WO2012029829A1

WO2012029829A1 - 充電ユニット及びそれを備えた電気機器

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Publication number: WO2012029829A1
Application number: PCT/JP2011/069712
Authority: WO
Inventors: 恭平竹内; 橋本　昌俊; 恵一谷井
Original assignee: 日立マクセルエナジー株式会社
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2012-03-08
Also published as: CN103081296A; EP2613425A1; JP2012055086A; KR20130025448A; EP2613425A4; US20130162206A1

Abstract

充電ユニットにおいて、機器が使用されていない状態で電池内に蓄えられた電力が無駄に消費されるのを抑制可能な構成を得る。充電ユニット（１０）は、給電装置（２）（充電器）から電力を受電する受電部（１３）（受電側コイル）と、該受電部（１３）で受電した電力によって充電される電池（１２）と、受電部（１３）と電池（１２）との間に設けられ、該電池（１２）の充電を制御する充電制御部（１４）と、電池（１２）と充電制御部（１４）との間に設けられ、該電池（１２）を充電していないときには該電池（１２）と充電制御部（１４）とを電気的に遮断するように構成された遮断部（１５）（リレー部）とを備えている。

Description

充電ユニット及びそれを備えた電気機器

　本発明は、電池と、該電池の充電を制御する充電制御部とを備えた充電ユニット、及びそれを備えた電気機器に関する。

　従来より、電池と、該電池の充電を制御する充電制御部とを備えた充電ユニットが知られている。このような充電ユニットとしては、例えば特開２０１０－３４０８０号公報に開示されるように、電池が搭載された機器側に、該電池の充電を制御するための充電回路（充電制御部）を設けた構成が知られている。

　なお、前記特開２０１０－３４０８０号公報には、充電器側及び機器側にそれぞれコイルを有する非接触充電システムが開示されている。この非接触充電システムでは、充電器側のコイルに電流を流した際に生じる磁場を利用して機器側のコイルに電流を流す、いわゆる電磁誘導を利用して、電池の充電を行う。

　ところで、上述のように、電池が搭載された機器側に充電回路が設けられた構成の場合、該充電回路のリーク電流等によって、電池内に蓄えられた電力が消費される。これにより、電池を充電していない状態では、機器を使用していなくても電池の電力を無駄に消費する。

　そのため、本発明は、充電ユニットにおいて、機器が使用されていない状態で、電池内に蓄えられた電力が無駄に消費されるのを抑制可能な構成を得ることを目的とする。

　本発明の一実施形態にかかる充電ユニットは、給電装置から電力を受電する受電部と、該受電部で受電した電力によって充電される電池と、前記受電部と前記電池との間に設けられ、該電池の充電を制御する充電制御部と、前記電池と前記充電制御部との間に設けられ、該電池を充電していないときには該電池と前記充電制御部とを電気的に遮断するように構成された遮断部と、を備えている（第１の構成）。

　以上の構成により、電池の充電が行われていないときには、遮断部によって電池と充電制御部とが電気的に遮断される。これにより、電池から充電制御部に電流が流れるのを防止できる。したがって、電池が充電されておらず且つ機器が使用されていない状態で、該機器内の電池の電力が充電制御部のリーク電流によって無駄に消費されるのを防止できる。

　前記第１の構成において、前記受電部は、前記給電装置とは非接触の状態で該給電装置から電力を受電するように構成されているのが好ましい（第２の構成）。このように給電装置に対して非接触の状態で電力を受電する構成の場合には、機器側に電池と該電池の充電制御部とを備えた構成になる。そのため、電池内に蓄えた電力を、充電制御部のリーク電流によって消費してしまう。このような構成において、上述の第１の構成を適用することで、電池の電力を充電制御部のリーク電流によって無駄に消費するのを防止できる。

　ここで、非接触の状態とは、受電部と給電装置とが端子等によって電気的に直接、接続されていない状態を意味する。

　前記第１の構成において、前記遮断部は、前記受電部に流れる電流によって点灯する発光部と、該発光部の光に応じて駆動するスイッチ部とを有していて、該スイッチ部は、前記発光部が点灯しているときに、前記電池と前記充電制御部とを電気的に接続する一方、前記発光部が消灯しているときに、前記電池と前記充電制御部とを電気的に遮断するように駆動するのが好ましい（第３の構成）。

　これにより、受電部に電流が流れていて電池に充電されている状態では、発光部が点灯するため、スイッチ部は充電部と充電制御部とを電気的に接続した状態となる。一方、受電部への送電が終了して電池に充電されていない状態になると、該受電部に電流が流れなくなるため、発光部は消灯して、スイッチ部は充電部と充電制御部とを電気的に遮断した状態となる。したがって、スイッチ部は、電池を充電していないときには、充電部と充電制御部とを遮断することができる。よって、遮断部をコントローラ等によって駆動制御することなく、簡単な構成によって該遮断部を作動させることができる。

　前記第１の構成において、前記遮断部は、スイッチング素子を有していて、該スイッチング素子は、前記受電部の電圧が閾値以上のときに、前記電池と前記充電制御部とを電気的に接続する一方、前記受電部の電圧が閾値よりも小さいときに、前記電池と前記充電制御部とを電気的に遮断するように駆動するのが好ましい（第４の構成）。

　こうすることで、スイッチング素子は、受電部への送電が行われている状態、すなわち受電部の電圧が閾値以上のときには、充電部と充電制御部とを電気的に接続する。一方、受電部への送電が行われていない状態、すなわち受電部の電圧が閾値よりも小さいときには、充電部と充電制御部とを電気的に遮断する。これにより、受電部への送電が行われていない状態、すなわち電池への充電が行われていない場合に、充電部と充電制御部とを電気的に遮断する遮断部を簡単な構成によって実現することができる。

　前記第１の構成において、前記遮断部は、前記充電制御部から前記電池への電流の流れのみを許容するダイオードを有しているのが好ましい（第５の構成）。このようなダイオードを用いることで、電池から充電制御部へ電流が流れるのを防止できる。したがって、電池内に蓄えられた電力が充電制御部のリーク電流によって無駄に消費されるのを防止できる。

　前記第１の構成において、前記電池は、リチウムイオン電池であるのが好ましい（第６の構成）。このようなリチウムイオン電池の場合には、充電する際に、他の種類の電池に比べて複雑な充電制御が必要になるため、充電制御部が必須である。そのため、リチウムイオン電池の場合、充電制御部でリーク電流が生じる。このような構成において、上述の第１の構成を適用することにより、電池内の電力が充電制御部のリーク電流によって無駄に消費されるのを防止できる。

　前記第１の構成において、前記電池は、コイン形の電池であるのが好ましい（第７の構成）。このようなコイン形電池を用いる機器は、一般的に小型の機器が多く、機器側に、電池とともに充電制御部が設けられる場合が多い。しかも、コイン形電池は、一般的に電池の容量が低容量であるため、充電制御部におけるリーク電流の影響を大きく受ける。よって、このような構成において、上述の第１の構成を適用することにより、電池内の電力が充電制御部のリーク電流によって無駄に消費されるのを効果的に防止することできる。

　本発明の一実施形態にかかる電気機器は、上述の第１から第７の構成のうちいずれか一つの構成の充電ユニットを備えている。

　本発明の一実施形態にかかる充電ユニットによれば、充電制御部と電池との間に、該電池の充電が行われていない場合には該電池と充電制御部とを遮断する遮断部を設けた。これにより、電池を充電していない状態で該電池から充電制御部に電流が流れ込んで、該電池内の電力が無駄に消費されるのを防止できる。

図１は、本発明の実施形態１にかかる充電ユニットを備えた充電システムの概略構成を示す図である。図２は、充電制御部の概略構成を示すブロック図である。図３は、予備充電後に本充電を行う場合の充電の様子を示すタイムチャートである。図４は、充電制御部による充電制御の動作を示すフローチャートである。図５は、本充電のみを行う場合の充電の様子を示すタイムチャートである。図６は、実施形態２にかかる充電ユニットの概略構成を示す図である。図７は、実施形態３にかかる充電ユニットの概略構成を示す図である。

　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

　［実施形態１］
　（全体構成）
　図１は、本発明の実施形態１にかかる充電ユニット１０を備えた充電システム１の概略構成を示す図である。この充電システム１は、充電器２（給電装置）と、機器３側に設けられた充電ユニット１０とを含む。充電システム１は、例えば、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯端末やカメラ等の小型機器（機器３、電気機器）の電源システムとして用いられる。

　充電システム１は、充電器２と機器３側の充電ユニット１０との間で、非接触で電力の送受電を行うように構成されている。すなわち、充電器２は、電源４に接続された送電側コイル５を有している。一方、充電ユニット１０は、電池１２に接続される充電回路１１の一部を構成する受電側コイル１３（受電部）を有している。この構成により、充電システム１は、電磁誘導を利用して、充電器２から充電ユニット１０に電力を供給するように構成されている。ここで、非接触で電力の送受電を行うとは、２つの装置間で端子を介すことなく、電力の授受を行うことを意味する。

　詳しくは、充電器２は、図示しない外部電源に接続される電源４と、該電源４に電気的に接続された送電側コイル５とを備えている。充電ユニット１０は、充電回路１１を有している。この充電回路１１は、受電側コイル１３と、充電制御部１４と、リレー部１５（遮断部）と、電池１２とを配線で接続することによって形成された回路である。具体的には、充電回路１１では、受電側コイル１３の両端が、充電制御部１４の入力側に接続されている。また、充電回路１１では、充電制御部１４の出力側に、リレー部１５を介して電池１２が接続されている。これにより、充電回路１１では、受電側コイル１３によって充電器２から受電した電力が、充電制御部１４及びリレー部１５を介して、電池１２に供給される。なお、充電回路１１には、電池１２を電源とするように、機器３の負荷６が接続されている。

　電池１２は、特に図示しないが、例えば、有底円筒状の２つの部材を組み合わせることによって円柱状に形成されるケースを有している。このケース内には、平板状の正極及び負極が交互に複数積層されてなる電極体が収納されている。

　正極は、アルミニウム等の金属箔製の正極集電体と、正極活物質を含有していて、該正極集電体の両面にそれぞれ設けられた正極活物質層とを備える。詳しくは、正極は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有酸化物である正極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む正極合剤を、アルミニウム箔などからなる正極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。正極活物質であるリチウム含有酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ_２などのリチウムコバルト酸化物やＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ_２などのリチウムニッケル酸化物等のリチウム複合酸化物を用いるのが好ましい。なお、正極活物質として、１種類の物質のみを用いてもよいし、２種類以上の物質を用いてもよい。また、正極活物質は、上述の物質に限らない。

　負極は、銅等の金属箔製の負極集電体と、負極活物質を含有していて、該負極集電体の両面にそれぞれ設けられた負極活物質層とを備える。詳しくは、負極は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む負極合剤を、銅箔などからなる負極集電体４８上に塗布して乾燥させることによって形成される。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材料（黒鉛類、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類など）を用いるのが好ましい。負極活物質は、上述の物質に限らない。

　したがって、本実施形態における電池１２は、リチウムイオンによって電子を正極と負極との間で移動させることにより充放電を行う、いわゆるリチウムイオン電池である。

　なお、各正極は、電池１２のケースを構成する一方の部材に電気的に接続されている。一方、各負極は、電池１２のケースを構成する他方の部材に電気的に接続されている。これにより、電池１２の内部の電極体は、電池１２のケースに対して電気的に接続されている。

　充電制御部１４は、電池１２の充電を制御するように構成されている。すなわち、充電制御部１４は、図２に示すように、充電電流を制御するための電流制御部２１と、充電電圧を制御するための電圧制御部２２とを備えている。また、充電制御部１４は、電流制御部２１及び電圧制御部２２の出力に応じて電池１２の充電を制御する出力制御部２３を備えている。さらに、充電制御部１４は、充電時間を計測するためのタイマー部２４を備えている。充電制御部１４の詳しい構成及び動作については後述する。充電制御部１４は、例えば、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）によって構成される。

　リレー部１５は、充電制御部１４と電池１２とを電気的に接続または切断するように構成されている。具体的には、リレー部１５は、図１に示すように、光の入射の有無に応じて充電回路１１を電気的に接続または切断するスイッチ部５１と、電流が流れた際に光を出射する発光部５２とを備えている。詳しくは後述するが、リレー部１５は、電池１２への充電が終わって、受電側コイル１３に電流が流れないようになると、充電制御部１４と電池１２とを電気的に遮断する。これにより、充電後に、電池１２内の電力が充電制御部１４のリーク電流によって無駄に消費されるのを防止できる。

　（充電制御部）
　充電制御部１４は、上述のとおり、電流制御部２１と、電圧制御部２２と、出力制御部２３と、タイマー部２４とを備えている（図２参照）。

　出力制御部２３は、電流制御部２１及び電圧制御部２２からの出力信号に基づいて、電池１２の充電のオン・オフ、及び、充電時の電流及び電圧の制御を行うように構成されている。具体的には、出力制御部２３は、後述するように、電池１２の電圧を検出し、該電圧に応じて予備充電または本充電を行うとともに、該本充電では定電流充電及び定電圧充電を行うように構成されている。また、出力制御部２３は、タイマー部２４から出力される信号に基づいて充電を終了する機能も有している。

　電流制御部２１は、充電電流検出部３１と、電流判定部３２とを備えている。この充電電流検出部３１は、充電時に電池１２に流れる電流を検出するように構成されている。電流判定部３２は、充電電流検出部３１で検出された電流と目標電流とを比較し、該検出された電流が目標電流と一致しているかどうかを判定するように構成されている。この電流判定部３２から出力された信号は、出力制御部２３に入力される。出力制御部２３は、定電流充電の際に、電流判定部３２において電池１２に流れる電流が目標電流と一致していると判定されるように、すなわち電池１２に流れる電流を一定に保つように、該電池１２に流れる電流を制御する。

　電圧制御部２２は、電池電圧検出部４１と、電圧判定部４２とを備えている。この電池電圧検出部４１は、電池１２の電圧を検出するように構成されている。電圧判定部４２は、電池１２の電圧を目標電圧と比較し、該電池１２の電圧が目標電圧と一致しているかどうかを判定するように構成されている。この電圧判定部４２から出力された信号は、出力制御部２３に入力される。出力制御部２３は、定電圧充電の際に、電圧判定部４２において電池１２の電圧が目標電圧と一致していると判定されるように、すなわち電池１２の電圧を一定に保つように、該電池１２の電圧を制御する。

　タイマー部２４は、予備充電及び本充電の時間をそれぞれカウントするように構成されている。具体的には、タイマー部２４は、予備充電及び本充電が開始されると、タイマーのカウントを開始して、予備充電及び本充電の各完了時間に到達した際に信号を出力するように構成されている。タイマー部２４から出力された信号は、出力制御部２３に入力される。出力制御部２３では、タイマー部２４から信号が入力されると、予備充電及び本充電を停止する。

　充電制御部１４によって電池１２の充電を制御した場合の充電の様子の一例を図３に示す。この図３の例は、期間Ｉで電池電圧検出部４１によって検出された電池１２の電圧が後述する第１基準電圧よりも低かったため、期間ＩＩで予備充電を行った後、期間ＩＩＩ、ＩＶで本充電を行った場合の電池１２の電流及び電圧の変化を示している。ここで、期間ＩＩＩは、電池１２に流れる電流が一定の状態で充電を行う定電流充電の期間であり、期間ＩＶは、電池１２にかかる電圧が一定の状態で充電を行う定電圧充電の期間である。なお、期間Ｖは、本充電完了後に再充電が行われる期間である。

　充電制御部１４による電池１２に対する上述の充電制御の動作を、図４に示すフローに基づいて説明する。

　まず、図４のフローがスタートすると、ステップＳ１において、電池電圧検出部４１で電池１２の電圧を検出し、その検出された電圧が第１基準電圧（図４に示すフローでは２．９Ｖ）よりも大きいかどうかを判定する。このステップＳ１において、電池１２の電圧が第１基準電圧よりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ２以降に進んで本充電を行う。一方、電池１２の電圧が第１基準電圧以下であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ９以降に進んで予備充電を行う。なお、予備充電を行うことなくステップＳ２以降の本充電のみを行う場合、電池１２の電圧及び電流は図５に示すように変化する。

　ステップＳ９で予備充電が開始されると、続くステップＳ１０でタイマー部２４のカウントがスタート（タイマースタート）する。そして、ステップＳ１１において、タイマー部２４でカウントされている時間が予備充電時間を経過しているかどうかを判定する。このステップＳ１１で予備充電時間を経過していると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、前記ステップＳ２に進む。一方、前記ステップＳ１１で予備充電時間を経過していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、予備充電を行いつつ、該ステップＳ１１で予備充電時間を経過したと判定されるまで該ステップＳ１１の判定を繰り返し行う。

　前記ステップＳ１で電池１２の電圧が第１基準電圧よりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）及び前記ステップＳ１１で予備充電時間を経過したと判定された場合（ＹＥＳの場合）に進むステップＳ２では、タイマー部２４のカウントがスタートする。このステップＳ２では、タイマー部２４は、本充電の充電時間（本充電時間）を計測するために動作する。

　続くステップＳ３では、電池１２に流れる電流を一定に保った状態で該電池１２を充電する定電流充電を行う。このとき、充電制御部１４では、電流制御部２１の充電電流検出部３１で電池１２に流れる電流を検出して、電流判定部３２で電池１２に流れる電流が目標電流と等しいかどうかを判定する。そして、充電制御部１４の出力制御部２３は、電流判定部３２の判定結果に基づいて、電池１２に流れる電流が目標電流で一定に保たれるように、電池１２に流れる電流の制御を行う。

　続くステップＳ４では、電池電圧検出部４１によって電池１２内の電圧を検出して、電圧判定部４２で電池１２内の電圧が第２基準電圧（図４では４．２Ｖ）よりも大きいかどうかの判定を行う。このステップＳ４において、電池１２の電圧が第２基準電圧よりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ５に進んで定電圧充電を行う。一方、ステップＳ４で、電池１２の電圧が４．２Ｖよりも大きくないと判定された場合（ＮＯの場合）には、定電流充電を継続しつつ、電池１２の電圧が４．２Ｖよりも大きくなるまでステップＳ４の判定を繰り返し行う。

　ステップＳ５では、電池１２の電圧を一定に保った状態で該電池１２を充電する定電圧充電を行う。このとき、充電制御部１４では、電圧制御部２２の電池電圧検出部４１で電池１２の電圧を検出して、電圧判定部４２で電池１２の電圧が目標電圧と等しいかどうかを判定する。そして、充電制御部１４の出力制御部２３は、電圧判定部４２の判定結果に基づいて、電池１２の電圧が目標電圧で一定に保たれるように、電池１２にかかる電圧の制御を行う。

　続いて、ステップＳ６では、本充電時間が経過したかどうか、すなわちタイマー部２４から本充電時間が経過したという出力信号が出力されたかどうかを判定する。このステップＳ６において、本充電時間が経過したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ７に進んで本充電を停止する。一方、ステップＳ６において、本充電時間が経過していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、定電圧充電を行いつつ、本充電時間が経過するまでステップＳ６の判定を繰り返し行う。

　ステップＳ７で本充電を停止した後、ステップＳ８に進んで電池１２の再充電を行う。この電池１２の再充電は、電池１２に対する充電を終了した際に電圧が低下した分を補うための充電である。そのため、電池１２に対する定電圧充電を停止してから一定の時間が経過した後に、電池１２に対して電流を流して充電する。

　以上のような再充電を行った後、電池１２に対する充電動作が完了する（エンド）。

　（リレー部）
　リレー部１５は、上述のとおり、充電制御部１４と電池１２とを電気的に接続または切断するように構成されている。具体的には、リレー部１５は、図１に示すように、光の入射の有無に応じて充電回路１１を電気的に接続または切断するスイッチ部５１と、受電側コイル１３に電流が流れた際に該スイッチ部５１に対して光を出射する発光部５２とを備えている。

　スイッチ部５１は、例えばフォトトランジスタによって構成されている。このスイッチ部５１は、光が入射されるとＯＮ状態になるように構成されている。これにより、スイッチ部５１は、光が入射された状態では導通状態になる一方、光が入射されなくなると、非導通状態になる。なお、スイッチ部５１は、光の入射によって電圧を生じる光起電力素子と、該光起電力素子の出力電圧に応じてＯＮ／ＯＦＦ動作するスイッチング素子とを備えた構成であってもよい。

　発光部５２は、例えば発光ダイオードによって構成されている。そのため、発光部５２は、電流が流れると光を出射するように構成されている。また、この発光部５２は、受電側コイル１３の出力側に接続されている。これにより、受電側コイル１３に電流が流れると、発光部５２が発光する。逆に、受電側コイル１３に電流が流れていない場合には、発光部５２は発光しない。なお、図１に示すように、発光部５２と受電側コイル１３の出力側との間には、抵抗５３が設けられている。

　次に、上述のような構成を有するリレー部１５の動作について以下で説明する。

　まず、機器３を例えば充電台などの上に置いて該充電台内に設けられた充電器２によって電池１２を充電している状態では、該充電器２の送電側コイル５によって、充電ユニット１０の受電側コイル１３に電流が流れるため、リレー部１５の発光部５２が発光する。これにより、リレー部１５のスイッチ部５１は、導通状態となって、電池１２に対する充電が行われる。なお、既述のとおり、電池１２に対する充電は、充電制御部１４によって制御される。

　発光部５２は、受電側コイル１３に電流が流れ続けている間、発光し続けるため、リレー部１５のスイッチ部５１は導通状態を維持する。

　そして、電池１２への充電が完了して、機器３を充電台から取り外すと、充電ユニット１０の受電側コイル１３には電流が流れなくなるため、リレー部１５の発光部５２は発光しなくなる。これにより、リレー部１５のスイッチ部５１は非導通状態となる。したがって、リレー部１５によって、充電制御部１４と電池１２とを電気的に遮断することができる。このように、電池１２を充電していない状態では、充電制御部１４と電池１２とを電気的に遮断することにより、該電池１２内に蓄えられた電力が充電制御部１４のリーク電流によって無駄に消費されるのを防止することができる。

　（実施形態１の効果）
　以上より、この実施形態では、電池１２の充電を制御する充電制御部１４と該電池１２との間に、電池１２の充電を行っていない場合には充電制御部１４と電池１２とを電気的に遮断するリレー部１５を設けた。これにより、電池１２を充電していないときに、充電制御部１４のリーク電流によって該電池１２内の電力が無駄に消費されるのを防止できる。

　また、本実施形態では、リレー部１５を、光によって導通もしくは非導通状態になるスイッチ部５１と、受電側コイル１３に電流が流れると発光する発光部５２とを備えた構成とした。これにより、電池１２を充電していない状態、すなわち、受電側コイル１３に電流が流れていない状態で、発光部５２が発光しなくなるため、スイッチ部５１によって充電制御部１４と電池１２とを電気的に遮断することができる。したがって、リレー部１５を制御装置等によって駆動制御する必要がなくなる。これにより、リレー部１５を駆動制御するための構成を簡素化できるとともに、駆動電力が不要になって電池１２に効率良く充電することができる。

　ここで、本実施形態のように、電池２がコイン形電池の場合、一般的に電池容量が小さいため、充電制御部１４のリーク電流の影響を大きく受ける。これに対して、上述のように、電池１２を充電していないときには、リレー部１５によって電池１２と充電制御部１４とを電気的に遮断することで、該電池１２内の電力が充電制御部１４のリーク電流によって大きく低下するのを防止できる。すなわち、上述のような構成は、コイン形電池等の容量が小さい電池により有効である。

　［実施形態２］
　図６に、実施形態２にかかる充電ユニット６０の概略構成を示す。この実施形態２にかかる充電ユニット６０の構成は、充電制御部１４と電池１２とを電気的に切断するためにノーマリーオフ型のトランジスタを用いた点で実施形態１とは異なる。この実施形態２において、実施形態１の構成と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、以下で異なる部分についてのみ説明する。

　図６に示すように、充電ユニット６０には、充電制御部１４と電池１２との間に、トランジスタ６１（遮断部）が設けられている。具体的には、トランジスタ６１は、ドレインが充電制御部１４の出力側に接続され且つソース側が電池１２に接続されるように、充電制御部１４と電池１２との間に設けられている。トランジスタ６１は、ゲート電圧がほぼ０Ｖのときにオフ状態であるノーマリーオフ型のトランジスタである。すなわち、トランジスタ６１は、ゲートの電圧が閾値以上になるとオン状態になる。また、トランジスタ６１は、ゲート漏れ電流及びドレイン遮断電流の合計が充電制御部１４でのリーク電流以下になるように構成されている。

　図６の構成を有する充電ユニット６０の動作を以下で説明する。

　機器を例えば充電台などの上に置いて該充電台内に設けられた充電器２によって電池１２を充電している状態では、該充電器２の送電側コイル５によって、充電ユニット６０の受電側コイル１３に電流が流れる。そのため、トランジスタ６１のゲートに駆動電圧が印加される。これにより、トランジスタ６１は、導通状態となって、電池１２に対する充電が行われる。なお、実施形態１と同様、電池１２に対する充電は、充電制御部１４によって制御される。

　トランジスタ６１は、受電側コイル１３に電流が流れ続けている間、導通状態を維持する。

　そして、電池１２の充電が完了して、機器を充電台から取り外すと、充電ユニット６０の受電側コイル１３には電流が流れなくなる。そうすると、トランジスタ６１のゲートに印加される電圧が閾値よりも小さくなって、トランジスタ６１は非導通状態となる。したがって、トランジスタ６１によって、充電制御部１４と電池１２とを電気的に遮断することができる。

　なお、本実施形態では、電界効果トランジスタの例を図に示したが、この限りではなく、受電側コイル１３の電圧に応じてスイッチ動作が可能な構成であれば、他のタイプのトランジスタであってもよい。

　（実施形態２の効果）
　以上より、この実施形態では、充電制御部１４と電池１２との間に、受電側コイル１３の出力側の電圧が閾値以上であれば導通状態となる一方、該受電側コイル１３の出力側の電圧が閾値よりも小さければ非導通状態となるトランジスタ６１を設けた。これにより、電池１２を充電する際、すなわち充電器２の送電側コイル５によって受電側コイル１３の出力側の電圧が閾値以上になる場合には、トランジスタ６１を導通状態にして電池１２を充電することができる。一方、電池１２を充電しない場合、すなわち、受電側コイル１３の出力側の電圧が閾値よりも小さい場合には、トランジスタ６１を非導通状態にすることができる。したがって、本実施形態の構成によっても、実施形態１の構成と同様、電池１２の充電を行っていないときに、該電池１２内に蓄えられた電力が充電制御部１４のリーク電流によって無駄に消費されるのを防止できる。

　しかも、本実施形態の構成では、トランジスタ６１によって充電制御部１４と電池１２との接続及び切断を制御できるため、簡単な構成によって上述の作用効果が得られる回路を実現できる。

　［実施形態３］
　図７に、実施形態３にかかる充電ユニット７０の概略構成を示す。この実施形態３にかかる充電ユニット７０の構成は、電池１２から充電制御部１４に電流が流れるのを抑制するためにダイオード７１を用いた点で実施形態１、２とは異なる。この実施形態３において、実施形態１、２の構成と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、以下で異なる部分についてのみ説明する。

　図７に示すように、ダイオード７１（遮断部）のアノード側は、充電制御部１４の出力側に接続されている。ダイオード７１のカソード側は、電池１２に接続されている。これにより、ダイオード７１は、充電制御部１４から電池１２側への電流の流れは許容する一方、電池１２から充電制御部１４側への電流の流れは抑制する。ここで、ダイオード７１は、逆方向電流が、充電制御部１４のリーク電流以下になるように構成されている。

　したがって、ダイオード７１によって、電池１２内に蓄えられた電力が充電制御部１４のリーク電流によって無駄に消費されるのを防止できる。

　なお、この実施形態のようにダイオードを用いる場合には、ダイオードのオン電圧降下分を考慮して充電を行うように、充電制御部１４を構成する必要がある。

　（実施形態３の効果）
　以上より、この実施形態によれば、充電制御部１４と電池１２との間に、充電制御部１４から電池１２への電流の流れのみを許容するようにダイオード７１を設けた。これにより、電池１２から充電制御部１４への電流の流れをダイオード７１によって妨げることができる。したがって、電池１２内の電力が充電制御部１４のリーク電流によって無駄に消費されるのを防止できる。

　しかも、本実施形態の構成では、スイッチ等の駆動制御を行う必要がないため、簡単な構成によって上述のような作用効果が得られる回路を実現できる。

　さらに、上述の構成により、充電ユニット７０の受電側コイル１３の通電状況に関係なく充電制御部１４による電池１２の電力消費を抑制できる。すなわち、機器を充電器２から遠ざけなくても、常に電池１２から充電制御部１４への電流の流れを抑制できる。

　（その他の実施形態）
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

　前記実施形態１、２では、受電側コイル１３の通電に応じてリレー部１５またはトランジスタ６１を駆動制御するように構成されている。しかしながら、スイッチを手動によって駆動させてもよい。この場合には、電池１２の充電が行われていないときに、スイッチを切断状態にして充電制御部１４と電池１２とを電気的に遮断すればよい。

　前記実施形態１、２では、充電ユニット１０，６０を充電器２から遠ざけて受電側コイル１３に電流が流れなくなった場合に、リレー部１５またはトランジスタ６１が作動して、電池１２と充電制御部１４とを電気的に遮断している。しかしながら、充電器２から電力が供給されなくなった場合や、充電制御部１４によって電池１２に対する充電を中断している場合等に、リレー部１５やトランジスタ６１を作動させるようにしてもよい。

　前記各実施形態では、各電池をリチウムイオン電池として構成している。しかしながら、各電池は、充電制御を行う構成の電池であれば、リチウムイオン電池以外の電池であってもよい。また、各電池の形状もコイン状に限らず、円柱状や直方体状など、どのような形状であってもよい。

　前記各実施形態では、機器３内に充電ユニット１０，６０，７０を設けている。しかしながら、充電ユニット１０，６０，７０を機器３から着脱可能に設けて、該充電ユニット１０，６０，７０を機器３から外した状態で充電してもよい。

　前記各実施形態では、充電器２と充電ユニット１０との間で電力の送受電を非接触で行っているが、端子を介して充電器２と充電ユニット１０との間で電力の送受電を行ってもよい。

　本発明による充電ユニットは、電池と、該電池の充電制御を行う充電制御部とを備えている構成に利用可能である。

Claims

　給電装置から電力を受電する受電部と、
　前記受電部で受電した電力によって充電される電池と、
　前記受電部と前記電池との間に設けられ、該電池の充電を制御する充電制御部と、
　前記電池と前記充電制御部との間に設けられ、該電池を充電していないときには該電池と前記充電制御部とを電気的に遮断するように構成された遮断部と、を備えている、充電ユニット。
　請求項１に記載の充電ユニットにおいて、
　前記受電部は、前記給電装置とは非接触の状態で該給電装置から電力を受電するように構成されている、充電ユニット。
　請求項１に記載の充電ユニットにおいて、
　前記遮断部は、前記受電部に流れる電流によって点灯する発光部と、該発光部の光に応じて駆動するスイッチ部とを有していて、
　前記スイッチ部は、前記発光部が点灯しているときに、前記電池と前記充電制御部とを電気的に接続する一方、前記発光部が消灯しているときに、前記電池と前記充電制御部とを電気的に遮断するように駆動する、充電ユニット。
　請求項１に記載の充電ユニットにおいて、
　前記遮断部は、スイッチング素子を有していて、
　前記スイッチング素子は、前記受電部の電圧が閾値以上のときに、前記電池と前記充電制御部とを電気的に接続する一方、前記受電部の電圧が閾値よりも小さいときに、前記電池と前記充電制御部とを電気的に遮断するように駆動する、充電ユニット。
　請求項１に記載の充電ユニットにおいて、
　前記遮断部は、前記充電制御部から前記電池への電流の流れのみを許容するダイオードを有している、充電ユニット。
　請求項１に記載の充電ユニットにおいて、
　前記電池は、リチウムイオン電池である、充電ユニット。
　請求項１に記載の充電ユニットにおいて、
　前記電池は、コイン形の電池である、充電ユニット。
　請求項１から７のいずれか一つに記載の充電ユニットを備えた電気機器。