JP2002034169A - 非接触型充電装置及び携帯電話機 - Google Patents

非接触型充電装置及び携帯電話機

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JP2002034169A JP2000214712A JP2000214712A JP2002034169A JP 2002034169 A JP2002034169 A JP 2002034169A JP 2000214712 A JP2000214712 A JP 2000214712A JP 2000214712 A JP2000214712 A JP 2000214712A JP 2002034169 A JP2002034169 A JP 2002034169A
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充電器にコイン等の金属物が投入されたとし
ても発熱の危険がない非接触型の充電装置を提供する。 【解決手段】 本発明に係る充電装置は、充電器に配備
された一次側充電回路と、電子機器に配備された二次側
充電回路６とから構成される。一次側充電回路は、一次
コイルと、一次コイルに併設された検出コイルと、一次
コイルが発生する交流磁界の大きさを制御する一次側制
御回路とを具えている。二次側充電回路６は、二次コイ
ル21と、二次電池８を充電するための充電制御用トラン
ジスタ63を具え、充電開始時に充電制御用トランジスタ
63をオン／オフ制御して、充電負荷を所定のパターンで
変動させる。一次側制御回路は、検出コイルに発生する
起電力に基づいて充電負荷の変動を検知し、充電負荷が
所定のパターンで変動したことを検知したときに限り、
一次コイルの出力を強磁界に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話機等の電
子機器に内蔵された二次電池を充電するための充電装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、携帯電話機の充電装置として、携
帯電話機と充電器とが電気的に接触せず、両者の磁気的
結合によって充電を行なう非接触型の充電装置が知られ
ている。非接触型の充電装置においては、充電器に一次
コイルが配備されると共に、携帯電話機に二次コイルが
配備されており、携帯電話機を充電器の凹部に設置する
ことによって、一次コイルから発生する交流磁力線が二
次コイルを貫通して、二次コイルに交流の起電力が発生
する。該起電力は直流の電力に変換されて、二次電池に
供給され、これによって二次電池が充電されるのであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、非接触型の
充電装置においては、携帯電話機を設置すべき充電器の
凹部に、コイン等の金属物が投入されると、渦電流によ
って金属物が発熱する問題がある。そこで、従来の非接
触型充電装置においては、携帯電話機を設置すべき充電
器の凹部形状に工夫を施して、コイン等の異物が載った
ままとならない様にしていた。しかしながら、これによ
って充電器の設計上の制約が増えて、設計が困難となる
問題があった。
【０００４】そこで本発明の目的は、充電器にコイン等
の金属物が投入されたとしても発熱の危険がなく、然も
充電器の形状に設計上の制約が生じない非接触型の充電
装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る非接触型充電
装置は、電子機器の設置部を有する充電器に配備された
一次側充電回路(５)と、電子機器に配備された二次側充
電回路(６)とから構成される。一次側充電回路(５)は、
電子機器の設置部に向けて交流磁界を発生すべき一次コ
イル(41)と、該一次コイル(41)に併設された検出コイル
(42)と、検出コイル(42)に発生する起電力の大きさに基
づいて、一次コイル(41)が発生する交流磁界の大きさを
制御する一次側制御回路とを具えている。二次側充電回
路(６)は、前記一次コイル(41)から発生する交流磁界を
受けるべき二次コイル(21)と、二次コイル(21)と二次電
池(８)の間に介在して二次電池(８)を充電する二次側制
御回路とを具えている。二次側制御回路は、充電開始時
に充電負荷を所定のパターンで変動させる手段を具え、
一次側制御回路は、検出コイル(42)に発生する起電力に
基づいて、前記充電負荷の変動を検知し、所定期間内に
充電負荷が所定のパターンで変動したことを検知したと
きに限り、一次コイル(41)が発生する交流磁界を充電に
必要な大きさに維持することを特徴とする。
【０００６】上記本発明の非接触型充電装置において
は、電子機器を充電器に設置することによって、充電器
に配備された一次側充電回路(５)の一次コイル(41)と、
電子機器に配備された二次側充電回路(６)の二次コイル
(21)とが、互いに磁気的に結合して、二次電池(８)の充
電が開始される。これと同時に、一次側充電回路(５)の
一次コイル(41)は検出コイル(42)とも磁気的に結合し、
検出コイル(42)には、充電負荷に応じた起電力が発生す
る。電子機器に配備された二次側充電回路(６)は、充電
開始時に充電負荷を所定のパターンで変動させる。この
結果、充電器に配備された一次側充電回路(５)の検出コ
イル(42)には、充電負荷の変動に応じたパターンで起電
力が発生することになる。そこで、一次側制御回路は、
検出コイル(42)に発生する起電力のパターンが前記充電
負荷の変動パターンと一致している場合に、充電器に電
子機器が設置されたものとして、一次コイル(41)が発生
する交流磁界を充電に必要な大きさに維持する。これに
対し、検出コイル(42)に発生する起電力のパターンが前
記充電負荷の変動パターンと一致しない場合は、充電器
にコイン等の金属物が投入されたものとして、一次コイ
ル(41)が発生する交流磁界を微弱な大きさに切り替え
る。
【０００７】充電負荷を所定のパターンで変動させる方
法としては、二次側制御回路に装備されている充電制御
用のトランジスタ(63)をオン／オフ制御する方法や、二
次側制御回路に、二次コイル(21)からの電流を供給すべ
き抵抗を設けて、該抵抗に対する通電をトランジスタ等
によってオン／オフ制御する方法を採用することが出来
る。
【０００８】又、充電開始から一定期間は、一次側充電
回路(５)の一次コイル(41)が発生する交流磁界を充電に
必要な大きさに維持して、二次電池(８)に対する充電を
進めた後に、一次側制御回路にて充電負荷の変動を検知
することとすれば、充電開始時に二次電池(８)が過放電
状態であったとしても、前記一定期間の充電によって二
次側制御回路の電源電圧が上昇するので、二次側制御回
路による充電負荷の制御動作が可能となる。
【０００９】本発明に係る携帯電話機は、充電器に設置
することによって、内蔵せる二次電池(８)を充電するこ
とが可能であって、充電器に配備された一次コイル(41)
から発生する交流磁界を受けるべき二次コイル(21)と、
二次コイル(21)と二次電池(８)の間に介在して二次電池
(８)を充電する二次側制御回路とを具え、二次側制御回
路は、充電開始時に充電負荷を所定のパターンで変動さ
せる手段を具えていることを特徴とする。
【００１０】上記本発明の携帯電話機によれば、充電器
側の構成として、一次コイル(41)に検出コイル(42)を併
設し、該検出コイル(42)により前記充電負荷の変動を検
知し、所定期間内に充電負荷が所定のパターンで変動し
たことを検知したときに限り、一次コイル(41)が発生す
る交流磁界を充電に必要な大きさに維持する構成を採用
することによって、充電器に電子機器が設置された場合
には充電を継続し、充電器にコイン等の金属物が投入さ
れた場合には、一次コイル(41)が発生する交流磁界を微
弱な大きさに切り替え、若しくは交流磁界の発生を停止
することが出来る。
【００１１】
【発明の効果】本発明に係る非接触型充電装置及び携帯
電話機においては、充電器にコイン等の金属物が投入さ
れたとしても、一次コイルの発生磁界が微弱な大きさに
切り替えられるので、発熱の危険はない。又、この様に
してコイン等の金属物に対する対策が講じられているの
で、充電器を特別な形状に設計する必要がなく、充電器
の形状について自由な設計が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を携帯電話機の充電
装置に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明
する。図１に示す如く、携帯電話機(１)は操作キー(11)
やディスプレイ(12)を具えており、充電器(３)に形成さ
れた凹部(31)に設置することによって、充電器(３)に配
備された一次コイルユニット(４)と、携帯電話機(１)に
配備された二次コイルユニット(２)とが磁気的に結合し
て、携帯電話機(１)に内蔵された二次電池(図示省略)の
充電が行なわれる。
【００１３】図２は、充電器(３)に配備されている一次
側充電回路(５)の構成を表わしている。該一次側充電回
路(５)においては、商用交流電力源から得られる交流の
電力が、ダイオード(51)及びコンデンサ(52)からなる整
流回路を経て直流の電力に変換され、該直流電力が給電
制御回路(53)に供給される。給電制御回路(53)は、内蔵
せるスイッチングトランジスタのスイッチング動作によ
って交流の電流を発生し、一次コイルユニット(４)を構
成する一次コイル(41)に供給する。これによって、一次
コイル(41)からは、交流磁界が発生することになる。こ
こで、給電制御回路(53)の制御により、一次コイル(41)
の発生磁界を微弱磁界と強磁界の間で切り替えることが
出来る。又、一次コイルユニット(４)には、一次コイル
(41)に対して検出コイル(42)が併設され、該検出コイル
(42)に発生する起電力に基づいて、給電制御回路(53)は
充電負荷の変動を検出することが可能となっている。
【００１４】図３は、携帯電話機(１)に配備されている
二次側充電回路(６)の構成を表わしている。該二次側充
電回路(６)においては、二次コイルユニット(２)を構成
する二次コイル(21)とコンデンサ(61)とによって共振回
路が構成されており、前記一次側充電回路(５)の一次コ
イル(41)から発生する交流磁力線が二次コイル(21)を貫
通することによって、該共振回路からは、交流の電力が
得られる。該交流電力は、ダイオード(62)及びコンデン
サ(67)からなる整流回路を経て直流の電力に変換され
る。
【００１５】前記整流回路の出力端には、充電制御用の
トランジスタ(63)を介して、二次電池(８)が接続されて
いる。該トランジスタ(63)は、充電制御回路(64)によっ
てアナログ制御されており、これによって、二次電池
(８)に対する充電電流と充電電圧が制御される。ここで
充電制御回路(64)は、抵抗(65)の両端電圧Ｖａから二次
電池(８)の充電電流を検知し、該検知に基づいて二次電
池(８)の定電流充電制御を行なう。又、充電制御回路(6
4)は、二次電池(８)の充電電圧Ｖｂを検知し、該検知に
基づいて二次電池(８)の定電圧充電制御を行なう。
【００１６】図６は、前記充電制御回路(64)による定電
流充電制御及び定電圧充電制御の様子を表わしている。
図示の如く、先ず一定の充電電流１００ｍＡで充電を開
始し、これによって充電電圧が４.２Ｖに達した後は、
一定の充電電圧４.２Ｖで充電を行ない、その後、充電
電流が所定の終止電流(例えば１０ｍＡ)まで低下した時
点で、充電を終了する。
【００１７】又、図３に示す二次側充電回路(６)におい
ては、ダイオード(62)及びコンデンサ(67)からなる整流
回路の出力端がマイクロコンピュータ(７)に接続されて
おり、マイクロコンピュータ(７)は、該整流回路の出力
電圧をＯＮ＿ＨＯＯＫ信号として取り込み、該ＯＮ＿Ｈ
ＯＯＫ信号に基づいて、携帯電話機本体が充電器に設置
されたかどうかを判断し、その結果に応じて、充電制御
回路(64)の動作を制御する。
【００１８】図７は、充電器に配備されている一次側充
電回路(５)の制御動作を表わしている。先ずステップＳ
１にて、一次コイル(41)の出力を微弱磁界に設定し、ス
テップＳ２では、検出コイル(42)によって負荷検出を行
なう。充電器に携帯電話機が設置されると、充電器の一
次コイル(41)と携帯電話機の二次コイル(21)とが磁気的
に結合し、二次側充電回路(６)が稼動すると、充電負荷
が増大する。この結果、検出コイル(42)に発生する起電
力が低下するので、これをもって負荷検出と判断する。
尚、充電器から携帯電話機(負荷)が除去されると、検出
コイル(42)に発生する起電力は最大となり、これをもっ
て負荷除去と判断することが出来る。
【００１９】充電器に携帯電話機が設置されて、ステッ
プＳ２にてイエスと判断されると、ステップＳ３では、
一次コイル(41)から強磁界を出力し、その後、ステップ
Ｓ４にて、タイマーＴをスタートさせる。続いて、ステ
ップＳ５では、検出コイル(42)によって所定パターンの
負荷変動が検出されたかどうかを判断し、ここでノーと
判断されたときは、ステップＳ６に移行して、更に負荷
(携帯電話機)が除去されたかどうかを判断する。ここで
イエスと判断されたときはステップＳ１に戻り、ノーと
判断されたときは、ステップＳ７に移行して、タイマー
Ｔが所定時間Ｔo(例えば５分間)を経過したかどうかを
判断する。
【００２０】ステップＳ７にてノーと判断されたときは
ステップＳ５に戻って、所定パターンの負荷検出を繰り
返す。その後、ステップＳ５にてイエスと判断されたと
きはステップＳ９に移行して、負荷(携帯電話機)が除去
されたかどうかを判断し、イエスと判断されるまで、強
磁界の出力を維持する。そして、ステップＳ９にてイエ
スと判断されたとき、ステップＳ１に戻って、微弱磁界
の出力に切り替える。ステップＳ７にてイエスと判断さ
れたときは、ステップＳ８に移行して、一次コイル(41)
から微弱磁界を出力した後、ステップＳ９の負荷除去の
判断に移行する。
【００２１】図８は、携帯電話機に配備されている二次
側充電回路(６)の制御動作を表わしている。先ずステッ
プＳ１１にて、前記ＯＮ＿ＨＯＯＫ信号に基づいて充電
オンフック(携帯電話機が充電器に設置されていること)
を検出したかどうかを判断する。携帯電話機が充電器に
設置されて、ステップＳ１１にてイエスと判断されたと
きは、ステップＳ１２に移行して、充電動作を開始す
る。続いて、ステップＳ１３にて、所定のタイマー動作
(例えば３秒間の待機)を経た後、ステップＳ１４では、
前記充電制御用トランジスタ(63)を例えば図５に示す所
定のパターンでオン／オフ制御する。これによって、二
次電池(８)に対する充電動作がオフ／オンすることにな
る。
【００２２】次に図８のステップＳ１５にて、充電動作
を定常的にオンに設定した後、ステップＳ１６では、前
記ＯＮ＿ＨＯＯＫ信号に基づいて、充電オフフック(携
帯電話機が充電器から除去されたこと)を検出したかど
うかを判断する。ここで、イエスと判断されたときは、
ステップＳ１８に移行して、充電動作をオフとした後、
ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１６にてノーと判断
されたときは、ステップＳ１７に移行して、充電終止条
件(所定の終止電流及び終止電圧に達し、且つ異常のな
いこと)を検出したかどうかを判断する。ここでノーと
判断されたときはステップＳ１６に戻り、イエスと判断
されたときはステップＳ１８に移行して、充電動作をオ
フとした後、ステップＳ１１に戻る。
【００２３】図７及び図８の手続きによれば、充電器に
携帯電話機を設置することによって、充電器の一次コイ
ルから出力される微弱磁界(ステップＳ１)によって、携
帯電話機では、ＯＮ＿ＨＯＯＫ信号がオンとなって、充
電オンフックが検出され(ステップＳ１１)、充電が開始
される(ステップＳ１２)。この結果、充電器では、負荷
が検出され(ステップＳ２)、一次コイルからは強磁界が
出力される。その後、携帯電話では、一定時間(３秒間)
の経過(ステップＳ１３)によって磁界が安定した後、充
電のオン／オフ制御が行なわれる(ステップＳ１４)。こ
れに応じて、充電器では、所定パターンの負荷変動が検
出され(ステップＳ５)、この結果、負荷が除去されるま
で(ステップＳ９)、強磁界の出力が継続される。そし
て、この強磁界を携帯電話機の二次コイルが受けて、二
次電池の充電が行なわれるのである。
【００２４】これに対し、充電器にコイン等の金属物が
投入されたときは、充電器の一次コイルから出力される
微弱磁界を金属物が受けて、負荷が検出され(ステップ
Ｓ２)、一次コイルからは一旦、強磁界が出力される
が、所定のタイマー期間内に所定パターンの負荷変動が
検出されることはないので、該タイマー期間の経過時点
で、微弱磁界の出力に切り替えられることになる(ステ
ップＳ８)。従って、金属物が過熱する危険はない。
【００２５】尚、図７に示す充電器の制御動作におい
て、ステップＳ３の強磁界出力から一定期間が経過した
後に、ステップＳ５の所定パターンの負荷検出を実行す
ることとすれば、充電開始時に携帯電話機の二次電池が
過放電状態であったとしても、前記一定期間の強磁界出
力によって二次電池が充電され、充電制御回路やマイク
ロコンピュータの電源電圧が上昇するので、図８に示す
制御手続きの実行が可能となる。
【００２６】又、図４に示す如く、ダイオード(62)及び
コンデンサ(67)からなる整流回路の出力端に、抵抗Ｒを
介してトランジスタ(66)を接続し、該トランジスタ(66)
をマイクロコンピュータ(７)によってオン／オフ制御し
て、充電負荷を所定パターンに変動させる構成を採用す
れば、仮に、二次電池(８)が満充電に近い状態で携帯電
話機が充電器に設置されたとしても、充電電流の低下に
拘わらず、充電負荷は大きく変動するので、充電器側で
は、検出コイル(42)によって充電負荷の変動を確実に検
出することが出来る。
【００２７】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、上記実施例では、充電器の
検出コイル(42)によって検出すべき負荷変動のパターン
は、予め設定された単一のパターンとしているが、予め
設定された複数種類のパターンの内、何れかのパターン
と一致したとき、一次コイル(41)の出力を強磁界に維持
する構成を採用することも可能である。又、この場合、
携帯電話機の機種毎に異なる負荷変動パターンを設定す
ることとして、各携帯電話機から充電器に負荷変動パタ
ーンを登録する構成を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る携帯電話機と充電器の外観を示す
斜視図である。
【図２】一次側充電回路の構成を示すブロック図であ
る。
【図３】二次側充電回路の構成を示すブロック図であ
る。
【図４】二次側充電回路の他の構成を示すブロック図で
ある。
【図５】充電負荷の変動パターンの一例を示す波形図で
ある。
【図６】充電制御方式を説明する図である。
【図７】充電器側の制御動作を表わすフローチャートで
ある。
【図８】携帯電話機側の制御動作を表わすフローチャー
トである。
【符号の説明】
(１) 携帯電話機 (２) 二次コイルユニット (21) 二次コイル (３) 充電器 (４) 一次コイルユニット (41) 一次コイル (42) 検出コイル (５) 一次側充電回路 (53) 給電制御回路 (６) 二次側充電回路 (63) 充電制御用トランジスタ (64) 充電制御回路 (７) マイクロコンピュータ (８) 二次電池

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子機器に内蔵された二次電池(８)を充
    電するための充電装置であって、電子機器の設置部を有
    する充電器に配備された一次側充電回路(５)と、電子機
    器に配備された二次側充電回路(６)とから構成され、一
    次側充電回路(５)は、電子機器の設置部に向けて交流磁
    界を発生すべき一次コイル(41)と、該一次コイル(41)に
    併設された検出コイル(42)と、検出コイル(42)に発生す
    る起電力の大きさに基づいて、一次コイル(41)が発生す
    る交流磁界の大きさを制御する一次側制御回路とを具
    え、二次側充電回路(６)は、前記一次コイル(41)から発
    生する交流磁界を受けるべき二次コイル(21)と、二次コ
    イル(21)と二次電池(８)の間に介在して二次電池(８)を
    充電する二次側制御回路とを具え、二次側制御回路は、
    充電開始時に充電負荷を所定のパターンで変動させる手
    段を具え、一次側制御回路は、検出コイル(42)に発生す
    る起電力に基づいて、前記充電負荷の変動を検知し、所
    定期間内に充電負荷が所定のパターンで変動したことを
    検知したときに限り、一次コイル(41)が発生する交流磁
    界を充電に必要な大きさに維持することを特徴とする非
    接触型充電装置。
  2. 【請求項２】 二次側制御回路は、二次電池(８)に対す
    る充電をオン／オフ制御することによって、充電負荷を
    所定のパターンで変動させる請求項１に記載の非接触型
    充電装置。
  3. 【請求項３】 二次側制御回路は、二次電池(８)に供給
    すべき電圧及び／又は電流の大きさを制御するトランジ
    スタ(63)を具え、該トランジスタ(63)をオン／オフ制御
    することによって、充電負荷を所定のパターンで変動さ
    せる請求項１に記載の非接触型充電装置。
  4. 【請求項４】 二次側制御回路は、二次コイル(21)から
    の電流を供給すべき抵抗手段を具え、二次電池(８)に対
    する充電をオフに設定した状態で、前記抵抗手段に対す
    る通電をオン／オフ制御することによって、充電負荷を
    所定のパターンで変動させる請求項１に記載の非接触型
    充電装置。
  5. 【請求項５】 一次側制御回路は、充電開始から一定期
    間、一次コイル(41)が発生する交流磁界を充電に必要な
    大きさに維持し、その後、充電負荷の変動を検知する請
    求項１乃至請求項４の何れかに記載の非接触型充電装
    置。
  6. 【請求項６】 充電器に設置することによって、内蔵せ
    る二次電池(８)を充電することが可能な携帯電話機にお
    いて、充電器に配備された一次コイル(41)から発生する
    交流磁界を受けるべき二次コイル(21)と、二次コイル(2
    1)と二次電池(８)の間に介在して二次電池(８)を充電す
    る二次側制御回路とを具え、二次側制御回路は、充電開
    始時に充電負荷を所定のパターンで変動させる手段を具
    えていることを特徴とする携帯電話機。
  7. 【請求項７】 二次側制御回路は、二次電池(８)に対す
    る充電をオン／オフ制御することによって、充電負荷を
    所定のパターンで変動させる請求項６に記載の携帯電話
    機。
  8. 【請求項８】 二次側制御回路は、二次コイル(21)から
    の電流を供給すべき抵抗手段を具え、二次電池(８)に対
    する充電をオフに設定した状態で、前記抵抗手段に対す
    る通電をオン／オフ制御することによって、充電負荷を
    所定のパターンで変動させる請求項６に記載の携帯電話
    機。
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