(57)【要約】【課題】位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルが変動しても、受電コイルの位置を正確に検出する。【解決手段】充電台は、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の位置を位置検出制御器１４で検出し、移動機構１３を制御して送電コイル１１を受電コイル５１に接近させて電力搬送する。位置検出制御器１４は、上面プレート２１に配置している複数の位置検出コイル３０に検出パルス発生回路３１からパルス信号を供給し、受電コイル５１から位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号をエコー増幅回路３２で受信して受電コイル５１の位置を識別回路３３で判別する。エコー増幅回路３２は、入力される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、増幅率の特定されたエコー増幅回路３２が位置検出コイル３０から入力されるエコー信号を増幅して識別回路３３に入力している。【選択図】図９
2012132143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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)を内蔵する電池内蔵機器(50)の充電台であって、
交流電源(12)に接続されて前記受電コイル(51)に起電力を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、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)とを備える充電台であって、
前記位置検出制御器(14;64)が、上面プレート(21)の裏側に所定の間隔で配置している複数の位置検出コイル(30)と、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)に供給されるパルス信号に励起されて受電コイル(51)から位置検出コイル(30)に誘導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)から出力され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、
前記エコー増幅回路(32)が、位置検出コイル(30)から入力される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、このゲイン調整回路(37)で増幅率の特定されたエコー増幅回路(32)が位置検出コイル(30)から入力されるエコー信号を増幅して識別回路(33)に入力するようにしてなる充電台。
【請求項２】
前記エコー増幅回路(32)が差動アンプ(38)を備え、前記ゲイン調整回路(37)が差動アンプ(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なる請求項１に記載される充電台。
【請求項３】
前記ゲイン調整回路(37)が、ＰＷＭ変調して出力される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、この電圧調整回路(39)から出力されるゲイン調整電圧が差動アンプ(38)の一方の入力端子に入力されて差動アンプ(38)の増幅率を調整するようにしてなる請求項２に記載される充電台。
【請求項４】
各々の位置検出コイル(39)を、前記検出パルス発生回路(31)とエコー増幅回路(32)とに順番に接続するマルチプレクサ(34)を備え、このマルチプレクサ(34)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)を備える請求項１ないし３のいずれかに記載される充電台。
【請求項５】
前記バランス調整部(44)が、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)を有すると共に、位置検出コイル(30)から送電コイル(11)に出力されるパルス信号でもって、送電コイル(11)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を解消する請求項４に記載される充電台。
【請求項６】
前記駆動機構(47)が、各々の位置検出コイル(30)の中央部に送電コイル(11)を移動させて、前記バランス調整部(44)が送電コイル(11)からのエコー信号でもって、マルチプレクサ(34)の内部抵抗のアンバランスを解消する請求項５に記載される充電台。
【請求項７】
前記位置検出コイル(30)が、隣接して配設してなる位置検出コイル(30)の一部を隣の位置検出コイル(30)に重ねて配設しており、
前記識別回路(33)は、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)と、その両側に配設している位置検出コイル(30)のエコー信号のレベルから受電コイル(51)の位置を判別することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載される充電台。
【請求項８】
前記位置検出コイル(30)が直線部を有する細長いコイルであって、隣接する位置検出コイル(30)が、コイルの長手方向に直交する方向に位置ずれして配置され、
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）が、細長いコイルの横幅（Ｗ）の１／２ないし９／１０である請求項７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、送電コイルを受電コイルの位置に移動させることで便利に使用できる。それは、ユーザーが充電台の自由な位置に電池内蔵機器をセットして、電池内蔵機器の受電コイルに送電コイルを接近させて充電できるからである。このことを実現する充電台は開発されている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４７１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上の充電台は、送電コイルを受電コイルに接近するように移動させる移動機構を備えている。移動機構をコントロールするために、受電コイルの位置を検出して移送機構を制御する位置検出制御器を備えている。位置検出制御器は、受電コイルの位置を検出するために、電池内蔵機器を載せるケースの上面プレートに複数の位置検出コイルを固定している。位置検出コイルは、一定の間隔で固定される。各々の位置検出コイルには、パルス信号を供給する検出パルス発生回路を接続している。検出パルス発生回路から位置検出コイルにパルス信号が供給されると、このパルス信号に励起されて受電コイルから位置検出コイルに、エコー信号が出力される。エコー信号は、パルス信号に励起された受電コイルから出力されるので、パルス信号から一定の時間遅れて位置検出コイルに誘導される。このエコー信号を受信するために、位置検出コイルにはエコー増幅回路を接続している。エコー増幅回路が受信するエコー信号は、受電コイルの位置を検出する識別回路に入力される。識別回路は、入力されるエコー信号のレベルから受電コイルの位置を判別する。【０００６】
以上の位置検出制御器は、検出パルス発生回路でもって、各々の位置検出コイルに順番にパルス信号を出力する。識別回路は、各々の位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルから、受電コイルの位置を検出することができる。受電コイルが最も接近している位置検出コイルに誘導されるエコー信号が最も大きくなり、受電コイル１５１が２つの位置検出コイル１３０の中間にあるとき、図１３の点Ｂで示すように、第１のＸ軸位置検出コイル１３０Ａと第２のＸ軸位置検出コイル１３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルは同じとなる。すなわち、各々のＸ軸位置検出コイル１３０Ａは、受電コイル１５１が最も近くにあるときに誘導されるエコー信号のレベルが最も強くなり、受電コイル１５１が離れるにしたがってエコー信号のレベルは小さくなる。したがって、どのＸ軸位置検出コイルのエコー信号のレベルが最も強いかで、受電コイルがどのＸ軸位置検出コイルに最も接近しているかを判定できる。また、隣接するふたつのＸ軸位置検出コイルにエコー信号が誘導されるとき、エコー信号のレベル比でいずれに位置検出コイルに近いかを判定できる。【０００７】
以上の位置検出制御器は、位置検出コイルから受電コイルにパルス信号を出力し、このパルス信号に励起された受電コイルから位置検出コイルに出力されるエコー信号のレベルを検出して受電コイルの位置を検出する。位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルは極めて小さいので、エコー増幅回路で増幅して識別回路に入力される。エコー増幅回路は、エコー信号を一定の増幅率で増幅する。この位置検出制御器は、充電台にセットされる電池内蔵機器の機種によっては、受電コイルの位置を正確に検出できない欠点がある。それは、電池内蔵機器の受電コイルの大きさや共振回路のＱ、さらに位置検出コイルと受電コイルとの間隔などが変化して、受電コイルから位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルが変動するからである。【０００８】
エコー信号のレベルが大きい電池内蔵機器に最適なように、エコー増幅回路の増幅率を小さく設定すると、エコー信号のレベルが小さい電池内蔵機器の受電コイルの位置を正確に検出できなくなる。それは、エコー信号のレベルが小さいと、量子化雑音や外部雑音などによってエコー信号のレベルを正確に検出できなくなるからである。反対に、エコー信号のレベルが小さい電池内蔵機器に最適なように、エコー増幅回路の増幅率を大きく調整しても、エコー信号のレベルが大きい電池内蔵機器の受電コイルの位置を正確に検出できなくなる。それは、エコー増幅回路に入力される大きなレベルのエコー信号が飽和して、エコー信号が直線的に増幅できる領域外になるからである。すなわち、種々の電池内蔵機器をセットして、全ての電池内蔵機器の受電コイルの位置を正確に検出できなくなる。【０００９】
識別回路がエコー信号のレベルから正確に受電コイルの位置を検出するためには、エコー増幅回路がリニアに、すなわち入力されるエコー信号のレベルに正比例するように一定の利得で増幅して、識別回路に入力する必要がある。エコー増幅回路は、電源電圧によって出力レベルの最大値が制限され、一般的には電源電圧の７０％〜８０％までの信号レベルをリニアに出力できる。また、識別回路に入力されるエコー信号のレベルが小さいと、所定のレベルに増幅したエコー信号を識別回路に入力できなくなって、識別回路が正確に受電コイルの位置を検出できなくなる。識別回路は、増幅して入力されるエコー信号のレベルをデジタル信号に変換して、受電コイルの位置を演算するが、信号レベルが小さいと、量子化雑音による誤差が大きくなる。たとえば、エコー増幅回路から入力されるエコー信号を８ビットのデジタル信号に変換して、受電コイルの位置を検出する識別回路は、入力されるエコー信号を２５６階調に分解して、受電コイルの位置を正確に検出できる。しかしながら、エコー信号のレベルが半分になると、エコー信号の１２８階調に分解して受電コイルの位置を検出するので、エコー信号のレベルから受電コイルの位置を正確に検出できなくなる。【００１０】
エコー信号から受電コイルの位置を正確に検出するには、位置検出コイルから入力されるエコー信号のレベルが小さくとも、識別回路の識別に最適なレベルまで増幅し、かつ、大きなレベルのエコー信号を飽和させることなく、識別回路に入力する必要がある。しかしながら、小さいレベルのエコー信号を受電コイルの位置の検出に最適なレベルに増幅することと、大レベルのエコー信号を飽和させることなく、識別回路に入力することは互いに相反する特性であって両方を満足することができない。このため、従来の位置検出制御器は、受電コイルの位置を常に正確に検出することが難しく、電池内蔵機器によっては、正確に受電コイルの位置を検出できない問題点があった。【００１１】
以上の欠点を解消するために、特許文献１の充電台は、受電コイルの位置をより精密に検出する修正位置検出制御器を設けている。この充電台は、位置検出制御器で受電コイルの位置を粗検出して、受電コイルに送電コイルを接近させた後、さらに修正位置検出制御器で受電コイルの位置をより正確に検出して、送電コイルを受電コイルにより接近させる。【００１２】
修正位置検出制御器は、送電コイルに交流信号を出力する交流電源を自励式の発振回路として、発振回路の発振周波数から受電コイルの位置を正確に検出して移動機構を制御する。この修正位置検出制御器は、送電コイルを移動させて、交流電源の発振周波数を検出する。自励式の発振回路の発振周波数が変化する特性を図１４に示している。この図は、送電コイルと受電コイルの相対的な位置ずれに対する発振周波数の変化を示している。この図に示すように、自励式の発振回路の発振周波数は、送電コイルが受電コイルに最も接近する位置でもっとも高くなり、相対位置がずれるにしたがって発振周波数が低くなる。したがって、修正位置検出制御器は、送電コイルを移動させて、発振周波数が最も高くなる位置で停止して、送電コイルを受電コイルに接近できる。この充電台は、送電コイルを受電コイルに接近するために、送電コイルの位置をより正確に検出するために専用の回路構成を必要とする。このため、位置検出制御器が複雑となって製造コストが高くなる欠点がある。【００１３】
本発明は、さらに以上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、位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルが変動しても、受電コイルの位置を正確に検出して、送電コイルを受電コイルに接近して効率よく電力搬送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】
【００１４】
本発明の充電台は、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を内蔵する電池内蔵機器５０の充電台である。充電台は、交流電源１２に接続されて受電コイル５１に起電力を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とを備える。位置検出制御器１４、６４は、上面プレート２１の裏側に所定の間隔で配置している複数の位置検出コイル３０と、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に供給されるパルス信号に励起されて受電コイル５１から位置検出コイル３０に誘導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から出力され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とを備えている。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、このゲイン調整回路３７で増幅率の特定されたエコー増幅回路３２が位置検出コイル３０から入力されるエコー信号を増幅して識別回路３３に入力している。
【００１５】
以上の充電台は、セットされる電池内蔵機器の機種によって、位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルが変動しても、受電コイルの位置を正確に検出して、送電コイルを受電コイルに接近して効率よく電力搬送できる特徴がある。それは、以上の充電台が、ゲイン調整回路でもってエコー増幅回路の増幅率を最適値に設定して、位置検出コイルに誘導されるエコー信号を増幅して識別回路に入力するからである。ゲイン調整回路で増幅率が最適値に設定されたエコー増幅回路は、エコー信号が大きなレベルから小さいレベルに変化しても、エコー信号を飽和させることなく、一定の増幅率でリニアに増幅して識別回路に最適なレベルで入力できる。
【００１６】
本発明の充電台は、エコー増幅回路３２が差動アンプ３８を備え、ゲイン調整回路３７が差動アンプ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ことができる。
以上の充電台は、簡単な回路構成でエコー増幅回路の増幅率を最適値に設定できる。
【００１７】
本発明の充電台は、ゲイン調整回路３７が、ＰＷＭ変調して出力される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、この電圧調整回路３９から出力されるゲイン調整電圧を差動アンプ３８の一方の入力端子に入力して差動アンプ３８の増幅率を調整することができる。
以上の充電台は、簡単な回路構成の電圧調整回路でもって差動アンプの増幅率を設定できる。
【００１８】
本発明の充電台は、各々の位置検出コイル３０を、検出パルス発生回路３１とエコー増幅回路３２とに順番に接続するマルチプレクサ３４を備え、このマルチプレクサ３４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を備えることができる。
以上の充電台は、マルチプレクサの内部抵抗によるアンバランスを解消して、より正確にエコー信号のレベルから受電コイルの位置を判定できる。
【００１９】
本発明の充電台は、バランス調整部４４が、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を有すると共に、位置検出コイル３０から送電コイル１１に出力されるパルス信号でもって、送電コイル１１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を解消することができる。
以上の充電台は、マルチプレクサの内部抵抗のアンバランスの検出に送電コイルを併用するので、簡単な回路構成でマルチプレクサの内部抵抗のアンバランスを検出できる。
【００２０】
本発明の充電台は、駆動機構４７が、各々の位置検出コイル３０の中央部に送電コイル１１を移動させて、バランス調整部４４が送電コイル１１からのエコー信号でもって、マルチプレクサ３４の内部抵抗のアンバランスを解消することができる。
以上の充電台は、マルチプレクサの内部抵抗のアンバランスの検出に送電コイルを利用すると共に、受電コイルに接近させるための移動構造をも利用して、マルチプレクサの各チャンネルの内部抵抗のアンバランスを検出できる特徴がある。このため、専用の回路や構造を付加することなく、マルチプレクサの各チャンネルの内部抵抗の検出できる特徴がある。
【００２１】
本発明の充電台は、位置検出コイル３０が、隣接して配設してなる位置検出コイル３０の一部を隣の位置検出コイル３０に重ねて配設して、識別回路３３が、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と、その両側に配設している位置検出コイル３０のエコー信号のレベルから受電コイル５１の位置を判別することができる。
【００２２】
以上の充電台は、位置検出コイルに誘導されるエコー信号でもって、受電コイルの位置を正確に検出して、送電コイルを受電コイルに接近させて効率よく電力搬送できる特徴がある。それは、以上の充電台が、隣接して配設している位置検出コイルの一部を隣の位置検出コイルに重ねて配設すると共に、識別回路が、最大レベルのエコー信号が誘導される位置検出コイルと、その両側に配設している位置検出コイルのエコー信号のレベルから受電コイルの位置を判別するからである。隣接して配置している位置検出コイルの一部を互いに重ねて配置することで、図１２に示すように、ひとつの位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルが最大レベルとなる領域、すなわちピーク近傍領域において、その両側に配置している位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルを大きくでき、さらにピーク近傍領域における両側の位置検出コイルのエコー信号の０レベル領域の幅を狭くでき、さらに、ピーク近傍領域においては、識別回路が、最大レベルのエコー信号のみでなく、両側の位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルからも受電コイルの位置を判定するので、ピーク近傍領域においても、受電コイルの位置をより正確に判定できる。
【００２３】
本発明の充電台は、位置検出コイル３０を直線部を有する細長いコイルとして、隣接する位置検出コイル３０を、コイルの長手方向に直交する方向に位置ずれして配置すると共に、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１／２ないし９／１０とすることができる。
以上の充電台は、細長い位置検出コイルを並べている方向の受電コイルの位置を正確に検出できる。とくに、位置検出コイルを構成する直線部を等間隔に配置して、受電コイルの位置を正確に検出できる。また、互いに隣接する位置検出コイル同士の重なり量（ｄ）を位置検出コイルの横幅（Ｗ）よりも狭くすることで、ピーク近傍領域における両側の位置検出コイルのエコー信号のレベルを大きくして受電コイルの位置を正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】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８】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９】エコー増幅回路の一例を示す回路図である。
【図１０】バランス調整部の一例を示すブロック図である。
【図１１】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。
【図１２】図１１に示す位置検出制御器の位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルを示す図である。
【図１３】従来の充電台の位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルを示す図である。
【図１４】送電コイルと受電コイルの相対的な位置ずれに対するエコー信号のレベルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。交流電源１２は、図示しないが、発振回路と、この発振回路から出力される交流を電力増幅するパワーアンプとを備える。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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７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７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７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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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８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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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して識別回路３３に出力するように調整する。
【００５０】
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・BR>ハ置検出コイル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。
【００５１】
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。
【００５２】
図９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。
【００５３】
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。
【００５４】
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１０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。
【００５５】
この弊害を防止するために、充電台１０は、図１０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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
さらに、図１１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７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。
【００６４】
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１２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。
【００６５】
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１２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。
【００６６】
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１２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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。電池内蔵機器５０は、受電コイル５１に満充電信号を出力し、この満充電信号を受電コイル５１から送電コイル１１に伝送して、充電台１０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５０は、交流電源１２と異なる周波数の交流信号を受電コイル５１に出力し、充電台１０はこの交流信号を送電コイル１１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５０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５１に出力し、充電台１０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。さらに、電池内蔵機器は、満充電信号を充電台に無線伝送して、満充電の情報を伝送することもできる。この電池内蔵機器は、満充電信号を送信する送信器を内蔵しており、充電台は満充電信号を受信する受信器を内蔵する。図６に示す位置検出制御器１４は、内蔵電池５２の満充電を検出する満充電検出回路１７を内蔵している。この満充電検出回路１７は、電池内蔵機器５０から出力される満充電信号を検出して、電池５２の満充電を検出する。
【００７２】
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、満充電検出回路１７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満充電検出回路１７が受信すると、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。
【００７３】
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】
【００７４】
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】
【００７５】
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
１７…満充電検出回路
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
６４…位置検出制御器
７３…識別回路
７７…記憶回路
１３０…位置検出コイル        １３０Ａ…Ｘ軸位置検出コイル
１５１…受電コイル
【図１】
2012132143.tif 000003
【図２】
2012132143.tif 000004
【図３】
2012132143.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012132143.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012132143.tif 000009
【図８】
2012132143.tif 000010
【図９】
2012132143.tif 000011
【図１０】
2012132143.tif 000012
【図１１】
2012132143.tif 000013
【図１２】
2012132143.tif 000014
【図１３】
2012132143.tif 000015
【図１４】
2012132143.tif 000016
【国際調査報告】
2012132143.tif 000017
2012132143.tif 000018
2012132143.tif 000019
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