JP7276478B2 - 汎用電池外形型ワイヤレス充電電池 - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池及びそれに接続されたワイヤレス充電回路を備えるワイヤレス充電電池に関する。
特許文献１には、筐体の中に二次電池とワイヤレス送電回路を備えた非接触充電対応二次電池が提案されている。具体的には、アルカリ二次電池と、受電コイルと、受電コイルに並列接続された共振コンデンサとを含み、送電装置からの磁界を介して交流電力を受電する受電回路と、この受電回路で受電する交流電力を整流する整流回路と、整流回路からアルカリ二次電池への充電電流を制限する電流制限回路と、アルカリ二次電池に接続される正極端子及び負極端子を含む円柱形状の外装体と、を備える。そして、受電コイルが外装体の内周面に沿って設けられた構成が示されている。
特許第５７９８４０７号公報
特許文献１に記載の非接触充電対応二次電池では、その筐体は円筒型であって、乾電池と代替可能なアルカリ二次電池を想定している。このような非接触充電対応二次電池では、その非接触充電対応二次電池を充電する専用の充電装置に近接配置された状態で充電されること想定している。そのため、所定の大きさを超える外部磁界が印加される環境下では、受電電力が大きすぎて、誘起電圧・誘導電流が実用性又は汎用性を満たさないおそれがある。
また、特許文献１に示されるような非接触充電対応二次電池では、その非接触充電対応二次電池単体で充電することを想定していて、非接触充電対応二次電池を電子機器へ装着した状態でのワイヤレス充電は困難である。非接触充電対応二次電池を電子機器へ装着した状態では、受電コイルに対する送電コイルとの距離、位置ずれ、傾きなどは装着状態によって大きく変化する。このため、受電コイルからみた外部磁界の大きさは、装着状態によって大きく変化する。外部磁界が小さい場合は受電電力不足となり、外部磁界が大きすぎる場合は、受電電圧や受電電力が過大となって、電気的に接続される回路や電子部品が破壊したり、配線が断線したりするおそれがある。このようなことから、非接触充電対応二次電池を電子機器へ装着した状態でのワイヤレス充電は困難となっている。
そこで、本発明の目的は、所定の外部電磁界又は外部磁界の大きさの範囲においては、二次電池の充電と電圧出力の双方又は電圧出力を実行できるようにし、外部電磁界又は外部磁界の大きさが所定範囲を超える場合は、受電コイルに接続される回路や電子部品を保護する受電保護回路が動作し、受電を遮断（拒否）するようにして、実用性、汎用性及び安全性を備えた電源部品として用いることのできる、汎用外形型ワイヤレス充電電池を提供することにある。
本開示の一例としての汎用外形型ワイヤレス充電電池は、
二次電池と、
前記二次電池に接続されたワイヤレス充電回路と、
汎用電池と同等の外形を有し、前記二次電池及び前記ワイヤレス充電回路を収容する収容体と、
前記二次電池に電気的に接続され、前記汎用電池の正極端子及び負極端子の対応位置にそれぞれ設けられた正極端子及び負極端子と、
を備え、
前記ワイヤレス充電回路は、外部からの送電による所定の大きさの電磁界または磁界を受ける受電コイルと、当該受電コイルによる受電電圧を整流する整流回路と、当該整流回路の出力電圧を電圧変換して充電電圧を生成する第１電圧変換回路と、当該第１電圧変換回路の出力電圧を入力して前記二次電池の充電制御を行う充電制御回路と、前記二次電池の電圧を前記汎用電池の出力電圧に変換する第２電圧変換回路と、前記受電電圧が所定の電圧範囲を超える場合に、前記第１電圧変換回路を保護する受電保護回路と、を有し、
前記汎用電池を使用する電子機器への装着が可能で、前記ワイヤレス充電回路により外部からの送電による電磁界によってワイヤレス充電を可能とする。
本発明によれば、所定の外部電磁界又は外部磁界の大きさの範囲においては、二次電池の充電と電圧出力の双方又は電圧出力を実行でき、外部電磁界又は外部磁界の大きさが所定範囲を超える場合は、受電コイルに接続される回路や電子部品を保護する受電保護回路が動作し、受電が遮断（拒否）されて、実用性、汎用性及び安全性を備えた電源部品として用いることのできる、汎用外形型ワイヤレス充電電池が得られる。また、本発明によれば、単体状態、機器に搭載された状態のいずれにおいてもワイヤレス充電可能となる汎用電池外形型ワイヤレス充電電池が得られる。また、本発明による汎用電池外形型ワイヤレス充電電池を搭載した機器や電子回路は、外部からの送電による電磁界または磁界を通して外部から電力を受電することができ、機器や電子回路において、ワイヤレス充電回路を構成する必要はない。また、本発明によれば、二次電池とワイヤレス充電回路とを短い配線で接続でき、配線における電力損失を低減し、外部磁界による誤動作を抑制できる。このようなことから、搭載された機器や電子回路の小型軽量化、薄型化、高効率化を図ることができる。
また、本発明による汎用電池外形型ワイヤレス充電電池を搭載した機器や電子回路は、二次電池とワイヤレス充電機能を備えた機器または電子回路として利用でき、機器や電子回路の小型軽量化、高効率化を図ることができる。
さらに、二次電池は、繰り返し充放電ができ、一次電池と異なり、電池交換が不要なため、メインテナンスの省力化が図れ、一次電池を廃棄する必要がなく、地球環境に優しいエコロジーな機器や電子回路を提供できる。
図１は第１の実施形態に係る汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａの外観斜視図である。 図２は汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａの分解斜視図である。 図３は、第１の実施形態に係る別の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ｂの分解斜視図である。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、送電台９０１と汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａとの位置関係を示す図である。 図５（Ａ）は、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａを電子機器に装着する状態の分解斜視図である。図５（Ｂ）は、電子機器に装着された汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａを充電する状態を示す外観斜視図である。 図６は汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａ等の回路図である。 図７は汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａ等の別の回路図である。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）は、受電保護回路５８の具体例を示す回路図である。 図９は汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａ等の別の回路図である。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、図９における遮断回路５８Ｃの、通常受電時の動作を説明するための図である。 図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、受電電圧が規定値を超える状態での、遮断回路５８Ｃの動作を説明するための図である。 図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は、図９に示した受電電圧検出回路５８Ｄの構成例を示す図である。 図１３は保護回路５６の具体例を示す回路図である。 図１４は、第２の実施形態に係る汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０２を展開した状態での平面図である。 図１５は、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０２を展開した状態での下面図である。 図１６は汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０２の下面図である。 図１７は第３の実施形態に係る汎用電池外形型ワイヤレス充電電池の遮断回路の構成を示す図である。 図１８は第３の実施形態に係る別の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池の遮断回路の構成を示す図である。 図１９は第４の実施形態に係る汎用電池外形型ワイヤレス充電電池及び送電装置の一部の回路図である。 図２０は第４の実施形態に係る別の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池及び送電装置の一部の回路図である。 図２１は第５の実施形態の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０５Ａの回路図である。 図２２は第５の実施形態の別の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０５Ｂの回路図である。 図２３は第６の実施形態に係る汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０６の回路図である。 図２４は第７の実施形態に係る汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０７の回路図である。
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明又は理解の容易性を考慮して、実施形態を説明の便宜上、複数の実施形態に分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせは可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係る汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａの外観斜視図である。図２は汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａの内部の構成を示す分解斜視図である。
汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａは、二次電池１と、この二次電池１に接続されたワイヤレス充電回路と、汎用電池と同等の外形を有し、二次電池１及びワイヤレス充電回路を収容する収容体と、二次電池１に電気的に接続され、汎用電池の正極端子及び負極端子の対応位置にそれぞれ設けられた正極端子７１１及び負極端子７２と、を備える。正極端子７１１には正極用電極７１が導通する。図１において、第１外装部材２１は第２外装部材２２に被せられている。この第１外装部材２１及び第２外装部材２２によって、本発明に係る「収容体」が構成されている。
第２外装部材２２には開口２２１２が形成されていて、この開口２２１２の内部側に導光部材５９０が設けられている。
第１外装部材２１は、壁２１１、２個の壁２１２、壁２１３及び壁２１４を有する。
壁２１１は、直交する２方向であるＸ方向及びＹ方向に広がる形状であり、平面視において、方形であり、平板状である。壁２１１は、Ｘ方向に長く、Ｙ方向に短い形状である。
２個の壁２１２は、壁２１１の平板面から直交する方向に延びる形状である。２個の壁２１２は、壁２１１のＸ方向に沿った側辺に沿って延びる形状である。２個の壁２１２は、壁２１１における２側辺にそれぞれ配置される。
壁２１３及び壁２１４は、壁２１１の平板面から直交する方向に延びる形状である。壁２１３及び壁２１４は、壁２１１のＹ方向に沿った端辺に沿って延びる形状である。壁２１３は、壁２１１のＹ方向の一方端に配置され、壁２１４は、壁２１１のＹ方向の他方端に配置される。壁２１３及び壁２１４は、２個の壁２１２と接続する。
第２外装部材２２は、壁２２１、壁２２３及び壁２２４を有する。
壁２２１は平板部と弧状部とを有する形状である。弧状部とは、所定の曲率半径で面が湾曲する形状であり、断面（図１等であれば、ＹＺ平面での断面）の形状が半球状である。平板部は、弧状部の側辺に、Ｚ方向に延びるように接続する。したがって、壁２２１は、断面の形状がＵ字状である。壁２２１は、Ｘ方向に長く、Ｙ方向に短い形状である。
壁２２３は、壁２２１のＸ方向の一方端に配置されている。壁２２３は、ＹＺ平面に平行な平板状である。壁２２３は、壁２２１のＸ方向の一方端に配置され、壁２２１に接続する。壁２２４は、ＹＺ平面に平行な平板状である。壁２２４は、壁２２１のＸ方向の他方端に配置され、壁２２１に接続する。
この構成によって、第２外装部材２２は、壁２２１、壁２２３、及び、壁２２４によって囲まれる空間２２０を有する。すなわち、第２外装部材２２は、略半円筒形であり、空間２２０は、半円柱と略直方体とがつながった略半円柱形状である。
このように、第１外装部材２１と第２外装部材２２とは、形状が異なり、第１外装部材２１の外観形状と第２外装部材２２の外観形状とは、異なる。
第１外装部材２１と第２外装部材２２とが嵌合することによって、筒状の外装が形成される。これにより、第１外装部材２１の空間２１０と第２外装部材２２の空間２２０とが連通し、外装の内部空間が形成される。外装の内部空間は、半円柱と略直方体とがつながって一体になった形状である。
そして、この構成では、筒状の外装の周方向の一部は、第１外装部材２１の壁２１１からなる平坦面となり、他部は、第２外装部材２２の壁２２１からなる円弧面となる。したがって、ユーザは、第１外装部材２１と第２外装部材２２とを、容易に見分けることができ、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａの向きを容易に把握できる。
上記嵌合は、第１外装部材２１の壁２１２に形成された嵌合用突起２１２１を、第２外装部材２２の壁２２１に形成された嵌合用溝２２１１に嵌め合わせることによって、実現される。これにより、第１外装部材２１と第２外装部材２２とは、着脱可能な嵌合形状を実現する。
外装の外形形状は、例えば、単３乾電池と略同じ形状であり、略同じ大きさである。なお、この外形形状の寸法は、一例で有り、例えば、他の種類の乾電池の形状等であってもよい。
受電コイル部材３０、磁性シート４０、回路基板５５０、二次電池１、正極用電極７１、負極端子７２、基板固定部材５００、及び、導光部材５９０は、この外装の内部空間に配置される。磁性シート４０は本発明に係る「磁性体層」に相当する。
受電コイル部材３０は、主面を有する平膜状である。受電コイル部材３０は、受電コイル３１とベース部材３２とを備える。ベース部材３２は、主面を有する平膜状であり、絶縁性を有する。受電コイル部材３０は、例えば、第１外装部材２１の壁２１１に当接するようにして配置される。
受電コイル３１は、巻回形の線状導体によって実現される。受電コイル３１は、巻回形の中央に、所定面積のコイル開口を有する。受電コイル３１はベース部材３２に配置されている。受電コイル３１の巻回形を形成する面はベース部材３２の主面に平行である。
受電コイル部材３０は、第１外装部材２１に隣接して配置される。この際、受電コイル部材３０の主面は、第１外装部材２１の壁２１１に略平行である。これの構成によって、後述のように、第１外装部材２１側に送電コイルを配置する際、受電コイル３１と送電コイル（後に示す送電コイル９００）とが対向する。
このように、受電コイル３１は二次電池１より収容体の外表面寄りに位置し、受電コイル３１と二次電池１との間に磁性シート４０を備える。この構成によって、受電コイル３１と送電コイル９００とを対向させることができる。そして、この構成により、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａは、高効率で受電できる。
なお、ベース部材３２の主面は、第１外装部材２１の壁２１１の空間２１０側の面と略同じ面積であり、受電コイル３１は、このベース部材３２の主面の４側辺に略沿って配置されており、この４側辺に近接する位置に配置されていることが好ましい。すなわち、受電コイル部材３０の平面面積は、第１外装部材２１の壁２１１の平面面積（平坦面の面積）と略同じである。このような構成の受電コイル３１及びベース部材３２を用いることで、受電コイル３１及びベース部材３２がより小さい場合よりも、受電効率を高められる。なお、受電コイル３１の外形形状は、例えば、第１外装部材２１の壁２１１の面積の半分以上であればよい。この受電コイル３１の外形形状は、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａの仕様に応じて適宜調整できるが、例えば、単３乾電池の形状の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａを想定した場合、受電コイル３１の外形形状が、第１外装部材２１の壁２１１の面積の半分以上であれば、所定の受電性能が得られる。
磁性シート４０は、主面を有する平膜状である。磁性シート４０は、受電コイル部材３０に隣接して配置される。磁性シート４０は、受電コイル部材３０に対して、第１外装部材２１の壁２１１と反対側に配置される。磁性シート４０は、受電コイル部材３０に当接するようにして配置される。磁性シート４０の面積（主面の面積）は、受電コイル３１の平面面積以上であることが好ましい。このように、磁性シート４０を配置することによって、上述のように、受電コイル部材３０に対して送電コイルを配置した場合に、閉磁路を形成できる。したがって、その構造により、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａは、より高効率で受電できる。
回路基板５５０は、平板状である。回路基板５５０は、絶縁性材料（例えば、絶縁性樹脂）の基材に、導体パターンを形成することによって実現される。回路基板５５０は、後述する受電系の回路を実現する各種の回路素子が実装されている。
回路基板５５０は、基板固定部材５００を介して、磁性シート４０に隣接して配置される。回路基板５５０は、磁性シート４０を基準にして、受電コイル部材３０と反対側に配置される。回路基板５５０は、平板面が第１外装部材２１の壁２１１に略平行になるように、配置される。回路基板５５０は、例えば、基板固定部材５００を用いて、第２外装部材２２に固定される。
二次電池１は円柱形である。二次電池１は、例えば、リチウムイオン電池である。なお、二次電池１は、リチウムイオン電池に限るものではなく、他の二次電池であってもよい。また、二次電池１の形状は、後に示すように、円柱形に限るものではなく、第２外装部材２２に収まる形状であればよい。
二次電池１は、回路基板５５０に隣接して配置される。二次電池１は、回路基板５５０を基準にして、磁性シート４０と反対側に配置される。二次電池１は、円柱形の延びる方向が第２外装部材２２の長手方向（図２等のＸ方向）に並行になるように配置されている。この状態で、二次電池１は、第２外装部材２２の空間２２０内に収容される。
二次電池１には、配線６００が設けられている。配線６００は、回路基板５５０に接続される。
正極用電極７１及び負極端子７２は、平板の導体である。正極用電極７１は、第２外装部材２２の壁２２３に装着されている。正極用電極７１には、配線７０１が接続しており、配線７０１は回路基板５５０に接続される。
負極端子７２は、第２外装部材２２の壁２２４に装着されている。負極端子７２は、第２外装部材２２の壁２２４の外部に露出する。負極端子７２には、配線７０２が接続しており、配線７０２は回路基板５５０に接続される。
正極端子７１１は突起を有する形状である。正極端子７１１は正極用電極７１に当接している。正極端子７１１の突起部は壁２２３から外部に露出している。
この正極端子７１１の突起部は、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａを充電池として用いる場合の正極となる。また、上述の負極端子７２は、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａを充電池として用いる場合の負極となる。
導光部材５９０は、第２外装部材２２の壁２２１に形成された開口２２１２に当接している。導光部材５９０は、回路基板５５０に実装された発光素子（例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード））の発した光を導光する。導光部材５９０に導かれた光は、開口２２１２を介して外部に出光される。
図３は、第１の実施形態に係る別の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ｂの分解斜視図である。図２に示した汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａとは、内蔵する二次電池１の形状及び基板固定部材５００の形状が異なる。また、二次電池緩衝部材５１０を備える点で異なる。汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ｂが備える二次電池１は外形が直方体状である。この二次電池１と第２外装部材２２の内底面との間に二次電池緩衝部材５１０が設けられている。二次電池１は二次電池緩衝部材５１０を介して第２外装部材２２に保持される。したがって、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ｂが加速度や振動を受けても、二次電池１が受ける衝撃は緩和される。
なお、基板固定部材５００は枠状であり、その内部空間に回路基板５５０が収容される。また、この基板固定部材５００は二次電池１の上面の周辺部を緩衝保持する機能も有する。上記二次電池緩衝部材５１０は二次電池１の下面の主に中央部を緩衝保持するので、この二次電池緩衝部材５１０と基板固定部材５００とで、二次電池１の受ける衝撃が、より効果的に抑制される。上記二次電池緩衝部材５１０及び基板固定部材５００は本発明に係る「緩衝層」に相当する。
以上のように、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａ，１０１Ｂは、外装の形状に異方性を有するため、ユーザは、見た目及び感触によって、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａの向きを容易に認識できる。
また、上述の構成では、磁性シート４０は、受電コイル部材３０と回路基板５５０との間に配置されている。したがって、送電コイル９００と受電コイル部材３０の受電コイル３１の結合磁界又は結合電磁界は、回路基板５５０及び二次電池１側には殆ど漏れない。したがって、回路基板５５０の導体部及び二次電池１の筐体に磁束が鎖交し、渦電流の発生を抑制できる。よって、この渦電流による発熱等の損失は抑制される。
図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、送電台９０１と汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａとの位置関係を示す図である。送電装置は、送電コイル９００及び送電台９０１を備える。送電コイル９００は、巻回形で線状の導体パターンからなる。送電コイル９００は、送電台９０１に形成されている。送電コイル９００は、巻回形の開口面が送電台９０１の表面に略平行になるように、配置される。
単体の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａに対して電力供給を行う場合、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａは、図４（Ａ）に示すように、送電台９０１上に近接配置される。または、図４（Ｂ）に示すように、送電台９０１上に載置される。図４（Ｂ）の例では２つの汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａが同時に載置されている。図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すいずれにおいても、送電台９０１の平面視で、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａの受電コイル３１のコイル開口と、送電台９０１の送電コイル９００のコイル開口とは重なる。
図５（Ａ）は、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａを電子機器に装着する状態の分解斜視図である。図５（Ｂ）は、電子機器に装着された汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａを充電する状態を示す外観斜視図である。図５（Ｂ）に示すように、電子機器８０の底面を送電台９０１の表面に当接させた状態で、電子機器８０を送電台９０１の表面に配置する。
電子機器８０は、電池ホルダ８００を備える。電池ホルダ８００は、電子機器８０の筐体の壁８３０に設けられた凹部によって実現される。電池ホルダ８００は、底壁８１０、側壁８２０、側壁８２１、側壁８２２及び蓋８３２を備える。
汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａは、電池ホルダ８００に収容される。本実施形態の場合、３個の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａが電池ホルダ８００に収容される。
電池ホルダ８００が上述の構成であるので、壁２２１が底壁８１０側となるように汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａが収容されることによって、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａの壁２２１と電池ホルダ８００の底壁８１０及び側壁８２０とは、互いに平行に沿った状態となる。すなわち、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａは、電池ホルダ８００に余分な隙間無く収容される。
このように、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａが電池ホルダ８００に収容されると、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａの正極端子７１１は、電子機器８０の正極用端子電極８４１に接触し、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａの負極端子７２は、電子機器８０の負極用端子電極８４２に接触する。
また、上述の構成では、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａは、受電コイル部材３０が電子機器８０の外側に近接した状態で、電子機器８０の電池ホルダ８００に収容される。したがって、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａは、電子機器８０に装着された状態のまま、送電装置から電力供給を受けることができる。
図６は汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａ等の回路図である。図６においては、送電装置９０の回路も示している。
汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａは、二次電池１と、この二次電池１に接続されたワイヤレス充電回路５０とを備える。ワイヤレス充電回路５０は、送電用磁界又は送電用電磁界を受ける受電コイル３１、受電保護回路５８、整流回路５２、整流回路５２から出力された整流平滑出力電圧を電圧変換して充電電圧を生成するＤＣ－ＤＣコンバータ５４、このＤＣ－ＤＣコンバータ５４の出力電圧を入力して二次電池１の充電制御を行う充電制御回路５５、二次電池１の保護を行う保護回路５６、及び、二次電池１の電流を汎用電池の出力電圧に変換する電圧レギュレータ５７を備える。
受電コイル３１はインダクタ３１Ｌと等価抵抗３１Ｒとで表される。受電コイル３１には、受電コイル３１と共に共振回路を構成する共振キャパシタ５１が接続されている。受電保護回路５８は、受電電圧が所定の電圧範囲を超える場合に、整流回路５２への出力を制限する。整流回路５２は平滑用キャパシタＣ３を備える。整流回路５２は、受電保護回路５８の入力電流を整流し、ＤＣ－ＤＣコンバータ５４に出力する。ここで、ＤＣ－ＤＣコンバータ５４は本発明における「第１電圧変換回路」に相当する。
ＤＣ－ＤＣコンバータ５４の出力にはキャパシタ５３２が接続されている。電圧レギュレータ５７は、例えばLDO（Low Dropoutレギュレータ）であり、MOS-FETとオペアンプとで構成されたリニアレギュレータである。この電圧レギュレータ５７は、二次電池１の電圧を安定化して正極端子７１１及び負極端子７２へ出力する。電圧レギュレータ５７は本発明における「第２電圧変換回路」に相当する。
送電装置９０は、送電制御回路９１、送電コイル９００及び共振キャパシタ９２を備える。送電コイル９００はインダクタ９００Ｌと等価抵抗９００Ｒとで表される。送電コイル９００と共振キャパシタ９２とで、送電周波数帯で共振する共振回路が構成されている。例えば６．７８ＭＨｚや１３．５６ＭＨｚの周波数帯で共振する。これら周波数帯は、ISM（産業科学医療用）バンドであり、EMC（電磁両立性）に関する設計において、優位となる。この送電装置側の共振と、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａ側の受電コイル３１及び共振キャパシタ５１による共振回路とが結合して、磁界共鳴する。
受電コイル３１及び共振キャパシタ５１による共振回路は、送電装置９０から受ける電磁界又は磁界の周波数帯、例えば６．７８ＭＨｚや１３．５６ＭＨｚの周波数帯で共振する。受電コイル３１は、受電電力を整流回路５２へ出力する。受電保護回路５８は、交流の受電電圧を直流に整流し、また、受電電圧が所定の電圧範囲を超える場合にＤＣ－ＤＣコンバータ５４への受電を停止する。ＤＣ－ＤＣコンバータ５４は、電圧変換を行って、充電制御回路５５へ出力する。キャパシタ５３２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ５４の出力電圧を平滑化する。充電制御回路５５は、交流から整流及び電圧変換された直流の受電電圧によって、二次電池１を充電する。電圧レギュレータ５７は、二次電池１の出力電圧を電圧変換して、正極端子７１１及び負極端子７２間へ出力する。
上記保護回路５６は、二次電池１の充放電時の過電流保護、二次電池１への過電圧入力保護をそれぞれ行う。さらに、保護回路５６は、ＮＴＣサーミスタの抵抗値に応じて過熱保護を行う。例えば、保護回路５６は二次電池１への充放電電流が規定値を超えるとき、その電流を制限する。また、保護回路５６は二次電池１の電圧が既定値を超えるとき、充電電流を制限する。さらに、保護回路５６は二次電池１の温度又は周囲温度が既定値範囲外であるとき、充電又は放電を抑制する。
図７は汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａ等の別の回路図である。図７に示す汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａは、図６に示した汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａに対して、受電保護回路５８と整流回路５２との接続順が逆である。また、受電コイル３１と共に共振回路を構成する共振キャパシタ５１は、並列に接続されている。その他の点については、図７に示す汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａと、図６に示した汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａとは、同様である。
図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）は、図６、図７に示した受電保護回路５８の具体例を示す回路図である。なお、図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）では、整流回路５２と受電保護回路５８との接続が明確に分かるように、受電保護回路５８とともに整流回路５２も記載している。
図８（Ａ）に示す例では、ダイオードＤ１とキャパシタＣ３とで整流平滑回路が構成される。受電電圧がツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナー電圧を超えると、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２の接続回路の両端が導通し、受電電圧がツェナー電圧に制限される。この回路構成は、図６に示す受電保護回路５８として利用される。
図８（Ｂ）に示す例では、ダイオードＤ１とキャパシタＣ３とで整流平滑回路が構成され、抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧電圧がツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧を超えると、ツェナーダイオードＺＤが導通し、このツェナーダイオードと抵抗との直列回路によって受電電圧が制限される。この回路構成は、図７に示す受電保護回路５８として利用される。
図８（Ｃ）に示す例では、ダイオードＤ１とキャパシタＣ３とで整流平滑回路が構成され、整流平滑電圧がツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧を超えると、ＦＥＴ Ｑが導通し、このＦＥＴ Ｑと抵抗との直列回路によって受電電圧が制限される。この回路構成は、図７に示す受電保護回路５８として利用される。
図８（Ｄ）に示す例では、ダイオードＤ１とキャパシタＣ３とで整流平滑回路が構成され、整流平滑電圧がツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧を超えると、ツェナーダイオードＺＤが導通し、受電電圧がツェナー電圧に制限される。この回路構成は、図７に示す受電保護回路５８として利用される。
このようにして、受電保護回路５８によって、受電電圧が所定の電圧範囲を超える場合に、ＤＣ－ＤＣコンバータ５４（第１電圧変換回路）が保護される。
図９は汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａ等の別の回路図である。図９に示す汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａは、概略的には、図６に示した汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａに対して、受電保護回路５８の一派生例として、遮断回路５８Ｃを用いたものである。
この汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａは、二次電池１と、この二次電池１に接続されたワイヤレス充電回路５０とを備える。ワイヤレス充電回路５０は、送電用磁界又は送電用電磁界を受ける受電コイル３１、この受電コイル３１の誘導電流を整流する整流回路５２、受電電圧が所定の電圧範囲を超える場合に整流回路５２への受電を停止する遮断回路５８Ｃ、抵抗分圧回路５８Ｒ、受電電圧検出回路５８Ｄ、整流回路５２の出力電圧を電圧変換して充電電圧を生成するＤＣ－ＤＣコンバータ５４、このＤＣ－ＤＣコンバータ５４の出力電圧を入力して二次電池１の充電制御を行う充電制御回路５５、二次電池１の保護を行う保護回路５６、及び、二次電池１の電流を汎用電池の出力電圧に変換する電圧レギュレータ５７を備える。遮断回路５８Ｃ、受電電圧検出回路５８Ｄ及び抵抗分圧回路５８Ｒは受電保護回路を構成する。この受電保護回路の構成以外は図６に示した汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａと同様である。
受電電圧検出回路５８Ｄは抵抗分圧回路５８Ｒの出力電圧が所定値を超えることを検出したとき、遮断回路５８Ｃへその検出信号を出力する。遮断回路５８Ｃは受電電圧検出回路５８Ｄから検出信号を受けると、整流回路５２への受電を停止する。
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、上記遮断回路５８Ｃの、通常受電時の動作を説明するための図である。通常受電時は、遮断回路５８ＣのＦＥＴ Ｑ２はオフ状態である。
図１０（Ａ）に示すように、キャパシタ５１側の受電コイル３１の第１端が正となると、受電コイル３１からキャパシタ５１、ダイオードＤ１、キャパシタＣ３の経路で電流が流れる。この場合、受電コイル３１に誘起される電圧に、キャパシタ５１に充電される電圧が足し合わされた電圧が、キャパシタＣ３に充電される。つまり、この電圧が整流回路５２へ供給される。
図１０（Ｂ）に示すように、受電コイル３１の第２端が正である場合、受電コイル３１から、ＦＥＴ Ｑ２のボディーダイオードをとおり、キャパシタ５１へ電流が流れる。そして、キャパシタ５１は充電される。
通常受電時では、図１０（Ａ）に示す状態と、図１０（Ｂ）に示す状態とが交互に繰り返されて、整流回路５２へ受電電圧が出力される。
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、受電電圧が規定値を超える状態での、遮断回路５８Ｃの動作を説明するための図である。図９に示した受電電圧検出回路５８Ｄから出力される上記検出信号によってＦＥＴ Ｑ２はオン状態となる。
受電コイル３１に電圧が誘起され、図１１（Ａ）に示すように、受電コイル３１の第１端が正となると、受電コイル３１から共振キャパシタ５１、ＦＥＴ Ｑ２の経路で電流が流れる。図１１（Ｂ）に示すように、受電コイル３１の第２端が正である場合、受電コイル３１から、ＦＥＴ Ｑ２のボディーダイオードをとおり、キャパシタ５１へ電流が流れる。受電電圧が規定値を超える状態では、図１１（Ａ）に示す状態と、図１１（Ｂ）に示す状態とが交互に繰り返される。つまり、整流回路５２へは受電電圧が出力されない。
これにより、受電コイル３１が規定値よりも大きな電磁界又は磁界を受けても、整流回路５２への受電を遮断することで、電力を遮断でき、整流回路５２及びそれ以降の回路における大電力の受電による発熱等の影響を抑制できる。
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は、図９に示した受電電圧検出回路５８Ｄの構成例を示す図である。
図１２（Ａ）に示す例では、受電電圧検出回路５８Ｄは、コンパレータ２５Ａ，２５Ｂと、制御部２５Ｃと、を備える。コンパレータ２５Ａは、受電電圧Ｖａと、閾値電圧Ｖａ１とを比較し、Ｖａ＞Ｖａ１のときにＨレベル信号（Ｈ：高電位）を出力し、Ｖａ≦Ｖａ１のときにＬレベル信号（Ｌ：低電位）を出力する。コンパレータ２５Ｂは、受電電圧Ｖａと、閾値電圧Ｖａ２とを比較し、Ｖａ＞Ｖａ２のときにＨレベル信号を出力し、Ｖａ≦Ｖａ２のときにＬレベル信号（Ｌ）を出力する。
制御部２５Ｃは、コンパレータ２５Ａ，２５Ｂの出力信号に基づいて、ＦＥＴ Ｑ２にゲート信号を出力する。詳しくは、制御部２５Ｃは、コンパレータ２５Ａ，２５Ｂの出力信号がいずれもＬのとき、つまり、Ｖａ＜Ｖａ１のとき、ＦＥＴ Ｑ２をオフにする。制御部２５Ｃは、コンパレータ２５Ａの出力信号がＨ、かつ、コンパレータ２５Ｂの出力信号がＬのとき、つまり、Ｖａ１＜Ｖａ＜Ｖａ２のとき、ＦＥＴ Ｑ２のゲートにパルス信号を出力し、ＦＥＴ Ｑ２をオンオフにする。制御部２５Ｃは、コンパレータ２５Ａ，２５Ｂの出力信号がいずれもＨのとき、つまり、Ｖａ２＜Ｖａの場合、ＦＥＴ Ｑ２をオンにする。
図１２（Ｂ）の遮断回路５８Ｃは、抵抗Ｒ１とＦＥＴ Ｑ２を備える。受電電圧検出回路５８Ｄは、抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＤｚ１の直列回路を有する。抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＤｚ１の接続点Ａは、ＦＥＴ Ｑ２のゲートに接続されている。
この構成において、受電電圧ＶａがツェナーダイオードＤｚ１のツェナー電圧未満である場合、接続点Ａの電位はL（低電位）であり、ＦＥＴ Ｑ２はオフする。そうすると、抵抗Ｒ１とＦＥＴ Ｑ２との接続点の電位はH（高電位）となり、抵抗Ｒ１に電流は流れない。受電電圧Ｖａが高くなり、ツェナー電圧を超えると、接続点Ａの電位はＨ（高電位）となり、ＦＥＴ Ｑ２はオンする。そうすると、抵抗Ｒ１とＦＥＴ Ｑ２との接続点の電位はＬ（低電位）となり、抵抗Ｒ１に電流は流れる。ツェナー電圧は、ＦＥＴ Ｑ２のゲート入力電圧を保護するように設定される。
受電電圧Ｖａがツェナー電圧を超えて、ＦＥＴ Ｑ２がオンされる場合、受電遮断状態となる。このことにより、キャパシタＣ３の充電は止まり、受電電圧Ｖａは低下する。受電電圧Ｖａがツェナー電圧より低くなると、接続点Ａの電位はＬとなり、ＦＥＴ Ｑ２は再度オフする。そして、再び受電電圧Ｖａがツェナー電圧を超えると、ＦＥＴ Ｑ２はオンする。これが繰り返されることで、過大な受電電圧が抑制される。
受電電圧Ｖａが規定値より高いと（閾値電圧Ｖａ２以上であると）、ＦＥＴ Ｑ２はオンされて、受電遮断状態となる。そして、受電電圧Ｖａがツェナー電圧より低下するまで、遮断回路５８Ｃが遮断状態を維持し、受電が停止される。
図１３は保護回路５６の具体例を示す回路図である。この保護回路５６は二次電池１の両端電圧を検出する保護ＩＣとＦＥＴ Ｑ６１，Ｑ６２とで構成されている。保護ＩＣは、二次電池１の印加電圧が所定電圧を超えるとき、ＦＥＴ Ｑ６１，Ｑ６２のゲート電圧を制御して二次電池１への充電電流経路を遮断する。
《第２の実施形態》
第２の実施形態ではコイン型電池に適用した汎用電池外形型ワイヤレス充電電池の例を示す。
図１４は、第２の実施形態に係る汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０２を展開した状態での平面図であり、図１５はその下面図である。また、図１６は汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０２の下面図である。
基板は第１部分３Ａ、第２部分３Ｂ、及び屈曲部ＢＳを有する。第１部分３Ａには回路の主要部が構成されている。第２部分３Ｂには受電コイル３１が形成されている。二次電池１はコイン型の二次電池である。電極１４は二次電池１の負極に接して導通し、電極１２，１３は二次電池１の正極に接して導通する。
受電コイル３１は、送電装置９０の送電コイル９００に磁界結合又は電磁界結合して高周波電力を受電し、整流平滑して内部の二次電池を充電する。そして、この二次電池の電圧がそのまま外部に取り出せるように構成されている。したがって、この汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０２は、充放電可能なコイン型電池として使用される。
この汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０２の組立手順は次のとおりである。
（１）図１４に示すように、第１部分３Ａを中央とし、突出部１Ｐ４を第１部分３Ａの上面に１８０度折り返すことで突出部１Ｐ４を第１部分３Ａに接触させる。そして、電極１４に二次電池１の正極を接触させるように二次電池１を配置する。
（２）二次電池１の上面の負極に接触させるように、突出部１Ｐ３を約１８０度折り曲げる。
（３）二次電池１の上面の突出部１Ｐ３の上面に、二次電池１より一回り大きな円板状の磁性体シート４を、二次電池１を覆うように載置する。
（４）屈曲部ＢＳを１８０度曲げて、円板状の磁性体シート４の上面に受電コイル３１を配置する。
（５）突出部１Ｐ２を上面に９０度折り曲げて、電極１２を二次電池１の側面に沿って配置する。このことで、電極１２は汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０２の側面に露出し、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０２を組み込む機器に対する正極の外部接続用電極として作用する。
（６）突出部１Ｐ１を第１部分３Ａ側へ１８０度折り返す。このことで、電極１１は、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０２の下面に露出し、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０２を組み込む機器に対する負極の外部接続用電極として作用する。
（７）電極１１，１２を露出させた状態で、全体を樹脂モールドして、外形状をコイン電池の形状とする。
以上の組立手順によって、図１６に示す、充放電可能なコイン型電池として使用される汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０２が構成される。
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、整流素子の制御によって受電遮断を行う回路の例を示す。
図１７、図１８は、第３の実施形態に係る汎用電池外形型ワイヤレス充電電池の遮断回路の構成を示す図である。図１６において、ＦＥＴ Ｑ２，Ｑ３１によって同期整流回路を構成する。受電電圧検出回路５８ＤはＦＥＴ Ｑ２，Ｑ３１を制御することによって、同期整流動作を制御する。つまり、受電遮断を行い場合には、ＦＥＴ Ｑ２をオン状態にし、ＦＥＴ Ｑ３１をオフ状態にする。
図１８においては、ＦＥＴ Ｑ３２及びダイオードＤ１２によって整流回路を構成している。受電電圧検出回路５８ＤはＦＥＴ Ｑ３２を制御することによって整流動作を制御する。つまり、受電遮断を行い場合には、ＦＥＴ Ｑ３２をオフ状態にする。
《第４の実施形態》
第４の実施形態では、ブリッジ整流回路を備える場合の受電保護回路の構成例を示す。
図１９、図２０は第４の実施形態に係る汎用電池外形型ワイヤレス充電電池及び送電装置の一部の回路図である。
図１９において、送電装置は、送電側共振回路１１１と、送電回路１２２Ａとを備えている。送電回路１２２Ａは、ＦＥＴ Ｑ１１，Ｑ１２の直列回路と、ＦＥＴ Ｑ１３，Ｑ１４の直列回路とが並列に接続されて構成されている。ＦＥＴ Ｑ１１，Ｑ１４と、ＦＥＴ Ｑ１２，Ｑ１３と、が交互にオンオフされることで、直流電源からの直流電圧が交流電圧に変換されて、送電側共振回路１１１に供給される
図１９において、ＦＥＴ Ｑ５１とダイオードＤ３１との直列回路と、ＦＥＴ Ｑ５２とダイオードＤ３２との直列回路とが並列に接続されて整流回路が構成されている。ＦＥＴ Ｑ５１，Ｑ５２は、受電電圧検出回路５８Ｄ（図９）によりスイッチング制御される。
図２０においては、ダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３，Ｄ３４によるダイオードブリッジ整流回路及びＦＥＴ Ｑ５１，５２が設けられている。図１９に示した例とはＦＥＴ Ｑ５１，５２のドレイン・ソースの方向が異なる。
図１９、図２０に示したいずれにおいても、受電遮断する場合はＦＥＴ Ｑ５１，５２がオフ状態となって、ダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３，Ｄ３４による整流が阻止される。
《第５の実施形態》
第５の実施形態では、図６に示した例とは回路構成の異なる汎用電池外形型ワイヤレス充電電池の回路構成について示す。
図２１は第５の実施形態の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０５Ａの回路図である。この汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０５Ａでは、ＤＣ－ＤＣコンバータ５４、充電制御回路５５、二次電池１及び保護回路５６を備える。この保護回路５６は二次電池１への過電圧入力保護、二次電池１からの放電電流の過電流保護を行う。なお、温度センサを接続して、過熱保護を行うようにしてもよい。その他の構成は図６に示した例と同様である。但し、図２１に示す例では、電圧レギュレータ５７は設けていない。このように、二次電池１の出力部を正極端子７１１及び負極端子７２を接続してもよい。
図２２は第５の実施形態の別の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０５Ｂの回路図である。この汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０５Ｂでは、ＤＣ－ＤＣコンバータ５４、充電制御回路５５、二次電池１及び保護回路５６及び電圧レギュレータ５７を備える。その他の構成は図６に示した例と同様である。このように、二次電池１に直接的に電圧レギュレータ５７を接続してもよい。
《第６の実施形態》
第６の実施形態では、送信回路を備える汎用電池外形型ワイヤレス充電電池の回路構成について示す。
図２３は第６の実施形態に係る汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０６の回路図である。この汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０６は、受電コイル３１、整流回路５２、ＤＣ－ＤＣコンバータ５４、充電制御回路５５、二次電池１、電圧レギュレータ５７、送信制御回路５３及び送信回路５９を備える。
送信制御回路５３は、整流回路５２の出力電圧が規定値を超えるか否かの検知、二次電池１の電圧が規定値に達したか否かの検知を行う。送信回路５９は受電コイル３１の負荷の大きさを切り替える。例えば、送信回路５９はパッシブＲＦＩＤタグと同様の後方散乱変調によって、受電側での負荷を変動させることによる２値ＡＳＫ（amplitude-shift keying）を行う。または、送信回路５９は、受電コイル３１と共振キャパシタ５１による共振回路の共振条件を変化させ、この変化によって信号を伝送する。例えば、共振キャパシタ５１と送信回路５９との合成キャパシタンスを変化させ、共振回路の共振周波数を変位させる。このことにより、送電装置からみた上記共振回路のインピーダンスが変化するので、そのことで、送電装置は通信信号を受信する。送信回路５９は本発明に係る「信号伝送回路」に相当する。その他の構成は図６に示した汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａと同じである。
送信制御回路５３は、整流回路５２の出力電圧が規定値を超えるとき、送信回路５９を負荷変調することによって、または上記共振回路の共振周波数を変位させることによって、過大な受電電力を受ける状態であることを表すコード（通信信号）を送信する。また、送信制御回路５３は、二次電池１への充電電圧が規定値に達したとき、送信回路５９を負荷変調することによって、または上記共振回路の共振周波数を変位させることによって、満充電状態になったことを表すコード（通信信号）を送信する。送電装置は受信した上記コードに応じて、送電の停止又は送電電力を制御する。
《第７の実施形態》
第７の実施形態では、受信回路を備える汎用電池外形型ワイヤレス充電電池の回路構成について示す。
図２４は第７の実施形態に係る汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０７の回路図である。この汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０７は、受電コイル３１、整流回路５２、ＤＣ－ＤＣコンバータ５４、充電制御回路５５、二次電池１、ＤＣ－ＤＣコンバータ６３、受信回路６０、アンテナ６１及び出力電圧設定回路６２を備える。その他の構成は図６に示した汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０１Ａと同じである。
受信回路６０は外部からの無線信号を受信する。出力電圧設定回路６２は受信回路６０による受信信号に応じて、ＤＣ－ＤＣコンバータ６３を制御して、汎用電池外形型ワイヤレス充電電池１０７の出力電圧を定める。つまり、外部から与えられる制御信号に応じた電圧を出力する汎用電池外形型ワイヤレス充電電池として作用する。
《他の実施形態》
以上に示した各実施形態では二次電池１として、リチウムイオン電池を例示したが、二次電池１は電気二重層キャパシタであってもよい。また、二次電池１は全固体電池であってもよい。
上記全固体電池の、正極活性物質、負極活性物質及び固体電解質としては次のような物質を挙げることができる。
〈正極活性物質〉
例えば、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、リチウム含有層状酸化物、及び、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも一種。
〈負極活性物質〉
及び、例えば、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ及びＭｏから成る群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む酸化物、黒鉛－リチウム化合物、リチウム合金、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ならびに、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも一種。
〈固体電解質〉
例えばナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ペロブスカイト構造を有する酸化物、ガーネット型又はガーネット型類似構造を有する酸化物等が挙げられる。ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物としては、ＬｉｘＭｙ（ＰＯ４）３（１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦２、Ｍは、Ｔｉ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｇａ及びＺｒから成る群より選ばれた少なくとも一種）が挙げられる。ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、例えば、Ｌｉ１．２Ａｌ０．２Ｔｉ１．８（ＰＯ４）３等が挙げられる。ペロブスカイト構造を有する酸化物の一例としては、Ｌａ０．５５Ｌｉ０．３５ＴｉＯ３等が挙げられる。ガーネット型又はガーネット型類似構造を有する酸化物の一例としては、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２等が挙げられる。
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形及び変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
ＢＳ…屈曲部
Ｃ３…平滑用キャパシタ
Ｄ１，Ｄ１２，Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ３３，Ｄ３４…ダイオード
Ｄｚ１…ツェナーダイオード
Ｒ１，Ｒ２…抵抗
Ｖａ…受電電圧
Ｖａ１…閾値電圧
Ｖａ２…閾値電圧
１…二次電池
１Ｐ１～１Ｐ４…突出部
３Ａ…第１部分
３Ｂ…第２部分
４…磁性体シート
１１～１４…電極
２１…第１外装部材
２２…第２外装部材
２５Ａ，２５Ｂ…コンパレータ
２５Ｃ…制御部
３０…受電コイル部材
３１…受電コイル
３１Ｌ…インダクタ
３１Ｒ…等価抵抗
３２…ベース部材
４０…磁性シート
５０…ワイヤレス充電回路
５１…共振キャパシタ
５２…整流回路
５３…送信制御回路
５４…ＤＣ－ＤＣコンバータ
５５…充電制御回路
５６…保護回路
５７…電圧レギュレータ
５８…受電保護回路
５８Ｃ…遮断回路
５８Ｄ…受電電圧検出回路
５８Ｒ…抵抗分圧回路
５９…送信回路
６０…受信回路
６１…アンテナ
６２…出力電圧設定回路
６３…ＤＣ－ＤＣコンバータ
７１…正極用電極
７２…負極端子
８０…電子機器
９０…送電装置
９１…送電制御回路
９２…共振キャパシタ
１０１Ａ，１０１Ｂ，１０２，１０５Ａ，１０５Ｂ，１０６，１０７…汎用電池外形型ワイヤレス充電電池
１１１…送電側共振回路
１２２Ａ…送電回路
２１１～２１４…壁
２１０，２２０…空間
２２１，２２３，２２４…壁
５００…基板固定部材
５１０…二次電池緩衝部材
５３２…キャパシタ
５５０…回路基板
５９０…導光部材
６００，７０１，７０２…配線
７１１…正極端子
８００…電池ホルダ
８１０…底壁
８２０，８２１，８２２…側壁
８３０…壁
８３２…蓋
８４１…正極用端子電極
８４２…負極用端子電極
９００…送電コイル
９００Ｌ…インダクタ
９００Ｒ…等価抵抗
９０１…送電台
２１２１…嵌合用突起
２２１１…嵌合用溝
２２１２…開口

Claims (12)

  1. 二次電池と、
    前記二次電池に接続されたワイヤレス充電回路と、
    汎用電池と同等の外形を有し、前記二次電池及び前記ワイヤレス充電回路を収容する収容体と、
    前記二次電池に電気的に接続され、前記汎用電池の正極端子及び負極端子の対応位置にそれぞれ設けられた正極端子及び負極端子と、
    を備え、
    前記ワイヤレス充電回路は、外部からの送電による所定の大きさの電磁界または磁界を受ける受電コイルと、当該受電コイルによる受電電圧を整流する整流回路と、当該整流回路の出力電圧を電圧変換して充電電圧を生成する第１電圧変換回路と、当該第１電圧変換回路の出力電圧を入力して前記二次電池の充電制御を行う充電制御回路と、前記二次電池の電圧を前記汎用電池の出力電圧に変換する第２電圧変換回路と、前記受電電圧が所定の電圧範囲を超える場合に、前記整流回路への受電を遮断して、前記第１電圧変換回路を保護する受電保護回路と、を有し、
    前記汎用電池を使用する電子機器への装着が可能で、前記ワイヤレス充電回路により、所定の外部電磁界又は外部磁界の大きさの範囲においては、二次電池の充電と電圧出力、または電圧出力のみ、または受電の遮断を実行して、外部からの送電による電磁界によってワイヤレス充電を可能とした、
    汎用電池外形型ワイヤレス充電電池。
  2. 前記受電保護回路は、前記受電電圧が前記所定の電圧範囲を超える場合に、前記整流回路への受電を停止する遮断回路を備えた、
    請求項１に記載の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池。
  3. 前記受電コイルは前記二次電池より前記収容体の外表面寄りに位置し、
    前記受電コイルと前記二次電池との間に磁性体層を備える、
    請求項１又は２に記載の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池。
  4. 前記二次電池の衝撃を緩和する緩衝層を備える、
    請求項１から３のいずれかに記載の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池。
  5. 前記二次電池は電気二重層キャパシタである、
    請求項１から４のいずれかに記載の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池。
  6. 前記二次電池は全固体電池である、
    請求項１から５のいずれかに記載の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池。
  7. 前記受電コイルに接続される回路の負荷の変化によって通信信号を送信する送信回路をさらに備える、
    請求項１から６のいずれかに記載の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池。
  8. 前記ワイヤレス充電回路は、前記二次電池の充放電時の過電流、過電圧、過熱の少なくともいずれかに対する保護を行う保護回路を備える、
    請求項１から７のいずれかに記載の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池。
  9. 前記ワイヤレス充電回路は、外部からの無線信号を受信する受信回路と、当該受信回路による受信信号に応じて、前記第２電圧変換回路を制御して前記出力電圧を定める出力電圧設定回路を備える、
    請求項１から８のいずれかに記載の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池。
  10. 前記ワイヤレス充電回路は、前記受電コイルに接続されて前記受電コイルと共に、前記電磁界又は磁界の周波数で共振する共振回路を構成する共振キャパシタを有する、
    請求項１から９のいずれかに記載の汎用電池外形型ワイヤレス充電電池。
  11. 前記受電コイルに接続される回路の消費電力の変化によって信号を伝送する信号伝送回路をさらに備える、
    請求項１から１０のいずれかに記載のワイヤレス充電電池。
  12. 前記共振回路の共振条件の変化によって信号を伝送する信号伝送回路をさらに備える、
    請求項１０に記載のワイヤレス充電電池。
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