JP2015226400A - 非接触充電装置および非接触充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信が途切れやすい環境であっても充電を効率的に行うことができる非接触充電装置および非接触充電方法を提供することを目的とする。【解決手段】実施形態の非接触充電装置１０は、送電部２０と受電部４０を備え、送電部２０は、送電コイル２１と、任意の交流電力を送電コイル２１に出力する電流電圧可変部２２と、送電側通信部２３と、電流電圧可変部２２と送電側通信部２３を制御する送電側制御部２４を有し、受電部４０は、受電コイルと４１、電池４２と、電池４２への給電を制御するスイッチ４４と、受電部４０の電流値及び電圧値を送電側通信部２３に送信し送電側通信部２３からスイッチ制御信号を受信する受電側通信部４５と、スイッチのＯＮとＯＦＦを切り替える受電側制御部４６を有し、スイッチはＯＮのときに受電コイル２１から電池４２に電力供給可能とし、ＯＦＦのときに受電コイル４１から電池４２に電力供給不可とする。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、非接触充電装置および非接触充電方法に関する。

無人搬送車や輸送ロボット等の移動機器には動力源として二次電池が搭載されているものがある。二次電池の充電は、電池そのものを機器本体から取り外して、充電器に接続することで充電可能である。または、機器本体に電池を格納したままで、充電器のケーブルを機器本体に接続することで充電することができる。

近年、非接触電力給電技術が実用化され、移動装置の二次電池の充電でも非接触電力給電による充電を行うことが考えられている。非接触電力給電を行なう非接触充電装置は、電池に電力を供給する送電部と電池を有する受電部を備える。非接触充電では、送電部と受電部の間で端子を介することなく、電気の授受を行なう。商用電源に接続された送電部に設けられたコイルに電流を流し、受電部に設けられたコイルに電流を発生させ二次電池を充電させる。移動装置は二次電池の充電が必要な場合には送電部付近に移動し、受電部を送電部に接近させることで非接触充電を行なう。

特開２０１１−１５５８３６号公報

電池の充電を行う際は、電池の規格や充電状態に応じた電圧値または電流値の電力を電池に供給する必要がある。また、移動装置に搭載された二次電池の非接触充電では、充電のたびに受電部を送電部に接近させて行うため、送電側のコイルと受電側のコイルの距離が常に一定というわけではない。そのため、送電部が出力する電力と受電部に入力される電力の関係は充電のたびに変化する。

非接触充電を効率的に行なうためには、送電部は受電部の電力の状況を無線通信機器等を介して入手し、受電側が好適な電力を受け取れるよう送電側コイルに出力する電流や電圧値を調節する必要がある。

しかし、多数の通信媒体の存在による混信や通信が妨害されやすい環境で非接触充電を行う場合、充電の途中で送電部と受電部間の通信が途切れ、充電が中断されることから、充電が効率良く行われない可能性がある。

本発明では、通信が途切れやすい環境であっても、充電を効率的に行うことができる非接触充電装置および非接触充電方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、実施形態の非接触充電装置は、送電部と受電部を備え、送電部は、送電コイルと、任意の電流値および電圧値の交流電力を送電コイルに出力する電流電圧可変部と、無線通信が可能な送電側通信部と、送電側通信部が受信した情報に基づき電流電圧可変部の出力を制御し、送電側通信部が受信した情報を入手し送電側通信部が発信する信号を制御する送電側制御部とを有し、受電部は、送電コイルが発する磁場による電磁誘導により交流電力が流れる受電コイルと、電池と、ＯＮ状態のときに受電コイルから電池への電力供給を可能とし、ＯＦＦ状態のときに受電コイルから電池への電力供給を不可とするスイッチと、受電コイルから出力された電流値及び電圧値と電池の電流値および電圧値の情報を送電側通信部に送信し、送電側通信部からスイッチ制御信号を受信する受電側通信部と、受電側通信部が受信したスイッチ制御信号に基づきスイッチのＯＮ状態とＯＦＦ状態を切り替える受電側制御部と、を有するものとする。

また、上記目的を達成するため、実施形態の非接触充電方法は、送電部と受電部を備える非接触充電装置の充電方法であって、送電部は、送電コイルと、任意の電流値および電圧値の交流電力を送電コイルに出力する電流電圧可変部と、無線通信が可能な送電側通信部と電流電圧可変部の出力を制御し、送電側通信部が受信した情報を入手し送電側通信部が発信する信号を制御する送電側制御部とを有し、受電部は、送電コイルが発する磁場による電磁誘導により交流電力が流れる受電コイルと、電池と、ＯＮ状態のときに受電コイルから電池への電力供給を可能とし、ＯＦＦ状態のときに受電コイルから電池への電力供給を不可とするスイッチと、受電コイルから出力された電流値及び電圧値と電池の電流値及び電圧値を送電側通信部に送信し、送電側通信部から発信されたスイッチ制御信号を受信する受電側通信部と、受電側通信部が受信したスイッチ制御信号に応じてスイッチのＯＮ状態とＯＦＦ状態を切り替える受電側制御部と、を有し、充電方法は、送電側制御部がスイッチをＯＦＦ状態とさせるスイッチ制御信号を送電側通信部に発信させ、電池の電流値が０となったことを送電側通信部が受信したときに送電コイルに出力されていた電流値を基に送電側充電開始電流値を決定して記憶する送電側充電開始電流値検出ステップと、スイッチがＯＦＦ状態であって受電コイルが出力する電圧値が所定の充電終止電圧値となったことを送電側通信部が受信したときに、送電側制御部が送電コイルに出力されていた電圧値を基に送電側充電終止電圧値を決定して記憶する送電側充電終止電圧値検出ステップと、送電側制御部がスイッチをＯＮ状態とするスイッチ制御信号を送電側送通信部に発信させ、電池の電流値が充電定格電流値となったことを送電側通信部が受信したときに送電コイルに出力されていた電流値を基に送電側充電定格電流値を決定して記憶する送電側充電定格電流値検出ステップと、スイッチがＯＮ状態であるときに、送電コイルに出力される電圧が送電側充電終止電圧値となるまで、送電側制御部が電流電圧可変部に送電側定格充電電流値の交流電力を出力させる定電流充電ステップとスイッチがＯＮ状態であって送電コイルに出力される電圧が送電側充電終止電圧値となった後は、送電側制御部が電流電圧可変部に送電側充電開始電流値以上であって送電側充電終止電圧以下の交流電力を出力させる定電圧充電ステップと、を有するものとする。

第１の実施形態の非接触充電装置のブロック図。 （ａ）ＯＦＦ状態のスイッチの模式図、（ｂ）ＯＮ状態のスイッチの模式図。 第１の実施形態の非接触充電方法のタイミングチャート。 第２の実施形態の非接触充電方法のタイミングチャート。

以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態について図１乃至図３を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態の非接触充電装置のブロック図である。図２（ａ）はＯＦＦ状態のスイッチの模式図であり、図２（ｂ）はＯＮ状態のスイッチの模式図である。図３は第１の実施形態の非接触充電方法のタイミングチャートである。

（構成）
以下、本実施形態の構成について図１を用いて説明する。本実施形態の非接触充電装置１０は、例えば無人搬送車や輸送ロボット等の移動機器に搭載される充電装置である。非接触充電装置１０は商用電源等の電源に接続している送電部２０と、移動機器に搭載される受電部４０とを備える。

まず、送電部２０について説明する。送電部２０は、送電コイル２１と、電源から入力された電力を任意の電流値および電圧値の交流電力に変換し送電コイル２１に出力する電流電圧可変部２２と、電流電圧可変部２２が出力している電流値（ｉｔ）と電圧値（ｖｔ）を測定する送電電流検出器２５ａと送電電圧検出器２５ｂを備える。なお、ｉｔとｖｔはそれぞれ、送電コイル２１に出力されている電流値と電圧値に等しい。

また、送電部２０は受電部４０と無線通信が可能な送電側通信部２３と、送電側通信部２３が受信した情報に基づき電流電圧可変部２２の出力を制御し、送電側通信部２３が発信する情報を制御する送電側制御部２４を備える。

以下、送電部２０に設けられたそれぞれの構成について説明する。電流電圧可変部２２は、例えば、商用電源から入力された交流電流を直流電流に変換し出力する送電側整流部２２ａと、送電側整流部２２ａから入力された電力を任意の電圧の電力に変換し出力するチョッパ制御部２２ｂと、チョッパ制御部２２ｂから入力された電力を任意の周波数の交流電流に変換し出力するインバータ制御部２２ｃを備える。インバータ制御部２２ｃから出力された電力は送電コイル２１に入力される。

送電側通信部２３は受電部４０に設けられた受電側通信部４５と情報をやり取りすることが可能である。送電側通信部２３が受電側通信部４５から受信する情報は、例えば受電部４０の電流値や電圧値の情報である。

送電側制御部２４は、送電側電流検出器２４ａと送電側電圧検出器２４ｂからｉｔとｖｔを入手する。送電側制御部２４は、ｉｔとｖｔ、及び、送電側通信部２３が受信した情報に基づき電流電圧可変部２２が出力すべき電流値と電圧値を制御する。また、送電側制御部２４は送電側通信部２３が受信した情報に基づき、受電部４０に対して制御信号を送信することが可能である。

次に、受電部４０について説明する。受電部４０は、送電コイル２１が発する磁場による電磁誘導により交流電力が流れる受電コイル４１と、電池４２と、電池４２から電力を供給されることが可能な負荷部４３と、受電コイル４１から電池４２および負荷部４３への給電を制御するスイッチ４４と、送電側通信部２３と無線通信可能な受電側通信部４５と、スイッチのＯＮ状態とＯＦＦ状態を切り替える受電側制御部４６を備える。また、受電部４０は、受電コイル４１から出力された電流値（ｉｒｄ）と電圧値（ｖｒｄ）を測定する受電電流検出部４７と受電電圧検出部４８と、電池電流値（ｉｂ）と電池電圧値（ｖｂ）を測定する受電電流検出部４７と受電電圧検出部４８が設けられている。また、受電コイル４１から出力された交流電流は受電側整流部４１ａで直流電流に変換され、電池４２に出力される。

以下、受電部４０の各構成について説明する。負荷部４３とは、例えば、オペレータと移動装置との通信手段であるものとする。本実施形態の充電装置の受電部４０が搭載される無人搬送車や輸送ロボット等の移動装置は、オペレータによる遠隔無線操作で操作される。移動装置は稼働中及び充電中であっても、オペレータの指示で移動可能な状態である必要がり、通信手段としての負荷部４３には、常に電力が供給される必要がある。オペレータとの通信手段である負荷部４３は、電池４２が充電中でないときは電池４２を電源として動作している。

なお、負荷部４３はオペレータとの通信手段に限られるものではない。負荷部４３は稼働中及び充電中であっても電力供給が必要な部分であるものとする。

スイッチ４４の構成の一例を図２（ａ）、（ｂ）に示す。図２（ａ）と（ｂ）はいずれも、スイッチ４４の例である。破線で囲まれた部分がスイッチ４４である。スイッチ４４は並列に接続された切換部４４ａとダイオード４４ｂを備える。電池４２と負荷部４３の間にダイオード４４ｂが設けられており、電池４２側のほうが負荷４３側よりも電圧が高い場合に電池４２から負荷４３に対して電力が供給される。

スイッチ４４がＯＮ状態のとき、切換部４４ａは受電コイル４１と電池４２を電気的に接続する。ＯＮ状態であるとき、受電コイル４１から出力された電力は負荷４３及び電池４２に供給される。

電池４２と負荷４３も電気的に接続された状態であるが、電池４２の電圧値が負荷４３よりも高くない場合は、電池４２から負荷４３には電力は供給されない。

スイッチ４４がＯＦＦ状態のとき、切換部４４ａは受電コイル４１と電池４２を電気的に遮断する。ＯＦＦ状態であるとき、受電コイル４１から出力された電力は負荷４３に供給されるが、電池４２には供給されない。

スイッチ４４がＯＦＦ状態であっても電池４２と負荷４３は電気的に接続された状態である。しかし、電池４２の電圧値が負荷４３よりも高くない場合は、電池４２から負荷４３には電力は供給されない。

つまり、スイッチ４４がＯＦＦ状態のとき、受電コイル４１が出力した電力は電池４２に供給されず、負荷部４３に供給に供給可能となる。一方、スイッチ４４がＯＮ状態のとき、受電コイル４１から出力された電力は負荷４３及び電池４２に供給される。

受電側制御部４６は、受電側通信部４５がスイッチ制御信号を受信すると、スイッチ制御信号にしたがってスイッチ４４のＯＮ状態とＯＦＦ状態を切り替える。スイッチ制御信号は、送電側制御部２４が送電側通信部２３に発信させるものである。また、受電側制御部４６は受電電流検出部４７、受電電圧検出部４８、電池電流検出部４９、電池電圧検出部５０から、ｉｒｄ、ｖｒｄ、ｉｂ、ｖｂを入手することが可能であり、ｉｒｄ、ｖｒｄ、ｉｂ、ｖｂの情報を受電側通信部４５に発信させる。

（方法）
次に、本実施形態の非接触充電装置１０における非接触充電方法を図２を用いて説明する。図２の電池電流ｉｂは０以下であるとき電池４２から電力を出力している状態で、０より大きいとき電力が供給されている状態であり、充電中である。

また、移動装置が充電中でなく稼働中であるとき、スイッチ４４はＯＮ状態であり、移動装置が移動するための動力や負荷部４３の動力は電池４２が供給している。電池４２の充電が必要なときは、移動装置は送電部２０に受電部４０を接近させ、送電コイル２１と受電コイル４１を近接させる。

時刻ｔ０のとき、送電部２０は受電部４０が充電に十分なほど接近したことを感知する。送電部２０に受電部４０が充電に十分なほど接近したか否かは、移動装置または送電部２０に設けられたセンサー等で検出しているものとする。なお、時刻ｔ０のとき、電池４２の電圧はほぼ０になっているものとする。

時刻ｔ１のとき、送電側制御部２４には充電開始指令が入力され、送電側制御部２４はスイッチ４４をＯＦＦ状態とするスイッチ制御信号を送電側通信部２３に発信させる。そして、スイッチ制御信号を受電側通信部４５が受信すると受電側制御部４６がスイッチ４４をＯＦＦ状態とさせる。

また、送電側制御部２４は電流電圧可変部２２を稼働させ、電流電圧可変部２２から出力される電流値及び電圧値を徐々に上昇させる。ｉｔ及びｉｖが徐々に上昇し、それに伴いｖｒｄとｉｒｄも徐々に上昇する。ｖｒｄが上昇し、負荷部４３の電圧が徐々に高くなるため、電池４２から負荷部４３に流れる電流が徐々に小さくなり、ｉｂは徐々に０に近づく。

時刻ｔ２のとき、ｉｂが０となる。この情報を送電側制御部２３が送電側通信部２３を介して受信する。そして、送電側制御部２３はｉｂが０となったことを受信したときのｉｔの値を送電側充電開始電流値（ｉｔｓ）として記憶する。また、ｉｔがｉｔｓであるときのｖｔを送電側充電開始電圧値（ｖｔｓ）と記憶する。

なお、送電側制御部２３がｉｔｓを記憶するのは、ｉｂが０となった時ではなく、ｉｒｄがｉｂ＝０に対応する所定の値となった時であってもよい。図２にはｉｂ＝０に対応するｉｒｄの値をｉｒｓと記載している。

また、ｉｂが０となってから送電側制御部２３がｉｔｓを記憶するまでには、若干ではあるが時間差が生じる。この時間差を考慮して、ｉｔｓとして記憶する値は、送電側制御部２３はｉｂが０となったことを受信したときのｉｔの値から所定値差し引いた値としても良い。

なお、ｉｂが０となった時とは、電池４２と負荷部４３等の電圧が等しくなった時点であり、電池からの電力の放出が止まった時点であり、電池への充電が開始される直前の状態である。このとき、負荷部４３には受電コイル４３から電力が供給され、電池４２は放電も充電もしていない状態である。

時刻ｔ１から時刻ｔ２の送電側制御部２３がｉｔｓを記憶するステップを、送電側充電開始電流値検出ステップ（Ｓ１）と呼称する。Ｓ１を行うことによって、送電側制御部２４は、電池２４の充電が開始される電流電圧可変部２２の出力を把握することができる。

時刻ｔ３以降、送電側制御部２３はさらにｉｔ及びｉｖを上昇させる。ｉｔとｉｖの上昇と共にｉｒｄとｖｒｄの値も上昇する。スイッチ４４がＯＦＦ状態であるため、ｉｂとｖｂは上昇しない。

時刻ｔ４のとき、ｖｒｄが所定の充電終止電圧（ｖｂｅ）となる。この情報を送電側制御部２４が送電側通信部２３を介して受信する。そして、送電側制御部２４はｖｒｄが所定のｖｂｅとなったことを受信したときのｖｔの値を送電側充電終止電圧値（ｖｔｅ）として記憶する。

なお、送電側制御部２３がｖｔｅを記憶するのは、ｉｒｄがｖｒｄ＝ｖｂｅに対応する所定の値でとなったときであってもよい。

また、ｖｒｄがｖｂｅとなってから送電側制御部２３がｖｔｅを記憶するまでには、若干ではあるが時間差が生じる。この時間差を考慮して、ｖｔｅとして記憶する値は、送電側制御部２３がｖｒｄ＝ｖｂｅとなったことを受信したときのｖｔの値から所定値差し引いた値としても良い。

なお、充電時に電池に安全に印加可能な電圧は、電池ごとに予め決まっている。ｖｂｅは、充電の際に電池４２に安全に印加可能な電圧の最大値である。

時刻ｔ２から時刻ｔ４の送電側制御部２３がｖｔｅを記憶するステップを、送電側充電終止電圧値検出ステップ（Ｓ２）と呼称する。Ｓ２を行うことによって、送電側制御部２４は、電池４２を安全に充電することが可能な最大の電流電圧可変部２２の出力電圧を把握することができる。

時刻ｔ５のとき送電側制御部２３はスイッチ４４をＯＮ状態とするスイッチ制御信号を送電側通信部２３から発信させ、スイッチ４４はＯＮ状態となる。また、時刻ｔ５のとき送電側制御部２３は、ｉｔをｉｔｓとし、ｖｔをｖｔｓとする。そしてｉｔとｖｔをｉｔｓとｖｔｓから徐々に上昇させる。ｉｔとｖｔの上昇に伴い、ｉｒｄとｖｒｄも徐々に上昇する。

時刻ｔ５以降、スイッチ４４がＯＮ状態であるため、ｉｂとｖｂも上昇する。なお、受電コイル４１と電池４２と負荷４３は並列に接続されている。そのため、ｖｂとｖｒｄは等しい。一方、ｉｂとｉｒｄには負荷に供給された電流分の差が生じる。

時刻ｔ６のとき、ｉｂが所定の充電定格電流値（ｉｂｅ）となる。この情報を送電側制御部２４が送電側通信部２３を介して受信する。そして、送電側制御部２４はｉｂがｉｂｅとなったことを受信したときのｉｔの値を送電側充電定格電流値（ｉｔｅ）として記憶する。

電池を充電する際には、安全に充電することができる最大の電流値が電池ごとに決まっている。ｉｂｅは電池４２に安全に充電可能な最大の電流値である。

なお、送電側制御部２３がｉｔｅを記憶するのは、ｉｒｄがｉｂ＝ｉｂｅに対応する所定のｉｒｄとなったときであってもよい。ｉｂ＝ｉｂｅに対応するｉｒｄの値をｉｒｅと記載する。

また、ｉｂがｉｂｅとなってから送電側制御部２３がｉｔｅを記憶するまでには、若干ではあるが時間差が生じる。この時間差を考慮して、ｉｔｅとして記憶する値は、送電側制御部２３がｉｂ＝ｉｂｅとなったことを受信したときのｉｔの値から所定値差し引いた値としても良い。

時刻ｔ４から時刻ｔ６の送電側制御部２３がｉｔｅを記憶するステップを、送電側充電定格電流値検出ステップ（Ｓ３）と呼称する。Ｓ３を行うことによって、送電側制御部２４は、電池４２を安全に充電することが可能な最大の電流電圧可変部２２の出力電流を把握することができる。

時刻ｔ６以降、送電側制御部２３は電流電圧可変部２３にｉｔｅの電流を出力させ続ける。電池４２にはｉｂｅの電流が供給され続け、電池４２は充電されｖｂは徐々に上昇する。また、ｖｂが上昇するとともにｖｒｄも上昇し、ｖｔも上昇する。

ｉｒｄもｉｒｅを維持し、負荷部４３にはｉｒｅとｉｂｅの差の分の電力が供給される。なお、このとき負荷部４３と電池４２の電圧値は等しいため、電池４２から負荷部４３へは電力は供給されず、電池４２に供給された電力は効率よく電池４２の充電に費やされる。

時刻ｔ８のときｖｔがｖｔｅに到達する。時刻ｔ６から時刻ｔ８において、一定の電流値の電力を電池４２に供給するステップを定電流充電ステップ（Ｓ４）と呼称する。Ｓ４では電池２４に供給することが可能な最大の電流値で充電を行っているため、効率よく充電を行うことができる。

時刻ｔ８以降、送電側制御部２３はｖｔがｖｔｅより大きくならないよう、電流電圧可変部２２にｉｔｓ以上ｉｔｅよりも低い交流電流を出力させる。まず、送電側制御部２４は時刻ｔ８以降、ｉｔｅよりも小さなｉｔ１のｉｔを電流電圧可変部２２に出力させる。そして時刻ｔ９のときｖｔがｖｔｅに到達する。すると、送電側制御部２４は時刻ｔ９以降、ｉｔ１よりも小さなｉｔ２のｉｔを電流電圧可変部２２に出力させる。そして時刻ｔ１０のときｖｔがｖｔｅに到達する。

時刻ｔ１０でｖｔがｖｔｅとなったとき、送電側制御部２４は電池４２の充電が完了したと判断する。そして、スイッチ４４をＯＦＦとするスイッチ制御信号を送電側通信部２３に発信させ、スイッチ４４をＯＦＦ状態とさせる。

時刻ｔ８から時刻ｔ１０の一定の電圧値を上限に電力を電池４２に供給するステップを定電圧充電ステップ（Ｓ５）と呼称する。Ｓ５では、電池２４の電圧がｖｂｅを越えないように充電することで、電池２４の電圧がｖｂｅに達した後も、さらに充電を進めることができる。

送電側制御部２４は時刻ｔ１０でスイッチ４４をＯＦＦ状態とするスイッチ制御信号を発信させた後は、移動装置が移動を開始するまで、ｉｔ＝ｉｔｓ、ｖｔ＝ｖｔｅの電力を電流電圧可変部２２に出力させる。

このとき、電池４２には受電コイル４１から電力が供給されず、負荷部４３には受電コイル４１から電力が供給される。電池４２と負荷部４３の電圧は等しいため、電池４２から負荷部４３に電力は供給されない。

移動装置が移動を再開する時刻ｔ１１のとき、送電側制御部２４は、スイッチ４４をＯＮ状態とするスイッチ制御信号を発信させる。また、電流電圧可変部２２からの出力を停止させて、受電部４０への電力の供給を停止させる。

時刻ｔ１１以降では、移動装置及び負荷部４３への電力の供給は、電池４２から行われることとなる。

時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までを充電終了待機ステップを呼称する。充電終了待機ステップでは、負荷部４３への給電は受電コイル４１から行われ、電池２４は移動装置の移動開始まで、エネルギーが費やされることはない。

（効果）
以下、本実施形態の非接触充電装置および非接触充電方法の効果について記載する。本実施形態の非接触充電装置および非接触充電方法では、Ｓ１〜Ｓ３を充電開始前に行い、送電部２０が出力する電力と受電部４０に入力される電力の関係を送電部２０が把握する。送電部２０と受電部４０の間で通信が必要な工程でＳ１〜Ｓ３が充電開始前に集約して行われる。そのため、電池２４の充電中に混信や妨害によって通信が途切れても、中断することなく継続して充電を行うことができる。よって、通信が途切れやすい環境であっても、効率良く電池２４を充電することが可能である。

また、スイッチ４４の存在により、受電コイル４１から電池４２と負荷部４３に同時に電力を供給することが可能であり、充電中は電池４２から負荷部４３への電力供給がない。そのため、電池４２は入力された電力の大部分を充電に費やすことができ、効率よく充電を行い充電にかかる時間を短縮することが可能である。

（第２の実施形態）
以下第２の実施形態について図４を用いて説明する。図４は非接触充電方法のタイミングチャートである。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、本実施形態における非接触充電装置の構成は、第１の実施形態における非接触充電装置と同様である。

（方法）
本実施形態における非接触充電方法について図４を用いて説明する。なお、本実施形態における非接触充電装置は第１の実施形態と同様の構成である。また、本実施形態における非接触充電方法は第１の実施形態のＳ１からＳ４までは同様である。

本実施形態のＳ５について説明する。時刻ｔ８のときｖｔがｖｔｅに到達する。すると、送電側制御部２３は電流電圧可変部２２がｖｔｅ一定の電力を出力し続けるよう制御する。電流電圧可変部２２の出力はｖｔをｖｔｅ一定と制御されるため、電池２４の充電が進むに従いｉｔは徐々に小さくなるよう制御される。

ｖｔがｖｔｅ一定であるため、ｖｒｄとｖｂもｖｂｅ一定となる。一方、ｉｔは充電が進むにつれて徐々に低下するため、ｉｒｄとｉｂも同様に徐々に低下する。

時刻ｔ１０でｉｔがｉｔｓとなったとき、送電側制御部２４は電池４２の充電が完了したと判断する。そして、スイッチ４４をＯＦＦとするスイッチ制御信号を送電側通信部２３に発信させ、スイッチ４４をＯＦＦ状態とさせる。

時刻ｔ１０以降は、第１の実施形態と同様であるものとする。

（効果）
以下、本実施形態の非接触充電装置および非接触充電方法の効果について記載する。本実施形態の非接触充電装置および非接触充電方法も第１の実施形態と同様に、Ｓ１〜Ｓ３を充電開始前に行い、送電部２０が出力する電力と受電部４０に入力される電力の関係を送電部２０が把握する。送電部２０と受電部４０の間で通信が必要な工程が充電開始前に集約して行われるため、混信や妨害によって通信が途切れても、中断することなく継続して充電を行うことができる。よって、通信が途切れやすい環境であっても、効率良く電池２４を充電することが可能である。

また、第１の実施形態の効果と同様に、スイッチ４４の存在により、充電中は電池４２から負荷部４３への電力供給がない。そのため、電池４２は入力された電力の大部分を充電に費やすことができ、効率よく充電を行い充電にかかる時間を短縮することが可能である。

また、本実施形態ではＳ５のときに、ｖｂがｖｂｅ一定に保たれるように電流電圧可変部２２を制御している。電池２３に安全に印加することができる最大の電圧で充電し続けることができるため、第１の実施形態に比べてＳ５にかかる時間を短縮することが可能であり、さらに効率的な充電を行うことが可能である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０・・・・・非接触充電装置
２０・・・・・送電部
２１・・・・・送電コイル
２２・・・・・電流電圧可変部
２２ａ・・・・・送電側整流部
２２ｂ・・・・・チョッパ制御部
２２ｃ・・・・・インバータ制御部
２３・・・・・送電側通信部
２４・・・・・送電側制御部
２５ａ・・・・・送電電流検出部
２５ｂ・・・・・送電電圧検出部
４０・・・・・受電部
４１・・・・・受電コイル
４１ａ・・・・・受電側整流部
４２・・・・・電池
４３・・・・・負荷部
４４・・・・・スイッチ
４４ａ・・・・・切換部
４４ｂ・・・・・ダイオード
４５・・・・・受電側通信部
４６・・・・・受電側制御部
４７・・・・・受電電流検出部
４８・・・・・受電電圧検出部
４９・・・・・電池電流検出部
５０・・・・・電池電圧検出部
ｉｔ・・・・・電流電圧可変部２２が出力する電流値（送電コイル２１の電流値）
ｖｔ・・・・・電流電圧可変部２２が出力する電圧値（送電コイル２１の電圧値）
ｉｒｄ・・・・・受電コイルから出力された電流値
ｖｒｄ・・・・・受電コイルから出力された電圧値
ｉｂ・・・・・電池の電流値
ｖｂ・・・・・電池の電圧値
ｉｔｓ・・・・・送電側充電開始電流値
ｖｔｓ・・・・・送電側充電開始電圧値
ｉｒｓ・・・・・ｉｂ＝０に対応するｉｒｄの値
ｖｂｅ・・・・・充電終止電圧
ｖｔｅ・・・・・送電側充電終止電圧値
ｖｔｓ・・・・・送電側充電開始電流値に対応するｖｔの値
ｉｂｅ・・・・・充電定格電流値
ｉｔｅ・・・・・送電側充電定格電流値
ｉｒｅ・・・・・ｉｂ＝ｉｂｅに対応するｉｒｄの値
Ｓ１・・・・・送電側充電開始電流値検出ステップ
Ｓ２・・・・・送電側充電終止電圧値検出ステップ
Ｓ３・・・・・送電側充電定格電流値検出ステップ
Ｓ４・・・・・定電流充電ステップ
Ｓ５・・・・・定電圧充電ステップ

Claims (5)

1. 送電部と受電部を備える非接触充電装置であって、
   前記送電部は、
   送電コイルと、
   任意の電流値および電圧値の交流電力を前記送電コイルに出力する電流電圧可変部と、
   無線通信が可能な送電側通信部と、
   前記送電側通信部が受信した情報に基づき前記電流電圧可変部の出力を制御し、前記送電側通信部が受信した情報を入手し前記送電側通信部が発信する信号を制御する送電側制御部とを有し、
   前記受電部は、
   前記送電コイルが発する磁場による電磁誘導により交流電力が流れる受電コイルと、
   電池と、
   ＯＮ状態のときに前記受電コイルから前記電池への電力供給を可能とし、
   ＯＦＦ状態のときに前記受電コイルから前記電池への電力供給を不可とするスイッチと、
   前記受電コイルから出力された電流値及び電圧値と前記電池の電流値および電圧値の情報を前記送電側通信部に送信し、前記送電側通信部からスイッチ制御信号を受信する受電側通信部と、
   前記受電側通信部が受信した前記スイッチ制御信号に基づき前記スイッチのＯＮ状態とＯＦＦ状態を切り替える受電側制御部と、を有する非接触充電装置。
2. 前記送電側制御部は、
   前記スイッチを前記ＯＦＦ状態とさせる前記スイッチ制御信号を前記送電側通信部に発信させ、前記電池の電流値が０となったことを前記送電側通信部が受信したときに 前記送電コイルに出力されていた電流値を基に送電側充電開始電流値を決定して記憶することが可能であり、
   前記スイッチが前記ＯＦＦ状態であって、前記受電コイルが出力する電圧値が所定の充電終止電圧値となったことを前記送電側通信部が受信したとき に前記送電コイルに出力されていた電圧値を基に送電側充電終止電圧値を決定して記憶することが可能であり、
   前記スイッチを前記ＯＮ状態とさせる前記スイッチ制御信号を前記送電側通信部に発信させ、前記電池の電流値が充電定格電流値となったことを前記送電側通信部が受信したとき に前記送電コイルに出力されていた電流値を基に送電側充電定格電流値を決定して記憶することが可能であり、
   前記スイッチが前記ＯＮ状態であるとき前記送電コイルに出力される電圧が前記送電側充電終止電圧値となるまで前記電流電圧可変部に前記送電側定格充電電流値の交流電流を出力させることが可能であり、
   前記スイッチが前記ＯＮ状態であって前記送電コイルに出力される電圧が前記送電側充電終止電圧値となった後は前記電流電圧可変部に前記送電側充電開始電流値以上であって前記送電側充電終止電圧以下の交流電力を出力させることが可能である、請求項１に記載の非接触充電装置。
3. 前記受電部は、
   前記電池から電力を供給されることが可能な負荷部をさらに有し、
   前記スイッチは、
   前記ＯＮ状態のときに前記受電コイルが出力した電力を前記電池および前記負荷部に供給可能とし、
   前記ＯＦＦ状態のときに前記受電コイルが出力した電力を前記電池に供給不可として前記負荷部に供給可能とする請求項１または請求項２に記載の非接触充電装置。
4. 送電部と受電部を備える非接触充電装置の充電方法であって、
   前記送電部は、
   送電コイルと、
   任意の電流値および電圧値の交流電力を前記送電コイルに出力する電流電圧可変部と、
   無線通信が可能な送電側通信部と
   前記電流電圧可変部の出力を制御し、前記送電側通信部が受信した情報を入手し前記送電側通信部が発信する信号を制御する送電側制御部とを有し、
   前記受電部は、
   前記送電コイルが発する磁場による電磁誘導により交流電力が流れる受電コイルと、
   電池と、
   ＯＮ状態のときに前記受電コイルから前記電池への電力供給を可能とし、
   ＯＦＦ状態のときに前記受電コイルから前記電池への電力供給を不可とするスイッチと、
   前記受電コイルから出力された電流値及び電圧値と前記電池の電流値及び電圧値を前記送電側通信部に送信し、前記送電側通信部から発信されたスイッチ制御信号を受信する受電側通信部と、
   前記受電側通信部が受信した前記スイッチ制御信号に応じて前記スイッチのＯＮ状態とＯＦＦ状態を切り替える受電側制御部と、を有し、
   前記充電方法は、
   前記送電側制御部が前記スイッチを前記ＯＦＦ状態とさせる前記スイッチ制御信号を前記送電側通信部に発信させ、前記電池の電流値が０となったことを前記送電側通信部が受信したときに前記送電コイルに出力されていた電流値を基に送電側充電開始電流値を決定して記憶する送電側充電開始電流値検出ステップと、
   前記スイッチが前記ＯＦＦ状態であって前記受電コイルが出力する電圧値が所定の充電終止電圧値となったことを前記送電側通信部が受信したときに、前記送電側制御部が前記送電コイルに出力されていた電圧値を基に送電側充電終止電圧値を決定して記憶する送電側充電終止電圧値検出ステップと、
   前記送電側制御部が前記スイッチを前記ＯＮ状態とする前記スイッチ制御信号を前記送電側送通信部に発信させ、前記電池の電流値が充電定格電流値となったことを前記送電側通信部が受信したときに前記送電コイルに出力されていた電流値を基に送電側充電定格電流値を決定して記憶する送電側充電定格電流値検出ステップと、
   前記スイッチが前記ＯＮ状態であるときに、前記送電コイルに出力される電圧が前記送電側充電終止電圧値となるまで、前記送電側制御部が前記電流電圧可変部に前記送電側定格充電電流値の交流電力を出力させる定電流充電ステップと
   前記スイッチが前記ＯＮ状態であって前記送電コイルに出力される電圧が前記送電側充電終止電圧値となった後は、前記送電側制御部が前記電流電圧可変部に前記送電側充電開始電流値以上であって前記送電側充電終止電圧以下の交流電力を出力させる定電圧充電ステップと、を有する非接触充電装置の充電方法。
5. 前記受電部は、
   前記電池から電力を供給されることが可能な負荷部をさらに有し、
   前記スイッチは、
   前記ＯＮ状態のときに前記受電コイルが出力した電力を前記電池および前記負荷部に供給可能とし、
   前記ＯＦＦ状態のときに前記受電コイルが出力した電力を前記電池に供給不可として前記負荷部に供給可能とする請求項４に記載の非接触充電装置の充電方法。

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