JP5141285B2 - Non-contact charger - Google Patents
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Description
本発明は非接触充電装置に関し、特に、携帯電話機等の携帯端末装置を充電する際に充電ケーブルを用いずに非接触で充電可能な非接触充電装置に関する。 The present invention relates to a non-contact charging device, and more particularly to a non-contact charging device capable of charging in a non-contact manner without using a charging cable when charging a mobile terminal device such as a mobile phone.
従来、携帯電話機等の携帯端末装置の駆動電力としては、携帯端末装置に内蔵したバッテリが用いられる。このバッテリとしては、充電式のものが用いられることが多く、手軽に充電可能な充電装置の提供が望まれていた。 Conventionally, a battery built in a mobile terminal device is used as driving power for a mobile terminal device such as a mobile phone. As this battery, a rechargeable battery is often used, and it has been desired to provide a charging device that can be easily charged.
特許文献1には、電気自動車の充電を行う電気自動車用充電システムが開示されている。
しかしながら、上述の従来例では以下のような問題があった。 However, the above-described conventional example has the following problems.
すなわち特許文献1に記載のように、1次コイルと2次コイルとを用いて電磁誘導の原理により非接触で充電を行う方法はすでに知られていたものの、1次コイルと2次コイルとの位置関係によっては充電効率が低下してしまうという問題があった。
That is, as described in
特許文献1では、1次コイルを有するボディに、2次コイルの位置を検出するための磁気センサを設け、ボディごと移動させて、1次コイルと2次コイルとの位置関係を調整しようとしているものの、対象が自動車という特殊なものであり、汎用性がないものであった。
In
また、特許文献1では、1次コイルと磁気センサがボディに一体に設けられているため、1次コイルと磁気センサと位置関係を精密に取り付ける必要があり、製造工程が手間のかかるものとなるという問題もあった。
Moreover, in
本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、簡単な構成で携帯端末装置の非接触充電を効率よく行うことができる汎用性のある非接触充電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a versatile non-contact charging apparatus that can efficiently perform non-contact charging of a mobile terminal device with a simple configuration.
本発明は、充電対象のバッテリに電力供給する2次コイルを有する携帯端末装置と、電源により電界を発生させる1次コイルを有する非接触充電装置とを備え、前記1次コイルと前記2次コイルとの磁気結合により前記1次コイル側から前記2次コイル側へ電力伝送を行って前記バッテリを充電する非接触充電システムにおいて、前記1次コイルの位置および前記2次コイルの位置を検出するコイル位置検出手段を備えたことを特徴とする。 The present invention includes a portable terminal device having a secondary coil that supplies power to a battery to be charged, and a non-contact charging device having a primary coil that generates an electric field by a power source, and the primary coil and the secondary coil In the non-contact charging system for charging the battery by transmitting power from the primary coil side to the secondary coil side by magnetic coupling with the coil, the coil for detecting the position of the primary coil and the position of the secondary coil A position detecting means is provided.
また本発明は、前記コイル位置検出手段による検出結果に基づいて前記1次コイルと前記2次コイルとの相対位置を調節する位置制御手段をさらに備えたことを特徴とする。 The present invention is further characterized by further comprising position control means for adjusting a relative position between the primary coil and the secondary coil based on a detection result by the coil position detection means.
また本発明は、前記非接触充電装置が、前記コイル位置検出手段および前記位置制御手段を備えたことを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the non-contact charging apparatus includes the coil position detection unit and the position control unit.
また本発明は、充電対象のバッテリに電力供給する2次コイルを有する携帯端末装置において、前記2次コイルと前記バッテリとの間に、前記2次コイルの開放状態とバッテリへの接続状態とを切り替え可能なスイッチを設けたことを特徴とする。 In the portable terminal device having a secondary coil that supplies power to a battery to be charged, an open state of the secondary coil and a connection state to the battery are provided between the secondary coil and the battery. A switch that can be switched is provided.
また本発明は、電源により電界を発生させる1次コイルを有する非接触充電装置において、前記1次コイルの位置および充電対象のバッテリに電力供給する2次コイルの位置を検出するコイル位置検出手段と、前記コイル位置検出手段による検出結果に基づいて前記1次コイルと前記2次コイルとの相対位置を調節する位置制御手段を設けたことを特徴とする。 Further, the present invention provides a non-contact charging apparatus having a primary coil that generates an electric field by a power source, and a coil position detecting means for detecting the position of the primary coil and the position of a secondary coil that supplies power to a battery to be charged A position control means for adjusting a relative position between the primary coil and the secondary coil based on a detection result by the coil position detection means is provided.
また本発明は、充電対象のバッテリに電力供給する2次コイルを有携帯端末装置に非接触充電装置を用いて充電する充電方法において、前記携帯端末装置は、前記2次コイルと前記バッテリとの間に、前記2次コイルの開放状態とバッテリへの接続状態とを切り替え可能なスイッチを設け、前記非接触充電装置は、前記1次コイルの位置および前記2次コイルの位置を検出するコイル位置検出手段と、前記コイル位置検出手段による検出結果に基づいて前記1次コイルと前記2次コイルとを位置合わせするように相対位置を調節する位置制御手段を設け、前記スイッチにより前記開放状態にして前記コイル位置検出手段によって前記1次コイルの位置を検出し、前記スイッチにより前記2次コイルのバッテリへの接続状態にして前記コイル位置検出手段によって前記2次コイルの位置を検出し、該1次コイルおよび2次コイルの位置検出結果に基づいて前記位置制御手段が前記1次コイルの位置を移動させて前記1次コイルと前記2次コイルとを位置合わせして前記バッテリの充電を行うことを特徴とする。 The present invention also relates to a charging method for charging a portable terminal device with a secondary coil that supplies power to a battery to be charged using a non-contact charging device, wherein the portable terminal device includes: the secondary coil and the battery; A switch that can switch between an open state of the secondary coil and a connection state to the battery is provided in between, and the non-contact charging device detects a position of the primary coil and a position of the secondary coil. Detecting means and position control means for adjusting a relative position so as to align the primary coil and the secondary coil based on a detection result by the coil position detecting means; The position of the primary coil is detected by the coil position detecting means, and the secondary coil is connected to the battery by the switch and the coil position is set. The position of the secondary coil is detected by a detection means, and the position control means moves the position of the primary coil based on the position detection result of the primary coil and the secondary coil. The battery is charged by aligning with the next coil.
本発明によれば、簡単な構成で携帯端末装置の非接触充電を効率よく行うことができる汎用性のある非接触充電装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the versatile non-contact charging apparatus which can perform non-contact charge of a portable terminal device efficiently with simple structure can be provided.
また、本発明によれば、1次コイルおよび2次コイルの場所を検出し、コイル位置を合わせる機構を持つことによって、充電対象機器のデザインに関わらず、共用でき、かつ高効率な電力伝送が可能となる。 In addition, according to the present invention, by having a mechanism for detecting the location of the primary coil and the secondary coil and aligning the coil position, it can be shared regardless of the design of the device to be charged, and highly efficient power transmission can be achieved. It becomes possible.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明による非接触充電装置および携帯端末装置の一実施の形態の構成を示す概略側断面図である。 FIG. 1 is a schematic sectional side view showing a configuration of an embodiment of a non-contact charging device and a portable terminal device according to the present invention.
本実施の形態は、携帯電話機等の携帯端末装置10のバッテリ(図示せず)を充電するものであり、この携帯端末装置10を非接触充電装置20の上部に置くことによって非接触でバッテリの充電が行われる。
In the present embodiment, a battery (not shown) of a
図1に示すように、携帯端末装置10は、2次コイル2と、スイッチ6とを有して構成される。
As shown in FIG. 1, the
2次コイル2は、スイッチ6を介してバッテリに接続され、後述の非接触充電装置20の1次コイル1によって生じた電界を受けて電位を生じバッテリを充電する。
The
図2は、図1に示した非接触充電装置を上から見た状態を示す概略平断面図である。 FIG. 2 is a schematic plan cross-sectional view showing a state where the contactless charging apparatus shown in FIG. 1 is viewed from above.
図1および図2に示すように、非接触充電装置20は、1次コイル1と、位置検出コイル3と、位置制御部4と、可動部5とを有して構成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
1次コイル1は電源(図示せず)に接続され、電界を生じさせる。この1次コイル1は可動部5に搭載され、可動部5は、位置制御部4によって制御されて所定位置に移動(たとえば平面方向の移動)させられる。この可動部5の位置移動は既知の各種アクチュエータによって行うことができる。
The
位置検出コイル3は、1次コイル1の位置や2次コイル2の位置を検出し、位置制御部4はこの検出結果に基づいて可動部5を移動させる。
The
ところで、非接触充電においては、1次側と2次側のコイルの位置ズレにより、充電効率が下がってしまうという問題がある。このため、一次側と2次側との位置合わせを行う機構を有することが望ましい。しかしながら、携帯電話などの携帯端末装置においては、メーカーの違いなどにより各種機器が提供され、機器ごとにデザインが異なるため、携帯端末装置と充電装置とで形状によって位置合わせをすることが難しい。このため、従来、ユーザー自ら位置合わせを行わなくてはならないという課題があった。 By the way, in the non-contact charging, there is a problem that charging efficiency is lowered due to the positional deviation between the primary side and secondary side coils. For this reason, it is desirable to have a mechanism for aligning the primary side and the secondary side. However, in a mobile terminal device such as a mobile phone, various devices are provided depending on the manufacturer and the design is different for each device. Therefore, it is difficult to align the mobile terminal device and the charging device depending on the shape. For this reason, conventionally, there has been a problem that the user has to perform alignment himself.
また、携帯端末装置と充電装置とで形状によって位置を合わせる機構を設けた際は、その充電装置はその携帯端末装置専用のものとなってしまい、他の携帯端末装置の充電に共用できず、汎用性に欠けるという課題がある。 In addition, when a mechanism for aligning the positions of the mobile terminal device and the charging device according to the shape is provided, the charging device is dedicated to the mobile terminal device and cannot be shared for charging other mobile terminal devices. There is a problem of lack of versatility.
本実施の形態においては、上述のようにコイルの位置検出機能と、位置調整機構を設けることで、携帯端末装置のデザインに依存せずに、コイルの位置合わせを行うことができ、高効率の充電を行うことができる。 In the present embodiment, by providing the coil position detection function and the position adjustment mechanism as described above, the coil can be aligned without depending on the design of the mobile terminal device, and high efficiency. Charging can be performed.
位置検出コイル3は、1次コイル1の周囲に設けられている。本実施の形態では、位置検出コイル3は6個設けられているが、本発明はこれに限られるものではなく、位置特定をできるだけの複数個を設ければよい。複数の位置検出コイル3は、それぞれ位置制御部4に接続されている。
The
上述のように、2次コイル2には、スイッチ6が接続されており、このスイッチ6により開放(OPEN)状態とバッテリへの接続状態とを、切り替え可能に構成されている。
As described above, the
本実施の形態の動作をまず簡単に説明すると、非接触充電装置20の1次コイル1と、携帯端末装置20の2次コイル2とが接近した際、磁気結合により、1次側から2次側へ、電力供給が可能となる。電力供給が可能であることが確認されたら、2次側のスイッチ6がオフとなり、2次コイル2が開放状態となる。このとき1次側のみに電流が流れ、1次コイル1は周囲に設置した位置検出コイル3と磁気結合する。位置検出コイル3は位置制御部4に各々接続されており、それぞれの差分により1次コイル1の位置を検出する。続いて、2次コイル2に接続されているスイッチ6をオンとし、充電対象のバッテリと接続する。これにより、2次コイル2にも、電流が流れ、電界が発生する。このスイッチ6のオン時とオフ時との位置検出コイル3の検出結果の変化により、位置制御部4が2次コイル2の位置を確認する。位置制御部4は、それぞれ確認したコイル位置の差分を無くすように、可動部5を移動させる。これにより、可動部5に搭載された1次コイル1の位置が動き、2次コイル2と位置が合う。こうして、電力伝送効率を上げることができる。
First, the operation of the present embodiment will be briefly described. When the
続いて、この本実施の形態の動作をフローチャートを参照しながらさらに説明する。 Next, the operation of this embodiment will be further described with reference to a flowchart.
図3は、図1に示した本発明による非接触充電装置および携帯端末装置の動作を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing operations of the non-contact charging apparatus and the mobile terminal apparatus according to the present invention shown in FIG.
まず、スイッチ6は最初オンにしておき、1次コイル1に2次コイル2が近付いたことを検出し、充電開始の判断(A−1)とする。その後、2次側のスイッチ6がオフとなり(A−2)、2次コイル2が開放状態となる。
First, the
こうなると1次側のみに電流が流れ、1次コイル1は周囲に設置した位置検出コイル3と磁気結合する。位置検出コイル3は位置制御部4に各々接続されており、それぞれの差分により1次コイル1の位置を検出する(A−3、A−4)。
In this case, a current flows only on the primary side, and the
続いて、2次コイル2に接続されているスイッチ6をオンとし、充電対象のバッテリと接続する(A−5)。
Subsequently, the
これにより、2次コイル2にも、電流が流れ、電界が発生する。位置制御部4では、この状態での位置検出コイル3による検出結果を得る(A−6、A−7)。
As a result, a current also flows through the
続いて、このスイッチ6のオン時とオフ時との位置検出コイル3の検出結果の変化により、位置制御部4が2次コイル2の位置を確認する(A−8)。位置制御部4は、それぞれ確認したコイル位置の差分を無くすように、可動部5を移動させ、これにより、可動部5に搭載された1次コイル1の位置が動き、2次コイル2と位置が合う(A−9)。
Subsequently, the
この状態で携帯端末装置20のバッテリ充電が開始され(A−10)、満充電となったならば(A−11)、充電完了(A−12)とする。
In this state, the battery charging of the mobile
以上説明したように、本発明によれば、1次コイルおよび2次コイルの場所を検出し、コイル位置を合わせる機構を持つことによって、充電対象機器のデザインに関わらず、共用でき、かつ高効率な電力伝送が可能となる。 As described above, according to the present invention, by having a mechanism that detects the location of the primary coil and the secondary coil and aligns the coil position, it can be shared regardless of the design of the device to be charged and is highly efficient. Power transmission is possible.
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものでなく、携帯電話に限らず、あらゆる携帯端末装置にも適用可能である。 In addition, this invention is not limited to said embodiment, It is applicable not only to a mobile telephone but to all portable terminal devices.
1 1次コイル
2 2次コイル
3 位置検出コイル
4 位置制御部
5 可動部
6 スイッチ
10 携帯端末装置
20 非接触充電装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記1次コイルの位置および前記2次コイルの位置を検出するコイル位置検出手段を備えたことを特徴とする非接触充電システム。 A mobile terminal device having a secondary coil for supplying power to a battery to be charged and a non-contact charging device having a primary coil for generating an electric field by a power source, wherein the primary coil and the secondary coil are magnetically coupled. In the non-contact charging system for charging the battery by transmitting power from the primary coil side to the secondary coil side by:
A non-contact charging system comprising coil position detecting means for detecting the position of the primary coil and the position of the secondary coil.
前記2次コイルと前記バッテリとの間に、前記2次コイルの開放状態とバッテリへの接続状態とを切り替え可能なスイッチを設けたことを特徴とする携帯端末装置。 In a mobile terminal device having a secondary coil for supplying power to a battery to be charged,
A portable terminal device comprising a switch capable of switching between an open state of the secondary coil and a connection state to the battery between the secondary coil and the battery.
前記1次コイルの位置および充電対象のバッテリに電力供給する2次コイルの位置を検出するコイル位置検出手段と、前記コイル位置検出手段による検出結果に基づいて前記1次コイルと前記2次コイルとの相対位置を調節する位置制御手段を設けたことを特徴とする非接触充電装置。 In a non-contact charging apparatus having a primary coil that generates an electric field by a power source,
Coil position detection means for detecting the position of the primary coil and the position of a secondary coil for supplying power to the battery to be charged, and the primary coil and the secondary coil based on the detection result by the coil position detection means; A non-contact charging apparatus comprising a position control means for adjusting the relative position of the battery.
前記携帯端末装置は、前記2次コイルと前記バッテリとの間に、前記2次コイルの開放状態とバッテリへの接続状態とを切り替え可能なスイッチを設け、
前記非接触充電装置は、前記1次コイルの位置および前記2次コイルの位置を検出するコイル位置検出手段と、前記コイル位置検出手段による検出結果に基づいて前記1次コイルと前記2次コイルとを位置合わせするように相対位置を調節する位置制御手段を設け、
前記スイッチにより前記開放状態にして前記コイル位置検出手段によって前記1次コイルの位置を検出し、前記スイッチにより前記2次コイルのバッテリへの接続状態にして前記コイル位置検出手段によって前記2次コイルの位置を検出し、該1次コイルおよび2次コイルの位置検出結果に基づいて前記位置制御手段が前記1次コイルの位置を移動させて前記1次コイルと前記2次コイルとを位置合わせして前記バッテリの充電を行うことを特徴とする充電方法。 In a charging method for charging a secondary coil that supplies power to a battery to be charged to a portable terminal device using a non-contact charging device,
The portable terminal device is provided with a switch that can switch between an open state of the secondary coil and a connection state to the battery between the secondary coil and the battery,
The non-contact charging device includes: a coil position detecting unit that detects a position of the primary coil and a position of the secondary coil; and the primary coil and the secondary coil based on a detection result by the coil position detecting unit. Position control means for adjusting the relative position so as to align,
The position of the primary coil is detected by the coil position detection means with the switch in the open state, and the secondary coil is connected to the battery with the switch, and the secondary coil is detected by the coil position detection means. The position is detected, and the position control means moves the position of the primary coil based on the position detection result of the primary coil and the secondary coil to align the primary coil and the secondary coil. A charging method comprising charging the battery.
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