(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に内蔵された二次電池(８)を充電するための充電装置であって、電子機器の設置部を有する充電器に配備された一次側充電回路(５)と、電子機器に配備された二次側充電回路(６)とから構成され、
一次側充電回路(５)は、電子機器の設置部に向けて交流磁界を発生すべき一次コイル(41)と、
該一次コイル(41)に併設された検出コイル(42)と、
検出コイル(42)に発生する起電力の大きさに基づいて、一次コイル(41)が発生する交流磁界の大きさを制御する一次側制御回路とを具え、
二次側充電回路(６)は、前記一次コイル(41)から発生する交流磁界を受けるべき二次コイル(21)と、
二次コイル(21)と二次電池(８)の間に介在して二次電池(８)を充電する二次側制御回路とを具え、
二次側制御回路は、充電開始時に充電負荷を所定のパターンで変動させる手段を具え、
一次側制御回路は、検出コイル(42)に発生する起電力に基づいて、前記充電負荷の変動を検知し、所定期間内に充電負荷が所定のパターンで変動したことを検知したときに限り、一次コイル(41)が発生する交流磁界を充電に必要な大きさに維持することを特徴とする非接触型充電装置。
【請求項２】
二次側制御回路は、二次電池(８)に対する充電をオン／オフ制御することによって、充電負荷を所定のパターンで変動させる請求項１に記載の非接触型充電装置。
【請求項３】
二次側制御回路は、二次電池(８)に供給すべき電圧及び／又は電流の大きさを制御するトランジスタ(63)を具え、該トランジスタ(63)をオン／オフ制御することによって、充電負荷を所定のパターンで変動させる請求項１に記載の非接触型充電装置。
【請求項４】
二次側制御回路は、二次コイル(21)からの電流を供給すべき抵抗手段を具え、二次電池(８)に対する充電をオフに設定した状態で、前記抵抗手段に対する通電をオン／オフ制御することによって、充電負荷を所定のパターンで変動させる請求項１に記載の非接触型充電装置。
【請求項５】
一次側制御回路は、充電開始から一定期間、一次コイル(41)が発生する交流磁界を充電に必要な大きさに維持し、その後、充電負荷の変動を検知する請求項１乃至請求項４の何れかに記載の非接触型充電装置。
【請求項６】
請求項1記載の充電器に設置することによって、内蔵する二次電池(８)を充電することが可能な携帯電話機において、充電器に配備された一次コイル(41)から発生する交流磁界を受けるべき二次コイル(21)と、
二次コイル(21)と二次電池(８)の間に介在して二次電池(８)を充電する二次側制御回路とを具え、
二次側制御回路は、充電開始時に充電負荷を所定のパターンで変動させる手段を具えていることを特徴とする携帯電話機。
【請求項７】
二次側制御回路は、二次電池(８)に対する充電をオン／オフ制御することによって、充電負荷を所定のパターンで変動させる請求項６に記載の携帯電話機。
【請求項８】
二次側制御回路は、二次コイル(21)からの電流を供給すべき抵抗手段を具え、二次電池(８)に対する充電をオフに設定した状態で、前記抵抗手段に対する通電をオン／オフ制御することによって、充電負荷を所定のパターンで変動させる請求項６に記載の携帯電話機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機等の電子機器に内蔵された二次電池を充電するための充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話機の充電装置として、携帯電話機と充電器とが電気的に接触せず、両者の磁気的結合によって充電を行なう非接触型の充電装置が知られている。非接触型の充電装置においては、充電器に一次コイルが配備されると共に、携帯電話機に二次コイルが配備されており、携帯電話機を充電器の凹部に設置することによって、一次コイルから発生する交流磁力線が二次コイルを貫通して、二次コイルに交流の起電力が発生する。該起電力は直流の電力に変換されて、二次電池に供給され、これによって二次電池が充電されるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、非接触型の充電装置においては、携帯電話機を設置すべき充電器の凹部に、コイン等の金属物が投入されると、渦電流によって金属物が発熱する問題がある。
そこで、従来の非接触型充電装置においては、携帯電話機を設置すべき充電器の凹部形状に工夫を施して、コイン等の異物が載ったままとならない様にしていた。しかしながら、これによって充電器の設計上の制約が増えて、設計が困難となる問題があった。
【０００４】
そこで本発明の目的は、充電器にコイン等の金属物が投入されたとしても発熱の危険がなく、然も充電器の形状に設計上の制約が生じない非接触型の充電装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る非接触型充電装置は、電子機器の設置部を有する充電器に配備された一次側充電回路（５）と、電子機器に配備された二次側充電回路（６）とから構成される。
一次側充電回路（５）は、電子機器の設置部に向けて交流磁界を発生すべき一次コイル（４１）と、該一次コイル（４１）に併設された検出コイル（４２）と、検出コイル（４２）に発生する起電力の大きさに基づいて、一次コイル（４１）が発生する交流磁界の大きさを制御する一次側制御回路とを具えている。
二次側充電回路（６）は、前記一次コイル（４１）から発生する交流磁界を受けるべき二次コイル（２１）と、二次コイル（２１）と二次電池（８）の間に介在して二次電池（８）を充電する二次側制御回路とを具えている。
二次側制御回路は、充電開始時に充電負荷を所定のパターンで変動させる手段を具え、一次側制御回路は、検出コイル（４２）に発生する起電力に基づいて、前記充電負荷の変動を検知し、所定期間内に充電負荷が所定のパターンで変動したことを検知したときに限り、一次コイル（４１）が発生する交流磁界を充電に必要な大きさに維持することを特徴とする。
【０００６】
上記本発明の非接触型充電装置においては、電子機器を充電器に設置することによって、充電器に配備された一次側充電回路（５）の一次コイル（４１）と、電子機器に配備された二次側充電回路（６）の二次コイル（２１）とが、互いに磁気的に結合して、二次電池（８）の充電が開始される。これと同時に、一次側充電回路（５）の一次コイル（４１）は検出コイル（４２）とも磁気的に結合し、検出コイル（４２）には、充電負荷に応じた起電力が発生する。
電子機器に配備された二次側充電回路（６）は、充電開始時に充電負荷を所定のパターンで変動させる。この結果、充電器に配備された一次側充電回路（５）の検出コイル（４２）には、充電負荷の変動に応じたパターンで起電力が発生することになる。そこで、一次側制御回路は、検出コイル（４２）に発生する起電力のパターンが前記充電負荷の変動パターンと一致している場合に、充電器に電子機器が設置されたものとして、一次コイル（４１）が発生する交流磁界を充電に必要な大きさに維持する。これに対し、検出コイル（４２）に発生する起電力のパターンが前記充電負荷の変動パターンと一致しない場合は、充電器にコイン等の金属物が投入されたものとして、一次コイル（４１）が発生する交流磁界を微弱な大きさに切り替える。
【０００７】
充電負荷を所定のパターンで変動させる方法としては、二次側制御回路に装備されている充電制御用のトランジスタ（６３）をオン／オフ制御する方法や、二次側制御回路に、二次コイル（２１）からの電流を供給すべき抵抗を設けて、該抵抗に対する通電をトランジスタ等によってオン／オフ制御する方法を採用することが出来る。
【０００８】
又、充電開始から一定期間は、一次側充電回路（５）の一次コイル（４１）が発生する交流磁界を充電に必要な大きさに維持して、二次電池（８）に対する充電を進めた後に、一次側制御回路にて充電負荷の変動を検知することとすれば、充電開始時に二次電池（８）が過放電状態であったとしても、前記一定期間の充電によって二次側制御回路の電源電圧が上昇するので、二次側制御回路による充電負荷の制御動作が可能となる。
【０００９】
本発明に係る携帯電話機は、充電器に設置することによって、内蔵せる二次電池（８）を充電することが可能であって、充電器に配備された一次コイル（４１）から発生する交流磁界を受けるべき二次コイル（２１）と、二次コイル（２１）と二次電池（８）の間に介在して二次電池（８）を充電する二次側制御回路とを具え、二次側制御回路は、充電開始時に充電負荷を所定のパターンで変動させる手段を具えていることを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の携帯電話機によれば、充電器側の構成として、一次コイル（４１）に検出コイル（４２）を併設し、該検出コイル（４２）により前記充電負荷の変動を検知し、所定期間内に充電負荷が所定のパターンで変動したことを検知したときに限り、一次コイル（４１）が発生する交流磁界を充電に必要な大きさに維持する構成を採用することによって、充電器に電子機器が設置された場合には充電を継続し、充電器にコイン等の金属物が投入された場合には、一次コイル（４１）が発生する交流磁界を微弱な大きさに切り替え、若しくは交流磁界の発生を停止することが出来る。
【００１１】
【発明の効果】
本発明に係る非接触型充電装置及び携帯電話機においては、充電器にコイン等の金属物が投入されたとしても、一次コイルの発生磁界が微弱な大きさに切り替えられるので、発熱の危険はない。又、この様にしてコイン等の金属物に対する対策が講じられているので、充電器を特別な形状に設計する必要がなく、充電器の形状について自由な設計が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を携帯電話機の充電装置に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
図１に示す如く、携帯電話機（１）は操作キー（１１）やディスプレイ（１２）を具えており、充電器（３）に形成された凹部（３１）に設置することによって、充電器（３）に配備された一次コイルユニット（４）と、携帯電話機（１）に配備された二次コイルユニット（２）とが磁気的に結合して、携帯電話機（１）に内蔵された二次電池（図示省略）の充電が行なわれる。
【００１３】
図２は、充電器（３）に配備されている一次側充電回路（５）の構成を表わしている。該一次側充電回路（５）においては、商用交流電力源から得られる交流の電力が、ダイオード（５１）及びコンデンサ（５２）からなる整流回路を経て直流の電力に変換され、該直流電力が給電制御回路（５３）に供給される。給電制御回路（５３）は、内蔵せるスイッチングトランジスタのスイッチング動作によって交流の電流を発生し、一次コイルユニット（４）を構成する一次コイル（４１）に供給する。これによって、一次コイル（４１）からは、交流磁界が発生することになる。ここで、給電制御回路（５３）の制御により、一次コイル（４１）の発生磁界を微弱磁界と強磁界の間で切り替えることが出来る。
又、一次コイルユニット（４）には、一次コイル（４１）に対して検出コイル（４２）が併設され、該検出コイル（４２）に発生する起電力に基づいて、給電制御回路（５３）は充電負荷の変動を検出することが可能となっている。
【００１４】
図３は、携帯電話機（１）に配備されている二次側充電回路（６）の構成を表わしている。該二次側充電回路（６）においては、二次コイルユニット（２）を構成する二次コイル（２１）とコンデンサ（６１）とによって共振回路が構成されており、前記一次側充電回路（５）の一次コイル（４１）から発生する交流磁力線が二次コイル（２１）を貫通することによって、該共振回路からは、交流の電力が得られる。該交流電力は、ダイオード（６２）及びコンデンサ（６７）からなる整流回路を経て直流の電力に変換される。
【００１５】
前記整流回路の出力端には、充電制御用のトランジスタ（６３）を介して、二次電池（８）が接続されている。該トランジスタ（６３）は、充電制御回路（６４）によってアナログ制御されており、これによって、二次電池（８）に対する充電電流と充電電圧が制御される。ここで充電制御回路（６４）は、抵抗（６５）の両端電圧Ｖａから二次電池（８）の充電電流を検知し、該検知に基づいて二次電池（８）の定電流充電制御を行なう。又、充電制御回路（６４）は、二次電池（８）の充電電圧Ｖｂを検知し、該検知に基づいて二次電池（８）の定電圧充電制御を行なう。
【００１６】
図６は、前記充電制御回路（６４）による定電流充電制御及び定電圧充電制御の様子を表わしている。図示の如く、先ず一定の充電電流１００ｍＡで充電を開始し、これによって充電電圧が４．２Ｖに達した後は、一定の充電電圧４．２Ｖで充電を行ない、その後、充電電流が所定の終止電流（例えば１０ｍＡ）まで低下した時点で、充電を終了する。
【００１７】
又、図３に示す二次側充電回路（６）においては、ダイオード（６２）及びコンデンサ（６７）からなる整流回路の出力端がマイクロコンピュータ（７）に接続されており、マイクロコンピュータ（７）は、該整流回路の出力電圧をＯＮ＿ＨＯＯＫ信号として取り込み、該ＯＮ＿ＨＯＯＫ信号に基づいて、携帯電話機本体が充電器に設置されたかどうかを判断し、その結果に応じて、充電制御回路（６４）の動作を制御する。
【００１８】
図７は、充電器に配備されている一次側充電回路（５）の制御動作を表わしている。
先ずステップＳ１にて、一次コイル（４１）の出力を微弱磁界に設定し、ステップＳ２では、検出コイル（４２）によって負荷検出を行なう。充電器に携帯電話機が設置されると、充電器の一次コイル（４１）と携帯電話機の二次コイル（２１）とが磁気的に結合し、二次側充電回路（６）が稼動すると、充電負荷が増大する。この結果、検出コイル（４２）に発生する起電力が低下するので、これをもって負荷検出と判断する。尚、充電器から携帯電話機（負荷）が除去されると、検出コイル（４２）に発生する起電力は最大となり、これをもって負荷除去と判断することが出来る。
【００１９】
充電器に携帯電話機が設置されて、ステップＳ２にてイエスと判断されると、ステップＳ３では、一次コイル（４１）から強磁界を出力し、その後、ステップＳ４にて、タイマーＴをスタートさせる。
続いて、ステップＳ５では、検出コイル（４２）によって所定パターンの負荷変動が検出されたかどうかを判断し、ここでノーと判断されたときは、ステップＳ６に移行して、更に負荷（携帯電話機）が除去されたかどうかを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップＳ１に戻り、ノーと判断されたときは、ステップＳ７に移行して、タイマーＴが所定時間Ｔｏ（例えば５分間）を経過したかどうかを判断する。
【００２０】
ステップＳ７にてノーと判断されたときはステップＳ５に戻って、所定パターンの負荷検出を繰り返す。その後、ステップＳ５にてイエスと判断されたときはステップＳ９に移行して、負荷（携帯電話機）が除去されたかどうかを判断し、イエスと判断されるまで、強磁界の出力を維持する。そして、ステップＳ９にてイエスと判断されたとき、ステップＳ１に戻って、微弱磁界の出力に切り替える。ステップＳ７にてイエスと判断されたときは、ステップＳ８に移行して、一次コイル（４１）から微弱磁界を出力した後、ステップＳ９の負荷除去の判断に移行する。
【００２１】
図８は、携帯電話機に配備されている二次側充電回路（６）の制御動作を表わしている。
先ずステップＳ１１にて、前記ＯＮ＿ＨＯＯＫ信号に基づいて充電オンフック（携帯電話機が充電器に設置されていること）を検出したかどうかを判断する。携帯電話機が充電器に設置されて、ステップＳ１１にてイエスと判断されたときは、ステップＳ１２に移行して、充電動作を開始する。続いて、ステップＳ１３にて、所定のタイマー動作（例えば３秒間の待機）を経た後、ステップＳ１４では、前記充電制御用トランジスタ（６３）を例えば図５に示す所定のパターンでオン／オフ制御する。これによって、二次電池（８）に対する充電動作がオフ／オンすることになる。
【００２２】
次に図８のステップＳ１５にて、充電動作を定常的にオンに設定した後、ステップＳ１６では、前記ＯＮ＿ＨＯＯＫ信号に基づいて、充電オフフック（携帯電話機が充電器から除去されたこと）を検出したかどうかを判断する。ここで、イエスと判断されたときは、ステップＳ１８に移行して、充電動作をオフとした後、ステップＳ１１に戻る。
ステップＳ１６にてノーと判断されたときは、ステップＳ１７に移行して、充電終止条件（所定の終止電流及び終止電圧に達し、且つ異常のないこと）を検出したかどうかを判断する。ここでノーと判断されたときはステップＳ１６に戻り、イエスと判断されたときはステップＳ１８に移行して、充電動作をオフとした後、ステップＳ１１に戻る。
【００２３】
図７及び図８の手続きによれば、充電器に携帯電話機を設置することによって、充電器の一次コイルから出力される微弱磁界（ステップＳ１）によって、携帯電話機では、ＯＮ＿ＨＯＯＫ信号がオンとなって、充電オンフックが検出され（ステップＳ１１）、充電が開始される（ステップＳ１２）。この結果、充電器では、負荷が検出され（ステップＳ２）、一次コイルからは強磁界が出力される。その後、携帯電話では、一定時間（３秒間）の経過（ステップＳ１３）によって磁界が安定した後、充電のオン／オフ制御が行なわれる（ステップＳ１４）。
これに応じて、充電器では、所定パターンの負荷変動が検出され（ステップＳ５）、この結果、負荷が除去されるまで（ステップＳ９）、強磁界の出力が継続される。そして、この強磁界を携帯電話機の二次コイルが受けて、二次電池の充電が行なわれるのである。
【００２４】
これに対し、充電器にコイン等の金属物が投入されたときは、充電器の一次コイルから出力される微弱磁界を金属物が受けて、負荷が検出され（ステップＳ２）、一次コイルからは一旦、強磁界が出力されるが、所定のタイマー期間内に所定パターンの負荷変動が検出されることはないので、該タイマー期間の経過時点で、微弱磁界の出力に切り替えられることになる（ステップＳ８）。従って、金属物が過熱する危険はない。
【００２５】
尚、図７に示す充電器の制御動作において、ステップＳ３の強磁界出力から一定期間が経過した後に、ステップＳ５の所定パターンの負荷検出を実行することとすれば、充電開始時に携帯電話機の二次電池が過放電状態であったとしても、前記一定期間の強磁界出力によって二次電池が充電され、充電制御回路やマイクロコンピュータの電源電圧が上昇するので、図８に示す制御手続きの実行が可能となる。
【００２６】
又、図４に示す如く、ダイオード（６２）及びコンデンサ（６７）からなる整流回路の出力端に、抵抗Ｒを介してトランジスタ（６６）を接続し、該トランジスタ（６６）をマイクロコンピュータ（７）によってオン／オフ制御して、充電負荷を所定パターンに変動させる構成を採用すれば、仮に、二次電池（８）が満充電に近い状態で携帯電話機が充電器に設置されたとしても、充電電流の低下に拘わらず、充電負荷は大きく変動するので、充電器側では、検出コイル（４２）によって充電負荷の変動を確実に検出することが出来る。
【００２７】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施例では、充電器の検出コイル（４２）によって検出すべき負荷変動のパターンは、予め設定された単一のパターンとしているが、予め設定された複数種類のパターンの内、何れかのパターンと一致したとき、一次コイル（４１）の出力を強磁界に維持する構成を採用することも可能である。又、この場合、携帯電話機の機種毎に異なる負荷変動パターンを設定することとして、各携帯電話機から充電器に負荷変動パターンを登録する構成を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る携帯電話機と充電器の外観を示す斜視図である。
【図２】一次側充電回路の構成を示すブロック図である。
【図３】二次側充電回路の構成を示すブロック図である。
【図４】二次側充電回路の他の構成を示すブロック図である。
【図５】充電負荷の変動パターンの一例を示す波形図である。
【図６】充電制御方式を説明する図である。
【図７】充電器側の制御動作を表わすフローチャートである。
【図８】携帯電話機側の制御動作を表わすフローチャートである。
【符号の説明】
（１）  携帯電話機
（２）  二次コイルユニット
（２１）  二次コイル
（３）  充電器
（４）  一次コイルユニット
（４１）  一次コイル
（４２）  検出コイル
（５）  一次側充電回路
（５３）  給電制御回路
（６）  二次側充電回路
（６３）  充電制御用トランジスタ
（６４）  充電制御回路
（７）  マイクロコンピュータ
（８）  二次電池
【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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