(57)【要約】【課題】ムービングコイル方式の送電器は、モーターなどの移動機構と、位置合わせの為の複雑なアルゴリズムが必要となる。マルチコイル方式の送電器は、複数の送電コイルを用いるので、構成が複雑になる。その結果、送電器の価格が高くなってしまうという問題があった。【解決手段】送電コイルを用いて電磁誘導により受電器に電力の供給を行なう送電器において、上面に載置面を有する本体と、該載置面上に配置され、該載置面上を移動可能なガイドバーと、を備えていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電コイルを用いて電磁誘導により受電器に電力の供給を行なう送電器において、
上面に載置面を有する本体と、
該載置面上に配置され、該載置面上を移動可能なガイドバーと、
を備えていることを特徴とする送電器。
【請求項２】
前記受電器から受信した信号強度に基づき、前記ガイドバーの最適位置を通知するための通知手段をさらに備えた、請求項１に記載の送電器。
【請求項３】
前記最適位置は、
前記ガイドバーとともに受電器を載置面上全体に移動させる第１のステップにより得られた受電器からの信号強度の最大値と、
前記ガイドバーとともに受電器を載置面上に移動させる第２のステップにより逐次得られる受電器から受信した信号強度とを、
比較することにより得られる請求項２に記載の送電器。
【請求項４】
前記ガイドバーは、前記載置面中心に向かって付勢する付勢部材を備えている請求項３に記載の送電器。
【請求項５】
前記載置面は傾斜している、請求項４に記載の送電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導を用いて受電器に非接触で電力を伝送する送電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの電子機器端末に対して、非接触で電力を伝送するワイヤレス充電が普及している。ワイヤレス充電は、送電器に内蔵された送電コイルと、電子機器端末などの受電器に内蔵された受電コイルとの間に電磁誘導を生じさせることにより、非接触で電力伝送を行う。受電コイルに伝送された電力は、整流回路を介して受電器に内蔵された二次電池などの負荷に供給される。
ワイヤレス充電は、送電器に受電器を載置するだけで充電することができ、電源コネクタを抜き差しする必要がないため便利である。さらに、充電するための電源コネクタを設ける必要がないため、受電器に防水機能や防塵機能を付加しやすいなどのメリットがある。
【０００３】
近年、一つの送電器で様々な受電器を充電できるようにする汎用のワイヤレス充電の規格、例えばＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）の規格（以降、ＷＰＣ規格と呼ぶ）が規格化されてきている。
一般的に、ワイヤレス充電は送電器から受電器への電力伝送の効率を向上させるため、送電コイルと受電コイルとの位置を正確に合わせる必要がある。受電器と送電器とが一対一である専用の送電器の場合には、送電器と受電器とが嵌合するような形状とすれば、位置合わせの必要はないが、汎用の送電器の場合には、様々な形状を有する多種多様な受電器に対して一つの送電器で対応しなければならない。これを実現するための方法として、受電コイルの位置を検出して、送電器に設けられた移動機構により、送電コイルを受電コイルの近くに移動させるムービングコイル方式や、送電コイルを一部が重なりあうようにタイル状に敷き並べ、受電コイルの近傍の送電コイルのみを駆動して電力伝送を行うマルチコイル方式等が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６３６６３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１０１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記したムービングコイル方式では、モーターなどの移動機構と、位置合わせの為の複雑なアルゴリズムが必要となる。また、マルチコイル方式では複数の送電コイルを用いるので、送電器の構成が複雑になる。その結果、送電器の価格が高くなってしまうという問題があった。この価格が高いということが汎用の送電器の普及の妨げになっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の送電器は、上記問題に鑑みなされたもので、上面に載置面を有する本体と、該載置面上に配置され、該載置面上を移動可能なガイドバーと、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の送電器は、簡素な構成で送電コイルと受電コイルの位置合わせを行い、部材コストを低減することができ、安価な送電器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の送電器の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の平面図と正面図である。
【図３】本発明の送電器の位置合わせのフローチャートである。
【図４】本発明の送電器の位置合わせの手順を説明する図である。
【図５】ガイドバーの位置に対する信号強度のグラフである。
【図６】本発明の送電器の第２の実施例を示す斜視図である。
【図７】本発明の送電器の第３の実施例を示す斜視図である。
【図８】本発明の送電器の第４の実施例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施例１）
以下、図１乃至図５を参照して本発明の送電器の第１の実施例を説明する。
図１は本発明の第１の実施例である送電器の使用状態を示す斜視図であり、図２（ａ）は送電器の平面図を示し、図２（ｂ）は正面図を示す。図１乃至図２に示すように送電器１０は、送電コイルを内蔵した本体２０とガイドバー３０を備える。
【００１０】
送電器１０の本体２０には、スイッチ６０が設けられると共に、上面には平坦で長方形の載置面２１が、両側面には溝２２が設けられる。載置面２１には送電器１０の状態を通知するためのＬＥＤ５０が設けられる。ガイドバー３０は、本体２０の載置面２１と側面を抱持することができる様にコの字形状に形成され、内側面の本体２０の両側面に設けられた溝２２と対向する位置に凸部３３が設けられる。このガイドバー３０は、凸部３３が本体２０の両側面に設けられた溝２２と勘合して、載置面２１上を移動することができる様に本体２０に取り付けられる。また、ガイドバー３０は、ガイドバー３０に設けられたネジ７０を用いることにより、本体２０に対して位置固定が可能となっている。
【００１１】
また、本体２０の内部には絶縁被膜された導線を渦巻き状に巻線した平面状の送電コイル４０が、載置面２１の中央に位置する様に内蔵されている。送電コイル４０は、表皮効果による抵抗値の増加を低減するために、絶縁被膜された複数の導線が縒り合わされているリッツ線を用いることが多い。この様に形成された送電器１０を用いて受電器８０に充電する場合、載置面２１に、受電コイル８１を内蔵した受電器８０が載置される。
【００１２】
この様な送電器１０では、受電コイルの位置を検出するために、送電器において受電器から送信された信号の強度が測定される。測定方法としては、ＷＰＣ規格に基づいた方法や、受電コイルからのエコー信号による方法などがある。
たとえば、ＷＰＣ規格に基づいた方法では、受電器の制御系の動作に必要な初期電力を送電器から受電器へ送電し、受電器は１００ｍｓ以内に、受電器の整流電圧値をデジタル化したデータを負荷変調し、これを信号強度として送電器へ向かって送信する。送電器から受電器へ間歇的に電力を送電することによって、受電器からの信号強度を連続的に受信することができ、これを測定する。また、たとえばエコー信号による方法では、送電コイル近傍に、受電器へパルス信号を間歇的に送信するための励振コイルを配置し、励振コイルによるパルス信号に対して受電コイルに誘導された電流により生じるエコー信号を信号強度として送電器が受信し、測定する。上記の方法に限らず、受電コイルの位置を検出するための信号強度の測定には、種々の方法が利用可能である。
【００１３】
以下、図３乃至図４を用いて位置合わせの手順を説明する。図３は、位置合わせの手順を示すフローチャートであり、図４はそれぞれの状態を説明する図である。図３において、送電コイル４０と受電コイル８１の位置は点線で示し、図１乃至図２に同様の部分については同じ番号を付し、その説明を省略する。
（１）図４（ａ）に示すように、通常動作モードで動作している送電器１０のガイドバー３０を載置面２１の一端Ａ側に移動し、ガイドバー３０と受電器８０とが接触した状態に配置する。このときのガイドバー３０の位置をｙ＝ｙ０とする。
（２）スイッチ６０を操作すると、送電器１０は、受電器８０からの信号強度を測定して最大値を更新し続けるピークホールドモードに動作を変更し、ＬＥＤ５０の点滅や点灯などで送電器１０の動作モードの変更を通知する。ピークホールドモードでは、信号強度Ｐを連続して測定し、信号強度Ｐがそれまでの信号強度の最大値Ｐｍａｘより大きい場合、信号強度Ｐを新たな信号強度の最大値Ｐｍａｘとし、信号強度の最大値Ｐｍａｘを更新し続ける。
（３）図４（ｂ）〜（ｃ）に示すように、ガイドバー３０と受電器８０とが接触した状態で、載置面２１の一端Ａ側から他端Ｂ側に向かってゆっくりと移動する。図４（ｂ）では送電コイル４０と受電コイル８１の位置が略一致した状態であり、この時のガイドバー３０の位置をｙ＝ｙ１とし、図４（ｃ）では図４（ｂ）の状態を通り過ぎて再びずれてしまった状態であり、この時のガイドバー３０の位置をｙ＝ｙ２とする。ガイドバー３０を他端Ｂ側まで移動すると信号強度の最大値Ｐｍａｘの最終値が得られる。
（４）再びスイッチ６０を操作すると、送電器１０は、コンペアモードに動作を変更し、ＬＥＤ５０の点滅や点灯などで送電器１０の動作モードの変更を通知する。コンペアモードもピークホールドモードと同様に、信号強度Ｐを連続して測定するが、信号強度の最大値Ｐｍａｘと、現在の信号強度Ｐとを比較する点がピークホールドモードとは異なる。
（５）図４（ｄ）に示すように、ガイドバー３０と受電器８０とが接触した状態で、今度は逆方向である他端Ｂ側から一端Ａ側にゆっくりと移動し、信号強度Ｐが信号強度の最大値Ｐｍａｘと略等しくなったときに、ＬＥＤ５０の点滅や点灯などで、ガイドバー３０の位置が最適位置にあることを通知する。ここで直ちに移動を停止してガイドバー３０の位置をネジ７０で固定する。
（６）再びスイッチ６０を操作すると、送電器は、通常動作モードに動作を変更し、ＬＥＤ５０の点滅や点灯などで送電器１０の動作モードの変更を通知する。
以上で位置合わせの手順が完了する。
【００１４】
図５は、ガイドバーの位置と信号強度を示すグラフである。図５において横軸はガイドバーの位置ｙ、縦軸は信号強度Ｐを示す。
図５より、ガイドバーの位置がｙ１のときに、信号強度の最大値Ｐｍａｘが得られることがわかるので、信号強度の最大値Ｐｍａｘが得られる位置ｙ１にガイドバーを移動すれば、送電コイルと受電コイルとの位置を略一致させることができる。
【００１５】
なお、上記した実施形態では、ガイドバーの移動する方向しか位置を合わせることができない。しかし、受電器は長方形であることが多く、受電器に内蔵された受電コイルの位置は設計の都合によって、長手の方向では必ずしも受電器の中央ではないが、短手の方向では空間上の制限で、受電器の中央からずれがあってもずれ量が限られている。このような受電器では、短手方向のずれが電力伝送の効率に与える影響は小さく、ガイドバーの移動方向を送電器の長手方向とし、長手方向の位置のみを調整を行うことによって、短手方向の位置調整を行なわなくても、受電コイルと送電コイルとを近づけることができ、電力を伝送することができる。
【００１６】
このように、ガイドバーとともに受電器を載置面上全体に移動して得られた信号強度の最大値と、再度、ガイドバーとともに受電器を載置面上に移動して逐次得られた信号強度とを、比較することにより、モーターなどの機構部品を使用しない簡素な構成で、送電コイルと受電コイルの位置合わせを行うことができる。その結果、安価な送電器とすることができる。上記した位置合わせは充電を行う度に行う必要はなく、別の種類の受電器を充電する最初の一回のみ行えば良い。
【００１７】
（実施例２）
第１の実施形態では、受電器がガイドバーの移動方向と直交する方向からずれる可能性がある。図６は第２の実施形態である送電器１１を示す斜視図である。図６に示すように、ガイドバー３１に、ガイドバー３１の移動方向と直交する方向の中心方向に受電器が位置するように付勢部材３５を設けている。このような構成とすることにより、受電器を載置面２１の中心に保持することができ、ガイドバーと直交する方向のずれを防止することができる。
【００１８】
なお、第２の実施形態でも、受電器の短手方向に対しては、受電コイルの位置は略中心に配置されていると考えられる。よって、ガイドバーの移動方向を、送電器の長手方向とし、長手方向の位置のみを調整を行い、短手方向の位置調整は受電器を短手方向の略中心に配置されるようするだけで、受電コイルと送電コイルとを第１の実施形態に比べてさらに近づけることができ、さらに効率よく電力を伝送することができる。
【００１９】
（実施例３〜実施例４）
第１の実施形態では、ガイドバーの位置をネジで固定するため、ガイドバーを動かすたびにネジを締めたり緩めたりする必要があり、手間がかかる。図７は第３の実施形態である送電器１２を示す斜視図である。図７に示すように、送電器１２は、ガイドバー３２の先端に設けられた腕部３４が、本体２１の長手両側面に設けられた波状部２３と当接することによって、ネジなどの固定具を使用しなくても、ガイドバー３２の位置を容易に固定することができる。
また、図８に示すように、載置面２０は傾斜させてもよい。図８は第４の実施形態である送電器１３を示す斜視図である。送電器１３は、載置面２１が傾斜しているので、受電器とガイドバー３１とを密着させた状態で容易に移動可能である。
【００２０】
なお、ＬＥＤとスイッチは、上記した実施例に限定されるものではない。配置する場所は載置面に限らず、スイッチを複数配置してもＬＥＤを複数配置してもよい。また、ＬＥＤの点滅や点灯の方法は、それぞれのモードの状態が分り易いように適宜変更してもよく、通常動作モードで充電状態を知らせるための表示と兼用してもよく、他の発光素子、音や振動を用いてもよく、ディスプレイに表示してもよい。
【符号の説明】
【００２１】
１０、１１、１２、１３  送電器
２０  本体
２１  載置面
２２  溝
２３  波状部
３０、３１、３２  ガイドバー
３３  凸部
３４  腕部
３５  付勢部材
４０  送電コイル
５０  ＬＥＤ
６０  スイッチ
７０  ネジ
８０  受電器
８１  受電コイル
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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