(57)【要約】【課題】伝送効率を改善しながら、電池の充電電力を大きくして速やかに充電する。【解決手段】充電台は、電池内蔵機器５０の受電コイル５１に電力を供給する送電コイル１１と、送電コイル１１に交流電力を供給する交流電源１２と、上面に電池内蔵機器５０を載せるケース２０とを備える。交流電源１２は、送電コイル１１に供給する交流の周波数を調整する周波数調整回路８１と、周波数調整回路８１を制御する制御回路８０とを備える。制御回路８０は、電池５２を充電する充電電力を検出する充電電力検出部８３と、電力搬送する伝送効率を検出する伝送効率検出部８４と、充電電力と伝送効率から交流電源１２の出力周波数を演算して、周波数調整回路８１を制御する演算部８５とを備える。充電台は、制御回路８０の演算部８５が、電池内蔵機器５０の充電電力と伝送効率の両方で周波数調整回路８１を制御して、送電コイル１１に供給する交流の周波数を調整する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電コイル(51)を備えると共に、この受電コイル(51)に電力搬送される電力で充電される電池(52)を備える電池内蔵機器(50)の充電台であって、
前記電池内蔵機器(50)の受電コイル(51)に電磁結合されて、磁気誘導作用で受電コイル(51)に電力を供給する送電コイル(11)と、この送電コイル(11)に接続されて送電コイル(11)に交流電力を供給する交流電源(12)と、前記送電コイル(11)を内蔵し、かつ上面には電池内蔵機器(50)を載せる上面プレート(21)を有するケース(20)とを備える充電台であって、
前記交流電源(12)が、送電コイル(11)に供給する交流の周波数を調整する周波数調整回路(81)と、この周波数調整回路(81)を制御する制御回路(80)とを備え、
前記制御回路(80)が、上面プレート(21)にセットされる電池内蔵機器(50)の電池(52)を充電する充電電力を検出する充電電力検出部(83)と、電池内蔵機器(50)に電力搬送する伝送効率を検出する伝送効率検出部(84)と、充電電力検出部(83)で検出される電池(52)の充電電力と、伝送効率検出部(84)で検出される伝送効率から交流電源(12)の出力周波数を演算して、前記周波数調整回路(81)を制御する演算部(85)とを備えており、
前記制御回路(80)の演算部(85)が、電池内蔵機器(50)の充電電力と伝送効率の両方で周波数調整回路(81)を制御して、送電コイル(11)に供給する交流の周波数を調整するようにしてなることを特徴とする充電台。
【請求項２】
前記交流電源(12)が、送電コイル(11)に供給する交流の周波数を調整する周波数調整回路(81)と、電池内蔵機器(50)の電池(52)を充電する電力を制御する出力電力調整回路(82)と、周波数調整回路(81)と出力電力調整回路(82)とを制御する制御回路(80)とを備え、
前記制御回路(80)が、上面プレート(21)にセットされる電池内蔵機器(50)の電池(52)を充電する充電電力を検出する充電電力検出部(83)と、電池内蔵機器(50)に電力搬送する伝送効率を検出する伝送効率検出部(84)とを備え、
制御回路(80)が、電池内蔵機器(50)の充電電力と伝送効率の両方を検出して周波数調整回路(81)を制御して、送電コイル(11)に供給する交流の周波数を制御し、
さらに、電池内蔵機器(50)の充電電力を検出して出力電力調整回路(82)でもって、電池(52)を設定電力で充電するように充電電力を制御するようにしてなる請求項１に記載される充電台。
【請求項３】
前記送電コイル(11)を上面プレート(21)の内面に沿って移動させる移動機構(13)と、上面プレート(21)に載せられる電池内蔵機器(50)の受電コイル(51)の位置を検出して前記移動機構(13)を制御して前記送電コイル(11)を前記受電コイル(51)に接近させる位置検出制御器(14;64)とを備え、位置検出制御器(14;64)が移動機構(13)を制御して、送電コイル(11)を受電コイル(51)に接近させるようにしてなる請求項１又は２に記載される充電台。
【請求項４】
前記充電電力検出部(83)が、電池内蔵機器(50)の電池(52)を充電する電流と電圧の両方を検出し、あるいは充電する電流を検出して、電池(52)の充電電力を検出する請求項１ないし３のいずれかに記載される充電台。
【請求項５】
前記伝送効率検出部(84)が、交流電源(12)の消費電力と、電池内蔵機器(50)の電池(52)を充電する充電電力とを検出して、消費電力に対する充電電力の比率から伝送効率を検出する請求項１ないし４のいずれかに記載される充電台。
【請求項６】
前記交流電源(12)が、入力される商用電力の交流を直流に変換する整流回路(90)と、この整流回路(90)から出力される直流を所定の電圧と周波数の交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ(91)を備え、ＤＣ／ＡＣインバータ(91)は、所定の周期でオンオフに切り換えられるスイッチング素子(92)を備え、
前記制御回路(80)がスイッチング素子(92)をオンオフする周期を調整してＤＣ／ＡＣインバータ(91)の出力周波数を調整し、かつスイッチング素子(92)のデューティーを制御して、出力電力を制御すると共に、伝送効率検出部(84)が、ＤＣ／ＡＣインバータ(91)の入力電力から消費電力を検出し、検出する消費電力と電池(52)の充電電力との比率を検出して伝送効率を検出する請求項１に記載される充電台。
【請求項７】
前記制御回路(80)が、前記電池内蔵機器(50)の電池(52)を充電する設定電力を記憶しており、この制御回路(80)が、前記周波数調整回路(81)と前記出力電力調整回路(82)とを制御して、電池内蔵機器(50)の電池(52)を設定電力で充電するようにしてなる請求項２ないし６のいずれかに記載される充電台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パック電池や携帯電話などの電池内蔵機器を上に載せて、電磁誘導作用で電力を搬送して内蔵電池を充電する充電台に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導の作用で送電コイルから受電コイルに電力搬送して、内蔵電池を充電する充電台は開発されている。この充電台は、交流電源で励磁される送電コイルを内蔵している。充電台にセットされるパック電池や携帯機器などの電池内蔵機器は、充電台の送電コイルに電磁結合される受電コイルを内蔵している。電池内蔵機器は、受電コイルに誘導される交流を整流し、これを電池に供給して充電する回路も内蔵している。この構造によると、充電台の上にパック電池を載せて、非接触状態でパック電池の電池を充電できる。【０００３】
以上の充電台は、送電コイルから受電コイルに無接点で電力搬送して充電する。この方式は、電池に充電器を直接接続して充電する充電器のように、充電台から無駄なく電池内蔵機器の電池に充電電力を供給するのが難しい。無接点で非接触出力で電力搬送して電池を充電するからである。このため、この充電台は、伝送効率をいかに高くできるかが大切である。充電の伝送効率が低いと、送電コイルから出力される電力の一部のみが電池内蔵機器の電池の充電に使用されるので、無駄な電力消費が大きくなり、また、電池の充電に使用されない電力が電池内蔵機器の種々のパーツに消費されてこれ等を加熱して温度上昇させる等の弊害も発生する。【０００４】
送電コイルから受電コイルに磁気誘導作用で電力搬送する状態における伝送効率は、電池内蔵機器の受電コイルの構造、共振周波数、送電コイルと受電コイルの結合率、送電コイルの周波数などによって変化する。伝送効率を改善するために、送電コイルに供給する交流電源の周波数を調整する方式が開発されている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０４２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上の充電台は、伝送効率を検出して、伝送効率が最良となるように、送電コイルに接続している交流電源の周波数を制御している。この充電台は、送電コイルを高くできるが、電池内蔵機器の電池を充電する時間が長くなることがある。それは、送電コイルを最良な状態に周波数を調整すると、電池の充電電力が小さくなるからである。図７は、送電コイルに供給する交流の周波数を変化させて、伝送効率と電池の充電電力が変化する特性を示している。この図は、横軸が交流電源の周波数を示し、曲線Ａは電池の充電電力を、曲線Ｂは伝送効率を示している。この図に示すように、送電コイルに供給する交流の周波数を、伝送効率を最大とする周波数に調整すると、充電電力が低下して電池の充電電力が小さくなる。このため、伝送効率をピークに調整すると、電池を所定の電力で充電できなくなることがあって、電池を満充電するのに時間が長くなるなどの弊害が発生する。【０００７】
本発明は、さらに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、伝送効率を改善しながら、電池の充電電力を大きくして、電池を速やかに充電できる充電台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】
【０００８】
本発明の充電台は、受電コイル５１を備えると共に、この受電コイル５１に電力搬送される電力で充電される電池５２を備える電池内蔵機器５０の充電台である。充電台は、電池内蔵機器５０の受電コイル５１に電磁結合されて、磁気誘導作用で受電コイル５１に電力を供給する送電コイル１１と、この送電コイル１１に接続されて送電コイル１１に交流電力を供給する交流電源１２と、送電コイル１１を内蔵し、かつ上面には電池内蔵機器５０を載せる上面プレート２１を有するケース２０とを備えている。交流電源１２は、送電コイル１１に供給する交流の周波数を調整する周波数調整回路８１と、この周波数調整回路８１を制御する制御回路８０とを備えている。制御回路８０は、上面プレート２１にセットされる電池内蔵機器５０の電池５２を充電する充電電力を検出する充電電力検出部８３と、電池内蔵機器５０に電力搬送する伝送効率を検出する伝送効率検出部８４と、充電電力検出部８３で検出される電池５２の充電電力と、伝送効率検出部８４で検出される伝送効率から交流電源１２の出力周波数を演算して、周波数調整回路８１を制御する演算部８５とを備えている。充電台は、制御回路８０の演算部８５が、電池内蔵機器５０の充電電力と伝送効率の両方で周波数調整回路８１を制御して、送電コイル１１に供給する交流の周波数を調整している。
【０００９】
以上の充電台は、伝送効率を改善しながら、電池の充電電力を大きくして、電池を速やかに充電できる特徴がある。それは、交流電源が、伝送効率を最大とするように周波数を設定するのではなく、伝送効率と充電電力の両方を検出して周波数を設定するからである。
【００１０】
本発明の充電台は、交流電源１２が、送電コイル１１に供給する交流の周波数を調整する周波数調整回路８１と、電池内蔵機器５０の電池５２を充電する電力を制御する出力電力調整回路８２と、周波数調整回路８１と出力電力調整回路８２とを制御する制御回路８０とを備えることができる。制御回路８０は、上面プレート２１にセットされる電池内蔵機器５０の電池５２を充電する充電電力を検出する充電電力検出部８３と、電池内蔵機器５０に電力搬送する伝送効率を検出する伝送効率検出部８４とを備えることができる。制御回路８０は、電池内蔵機器５０の充電電力と伝送効率の両方を検出して周波数調整回路８１を制御して、送電コイル１１に供給する交流の周波数を制御し、さらに、電池内蔵機器５０の充電電力を検出して出力電力調整回路８２でもって、電池５２を設定電力で充電するように充電電力を制御することができる。
以上の充電台は、電池内蔵機器の電池を効率よく充電しながら、異なるタイプの電池内蔵機器の電池をもより速やかに充電できる特徴がある。
【００１１】
本発明の充電台は、送電コイル１１を上面プレート２１の内面に沿って移動させる移動機構１３と、上面プレート２１に載せられる電池内蔵機器５０の受電コイル５１の位置を検出して移動機構１３を制御して送電コイル１１を受電コイル５１に接近させる位置検出制御器１４、６４とを備え、位置検出制御器１４、６４が移動機構１３を制御して、送電コイル１１を受電コイル５１に接近させることができる。
以上の充電台は、送電コイルを受電コイルに接近させて電力搬送するので、より効率よく電力搬送して電池内蔵機器の電池を速やかに充電できる。
【００１２】
本発明の充電台は、充電電力検出部８３が、電池内蔵機器５０の電池５２を充電する電流と電圧の両方を検出し、あるいは充電する電流を検出して、電池５２の充電電力を検出することができる。
以上の充電台は、充電される電池の電圧と電流の両方を検出して、電池の充電電力をより正確に検出し、さらに充電される電池の電流を検出して電池の充電電力を簡単に検出できる特徴がある。電池の充電電流のみを検出する充電電力検出部は、厳密には電池の充電電力を検出するものではない。しかしながら、電池によって電圧はほぼ等しく保持されるので、電流のみを検出して充電電力を検出できる。
【００１３】
本発明の充電台は、伝送効率検出部８４が、交流電源１２の消費電力と、電池内蔵機器５０の電池５２を充電する充電電力とを検出して、消費電力に対する充電電力の比率から伝送効率を検出することができる。
以上の充電台は、伝送効率検出部が、より正確に伝送効率を検出できる特徴がある。それは、交流電源の消費電力と電池の充電電力との比率から伝送効率を検出するからである。
【００１４】
本発明の充電台は、交流電源１２が、入力される商用電力の交流を直流に変換する整流回路９０と、この整流回路９０から出力される直流を所定の電圧と周波数の交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ９１を備え、ＤＣ／ＡＣインバータ９１は、所定の周期でオンオフに切り換えられるスイッチング素子９２を備えることができる。充電台は、制御回路８０がスイッチング素子９２をオンオフする周期を調整してＤＣ／ＡＣインバータ９１の出力周波数を調整し、かつスイッチング素子９２のデューティーを制御して、出力電力を制御すると共に、伝送効率検出部８４が、ＤＣ／ＡＣインバータ９１の入力電力から消費電力を検出し、検出する消費電力と電池５２の充電電力との比率を検出して伝送効率を検出することができる。
【００１５】
以上の充電台は、スイッチング素子をオンオフするタイミングで簡単に送電コイルに供給する交流の周波数を調整できると共に、伝送効率を検出するために、ＤＣ／ＡＣインバータの入力電力を検出するので、入力電力を簡単にしかも正確に検出できる。それは、直流の電圧と電流の検出が、交流の電圧と電流の検出よりも簡単にできるからである。
【００１６】
本発明の充電台は、制御回路８０が、電池内蔵機器５０の電池５２を充電する設定電力を記憶しており、この制御回路８０が、周波数調整回路８１と出力電力調整回路８２とを制御して、電池内蔵機器５０の電池５２を設定電力で充電することができる。
以上の充電台は、種々の電池内蔵機器を上面プレートにセットして、内蔵される電池を速やかに充電できる特徴がある。それは、出力電力調整回路でもって、電池を設定電力で充電するからである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例にかかる充電台の概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる充電台の概略構成図である。
【図３】図２に示す充電台の垂直縦断面図である。
【図４】図２に示す充電台の垂直横断面図である。
【図５】本発明の一実施例にかかる充電台の位置検出制御器を示す回路図である。
【図６】本発明の一実施例にかかる充電台と電池内蔵機器のブロック図である。
【図７】送電コイルに供給する交流の周波数に対する電池の充電電力と伝送効率の変化する特性を示すグラフである。
【図８】図５に示す位置検出コイルが重なる状態を示す概略図である。
【図９】パルス信号で励起された受電コイルから出力されるエコー信号の一例を示す図である。
【図１０】エコー増幅回路の一例を示す回路図である。
【図１１】バランス調整部の一例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の他の実施例にかかる充電台の位置検出制御器を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための充電台を例示するものであって、本発明は充電台を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００１９】
図１ないし図６は、充電台の概略構成図及び原理図を示している。充電台１０は、図１と図６に示すように、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の内蔵電池５２を磁気誘導作用で充電する。電池内蔵機器５０は、送電コイル１１に電磁結合される受電コイル５１を内蔵している。この受電コイル５１に誘導される電力で充電される電池５２を内蔵している。ここで、電池内蔵機器５０は、パック電池であっても良い。
【００２０】
図６は電池内蔵機器５０の回路図を示す。この電池内蔵機器５０は、受電コイル５１と並列にコンデンサー５３を接続している。コンデンサー５３と受電コイル５１は並列共振回路５４を構成する。図６の電池内蔵機器５０は、受電コイル５１から出力される交流を整流するダイオード５５と、整流された脈流を平滑化する平滑コンデンサー５６とからなる整流回路５７と、この整流回路５７から出力される直流で電池５２を充電する充電制御回路５８とを備える。充電制御回路５８は、電池５２の満充電を検出して、満充電されたことを示す満充電信号を充電台１０に伝送する。充電台１０は、満充電信号を検出して充電を停止する。
【００２１】
充電台１０は、図１ないし図６に示すように、交流電源１２に接続されて受電コイル５１に電力搬送する送電コイル１１と、この送電コイル１１を内蔵すると共に、上面には電池内蔵機器５０を載せる上面プレート２１を有するケース２０と、このケース２０に内蔵されて、送電コイル１１を上面プレート２１の内面に沿って移動させて、受電コイル５１に接近させる移動機構１３と、上面プレート２１に載せられる電池内蔵機器５０の位置を検出して、移動機構１３を制御して送電コイル１１を電池内蔵機器５０の受電コイル５１に接近させる位置検出制御器１４とを備える。充電台１０は、送電コイル１１と、交流電源１２と、移動機構１３と、位置検出制御器１４とをケース２０に内蔵している。
【００２２】
この充電台１０は、以下の動作で電池内蔵機器５０の内蔵電池５２を充電する。
（１）ケース２０の上面プレート２１に電池内蔵機器５０が載せられると、この電池内蔵機器５０の位置が位置検出制御器１４で検出される。
（２）電池内蔵機器５０の位置を検出した位置検出制御器１４は、移動機構１３を制御して、移動機構１３でもって送電コイル１１を上面プレート２１に沿って移動させて電池内蔵機器５０の受電コイル５１に接近させる。
（３）受電コイル５１に接近する送電コイル１１は、受電コイル５１に電磁結合されて受電コイル５１に交流電力を搬送する。
（４）電池内蔵機器５０は、受電コイル５１の交流電力を整流して直流に変換し、この直流で内蔵電池５２を充電する。
【００２３】
以上の動作で電池内蔵機器５０の電池５２を充電する充電台１０は、交流電源１２に接続している送電コイル１１をケース２０に内蔵している。送電コイル１１は、ケース２０の上面プレート２１の下に配設されて、上面プレート２１に沿って移動するように配置される。送電コイル１１から受電コイル５１への電力搬送の効率は、送電コイル１１を受電コイル５１に接近させて向上できる。したがって、送電コイル１１は、上面プレート２１の下にあって、できるかぎり上面プレート２１に接近して配設される。送電コイル１１は、上面プレート２１の上に載せられる電池内蔵機器５０の受電コイル５１に接近するように移動するので、上面プレート２１の下面に沿って移動できるように配設される。
【００２４】
送電コイル１１を内蔵するケース２０は、電池内蔵機器５０を載せる平面状の上面プレート２１を上面に設けている。図の充電台１０は、上面プレート２１全体を平面状として水平に配設している。上面プレート２１は、大きさや外形が異なる種々の電池内蔵機器５０を上に載せることができる大きさ、たとえば、一辺を５ｃｍないし３０ｃｍとする四角形、又は直径を５ｃｍないし３０ｃｍとする円形としている。本発明の充電台は、上面プレートを大きくして、すなわち複数の電池内蔵機器を同時に載せることができる大きさとして、複数の電池内蔵機器を一緒に載せて内蔵電池を順番に充電することもできる。また、上面プレートは、その周囲に周壁などを設け、周壁の内側に電池内蔵機器をセットして、内蔵する電池を充電することもできる。
【００２５】
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かれて、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１５に線材を巻いてインダクタンスを大きくできる。コア１５は、透磁率が大きいフェライト等の磁性材料で、上方を開放する壺形としている。壺形のコア１５は、渦巻き状に巻かれた送電コイル１１の中心に配置する円柱部１５Ａと、外側に配置される円筒部１５Ｂを底部で連結する形状としている。コア１５のある送電コイル１１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５１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、これを上面プレートの内面で移動する移動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。
【００２６】
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、可撓性のリード線１６を介して送電コイル１１に接続される。送電コイル１１が上面プレート２１に載せられる電池内蔵機器５０の受電コイル５１に接近するように移動されるからである。ただ、上面プレートの定位置に電池内蔵機器がセットされる充電台は、送電コイルを受電コイルに接近させる必要はない。したがって、交流電源は、必ずしも可撓性のリード線を介して送電コイルに接続する必要はない。
【００２７】
交流電源１２は、送電コイル１１に供給する交流の周波数を調整する周波数調整回路８１と、この周波数調整回路８１を制御する制御回路８０とを備える。さらに、図６の交流電源１２は、電池内蔵機器５０の電池５２を所定の電力で充電するために出力電力調整回路８２も備える。
【００２８】
制御回路８０は、上面プレート２１にセットされる電池内蔵機器５０の電池５２を充電する充電電力を検出する充電電力検出部８３と、電池内蔵機器５０に電力搬送する伝送効率を検出する伝送効率検出部８４と、充電電力検出部８３で検出される電池５２の充電電力と、伝送効率検出部８４で検出される伝送効率から交流電源１２の出力周波数を演算して、周波数調整回路８１を制御する演算部８５とを備えている。
【００２９】
以上の交流電源１２は、制御回路８０の演算部８５でもって、電池内蔵機器５０の充電電力と伝送効率の両方で周波数調整回路８１を制御して、送電コイル１１に供給する交流の周波数を調整する。制御回路８０は、伝送効率がよく、かつ電池５２を所定の電力で充電できるように、周波数調整回路８１を制御して、交流電源１２の出力周波数を特定する。交流電源１２の出力周波数を変化させて、伝送効率と、電池５２を充電する電力とが変化する特性を図７に示している。この図に示すように、伝送効率を最大値とする周波数と、充電電力を最大値とする周波数とは同じでない。伝送効率を最大値とする周波数は充電電力を減少させ、反対に充電電力を最大値とする周波数は伝送効率を低下させる。したがって、交流電源１２の出力周波数が、伝送効率を最大値に設定すると、電池５２を充電する電力、すなわち電流が小さくなって充電時間が長くなる。
【００３０】
本発明の充電台は、特定の電池内蔵機器のみを充電するのではない。種々の電池内蔵機器を上面プレートに載せて、複数種の電池内蔵機器の電池を充電する。電池内蔵機器によって、図７に示す周波数に対する伝送効率や充電電力は変化する。制御回路８０は、上面プレート２１に電池内蔵機器５０がセットされると、交流電源１２の周波数を所定の間隔で、あるいは連続的に変化させて、伝送効率検出部８４と充電電力検出部８３とで、伝送効率と充電電力とを検出し、検出する伝送効率と充電電力から演算部８５で周波数を最適値に設定する。
【００３１】
制御回路８０は、以下のようにして出力周波数を特定する。
（１）周波数を変化させて、伝送効率検出部８４で伝送効率を検出し、伝送効率が最大値となる周波数を演算部８５で検出する。
（２）伝送効率を最大値とする周波数から、さらに周波数を高く、あるいは低くして、充電電力検出部８３で電池５２の充電電力を検出する。
（３）演算部８５は、周波数を変化させて電池５２の充電電力があらかじめ設定している設定電力になると、周波数調整回路８１を制御して、交流電源１２の出力周波数をその周波数となるように制御する。
【００３２】
さらに制御回路８０は、以下のようにして出力周波数を特定することもできる。
（１）周波数を変化させて、伝送効率検出部８４で伝送効率を検出し、伝送効率が最大値となる周波数を演算部８５で検出する。
（２）伝送効率を最大値とする周波数から、さらに周波数を高く、あるいは低くして、充電電力検出部８３で電池５２の充電電力を検出する。
（３）演算部８５は、周波数を変化させて電池５２の充電電力があらかじめ設定している設定電力にならない場合は、すなわち、充電電力が設定電力よりも小さい場合は、周波数調整回路８１を制御して、出力周波数を充電電力を最大値とする周波数に特定する。
【００３３】
さらに制御回路８０は、以下のようにして出力周波数を特定することもできる。
（１）周波数を変化させて、伝送効率検出部８４で伝送効率を検出し、伝送効率が最大値となる周波数を演算部８５で検出する。
（２）伝送効率を最大値とする周波数から、さらに周波数を高く、あるいは低くして、充電電力検出部８３で電池５２の充電電力を検出する。
（３）演算部８５は、周波数を変化させて電池５２の充電電力があらかじめ設定している設定電力にならない場合、すなわち、充電電力が設定電力よりも小さい場合は、周波数調整回路８１を制御して出力周波数を充電電力を最大値となる周波数とすると共に、出力電力調整回路８２を制御して、電池５２の充電電力を設定電力とする。
【００３４】
充電電力検出部８３は、電池内蔵機器５０の電池５２を充電する電流と電圧の両方を検出し、あるいは充電する電流を検出して、電池５２の充電電力を検出する。図６の充電台１０は、電池内蔵機器５０の送信部５９から伝送される信号を受信部８９で受信して、電池５２の充電電力を検出する。充電台１０は、電池内蔵機器５０の電池５２の満充電を検出して充電を停止する。したがって、電池内蔵機器５０から伝送される電池情報を検出する受信部８９を備えている。充電電力検出部８３は、電池内蔵機器５０から伝送される電池情報を検出して、電池５２の充電電力を検出する。電池情報は、無線伝送によって、あるいは受電コイル５１のインピーダンスや負荷を変化させる変調によって、電池内蔵機器から５０充電台１０に伝送される。
【００３５】
伝送効率検出部８４は、交流電源１２の入力電力と、電池内蔵機器５０の電池５２を充電する充電電力とを検出して、入力電力に対する充電電力との比率から伝送効率を検出する。充電電力は受信部８９から入力される電池情報から検出される。伝送効率検出部８４は、充電電力／入力電力の比率から伝送効率を検出する。
【００３６】
図６の交流電源１２は、入力される商用電力９９の交流を直流に変換する整流回路９０と、この整流回路９０から出力される直流を所定の電圧と周波数の交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ９１を備えている。ＤＣ／ＡＣインバータ９１は、所定の周期でオンオフに切り換えられるスイッチング素子９２と、スイッチング素子９２にオンオフの信号を入力する入力回路９３とを備える。
【００３７】
この交流電源１２は、制御回路８０でもって周波数調整回路８１を制御し、周波数調整回路８１が入力回路９３を介してスイッチング素子９２をオンオフする周期を調整してＤＣ／ＡＣインバータ９１の出力周波数を調整する。また、出力電力調整回路８２が入力回路９３を介してスイッチング素子９２をオンオフに制御するデューティーを制御して、出力電力を制御する。
【００３８】
さらに、制御回路８０は、入力電力検出部８７でもって、ＤＣ／ＡＣインバータ９１の消費電力を検出して、交流電源１２の消費電力を検出する。入力電力検出部８７は、スイッチング素子９２に流れる電流の平均値と、ＤＣ／ＡＣインバータ９１に入力される電圧を検出して、ＤＣ／ＡＣインバータ９１の消費電力を検出する。ＤＣ／ＡＣインバータ９１の消費電力は、交流電源１２の消費電力に匹敵する。整流回路９０の電力効率がほぼ１００％に近いからである。伝送効率検出部８４は、ＤＣ／ＡＣインバータ９１の消費電力と電池５２の充電電力との比率を検出して伝送効率を検出する。
【００３９】
以上の充電台１０は、スイッチング素子９２をオンオフするタイミングで簡単に送電コイル１１に供給する交流の周波数を調整できると共に、伝送効率を検出するために、ＤＣ／ＡＣインバータ９１の入力電力から消費電力を検出するので、交流電源１２の消費電力を簡単にしかも正確に検出できる。それは、直流の電圧と電流の検出が、交流の電圧と電流の検出よりも簡単にできるからである。
【００４０】
送電コイル１１は、移動機構１３で受電コイル５１に接近するように移動される。図１ないし図４の移動機構１３は、送電コイル１１を、上面プレート２１に沿って、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動させて受電コイル５１に接近させる。図の移動機構１３は、位置検出制御器１４で制御されるサーボモータ２２でネジ棒２３を回転して、ネジ棒２３にねじ込んでいるナット材２４を移動して、送電コイル１１を受電コイル５１に接近させる。サーボモータ２２は、送電コイル１１をＸ軸方向に移動させるＸ軸サーボモータ２２Ａと、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸サーボモータ２２Ｂとを備える。ネジ棒２３は、送電コイル１１をＸ軸方向に移動させる一対のＸ軸ネジ棒２３Ａと、送電コイル１１をＹ軸方向に移動させるＹ軸ネジ棒２３Ｂとを備える。一対のＸ軸ネジ棒２３Ａは、互いに平行に配設されて、ベルト２５に駆動されてＸ軸サーボモータ２２Ａで一緒に回転される。ナット材２４は、各々のＸ軸ネジ棒２３Ａにねじ込んでいる一対のＸ軸ナット材２４Ａと、Ｙ軸ネジ棒２３Ｂにねじ込んでいるＹ軸ナット材２４Ｂからなる。Ｙ軸ネジ棒２３Ｂは、その両端を一対のＸ軸ナット材２４Ａに回転できるように連結している。送電コイル１１はＹ軸ナット材２４Ｂに連結している。
【００４１】
さらに、図に示す移動機構１３は、送電コイル１１を水平な姿勢でＹ軸方向に移動させるために、Ｙ軸ネジ棒２３Ｂと平行にガイドロッド２６を配設している。ガイドロッド２６は、両端を一対のＸ軸ナット材２４Ａに連結しており、一対のＸ軸ナット材２４Ａと一緒に移動する。ガイドロッド２６は、送電コイル１１に連結されるガイド部２７を貫通しており、送電コイル１１をガイドロッド２６に沿ってＹ軸方向に移動できるようにしている。すなわち、送電コイル１１は、互いに平行に配設されるＹ軸ネジ棒２３Ｂとガイドロッド２６に沿って移動するＹ軸ナット材２４Ｂとガイド部２７を介して、水平な姿勢でＹ軸方向に移動する。
【００４２】
この移動機構１３は、Ｘ軸サーボモータ２２ＡがＸ軸ネジ棒２３Ａを回転させると、一対のＸ軸ナット材２４ＡがＸ軸ネジ棒２３Ａに沿って移動して、Ｙ軸ネジ棒２３Ｂとガイドロッド２６をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸サーボモータ２２ＢがＹ軸ネジ棒２３Ｂを回転させると、Ｙ軸ナット材２４ＢがＹ軸ネジ棒２３Ｂに沿って移動して、送電コイル１１をＹ軸方向に移動させる。このとき、送電コイル１１に連結されたガイド部２７は、ガイドロッド２６に沿って移動して、送電コイル１１を水平な姿勢でＹ軸方向に移動させる。したがって、Ｘ軸サーボモータ２２ＡとＹ軸サーボモータ２２Ｂの回転を位置検出制御器１４で制御して、送電コイル１１をＸ軸方向とＹ軸方向に移動できる。ただし、本発明の充電台は、移動機構を以上のメカニズムには特定しない。移動機構には、送電コイルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動できる全ての機構を利用できるからである。
【００４３】
さらに、本発明の充電台は、移動機構を、送電コイルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動させる機構に特定しない。それは、本発明の充電台が、上面プレートに直線状のガイド壁を設けて、このガイド壁に沿って電池内蔵機器を載せる構造として、送電コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる構造とすることができるからである。この充電台は、図示しないが、送電コイルを、一方向、たとえばＸ軸方向にのみ移動できる移動機構として、送電コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる。
【００４４】
位置検出制御器１４は、上面プレート２１に載せられた電池内蔵機器５０の位置を検出する。図１ないし図４の位置検出制御器１４は、電池内蔵機器５０に内蔵される受電コイル５１の位置を検出して、送電コイル１１を受電コイル５１に接近させる。
【００４５】
位置検出制御器１４は、図５に示すように、上面プレート２１の内面に固定している複数の位置検出コイル３０と、この位置検出コイル３０に位置検出信号としてパルス信号を供給する検出パルス発生回路３１と、この検出パルス発生回路３１から位置検出コイル３０に供給される位置検出信号のパルスに励起されて受電コイル５１から位置検出コイル３０に出力されるエコー信号を受信するエコー増幅回路３２と、このエコー増幅回路３２が受信するエコー信号から受電コイル５１の位置を判別する識別回路３３とを備える。
【００４６】
位置検出コイル３０は複数列のコイルからなり、複数の位置検出コイル３０を上面プレート２１の裏側に配置している。位置検出コイル３０は上面プレート２１の内面に固定されて、上面プレート２１の裏側に配置できる。位置検出コイル３０は、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を検出する複数のＸ軸位置検出コイル３０Ａと、Ｙ軸方向の位置を検出する複数のＹ軸位置検出コイル３０Ｂとを備える。Ｘ軸位置検出コイル３０Ａは、Ｙ軸方向に細長いループ状で、複数のＸ軸位置検出コイル３０Ａは、所定の間隔で上面プレート２１の内面に固定されている。Ｙ軸位置検出コイル３０Ｂは、Ｘ軸方向に細長いループ状で、複数のＹ軸位置検出コイル３０Ｂは、所定の間隔で上面プレート２１の内面に固定されている。
【００４７】
位置検出コイル３０は、隣接して配設している位置検出コイル３０の一部を隣の位置検出コイル３０に重ねて配設している。細長いコイルの位置検出コイル３０は、コイルの長手方向に直交する方向に位置ずれさせて、隣接する位置検出コイル３０を互いに重なるように配置している。Ｘ軸位置検出コイル３０Ａは、Ｙ軸方向に延びる直線部を有する細長いループ状であって、複数のＸ軸位置検出コイル３０Ａは、直線部をＸ軸方向に位置ずれさせて、所定の重なり量（ｄ）となるように上面プレート２１の裏側に配置している。Ｙ軸位置検出コイル３０Ｂは、Ｘ軸方向に延びる直線部を有する細長いループ状であって、複数のＹ軸位置検出コイル３０Ｂは、直線部をＹ軸方向に位置ずれさせて、所定の重なり量（ｄ）となるように上面プレート２１の裏側に配置している。
【００４８】
図５の位置検出コイル３０は、互いに重なるように隣接してなる位置検出コイル３０同士の重なり量（ｄ）を、細長いコイルの横幅（Ｗ）の２／３としている。いいかえると、互いに隣接する位置検出コイル３０を、コイルの横幅方向に、コイルの横幅（Ｗ）の１／３だけ位置ずれさせる状態で重ねて配置している。この位置検出コイル３０は、図８に示すように、互いに隣接する２つの位置検出コイル３０同士の重なり合う領域が、各位置検出コイル３０の２／３の領域（図８のハッチングＡ及びハッチングＢで表示）となり、互いに隣接する３つの位置検出コイル３０同士の重なり合う領域が、各位置検出コイル３０の１／３の領域（図８のハッチングＡ及びハッチングＢの共通部分）となる。図の位置検出コイル３０は、隣接する位置検出コイル３０同士の重なり量（ｄ）を、細長いコイルの横幅（Ｗ）の２／３としているが、位置検出コイルは、互いに重なるように隣接してなる位置検出コイル同士の重なり量（ｄ）を、細長いコイルの横幅（Ｗ）の１／２ないし９／１０とすることができる。
【００４９】
互いに重なるように隣接する位置検出コイル同士の重なり量（ｄ）を、コイルの横幅（Ｗ）の１／２とする位置検出コイルは、図示しないが、互いに隣接する２つの位置検出コイル同士の重なり合う領域が、各位置検出コイルの１／２の領域となる。また、互いに重なるように隣接する位置検出コイル同士の重なり量（ｄ）を、コイルの横幅（Ｗ）の３／４とする位置検出コイルは、図示しないが、互いに隣接する２つの位置検出コイル同士の重なり合う領域が、各位置検出コイルの３／４の領域となり、互いに隣接する３つの位置検出コイル同士の重なり合う領域が、各位置検出コイルの２／４の領域となり、互いに隣接する４つの位置検出コイル同士の重なり合う領域が、各位置検出コイルの１／４の領域となる。
【００５０】
さらに、位置検出コイル３０の横幅（Ｗ）は、受電コイル５１の外径（Ｄ）にほぼ等しくし、あるいは、外径（Ｄ）よりも大きくし、あるいはまた、外径（Ｄ）よりも小さくしている。位置検出コイル３０は、互いに重なるように隣接する位置検出コイル３０同士の重なり量（ｄ）を大きくして、より高い精度で受電コイル５１の位置を検出できる。
【００５１】
検出パルス発生回路３１は、所定のタイミングでパルス信号を位置検出コイル３０に出力する。パルス信号が入力される位置検出コイル３０は、パルス信号で接近する受電コイル５１を励起する。励起された受電コイル５１は、流れる電流のエネルギーでエコー信号を位置検出コイル３０に出力する。したがって、受電コイル５１の近くにある位置検出コイル３０は、図９に示すように、パルス信号が入力された後、所定の時間遅れて、受電コイル５１からのエコー信号が誘導される。位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号は、エコー増幅回路３２で識別回路３３に出力される。
【００５２】
識別回路３３は、エコー増幅回路３２から入力されるエコー信号でもって、位置検出コイル３０に受電コイル５１が接近しているかどうかを判定する。複数の位置検出コイル３０にエコー信号が誘導されるとき、識別回路３３は、エコー信号レベルの大きい位置検出コイル３０にもっとも接近していると判定する。
【００５３】
図５に示す位置検出制御器１４は、各々の位置検出コイル３０をマルチプレクサ３４を介してエコー増幅回路３２に接続する。この位置検出制御器１４は、マルチプレクサ３４でもって、エコー増幅回路３２の入力側を順番に切り換えて複数の位置検出コイル３０に接続するので、ひとつのエコー増幅回路３２で複数の位置検出コイル３０のエコー信号を検出できる。ただし、各々の位置検出コイルにエコー増幅回路を接続してエコー信号を検出することもできる。
【００５４】
図５の位置検出制御器１４は、識別回路３３で制御されるマルチプレクサ３４で複数の位置検出コイル３０を順番に切り換えてエコー増幅回路３２に接続する。検出パルス発生回路３１はエコー増幅回路３２の入力側に接続されて、マルチプレクサ３４を介して位置検出コイル３０に順番にパルス信号を出力する。検出パルス発生回路３１から位置検出コイル３０に出力されるパルス信号のレベルは、受電コイル５１からのエコー信号に比較して極めて大きい。エコー増幅回路３２は、入力側にダイオードからなるリミッター回路３５を接続している。リミッター回路３５は、検出パルス発生回路３１からエコー増幅回路３２に入力されるパルス信号の信号レベルを制限してエコー増幅回路３２に入力する。信号レベルの小さいエコー信号は、制限されることなくエコー増幅回路３２に入力される。エコー増幅回路３２は、パルス信号とエコー信号の両方を増幅して出力する。エコー増幅回路３２から出力されるエコー信号は、パルス信号から所定のタイミング、たとえば数μｓｅｃ〜数百μｓｅｃ遅れた信号となる。エコー信号がパルス信号から遅れる遅延時間は、一定の時間であるから、パルス信号から所定の遅延時間後の信号をエコー信号とし、このエコー信号のレベルから位置検出コイル３０に受電コイル５１が接近しているかどうかを判定する。
【００５５】
エコー増幅回路３２は、位置検出コイル３０から入力されるエコー信号を増幅して識別回路３３に出力するアンプである。このエコー増幅回路３２は、パルス信号とエコー信号を識別回路３３に出力する。エコー増幅回路３２は、エコー信号を飽和することなくリニアに増幅するように増幅率を調整するゲイン調整回路３７を備えている。ゲイン調整回路３７で増幅率の特定されたエコー増幅回路３２は、位置検出コイル３０から入力されるエコー信号を増幅して識別回路３３に入力する。ゲイン調整回路３７は、エコー増幅回路３２の増幅率を、エコー信号を所定のレベルと・BR>オて識別回路３３に出力するように調整する。
【００５６】
ゲイン調整回路３７は、エコー信号を検出する毎にエコー増幅回路３２の増幅率を変化させるのではない。充電台１０の上面プレート２１に電池内蔵機器５０がセットされた最初に、エコー増幅回路３２の増幅率を最適値に設定した後、その後は増幅率を変化させることなく、エコー信号を増幅して識別回路３３に出力する。ゲイン調整回路３７がエコー増幅回路３２の増幅率を最適値に設定するのは、電池内蔵機器５０の種類によって、電池内蔵機器５０の受電コイル５１から位置検出コイル３０に出力されるエコー信号のレベルが変化して、受電コイル５１の位置を正確に検出できなくなるのを防止するためである。増幅率が最適値に設定されたエコー増幅回路３２は、その後にエコー増幅回路３２の増幅率を変化させることなく、最適な増幅率に特定された状態で、電池内蔵機器５０の受電コイル５１の位置を検出する。したがって、電池内蔵機器５０がセットされた最初に、ゲイン調整回路３７でもってエコー増幅回路３２の増幅率が最適値に設定された後、識別回路３３はエコー増幅回路３２から入力されるエコー信号のレベルで受電コイル５１の位置を検出する。位置が検出された後、送電コイル１１を受電コイル５１に位置に移動させて、送電コイル１１から受電コイル５１に電力搬送して電池内蔵機器５０の電池５２が充電される。
【００５７】
ゲイン調整回路３７は、位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号を飽和させず、また、小さいレベルのエコー信号を最適なレベルに増幅して識別回路３３に入力する増幅率に、エコー増幅回路３２の増幅率を設定する。エコー信号のレベルは、受電コイル５１と位置検出コイル３０との相対位置によって変化する。受電コイル５１が特定の位置検出コイル３０の中央にセットされる状態で、特定の位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルは最大となる。また、受電コイル５１が２つの位置検出コイル３０に跨ってセットされるとき、ふたつの位置検出コイル３０にエコー信号が出力される。ゲイン調整回路３７は、何れかの位置検出コイル３０に誘導される最大レベルのエコー信号でエコー増幅回路３２が飽和せず、かつ、最大レベルのエコー信号が誘導される位置検出コイル３０の両側に配置している位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルの和も飽和しないように増幅率が設定される。ゲイン調整回路３７は、エコー増幅回路３２の増幅率を、最大レベルのエコー信号を増幅して出力するエコー信号のレベルと、最大レベルのエコー信号の両側の位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号を増幅して出力するエコー信号のレベルの和の両方が、電源電圧に対して設定範囲、たとえば電源電圧の３／４とするように、エコー増幅回路３２の増幅率を設定する。ゲイン調整回路３７は、エコー増幅回路３２から出力されるエコー信号のレベルを特定する設定範囲を大きくして、大レベルのエコー信号を識別回路３３に入力できる。ただ、出力されるエコー信号の設定範囲を大きくすると、エコー増幅回路３２がエコー信号をリニアに増幅するのが難しくなる。反対に設定範囲を小さくすると、識別回路３３に入力されるエコー信号のレベルが小さくなって、識別回路３３が正確に受電コイル５１の位置を検出するのが難しくなる。したがって、エコー増幅回路３２がエコー信号を出力する設定範囲、すなわちエコー増幅回路３２の増幅率は、エコー増幅回路３２が入力されるエコー信号をリニアに増幅でき、かつ識別回路３３が受電コイル５１の位置を正確に検出できるように設定される。
【００５８】
図１０は、エコー増幅回路３２とゲイン調整回路３７の具体例を示している。この図のエコー増幅回路３２は差動アンプ３８を備えており、ゲイン調整回路３７は差動アンプ３８の一方の入力端子に増幅率調整電圧を入力して、差動アンプ３８の増幅率を調整するようにしている。さらに、この図のゲイン調整回路３７は、識別回路３３からＰＷＭ変調して出力されるパルス信号を平滑化してゲイン調整電圧を出力する電圧調整回路３９を備えている。電圧調整回路３９は、識別回路３３からＰＷＭ変調して出力されるパルス信号を抵抗４１とコンデンサー４２からなる平滑回路４０で直流に変換して、トランジスタ４３のベースに入力している。トランジスタ４３は、入力される電圧でコレクタ−エミッタ間の電気抵抗が変化して、差動アンプ３８の一方の端子に入力する電圧を変化させて、差動アンプ３８の負帰還量をコントロールして増幅率を調整する。
【００５９】
識別回路３３は、入力されるエコー信号のレベルから、ＰＷＭ変調して出力するパルス信号のデューティーを演算する。識別回路３３は、前述したように、最大レベルのエコー信号と、その両側の位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルの和から、ＰＷＭ変調して出力するパルス信号のデューティーを特定して、エコー増幅回路３２の増幅率、すなわち差動アンプ３８の増幅率を特定する。
【００６０】
位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号は、マルチプレクサ３４を介して識別回路３３に入力される。マルチプレクサ３４は、図１１に示すように、各々の位置検出コイル３０を識別回路３３に接続するトランジスタやＦＥＴなどのスイッチング素子３４Ａを備えている。マルチプレクサ３４は、スイッチング素子３４Ａを順番にオンに切り換えて、各位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号を順番に識別回路３３に入力する。位置検出コイル３０のエコー信号を識別回路３３に入力するマルチプレクサ３４のスイッチング素子３４Ａはオン状態で電気抵抗を有する。すなわち、オン抵抗がある。スイッチング素子３４Ａのオン抵抗は、位置検出コイル３０から識別回路３３に入力するエコー信号を減衰させる要因となる。さらに困ったことに、マルチプレクサ３４を構成している各々のスイッチング素子３４Ａ、言い換えると各位置検出コイル３０を識別回路３３に接続する各々のスイッチング素子３４Ａのオン抵抗はアンバランスな状態にある。たとえば、マルチプレクサ３４のスイッチング素子３４Ａは、オン抵抗に数十％ものアンバランスがある。スイッチング素子３４Ａのオン抵抗のアンバランスは、位置検出コイル３０から識別回路３３に入力するエコー信号のレベルを変動させる。オン抵抗の大きいスイッチング素子は、オン抵抗の小さいスイッチング素子よりもエコー信号の減衰量が大きく、識別回路３３に入力するエコー信号のレベルを低下させる。識別回路３３は、入力されるエコー信号のレベルから受電コイル５１の位置を判別するので、マルチプレクサ３４によるエコー信号のレベル変動は、受電コイル５１の位置検出に誤差を発生させる。
【００６１】
この弊害を防止するために、充電台１０は、図１１に示すバランス調整部４４でもって、マルチプレクサ３４の各チャンネルの内部抵抗のアンバランスを解消する。バランス調整部４４は、各々の位置検出コイル３０に同じレベルのエコー信号を誘導する状態で、同じレベルのエコー信号をマルチプレクサ３４の各チャンネルから識別回路３３に入力して、各チャンネルの内部抵抗の差によるアンバランスを均等化する。バランス調整部４４は、オン抵抗の大きい、すなわち減衰量の大きいチャンネルのスイッチング素子を介して入力されるエコー信号のレベルを、減衰量の小さいチャンネルのスイッチング素子を介して入力されるエコー信号のレベルよりも大きく補正して、マルチプレクサ３４のチャンネル間のアンバランスを解消する。バランス調整部４４は、特定の位置検出コイル３０から識別回路３３に入力されるエコー信号のレベルを基準レベルとし、この基準レベルに対して、各位置検出コイル３０から、すなわち各チャンネルから識別回路３３に入力されるエコー信号のレベルを比較して、マルチプレクサ３４のチャンネル間のアンバランスを補正する。また、バランス調整部４４は、マルチプレクサ３４から識別回路３３に入力されるエコー信号の平均値、最大値、最小値のいずれかを基準レベルとし、この基準レベルに対して、各チャンネルから識別回路３３に入力されるエコー信号のレベルを比較して、マルチプレクサ３４のチャンネル間のアンバランスを解消する。たとえば、バランス調整部４４は、基準レベルに対してエコー信号のレベルが１０％小さくなるチャンネルについては、識別回路３３が入力されるエコー信号のレベルを１０％大きく補正する。すなわち、バランス調整部４４は、識別回路３３が、各チャンネルから入力されるエコー信号のレベルに特定の係数をかけて、入力されるエコー信号のレベルを補正して、各チャンネルのアンバランスを解消する。この係数は、全てのチャンネルに同じレベルのエコー信号を入力して検出できる。減衰量が大きくて、識別回路３３に入力されるエコー信号のレベルが小さくなるチャンネルは係数を大きくして、マルチプレクサ３４のチャンネル間のアンバランスは解消される。
【００６２】
バランス調整部４４は、送電コイル１１を使用して、マルチプレクサ３４の各チャンネルに同じレベルのエコー信号を入力する。このバランス調整部４４は、位置検出コイル３０にパルス信号を入力し、入力されるパルス信号で送電コイル１１を励起し、励起された送電コイル１１から位置検出コイル３０にエコー信号を誘導させて、マルチプレクサ３４の各チャンネルに同じレベルのエコー信号を誘導する。位置検出コイル３０にエコー信号を誘導する状態で、送電コイル１１は、交流電源１２に接続されず、その両端に共振回路４６を構成するコンデンサー４５を接続して、共振回路４６を構成する。送電コイル１１から全ての位置検出コイル３０に同じレベルのエコー信号を誘導させるために、送電コイル１１は各々の位置検出コイル３０の中央部に移動され、送電コイル１１を中央部に移動している位置検出コイル３０にパルス信号を出力して、この位置検出コイル３０にエコー信号を誘導させる。
【００６３】
送電コイル１１を位置検出コイル３０の中央部に移動させるために、バランス調整部４４は、送電コイル１１を位置検出コイル３０の配列方向に移動させる駆動機構４７を有する。図のバランス調整部４４は、駆動機構４７として送電コイルを移動させる移動機構１３を併用している。バランス調整部４４は、駆動機構４７である移動機構１３を制御して送電コイル１１を位置検出コイル３０の配列方向に移動させる。さらに、バランス調整部４４は、位置検出コイル３０から送電コイル１１にパルス信号を出力する。このパルス信号で送電コイル１１を励起し、励起された送電コイル１１から位置検出コイル３０にエコー信号を出力する。このエコー信号のレベルを検出して、マルチプレクサ３４の内部抵抗によるアンバランス、すなわちマルチプレクサ３４のチャンネル間のアンバランスを解消する。
【００６４】
バランス調整部４４の駆動機構４７は、送電コイル１１を各々の位置検出コイル３０の中央部に順番に移動させる。バランス調整部４４は、送電コイル１１の位置を記憶している。送電コイル１１が中央部に配置される位置検出コイル３０に、パルス信号が出力される。このパルス信号で励起される送電コイル１１から位置検出コイル３０にエコー信号を誘導される。このエコー信号のレベルを検出して、マルチプレクサ３４のチャンネル間のアンバランスを解消する係数を検出する。バランス調整部４４は、順番に送電コイル１１を各位置検出コイル３０の中央部に移動し、各位置検出コイル３０に接続しているマルチプレクサ３４の各チャンネルの減衰量を検出して、アンバランスを解消する係数を検出する。バランス調整部４４は、最初にマルチプレクサ３４のチャンネル間のアンバランスを補正する係数を検出し、その後、この係数で各チャンネルに誘導されるエコー信号のレベルを補正して、受電コイル５１の位置を検出する。
【００６５】
識別回路３３は、エコー増幅回路３２から入力される信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３６を備えている。このＡ／Ｄコンバータ３６から出力されるデジタル信号を演算してエコー信号を検出する。識別回路３３は、パルス信号から特定の遅延時間の後に入力される信号をエコー信号として検出し、さらにエコー信号のレベルから受電コイル５１が位置検出コイル３０に接近しているかどうかを判定する。
【００６６】
識別回路３３は、複数のＸ軸位置検出コイル３０Ａを順番にエコー増幅回路３２に接続するようにマルチプレクサ３４を制御して、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を検出する。識別回路３３は、各々のＸ軸位置検出コイル３０Ａをエコー増幅回路３２に接続する毎に、識別回路３３に接続しているＸ軸位置検出コイル３０Ａにパルス信号を出力し、パルス信号から特定の遅延時間の後に、エコー信号が検出されるかどうかで、このＸ軸位置検出コイル３０Ａに受電コイル５１が接近しているかどうかを判定する。識別回路３３は、全てのＸ軸位置検出コイル３０Ａをエコー増幅回路３２に接続して、各々のＸ軸位置検出コイル３０Ａに受電コイル５１が接近しているかどうかを判定する。受電コイル５１がいずれかのＸ軸位置検出コイル３０Ａに接近していると、このＸ軸位置検出コイル３０Ａをエコー増幅回路３２に接続する状態でエコー信号が検出される。したがって、識別回路３３は、エコー信号を検出できるＸ軸位置検出コイル３０Ａから受電コイル５１のＸ軸方向の位置を検出できる。受電コイル５１が複数のＸ軸位置検出コイル３０Ａに跨って接近する状態では、複数のＸ軸位置検出コイル３０Ａからエコー信号が検出される。この状態において、識別回路３３は複数のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルから受電コイル５１のＸ軸方向の位置を判定する。さらに、識別回路３３は、Ｙ軸位置検出コイル３０Ｂも同じように制御して、受電コイル５１のＹ軸方向の位置を検出する。
【００６７】
識別回路３３は、検出するＸ軸方向の位置とＹ軸方向の位置から移動機構１３を制御して、送電コイル１１を受電コイル５１に接近する位置に移動させる。識別回路３３は、移動機構１３のＸ軸サーボモータ２２Ａを制御して、送電コイル１１を受電コイル５１のＸ軸方向の位置に移動させる。また、移動機構１３のＹ軸サーボモータ２２Ｂを制御して、送電コイル１１を受電コイル５１のＹ軸方向の位置に移動させる。
【００６８】
以上のようにして、位置検出制御器１４が送電コイル１１を受電コイル５１に接近する位置に移動させる。本発明の充電台は、位置検出制御器１４で送電コイル１１を受電コイル５１に接近した後、送電コイル１１から受電コイル５１に電力搬送して電池５２を充電することができる。ただ、充電台は、さらに送電コイル１１の位置を正確に制御して受電コイル５１に接近させた後、電力搬送して電池５２を充電する。
【００６９】
さらに、図１２に示す位置検出制御器６４は、識別回路７３に、受電コイル５１の位置に対する各々の位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベル、すなわち図９に示すように、各々の位置検出コイル３０をパルス信号で励起して所定の時間経過後に誘導されるエコー信号のレベルを記憶する記憶回路７７を備えている。この位置検出制御器６４は、各々の位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルを検出し、検出したエコー信号のレベルを記憶回路７７に記憶しているエコー信号のレベルに比較して、受電コイル５１の位置を検出している。
【００７０】
この位置検出制御器６４は、以下のようにして、各々の位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルから、受電コイル５１の位置を求めている。図１３は、受電コイル５１をＸ軸方向に移動させる状態における、Ｘ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルを示しており、横軸が受電コイル５１のＸ軸方向の位置を示し、縦軸が各々のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルを示している。この位置検出制御器６４は、各々のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルを検出して、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を求める。この図に示すように、受電コイル５１をＸ軸方向に移動すると、各々のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルは変化する。
【００７１】
たとえば、受電コイル５１が第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａと第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａの中間にあるとき、図１３の点ａで示すように、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａと第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルは最大であって、かつ同じとなる。また、受電コイル５１が第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａと第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａの中間からずれる位置にあるとき、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａと第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベル比が変化する。したがって、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａと第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベル比から受電コイル５１の位置を検出できる。
【００７２】
さらに、受電コイル５１が第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａの中央部にあるとき、すなわち図１３のＡ領域にあるとき、第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルは、最も強くなる。ただ、受電コイル５１がＡ領域にあるときには、受電コイル５１のＸ軸方向の移動距離に対するエコー信号のレベル変動は少なく、また、エコー信号のレベルは、他の要因によっても変動するので、受電コイル５１がＡ領域にあるとき、第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルのみで受電コイル５１の位置を判定すると正確に判定できなくなる。したがって、識別回路３３は、この領域にあるとき、第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のみでなく、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａと第３のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルからも受電コイル５１の位置を判定する。受電コイル５１が第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａの中央に位置するとき、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａと第３のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルは等しくなり、あるいは、エコー信号のレベルが０レベルとなる。したがって、識別回路３３は、第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号が最大レベルとなる状態で、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａと第３のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルが等しく、あるいは両方が０レベルであると、受電コイル５１は第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａの中央に位置すると判定する。受電コイル５１の位置が、第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａの中央部からわずかにずれると、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａと第３のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルが変化する。受電コイル５１が第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａ側にずれると、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルが、第３のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルよりも大きくなる。したがって、この状態になると、識別回路３３は、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａと第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベル比から受電コイル５１の位置を正確に検出することができる。受電コイル５１が第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａ側に移動するにしたがって、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルが大きくなるからである。反対に、受電コイル５１が第３のＸ軸位置検出コイル３０Ａ側にずれると、第３のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルが、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルよりも大きくなる。したがって、この状態になると、識別回路３３は、第２と第３のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベル比から受電コイルの位５１置を正確に検出することができる。受電コイル５１が第３のＸ軸位置検出コイル３０Ａ側に移動するにしたがって、第３のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルが大きくなるからである。
【００７３】
以上のように、識別回路３３は、エコー信号が最大レベルとなる状態においては、最大レベルとなる位置検出コイル３０のエコー信号のみから受電コイル５１の位置を判定しない。最大レベルのエコー信号を検出する位置検出コイル３０の両側にある位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号も考慮して、受電コイル５１の位置を判定する。したがって、位置検出コイル３０の中央部であるＡ領域にある受電コイル５１の位置は、最大レベルとなる位置検出コイル３０の中央からのわずかなずれも正確に検出できる。
【００７４】
識別回路７３は、受電コイル５１のＸ軸方向の位置に対する、各々のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルとレベル比を記憶回路７７に記憶している。受電コイル５１が置かれると、いずれかのＸ軸位置検出コイル３０Ａにエコー信号が誘導される。したがって、識別回路７３は、Ｘ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号で受電コイル５１が載せられたこと、すなわち電池内蔵機器５０が充電台１０に載せられたことを検出する。さらに、いずれかのＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルとレベル比を、記憶回路７７に記憶しているレベルとレベル比に比較して、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を正確に判別する。
【００７５】
以上は、識別回路７３が、Ｘ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号から、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を検出する方法を示すが、受電コイル５１のＹ軸方向の位置もＸ軸方向と同じようにして、Ｙ軸位置検出コイル３０Ｂに誘導されるエコー信号から検出できる。
【００７６】
識別回路７３が、受電コイル５１のＸ軸方向とＹ軸方向の位置を検出すると、この識別回路７３からの位置信号でもって、位置検出制御器６４は送電コイル１１を受電コイル５１の位置に移動させる。
なお、上記のような波形のエコー信号が検出されたとき、充電台の識別回路７３は、電池内蔵機器５０の受電コイル５１が搭載されたと認識、識別することができる。エコー信号の波形とは異なる波形が検出、識別されるときは、電池内蔵機器５０の受電コイル５１以外（例えば、金属異物）のものが搭載されたとして、電力供給を停止することができる。また、エコー信号の波形が検出、識別されないときは、電池内蔵機器５０の受電コイル５１が搭載されていないとして、電力供給をしない。
【００７７】
充電台１０は、位置検出制御器１４、６４で移動機構１３を制御して送電コイル１１を受電コイル５１に接近させた状態で、交流電源１２で送電コイル１１に交流電力を供給する。送電コイル１１の交流電力は受電コイル５１に電力搬送されて、電池５２の充電に使用される。電池内蔵機器５０は、電池５２が満充電されたことを検出すると、充電を停止して、満充電信号を充電台１０に伝送する。図６の電池内蔵機器５０は、満充電信号を充電台１０に無線伝送して、満充電の情報を伝送する。この電池内蔵機器５０は、送信部５９から満充電信号を送信し、充電台１０が受信部８９で満充電信号を受信する。ただ、電池内蔵機器は、受電コイルに満充電信号を出力し、この満充電信号を受電コイルから送電コイルに伝送して、充電台に満充電の情報を伝送することができる。この電池内蔵機器は、交流電源と異なる周波数の交流信号を受電コイルに出力し、充電台はこの交流信号を送電コイルで受信して満充電を検出することができる。また、電池内蔵機器が特定周波数の搬送波を満充電信号で変調する信号を受電コイルに出力し、充電台が特定周波数の搬送波を受信し、この信号を復調して満充電信号を検出することもできる。この充電台は、内蔵電池の満充電を検出する満充電検出回路を内蔵し、電池内蔵機器から出力される満充電信号を検出して、電池の満充電を検出する。
【００７８】
複数の電池内蔵機器５０を載せることができる上面プレート２１の充電台１０は、複数の電池内蔵機器５０の電池５２を順番に切り換えて満充電する。この充電台１０は、最初にいずれかの電池内蔵機器５０の受電コイル５１の位置を検出して、この受電コイル５１に送電コイル１１を接近させて、この電池内蔵機器５０の電池５２を満充電する。この電池内蔵機器５０の電池５２が満充電されて、充電台１０が満充電信号を受信すると、位置検出制御器１４は、この電池内蔵機器５０とは別の位置にセットされる第２の電池内蔵機器５０の受電コイル５１の位置を検出し、移動機構１３を制御して送電コイル１１を第２の電池内蔵機器５０の受電コイル５１に接近させる。この状態で、第２の電池内蔵機器５０の電池５２に電力搬送して、この電池５２を満充電する。さらに、第２の電池内蔵機器５０の電池５２が満充電されて、第２の電池内蔵機器５０からの満充電信号を受信すると、位置検出制御器１４が、さらに第３の電池内蔵機器５０の受電コイル５１を検出して、移動機構１３を制御して第３の電池内蔵機器５０の受電コイル５１に送電コイル１１を接近させて、この電池内蔵機器５０の電池５２を満充電する。以上のように、複数の電池内蔵機器５０が上面プレート２１にセットされると、次々と電池内蔵機器５０を切り換えて内蔵電池５２を満充電する。この充電台１０は、満充電された電池内蔵機器５０の位置を記憶して、満充電された電池内蔵機器５０の電池５２を充電しない。上面プレート２１の上にセットされる全ての電池内蔵機器５０の電池５２を満充電したことを検出すると、充電台１０は、交流電源１２の動作を停止して電池５２の充電を停止する。ここで、上記の実施例では、電池内蔵機器５０の電池５２が満充電されると充電を停止しているが、電池５２が所定容量となったときを満充電として充電を停止してもよい。
【００７９】
以上の移動機構１３は、送電コイル１１をＸ軸方向とＹ軸方向とに移動して、送電コイル１１を受電コイル５１に最も近い位置に移動させるが、本発明は、移動機構がＸ軸方向とＹ軸方向とに送電コイルを移動して、送電コイルの位置を受電コイルに接近させる構造には特定せず、送電コイルは種々の方向に移動させて、受電コイルに接近することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る充電台は、携帯電話や携帯音楽プレーヤ等の充電の他、アシスト自転車や電気自動車の充電等にも好適に利用できる。
【符号の説明】
【００８１】
１０…充電台
１１…送電コイル
１２…交流電源
１３…移動機構
１４…位置検出制御器
１５…コア                    １５Ａ…円柱部
１５Ｂ…円筒部
１６…リード線
２０…ケース
２１…上面プレート
２２…サーボモータ            ２２Ａ…Ｘ軸サーボモータ
２２Ｂ…Ｙ軸サーボモータ
２３…ネジ棒                  ２３Ａ…Ｘ軸ネジ棒
２３Ｂ…Ｙ軸ネジ棒
２４…ナット材                ２４Ａ…Ｘ軸ナット材
２４Ｂ…Ｙ軸ナット材
２５…ベルト
２６…ガイドロッド
２７…ガイド部
３０…位置検出コイル          ３０Ａ…Ｘ軸位置検出コイル
３０Ｂ…Ｙ軸位置検出コイル
３１…検出パルス発生回路
３２…エコー増幅回路
３３…識別回路
３４…マルチプレクサ          ３４Ａ…スイッチング素子
３５…リミッター回路
３６…Ａ／Ｄコンバータ
３７…ゲイン調整回路
３８…差動アンプ
３９…電圧調整回路
４０…平滑回路
４１…抵抗
４２…コンデンサー
４３…トランジスタ
４４…バランス調整部
４５…コンデンサー
４６…共振回路
４７…駆動機構
５０…電池内蔵機器
５１…受電コイル
５２…電池
５３…コンデンサー
５４…並列共振回路
５５…ダイオード
５６…平滑コンデンサー
５７…整流回路
５８…充電制御回路
５９…送信部
６４…位置検出制御器
７３…識別回路
７７…記憶回路
８０…制御回路
８１…周波数調整回路
８２…出力電力調整回路
８３…充電電力検出部
８４…伝送効率検出部
８５…演算部
８７…入力電力検出部
８９…受信部
９０…整流回路
９１…ＤＣ／ＡＣインバータ
９２…スイッチング素子
９３…入力回路
９９…商用電源
【図１】
2012132145.tif 000003
【図２】
2012132145.tif 000004
【図３】
2012132145.tif 000005
【図４】
2012132145.tif 000006
【図５】
2012132145.tif 000007
【図６】
2012132145.tif 000008
【図７】
2012132145.tif 000009
【図８】
2012132145.tif 000010
【図９】
2012132145.tif 000011
【図１０】
2012132145.tif 000012
【図１１】
2012132145.tif 000013
【図１２】
2012132145.tif 000014
【国際調査報告】
2012132145.tif 000015
2012132145.tif 000016
2012132145.tif 000017
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