JP2023175311A - 受電装置、および携帯通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線給電に伴い携帯通信装置に生じうる発熱を抑制する。【解決手段】受電装置１４は、無線通信に基づき被制御装置を制御する携帯通信装置に搭載される。第一電極１４５は、第一コイル１４１の軸心１４１ａと交差する方向に沿って延びており、第一電極１４５コイルと電気的に接続されている。回路部１４４は、電磁誘導により第一コイル１４１に生じた電圧を、前記携帯通信装置に供給する。磁性体１４７は、第一電極１４５と第一コイル１４１の間に配置されており、かつ第一コイル１４１の軸心１４１ａと交差する方向に沿って延びている。【選択図】図７

Description

本開示は、無線通信に基づき被制御装置を制御する携帯通信装置に搭載される受電装置に関連する。本開示は、当該携帯通信装置にも関連する。

特許文献１は、車両に搭載された被制御装置を無線通信に基づき制御する携帯通信装置に対して無線給電を行なうことが可能な構成を開示している。

特開２０１４－１９７８２３号公報

無線給電に伴い携帯通信装置に生じうる発熱を抑制することが求められている。

本開示により提供される第一態様例は、無線通信に基づき被制御装置を制御する携帯通信装置に搭載される受電装置であって、
コイルと、
前記コイルの軸心と交差する方向に沿って延びており、前記コイルと電気的に接続されている電極と、
電磁誘導により前記コイルに生じた電圧を前記携帯通信装置に供給する回路部と、
前記電極と前記コイルの間に配置されており、かつ前記コイルの軸心と交差する方向に沿って延びている磁性体と、
を備えている。

第一態様例に係る構成によれば、携帯通信装置に搭載された受電装置に対する無線給電時にコイルの内側を軸心に沿って電極に向かう磁場が生じても、コイルと電極の間には磁性体が配置されているので、当該磁場は、磁性体に沿って軸心と交差する向きに導かれる。これにより、電極に到達する磁場を低減できるので、電極の発熱を抑制できる。結果として、無線給電に伴い携帯通信装置に生じうる発熱を抑制できる。

本開示により提供される第二態様例は、無線通信に基づき被制御装置を制御する携帯通信装置に搭載される受電装置であって、
コイルと、
前記コイルの軸心と交差する方向に沿って延びており、前記コイルと電気的に接続されている電極と、
電磁誘導により前記コイルに生じた電圧を前記携帯通信装置に供給する回路部と、
を備えており、
前記電極は、スリットによって複数の領域に区分されており、当該複数の領域同士は、電気的に接続されている。

第二態様例に係る構成によれば、電極がスリットによって複数の領域に区分されることにより、携帯通信装置に搭載された受電装置に対する無線給電により形成される磁場によって電極に生じうる渦電流のループを小さくできるので、電極の発熱を抑制できる。結果として、無線給電に伴い携帯通信装置に生じうる発熱を抑制できる。

本開示により提供される第三態様例は、第一態様例または第二態様例に係る受電装置が搭載されている携帯通信装置である。

一実施形態に係る遠隔制御システムの構成を例示している。 図１の筐体装置の構成の一例を示している。 一実施形態に係る無線給電システムの回路構成を例示している。 図２の筐体装置の動作の一例を示している。 図２の筐体装置の動作の一例を示している。 図２の受電装置の一部の外観を例示している。 図２の受電装置の内部構成を例示している。 図６における電極の外観の一例を示している。 図６における電極の外観の別例を示している。

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例について以下詳細に説明する。図１は、一実施形態に係る遠隔制御システム１０の構成を例示している。各図においては、例示される各要素を認識可能な大きさとするために、縮尺を適宜に変更している。

遠隔制御システム１０は、モバイル装置１１を含んでいる。モバイル装置１１は、ユーザ２０により携帯可能な装置である。モバイル装置１１の例としては、スマートフォンなどの汎用携帯情報端末が挙げられる。

遠隔制御システム１０は、電子キー１２を含んでいる。電子キー１２もまた、ユーザ２０による携帯が可能な装置である。電子キー１２は、第一無線通信に基づいて車両３０に搭載された制御装置３１に施解錠装置３２の動作制御を行なわせることが可能な通信装置である。施解錠装置３２は、車両３０の車室３３を開閉するドア３４を施解錠する装置である。

車両３０は、移動体の一例である。施解錠装置３２は、被制御装置の一例である。ドア３４は、開閉体の一例である。車室３３は、開閉体により開閉される空間の一例である。

第一無線通信は、第一周波数帯を用いる第一信号Ｓ１と第二周波数帯を用いる第二信号Ｓ２の送受信を含んでいる。第一周波数帯と第二周波数帯は相違している。第一周波数帯の例としては、長波（ＬＦ）帯が挙げられる。第二周波数帯の例としては、極超短波（ＵＨＦ）帯が挙げられる。換言すると、電子キー１２は、施解錠装置３２の制御に必要な情報を出力する。

具体的には、車両３０における適宜の箇所に配置された通信装置を通じて第一信号Ｓ１が送信される。第一信号Ｓ１の送信は、連続的になされてもよいし、断続的になされてもよい。電子キー１２は、第一信号Ｓ１の受信と第二信号Ｓ２の送信が可能なアンテナを含む通信装置を備えている。電子キー１２は、第一信号Ｓ１を受信すると第二信号Ｓ２を送信するように構成されている。第二信号Ｓ２は、電子キー１２の認証に必要な認証情報を含むように構成されている。認証情報は、電子キー１２とユーザ２０の少なくとも一方を特定可能な情報である。

制御装置３１は、車両３０における適宜の箇所に配置された通信装置を通じて第二信号Ｓ２を受信すると、認証処理を実行するように構成されている。具体的には、制御装置３１は、第二信号Ｓ２に含まれる認証情報を、不図示の記憶装置に予め格納されている電子キー１２の認証情報と照合するように構成されている。両情報の一致度が閾値を上回る場合、制御装置３１は、電子キー１２の認証が成立したと判断する。

制御装置３１は、電子キー１２の認証が成立したと判断されると、施解錠装置３２にドア３４の施解錠を許可する制御信号ＣＳを出力するように構成されている。この状態でユーザ２０が例えばドアハンドルに設けられたタッチセンサに触れると、施解錠装置３２はドア３４を施解錠する。

すなわち、電子キー１２を携帯したユーザ２０が第一信号Ｓ１を受信可能な領域に進入すると、第一無線通信を通じて電子キー１２の認証がなされる。認証が成立すると、ユーザ２０は、キーをキーシリンダに挿入して回すといった動作を行なうことなく、ドア３４を施解錠できる。

遠隔制御システム１０は、筐体装置１３を含んでいる。筐体装置１３は、車両３０の車室３３内における適宜の場所に設置されるように構成されている。当該場所には、車室３３内に設置されたグローブボックスやアクセサリボックスなどの収容空間が含まれうる。筐体装置１３は、電子キー１２を格納できるように構成されている。すなわち、電子キー１２は、車室３３内に配置されうる。

図２に例示されるように、筐体装置１３は、筐体１３１を備えている。筐体１３１は、少なくとも第二信号Ｓ２が透過可能な材料により形成されている。筐体１３１は、電子キー１２が格納される格納部１３１ａを有している。

筐体装置１３は、アクチュエータ１３２を備えている。アクチュエータ１３２は、格納部１３１ａに格納された電子キー１２の可動部１２１を操作可能に構成されている。電子キー１２は、可動部１２１に対して所定の操作がなされると、第一信号Ｓ１の受信状態に依らず第二信号Ｓ２を送信するように構成されている。可動部１２１は、ボタンやレバーなどにより実現されうる。アクチュエータ１３２は、ソレノイド、カム機構、ラックピニオン機構などにより実現されうる。電子キー１２に第二信号Ｓ２を送信させるための可動部１２１の操作の例としては、少なくとも一回の押下操作などが挙げられる。

筐体装置１３は、通信部１３３を備えている。通信部１３３は、モバイル装置１１と第二無線通信を行なうためのアンテナを備えている。本例においては、第二無線通信は、短距離無線通信である。

本明細書において用いられる「短距離無線通信」という語は、標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１５またはＩＥＥＥ８０２．１１に準拠して行なわれる無線通信を意味する。そのような無線通信を実行可能な技術としては、Bluetooth（登録商標）、Bluetooth Low Energy（登録商標）、ZigBee（登録商標）、Wi-Fi（登録商標）、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）などが挙げられる。本明細書における「短距離無線通信」は、読取装置から送信される電波から微小な電力を得てモバイル装置が情報の送信を行なう非接触通信技術を用いる「近接無線通信」とは区別される。近接無線通信を実行可能な技術としては、ＲＦ－ＩＤやＮＦＣなどが挙げられる。

電子キー１２は、第一信号Ｓ１に応答して第二信号Ｓ２を送信する通信装置に電力を供給するための電池を収容可能な収容部を備えている。収容部は、当該電池に代えて、受電装置１４も収容可能に構成されている。

受電装置１４は、第一コイル１４１を搭載している。第一コイル１４１は、軸心１４１ａを有する空芯コイルである。

本例に係る筐体装置１３は、第二コイル１３４を備えている。第二コイル１３４は、軸心１３４ａを有する空芯コイルである。第二コイル１３４は、格納部１３１ａに格納された電子キー１２の第一コイル１４１を包囲するように配置されている。

本明細書で用いられる「第二コイル１３４が第一コイル１４１を包囲する」という表現は、第二コイル１３４の軸心１３４ａに直交する向きから見て第一コイル１４１と第二コイル１３４の少なくとも一部が重なっている状態を意味している。

本例に係る筐体装置１３は、電源１３５を備えている。電源１３５は、交流電源である。電源１３５の動作周波数は、上記の第一信号Ｓ１の周波数および第二信号Ｓ２の周波数と異なるように、かつ第一信号Ｓ１の周波数および第二信号Ｓ２の周波数の各々に影響を与えないように定められる。例えば、第一信号Ｓ１の周波数および第二信号Ｓ２の周波数の各々の逓倍である周波数は使用されない。

具体的には、図３に例示されるように、電源１３５は、第二コイル１３４およびコンデンサ１３６とともに一次側の無線給電回路を形成している。第二コイル１３４とコンデンサ１３６は、ＬＣ直列共振回路を形成している。当該無線給電回路は、給電制御装置の一例である。

他方、受電装置１４においては、第一コイル１４１が回路部１４２とともに二次側の無線給電回路を形成している。回路部１４２は、コンデンサ１４２ａ、ダイオード１４２ｂ、およびコンデンサ１４２ｃを含んでいる。第一コイル１４１とコンデンサ１４２ａは、共振ループ回路を形成している。ダイオード１４２ｂは半端整流を行なうために設けられている。コンデンサ１４２ｃは、平滑化を行なうために設けられている。

筐体装置１３に電子キー１２が格納された状態で車両３０のドア３４の解錠を希望するユーザ２０は、モバイル装置１１に対して所定の操作を入力する。操作入力は、スイッチまたはスイッチ画像の操作、音声指示入力、ジェスチャ入力などによりなされうる。図１に例示されるように、モバイル装置１１は、当該所定の操作に基づいて解錠信号ＵＬを送信するように構成されている。

図２に例示されるように、筐体装置１３は、制御部１３７を備えている。制御部１３７は、アクチュエータ１３２と電源１３５の動作を制御可能に構成されている。

具体的には、図４に例示されるように、制御部１３７は、通信部１３３により解錠信号ＵＬが受信されると、電源１３５に第二コイル１３４への給電を行なわせるように構成されている。これにより、第二コイル１３４から第一コイル１４１への無線給電がなされ、第一コイル１４１に電磁誘導による起電力が発生する。

図３に例示されるように、受電装置１４の回路部１４２は、電圧レギュレータ１４２ｄを含んでいる。電圧レギュレータ１４２ｄは、無線給電により第一コイル１４１に生じた電力を所定の値に制限して電子キー１２の負荷１２２へ供給するように構成されている。負荷１２２は、第二信号Ｓ２の送信に必要な要素を含んでいる。

加えて、制御部１３７は、通信部１３３により解錠信号ＵＬが受信されると、電子キー１２に第二信号Ｓ２を送信させるための可動部１２１の操作をアクチュエータ１３２に行なわせるように構成されている。

したがって、図５に例示されるように、通信部１３３により解錠信号ＵＬが受信されると、無線給電を通じて電子キー１２が起動され、アクチュエータ１３２による可動部１２１の操作を通じて、電子キー１２から第二信号Ｓ２が送信される。

電子キー１２から送信された第二信号Ｓ２は、車両３０に搭載された制御装置３１により受信される。前述の通り、制御装置３１は、第二信号Ｓ２を受信すると、電子キー１２の認証処理を行なう。認証処理が成立すると、制御装置３１は、施解錠装置３２にドア３４を解錠させる制御信号ＣＳを出力する。第二信号Ｓ２は、遠隔制御信号の一例である。

よって、車室３３内に設置された筐体装置１３に電子キー１２が格納された状態でユーザ２０がモバイル装置１１から解錠信号ＵＬを送信すると、ドア３４を解錠できる。換言すると、ユーザ２０は、電子キー１２を携帯せずとも、車室３３の外からモバイル装置１１に対する所定の操作を通じてドア３４を解錠できる。

図６は、受電装置１４の一部の外観を例示している。図７は、第一コイル１４１の軸心１４１ａを含み、かつ軸心１４１ａと平行に延びる断面により受電装置１４の内部構成を例示している。

受電装置１４は、ボビン１４３を備えている。ボビン１４３は、電気的絶縁性を有する材料により形成されている。第一コイル１４１は、ボビン１４３の芯部１４３ａに導電線を巻き回すことにより形成されている。

受電装置１４は、基板１４４を備えている。基板１４４は、電気的絶縁性を有する材料により形成されている。基板１４４は、軸心１４１ａと交差する方向に沿って延びる第一の面１４４ａと第二の面１４４ｂを有している。基板１４４、ボビン１４３に装着されている。この状態において、第一の面１４４ａは、第一コイル１４１に対向している。第二の面１４４ｂは、第一の面１４４ａと反対側を向いている。

受電装置１４の回路部１４２は、基板１４４の第一の面１４４ａに支持されている。第一コイル１４１と回路部１４２は、電気的に接続されている。

受電装置１４は、第一電極１４５を備えている。第一電極１４５は、導電性を有する材料により形成されている。第一電極１４５は、基板１４４の第二の面１４４ｂに支持されている。したがって、第一電極１４５もまた、軸心１４１ａと交差する方向に沿って延びている。第一電極１４５は、第一コイル１４１と電気的に接続されている。第一電極１４５は、受電装置１４が電池に代えて電子キー１２の収容部に収容される際に、当該電池の負極に対応する位置に配置される。

受電装置１４は、第二電極１４６を備えている。第二電極１４６は、導電性を有する材料により形成されている。第二電極１４６は、軸心１４１ａと同心の円筒形状を有している。第二電極１４６は、第一コイル１４１と電気的に接続されている。第二電極１４６は、受電装置１４が電池に代えて電子キー１２の収容部に収容される際に、当該電池の正極に対応する位置に配置される。

受電装置１４は、磁性体１４７を備えている。本例においては、磁性体１４７としてフェライトが用いられる。磁性体１４７は、第一コイル１４１と第一電極１４５の間に配置されており、かつ軸心１４１ａと交差する方向に沿って延びている。

筐体装置１３の第二コイル１３４から第一コイル１４１へ無線給電がなされると、図７に例示されるように、第一コイル１４１の内側を軸心１４１ａに沿って第一電極１４５に向かう磁場Ｍが生じる。しかしながら、第一コイル１４１と第一電極１４５の間には磁性体１４７が配置されているので、磁場Ｍは、磁性体１４７に沿って軸心１４１ａと交差する向きに導かれる。これにより、第一電極１４５に到達する磁場Ｍを低減できるので、第一電極１４５の発熱を抑制できる。結果として、無線給電に伴い電子キー１２に生じうる発熱を抑制できる。

磁性体１４７として用いられるフェライトは、加工容易性や耐錆性に優れ、安価である点などにおいて有利である。しかしながら、比透磁率が高く、高周波特性に優れた磁性材料であれば、磁性体１４７として利用可能である。そのような材料の例としては、酸化鉄が挙げられる。

図８は、図６における矢印VIII方向から見た第一電極１４５の外観の一例を示している。第一電極１４５は、スリット１４５ａを含んでいる。スリット１４５ａは、第一電極１４５を、互いに電気的に接続された複数の領域に区分している。

このような構成によれば、第一電極１４５がスリット１４５ａによって複数の領域に区分されることにより、無線給電により形成される磁場Ｍによって第一電極１４５に生じうる渦電流のループを小さくできるので、第一電極１４５の発熱を抑制できる。結果として、無線給電に伴い電子キー１２に生じうる発熱の抑制効果を高めることができる。

第一電極１４５に形成されるスリット１４５ａの数と形状は、区分される複数の領域が互いに電気的に接続されていれば適宜に定められうる。電子キー１２側の電極との導通に係る十分な接触面積を確保するという観点からは、スリット１４５ａの幅は狭い方が好ましい。他方、渦電流のループを小さくするという観点からは、スリット１４５ａにより区分される領域の面積は小さいほど好ましい。図９は、スリット１４５ａ同士の交差点１４５ｂを増やすことにより区分される領域の面積が小さくされた第一電極１４５の形状の別例を示している。

スリット１４５ａ同士の交差点１４５ｂは電子キー１２側の電極との導通に関与しないので、当該電極との接点を避けるように配置されることが好ましい。したがって、当該接点が第一電極１４５の中心に対向するように配置されている場合、交差点１４５ｂは、図９に例示されるような配置をとりうる。当該接点が第一電極１４５の中心を避けて対向するように配置されている場合、交差点１４５ｂは、図８に例示されるような配置をとりうる。

なお、第一電極１４５にスリット１４５ａが形成されることによって所望の発熱抑制効果が得られるのであれば、磁性体１４７は省略されうる。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。

上記の実施形態においては、筐体装置１３の第二コイル１３４が電子キー１２の第一コイル１４１を包囲するように配置されている。しかしながら、図７に例示される向きの磁場Ｍが得られるように第一コイル１４１への無線給電を遂行可能であれば、筐体１３１内における第二コイル１３４の配置は適宜に変更されうる。

上記の実施形態においては、制御装置３１と電子キー１２との間で行なわれる第一無線通信は、異なる周波数帯を使用している。しかしながら、第一無線通信は、同一の周波数帯を用いる適宜の無線通信規格に基づいて行なわれうる。

上記の実施形態においては、モバイル装置１１と筐体装置１３の通信部１３３との間で行なわれる第二無線通信は、短距離無線通信である。この場合、車室３３内に設置される筐体装置１３の配置自由度を高めることができる。しかしながら、第二無線通信は、近接無線通信であってもよい。

本開示に係る遠隔制御システム１０は、他の移動体にも適用されうる。その他の移動体の例としては、鉄道、航空機、船舶などが挙げられる。当該移動体は、運転者を必要としなくてもよい。電子キー１２により遠隔制御される被制御装置の種別は、移動体の仕様に応じて適宜に定められる。

上記の実施形態においては、施解錠装置３２により施解錠される開閉体として車室３３を開閉するドア３４が例示されている。ドア３４の形態は、図１に例示されるようなヒンジドアであってもよいし、スライドドアであってもよい。車室３３を開閉する開閉体は、サンルーフを含みうる。車両３０に搭載される開閉体は、トランクやボンネットを含みうる。この場合、トランクやボンネットにより開閉される空間に筐体装置１３が配置されてもよい。

施解錠装置により施解錠される開閉体は、必ずしも移動体に搭載されることを要しない。住宅や施設における扉や窓もまた開閉体の一例になりうる。電子キー１２により遠隔制御される被制御装置の種別は、当該住宅や施設の仕様に応じて適宜に定められる。

受電装置１４の第一コイル１４１への無線給電は、筐体装置１３に搭載された第二コイル１３４によって行なわれることを要しない。第一コイル１４１の内部を軸心１４１ａに沿って第一電極１４５へ向かう磁場が得られるのであれば、適宜の無線給電装置が使用されうる。

以下に列挙する構成もまた、実施態様例として本開示の一部を構成する。

（１）：無線通信に基づき被制御装置を制御する携帯通信装置に搭載される受電装置であって、
コイルと、
前記コイルの軸心と交差する方向に沿って延びており、前記コイルと電気的に接続されている電極と、
電磁誘導により前記コイルに生じた電圧を前記通信装置に供給する回路部と、
前記電極と前記コイルの間に配置されており、かつ前記コイルの軸心と交差する方向に沿って延びている磁性体と、
を備えている、
受電装置。

（２）：前記磁性体は、フェライトである、（１）に記載の受電装置。

（３）：前記電極は、スリットによって複数の領域に区分されており、当該複数の領域同士は、電気的に接続されている、（１）または（２）に記載の受電装置。

（４）：前記スリットは、交差する複数のスリットを含んでおり、前記複数のスリット同士の交差点は、前記携帯通信装置に設けられた電極と前記電極との接点を避ける位置に配置されている、（３）に記載の受電装置。

（５）：無線通信に基づき被制御装置を制御する携帯通信装置に搭載される受電装置であって、
コイルと、
前記コイルの軸心と交差する方向に沿って延びており、前記コイルと電気的に接続されている電極と、
電磁誘導により前記コイルに生じた電圧を前記携帯通信装置に供給する回路部と、
を備えており、
前記電極は、スリットによって複数の領域に区分されており、当該複数の領域同士は、電気的に接続されている、
受電装置。

（６）：前記スリットは、交差する複数のスリットを含んでおり、前記複数のスリット同士の交差点は、前記携帯通信装置に設けられた電極と前記電極との接点を避ける位置に配置されている、（５）に記載の受電装置。

（７）：（１）から（６）のいずれかに記載の受電装置が搭載されている、携帯通信装置。

（８）：前記被制御装置は、開閉体を施解錠する施解錠装置を含んでいる、（７）に記載の携帯通信装置。

（９）：前記開閉体は、移動体に搭載されている、（８）に記載の携帯通信装置。

１２：電子キー、１４：受電装置、１４１：第一コイル、１４１ａ：軸心、１４２：回路部、１４５：第一電極、１４５ａ：スリット、１４５ｂ：交差点、１４８：磁性体、３０：車両、３２：施解錠装置、３４：ドア

Claims (9)

1. 無線通信に基づき被制御装置を制御する携帯通信装置に搭載される受電装置であって、
   コイルと、
   前記コイルの軸心と交差する方向に沿って延びており、前記コイルと電気的に接続されている電極と、
   電磁誘導により前記コイルに生じた電圧を前記携帯通信装置に供給する回路部と、
   前記電極と前記コイルの間に配置されており、かつ前記コイルの軸心と交差する方向に沿って延びている磁性体と、
   を備えている、
   受電装置。
2. 前記磁性体は、フェライトである、
   請求項１に記載の受電装置。
3. 前記電極は、スリットによって複数の領域に区分されており、当該複数の領域同士は、電気的に接続されている、
   請求項１に記載の受電装置。
4. 前記スリットは、交差する複数のスリットを含んでおり、
   前記複数のスリット同士の交差点は、前記携帯通信装置に設けられた電極と前記電極との接点を避ける位置に配置されている、
   請求項３に記載の受電装置。
5. 無線通信に基づき被制御装置を制御する携帯通信装置に搭載される受電装置であって、
   コイルと、
   前記コイルの軸心と交差する方向に沿って延びており、前記コイルと電気的に接続されている電極と、
   電磁誘導により前記コイルに生じた電圧を前記携帯通信装置に供給する回路部と、
   を備えており、
   前記電極は、スリットによって複数の領域に区分されており、当該複数の領域同士は、電気的に接続されている、
   受電装置。
6. 前記スリットは、交差する複数のスリットを含んでおり、
   前記複数のスリット同士の交差点は、前記携帯通信装置に設けられた電極と前記電極との接点を避ける位置に配置されている、
   請求項５に記載の受電装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の受電装置が搭載されている、
   携帯通信装置。
8. 前記被制御装置は、開閉体を施解錠する施解錠装置を含んでいる、
   請求項７に記載の携帯通信装置。
9. 前記開閉体は、移動体に搭載されている、
   請求項８に記載の携帯通信装置。

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