数、Ｌｓ…ホッピング間隔。

Claims (6)

1. 充電電波を無線により送信し、当該充電電波にて携帯型電子機器を充電する非接触充電器において、
   車載システムで通信される電波を受信可能であり、かつ受信帯域を狭めることで特定の受信電波のみ受信可能となるとともに、復調はできないものの感度が優先された受信手段と、
   前記受信手段が受信した電波を基に前記充電電波の出力を調整することにより、前記車載システムで使用される電波に影響を及ぼし難くする出力制御手段と
   を備えたことを特徴とする非接触充電器。
2. 前記受信手段は、Ｑ値の高いアンテナを備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の非接触充電器。
3. 前記受信手段は、アンテナの下段に接続されたフィルタを備えた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触充電器。
4. 前記充電電波の周波数をスイープして前記携帯型電子機器に対する最適の周波数に設定する際、前記受信手段の帯域を少なくとも飛ばしてホッピングすることにより、前記充電電波の周波数を設定するホッピング処理手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触充電器。
5. 前記ホッピング処理手段は、周波数スイープの際、前記ホッピングの間隔を前記受信手段の帯域以上に設定し、かつ飛び飛びの値でホッピングしていくことにより、前記充電電波の周波数を設定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の非接触充電器。
6. 前記ホッピング処理手段は、周波数スイープの際、前記受信手段の帯域を、使用周波数に設定しない禁止帯域としてホッピングを行う
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の非接触充電器。