JP2016001949A - 非接触充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力が少ない非接触充電装置を提供する。【解決手段】非接触充電装置３０を制御する充電ＥＣＵ３１は、無線通信装置２０による無線信号の送信を示唆するＬＦ駆動信号の受信をトリガとして、次に受信するＬＦ駆動信号の推定時刻ＴＤ１と、この推定時刻ＴＤ１から第１の充電制御にかかる時間である第１の充電制御時間Ｔ１を前倒しした充電制御開始許可時刻ＴＤ２を算出する。そして、充電ＥＣＵ３１は、ＬＦ駆動信号を取得していない間且つ充電制御開始許可時刻ＴＤ２を迎えるまでの間に第１の充電制御を開始する。【選択図】図１

Description

本発明は、非接触充電装置に関する。

従来、スマートフォンなどの充電対象に対して電波を放射することにより当該充電対象を非接触で充電する非接触充電装置が存在する。この充電装置は、電子キーとの間で無線通信を行い当該無線通信が成立したことを条件として車載機器の動作を許可又は実行したりする無線通信装置を備える車両に搭載されることがある。

一般に、無線通信装置が電子キーとの間の無線通信を試みるために送信する無線信号の周波数帯域と、非接触充電装置から充電対象に向けて放射される電波の周波数帯域とが近いため、これら無線信号と電波とが互いに干渉することが周知である。干渉した場合、無線通信及び非接触充電が好適に行われない。

そこで、特許文献１に非接触充電装置ともに記載されている無線通信装置は、マイコンが生成する無線信号の送信を許可する駆動信号を受信している間だけ、電子キーとの間の無線通信を試みるために無線信号を送信する。このマイコンは、駆動信号と同期され非接触充電を許可する充電信号を生成する。特許文献１の非接触充電装置は、充電信号を受信している間だけ充電対象への非接触充電を行う。これにより、非接触充電装置は、無線通信装置が電子キーに対して無線信号を送信するタイミング、すなわち無線信号と充電対象に放射する電波との干渉が発生するおそれのある時刻を迎えた場合には、充電制御を開始しない。また、その時刻を迎えたとき、充電対象への充電制御中である場合には、充電制御を停止する。

国際公開第２０１２／１０５２４２号

通常、非接触充電装置の充電制御では、次の２つの制御を行う。すなわち、充電対象の有無、並びに検出した充電対象が自身の充電方式に適合するか否かを判断する第１の充電制御と、充電対象へ充電用の電波を放射する第２の充電制御と、がある。

ところで、特許文献１の非接触充電装置では、充電対象への充電制御中において、無線信号と電波との干渉が発生するおそれのある時刻を迎えた場合には、充電制御を停止させるだけであり、その直前には充電制御を行っている。このため、第１の充電制御を行っている最中に、上述の時刻を迎えた場合には、充電用の電波を放射する第２の充電制御を行わない、すなわち、充電対象を充電しないにもかかわらず、第１の充電制御にかかる電力だけ消費される。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力が少ない非接触充電装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、電子キーに対して定期的に無線通信を試みる無線通信装置を備える車両に搭載される制御ユニットを備え、前記制御ユニットは、充電対象の有無並びに自身の充電方式に適合するか否かを判断する第１の充電制御と、この第１の充電制御において前記充電対象が自身の充電方式に適合すると判断される場合に前記充電対象へ向けて充電用の電波を放射する第２の充電制御と、を行う非接触充電装置において、前記制御ユニットは、前記無線通信装置が駆動したこと又は前記無線通信装置の駆動が許可されたことを示す駆動信号を取得する第１の制御部と、前記第１の制御部に取得される前記駆動信号を通じて次の駆動信号の取得が推定される時刻を算出し、その推定時刻から前記第１の充電制御にかかる第１の充電制御時間を前倒しした充電制御開始許可時刻を算出する第２の制御部と、前記第１の制御部が前記駆動信号を取得していない間且つ前記第２の制御部により算出される前記充電制御開始許可時刻を迎えるまでの間に前記第１の充電制御を開始する第３の制御部と、を含むことを要旨とする。

この構成によれば、充電対象の有無並びに自身の充電方式に適合するか否かを判断する第１の充電制御中、すなわち、充電用の電波を放射する第２の充電制御より前に無線通信装置が電子キーに対して無線通信を試みる時刻を迎える場合、第１の充電制御を開始しない。これにより、第１の充電制御にかかる消費電力及び不要な放射ノイズが、従来の非接触充電装置と比較して抑制される。

上記構成において、前記第２の制御部は、前記第１の充電制御時間に加えて、前記第２の充電制御によって前記充電対象へ設定値以上の充電ができる時間を前倒しした充電制御開始許可時刻を算出することが好ましい。

この構成によれば、充電の効果が得られないような時間しか充電を行えない場合には、第１の充電制御を開始しない。これにより、第１の充電制御にかかる消費電力に加えて、充電の効果が得られないような時間だけ行う第２の充電制御にかかる消費電力及び不要な放射ノイズが、従来の非接触充電装置と比較して抑制される。

上記構成において、前記制御ユニットは、前記第２の充電制御を開始した前記充電対象が充電用の電波を受信できる位置から移動したか否かを検出する第４の制御部を備え、
前記第３の制御部は、前記第１の制御部が前記駆動信号を取得している間、前記第４の制御部が前記充電対象の移動を検出しない場合には、前記第１の制御部が前記駆動信号を取得しなくなったとき、前記第１の充電制御を行わずに前記第２の充電制御を開始することが好ましい。

充電方式に適合し一度充電が開始された充電対象が移動しない場合、その充電対象が充電方式に適合することは明らかである。この構成によれば、充電方式に適合する充電対象に対して再度の充電対象の有無並びに自身の充電方式に適合するか否かを判断にかかる制御を行わないので、その分、充電対象へ充電できる時間が長く確保される。これにより、充電対象への充電が効率よく実施される。

本発明の非接触充電装置は、消費電力が少ないという効果がある。

車両の概略構成を示すブロック図。 充電制御にかかるタイムチャート。 本実施形態におけるＬＦ駆動信号のオンオフ、充電制御開始の許可不許可、並びにポーリング要求信号オンオフを示すタイムチャート。 本実施形態におけるＬＦ駆動信号のオンオフ、並びに充電制御開始の許可不許可、を示すタイムチャート。 別例におけるＬＦ駆動信号のオンオフ、並びに充電制御開始の許可不許可、を示すタイムチャート。 別例におけるＬＦ駆動信号のオンオフ、充電制御開始の許可不許可、第１の充電制御のオンオフ、並びに第２の充電制御のオンオフを示すタイムチャート。

以下、非接触充電装置の一実施形態について図面に従って説明する。
＜車両＞
図１に示すように、車両１は、電子キー２との間で無線通信を行う無線通信装置２０と、携帯端末としてのスマートフォン３に非接触充電を行う非接触充電装置３０と、各種の車載機器と、を備えている。これら各種装置及び各種の車載機器を制御する各種のＥＣＵは、バス５により接続されている。

電子キー２は、無線通信装置２０から無線送信される後述の要求信号を受信すると、これに対する応答としての応答信号を無線送信する。
スマートフォン３は、非接触充電装置３０から放射される後述のポーリング要求信号を受信するとこれに対する応答としてのポーリング応答信号を、同じく放射される後述の充電要求信号を受信するとこれに対する応答としての充電応答信号を、それぞれ放射する。また、スマートフォン３は、非接触充電装置３０から放射される電磁波により非接触充電される。

車両１は、各種の車載機器として、ドアのロックとアンロックとを切り替えるドアロック装置１１と、走行用の駆動源であるエンジン１６とを備えている。ドアロック装置１１は、ボデーＥＣＵ１０により制御される。エンジン１６は、エンジンＥＣＵ１５により制御される。

エンジンＥＣＵ１５は、押下操作されるエンジンスイッチ１７と電気的に接続されている。エンジンＥＣＵ１５は、バス５を通じて受信する後述の許可信号を認識している状態、並びにエンジン１６が停止している状態で、エンジンスイッチ１７が操作されたことを検出するとエンジン１６を始動させる。また、エンジンＥＣＵ１５は、エンジン１６が駆動している状態で、エンジンスイッチ１７が操作されたことを検出するとエンジン１６を停止させる。なお、エンジンＥＣＵ１５は、エンジン１６を駆動させたときにはその旨示すエンジン駆動信号を、エンジン１６を停止させたときにはその旨示すエンジン停止信号を、それぞれバス５に出力する。

ボデーＥＣＵ１０は、ドアの開閉を検出するカーテシスイッチ１２及びドアハンドルへの接触を検出するドアハンドルセンサ１３と電気的に接続されている。ボデーＥＣＵ１０は、バス５を通じて受信する後述の許可信号を受信している状態、並びにカーテシスイッチ１２を通じてドアが閉じられている状態で、ドアハンドルセンサ１３を通じてドアハンドルへの接触を検出すると、ドアロック装置１１を通じてドアのロックとアンロックとを切り替える。

また、ボデーＥＣＵ１０は、無線通信装置２０における要求信号の生成を許可するＬＦ駆動信号をあらかじめ設定される第１の時間間隔ＩＮＴ１、又は第１の時間間隔ＩＮＴ１よりも短い第２の時間間隔ＩＮＴ２で定期的に生成し、これをバス５に出力する。なお、第１の時間間隔ＩＮＴ１は後述する第１の充電制御にかかる第１の充電制御時間Ｔ１よりも短く、第２の時間間隔ＩＮＴ２は第１の充電制御時間Ｔ１よりも短く、それぞれ設定されている。ボデーＥＣＵ１０は、バス５を通じて受信するエンジン駆動信号とエンジン停止信号とのどちらを認識しているか、並びに、カーテシスイッチ１２を通じてドアの開閉操作がなされたか否かを通じてＬＦ駆動信号の生成間隔を切り替える。詳述すると、ボデーＥＣＵ１０は、エンジン駆動信号を認識している間、及び、エンジン停止信号を認識してからドアの開閉操作がなされるまでの間、第１の時間間隔ＩＮＴ１でＬＦ駆動信号を生成する。また、ボデーＥＣＵ１０は、エンジン停止信号を認識してからドアの開閉操作がなされてからエンジン駆動信号を認識するまでの間、第２の時間間隔ＩＮＴ２でＬＦ駆動信号を生成する。

＜無線通信装置＞
無線通信装置２０は、通信ＥＣＵ２１と、この通信ＥＣＵ２１に電気的に接続された通信部２２と、を備えている。

通信部２２は、通信ＥＣＵ２１が生成する電気信号をＬＦ（Low Frequency）帯の無線信号に変換し、これを所定の通信エリアに向けて送信する。また、通信部２２は、受信したＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の無線信号を電気信号に変換し、通信ＥＣＵ２１に送る。

通信ＥＣＵ２１は、バス５を通じてＬＦ駆動信号を受信している間、電子キー２に対して応答を要求する要求信号を生成する。また、通信ＥＣＵ２１は、自身に対応する電子キー２から要求信号に対する応答信号を受信すると、車載機器の駆動許可を示す許可信号を生成し、バス５に出力する。

＜非接触充電装置＞
非接触充電装置３０は、充電ＥＣＵ３１と、この充電ＥＣＵ３１に電気的に接続された充電コイル３２と、を備えている。

充電コイル３２は、充電ＥＣＵ３１が生成する電気信号、及び充電ＥＣＵ３１により自身への供給の有無が制御される交流電流をあらかじめ設定される周波数の電磁波に変換し、これを所定のエリアに向けて放射する。また、充電コイル３２は、自身に適合する周波数の電磁波を電気信号に変換し、これを充電ＥＣＵ３１に送る。交流電流が供給されることにより、充電コイル３２は、充電用の電磁波を放射する。

充電ＥＣＵ３１は、第１の制御部３１１と、第２の制御部３１２と、第３の制御部３１３と、を備えている。
第１の制御部３１１は、ＬＦ駆動信号を取得する。

第２の制御部３１２のメモリ３１２ａには、上述した第１の時間間隔ＩＮＴ１及び第２の時間間隔ＩＮＴ２が記憶されている。また、メモリ３１２ａには、後述する第１の充電制御にかかる第１の充電制御時間Ｔ１が記憶されている。図２に示すように、第１の充電制御時間Ｔ１は、ポーリング要求信号の生成からポーリング応答信号の受信にかかるまでの時間であるポーリング時間と充電要求信号の生成から充電応答信号の受信にかかるまでの時間である認証時間とを合算した時間に相当する。第２の制御部３１２は、第１の制御部３１１がＬＦ駆動信号を取得したことをトリガとしてこの第１の制御部３１１が次にＬＦ駆動信号の取得が推定される推定時刻ＴＤ１を算出する。さらに、第２の制御部３１２は、先の推定時刻ＴＤ１から第１の充電制御時間Ｔ１だけ前倒しした充電制御開始許可時刻ＴＤ２を算出する。なお、算出された推定時刻ＴＤ１及び充電制御開始許可時刻ＴＤ２は一時的にメモリ３１２ａに記憶され、その時刻を迎えると消去される。

第３の制御部３１３は、第１の制御部３１１がＬＦ駆動信号を取得していない間且つ第２の制御部３１２により算出される充電制御開始許可時刻ＴＤ２を迎えるまでの間に、自身の処理と同期を要求するポーリング要求信号を定期的に生成し、これを充電コイル３２送る。第３の制御部３１３は、ポーリング要求信号に対するポーリング応答信号を受信した場合、充電対象があると判断し、自身の充電方式に適合する場合には応答を要求する充電要求信号を生成し、これを充電コイル３２に送る。第３の制御部３１３は、充電要求信号に対する充電応答信号を受信すると、充電対象が自身の充電方式に適合するとして、充電コイル３２への交流電流を開始する。第３の制御部３１３は、第２の制御部３１２により算出される推定時刻ＴＤ１を迎えるまでの間、充電コイル３２への交流電流の供給を継続する。なお、ポーリング要求信号の生成から充電応答信号の受信にまでにかかる制御が第１の充電制御に、充電コイル３２へ交流電流を供給させ、この充電コイル３２に充電用の電磁波を放射させる制御が第２の充電制御に、それぞれ相当する。

＜作用＞
次に、非接触充電装置３０の作用について説明する。
まず、エンジン１６が駆動中、又はエンジン１６の停止後且つドアが開閉操作されるまでの間について説明する。この場合、図３に示すように、ボデーＥＣＵ１０は第１の充電制御時間Ｔ１よりも長い第１の時間間隔ＩＮＴ１でＬＦ駆動信号を生成する。すなわち、無線通信装置２０は、第１の時間間隔ＩＮＴ１で要求信号を生成する。

図３に示すように、充電ＥＣＵ３１は、ＬＦ駆動信号を取得したことをトリガとして次にＬＦ駆動信号の取得が推定される推定時刻ＴＤ１を算出し、さらに、推定時刻ＴＤ１から第１の充電制御時間Ｔ１だけ前倒しした充電制御開始許可時刻ＴＤ２を算出する。そして、充電ＥＣＵ３１は、充電制御の開始が許可されている間、すなわち、ＬＦ駆動信号を取得しなくなってから充電制御開始許可時刻ＴＤ２を迎えるまでの間、ポーリング要求信号を定期的に生成する。このポーリング要求信号をトリガとした第１の充電制御が完了すると第２の充電制御に移行し、充電対象であるスマートフォン３を非接触充電する。なお、充電制御開始許可時刻ＴＤ２を迎えるまでの間に第１の充電制御が完了しない場合には、次に受信するＬＦ駆動信号を取得しなくなるまで、ポーリング要求信号を生成しない。すなわち、無線通信装置２０は、不要な放射ノイズとなるような信号や電磁波を放射しない。

次に、エンジン１６の駆動中且つドアが開閉操作されてから電子キー２が見つかるまでの間について説明する。この場合、図４に示すように、ボデーＥＣＵ１０は第１の充電制御時間Ｔ１よりも短い第２の時間間隔ＩＮＴ２でＬＦ駆動信号を生成する。すなわち、無線通信装置２０は、第２の時間間隔ＩＮＴ２で要求信号を生成する。

この場合、充電ＥＣＵ３１は、推定時刻ＴＤ１から第１の充電制御時間Ｔ１を前倒しした充電制御開始許可時刻ＴＤ２が現在時刻よりも前となる。したがって、図４に示すように、充電ＥＣＵ３１は、充電制御が許可されない。すなわち、ポーリング要求信号も生成しない。ここでも、無線通信装置２０は、不要な放射ノイズとなるような信号や電磁波を放射しない。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）充電ＥＣＵ３１は、第１の充電制御の最中にＬＦ駆動信号の受信が推定される推定時刻ＴＤ１を迎える状況にある場合には、第１の充電制御を開始しない。

詳述すると、ボデーＥＣＵ１０が第１の充電制御にかかる時間である第１の充電制御時間Ｔ１よりも長い第１の時間間隔ＩＮＴ１でＬＦ駆動信号を生成する場合、充電ＥＣＵ３１は、次のＬＦ駆動信号の受信が推定される推定時刻ＴＤ１から第１の充電制御時間Ｔ１を前倒しした充電制御開始許可時刻ＴＤ２を算出する。そして、ＬＦ駆動信号を受信しなくなってから充電制御開始許可時刻ＴＤ２を迎えるまでの間だけ、第１の充電制御の開始に相当するポーリング要求信号を生成する。このように構成したことにより、第１の充電制御が完了したとき、その時刻は、少なくとも推定時刻ＴＤ１の前であるので、充電ＥＣＵ３１は充電対象（ここではスマートフォン３）に充電することができる。一方で、充電制御開始許可時刻ＴＤ２を過ぎてから推定時刻ＴＤ１を含み次に受信するＬＦ駆動信号を受信しなくなるまでの間には、第１の充電制御を開始しないので、この制御を途中で停止しなければならない状況は発生しない。これにより、従来の非接触充電装置と比較して第１の充電制御にかかる消費電力及び不要な放射ノイズが少ない。

（２）また、充電ＥＣＵ３１は、ボデーＥＣＵ１０が第１の充電制御時間Ｔ１よりも短い第２の時間間隔ＩＮＴ２でＬＦ駆動信号を生成する場合、第１の充電制御を開始しても、この制御を途中で停止しなければならないので、当該充電制御を開始しない。この点においても、従来の非接触充電装置と比較して消費電力及び不要な放射ノイズが少ない。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、充電ＥＣＵ３１は、推定時刻ＴＤ１から第１の充電制御時間Ｔ１だけ前倒しした時刻を充電制御開始許可時刻ＴＤ２として設定したが、実際の第１の充電制御を開始した時刻と充電制御開始許可時刻ＴＤ２とが近接した場合、第２の充電制御を行っても、充電対象に充電の効果が得られないおそれがある。そこで、図２に示すように、充電対象への設定値以上の充電ができる時間Ｔ２をあらかじめ設定、記憶し、図５に示すように、充電ＥＣＵ３１は、先の推定時刻ＴＤ１から第１の充電制御時間Ｔ１に時間Ｔ２を加えた時間を前倒しした時刻を充電制御開始許可時刻ＴＤ２として設定する。これにより、第１の充電制御が完了すれば、充電対象への充電の効果が期待できる。なお、時間Ｔ２は、図１に破線で示すように、例えばメモリ３１２ａに記憶すればよい。

・上記実施形態において、図１に破線で示すように、充電ＥＣＵ３１は、第２の充電制御を開始した充電対象が充電用の電波を受信できる位置から移動したか否かを検出する第４の制御部３１４を備えてもよい。そして、充電ＥＣＵ３１は、ＬＦ駆動信号を受信している間に充電対象が移動していない場合には、図６に示すように、第１の充電制御を行わずに第２の充電制御を再開してもよい。このように構成によれば、充電方式に適合する充電対象に対して再度の充電対象の有無並びに自身の充電方式に適合するか否かを判断にかかる制御を行わないので、その分、充電対象へ充電できる時間が長く確保される。これにより、充電対象への充電が効率よく実施される。

・上記実施形態では、ボデーＥＣＵ１０がＬＦ駆動信号を生成したが、通信ＥＣＵ２１であってもよいし、エンジンＥＣＵ１５であってもよいし、その他のＥＣＵであってもよい。また、ＬＦ駆動信号を生成するための専用のＥＣＵを設けてもよい。

・上記実施形態において、図１に破線で示すように、非接触充電装置３０は、ＬＦ帯の無線信号を受信する受信部３３を有していてもよい。そして、非接触充電装置３０は、受信部３３を通じて受信する無線信号を通じて上記実施形態に記載したような各種の充電制御を行ってもよい。この場合、ボデーＥＣＵ１０は、ＬＦ駆動信号を生成しなくてもよい。

・上記実施形態では、第１の時間間隔ＩＮＴ１及び第２の時間間隔ＩＮＴ２がメモリ３１２ａに記憶されたが、これら時間間隔は、ＬＦ駆動信号の受信間隔等から算出してもよい。

・上記実施形態において、ドアロック装置１１及びエンジン１６を搭載機器として説明したが、これ以外の搭載機器であってもよい。
・上記実施形態において、携帯端末としてスマートフォン３を採用したが、これに代えて電話機能を有しないタブレット端末、携帯型の音楽端末、あるいはノート型パソコン等であってもよい。

１…車両、２…電子キー、３…スマートフォン（充電対象）、２０…無線通信装置、３０…非接触充電装置、３１…充電ＥＣＵ、３２…充電コイル、３１１〜３１４…制御部。

Claims (3)

1. 電子キーに対して定期的に無線通信を試みる無線通信装置を備える車両に搭載される制御ユニットを備え、前記制御ユニットは、充電対象の有無並びに自身の充電方式に適合するか否かを判断する第１の充電制御と、この第１の充電制御において前記充電対象が自身の充電方式に適合すると判断される場合に前記充電対象へ向けて充電用の電波を放射する第２の充電制御と、を行う非接触充電装置において、
   前記制御ユニットは、前記無線通信装置が駆動したこと又は前記無線通信装置の駆動が許可されたことを示す駆動信号を取得する第１の制御部と、
   前記第１の制御部に取得される前記駆動信号を通じて次の駆動信号の取得が推定される時刻を算出し、その推定時刻から前記第１の充電制御にかかる第１の充電制御時間を前倒しした充電制御開始許可時刻を算出する第２の制御部と、
   前記第１の制御部が前記駆動信号を取得していない間且つ前記第２の制御部により算出される前記充電制御開始許可時刻を迎えるまでの間に前記第１の充電制御を開始する第３の制御部と、を含む非接触充電装置。
2. 請求項１に記載の非接触充電装置において、
   前記第２の制御部は、前記第１の充電制御時間に加えて、前記第２の充電制御によって前記充電対象へ設定値以上の充電ができる時間を前倒しした充電制御開始許可時刻を算出する非接触充電装置。
3. 請求項１又は２に記載の非接触充電装置において、
   前記制御ユニットは、前記第２の充電制御を開始した前記充電対象が充電用の電波を受信できる位置から移動したか否かを検出する第４の制御部を備え、
   前記第３の制御部は、前記第１の制御部が前記駆動信号を取得している間、前記第４の制御部が前記充電対象の移動を検出しない場合には、前記第１の制御部が前記駆動信号を取得しなくなったとき、前記第１の充電制御を行わずに前記第２の充電制御を開始する非接触充電装置。