(57)【要約】【課題】電池内蔵機器から充電台に正確に情報を伝送しながら、内蔵電池を正常に満充電する。【解決手段】電池内蔵機器５０は、受電コイル５１の出力を内蔵電池５２に供給する充電スイッチ５４と、充電開始タイミングにおいて受電コイル５１の出力が設定値よりも小さい微少出力状態を検出して出力増加信号を出力するレベル検出器５８と、受電コイル５１の負荷を変化させて出力増加信号を充電台１０に伝送する変調回路６１と、充電スイッチ５４を制御する制御回路６５とを備える。充電台１０は、交流電源１２と、電池内蔵機器５０から伝送される出力増加信号を検出して、交流電源１２の出力を制御する検出回路１７を備える。電池内蔵機器５０は、充電開始タイミングでレベル検出器５８が微少出力状態を検出する状態において、電池内蔵機器５０から充電台１０に出力増加信号を伝送し、充電台１０の交流電源１２の出力が増加されて内蔵電池５２の充電を開始する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内蔵電池に充電電力を供給する受電コイルを備える電池内蔵機器と、
この電池内蔵機器の受電コイルに電磁結合される送電コイルを備える充電台とからなり、
前記電池内蔵機器は、受電コイルの出力を内蔵電池に供給して内蔵電池を充電する充電スイッチと、前記内蔵電池の充電開始タイミングにおいて、前記受電コイルの出力を検出して、受電コイルの出力が設定値よりも小さい微少出力状態を検出して、微少出力状態において出力増加信号を出力するレベル検出器と、このレベル検出器から出力される出力増加信号でもって、受電コイルの負荷を変化させて出力増加信号を充電台に伝送する変調回路と、前記充電スイッチを制御する制御回路とを備えており、
前記充電台は、送電コイルに交流電力を供給する交流電源と、前記変調回路で変化される受電コイルの負荷の変化を送電コイルを介して検出して、電池内蔵機器から伝送される出力増加信号を検出して、検出する出力増加信号で交流電源の出力を制御する検出回路を備えており、
前記電池内蔵機器は、前記内蔵電池の充電開始タイミングで、レベル検出器が微少出力状態を検出する状態において、電池内蔵機器から充電台に出力増加信号が伝送され、充電台の交流電源の出力が増加されて内蔵電池の充電が開始されるようにしてなる電池内蔵機器と充電台。
【請求項２】
前記制御回路がレベル検出器を備えており、前記レベル検出器が、前記制御回路に供給される電力から前記受電コイルの出力を検出して微少出力状態を検出する請求項１に記載される電池内蔵機器と充電台。
【請求項３】
前記充電台の検出回路が、前記電池内蔵機器から伝送される出力増加信号を検出して、交流電源の出力をあらかじめ設定している電力だけ増加させる請求項１又は２に記載される電池内蔵機器と充電台。
【請求項４】
前記充電台の検出回路が、前記電池内蔵機器から伝送される出力増加信号を検出して、交流電源の出力をあらかじめ設定している設定電力に変更して、交流電源の出力を増加させる請求項１ないし３のいずれかに記載される電池内蔵機器と充電台。
【請求項５】
前記内蔵電池がリチウムイオン電池又はリチウムポリマー電池の何れかである請求項１ないし４のいずれかに記載される電池内蔵機器と充電台。
【請求項６】
前記変調回路が、変調コンデンサーにスイッチング素子を直列に接続している直列回路を備えており、この直列回路が前記受電コイルと並列に接続している請求項１ないし５のいずれかに記載される電池内蔵機器と充電台。
【請求項７】
前記電池内蔵機器がパック電池である請求項１ないし６のいずれかに記載される電池内蔵機器と充電台。
【請求項８】
充電台に内蔵される送電コイルに電磁結合されて、前記送電コイルから電力搬送される受電コイルを備え、前記受電コイルから内蔵電池に充電電力を供給して内蔵電池を充電するようにしてなる電池内蔵機器であって、
前記受電コイルの出力を内蔵電池に供給して内蔵電池を充電する充電スイッチと、前記内蔵電池の充電開始タイミングにおいて、前記受電コイルの出力を検出して、受電コイルの出力が設定値よりも小さい微少出力状態を検出して、微少出力状態において出力増加信号を出力するレベル検出器と、このレベル検出器から出力される出力増加信号でもって、受電コイルの負荷を変化させて出力増加信号を充電台に伝送する変調回路と、前記充電スイッチを制御する制御回路とを備えており、
前記内蔵電池の充電開始タイミングで、レベル検出器が微少出力状態を検出する状態において、充電台に出力増加信号を伝送し、充電台の交流電源の出力が増加する状態で内蔵電池の充電を開始するようにしてなる電池内蔵機器。
【請求項９】
前記制御回路がレベル検出器を備えており、前記レベル検出器が、前記制御回路に供給される電力から前記受電コイルの出力を検出して微少出力状態を検出する請求項８に記載される電池内蔵機器。
【請求項１０】
前記電池内蔵機器がパック電池である請求項８又は９に記載される電池内蔵機器。
【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電池内蔵機器と、この電池内蔵機器に電磁誘導作用で電力を搬送して、電池内蔵機器の内蔵電池を充電する充電台及び電池内蔵機器に関する。
【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、内蔵電池を無接点充電する充電台は開発されている。（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、パック電池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、パック電池は、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−６３６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示すように、送電コイルと受電コイルとを電磁結合して、電池の充電電力を伝送する方式は、電池内蔵機器から充電台に情報を伝送する回路を備えている。内蔵電池が満充電される状態で、電池内蔵機器が満充電されたことを充電台に伝送し、また、電池内蔵機器が充電台から外されると充電台の送電を停止し、あるいは電池内蔵機器から充電台に特別のＩＤ等を伝送して、正常に充電する必要があるからである。充電台に情報を伝送する電池内蔵機器は、受電コイルの負荷を変化させて情報を充電台に伝送する変調回路を備えている。
【０００６】
図１は、変調回路２６６を備える電池内蔵機器２５０を示している。この図に示す変調回路２６６は、受電コイル２５１の負荷を変化させて、充電台２１０に情報を伝送する。充電台２１０は送電コイル２１１の負荷変動を検出して、電池内蔵機器２５０からの情報を検出する。この変調回路２６６は、受電コイル２５１の出力側の負荷を変化させる。受電コイル２５１の負荷が変化すると、交流電源２１２から交流電力を供給している送電コイル２１１は、電圧や周波数が変化する。したがって、充電台２１０は、送電コイル２１１の電圧変化や周波数変化を検出して、電池内蔵機器２５０の情報を検出できる。
【０００７】
ところが、この方式の電池内蔵機器と充電台は、つねに正常に情報を伝送するのが難しい弊害が発生する。それは、交流電源から送電コイルに供給する電力が小さい状態で、受電コイルの出力側を整流回路を介して内蔵電池に接続すると、内部抵抗の小さい内蔵電池が受電コイルの出力側に接続される状態となるので、変調回路でもって受電コイルの負荷を充分に変化できず、送電コイルの電圧や周波数などの変化を正確に検出できなくなるからである。すなわち、受電コイルに誘導される電力が小さい状態で、受電コイルに内部抵抗の小さい内蔵電池を接続して、受電コイルの負荷を変化させるように変調しても、受電コイルの電流を大きく変化できない。このため、受電コイルと電磁結合している送電コイルは、その電圧や周波数の変化が小さく、送電コイル側から受電コイルの負荷の変動を確実に検出できなくなる。充電台は、受電コイルの負荷変動を検出して、内蔵電池からの情報を検出するので、受電コイルの負荷変動が小さく、しかも送電コイルの出力が小さい状態では、送電コイルが検出する電圧や周波数などの負荷の変動も小さくなって、電池内蔵機器の情報を正確には検出できなくなる。
【０００８】
充電台から大きな電力が電池内蔵機器に送電される状態では、受電コイルに誘導される電力が大きくなるので、受電コイルの負荷を変化させて、電池内蔵機器から充電台に情報を伝送できる。ただ、磁気誘導作用で充電台から電池内蔵機器に電力搬送して、内蔵電池を充電するシステムは、充電台の送電コイルに常に大きな電力が供給されるわけではない。とくに、電池内蔵機器が充電台にセットされた最初に、充電台が送電コイルに供給する電力が小さいと、電池内蔵機器からの情報が充電台に伝送されなくなって、充電台は正常に電池内蔵機器を充電できない。
【０００９】
さらに、充電台が、送電コイルへの供給電力の小さい状態で、受電コイルの出力側を内蔵電池に接続して内蔵電池の充電を開始すると、内蔵電池の充電電流が次第に減少してほとんど流れなくなる。充電によって内蔵電池の電圧が上昇して、受電コイルから内蔵電池に充電電流を供給できなくなるからである。内蔵電池に充電電流が流れなくなると、電池内蔵機器が内蔵電池を満充電したと誤判定して、内蔵電池の充電が停止される。このため、内蔵電池が満充電されないにもかかわらず、充電が終了して満充電できなくなる。
【００１０】
本発明は、従来の以上のような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、電池内蔵機器から充電台に正確に情報を伝送しながら、内蔵電池を正常に満充電できる電池内蔵機器と充電台、及び電池内蔵機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】
本発明の電池内蔵機器と充電台は、内蔵電池５２に充電電力を供給する受電コイル５１を備える電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００、１１０と、この電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００、１１０の受電コイル５１に電磁結合される送電コイル１１を備える充電台１０とからなる。電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００、１１０は、受電コイル５１の出力を内蔵電池５２に供給して内蔵電池５２を充電する充電スイッチ５４と、内蔵電池５２の充電開始タイミングにおいて、受電コイル５１の出力を検出して、受電コイル５１の出力が設定値よりも小さい微少出力状態を検出して、微少出力状態において出力増加信号を出力するレベル検出器５８、１１８と、このレベル検出器５８、１１８から出力される出力増加信号でもって、受電コイル５１の負荷を変化させて出力増加信号を充電台１０に伝送する変調回路６１、７１、８１、９１、１０１と、充電スイッチ５４を制御する制御回路６５、１１５とを備えている。充電台１０は、送電コイル１１に交流電力を供給する交流電源１２と、変調回路６１、７１、８１、９１、１０１で変化される受電コイル５１の負荷の変化を送電コイル１１を介して検出して、電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００、１１０から伝送される出力増加信号を検出して、検出する出力増加信号で交流電源１２の出力を制御する検出回路１７を備えている。電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００、１１０は、内蔵電池５２の充電開始タイミングで、レベル検出器５８、１１８が微少出力状態を検出する状態において、電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００、１１０から充電台１０に出力増加信号を伝送し、充電台１０の交流電源１２の出力が増加されて内蔵電池５２の充電を開始している。
【００１２】
以上の電池内蔵機器と充電台は、電池内蔵機器から充電台に正確に情報を伝送しながら、内蔵電池を正常に満充電できる特徴がある。それは、充電台にセットされた電池内蔵機器の受電コイルの出力が小さい微少出力状態においては、電池内蔵機器が充電台に出力増加信号を出力し、充電台が出力増加信号を検出して、検出回路が交流電源の出力を増加して、内蔵電池の充電を開始するからである。
【００１３】
本発明の電池内蔵機器と充電台は、制御回路１１５がレベル検出器１１８を備え、レベル検出器１１８が制御回路１１５に供給される電力から受電コイル５１の出力を検出して微少出力状態を検出することができる。
【００１４】
本発明の電池内蔵機器と充電台は、充電台１０の検出回路１７が、電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００、１１０から伝送される出力増加信号を検出して、交流電源１２の出力をあらかじめ設定している電力だけ増加させることができる。
以上の電池内蔵機器と充電台は、受電コイルの出力が小さい状態では、受電コイルの出力を所定のステップで次第に増加させて、受電コイルの出力が設定値まで高くなると内蔵電池が充電される状態となる。この電池内蔵機器と充電台は、受電コイルの出力を次第に増加させるので、内蔵電池を最適な電流で充電できる。
【００１５】
本発明の電池内蔵機器と充電台は、充電台１０の検出回路１７が、電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００、１１０から伝送される出力増加信号を検出して、交流電源１２の出力をあらかじめ設定している設定電力に変更して、交流電源１２の出力を増加させることができる。
以上の電池内蔵機器と充電台は、受電コイルの出力が小さい状態で、電池内蔵機器から充電台に出力増加信号が出力されると、充電台が、内蔵電池を充電できる電力を送電コイルに供給するので、受電コイルの出力が小さい状態にあっても、速やかに内蔵電池を正常な充電状態に切り換えて充電できる。
【００１６】
本発明の電池内蔵機器と充電台は、内蔵電池５２をリチウムイオン電池又はリチウムポリマー電池の何れかとすることができる。
【００１７】
本発明の電池内蔵機器と充電台は、変調回路６１、７１、８１、９１、１０１が、変調用コンデンサー６３にスイッチング素子６４、７４、８４を直列に接続している直列回路を備えて、この直列回路を受電コイル５１と並列に接続することができる。
【００１８】
本発明の電池内蔵機器と充電台は、電池内蔵機器をパック電池とすることができる。
【００１９】
本発明の電池内蔵機器は、充電台１０に内蔵される送電コイル１１に電磁結合されて、この送電コイル１１から電力搬送される受電コイル５１を備えており、この受電コイル５１から内蔵電池５２に充電電力を供給して内蔵電池５２を充電する。電池内蔵機器は、受電コイル５１の出力を内蔵電池５２に供給して内蔵電池５２を充電する充電スイッチ５４と、内蔵電池５２の充電開始タイミングにおいて、受電コイル５１の出力を検出して、受電コイル５１の出力が設定値よりも小さい微少出力状態を検出して、微少出力状態において出力増加信号を出力するレベル検出器５８、１１８と、このレベル検出器５８、１１８から出力される出力増加信号でもって、受電コイル５１の負荷を変化させて出力増加信号を充電台１０に伝送する変調回路６１、７１、８１、９１、１０１と、充電スイッチ５４を制御する制御回路６５、１１５とを備えている。電池内蔵機器は、内蔵電池５２の充電開始タイミングで、レベル検出器５８、１１８が微少出力状態を検出する状態において、充電台１０に出力増加信号を伝送し、充電台１０の交流電源１２の出力が増加する状態で内蔵電池５２の充電を開始している。
【００２０】
以上の電池内蔵機器は、充電台に正確に情報を伝送しながら、内蔵電池を正常に満充電できる特徴がある。それは、受電コイルの出力が小さい微少出力状態において、充電台に出力増加信号を出力し、充電台が交流電源の出力を増加する状態で、内蔵電池の充電を開始するからである。
【００２１】
本発明の電池内蔵機器は、制御回路１１５がレベル検出器１１８を備えて、レベル検出器１１８が、制御回路１１５に供給される電力から受電コイル５１の出力を検出して微少出力状態を検出することができる。
【００２２】
本発明の電池内蔵機器は、パック電池とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の電池内蔵機器と充電台の概略ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる電池内蔵機器と充電台の斜視図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる電池内蔵機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内蔵機器のブロック図である。
【図５】本発明の他の実施例にかかる電池内蔵機器のブロック図である。
【図６】送電コイルに供給する交流の周波数と送電コイルの電流変化の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施例にかかる電池内蔵機器のブロック図である。
【図８】本発明の他の実施例にかかる電池内蔵機器のブロック図である。
【図９】本発明の他の実施例にかかる電池内蔵機器のブロック図である。
【図１０】電池内蔵機器が内蔵電池を充電するフローチャートである。
【図１１】充電台が電池内蔵機器の内蔵電池を充電するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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内蔵機器と充電台及び電池内蔵機器を例示するものであって、本発明は電池内蔵機器と充電台及び電池内蔵機器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。
【００２５】
図２と図３は、電池内蔵機器５０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、図２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を電磁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内蔵電池５２を内蔵している。ここで、電池内蔵機器５０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。
【００２６】
図３の電池内蔵機器５０は、受電コイル５１の出力を内蔵電池５２に供給して内蔵電池５２を充電する充電スイッチ５４と、内蔵電池５２の充電開始タイミングにおいて、受電コイル５１の出力を検出して、受電コイル５１の出力が設定値よりも小さい微少出力状態を検出して、微少出力状態において出力増加信号を出力するレベル検出器５８と、このレベル検出器５８から出力される出力増加信号でもって、受電コイル５１の負荷を変化させて出力増加信号を充電台１０に伝送する変調回路６１と、充電スイッチ５４を制御する制御回路６５とを備えている。電池内蔵機器５０は、内蔵電池５２の充電開始タイミングで、レベル検出器５８が微少出力状態を検出する状態において、電池内蔵機器５０から充電台１０に出力増加信号を伝送し、充電台１０の交流電源１２の出力を増加させて内蔵電池５２の充電を開始する。
【００２７】
充電スイッチ５４はＦＥＴやトランジスタ等の半導体スイッチング素子で、整流回路５３の出力側と内蔵電池５２との間に接続される。充電スイッチ５４は、オン状態となって整流回路５３の出力で内蔵電池５２を充電し、オフ充電で内蔵電池５２の充電を停止する。
【００２８】
レベル検出器５８は、受電コイル５１の出力電圧を検出して、あらかじめ記憶している最低電圧に比較する。レベル検出器５８は、受電コイル５１のピーク電圧を検出して、最低電圧に比較する。レベル検出器５８は、検出される受電コイル５１の出力電圧を、記憶している最低電圧に比較し、検出電圧が最低電圧よりも低いと、受電コイル５１の出力で内蔵電池５２を充電できない「微少出力状態」と判定して、出力増加信号を出力する。レベル検出器５８が記憶している最低電圧は、受電コイル５１の出力で内蔵電池５２を正常に充電できる最低の出力電圧に設定している。レベル検出器５８は、受電コイル５１の出力電圧が最低電圧よりも高い状態を充電可能状態として出力増加信号を出力しない。
【００２９】
図３の電池内蔵機器５０は、受電コイル５１に直列コンデンサー５５を接続しているので、レベル検出器５８は、直列コンデンサー５５の出力側の電圧を検出し、あるいは整流回路５３の出力電圧を検出して、受電コイル５１の出力電圧を検出することもできる。受電コイル５１の電圧が高くなると、直列コンデンサー５５の出力側の電圧がこれに比例して上昇し、また整流回路５３の出力電圧も比例して高くなるからである。
【００３０】
レベル検出器５８は、制御回路６５と変調回路６１に出力増加信号を出力し、制御回路６５を介して充電スイッチ５４をコントロールし、変調回路６１を介して出力増加信号を充電台１０に伝送する。レベル検出器５８が出力増加信号を検出する状態で、制御回路６５は充電スイッチ５４をオフとして、内蔵電池５２の充電を停止し、充電台１０には変調回路６１から出力増加信号を出力して、充電台１０の送電コイル１１の出力を大きくする。ただ、制御回路は、レベル検出器が出力増加信号を検出する状態においても、充電スイッチをオフとすることなく、内蔵電池を充電する状態としながら、変調回路から充電台に出力増加信号を出力して、充電台の送電コイルの出力を大きくすることもできる。レベル検出器５８が出力増加信号を出力しない状態では、制御回路６５は充電スイッチ５４をオンとして、送電コイル１１の出力で内蔵電池５２を充電し、変調回路６１は電池情報を充電台１０に伝送する状態とする。
【００３１】
変調回路６１は、レベル検出器５８から入力される出力増加信号と、内蔵電池５２の電池情報を充電台１０に伝送する。図３の変調回路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にスイッチング素子６４を直列に接続しているコンデンサー負荷回路６２と、内蔵電池５２の電池情報を検出する電池情報検出回路５９と、この電池情報検出回路５９の電池情報やレベル検出器５８から入力される出力増加信号でコンデンサー負荷回路６２のスイッチング素子６４をオンオフに切り換えるコントロール回路６８とを備えている。
【００３２】
電池内蔵機器５０は、内蔵電池５２の電池情報を検出する電池情報検出回路５９を備えており、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コントロール回路６８に入力する。
【００３３】
コントロール回路６８は、所定の周期で繰り返し、すなわち、出力増加信号や電池情報を伝送する伝送タイミングと、出力増加信号や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、出力増加信号や電池情報を伝送する。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。充電している電池は、残容量、電圧、電流、温度などが変化するので、これ等の電池情報は、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や出力増加信号は、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。また、充電している電池の満充電の電池情報は、充電している電池が満充電となったタイミングにおいて伝送される。コントロール回路６８は、伝送タイミングにおいては、出力増加信号や電池情報を示すデジタル信号でスイッチング素子６４をオンオフに切り換えて出力増加信号や電池情報を伝送する。たとえば、コントロール回路６８は、１０００ｂｐｓのスピードでスイッチング素子６４をオンオフ制御して、出力増加信号や電池情報を伝送する。ただし、コントロール回路６８は、５００ｂｐｓ〜５０００ｂｐｓで出力増加信号や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で出力増加信号や電池情報を伝送した後、非伝送タイミングにおいては、出力増加信号や電池情報の伝送を停止して内蔵電池５２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６４がオンオフに切り換えられる。
【００３４】
さらに、図４に示す電池内蔵機器７０の変調回路７１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にスイッチング素子７４を直列に接続しているコンデンサー負荷回路７２を備えている。図４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７９、例えば１００ｋΩの抵抗器を介してアースライン７８に接続してアース電位としている。各々のペアースイッチング素子７４Ｘには直列に変調用コンデンサー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変調用コンデンサー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、変調用コンデンサー６３、ペアーＦＥＴ７４ａ、ペアーＦＥＴ７４ｂ、変調用コンデンサー６３を直列に接続してなるコンデンサー負荷回路７２を受電コイル５１と並列に接続している。
【００３５】
直列コンデンサー５５は、図の実線で示すように、変調用コンデンサー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、変調用コンデンサー６３と受電コイル５１との間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、ペアースイッチング素子７４Ｘ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。
【００３６】
ペアースイッチング素子７４ＸのペアーＦＥＴ７４ａ、７４ｂは、コントロール回路６８で一緒にオンオフに切り換えられる。コントロール回路６８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を同時にオンオフに切り換える。コントロール回路６８が、ペアースイッチング素子７４ＸのＦＥＴをオンに切り換える状態で変調用コンデンサー６３は受電コイル５１と並列に接続される。また、コントロール回路６８が、ペアースイッチング素子７４Ｘをオフ状態として、変調用コンデンサー６３は受電コイル５１から切り離されて非接続状態となる。
【００３７】
図４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、コントロール回路６８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７８に接続される状態で、コントロール回路６８がペアースイッチング素子７４Ｘをオンオフに制御する回路構成を簡単にできる。
【００３８】
さらに、図５の電池内蔵機器８０の変調回路８１は、受電コイル５１に接続してなるコンデンサー８３と、コンデンサー８３の整流回路５３側をショートするショート回路８８とで構成されるコンデンサー負荷回路８２を備えている。ショート回路８８は、ＰＴＣ等の抵抗素子８９とスイッチング素子８４との直列回路である。この変調回路８１は、スイッチング素子８４をオンオフに制御して、ショート回路８８を介してコンデンサー８３を受電コイル５１と並列に接続して、すなわちコンデンサー８３を変調用コンデンサー６３に併用する。スイッチング素子８４はフォトモスＦＥＴで、光を介してオンオフに切り換えられる。
【００３９】
充電台１０は、変調回路６１、７１、８１から伝送される信号を検出する検出回路１７を備えている。この検出回路１７でもって、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、内蔵電池５２の充電電流変化又は／及び電圧変化を検出し、充電電流変化又は／及び電圧変化から出力増加信号や電池情報を検出する。内蔵電池５２の充電電流又は／及び電圧が変化すると、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、スイッチング素子６４、７４、８４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スイッチング素子６４、７４、８４のオンオフを検出できる。
【００４０】
変調回路６１、７１、８１は、出力増加信号や電池情報を示すデジタル信号でスイッチング素子６４、７４、８４をオンオフに切り換えているので、検出回路１７がスイッチング素子６４、７４、８４のオンオフを検出することで、出力増加信号や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、出力増加信号や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。
【００４１】
ただし、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、あるいは伝送効率の変化等の変化値のいずれかから、出力増加信号や電池情報を検出することもできる。内蔵電池５２の充電電流変化によって、送電コイル１１のこれらの特性が変化するからである。
【００４２】
ところで、受電コイル５１に変調用コンデンサー６３を並列に接続して、スイッチング素子６４、７４をオンオフして、受電コイル５１と変調用コンデンサー６３との並列回路のインピーダンスを変化させる変調方式は、変調用コンデンサー６３と受電コイル５１との共振周波数が変化する。この変調方式は、前述したように、受電コイル５１と変調用コンデンサー６３との共振周波数によって、送電コイル１１の電流が変化する状態が変動する。図６は、Ｘ軸を送電コイル１１に供給する交流の周波数、Ｙ軸を送電コイル１１の電流変化を示すグラフである。ただし、この図において、実線で示す曲線Ａは、受電コイル５１の共振周波数を１００ｋＨｚとし、鎖線で示す曲線Ｂは、受電コイル５１の共振周波数を２７６ｋＨｚとする状態を示している。受電コイル５１の共振周波数は、これと並列に接続するコンデンサーの静電容量で変化する。直列共振コンデンサー５５に比べ、変調用コンデンサー６３の容量が少ないことから、変調用コンデンサー６３を接続した場合に共振周波数は高くなる。共振周波数が受電コイル５１と並列に接続されるコンデンサーの静電容量の平方根に反比例するからである。
【００４３】
この図から、受電コイルに変調用コンデンサーを接続して、スイッチング素子をオンオフして、共振周波数を１００ｋＨｚから２７６ｋＨｚに変化させても、曲線Ａと曲線Ｂとが交差する位置における送電コイルの周波数、たとえば、約１５０ｋＨｚとする状態においては、曲線Ａと曲線Ｂとが重なるので、送電コイルの電流は変化しない。変調用コンデンサーを接続しても送電コイルの電流が変化しないと、充電台は出力増加信号や電池情報を検出できなくなる。一方、上述の本実施例においては、上述のように、電圧降下変化素子を利用することにより、このような不具合を解消することができる。
【００４４】
図７と図８に示す電池内蔵機器９０、１００の変調回路９１、１０１は、受電コイル５１に、静電容量が異なる変調用コンデンサー６３を有する複数組のコンデンサー負荷回路６２、７２を並列に接続している。この変調回路９１、１０１のコントロール回路６８は、スイッチング素子６４、７４をオンオフに切り換えることで、すなわち、受電コイル５１の共振周波数を変更することで、送電コイル１１の電流を変化できるコンデンサー負荷回路６２、７２のスイッチング素子６４、７４をオンオフに制御して、出力増加信号や電池情報を充電台１０に伝送する。ここで、図８のスイッチング素子７４は、前述の図４に示すスイッチング素子７４と同様に、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で構成している。
【００４５】
図７と図８の電池内蔵機器９０、１００は、複数組のコンデンサー負荷回路６２、７２を備えるので、送電コイル１１の周波数によっては、変調用コンデンサー６３を接続する状態と、接続しない状態とで、送電コイル１１の電流を変化できない状態とならないように、変調用コンデンサー６３の接続と非接続とで送電コイル１１の電流を変化できるコンデンサー負荷回路６２、７２のスイッチング素子６４、７４をオンオフに切り換えて、出力増加信号や電池情報を伝送する。したがって、この電池内蔵機器９０、１００は、複数のコンデンサー負荷回路６２、７２の変調用コンデンサー６３を、受電コイル５１の共振周波数を送電コイル１１の電流（あるいは電圧、電流の電圧に対する位相、あるいは伝送効率）を変更できる周波数に特定することで、出力増加信号や電池情報を充電台１０に正確に伝送できる。
【００４６】
さらに、図３ないし図５、図７及び図８の電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００は、整流回路５３の出力で内蔵電池５２を充電する状態において、電池情報を充電台１０に伝送するために、さらにサブ変調回路６６、７６、８６も備えている。
【００４７】
図３と図７のサブ変調回路６６は、受電コイル５１の出力を整流する整流回路５３と内蔵電池５２との間に接続している電圧降下変化素子６７と、内蔵電池５２の電池情報を検出する電池情報検出回路５９と、この電池情報検出回路５９の信号で電圧降下変化素子６７の電圧降下を変化させるコントロール回路６８とを備えている。
【００４８】
図３と図７の電圧降下変化素子６７は、ダイオード６７Ａとスイッチング素子６７Ｂの並列回路である。ダイオード６７Ａは、内蔵電池５２に充電電流を流す方向に接続されて、整流回路５３の出力で内蔵電池５２を充電する。ダイオード６７Ａは、順方向に電流を流す状態で所定の電圧降下を発生する。ダイオード６７Ａの順方向の電圧降下は、抵抗器のように電流に比例して大きくならず、一定の電流範囲でほぼ一定となる。したがって、整流回路５３の出力電圧は、ダイオード６７Ａの電圧降下と内蔵電池５２の電圧との加算値となる。通常の充電電流の変動範囲では内蔵電池５２の電圧はさほど変化しないことから、整流回路５３の出力電圧はダイオード６７の電圧降下分だけ持ち上がり、受電コイル５１に流れる充電電流が下がり、送電コイル１１に流れる電流を変化させる。
【００４９】
スイッチング素子６７Ｂは、オン状態におけるオン抵抗の小さい素子、たとえばＦＥＴやトランジスタなどの半導体スイッチング素子である。オン抵抗の小さいスイッチング素子６７Ｂは、オン状態でダイオード６７Ａの両端を短絡して、ダイオード両端の電圧降下をほぼ０Ｖとする。したがって、スイッチング素子６７Ｂのオン状態において、整流回路５３の出力電圧はダイオード６７Ａで電圧降下することなく内蔵電池５２に供給され、スイッチング素子６７Ｂのオフ状態では、整流回路５３の出力電圧は、ダイオード６７Ａで電圧降下されて内蔵電池５２に供給される。ダイオード６７Ａで電圧降下して充電される内蔵電池５２の充電電流は、ダイオード６７Ａで電圧降下することなく充電される充電電流よりも小さくなる。すなわち、スイッチング素子６７Ｂをオンオフに制御することで、内蔵電池５２の充電電流を変化できる。
【００５０】
内蔵電池５２の充電電流は受電コイル５１から供給されるので、内蔵電池５２の充電電流が変化すると、受電コイル５１の負荷が変化する。受電コイル５１の負荷が変化すると、送電コイル１１の電流、電圧、位相などが変化するので、充電台１０は、送電コイル１１のこれらの変化を検出して、スイッチング素子６７Ｂのオンオフを検出できる。したがって、電池内蔵機器５０が、出力増加信号や電池情報でスイッチング素子６７Ｂをオンオフに切り換えるように変調して、出力増加信号や電池情報を充電台１０に伝送できる。
【００５１】
スイッチング素子６７Ｂは、コントロール回路６８でオンオフに制御される。コントロール回路６８は、出力増加信号や電池情報でスイッチング素子６７Ｂをオンオフに切り換えて、出力増加信号や電池情報を充電台１０に伝送する。コントロール回路６８は、出力増加信号や電池情報をデジタル信号として伝送する。電池情報は、充電される内蔵電池５２の満充電、残容量、電圧、充電している電流、電池の温度、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である。これ等の電池情報や出力増加信号をデジタル信号として、スイッチング素子６７Ｂを制御して伝送する。
【００５２】
コントロール回路６８は、伝送タイミングにおいては、出力増加信号や電池情報を示すデジタル信号でスイッチング素子６７Ｂをオンオフに切り換えて、電圧降下変化素子６７の電圧降下を変化して、すなわち変調して出力増加信号や電池情報を伝送する。たとえば、コントロール回路６８は、１０００ｂｐｓのスピードでスイッチング素子６７Ｂをオンオフ制御して、出力増加信号や電池情報を伝送する。ただし、コントロール回路６８は、５００ｂｐｓ〜５０００ｂｐｓで出力増加信号や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で出力増加信号や電池情報を伝送した後、非伝送タイミングにおいては、出力増加信号や電池情報の伝送を停止して内蔵電池５２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６７Ｂがオンオフに切り換えられる。
【００５３】
コントロール回路６８は、非伝送タイミングにおいて、スイッチング素子６７Ｂをオン状態に保持して、ダイオード６７Ａの両端を短絡する。この状態で、整流回路５３の出力は直接に内蔵電池５２に供給されて充電する。この方式は、非伝送タイミングにおいて内蔵電池５２を効率よく充電できる。ただし、非伝送タイミングにおいて、スイッチング素子をオフに保持することもできる。
【００５４】
充電台１０は、検出回路１７でもって、送電コイル１１の電圧レベル変化又は／及び電流レベル変化から、受電コイル５１の負荷変動を検出して、出力増加信号や電池情報を検出する。図３と図７のサブ変調回路６６は、内蔵電池５２の充電電流又は／及び電圧を変化させて受電コイル５１の負荷を変化させる。受電コイル５１の充電電流又は／及び電圧が変化すると、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、スイッチング素子６７Ｂのオンオフに同期して変化するので、送電コイル１１の電圧レベル又は／及び電流レベルの変化からスイッチング素子６７Ｂのオンオフを検出できる。コントロール回路６８は、出力増加信号や電池情報を示すデジタル信号でスイッチング素子６７Ｂをオンオフに切り換えているので、検出回路１７がスイッチング素子６７Ｂのオンオフを検出することで、出力増加信号や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、出力増加信号や、充電している電池の満充電、残容量、電圧、電流、温度などを検出することができる。
【００５５】
ただし、検出回路１７は、送電コイル１１の電流レベルの変化、電圧レベルの変化、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、出力増加信号や電池情報を検出することもできる。内蔵電池５２の充電電流変化によって、送電コイル１１のこれらの特性が変化するからである。
【００５６】
図３と図７の電池内蔵機器５０、９０のサブ変調回路６６は、電圧降下変化素子６７をダイオード６７Ａとスイッチング素子６７Ｂとの並列回路とする。図４と図８に示す電池内蔵機器７０、１００のサブ変調回路７６は、電圧降下変化素子７７を寄生ダイオード７７Ａを有するＦＥＴ７７Ｂとする。寄生ダイオード７７Ａを有するＦＥＴ７７Ｂは、ダイオード６７Ａと並列にスイッチング素子６７Ｂを接続している図３と図７の電圧降下変化素子６７と実質的には等価な回路となる。したがって、この電池内蔵機器７０、１００は、電圧降下変化素子７７のスイッチング素子であるＦＥＴ７７Ｂをオンオフに制御して、図３と図７の電池内蔵機器５０、９０と同じように、出力増加信号や電池情報を充電台１０に伝送できる。
【００５７】
この電圧降下変化素子７７は、寄生ダイオード７７Ａの順方向を、内蔵電池５２を充電する電流を流す方向とする。この電圧降下変化素子７７は、ＦＥＴ７７Ｂをコントロール回路６８でオンオフに制御して、内蔵電池５２の充電電流を変化させる。ＦＥＴ７７Ｂがオフの状態で、内蔵電池５２は寄生ダイオード７７Ａを介して充電される。このため、寄生ダイオード７７Ａの両端に電圧降下が発生して、整流回路５３の出力電圧は寄生ダイオード７７Ａの電圧降下分だけ持ち上がり、受電コイル５１に流れる充電電流が下がる。ＦＥＴ７７Ｂがオンの状態では、寄生ダイオード７７Ａの電圧降下はほぼ０Ｖとなり、整流回路５３の出力電圧はほぼ内蔵電池５２と同じ電圧となり受電コイル５１に流れる充電電流は増える。
【００５８】
さらに、図５に示す電池内蔵機器８０のサブ変調回路８６は、電圧降下変化素子８７を、寄生ダイオードのないＦＥＴやトランジスタ等の半導体スイッチング素子で実現している。図の電圧降下変化素子８７は、ＦＥＴ８７Ｂとしており、このＦＥＴ８７Ｂを充電スイッチ５４に併用している。この電圧降下変化素子８７は、オン抵抗を変化させて、出力増加信号や電池情報を充電台１０に伝送する。この電圧降下変化素子８７は、オン抵抗を、ほぼ０Ωと、０Ωではない低抵抗な状態とに変化させて、内蔵電池５２の充電電流又は／及び電圧をコントロールする。電圧降下変化素子８７のオン抵抗は、コントロール回路６８からゲートやベースに入力される信号で制御される。ＦＥＴ８７Ｂの電圧降下変化素子８７は、コントロール回路６８からゲートに入力される信号でオン抵抗を変化させる。トランジスタの電圧降下変化素子は、コントロール回路からベースに入力される電流でオン抵抗を変化させる。この電圧降下変化素子８７も、非伝送タイミングにおいては、半導体スイッチング素子のオン抵抗を小さく制御して、整流回路５３の出力で内蔵電池５２を効率よく充電する。
【００５９】
さらにまた、電圧降下変化素子は、図示しないが、抵抗器とスイッチング素子との並列回路とで実現することもできる。この電圧降下変化素子は、スイッチング素子で抵抗器の両端を短絡して電圧降下をほぼ０Ｖに、スイッチング素子をオフとして抵抗器の電圧降下を大きくして、内蔵電池の充電電流を変化させて、出力増加信号や電池情報を充電台に伝送する。
【００６０】
以上のサブ充電回路６６、７６、８６は、制御回路６５が充電スイッチ５４をオンに切り換えて、内蔵電池５２を充電する状態において、電池情報を充電台１０に伝送することができる。ただ、これらのサブ変調回路も、電池内蔵機器が充電台にセットされて、電池内蔵機器から充電台にＩＤ情報等の電池情報が伝送される充電開始タイミングにおいて、出力増加信号を充電台に伝送することもできる。
【００６１】
これらの電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００は、サブ変調回路６６、７６、８６と変調回路６１、７１、８１、９１、１０１の両方で出力増加信号や電池情報を充電台１０に伝送することで、より確実に出力増加信号や電池情報を充電台１０に伝送する。この電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００は、サブ変調回路６６、７６、８６と変調回路６１、７１、８１、９１、１０１とで、時分割に出力増加信号や電池情報を充電台１０に伝送する。サブ変調回路６６、７６、８６と変調回路６１、７１、８１、９１、１０１とで時分割に出力増加信号や電池情報を伝送する電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００は、サブ変調回路６６、７６、８６で出力増加信号や電池情報を伝送した最後に、変調回路６１、７１、８１、９１、１０１に切り換える切換信号を出力し、また変調回路６１、７１、８１、９１、１０１で出力増加信号や電池情報を伝送した最後に、サブ変調回路６６、７６、８６に切り換える切換信号を出力する。充電台１０は、切換信号を検出して、サブ変調回路６６、７６、８６と変調回路６１、７１、８１、９１、１０１の信号から出力増加信号や電池情報を検出する。また、時分割にサブ変調回路６６、７６、８６と変調回路６１、７１、８１、９１、１０１の両方で出力増加信号や電池情報を伝送する電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００は、サブ変調回路６６、７６、８６と変調回路６１、７１、８１、９１、１０１とで、たとえば、伝送速度を５００ｂｐｓ〜５０００ｂｐｓの間で異なる速度とする等の異なる信号として出力増加信号や電池情報を伝送して、充電台１０がサブ変調回路６６、７６、８６の信号と変調回路６１、７１、８１、９１、１０１の信号とを識別することができる。
【００６２】
ただし、電池内蔵機器は、変調回路のみで出力増加信号や電池情報を充電台に伝送し、あるいはサブ変調回路のみで出力増加信号や電池情報を充電台に伝送することもできる。また、サブ変調回路が故障する状態では、変調回路で出力増加信号や電池情報を充電台に伝送し、変調回路が故障する状態では、サブ変調回路で出力増加信号や電池情報を充電台に伝送することもできる。
【００６３】
以上の電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００では、コントロール回路６８が、変調回路６１、７１、８１のスイッチング素子６４、７４、８４とサブ変調回路６６、７６、８６の電圧降下変化素子６７、７７、８７を制御する。このコントロール回路６８は、出力増加信号や電池情報でスイッチング素子６４、７４、８４をオンオフに切り換えて、出力増加信号や電池情報を充電台１０に伝送する。コントロール回路６８は、出力増加信号や電池情報をデジタル信号として、スイッチング素子６４、７４、８４を制御して伝送する。
【００６４】
コントロール回路６８は、所定の周期で繰り返し、すなわち、出力増加信号や電池情報を伝送する伝送タイミングと、出力増加信号や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、出力増加信号や電池情報を伝送する。ただし、コントロール回路６８はサブ変調回路６６、７６、８６も制御するので、サブ変調回路６６、７６、８６の電圧降下変化素子６７、７７、８７と変調回路６１、７１、８１のスイッチング素子６４、７４、８４とは時分割に制御する。変調回路６１、７１、８１は、伝送タイミングにおいては、出力増加信号や電池情報を示すデジタル信号でスイッチング素子６４、７４、８４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出力増加信号や電池情報を伝送する。たとえば、コントロール回路６８は、１０００ｂｐｓのスピードでスイッチング素子６４、７４、８４をオンオフ制御して、出力増加信号や電池情報を伝送する。ただし、コントロール回路６８は、５００ｂｐｓ〜５０００ｂｐｓで出力増加信号や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で出力増加信号や電池情報を伝送した後、非伝送タイミングにおいては、出力増加信号や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６４、７４、８４がオンオフに切り換えられる。出力増加信号や電池情報を伝送するために、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。
【００６５】
さらに、図３ないし図５、図７、及び図８に示す電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００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、内蔵電池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、内蔵電池５２を充電する。図３、図５、及び図７の整流回路５３は、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特徴がある。ただし、整流回路５３には、図４と図８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。
【００６６】
整流回路５３の出力側と内蔵電池５２との間に接続されて、内蔵電池５２の充電をコントロールする充電スイッチ５４は、制御回路６５でオンオフに制御される。この制御回路６５は、レベル検出器５８からの信号と、電池情報検出回路５９からの信号で充電スイッチ５４をオンオフに制御する。制御回路６５は、レベル検出器５８が出力増加信号を出力しない状態、すなわち、受電コイル５１の出力が設定値よりも大きく、微少出力状態でない状態で、充電スイッチ５４をオンに制御して内蔵電池５２を充電する。さらに制御回路６５は、内蔵電池５２が充電できる状態にあるかどうかを、電池情報検出回路５９からの信号で検出して、内蔵電池５２が充電できる状態にあると、充電スイッチ５４をオンとして内蔵電池５２を充電する。すなわち、制御回路６５は、レベル検出器５８から出力増加信号が入力されず、かつ、電池情報検出回路５９から内蔵電池５２を充電できる状態にある信号が入力される状態で、充電スイッチ５４をオンとして内蔵電池５２を充電する。内蔵電池５２が満充電され、あるいは電池温度が高くなると、制御回路６５は充電スイッチ５４をオフに切り換えて、内蔵電池５２の充電を停止する。
【００６７】
以上の電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００は、受電コイル５１の出力側にレベル検出器５８を接続して、受電コイル５１の出力電圧を直接に検出して、あらかじめ記憶している最低電圧に比較して微少出力状態かどうかを検出している。ただ、レベル検出器は、受電コイルの出力電圧を検出することなく、図９に示すように、整流回路５３の出力電圧を検出して受電コイル５１の出力電圧を検出することもできる。図９の電池内蔵機器は１１０、マイコンを内蔵する制御回路１１５にレベル検出器１１８の機能を持たせて、このレベル検出器１１８で、受電コイル５１の出力を検出している。この制御回路１１５は、動作電源として整流回路５３の出力側に入力ライン１１９を接続しており、レベル検出器１１８が、制御回路１１５に供給される動作電力から受電コイル５１の出力を検出している。この回路構成によると、充電開始タイミングにおいて、充電スイッチ５４をオフとする状態で、制御回路１１５に供給される整流後の電圧又は／及び電流（制御回路１１５で消費、利用される電流等）を検出して、これらを設定値に比較して微少出力状態であるかどうかを判定できる。このレベル検出器１１８は、図示しないが、例えば、マイコンである制御回路に、印加電圧が閾値が越えると電流が流れるツェナーダイオードを保護用に接続して、電流検出抵抗に流れる電流を検出することで、充電スイッチ５４をオフとする状態においても、制御回路１１５に供給される整流後の電圧又は／及び電流を検出できる。また、このようなツェナーダイオードがなくても、制御回路の消費電流を、電流検出抵抗にて検出することもできる。このレベル検出器１１８は、例えば、制御回路１１５に供給される整流後の電圧及び電流を検出し、これらの積から供給電力を求め、この供給電力を所定値と比較して、所定値以下であれば微少出力状態として出力増加信号を出力するように制御回路１１５により変調回路６１を動作させる。ただ、レベル検出器は、制御回路に供給される整流後の電圧を検出し、この電圧をあらかじめ記憶している最低電圧に比較して、検出電圧が設定値である最低電圧よりも低い状態で、微少出力状態と判定して出力増加信号を出力することもできる。さらに、レベル検出器は、制御回路に供給される整流後の電流を検出し、この電流をあらかじめ記憶している最低電流に比較して、検出電流が設定値である最低電流よりも低い状態で、微少出力状態と判定して出力増加信号を出力することもできる。さらに、制御回路１１５は、整流回路５３から制御回路１１５への供給電力または出力電圧や電流が設定値より大きい状態では、出力増加信号を出力することなく、充電可能状態として充電スイッチ５４をオンに切り変えて内蔵電池５２の充電を開始する。
【００６８】
図２と図３に示す充電台１０は、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、電池内蔵機器５０から伝送される出力増加信号を検出して、検出する出力増加信号で交流電源１２の出力を制御する検出回路１７を備えている。検出回路１７は、電池内蔵機器５０の変調回路６１で変化される受電コイル５１の負荷の変化を送電コイル１１を介して検出して、出力増加信号を検出する。
【００６９】
図２の充電台１０は、電池内蔵機器５０をケーシング２０の上面プレート２１に載せて内蔵電池５２を充電する。内蔵電池５２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を電池内蔵機器５０の受電コイル５１に接近させる機構を内蔵している。この充電台１０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に接近させる機構（図示せず）を備えている。この充電台１０は、上面プレート２１に載せられた受電コイル５１のＸ軸方向とＹ軸方向の位置を検出して、送電コイル１１を検出された位置に移動させる。この充電台１０は、送電コイル１１を受電コイル５１に接近できるので、送電コイル１１から受電コイル５１に効率よく電力搬送できる。ただ、本発明の電池内蔵機器と充電台は、送電コイルを受電コイルの位置に移動させることなく、電池内蔵機器を充電台の特定の位置にセットすることで、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。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、電池内蔵機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。したがって、本発明は、充電台を、送電コイルを受電コイルの位置に移動して接近させるものには特定しない。
【００７０】
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。
【００７１】
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、図３に示すように、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。交流電源１２は、検出回路１７から出力増加信号が入力されると、送電コイル１１に出力する交流電力を増加させる。交流電源１２は、検出回路１７から出力増加信号が入力されると、あらかじめ設定している割合で出力を大きくし、あるいはあらかじめ設定している電力に出力を増加させる。たとえば、交流電力を、０．１Ｗ、０．５Ｗ、１Ｗ、３Ｗ、５Ｗと変更できる交流電源１２は、出力増加信号が入力される毎に、０．１Ｗから０．５Ｗに、０．５Ｗから１Ｗに、１Ｗから３Ｗに、３Ｗから５Ｗと出力を増加させ、あるいは、出力増加信号が入力されると、出力をあらかじめ設定している３Ｗ又は５Ｗに増加させる。また、交流電源１２は、出力増加信号が入力される毎に、あらかじめ設定している割合、たとえば、１０％〜５０％だけ出力を増加することもできる。
【００７２】
充電台１０は、電池内蔵機器５０がセットされた状態で、交流電源１２から送電コイル１１に交流電力を供給する。充電台１０は、ユーザーがセットスイッチ（図示せず）を押して、電池内蔵機器５０がセットされたことを検出して、交流電源１２から送電コイル１１に交流電力を供給し、あるいは、電池内蔵機器５０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１２から送電コイル１１に電力を供給する。電池内蔵機器５０がセットされたことを電気的に検出する充電台１０は、送電コイル１１から検出用のパルス信号を出力し、この検出パルス信号の受電コイル５１からのエコー信号を検出し、あるいは送電コイル１１のインダクタンスやインピーダンスの変化で電池内蔵機器５０がセットされたことを検出できる。
【００７３】
以上の電池内蔵機器５０と充電台１０は、以下のようにして内蔵電池５２を充電する。
（１）充電台１０が電池内蔵機器５０がセットされたかどうかを検出する。
（２）充電台１０が電池内蔵機器５０がセットされたことを検出すると、交流電源１２が送電コイル１１に交流電力を出力する。
（３）充電開始タイミングにおいて、電池内蔵機器５０から充電台１０に、電池のＩＤ、電圧、温度などの電池情報を伝送する。
（４）電池内蔵機器５０が、レベル検出器５８でもって、受電コイル５１に誘導される交流信号の出力電圧を検出する。
受電コイル５１の出力電圧が設定値よりも大きいことをレベル検出器５８で検出し、かつ電池情報から内蔵電池５２を充電できる状態にあることを確認すると、制御回路６５は充電スイッチ５４をオンに切り換えて内蔵電池５２の充電を開始し、内蔵電池５２が満充電されると充電スイッチ５４をオフに切り換えて充電を終了する。
受電コイル５１に誘導される電圧が設定値よりも小さいと、レベル検出器５８は微少出力状態と判定して、出力増加信号を制御回路６５とサブ変調回路６６に出力し、制御回路６５が充電スイッチ５４をオフに保持して、内蔵電池５２の充電を開始しない状態に保持する。
（５）サブ変調回路６６は、レベル検出器５８から入力される出力増加信号で受電コイル５１の負荷を変化させて、出力増加信号を充電台１０に伝送する。
（６）充電台１０は、送電コイル１１の電圧や周波数の変化を検出する検出回路１７でもって、出力増加信号を検出し、この出力増加信号でもって、交流電源１２が送電コイル１１に供給する交流電力を増加させる。
（７）送電コイル１１の出力が大きくなると、このことが、電池内蔵機器５０のレベル検出器５８に検出される。レベル検出器５８が受電コイル５１の出力電圧を検出して、この検出電圧が設定値よりも大きいと、充電開始タイミングを終了し、充電スイッチ５４をオンに切り換えて、内蔵電池５２の充電を開始する。
（８）電池内蔵機器５０から出力増加信号を充電台１０に伝送しても、さらに受電コイル５１の出力電圧が設定値よりも低いと、充電開始タイミングを終了することなく、受電コイル５１の出力電圧が設定値を越えるまで、電池内蔵機器５０は出力増加信号を出力し、受電コイル５１の出力電圧が設定値を越えると、充電開始タイミングを終了し、内蔵電池５２の充電を開始する。
（９）内蔵電池５２が満充電されると、このことが電池内蔵機器５０から充電台１０に伝送されて、充電台１０は交流電源１２から送電コイル１１への交流電力の出力を遮断して、内蔵電池５２の充電を終了する。
【００７４】
以上の電池内蔵機器５０と充電台１０は、図１０に示すように、以下のステップで内蔵電池５２を充電する。
［電池内蔵機器５０］
［ｎ＝１のステップ］
電池内蔵機器５０が充電台１０にセットされたかどうかを検出する。電池内蔵機器５０は、充電台１０から出力されるパルス信号を検出して、充電台１０にセットされたことを検出する。
［ｎ＝２のステップ］
電池内蔵機器５０が充電台１０にセットされると、サブ変調回路６６でもって電池情報を充電台１０に伝送する。
［ｎ＝３、４のステップ］
レベル検出器５８で受電コイル５１の出力電圧を検出し、検出電圧を設定値に比較する。
［ｎ＝５のステップ］
レベル検出器５８が検出する検出電圧が設定値以下であると、サブ変調回路６６が出力増加信号を出力する。
受電コイル５１の出力電圧が設定値を越えるまで、ｎ＝３〜５のステップをループする。
［ｎ＝６のステップ］
受電コイル５１の出力電圧が設定値よりも大きいと、このステップにおいて制御回路６５が充電スイッチ５４をオンに切り換えて内蔵電池５２の充電を開始する。
［ｎ＝７、８のステップ］
内蔵電池５２が満充電されるまで充電する。内蔵電池５２が満充電されると充電スイッチ５４をオフに切り換えて充電を終了する。
【００７５】
［充電台１０］
充電台１０は、図１１に示すように、以下のステップで電池内蔵機器５０に交流電力を出力する。
［ｎ＝１、２のステップ］
電池内蔵機器５０がセットされたかどうかを検出して、電池内蔵機器５０がセットされると、交流電源１２が送電コイル１１に交流電力を出力する。
［ｎ＝３のステップ］
検出回路１７が、電池内蔵機器５０から出力増加信号が伝送されるかどうかを判定する。
［ｎ＝４のステップ］
出力増加信号を検出すると、交流電源１２に出力増加信号を出力して、交流電源１２が送電コイル１１に出力する交流電力を増加し、出力増加信号が検出されないと、交流電源１２の出力を変化させない。
［ｎ＝５、６のステップ］
検出回路１７が内蔵電池５２の満充電を検出すると、交流電源１２が送電コイル１１への交流電力の出力を停止して充電を終了する。
【符号の説明】
【００７６】
１０…充電台
１１…送電コイル
１２…交流電源
１７…検出回路
２０…ケーシング
２１…上面プレート
５０…電池内蔵機器
５１…受電コイル
５２…内蔵電池
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…充電スイッチ
５５…直列コンデンサー
５８…レベル検出器
５９…電池情報検出回路
６１…変調回路
６２…コンデンサー負荷回路
６３…変調用コンデンサー
６４…スイッチング素子
６５…制御回路
６６…サブ変調回路
６７…電圧降下変化素子        ６７Ａ…ダイオード
６７Ｂ…スイッチング素子
６８…コントロール回路
７０…電池内蔵機器
７１…変調回路
７２…コンデンサー負荷回路
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
７６…サブ変調回路
７７…電圧降下変化素子        ７７Ａ…寄生ダイオード
７７Ｂ…ＦＥＴ
７８…アースライン
７９…抵抗器
８０…電池内蔵機器
８１…変調回路
８２…コンデンサー負荷回路
８３…コンデンサー
８４…スイッチング素子
８６…サブ変調回路
８７…電圧降下変化素子        ８７Ｂ…ＦＥＴ
８８…ショート回路
８９…抵抗素子
９０…電池内蔵機器
９１…変調回路
１００…電池内蔵機器
１０１…変調回路
１１０…電池内蔵機器
１１５…制御回路
１１８…レベル検出器
１１９…入力ライン
２１０…充電台
２１１…送電コイル
２１２…交流電源
２５０…電池内蔵機器
２５１…受電コイル
２６６…サブ変調回路
【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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【図１１】
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