(57)【要約】【課題】給電及び通信を電波法等の法規認証不要な態様で実現可能にした非接触通電装置を提供する。【解決手段】非接触通電装置１は、可動物２に設けられたデバイス３に対し、給電及び通信の両方を実行する。デバイス３への給電は、支持体９側の第１コイル７と、可動物２側の第２コイル８との間の電磁誘導によって行う。また、デバイス３との通信は、可動物２及び支持体９の各々に設けた光通信部１７を通じて行う。光通信は、第１コイル７に設けられた光ガイド１３によって光経路が確保されている。第１コイル７は、投光された光が光ガイド１３に至り易くなるように粗に形成されている。【選択図】図１
2019030076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にコアが配置された第１コイルと、
可動物を支持する支持体側の電源を基に、前記第１コイルとの間の電磁誘導により、前記可動物に設けられたデバイスに非接触で電力を供給する第２コイルと、
前記可動物及びその支持体の一方に配設された投光部の光を、前記第１コイルの内部に形成された光ガイドを通じて、前記可動物及び前記支持体の他方に配設された受光部に至らせることにより、可動物側の前記デバイスと支持体側の通信制御部との間の通信を実行する光通信部とを備え、
前記第１コイルは、巻き方が粗に形成されている非接触通電装置。
【請求項２】
前記第１コイルよりも大径、かつコイル巻き方向の長さが短く形成された前記第２コイルは、前記第１コイルに外嵌され、
前記光ガイドは、前記第１コイルのコイル巻き方向に沿って延びるように前記コアに形成されたスリットに埋設されている
請求項１に記載の非接触通電装置。
【請求項３】
前記第１コイルの途中に接続されることにより、当該第１コイルを複数の分割コイルに分けるスイッチ部と、
複数の前記分割コイルを繋げる接続状態に前記スイッチ部を制御することにより、前記第１コイルを電力伝送用として作動させ、１つの前記分割コイルをアンテナ回路に接続する接続状態に前記スイッチ部を制御することにより、前記第１コイルの一部分を通信用のアンテナとして作動させるスイッチ制御部と
を備える請求項１又は２に記載の非接触通電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動物側のデバイスと支持体側とを非接触により通電する非接触通電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触の通信を通じて相手側に電力を伝送する非接触通電装置が周知である（特許文献１等参照）。特許文献１は、トランス構造の一対のコイルを有し、これらコイルを通じて電力を伝送して、相手側のデバイスに電力を供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６０９０９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、この種の非接触通電装置では、相手側のデバイスへの給電（電力伝送）のみならず、デバイスと各種データの通信を行いたいニーズがある。この場合、例えばデバイスに電力として伝送する波形にデータ信号を乗せる方法により、給電及び通信の両方を実現できる。しかし、通信は電波法等の法規に抵触するので、前述の方法を採用した場合には、通信を法規に満足させる必要が生じ、不便である。よって、給電及び通信を法規認証不要で実現できる技術の開発ニーズがあった。
【０００５】
本発明の目的は、給電及び通信を電波法等の法規認証不要な態様で実現可能にした非接触通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】
前記問題点を解決する非接触通電装置は、内部にコアが配置された第１コイルと、可動物を支持する支持体側の電源を基に、前記第１コイルとの間の電磁誘導により、前記可動物に設けられたデバイスに非接触で電力を供給する第２コイルと、前記可動物及びその支持体の一方に配設された投光部の光を、前記第１コイルの内部に形成された光ガイドを通じて、前記可動物及び前記支持体の他方に配設された受光部に至らせることにより、可動物側の前記デバイスと支持体側の通信制御部との間の通信を実行する光通信部とを備え、前記第１コイルは、巻き方が粗に形成されている。
【０００７】
本構成によれば、可動物に設けられたデバイスへの給電（電力伝送）は、第１コイル及び第２コイルの電磁誘導によって非接触により実行される。給電は通信ではないので、電波法等の法規要件には抵触しない。また、デバイスと通信制御部との間の通信は、光通信によって実行される。ところで、光通信は電波法等の法規の適用外である。このため、通信として光を使用すれば、電波法等の法規要件を考慮せずに済む。よって、給電及び通信を電波法等の法規認証不要な態様で実現することが可能となる。
【０００８】
前記非接触通電装置において、前記第１コイルよりも大径、かつコイル巻き方向の長さが短く形成された前記第２コイルは、前記第１コイルに外嵌され、前記光ガイドは、前記第１コイルのコイル巻き方向に沿って延びるように前記コアに形成されたスリットに埋設されていることが好ましい。この構成によれば、第２コイルを第１コイルに外嵌させる構造をとるので、第１コイル及び第２コイルを強い電磁誘導で結合させることが可能となる。また、光ガイドをスリットに埋設する取り付け状態をとるので、光ガイドが他の部品の邪魔にならずに済む。
【０００９】
前記非接触通電装置において、前記第１コイルの途中に接続されることにより、当該第１コイルを複数の分割コイルに分けるスイッチ部と、複数の前記分割コイルを繋げる接続状態に前記スイッチ部を制御することにより、前記第１コイルを電力伝送用として作動させ、１つの前記分割コイルをアンテナ回路に接続する接続状態に前記スイッチ部を制御することにより、前記第１コイルの一部分を通信用のアンテナとして作動させるスイッチ制御部とを備えることが好ましい。この構成によれば、デバイスへの給電に使用される第１コイルを、通信用のアンテナとしても共用することが可能となるので、部品点数の削減に有利となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、給電及び通信を電波法等の法規認証不要な態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の非接触通電装置の構成図。
【図２】第１コイル及びコアの部分拡大斜視図。
【図３】非接触通電装置の電気構成図。
【図４】非接触通電装置がデバイスを給電する場合の作動図。
【図５】可動物が移動した場合の非接触通電装置の作動図。
【図６】非接触通電装置の配置例を示す模式図。
【図７】第２実施形態の非接触通電装置の構成図。
【図８】第１コイルの一部分をアンテナとして用いるときの非接触通電装置の作動図。
【図９】別例の非接触通電装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、非接触通電装置の第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、非接触通電装置１は、所定の方向及び態様で作動する可動物２に設けられたデバイス３に対し、無線を通じて給電及び通信を実行する。本例の可動物２は、例えば上下方向（図１の矢印Ｒ方向）に往復動する物品であって、車両ドアに設けられたパワーウィンドウ装置によって開閉される窓ガラスであることが好ましい。デバイス３は、例えばユーザによる操作を検出するセンサ類であることが好ましい。
【００１３】
非接触通電装置１は、内部にコア６が配置された第１コイル７と、この第１コイル７との電磁誘導により電力を伝送する第２コイル８とを備える。このように、本例の非接触通電装置１は、可動物２を支持する支持体９側の電源１０の電圧を第１コイル７及び第２コイル８で変圧してデバイス３に供給するトランス構造をとる。第１コイル７は、可動物２の作動方向（上下方向）に沿ってコイルが巻かれることにより、同方向に沿い細長く形成されている。第２コイル８は、第１コイル７よりも大径、かつコイル巻き方向の長さが短く形成されている。第２コイル８は、第１コイル７に外嵌され、第１コイル７に対してコイル巻き方向に沿って相対移動可能に取り付けられている。第２コイル８は、支持体９側の電源１０を基に、第１コイル７との間の電磁誘導により、可動物２に設けられたデバイス３に非接触で電力を供給する。
【００１４】
非接触通電装置１は、可動物２側と支持体９側との間で通信される光の通路となる光ガイド１３を備える。本例の光ガイド１３は、第１コイル７の内部に形成され、本例の場合、第１コイル７のコイル巻き方向（図１の矢印Ｍ方向）に沿って延びるようにコア６に形成されたスリット１４に埋設されている。このように、光ガイド１３は、第１コイル７（第２コイル８）のコイル巻き方向に沿って延在するように配置されている。
【００１５】
非接触通電装置１は、可動物２及び支持体９の間で光による通信（データ通信）を実行する光通信部１７を備える。本例の光通信部１７は、コア６に設けられた光ガイド１３を光の経路として利用してデータ通信を実行する。光通信部１７は、可動物２に取り付けられたデバイス３と、デバイス３の作動を制御する通信制御部１８との間で、光によりデータ通信を実行する。本例の光通信部１７は、可動物２側（デバイス３側）に設けられた第１光通信部１７ａと、支持体９側に設けられた第２光通信部１７ｂとを備える。
【００１６】
光通信は、デバイス３及び通信制御部１８のどちらからでも相手側にデータを送信可能な双方向通信となっている。この場合、第１光通信部１７ａ及び第２光通信部１７ｂは、それぞれ投光部１９及び受光部２０備える。本例の場合、第１光通信部１７ａの投光部を「１９ａ」とし、受光部を「２０ａ」とし、第２光通信部１７ｂの投光部を「１９ｂ」とし、受光部を「２０ｂ」とする。
【００１７】
図２に示すように、第１コイル７は、コイルの巻き方が粗に形成されることにより、コイル巻線間に隙間Ｗが形成されている。第１コイル７を粗に形成するのは、光通信でやり取りされる光を、第１コイル７の内外に通過させるためである。このように、本例の光通信部１７は、可動物２及びその支持体９の一方に配設された投光部１９の光を、コア６に設けられた光ガイド１３と、巻き方が粗に形成された第１コイル７の隙間Ｗとを通じて、可動物２及び支持体９の他方に形成された受光部２０に至らせることにより、デバイス３と通信制御部１８との間の通信を実行する。
【００１８】
図３に示すように、電源１０は、直流電圧を出力するＤＣ電源２２と、ＤＣ電源２２の直流電圧を交流電圧に変換するコンバータ２３とを備える。ＤＣ電源２２は、例えば車両バッテリであることが好ましい。ＤＣ電源２２は、コンバータ２３を通じて変換した交流電圧を第１コイル７に供給することにより、第１コイル７及び第２コイル８の間に電磁誘導を生じさせ、この電磁誘導に基づく電圧を可動物２のデバイス３に供給する。
【００１９】
デバイス３は、例えば物理変化量を検出して電気信号に変換出力するセンサ部２４と、第１コイル７及び第２コイル８の間の電磁誘導により生じた電圧を整流してセンサ部２４に供給する整流回路２５とを備える。センサ部２４は、例えばユーザによる窓ガラスのタッチ操作を検出する静電容量センサであることが好ましい。
【００２０】
次に、図４〜図６を用いて、本実施例の非接触通電装置１の作用及び効果を説明する。
図４に示すように、電源１０から第１コイル７に電圧Ｖｃが印加されると、第１コイル７及び第２コイル８の間で電磁誘導が発生し、第２コイル８に電流が流れる。この第２コイル８に流れた電流は、整流回路２５で整流され、センサ部２４に入力される。これにより、センサ部２４（例えば静電容量センサ）に電圧がかかり、センサ部２４での操作検出が可能となる。
【００２１】
また、センサ部２４が操作を検出した場合、その操作に応じたデータ信号Ｄｋが第１光通信部１７ａの投光部１９ａから光によって出力される。第１光通信部１７ａの投光部１９ａから出力された光は、第１コイル７の隙間Ｗを介して第１コイル７の内部に入り込み、光ガイド１３を通じて第２光通信部１７ｂに案内される。第２光通信部１７ｂは、光ガイド１３を通過したる光（データ信号Ｄｋ）を受光部２０ｂで受光し、このデータ信号Ｄｋを通信制御部１８に出力する。通信制御部１８は、データ信号Ｄｋを読み取り、センサ部２４の状態を検出する。
【００２２】
図５に示すように、例えば可動物２が下方向（図５の矢印Ｒ１方向）にスライド移動した場合、第２コイル８が第１コイル７に沿って相対移動することにより、第１コイル７及び第２コイル８の電磁結合が維持される。よって、可動物２が上下方向に移動する物品であっても、第１コイル７及び第２コイル８の電磁誘導によるデバイス３への電力供給を、可動物２の上下方向の位置によらず、継続して維持することが可能となる。
【００２３】
また、可動物２が支持体９に対して上下動した場合でも、投光部１９ａは、第１コイル７のいずれかの隙間Ｗを通じて、コア６に設けられた光ガイド１３と対向する。このため、可動物２が上下動しても、投光部１９ａの光が隙間Ｗから光ガイド１３に至る経路が確保された状態が維持されるので、可動物２が上下方向のどこに位置していても、第１光通信部１７ａ及び第２光通信部１７ｂを通じたデータ通信が可能となる。
【００２４】
さて、本例の場合、可動物２に設けられたデバイス３への給電（電力伝送）は、第１コイル７及び第２コイル８の電磁誘導によって非接触により実行される。給電は通信ではないので、電波法等の法規要件には抵触しない。また、デバイス３と通信制御部１８との間の通信は、光通信によって実行される。ところで、光通信は電波法等の法規の適用外である。このため、通信として光を使用すれば、電波法等の法規要件を考慮せずに済む。よって、給電及び通信を電波法等の法規認証不要な態様で実現することができる。
【００２５】
第１コイル７よりも大径、かつコイル巻き方向の長さが短く形成された第２コイル８は、第１コイル７に外嵌されている。光ガイド１３は、第１コイル７のコイル巻き方向に沿って延びるようにコア６に形成されたスリット１４に埋設されている。本例の場合、第２コイル８を第１コイル７に外嵌させる構造をとるので、第１コイル７及び第２コイル８を強い電磁誘導で結合させることができる。また、光ガイド１３をスリット１４に埋設する取り付け状態をとるので、光ガイド１３が他の部品の邪魔にならずに済む。
【００２６】
光通信は、デバイス３及び通信制御部１８のどちらからでも相手側にデータを送信可能な双方向通信である。よって、デバイス３及び通信制御部１８のどちら側からであっても、相手側にデータ（通信データＤｋ）を送信することができる。
【００２７】
図６に示すように、非接触通電装置１（光ガイド１３及び光通信部１７）は、外部からの光（例えば太陽光など）が入り込まないように遮蔽された閉鎖空間２８に配置されている。本例の閉鎖空間２８は、車両ドア２９の外壁２９ａ及び内壁２９ｂによって囲まれる領域からなる。本例の場合、光通信をするときに、太陽光等の外部の光に影響を受け難くすることが可能となるので、通信の安定性を確保するのに有利となる。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図７及び図８に従って説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態の第１コイル７を通信用のアンテナとして使用する実施例である。よって、第１実施形態と同一部分には同じ符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
【００２９】
図７に示すように、非接触通電装置１は、第１コイル７の途中に接続されたスイッチ部３２を備える。スイッチ部３２は、スイッチ切り替わりに応じて、第１コイル７を複数の分割コイル３３に分ける。本例のスイッチ部３２は、例えばｃ接点からなり、第１コイル７を２つの分割コイル３３（第１分割コイル３３ａ、第２分割コイル３３ｂ）に分ける。スイッチ部３２は、可動接点３４ａが第２分割コイル３３ｂに接続され、一方の固定接点３４ｂが第１分割コイル３３ａに接続され、他方の固定接点３４ｃがアンテナ回路３５に接続されている。
【００３０】
第２分割コイル３３ｂは、無線通信が可能な端末３６との通信用のアンテナとして作動する。端末３６は、例えば車両の電子キーであることが好ましい。第２分割コイル３３ｂから送信される電波は、例えばＬＦ（L ow Frequency）帯の電波であることが好ましい。
【００３１】
非接触通電装置１は、スイッチ部３２の作動を制御するスイッチ制御部３８を備える。スイッチ制御部３８は、スイッチ部３２の可動接点３４ａを固定接点３４ｂに接続して複数の分割コイル３３を１つに繋げることにより、第１コイル７を電力伝送用として作動させ、スイッチ部３２の可動接点３４ａを固定接点３４ｃに接続して１つの分割コイル３３をアンテナ回路３５に接続することにより、第１コイル７の一部分を端末３６との通信用のアンテナとして作動させる。このように、スイッチ制御部３８は、スイッチ部３２の接続状態を切り替えることにより、第１コイル７を電力伝送用として用いるのか、又は第１コイル７の一部を通信用のアンテナとして用いるのかを切り替える。
【００３２】
本例の場合、スイッチ制御部３８は、デバイス３を作動させるタイミングとなったとき、スイッチ部３２の可動接点３４ａを固定接点３４ｂに接続して、複数の第１分割コイル３３ａ及び第２分割コイル３３ｂを繋げる接続状態にスイッチ部３２を制御する。これにより、第１分割コイル３３ａ及び第２分割コイル３３ｂが１つのコイルとなって、ＤＣ電源２２に接続される。よって、第１コイル７が電力伝送用となり、第１コイル７及び第２コイル８の電磁誘導を通じて、ＤＣ電源２２の電力がデバイス３に供給される。
【００３３】
一方、図８に示すように、スイッチ制御部３８は、車両が端末３６とＩＤ照合の通信（スマート通信）を行うタイミングとなったとき、スイッチ部３２の可動接点３４ａを固定接点３４ｃに接続して、第２分割コイル３３ｂ（１つの分割コイル）をアンテナ回路３５に繋げる接続状態にスイッチ部３２を制御する。これにより、第２分割コイル３３ｂが端末３６との通信用のＬＦアンテナとして作動可能となり、車両からＬＦ電波を端末３６に送信することが可能となる。
【００３４】
このとき、端末３６は、第２分割コイル３３ｂからＬＦ電波としてウェイク信号を受信すると、これをトリガとして起動し、車両との間でＩＤ照合の通信（スマート通信）を実行する。なお、スマート通信は、車両から端末３６への通信をＬＦ帯の電波で行い、端末３６から車両への通信をＵＨＦ帯の電波で行うＬＦ−ＵＨＦ通信で行われることが好ましい。そして、車両及び端末３６との間でスマート照合が成立すれば、車両ドアの施解錠が許可又は実行されたり、エンジンの始動操作（車両電源の遷移操作）が許可されたりする。
【００３５】
さて、本例の場合、デバイス３への給電に使用される第１コイル７を、端末３６と通信するアンテナとしても共用することが可能となるので、部品点数の削減に有利となる。また、部品点数が削減できれば、装置やシステムの小型化にも寄与する。
【００３６】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・各実施形態において、図９に示すように、第１コイル７をデバイス３側（可動物２側）に接続し、第２コイル８を電源１０（支持体９側）に接続してもよい。この場合、可動物２の上下動に伴い、第１コイル７が第２コイル８に対して相対移動する。
【００３７】
・各実施形態において、第１コイル７に第２コイル８が外嵌される構造に限定されず、例えば第１コイル７及び第２コイル８の互いのコイル軸心が同軸上に並ぶように、これらをコイル巻き方向において並び配置してもよい。
【００３８】
・各実施形態において、光ガイド１３の形状は、コア６の長手方向に沿って延びる板状に限定されず、光を案内できる形状であればよい。
・各実施形態において、光ガイド１３は、コア６の全体に設けられることに限定されず、部分的に形成されてもよい。
【００３９】
・各実施形態において、光ガイド１３は、コア６に取り付けられることに限定されず、第１コイル７の内部に配置されていればよい。
・各実施形態において、光通信は、双方向通信に限定されず、単方向通信としてもよい。
【００４０】
・各実施形態において、可動物２は、上下方向に限らず、例えば左右方向などの他の方向に移動するものでもよい。また、可動物２は、スライド移動するものに限定されず、回転するものでもよい。
【００４１】
・各実施形態において、デバイス３は、センサ類に限定されず、例えばディスプレイやタッチパネル等の他の部材に変更してもよい。
・各実施形態において、非接触通電装置１が配置される閉鎖空間２８は、外部の光が入り込み難い箇所であればどこでもよい。
【００４２】
・第２実施形態において、スイッチ部３２は、トランジスタ等のスイッチング素子に変更してもよい。
・第２実施形態において、第１コイル７のどの箇所をスイッチ部３２で分割するのかは、アンテナとして必要となるコイル巻数に応じて適宜変更できる。
【００４３】
・第２実施形態において、アンテナとして機能する分割コイル３３の通信相手は、電子キー等の端末３６に限定されず、他の機器や装置としてもよい。
・第２実施形態において、アンテナとして機能する分割コイル３３から送信される電波は、ＬＦ帯の電波に限定されず、他の周波数に変更してもよい。
【００４４】
・第２実施形態において、アンテナとして機能する分割コイル３３は、単方向アンテナに限定されず、電波の送受信が可能な双方向アンテナとしてもよい。
・各実施形態において、可動物２や支持体９は、種々の部品に適宜変更可能である。
【００４５】
・各実施形態において、非接触通電装置１は、車両に適用されることに限らず、他の機器や装置に使用されてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
【００４６】
（イ）前記非接触通電装置において、前記光通信は、前記デバイス及び前記通信制御部のどちらからでも相手側にデータを送信可能な双方向通信であることが好ましい。この構成によれば、デバイス及び通信制御部のどちら側からであっても、相手側にデータを伝送することが可能となる。
【００４７】
（ロ）前記非接触通電装置において、前記光ガイド及び前記光通信部は、外部からの光が入り込まないように遮蔽された閉鎖空間に配置されていることが好ましい。この構成によれば、光通信をする場合に、太陽光等の外部の光に影響を受け難くすることが可能となるので、通信の安定性を確保するのに有利となる。
【符号の説明】
【００４８】
１…非接触通電装置、２…可動物、３…デバイス、６…コア、７…第１コイル、８…第２コイル、９…支持体、１０…電源、１３…光ガイド、１４…スリット、１７…光通信部、１７ａ…第１光通信部、１７ｂ…第２光通信部、１８…通信制御部、１９（１９ａ，１９ｂ）…投光部、２０（２０ａ，２０ｂ）…受光部、２２…ＤＣ電源、２８…閉鎖空間、３２…スイッチ部、３３…分割コイル、３３ａ…第１分割コイル、３３ｂ…第２分割コイル、３６…端末、３８…スイッチ制御部。
【図１】
2019030076.tif 000003
【図２】
2019030076.tif 000004
【図３】
2019030076.tif 000005
【図４】
2019030076.tif 000006
【図５】
2019030076.tif 000007
【図６】
2019030076.tif 000008
【図７】
2019030076.tif 000009
【図８】
2019030076.tif 000010
【図９】
2019030076.tif 000011