(57)【要約】【課題】電池を充電しない状態で、整流回路を構成するスイッチング素子の耐圧を低くして発熱を少なくしながら高電圧による破壊を防止する。【解決手段】電池充電器と充電台は、電池４５を充電する受電コイル５１を備える電池充電器５０と、この受電コイル５１に電磁結合して充電電力を供給する送電コイル１１を備える充電台１０とからなる。電池充電器５０は、受電コイル５１に誘導される交流を整流して電池４５を充電する直流に変換する整流回路５３と、受電コイル５１の負荷インピーダンスを変化させる変調でもって変調信号を充電台１０に伝送する変調回路６１と、整流回路５３の出力側に接続している負荷抵抗５６とを備える。電池充電器５０は、整流回路５３の出力側に負荷抵抗５６を接続して、変調回路６１でもって受電コイル５１の負荷インピーダンスを変化させて変調信号を充電台１０に伝送する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池(45)を充電する受電コイル(51)を備える電池充電器(50)、(70)と、この電池充電器(50)、(70)の受電コイル(51)に電磁結合して充電電力を供給する送電コイル(11)を備える充電台(10)とからなり、
前記電池充電器(50)、(70)が、受電コイル(51)に誘導される交流を整流して電池(45)を充電する直流に変換する整流回路(53)と、受電コイル(51)の負荷インピーダンスを変化させる変調でもって変調信号を充電台(10)に伝送する変調回路(61)と、前記整流回路(53)の出力側に接続される負荷抵抗(56)とを備えており、
前記電池充電器(50)、(70)は、前記整流回路(53)の出力側に負荷抵抗(56)が接続されて、前記変調回路(61)が受電コイル(51)の負荷インピーダンスを変化させて変調信号を充電台(10)に伝送するようにしてなる電池充電器と充電台。
【請求項２】
前記整流回路(53)が、ＦＥＴ(53a)をスイッチング素子とする同期整流回路(53A)である請求項１に記載される電池充電器と充電台。
【請求項３】
前記整流回路(53)の出力側にツェナーダイオード(57)を接続してなる請求項１又は２に記載される電池充電器と充電台。
【請求項４】
前記負荷抵抗(56)を前記整流回路(53)の出力側に接続する負荷スイッチ(58)と、前記負荷スイッチ(58)をオンオフに制御する制御回路(52)とを備えており、
前記制御回路(52)が電池(45)の非充電状態において、前記負荷スイッチ(58)をオンに切り換えて、負荷抵抗(56)を整流回路(53)の負荷側に接続する請求項１ないし３のいずれかに記載される電池充電器と充電台。
【請求項５】
前記変調回路(61)が、前記受電コイル(51)と並列に接続している、変調用コンデンサー(63)と変調スイッチ(64)を直列に接続してなる負荷インピーダンス変化回路(62)と、この負荷インピーダンス変化回路(62)の変調スイッチ(64)をオンオフに切り換えるコントロール回路(65)とを備えており、
前記コントロール回路(65)が前記変調スイッチ(64)をオンオフに切り換えて変調信号を充電台(10)に伝送するようにしてなる請求項１ないし４のいずれかに記載される電池充電器と充電台。
【請求項６】
前記充電台(10)が、前記変調回路(61)で変化される受電コイル(51)の負荷インピーダンスの変化を送電コイル(11)を介して検出して変調信号を検出する検出回路(17)を備える請求項１ないし５のいずれかに記載される電池充電器と充電台。
【請求項７】
前記変調回路(61)が充電台(10)に伝送する変調信号が、電池(45)の電圧と、充電電流と、電池温度と、シリアル番号と、電池(45)の充電電流を特定する許容充電電流と、電池(45)の充電をコントロールする許容温度と、前記電池充電器(70)の出力電圧または出力電流のいずれかを含む請求項１ないし６のいずれかに記載される電池充電器と充電台。
【請求項８】
充電台(10)に内蔵される送電コイル(11)に電磁結合されて、前記送電コイル(11)から搬送される電力で電池(45)を充電する受電コイル(51)を備える電池充電器であって、
前記受電コイル(51)に誘導される交流を整流して電池(45)を充電する直流に変換する整流回路(53)と、受電コイル(51)の負荷インピーダンスを変化させる変調でもって変調信号を前記充電台(10)に伝送する変調回路(61)と、前記整流回路(53)の出力側に接続される負荷抵抗(56)とを備えており、
前記整流回路(53)の出力側に負荷抵抗(56)が接続されて、前記変調回路(61)が受電コイル(51)の負荷インピーダンスを変化させて変調信号を充電台(10)に伝送するようにしてなる電池充電器。
【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内蔵電池を充電する電池充電器と、この電池充電器に電磁誘導作用で電力を搬送して、電池充電器で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、電池を充電する充電台は開発されている。（特許文献１参照）
【０００３】
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、電池充電器には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。電池充電器は、パック電池や携帯電話に内蔵されて電池を充電する。この電池充電器は、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電池を充電する。この充電方式は、充電台の上に電池充電器を内蔵するパック電池や携帯電話を載せて、非接触状態で電池を充電できる。
【０００４】
送電コイルと受電コイルとを電磁結合して、電池の充電電力を充電台から伝送する方式は、電池の充電が完了したことを電池充電器側から充電台に伝送して、充電台側で送電コイルへの電力供給を停止して電池の充電を停止する必要がある。また、電池の充電途中においても、電池の電圧や充電電流や温度などの電池情報を充電台に伝送して理想的な状態で充電することができる。
【０００５】
このことを実現するために、電池情報で受電コイルの負荷インピーダンスを変化させて電池情報を変調信号として充電台に伝送する変調方式が開発されている。（特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−６３６５５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８８４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の公報に記載される構造は、受電コイルの変調信号で負荷インピーダンスを変化させて、電池情報を充電台に伝送するので、充電台は充電される電池の状態を正確に検出しながら、送電コイルから受電コイルに４伝送する電力を最適な状態にコントロールできる。この方式は、受電コイルの負荷インピーダンスの変化を、交流信号を供給している送電コイルの電圧変化、電流変化、電力変化で検出して、変調信号を検出することができる。すなわち、送電コイルに交流電力を供給する状態で、この交流電力の変化を検出して電池情報を検出する必要がある。ところで、この変調方式は、電池を充電しない状態においても、電池充電器から充電台に電池情報を変調信号として伝送する必要がある。たとえば、セットされた電池の充電を開始するに先立って、電池のシリアル番号や規格を確認するまでの間、あるいは電池の温度が設定温度よりも高くなって充電を休止する状態において、電池充電器から充電台に電池情報を伝送する必要がある。
【０００８】
電池の充電を停止する状態、すなわち、電池充電器の整流回路の負荷をオープンとする状態で、送電コイルから受電コイルに電力を搬送すると、無負荷の受電コイルに誘導される電圧が相当に高くなる。受電コイルの誘導電圧が高くなると、整流回路に入力される電圧が高くなって、整流回路のスイッチング素子が高電圧によって破壊される弊害が発生する。この弊害は、スイッチング素子に高耐圧の素子を使用して解消できるが、高耐圧の素子はオン抵抗が大きく、電池を充電する状態でのジュール熱による発熱が大きくなる。したがって、スイッチング素子にはオン抵抗の小さい耐圧の低い素子が使用される。とくに、スイッチング素子をＦＥＴとする同期整流回路は、耐圧の低いＦＥＴをスイッチング素子に使用して、オン抵抗を相当に小さくできる。ただ、低耐圧のＦＥＴは、受電コイルが無負荷となって、入力電圧が高くなると、電圧で破壊される弊害が発生する。
【０００９】
さらに、低耐圧のＦＥＴを整流回路のスイッチング素子に使用する回路構成は、整流回路の出力側にツェナーダイオードを接続することで、電池を充電しない状態で、ＦＥＴの電圧破壊を防止できる。ただ、この回路構成は、電池を充電しない状態で、ツェナーダイオードが電力を消費して高温に発熱する弊害が発生する。
【００１０】
本発明は、簡単な回路構成で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、電池を充電しない状態で、整流回路を構成するスイッチング素子の耐圧を低くして発熱を少なくしながら素子の高電圧による破壊を防止でき、さらに、整流回路にツェナーダイオードを接続する回路構成にあっては、ツェナーダイオードの発熱を少なくしながら、電池充電器から充電台に電池情報などを変調信号として伝送できる電池充電器と充電台、及び電池充電器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】
【００１１】
本発明の電池充電器と充電台は、電池４５を充電する受電コイル５１を備える電池充電器５０、７０と、この電池充電器５０、７０の受電コイル５１に電磁結合して充電電力を供給する送電コイル１１を備える充電台１０とからなる。電池充電器５０、７０は、受電コイル５１に誘導される交流を整流して電池４５を充電する直流に変換する整流回路５３と、受電コイル５１の負荷インピーダンスを変化させる変調でもって変調信号を充電台１０に伝送する変調回路６１と、整流回路５３の出力側に接続している負荷抵抗５６とを備えている。電池充電器５０、７０は、整流回路５３の出力側に負荷抵抗５６を接続して、変調回路６１でもって受電コイル５１の負荷インピーダンスを変化させて変調信号を充電台１０に伝送する。
【００１２】
以上の構成によると、電池を充電しない状態において、整流回路を構成するスイッチング素子の耐圧を低くして発熱を少なくしながら素子の高電圧による破壊を防止できる。それは、整流回路に負荷抵抗を接続することによって、負荷抵抗でもって整流回路の出力側の電圧が高くなるのを防止できるからである。電池を充電しない状態で、負荷抵抗によって整流回路の出力電圧が高くならないようにできるので、整流回路のスイッチング素子には、高耐圧でオン抵抗の大きいスイッチング素子を使用することなく、低耐圧でオン抵抗の小さいＦＥＴやダイオードを使用できる。このため、整流回路の発熱量を少なくしながら、スイッチング素子の電圧破壊を防止できる。
【００１３】
また、以上の構成によると、整流回路にツェナーダイオードを接続する回路構成にあっては、ツェナーダイオードの発熱を少なくしながら、電池充電器から充電台に電池情報などを変調信号として充電台に伝送できる。それは、ツェナーダイオードと並列に負荷抵抗が接続されて、整流回路の出力電流がツェナーダイオードと負荷抵抗とに分流されて、ツェナーダイオードの電流を少なくできるからである。ツェナーダイオードは、整流回路に負荷電流を流して出力電圧を一定にクランプする。このとき、ツェナーダイオードと並列に負荷抵抗が接続されると、整流回路の出力電圧を一定の電圧にクランプする状態で、ツェナーダイオードと負荷抵抗に分流して電流が流れるので、ツェナーダイオードは、流れる電流を小さくして、整流回路の出力電圧を一定の電圧にクランプできる。ツェナーダイオードの発熱量、すなわちジュール熱は、流れる電流に比例して大きくなるので、電流を小さくすることで発熱量を少なくできる。
【００１４】
以上のように、電池を充電しない状態において、充電台の送電コイルから受電コイルに電力搬送する状態としながら、整流回路の低耐圧スイッチング素子を電圧破壊することなく、また、ツェナーダイオードを接続する回路構成にあっては、ツェナーダイオードの発熱を少なくできる。したがって、電池を充電しない状態においても、送電コイルから受電コイルに電力搬送できる。このため、この状態で受電コイルの負荷インピーダンスを変化させて、電池充電器から充電台に電池情報などを変調信号として伝送できる。充電台は、電池充電器から伝送される電池情報などの信号で、送電コイルに供給する交流電力をコントロールして、電池充電器を介して電池を常に理想的な状態で充電し、また充電を停止できる。
【００１５】
本発明の電池充電器と充電台は、整流回路５３を、ＦＥＴ５３ａをスイッチング素子とする同期整流回路５３Ａとすることができる。
以上の回路構成によると、整流回路のスイッチング素子の発熱をより少なくできる。それは、ダイオードよりもオン抵抗の小さいＦＥＴをスイッチング素子に使用でき、さらに、ＦＥＴの耐圧を低くすることでよりオン抵抗を小さくできるからである。
【００１６】
本発明の電池充電器と充電台は、整流回路５３の出力側にツェナーダイオード５７を接続することができる。
以上の回路構成によると、ツェナーダイオードでもって整流回路の出力電圧を常に一定電圧にクランプでき、整流回路は負荷の状態によらず、スイッチング素子に高電圧が印加されるのを防止できる。
【００１７】
本発明の電池充電器と充電台は、負荷抵抗５６を整流回路５３の出力側に接続する負荷スイッチ５８と、負荷スイッチ５８をオンオフに制御する制御回路５２とを備えて、電池４５の非充電状態において、制御回路５２が負荷スイッチ５８をオンに切り換えて、負荷抵抗５６を整流回路５３の負荷側に接続することができる。
以上の回路構成によると、電池を充電する状態で負荷抵抗による電力ロスを皆無にして、整流回路の出力で効率よく電池を充電できる。それは、電池を充電しない状態でのみ整流回路に負荷抵抗を接続して、電池を充電する状態では、整流回路に負荷抵抗を接続しないように制御できるからである。
【００１８】
本発明の電池充電器と充電台は、変調回路６１が、受電コイル５１と並列に接続している、変調用コンデンサー６３と変調スイッチ６４を直列に接続してなる負荷インピーダンス変化回路６２と、この負荷インピーダンス変化回路６２の変調スイッチ６４をオンオフに切り換えるコントロール回路６５とを備えて、コントロール回路６５が変調スイッチ６４をオンオフに切り換えて変調信号を充電台１０に伝送することができる。
以上の回路構成は、出力側に変調用コンデンサーを接続して受電コイルの負荷インピーダンスを変化させるので、変調用コンデンサーが電力を消費することなく、受電コイルの負荷インピーダンスを変化させて、電池充電器から充電台に変調信号を伝送できる。
【００１９】
本発明の電池充電器と充電台は、充電台１０が、変調回路６１で変化される受電コイル５１の負荷インピーダンスの変化を送電コイル１１を介して検出して変調信号を検出する検出回路１７を備えることができる。
以上の回路構成によると、変調回路で変化される受電コイルの負荷インピーダンスの変化を、送電コイルを介して充電台の検出回路で変調信号として確実に検出できる。
【００２０】
本発明の電池充電器と充電台は、変調回路６１によって充電台１０に伝送される変調信号が、充電している電池４５の電圧と、充電電流と、電池温度と、シリアル番号と、電池４５の充電電流を特定する許容充電電流と、電池４５の充電をコントロールする許容温度と、電池充電器７０の出力電圧または出力電流のいずれかを含むことができる。
【００２１】
本発明の電池充電器は、充電台１０に内蔵される送電コイル１１に電磁結合されて、送電コイル１１から搬送される電力で電池４５を充電する受電コイル５１を備えている。電池充電器は、受電コイル５１に誘導される交流を整流して電池４５を充電する直流に変換する整流回路５３と、受電コイル５１の負荷インピーダンスを変化させる変調でもって変調信号を充電台１０に伝送する変調回路６１と、整流回路５３の出力側に接続される負荷抵抗５６とを備えている。電池充電器は、整流回路５３の出力側に負荷抵抗５６を接続して、変調回路６１でもって受電コイル５１の負荷インピーダンスを変化させて変調信号を充電台１０に伝送する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例にかかる電池充電器と充電台の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる電池充電器と充電台のブロック図である。
【図３】本発明の他の実施例にかかる電池充電器と充電台のブロック図である。
【図４】本発明の他の実施例にかかる電池充電器のブロック図である。
【図５】充電台の位置検出制御器の一例を示す回路図である。
【図６】位置検出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。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池充電器と充電台を例示するものであって、本発明は電池充電器と充電台を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２４】
図１ないし図４は、電池充電器５０、７０と充電台１０の斜視図及びブロック図を示している。充電台１０は、上面に電池充電器５０、７０を配置して、図２に示すように、電池充電器５０に内蔵している電池４５を電磁誘導作用で充電し、あるいは、図３と図４に示すように、電池充電器７０を備える電池内蔵機器４０に内蔵される電池４５を電磁誘導作用で充電する。電池充電器５０、７０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。電池充電器５０、７０は、この受電コイル５１に誘導される電力で電池４５を充電する。図３に示す電池内蔵機器４０は、電池４５を電池パック４１として内蔵しており、電池パック４１を交換できるようにしている。ここで、図２に示す電池４５を内蔵している電池充電器５０は、パック電池又は電子機器とすることができ、図３と図４に示す電池充電器７０と電池４５を内蔵する電池内蔵機器４０は、携帯電話やＩＣプレーヤなどの電子機器とすることも、パック電池とすることもできる。
【００２５】
電池充電器５０、７０は、受電コイル５１に誘導される交流を整流して電池４５を充電する直流に変換する整流回路５３と、受電コイル５１の負荷インピーダンスを変化させて変調信号を充電台１０に伝送する変調回路６１と、整流回路５３の出力側に接続している負荷抵抗５６とを備えている。
【００２６】
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する。整流回路５３の直流出力は、電池４５に供給される。図２と図３の整流回路５３は、スイッチング素子をＦＥＴとする同期整流回路５３Ａである。同期整流回路５３Ａは、ブリッジに接続している４個のＦＥＴ５３ａと、各々のＦＥＴ５３ａのオンオフを制御するスイッチング回路５３ｂとを備えている。スイッチング回路５３ｂは、受電コイル５１から出力される交流に同期してＦＥＴ５３ａ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５３Ａは、ＦＥＴ５３ａ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。ただし、整流回路５３には、図４に示すように、同期整流回路に代わってダイオードブリッジ５３Ｂも使用できるのは言うまでもない。
【００２７】
さらに、図２ないし図４の整流回路５３は、出力側にツェナーダイオード５７を接続している。ツェナーダイオード５７は、整流回路５３の出力電圧を一定の電圧にクランプして、整流回路５３のスイッチング素子に高電圧が印加されるのを阻止する。ツェナーダイオード５７のツェナー電圧は、電池４５を充電できる電圧よりも高く、たとえば、リチウムイオン電池を充電する電池充電器にあっては、ツェナー電圧を約５Ｖとして、電池を充電しながら、整流回路の出力電圧を５Ｖに制限する。ただし、ツェナーダイオードのツェナー電圧は、充電する電池の電圧を考慮して、電池を充電できる電圧よりも高くて、できる限り低い電圧に設定される。
【００２８】
図２ないし図４の整流回路５３は、出力側にツェナーダイオード５７を接続して、整流回路５３の出力電圧をツェナー電圧にクランプして、スイッチング素子の電圧破壊を防止し、また、電池４５を接続しない状態で、整流回路５３の出力電流を負荷抵抗５６とツェナーダイオード５７に分流して、負荷抵抗５６の発熱を少なくできる。ただ、本発明の電池充電器は、整流回路の出力側に必ずしもツェナーダイオードを接続する必要はない。整流回路の出力側に接続している負荷抵抗で、整流回路の出力電圧を制限して、スイッチング素子の電圧破壊を防止できるからである。
【００２９】
図２ないし図４の整流回路５３は、負荷スイッチ５８を介して整流回路５３の出力側に負荷抵抗５６を接続している。負荷スイッチ５８は、制御回路５２でオンオフに制御される。制御回路５２は、電池４５を充電しない状態で負荷スイッチ５８をオン、電池４５を充電する状態でオフに切り換える。ただし、制御回路５２は、電池４５の充電電流が設定値よりも小さくなる状態で、負荷スイッチ５８をオンに切り換えて、制御回路５２の出力側に負荷抵抗５６を接続することもできる。たとえば、リチウムイオン電池は、満充電に近づくにしたがって充電電流を小さくするので、充電を開始する状態では負荷スイッチ５８をオフとして、リチウムイオン電池を効率よく充電し、満充電に近づいて充電電流が小さくなる状態では、負荷スイッチ５８をオンに切り換えることができる。
【００３０】
この回路構成は、電池４５を充電しない状態、あるいは電池４５の充電電流が小さい状態でのみ負荷抵抗５６を接続し、電池４５を充電する状態、あるいは電池の充電電流が設定値よりも大きい状態では、負荷抵抗５６を接続しない状態とするので、整流回路５３の出力で効率よく電池４５を充電できる。ただし、負荷抵抗５６は、負荷スイッチ５８を介することなく、常時、整流回路５３に接続することもできる。負荷抵抗５６は、整流回路５３の出力を制限すると共に、ツェナーダイオード５７の発熱を防止する電気抵抗、たとえば約１０Ωに設定される。ただし、負荷抵抗の電気抵抗は、５Ω〜５００Ωの範囲とすることもできる。
【００３１】
図２ないし図４の電池充電器５０、７０は、整流回路５３の出力側を出力遮断スイッチ５４を介して電池４５に接続している。この電池充電器５０は、図２と図４に示すように、出力遮断スイッチ５４の出力側である電池側に負荷抵抗５６を接続し、あるいは図３に示すように、出力遮断スイッチ５４の入力側である整流回路５３側に負荷抵抗５６を接続することができる。図２と図４に示すように、出力遮断スイッチ５４の出力側に負荷抵抗５６を接続する回路構成は、電池４５を充電しない状態において出力遮断スイッチ５４をオンとして、出力遮断スイッチ５４を介して負荷抵抗５６を整流回路５３の出力側に接続する。
【００３２】
図２に示す電池充電器５０は、整流回路５３から出力される電力を直接に電池４５に供給して電池４５を充電している。また、図３と図４に示す電池内蔵機器４０は、内蔵する電池充電器７０の出力である出力端子７１と電池４５との間に充電制御回路４４を備えており、この充電制御回路４４が電池充電器７０から出力される電力で電池４５を充電している。充電制御回路４４は、電池４５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である電池４５を充電する充電制御回路４４は、定電圧・定電流充電して電池４５を満充電する。ニッケル水素電池の電池を充電する充電制御回路は、定電流充電して電池を満充電する。
【００３３】
さらに、図３と図４に示す電池内蔵機器４０は、商用電力である交流（ＡＣ１００Ｖ）を直流（たとえばＤＣ５Ｖ）に変換するアダプター８０を接続して、アダプター８０から供給される電力で電池４５を充電できる構造としている。図に示す電池内蔵機器４０は、電池４５の入力側であって、電池充電器７０の出力端子７１に接続される正負の入力ライン４８に、アダプター８０を接続する電源端子４７を接続している。この電池内蔵機器４０は、充電台１０を介して電池４５を充電しない時、すなわち、無接点による電池充電器７０を使用しないときに、電源端子４７にアダプター８０を接続して、アダプター８０から供給される電力を充電制御回路４４に供給して電池４５を充電することができる。
【００３４】
変調回路６１は、充電している電池４５の電圧、充電電流、電池温度、シリアル番号、電池４５の充電を許容する許容充電電流値、電池４５の充電をコントロールする許容温度、電池充電器７０の出力電圧または出力電流等の情報や、出力増加の指示信号、出力低下の指示信号、出力停止の指示信号等で、受電コイル５１のインピーダンスを変化させる。すなわち、変調回路６１は、伝送する情報や信号で受電コイル５１の負荷インピーダンスを変化させる。充電台１０は、変調回路６１で変化される受電コイル５１の負荷インピーダンスの変化を送電コイル１１を介して検出して情報や信号を検出する検出回路１７を備えている。
【００３５】
変調回路６１は、受電コイル５１と並列に接続している変調用コンデンサー６３に半導体スイッチング素子の変調スイッチ６４を直列に接続している負荷インピーダンス変化回路６２と、この負荷インピーダンス変化回路６２の変調スイッチ６４を情報や信号でオンオフに切り換えるコントロール回路６５とを備えている。コントロール回路６５は、情報や信号によって変調スイッチ６４をオンオフに切り換えて、情報や信号を充電台１０に伝送する。コントロール回路６５は、充電している電池４５の電圧、充電している電流、電池温度、電池のシリアル番号、電池の充電電流を特定する許容充電電流、電池の充電をコントロールする許容温度等の電池情報や、電池充電器７０から出力される出力電圧、出力電流等の電力供給情報や、充電台１０への要求である出力増加、出力低下、出力停止等の指示信号をデジタル信号として、変調スイッチ６４を制御して伝送する。
【００３６】
図２に示す電池充電器５０は、電池４５の電池情報を検出する電池情報検出回路４６を備えており、この電池情報検出回路４６でもって、電池４５のシリアル番号、真贋判定、電池電圧、充電電流、電池温度等の電池情報を検出して制御回路５２に入力している。制御回路５２は、電池情報検出回路４６から入力される電池情報をコントロール回路６５に入力する。
【００３７】
また、電池充電器７０と電池４５とを電池内蔵機器４０に内蔵する構造においては、図３に示すように、電池４５と電池情報検出回路４６を備える電池パック４１として電池内蔵機器４０に内蔵し、あるいは、図４に示すように、電池内蔵機器４０が電池４５の電池情報を検出する電池情報検出回路４６を内蔵する。これらの電池内蔵機器４０は、電池情報検出回路４６で検出される電池情報を充電制御回路４４に入力して電池４５の充電を制御する。さらに、図３と図４に示す電池充電器７０は、電池充電器７０から出力されて充電制御回路４４に供給される電力の情報を検出する電力供給情報検出回路７２を備えている。この電力供給情報検出回路７２は、電池充電器７０の出力側であって、図３においては、出力遮断スイッチ５４と出力端子７１との間に設けており、図４においては、出力遮断スイッチ５４と負荷抵抗５６との接続点と出力端子７１との間に設けている。この電力供給情報検出回路７２は、電池充電器７０からの出力電圧や出力電流等の電力供給情報を検出して制御回路５２に入力する。制御回路５２は、電力供給情報検出回路７２から入力される電力供給情報をコントロール回路６５に入力する。
【００３８】
コントロール回路６５は、所定の周期で繰り返し、すなわち、情報や信号を伝送する伝送タイミングと、情報や信号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、情報や信号を伝送する。この周期は、たとえば０．１ｓｅｃ〜５ｓｅｃ、好ましくは０．１ｓｅｃ〜１秒に設定される。電池４５を充電する状態では、電池４５の残容量、電圧、電流、温度、さらには、電池充電器７０の出力電圧や出力電流などが変化するので、これ等の情報は、前述の周期で繰り返し伝送するが、電池のシリアル番号、電池の充電電流を特定する許容充電電流、電池の充電をコントロールする許容温度等の電池情報は、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。
【００３９】
変調回路６１は、伝送タイミングにおいては、情報や信号を示すデジタル信号で変調スイッチ６４をオンオフに切り換えて、受電コイル５１の並列容量性を変調して情報や信号を伝送する。たとえば、変調回路６１に設けているコントロール回路６５は、１０００ｂｐｓのスピードで変調スイッチ６４をオンオフ制御して、情報や信号を伝送する。ただし、コントロール回路６５は、５００ｂｐｓ〜５０００ｂｐｓで情報や信号を伝送することもできる。伝送タイミングにおいて１０００ｂｐｓで情報や信号を伝送した後、非伝送タイミングにおいては、情報や信号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、変調スイッチ６４がオンオフに切り換えられる。
【００４０】
情報や信号を伝送するために、受電コイル５１に変調用コンデンサー６３が接続される。変調用コンデンサー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変調用コンデンサー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に変調用コンデンサー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。
【００４１】
充電台１０は、図１ないし図４に示すように、送電コイル１１と、この送電コイル１１に交流電力を供給する交流電源１２と、電池充電器５０、７０から伝送される情報や信号を検出する検出回路１７とを備えている。
【００４２】
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。
【００４３】
交流電源１２は、たとえば、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、検出回路１７に制御されて、送電コイル１１に出力する交流電力をコントロールする。
【００４４】
検出回路１７は、送電コイル１１の電圧レベル変化又は／及び電流レベル変化から、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情報や信号を検出する。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の電圧レベル又は／及び電流レベルが変化する。送電コイル１１の電圧レベル又は／及び電流レベルは、変調スイッチ６４のオンオフに同期して変化するので、送電コイル１１の電圧レベル変化又は／及び電流レベル変化から変調スイッチ６４のオンオフを検出できる。変調回路６１は、情報や信号を示すデジタル信号で変調スイッチ６４をオンオフに切り換えているので、検出回路１７が変調スイッチ６４のオンオフを検出することで、情報や信号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、温度などを検出することができる。
【００４５】
ただし、検出回路１７は、電流の電圧に対する位相変化、あるいは伝送効率の変化等の変化値のいずれかから、情報や信号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。
【００４６】
ここで、図２に示す電池充電器５０は、電池４５の入力側に充電制御回路を備えていないが、この電池充電器５０は、以下のようにして電池４５の充電を制御する。
図２の電池充電器５０が、リチウムイオン電池である電池４５を充電する場合においては、定電圧・定電流充電する。この電池充電器５０は、電池情報検出回路４６から制御回路５２に入力される電圧、電流等の電池情報により、例えば、最大４．２Ｖで充電する場合、電池電圧が４．２Ｖ以下のときは所定の定電流となるように、変調回路６１により、出力増加あるいは低下の指示信号を充電台１０に伝送し、充電台１０は、出力を増加あるいは低下する。また、電池電圧が４．２Ｖとなったときは、変調回路６１により、出力低下あるいは増加の指示信号を充電台１０に伝送し、充電台１０は、出力を低下あるいは増加して、電池電圧が４．２Ｖを維持できるように制御する。
【００４７】
また、図３と図４の電池内蔵機器４０においては、電池４５の定電圧・定電流充電を制御する充電制御回路４４を備えているので、無接点の電池充電器７０からの出力が、アダプター８０からの入力と同等の出力（たとえばＤＣ５Ｖ）となるように制御する。この電池充電器７０は、電力供給情報検出回路７２から制御回路５２に入力される電池充電器７０の出力電圧や出力電流等の電力供給情報を変調回路６１によって充電台１０に伝送し、あるいは、電力供給情報検出回路７２から制御回路５２に入力される電池充電器７０の出力がアダプター８０の出力と同等となるように、例えば出力電圧が５Ｖ未満のときには出力増加、出力電圧５Ｖより大きいときは出力低下の指示信号を充電台１０に伝送する。
【００４８】
図に示す充電台１０は、電池充電器５０、７０を上面プレート２１の上に配置して電池４５を充電する。電池４５を効率よく充電するために、充電台１０は、図示しないが、送電コイル１１を電池充電器５０、７０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。
【００４９】
図２と図３は、充電台１０と、この充電台１０にセットされる電池充電器５０、７０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５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、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。さらに、図の位置検出制御器１４は、識別回路３３で制御されて、複数の位置検出コイル３０を順番に切り換える切換回路３４と、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に入力するリミッター回路３５とを備えている。
【００５０】
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がパルス信号の位置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、図６に示すように、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を切換回路３４で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５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。
【００５１】
以上の位置検出制御器１４は、受電コイル５１の位置を検出するタイミングにおいて、図２と図３の回路図に示すように、受電コイル５１と並列に変調用コンデンサー６３を接続して、並列共振回路５９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変調用コンデンサー６３は、受電コイル５１に誘導される電力で電池４５を充電するときの電力効率をわずかだが低くする。
【００５２】
図２ないし図４の電池充電器５０、７０は、受電コイル５１に直列に接続している直列コンデンサー５５と、受電コイル５１と並列に接続される変調用コンデンサー６３と、直列コンデンサー５５及び変調用コンデンサー６３と受電コイル５１との接続状態を切り換える変調スイッチ６４とを備えている。電池充電器５０、７０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、変調スイッチ６４によって、受電コイル５１に変調用コンデンサー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と変調用コンデンサー６３とを非接続状態として、直列コンデンサー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。
【００５３】
直列コンデンサー５５は、図に示すように、変調用コンデンサー６３と受電コイル５１との間に接続され、あるいは図示しないが、変調用コンデンサーよりも整流回路側に接続することもできる。変調用コンデンサー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ー５５は、変調スイッチ７４をオンに切り換える状態で、変調用コンデンサー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５９を実現するコンデンサーの静電容量は、直列コンデンサー５５とふたつの変調用コンデンサー６３を直列接続している合成容量となる。
【００５４】
以上の電池充電器５０、７０と充電台１０は、常時は並列共振回路５９を構成して受電コイル５１の位置を正確に検出しながら、充電時はこの変調用コンデンサー６３を切り離し電力効率を高くして電池４５を効率よく充電できる特徴がある。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と並列に変調用コンデンサー６３を接続するからである。また、電力効率を高くして、電池４５を効率よく充電できるのは、電池４５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ーを接続することなく、受電コイル５１と直列にコンデンサー５５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に直列コンデンサー５５を接続する回路構成は、受電コイルに並列コンデンサー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４５を効率よく速やかに、しかも安全に充電できる。
【００５５】
以上の電池充電器５０は、変調回路６１として設けている変調用コンデンサー６３と変調スイッチ６４とコントロール回路６５を位置検出制御器１４に併用しており、位置検出制御器１４で受電コイル５１の位置を検出するときに変調スイッチ６４をオンに切り換えている。このため、この電池充電器５０は、製造コストを高くすることなく、理想的な状態で情報や信号を充電台１０に伝送しながら、受電コイル５１の位置を検出できる。
【００５６】
制御回路５２は、受電コイル５１の位置を検出する状態において、変調スイッチ６４をオンとして、受電コイル５１に変調用コンデンサー６３を接続する。変調用コンデンサー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。
【００５７】
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３３は、電池充電器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、電池充電器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、電池充電器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。
【００５８】
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、コントロール回路６５は変調スイッチ６４をオフに切り換えて、変調用コンデンサー６３を受電コイル５１に接続しない状態とする。すなわち、制御回路５２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、コントロール回路６５で変調スイッチ６４をオフとして変調用コンデンサー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、直列コンデンサー５５を介して整流回路５３に効率よく出力する。
【００５９】
以上の位置検出回路は、パルス信号の位置検出信号に対する受電コイル５１からのエコー信号の大きさで受電コイルの位置を検出するが、位置検出回路は、図示しないが、送電コイルのインダクタンスやインピーダンスの変化で電池充電器の受電コイルの位置を検出することもできる。
【００６０】
以上の充電台１０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を備えており、この移動機構１３を位置検出制御器１４で制御して、送電コイル１１を電池充電器５０の受電コイル５１に接近させる。位置検出制御器１４は、識別回路３３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３３からの位置信号でもって移動機構１３を制御して、送電コイル１１を受電コイル５１の位置に移動させる。
【００６１】
この充電台１０は、以下の動作で電池充電器５０に電力搬送して電池４５を充電する。
（１）ケース２０の上面プレート２１に電池充電器５０が配置されると、この電池充電器５０の位置が位置検出制御器１４で検出される。
（２）電池充電器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充電器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）電池充電器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４５を充電する。
【００６２】
充電台１０は、位置検出制御器１４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４５の充電に使用される。図２と図３に示す充電台１０は、電池充電器５０、７０から搬送される情報や信号を検出する検出回路１７を内蔵している。検出回路１７は、電池充電器５０、７０から伝送される情報や信号に基づいて、電池４５を充電する電圧や電流をコントロールして電池４５を充電する。電池４５の満充電は、電池充電器５０、７０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、電池充電器５０、７０から伝送される電池情報で電池４５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。
【００６３】
以上の充電台は、位置検出回路と移動機構とを備え、位置検出機構で上面プレートに配置された受電コイルのＸ軸方向とＹ軸方向の位置を検出し、移動機構で送電コイルを検出された位置に移動させる。この充電台は、送電コイルを受電コイルに接近できるので、送電コイルから受電コイルに効率よく電力搬送できる。ただ、本発明は、充電台の構造を、受電コイルの位置を検出して、送電コイルを受電コイルの位置に移動させる機構に特定しない。充電台は、受電コイルの位置に送電コイルを接近させることなく、電池充電器を充電台の特定の位置に配置することで、受電コイルを送電コイルに接近させて電磁結合できる状態にできる。さらに、送電コイルを大きくして、大きな送電コイルの内側に受電コイルを配置するように、電池充電器を充電台にセットして、送電コイルと受電コイルとを電磁結合できる状態にもできる。これらの充電台は、ユーザーがセットスイッチ（図示せず）を押して、電池充電器がセットされたことを検出して、交流電源から送電コイルに交流電力を供給し、あるいは、電池充電器がセットされたことを電気的に、あるいはリミットスイッチなどで物理的に検出して、交流電源から送電コイルに電力を供給する。
【符号の説明】
【００６４】
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
１７…検出回路
２０…ケーシング
２１…上面プレート
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…リミッター回路
４０…電池内蔵機器
４１…電池パック
４４…充電制御回路
４５…電池
４６…電池情報検出回路
４７…電源端子
４８…入力ライン
５０…電池充電器
５１…受電コイル
５２…制御回路
５３…整流回路                    ５３Ａ…同期整流回路
５３ａ…ＦＥＴ
５３ｂ…スイッチング回路
５３Ｂ…ダイオードブリッジ
５４…出力遮断スイッチ
５５…直列コンデンサー
５６…負荷抵抗
５７…ツェナーダイオード
５８…負荷スイッチ
５９…並列共振回路
６１…変調回路
６２…負荷インピーダンス変化回路
６３…変調用コンデンサー
６４…変調スイッチ
６５…コントロール回路
７０…電池充電器
７１…出力端子
７２…電力供給情報検出回路
８０…アダプター
【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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