JP2014166130A - 携帯端末充電装置と、それを用いた自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、携帯端末充電装置と、それを用いた自動車に関するもので、効率的な充電を行うことを目的とするものである。
【解決手段】携帯端末設置板６の下面側に対向した状態で、可動自在に配置した充電コイル８と、この充電コイル８を前記携帯端末設置板６の下面側に対向した状態で、この充電コイル８をＸ軸方向とＹ軸方向に移動させるモータ２８、３３と、このモータ２８、３３と充電コイル８に接続した制御手段１０とを備え、前記制御手段１０は、充電コイル８による充電時に、この充電コイル８によって携帯端末１５からのパケット信号を受信し、受信したパケット信号が不適切であった場合には、前記モータ２８、３３によって充電コイル８をＸ軸方向とY軸方向に移動させるとともに、各移動地点で前記携帯端末１５からのパケット信号を受信し、受信したパケット信号が適切であった地点で、前記充電コイル８への通電を継続させる構成とした。
【選択図】図８

Description

本発明は、携帯電話などの携帯端末を充電するための携帯端末充電装置と、それを用いた自動車に関するものである。

携帯電話等の携帯端末はその機能が極めて高くなり、それにつれて電力消費も大きくなっている。

したがって、自動車内を含め、各所で充電が行えることが求められてきているが、近年の傾向として、ケーブルを使わずに、いわゆる非接触充電が行えるものが脚光を浴びている。

このような要望に応える携帯端末充電装置としては、以下のようなものが提案されている。

すなわち、上面に携帯端末設置板を配置した本体ケースと、この本体ケース内において、前記携帯端末設置板の下面側に対向して可動自在に設けた充電コイルと、この充電コイルを前記携帯端末設置板の下面側に対向して移動させる駆動手段と、この駆動手段と前記充電コイルに接続した制御手段とを備えた構成となっていた。

また、前記携帯端末設置板には、この携帯端末設置板上面に設置される携帯端末の位置を検出する複数の検知コイルが、設けられていた（例えば下記特許文献１）。

特開２００９−２４７１９４号公報

上記従来例においては、携帯端末を携帯端末設置板の上面に置けば、置かれた携帯端末の充電コイルの位置は、検知コイルによって検知され、その検知場所に、携帯端末充電装置の充電コイルが移動し、その状態で充電が開始されるので、効率的な充電が行える。

しかしながら、例えば自動車内でこのような携帯端末充電装置を活用した場合、運転状態（例えば、急停止、急加速、急に曲がった場合）によっては、携帯端末が携帯端末設置板の上面上を、わずかながらに滑って移動することがあり、その時には携帯端末充電装置の充電コイルと、携帯端末の充電コイルの位置が、わずかながらと言えども、ずれた状態となり、その結果、携帯端末の充電コイルから、この携帯端末充電装置の充電コイルに伝達しているパケット信号を伝達できない状態となることがある。

このパケット信号は、携帯端末の充電状態や、充電定格を、携帯端末充電装置に知らすもので、このような充電情報が得られなくなると、携帯端末充電装置は充電動作を終了してしまう。

つまり、携帯端末の充電が完了していないにもかかわらず、充電動作が終了してしまうことになり、極めて使い勝手の悪いものとなる。

そこで、本発明は、使い勝手を向上させることを目的とするものである。

そしてこの目的を達成するために本発明は、上面に携帯端末設置板を配置した本体ケースと、前記携帯端末設置板に設けられるとともに、この携帯端末設置板上面に設置される携帯端末の位置を検出する複数の検知コイルと、前記本体ケース内において、前記携帯端末設置板の下面側に対向した状態で、可動自在に配置した充電コイルと、この充電コイルを前記携帯端末設置板の下面側に対向した状態で、この充電コイルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動させる駆動手段と、この駆動手段と前記充電コイルに接続した制御手段とを備え、前記制御手段は、前記充電コイルによる充電時に、この充電コイルによって携帯端末からのパケット信号を受信し、受信したパケット信号が不適切であった場合には、前記駆動手段によって充電コイルをＸ軸方向とY軸方向に移動させるとともに、各移動地点で前記携帯端末からのパケット信号を受信し、受信したパケット信号が適切であった地点で、前記充電コイルへの通電継続させる構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、上面に携帯端末設置板を配置した本体ケースと、前記携帯端末設置板に設けられるとともに、この携帯端末設置板上面に設置される携帯端末の位置を検出する複数の検知コイルと、前記本体ケース内において、前記携帯端末設置板の下面側に対向した状態で、可動自在に配置した充電コイルと、この充電コイルを前記携帯端末設置板の下面側に対向した状態で、この充電コイルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動させる駆動手段と、この駆動手段と前記充電コイルに接続した制御手段とを備え、前記制御手段は、前記充電コイルによる充電時に、この充電コイルによって携帯端末からのパケット信号を受信し、受信したパケット信号が不適切であった場合には、前記駆動手段によって充電コイルをＸ軸方向とY軸方向に移動させるとともに、各移動地点で前記携帯端末からのパケット信号を受信し、受信したパケット信号が適切であった地点で、前記充電コイルへの通電継続させる構成としたので、使い勝手を向上させることができる。

すなわち、本発明においては、充電が継続されている状況において、携帯端末のずれを、この携帯端末からのパケット通信の受信状態で検出しようとするものであって、充電時において、パケット通信の受信状態が悪化すると、前記駆動手段によって携帯端末充電装置の充電コイルをＸ軸方向とY軸方向に移動させるとともに、各移動地点で前記携帯端末からのパケット信号を受信し、受信したパケット信号が適切であった地点で、前記携帯端末充電装置の充電コイルへの通電継続させる構成としたものである。

このため、携帯端末充電装置の充電コイルと、携帯端末の充電コイルが多少ずれても、充電が継続されることになり、使い勝手の良いものとなるのである。

本発明の一実施形態の携帯端末充電装置を自動車の車内に設置した状態を示す斜視図 同斜視図 同斜視図 同一部を取り除いた状態を示す斜視図 同一部を取り除いた状態を示す平面図 同断面図 同制御ブロック図 同動作フローチャート 同動作を説明する図 同動作を説明する図

以下、本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１において、自動車１の車内２の前方にはハンドル３が設置されている。

また、ハンドル３の側方には、音楽や、映像の再生と、カーナビゲーション映像を映し出す電子機器４が設置されている。

さらに、車内２の電子機器４後方には、携帯端末充電装置５が設置されている。

この携帯端末充電装置５は、図２〜図６に示すように、上面に携帯端末設置板６を配置した箱型の本体ケース７と、この本体ケース７内において、前記携帯端末設置板６の下面側に対向した状態で水平方向に可動自在に設けた充電コイル８と、この充電コイル８を前記携帯端末設置板６の下面側に対向して水平方向に移動させる駆動手段９と、この駆動手段９と前記充電コイル８に接続した制御手段（図７の１０）とを備えている。

以下、各部について詳細に説明する。

先ず、携帯端末設置板６について説明する。

この携帯端末設置板６は、図６に示すように、表面板１１、中板１２、裏面板１３を重合させた構成となっている。

また、表面板１１と裏面板１３は、合成樹脂によって形成され、さらに中板１２は、セラミックによって形成されている。つまり、充電コイル８からの磁束が携帯端末１５方向に通過できるような構成となっている。

また、中板１２の表面には、図７の位置検出コイル１４が設けられている。

この位置検出コイル１４は、上記特許文献１（特開２００９−２４７１９４号公報）で用いられているものであり、携帯端末設置板６の上面の何れの位置に、図３のごとく携帯端末１５が置かれたかを検出するものである。

本実施形態においては、この位置検出コイル１４を用いて、携帯端末設置板６の上面のどの位置に、図３のごとく携帯端末１５が置かれたかを検出し、次に駆動手段９によって充電コイル８を、前記携帯端末１５の充電コイル（図示せず）位置にまで移動させる構成となっている。

次に、充電コイル８部分について説明する。

充電コイル８は、図４、図５から理解されるように、リード線を円環状に複数回巻きつけることによって構成されており、その外周側と、下面側は、合成樹脂製の保持体１６によって覆われた状態で保持されている。

また、この保持体１６の下面には、図６のごとく、前記充電コイル８の下方に向けて延長された支持脚１７が、合成樹脂にて一体的に形成されている。

また、この支持脚１７の下面と、この支持脚１７の下方に配置した金属製の支持板１８の上面との間には、０・３ミリの隙間を設けているので、通常状態においては、充電コイル８の移動時に、支持脚１７の下面が支持板１８の上面に接触することはない。

つまり、本実施形態では、充電コイル８の下方に支持脚１７が設けられた構成としている。

なお、支持板１８の下方には、制御基板１９、本体ケース７の下面板２０が配置されており、この支持板１８の下面と、下面板２０の上面との間には、制御基板１９を貫通した支持体２１を設けている。

次に、駆動手段９について説明する。

駆動手段９は、図４、図５に示すように、Ｘ軸方向駆動軸２２と、Ｙ軸方向駆動軸２３を有し、これらのＸ軸方向駆動軸２２と、Ｙ軸方向駆動軸２３のそれぞれの中間部分は、保持体１６の充電コイル保持部外において、この保持体１６に係合させている。

つまり、保持体１６には、Ｘ軸方向駆動軸２２が貫通する貫通孔（図示せず）と、Ｙ軸方向駆動軸２３が貫通する貫通孔２４が、上下に所定間隔をおき、クロスした状態で設けられており、そこにＸ軸方向駆動軸２２と、Ｙ軸方向駆動軸２３が貫通することで、係合状態となっているのである。

また、Ｘ軸方向駆動軸２２の一端側にはウォームホイール２５が設けられ、一端には、ギア２６、他端にもギア２６が設けられている。

そして、ウォームホイール２５はウォーム２７に係合し、このウォーム２７はモータ２８に連結されている。

また、両側のギア２６は、それぞれ歯車板２９に係合している。

このため、モータ２８を駆動すれば、ウォーム２７が回転し、それによってウォームホイール２５がＸ軸方向駆動軸２２とともに、Ｘ軸方向に移動し、これにて充電コイル８がＸ軸方向に移動することとなる。

また、Ｙ軸方向駆動軸２３の一端側にはウォームホイール３０が設けられ、一端には、ギア３１、他端にもギア３１が設けられている。

そして、ウォームホイール３０はウォーム３２に係合し、このウォーム３２はモータ３３に連結されている。

また、両側のギア３１は、それぞれ歯車板３４に係合している。

このため、モータ３３を駆動すれば、ウォーム３２が回転し、それによってウォームホイール３０がＹ軸方向駆動軸２３、Ｙ軸方向に移動し、これにて充電コイル８がＹ軸方向に移動することとなる。

なお、図４に示す３５は充電コイル８に通電するためのフレキシブル配線であり、このフレキシブル配線３５の端部は、上述した支持脚１７の側面に固定されている。

また、図７に示すごとく制御手段１０には、Ｘ軸モータ制御部３６を介してモータ２８が接続され、またＹ軸モータ制御部３７を介してモータ３３が接続されている。

また、制御手段１０には、充電コイル制御部３８を介して充電コイル８が接続され、さらに、検出用コイル制御部３９を介して位置検出コイル１４が接続されている。

以上のような構成において、本実施形態で携帯端末１５の充電を行う時には、電源スイッチ（図７の４０）をＯＮ状態とし、次に、図３のごとく、携帯端末設置板６の上面に携帯端末１５を置く。

すると、従来と同じようにして、位置検出コイル１４を用いて、携帯端末設置板６の上面のどの位置に、図３のごとく携帯端末１５が置かれたかを検出し、次に駆動手段９によって充電コイル８を、前記携帯端末１５の充電コイル（図示せず）位置にまで移動させ、充電を開始する。

具体的には、制御手段１０は、位置検出コイル１４を用いて、携帯端末設置板６の上面の何れの位置に、図３のごとく携帯端末１５が置かれたかを検出する。

なお、携帯端末１５が置かれたか場所とは、実際には携帯端末１５が内蔵する充電コイル（図示せず）の場所である。

その後、制御手段１０は、Ｘ軸モータ制御部３６、Ｙ軸モータ制御部３７を介してモータ２８、３３を駆動し、検出された携帯端末１５が保有する充電コイル位置へと充電コイル８を移動させ、その後、充電コイル制御部３８を介して充電コイル８に通電し、充電を開始する（図８のＳ１）。

そして、このような充電が開始されると、携帯端末１５の充電コイルから、例えば、従来から知られているように、携帯端末１５の充電状態、または充電定格などの充電情報が、例えば図９に示すようなパケット通信によって送信されることになる。

つまり、このパケット通信とは、電圧や電流を大小変化させることで、デジタル信号の１、０をつくり、その符号によって上述した携帯端末１５の充電状態や充電定格などを、携帯端末充電装置５に伝達するようにしているのである。

この図９は携帯端末充電装置５の充電コイル８を介して受信されたものを示しており、このように、信号としての大小関係が明確なものは、デジタル信号の１、０を判定しやすいので、充電を継続することが出来る。

つまり、携帯端末充電装置５の充電コイル８と、携帯端末１５の充電コイルが適切に対向している状態では、この図９に示すようなパケット信号が携帯端末充電装置５の充電コイル８に受信され、これにより、制御手段１０は充電を継続することになる。

これに対して、図１０は、携帯端末充電装置５の制御手段１０として、携帯端末１５からの充電情報を適切に受信できていない状態を示している。

つまり、この図１０では、信号の大小何れも、レベルが低下し、さらに大小間のレベル差が小さいので、この状態では、携帯端末充電装置５の制御手段１０として、携帯端末１５からの充電情報を適切に受信できない。

このような状態は、例えば自動車１内で携帯端末充電装置５を活用した場合、運転状態（例えば、急停止、急加速、急に曲がった場合）によって、携帯端末１５が携帯端末設置板６の上面上を、わずかながらに滑って移動したときに発生し、その時には携帯端末充電装置５の充電コイル８と、携帯端末１５の充電コイルの位置が、わずかながらと言えども、ずれた状態となるので、携帯端末充電装置５の制御手段１０は、携帯端末１５からの充電情報を適切に受信できない状態となる。

そこで、本実施形態では、充電中は、常に、携帯端末充電装置５の充電コイル８で受信したパケット信号の大小間のレベルが閾値よりも大きいか、否かを判定し、このレベルが閾値以上あるときには、そのまま充電コイル８による充電を、充電停止まで継続する（図８のＳ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）。

これに対して、（図８のＳ３）において、携帯端末充電装置５の充電コイル８で受信したパケット信号の大小間のレベルが閾値よりも小さいときには、充電コイル８を、前記駆動手段であるモータ２８、３３によってＸ軸方向とY軸方向に移動させるとともに、各移動地点で前記携帯端末１５からのパケット信号を受信し、受信したパケット信号が適切であった地点で、前記充電コイル８への通電継続させる構成とした（図８のＳ３、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ１）。

具体的には、制御手段１０は、駆動手段（モータ２８、３３）によって充電コイル８を、Ｘ軸方向におけるプラス方向と、マイナス方向、Ｙ軸方向におけるプラス方向と、マイナス方向の少なくとも４方に所定位置（例えば５ミリ）移動させるとともに、各地点においてパケット信号を受信し、その後、前記４方のうち最も適切な位置（信号レベルの大小間の差が大きい位置）に充電コイル８を移動させて、この移動位置において、充電コイル８による携帯端末１５への充電を継続させる構成とした。

つまり、この位置とは、携帯端末充電装置５の充電コイル８と携帯端末１５の充電コイルのずれが修正され、携帯端末充電装置５の充電コイル８と携帯端末１５の充電コイルが対向位置に近い状態となった状態で、この位置では、携帯端末充電装置５の制御手段１０は、携帯端末１５からの充電情報を適切に受信できることになり、これにより充電コイル８による携帯端末１５への充電は途切れることなく、継続させ、極めて使い勝手の良いものとなる。

また、本実施形態の比較例として、図１０の状態になったときには、一度充電を停止し、携帯端末１５の充電コイル位置を、位置検出コイル１４で検出し、次に、駆動手段（モータ２８、３３）によって充電コイル８を、携帯端末１５の充電コイル位置に移動させ、充電を再開することも考えられるが、そのようにすると、一旦、充電が停止し、再び充電が再開するので、使用者に不安感を与ええることがあり、好ましくない。

これに対して、本実施形態では、充電を継続した状態で、充電コイル８を、移動させるので、使用者に不安感を与えることもなく、この点でも、好ましものとなる。

以上のごとく本発明においては、充電が継続されている状況において、携帯端末のずれを、この携帯端末からのパケット通信の受信状態で検出しようとするものであって、充電時において、パケット通信の受信状態が悪化すると、前記駆動手段によって携帯端末充電装置の充電コイルをＸ軸方向とY軸方向に移動させるとともに、各移動地点で前記携帯端末からのパケット信号を受信し、受信したパケット信号が適切であった地点で、前記携帯端末充電装置の充電コイルへの通電継続させる構成としたものである。

このため、携帯端末充電装置の充電コイルと、携帯端末の充電コイルが多少ずれても、充電が継続されることになり、使い勝手の良いものとなるのである。

したがって、車載用や家庭用の携帯端末充電装置としての活用が期待されるものとなる。

１ 自動車
２ 車内
３ ハンドル
４ 電子機器
５ 携帯端末充電装置
６ 携帯端末設置板
７ 本体ケース
８ 充電コイル
９ 駆動手段
１０ 制御手段
１０ａ メモリ
１１ 表面板
１２ 中板
１３ 裏面板
１４ 位置検出コイル
１５ 携帯端末
１６ 保持体
１７ 支持脚
１８ 支持板
１９ 制御基板
２０ 下面板
２１ 支持体
２２ Ｘ軸方向駆動軸
２３ Ｙ軸方向駆動軸
２４ 貫通孔
２５ ウォームホイール
２６ ギア
２７ ウォーム
２８ モータ
２９ 歯車板
３０ ウォームホイール
３１ ギア
３２ ウォーム
３３ モータ
３４ 歯車板
３５ フレキシブル配線
３６ Ｘ軸モータ制御部
３７ Ｙ軸モータ制御部
３８ 充電コイル制御部
３９ 検出用コイル制御部
４０ 電源スイッチ

Claims (4)

1. 上面に携帯端末設置板を配置した本体ケースと、前記携帯端末設置板に設けられるとともに、この携帯端末設置板上面に設置される携帯端末の位置を検出する複数の検知コイルと、前記本体ケース内において、前記携帯端末設置板の下面側に対向した状態で、可動自在に配置した充電コイルと、この充電コイルを前記携帯端末設置板の下面側に対向した状態で、この充電コイルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動させる駆動手段と、この駆動手段と前記充電コイルに接続した制御手段とを備え、前記制御手段は、前記充電コイルによる充電時に、この充電コイルによって前記携帯端末からのパケット信号を受信し、受信したパケット信号が不適切であった場合には、前記駆動手段によって前記充電コイルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動させるとともに、各移動地点で前記携帯端末からのパケット信号を受信し、受信したパケット信号が適切であった地点で、前記充電コイルへの通電継続させる構成とした携帯端末充電装置。
2. 前記充電コイルは、前記携帯端末の充電状態、または充電定格の少なくとも一方を受信する構成とした請求項１に記載の携帯端末充電装置。
3. 前記制御手段は、前記駆動手段によって前記充電コイルを、Ｘ軸方向におけるプラス方向と、マイナス方向、Ｙ軸方向におけるプラス方向と、マイナス方向の少なくとも４方に移動させるとともに、各地点においてパケット信号を受信し、その後、前記４方のうち最も適切な位置に充電コイルを移動させて、この充電コイルによる充電を継続させる構成とした請求項１または２に記載の携帯端末充電装置。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の携帯端末充電装置を、車内に配置した自動車。

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