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公開番号2021005994
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210114
出願番号2019120409
出願日20190627
発明の名称ワイヤレス給電装置
出願人豊田合成株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02J 50/60 20160101AFI20201211BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】金属の異物Xを検知可能な縦置き方式のワイヤレス給電装置を実現すること。
【解決手段】ワイヤレス給電装置は、ホルダ10と、送電コイル11と、熱センサ12と、制御装置13と、警告装置14と、によって構成されている。送電コイル11は、ホルダ10の側部15B外側に配置されている。熱センサ12は、ホルダ10の底部16に配置されている。熱センサ12により検知した温度が40℃以上である場合、または、昇温速度が5分当たり20℃以上である場合、制御装置13は、送電コイル11と電子機器Dの間に金属の異物Xが存在し、異物Xが異常発熱していると判断する。そして、制御装置13は、送電コイル11から電子機器Dへのワイヤレス給電を停止する。また、制御装置13は、警告装置14を起動し、ホルダ10内に異物Xが混入して異常発熱している旨を使用者に知らせる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
側部と底部を有し上部が開放されたカップ状の容器であって、その容器内に受電装置を投入して縦に保持するホルダと、
前記ホルダの前記側部に配置され、前記受電装置にワイヤレス給電する送電コイルと、
前記ホルダの前記底部に配置され、前記ホルダ内の熱を検知する熱センサと、
前記熱センサにより検知した熱に基づき、前記ホルダ内の異物の発熱を検知し、前記送電コイルへの給電およびその停止を制御する制御装置と、
異物の発熱を検知した場合に使用者に異物の存在を知らせる警告装置と、
を有することを特徴とするワイヤレス給電装置。
続きを表示(約 320 文字)【請求項2】
前記制御装置は、前記熱センサにより検知した温度について昇温速度が5分当たり20℃以上である場合、前記送電コイルへの給電を停止する、
ことを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス給電装置。
【請求項3】
異物を冷却する冷却装置をさらに有し、
前記制御装置は、異物の発熱を検知した場合に冷却装置の冷却動作を開始し、異物の発熱を検知しない場合には冷却装置の冷却動作を停止させる、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のワイヤレス給電装置。
【請求項4】
前記熱センサは、焦電型センサであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のワイヤレス給電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、縦置き方式のワイヤレス給電装置に関するものである。
続きを表示(約 5,200 文字)【背景技術】
【0002】
携帯電話のワイヤレス充電器として、周波数150〜210kHzの電磁誘導方式のもの(Qi(登録商標)規格のもの)が知られている。一般に、ワイヤレス充電器の形状を平板とし、その平板上に携帯電話を横にして配置して充電する横置き方式が採用されている。
【0003】
横置き方式のワイヤレス充電器は、携帯電話の面積よりも広い設置スペースが必要となる。そこで、設置スペースを減らせる縦置き方式のものも開発されている。縦置き方式では、携帯電話を縦に保持するためのホルダが必要となる。
【0004】
特許文献1には、給電可能な機器と給電不可能な異物とが同時に配置された場合に、異物の発熱を抑制可能な非接触給電の給電装置が記載されている。特許文献1の給電装置では、複数のホール素子により機器を検知し、機器に電波を送信してICタグからの返信により給電可能な機器であるか否かを判定している。そして、給電不可能な異物である場合には、異物の近傍に配置されたサーミスタにより異物の温度を検出し、その温度によって給電を制御している。また、特許文献1の給電装置は、縦置き方式としてもよいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2009−219177号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
横置き方式のワイヤレス充電器では、携帯電話の設置箇所が平板状であるため死角がなく、異物があれば使用者が気づく可能性が高い。また、異物があれば携帯電話を安定して設置できないため、使用者は異物に気づきやすい。よって横置き方式では異物の影響は少ない。
【0007】
しかし、縦置き方式のワイヤレス充電器では、ホルダに金属の異物が混入する可能性がある。ホルダの底は使用者の死角となり、使用者が異物に気づかないこともある。すると、携帯電話と送電コイルの隙間に金属の異物が入る可能性があり、その状態で充電を開始すると異物が発熱してしまう可能性がある。
【0008】
また、特許文献1の給電装置では、異物の検出に複数のホール素子とICタグを利用しているので、装置構成が複雑となったり、コストが高くなる問題がある。
【0009】
そこで本発明の目的は、金属の異物の検出が可能な縦置き型のワイヤレス給電装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、側部と底部を有し上部が開放されたカップ状の容器であって、その容器内に受電装置を投入して縦に保持するホルダと、ホルダの側部に配置され、前記受電装置にワイヤレス給電する送電コイルと、ホルダの底部に配置され、ホルダ内の熱を検知する熱センサと、熱センサにより検知した熱に基づき、ホルダ内の異物の発熱を検知し、送電コイルへの給電およびその停止を制御する制御装置と、異物の発熱を検知した場合に使用者に異物の存在を知らせる警告装置と、を有することを特徴とするワイヤレス給電装置である。
【0011】
制御装置は、熱センサにより検知した温度について昇温速度が5分当たり20℃以上である場合、送電コイルへの給電を停止するように動作してもよい。受電装置の発熱を異物の発熱と誤検知することが抑制できる。
【0012】
異物を冷却する冷却装置をさらに有し、制御装置は、異物の発熱を検知した場合に冷却装置の冷却動作を開始し、異物の発熱を検知しない場合には冷却装置の冷却動作を停止させるようにしてもよい。発熱による異物の検知を阻害しないようにしつつ、異物を冷却することができる。
【0013】
熱センサは、焦電型センサであってもよい。異物の発熱をより精度よく検知することができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、金属の異物を検出することができ、縦置き型のワイヤレス給電装置の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
実施例1のワイヤレス給電装置の構成を示した図。
実施例1のワイヤレス給電装置の構成の変形例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【0017】
図1は、実施例1のワイヤレス給電装置を示した図である。実施例1のワイヤレス給電装置は、図1のように、ホルダ10と、送電コイル11と、熱センサ12と、制御装置13と、警告装置14と、によって構成されている。実施例1のワイヤレス給電装置は、ホルダ10によって携帯電話、タブレット端末などの電子機器D(本発明の受電装置に相当)を縦に保持し、その状態で電子機器Dに電磁誘導方式によりワイヤレス給電し、電子機器Dのバッテリを充電する装置である。周波数はたとえば150〜210kHzであり、出力はたとえば5〜50Wである。また、給電可能な距離は0〜30mmである。
【0018】
ホルダ10は、車両内装に設けられた電子機器ホルダである。ホルダ10は、側部15、底部16を有し、上部が開放されたカップ状の容器である。なお、ホルダ10は、飲料を保持するドリンクホルダなどを兼ねる有底容器であってもよい。この容器内に電子機器Dを投入し、側部15と底部16によって支えることで、電子機器Dを縦に保持する。ここで、縦とは、水平面に対して90°を成す状態のみを意味するのではなく、90°に近い状態も意味する。たとえば、水平面に対して45°以上の角度を成す状態である。また、電子機器Dは、厚さ8〜25mm、長辺60〜150mmの長方形の板状を想定する。
【0019】
ホルダ10の材料は、ワイヤレス給電時に加熱されない材料、つまり絶縁体であれば任意でよく、合成樹脂、木材などを用いることができる。
【0020】
ホルダ10の形状は、角錐台状である。4つの側部15のうち、3つ(以下、側部15Aとする)は底部16に垂直、もしくはそれに近い角度であり、他の1つ(以下、側部15Bとする)は底部16に対して傾斜していて、側部15Aよりも大きく傾斜している。傾斜角度はたとえば70〜85°である。また、側部15Aの上端は、ホルダ10の外側に向かって湾曲しており、電子機器Dのホルダ10内への投入が容易となるようにしている。また、側部15Aの高さH1は60〜150mmであり、側部15Bの高さH2は、他の側部15Aに比べて高くなっている。たとえば、側部15Aに比べて10〜50mm高くなっている。
【0021】
ホルダ10の形状を上記のような形状とすることで、使用者がホルダ10内に電子機器Dを投入しやすくするとともに、電子機器Dを側部15B側に若干傾斜させた状態で保持が可能となるようにし、ホルダ10内における電子機器Dの位置や姿勢を安定させやすくしている。
【0022】
また、側部15B側からこれに対向する側部15Aに向かう方向における、底部16の幅Wは、20mm以上30mm以下に設定されている。実施例1のワイヤレス給電装置は、送電可能な距離が0〜30mmであるため、送電コイル11から電子機器Dまでの距離がその範囲に入るように幅Wが設定されている。
【0023】
なお、ホルダ10の形状は実施例1に示した形状に限らず、側部15と底部16とを有するカップ状の形状であれば任意の形状でよく、底部16の平面視は矩形、楕円、円などでもよい。また、側部15や底部16は平面である必要はなく、曲面を有していてもよい。ドリンクホルダを兼ねる場合や、ドリンクホルダの近くにホルダ10が設けられる場合、底部16に液体等が溜まる恐れがある。そこで底部16の一部に開口を設け、液体を外に排出できるようにしてもよい。
【0024】
送電コイル11は、電磁誘導によって電子機器Dの受電コイルへ給電を行うものである。送電コイル11は、制御装置13に接続されており、制御装置13によって送電コイル11に流れる電流が制御される。また、送電コイル11は、ホルダ10の側部15B外側に配置されている。
【0025】
なお、実施例1では送電コイル11の数を1つとしているが、複数の送電コイル11を配置してもよい。また、送電コイル11の形状、巻き数、線径などは、所望の給電特性に応じて任意に設定することができる。また、実施例1では、送電コイル11をホルダ10の側部15外側に配置しているが、内側に配置したり、埋め込んだりしてもよい。
【0026】
熱センサ12は、ホルダ10内に混入した金属の異物Xを熱により検知するための装置であり、焦電型センサである。熱センサ12は、ホルダ10の底部16に配置されている。熱センサ12を底部16に配置することで、ホルダ10の底部16に落下した異物Xをより検知しやすくなる。ホルダ10の底部16には孔が設けられ、そこに熱センサ12が埋め込まれていて、熱センサ12の受光面はホルダ10の内部側に露出している。熱センサ12の受光面とホルダ10の底面とは面一になっている。また、熱センサ12は、制御装置13に接続されていて、温度に関する情報を含む電気信号が制御装置13に入力される。
【0027】
なお、実施例1では、熱センサ12をホルダ10の底部16に埋め込むようにして配置しているが、底部16であれば埋め込む必要はなく、底部16の内側、外側のいずれに配置してもよい。ただし、ホルダ10内に投入した電子機器Dの位置や姿勢の安定性に影響がないように、熱センサ12は実施例1のように底部16に埋め込むことが好ましい。また、熱センサ12の位置が、底部16のうち側部16近傍(ホルダ10の角部)だと、ホルダ10内に電子機器Dを投入して立てかけた際に、熱センサ12の直上に電子機器Dが位置して干渉する可能性がある。そのため、熱センサ12はホルダ10の角部から離れた位置(底部16の中央側)に配置することが好ましい。また、熱センサ12は複数設けてもよい。
【0028】
また、実施例1では熱センサ12として非接触型である焦電型センサを用いているが、接触型、非接触型のいずれであってもよい。接触型の場合は、ホルダ10の底部16の温度を検知することにより、間接的に金属の異物Xの熱を検知することになる。一方、非接触型であれば、金属の異物Xの熱を直接検知可能であり、異物Xの熱をより精度よく検知することができる。よって、熱センサ12は非接触型が好ましい。非接触型の熱センサとしては、ボロメータ、焦電型、サーモパイルなどが知られているが、実施例2のように焦電型センサが好ましい。異物Xをより精度よく検知するためである。また、検知温度範囲は下限が−10〜10℃、上限が80〜100℃であることが好ましく、特に15〜50℃において高精度であることが必要である。また、15〜50℃の範囲において1秒以下で検知できることが好ましい。
【0029】
制御装置13は、送電コイル11、熱センサ12、警告装置14と接続されている。制御装置13は、熱センサ12により検出した温度に基づき送電コイル11への電流の供給を制御したり、警告装置14の動作を制御したりする装置である。制御装置13のより詳細な動作については後述する。
【0030】
警告装置14は、制御装置13に接続されており、制御装置13による制御に基づき、使用者に異物Xの存在を知らせる装置である。たとえば、警告音を鳴らす、振動させる、LEDなどのランプを点灯させる、ディスプレイに画像を表示させる、などの方法によって異物Xの存在を知らせる装置である。また、検出した異物Xの温度に応じて警告の仕方を変化させてもよい。たとえば、検出した異物Xの温度が50℃以上である場合、50℃未満の場合に比べて大音量の警告音としたり、振動を大きくしたり、ランプの発光色を黄色から赤色に変化させたりしてもよい。また、警告装置14は、ホルダ10の近傍に設けられている必要はなく、ホルダ10から離れた位置に設けられていてもよい。離れた位置に設ける場合、無線により制御装置13と接続されていてもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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