(57)【要約】【課題】受電部のバッテリの満充電時に送電部からの送電を適切に停止させることが可能な非接触電力伝送装置を提供することである。【解決手段】本発明にかかる非接触電力伝送装置１００は、電源により磁束を発生させる送電コイル１６を有する送電部１０と、送電コイル１６による電磁誘導により送電を行い、キャパシタ２３を充電する受電コイル２１を有する受電部２０と、受電部２０に設けられ、キャパシタ２３の充電状態を監視し、キャパシタ２３が満充電となったときに通知を発行する発光部２４と、送電部１０に設けられ、発光部２４からの通知に基づいて送電を停止する受光部１７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】
電源により磁束を発生させる送電コイルを有する送電部と、
前記送電コイルによる電磁誘導により送電を行い、バッテリを充電する受電コイルを有する受電部と、
前記受電部に設けられ、前記バッテリの充電状態を監視し、当該バッテリが満充電となったときに通知を発行する充電監視部と、
前記送電部に設けられ、前記充電監視部からの前記通知に基づいて送電を停止する送電制御部と、
を備える、
非接触電力伝送装置。
【請求項２】
前記充電監視部は、前記バッテリの満充電時に発光する発光部を有し、
前記送電制御部は、前記発光部からの光を受光する受光部を有する、
請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項３】
前記発光部が非発光から発光へと遷移するときの前記バッテリの電圧と、発光から非発光に遷移するときの前記バッテリの電圧とは異なる、
請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項４】
前記送電部は、前記受電部が充電可能な状態で前記送電部に結合されたか否かを検出する受電部検出部をさらに備え、
前記受電部検出部により前記受電部の結合が検出され、前記バッテリが満充電でない場合に、前記送電部からの送電が開始される、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項５】
位置指示器と、
前記位置指示器により指示された位置を検出する位置検出器と、
前記位置検出器に設けられ、電源により磁束を発生させる送電コイルを有する送電部と、
前記位置指示器に設けられ、前記送電コイルによる電磁誘導により送電を行い、当該位置指示器のバッテリを充電する受電コイルを有する受電部と、
前記受電部に設けられ、前記バッテリの充電状態を監視し、当該バッテリが満充電となったときに通知を発行する充電監視部と、
前記送電部に設けられ、前記充電監視部からの前記通知に基づいて送電を停止する送電制御部と、
を備える、
入力システム。
【請求項６】
前記充電監視部は、前記バッテリの満充電時に発光する発光部を有し、
前記送電制御部は、前記発光部からの光を受光する受光部を有する、
請求項５に記載の入力システム。
【請求項７】
前記発光部が非発光から発光へと遷移するときの前記バッテリの電圧と、発光から非発光に遷移するときの前記バッテリの電圧とは異なる、
請求項６に記載の入力システム。
【請求項８】
前記送電部は、前記受電部が充電可能な状態で前記送電部に結合されたか否かを検出する受電部検出部をさらに備え、
前記受電部検出部により前記受電部の結合が検出され、前記バッテリが満充電でない場合に、前記送電部からの送電が開始される、
請求項６又は７に記載の入力システム。
【請求項９】
前記位置検出器は、前記位置指示器を挿入可能な挿入孔をさらに備え、
前記挿入孔内に前記送電コイルが設けられ、前記位置指示器が前記挿入孔に挿入された場合に、前記受電部が充電可能な状態で前記送電部に結合され、
前記受光部は、前記挿入孔内に設けられる、請求項８に記載の入力システム。
【請求項１０】
前記送電部は、前記受電部が充電可能な状態で前記送電部に結合されたか否かを検出する受電部検出部をさらに備え、
前記受電部検出部により前記受電部の結合が検出され、前記バッテリが満充電でない場合に、前記送電部からの送電が開始される、
請求項５に記載の入力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非接触電力伝送装置及びこれを備えた入力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量式タッチパネルに対して先の細いペン（スタイラス）を使用すると、接触面積が少なく、接触位置の検出が難しい。特許文献１では、スタイラスの先端部を静電容量式タッチパネルに接触させたときの、キャパシタを介して流れる接触位置検出信号を大きくすることで、接触面積の小さいスタイラスを用いた入力を可能とした入力装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載のスタイラスには、バッテリなどの電源が必要である。バッテリの種類としては、スーパーキャパシタ（スーパーＣＡＰ）、リチウムイオンキャパシタ（Ｌｉ−ｉｏｎ  ＣＡＰ）、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ：Nickel metal hydride）電池、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池などがある。
【０００４】
引用文献２には、座標指示用ペンの電池を非接触で充電する方法が開示されている。また、特許文献３には、位置指示器に設けられた共振回路のコイルに流れる誘導電流により、位置指示器のバッテリを非接触で充電する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１８３８０９号公報
【特許文献２】特開平３−１３９７１３号公報
【特許文献３】特開２００７−１６４３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、受電部のバッテリの充電開始時には送電部の消費電流が大きく、バッテリが満充電に近づくと消費電流は小さくなる。通常、送電部の消費電流が、バッテリが満充電であると判断される電流値になった時点で、送電部からの電力の伝送が停止される。
【０００７】
しかしながら、送電部がタブレットなどの場合、伝送電力が比較的小さく、充電開始時と満充電時で伝送電力がほぼ一定の状態となる場合がある。このように、伝送電力がほぼ一定の状態で充電を行うと、送電部の消費電流では受電部のバッテリが満充電になったかどうかを判断できない、という問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、受電部のバッテリの満充電時に送電部からの送電を適切に停止させることができる、非接触電力伝送装置及びこれを用いた入力システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる非接触電力伝送装置は、電源により磁束を発生させる送電コイルを有する送電部と、前記送電コイルによる電磁誘導により送電を行い、バッテリを充電する受電コイルを有する受電部と、前記受電部に設けられ、前記バッテリの充電状態を監視し、当該バッテリが満充電となったときに通知を発行する充電監視部と、前記送電部に設けられ、前記充電監視部からの前記通知に基づいて送電を停止する送電制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、受電部のバッテリの満充電時に送電部からの送電を適切に停止させることができる非接触電力伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態にかかる非接触電力伝送装置の一例を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる非接触電力伝送装置の発光部をスタイラスに設けた例を示す図である。
【図３】実施の形態にかかる非接触電力伝送装置の受光部をタブレットに設けた例を示す図である。
【図４】実施の形態にかかる非接触電力伝送装置の動作の一例を説明する図である。
【図５】実施の形態にかかる非接触電力伝送装置の動作の他の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態
実施の形態にかかる非接触電力伝送装置の構成について図１を参照して説明する。図１は、実施の形態にかかる非接触電力伝送装置１００の構成の一例を示す図である。図１に示すように、非接触電力伝送装置１００は、送電部１０、受電部２０を備える。送電部１０は、電源１１、受電部検出部１２、発振回路１３、コイル１４、整合回路１５、送電コイル１６、受光部１７を有する。発振回路１３は、パルス信号源１８、ＭＯＳＦＥＴ１９を含む。図１に示す例では、スイッチング素子としてｎ型のＭＯＳＦＥＴ１９が用いられている。受電部２０は、受電コイル２１、整流回路２２、キャパシタ２３、発光部２４を有する。
【００１３】
非接触電力伝送装置１００は、電磁誘導を利用して電力を伝送する。非接触電力伝送装置１００では、送電側の送電コイル１６と受電側の受電コイル２１とを近接させて配置して、送電コイル１６に電流を流すことで発生する磁束を用いて、受電コイル２１に起電力を発生させることにより電力を伝送する。
【００１４】
以下、各構成について詳細に説明する。電源１１は、受電部検出部１２を介して発振回路１３に接続されている。また、電源１１は、受電部検出部１２を介して、コイル１４の一端に接続されている。コイル１４の他端は、発振回路１３のＭＯＳＦＥＴ１９のドレインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１９のソースは接地されている。ＭＯＳＦＥＴ１９のゲートには、パルス信号源１８が接続されている。
【００１５】
電源１１は、受電部検出部１２を介して発振回路１３に直流電力を供給する。また、電源１１からの直流電力は、受電部検出部１２を介してコイル１４の一端に供給されている。パルス信号源１８は、電源１１から直流電力が供給されると、一定の周波数でパルス波形信号を発生する。パルス波形信号は、ＭＯＳＦＥＴ１９のゲートに入力される。パルス波形信号の周波数に応じてＭＯＳＦＥＴ１９がスイッチングすることにより交流電力が発生する。
【００１６】
生成された交流電力は、整合回路１４に入力される。整合回路１４はインピーダンスマッチングを行い、送電コイル１６に伝送電力を出力する。送電コイル１６は、整合回路１４からの伝送電力を受電部側の受電コイル２１に伝送する。
【００１７】
受電コイル２１は、整流回路２２に接続されている。整流回路２２は、キャパシタ２３に接続されている。図１に示す例では、充電可能なバッテリとしてキャパシタ２３が用いられている。なお、充電可能なバッテリとして、スーパーキャパシタ（スーパーＣＡＰ）、リチウムイオンキャパシタ（Ｌｉ−ｉｏｎ  ＣＡＰ）、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ：Nickel metal hydride）電池、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池等のさまざまな種類を用いることができる。
【００１８】
受電コイル２１は、送電コイル１６から伝送電力を受信し、整流回路２２に出力する。整流回路２２は、入力された伝送電力を直流電力に変換する。キャパシタ２３は、直流電力により充電される。
【００１９】
本実施の形態では、受電部２０において、キャパシタ２３と並列に発光部２４が接続されている。また、送電部１０において、発振回路１３には受光部１７が接続されている。発光部２４は、キャパシタ２３の充電状態を監視する充電監視部である。発光部２４は、キャパシタ２３が満充電となったときに通知を発行する。本実施の形態では、発光部２４は、キャパシタ２３が満充電と判断される電圧値になると発光する。発光部２４としては、例えば、ＬＥＤ（Light-emitting Diode）等の発光素子を用いることができる。なお、発光部２４として、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示素子を用いることも可能である。発光部２４として表示素子を用いた場合、表示素子にバッテリ残量を表示させることも可能である。電力消費を抑制するために、表示素子は、バッテリ残量を間欠的に表示したり、バッテリ残量が所定の値以下となったときのみに警告のために一時的に表示したりすることができる。
【００２０】
受光部１７で発光部２４から出射された光が受光されると、発振回路１３での交流電力の発生が停止される。すなわち、受光部１７は、発光部２４からの通知に基づいて、送電を停止する送電制御部を構成する。このように、本実施の形態では、発光部２４がキャパシタ２３が満充電になったか否かを監視し、受光部１７がキャパシタ２３の満充電時に送電を停止する動作を行っている。
【００２１】
これにより、送電部がタブレットなどであって伝送電力が比較的小さく、キャパシタ２３の充電開始時と満充電時で伝送電力がほぼ一定の状態であっても、キャパシタ２３の満充電時に送電部１０からの送電を適切に停止させることができる。
【００２２】
また、送電部１０には、受電部検出部１２が設けられている。受電部検出部１２は、受電部２０が充電可能な状態で送電部１０に結合されたか否かを検出する。受電部検出部１２により受電部２０が送電部１０に結合されたことが検出され、かつ、キャパシタ２３が満充電でない場合に、送電部１０からの送電が開始される。この点については、後に詳述する。
【００２３】
本実施の形態にかかる非接触電力伝送装置１００は、充電が必要な位置指示器と、位置指示器により指示された位置を検出する位置検出器を有する入力システムに好適に用いられる。位置指示器としては、電子ペンやスタイラス等がある。位置検出器としては、座標入力装置やスタイラス入力装置等がある。
【００２４】
ここで、図２、図３を参照して、非接触電力伝送装置１００を、電子ペン３０を備えるタブレット４０に適用した例について説明する。図２は、発光部２４を電子ペン３０に設けた例を示す図である。図３は、受光部１７をタブレット４０に設けた例を示す図である。
【００２５】
電子ペン３０には、上述した受電部２０が設けられている。また、タブレット４０には、上述した送電部１０が設けられている。図３に示すように、タブレット４０には、電子ペン３０を挿入可能な挿入孔４１が設けられている。挿入孔４１は、電子ペン３０を収納可能なサイズで形成されている。
【００２６】
なお、ここでは図示していないが、挿入孔４１内には、送電コイル１６が設けられている。送電コイル１６は、電子ペン３０が収まる領域に巻き回される。電子ペン３０が挿入孔４１内に挿入されると、受電部２０が充電可能な状態で送電部１０に結合される。すなわち、電子ペン３０が挿入孔４１内に挿入されると、送電コイル１６からの伝送電力でキャパシタ２３が受電可能な状態となる。
【００２７】
次に、図４を参照して、非接触電力伝送装置１００の動作について説明する。図４は、実施の形態にかかる非接触電力伝送装置１００の動作の一例を説明する図である。図４において、キャパシタ２３の電圧をＣＡＰ電圧と示す。また、矢印で示すタイミングで電子ペン３０が、挿入孔４１内に挿入されたものとする。
【００２８】
図４（１）に示すように、電子ペン３０が挿入される前は、タブレット４０側の送電部１０に設けられた発振回路１３は間欠発振を行っている。このとき、受電部検出部１２は、電子ペン３０の挿入の有無を検出する。電子ペン３０の挿入の有無の検出方法として、例えば、送電部１０側の消費電流の違いにより検出する方法を採用することができる。
【００２９】
電子ペン３０が挿入孔４１に挿入されると、送電コイル１６と受電コイル２１とが電磁結合するため、送電コイル１６に流れる電流が増加する。すなわち、電子ペン３０が挿入孔４１内に挿入された時の消費電流は、電子ペン３０が挿入されていないときの消費電流よりも大きくなる。
【００３０】
図４（２）に示すように、電子ペン３０が挿入されると、電子ペン３０の挿入後の間欠発振時に受電部検出部１２が電子ペン３０の挿入を検出する。これに応じて、送電部１０からの送電が開始される（送電ＯＮ）。発振回路１３は連続発振動作に制御され、受電部２０への送電が継続される。これにより、キャパシタ２３が充電され、ＣＡＰ電圧が上昇する。
【００３１】
その後、図４（３）でＣＡＰ電圧が満充電と判断される電圧値（第１閾値）になると、発光部２４が発光し、送電部１０側に満充電であることが通知される。受光部１７は、発光部２４からの光を受光すると、発振回路１３を制御して送電を停止する（送電ＯＦＦ）。これにより、充電が不要な場合は送電を適切に停止することができ、無駄な電力消費を抑制できる。その後、発振回路１３は間欠発振動作に制御される。
【００３２】
そして、図４（４）に示すように、ＣＡＰ電圧が低下し、第１閾値よりも低い第２閾値以下となると発光部２４は消灯する。つまり、発光部２４が非発光から発光へと遷移するときのＣＡＰ電圧と、発光から非発光に遷移するときのＣＡＰ電圧とは異なる。
【００３３】
発光部２４はキャパシタ２３が満充電であることを検知すると発光するが、このときに電力を消費する。これにより、キャパシタ２３の電圧が低下し、発光部２４がキャパシタ２３の満充電の表示を保持することが難しいという他の問題が発生する。実施の形態では、発光部２４が消灯から点灯へと推移するときのＣＡＰ電圧よりも、点灯から消灯へと推移するときのＣＡＰ電圧を低くしている。これにより、発光部２４が満充電の表示を保持することが可能となる。
【００３４】
図４（４）においては、電子ペン３０が挿入孔４１に挿入された状態が維持されているものとする。発光部２４が消灯した場合において、間欠発振時に受電部検出部１２が電子ペン３０の挿入を検出すると、送電部１０は再度送電を開始する（送電ＯＮ）。
【００３５】
送電部１０が、受電部２０から満充電の通知に従い送電を停止したままであると、発光部２４や電子ペン３０内部の回路などでキャパシタ２３に蓄電した電荷を消費してしまい、ユーザーが使用したいときにキャパシタ２３に充電された電力が放電してしまっている可能性がある。
【００３６】
実施の形態では、電子ペン３０が挿入されていることが検知され、かつ、キャパシタ２３が満充電でない場合に、送電部１０からの送電が繰り返し行われる。このように、電子ペン３０が挿入されているときに、キャパシタ２３に充電が必要な場合には、適宜送電が開始され、キャパシタ２３の満充電状態を保持することが可能となる。
【００３７】
次に、図５を参照して、非接触電力伝送装置１００の他の動作について説明する。図５は、実施の形態にかかる非接触電力伝送装置１００の動作の他の例を説明する図である。図５において、キャパシタ２３の電圧をＣＡＰ電圧と示す。また、矢印で示すタイミングで電子ペン３０が、挿入孔４１内に挿入されたものとする。
【００３８】
図５の例では、メカスイッチ（不図示）により電子ペン３０の挿入が検知される。図５（１）に示すように、メカスイッチがオンとなると、受電部検出部１２が電子ペン３０の挿入を検出する。電子ペン３０の挿入が検出されると、送電部１０は送電を開始する（送電ＯＮ）。これにより、キャパシタ２３が充電され、ＣＡＰ電圧が上昇する。なお、メカスイッチは、送電部１０に内蔵しても良く、送電部１０の外部に設けても良い。
【００３９】
その後、図５（２）でＣＡＰ電圧が満充電と判断される電圧値（第１閾値）になると、発光部２４が発光する。受光部１７が発光部２４からの光を受光すると、送電部１０は送電を停止する（送電ＯＦＦ）。これにより、充電が不要な場合は送電を適切に停止することができ、無駄な電力消費を抑制できる。
【００４０】
図５（３）に示すように、ＣＡＰ電圧が低下して第１閾値よりも低い第２閾値以下となり発光部２４が消灯すると、送電部１０は再度送電を開始する（送電ＯＮ）。このように、メカスイッチがオンであり、かつ、キャパシタ２３が満充電でない場合に、送電部１０からの送電が繰り返し行われる。図５（４）に示すように、電子ペン３０が挿入孔４１から抜かれると、メカスイッチがオフの状態となる。この場合は、送電部１０からの送電が停止される。
【００４１】
なお、電子ペン３０の挿入孔４１への挿入の検出は、上述の例に限定されるものではない。例えば、間欠的に発振動作を行いタブレット側のトランスに磁気を発生させ、ペン側のトランスと磁気結合して電子ペンの挿入を検出することも可能である。また、電子ペン側のトランスとタブレット側のトランスの磁気結合によるインピーダンスの変化を検出することにより、電子ペンを検出する方法を採用することもできる。
【００４２】
送電部１０の受光部１７は、外乱光の影響によって、キャパシタ２３満充電を誤認識してしまう可能性がある。そこで、図２に示すように、発光部２４は、電子ペン３０の先端ではなく、電子ペン３０の軸の長手方向における中央付近に設けられている。図３に示すように、受光部１７は挿入孔４１内に設けられている。
【００４３】
電子ペン３０を挿入孔４１内に収納した際、発光部２４及び受光部１７は外部からは見えない位置に配置される。これにより、外乱光の影響を抑制することができ、キャパシタ２３の満充電状態の誤認識を防止することが可能となる。
【００４４】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  非接触電力伝送装置
１０  送電部
１１  電源
１２  受電部検出部
１３  発振回路
１４  コイル
１５  整合回路
１６  送電コイル
１７  受光部
１８  パルス信号源
１９  ＭＯＳＦＥＴ
２０  受電部
２１  受電コイル
２２  整流回路
２３  キャパシタ
２４  発光部
３０  電子ペン
４０  タブレット
４１  挿入孔
【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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