JPH11191435A

JPH11191435A - 携帯電気機器と充電台

Info

Publication number: JPH11191435A
Application number: JP9360031A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Toya; 正一遠矢; Toshiharu Kuniga; 俊治國賀
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】単一の送電コイルで、電気機器に内蔵するパ
ック電池と、電気機器から取り出したパック電池の両方
を充電する。【解決手段】充電台２は、パック電池３を無接点で充
電するために送電コイル４を交流電源で励起している。
パック電池３は、送電コイル４に電磁結合される受電コ
イル５に誘導される交流電力を整流して内蔵している二
次電池を充電する。充電台２は、携帯電気機器１を装着
する機器装着部２Ａと、パック電池３を装着するバッテ
リー装着部２Ｂとを有し、機器装着部２Ａとバッテリー
装着部２Ｂとは、共通装着部２Ｋを介して互いに連通さ
れており、共通装着部２Ｋの近傍に送電コイル４を配設
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電気機器に内
蔵しているパック電池と、携帯電気機器から取り出した
パック電池の両方を充電できるようにしてなる、携帯電
気機器と充電台に関する。とくに、本発明は、電磁誘導
の作用を利用して、電力を無接点状態で搬送して、パッ
ク電池を充電する携帯電気機器と充電台に関する。

【０００２】

【従来の技術】無接点でパック電池を充電する充電シス
テムは、接触不良が原因で発生する故障を皆無にでき
る。このため、接触不良が発生しやすい環境、あるい
は、極めて高い信頼性が要求される用途において、理想
的な充電システムである。

【０００３】この充電システムを採用している従来の携
帯電気機器と充電台は、充電台に送電コイルを内蔵させ
て、この送電コイルを交流で励起している。送電コイル
に接近するように、電気機器に受電コイルを内蔵させて
いる。受電コイルは、送電コイルの磁束変化によって、
電磁誘導の作用で交流が誘導される。受電コイルに誘導
される交流は、整流されて直流に変換されて、電気機器
に内蔵しているパック電池を充電する。

【０００４】この方式の充電システムは、受電コイルと
整流回路を電気機器に内蔵している。したがって、パッ
ク電池を内蔵している電気機器を充電台にセットして、
内蔵するパック電池を無接点の充電システムで充電でき
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この方式の充電システ
ムは、電気機器に装着しているパック電池を充電できる
が、パック電池を電気機器から外して充電できない。そ
れは、受電コイルと整流回路とが、電気機器に内蔵され
ているからである。したがって、この充電システムの電
気機器と充電台は、予備のパック電池を充電するとき
に、予備パック電池を、電気機器に装着する必要があっ
て、充電に手間がかかる欠点があった。さらに、電気機
器を別のパック電池で使用しながら、電気機器から取り
出した予備パック電池を充電できない欠点もあった。

【０００６】本発明は、この欠点を解決することを目的
に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電気
機器に内蔵するパック電池と、電気機器から取り出して
パック電池の両方を充電できる携帯電気機器と充電台と
を提供することにある。

【０００７】また、本発明の他の大切な目的は、電気機
器に内蔵するパック電池と、電気機器から取り出したパ
ック電池の両方を、単一の送電コイルと受電コイルとで
充電して、充電回路全体を簡単にできる携帯電気機器と
充電台とを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の携帯電気機器と
充電台は、パック電池３を脱着できるように携帯電気機
器１に装着している。携帯携帯電気機器１に内蔵される
パック電池３は、電磁誘導作用で、充電台２から電力が
搬送されて充電される。

【０００９】さらに、本発明の請求項１の充電台２は、
電磁誘導作用で電力を無接点な状態で搬送する送電コイ
ル４と、この送電コイル４を励起する電源とを内蔵して
いる。パック電池３は、送電コイル４に電磁結合され
て、送電コイル４から充電電力が誘導される受電コイル
５と、この受電コイル５に誘導される交流電力を整流し
てパック電池３に内蔵される二次電池を充電する充電回
路６とを内蔵している。

【００１０】さらにまた、充電台２は、パック電池３を
内蔵する携帯電気機器１を装着する機器装着部２Ａと、
携帯電気機器１から外したパック電池３を装着するバッ
テリー装着部２Ｂとを有する。機器装着部２Ａとバッテ
リー装着部２Ｂとは、共通装着部２Ｋを介して互いに連
通されている。共通装着部２Ｋは、ここを交流磁場とす
るために、近傍に送電コイル４を内蔵している。共通装
着部２Ｋの近傍に設けられた単一の送電コイル４は、携
帯電気機器１に内蔵されるパック電池３と、携帯電気機
器１から外したパック電池３に内蔵される二次電池を充
電する。

【００１１】本発明の請求項２の携帯電気機器と充電台
は、充電台２のケースの上面に開口して、機器装着部２
Ａとバッテリー装着部２Ｂを設けている。機器装着部２
Ａとバッテリー装着部２Ｂは、交差する方向に配設され
て、交差部分を共通装着部２Ｋとしている。

【００１２】本発明の請求項３の携帯電気機器と充電台
は、機器装着部２Ａとバッテリー装着部２Ｂを互いに直
交する方向に配設して、コーナー部に共通装着部２Ｋを
設けている。

【００１３】

【発明の実施の形態】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携帯電気機器と充電台を
例示するものであって、本発明は携帯電気機器と充電台
を以下のものに特定しない。

【００１４】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、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。

【００１５】図１は、パック電池（図示せず）を内蔵し
ている携帯電気機器１と、この携帯電気機器１に装着し
ているパック電池を充電する充電台２を示している。充
電台２は、図２に示すように、携帯電気機器１から外し
たパック電池３も充電できる構造としている。この図の
携帯電気機器は、携帯電話であるが、本発明は携帯電気
機器を携帯電話に特定しない。携帯電気機器には、たと
えば、電気かみそりや電気歯ブラシとすることもでき
る。

【００１６】図１に示す携帯電気機器１は、底部に脱着
自在にパック電池（図示せず）を装着している。充電台
２は、パック電池３を装着している携帯電気機器１を定
位置に装着する機器装着部２Ａと、携帯電気機器１から
外したパック電池３を装着するバッテリー装着部２Ｂと
をケースの上面に開口して設けている。機器装着部２Ａ
は、携帯電気機器１を嵌入して定位置に装着できるよう
に、内側の形状を携帯電気機器１の底部の外側の形状に
ほぼ等しく、正確には多少大きな形状としている。バッ
テリー装着部２Ｂも、携帯電気機器１から外したパック
電池３を定位置に装着できるように、その内側の形状
を、パック電池３底部の外側の形状にほぼ等しく、多少
大きくしている。ただし、本発明の充電台２は、機器装
着部２Ａとバッテリー装着部２Ｂの内側の形状を、必ず
しも、携帯電気機器１やパック電池３の外側の形状にほ
ぼ等しくする必要はない。携帯電気機器１やパック電池
３を定位置に装着できる全ての構造とすることができ
る。

【００１７】機器装着部２Ａとバッテリー装着部２Ｂ
は、共通装着部２Ｋを介して互いに連通される形状とさ
れる。図１と図２に示す充電台２は、ケースの上面に開
口するように、機器装着部２Ａとバッテリー装着部２Ｂ
を設け、この機器装着部２Ａとバッテリー装着部２Ｂと
を交差する方向に配設している。交差する機器装着部２
Ａとバッテリー装着部２Ｂは、交差部分に共通装着部２
Ｋを設けている。これ等の図に示す充電台２は、機器装
着部２Ａとバッテリー装着部２Ｂとを互いに直交させ、
且つＬ字状に配設して、そのコーナー部に共通装着部２
Ｋを設けている。機器装着部２Ａとバッテリー装着部２
Ｂは、Ｌ字状に配設されて、コーナー部を共通装着部２
Ｋとしている。

【００１８】充電台２は、図３の平面図に示すように、
機器装着部２Ａとバッテリー装着部２Ｂとを十字状に配
列して、中央部分を共通装着部２Ｋとすることもでき
る。図２と図３に示すように、機器装着部２Ａとバッテ
リー装着部２Ｂとを直交する方向に交差して、その交点
を共通装着部２Ｋとする充電台２は、平面形状における
外形をコンパクトにして、しかも安定して倒れ難い形状
にできる。

【００１９】パック電池３は、接点を介することなく、
充電台２から電力が供給されて、内蔵している二次電池
を充電する。パック電池３は、電磁誘導の作用で、充電
台２から電力を搬送して二次電池を充電する。電磁誘導
の作用で電力を搬送するために、図４の断面図に示すよ
うに、充電台２は送電コイル４を内蔵しており、パック
電池３は受電コイル５を内蔵している。送電コイル４と
受電コイル５が電磁結合されて、送電コイル４から受電
コイル５に電力が搬送される。送電コイル４から受電コ
イル５に効率よく電力を搬送するために、送電コイル４
と受電コイル５とはできるかぎり接近して配設される。

【００２０】送電コイル４は、共通装着部２Ｋを交流磁
場とするために、共通装着部２Ｋの近傍でその下方に配
設されている。ここに配設された送電コイル４は、ひと
つで、携帯電気機器１に内蔵されるパック電池３と、携
帯電気機器１から外したパック電池３の二次電池の両方
を充電できる。図５の充電台２は、機器装着部２Ａとバ
ッテリー装着部２ＢとをＬ字状に配設して、コーナー部
を共通装着部２Ｋとしている。したがって、送電コイル
４をコーナー部に配設している。

【００２１】送電コイル４は、図６の回路図に示す電源
である電源回路７に接続される。電源回路７は、入力さ
れる商用電源の交流を、ダイオードで直流に変換して平
滑用のコンデンサーに平滑な直流に変換する整流回路８
と、送電コイル４と直列に接続されたスイッチング素子
１８であるＦＥＴと、スイッチング素子１８をオンオフ
に切り換える発振回路９とを備える。発振回路９は、た
とえば、５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ、好ましくは約１０
０ｋＨｚの周波数で、スイッチング素子１８をオンオフ
に切り換える。スイッチング素子１８は、整流回路８か
ら出力される直流をスイッチングして、送電コイル４を
交流で励起する。送電コイル４は、電磁誘導の作用で効
率よく電力を受電コイル５に搬送するために、中心にフ
ェライトコアーを配設している。

【００２２】パック電池３は、充電台２の送電コイル４
に電磁結合される受電コイル５を底部に内蔵しており、
この受電コイル５に誘導される電力で充電される二次電
池を内蔵している。受電コイル５は、パック電池３を携
帯電気機器１に装着して機器装着部２Ａに装着したとき
と、携帯電気機器１から外したパック電池３をバッテリ
ー装着部２Ｂに装着したときに、送電コイル４に接近す
る位置に配設される。図５に示すパック電池３は、受電
コイル５を端部に配設して、交流磁場となる、共通装着
部２Ｋに配設される。図３に示すように、機器装着部２
Ａとバッテリー装着部２Ｂとを十字状に中央部分で交差
して配設する充電台２は、中央が共通装着部２Ｋとなる
ので、受電コイル５もパック電池３の底面中央部分に配
設される。

【００２３】パック電池３は、受電コイル５に誘導され
る交流電力で二次電池を充電するための充電回路６を内
蔵している。充電回路６は、受電コイル５の交流出力を
直流に変換して二次電池の充電状態を制御する制御回路
１０と、電池が異常な状態で使用されると、電流を遮断
して電池を保護する保護回路１１とを内蔵している。

【００２４】パック電池３に内蔵される二次電池１２
は、リチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二
次電池のパック電池は、軽くて、充電できる容量を大き
くできる。ただ、パック電池は、二次電池としてニッケ
ル−水素電池やニッケル−カドミウム電池を二次電池し
てい内蔵することもできる。ニッケル−カドミウム電池
は、大電流で放電でき、ニッケル−水素電池は、体積に
対する充電容量を大きくできる特長がある。

【００２５】二次電池を充電する制御回路１０は、図６
の回路図に示すように、受電コイル５に誘導して出力さ
れる交流を整流して直流に変換する整流回路１３と、整
流回路１３の出力と二次電池との間に直列に接続され
て、二次電池の充電状態を制御する充電制御部１４と、
この充電制御部１４を制御する演算回路１５と、演算回
路１５に二次電池の充電電流を入力する電流検出部１６
と、入力の電圧を演算回路１５に入力する電圧検出部１
７とを備える。

【００２６】充電制御部１４は、整流回路１３の出力
を、二次電池の充電に最適な電圧と電流に制御すると共
に、二次電池１２が満充電されると充電を停止する。し
たがって、充電制御部１４は、整流回路１３の出力を安
定化するための定電圧定電流回路と、演算回路に制御さ
れて、二次電池が満充電されると充電を停止するための
スイッチング素子とを備える。定電圧定電流回路は、充
電電流と電池電圧を検出して、出力を定電流、定電圧に
制御する。スイッチング素子は、二次電池と直列に接続
される。スイッチング素子がオンの状態で、二次電池は
充電され、スイッチング素子がオフになると充電は停止
される。

【００２７】演算回路１５は、二次電池の充電電流と電
圧を検出して、充電制御部１４のスイッチング素子を制
御する。演算回路１５は、二次電池１２が満充電になる
まで、スイッチング素子をオンとし、二次電池１２が満
充電されると、オンからオフに切り換えて、充電を停止
する。リチウムイオン二次電池は、充電電流または電池
電圧を検出して、満充電を検出できる。リチウムイオン
二次電池は、最初に定電流充電し、その後に、定電圧充
電して満充電される。定電圧充電する工程においては、
満充電になるにしたがって、充電電流が減少する。した
がって、充電電流が設定値よりも小さくなったことを検
出して、電池が満充電されたと判定して、充電を停止す
ることができる。また、電池電圧が設定電圧まで上昇し
たときに、満充電になったと判定して、充電を停止する
こともできる。

【００２８】ニッケル−水素電池とニッケル−カドミウ
ム電池は、定電流充電して満充電される。このタイプの
二次電池は、満充電になると、電池電圧が多少低下する
性質がある。このため、電池電圧が低下したこと、すな
わち、ΔＶを検出して、満充電を検出できる。

【００２９】保護回路１１は、電池電圧と電池に流れる
電流を検出して、制御部１９のスイッチング素子をオン
オフに制御する。電池電圧が設定電圧よりも高く、ある
いは、低くなると、制御部１９のスイッチング素子をオ
フにして、電流を遮断する。さらに、電池に異常に過大
な電流が流れるときも、スイッチング素子をオフにし
て、電流を遮断する。

【００３０】図のパック電池３は、制御回路１０と保護
回路１１とを別々の回路で構成している。ただ、制御回
路の演算回路に、保護回路の機能をもたせて、制御回路
を保護回路に併用することもできる。さらに、充電制御
部のスイッチング素子を、保護回路で制御されるスイッ
チング素子に併用することもできる。演算回路は、電圧
や電流等のアナログ信号を処理して、スイッチング素子
を制御するアナログ回路で実現することも、また、ワン
チップマイコン等のマイクロプロセッサーで構成するこ
ともできる。マイクロプロセッサーの演算回路は、電圧
と電流をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換して演
算する。

【００３１】制御回路と保護回路とに併用されるマイク
ロプロセッサーの演算回路は、図７のフローチャート
で、スイッチング素子を制御する。この図のフローチャ
ートにおいて、マイクロプロセッサーは、二次電池が満
充電されず、電池電圧と電流とが設定された範囲内にあ
るときにかぎって、スイッチング素子をオンに制御し、
電池が満充電となり、あるいは、電池電圧と電流が設定
された範囲にないとき、スイッチング素子をオフに制御
する。

【００３２】パック電池３は、携帯電気機器に電力を供
給するために、図６の回路図に示す放電端子２０を、ケ
ースの外部に表出して設けている。携帯電気機器は、パ
ック電池３を装着した状態で、放電端子２０に接触して
電気接続される電源端子（図示せず）を有する。

【００３３】

【発明の効果】本発明の携帯電気機器と充電台は、電気
機器に内蔵しているパック電池と、電気機器から取り出
したパック電池の両方を充電できると共に、両方のパッ
ク電池を、単一の送電コイルで充電して、二次電池を充
電するための回路の全体を相当に簡素化できる特長があ
る。とくに、単一の送電コイルでパック電池を充電する
充電台は、複数の送電コイルを電気的に切り換え、ある
いは、複数の送電コイルを励磁する必要がなく、極めて
簡単な回路構成として、二次電池を充電できる。

【００３４】さらに、パック電池は、携帯電気機器に装
着した状態と、携帯電気機器から外した状態において、
同じ送電コイルで同じように充電できる特長もある。し
たがって、たとえば、携帯電気機器に装着した状態で、
パック電池を理想的な状態で充電できるように設定し
て、パック電池を携帯電気機器から外した状態において
も、理想的な状態で充電できる特長がある。すなわち、
携帯電気機器に内蔵した状態と、携帯電気機器から外し
た状態におけ、充電条件のバラツキを少なくできる特長
がある。さらに、パック電池を充電するための回路構成
を簡単にできるために、安価に多量生産できる特長も実
現される。

【００３５】さらに、本発明の請求項２の携帯電気機器
と充電台は、機器装着部とバッテリー装着部とを交差す
るように配設して、その交点を共通装着部とし、さら
に、請求項３の携帯電気機器と充電台は、機器装着部と
バッテリー装着部とを直交させてその交点を共通装着部
としている。この構造の充電台は、全長を短くして、し
かも安定に静置できる特長がある。充電台が細長い形状
とならないからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の携帯電気機器と充電台とを示
す斜視図

【図２】図１に示す充電台に、携帯電気機器に代わって
パック電池を装着した状態を示す斜視図

【図３】本発明の他の実施例を示す携帯電気機器と充電
台の概略平面図

【図４】図１に示す携帯電気機器と充電台の断面図

【図５】充電台に携帯電気機器とパック電池を装着する
状態を示す平面図

【図６】パック電池を状態するための回路図

【図７】図６に示す回路の演算回路の動作状態を示すフ
ローチャート図

【符号の説明】

１…携帯電気機器２…充電台２Ａ…機器装着部２Ｂ…バッテリー装着部２Ｋ
…共通装着部３…パック電池４…送電コイル５…受電コイル６…充電回路７…電源回路８…整流回路９…発振回路１０…制御回路１１…保護回路１２…二次電池１３…整流回路１４…充電制御部１５…演算回路１６…電流検出部１７…電圧検出部１８…スイッチング素子１９…制御部２０…放電端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脱着できるパック電池を内蔵している携
帯電気機器(1)と、この携帯携帯電気機器(1)の電源とし
て使用されるパック電池(3)を、充電する充電台(2)とを
備える携帯電気機器と充電台とにおいて、充電台(2)は、電磁誘導作用で電力を無接点状態で搬送
する送電コイル(4)と、この送電コイル(4)を励起する電
源とを内蔵しており、パック電池(3)は、送電コイル(4)に電磁結合されて、送
電コイル(4)によって充電電力が誘導される受電コイル
(5)と、この受電コイル(5)に誘導される交流電力を整流
してパック電池(3)に内蔵される二次電池(12)を充電す
る充電回路(6)とを内蔵しており、さらに、充電台(2)は、パック電池(3)を内蔵する携帯電
気機器(1)を装着する機器装着部(2A)と、携帯電気機器
から外したパック電池(3)を装着するバッテリー装着部
(2B)とを有し、機器装着部(2A)とバッテリー装着部(2B)
とは、共通装着部(2K)を介して互いに連通されており、
共通装着部(2K)を交流磁場とするために共通装着部(2K)
の近傍に送電コイル(4)が配設されて、単一の送電コイ
ル(4)で、携帯電気機器に内蔵されるパック電池(3)と、
携帯電気機器から外したパック電池(3)の二次電池を充
電するように構成されてなる携帯電気機器と充電台。
【請求項２】充電台(2)のケースの上面に開口して、
機器装着部(2A)とバッテリー装着部(2B)が設けられると
共に、機器装着部(2A)とバッテリー装着部(2B)とが交差
する方向に配設され、機器装着部(2A)とバッテリー装着
部(2B)との交差部分に共通装着部(2K)が設けられてなる
請求項１に記載される携帯電気機器と充電台。
【請求項３】機器装着部(2A)とバッテリー装着部(2B)
とが互いに直交する方向に配設されて、コーナー部に共
通装着部(2K)が設けられてなる請求項２に記載される携
帯電気機器と充電台。