JP2015027172A - Contactless charger and vehicle having the same mounted therein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話などの携帯端末を充電するための無接点充電装置と、それを搭載した自動車に関するものである。 The present invention relates to a non-contact charging device for charging a portable terminal such as a mobile phone, and an automobile equipped with the same.
携帯電話等の携帯端末は、その機能が極めて高くなり、それにつれて電力消費も大きくなっている。 The functions of portable terminals such as cellular phones have become extremely high, and power consumption has increased accordingly.
したがって、自動車内を含め、各所で充電が行えることが求められ、近年の傾向として、ケーブルを使わない、いわゆる非接触充電が脚光を浴びている。 Accordingly, it is required to be able to charge at various places including inside the automobile, and as a recent trend, so-called non-contact charging without using a cable is in the spotlight.
そして、このような要望に応える無接点充電装置としては、以下のようなものが提案されている。 And the following are proposed as a non-contact charging device which meets such a demand.
すなわち、上面に設置板を配置した本体ケースと、前記設置板に配置されるとともに、この設置板上面に設置される携帯端末の位置を検出する位置検出コイルと、前記設置板の下方に配置した充電コイルと、この充電コイルおよび前記位置検出コイルに接続された制御部とを備えた構成となっていた(例えば、下記特許文献1参照)。
That is, a main body case having an installation plate on the upper surface, a position detection coil for detecting the position of the mobile terminal installed on the installation plate, and a lower side of the installation plate. The configuration includes a charging coil and a control unit connected to the charging coil and the position detection coil (for example, see
上記従来例においては、携帯端末を設置板の上面に存在する携帯端末の位置は位置検出コイルによって検出し、その検出場所に充電コイルを移動させ、効率的な充電を行う。 In the above-described conventional example, the position of the portable terminal existing on the upper surface of the installation plate is detected by the position detection coil, and the charging coil is moved to the detection location to perform efficient charging.
このような無接点充電装置における課題は、設置板の上面に例えば硬貨などの金属製異物が置かれ、さらにその上に携帯端末が置かれた場合には、前記充電コイルからの磁束によって金属製異物の温度が上昇してしまうことである。 The problem with such a non-contact charging device is that when a metal foreign object such as a coin is placed on the upper surface of the installation plate and a portable terminal is placed on the metal foreign material, the metal made by the magnetic flux from the charging coil. That is, the temperature of the foreign matter will rise.
そこで、充電コイルに波形検出回路を接続し、この波形から得られる所定値が閾値を越えると異物検出を行うものも提案されている(例えば、上記特許文献2)。 Thus, there has been proposed a method in which a waveform detection circuit is connected to a charging coil and foreign matter detection is performed when a predetermined value obtained from this waveform exceeds a threshold value (for example, Patent Document 2).
しかしながら、設置板上に置かれる携帯端末の種類、特に携帯充電コイル形状などは大きく異なるので、上記波形から得られる所定値自身も大きくばらつくことになる。 However, since the type of portable terminal placed on the installation board, particularly the shape of the portable charging coil, is greatly different, the predetermined value obtained from the waveform also varies greatly.
つまり、このような従来例では、予め種類、特に携帯充電コイル形状などが知られた携帯端末に対する充電のためには有効であるが、複数種の携帯端末の使用に対しては、異物検出機能が適切に機能しなくなる虞がある。 That is, in such a conventional example, it is effective for charging a portable terminal whose type, in particular, the shape of the portable charging coil, etc. is known in advance. May not function properly.
そこで、本発明は、複数種の携帯端末の使用に対しても、異物検出機能が適切に機能するようにすることを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to allow the foreign object detection function to function properly even when a plurality of types of portable terminals are used.
そしてこの目的を達成するために本発明は、上面に設置板を配置した本体ケースと、設置板、またはその下方に配置されるとともに、この設置板上面に設置される携帯端末の位置を検出する位置検出コイルと、設置板、またはこの設置板の下方に配置されるとともに、この設置板上面に設置される携帯端末への充電を行う充電コイルと、この充電コイルおよび位置検出コイルに接続した制御部と、この制御部に接続したメモリとを備え、制御部は、位置検出コイルによる携帯端末の位置確認後に、この位置検出コイルに所定間隔で複数回、異物検出信号を印加するとともに、各異物検出信号を印加時における携帯端末からのエコー信号を位置検出コイルで検出してメモリに記憶させ、次にメモリに記憶させたエコー信号の変化状態に基づき、設置板上の異物検出を行う構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the present invention detects the position of the main body case having the installation plate on the upper surface and the installation plate or the lower side thereof, and the mobile terminal installed on the upper surface of the installation plate. The position detection coil and the installation plate or a charging coil that is arranged below the installation plate and charges the portable terminal installed on the upper surface of the installation plate, and a control connected to the charging coil and the position detection coil And a memory connected to the control unit. The control unit applies a foreign object detection signal to the position detection coil a plurality of times at predetermined intervals after confirming the position of the mobile terminal by the position detection coil. The echo signal from the portable terminal at the time of applying the detection signal is detected by the position detection coil and stored in the memory, and then based on the change state of the echo signal stored in the memory, And configured to perform foreign object detection on plate, thereby it is to achieve the intended purpose.
以上のように本発明は、上面に設置板を配置した本体ケースと、設置板、またはその下方に配置されるとともに、この設置板上面に設置される携帯端末の位置を検出する位置検出コイルと、設置板、またはこの設置板の下方に配置されるとともに、この設置板上面に設置される携帯端末への充電を行う充電コイルと、この充電コイルおよび位置検出コイルに接続した制御部と、この制御部に接続したメモリとを備え、制御部は、位置検出コイルによる携帯端末の位置確認後に、この位置検出コイルに所定間隔で複数回、異物検出信号を印加するとともに、各異物検出信号を印加時における携帯端末からのエコー信号を位置検出コイルで検出してメモリに記憶させ、次にメモリに記憶させたエコー信号の変化状態に基づき、設置板上の異物検出を行う構成としたので、複数種の携帯端末の使用に対しても、異物検出機能が適切に機能するようになる。 As described above, the present invention includes a main body case in which an installation plate is arranged on the upper surface, a position detection coil that detects the position of the portable terminal installed on the installation plate or the lower side of the installation plate. A charging coil for charging the mobile terminal installed on the installation plate or the installation plate and on the upper surface of the installation plate; a control unit connected to the charging coil and the position detection coil; and A memory connected to the control unit, and after confirming the position of the mobile terminal by the position detection coil, the control unit applies a foreign object detection signal to the position detection coil a plurality of times at predetermined intervals, and applies each foreign object detection signal. The echo signal from the portable terminal at the time is detected by the position detection coil and stored in the memory, and then the foreign object on the installation plate is detected based on the change state of the echo signal stored in the memory. Having configured to perform, against the use of plural kinds of portable terminals, so foreign object detection function to function properly.
すなわち、本発明では、位置検出コイルによる携帯端末の位置確認後に、この位置検出コイルに所定間隔で複数回、異物検出信号を印加するとともに、各異物検出信号を印加時における携帯端末からのエコー信号を位置検出コイルで検出してメモリに記憶させ、次にメモリに記憶させたエコー信号の変化状態に基づき、設置板上の金属製異物検出を行う構成としたものである。 That is, in the present invention, after the position detection coil confirms the position of the portable terminal, the foreign substance detection signal is applied to the position detection coil a plurality of times at predetermined intervals, and the echo signal from the portable terminal at the time of applying each foreign substance detection signal. Is detected by the position detection coil and stored in the memory, and then the metallic foreign matter on the installation plate is detected based on the change state of the echo signal stored in the memory.
以上の構成としても、各異物検出信号印加後に、携帯端末から得られるエコー信号の値は、複数種の携帯端末ごとに異なるが、本発明では、異物が存在するときには、携帯端末の種類に関らず、エコー信号の変化が大きくなるので、この変化の大きさによって異物検出を行うこととしたものである。 Even in the above configuration, the value of the echo signal obtained from the mobile terminal after application of each foreign object detection signal is different for each of a plurality of types of mobile terminals. However, since the change in the echo signal becomes large, the foreign object is detected based on the magnitude of the change.
このようにすれば、複数種の携帯端末の使用に対しても、異物検出を適切に行うことができるのである。 In this way, foreign object detection can be appropriately performed even when multiple types of portable terminals are used.
以下、本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1において、自動車1の車内2の前方にはハンドル3が設置されている。
(Embodiment 1)
In FIG. 1, a
また、ハンドル3の側方には、音楽や、映像の再生と、カーナビゲーション映像等を映し出す電子機器4が設置されている。
On the side of the
さらに、車内2の電子機器4後方には、無接点充電装置5が設置されている。
Further, a
この無接点充電装置5は、図2〜図8に示すように、上面に設置板6を配置した箱型の本体ケース7と、この本体ケース7内において、設置板6の下面側に対向した状態で水平方向に可動自在に設けた充電コイル8と、この充電コイル8を設置板6の下面側に対向して水平方向に移動させる駆動部9と、この駆動部9と充電コイル8に接続した制御部(図9の10)とを備えている。
As shown in FIGS. 2 to 8, the
以下、各部について詳細に説明する。 Hereinafter, each part will be described in detail.
先ず、設置板6について説明する。
First, the
この設置板6は、図7に示すように、表面板11、中板12、裏面板13を重合させた構成となっている。
As shown in FIG. 7, the
また、表面板11と裏面板13は、合成樹脂によって形成され、さらに中板12は、セラミックによって形成されている。つまり、充電コイル8からの磁束が、この設置板6を、図3の携帯端末15方向(下から上方向)に通過できるような構成となっている。
The
また、中板12の表面には、図9の位置検出コイル14(位置検出手段の一例)が設けられている。
Further, a position detection coil 14 (an example of position detection means) in FIG. 9 is provided on the surface of the
この位置検出コイル14は、上記特許文献1(特開2009−247194号公報)で用いられているものであり、設置板6の上面の何れの位置に、図3のごとく携帯端末15が置かれたかを検出するものである。
This
本実施形態においては、この位置検出コイル14を用いて、設置板6の上面のどの位置に、図3のごとく携帯端末15が置かれたかを検出し、次に駆動部9によって充電コイル8を、携帯端末15の携帯充電コイル(図示せず)に対向する位置にまで移動させる構成となっている。
In the present embodiment, the
次に、充電コイル8部分について説明する。
Next, the
充電コイル8は、図4、図5から理解されるように、リード線を円環状に複数回巻きつけた構成であり、その外周側と、下面側は、合成樹脂製の保持体16によって覆われた状態で保持されている。
As can be understood from FIGS. 4 and 5, the
また、この保持体16の下面には、図7のごとく、充電コイル8の下方に向けて延長された支持脚17が、合成樹脂にて一体的に形成されている。
Further, as shown in FIG. 7,
また、この支持脚17の下面と、この支持脚17の下方に配置した金属製の支持板18の上面との間には、0・3ミリの隙間を設けているので、通常状態においては、充電コイル8の移動時に、支持脚17の下面が支持板18の上面に接触することはない。
In addition, since a gap of 0.3 mm is provided between the lower surface of the
そして、以上の構成において、本実施形態では、充電コイル8の下方に支持脚17が設けられた構成としているのである。
In the above configuration, the
なお、支持板18の下方には、制御基板19、本体ケース7の下面板20が配置されており、この支持板18の下面と、下面板20の上面との間には、制御基板19を貫通した支持体21を設けている。
A
次に、駆動部9について説明する。
Next, the
駆動部9は、図4、図5に示すように、X軸方向駆動軸22と、Y軸方向駆動軸23を有し、これらのX軸方向駆動軸22と、Y軸方向駆動軸23のそれぞれの中間部分は、保持体16の充電コイル保持部外において、この保持体16に係合させている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
つまり、保持体16には、X軸方向駆動軸22が貫通する貫通孔(図示せず)と、Y軸方向駆動軸23が貫通する貫通孔24が、上下に所定間隔をおき、クロスした状態で設けられており、そこにX軸方向駆動軸22と、Y軸方向駆動軸23が貫通することで、係合状態となっているのである。
In other words, in the
また、X軸方向駆動軸22の一端側にはウォームホイール25が設けられ、一端には、ギア26、他端にもギア26が設けられている。
A
そして、ウォームホイール25はウォーム27に係合し、このウォーム27はモータ28に連結されている。
The
また、両側のギア26は、それぞれ歯車板29に係合している。
The
このため、モータ28を駆動すれば、ウォーム27が回転し、それによってウォームホイール25がX軸方向駆動軸22とともに、X軸方向に移動し、これにて充電コイル8がX軸方向に移動することとなる。
For this reason, when the
また、Y軸方向駆動軸23の一端側にはウォームホイール30が設けられ、一端には、ギア31、他端にもギア31が設けられている。
A
そして、ウォームホイール30はウォーム32に係合し、このウォーム32はモータ33に連結されている。
The
また、両側のギア31は、それぞれ歯車板34に係合している。
The
このため、モータ33を駆動すれば、ウォーム32が回転し、それによってウォームホイール30がY軸方向駆動軸23、Y軸方向に移動し、これにて充電コイル8がY軸方向に移動することとなる。
For this reason, when the
なお、図4に示す35は充電コイル8に通電するためのフレキシブル配線であり、このフレキシブル配線35の端部は、上述した支持脚17の側面に固定されている。
4 is a flexible wiring for energizing the charging
また、図9に示すごとく制御部10には、X軸モータ制御部36を介してモータ28が接続され、またY軸モータ制御部37を介してモータ33が接続されている。
Further, as shown in FIG. 9, a
また、制御部10には、充電コイル制御部38を介して充電コイル8が接続され、さらに位置検出コイル14には、検出用コイル制御部39を介して位置検出コイル14が接続されている。
In addition, the charging
以上のような構成において、本実施形態では、図2に示す本体ケース7の設置板6外周部分に設けた電源スイッチ40をOFF操作(図10のS1)にすると、制御部10によって、充電コイル8を図4〜図6に示すように、本体ケース7の設置板6中央(以下A点と称す)に移動させ(図10のS2)、その後電源をOFF状態とする(図10のS3)。
In the configuration as described above, in this embodiment, when the
つまり、図2のごとく、本体ケース7の設置板6上に携帯端末15を置いていない状態では、この設置板6は図1のごとく車内2に表出した状態となっている。
That is, as shown in FIG. 2, when the
このため、誤ってこの設置板6上に手をついてしまう状況が発生することもあり、このときには設置板6にとっては過重がかかった状態となる。
For this reason, a situation may occur in which the user accidentally touches the
そこで、本実施形態では、充電コイル8を図4〜図6に示すように、本体ケース7の中央に移動させ、上述した過重を、充電コイル8、保持体16、支持脚17、支持板18によって支えるようにしているのである。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 4 to 6, the charging
つまり、このような設置板6上への過重がかかった状態になると、設置板6はわずかながら下方に湾曲するが、その状態で、充電コイル8、保持体16、支持脚17も下方に移動し、支持脚17の下面が支持板18の上面に当接することになる。
In other words, when such an overload is placed on the
その結果、上記過重は、設置板6、充電コイル8、保持体16、支持脚17を介して支持板18で支え、これにより設置板6や充電コイル8の損傷を抑制することが出来るようになる。
As a result, the excessive weight is supported by the
なお、本実施形態では、過重に対する強度を高めるために、支持板18の下面側を、支持体21を介して本体ケース7の下面板20に支持する構成としている。
In the present embodiment, the lower surface side of the
また、このような過重が取り除かれれば、設置板6は上方へと弾性復帰し、充電コイル8、保持体16もX軸方向駆動軸22、Y軸方向駆動軸23の弾性復帰で上方復帰するので、支持脚17の下面は支持板18の上面上に隙間を持って配置された状態となる。
Further, when such excessive weight is removed, the
このため、以降の充電コイル8移動時の障害となることはない。
For this reason, it does not become an obstacle at the time of
また、携帯端末15の充電時には、先ずは電源スイッチ40をON状態(図10のS4)にするとともに、設置板6の上面上に携帯端末15が置かれることになる。
When the
この状態になっても、本実施形態では、先ずは、制御部10によって充電コイル8がA点に存在しているか否かの確認を行う(図10のS5)。
Even in this state, in the present embodiment, first, it is confirmed by the
この確認は、X軸モータ制御部36、Y軸モータ制御部37が記憶するモータ28、33の駆動量から判別することができる。
This confirmation can be determined from the drive amounts of the
そして、充電コイル8がA点に存在していないと判断された場合には、制御部10によって充電コイル8をA点に移動させ(図10のS6)、このA点にて充電待機状態とする(図10のS7)。
If it is determined that the charging
次に、制御部10は、位置検出コイル14を用いて、設置板6の上面の何れかの位置に、図3のごとく携帯端末15が置かれたかを検出する(図10のS8、S9)。
Next, the
なお、携帯端末15が置かれたか場所とは、実際には携帯端末15が内蔵する携帯充電コイル(図示せず)の場所である。
The place where the
その後、制御部10は、X軸モータ制御部36、Y軸モータ制御部37を介してモータ28、33を駆動し、検出された携帯端末15が保有する携帯充電コイル(図示せず)位置へと充電コイル8を移動させ(図10のS10)、その後、充電コイル制御部38を介して充電を開始する(図10のS11、S12)。
Thereafter, the
また、この充電中には、上記特許文献1(特開2009−247194号公報)と同じ動作により、充電の継続が必要か否か(充電完了したか、否か)を判定し(図10のS13)、充電完了(満充電)すると、制御部10は、充電動作を終了させる(図10のS14)。
Further, during this charging, it is determined whether or not the continuation of charging is necessary (whether charging is completed or not) by the same operation as that of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-247194) (see FIG. 10). S13) When the charging is completed (fully charged), the
また、このような充電動作が完了すると、制御部10によって充電コイル8がA点に存在しているか否かの確認を行い(図10のS15)、その後、充電コイル8をA点に戻す(図10のS6)。
When such a charging operation is completed, the
この確認は、X軸モータ制御部36、Y軸モータ制御部37が記憶するモータ28、33の駆動量から判別することができる。
This confirmation can be determined from the drive amounts of the
なお、制御部10によって充電コイル8をA点に戻すことが出来ない場合、例えば運転中の何らかの衝撃で、X軸モータ制御部36、Y軸モータ制御部37が記憶するモータ28、33の駆動量から算出される位置と、位置検出コイル14によって測定される実位置がずれた場合には、図8の動作を実行させる。
If the
つまり、制御部10でX軸モータ制御部36、Y軸モータ制御部37を介してモータ28、33を駆動し、充電コイル8を本体ケース7内のコーナまで移動させるのである。
That is, the
このコーナ部分にはスイッチ41、42が存在しており、充電コイル8が本体ケース7内のコーナまで移動すれば、これらのスイッチ41、42が動作し、これにより制御部10は充電コイル8が初期値に移動したと判定する。
The
そして、この状態では、X軸モータ制御部36、Y軸モータ制御部37によるモータ28、33の動作量も初期値とし、ここから再度位置制御を行うようにしているのである。
In this state, the operation amounts of the
また、図9のごとく、この位置検出コイル14(異物検出手段)と、この位置検出コイル14(異物検出手段)によって異物を検出した場合に警報を発する異物警報部(図2、図3、図9の43)と、メモリ10aを、制御部10に接続した。
Further, as shown in FIG. 9, the position detection coil 14 (foreign matter detection means) and a foreign matter alarm section (FIGS. 2, 3, and 3) that issues a warning when a foreign matter is detected by the position detection coil 14 (foreign matter detection means). 9 43) and the
つまり、制御部10は、位置検出コイル14で金属製異物を検出し、異物警報部43を駆動する構成とした。
In other words, the
以下、この点について、詳細に説明する。 Hereinafter, this point will be described in detail.
異物警報部43は、図9に示すごとく制御部10に接続され、また図2、図3に示すごとく本体ケース7に実装されている。
The foreign
また、異物警報部43が接続された制御部10には、検出用コイル制御部39を介して位置検出コイル14が接続されている。
Further, the
さらに、図2、図3に示すごとく、設置板6外周の本体ケース7部分は、設置板6よりも上方に突出させた上方突出部7aを設け、この本体ケース7の上方突出部7aに異物警報部43と電源スイッチ40を設けた。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the
つまり、自動車1運転時には、運転にともなう振動や慣性力を携帯端末15が受けることになるので、設置板6外周の本体ケース7部分に上方突出部7aを設け、携帯端末15充電時に、携帯端末15が本体ケース7外へと落下するのを抑制するようにしているのである。
That is, when the
しかしながら、このように設置板6外周の本体ケース7部分に上方突出部7aを設けると、本体ケース7の上面には窪みが存在する状態となるので、運転者や同乗者は、この窪み部分、つまり設置板6上面に、硬貨などの金属製異物を、つい置いてしまうことにもなる。
However, when the
そして、この異物上に携帯端末15を置いた状態で充電を開始すると、異物である硬貨も充電コイル8から供給される磁束により温度上昇してしまう。
When charging is started with the
そこで、本実施形態では、設置板6上面に、硬貨などの金属製異物が置かれた状態で、さらにその上に携帯端末15を置いた状態で充電が開始された状態でも、金属製異物の温度上昇を抑制するもので、以下この点を具体的に説明する。
Therefore, in the present embodiment, even when a metal foreign matter such as a coin is placed on the upper surface of the
本実施形態においては、上述のごとく、図9に示す制御部10が、位置検出コイル14によって携帯端末15の位置を確認後、X軸モータ制御部36、Y軸モータ制御部37を介してモータ28、33を駆動し、検出された携帯端末15が保有する携帯充電コイル(図示せず)位置へと充電コイル8を移動させ(図10のS10)、その後、充電コイル制御部38を介して充電を開始するようになっている(図10のS11、S12)。
In the present embodiment, as described above, after the
このような構成において、本実施形態では、金属製異物の検出のために、制御部10の動作として、図10のS10と、S11の間に、図17の動作を介在させたことが特徴となっている。
In such a configuration, the present embodiment is characterized in that the operation of FIG. 17 is interposed between S10 and S11 of FIG. 10 as the operation of the
なお、図17においても、図10との関係を明確にすべく、図10のS10と、S11は、この図17においてもS10と、S11と付している。 Also in FIG. 17, S10 and S11 in FIG. 10 are denoted by S10 and S11 in FIG. 17 in order to clarify the relationship with FIG.
本実施形態では、図11に示すように、このような金属製異物の検出のために、位置検出コイル14に異物検出信号として、例えば1MHzのパルス(a)を所定間隔で印加するようにしている(図11では一つしか示していないが、所定時間後にはこの図11のパルスが位置検出コイル14に異物検出信号として印加される)。
In this embodiment, as shown in FIG. 11, in order to detect such a metal foreign object, for example, a pulse (a) of 1 MHz is applied to the
このとき、この位置検出コイル14と携帯端末15が保有する携帯充電コイル(図示せず)とは対向しているので、図11の(b)のようなエコー信号が携帯端末15の携帯充電コイルから戻り、位置検出コイル14で検出される。
At this time, since the
制御部10は、図11の(c)のように、位置検出コイル14が検出するエコー信号のピークホールドをし、その時のアナログ値をデジタル信号に変換し、メモリ10aに記憶させる。
As shown in FIG. 11C, the
つまり、図12のごとく、このような金属製異物の検出のために、制御部10から、位置検出コイル14に、異物検出信号として、例えば1MHzのパルス(a)を印加すると、図13の(a)のようなエコー信号が携帯端末15の携帯充電コイルから位置検出コイル14に戻り、これが図12のコンデンサ44に充電されることになる。
In other words, as shown in FIG. 12, when a pulse (a) of 1 MHz, for example, is applied as a foreign object detection signal from the
そして、これによってエコー信号のピークホールドが行えるのである。 Thus, the peak hold of the echo signal can be performed.
この図12において、トランジスタ45(スイッチング素子の一例)は、制御部10によってON、OFFが制御され、ON状態では、上記位置検出コイル14で検出したエコー信号はトランジスタ45に流れ、コンデンサ44には充電されない。
In FIG. 12, a transistor 45 (an example of a switching element) is ON / OFF controlled by the
これに対して、制御部10によってトランジスタ45をOFFにすると、上記位置検出コイル14で検出したエコー信号はコンデンサ44に充電されることとなる。
On the other hand, when the
そして、このようにトランジスタ45がOFFの間は、コンデンサ44への充電が継続され、その結果として図13(b)、図11(c)のごとく、上記位置検出コイル14で検出したエコー信号に対するピークホールドが行えるのである。
Thus, while the
制御部10はコンデンサ44の電圧値をデジタル信号に変換し、メモリ10aに記憶させる。
The
続いて、制御部10は、トランジスタ45をONの状態とし、コンデンサ44の電荷を放電させ、再び、金属製異物の検出のために、位置検出コイル14に、異物検出信号として、例えば1MHzのパルス(a)を印加する。
Subsequently, the
すると、図13の(a)、図11の(b)のようなエコー信号が携帯端末15の携帯充電コイルから位置検出コイル14に戻るが、このときには、まだトランジスタ45をOFFとしていないので、コンデンサ44への充電は開始されない。つまり、エコー信号のピークホールドはまだ開始されないのである。
Then, echo signals as shown in FIGS. 13A and 11B return from the mobile charging coil of the
本実施形態では、制御部10によって、位置検出コイル14に、異物検出信号として、例えば1MHzのパルス(a)を印加後、ピークホールドを開始するまでの時間を毎回徐々に遅らせるようにしている。
In the present embodiment, the
つまり、制御部10によって、位置検出コイル14に、異物検出信号として、例えば1MHzのパルス(a)を印加後、図12のトランジスタ45をONからOFFにするタイミング(時間)を、毎回遅らせるのである。
That is, the
その結果、制御部10が検出するピークホールドの値は、図14のようになる。
As a result, the peak hold value detected by the
この図14は、携帯充電コイルの形状などがことなる5個の携帯端末15を用いて、異物検出をした結果を示している。
FIG. 14 shows the result of foreign object detection using five
つまり、制御部10によって、位置検出コイル14に、異物検出信号として、例えば1MHzのパルス(a)を印加後、ピークホールドを開始するまでの時間が早いものは、ピーク値は高く、ピークホールドを開始する時間を遅らせると、ピーク値も小さくなるという結果を示している。
That is, the
これは、図13(a)に示した実測波形からも理解されるもので、エコー信号は徐々に減衰するので、ピークホールドを開始するまでの時間が早いと、ピーク値は高く、ピークホールドを開始する時間が遅いと、ピーク値は小さくなる。 This can be understood from the actually measured waveform shown in FIG. 13 (a). Since the echo signal gradually attenuates, the peak value is high when the time until the peak hold starts is early, and the peak hold is If the start time is late, the peak value will be smaller.
図13、図14は、設置板6上面に、携帯端末15を置いた状態で異物検出信号を発行した時(硬貨などの金属製異物無しの状態)の実測値である。
13 and 14 show actual measurement values when a foreign object detection signal is issued in a state where the
これに対して、図15、図16は、設置板6上面に、硬貨などの金属製異物が置かれ、その上に携帯端末15を置いた状態で充電が開始された状態の実測値である。
On the other hand, FIGS. 15 and 16 are actual measurement values in a state where charging is started in a state where a metal foreign object such as a coin is placed on the upper surface of the
これらの図13、図14(金属製異物無し)と、図15、図16(金属製異物有り)の比較で判明したことは、設置板6上面に、硬貨などの金属製異物が置かれた状態では、位置検出コイル14が検出するエコー信号の減衰が早くなるということである。
13 and 14 (without metallic foreign matter) and FIGS. 15 and 16 (with metallic foreign matter) revealed that a metallic foreign matter such as a coin was placed on the upper surface of the
つまり、図14は金属製異物無しの状態におけるピーク値を時間の経過とともに示したものであるが、初回、または初回近くの地点おけるピーク値に対して、例えばピーク値が半減するまでの時間をAとすると、図16に示す金属製異物有りの場合には、その時間がBと極端に短くなる。 That is, FIG. 14 shows the peak value in the state without the metallic foreign object as time passes. For example, the time until the peak value is halved with respect to the peak value at the first time or a point near the first time is shown. Assuming A, in the case where there is a metallic foreign object shown in FIG.
エコー信号が早く減衰してしまう理由は、金属異物の存在によってエコー信号が遮蔽、またはエネルギー変換されたものと考えられる。 The reason why the echo signal is attenuated quickly is considered to be that the echo signal is shielded or energy-converted by the presence of the metal foreign matter.
また、これらの図14、図16からも理解されるように、携帯端末15の種類が異なっても、その傾向は明確に表れる。
Further, as can be understood from FIG. 14 and FIG. 16, even if the type of the
さらに、重要な点は、位置検出コイル14に加える信号レベルが一定であると言うことである。
Furthermore, an important point is that the signal level applied to the
例えば、充電コイル8によって異物検出を行うことを考えた場合、異物の存在時には、携帯端末15側からの要請で、この充電コイル8の出力が高くなるので、このように出力が異なる状態では、金属製異物の有無検出を行うのは非常に困難なものとなる。
For example, in the case where foreign matter detection is performed by the charging
これに対して、本実施形態では、位置検出コイル14に加える信号レベルが一定で、しかも、金属製異物の存在の有無によってエコー信号も大きく変動するので、金属製異物の存在有無を容易に検出することが出来る。
In contrast, in the present embodiment, the signal level applied to the
また、これは携帯端末15の種類が異なっても同様な関係となるので、極めて有効なものとなる。
In addition, since this is the same relationship even if the type of the
そして、本実施形態では、メモリ10aに記憶させたエコー信号のピーク値のデータを活用し、初回、または初回近くの地点おけるピーク値に対して、例えばピーク値が半減するまでの時間が所定値よりも短いものは、異物が存在すると判断し、上述した異物警報部43を駆動するものとした。
In the present embodiment, the peak value data of the echo signal stored in the
以上の動作が理解されたところで、制御部10の実際の制御動作について説明する。
Now that the above operation has been understood, the actual control operation of the
本実施形態では、上述のごとく、金属製異物の検出のために、制御部10の動作として、図10のS10と、S11の間に、図17の動作を介在させたことが特徴となっている。
As described above, the present embodiment is characterized in that the operation of FIG. 17 is interposed between S10 and S11 of FIG. 10 as the operation of the
先ず、制御部10は、位置検出コイル14によって検出した携帯端末15の位置に充電コイル8を移動し(図17のS10)、次に、位置検出コイル14によってエコー信号が検出できるように、検出用ゲインを設定する(図17のS16)。
First, the
次に、図11(a)で示したパルスの出力回数(実施の形態では例えば50回)を確認する(図17のS17)。 Next, the number of output pulses (for example, 50 in the embodiment) shown in FIG. 11A is confirmed (S17 in FIG. 17).
その後、図11(a)で示したパルスを位置検出コイル14に出力する(図17のS18)。 Thereafter, the pulse shown in FIG. 11A is output to the position detection coil 14 (S18 in FIG. 17).
次に、エコー信号を検出するタイミング(時間待ち)を設定する(図17のS19)。 Next, the timing (waiting for time) for detecting the echo signal is set (S19 in FIG. 17).
なお、この(図17のS19)においては、上述の説明で理解されるように、毎回タイミングがずらされる。 In this (S19 in FIG. 17), the timing is shifted every time as understood in the above description.
そして、このタイミングで、図12のトランジスタ45がOFFされ、エコー信号のピークホールドが開始される(図17のS20)。
At this timing, the
その後、その信号をアナログ値からデジタル値に変換し、メモリ10aに記憶させる(図17のS21、22)。
Thereafter, the signal is converted from an analog value to a digital value and stored in the
そのご、再び(図17のS17)に戻り、設定した検出回数が完了するまで、エコー信号のピークホールドが行われ、図14、図16のような結果を得る。 The process returns to (S17 in FIG. 17) again, and the peak hold of the echo signal is performed until the set number of detections is completed, and the results as shown in FIGS.
そして、設定した検出回数が完了すると、図14の時間A、または図16の時間Bの測定が行われる(図17のS23)。 When the set number of detections is completed, the time A in FIG. 14 or the time B in FIG. 16 is measured (S23 in FIG. 17).
その後、充電コイル8への通電が行われ(図17のS11)、続いて、携帯端末15からのIDを取得する(図17のS24)。
Thereafter, the charging
次に、取得したIDに対して、メモリ10aに記録されている減衰までの時間(例えば図14の時間A、または図16の時間B)よりも早いか否かを確認する(図17のS25)。
Next, it is confirmed whether or not the acquired ID is earlier than the time until decay (for example, time A in FIG. 14 or time B in FIG. 16) recorded in the
つまり、本実施形態では、以前充電した機種(ID)における減衰時間を記録しているので、今回、充電対象となっている携帯端末15について、この機種の減衰時間が遅ければ、それを順次更新するとともに、異物無しと、判定をする(図17のS26、S27)。
That is, in this embodiment, since the decay time of the previously charged model (ID) is recorded, if the decay time of this model is late for the
これに対して、今回充電する携帯端末15が始めてのもの、あるいは以前充電した機種(ID)における減衰時間が、メモリ10aに記録されている減衰時間よりも遅ければ、設定している減衰時間よりも早いか否かを判断し(図17のS28)、遅ければ金属製異物無し、と判定する(図17のS27)。
On the other hand, if the decay time of the first
また、減衰時間が、設定されている減衰時間よりも早ければ、金属製異物が存在するとして、異物警報部43を駆動する(図17のS28、S29、S30)。
If the decay time is earlier than the set decay time, the foreign
なお、上記実施形態では、設置板6の下面側に対向した状態で水平方向に可動自在に充電コイル8を設けたが、設置板6に複数の充電コイル(図示せず)を設けて、位置検出コイル14で検出した携帯端末15位置の充電コイルを駆動するようにしても良い。
In the above embodiment, the charging
また、上記実施形態では、設置板6に位置検出コイル14を設けたが、位置検出コイル14を設置板6の下方に配置しても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the
さらに、上記実施形態では、異物の存在を検出すると、異物警報部43を駆動するものとしたが、充電コイル8への通電を停止させる構成としても良い。
Furthermore, in the above-described embodiment, the foreign
以上のごとく本発明においては、位置検出コイルによる携帯端末の位置確認後に、この位置検出コイルに所定間隔で複数回、異物検出信号を印加するとともに、各異物検出信号を印加時における携帯端末からのエコー信号を位置検出コイルで検出してメモリに記憶させ、次にメモリに記憶させたエコー信号の変化状態に基づき、設置板上の金属製異物検出を行う構成としたものである。 As described above, in the present invention, after confirming the position of the mobile terminal by the position detection coil, a foreign object detection signal is applied to the position detection coil a plurality of times at predetermined intervals, and each foreign object detection signal is applied from the mobile terminal at the time of application. An echo signal is detected by a position detection coil and stored in a memory, and then a metallic foreign object on the installation plate is detected based on a change state of the echo signal stored in the memory.
以上の構成としても、各異物検出信号印加後に、携帯端末から得られるエコー信号の値は、複数種の携帯端末ごとに異なるが、本発明では、異物が存在するときには、携帯端末の種類に関らず、エコー信号の変化が大きくなるので、この変化の大きさによって異物検出を行うこととしたものであり、このようにすれば、複数種の携帯端末の使用に対しても、異物検出を適切に行うことができるのである。 Even in the above configuration, the value of the echo signal obtained from the mobile terminal after application of each foreign object detection signal is different for each of a plurality of types of mobile terminals. However, since the change in the echo signal becomes large, foreign matter detection is performed based on the magnitude of this change. In this way, foreign matter detection can be performed even when multiple types of portable terminals are used. It can be done properly.
したがって、車載用や家庭用の無接点充電装置としての活用が期待されるものとなる。 Therefore, the use as a non-contact charging device for in-vehicle use or home use is expected.
1 自動車
2 車内
3 ハンドル
4 電子機器
5 無接点充電装置
6 設置板
7 本体ケース
8 充電コイル
9 駆動部
10 制御部
10a メモリ
11 表面板
12 中板
13 裏面板
14 位置検出コイル
15 携帯端末
16 保持体
17 支持脚
18 支持板
19 制御基板
20 下面板
21 支持体
22 X軸方向駆動軸
23 Y軸方向駆動軸
24 貫通孔
25 ウォームホイール
26 ギア
27 ウォーム
28 モータ
29 歯車板
30 ウォームホイール
31 ギア
32 ウォーム
33 モータ
34 歯車板
35 フレキシブル配線
36 X軸モータ制御部
37 Y軸モータ制御部
38 充電コイル制御部
39 検出用コイル制御部
40 電源スイッチ
41 スイッチ
42 スイッチ
43 異物警報部
44 コンデンサ
45 トランジスタ
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