JP2017121096A - ワイヤレス充電の受電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受電器を置く姿勢によらず、充電効率を改善するための報知情報を操作者に確実に知らせることを可能にした受電装置を提供すること。【解決手段】ワイヤレス充電の受電装置において、該受電装置の姿勢を検出する姿勢検出手段と、充電の効率を検出する充電効率検出手段と、前記充電効率検出手段の検出結果を基に、充電効率を改善させるための指示を出す第一の報知手段と、前記充電効率検出手段の検出結果を基に充電効率を改善させるための指示を出す第二の報知手段とを有し、前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて前記第一の報知手段と前記第二の報知手段とを使い分けることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、受電装置に関し、特にワイヤレス充電技術に関する。

電子機器の充電方法として接続口（金属接点）にアダプタや充電器を直接接触させず、非接触で充電を行うワイヤレス充電という技術が知られている。今までワイヤレス充電を採用している製品としては、電動歯ブラシ、電気シェイバなど消費電力の少ない機器であったが、近年は充電効率の向上により携帯電話やデジタルカメラ、ひいては車などにもワイヤレス充電が搭載されつつある。

ここで、ワイヤレス充電では、受電器と送電器のコイルの位置ずれによる充電効率が低下することがある。

特許文献１には、充電効率を改善させるための手段として操作者に送電器に対する受電器の最適な位置を知らせる技術が提案されている。特許文献１には、充電電圧と基準電圧の差分から受電器と送電器の位置のずれ量を検出し、充電効率がよりよくなる位置を液晶表示装置に示し操作者に受電器を移動するよう促す、という技術が開示されている。

特開２００８−２０６２９５号公報

従来、送電器は図１（Ａ）のようなパッド型が主流となっていたが、最近は図１（Ｂ）のようにノートパソコンなど移動端末の側面に一次側のコイルが配置されているものが登場している。そのため送電器に対して受電器の様々な置き方が想定され、受電器の置き方によっては前述の報知手段である液晶表示装置が操作者に見えない場合が発生してしまう。置き方の具体例として、図６を用いてデジタルカメラを用いて説明する。

図６（Ａ）はデジタルカメラの斜視図であり、表示部７は本体の背面にあり、二次側コイル部１４は底面にあり、鏡筒部２３は表示部７の反対面に配置されている。また、バッテリを本体に内蔵している。このような構成の時、図６（Ｂ）のような置き方をすると鏡筒部２３の高さ分、二次側コイル部１４も一次側コイル部１９に対して位置がずれてしまい充電効率が低下してしまう。

一方、図６（Ｃ）のような鏡筒部２３が上を向くような置き方をすれば、二次側コイル部１４と一次側コイル部１９の高さ方向の位置ずれが解消される。しかし、図６（Ｃ）のような置き方だと、横方向にずれてしまう可能性がある。その時に、充電効率を改善する背景技術で説明したような報知手段を実行したとしても表示部７が下を向いてしまっているため操作者からは見えない。

そこで、本発明は、受電器を置く姿勢によらず、充電効率を改善するための報知情報を操作者に確実に知らせることを可能にした受電装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るワイヤレス充電の受電装置は、
受電装置の姿勢を検出する姿勢検出手段と、充電の効率を検出する充電効率検出手段と、前記充電効率検出手段の検出結果を基に、充電効率を改善させるための指示を出す第一の報知手段と、前記充電効率検出手段の検出結果を基に充電効率を改善させるための指示を出す第二の報知手段とを有し、前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて前記第一の報知手段と前記第二の報知手段と、を使い分けることを特徴とする。

本発明に係るワイヤレス充電の受電装置によれば、受電器を置く姿勢によらず、充電効率を改善するための報知情報を操作者に確実に知らせることが可能となる。

送電器の模式図である。 実施例１における受電装置の機能ブロックを示す機能ブロック図である。 実施例１における受電装置の処理を示すフローチャートである。 実施例２における受電装置の機能ブロックを示す機能ブロック図である。 実施例２における受電装置の処理を示すのフローチャートである。 デジタルカメラと、デジタルカメラに給電する送電器の配置を示す模式図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本実施例ではワイヤレス充電方式の例として電磁誘導方式を用いて説明するが、本発明はこの例に限定されず、前述したコイルの位置ずれによる充電効率の低下が起こりうる電磁界共鳴方式においても適応可能である。

以下、本発明の第１の実施例における受電装置について図２、図３を用いて説明する。

図２は本実施例１に係る機能ブロック図である。

本実施例は、受電装置１、送電部１６、家庭用交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣアダプタ部１７から構成させる。なお、ＡＣアダプタ部１７は家庭用電源に限らず、所定の直流電圧が供給可能であれば手段は問わない。

送電部１６は一次側コイル部１９、インバーター部１８から構成されており、ＡＣアダプタ部１７から電源電圧の供給をうけてインバーター部１８にて直流電圧を交流電圧に変換する。一次側コイル部１９はインバーター部１８から電流を流されることで磁束を発生させる。

受電装置１は、制御装置４、表示部７、音声部８、姿勢検出部３、受電部２、二次電池部９から構成される。二次電池部９は受電装置１の動作電源であり、本充電装置によって充電される。

受電部２は二次側コイル部１４、整流回路部１３、ＤＣＤＣ部１２、充電制御部２０、基準電圧生成部１０、電圧検出部１１、比較部１５から構成される。

二次側コイル部１４は、一次側コイル部１９にて発生した磁束が二次側コイル部１４と鎖交することで、二次側コイル部１４に電流が流れ、起電力が発生する。この時の起電力の大きさは一次側コイル部１９と二次側コイル部１４の磁束が鎖交する量に関わってくるため、コイルの位置関係が変わると起電力も変化する。

整流回路部１３は二次側コイル部１４にて発生した交流電圧を直流電圧に変換しＤＣＤＣ部１２へ送る。ＤＣＤＣ部１２は整流回路部１３から供給された電圧を二次電池部９に充電するための所定の電圧を生成する。

電圧検出部１１は整流回路部１３にて整流された電圧を分圧抵抗部２１の抵抗にて分圧した検出電圧を算出する。その検出された検出電圧を比較部１５及び充電制御部２０へ送る。

基準電圧生成部１０は、充電効率を算出するために設けられ、電圧検出部１１にて検出した電圧値と比較するための基準電圧を生成する。この生成された基準電圧情報は後述する比較部１５に送られる。

比較部１５は電圧検出部１１及び基準電圧生成部１０の出力値の差分をみることで充電効率を算出し、後述する制御装置４にその情報を送る。

充電制御部２０は電圧検出部１１の結果に応じて、ＤＣＤＣ部１２で生成した電源電圧を二次電池部９へ供給するか遮断するかを次のように判断する。検出電圧が所定以上の場合にＤＣＤＣ部１２から電源電圧を二次電池部９へ供給し、検出電圧が所定未満の場合にはＤＣＤＣ部１２からの電源供給を遮断する。

姿勢検出部３は受電装置１がどの姿勢で置かれているかを検出し、制御装置４へと情報を送信する。姿勢の検出方法として、例えば、図６（Ａ）のデジタルカメラを想定した時、縦撮りか横撮りかを検出する傾き検出器が一般的には備わっている。それに加え後述する本実施例を実現するために、表示部が下を向いているか上を向いているかの仰角方向を検出する傾き検出器を用いることでデジタルカメラの姿勢を検出する。なお、姿勢検出方法は傾き検出器を用いる方法に限らない。

制御装置４は各種処理部５、報知手段制御部６から構成されている。各種処理部５は受電装置１の本実施例のワイヤレス充電技術以外、すべての制御を司っており、例えば、後述する表示部７及び音声部８のコントローラーも含まれる。

報知手段制御部６は姿勢検出部３と比較部１５の充電効率の結果から、視覚的報知手段か音報知手段のどちらを実行するかを制御する。視覚的報知手段及び音報知手段については後述する。

表示部７は各種処理部５の結果を表示させる他に、本実施例では視覚的報知手段の媒体として用いる。

音声部８は処理部５の結果を音として出力する他に、本実施例では音報知手段の媒体として用いる。

次に視覚的報知手段及び音報知手段の具体例について説明する。

本実施例の視覚的報知手段は受電部２の充電効率の結果から表示部７を用いて報知する。一例を挙げると、表示画面上に充電効率がよくなる方向に矢印を出すという手段がある。なお、今回は視覚的報知手段として表示部７を用いた方法で記載しているが、他の視覚的報知手段でもよく、例えば、ＬＥＤの点滅の速さに応じて充電効率状態を表す手段でもよい。

本実施例の音報知手段は受電部２の充電効率の結果から音声部８を用いて報知する。例えば、受電器を右に移動させたい場合は「右に動かしてください」などの音声で指示を出す手段がある。なお、前述した音報知手段は一例で充電効率がよくなる位置に促す音なら手段は問わない。

実施例１の詳細な制御内容を図３のフローチャートを用いて説明する。

まず初めに、ワイヤレス充電を開始するかの判断を電圧検出部１１の検出電圧を用いて行う（Ｓ１００）。Ｓ１００にて検出電圧が所定値未満と判断された場合、一次側コイル部１９と二次側コイル部１４の位置ずれが大きく、報知手段を動作させるための十分な電圧が確保できない。

そこで次に、二次電池部９に報知手段を動作させるための電力があるか二次電池部９の電圧を測定し判断する（Ｓ１０２）。Ｓ１０２にて、電池電圧が所定値未満と判断された場合、検出電圧が十分確保されるまで待機するＳ１００に戻る。Ｓ１０２にて、電池電圧が所定値以上と判断された場合、報知手段を動作させることが可能であるためＳ１０３へ進み二次電池部９の電池電圧を用いて、報知手段に関わる回路ブロックを起動させる。

次に、前述した姿勢検出部３にて受電装置１の姿勢を検出する（Ｓ１０４）。Ｓ１０４において姿勢検出部３の結果、表示部７が下向きの姿勢と判断された場合は、音声部８を用いて音報知手段を実行する（Ｓ１０５）。Ｓ１０４において姿勢検出部３の結果、表示部７が下向き以外と判断された場合は、表示部７を用いて前述した視覚的報知手段を実行する（Ｓ１０６）。

Ｓ１０５またはＳ１０６による報知手段を実行した後に、受電装置１が充電効率のよい最適な位置にいるのか比較部１５にて充電効率を再度測定する（Ｓ１０７）。Ｓ１０７にて充電効率が所定値未満と判断された場合は、再度受電装置１の姿勢を検出するＳ１０４に戻る。Ｓ１０７にて充電効率が所定値以上と判断された場合は、報知手段を停止させ（Ｓ１０８）、充電を開始する（Ｓ１０９）。

Ｓ１００にて、充電効率が所定値以上と判断された場合は、充電を開始する（Ｓ１０１）。

次に、報知手段による報知を行うか判断するために、報知手段制御部６が比較部１５から受信した充電効率情報を用いて、充電効率が所定値以下か否か判断を行う（Ｓ１１０）。Ｓ１１０にて、充電効率が所定値以下ではないと判断した場合は、十分に電力の供給ができているとし、充電効率の報知手段は実行せず、充電を続ける。Ｓ１１０にて充電効率が所定値未満であると判断した場合は、前述した姿勢検出部３にて受電装置１の姿勢を検出する（Ｓ１１１）。

Ｓ１１１において姿勢検出部３の結果、表示部７が下向きの姿勢と判断された場合は、音声部８を用いて音報知手段を実行する（Ｓ１１２）。Ｓ１１１において姿勢検出部３の結果、表示部７が下向き以外と判断された場合は、表示部７を用いて前述した視覚的報知手段を実行する（Ｓ１１３）。

Ｓ１１２またはＳ１１３による報知手段を実行した後に、受電装置１が充電効率のよい最適な位置にいるのか比較部１５にて充電効率を再度測定する（Ｓ１１４）。Ｓ１１４にて充電効率が所定値未満と判断された場合は、再度Ｓ１１１に戻り、受電装置１が充電効率のよい最適な位置になるまで音または表示による報知を続ける。Ｓ１１４にて充電効率が所定値以上と判断された場合は、報知手段を停止させ（Ｓ１１５）、充電を継続する。

上述したように、二つの報知手段を受電装置の姿勢検出結果に基づいて使い分けることにより、受電器を置く姿勢によらず、充電効率を改善するための報知情報を操作者に確実に知らせることができる。

以下、図４、図５を用いて本発明の第２の実施例について説明する。

上述した実施例１において、受電器と送電器の形状によってはメカ的構成でどう受電器を移動させても最適な位置に移動できない場合が発生しうる。また、操作者がワイヤレス充電を開始したのち報知手段が発する報知情報に気付かずそのままどこかに移動してしまう場合も考えられる。

その場合、報知手段が実行されたまま受電装置が放置されるため、報知手段の動作分の電力を無駄に消費していることになる。そのため、二次電池への電力供給が少なくなり、充電時間が長くなってしまう。

そこで実施例２では、充電効率に変化がなくなってからの時間を測定するタイマー部２２を備え、報知手段が動作した後、所定時間充電効率の変化がない場合、すなわち操作者による操作が行われない場合に、報知手段の動作を止めることを特徴とする。実施例２の詳細な制御フローを図５のフローチャートを用いて説明する。

なお、図５においてＳ１００〜Ｓ１１５は実施例１と同じであるため説明を省略する。

Ｓ１０７にて充電効率が所定値以上でない場合は、Ｓ２０１にて充電効率の変化が無くなってから所定時間以上経過したか否かタイマー部２２にて測定する。Ｓ２０１にて所定時間以上充電効率の変化が無いと判断した場合、操作者が受電装置１から離れているかまたは、受電装置１を移動させる意思がないと想定される。そこで実行している報知手段を停止させ（Ｓ２０２）、報知手段に関わる回路ブロックの動作を止める（Ｓ２０３）。Ｓ２０１にて、充電効率の変化がなくなって所定時間経過しない場合は、所定時間が経過するまで報知手段の実行を続ける。

Ｓ１１４にて充電効率が所定値以上でない場合は、Ｓ２０４にて充電効率の変化が無くなってから所定時間以上経過したか否かタイマー部２２にて測定する。Ｓ２０４にて所定時間以上充電効率の変化が無いと判断した場合、操作者が受電装置１から離れているかまたは、受電装置１を移動させる意思がないと想定されるため、報知手段の動作を止める（Ｓ１１５）。Ｓ２０４にて充電効率の変化がなくなって所定時間経過しない場合は、所定時間経過するまで報知手段の実行を続ける。

上述したように、報知手段実行中に充電効率に変化がなくなったことで受電装置１の移動がなくなったと判断し、かつ移動がなくなってから所定時間経過したら報知手段を停止させることにより、報知手段が消費する電力を抑え充電時間の短縮が可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 受電装置、２ 受電部、３ 姿勢検出部、４ 制御装置、５ 各種処理部、
６ 報知手段制御部、７ 表示部、８ 音声部、９ 二次電池部、
１０ 基準電圧生成部、１１ 電圧検出部、１２ ＤＣＤＣ部、１３ 整流回路部、
１４ 二次側コイル部、１５ 比較部、１６ 送電部、１７ ＡＣアダプタ部、
１８ インバーター部、１９ 一次側コイル部、２０ 充電制御部、２１ タイマー部、
Ａ パッド型送電器、Ｂ ノートパソコン一体型送電器

Claims (4)

1. ワイヤレス充電の受電装置であって、
   前記受電装置の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   充電の効率を検出する充電効率検出手段と、
   前記充電効率検出手段の検出結果を基に、充電効率を改善させるための指示を出す第一の報知手段と、
   前記充電効率検出手段の検出結果を基に充電効率を改善させるための指示を出す第二の報知手段と、を有し、
   前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて前記第一の報知手段と前記第二の報知手段と、を使い分けることを特徴とするワイヤレス充電の受電装置。
2. 前記第一の報知手段または、前記第二の報知手段が実行中に前記効率検出手段の結果に変化がなくなってからの経過時間を測定するためのタイマー手段を有し、前記効率検出手段と前記タイマー手段の結果に基づいて前記第一の報知手段または前記第二の報知手段の動作を止めることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス充電の受電装置。
3. 第一の報知手段は、画像または光による報知を行い、第二の報知手段は、音声または音による報知を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤレス充電の受電装置。
4. 第一の報知手段が下向きの姿勢で置かれたとき、第二の報知手段による報知を行うことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス充電の受電装置。