JP5798407B2 - 非接触充電対応型二次電池 - Google Patents
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Description
本発明は、乾電池と代替可能なアルカリ二次電池であって非接触で充電可能な非接触充電対応型二次電池、この非接触充電対応型二次電池に非接触で電力を伝送して充電する非接触充電器に関する。
乾電池（IEC60086(JISC8500)に規定される一次電池）とサイズや出力電圧等が同じであり、乾電池と代替可能なアルカリ二次電池等の二次電池（Secondary Battery）は、近年の地球環境保護の気運の高まりから広く普及しつつある。また二次電池の充電に関する技術の一例としては、非接触電力伝送（Contactless Power Transmission）技術を用いたものが公知である。そして乾電池と代替可能な二次電池に対し、非接触電力伝送技術を用いて充電する従来技術の一例としては、電磁誘導（Electromagnetic Induction）方式が公知である（例えば特許文献１〜５を参照）。
しかし電磁誘導方式による非接触電力伝送は、電力を伝送できる距離が非常に短い上、送電側のコイルと受電側のコイルとの位置関係が僅かにずれただけでも電力伝送効率が大幅に低下してしまうため、その位置関係を正確に合わせる必要があり、利便性の面で課題がある。また電磁誘導方式による非接触電力伝送は、何らかの金属製の物質が電力伝送経路に介在すると、その金属製の物質が誘導加熱によって加熱されてしまうため、安全性の面でも課題がある。
このようなことから近年は、磁界共鳴（Magnetic Resonance）方式の非接触電力伝送技術が注目されている（例えば特許文献６〜１０を参照）。磁界共鳴方式は、送電側のコイルに電流が流れることにより発生した磁場の振動が、同じ周波数で共振する受電側の共振回路に伝わる磁界共鳴を利用したものであり、電磁誘導方式とは全く異なる方式である。磁界共鳴方式による非接触電力伝送は、電磁誘導方式と比較して電力を伝送できる距離が長い上、送電側のコイルと受電側のコイルとの位置関係が多少ずれていても電力伝送効率がほとんど低下しないため、利便性の面でメリットが大きい。また磁界共鳴方式による非接触電力伝送は、電磁誘導方式と比較して利用する磁場が小さい上、特定の共振周波数の共振回路だけが受電できるため、誘導加熱がほとんど生じない。さらには共振周波数に応じて充電対象を選択することも可能である。さらに電磁誘導方式は送電側と受電側とが一対一の関係にあるのに対し、磁界共鳴方式は、一の送電コイルから複数の受電コイルへ送電することも可能であり、この点においても利便性の面でメリットが大きいといえる。
しかしながら乾電池と代替可能な非接触充電対応型二次電池において、磁界共鳴方式による非接触電力伝送を採用する従来技術は、出願人が知る限り存在しない。
また電磁誘導方式による非接触電力伝送は、前述したように利便性及び安全性の面で課題があることに加えて、実用的な電力伝送を実現する上ではコイルの巻き数を一定以上にせざるを得ないという問題がある。さらに乾電池と代替可能な非接触充電対応型二次電池は、規格（IEC60086(JISC8500)）で定められた形状及び寸法でなければならず、一定以上の電池容量も確保しなければならない。そのため乾電池と代替可能な非接触充電対応型二次電池において、電磁誘導方式による非接触電力伝送を採用する場合には、特許文献１〜５に開示されているように、実装効率の観点から二次電池の軸芯を中心とする巻き方向にコイルを巻かざるを得なくなる。
そして電磁誘導方式による非接触電力伝送は、前述したように、充電時に送電側のコイルと受電側のコイルとの位置関係を正確に合わせる必要がある。したがって乾電池と代替可能な非接触充電対応型二次電池において、電磁誘導方式による非接触電力伝送を採用する場合には、特許文献１〜４に開示されているように、二次電池側のコイルの巻き方向の制約によって非接触充電器の構造も極めて限定的な範囲に制約されることになってしまう。
例えば特許文献１又は２に開示されている非接触充電器は、送電コイルを内蔵した円筒形状の電池収容部が設けられており、その筒状の電池収容部に二次電池を立てた状態で収容しなければならない構成になっている。また例えば特許文献３又は４に開示されている非接触充電器は、底面に送電コイルが埋設された複数の窪み部が筐体に並設されており、その複数の窪み部に二次電池を一本ずつ並べて載置しなければならない構成になっている。つまり特許文献１〜４に開示されている従来技術は、充電時における二次電池の取り扱いが依然として煩わしく、同時に充電可能な二次電池の数も少ないため、非接触充電のメリットが十分に生かされているとは言えず、依然として利便性の面で課題がある。
このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、より利便性の高い非接触充電対応型二次電池、非接触充電器を実現することにある。
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、二次電池と、受電コイル、前記受電コイルに並列に接続された共振コンデンサを含み、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を受電する受電回路と、前記受電回路で受電する交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路から前記二次電池への充電電流を制限する電流制限回路と、前記二次電池が収容され、前記二次電池の正極が接続される正極端子、前記二次電池の負極が接続される負極端子を含む円柱形状の外装体と、を備え、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された前記受電コイルが前記外装体の内周面に沿って設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
本発明の第１の態様は、二次電池と、受電コイル、前記受電コイルに並列に接続された共振コンデンサを含み、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を受電する受電回路と、前記受電回路で受電する交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路から前記二次電池への充電電流を制限する電流制限回路と、前記二次電池が収容され、前記二次電池の正極が接続される正極端子、前記二次電池の負極が接続される負極端子を含む円柱形状の外装体と、を備え、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された前記受電コイルが前記外装体の内周面に沿って設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
受電コイルは、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された所謂平板コイルであり、外装体の内周面に沿って設けられている。したがって外装体の外周面に非接触充電器の送電コイルを対向させることで、受電コイルと送電コイルとが対向する状態、すなわち効率的に非接触電力伝送を行うことが可能な状態を構成することができる。つまり本発明の第１の態様の非接触充電対応型二次電池は、例えば平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された送電コイルが載置面部と平行に設けられた非接触充電器に対し、その載置面部に横に寝かせて転がした状態とするだけで、効率的に非接触電力伝送を行うことができる。また磁界共鳴方式による非接触電力伝送は、電磁誘導方式と比較して電力を伝送できる距離が長い上、送電側のコイルと受電側のコイルとの位置関係が多少ずれていても電力伝送効率がほとんど低下しない。
このようなことから本発明の第１の態様の非接触充電対応型二次電池は、その向きや位置を気にすることなく、横に寝かせて転がした状態で、無造作に非接触充電器の載置面部に置くだけで、多数同時に非接触で充電することができる。つまり本発明の第１の態様の非接触充電対応型二次電池は、充電時の取り扱いが極めて簡単であり、よって非接触充電のメリットを最大限に生かした高い利便性を実現することができる。
そして磁界共鳴方式による非接触電力伝送は、一般に電磁誘導方式より高い周波数帯の電磁波を用いるため、電磁誘導方式より少ない巻き数のコイルで実用的な電力伝送を実現することができる。したがって平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された受電コイルを外装体の内周面に沿って設ける上記構成を採用しても、その受電コイルによって二次電池の電池容量が制限される虞はほとんどなく、乾電池と代替可能な寸法の範囲内で充分な電池容量を確保することができる。
これにより本発明の第１の態様によれば、より利便性の高い非接触充電対応型二次電池を実現することができるという作用効果が得られる。
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記二次電池と前記受電コイルとの間に設けられる磁性体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、外装体内の二次電池の表面に発生する渦電流に起因した受電コイルの損失を低減することができるので、その渦電流損によって受電効率が低下する虞を低減することができる。
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記二次電池と前記受電コイルとの間に設けられる磁性体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、外装体内の二次電池の表面に発生する渦電流に起因した受電コイルの損失を低減することができるので、その渦電流損によって受電効率が低下する虞を低減することができる。
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第１の態様又は第２の態様において、前記二次電池と前記受電コイルとの間に設けられる絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、外装体内の二次電池の表面に受電コイルが接触して受電コイルに短絡等が生ずる虞を低減することができる。
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第１の態様又は第２の態様において、前記二次電池と前記受電コイルとの間に設けられる絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、外装体内の二次電池の表面に受電コイルが接触して受電コイルに短絡等が生ずる虞を低減することができる。
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第１〜第３の態様のいずれかにおいて、前記受電コイルと前記外装体の内周面との間に設けられる絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、外装体の内周面に受電コイルが接触して受電コイルに短絡等が生ずる虞を低減することができる。
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第１〜第３の態様のいずれかにおいて、前記受電コイルと前記外装体の内周面との間に設けられる絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、外装体の内周面に受電コイルが接触して受電コイルに短絡等が生ずる虞を低減することができる。
＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、二次電池と、受電コイル、前記受電コイルに並列に接続された共振コンデンサを含み、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を受電する受電回路と、前記受電回路で受電する交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路から前記二次電池への充電電流を制限する電流制限回路と、前記二次電池が収容され、前記二次電池の正極が接続される正極端子、前記二次電池の負極が接続される負極端子を含む円柱形状の外装体と、を備え、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された前記受電コイルが前記外装体の外周面に沿って設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
本発明の第５の態様によれば、前述した本発明の第１の態様と同様の作用効果が得られる。
本発明の第５の態様は、二次電池と、受電コイル、前記受電コイルに並列に接続された共振コンデンサを含み、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を受電する受電回路と、前記受電回路で受電する交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路から前記二次電池への充電電流を制限する電流制限回路と、前記二次電池が収容され、前記二次電池の正極が接続される正極端子、前記二次電池の負極が接続される負極端子を含む円柱形状の外装体と、を備え、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された前記受電コイルが前記外装体の外周面に沿って設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
本発明の第５の態様によれば、前述した本発明の第１の態様と同様の作用効果が得られる。
＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、前述した本発明の第５の態様において、前記外装体の外周面と前記受電コイルとの間に設けられる磁性体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、外装体の外周面に発生する渦電流に起因した受電コイルの損失を低減することができるので、その渦電流損によって受電効率が低下する虞を低減することができる。
本発明の第６の態様は、前述した本発明の第５の態様において、前記外装体の外周面と前記受電コイルとの間に設けられる磁性体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、外装体の外周面に発生する渦電流に起因した受電コイルの損失を低減することができるので、その渦電流損によって受電効率が低下する虞を低減することができる。
＜本発明の第７の態様＞
本発明の第７の態様は、前述した本発明の第５の態様又は第６の態様において、前記外装体の外周面と前記受電コイルとの間に設けられる絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、外装体の外周面に受電コイルが接触して受電コイルに短絡等が生ずる虞を低減することができる。
本発明の第７の態様は、前述した本発明の第５の態様又は第６の態様において、前記外装体の外周面と前記受電コイルとの間に設けられる絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、外装体の外周面に受電コイルが接触して受電コイルに短絡等が生ずる虞を低減することができる。
＜本発明の第８の態様＞
本発明の第８の態様は、前述した本発明の第５〜第７の態様のいずれかにおいて、前記受電コイルの外側を覆う絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、何らかの外的要因で受電コイルに破損や短絡等が生ずる虞を低減することができる。
本発明の第８の態様は、前述した本発明の第５〜第７の態様のいずれかにおいて、前記受電コイルの外側を覆う絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、何らかの外的要因で受電コイルに破損や短絡等が生ずる虞を低減することができる。
＜本発明の第９の態様＞
本発明の第９の態様は、円柱形状の二次電池と、前記二次電池の外周面を覆う絶縁体層と、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された受電コイル、前記受電コイルに並列に接続された共振コンデンサを含み、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を受電する受電回路と、前記受電回路で受電する交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路から前記二次電池への充電電流を制限する電流制限回路と、を備え、前記受電回路、前記整流回路及び前記電流制限回路が前記二次電池の外周面と前記絶縁体層との間に設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
本発明の第９の態様によれば、前述した本発明の第１の態様と同様の作用効果が得られる。
本発明の第９の態様は、円柱形状の二次電池と、前記二次電池の外周面を覆う絶縁体層と、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された受電コイル、前記受電コイルに並列に接続された共振コンデンサを含み、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を受電する受電回路と、前記受電回路で受電する交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路から前記二次電池への充電電流を制限する電流制限回路と、を備え、前記受電回路、前記整流回路及び前記電流制限回路が前記二次電池の外周面と前記絶縁体層との間に設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
本発明の第９の態様によれば、前述した本発明の第１の態様と同様の作用効果が得られる。
＜本発明の第１０の態様＞
本発明の第１０の態様は、前述した本発明の第９の態様において、前記二次電池の外周面と前記受電コイルとの間に設けられる磁性体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、二次電池の外周面に発生する渦電流に起因した受電コイルの損失を低減することができるので、その渦電流損によって受電効率が低下する虞を低減することができる。
本発明の第１０の態様は、前述した本発明の第９の態様において、前記二次電池の外周面と前記受電コイルとの間に設けられる磁性体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、二次電池の外周面に発生する渦電流に起因した受電コイルの損失を低減することができるので、その渦電流損によって受電効率が低下する虞を低減することができる。
＜本発明の第１１の態様＞
本発明の第１１の態様は、前述した本発明の第１〜第１０の態様のいずれかにおいて、前記外装体の軸芯に対して重心が偏芯している、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、例えば平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された送電コイルが載置面部と平行に設けられた非接触充電器に対し、その載置面部に非接触充電対応型二次電池を横に寝かせて転がした状態において、送電コイルと受電コイルとの位置関係は、その重心の偏芯方向に応じて常に一定になる。したがって、その状態において送電コイルと受電コイルとが最も電力伝送効率が高い位置関係となるように、重心の偏芯方向に対する受電コイルの配置を設定することによって、常に最も電力伝送効率が高い状態で非接触充電を行うことができる。
本発明の第１１の態様は、前述した本発明の第１〜第１０の態様のいずれかにおいて、前記外装体の軸芯に対して重心が偏芯している、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、例えば平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された送電コイルが載置面部と平行に設けられた非接触充電器に対し、その載置面部に非接触充電対応型二次電池を横に寝かせて転がした状態において、送電コイルと受電コイルとの位置関係は、その重心の偏芯方向に応じて常に一定になる。したがって、その状態において送電コイルと受電コイルとが最も電力伝送効率が高い位置関係となるように、重心の偏芯方向に対する受電コイルの配置を設定することによって、常に最も電力伝送効率が高い状態で非接触充電を行うことができる。
＜本発明の第１２の態様＞
本発明の第１２の態様は、前述した本発明の第１〜第１１の態様のいずれかにおいて、前記整流回路は半波整流回路である、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、全波整流回路よりも回路素子の数が少ない半波整流回路を採用することによって、製造コストを大幅に削減することができる。特に１つの整流ダイオードだけで構成した半波整流回路は、その製造コストの削減効果が顕著となる。また全波整流回路よりも回路素子の数が少ない半波整流回路を採用することによって、整流回路における電圧降下を低減することができる。それによって整流回路における電圧降下に起因した充電効率の低下を低減することができる。さらに半波整流回路の出力電流で二次電池を充電することによって、ごく短時間の充電と自己放電が交互に繰り返されるパルス充電によって二次電池が充電されることになるので、過充電に起因する二次電池の発熱や劣化が生ずる虞を低減することができる。
本発明の第１２の態様は、前述した本発明の第１〜第１１の態様のいずれかにおいて、前記整流回路は半波整流回路である、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、全波整流回路よりも回路素子の数が少ない半波整流回路を採用することによって、製造コストを大幅に削減することができる。特に１つの整流ダイオードだけで構成した半波整流回路は、その製造コストの削減効果が顕著となる。また全波整流回路よりも回路素子の数が少ない半波整流回路を採用することによって、整流回路における電圧降下を低減することができる。それによって整流回路における電圧降下に起因した充電効率の低下を低減することができる。さらに半波整流回路の出力電流で二次電池を充電することによって、ごく短時間の充電と自己放電が交互に繰り返されるパルス充電によって二次電池が充電されることになるので、過充電に起因する二次電池の発熱や劣化が生ずる虞を低減することができる。
＜本発明の第１３の態様＞
本発明の第１３の態様は、前述した本発明の第１〜第１２の態様のいずれかにおいて、前記電流制限回路は定電流回路を含む、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、二次電池に対して過電流で充電が行われる虞をさらに低減することができる。
本発明の第１３の態様は、前述した本発明の第１〜第１２の態様のいずれかにおいて、前記電流制限回路は定電流回路を含む、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、二次電池に対して過電流で充電が行われる虞をさらに低減することができる。
＜本発明の第１４の態様＞
本発明の第１４の態様は、前述した本発明の第１〜第１３の態様のいずれかにおいて、前記受電回路は、共振のＱ値が１００以下である、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、受電回路における共振周波数の範囲を広げることができるので、非接触充電器の送電回路と共振周波数が相違することに起因した電力伝送効率の低下を低減することができる。それによって共振周波数が異なる様々な非接触充電器に柔軟に対応できる非接触充電対応型二次電池を実現することができる。さらに受電回路又は送電回路を構成する回路素子の温度特性や経年劣化による共振周波数の変動にも柔軟に対応することができる。
本発明の第１４の態様は、前述した本発明の第１〜第１３の態様のいずれかにおいて、前記受電回路は、共振のＱ値が１００以下である、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、受電回路における共振周波数の範囲を広げることができるので、非接触充電器の送電回路と共振周波数が相違することに起因した電力伝送効率の低下を低減することができる。それによって共振周波数が異なる様々な非接触充電器に柔軟に対応できる非接触充電対応型二次電池を実現することができる。さらに受電回路又は送電回路を構成する回路素子の温度特性や経年劣化による共振周波数の変動にも柔軟に対応することができる。
＜本発明の第１５の態様＞
本発明の第１５の態様は、前述した本発明の第１〜第１４の態様のいずれかにおいて、前記受電回路は、前記受電コイルを複数備え、複数の前記受電コイルが前記外装体の周方向に隣接して設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、複数の受電コイルで受電することが可能になるので、送電回路から受電回路への電力伝送効率を向上させることができる。また複数の受電コイルを外装体の周方向に隣接して設けることによって、外装体の外周面のどの部分が送電コイルに対向しても、複数の受電コイルのいずれかが送電コイルと対向することになる。それによって外装体の外周面のどの部分が送電コイルに対向するかにかかわらず、常に一定以上の電力伝送効率で非接触充電を行うことが可能になる。
本発明の第１５の態様は、前述した本発明の第１〜第１４の態様のいずれかにおいて、前記受電回路は、前記受電コイルを複数備え、複数の前記受電コイルが前記外装体の周方向に隣接して設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、複数の受電コイルで受電することが可能になるので、送電回路から受電回路への電力伝送効率を向上させることができる。また複数の受電コイルを外装体の周方向に隣接して設けることによって、外装体の外周面のどの部分が送電コイルに対向しても、複数の受電コイルのいずれかが送電コイルと対向することになる。それによって外装体の外周面のどの部分が送電コイルに対向するかにかかわらず、常に一定以上の電力伝送効率で非接触充電を行うことが可能になる。
＜本発明の第１６の態様＞
本発明の第１６の態様は、前述した本発明の第１５の態様において、前記受電回路は、直列に接続された複数の前記受電コイルに前記共振コンデンサが並列に接続されている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、複数の受電コイルに対して共振コンデンサを共用する構成によって、部品点数を削減することができる。それによって、複数の受電コイルを外装体の周方向に隣接して設ける構成による作用効果を得つつ、その製造コストを低減することができる。
本発明の第１６の態様は、前述した本発明の第１５の態様において、前記受電回路は、直列に接続された複数の前記受電コイルに前記共振コンデンサが並列に接続されている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、複数の受電コイルに対して共振コンデンサを共用する構成によって、部品点数を削減することができる。それによって、複数の受電コイルを外装体の周方向に隣接して設ける構成による作用効果を得つつ、その製造コストを低減することができる。
＜本発明の第１７の態様＞
本発明の第１７の態様は、前述した本発明の第１５の態様において、前記受電回路は、前記受電コイルと前記共振コンデンサとが並列に接続された共振回路を複数含み、前記整流回路は、複数の前記共振回路の各々に対応して複数設けられ、複数の前記整流回路の出力が並列に接続されている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、複数の独立した共振回路が並列に接続されて受電回路が構成されているので、受電電圧が最も高い共振回路から二次電池に充電されることになる。また複数の受電コイルは、外装体の周方向に隣接して設けられているので、非接触充電対応型二次電池の外周面のどの部分が送電コイルに対向しても、複数の受電コイルのいずれかが送電コイルと対向することになる。したがって非接触充電対応型二次電池の外周面のどの部分が送電コイルに対向するかにかかわらず、常に一定以上の電力伝送効率で非接触充電を行うことが可能になる。
本発明の第１７の態様は、前述した本発明の第１５の態様において、前記受電回路は、前記受電コイルと前記共振コンデンサとが並列に接続された共振回路を複数含み、前記整流回路は、複数の前記共振回路の各々に対応して複数設けられ、複数の前記整流回路の出力が並列に接続されている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、複数の独立した共振回路が並列に接続されて受電回路が構成されているので、受電電圧が最も高い共振回路から二次電池に充電されることになる。また複数の受電コイルは、外装体の周方向に隣接して設けられているので、非接触充電対応型二次電池の外周面のどの部分が送電コイルに対向しても、複数の受電コイルのいずれかが送電コイルと対向することになる。したがって非接触充電対応型二次電池の外周面のどの部分が送電コイルに対向するかにかかわらず、常に一定以上の電力伝送効率で非接触充電を行うことが可能になる。
また複数の独立した共振回路が並列に接続されて受電回路が構成されていることによって、仮に複数の共振回路のいずれかに受電コイルの断線等が生じても、他の共振回路で受電することができるので、非接触充電対応型二次電池の耐久性を向上させることができる。
＜本発明の第１８の態様＞
本発明の第１８の態様は、前述した本発明の第１７の態様において、複数の前記共振回路は、前記受電コイルの巻き方向が正方向の共振回路と、前記受電コイルの巻き方向が逆方向の共振回路とを含む、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、送電される交流電力の正電圧の部分は、受電コイルの巻き方向が正方向の共振回路で受電することができ、送電される交流電力の負電圧の部分は、受電コイルの巻き方向が逆方向の共振回路で受電することができる。つまり全波整流回路を設けることなく、送電される交流電力の負電圧の部分も無駄に捨てることなく受電することができるので、電力伝送効率をさらに向上させることができる。
本発明の第１８の態様は、前述した本発明の第１７の態様において、複数の前記共振回路は、前記受電コイルの巻き方向が正方向の共振回路と、前記受電コイルの巻き方向が逆方向の共振回路とを含む、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、送電される交流電力の正電圧の部分は、受電コイルの巻き方向が正方向の共振回路で受電することができ、送電される交流電力の負電圧の部分は、受電コイルの巻き方向が逆方向の共振回路で受電することができる。つまり全波整流回路を設けることなく、送電される交流電力の負電圧の部分も無駄に捨てることなく受電することができるので、電力伝送効率をさらに向上させることができる。
＜本発明の第１９の態様＞
本発明の第１９の態様は、前述した本発明の第１７の態様又は第１８の態様において、複数の前記共振回路は、前記受電コイルが隣接する前記共振回路に対して共振周波数が異なる、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、受電回路における共振周波数の範囲を拡大することができるので、非接触充電器の送電回路と共振周波数が相違することに起因した電力伝送効率の低下を低減することができる。それによって共振周波数が異なる様々な非接触充電器に柔軟に対応できる非接触充電対応型二次電池を実現することができる。さらに受電回路又は送電回路を構成する回路素子の温度特性や経年劣化による共振周波数の変動にも柔軟に対応することができる。
本発明の第１９の態様は、前述した本発明の第１７の態様又は第１８の態様において、複数の前記共振回路は、前記受電コイルが隣接する前記共振回路に対して共振周波数が異なる、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、受電回路における共振周波数の範囲を拡大することができるので、非接触充電器の送電回路と共振周波数が相違することに起因した電力伝送効率の低下を低減することができる。それによって共振周波数が異なる様々な非接触充電器に柔軟に対応できる非接触充電対応型二次電池を実現することができる。さらに受電回路又は送電回路を構成する回路素子の温度特性や経年劣化による共振周波数の変動にも柔軟に対応することができる。
＜本発明の第２０の態様＞
本発明の第２０の態様は、前述した本発明の第１５の態様において、前記受電回路は、前記受電コイルと前記共振コンデンサとが並列に接続された共振回路を複数含み、複数の前記共振回路は、前記整流回路に接続された第１共振回路と、共振回路間の磁気結合により他の共振回路を介して前記整流回路に接続される第２共振回路とを含む、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
本発明の第２０の態様は、前述した本発明の第１５の態様において、前記受電回路は、前記受電コイルと前記共振コンデンサとが並列に接続された共振回路を複数含み、複数の前記共振回路は、前記整流回路に接続された第１共振回路と、共振回路間の磁気結合により他の共振回路を介して前記整流回路に接続される第２共振回路とを含む、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、複数の独立した共振回路がそれぞれ磁気結合されるので、受電電圧が最も高い第２共振回路の受電電力は、共振回路間の磁気結合によって、他の第２共振回路へ伝達され、さらに第１共振回路へ伝達され、そして整流回路を通じて二次電池に充電されることになる。また複数の受電コイルは、外装体の周方向に隣接して設けられているので、非接触充電対応型二次電池の外周面のどの部分が送電コイルに対向しても、複数の受電コイルのいずれかが送電コイルと対向することになる。したがって非接触充電対応型二次電池の外周面のどの部分が送電コイルに対向するかにかかわらず、常に一定以上の電力伝送効率で非接触充電を行うことが可能になる。
また複数の独立した共振回路が並列に設けられて受電回路が構成されていることによって、仮に複数の共振回路のいずれかに受電コイルの断線等が生じても、他の共振回路で受電することができるので、非接触充電対応型二次電池の耐久性を向上させることができる。
さらに受電回路は、整流回路に接続された第１共振回路と、共振回路間の磁気結合により他の共振回路を介して整流回路に接続される第２共振回路とで構成されているので、非接触充電対応型二次電池の耐久性を向上させつつ、整流回路の部品点数を削減して製造コストを低減することができる。
＜本発明の第２１の態様＞
本発明の第２１の態様は、前述した本発明の第２０の態様において、前記第２共振回路の共振周波数は、前記第１共振回路の共振周波数に対し、前記第１共振回路の共振周波数の半値幅の範囲内で異なる、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、非接触充電器の送電回路と共振周波数が相違することに起因した電力伝送効率の低下を最大値の半分以下に抑制しつつ、受電回路における共振周波数の範囲を拡大することができる。それによって、一定以上の電力伝送効率を確保しつつ、共振周波数が異なる様々な非接触充電器に柔軟に対応できる非接触充電対応型二次電池を実現することができる。さらに受電回路又は送電回路を構成する回路素子の温度特性や経年劣化による共振周波数の変動にも柔軟に対応することができる。
本発明の第２１の態様は、前述した本発明の第２０の態様において、前記第２共振回路の共振周波数は、前記第１共振回路の共振周波数に対し、前記第１共振回路の共振周波数の半値幅の範囲内で異なる、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池である。
このような特徴によれば、非接触充電器の送電回路と共振周波数が相違することに起因した電力伝送効率の低下を最大値の半分以下に抑制しつつ、受電回路における共振周波数の範囲を拡大することができる。それによって、一定以上の電力伝送効率を確保しつつ、共振周波数が異なる様々な非接触充電器に柔軟に対応できる非接触充電対応型二次電池を実現することができる。さらに受電回路又は送電回路を構成する回路素子の温度特性や経年劣化による共振周波数の変動にも柔軟に対応することができる。
＜本発明の第２２の態様＞
本発明の第２２の態様は、共振周波数の交流電力を出力する電源回路と、送電コイル、前記送電コイルに並列に接続された共振コンデンサを含み、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を送電する送電回路と、非接触充電対応型二次電池が載置され、前記送電コイルから電磁波が放射される載置面部と、を備え、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された前記送電コイルが前記載置面部と平行に設けられている、ことを特徴とする非接触充電器である。
本発明の第２２の態様は、共振周波数の交流電力を出力する電源回路と、送電コイル、前記送電コイルに並列に接続された共振コンデンサを含み、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を送電する送電回路と、非接触充電対応型二次電池が載置され、前記送電コイルから電磁波が放射される載置面部と、を備え、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された前記送電コイルが前記載置面部と平行に設けられている、ことを特徴とする非接触充電器である。
送電コイルは、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された所謂平板コイルであり、載置面部と平行に設けられている。したがって非接触充電対応型二次電池の受電コイルを載置面部に対向させることで、受電コイルと送電コイルとが対向する状態、すなわち効率的に非接触電力伝送を行うことが可能な状態を構成することができる。つまり本発明の第２２の態様の非接触充電器は、例えば平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された受電コイルが外装体の内周面又は外周面に沿って設けられている非接触充電対応型二次電池を、その載置面部に横に寝かせて転がした状態とすれば、効率的に非接触電力伝送を行うことができる。また磁界共鳴方式による非接触電力伝送は、電磁誘導方式と比較して電力を伝送できる距離が長い上、送電側のコイルと受電側のコイルとの位置関係が多少ずれていても電力伝送効率がほとんど低下しない。
このようなことから本発明の第２２の態様の非接触充電器は、その向きや位置を気にすることなく、横に寝かせて転がした状態で、無造作に非接触充電対応型二次電池を載置面部に置くだけで、多数の非接触充電対応型二次電池に同時に非接触で充電することができる。したがって本発明の第２２の態様の非接触充電器は、充電時の非接触充電対応型二次電池の取り扱いが極めて簡単であり、よって非接触充電のメリットを最大限に生かした極めて高い利便性を実現することができる。
これにより本発明の第２２の態様によれば、より利便性の高い非接触充電器を実現することができるという作用効果が得られる。
＜本発明の第２３の態様＞
本発明の第２３の態様は、前述した本発明の第２２の態様において、前記送電コイルと前記電源回路との間に設けられる磁性体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電器である。
このような特徴によれば、電源回路に発生する渦電流に起因した送電コイルの損失を低減することができるので、その渦電流損によって送電効率が低下する虞を低減することができる。
本発明の第２３の態様は、前述した本発明の第２２の態様において、前記送電コイルと前記電源回路との間に設けられる磁性体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電器である。
このような特徴によれば、電源回路に発生する渦電流に起因した送電コイルの損失を低減することができるので、その渦電流損によって送電効率が低下する虞を低減することができる。
＜本発明の第２４の態様＞
本発明の第２４の態様は、前述した本発明の第２２の態様又は第２３の態様において、前記送電回路から間欠的に送電が行われるように前記電源回路を制御する制御装置をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電器である。
本発明の第２４の態様は、前述した本発明の第２２の態様又は第２３の態様において、前記送電回路から間欠的に送電が行われるように前記電源回路を制御する制御装置をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電器である。
ニッケル水素二次電池、ニカド二次電池等のアルカリ二次電池は、常時電流を流し続けて充電を行うと、電極の表面において反応が最も活性な部分だけ充電される傾向がある。また満充電後は、過充電状態が長時間継続することになるため、副反応により発生する酸素ガスに起因して電池反応が停止し、それによって発熱の虞が生ずるとともに、電解液や電極板の劣化が進行して電池寿命が短くなる虞が生ずる。
本発明の第２４の態様によれば、送電回路から間欠的に送電が行われるように電源回路が制御されるので、アルカリ二次電池を用いた非接触充電対応型二次電池に対して、休止期間と充電期間が交互に繰り返される間欠充電を行うことができる。間欠充電によるアルカリ二次電池の充電は、休止時間に電極表面の状態がリフレッシュされて電極表面全体が均一に反応する傾向となる。また休止期間における自己放電と充電期間における満充電状態の回復が交互に繰り返されることによって、過充電に起因する発熱や劣化が生ずる虞を低減することができる。
＜本発明の第２５の態様＞
本発明の第２５の態様は、前述した本発明の第２２〜第２４の態様のいずれかにおいて、前記送電回路から放射される電磁波を外部へ漏洩しないように遮蔽する遮蔽構造をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電器である。
このような特徴によれば、非接触充電器から外部へ電磁波が漏洩することを防止することができるので、非接触充電器から電磁波が漏洩して周囲の電子機器や人体に影響を及ぼすことを未然に防止することができる。
本発明の第２５の態様は、前述した本発明の第２２〜第２４の態様のいずれかにおいて、前記送電回路から放射される電磁波を外部へ漏洩しないように遮蔽する遮蔽構造をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電器である。
このような特徴によれば、非接触充電器から外部へ電磁波が漏洩することを防止することができるので、非接触充電器から電磁波が漏洩して周囲の電子機器や人体に影響を及ぼすことを未然に防止することができる。
＜本発明の第２６の態様＞
本発明の第２６の態様は、前述した本発明の第２５の態様において、前記送電回路から放射される電磁波が前記遮蔽構造により遮蔽される状態で前記電源回路から前記送電回路へ交流電力が供給されるように、前記遮蔽構造と係合して前記電源回路から前記送電回路への交流電力の供給路を開閉する開閉器をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電器である。
このような特徴によれば、送電回路から放射される電磁波が遮蔽構造により遮蔽される状態でなければ送電回路から電磁波が放射されないので、非接触充電器から外部へ電磁波が漏洩することを確実に防止することができる。
本発明の第２６の態様は、前述した本発明の第２５の態様において、前記送電回路から放射される電磁波が前記遮蔽構造により遮蔽される状態で前記電源回路から前記送電回路へ交流電力が供給されるように、前記遮蔽構造と係合して前記電源回路から前記送電回路への交流電力の供給路を開閉する開閉器をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電器である。
このような特徴によれば、送電回路から放射される電磁波が遮蔽構造により遮蔽される状態でなければ送電回路から電磁波が放射されないので、非接触充電器から外部へ電磁波が漏洩することを確実に防止することができる。
＜本発明の第２７の態様＞
本発明の第２７の態様は、前述した本発明の第２６の態様において、前記遮蔽構造は、開閉可能に支持され、閉じた状態で前記載置面部を覆う遮蔽カバーを含み、前記遮蔽カバーを閉じた状態で、前記載置面部の周囲が遮蔽される状態となって前記開閉器が開く、ことを特徴とする非接触充電器である。
このような特徴によれば、送電回路から放射される電磁波が遮蔽構造により遮蔽される状態、すなわち遮蔽カバーが閉じた状態でのみ、送電回路から電磁波が放射され、それ以外の状態では送電回路から電磁波が放射されない。それによって非接触充電器から外部へ電磁波が漏洩することを確実に防止することができる。
本発明の第２７の態様は、前述した本発明の第２６の態様において、前記遮蔽構造は、開閉可能に支持され、閉じた状態で前記載置面部を覆う遮蔽カバーを含み、前記遮蔽カバーを閉じた状態で、前記載置面部の周囲が遮蔽される状態となって前記開閉器が開く、ことを特徴とする非接触充電器である。
このような特徴によれば、送電回路から放射される電磁波が遮蔽構造により遮蔽される状態、すなわち遮蔽カバーが閉じた状態でのみ、送電回路から電磁波が放射され、それ以外の状態では送電回路から電磁波が放射されない。それによって非接触充電器から外部へ電磁波が漏洩することを確実に防止することができる。
＜本発明の第２８の態様＞
本発明の第２８の態様は、前述した本発明の第２６の態様において、前記遮蔽構造は、内側の底面が前記載置面部となる挿抜可能なトレイを含み、前記トレイを所定位置まで挿入した状態で前記トレイの内側の底面の周囲が遮蔽される状態となって前記開閉器が開く、ことを特徴とする非接触充電器である。
このような特徴によれば、送電回路から放射される電磁波が遮蔽構造により遮蔽される状態、すなわちトレイを所定位置まで挿入した状態でのみ、送電回路から電磁波が放射され、それ以外の状態では送電回路から電磁波が放射されない。それによって非接触充電器から外部へ電磁波が漏洩することを確実に防止することができる。
本発明の第２８の態様は、前述した本発明の第２６の態様において、前記遮蔽構造は、内側の底面が前記載置面部となる挿抜可能なトレイを含み、前記トレイを所定位置まで挿入した状態で前記トレイの内側の底面の周囲が遮蔽される状態となって前記開閉器が開く、ことを特徴とする非接触充電器である。
このような特徴によれば、送電回路から放射される電磁波が遮蔽構造により遮蔽される状態、すなわちトレイを所定位置まで挿入した状態でのみ、送電回路から電磁波が放射され、それ以外の状態では送電回路から電磁波が放射されない。それによって非接触充電器から外部へ電磁波が漏洩することを確実に防止することができる。
本発明によれば、より利便性の高い非接触充電対応型二次電池、非接触充電器を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
尚、本発明は、以下説明する実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であること言うまでもない。
尚、本発明は、以下説明する実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であること言うまでもない。
＜第１実施例＞
１．非接触充電対応型二次電池の構成
本発明の第１実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１について、図１〜図４を参照しながら説明する。
図１は、第１実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の外観を図示した正面図（図１（ａ））及び平面図（図１（ｂ））である。図２は、第１実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の断面図であり、図１（ｂ）のII−II断面で外装体３０だけを切断した状態を図示したものである。図３は、第１実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の断面図であり、図１（ａ）のI−I断面を図示したものである。図４は、第１実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路図である。
１．非接触充電対応型二次電池の構成
本発明の第１実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１について、図１〜図４を参照しながら説明する。
図１は、第１実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の外観を図示した正面図（図１（ａ））及び平面図（図１（ｂ））である。図２は、第１実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の断面図であり、図１（ｂ）のII−II断面で外装体３０だけを切断した状態を図示したものである。図３は、第１実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の断面図であり、図１（ａ）のI−I断面を図示したものである。図４は、第１実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路図である。
「非接触充電対応型二次電池」としての非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、アルカリ二次電池１０、受電回路２１、整流回路２２、電流制限回路２３及び外装体３０を備える。
「二次電池」としてのアルカリ二次電池１０は、公知のニッケル水素二次電池又はニッケル・カドミウム二次電池である。アルカリ二次電池１０は、その形状や構造等に特に限定はないが、当該実施例においては、いわゆる単４形（ＡＡＡ）乾電池(IEC60086の記号Ｒ０３)と形状及びサイズが同じである。より具体的にはアルカリ二次電池１０は、正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、正極板と負極板とを分離するセパレータを含み、セパレータを介して正極板と負極板とを重ねて負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の金属からなる外装缶に収容され、さらに外装缶内に電解液が充填されて構成されている（図示省略）。アルカリ二次電池１０の内部の正極板は、アルカリ二次電池１０の頂部に設けられた正極１２に接続され、アルカリ二次電池１０の内部の負極板は、アルカリ二次電池１０の底部に設けられた負極１３に接続されている（図示省略）。
受電回路２１は、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を受電する回路であり、４つの受電コイルＬ１〜Ｌ４、共振コンデンサＣ１を含む。受電コイルＬ１〜Ｌ４は、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された所謂平板コイルであり、アルカリ二次電池１０の外周面１１と外装体３０の内周面３３の間に設けられている。より具体的には受電コイルＬ１〜Ｌ４は、外装体３０の内周面３３に沿って、周方向に隣接して設けられている。共振コンデンサＣ１は回路基板２０に実装されている。受電回路２１の共振周波数は、例えば数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの範囲で任意の周波数に設定され、受電コイルＬ１〜Ｌ４のインダクタンスと共振コンデンサＣ１のキャパシタンスによって定まる。
４つの受電コイルＬ１〜Ｌ４は、直列に接続されており、共振コンデンサＣ１は、その直列に接続された４つの受電コイルＬ１〜Ｌ４に並列に接続されている。共振コンデンサＣ１の一端側と受電コイルＬ１との接続点は、後述する整流ダイオードＤ１及び電流制限抵抗Ｒ１を介してアルカリ二次電池１０の正極１２に接続されている。共振コンデンサＣ１の他端側と受電コイルＬ４との接続点は、アルカリ二次電池１０の負極１３に接続されている。つまり第１実施例の受電回路２１は、複数の受電コイルＬ１〜Ｌ４に対して共振コンデンサＣ１を共用する構成となっている。受電回路２１は、特にこのような構成に限定されないが、複数の受電コイルＬ１〜Ｌ４に対して共振コンデンサＣ１を共用する構成とすることによって、部品点数を削減することができるので、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の製造コストを低減することができる。
整流回路２２は、回路基板２０に実装された整流ダイオードＤ１を含み、受電回路２１で受電する交流電力を整流する回路である。整流ダイオードＤ１は、アノードが受電コイルＬ１と共振コンデンサＣ１との接続点に接続され、カソードが後述する電流制限抵抗Ｒ１の一端側に接続されている。
整流回路２２は、交流電力を整流する回路であれば、どのような構成の回路でもよく、例えばブリッジ回路等で構成した全波整流回路としてもよいが、半波整流回路とするのが好ましい。全波整流回路よりも回路素子の数が少ない半波整流回路を採用することによって、製造コストを大幅に削減することができる。特に当該実施例のように１つの整流ダイオードＤ１で構成した半波整流回路は、その製造コストの削減効果が顕著となる。また全波整流回路よりも回路素子の数が少ない半波整流回路を採用することによって、整流回路２２における電圧降下を低減することができる。それによって整流回路２２における電圧降下に起因した充電効率の低下を低減することができる。さらに半波整流回路の出力電流でアルカリ二次電池１０を充電することによって、アルカリ二次電池１０は、ごく短時間の充電と自己放電が交互に繰り返されるパルス充電によって充電されることになる。パルス充電による充電は、過充電に起因するアルカリ二次電池１０の発熱や劣化が生ずる虞を低減することができる。
電流制限回路２３は、回路基板２０に実装された電流制限抵抗Ｒ１を含み、整流回路２２からアルカリ二次電池１０への充電電流を制限する回路である。電流制限抵抗Ｒ１は、一端側が整流ダイオードＤ１のカソードに接続され、他端側がアルカリ二次電池１０の正極１２に接続されている。この電流制限回路２３によって、受電回路２１からアルカリ二次電池１０への充電電流が過電流となる虞を低減することができる。この電流制限回路２３は、アルカリ二次電池１０が厳密な充電制御を必要としない点を考慮し、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の製造コストの低減、製造容易性の観点から、少ない部品点数で簡素な回路構成とするのが好ましい。
外装体３０は、アルカリ二次電池１０、回路基板２０、受電コイルＬ１〜Ｌ４が収容される内部空間を有する円柱形状をなし、少なくとも受電回路２１の共振周波数の電磁波が透過する材料で形成された構造体である。外装体３０は、アルカリ二次電池１０の正極１２が接続される正極端子３１、アルカリ二次電池１０の負極１３が接続される負極端子３２を含む。より具体的には外装体３０は、いわゆる単３形（ＡＡ）乾電池(IEC60086の記号Ｒ６)と形状及びサイズが同じである。
２．非接触充電器の構成
本発明の第１実施例の非接触充電器について、図５及び図６を参照しながら説明する。 図５は、第１実施例の非接触充電器２の外観を図示した平面図（ａ）及び正面視の断面図（ｂ）である。図６は、第１実施例の非接触充電器２の回路図である。
本発明の第１実施例の非接触充電器について、図５及び図６を参照しながら説明する。 図５は、第１実施例の非接触充電器２の外観を図示した平面図（ａ）及び正面視の断面図（ｂ）である。図６は、第１実施例の非接触充電器２の回路図である。
非接触充電器２は、充電器本体５０、送電回路６１、ＡＣ−ＤＣコンバータ（AC-DC Converter）６２、インバータ（Inverter）６３、制御装置６４を備える。
充電器本体５０は、送電回路６１、ＡＣ−ＤＣコンバータ６２、インバータ６３、制御装置６４が内蔵され、上面には載置面部５１が設けられている。載置面部５１は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１が載置される面部であり、少なくとも送電回路６１の共振周波数の電磁波が透過する材料で形成されている。
送電回路６１は、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を送電する回路であり、送電コイルＬ１１、共振コンデンサＣ１１を含む。送電コイルＬ１１は、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された所謂平板コイルであり、載置面部５１と平行に設けられている。共振コンデンサＣ１１は、送電コイルＬ１１に直列に接続されている。送電回路６１の共振周波数は、送電コイルＬ１１のインダクタンスと共振コンデンサＣ１１のキャパシタンスによって定まる。
「電源回路」を構成する公知のＡＣ−ＤＣコンバータ６２は、プラグ６２１を介して受電した商用交流電力を直流電力に変換する装置である。「電源回路」を構成する公知のインバータ６３は、ＡＣ−ＤＣコンバータ６２から供給される直流電力を共振周波数の交流電力に変換して出力する装置である。開閉器ＳＷは、ＡＣ−ＤＣコンバータ６２からインバータ６３への電力供給路を開閉する。制御装置６４は、インバータ６３を制御する装置である。
載置面部５１とインバータ６３との間には、本発明に必須の構成要素ではないが、「磁性体層」としての磁性シート５２が設けられている。磁性シート５２は、例えばフェライト、アモルファス等の金属磁性体、焼結フェライト等の粉を樹脂に分散させてシート状に成形したものである。このように載置面部５１とインバータ６３との間に磁性シート５２を設けることによって、インバータ６３に発生する渦電流に起因した送電コイルＬ１１の損失を低減することができるので、その渦電流損によって送電効率が低下する虞を低減することができる。
３．磁界共鳴による電力伝送
非接触充電器２による非接触充電対応型アルカリ二次電池１の充電について、図１〜図６を参照しながら説明する。
非接触充電器２による非接触充電対応型アルカリ二次電池１の充電について、図１〜図６を参照しながら説明する。
非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された受電コイルＬ１〜Ｌ４が外装体３０の内周面３３に沿って設けられている（図２、図３）。他方、非接触充電器２は、平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された送電コイルＬ１１が載置面部５１と平行に設けられている（図５、図６）。したがって非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、図５に図示したように、非接触充電器２の載置面部５１に横に寝かせて転がした状態とするだけで、受電コイルＬ１〜Ｌ４のいずれかが非接触充電器２の送電コイルＬ１１と対向する状態となる。すなわち非接触充電器２の載置面部５１に横に寝かせて転がした状態とするだけで、磁界共鳴による非接触電力伝送を効率的に行うことが可能な状態を構成することができる。
そして、その状態で非接触充電器２の開閉器ＳＷを操作し、送電コイルＬ１１から共振周波数の電磁波を放射することによって、非接触充電器２から非接触充電対応型アルカリ二次電池１へ磁界共鳴方式による非接触電力伝送が行われる。磁界共鳴方式による非接触電力伝送は、電磁誘導方式と比較して電力を伝送できる距離が長い上、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１〜Ｌ４との位置関係が多少ずれていても電力伝送効率がほとんど低下しない。
すなわち本発明の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、図５に図示したように、その向きや位置を気にすることなく、横に寝かせて転がした状態で、無造作に非接触充電器２の載置面部５１に置くだけで、多数同時に非接触で充電することができる。つまり本発明の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、充電時の取り扱いが極めて簡単であり、よって非接触充電のメリットを最大限に生かした高い利便性を実現することができる。同様に、本発明に係る非接触充電器２は、充電時の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の取り扱いが極めて簡単であり、よって非接触充電のメリットを最大限に生かした極めて高い利便性を実現することができる。
そして磁界共鳴方式による非接触電力伝送は、一般に電磁誘導方式より高い周波数帯の電磁波を用いるため、電磁誘導方式より少ない巻き数のコイルで実用的な電力伝送を実現することができる。したがって平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された受電コイルＬ１〜Ｌ４を外装体３０の内周面３３に沿って設ける上記構成を採用しても、その受電コイルＬ１〜Ｌ４によってアルカリ二次電池１０の電池容量が制限される虞はほとんどなく、乾電池と代替可能な寸法の範囲内で充分な電池容量を確保することができる。
このようにして本発明によれば、より利便性の高い非接触充電対応型アルカリ二次電池１、非接触充電器２を実現することができる。
また本発明において受電回路２１は、１つの受電コイルと１つの共振コンデンサだけで構成してもよいが、当該実施例のように、複数の受電コイルＬ１〜Ｌ４を外装体３０の周方向に隣接して設けるのが好ましい。これは本発明に必須の構成要素ではないが、それによって複数の受電コイルＬ１〜Ｌ４で受電することが可能になるので、送電回路６１から受電回路２１への電力伝送効率を向上させることができる。また非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、外周面のどの部分が送電コイルＬ１１に対向しても、複数の受電コイルＬ１〜Ｌ４のいずれかが送電コイルＬ１１と対向することになる。したがって非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、外周面のどの部分が送電コイルＬ１１に対向するかにかかわらず、常に一定以上の電力伝送効率で非接触充電を行うことが可能になる。
また本発明において受電回路２１は、共振のＱ（Quality factor）値が１００以下であるのが好ましい。これは本発明に必須の構成要素ではないが、それによって受電回路２１における共振周波数の範囲を広げることができるので、非接触充電器２の送電回路６１と共振周波数が相違することに起因した電力伝送効率の低下を低減することができる。それによって共振周波数が異なる様々な非接触充電器２に柔軟に対応できる非接触充電対応型アルカリ二次電池１を実現することができる。さらに受電回路２１又は送電回路６１を構成する回路素子の温度特性や経年劣化による共振周波数の変動にも柔軟に対応することができる。
また本発明において非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、例えば外装体３０の軸芯に対してアルカリ二次電池１０の軸芯をずらしたり、外装体３０の軸芯からずれた位置に錘等を設けたりする等によって、外装体３０の軸芯に対して重心を偏芯させるのが好ましい。これは本発明に必須の構成要素ではないが、それによって非接触充電器２の載置面部５１に横に寝かせて転がした状態において、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１〜Ｌ４との位置関係は、その重心の偏芯方向に応じて常に一定になる。したがって、その状態において送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１〜Ｌ４とが最も電力伝送効率が高い位置関係となるように、重心の偏芯方向に対する受電コイルＬ１〜Ｌ４の配置を設定することによって、常に最も電力伝送効率が高い状態で非接触充電を行うことができる。
一般的にアルカリ二次電池１０は、常時電流を流し続けて充電を行うと、電極の表面において反応が最も活性な部分だけ充電される傾向がある。またアルカリ二次電池１０は、満充電後は過充電状態が長時間継続することになるため、副反応により発生する酸素ガスに起因して電池反応が停止し、それによって発熱の虞が生ずるとともに、電解液や電極板の劣化が進行して電池寿命が短くなる虞が生ずる。このようなことから本発明において非接触充電器２は、送電回路６１から間欠的に送電が行われるようにインバータ６３を制御するのが好ましい。これは本発明に必須の構成要素ではないが、それによってアルカリ二次電池１０に対して、休止期間と充電期間が交互に繰り返される間欠充電を行うことができる。間欠充電によるアルカリ二次電池１０の充電は、休止時間に電極表面の状態がリフレッシュされて電極表面全体が均一に反応する傾向となる。また休止期間における自己放電と充電期間における満充電状態の回復が交互に繰り返されることによって、過充電に起因するアルカリ二次電池１０の発熱や劣化が生ずる虞を低減することができる。
＜第２実施例＞
本発明の第２実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第１実施例と異なる。以下、本発明の第２実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１について、図７及び図８を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第２実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第１実施例と異なる。以下、本発明の第２実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１について、図７及び図８を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図７は、第２実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の断面図であり、図１（ｂ）のII−II断面で外装体３０だけを切断した状態を図示したものである。図８は、第２実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の断面図であり、図１（ａ）のI−I断面を図示したものである。
第２実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、「磁性体層」としての磁性シート４１を備える以外は第１実施例と同じ構成である。磁性シート４１は、アルカリ二次電池１０と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に設けられており、例えばフェライト、アモルファス等の金属磁性体、焼結フェライト等の粉を樹脂に分散させてシート状に成形したものである。
このようにアルカリ二次電池１０と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に磁性シート４１を設けることによって、アルカリ二次電池１０の外周面１１に発生する渦電流に起因した受電コイルＬ１〜Ｌ４の損失を低減することができる。それによって受電コイルＬ１〜Ｌ４における受電効率が渦電流損で低下する虞を低減することができる。
＜第３実施例＞
本発明の第３実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第２実施例と異なる。以下、本発明の第３実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１について、図９を参照しながら説明する。
尚、第２実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第３実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第２実施例と異なる。以下、本発明の第３実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１について、図９を参照しながら説明する。
尚、第２実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図９は、第３実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の断面図であり、図１（ａ）のI−I断面を図示したものである。
第３実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、「絶縁体層」としての絶縁樹脂層４２を備える以外は第２実施例と同じ構成である。絶縁樹脂層４２は、絶縁樹脂からなる層であり、アルカリ二次電池１０と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に設けられている。より具体的には絶縁樹脂層４２は、アルカリ二次電池１０と磁性シート４１との間に設けられている。このようにアルカリ二次電池１０と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に絶縁樹脂層４２を設けることによって、アルカリ二次電池１０の外周面１１に受電コイルＬ１〜Ｌ４が接触して受電コイルＬ１〜Ｌ４に短絡等が生ずる虞を低減することができる。
第３実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、「絶縁体層」としての絶縁樹脂層４２を備える以外は第２実施例と同じ構成である。絶縁樹脂層４２は、絶縁樹脂からなる層であり、アルカリ二次電池１０と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に設けられている。より具体的には絶縁樹脂層４２は、アルカリ二次電池１０と磁性シート４１との間に設けられている。このようにアルカリ二次電池１０と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に絶縁樹脂層４２を設けることによって、アルカリ二次電池１０の外周面１１に受電コイルＬ１〜Ｌ４が接触して受電コイルＬ１〜Ｌ４に短絡等が生ずる虞を低減することができる。
＜第４実施例＞
本発明の第４実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第３実施例と異なる。以下、本発明の第４実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１について、図１０を参照しながら説明する。
尚、第３実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第４実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第３実施例と異なる。以下、本発明の第４実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１について、図１０を参照しながら説明する。
尚、第３実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１０は、第４実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の断面図であり、図１（ａ）のI−I断面を図示したものである。
第４実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、「絶縁体層」としての絶縁樹脂層４３を備える以外は第３実施例と同じ構成である。絶縁樹脂層４３は、絶縁樹脂からなる層であり、受電コイルＬ１〜Ｌ４と外装体３０の内周面３３との間に設けられている。このように受電コイルＬ１〜Ｌ４と外装体３０の内周面３３との間に絶縁樹脂層４３を設けることによって、外装体３０の内周面３３に受電コイルＬ１〜Ｌ４が接触して受電コイルＬ１〜Ｌ４に短絡等が生ずる虞を低減することができる。
第４実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、「絶縁体層」としての絶縁樹脂層４３を備える以外は第３実施例と同じ構成である。絶縁樹脂層４３は、絶縁樹脂からなる層であり、受電コイルＬ１〜Ｌ４と外装体３０の内周面３３との間に設けられている。このように受電コイルＬ１〜Ｌ４と外装体３０の内周面３３との間に絶縁樹脂層４３を設けることによって、外装体３０の内周面３３に受電コイルＬ１〜Ｌ４が接触して受電コイルＬ１〜Ｌ４に短絡等が生ずる虞を低減することができる。
＜第５実施例＞
本発明の第５実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第１実施例と異なる。以下、第５実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成について、図１１及び図１２を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第５実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第１実施例と異なる。以下、第５実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成について、図１１及び図１２を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１１は、第５実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の外観を図示した正面図である。図１２は、第５実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の断面図であり、図１１のIII−III断面を図示したものである。
第５実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、アルカリ二次電池１０、受電回路２１、整流回路２２、電流制限回路２３、外装体３０及び絶縁樹脂膜４４を備える。ここでアルカリ二次電池１０、受電回路２１、整流回路２２、電流制限回路２３、外装体３０は、第１実施例と同じ構成である。
尚、第５実施例の外装体３０は、受電回路２１の共振周波数の電磁波が透過する材料で形成する必要はない。
尚、第５実施例の外装体３０は、受電回路２１の共振周波数の電磁波が透過する材料で形成する必要はない。
第５実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、受電コイルＬ１〜Ｌ４が外装体３０の外周面３４に沿って設けられており、その受電コイルＬ１〜Ｌ４の外側を覆う絶縁樹脂膜４４が設けられている点で第１実施例と異なる構造になっている。より具体的には受電コイルＬ１〜Ｌ４は、外装体３０の外周面３４に沿って、周方向に隣接して設けられている。また「絶縁体層」としての絶縁樹脂膜４４は、絶縁樹脂からなる被膜である。この絶縁樹脂膜４４は、本発明に必須の構成要素ではないが、何らかの外的要因で受電コイルＬ１〜Ｌ４に破損や短絡等が生ずる虞を低減することができる点で、設けるのが好ましい。
このような構成の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、第１実施例と同様に、その向きや位置を気にすることなく、横に寝かせて転がした状態で、無造作に非接触充電器２の載置面部５１に置くだけで、多数同時に非接触で充電することができる（図５）。つまり第１実施例と同様に、充電時の取り扱いが極めて簡単であり、よって非接触充電のメリットを最大限に生かした高い利便性を実現することができる。したがって第１実施例と同様に、より利便性の高い非接触充電対応型アルカリ二次電池１、非接触充電器２を実現することができる。
＜第６実施例＞
本発明の第６実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第５実施例と異なる。以下、本発明の第６実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１について、図１３を参照しながら説明する。
尚、第５実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第６実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第５実施例と異なる。以下、本発明の第６実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１について、図１３を参照しながら説明する。
尚、第５実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１３は、第６実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の断面図であり、図１１のIII−III断面を図示したものである。
第６実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、「磁性体層」としての磁性シート４５を備える以外は第５実施例と同じ構成である。磁性シート４５は、外装体３０の外周面３４と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に設けられており、例えばフェライト、アモルファス等の金属磁性体、焼結フェライト等の粉を樹脂に分散させてシート状に成形したものである。
第６実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、「磁性体層」としての磁性シート４５を備える以外は第５実施例と同じ構成である。磁性シート４５は、外装体３０の外周面３４と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に設けられており、例えばフェライト、アモルファス等の金属磁性体、焼結フェライト等の粉を樹脂に分散させてシート状に成形したものである。
このように外装体３０の外周面３４と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に磁性シート４５を設けることによって、外装体３０の外周面３４の外周面１１に発生する渦電流に起因した受電コイルＬ１〜Ｌ４の損失を低減することができる。それによって受電コイルＬ１〜Ｌ４における受電効率が渦電流損で低下する虞を低減することができる。
＜第７実施例＞
本発明の第７実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第６実施例と異なる。以下、本発明の第７実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１について、図１４を参照しながら説明する。
尚、第６実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第７実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第６実施例と異なる。以下、本発明の第７実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１について、図１４を参照しながら説明する。
尚、第６実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１４は、第７実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の断面図であり、図１１のIII−III断面を図示したものである。
第７実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、「絶縁体層」としての絶縁樹脂層４６を備える以外は第６実施例と同じ構成である。絶縁樹脂層４６は、絶縁樹脂からなる層であり、外装体３０の外周面３４と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に設けられている。より具体的には絶縁樹脂層４６は、外装体３０の外周面３４と磁性シート４５との間に設けられている。このように外装体３０の外周面３４と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に絶縁樹脂層４６を設けることによって、外装体３０の外周面３４に受電コイルＬ１〜Ｌ４が接触して受電コイルＬ１〜Ｌ４に短絡等が生ずる虞を低減することができる。
第７実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、「絶縁体層」としての絶縁樹脂層４６を備える以外は第６実施例と同じ構成である。絶縁樹脂層４６は、絶縁樹脂からなる層であり、外装体３０の外周面３４と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に設けられている。より具体的には絶縁樹脂層４６は、外装体３０の外周面３４と磁性シート４５との間に設けられている。このように外装体３０の外周面３４と受電コイルＬ１〜Ｌ４との間に絶縁樹脂層４６を設けることによって、外装体３０の外周面３４に受電コイルＬ１〜Ｌ４が接触して受電コイルＬ１〜Ｌ４に短絡等が生ずる虞を低減することができる。
＜第８実施例＞
本発明の第８実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第１実施例と異なる。以下、第８実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成について、図１５及び図１６を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第８実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成が第１実施例と異なる。以下、第８実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構成について、図１５及び図１６を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１５は、第８実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の構造を分解して図示した正面図である。図１６は、第８実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の断面図であり、図１５のIV−IV断面を図示したものである。
第８実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、アルカリ二次電池１０、受電回路２１、整流回路２２、電流制限回路２３、フレキシブルプリント基板（FPC：Flexible Printed Circuits）４７、磁性シート４８及び絶縁樹脂膜４９を備える。ここで受電回路２１、整流回路２２、電流制限回路２３は、第１実施例と同じ構成である。
第８実施例のアルカリ二次電池１０は、サイズが異なる以外は第１実施例のアルカリ二次電池１０と同じ構成である。第８実施例のアルカリ二次電池１０は、いわゆる単３形（ＡＡ）乾電池(IEC60086の記号Ｒ６)と形状及びサイズが同じである。第８実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、単３形（ＡＡ）のアルカリ二次電池１０、フレキシブルプリント基板４７、磁性シート４８及び絶縁樹脂膜４９で構成されている。そして受電回路２１を構成する受電コイルＬ１〜Ｌ４、共振コンデンサＣ１、整流回路２２を構成する整流ダイオードＤ１及び電流制限回路２３を構成する電流制限抵抗Ｒ１は、フレキシブルプリント基板４７に設けられている。上記構成において受電コイルＬ１〜Ｌ４は、アルカリ二次電池１０の外周面１１に沿って、周方向に隣接して設けられている。磁性シート４８は、例えばフェライト、アモルファス等の金属磁性体、焼結フェライト等の粉を樹脂に分散させてシート状に成形したものである。
より具体的には、エッチングや印刷技術等で受電コイルＬ１〜Ｌ４及び配線パターンを形成したフレキシブルプリント基板４７に、共振コンデンサＣ１、整流ダイオードＤ１及び電流制限抵抗Ｒ１が表面実装部品（SMD：Surface Mount Device）で実装されている。フレキシブルプリント基板４７及び磁性シート４８の寸法は、アルカリ二次電池１０の高さと略同じ幅で、アルカリ二次電池１０の外周長と略同じ長さである。磁性シート４８は、アルカリ二次電池１０の外周面１１に巻かれている。フレキシブルプリント基板４７は、磁性シート４８の外側に巻かれている。絶縁樹脂膜４９は、フレキシブルプリント基板４７の外側を覆っている。フレキシブルプリント基板４７及び磁性シート４８を絶縁樹脂膜４９に一体化し、それをアルカリ二次電池１０に巻いてもよい。フレキシブルプリント基板４７の正極側端子４７１と負極側端子４７２は、アルカリ二次電池１０の正極１２と負極１３にそれぞれ接続されている（図示せず）。
尚、磁性シート４８は、本発明に必須の構成要素ではないが、アルカリ二次電池１０の外周面１１に発生する渦電流に起因した受電コイルＬ１〜Ｌ４の損失を低減することができる点で、設けるのが好ましい。
尚、磁性シート４８は、本発明に必須の構成要素ではないが、アルカリ二次電池１０の外周面１１に発生する渦電流に起因した受電コイルＬ１〜Ｌ４の損失を低減することができる点で、設けるのが好ましい。
このような構成の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、第１実施例と同様に、その向きや位置を気にすることなく、横に寝かせて転がした状態で、無造作に非接触充電器２の載置面部５１に置くだけで、多数同時に非接触で充電することができる（図５）。つまり第１実施例と同様に、充電時の取り扱いが極めて簡単であり、よって非接触充電のメリットを最大限に生かした高い利便性を実現することができる。したがって第１実施例と同様に、より利便性の高い非接触充電対応型アルカリ二次電池１、非接触充電器２を実現することができる。さらに上記構成の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、極めて簡素な工程で非接触充電対応型アルカリ二次電池１を製造することが可能である。つまり本発明の第８実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１を極めて低コストで製造することができる点に特に技術的意義を有する。
＜第９実施例＞
本発明の第９実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第１実施例と異なる。以下、第９実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図１７を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第９実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第１実施例と異なる。以下、第９実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図１７を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１７は、第９実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路図である。
第９実施例の受電回路２１は、４つの受電コイルＬ１〜Ｌ４、４つの共振コンデンサＣ１〜Ｃ４を含み、受電コイルＬ１〜Ｌ４と共振コンデンサＣ１〜Ｃ４とが各々並列に接続されて４つの共振回路が構成されている。第９実施例の整流回路２２は、受電回路２１の４つの共振回路の各々に対応する４つの整流ダイオードＤ１〜Ｄ４を含む。受電回路２１の４つの共振回路は、整流ダイオードＤ１〜Ｄ４及び電流制限抵抗Ｒ１を介してアルカリ二次電池１０に並列に接続されている。
第９実施例の受電回路２１は、４つの受電コイルＬ１〜Ｌ４、４つの共振コンデンサＣ１〜Ｃ４を含み、受電コイルＬ１〜Ｌ４と共振コンデンサＣ１〜Ｃ４とが各々並列に接続されて４つの共振回路が構成されている。第９実施例の整流回路２２は、受電回路２１の４つの共振回路の各々に対応する４つの整流ダイオードＤ１〜Ｄ４を含む。受電回路２１の４つの共振回路は、整流ダイオードＤ１〜Ｄ４及び電流制限抵抗Ｒ１を介してアルカリ二次電池１０に並列に接続されている。
より具体的には、受電コイルＬ１と共振コンデンサＣ１は、並列に接続されて共振回路を構成する。受電コイルＬ２と共振コンデンサＣ２は、並列に接続されて共振回路を構成する。受電コイルＬ３と共振コンデンサＣ３は、並列に接続されて共振回路を構成する。受電コイルＬ４と共振コンデンサＣ４は、並列に接続されて共振回路を構成する。
共振コンデンサＣ１は、一端側が整流ダイオードＤ１のアノードに接続されており、他端側がアルカリ二次電池１０の負極１３に接続されている。共振コンデンサＣ２は、一端側が整流ダイオードＤ２のアノードに接続されており、他端側がアルカリ二次電池１０の負極１３に接続されている。共振コンデンサＣ３は、一端側が整流ダイオードＤ３のアノードに接続されており、他端側がアルカリ二次電池１０の負極１３に接続されている。共振コンデンサＣ４は、一端側が整流ダイオードＤ４のアノードに接続されており、他端側がアルカリ二次電池１０の負極１３に接続されている。整流ダイオードＤ１〜Ｄ４のカソードは、電流制限抵抗Ｒ１の一端側に接続されている。電流制限抵抗Ｒ１の他端側はアルカリ二次電池１０の正極１２に接続されている。
このような構成の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、受電回路２１の４つの共振回路のうち、受電電圧が最も高い共振回路からアルカリ二次電池１０に充電されることになる。また４つの受電コイルＬ１〜Ｌ４は、外装体３０の周方向に隣接して設けられているので、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の外周面のどの部分が送電コイルＬ１１に対向しても、４つの受電コイルＬ１〜Ｌ４のいずれかが送電コイルＬ１１と対向することになる。したがって非接触充電対応型アルカリ二次電池１の外周面のどの部分が送電コイルＬ１１に対向するかにかかわらず、常に一定以上の電力伝送効率で非接触充電を行うことが可能になる。
また４つの独立した共振回路が並列に接続されて受電回路２１が構成されていることによって、仮に受電コイルＬ１に断線等が生じても、他の受電コイルＬ２〜Ｌ４のいずれかで受電することができるので、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の耐久性を向上させることができる。
＜第１０実施例＞
本発明の第１０実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第９実施例と異なる。以下、第１０実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図１８を参照しながら説明する。
尚、第９実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第１０実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第９実施例と異なる。以下、第１０実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図１８を参照しながら説明する。
尚、第９実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１８は、第１０実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路図である。
第１０実施例の受電回路２１は、受電コイルＬ１〜Ｌ４と共振コンデンサＣ１〜Ｃ４とが各々並列に接続されて４つの共振回路が構成されている点では第９実施例と同じ回路構成である。他方、第１０実施例の受電回路２１は、受電コイルＬ１、Ｌ３の巻き方向が正方向であるのに対し、受電コイルＬ２、Ｌ４の巻き方向が逆方向になっている点で、第９実施例と異なる。
第１０実施例の受電回路２１は、受電コイルＬ１〜Ｌ４と共振コンデンサＣ１〜Ｃ４とが各々並列に接続されて４つの共振回路が構成されている点では第９実施例と同じ回路構成である。他方、第１０実施例の受電回路２１は、受電コイルＬ１、Ｌ３の巻き方向が正方向であるのに対し、受電コイルＬ２、Ｌ４の巻き方向が逆方向になっている点で、第９実施例と異なる。
すなわち第１０実施例の受電回路２１は、巻き方向が正方向の受電コイルＬ１、Ｌ３で構成された共振回路と、巻き方向が逆方向の受電コイルＬ２、Ｌ４で構成された共振回路とを含んでいる。それによって非接触充電器２から送電される交流電力の正電圧の部分は、巻き方向が正方向の受電コイルＬ１、Ｌ３で構成された共振回路で受電することができ、負電圧の部分は、巻き方向が逆方向の受電コイルＬ２、Ｌ４で構成された共振回路で受電することができる。つまり第１０実施例は、全波整流回路を設けることなく、非接触充電器２から送電される交流電力の負電圧の部分も無駄に捨てることなく受電することができるので、電力伝送効率をさらに向上させることができる。
＜第１１実施例＞
本発明の第１１実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第９実施例と異なる。以下、第１１実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図１７を参照しながら説明する。
尚、第９実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第１１実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第９実施例と異なる。以下、第１１実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図１７を参照しながら説明する。
尚、第９実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第１１実施例の受電回路２１は、受電コイルＬ１〜Ｌ４と共振コンデンサＣ１〜Ｃ４とが各々並列に接続されて４つの共振回路が構成されている点では第９実施例と同じ回路構成である。他方、第１１実施例の受電回路２１は、その４つの共振回路の各共振周波数が異なっている点で第９実施例と異なる。
より具体的には、受電コイルＬ１と共振コンデンサＣ１とで構成される共振回路の共振周波数ｆ１は、受電コイルＬ１に隣接する受電コイルＬ２と共振コンデンサＣ２とで構成される共振回路の共振周波数ｆ２、受電コイルＬ１に隣接する受電コイルＬ４と共振コンデンサＣ４とで構成される共振回路の共振周波数ｆ４とは異なる共振周波数に設定されている。同様に、受電コイルＬ３と共振コンデンサＣ３とで構成される共振回路の共振周波数ｆ３は、受電コイルＬ３に隣接する受電コイルＬ２と共振コンデンサＣ２とで構成される共振回路の共振周波数ｆ２、受電コイルＬ３に隣接する受電コイルＬ４と共振コンデンサＣ４とで構成される共振回路の共振周波数ｆ４とは異なる共振周波数に設定されている。
共振周波数ｆ１と共振周波数ｆ３は、同じ共振周波数としてもよいし、異なる共振周波数としてもよい。同様に、共振周波数ｆ２と共振周波数ｆ４は、同じ共振周波数としてもよいし、異なる共振周波数としてもよい。
このような構成の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、受電回路２１における共振周波数の範囲をｆ１〜ｆ４の範囲で拡大することができるので、非接触充電器２の送電回路６１と共振周波数が相違することに起因した電力伝送効率の低下を低減することができる。それによって共振周波数が異なる様々な非接触充電器２に柔軟に対応できる非接触充電対応型アルカリ二次電池１を実現することができる。さらに受電回路２１又は送電回路６１を構成する回路素子の温度特性や経年劣化による共振周波数の変動にも柔軟に対応することができる。
＜第１２実施例＞
本発明の第１２実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第９実施例と異なる。以下、第１２実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図１９を参照しながら説明する。
尚、第９実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第１２実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第９実施例と異なる。以下、第１２実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図１９を参照しながら説明する。
尚、第９実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１９は、第１２実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路図である。
第１２実施例の受電回路２１は、受電コイルＬ１〜Ｌ４と共振コンデンサＣ１〜Ｃ４とが各々並列に接続されて４つの共振回路が構成されている点では第９実施例と同じ回路構成である。他方、第１２実施例の受電回路２１は、以下の点で第９実施例と異なる。
第１２実施例の受電回路２１は、受電コイルＬ１〜Ｌ４と共振コンデンサＣ１〜Ｃ４とが各々並列に接続されて４つの共振回路が構成されている点では第９実施例と同じ回路構成である。他方、第１２実施例の受電回路２１は、以下の点で第９実施例と異なる。
４つの共振回路のうち、整流回路２２（整流ダイオードＤ１）に接続されているのは、受電コイルＬ４と共振コンデンサＣ４とで構成された第１共振回路２１４だけである。他方、受電コイルＬ１と共振コンデンサＣ１、受電コイルＬ２と共振コンデンサＣ２、受電コイルＬ３と共振コンデンサＣ３とで構成された第２共振回路２１１〜２１３は、共振回路間の磁気結合により他の共振回路を介して整流回路２２に接続される。
より具体的には、共振コンデンサＣ１〜Ｃ３は整流ダイオードＤ１に接続されていない。他方、共振コンデンサＣ４は、一端側が整流ダイオードＤ１のアノードに接続されており、他端側がアルカリ二次電池１０の負極１３に接続されている。整流ダイオードＤ１のカソードは、電流制限抵抗Ｒ１の一端側に接続されている。電流制限抵抗Ｒ１の他端側はアルカリ二次電池１０の正極１２に接続されている。
このような構成の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、複数の独立した共振回路がそれぞれ磁気結合された状態で受電回路２１が構成されているので、例えば第２共振回路２１２の受電電圧が最も高い場合、その受電電力は、共振回路間の磁気結合によって、他の第２共振回路２１１、２１３へ伝達され、さらに第１共振回路２１４へ伝達され、そして整流回路２２を通じてアルカリ二次電池１０に充電されることになる。また４つの受電コイルＬ１〜Ｌ４は、外装体３０の周方向に隣接して設けられているので、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の外周面のどの部分が送電コイルＬ１１に対向しても、４つの受電コイルＬ１〜Ｌ４のいずれかが送電コイルＬ１１と対向することになる。したがって非接触充電対応型アルカリ二次電池１の外周面のどの部分が送電コイルＬ１１に対向するかにかかわらず、常に一定以上の電力伝送効率で非接触充電を行うことが可能になる。
さらに上記構成の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、整流回路２２に接続された第１共振回路２１４と、共振回路間の磁気結合により他の共振回路を介して整流回路２２に接続される第２共振回路２１１〜２１３とを含んで受電回路２１が構成されていることによって、例えば受電コイルＬ１に断線等が生じても、他の受電コイルＬ２〜Ｌ４のいずれかで受電することができるので、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の耐久性を向上させることができる。また上記構成の非接触充電対応型アルカリ二次電池１は、整流回路２２の部品点数を削減して製造コストを低減することができる。
また第１２実施例の受電回路２１において、第２共振回路２１１〜２１３の共振周波数ｆ１〜ｆ３は、第１共振回路２１４に対し、第１共振回路２１４の共振周波数ｆ４の半値幅の範囲内で異なるのが好ましい。それによって非接触充電器２の送電回路６１と共振周波数が相違することに起因した電力伝送効率の低下を最大値の半分以下に抑制しつつ、受電回路２１における共振周波数の範囲を拡大することができる。それによって、一定以上の電力伝送効率を確保しつつ、共振周波数が異なる様々な非接触充電器２に柔軟に対応できる非接触充電対応型アルカリ二次電池１を実現することができる。さらに受電回路２１又は送電回路６１を構成する回路素子の温度特性や経年劣化による共振周波数の変動にも柔軟に対応することができる。
＜第１３実施例＞
本発明の第１３実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第１実施例と異なる。以下、第１３実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図２０を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第１３実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第１実施例と異なる。以下、第１３実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図２０を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図２０は、第１３実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路図である。
第１３実施例の電流制限回路２３は、「定電流回路」としての定電流ダイオードＣＲＤ１で構成されている点で、第１実施例と異なる。より具体的には定電流ダイオードＣＲＤ１は、アノードが整流ダイオードＤ１のカソードに接続され、カソードがアルカリ二次電池１０の正極１２に接続されている。このように電流制限回路２３を定電流ダイオードＣＲＤ１で構成することによって、アルカリ二次電池１０に対して過電流で充電が行われる虞をさらに低減することができる。
第１３実施例の電流制限回路２３は、「定電流回路」としての定電流ダイオードＣＲＤ１で構成されている点で、第１実施例と異なる。より具体的には定電流ダイオードＣＲＤ１は、アノードが整流ダイオードＤ１のカソードに接続され、カソードがアルカリ二次電池１０の正極１２に接続されている。このように電流制限回路２３を定電流ダイオードＣＲＤ１で構成することによって、アルカリ二次電池１０に対して過電流で充電が行われる虞をさらに低減することができる。
＜第１４実施例＞
本発明の第１４実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第１実施例と異なる。以下、第１４実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図２１を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第１４実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第１実施例と異なる。以下、第１４実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図２１を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図２１は、第１４実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路図である。
第１４実施例の電流制限回路２３は、トランジスタＴＲ１、ツェナーダイオードＺＤ１、抵抗Ｒ２、Ｒ３で構成される定電流回路である点で、第１実施例と異なる。
第１４実施例の電流制限回路２３は、トランジスタＴＲ１、ツェナーダイオードＺＤ１、抵抗Ｒ２、Ｒ３で構成される定電流回路である点で、第１実施例と異なる。
トランジスタＴＲ１は、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタである。ツェナーダイオードＺＤ１のカソードは抵抗Ｒ３の一端側に接続され、その接続点が整流ダイオードＤ１のカソードに接続されている。抵抗Ｒ３の他端側は、トランジスタＴＲ１のエミッタに接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１のアノードはトランジスタＴＲ１のベースに接続され、その接続点が抵抗Ｒ２の一端側に接続されている。抵抗Ｒ２の他端側は、アルカリ二次電池１０の負極１３に接続されている。トランジスタＴＲ１のコレクタは、アルカリ二次電池１０の正極１２に接続されている。
このような構成の公知の定電流回路は、トランジスタＴＲ１のベース電圧がツェナーダイオードＺＤ１によって一定に維持される。したがってトランジスタＴＲ１のコレクタ電流、すなわちアルカリ二次電池１０の充電電流は、整流回路２２の出力電圧が変動しても一定の電流以下に維持される。それによってアルカリ二次電池１０に対して過電流で充電が行われる虞をさらに低減することができる。
＜第１５実施例＞
本発明の第１５実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第１実施例と異なる。以下、第１５実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図２２を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第１５実施例は、非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成が第１実施例と異なる。以下、第１５実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路構成について、図２２を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図２２は、第１５実施例の非接触充電対応型アルカリ二次電池１の回路図である。
第１５実施例の電流制限回路２３は、電界効果トランジスタＦＥＴ１、抵抗Ｒ４で構成される定電流回路である点で、第１実施例と異なる。
第１５実施例の電流制限回路２３は、電界効果トランジスタＦＥＴ１、抵抗Ｒ４で構成される定電流回路である点で、第１実施例と異なる。
電界効果トランジスタＦＥＴ１は、Ｎチャネル接合型電界効果トランジスタである。電界効果トランジスタＦＥＴ１は、整流ダイオードＤ１のカソードがドレインに接続され、抵抗Ｒ４の一端側がソースに接続され、抵抗Ｒ４の他端側がゲートに接続されている。電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートと抵抗Ｒ４の他端側との接続点は、アルカリ二次電池１０の正極１２に接続されている。
このような構成の公知の定電流回路は、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートとソースが抵抗Ｒ４を介して接続されている。したがって電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレイン電流、すなわちアルカリ二次電池１０の充電電流は、電界効果トランジスタの定電流特性によって一定の電流以下に維持される。それによってアルカリ二次電池１０に対して過電流で充電が行われる虞をさらに低減することができる。
＜第１６実施例＞
本発明の第１６実施例は、非接触充電器２の構成が第１実施例と異なる。以下、本発明の第１６実施例の非接触充電器２について、図２３を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第１６実施例は、非接触充電器２の構成が第１実施例と異なる。以下、本発明の第１６実施例の非接触充電器２について、図２３を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図２３は、第１６実施例の非接触充電器２の正面視の断面図である。
第１６実施例の非接触充電器２は、第１実施例において、送電回路６１から放射される電磁波を外部へ漏洩しないように遮蔽する遮蔽構造をさらに備える。より具体的には第１６実施例の非接触充電器２は、符号Ａで示した方向へ開閉可能に支持され、閉じた状態で載置面部５１を覆う遮蔽カバー５３を備える。遮蔽カバー５３は、電磁波シールド材等で形成された箱形状の部材であり、軸部５３１で充電器本体５０に軸支されている。
第１６実施例の非接触充電器２は、第１実施例において、送電回路６１から放射される電磁波を外部へ漏洩しないように遮蔽する遮蔽構造をさらに備える。より具体的には第１６実施例の非接触充電器２は、符号Ａで示した方向へ開閉可能に支持され、閉じた状態で載置面部５１を覆う遮蔽カバー５３を備える。遮蔽カバー５３は、電磁波シールド材等で形成された箱形状の部材であり、軸部５３１で充電器本体５０に軸支されている。
開閉器ＳＷは、遮蔽カバー５３を閉じた状態で、その遮蔽カバー５３と係合する位置に設けられている。つまり第１６実施例の非接触充電器２は、遮蔽カバー５３を閉じた状態においてのみ、ＡＣ−ＤＣコンバータ６２からインバータ６３へ電力が供給される状態となる。
このような構成の非接触充電器２は、遮蔽カバー５３を閉じた状態で、送電回路６１から放射される電磁波が外部へ漏洩しない状態となる。そして上記構成の非接触充電器２は、遮蔽カバー５３を閉じた状態においてのみ、送電回路６１から電磁波が放射され、それ以外の状態では送電回路６１から電磁波が放射されない。それによって非接触充電器２から外部へ電磁波が漏洩することを確実に防止することができるので、非接触充電器２から電磁波が漏洩して周囲の電子機器や人体に影響を及ぼすことを未然に防止することができる。
＜第１７実施例＞
本発明の第１７実施例は、非接触充電器２の構成が第１実施例と異なる。以下、本発明の第１７実施例の非接触充電器２について、図２４を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第１７実施例は、非接触充電器２の構成が第１実施例と異なる。以下、本発明の第１７実施例の非接触充電器２について、図２４を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図２４は、第１７実施例の非接触充電器２の正面視の断面図である。
第１７実施例の非接触充電器２は、第１実施例の非接触充電器２に対し、送電回路６１から放射される電磁波を外部へ漏洩しないように遮蔽する遮蔽構造をさらに備える。より具体的には第１７実施例の非接触充電器２は、第１実施例の非接触充電器２に対し、送電コイルＬ１１の上面側の空間を覆う遮蔽部材５４と、遮蔽部材５４と送電コイルＬ１１との間の空間に収容可能なトレイ５５とを含む。遮蔽部材５４は、電磁波シールド材等で形成され、前面及び底面が開口した箱形状の部材である。トレイ５５は、上面が開口した箱形状の部材であり、内底面部５５１は、少なくとも送電回路６１の共振周波数の電磁波が透過する材料で形成されており、前面部５５２は電磁波シールド材等で形成されている。トレイ５５は、遮蔽部材５４と送電コイルＬ１１との間の空間に対し、遮蔽部材５４の前面の開口部５４１を通じて符号Ｂで示した方向へ挿抜することができる。トレイ５５の内底面部５５１は、遮蔽部材５４と送電コイルＬ１１との間の空間に収容された状態において、非接触充電対応型アルカリ二次電池１が載置される「載置面部」となる。
第１７実施例の非接触充電器２は、第１実施例の非接触充電器２に対し、送電回路６１から放射される電磁波を外部へ漏洩しないように遮蔽する遮蔽構造をさらに備える。より具体的には第１７実施例の非接触充電器２は、第１実施例の非接触充電器２に対し、送電コイルＬ１１の上面側の空間を覆う遮蔽部材５４と、遮蔽部材５４と送電コイルＬ１１との間の空間に収容可能なトレイ５５とを含む。遮蔽部材５４は、電磁波シールド材等で形成され、前面及び底面が開口した箱形状の部材である。トレイ５５は、上面が開口した箱形状の部材であり、内底面部５５１は、少なくとも送電回路６１の共振周波数の電磁波が透過する材料で形成されており、前面部５５２は電磁波シールド材等で形成されている。トレイ５５は、遮蔽部材５４と送電コイルＬ１１との間の空間に対し、遮蔽部材５４の前面の開口部５４１を通じて符号Ｂで示した方向へ挿抜することができる。トレイ５５の内底面部５５１は、遮蔽部材５４と送電コイルＬ１１との間の空間に収容された状態において、非接触充電対応型アルカリ二次電池１が載置される「載置面部」となる。
開閉器ＳＷは、遮蔽部材５４の開口部５４１から所定位置までトレイ５５を挿入して、遮蔽部材５４と送電コイルＬ１１との間の空間にトレイ５５を収容した状態で、そのトレイ５５の背面部５５３が当接する位置に設けられている。つまり第１７実施例の非接触充電器２は、遮蔽部材５４の開口部５４１から所定位置までトレイ５５を挿入した状態においてのみ、ＡＣ−ＤＣコンバータ６２からインバータ６３へ電力が供給される。
このような構成の非接触充電器２は、遮蔽部材５４の開口部５４１から所定位置までトレイ５５を挿入した状態で、送電回路６１から放射される電磁波が外部へ漏洩しない状態となる。そして上記構成の非接触充電器２は、遮蔽部材５４の開口部５４１から所定位置までトレイ５５を挿入した状態においてのみ、送電回路６１から電磁波が放射され、それ以外の状態では送電回路６１から電磁波が放射されない。それによって非接触充電器２から外部へ電磁波が漏洩することを確実に防止することができるので、非接触充電器２から電磁波が漏洩して周囲の電子機器や人体に影響を及ぼすことを未然に防止することができる。
１ 非接触充電対応型アルカリ二次電池
２ 非接触充電器
１０ アルカリ二次電池
２０ 回路基板
２１ 受電回路
２２ 整流回路
２３ 電流制限回路
３０ 外装体
５０ 充電器本体
５１ 載置面部
６１ 送電回路
６２ ＡＣ−ＤＣコンバータ
６３ インバータ
６４ 制御装置
Ｃ１〜Ｃ４、Ｃ１１ 共振コンデンサ
Ｌ１〜Ｌ４ 受電コイル
２ 非接触充電器
１０ アルカリ二次電池
２０ 回路基板
２１ 受電回路
２２ 整流回路
２３ 電流制限回路
３０ 外装体
５０ 充電器本体
５１ 載置面部
６１ 送電回路
６２ ＡＣ−ＤＣコンバータ
６３ インバータ
６４ 制御装置
Ｃ１〜Ｃ４、Ｃ１１ 共振コンデンサ
Ｌ１〜Ｌ４ 受電コイル
Claims (22)
- 二次電池と、
受電コイル、前記受電コイルに並列に接続された共振コンデンサを含み、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を受電する受電回路と、
前記受電回路で受電する交流電力を整流する整流回路と、
前記整流回路から前記二次電池への充電電流を制限する電流制限回路と、
前記二次電池が収容され、前記二次電池の正極が接続される正極端子、前記二次電池の負極が接続される負極端子を含む円柱形状の外装体と、を備え、
平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された前記受電コイルが前記外装体の内周面に沿って設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。 - 請求項１に記載の非接触充電対応型二次電池において、前記二次電池と前記受電コイルとの間に設けられる磁性体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１又は２に記載の非接触充電対応型二次電池において、前記二次電池と前記受電コイルとの間に設けられる絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の非接触充電対応型二次電池において、前記受電コイルと前記外装体の内周面との間に設けられる絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 二次電池と、
受電コイル、前記受電コイルに並列に接続された共振コンデンサを含み、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を受電する受電回路と、
前記受電回路で受電する交流電力を整流する整流回路と、
前記整流回路から前記二次電池への充電電流を制限する電流制限回路と、
前記二次電池が収容され、前記二次電池の正極が接続される正極端子、前記二次電池の負極が接続される負極端子を含む円柱形状の外装体と、を備え、
平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された前記受電コイルが前記外装体の外周面に沿って設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。 - 請求項５に記載の非接触充電対応型二次電池において、前記外装体の外周面と前記受電コイルとの間に設けられる磁性体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項５又は６に記載の非接触充電対応型二次電池において、前記外装体の外周面と前記受電コイルとの間に設けられる絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項５〜７のいずれかに記載の非接触充電対応型二次電池において、前記受電コイルの外側を覆う絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１〜８のいずれかに記載の非接触充電対応型二次電池において、前記外装体の軸芯に対して重心が偏芯している、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 円柱形状の二次電池と、
前記二次電池の外周面を覆う絶縁体層と、
平面に沿って電線が巻かれてシート状に形成された受電コイル、前記受電コイルに並列に接続された共振コンデンサを含み、磁界共鳴により共振周波数の交流電力を受電する受電回路と、
前記受電回路で受電する交流電力を整流する整流回路と、
前記整流回路から前記二次電池への充電電流を制限する電流制限回路と、を備え、
前記受電回路、前記整流回路及び前記電流制限回路が前記二次電池の外周面と前記絶縁体層との間に設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。 - 請求項１０に記載の非接触充電対応型二次電池において、前記二次電池の外周面と前記受電コイルとの間に設けられる磁性体層をさらに備える、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１〜１１のいずれかに記載の非接触充電対応型二次電池において、前記整流回路は半波整流回路である、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１〜１２のいずれかに記載の非接触充電対応型二次電池において、前記電流制限回路は定電流回路を含む、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１〜１３のいずれかに記載の非接触充電対応型二次電池において、前記受電回路は、共振のＱ値が１００以下である、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１〜９のいずれかに記載の非接触充電対応型二次電池において、前記受電回路は、前記受電コイルを複数備え、複数の前記受電コイルが前記外装体の周方向に隣接して設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１０又は１１に記載の非接触充電対応型二次電池において、前記受電回路は、前記受電コイルを複数備え、複数の前記受電コイルが前記絶縁体層の周方向に隣接して設けられている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１５又は１６に記載の非接触充電対応型二次電池において、前記受電回路は、直列に接続された複数の前記受電コイルに前記共振コンデンサが並列に接続されている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１５又は１６に記載の非接触充電対応型二次電池において、前記受電回路は、前記受電コイルと前記共振コンデンサとが並列に接続された共振回路を複数含み、前記整流回路は、複数の前記共振回路の各々に対応して複数設けられ、複数の前記整流回路の出力が並列に接続されている、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１８に記載の非接触充電対応型二次電池において、複数の前記共振回路は、前記受電コイルの巻き方向が正方向の共振回路と、前記受電コイルの巻き方向が逆方向の共振回路とを含む、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１８又は１９に記載の非接触充電対応型二次電池において、複数の前記共振回路は、前記受電コイルが隣接する前記共振回路に対して共振周波数が異なる、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項１５又は１６に記載の非接触充電対応型二次電池において、前記受電回路は、前記受電コイルと前記共振コンデンサとが並列に接続された共振回路を複数含み、複数の前記共振回路は、前記整流回路に接続された第１共振回路と、共振回路間の磁気結合により他の共振回路を介して前記整流回路に接続される第２共振回路とを含む、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
- 請求項２１に記載の非接触充電対応型二次電池において、前記第２共振回路の共振周波数は、前記第１共振回路の共振周波数に対し、前記第１共振回路の共振周波数の半値幅の範囲内で異なる、ことを特徴とする非接触充電対応型二次電池。
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