(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互誘導による誘導起電力によって、被充電機器のバッテリを充電するワイヤレス充電器であって、
前記被充電機器内のコイル（以下、二次コイルという）と電磁誘導で結合され、前記二次コイルに誘導電流を送信するコイル（以下、一次コイルという）と、
前記二次コイルの位置を検出する位置検出部と、
前記一次コイルの軸心と、前記二次コイルの軸心とが一致する位置（以下、初期位置という）に前記一次コイルの位置を調整する初期位置調整部と、
前記一次コイルへの送電を制御し、充電停止命令を検知した場合に前記一次コイルへの送電を停止する充電電力制御部と、
前記一次コイルを、前記初期位置を基準として前記一次コイルの軸心と垂直な平面内の２以上の方向（以下、測定方向という）毎に前記初期位置から所定の間隔ずつ離れた位置（以下、測定位置という）に順次移動するコイル制御手段と、
前記測定位置毎に前記被充電機器の充電効率を測定する効率測定手段と、
前記何れかの測定方向における前記初期位置から何れかの距離離れた測定位置における充電効率と他の測定方向における前記初期位置から同一距離離れた測定位置における充電効率との差分が予め定めた閾値以上となる場合には前記充電電力制御部に充電停止命令を送信する判定手段と、
を備える異物検出部と、
を備えることを特徴とするワイヤレス充電器。
【請求項２】
相互誘導による誘導起電力によって、被充電機器のバッテリを充電するワイヤレス充電器であって、
前記被充電機器内のコイル（以下、二次コイルという）と電磁誘導で結合され、前記二次コイルに誘導電流を送信するコイル（以下、一次コイルという）と、
前記二次コイルの位置を検出する位置検出部と、
前記一次コイルの軸心と、前記二次コイルの軸心とが一致する位置（以下、初期位置という）に前記一次コイルの位置を調整する初期位置調整部と、
前記一次コイルへの送電を制御し、充電停止命令を検知した場合に前記一次コイルへの送電を停止する充電電力制御部と、
前記一次コイルのコイル中心を、前記一次コイルの軸心と垂直な平面内の前記初期位置におけるコイル中心を中心とした円、もしくは２以上の同心円の円周上の円毎に予め定めた２以上の位置（以下、測定位置という）に順次移動するコイル制御手段と、
前記測定位置毎に前記被充電機器の充電効率を測定する効率測定手段と、
前記何れかの円周上における前記何れかの測定位置における充電効率と同一円周上の他の測定位置における充電効率との差分が予め定めた閾値以上となる場合には前記充電電力制御部に充電停止命令を送信する判定手段と、
を備える異物検出部と、
を備えることを特徴とするワイヤレス充電器。
【請求項３】
相互誘導による誘導起電力によって、被充電機器のバッテリを充電するワイヤレス充電器であって、
前記被充電機器内のコイル（以下、二次コイルという）と電磁誘導で結合され、前記二次コイルに誘導電流を送信するコイル（以下、一次コイルという）と、
前記二次コイルの位置を検出する位置検出部と、
前記一次コイルの軸心と、前記二次コイルの軸心とが一致する位置（以下、初期位置という）に前記一次コイルの位置を調整する初期位置調整部と、
前記一次コイルへの送電を制御し、充電停止命令を検知した場合に前記一次コイルへの送電を停止する充電電力制御部と、
前記一次コイルを、前記初期位置を基準として前記一次コイルの軸心と垂直な平面内の１以上の方向（以下、測定方向という）毎に前記初期位置から所定の間隔ずつ離れた位置（以下、測定位置という）に順次移動するコイル制御手段と、
前記測定位置毎に前記被充電機器の充電効率を測定する効率測定手段と、
前記測定位置毎に基準充電効率を記憶する測定結果メモリ手段と、
前記何れかの測定位置における充電効率と前記測定結果メモリ手段に記憶された同一測定位置の基準充電効率との差分が予め定めた閾値以上となる場合には前記充電電力制御部に充電停止命令を送信する判定手段と、
を備える異物検出部と、
を備えることを特徴とするワイヤレス充電器。
【請求項４】
相互誘導による誘導起電力によって、被充電機器のバッテリを充電するワイヤレス充電器であって、
前記被充電機器内のコイル（以下、二次コイルという）と電磁誘導で結合され、前記二次コイルに誘導電流を送信するコイル（以下、一次コイルという）と、
前記二次コイルの位置を検出する位置検出部と、
前記一次コイルの軸心と、前記二次コイルの軸心とが一致する位置（以下、初期位置という）に前記一次コイルの位置を調整する初期位置調整部と、
前記一次コイルへの送電を制御し、充電停止命令を検知した場合に前記一次コイルへの送電を停止する充電電力制御部と、
前記一次コイルのコイル中心を、前記一次コイルの軸心と垂直な平面内の前記初期位置におけるコイル中心を中心とした円、もしくは２以上の同心円の円周上の円毎に予め定めた１以上の位置（以下、測定位置という）に順次移動するコイル制御手段と、
前記測定位置毎に前記被充電機器の充電効率を測定する効率測定手段と、
前記測定位置毎に基準充電効率を記憶する測定結果メモリ手段と、
前記何れかの測定位置における充電効率と前記測定結果メモリ手段に記憶された同一測定位置の基準充電効率との差分が予め定めた閾値以上となる場合には前記充電電力制御部に充電停止命令を送信する判定手段と、
を備える異物検出部と、
を備えることを特徴とするワイヤレス充電器。
【請求項５】
請求項３または４に記載のワイヤレス充電器であって、
前記異物検出部が、
前記測定された充電効率に基づいて前記測定結果メモリ手段に記憶された基準充電効率を更新する更新手段
をさらに備えることを特徴とするワイヤレス充電器。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載のワイヤレス充電器であって、
前記異物検出部が、
一定時刻毎にコイル制御命令を発信するタイマ
をさらに備え、
前記コイル制御手段は、前記コイル制御命令を取得した場合に前記一次コイルを測定位置に順次移動させること
を特徴とするワイヤレス充電器。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載のワイヤレス充電器であって、
前記異物検出部が、
前記測定位置が前記一次コイルの可動範囲内であるか否かを判定する可動判定手段をさらに備え、
前記コイル制御手段は、前記可動判定手段が可動範囲内でないと判定した測定位置への前記一次コイルの移動を中止すること
を特徴とするワイヤレス充電器。
【請求項８】
請求項１から７の何れかに記載のワイヤレス充電器であって、
前記異物検出部が、
前記測定位置、前記閾値を指定するパラメータを前記被充電機器から取得するパラメータ取得手段を
さらに備えることを特徴とするワイヤレス充電器。
【請求項９】
相互誘導による誘導起電力によって、被充電機器のバッテリを充電するワイヤレス充電器上の異物を検出する異物検出方法であって、
被充電機器内のコイル（以下、二次コイルという）の位置を検出する位置検出ステップと、
前記二次コイルと電磁誘導で結合され、前記二次コイルに誘導電流を送信するワイヤレス充電器内のコイル（以下、一次コイルという）の軸心と、前記二次コイルの軸心とが一致する位置（以下、初期位置という）に前記一次コイルの位置を調整する初期位置調整ステップと、
前記一次コイルへの送電を制御し、充電停止命令を検知した場合に前記一次コイルへの送電を停止する充電電力制御ステップと、
前記一次コイルを、前記初期位置を基準として前記一次コイルの軸心と垂直な平面内の２以上の方向（以下、測定方向という）毎に前記初期位置から所定の間隔ずつ離れた位置（以下、測定位置という）に順次移動するコイル制御サブステップと、
前記測定位置毎に前記被充電機器の充電効率を測定する効率測定サブステップと、
前記何れかの測定方向における前記初期位置から何れかの距離離れた測定位置における充電効率と他の測定方向における前記初期位置から同一距離離れた測定位置における充電効率との差分が予め定めた閾値以上となる場合には充電停止命令を送信する判定サブステップと、
を備える異物検出ステップと、
を備えることを特徴とする異物検出方法。
【請求項１０】
相互誘導による誘導起電力によって、被充電機器のバッテリを充電するワイヤレス充電器上の異物を検出する異物検出方法であって、
被充電機器内のコイル（以下、二次コイルという）の位置を検出する位置検出ステップと、
前記二次コイルと電磁誘導で結合され、前記二次コイルに誘導電流を送信するワイヤレス充電器内のコイル（以下、一次コイルという）の軸心と、前記二次コイルの軸心とが一致する位置（以下、初期位置という）に前記一次コイルの位置を調整する初期位置調整ステップと、
前記一次コイルへの送電を制御し、充電停止命令を検知した場合に前記一次コイルへの送電を停止する充電電力制御ステップと、
前記一次コイルのコイル中心を、前記一次コイルの軸心と垂直な平面内の前記初期位置におけるコイル中心を中心とした円、もしくは２以上の同心円の円周上の円毎に予め定めた２以上の位置（以下、測定位置という）に順次移動するコイル制御サブステップと、
前記測定位置毎に前記被充電機器の充電効率を測定する効率測定サブステップと、
前記何れかの円周上における前記何れかの測定位置における充電効率と同一円周上の他の測定位置における充電効率との差分が予め定めた閾値以上となる場合には充電停止命令を送信する判定サブステップと、
を備える異物検出ステップと、
を備えることを特徴とする異物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤレス充電器上に存在する異物を検出するワイヤレス充電器、異物検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ワイヤレス充電の国際標準仕様（非特許文献１）が策定され、本仕様において電磁誘導方式での非接触充電時の充電器と被充電機器（電池パック、携帯電話、カメラ、ゲーム機、その他の小型のポータブルデバイス）間での充電開始前の認証や充電時の電力制御方法、充電器と被充電機器間の通信、及び充電器や被充電機器のデザイン等が規定されている。ワイヤレス充電器は本仕様に基づき商品化される。電磁誘導方式でワイヤレス充電を行う場合、充電器のコイル（以下、一次コイルという）と被充電機器のコイル（以下、二次コイルという）の位置を合わせ、効率良く充電する必要がある。一次コイルと二次コイルの位置合わせ方法については例えば以下のような方法がある（非特許文献２）。
【０００３】
＜ムービングコイル方式＞
充電器に内蔵された検出コイルによって、二次コイルのおおよその位置を検出し、その位置に充電器のムービングコイル（一次コイル）を移動させ、電力伝送を開始する。電力伝送を開始した後効率が最大となる最適な位置になるようにムービングコイルの微調整を行う。
【０００４】
＜コイルアレイ方式＞
複数の一次コイルを積層構造として充電器内に隙間なく面状配置し、二次コイルが置かれた位置の最近傍に配置された一次コイルのみをアクティブ状態とすることにより、電力伝送を可能とする。充電器側の電源回路の拡張により、複数の充電機器を同時に充電することが可能となる。
【０００５】
＜位置合わせガイド方式＞
一次コイルの位置に位置合わせを行うためのガイド表示があり、ユーザ自身が被充電機器の位置合わせを行う。一次コイルの中心に磁石を配置することにより、二次コイルが近付いた場合に、磁力で被充電機器を引きよせ、位置合わせをガイドする。
【０００６】
ワイヤレス充電器による充電方式の場合、充電器と被充電機器との間に金属異物（例えばピン、クリップなど）が挟まった状態のまま充電動作が継続した場合、挟まった金属異物が発熱して非常に高温になることがあり、ユーザが非常に不安全となる恐れがあった。これに対し、特許文献１の非接触充電器では、二次電池の充電電流と充電電圧から充電電力値を測定し、電力送信部に送り、電力送信部は電力送信部が送った電力値と充電電力値を比較し、比較した値が所定値以内であれば充電を継続し、所定外であれば、金属などの異物挿入ありと判断し、充電を停止する。このように、特許文献１の非接触充電器によれば、充電中に小さな金属を部分的に送信部と受電部の間に挿入した場合でも、異常検出ができ、安全性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−８３０９４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】System Description Wireless Power Transfer Volume I:Low Power Part1:Interface Definition Version 1.0.1.[online].Retrieved from the Internet:<URL: http://www.rrc-wireless-power.de/fileadmin/website_wireless_power/Dokumente/News/WirelessPowerSpecificationPart1.pdf>
【非特許文献２】金井孝之、金井康通、野村直児、「置くだけで充電可能なＷＰＣ方式ワイヤレス充電ケータイ」ＮＴＴＤＯＣＯＭＯテクニカル・ジャーナル、社団法人電気通信協会、平成２３年１月、ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．４、Ｐ．５８−６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の非接触充電器では、明らかに大きな異物が挿入された場合には、効率が明確に低下するため、これを検知することができるが、ある程度以下の大きさの異物になると効率の低下を正しく検知できなかった。小さな異物であっても金属である場合に、前述同様、異物が発熱してユーザが不安全になる恐れがあった。そこで、本発明では、ワイヤレス充電器上の小さな異物を検出してその異物の発熱を防止することができるワイヤレス充電器、異物検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のワイヤレス充電器は、相互誘導による誘導起電力によって、被充電機器のバッテリを充電することを特徴とし、一次コイルと、位置検出部と、初期位置調整部と、充電電力制御部と、異物検出部とを備える。異物検出部は、コイル制御手段と、効率測定手段と、判定手段とを備える。
【００１１】
一次コイルは、被充電機器内のコイル（以下、二次コイルという）と電磁誘導で結合され、二次コイルに誘導電流を送信する。位置検出部は、二次コイルの位置を検出する。初期位置調整部は、一次コイルの軸心と、二次コイルの軸心とが一致する位置（以下、初期位置という）に一次コイルの位置を調整する。充電電力制御部は、一次コイルへの送電を制御し、充電停止命令を検知した場合に一次コイルへの送電を停止する。コイル制御手段は、一次コイルを、初期位置を基準として一次コイルの軸心と垂直な平面内の２以上の方向（以下、測定方向という）毎に初期位置から所定の間隔ずつ離れた位置（以下、測定位置という）に順次移動する。効率測定手段は、測定位置毎に被充電機器の充電効率を測定する。判定手段は、何れかの測定方向における初期位置から何れかの距離離れた測定位置における充電効率と他の測定方向における初期位置から同一距離離れた測定位置における充電効率との差分が予め定めた閾値以上となる場合には充電電力制御部に充電停止命令を送信する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のワイヤレス充電器によれば、ワイヤレス充電器上の小さな異物を検出して、その異物の発熱を防止することができる
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のワイヤレス充電器が備える初期位置調整部の動作を説明する図。
【図２】本発明のワイヤレス充電器が備えるコイル制御手段の動作例１を示す図。
【図３】動作例１でコイルを動作させた場合の各測定位置での充電効率の例を示す図。
【図４】本発明のワイヤレス充電器が備えるコイル制御手段の動作例２を示す図。
【図５】動作例２でコイルを動作させた場合の各測定位置での充電効率の例を示す図。
【図６】本発明の実施例１に係るワイヤレス充電器の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の実施例１に係るワイヤレス充電器の動作を示すフローチャート。
【図８】本発明の実施例２に係るワイヤレス充電器の構成を示すブロック図。
【図９】本発明の実施例２に係るワイヤレス充電器の動作を示すフローチャート。
【図１０】本発明の実施例３に係るワイヤレス充電器の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の実施例３に係るワイヤレス充電器の動作を示すフローチャート。
【図１２】本発明の実施例４に係るワイヤレス充電器の構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の実施例４に係るワイヤレス充電器の動作を示すフローチャート。
【図１４】本発明の実施例５に係るワイヤレス充電器の構成を示すブロック図。
【図１５】本発明の実施例５に係るワイヤレス充電器の動作を示すフローチャート。
【図１６】本発明の実施例６に係るワイヤレス充電器の構成を示すブロック図。
【図１７】本発明の実施例６に係るワイヤレス充電器の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【００１５】
＜位置検出部１、初期位置調整部２＞
まず、本発明の全ての実施例に係るワイヤレス充電器が備える位置検出部１、初期位置調整部２の動作について図１を用いて説明する。図１は本発明の全ての実施例に係るワイヤレス充電器が備える初期位置調整部２の動作を説明する図である。図１（ａ）は、初期位置調整部２による初期位置調整前のワイヤレス充電器の状態を示す図である。図１（ｂ）は、初期位置調整部２による初期位置調整後のワイヤレス充電器の状態を示す図である。本発明のワイヤレス充電器１００、２００、３００、４００、５００、６００は、例えばタブレット形状（厚さの薄い直方体形状）の筐体を有するものとして構成することができる。被充電機器を充電したい場合には、図１に表すようにワイヤレス充電器１００、２００、３００、４００、５００、６００の被充電機器配置面に被充電機器を置く。本明細書では被充電機器の例として携帯端末４０を想定して説明を進める。この例に限られず、本発明のワイヤレス充電器が充電することができる被充電機器は電池パック、カメラ、ゲーム機、その他小型のポータブルデバイスなど多岐にわたる。ワイヤレス充電器１００、２００、３００、４００、５００、６００の筐体内部には、携帯端末４０内のコイル（二次コイル５０）と、電磁誘導で結合され、二次コイル５０に誘導電流を送信することができるコイル（一次コイル３）が内蔵されている。本発明のワイヤレス充電器は、前述したムービングコイル方式を採用している。一次コイル３は、ワイヤレス充電器の筐体内部に設けられた可動範囲（空隙）内であって、被充電機器配置面と平行な平面内を自由に移動することができる。本発明のワイヤレス充電器１００、２００、３００、４００、５００、６００が備える位置検出部１は、被充電機器配置面に配置された携帯端末４０の二次コイル５０の位置を検出する（Ｓ１）。位置検出部１は、例えば前述したように検出コイルを内蔵することによって実現可能である。この場合、検出コイルがワイヤレス充電器の筐体内部の可動範囲を走査して、二次コイル５０の大まかな位置を検出する。次に、本発明のワイヤレス充電器１００、２００、３００、４００、５００、６００が備える初期位置調整部２は、位置検出部１が検出した二次コイル５０の大まかな位置に基づいて、一次コイル３を移動させ、試験的に電力伝送を開始して、充電効率が最大となる最適な位置（一次コイル３の軸心と、二次コイル５０の軸心とが一致する位置、以下、初期位置という）に一次コイル３の位置を調整する（Ｓ２）。これにより一次コイル３は初期位置に調整され、図１（ｂ）の状態となる。
【００１６】
＜コイル制御手段１１、効率測定手段１２（動作例１）＞
次に、図２、３を参照して、コイル制御手段１１の動作例１と、本動作例により測定される充電効率の例について説明する。図２は本発明のワイヤレス充電器１００、２００、３００、４００、５００、６００が備えるコイル制御手段１１の動作例１を示す図である。図３は本動作例１で一次コイル３を動作させた場合の各測定位置で測定される充電効率の例を示す図である。図３（ａ）は測定される充電効率の例を表として表したものであって、行は一次コイル３の初期位置からの移動距離、列は測定方向（°）を表す。図３（ｂ）は測定される充電効率の例をグラフとして表したものであって縦軸は充電効率、横軸は一次コイル３の初期位置からの移動距離（ｃｍ）を表す。コイル制御手段１１は、一次コイル３を、初期位置を基準として一次コイル３の軸心と垂直な平面内（ワイヤレス充電器の筐体内の可動範囲として設けられた空隙内の平面）の２以上の方向（以下、測定方向という）毎に初期位置から所定の間隔ずつ離れた位置（以下、測定位置という）に順次移動する（ＳＳ１１）。例えば図２の例では、コイル制御手段１１は、一次コイル３を、初期位置を基準として隣り合う測定方向のなす角度が等しくなるような８方向の測定方向毎に初期位置から１ｃｍずつ離れた測定位置（初期位置から１、２、３、４ｃｍ離れた計４点）に順次移動する。効率測定手段１２は、測定位置毎に被充電機器（携帯端末４０）の充電効率を測定する（ＳＳ１２）。効率測定手段１２が測定した充電効率は、例えば図３（ａ）のようにテーブルとして管理されて一時メモリなどに記憶されることとしてもよい。ワイヤレス充電器の被充電機器配置面に異物が存在しない場合、充電効率は、例えば図３（ｂ）の破線のグラフのように初期位置において最大値となり、一次コイル３が初期位置から遠ざかるにつれて低下する。一方、本発明のワイヤレス充電器の被充電機器配置面に異物が存在する場合、充電効率の変化の様子は、例えば図３（ｂ）の実線のグラフのように、異物がない場合のグラフと比較して充電効率が全体的に低下したり、充電効率の変化の傾きにムラが生じる。
【００１７】
＜コイル制御手段１１、効率測定手段１２（動作例２）＞
次に、図４、５を参照して、コイル制御手段１１の動作例２と、本動作例により測定される充電効率の例について説明する。図４は本発明のワイヤレス充電器１００、２００、３００、４００、５００、６００が備えるコイル制御手段１１の動作例２を示す図である。図５は本動作例２で一次コイル３を動作させた場合の各測定位置で測定される充電効率の例を示す図である。図５（ａ）は測定される充電効率の例を表として表したものであって、行は一次コイル３の初期位置からの移動距離、列は測定方向（°）を表す。図５（ｂ）は測定される充電効率の例をグラフとして表したものであって縦軸は充電効率、横軸は一次コイル３の初期値から所定距離（１．０ｃｍ）離れた各測定位置の角度（°）を表す。コイル制御手段１１は、一次コイル３のコイル中心を、一次コイル３の軸心と垂直な平面内（ワイヤレス充電器の筐体内の可動範囲として設けられた空隙内の平面）の初期位置におけるコイル中心を中心とした円、もしくは２以上の同心円の円周上の円毎に予め定めた２以上の位置（以下、動作例１において定義された測定位置と併せてこの位置も測定位置と呼ぶ）に順次移動する（ＳＳ１１）。例えば図４の例では、コイル制御手段１１は、一次コイル３のコイル中心を、初期位置におけるコイル中心を中心とした２つの同心円の円周上の円毎に予め定めた測定位置に順次回転移動する。効率測定手段１２は、測定位置毎に被充電機器（携帯端末４０）の充電効率を測定する（ＳＳ１２）。例えば、初期位置におけるコイル中心を中心とした半径１、２、３、４ｃｍの４つの同心円の円周上に、初期位置を対角線の交点とした正八角形の対角線と各同心円の円周との交点とを測定点として配置した場合には、動作例１で説明した図２の測定位置と同じ地点での充電効率データが得られる。図５は、図２と同じ測定位置で測定した充電効率を表及びグラフとして表している。図５（ａ）については、図３（ａ）と全く同じであるため、説明を割愛する。ワイヤレス充電器の被充電機器配置面に異物が存在しない場合、充電効率は、例えば図５（ｂ）の破線のグラフのように初期位置から半径１ｃｍの円周上に配置された各測定位置において大きな変動はなく、一定の充電効率を維持している。一方、ワイヤレス充電器の被充電機器配置面に異物が存在する場合、充電効率は、例えば図５（ｂ）の実線のグラフのように、異物が存在する方向における充電効率において、充電効率が低下したり、ムラが生じる。
【００１８】
以上、本発明のワイヤレス充電器１００、２００、３００、４００、５００、６００が備えるコイル制御手段１１の動作例１、動作例２を説明したが、本発明のコイル制御手段１１の動作は図２〜図５で表される動作の例に限定されず、例えば測定方向を２方向、４方向等とすることも可能であるし、初期位置からの距離を等間隔とせずに測定位置を決めることもできる。また、動作例１、２では初期位置におけるコイル中心を原点とした極座標上の点を測定点として定義したが、これに限られず初期位置におけるコイル中心を原点としたデカルト座標上の点を測定点として定義してもよい。
【実施例１】
【００１９】
上述を前提として、本発明の最も基本的な構成例である実施例１に係るワイヤレス充電器について、図６、図７を参照して詳細に説明する。図６は本実施例に係るワイヤレス充電器１００の構成を示すブロック図である。図７は本実施例に係るワイヤレス充電器１００の動作を示すフローチャートである。本実施例のワイヤレス充電器１００は、位置検出部１と、初期位置調整部２と、一次コイル３と、認証部４と、変復調部５と、充電電力制御部６と、電源部７と、異物検出部１０とを備える。異物検出部１０は、コイル制御手段１１と、効率測定手段１２と、測定結果メモリ手段１３と、判定手段１４と、パラメータメモリ手段１５とを備える。前述したように、一次コイル３は、二次コイル５０と電磁誘導で結合され、二次コイル５０に誘導電流を送信することができる。パラメータメモリ手段１５には、本発明のワイヤレス充電器の動作に必要なパラメータが記憶されている。パラメータとは、例えばコイル制御手段１１が一次コイル３の制御に用いる測定位置の座標情報（極座標形式の場合は角度と距離、デカルト座標形式の場合は初期位置を原点としたｘｙ値など）や、判定手段１４が用いる閾値、等である。
【００２０】
以下、各構成部の動作について説明する。位置検出部１は、二次コイル５０の位置を検出する（Ｓ１）。初期位置調整部２は、一次コイル３の軸心と、二次コイル５０の軸心とが一致する初期位置に一次コイル３の位置を調整する（Ｓ２）。携帯端末４０は、二次コイル５０を通じてワイヤレス充電器１００に認証情報を送信する。一次コイル３は携帯端末４０から認証情報を受信して、当該認証情報を変復調部５に送信する。変復調部５は、受信した認証情報を復調して認証部４に送信する。認証部４は、復調された認証情報を受信して認証を行う（Ｓ４）。認証成功は、携帯端末４０がワイヤレス充電器１００において電力供給可能な機器であることを示す。認証失敗は、携帯端末４０がワイヤレス充電器１００によって電力供給することが出来ない機器であることを示す。充電電力制御部６は、電源部７からの供給電力により一次コイル３への送電を制御し、認証部４による認証が成功した場合に充電を開始する（Ｓ６ａ）。
【００２１】
以下、異物検出部１０内の各構成手段の動作について説明する。コイル制御手段１１は、一次コイル３を、初期位置を基準として一次コイル３の軸心と垂直な平面内の２以上の測定方向毎に初期位置から所定の間隔ずつ離れた測定位置に順次移動する（ＳＳ１１）。効率測定手段１２は、測定位置毎に携帯端末４０の充電効率を測定する（ＳＳ１２）。充電効率の測定は、例えば以下のように行うことができる。
（充電効率）＝（被充電機器の充電電力）／（充電器の送信電力）
測定結果メモリ手段１３は、測定された充電効率を記憶する（ＳＳ１３）。全測定位置で充電効率の測定が終了した場合（ＳＳ１０Ｙ）、サブステップＳＳ１４に進む。何れかの測定位置において充電効率の測定が未だ行われていない場合（ＳＳ１０Ｎ）、サブステップＳＳ１１に戻り、サブステップＳＳ１１、ＳＳ１２、ＳＳ１３が繰り返される。次に、判定手段１４は、何れかの測定方向における初期位置から何れかの距離離れた測定位置における充電効率と他の測定方向における初期位置から同一距離離れた測定位置における充電効率との差分が、パラメータメモリ手段１５に予め記憶した閾値以上となる場合には充電電力制御部６に充電停止命令を送信する（ＳＳ１４Ｎ）。充電電力制御部６は、判定手段１４から送信された充電停止命令を検知した場合に一次コイル３への送電を停止する（Ｓ６ｂ）。一方、何れの測定位置においても、差分が閾値未満となる場合には、充電動作が継続される（ＳＳ１４Ｙ、エンド）。
【００２２】
本実施例のワイヤレス充電器１００によれば、異物検出部１０のコイル制御手段１１が一次コイル３を初期位置を原点とする各測定位置に移動制御し、効率測定手段１２が各測定位置において充電効率を測定し、判定手段１４が同一距離における測定位置の充電効率を比較することにより異物の有無を検出するため、従来よりもより小さな異物を検出することが可能となり、その異物の発熱を防止してユーザが不安全になることを防ぐことができる。
【実施例２】
【００２３】
次に、実施例１とは異なる方法で異物検出判定を行う実施例２に係るワイヤレス充電器について図８、図９を参照して詳細に説明する。図８は本実施例に係るワイヤレス充電器２００の構成を示すブロック図である。図９は本実施例に係るワイヤレス充電器２００の動作を示すフローチャートである。本実施例のワイヤレス充電器２００は、位置検出部１と、初期位置調整部２と、一次コイル３と、認証部４と、変復調部５と、充電電力制御部６と、電源部７と、異物検出部２０とを備える。異物検出部２０は、コイル制御手段１１と、効率測定手段１２と、測定結果メモリ手段１３と、判定手段２４と、パラメータメモリ手段１５とを備える。実施例１のワイヤレス充電器１００と本実施例のワイヤレス充電器２００の相違点は、実施例１のワイヤレス充電器１００の異物検出部１０、判定手段１４が本実施例のワイヤレス充電器２００において異物検出部２０、判定手段２４に変更されている点のみである。従って、実施例１のワイヤレス充電器１００と同一番号を付した本実施例のワイヤレス充電器２００における各構成部の説明を割愛する。
【００２４】
本実施例のワイヤレス充電器２００においては、測定結果メモリ手段１３に過去の測定結果を基準充電効率として記憶しておき、効率測定手段１２が測定した何れかの測定位置における充電効率と測定結果メモリ手段１３に記憶された同一測定位置の基準充電効率との差分がパラメータメモリ手段１５に予め記憶した閾値以上となる場合には、判定手段２４が充電電力制御部６に充電停止命令を送信する（ＳＳ２４Ｎ）。基準充電効率のデータについては過去の測定結果に限られず、ワイヤレス充電器２００の工場出荷時点において、標準的な充電効率のデータとして予め記憶しておくデータを用いることとしてもよい。一方、効率測定手段１２が測定した何れかの測定位置における充電効率と測定結果メモリ手段１３に記憶された同一測定位置の基準充電効率との差分がパラメータメモリ手段１５に予め記憶した閾値未満となる場合には、サブステップＳＳ１０に進む（ＳＳ２４Ｙ）。サブステップＳＳ１０において、全測定位置においてサブステップＳＳ１１、ＳＳ１２、ＳＳ２４の動作が終了しているかチェックし、全測定位置で測定および判定が終了していない場合には（ＳＳ１０Ｎ）、サブステップＳＳ１１に戻り、次の測定位置において、サブステップＳＳ１１、ＳＳ１２、ＳＳ２４（Ｓ６ｂ）の動作を行う。
【００２５】
本実施例のワイヤレス充電器２００によれば、判定手段２４が過去の充電効率データなどを基準充電効率として、効率測定手段１２において新たに測定された充電効率と比較することで、実施例１と同様の効果に加えて、全ての測定位置について充電効率を測定しなくても、閾値以上となる測定位置検出と同時に充電動作を停止することができるため、ユーザの安全性をより確保しやすい。
【実施例３】
【００２６】
次に、実施例２のワイヤレス充電器２００に基準充電効率を更新する機能を追加した実施例３に係るワイヤレス充電器について図１０、図１１を参照して詳細に説明する。図１０は本実施例に係るワイヤレス充電器３００の構成を示すブロック図である。図１１は本実施例に係るワイヤレス充電器３００の動作を示すフローチャートである。本実施例のワイヤレス充電器３００は、位置検出部１と、初期位置調整部２と、一次コイル３と、認証部４と、変復調部５と、充電電力制御部６と、電源部７と、異物検出部３０とを備える。異物検出部３０は、コイル制御手段１１と、効率測定手段１２と、測定結果メモリ手段１３と、判定手段２４と、パラメータメモリ手段１５と、更新手段３１とを備える。実施例２のワイヤレス充電器２００と本実施例のワイヤレス充電器３００の相違点は、実施例２のワイヤレス充電器２００の異物検出部２０が備えていない更新手段３１が、本実施例のワイヤレス充電器３００において追加されている点のみである。従って、実施例２のワイヤレス充電器２００と同一番号を付した本実施例のワイヤレス充電器３００における各構成部の説明を割愛する。
【００２７】
本実施例のワイヤレス充電器３００においては、効率測定手段１２が測定した何れかの測定位置における充電効率と測定結果メモリ手段１３に記憶された同一測定位置の基準充電効率との差分がパラメータメモリ手段１５に予め記憶した閾値未満となる場合には、サブステップＳＳ３１に進み、更新手段３１が当該測定位置における基準充電効率を更新する（ＳＳ３１）。更新の方法としては、例えば重み付け係数ｗ１、ｗ２を用いて、（更新後の基準充電効率）＝（更新前の基準充電効率）×ｗ１＋（最新の充電効率）×ｗ２として計算することができる。サブステップＳＳ３１実行後はサブステップＳＳ１０に進み、全測定位置においてサブステップＳＳ１１、ＳＳ１２、ＳＳ２４、ＳＳ３１の動作が終了しているかチェックし、全測定位置で測定および判定が終了していない場合には（ＳＳ１０Ｎ）、サブステップＳＳ１１に戻り、次の測定位置において、サブステップＳＳ１１、ＳＳ１２、ＳＳ２４（Ｓ６ｂ）、ＳＳ３１の動作を行う。
【００２８】
本実施例のワイヤレス充電器３００によれば、更新手段３１が測定された最新の充電効率を用いて基準充電効率を更新するため、実施例２の効果に加えて、機器の経年劣化その他の理由により、基準充電効率と異物がない場合に測定される充電効率との間に一定値以上の乖離が生じた場合でも、これにより誤動作を誘発すること無く、精度よく異物検出を行うことができ、ユーザが不安全になることを防ぐことができる。
【実施例４】
【００２９】
次に、実施例３のワイヤレス充電器３００にタイマ機能を追加した実施例４に係るワイヤレス充電器について図１２、図１３を参照して詳細に説明する。図１２は本実施例に係るワイヤレス充電器４００の構成を示すブロック図である。図１３は本実施例に係るワイヤレス充電器４００の動作を示すフローチャートである。本実施例のワイヤレス充電器４００は、位置検出部１と、初期位置調整部２と、一次コイル３と、認証部４と、変復調部５と、充電電力制御部６と、電源部７と、異物検出部４０とを備える。異物検出部４０は、コイル制御手段１１と、効率測定手段１２と、測定結果メモリ手段１３と、判定手段２４と、パラメータメモリ手段１５と、更新手段３１と、タイマ手段４１とを備える。実施例３のワイヤレス充電器３００と本実施例のワイヤレス充電器４００の相違点は、実施例３のワイヤレス充電器３００の異物検出部３０が備えていないタイマ手段４１が、本実施例のワイヤレス充電器４００において追加されている点のみである。従って、実施例３のワイヤレス充電器３００と同一番号を付した本実施例のワイヤレス充電器４００における各構成部の説明を割愛する。
【００３０】
本実施例のワイヤレス充電器４００においては、タイマ手段４１が一定時刻毎（タイマ満了時、タイマリセット時）にコイル制御命令を発信するものとし（ＳＳ４１Ｙ）、タイマが満了（リセット）した場合に限り、ステップＳＳ１１、ＳＳ１２、ＳＳ２４（Ｓ６ｂ）、ＳＳ３１、ＳＳ１０の各動作が実行される。タイマ手段４１は、満充電となった場合、被充電機器が被充電機器配置面から除外された場合、充電が異常停止した場合にはリセットされる。
【００３１】
本実施例のワイヤレス充電器４００によれば、タイマ手段４１のタイマ満了時に限り、本発明のワイヤレス充電器が備える異物検出動作が開始されるため、実施例３の効果に加えて、一定時刻おきに異物検出動作を実行させることができ、充電開始後に何らかの要因で新たに置かれることとなった異物をも検出することができ、ユーザの安全性をさらに高めることができる。
【実施例５】
【００３２】
次に、実施例４のワイヤレス充電器４００に一次コイル３の可動範囲判定機能を追加した実施例５に係るワイヤレス充電器について図１４、図１５を参照して詳細に説明する。図１４は本実施例に係るワイヤレス充電器５００の構成を示すブロック図である。図１５は本実施例に係るワイヤレス充電器５００の動作を示すフローチャートである。本実施例のワイヤレス充電器５００は、位置検出部１と、初期位置調整部２と、一次コイル３と、認証部４と、変復調部５と、充電電力制御部６と、電源部７と、異物検出部５０とを備える。異物検出部５０は、コイル制御手段１１と、効率測定手段１２と、測定結果メモリ手段１３と、判定手段２４と、パラメータメモリ手段１５と、更新手段３１と、タイマ手段４１と、可動判定手段５１とを備える。実施例４のワイヤレス充電器４００と本実施例のワイヤレス充電器５００の相違点は、実施例４のワイヤレス充電器４００の異物検出部４０が備えていない可動判定手段５１が、本実施例のワイヤレス充電器５００において追加されている点のみである。従って、実施例４のワイヤレス充電器４００と同一番号を付した本実施例のワイヤレス充電器５００における各構成部の説明を割愛する。
【００３３】
本実施例のワイヤレス充電器５００においては、サブステップＳＳ１１（コイル制御手段１１の動作）の直前に、可動判定手段５１がコイル制御手段１１が次に移動させようとする測定位置が一次コイル３の可動範囲内であるか否かを判定する（ＳＳ５１）。携帯端末４０が、ワイヤレス充電器５００の被充電機器配置面の端部に置かれた場合、測定位置の一部が、ワイヤレス充電器５００の外側の領域にはみ出すことがあるためである。可動判定手段５１が、測定位置が可動範囲内でないと判定した場合（ＳＳ５１Ｎ）、コイル制御手段１１は、当該測定位置への一次コイル３の移動を行わない。この場合、サブステップＳＳ１０に移動して、全ての測定位置で充電効率の測定が終了しているかをチェックする（ＳＳ１０）。一方、可動判定手段５１が、測定位置が可動範囲内であると判定した場合（ＳＳ５１Ｙ）、コイル制御手段１１は、当該測定位置への一次コイル３の移動を行う（ＳＳ１１）。この場合、実施例４と同様にサブステップＳＳ１２以下の動作が実行される。
【００３４】
本実施例のワイヤレス充電器５００によれば、一次コイル３の可動範囲外に測定位置が存在する場合でも、当該測定位置を除外して他の測定位置のみで異物検出を行うことができる。
【実施例６】
【００３５】
次に、実施例５のワイヤレス充電器５００に一次コイル３の動作等に関するパラメータを被充電機器から取得する機能を追加した実施例６に係るワイヤレス充電器について図１６、図１７を参照して詳細に説明する。図１６は本実施例に係るワイヤレス充電器６００の構成を示すブロック図である。図１７は本実施例に係るワイヤレス充電器６００の動作を示すフローチャートである。本実施例のワイヤレス充電器６００は、位置検出部１と、初期位置調整部２と、一次コイル３と、認証部４と、変復調部５と、充電電力制御部６と、電源部７と、異物検出部６０とを備える。異物検出部６０は、コイル制御手段１１と、効率測定手段１２と、測定結果メモリ手段１３と、判定手段２４と、パラメータメモリ手段１５と、更新手段３１と、タイマ手段４１と、可動判定手段５１と、パラメータ取得手段６１とを備える。実施例５のワイヤレス充電器５００と本実施例のワイヤレス充電器６００の相違点は、実施例５のワイヤレス充電器５００の異物検出部５０が備えていないパラメータ取得手段６１が、本実施例のワイヤレス充電器６００において追加されている点のみである。従って、実施例５のワイヤレス充電器５００と同一番号を付した本実施例のワイヤレス充電器６００における各構成部の説明を割愛する。
【００３６】
本実施例のワイヤレス充電器６００においては、ステップＳ４（被充電機器認証動作）と同時、又はその後に、パラメータ取得手段６１が被充電機器が保有するパラメータを二次コイル５０、一次コイル３、変復調部５を介して取得して（ＳＳ６１）、当該取得したパラメータをパラメータメモリ手段１５に記憶する。前述したように、パラメータとは、コイル制御手段１１が一次コイル３の制御に用いる測定位置の座標情報や、判定手段２４が用いる閾値、タイマ手段４１が用いるタイマ開始からタイマ満了までの時間情報、等である。
【００３７】
本実施例のワイヤレス充電器６００によれば、パラメータ取得手段６１が被充電機器側で設定、更新したパラメータを取得して、当該取得したパラメータをパラメータメモリ手段１５に記憶するため、パラメータの設定、変更、更新を被充電機器側で行うことができ、ユーザの利便性が高まる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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