(57)【要約】【課題】被充電装置を効率的に充電可能な範囲を拡張することのできる中継器及びこれを備えた非接触充電装置を提供する。【解決手段】中継器６は、センターコンソール２の設置凹部３に収容される態様で設置される装置本体５と携帯端末７との間に配置される。そして、中継器６は、携帯端末７が載置される表面２１ｂを有する中継ケース２１と、中継ケース２１の内部に設けられる中継コイルＬｃとを備える。【選択図】図２
2014079053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次コイルに交流電流が供給されることにより２次コイルが設けられた被充電装置に非接触で送電する非接触充電装置に用いられ、前記１次コイルが設けられた装置本体と前記被充電装置との間に配置される中継器において、
前記被充電装置が載置される載置面を有するケースと、
前記ケースの内部に設けられる中継コイルと、を備えたことを特徴とする中継器。
【請求項２】
１次コイルに交流電流が供給されることにより２次コイルが設けられた被充電装置に非接触で送電する非接触充電装置において、
前記１次コイルが設けられた装置本体と前記被充電装置との間に配置される中継器を備え、
前記中継器は、前記被充電装置が載置される載置面を有するケース、及び前記ケースの内部に設けられる中継コイルを有することを特徴とする非接触充電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の非接触充電装置において、
前記装置本体及び前記中継器は、設置対象に対して該設置対象に設けられた設置凹部内に収容される態様で設置されることを特徴とする非接触充電装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の非接触充電装置において、
前記装置本体は、前記１次コイルに交流電流を供給する外部電源との接続端子を有することを特徴とする非接触充電装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の非接触充電装置において、
前記中継器は、前記装置本体に対してスライド可能に形成されたことを特徴とする非接触充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中継器及びこれを備えた非接触充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触充電装置からその載置面上に載置された被充電装置へ非接触で送電を行うことで、被充電装置を充電する非接触充電システムがある（例えば、特許文献１，２）。具体的には、非接触充電装置には１次コイルが設けられ、被充電装置には２次コイルが設けられている。そして、１次コイルが励磁されて電波（電磁波）が放出されることにより、２次コイルに電力が誘起されて被充電装置に内蔵された二次電池が充電されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５５７３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５９１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、非接触充電装置の内部には、被充電装置が載置面上に載置されたか否かを検出するポーリング等の充電に関する制御を行う制御回路等が設けられる。そのため、非接触充電装置の内部には、１次コイル以外の部品を配置するスペースが必要となり、配置可能な１次コイルの数や大きさが制限されることになる。その結果、載置面上には、１次コイルから離れて電磁波の弱い位置が存在し、同位置に被充電装置（二次コイル）が配置されると、該被充電装置の充電を効率的に行うことができなくなるといった問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、被充電装置を効率的に充電可能な範囲を拡張することのできる中継器及びこれを備えた非接触充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、１次コイルに交流電流が供給されることにより２次コイルが設けられた被充電装置に非接触で送電する非接触充電装置に用いられ、前記１次コイルが設けられた装置本体と前記被充電装置との間に配置される中継器は、前記被充電装置が載置される載置面を有するケースと、前記ケースの内部に設けられる中継コイルと、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
また、上記課題を解決するために、１次コイルに交流電流が供給されることにより２次コイルが設けられた被充電装置に非接触で送電する非接触充電装置は、前記１次コイルが設けられた装置本体と前記被充電装置との間に配置される中継器を備え、前記中継器は、前記被充電装置が載置される載置面を有するケース、及び前記ケースの内部に設けられる中継コイルを有することを要旨とする。
【０００８】
上記各構成によれば、中継コイルは、１次コイルから放出される電磁波により電流を誘起して電磁波を放出する。そのため、中継ケース（中継器）の載置面上には、１次コイルから放出される電磁波、及び中継コイルから放出される電磁波が存在することになる。これにより、例えば１次コイルから放出される電磁波が弱い位置でも、中継コイルから放出される電磁波により同位置での電磁波の強さを確保することが可能になる。したがって、載置面上における１次コイルから離れた位置でも、被充電装置を効率的に充電することができる。つまり、被充電装置を効率的に充電可能な範囲を拡張することができる。
【０００９】
また上記非接触充電装置において、前記装置本体及び前記中継器は、設置対象に対して該設置対象に設けられた設置凹部内に収容される態様で設置されることが好ましい。
上記構成のように非接触充電装置が設置凹部内に収容される態様で設置される場合には、該設置凹部内でしか被充電装置を移動させることができなくなる。そのため、被充電装置の形状や２次コイルが設けられた位置等によっては、該被充電装置を１次コイルに近接した位置に配置することができなくなる虞がある。したがって、非接触充電装置が設置凹部内に収容される態様で設置される構成に対して、中継器を設けることで被充電装置を効率的に充電可能な範囲を拡張する効果は顕著なものとなる。
【００１０】
また上記非接触充電装置において、前記装置本体は、前記１次コイルに交流電流を供給する外部電源との接続端子を有することが好ましい。
上記構成によれば、装置本体に電源を内蔵する場合に比べ、非接触充電装置を小型化することができる。ここで、非接触充電装置が設置凹部内に収容される構成において、被充電装置の形状等に応じて装置本体を設置凹部内で移動させることで、１次コイルを該設置凹部内に配置された被充電装置の２次コイルに近接させて、被充電装置を効率的に充電することが考えられる。しかし、装置本体に接続端子が設けられる構成では、装置本体を移動させることで、該接続端子に過度な負荷が加わる虞がある。したがって、接続端子を有する装置本体が設置凹部内に収容される態様で設置される構成に対して、中継器を設けることで被充電装置を効率的に充電可能な範囲を拡張する効果は、特に顕著なものとなる。
【００１１】
また上記非接触充電装置において、前記中継器は、前記装置本体に対してスライド可能に形成されることが好ましい。
上記構成によれば、ケースをスライドさせることで効率的に充電可能な範囲を容易に変更することができる。そのため、中継コイルの位置が異なる複数種の中継器を用意しなくても、１つの中継器で、形状や２次コイルが設けられた位置等が異なる複数種の被充電装置を効率的に充電することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被充電装置を効率的に充電可能な範囲を拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】センターコンソールの設置凹部内に設置された非接触充電装置及び携帯端末の斜視図。
【図２】センターコンソールの設置凹部内に設けられた非接触充電装置及び携帯端末の平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】非接触充電装置及び携帯端末のブロック図。
【図５】非接触充電装置で別の携帯端末を充電する様子を示す動作説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、中継器及びこれを備えた非接触充電装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、非接触充電装置１は、車室内に設けられた設置対象としてのセンターコンソール２の設置凹部３内に収容される態様で設置されるものである。図２及び図３に示すように、非接触充電装置１は、装置本体５と、中継器６とを備えており、ユーザに所持される被充電装置としての携帯端末７を非接触で充電可能に構成されている。
【００１５】
詳述すると、設置凹部３は、長方形状の開口を有する穴状に形成されている。設置凹部３の内周面３ａには、その全周に亘って延びる挿入溝８が該設置凹部３の底面３ｂよりも開口側寄りの位置に形成されている。
【００１６】
装置本体５は、本体ケース１１と、本体ケース１１内部に設けられる複数の１次コイルＬ１とを備えている。本体ケース１１は、設置凹部３の開口形状と略同じ大きさの長方形箱状に形成されている。そして、本体ケース１１は、その裏面１１ａが設置凹部３の底面３ｂと接触するように固定されている。各１次コイルＬ１は、スパイラルコイルからなり、各軸線が本体ケース１１の表面１１ｂと略直交するように本体ケース１１の内部に設けられている。なお、本実施形態では、１次コイルＬ１は一箇所にまとめて配置されており、図２及び図３では、説明の便宜上、複数の１次コイルＬ１を模式的に１つの集合体として示している。
【００１７】
中継器６は、中継ケース２１と、中継ケース２１内部に設けられる複数の中継コイルＬｃとを備えている。中継ケース２１は、設置凹部３の開口形状（本体ケース１１）よりも大きく、かつ挿入溝８の底面がなす長方形よりも小さな長方形箱状に形成されている。そして、中継ケース２１は、その周縁部が挿入溝８内に挿入されるとともに、その裏面２１ａが本体ケース１１の表面１１ｂに接触するように設置凹部３内に収容されている。これにより、中継ケース２１（中継器６）は、本体ケース１１（装置本体５）に対してその表面１１ｂと平行にスライド可能となっている。なお、中継ケース２１の表面２１ｂには、中継ケース２１をスライドさせる際にユーザが把持するためのノブ２２が該中継ケース２１の一方の短辺側（図２及び図３中、左側）寄りの位置に形成されている。そして、中継ケース２１の表面２１ｂには、携帯端末７が載置されるようになっている。つまり、中継ケース２１の表面２１ｂが載置面に相当する。各２次コイルＬ２は、スパイラルコイルからなり、各軸線が中継ケース２１の裏面２１ａ及び表面２１ｂと略直交するように中継ケース２１の内部に設けられている。なお、本実施形態では、中継コイルＬｃは一箇所にまとめて配置されており、図２及び図３では、説明の便宜上、中継コイルＬｃを模式的に１つの集合体として示している。
【００１８】
一方、携帯端末７は、携帯ケース３１と、携帯ケース３１の内部に設けられた２次コイルＬ２とを備えている。携帯ケース３１は、設置凹部３の開口形状（本体ケース１１）よりも小さな長方形箱状に形成されている。なお、本実施形態の携帯ケース３１は、その長手方向長さが設置凹部３の短手方向の幅よりも長く設定されている。これにより、携帯端末７を設置凹部３内に収容可能な姿勢が制限されており、その表示ディスプレイ３２が上を向く姿勢では、２次コイルＬ２が１次コイルＬ１と対向するように携帯端末７を設置凹部３内に配置することができなくなっている。
【００１９】
次に、非接触充電装置及び携帯端末の電気的構成について説明する。
図４に示すように、装置本体５は、上記１次コイルＬ１と、それと同数の励磁回路１２と、制御回路１３と、接続端子１４とを備えている。各１次コイルＬ１は対応する励磁回路１２に接続されている。各励磁回路１２は、接続端子１４を介して非接触充電装置１の外部に設けられた外部電源Ｂに接続されている。そして、制御回路１３は、外部電源Ｂから励磁回路１２を通じて１次コイルＬ１に交流電流を供給する。これにより、１次コイルＬ１は励磁されて、電波（電磁波）を放出する。
【００２０】
中継器６は、上記中継コイルＬｃと、それと同数のコンデンサＣとを備えている。各中継コイルＬｃと各コンデンサＣとは並列に接続されている。これにより、中継コイルＬｃの共振周波数が調整されている。
【００２１】
携帯端末７は、上記２次コイルＬ２と、整流回路３３と、コンバータ３４と、バッテリ（二次電池）３５と、負荷変調回路３６とを備えている。整流回路３３は、１次コイルＬ１又は中継コイルＬｃから放出された電磁波により２次コイルＬ２に誘起された交流電流を直流電流に変換し、その変換した電流をコンバータ３４に出力する。そして、コンバータ３４は、電力を降圧又は昇圧して、その電力をバッテリ３５に供給し、バッテリ３５を充電する。
【００２２】
次に、本実施形態の非接触充電装置による携帯端末の充電（作用）について説明する。
中継ケース２１の表面（載置面）２１ｂに携帯端末７が載置されて１次コイルＬ１が励磁されると、中継コイルＬｃは、１次コイルＬ１から放出される電磁波により電流を誘起して電磁波を放出する（電磁誘導）。つまり、表面２１ｂ上には、１次コイルＬ１から放出される電磁波、及び中継コイルＬｃから放出される電磁波が存在することになる。そして、１次コイルＬ１から放出される電磁波は、表面２１ｂにおける該１次コイルＬ１と対向する位置で強くなり、同位置に携帯端末７の２次コイルＬ２が載置されると、効率的な充電が可能になる。同様に、中継コイルＬｃから放出される電磁波は、該中継コイルＬｃと対向する位置で強くなり、同位置に携帯端末７の２次コイルＬ２が載置されると、効率的な充電が可能になる。したがって、中継器６を設けることにより、携帯端末７を装置本体５の表面１１ｂに直接載置する場合に比べ、携帯端末７を効率的に充電可能な範囲が広がる。そのため、例えば図２に示すように携帯端末７が設置凹部３に対して比較的大きく、２次コイルＬ２が１次コイルＬ１と対向するように携帯端末７を設置凹部３内に置くことができない場合でも、中継コイルＬｃから放出される電磁波により携帯端末７を効率的に充電することができる。
【００２３】
また、設置凹部３内（装置本体５の表面１１ｂ上）での中継コイルＬｃの位置は、ユーザがノブ２２を把持して中継器６を装置本体５に対してスライドさせることで変更される。これにより、図５に示すように、携帯ケース３１の形状及び２次コイルＬ２の配置された位置が異なる携帯端末７´であっても、該携帯端末７´に合わせて中継器６をスライドさせることで、中継コイルＬｃが２次コイルＬ２と対向し、効率的な充電が可能になる。
【００２４】
なお、非接触充電装置１は、携帯端末７の充電を開始するのに先立って、中継ケース２１（中継器６）の表面２１ｂに携帯端末７が設置されているか否かを判断するためにポーリングを行う。具体的には、制御回路１３は、間欠的に１次コイルＬ１に交流電流を供給することで１次コイルＬ１を励磁する。これにより、１次コイルＬ１からはポーリング信号（電波）が送信される。
【００２５】
携帯端末７の負荷変調回路３６は、１次コイルＬ１からのポーリング信号を、２次コイルＬ２を通じて、又は中継コイルＬｃ及び２次コイルＬ２を通じて受けると負荷変調を行う。詳しくは、負荷変調回路３６は、ポーリング信号を受信したとき、２次コイルＬ２に負荷（図示略）を接続した接続状態と、２次コイルＬ２に負荷を接続しない非接続状態との間で切り替える。この接続状態にあるとき、２次コイルＬ２と磁気結合する１次コイルＬ１から見たインピーダンスが非接続状態よりも増加するため、１次コイルＬ１に供給される電流が変化する。そして、制御回路１３は、この電流の変化を通じて中継ケース２１の表面２１ｂに携帯端末７が載置されているか否かを判断し、携帯端末７が載置されていると判断すると、連続的に１次コイルＬ１を励磁させて上記のように携帯端末７を充電する。
【００２６】
次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）中継コイルＬｃを有する中継器６を装置本体５と携帯端末７との間に配置したため、１次コイルＬ１から放出される電磁波、及び中継コイルＬｃから放出される電磁波が中継ケース２１の表面２１ｂ上にそれぞれ存在するようになり、上記のように効率的に充電可能な範囲を拡張することができる。
【００２７】
特に、本実施形態のように非接触充電装置１が設置凹部３内に収容される態様で設置される場合には、該設置凹部３内でしか携帯端末７を移動させることができなくなる。そのため、携帯端末７の形状や２次コイルが設けられた位置等によっては、該携帯端末７を１次コイルＬ１に近接した位置に配置することができなくなる虞がある。ここで、携帯端末７の形状等に応じて装置本体５を設置凹部３内で移動させることで、１次コイルＬ１を該設置凹部３内に配置された携帯端末７の２次コイルＬ２に近接させて、携帯端末７を効率的に充電することが考えられる。しかし、この場合には、装置本体５を移動させることで、接続端子１４に過度な負荷が加わる虞がある。したがって、本実施形態のように接続端子１４を有する装置本体５が設置凹部３内に収容される態様で設置される構成に対して、中継器６を設けることで携帯端末７を効率的に充電可能な範囲を拡張する効果は、特に顕著なものとなる。
【００２８】
（２）装置本体５に接続端子１４を設け、外部電源Ｂから１次コイルＬ１に交流電流を供給するようにしたため、装置本体５に電源を内蔵する場合に比べ、非接触充電装置１を小型化することができる。
【００２９】
（３）中継ケース２１を装置本体５に対してスライド可能に形成したため、中継ケース２１をスライドさせることで効率的に充電可能な範囲を容易に変更できる。そのため、中継コイルＬｃの位置が異なる複数種の中継器６を用意しなくても、１つの中継器６で、形状や２次コイルＬ２が設けられた位置等が異なる複数種の携帯端末７，７´を効率的に充電することができる。
【００３０】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、中継ケース２１を本体ケース１１に対してスライド可能に形成したが、これに限らず、中継ケース２１を本体ケース１１に対して固定されるように形成してもよい。この場合、携帯端末７の形状や２次コイルＬ２の位置等に応じて中継コイルＬｃが配置された複数種の中継器６を用意することで、形状等の異なる携帯端末７を効率的に充電することができる。なお、中継コイルＬｃが１次コイルＬ１と対向しないように中継ケース２１の内部に設けられることは言うまでもない。
【００３１】
・上記実施形態では、複数の中継コイルＬｃを一箇所にまとめて配置したが、これに限らず、例えば中継ケース２１の内部にまんべんなく配置したり、複数箇所にまとめて配置したりしてもよく、その配置態様は問わない。同様に、複数の１次コイルＬ１を本体ケース１１の内部の複数箇所にまとめて配置してもよく、その配置態様は問わない。
【００３２】
・上記実施形態では、装置本体５に外部電源Ｂとの接続端子１４を設けたが、これに限らず、例えば装置本体５に一次電池（乾電池等）を内蔵してもよい。
・上記実施形態では、非接触充電装置１は電磁誘導型であったが、磁界共鳴型であってもよい。
【００３３】
・上記各実施形態において、被充電装置は、携帯端末７に限定されず、携帯音楽プレーヤーやデジタルカメラ等でもよい。
・上記実施形態では、非接触充電装置１をセンターコンソール２に設置したが、これに限らず、例えばインストルメントパネル等の他の設置対象に設置してもよい。
【００３４】
・上記実施形態では、本発明を設置凹部３内に収容される態様で設置された非接触充電装置１に用いられる中継器６に適用したが、これに限らず、センターコンソール２等の設置対象の表面から突出する態様で設置された非接触充電装置に用いられる中継器６に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…非接触充電装置、２…センターコンソール、３…設置凹部、５…装置本体、６…中継器、７…携帯端末、１１…本体ケース、１１ａ，２１ａ…裏面、１１ｂ、２１ｂ…表面、１４…接続端子、２１…中継ケース、３１…携帯ケース、Ｂ…外部電源、Ｌ１…１次コイル、Ｌ２…２次コイル、Ｌｃ…中継コイル。
【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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