(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池駆動機器(50)に装着されて、駆動電力を供給するための電池パックであって、
該電池パック(52)は、単体で、又は該電池駆動機器(50)に装着された状態で、充電台(10)に載置して、該充電台(10)の送電コイル(11)と電磁結合して無接点で充電可能であり、
該電池パック(52)はさらに、
充電可能な電池セル(58)と、
該充電台(10)の送電コイル(11)と電磁結合され、供給される充電電力を受電するための受電コイル(51)と、
前記受電コイル(51)で受電された電力でもって、前記電池セル(58)の充電を制御するパック制御回路と、
該電池パック(52)が単品であるか、前記電池駆動機器(50)に装着された状態であるかを識別する識別手段と、
を備え、
前記識別手段の識別結果に基づき、充電台(10)に対して電池パック(52)が単体もしくは電池駆動機器(50)に装着された状態かを示す装着情報を、前記受電コイル(51)から送電コイル(11)側に送信することを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックであって、
前記識別手段として、該電池駆動機器(50)と電気的に接続するためのパック側接続端子(67A)が、電池パック(52)が単体か電池駆動機器(50)に装着された状態かの種別を示す装着情報を生成するためのパック側装着情報端子(70A)を含んでなることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項２に記載の電池パックであって、
前記パック側装着情報端子(70A)が、電池パック(52)を電池駆動機器(50)に接続した際にショートされるショートピンであることを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項２に記載の電池パックであって、
前記パック側装着情報端子(70A)が、電池パック(52)の温度情報を電圧で電池駆動機器(50)側に伝達するパック側温度端子(69A)であり、前記パック側温度端子(69A)に電圧が印加されていない場合は電池パック単体、前記パック側温度端子(69A)に電圧が印加されている場合は電池駆動機器装着状態と判定することを特徴とする電池パック。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記受電コイル(51)で、装着情報を充電台(10)の送電コイル(11)に送出するタイミングが、充電開始前であることを特徴とする電池パック。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の電池パックであって、さらに、
該電池パック(52)の装着情報に基づいて、前記受電コイル(51)のインピーダンスを変化させる変調回路(61)を備えていることを特徴とする電池パック。
【請求項７】
請求項６に記載の電池パックであって、
前記変調回路で充電台(10)側に伝送する情報として、装着情報に加え、該電池パック(52)の電圧と、充電電流と、該電池パック(52)の温度と、シリアル番号と、該電池パック(52)の充電電流を規定する許容充電電流と、該電池パック(52)の充電を許容する許容温度のいずれかの電池情報を含むことを特徴とする電池パック。
【請求項８】
電池パック(52)を装着すると共に、該電池パック(52)から駆動電力の供給を受けて駆動される電池駆動機器(50)であって、
該電池パック(52)と装着するための機器側接続端子(67B)として、
該電池パック(52)の電力を受け取る機器側電力端子(68B)と、
該電池パック(52)が、単体か、電池駆動機器(50)に装着された状態かの種別を示す装着情報を生成するための機器側装着情報端子(70B)と、
を備えており、
該電池パック(52)は、単体で、又は該電池駆動機器(50)に装着された状態で、充電台(10)に載置して、該充電台(10)の送電コイル(11)と、該電池パック(52)に内蔵された受電コイル(51)とを電磁結合して無接点で充電可能であり、
さらに前記機器側装着情報端子(70B)で生成された装着情報を、該受電コイル(51)から送電コイル(11)に送信することで、該充電台(10)は該装着情報に基づいて充電パラメータを設定し、送電コイル(11)から受電コイル(51)に電力供給可能としてなることを特徴とする電池駆動機器。
【請求項９】
請求項８に記載の電池駆動機器であって、
前記機器側装着情報端子(70B)が、該電池パック(52)の温度情報を取得するための機器側温度端子(69B)と兼用しており、
前記機器側温度端子(69B)に温度情報が付加されていない場合は、電池パック(52)単体と判定し、
前記機器側温度端子(69B)に温度情報が付加されている場合は、電池駆動機器装着状態と判定し、
該判定結果に基づいて該電池パック(52)が該充電台(10)に装着情報を送信し、該充電台(10)が該装着情報に基づいた充電パラメータにて該電池パック(52)を充電することを特徴とする電池駆動機器。
【請求項１０】
電池駆動機器(50)に装着されて、駆動電力を供給する電池パック(52)を充電するための充電台であって、
電池パック(52)もしくは該電池パック(52)を装着した電池駆動機器(50)を載置するためのケース(20)と、
前記ケース(20)の内部に配置され、該電池パック(52)に内蔵された受電コイル(51)と電磁結合して送電するための送電コイル(11)と、
前記送電コイル(11)で送電する電力の充電条件を規定する充電パラメータを設定する充電制御回路(54)と、
前記送電コイル(11)から該電池パック(52)の受電コイル(51)への電力の送電効率の低下に基づいて、前記ケース(20)上に充電対象でない異物が載置されたことを検出する異物検出手段と、
を備えており、
該電池パック(52)が、電池パック単体か、電池駆動機器(50)に装着された状態かを示す装着情報を受電コイル(51)から送電コイル(11)側に送出されたことを受けて、該装着情報に基づいて前記充電制御回路(54)が充電パラメータを設定し、該設定に基づいて前記送電コイル(11)から該電池パック(52)の受電コイル(51)側に送電するよう構成してなることを特徴とする充電台。
【請求項１１】
請求項１０に記載の充電台であって、
前記充電制御回路(54)が、充電パラメータを設定する際、装着情報が電池駆動機器装着状態である場合に、電池パック単体よりも周波数を高くしてなることを特徴とする充電台。
【請求項１２】
電池駆動機器(50)に装着されて、駆動電力を供給するための電池パック(52)の充電方法であって、
前記電池パック(52)を、単体で、又は前記電池駆動機器(50)に装着された状態で、充電台(10)に載置する工程と、
前記電池パック(52)に含まれる、前記電池駆動機器(50)と接続されたパック側装着情報端子(70A)で取得された、前記電池パック(52)が単体であるか、電池駆動機器装着状態であるかの種別を示す装着情報を、前記電池パック(52)の受電コイル(51)から、前記充電台(10)の送電コイル(11)に対し、これら受電コイル(51)と送電コイル(11)とを電磁結合させて送信する工程と、
前記充電台(10)は、前記装着情報に基づいて充電パラメータを設定し、該充電パラメータの設定に従って前記送電コイル(11)から、前記電池パック(52)の受電コイル(51)に対し、送電を開始する工程と、
を含むことを特徴とする電池パックの充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等の電池駆動機器に収納される電池パック、この電池パックで駆動される電池駆動機器、及びこの電池パックに対して、電磁誘導作用で電力を搬送して無接点又はワイヤレスで充電可能な充電台、並びにこの電池パックの充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や携帯音楽プレーヤ等のモバイル機器に代表される電池駆動機器は、携帯性を高めるため電池パックにより駆動されるものが多い。電池パックは、電池駆動機器の電池収納空間に収納され、電池蓋で収納空間を閉塞する形態が一般的である。このような電池駆動機器に収納される電池パックを充電するには、電池駆動機器に電池パックを収納したまま、電池駆動機器を充電器にセットして、接点同士を物理的に接続した状態で行う。一方で、このような物理的な接続でなく、電磁誘導の作用を利用して充電台に内蔵された送電コイルから、電池パックに内蔵される受電コイルに対して電力を搬送して、電池パックを充電する充電台が開発されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１は、充電台に、交流電源で励磁される送電コイルを内蔵し、電池パックには送電コイルに電磁結合される受電コイルを内蔵する構造を記載する。さらに、電池パックは、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する。この構造によると、充電台の上に電池パックを載せて、非接触状態で電池パックの電池を充電できる。
【０００４】
このような非接触、無接点による充電方式で電池パックの充電を行う際には、従来の接触方式と同様、電池駆動機器に電池パックを内蔵したまま、充電台に載置する形態の他、電池パックを電池駆動機器から取り出して、電池パックのみを充電台に載置する形態も考えられる。この際、電池パック単体を充電台の上に載置する場合は、図９に示すように、電池パック５２に内蔵される受電コイル５１を、充電台に内蔵される送電コイル１１と直接電磁結合できるため、高い結合率で充電できる。一方、電池駆動機器５０に収納された状態で電池パック５２を充電する場合は、図１０に示すように、電池蓋の厚みｄ３分だけ、送電コイル１１と受電コイル５１との距離ｄ２が長くなるため、結合率がその分悪くなり、送電効率も低下する。
【０００５】
さらに、このような非接触式の充電台では、充電対象の電池パック以外のもの、例えば金属物等の異物が充電台に載置されると、これにエネルギーを送出して加熱してしまう可能性がある。このため、このような異物が充電台上に載置されたことを検出する異物検出機能を備える充電台があるところ、このような異物検出機能は、送電効率の劣化を検出することで、異物が載置されたと判定している。
【０００６】
しかしながら、上述の通り電池パックを収納した電池駆動機器を載置した場合、電池蓋によって効率が低下したことを、異物の載置によるものでないと異物検出機能が認識することができず、例えば送電コイルの位置を再調整する等の無駄な動作を生じさせたり、誤って異物の載置と誤検出して送電を停止してしまう可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−６３６５５号公報
【特許文献２】特開２００９−２３９９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。その主な目的は、充電台に電池パック単体が載置された場合、電池パックを含む電池駆動機器が載置された場合を検出し、最適な無接点充電を実現可能な電池パック、電池駆動機器、充電台及び電池パックの充電方法を提供することにある。また、第二の目的は、異物検出機能を有する場合に、電池パックを含む電池駆動機器が載置されたことを異物の載置と誤検出することを回避可能な電池パック、電池駆動機器、充電台及び電池パックの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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電池パックによれば、電池駆動機器５０に装着されて、駆動電力を供給するための電池パック５２であって、該電池パック５２は、単体で、又は該電池駆動機器５０に装着された状態で、充電台１０に載置して、該充電台１０の送電コイル１１と電磁結合して無接点で充電可能であり、該電池パック５２はさらに、充電可能な電池セル５８と、該充電台１０の送電コイル１１と電磁結合され、供給される充電電力を受電するための受電コイル５１と、前記受電コイル５１で受電された電力でもって、前記電池セル５８の充電を制御するパック制御回路と、該電池パック５２が単品であるか、前記電池駆動機器５０に装着された状態であるかを識別する識別手段と、を備え、前記識別手段の識別結果に基づき、充電台１０に対して電池パック５２が単体もしくは電池駆動機器５０に装着された状態かを示す装着情報を、前記受電コイル５１から送電コイル１１側に送信することができる。これにより、電池パック単品か、電池駆動機器に装着された状態かに応じて、最適な充電パラメータに変更して、高い充電効率で充電を行うことが可能となる。さらに、充電パラメータを適切に設定することで、効率劣化を防ぐことができ、これにより異物検出の誤検出を回避することも可能となる。
【００１０】
また、第２の側面に係る電池パックによれば、前記識別手段として、該電池駆動機器５０と電気的に接続するためのパック側接続端子６７Ａが、電池パック５２が単体か電池駆動機器５０に装着された状態かの種別を示す装着情報を生成するためのパック側装着情報端子７０Ａを含むことができる。これにより、パック側接続端子を介して電池パック５２の装着情報を取得できる。
【００１１】
さらに、第３の側面に係る電池パックによれば、前記パック側装着情報端子７０Ａが、電池パック５２を電池駆動機器５０に接続した際にショートされるショートピンとできる。これによって、短絡検出によって電池パックの装着状態を容易に判別できる。
【００１２】
さらにまた、第４の側面に係る電池パックによれば、前記パック側装着情報端子７０Ａが、電池パック５２の温度情報を電圧で電池駆動機器５０側に伝達するパック側温度端子であり、前記パック側温度端子に電圧が印加されていない場合は電池パック５２単体、前記パック側温度端子に電圧が印加されている場合は電池駆動機器５０装着状態と判定することができる。これにより、接続端子数を増やすことなく電池パックの装着状態を判別できる。
【００１３】
さらにまた、第５の側面に係る電池パックによれば、前記受電コイル５１で、装着情報を充電台１０の送電コイル１１に送出するタイミングを、充電開始前とできる。これにより、充電開始前に電池パックの装着状態を充電台側に告知し、充電台側は装着状態に応じて適切な充電パラメータに設定して、送電効率を高めることができる。
【００１４】
さらにまた、第６の側面に係る電池パックによれば、さらに該電池パック５２の装着情報に基づいて、前記受電コイル５１のインピーダンスを変化させる変調回路６１を備えることができる。これにより、変調回路でインピーダンスを変化させて、受電コイルから送電コイル側に装着情報を送信することができる。
【００１５】
さらにまた、第７の側面に係る電池パックによれば、前記変調回路６１で充電台１０側に伝送する情報として、装着情報に加え、該電池パック５２の電圧と、充電電流と、該電池パック５２の温度と、シリアル番号と、該電池パック５２の充電電流を規定する許容充電電流と、該電池パック５２の充電を許容する許容温度のいずれかの電池情報を含むことができる。これにより、装着情報に加え、電池パックの各種情報を電池情報として受電コイルから送電コイル側に送信でき、これに応じて充電台は適切な充電パラメータに設定できる。
【００１６】
さらにまた、第８の側面に係る電池駆動機器によれば、電池パック５２を装着すると共に、該電池パック５２から駆動電力の供給を受けて駆動される電池駆動機器５０であって、該電池パック５２と装着するための機器側接続端子６７Ｂとして、該電池パック５２の電力を受け取る機器側電力端子６８Ｂと、該電池パック５２が、単体か、電池駆動機器５０に装着された状態かの種別を示す装着情報を生成するための機器側装着情報端子７０Ｂと、を備えており、該電池パック５２は、単体で、又は該電池駆動機器５０に装着された状態で、充電台１０に載置して、該充電台１０の送電コイル１１と、該電池パック５２に内蔵された受電コイル５１とを電磁結合して無接点で充電可能であり、さらに前記機器側装着情報端子７０Ｂで生成された装着情報を、該受電コイル５１から送電コイル１１に送信することで、該充電台１０は該装着情報に基づいて充電パラメータを設定し、送電コイル１１から受電コイル５１に電力供給可能とできる。これにより、電池パックが電池駆動機器に装着された状態でも、高い送電効率にて充電が可能となる。加えて、送電効率を低下させずに送電できることから、充電台に充電対象と異なる異物が載置されたものと誤検出する事態も回避できる。
【００１７】
さらにまた、第９の側面に係る電池駆動機器によれば、前記機器側装着情報端子７０Ｂが、該電池パック５２の温度情報を取得するための機器側温度端子６９Ｂと兼用しており、前記機器側温度端子６９Ｂに温度情報が付加されていない場合は、電池パック単体と判定し、前記機器側温度端子６９Ｂに温度情報が付加されている場合は、電池駆動機器装着状態と判定し、該判定結果に基づいて該電池パック５２が該充電台１０に装着情報を送信し、該充電台１０が該装着情報に基づいた充電パラメータにて該電池パック５２を充電することができる。これにより、接続端子数を増やすことなく電池パックの装着状態を判別でき、最適な充電パラメータに変更して、高い充電効率での充電が可能となる。さらに、充電パラメータを適切に設定することで、効率劣化を防ぐことができ、これにより異物検出の誤判定、誤検出を回避することも可能となる。
【００１８】
さらにまた、第１０の側面に係る充電台によれば、電池駆動機器５０に装着されて、駆動電力を供給する電池パック５２を充電するための充電台１０であって、電池パック５２もしくは該電池パック５２を装着した電池駆動機器５０を載置するためのケース２０と、前記ケース２０の内部に配置され、該電池パック５２に内蔵された受電コイル５１と電磁結合して送電するための送電コイル１１と、前記送電コイル１１で送電する電力の充電条件を規定する充電パラメータを設定する充電制御回路５４と、前記送電コイル１１から該電池パック５２の受電コイル５１への電力の送電効率の低下に基づいて、前記ケース２０上に充電対象でない異物が載置されたことを検出する異物検出手段と、を備えており、該電池パック５２が、電池パック単体か、電池駆動機器５０に装着された状態かを示す装着情報を受電コイル５１から送電コイル１１側に送出されたことを受けて、該装着情報に基づいて前記充電制御回路５４が充電パラメータを設定し、該設定に基づいて前記送電コイル１１から該電池パック５２の受電コイル５１側に送電するよう構成できる。これにより、電池パック５２の装着状態に基づいて充電パラメータを変更して送電コイルから受電コイルに電力を伝達できるので、装着状態の変化による送電効率の低下を生じさせず、従来問題となっていた電池パック５２の電池駆動機器装着状態での、例えば電池蓋の厚み等の条件変化に起因する送電効率の低下による異物検出の誤検出を回避できる。
【００１９】
さらにまた、第１１の側面に係る充電台によれば、前記充電制御回路５４が、充電パラメータを設定する際、装着情報が電池駆動機器装着状態である場合に、電池パック単体よりも周波数を高くすることができる。これにより、電池駆動機器装着状態によって送電コイルと受電コイルとの距離が長くなって送電効率が悪化する事態を、周波数を高くすることで保障できる。
【００２０】
さらにまた、第１２の側面に係る電池パックの充電方法によれば、電池駆動機器５０に装着されて、駆動電力を供給するための電池パックの充電方法であって、前記電池パック５２を、単体で、又は前記電池駆動機器５０に装着された状態で、充電台１０に載置する工程と、前記電池パック５２に含まれる、前記電池駆動機器５０と接続されたパック側装着情報端子７０Ａで取得された、前記電池パックが単体であるか、電池駆動機器５０装着状態であるかの種別を示す装着情報を、前記電池パック５２の受電コイル５１から、前記充電台１０の送電コイル１１に対し、これら受電コイル５１と送電コイル１１とを電磁結合させて送信する工程と、前記充電台１０は、前記装着情報に基づいて充電パラメータを設定し、該充電パラメータの設定に従って前記送電コイル１１から、前記電池パック５２の受電コイル５１に対し、送電を開始する工程と、を含むことができる。これにより、充電台は充電対象が電池パック単体か、電池駆動機器装着状態かを正しく把握でき、各状態に応じた充電パラメータに設定できるので、高い送電効率にて充電を無接点で行うことができる。また、送電効率の低下に基づいて充電対象でない異物が載置されたものと判定する異物検出機能を備えている場合であっても、上記方法では電池パックの装着状態によらず送電効率を低下させないことから、異物の載置と誤検出される事態も回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例にかかる充電台の斜視図である。
【図２】図１に示す充電台の内部構造を示す概略斜視図である。
【図３】図１に示す充電台の内部構造を示す水平断面図である。
【図４】図３に示す充電台の垂直縦断面図である。
【図５】図３に示す充電台の垂直横断面図である。
【図６】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７】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８】変形例に係る電池内蔵機器を示すブロック図である。
【図９】充電台に電池パック単体を載置した状態を示す断面図である。
【図１０】充電台に、電池パックを電池駆動機器に装着した状態で載置する様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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電池パック、電池駆動機器、充電台及び電池パックの充電方法を例示するものであって、本発明は電池パック、電池駆動機器、充電台及び電池パックの充電方法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。
【００２３】
図１〜図７に、一実施の形態に係る電池パック、電池駆動機器、充電台からなる充電システムを示す。これらの図において、図１は充電台１０の斜視図、図２は図１の内部構造を示す概略斜視図、図３は図２の水平断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線における垂直縦断面図、図５は図３のＶ−Ｖ線における垂直横断面図、図６は充電台１０の位置検出制御器１４を示す回路図、図７は電池パック５２と電池内蔵機器、充電台１０のブロック図を、それぞれ示している。これらの図に示す電池駆動機器５０は、電池パック５２を装着することで、電池パック５２から駆動電力を供給されて駆動する。電池パック５２は、受電コイル５１を内蔵しており、充電台１０に載置されて、充電台１０の送電コイル１１と電磁結合して無接点で充電可能である。この際、電池パック５２は、電池駆動機器５０に装着された状態、又は単体のいずれであっても、充電可能である。充電台１０は、図１、図２、及び図７に示すように、充電台１０の上に電池駆動機器５０又は電池パック５２単体を載せて、電池駆動機器５０に装着された電池パック５２又は単体の電池パック５２を、磁気誘導作用で充電する。
（電池パック５２）
【００２４】
各電池パック５２は、送電コイル１１に電磁結合される受電コイル５１と、この受電コイル５１に誘導される電力で充電される電池セル５８と、受電コイル５１で受電された電力でもって、電池セル５８の充電を制御するパック制御回路と、電池パックが単品であるか、電池駆動機器５０に装着されたで状態あるかを識別する識別手段と、充電制御回路５４と、電池保護回路６０と、受電コイル５１に並列に接続された負荷回路６２と、整流回路５３とを備えている。負荷回路６２は、インピーダンス変調用コンデンサ６３及びスイッチング素子７４を直列に接続して構成されている。
（パック制御回路）
【００２５】
パック制御回路は、充電台１０に対して、識別手段の識別結果に基づいて、装着状態を示す装着情報、すなわち電池パック５２が単体か、電池駆動機器５０に装着された状態かを、受電コイル５１から送電コイル１１側に送信する。充電台１０は、装着情報に従って、最適な充電パラメータに設定して、高い充電効率で充電を行う。さらに、このように装着情報に応じて充電パラメータを変更することで、効率劣化を防ぐことができ、これにより異物検出の誤検出を回避することも可能となる（詳しくは後述）。
【００２６】
またパック制御手段は、充電制御回路５４のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、給電コイルから送電コイル１１に送電された電力でもって電池セル５８を充電する。充電制御回路５４には、トランジスタなどの半導体スイッチング素子が好適に利用できる。
（電池保護回路６０）
【００２７】
また電池セル５８には電池保護回路６０が直列に接続されている。電池保護回路６０は、電池セル５８の過充電や過放電を防止して電池セル５８を保護する。さらに電池セル５８の温度を検出する温度センサ６６も接続されている。温度センサ６６は、電池セルの表面に接触され、又は熱伝導材を介して電池セルに接触され、あるいは電池セルの表面に接近して電池セルに熱結合されて、電池温度を検出する。図７の例では温度センサ６６としてサーミスタを使用している。ただ、温度センサ６６にはＰＴＣやバリスタ等、温度を電気抵抗に変換できる他の素子も使用できる。また温度センサには、電池セルから放射される赤外線を検出して電池に非接触な状態で温度を検出できる素子も使用できる。
（電池セル５８）
【００２８】
電池セル５８は、二次電池セルを一以上、直列又は並列に接続している。この電池セル５８には、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池の他、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池が好適に使用できる。また電池セルとして、薄型電池やラミネート電池など、使用する電池駆動機器５０との装着形態に応じて専用の形状に設計された電池の他、１８６５０型（直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒形）や１７６７０型といった円筒形電池、あるいは市販されている単三形電池や単四形電池など、規格化された電池を利用することもできる。
（電池駆動機器５０）
【００２９】
電池駆動機器５０は、電池パック５２で駆動される機器であり、例えば携帯電話やＰＤＡ、携帯音楽プレーヤなどの携帯機器、あるいはラップトップ型コンピュータなどが好適に利用できる。また電池パックで駆動される機器であれば、携帯型の機器に限られるものでなく、例えばアシスト自転車や電気自動車などにも適用できる。
（接続端子）
【００３０】
電池駆動機器５０と電池パック５２とを接続するために、両者の間を電気的に接続するための接続端子を設けている。接続端子は、パック側接続端子６７Ａと、機器側接続端子６７Ｂとで各々設けられ、図７の例ではそれぞれ、パック側電力端子６８Ａ、パック側温度端子６９Ａ、パック側グランド端子７１Ａ、パック側装着情報端子７０Ａ及び機器側電力端子６８Ｂ、機器側温度端子６９Ｂ、機器側グランド端子７１Ｂ、機器側装着情報端子７０Ｂの各４つづつで構成される。パック側電力端子６８Ａ、機器側電力端子６８Ｂは、電池パック５２の電力を電池駆動機器５０に送出するための端子であり、パック側温度端子６９Ａ、機器側温度端子６９Ｂは電池パック５２の温度情報を送出するための端子である。これらの端子は、パック側グランド端子７１Ａ、機器側グランド端子７１Ｂとの間の電位差を利用して電力や信号を伝送する。パック側温度端子６９Ａは、図７の例ではグランド端子との間に温度センサ６６としてサーミスタを接続している。サーミスタの電圧がパック側温度端子６９Ａを介して電池駆動機器５０側に伝達される。
（パック側装着情報端子７０Ａ）
【００３１】
またパック側装着情報端子７０Ａは、電池パック５２が単体であるか、電池駆動機器５０に装着された状態であるかの種別を示す装着情報を取得する。図７の例では、パック側装着情報端子７０Ａは、プルアップ抵抗５６を介してパック制御回路のＳＥＮＳＥ  ＩＮ端子と接続されている。一方、機器側装着情報端子７０Ｂは電池駆動機器５０側でグランド端子と接続されてたショートピンとなっている。このため、電池パック５２が電池駆動機器５０と接続されていない場合は、パック側装着情報端子７０Ａはプルアップ抵抗を介してＨＩＧＨ電圧が検出され、一方で接続されている場合は、パック側装着情報端子７０Ａはグランドに落とされてＬＯＷ電圧が検出される。パック制御回路は、ＳＥＮＳＥ  ＩＮ端子がＨＩＧＨ電圧の場合はパック電池単体と判定し、ＬＯＷ電圧の場合は電池駆動機器装着状態と判定し、判定結果を装着情報として、負荷回路６２を駆動して受電コイル５１から充電台１０に送信する。このように、パック側装着情報端子７０Ａを追加することで、電池パック５２の装着情報を充電台１０側に告知できる。
（送信タイミング）
【００３２】
また装着情報は、パック電池の充電を開始する前に、パック電池から充電台１０に送信される。これによって、充電台１０は充電を開始する前に、充電パラメータ等の充電条件を適切に設定でき、高い送電効率で充電を行うことができる。具体的には、無接点充電が開始されパック制御手段が起動すると、ＳＥＮＳＥ  ＩＮ端子がＨＩＧＨかＬＯＷかを確認し、その旨をＭＯＤ  ＯＵＴ端子からシリアルデータ転送し、受電コイル５１と並列接続されたインピーダンス変調用コンデンサをＯＮ／ＯＦＦさせて、送電コイル１１側に伝達する。
【００３３】
なお上記の例では装着情報端子を別途設けているが、他の接続端子を装着情報端子に兼用することもできる。例えば、温度端子を装着情報端子としても利用する場合、温度端子に温度情報、図７の例ではサーミスタの電圧が付加されておれば、電池駆動機器装着状態と判定できる。逆に温度端子に温度情報が付加されていない場合は、電池パック単体と判定できる。このように温度端子で電圧の印加の有無を判定して、例えば電池駆動機器５０側からパック電池を介して充電台１０に電池パック５２の装着情報を伝達することもできる。この構成であれば、接続端子数を物理的に増やすことなく電池パック５２の装着状態を判別でき、充電台１０側で最適な充電パラメータに変更して、高い充電効率での充電が可能となる。
【００３４】
また、接続端子数を増やさない他の方法として、電池駆動機器５０の電源ＯＦＦ時には電池駆動機器５０側で温度端子をグランドにショートあるいは抵抗で接続することでも、同様に接続状態を判定できる。
（変調回路６１、検出回路１７）
【００３５】
この電池パック５２は、内蔵される電池セル５８の電池情報で受電コイル５１のインピーダンスを変化させる変調回路６１を備えており、充電台１０は、変調回路６１で変化される受電コイル５１のインピーダンスの変化を送電コイル１１を介して検出して、電池情報を検出するための検出回路１７を備えている。
【００３６】
変調回路６１は、受電コイル５１と並列に接続しているインピーダンス変調用コンデンサ６３にスイッチング素子７４を直列に接続している負荷回路６２と、この負荷回路６２のスイッチング素子７４を電池情報でＯＮ／ＯＦＦに切り換えるパック制御回路６５とを備えている。パック制御回路６５は、電池情報に基づいてスイッチング素子７４をＯＮ／ＯＦＦに切り換えて、電池情報を充電台１０に伝送する。
（電池情報、装着情報）
【００３７】
電池情報とは、充電している電池セルの電圧、充電している電流、電池セルの温度、電池セルのシリアル番号、電池セルの充電電流を規定する許容充電電流、電池セルの充電をコントロールする許容温度等である。これに加えて、充電台１０に電池パック５２が単体で載置されているか、又は電池駆動機器５０に装着された状態で電池駆動機器５０が載置されているかを示す装着情報も、電池情報に含められる。これらの情報を一以上含む電池情報を、受電コイル５１から送電コイル１１側に送信する。このためパック制御回路６５は、電池情報をデジタル信号として、スイッチング素子７４を制御して伝送する。上述の通り、装着情報は充電開始時に転送される。一方、その他の電池情報は、送電開始時のみならず、充電中も所定のタイミングで継続して電池パック５２側から充電台１０側に転送される。このように、充電の最初のみ、電池の容量、電池パック５２の製造メーカ、定電圧充電の電圧といった主要パラメータに加え、装着情報を付加して、ＩＤやＣＯＮＦＩＧデータとして転送することで、充電台１０側で正確な充電パラメータの設定が可能となる。
（電池情報検出回路５９）
【００３８】
なお電池駆動機器５０は、図８に示すように、電池パック５２の電池情報を検出する電池情報検出回路５９を備えることもできる。この電池情報検出回路５９でもって、充電している電池の電圧、充電電流、電池温度等の電池情報を検出して、パック制御回路６５に入力している。パック制御回路６５は、所定の周期で繰り返して、すなわち電池情報を伝送する伝送タイミングと、電池情報を伝送しない非伝送タイミングとを所定の周期で繰り返して、電池情報を伝送する。この周期は、例えば０．１秒〜５秒、好ましくは０．１秒〜１秒に設定される。充電している電池セルは、電圧、電流、温度等が変化するので、これらの電池情報は、前述の周期で繰り返し伝送する。一方で、電池セルのシリアル番号、電池セルの充電電流を規定する許容充電電流、電池セルの充電をコントロールする許容温度、及び電池セルの装着状態を示す装着情報等の電池情報は、充電を開始する最初にのみ伝送して、その後に繰り返し伝送する必要はない。変調回路６１は、伝送タイミングにおいては、電池情報を示すデジタル信号でスイッチング素子７４をＯＮ／ＯＦＦに切り換えて、受電コイル５１の並列容量性を変調して電池情報を伝送する。例えば、変調回路６１に設けているパック制御回路６５は、１０００ｂｐｓのスピードでスイッチング素子７４をＯＮ／ＯＦＦ制御して、電池情報を伝送する。ただし、パック制御回路６５は、５００ｂｐｓ〜５０００ｂｐｓで電池情報を伝送することもできる。伝送タイミングにおいて１０００ｂｐｓで電池情報を伝送した後、非伝送タイミングにおいては、電池情報の伝送を停止して電池を正常な状態で充電する。伝送タイミングにおいて、スイッチング素子７４がＯＮ／ＯＦＦに切り換えられる。
【００３９】
電池情報を伝送するために、受電コイル５１にはインピーダンス変調用コンデンサ６３が接続される。インピーダンス変調用コンデンサ６３は、受電コイル５１に対して並列に接続されることから、送電コイル１１から受電コイル５１に電力搬送する効率を設計された最適状態よりも若干だが低下させる。ただ、伝送タイミングが非伝送タイミングに対して短い時間であり、また、この伝送タイミングにおいてもインピーダンス変調用コンデンサ６３が受電コイル５１に接続されるタイミングは非常に短いので、受電コイル５１にインピーダンス変調用コンデンサ６３を接続する状態で電力搬送の効率が低下しても、トータル時間では、電力搬送の効率低下はほとんど無視できる程度にできる。
【００４０】
充電台１０は、検出回路１７でもって、送電コイル１１の電圧レベル変化から、受電コイル５１のインピーダンス変化を検出し、インピーダンス変化から電池情報を検出する。受電コイル５１のインピーダンスが変化すると、送電コイル１１が受電コイル５１に電磁結合していることから、送電コイル１１の電圧レベルが変化する。送電コイル１１の電圧レベルは、スイッチング素子７４のＯＮ／ＯＦＦに同期して変化するので、送電コイル１１の電圧レベルの変化からスイッチング素子７４のＯＮ／ＯＦＦを検出できる。変調回路６１は、電池情報を示すデジタル信号でスイッチング素子７４をＯＮ／ＯＦＦに切り換えているので、検出回路１７がスイッチング素子７４のＯＮ／ＯＦＦを検出することで、電池情報を示すデジタル信号を検出し、検出されるデジタル信号から、充電している電池の電圧、電流、温度等を検出することができる。
【００４１】
ただ、検出回路１７は、送電コイル１１の電流レベルの変化、電流の電圧に対する位相変化、あるいは送電効率の変化等の変化値のいずれかから、電池情報を検出することもできる。受電コイル５１のインピーダンス変化によって、送電コイル１１のこれらの特性が変化するからである。
【００４２】
図１と図２に示す充電台１０は、電池駆動機器５０をケース２０の上面プレート２１に載せて電池パック５２を充電する。電池パック５２を効率よく充電するために、充電台１０は、図３に示すように、送電コイル１１を電池駆動機器５０の受電コイル５１に接近させる機構を内蔵している。充電台１０は、受電コイル５１の位置を検出するために位置検出制御器１４を備えている。
【００４３】
図７は、充電台１０と、この充電台１０にセットされる電池駆動機器５０の回路図を示している。この充電台１０は、受電コイル５１の位置を検出する位置検出制御器１４を備える。図６は、位置検出制御器１４のブロック図を示している。この位置検出制御器１４は、充電台１０のケース２０の上面プレート２１の内側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に位置検出信号を供給する検出信号発生回路３１と、この検出信号発生回路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受信回路３２と、この受信回路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とを備えている。
【００４４】
以上の位置検出制御器１４は、以下のようにして受電コイル５１の位置を検出する。
（１）検出信号発生回路３１がパルス信号の検出信号を位置検出コイル３０に出力する。
（２）位置検出コイル３０に供給される位置検出信号の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にエコー信号が出力される。
（３）受信回路３２にエコー信号が受信される。
（４）複数の位置検出コイル３０を順番に切り換えて各々の位置検出コイル３０からパルス信号の位置検出信号を出力し、各々の位置検出コイル３０でもってエコー信号を受信する。
（５）識別回路３３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て、受電コイル５１の位置を検出する。受電コイル５１に接近する位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号はレベルが高く、受電コイル５１が位置検出コイル３０から離れるにしたがってエコー信号のレベルが低くなるので、識別回路３３はエコー信号のレベルから受電コイル５１の位置を検出する。図６の位置検出制御器１４は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に位置検出コイル３０を配設して、受電コイル５１のＸ軸方向の位置をＸ軸検出コイル３０ＡでＹ軸方向の位置をＹ軸検出コイル３０Ｂで検出する。
【００４５】
以上の位置検出制御器１４は、図７の回路図に示すように、受電コイル５１と並列にインピーダンス変調用コンデンサ６３を接続して、並列共振回路５７を構成し、パルスによるトリガーに共振してエコー信号を発生させる。ただ、受電コイル５１と並列に接続しているインピーダンス変調用コンデンサ６３は、受電コイル５１に誘導される電力で電池パック５２を充電するときの電力効率をわずかだが低くする。
【００４６】
電池駆動機器５０は、受電コイル５１に接続されて、受電コイル５１に誘導される交流を直流に変換して、電池パック５２に充電電力を供給する整流回路５３と、受電コイル５１の交流を整流回路５３に入力する、受電コイル５１に直列に接続してなる直列コンデンサ５５と、受電コイル５１と並列に接続されるインピーダンス変調用コンデンサ６３と、直列コンデンサ５５及びインピーダンス変調用コンデンサ６３と受電コイル５１との接続状態を切り換えるスイッチング素子７４とを備えている。電池駆動機器５０は、位置検出制御器１４が位置検出信号を出力する状態にあっては、スイッチング素子７４によって、受電コイル５１にインピーダンス変調用コンデンサ６３を接続し、送電コイル１１から受電コイル５１に電力搬送する状態にあっては、受電コイル５１とインピーダンス変調用コンデンサ６３とを非接続状態として、直列コンデンサ５５を介して受電コイル５１の交流を整流回路５３に出力する。
【００４７】
以上の電池駆動機器５０と充電台１０は、常時は並列共振回路５７を構成して受電コイル５１の位置を正確に検出しながら、充電時にはこのインピーダンス変調用コンデンサ６３を切り離すことでし、電力効率を高くして電池パック５２を効率よく充電できる特長がある。エコー信号を発生できるのは、受電コイル５１の位置を検出する状態においては、受電コイル５１と並列にインピーダンス変調用コンデンサ６３を接続するからである。また、電力効率を高くして、電池パック５２を効率よく充電できるのは、電池パック５２を充電する状態にあっては、受電コイル５１と並列にコンデンサを接続することなく、受電コイル５１と直列にコンデンサを接続して、受電コイル５１の電力を整流回路５３に出力できるからである。受電コイル５１に直列コンデンサ５５を接続する回路構成は、受電コイルに並列コンデンサを接続している伝送電流の少ない回路構成より電力効率を向上して充電中のコイルや電池の発熱を抑え、電池パック５２を効率よく速やかに、しかも安全に充電できる。
【００４８】
以上の位置検出制御器１４は、受電コイル５１と並列に接続されるインピーダンス変調用コンデンサ６３と、このインピーダンス変調用コンデンサ６３を受電コイル５１に接続するスイッチング素子７４と、このスイッチング素子７４のＯＮ／ＯＦＦを制御するパック制御回路６５とを備えており、受電コイル５１の位置を検出するときにスイッチング素子７４をＯＮに切り換える。この回路構成の電池駆動機器５０は、位置検出制御器１４として設けているインピーダンス変調用コンデンサ６３とスイッチング素子７４とパック制御回路６５と使用して、電池情報を伝送することができる。それは、パック制御回路６５でもって電池情報のデジタル信号でスイッチング素子７４をＯＮ／ＯＦＦに切り換えて、受電コイル５１のインピーダンス負荷を変更できるからである。したがって、この電池駆動機器５０は、電池情報を伝送するために専用の回路を設けることなく、すなわち同じハードウェアでもって、パック制御回路６５がスイッチング素子７４をＯＮ／ＯＦＦに切り換えるソフトウェアのみを変更して電池情報を伝送することができる。ソフトウェアはパック制御回路６５に設けているメモリに記憶することができる。このため、この電池駆動機器５０は、製造コストを高くすることなく、理想的な状態で電池情報を充電台１０に伝送できる。
（整流回路５３）
【００４９】
図７に示す電池駆動機器５０は、受電コイル５１に接続されて、受電コイル５１に誘導される交流を直流に変換して、電池パック５２に充電電力を供給する整流回路５３を備えている。整流回路５３は、受電コイル５１から入力される交流を直流に変換して、電池パック５２の充電を制御する充電制御回路５４に出力する。
【００５０】
整流回路５３には、図７に示すように、ダイオードブリッジ５３Ｂを使用できる。充電制御回路５４は、整流回路５３から入力される電力で電池パック５２を満充電する。充電制御回路５４は、電池パック５２の満充電を検出して充電を停止する。リチウムイオン電池の電池パック５２を充電する充電制御回路５４は、定電圧・定電流充電して電池パック５２を満充電する。ニッケル水素電池の電池パックを充電する充電制御回路は、定電流充電して電池パックを満充電する。
【００５１】
なお整流回路５３には、ダイオードブリッジに代わって同期整流回路を使用することもできることはいうまでもない。同期整流回路は、ブリッジに接続している４個のＦＥＴと、各々のＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチング回路とで構成できる。スイッチング回路は、受電コイル５１から出力される交流に同期してＦＥＴをスイッチングして、入力される交流を直流に変換して出力する。同期整流回路は、ＦＥＴの電圧降下がダイオードよりも小さいので、ダイオードブリッジよりも効率よく、電圧降下による電力損失を少なくして整流できる特徴がある。さらに、直列コンデンサ５５とインピーダンス変調用コンデンサ６３とをひとつのコンデンサで構成することもできる。この電池駆動機器は、スイッチング素子でもってコンデンサを直列コンデンサとインピーダンス変調用コンデンサに切り換えて使用する。
【００５２】
さらに、図７の電池駆動機器５０は、受電コイル５１の交流を整流回路５３に効率よく入力するために、受電コイル５１に直列に接続している直列コンデンサ５５と、受電コイル５１と並列に接続しているインピーダンス変調用コンデンサ６３と、直列コンデンサ５５及びインピーダンス変調用コンデンサ６３と受電コイル５１との接続状態を切り換えるスイッチング素子７４とを備えている。
【００５３】
スイッチング素子７４は、位置検出制御器１４から位置検出信号が出力される状態にあっては、受電コイル５１にインピーダンス変調用コンデンサ６３を接続する。インピーダンス変調用コンデンサ６３を並列に接続している受電コイル５１は、受電コイル５１とインピーダンス変調用コンデンサ６３とで並列共振回路５７を構成し、位置検出制御器１４の位置検出コイル３０から出力される位置検出信号に励起されてエコー信号を発生する。受電コイル５１と直列コンデンサ５５だけでは共振状態は起こらずインピーダンス変調用コンデンサ６３が必要になる。したがって、スイッチング素子７４は、電池駆動機器５０が充電台１０にセットされて、電池駆動機器５０の受電コイル５１の位置を位置検出制御器１４で検出する状態では、インピーダンス変調用コンデンサ６３を受電コイル５１に接続する。
【００５４】
ただ、インピーダンス変調用コンデンサ６３を並列に接続している受電コイル５１は、誘導される電力を効率よく整流回路５３に出力することができず、電力効率が低くなる弊害がある。受電コイル５１は、インピーダンス変調用コンデンサ６３を接続する状態に比較して、直列コンデンサ５５を接続する状態で整流回路５３に出力する電力効率を向上できる。したがって、スイッチング素子７４は、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に接近した後は、受電コイル５１に直列コンデンサ５５を接続して、誘導される電力を受電コイル５１から整流回路５３に出力する。すなわち、スイッチング素子７４は、送電コイル１１から受電コイル５１に電力搬送する状態にあっては、受電コイル５１にインピーダンス変調用コンデンサ６３を接続しない状態、すなわちインピーダンス変調用コンデンサ６３を非接続状態として、直列コンデンサ５５を受電コイル５１に接続する。この状態で、受電コイル５１に誘導される交流は、直列コンデンサ５５を介して整流回路５３に出力される。
【００５５】
図７に示す電池駆動機器５０は、インピーダンス変調用コンデンサ６３と、このインピーダンス変調用コンデンサ６３に直列に接続しているスイッチング素子７４とからなる負荷回路６２を備える。インピーダンス変調用コンデンサ６３とスイッチング素子７４との負荷回路６２は、受電コイル５１と並列に接続される。スイッチング素子７４はＦＥＴ等の半導体スイッチング素子で、パック制御回路６５でＯＮ／ＯＦＦに制御される。このスイッチング素子７４は、ＯＮ状態としてインピーダンス変調用コンデンサ６３を受電コイル５１と並列に接続する。また、スイッチング素子７４は、ＯＦＦ状態において、インピーダンス変調用コンデンサ６３と受電コイル５１とを非接続状態とする。直列コンデンサ５５は、受電コイル５１と直列に接続されて、受電コイル５１を整流回路５３に接続している。
【００５６】
パック制御回路６５は、スイッチング素子７４であるＦＥＴのゲート電圧を制御して、スイッチング素子７４をＯＮ／ＯＦＦに切り換える。このパック制御回路６５は、受電コイル５１の位置を検出する状態において、スイッチング素子７４をＯＮとして、受電コイル５１にインピーダンス変調用コンデンサ６３を接続する。インピーダンス変調用コンデンサ６３を並列に接続している受電コイル５１は、位置検出コイル３０から出力される位置検出信号に励起されて高レベルのエコー信号を出力する。スイッチング素子７４をＯＮに切り換える状態で、受電コイル５１と整流回路５３との間に直列コンデンサ５５を接続しているが、ＯＮ状態のスイッチング素子７４によって、受電コイル５１とインピーダンス変調用コンデンサ６３とが並列に接続されるので、この状態で並列共振回路５７を構成して、位置検出信号に励起されて高レベルのエコー信号を出力する。
【００５７】
受電コイル５１の位置が検出されて、送電コイル１１を受電コイル５１に接近させた後、パック制御回路６５はスイッチング素子７４をＯＦＦに切り換えて、インピーダンス変調用コンデンサ６３を受電コイル５１に接続しない状態とする。すなわち、パック制御回路６５は、送電コイル１１から受電コイル５１に電力搬送する状態にあっては、スイッチング素子７４をＯＦＦとしてインピーダンス変調用コンデンサ６３を受電コイル５１から切り離し、受電コイル５１に誘導される交流を、直列コンデンサ５５を介して整流回路５３に効率よく出力する。
【００５８】
さらに、図７のスイッチング素子７４は、互いに直列に接続してなる一対のペアースイッチング素子７４Ｘを備える。図のペアースイッチング素子７４ＸはＦＥＴ等の半導体スイッチング素子である。ペアーＦＥＴ７４ａ、７４ｂはソースを接続して、互いに直列に接続している。さらに、ペアースイッチング素子７４Ｘの接続点であるＦＥＴのソースは、高抵抗な抵抗器、例えば１００ｋΩの抵抗器を介してアースラインに接続してアース電位とすることもできる。各々のペアースイッチング素子７４Ｘには直列にインピーダンス変調用コンデンサ６３を接続している。各々のペアースイッチング素子７４ＸであるペアーＦＥＴ７４ａ、７４ｂは、ドレインに接続しているインピーダンス変調用コンデンサ６３を介して受電コイル５１の両端に接続している。この図のスイッチング素子７４は、インピーダンス変調用コンデンサ６３、ペアーＦＥＴ７４ａ、ペアーＦＥＴ７４ｂ、インピーダンス変調用コンデンサ６３を直列に接続してなる負荷回路６２を受電コイル５１と並列に接続している。
【００５９】
直列コンデンサ５５は、図の実線で示すように、インピーダンス変調用コンデンサ６３よりも整流回路５３側に接続され、あるいは鎖線で示すように、インピーダンス変調用コンデンサ６３と受電コイル５１との間に接続することもできる。インピーダンス変調用コンデンサ６３と受電コイル５１との間に接続している直列コンデンサ５５は、ペアースイッチング素子７４ＸをＯＮに切り換える状態で、インピーダンス変調用コンデンサ６３と直列に接続される。したがって、受電コイル５１とで並列共振回路５７を実現するコンデンサの静電容量は、直列コンデンサ５５とふたつのインピーダンス変調用コンデンサ６３を直列接続している合成容量となる。
【００６０】
ペアースイッチング素子７４ＸのペアーＦＥＴ７４ａ、７４ｂは、パック制御回路６５で一緒にＯＮ／ＯＦＦに切り換えられる。パック制御回路６５は、ペアースイッチング素子７４Ｘである両方のＦＥＴのゲート電圧を同じように制御して、一対のペアースイッチング素子７４Ｘを同時にＯＮ／ＯＦＦに切り換える。パック制御回路６５が、ペアースイッチング素子７４ＸのＦＥＴをＯＮに切り換える状態でインピーダンス変調用コンデンサ６３は受電コイル５１と並列に接続される。また、パック制御回路６５が、ペアースイッチング素子７４ＸをＯＦＦ状態として、インピーダンス変調用コンデンサ６３は受電コイル５１から切り離されて非接続状態となる。
【００６１】
以上のパック制御回路６５は、受電コイル５１の位置を検出する状態においては、ペアースイッチング素子７４ＸをＯＮとして、受電コイル５１とインピーダンス変調用コンデンサ６３を接続する。インピーダンス変調用コンデンサ６３を並列に接続している受電コイル５１は、位置検出コイル３０から出力される位置検出信号に励起されて並列共振してエコー信号を出力する。
【００６２】
受電コイル５１の位置が検出されて、送電コイル１１を受電コイル５１に接近させた後、パック制御回路６５はペアースイッチング素子７４ＸをＯＦＦに切り換えて、インピーダンス変調用コンデンサ６３を受電コイル５１に接続しない状態とする。すなわち、パック制御回路６５は、送電コイル１１から受電コイル５１に電力搬送する状態にあっては、ペアースイッチング素子７４ＸをＯＦＦとしてインピーダンス変調用コンデンサ６３を受電コイル５１から切り離し、受電コイル５１に誘導される交流を、直列コンデンサ５５を介して整流回路５３に効率よく出力する。
【００６３】
図７のスイッチング素子７４は、ペアースイッチング素子７４Ｘの一方をアース電位とするので、パック制御回路６５の回路構成を簡単にできる。とくに、整流回路５３をダイオードブリッジ５３Ｂとして、受電コイル５１の両方をアース電位としない状態、すなわち受電コイル５１がダイオードを介してアースラインに接続される状態で、パック制御回路６５がペアースイッチング素子７４をＯＮ／ＯＦＦに制御する回路構成を簡単にできる。
【００６４】
充電台１０は、図１〜図７に示すように、交流電源１２に接続されて受電コイル５１に起電力を誘導する送電コイル１１と、この送電コイル１１を内蔵すると共に、上面には電池駆動機器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に載せられる電池駆動機器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を電池駆動機器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。
【００６５】
この充電台１０は、以下の動作で電池駆動機器５０の電池パック５２を充電する。
（１）ケース２０の上面プレート２１に電池駆動機器５０が載せられると、この電池駆動機器５０の位置が位置検出制御器１４で検出される。
（２）電池駆動機器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駆動機器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）電池駆動機器５０は、受電コイル５１の交流電力を整流して直流に変換し、この直流で電池パック５２を充電する。
【００６６】
以上の動作で電池パック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設される。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と受電コイル５１の間隔を狭くして向上できる。好ましくは、送電コイル１１を受電コイル５１に接近する状態で、送電コイル１１と受電コイル５１の間隔は７ｍｍ以下とする。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駆動機器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。
【００６７】
送電コイル１１を内蔵するケース２０は、電池駆動機器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１と図２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駆動機器５０を上に載せることができる大きさ、例えば、一辺を５ｃｍ〜３０ｃｍとする四角形としている。ただ、上面プレートは、直径を５ｃｍ〜３０ｃｍとする円形とすることもできる。図１と図２の充電台１０は、上面プレート２１を大きくして、すなわち複数の電池駆動機器５０を同時に載せることができる大きさとして、複数の電池駆動機器５０や電池パック５２を一緒に載せて、これらに内蔵される電池セルを順番に充電できるようにしている。また、上面プレートは、その周囲に周壁等を設け、周壁の内側に電池駆動機器をセットして、内蔵する電池を充電することもできる。
【００６８】
ケース２０の上面プレート２１は、その内側を移動する送電コイル１１を外部から視認できる透光性を有する。この充電台１０は、送電コイル１１が電池駆動機器５０に接近することをユーザーが目で見て確認できるので、ユーザーは電池駆動機器５０が確実に充電されることを確認できる。したがって、ユーザーは安心して充電台１０を使用できる。さらに、送電コイル１１に光を照射する発光ダイオード１９を設けることで、移動する送電コイル１１やその周囲を発光ダイオード１９でライトアップして、優れたデザイン性と、送電コイル１１の移動をアピールすることができる。また、発光ダイオード１９の光が上面プレート２１を透過して電池駆動機器５０を照射する構造とすることもできる。図２と図３に示す充電台１０は、送電コイル１１の周囲に４個の発光ダイオード１９を等間隔で配置している。これらの発光ダイオード１９は、図７に示すように、充電台１０に内蔵される直流電源１８から電力が供給されて点灯する。ただ、発光ダイオードは、送電コイルの中心部に配置することもできる。また、送電コイルの位置を表示する発光ダイオードは、３個以下とし、あるいは５個以上とすることもできる。この充電台１０は、電池駆動機器５０を充電する状態で、電池駆動機器５０を発光ダイオード１９で照射し、あるいは充電状態で発光ダイオード１９の発光色や点滅パターン等の点灯状態を変化することで、ユーザーに電池駆動機器５０の充電状態を明確に知らせることもできる。
【００６９】
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。
【００７０】
交流電源１２は、例えば、２０ｋＨｚ〜数ＭＨｚ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に載せられる電池駆動機器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、自励式の発振回路と、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。自励式の発振回路は、送電コイル１１を発振コイルに併用している。したがって、この発振回路は、送電コイル１１のインダクタンスで発振周波数が変化する。送電コイル１１のインダクタンスは、送電コイル１１と受電コイル５１との相対位置で変化する。送電コイル１１と受電コイル５１との相互インダクタンスが、送電コイル１１と受電コイル５１との相対位置で変化するからである。したがって、送電コイル１１を発振コイルに使用する自励式の発振回路は、交流電源１２が受電コイル５１に接近するにしたがって変化する。このため、自励式の発振回路は、発振周波数の変化で送電コイル１１と受電コイル５１との相対位置を検出することができ、位置検出制御器１４に併用できる。
（充電パラメータ）
【００７１】
充電台１０は、送電コイル１１から受電コイル５１に送電するための充電条件を規定する充電パラメータを、予め電池パック５２の形状や送電コイル１１と受電コイル５１との距離などに応じて、最適値に設定している。ここで、電池パック５２が図９に示すように単体の場合と、図１０に示すように電池駆動機器５０に装着された場合とでは、送電コイル１１と受電コイル５１との距離ｄ１、ｄ２が異なる。具体的には、電池パック単体で充電台１０の上に載置する場合は、送電コイル１１と受電コイル５１の間隔ｄ１は、充電台１０のケース表面厚（例えば２．５ｍｍ）程度であるため、強い結合係数で結ばれる。一方、電池パック５２を電池駆動機器５０に装着した状態では、電池パック５２を電池駆動機器５０に収納するための電池蓋の分だけコイル間の距離ｄ２が遠くなり、結合係数が弱くなる。この相違によって、送電効率が低下するため、これを保障するため、電池駆動機器装着状態においては充電パラメータを変更する。具体的には、送電コイル１１の発振周波数を、電池パック単体時よりも若干高くする（例えば５ｋＨｚ〜６ｋＨｚ）。これにより、送電効率の低下が抑制され、電池駆動機器装着状態においても高い送電効率での充電が可能となる。
【００７２】
また、このように電池パックの装着状態によらず、送電効率を高く維持できることは、異物検出機能を備える場合の誤検出防止にも有利となる。すなわち、充電台１０には、充電対象の電池パック５２以外が載置された場合、特に金属などが載置された場合に、これを誤って電池パックと同様に送電コイル１１から電磁波を送出すると、金属を加熱する可能性があることから、このような異物の載置を充電台１０側で検出し、異物と判定された場合は充電動作を行わない、異物検出機能を備えることができる。この場合の異物かどうかの判定は、送電効率の高低で行われている。すなわち、送電効率が閾値よりも低い場合は異物と判定している。しかしながら、上述のような電池パック単体から、電池駆動機器装着状態に変化した場合であっても、送電効率が低下するため、このような異物検出機能が働いて、充電の支障となることが考えられる。そこで、上述の通り、充電台１０側で電池パック５２の装着状態を把握し、これに基づいて最適な充電パラメータに変更して充電を行うことにより、送電効率の低下を回避して、誤検出の回避を実現することができる。特に電池パック単体か、電池駆動機器装着状態かを判別できれば、効率劣化分まで計算できるため、より正確な異物の検出が可能となる。  
【００７３】
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２〜図５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。
【００７４】
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。
【００７５】
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１０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。
【００７６】
なお本実施の形態においては、充電台１０を、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。充電台は、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駆動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。この充電台は、図示しないが、送電コイルを、一方向、例えば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。
【００７７】
位置検出制御器１４は、上面プレート２１に載せられた電池駆動機器５０の位置を検出する。図２〜図５の位置検出制御器１４は、電池駆動機器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。さらに、位置検出制御器１４は、受電コイル５１の位置を粗検出する第１の位置検出制御器１４Ａと、受電コイル５１の位置を精密検出する第２の位置検出制御器１４Ｂとを備える。この位置検出制御器１４は、第１の位置検出制御器１４Ａで受電コイル５１の位置を粗検出すると共に、移動機構１３を制御して送電コイル１１の位置を受電コイル５１に接近させた後、さらに、第２の位置検出制御器１４Ｂで受電コイル５１の位置を精密検出しながら移動機構１３を制御して、送電コイル１１の位置を正確に受電コイル５１に接近させる。この充電台１０は、速やかに、しかも、より正確に送電コイル１１を受電コイル５１に接近できる。
【００７８】
第１の位置検出制御器１４Ａは、図６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に位置検出信号を供給する検出信号発生回路３１と、この検出信号発生回路３１から位置検出コイル３０に供給される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受信回路３２と、この受信回路３２が受信するエコー信号から送電コイル１１の位置を判別する識別回路３３とを備える。
【００７９】
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の内面に所定の間隔で固定している。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軸検出コイル３０Ａと、Ｙ軸方向の位置を検出する複数のＹ軸検出コイル３０Ｂとを備える。各々のＸ軸検出コイル３０Ａは、Ｙ軸方向に細長いループ状であって、複数のＸ軸検出コイル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。隣接するＸ軸検出コイル３０Ａの間隔（ｄ）は、受電コイル５１の外径（Ｄ）よりも小さく、好ましくはＸ軸検出コイル３０Ａの間隔（ｄ）を受電コイル５１の外径（Ｄ）の１倍〜１／４倍としている。Ｘ軸検出コイル３０Ａは、間隔（ｄ）を狭くして、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を正確に検出できる。各々のＹ軸検出コイル３０Ｂは、Ｘ軸方向に細長いループ状であって、複数のＹ軸検出コイル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。隣接するＹ軸検出コイル３０Ｂの間隔（ｄ）も、Ｘ軸検出コイル３０Ａと同じように、受電コイル５１の外径（Ｄ）よりも小さく、好ましくはＹ軸検出コイル３０Ｂの間隔（ｄ）を受電コイル５１の外径（Ｄ）の１倍〜１／４倍としている。Ｙ軸検出コイル３０Ｂも、その間隔（ｄ）を狭くして、受電コイル５１のＹ軸方向の位置を正確に検出できる。
【００８０】
検出信号発生回路３１は、所定のタイミングで位置検出信号であるパルス信号を位置検出コイル３０に出力する。位置検出信号が入力される位置検出コイル３０は、位置検出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、位置検出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、受信回路３２で識別回路３３に出力される。したがって、識別回路３３は、受信回路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。
【００８１】
図６に示す位置検出制御器１４は、各々の位置検出コイル３０を切換回路３４を介して受信回路３２に接続する。この位置検出制御器１４は、入力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、ひとつの受信回路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受信回路を接続してエコー信号を検出することもできる。
【００８２】
図６の位置検出制御器１４は、識別回路３３で制御される切換回路３４で複数の位置検出コイル３０を順番に切り換えて受信回路３２に接続する。検出信号発生回路３１は切換回路３４の出力側に接続されて、位置検出コイル３０に位置検出信号を出力する。検出信号発生回路３１から位置検出コイル３０に出力される位置検出信号のレベルは、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。受信回路３２は、入力側にダイオードからなるリミッタ回路３５を接続している。リミッタ回路３５は、検出信号発生回路３１から受信回路３２に入力される位置検出信号の信号レベルを制限して受信回路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受信回路３２に入力される。受信回路３２は、位置検出信号とエコー信号の両方を増幅して出力する。受信回路３２から出力されるエコー信号は、位置検出信号から所定のタイミング、例えば数μｓｅｃ〜数百μｓｅｃ遅れた信号となる。エコー信号が位置検出信号から遅れる遅延時間は、一定の時間であるから、位置検出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。
【００８３】
受信回路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出力するアンプである。受信回路３２は、位置検出信号とエコー信号を出力する。識別回路３３は、受信回路３２から入力される位置検出信号とエコー信号から位置検出コイル３０に受電コイル５１が接近してセットされるかどうかを判定する。識別回路３３は、受信回路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、位置検出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。
【００８４】
識別回路３３は、複数のＸ軸検出コイル３０Ａを順番に受信回路３２に接続するように切換回路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軸検出コイル３０Ａを受信回路３２に接続する毎に、受信回路３２に接続しているＸ軸検出コイル３０Ａに位置検出信号を出力し、位置検出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軸検出コイル３０Ａを受信回路３２に接続して、各々のＸ軸検出コイル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軸検出コイル３０Ａに接近していると、このＸ軸検出コイル３０Ａを受信回路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軸検出コイル３０Ａに跨って接近する状態では、複数のＸ軸検出コイル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はもっとも強いエコー信号、すなわちレベルの大きいエコー信号が検出されるＸ軸検出コイル３０Ａにもっとも接近していると判定する。識別回路３３は、Ｙ軸検出コイル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。
【００８５】
識別回路３３は、検出するＸ軸方向と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。
【００８６】
以上のようにして、第１の位置検出制御器１４Ａ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。本実施の形態に係る充電台１０は、第１の位置検出制御器１４Ａ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パック５２を充電することができる。ただ、充電台は、さらに送電コイルの位置を正確に制御して受電コイルに接近させた後、電力搬送して電池パックを充電することもできる。送電コイル１１は、第２の位置検出制御器１４Ｂでより正確に受電コイル５１に接近される。
【００８７】
第２の位置検出制御器１４Ｂは、交流電源１２を自励式の発振回路として、自励式の発振回路の発振周波数から送電コイル１１の位置を正確に検出して移動機構１３を制御する。第２の位置検出制御器１４Ｂは、移動機構１３のＸ軸サーボモータ２２ＡとＹ軸サーボモータ２２Ｂを制御して、送電コイル１１をＸ軸方向とＹ軸方向に移動させて、交流電源１２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は、送電コイル１１が受電コイル５１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、第２の位置検出制御器１４Ｂ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Ｘ軸方向に移動し、発振周波数が最も高くなる位置で停止する。また、Ｙ軸サーボモータ２２Ｂも同じように制御して送電コイル１１をＹ軸方向に移動して、発振周波数が最も高くなる位置で停止する。第２の位置検出制御器１４Ｂは、以上のようにして、送電コイル１１を受電コイル５１に最も接近する位置に移動できる。
【００８８】
充電台１０は、位置検出制御器１４、４４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、電池セル５８の充電に使用される。図７に示す位置検出制御器１４は、電池駆動機器５０から搬送される電池情報を検出する検出回路１７を内蔵している。検出回路１７は、電池駆動機器５０から伝送される電池情報に基づいて、電池セル５８を充電する電圧や電流をコントロールして電池セル５８を充電する。電池セル５８の満充電は、電池駆動機器５０から電池情報として伝送される。したがって、検出回路１７は、電池駆動機器５０から伝送される電池情報で電池セル５８の満充電を検出して送電コイル１１への交流電力の供給を停止して充電を終了する。
【００８９】
複数の電池駆動機器５０や電池パック５２を載せることができる上面プレート２１の充電台１０は、これらの電池パック５２単体又は電池駆動機器５０に装着された電池パック５２を順番に切り換えて満充電する。この充電台１０は、図１に示すように、最初にいずれかの電池パック５２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、この電池パック５２を満充電する。この電池パック５２が満充電されて、この電池駆動機器５０から搬送される満充電信号を検出回路１７が受信すると、位置検出制御器１４は、この電池駆動機器５０とは別の位置にセットされる第２の電池駆動機器５０Ｂ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の電池駆動機器５０Ｂの受電コイル５１に接近させる。この状態で、第２の電池パック５２に電力搬送して、この電池パック５２を満充電する。さらに、電池パック５２が満充電されて、第２の電池駆動機器５０Ｂから搬送される満充電信号を検出回路１７が受信すると、位置検出制御器１４が、さらに第３の電池パック５２の受電コイル５１を検出して、移動機構１３を制御して第３の電池駆動機器５０Ｃの受電コイル５１に送電コイル１１を接近させて、この電池パック５２を満充電する。以上のように、複数の電池駆動機器５０が上面プレート２１にセットされると、次々と電池駆動機器５０を切り換えて電池パック５２を満充電する。この充電台１０は、満充電された電池パック５２の位置を記憶して、満充電された電池パック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パック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パック５２の充電を停止する。
【００９０】
ここで、上記及び以下の実施例では、電池パック５２が満充電されると充電を停止しているが、電池パック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。
【００９１】
以上のように、複数の電池パック５２を満充電する充電台１０は、電池パック５２が満充電されると、次の電池駆動機器５０の受電コイル５１の位置に送電コイル１１を移動して、満充電されていない次の電池パック５２を充電して満充電するようにして、複数の電池パック５２を満充電できる。さらに、複数の電池駆動機器５０を充電する充電台１０は、充電している電池パック５２が満充電されない状態で、別の電池駆動機器５０の受電コイル５１の位置に送電コイル１１を移動し、この動作を繰り返して、すなわち、充電する電池駆動機器５０を交互に切り換えて各々の電池パック５２を満充電することができる。この充電台１０は、例えば、充電している電池駆動機器５０から搬送される電池電圧、残容量、電池温度等の電池情報を検出回路１７で検出し、検出する電池情報で充電する電池駆動機器５０を切り換える。また、以上の充電台は、設定時間が経過すると、送電コイルの位置を別の電池駆動機器の受電コイルの位置に移動して、充電する電池駆動機器を切り換えることもできる。電池の電圧で充電している電池駆動機器を切り換える充電台は、電池の電圧があらかじめ設定している電圧まで上昇し、あるいは充電している電池の電圧上昇が設定値になると、充電する電池駆動機器を切り換える。また、電池の残容量を検出して充電する電池駆動機器を切り換える充電台は、充電している電池の残容量が設定値となり、あるいは残容量の変化が設定値になると、充電する電池駆動機器を切り換える。また、電池の温度を検出して充電する電池駆動機器を切り換える充電台は、充電している電池の温度が設定温度まで上昇すると、充電する電池駆動機器を切り換える。さらに、設定時間が経過すると充電する電池駆動機器を切り換える充電台は、タイマを内蔵しており、タイマがタイムアップすると充電する電池駆動機器を切り換える。さらに、充電台は、電池の電圧と残容量と温度と時間の全ての電池情報から、充電している電池駆動機器を切り換えることもできる。
【００９２】
以上の充電台１０は、電池パック５２が満充電される前に、次の電池パック５２を充電し、この工程を繰り返して電池パック５２を充電するので、送電コイル１１から受電コイル５１に供給する送電電力を大きくして、複数の電池駆動機器５０をより短い時間で満充電できる。それは、ひとつの電池パック５２の充電時間を短くすることで、電池パック５２の充電電流を大きくできるからである。送電コイル１１を受電コイル５１に接近して電力搬送する無接点の充電台は、漏れ磁束によって受電コイルや電池の発熱を避けることができず、このことによって送電電力に制限を受ける。ところが、充電する電池駆動機器５０を切り換えながら充電することで、受電コイル５１や電池パック５２の発熱を防止しながら送電電力を大きくして、すなわち電池パック５２の充電電流を大きくして速やかに満充電できる。充電を停止する状態で受電コイル５１や電池パック５２が冷却されるからである。したがって、電池パック５２が満充電されない状態で充電する電池駆動機器５０を切り換える充電台１０は、受電コイル５１や電池パック５２の発熱を少なくしながら、速やかに満充電できる特徴がある。
【００９３】
この充電台１０は、例えば、図１に示すように、上面プレート２１に３個の電池駆動機器５０がセットされる状態では、以下のようにして各々の電池パック５２を満充電する。
（１）最初に、いずれかの電池駆動機器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、この第１の電池駆動機器５０Ａの電池パック５２を充電する。
（２）位置検出制御器１４は、充電している第１の電池駆動機器５０Ａから搬送される電池電圧、残容量、電池温度等の電池情報から、第１の電池駆動機器５０Ａの電池パック５２の充電を中断し、第１の電池駆動機器５０Ａとは別の位置にセットされる第２の電池駆動機器５０Ｂ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の電池駆動機器５０Ｂの受電コイル５１に接近させる。この状態で、第２の電池駆動機器５０Ｂの電池パック５２に電力搬送して、この電池パック５２を充電する。
（３）さらに、位置検出制御器１４は、充電している第２の電池駆動機器５０Ｂから搬送される電池情報から、第２の電池駆動機器５０Ｂの電池パック５２の充電を中断し、さらに別の位置にセットされる第３の電池駆動機器５０Ｃ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を第３の電池駆動機器５０Ｃの受電コイル５１に接近させて、第３の電池駆動機器５０Ｃの電池パック５２を充電する。
（４）その後、位置検出制御器１４は、第３の電池駆動機器５０Ｃから搬送される電池情報から、第３の電池駆動機器５０Ｃの電池パック５２の充電を中断し、送電コイル５１を第１の電池駆動機器５０Ａの受電コイル５１に位置に移動して、第１の電池駆動機器５０Ａの電池パック５２を充電する。
（５）以上のように、第１の電池駆動機器５０Ａ、第２の電池駆動機器５０Ｂ、第３の電池駆動機器５０Ｃを繰り返し充電して、内蔵する電池パック５２を満充電する。
【００９４】
充電する電池駆動機器５０を切り換えながら電池パック５２を充電する工程で、いずれかの電池パック５２が満充電されると、満充電された電池パック５２を内蔵する電池駆動機器５０の充電をキャンセルして、次々と電池パック５２を満充電する。上面プレート２１の上にセットされる全ての電池パック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パック５２の充電を終了する。
【００９５】
なお、上述の例では、充電台に内蔵した送電コイルを移動式とした例を説明したが、この例に限られるものでなく、例えば電池駆動機器を設置する位置を、磁石などを用いて誘導する構成や、載置位置を案内するためのガイド部材などで機械的に規定する構成にも適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明に係る電池パック、電池駆動機器、充電台及び電池パックの充電方法は、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】
【００９７】
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；１４Ａ…第１の位置検出制御器；１４Ｂ…第２の位置検出制御器
１５…コア；１５Ａ…円柱部；１５Ｂ…円筒部
１６…リード線
１７…検出回路
１８…直流電源
１９…発光ダイオード
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軸検出コイル；３０Ｂ…Ｙ軸検出コイル
３１…検出信号発生回路
３２…受信回路
３３…識別回路
３４…切換回路
３５…リミッタ回路
３６…Ａ／Ｄコンバータ
５０…電池駆動機器；５０Ａ…第１の電池駆動機器；５０Ｂ…第２の電池駆動機器
５０Ｃ…第３の電池駆動機器
５１…受電コイル
５２…電池パック
５３…整流回路；５３Ｂ…ダイオードブリッジ
５４…充電制御回路
５５…直列コンデンサ
５６…プルアップ抵抗
５７…並列共振回路
５８…電池セル
５９…電池情報検出回路
６０…電池保護回路
６１…変調回路
６２…負荷回路
６３…インピーダンス変調用コンデンサ
６５…パック制御回路
６６…温度センサ
６７Ａ…パック側接続端子；６７Ｂ…機器側接続端子
６８Ａ…パック側電力端子；６８Ｂ…機器側電力端子
６９Ａ…パック側温度端子；６９Ｂ…機器側温度端子
７０Ａ…パック側装着情報端子；７０Ｂ…機器側装着情報端子
７１Ａ…パック側グランド端子；７１Ｂ…機器側グランド端子
７４…スイッチング素子；７４Ｘ…ペアースイッチング素子；７４ａ…ペアーＦＥＴ
７４ｂ…ペアーＦＥＴ
ｄ１…送電コイルと受電コイルとの距離；ｄ２…電池蓋を含めた送電コイルと受電コイルとの距離；ｄ３…電池蓋の厚み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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