JP3300547B2 - 非接触充電器 - Google Patents
非接触充電器Info
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- JP3300547B2 JP3300547B2 JP23722594A JP23722594A JP3300547B2 JP 3300547 B2 JP3300547 B2 JP 3300547B2 JP 23722594 A JP23722594 A JP 23722594A JP 23722594 A JP23722594 A JP 23722594A JP 3300547 B2 JP3300547 B2 JP 3300547B2
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- charger
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２次電池等を有する機
器に充電台から充電を行なう非接触充電器に関する。
器に充電台から充電を行なう非接触充電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の非接触充電器の構成を示し
ている。図３において、１は充電台であり、２は整流用
ダイオードブリッジで構成された整流回路、３は電磁誘
導用の発振回路、４は電磁誘導供給用コイルである。５
は被充電器であり、Ｅは２次電池（ニッカド電池）、Ｌ
１は電磁誘導受信用コイル、Ｃ２は共振用コンデンサ
ー、Ｑ１はインピーダンスを可変するためのトランジス
ター、Ｄ２はトランジスターＱ１のエミッタ・コレクタ
間に逆方向の電流を流すためのタイオード、Ｄ１は整流
用ダイオード、Ｃ１は平滑用コンデンサー、Ｒ１はトラ
ンジスターＱ１のバイアス抵抗、Ｑ２は定電流用トラン
ジスター、６は充電コントロール用ＣＰＵであり、２次
電池Ｅの充電電流を急速充電／トリクル充電に切り換え
る制御を行なっている。Ｑ３、Ｑ４はＣＰＵ６の制御信
号によりオン／オフするトランジスターである。
ている。図３において、１は充電台であり、２は整流用
ダイオードブリッジで構成された整流回路、３は電磁誘
導用の発振回路、４は電磁誘導供給用コイルである。５
は被充電器であり、Ｅは２次電池（ニッカド電池）、Ｌ
１は電磁誘導受信用コイル、Ｃ２は共振用コンデンサ
ー、Ｑ１はインピーダンスを可変するためのトランジス
ター、Ｄ２はトランジスターＱ１のエミッタ・コレクタ
間に逆方向の電流を流すためのタイオード、Ｄ１は整流
用ダイオード、Ｃ１は平滑用コンデンサー、Ｒ１はトラ
ンジスターＱ１のバイアス抵抗、Ｑ２は定電流用トラン
ジスター、６は充電コントロール用ＣＰＵであり、２次
電池Ｅの充電電流を急速充電／トリクル充電に切り換え
る制御を行なっている。Ｑ３、Ｑ４はＣＰＵ６の制御信
号によりオン／オフするトランジスターである。
【０００３】次に上記従来例の動作について説明する。
図３において、充電台１の上に被充電器５を置くと、２
次電池Ｅが未充電の場合は、ＣＰＵ６から充電制御信号
ａが“Ｌ”の信号が出され、トランジスターＱ４がオン
し、トランジスターＱ３もオンとなり、定電流回路は、
抵抗Ｒ３＜＜Ｒ２の時Ｖc ≒ＶBEとなり、急速充電電流
Ｉ1 ≒ＶBE／Ｒ３／／Ｒ４が流れるように制御され、ト
ランジスターＱ２のコレクタから抵抗Ｒ１を介して電流
が流れるとともに、トランジスターＱ１のＶBEが制御さ
れ、Ｉ1 を流せるようにトランジスターＱ１が動作す
る。ここで充電台１の発振周波数をｆ0 とすると、被充
電器のコイルＬ１とコンデンサーＣ１の値はｆ≒１／２
π√（Ｌ１・Ｃ２）で共振を取るようにしている（Ｌ１
の内部抵抗ＲS が小さいと仮定）。図４（ａ）はこの急
速充電時の等価回路であり、急速充電時は、電流を２次
電池Ｅへ多く流すためトランジスターＱ１は、ほぼオン
の状態になっている。したがって、急速充電時の被充電
器５における消費電力は、以下のようになる。
図３において、充電台１の上に被充電器５を置くと、２
次電池Ｅが未充電の場合は、ＣＰＵ６から充電制御信号
ａが“Ｌ”の信号が出され、トランジスターＱ４がオン
し、トランジスターＱ３もオンとなり、定電流回路は、
抵抗Ｒ３＜＜Ｒ２の時Ｖc ≒ＶBEとなり、急速充電電流
Ｉ1 ≒ＶBE／Ｒ３／／Ｒ４が流れるように制御され、ト
ランジスターＱ２のコレクタから抵抗Ｒ１を介して電流
が流れるとともに、トランジスターＱ１のＶBEが制御さ
れ、Ｉ1 を流せるようにトランジスターＱ１が動作す
る。ここで充電台１の発振周波数をｆ0 とすると、被充
電器のコイルＬ１とコンデンサーＣ１の値はｆ≒１／２
π√（Ｌ１・Ｃ２）で共振を取るようにしている（Ｌ１
の内部抵抗ＲS が小さいと仮定）。図４（ａ）はこの急
速充電時の等価回路であり、急速充電時は、電流を２次
電池Ｅへ多く流すためトランジスターＱ１は、ほぼオン
の状態になっている。したがって、急速充電時の被充電
器５における消費電力は、以下のようになる。
【０００４】
【数１】
【０００５】次に、２次電池Ｅが充分充電され、自己放
電を補うためのトリクル充電時は、ＣＰＵ６からの充電
制御信号ａが“Ｈ”となり、トランジスターＱ４がオ
フ、トランジスターＱ３もオフとなり、トリクル充電電
流Ｉ2 ≒ＶBE／Ｒ３が２次電池Ｅに充電される。この時
トランジスターＱ１は、図４（ｂ）からも分かるよう
に、Ｉ1 ＞＞Ｉ2 の時に充電台１から一定の電力が供給
され、急速充電時に出力パワーが取れるように設計され
ており、トリクル充電時の不要電力は、トランジスター
Ｑ１で消費される。このためトリクル充電時の被充電器
５における消費電力は、以下のようになる。
電を補うためのトリクル充電時は、ＣＰＵ６からの充電
制御信号ａが“Ｈ”となり、トランジスターＱ４がオ
フ、トランジスターＱ３もオフとなり、トリクル充電電
流Ｉ2 ≒ＶBE／Ｒ３が２次電池Ｅに充電される。この時
トランジスターＱ１は、図４（ｂ）からも分かるよう
に、Ｉ1 ＞＞Ｉ2 の時に充電台１から一定の電力が供給
され、急速充電時に出力パワーが取れるように設計され
ており、トリクル充電時の不要電力は、トランジスター
Ｑ１で消費される。このためトリクル充電時の被充電器
５における消費電力は、以下のようになる。
【０００６】
【数２】
【０００７】図５は共振に関する等価回路であり、充電
台１のコイル４から磁束が作られ、被充電器５のコイル
Ｌ１に蓄えられるエネルギーは（１／２）ＬＩ2 で表さ
れる。また流れる電流は、以下のようになる。
台１のコイル４から磁束が作られ、被充電器５のコイル
Ｌ１に蓄えられるエネルギーは（１／２）ＬＩ2 で表さ
れる。また流れる電流は、以下のようになる。
【０００８】
【数３】 ωＬ＝１／ωＣの時に最大電流
【０００９】
【数４】 が流れ、
【００１０】
【数５】 の電圧が取り出せる。
【００１１】また共振点がずれてｆ1 になると、
【００１２】
【数６】 の電圧がＶC に印加され、共振時ｆ0 と比べ、出力電圧
が下がってしまう。
が下がってしまう。
【００１３】図６は充電台１から被充電器５で取り出せ
る電圧レベルを表したものである。被充電器５の共振周
波数が充電台１の発振周波数と合った場合に最大電圧Ｖ
C （ｆ0 ）が得られるが、被充電器のｆ0 がずれてｆ1
になった場合は、（数６）で示した電圧しか得られな
い。
る電圧レベルを表したものである。被充電器５の共振周
波数が充電台１の発振周波数と合った場合に最大電圧Ｖ
C （ｆ0 ）が得られるが、被充電器のｆ0 がずれてｆ1
になった場合は、（数６）で示した電圧しか得られな
い。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の非接触充電器では、トリクル充電時に、図４（ｂ）
からも分かるように不要電力がトランジスターＱ１で消
費されるため、トランジスターＱ１に、
来の非接触充電器では、トリクル充電時に、図４（ｂ）
からも分かるように不要電力がトランジスターＱ１で消
費されるため、トランジスターＱ１に、
【００１５】
【数７】 の発熱（ＩC ×ＶCE＋ＶF ・ＩF ）が発生し、特に小型
の被充電器の場合、ケースが熱くなったり、パワーの大
きなトランジスターが必要となるため、広い実装面積を
必要とし、被充電器の小型化設計を妨げるという問題が
あった。
の被充電器の場合、ケースが熱くなったり、パワーの大
きなトランジスターが必要となるため、広い実装面積を
必要とし、被充電器の小型化設計を妨げるという問題が
あった。
【００１６】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、小型化設計および発熱を極力抑えた優れ
た非接触充電器を提供することを目的とするものであ
る。
るものであり、小型化設計および発熱を極力抑えた優れ
た非接触充電器を提供することを目的とするものであ
る。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、共振用コンデンサーを２つに分け、１つ
を電磁誘導受信用コイルの両端に接続し、もう１つのコ
ンデンサーをインピーダンス制御用コンデンサーとして
トランジスターに直列に接続し、その両端を同様に電磁
誘導受信用コイルの両端に接続したものである。
成するために、共振用コンデンサーを２つに分け、１つ
を電磁誘導受信用コイルの両端に接続し、もう１つのコ
ンデンサーをインピーダンス制御用コンデンサーとして
トランジスターに直列に接続し、その両端を同様に電磁
誘導受信用コイルの両端に接続したものである。
【００１８】
【作用】したがって、本発明によれば、被充電器の電磁
誘導受信用コイルの両端にインピーダンス制御用のコン
デンサーを接続することにより、トリクル充電時に共振
用のコンデンサーに流れる交流電流を減らすことがで
き、被充電器の発熱を抑え、さらに小型化設計を可能に
することができる。
誘導受信用コイルの両端にインピーダンス制御用のコン
デンサーを接続することにより、トリクル充電時に共振
用のコンデンサーに流れる交流電流を減らすことがで
き、被充電器の発熱を抑え、さらに小型化設計を可能に
することができる。
【００１９】
【実施例】図１は本発明の一実施例の構成を示すもので
あり、充電台１は図３に示した従来例と同様であり、被
充電器５については、コンデンサーＣ３がコイルＬ１に
並列に接続されている点を除いては、図３の回路と同様
である。この変更に伴い、図１では図３のコンデンサー
Ｃ２がＣ４と表示されている。
あり、充電台１は図３に示した従来例と同様であり、被
充電器５については、コンデンサーＣ３がコイルＬ１に
並列に接続されている点を除いては、図３の回路と同様
である。この変更に伴い、図１では図３のコンデンサー
Ｃ２がＣ４と表示されている。
【００２０】次に、上記実施例の動作について説明す
る。コンデンサーＣ４、Ｃ３の値は、充電台の発振周波
数と共振をとるためｆ0 ≒１／２π√｛（Ｌ１×（Ｃ４
＋Ｃ３）｝を満足する値とし、基本的動作は従来例と同
じである。
る。コンデンサーＣ４、Ｃ３の値は、充電台の発振周波
数と共振をとるためｆ0 ≒１／２π√｛（Ｌ１×（Ｃ４
＋Ｃ３）｝を満足する値とし、基本的動作は従来例と同
じである。
【００２１】急速充電時は、トランジスターＱ１がオン
状態となり、ＶCEがＶCE(SAT) となって、図２（ａ）の
等価回路となり、急速充電電流Ｉ1 が２次電池Ｅへ充電
される。消費電力は、従来例と同様にコイルＬ１の内部
抵抗ＲS 分の発熱のみである。
状態となり、ＶCEがＶCE(SAT) となって、図２（ａ）の
等価回路となり、急速充電電流Ｉ1 が２次電池Ｅへ充電
される。消費電力は、従来例と同様にコイルＬ１の内部
抵抗ＲS 分の発熱のみである。
【００２２】次に、トリクル充電時は、図２（ｂ）のよ
うに、
うに、
【００２３】
【数８】 の電力がトランジスターＱ１に消費される。
【００２４】ここで、コンデンサーＣ４を通れる電流、
【００２５】
【外１】 を従来例の図４（ｂ）内の、
【００２６】
【外２】 の１／２となるようにコンデンサーＣ４の値を決める
と、
と、
【００２７】
【数９】 であり、インピーダンス制御用トランジスターＱ１の消
費電力は、ＶCEのインピーダンスが、
費電力は、ＶCEのインピーダンスが、
【００２８】
【外３】 で同じであると仮定すると、
【００２９】
【数１０】 となり、従来例の１／４の抑えることができる。
【００３０】なお上記実施例において、トランジスター
Ｑ１の代わりに電界効果型トランジスターＦＥＴを用い
ても同様の効果を有する。またコンデンサーＣ４、Ｃ３
の容量は、被充電器の充電スペックにより最適値を決め
ることにより、温度上昇を考慮した最適回路が実現でき
る。
Ｑ１の代わりに電界効果型トランジスターＦＥＴを用い
ても同様の効果を有する。またコンデンサーＣ４、Ｃ３
の容量は、被充電器の充電スペックにより最適値を決め
ることにより、温度上昇を考慮した最適回路が実現でき
る。
【００３１】
【発明の効果】本発明は、上記実施例から明らかなよう
に、共振用コンデンサーを２つに分け、１つを電磁誘導
受信用コイルの両端に接続し、もう１つのコンデンサー
をインピーダンス制御用コンデンサーとしてトランジス
ターに直列に接続し、その両端を同様に電磁誘導受信用
コイルの両端に接続しているため、共振周波数を変えず
に、トリクル充電時のトランジスターの発熱を抑えるこ
とができ、小型化設計を可能にするという効果を有す
る。
に、共振用コンデンサーを２つに分け、１つを電磁誘導
受信用コイルの両端に接続し、もう１つのコンデンサー
をインピーダンス制御用コンデンサーとしてトランジス
ターに直列に接続し、その両端を同様に電磁誘導受信用
コイルの両端に接続しているため、共振周波数を変えず
に、トリクル充電時のトランジスターの発熱を抑えるこ
とができ、小型化設計を可能にするという効果を有す
る。
【図１】本発明の一実施例における非接触充電器の要部
回路図
回路図
【図２】（ａ）実施例における急速充電時の等価回路図 （ｂ）実施例におけるトリクル充電時の等価回路図
【図３】従来例における非接触充電器の要部回路図
【図４】（ａ）従来例における急速充電時の等価回路図 （ｂ）従来例におけるトリクル充電時の等価回路図
【図５】従来例における共振等価回路図
【図６】従来例における電圧レベル特性図
【符号の説明】 １ 充電台 ２ 整流回路 ３ 発振回路 ４ 電磁誘導供給用コイル ５ 被充電器 ６ 2 次電池充電電流コントロール用のＣＰＵ Ｌ１ 電磁誘導受信用コイル Ｃ４ 第１のコンデンサー Ｃ３ 第２のコンデンサー Ｑ１ インピーダンス可変回路のトランジスター Ｑ２ 定電流回路のトランジスター Ｅ ２次電池（ニッカド電池）
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 H02J 17/00 H02M 3/28
Claims (2)
- 【請求項１】 充電するための充電台に整流回路、電磁
誘導用の発振回路および電力供給用のコイルを備え、被
充電器には電磁誘導受信用コイル、充電台の発振周波数
と共振を取るための第１のコンデンサーおよび第２のコ
ンデンサーを設け、前記第１のコンデンサーにトランジ
スターを用いたインピーダンス可変回路を直列に接続
し、前記インピーダンス可変回路のコントロールを２次
電池充電のための定電流回路で行なうようにし、前記第
２のコンデンサーを前記電磁誘導受信用コイルの両端に
接続した非接触充電器。 - 【請求項２】 第１および第２のコンデンサーの値をＣ
４、Ｃ３とし、電磁誘導電力受信用コイルの値をＬ１と
し、充電台の発振周波数をｆ0 としたとき、Ｃ４、Ｃ３
の値をｆ0 ≒１／２π√｛Ｌ１×（Ｃ４＋Ｃ３）｝とし
たことを特徴とする請求項１記載の非接触充電器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23722594A JP3300547B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 非接触充電器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23722594A JP3300547B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 非接触充電器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08103028A JPH08103028A (ja) | 1996-04-16 |
| JP3300547B2 true JP3300547B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=17012241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23722594A Expired - Fee Related JP3300547B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 非接触充電器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3300547B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1080944C (zh) * | 1995-05-29 | 2002-03-13 | 松下电器产业株式会社 | 电源装置 |
| JP4491883B2 (ja) * | 2000-01-07 | 2010-06-30 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 非接触給電装置 |
| JP2006325350A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Nichicon Corp | 電源装置 |
| US7750783B2 (en) | 2007-02-20 | 2010-07-06 | Seiko Epson Corporation | Electronic instrument including a coil unit |
| JP2009027781A (ja) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Seiko Epson Corp | 受電制御装置、受電装置、無接点電力伝送システム、充電制御装置、バッテリ装置および電子機器 |
| JP4605192B2 (ja) | 2007-07-20 | 2011-01-05 | セイコーエプソン株式会社 | コイルユニット及び電子機器 |
| US8278784B2 (en) * | 2008-07-28 | 2012-10-02 | Qualcomm Incorporated | Wireless power transmission for electronic devices |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5592504A (en) * | 1978-04-25 | 1980-07-14 | Bolger John George | Vehicle used on road in combination with electric power source for generating magnetic field |
| JPS63229594A (ja) * | 1987-03-18 | 1988-09-26 | Omron Tateisi Electronics Co | 物品識別システム |
| JPH04256226A (ja) * | 1991-02-08 | 1992-09-10 | Omron Corp | 共振回路を備えた非接触媒体通信回路 |
| US5287112A (en) * | 1993-04-14 | 1994-02-15 | Texas Instruments Incorporated | High speed read/write AVI system |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP23722594A patent/JP3300547B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08103028A (ja) | 1996-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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