JP5579503B2 - Battery pack, battery-driven device, charging stand, and battery pack charging method - Google Patents

Battery pack, battery-driven device, charging stand, and battery pack charging method Download PDF

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Description

本発明は、携帯電話等の電池駆動機器に収納される電池パック、この電池パックで駆動される電池駆動機器、及びこの電池パックに対して、電磁誘導作用で電力を搬送して無接点又はワイヤレスで充電可能な充電台、並びにこの電池パックの充電方法に関する。   The present invention relates to a battery pack housed in a battery-driven device such as a mobile phone, a battery-driven device driven by the battery pack, and a non-contact or wireless device that conveys electric power to the battery pack by electromagnetic induction. And a charging method of the battery pack.

携帯電話や携帯音楽プレーヤ等のモバイル機器に代表される電池駆動機器は、携帯性を高めるため電池パックにより駆動されるものが多い。電池パックは、電池駆動機器の電池収納空間に収納され、電池蓋で収納空間を閉塞する形態が一般的である。このような電池駆動機器に収納される電池パックを充電するには、電池駆動機器に電池パックを収納したまま、電池駆動機器を充電器にセットして、接点同士を物理的に接続した状態で行う。一方で、このような物理的な接続でなく、電磁誘導の作用を利用して充電台に内蔵された送電コイルから、電池パックに内蔵される受電コイルに対して電力を搬送して、電池パックを充電する充電台が開発されている(特許文献1参照)。   Many battery-driven devices represented by mobile devices such as mobile phones and portable music players are driven by a battery pack in order to improve portability. In general, the battery pack is stored in a battery storage space of a battery-driven device, and the storage space is closed with a battery lid. To charge a battery pack stored in such a battery-powered device, with the battery pack stored in the battery-powered device, set the battery-powered device in the charger and physically connect the contacts to each other. Do. On the other hand, instead of such physical connection, the electric power is transferred from the power transmission coil built in the charging stand to the power reception coil built in the battery pack using the action of electromagnetic induction, and the battery pack Has been developed (see Patent Document 1).

特許文献1は、充電台に、交流電源で励磁される送電コイルを内蔵し、電池パックには送電コイルに電磁結合される受電コイルを内蔵する構造を記載する。さらに、電池パックは、受電コイルに誘導される交流を整流し、これを電池に供給して充電する回路も内蔵する。この構造によると、充電台の上に電池パックを載せて、非接触状態で電池パックの電池を充電できる。   Patent Document 1 describes a structure in which a power transmission coil excited by an AC power supply is built in a charging stand, and a power receiving coil electromagnetically coupled to the power transmission coil is built in a battery pack. In addition, the battery pack also includes a circuit that rectifies the alternating current induced in the power receiving coil and supplies the battery to the battery for charging. According to this structure, the battery pack can be charged in a non-contact state by placing the battery pack on the charging stand.

このような非接触、無接点による充電方式で電池パックの充電を行う際には、従来の接触方式と同様、電池駆動機器に電池パックを内蔵したまま、充電台に載置する形態の他、電池パックを電池駆動機器から取り出して、電池パックのみを充電台に載置する形態も考えられる。この際、電池パック単体を充電台の上に載置する場合は、図9に示すように、電池パック52に内蔵される受電コイル51を、充電台に内蔵される送電コイル11と直接電磁結合できるため、高い結合率で充電できる。一方、電池駆動機器50に収納された状態で電池パック52を充電する場合は、図10に示すように、電池蓋の厚みd3分だけ、送電コイル11と受電コイル51との距離d2が長くなるため、結合率がその分悪くなり、送電効率も低下する。   When charging the battery pack by such a non-contact, non-contact charging method, in the same manner as the conventional contact method, in addition to the form of placing on the charging stand while the battery pack is built in the battery driving device, A mode in which the battery pack is taken out from the battery drive device and only the battery pack is placed on the charging stand is also conceivable. At this time, when the battery pack alone is placed on the charging stand, as shown in FIG. 9, the power receiving coil 51 built in the battery pack 52 is directly electromagnetically coupled with the power transmitting coil 11 built in the charging stand. It can be charged with a high coupling rate. On the other hand, when the battery pack 52 is charged in the state of being housed in the battery drive device 50, as shown in FIG. 10, the distance d2 between the power transmission coil 11 and the power reception coil 51 is increased by the thickness d3 of the battery lid. For this reason, the coupling rate is deteriorated accordingly, and the power transmission efficiency is also reduced.

さらに、このような非接触式の充電台では、充電対象の電池パック以外のもの、例えば金属物等の異物が充電台に載置されると、これにエネルギーを送出して加熱してしまう可能性がある。このため、このような異物が充電台上に載置されたことを検出する異物検出機能を備える充電台があるところ、このような異物検出機能は、送電効率の劣化を検出することで、異物が載置されたと判定している。   Furthermore, in such a non-contact type charging stand, when a foreign object such as a metal object other than the battery pack to be charged is placed on the charging stand, energy can be sent to the charging stand and heated. There is sex. For this reason, there is a charging stand equipped with a foreign matter detection function for detecting that such a foreign matter is placed on the charging stand. Such a foreign matter detection function detects a deterioration in power transmission efficiency, Is determined to have been placed.

しかしながら、上述の通り電池パックを収納した電池駆動機器を載置した場合、電池蓋によって効率が低下したことを、異物の載置によるものでないと異物検出機能が認識することができず、例えば送電コイルの位置を再調整する等の無駄な動作を生じさせたり、誤って異物の載置と誤検出して送電を停止してしまう可能性があった。   However, when a battery-powered device containing a battery pack is placed as described above, the foreign matter detection function cannot recognize that the efficiency has been lowered by the battery lid unless the foreign matter is placed. There is a possibility that a wasteful operation such as readjustment of the position of the coil may be caused, or power transmission may be stopped due to an erroneous detection that the foreign object is placed.

特開平9−63655号公報JP-A-9-63655 特開2009−239989号公報JP 2009-239989 A

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。その主な目的は、充電台に電池パック単体が載置された場合、電池パックを含む電池駆動機器が載置された場合を検出し、最適な無接点充電を実現可能な電池パック、電池駆動機器、充電台及び電池パックの充電方法を提供することにある。また、第二の目的は、異物検出機能を有する場合に、電池パックを含む電池駆動機器が載置されたことを異物の載置と誤検出することを回避可能な電池パック、電池駆動機器、充電台及び電池パックの充電方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve such conventional problems. Its main purpose is to detect when a battery pack alone is placed on the charging stand, or when a battery-powered device including the battery pack is placed, and to achieve optimal contactless charging. It is in providing the charge method of an apparatus, a charging stand, and a battery pack. In addition, the second object is to provide a battery pack, a battery drive device, and a battery drive device capable of avoiding erroneous detection that the battery drive device including the battery pack is placed as a foreign object placement when having a foreign matter detection function. It is in providing the charging stand and the charging method of a battery pack.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記目的を達成するために、本発明の第1の側面に係る電池パックによれば、電池駆動機器50に装着されて、駆動電力を供給するための電池パック52であって、該電池パック52は、単体で、又は該電池駆動機器50に装着された状態で、充電台10に載置して、該充電台10の送電コイル11と電磁結合して無接点で充電可能であり、該電池パック52はさらに、充電可能な電池セル58と、該充電台10の送電コイル11と電磁結合され、供給される充電電力を受電するための受電コイル51と、前記受電コイル51で受電された電力でもって、前記電池セル58の充電を制御するパック制御回路と、該電池パック52が単品であるか、前記電池駆動機器50に装着された状態であるかを識別する識別手段と、を備え、前記識別手段の識別結果に基づき、充電台10に対して電池パック52が単体もしくは電池駆動機器50に装着された状態かを示す装着情報を、前記受電コイル51から送電コイル11側に送信することができる。これにより、電池パック単品か、電池駆動機器に装着された状態かに応じて、最適な充電パラメータに変更して、高い充電効率で充電を行うことが可能となる。さらに、充電パラメータを適切に設定することで、効率劣化を防ぐことができ、これにより異物検出の誤検出を回避することも可能となる。
In order to achieve the above object, the battery pack according to the first aspect of the present invention is a battery pack 52 that is attached to the battery driving device 50 and supplies driving power. Is mounted on the charging stand 10 alone or in a state of being mounted on the battery driving device 50, and can be charged in a contactless manner by electromagnetically coupling with the power transmission coil 11 of the charging stand 10. The pack 52 further includes a rechargeable battery cell 58, a power receiving coil 51 that is electromagnetically coupled to the power transmitting coil 11 of the charging stand 10 and receives the supplied charging power, and the power received by the power receiving coil 51. in with, with a pack control circuit that controls charging of the battery cell 58, or the battery pack 52 is separately and, identification means for identifying whether the state of being mounted on the battery-driven device 50, Said identification means Based on the identification result, the mounting information indicating whether a state where the battery pack 52 with respect to the charging stand 10 is attached to a single or battery powered equipment 50 may be transmitted from the power receiving coil 51 to the power transmission coil 11 side. As a result, depending on whether the battery pack is a single product or a battery-driven device, the charging parameter can be changed to an optimum charging parameter, and charging can be performed with high charging efficiency. Furthermore, by appropriately setting the charging parameters, it is possible to prevent the efficiency deterioration, thereby avoiding erroneous detection of foreign matter detection.

また、第2の側面に係る電池パックによれば、前記識別手段として、該電池駆動機器50と電気的に接続するためのパック側接続端子67Aが、電池パック52が単体か電池駆動機器50に装着された状態かの種別を示す装着情報を生成するためのパック側装着情報端子70Aを含むことができる。これにより、パック側接続端子を介して電池パック52の装着情報を取得できる。   Further, according to the battery pack of the second aspect, the pack-side connection terminal 67A for electrically connecting to the battery drive device 50 is used as the identification means. A pack-side mounting information terminal 70A for generating mounting information indicating the type of the mounted state can be included. Thereby, the mounting information of the battery pack 52 can be acquired via the pack-side connection terminal.

さらに、第3の側面に係る電池パックによれば、前記パック側装着情報端子70Aが、電池パック52を電池駆動機器50に接続した際にショートされるショートピンとできる。これによって、短絡検出によって電池パックの装着状態を容易に判別できる。   Further, according to the battery pack of the third aspect, the pack-side mounting information terminal 70A can be a short pin that is short-circuited when the battery pack 52 is connected to the battery driving device 50. Thereby, the mounting state of the battery pack can be easily determined by short circuit detection.

さらにまた、第4の側面に係る電池パックによれば、前記パック側装着情報端子70Aが、電池パック52の温度情報を電圧で電池駆動機器50側に伝達するパック側温度端子であり、前記パック側温度端子に電圧が印加されていない場合は電池パック52単体、前記パック側温度端子に電圧が印加されている場合は電池駆動機器50装着状態と判定することができる。これにより、接続端子数を増やすことなく電池パックの装着状態を判別できる。   Furthermore, according to the battery pack of the fourth aspect, the pack-side mounting information terminal 70A is a pack-side temperature terminal that transmits the temperature information of the battery pack 52 to the battery driving device 50 side by voltage, and the pack When the voltage is not applied to the side temperature terminal, it can be determined that the battery pack 52 alone, and when the voltage is applied to the pack side temperature terminal, it is determined that the battery driving device 50 is attached. Thereby, the mounting state of the battery pack can be determined without increasing the number of connection terminals.

さらにまた、第5の側面に係る電池パックによれば、前記受電コイル51で、装着情報を充電台10の送電コイル11に送出するタイミングを、充電開始前とできる。これにより、充電開始前に電池パックの装着状態を充電台側に告知し、充電台側は装着状態に応じて適切な充電パラメータに設定して、送電効率を高めることができる。   Furthermore, according to the battery pack of the fifth aspect, the timing at which the power receiving coil 51 sends the mounting information to the power transmission coil 11 of the charging stand 10 can be before the start of charging. Thereby, the mounting state of the battery pack can be notified to the charging stand side before the start of charging, and the charging stand side can be set to an appropriate charging parameter according to the mounting state, thereby increasing the power transmission efficiency.

さらにまた、第6の側面に係る電池パックによれば、さらに該電池パック52の装着情報に基づいて、前記受電コイル51のインピーダンスを変化させる変調回路61を備えることができる。これにより、変調回路でインピーダンスを変化させて、受電コイルから送電コイル側に装着情報を送信することができる。   Furthermore, the battery pack according to the sixth aspect can further include a modulation circuit 61 that changes the impedance of the power receiving coil 51 based on the mounting information of the battery pack 52. Accordingly, the mounting information can be transmitted from the power receiving coil to the power transmitting coil side by changing the impedance by the modulation circuit.

さらにまた、第7の側面に係る電池パックによれば、前記変調回路61で充電台10側に伝送する情報として、装着情報に加え、該電池パック52の電圧と、充電電流と、該電池パック52の温度と、シリアル番号と、該電池パック52の充電電流を規定する許容充電電流と、該電池パック52の充電を許容する許容温度のいずれかの電池情報を含むことができる。これにより、装着情報に加え、電池パックの各種情報を電池情報として受電コイルから送電コイル側に送信でき、これに応じて充電台は適切な充電パラメータに設定できる。   Furthermore, according to the battery pack of the seventh aspect, in addition to the mounting information, information transmitted to the charging base 10 side by the modulation circuit 61, the voltage of the battery pack 52, the charging current, and the battery pack The battery information of any of the temperature of 52, the serial number, the allowable charging current that defines the charging current of the battery pack 52, and the allowable temperature that allows charging of the battery pack 52 can be included. Thereby, in addition to the mounting information, various pieces of information on the battery pack can be transmitted as battery information from the power receiving coil to the power transmitting coil, and the charging stand can be set to an appropriate charging parameter accordingly.

さらにまた、第8の側面に係る電池駆動機器によれば、電池パック52を装着すると共に、該電池パック52から駆動電力の供給を受けて駆動される電池駆動機器50であって、該電池パック52と装着するための機器側接続端子67Bとして、該電池パック52の電力を受け取る機器側電力端子68Bと、該電池パック52が、単体か、電池駆動機器50に装着された状態かの種別を示す装着情報を生成するための機器側装着情報端子70Bと、を備えており、該電池パック52は、単体で、又は該電池駆動機器50に装着された状態で、充電台10に載置して、該充電台10の送電コイル11と、該電池パック52に内蔵された受電コイル51とを電磁結合して無接点で充電可能であり、さらに前記機器側装着情報端子70Bで生成された装着情報を、該受電コイル51から送電コイル11に送信することで、該充電台10は該装着情報に基づいて充電パラメータを設定し、送電コイル11から受電コイル51に電力供給可能とできる。これにより、電池パックが電池駆動機器に装着された状態でも、高い送電効率にて充電が可能となる。加えて、送電効率を低下させずに送電できることから、充電台に充電対象と異なる異物が載置されたものと誤検出する事態も回避できる。   Furthermore, according to the battery drive device of the eighth aspect, the battery pack 52 is mounted, and the battery drive device 50 is driven by being supplied with drive power from the battery pack 52. 52, the device side connection terminal 67B for mounting the battery pack 52, the type of the device side power terminal 68B that receives the power of the battery pack 52, and the type of whether the battery pack 52 is a single unit or mounted on the battery drive device 50. Device-side mounting information terminal 70B for generating mounting information to be shown, and the battery pack 52 is mounted on the charging stand 10 alone or in a state of being mounted on the battery-driven device 50. Thus, the power transmission coil 11 of the charging stand 10 and the power reception coil 51 built in the battery pack 52 can be electromagnetically coupled and can be charged without contact, and further generated at the device-side mounting information terminal 70B. The attachment information, by transmitting from the power receiving coil 51 to the transmitting coil 11, the charging stand 10 sets the charging parameter based on said mounting information can and from the power transmission coil 11 can supply power to the power receiving coil 51. Thereby, even if the battery pack is mounted on the battery-driven device, charging can be performed with high power transmission efficiency. In addition, since power can be transmitted without reducing the power transmission efficiency, it is possible to avoid a situation in which it is erroneously detected that a foreign object different from the charging target is placed on the charging stand.

さらにまた、第9の側面に係る電池駆動機器によれば、前記機器側装着情報端子70Bが、該電池パック52の温度情報を取得するための機器側温度端子69Bと兼用しており、前記機器側温度端子69Bに温度情報が付加されていない場合は、電池パック単体と判定し、前記機器側温度端子69Bに温度情報が付加されている場合は、電池駆動機器装着状態と判定し、該判定結果に基づいて該電池パック52が該充電台10に装着情報を送信し、該充電台10が該装着情報に基づいた充電パラメータにて該電池パック52を充電することができる。これにより、接続端子数を増やすことなく電池パックの装着状態を判別でき、最適な充電パラメータに変更して、高い充電効率での充電が可能となる。さらに、充電パラメータを適切に設定することで、効率劣化を防ぐことができ、これにより異物検出の誤判定、誤検出を回避することも可能となる。   Furthermore, according to the battery-driven device according to the ninth aspect, the device-side mounting information terminal 70B is also used as the device-side temperature terminal 69B for acquiring the temperature information of the battery pack 52. When the temperature information is not added to the side temperature terminal 69B, it is determined that the battery pack is a single unit, and when the temperature information is added to the device side temperature terminal 69B, it is determined that the battery drive device is mounted, and the determination is made. Based on the result, the battery pack 52 transmits the mounting information to the charging base 10, and the charging base 10 can charge the battery pack 52 with the charging parameters based on the mounting information. Thereby, the mounting state of the battery pack can be determined without increasing the number of connection terminals, and the charging can be performed with high charging efficiency by changing to the optimum charging parameter. Furthermore, by appropriately setting the charging parameters, it is possible to prevent efficiency deterioration, and thus it is possible to avoid erroneous determination of foreign matter detection and erroneous detection.

さらにまた、第10の側面に係る充電台によれば、電池駆動機器50に装着されて、駆動電力を供給する電池パック52を充電するための充電台10であって、電池パック52もしくは該電池パック52を装着した電池駆動機器50を載置するためのケース20と、前記ケース20の内部に配置され、該電池パック52に内蔵された受電コイル51と電磁結合して送電するための送電コイル11と、前記送電コイル11で送電する電力の充電条件を規定する充電パラメータを設定する充電制御回路54と、前記送電コイル11から該電池パック52の受電コイル51への電力の送電効率の低下に基づいて、前記ケース20上に充電対象でない異物が載置されたことを検出する異物検出手段と、を備えており、該電池パック52が、電池パック単体か、電池駆動機器50に装着された状態かを示す装着情報を受電コイル51から送電コイル11側に送出されたことを受けて、該装着情報に基づいて前記充電制御回路54が充電パラメータを設定し、該設定に基づいて前記送電コイル11から該電池パック52の受電コイル51側に送電するよう構成できる。これにより、電池パック52の装着状態に基づいて充電パラメータを変更して送電コイルから受電コイルに電力を伝達できるので、装着状態の変化による送電効率の低下を生じさせず、従来問題となっていた電池パック52の電池駆動機器装着状態での、例えば電池蓋の厚み等の条件変化に起因する送電効率の低下による異物検出の誤検出を回避できる。   Furthermore, according to the charging stand according to the tenth aspect, the charging stand 10 is for charging the battery pack 52 that is attached to the battery-driven device 50 and supplies driving power. A case 20 for placing a battery-powered device 50 with a pack 52 mounted thereon, and a power transmission coil disposed inside the case 20 and electromagnetically coupled to a power receiving coil 51 built in the battery pack 52 for power transmission 11, a charge control circuit 54 that sets a charging parameter that defines a charging condition for power transmitted by the power transmission coil 11, and a reduction in power transmission efficiency of power from the power transmission coil 11 to the power reception coil 51 of the battery pack 52. And a foreign matter detecting means for detecting that a foreign matter not to be charged is placed on the case 20, the battery pack 52 being a battery pack. In response to the fact that the mounting information indicating whether the body is mounted on the battery-driven device 50 is sent from the power receiving coil 51 to the power transmitting coil 11 side, the charging control circuit 54 sets the charging parameter based on the mounting information. It can be configured to transmit power from the power transmission coil 11 to the power reception coil 51 side of the battery pack 52 based on the setting. As a result, power can be transmitted from the power transmission coil to the power receiving coil by changing the charging parameter based on the mounting state of the battery pack 52, and thus a reduction in power transmission efficiency due to a change in the mounting state does not occur, which has been a conventional problem. It is possible to avoid erroneous detection of foreign matter detection due to a decrease in power transmission efficiency due to, for example, a change in conditions such as the thickness of the battery lid when the battery pack 52 is mounted with battery-driven devices.

さらにまた、第11の側面に係る充電台によれば、前記充電制御回路54が、充電パラメータを設定する際、装着情報が電池駆動機器装着状態である場合に、電池パック単体よりも周波数を高くすることができる。これにより、電池駆動機器装着状態によって送電コイルと受電コイルとの距離が長くなって送電効率が悪化する事態を、周波数を高くすることで保障できる。   Furthermore, according to the charging stand according to the eleventh aspect, when the charging control circuit 54 sets the charging parameter, the frequency is higher than that of the battery pack alone when the mounting information is a battery-driven device mounting state. can do. Thereby, the situation where the distance between the power transmission coil and the power receiving coil becomes longer due to the battery-driven device mounting state and the power transmission efficiency deteriorates can be ensured by increasing the frequency.

さらにまた、第12の側面に係る電池パックの充電方法によれば、電池駆動機器50に装着されて、駆動電力を供給するための電池パックの充電方法であって、前記電池パック52を、単体で、又は前記電池駆動機器50に装着された状態で、充電台10に載置する工程と、前記電池パック52に含まれる、前記電池駆動機器50と接続されたパック側装着情報端子70Aで取得された、前記電池パックが単体であるか、電池駆動機器50装着状態であるかの種別を示す装着情報を、前記電池パック52の受電コイル51から、前記充電台10の送電コイル11に対し、これら受電コイル51と送電コイル11とを電磁結合させて送信する工程と、前記充電台10は、前記装着情報に基づいて充電パラメータを設定し、該充電パラメータの設定に従って前記送電コイル11から、前記電池パック52の受電コイル51に対し、送電を開始する工程と、を含むことができる。これにより、充電台は充電対象が電池パック単体か、電池駆動機器装着状態かを正しく把握でき、各状態に応じた充電パラメータに設定できるので、高い送電効率にて充電を無接点で行うことができる。また、送電効率の低下に基づいて充電対象でない異物が載置されたものと判定する異物検出機能を備えている場合であっても、上記方法では電池パックの装着状態によらず送電効率を低下させないことから、異物の載置と誤検出される事態も回避できる。   Furthermore, the battery pack charging method according to the twelfth aspect is a battery pack charging method for supplying drive power to the battery-driven device 50, wherein the battery pack 52 is a single unit. Or in a state of being mounted on the battery-driven device 50 and obtained by the pack-side mounting information terminal 70A included in the battery pack 52 and connected to the battery-driven device 50. Mounting information indicating whether the battery pack is a single unit or a battery-driven device 50 is attached from the power receiving coil 51 of the battery pack 52 to the power transmitting coil 11 of the charging stand 10. The power receiving coil 51 and the power transmitting coil 11 are electromagnetically coupled and transmitted, and the charging stand 10 sets charging parameters based on the mounting information, and sets the charging parameters. Wherein the transmitting coil 11, to the receiving coil 51 of the battery pack 52 may include a step of starting the transmission, the following. As a result, the charging stand can correctly grasp whether the charging target is a single battery pack or a battery-powered device, and can be set to a charging parameter according to each state, so that charging can be performed in a contactless manner with high power transmission efficiency. it can. In addition, even if it has a foreign object detection function that determines that a foreign object that is not to be charged is placed based on a decrease in power transmission efficiency, the above method decreases the power transmission efficiency regardless of the battery pack mounting state. Therefore, it is possible to avoid a situation where a foreign object is erroneously detected.

本発明の一実施例にかかる充電台の斜視図である。It is a perspective view of the charging stand concerning one Example of this invention. 図1に示す充電台の内部構造を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the internal structure of the charging stand shown in FIG. 図1に示す充電台の内部構造を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows the internal structure of the charging stand shown in FIG. 図3に示す充電台の垂直縦断面図である。It is a vertical longitudinal cross-sectional view of the charging stand shown in FIG. 図3に示す充電台の垂直横断面図である。It is a vertical cross-sectional view of the charging stand shown in FIG. 本発明の一実施例にかかる充電台の位置検出制御器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the position detection controller of the charging stand concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる充電台と電池内蔵機器のブロック図である。It is a block diagram of the charging stand and battery built-in apparatus concerning one Example of this invention. 変形例に係る電池内蔵機器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the battery built-in apparatus which concerns on a modification. 充電台に電池パック単体を載置した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which mounted the battery pack single-piece | unit on the charging stand. 充電台に、電池パックを電池駆動機器に装着した状態で載置する様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that it mounts in the state which mounted | wore the battery drive apparatus with the battery pack on the charging stand.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パック、電池駆動機器、充電台及び電池パックの充電方法を例示するものであって、本発明は電池パック、電池駆動機器、充電台及び電池パックの充電方法を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a battery pack, a battery driving device, a charging stand, and a charging method of the battery pack for embodying the technical idea of the present invention. The battery-driven device, charging stand and battery pack charging method are not specified as follows. In addition, the member shown by the claim is not what specifies the member of embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.

図1〜図7に、一実施の形態に係る電池パック、電池駆動機器、充電台からなる充電システムを示す。これらの図において、図1は充電台10の斜視図、図2は図1の内部構造を示す概略斜視図、図3は図2の水平断面図、図4は図3のIV−IV線における垂直縦断面図、図5は図3のV−V線における垂直横断面図、図6は充電台10の位置検出制御器14を示す回路図、図7は電池パック52と電池内蔵機器、充電台10のブロック図を、それぞれ示している。これらの図に示す電池駆動機器50は、電池パック52を装着することで、電池パック52から駆動電力を供給されて駆動する。電池パック52は、受電コイル51を内蔵しており、充電台10に載置されて、充電台10の送電コイル11と電磁結合して無接点で充電可能である。この際、電池パック52は、電池駆動機器50に装着された状態、又は単体のいずれであっても、充電可能である。充電台10は、図1、図2、及び図7に示すように、充電台10の上に電池駆動機器50又は電池パック52単体を載せて、電池駆動機器50に装着された電池パック52又は単体の電池パック52を、磁気誘導作用で充電する。
(電池パック52)
1 to 7 show a charging system including a battery pack, a battery driving device, and a charging stand according to an embodiment. In these drawings, FIG. 1 is a perspective view of the charging base 10, FIG. 2 is a schematic perspective view showing the internal structure of FIG. 1, FIG. 3 is a horizontal sectional view of FIG. FIG. 5 is a vertical cross-sectional view taken along line VV in FIG. 3, FIG. 6 is a circuit diagram showing the position detection controller 14 of the charging stand 10, and FIG. 7 is a battery pack 52, a battery built-in device, and charging. Block diagrams of the platform 10 are shown respectively. The battery drive device 50 shown in these drawings is driven by being supplied with drive power from the battery pack 52 by mounting the battery pack 52. The battery pack 52 includes a power receiving coil 51, is mounted on the charging stand 10, and can be charged without contact by electromagnetically coupling with the power transmission coil 11 of the charging stand 10. At this time, the battery pack 52 can be charged in a state where it is mounted on the battery drive device 50 or in a single unit. As shown in FIGS. 1, 2, and 7, the charging stand 10 has a battery driving device 50 or a battery pack 52 alone mounted on the charging stand 10, and a battery pack 52 or a battery pack 52 mounted on the battery driving device 50. A single battery pack 52 is charged by magnetic induction.
(Battery pack 52)

各電池パック52は、送電コイル11に電磁結合される受電コイル51と、この受電コイル51に誘導される電力で充電される電池セル58と、受電コイル51で受電された電力でもって、電池セル58の充電を制御するパック制御回路と、電池パックが単品であるか、電池駆動機器50に装着されたで状態あるかを識別する識別手段と、充電制御回路54と、電池保護回路60と、受電コイル51に並列に接続された負荷回路62と、整流回路53とを備えている。負荷回路62は、インピーダンス変調用コンデンサ63及びスイッチング素子74を直列に接続して構成されている。
(パック制御回路)
Each battery pack 52 includes a power receiving coil 51 that is electromagnetically coupled to the power transmission coil 11, a battery cell 58 that is charged with power induced in the power receiving coil 51, and a power cell that is received by the power receiving coil 51. 58, a pack control circuit for controlling the charging of 58, an identification means for identifying whether the battery pack is a single product or attached to the battery drive device 50, a charge control circuit 54, a battery protection circuit 60, A load circuit 62 connected in parallel to the power receiving coil 51 and a rectifier circuit 53 are provided. The load circuit 62 is configured by connecting an impedance modulation capacitor 63 and a switching element 74 in series.
(Pack control circuit)

パック制御回路は、充電台10に対して、識別手段の識別結果に基づいて、装着状態を示す装着情報、すなわち電池パック52が単体か、電池駆動機器50に装着された状態かを、受電コイル51から送電コイル11側に送信する。充電台10は、装着情報に従って、最適な充電パラメータに設定して、高い充電効率で充電を行う。さらに、このように装着情報に応じて充電パラメータを変更することで、効率劣化を防ぐことができ、これにより異物検出の誤検出を回避することも可能となる(詳しくは後述)。   Based on the identification result of the identification means, the pack control circuit determines whether or not the mounting information indicating the mounting state, that is, whether the battery pack 52 is a single unit or is mounted on the battery driving device 50, based on the identification result of the identification unit. 51 to the power transmission coil 11 side. The charging stand 10 is set to an optimum charging parameter according to the mounting information, and performs charging with high charging efficiency. Furthermore, by changing the charging parameter in accordance with the mounting information in this way, it is possible to prevent the efficiency deterioration, thereby avoiding erroneous detection of foreign matter detection (details will be described later).

またパック制御手段は、充電制御回路54のON/OFFを制御することで、給電コイルから送電コイル11に送電された電力でもって電池セル58を充電する。充電制御回路54には、トランジスタなどの半導体スイッチング素子が好適に利用できる。
(電池保護回路60)
The pack control unit controls ON / OFF of the charging control circuit 54 to charge the battery cell 58 with the electric power transmitted from the power feeding coil to the power transmitting coil 11. A semiconductor switching element such as a transistor can be suitably used for the charge control circuit 54.
(Battery protection circuit 60)

また電池セル58には電池保護回路60が直列に接続されている。電池保護回路60は、電池セル58の過充電や過放電を防止して電池セル58を保護する。さらに電池セル58の温度を検出する温度センサ66も接続されている。温度センサ66は、電池セルの表面に接触され、又は熱伝導材を介して電池セルに接触され、あるいは電池セルの表面に接近して電池セルに熱結合されて、電池温度を検出する。図7の例では温度センサ66としてサーミスタを使用している。ただ、温度センサ66にはPTCやバリスタ等、温度を電気抵抗に変換できる他の素子も使用できる。また温度センサには、電池セルから放射される赤外線を検出して電池に非接触な状態で温度を検出できる素子も使用できる。
(電池セル58)
A battery protection circuit 60 is connected to the battery cell 58 in series. The battery protection circuit 60 protects the battery cell 58 by preventing overcharge and overdischarge of the battery cell 58. Further, a temperature sensor 66 for detecting the temperature of the battery cell 58 is also connected. The temperature sensor 66 is in contact with the surface of the battery cell, or in contact with the battery cell through a heat conductive material, or is thermally coupled to the battery cell by approaching the surface of the battery cell to detect the battery temperature. In the example of FIG. 7, a thermistor is used as the temperature sensor 66. However, other elements that can convert temperature into electrical resistance, such as PTC and varistor, can be used for the temperature sensor 66. Moreover, the element which can detect the infrared rays radiated | emitted from a battery cell and can detect temperature in a non-contact state can also be used for a temperature sensor.
(Battery cell 58)

電池セル58は、二次電池セルを一以上、直列又は並列に接続している。この電池セル58には、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池の他、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池が好適に使用できる。また電池セルとして、薄型電池やラミネート電池など、使用する電池駆動機器50との装着形態に応じて専用の形状に設計された電池の他、18650型(直径18mm、高さ65mmの円筒形)や17670型といった円筒形電池、あるいは市販されている単三形電池や単四形電池など、規格化された電池を利用することもできる。
(電池駆動機器50)
The battery cell 58 connects one or more secondary battery cells in series or in parallel. As the battery cell 58, a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery can be suitably used in addition to a lithium ion battery or a lithium polymer battery. Moreover, as a battery cell, in addition to a battery designed as a dedicated shape according to the mounting form with the battery driving device 50 to be used, such as a thin battery or a laminated battery, a 18650 type (cylindrical shape with a diameter of 18 mm and a height of 65 mm), A standardized battery such as a cylindrical battery such as a 17670 type or a commercially available AA battery or AAA battery can also be used.
(Battery drive device 50)

電池駆動機器50は、電池パック52で駆動される機器であり、例えば携帯電話やPDA、携帯音楽プレーヤなどの携帯機器、あるいはラップトップ型コンピュータなどが好適に利用できる。また電池パックで駆動される機器であれば、携帯型の機器に限られるものでなく、例えばアシスト自転車や電気自動車などにも適用できる。
(接続端子)
The battery drive device 50 is a device driven by the battery pack 52, and for example, a portable device such as a mobile phone, a PDA, or a portable music player, or a laptop computer can be suitably used. In addition, as long as the device is driven by a battery pack, the device is not limited to a portable device, and can be applied to, for example, an assist bicycle or an electric vehicle.
(Connecting terminal)

電池駆動機器50と電池パック52とを接続するために、両者の間を電気的に接続するための接続端子を設けている。接続端子は、パック側接続端子67Aと、機器側接続端子67Bとで各々設けられ、図7の例ではそれぞれ、パック側電力端子68A、パック側温度端子69A、パック側グランド端子71A、パック側装着情報端子70A及び機器側電力端子68B、機器側温度端子69B、機器側グランド端子71B、機器側装着情報端子70Bの各4つづつで構成される。パック側電力端子68A、機器側電力端子68Bは、電池パック52の電力を電池駆動機器50に送出するための端子であり、パック側温度端子69A、機器側温度端子69Bは電池パック52の温度情報を送出するための端子である。これらの端子は、パック側グランド端子71A、機器側グランド端子71Bとの間の電位差を利用して電力や信号を伝送する。パック側温度端子69Aは、図7の例ではグランド端子との間に温度センサ66としてサーミスタを接続している。サーミスタの電圧がパック側温度端子69Aを介して電池駆動機器50側に伝達される。
(パック側装着情報端子70A)
In order to connect the battery drive device 50 and the battery pack 52, a connection terminal for electrically connecting the two is provided. The connection terminals are provided as a pack-side connection terminal 67A and a device-side connection terminal 67B, respectively. In the example of FIG. 7, the pack-side power terminal 68A, the pack-side temperature terminal 69A, the pack-side ground terminal 71A, and the pack-side mounting are provided. The information terminal 70A, the device-side power terminal 68B, the device-side temperature terminal 69B, the device-side ground terminal 71B, and the device-side mounting information terminal 70B are each provided in four. The pack-side power terminal 68A and the device-side power terminal 68B are terminals for sending the power of the battery pack 52 to the battery-driven device 50. The pack-side temperature terminal 69A and the device-side temperature terminal 69B are temperature information of the battery pack 52. It is a terminal for sending out. These terminals transmit electric power and signals using a potential difference between the pack-side ground terminal 71A and the equipment-side ground terminal 71B. In the example of FIG. 7, the pack-side temperature terminal 69 </ b> A has a thermistor connected to the ground terminal as a temperature sensor 66. The thermistor voltage is transmitted to the battery-powered device 50 via the pack-side temperature terminal 69A.
(Pack side mounting information terminal 70A)

またパック側装着情報端子70Aは、電池パック52が単体であるか、電池駆動機器50に装着された状態であるかの種別を示す装着情報を取得する。図7の例では、パック側装着情報端子70Aは、プルアップ抵抗56を介してパック制御回路のSENSE IN端子と接続されている。一方、機器側装着情報端子70Bは電池駆動機器50側でグランド端子と接続されてたショートピンとなっている。このため、電池パック52が電池駆動機器50と接続されていない場合は、パック側装着情報端子70Aはプルアップ抵抗を介してHIGH電圧が検出され、一方で接続されている場合は、パック側装着情報端子70Aはグランドに落とされてLOW電圧が検出される。パック制御回路は、SENSE IN端子がHIGH電圧の場合はパック電池単体と判定し、LOW電圧の場合は電池駆動機器装着状態と判定し、判定結果を装着情報として、負荷回路62を駆動して受電コイル51から充電台10に送信する。このように、パック側装着情報端子70Aを追加することで、電池パック52の装着情報を充電台10側に告知できる。
(送信タイミング)
The pack-side mounting information terminal 70 </ b> A acquires mounting information indicating the type of whether the battery pack 52 is a single unit or is mounted on the battery-driven device 50. In the example of FIG. 7, the pack side mounting information terminal 70 </ b> A is connected to the SENSE IN terminal of the pack control circuit via the pull-up resistor 56. On the other hand, the device-side mounting information terminal 70B is a short pin connected to the ground terminal on the battery-driven device 50 side. For this reason, when the battery pack 52 is not connected to the battery driving device 50, the pack side mounting information terminal 70A detects the HIGH voltage via the pull-up resistor, and when connected, the pack side mounting information terminal 70A is mounted on the pack side. The information terminal 70A is dropped to the ground, and the LOW voltage is detected. When the SENSE IN terminal is at a HIGH voltage, the pack control circuit determines that the battery pack is a single battery, and when the SENSE IN terminal is at a LOW voltage, the pack control circuit determines that the battery driving device is mounted, and drives the load circuit 62 to receive power by using the determination result as mounting information. It transmits from the coil 51 to the charging stand 10. Thus, by adding the pack side mounting information terminal 70A, the mounting information of the battery pack 52 can be notified to the charging base 10 side.
(Transmission timing)

また装着情報は、パック電池の充電を開始する前に、パック電池から充電台10に送信される。これによって、充電台10は充電を開始する前に、充電パラメータ等の充電条件を適切に設定でき、高い送電効率で充電を行うことができる。具体的には、無接点充電が開始されパック制御手段が起動すると、SENSE IN端子がHIGHかLOWかを確認し、その旨をMOD OUT端子からシリアルデータ転送し、受電コイル51と並列接続されたインピーダンス変調用コンデンサをON/OFFさせて、送電コイル11側に伝達する。   Further, the mounting information is transmitted from the battery pack to the charging stand 10 before the charging of the battery pack is started. Accordingly, the charging stand 10 can appropriately set charging conditions such as charging parameters before starting charging, and can perform charging with high power transmission efficiency. Specifically, when contactless charging is started and the pack control unit is activated, it is confirmed whether the SENSE IN terminal is HIGH or LOW, serial data is transferred from the MOD OUT terminal, and the power receiving coil 51 is connected in parallel. The impedance modulation capacitor is turned on / off and transmitted to the power transmission coil 11 side.

なお上記の例では装着情報端子を別途設けているが、他の接続端子を装着情報端子に兼用することもできる。例えば、温度端子を装着情報端子としても利用する場合、温度端子に温度情報、図7の例ではサーミスタの電圧が付加されておれば、電池駆動機器装着状態と判定できる。逆に温度端子に温度情報が付加されていない場合は、電池パック単体と判定できる。このように温度端子で電圧の印加の有無を判定して、例えば電池駆動機器50側からパック電池を介して充電台10に電池パック52の装着情報を伝達することもできる。この構成であれば、接続端子数を物理的に増やすことなく電池パック52の装着状態を判別でき、充電台10側で最適な充電パラメータに変更して、高い充電効率での充電が可能となる。   In the above example, the mounting information terminal is separately provided, but other connection terminals can also be used as the mounting information terminal. For example, when the temperature terminal is also used as a mounting information terminal, it can be determined that the battery driving device is mounted if temperature information is added to the temperature terminal, and the thermistor voltage in the example of FIG. Conversely, when temperature information is not added to the temperature terminal, it can be determined that the battery pack is a single unit. In this way, it is possible to determine whether or not voltage is applied at the temperature terminal, and to transmit the mounting information of the battery pack 52 to the charging stand 10 from the battery driving device 50 side via the battery pack, for example. With this configuration, it is possible to determine the mounting state of the battery pack 52 without physically increasing the number of connection terminals, and it is possible to perform charging with high charging efficiency by changing to an optimal charging parameter on the charging stand 10 side. .

また、接続端子数を増やさない他の方法として、電池駆動機器50の電源OFF時には電池駆動機器50側で温度端子をグランドにショートあるいは抵抗で接続することでも、同様に接続状態を判定できる。
(変調回路61、検出回路17)
Further, as another method for not increasing the number of connection terminals, the connection state can be similarly determined by connecting the temperature terminal to the ground with a short circuit or a resistor on the battery drive device 50 side when the battery drive device 50 is turned off.
(Modulation circuit 61, detection circuit 17)

この電池パック52は、内蔵される電池セル58の電池情報で受電コイル51のインピーダンスを変化させる変調回路61を備えており、充電台10は、変調回路61で変化される受電コイル51のインピーダンスの変化を送電コイル11を介して検出して、電池情報を検出するための検出回路17を備えている。   The battery pack 52 includes a modulation circuit 61 that changes the impedance of the power receiving coil 51 in accordance with the battery information of the battery cell 58 incorporated therein, and the charging stand 10 has the impedance of the power receiving coil 51 that is changed by the modulation circuit 61. A detection circuit 17 is provided for detecting a change through the power transmission coil 11 and detecting battery information.

変調回路61は、受電コイル51と並列に接続しているインピーダンス変調用コンデンサ63にスイッチング素子74を直列に接続している負荷回路62と、この負荷回路62のスイッチング素子74を電池情報でON/OFFに切り換えるパック制御回路65とを備えている。パック制御回路65は、電池情報に基づいてスイッチング素子74をON/OFFに切り換えて、電池情報を充電台10に伝送する。
(電池情報、装着情報)
The modulation circuit 61 includes a load circuit 62 in which a switching element 74 is connected in series to an impedance modulation capacitor 63 connected in parallel to the power receiving coil 51, and the switching element 74 of the load circuit 62 is turned on / off by battery information. And a pack control circuit 65 for switching to OFF. The pack control circuit 65 switches the switching element 74 to ON / OFF based on the battery information, and transmits the battery information to the charging stand 10.
(Battery information, wearing information)

電池情報とは、充電している電池セルの電圧、充電している電流、電池セルの温度、電池セルのシリアル番号、電池セルの充電電流を規定する許容充電電流、電池セルの充電をコントロールする許容温度等である。これに加えて、充電台10に電池パック52が単体で載置されているか、又は電池駆動機器50に装着された状態で電池駆動機器50が載置されているかを示す装着情報も、電池情報に含められる。これらの情報を一以上含む電池情報を、受電コイル51から送電コイル11側に送信する。このためパック制御回路65は、電池情報をデジタル信号として、スイッチング素子74を制御して伝送する。上述の通り、装着情報は充電開始時に転送される。一方、その他の電池情報は、送電開始時のみならず、充電中も所定のタイミングで継続して電池パック52側から充電台10側に転送される。このように、充電の最初のみ、電池の容量、電池パック52の製造メーカ、定電圧充電の電圧といった主要パラメータに加え、装着情報を付加して、IDやCONFIGデータとして転送することで、充電台10側で正確な充電パラメータの設定が可能となる。
(電池情報検出回路59)
Battery information is the voltage of the battery cell being charged, the current being charged, the temperature of the battery cell, the serial number of the battery cell, the allowable charging current that defines the charging current of the battery cell, and the charging of the battery cell. Allowable temperature and the like. In addition to this, the mounting information indicating whether the battery pack 52 is mounted alone on the charging stand 10 or whether the battery driving device 50 is mounted in a state of being mounted on the battery driving device 50 is also battery information. Included in Battery information including one or more pieces of such information is transmitted from the power receiving coil 51 to the power transmitting coil 11 side. For this reason, the pack control circuit 65 controls and transmits the switching element 74 using the battery information as a digital signal. As described above, the mounting information is transferred at the start of charging. On the other hand, the other battery information is transferred from the battery pack 52 side to the charging stand 10 side not only at the start of power transmission but also at a predetermined timing during charging. Thus, only at the beginning of charging, in addition to the main parameters such as the capacity of the battery, the manufacturer of the battery pack 52, and the voltage of constant voltage charging, the mounting information is added and transferred as ID or CONFIG data, so that the charging stand The charging parameter can be accurately set on the 10 side.
(Battery information detection circuit 59)

なお電池駆動機器50は、図8に示すように、電池パック52の電池情報を検出する電池情報検出回路59を備えることもできる。この電池情報検出回路59でもって、充電している電池の電圧、充電電流、電池温度等の電池情報を検出して、パック制御回路65に入力している。パック制御回路65は、所定の周期で繰り返して、すなわち電池情報を伝送する伝送タイミングと、電池情報を伝送しない非伝送タイミングとを所定の周期で繰り返して、電池情報を伝送する。この周期は、例えば0.1秒〜5秒、好ましくは0.1秒〜1秒に設定される。充電している電池セルは、電圧、電流、温度等が変化するので、これらの電池情報は、前述の周期で繰り返し伝送する。一方で、電池セルのシリアル番号、電池セルの充電電流を規定する許容充電電流、電池セルの充電をコントロールする許容温度、及び電池セルの装着状態を示す装着情報等の電池情報は、充電を開始する最初にのみ伝送して、その後に繰り返し伝送する必要はない。変調回路61は、伝送タイミングにおいては、電池情報を示すデジタル信号でスイッチング素子74をON/OFFに切り換えて、受電コイル51の並列容量性を変調して電池情報を伝送する。例えば、変調回路61に設けているパック制御回路65は、1000bpsのスピードでスイッチング素子74をON/OFF制御して、電池情報を伝送する。ただし、パック制御回路65は、500bps〜5000bpsで電池情報を伝送することもできる。伝送タイミングにおいて1000bpsで電池情報を伝送した後、非伝送タイミングにおいては、電池情報の伝送を停止して電池を正常な状態で充電する。伝送タイミングにおいて、スイッチング素子74がON/OFFに切り換えられる。   The battery drive device 50 may also include a battery information detection circuit 59 that detects battery information of the battery pack 52 as shown in FIG. With this battery information detection circuit 59, battery information such as the voltage, charging current, and battery temperature of the battery being charged is detected and input to the pack control circuit 65. The pack control circuit 65 transmits battery information by repeating a predetermined cycle, that is, by repeating a transmission timing for transmitting battery information and a non-transmission timing for not transmitting battery information at a predetermined cycle. This period is set to, for example, 0.1 second to 5 seconds, preferably 0.1 second to 1 second. Since the charged battery cell changes in voltage, current, temperature, etc., the battery information is repeatedly transmitted in the above-described cycle. On the other hand, battery information such as the battery cell serial number, the allowable charging current that defines the charging current of the battery cell, the allowable temperature that controls the charging of the battery cell, and the mounting information that indicates the mounting state of the battery cell starts charging. It is not necessary to transmit only at the beginning and then repeatedly transmit. At the transmission timing, the modulation circuit 61 switches the switching element 74 ON / OFF with a digital signal indicating battery information, modulates the parallel capacity of the power receiving coil 51, and transmits the battery information. For example, the pack control circuit 65 provided in the modulation circuit 61 performs ON / OFF control of the switching element 74 at a speed of 1000 bps and transmits battery information. However, the pack control circuit 65 can also transmit battery information at 500 bps to 5000 bps. After the battery information is transmitted at 1000 bps at the transmission timing, the transmission of the battery information is stopped and the battery is charged in a normal state at the non-transmission timing. At the transmission timing, the switching element 74 is switched ON / OFF.

電池情報を伝送するために、受電コイル51にはインピーダンス変調用コンデンサ63が接続される。インピーダンス変調用コンデンサ63は、受電コイル51に対して並列に接続されることから、送電コイル11から受電コイル51に電力搬送する効率を設計された最適状態よりも若干だが低下させる。ただ、伝送タイミングが非伝送タイミングに対して短い時間であり、また、この伝送タイミングにおいてもインピーダンス変調用コンデンサ63が受電コイル51に接続されるタイミングは非常に短いので、受電コイル51にインピーダンス変調用コンデンサ63を接続する状態で電力搬送の効率が低下しても、トータル時間では、電力搬送の効率低下はほとんど無視できる程度にできる。   In order to transmit battery information, an impedance modulation capacitor 63 is connected to the power receiving coil 51. Since the impedance modulation capacitor 63 is connected in parallel to the power reception coil 51, the efficiency of power transfer from the power transmission coil 11 to the power reception coil 51 is slightly reduced from the designed optimum state. However, the transmission timing is shorter than the non-transmission timing, and the timing at which the impedance modulation capacitor 63 is connected to the power receiving coil 51 is very short even at this transmission timing. Even if the efficiency of power transfer decreases with the capacitor 63 connected, the decrease in efficiency of power transfer can be negligible in the total time.

充電台10は、検出回路17でもって、送電コイル11の電圧レベル変化から、受電コイル51のインピーダンス変化を検出し、インピーダンス変化から電池情報を検出する。受電コイル51のインピーダンスが変化すると、送電コイル11が受電コイル51に電磁結合していることから、送電コイル11の電圧レベルが変化する。送電コイル11の電圧レベルは、スイッチング素子74のON/OFFに同期して変化するので、送電コイル11の電圧レベルの変化からスイッチング素子74のON/OFFを検出できる。変調回路61は、電池情報を示すデジタル信号でスイッチング素子74をON/OFFに切り換えているので、検出回路17がスイッチング素子74のON/OFFを検出することで、電池情報を示すデジタル信号を検出し、検出されるデジタル信号から、充電している電池の電圧、電流、温度等を検出することができる。   The charging stand 10 detects the impedance change of the power receiving coil 51 from the voltage level change of the power transmission coil 11 and the battery information from the impedance change by the detection circuit 17. When the impedance of the power receiving coil 51 changes, the voltage level of the power transmitting coil 11 changes because the power transmitting coil 11 is electromagnetically coupled to the power receiving coil 51. Since the voltage level of the power transmission coil 11 changes in synchronization with the ON / OFF of the switching element 74, the ON / OFF of the switching element 74 can be detected from the change in the voltage level of the power transmission coil 11. Since the modulation circuit 61 switches the switching element 74 to ON / OFF with a digital signal indicating battery information, the detection circuit 17 detects the digital signal indicating the battery information when the switching circuit 74 detects ON / OFF. The voltage, current, temperature, etc. of the battery being charged can be detected from the detected digital signal.

ただ、検出回路17は、送電コイル11の電流レベルの変化、電流の電圧に対する位相変化、あるいは送電効率の変化等の変化値のいずれかから、電池情報を検出することもできる。受電コイル51のインピーダンス変化によって、送電コイル11のこれらの特性が変化するからである。   However, the detection circuit 17 can also detect battery information from any of change values such as a change in the current level of the power transmission coil 11, a phase change with respect to the voltage of the current, or a change in power transmission efficiency. This is because these characteristics of the power transmission coil 11 change due to the impedance change of the power reception coil 51.

図1と図2に示す充電台10は、電池駆動機器50をケース20の上面プレート21に載せて電池パック52を充電する。電池パック52を効率よく充電するために、充電台10は、図3に示すように、送電コイル11を電池駆動機器50の受電コイル51に接近させる機構を内蔵している。充電台10は、受電コイル51の位置を検出するために位置検出制御器14を備えている。   The charging stand 10 shown in FIGS. 1 and 2 charges the battery pack 52 by placing the battery drive device 50 on the top plate 21 of the case 20. In order to efficiently charge the battery pack 52, the charging stand 10 has a built-in mechanism for causing the power transmission coil 11 to approach the power reception coil 51 of the battery driving device 50 as shown in FIG. 3. The charging stand 10 includes a position detection controller 14 for detecting the position of the power receiving coil 51.

図7は、充電台10と、この充電台10にセットされる電池駆動機器50の回路図を示している。この充電台10は、受電コイル51の位置を検出する位置検出制御器14を備える。図6は、位置検出制御器14のブロック図を示している。この位置検出制御器14は、充電台10のケース20の上面プレート21の内側に固定している複数の位置検出コイル30と、この位置検出コイル30に位置検出信号を供給する検出信号発生回路31と、この検出信号発生回路31から位置検出コイル30に供給される位置検出信号に励起されて受電コイル51から位置検出コイル30に出力されるエコー信号を受信する受信回路32と、この受信回路32が受信するエコー信号から受電コイル51の位置を判別する識別回路33とを備えている。   FIG. 7 shows a circuit diagram of the charging stand 10 and the battery-operated device 50 set on the charging stand 10. The charging stand 10 includes a position detection controller 14 that detects the position of the power receiving coil 51. FIG. 6 shows a block diagram of the position detection controller 14. The position detection controller 14 includes a plurality of position detection coils 30 fixed inside the upper surface plate 21 of the case 20 of the charging base 10, and a detection signal generation circuit 31 that supplies a position detection signal to the position detection coil 30. A reception circuit 32 that receives an echo signal that is excited by the position detection signal supplied from the detection signal generation circuit 31 to the position detection coil 30 and is output from the power reception coil 51 to the position detection coil 30; And an identification circuit 33 for discriminating the position of the power receiving coil 51 from the echo signal received.

以上の位置検出制御器14は、以下のようにして受電コイル51の位置を検出する。
(1)検出信号発生回路31がパルス信号の検出信号を位置検出コイル30に出力する。
(2)位置検出コイル30に供給される位置検出信号のパルス信号に励起されて、受電コイル51から位置検出コイル30にエコー信号が出力される。
(3)受信回路32にエコー信号が受信される。
(4)複数の位置検出コイル30を順番に切り換えて各々の位置検出コイル30からパルス信号の位置検出信号を出力し、各々の位置検出コイル30でもってエコー信号を受信する。
(5)識別回路33は、各々の位置検出コイル30に誘導されるエコー信号のレベルを検出して、受電コイル51の位置を検出する。受電コイル51に接近する位置検出コイル30に誘導されるエコー信号はレベルが高く、受電コイル51が位置検出コイル30から離れるにしたがってエコー信号のレベルが低くなるので、識別回路33はエコー信号のレベルから受電コイル51の位置を検出する。図6の位置検出制御器14は、X軸方向とY軸方向に位置検出コイル30を配設して、受電コイル51のX軸方向の位置をX軸検出コイル30AでY軸方向の位置をY軸検出コイル30Bで検出する。
The above position detection controller 14 detects the position of the power receiving coil 51 as follows.
(1) The detection signal generation circuit 31 outputs a detection signal of a pulse signal to the position detection coil 30.
(2) The echo signal is excited by the pulse signal of the position detection signal supplied to the position detection coil 30, and an echo signal is output from the power receiving coil 51 to the position detection coil 30.
(3) The echo signal is received by the receiving circuit 32.
(4) A plurality of position detection coils 30 are sequentially switched to output a position detection signal of a pulse signal from each position detection coil 30, and an echo signal is received by each position detection coil 30.
(5) The identification circuit 33 detects the level of the echo signal induced in each position detection coil 30 to detect the position of the power receiving coil 51. The echo signal induced in the position detection coil 30 approaching the power receiving coil 51 has a high level, and the level of the echo signal decreases as the power receiving coil 51 moves away from the position detection coil 30, so that the identification circuit 33 determines the level of the echo signal. From this, the position of the power receiving coil 51 is detected. The position detection controller 14 in FIG. 6 is provided with position detection coils 30 in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction is determined by the X-axis detection coil 30A. It is detected by the Y-axis detection coil 30B.

以上の位置検出制御器14は、図7の回路図に示すように、受電コイル51と並列にインピーダンス変調用コンデンサ63を接続して、並列共振回路57を構成し、パルスによるトリガーに共振してエコー信号を発生させる。ただ、受電コイル51と並列に接続しているインピーダンス変調用コンデンサ63は、受電コイル51に誘導される電力で電池パック52を充電するときの電力効率をわずかだが低くする。   As shown in the circuit diagram of FIG. 7, the above position detection controller 14 is connected to the power receiving coil 51 in parallel with an impedance modulation capacitor 63 to form a parallel resonance circuit 57, which resonates with a pulse trigger. An echo signal is generated. However, the impedance modulation capacitor 63 connected in parallel with the power receiving coil 51 slightly lowers the power efficiency when charging the battery pack 52 with the power induced in the power receiving coil 51.

電池駆動機器50は、受電コイル51に接続されて、受電コイル51に誘導される交流を直流に変換して、電池パック52に充電電力を供給する整流回路53と、受電コイル51の交流を整流回路53に入力する、受電コイル51に直列に接続してなる直列コンデンサ55と、受電コイル51と並列に接続されるインピーダンス変調用コンデンサ63と、直列コンデンサ55及びインピーダンス変調用コンデンサ63と受電コイル51との接続状態を切り換えるスイッチング素子74とを備えている。電池駆動機器50は、位置検出制御器14が位置検出信号を出力する状態にあっては、スイッチング素子74によって、受電コイル51にインピーダンス変調用コンデンサ63を接続し、送電コイル11から受電コイル51に電力搬送する状態にあっては、受電コイル51とインピーダンス変調用コンデンサ63とを非接続状態として、直列コンデンサ55を介して受電コイル51の交流を整流回路53に出力する。   The battery drive device 50 is connected to the power receiving coil 51, converts the alternating current induced in the power receiving coil 51 into direct current, and rectifies the alternating current of the power receiving coil 51, and a rectifier circuit 53 that supplies charging power to the battery pack 52. A series capacitor 55 connected in series to the power receiving coil 51, an impedance modulation capacitor 63 connected in parallel to the power receiving coil 51, a series capacitor 55, the impedance modulation capacitor 63, and the power receiving coil 51 are input to the circuit 53. And a switching element 74 that switches the connection state between the two. In the state in which the position detection controller 14 outputs a position detection signal, the battery drive device 50 connects the impedance modulation capacitor 63 to the power receiving coil 51 by the switching element 74, and the power transmission coil 11 to the power receiving coil 51. In the state of carrying power, the power receiving coil 51 and the impedance modulation capacitor 63 are disconnected from each other, and the alternating current of the power receiving coil 51 is output to the rectifier circuit 53 via the series capacitor 55.

以上の電池駆動機器50と充電台10は、常時は並列共振回路57を構成して受電コイル51の位置を正確に検出しながら、充電時にはこのインピーダンス変調用コンデンサ63を切り離すことでし、電力効率を高くして電池パック52を効率よく充電できる特長がある。エコー信号を発生できるのは、受電コイル51の位置を検出する状態においては、受電コイル51と並列にインピーダンス変調用コンデンサ63を接続するからである。また、電力効率を高くして、電池パック52を効率よく充電できるのは、電池パック52を充電する状態にあっては、受電コイル51と並列にコンデンサを接続することなく、受電コイル51と直列にコンデンサを接続して、受電コイル51の電力を整流回路53に出力できるからである。受電コイル51に直列コンデンサ55を接続する回路構成は、受電コイルに並列コンデンサを接続している伝送電流の少ない回路構成より電力効率を向上して充電中のコイルや電池の発熱を抑え、電池パック52を効率よく速やかに、しかも安全に充電できる。   The battery-driven device 50 and the charging base 10 described above are configured by always forming the parallel resonance circuit 57 to accurately detect the position of the power receiving coil 51, and by disconnecting the impedance modulation capacitor 63 during charging. The battery pack 52 can be efficiently charged by increasing the power. The echo signal can be generated because the impedance modulation capacitor 63 is connected in parallel with the power receiving coil 51 in a state where the position of the power receiving coil 51 is detected. In addition, the battery pack 52 can be efficiently charged by increasing the power efficiency in the state where the battery pack 52 is charged, without connecting a capacitor in parallel with the power receiving coil 51 in series. This is because the power of the power receiving coil 51 can be output to the rectifier circuit 53 by connecting a capacitor to the capacitor. The circuit configuration in which the series capacitor 55 is connected to the power receiving coil 51 improves the power efficiency and suppresses the heat generation of the coil and the battery during charging, compared with the circuit configuration with a small transmission current connected to the power receiving coil. 52 can be charged efficiently, promptly and safely.

以上の位置検出制御器14は、受電コイル51と並列に接続されるインピーダンス変調用コンデンサ63と、このインピーダンス変調用コンデンサ63を受電コイル51に接続するスイッチング素子74と、このスイッチング素子74のON/OFFを制御するパック制御回路65とを備えており、受電コイル51の位置を検出するときにスイッチング素子74をONに切り換える。この回路構成の電池駆動機器50は、位置検出制御器14として設けているインピーダンス変調用コンデンサ63とスイッチング素子74とパック制御回路65と使用して、電池情報を伝送することができる。それは、パック制御回路65でもって電池情報のデジタル信号でスイッチング素子74をON/OFFに切り換えて、受電コイル51のインピーダンス負荷を変更できるからである。したがって、この電池駆動機器50は、電池情報を伝送するために専用の回路を設けることなく、すなわち同じハードウェアでもって、パック制御回路65がスイッチング素子74をON/OFFに切り換えるソフトウェアのみを変更して電池情報を伝送することができる。ソフトウェアはパック制御回路65に設けているメモリに記憶することができる。このため、この電池駆動機器50は、製造コストを高くすることなく、理想的な状態で電池情報を充電台10に伝送できる。
(整流回路53)
The position detection controller 14 includes an impedance modulation capacitor 63 connected in parallel with the power receiving coil 51, a switching element 74 that connects the impedance modulation capacitor 63 to the power receiving coil 51, and ON / OFF of the switching element 74. And a pack control circuit 65 that controls OFF, and switches the switching element 74 to ON when the position of the power receiving coil 51 is detected. The battery drive device 50 having this circuit configuration can transmit battery information using the impedance modulation capacitor 63, the switching element 74, and the pack control circuit 65 provided as the position detection controller 14. This is because the pack control circuit 65 can change the impedance load of the power receiving coil 51 by switching the switching element 74 to ON / OFF with a digital signal of battery information. Therefore, this battery-driven device 50 changes only the software for the pack control circuit 65 to switch the switching element 74 ON / OFF without providing a dedicated circuit for transmitting battery information, that is, with the same hardware. Battery information can be transmitted. The software can be stored in a memory provided in the pack control circuit 65. For this reason, this battery drive device 50 can transmit battery information to the charging stand 10 in an ideal state without increasing the manufacturing cost.
(Rectifier circuit 53)

図7に示す電池駆動機器50は、受電コイル51に接続されて、受電コイル51に誘導される交流を直流に変換して、電池パック52に充電電力を供給する整流回路53を備えている。整流回路53は、受電コイル51から入力される交流を直流に変換して、電池パック52の充電を制御する充電制御回路54に出力する。   The battery drive device 50 shown in FIG. 7 includes a rectifier circuit 53 that is connected to the power receiving coil 51, converts alternating current induced in the power receiving coil 51 into direct current, and supplies charging power to the battery pack 52. The rectifier circuit 53 converts the alternating current input from the power receiving coil 51 into a direct current, and outputs the direct current to the charge control circuit 54 that controls the charging of the battery pack 52.

整流回路53には、図7に示すように、ダイオードブリッジ53Bを使用できる。充電制御回路54は、整流回路53から入力される電力で電池パック52を満充電する。充電制御回路54は、電池パック52の満充電を検出して充電を停止する。リチウムイオン電池の電池パック52を充電する充電制御回路54は、定電圧・定電流充電して電池パック52を満充電する。ニッケル水素電池の電池パックを充電する充電制御回路は、定電流充電して電池パックを満充電する。   As the rectifier circuit 53, a diode bridge 53B can be used as shown in FIG. The charge control circuit 54 fully charges the battery pack 52 with the electric power input from the rectifier circuit 53. The charge control circuit 54 detects full charge of the battery pack 52 and stops charging. The charge control circuit 54 that charges the battery pack 52 of the lithium ion battery fully charges the battery pack 52 by performing constant voltage / constant current charging. The charge control circuit for charging the battery pack of the nickel metal hydride battery fully charges the battery pack by constant current charging.

なお整流回路53には、ダイオードブリッジに代わって同期整流回路を使用することもできることはいうまでもない。同期整流回路は、ブリッジに接続している4個のFETと、各々のFETのON/OFFを制御するスイッチング回路とで構成できる。スイッチング回路は、受電コイル51から出力される交流に同期してFETをスイッチングして、入力される交流を直流に変換して出力する。同期整流回路は、FETの電圧降下がダイオードよりも小さいので、ダイオードブリッジよりも効率よく、電圧降下による電力損失を少なくして整流できる特徴がある。さらに、直列コンデンサ55とインピーダンス変調用コンデンサ63とをひとつのコンデンサで構成することもできる。この電池駆動機器は、スイッチング素子でもってコンデンサを直列コンデンサとインピーダンス変調用コンデンサに切り換えて使用する。   It goes without saying that a synchronous rectifier circuit can be used for the rectifier circuit 53 instead of the diode bridge. The synchronous rectifier circuit can be composed of four FETs connected to the bridge and a switching circuit that controls ON / OFF of each FET. The switching circuit switches the FET in synchronization with the alternating current output from the power receiving coil 51, converts the input alternating current to direct current, and outputs the direct current. The synchronous rectifier circuit has a feature that the voltage drop of the FET is smaller than that of the diode, and thus the rectification can be performed more efficiently than the diode bridge with less power loss due to the voltage drop. Furthermore, the series capacitor 55 and the impedance modulation capacitor 63 can be configured by a single capacitor. In this battery-driven device, a capacitor is switched between a series capacitor and an impedance modulation capacitor by using a switching element.

さらに、図7の電池駆動機器50は、受電コイル51の交流を整流回路53に効率よく入力するために、受電コイル51に直列に接続している直列コンデンサ55と、受電コイル51と並列に接続しているインピーダンス変調用コンデンサ63と、直列コンデンサ55及びインピーダンス変調用コンデンサ63と受電コイル51との接続状態を切り換えるスイッチング素子74とを備えている。   7 is connected in parallel to the power receiving coil 51 and a series capacitor 55 connected in series to the power receiving coil 51 in order to efficiently input the alternating current of the power receiving coil 51 to the rectifier circuit 53. The impedance modulation capacitor 63 and the series capacitor 55 and the switching element 74 for switching the connection state between the impedance modulation capacitor 63 and the power receiving coil 51 are provided.

スイッチング素子74は、位置検出制御器14から位置検出信号が出力される状態にあっては、受電コイル51にインピーダンス変調用コンデンサ63を接続する。インピーダンス変調用コンデンサ63を並列に接続している受電コイル51は、受電コイル51とインピーダンス変調用コンデンサ63とで並列共振回路57を構成し、位置検出制御器14の位置検出コイル30から出力される位置検出信号に励起されてエコー信号を発生する。受電コイル51と直列コンデンサ55だけでは共振状態は起こらずインピーダンス変調用コンデンサ63が必要になる。したがって、スイッチング素子74は、電池駆動機器50が充電台10にセットされて、電池駆動機器50の受電コイル51の位置を位置検出制御器14で検出する状態では、インピーダンス変調用コンデンサ63を受電コイル51に接続する。   When the position detection signal is output from the position detection controller 14, the switching element 74 connects the impedance modulation capacitor 63 to the power receiving coil 51. The power receiving coil 51 to which the impedance modulation capacitor 63 is connected in parallel forms a parallel resonance circuit 57 with the power reception coil 51 and the impedance modulation capacitor 63 and is output from the position detection coil 30 of the position detection controller 14. An echo signal is generated when excited by the position detection signal. Only the power receiving coil 51 and the series capacitor 55 do not cause a resonance state, and an impedance modulation capacitor 63 is required. Therefore, in the state where the battery driving device 50 is set on the charging base 10 and the position of the power receiving coil 51 of the battery driving device 50 is detected by the position detection controller 14, the switching element 74 is connected to the impedance modulation capacitor 63. Connect to 51.

ただ、インピーダンス変調用コンデンサ63を並列に接続している受電コイル51は、誘導される電力を効率よく整流回路53に出力することができず、電力効率が低くなる弊害がある。受電コイル51は、インピーダンス変調用コンデンサ63を接続する状態に比較して、直列コンデンサ55を接続する状態で整流回路53に出力する電力効率を向上できる。したがって、スイッチング素子74は、受電コイル51の位置を検出して、送電コイル11を受電コイル51に接近した後は、受電コイル51に直列コンデンサ55を接続して、誘導される電力を受電コイル51から整流回路53に出力する。すなわち、スイッチング素子74は、送電コイル11から受電コイル51に電力搬送する状態にあっては、受電コイル51にインピーダンス変調用コンデンサ63を接続しない状態、すなわちインピーダンス変調用コンデンサ63を非接続状態として、直列コンデンサ55を受電コイル51に接続する。この状態で、受電コイル51に誘導される交流は、直列コンデンサ55を介して整流回路53に出力される。   However, the power receiving coil 51 to which the impedance modulation capacitor 63 is connected in parallel cannot output the induced power to the rectifier circuit 53 efficiently, which has a disadvantage that the power efficiency is lowered. The power receiving coil 51 can improve the power efficiency output to the rectifier circuit 53 in a state where the series capacitor 55 is connected as compared with a state where the impedance modulation capacitor 63 is connected. Accordingly, the switching element 74 detects the position of the power reception coil 51 and, after the power transmission coil 11 approaches the power reception coil 51, the switching capacitor 74 connects the series capacitor 55 to the power reception coil 51 to receive the induced power. To the rectifier circuit 53. That is, the switching element 74 is in a state where the power is transferred from the power transmission coil 11 to the power reception coil 51, the impedance modulation capacitor 63 is not connected to the power reception coil 51, that is, the impedance modulation capacitor 63 is disconnected. A series capacitor 55 is connected to the power receiving coil 51. In this state, the alternating current induced in the power receiving coil 51 is output to the rectifier circuit 53 via the series capacitor 55.

図7に示す電池駆動機器50は、インピーダンス変調用コンデンサ63と、このインピーダンス変調用コンデンサ63に直列に接続しているスイッチング素子74とからなる負荷回路62を備える。インピーダンス変調用コンデンサ63とスイッチング素子74との負荷回路62は、受電コイル51と並列に接続される。スイッチング素子74はFET等の半導体スイッチング素子で、パック制御回路65でON/OFFに制御される。このスイッチング素子74は、ON状態としてインピーダンス変調用コンデンサ63を受電コイル51と並列に接続する。また、スイッチング素子74は、OFF状態において、インピーダンス変調用コンデンサ63と受電コイル51とを非接続状態とする。直列コンデンサ55は、受電コイル51と直列に接続されて、受電コイル51を整流回路53に接続している。   The battery drive device 50 shown in FIG. 7 includes a load circuit 62 including an impedance modulation capacitor 63 and a switching element 74 connected in series to the impedance modulation capacitor 63. A load circuit 62 including the impedance modulation capacitor 63 and the switching element 74 is connected in parallel with the power receiving coil 51. The switching element 74 is a semiconductor switching element such as an FET and is controlled ON / OFF by the pack control circuit 65. The switching element 74 is turned on to connect the impedance modulation capacitor 63 in parallel with the power receiving coil 51. Further, the switching element 74 brings the impedance modulation capacitor 63 and the power receiving coil 51 into a disconnected state in the OFF state. The series capacitor 55 is connected in series with the power receiving coil 51 and connects the power receiving coil 51 to the rectifier circuit 53.

パック制御回路65は、スイッチング素子74であるFETのゲート電圧を制御して、スイッチング素子74をON/OFFに切り換える。このパック制御回路65は、受電コイル51の位置を検出する状態において、スイッチング素子74をONとして、受電コイル51にインピーダンス変調用コンデンサ63を接続する。インピーダンス変調用コンデンサ63を並列に接続している受電コイル51は、位置検出コイル30から出力される位置検出信号に励起されて高レベルのエコー信号を出力する。スイッチング素子74をONに切り換える状態で、受電コイル51と整流回路53との間に直列コンデンサ55を接続しているが、ON状態のスイッチング素子74によって、受電コイル51とインピーダンス変調用コンデンサ63とが並列に接続されるので、この状態で並列共振回路57を構成して、位置検出信号に励起されて高レベルのエコー信号を出力する。   The pack control circuit 65 controls the gate voltage of the FET that is the switching element 74 to switch the switching element 74 ON / OFF. In the state where the position of the power receiving coil 51 is detected, the pack control circuit 65 turns on the switching element 74 and connects the impedance modulation capacitor 63 to the power receiving coil 51. The power receiving coil 51 connected in parallel with the impedance modulation capacitor 63 is excited by the position detection signal output from the position detection coil 30 and outputs a high level echo signal. A series capacitor 55 is connected between the power receiving coil 51 and the rectifier circuit 53 in a state in which the switching element 74 is switched to ON, but the power receiving coil 51 and the impedance modulation capacitor 63 are connected by the switching element 74 in the ON state. Since they are connected in parallel, the parallel resonance circuit 57 is configured in this state and excited by the position detection signal to output a high level echo signal.

受電コイル51の位置が検出されて、送電コイル11を受電コイル51に接近させた後、パック制御回路65はスイッチング素子74をOFFに切り換えて、インピーダンス変調用コンデンサ63を受電コイル51に接続しない状態とする。すなわち、パック制御回路65は、送電コイル11から受電コイル51に電力搬送する状態にあっては、スイッチング素子74をOFFとしてインピーダンス変調用コンデンサ63を受電コイル51から切り離し、受電コイル51に誘導される交流を、直列コンデンサ55を介して整流回路53に効率よく出力する。   After the position of the power receiving coil 51 is detected and the power transmitting coil 11 is brought close to the power receiving coil 51, the pack control circuit 65 switches the switching element 74 to OFF and does not connect the impedance modulation capacitor 63 to the power receiving coil 51. And That is, the pack control circuit 65 is guided to the power receiving coil 51 by turning off the switching element 74 and disconnecting the impedance modulation capacitor 63 from the power receiving coil 51 when the power is transferred from the power transmitting coil 11 to the power receiving coil 51. The alternating current is efficiently output to the rectifier circuit 53 via the series capacitor 55.

さらに、図7のスイッチング素子74は、互いに直列に接続してなる一対のペアースイッチング素子74Xを備える。図のペアースイッチング素子74XはFET等の半導体スイッチング素子である。ペアーFET74a、74bはソースを接続して、互いに直列に接続している。さらに、ペアースイッチング素子74Xの接続点であるFETのソースは、高抵抗な抵抗器、例えば100kΩの抵抗器を介してアースラインに接続してアース電位とすることもできる。各々のペアースイッチング素子74Xには直列にインピーダンス変調用コンデンサ63を接続している。各々のペアースイッチング素子74XであるペアーFET74a、74bは、ドレインに接続しているインピーダンス変調用コンデンサ63を介して受電コイル51の両端に接続している。この図のスイッチング素子74は、インピーダンス変調用コンデンサ63、ペアーFET74a、ペアーFET74b、インピーダンス変調用コンデンサ63を直列に接続してなる負荷回路62を受電コイル51と並列に接続している。   Furthermore, the switching element 74 of FIG. 7 includes a pair of pair switching elements 74X connected in series with each other. The pair switching element 74X in the figure is a semiconductor switching element such as an FET. The pair FETs 74a and 74b are connected in series with the sources connected to each other. Further, the source of the FET, which is the connection point of the pair switching element 74X, can be connected to the earth line via a high resistance resistor, for example, a 100 kΩ resistor, to be at the earth potential. An impedance modulation capacitor 63 is connected in series to each pair switching element 74X. The pair FETs 74a and 74b, which are each pair switching element 74X, are connected to both ends of the power receiving coil 51 via an impedance modulation capacitor 63 connected to the drain. In the switching element 74 of this figure, a load circuit 62 formed by connecting an impedance modulation capacitor 63, a pair FET 74a, a pair FET 74b, and an impedance modulation capacitor 63 in series is connected in parallel with the power receiving coil 51.

直列コンデンサ55は、図の実線で示すように、インピーダンス変調用コンデンサ63よりも整流回路53側に接続され、あるいは鎖線で示すように、インピーダンス変調用コンデンサ63と受電コイル51との間に接続することもできる。インピーダンス変調用コンデンサ63と受電コイル51との間に接続している直列コンデンサ55は、ペアースイッチング素子74XをONに切り換える状態で、インピーダンス変調用コンデンサ63と直列に接続される。したがって、受電コイル51とで並列共振回路57を実現するコンデンサの静電容量は、直列コンデンサ55とふたつのインピーダンス変調用コンデンサ63を直列接続している合成容量となる。   The series capacitor 55 is connected to the rectifier circuit 53 side of the impedance modulation capacitor 63 as shown by the solid line in the figure, or is connected between the impedance modulation capacitor 63 and the power receiving coil 51 as shown by the chain line. You can also The series capacitor 55 connected between the impedance modulation capacitor 63 and the power receiving coil 51 is connected in series with the impedance modulation capacitor 63 in a state where the pair switching element 74X is switched ON. Therefore, the capacitance of the capacitor that realizes the parallel resonance circuit 57 with the power receiving coil 51 is a combined capacitance in which the series capacitor 55 and the two impedance modulation capacitors 63 are connected in series.

ペアースイッチング素子74XのペアーFET74a、74bは、パック制御回路65で一緒にON/OFFに切り換えられる。パック制御回路65は、ペアースイッチング素子74Xである両方のFETのゲート電圧を同じように制御して、一対のペアースイッチング素子74Xを同時にON/OFFに切り換える。パック制御回路65が、ペアースイッチング素子74XのFETをONに切り換える状態でインピーダンス変調用コンデンサ63は受電コイル51と並列に接続される。また、パック制御回路65が、ペアースイッチング素子74XをOFF状態として、インピーダンス変調用コンデンサ63は受電コイル51から切り離されて非接続状態となる。   The pair FETs 74a and 74b of the pair switching element 74X are switched ON / OFF together by the pack control circuit 65. The pack control circuit 65 controls the gate voltages of both FETs that are the pair switching elements 74X in the same manner, and switches the pair of pair switching elements 74X ON / OFF simultaneously. The impedance modulation capacitor 63 is connected in parallel with the power receiving coil 51 in a state where the pack control circuit 65 switches the FET of the pair switching element 74X to ON. Further, the pack control circuit 65 turns off the pair switching element 74X, and the impedance modulation capacitor 63 is disconnected from the power receiving coil 51 and is not connected.

以上のパック制御回路65は、受電コイル51の位置を検出する状態においては、ペアースイッチング素子74XをONとして、受電コイル51とインピーダンス変調用コンデンサ63を接続する。インピーダンス変調用コンデンサ63を並列に接続している受電コイル51は、位置検出コイル30から出力される位置検出信号に励起されて並列共振してエコー信号を出力する。   In the state in which the position of the power receiving coil 51 is detected, the pack control circuit 65 described above turns on the pair switching element 74X to connect the power receiving coil 51 and the impedance modulation capacitor 63. The power receiving coil 51 connected in parallel with the impedance modulation capacitor 63 is excited by the position detection signal output from the position detection coil 30 and resonates in parallel to output an echo signal.

受電コイル51の位置が検出されて、送電コイル11を受電コイル51に接近させた後、パック制御回路65はペアースイッチング素子74XをOFFに切り換えて、インピーダンス変調用コンデンサ63を受電コイル51に接続しない状態とする。すなわち、パック制御回路65は、送電コイル11から受電コイル51に電力搬送する状態にあっては、ペアースイッチング素子74XをOFFとしてインピーダンス変調用コンデンサ63を受電コイル51から切り離し、受電コイル51に誘導される交流を、直列コンデンサ55を介して整流回路53に効率よく出力する。   After the position of the power receiving coil 51 is detected and the power transmitting coil 11 is brought close to the power receiving coil 51, the pack control circuit 65 switches the pair switching element 74X to OFF and does not connect the impedance modulation capacitor 63 to the power receiving coil 51. State. That is, the pack control circuit 65 is guided to the power receiving coil 51 by turning off the pair switching element 74X and disconnecting the impedance modulation capacitor 63 from the power receiving coil 51 in a state where power is transferred from the power transmitting coil 11 to the power receiving coil 51. AC is efficiently output to the rectifier circuit 53 via the series capacitor 55.

図7のスイッチング素子74は、ペアースイッチング素子74Xの一方をアース電位とするので、パック制御回路65の回路構成を簡単にできる。とくに、整流回路53をダイオードブリッジ53Bとして、受電コイル51の両方をアース電位としない状態、すなわち受電コイル51がダイオードを介してアースラインに接続される状態で、パック制御回路65がペアースイッチング素子74をON/OFFに制御する回路構成を簡単にできる。   The switching element 74 in FIG. 7 can simplify the circuit configuration of the pack control circuit 65 because one of the pair switching elements 74X has the ground potential. In particular, when the rectifier circuit 53 is the diode bridge 53B and both the power receiving coils 51 are not set to the ground potential, that is, the power receiving coil 51 is connected to the ground line via the diode, the pack control circuit 65 is the pair switching element 74. It is possible to simplify the circuit configuration for controlling the ON / OFF.

充電台10は、図1〜図7に示すように、交流電源12に接続されて受電コイル51に起電力を誘導する送電コイル11と、この送電コイル11を内蔵すると共に、上面には電池駆動機器50を載せる上面プレート21を有するケース20と、このケース20に内蔵されて、送電コイル11を上面プレート21の内面に沿って移動させる移動機構13と、上面プレート21に載せられる電池駆動機器50の位置を検出して、移動機構13を制御して送電コイル11を電池駆動機器50の受電コイル51に接近させる位置検出制御器14とを備える。充電台10は、送電コイル11と、交流電源12と、移動機構13と、位置検出制御器14とをケース20に内蔵している。   As shown in FIGS. 1 to 7, the charging base 10 includes a power transmission coil 11 that is connected to an AC power source 12 and induces an electromotive force in the power receiving coil 51, and the power transmission coil 11 is built in, and is battery-driven on the upper surface. A case 20 having a top plate 21 on which the device 50 is placed, a moving mechanism 13 that is built in the case 20 and moves the power transmission coil 11 along the inner surface of the top plate 21, and a battery-driven device 50 that is placed on the top plate 21. And a position detection controller 14 that controls the moving mechanism 13 to cause the power transmission coil 11 to approach the power reception coil 51 of the battery-powered device 50. The charging stand 10 includes a power transmission coil 11, an AC power source 12, a moving mechanism 13, and a position detection controller 14 in a case 20.

この充電台10は、以下の動作で電池駆動機器50の電池パック52を充電する。
(1)ケース20の上面プレート21に電池駆動機器50が載せられると、この電池駆動機器50の位置が位置検出制御器14で検出される。
(2)電池駆動機器50の位置を検出した位置検出制御器14は、移動機構13を制御して、移動機構13でもって送電コイル11を上面プレート21に沿って移動させて電池駆動機器50の受電コイル51に接近させる。
(3)受電コイル51に接近する送電コイル11は、受電コイル51に電磁結合されて受電コイル51に交流電力を搬送する。
(4)電池駆動機器50は、受電コイル51の交流電力を整流して直流に変換し、この直流で電池パック52を充電する。
The charging stand 10 charges the battery pack 52 of the battery driving device 50 by the following operation.
(1) When the battery drive device 50 is placed on the upper surface plate 21 of the case 20, the position of the battery drive device 50 is detected by the position detection controller 14.
(2) The position detection controller 14 that has detected the position of the battery drive device 50 controls the movement mechanism 13 to move the power transmission coil 11 along the upper surface plate 21 with the movement mechanism 13, so that the battery drive device 50 Approach the power receiving coil 51.
(3) The power transmission coil 11 approaching the power reception coil 51 is electromagnetically coupled to the power reception coil 51 and carries AC power to the power reception coil 51.
(4) The battery drive device 50 rectifies the AC power of the power receiving coil 51 and converts it into direct current, and charges the battery pack 52 with this direct current.

以上の動作で電池パック52を充電する充電台10は、交流電源12に接続している送電コイル11をケース20に内蔵している。送電コイル11は、ケース20の上面プレート21の下に配設されて、上面プレート21に沿って移動するように配設される。送電コイル11から受電コイル51への電力搬送の効率は、送電コイル11と受電コイル51の間隔を狭くして向上できる。好ましくは、送電コイル11を受電コイル51に接近する状態で、送電コイル11と受電コイル51の間隔は7mm以下とする。したがって、送電コイル11は、上面プレート21の下にあって、できるかぎり上面プレート21に接近して配設される。送電コイル11は、上面プレート21の上に載せられる電池駆動機器50の受電コイル51に接近するように移動するので、上面プレート21の下面に沿って移動できるように配設される。   The charging stand 10 that charges the battery pack 52 by the above operation has the power transmission coil 11 connected to the AC power supply 12 built in the case 20. The power transmission coil 11 is disposed under the upper surface plate 21 of the case 20 so as to move along the upper surface plate 21. The efficiency of power transfer from the power transmission coil 11 to the power reception coil 51 can be improved by narrowing the interval between the power transmission coil 11 and the power reception coil 51. Preferably, the distance between the power transmission coil 11 and the power reception coil 51 is set to 7 mm or less while the power transmission coil 11 is approaching the power reception coil 51. Therefore, the power transmission coil 11 is disposed below the top plate 21 and as close to the top plate 21 as possible. Since the power transmission coil 11 moves so as to approach the power reception coil 51 of the battery drive device 50 placed on the upper surface plate 21, the power transmission coil 11 is disposed so as to be movable along the lower surface of the upper surface plate 21.

送電コイル11を内蔵するケース20は、電池駆動機器50を載せる平面状の上面プレート21を上面に設けている。図1と図2の充電台10は、上面プレート21全体を平面状として水平に配設している。上面プレート21は、大きさや外形が異なる種々の電池駆動機器50を上に載せることができる大きさ、例えば、一辺を5cm〜30cmとする四角形としている。ただ、上面プレートは、直径を5cm〜30cmとする円形とすることもできる。図1と図2の充電台10は、上面プレート21を大きくして、すなわち複数の電池駆動機器50を同時に載せることができる大きさとして、複数の電池駆動機器50や電池パック52を一緒に載せて、これらに内蔵される電池セルを順番に充電できるようにしている。また、上面プレートは、その周囲に周壁等を設け、周壁の内側に電池駆動機器をセットして、内蔵する電池を充電することもできる。   The case 20 containing the power transmission coil 11 is provided with a flat upper surface plate 21 on which the battery drive device 50 is placed on the upper surface. The charging stand 10 of FIGS. 1 and 2 is disposed horizontally with the entire top plate 21 as a flat surface. The upper surface plate 21 has such a size that various battery drive devices 50 having different sizes and outer shapes can be placed thereon, for example, a quadrangle having one side of 5 cm to 30 cm. However, the top plate may be circular with a diameter of 5 cm to 30 cm. The charging base 10 of FIGS. 1 and 2 has a plurality of battery driving devices 50 and battery packs 52 mounted together so that the upper surface plate 21 is enlarged, that is, a size capable of mounting a plurality of battery driving devices 50 simultaneously. Thus, the battery cells built in these can be charged in order. The top plate can also be charged with a built-in battery by providing a peripheral wall or the like around the top plate and setting a battery driving device inside the peripheral wall.

ケース20の上面プレート21は、その内側を移動する送電コイル11を外部から視認できる透光性を有する。この充電台10は、送電コイル11が電池駆動機器50に接近することをユーザーが目で見て確認できるので、ユーザーは電池駆動機器50が確実に充電されることを確認できる。したがって、ユーザーは安心して充電台10を使用できる。さらに、送電コイル11に光を照射する発光ダイオード19を設けることで、移動する送電コイル11やその周囲を発光ダイオード19でライトアップして、優れたデザイン性と、送電コイル11の移動をアピールすることができる。また、発光ダイオード19の光が上面プレート21を透過して電池駆動機器50を照射する構造とすることもできる。図2と図3に示す充電台10は、送電コイル11の周囲に4個の発光ダイオード19を等間隔で配置している。これらの発光ダイオード19は、図7に示すように、充電台10に内蔵される直流電源18から電力が供給されて点灯する。ただ、発光ダイオードは、送電コイルの中心部に配置することもできる。また、送電コイルの位置を表示する発光ダイオードは、3個以下とし、あるいは5個以上とすることもできる。この充電台10は、電池駆動機器50を充電する状態で、電池駆動機器50を発光ダイオード19で照射し、あるいは充電状態で発光ダイオード19の発光色や点滅パターン等の点灯状態を変化することで、ユーザーに電池駆動機器50の充電状態を明確に知らせることもできる。   The upper surface plate 21 of the case 20 has translucency so that the power transmission coil 11 moving inside can be visually recognized from the outside. Since this charging stand 10 allows the user to visually confirm that the power transmission coil 11 approaches the battery-driven device 50, the user can confirm that the battery-driven device 50 is reliably charged. Therefore, the user can use the charging stand 10 with peace of mind. Furthermore, by providing the light emitting diode 19 that irradiates light to the power transmission coil 11, the moving power transmission coil 11 and its surroundings are lighted up by the light emitting diode 19, and appealing excellent design and movement of the power transmission coil 11. be able to. Further, a structure in which the light from the light emitting diode 19 is transmitted through the upper surface plate 21 to irradiate the battery driving device 50 may be adopted. In the charging stand 10 shown in FIGS. 2 and 3, four light emitting diodes 19 are arranged at equal intervals around the power transmission coil 11. As shown in FIG. 7, these light emitting diodes 19 are turned on when power is supplied from a DC power supply 18 built in the charging stand 10. However, the light emitting diode can also be arranged at the center of the power transmission coil. Further, the number of light emitting diodes for displaying the position of the power transmission coil may be three or less, or may be five or more. The charging stand 10 irradiates the battery-powered device 50 with the light-emitting diode 19 while charging the battery-powered device 50, or changes the lighting state of the light-emitting diode 19 such as the emission color and the blinking pattern in the charged state. It is also possible to clearly inform the user of the state of charge of the battery-powered device 50.

送電コイル11は、上面プレート21と平行な面で渦巻き状に巻かれて、上面プレート21の上方に交流磁束を放射する。この送電コイル11は、上面プレート21に直交する交流磁束を上面プレート21の上方に放射する。送電コイル11は、交流電源12から交流電力が供給されて、上面プレート21の上方に交流磁束を放射する。送電コイル11は、磁性材からなるコア15に線材を巻いてインダクタンスを大きくできる。コア15は、透磁率が大きいフェライト等の磁性材料で、上方を開放する壺形としている。壺形のコア15は、渦巻き状に巻かれた送電コイル11の中心に配置する円柱部15Aと、外側に配置される円筒部15Bを底部で連結する形状としている。コア15のある送電コイル11は、磁束を特定部分に集束して、効率よく電力を受電コイル51に伝送できる。ただ、送電コイルは、必ずしもコアを設ける必要はなく、空芯コイルとすることもできる。空芯コイルは軽いので、これを上面プレートの内面で移動する移動機構を簡単にできる。送電コイル11は、受電コイル51の外径にほぼ等しくして、受電コイル51に効率よく電力搬送する。   The power transmission coil 11 is wound in a spiral shape on a surface parallel to the upper surface plate 21 and radiates an alternating magnetic flux above the upper surface plate 21. The power transmission coil 11 radiates an alternating magnetic flux orthogonal to the upper surface plate 21 above the upper surface plate 21. The power transmission coil 11 is supplied with AC power from the AC power source 12 and radiates AC magnetic flux above the upper surface plate 21. The power transmission coil 11 can increase the inductance by winding a wire around a core 15 made of a magnetic material. The core 15 is made of a magnetic material such as ferrite having a high magnetic permeability, and has a bowl shape that opens upward. The bowl-shaped core 15 has a shape in which a columnar portion 15A disposed at the center of a power transmission coil 11 wound in a spiral shape and a cylindrical portion 15B disposed on the outside are connected at the bottom. The power transmission coil 11 having the core 15 can concentrate the magnetic flux to a specific portion and efficiently transmit power to the power reception coil 51. However, the power transmission coil does not necessarily need to be provided with a core, and may be an air-core coil. Since the air-core coil is light, a moving mechanism for moving it on the inner surface of the upper plate can be simplified. The power transmission coil 11 is substantially equal to the outer diameter of the power reception coil 51 and efficiently conveys power to the power reception coil 51.

交流電源12は、例えば、20kHz〜数MHzの高周波電力を送電コイル11に供給する。交流電源12は、可撓性のリード線16を介して送電コイル11に接続される。送電コイル11が上面プレート21に載せられる電池駆動機器50の受電コイル51に接近するように移動されるからである。交流電源12は、図示しないが、自励式の発振回路と、この発振回路から出力される交流を電力増幅するパワーアンプとを備える。自励式の発振回路は、送電コイル11を発振コイルに併用している。したがって、この発振回路は、送電コイル11のインダクタンスで発振周波数が変化する。送電コイル11のインダクタンスは、送電コイル11と受電コイル51との相対位置で変化する。送電コイル11と受電コイル51との相互インダクタンスが、送電コイル11と受電コイル51との相対位置で変化するからである。したがって、送電コイル11を発振コイルに使用する自励式の発振回路は、交流電源12が受電コイル51に接近するにしたがって変化する。このため、自励式の発振回路は、発振周波数の変化で送電コイル11と受電コイル51との相対位置を検出することができ、位置検出制御器14に併用できる。
(充電パラメータ)
For example, the AC power supply 12 supplies high-frequency power of 20 kHz to several MHz to the power transmission coil 11. The AC power supply 12 is connected to the power transmission coil 11 via a flexible lead wire 16. This is because the power transmission coil 11 is moved so as to approach the power reception coil 51 of the battery drive device 50 placed on the upper surface plate 21. Although not shown, the AC power source 12 includes a self-excited oscillation circuit and a power amplifier that amplifies the AC output from the oscillation circuit. The self-excited oscillation circuit uses the power transmission coil 11 in combination with the oscillation coil. Therefore, the oscillation frequency of this oscillation circuit changes due to the inductance of the power transmission coil 11. The inductance of the power transmission coil 11 changes at the relative position between the power transmission coil 11 and the power reception coil 51. This is because the mutual inductance between the power transmission coil 11 and the power reception coil 51 changes at the relative position between the power transmission coil 11 and the power reception coil 51. Therefore, the self-excited oscillation circuit that uses the power transmission coil 11 as the oscillation coil changes as the AC power supply 12 approaches the power reception coil 51. For this reason, the self-excited oscillation circuit can detect the relative position between the power transmission coil 11 and the power reception coil 51 by a change in the oscillation frequency, and can be used together with the position detection controller 14.
(Charging parameters)

充電台10は、送電コイル11から受電コイル51に送電するための充電条件を規定する充電パラメータを、予め電池パック52の形状や送電コイル11と受電コイル51との距離などに応じて、最適値に設定している。ここで、電池パック52が図9に示すように単体の場合と、図10に示すように電池駆動機器50に装着された場合とでは、送電コイル11と受電コイル51との距離d1、d2が異なる。具体的には、電池パック単体で充電台10の上に載置する場合は、送電コイル11と受電コイル51の間隔d1は、充電台10のケース表面厚(例えば2.5mm)程度であるため、強い結合係数で結ばれる。一方、電池パック52を電池駆動機器50に装着した状態では、電池パック52を電池駆動機器50に収納するための電池蓋の分だけコイル間の距離d2が遠くなり、結合係数が弱くなる。この相違によって、送電効率が低下するため、これを保障するため、電池駆動機器装着状態においては充電パラメータを変更する。具体的には、送電コイル11の発振周波数を、電池パック単体時よりも若干高くする(例えば5kHz〜6kHz)。これにより、送電効率の低下が抑制され、電池駆動機器装着状態においても高い送電効率での充電が可能となる。   The charging stand 10 sets the charging parameters that define the charging conditions for transmitting power from the power transmitting coil 11 to the power receiving coil 51 according to the shape of the battery pack 52, the distance between the power transmitting coil 11 and the power receiving coil 51, and the like. Is set. Here, in the case where the battery pack 52 is a single unit as shown in FIG. 9 and the case where the battery pack 52 is attached to the battery drive device 50 as shown in FIG. Different. Specifically, when the battery pack is placed on the charging stand 10 alone, the distance d1 between the power transmission coil 11 and the power receiving coil 51 is about the case surface thickness (for example, 2.5 mm) of the charging stand 10. It is tied with a strong coupling coefficient. On the other hand, in a state in which the battery pack 52 is attached to the battery drive device 50, the distance d2 between the coils is increased by the amount of the battery lid for housing the battery pack 52 in the battery drive device 50, and the coupling coefficient is weakened. Due to this difference, the power transmission efficiency is lowered, and in order to ensure this, the charging parameter is changed in the battery-driven device mounting state. Specifically, the oscillation frequency of the power transmission coil 11 is slightly higher than that when the battery pack is used alone (for example, 5 kHz to 6 kHz). Thereby, the fall of power transmission efficiency is suppressed and charge with high power transmission efficiency is attained also in a battery drive apparatus mounting state.

また、このように電池パックの装着状態によらず、送電効率を高く維持できることは、異物検出機能を備える場合の誤検出防止にも有利となる。すなわち、充電台10には、充電対象の電池パック52以外が載置された場合、特に金属などが載置された場合に、これを誤って電池パックと同様に送電コイル11から電磁波を送出すると、金属を加熱する可能性があることから、このような異物の載置を充電台10側で検出し、異物と判定された場合は充電動作を行わない、異物検出機能を備えることができる。この場合の異物かどうかの判定は、送電効率の高低で行われている。すなわち、送電効率が閾値よりも低い場合は異物と判定している。しかしながら、上述のような電池パック単体から、電池駆動機器装着状態に変化した場合であっても、送電効率が低下するため、このような異物検出機能が働いて、充電の支障となることが考えられる。そこで、上述の通り、充電台10側で電池パック52の装着状態を把握し、これに基づいて最適な充電パラメータに変更して充電を行うことにより、送電効率の低下を回避して、誤検出の回避を実現することができる。特に電池パック単体か、電池駆動機器装着状態かを判別できれば、効率劣化分まで計算できるため、より正確な異物の検出が可能となる。   In addition, the fact that the power transmission efficiency can be maintained at a high level regardless of the state of attachment of the battery pack in this way is advantageous for preventing erroneous detection when a foreign object detection function is provided. That is, when a battery other than the battery pack 52 to be charged is placed on the charging stand 10, particularly when a metal or the like is placed, if the electromagnetic wave is erroneously transmitted from the power transmission coil 11 in the same manner as the battery pack, Since there is a possibility of heating the metal, it is possible to provide a foreign matter detection function that detects the placement of such foreign matter on the charging stand 10 side and does not perform a charging operation when it is determined as a foreign matter. In this case, the determination as to whether or not the object is a foreign object is performed with high or low power transmission efficiency. That is, when the power transmission efficiency is lower than the threshold, it is determined as a foreign object. However, even when the battery pack is changed from a single battery pack as described above to a state in which a battery-driven device is mounted, the power transmission efficiency is lowered, so that such a foreign object detection function may work and hinder charging. It is done. Therefore, as described above, by grasping the mounting state of the battery pack 52 on the charging stand 10 side, and performing charging by changing to the optimal charging parameter based on this, erroneous detection is avoided by avoiding a decrease in power transmission efficiency. Can be avoided. In particular, if it is possible to determine whether the battery pack is a single unit or a battery-driven device is mounted, it is possible to calculate up to the efficiency degradation, and thus more accurate detection of foreign matter is possible.

送電コイル11は、移動機構13で受電コイル51に接近するように移動される。図2〜図5の移動機構13は、送電コイル11を、上面プレート21に沿って、X軸方向とY軸方向に移動させて受電コイル51に接近させる。図の移動機構13は、位置検出制御器14で制御されるサーボモータ22でネジ棒23を回転して、ネジ棒23にねじ込んでいるナット材24を移動して、送電コイル11を受電コイル51に接近させる。サーボモータ22は、送電コイル11をX軸方向に移動させるX軸サーボモータ22Aと、Y軸方向に移動させるY軸サーボモータ22Bとを備える。ネジ棒23は、送電コイル11をX軸方向に移動させる一対のX軸ネジ棒23Aと、送電コイル11をY軸方向に移動させるY軸ネジ棒23Bとを備える。一対のX軸ネジ棒23Aは、互いに平行に配設されて、ベルト25に駆動されてX軸サーボモータ22Aで一緒に回転される。ナット材24は、各々のX軸ネジ棒23Aにねじ込んでいる一対のX軸ナット材24Aと、Y軸ネジ棒23Bにねじ込んでいるY軸ナット材24Bからなる。Y軸ネジ棒23Bは、その両端を一対のX軸ナット材24Aに回転できるように連結している。送電コイル11はY軸ナット材24Bに連結している。   The power transmission coil 11 is moved by the moving mechanism 13 so as to approach the power reception coil 51. The moving mechanism 13 in FIGS. 2 to 5 moves the power transmission coil 11 along the top plate 21 in the X-axis direction and the Y-axis direction to approach the power receiving coil 51. The moving mechanism 13 shown in the figure rotates the screw rod 23 by the servo motor 22 controlled by the position detection controller 14 to move the nut member 24 screwed into the screw rod 23, and the power transmission coil 11 is moved to the power receiving coil 51. To approach. The servo motor 22 includes an X-axis servo motor 22A that moves the power transmission coil 11 in the X-axis direction, and a Y-axis servo motor 22B that moves the Y-axis direction. The screw rod 23 includes a pair of X-axis screw rods 23A that move the power transmission coil 11 in the X-axis direction, and a Y-axis screw rod 23B that moves the power transmission coil 11 in the Y-axis direction. The pair of X-axis screw rods 23A are arranged in parallel to each other, driven by the belt 25, and rotated together by the X-axis servomotor 22A. The nut member 24 includes a pair of X-axis nut members 24A screwed into the respective X-axis screw rods 23A, and a Y-axis nut member 24B screwed into the Y-axis screw rods 23B. The Y-axis screw rod 23B is coupled so that both ends thereof can be rotated to a pair of X-axis nut members 24A. The power transmission coil 11 is connected to the Y-axis nut member 24B.

さらに、図に示す移動機構13は、送電コイル11を水平な姿勢でY軸方向に移動させるために、Y軸ネジ棒23Bと平行にガイドロッド26を配設している。ガイドロッド26は、両端を一対のX軸ナット材24Aに連結しており、一対のX軸ナット材24Aと一緒に移動する。ガイドロッド26は、送電コイル11に連結されるガイド部27を貫通しており、送電コイル11をガイドロッド26に沿ってY軸方向に移動できるようにしている。すなわち、送電コイル11は、互いに平行に配設されるY軸ネジ棒23Bとガイドロッド26に沿って移動するY軸ナット材24Bとガイド部27を介して、水平な姿勢でY軸方向に移動する。   Further, the moving mechanism 13 shown in the figure has a guide rod 26 disposed in parallel with the Y-axis screw rod 23B in order to move the power transmission coil 11 in the Y-axis direction in a horizontal posture. Both ends of the guide rod 26 are connected to the pair of X-axis nut members 24A and move together with the pair of X-axis nut members 24A. The guide rod 26 penetrates the guide portion 27 coupled to the power transmission coil 11 so that the power transmission coil 11 can be moved along the guide rod 26 in the Y-axis direction. That is, the power transmission coil 11 moves in the Y-axis direction in a horizontal posture via the Y-axis nut member 24 </ b> B and the guide portion 27 that move along the Y-axis screw rod 23 </ b> B and the guide rod 26 arranged in parallel to each other. To do.

この移動機構13は、X軸サーボモータ22AがX軸ネジ棒23Aを回転させると、一対のX軸ナット材24AがX軸ネジ棒23Aに沿って移動して、Y軸ネジ棒23Bとガイドロッド26をX軸方向に移動させる。Y軸サーボモータ22BがY軸ネジ棒23Bを回転させると、Y軸ナット材24BがY軸ネジ棒23Bに沿って移動して、送電コイル11をY軸方向に移動させる。このとき、送電コイル11に連結されたガイド部27は、ガイドロッド26に沿って移動して、送電コイル11を水平な姿勢でY軸方向に移動させる。したがって、X軸サーボモータ22AとY軸サーボモータ22Bの回転を位置検出制御器14で制御して、送電コイル11をX軸方向とY軸方向に移動できる。ただし、本発明の充電台10は、移動機構を以上のメカニズムには特定しない。移動機構には、送電コイルをX軸方向とY軸方向に移動できる全ての機構を利用できるからである。   In the moving mechanism 13, when the X-axis servo motor 22A rotates the X-axis screw rod 23A, the pair of X-axis nut members 24A move along the X-axis screw rod 23A, and the Y-axis screw rod 23B and the guide rod 26 is moved in the X-axis direction. When the Y-axis servo motor 22B rotates the Y-axis screw rod 23B, the Y-axis nut member 24B moves along the Y-axis screw rod 23B, and moves the power transmission coil 11 in the Y-axis direction. At this time, the guide part 27 connected to the power transmission coil 11 moves along the guide rod 26 to move the power transmission coil 11 in the Y-axis direction in a horizontal posture. Therefore, the rotation of the X-axis servomotor 22A and the Y-axis servomotor 22B can be controlled by the position detection controller 14, and the power transmission coil 11 can be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction. However, the charging stand 10 of the present invention does not specify the moving mechanism as the above mechanism. This is because any mechanism that can move the power transmission coil in the X-axis direction and the Y-axis direction can be used as the moving mechanism.

なお本実施の形態においては、充電台10を、移動機構を、送電コイルをX軸方向とY軸方向に移動させる機構に特定しない。充電台は、上面プレートに直線状のガイド壁を設けて、このガイド壁に沿って電池駆動機器を載せる構造として、送電コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる構造とすることができる。この充電台は、図示しないが、送電コイルを、一方向、例えばX軸方向にのみ移動できる移動機構として、送電コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる。   In the present embodiment, charging base 10 is not specified as a mechanism that moves the power transmission coil in the X-axis direction and the Y-axis direction. The charging stand can be configured such that a linear guide wall is provided on the upper surface plate, and the battery-driven device is placed along the guide wall so that the power transmission coil can be moved linearly along the guide wall. Although this charging stand is not shown, the power transmission coil can be moved linearly along the guide wall as a moving mechanism that can move the power transmission coil only in one direction, for example, the X-axis direction.

位置検出制御器14は、上面プレート21に載せられた電池駆動機器50の位置を検出する。図2〜図5の位置検出制御器14は、電池駆動機器50に内蔵される受電コイル51の位置を検出して、送電コイル11を受電コイル51に接近させる。さらに、位置検出制御器14は、受電コイル51の位置を粗検出する第1の位置検出制御器14Aと、受電コイル51の位置を精密検出する第2の位置検出制御器14Bとを備える。この位置検出制御器14は、第1の位置検出制御器14Aで受電コイル51の位置を粗検出すると共に、移動機構13を制御して送電コイル11の位置を受電コイル51に接近させた後、さらに、第2の位置検出制御器14Bで受電コイル51の位置を精密検出しながら移動機構13を制御して、送電コイル11の位置を正確に受電コイル51に接近させる。この充電台10は、速やかに、しかも、より正確に送電コイル11を受電コイル51に接近できる。   The position detection controller 14 detects the position of the battery drive device 50 placed on the upper plate 21. The position detection controller 14 in FIGS. 2 to 5 detects the position of the power receiving coil 51 built in the battery-powered device 50 and causes the power transmitting coil 11 to approach the power receiving coil 51. Further, the position detection controller 14 includes a first position detection controller 14A that roughly detects the position of the power receiving coil 51, and a second position detection controller 14B that precisely detects the position of the power receiving coil 51. The position detection controller 14 roughly detects the position of the power receiving coil 51 by the first position detection controller 14A, and controls the moving mechanism 13 to bring the position of the power transmitting coil 11 closer to the power receiving coil 51. Further, the moving mechanism 13 is controlled while precisely detecting the position of the power receiving coil 51 by the second position detection controller 14B, so that the position of the power transmitting coil 11 is brought close to the power receiving coil 51 accurately. The charging stand 10 can bring the power transmission coil 11 close to the power reception coil 51 quickly and more accurately.

第1の位置検出制御器14Aは、図6に示すように、上面プレート21の内面に固定している複数の位置検出コイル30と、この位置検出コイル30に位置検出信号を供給する検出信号発生回路31と、この検出信号発生回路31から位置検出コイル30に供給されるパルスに励起されて受電コイル51から位置検出コイル30に出力されるエコー信号を受信する受信回路32と、この受信回路32が受信するエコー信号から送電コイル11の位置を判別する識別回路33とを備える。   As shown in FIG. 6, the first position detection controller 14 </ b> A generates a plurality of position detection coils 30 fixed to the inner surface of the upper surface plate 21 and detection signal generation for supplying position detection signals to the position detection coils 30. A reception circuit 32 that receives an echo signal that is excited by a pulse supplied from the detection signal generation circuit 31 to the position detection coil 30 and is output from the power reception coil 51 to the position detection coil 30; And an identification circuit 33 for determining the position of the power transmission coil 11 from the echo signal received.

位置検出コイル30は複数列のコイルからなり、複数の位置検出コイル30を上面プレート21の内面に所定の間隔で固定している。位置検出コイル30は、受電コイル51のX軸方向の位置を検出する複数のX軸検出コイル30Aと、Y軸方向の位置を検出する複数のY軸検出コイル30Bとを備える。各々のX軸検出コイル30Aは、Y軸方向に細長いループ状であって、複数のX軸検出コイル30Aは、所定の間隔で上面プレート21の内面に固定されている。隣接するX軸検出コイル30Aの間隔(d)は、受電コイル51の外径(D)よりも小さく、好ましくはX軸検出コイル30Aの間隔(d)を受電コイル51の外径(D)の1倍〜1/4倍としている。X軸検出コイル30Aは、間隔(d)を狭くして、受電コイル51のX軸方向の位置を正確に検出できる。各々のY軸検出コイル30Bは、X軸方向に細長いループ状であって、複数のY軸検出コイル30Bは、所定の間隔で上面プレート21の内面に固定されている。隣接するY軸検出コイル30Bの間隔(d)も、X軸検出コイル30Aと同じように、受電コイル51の外径(D)よりも小さく、好ましくはY軸検出コイル30Bの間隔(d)を受電コイル51の外径(D)の1倍〜1/4倍としている。Y軸検出コイル30Bも、その間隔(d)を狭くして、受電コイル51のY軸方向の位置を正確に検出できる。   The position detection coil 30 includes a plurality of rows of coils, and the plurality of position detection coils 30 are fixed to the inner surface of the upper surface plate 21 at a predetermined interval. The position detection coil 30 includes a plurality of X-axis detection coils 30A that detect the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction, and a plurality of Y-axis detection coils 30B that detect a position in the Y-axis direction. Each X-axis detection coil 30A has a loop shape elongated in the Y-axis direction, and the plurality of X-axis detection coils 30A are fixed to the inner surface of the upper surface plate 21 at a predetermined interval. The interval (d) between the adjacent X-axis detection coils 30A is smaller than the outer diameter (D) of the power receiving coil 51. Preferably, the interval (d) between the X-axis detection coils 30A is equal to the outer diameter (D) of the power receiving coil 51. 1 to 1/4 times. The X-axis detection coil 30A can accurately detect the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction by narrowing the interval (d). Each Y-axis detection coil 30B has a loop shape elongated in the X-axis direction, and the plurality of Y-axis detection coils 30B are fixed to the inner surface of the upper surface plate 21 at a predetermined interval. Similarly to the X-axis detection coil 30A, the interval (d) between the adjacent Y-axis detection coils 30B is also smaller than the outer diameter (D) of the power receiving coil 51, and preferably the interval (d) between the Y-axis detection coils 30B. The outer diameter (D) of the power receiving coil 51 is set to 1 to 1/4 times. The Y-axis detection coil 30B can also accurately detect the position of the power receiving coil 51 in the Y-axis direction by narrowing the interval (d).

検出信号発生回路31は、所定のタイミングで位置検出信号であるパルス信号を位置検出コイル30に出力する。位置検出信号が入力される位置検出コイル30は、位置検出信号で接近する受電コイル51を励起する。励起された受電コイル51は、流れる電流のエネルギーでエコー信号を位置検出コイル30に出力する。したがって、受電コイル51の近くにある位置検出コイル30は、位置検出信号が入力された後、所定の時間遅れて、受電コイル51からのエコー信号が誘導される。位置検出コイル30に誘導されるエコー信号は、受信回路32で識別回路33に出力される。したがって、識別回路33は、受信回路32から入力されるエコー信号でもって、位置検出コイル30に受電コイル51が接近しているかどうかを判定する。複数の位置検出コイル30にエコー信号が誘導されるとき、識別回路33は、エコー信号レベルの大きい位置検出コイル30にもっとも接近していると判定する。   The detection signal generation circuit 31 outputs a pulse signal that is a position detection signal to the position detection coil 30 at a predetermined timing. The position detection coil 30 to which the position detection signal is input excites the power receiving coil 51 that approaches the position detection signal. The excited power receiving coil 51 outputs an echo signal to the position detection coil 30 with the energy of the flowing current. Therefore, the position detection coil 30 near the power receiving coil 51 is guided with an echo signal from the power receiving coil 51 with a predetermined time delay after the position detection signal is input. The echo signal induced in the position detection coil 30 is output to the identification circuit 33 by the reception circuit 32. Therefore, the identification circuit 33 determines whether or not the power receiving coil 51 is approaching the position detection coil 30 with the echo signal input from the receiving circuit 32. When echo signals are induced in the plurality of position detection coils 30, the identification circuit 33 determines that the position detection coil 30 with the highest echo signal level is closest.

図6に示す位置検出制御器14は、各々の位置検出コイル30を切換回路34を介して受信回路32に接続する。この位置検出制御器14は、入力を順番に切り換えて複数の位置検出コイル30に接続するので、ひとつの受信回路32で複数の位置検出コイル30のエコー信号を検出できる。ただし、各々の位置検出コイルに受信回路を接続してエコー信号を検出することもできる。   The position detection controller 14 shown in FIG. 6 connects each position detection coil 30 to the reception circuit 32 via the switching circuit 34. Since the position detection controller 14 switches the inputs in order and connects them to the plurality of position detection coils 30, the single reception circuit 32 can detect the echo signals of the plurality of position detection coils 30. However, an echo signal can also be detected by connecting a receiving circuit to each position detection coil.

図6の位置検出制御器14は、識別回路33で制御される切換回路34で複数の位置検出コイル30を順番に切り換えて受信回路32に接続する。検出信号発生回路31は切換回路34の出力側に接続されて、位置検出コイル30に位置検出信号を出力する。検出信号発生回路31から位置検出コイル30に出力される位置検出信号のレベルは、受電コイル51からのエコー信号に比較して極めて大きい。受信回路32は、入力側にダイオードからなるリミッタ回路35を接続している。リミッタ回路35は、検出信号発生回路31から受信回路32に入力される位置検出信号の信号レベルを制限して受信回路32に入力する。信号レベルの小さいエコー信号は、制限されることなく受信回路32に入力される。受信回路32は、位置検出信号とエコー信号の両方を増幅して出力する。受信回路32から出力されるエコー信号は、位置検出信号から所定のタイミング、例えば数μsec〜数百μsec遅れた信号となる。エコー信号が位置検出信号から遅れる遅延時間は、一定の時間であるから、位置検出信号から所定の遅延時間後の信号をエコー信号とし、このエコー信号のレベルから位置検出コイル30に受電コイル51が接近しているかどうかを判定する。   The position detection controller 14 of FIG. 6 connects the plurality of position detection coils 30 in order with the switching circuit 34 controlled by the identification circuit 33 and connects to the receiving circuit 32. The detection signal generation circuit 31 is connected to the output side of the switching circuit 34 and outputs a position detection signal to the position detection coil 30. The level of the position detection signal output from the detection signal generation circuit 31 to the position detection coil 30 is extremely higher than the echo signal from the power receiving coil 51. The receiving circuit 32 has a limiter circuit 35 made of a diode connected to the input side. The limiter circuit 35 limits the signal level of the position detection signal input from the detection signal generation circuit 31 to the reception circuit 32 and inputs the position detection signal to the reception circuit 32. An echo signal having a low signal level is input to the receiving circuit 32 without being limited. The receiving circuit 32 amplifies and outputs both the position detection signal and the echo signal. The echo signal output from the receiving circuit 32 is a signal delayed from the position detection signal by a predetermined timing, for example, several μsec to several hundred μsec. Since the delay time that the echo signal is delayed from the position detection signal is a fixed time, the signal after a predetermined delay time from the position detection signal is used as an echo signal, and the receiving coil 51 is connected to the position detection coil 30 from the level of this echo signal. Determine if you are approaching.

受信回路32は、位置検出コイル30から入力されるエコー信号を増幅して出力するアンプである。受信回路32は、位置検出信号とエコー信号を出力する。識別回路33は、受信回路32から入力される位置検出信号とエコー信号から位置検出コイル30に受電コイル51が接近してセットされるかどうかを判定する。識別回路33は、受信回路32から入力される信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ36を備えている。このA/Dコンバータ36から出力されるデジタル信号を演算してエコー信号を検出する。識別回路33は、位置検出信号から特定の遅延時間の後に入力される信号をエコー信号として検出し、さらにエコー信号のレベルから受電コイル51が位置検出コイル30に接近しているかどうかを判定する。   The reception circuit 32 is an amplifier that amplifies and outputs an echo signal input from the position detection coil 30. The receiving circuit 32 outputs a position detection signal and an echo signal. The identification circuit 33 determines whether or not the power reception coil 51 is set close to the position detection coil 30 from the position detection signal and the echo signal input from the reception circuit 32. The identification circuit 33 includes an A / D converter 36 that converts a signal input from the reception circuit 32 into a digital signal. The digital signal output from the A / D converter 36 is calculated to detect an echo signal. The identification circuit 33 detects a signal input after a specific delay time from the position detection signal as an echo signal, and further determines whether the power receiving coil 51 is approaching the position detection coil 30 from the level of the echo signal.

識別回路33は、複数のX軸検出コイル30Aを順番に受信回路32に接続するように切換回路34を制御して、受電コイル51のX軸方向の位置を検出する。識別回路33は、各々のX軸検出コイル30Aを受信回路32に接続する毎に、受信回路32に接続しているX軸検出コイル30Aに位置検出信号を出力し、位置検出信号から特定の遅延時間の後に、エコー信号が検出されるかどうかで、このX軸検出コイル30Aに受電コイル51が接近しているかどうかを判定する。識別回路33は、全てのX軸検出コイル30Aを受信回路32に接続して、各々のX軸検出コイル30Aに受電コイル51が接近しているかどうかを判定する。受電コイル51がいずれかのX軸検出コイル30Aに接近していると、このX軸検出コイル30Aを受信回路32に接続する状態でエコー信号が検出される。したがって、識別回路33は、エコー信号を検出できるX軸検出コイル30Aから受電コイル51のX軸方向の位置を検出できる。受電コイル51が複数のX軸検出コイル30Aに跨って接近する状態では、複数のX軸検出コイル30Aからエコー信号が検出される。この状態において、識別回路33はもっとも強いエコー信号、すなわちレベルの大きいエコー信号が検出されるX軸検出コイル30Aにもっとも接近していると判定する。識別回路33は、Y軸検出コイル30Bも同じように制御して、受電コイル51のY軸方向の位置を検出する。   The identification circuit 33 detects the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction by controlling the switching circuit 34 so that the plurality of X-axis detection coils 30A are connected to the receiving circuit 32 in order. Each time the identification circuit 33 connects each X-axis detection coil 30A to the reception circuit 32, the identification circuit 33 outputs a position detection signal to the X-axis detection coil 30A connected to the reception circuit 32, and a specific delay from the position detection signal. It is determined whether or not the power receiving coil 51 is approaching the X-axis detection coil 30A based on whether or not an echo signal is detected after the time. The identification circuit 33 connects all the X-axis detection coils 30A to the reception circuit 32, and determines whether or not the power reception coils 51 are close to the respective X-axis detection coils 30A. When the power receiving coil 51 approaches one of the X axis detection coils 30 </ b> A, an echo signal is detected in a state where the X axis detection coil 30 </ b> A is connected to the reception circuit 32. Therefore, the identification circuit 33 can detect the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction from the X-axis detection coil 30A that can detect an echo signal. In a state in which the power receiving coil 51 approaches across the plurality of X-axis detection coils 30A, echo signals are detected from the plurality of X-axis detection coils 30A. In this state, the identification circuit 33 determines that it is closest to the X-axis detection coil 30A from which the strongest echo signal, that is, the echo signal having a high level is detected. The identification circuit 33 similarly controls the Y-axis detection coil 30B to detect the position of the power receiving coil 51 in the Y-axis direction.

識別回路33は、検出するX軸方向とY軸方向の位置から移動機構13を制御して、送電コイル11を受電コイル51に接近する位置に移動させる。識別回路33は、移動機構13のX軸サーボモータ22Aを制御して、送電コイル11を受電コイル51のX軸方向の位置に移動させる。また、移動機構13のY軸サーボモータ22Bを制御して、送電コイル11を受電コイル51のY軸方向の位置に移動させる。   The identification circuit 33 controls the moving mechanism 13 from the detected X-axis direction and Y-axis direction positions to move the power transmission coil 11 to a position approaching the power reception coil 51. The identification circuit 33 controls the X-axis servomotor 22 </ b> A of the moving mechanism 13 to move the power transmission coil 11 to the position of the power reception coil 51 in the X-axis direction. Further, the Y-axis servomotor 22B of the moving mechanism 13 is controlled to move the power transmission coil 11 to the position of the power reception coil 51 in the Y-axis direction.

以上のようにして、第1の位置検出制御器14Aが送電コイル11を受電コイル51に接近する位置に移動させる。本実施の形態に係る充電台10は、第1の位置検出制御器14Aで送電コイル11を受電コイル51に接近した後、送電コイル11から受電コイル51に電力搬送して電池パック52を充電することができる。ただ、充電台は、さらに送電コイルの位置を正確に制御して受電コイルに接近させた後、電力搬送して電池パックを充電することもできる。送電コイル11は、第2の位置検出制御器14Bでより正確に受電コイル51に接近される。   As described above, the first position detection controller 14 </ b> A moves the power transmission coil 11 to a position approaching the power reception coil 51. The charging stand 10 according to the present embodiment charges the battery pack 52 by transferring power from the power transmission coil 11 to the power receiving coil 51 after the power transmission coil 11 approaches the power receiving coil 51 by the first position detection controller 14A. be able to. However, the charging stand can further accurately control the position of the power transmission coil to approach the power receiving coil, and then carry power to charge the battery pack. The power transmission coil 11 is more accurately approached to the power reception coil 51 by the second position detection controller 14B.

第2の位置検出制御器14Bは、交流電源12を自励式の発振回路として、自励式の発振回路の発振周波数から送電コイル11の位置を正確に検出して移動機構13を制御する。第2の位置検出制御器14Bは、移動機構13のX軸サーボモータ22AとY軸サーボモータ22Bを制御して、送電コイル11をX軸方向とY軸方向に移動させて、交流電源12の発振周波数を検出する。自励式の発振回路の発振周波数は、送電コイル11が受電コイル51に最も接近する位置でもっとも高くなり、相対位置がずれるにしたがって発振周波数が低くなる。したがって、第2の位置検出制御器14Bは、移動機構13のX軸サーボモータ22Aを制御して送電コイル11をX軸方向に移動し、発振周波数が最も高くなる位置で停止する。また、Y軸サーボモータ22Bも同じように制御して送電コイル11をY軸方向に移動して、発振周波数が最も高くなる位置で停止する。第2の位置検出制御器14Bは、以上のようにして、送電コイル11を受電コイル51に最も接近する位置に移動できる。   The second position detection controller 14B controls the moving mechanism 13 by accurately detecting the position of the power transmission coil 11 from the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit using the AC power supply 12 as a self-excited oscillation circuit. The second position detection controller 14B controls the X-axis servo motor 22A and the Y-axis servo motor 22B of the moving mechanism 13 to move the power transmission coil 11 in the X-axis direction and the Y-axis direction. Detect the oscillation frequency. The oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit is highest at the position where the power transmission coil 11 is closest to the power reception coil 51, and the oscillation frequency is lowered as the relative position is shifted. Therefore, the second position detection controller 14B controls the X-axis servomotor 22A of the moving mechanism 13 to move the power transmission coil 11 in the X-axis direction, and stops at the position where the oscillation frequency becomes the highest. The Y-axis servo motor 22B is similarly controlled to move the power transmission coil 11 in the Y-axis direction and stop at the position where the oscillation frequency becomes the highest. The second position detection controller 14B can move the power transmission coil 11 to the position closest to the power reception coil 51 as described above.

充電台10は、位置検出制御器14、44で移動機構13を制御して送電コイル11を受電コイル51に接近させた状態で、交流電源12で送電コイル11に交流電力を供給する。送電コイル11の交流電力は受電コイル51に電力搬送されて、電池セル58の充電に使用される。図7に示す位置検出制御器14は、電池駆動機器50から搬送される電池情報を検出する検出回路17を内蔵している。検出回路17は、電池駆動機器50から伝送される電池情報に基づいて、電池セル58を充電する電圧や電流をコントロールして電池セル58を充電する。電池セル58の満充電は、電池駆動機器50から電池情報として伝送される。したがって、検出回路17は、電池駆動機器50から伝送される電池情報で電池セル58の満充電を検出して送電コイル11への交流電力の供給を停止して充電を終了する。   The charging stand 10 supplies AC power to the power transmission coil 11 with the AC power supply 12 in a state in which the position detection controllers 14 and 44 control the moving mechanism 13 to bring the power transmission coil 11 closer to the power reception coil 51. The AC power of the power transmission coil 11 is transferred to the power reception coil 51 and used to charge the battery cell 58. The position detection controller 14 shown in FIG. 7 incorporates a detection circuit 17 that detects battery information conveyed from the battery drive device 50. The detection circuit 17 charges the battery cell 58 by controlling the voltage and current for charging the battery cell 58 based on the battery information transmitted from the battery drive device 50. The full charge of the battery cell 58 is transmitted from the battery driving device 50 as battery information. Therefore, the detection circuit 17 detects the full charge of the battery cell 58 from the battery information transmitted from the battery drive device 50, stops the supply of AC power to the power transmission coil 11, and ends the charging.

複数の電池駆動機器50や電池パック52を載せることができる上面プレート21の充電台10は、これらの電池パック52単体又は電池駆動機器50に装着された電池パック52を順番に切り換えて満充電する。この充電台10は、図1に示すように、最初にいずれかの電池パック52の受電コイル51の位置を検出して、この受電コイル51に送電コイル11を接近させて、この電池パック52を満充電する。この電池パック52が満充電されて、この電池駆動機器50から搬送される満充電信号を検出回路17が受信すると、位置検出制御器14は、この電池駆動機器50とは別の位置にセットされる第2の電池駆動機器50Bの受電コイル51の位置を検出し、移動機構13を制御して送電コイル11を第2の電池駆動機器50Bの受電コイル51に接近させる。この状態で、第2の電池パック52に電力搬送して、この電池パック52を満充電する。さらに、電池パック52が満充電されて、第2の電池駆動機器50Bから搬送される満充電信号を検出回路17が受信すると、位置検出制御器14が、さらに第3の電池パック52の受電コイル51を検出して、移動機構13を制御して第3の電池駆動機器50Cの受電コイル51に送電コイル11を接近させて、この電池パック52を満充電する。以上のように、複数の電池駆動機器50が上面プレート21にセットされると、次々と電池駆動機器50を切り換えて電池パック52を満充電する。この充電台10は、満充電された電池パック52の位置を記憶して、満充電された電池パック52を充電しない。上面プレート21の上にセットされる全ての電池パック52を満充電したことを検出すると、充電台10は、交流電源12の動作を停止して電池パック52の充電を停止する。   The charging stand 10 of the upper surface plate 21 on which a plurality of battery driving devices 50 and battery packs 52 can be placed switches the battery packs 52 alone or the battery packs 52 attached to the battery driving devices 50 in order to fully charge them. . As shown in FIG. 1, the charging stand 10 first detects the position of the power receiving coil 51 of one of the battery packs 52, brings the power transmitting coil 11 close to the power receiving coil 51, and moves the battery pack 52. Fully charge. When the battery pack 52 is fully charged and the detection circuit 17 receives a full charge signal conveyed from the battery drive device 50, the position detection controller 14 is set at a position different from the battery drive device 50. The position of the power receiving coil 51 of the second battery-driven device 50B is detected, and the moving mechanism 13 is controlled to bring the power transmitting coil 11 closer to the power receiving coil 51 of the second battery-driven device 50B. In this state, power is transferred to the second battery pack 52 and the battery pack 52 is fully charged. Further, when the battery pack 52 is fully charged and the detection circuit 17 receives the full charge signal conveyed from the second battery driving device 50B, the position detection controller 14 further receives the receiving coil of the third battery pack 52. 51 is detected, the moving mechanism 13 is controlled, the power transmission coil 11 is brought close to the power reception coil 51 of the third battery-driven device 50C, and the battery pack 52 is fully charged. As described above, when a plurality of battery drive devices 50 are set on the upper surface plate 21, the battery drive devices 50 are switched one after another to fully charge the battery pack 52. The charging stand 10 stores the position of the fully charged battery pack 52 and does not charge the fully charged battery pack 52. When it is detected that all the battery packs 52 set on the upper surface plate 21 are fully charged, the charging stand 10 stops the operation of the AC power supply 12 and stops the charging of the battery pack 52.

ここで、上記及び以下の実施例では、電池パック52が満充電されると充電を停止しているが、電池パック52が所定容量となったときを満充電として充電を停止してもよい。   Here, in the embodiments described above and below, charging is stopped when the battery pack 52 is fully charged. However, charging may be stopped when the battery pack 52 reaches a predetermined capacity.

以上のように、複数の電池パック52を満充電する充電台10は、電池パック52が満充電されると、次の電池駆動機器50の受電コイル51の位置に送電コイル11を移動して、満充電されていない次の電池パック52を充電して満充電するようにして、複数の電池パック52を満充電できる。さらに、複数の電池駆動機器50を充電する充電台10は、充電している電池パック52が満充電されない状態で、別の電池駆動機器50の受電コイル51の位置に送電コイル11を移動し、この動作を繰り返して、すなわち、充電する電池駆動機器50を交互に切り換えて各々の電池パック52を満充電することができる。この充電台10は、例えば、充電している電池駆動機器50から搬送される電池電圧、残容量、電池温度等の電池情報を検出回路17で検出し、検出する電池情報で充電する電池駆動機器50を切り換える。また、以上の充電台は、設定時間が経過すると、送電コイルの位置を別の電池駆動機器の受電コイルの位置に移動して、充電する電池駆動機器を切り換えることもできる。電池の電圧で充電している電池駆動機器を切り換える充電台は、電池の電圧があらかじめ設定している電圧まで上昇し、あるいは充電している電池の電圧上昇が設定値になると、充電する電池駆動機器を切り換える。また、電池の残容量を検出して充電する電池駆動機器を切り換える充電台は、充電している電池の残容量が設定値となり、あるいは残容量の変化が設定値になると、充電する電池駆動機器を切り換える。また、電池の温度を検出して充電する電池駆動機器を切り換える充電台は、充電している電池の温度が設定温度まで上昇すると、充電する電池駆動機器を切り換える。さらに、設定時間が経過すると充電する電池駆動機器を切り換える充電台は、タイマを内蔵しており、タイマがタイムアップすると充電する電池駆動機器を切り換える。さらに、充電台は、電池の電圧と残容量と温度と時間の全ての電池情報から、充電している電池駆動機器を切り換えることもできる。   As described above, when the battery pack 52 is fully charged, the charging stand 10 that fully charges the plurality of battery packs 52 moves the power transmission coil 11 to the position of the power reception coil 51 of the next battery driving device 50, The plurality of battery packs 52 can be fully charged by charging the next battery pack 52 that is not fully charged to be fully charged. Furthermore, the charging stand 10 that charges the plurality of battery-driven devices 50 moves the power transmission coil 11 to the position of the power receiving coil 51 of another battery-driven device 50 in a state where the charged battery pack 52 is not fully charged. By repeating this operation, that is, by alternately switching the battery drive devices 50 to be charged, each battery pack 52 can be fully charged. For example, the charging stand 10 detects battery information such as battery voltage, remaining capacity, and battery temperature conveyed from the battery driving device 50 being charged by the detection circuit 17 and charges the battery driving device with the detected battery information. Switch 50. In addition, when the set time elapses, the charging stand described above can move the position of the power transmission coil to the position of the power receiving coil of another battery-driven device and switch the battery-driven device to be charged. The charging stand that switches the battery-powered equipment that is charged with the battery voltage is battery-driven to charge when the battery voltage rises to a preset voltage or when the charging battery voltage rises to the set value. Switch devices. In addition, the charging stand for detecting the remaining capacity of the battery and switching the battery-driven device to be charged is a battery-driven device that is charged when the remaining capacity of the battery being charged becomes a set value or when the remaining capacity changes to a set value. Switch. Further, the charging stand that detects the temperature of the battery and switches the battery-driven device to be charged switches the battery-driven device to be charged when the temperature of the battery being charged rises to a set temperature. Furthermore, the charging stand that switches the battery-driven device to be charged when the set time has elapsed has a built-in timer, and switches the battery-driven device to be charged when the timer expires. Furthermore, the charging stand can also switch the battery-operated device that is charging from all battery information of battery voltage, remaining capacity, temperature, and time.

以上の充電台10は、電池パック52が満充電される前に、次の電池パック52を充電し、この工程を繰り返して電池パック52を充電するので、送電コイル11から受電コイル51に供給する送電電力を大きくして、複数の電池駆動機器50をより短い時間で満充電できる。それは、ひとつの電池パック52の充電時間を短くすることで、電池パック52の充電電流を大きくできるからである。送電コイル11を受電コイル51に接近して電力搬送する無接点の充電台は、漏れ磁束によって受電コイルや電池の発熱を避けることができず、このことによって送電電力に制限を受ける。ところが、充電する電池駆動機器50を切り換えながら充電することで、受電コイル51や電池パック52の発熱を防止しながら送電電力を大きくして、すなわち電池パック52の充電電流を大きくして速やかに満充電できる。充電を停止する状態で受電コイル51や電池パック52が冷却されるからである。したがって、電池パック52が満充電されない状態で充電する電池駆動機器50を切り換える充電台10は、受電コイル51や電池パック52の発熱を少なくしながら、速やかに満充電できる特徴がある。   The above charging stand 10 charges the next battery pack 52 before the battery pack 52 is fully charged, and repeats this process to charge the battery pack 52, so that the power is supplied from the power transmission coil 11 to the power reception coil 51. By increasing the transmission power, the plurality of battery-powered devices 50 can be fully charged in a shorter time. This is because the charging current of the battery pack 52 can be increased by shortening the charging time of one battery pack 52. The contactless charging stand that conveys power by bringing the power transmission coil 11 close to the power reception coil 51 cannot avoid heat generation of the power reception coil or the battery due to the leakage magnetic flux, and is thus limited by the transmission power. However, by charging while switching the battery-driven device 50 to be charged, the transmitted power is increased while preventing the heat generation of the power receiving coil 51 and the battery pack 52, that is, the charging current of the battery pack 52 is increased, so that it is quickly filled. Can be charged. This is because the power receiving coil 51 and the battery pack 52 are cooled while charging is stopped. Therefore, the charging stand 10 for switching the battery driving device 50 to be charged in a state where the battery pack 52 is not fully charged is characterized in that it can be fully charged quickly while reducing the heat generation of the power receiving coil 51 and the battery pack 52.

この充電台10は、例えば、図1に示すように、上面プレート21に3個の電池駆動機器50がセットされる状態では、以下のようにして各々の電池パック52を満充電する。
(1)最初に、いずれかの電池駆動機器50の受電コイル51の位置を検出して、この受電コイル51に送電コイル11を接近させて、この第1の電池駆動機器50Aの電池パック52を充電する。
(2)位置検出制御器14は、充電している第1の電池駆動機器50Aから搬送される電池電圧、残容量、電池温度等の電池情報から、第1の電池駆動機器50Aの電池パック52の充電を中断し、第1の電池駆動機器50Aとは別の位置にセットされる第2の電池駆動機器50Bの受電コイル51の位置を検出し、移動機構13を制御して送電コイル11を第2の電池駆動機器50Bの受電コイル51に接近させる。この状態で、第2の電池駆動機器50Bの電池パック52に電力搬送して、この電池パック52を充電する。
(3)さらに、位置検出制御器14は、充電している第2の電池駆動機器50Bから搬送される電池情報から、第2の電池駆動機器50Bの電池パック52の充電を中断し、さらに別の位置にセットされる第3の電池駆動機器50Cの受電コイル51の位置を検出して、移動機構13を制御して送電コイル11を第3の電池駆動機器50Cの受電コイル51に接近させて、第3の電池駆動機器50Cの電池パック52を充電する。
(4)その後、位置検出制御器14は、第3の電池駆動機器50Cから搬送される電池情報から、第3の電池駆動機器50Cの電池パック52の充電を中断し、送電コイル51を第1の電池駆動機器50Aの受電コイル51に位置に移動して、第1の電池駆動機器50Aの電池パック52を充電する。
(5)以上のように、第1の電池駆動機器50A、第2の電池駆動機器50B、第3の電池駆動機器50Cを繰り返し充電して、内蔵する電池パック52を満充電する。
For example, as shown in FIG. 1, the charging stand 10 fully charges each battery pack 52 as follows in a state in which three battery driving devices 50 are set on the upper surface plate 21.
(1) First, the position of the power receiving coil 51 of any one of the battery driven devices 50 is detected, the power transmitting coil 11 is brought close to the power receiving coil 51, and the battery pack 52 of the first battery driven device 50A is installed. Charge.
(2) The position detection controller 14 determines the battery pack 52 of the first battery-driven device 50A from the battery information such as the battery voltage, remaining capacity, and battery temperature conveyed from the charged first battery-driven device 50A. Is detected, the position of the power receiving coil 51 of the second battery-driven device 50B set at a position different from the first battery-driven device 50A is detected, and the power transmission coil 11 is controlled by controlling the moving mechanism 13. It is made to approach the power receiving coil 51 of the second battery-driven device 50B. In this state, power is transferred to the battery pack 52 of the second battery-driven device 50B, and the battery pack 52 is charged.
(3) Furthermore, the position detection controller 14 interrupts the charging of the battery pack 52 of the second battery-driven device 50B from the battery information conveyed from the second battery-driven device 50B that is being charged. The position of the power receiving coil 51 of the third battery-driven device 50C set at the position is detected, and the moving mechanism 13 is controlled to bring the power transmitting coil 11 closer to the power receiving coil 51 of the third battery-driven device 50C. The battery pack 52 of the third battery driving device 50C is charged.
(4) Thereafter, the position detection controller 14 interrupts the charging of the battery pack 52 of the third battery-driven device 50C from the battery information conveyed from the third battery-driven device 50C, and causes the power transmission coil 51 to move to the first. The battery pack 52 of the first battery drive device 50A is charged by moving to the position of the power receiving coil 51 of the battery drive device 50A.
(5) As described above, the first battery drive device 50A, the second battery drive device 50B, and the third battery drive device 50C are repeatedly charged to fully charge the built-in battery pack 52.

充電する電池駆動機器50を切り換えながら電池パック52を充電する工程で、いずれかの電池パック52が満充電されると、満充電された電池パック52を内蔵する電池駆動機器50の充電をキャンセルして、次々と電池パック52を満充電する。上面プレート21の上にセットされる全ての電池パック52を満充電したことを検出すると、充電台10は、交流電源12の動作を停止して電池パック52の充電を終了する。   In the process of charging the battery pack 52 while switching the battery drive device 50 to be charged, if any of the battery packs 52 is fully charged, the charging of the battery drive device 50 containing the fully charged battery pack 52 is canceled. Then, the battery pack 52 is fully charged one after another. When it is detected that all the battery packs 52 set on the upper surface plate 21 are fully charged, the charging stand 10 stops the operation of the AC power supply 12 and ends the charging of the battery pack 52.

なお、上述の例では、充電台に内蔵した送電コイルを移動式とした例を説明したが、この例に限られるものでなく、例えば電池駆動機器を設置する位置を、磁石などを用いて誘導する構成や、載置位置を案内するためのガイド部材などで機械的に規定する構成にも適用できることは言うまでもない。   In the above example, an example in which the power transmission coil built in the charging stand is movable has been described. However, the present invention is not limited to this example. For example, the position where the battery drive device is installed is guided using a magnet or the like. Needless to say, the present invention can also be applied to a structure that is mechanically defined by a guide member or the like for guiding the placement position.

本発明に係る電池パック、電池駆動機器、充電台及び電池パックの充電方法は、携帯電話や携帯音楽プレーヤ等の充電の他、アシスト自転車や電気自動車の充電等にも好適に利用できる。   The battery pack, the battery driving device, the charging stand, and the charging method for the battery pack according to the present invention can be suitably used not only for charging a mobile phone or a portable music player, but also for assist bicycles and electric vehicles.

10…充電台
11…送電コイル
12…交流電源
13…移動機構
14…位置検出制御器;14A…第1の位置検出制御器;14B…第2の位置検出制御器
15…コア;15A…円柱部;15B…円筒部
16…リード線
17…検出回路
18…直流電源
19…発光ダイオード
20…ケース
21…上面プレート
22…サーボモータ;22A…X軸サーボモータ;22B…Y軸サーボモータ;
23…ネジ棒;23A…X軸ネジ棒;23B…Y軸ネジ棒
24…ナット材;24A…X軸ナット材;24B…Y軸ナット材
25…ベルト
26…ガイドロッド
27…ガイド部
30…位置検出コイル;30A…X軸検出コイル;30B…Y軸検出コイル
31…検出信号発生回路
32…受信回路
33…識別回路
34…切換回路
35…リミッタ回路
36…A/Dコンバータ
50…電池駆動機器;50A…第1の電池駆動機器;50B…第2の電池駆動機器
50C…第3の電池駆動機器
51…受電コイル
52…電池パック
53…整流回路;53B…ダイオードブリッジ
54…充電制御回路
55…直列コンデンサ
56…プルアップ抵抗
57…並列共振回路
58…電池セル
59…電池情報検出回路
60…電池保護回路
61…変調回路
62…負荷回路
63…インピーダンス変調用コンデンサ
65…パック制御回路
66…温度センサ
67A…パック側接続端子;67B…機器側接続端子
68A…パック側電力端子;68B…機器側電力端子
69A…パック側温度端子;69B…機器側温度端子
70A…パック側装着情報端子;70B…機器側装着情報端子
71A…パック側グランド端子;71B…機器側グランド端子
74…スイッチング素子;74X…ペアースイッチング素子;74a…ペアーFET
74b…ペアーFET
d1…送電コイルと受電コイルとの距離;d2…電池蓋を含めた送電コイルと受電コイルとの距離;d3…電池蓋の厚み
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Charging stand 11 ... Power transmission coil 12 ... AC power supply 13 ... Moving mechanism 14 ... Position detection controller; 14A ... First position detection controller; 14B ... Second position detection controller 15 ... Core; 15B ... cylindrical portion 16 ... lead wire 17 ... detection circuit 18 ... DC power supply 19 ... light emitting diode 20 ... case 21 ... top plate 22 ... servo motor; 22A ... X-axis servo motor; 22B ... Y-axis servo motor;
23 ... Screw rod; 23A ... X-axis screw rod; 23B ... Y-axis screw rod 24 ... Nut material; 24A ... X-axis nut material; 24B ... Y-axis nut material 25 ... Belt 26 ... Guide rod 27 ... Guide portion 30 ... Position Detection coil; 30A ... X-axis detection coil; 30B ... Y-axis detection coil 31 ... Detection signal generation circuit 32 ... Reception circuit 33 ... Identification circuit 34 ... Switching circuit 35 ... Limiter circuit 36 ... A / D converter 50 ... Battery drive device; 50A ... first battery drive device; 50B ... second battery drive device 50C ... third battery drive device 51 ... receiving coil 52 ... battery pack 53 ... rectifier circuit; 53B ... diode bridge 54 ... charge control circuit 55 ... series Capacitor 56 ... Pull-up resistor 57 ... Parallel resonance circuit 58 ... Battery cell 59 ... Battery information detection circuit 60 ... Battery protection circuit 61 ... Modulation circuit 62 ... Load circuit 63 ... A Capacitor for impedance modulation 65 ... Pack control circuit 66 ... Temperature sensor 67A ... Pack side connection terminal; 67B ... Equipment side connection terminal 68A ... Pack side power terminal; 68B ... Equipment side power terminal 69A ... Pack side temperature terminal; 69B ... Equipment side Temperature terminal 70A ... pack side mounting information terminal; 70B ... device side mounting information terminal 71A ... pack side ground terminal; 71B ... device side ground terminal 74 ... switching element; 74X ... pair switching element; 74a ... pair FET
74b ... Pair FET
d1 ... distance between the power transmission coil and the power reception coil; d2 ... distance between the power transmission coil including the battery cover and the power reception coil; d3 ... thickness of the battery cover

Claims (12)

電池駆動機器(50)に装着されて、駆動電力を供給するための電池パックであって、
該電池パック(52)は、単体で、又は該電池駆動機器(50)に装着された状態で、充電台(10)に載置して、該充電台(10)の送電コイル(11)と電磁結合して無接点で充電可能であり、
該電池パック(52)はさらに、
充電可能な電池セル(58)と、
該充電台(10)の送電コイル(11)と電磁結合され、供給される充電電力を受電するための受電コイル(51)と、
前記受電コイル(51)で受電された電力でもって、前記電池セル(58)の充電を制御するパック制御回路と、
該電池パック(52)が単品であるか、前記電池駆動機器(50)に装着された状態であるかを識別する識別手段と、
を備え、
前記識別手段の識別結果に基づき、充電台(10)に対して電池パック(52)が単体もしくは電池駆動機器(50)に装着された状態かを示す装着情報を、前記受電コイル(51)から送電コイル(11)側に送信することを特徴とする電池パック。
A battery pack attached to the battery-driven device (50) for supplying driving power,
The battery pack (52) is mounted on the charging stand (10) alone or in a state of being attached to the battery drive device (50), and the power transmission coil (11) of the charging stand (10). It can be charged without contact by electromagnetic coupling,
The battery pack (52) further includes
Rechargeable battery cell (58);
A power receiving coil (51) that is electromagnetically coupled to the power transmission coil (11) of the charging stand (10) and receives the supplied charging power;
A pack control circuit that controls charging of the battery cell (58) with the power received by the power receiving coil (51);
Or the battery pack (52) is separately, identifying means for identifying a whether a state of being mounted on the battery-driven device (50),
With
Based on the identification result of the identification means, the mounting information indicating whether the battery pack (52) is mounted on the charging stand (10) alone or in the battery drive device (50), from the power receiving coil (51) A battery pack characterized by transmitting to the power transmission coil (11) side.
請求項1に記載の電池パックであって、
前記識別手段として、該電池駆動機器(50)と電気的に接続するためのパック側接続端子(67A)が、電池パック(52)が単体か電池駆動機器(50)に装着された状態かの種別を示す装着情報を生成するためのパック側装着情報端子(70A)を含んでなることを特徴とする電池パック。
The battery pack according to claim 1,
As the identification means, the pack side connection terminal (67A) for electrical connection with the battery drive device (50) is whether the battery pack (52) is a single unit or mounted on the battery drive device (50). A battery pack comprising a pack side mounting information terminal (70A) for generating mounting information indicating a type.
請求項2に記載の電池パックであって、
前記パック側装着情報端子(70A)が、電池パック(52)を電池駆動機器(50)に接続した際にショートされるショートピンであることを特徴とする電池パック。
The battery pack according to claim 2,
The battery pack, wherein the pack side mounting information terminal (70A) is a short pin that is short-circuited when the battery pack (52) is connected to the battery drive device (50).
請求項2に記載の電池パックであって、
前記パック側装着情報端子(70A)が、電池パック(52)の温度情報を電圧で電池駆動機器(50)側に伝達するパック側温度端子(69A)であり、前記パック側温度端子(69A)に電圧が印加されていない場合は電池パック単体、前記パック側温度端子(69A)に電圧が印加されている場合は電池駆動機器装着状態と判定することを特徴とする電池パック。
The battery pack according to claim 2,
The pack side mounting information terminal (70A) is a pack side temperature terminal (69A) that transmits temperature information of the battery pack (52) to the battery driving device (50) side by voltage, and the pack side temperature terminal (69A) When no voltage is applied to the battery pack, the battery pack is determined as a single unit, and when a voltage is applied to the pack-side temperature terminal (69A), it is determined that the battery driving device is mounted.
請求項1から4のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記受電コイル(51)で、装着情報を充電台(10)の送電コイル(11)に送出するタイミングが、充電開始前であることを特徴とする電池パック。
The battery pack according to any one of claims 1 to 4,
The battery pack, wherein the receiving coil (51) sends the mounting information to the power transmission coil (11) of the charging stand (10) before the start of charging.
請求項1から5のいずれか一に記載の電池パックであって、さらに、
該電池パック(52)の装着情報に基づいて、前記受電コイル(51)のインピーダンスを変化させる変調回路(61)を備えていることを特徴とする電池パック。
The battery pack according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
A battery pack comprising a modulation circuit (61) for changing the impedance of the power receiving coil (51) based on mounting information of the battery pack (52).
請求項6に記載の電池パックであって、
前記変調回路で充電台(10)側に伝送する情報として、装着情報に加え、該電池パック(52)の電圧と、充電電流と、該電池パック(52)の温度と、シリアル番号と、該電池パック(52)の充電電流を規定する許容充電電流と、該電池パック(52)の充電を許容する許容温度のいずれかの電池情報を含むことを特徴とする電池パック。
The battery pack according to claim 6,
As information transmitted to the charging base (10) side by the modulation circuit, in addition to mounting information, the voltage of the battery pack (52), the charging current, the temperature of the battery pack (52), the serial number, and the A battery pack comprising battery information of an allowable charging current that defines a charging current of the battery pack (52) and an allowable temperature that permits charging of the battery pack (52).
電池パック(52)を装着すると共に、該電池パック(52)から駆動電力の供給を受けて駆動される電池駆動機器(50)であって、
該電池パック(52)と装着するための機器側接続端子(67B)として、
該電池パック(52)の電力を受け取る機器側電力端子(68B)と、
該電池パック(52)が、単体か、電池駆動機器(50)に装着された状態かの種別を示す装着情報を生成するための機器側装着情報端子(70B)と、
を備えており、
該電池パック(52)は、単体で、又は該電池駆動機器(50)に装着された状態で、充電台(10)に載置して、該充電台(10)の送電コイル(11)と、該電池パック(52)に内蔵された受電コイル(51)とを電磁結合して無接点で充電可能であり、
さらに前記機器側装着情報端子(70B)で生成された装着情報を、該受電コイル(51)から送電コイル(11)に送信することで、該充電台(10)は該装着情報に基づいて充電パラメータを設定し、送電コイル(11)から受電コイル(51)に電力供給可能としてなることを特徴とする電池駆動機器。
A battery-driven device (50) that is mounted with a battery pack (52) and is driven by the supply of driving power from the battery pack (52),
As the device side connection terminal (67B) for mounting with the battery pack (52),
A device side power terminal (68B) for receiving the power of the battery pack (52);
A device-side mounting information terminal (70B) for generating mounting information indicating the type of whether the battery pack (52) is a single unit or is mounted on the battery-driven device (50),
With
The battery pack (52) is mounted on the charging stand (10) alone or in a state of being attached to the battery drive device (50), and the power transmission coil (11) of the charging stand (10). The battery pack (52) can be charged in a contactless manner by electromagnetically coupling the power receiving coil (51) incorporated in the battery pack (52),
Further, the charging stand (10) is charged based on the mounting information by transmitting the mounting information generated at the device-side mounting information terminal (70B) from the power receiving coil (51) to the power transmitting coil (11). A battery-driven device characterized in that a parameter can be set so that power can be supplied from the power transmission coil (11) to the power reception coil (51).
請求項8に記載の電池駆動機器であって、
前記機器側装着情報端子(70B)が、該電池パック(52)の温度情報を取得するための機器側温度端子(69B)と兼用しており、
前記機器側温度端子(69B)に温度情報が付加されていない場合は、電池パック(52)単体と判定し、
前記機器側温度端子(69B)に温度情報が付加されている場合は、電池駆動機器装着状態と判定し、
該判定結果に基づいて該電池パック(52)が該充電台(10)に装着情報を送信し、該充電台(10)が該装着情報に基づいた充電パラメータにて該電池パック(52)を充電することを特徴とする電池駆動機器。
The battery-powered device according to claim 8,
The device side mounting information terminal (70B) is also used as a device side temperature terminal (69B) for acquiring temperature information of the battery pack (52),
When temperature information is not added to the device side temperature terminal (69B), it is determined that the battery pack (52) alone,
When temperature information is added to the device-side temperature terminal (69B), it is determined that the battery-powered device is mounted,
Based on the determination result, the battery pack (52) transmits mounting information to the charging base (10), and the charging base (10) sets the battery pack (52) with charging parameters based on the mounting information. A battery-powered device that is charged.
電池駆動機器(50)に装着されて、駆動電力を供給する電池パック(52)を充電するための充電台であって、
電池パック(52)もしくは該電池パック(52)を装着した電池駆動機器(50)を載置するためのケース(20)と、
前記ケース(20)の内部に配置され、該電池パック(52)に内蔵された受電コイル(51)と電磁結合して送電するための送電コイル(11)と、
前記送電コイル(11)で送電する電力の充電条件を規定する充電パラメータを設定する充電制御回路(54)と、
前記送電コイル(11)から該電池パック(52)の受電コイル(51)への電力の送電効率の低下に基づいて、前記ケース(20)上に充電対象でない異物が載置されたことを検出する異物検出手段と、
を備えており、
該電池パック(52)が、電池パック単体か、電池駆動機器(50)に装着された状態かを示す装着情報を受電コイル(51)から送電コイル(11)側に送出されたことを受けて、該装着情報に基づいて前記充電制御回路(54)が充電パラメータを設定し、該設定に基づいて前記送電コイル(11)から該電池パック(52)の受電コイル(51)側に送電するよう構成してなることを特徴とする充電台。
A charging stand for charging a battery pack (52) that is mounted on a battery-driven device (50) and supplies driving power,
A case (20) for placing a battery pack (52) or a battery-operated device (50) equipped with the battery pack (52);
A power transmission coil (11) disposed inside the case (20) and electromagnetically coupled to a power reception coil (51) built in the battery pack (52);
A charging control circuit (54) for setting a charging parameter that defines a charging condition of power transmitted by the power transmission coil (11);
Based on a decrease in power transmission efficiency of power from the power transmission coil (11) to the power receiving coil (51) of the battery pack (52), it is detected that a foreign object not to be charged is placed on the case (20). Foreign object detection means for
With
In response to the battery pack (52) being sent from the power receiving coil (51) to the power transmission coil (11) side, the mounting information indicating whether the battery pack is a single battery pack or a state in which the battery driving device (50) is mounted. The charging control circuit (54) sets a charging parameter based on the mounting information, and transmits power from the power transmission coil (11) to the power receiving coil (51) side of the battery pack (52) based on the setting. A charging stand characterized by comprising.
請求項10に記載の充電台であって、
前記充電制御回路(54)が、充電パラメータを設定する際、装着情報が電池駆動機器装着状態である場合に、電池パック単体よりも周波数を高くしてなることを特徴とする充電台。
The charging stand according to claim 10,
The charging base, wherein the charging control circuit (54) sets a charging parameter and has a frequency higher than that of the battery pack alone when the mounting information indicates that the battery driving device is mounted.
電池駆動機器(50)に装着されて、駆動電力を供給するための電池パック(52)の充電方法であって、
前記電池パック(52)を、単体で、又は前記電池駆動機器(50)に装着された状態で、充電台(10)に載置する工程と、
前記電池パック(52)に含まれる、前記電池駆動機器(50)と接続されたパック側装着情報端子(70A)で取得された、前記電池パック(52)が単体であるか、電池駆動機器装着状態であるかの種別を示す装着情報を、前記電池パック(52)の受電コイル(51)から、前記充電台(10)の送電コイル(11)に対し、これら受電コイル(51)と送電コイル(11)とを電磁結合させて送信する工程と、
前記充電台(10)は、前記装着情報に基づいて充電パラメータを設定し、該充電パラメータの設定に従って前記送電コイル(11)から、前記電池パック(52)の受電コイル(51)に対し、送電を開始する工程と、
を含むことを特徴とする電池パックの充電方法。
A battery pack (52) charging method for supplying drive power, mounted on a battery drive device (50),
Placing the battery pack (52) alone or in a state mounted on the battery-driven device (50) on the charging stand (10);
The battery pack (52) included in the battery pack (52), acquired by the pack-side mounting information terminal (70A) connected to the battery-driven device (50), or the battery pack (52) is a single unit or mounted on the battery-driven device Mounting information indicating the type of the state is received from the power receiving coil (51) of the battery pack (52) to the power transmitting coil (11) of the charging stand (10), and these power receiving coil (51) and power transmitting coil (11) is electromagnetically coupled and transmitted,
The charging stand (10) sets charging parameters based on the mounting information, and transmits power from the power transmission coil (11) to the power receiving coil (51) of the battery pack (52) according to the setting of the charging parameters. Starting the process;
A method for charging a battery pack, comprising:
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