特開2021-93808(P2021-93808A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-93808(P2021-93808A)
(43)【公開日】2021年6月17日
(54)【発明の名称】ワイヤレス給電ユニット
(51)【国際特許分類】
   H02J 50/10 20160101AFI20210521BHJP
   H01F 38/14 20060101ALI20210521BHJP
【FI】
   H02J50/10
   H01F38/14
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2019-222281(P2019-222281)
(22)【出願日】2019年12月9日
(71)【出願人】
【識別番号】000241463
【氏名又は名称】豊田合成株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002583
【氏名又は名称】特許業務法人平田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】向井 貴大
(72)【発明者】
【氏名】市川 裕貴
(72)【発明者】
【氏名】柴田 実
(57)【要約】
【課題】車両内の電子機器を収容するケースに取り付け、取外し可能なワイヤレス給電ユニットであって、電子機器が給電可能かつ取り出しや外部からの視認が容易な位置でケースに収容されるような構造を有するワイヤレス給電ユニットを提供する。
【解決手段】本発明の一態様として、ワイヤレス受電用コイル41を内部に有する電子機器40を立てた状態で収容するケース10の側壁の裏面101に取り付けられるワイヤレス給電ユニット20であって、ケース10の側壁の裏面101に対向する位置に設けられたワイヤレス給電用の給電用コイル21と、給電用コイル21に接続された、給電用コイル21に電流を流すための回路基板25と、回路基板25を収容する筐体23と、を備え、給電用コイル21の面内方向において、給電用コイル21の中心Cが筐体23の中心Cよりも上側に位置する、ワイヤレス給電ユニット1を提供する。
【選択図】図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワイヤレス受電用コイルを内部に有する電子機器を立てた状態で収容するケースの側壁の裏面に取り付けられるワイヤレス給電ユニットであって、
前記ケースの側壁の裏面に対向する位置に設けられたワイヤレス給電用の給電用コイルと、
前記給電用コイルに接続された、前記給電用コイルに電流を流すための回路基板と、
前記回路基板を収容する筐体と、
を備え、
前記給電用コイルの面内方向において、前記給電用コイルの中心が前記筐体の中心よりも上側に位置する、
ワイヤレス給電ユニット。
【請求項2】
前記給電用コイルから引き出される口出線が、前記筐体の上側に引き出された、
請求項1に記載のワイヤレス給電ユニット。
【請求項3】
前記給電用コイルの面内方向において、前記給電用コイルの上端と前記筐体の上端の距離が1cm以下である、
請求項1又は2に記載のワイヤレス給電ユニット。
【請求項4】
前記筐体が、前記給電用コイルを露出させるための開口部を前記ケースの側壁の裏面に対向する面に有し、
前記給電用コイルが前記開口部の内側に収められた、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のワイヤレス給電ユニット。
【請求項5】
前記ケースが自動車のセンターコンソールに設置される、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のワイヤレス給電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ワイヤレス給電ユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、車両内の携帯電話機などの電子機器の収容部に、電子機器のワイヤレス給電機能を付与する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1には、車両のドアトリムのアームレストに、電子機器を収容する収納部が設けられ、収容部の側壁の裏側、すなわちアームレストの内部にワイヤレス給電用の給電コイルが設置されたドアトリム構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2019−94027号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1には、ワイヤレス給電用装置の具体的な構造は開示されておらず、そのメンテナンス性については不明である。電子機器である給電装置は、メンテナンス性を高めるため、電子機器の収容部への取り付け、取り外しが容易であることが好ましい。
【0006】
また、電子機器に含まれるワイヤレス給電用の受電用コイルは、電子機器の中心付近に配置されるのが一般的であり、これを収容する収容部の深さは、特許文献1に示されるように、電子機器の長さよりも大きく設定される。このため、収容部に収容された電子機器は収容部内に完全に隠れて、外部からの視認が困難になり、置き忘れなどの原因となるおそれがある。
【0007】
本発明の目的は、上記の課題を解決するため、車両内の電子機器を収容するケースに取り付け、取外し可能なワイヤレス給電ユニットであって、電子機器が給電可能かつ取り出しや外部からの視認が容易な位置でケースに収容されるような構造を有するワイヤレス給電ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記[1]〜[5]のワイヤレス給電ユニットを提供する。
【0009】
[1]ワイヤレス受電用コイルを内部に有する電子機器を立てた状態で収容するケースの側壁の裏面に取り付けられるワイヤレス給電ユニットであって、前記ケースの側壁の裏面に対向する位置に設けられたワイヤレス給電用の給電用コイルと、前記給電用コイルに接続された、前記給電用コイルに電流を流すための回路基板と、前記回路基板を収容する筐体と、を備え、前記給電用コイルの面内方向において、前記給電用コイルの中心が前記筐体の中心よりも上側に位置する、ワイヤレス給電ユニット。
[2]前記給電用コイルから引き出される口出線が、前記筐体の上側に引き出された、上記[1]に記載のワイヤレス給電ユニット。
[3]前記給電用コイルの設置面上の前記給電用コイルの上端と前記筐体の上端の距離が1cm以下である、上記[1]又は[2]に記載のワイヤレス給電ユニット。
[4]前記筐体が、前記給電用コイルを露出させるための開口部を前記ケースの側壁の裏面に対向する面に有し、前記給電用コイルが前記開口部の内側に収められた、上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載のワイヤレス給電ユニット。
[5]前記ケースが自動車のセンターコンソールに設置される、上記[1]〜[4]のいずれか1項に記載のワイヤレス給電ユニット。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、車両内の電子機器を収容するケースに取り付け、取外し可能なワイヤレス給電ユニットであって、電子機器が給電可能かつ取り出しや外部からの視認が容易な位置でケースに収容されるような構造を有するワイヤレス給電ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1図1は、本発明の実施の形態に係るワイヤレス給電ケースの斜視図である。
図2図2は、電子機器のケースへの収容の仕方を概略的に示す図である。
図3図3は、本発明の実施の形態に係るワイヤレス給電ケースの設置位置を概略的に示す図である。
図4図4は、本発明の実施の形態に係るワイヤレス給電ユニットの斜視図である。
図5図5は、受電用コイルを内部に有する電子機器が収容された状態のワイヤレス給電ケースの垂直断面図である。
図6図6は、比較例としてのワイヤレス給電ケースの垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
〔実施の形態〕
(ワイヤレス給電ケースの構成)
図1は、本発明の実施の形態に係るワイヤレス給電ケース1の斜視図である。ワイヤレス給電ケース1は、ワイヤレス受電用コイルを内部に有するケース10と、ワイヤレス給電用のコイルを有する、ケース10内に収容された電子機器に給電するためのワイヤレス給電ユニット20とを備える。ここで、ケース10内に収容される電子機器は、典型的には、スマートフォンなどの携帯電話機である。
【0013】
ワイヤレス給電ケース1においては、ワイヤレス給電ユニット20の給電用コイルと、ケース10に収容された電子機器の受電用コイルを用いた電磁誘導によりワイヤレス給電が行われる。電子機器をケース10に収容する(挿し入れる)ことにより、ワイヤレス給電ユニット20の給電用コイルと電子機器の受電用コイルが平行に近い状態で近づき、電磁誘導による給電が開始される。
【0014】
ケース10は、電子機器を立てた状態で収容する、上方に開口する開口部を有するポケット状の容器である。ここで、立てた状態とは、電子機器の短辺の側面がケース10の内側の底面に対向する状態をいう。
【0015】
図2は、電子機器40のケース10への収容の仕方を概略的に示す図である。図2に示されるように、電子機器40を立てた状態で上方からケース10の開口部106に挿し入れ、ケース10内に収容する。
【0016】
ケース10は、図1に示されるように、開口部106に被せられるキャップ11を有していてもよい。キャップ11はスリット12を有し、スリット12に電子機器を挿し込むことにより、電子機器をケース10内に収容することができる。キャップ11は、ケース10に収容された電子機器を保持して走行中のガタツキを抑えたり、溢れた飲料などのケース10内への侵入を抑えたりすることができる。
【0017】
ケース10は、例えば、板状の取り付け対象物の開口部に嵌め込まれるようにして取り付けられる。図1に示される例では、取付パネル30の開口部に嵌め込まれて固定されている。
【0018】
図3は、ワイヤレス給電ケース1の設置位置を概略的に示す図である。図3に示される例では、ワイヤレス給電ケース1は、自動車50の運転席51と助手席52の間に配置されたセンターコンソール53に設置される。この場合、センターコンソール53のアッパーパネルが取付パネル30として用いられる。
【0019】
ワイヤレス給電ケース1に設置されるがセンターコンソール53に設置される場合、運転席51に座った乗員と助手席52に座った乗員のいずれもワイヤレス給電ケース1の近傍に容易に手が届くため、ワイヤレス給電ケース1を利用することができ、かつ、窮屈でない姿勢でワイヤレス給電ケース1に電子機器を収容し、また、取り出すことができる。
【0020】
図4は、ワイヤレス給電ユニット20の斜視図である。ワイヤレス給電ユニット20は、ワイヤレス給電用の1つの給電用コイル21と、給電用コイル21に給電用の電流を流すための回路を有する、給電用コイル21に接続された回路基板25(図5参照)と、回路基板25を収容する筐体23と、回路基板25に接続された外部から電力を供給するためのコネクター24とを有する。給電用コイル21は、典型的には平面コイルである。
【0021】
筐体23は、図1、2及び後述する図5に示される例では、回路基板25を載せる金属製の底板231と、底板231に被せられて回路基板25を覆う金属製の上板237と、底板231に固定される上板237の外側の樹脂製のカバー232を有する。給電用コイル21と回路基板25との間に上板237を配置することにより、電磁ノイズをカットすることができる。
【0022】
ワイヤレス給電ユニット20においては、給電用コイル21の面内方向において、給電用コイル21の中心Cが筐体23の中心Cよりも上側(ワイヤレス給電ユニット20がケース10に取り付けられた状態でのケース10の開口部106側)に位置する。ここで、ワイヤレス給電ユニット20における上下などの方向は、ワイヤレス給電ユニット20がケース10に取り付けられた状態での方向を言うものとする。
【0023】
ワイヤレス給電ユニット20は、ケース10の側壁の裏面(外側の面)101に着脱可能に取り付けられる。ワイヤレス給電用の機器類をワイヤレス給電ユニット20としてケース10に取り付け、取り外しができるため、メンテナンス性に優れる。給電用コイル21は、ワイヤレス給電ユニット20がケース10の側壁の裏面101に取り付けられた状態で、ケース10の側壁の裏面101に対向する位置に設けられている。
【0024】
図1に示される例では、筐体23の上側の両側部から側方に突出した板状の第1の突出部233が、ケース10の側壁の裏面101に設けられた第1の固定部102に嵌め込まれて固定され、筐体23の下端から下方に突出した第2の突出部234が、ケース10の側壁の裏面101に設けられた第2の固定部103にネジ13により固定されることにより、ワイヤレス給電ユニット20がケース10の側壁の裏面101に取り付けられる。第1の突出部233及び第2の突出部234は、例えば、底板231の一部とカバー232の一部から構成される。
【0025】
筐体23、給電用コイル21を露出させるための開口部235をケース10の側壁の裏面101に対向する面236に有してもよい。給電用コイル21を開口部235の内側に収めることにより、給電用コイル21をワイヤレス給電ユニット20の表面(ケース10側の面)近くに配置させることができる。それにより、ケース10に収容された電子機器の受電用コイルに給電用コイル21をワイヤレス給電に適した距離、例えば5mm程度、まで近付けることが容易になる。なお、図4に示される例では、開口部235はカバー232に設けられる。
【0026】
なお、給電用コイル21を電子機器の受電用コイルに十分に近づけることができる場合は、給電用コイル21の表面はカバー232に覆われていてもよい。この場合、結露により生じる水分などの給電用コイル21への付着を抑えることができる。また、給電用コイル21の表面はノイズ低減フィルターなどのカバー232以外の部品で覆われていてもよい。
【0027】
給電用コイル21の大きさや形状は、例えば、ワイヤレス給電の規格に応じて設定される。給電用コイル21の形状は、典型的には図4に示されるような角が丸められた四角形や円形であるが、電子機器の給電可能な位置の調整などのために、角が丸められた三角形や卵型などの他の形状を採用してもよい。
【0028】
図5は、受電用コイル41を内部に有する電子機器40が収容された状態のワイヤレス給電ケース1の垂直断面図である。図5に示されるように、電子機器40は、ワイヤレス給電ユニット20が取り付けられている側の側壁の内面104に沿うように、かつ受電用コイル41が配置されている側の面(例えば、電子機器40がスマートフォンである場合は表示画面が設けられた面の反対側の面)が内面104側を向くように、ケース10に収容される。
【0029】
図5中の一点鎖線Cは、電子機器40内の受電用コイル41の面内方向の中心位置を示している。一般的には、受電用コイル41は電子機器40の中心近くに配置されている。このため、電子機器40の面内方向の中心位置は、一点鎖線Cで表される位置とほぼ一致する。
【0030】
ワイヤレス給電ユニット20の給電用コイル21と電子機器40の受電用コイル41は、電磁誘導によるワイヤレス給電を行うために、給電用コイル21に流れる電流により生じる磁界が受電用コイル41の内側を通るような位置関係にある。このため、給電用コイル21の面内方向の中心Cの位置と受電用コイル41の面内方向の中心Cの位置がある程度近ければワイヤレス給電が可能であり、種々のサイズの電子機器40に対応することができる。
【0031】
ワイヤレス給電ユニット20においては、上述のように、給電用コイル21の面内方向において、給電用コイル21の中心Cが筐体23の中心Cよりも上側に位置する。これは、ケース10内での電子機器40のワイヤレス給電が可能な位置をなるべく高くするためである。これにより、ケース10の内側の底面105の深さが浅くなって、電子機器40上側のケース10の外に突出した部分401の高さが大きくなり、この突出した部分401を掴んで電子機器40を取り出すことが容易になる。また、この突出した部分401が大きくなることにより、ケース10に収容された電子機器40の外部からの視認が容易になり、電子機器40の置き忘れなどを防ぎやすくなる。
【0032】
図1に示されるように、ワイヤレス給電ユニット20のケース10への取り付けに筐体23の第1の突出部233を用いる場合、第1の突出部233を筐体23の両側部から側方に突出させることにより、筐体23の上端から上方に突出させる場合と比較して、ワイヤレス給電ユニット20のケース10への取り付け位置をより上側(ケース10の開口部106側)に設定することができる。これによって、電子機器40上側のケース10の外に突出した部分401の高さがより大きくなり、電子機器40を取り出すことがより容易になる。また、第1の突出部233を筐体23の両側部から側方に突出させることにより、ケース10に対する給電用コイル21の位置決め精度が高くなる。
【0033】
図6は、比較例としての、給電用コイル21の面内方向において、給電用コイル21の中心Cが筐体23の中心Cの近傍に位置する場合のワイヤレス給電ケース1の垂直断面図である。この場合、給電用コイル21の中心Cが筐体23の中心Cよりも上側に位置する場合と比較して、ケース10内での電子機器40のワイヤレス給電が可能な位置が低くなる。そのため、電子機器40上側のケース10の外に突出した部分401の高さが小さくなり、この突出した部分401を掴んで電子機器40を取り出すことが困難になる。また、ケース10に収容する電子機器40のサイズによっては、ワイヤレス給電は可能であってもケース10の外に突出した部分401の高さが殆どないということが起こり得る。
【0034】
ケース10内での電子機器40のワイヤレス給電が可能な位置を高くするためには、ワイヤレス給電ユニット20において給電用コイル21がなるべく高い位置に設けられていることが好ましい。例えば、給電用コイル21の面内方向において、給電用コイル21の上端と筐体23の上端の距離が1cm以下であることが好ましく、6mm以下であることがより好ましい。
【0035】
また、結露などにより水滴が生じた場合、水滴がワイヤレス給電ユニット20の下側に流れるため、給電用コイル21の中心Cが筐体23の中心Cよりも上側に位置することにより、給電用コイル21への水滴の付着を抑えることができる。なお、結露は、ケース10の内側と外側の温度差が大きくなる場合、例えば、気温が低いときに急速充電などによりワイヤレス給電ユニット20の温度が高くなる場合に生じる。
【0036】
また、ワイヤレス給電ユニット20においては、給電用コイル21の中心Cが筐体23の中心Cよりも上側に位置するため、図4に示されるように、給電用コイル21の両端(巻き始め端と巻き終わり端)から引き出される口出線22が、筐体23の上側に引き出されている。このため、結露により生じた水滴などの、筐体23の口出線22の引き込み口からの侵入を抑えることができる。
【0037】
電子機器40は、ケース10内に立てた状態で収容されるため、上下方向の位置はケース10の内側の底面105の深さにより決まる。そのため、電子機器40の上下方向の位置ずれはほぼなく、給電用コイル21が1つだけであっても、電子機器40を給電可能な位置へ精度よく収めることができる。このため、ワイヤレス給電ケース1は、従来の平置き型のワイヤレス給電装置のように、複数の給電用コイルを用いる方法などにより給電可能な電子機器の設置範囲を広げる必要がなく、製造コストを抑えることができる。
【0038】
なお、図5に示される例では、ケース10は硬質樹脂からなるアウターケース10aとその内側に設置される軟質樹脂からなるインナーケース10bを有するが、ケース10の構成は図5に示されるものに限られない。図5に示される例では、ケース10の側壁の裏面101は、アウターケース10aの側壁の裏面であり、ケース10の側壁の内面104とケース10の内側の底面105は、それぞれインナーケース10bの側壁の内面とインナーケース10bの内側の底面である。この場合、異なる深さを有する種々のインナーケース10bを用いることにより、底面105の深さを変更することができる。
【0039】
(実施の形態の効果)
上記の本発明の実施の形態に係るワイヤレス給電ケース1によれば、ワイヤレス給電用の機器類がワイヤレス給電ユニット20としてユニット化され、ケース10に取り付け、取り外しができるため、それら機器類のメンテナンス性に優れる。また、ワイヤレス給電ユニット20において、給電用コイル21の中心Cが筐体23の中心Cよりも上側に位置するため、ケース10内での電子機器40のワイヤレス給電が可能な位置を高くし、電子機器40のケース10からの取り出しや外部からの視認を容易にすることができる。
【0040】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。
【0041】
また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【0042】
1 ワイヤレス給電ケース
10 ケース
101 裏面
20 ワイヤレス給電ユニット
21 給電用コイル
22 口出線
23 筐体
25 回路基板
40 電子機器
41 受電用コイル
53 センターコンソール
図1
図2
図3
図4
図5
図6