(57)【要約】【課題】非接触充電を採用する携帯端末充電システムにおいて、１次コイルと２次コイルの位置が適切でなければ、効率的な電力伝送を行うことができない。そのため、より電力の伝送効率を高めた携帯端末充電システムが、望まれる。【解決手段】携帯端末充電システムは、電流源と、電流源から供給される電流の計測が可能であって、計測した電流値を計測信号として出力可能な電流計と、第１のコイルと、第１のコイルを介して受電した電力を蓄電する蓄電池と、を含む携帯端末と、第１のコイルと電磁結合する第２のコイルと、第２のコイルによる送電を開始する際に、３次元座標系におけるそれぞれの方向について、計測信号から得られる電流値が最大となる座標に第２のコイルを移動させる充電台制御部と、を含む充電台と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流源と、
前記電流源から供給される電流の計測が可能であって、計測した電流値を計測信号として出力可能な電流計と、
第１のコイルと、前記第１のコイルを介して受電した電力を蓄電する蓄電池と、を含む携帯端末と、
前記第１のコイルと電磁結合する第２のコイルと、前記第２のコイルによる送電を開始する際に、３次元座標系におけるそれぞれの方向について、前記計測信号から得られる電流値が最大となる座標に前記第２のコイルを移動させる充電台制御部と、を含む充電台と、
を備えることを特徴とする携帯端末充電システム。
【請求項２】
前記充電台制御部は、前記第２のコイルを、前記計測信号から得られる電流値が最大となる座標に移動させた後に、前記計測信号から得られる電流値が減少した場合に、３次元座標系におけるそれぞれの方向について、前記計測信号から得られる電流値が最大となる座標に前記第２のコイルを移動させる請求項１の携帯端末充電システム。
【請求項３】
前記充電台制御部は、前記計測信号から得られる電流値が、予め定めた範囲内にない場合には、前記第２のコイルによる送電を中止する請求項１又は２の携帯端末充電システム。
【請求項４】
第１のコイルと、前記第１のコイルを介して受電した電力を蓄電する蓄電池と、を含む携帯端末の充電方法であって、
電流源から供給される電流値を計測する第１の工程と、
前記第１のコイルと電磁結合する第２のコイルによる送電を開始する際に、３次元座標系におけるそれぞれの方向について、前記第１の工程で計測した電流値が最大となる座標に前記第２のコイルを移動する第２の工程と、
を含むことを特徴とする携帯端末の充電方法。
【請求項５】
前記第２の工程後、電流源から供給される電流値が減少した場合には、３次元座標系におけるそれぞれの方向について、電流源から供給される電流値が最大となる座標に前記第２のコイルを移動させる第３の工程を含む請求項４の携帯端末の充電方法。
【請求項６】
電流源から供給される電流値が、予め定めた範囲内にない場合には、前記第２のコイルによる送電を中止する第４の工程を含む請求項４又は５の携帯端末の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末充電システム及び携帯端末の充電方法に関する。特に、非接触充電が可能な携帯端末充電システム及び携帯端末の充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁誘導を利用し、金属部品の接点がなくても蓄電池の充電が可能な携帯端末の開発が進められている。このような携帯端末及びその充電台は内部にコイルを内蔵する。
【０００３】
非接触充電が可能な携帯端末及びその充電台においては、充電台に含まれるコイルを１次コイルとして使用し、携帯端末に含まれるコイルを２次コイルとして使用する。即ち、両者のコイルを電磁結合させ、送電装置（充電台）から受電装置（携帯端末）に対して電力を伝送し、伝送された電力によって携帯端末に含まれる蓄電池の充電を行う。また、１次コイルと２次コイルの位置がずれていると効率的な電力の伝送を行うことができない。
【０００４】
ここで、特許文献１において、１次コイル（送電装置側）をＸＹ平面上で移動し、１次コイルと２次コイルの位置を自動的に合わせる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０８１９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
なお、上記先行技術文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明の観点からなされたものである。
【０００７】
上述のように、非接触充電システムにおいては、１次コイルと２次コイルの位置を適切に合わせる必要がある。両者のコイルの位置が適切でなければ、効率的な電力伝送が行えないためである。この両者のコイルの位置には、ＸＹ平面だけではなく、Ｚ方向（高さ方向）の位置も含まれており、１次コイルと２次コイルの中心点が一致（ＸＹ平面上では一致）していても、両者のコイルがあまりにも離れていれば、電力の伝送はできない。従って、特許文献１で開示する技術では、効率的な電力伝送ができない場合がある。以上のことから、電力の伝送効率を高めた携帯端末充電システム及び携帯端末の充電方法が、望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の視点によれば、電流源と、前記電流源から供給される電流の計測が可能であって、計測した電流値を計測信号として出力可能な電流計と、第１のコイルと、前記第１のコイルを介して受電した電力を蓄電する蓄電池と、を含む携帯端末と、前記第１のコイルと電磁結合する第２のコイルと、前記第２のコイルによる送電を開始する際に、３次元座標系におけるそれぞれの方向について、前記計測信号から得られる電流値が最大となる座標に前記第２のコイルを移動させる充電台制御部と、を含む充電台と、を備える携帯端末充電システムが提供される。
【０００９】
本発明の第２の視点によれば、第１のコイルと、前記第１のコイルを介して受電した電力を蓄電する蓄電池と、を含む携帯端末の充電方法であって、電流源から供給される電流値を計測する第１の工程と、前記第１のコイルと電磁結合する第２のコイルによる送電を開始する際に、３次元座標系におけるそれぞれの方向について、前記第１の工程で計測した電流値が最大となる座標に前記第２のコイルを移動する第２の工程と、を含む携帯端末の充電方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の各視点によれば、電力の伝送効率を高めた携帯端末充電システム及び携帯端末の充電方法が、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の概要を説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る携帯端末充電システム１の全体構成の一例を示す図である。
【図３】携帯端末１０と充電台２０の内部の一例を示す図である。
【図４】携帯端末１０の内部構成の一例について示す図である。
【図５】充電台２０の内部構成の一例について示す図である。
【図６】携帯端末充電システム１の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】ステージ２２の位置とコイル１１に流れる電流との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。
【００１３】
上述のように、１次コイルと２次コイルの位置が適切でなければ、効率的な電力伝送を行うことができない。そのため、より電力の伝送効率を高めた携帯端末充電システムが、望まれる。
【００１４】
そこで、一例として図１に示す携帯端末充電システムを提供する。図１に示す携帯端末充電システム１００は、電流源１０１と、電流源１０１から供給される電流の計測が可能であって、計測した電流値を計測信号として出力可能な電流計１０２と、第１のコイル１０３と、第１のコイル１０３を介して受電した電力を蓄電する蓄電池１０４と、を含む携帯端末１０５と、第１のコイル１０３と電磁結合する第２のコイル１０６と、第２のコイル１０６による送電を開始する際に、３次元座標系におけるそれぞれの方向について、計測信号から得られる電流値が最大となる座標に第２のコイル１０６を移動させる充電台制御部１０７と、を含む充電台１０８と、を備える。
【００１５】
携帯端末充電システム１００は、電流計１０２から得られる電流値に基づいて、第２のコイル１０６を３次元方向（ＸＹＺ方向）に移動する。その際、３次元方向のそれぞれについて、電流計１０２から得られる電流値が最大となるように第２のコイル１０６を移動する。その結果、ＸＹ方向だけの移動に比べ、電力の伝送効率をより効率化することができる。即ち、携帯端末充電システム１００は、第２のコイル１０６の位置を調整することで、電力の伝送効率を高めることができる。さらに、電流計から電流値を得るため、充電台１０８には電流を測定する回路等は不要であり、簡易かつ低コストで第２のコイル１０６の位置を調整することができる。
【００１６】
本発明において下記の形態が可能である。
【００１７】
［形態１］上記第１の視点に係る携帯端末充電システムのとおりである。
【００１８】
［形態２］前記充電台制御部は、前記第２のコイルを、前記計測信号から得られる電流値が最大となる座標に移動させた後に、前記計測信号から得られる電流値が減少した場合に、３次元座標系におけるそれぞれの方向について、前記計測信号から得られる電流値が最大となる座標に前記第２のコイルを移動させることが好ましい。
【００１９】
［形態３］前記充電台制御部は、前記計測信号から得られる電流値が、予め定めた範囲内にない場合には、前記第２のコイルによる送電を中止することが好ましい。
【００２０】
［形態４］上記第２の視点に係る携帯端末の充電方法のとおりである。
【００２１】
［形態５］前記携帯端末の充電方法は、前記第２の工程後、電流源から供給される電流値が減少した場合には、３次元座標系におけるそれぞれの方向について、電流源から供給される電流値が最大となる座標に前記第２のコイルを移動させる第３の工程を含むことが好ましい。
【００２２】
［形態６］前記携帯端末の充電方法は、電流源から供給される電流値が、予め定めた範囲内にない場合には、前記第２のコイルによる送電を中止する第４の工程を含むことが好ましい。
【００２３】
以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
【００２５】
図２は、本実施形態に係る携帯端末充電システム１の全体構成の一例を示す図である。
【００２６】
携帯端末充電システム１は、携帯端末１０と、充電台２０と、電流源３０と、電流計４０から構成されている。
【００２７】
電流源３０は、充電台２０に対し電力を供給する。また、電流計４０により計測された電流値は計測信号として、充電台２０に供給される。
【００２８】
ユーザが携帯端末１０の充電を行う際には、携帯端末１０を充電台２０に載せる。携帯端末１０が充電台２０に載せられると、非接触充電が開始する。
【００２９】
図３は、携帯端末１０と充電台２０の内部の一例を示す図である。携帯端末１０には、その内部にコイル１１が含まれている。このコイル１１が２次コイルとして機能する。また、充電台２０には、その内部にコイル２１が含まれている。このコイル２１が、１次コイルとして機能する。さらに、コイル２１はステージ２２に配置されており、ステージ２２はアクチュエータ２３によって３次元方向に移動可能に構成されている。即ち、アクチュエータ２３は、コイル２１を含むステージ２２を、充電台２０の内部であって、決められた範囲内で移動させることができる。
【００３０】
次に、携帯端末１０の構成について説明する。
【００３１】
図４は、携帯端末１０の内部構成の一例について示す図である。
【００３２】
携帯端末１０は、コイル１１と、整流回路１２と、蓄電池制御部１３と、蓄電池１４と、操作部１５と、表示部１６と、通信部１７と、端末制御部１８から構成されている。なお、図４には、簡単のため、本実施形態に関係するモジュールのみを記載する。
【００３３】
コイル１１とコイル２１との間における電磁誘導によって生じた交流電力は、整流回路１２によって直流電力に変換される。蓄電池制御部１３は、端末制御部１８からの指示に従い、直流電力を蓄電池１４に充電する。
【００３４】
操作部１５は、ユーザが携帯端末１０に対して行った操作を受け付け、端末制御部１８に通知する。表示部１６は、ユーザの操作に必要なメッセージ等を、端末制御部１８の指示に基づいて表示する。
【００３５】
通信部１７は、充電台２０との相互通信を可能にする。その際の通信方式は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や赤外線通信などいずれの方法であってもよい。
【００３６】
端末制御部１８は、上述の各部に加えて、携帯端末１０の全体を制御する。
【００３７】
次に、充電台２０の構成について説明する。
【００３８】
図５は、充電台２０の内部構成の一例について示す図である。
【００３９】
充電台２０は、コイル２１と、ステージ２２と、アクチュエータ２３と、送電制御部２４と、通信部２５と、充電台制御部２６から構成されている。なお、図５においても、本実施形態に関係するモジュールのみを記載する。
【００４０】
電流源３０から供給された電力は、送電制御部２４においてコイル２１に供給するに適した電力に変換される。
【００４１】
また、コイル２１を含むステージ２２は、アクチュエータ２３によって３次元方向に移動可能に構成されている。
【００４２】
通信部２５は、携帯端末１０の通信部１７と対をなし、携帯端末１０と充電台２０の相互通信を可能にする。その際、赤外線通信等の通信方式に加えて、充電台２０に含まれるコイル２１から発せられる電磁波に信号を付加させることで、携帯端末１０との通信を行うことも考えられる。
【００４３】
充電台制御部２６は、電流計４０から供給される計測信号に基づいてアクチュエータ２３の制御を行う。
【００４４】
次に、携帯端末充電システム１の動作について説明する。
【００４５】
図６は、携帯端末充電システム１の動作の一例を示すフローチャートである。
【００４６】
ステップＳ０１において、充電台制御部２６は、携帯端末１０が充電台２０に載せられたことを検知することで、非接触充電を開始する。その際、充電台制御部２６から端末制御部１８に対して、非接触充電が開始された旨を通知する。充電台２０から通知を受けた携帯端末１０は、表示部１６に「位置を合わせます。少々お待ち下さい。」といったメッセージを表示する。
【００４７】
ステップＳ０２では、充電台制御部２６は、ステージ２２を初期位置（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）に移動する。
【００４８】
ステップＳ０３では、充電台制御部２６は、電流計４０から供給される計測信号から得られる電流値と現在のステージ２２のＸ方向の位置を記憶する。
【００４９】
ステップＳ０４では、充電台制御部２６は、アクチュエータ２３に指示を行い、ステージ２２をＸ方向に予め決められた移動幅で移動する。
【００５０】
ステップＳ０５では、充電台制御部２６は、ステージ２２がＸ方向の移動限界に到達したか否か判断する。ステージ２２がＸ方向の移動限界に到達している場合には、ステップＳ０６に遷移する。ステージ２２がＸ方向の移動限界に到達していない場合には、ステップＳ０３に戻り、処理を継続する。このようにして、ステージ２２をＸ方向に移動させ、各移動点での電流値と関連づけて記憶する。
【００５１】
同様に、ステップＳ０６〜Ｓ０８ではＹ方向の移動及び電流値の記憶を行い、ステップＳ０９〜Ｓ１１ではＺ方向の移動及び電流値の記憶を行う。
【００５２】
ステップＳ１２では、充電台制御部２６は、Ｘ方向で電流が最大となる位置をＸｍ、Ｙ方向で電流が最大となる位置をＹｍ、Ｚ方向で電流が最大となる位置をＺｍ、として特定する。即ち、充電台制御部２６は、３次元方向のそれぞれについて、各移動点と電流値との記憶からＸｍ、Ｙｍ、Ｚｍを検索する。
【００５３】
ステップＳ１３では、充電台制御部２６は、アクチュエータ２３に対して、ステージ２２を座標（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）に移動させる指示を行う。なお、以降の説明において、座標（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）を最適位置と表記する。
【００５４】
ステージ２２を最適位置に移動させた後には、充電台制御部２６から端末制御部１８に対して、ステージ２２の移動が終了した旨を通知する。通知を受けた携帯端末１０は、表示部１６に「位置合わせが完了しました。」といったメッセージを表示する。
【００５５】
このように特定されたステージ２２の最適位置にコイル２１を配置することによって、携帯端末１０に含まれるコイル１１には最大の電流が流れる。
【００５６】
図７は、ステージ２２の位置とコイル１１に流れる電流との関係の一例を示す図である。Ｘ方向（図７の（ａ））、Ｙ方向（図７の（ｂ））、Ｚ方向（図７の（ｃ））それぞれについて、電流値が最大になる最適位置にステージ２２を移動させることによって、最も電力の伝送効率がよい状態が実現できる。
【００５７】
なお、携帯端末１０の充電が終了するまでは、ステージ２２を最適位置に留まらせることで、充電時間を最短にすることができる。しかし、充電台２０に加えられた振動等によって、携帯端末１０が最適位置からずれてしまうことが考えられる。携帯端末１０に含まれるコイル１１と充電台２０に含まれるコイル１１の位置がずれると、電流計４０で計測できる電流値が減少する。
【００５８】
そこで、充電台制御部２６は、電流計４０が供給する計測信号から得られる電流値を一定間隔でサンプリングし、電流値が減少した場合には、図６のステップＳ０３〜Ｓ１３で説明した最適位置への調整を実行する。その結果、ステージ２２の位置を最適位置に移動させることができる。
【００５９】
充電台制御部２６は電流計４０で計測できる電流値が減少した場合には、その旨を端末制御部１８に対して通知する。通知を受けた携帯端末１０は、表示部１６に「位置がずれました。最適位置を検索します。」といったメッセージを表示する。
【００６０】
携帯端末１０には、携帯電話、スマートフォン、ゲーム機などが想定されるが、これらに限定されない。また、携帯端末充電システム１の状態変化をユーザに通知する際には、表示部１６を用いて行うのではなく、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）の点滅、バイブレーションの振動、音声やメロディの再生等、様々な方法が考えられる。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係る携帯端末充電システム１においては、外部から供給される電流の変化に基づいて、充電台２０に含まれるコイル２１の位置を最適位置に移動する。その際、平面方向のみならず、高さ方向にもステージ２２を移動させているため、ステージ２２の真に最適な位置を検出することができる。ステージ２２を最適な位置に配置することで、効率よく携帯端末１０の充電を行うことができる。
【００６２】
また、外部に接続された電流計から電流値を計測するため、ステージ２２の位置を調整するための専用回路などは不要であり、簡易かつ低コストでステージ２２の位置を最適に調整することができる。
【００６３】
さらに、電流値を用いてステージ２２の最適位置を検出しているため、異物混入などによって異常な電流が測定された場合、すぐに電流をオフ（充電を中断）することも可能である。測定した電流値が異常な値か否かの判断は、予め定めた範囲内に電流値が収まっているか否かによって判断する。
【００６４】
さらにまた、ステージ２２の位置が最適位置からずれた場合であっても、電流値の変化により、そのずれを即座に検出可能し、ステージ２２の位置を再調整することも可能である。
【００６５】
なお、引用した上記の特許文献の開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００６６】
１、１００  携帯端末充電システム
１０、１０５  携帯端末
１１、２１  コイル
１２  整流回路
１３  蓄電池制御部
１４、１０４  蓄電池
１５  操作部
１６  表示部
１７、２５  通信部
１８  端末制御部
２０、１０８  充電台
２２  ステージ
２３  アクチュエータ
２４  送電制御部
２６、１０７  充電台制御部
３０、１０１  電流源
４０、１０２  電流計
１０３  第１のコイル
１０６  第２のコイル
【図１】
2013115936.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013115936.tif 000007
【図６】
2013115936.tif 000008
【図７】
2013115936.tif 000009