JP2015223009A - Non-contact charging method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To promptly detect that a metallic foreign substance 5 is set on a charging platform 1.SOLUTION: A non-contact charging method includes: setting battery built-in equipment 2 on the charging platform 1; electromagnetically coupling a power reception coil 4 of the battery built-in equipment 2 to a power transmission coil 3 of the charging platform 1; and transferring power from the power transmission coil 3 to the power reception coil 4 by means of electromagnetic induction action, so as to charge the battery of the battery built-in equipment 2 by power induced on the power reception coil 4. Further, the non-contact charging method includes detecting a variation (ΔH) in the inductance of a detection coil K, using an increase of inductance of the detection coil K caused by magnetic shield etc. when the battery built-in equipment is set, and a decrease of the inductance when a metallic foreign substance is set, so as to judge whether or not the metallic foreign substance 5 is set in the vicinity of the battery built-in equipment 2.

Description

本発明は、送電コイルと受電コイルとを電磁結合するように互いに接近して配置し、送電コイルから受電コイルに電磁誘導作用で電力搬送して、受電コイルに誘導される電力で電池を充電する無接点充電方法に関し、とくに充電台に金属異物がセットされたことを検出する無接点充電方法に関する。   In the present invention, a power transmission coil and a power reception coil are arranged close to each other so as to be electromagnetically coupled, and power is transferred from the power transmission coil to the power reception coil by electromagnetic induction, and the battery is charged with the power induced in the power reception coil. The present invention relates to a contactless charging method, and more particularly to a contactless charging method for detecting that a metal foreign object is set on a charging stand.

送電コイルを内蔵する充電台に、受電コイルを内蔵する電池内蔵機器をセットして、送電コイルから受電コイルに電力搬送して、電池内蔵機器の電池を充電する無接点充電方法は開発されている。(特許文献1参照)   A contactless charging method has been developed in which a battery built-in device with a built-in power receiving coil is set on a charging stand with a built-in power transmitting coil and power is transferred from the power transmitting coil to the power receiving coil to charge the battery of the battery built-in device. . (See Patent Document 1)

この無接点充電方法は、充電台の送電コイルと、電池内蔵機器の受電コイルとを電磁結合するように、電池内蔵機器を充電台にセットして、送電コイルから受電コイルに電力搬送して、受電コイルに誘導される電力で電池内蔵機器の内蔵電池を充電する。この充電方法は、コネクタを介して電池内蔵機器を充電台に接続する必要がなく、無接点方式で内蔵電池を便利に充電できる。   In this contactless charging method, the battery built-in device is set on the charging stand so that the power transmission coil of the charging stand and the power receiving coil of the battery built-in device are electromagnetically coupled, and power is transferred from the power transmitting coil to the power receiving coil. The built-in battery of the battery built-in device is charged with the electric power induced in the receiving coil. In this charging method, it is not necessary to connect the battery built-in device to the charging stand via the connector, and the built-in battery can be conveniently charged by a non-contact method.

この充電方法は、クリップなどの金属製の金属異物が載せられると、金属異物に誘電電流が流れてジュール熱で発熱する弊害がある。また、金属異物に誘導電流が流れて無駄に電力を消費するので、充電台から効率よく電池を充電できなくなる欠点もある。この欠点を解消するために、特許文献1の充電台は、上面に縦横に並べて多数の温度センサを配置している。温度センサは、充電台に載せられて金属異物が発熱するのを検出する。この充電台は、上に金属製の金属異物を載せる状態で、送電コイルに交流電力を供給すると、金属異物に誘電電流が流れて発熱するので、この金属異物の発熱を、近くに配置している温度センサで検出する。   In this charging method, when a metallic foreign object such as a clip is placed, a dielectric current flows through the metallic object and heat is generated by Joule heat. In addition, since an induction current flows through the metal foreign object and consumes power wastefully, there is a disadvantage that the battery cannot be charged efficiently from the charging stand. In order to eliminate this drawback, the charging base of Patent Document 1 has a large number of temperature sensors arranged vertically and horizontally on the upper surface. The temperature sensor is placed on the charging stand and detects that the metal foreign object generates heat. In this charging stand, when AC power is supplied to the power transmission coil with a metal foreign object placed on top of the charging stand, a dielectric current flows through the metal object to generate heat. It is detected by the temperature sensor.

特開2008−17562号公報JP 2008-17562 A

以上の充電台は、金属異物の温度上昇を温度センサで検出して金属異物がセットされたことを検出するので、金属異物がセットされたことを速やかに検出できない検出がある。また、金属異物がどこにセットされるかが特定されないために、多数の温度センサを載せ台の上面に配置する必要がある。このため、温度センサの数が多くなって部品コストが高くなる。また、金属異物が置かれる位置によって、どの温度センサが発熱を検出するかが特定されないので、多数に設けている全ての温度センサの検出温度から金属異物が載せられたことを判定する必要があるので、多数の温度センサの検出温度から金属異物が載せられたことを検出する検出回路も複雑になり、簡単な回路で金属異物を検出できない欠点もある。   Since the above charging stand detects the rise of the temperature of the metal foreign object with the temperature sensor and detects that the metal foreign object has been set, there is a detection that cannot quickly detect that the metal foreign object has been set. Further, since it is not specified where the metal foreign object is set, it is necessary to arrange a large number of temperature sensors on the top surface of the mounting table. For this reason, the number of temperature sensors increases and component cost becomes high. Further, since it is not specified which temperature sensor detects heat generation depending on the position where the metal foreign object is placed, it is necessary to determine that the metal foreign object has been placed from the detection temperatures of all the temperature sensors provided in large numbers. Therefore, the detection circuit for detecting that a metal foreign object is placed from the detection temperatures of a large number of temperature sensors becomes complicated, and there is a drawback that the metal foreign object cannot be detected with a simple circuit.

本発明は、さらに以上の弊害を解消することを目的に開発されたもので、本発明の大切な目的は、充電台に金属異物がセットされたことを速やか検出できる無接点充電方法を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、簡単な回路構成で、確実に安定して金属異物を検出できる無接点充電方法を提供することにある。
The present invention was developed for the purpose of eliminating the above-described adverse effects, and an important object of the present invention is to provide a contactless charging method capable of quickly detecting that a metal foreign object has been set on a charging stand. There is.
Another important object of the present invention is to provide a contactless charging method capable of reliably detecting a metal foreign object with a simple circuit configuration.

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

本発明の無接点充電方法は、充電台1に電池内蔵機器2をセットし、充電台1の送電コイル3に電池内蔵機器2の受電コイル4を電磁結合して、送電コイル3から受電コイル4に電磁誘導作用で電力搬送して、受電コイル4に誘導される電力で電池内蔵機器2の電池を充電する。さらに本発明の無接点充電方法は、充電台1に設けた検出コイルKのインダクタンスの変化量(ΔH)を検出して、インダクタンスの変化量(ΔH)から充電台1に電池内蔵機器の近傍に金属異物5がセットされたことを判定する。   In the contactless charging method of the present invention, the battery built-in device 2 is set on the charging stand 1, the power receiving coil 4 of the battery built-in device 2 is electromagnetically coupled to the power transmitting coil 3 of the charging stand 1, and the power receiving coil 4 receives power from the power transmitting coil 3. Then, the electric power is conveyed by electromagnetic induction, and the battery of the battery built-in device 2 is charged by the electric power induced by the power receiving coil 4. Furthermore, the contactless charging method of the present invention detects the amount of change (ΔH) in the inductance of the detection coil K provided on the charging stand 1, and detects the amount of change in inductance (ΔH) on the charging stand 1 in the vicinity of the battery built-in device. It is determined that the metal foreign object 5 has been set.

本発明の無接点充電方法は、検出コイルのインダクタンスの変化量(ΔH)から金属異物を検出するが、本発明は、直接にはインダクタンスを検出せず、インダクタンスによって特定されるパラメーター、たとえばインダクタンスとコンデンサーの静電容量とで特定される共振周波数や、インダクタンスと周波数によって特定されるインピーダンスを検出し、周波数やインピーダンスを介してインダクタンスを検出して、金属異物を検出する方法も含むものとする。たとえば、検出コイルにコンデンサーを接続して、検出コイルのインダクタンスとコンデンサーの静電容量で発振周波数を特定する発振回路を設け、この発振回路の発振周波数を検出して、発振周波数から金属異物を検出することができる。この方法は、発振周波数を介して検出コイルのインダクタンスを間接的に検出して金属異物を検出できる。また、検出コイルのインダクタンスが増加すると交流に対するインピーダンスも変化するので、インピーダンスを介して検出コイルのインダクタンスを検出して、金属異物を検出することもできる。発振周波数やインピーダンスから金属異物を検出する方法は、直接には検出コイルのインダクタンスを検出しないが、インダクタンスによって特定される周波数やインピーダンスを介してインダクタンスを検出して金属異物を検出するので、実質的にはインダクタンスの変化から金属異物を検出することになる。したがって、本明細書において、「検出コイルのインダクタンスの変化量(ΔH)を検出する」とは、直接に検出コイルのインダクタンスを検出する方法のみでなく、インダクタンスによって特定されるパラメーターの変化量(ΔH)を検出する方法も含む意味に使用する。   The contactless charging method of the present invention detects a metallic foreign object from the amount of change (ΔH) in the inductance of the detection coil. However, the present invention does not directly detect the inductance, but the parameter specified by the inductance, for example, the inductance and the like. It also includes a method of detecting a metallic foreign object by detecting a resonance frequency specified by the capacitance of the capacitor and an impedance specified by the inductance and the frequency and detecting the inductance via the frequency and the impedance. For example, a capacitor is connected to the detection coil, and an oscillation circuit that identifies the oscillation frequency based on the inductance of the detection coil and the capacitance of the capacitor is provided. By detecting the oscillation frequency of this oscillation circuit, metal foreign objects are detected from the oscillation frequency. can do. This method can detect the metal foreign object by indirectly detecting the inductance of the detection coil via the oscillation frequency. Moreover, since the impedance with respect to alternating current also changes when the inductance of the detection coil increases, it is possible to detect the metal foreign object by detecting the inductance of the detection coil via the impedance. Although the method for detecting metallic foreign matter from the oscillation frequency and impedance does not directly detect the inductance of the detection coil, it detects the metallic foreign matter by detecting the inductance through the frequency and impedance specified by the inductance. In this case, a metal foreign object is detected from the change in inductance. Therefore, in this specification, “detecting the amount of change (ΔH) in the inductance of the detection coil” is not only a method for directly detecting the inductance of the detection coil, but also the amount of change in the parameter specified by the inductance (ΔH ) Is also used to include the method of detecting.

以上の無接点充電方法は、充電台に電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたことを速やかに判定できる。それは、以上の無接点充電方法が、検出コイルKのインダクタンスの変化量(ΔH)を検出し、このインダクタンスの変化量(ΔH)から金属異物がセットされたことを判定するからである。   The contactless charging method described above can quickly determine that a metal foreign object has been set in the vicinity of the battery built-in device on the charging stand. This is because the contactless charging method described above detects the amount of change (ΔH) in the inductance of the detection coil K and determines from the amount of change in inductance (ΔH) that a metal foreign object has been set.

一般にコイルのインダクタンスは通常の状態に比べ、磁気シールドのような高透磁率の物体が近づくと大きくなり、反対に金属が近づくと渦電流により磁束が打ち消され、小さくなる。充電台に設けている検出コイルKのインダクタンスも、磁気シールドをコイルの裏に備えた電池内蔵機器等が近づくと、その磁気シールドの影響でインダクタンスが増加する。しかし、近傍に金属異物があると、その分インダクタンスは金属異物により相殺されて、期待されるインダクタンス変化量(ΔH)が少なめとなる。したがって、金属異物は、インダクタンスの変化量(ΔH)から検出できる。電池内蔵機器をセットする状態で、検出コイルのインダクタンスの変化量(ΔH)が大きいと電池内蔵機器が検出コイルKに接近して配置されたと判定し、変化量(ΔH)が小さいと電池内蔵機器と同時に金属異物が接近してセットされたと判定できる。検出コイルのインダクタンスの増加は、温度センサが検出する温度のように時間遅れがなく、金属異物がセットされると、ただちに変化するので、インダクタンスの変化量(ΔH)から金属異物を速やかに検出できる。   In general, the inductance of a coil increases as a high-permeability object such as a magnetic shield approaches as compared with a normal state, and conversely, when a metal approaches, the magnetic flux cancels out due to eddy current and decreases. The inductance of the detection coil K provided on the charging stand also increases due to the influence of the magnetic shield when a battery built-in device having a magnetic shield on the back of the coil approaches. However, if there is a metal foreign object in the vicinity, the inductance is offset by the metal foreign object, and the expected amount of inductance change (ΔH) is reduced. Therefore, the metal foreign object can be detected from the amount of change in inductance (ΔH). If the change amount (ΔH) of the inductance of the detection coil is large in the state where the battery built-in device is set, it is determined that the battery built-in device is arranged close to the detection coil K, and if the change amount (ΔH) is small, the battery built-in device At the same time, it can be determined that the metallic foreign object has been approached and set. The increase in the inductance of the detection coil is not delayed as in the temperature detected by the temperature sensor, and changes immediately when a metal foreign object is set. Therefore, the metal foreign object can be detected quickly from the amount of change in inductance (ΔH). .

さらに、以上の無接点充電方法は、検出コイルのインダクタンスの変化量(ΔH)から金属異物を検出するので、温度センサで温度上昇を検出する方法に比べて、簡単な回路構成で、確実に安定して金属異物を検出できる特徴も実現する。   Furthermore, the contactless charging method described above detects metallic foreign matter from the amount of change in inductance of the detection coil (ΔH), so it is reliably stable with a simple circuit configuration compared to the method of detecting temperature rise with a temperature sensor. Thus, the feature that metal foreign matter can be detected is also realized.

本発明の無接点充電方法は、充電台1に、インダクタンスの変化量(ΔH)から金属異物5がセットされたと判定する閾値を記憶させて、記憶する閾値とインダクタンスの変化量(ΔH)とを比較し、インダクタンスの変化量(ΔH)が閾値よりも小さい状態では電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたと判定することができる。
以上の無接点充電方法は、インダクタンスの変化量(ΔH)を閾値に比較して、変化量(ΔH)が閾値よりも小さいと電池内蔵機器と同時に金属異物がセットされたと判定するので、より簡単な回路構成で金属異物5を検出できる。
In the contactless charging method of the present invention, the charging stand 1 stores a threshold value for determining that the metal foreign object 5 is set from the inductance change amount (ΔH), and stores the threshold value to be stored and the inductance change amount (ΔH). In comparison, in a state where the amount of change in inductance (ΔH) is smaller than the threshold value, it can be determined that a metal foreign object has been set near the battery built-in device.
The non-contact charging method described above is easier because the amount of change in inductance (ΔH) is compared with a threshold value, and if the amount of change (ΔH) is smaller than the threshold value, it is determined that a metal foreign object has been set at the same time as the battery built-in device. The metal foreign object 5 can be detected with a simple circuit configuration.

本発明の無接点充電方法は、インダクタンスの変化量(ΔH)を検出して、検出するインダクタンスの変化量(ΔH)が閾値よりも大きいと、電池内蔵機器2がセットされて金属異物がセットされないと判定して、電池内蔵機器2に電力搬送を開始することができる。
以上の無接点充電方法は、インダクタンスの変化量(ΔH)を閾値に比較して、変化量(ΔH)が閾値よりも大きいと電池内蔵機器がセットされたと判定するので、より簡単な回路構成で電池内蔵機器2がセットされたことを検出して、電力搬送を開始できる。
The contactless charging method of the present invention detects the amount of change in inductance (ΔH), and if the detected amount of change in inductance (ΔH) is greater than the threshold, the battery built-in device 2 is set and no metal foreign matter is set. Thus, it is possible to start power conveyance to the battery built-in device 2.
The above contactless charging method compares the amount of change in inductance (ΔH) with a threshold and determines that the battery built-in device is set when the amount of change (ΔH) is greater than the threshold. It can be detected that the battery built-in device 2 has been set, and power transfer can be started.

本発明の無接点充電方法は、充電台1にセットされる電池内蔵機器2から充電台1に、電池内蔵機器2をセットする状態で、検出コイルKのインダクタンスが増加するインダクタンス変化値を閾値として充電台1に伝送し、充電台1が、検出コイルKのインダクタンスの変化量(ΔH)を、電池内蔵機器2から伝送される閾値に比較して、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたことを判定できる。   In the contactless charging method of the present invention, in the state where the battery built-in device 2 is set from the battery built-in device 2 set on the charging stand 1 to the charging stand 1, an inductance change value that increases the inductance of the detection coil K is used as a threshold value. The charging stand 1 compares the inductance change amount (ΔH) of the detection coil K with the threshold value transmitted from the battery built-in device 2, and the metal foreign object 5 is in the vicinity of the battery built-in device 2. It can be determined that it has been set.

以上の無接点充電方法は、電池内蔵機器を充電台にセットする状態で、検出コイルKのインダクタンスが増加するインダクタンス変化値を閾値として伝送するので、充電台はインダクタンスの変化量(ΔH)を閾値に比較して、電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたことをより正確に判定できる。とくに、種々の電池内蔵機器をセットしながら、電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされる状態を正確に判定できる。充電台に電池内蔵機器がセットされる状態では、検出コイルKのインダクタンスは増加するが、この状態でインダクタンスが増加する割合は、電池内蔵機器に内蔵される受電コイル裏の磁気シールド材の材質、大きさ、形状などで変化する。以上の無接点充電方法は、電池内蔵機器を充電台にセットして検出コイルのインダクタンスが増加するインダクタンス変化値を閾値としてあらかじめ充電台に伝送するので、検出コイルのインダクタンスの変化量(ΔH)を閾値に比較することで、電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたことを正確に判定できる。   In the above non-contact charging method, since the inductance change value in which the inductance of the detection coil K increases is transmitted as a threshold value in a state where the battery built-in device is set on the charging stand, the charging stand uses the inductance change amount (ΔH) as the threshold value. As compared with the above, it can be more accurately determined that the metal foreign object is set near the battery built-in device. In particular, it is possible to accurately determine a state in which a metal foreign object is set near the battery built-in device while setting various types of battery built-in devices. In the state where the battery built-in device is set on the charging stand, the inductance of the detection coil K increases. In this state, the rate of increase in inductance is the material of the magnetic shield material behind the power receiving coil built in the battery built-in device, Varies with size, shape, etc. In the above contactless charging method, since the battery built-in device is set on the charging stand and the inductance change value at which the inductance of the detection coil increases is transmitted in advance to the charging stand as a threshold value, the change amount (ΔH) of the detection coil inductance is calculated. By comparing with the threshold value, it can be accurately determined that a metal foreign object has been set in the vicinity of the battery built-in device.

また、インダクタンス変化値の閾値を伝送しない電池内蔵機器に対しては、最初は常識的に考えられる最小値を閾値として用い、その値より多かった分だけ加算して次回からのために電池内蔵機器のIDとともに送電機本体に記憶しておくことができる。   Also, for devices with built-in batteries that do not transmit the threshold value of inductance change value, first use the minimum value that can be thought of as a common sense as the threshold value. The ID can be stored in the power transmitter body.

本発明の無接点充電方法は、充電台1が、インダクタンスの変化量(ΔH)を検出し、検出するインダクタンスの変化量(ΔH)が電池内蔵機器2から伝送される閾値よりも大きいと、電池内蔵機器2がセットされたと判定して、電池内蔵機器2に電力搬送を開始することができる。
以上の無接点充電方法は、インダクタンスの変化量(ΔH)を、電池内蔵機器から伝送される閾値に比較して、電池内蔵機器がセットされたことを判定するので、電池内蔵機器がセットされたことを正確に検出して、電力搬送を開始できる。
In the contactless charging method of the present invention, when the charging stand 1 detects the amount of change in inductance (ΔH) and the detected amount of change in inductance (ΔH) is larger than the threshold value transmitted from the battery built-in device 2, It can be determined that the internal device 2 is set, and power transfer to the battery internal device 2 can be started.
In the above contactless charging method, the amount of change in inductance (ΔH) is compared with the threshold value transmitted from the battery built-in device to determine that the battery built-in device is set. This can be accurately detected and power transfer can be started.

本発明の無接点充電方法は、充電台1の検出コイルKにコンデンサーを接続して、検出コイルKのインダクタンスとコンデンサーの静電容量で発振周波数を特定する発振回路を設け、この発振回路の発振周波数を検出して、発振周波数とコンデンサーの静電容量からインダクタンスの変化量(ΔH)を演算することができる。
以上の無接点充電方法は、簡単な回路構成でインダクタンスの変化量(ΔH)を正確に検出できる。
また、本発明の無接点充電方法は、発振回路の発振周波数の検出において、検出時には検出する回路を接続し、非検出時には、検出回路を切り離す。
以上の本発明の無接点充電方法は、非検出時である送電時、充電時に、検出回路を切り離し、検出回路のコンデンサーの影響を低減することができる。
更に、本発明の無接点充電方法は、発振回路の発振周波数の検出において、充電台の検出コイルにコンデンサーを接続して、検出コイルの一端とコンデンサーとの間にスイッチング素子であるFETを接続し、検出コイルの一端とFETの一端を接続し、FETのゲートを検出コイルの一端と接続することで、検出時には検出する回路を接続し、非検出時には、検出回路を切り離す。
以上の本発明の無接点充電方法は、非検出時である送電時、充電時に、検出回路を切り離し、検出回路のコンデンサーの影響を低減することができる。
本発明の無接点充電方法は、受電コイルをショートさせた状態でのインダクタンスの変化量により、送電コイルと受電コイルとの位置ずれを検出する。
以上の本発明の無接点充電方法は、位置ずれの度合いに応じて、受電コイルをショートさせた状態でのインダクタンスの変化量が変化するので、位置ずれを検出することができる。
本発明の無接点充電方法は、受電コイルをショートさせた状態でのインダクタンスの変化量により、送電コイルと受電コイルとの位置ずれ度合いを検出し、この位置ずれ度合いに応じて、前記金属異物を判定する閾値を変更する。
以上の本発明の無接点充電方法は、位置ずれの度合いに応じて、充電台に設けた検出コイルのインダクタンスの変化量(ΔH)が変化するので、適切な閾値に変更することができる。
In the contactless charging method of the present invention, a capacitor is connected to the detection coil K of the charging stand 1 and an oscillation circuit for specifying an oscillation frequency based on the inductance of the detection coil K and the capacitance of the capacitor is provided. By detecting the frequency, the amount of change in inductance (ΔH) can be calculated from the oscillation frequency and the capacitance of the capacitor.
The above contactless charging method can accurately detect the amount of change in inductance (ΔH) with a simple circuit configuration.
In the contactless charging method of the present invention, when detecting the oscillation frequency of the oscillation circuit, a detection circuit is connected at the time of detection, and the detection circuit is disconnected at the time of non-detection.
The above contactless charging method of the present invention can reduce the influence of the capacitor of the detection circuit by disconnecting the detection circuit at the time of power transmission that is not detected and at the time of charging.
Furthermore, in the contactless charging method of the present invention, in detecting the oscillation frequency of the oscillation circuit, a capacitor is connected to the detection coil of the charging stand, and an FET as a switching element is connected between one end of the detection coil and the capacitor. By connecting one end of the detection coil and one end of the FET and connecting the gate of the FET to one end of the detection coil, a circuit for detection is connected at the time of detection, and the detection circuit is disconnected at the time of non-detection.
The above contactless charging method of the present invention can reduce the influence of the capacitor of the detection circuit by disconnecting the detection circuit at the time of power transmission that is not detected and at the time of charging.
The contactless charging method of the present invention detects a positional deviation between the power transmitting coil and the power receiving coil based on the amount of change in inductance when the power receiving coil is short-circuited.
In the contactless charging method of the present invention described above, the amount of change in inductance when the power receiving coil is short-circuited changes according to the degree of the position shift, so that the position shift can be detected.
The contactless charging method of the present invention detects the degree of positional deviation between the power transmission coil and the power receiving coil based on the amount of change in inductance when the power receiving coil is short-circuited. The threshold value to be determined is changed.
The contactless charging method of the present invention described above can be changed to an appropriate threshold value because the amount of change (ΔH) in the inductance of the detection coil provided on the charging stand changes according to the degree of displacement.

本発明の無接点充電方法は、検出コイルKを移動させて金属異物5を検出することができる。この無接点充電方法は、充電台のどの位置にセットされる金属異物をも確実に検出できる。   The contactless charging method of the present invention can detect the metal foreign object 5 by moving the detection coil K. This contactless charging method can reliably detect a metal foreign object set at any position on the charging stand.

本発明の無接点充電方法は、送電コイルを検出コイルに併用してインダクタンスの変化量(ΔH)を検出することができる。この無接点充電方法は、インダクタンスの変化量(ΔH)を検出するために専用のコイルを設ける必要がなく、回路構成を簡単にできる。   The contactless charging method of the present invention can detect an inductance change amount (ΔH) by using a power transmission coil in combination with a detection coil. This contactless charging method does not require a dedicated coil to detect the amount of change in inductance (ΔH), and can simplify the circuit configuration.

本発明の無接点充電方法は、充電台1に送電コイル3と、金属異物5を検出する専用の検出コイルKとして金属探知用コイルを設けて、金属探知用コイルで金属異物5を検出することができる。
以上の無接点充電方法は、インダクタンスの変化量(ΔH)を検出する専用の検出コイルKを設けるので、金属探知用コイルをインダクタンスの変化量(ΔH)から金属異物を検出するために最適な形状やインダクタンスや形状に設計できる。
この方法は、検出コイルとして、金属異物の検出に最適な形状やインダクタンスに設計できる金属探知用コイルを設けるので、金属異物検出の解像度を高くして、非常に小さい金属異物をもインダクタンスの変化量(ΔH)から検出できる。また、この方法は、電池内蔵機器からのインダクタンス変化値を閾値として伝送することなく、小さい金属異物をも確実に検出できる。それは、送電コイルとは別に、径の小さな大インダクタンスの金属探知用コイルを、送電コイルの中心、または四隅に配置して電池内蔵機器がセットされる状態で、例えば、電池内蔵機器の周囲から中心に向けて、螺旋状に回転しながら移動することで、電池内蔵機器の磁気シールドに関係なく、金属異物に接近すると急激に金属探知用コイルのインダクタンスが減少することを利用して金属異物を検出できるからである。このため、この方法は、電池内蔵機器から充電台にインダクタンスの変化値を閾値として伝送する必要もなく、また、ほんの小さな金属も確実に検出することができる。
In the contactless charging method of the present invention, a metal detection coil is provided as a dedicated detection coil K for detecting a power transmission coil 3 and a metal foreign object 5 on the charging stand 1, and the metal foreign object 5 is detected by the metal detection coil. Can do.
The contactless charging method described above is provided with a dedicated detection coil K for detecting the amount of change in inductance (ΔH), so that the metal detecting coil has an optimum shape for detecting metal foreign matter from the amount of change in inductance (ΔH). And can be designed in inductance and shape.
In this method, a metal detection coil that can be designed to have an optimal shape and inductance for detecting a metal foreign object is provided as a detection coil. Therefore, the resolution of the metal foreign object detection is increased, and even a very small metal foreign object can be changed in inductance. It can be detected from (ΔH). In addition, this method can reliably detect even small metallic foreign objects without transmitting the inductance change value from the battery built-in device as a threshold value. In addition to the power transmission coil, a metal detector coil with a small diameter and a large inductance is placed at the center of the power transmission coil or at the four corners, and the battery built-in device is set. By moving while moving in a spiral, regardless of the magnetic shield of the battery built-in device, detecting the metal foreign object using the fact that the inductance of the metal detection coil suddenly decreases when approaching the metal foreign object Because it can. For this reason, this method does not require transmission of the inductance change value from the battery built-in device to the charging stand as a threshold value, and can detect even a small metal reliably.

本発明の無接点充電方法は、充電台1の送電コイル3を移動して、送電コイル3の消費電流が変化する変化カーブを検出して、変化カーブの非対称性から金属異物5がセットされたことを検出することもできる。   In the contactless charging method of the present invention, the power transmission coil 3 of the charging base 1 is moved, a change curve in which the current consumption of the power transmission coil 3 changes is detected, and the metal foreign object 5 is set due to the asymmetry of the change curve. Can also be detected.

以上の方法は電池内蔵機器から充電台に閾値のデータを伝送することなく、金属異物を検出できる特徴がある。また、受電コイルの近傍に金属異物5がセットされることを検出できるので、電池内蔵機器のみがセットされることを検出して、安全に電力搬送を開始できる。充電台に電池内蔵機器がセットされる状態で、送電コイルを移動させながら消費電流を検出すると、送電コイルの消費電流は、送電コイルが受電コイルに接近するにしたがって大きく、また離れるにしたがって小さくなるので、消費電流の最大点からコイルの中心は容易に特定することが出来る。この移動の間に送電コイルの消費電流も同時に測定すればその消費電流の変化カーブはコイル中心に対して対称となる。この状態で、電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされると、金属異物によって消費電流が変化するので、消費電流の変化カーブはコイル中心に対して対称にならず非対称な状態となる。受電コイルの中心に金属異物が置かれる可能性もあるが、この状態では、充電台が、電池内蔵機器を検出しない検出方式によって、電力搬送の開始を防止できる。この検出方法として、充電台に設けたコイルから電池内蔵機器に検出パルスを出力し、この検出パルスで受電コイルを励起し、励起された受電コイルがエコー信号を出力し、このエコー信号をコイルで検出して電池内蔵機器がセットされたことを検出する、すでに使用されている検出方法がある。この検出方法によると、受電コイルの中心に金属異物があると電池内蔵機器がセットされたことが検出されず、電力搬送を開始することはない。受電コイルの中心に金属異物があると、エコー信号が検出されないのは、検出パルスが金属異物に吸収されて送電コイルが励起されず、これがエコー信号を出力しないからである。したがって、消費電流の変化カーブが非対称性であることを検出して、電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたことを判定できる。とくに、この方法は、電池内蔵機器の近傍、すなわち受電コイルの近傍に金属異物がセットされたことを正確に判定できるので、電池内蔵機器のみがセットされたことを確認して、安全に電力搬送を開始できる。電池内蔵機器の近傍に金属異物5がセットされて電力搬送すると、金属異物5が誘導される電流のジュール熱で発熱するからである。   The above method has a feature that metal foreign matter can be detected without transmitting threshold data from the battery built-in device to the charging stand. Moreover, since it can detect that the metal foreign material 5 is set to the vicinity of a receiving coil, it can detect that only a battery built-in apparatus is set, and can start electric power conveyance safely. When current consumption is detected while moving the power transmission coil in a state where the battery built-in device is set on the charging stand, the current consumption of the power transmission coil increases as the power transmission coil approaches the power reception coil and decreases as the power supply coil moves away. Therefore, the center of the coil can be easily specified from the maximum point of current consumption. If the current consumption of the power transmission coil is also measured during this movement, the change curve of the current consumption becomes symmetric with respect to the coil center. In this state, when a metal foreign object is set in the vicinity of the battery built-in device, the current consumption changes due to the metal foreign object, so the change curve of the current consumption is not symmetric with respect to the coil center and is asymmetric. There is a possibility that a metal foreign object may be placed in the center of the power receiving coil. In this state, the charging stand can prevent the start of power transfer by a detection method that does not detect the battery built-in device. As a detection method, a detection pulse is output from the coil provided on the charging stand to the battery built-in device, the receiving coil is excited by this detection pulse, the excited receiving coil outputs an echo signal, and this echo signal is output by the coil. There is a detection method that has already been used to detect that a battery built-in device has been set. According to this detection method, if there is a metal foreign object at the center of the power receiving coil, it is not detected that the battery built-in device is set, and power transfer is not started. The reason why the echo signal is not detected when there is a metal foreign object at the center of the power receiving coil is that the detection pulse is absorbed by the metal foreign object and the power transmission coil is not excited, which does not output the echo signal. Therefore, it can be determined that a metal foreign object has been set in the vicinity of the battery built-in device by detecting that the current consumption change curve is asymmetric. In particular, this method can accurately determine that a metal foreign object has been set in the vicinity of the battery built-in device, that is, in the vicinity of the power receiving coil. Can start. This is because when the metal foreign object 5 is set in the vicinity of the battery built-in device and power is transferred, the metal foreign object 5 generates heat due to the Joule heat of the induced current.

さらに、本発明の無接点充電方法は、充電台1に電池内蔵機器2をセットし、充電台1の送電コイル3に電池内蔵機器2の受電コイル4を電磁結合して、送電コイル3から受電コイル4に電磁誘導作用で電力搬送して、受電コイル4に誘導される電力で電池内蔵機器2の電池を充電する無接点充電方法であって、充電台1に設けた検出コイルKのインダクタンスで発振周波数を特定する発振回路23を設けて、発振回路23の発振周波数の変化量(Δf)から検出コイルKのインダクタンスの変化量(ΔH)を検出し、さらに、発振回路23の発振電圧の変化量(ΔV)を検出し、発振周波数の変化量(Δf)と発振電圧の変化量(ΔV)の両方から充電台1に電池内蔵機器2と金属異物5がセットされたことを判定することができる。
以上の無接点充電方法は、充電台に電池内蔵機器と金属異物がセットされたことを速やかに、しかも確実に判定できる特徴がある。それは、以上の無接点充電方法が、検出コイルのインダクタンスで発振周波数を特定する発振回路を設けて、発振回路の発振周波数の変化量(Δf)と、発振回路の発振電圧の変化量(ΔV)の両方から電池内蔵機器と金属異物がセットされたことを判定するからである。この方法によると、発振回路の発振周波数の変化量(Δf)から電池内蔵機器がセットされたことを判定でき、発振回路の発振電圧の変化量(ΔV)から金属異物が誤ってセットされたことを判定できる。したがって、発振周波数の変化量(Δf)と発振電圧の変化量(ΔV)の両方から電池内蔵機器と金属異物がセットされたことを確実に判定できる。
Furthermore, in the contactless charging method of the present invention, the battery built-in device 2 is set on the charging stand 1, and the power receiving coil 4 of the battery built-in device 2 is electromagnetically coupled to the power transmitting coil 3 of the charging stand 1 to receive power from the power transmitting coil 3. A non-contact charging method in which power is conveyed to the coil 4 by electromagnetic induction and the battery of the battery built-in device 2 is charged by the power induced by the power receiving coil 4, and the inductance of the detection coil K provided on the charging stand 1 is used. An oscillation circuit 23 for specifying the oscillation frequency is provided, a change amount (ΔH) of the inductance of the detection coil K is detected from a change amount (Δf) of the oscillation frequency of the oscillation circuit 23, and a change in the oscillation voltage of the oscillation circuit 23 is further detected. The amount (ΔV) is detected, and it is determined that the battery built-in device 2 and the metal foreign object 5 are set on the charging stand 1 from both the amount of change (Δf) of the oscillation frequency and the amount of change (ΔV) of the oscillation voltage. it can.
The non-contact charging method described above has a feature that can quickly and reliably determine that the battery built-in device and the metal foreign object are set on the charging stand. The contactless charging method described above is provided with an oscillation circuit that specifies the oscillation frequency by the inductance of the detection coil, and the amount of change in the oscillation frequency (Δf) of the oscillation circuit and the amount of change in the oscillation voltage of the oscillation circuit (ΔV) This is because it is determined that both the battery built-in device and the metal foreign object are set. According to this method, it can be determined that the battery built-in device has been set from the amount of change in the oscillation frequency (Δf) of the oscillation circuit, and a metal foreign object has been set incorrectly from the amount of change in the oscillation voltage (ΔV) of the oscillation circuit. Can be determined. Therefore, it is possible to reliably determine that the battery built-in device and the metal foreign object are set from both the change amount (Δf) of the oscillation frequency and the change amount (ΔV) of the oscillation voltage.

さらにまた、本発明の無接点充電方法は、発振電圧の変化量(ΔV)から金属異物5を判定する閾値を記憶させて、記憶する閾値と発振電圧の変化量(ΔV)とを比較し、発振電圧の変化量(ΔV)が閾値よりも大きい状態で充電台1に電池内蔵機器2と金属異物5がセットされたと判定することができる。
以上の無接点充電方法によると、発振電圧の変化量(ΔV)を閾値で比較するので、金属異物がセットされたことを正確に検出できる。とくに、この方法は、磁性材料の金属異物であっても確実に検出できる特徴がある。それは、金属異物が磁性材料であっても非磁性金属であっても発振回路の発振電圧が低下するからである。
Furthermore, the contactless charging method of the present invention stores a threshold value for determining the metal foreign object 5 from the change amount (ΔV) of the oscillation voltage, compares the stored threshold value with the change amount (ΔV) of the oscillation voltage, It can be determined that the battery built-in device 2 and the metal foreign object 5 are set on the charging stand 1 in a state where the change amount (ΔV) of the oscillation voltage is larger than the threshold value.
According to the above contactless charging method, the amount of change (ΔV) in the oscillation voltage is compared with a threshold value, so that it is possible to accurately detect that a metal foreign object has been set. In particular, this method has a feature that it can reliably detect even a metallic foreign material of a magnetic material. This is because the oscillation voltage of the oscillation circuit is lowered regardless of whether the metal foreign object is a magnetic material or a nonmagnetic metal.

さらにまた、本発明の無接点充電方法は、発振周波数の変化量(Δf)が閾値よりも小さく、あるいは発振電圧の変化量(ΔV)が閾値よりも大きい状態で、充電台1に電池内蔵機器2と金属異物5がセットされたと判定することができる。
以上の無接点充電方法によると、発振周波数の変化量(Δf)を閾値で比較し、発振電圧の変化量(ΔV)を閾値で比較するので、充電台に電池内蔵機器と金属異物がセットされたことを正確に判定できる。
Furthermore, the contactless charging method of the present invention is such that the amount of change in the oscillation frequency (Δf) is smaller than the threshold value or the amount of change in the oscillation voltage (ΔV) is larger than the threshold value, and the charging stand 1 has a battery built-in device. 2 and the metal foreign object 5 can be determined to be set.
According to the above contactless charging method, the amount of change in the oscillation frequency (Δf) is compared with the threshold value, and the amount of change in the oscillation voltage (ΔV) is compared with the threshold value. Can be determined accurately.

本発明の実施例にかかる無接点充電方法に使用す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 used for the non-contact charge method concerning the Example of this invention. 電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされた状態において送電コイルの検出信号が変化する特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic in which the detection signal of a power transmission coil changes in the state in which the metal foreign material was set to the vicinity of the battery built-in apparatus. 本発明の他の実施例にかかる無接点充電方法に使用される電池内蔵機器と充電台を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the battery built-in apparatus and charging stand which are used for the non-contact charge method concerning the other Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる無接点充電方法に使用される発振回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the oscillation circuit used for the non-contact charge method concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる無接点充電方法に使用される他の発振回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other oscillation circuit used for the non-contact charge method concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる位置ずれの度合いに応じた送電コイルのインダクタンスの変化による周波数の変化量を示す図である。It is a figure which shows the variation | change_quantity of the frequency by the change of the inductance of the power transmission coil according to the degree of position shift concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる受電コイルをショートさせる電池内蔵機器内の回路を示す図である。It is a figure which shows the circuit in the battery built-in apparatus which short-circuits the receiving coil concerning one Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる無接点充電方法に使用する充電台のブロック回路図である。It is a block circuit diagram of the charging stand used for the non-contact charge method concerning the other Example of this invention.

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充電方法を例示するものであって、本発明は無接点充電方法を以下の方法や回路構成に特定しない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment shown below exemplifies a contactless charging method for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the contactless charging method as the following method or circuit configuration.

図1は、本発明の無接点充電方法で、充電台1の上に電池内蔵機器2を載せて、電池内蔵機器2の電池6を充電する状態を示している。   FIG. 1 shows a state in which a battery built-in device 2 is placed on a charging stand 1 and the battery 6 of the battery built-in device 2 is charged by the contactless charging method of the present invention.

充電台1は、ケースの上面に、電池内蔵機器2を載せる上面プレート7を設けて、この上面プレート7の内側に送電コイル3を配置している。送電コイル3は、交流電源8を接続して、交流電源8をコントロール回路9で制御している。コントロール回路9は、電池内蔵機器2の伝送回路10から伝送される検出信号を受信回路11で検出して、検出する検出信号で、送電コイル3に供給する電力をコントロールしながら、電池内蔵機器2に電力搬送する。   The charging stand 1 is provided with an upper surface plate 7 on which the battery built-in device 2 is placed on the upper surface of the case, and the power transmission coil 3 is disposed inside the upper surface plate 7. The power transmission coil 3 is connected to an AC power supply 8 and controls the AC power supply 8 using a control circuit 9. The control circuit 9 detects the detection signal transmitted from the transmission circuit 10 of the battery built-in device 2 by the receiving circuit 11, and controls the power supplied to the power transmission coil 3 with the detection signal to be detected. To carry power.

さらに、充電台1は、検出コイルKのインダクタンスの変化量(ΔH)を検出して、検出するインダクタンスの変化量(ΔH)から、充電台1に、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたかどうかを判定する異物検出回路12を備えている。図1の充電台1は、送電コイル3を検出コイルKに併用して、上面プレート7に、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたことを判定する。ただ、本発明の無接点充電方法は、図3に示すように、送電コイル3を検出コイルKに併用することなく、異物検出専用の金属探知用コイル14を設けて、電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたことを検出することもできる。   Further, the charging stand 1 detects a change amount (ΔH) of the inductance of the detection coil K, and from the change amount (ΔH) of the detected inductance, a metal foreign object 5 is placed on the charging stand 1 in the vicinity of the battery built-in device 2. A foreign object detection circuit 12 for determining whether or not the battery has been set is provided. The charging stand 1 of FIG. 1 determines that the metal foreign object 5 has been set on the top plate 7 in the vicinity of the battery built-in device 2 by using the power transmission coil 3 together with the detection coil K. However, in the contactless charging method of the present invention, as shown in FIG. 3, without using the power transmission coil 3 as the detection coil K, a metal detection coil 14 dedicated to foreign matter detection is provided, and the proximity of the battery built-in device. It is also possible to detect that a metallic foreign object has been set.

充電台1は、送電コイル3を受電コイル4に電磁結合して、送電コイル3から受電コイル4に電力搬送する。電池内蔵機器2を上面プレート7の自由な位置にセットして、電池6を充電する充電台1は、送電コイル3を受電コイル4に接近するように移動させる機構(図示せず)を内蔵している。この充電台1は、送電コイル3をケースの上面プレート7の下に配設して、上面プレート7に沿って移動させて受電コイル4に接近させる。ただし、充電台は、必ずしも送電コイルを受電コイルに接近させるように送電コイルを移動させる機構を内蔵する必要はなく、電池内蔵機器を充電台の定位置に配置して、送電コイルを受電コイルに接近する構造とすることもできる。   The charging stand 1 electromagnetically couples the power transmission coil 3 to the power reception coil 4 and carries power from the power transmission coil 3 to the power reception coil 4. The charging stand 1 for charging the battery 6 by setting the battery built-in device 2 at a free position on the top plate 7 incorporates a mechanism (not shown) for moving the power transmission coil 3 so as to approach the power reception coil 4. ing. In the charging stand 1, the power transmission coil 3 is disposed below the upper surface plate 7 of the case and moved along the upper surface plate 7 to approach the power receiving coil 4. However, the charging base does not necessarily have a built-in mechanism for moving the power transmission coil so that the power transmission coil approaches the power reception coil. The battery built-in device is arranged at a fixed position of the charging base, and the power transmission coil is used as the power reception coil. An approaching structure can also be used.

送電コイル3は、上面プレート7と平行な面で渦巻き状に巻いてなる平面コイルで、上面プレート7の上方に交流磁束を放射する。この送電コイル3は、上面プレート7に直交する交流磁束を上面プレート7の上方に放射する。送電コイル3は、交流電源8から交流電力が供給されて、上面プレート7の上方に交流磁束を放射する。送電コイル3は、受電コイル4の外径にほぼ等しくして、受電コイル4に効率よく電力搬送する。   The power transmission coil 3 is a flat coil wound in a spiral shape on a surface parallel to the upper surface plate 7, and radiates an alternating magnetic flux above the upper surface plate 7. The power transmission coil 3 radiates an alternating magnetic flux orthogonal to the upper surface plate 7 above the upper surface plate 7. The power transmission coil 3 is supplied with AC power from the AC power source 8 and radiates AC magnetic flux above the top plate 7. The power transmission coil 3 is substantially equal to the outer diameter of the power reception coil 4 and efficiently conveys power to the power reception coil 4.

交流電源8は、たとえば、20kHz〜1MHzの高周波電力を送電コイル3に供給する。送電コイル3を受電コイル4に接近するように移動させる充電台1は、交流電源8を、可撓性のリード線を介して送電コイル3に接続している。交流電源8は、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。   The AC power supply 8 supplies, for example, high frequency power of 20 kHz to 1 MHz to the power transmission coil 3. The charging stand 1 that moves the power transmission coil 3 so as to approach the power receiving coil 4 connects an AC power supply 8 to the power transmission coil 3 via a flexible lead wire. The AC power supply 8 includes an oscillation circuit and a power amplifier that amplifies the AC output from the oscillation circuit.

充電台1は、送電コイル3を受電コイル4に接近させる状態であって、金属異物5がセットされない状態で、交流電源8から送電コイル3に交流電力を供給して電力搬送し、受電コイル4の近傍に金属異物5がセットされる状態では、電力搬送しない。送電コイル3の交流電力は、受電コイル4に電力搬送されて、電池6を充電する。充電台1は、電池6が満充電されると、電池内蔵機器2から伝送される満充電信号で送電コイル3への電力供給を停止して、電池6の充電を停止する。   The charging stand 1 is a state in which the power transmission coil 3 is brought close to the power reception coil 4, and in a state where the metal foreign object 5 is not set, the AC power supply 8 supplies AC power to the power transmission coil 3 to convey the power. In the state where the metal foreign object 5 is set in the vicinity of, power is not conveyed. The AC power of the power transmission coil 3 is conveyed to the power receiving coil 4 and charges the battery 6. When the battery 6 is fully charged, the charging stand 1 stops the power supply to the power transmission coil 3 by a full charge signal transmitted from the battery built-in device 2 and stops the charging of the battery 6.

異物検出回路12は、検出コイルKに併用される送電コイル3のインダクタンスの変化量(ΔH)を検出し、検出するインダクタンスの変化量(ΔH)を閾値に比較して金属異物5がセットされたかどうかを判定する。検出コイルKである送電コイル3のインダクタンスは、上面プレート7に、なにもセットされない状態、すなわち電池内蔵機器2も金属異物5もセットされない状態に比べて磁気シールドのような高透磁率の物体が近づくと増加する。逆に金属異物が近くにあるとインダクタンスは減少するので、電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされると、金属異物によってインダクタンスの増加が相殺されて想定値まで増加しない。また、図3に示すように、送電コイル3とは別に、検出コイルとして専用の金属探知用コイル14を設ける充電台は、金属探知用コイル14でもって、電池内蔵機器の磁気シールドの影響を受けることなく、金属探知用コイルが金属異物に近づくことにより、インダクタンスが急激に減少することを利用して、金属異物を検出できる。   The foreign object detection circuit 12 detects the change amount (ΔH) of the inductance of the power transmission coil 3 used together with the detection coil K, and compares the detected change amount (ΔH) of the inductance with a threshold value to determine whether the metal foreign object 5 is set. Determine if. The inductance of the power transmission coil 3, which is the detection coil K, is an object having a high magnetic permeability such as a magnetic shield compared to a state where nothing is set on the top plate 7, that is, a state where neither the battery built-in device 2 nor the metal foreign object 5 is set. It increases when approaching. On the other hand, the inductance decreases when a metal foreign object is in the vicinity. Therefore, when the metal foreign object is set near the battery built-in device, the increase in inductance is offset by the metal foreign object and does not increase to the expected value. Further, as shown in FIG. 3, the charging stand provided with a dedicated metal detection coil 14 as a detection coil separately from the power transmission coil 3 is affected by the magnetic shield of the battery built-in device with the metal detection coil 14. The metal foreign object can be detected by utilizing the fact that the inductance is rapidly reduced when the metal detecting coil approaches the metal foreign object.

送電コイル3で実現される検出コイルKのインダクタンスは、送電コイル3である検出コイルKにコンデンサーを接続し、検出コイルKのインダクタンスとコンデンサーの静電容量で発振周波数を特定する発振回路を形成し、発振回路の発振周波数とコンデンサーの静電容量から演算できる。
発振回路の発振周波数(f)は、送電コイル3で構成される検出コイルKのインダクタンス(L)と、コンデンサーの静電容量(C)から以下の数式で特定される。
The inductance of the detection coil K realized by the power transmission coil 3 is such that a capacitor is connected to the detection coil K, which is the power transmission coil 3, and an oscillation circuit that specifies the oscillation frequency by the inductance of the detection coil K and the capacitance of the capacitor is formed. It can be calculated from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the capacitance of the capacitor.
The oscillation frequency (f) of the oscillation circuit is specified by the following formula from the inductance (L) of the detection coil K constituted by the power transmission coil 3 and the capacitance (C) of the capacitor.

発振周波数は、周波数カウンタで検出される。発振周波数(f)が検出されると、発振周波数(f)とコンデンサーの静電容量(C)から、以下の数式で検出コイルKのインダクタンス(L)は演算される。   The oscillation frequency is detected by a frequency counter. When the oscillation frequency (f) is detected, the inductance (L) of the detection coil K is calculated from the oscillation frequency (f) and the capacitance (C) of the capacitor using the following formula.

インダクタンスが演算されると、演算されるインダクタンスを閾値に比較して、電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたことを検出できる。ただし、インダクタンスを演算して閾値に比較することなく、インダクタンスによって特定される周波数から電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたことを検出することもできる。インダクタンスが変化すると発振周波数も変化するので、周波数を閾値に比較して金属異物を検出する方法は、実質的にはインダクタンスを閾値に比較して金属異物を検出することになるからである。インダクタンスを演算することなく、周波数カウンタの数値から金属異物を判定する方法は、より簡単に金属異物を判定できる。また、インダクタンスで特定されるインピーダンスから金属異物を検出することもできる。   When the inductance is calculated, the calculated inductance is compared with a threshold value, and it can be detected that a metal foreign object is set near the battery built-in device. However, it is also possible to detect that a metal foreign object has been set in the vicinity of the battery built-in device from the frequency specified by the inductance without calculating the inductance and comparing it with the threshold value. This is because when the inductance changes, the oscillation frequency also changes, so that the method of detecting the metallic foreign object by comparing the frequency with the threshold substantially detects the metallic foreign object by comparing the inductance with the threshold. The method of determining a metal foreign object from the value of the frequency counter without calculating the inductance can more easily determine the metal foreign object. Further, it is possible to detect a metallic foreign object from the impedance specified by the inductance.

電池内蔵機器2が上面プレート7にセットされて、検出コイルKに併用される送電コイル3のインダクタンスが増加するのは、電池内蔵機器2に内蔵している磁気シールドが検出コイルKの送電コイル3に接近されるからである。電池内蔵機器2は、送電コイル3の交流磁場から電池や回路基板をシールドするために、磁気シールド13を設けている。磁気シールド13には、フェライトなどの透磁率が高いシートが使用される。磁気シールド13を設けない電池内蔵機器2は、送電コイル3の交流磁場によって、電池の外装缶に誘電電流が流れて渦電流によるジュール熱で発熱し、また回路基板には雑音や発熱などの弊害を与える。この弊害を防止する電池内蔵機器2は、図1に示すように、受電コイル4の片面を送電コイル3に対向させて、その反対側の面に磁気シールド13を設けている。磁気シールド13には、透磁率の高いフェライトなどが使用されるので、これが検出コイルKの送電コイル3に接近して送電コイル3のインダクタンスを増加させる。   The inductance of the power transmission coil 3 used together with the detection coil K when the battery built-in device 2 is set on the top plate 7 is increased because the magnetic shield built in the battery built-in device 2 is the power transmission coil 3 of the detection coil K. It is because it approaches. The battery built-in device 2 is provided with a magnetic shield 13 to shield the battery and the circuit board from the AC magnetic field of the power transmission coil 3. For the magnetic shield 13, a sheet having high magnetic permeability such as ferrite is used. In the battery built-in device 2 without the magnetic shield 13, the dielectric current flows through the outer can of the battery due to the AC magnetic field of the power transmission coil 3, and generates heat due to Joule heat due to the eddy current. give. As shown in FIG. 1, the battery built-in device 2 that prevents this harmful effect is provided with one side of the power receiving coil 4 facing the power transmitting coil 3 and a magnetic shield 13 on the opposite side. Since the magnetic shield 13 is made of ferrite having a high magnetic permeability, it approaches the power transmission coil 3 of the detection coil K and increases the inductance of the power transmission coil 3.

充電台1の上面プレート7に金属異物5がセットされると、検出コイルKの送電コイル3に金属異物5が接近して、検出コイルKである送電コイル3のインダクタンスを減少させる。金属異物5が検出コイルKのインダクタンスを減少させる割合は、その面積により異なるが、いずれにしても電池内蔵機器の磁性シールドによって増加されるべき分が相殺されてしまう。したがって、異物検出回路12は、インダクタンスの変化量(ΔH)の大きさで、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたことを判定でき、変化量(ΔH)が大きいと電池内蔵機器のみがセットされ、インダクタンスが小さくなるか、あるいは減少すると電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたと判定できる。異物検出回路12は、インダクタンスの変化量(ΔH)を閾値に比較して、変化量(ΔH)が閾値よりも大きいと電池内蔵機器2のみがセットされたと判定し、閾値よりも小さいと電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたと判定する。閾値は、あらかじめ異物検出回路12に記憶され、あるいは電池内蔵機器2から伝送される。   When the metal foreign object 5 is set on the upper surface plate 7 of the charging stand 1, the metal foreign object 5 approaches the power transmission coil 3 of the detection coil K, and the inductance of the power transmission coil 3 that is the detection coil K is reduced. The rate at which the metal foreign object 5 decreases the inductance of the detection coil K varies depending on the area, but in any case, the amount to be increased by the magnetic shield of the battery built-in device is offset. Therefore, the foreign object detection circuit 12 can determine that the metal foreign object 5 has been set in the vicinity of the battery built-in device 2 based on the magnitude of the change in inductance (ΔH), and if the change amount (ΔH) is large, the battery built-in device. If only the inductance is set and the inductance decreases or decreases, it can be determined that a metal foreign object has been set in the vicinity of the battery built-in device. The foreign object detection circuit 12 compares the amount of change in inductance (ΔH) with a threshold value, and determines that only the battery built-in device 2 is set when the amount of change (ΔH) is greater than the threshold value. It is determined that the metal foreign object 5 is set in the vicinity of the device 2. The threshold value is stored in advance in the foreign object detection circuit 12 or transmitted from the battery built-in device 2.

電池内蔵機器2が充電台1の上面プレート7にセットされて、検出コイルKである送電コイル3のインダクタンスを増加させる変化量(ΔH)は、各々の電池内蔵機器2によって変化する。電池内蔵機器2に内蔵される受電コイル4の磁気シールド13の材質、大きさ、形状、送電コイル3から磁気シールドまでの距離などが異なるからである。電池内蔵機器2を充電台1の上面プレート7にセットして、検出コイルKである送電コイル3のインダクタンスの変化量(ΔH)を検出し、検出されるインダクタンスの変化量(ΔH)を各電池内蔵機器2のメモリに記憶させることで、異物検出回路12はより正確に電池内蔵機器2と金属異物5とを判定できる。電池内蔵機器2が充電台1にセットされる状態で、電池内蔵機器2から充電台1に、インダクタンスの変化量(ΔH)の閾値を伝送して、充電台1の異物検出回路12が、インダクタンスの変化量(ΔH)をこの閾値に比較して、電池内蔵機器2と金属異物5とを判定できるからである。ただ、電池内蔵機器2は、これが充電台1にセットされると、検出コイルKである送電コイル3のインダクタンスの変化量(ΔH)を大きくするので、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたことを判定する閾値を充電台1に記憶させて、この閾値から電池内蔵機器2と金属異物5とを判定することもできる。   The amount of change (ΔH) that increases the inductance of the power transmission coil 3 that is the detection coil K when the battery built-in device 2 is set on the upper plate 7 of the charging stand 1 varies depending on each battery built-in device 2. This is because the material, size, shape, distance from the power transmission coil 3 to the magnetic shield, and the like of the magnetic shield 13 of the power receiving coil 4 built in the battery built-in device 2 are different. The battery built-in device 2 is set on the upper surface plate 7 of the charging stand 1, the amount of change (ΔH) in the inductance of the power transmission coil 3 that is the detection coil K is detected, and the detected amount of change in inductance (ΔH) is detected for each battery. By storing the data in the memory of the internal device 2, the foreign object detection circuit 12 can determine the battery internal device 2 and the metal foreign object 5 more accurately. In a state where the battery built-in device 2 is set on the charging stand 1, a threshold value of the amount of change in inductance (ΔH) is transmitted from the battery built-in device 2 to the charging stand 1, and the foreign object detection circuit 12 of the charging stand 1 This is because the battery built-in device 2 and the metal foreign object 5 can be determined by comparing the change amount (ΔH) of the battery with this threshold value. However, when the battery built-in device 2 is set on the charging stand 1, the amount of change (ΔH) in the inductance of the power transmission coil 3 that is the detection coil K is increased. A threshold for determining that the battery is set is stored in the charging stand 1, and the battery built-in device 2 and the metal foreign object 5 can be determined from the threshold.

異物検出回路12は、コントロール回路を介して交流電源8を制御する。異物検出回路12が、電池内蔵機器2がセットされたと判定すると、コントロール回路で交流電源8を制御して、交流電源8から送電コイル3に交流電力を供給して電力搬送を開始する。金属異物5がセットされたと判定すると、交流電源8から送電コイル3に電力を供給しない状態として、電力搬送を開始しない。また、電力搬送している状態で、金属異物5を検出すると電力搬送を停止する。   The foreign object detection circuit 12 controls the AC power supply 8 via the control circuit. When the foreign object detection circuit 12 determines that the battery built-in device 2 is set, the control circuit controls the AC power supply 8 to supply AC power from the AC power supply 8 to the power transmission coil 3 to start power conveyance. If it determines with the metal foreign material 5 having been set, electric power conveyance will not be started as the state which does not supply electric power to the power transmission coil 3 from the alternating current power supply 8. FIG. Further, when the metal foreign object 5 is detected in the state where power is being conveyed, the power conveyance is stopped.

異物検出回路12は、充電台1の上面プレート7に、電池内蔵機器2や金属異物5のいずれもセットされない状態における、検出コイルKである送電コイル3のインダクタンスを基準インダクタンスとし、この基準インダクタンスに対してインダクタンスが増加する変化量(ΔH)から、電池内蔵機器2がセットされたことを判定する。つまり、一定値以上インダクタンスが増加しなければ金属異物が一緒にセットされたと判定して、充電をスタートしない。異物検出回路12は、電池内蔵機器2がセットされない状態で、所定の周期(たとえば1秒周期)で検出コイルKのインダクタンスの変化量(ΔH)を検出して、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたかどうかを判定している。電池内蔵機器2のみがセットされたと判定すると、電力搬送を開始し、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたと判定すると電力搬送を開始しない。   The foreign object detection circuit 12 uses, as a reference inductance, the inductance of the power transmission coil 3 that is the detection coil K when neither the battery built-in device 2 nor the metal foreign object 5 is set on the upper plate 7 of the charging stand 1. On the other hand, from the amount of change (ΔH) in which the inductance increases, it is determined that the battery built-in device 2 is set. That is, if the inductance does not increase beyond a certain value, it is determined that the metallic foreign object has been set together, and charging is not started. The foreign object detection circuit 12 detects the amount of change (ΔH) in the inductance of the detection coil K at a predetermined cycle (for example, 1 second cycle) in a state where the battery built-in device 2 is not set, and a metal near the battery built-in device 2 It is determined whether or not the foreign object 5 has been set. When it is determined that only the battery built-in device 2 is set, power transfer is started. When it is determined that the metal foreign object 5 is set near the battery built-in device 2, power transfer is not started.

充電台1は、送電コイル3を電池内蔵機器2の受電コイル4に接近するように移動させて、上面プレート7にセットされる電池内蔵機器2と金属異物5を判定できる。電池内蔵機器2がセットされると、送電コイル3が電池内蔵機器2の受電コイル4に接近する状態で検出コイルKである送電コイル3のインダクタンスの変化量(ΔH)が閾値よりも大きくなるからである。また、充電台1は、図3に示すように、送電コイル3の四隅又は中心に配置した専用の検出コイルである金属探知用コイル14を上面プレート7の全面に移動させて、上面プレート7に金属異物5が載せられることを検出できる。送電コイル3が金属異物5に接近する状態で、金属探知用コイル14のインダクタンスは減少するので、金属異物があると、その減少する変化量(ΔH)が通常よりも大きくなるので、インダクタンスの変化量(ΔH)から金属異物を検出できる。   The charging stand 1 can move the power transmission coil 3 so as to approach the power receiving coil 4 of the battery built-in device 2 to determine the battery built-in device 2 and the metal foreign object 5 set on the upper surface plate 7. When the battery built-in device 2 is set, the amount of change (ΔH) in the inductance of the power transmission coil 3 that is the detection coil K becomes larger than the threshold when the power transmission coil 3 approaches the power receiving coil 4 of the battery built-in device 2. It is. Further, as shown in FIG. 3, the charging stand 1 moves the metal detection coil 14, which is a dedicated detection coil disposed at the four corners or the center of the power transmission coil 3, to the entire surface of the upper surface plate 7. It can be detected that the metal foreign object 5 is placed. Since the inductance of the metal detection coil 14 decreases when the power transmission coil 3 approaches the metal foreign object 5, if there is a metal foreign object, the amount of change (ΔH) to be reduced becomes larger than usual. Metal foreign matter can be detected from the amount (ΔH).

送電コイル3が移動しない充電台1は、電池内蔵機器2を決められた位置にセットして使用される。電池内蔵機器2が充電台1の定位置にセットされると、送電コイル3は受電コイル4に接近する。この充電台1は、検出コイルKである送電コイル3のインダクタンスを検出して、電池内蔵機器2がセットされたことを判定する。電池内蔵機器2がセットされると、充電台1の、検出コイルKに併用される送電コイル3のインダクタンスは、電池内蔵機器をセットしない状態における基準インダクタンスから増加して、その変化量(ΔH)が閾値を越えるからである。この充電台1は、検出コイルKに併用される送電コイル3のインダクタンスの変化量(ΔH)が閾値を越えることを検出して、電池内蔵機器2のみがセットされたことを判定して、電力搬送を開始できる。また、この充電器は、検出コイルKに併用される送電コイル3のインダクタンスが増加して、その変化量(ΔH)が閾値よりも小さいと、金属異物5がインダクタンスの増加量(ΔH)を減少させたとして、電池内蔵機器2だけでなくて金属異物5も同時にセットされたと判定する。   The charging stand 1 in which the power transmission coil 3 does not move is used with the battery built-in device 2 set at a predetermined position. When the battery built-in device 2 is set at a fixed position on the charging stand 1, the power transmission coil 3 approaches the power reception coil 4. The charging stand 1 detects the inductance of the power transmission coil 3 that is the detection coil K, and determines that the battery built-in device 2 is set. When the battery built-in device 2 is set, the inductance of the power transmission coil 3 used together with the detection coil K of the charging stand 1 increases from the reference inductance in a state where the battery built-in device is not set, and the change amount (ΔH) This is because exceeds the threshold. The charging stand 1 detects that the inductance change amount (ΔH) of the power transmission coil 3 used in combination with the detection coil K exceeds the threshold, determines that only the battery built-in device 2 is set, and Transport can be started. Further, in this charger, when the inductance of the power transmission coil 3 used in combination with the detection coil K increases and the amount of change (ΔH) is smaller than the threshold value, the metal foreign object 5 decreases the amount of increase in inductance (ΔH). As a result, it is determined that not only the battery built-in device 2 but also the metal foreign object 5 is set at the same time.

送電コイル3を移動させる充電台1は、送電コイル3を移動させて消費電流が変化する状態を異物検出回路12で検出し、消費電流の変化カーブから電池内蔵機器2と金属異物5を判定できる。この異物検出回路12は、交流電源8から送電コイル3に交流電力を供給する状態で、送電コイル3の電流を検出して消費電流の最大点つまり受電コイルのセンターを軸にした消費電流の変化カーブを検出する。電池内蔵機器2のみが充電台1にセットされて、金属異物5がセットされない状態では、送電コイル3を直線状に移動させて消費電流の変化カーブを検出すると、変化カーブは、図2の実線で示すように、接近する状態と離れる状態とで同じカーブと対称となる。それは、送電コイル3が受電コイル4に接近するにしたがって送電コイル3の電流が大きくなり、また離れるにしたがって電流が減少するからである。しかしながら、電池内蔵機器2の受電コイル4の近傍に金属異物5がセットされると、この金属異物5が送電コイル3の電流を変化させて、図2の鎖線で示すように、消費電流の変化カーブは受電コイルのセンターに対して非対称となる。金属異物5が送電コイル3の負荷となって、送電コイル3の電流を増加させるからである。したがって、送電コイル3を直線状に移動させて、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたことを判定できる。この方法は、電池内蔵機器2の近傍に充電台1にセットされる金属異物5を確実に判定できる。この方法は、充電台1の上面プレート7に沿って送電コイル3を移動して、電池内蔵機器2の近傍にセットされる金属異物5を確実に検出できる。充電台1は、電池内蔵機器2がセットされることを判定して、電力搬送を開始し、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされることを判定しては、電力搬送を開始しない。   The charging stand 1 that moves the power transmission coil 3 can detect the state in which the current consumption changes by moving the power transmission coil 3 with the foreign object detection circuit 12, and can determine the battery built-in device 2 and the metal foreign object 5 from the change curve of the current consumption. . The foreign object detection circuit 12 detects the current of the power transmission coil 3 in a state in which AC power is supplied from the AC power source 8 to the power transmission coil 3, and changes the current consumption around the maximum point of the current consumption, that is, the center of the power reception coil. Detect curves. In the state where only the battery built-in device 2 is set on the charging stand 1 and the metal foreign object 5 is not set, when the power transmission coil 3 is moved in a straight line and the current consumption change curve is detected, the change curve is a solid line in FIG. As shown by, the same curve and symmetry in the approaching state and the leaving state. This is because the current of the power transmission coil 3 increases as the power transmission coil 3 approaches the power reception coil 4, and the current decreases as it moves away. However, when the metal foreign object 5 is set in the vicinity of the power receiving coil 4 of the battery built-in device 2, the metal foreign object 5 changes the current of the power transmission coil 3 to change the current consumption as shown by the chain line in FIG. The curve is asymmetric with respect to the center of the receiving coil. This is because the metal foreign object 5 becomes a load on the power transmission coil 3 and increases the current of the power transmission coil 3. Therefore, it is possible to determine that the metal foreign object 5 is set in the vicinity of the battery built-in device 2 by moving the power transmission coil 3 linearly. This method can reliably determine the metal foreign object 5 set on the charging stand 1 in the vicinity of the battery built-in device 2. According to this method, the metal foreign object 5 set in the vicinity of the battery built-in device 2 can be reliably detected by moving the power transmission coil 3 along the upper surface plate 7 of the charging stand 1. The charging stand 1 determines that the battery built-in device 2 is set and starts power transfer, determines that the metal foreign object 5 is set near the battery built-in device 2 and starts power transfer. do not do.

以上の方法は、電池内蔵機器2と金属異物5の両側がセットされたことを判定できるので、電池内蔵機器2に電力搬送している状態で、金属異物5がセットされても、金属異物5がセットされたことを判定できる。送電コイル3を受電コイル4の位置に移動して、電力搬送を開始する充電台1は、電力搬送している状態では、送電コイル3は受電コイル4に接近する位置にある。この位置にある送電コイル3を受電コイル4から離した後、受電コイル4に接近し、また離れるように直線状に移動して、消費電流を検出し、消費電流の変化カーブから金属異物5がセットされたかどうかを判定する。金属異物5がセットされず、電池内蔵機器2のみがセットされた状態では、図2の実線で示すように変化カーブは対称性があり、金属異物5がセットされた状態では、図2の鎖線で示すように、変化カーブが非対称性を示す。したがって、変化カーブが非対称性を示すと、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたと判定して、電力搬送を停止させる。電力搬送している状態で、以上の動作を所定の周期で繰り返して、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたことを検出して、電力搬送を停止することができる。   The above method can determine that both sides of the battery built-in device 2 and the metal foreign object 5 have been set. Therefore, even if the metal foreign object 5 is set while power is being transferred to the battery built-in device 2, the metal foreign object 5 Can be determined. The charging stand 1 that moves the power transmission coil 3 to the position of the power reception coil 4 and starts power conveyance is in a position where the power transmission coil 3 approaches the power reception coil 4 in the state of power conveyance. After separating the power transmission coil 3 at this position from the power reception coil 4, it moves linearly so as to approach the power reception coil 4 and away from it, detect the current consumption, and the metal foreign object 5 is detected from the change curve of the current consumption. Determine if set. When the metal foreign object 5 is not set and only the battery built-in device 2 is set, the change curve is symmetric as shown by the solid line in FIG. 2, and when the metal foreign object 5 is set, the chain line in FIG. As shown, the change curve shows asymmetry. Therefore, if the change curve shows asymmetry, it is determined that the metal foreign object 5 is set in the vicinity of the battery built-in device 2, and the power transfer is stopped. While the power is being transferred, the above operation can be repeated at a predetermined cycle to detect that the metal foreign object 5 has been set in the vicinity of the battery built-in device 2 and stop the power transfer.

図3の充電台1は、送電コイル3を検出コイルKに併用することなく、専用の検出コイルKとして金属探知用コイル14を設けて金属異物5を検出する。この充電台1は、送電コイル3と同じようにして、金属探知用コイル14でインダクタンスの変化量(ΔH)を検出して、充電台1に電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたことを判定する。   The charging stand 1 in FIG. 3 detects the metal foreign object 5 by providing the metal detection coil 14 as the dedicated detection coil K without using the power transmission coil 3 as the detection coil K. In this charging stand 1, in the same manner as the power transmission coil 3, the metal detection coil 14 detects the amount of change in inductance (ΔH), and a metal foreign object is set on the charging stand 1 in the vicinity of the battery built-in device. Determine.

さらに図3の以上の充電台1は、送電コイル3を受電コイル4に接近させる状態として、送電コイル3の近傍に金属探知用コイル14を配置して、インダクタンスの変化量(ΔH)を検出して、受電コイル4の近傍にセットされる金属異物5を検出できる。電池内蔵機器2の近傍、すなわち受電コイル4の近傍に、金属異物5がセットされる状態と、金属異物5がセットされない状態では、金属探知用コイル14が検出するインダクタンスの変化量(ΔH)が異なり、金属異物がない場合は、金属探知用コイルが検出するインダクタンスは変化しないが、金属異物が存在すると、金属異物の近傍において金属探知用コイルが検出するインダクタンス値が減少するため容易に検出可能である。この金属探知用コイルは、小さい金属異物も検出できるように送電コイルよりも小さく、かつインダクタンスの変化を検出しやすいように、送電コイルよりもインダクタンスを大きくしている。金属探知用コイルは、受電コイルの近傍に配設されて、受電コイルの近傍にセットされる金属異物を検出できる。金属探知用コイルが金属異物に接近すると、インダクタンスが急激に減少するからである。この金属探知用コイルは、例えば、受電コイルの周囲から中心に向けて、螺旋状に回転しながら移動して、電池内蔵機器の磁気シールドに関係なく、電池内蔵機器の近傍にある金属異物を検出できる。金属探知用コイルが、金属異物に接近すると急激にインダクタンスが減少するので、インダクタンスが検出する変化量(ΔH)から金属異物を検出できるからである。この方法は、金属探知用コイルのインダクタンスが減少する変化量(ΔH)から、電池内蔵機器の近傍にセットされる金属異物を検出するので、減少する変化量(ΔH)が設定値よりも大きくなると金属異物がセットされたと判定して、小さな金属も確実に検出できる。   Further, the charging stand 1 in FIG. 3 detects the amount of change in inductance (ΔH) by placing a metal detection coil 14 in the vicinity of the power transmission coil 3 in a state in which the power transmission coil 3 is brought close to the power reception coil 4. Thus, the metal foreign object 5 set in the vicinity of the power receiving coil 4 can be detected. In a state where the metal foreign object 5 is set in the vicinity of the battery built-in device 2, that is, in the vicinity of the power receiving coil 4, and in a state where the metal foreign object 5 is not set, the amount of change (ΔH) in inductance detected by the metal detection coil 14 is In contrast, when there is no metal foreign object, the inductance detected by the metal detection coil does not change, but when there is a metal foreign object, the inductance value detected by the metal detection coil decreases in the vicinity of the metal foreign object so that it can be easily detected. It is. The metal detection coil is smaller than the power transmission coil so that even a small metal foreign object can be detected, and has a larger inductance than the power transmission coil so that a change in inductance can be easily detected. The metal detection coil is disposed in the vicinity of the power receiving coil and can detect a metal foreign object set in the vicinity of the power receiving coil. This is because when the metal detection coil approaches a metal foreign object, the inductance decreases rapidly. This metal detection coil, for example, moves while rotating spirally from the periphery of the power receiving coil to the center, and detects metal foreign objects near the battery built-in device regardless of the magnetic shield of the battery built-in device. it can. This is because when the metal detection coil approaches the metal foreign object, the inductance decreases rapidly, and therefore the metal foreign object can be detected from the change amount (ΔH) detected by the inductance. Since this method detects a metal foreign object set in the vicinity of the battery built-in device from the amount of change (ΔH) in which the inductance of the metal detection coil decreases, the amount of change (ΔH) to be reduced becomes larger than the set value. It can be determined that a metal foreign object has been set, and small metal can be reliably detected.

この充電台1は、送電コイル3を受電コイル4に接近させる状態で、受電コイル4の近傍に金属探知用コイル14を移動させてインダクタンスが減少する変化量(ΔH)を検出し、検出する変化量(ΔH)から電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたかどうかを判定する。電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたことを検出すると電力搬送を開始しない。この充電台1は、電池内蔵機器2を充電台1の定位置にセットして、送電コイル3を受電コイル4に接近し、あるいは、すでに知られている方法で受電コイル4の位置を検出して、送電コイル3を受電コイル4の近傍に移動して、金属探知用コイル14でインダクタンスの変化量(ΔH)を検出して金属異物を検出する。   The charging stand 1 detects a change amount (ΔH) in which the inductance is decreased by moving the metal detecting coil 14 in the vicinity of the power receiving coil 4 in a state where the power transmitting coil 3 is brought close to the power receiving coil 4, and a change to be detected. It is determined from the amount (ΔH) whether or not the metal foreign object 5 is set in the vicinity of the battery built-in device 2. When it is detected that the metal foreign object 5 is set in the vicinity of the battery built-in device 2, the power transfer is not started. The charging stand 1 sets the battery built-in device 2 at a fixed position of the charging stand 1 and brings the power transmission coil 3 close to the power receiving coil 4 or detects the position of the power receiving coil 4 by a known method. Then, the power transmission coil 3 is moved to the vicinity of the power reception coil 4, and the metal detection coil 14 detects the amount of change in inductance (ΔH) to detect the metal foreign matter.

さらに、以上の充電台1は、電力搬送を開始して、送電コイル3から受電コイル4に電力搬送している途中で、金属探知用コイル14を受電コイル4近傍で移動させて、インダクタンスの変化量(ΔH)を検出し、検出する変化量(ΔH)から充電途中に電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたことも検出できる。この充電台1は、電力搬送している途中で金属異物5を検出すると、電力搬送を停止できるので、安全に電池内蔵機器2に電力搬送できる。   Further, the charging base 1 starts the power transfer and moves the metal detecting coil 14 in the vicinity of the power receiving coil 4 in the middle of the power transfer from the power transmitting coil 3 to the power receiving coil 4 to change the inductance. The amount (ΔH) is detected, and it can be detected from the change amount (ΔH) to be detected that the metal foreign object 5 is set in the vicinity of the battery built-in device 2 during the charging. When the charging stand 1 detects the metal foreign object 5 during the power transfer, it can stop the power transfer and can safely transfer the power to the battery built-in device 2.

電池内蔵機器2は、充電台1の送電コイル3に電磁結合される受電コイル4を内蔵しており、この受電コイル4に誘導される電力で電池6を充電する。電池内蔵機器2は、充電できる電池6を備えている携帯機器であって、パック電池、携帯電話機、携帯式の音響機器、携帯機器を充電する電池を内蔵している充電器など、電池を備える携帯機器である。   The battery built-in device 2 includes a power receiving coil 4 that is electromagnetically coupled to the power transmitting coil 3 of the charging stand 1, and charges the battery 6 with the power induced in the power receiving coil 4. The battery built-in device 2 is a portable device including a battery 6 that can be charged, and includes a battery such as a pack battery, a mobile phone, a portable acoustic device, and a charger that incorporates a battery for charging the portable device. It is a portable device.

図1の電池内蔵機器2は、電池6と、受電コイル4と、この受電コイル4に誘導される交流を直流に変換して電池を充電すると共に、電池の満充電を検出する充電制御回路15と、電池内蔵機器2が充電台1にセットされて、送電コイル3のインダクタンスを増加させる変化量(ΔH)を閾値として記憶して、この閾値を充電台1に伝送する伝送回路10とを備える。電池内蔵機器2は、充電される電池を電池パックとして、脱着自在に内蔵することもできる。   1 includes a battery 6, a power receiving coil 4, and a charge control circuit 15 that converts the alternating current induced in the power receiving coil 4 into a direct current to charge the battery and detects full charge of the battery. The battery built-in device 2 is set on the charging stand 1, and a transmission circuit 10 that stores a change amount (ΔH) that increases the inductance of the power transmission coil 3 as a threshold value and transmits the threshold value to the charging stand 1 is provided. . The battery built-in device 2 can also be detachably built in with a battery to be charged as a battery pack.

電池6は、リチウムイオン電池又はリチウムポリマー電池である。ただし、電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池などの充電できる全ての電池とすることができる。電池内蔵機器2は、1個ないし複数の電池6を内蔵している。複数の電池は、直列又は並列に接続され、あるいは直列と並列に接続される。   The battery 6 is a lithium ion battery or a lithium polymer battery. However, the battery can be any rechargeable battery such as a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery. The battery built-in device 2 contains one or more batteries 6. The plurality of batteries are connected in series or in parallel, or connected in series and in parallel.

充電制御回路15は、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等を定電圧・定電流充電し、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池を定電流充電する。さらに、充電制御回路15は、電池6の満充電を検出して、満充電信号を伝送回路10を介して充電台1に伝送する。充電台1は、伝送回路10から伝送される満充電信号を受信回路11で検出する。満充電信号を検出すると、コントロール回路9は交流電源8を制御して、送電コイル3への電力供給を停止させる。   The charge control circuit 15 charges a lithium ion battery, a lithium polymer battery, or the like at a constant voltage / constant current, and charges a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery at a constant current. Further, the charge control circuit 15 detects the full charge of the battery 6 and transmits a full charge signal to the charging stand 1 via the transmission circuit 10. The charging stand 1 detects the full charge signal transmitted from the transmission circuit 10 with the reception circuit 11. When detecting the full charge signal, the control circuit 9 controls the AC power supply 8 to stop the power supply to the power transmission coil 3.

伝送回路10は、電池内蔵機器2から充電台1に、インダクタンスの変化量(ΔH)の閾値、電池の充電電流、充電電圧、効率閾値信号、電池の満充電信号、ID信号などの種々の伝送信号を伝送する。伝送回路10は、受電コイル4の負荷インピーダンスを変化させて、送電コイル3に種々の伝送信号を伝送する。この伝送回路10は、図示しないが、受電コイルに変調回路を接続している。変調回路は、コンデンサーや抵抗等の負荷とスイッチング素子とを直列に接続して、スイッチング素子のオンオフを制御して種々の伝送信号を充電台1に伝送する。   The transmission circuit 10 transmits various values such as an inductance change amount (ΔH) threshold, a battery charging current, a charging voltage, an efficiency threshold signal, a battery full charge signal, and an ID signal from the battery built-in device 2 to the charging stand 1. Transmit the signal. The transmission circuit 10 transmits various transmission signals to the power transmission coil 3 by changing the load impedance of the power reception coil 4. Although not shown, the transmission circuit 10 has a modulation circuit connected to the power receiving coil. The modulation circuit connects a load such as a capacitor or a resistor and a switching element in series, controls on / off of the switching element, and transmits various transmission signals to the charging stand 1.

充電台1の受信回路11は、送電コイル3のインピーダンス変化、電圧変化、電流変化等を検出して、伝送回路10から伝送される伝送信号を検出する。受電コイル4の負荷インピーダンスが変化すると、これに電磁結合している送電コイル3のインピーダンスや電圧や電流が変化するので、受信回路11は、これ等の変化を検出して、電池内蔵機器2の伝送信号を検出することができる。   The receiving circuit 11 of the charging stand 1 detects a transmission signal transmitted from the transmission circuit 10 by detecting an impedance change, a voltage change, a current change and the like of the power transmission coil 3. When the load impedance of the power receiving coil 4 changes, the impedance, voltage, or current of the power transmitting coil 3 that is electromagnetically coupled to the power receiving coil 4 changes. Therefore, the receiving circuit 11 detects these changes and A transmission signal can be detected.

ただし、伝送回路は、搬送波を変調して伝送する回路、すなわち送信機とすることもできる。この伝送回路から伝送される伝送信号の受信回路は、搬送波を受信して、伝送信号を検出する受信器である。伝送回路と受信回路とは、電池内蔵機器から充電台に伝送信号を伝送できる全ての回路構成とすることができる。   However, the transmission circuit may be a circuit that modulates and transmits a carrier wave, that is, a transmitter. The reception circuit for the transmission signal transmitted from the transmission circuit is a receiver that receives a carrier wave and detects the transmission signal. The transmission circuit and the reception circuit can have all circuit configurations capable of transmitting a transmission signal from the battery built-in device to the charging stand.

上述の数1にて特定される発振周波数(f)の発振回路は、図4に開示される回路を利用できる。図において、送電コイル(検出コイル)L1と直列に接続されるタンクコンデンサーC1に、送電時の交流電源8に代わって、直流の電源回路VCCを印加することにより、自励式発振回路(図で使用しているのはクラップ式であるが、コルピッツ式でもハートレー式でも可能)が形成される。
そして、送電コイルL1に、コンデンサーを接続する回路を備える。コンデンサーC2、C3、C4を直列し、直流の電源電圧を出力する電源回路VCCより、スイッチS1を介して、NPN型トランジスタQ1のコレクターに、電源電圧が印加されるとともに、トランジスターQ1のベースとコンデンサーC2、C3との接点に抵抗R1を介して、電源電圧が印加される。トランジスターQ1のエミッターに抵抗R2(例えば1KΩ)が直列接続され、この端部が接地される。コンデンサーC4の一端は、接地されると共に、他端は、抵抗R2に並列接続される。また、トランジスターQ1のエミッターには、コンデンサーC5を介して、発振回路の出力が、OSC OUTから出力される。そして、図4の回路により、スイッチS1をオンすると、トランジスターQ1がONとなり、OSC OUTからの出力に基づき、別途(図示なし)、設けられる回路、演算回路により、上記の数式と同様に、非送電時には出力回路はハイインピーダンスになるのでコンデンサーC1の容量は無視され、以下の数式の周波数で発振するので、周波数が特定、演算される。
ここで、(C2//C3//C4)は、コンデンサーC2、C3、C4の直列容量を示している。コンデンサーC2、C3、C4によるクラップ発振回路となる。
The circuit disclosed in FIG. 4 can be used as the oscillation circuit having the oscillation frequency (f) specified by Equation 1 above. In the figure, a self-excited oscillation circuit (used in the figure) is applied by applying a DC power supply circuit VCC in place of the AC power supply 8 during power transmission to a tank capacitor C1 connected in series with a power transmission coil (detection coil) L1. Although it is a crap type, it can be a Colpitts type or a Hartley type).
And the circuit which connects a capacitor | condenser to the power transmission coil L1 is provided. A power supply voltage is applied to the collector of the NPN transistor Q1 through the switch S1 from the power supply circuit VCC that outputs the DC power supply voltage in series with the capacitors C2, C3, C4, and the base of the transistor Q1 and the capacitor A power supply voltage is applied to a contact point between C2 and C3 via a resistor R1. A resistor R2 (for example, 1 KΩ) is connected in series to the emitter of the transistor Q1, and this end is grounded. One end of the capacitor C4 is grounded, and the other end is connected in parallel to the resistor R2. Further, the output of the oscillation circuit is output from OSC OUT to the emitter of the transistor Q1 via the capacitor C5. Then, when the switch S1 is turned on by the circuit of FIG. 4, the transistor Q1 is turned on. Based on the output from the OSC OUT, a circuit (not shown) is separately provided, and the non-illustrated circuit and arithmetic circuit, as in the above formula, Since the output circuit becomes high impedance during power transmission, the capacitance of the capacitor C1 is ignored and oscillates at the frequency of the following formula, so that the frequency is specified and calculated.
Here, (C2 // C3 // C4) indicates the series capacitance of the capacitors C2, C3, and C4. A clap oscillation circuit is formed by the capacitors C2, C3, and C4.

なお、図4の回路においては、スイッチS1をオフとして、電源電圧の印加をなくしても、コンデンサーC2、C3、C4が、送電コイルL1に接続されたままなので、送電コイルL1により送電を開始したときに、送電電流がコンデンサーC2、C3、C4にも流れ、送電効率が悪化する。充電、送電開始前に切り離すほうが望ましい。
しかしながら、コイル両端には数十ボルトの交流が加わっており、安価な電子スイッチでは切り離せない。また、トランジスタで接続しておいて、切り離そうとしても、導通時のON抵抗が高く、検出回路のQが下がるため、回路が動作しない。グランドにつながるコンデンサーをFETで切り離そうとしてもボディダイオードの影響で切り離せない等の問題がある。
In the circuit of FIG. 4, even if the switch S1 is turned off and no power supply voltage is applied, the capacitors C2, C3, and C4 remain connected to the power transmission coil L1, so that power transmission is started by the power transmission coil L1. Sometimes, the transmission current also flows through the capacitors C2, C3, C4, and the transmission efficiency is deteriorated. It is desirable to disconnect before charging and transmission.
However, an alternating current of several tens of volts is applied to both ends of the coil and cannot be separated by an inexpensive electronic switch. Even if the transistors are connected and disconnected, the ON resistance during conduction is high, and the Q of the detection circuit is lowered, so that the circuit does not operate. There is a problem that the capacitor connected to the ground cannot be separated due to the effect of the body diode even if it is attempted to separate the capacitor connected to the FET.

これに対し、図5に示す回路において、このような問題を解消できる。
送電コイルL1には、コンデンサーC2、C3、C4を直列し、コンデンサーC2の送電コイルL1側にN型FET Q3を、そのソースを送電コイルL1側にして接続し、コンデンサC4の接地側に、N型FET Q5を、そのソースを接地側にして、接続している。電源回路VCCより、スイッチS1を介して、NPN型トランジスタQ1のコレクターに、電源電圧が印加されるとともに、トランジスターQ1のベースとコンデンサーC2、C3との接点に抵抗R1を介して、電源電圧が印加される。トランジスターQ1のエミッターに抵抗R2が直列接続され、この端部が接地され、他端は、コンデンサーC3とコンデンサーC4との接続点に接続される。加えて、スイッチS1からの電源電圧は、N型FET Q5のゲートに接続され、また、スイッチS1からの電源電圧は、PNP型トランジスタQ4のエミッターに接続され、このコレクターは、FET Q3のベース、及び、抵抗R3を介して送電コイルL1に接続される。また、トランジスターQ1のエミッターには、コンデンサーC5を介して、発振回路の出力が、OSC OUTから出力される。
ここで、送電回路が働いていないとき、送電コイルL1の他端は接地されているので、送電コイルL1の一端のDC電圧も接地電圧に等しい。そして、図5の回路により、スイッチS1をオンすると、FET Q5がオンとなり、トランジスターQ4がアクティブとなり、FET Q3もオンとなる。OSC OUTからの出力に基づき、別途(図示なし)、設けられる回路、演算回路により、非送電時には出力回路はハイインピーダンスになるのでコンデンサーC1の容量は無視され、上記数式3と同様の周波数で発振するので、周波数が特定、演算される。
そして、図5の回路において、スイッチS1をオフとして、電源電圧の印加をなくし、送電回路をアクティブにすると、FET Q5がオフとなり、トランジスターQ4が非アクティブとなり、FET Q3のゲートは抵抗R3により、常に、送電コイルL1の端子の電圧と等しくなり、送電コイルL1がマイナス電圧(例えば、マイナス数十ボルト)になっても、FET Q3はオフとなる。つまり、トランジスターQ4が非アクティブになることより、送電コイルL1がマイナス電圧になるとき、FET Q3がオンとなることを防止している。
On the other hand, such a problem can be solved in the circuit shown in FIG.
Capacitors C2, C3, and C4 are connected in series to the power transmission coil L1, an N-type FET Q3 is connected to the power transmission coil L1 side of the capacitor C2, the source thereof is connected to the power transmission coil L1, and N capacitor is connected to the ground side of the capacitor C4. The type FET Q5 is connected with its source at the ground side. A power supply voltage is applied from the power supply circuit VCC to the collector of the NPN transistor Q1 via the switch S1, and a power supply voltage is applied to the contact between the base of the transistor Q1 and the capacitors C2 and C3 via the resistor R1. Is done. A resistor R2 is connected in series to the emitter of the transistor Q1, this end is grounded, and the other end is connected to a connection point between the capacitor C3 and the capacitor C4. In addition, the power supply voltage from the switch S1 is connected to the gate of the N-type FET Q5, and the power supply voltage from the switch S1 is connected to the emitter of the PNP-type transistor Q4, whose collector is the base of the FET Q3, And it connects to the power transmission coil L1 via resistance R3. Further, the output of the oscillation circuit is output from OSC OUT to the emitter of the transistor Q1 via the capacitor C5.
Here, since the other end of the power transmission coil L1 is grounded when the power transmission circuit is not working, the DC voltage at one end of the power transmission coil L1 is also equal to the ground voltage. When the switch S1 is turned on by the circuit of FIG. 5, the FET Q5 is turned on, the transistor Q4 is activated, and the FET Q3 is also turned on. Based on the output from OSC OUT, the output circuit becomes high impedance during non-power transmission due to a separately provided circuit (not shown) and an arithmetic circuit, so that the capacity of the capacitor C1 is ignored and oscillates at the same frequency as the above Equation 3 Therefore, the frequency is specified and calculated.
Then, in the circuit of FIG. 5, when the switch S1 is turned off, no power supply voltage is applied, and the power transmission circuit is activated, the FET Q5 is turned off, the transistor Q4 is deactivated, and the gate of the FET Q3 is caused by the resistor R3. It always becomes equal to the voltage at the terminal of the power transmission coil L1, and the FET Q3 is turned off even when the power transmission coil L1 becomes a negative voltage (for example, minus several tens of volts). That is, the transistor Q4 becomes inactive, thereby preventing the FET Q3 from being turned on when the power transmission coil L1 becomes a negative voltage.

コイルのインダクタンスL、発振周波数の測定に図5のようなクラップ発振回路を用いるとき、送電コイルL1の他端はグランドにつながる。このとき、送電コイルL1の接地側でない一端もDC的には同じくグラントレベルとなる。そして、発振回路の送電コイルL1の一端と、コンデンサーとの間にスイッチング素子を接続する。詳細には、図5に示すように、送電コイルL1の一端とFET Q5のソースとを接続し、コンデンサーC2にFET Q5のドレインをつなぎ、FET Q5のゲートを送電コイルL1の一端と接続することで、スイッチS1をオフとして、電源電圧の印加をなくすと、FET Q5のゲートを送電コイルL1の一端と接続しているので、電圧が等しくなり、スイッチング素子FET Q5がオフとなり、発振回路をコイルから切り離すことができる。   When the clap oscillation circuit as shown in FIG. 5 is used for measuring the coil inductance L and the oscillation frequency, the other end of the power transmission coil L1 is connected to the ground. At this time, one end of the power transmission coil L1 that is not on the ground side is also at a grant level in terms of DC. A switching element is connected between one end of the power transmission coil L1 of the oscillation circuit and the capacitor. Specifically, as shown in FIG. 5, one end of the power transmission coil L1 and the source of the FET Q5 are connected, the drain of the FET Q5 is connected to the capacitor C2, and the gate of the FET Q5 is connected to one end of the power transmission coil L1. When the switch S1 is turned off and the power supply voltage is not applied, the gate of the FET Q5 is connected to one end of the power transmission coil L1, so that the voltages are equal, the switching element FET Q5 is turned off, and the oscillation circuit is coiled. Can be separated from.

上述の一実施例において、充電台に設けた検出コイルのインダクタンスの変化量(ΔH)を検出して、インダクタンスの変化量(ΔH)から充電台に電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたことを判定する無接点充電方法においては、送電コイルと受電コイルとの位置合わせが正確でないと、誤検出、誤判定、誤動作等をすることがある。これは、両コイルの位置あわせが正確な場合より、多少位置ずれをしている方が、インダクタンスの変化量(ΔH)が大きくなるからである。
そして、ユーザーが、電池内蔵機器を充電台上に配置して、送電コイルを受電コイルに接近する構造とするとき、送電コイルと受電コイルの位置関係が、位置ずれした状態となる場合がある。
位置ずれの度合いに応じた、送電コイルのインダクタンスの変化を自励発振周波数(変化)で表したものを図6に示す。
利用した送電コイルは、外周直径40mm、内部空間直径10mmの平面型円形コイルである。また、利用した受電コイルは、外周直径30mm、内部空間直径10mmの平面型円形コイルであり、送電コイルと対面する面の反対面には、磁気シールドを設置している。
図において、横軸が両コイルの中心点のずれ(単位mm)を示し、縦軸は、送電コイルのインダクタンスを自励発振回路で発振させたときの周波数約250KHzを200ミリ秒間カウントしたときのカウントの変化量(ΔF)として示している。
ここで、周波数fとインダクタンスLとの関係は、上述の数式1、2等の関係があるので、変化量(ΔF)は、変化量(ΔH)に対応しており、変化量(ΔF)がマイナスになると変化量(ΔH)は大きくなり、変化量(ΔF)がプラスになると変化量(ΔH)は小さくなる。つまり、周波数の変化量(ΔF)は、インダクタンスの変化量(ΔH)と同じ意味となり、変化量(ΔF)を、変化量(ΔH)と解釈することができる。
曲線Aが送電コイルのインダクタンスの変化による周波数の変化量(ΔFH)を示しており、位置ずれがない場合(横軸0mm)、変化量は約1200カウントであり、位置ずれの度合いが大きくなるにつれて、変化量が大きくなる。これは受電コイルがオープンしていても送電コイル全面に覆いかぶさるとコイル一本一本の僅かな渦電流も無視できなくなり送電コイルのインダクタンスを減少されるが、位置がずれた時は渦電流によるインダクタンス減少より受電コイルのシールドによるインダクタンス増加のほうが支配的であるからと考えられる。更に、位置ずれの度合いが大きくなる(ずれ約18mm以上)と、両コイルの重なりが小さくなり、磁気シールドの影響も小さくなることより、変化量(ΔFH)が小さくなる。なお、曲線Aでは、変化量(ΔF)は、マイナス側となっている。これは自励発振周波数が低くなる、つまり送電コイルのインダクタンスが大きくなることを意味する。
また、曲線Bは、詳細には後述するように、受電コイルをショートさせた場合の送電コイルの変化量(ΔF)を示している。図示するように、両コイルの位置ずれの度合いが小さいほど、変化量(ΔF)がプラス側に大きくなっている。また、両コイルの位置ずれの度合いが大きくなると、変化量(ΔF)がマイナス側となる。曲線Bでは、変化量(ΔF)は、プラス側となっている。これは自励発振周波数が高くなる、つまり送電コイルのインダクタンスが小さくなることを意味する。
以上のように、曲線Aが示すように、両コイルの周辺が重なるとき、即ち、横軸約10〜20mmの位置ずれのとき、変化量(ΔF)が大きく、値の変化も小さいので、変化量(ΔF)より、位置ずれ、位置ずれの度合いを、判定、検出することは、難しい。一方、曲線Bが示す受電コイルをショートさせた場合の送電コイルの変化量(ΔF)においては、両コイルの周辺が重なるとき、即ち、横軸約10〜20mmの位置ずれから、位置ずれの度合いが小さくなるまで、概略、継続して変化しており、このインダクタンスの変化量(ΔH)より、位置ずれ、位置ずれの度合いを、判定、検出することができる。特に、位置ずれの度合いが小さいとき、即ち、横軸約8mmの位置ずれより小さいとき、プラスの変化であり、変化量も大きいので、精度良く、位置ずれ、位置ずれの度合いを、判定、検出することができる。
In the above-described embodiment, the amount of change (ΔH) in the inductance of the detection coil provided on the charging stand is detected, and a metal foreign object is set near the battery built-in device on the charging stand from the amount of change in inductance (ΔH). In the contactless charging method for determining this, if the alignment of the power transmission coil and the power reception coil is not accurate, erroneous detection, erroneous determination, malfunction, and the like may occur. This is because the amount of change in inductance (ΔH) increases when the coils are slightly misaligned than when both coils are accurately aligned.
And when a user arrange | positions a battery built-in apparatus on a charging stand and sets it as the structure where a power transmission coil approaches a power receiving coil, the positional relationship of a power transmission coil and a power receiving coil may be in the state which shifted | deviated.
FIG. 6 shows the change in inductance of the power transmission coil in accordance with the degree of positional deviation expressed as a self-excited oscillation frequency (change).
The power transmission coil used is a flat circular coil having an outer diameter of 40 mm and an inner space diameter of 10 mm. The power receiving coil used is a planar circular coil having an outer diameter of 30 mm and an inner space diameter of 10 mm, and a magnetic shield is provided on the opposite surface of the surface facing the power transmission coil.
In the figure, the horizontal axis shows the deviation (unit: mm) between the center points of both coils, and the vertical axis shows a frequency of about 250 KHz when the inductance of the power transmission coil is oscillated by the self-excited oscillation circuit when counted for 200 milliseconds. This is shown as a count change amount (ΔF).
Here, since the relationship between the frequency f and the inductance L is the relationship of the above-described formulas 1 and 2, etc., the amount of change (ΔF) corresponds to the amount of change (ΔH), and the amount of change (ΔF) is When it becomes negative, the amount of change (ΔH) increases, and when the amount of change (ΔF) becomes positive, the amount of change (ΔH) decreases. That is, the frequency variation (ΔF) has the same meaning as the inductance variation (ΔH), and the variation (ΔF) can be interpreted as the variation (ΔH).
Curve A shows the amount of change in frequency (ΔFH) due to the change in inductance of the power transmission coil. When there is no displacement (horizontal axis 0 mm), the variation is about 1200 counts, and the degree of displacement increases. The amount of change increases. This is because even if the power receiving coil is open, if the entire surface of the power transmission coil is covered, even a small eddy current of each coil cannot be ignored, and the inductance of the power transmission coil is reduced. This is because the increase in inductance by the shield of the receiving coil is more dominant than the decrease in inductance. Furthermore, when the degree of positional deviation increases (deviation of about 18 mm or more), the overlap between both coils decreases, and the influence of the magnetic shield decreases, so that the change amount (ΔFH) decreases. In the curve A, the amount of change (ΔF) is on the negative side. This means that the self-excited oscillation frequency is lowered, that is, the inductance of the power transmission coil is increased.
Curve B shows the amount of change (ΔF) of the power transmission coil when the power reception coil is short-circuited, as will be described in detail later. As shown in the drawing, the smaller the degree of positional deviation between the two coils, the larger the change amount (ΔF) is on the plus side. Further, when the degree of positional deviation between both coils increases, the amount of change (ΔF) becomes negative. In curve B, the amount of change (ΔF) is on the plus side. This means that the self-excited oscillation frequency increases, that is, the inductance of the power transmission coil decreases.
As described above, as shown by the curve A, when the periphery of both coils overlaps, that is, when the positional deviation is about 10 to 20 mm on the horizontal axis, the amount of change (ΔF) is large and the change in value is small. It is difficult to determine and detect the degree of positional deviation and positional deviation from the amount (ΔF). On the other hand, in the change amount (ΔF) of the power transmission coil when the power reception coil indicated by the curve B is short-circuited, when the periphery of both coils overlap, that is, from the positional deviation of about 10 to 20 mm on the horizontal axis, Until the value becomes small, it changes roughly and continuously. From this inductance change amount (ΔH), it is possible to determine and detect the degree of positional deviation and positional deviation. In particular, when the degree of positional deviation is small, that is, when the positional deviation is smaller than about 8 mm on the horizontal axis, it is a positive change and the amount of change is large, so that the degree of positional deviation and positional deviation can be determined and detected accurately. can do.

次に、上記のように、受電コイルをショートさせて、送電コイルのインダクタンスの変化量(ΔH)を、検出し、位置ずれ、位置ずれの度合いを、判定、検出する回路、方法について、以下、説明する。電池内蔵機器を充電台上に配置して、送電コイルを受電コイルに接近する状態とし、図7に、電池内蔵機器2内の回路を示す。受電コイル4からの交流を整流するブリッジ回路Bと、ここからの出力を電源として動作するマイコンを備えるCPUと、出力を消費する負荷LOAD(充電できる2次電池であったり、携帯電話等の電子機器であったりする)とを、有している。ブリッジ回路Bから負荷LOADへの出力は、CPUにより制御されるP型FETQ3にて、オンオフされる。受電コイルをショートさせてインダクタンスを測定するまでは、このP型FETQ3はまだオフのままで、負荷にはつながずにCPUのみ動作させる。また、ブリッジ回路Bの出力には、電力を蓄えるコンデンサーC1が並列接続されている。受電コイル4の両端において、これをショートさせるために、N型FETQ1、Q2を各ソースを接続し、各ドレインを受電コイル4の両端に接続しており、FETQ1、Q2の各ゲートはひとつに接続されて、CPUにて、制御される。
以上の回路より、送電コイル3からの送電、伝送により、受電コイル4に電力が誘起され、ブリッジ回路Bにて整流されて、コンデンサーC1が充電、蓄電され、CPUに電力を供給する。なお、本実施例では、P型FETQ3は、オフ状態のままだが、負荷LOADに電力を供給するスイッチである。そして、送電コイル3からの送電、伝送が始まると受電装置(電池内蔵機器)はシールドやコイルのパラメータ(図6に示す曲線A、曲線Bの値)を送電側に通知する。この通知を受けた送電器(充電台)は、一定時間送電を止め、インダクタンス測定モードに入る。この期間受電装置はC1に蓄えられた電力のみでCPUを動作させ、FETQ1、Q2の各ゲートをドライブして受電コイルをショートしなければならないので、できるだけ短い時間に測定を終える。このとき、送電側においては、上述の図4、図5等の回路を用いて、上述に説明したように、発振する周波数が特定、演算され、受電コイル4をショート時の送電コイル3のインダクタンスが演算され、上述のように、電池内蔵機器を配置しない状態からのインダクタンスの変化量を演算する。また、受電コイル4をショートしない状態で、同様に、発振する周波数が特定、演算され、受電コイル4をショート時の送電コイル3のインダクタンスが演算され、上述のように、電池内蔵機器を配置しない状態からのインダクタンスの変化量を演算する。
このように、受電コイルをショートさせた状態でのインダクタンスの変化量により、送電コイルと受電コイルとの位置ずれを検出することができる。
受電コイルをショートさせた状態でのインダクタンスの変化量により、送電コイルと受電コイルとの位置ずれ度合いを検出し、この位置ずれ度合いに応じて、前記金属異物を判定する閾値を変更する。
Next, as described above, a circuit and a method for short-circuiting the power receiving coil to detect the amount of change (ΔH) in the inductance of the power transmitting coil and to determine and detect the degree of positional deviation and positional deviation will be described below. explain. The battery built-in device is placed on the charging stand, and the power transmission coil is brought close to the power receiving coil. FIG. 7 shows a circuit in the battery built-in device 2. A bridge circuit B that rectifies the alternating current from the power receiving coil 4, a CPU including a microcomputer that operates using the output from the power supply as a power source, and a load LOAD that consumes the output (a rechargeable secondary battery, an electronic device such as a mobile phone) It may be a device). The output from the bridge circuit B to the load LOAD is turned on / off by a P-type FET Q3 controlled by the CPU. Until the power receiving coil is short-circuited and the inductance is measured, the P-type FET Q3 is still off and only the CPU is operated without being connected to the load. In addition, a capacitor C1 that stores electric power is connected in parallel to the output of the bridge circuit B. In order to short-circuit this at both ends of the receiving coil 4, N-type FETs Q1 and Q2 are connected to each source, and each drain is connected to both ends of the receiving coil 4, and each gate of the FETs Q1 and Q2 is connected to one. Then, it is controlled by the CPU.
From the circuit described above, power is induced in the power receiving coil 4 by power transmission and transmission from the power transmission coil 3, rectified by the bridge circuit B, the capacitor C1 is charged and stored, and power is supplied to the CPU. In the present embodiment, the P-type FET Q3 is a switch that supplies power to the load LOAD although it remains off. When power transmission and transmission from the power transmission coil 3 starts, the power receiving device (battery built-in device) notifies the power transmission side of the shield and coil parameters (the values of the curves A and B shown in FIG. 6). Upon receiving this notification, the power transmitter (charging stand) stops power transmission for a certain period of time and enters the inductance measurement mode. During this period, the power receiving device operates the CPU only with the electric power stored in C1, drives the gates of the FETs Q1 and Q2 to short the power receiving coil, and thus finishes the measurement in as short a time as possible. At this time, on the power transmission side, as described above, the oscillation frequency is specified and calculated using the circuits of FIGS. 4 and 5 described above, and the inductance of the power transmission coil 3 when the power receiving coil 4 is short-circuited. Is calculated, and as described above, the amount of change in inductance from the state where the battery built-in device is not arranged is calculated. Similarly, the oscillation frequency is specified and calculated in a state where the power receiving coil 4 is not short-circuited, and the inductance of the power transmitting coil 3 is calculated when the power receiving coil 4 is short-circuited. The amount of change in inductance from the state is calculated.
As described above, it is possible to detect the positional deviation between the power transmission coil and the power reception coil based on the amount of change in inductance when the power reception coil is short-circuited.
The degree of positional deviation between the power transmitting coil and the power receiving coil is detected from the amount of change in inductance when the power receiving coil is short-circuited, and the threshold value for determining the metal foreign object is changed according to the degree of positional deviation.

充電台の異物検出回路12は、以下のような機能を、追加で備えることができる。
上述のように電池内蔵機器から送信されるシールドやコイルのパラメータ(図6に示す曲線A、曲線Bの値)を受信して、記憶、利用したり、あらかじめ異物検出回路12に、図6に示す曲線A、曲線Bの値を記憶させ、利用する。そして受電コイルをショートさせた状態でのインダクタンスの変化量により、曲線Bの変化量に当てはめて、位置ずれの有無(例えば、約5mm以上は、位置ずれがあるとする)、位置ずれの度合いを、充電台の図示しない表示器にて、表示させることができる。
また、受電コイルをショートさせた状態でのインダクタンスの変化量により、曲線Bの変化量に当てはめて、位置ずれの度合い(横軸のずれ、単位mm)に応じて、金属異物を判定する閾値を変更する。つまり、受電コイルをショートすることがない状態での送電コイルのインダクタンスの変化量(ΔH)において、金属異物5がセットされたと判定する閾値を、一定とすることなく、閾値を変更する。例えば、図6の曲線Aで示すように、各位置ずれの度合い(横軸のずれ、単位mm)時の変化量の所定の割合値(例えば、50%の値)を閾値とするなら、位置ずれの度合い(横軸のずれ、単位mm)に応じて、適切な金属異物の判定を行うことができる。
つまり、インダクタンスの変化量(ΔH)の大きさで、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたことを判定でき、変化量(ΔH)が大きいと電池内蔵機器のみがセットされ、インダクタンスが小さくなるか、あるいは減少すると電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたと判定できる。異物検出回路12は、インダクタンスの変化量(ΔH)を閾値に比較して、変化量(ΔH)が閾値よりも大きいと電池内蔵機器2のみがセットされたと判定し、閾値よりも小さいと電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたと判定する。
The charging stand foreign object detection circuit 12 can additionally have the following functions.
As described above, the parameters of the shield and coil (values of curve A and curve B shown in FIG. 6) transmitted from the battery built-in device are received, stored, used, or stored in advance in the foreign object detection circuit 12 as shown in FIG. The values of curve A and curve B shown are stored and used. The amount of change in the inductance when the power receiving coil is short-circuited is applied to the amount of change in curve B to determine whether or not there is a displacement (for example, if there is a displacement of about 5 mm or more) and the degree of displacement. It can be displayed on a display (not shown) of the charging stand.
Further, the threshold value for determining the metallic foreign object is applied to the amount of change in curve B based on the amount of change in inductance when the power receiving coil is short-circuited, and according to the degree of positional deviation (horizontal axis deviation, unit mm). change. That is, the threshold value is changed without making the threshold value for determining that the metal foreign object 5 is set in the change amount (ΔH) of the inductance of the power transmission coil in a state where the power receiving coil is not short-circuited. For example, as shown by a curve A in FIG. 6, if a predetermined percentage value (for example, a value of 50%) of a change amount at each degree of positional deviation (horizontal axis deviation, unit mm) is used as a threshold, An appropriate metal foreign object can be determined according to the degree of deviation (horizontal axis deviation, unit mm).
That is, it can be determined that the metal foreign object 5 has been set in the vicinity of the battery built-in device 2 based on the magnitude of the change in inductance (ΔH). If the change (ΔH) is large, only the battery built-in device is set. When becomes small or decreases, it can be determined that a metal foreign object is set near the battery built-in device. The foreign object detection circuit 12 compares the amount of change in inductance (ΔH) with a threshold value, and determines that only the battery built-in device 2 is set when the amount of change (ΔH) is greater than the threshold value. It is determined that the metal foreign object 5 is set in the vicinity of the device 2.

電池内蔵機器2が充電台1にセットされて、電池内蔵機器2に内蔵してい磁気シールド13等の磁性材料が充電台1の検出コイルKに接近すると、検出コイルKのインダクタンスは増加する。磁性材料が検出コイルKの磁束密度を高くするからである。このため、検出コイルKのインダクタンスは、充電台1に電池内蔵機器2がセットされると増加する。すなわち、充電台1に電池内蔵機器2がセットされない状態に比較して、電池内蔵機器2がセットされる状態では、検出コイルKのインダクタンスが増加する。したがって、検出コイルKのインダクタンスが増加することを検出して、充電台1に電池内蔵機器2がセットされたと判定し、この状態で送電コイル3から受電コイル4に電力搬送して電池内蔵機器2の内蔵電池6を充電することができる。   When the battery built-in device 2 is set on the charging stand 1 and a magnetic material such as the magnetic shield 13 built in the battery built-in device 2 approaches the detection coil K of the charging stand 1, the inductance of the detection coil K increases. This is because the magnetic material increases the magnetic flux density of the detection coil K. For this reason, the inductance of the detection coil K increases when the battery built-in device 2 is set on the charging stand 1. That is, the inductance of the detection coil K increases in the state where the battery built-in device 2 is set as compared with the state where the battery built-in device 2 is not set in the charging stand 1. Therefore, it is determined that the inductance of the detection coil K is increased, and it is determined that the battery built-in device 2 is set on the charging stand 1. In this state, the power is transferred from the power transmission coil 3 to the power receiving coil 4 and the battery built-in device 2 The built-in battery 6 can be charged.

ところが、電池内蔵機器2と一緒に、ユーザーが誤って金属異物5を載せることがある。この状態で電力搬送すると、金属異物5に渦電流が流れる。渦電流は、ジュール熱で金属異物5を発熱させる。この弊害を防止するために、電池内蔵機器2と一緒に金属異物5がセットされる状態では電力搬送を停止する必要がある。このことを実現するには、電池内蔵機器2と一緒に金属異物5がセットされたことを検出する必要がある。   However, the user may accidentally place the metal foreign object 5 together with the battery built-in device 2. When power is conveyed in this state, an eddy current flows through the metal foreign object 5. The eddy current causes the metal foreign object 5 to generate heat by Joule heat. In order to prevent this harmful effect, it is necessary to stop the power transfer when the metal foreign object 5 is set together with the battery built-in device 2. In order to realize this, it is necessary to detect that the metal foreign object 5 is set together with the battery built-in device 2.

充電台1に金属異物5がセットされると、金属異物5によって検出コイルKのインダクタンスが減少する。金属異物5に流れる渦電流が検出コイルKのインダクタンスを減少させるからである。この特性を利用して、充電台1に金属異物5がセットされたことを判定できる。金属異物5が銅やアルミニウム等の非磁性金属であると、渦電流によって検出コイルKのインダクタンスは低下する。しかしながら、金属異物5が鉄やステンレス等の磁性金属であると、渦電流によって検出コイルKのインダクタンスは低下するが、磁性金属の金属異物5が磁束密度を増加して検出コイルKのインダクタンスが増加する。すなわち、金属異物5が磁性金属であると、インダクタンスは渦電流によって減少し、磁束密度の増加によって増加する。すなわち、渦電流によってインダクタンスが低下しても、磁束密度の増加によってインダクタンスの減少が相殺される。このため、金属異物5が、銅やアルミニウムなどの非磁性金属であると、渦電流によるインダクタンスの低下から、電池内蔵機器2と一緒に金属異物5がセットされたことを正確に検出できるが、金属異物5が鉄やステンレス等の磁性材料であると、渦電流によるインダクタンスの低下が磁束密度の増加に相殺されて小さくなり、電池内蔵機器2と同時に金属異物5がセットされることを正確に検出するのが難しくなる。   When the metal foreign object 5 is set on the charging stand 1, the inductance of the detection coil K is reduced by the metal foreign object 5. This is because the eddy current flowing through the metal foreign object 5 reduces the inductance of the detection coil K. Using this characteristic, it can be determined that the metal foreign object 5 is set on the charging stand 1. If the metal foreign object 5 is a nonmagnetic metal such as copper or aluminum, the inductance of the detection coil K is reduced by the eddy current. However, if the metal foreign object 5 is a magnetic metal such as iron or stainless steel, the inductance of the detection coil K is reduced by eddy current, but the magnetic metal metal foreign object 5 increases the magnetic flux density and increases the inductance of the detection coil K. To do. That is, when the metal foreign material 5 is a magnetic metal, the inductance decreases due to eddy current and increases as the magnetic flux density increases. That is, even if the inductance is reduced due to the eddy current, the decrease in the inductance is offset by the increase in the magnetic flux density. For this reason, if the metal foreign object 5 is a non-magnetic metal such as copper or aluminum, it can be accurately detected that the metal foreign object 5 is set together with the battery built-in device 2 due to a decrease in inductance due to eddy current. If the metal foreign object 5 is a magnetic material such as iron or stainless steel, the decrease in inductance due to the eddy current is offset by the increase in magnetic flux density, and it is accurately set that the metal foreign object 5 is set simultaneously with the battery built-in device 2. It becomes difficult to detect.

図8の異物検出回路22は、インダクタンスの変化量(ΔH)に加えて、金属異物5の渦電流による発振回路23の発振電圧の変化量(ΔV)を検出して、磁性材料の金属異物をも正確に検出する。この異物検出回路22は、検出コイルKのインダクタンスで発振周波数を変化させる発振回路23を設けて、インダクタンスの変化量(ΔH)を発振周波数の変化量(Δf)として検出する。このことを実現するために、検出コイルKのインダクタンスで発振周波数を特定する発振回路23を設けている。この異物検出回路22は、発振回路23の発振周波数の変化量(Δf)から検出コイルKのインダクタンスの変化量(ΔH)を検出し、さらに、発振回路23の発振電圧の変化量(ΔV)を検出して、発振周波数の変化量(Δf)と、発振電圧の変化量(ΔV)の両方から、充電台1に電池内蔵機器2と金属異物5がセットされたことを判定する。   The foreign object detection circuit 22 of FIG. 8 detects the change amount (ΔV) of the oscillation voltage of the oscillation circuit 23 due to the eddy current of the metal foreign object 5 in addition to the change amount of inductance (ΔH), and detects the metal foreign object of the magnetic material. Also detect accurately. The foreign object detection circuit 22 includes an oscillation circuit 23 that changes the oscillation frequency by the inductance of the detection coil K, and detects the change amount (ΔH) of the inductance as the change amount (Δf) of the oscillation frequency. In order to realize this, an oscillation circuit 23 for specifying an oscillation frequency by the inductance of the detection coil K is provided. The foreign matter detection circuit 22 detects the change amount (ΔH) of the inductance of the detection coil K from the change amount (Δf) of the oscillation frequency of the oscillation circuit 23, and further determines the change amount (ΔV) of the oscillation voltage of the oscillation circuit 23. It is detected and it is determined that the battery built-in device 2 and the metal foreign object 5 are set on the charging stand 1 from both the change amount (Δf) of the oscillation frequency and the change amount (ΔV) of the oscillation voltage.

充電台1に金属異物2がセットされると、金属異物5に流れる渦電流によって発振回路23の発振電圧は低下する。渦電流は、金属異物5が非磁性材料であっても、また磁性材料であっても流れるので、金属異物5がセットされると、発振回路23の発振電圧は低下する。したがって、金属異物5の渦電流による発振電圧の低下を検出して、磁性材料の金属異物と、非磁性材料の金属異物の何れがセットされても金属異物5がセットされたことを検出できる。   When the metal foreign object 2 is set on the charging stand 1, the oscillation voltage of the oscillation circuit 23 decreases due to the eddy current flowing through the metal foreign object 5. Since the eddy current flows regardless of whether the metal foreign material 5 is a nonmagnetic material or a magnetic material, when the metal foreign material 5 is set, the oscillation voltage of the oscillation circuit 23 decreases. Therefore, a decrease in the oscillation voltage due to the eddy current of the metal foreign object 5 can be detected, and it can be detected that the metal foreign object 5 is set regardless of whether the metal foreign object of the magnetic material or the metal foreign object of the nonmagnetic material is set.

図8の発振回路23は、検出コイルKのインダクタンスで発振周波数を特定する。発振周波数(f)は、検出コイルKのインダクタンス(L)と、これに直列に接続しているコンデンサーC1、C2、C3の直列容量(C)によって、以下の式で示す周波数となる。   The oscillation circuit 23 in FIG. 8 specifies the oscillation frequency by the inductance of the detection coil K. The oscillation frequency (f) is a frequency represented by the following equation depending on the inductance (L) of the detection coil K and the series capacitance (C) of the capacitors C1, C2, and C3 connected in series to the detection coil K.

コンデンサーC1、C2、C3の直列容量(C)は一定であるので、発振周波数(f)は、検出コイルKのインダクタンス(L)に対して以下の式で示すように変化する。   Since the series capacitance (C) of the capacitors C1, C2, and C3 is constant, the oscillation frequency (f) changes as shown by the following expression with respect to the inductance (L) of the detection coil K.

したがって、発振回路23の発振周波数(f)は、インダクタンス(L)が増加すると低下し、インダクタンス(L)が減少すると高くなり、発振周波数(f)からインダクタンス(L)は特定でき、また、インダクタンス(L)から発振周波数(f)は特定される。   Therefore, the oscillation frequency (f) of the oscillation circuit 23 decreases as the inductance (L) increases, and increases as the inductance (L) decreases. The inductance (L) can be specified from the oscillation frequency (f), and the inductance The oscillation frequency (f) is specified from (L).

発振回路23のトランジスタQ1は、コンデンサーC1とスイッチS2とを介してベースを検出コイルKに接続している。スイッチS2は、検出コイルKのインダクタンスを検出する状態、すなわち発振回路23を発振状態とする状態でオン、インダクタンスを検出しない状態でオフ状態に切り換えられる。この発振回路23は、検出コイルKに送電コイルを併用することができる。ただ、検出コイルには、電池内蔵機器と金属異物を検出する専用のコイルとすることができる。   The transistor Q1 of the oscillation circuit 23 has a base connected to the detection coil K via a capacitor C1 and a switch S2. The switch S2 is switched on in a state where the inductance of the detection coil K is detected, that is, in a state where the oscillation circuit 23 is in an oscillation state, and is switched off in a state where the inductance is not detected. In the oscillation circuit 23, a power transmission coil can be used in combination with the detection coil K. However, the detection coil can be a dedicated coil for detecting a battery built-in device and a metal foreign object.

発振回路23のトランジスタQ1は、直列に接続しているコンデンサーC2とコンデンサーC3を介してベースをアースに接続している。また、トランジスタQ1は、コンデンサーC2とコンデンサーC3の接続点にエミッターを接続している。さらに、トランジスタQ1は、コレクターを抵抗R1を介してベースに接続している。   The transistor Q1 of the oscillation circuit 23 has a base connected to the ground via a capacitor C2 and a capacitor C3 connected in series. The transistor Q1 has an emitter connected to a connection point between the capacitor C2 and the capacitor C3. Further, the transistor Q1 has a collector connected to the base via a resistor R1.

さらに、発振回路23を構成するトランジスタQ1は、エミッターをカップリングコンデンサーC4を介して出力側のトランジスタQ2のベースに接続している。トランジスタQ1の交流信号は、トランジスタQ1のエミッターからトランジスタQ2のベースに入力される。トランジスタQ2は、発振回路23のトランジスタQ1から入力される交流信号を増幅して出力する。さらに、出力側のトランジスタQ2は、コレクターを出力トランジスタQ3のベースに接続して、交流信号を出力トランジスタQ3に出力する。出力トランジスタQ3は交流信号をΔf検出部24に出力する。   Further, the transistor Q1 constituting the oscillation circuit 23 has an emitter connected to the base of the transistor Q2 on the output side via a coupling capacitor C4. The AC signal of the transistor Q1 is input from the emitter of the transistor Q1 to the base of the transistor Q2. The transistor Q2 amplifies and outputs the AC signal input from the transistor Q1 of the oscillation circuit 23. Further, the output side transistor Q2 connects the collector to the base of the output transistor Q3, and outputs an AC signal to the output transistor Q3. The output transistor Q3 outputs an AC signal to the Δf detector 24.

Δf検出部24はカウンター25を内蔵しており、入力される交流をカウントして発振周波数を検出し、検出される周波数から発振周波数の変化量(Δf)を検出する。発振回路23の発振周波数は、検出コイルKのインダクタンスで特定されるので、図8の異物検出回路22は、インダクタンスの変化量(ΔH)を発振周波数の変化量(Δf)として検出する。Δf検出部24は、発振周波数の変化量(Δf)を判定部26に出力する。判定部26は、発振周波数の変化量(Δf)を閾値に比較して、電池内蔵機器2がセットされたことを検出する。すなわち、発振周波数の変化量(Δf)が閾値よりも大きいと、電池内蔵機器2がセットされたと判定する。また、発振周波数の変化量(Δf)が閾値よりも小さいと、電池内蔵機器2と一緒に金属異物5がセットされたと判定する。金属異物5がセットされると、これに流れる渦電流によってインダクタンスの変化量(ΔH)が減少されるからである。   The Δf detector 24 has a built-in counter 25, counts the input alternating current, detects the oscillation frequency, and detects the variation (Δf) of the oscillation frequency from the detected frequency. Since the oscillation frequency of the oscillation circuit 23 is specified by the inductance of the detection coil K, the foreign object detection circuit 22 of FIG. 8 detects the change amount (ΔH) of the inductance as the change amount (Δf) of the oscillation frequency. The Δf detection unit 24 outputs the change amount (Δf) of the oscillation frequency to the determination unit 26. The determination unit 26 compares the amount of change (Δf) in the oscillation frequency with a threshold value and detects that the battery built-in device 2 is set. That is, if the change amount (Δf) of the oscillation frequency is larger than the threshold value, it is determined that the battery built-in device 2 is set. Moreover, when the variation | change_quantity ((DELTA) f) of an oscillation frequency is smaller than a threshold value, it will determine with the metal foreign material 5 having been set with the battery built-in apparatus 2. FIG. This is because, when the metallic foreign object 5 is set, the amount of change in inductance (ΔH) is reduced by the eddy current flowing therethrough.

さらに、図8の異物検出回路22は、発振回路23の発振電圧を検出するために、発振回路23の出力側に接続しているトランジスタQ2のコレクターに、カップリングコンデンサーC5を介して出力を整流して直流に変換するダイオードD1を接続している。カップリングコンデンサーC5は、トランジスタQ2のコレクターから直流成分をカットして、交流成分をダイオードD1に供給する。ダイオードD1は、カップリングコンデンサーC5から供給されるトランジスタQ2の交流成分を整流して、交流成分の振幅に対応する直流電圧を出力する。ダイオードD1から出力される直流電圧は、ΔV検出部27に出力される。ΔV検出部27は、ダイオードD1から入力される直流電圧から発振電圧を直流レベルで検出する。ΔV検出部27で検出される発振電圧の変化量(ΔV)は判定部26に出力される。判定部26は、ΔV検出部27から入力される信号から発振電圧の変化量(ΔV)を検出して、金属異物5がセットされたことを検出する。   Further, the foreign matter detection circuit 22 of FIG. 8 rectifies the output via the coupling capacitor C5 to the collector of the transistor Q2 connected to the output side of the oscillation circuit 23 in order to detect the oscillation voltage of the oscillation circuit 23. Thus, a diode D1 for converting to direct current is connected. The coupling capacitor C5 cuts the DC component from the collector of the transistor Q2 and supplies the AC component to the diode D1. The diode D1 rectifies the AC component of the transistor Q2 supplied from the coupling capacitor C5, and outputs a DC voltage corresponding to the amplitude of the AC component. The DC voltage output from the diode D1 is output to the ΔV detection unit 27. The ΔV detector 27 detects the oscillation voltage at a direct current level from the direct current voltage input from the diode D1. The change amount (ΔV) of the oscillation voltage detected by the ΔV detection unit 27 is output to the determination unit 26. The determination unit 26 detects the change amount (ΔV) of the oscillation voltage from the signal input from the ΔV detection unit 27 and detects that the metal foreign object 5 is set.

ΔV検出部27は、電池内蔵機器2と金属異物5の両方をセットしない状態での出力電圧を基準電圧とし、この基準電圧からの変化量として、発振電圧の変化量(ΔV)を検出する。金属異物5がセットされると発振電圧が低下するので、判定部26は、発振電圧の変化量(ΔV)を閾値に比較し、閾値よりも大きくなると金属異物5がセットされたと判定する。発振回路23の発振電圧は、金属異物5が磁性材料であっても非磁性金属であっても低下するので、発振電圧の変化量(ΔV)を閾値に比較して金属異物5を検出する異物検出回路22は、磁性材料の金属異物5をも確実に検出できる。   The ΔV detector 27 uses the output voltage when both the battery built-in device 2 and the metal foreign object 5 are not set as the reference voltage, and detects the change amount (ΔV) of the oscillation voltage as the change amount from the reference voltage. Since the oscillation voltage decreases when the metal foreign object 5 is set, the determination unit 26 compares the amount of change (ΔV) in the oscillation voltage with a threshold value, and determines that the metal foreign object 5 has been set when the threshold value is greater than the threshold value. Since the oscillation voltage of the oscillation circuit 23 decreases regardless of whether the metal foreign object 5 is a magnetic material or a non-magnetic metal, the foreign object for detecting the metal foreign object 5 by comparing the amount of change (ΔV) in the oscillation voltage with a threshold value. The detection circuit 22 can reliably detect the metallic foreign material 5 of the magnetic material.

以上の異物検出回路22は、判定部26が、Δf検出部24で検出された発振周波数の変化量(Δf)とΔV検出部27で検出された発振電圧の変化量(ΔV)の両方に基づいて、携帯機器2と金属異物5のいずれか、又は両方がセットされたことを検出している。ただ、判定部26は、必ずしも常に発振周波数の変化量(Δf)と発振電圧の変化量(ΔV)の両方を検出して携帯機器2及び/又は金属異物5がセットされたことを検出する必要はなく、Δf検出部24で検出される発振周波数の変化量(Δf)で携帯機器2及び/又は金属異物5のセット状態を判定し、この発振周波数の変化量(Δf)のみでは判定が難しい場合にのみ、ΔV検出部27で検出される発振電圧の変化量(ΔV)に基づいて、携帯機器2及び/又は金属異物5のセット状態を判定することができる。   In the foreign matter detection circuit 22 described above, the determination unit 26 is based on both the amount of change in oscillation frequency (Δf) detected by the Δf detection unit 24 and the amount of change in oscillation voltage (ΔV) detected by the ΔV detection unit 27. Thus, it is detected that either one or both of the portable device 2 and the metal foreign object 5 are set. However, the determination unit 26 always needs to detect both the change amount (Δf) of the oscillation frequency and the change amount (ΔV) of the oscillation voltage to detect that the portable device 2 and / or the metal foreign object 5 is set. However, the set state of the portable device 2 and / or the metal foreign object 5 is determined based on the change amount (Δf) of the oscillation frequency detected by the Δf detection unit 24, and the determination is difficult only by the change amount (Δf) of the oscillation frequency. Only in this case, the set state of the portable device 2 and / or the metal foreign object 5 can be determined based on the change amount (ΔV) of the oscillation voltage detected by the ΔV detection unit 27.

本発明の無接点充電方法は、電池内蔵機器の内蔵電池を充電する充電台に金属異物がセットされたことを検出するので、金属異物の発熱などの弊害を防止して、電池内蔵機器を安全に充電する電台に最適である。   Since the contactless charging method of the present invention detects that a metal foreign object has been set on the charging stand for charging the internal battery of the battery built-in device, it prevents the adverse effects such as heat generation of the metal foreign material, and makes the battery built-in device safe. It is most suitable for the electric power board to be charged.

1…充電台
2…電池内蔵機器
3…送電コイル
4…受電コイル
5…金属異物
6…電池
7…上面プレート
8…交流電源
9…コントロール回路
10…伝送回路
11…受信回路
12…異物検出回路
13…磁気シールド
14…金属探知用コイル
15…充電制御回路
22…異物検出回路
23…発振回路
24…Δf検出部
25…カウンター
26…判定部
27…ΔV検出部
K…検出コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Charging stand 2 ... Battery built-in apparatus 3 ... Power transmission coil 4 ... Power reception coil 5 ... Metal foreign material 6 ... Battery 7 ... Top plate 8 ... AC power supply 9 ... Control circuit 10 ... Transmission circuit 11 ... Reception circuit 12 ... Foreign material detection circuit 13 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Magnetic shield 14 ... Metal detection coil 15 ... Charge control circuit 22 ... Foreign substance detection circuit 23 ... Oscillation circuit 24 ... Δf detection part 25 ... Counter 26 ... Determination part 27 ... ΔV detection part K ... Detection coil

Claims (17)

充電台に電池内蔵機器をセットし、充電台の送電コイルに電池内蔵機器の受電コイルを電磁結合して、送電コイルから受電コイルに電磁誘導作用で電力搬送して、受電コイルに誘導される電力で電池内蔵機器の電池を充電する無接点充電方法であって、
前記充電台に設けた検出コイルのインダクタンスの変化量(ΔH)を検出して、インダクタンスの変化量(ΔH)から充電台に電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたことを判定する無接点充電方法。
Electric power that is induced in the receiving coil by setting the battery built-in device on the charging stand, electromagnetically coupling the power receiving coil of the battery built-in device to the power transmitting coil of the charging stand, and carrying power by electromagnetic induction from the power transmitting coil to the power receiving coil A non-contact charging method for charging the battery of the battery built-in device,
A non-contact type that detects the amount of change (ΔH) in the inductance of the detection coil provided on the charging stand and determines that a metal foreign object is set on the charging stand in the vicinity of the battery built-in device from the amount of change in inductance (ΔH) Charging method.
前記充電台に、インダクタンスの変化量(ΔH)から金属異物を判定する閾値を記憶させて、記憶する閾値とインダクタンスの変化量(ΔH)とを比較し、インダクタンスの変化量(ΔH)が閾値よりも小さい状態で電池内蔵機器と同時に金属異物がセットされたと判定する請求項1に記載される無接点充電方法。   The charging stand stores a threshold value for determining a metallic foreign object from an inductance change amount (ΔH), compares the stored threshold value with an inductance change amount (ΔH), and the inductance change amount (ΔH) is greater than the threshold value. The contactless charging method according to claim 1, wherein it is determined that a metallic foreign object is set simultaneously with the battery built-in device in a small state. 前記充電台が、インダクタンスの変化量(ΔH)を検出し、検出するインダクタンスの変化量(ΔH)が閾値よりも大きいと、電池内蔵機器がセットされたと判定して、電池内蔵機器に電力搬送を開始する請求項2に記載される無接点充電方法。   The charging stand detects an inductance change amount (ΔH), and if the detected inductance change amount (ΔH) is larger than a threshold value, it is determined that the battery built-in device is set, and power is transferred to the battery built-in device. The contactless charging method according to claim 2, which starts. 前記充電台にセットされる電池内蔵機器から充電台に、電池内蔵機器をセットする状態で、検出コイルのインダクタンスが増加するインダクタンス変化値を閾値として充電台に伝送し、
前記充電台が、検出コイルのインダクタンスの変化量(ΔH)を、電池内蔵機器から伝送される閾値に比較して、電池内蔵機器の近傍に金属異物がセットされたことを判定する請求項1に記載される無接点充電方法。
In the state where the battery built-in device is set from the battery built-in device set on the charging stand to the charging stand, the inductance change value that increases the inductance of the detection coil is transmitted to the charging stand as a threshold,
The charge base compares the amount of change (ΔH) in the inductance of the detection coil with a threshold value transmitted from the battery built-in device, and determines that a metal foreign object is set near the battery built-in device. A contactless charging method as described.
前記充電台が、インダクタンスの変化量(ΔH)を検出し、検出するインダクタンスの変化量(ΔH)が電池内蔵機器から伝送される閾値よりも大きいと、電池内蔵機器がセットされたと判定して、電池内蔵機器に電力搬送を開始する請求項4に記載される無接点充電方法。   The charging stand detects an inductance change amount (ΔH), and if the detected inductance change amount (ΔH) is larger than a threshold transmitted from the battery built-in device, it is determined that the battery built-in device is set, The contactless charging method according to claim 4, wherein power transfer to the battery built-in device is started. 前記充電台の検出コイルにコンデンサーを接続して、検出コイルのインダクタンスとコンデンサーの静電容量で発振周波数を特定する発振回路を設け、この発振回路の発振周波数を検出して、発振周波数とコンデンサーの静電容量からインダクタンスの変化量(ΔH)を演算する請求項1ないし5のいずれかに記載される無接点充電方法。   A capacitor is connected to the detection coil of the charging stand, and an oscillation circuit for specifying the oscillation frequency by the inductance of the detection coil and the capacitance of the capacitor is provided. The oscillation frequency of the oscillation circuit is detected, and the oscillation frequency and the capacitor The contactless charging method according to claim 1, wherein an inductance change amount (ΔH) is calculated from the capacitance. 前記充電台が、検出コイルを移動させて金属異物を検出する請求項1ないし6のいずれかに記載される無接点充電方法。   The contactless charging method according to claim 1, wherein the charging stand detects a metal foreign object by moving a detection coil. 前記送電コイルを前記検出コイルに併用してインダクタンスの変化量(ΔH)を検出する請求項1ないし7のいずれかに記載される無接点充電方法。   The contactless charging method according to claim 1, wherein an inductance change amount (ΔH) is detected by using the power transmission coil together with the detection coil. 前記充電台に送電コイルと、金属異物を検出する専用の検出コイルとして金属探知用コイルを設け、金属探知用コイルで金属異物を検出する請求項1ないし8のいずれかに記載される無接点充電方法。   The contactless charging according to any one of claims 1 to 8, wherein a metal detection coil is provided as a dedicated detection coil for detecting a power transmission coil and a metal foreign object on the charging stand, and the metal detection coil is used to detect the metal foreign object. Method. 充電台に電池内蔵機器をセットし、充電台の送電コイルに電池内蔵機器の受電コイルを電磁結合して、送電コイルから受電コイルに電磁誘導作用で電力搬送して、受電コイルに誘導される電力で電池内蔵機器の電池を充電する無接点充電方法であって、
前記充電台の送電コイルを移動して、送電コイルの消費電流が変化する変化カーブを検出し、変化カーブの非対称性から金属異物がセットされたことを検出する無接点充電方法。
Electric power that is induced in the receiving coil by setting the battery built-in device on the charging stand, electromagnetically coupling the power receiving coil of the battery built-in device to the power transmitting coil of the charging stand, and carrying power by electromagnetic induction from the power transmitting coil to the power receiving coil A non-contact charging method for charging the battery of the battery built-in device,
A contactless charging method of detecting a change curve in which the current consumption of the power transmission coil changes by moving the power transmission coil of the charging stand, and detecting that a metal foreign object is set from the asymmetry of the change curve.
前記発振回路の発振周波数の検出において、検出時には検出する回路を接続し、非検出時には、検出回路を切り離す請求項6に記載される無接点充電方法。   7. The contactless charging method according to claim 6, wherein in detecting the oscillation frequency of the oscillation circuit, a detection circuit is connected at the time of detection, and the detection circuit is disconnected at the time of non-detection. 前記発振回路の発振周波数の検出において、前記充電台の検出コイルにコンデンサーを接続して、検出コイルの一端とコンデンサーとの間にスイッチング素子であるFETを接続し、検出コイルの一端とFETの一端を接続し、FETのゲートを検出コイルの一端と接続することで、検出時には検出する回路を接続し、非検出時には、検出回路を切り離す請求項11に記載される無接点充電方法。   In the detection of the oscillation frequency of the oscillation circuit, a capacitor is connected to the detection coil of the charging stand, an FET as a switching element is connected between one end of the detection coil and the capacitor, one end of the detection coil and one end of the FET The contactless charging method according to claim 11, further comprising: connecting a gate of the FET to one end of the detection coil to connect a detection circuit when detecting, and disconnecting the detection circuit when not detecting. 受電コイルをショートさせた状態でのインダクタンスの変化量により、送電コイルと受電コイルとの位置ずれを検出する請求項1に記載される無接点充電方法。   The contactless charging method according to claim 1, wherein a positional deviation between the power transmission coil and the power reception coil is detected based on an amount of change in inductance when the power reception coil is short-circuited. 受電コイルをショートさせた状態でのインダクタンスの変化量により、送電コイルと受電コイルとの位置ずれ度合いを検出し、この位置ずれ度合いに応じて、前記金属異物を判定する閾値を変更する請求項2に記載される無接点充電方法。   The degree of positional deviation between the power transmission coil and the power receiving coil is detected based on the amount of change in inductance when the power receiving coil is short-circuited, and the threshold value for determining the metal foreign object is changed according to the degree of positional deviation. The contactless charging method described in 1. 充電台に電池内蔵機器をセットし、充電台の送電コイルに電池内蔵機器の受電コイルを電磁結合して、送電コイルから受電コイルに電磁誘導作用で電力搬送して、受電コイルに誘導される電力で電池内蔵機器の電池を充電する無接点充電方法であって、
前記充電台に設けた検出コイルのインダクタンスで発振周波数を特定する発振回路を設けて、前記発振回路の発振周波数の変化量(Δf)から前記検出コイルのインダクタンスの変化量(ΔH)を検出し、さらに、前記発振回路の発振電圧の変化量(ΔV)を検出し、
発振周波数の変化量(Δf)と発振電圧の変化量(ΔV)の両方から充電台に電池内蔵機器と金属異物がセットされたことを判定する無接点充電方法。
Electric power that is induced in the receiving coil by setting the battery built-in device on the charging stand, electromagnetically coupling the power receiving coil of the battery built-in device to the power transmitting coil of the charging stand, and carrying power by electromagnetic induction from the power transmitting coil to the power receiving coil A non-contact charging method for charging the battery of the battery built-in device,
An oscillation circuit for specifying an oscillation frequency by an inductance of a detection coil provided on the charging base is provided, and an amount of change in inductance of the detection coil (ΔH) is detected from an amount of change in oscillation frequency of the oscillation circuit (Δf). Furthermore, the amount of change (ΔV) in the oscillation voltage of the oscillation circuit is detected,
A contactless charging method for determining that a battery built-in device and a metal foreign object are set on a charging base from both an oscillation frequency change amount (Δf) and an oscillation voltage change amount (ΔV).
発振電圧の変化量(ΔV)から金属異物を判定する閾値を記憶させて、記憶する閾値と発振電圧の変化量(ΔV)とを比較し、
発振電圧の変化量(ΔV)が閾値よりも大きい状態で充電台に電池内蔵機器と金属異物がセットされたと判定する請求項15に記載される無接点充電方法。
The threshold value for determining the metallic foreign object from the change amount (ΔV) of the oscillation voltage is stored, and the stored threshold value is compared with the change amount (ΔV) of the oscillation voltage.
The contactless charging method according to claim 15, wherein it is determined that the battery built-in device and the metal foreign object are set on the charging stand in a state where the change amount (ΔV) of the oscillation voltage is larger than the threshold value.
発振周波数の変化量(Δf)が閾値よりも小さく、あるいは発振電圧の変化量(ΔV)が閾値よりも大きい状態で、充電台に電池内蔵機器と金属異物がセットされたと判定する請求項15に記載される無接点充電方法。   16. The method according to claim 15, wherein it is determined that the battery built-in device and the metal foreign object are set on the charging stand in a state where the change amount (Δf) of the oscillation frequency is smaller than the threshold value or the change amount (ΔV) of the oscillation voltage is larger than the threshold value. A contactless charging method as described.
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