JP2008048482A - 無接点の充電器とこの充電器と携帯電子機器の組み合わせ - Google Patents

無接点の充電器とこの充電器と携帯電子機器の組み合わせ Download PDF

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Abstract

【課題】入力電力が遮断されても、携帯電子機器の電池を充電できるようにする。
【解決手段】無接点の充電器は、１次コイル１３と高周波電源１４を外装ケース１１に内蔵しており、高周波電源１４から１次コイル１３に供給する高周波電力を２次コイル３３に磁気誘導作用で搬送し、２次コイル３３の交流を整流して携帯電子機器３０に内蔵されるパック電池３１を充電する。充電器は、入力電力で充電されて、高周波電源１４に電力を供給する内蔵電池１２と、内蔵電池１２を充電する充電回路１５とを備える。外装ケース１１は、天板１１Ａと底板１１Ｂの間に収納スペース１８を設けて、角型電池である内蔵電池１２と、渦巻き状に巻かれた平面状の１次コイル１３を配設している。充電器は、入力電力で内蔵電池１２を充電し、入力電力の非入力状態では、内蔵電池１２の電力を高周波電力に変換して１次コイル１３に供給してパック電池３１を充電する。
【選択図】図５

Description

本発明は、無接点の充電器と、この無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせに関する。
無接点の充電器は、たとえば特許文献１に記載される。この方式の充電器は、コネクタ等を接続することなく、携帯電子機器を充電器の上に載せて、内蔵するパック電池を充電できる。このため、種々の異なる型式の携帯電子機器をひとつの無接点の充電器にセットして、内蔵電池を充電できる特徴がある。この特徴は、たとえば多くの型式のものが使用され、また頻繁にモデルチェンジされる携帯電話の充電に特に便利に使用できる。
特開２００５−６４４０号公報
特許文献１の公報に記載される無接点の充電器は、この公報の図５に開示されるように、１次コイルを有する充電シートに携帯電子機器を入れるポケットを設けている。ポケットに入れられる携帯電子機器は、２次コイルを内蔵している。ポケットに入れられた携帯電子機器は、２次コイルを１次コイルに電磁結合する。したがって、１次コイルに高周波電力を供給すると、２次コイルに高周波電力が誘導される。携帯電子機器は、２次コイルに誘導される交流を直流に変換して、内蔵する電池を充電する。
この無接点の充電器は、充電シートをリード線を介して高周波電源に接続して、１次コイルに高周波電力を供給する。すなわち、リード線から高周波電力を入力して、ポケットに収納する携帯電子機器の電池を充電する。この充電器は、リード線を高周波電源に接続しないかぎり、携帯電子機器の電池を充電できない。現実の使用状態において、携帯電話等は、時間の制限があって、電池の充電が十分でない状態で、充電器から外して持ち運ぶ必要があることがある。この使用状態において、特許文献１の無接点の充電器は、携帯電子機器の電池を充電できなくなる。
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、入力電力が遮断された状態においても、携帯電子機器の電池を充電できる無接点の充電器を提供することにある。
本発明の無接点の充電器は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
無接点の充電器は、携帯電子機器３０に内蔵される２次コイル３３に電磁的に結合される１次コイル１３と、この１次コイル１３に高周波電力を供給する高周波電源１４と、１次コイル１３と高周波電源１４を内蔵する外装ケース１１とを備える。この充電器は、高周波電源１４が入力電力を高周波電力に変換して１次コイル１３に供給し、１次コイル１３の高周波電力を２次コイル３３に磁気誘導作用で搬送し、２次コイル３３の交流が整流されて携帯電子機器３０に内蔵されるパック電池３１を充電する。充電器は、入力電力で充電されて、高周波電源１４に電力を供給する内蔵電池１２と、この内蔵電池１２を入力電力で充電する充電回路１５とを備えている。外装ケース１１は、天板１１Ａと底板１１Ｂの間に内蔵電池１２の収納スペース１８を設けている所定の厚さの板状に成形している。外装ケース１１の収納スペース１８に内蔵される内蔵電池１２は角型電池である。この角型電池は、両面のフラット面１２ａを、天板１１Ａ及び底板１１Ｂと平行とする姿勢で収納スペース１８に内蔵されている。さらに、外装ケース１１は、収納スペース１８又は天板１１Ａに、渦巻き状に巻かれた平面状の１次コイル１３を配設している。充電器は、入力電力で内蔵電池１２を充電し、入力電力の非入力状態において、内蔵電池１２から供給される電力を高周波電源１４が高周波電力に変換して１次コイル１３に供給して、携帯電子機器３０のパック電池３１を充電する。
本発明の無接点の充電器は、内蔵電池１２を、リチウムイオン二次電池又はリチウムポリマー電池とすることができる。
本発明の無接点の充電器は、外装ケース１１に、直流入力端子１７を設けて、直流入力端子１７を高周波電源１４と充電回路１５に接続することができる。
本発明の無接点の充電器は、直流入力端子１７を、ＡＣアダプタ４０の接続端子１７ＡとＵＳＢ端子１７Ｂとで構成し、接続端子１７ＡとＵＳＢ端子１７Ｂを高周波電源１４と充電回路１５に接続することができる。直流入力端子１７は、外装ケース１１の側面に設けることができる。
本発明の無接点の充電器は、外装ケース１１の収納スペース１８に、内蔵電池１２と１次コイル１３と高周波電源１４と充電回路１５を同一面に配設することができる。
さらに、本発明の無接点の充電器は、外装ケース１１の収納スペース１８に、複数の内蔵電池１２を同一面に配置して内蔵することができる。
本発明の無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせは、携帯電子機器３０に内蔵されるパック電池３１、５１が、２次コイル３３と、この２次コイル３３に誘導される交流を整流する整流回路３４とを備えており、整流回路３４の出力を携帯電子機器３０に入力している。
本発明の無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせは、携帯電子機器３０に内蔵されるパック電池５１が、二次電池３２の満充電を検出する満充電検出回路５９を内蔵して、充電器１０が、この満充電検出回路５９から出力される満充電信号を検出して充電を停止する充電停止回路２９を内蔵することができる。
本発明の無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせは、パック電池３１が、対向する両面をフラット面３２ａとする角型電池を備え、この角型電池のフラット面３２ａに電波吸収層４４を介して２次コイル３３を配設することができる。
本発明の無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせは、電波吸収層４４が２次コイル３３を配置する凹部４５を備え、この凹部４５に２次コイル３３を配置することができる。
本発明の無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせは、電波吸収層４４に２次コイル３３をインサート成形して固定することができる。
本発明の無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせは、電波吸収層４８とラミネート層４６とで２次コイル３３を挟着することができる。
本発明の無接点の充電器は、外部から電力が入力されない状態となっても、携帯電子機器のパック電池を充電できる特徴がある。それは、本発明の充電器が、内蔵電池と充電回路を内蔵しており、外部から電力が入力されない状態にあっては、内蔵電池が高周波電源に電力を供給し、高周波電源が１次コイルに高周波電力を出力し、この１次コイルでもって携帯電子機器に電力を搬送して、パック電池を充電できるからである。
さらに、本発明の充電器は、１次コイルと高周波電源と内蔵電池を収納する外装ケースを、天板と底板の間に収納スペースを設けている板状とし、内蔵電池を角型電池として、両面のフラット面が天板及び底板と平行となる姿勢で収納スペースに配置し、さらに１次コイルを渦巻き状に巻かれた平面状としている。したがって、全体を軽く、薄く、小さくして携帯に便利にできる。
さらに、本発明の請求項２の充電器は、角型電池には体積に対する容量の大きいリチウムイオン二次電池又はリチウムポリマー電池を使用するので、全体を軽く、薄く、小さくして携帯に便利にしながら、外出先で外部から電力が入力されない状態においても、携帯電子機器のパック電池を十分に充電できる特徴がある。
さらに、本発明の請求項３の無接点の充電器は、直流入力端子を外装ケースに設けて、直流入力端子を高周波電源と充電回路に接続しているので、外装ケース内に大きくて重い商用電源回路を内蔵する必要がなく、外装ケースを著しく軽く、薄く、小さくしてより携帯に便利な構造にできる。
また、請求項４の無接点の充電器は、ＡＣアダプタの接続端子とＵＳＢ端子からなる直流入力端子を設けているので、ＡＣアダプタを接続し、あるいはＵＳＢ端子を介してコンピュータに接続して、携帯電子機器のパック電池を充電できる。このため、ＡＣアダプタを使用しない状態で、コンピュータを使用して、携帯電子機器のパック電池を充電することもできる。とくに、本発明の請求項５の充電器は、直流入力端子を外装ケースの側面に設けているので、外装ケースを厚くすることなく、またＡＣアダプタやＵＳＢ端子にコネクタを接続する状態で、リード線が板状のケースと平行になってかさばらない特徴がある。
さらにまた、本発明の請求項６の無接点の充電器は、外装ケースの収納スペースに、内蔵電池と１次コイルと高周波電源と充電回路を同一面に配設しているので、外装ケースを特に薄くて持ち運びに便利にできる。また、１次コイルと内蔵電池とを重ねて配設せず、平面的に離れて配置するので、内蔵電池の１次コイルによる影響を少なくできる。とくに、１次コイルは渦巻き状に巻かれた平面状のコイルであるので、磁力線がコイルの平面に対して垂直な方向に放射される。内蔵電池は、磁力線の方向には配置されず、磁力線の影響、たとえば内蔵電池の外装缶に渦電流が流れて加熱される等の悪影響が防止できる。また、１次コイルから放射される磁力線が内蔵電池に影響を受けないので、１次コイルから２次コイルに伝送できる電力効率を高くできる特徴も実現される。
さらに、本発明の請求項７の充電器は、外装ケースの収納スペースに、複数の内蔵電池を同一面に配置しているので、複数の電池を内蔵してパック電池の充電容量を大きくしながら、ケースを薄くできる特徴がある。
また、本発明の請求項８の発明は、携帯電子機器に内蔵するパック電池に、２次コイルと、２次コイルに誘導される交流を整流する整流回路とを設け、整流回路の出力を携帯電子機器に入力するので、２次コイルに誘導される電力で効率よくパック電池を充電できる。２次コイルに誘導される電力を安定化して携帯電子機器に出力しないので、安定化するための電力ロスが発生しないからである。
さらに、請求項９の発明は、携帯電子機器に内蔵されるパック電池に、二次電池の満充電を検出して満充電信号を出力する満充電検出回路を内蔵し、充電器には満充電信号を検出して充電を停止する充電停止回路を内蔵するので、パック電池が満充電された後は、充電器の電源をオフに切り換えて、無駄な電力消費を防止できる。この状態は、とくに充電器の内蔵電池で携帯電子機器のパック電池を充電する状態で、内蔵電池の無駄な放電を有効に防止できる。
また、請求項１０の発明は、パック電池に内蔵される二次電池を、対向する両面をフラット面とする角型電池として、角型電池のフラット面に電波吸収層を介して２次コイルを配設しているので、二次電池が１次コイルの磁力線の影響を受けるのを防止できる。とくに、請求項１１の発明は、電波吸収層に、２次コイルを配置する凹部を設けて、ここに２次コイルを配置し、また、請求項１２の発明は、電波吸収層に２次コイルをインサート成形して固定し、さらに請求項１３の発明は、電波吸収層とラミネート層とで２次コイルを挟着しているので、電波吸収層と２次コイルを角型電池のフラット面に簡単に固定できる特徴がある。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための無接点の充電器とこの充電器と携帯電子機器の組み合わせを例示するものであって、本発明は無接点の充電器、及びこの充電器と携帯電子機器の組み合わせを以下のものに特定するものでない。本発明は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
図１ないし図６に示す無接点の充電器１０は、携帯電話である携帯電子機器３０に内蔵されるパック電池３１を充電する。ただし、本発明は携帯電子機器を携帯電話には特定しない。携帯電子機器に内蔵される全てのパック電池を充電できるからである。
これらの図の無接点の充電器１０は、携帯電子機器３０に内蔵される２次コイル３３に電磁結合される１次コイル１３と、この１次コイル１３に高周波電力を供給する高周波電源１４と、この高周波電源１４に電力を供給する内蔵電池１２と、この内蔵電池１２の充電回路１５と、１次コイル１３と高周波電源１４と内蔵電池１２と充電回路１５を内蔵する外装ケース１１とを備える。この無接点の充電器１０は、高周波電源１４でもって、入力される電力を高周波電力に変換して１次コイル１３に供給する。１次コイル１３の高周波電力は、２次コイル３３に磁気誘導作用で搬送される。２次コイル３３に誘導される交流の高周波電力は、整流されて携帯電子機器３０に内蔵されるパック電池３１を充電するのに使用される。
図の無接点の充電器１０は、入力電力のみで携帯電子機器３０のパック電池３１を充電するものでなく、入力電力が入力されない非入力状態にあっては、内蔵電池１２から高周波電源１４に電力を供給して、携帯電子機器３０のパック電池３１を充電する。非入力状態で高周波電源１４に電力を供給する内蔵電池１２は、リチウムイオン二次電池又はリチウムポリマー電池である。さらに、この内蔵電池１２は、薄い角型電池である。この内蔵電池１２は、充電回路１５で充電される。充電回路１５は、入力電力を内蔵電池１２の充電電圧に変換して内蔵電池１２を充電する。内蔵電池１２は、リチウムイオン二次電池又はリチウムポリマー電池であるから、充電回路１５は、定電流・定電圧充電回路である。この充電回路１５は、内蔵電池１２を所定の電圧までは定電流充電し、電池電圧が設定電圧まで上昇すると定電圧充電して内蔵電池１２を満充電する。
高周波電源１４は、携帯電子機器３０がセットされた状態で、１次コイル１３に高周波電力を供給して携帯電子機器３０のパック電池３１を充電する。高周波電源１４は、携帯電子機器３０がセットされたことを検出する機器検出回路１６を内蔵する。この機器検出回路１６は、携帯電子機器３０から送信される機器情報信号を受信して、携帯電子機器３０がセットされたことを検出する。携帯電子機器３０がセットされない状態で、高周波電源１４は１次コイル１３に高周波電力を供給するのを遮断する。この充電器１０は、入力電力を無駄に消費するのを防止し、また内蔵電池１２の無駄な放電も防止できる。
高周波電源１４は、ＡＣアダプタ４０、ＵＳＢケーブル４２、内蔵電池１２のいずれかから直流電力が供給される。図の無接点の充電器１０は、商用電源（日本においては１００Ｖの交流）を高周波電源１４の電源電圧の直流に変換する商用電源回路を内蔵しない。商用電源回路を内蔵しない無接点の充電器１０は、外装ケース１１を薄くできる。それは、商用電源回路に必要な電源トランスを内蔵しないからである。無接点の充電器１０は、ＡＣアダプタ４０の接続端子１７ＡとＵＳＢケーブル４２を接続するＵＳＢ端子１７Ｂからなる直流入力端子１７を外装ケース１１に設けている。接続端子１７ＡとＵＳＢ端子１７Ｂは、高周波電源１４に接続されて、入力される直流電力を高周波電源１４に供給する。
図１の無接点の充電器１０は、図２に示すように、ＡＣアダプタ４０の接続端子１７Ａに接続プラグ４１を接続し、あるいはＵＳＢケーブル４２を介して、ＵＳＢ端子１７Ｂにコンピュータなどを接続して、高周波電源１４に直流電力を供給する。直流電力が供給される状態で、携帯電子機器３０がセットされると、高周波電源１４は、１次コイル１３に高周波電力を供給して、携帯電子機器３０のパック電池３１を充電する。このとき、内蔵電池１２の充電回路１５も動作状態となって、内蔵電池１２を充電する。ただし、ＡＣアダプタ４０や、ＵＳＢ端子１７Ｂに接続されるコンピュータの電流容量が不足して、内蔵電池１２を充電できない場合、入力電力は高周波電源１４のみに供給されて、携帯電子機器３０のパック電池３１のみを充電する。携帯電子機器３０のパック電池３１が満充電された後、充電回路１５に入力電力が供給されて、内蔵電池１２が充電される。また、携帯電子機器３０がセットされない状態で、内蔵電池１２が満充電されない場合、入力電力は充電回路１５に供給されて内蔵電池１２を充電する。内蔵電池１２が満充電されると、充電回路１５は内蔵電池１２の充電を停止する。内蔵電池１２は、できるかぎり満充電された状態に保持される。また、ＡＣアダプタ４０やコンピュータから直流電力が入力される状態で、内蔵電池１２からも高周波電源１４に直流電力を供給することもできる。この状態は、高周波電源１４の高周波電力を大きくして、携帯電子機器３０のパック電池３１が短時間で満充電できる。ただ、内蔵電池１２の残容量が十分でないとき、内蔵電池１２から高周波電源１４への直流電力の供給は停止される。この高周波電源１４は、内蔵電池１２の残容量を検出し、残容量が設定容量よりも大きいことを検出して、内蔵電池１２から高周波電源１４に直流電力を供給する。
携帯電子機器３０は、図２と図３、及び図５に示すように、充電器１０の外装ケース１１の上面に載せられて、パック電池３１を充電する。この状態で携帯電子機器３０のパック電池３１を充電するために、外装ケース１１は、天板１１Ａと底板１１Ｂの間に内蔵電池１２の収納スペース１８を設けて所定の厚さの板状に成形すると共に、天板１１Ａの外形を、ここに安定して携帯電子機器３０を載せることができる大きさとしている。さらに、図に示す無接点の充電器１０は、携帯電話等の携帯電子機器３０と一緒に便利に持ち運びできるように、薄い板状としている。充電器１０が薄い板状であるため、このような充電器を携帯するとき、かばんの中に、手帳や書籍と同じように収納スペースをとらずに収納することができる。
さらに、図の無接点の充電器１０は、薄い板状の外装ケース１１に薄い角型電池を内蔵している。薄い角型電池は、幅よりも薄い角型の電池で、この角型電池は、両面のフラット面１２ａを、天板１１Ａと底板１１Ｂに平行とする姿勢で収納スペース１８に内蔵している。さらに、ケース全体を薄くするために、図４の充電器は、外装ケース１１の収納スペース１８に、内蔵電池１２と１次コイル１３と高周波電源１４と充電回路１５を同一面に配設している。高周波電源１４と充電回路１５を実現する電子部品は、天板１１Ａと底板１１Ｂと平行に配置される一枚の回路基板１９に実装される。さらに、この図の充電器１０は、この回路基板１９に、ＡＣアダプタ４０に接続される接続端子１７Ａのコネクタ２０と、ＵＳＢ端子１７Ｂのコネクタ２１とを固定している。これらのコネクタ２０、２１は、外装ケース１１の側面に開口する端子窓２２から外部に表出されて、外装ケース１１の側面に固定される。図４の外装ケース１１は、１次コイル１３をケースの左側に、高周波電源１４と充電回路１５を実装する回路基板１９をケースの右側に、内蔵電池１２を１次コイル１３と回路基板１９との間に配置して、これらが互いに重ならないように収納スペース１８に配置して、外装ケース１１を薄くしている。外装ケース１１の厚さは、たとえば３ｍｍ以上であって、２０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上であって、１５ｍｍ以下、さらに好ましくは約１０ｍｍとしている。図の外装ケース１１は、天板１１Ａと底板１１Ｂを四角形としてるが、天板と底板は楕円形とすることもできる。
外装ケース１１に内蔵される１次コイル１３は、薄い外装ケース１１の収納スペース１８に内蔵できるように、渦巻き状に巻かれた平面状のコイルとしている。このコイルは、高周波電力を効率よく携帯電子機器３０の２次コイル３３に伝送できるように、外装ケース１１のほぼ全体の大きさとしている。この１次コイルは、プラスチック製の天板にインサート成形して固定することもできる。１次コイルをインサート成形する外装ケースは、さらに全体を薄くできる。また、１次コイルをしっかりと外装ケースに固定でき、しかも、天板の表面に１次コイルを配置して、２次コイルとの間隔を狭くして、効率よく高周波電力を２次コイルに伝送できる。１次コイル１３のインダクタンスは、高周波電力の周波数により最適値に設定される。高周波電力の周波数を１００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚとする充電器１０は、１次コイル１３のインダクタンスを数十μＨないし数ｍＨとする。
図６の回路図に示す充電器は、ＡＣアダプタ４０の接続端子１７ＡとＵＳＢ端子１７Ｂと内蔵電池１２とを、スイッチ２３とダイオード２４の直列回路を介して高周波電源１４の電源回路に接続している。ダイオード２４は、複数の直流入力端子１７や内蔵電池１２から同時に直流電力が入力される状態で、逆向きに電流が流れるのを阻止する。各々のスイッチ２３は、コントローラー２５でオンオフに制御される。コントローラー２５は、いずれかひとつ、又は複数のスイッチ２３をオンにして、オン状態にあるスイッチ２３を介して直流電力を高周波電源１４に供給する。コントローラー２５は、１次コイル１３に誘導される機器情報信号を検出し、携帯電子機器３０がセットされたことを検出して、いずれかのスイッチ２３をオンにして、１次コイル１３に高周波電力を供給する。
コントローラー２５は、携帯電子機器３０がセットされたことを検出し、さらに、ＡＣアダプタ４０の接続端子１７Ａ、またはＵＳＢ端子１７Ｂから直流電力が入力されたことを検出して、ＡＣアダプタ４０の接続端子１７ＡとＵＳＢ端子１７Ｂに接続しているスイッチ２３をオンに切り換える。コントローラー２５は、携帯電子機器３０から送信される機器情報信号を受信して携帯電子機器３０がセットされたことを検出する。また、ＡＣアダプタ４０の接続端子１７ＡとＵＳＢ端子１７Ｂからなる直流入力端子１７の電圧を検出して、ＡＣアダプタ４０やＵＳＢケーブル４２が接続されたことを検出する。このコントローラー２５は、携帯電子機器３０がセットされることを確認する状態で、接続端子１７ＡとＵＳＢ端子１７Ｂの両方から直流電力が入力されるとき、いずれか一方のスイッチ２３をオンに切り換え、または両方のスイッチ２３をオンに切り換える。接続端子１７ＡとＵＳＢ端子１７Ｂのいずれかから直流電力が入力されるとき、直流電力が入力される端子に接続しているスイッチ２３をオンに切り換えて、直流電力を高周波電源１４に入力する。
さらに、コントローラー２５は、携帯電子機器３０がセットされる状態で、ＡＣアダプタ４０の接続端子１７ＡとＵＳＢ端子１７Ｂの両方から直流電力が入力されないとき、内蔵電池１２に接続しているスイッチ２３をオンに切り換えて、内蔵電池１２から高周波電源１４に電力を供給する。このとき、コントローラー２５は、内蔵電池１２の残容量を検出して内蔵電池１２が放電できる状態にあることを確認して、内蔵電池１２のスイッチ２３をオンに切り換えて、内蔵電池１２から高周波電源１４に電力を供給する。内蔵電池１２の残容量が少なくなって、過放電する状態になると、コントローラー２５は内蔵電池１２と高周波電源１４とを接続しているスイッチ２３をオフに切り換えて、内蔵電池１２の放電を停止する。
さらに、コントローラー２５は、内蔵電池１２が満充電されない状態にあり、かつ、携帯電子機器３０がセットされない状態を検出して、ＡＣアダプタ４０の接続端子１７ＡとＵＳＢ端子１７Ｂのいずれかに直流電力が入力されることを検出すると、これらの端子と充電回路１５との間に接続している充電スイッチ２６をオンに切り換える。この状態で、充電回路１５は内蔵電池１２を充電する。内蔵電池１２が満充電されると、コントローラー２５は充電スイッチ２６をオフに切り換えて、内蔵電池１２の充電を停止する。接続端子１７ＡとＵＳＢ端子１７Ｂから入力される直流電力が、高周波電源１４の消費電力よりも大きく、高周波電源１４に高周波電力を供給しながら内蔵電池１２を充電できる場合、コントローラー２５は、携帯電子機器３０がセットされる状態で、内蔵電池１２を充電しながら、高周波電源１４に直流電力を供給する。したがって、この充電器１０は、携帯電子機器３０のパック電池３１を充電しながら、内蔵電池１２を充電する。高周波電源１４は、内蔵電池１２の電圧を検出して残容量を検出できる。また、内蔵電池１２の充電電流と放電電流の積算値から残容量を演算し、演算された残容量を電池電圧で補正すること もできる。
さらに、図の充電器１０は、内蔵電池１２の残容量を表示する表示部を備える。図に示す表示部は、ＬＥＤ２７である。ＬＥＤ２７は、高周波電源１４とコントローラー２５に接続しており、コントローラー２５で通電状態が制御されて、点灯状態が制御される。ＬＥＤ２７は、外装ケース１１に内蔵される回路基板１９に固定されて、定位置に配置している。外装ケース１１は、ＬＥＤ２７と対向する位置に表示窓２８を開口しており、この表示窓２８からＬＥＤ２７を外部に表出させている。コントローラー２５は、高周波電源１４で検出される内蔵電池１２の残容量に応じて、ＬＥＤ２７の点滅状態を制御しており、ＬＥＤ２７の点滅のパターンで内蔵電池１２の残容量を表示している。
充電器１０の天板１１Ａに載せられる携帯電子機器３０に内蔵されて、充電器１０で充電されるパック電池３１、５１の回路図を図７と図８に示す。図７のパック電池３１は、二次電池３２と、２次コイル３３と、２次コイル３３に誘導される高周波電力を整流するダイオードブリッジからなる整流回路３４とを備える。このパック電池３１は、整流回路３４から出力される直流を携帯電子機器３０の機器側回路３７に出力する。さらに、この図のパック電池３１は、二次電池３２と直列に接続している保護ＦＥＴ３５と、この保護ＦＥＴ３５をオンオフに制御して二次電池３２を保護する保護回路３６とを備える。保護回路３６は、二次電池３２を過充電と過放電を防止するように保護ＦＥＴ３５をオンオフに切り換える。このパック電池３１を内蔵する携帯電子機器３０は、機器側回路３７に二次電池３２の充電制御回路３８を内蔵している。充電制御回路３８は、整流回路３４から入力される直流電力で二次電池３２を充電する。この携帯電子機器３０は、整流回路３４から出力される直流電力を充電制御回路３８に入力して、二次電池３２を充電するので、整流回路３４から出力される直流電力を効率よく二次電池３２の充電に利用できる。それは、パック電池３１に、電力ロスのある電圧を安定化する回路を内蔵する必要がないからである。
さらに、図８のパック電池５１は、二次電池３２の充電制御回路５８を内蔵している。この充電制御回路５８は、整流回路３４から出力される直流電力で二次電池３２を満充電する。さらに、充電制御回路５８は、二次電池３２の満充電を検出する満充電検出回路５９を備えている。この満充電検出回路５９は、二次電池３２が満充電されると、満充電信号を出力する。満充電信号は、２次コイル３３に出力され、２次コイル３３から１次コイル１３に伝送される。充電器１０は、満充電検出回路５９から出力される満充電信号を検出して充電を停止する充電停止回路２９を内蔵している。充電器１０は、この充電停止回路２９を、高周波電源１４に内蔵している。充電停止回路２９は、パック電池５１の満充電検出回路５９から伝送される満充電信号を検出すると、１次コイル１３への高周波電力の供給を停止する。このパック電池５１は、二次電池３２が満充電されると、充電器１０に満充電信号を伝送する。したがって、充電器１０は、パック電池５１から伝送される満充電信号を検出して、１次コイル１３への高周波電力の供給を停止できる。このため、パック電池５１が満充電されると、高周波電源１４への電力供給を遮断して無駄な電力消費を阻止できる。この図において、５７は機器側回路を示している。
なお、図８の回路において、図示しないが、以下の認証手続きを含む回路とすることもできる。この回路は、１次コイル１３からＩＤ信号（＝(Identification)認証信号）を送信し、電磁誘導されて２次コイル３３にてＩＤ信号を受信し、パック電池５１又は携帯電気機器３０側でＩＤ信号を確認、認証できると充電を開始し、ＩＤ信号を確認、認証できないときには充電を停止する。なお、パック電池５１又は携帯電子機器３０にて、ＩＤ信号を確認、認証できたときは、ＩＤ信号が確認できたことを表す信号（＝ＩＤ確認信号）を、パック電池５１又は携帯電子機器３０から、２次コイル３３を介して１次コイル１３へ送信し、１次コイル１３を含む充電器１０側にてＩＤ確認信号を受信して、電力供給を継続して行う。また、ＩＤ確認信号を受信できないときは、充電器１０と適合していないパック電池又は携帯電子機器であると認識して、電力供給を停止する。
携帯電子機器３０に内蔵されるパック電池３１は、図５に示すように、二次電池３２と、２次コイル３３とを内蔵している。パック電池３１に内蔵される二次電池３２は、図９に示すように、両面をフラット面３２ａとする角型電池としている。さらに、パック電池３１に内蔵される２次コイル３３は、渦巻き状に巻かれた平面状のコイルとしている。図９に示す２次コイル３３は、１次コイル１３から伝送される高周波電力を効率よく受け取ることができるように、二次電池３２の全体とほぼ等しい大きさとしている。パック電池３１は、角型電池である二次電池３２のフラット面３２ａに、平面状のコイルである２次コイル３３を積層して、二次電池３２と２次コイル３３とを定位置に配置している。このパック電池３１は、図５に示すように、携帯電子機器３０を充電器１０の天板１１Ａにセットする状態において、二次電池３２に積層される２次コイル３３が、充電器１０の天板１１Ａ側に位置すると共に、内蔵される１次コイル１３と対向する位置となるように、二次電池３２と２次コイル３３とを収納している。
さらに、２次コイル３３を内蔵するパック電池３１は、１次コイル１３から受ける磁力線による二次電池３２への悪影響を防止するために、図９に示すように、電波吸収層４４を介して２次コイル３３を配設している。電波吸収層４４は、１次コイル１３による磁力線を吸収できるように、磁性体を含有している。図９に示す電波吸収層４４は、磁性体を含有するシート材で、金属やカーボン、フェライト等の粉末を添加してなる樹脂をシート状に成形して製作している。シート状の電波吸収層４４は、図９に示すように、二次電池３２のフラット面３２ａに積層されると共に、電波吸収層４４の表面に２次コイル３３が固定されて、二次電池３２のフラット面３２ａに電波吸収層４４を介して２次コイル３３が配設される。
図１０に示す電波吸収層４４は、平面状に成形してなる電波吸収層４４の上面に、２次コイル３３を配置する凹部４５を備えている。この電波吸収層４４は、凹部４５に配置される２次コイル３３を接着して固定して、定位置に保持できる。さらに、電波吸収層４４は、２次コイル３３を樹脂にインサート成形して、凹部４５に２次コイル３３を配置することもできる。２次コイル３３をインサート成形する電波吸収層４４は、全体を薄くしながら、２次コイル３３をしっかりと電波吸収層４４の表面に固定できる特長がある。
さらに、２次コイル３３は、図１１に示すように、電波吸収層４８とラミネート層４６で挟着して保持することもできる。図に示す２次コイル３３は、電波吸収層３８の上面に配置されると共に、外周にスペーサ４７を配置しており、さらに、上面にラミネート層４６を設けて、電波吸収層４８とラミネート層４６とで２次コイル３３を挟着して固定している。この構造は、２次コイル３３の表面をラミネート層４６で保護しながら、角型電池３２のフラット面３２ａに簡単に固定できる特徴がある。
さらに、電波吸収層４９は、図１２に示すように、二次電池３２の表面に塗布して設けることもできる。この電波吸収層４９は、金属やカーボン、あるいはフェライト等の粉末を添加してなる塗料を二次電池３２の表面に塗布して設けている。図に示す二次電池３２は、図においてクロスハッチングで示すように、全周に塗料を塗布して電波吸収層４９を設けている。この構造は、二次電池３２の全周を磁気シールドして、１次コイルの磁力線による悪影響を防止できる特長がある。ただ、二次電池は、図示しないが、２次コイルを積層するフラット面にのみ塗料を塗布して電波吸収層を設けることもできる。
以上のように、電波吸収層４４、４８、４９を介して二次電池３２に２次コイル３３を配設する構造は、磁力線の影響、たとえば二次電池３２の外装缶に渦電流が流れて加熱される等の悪影響を有効に防止できると共に、１次コイル１３から放射される磁力線が二次電池３２に影響を受けないので、１次コイル１３から２次コイル３３に伝送できる電力効率を高くできる特長もある。
本発明の一実施例にかかる無接点の充電器に携帯電子機器をセットする状態を示す斜視図である。 図１に示す充電器に入力電力を供給して携帯電子機器のパック電池を充電する状態を示す斜視図である。 図１に示す充電器の内蔵電池で携帯電子機器のパック電池を充電する状態を示す斜視図である。 図１に示す充電器の水平断面図である。 図１に示す充電器に携帯電子機器をセットした状態を示す垂直断面図である。 図１に示す充電器の回路図である。 携帯電子機器に内蔵されるパック電池の一例を示す回路図である。 携帯電子機器に内蔵されるパック電池の他の一例を示す回路図である。 パック電池に内蔵される二次電池と２次コイルの一例を示す斜視図である。 図９に示す電波吸収層の断面図である。 電波吸収層の他の一例を示す断面図である。 電波吸収層の他の一例を示す斜視図である。
符号の説明
１０…充電器
１１…外装ケース １１Ａ…天板
１１Ｂ…底板
１２…内蔵電池 １２ａ…フラット面
１３…１次コイル
１４…高周波電源
１５…充電回路
１６…機器検出回路
１７…直流入力端子 １７Ａ…接続端子
１７Ｂ…ＵＳＢ端子
１８…収納スペース
１９…回路基板
２０…コネクタ
２１…コネクタ
２２…端子窓
２３…スイッチ
２４…ダイオード
２５…コントローラー
２６…スイッチ
２７…ＬＥＤ
２８…表示窓
２９…充電停止回路
３０…携帯電子機器
３１…パック電池
３２…二次電池 ３２ａ…フラット面
３３…２次コイル
３４…整流回路
３５…保護ＦＥＴ
３６…保護回路
３７…機器側回路
３８…充電制御回路
４０…ＡＣアダプタ
４１…接続プラグ
４２…ＵＳＢケーブル
４４…電波吸収層
４５…凹部
４６…ラミネート層
４７…スペーサ
４８…電波吸収層
４９…電波吸収層
５１…パック電池
５７…機器側回路
５８…充電制御回路
５９…満充電検出回路

Claims (13)

  1. 携帯電子機器(30)に内蔵される２次コイル(33)に電磁的に結合される１次コイル(13)と、この１次コイル(13)に高周波電力を供給する高周波電源(14)と、１次コイル(13)と高周波電源(14)を内蔵する外装ケース(11)とを備え、高周波電源(14)が入力電力を高周波電力に変換して１次コイル(13)に供給し、１次コイル(13)の高周波電力を２次コイル(33)に磁気誘導作用で搬送し、２次コイル(33)の交流が整流されて携帯電子機器(30)に内蔵されるパック電池(31)を充電するようにしてなる無接点の充電器において、
    入力電力で充電されて、高周波電源(14)に電力を供給する内蔵電池(12)と、この内蔵電池(12)を入力電力で充電する充電回路(15)とを備えており、
    前記外装ケース(11)は、天板(11A)と底板(11B)の間に内蔵電池(12)の収納スペース(18)を設けている所定の厚さの板状に成形され、この外装ケース(11)の収納スペース(18)に内蔵される内蔵電池(12)は角型電池で、この角型電池は両面のフラット面(12a)を天板(11A)及び底板(11B)と平行とする姿勢で収納スペース(18)に内蔵され、さらに、外装ケース(11)の収納スペース(18)又は天板(11A)に、渦巻き状に巻かれた平面状の１次コイル(13)を配設しており、
    入力電力で内蔵電池(12)が充電され、入力電力の非入力状態において、内蔵電池(12)から供給される電力を高周波電源(14)が高周波電力に変換して１次コイル(13)に供給して、携帯電子機器(30)のパック電池(31)を充電するようにしてなる無接点の充電器。
  2. 内蔵電池(12)が、リチウムイオン二次電池又はリチウムポリマー電池からなる請求項１に記載される無接点の充電器。
  3. 外装ケース(11)に、直流入力端子(17)を設けており、直流入力端子(17)を高周波電源(14)と充電回路(15)に接続している請求項１に記載される無接点の充電器。
  4. 直流入力端子(17)が、ＡＣアダプタ(40)の接続端子(17A)とＵＳＢ端子(17B)からなり、接続端子(17A)とＵＳＢ端子(17B)を高周波電源(14)と充電回路(15)に接続している請求項３に記載される無接点の充電器。
  5. 直流入力端子(17)を外装ケース(11)の側面に設けている請求項３に記載されるに無接点の充電器。
  6. 外装ケース(11)の収納スペース(18)に、内蔵電池(12)と１次コイル(13)と高周波電源(14)と充電回路(15)を同一面に配設している請求項１に記載される無接点の充電器。
  7. 外装ケース(11)の収納スペース(18)に、複数の内蔵電池(12)を同一面に配置して内蔵している請求項１に記載される無接点の充電器。
  8. 携帯電子機器(30)に内蔵されるパック電池(31)が、２次コイル(33)と、この２次コイル(33)に誘導される交流を整流する整流回路(34)とを備えており、整流回路(34)の出力が携帯電子機器(30)に入力されるようにしてなる無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせ。
  9. 携帯電子機器(30)に内蔵されるパック電池(51)が、二次電池(32)の満充電を検出する満充電検出回路(59)を内蔵しており、充電器(10)は、この満充電検出回路(59)から出力される満充電信号を検出して充電を停止する充電停止回路(29)を内蔵している請求項８に記載される無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせ。
  10. パック電池(31)が、対向する両面をフラット面(32a)とする角型電池を備え、この角型電池のフラット面(32a)に電波吸収層(44)、(48)、(49)を介して２次コイル(33)を配設している請求項８に記載される無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせ。
  11. 電波吸収層(44)が２次コイル(33)を配置する凹部(45)を備え、この凹部(45)に２次コイル(33)を配置している請求項１０に記載される無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせ。
  12. 電波吸収層（44）に２次コイル(33)をインサート成形して固定している請求項１１に記載される無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせ。
  13. 電波吸収層（48）とラミネート層(46)とで２次コイル(33)を挟着している請求項１０に記載される無接点の充電器と携帯電子機器の組み合わせ。
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