JP2001155944A - 非接触充電装置、電子機器、情報処理装置および非接触充電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型電子機器等を誘導線を用いずに充電装置の
近傍に誘導できるようにし、非接触での２次電池の充電
を自動的に開始させる。 【解決手段】２次側装置２０２には、１次側装置２０１
の送電用コイル４からの電力を受ける受電用コイル５の
他、誘電用コイル１１が設けられている。２次側装置２
０２の演算装置９は、２次電池７の容量低下が検出され
ると、誘電用コイル１１で検出された送電用コイル４か
らの電磁界成分に基づいて１次側装置２０１の存在方向
を探り出し、２次側装置２０２を自走制御する。これに
より、２次側装置２０２は、１次側装置２０１の近接し
た位置に誘導され、受電用コイル５は送電用コイル４か
ら２次電池７を充電するに十分な受電電力を受信できる
ようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非接触にて２次電池
の充電を行う非接触充電装置およびそれを用いた電子機
器、情報処理装置および非接触充電方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場等の広い敷地内を自走する走行車両
の誘導方法としては、例えば文献（特開平６−８３４３
９号公報、特許番号第２６５８４８８号公報、特公昭６
２−５８００６号公報）などに記載されているように、
予め走行路に沿って誘導線を埋設しておく方法が知られ
ている。

【０００３】これは自走無人走行車両と称されるもので
あり、走行路に設けられた誘導線から放射される電磁界
成分を誘導線センサーにより検知し、この検知信号に基
づいて車両を走行させることにより実現されている。

【０００４】また、通常、このような車両は電力誘導用
の電線には繋がれておらず、２次電池による動力源を有
している。そのため、２次電池の容量が低下した場合
は、誘導線等を介して充電場所の位置情報を走行車両に
送る事によって走行車両を充電場所へ導き充電可能とし
ている。

【０００５】このような自走無人走行車両は、その導入
に当たっては誘導線を床に埋設するための初期投資が多
額になるものの、誘導法が比較的原始的であるため安全
性の面で優れているという特長がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】２次電池の必要性は、
このような走行車両ばかりに限られるものではない。昨
今の携帯電話等の電子機器もそうであり、当然のように
充電を必要とする。例えば携帯電話の場合は普段は持ち
歩いているものの、就寝時に専用の充電器台に載せてお
く事で２次電池の充電は完了する。

【０００７】同様にしてパーソナルコンピュータ（Ｐ
Ｃ）の周辺機器であるコードレスマウスやリモコン、無
線インターフェイスを備えた小型プリンタやスキャナ、
さらにはＰＣからのメール着信通知等を受けて動作する
ロボット、などにも２次電池の利用が考えられるが、こ
のように卓上で利用される小型で、かつ２次電池を電源
とする各種電子機器を、その充電のために専用台に置く
という操作はユーザには馴染まない。しかしながら、上
記走行車両に用いられているような誘導方法をそのまま
このような卓上用の小型電子機器に適用するのは困難で
ある。それは、このような電子機器は机上の任意な位置
で使用されており、各電子機器間の相対位置等が定まっ
ていないために誘導線の設置が困難なためである。

【０００８】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、２次電池を電源とした机上用途の小型電子機器
等を誘導線を用いずに送電元近傍に誘導できるように
し、非接触での２次電池の充電を自動的に行うことがで
きる非接触充電装置、電子機器、情報処理装置および非
接触充電方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明の非接触充電装置は、１次側装置の送電用コ
イルから送電される電力を受ける受電用コイルと、前記
受電用コイルで受けた電力を用いて２次側装置の２次電
池を充電する充電手段と、前記２次側装置を移動させる
ための自走機構と、前記１次側装置の送電用コイルから
の放射電磁界成分に基づいて、前記１次側装置の存在方
向を走行目標として検出し、前記２次側装置が前記１次
側装置に近接する位置に誘導されるように前記自走機構
を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

【００１０】この非接触充電装置においては、１次側装
置に設けられた送電用コイルが充電用および誘導用の双
方に用いられており、２次側装置は、充電用の電力を送
電するための送電用コイルから放射される電磁界成分を
検出することによって、１次側装置の存在方向を探り出
し、それに向けて自走する。走行目標は１次側装置に設
けられた送電用コイルであり、この送電用コイルから放
射される電磁界成分を検出しながら、２次側装置の誘導
が行われる。これにより、専用の誘導線を用いずに、１
次側装置の近傍位置に２次側装置を誘導できるようにな
り、その位置で２次側装置の受電用コイルが受けた電力
を用いて、２次側装置の２次電池を非接触で充電するこ
とができる。

【００１１】１次側装置としてはパーソナルコンピュー
タなどの情報処理装置を使用し、またその情報処理装置
の周辺装置を２次側装置として使用することが好まし
い。これにより、２次電池を電源とした机上用途の各種
周辺装置を専用の充電台に載せることなく、その周辺装
置の自動充電が可能となる。

【００１２】また、制御手段による自走機構の駆動制御
は、２次電池の残存容量が所定の値よりも低下したとき
に自動的に開始されるようにする構成することが好まし
い。また、外部からの制御信号によって充電の開始を明
示的に指示するようにしてもよく、これにより２次電池
の残存容量が低下した場合のみならず、任意のタイミン
グで充電のための自走機構を動作させることが可能とな
る。

【００１３】また、前記自走機構を、例えば２次側装置
に設けられた左右２つの駆動輪など、２次側装置を左お
よび右に旋回させながらその２次側装置を走行させる走
行手段により構成した場合には、前記制御手段は、前記
１次側装置の送電用コイルから放射される電磁界成分を
受ける第１および第２の誘導用コイルと、前記第１およ
び第２の誘導用コイル間の受信電磁界成分の強度差を示
す強度差信号を、走行手段の右旋回動作と左旋回動作を
選択的に切り替えるための駆動動制御信号として出力す
る手段と、前記第１および第２の誘導用コイル間の受信
電磁界成分が平衡する平衡点を超えた後に旋回方向が切
り替えられるように、前記駆動制御信号として用いられ
る前記強度差信号を所定時間遅延する遅延手段とから構
成することが好ましい。

【００１４】旋回中に被充電装置の向きが第１および第
２の誘導用コイルの受信電磁界成分が平衡する平衡点と
なると旋回動作が収束されてしまい、これによって１次
側装置に近接した位置に移動される前に２次側装置の自
走機構が停止してしまう可能性があるが、上述の遅延手
段を設けることにより、受信電磁界成分が平衡する平衡
点を超えた後に旋回方向が切り替えられるように制御す
ることが可能となり、旋回動作の収束を防止することが
できる。

【００１５】また、本発明は、電磁界成分の発生源に向
けて自走する機能を有する電子機器を周辺装置として使
用する情報処理装置であって、送電用コイルと、前記情
報処理装置に近接した所定の範囲内では前記送電用コイ
ルと前記電子機器内に設けられた受電用コイルとの磁気
的結合によって前記電子機器の２次電池が充電され、且
つ前記所定の範囲外では前記電子機器を前記情報処理装
置の近接位置に誘導するための電磁界成分が前記送電用
コイルから放射されるように、前記送電用コイルから電
力を無線により送電する送電手段とを具備することを特
徴とする。

【００１６】このように、送電用コイルからの送電を充
電と誘導とに共用することにより、情報処理装置と同じ
机上に周辺装置があれば、専用の誘導線を設けることな
く、送電用コイルから放射される電磁界成分によってそ
の周辺装置を充電可能な位置まで誘導することができ
る。そして情報処理装置の近くまで誘導した状態では、
送電用コイルと受電用コイルとが磁気的に結合され、こ
れにより、効率よく周辺装置の非接触充電を行うことが
可能となる。

【００１７】情報処理装置と周辺装置との間の通信が無
線インターフェイスによって行われる場合には、送電用
コイルからの放射電磁界が、少なくとも無線通信インタ
ーフェイスによる無線通信が可能な範囲内に届くように
設定される。これにより、机上で使用される周辺装置で
あれば、それを通常の稼働位置に配置しておくだけで情
報処理装置の近傍に誘導することが可能なる。

【００１８】

【発明の実施の形態】＜第１の実施形態＞以下、図面を
参照して本発明の第１実施形態について説明する。図１
には、本発明の第１実施形態に係る自走式非接触充電シ
ステムの構成が示されている。本自走式非接触充電シス
テムは、充電装置として機能する１次側装置２０１と、
充電を受ける被充電装置として機能する２次側装置２０
２とから構成される。

【００１９】１次側装置２０１は例えばパーソナルコン
ピュータ（ＰＣ）などの情報処理装置に設けられる。こ
の場合、２次側装置２０２は、ワイヤレスマウスやリモ
コン等の入力用の周辺装置、あるいは無線インターフェ
イスを備えた小型プリンタやスキャナ、さらには例えば
メール着信通知ロボットなどのようにＰＣからの無線信
号を受けて動作する出力用の周辺装置等が用いられる。
いずれの場合も、それら周辺装置は情報処理装置との無
線通信機能を有し、且つ２次電池を電力源として動作す
る機器となる。

【００２０】また、２次側装置２０２としては、必ずし
も周辺装置として機能する小型電子機器そのものである
必要はなく、その小型電子機器に取り付けて使用される
移送用アダプタ装置等として実現してもよい。この場
合、小型電子機器を移送用アダプタ装置の上に載せて置
くだけで、その小型電子機器を１次側装置２０１に向け
て移送して、小型電子機器の２次電池を非接触充電する
ことが可能となる。

【００２１】１次側装置２０１は、商用電源１から充電
用の電力を生成し、それを無線で送電するためのもので
あり、図示のように、第１の整流器２、スイッチング回
路３、および送電用コイル４から構成されている。ま
た、２次側装置２０２は、図示のように、受電用コイル
５、第２の整流器６、２次電池７、電圧監視回路８、演
算装置９、駆動装置１０、および誘導用コイル１１から
構成されている。２次側装置２０２を移送用アダプタ装
置等として実現した場合には、２次電池７は小型電子機
器内に設けられるが、それ以外の他の構成要素はアダプ
タ装置内に設けられることになる。

【００２２】１次側装置２０１において、商用電源１か
ら出力される電力信号は、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの
交流信号である。この交流信号が伝送線ａを通り第１の
整流器２に入力される。第１の整流器２は、交流信号を
整流するための整流器であり、交流電流はここで直流化
され、伝送線ｂを通りスイッチング回路３に入力され
る。スイッチング回路３は、所定周波数に直流電流をチ
ョップする回路である。ここで、所定周波数とは電力を
電磁結合によって供給するに適した値であり、一般的に
はおよそ数十ｋＨｚから数百ｋＨｚの範囲に設定され
る。

【００２３】所定周波数にチョップされて交流信号とな
った電流は、伝送線ｃを通り送電用のスイッチング電力
として送電用コイル４に供給される。送電用コイル４に
供給された電流はここで電磁界成分を作りだし、送電用
コイル４から電磁波として空間に放射される。この送電
用コイル４からの出力は、２次側装置２０２が１次側装
置２０１に近接した所定の範囲内に存在するする場合に
はその２次側装置２０２の充電用電力として機能し、ま
た２次側装置２０２がその範囲外に存在する場合にはそ
の２次側装置２０２を１次側装置２０１に近接する位置
に誘導するための誘導出力として用いられる。

【００２４】２次側装置２０２において、受電用コイル
５は、１次側装置２０１の送電用コイル４から送電され
る電力を受けるためのものであり、送電用コイル４と磁
気的に結合することにより、送電用コイル４から放射さ
れた電磁界成分を受信する。すなわち、２次側装置２０
２の受電用コイル５が１次側装置２０１の送電用コイル
４と近接した場合には、それら受電用コイル５と送電用
コイル４は一種のトランスとして機能し、送電用コイル
４によって得られた磁気エネルギーが受電用コイル５に
導かれ、その磁気エネルギーが受電用コイル５にて再び
電流に変換される。

【００２５】送電用コイル４と磁気的に結合された受電
用コイル５にて得られた受信信号は、上述した所定周波
数にチョップされた交流電流である。この交流電流は、
伝送線ｄを通り第２の整流器６に入力される。第２の整
流器６に入力された交流電流はここで直流化され、この
直流電流が伝送線ｅを通って２次電池７と電圧監視回路
８に入力される。

【００２６】仮に送電用コイル４と受電用コイル５が近
接しており、この直流電流が２次電池７を充電するに十
分な電流量であれば、この直流電流が充電電流となり２
次電池は充電される。一方の電圧監視回路８は、伝送線
ｅを介して２次電池７の起電圧を監視している。そのた
め、２次電池７の起電圧に応じた信号を出力する事が可
能である。ここで用いている電圧監視回路８の回路例を
図２に示した。

【００２７】図２において、８１は演算増幅器、８２は
基準電圧源、８３は接地電位である。伝送線ｅを介して
伝送された２次電池７の起電圧は、演算増幅器８１の非
反転入力端子へ入力され、一方の反転入力端子には基準
電圧源８２が供給されている。よって、２次電池７の起
電圧が基準電圧源８２の電圧Ｖｔｈを超えた場合は伝送
線ｆにハイレベル“Ｈ”の電圧を出力し、逆にＶｔｈを
下回った場合は伝送線ｆにロウレベル“Ｌ”の電圧を出
力する。

【００２８】一例として、２次電池の放電特性を図３に
示した。図３の縦軸は２次電池の起電圧、横軸は放電時
間を示しており、Ａと記された曲線が２次電池の放電特
性である。まず、２次電池容量が大きく起電圧が高い場
合は、電圧監視回路８は“Ｈ”の電圧を出力する。これ
が時間経過と共に放電をし電池容量が小さくなり、起電
圧がＶｔｈを下回れば電圧監視回路８は“Ｌ”を出力す
る。

【００２９】伝送線ｆとｈに接続された演算装置９に
は、誘導用コイル１１で受信した交流信号が伝送線ｈを
介して入力されると共に、電圧監視回路８からの制御信
号（“Ｈ”／“Ｌ”）が入力される。ここで演算装置９
は、伝送線ｆを介して入力される制御信号が“Ｈ”の場
合はその動作を停止し、“Ｌ”の場合はその動作を開始
するように設定されている。つまり、２次電池７の電流
容量が大きい場合は演算装置９は停止し、電流容量が小
さい場合は演算装置９は動作する。これによって伝送線
ｇには、２次電池７の電流容量が低下した場合にのみ駆
動装置１０を制御する制御信号が流れる事になる。

【００３０】制御信号が“Ｌ”の場合、演算装置９は、
誘電用コイル１１で検出された送電用コイル４からの電
磁界成分に基づいて、１次側装置２０１の存在方向を走
行目標として検出する。そして、その検出結果に従い、
演算装置９は、２次側装置２０２が１次側装置２０１に
近接する位置に誘導されるように、２次側装置２０２を
移動させるための自走機構を駆動装置１０にて駆動制御
する。

【００３１】ここで、誘導用コイル１１と演算装置９と
駆動装置１０の一連の動作について説明する。図４は、
送電用コイル４と誘導用コイル１１を立体的に表現した
ものである。誘導用コイル１１は一対のコイルから構成
されており、それぞれを右側誘導用コイル１１Ｒと左側
誘導用コイル１１Ｌと表している。

【００３２】送電用コイル４に導かれている伝送線は図
１のｃに示した伝送線であり、誘導用コイル１１Ｒと１
１Ｌに導かれているそれぞれの伝送線ｈＲとｈＬは図１
のｈに示した伝送線である。送電用コイル４を貫く矢印
は、任意の瞬間に於ける電磁束を模式化したものであ
る。このように送電用コイル４を貫く電磁束は、空間的
な距離を隔てて２つの誘導用コイル１１Ｒと１１Ｌを通
り抜ける。これによって送電用コイル４に供給された電
流の一部がそれぞれの誘導用コイル１１Ｒと１１Ｌに供
給されるのである。

【００３３】ではここで、両コイル間距離と、受信する
電磁界強度との関係について説明する。図５と図６は、
図４のｘｙ平面を模式化したものであり、４は送電用コ
イル、１１Ｒと１１Ｌはそれぞれ誘電用コイルを示して
いる。また、送電用コイル４の中心点をＡ、右側誘電用
コイル１１Ｒの中心点をＢＲ、左側誘導用コイル１１Ｌ
の中心点をＢＬ、２つの誘導用コイルを含む図１の２次
側装置２０２に於ける回転軸をＣとしている。

【００３４】２次側装置２０２に於ける回転軸とは、２
次側装置２０２がこの回転軸を中心として回転動作をす
る事を意味している。つまり、２組の誘導用コイル１１
Ｒと１１Ｌはこの回転軸を中心として円弧を描く。

【００３５】さらに、送電用コイル４の中心点Ａを中心
として示されている同心円は電磁界強度を粗密として表
現したものであり、中心点Ａからの距離が離れるに従っ
て電磁界強度が弱くなっている様子を示している。

【００３６】ここで、図６に示したように、線分ＢＲＣ
と線分ＢＬＣの成す角度ＢＲＣＢＬを２等分した線分を
ＢＣとし、この線分ＢＣと線分ＡＣとの成す角度をθと
すれば、このθに対する受信電磁界強度の特性は図７の
ように表す事が出来る。つまり、左側誘導用コイル１１
Ｌが最大電磁界強度を示すのは、線分ＢＬＣが線分ＡＣ
上に重なった時（＋θ）であり、逆に右側誘導用コイル
１１Ｒが最大電磁界強度を示すのは、線分ＢＲＣが線分
ＡＣ上に重なった時である。換言すれば、誘導用コイル
双方の受信電磁界強度を比較する事により回転角θが把
握できる。

【００３７】本実施形態の２次側装置２０２の外観を図
８に示す。図８の（ａ）は、２次側装置２０１を上面か
ら描いたものであり、（ｂ）は側面から描いたものであ
る。１１Ｒと１１Ｌはそれぞれ右側誘導用コイルと左側
誘導用コイル、３１は左旋回用タイヤ、３２は左旋回用
駆動モーター、３３は右旋回用駆動モーター、３４は右
旋回用タイヤ、３５は筺体、３６は筺体の支えである。
筺体３５は周辺装置を構成する小型電子機器本体そのも
のであっても良いし、前述したように、充電対象の小型
電子機器を載置して移送するためのアダプタ装置であっ
ても良い。

【００３８】ここで、左旋回用駆動モーター３２が回転
し、この動力が左旋回用タイヤ３１に伝達されれば、筺
体３５は回転の停止している右旋回用タイヤ３４を回転
軸として左回転を始める。この際、筺体の支え３６はタ
イヤが接地している平面上を摩擦している。では次に、
左右の駆動モーターへの導通時間を短時間で交互に切り
替えた場合のタイヤの軌跡について図９を用いて説明す
る。

【００３９】図９の１１は誘導用コイル、３１は左旋回
用タイヤ、３４は右旋回用タイヤ、３５は筺体、３７は
左旋回用タイヤの軌跡、３８は右旋回用タイヤの軌跡、
３９は両誘導用コイル１１Ｒと１１Ｌの中心点位置の軌
跡である。始めに右旋回用タイヤの中心点Ｂ点を回転中
心として、左旋回用タイヤ３１を回転させ、左旋回用タ
イヤ３１の中心点Ａを点Ｃに移動する。次に左右のモー
ターへの導通を切り替え、左旋回用タイヤ３１の中心点
Ｃ点を回転中心として、右旋回用タイヤ３４を回転さ
せ、右旋回用タイヤ３４の中心点Ｂを点Ｄに移動する。
これを繰り返せば、左旋回用タイヤ３１の中心点軌跡は
左旋回用タイヤの軌跡３７となり、右旋回用タイヤ３４
の中心点軌跡は右旋回用タイヤの軌跡３８となる。従っ
て、両誘導用コイル１１Ｒと１１Ｌの中心点の軌跡は３
９と記された曲線の軌跡を描く事になる。

【００４０】次に図１の演算装置９と駆動装置１０の回
路動作について説明する。演算装置９と駆動装置１０の
回路例を図１０に示した。

【００４１】図１０の９は演算装置、１０は駆動装置、
１１Ｒは右側誘導用コイル、９３は第１の検波器、９５
は第１の積分器、１１Ｌは左側誘導用コイル、９４は第
２の検波器、９６は第２の積分器、９７は演算増幅器、
９８は遅延器、９９はベース保護抵抗、１００はＮＰＮ
トランジスター、１０１はＰＮＰトランジスター、３２
は左旋回用駆動モーター、３３は右旋回用駆動モータ
ー、１０２は電源電圧線、１０３は接地線である。

【００４２】誘導用コイル１１Ｒは送電用コイル４から
放射された電磁界成分を受信し、これを次段の第１の検
波器９３へ出力する。検波器９３は入力された交流信号
を検波する回路であり、入力信号の振幅レベルに応じた
脈流を次段の第１の積分器９５へ出力する。第１の積分
器９５は脈流を積分し平滑化する回路であり、ここで平
滑化された信号は次段の演算増幅器９７の非反転入力端
子に入力される。

【００４３】同様にして、誘導用コイル１１Ｌは送電用
コイル４から放射された電磁界成分を受信し、これを次
段の第２の検波器９４へ出力する。検波器９４は入力さ
れた交流信号を検波する回路であり、入力信号の振幅レ
ベルに応じた脈流を次段の第２の積分器９６へ出力す
る。第２の積分器９６は脈流を積分し平滑化する回路で
あり、ここで平滑化された信号は次段の演算増幅器９７
の反転入力端子に入力される。

【００４４】演算増幅器９７から出力される信号は、次
段の遅延器９８に入力される。この遅延器９８は、自走
機構による旋回動作中において誘導用コイル１１Ｌと１
１Ｒの受信電磁界強度が平衡することにより２次側装置
２０２の駆動系が収束してしまう事を防ぐために設けた
装置であり、演算増幅器９７の出力信号に任意の時間遅
れを生じさせている。つまり、旋回中に２次側装置２０
２の向きが誘導用コイル１１Ｌと１１Ｒの受信電磁界成
分が平衡する平衡点となると旋回動作が収束されてしま
い、これによって１次側装置２０１に近接した位置に移
動される前に２次側装置２０１の自走機構が停止してし
まう可能性があるが、上述の遅延器９８を設けることに
より、受信電磁界成分が平衡する平衡点を超えた後に旋
回方向が切り替えられるように制御することが可能とな
り、旋回動作の収束を防止することができるのである。

【００４５】遅延器９８の出力は、ベース保護抵抗９９
を介してＮＰＮトランジスター１００とＰＮＰトランジ
スター１０１に共通に与えられる。両トランジスター１
００と１０１は共にエミッター接地回路となっており、
それぞれのコレクターにはタイヤ駆動用モーター３２と
３３が負荷として挿入されている。

【００４６】では、図１の２次側装置２０２が図８のよ
うな自走機構を装備している場合における、回路動作と
２次側装置２０２の挙動について説明する。なお、回路
動作が簡単に把握できるよう、時間の経過に伴う第１の
積分器９５と第２の積分器９６の出力電圧を図１１に示
した。図１１の縦軸は両積分器９５，９６の出力電圧、
即ち検波強度を示しており、横軸は時間軸を示してい
る。また、図１１に記された１１Ｌは左側誘導用コイル
１１Ｌの受信検波強度を示しており、１１Ｒは右側誘導
用コイル１１Ｒの受信検波強度を示している。また、時
間軸に記されたｔ１〜ｔ１２は刻み時間を示しており、
ここでは遅延器９８の遅延時間をｔ（ｎ＋１）−ｔ
（ｎ）：（ｎは自然数）としている。

【００４７】演算増幅器９７の出力信号波形と遅延器９
８の出力信号波形の時間関係を図１２に示した。図１２
の（ａ）は演算増幅器９７の出力電圧波形、（ｂ）は遅
延器９８の出力電圧波形を示しており、縦軸は電圧振幅
を“Ｈ”と“Ｌ”の２値で表している。横軸は時間軸で
あり、図１１と同様に刻み時間のｔ１〜ｔ１２を示した
ものである。なお、２次側装置２０２は図６の状態で位
置していたと仮定している。

【００４８】先ず、図１の電圧監視回路８が“Ｌ”を出
力し、これを受けて演算装置９が動作を開始する。この
時刻をｔ１としている。ではｔ１に於ける各回路の動作
について説明する。ｔ１に於ける２次側装置２０２の位
置は図６に示した通りである。つまり、左側誘導用コイ
ル１１Ｌに比べて右側誘導用コイル１１Ｒの方が送電用
コイル４から離れて位置している。従って、左側誘導用
コイル１１Ｌに誘起される電力の方が大きくなり、これ
に連れて第２の積分器９６出力が第１の積分器９５出力
を上回る。よって、演算増幅器９７は“Ｈ”を出力する
（図１２（ａ）の時刻ｔ１以降）。しかし、時刻ｔ１於
ける遅延器９８出力は、時刻ｔ１以前の演算増幅器９７
出力によって決定される。そのため、ｔ１からｔ２に於
ける２次側装置２０２の旋回方向は不定となる。

【００４９】次に、遅延器９８はｔ１に於ける入力信号
を時刻ｔ２に出力する（図１２（ｂ）の時刻ｔ２以
降）。これでベース保護抵抗９９に“Ｈ”が伝達され
る。ベース保護抵抗９９に与えられた電圧はトランジス
ター１００を活性化させ、左旋回用駆動モーター３２を
導通させる。この左旋回によって、両誘導用コイルに誘
起される受信電力は大きくなる。

【００５０】ｔ３経過後に於いても左旋回が連続し、時
刻ｔ５に到達すると左右の誘導用コイルに誘起される受
信電力の大きさが反転する（図１２（ａ）の時刻ｔ５以
降）。しかし、遅延器９８の出力は時刻ｔ６までの間
“Ｈ”であるから、このｔ５からｔ６に至る期間も２次
側装置２０２は左旋回を続け、再び両誘導用コイル間の
受信電力に不平衡を作り出している。

【００５１】そして、ｔ６の時刻で遅延器９８出力が反
転し、導通する駆動用モーターが切り替えられ、２次側
装置２０２は右旋回を始める。

【００５２】以上述べてきたように、図１０に示した演
算装置９と駆動装置１０は、右側誘導用コイル１１Ｒと
左側誘導用コイル１１Ｌで受信する電磁界強度を比較し
て２次側装置２０２の回転方向を判断し旋回を行う。そ
して、電磁界強度の平衡点を超えてもなお回転させる事
によって駆動系の収束を防止している。また、片側モー
ターのみを駆動する回転動作によって、２次側装置２０
２を徐々に前進させており、これによって送電用コイル
４に２次側装置２０２を徐々に誘導している。

【００５３】図１１に示した両誘導用コイル１１Ｒと１
１Ｌの検波強度ピークが、時間と共に増加しているの
は、２次側装置が送電用コイル４に近づいている事を意
味している。

【００５４】最終的に誘導用コイル１１は送電用コイル
４に近接するから、送電用コイル４に近接するよう受電
用コイル５を２次側装置２０２に取り付けておく事によ
って、受電用コイル５は送電用コイル４から２次電池７
を充電するに十分な受電電力を受信できるようになる。
このような状況になれば、この受電電力をセンシングし
て駆動装置を切る事も可能である。

【００５５】なお、自走機構としては必ずしも車輪を用
いる必要はなく、左右独立して駆動制御可能な機構であ
れば、例えばキャタピラ式のものや、歩行式等の様々な
走行手段を用いることができる。また、右方向および左
方向に回転／回動可能な１個の円盤上の回転体に摩擦ブ
ラシなどを設けたものを走行機構として用いても良い。

【００５６】次に、一次側装置２０１の送電機能につい
て説明する。一次側装置２０１からの送電電力は、２次
側装置２０２が一次側装置２０１に近接した位置に存在
する場合にのみ初めて十分な充電電力を供給できる程度
の値に制限しておくことが好ましい。このため、一次側
装置２０１に近接した所定の範囲内では送電用コイル４
からの送電によって充電を受けることができるが、その
範囲外では充電を受けることはできない。しかし、２次
側装置２０２の誘導用コイル１１は、充電を受けられる
ほどの強い電力は必要なく、電磁界成分を検出できる程
度の弱い電力で動作することができる。

【００５７】よって、送電用コイル４からの送電電力
は、少なくとも充電を受けることができる範囲外の、所
定の範囲にまで電磁界成分が届く程度に設定しておくこ
とが必要とされる。所定範囲は特に制限されるものでは
ないが、例えば情報処理装置と同じ机上に存在する周辺
装置にまでは電磁界成分が届く程度の範囲に設定すれば
よい。

【００５８】＜第２の実施形態＞以下、本発明の第２実
施形態について説明する。本第２実施形態に係る自走式
非接触充電システムの構成を図１３に示す。

【００５９】図１３は、図１に示した第１実施形態から
電圧監視回路８を取り除き、これに代わって演算装置９
の動作を制御する制御端子１２を設けたものである。よ
って、図１と同様の記号が付されている要素についての
説明は割愛し、制御端子１２による制御についてのみ言
及する。

【００６０】図１に記した電圧監視回路８は、２次電池
７の起電圧を監視し、電流容量の低下に応じて自動的に
演算装置９を制御していた。これに代わって図１３で
は、この演算装置９を制御する信号線を外部へ引き出
し、これを制御端子１２としたものである。そのため、
図１３と図１の共通要素を同等なものとすれば、図１の
電圧監視回路８が出力していた制御信号（“Ｈ”／
“Ｌ”）と同等の信号を図１３の制御端子１２に与える
事によって、演算装置９と駆動装置１０を動作させる事
が可能となる。

【００６１】つまり、この制御端子１２を外部から制御
する事によって、２次電池の容量不足とは無関係に、２
次電池を充電可能としている。たとえばユーザによるス
イッチ操作によって制御端子１２に充電開始を指示する
制御信号（“Ｌ”）を与えることにより、非使用の期間
に電子機器を強制的に充電させる事が可能となり、時間
の有効利用が図れる。

【００６２】＜情報処理装置と周辺装置＞次に、第１及
び第２実施形態で説明した１次側装置２０１と２次側装
置２０２をそれぞれ情報処理装置およびその周辺装置と
して実現した場合の運用形態について説明する。

【００６３】図１４（Ａ）は通常使用時の様子を示して
おり、周辺装置３０２は図示のように情報処理装置３０
１と同一の机上で用いられる。情報処理装置３０１およ
び周辺装置３０２は例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無
線電波やＩｒＤａなどの赤外線などを用いた無線インタ
ーフェイスを備えており、ワイヤレス通信を行いながな
動作する。周辺装置３０２としては、前述したように、
コードレスマウス、リモコン、小型プリンタ、スキャ
ナ、メール着信通知ロボットなどが用いられる。

【００６４】図１４（Ｂ）は非接触充電時の様子を示し
ている。周辺装置３０２は、その２次電池７の容量低下
が検出されたり、あるいは外部からの制御信号によって
充電が指示されると、自走制御を開始する。情報処理装
置３０１に設けられた送電部は前述の１次側装置２０１
に相当するものであり、その送電部からの電磁波は少な
くとも周辺装置３０２が配置される可能性がある所定の
範囲にまで届く。例えば、周辺機器３０２はＢｌｕｅｔ
ｏｏｔｈやＩｒＤａなどの通信用の無線が届く範囲内で
使用される可能性が高いため、少なくともその範囲には
送電部からの電磁波が届くようにすることが好ましい。

【００６５】したがって、周辺装置３０２は、情報処理
装置３０１に設けられた送電部の送電用コイル４からの
放射電磁界成分を検出しながら移動することができ、図
示波線で示す位置から実線で示す位置に自走する。

【００６６】情報処理装置３０１の送電部はその情報処
理装置３０１の筐体上の比較的低い位置に設けられてお
り、これにより、周辺装置３０２が情報処理装置３０１
に近接した時には前述の送電用コイル４と周辺装置３０
２側の受電用コイル５は互いに近接するように位置づけ
られる。この状態で、送電用コイル４と周辺装置３０２
側の受電用コイル５とが磁気的に結合することにより、
十分な電力を無線により供給することが可能となる。

【００６７】なお、送電部（１次側装置２０１）は必ず
しも情報処理装置３０１に内蔵する必要はなく、外付け
部品として情報処理装置３０１に接続して使用したり、
あるいは単独の装置として実現することもできる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
誘導線を用いずに、充電装置の近傍に被充電装置を誘導
できるようになり、そこで受電用コイルが受けた電力を
用いて被充電装置側の２次電池を自動的に非接触充電す
ることができる。よって、２次電池を電源とした机上用
途の小型電子機器等を専用の充電台に載せることなく、
その電子機器の自動充電が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る非接触充電システ
ムの構成を示すブロック図。

【図２】同実施形態の非接触充電システムの２次側装置
に設けられた電圧監視回路の一例を示す回路図。

【図３】同実施形態の非接触充電システムの２次側装置
に設けられた２次電池の放電特性を示す図。

【図４】同実施形態の非接触充電システムで用いられる
送電用コイルと誘導用コイルの関係を示す図。

【図５】同実施形態の非接触充電システムで用いられる
送電用コイルに於ける放射電磁界の強度分布を示す図。

【図６】同実施形態の非接触充電システムで用いられる
送電用コイルに於ける放射電磁界の強度分布を示す第２
の図。

【図７】同実施形態の非接触充電システムで用いられる
誘導用コイルが受信する電磁界強度を示す図。

【図８】同実施形態の非接触充電システムの２次側装置
に設けられる自走機構を示す図。

【図９】図９の自走機構による２次側装置の走行軌跡を
示す図。

【図１０】同実施形態の非接触充電システムの２次側装
置に設けられる演算装置と駆動装置の構成を示す回路
図。

【図１１】同実施形態の非接触充電システムで用いられ
る誘導用コイルが受信する検波強度を示す図。

【図１２】図１０の回路例に於ける遅延器の出力波形を
示す図。

【図１３】本発明の第２実施形態に係る非接触充電シス
テムの構成を示すブロック図。

【図１４】同第１または第２実施形態の非接触充電シス
テムが適用される情報処理装置とその周辺装置との関係
を説明するための図。

【符号の説明】

４…送電用コイル ５…受電用コイル ７…２次電池 ８…電圧監視回路 ９…演算装置 １０…駆動装置 １１…誘導用コイル １１Ｒ…右側誘導用コイル １１Ｌ…左側誘導用コイル ３１…左旋回用タイヤ ３２…左旋回用駆動モーター ３３…右旋回用駆動モーター ３４…右旋回用タイヤ ９８…遅延器 ２０１…１次側装置 ２０２…２次側装置 ３０１…情報処理装置 ３０２…周辺装置

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次側装置の送電用コイルから送電され
   る電力を受ける受電用コイルと、 前記受電用コイルで受けた電力を用いて２次側装置の２
   次電池を充電する充電手段と、 前記２次側装置を移動させるための自走機構と、 前記１次側装置の送電用コイルからの放射電磁界成分に
   基づいて、前記１次側装置の存在方向を走行目標として
   検出し、前記２次側装置が前記１次側装置に近接する位
   置に誘導されるように前記自走機構を制御する制御手段
   とを具備することを特徴とする非接触充電装置。
2. 【請求項２】 前記２次電池の残存容量が所定の値より
   も低下したことを検出するための容量低下検出手段をさ
   らに具備し、 前記容量低下検出手段によって前記２次電池の残存容量
   が所定の値よりも低下したことが検出されたときに、前
   記制御手段による前記自走機構の駆動制御が開始される
   ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   非接触充電装置。
3. 【請求項３】 外部からの制御信号により、前記２次電
   池の充電を指示する手段をさらに具備し、 前記外部からの制御信号により前記２次電池の充電が指
   示されたときに、前記制御手段による前記自走機構の駆
   動制御が開始されるように構成されていることを特徴と
   する請求項１記載の非接触充電装置。
4. 【請求項４】 前記自走機構は、前記２次側装置を左お
   よび右方向に旋回させながら前記２次側装置を走行させ
   る走行手段から構成されており、 前記制御手段は、 前記充電装置の送電用コイルからの放射電磁界成分を受
   ける第１および第２の誘導用コイルと、 前記第１および第２の誘導用コイル間の受信電磁界成分
   の強度差を示す強度差信号を、前記走行手段の右旋回動
   作と左旋回動作を選択的に切り替えるための駆動動制御
   信号として出力する手段と、 前記第１および第２の誘導用コイル間の受信電磁界成分
   が平衡する平衡点を超えた後に前記２次側装置の旋回方
   向が切り替えられるように、前記駆動制御信号として用
   いられる前記強度差信号を所定時間遅延する遅延手段と
   を含むことを特徴とする請求項１記載の非接触充電装
   置。
5. 【請求項５】 外部電源から充電用の電力を生成し、そ
   の生成した電力を送電用コイルから無線により送電する
   １次側装置と、 前記１次側装置から送電される電力により非接触充電を
   受ける２次側装置とを具備し、 前記２次側装置は、 前記１次側装置の送電用コイルから送電される電力を受
   ける受電用コイルと、 前記受電用コイルで受けた電力を用いて２次電池を充電
   する充電手段と、 前記１次側装置の送電用コイルからの放射電磁界成分に
   基づいて、前記１次側装置の存在方向を走行目標として
   検出し、前記２次側装置が前記１次側装置に近接する位
   置に誘導されるように前記２次側装置の自走機構を制御
   する制御手段とを具備することを特徴とする非接触充電
   システム。
6. 【請求項６】 前記１次側装置および前記２次側装置
   は、それぞれ前記情報処理装置およびその周辺装置であ
   ることを特徴とする請求項５記載の非接触充電システ
   ム。
7. 【請求項７】 情報処理装置の周辺装置として機能する
   電子機器において、 前記情報処理装置側の送電用コイルから送電される電力
   を受ける受電用コイルと、 前記受電用コイルで受けた電力を用いて前記電子機器の
   ２次電池を充電する充電手段と、 前記電子機器を移動させるための自走機構と、 前記情報処理装置の送電用コイルからの放射電磁界成分
   に基づいて、前記充情報処理装置の存在方向を走行目標
   として検出し、前記電子機器が前記情報処理装置に近接
   する位置に誘導されるように前記自走機構を制御する制
   御手段とを具備することを特徴とする電子機器。
8. 【請求項８】 電磁界成分の発生源に向けて自走する機
   能を有する電子機器を周辺装置として使用する情報処理
   装置であって、 送電用コイルと、 前記情報処理装置に近接した所定の範囲内では前記送電
   用コイルと前記電子機器内に設けられた受電用コイルと
   の磁気的結合によって前記電子機器の２次電池が充電さ
   れ、且つ前記所定の範囲外では前記電子機器を前記情報
   処理装置の近接位置に誘導するための電磁界成分が前記
   送電用コイルから放射されるように、前記送電用コイル
   から電力を無線により送電する送電手段とを具備するこ
   とを特徴とする情報処理装置。
9. 【請求項９】 前記情報処理装置および前記電子機器は
   その間の通信を無線によって行うための無線通信インタ
   ーフェイスをそれぞれ有しており、 前記送電手段は、少なくとも、前記無線通信インターフ
   ェイスによる無線通信が可能な範囲内には前記送電用コ
   イルからの放射電磁界成分が届くように、前記送電用コ
   イルから電力を無線により送電することを特徴とする請
   求項８記載の情報処理装置。
10. 【請求項１０】 電磁界成分の発生源に向けて自走する
    機能を有する２次側装置の２次電池を、１次側装置から
    の無線による送電によって非接触充電するための非接触
    充電方法において、 前記１次側装置に近接した所定の範囲内では前記１次側
    装置の送電用コイルと前記２次側装置の受電用コイルと
    の磁気的結合によって前記２次側装置の２次電池が充電
    され、且つ前記所定の範囲外では前記２次側装置を前記
    １次側装置の近接位置に誘導するための電磁界成分が前
    記送電用コイルから放射されるように、前記１次側装置
    の送電用コイルから電力を無線により送電して、前記所
    定の範囲外に存在する前記２次側装置を前記１次側装置
    に近接した位置に誘導し、 前記２次側装置を前記１次側装置に近接した位置に移動
    させた状態で、前記２次側装置の２次電池を前記送電用
    コイルからの無線による送電よって充電することを特徴
    とする非接触充電方法。
11. 【請求項１１】 １次側装置からの無線による送電によ
    って２次側装置内の２次電池を非接触充電するための非
    接触充電方法において、 前記２次側装置の２次電池を充電するための電力を前記
    １次側装置に設けられた送電用コイルから無線により送
    電し、 前記送電用コイルから放射される電磁界成分に基づいて
    前記２次側装置にその走行目標を検出させることによ
    り、前記２次側装置をその自走機構によって前記１次側
    装置に近接した位置に移動させ、 前記２次側装置を前記１次側装置に近接した位置に移動
    させた状態で、前記２次側装置の２次電池を前記送電用
    コイルからの無線による送電よって充電することを特徴
    とする非接触充電方法。