CN102082450A

CN102082450A - 电池内置设备与充电器

Info

Publication number: CN102082450A
Application number: CN2010105665003A
Authority: CN
Inventors: 寺尾恭三; 远矢正一
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2011-06-01
Also published as: US20110128714A1; JP2011114985A; US8519666B2

Abstract

本发明提供一种电池内置设备与充电器，由具备电源线圈(11)的充电器(10)、和内置感应线圈(51)的电池内置设备(50)构成。电池内置设备具备：整流电路(53)，其对感应线圈所感应的交流进行整流；充电电路(54)，其利用整流电路的输出对电池内置设备的内置电池(52)进行充电；短路电路(56)，其使感应线圈的两端短路；和控制电路(57)，其检测充电异常来控制短路电路的接通。在电池内置设备中，由控制电路检测出从充电器的电源线圈向感应线圈电力传输的动作状态中的充电异常之后，控制电路控制短路电路的接通状态，阻断从感应线圈向整流电路提供电力。减少整流电路的发热，可有效防止因整流电路所使用的整流元件的耐压异常引起的故障。

Description

电池内置设备与充电器

技术领域

本发明涉及一种组式电池或移动电话等的电池内置设备、以电磁感应作用向该电池内置设备传输电力来对电池内置设备的内置电池进行充电的充电器。

背景技术

已经开发了通过电磁感应作用从电源线圈向感应线圈传输电力来对内置电池进行充电的充电器(参照专利文献1)。

专利文献1记载了在充电器中内置以交流电源进行励磁的电源线圈并在组式电池中内置与电源线圈进行电磁耦合的感应线圈的结构。而且，组式电池还内置有对感应线圈所感应的交流进行整流并将其提供给电池来进行充电的电路。根据该结构，能够在充电器上放置组式电池并以非接触状态对组式电池的电池进行充电。

【专利文献1】JP特开平9-63655号公报

以上的充电系统利用整流电路对感应线圈所感应的交流进行整流之后转换为能够对电池进行充电的直流。整流电路使用二极管等整流元件的电桥电路。但是，在该电桥电路中，存在因整流元件引起发热的问题。特别是为了防止在异常的状态下使用而由耐压引起的破损，若作为整流元件而使用高耐压的元件，则导通状态的电压降变大而发热量变大。在通过电磁耦合作用传输电力来对电池内置设备的内置电池进行充电的充电系统中，充电时减小电池内置设备的温度上升很重要。这是因为发热会给电池或内置的电子设备等带来由热引起的不良影响。

减小整流元件的电压降，能够减少整流电路的发热。在作为整流元件而使用FET的同步整流电路中，可减小整流元件的电压降来减少发热。同步整流电路与感应线圈所感应的交流同步地对连接在电桥上的FET进行导通或截止控制，并且与二极管的电桥电路相同地对交流进行整流。由于作为整流元件的FET的导通电阻小，因此同步整流电路能够减少发热。这是因为作为整流元件的FET的导通电阻与电流平方之积成为电力损耗而发热。为了减小导通电阻，作为整流元件的FET等半导体元件必须降低耐压。但是，若减小整流元件的耐压，则在从电池切断整流输出的状态下，如果从电源线圈向感应线圈提供电力，那么存在感应线圈所感应的交流电压变高，并且超过整流元件的耐压而导致破坏的弊端。这是因为若感应线圈变得无负载，则电压会上升。该状态例如在充电器的控制发生故障而无法正常工作的状态下产生。即，在以下情况下产生：尽管内置电池已满充电，从电池内置设备向充电器传送了停止充电的信号，但是电源线圈处于激励状态时成为过充电，保护电路进行动作，并且电池成为开路状态。

发明内容

本发明是为了解决以上的弊端而开发的。本发明的重要的目的在于：提供一种减少整流电路的发热的同时能够有效防止用于整流电路的整流元件的耐压异常引起的故障的电池内置设备与充电器。

本发明的电池内置设备与充电器，由具备电源线圈11的充电器10、和内置与该电源线圈11进行电磁耦合的感应线圈51的电池内置设备50构成，根据从电源线圈11向感应线圈51电力传输的电力对电池内置设备50、70的内置电池52进行充电。电池内置设备50具备：整流电路53，其对感应线圈51所感应的交流进行整流；充电电路54，其利用该整流电路53的输出对电池内置设备50、70的内置电池52进行充电；短路电路56、76，其使感应线圈51的两端短路；和控制电路57，其检测充电异常来控制短路电路56、76的接通。在电池内置设备50、70中，由控制电路57检测出从充电器10的电源线圈11向感应线圈51电力传输的动作状态中的充电异常之后，控制电路57将短路电路56、76控制为接通状态，以阻断从感应线圈51向整流电路53提供电力。

以上的电池内置设备作为对感应线圈所感应的交流进行整流的整流电路中使用的整流元件而使用耐压低的元件，从而减小导通电阻，结果，能够减小电压降来减少发热，并且在充电异常的状态下，由短路电路使感应线圈短路来阻断从感应线圈向整流电路提供电力，因此可实现能够有效防止整流电路中使用的整流元件的电压破坏的特征。即，具有减少电池内置设备的发热的同时可确实地防止整流元件的耐压异常引起的故障的特征。

本发明的电池内置设备与充电器能够将整流电路53设为同步整流电路53X。

以上的电池内置设备将整流电路设为使用FET等半导体开关元件的同步整流电路，因此能够进一步减小整流元件的导通电阻来进一步减少发热。

在本发明的电池内置设备与充电器中，同步整流电路53X具备FET电桥电路60，能够将FET电桥电路60的FET兼用为短路电路76。

以上的电池内置设备在充电异常的状态下，将同步整流电路所具备的FET电桥电路的FET兼用为短路电路来阻断来自感应线圈的电力供给，因此无需设置专用的短路电路，能够使电路结构简单化并且可降低制造成本。

在本发明的电池内置设备与充电器中，短路电路56、76经由串联电容器55使感应线圈51的两端短路。

以上的电池内置设备经由串联电容器并利用短路电路使感应线圈的输出侧短路，因此在将短路电路设为接通的短路状态下，能够有效防止感应线圈的发热。

本发明的电池内置设备与充电器具备与感应线圈51串联连接而构成的PTC59，若向感应线圈51提供异常的电力，则PTC出现错误而阻断从感应线圈51向整流电路53、76提供电力。

以上的电池内置设备在向感应线圈提供了异常的交流电力的状态下，例如在电池内置设备被放置在电磁调理器(IH)中的状态下，PTC出现错误而实质上阻断感应线圈的电流。因此，在这样的状态下，停止内置电池的充电，并且还可防止向整流电路输入高电压的交流来防止整流电路的故障。并且，在从电磁调理器脱离的状态下，由于PTC恢复低电阻状态，因此能够以正常设置在充电器中的状态再次开始内置电池的充电。

附图说明

图1是本发明的一实施例的电池内置设备与充电器的立体图。

图2是表示图1所示的充电器的内部结构的示意立体图。

图3是表示图1所示的充电器的内部结构的水平剖视图。

图4是图3所示的充电器的垂直纵剖视图。

图5是图3所示的充电器的垂直横剖视图。

图6是表示充电器的位置检测控制器的一例的电路图。

图7是本发明的一实施例的电池内置设备与充电器的框图。

图8是图7所示的电池内置设备的电路图。

图9是表示电池内置设备的其他例的电路图。

图10是表示从由位置检测信号激励的感应线圈输出的回波信号的一例的图。

图11是表示对于电源线圈与感应线圈的相对位置偏离的振荡频率的变化的图。

图12是表示充电器的位置检测控制器的其他例的电路图。

图13是表示图12所示的位置检测控制器的位置检测线圈所感应出的回波信号的电平的图。

图中：10-充电器；11-电源线圈；12-交流电源；13-移动机构；14-位置检测控制器；14A-第一位置检测控制器；14B-第二位置检测控制器；15-磁芯；15A-圆柱部；15B-圆筒部；16-引线；17-满充电检测电路；20-壳体；21-上表面板；22-伺服电动机；22A-X轴伺服电动机；22B-Y轴伺服电动机；23-螺丝棒；23A-X轴螺丝棒；23B-Y轴螺丝棒；24-螺母部件；24A-X轴螺母部件；24B-Y轴螺母部件；25-传送带；26-导向棒；27-导向部；30-位置检测线圈；30A-X轴检测线圈；30B-Y轴检测线圈；31-检测信号产生电路；32-接收电路；33-识别电路；34-切换电路；35-限制电路；36-A/D转换器；43-识别电路；44-位置检测控制器；47-存储电路；50-电池内置设备；51-感应线圈；52-内置电池；53-整流电路；53X-同步整流电路；54-充电电路；55-串联电容器；56-短路电路；56A-短路开关；57-控制电路；58-电解电容器；59-PTC；60-FET电桥电路；61-整流元件；62-切换电路；63-FET；64-FET；65-FET；66-FET；67-温度传感器；70-电池内置设备；76-短路电路。

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的实施例。但是，以下所示的实施例例示了用于具体化本发明的技术构想的电池内置设备和充电器，本发明并不会使电池内置设备和充电器特定于以下所示的例中。而且，该说明书并非将技术方案所示的部件特定为实施例的部件。

图1至图7表示充电器10的示意构成图和原理图。如图1、图2以及图7所示，充电器10在充电器10上面放置了电池内置设备50，并且以磁感应作用对电池内置设备50的内置电池52进行充电。电池内置设备50中内置有与电源线圈11进行电磁耦合的感应线圈51。并且内置有由该感应线圈51所感应的电力进行充电的电池52。

图8表示电池内置设备50的电路图。该电池内置设备50具备：对感应线圈51所感应的交流进行整流的整流电路53；利用该整流电路53的输出对电池内置设备50的内置电池52进行充电的充电电路54；将感应线圈51的两端短路的短路电路56；检测充电异常来控制短路电路56的接通的控制电路57。

整流电路53对感应线圈51所感应的交流进行整流，并输出给充电电路54。图中的电池内置设备50在感应线圈51与整流电路53之间与串联电容器55相连，经由该串联电容器55向整流电路53输入感应线圈所感应的交流。串联电容器55与感应线圈51构成串联谐振电路，并有效地向整流电路53输入感应线圈51所感应的交流。因此，将串联电容器55的静电电容设定为接近由感应线圈51的电感所感应的交流的频率。并且，在图中的电池内置设备50中，在整流电路53的输出侧连接平滑化从整流电路53输出的脉冲的电解电容器58。

整流电路53具备对从感应线圈51输入的交流进行整流的整流元件61。图8所示的整流电路53是作为整流元件而使用FET的同步整流电路53X。将整流元件61作为FET等半导体开关元件的同步整流电路53X具有可减小整流元件的导通电阻来减少发热的优点。但是，作为整流元件，整流电路能够使用二极管，并且能够使用以后开发的所有半导体元件。

同步整流电路53X是已经在市场上销售的集成电路(IC)。同步整流电路53X与二极管的电桥电路相同，具备将作为四个整流元件61的FET63、64、65、66连接成电桥的FET电桥电路60、对构成该FET电桥电路60的FET63、64、65、66进行导通或截止控制的切换电路62。在图中的FET电桥电路60中，将两个P沟道FET63、64和两个N沟道FET65、66连接成电桥，并利用切换电路62来分别对这些FET63、64、65、66进行导通或截止控制。FET电桥电路60并联连接了将两个FET63、64串联连接而成的串联电路和将两个FET65、66串联连接而成的串联电路。

利用切换电路62来控制构成FET电桥电路60的四个FET63、64、65、66的导通或截止。切换电路62与感应线圈51所感应的交流同步地切换构成FET电桥电路60的四个FET63、64、65、66的导通或截止，并且始终将电解电容器58的正极侧连接在感应线圈51的正极侧，始终将电解电容器58的负极侧连接在感应线圈51的负极侧。感应线圈51在电源线圈11的频率下改变输出侧的正极和负极。因此，切换电路62在感应线圈51的串联电容器55侧成为正极的时刻，按照如图8的实线所示那样流过电流的方式，使两个FET63、66导通、使其他的FET64、65截止。在该时刻，将左列上侧的P沟道FET63和右列下侧的N沟道FET66切换为导通，将其他的FET64、65设置为截止，按照实线所示那样通电。此外，在串联电容器55侧成为负极的时刻，按照如图8的虚线所示那样流过电流的方式，将两个FET64、65切换为导通，将其他的FET63、66切换为截止。在该时刻，将右列上侧的P沟道FET64和左列下侧的N沟道FET65切换为导通，将其他的FET63、66设置为截止，按照虚线所示那样通电。由于感应线圈51的两端以电源线圈11的频率将串联电容器55侧切换为正极和负极，因此切换电路62检测感应线圈51的正极和负极来切换FET63、64、65、66的导通或截止。

短路电路56使感应线圈51的两端短路，并阻断从感应线圈51向整流电路53提供电力。图8的短路电路56经由串联电容器55短路感应线圈51的两端。该结构在将短路电路56设置为接通的短路状态下，具有能够有效防止感应线圈51的发热的优点。图中的短路电路56是使感应线圈51的输出侧短路的短路开关56A。图中所示的短路开关56A是FET。但是，该短路开关也能够使用晶体管等半导体开关元件或继电器。

由检测充电异常的控制电路57控制作为短路电路56的短路开关56A的导通或截止。控制电路57检测充电异常并控制短路开关56A的导通或截止。控制电路57在未检测充电异常的状态下使短路开关56A的FET截止，若检测充电异常，则将短路开关56A的FET切换为导通。导通状态下的短路开关56A经由串联电容器55使感应线圈51的输出侧短路，并阻断从感应线圈51向同步整流电路53X提供电力。

充电异常的状态例如是电池内置设备50的内置电池52成为过充电且已由保护电路切断之后也没有停止从充电器10传输电力的状态，或者是将电池内置设备50放置于电磁调理器等而感应线圈51感应出异常的电力的状态等。停止了内置电池52的充电而不能停止从充电器10传输电力的状态例如会在以下的情况下产生，即：尽管从电池内置设备50向充电器10传送了停止充电的信号，但是因充电器10故障而不能停止向电源线圈11提供交流电力。

若在停止内置电池52的充电的状态下，因充电器10故障而继续传输电力，则电池侧的保护电路工作而被切换，感应线圈51成为无负载的状态，感应电压变得异常高。此外，若将电池内置设备50放置在电磁调理器等上，则被电力传输到感应线圈51中的功率非常大，感应线圈51的感应电压比规定值还高。该状态的原因是向同步整流电路53X的整流元件61即FET63、64、65、66施加比耐压还高的电压而破坏FET63、64、65、66。

同步整流电路53X由四个整流元件61即FET63、64、65、66构成。为了减少同步整流电路53X的电力损耗，FET63、64、65、66使用导通电阻小的FET。若同步整流电路53X的电力损耗大，则对内置电池51进行充电时，电池内置设备50的发热量变大，该发热成为使内置的电子部件或内置电池52发生故障或者劣化的原因。可降低耐压来减小FET63、64、65、66的导通电阻。例如，相对于将耐压设为20V的FET的导通电阻约为400mΩ的情况而言，以相同的芯片面积将耐压设为5V的FET的导通电阻约为150mΩ，能够做得相当小。

如上所述，同步整流电路53X的整流元件61即FET63、64、65、66在感应线圈51上连接负载的状态下，即在以感应线圈51的电力对内置电池52进行充电的状态下，通过使用具有经受得住的耐压的元件，从而能够减小导通电阻来防止因发热引起的不良影响。但是，在该状态下具有经受得住的耐压的FET成为感应线圈51成为无负载而感应电压变高时耐压被破坏而导致故障的原因。

图8的电池内置设备50具备防止因同步整流电路53X的整流元件61即FET63、64、65、66的耐压引起的故障的短路电路56。如上所述，短路电路56在感应线圈51的感应电压变高的充电异常的情形下，阻断从感应线圈51向同步整流电路53X提供交流。在充电异常的情形下，控制电路57将短路电路56切换为接通，并经由串联电容器55使感应线圈51的输出侧短路。在该状态下，不会从感应线圈51向同步整流电路53X输入交流，可防止同步整流电路53X的整流元件61即FET63、64、65、66因高电压而引起故障的情况。

并且，如图9所示，在电池内置设备中，可将同步整流电路53X的整流元件61兼用为短路电路76。图中的电池内置设备70构成为：将构成FET电桥电路60的FET64、66的串联电路作为短路电路76，并经由串联电容器55使感应线圈51的两端短路。由切换电路62控制构成短路电路76的FET64、66的导通或截止。切换电路62根据来自检测充电异常的控制电路57的输入信号，控制FET64、66的导通或截止。在该电池内置设备70中，在控制电路57未检测充电异常的状态下，切换电路62将FET63、64、65、66作为整流元件61来进行控制，并由同步整流电路53X对从感应线圈51输入的交流进行整流之后输出给充电电路54。并且，在电池内置设备70中，若控制电路57检测充电异常，则切换电路62将FET64、66连续切换为导通，将FET64、66作为短路电路76来经由串联电容器55使感应线圈51的输出侧短路。因此，在该电池内置设备70中，在控制电路57检测充电异常的状态下，无需使同步整流电路53X作为整流电路而进行动作，将同步整流电路53X的整流元件61兼用为短路电路76，来设为实质上阻断向整流电路提供电力的状态，从而阻断向充电电路54提供电力。并且，在该电池内置设备70中，在感应线圈51的感应电压变高的充电异常情形下，由于连续使作为短路电路76的FET64、66导通，从而使感应线圈51的输出侧短路，因此防止因同步整流电路53X的整流元件61即FET63、64、65、66的耐压引起的故障。以上的电池内置设备70无需设置如上所述那样使感应线圈51的输出侧短路的短路开关，而是将同步整流电路53X的整流元件61即FET64、66兼用为短路电路76来阻断来自感应线圈51的电力供给，因此电路结构简单，并且能够降低制造成本。

进一步，图7至图9的电池内置设备50、70具备与感应线圈51串联连接的PTC59。PTC59在通常的常规状态下电阻较小，但是若流过过大的电流而温度上升至规定的温度，则出现错误而导致电阻显著变大，实质上阻断感应线圈51的电流。在该电池内置设备50、70中，如上所述那样，在短路电路56、76导通的状态下，若感应线圈51所感应的电流比设定值还大，则PTC59出错而阻断感应线圈51的电流。因此，即使电池内置设备50、70被放置在电磁调理器等中，也能够阻断感应线圈51的电流来安全地使用。若电池内置设备50、70从电磁调理器脱离，则PTC59恢复且电阻变小。因此，从电磁调理器脱离后再次被设置在充电器10上，从而能够对内置电池52进行充电。

电池内置设备50、70在常规状态下将短路电路56、76设为截止，由同步整流电路53X对感应线圈51所感应的交流进行整流并由电解电容器58平滑化之后，用在内置电池52的充电中。由充电电路54控制从同步整流电路53X输出的直流，并对内置电池52进行充电。充电电路54检测出内置电池52的满充电后停止充电。对锂离子电池的内置电池52进行充电的充电电路54进行恒定电压/恒定电流充电来对内置电池52进行满充电。对氢化镍电池的内置电池52进行充电的充电电路54进行恒定电流充电来对内置电池52进行满充电。

并且，在图7和图8所示的电池内置设备50中，在电池温度为规定值以下的情况下，也可以利用从充电器10送电的电力引起的涡流来加热内置电池52。以往的充电器构成为在电池温度为规定值以下(例如0℃以下)的情况下，为了避免被充电的电池的损伤而不开始充电。此时，电池内置设备需要等到内置电池的温度上升至规定值之后进行充电。相对于此，图7和图8所示的电池内置设备50和充电器10在电池内置设备50的内置电池52的温度为规定值以下的情况下，虽然不开始内置电池52的充电，但是从充电器10向电池内置设备50进行送电，通过该涡流加热内置电池52来使电池温度上升至可充电的温度，从而能够缩短至充电开始为止的时间。图中的电池内置设备50具备检测内置电池52的温度的温度检测器67，控制电路57比较检测出的电池温度和规定值，判定是否开始内置电池52的充电的结构。若电池内置设备50在内置电池52的温度为规定值以下的状态下开始从充电器10送电，则控制电路57对此与充电器10侧进行通信并传输，并且将与感应线圈51的两端连接的短路电路56控制为导通状态。从充电器10被送电的能量不用于内置电池52的充电，而是利用涡流加热感应线圈51和内置电池51周边的金属部分。电池内置设备50通过温度传感器67以规定的周期检测电池温度，若检测出的电池温度上升至规定值，则控制电路57控制短路电路56的关断，从感应线圈51向整流电路53提供电力，开始内置电池52的充电。如以上所示，即使在将内置电池的温度处于规定值以下的电池内置设备设置于充电器并且没有开始充电的状态下，利用从充电器被送电的能量将内置电池加热至可充电的温度，能够快速开始充电。

如图1至7所示，充电器10具备：与交流电源12连接且使感应线圈51感应电动势的电源线圈11；内置该电源线圈11，并且具有在上表面上放置电池内置设备50的上表面板21的壳体20；内置于该壳体20且使电源线圈11沿着上表面板21的内面移动的移动机构13；检测放置于上表面板21的电池内置设备50的位置，且控制移动机构13来使电源线圈11靠近电池内置设备50的感应线圈51的位置检测控制器14。充电器10在壳体20中内置有电源线圈11、交流电源12、移动机构13、位置检测控制器14。

该充电器10通过以下的动作对电池内置设备50的内置电池52进行充电。

(1)在壳体20的上表面板21上放置电池内置设备50时，由位置检测控制器14检测该电池内置设备50的位置。

(2)检测出电池内置设备50的位置的位置检测控制器14控制移动机构13，通过移动机构13使电源线圈11沿着上表面板21移动从而使其靠近电池内置设备50的感应线圈51。

(3)靠近感应线圈51的电源线圈11与感应线圈51进行电磁耦合，从而向感应线圈51传输交流电力。

(4)电池内置设备50对感应线圈51的交流电力进行整流后将其变换为直流，用该直流对内置电池52进行充电。

通过以上的动作对电池内置设备50的内置电池52进行充电的充电器10在壳体20中内置有与交流电源12连接的电源线圈11。电源线圈11配置在壳体20的上表面板21之下，并且配置成可沿着上表面板21进行移动。能够通过使电源线圈11与感应线圈51的间隔变窄来提高从电源线圈11向感应线圈51的电力传输的效率。优选使电源线圈11靠近感应线圈51的状态下，电源线圈11与感应线圈51的间隔在7mm以下。因此，在上表面板21之下尽量靠近上表面板21而配置电源线圈11。由于电源线圈11按照靠近放置在上表面板21之上的电池内置设备50的感应线圈51的方式进行移动，因此按照能够沿着上表面板21的下表面移动的方式配置。

内置电源线圈11的壳体20将放置电池内置设备50的平面状的上表面板21设置在上表面上。图1与图2的充电器10将上表面板21整体作为平面状而进行了水平配置。上表面板21具有在上表面能够放置大小或外形不同的各种电池内置设备50的大小，例如，是一个边为5cm至30cm的四边形。但是，也能够使上表面板构成直径为5cm至30cm的圆形。图1与图2的充电器10构成为通过增大上表面板21，即、使其构成能够同时放置多个电池内置设备50的大小，从而能够一起放置多个电池内置设备50来依次对内置的内置电池52进行充电。另外，上表面板也可以在其周围设置周边壁等，并且在周边壁的内侧设置电池内置设备来对内置的电池进行充电。

以与上表面板21平行的面将电源线圈11缠绕成螺旋状，向上表面板21的上方放射交流磁通。该电源线圈11向上表面板21的上方放射与上表面板21正交的交流磁通。电源线圈11从交流电源12接收交流电力，从而向上表面板21的上方放射交流磁通。电源线圈11能够在由磁性材料构成的磁芯15上缠绕线材料来增加电感。磁芯15是透磁率大的铁氧体等磁性材料，呈上方开放的壶形。壶形的磁芯15形成为在底部连接配置在缠绕成螺旋状的电源线圈11的中心的圆柱部15A、和配置在外侧的圆筒部15B的形状。磁芯15上的电源线圈11能够向特定部位汇聚磁通来有效地向感应线圈51传送电力。但是，电源线圈不一定需要设置磁芯，也可以是空心线圈。由于空心线圈轻，因此很容易做到在上表面板的内面移动该空心线圈的移动机构。可设置成电源线圈11与感应线圈51的外径大致相等来有效地向感应线圈51传输电力。

交流电源12例如向电源线圈11提供20kHz～数MHz的高频电力。交流电源12通过可弯曲的引线16连接在电源线圈11上。这是为了使电源线圈11按照向放置在上表面板21上的电池内置设备50的感应线圈51靠近的方式进行移动。虽然未图示，但是交流电源12具备自激式振荡电路、功率放大从该振荡电路输出的交流的功率放大器。自激式振荡电路将电源线圈11兼用在振荡线圈中。因此，该振荡电路以电源线圈11的电感改变振荡频率。电源线圈11的电感在电源线圈11与感应线圈51的相对位置处产生变化。这是因为电源线圈11与感应线圈51的互感在电源线圈11与感应线圈51的相对位置处产生变化。因此，将电源线圈11用在振荡线圈中的自激式振荡电路随着交流电源12靠近感应线圈51而产生变化。因此，自激式振荡电路能够通过振荡频率的变化检测电源线圈11与感应线圈51的相对位置，并且能够兼用位置检测控制器14。

使电源线圈11按照通过移动机构13靠近感应线圈51的方式进行移动。图2至图5的移动机构13沿着上表面板21向X轴方向和Y轴方向移动电源线圈11来使电源线圈11靠近感应线圈51。图中的移动机构13利用由位置检测控制器14控制的伺服电动机22旋转螺丝棒来移动拧入螺丝棒23中的螺母部件24，从而使电源线圈11靠近感应线圈51。伺服电动机22具备向X轴方向移动电源线圈11的X轴伺服电动机22A、向Y轴方向移动电源线圈11的Y轴伺服电动机22B。螺丝棒23具备向X轴方向移动电源线圈11的一对X轴螺丝棒23A、向Y轴方向移动电源线圈11的Y轴螺丝棒23B。一对X轴螺丝棒23A配置成相互平行，并且被传送带25驱动，通过X轴伺服电动机22A一起进行旋转。螺母部件24由拧入各个X轴螺丝棒23A中的一对X轴螺母部件24A、拧入Y轴螺丝棒23B中的Y轴螺母部件24B构成。Y轴螺丝棒23B将其两端连接成能够朝向一对X轴螺母部件24A进行旋转。电源线圈11连接在Y轴螺母部件24B上。

而且，如图所示的移动机构13为了以水平的姿势向Y轴方向移动电源线圈11，与Y轴螺丝棒23B平行地配置了导向棒26。导向棒26将其两端连接在一对X轴螺母部件24A上，与一对X轴螺母部件24A一起移动。导向棒26贯穿连接在电源线圈11上的导向部27，并能够沿着导向棒26向Y轴方向移动电源线圈11。即，电源线圈11经由沿着互相平行配置的Y轴螺丝棒23B和导向棒26移动的Y轴螺母部件24B和导向部27，以水平的姿势向Y轴方向移动.

该移动机构13在X轴伺服电动机22A使X轴螺丝棒23A旋转时，一对X轴螺母部件24A沿着X轴螺丝棒23A进行移动，从而向X轴方向移动Y轴螺丝棒23B和导向棒26。Y轴伺服电动机22B使Y轴螺丝棒23B旋转时，Y轴螺母部件24B沿着Y轴螺丝棒23B进行移动，从而使电源线圈11向Y轴方向移动。此时，连接在电源线圈11上的导向部27沿着导向棒26进行移动，从而以水平的姿势向Y轴方向移动电源线圈11。因此，能够通过位置检测控制器14控制X轴伺服电动机22A和Y轴伺服电动机22B的旋转，向X轴方向和Y轴方向移动电源线圈11。但是，并不将本发明的充电器的移动机构特定为以上的机械装置。这是因为移动机构可利用能够向X轴方向和Y轴方向移动电源线圈的所有的机构。

位置检测控制器14检测放置在上表面板21上的电池内置设备50的位置。图2至图5的位置检测控制器14检测内置在电池内置设备50中的感应线圈51的位置来使电源线圈11靠近感应线圈51。而且，位置检测控制器14具备大致检测感应线圈51的位置的第一位置检测控制器14A、精密检测感应线圈51的位置的第二位置检测控制器14B。该位置检测控制器14利用第一位置检测控制器14A大致检测感应线圈51的位置，并且控制移动机构13来使电源线圈11的位置靠近感应线圈51之后，进一步利用第二位置检测控制器14B精密检测感应线圈51的位置的同时控制移动机构13，使电源线圈11的位置正确地靠近感应线圈51。该充电器10能够快速并且更准确地使电源线圈11靠近感应线圈51。

如图6所示，第一位置检测控制器14A具备：固定在上表面板21的内面的多个位置检测线圈30；向该位置检测线圈30提供位置检测信号的检测信号产生电路31；接收被从该检测信号产生电路31向位置检测线圈30提供的脉冲激励而从感应线圈51向位置检测线圈30输出的回波信号的接收电路32；根据该接收电路32接收的回波信号判别电源线圈11的位置的识别电路33。

位置检测线圈30由多列线圈构成，在上表面板21的内面按规定的间隔固定多个位置检测线圈30。位置检测线圈30具备检测感应线圈51的X轴方向的位置的多个X轴检测线圈30A、检测Y轴方向的位置的多个Y轴检测线圈30B。各个X轴检测线圈30A在Y轴方向是细长的环状，多个X轴检测线圈30A按规定的间隔固定在上表面板21的内面上。相邻的X轴检测线圈30A的间隔(d)比感应线圈51的外径(D)小，优选X轴检测线圈30A的间隔(d)为感应线圈51的外径(D)的1倍至1/4倍。X轴检测线圈30A可以使间隔(d)变窄来正确检测感应线圈51的X轴方向的位置。各个Y轴检测线圈30B在X轴方向是细长的环状，多个Y轴检测线圈30B按规定的间隔固定在上表面板21的内面上。与X轴检测线圈30A相同，相邻的Y轴检测线圈30B的间隔(d)也比感应线圈51的外径(D)小，优选Y轴检测线圈30B的间隔(d)为感应线圈51的外径(D)的1倍至1/4倍。Y轴检测线圈30B也可以使间隔(d)变窄来正确检测感应线圈51的Y轴方向的位置。

检测信号产生电路31按规定的时间向位置检测线圈30输出作为位置检测信号的脉冲信号。输入位置检测信号的位置检测线圈30以位置检测信号激励靠近的感应线圈51。被激励的感应线圈51根据流过的电流的能量向位置检测线圈30输出回波信号。因此，如图10所示，在感应线圈51附近的位置检测线圈30输入位置检测信号之后，延迟规定时间后感应来自感应线圈51的回波信号。被位置检测线圈30感应的回波信号被接收电路32输出给识别电路33。因此，识别电路33根据从接收电路32输入的回波信号判定感应线圈51是否在靠近位置检测线圈30。多个位置检测线圈30对回波信号感应时，识别电路33判定最靠近回波信号电平大的位置检测线圈30。

图6所示的位置检测控制器14通过切换电路34使各个位置检测线圈30连接在接收电路32上。由于该位置检测控制器14依次切换输入来连接在多个位置检测线圈30上，因此能够用一个接收电路32检测多个位置检测线圈30的回波信号。但是，也可以在各个位置检测线圈上连接接收电路来检测回波信号。

图6的位置检测控制器14利用由识别电路33控制的切换电路34依次切换多个位置检测线圈30来使其连接在接收电路34上。检测信号产生电路31连接在切换电路34的输出侧，向位置检测线圈30输出位置检测信号。从检测信号产生电路31输出给位置检测线圈30的位置检测信号的电平远大于来自感应线圈51的回波信号。接收电路32在输入侧连接由二极管构成的限制电路35。限制电路35对从检测信号产生电路31输入给接收电路32的位置检测信号的信号电平进行限制之后输入给接收电路32。信号电平小的回波信号不会被限制地输入到接收电路32中。接收电路32对位置检测信号和回波信号进行放大之后输出。从接收电路32输出的回波信号成为比位置检测信号延迟规定的时间例如数μsec～数百μsec的信号。由于回波信号比位置检测信号延迟的延迟时间是一定的时间，因此将比位置检测信号延迟规定时间之后的信号作为回波信号，根据该回波信号电平判定感应线圈51是否靠近了位置检测线圈30。

接收电路32是放大从位置检测线圈30输入的回波信号之后对其进行输出的放大器。接收电路32输出位置检测信号和回波信号。识别电路33根据从接收电路32输入的位置检测信号和回波信号判定感应线圈51是否靠近了位置检测线圈30。识别电路33具备将从接收电路32输入的信号转换成数字信号的A/D转换器36。计算从该A/D转换器36输出的数字信号来检测回波信号。识别电路33将比位置检测信号延迟特定的时间之后输入的信号作为回波信号来检测，并且根据回波信号的电平判定感应线圈51是否靠近了位置检测线圈30。

识别电路33按照依次使多个X轴检测线圈30A连接在接收电路32的方式控制切换电路34，从而检测感应线圈51的X轴方向的位置。识别电路33每次将各个X轴检测线圈30A连接在接收电路32上时，向连接在识别电路33上的X轴检测线圈30A输出位置检测信号，并且比位置检测信号延迟特定的时间之后，通过是否检测出回波信号来判定感应线圈51是否靠近了该X轴检测线圈30A。识别电路33将所有的X轴检测线圈30A连接在接收电路32上，从而判定感应线圈51是否靠近了各个X轴检测线圈30A。感应线圈51与任一个X轴检测线圈30A连接时，在将该X轴检测线圈30A连接在接收电路32的状态下，检测回波信号。因此，识别电路33能够通过可检测回波信号的X轴检测线圈30A检测感应线圈51的X轴方向的位置。在感应线圈51横跨多个X轴检测线圈30A而与其靠近的状态下，通过多个X轴检测线圈30A检测回波信号。在该状态下，识别电路33判定为最靠近被检测出最强的回波信号即电平最大的回波信号的X轴检测线圈30A。识别电路33以相同的方式控制Y轴检测线圈30B来检测感应线圈51的Y轴方向的位置。

识别电路33从进行检测的X轴方向和Y轴方向控制移动机构13，使电源线圈11移动至靠近感应线圈51的位置处。识别电路33控制移动机构13的X轴伺服电动机22A，使电源线圈11移动至感应线圈51的X轴方向的位置处。另外，控制移动机构13的Y轴伺服电动机22B，使电源线圈11移动至感应线圈51的Y轴方向的位置处。

如以上所述，第一位置检测控制器14A使电源线圈11移动至靠近感应线圈51的位置处。本发明的充电器通过第一位置检测控制器14A使电源线圈11靠近感应线圈51之后，能够从电源线圈11向感应线圈51传输电力来对内置电池52进行充电。但是，充电器能够进一步正确地控制电源线圈11的位置来使其靠近电线圈51之后，传输电力来对内置电池52进行充电。电源线圈11可通过第二位置检测控制器14B更正确地靠近感应线圈51。

第二位置检测控制器14B将交流电源12作为自激式振荡电路，从自激式振荡电路的振荡频率正确地检测出电源线圈11的位置来控制移动机构13。第二位置检测控制器14B控制移动机构13的X轴伺服电动机22A和Y轴伺服电动机22B来使电源线圈11移动至X轴方向和Y轴方向，从而检测交流电源12的振荡频率。图11表示自激式振荡电路的振荡频率变化的特性。该图表示对于电源线圈11与感应线圈51的相对位置偏离的振荡频率的变化。如该图所示，自激式振荡电路的振荡频率在电源线圈11最靠近感应线圈51的位置处最高，随着相对位置偏离，振荡频率会降低。因此，第二位置检测控制器14B控制移动机构13的X轴伺服电动机22A来使电源线圈11向X轴方向移动，并且在振荡频率最高的位置处使其停止。另外，Y轴伺服电动机22B也按照相同的方式进行控制来使电源线圈11向Y轴方向移动，并且在振荡频率最高的位置处使其停止。如以上所述，第二位置检测控制器14B能够使电源线圈11移动至最靠近感应线圈51的位置处。

以上的充电器通过第一位置检测控制器14A大致检测感应线圈51的位置之后，进一步通过第二位置检测控制器14B进行微调整来使电源线圈11靠近感应线圈51，但是如图12所示的以下的位置检测控制器44可以不进行微调整来使电源线圈11靠近感应线圈51。

如图12所示，该位置检测控制器44具备：固定在上表面板的内面的多个位置检测线圈30；向该位置检测线圈30提供位置检测信号的检测信号产生电路31；接收被从该检测信号产生电路31提供给位置检测线圈30的脉冲激励而从感应线圈51输出给位置检测线圈30的回波信号的接收电路32；根据该接收电路32接收的回波信号判别电源线圈11的位置的识别电路43。而且，该位置检测控制器44在识别电路43中具备存储电路47，该存储电路47存储相对于感应线圈51的位置的各个位置检测线圈30所感应的回波信号的电平，即如图10所示，存储利用位置检测信号激励各个位置检测线圈30并经过规定时间之后所感应的回波信号的电平。该位置检测控制器44检测各个位置检测线圈30所感应的回波信号的电平，并与存储在存储电路47中的回波信号的电平比较检测出的回波信号的电平，从而检测感应线圈51的位置。

如以下所示，该位置检测控制器44根据各个位置检测线圈30所感应的回波信号的电平求出感应线圈51的位置。图12所示的位置检测线圈30具备检测感应线圈51的X轴方向的位置的多个X轴检测线圈30A、检测Y轴方向的位置的多个Y轴检测线圈30B，在上表面板21的内面按规定的间隔固定多个位置检测线圈30。各个X轴检测线圈30A在Y轴方向上是细长的环状，各个Y轴检测线圈30B在X轴方向上是细长的环状。图13表示使感应线圈51朝X轴方向移动的状态下的、X轴位置检测线圈30A所感应的回波信号的电平，横轴表示感应线圈51的X轴方向的位置，纵轴表示各个X轴位置检测线圈30A所感应的回波信号的电平。该位置检测控制器44通过检测各个X轴位置检测线圈30A所感应的回波信号的电平，能够求出感应线圈51的X轴方向的位置。如该图所示，使感应线圈51朝X轴方向移动时，各个X轴位置检测线圈30A所感应的回波信号的电平会产生变化。例如，感应线圈51的中心位于第一X轴位置检测线圈30A的中心时，如图13的点A所示，第一X轴位置检测线圈30A所感应的回波信号的电平变得最强。另外，感应线圈51位于第一X轴位置检测线圈30A与第二X轴位置检测线圈30A的中间时，如图13的点B所示，第一X轴位置检测线圈30A和第二X轴位置检测线圈30A所感应的回波信号的电平变得相同。即，各个X轴位置检测线圈30A在感应线圈51位于最近处时所感应的回波信号的电平变得最强，随着感应线圈51远离，回波信号的电平变小。因此，通过哪个X轴位置检测线圈30A的回波信号的电平最强，能够判定感应线圈51最靠近哪个X轴位置检测线圈30A。另外，两个X轴位置检测线圈30A感应出回波信号时，通过从检测强回波信号的X轴位置检测线圈30A开始位于哪个方向的X轴位置检测线圈30A感应出回波信号，能够判定从回波信号最强的X轴位置检测线圈30A开始向哪个方向偏离会存在感应线圈51，另外，能够利用回波信号的电平比来判定与两个X轴位置检测线圈30A的相对位置。例如，若两个X轴位置检测线圈30A的回波信号的电平比为1，则能够判定感应线圈51位于两个X轴位置检测线圈30A的中央。

识别电路43在存储电路47中存储相对于感应线圈51的X轴方向的位置的各个X轴位置检测线圈30A所感应的回波信号的电平。放置感应线圈51时，任一个X轴位置检测线圈30A会感应回波信号。因此，识别电路43根据X轴位置检测线圈30A所感应的回波信号检测放置了感应线圈51的情形，即在充电器10中放置了电池内置设备50的情形。而且，通过与存储在存储电路47中的电平比较任一个X轴位置检测线圈30A所感应的回波信号的电平，能够判别感应线圈51的X轴方向的位置。识别电路也可以在存储电路中存储根据相邻的X轴位置检测线圈所感应的回波信号的电平比特定感应线圈51的X轴方向的位置的函数，从而根据该函数判别感应线圈51的位置。该函数是使感应线圈移动至两个X轴位置检测线圈之间来检测各个X轴位置检测线圈所感应的回波信号的电平比而求出的。识别电路43能够检测两个X轴位置检测线圈30A所感应的回波信号的电平比，并从检测出的电平比中基于该函数计算两个X轴位置检测线圈30A之间的感应线圈51的X轴方向的位置来进行检测。

以上，表示了识别电路43根据X轴位置检测线圈30A所感应的回波信号检测感应线圈51的X轴方向的位置的方法，感应线圈51的Y轴方向的位置也按照与X轴方向相同的方式能够根据Y轴位置检测线圈30B所感应的回波信号进行检测。

识别电路43检测感应线圈51的X轴方向和Y轴方向的位置时，根据来自该识别电路43的位置信号，位置检测控制器44使电源线圈11朝感应线圈51的位置移动。

另外，检测出如上所述波形的回波信号时，充电器的识别电路43可认为或识别搭载了电池内置设备50的感应线圈51。检测、识别出不同于回波信号的波形的波形时，认为搭载了电池内置设备50的感应线圈51以外(例如，金属异物)的物质，能够停止电力供给。另外，没有检测、识别出回波信号的波形时，认为没有搭载电池内置设备50的感应线圈51，不提供电力。

充电器10在通过位置检测控制器14、44控制移动机构13来使电源线圈11靠近感应线圈51的状态下，利用交流电源12向电源线圈11提供交流电力。向感应线圈51电力传输电源线圈11的交流电力，用于内置电池52的充电中。若电池内置设备50检测出内置电池被满充电，则停止充电，向充电器10传送满充电信号。电池内置设备50向感应线圈51输出满充电信号，并从感应线圈51向电源线圈11传送该满充电信号，从而能够向充电器10传送满充电的信息。该电池内置设备50向感应线圈51输出与交流电源12不同的频率的交流信号，充电器10能够通过电源线圈11接收该交流信号来检测满充电。此外，电池内置设备50也可以向感应线圈51输出以满充电信号调制特定频率的载波的信号，充电器10接收特定频率的载波，并调制该信号来检测满充电信号。并且，电池内置设备也可以向充电器无线传送满充电信号来传送满充电信息。该电池内置设备内置有发送满充电信号的发射器，充电器内置有接收满充电信号的接收器。图7所示的位置检测控制器14内置有检测内置电池52的满充电的满充电检测电路17。该满充电检测电路17检测从电池内置设备50输出的满充电信号，并检测内置电池52的满充电。

Claims

1.一种电池内置设备与充电器，其中，

该电池内置设备与充电器由具备电源线圈的充电器、和内置与该电源线圈进行电磁耦合的感应线圈的电池内置设备构成，并根据从电源线圈向感应线圈电力传输的电力对电池内置设备的内置电池进行充电，

所述电池内置设备具备：整流电路，其对感应线圈所感应的交流进行整流；充电电路，其利用该整流电路的输出对所述电池内置设备的内置电池进行充电；短路电路，其使所述感应线圈的两端短路；和控制电路，其检测充电异常来控制短路电路的接通，

由控制电路检测出从所述充电器的电源线圈向感应线圈电力传输的动作状态中的充电异常之后，所述控制电路将短路电路控制为接通状态，以阻断从所述感应线圈向所述整流电路提供电力。

2.根据权利要求1所述的电池内置设备与充电器，其中，

所述整流电路是同步整流电路。

3.根据权利要求2所述的电池内置设备与充电器，其中，

所述同步整流电路具备FET电桥电路，将FET电桥电路的FET兼用为短路电路。

4.根据权利要求1至3的任一项所述的电池内置设备与充电器，其中，

所述短路电路经由串联电容器使感应线圈的两端短路。

5.根据权利要求1至4的任一项所述的电池内置设备与充电器，其中，

具备与所述感应线圈串联连接而构成的PTC，若向感应线圈提供异常的电力，则PTC出现错误而阻断从所述感应线圈向所述整流电路提供电力。