特許 7372286 充電台

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-23

(45)【発行日】2023-10-31

(54)【発明の名称】充電台

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/90 20160101AFI20231024BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20231024BHJP

   H04M 1/21 20060101ALI20231024BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20231024BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20231024BHJP

【ＦＩ】

H02J50/90

H02J7/00 301E

H02J7/00 U

H02J7/00 301D

H04M1/21 Z

H02J50/10

H02J7/02 U

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021104915

(22)【出願日】2021-06-24

(65)【公開番号】P2023003687

(43)【公開日】2023-01-17

【審査請求日】2022-07-07

(73)【特許権者】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100136423

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130605

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 浩治

(72)【発明者】

【氏名】杉原 敦史

(72)【発明者】

【氏名】増岡 志寿香

(72)【発明者】

【氏名】長野 幸大

【審査官】佐藤 卓馬

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－００５５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５１４９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１８７２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ５０／９０

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０４Ｍ １／２１

Ｈ０２Ｊ ５０／１０

Ｈ０２Ｊ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被充電端末が対向させて置かれる一側面を有する充電台であって、
前記一側面は、
周縁部より盛り上がった凸平面部と、
前記凸平面部の盛り上がった部分に内蔵された給電コイルと、
前記給電コイルに対して予め定められた位置に被充電端末を固定することができる固定機構と
を有し、
前記一側面が矩形に沿った形状であり、当該矩形の一辺を除いて周方向に連続して発光するように構成された発光部が設けられている、
充電台。

【請求項2】

前記一側面の周縁部にＲが形成されており、前記発光部が設けられた部分よりも、発光部が設けられていない部分の縁部のＲが大きい、請求項１に記載された充電台。

【請求項3】

被充電端末が対向させて置かれる一側面を有する充電台であって、
前記一側面は、
周縁部より盛り上がった凸平面部と、
前記凸平面部の盛り上がった部分に内蔵された給電コイルと、
前記給電コイルに対して予め定められた位置に被充電端末を固定することができる固定機構と
を有し、
前記一側面が矩形に沿った形状であり、当該矩形の一辺を除いて発光部が設けられており、
前記一側面の周縁部にＲが形成されており、前記発光部が設けられた部分よりも、発光部が設けられていない部分の縁部のＲが大きい、充電台。

【請求項4】

前記発光部が設けられていない一辺の両端は、当該一側面に直交する高さ方向の縁に沿って発光部が延びている、請求項２または３に記載された充電台。

【請求項5】

前記発光部は、前記一側面の周縁部に設けられている、請求項１から４までの何れか一項に記載された充電台。

【請求項6】

前記固定機構は、内蔵された磁石で構成されている、請求項１から５までの何れか一項に記載された充電台。

【請求項7】

前記磁石は、前記凸平面部に配置されている、請求項６に記載された充電台。

【請求項8】

前記発光部は、前記給電コイルと前記被充電端末の非接触充電用のコイルとが対向した時に、発光パターンが変化するように構成された、請求項１から７までの何れか一項に記載された充電台。

【請求項9】

前記発光部は、充電開始時に発光パターンが変化するように構成された、請求項１から８までの何れか一項に記載されたに記載された充電台。

【請求項10】

前記発光部は、充電終了時に発光パターンが変化するように構成された、請求項１から９までの何れか一項に記載された充電台。

【請求項11】

前記凸平面部は、回転対称性を有する形状である、請求項１から１０までの何れか一項に記載された充電台。

【請求項12】

前記凸平面部は、正方形に沿った形状である、請求項１１に記載された充電台。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、充電台に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１４－５７０２３号公報には、電磁誘導を用いて受電器に電力を伝送するワイヤレス充電台が開示されている。同公報で開示されたワイヤレス充電台は、回路基板の下面に送電コイルが配置されており、送電コイルの下方にフェライト板が配置されている。回路基板と送電コイルとフェライト板とがケース内部に収納され、送電コイルが回路基板に固定され、フェライト板がケースの内部の底面に固定されている。かかるワイヤレス充電台では、回路基板と送電コイルとフェライト板とがケース内部に収納され、送電コイルが回路基板に固定され、フェライト板がケース内部の底面に固定されることにより送電コイルの下方に配置されている。このため、ワイヤレス充電台の共振周波数のばらつきによる電力伝送効率の低下が抑えられる。さらに、磁束漏れや、衝撃によってフェライト板の破損をなくすことができる、とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－５７０２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、電磁誘導が用いられたワイヤレス充電では、効率的な充電を行なうため、充電台側の送電コイルと、受電側の受電コイルの位置が適切に合わせられることが好ましい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

ここで開示される充電台は、被充電端末が対向させて置かれる一側面を有する充電台であって、一側面は、周縁部より盛り上がった凸平面部と、凸平面部の盛り上がった部分に内蔵された給電コイルと、給電コイルに対して予め定められた位置に被充電端末を固定することができる固定機構とを有している。かかる充電台によれば、スムーズな非接触充電が行なわれる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、充電台１０を示す斜視図である。

【図2】図２は、充電台１０の平面図である。

【図3】図３は、被充電端末２の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、ここで開示される発明の実施の形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0008】

《充電台１０》
図１は、充電台１０を示す斜視図である。充電台１０は、本発明の一実施形態である。図１では、充電台１０に置かれる被充電端末２が２点鎖線で示されている。図２は、充電台１０の平面図である。図２では、充電台１０の凸平面部１２において筐体１０ａの一部が部分的に破断され、充電台１０に内蔵された給電コイル１３、磁石１５が露出した状態が示されている。

【0009】

充電台１０は、図１に示されているように、被充電端末２が対向させて置かれる一側面１１を有している。この実施形態では、充電台１０は、角部にＲが付けられた略矩形の筐体に構成されている。被充電端末２が対向させて置かれる一側面１１は、充電台１０の上面に設けられている。一側面１１は、凸平面部１２と、給電コイル１３と、固定機構１４と、発光部１６とを有している。

【0010】

〈凸平面部１２〉
凸平面部１２は、周縁部より盛り上がった部分である。この実施形態では、一側面１１は、略矩形である。凸平面部１２は、一側面１１の中央部に設けられている。凸平面部１２では、一側面１１よりも一回り小さい略矩形の領域が盛り上がっており、その上面が平坦になっている。凸平面部１２は、この実施形態では角にＲが設けられた略矩形の形状であるが、特に限定されない限りにおいて矩形に限定されない。

【0011】

このように被充電端末２が置かれる位置（換言すると、給電コイル１３が内蔵された位置）に凸平面部１２が設けられている。凸平面部１２には、被充電端末２が対向させて置かれるが、凸平面部１２となっており、被充電端末２の周縁部が適度に一側面１１から浮いている。このため、一側面１１に置かれた被充電端末２の周縁部に指が引っ掛かりやすく、被充電端末２が一側面１１から取り上げられやすい。凸平面部１２の高さは、かかる観点で適当な高さに定められるとよい。凸平面部１２の高さは、例えば、１ｍｍ～１０ｍｍ程度であるとよい。凸平面部１２の高さは、好ましくは２ｍｍ以上としてもよく、また、好ましくは８ｍｍ以下、またより好ましくは５ｍｍ以下としてもよい。

【0012】

凸平面部１２は、回転対称性を有する形状、例えば、円形や正方形や正六角形などに沿った形状であってもよい。凸平面部１２は、被充電端末２の全体を支持しないが、被充電端末２を支持するのに十分な広さを有しているとよい。この場合、凸平面部１２は、回転対称性を有する形状であることによって、凸平面部１２の上で被充電端末２を任意の向きに置くことができる。このため、被充電端末２が凸平面部１２に置かれる際に手首の角度などが制約を受けず、凸平面部１２に被充電端末２が置かれる際のストレスが小さい。例えば、この実施形態では、凸平面部１２は、角部にＲが付けられた正方形に沿った略矩形の形状である。このため、何れの向きにもバランスよく被充電端末２を置くことができる。

【0013】

〈給電コイル１３〉
給電コイル１３は、凸平面部１２の盛り上がった部分に内蔵されているとよい。給電コイル１３は、例えば、凸平面部１２の盛り上がった部分に収まるように、凸平面部１２の内側面に沿って環状に巻かれた導線を備えているとよい。充電台１０は、給電コイル１３に電流を流すための電気回路（図示省略）を備えている。給電コイル１３は、充電台１０に内蔵された電気回路によって制御される。給電コイル１３と、充電台１０の内部の回路基板との間には、磁気シールドが配置されているとよい。磁気シールドには、金属板やフェライトからなるプレートなどが用いられうる。

【0014】

〈固定機構１４〉
被充電端末２を充電台１０の予め定められた位置に固定することができる固定機構１４を有している。この実施形態では、固定機構１４は、充電台１０に内蔵された磁石１５を備えている。磁石１５は、例えば、凸平面部１２に配置されているとよい。磁石１５が凸平面部１２に配置されていることによって、被充電端末２を凸平面部１２に固定することができる。磁石１５は、例えば、給電コイル１３の周りに配置されていてもよい。

【0015】

〈被充電端末２〉
図３は、被充電端末２の平面図である。被充電端末２は、図３に示されているように、電力を貯えるバッテリー３１と、非接触充電用の受電コイル３２と、非接触充電用の回路基板３３とを備えている。受電コイル３２は、環状に巻かれた導線を有している。回路基板３３は、受電コイル３２に発生した起電力をバッテリー３１に充電するための回路である。

【0016】

かかる被充電端末２は、非接触充電可能なモバイルバッテリーでありうる。この実施形態では、バッテリー３１は、ラミネートフィルムで覆われたいわゆるラミネートセルが用いられている。充電台１０と被充電端末２とは、被充電端末２の電池性能に応じた所定の規格によって充電されるように構成されているとよい。充電台１０は、例えば、給電コイル１３から所定の信号を発する。給電コイル１３に対して受電コイル３２が適切に位置合わせされると、給電コイル１３が発する信号が受電コイル３２で受信される。このため、充電台１０は、給電コイル１３に対して受電コイル３２が適切に位置合わせされたことを検出し、給電コイル１３および受電コイル３２を通じて被充電端末２に非接触給電が開始されるように構成されているとよい。

【0017】

被充電端末２は、スマートフォンやタブレット端末などへの給電用の端子を備えていてもよい。また、非接触充電用の受電コイル３２と、非接触充電用の回路基板３３と、スマートフォンやタブレット端末などへの非接触給電用のデバイスとして利用できるように構成されていてもよい。例えば、回路基板３３において、スマートフォンやタブレット端末などへの給電用の制御回路が組み込まれていてもよい。

【0018】

リチウムイオン二次電池の一例として、正極活物質にニッケルマンガンコバルトを含有する、いわゆるＮＭＣ三元系のリチウム含有遷移金属複合酸化物が用いられ、かつ、負極活物質にグラファイトが用いられ、電解液にエチレンカーボネートやエチルメチルカーボネートが用いられていてもよい。被充電端末２のバッテリーでは、例えば、５Ｃ以上の非常に高い電流値での充電が可能になる。

【0019】

被充電端末２には、充電台１０に対して位置決めするための磁石３４が取り付けられている。磁石３４は、受電コイル３２の外側に配置されている。この実施形態では、充電台１０の磁石３４は、充電台１０に配置された磁石１５に対応している。この実施形態では、被充電端末２の磁石３４は、受電コイル３２の周りに配置され、充電台１０の給電コイル１３の周りに配置された磁石１５に引きつけ合うように配置されているとよい。かかる構成によって、被充電端末２の受電コイル３２の周りに配置された磁石３４と、充電台１０の給電コイル１３の周りに配置された磁石１５とが、引き合う位置に、充電台１０に対して被充電端末２の位置が調整される。これにより、充電台１０の給電コイル１３と、被充電端末２の受電コイル３２との間で、効率良く給電が行なわれる。

【0020】

また、かかる磁石１５，３４の作用によって、充電台１０と被充電端末２との位置が調整されると、充電台１０の給電コイル１３と、被充電端末２の受電コイル３２とが向かい合うように構成されている。この際、被充電端末２の受電コイル３２の周りに配置された磁石３４と、充電台１０の給電コイル１３の周りに配置された磁石１５とが引き合い、適切な位置に被充電端末２が固定されるので、被充電端末２が適切な位置に置かれたことが、視覚的にもまた手の感触としてもユーザーに伝わりやすい。

【0021】

この充電台１０では、固定機構１４として磁石１５が内蔵されている。磁石１５は、例えば、凸平面部１２に配置されている。充電台１０は壁に沿って取り付けることも可能であり、この場合、内蔵された磁石１５の磁力によって被充電端末２を保持できる。このため、固定機構１４として磁石１５を備えているので、充電台１０は、取り付けられる場所の自由度が高い。

【0022】

〈発光部１６〉
発光部１６は、一側面１１の周縁部に設けられている。この実施形態では、発光部１６は、被充電端末２が対向させて置かれる一側面１１の周縁の角部に沿って周方向に連続している。このため、充電時に一側面１１の中央に設けられた凸平面部１２に被充電端末２が置かれるが、充電台１０の発光部１６の視認性はよい。この実施形態では、発光部１６は、ＬＥＤライトで構成されており、充電台１０に組み込まれた制御回路によって発光色が変更できるように構成されている。

【0023】

発光部１６は、給電コイル１３と被充電端末２の非接触充電用の受電コイル３２とが対向した時に、発光パターンが変化するように構成されていてもよい。これにより、給電コイル１３と被充電端末２の非接触充電用の受電コイル３２とが適切に対向したことが視認できる。また、発光部１６は、充電開始時および充電終了時に発光パターンが変化するように構成されていてもよい。これにより、充電開始と充電終了が視認できるとともに、充電時と非充電時の判別が視認できるようになる。なお、充電開始時の発光パターンの変化と、充電終了時の発光パターンの変化は異なる態様であってもよい。この場合、充電開始時の発光パターンの変化によって、充電開始が視認できる。また、充電終了時の発光パターンの変化によって、充電終了が視認できる。また、充電終了後も、被充電端末２が充電台１０に置かれている状態で所定時間経過すると、発光パターンがされに変化するように構成されていてもよい。これにより、充電が終了した被充電端末２が充電台１０に置かれたままになることを抑止できる。ここで発光パターンの変化には、例えば、点灯している状態から消灯することや、消灯状態から点灯すること、消灯や点灯状態から点滅すること、点滅する周期が変化すること、発光部１６において点灯箇所が移動すること、発光色が変化することなどが挙げられる。発光色が変化することには、発光部１６において発光色が部分的に変化することが含まれる。

【0024】

例えば、充電台１０が充電可能な状態であるが、給電コイル１３と被充電端末２の非接触充電用の受電コイル３２とが対向するまでは、待機中として、発光部１６を緑色に発光させ、給電コイル１３と被充電端末２の非接触充電用の受電コイル３２とが対向した時に、発光部１６を黄色に変化させ、さらに充電開始とともに充電中は、色が変化するように発光部１６の発光パターンが制御されてもよい。このように、予め定められたタイミングで予め定められた発光パターンで発光するように発光部１６が制御されることによって、充電台１０の状況が、発光部１６の発光パターンを通じて視認できる。充電台１０は、図示は省略するが、発光部１６の発光を制御するための制御部を備えていてもよい。

【0025】

充電台１０は、充電台１０から被充電端末２への充電量に応じて発光パターンが代わるように設定されていてもよい。この場合、充電量が視覚的に認識できるようになる。例えば、充電中は充電量が視認できるように充電量に応じて、発光する時間の長さ（換言すれば、発光する周期）や色などが変わるように発光パターンが設定されていてもよい。

【0026】

この実施形態では、発光部１６は、一側面１１の周縁に沿って周方向に連続している。充電中は、発光部１６の一部において発光色が変化するように発光パターンが設定されていてもよい。また、発光部１６のうち発光する部分が周方向に移動するように発光パターンが設定されていてもよい。また、充電完了に近づくにつれ、発光部１６のうち発光する部分が移動する速度が速くなったり、遅くなったりしてもよい。また、充電完了に近づくにつれて、発光部１６の発光周期が短くなったり、長くなったりしてもよい。

【0027】

このように発光パターンの変化によって、充電量や充電完了が近づいている状況が、視覚的に把握できるように構成されていてもよい。このように、発光部１６の発光パターンが逐次変化するように構成されていることによって、視覚的に充電状況が把握できるようになる。発光部１６は、ＬＥＤ光源を有していてもよい。発光部１６には、光を透過させる半透明のカバーがＬＥＤの光源を覆うように設けられていてもよい。

【0028】

また、この実施形態では、発光部１６は、一側面１１の周縁部の一部を除いて、周方向に連続している。かかる形態では、視覚的効果として、発光部１６が設けられた部分の縁部１６ａ側からよりも、発光部１６が設けられていない部分の縁部１６ｂ側から一側面１１に対向するように被充電端末２が差し入れられやすい傾向があった。この実施形態では、一側面１１が矩形に沿った形状であり、当該矩形の一辺を除いて発光部１６が設けられている。このため、当該矩形の一辺から一側面１１に対向するように被充電端末２が差し入れられやすい。さらにこの実施形態では、一側面１１の周縁部にＲが形成されている。発光部１６が設けられた部分の縁部１６ａよりも、発光部１６が設けられていない部分の縁部１６ｂのＲが大きい。かかる形態では、視覚的効果として、発光部１６が設けられておらず、かつ、Ｒが大きい縁部１６ｂが設けられた側から、被充電端末２が一側面１１に差し入れられ易くなる。そして、縁部１６ｂのＲが大きいので、より低い位置から一側面１１に被充電端末２が誘導されやすい。そして、一側面１１に対して低い位置から被充電端末２が差し入れられるので、凸平面部１２に静かに置かれやすくなる。

【0029】

また、この実施形態では、発光部１６が設けられていない一辺の両端では、さらに一側面１１に直交する高さ方向の縁に沿って発光部１６が延びている。このため、発光部１６が設けられていない側の側方からも、充電台１０の発光部１６の視認性が確保されている。このため、カウンターなどに充電台１０が置かれているような場合でも、比較的遠くの離れた席から充電台１０の発光部１６の発光パターンを確認することができる。

【0030】

このように、ここで開示される充電台１０は、被充電端末が対向させて置かれる一側面１１を有している。一側面１１は、周縁部より盛り上がった凸平面部１２と、凸平面部１２の盛り上がった部分に内蔵された給電コイル１３と、給電コイル１３に対して予め定められた位置に被充電端末２を固定することができる固定機構１４とを有している。かかる充電台１０によれば、充電台１０に被充電端末２を置くべき位置が視覚的効果によって分かりやすく、凸平面部１２の適当な位置に被充電端末２が誘導されやすい。そして、固定機構１４によって給電コイル１３に対して予め定められた位置に被充電端末２がスムーズに固定される。また、充電台１０から被充電端末２を取り上げる際も、一側面１１の凸平面部１２に被充電端末２が置かれているので被充電端末２を掴みやすい。このため、充電台１０側の給電コイル１３と、受電側の受電コイル３２の位置合わせが、初めて使うユーザーにも分かりやすく容易であり、使い易く、スムーズな非接触充電が実現できる。

【0031】

充電台１０は、全体として透明のカバーで覆われていてもよい。透明のカバーは、例えば、アクリル樹脂製としてもよく、非接触充電を阻害しない材質のカバーであるとよい。この場合、カバーは、一側面１１に設けられた凸平面部１２に沿った凸部を有しているとよい。かかるカバーが取り付けられていることによって、充電台１０が汚れたり、異物が付着したりしにくくなる。

【0032】

以上、ここで開示される発明について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される発明の実施形態は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。

【符号の説明】

【0033】

２ 被充電端末
１０ 充電台
１０ａ 筐体
１１ 一側面
１２ 凸平面部
１３ 給電コイル
１４ 固定機構
１５ 磁石
１６ 発光部
１６ａ 発光部１６が設けられた部分の縁部
１６ｂ 発光部１６が設けられていない部分の縁部
３１ バッテリー
３２ 受電コイル
３３ 回路基板
３４ 磁石

【図1】

【図2】

【図3】