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電池内蔵機器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に特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
図1ないし図7は、充電台10の概略構成図及び原理図を示している。充電台10は、図1、図2、及び図7に示すように、充電台10の上に電池内蔵機器50を載せて、電池内蔵機器50の内蔵電池52を磁気誘導作用で充電する。電池内蔵機器50は、送電コイル11に電磁結合される受電コイル51を内蔵している。この受電コイル51に誘導される電力で充電される内蔵電池52を内蔵している。
図7ないし図9は、電池内蔵機器50、60、70の回路図を示す。この電池内蔵機器50、60、70は、受電コイル51に接続されて、受電コイル51に誘導される交流を直流に変換して、内蔵電池52に充電電力を供給する整流回路53を備えている。整流回路53は、受電コイル51から入力される交流を直流に変換して、内蔵電池52の充電を制御する充電制御回路54に出力する。充電制御回路54は、整流回路53から入力される電力で内蔵電池52を満充電する。充電制御回路54は、内蔵電池52の満充電を検出して充電を停止する。リチウムイオン電池の内蔵電池52を充電する充電制御回路54は、定電圧・定電流充電して内蔵電池52を満充電する。ニッケル水素電池の内蔵電池を充電する充電制御回路は、定電流充電して内蔵電池を満充電する。
さらに、図7ないし図9の電池内蔵機器50、60、70は、受電コイル51の交流を整流回路53に効率よく入力するために受電コイル51と直列に接続している直列コンデンサー55と、受電コイル51と並列に接続している並列コンデンサー56と、直列コンデンサー55及び並列コンデンサー56と受電コイル51との接続状態を切り換える切換回路57、67、77とを備えている。
切換回路57、67、77は、充電台10の位置検出制御器14から検出信号が出力されるタイミングにあっては、受電コイル51に並列コンデンサー56を接続する。並列コンデンサー56を並列に接続している受電コイル51は、受電コイル51と並列コンデンサー56とで並列共振回路を構成し、位置検出制御器14の位置検出コイル30から出力される検出信号に励起されてエコー信号を発生する。受電コイル51と直列コンデンサー55だけでは共振状態は起こらず並列コンデンサー56が必要になる。したがって、切換回路57、67、77は、電池内蔵機器50、60、70が充電台10にセットされて、電池内蔵機器50、60、70の受電コイル51の位置を位置検出制御器14で検出する状態では、並列コンデンサー56を受電コイル51に接続する。
ただ、並列コンデンサー56を並列に接続している受電コイル51は、誘導される電力を効率よく整流回路53に出力することができず、電力効率が低くなる弊害がある。受電コイル51は、並列コンデンサー56を接続する状態に比較して、直列コンデンサー55を接続する状態で整流回路53に出力する電力効率を向上できる。したがって、切換回路57、67、77は、受電コイル51の位置を検出して、送電コイル11を受電コイル51に接近した後は、受電コイル51に直列コンデンサー55を接続して、誘導される電力を受電コイル51から整流回路53に出力する。すなわち、切換回路57、67、77は、送電コイル11から受電コイル51に電力搬送する充電タイミングにあっては、受電コイル51に並列コンデンサー56を接続しない状態、すなわち並列コンデンサー56を非接続状態として、直列コンデンサー55を受電コイル51に接続する。この状態で、受電コイル51に誘導される交流は、直列コンデンサー55を介して整流回路53に出力される。
図7に示す切換回路57は、並列コンデンサー56と直列に接続してなるスイッチング素子58を備える。並列コンデンサー56とスイッチング素子58との直列回路は、受電コイル51と並列に接続される。スイッチング素子58はFETなどの半導体スイッチング素子で、コントロール回路59でオンオフに制御される。この切換回路57は、スイッチング素子58をオン状態として、並列コンデンサー56を受電コイル51と並列に接続する。また、スイッチング素子58のオフ状態において、並列コンデンサー56と受電コイル51とを非接続状態とする。直列コンデンサー55は、受電コイル51と直列に接続されて、受電コイル51を整流回路53に接続している。
コントロール回路59は、スイッチング素子58であるFETのゲート電圧を制御して、スイッチング素子58をオンオフに切り換える。このコントロール回路59は、受電コイル51の位置を検出するタイミングにおいて、スイッチング素子58をオンとして、受電コイル51に並列コンデンサー56を接続する。並列コンデンサー56を並列に接続している受電コイル51は、位置検出コイル30から出力される検出信号に励起されて高レベルのエコー信号を出力する。スイッチング素子58をオンに切り換える状態で、受電コイル51と整流回路53との間に直列コンデンサー55を接続しているが、オン状態のスイッチング素子58によって、受電コイル51と並列コンデンサー56とが並列に接続されるので、この状態で並列共振回路を構成して、検出信号に励起されて高レベルのエコー信号を出力する。
送電コイル11を受電コイル51に接近させた後、コントロール回路59はスイッチング素子58をオフに切り換えて、並列コンデンサー56を受電コイル51に接続しない状態とする。すなわち、コントロール回路59は、送電コイル11から受電コイル51に電力搬送する充電タイミングにあっては、スイッチング素子58をオフとして並列コンデンサー56を受電コイル51から切り離し、受電コイル51に誘導される交流を、直列コンデンサー55を介して整流回路53に効率よく出力する。
さらに、図8の切換回路67は、互いに直列に接続してなる一対のペアースイッチング素子68を備える。図のペアースイッチング素子68はFET等の半導体スイッチング素子である。ペアーFET68A、68Bはソースを接続して、互いに直列に接続している。さらに、ペアースイッチング素子68の接続点であるFETのソースは、高抵抗な抵抗器64、例えば100kΩの抵抗器を介してアースライン63に接続してアース電位としている。各々のペアースイッチング素子68には直列に並列コンデンサー56を接続している。各々のペアースイッチング素子68であるペアーFET68A、68Bは、ドレインに接続している並列コンデンサー56を介して受電コイル51の両端に接続している。この図の切換回路67は、並列コンデンサー56、ペアーFET68A、ペアーFET68B、並列コンデンサー56の直列回路を受電コイル51と並列に接続している。
直列コンデンサー55は、図の実線で示すように、並列コンデンサー56よりも整流回路53側に接続され、あるいは鎖線で示すように、並列コンデンサー56と受電コイル51との間に接続することもできる。並列コンデンサー56と受電コイル51との間に接続している直列コンデンサー55は、ペアースイッチング素子68をオンに切り換える状態で、並列コンデンサー56と直列に接続される。したがって、受電コイル51とで並列共振回路を実現するコンデンサーの静電容量は、直列コンデンサー55とふたつの並列コンデンサー56を直列接続している合成容量となる。
ペアースイッチング素子68のペアーFET68A、68Bは、コントロール回路69で一緒にオンオフに切り換えられる。コントロール回路69は、ペアースイッチング素子68である両方のFETのゲート電圧を同じように制御して、一対のペアースイッチング素子68を同時にオンオフに切り換える。コントロール回路69が、ペアースイッチング素子68のFETをオンに切り換える状態で並列コンデンサー56は受電コイル51と並列に接続される。また、コントロール回路69が、ペアースイッチング素子68をオフ状態として、並列コンデンサー56は受電コイル51から切り離されて非接続状態となる。
以上のコントロール回路69は、受電コイル51の位置を検出するタイミングにおいては、ペアースイッチング素子68をオンとして、受電コイル51と並列コンデンサー56を接続する。並列コンデンサー56を並列に接続している受電コイル51は、位置検出コイル30から出力される検出信号に励起されて並列共振してエコー信号を出力する。
送電コイルを受電コイル51に接近させた後、コントロール回路59はペアースイッチング素子68をオフに切り換えて、並列コンデンサー56を受電コイル51に接続しない状態とする。すなわち、コントロール回路59は、送電コイルから受電コイル51に電力搬送する充電タイミングにあっては、ペアースイッチング素子68をオフとして並列コンデンサー56を受電コイル51から切り離し、受電コイル51に誘導される交流を、直列コンデンサー55を介して整流回路53に効率よく出力する。
図8の切換回路67は、ペアースイッチング素子68の一方をアース電位とするので、コントロール回路69の回路構成を簡単にできる。とくに、整流回路53をブリッジダイオード回路として、受電コイル51の両方をアース電位としない状態、すなわち受電コイル51がダイオードを介してアースライン63に接続される状態で、コントロール回路69がペアースイッチング素子68をオンオフに制御する回路構成を簡単にできる。
さらに、図9の電池内蔵機器70は、直列コンデンサー55と並列コンデンサー56とをひとつの直列並列コンデンサー75で構成する。この電池内蔵機器70は、切換回路77でもって直列並列コンデンサー75を直列コンデンサー55と並列コンデンサー56に切り換えて使用する。直列並列コンデンサー75は、受電コイル51と整流回路53との間に接続している。切換回路77は、この直列並列コンデンサー75の整流回路53側をショートするショート回路73を備えている。ショート回路73は、PTC等の抵抗素子74とスイッチング素子78とからなり、スイッチング素子78がコントロール回路79でオンオフに制御される。スイッチング素子78はフォトモスFETで、光を介してオンオフに切り換えられる。コントロール回路79は、スイッチング素子78をオンに切り換えて、ショート回路73でもって直列並列コンデンサー75の整流回路53側をショート状態として、直列並列コンデンサー75を受電コイル51と並列に接続する。また、コントロール回路79がスイッチング素子78をオフに切り換える状態では、ショート回路73を非短絡状態、すなわちオープン状態として、直列並列コンデンサー75を受電コイル51と直列に接続して、受電コイル51の交流を直列並列コンデンサー75を介して整流回路53に出力する。
充電台10は、電池内蔵機器50を充電している状態で、さらに別の電池内蔵機器50をセットして充電する。この充電状態は、先にセットされた第1の電池内蔵機器50Aを充電しながら、別にセットされた第2の電池内蔵機器50Bを検出する。先にセットしている第1の電池内蔵機器50Aを充電している状態で、ユーザーが別の第2の電池内蔵機器50Bをセットすると、この電池内蔵機器50も充電される。充電している第1の電池内蔵機器50Aとは別にセットされた第2の電池内蔵機器50Bを検出するために、第1の電池内蔵機器50Aを充電している充電タイミングにおいて、充電を休止する充電休止タイミングを設けている。充電休止タイミングは、送電コイル11の電力搬送を所定の周期で一時的に休止するタイミングである。先にセットされた第1の電池内蔵機器50Aは、内蔵電池52を充電する充電タイミングと充電休止タイミングとを繰り返しながら内蔵電池52を充電する。
充電休止タイミングは、充電している電池内蔵機器50とは別の電池内蔵機器50を検出するタイミングであって、たとえば0.01secとする。充電タイミングを0.99sec、充電休止タイミングを0.01secとして、充電休止タイミングを1secの周期で繰り返すように設定すると、充電休止タイミングは充電タイミングの1/100となり、電池内蔵機器50はほぼ連続的に充電される。充電タイミングに対する充電休止タイミングの比率は、1/10ないし1/1000とすることができる。この比率を1/10よりも大きくすると、電池内蔵機器の充電に時間がかかるようになり、反対に1/1000よりも小さくすると、電池内蔵機器を検出するインターバル時間が長くなる。すなわち、電池内蔵機器をセットして検出されるまでの時間が長くなる。充電休止タイミングにおいて、充電台10に電池内蔵機器50がセットされたことが検出されると表示部41に表示され、さらに、先に充電している電池内蔵機器50の内蔵電池52と同じように充電される。
充電休止タイミングは、充電状態にある電池内蔵機器50から出力される信号あるいは電池情報データのタイミングをトリガー信号として開始される。したがって、内蔵電池52を充電している電池内蔵機器50は、送電コイル11の電力搬送を停止する停止信号を一定の周期で充電台10に出力し、充電台10がこの停止信号を検出して送電コイル11の電力搬送を一時的に休止する。あるいは、充電状態にある電池内蔵機器50から出力される電池情報データのタイミングに同期して一次的に休止する。すなわち、充電休止タイミングを開始する信号は、電池内蔵機器50から停止信号または単なる電池情報のタイミングとして出力される。充電休止タイミングにおいて充電を休止するのは充電台10であるが、充電休止タイミングを開始するタイミングは、電池内蔵機器50からの停止信号や電池情報のタイミングで特定される。
電池内蔵機器50は、コントロール回路59でスイッチング素子58をオンオフに制御して停止信号を充電台10に出力する。オンオフに切り換えられるスイッチング素子58は、受電コイル51に並列コンデンサー56を接続する状態と、接続しない状態とに切り換えて、受電コイル51のインピーダンスを変更する。
充電台10は、検出回路17でもって、送電コイル11の電圧レベル変化から、受電コイル51のインピーダンス変化を検出し、インピーダンス変化から停止信号を検出する。受電コイル51のインピーダンスが変化すると、送電コイル11が受電コイル51に電磁結合していることから、送電コイル11の電圧レベルが変化する。送電コイル11の電圧レベルは、スイッチング素子58のオンオフに同期して変化するので、送電コイル11の電圧レベルの変化からスイッチング素子58のオンオフを検出できる。ただし、検出回路は、送電コイルの電流レベルの変化、電流の電圧に対する位相変化、あるいは伝送効率の変化等の変化値のいずれかから、電池情報を検出することもできる。受電コイル51のインピーダンス変化によって、送電コイル11のこれらの特性が変化するからである。
さらに、電池内蔵機器50は、コントロール回路59でスイッチング素子58をオンオフに制御して、充電している電池の情報、たとえば、電池電圧、電流、温度などの測定データを充電台に伝送し、これを検出回路17で検出することもできる。さらに、電池内蔵機器は、送信器(図示せず)で停止信号を充電台に伝送することもできる。この停止信号は、充電台に設けた受信器(図示せず)で検出される。
充電台10は、電池内蔵機器50の停止信号を検出して、送電コイル11の送電を停止する。この状態で電池内蔵機器50の充電を休止する充電休止タイミングとなる。充電休止タイミングにおいて、停止信号を出力した電池内蔵機器50は、エコー信号を出力しない状態に制御される。充電休止タイミングにおいては、並列コンデンサー56を受電コイル51から切り離した状態に保持して、エコー信号を出力しない状態に保持する。電池内蔵機器50は、受電コイル51に並列コンデンサー56を接続する状態で、受電コイル51と並列コンデンサー56とでエコー信号を出力する並列共振回路を構成している。並列共振回路は、充電台10から出力される検出信号に励起されて、共振周波数のタイミングでエコー信号を出力する。並列共振回路が構成されない状態は、受電コイル51の共振周波数が変化して、特定のタイミングでエコー信号を出力しなくなる。充電台10の検出信号に励起されて出力されるエコー信号は、並列共振回路の共振周波数で特定されるタイミングでエコー信号を出力するので、並列共振回路の共振周波数が変化すると、特定のタイミングでエコー信号が検出されなくなる。
充電している内蔵電池52の情報を充電台10に伝送する電池内蔵機器50は、コントロール回路59でスイッチング素子58をオンオフに切り換えて、電池情報を充電台10に伝送している。たとえば、内蔵電池52の残容量や電圧や温度などを電池情報として充電台10に伝送している。この電池内蔵機器50は、内蔵電池52を充電している状態で、スイッチング素子58を一時的にオンに切り換えるタイミングがある。スイッチング素子58がオンに切り換えられて、並列コンデンサー56を受電コイル51に並列に接続して並列共振回路を構成する状態で、充電台10から検出信号が出力されると、電池内蔵機器50はエコー信号を特定のタイミングで出力する。内蔵電池52を充電している電池内蔵機器50は、すでに位置を検出しているので、その位置を検出する必要がない。充電している電池内蔵機器50とは別の電池内蔵機器50が検出されたかどうかを確実に検出するには、充電している電池内蔵機器50はエコー信号を特定のタイミングで出力せず、充電していない別の電池内蔵機器50からエコー信号を特定のタイミングで検出することで、別の電池内蔵機器50がセットされたことを確実に検出できる。
以上のことを実現するために、電池内蔵機器50は、充電休止タイミングにおいては、コントロール回路59でもってスイッチング素子58を強制的にオフまたはオンに保持して、エコー信号を特定のタイミングで検出しない状態とする。
以上の電池内蔵機器50は、受電コイル51に並列コンデンサー56を接続する状態でエコー信号を出力し、並列コンデンサー56を接続しない状態でエコー信号を出力しない状態とする。この電池内蔵機器50は、充電休止タイミングにおいて、確実にエコー信号を出力しない状態にコントロールできる。ただ、電池内蔵機器50は、他の回路構成で、充電休止タイミングと充電タイミングとにおいて、受電コイルの共振状態を変化させることでエコー信号の出力状態をコントロールすることができる。たとえば、充電休止タイミングにおいて、接続する並列コンデンサーを切り離して共振周波数を変更し、あるいは送電コイルに複数の並列コンデンサーを接続して充電休止タイミングにおいて一部の並列コンデンサーを切り離して共振周波数を変更することで、特定のタイミングでエコー信号を検出しない状態にコントロールすることもできる。
充電台10は、図1ないし図7に示すように、交流電源12に接続されて受電コイル51に起電力を誘導する送電コイル11と、この送電コイル11を内蔵すると共に、上面には電池内蔵機器50を載せる上面プレート21を有するケース20と、このケース20に内蔵されて、送電コイル11を上面プレート21の内面に沿って移動させる移動機構13と、上面プレート21に載せられる電池内蔵機器50の位置を検出して、移動機構13を制御して送電コイル11を電池内蔵機器50の受電コイル51に接近させる位置検出制御器14とを備える。
位置検出制御器14は、上面プレート21に電池内蔵機器50がセットされたことを検出すると共に、電池内蔵機器50の位置を検出する。充電台10は、送電コイル11と、交流電源12と、移動機構13と、位置検出制御器14とをケース20に内蔵している。
この充電台10は、以下の動作で電池内蔵機器50が上面プレート21に載せられたことを検出して、この電池内蔵機器50の内蔵電池52を充電する。
(1)ケース20の上面プレート21に電池内蔵機器50が載せられると、この電池内蔵機器50の位置が位置検出制御器14で検出される。
(2)電池内蔵機器50の位置を検出した位置検出制御器14は、移動機構13を制御して、移動機構13でもって送電コイル11を上面プレート21に沿って移動させて電池内蔵機器50の受電コイル51に接近させる。
(3)受電コイル51に接近する送電コイル11は、受電コイル51に電磁結合されて受電コイル51に交流電力を搬送する。
(4)電池内蔵機器50は、受電コイル51の交流電力を整流して直流に変換し、この直流で内蔵電池52を充電する。
(5)以上のように、内蔵電池52を充電している状態で、電池内蔵機器50は常に一定の周期で停止信号を充電台10に出力している。充電台10は、停止信号で一時的に内蔵電池52の充電を停止している。すなわち、充電台10は内蔵電池52を充電する充電タイミングと、充電を休止する充電休止タイミングとを繰り返しながら、内蔵電池52を充電している。充電休止タイミングでは、充電している電池内蔵機器50とは別の電池内蔵機器50がセットされたかどうかを検出している。
(6)別の電池内蔵機器50がセットされたことを検出すると、充電台10は、電池内蔵機器50がセットされたことを表示部41に表示すると共に、充電している電池内蔵機器50の内蔵電池52が満充電された後、別の電池内蔵機器50の受電コイル51の位置に送電コイル11を移動させて、この電池内蔵機器50の内蔵電池52を充電する。
以上の動作で電池内蔵機器50の内蔵電池52を充電する充電台10は、交流電源12に接続している送電コイル11をケース20に内蔵している。送電コイル11は、ケース20の上面プレート21の下に配設されて、上面プレート21に沿って移動するように配設される。送電コイル11から受電コイル51への電力搬送の効率は、送電コイル11と受電コイル51の間隔を狭くして向上できる。好ましくは、送電コイル11を受電コイル51に接近する状態で、送電コイル11と受電コイル51の間隔は7mm以下とする。したがって、送電コイル11は、上面プレート21の下にあって、できるかぎり上面プレート21に接近して配設される。送電コイル11は、上面プレート21の上に載せられる電池内蔵機器50の受電コイル51に接近するように移動するので、上面プレート21の下面に沿って移動できるように配設される。
送電コイル11を内蔵するケース20は、電池内蔵機器50を載せる平面状の上面プレート21を上面に設けている。図1と図2の充電台10は、上面プレート21全体を平面状として水平に配設している。上面プレート21は、大きさや外形が異なる種々の電池内蔵機器50を上に載せることができる大きさ、たとえば、一辺を5cmないし30cmとする四角形としている。ただ、上面プレートは、直径を5cmないし30cmとする円形とすることもできる。図1と図2の充電台10は、上面プレート21を大きくして、すなわち複数の電池内蔵機器50を同時に載せることができる大きさとして、複数の電池内蔵機器50を一緒に載せて内蔵される内蔵電池52を順番に充電できるようにしている。また、上面プレートは、その周囲に周壁などを設け、周壁の内側に電池内蔵機器をセットして、内蔵電池を充電することもできる。
ケース20の上面プレート21は、その内側を移動する送電コイル11を外部から視認できる透光性を有する。この充電台10は、送電コイル11が電池内蔵機器50に接近することをユーザーが目で見て確認できるので、ユーザーは電池内蔵機器50が確実に充電されることを確認できる。したがって、ユーザーは安心して充電台10を使用できる。さらに、送電コイル11に光を照射する発光ダイオード19を設けることで、移動する送電コイル11やその周囲を発光ダイオード19でライトアップして、優れたデザイン性と、送電コイル11の移動をアピールすることができる。図2と図3に示す充電台10は、送電コイル11の周囲に発光ダイオード19を等間隔で配置している。これらの発光ダイオード19は、図7に示すように、充電台10に内蔵される直流電源18から電力が供給されて点灯する。ただ、発光ダイオードは、送電コイルの中心部に配置することもできる。この充電台は、電池内蔵機器を充電する状態で、電池内蔵機器を発光ダイオードで照射し、あるいは充電状態で発光ダイオードの発光色や点滅パターン等の点灯状態を変化することで、ユーザーに電池内蔵機器の充電状態を明確に知らせることもできる。
送電コイル11は、上面プレート21と平行な面で渦巻き状に巻かれて、上面プレート21の上方に交流磁束を放射する。この送電コイル11は、上面プレート21に直交する交流磁束を上面プレート21の上方に放射する。送電コイル11は、交流電源12から交流電力が供給されて、上面プレート21の上方に交流磁束を放射する。送電コイル11は、磁性材からなるコア15に線材を巻いてインダクタンスを大きくできる。コア15は、透磁率が大きいフェライト等の磁性材料で、上方を開放する壺形としている。壺形のコア15は、渦巻き状に巻かれた送電コイル11の中心に配置する円柱部15Aと、外側に配置される円筒部15Bを底部で連結する形状としている。コア15のある送電コイル11は、磁束を特定部分に集束して、効率よく電力を受電コイル51に伝送できる。ただ、送電コイルは、必ずしもコアを設ける必要はなく、空芯コイルとすることもできる。空芯コイルは軽いので、これを上面プレートの内面で移動する移動機構を簡単にできる。さらに、送電コイルは平面コイルとすることもできる。送電コイル11は、受電コイル51の外径にほぼ等しくして、受電コイル51に効率よく電力搬送する。
交流電源12は、たとえば、20kHz〜数MHzの高周波電力を送電コイル11に供給する。交流電源12は、可撓性のリード線16を介して送電コイル11に接続される。送電コイル11が上面プレート21に載せられる電池内蔵機器50の受電コイル51に接近するように移動されるからである。交流電源12は、図示しないが、自励式の発振回路と、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。自励式の発振回路は、送電コイル11を発振コイルに併用している。したがって、この発振回路は、送電コイル11のインダクタンスで発振周波数が変化する。送電コイル11のインダクタンスは、送電コイル11と受電コイル51との相対位置で変化する。送電コイル11と受電コイル51との相互インダクタンスが、送電コイル11と受電コイル51との相対位置で変化するからである。したがって、送電コイル11を発振コイルに使用する自励式の発振回路は、交流電源12が受電コイル51に接近するにしたがって変化する。このため、自励式の発振回路は、発振周波数の変化で送電コイル11と受電コイル51との相対位置を検出することができ、位置検出制御器14に併用できる。
送電コイル11は、移動機構13で受電コイル51に接近するように移動される。図2ないし図5の移動機構13は、送電コイル11を、上面プレート21に沿って、X軸方向とY軸方向に移動させて受電コイル51に接近させる。図の移動機構13は、位置検出制御器14で制御されるサーボモータ22でネジ棒23を回転して、ネジ棒23にねじ込んでいるナット材24を移動して、送電コイル11を受電コイル51に接近させる。サーボモータ22は、送電コイル11をX軸方向に移動させるX軸サーボモータ22Aと、Y軸方向に移動させるY軸サーボモータ22Bとを備える。ネジ棒23は、送電コイル11をX軸方向に移動させる一対のX軸ネジ棒23Aと、送電コイル11をY軸方向に移動させるY軸ネジ棒23Bとを備える。一対のX軸ネジ棒23Aは、互いに平行に配設されて、ベルト25に駆動されてX軸サーボモータ22Aで一緒に回転される。ナット材24は、各々のX軸ネジ棒23Aにねじ込んでいる一対のX軸ナット材24Aと、Y軸ネジ棒23Bにねじ込んでいるY軸ナット材24Bからなる。Y軸ネジ棒23Bは、その両端を一対のX軸ナット材24Aに回転できるように連結している。送電コイル11はY軸ナット材24Bに連結している。
さらに、図に示す移動機構13は、送電コイル11を水平な姿勢でY軸方向に移動させるために、Y軸ネジ棒23Bと平行にガイドロッド26を配設している。ガイドロッド26は、両端を一対のX軸ナット材24Aに連結しており、一対のX軸ナット材24Aと一緒に移動する。ガイドロッド26は、送電コイル11に連結されるガイド部27を貫通しており、送電コイル11をガイドロッド26に沿ってY軸方向に移動できるようにしている。すなわち、送電コイル11は、互いに平行に配設されるY軸ネジ棒23Bとガイドロッド26に沿って移動するY軸ナット材24Bとガイド部27を介して、水平な姿勢でY軸方向に移動する。
この移動機構13は、X軸サーボモータ22AがX軸ネジ棒23Aを回転させると、一対のX軸ナット材24AがX軸ネジ棒23Aに沿って移動して、Y軸ネジ棒23Bとガイドロッド26をX軸方向に移動させる。Y軸サーボモータ22BがY軸ネジ棒23Bを回転させると、Y軸ナット材24BがY軸ネジ棒23Bに沿って移動して、送電コイル11をY軸方向に移動させる。このとき、送電コイル11に連結されたガイド部27は、ガイドロッド26に沿って移動して、送電コイル11を水平な姿勢でY軸方向に移動させる。したがって、X軸サーボモータ22AとY軸サーボモータ22Bの回転を位置検出制御器14で制御して、送電コイル11をX軸方向とY軸方向に移動できる。ただし、本発明の充電台は、移動機構を以上のメカニズムには特定しない。移動機構には、送電コイルをX軸方向とY軸方向に移動できる全ての機構を利用できるからである。
さらに、本発明の充電台は、移動機構を、送電コイルをX軸方向とY軸方向に移動させる機構に特定しない。それは、本発明の充電台が、上面プレートに直線状のガイド壁を設けて、このガイド壁に沿って電池内蔵機器を載せる構造として、送電コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる構造とすることができるからである。この充電台は、図示しないが、送電コイルを、一方向、たとえばX軸方向にのみ移動できる移動機構として、送電コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる。
位置検出制御器14は、上面プレート21に電池内蔵機器50がセットされたことを検出して、電池内蔵機器50の位置を検出する。図2ないし図5の位置検出制御器14は、電池内蔵機器50に内蔵される受電コイル51の位置を検出し、送電コイル11を受電コイル51に接近させる。さらに、位置検出制御器14は、受電コイル51の位置を粗検出する第1の位置検出制御器14Aと、受電コイル51の位置を精密検出する第2の位置検出制御器14Bとを備える。
この位置検出制御器14は、第1の位置検出制御器14Aで受電コイル51の位置を粗検出すると共に、移動機構13を制御して送電コイル11の位置を受電コイル51に接近させた後、さらに、第2の位置検出制御器14Bで受電コイル51の位置を精密検出しながら移動機構13を制御して、送電コイル11の位置を正確に受電コイル51に接近させる。この充電台10は、速やかに、しかも、より正確に送電コイル11を受電コイル51に接近できる。さらに、第1の位置検出制御器14Aは、電池内蔵機器50を充電している状態で、別の電池内蔵機器50がセットされたことも検出する。
第1の位置検出制御器14Aは、図6に示すように、上面プレート21の内面に固定している複数の位置検出コイル30と、この位置検出コイル30に検出信号を供給する検出信号発生回路31と、この検出信号発生回路31から位置検出コイル30に供給されるパルスに励起されて受電コイル51から位置検出コイル30に出力されるエコー信号を受信する受信回路32と、この受信回路32が受信するエコー信号から送電コイル11の位置を判別する識別回路33とを備える。
位置検出コイル30は複数列のコイルからなり、複数の位置検出コイル30を上面プレート21の内面に所定の間隔で固定している。位置検出コイル30は、受電コイル51のX軸方向の位置を検出する複数のX軸検出コイル30Aと、Y軸方向の位置を検出する複数のY軸検出コイル30Bとを備える。各々のX軸検出コイル30Aは、Y軸方向に細長いループ状であって、複数のX軸検出コイル30Aは、所定の間隔で上面プレート21の内面に固定されている。隣接するX軸検出コイル30Aの間隔(d)は、受電コイル51の外径(D)よりも小さく、好ましくはX軸検出コイル30Aの間隔(d)を受電コイル51の外径(D)の1倍ないし1/4倍としている。X軸検出コイル30Aは、間隔(d)を狭くして、受電コイル51のX軸方向の位置を正確に検出できる。各々のY軸検出コイル30Bは、X軸方向に細長いループ状であって、複数のY軸検出コイル30Bは、所定の間隔で上面プレート21の内面に固定されている。隣接するY軸検出コイル30Bの間隔(d)も、X軸検出コイル30Aと同じように、受電コイル51の外径(D)よりも小さく、好ましくはY軸検出コイル30Bの間隔(d)を受電コイル51の外径(D)の1倍ないし1/4倍としている。Y軸検出コイル30Bも、その間隔(d)を狭くして、受電コイル51のY軸方向の位置を正確に検出できる。
検出信号発生回路31は、所定のタイミングで検出信号であるパルス信号を位置検出コイル30に出力する。検出信号が入力される位置検出コイル30は、検出信号で接近する受電コイル51を励起する。励起された受電コイル51は、流れる電流のエネルギーでエコー信号を位置検出コイル30に出力する。したがって、受電コイル51の近くにある位置検出コイル30は、図10に示すように、検出信号が入力された後、所定の時間遅れて、受電コイル51からのエコー信号が誘導される。位置検出コイル30に誘導されるエコー信号は、受信回路32で識別回路33に出力される。したがって、識別回路33は、受信回路32から入力されるエコー信号でもって、位置検出コイル30に受電コイル51が接近しているかどうかを判定する。複数の位置検出コイル30にエコー信号が誘導されるとき、識別回路33は、エコー信号レベルの大きい位置検出コイル30にもっとも接近していると判定する。
図6に示す位置検出制御器14は、各々の位置検出コイル30を切換回路34を介して受信回路32に接続する。この位置検出制御器14は、入力を順番に切り換えて複数の位置検出コイル30に接続するので、ひとつの受信回路32で複数の位置検出コイル30のエコー信号を検出できる。ただし、各々の位置検出コイルに受信回路を接続してエコー信号を検出することもできる。
図6の位置検出制御器14は、識別回路33で制御される切換回路34で複数の位置検出コイル30を順番に切り換えて受信回路32に接続する。検出信号発生回路31は切換回路34の出力側に接続されて、位置検出コイル30に検出信号を出力する。検出信号発生回路31から位置検出コイル30に出力される検出信号のレベルは、受電コイル51からのエコー信号に比較して極めて大きい。受信回路32は、入力側にダイオードからなるリミッター回路35を接続している。リミッター回路35は、検出信号発生回路31から受信回路32に入力される検出信号の信号レベルを制限して受信回路32に入力する。信号レベルの小さいエコー信号は、制限されることなく受信回路32に入力される。受信回路32は、検出信号とエコー信号の両方を増幅して出力する。受信回路32から出力されるエコー信号は、検出信号から所定のタイミング、たとえば数μsec〜数百μsec遅れた信号となる。エコー信号が検出信号から遅れる遅延時間は、一定の時間であるから、検出信号から所定の遅延時間後の信号をエコー信号とし、このエコー信号のレベルから位置検出コイル30に受電コイル51が接近しているかどうかを判定する。
受信回路32は、位置検出コイル30から入力されるエコー信号を増幅して出力するアンプである。受信回路32は、検出信号とエコー信号を出力する。識別回路33は、受信回路32から入力される検出信号とエコー信号から位置検出コイル30に受電コイル51が接近してセットされるかどうかを判定する。識別回路33は、受信回路32から入力される信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ36を備えている。このA/Dコンバータ36から出力されるデジタル信号を演算してエコー信号を検出する。識別回路33は、検出信号から特定の遅延時間の後に入力される信号をエコー信号として検出し、さらにエコー信号のレベルから受電コイル51が位置検出コイル30に接近しているかどうかを判定する。
識別回路33は、複数のX軸検出コイル30Aを順番に受信回路32に接続するように切換回路34を制御して、受電コイル51のX軸方向の位置を検出する。識別回路33は、各々のX軸検出コイル30Aを受信回路32に接続する毎に、識別回路33に接続しているX軸検出コイル30Aに検出信号を出力し、検出信号から特定の遅延時間の後に、エコー信号が検出されるかどうかで、このX軸検出コイル30Aに受電コイル51が接近しているかどうかを判定する。識別回路33は、全てのX軸検出コイル30Aを受信回路32に接続して、各々のX軸検出コイル30Aに受電コイル51が接近しているかどうかを判定する。受電コイル51がいずれかのX軸検出コイル30Aに接近していると、このX軸検出コイル30Aを受信回路32に接続する状態でエコー信号が検出される。したがって、識別回路33は、エコー信号を検出できるX軸検出コイル30Aから受電コイル51のX軸方向の位置を検出できる。受電コイル51が複数のX軸検出コイル30Aに跨って接近する状態では、複数のX軸検出コイル30Aからエコー信号が検出される。この状態において、識別回路33はもっとも強いエコー信号、すなわちレベルの大きいエコー信号が検出されるX軸検出コイル30Aにもっとも接近していると判定する。識別回路33は、Y軸検出コイル30Bも同じように制御して、受電コイル51のY軸方向の位置を検出する。
識別回路33は、検出するX軸方向とY軸方向から移動機構13を制御して、送電コイル11を受電コイル51に接近する位置に移動させる。識別回路33は、移動機構13のX軸サーボモータ22Aを制御して、送電コイル11を受電コイル51のX軸方向の位置に移動させる。また、移動機構13のY軸サーボモータ22Bを制御して、送電コイル11を受電コイル51のY軸方向の位置に移動させる。
以上のようにして、第1の位置検出制御器14Aが送電コイル11を受電コイル51に接近する位置に移動させる。本発明の充電台は、第1の位置検出制御器14Aで送電コイル11を受電コイル51に接近した後、送電コイル11から受電コイル51に電力搬送して内蔵電池52を充電することができる。ただ、充電台は、さらに送電コイルの位置を正確に制御して受電コイルに接近させた後、電力搬送して内蔵電池を充電することができる。送電コイル11は、第2の位置検出制御器14Bでより正確に受電コイル51に接近される。
さらに、第1の位置検出制御器14Aは、以下のようにして、電池内蔵機器50を充電している状態で、別の電池内蔵機器50がセットされたことを検出する。上面プレート21に電池内蔵機器50がセットされて内蔵電池52が充電される状態で、この電池内蔵機器50は、一定の周期で停止信号を充電台10に出力する。充電台10は、この停止信号を検出して、送電コイル11の出力を一時的に停止する充電休止タイミングとする。この充電休止タイミングにおいて、第1の位置検出制御器14Aは、切換回路34でX軸検出コイル30Aを順番に切り換えながら検出信号を出力して、この検出信号のエコー信号を識別回路33で検出する状態する。このとき、電池内蔵機器50は、コントロール回路59でスイッチング素子58を制御して、並列コンデンサー56を受電コイル51から切り離して、受電コイル51からエコー信号を出力しない状態に保持する。この状態で、第1の位置検出制御器14Aは、識別回路33がエコー信号を検出すると、別の電池内蔵機器50がセットされていることを検出する。さらに、この状態で、第1の位置検出制御器14Aは、切換回路34でY軸検出コイル30Bを順番に切り換えながら検出信号を出力して、この検出信号のエコー信号を識別回路33で検出する。識別回路33は、エコー信号が検出されるX軸検出コイル30AとY軸検出コイル30Bとから、新たにセットされた電池内蔵機器50の受電コイル51のX軸方向の位置とY軸方向の位置とを検出する。
第2の位置検出制御器14Bは、交流電源12を自励式の発振回路として、自励式の発振回路の発振周波数から送電コイル11の位置を正確に検出して移動機構13を制御する。第2の位置検出制御器14Bは、移動機構13のX軸サーボモータ22AとY軸サーボモータ22Bを制御して、送電コイル11をX軸方向とY軸方向に移動させて、交流電源12の発振周波数を検出する。自励式の発振回路の発振周波数が変化する特性を図11に示している。この図は、送電コイル11と受電コイル51の相対的な位置ずれに対する発振周波数の変化を示している。この図に示すように、自励式の発振回路の発振周波数は、送電コイル11が受電コイル51に最も接近する位置でもっとも高くなり、相対位置がずれるにしたがって発振周波数が低くなる。したがって、第2の位置検出制御器14Bは、移動機構13のX軸サーボモータ22Aを制御して送電コイル11をX軸方向に移動し、発振周波数が最も高くなる位置で停止する。また、Y軸サーボモータ22Bも同じように制御して送電コイル11をY軸方向に移動して、発振周波数が最も高くなる位置で停止する。第2の位置検出制御器14Bは、以上のようにして、送電コイル11を受電コイル51に最も接近する位置に移動できる。
以上の充電台は、第1の位置検出制御器14Aで受電コイル51の位置を粗検出した後、さらに第2の位置検出制御器14Bで微調整して送電コイル11を受電コイル51に接近させるが、図12に示す以下の位置検出制御器44は、微調整することなく送電コイル11を受電コイル51に接近できる。
この位置検出制御器44は、図12に示すように、上面プレートの内面に固定している複数の位置検出コイル30と、この位置検出コイル30に検出信号を供給する検出信号発生回路31と、この検出信号発生回路31から位置検出コイル30に供給されるパルスに励起されて受電コイル51から位置検出コイル30に出力されるエコー信号を受信する受信回路32と、この受信回路32が受信するエコー信号から送電コイル11の位置を判別する識別回路43とを備える。さらに、この位置検出制御器44は、識別回路43に、受電コイル51の位置に対する各々の位置検出コイル30に誘導されるエコー信号のレベル、すなわち図10に示すように、各々の位置検出コイル30を検出信号で励起して所定の時間経過後に誘導されるエコー信号のレベルを記憶する記憶回路47を備えている。この位置検出制御器44は、各々の位置検出コイル30に誘導されるエコー信号のレベルを検出し、検出したエコー信号のレベルを記憶回路47に記憶しているエコー信号のレベルに比較して、受電コイル51の位置を検出している。
この位置検出制御器44は、以下のようにして、各々の位置検出コイル30に誘導されるエコー信号のレベルから、受電コイル51の位置を求めている。図12に示す位置検出コイル30は、受電コイル51のX軸方向の位置を検出する複数のX軸検出コイル30Aと、Y軸方向の位置を検出する複数のY軸検出コイル30Bとを備え、複数の位置検出コイル30を上面プレート21の内面に所定の間隔で固定している。各々のX軸検出コイル30Aは、Y軸方向に細長いループ状であって、各々のY軸検出コイル30Bは、X軸方向に細長いループ状としている。図13は、受電コイル51をX軸方向に移動させる状態における、X軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルを示しており、横軸が受電コイル51のX軸方向の位置を示し、縦軸が各々のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルを示している。この位置検出制御器44は、各々のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルを検出することによって、受電コイル51のX軸方向の位置を求めることができる。この図に示すように、受電コイル51をX軸方向に移動すると、各々のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルは変化する。たとえば、受電コイル51の中心が第1のX軸位置検出コイル30Aの中心にあるとき、図13の点Aで示すように、第1のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルが最も強くなる。また、受電コイル51が第1のX軸位置検出コイル30Aと第2のX軸位置検出コイル30Aの中間にあるとき、図13の点Bで示すように、第1のX軸位置検出コイル30Aと第2のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルは同じとなる。すなわち、各々のX軸位置検出コイル30Aは、受電コイル51が最も近くにあるときに誘導されるエコー信号のレベルが最も強くなり、受電コイル51が離れるにしたがってエコー信号のレベルは小さくなる。したがって、どのX軸位置検出コイル30Aのエコー信号のレベルが最も強いかで、受電コイル51がどのX軸位置検出コイル30Aに最も接近しているかを判定できる。また、ふたつのX軸位置検出コイル30Aにエコー信号が誘導されるとき、強いエコー信号を検出するX軸位置検出コイル30Aからどの方向にあるX軸位置検出コイル30Aにエコー信号が誘導されるかで、最もエコー信号の強いX軸位置検出コイル30Aからどの方向にずれて受電コイル51があるかを判定でき、また、エコー信号のレベル比でふたつのX軸位置検出コイル30Aとの相対位置を判定できる。たとえば、ふたつのX軸位置検出コイル30Aのエコー信号のレベル比が1であると、受電コイル51はふたつのX軸位置検出コイル30Aの中央に位置すると判定できる。
識別回路43は、受電コイル51のX軸方向の位置に対する、各々のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルを記憶回路47に記憶している。受電コイル51が置かれると、いずれかのX軸位置検出コイル30Aにエコー信号が誘導される。したがって、識別回路43は、X軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号で受電コイル51が載せられたこと、すなわち電池内蔵機器50が充電台10に載せられたことを検出する。さらに、いずれかのX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルを、記憶回路47に記憶しているレベルに比較して、受電コイル51のX軸方向の位置を判別することができる。識別回路は、隣接するX軸位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベル比から受電コイル51のX軸方向の位置を特定する関数を記憶回路に記憶して、この関数から受電コイル51の位置を判別することもできる。この関数は、ふたつのX軸位置検出コイルの間に受電コイル51を移動させて、各々のX軸位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベル比を検出して求められる。識別回路43は、ふたつのX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベル比を検出し、検出されるレベル比から、この関数に基づいてふたつのX軸位置検出コイル30Aの間における受電コイル51のX軸方向の位置を演算して検出することができる。
以上は、識別回路43が、X軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号から、受電コイル51のX軸方向の位置を検出する方法を示すが、受電コイル51のY軸方向の位置もX軸方向と同じようにして、Y軸位置検出コイル30Bに誘導されるエコー信号から検出できる。
識別回路43が、受電コイル51のX軸方向とY軸方向の位置を検出すると、この識別回路43からの位置信号でもって、位置検出制御器44は送電コイル11を受電コイル51の位置に移動させる。
なお、上記のような波形のエコー信号が検出されたとき、充電台の識別回路43は、電池内蔵機器50の受電コイル51が搭載されたと認識、識別することができる。エコー信号の波形とは異なる波形が検出、識別されるときは、電池内蔵機器50の受電コイル51以外(例えば、金属異物)のものが搭載されたとして、電力供給を停止することができる。また、エコー信号の波形が検出、識別されないときは、電池内蔵機器50の受電コイル51が搭載されていないとして、電力供給をしない。
充電台10は、位置検出制御器14、44で移動機構13を制御して送電コイル11を受電コイル51に接近させた状態で、交流電源12で送電コイル11に交流電力を供給する。送電コイル11の交流電力は受電コイル51に電力搬送されて、内蔵電池52の充電に使用される。電池内蔵機器50は、内蔵電池52が満充電されたことを検出すると、充電を停止して、満充電信号を充電台10に伝送する。電池内蔵機器50は、受電コイル51に満充電信号を出力し、この満充電信号を受電コイル51から送電コイル11に伝送して、充電台10に満充電の情報を伝送することができる。この電池内蔵機器50は、交流電源12と異なる周波数の交流信号を受電コイル51に出力し、充電台10はこの交流信号を送電コイル11で受信して満充電を検出することができる。また、電池内蔵機器50が特定周波数の搬送波を満充電信号で変調する信号を受電コイル51に出力し、充電台10が特定周波数の搬送波を受信し、この信号を復調して満充電信号を検出することもできる。さらに、電池内蔵機器50は、満充電信号を充電台に無線伝送して、満充電の情報を伝送することもできる。この電池内蔵機器は、満充電信号を送信する送信器を内蔵しており、充電台は満充電信号を受信する受信器を内蔵する。図7に示す位置検出制御器14は、内蔵電池52の満充電を検出する検出回路17で検出している。この検出回路17は、電池内蔵機器50から出力される満充電信号を検出して、内蔵電池52の満充電を検出する。
上面プレート21は、複数の電池内蔵機器50を載せることができ、上面プレート21に複数の電池内蔵機器50がセットされる状態では、複数の電池内蔵機器50の内蔵電池52を順番に切り換えて満充電する。この充電台10は、同時に複数の電池内蔵機器50がセットされると、図1に示すように、いずれかの電池内蔵機器50(第1の電池内蔵機器50A)の受電コイル51の位置を検出して、この受電コイル51に送電コイル11を接近させて、この電池内蔵機器50の内蔵電池52を満充電する。この電池内蔵機器50の内蔵電池52が満充電されて、検出回路17が満充電信号を受信すると、位置検出制御器14は、この電池内蔵機器50とは別の位置にセットされる第2の電池内蔵機器50Bの受電コイル51の位置を検出し、移動機構13を制御して送電コイル11を第2の電池内蔵機器50Bの受電コイル51に接近させる。この状態で、第2の電池内蔵機器50Bの内蔵電池52に電力搬送して、この内蔵電池52を満充電する。さらに、第2の電池内蔵機器50Bの内蔵電池52が満充電されて、第2の電池内蔵機器50Bからの満充電信号を検出回路17が受信すると、位置検出制御器14が、さらに第3の電池内蔵機器50Cの受電コイル51を検出して、移動機構13を制御して第3の電池内蔵機器50Cの受電コイル51に送電コイル11を接近させて、この電池内蔵機器50の内蔵電池52を満充電する。
さらに、充電台10は、電池内蔵機器50を充電している状態で、別の電池内蔵機器50がセットされる状態にあっては、別の電池内蔵機器50がセットされたことを充電しながら検出して、検出された電池内蔵機器50の内蔵電池52を次々と充電する。
以上のように、複数の電池内蔵機器50が上面プレート21にセットされると、次々と電池内蔵機器50を切り換えて内蔵電池52を満充電する。この充電台10は、満充電された電池内蔵機器50の位置を記憶して、満充電された電池内蔵機器50の内蔵電池52を充電しない。上面プレート21の上にセットされる全ての電池内蔵機器50の内蔵電池52を満充電したことを検出すると、充電台10は、交流電源12の動作を停止して内蔵電池52の充電を停止する。
ここで、上記及び以下の実施例では、電池内蔵機器50の内蔵電池52が満充電されると充電を停止しているが、内蔵電池52が所定容量となったときを満充電として充電を停止してもよい。
以上のように、複数の電池内蔵機器50の内蔵電池52を満充電する充電台10は、電池内蔵機器50の内蔵電池52が満充電されると、次の電池内蔵機器50の受電コイル51の位置に送電コイル11を移動して、満充電されていない次の電池内蔵機器50の内蔵電池52を充電して満充電するようにして、複数の電池内蔵機器50の内蔵電池52を満充電できる。さらに、複数の電池内蔵機器50を充電する充電台10は、充電している電池内蔵機器50の内蔵電池52が満充電されない状態で、別の電池内蔵機器50の受電コイル51の位置に送電コイル11を移動し、この動作を繰り返して、すなわち、充電する電池内蔵機器50を交互に切り換えて各々の電池内蔵機器50の内蔵電池52を満充電することができる。この充電台10は、たとえば、充電している電池内蔵機器50の電池電圧、残容量、電池温度などの電池情報を検出し、検出する電池情報で充電する電池内蔵機器50を切り換える。また、以上の充電台10は、設定時間が経過すると、送電コイル11の位置を別の電池内蔵機器50の受電コイル51の位置に移動して、充電する電池内蔵機器50を切り換えることもできる。内蔵電池の電圧で充電している電池内蔵機器を切り換える充電台は、内蔵電池の電圧があらかじめ設定している電圧まで上昇し、あるいは充電している内蔵電池の電圧上昇が設定値になると、充電する電池内蔵機器を切り換える。また、内蔵電池の残容量を検出して充電する電池内蔵機器を切り換える充電台は、充電している内蔵電池の残容量が設定値となり、あるいは残容量の変化が設定値になると、充電する電池内蔵機器を切り換える。また、内蔵電池の温度を検出して充電する電池内蔵機器を切り換える充電台は、充電している内蔵電池の温度が設定温度まで上昇すると、充電する電池内蔵機器を切り換える。さらに、設定時間が経過すると充電する電池内蔵機器を切り換える充電台は、タイマを内蔵しており、タイマがタイムアップすると充電する電池内蔵機器を切り換える。さらに、充電台は、内蔵電池の電圧と残容量と温度と時間の全ての電池情報から、充電している電池内蔵機器を切り換えることもできる。
以上の充電台10は、内蔵電池52が満充電される前に、次の電池内蔵機器50の内蔵電池52を充電し、この工程を繰り返して電池内蔵機器50の内蔵電池52を充電するので、送電コイル11から受電コイル51に供給する送電電力を大きくして、複数の電池内蔵機器50をより短い時間で満充電できる。それは、ひとつの内蔵電池52の充電時間を短くすることで、内蔵電池52の充電電流を大きくできるからである。送電コイル11を受電コイル51に接近して電力搬送する無接点の充電台10は、漏れ磁束によって受電コイル51や内蔵電池52の発熱を避けることができず、このことによって送電電力に制限を受ける。ところが、充電する電池内蔵機器50を切り換えながら充電することで、受電コイル51や内蔵電池52の発熱を防止しながら送電電力を大きくして、すなちわ内蔵電池52の充電電流を大きくして速やかに満充電できる。充電を停止する状態で受電コイル51や内蔵電池52が冷却されるからである。したがって、内蔵電池52が満充電されない状態で充電する電池内蔵機器50を切り換える充電台10は、受電コイル51や内蔵電池52の発熱を少なくしながら、速やかに満充電できる特徴がある。
以上の充電台10は、電池内蔵機器50から出力される停止信号を検出して、送電コイル11の電力搬送を停止する。すなわち、内蔵電池52の充電を一時的に休止する充電休止タイミングとする。この充電休止タイミングにおいて、充電台10は、第1の位置検出制御器14Aが検出信号を出力して、識別回路33でエコー信号を検出する。充電休止タイミングにおいてエコー信号が検出されないと、上面プレート21に別の電池内蔵機器50はセットされないと判定する。充電休止タイミングにおいてエコー信号が検出されると、上面プレート21に別の電池内蔵機器50がセットされたと判定する。別の電池内蔵機器50がセットされたことを検出すると、充電台10は表示部41にこのことを表示する。
表示部41は、複数のLEDからなる発光色を変更できる複数の光源42を備えている。光源42は、上面プレート21に電池内蔵機器50がセットされると点灯して、電池内蔵機器50のセット状態を表示する。さらに、表示部41は、上面プレート21にセットできる電池内蔵機器50の個数の光源42で、各々の光源42は、順番に上面プレート21にセットされた電池内蔵機器50の充電状態を発光色で表示する。たとえば、LEDの光源42は、電池内蔵機器50が充電されて満充電に接近するにしたがつて発光色を変更して、内蔵電池52の充電状態を表示する。また、光源42は、点滅などの点灯状態で、内蔵電池52の充電状態を表示することもできる。
以上の充電台10は、上面プレート21にひとつの電池内蔵機器50がセットされて、この電池内蔵機器50の内蔵電池52を充電している状態で、さらに別の電池内蔵機器50がセットされると、以下のようにして各々の電池内蔵機器50の内蔵電池52を満充電する。
(1)上面プレート21にセットされた電池内蔵機器50の受電コイル51の位置を検出して、この受電コイル51に送電コイル11を接近させて、電池内蔵機器50(第1の電池内蔵機器50A)の内蔵電池52の充電を開始する。
(2)内蔵電池52を充電している電池内蔵機器50は、一定の周期で停止信号を充電台10に出力する。充電台10は、この停止信号を検出して、送電コイル11の出力を一時的に停止して、充電を休止する。この状態で、内蔵電池52は、充電タイミングと充電休止タイミングとを繰り返しながら充電される。
(3)電池内蔵機器50は、充電休止タイミングを開始するタイミングで、停止信号を充電台10に出力すると共に、コントロール回路59でスイッチング素子58を制御して、並列コンデンサー56を受電コイル51から切り離す。この状態で、内蔵電池52を充電している電池内蔵機器50は、エコー信号を出力しない状態に保持される。
一方、充電台10は、充電休止タイミングにおいて検出信号を出力して、この検出信号のエコー信号を識別回路33で検出する状態とする。
(4)上面プレート21に別の電池内蔵機器50(第2の電池内蔵機器50)がセットされると、充電休止タイミングにおいて、この第2の電池内蔵機器50Bはエコー信号を出力する。すでに充電している電池内蔵機器50(第1の電池内蔵機器50A)は、エコー信号を出力しない状態にコントロールされているので、このタイミングでエコー信号を検出して、識別回路33は第2の電池内蔵機器50Bがセットされたこのとを検出できる。
(5)第2の電池内蔵機器50Bがセットされると、表示部41の光源42を点灯して、このことを表示する。さらに、第2の電池内蔵機器50Bの位置を第1の位置検出制御器14Aで検出する。
(6)最初に充電していた電池内蔵機器50の内蔵電池52が満充電され、あるいは設定容量まで充電されると、位置検出制御器14は、送電コイル11を第2の電池内蔵機器50Bの受電コイル51の位置に移動させる。このとき、位置検出制御器14は、第2の位置検出制御器14Bで送電コイル11を正確に第2の電池内蔵機器50Bの受電コイル51に接近させる。
(7)この状態で、第2の電池内蔵機器50Bの内蔵電池52が充電される状態になる。
(8)第2の電池内蔵機器50Bは、最初の電池内蔵機器50(第1の電池内蔵機器50A)と同じように停止信号を出力して、充電タイミングと充電休止タイミングとを繰り返しながら充電される。
(9)この状態で、さらに別の電池内蔵機器50(第3の電池内蔵機器50C)が上面プレート21にセットされると、第1の位置検出制御器14Aが第3の電池内蔵機器50Cから出力されるエコー信号を検出して、第3の電池内蔵機器50Cがセットされたことを検出して、表示部41に表示して、その位置を検出する。その後、(5)〜(8)の工程を繰り返して、第3の電池内蔵機器50Cの内蔵電池52を充電する。
さらに、以上の充電台10は、たとえば、図1に示すように、上面プレート21に3個の電池内蔵機器50が同時にセットされる状態では、以下のようにして各々の電池内蔵機器50の内蔵電池52を満充電する。
(1)最初に、いずれかの電池内蔵機器50の受電コイル51の位置を検出して、この受電コイル51に送電コイル11を接近させて、この第1の電池内蔵機器50Aの内蔵電池52を充電する。
(2)位置検出制御器14は、充電している第1の電池内蔵機器50Aの電池電圧、残容量、電池温度などの電池情報から、第1の電池内蔵機器50Aの内蔵電池52の充電を中断し、第1の電池内蔵機器50Aとは別の位置にセットされる第2の電池内蔵機器50Bの受電コイル51の位置を検出し、移動機構13を制御して送電コイル11を第2の電池内蔵機器50Bの受電コイル51に接近させる。この状態で、第2の電池内蔵機器50Bの内蔵電池52に電力搬送して、この内蔵電池52を充電する。
(3)さらに、位置検出制御器14は、充電している第2の電池内蔵機器50Bの電池情報から、第2の電池内蔵機器50Bの内蔵電池52の充電を中断し、さらに別の位置にセットされる第3の電池内蔵機器50Cの受電コイル51の位置を検出して、移動機構13を制御して送電コイル11を第3の電池内蔵機器50Cの受電コイル51に接近させて、第3の電池内蔵機器50Cの内蔵電池52を充電する。
(4)その後、位置検出制御器14は、第3の電池内蔵機器50Cの電池情報から、第3の電池内蔵機器50Cの内蔵電池52の充電を中断し、送電コイル51を第1の電池内蔵機器50Aの受電コイル51に位置に移動して、第1の電池内蔵機器50Aの内蔵電池52を充電する。
(5)以上のように、第1の電池内蔵機器50A、第2の電池内蔵機器50B、第3の電池内蔵機器50Cを繰り返し充電して、内蔵する内蔵電池52を満充電する。
充電する電池内蔵機器50を切り換えながら内蔵電池52を充電する工程で、いずれかの電池内蔵機器50の内蔵電池52が満充電されると、満充電された内蔵電池52を内蔵する電池内蔵機器50の充電をキャンセルして、次々と電池内蔵機器50の内蔵電池52を満充電する。上面プレート21の上にセットされる全ての電池内蔵機器50の内蔵電池52を満充電したことを検出すると、充電台10は、交流電源12の動作を停止して内蔵電池52の充電を終了する。