(57)【要約】【課題】無線電力受信装置への無線充電を行いながらも、充電中の無線電力受信装置の配置状態を自由に変えることのできる、車載用無線電力送信装置を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態による車載用無線電力送信装置は、第１連結部１１１を備えるサポート本体１１０、サポート本体１１０に連結され、車両の電源ジャックＰに接続されるように形成される接続ジャック１３０、及び第１連結部１１１に設けられ、接続ジャック１３０に電気的に接続される第１端子１５０を備えるサポートモジュール１００と、第１連結部１１１に回転可能に連結される第２連結部２１１を備える充電本体２１０、第２連結部２１１に設けられ、第１端子１５０に接続される第２端子２３０、及び第２端子２３０を介して接続ジャック１３０から入力される電力で無線電力信号を出力するように構成される出力ユニット２５０を備える充電モジュール２００とを含む。【選択図】図２
2014124080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１連結部を備えるサポート本体、前記サポート本体に連結され、車両の電源ジャックに接続されるように形成される接続ジャック、及び前記第１連結部に設けられ、前記接続ジャックに電気的に接続される第１端子を備えるサポートモジュールと、
前記第１連結部に回転可能に連結される第２連結部を備える充電本体、前記第２連結部に設けられ、前記第１端子に接続される第２端子、及び前記第２端子を介して前記接続ジャックから入力される電力で無線電力信号を出力するように構成される出力ユニットを備える充電モジュールと
を含む、車載用無線電力送信装置。
【請求項２】
前記第１連結部は、
半球状のヘッド部と、
前記ヘッド部から延設され、前記ヘッド部の最大断面積部より小さい断面積を有する首部と
を含む、請求項１に記載の車載用無線電力送信装置。
【請求項３】
前記第２連結部は、
前記ヘッド部を収容するように形成される半球状のリセス部と、
前記リセス部を囲むように突設され、前記首部に係止される係止部を備える側壁部と
を含む、請求項２に記載の車載用無線電力送信装置。
【請求項４】
前記第１端子は、
前記ヘッド部の自由端に形成される自由端子と、
前記ヘッド部の最大断面積部の周面に沿ってリング状に形成されるリング端子と
を含む、請求項３に記載の車載用無線電力送信装置。
【請求項５】
前記第２端子は、
前記リセス部の中央に形成され、前記自由端子に接続される中央端子と、
前記側壁部の内周面に周方向に形成され、前記リング端子に接続される内周端子と
を含む、請求項４に記載の車載用無線電力送信装置。
【請求項６】
前記側壁部は、外周面に形成される外周ネジ山をさらに備え、
前記第２連結部は、
中空部を備え、前記中空部に前記外周ネジ山と螺合される内周ネジ山が形成されるクランプ管をさらに含む、請求項５に記載の車載用無線電力送信装置。
【請求項７】
前記サポート本体は、
前記車両に支持される支持面を有する支持部と、
前記支持部から前記第１連結部まで延びる延設部と、
前記支持面に重なるように前記延設部に設けられ、シリコンプレート、及び前記シリコンプレートの一領域に設けられて前記シリコンプレートより摩擦係数の高い材質からなる強化プレートを備える取付パッドと
を含む、請求項１に記載の車載用無線電力送信装置。
【請求項８】
前記強化プレートは、円形リング状に形成されるスポンジ層を含む、請求項７に記載の車載用無線電力送信装置。
【請求項９】
前記充電本体は、
充電面と、
前記充電面の反対面であって前記第２連結部が設置される設置面とを含み、
前記出力ユニットは、前記充電面と前記設置面との間に配置され、前記充電面側に前記無線電力信号を出力するように構成される、請求項１に記載の車載用無線電力送信装置。
【請求項１０】
前記充電本体は、
前記充電面の側部から突設され、前記充電面に載置される無線電力受信装置を支持するように形成される支持ガードをさらに含む、請求項９に記載の車載用無線電力送信装置。
【請求項１１】
車両の電源ジャックに接続されるように構成されるサポートモジュールと、
前記サポートモジュールに対して相対位置を変化させることができるように連結され、前記サポートモジュールを介して入力される前記電源ジャックの電力で無線電力信号を出力するように構成される充電モジュールと
を含む、車載用無線電力送信装置。
【請求項１２】
前記サポートモジュールは、
第１連結部を備えるサポート本体、前記電源ジャックに接続されるように形成される接続ジャック、及び前記接続ジャックに電気的に接続される第１端子を備え、
前記充電モジュールは、
前記第１連結部に回転可能に連結される第２連結部を備える充電本体、前記第１端子に接続される第２端子、及び前記第２端子を介して入力される電力で前記無線電力信号を発生するように構成される出力ユニットを備える、請求項１１に記載の車載用無線電力送信装置。
【請求項１３】
前記第１連結部は、
半球状のヘッド部と、
前記ヘッド部から延設され、前記ヘッド部の最大断面積部より小さい断面積を有する首部と
を含む、請求項１２に記載の車載用無線電力送信装置。
【請求項１４】
前記第２連結部は、
前記ヘッド部を収容するように形成される半球状のリセス部と、
前記リセス部を囲むように突設され、前記首部に係止される係止部を備える側壁部と
を含む、請求項１３に記載の車載用無線電力送信装置。
【請求項１５】
前記第１端子が前記第１連結部に設けられ、
前記第２端子が前記第２連結部に設けられる、請求項１２に記載の車載用無線電力送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に装着されて使用される無線電力送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、移動通信端末機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などの携帯用電子機器には、再充電可能な二次電池がバッテリとして装着される。バッテリを充電するためには、家庭用商用電源を用いて携帯用電子機器のバッテリに電気エネルギーを供給する充電装置が必要である。
【０００３】
通常、充電装置及びバッテリには外部にそれぞれ別途の接触端子が構成されており、当該接触端子同士を接続することにより充電装置とバッテリとを電気的に接続する。しかしながら、このように接触端子が外部に突出している場合は、美観上好ましくないだけでなく、接触端子が外部の異物により汚染されて接触不良になりやすい。また、使用者の不注意でバッテリに短絡が発生したり湿気にさらされると、充電エネルギーが消耗しやすくなる。
【０００４】
このような接触式充電の代案として、充電装置の接触端子とバッテリの接触端子とが接触しない方式でバッテリが充電されるように電力伝達が無線で行われる無線電力充電システムが提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような無線電力充電システムは、通常、机やテーブルなどの上に載置されて使用されるが、車両内で使用されることもある。しかし、車両内では、携帯用電子機器の配置を変えなければならないことが多いため、無線電力送信装置に電力を安定して供給することが困難である。
【０００６】
本発明の目的は、無線電力受信装置への無線充電を行いながらも、充電中の無線電力受信装置の配置状態を自由に変えることのできる、車載用無線電力送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態による車載用無線電力送信装置は、第１連結部を備えるサポート本体、前記サポート本体に連結され、車両の電源ジャックに接続されるように形成される接続ジャック、及び前記第１連結部に設けられ、前記接続ジャックに電気的に接続される第１端子を備えるサポートモジュールと、前記第１連結部に回転可能に連結される第２連結部を備える充電本体、前記第２連結部に設けられ、前記第１端子に接続される第２端子、及び前記第２端子を介して前記接続ジャックから入力される電力で無線電力信号を出力するように構成される出力ユニットを備える充電モジュールとを含んでもよい。
【０００８】
ここで、前記第１連結部は、半球状のヘッド部と、前記ヘッド部から延設され、前記ヘッド部の最大断面積部より小さい断面積を有する首部とを含んでもよい。
【０００９】
ここで、前記第２連結部は、前記ヘッド部を収容するように形成される半球状のリセス部と、前記リセス部を囲むように突設され、前記首部に係止される係止部を備える側壁部とを含んでもよい。
【００１０】
ここで、前記第１端子は、前記ヘッド部の自由端に形成される自由端子と、前記ヘッド部の最大断面積部の周面に沿ってリング状に形成されるリング端子とを含んでもよい。
【００１１】
ここで、前記第２端子は、前記リセス部の中央に形成され、前記自由端子に接続される中央端子と、前記側壁部の内周面に周方向に形成され、前記リング端子に接続される内周端子とを含んでもよい。
【００１２】
ここで、前記側壁部は、外周面に形成される外周ネジ山をさらに備え、前記第２連結部は、中空部を備え、前記中空部に前記外周ネジ山と螺合される内周ネジ山が形成されるクランプ管をさらに含んでもよい。
【００１３】
ここで、前記サポート本体は、前記車両に支持される支持面を有する支持部と、前記支持部から前記第１連結部まで延びる延設部と、前記支持面に重なるように前記延設部に設けられ、シリコンプレート、及び前記シリコンプレートの一領域に設けられて前記シリコンプレートより摩擦係数の高い材質からなる強化プレートを備える取付パッドとを含んでもよい。
【００１４】
ここで、前記強化プレートは、円形リング状に形成されるスポンジ層を含んでもよい。
【００１５】
ここで、前記充電本体は、充電面と、前記充電面の反対面であって前記第２連結部が設置される設置面とを含み、前記出力ユニットは、前記充電面と前記設置面との間に配置され、前記充電面側に前記無線電力信号を出力するように構成されてもよい。
【００１６】
ここで、前記充電本体は、前記充電面の側部から突設され、前記充電面に載置される無線電力受信装置を支持するように形成される支持ガードをさらに含んでもよい。
【００１７】
本発明の他の実施形態による車載用無線電力送信装置は、車両の電源ジャックに接続されるように構成されるサポートモジュールと、前記サポートモジュールに対して相対位置を変化させることができるように連結され、前記サポートモジュールを介して入力される前記電源ジャックの電力で無線電力信号を出力するように構成される充電モジュールとを含んでもよい。
【００１８】
ここで、前記サポートモジュールは、第１連結部を備えるサポート本体、前記電源ジャックに接続されるように形成される接続ジャック、及び前記接続ジャックに電気的に接続される第１端子を備え、前記充電モジュールは、前記第１連結部に回転可能に連結される第２連結部を備える充電本体、前記第１端子に接続される第２端子、及び前記第２端子を介して入力される電力で前記無線電力信号を発生するように構成される出力ユニットを備える。
【００１９】
ここで、前記第１連結部は、半球状のヘッド部と、前記ヘッド部から延設され、前記ヘッド部の最大断面積部より小さい断面積を有する首部とを含んでもよい。
【００２０】
ここで、前記第２連結部は、前記ヘッド部を収容するように形成される半球状のリセス部と、前記リセス部を囲むように突設され、前記首部に係止される係止部を備える側壁部とを含んでもよい。
【００２１】
ここで、前記第１端子は前記第１連結部に設けられ、前記第２端子は前記第２連結部に設けられるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
前記のように構成される本発明による車載用無線電力送信装置によれば、無線電力受信装置への無線充電を行いながらも、充電中の無線電力受信装置の配置状態を自由に変えることができる。
【００２３】
これは、無線電力受信装置の配置の自由度を高め、使用者の受信装置活用の利便性を高める。また、無線電力送信装置への電力供給のための主電源として車両電源を使用するため、その活用中に電力供給が途絶えたり不安定になったりしない。
【００２４】
さらに、電力供給のためのケーブルが、無線電力受信装置ではなく、空間的に車両のダッシュボードに近い無線電力充電装置に接続されるため、ケーブルの長さが短くなり、よりきれいにまとめることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態による車載用無線電力送信装置の充電モジュールに無線電力受信装置が取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図２】図１の車載用無線電力送信装置の分解斜視図である。
【図３】図２のサポートモジュールの取付パッドを示す斜視図である。
【図４】図２の充電モジュールの出力ユニットと無線電力受信装置間の無線充電を説明するためのブロック構成図である。
【図５】本発明の一実施形態による無線電力送信装置から無線電力受信装置のバッテリセルモジュールまでの距離による充電効率を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態による無線電力送信装置から無線電力受信装置のバッテリセルモジュールまでの距離による充電効率を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態による無線電力送信装置から無線電力受信装置のバッテリセルモジュールまでの距離による充電効率を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態による無線電力送信装置から無線電力受信装置のバッテリセルモジュールまでの距離による充電効率を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態による無線電力送信装置から無線電力受信装置のバッテリセルモジュールまでの距離による充電効率を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態による無線電力送信装置から無線電力受信装置のバッテリセルモジュールまでの距離による充電効率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施形態による車載用無線電力送信装置について添付図面を参照して詳細に説明する。本明細書においては、異なる実施形態であっても同一又は類似の構成要素には同一又は類似の符号を付し、その説明は最初の説明を援用する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態による車載用無線電力送信装置１０の充電モジュール２００に無線電力受信装置３００が取り付けられた状態を示す斜視図である。
【００２８】
同図に示すように、車載用無線電力送信装置１０は、車両のダッシュボードＤ上に設置することができる。このために、車載用無線電力送信装置１０は、サポートモジュール１００と充電モジュール２００とを含んでもよい。
【００２９】
サポートモジュール１００は、ダッシュボードＤに支持される構成である。より具体的には、サポートモジュール１００は、サポート本体１１０と、接続ジャック１３０と、第１端子１５０（図２参照）とを含んでもよい。サポート本体１１０は、ダッシュボードＤに接触する部分（支持部１１５（図２参照））の断面積が相対的に大きく、充電モジュール２００に連結される部分の断面積が相対的に小さく形成されてもよい。接続ジャック１３０は、車両の電源ジャックＰに接続されて車両の電力の入力を受ける媒体である。接続ジャック１３０に接続された電線１３１は、サポート本体１１０内に延びる。第１端子１５０は、接続ジャック１３０を介して入力された電力を充電モジュール２００に伝達する媒体である。
【００３０】
充電モジュール２００は、サポートモジュール１００に連結され、無線電力受信装置３００の充電のための無線電力信号を出力する構成である。充電モジュール２００は、全体として直方体形状を有する。充電モジュール２００の主面が充電面２１０ａとなり、充電面２１０ａは、無線電力受信装置３００を取り付けることができるようになっている。充電モジュール２００は、充電面２１０ａの両側に形成された一対の支持ガード２１５を備えており、充電面２１０ａから無線電力受信装置３００が離脱しないようにする。一対の支持ガード２１５は、無線電力受信装置３００のサイズに応じて間隔を調整できるように形成される。ここで、無線電力受信装置３００は、例えば携帯電話や音楽再生機などの携帯用電子機器を含み、そのサイズが様々である。つまり、充電モジュール２００は、間隔を調整できる一対の支持ガード２１５を備えることにより、比較的サイズが小さい音楽再生機、それより大きい携帯電話、比較的サイズが大きいノートパッドなど、様々なサイズの無線電力受信装置３００に対応することができる。このような無線電力受信装置３００を無線充電するための構成については、図４を参照して後述する。
【００３１】
以下、図２を参照して、サポートモジュール１００及び充電モジュール２００についてより詳細に説明する。
【００３２】
図２は、図１の車載用無線電力送信装置１０の分解斜視図である。
【００３３】
同図を参照すると、サポートモジュール１００は、前述したように、サポート本体１１０と、接続ジャック１３０と、第１端子１５０とを含んでもよい。
【００３４】
サポート本体１１０は、第１連結部１１１と、支持部１１５と、延設部１１７とを含んでもよい。
【００３５】
第１連結部１１１は、延設部１１７の両端部のうち、支持部１１５が位置する一端部の反対側の他端部に位置する。第１連結部１１１は、充電モジュール２００との機械的連結のための構成である。より具体的には、第１連結部１１１は、ヘッド部１１２と首部１１３とを含んでもよい。ヘッド部１１２は、半球状に形成されてもよい。首部１１３は、ヘッド部１１２を延設部１１７に連結する部分であり、首部１１３の断面積は、ヘッド部１１２の最大断面積部（第１端子１５０のリング端子１５３が形成された部分）より小さい。
【００３６】
支持部１１５は、車両に支持される部分であって、サポート本体１１０のうち最も広い断面積を有するように形成されてもよい。支持部１１５は、車両に接触する平坦な面である支持面１１６（図３参照）を有するようにしてもよい。
【００３７】
延設部１１７は、支持部１１５から第１連結部１１１まで延びる部分である。延設部１１７の長さは、充電モジュール２００を車両のダッシュボードＤ（図１参照）から離隔させるべき間隔を考慮して決定される。延設部１１７には、取付パッド１１９（図３参照）をダッシュボードＤに取り付けるために取付パッド１１９の中央部を引っ張って真空を形成するための操作レバー１１８が備えられてもよい。本実施形態においては、操作レバー１１８がサポート本体１１０の高さ方向に配置された場合を例示するが、これに限定されるものではなく、操作レバー１１８はサポート本体１１０の他の方向、例えば水平方向に配置されてもよい。
【００３８】
接続ジャック１３０は、前述したように、車両の電力の供給を受けるための構成である。接続ジャック１３０は、電線１３１を介して延設部１１７に接続される。
【００３９】
第１端子１５０は、第１連結部１１１に設けられる。第１端子１５０は、電線１３１を介して接続ジャック１３０に電気的に接続される。第１端子１５０は、接続ジャック１３０を介して入力された電力を充電モジュール２００に伝達するためのものである。第１端子１５０は、自由端子１５１とリング端子１５３とを含んでもよい。自由端子１５１は、ヘッド部１１２の自由端に備えられ、円板状の金属で構成されてもよい。それに対して、リング端子１５３は、ヘッド部１１２の最大断面積部の周面に沿って設けられ、リング状の金属で構成されてもよい。本実施形態においては、第１端子１５０が第１連結部１１１に設けられた場合を例示するが、これに限定されるものではなく、第１端子１５０は他の構成に設けられてもよい。
【００４０】
充電モジュール２００は、充電本体２１０と、第２端子２３０と、出力ユニット２５０（図４を参照）とを含んでもよい。
【００４１】
充電本体２１０は、広い直方体形状を有するようにしてもよい。充電本体２１０は、充電面２１０ａ（図１参照）の反対面である設置面２１０ｂを含んでもよい。設置面２１０ｂには第２連結部２１１が形成される。第２連結部２１１は、サポートモジュール１００の第１連結部１１１と機械的に結合される構成である。このために、第２連結部２１１は、リセス部２１２と側壁部２１３とを含んでもよい。リセス部２１２は、ヘッド部１１２を収容するように半球状にリセスされて形成される。側壁部２１３は、リセス部２１２を囲むように設置面２１０ｂから突設される。側壁部２１３の内面には係止部２１３ａが形成され、側壁部２１３の外面には外周ネジ山２１３ｂが形成されるようにしてもよい。一対の支持ガード２１５は、充電本体２１０の側面から充電面２１０ａ（図１参照）を囲むように突設される。第２連結部２１１は、クランプ管２１７をさらに含んでもよい。クランプ管２１７は、中空部を有するパイプ状に形成される。クランプ管２１７の内周面には内周ネジ山２１８が形成され、クランプ管２１７の外周面には複数のリブ２１９が所定の間隔で形成されるようにしてもよい。
【００４２】
第２端子２３０は、サポートモジュール１００の第１端子１５０に電気的に接続される構成である。第２端子２３０は、中央端子２３１と内周端子２３３とを含んでもよい。中央端子２３１は、リセス部２１２の中央に形成され、円板状の金属で構成されてもよい。内周端子２３３は、側壁部２１３の内周面に周方向に形成され、全体としてリング状の金属で構成されてもよい。本実施形態においては、第２端子２３０が第２連結部２１１に設けられた場合を例示するが、これに限定されるものではなく、第２端子２３０は他の構成に設けられてもよい。例えば、第１連結部１１１と第２連結部２１１との機械的連結とは別に、第２端子２３０が第１端子１５０と直接電気的に接続されるようにしてもよい。
【００４３】
出力ユニット２５０は、充電本体２１０の充電面２１０ａと設置面２１０ｂとの間に位置し、第２端子２３０を介して入力される電力から無線電力信号を出力する構成である。ここで、出力ユニット２５０から出力される無線電力信号は、充電面２１０ａを通過して進む。
【００４４】
以下、図３を参照して、サポートモジュール１００の支持部１１５の支持面１１６に設けられた取付パッド１１９について説明する。
【００４５】
図３は、図２のサポートモジュール１００の取付パッド１１９を示す斜視図である。
【００４６】
同図に示すように、取付パッド１１９は、支持面１１６に取り付けることができるように、ほぼ平坦な構造を有する。本実施形態において、取付パッド１１９は、２層構造を有する。
【００４７】
具体的には、取付パッド１１９は、シリコンプレート１２０と、強化プレート１２１とを備える。
【００４８】
シリコンプレート１２０は、シリコン材からなり、支持面１１６の全体領域に対応する面積を有するようにしてもよい。本実施形態において、シリコンプレート１２０は、円板状の支持面１１６に対応して円板状に形成されてもよい。
【００４９】
強化プレート１２１は、シリコンプレート１２０の一領域に対応して備えられる。本実施形態において、強化プレート１２１は、円形リング状に形成されてもよい。強化プレート１２１は、シリコンプレート１２０より摩擦係数の高い材質からなるようにしてもよい。強化プレート１２１は、スポンジ材からなるようにしてもよい。前記スポンジとは、弾性を有する海綿状の多孔質物質をいい、主に合成樹脂で形成される。前記スポンジは、圧縮されたハードタイプのものであってもよい。
【００５０】
次に、図４を参照して、図２の充電モジュール２００の充電本体２１０内に設置される出力ユニット２５０、及び充電モジュール２００から無線電力信号が供給されて充電される無線電力受信装置３００について説明する。
【００５１】
図４は、図２の充電モジュール２００の出力ユニット２５０と無線電力受信装置３００間の無線充電を説明するためのブロック構成図である。
【００５２】
同図に示すように、本発明の一実施形態による無線電力充電システムは、車載用無線電力送信装置１０と無線電力受信装置３００とを含む。車載用無線電力送信装置１０が無線電力信号を電磁誘導方式で無線電力受信装置３００に送信すると、前記無線電力信号を受信した無線電力受信装置３００は、前記無線電力信号の電力により、バッテリを充電したり、無線電力受信装置３００に接続された電子機器に電源を供給する。
【００５３】
以下、車載用無線電力送信装置１０、具体的には充電モジュール２００の出力ユニット２５０と無線電力受信装置３００の動作関係について説明する。
【００５４】
出力ユニット２５０は、１次側コイル２５１と、送信制御部２５５と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６１とを含む。
【００５５】
１次側コイル２５１は、電力信号を電磁誘導方式で無線電力受信装置３００の２次側コイル３１０に送信するための装置であり、本実施形態においては、２つのコイル（第１コイル２５２及び第２コイル２５３）が適用される。
【００５６】
１次側コイル２５１を制御する送信制御部２５５は、オブジェクト感知部２５６、中央制御部２５７、スイッチング制御部２５８、駆動ドライバ２５９、及び直列共振型コンバータ２６０を含んでもよい。
【００５７】
オブジェクト感知部２５６は、１次側コイル２５１の負荷の変化を感知し、その負荷の変化が無線電力受信装置３００によるものであるか否かを判断する機能（すなわち、ＩＤ確認部としての機能）を果たすと共に、無線電力受信装置３００から受信した充電状態信号をフィルタリングして処理する機能を果たす。例えば、オブジェクト感知部２５６は、１次側コイル２５１から送信されたＩＤ呼出信号の応答信号であるＩＤ信号が受信されると、それをフィルタリングして処理する。また、充電中には、バッテリセルや充電電圧に関する情報を含む充電状態信号が受信されると、それをフィルタリングして処理する。
【００５８】
中央制御部２５７は、オブジェクト感知部２５６の判断結果を受けて確認し、１次側コイル２５１で受信されたＩＤ信号を分析し、１次側コイル２５１から無線電力信号を出力するための電力信号を駆動ドライバ２５９に送る役割を果たす。また、中央制御部２５７は、１次側コイル２５１で充電状態信号が受信されると、それに基づいて駆動ドライバ２５９を制御して無線電力信号を変更する機能を果たす。
【００５９】
スイッチング制御部２５８は、直列共振型コンバータ２６０と第１コイル２５２及び第２コイル２５３との間に位置するスイッチのスイッチング動作を制御する。本実施形態においては、２つのサブコイル（第１コイル２５２及び第２コイル２５３）が用いられるが、本発明は、これに限定されるものではなく、１つのコイルが適用されてもよい。１つのコイルが適用された場合、スイッチング制御部２５８は不要となる。
【００６０】
駆動ドライバ２５９は、中央制御部２５７の制御により、直列共振型コンバータ２６０の動作を制御する。
【００６１】
直列共振型コンバータ２６０は、駆動ドライバ２５９の制御により、出力する電力信号を発生するための出力電源を生成し、１次側コイル２５１に供給する。つまり、中央制御部２５７が、要求される電力値を有する電力信号の出力のための電力制御信号を駆動ドライバ２５９に送ると、駆動ドライバ２５９は、その電力制御信号に基づいて直列共振型コンバータ２６０の動作を制御し、直列共振型コンバータ２６０は、駆動ドライバ２５９の制御により、要求される電力値に対応する電力を１次側コイル２５１に出力して、要求される強度の無線電力信号が出力されるようにする。
【００６２】
直列共振型コンバータ２６０は、駆動ドライバ２５９の制御により、第１コイル２５２から第１オブジェクト感知信号を発生するための電源を供給し、第２コイル２５３から第２オブジェクト感知信号を発生するための電源を供給する役割を果たす。
【００６３】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２６１は、２２０Ｖ又は１１０Ｖの交流電源を所定電圧の直流電源に変換する装置であって、前述したように、中央制御部２５７の制御により、出力電圧値を変更する。
【００６４】
電力信号を受信して電力の供給を受ける無線電力受信装置３００は、前記受信した電力信号により誘導電力を生成する２次側コイル３１０と、前記誘導電力を整流する整流部３２０と、前記整流された電力で充電されるバッテリセルモジュール３３０と、２次側コイル３１０、整流部３２０、及びバッテリセルモジュール３３０を制御する受信制御部３４０とを含む。
【００６５】
２次側コイル３１０は、出力ユニット２５０の１次側コイル２５１から送信される無線電力信号を受信するための構成である。
【００６６】
整流部３２０は、２次側コイル３１０からの無線電力を直流電圧に整流し、充電開始までは充電電圧で充電状態を維持する。
【００６７】
バッテリセルモジュール３３０は、受信制御部３４０の制御により、整流部３２０からの直流電源により充電される充電対象である。一方、バッテリセルモジュール３３０は、過電圧及び過電流防止回路や温度感知回路などの保護回路を含み、さらに、バッテリセルの充電状態などの情報を収集及び処理する充電管理モジュールを含む。
【００６８】
受信制御部３４０は、整流部３２０で充電された電源の電流を制御してバッテリセルモジュール３３０に適切な電流が流れるようにする構成である。
【００６９】
一方、無線電力受信装置３００から送信される無線電力受信信号の検波のために、例えば３つのセンサが設けられてもよい。図示していないが、本発明の一実施形態によれば、駆動ドライバ２５９の直流電流を測定するための直流電流センサ、１次側コイル２５１の交流電流を測定するための交流電流センサ、及び１次側コイル２５１の交流電圧を測定するための交流電圧センサが設けられる。つまり、無線電力受信装置３００からの無線電力受信信号（ＩＤ信号及び充電状態信号を含む）が１次側コイル２５１で受信されると、それにより１次側コイル２５１での電流及び電圧と駆動ドライバ２５９での電流が変動し、それを前記交流電流センサ、交流電圧センサ、及び直流電流センサが感知する。本発明においては、３つのセンサを用いることにより、さらに正確な無線電力受信信号の受信を可能にする。すなわち、中央制御部２５７は、前記交流電流センサ、交流電圧センサ、及び直流電流センサからの信号が全てエラーの場合にのみエラー信号を発生し、少なくとも１つの信号が正常信号である場合はその正常信号に基づいて動作を制御する。もし、２つ以上の信号が正常信号である場合は、それらの電力レベルを測定し、そのうち最良の信号（電力レベルが最も高い信号）を選択し、その最良の信号を信号処理して無線受信信号を取得し、それにより無線電力送信を制御する。
【００７０】
以上のように３つのセンサを用いて検波することにより、充電中に無線電力受信装置３００の位置変動が発生しても、信頼性のある電力制御を行うことができる。
【００７１】
以下、図１〜図４を参照して、このように構成された本発明の一実施形態による車載用無線電力送信装置１０の動作を説明する。
【００７２】
まず、車載用無線電力送信装置１０の設置構造について説明する。
【００７３】
車載用無線電力送信装置１０のサポートモジュール１００は、取付パッド１１９によりダッシュボードＤに取り付けられる。サポート本体１１０は、ダッシュボードＤに取り付けられた取付パッド１１９により、ダッシュボードＤに強固に支持される。
【００７４】
このようなサポートモジュール１００に充電モジュール２００を連結する。これは、サポートモジュール１００の第１連結部１１１と充電モジュール２００の第２連結部２１１との締結により行われる。より具体的には、第１連結部１１１のヘッド部１１２が第２連結部２１１のリセス２１２内に収容され、第２連結部２１１の側壁部２１３の係止部２１３ａが第１連結部１１１のヘッド部１１２（具体的には、首部１１３につながる部分）に係止される。このようにしてサポートモジュール１００に充電モジュール２００が結合された状態で、充電モジュール２００を様々な方向に回転させることにより、充電モジュール２００の配置を変えることができる。つまり、車両利用者（運転者又は同乗者）の体型や好みに合わせて充電モジュール２００に載置された無線電力受信装置３００の角度を変え、様々な配置形態にすることができる。例えば、無線電力受信装置３００が携帯電話であり、そのディスプレイから映像を見る場合、利用者毎に希望の無線電力受信装置３００の配置形態が異なる。ここで、無線電力受信装置３００は、充電モジュール２００に備えられた一対の支持ガード２１５が間隔を調整できるようになっており、そのサイズに関係なく充電モジュール２００に安定して結合される。
【００７５】
一配置状態でサポートモジュール１００に充電モジュール２００を固定するためには、側壁部２１３の外周ネジ山２１３ｂにクランプ管２１７を締め付けることにより、側壁部２１３がヘッド部１１２の遊動を防止するようにクランプすればよい。クランプ管２１７を緩めて充電モジュール２００の位置や角度を調整できることはもちろんである。
【００７６】
次に、車載用無線電力送信装置１０の電気的接続関係及びそれによる無線電力受信装置３００への無線充電について説明する。
【００７７】
接続ジャック１３０は、車両の電源ジャックＰに接続されて車両の電力の供給を受ける。車両の電力は、接続ジャック１３０に接続された第１端子１５０に供給される。第１端子１５０の電力は、第１端子１５０に接続された第２端子２３０に供給される。前述したように、充電モジュール２００をサポートモジュール１００に対して様々な角度で回転させても、第１連結部１１１に設けられた第１端子１５０と第２連結部２１１に設けられた第２端子１３０とは常に通電状態にある。
【００７８】
第２端子２３０に供給された電力は、充電本体２１０内に設けられた出力ユニット２５０のＡＣ／ＤＣコンバータ２６１に供給される。ＡＣ／ＤＣコンバータ２６１に供給された電力は、出力ユニット２５０により、無線電力信号として充電面２１０ａを通過する方向に出力される。
【００７９】
前記無線電力信号を受信した無線電力受信装置３００は、図４を参照して説明したように、バッテリセルモジュール３３０を充電する。
【００８０】
以下、図５〜図１０を参照して、車載用無線電力送信装置１０への無線電力受信装置３００の取付位置の変化による充電方式について説明する。
【００８１】
車載用無線電力送信装置１０による無線電力受信装置３００の充電中に、車載用無線電力送信装置１０上の無線電力受信装置３００、具体的にはバッテリセルモジュール３３０が位置移動（無線電力受信装置３００のサイズの違いによる設定位置からの変化も含む）し、バッテリセルモジュール３３０に送信される電力が基準値より低くなることがある。このとき、無線電力受信装置３００は、これを補強して送信するように、車載用無線電力送信装置１０に信号を送信する。例えば、基準電圧を５Ｖ、基準偏差値を０．５Ｖと仮定する場合、無線電力受信装置３００は、バッテリセルモジュール３３０の移動により４．５Ｖより低い電圧の電力が受信されると、約０．５Ｖ昇圧された電力が送信されるように受信制御部３４０により発信信号を制御し、すると、車載用無線電力送信装置１０は、１次側コイル２５１の発信電力を０．５Ｖ昇圧して増強し、増強された誘導磁場が発生するようにする。ここで、車載用無線電力送信装置１０から送信される電力を増強する方式としては、発振周波数を変化させる方法がある。このように、本発明においては、車載用無線電力送信装置１０から送信される電力を変化させることができる。
【００８２】
一方、車載用無線電力送信装置１０からバッテリセルモジュール３３０までの距離による充電効率を図５〜図１０に示す。すなわち、図５〜図８は、バッテリセルモジュール３３０の２次側基準電力が約２．５Ｗの場合であって、バッテリセルモジュール３３０を水平方向及び垂直方向（上下方向）にそれぞれ−７ｍｍ〜７ｍｍ移動させ、車載用無線電力送信装置１０の１次側電力（Ｗ）、バッテリセルモジュール３３０の２次側電力（Ｗ）、効率（％）などを測定して示したものである。ここで、効率（％）とは、１次側入力電力に対する２次側出力電力の割合（（２次側電力／１次側電力）＊１００）をいう。
【００８３】
図５及び図７は、バッテリセルモジュール３３０の２次側電力が１〜２．２Ｗのグラフであり、車載用無線電力送信装置１０からバッテリセルモジュール３３０までの水平距離及び垂直距離が変化しても車載用無線電力送信装置１０での周波数を変化させることなく充電した場合の充電効率を示す。つまり、車載用無線電力送信装置１０に対してバッテリセルモジュール３３０を水平方向又は垂直方向に移動させた場合、車載用無線電力送信装置１０の充電面２１０ａの中心から遠ざかるほど、バッテリセルモジュール３３０の２次側電力が低くなり、効率も低くなることが分かる。
【００８４】
それに対して、図５及び図７と比較される図６及び図８は、それぞれバッテリセルモジュール３３０が車載用無線電力送信装置１０の充電面２１０ａから水平方向及び垂直方向に移動することにより、バッテリセルモジュール３３０での受信電力の変化に関する情報を受信し、車載用無線電力送信装置１０が周波数を変化させて電力を制御した場合であって、電力が安定して送信され、それにより、電力送信効率も良好であることが分かる。
【００８５】
そして、図９は水平方向の移動に関する効率グラフであり、図１０は上下方向の移動に関する効率グラフであり、周波数の変化がない場合（下方の白の菱形を結ぶ線、Ｆｉｘｅｄ  Ｐｏｗｅｒ）よりも、周波数を変化させた場合（上方の黒の四角形を結ぶ線、Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）の充電効率が良好であることが分かる。
【００８６】
本発明による車載用無線電力送信装置は、上記実施形態の構成と作動方式に限定されるものではなく、各実施形態の全部又は一部を選択的に組み合わせて構成することで様々に変形することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１００  サポートモジュール
１１０  サポート本体
１１１  第１連結部
１１５  支持部
１１６  支持面
１１７  延設部
１１９  取付パッド
１３０  接続ジャック
１５０  第１端子
２００  充電モジュール
２１０  充電本体
２１０ａ  充電面
２１０ｂ  設置面
２１１  第２連結部
２１５  支持ガード
２１７  クランプ管
２３０  第２端子
２５０  出力ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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