JPWO2014102883A1 - 携帯端末及びその非接触充電方法 - Google Patents

Abstract

非接触充電に関連する制約が緩和される携帯端末（１０、１１）及びその非接触充電方法が提供される。携帯端末（１０、１１）は、矩形板形状の筐体（２０）と、第１受電コイル（３１）と、第２受電コイル（３２）と、第３受電コイル（３３）と、第４受電コイル（３４）とを備える。第１受電コイル（３１）は、筐体（２０）の第１辺（２１）に配置される。第２受電コイル（３２）は、筐体２０の第２辺（２２）に配置される。第３受電コイル（３３）は、筐体（２０）の第３辺（２３）に配置される。第４受電コイル（３４）は筐体（２０）の第４辺（２４）に配置される。

Description

本発明は携帯端末及びその非接触充電方法に関する。

携帯端末は、内蔵されたバッテリから供給される電力により動作することが多い。携帯端末を充電するための様々な方法が提案されている。例えば、特許文献１は、使用者の利用状況に応じて充電時の姿勢を任意に選択することが可能な携帯端末を開示している。携帯端末は、充電器に着脱自在に設置され、充電器により支持される。携帯端末は、ディスプレイパネルと、ディスプレイパネルを前面側に露出させた状態で収容する筐体と、筐体の長手面側に配置された外部露出型の第１充電端子と、筐体の短手面側に配置された外部露出型の第２充電端子とを備える。携帯端末は、第１充電端子が充電器の充電コネクタに接触する横置き充電姿勢と、第２充電端子が充電コネクタに接触する縦置き充電姿勢とをとることができる。

上述したように携帯端末の充電端子が露出していると、携帯端末の防水設計及び防塵設計が困難である。更に、充電端子を充電器のコネクタに接触させるためには、携帯端末を充電器に設置するときの位置合わせを厳密に行う必要がある。このような問題点を解決可能な技術として電磁誘導方式による非接触充電が注目されている。電磁誘導方式による非接触充電を行うためには、携帯端末が備える受電コイルを充電器が備える送電コイルの近傍に配置することが実用的な電力伝送効率を達成する上で好ましい。例えば、携帯端末の受電コイルを充電器の送電コイルの近傍に配置するために、筐体の背面に受電コイルが配置された携帯端末を充電器の上に平置きする。

特開２０１２−４４７８３号公報

しかしながら、筐体の背面に受電コイルが配置された携帯端末では、携帯端末を充電器の上に立てた場合は送電コイルを高い位置に配置する必要があるという制約があった。

本発明は、このような問題点を解決するために、非接触充電に関連する制約が緩和される携帯端末及びその非接触充電方法を提供することを目的とする。

本発明による携帯端末は、矩形板形状の筐体と、前記筐体の第１辺に配置された第１受電コイルと、前記筐体の第２辺に配置された第２受電コイルと、前記筐体の第３辺に配置された第３受電コイルと、前記筐体の第４辺に配置された第４受電コイルとを具備する。

本発明による携帯端末の非接触充電方法は、携帯端末の矩形板形状の筐体の第１乃至第４辺にそれぞれ配置された第１乃至第４受電コイルの少なくとも一つにおいて電磁誘導により起電力を発生させ、前記起電力を用いて前記携帯端末のバッテリを充電する。

本発明により、非接触充電に関連する制約が緩和される携帯端末及びその非接触充電方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる携帯端末の概略図である。 実施の形態１にかかる携帯端末の回路ブロック図である。 実施の形態１にかかる携帯端末の充電時における縦置き姿勢を示す。 実施の形態１にかかる携帯端末の充電時における横置き姿勢を示す。 実施の形態１にかかる携帯端末の充電時における平置き姿勢を示す。 実施の形態１にかかる携帯端末の背面図である。 実施の形態２にかかる携帯端末の回路ブロック図である。 実施の形態２にかかる携帯端末の充電時における平置き姿勢を示す。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
図１を参照して、実施の形態１にかかる携帯端末１０を説明する。携帯端末１０は、例えば、タブレット端末、タブレットパーソナルコンピュータ、又は携帯電話機（例えば、スマートフォン）である。携帯端末１０は、矩形板形状の筐体２０と、受電コイル３１〜３４とを備える。受電コイル３１〜３４は、筐体２０に収容される。筐体２０は、辺２１〜２４を備える。辺２１〜２４は、矩形を形成する。辺２１及び２３は、矩形の長辺である。辺２２及び２４は、矩形の短辺である。受電コイル３１は辺２１に配置される。受電コイル３２は辺２２に配置される。受電コイル３３は辺２３に配置される。受電コイル３４は辺２４に配置される。

携帯端末１０を非接触充電するときは、受電コイル３１〜３４の少なくとも一つにおいて電磁誘導により起電力を発生させ、その起電力を用いて携帯端末１０のバッテリ（後述）を充電する。携帯端末１０の筐体２０の４つの辺２１〜２４にそれぞれ４つの受電コイル３１〜３４が配置されているため、携帯端末１０において非接触充電に関連する制約が緩和される。

次に、携帯端末１０及びその非接触充電方法を詳細に説明する。

図２を参照して、携帯端末１０は、バッテリ５２、ディスプレイ５３、処理装置５４、電源回路５１、合成ブリッジ回路５０、及び整流ブリッジ回路４１〜４４を備える。ディスプレイ５３は、例えば、タッチパネルディスプレイである。ディスプレイ５３は、その表示画面が筐体２０から露出するように、筐体２０に収容される。バッテリ５２、処理装置５４、電源回路５１、合成ブリッジ回路５０、及び整流ブリッジ回路４１〜４４は、筐体２０に収容される。電源回路５１は、バッテリ５２、ディスプレイ５３、処理装置５４、合成ブリッジ回路５０に接続される。受電コイル３１は、整流ブリッジ回路４１を介して合成ブリッジ回路５０に接続される。受電コイル３２は、整流ブリッジ回路４２を介して合成ブリッジ回路５０に接続される。受電コイル３３は、整流ブリッジ回路４３を介して合成ブリッジ回路５０に接続される。受電コイル３４は、整流ブリッジ回路４４を介して合成ブリッジ回路５０に接続される。電源回路５１は、バッテリ５２を充電する機能と、ディスプレイ５３及び処理装置５４に電力を供給する機能とを有する。処理装置５４は、ディスプレイ５３及び電源回路５１を制御する。携帯端末１０は、図示されない記憶装置及び無線通信装置を備えてもよい。この場合、電源回路５１は、記憶装置及び無線通信装置にも電力を供給する。

図３を参照して、携帯端末１０の筐体２０は、前面２０ａを備える。ディスプレイ５３は前面２０ａに配置される。筐体２０の辺２１及び２３は、ディスプレイ５３の表示画面の長辺に平行である。筐体２０の辺２２及び２４は、ディスプレイ５３の表示画面の短辺に平行である。携帯端末１０を立てた姿勢で非接触充電するための充電器７０は、送電コイル７１を備える。充電器７０の上面７０ａには、携帯端末１０を立てた姿勢で支持する支持部（不図示）が形成されている。充電器７０は、上面７０ａが概ね水平になるように設置される。

次に、携帯端末１０を縦置き姿勢で非接触充電する方法を説明する。ここで、縦置き姿勢とは、図３に示すように、筐体２０の短辺である辺２２及び２４が概ね水平となるように携帯端末１０が充電器７０の上に立てられた状態である。携帯端末１０を充電器７０を用いて充電するために、辺２４が下になるように携帯端末１０を充電器７０の上に立てる。このとき、受電コイル３４が送電コイル７１の近傍に配置される。充電器７０の支持部は、携帯端末１０を立てた状態（縦置き姿勢）で支持する。充電器７０の送電コイル７１は、受電コイル３４において電磁誘導により起電力を発生させる。受電コイル３４は、起電力を整流ブリッジ回路４４及び合成ブリッジ回路５０を介して電源回路５１に出力する。電源回路５１は、受電コイル３４から出力された電力を用いてバッテリ５２を充電する。ここで、整流ブリッジ回路４１〜４３は、受電コイル３４で発生した起電力が受電コイル３１〜３３に逆流することを防止する。

図４を参照して、携帯端末１０を横置き姿勢で非接触充電する方法を説明する。ここで、横置き姿勢とは、図４に示すように、筐体２０の長辺である辺２１及び２３が概ね水平となるように携帯端末１０が充電器７０の上に立てられた状態である。携帯端末１０を充電器７０を用いて充電するために、辺２３が下になるように携帯端末１０を充電器７０の上に立てる。このとき、受電コイル３３が送電コイル７１の近傍に配置される。充電器７０の支持部は、携帯端末１０を立てた状態（横置き姿勢）で支持する。充電器７０の送電コイル７１は、受電コイル３３において電磁誘導により起電力を発生させる。受電コイル３３は、起電力を整流ブリッジ回路４３及び合成ブリッジ回路５０を介して電源回路５１に出力する。電源回路５１は、受電コイル３３から出力された電力を用いてバッテリ５２を充電する。ここで、整流ブリッジ回路４１、４２、及び４４は、受電コイル３３で発生した起電力が受電コイル３１、３２、及び３４に逆流することを防止する。

図５を参照して、携帯端末１０の筐体２０は、背面２０ｂを備える。背面２０ｂは、前面２０ａの反対側に配置される。受電コイル３１〜３４は、筐体２０の６つの面から前面２０ａ及び背面２０ｂを除いた４つの側面にそれぞれ配置される。より具体的には、受電コイル３１〜３４は、筐体２０の４つの側面の内側において、これらの側面と略平行に配置される。受電コイル３１〜３４が細長形状の場合、受電コイル３１〜３４の長手方向がこれらの側面の長手方向と略平行である。受電コイル３１の軸は、受電コイル３１が配置される側面に略垂直である。言い換えると、受電コイル３１が渦巻きコイルである場合、受電コイル３１が配置される側面の法線方向から受電コイル３１の渦巻きパターンが見える。同様に、受電コイル３２〜３４の軸は、受電コイル３２〜３４が配置される側面にそれぞれ略垂直である。携帯端末１０を平置き姿勢で非接触充電するための充電器８０は、送電コイル８１を備える。充電器８０の上面８０ａは、平坦に形成されている。充電器８０は、上面８０ａが概ね水平になるように設置される。

次に、携帯端末１０を平置き姿勢で非接触充電する方法を説明する。ここで、平置き姿勢とは、図５に示すように、筐体２０の前面２０ａ及び背面２０ｂが概ね水平となるように携帯端末１０が充電器８０の上に設置された状態である。このとき、ディスプレイ５３の表示画面も概ね水平となる。携帯端末１０を充電器８０を用いて充電するために、背面２０ｂが下になるように携帯端末１０を充電器８０の上に平置きする。充電器８０の上面８０ａは、携帯端末１０を平置き状態（平置き姿勢）で支持する。ここで、上面８０ａが背面２０ｂと面接触する。充電器８０の送電コイル８１は、受電コイル３１〜３４において電磁誘導により起電力を発生させる。受電コイル３１は、起電力を整流ブリッジ回路４１を介して合成ブリッジ回路５０に出力する。受電コイル３２は、起電力を整流ブリッジ回路４２を介して合成ブリッジ回路５０に出力する。受電コイル３３は、起電力を整流ブリッジ回路４３を介して合成ブリッジ回路５０に出力する。受電コイル３４は、起電力を整流ブリッジ回路４４を介して合成ブリッジ回路５０に出力する。合成ブリッジ回路５０は、受電コイル３１〜３４から出力された電力を合成して合成電力を生成する。電源回路５１は、合成電力を用いてバッテリ５２を充電する。ここで、整流ブリッジ回路４１〜４４は、受電コイル３１〜３４のうちの一の受電コイルで発生した起電力が他の受電コイルに逆流することを防止する。

以下、携帯端末１０において非接触充電に関連する制約が緩和されていることを詳細に説明する。

携帯端末１０は、充電器７０又は８０により非接触充電されるため、充電器７０又は８０に対する厳密な位置合わせが必要ない。そのため、携帯端末１０はユーザビリティが優れている。携帯端末１０は、充電器７０又は８０により非接触充電されるため、防水設計及び防塵設計が容易である。携帯端末１０の筐体２０の４つの辺２１〜２４にそれぞれ４つの受電コイル３１〜３４が配置されているため、非接触充電を行う際の携帯端末１０の姿勢は、縦置き姿勢、横置き姿勢、及び平置き姿勢のいずれでもよい。縦置き姿勢、横置き姿勢、及び平置き姿勢のいずれの場合においても、ユーザは携帯端末１０の充電中にディスプレイ５３が表示する画像を見たりディスプレイ５３のタッチパネルを用いて入力操作を行ったりすることができる。したがって、携帯端末１０は、ユーザの利用シーンに応じてフレキシブルに対応できる。更に、様々なタイプの充電器を用いて携帯端末１０を非接触充電することが可能であり、充電器の設計自由度が高い。尚、受電コイル３１〜３４における起電力発生パターンは、携帯端末１０の姿勢や充電器のタイプによって異なる。合成ブリッジ回路５０及び整流ブリッジ回路４１〜４４は、様々な起電力発生パターンに対応した効率的な充電をアナログ回路により実現する。

また、それぞれの起電力発生パターンによって、携帯端末１０が有する表示部（例えば、ディスプレイ５３）に表示させる情報を切り替えるようにしても良い。例えば、縦置き姿勢の場合には充電中を示すマークや文字を姿勢に対応した表示とし、横置き姿勢の場合には縦置き姿勢とは異なるように横置きの姿勢に対応した表示とする。平置き姿勢の場合も平置き姿勢に対応した表示とする。このようにすることによって、携帯端末１０のユーザは直感的に充電状況を把握することができる。

縦置き姿勢及び横置き姿勢の場合、携帯端末１０が充電器７０の上に立てられるため、充電器７０の設置面積を小さくすることができる。この点は、携帯端末１０が備えるディスプレイ５３の画面サイズが大きい場合に特に有利である。縦置き姿勢及び横置き姿勢の場合、非接触電力伝送の伝送先である受電コイル３３又は３４が携帯端末１０の下端に配置される。そのため、送電コイル７１を高い位置に配置する必要がなく、充電器７０の高さを低くすることができる。したがって、充電器７０を小型化することができる。充電器７０は、縦置き姿勢及び横置き姿勢のどちらでも携帯端末１０を充電可能なドック型又はクレードル型の非接触充電器として実現できる。

平置き姿勢の場合、受電コイル３１〜３４と送電コイル８１との間の距離が大きい場合であっても、複数の受電コイル３１〜３４で発生した起電力を合成してバッテリ５２を充電することで、実用的な充電効率を達成することができる。平置き姿勢の場合、充電時における携帯端末１０及び充電器８０の全体の高さを低くすることができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる携帯端末１１及びその非接触充電方法を説明する。尚、以下において、実施の形態１にかかる携帯端末１０及びその非接触充電方法と共通する事項の説明を省略する。

図６を参照して、携帯端末１１は、携帯端末１０と同様に、筐体２０と、受電コイル３１〜３４とを備える。携帯端末１１は、筐体２０の背面２０ｂの中央に配置された受電コイル３５を更に備える。受電コイル３５は、筐体２０に収容される。

図７を参照して、携帯端末１１は、携帯端末１０と同様に、バッテリ５２、ディスプレイ５３、処理装置５４、電源回路５１、合成ブリッジ回路５０、及び整流ブリッジ回路４１〜４４を備える。携帯端末１１は、整流ブリッジ回路４５を更に備える。整流ブリッジ回路４５は、筐体２０に収容される。受電コイル３５は、整流ブリッジ回路４５を介して合成ブリッジ回路５０に接続される。尚、携帯端末１１を縦置き姿勢又は横置き姿勢で非接触充電する方法は、携帯端末１０を縦置き姿勢又は横置き姿勢で非接触充電する方法と同様である。

図８を参照して、携帯端末１１を平置き姿勢で非接触充電する方法を説明する。携帯端末１１を充電器８０を用いて充電するために、背面２０ｂが下になるように携帯端末１１を充電器８０の上に平置きする。このとき、受電コイル３５が送電コイル８１の近傍に配置される。充電器８０の上面８０ａは、携帯端末１１を平置き状態（平置き姿勢）で支持する。充電器８０の送電コイル８１は、受電コイル３１〜３５において電磁誘導により起電力を発生させる。受電コイル３１は、起電力を整流ブリッジ回路４１を介して合成ブリッジ回路５０に出力する。受電コイル３２は、起電力を整流ブリッジ回路４２を介して合成ブリッジ回路５０に出力する。受電コイル３３は、起電力を整流ブリッジ回路４３を介して合成ブリッジ回路５０に出力する。受電コイル３４は、起電力を整流ブリッジ回路４４を介して合成ブリッジ回路５０に出力する。受電コイル３５は、起電力を整流ブリッジ回路４５を介して合成ブリッジ回路５０に出力する。合成ブリッジ回路５０は、受電コイル３１〜３５から出力された電力を合成して合成電力を生成する。電源回路５１は、合成電力を用いてバッテリ５２を充電する。ここで、整流ブリッジ回路４１〜４５は、受電コイル３１〜３５のうちの一の受電コイルで発生した起電力が他の受電コイルに逆流することを防止する。

実施の形態２によれば、受電コイル３１〜３５で発生した起電力を合成してバッテリ５２を充電しており、且つ、携帯端末１１を充電器８０の上に平置きしたときに受電コイル３５が送電コイル８１の近傍に配置される。そのため、携帯端末１１を平置き姿勢で非接触充電する際の効率が向上する。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１０、１１ 携帯端末
２０ 筐体
２０ａ 前面
２０ｂ 背面
２１〜２４ 辺
３１〜３５ 受電コイル
４１〜４５ 整流ブリッジ回路
５０ 合成ブリッジ回路
５１ 電源回路
５２ バッテリ
５３ ディスプレイ
７０、８０ 充電器

Claims (8)

1. 矩形板形状の筐体と、
   前記筐体の第１辺に配置された第１受電コイルと、
   前記筐体の第２辺に配置された第２受電コイルと、
   前記筐体の第３辺に配置された第３受電コイルと、
   前記筐体の第４辺に配置された第４受電コイルと
   を具備する
   携帯端末。
2. 請求項１に記載の携帯端末であって、
   バッテリと、
   前記第１乃至第４受電コイルで発生する起電力を用いて前記バッテリを充電する電源回路と、
   前記電源回路に接続された合成ブリッジ回路と、
   第１乃至第４整流ブリッジ回路と
   を更に具備し、
   前記第１受電コイルは前記第１整流ブリッジ回路を介して前記合成ブリッジ回路に接続され、
   前記第２受電コイルは前記第２整流ブリッジ回路を介して前記合成ブリッジ回路に接続され、
   前記第３受電コイルは前記第３整流ブリッジ回路を介して前記合成ブリッジ回路に接続され、
   前記第４受電コイルは前記第４整流ブリッジ回路を介して前記合成ブリッジ回路に接続される
   携帯端末。
3. 請求項２に記載の携帯端末であって、
   前記筐体の前面に配置されたディスプレイと、
   前記筐体の背面に配置された第５受電コイルと、
   第５整流ブリッジ回路と
   を更に具備し、
   前記第５受電コイルは前記第５整流ブリッジ回路を介して前記合成ブリッジ回路に接続され、
   前記背面は前記前面の反対側に配置される
   携帯端末。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の携帯端末であって、
   充電中を示すマーク又は文字を前記第１乃至第４受電コイルの起電力発生パターンに対応して切り替えて表示する表示部を更に具備する
   携帯端末。
5. 携帯端末の矩形板形状の筐体の第１乃至第４辺にそれぞれ配置された第１乃至第４受電コイルの少なくとも一つにおいて電磁誘導により起電力を発生させ、
   前記起電力を用いて前記携帯端末のバッテリを充電する
   携帯端末の非接触充電方法。
6. 請求項５に記載の携帯端末の非接触充電方法であって、
   前記第１乃至第４辺のいずれか一つの辺が下になるように前記携帯端末を充電器の上に立て、
   前記充電器は前記携帯端末を立てた状態で支持し、
   前記充電器は、前記第１乃至第４受電コイルのうちの前記一つの辺に配置された受電コイルにおいて電磁誘導により起電力を発生させ、
   前記一つの辺に配置された前記受電コイルにおいて発生した前記起電力を用いて前記バッテリを充電する
   携帯端末の非接触充電方法。
7. 請求項５に記載の携帯端末の非接触充電方法であって、
   前記携帯端末を充電器の上に平置きし、
   前記充電器は、前記第１乃至第４受電コイルにおいて電磁誘導により起電力を発生させ、
   前記第１乃至第４受電コイルから第１乃至第４整流ブリッジ回路を介して出力された電力を合成して合成電力を生成し、
   前記合成電力を用いて前記バッテリを充電する
   携帯端末の非接触充電方法。
8. 請求項５に記載の携帯端末の非接触充電方法であって、
   前記筐体の背面が下になるように前記携帯端末を充電器の上に平置きし、
   前記充電器は、前記第１乃至第４受電コイル及び前記背面に配置された第５受電コイルにおいて電磁誘導により起電力を発生させ、
   前記第１乃至第５受電コイルから第１乃至第５整流ブリッジ回路を介して出力された電力を合成して合成電力を生成し、
   前記合成電力を用いて前記バッテリを充電する
   携帯端末の非接触充電方法。

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