JPWO2013108485A1

JPWO2013108485A1 - 無接点充電方法

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Publication number: JPWO2013108485A1
Application number: JP2013554193A
Authority: JP
Inventors: 正博冨來; 建史八木
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2015-05-11
Anticipated expiration: 2032-11-26
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Abstract

【課題】充電台に異物がセットされたことを簡単な回路構成で確実に検出する。送電コイルから受電コイルに効率よく電力搬送しながら充電する。【解決手段】無接点充電方法は、充電台１０に電池内蔵機器５０をセットして、充電台１０の送電コイル１１に電池内蔵機器５０の受電コイル５１を電磁結合して、送電コイル１１から受電コイル５１に電磁誘導作用で電力搬送して、受電コイル５１に誘導される電力で電池内蔵機器５０の電池５２を充電する。さらに、無接点充電方法は、電池内蔵機器５０側において電池５２の充電電流を検出し、検出する充電電流を電流変化判別閾値に比較して、充電電流が電流変化判別閾値よりも小さい状態で、充電台１０に異物がセットされたと判定し、充電電流が電流変化判別閾値よりも大きい状態で、充電台１０に異物がセットされないと判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、送電コイルと受電コイルとを電磁結合するように互いに接近して配置し、送電コイルから受電コイルに電磁誘導作用で電力搬送して、受電コイルに誘導される電力で電池を充電する無接点充電方法に関し、とくに充電台に異物がセットされたことを検出する無接点充電方法に関する。

送電コイルを内蔵する充電台に、受電コイルを内蔵する電池内蔵機器をセットして、送電コイルから受電コイルに電力搬送して、電池内蔵機器の電池を充電する無接点充電方法は開発されている。（特許文献１参照）

この無接点充電方法は、充電台の送電コイルと、電池内蔵機器の受電コイルとを電磁結合するように、電池内蔵機器を充電台にセットすると、送電コイルから受電コイルに電力搬送して、受電コイルに誘導される電力で内蔵電池を充電する。この充電方法は、コネクタを介して電池内蔵機器を充電器に接続する必要がなく、無接点方式で内蔵電池を便利に充電できる。

この充電方法は、電池内蔵機器を充電している状態で、クリップなどの金属片の異物が載せられると、異物に誘電電流が流れてジュール熱で発熱する弊害がある。また、異物に誘導電流が流れて無駄に電力を消費するので、充電台から効率よく電池を充電できなくなる欠点もある。この欠点を解消するために、特許文献１の充電台は、上面に縦横に並べて多数の温度センサを配置している。温度センサは、充電台に載せられて異物が発熱するのを検出する。この充電台は、上に金属製の異物を載せる状態で、送電コイルに交流電力を供給すると、異物に誘電電流が流れて発熱するので、この異物の発熱を、近くに配置している温度センサで検出する。

特開２００８−１７５６２号公報

以上の充電台は、異物が上面のどこにセットされるかが特定されないために、多数の温度センサを載せ台の上面に配置する必要がある。このため、温度センサの数が多くなって部品コストが高くなる。また、異物が置かれる位置によって、どの温度センサが発熱を検出するかが特定されないので、多数に設けている全ての温度センサの検出温度から異物が載せられたことを判定する必要があるので、多数の温度センサの検出温度から異物が載せられたことを検出する検出回路も複雑になり、簡単な回路で異物を検出できない欠点もある。

さらに、以上の充電台は、温度センサの検出温度から異物が載せられたことを検出するので、異物の検出に時間遅れがあって、速やかに検出できない欠点がある。

さらに、この充電台は、電池内蔵機器を載せる載せ台の上に多数の温度センサを配置するので、温度センサやこれを配置する部品が送電コイルと受電コイルとの間にあって、これが送電コイルと受電コイルの間隔を広くして、電力搬送効率を悪化させる欠点もある。送電コイルと受電コイルは、電磁結合して電力搬送するので、より効率よく電力搬送するためには、互いに接近させてその間隔を狭くすることが大切である。ところが、送電コイルと受電コイルとの間に温度センサを配置する構造は、これによって送電コイルと受電コイルとを接近させることができず、このことにより電力搬送効率が低下する欠点がある。

本発明は、さらに以上の弊害を解消することを目的に開発されたもので、本発明の大切な目的は、充電台に異物がセットされたことを簡単な回路構成で、速やかに確実に安定して検出でき、しかも、送電コイルから受電コイルに効率よく電力搬送しながら充電できる無接点充電方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の無接点充電方法は、充電台１０に電池内蔵機器５０をセットし、充電台１０の送電コイル１１に電池内蔵機器５０の受電コイル５１を電磁結合して、送電コイル１１から受電コイル５１に電磁誘導作用で電力搬送して、受電コイル５１に誘導される電力で電池内蔵機器５０の電池５２を充電する。さらに、無接点充電方法は、充電台１０が、所定の時間間隔で送電コイル１１に、供給電力が異なる複数のパルス電力を供給し、供給電力が異なるパルス電力を供給する状態における送電コイル１１の電流を検出し、供給電力が異なるパルス電力に対する送電コイル１１の電流値の相違から充電台１０に異物がセットされたことを検出する。

以上の無接点充電方法は、充電台に異物がセットされたことを簡単な回路構成で、速やかに、しかも確実に安定して検出できる特徴がある。それは、送電コイルに供給電力が異なる複数のパルス電力を供給して送電コイルの電流を検出し、各々のパルス電力に対する電流値の相違から異物がセットされたことを検出するからである。本発明の無接点充電方法は、送電コイルの電流の大きさのみから、異物を検出するのではない。供給電力が異なる複数のパルス電力を供給する状態で送電コイルの電流を検出して、各々の電流値の相違から異物がセットされたことを検出する。

充電台に正常に電池内蔵機器がセットされた状態と、金属製の異物がセットされた状態では送電コイルの負荷が変化する。電池内蔵機器がセットされると、送電コイルに受電コイルが電磁結合されて受電コイルが負荷となる。受電コイルは整流回路を接続して、整流回路には電池を接続している。受電コイルに接続されるこれ等の負荷は、送電コイルに誘導される電圧によってインピーダンスが変化する。たとえば、整流回路は、図１に示すように、出力電圧を安定化するためにツェナーダイオード５７を接続している。ツェナーダイオード５７は、図２の電圧−電流特性で示すように、両端に供給される逆電圧がツェナー電圧を越えると導通状態となって電流が増加する。ツェナーダイオード５７を出力側に接続している整流回路５６は、受電コイル５１に誘導される電圧が低く、整流回路５６の出力電圧が低くなってツェナーダイオード５７の供給電圧が低くなると、ツェナーダイオード５７に電流が流れずに受電コイル５１の負荷インピーダンスを高くする。ところが、受電コイル５１に誘導される電圧が高くなって整流回路５６の出力電圧が高くなると、ツェナーダイオード５７に流れる電流が大きくなって、受電コイル５１の負荷インピーダンスを小さくする。

また、異物検出するときに、整流回路に電池を接続する電池内蔵機器にあっては、受電コイルに誘導される電圧が低いときには電池の充電電流が小さくなって受電コイルの負荷インピーダンスは大きく、受電コイルに誘導される電圧が高くなると、電池の充電電流が大きくなって受電コイルの負荷インピーダンスは小さくなる。

以上のように、電池内蔵機器は、受電コイルに誘導される電圧で負荷インピーダンスが変化するので、送電コイルに受電コイルを電磁結合する状態で、送電コイルの給電電力を変化させると、送電コイルの電流が大幅に変動する。送電コイルの給電電力を大きくして受電コイルに誘導される電圧を高くすると、受電コイルの負荷インピーダンスが小さくなる。受電コイルの負荷インピーダンスが小さくなると、これに電磁結合している送電コイルの負荷インピーダンスも小さくなる。負荷インピーダンスが小さくなった送電コイルは電流が大きくなる。送電コイルの供給電力を大きくすると、送電コイルの負荷インピーダンスが小さくなるので、送電コイルの電流は供給電力に比例せず、給電電力を大きくすると電流はより大きくなる。供給電力を小さくするとより小さくなる。したがって、送電コイルに受電コイルが電磁結合される状態、すなわち充電台に電池内蔵機器がセットされる状態では、供給電力に比例して送電コイルの電流が大きくならない。

これに対して、充電台に金属製の異物がセットされると、異物は供給電力に対して負荷インピーダンスが変化せず、送電コイルの電流は送電コイルの給電電力に比例する。図３と図４は、充電台に金属製の異物がセットされた状態と、電池内蔵機器がセットされた状態を示している。図３は異物がセットされた状態、図４は電池内蔵機器がセットされた状態を示している。図３と図４の検出において、充電台は送電コイルに同じパルス電力を供給している。充電台に異物がセットされると、図３に示すように、パルス電力に対する送電コイルの電流はパルス電力にほぼ比例する大きさとして検出される。しかしながら、充電台に電池内蔵機器がセットされると、図４に示すように、パルス電力が小さい状態で検出電流が極めて小さくなる。電池内蔵機器は、パルス電力によって検出電流が大幅に変化するので、検出電流が大きく変化する状態を電池内蔵機器がセットされたと判定し、検出電流の変化が少ないと異物がセットされたと判定できる。

検出電流の変化は、図３と図４に示すように、閾値を設けて、検出電流を閾値に比較して判定できる。すなわち、図に示すように、２回のパルス電力に対する検出電流を検出する方法にあっては、図３に示すように、両方の検出電流が閾値を越える状態では異物がセットされたと判定し、図４に示すように、大きい検出電流が閾値を越えて、小さい検出電流が閾値を越えない状態では電池内蔵機器がセットされたと判定できる。また、電池内蔵機器も異物もセットされない状態は、図５に示すように、パルス電力に対する送電コイルの電流が極めて小さくなる。送電コイルが無負荷の状態となるからである。したがって、パルス電力に対する両方の検出電流が閾値を越えない状態で、電池内蔵機器も異物もセットされないと判定できる。

以上の方法は、検出電流を閾値に比較して電池内蔵機器と異物とを判別しているが、パルス電力に対して検出される小さい検出電流と、大きい検出電流の差を検出して、電池内蔵機器と異物とを判別することもできる。電池内蔵機器がセットされる状態で、小さい検出電流と大きい検出電流の差が異物がセットされる状態よりも大きくなるからである。

本発明の無接点充電方法は、検出する複数の電流値をあらかじめ記憶している閾値に比較し、全ての検出電流が閾値よりも低い状態で、異物と電池内蔵機器５０がセットされないと判定し、いずれかの検出電流が閾値よりも低く、いずれかの検出電流が閾値よりも大きい状態で異物がセットされないと判定し、全ての検出電流が閾値よりも高い状態で異物がセットされたと判定することができる。

本発明の無接点充電方法は、充電台１０が送電コイル１１にパルス電力を供給する時間を１ｍｓｅｃ〜５０ｍｓｅｃとすることができる。

本発明の無接点充電方法は、充電台１０が、所定の時間間隔で２回、パルス電力を供給することができる。

本発明の無接点充電方法は、充電台１０が送電コイル１１に流れる電流を整流して電流を検出することができる。

本発明の一実施例にかかる無接点充電方法に使用する充電台と電池内蔵機器の一例を示すブロック図である。ツェナーダイオードの電圧−電流特性を示すグラフである。充電台に異物がセットされた状態でパルス電力に対する送電コイルの電流変化を示すグラフである。充電台に電池内蔵機器がセットされた状態でパルス電力に対する送電コイルの電流変化を示すグラフである。充電台に電池内蔵機器も異物もセットされない状態でパルス電力に対する送電コイルの電流変化を示すグラフである。

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の方法や回路構成に特定しない。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」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。

図１は、本発明の無接点充電方法で、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の電池５２を充電する状態を示している。

充電台１０は、図１のブロック図に示すように、ケース２０の上面に、電池内蔵機器５０を載せる上面プレート２１を設けて、この上面プレート２１の内側に送電コイル１１を配置している。送電コイル１１は、交流電源１２に接続され、交流電源１２をコントロール回路１３で制御している。コントロール回路１３は、異物検出するタイミングで、送電コイル１１に供給電力が異なる複数のパルス電力を供給する電力をコントロールする。さらに、充電台１０は、送電コイル１１の電流を検出して、異物がセットされたかどうかを判定する異物検出回路１５を備えている。

充電台１０は、送電コイル１１を受電コイル５１に電磁結合して、送電コイル１１から受電コイル５１に電力搬送する。電池内蔵機器５０を上面プレート２１の自由な位置にセットして、電池５２を充電する充電台１０は、送電コイル１１を受電コイル５１に接近するように移動させる機構（図示せず）を内蔵している。この充電台１０は、送電コイル１１をケース２０の上面プレート２１の下に配設して、上面プレート２１に沿って移動させて受電コイル５１に接近させる。ただし、充電台は、必ずしも送電コイルを受電コイルに接近させる機構を内蔵する必要はなく、電池内蔵機器を充電台の定位置に配置する構造とすることもできる。

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いてなる平面コイルで、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（図示せず）に線材を巻いてインダクタンスを大きくできる。コアのある送電コイルは、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、送電コイルを上面プレートの内面で移動させる構造にあっては、移送機構を簡単にできる。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〜１ＭＨｚの高周波電力を送電コイル１１に供給する。交流電源１２は、発振回路で交流信号を発振し、発振された交流信号をパワーアンプで電力増幅して送電コイルに交流電力を供給する。

充電台１０は、受電コイル５１に送電コイル１１を電磁結合する状態で、交流電源１２で送電コイル１１に交流電力を供給して、電池内蔵機器５０の受電コイル５１に電力搬送する。電池内蔵機器５０は、受電コイル５１に電力搬送される電力で電池５２を充電する。充電台１０は、電池５２が満充電されると、電池内蔵機器５０から伝送される満充電信号を検出して送電コイル１１への電力供給を停止して、電池５２の充電を停止する。

異物検出回路１５は、コントロール回路１３を制御して、送電コイル１１に複数回のパルス電力を供給し、送電コイル１１の電流を検出して、充電台１０に電池内蔵機器５０又は異物がセットされたかどうかを判別する。異物検出回路１５は、コントロール回路１３を制御して、一定の周期で送電コイル１１にパルス電力を供給して、電池内蔵機器５０又は異物が充電台１０にセットされたかどうかを判定し、さらに電池内蔵機器５０も異物もセットされないことを検出する。異物検出回路１５は、電池内蔵機器５０がセットされたことを検出すると、検出信号をコントロール回路１３に出力する。コントロール回路１３は電池内蔵機器５０がセットされたことを検出する検出信号が入力されると、電池内蔵機器５０の内蔵電池５２を充電する交流を送電コイル１１に供給して、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。異物検出回路１５が、異物がセットされたことを検出すると、異物検出信号をコントロール回路１３に出力する。コントロール回路１３は異物検出信号が入力されると、交流電源１２を制御して、送電コイル１１への電力供給を停止する。すなわち、充電台１０から電力搬送を開始しない。

さらに、異物検出回路１５は、充電台１０に電池内蔵機器５０がセットされて電池内蔵機器５０の内蔵電池５２を充電する状態においても、異物がセットされたことを検出することができる。電池内蔵機器５０の内蔵電池５２を充電している状態で、異物検出回路１５で異物がセットされたことを検出すると、異物検出回路１５は異物検出信号をコントロール回路１３に出力して、送電コイル１１への電力供給を遮断して、内蔵電池５２の充電を中断する。

充電台１０の異物検出回路１５は、コントロール回路１３を制御して、所定の時間間隔で、送電コイル１１に、供給電力が異なる複数のパルス電力（図１の波形Ｘ参照）を供給して、電池内蔵機器５０又は異物がセットされたことを検出する。図１の異物検出回路１５は、送電コイル１１の電流を検出する電流検出回路１６と、この電流検出回路１６で検出される電流値から電池内蔵機器５０又は異物がセットされたことを判定する判定回路１７とを備えている。

電流検出回路１６は、送電コイル１１と直列に接続している電流検出抵抗１６Ａと、この電流検出抵抗１６Ａの両端の電圧を増幅する差動アンプ１６Ｂと、差動アンプ１６Ｂの出力を整流して直流に変換する整流回路１６Ｃとを備えている。この電流検出回路１６は、差動アンプ１６Ｂで電流検出抵抗１６Ａに誘導される交流を増幅して、整流回路１６Ｃで整流するが、電流検出回路に誘導される交流を整流回路で整流して、整流された直流をアンプで増幅することもできる。

電流検出抵抗１６Ａの両端には、送電コイル１１にパルス電力が入力されるタイミングに同期して、図１の波形Ｙで示すように、交流信号を含むパルス信号が誘導される。パルス信号の時間幅（Ｔ１）、すなわち送電コイル１１にパルス電力が入力される時間（Ｔ１）は、約１０ｍｓｅｃ〜５０ｍｓｅｃとする。ただし、パルス電力が送電コイル１１に入力される時間は、たとえば１ｍｓｅｃ〜５０ｍｓｅｃとすることができる。パルス電力を送電コイル１１に入力する時間（Ｔ１）は、短くして速やかに電池内蔵機器５０又は異物を検出できる。ただ、この時間が短すぎると、電池内蔵機器と異物とを正確に検出するのが難しくなる。したがって、パルス電力の入力時間（Ｔ１）は検出精度と検出時間とを考慮して、前述の範囲で最適値に設定される。

また、複数のパルス電力を入力する状態で、前回のパルス電力の入力を停止して次のパルス電力を入力するまでの休止時間（Ｔ２）は、約１ｍｓｅｃ〜５ｍｓｅｃとする。ただし、休止時間（Ｔ２）は、０〜１０ｍｓｅｃとすることもできる。休止時間を短くして、電池内蔵機器と異物の判定を速やかにでき、反対に休止時間を長くして、パルス電力を確実に判別して、より正確に電池内蔵機器と異物とを検出できる。

図１の充電台１０は、送電コイル１１に供給電力が異なる２回のパルス電力を入力して、電池内蔵機器５０と異物とを検出する。充電台１０は、供給電力が異なる３回以上のパルス電力を送電コイルに入力して、電池内蔵機器と異物とをより正確に検出することもできる。

差動アンプ１６Ｂは、電流検出抵抗１６Ａに誘導される交流信号を含むパルス信号を増幅して整流回路１６Ｃに出力する。整流回路１６Ｃは、差動アンプ１６Ｂから出力される交流信号を含むパルス信号を整流して、交流信号を含まないパルス信号とする。整流回路１６Ｃから出力されるパルス信号は、その振幅が送電コイル１１に流れる電流値となる。

判定回路１７は、整流回路１６Ｃから入力されるパルス信号の振幅から、電池内蔵機器５０と異物とを検出する。整流回路１６Ｃから入力されるパルス信号の振幅は、送電コイル１１の電流値を示しているので、パルス信号の振幅、すなわち送電コイル１１の電流から電池内蔵機器５０と異物とを判定する。判定回路１７は、パルス信号の振幅として検出される送電コイル１１の電流値から電池内蔵機器５０と異物とを検出するために、入力されるパルス信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ（図示せず）と、Ａ／Ｄコンバータから出力されるデジタル信号を演算して電池内蔵機器５０と異物とを検出する演算回路（図示せず）とを備えている。演算回路は、検出するパルス信号の振幅、すなわち送電コイル１１の電流値を比較して電池内蔵機器５０と異物とを検出する閾値をメモリ（図示せず）に記憶している。メモリに記憶される閾値は、電池内蔵機器５０がセットされ状態で、振幅の小さいパルス信号が閾値よりも低く、振幅の大きいパルス信号が閾値よりも大きくなる値である。この閾値は、あらかじめ検出してメモリに記憶される。

さらに、判定回路１７は、電池内蔵機器５０と異物とを検出するときに、コントロール回路１３に制御信号を出力する制御回路（図示せず）を備えている。コントロール回路１３は、制御回路から制御信号が入力されると、交流電源１１を制御して、供給電力が異なるパルス電力を送電コイル１１に供給する。コントロール回路１３は、制御信号が入力される毎に、送電コイル１１に供給電力が異なるパルス電力を供給する。

以上の異物検出回路１５は、以下の動作をして充電台に電池内蔵機器５０又は異物がセットされたことを検出する。

（１）判定回路１７の制御回路が、コントロール回路１３に制御信号を出力し、コントロール回路１３がこの制御信号を検出して、図１の波形Ｘで示すように、供給電力が異なるふたつのパルス電力を時間をずらせて送電コイル１１に供給する。
（２）送電コイル１１に供給電力が異なるふたつのパルス電力が供給されると、送電コイル１１に電流が流れ、この電流によって電流検出抵抗１６Ａの両端に交流信号が誘導される。この交流信号は差動アンプ１６Ｂで増幅（図１の波形Ｙ）され、整流回路１６Ｃで整流されて直流信号（図１の波形Ｚ）として判定回路１７に入力される。
（３）判定回路１７は、入力される直流信号をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換し、Ａ／Ｄコンバータから出力されるふたつのパルス信号の振幅、すなわち、ふたつの電流値を、メモリに記憶している閾値に比較する。判定回路１７は、図３に示すように、ふたつのパルス信号の振幅、すなわち送電コイル１１の電流値が、いずれも閾値よりも大きい状態では異物がセットされたと判定する。また、判定回路１７は、図４に示すように、ふたつのパルス信号のうち小さい振幅、すなわち小さい電流値が閾値よりも低く、かつ大きい振幅で検出される大きい電流値が閾値よりも大きいと、電池内蔵機器５０がセットされたと判定する。さらにまた、判定回路１７は、図５に示すように、ふたつのパルス信号の両方の振幅、すなわち両方の電流値が閾値よりも小さいと、電池内蔵機器５０も異物もセットされないと判定する。

（４）判定回路１７は、電池内蔵機器５０がセットされたと判定すると、電池内蔵機器５０がセットされたことを示す信号をコントロール回路１３に出力する。コントロール回路１３は、この信号を検出して、交流電源１２から送電コイル１１に電池内蔵機器５０の内蔵電池５２を充電する電力を供給する。判定回路１７は異物がセットされたと判定し、あるいは電池内蔵機器５０も異物もセットされないと判定すると、交流電源１２から送電コイル１１に電力を供給しない状態とする。

以上の異物検出回路１５は、供給電力が異なるパルス電力に対する送電コイル１１の電流値を閾値に比較して、電池内蔵機器５０と異物とを検出するが、本発明は、供給電力が異なるパルス電力に対する送電コイル１１の電流値の差から電池内蔵機器５０と異物とを検出することができる。電池内蔵機器５０がセットされる状態は、異物がセットされる状態よりも、供給電力が異なるパルス電力に対する電流値の差が大きくなるからである。

さらに、以上の方法は、ふたつの供給電力が異なるパルス電力を送電コイル１１に供給して、電池内蔵機器５０と異物とを検出するが、３回以上の供給電力が異なるパルス電力を送電コイルに供給して、電池内蔵機器と異物とを検出することもできる。

以上の方法で内蔵電池が充電される電池内蔵機器５０は、図１に示すように、電池５２と、受電コイル５１と、この受電コイル５１に誘導される交流を直流に変換する整流回路５６と、整流回路５６から出力される直流で電池５２を充電する充電制御回路５３と、内蔵電池５２の状態を充電台１０に伝送する伝送回路５４とを備える。

電池５２は、リチウムイオン電池又はリチウムポリマー電池である。ただし、電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池などの充電できる全ての電池とすることができる。電池内蔵機器５０は、１個ないし複数の電池５２を内蔵している。複数の電池は、直列又は並列に接続され、あるいは直列と並列に接続される。

整流回路５６は、図示しないが、受電コイル５１に誘導される交流をダイオードブリッジで全波整流して脈流を平滑コンデンサーで平滑化する。整流回路５６は、ダイオードブリッジで交流を整流するが、整流回路には、ＦＥＴをブリッジに接続して、交流に同期してＦＥＴをオンオフに切り換えて整流する同期整流回路も使用できる。ＦＥＴの同期整流回路はオン抵抗が小さく、整流回路の発熱を少なくして、電池内蔵機器のケース内温度の上昇を少なくできる。また、平滑コンデンサーは必ずしも必要でなく、ダイオードブリッジや同期整流回路の出力で電池を充電することもできる。

充電制御回路５３は、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等を定電圧・定電流充電し、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池を定電流充電する。さらに、充電制御回路５３は、電池５２の満充電を検出して、満充電信号を伝送回路５４を介して充電台１０に伝送する。充電台１０は、伝送回路５４から伝送される満充電信号を受信回路１４で検出する。満充電信号を検出すると、コントロール回路１３は交流電源１２を制御して、送電コイル１１への電力供給を停止させる。

伝送回路５４は、電池内蔵機器５０から充電台１０に、電池５２の満充電信号、ＩＤ信号などの種々の伝送信号を伝送する。ＩＤ信号を伝送する伝送回路５４は、電池内蔵機器５０がセットされたことを確認して、充電台１０にＩＤ信号を伝送する。伝送回路５４は、受電コイル５１の負荷インピーダンスを変化させて、送電コイル１１に種々の伝送信号を伝送する。この伝送回路５４は、図示しないが、受電コイル５１に変調回路を接続している。変調回路は、コンデンサーや抵抗等の負荷とスイッチング素子とを直列に接続して、スイッチング素子のオンオフを制御して種々の伝送信号を充電台１０に伝送する。

充電台１０の受信回路１４は、送電コイル１１のインピーダンス変化、電圧変化、電流変化等を検出して、伝送回路５４から伝送される伝送信号を検出する。受電コイル５１の負荷インピーダンスが変化すると、これに電磁結合している送電コイル１１のインピーダンスや電圧や電流が変化するので、受信回路１４は、これ等の変化を検出して、電池内蔵機器５０の伝送信号を検出することができる。

ただし、伝送回路は、搬送波を変調して伝送する回路、すなわち送信機とすることもできる。この伝送回路から伝送される伝送信号の受信回路は、搬送波を受信して、伝送信号を検出する受信器である。伝送回路と受信回路とは、電池内蔵機器から充電台に伝送信号を伝送できる全ての回路構成とすることができる。

１０…充電台
１１…送電コイル
１２…交流電源
１３…コントロール回路
１４…受信回路
１５…異物検出回路
１６…電流検出回路１６Ａ…電流検出抵抗
１６Ｂ…差動アンプ
１６Ｃ…整流回路
１７…判定回路
２０…ケース
２１…上面プレート
５０…電池内蔵機器
５１…受電コイル
５２…電池
５３…充電制御回路
５４…伝送回路
５６…整流回路
５７…ツェナーダイオード

Claims

充電台(10)に電池内蔵機器(50)をセットし、充電台(10)の送電コイル(11)に電池内蔵機器(50)の受電コイル(51)を電磁結合して、送電コイル(11)から受電コイル(51)に電磁誘導作用で電力搬送して、受電コイル(51)に誘導される電力で電池内蔵機器(50)の電池(52)を充電する無接点充電方法であって、
充電台(10)が、所定の時間間隔で送電コイル(11)に、供給電力が異なる複数のパルス電力を供給し、供給電力が異なるパルス電力を供給する状態における送電コイル(11)の電流を検出し、供給電力が異なるパルス電力に対する送電コイル(11)の電流値の相違から充電台(10)に異物がセットされたことを検出する無接点充電方法。
検出する複数の電流値をあらかじめ記憶している閾値に比較し、全ての検出電流が閾値よりも低い状態で、異物と電池内蔵機器(50)がセットされないと判定し、いずれかの検出電流が閾値よりも低く、いずれかの検出電流が閾値よりも大きい状態で異物がセットされないと判定し、全ての検出電流が閾値よりも高い状態で異物がセットされたと判定する請求項１に記載される無接点充電方法。
充電台(10)が送電コイル(11)にパルス電力を供給する時間が１ｍｓｅｃ〜５０ｍｓｅｃである請求項１又は２に記載される無接点充電方法。
充電台(10)が、所定の時間間隔で２回、パルス電力を供給する請求項１ないし３のいずれかに記載される無接点充電方法。
充電台(10)が送電コイル(11)に流れる電流を整流して電流を検出する請求項１ないし４のいずれかに記載される無接点充電方法。