(57)【要約】【課題】本発明は、バッテリーセル毎に電力を充電してバッテリーセル間の電力のバランスを維持し、バッテリーセルを急速充電する充電装置に関する。【解決手段】充電装置は、電力を無線供給する供給部を含み、バッテリー装置は、複数のバッテリーセルに１対１で対応する複数の充電ユニットを含む。複数の充電ユニットのそれぞれは、電力供給ユニットから無線受信した電力で、対応するバッテリーセルを充電する充電部を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電力をスイッチングして出力電力を提供する電力変換部と、
前記出力電力を複数のバッテリーセルのそれぞれに非接触方式で伝送する送電コイル部と、を含み、
前記電力変換部は前記複数のバッテリーセルのうち少なくとも一つのバッテリーセルが受信する受信電力の電圧の大きさが基準電力を満たすように前記出力電力の大きさを調整する、非接触方式の電力供給装置。
【請求項２】
前記電力変換部は、前記複数のバッテリーセルのそれぞれが受信する前記受信電力の電圧値の最小電圧値、最大電圧値および中間電圧値のうち一つの電圧値が前記基準電力を満たすように前記出力電力の大きさを調整する、請求項１に記載の非接触方式の電力供給装置。
【請求項３】
前記複数のバッテリーセルは一つの充電対象機器に備えられる、請求項１または２に記載の非接触方式の電力供給装置。
【請求項４】
前記複数のバッテリーセルは複数の充電対象機器のそれぞれに備えられる、請求項１から３のいずれか１項に記載の非接触方式の電力供給装置。
【請求項５】
前記電力変換部は、前記複数のバッテリーセルのそれぞれを充電させる複数の充電ユニットのそれぞれから伝送される電力状態信号に応じて前記出力電力の大きさを調整する、請求項１から４のいずれか１項に記載の非接触方式の電力供給装置。
【請求項６】
前記電力変換部は、前記複数の充電ユニットのそれぞれから伝送される電力状態信号のうち最小電力状態を有する充電ユニットからの電力状態信号に基づいて前記出力電力の大きさを調整する、請求項５に記載の非接触方式の電力供給装置。
【請求項７】
前記電力変換部は、電力スイッチングデューティおよび電力スイッチングデッドタイムのうち少なくとも一つを調整する、請求項１から６のいずれか１項に記載の非接触方式の電力供給装置。
【請求項８】
前記送電コイル部は、複数の送電コイルを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の非接触方式の電力供給装置。
【請求項９】
複数の充電ユニットを備え、
複数の充電ユニットのそれぞれは、非接触方式で送電側が伝送した出力電力を受信する受電コイルと、前記受信した出力電力を整流する整流部と、整流された電力を該当するバッテリーセルに適した充電電力に変換して充電を制御する制御部と、を含み、
前記複数の充電ユニットのうち少なくとも一つの充電ユニットは、前記受信した出力電力の電圧の大きさが基準電力を満たすように電力状態情報を送電側に無線伝送する、充電装置。
【請求項１０】
前記複数の充電ユニットのそれぞれは、前記受信した出力電力の電力状態を検出して前記電力状態情報を送電側に伝送する通信部をさらに含む、請求項９に記載の充電装置。
【請求項１１】
前記複数の充電ユニットは１つの充電対象機器に含まれる、請求項９または１０に記載の充電装置。
【請求項１２】
前記充電装置は電子機器のバッテリーである、請求項９から１１のいずれか１項に記載の充電装置。
【請求項１３】
それぞれが複数のバッテリーセルを有する少なくとも１つのバッテリーセルグループと、
前記少なくとも１つのバッテリーセルグループの複数のバッテリーセルのうち対応する１つにそれぞれ１対１でカップリングされ、送電側から非接触方式で伝送された受信電力を該当するバッテリーセルに充電させる複数の充電ユニットと、を含み、
前記複数の充電ユニットのうち少なくとも一つの充電ユニットは、前記受信電力の電力の大きさが基準電力を満たすように電力状態情報を送電側に無線伝送する、バッテリー装置。
【請求項１４】
前記複数の充電ユニットのそれぞれは、
前記受信電力が伝送される受電コイルと、
前記受信電力を整流する整流部と、
整流された電力を該当するバッテリーセルに適した充電電力に変換して充電を制御する制御部と、を含む、請求項１３に記載のバッテリー装置。
【請求項１５】
前記バッテリーセルグループは複数個が互いに並列連結される、請求項１３または１４に記載のバッテリー装置。
【請求項１６】
前記バッテリーセルグループ及び前記複数の充電ユニットは、１つの充電対象機器に含まれる、請求項１３から１５のいずれか１項に記載のバッテリー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーセルに電力を充電することができる非接触方式の電力供給装置、充電装置及びバッテリー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子機器とは、電気をエネルギー源にして動作する装置のことである。
【０００３】
電気・電子機器を動作させるためには、エネルギー源である電力の供給が必要であり、上記電力は、装置が自ら発電して調達しない限り、外部から供給されなければならない。
【０００４】
従って、上記電気・電子機器が外部から電力を供給されるためには、外部の電力供給設備から上記電気・電子機器に電力を伝達するための電力供給装置が必要となる。
【０００５】
このような電力供給装置としては、通常、コネクタ等により電子機器に直接連結されて電子機器に内蔵されたバッテリー（ｂａｔｔｅｒｙ）に電力を供給する有線方式の電力供給装置が主に使用されるが、下記先行技術文献に記載されるように、磁気誘導効果または磁気共振効果によって非接触方式で電子機器に内蔵されたバッテリーに電力を供給することもできる。
【０００６】
しかし、下記先行技術文献には、磁気誘導効果または磁気共振効果によって非接触方式で電子機器に内蔵されたバッテリーに電力を供給する場合の、バッテリーセル間の電力バランス及びバッテリーセルの有効電流の極大化に関しては開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国特許公開公報第２０１３−００５４８９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は上記した問題点を解決するためのもので、本発明はバッテリーセル毎に電力を充電してバッテリーセル間の電力バランスを維持したり、バッテリーセルの最大許容電流で電力を無線伝送することができる非接触方式の電力供給装置、充電装置及びバッテリー装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した本発明の課題を解決すべく、本発明の第１の技術的側面として、入力電力をスイッチングして出力電力を提供する電力変換部と、上記出力電力を複数のバッテリーセルのそれぞれに非接触方式で伝送する送電コイル部と、を含み、上記電力変換部は、上記複数のバッテリーセルのうち少なくとも一つのバッテリーセルが受信する受信電力の電圧の大きさが基準電力を満たすように上記出力電力の大きさを調整する非接触方式の電力供給装置を提案する。
【００１０】
本発明の第２の技術的側面として、入力電力をスイッチングして出力電力を提供する電力変換部と、上記出力電力を複数のバッテリーセルのそれぞれに非接触方式で伝送する送電コイル部と、を含み、上記電力変換部は、上記複数のバッテリーセルのうち少なくとも一つのバッテリーセルが受信する受信電力の電流の大きさが該当バッテリーセルの最大充電許容電流を満たすように上記出力電力の大きさを調整する非接触方式の電力供給装置を提案する。
【００１１】
本発明の第３の技術的側面として、複数の充電ユニットを備え、複数の充電ユニットのそれぞれは、非接触方式で送電側が伝送した出力電力を受ける受電コイルと、上記受信電力を整流する整流部と、整流された電力を該当するバッテリーセルに適した充電電力に変換して充電を制御する制御部と、を含み、上記複数の充電ユニットのうち少なくとも一つの充電ユニットは、上記受信電力の電圧の大きさが基準電力を満たすように電力状態情報を送電側に無線伝送する充電装置を提案する。
【００１２】
本発明の第４の技術的側面として、複数の充電ユニットを備え、複数の充電ユニットのそれぞれは、非接触方式で送電側が伝送した出力電力を受信電力として受ける受電コイルと、上記受信電力を整流する整流部と、整流された電力を該当するバッテリーセルに適した充電電力に変換して充電を制御する制御部と、を含み、上記複数の充電ユニットのうち少なくとも一つの充電ユニットは、上記受信電力の電流の大きさが該当バッテリーセルの最大充電許容電流を満たすように電力状態情報を無線伝送する充電装置を提案する。
【００１３】
本発明の第５の技術的側面として、複数のバッテリーセルを有する少なくとも１つのバッテリーセルグループと、上記少なくとも１つのバッテリーセルグループの複数のバッテリーセルにそれぞれ１対１に対応して、送電側から非接触方式で伝送された受信電力を該当するバッテリーセルに充電させる複数の充電ユニットと、を含み、上記複数の充電ユニットのうち少なくとも一つの充電ユニットは、上記受信電力の電圧の大きさが基準電力を満たすように電力状態情報を送電側に無線伝送するバッテリー装置を提案する。
【００１４】
本発明の第６の技術的側面として、複数のバッテリーセルを有する少なくとも１つのバッテリーセルグループと、上記少なくとも１つのバッテリーセルグループの複数のバッテリーセルにそれぞれ１対１に対応して、送電側から非接触方式で伝送された受信電力を該当するバッテリーセルに充電させる複数の充電ユニットと、を含み、上記複数の充電ユニットのうち少なくとも一つの充電ユニットは、上記受信電力の電流の大きさが該当するバッテリーセルの最大充電許容電流を満たすように送電側に電力状態情報を無線伝送するバッテリー装置を提案する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、バッテリーセル毎に電力を充電する際に、伝達される無線電力量をバッテリーセル毎に調整してバッテリーセル間の電力バランスを維持したり、バッテリーセルの最大充電許容電流で電力を無線伝送して急速充電する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置の活用例を示したものである。
【図１ｂ】本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置の活用例を示したものである。
【図１ｃ】本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置の活用例を示したものである。
【図１ｄ】本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置の活用例を示したものである。
【図２】本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置の第１及び第２実施例を概略的に示した図である。
【図３】本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置の第１及び第２実施例を概略的に示した図である。
【図４ａ】本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置に採用された電力供給部の第１〜第４実施例を概略的に示した回路図である。
【図４ｂ】本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置に採用された電力供給部の第１〜第４実施例を概略的に示した回路図である。
【図４ｃ】本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置に採用された電力供給部の第１〜第４実施例を概略的に示した回路図である。
【図４ｄ】本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置に採用された電力供給部の第１〜第４実施例を概略的に示した回路図である。
【図５ａ】本開示の例示的な実施形態に係る充電ユニットの第１〜第４実施例を概略的に示した回路図である。
【図５ｂ】本開示の例示的な実施形態に係る充電ユニットの第１〜第４実施例を概略的に示した回路図である。
【図５ｃ】本開示の例示的な実施形態に係る充電ユニットの第１〜第４実施例を概略的に示した回路図である。
【図５ｄ】本開示の例示的な実施形態に係る充電ユニットの第１〜第４実施例を概略的に示した回路図である。
【図６ａ】本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置の実施例及び使用例を示したものである。
【図６ｂ】本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置の実施例及び使用例を示したものである。
【図６ｃ】本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置の実施例及び使用例を示したものである。
【図６ｄ】本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置の実施例及び使用例を示したものである。
【図６ｅ】本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置の実施例及び使用例を示したものである。
【図６ｆ】本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置の実施例及び使用例を示したものである。
【図６ｇ】本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置の実施例及び使用例を示したものである。
【図７ａ】本開示の例示的な実施形態に係る充電動作を示したものである。
【図７ｂ】本開示の例示的な実施形態に係る充電動作を示したものである。
【図７ｃ】本開示の例示的な実施形態に係る充電動作を示したものである。
【図７ｄ】本開示の例示的な実施形態に係る充電動作を示したものである。
【図８ａ】本開示の例示的な実施形態に係る充電動作を示したものである。
【図８ｂ】本開示の例示的な実施形態に係る充電動作を示したものである。
【図８ｃ】本開示の例示的な実施形態に係る充電動作を示したものである。
【図８ｄ】本開示の例示的な実施形態に係る充電動作を示したものである。
【図９ａ】本開示の例示的な実施形態に係る充電動作を示したものである。
【図９ｂ】本開示の例示的な実施形態に係る充電動作を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。図面における要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張されることがある。
【００１８】
図１ａ〜図１ｄは本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置の活用例を示したものである。
【００１９】
図１ａ〜図１ｄを参照すると、本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置Ａは、複数のバッテリーセルを有するバッテリー装置Ｂを備えた携帯電話、タブレットＰＣ、ラップトップパソコンなどに、バッテリーセル毎に無線または有無線方式で電力を充電することができる。さらに、本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置Ａは、少なくとも１つのバッテリーセルを有するバッテリー装置Ｂ１、Ｂ２を有する複数の携帯電話、タブレットＰＣ、ラップトップパソコンなどに、装置毎に無線または有無線方式で電力を充電することができる。
【００２０】
図２及び図３は、本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置の第１及び第２実施例を概略的に示した図である。
【００２１】
図２及び図３を参照すると、本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置Ａは、電力供給部２１０、３１０で非接触方式で電力を伝送することができる。そのために、電力供給部２１０、３１０は、入力電力をスイッチングして出力電力を提供する電力変換部２１１、３１１及び電力変換部２１１、３１１からの出力電力を非接触方式で伝送する送電コイルＰ１、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２を含んでもよい。
【００２２】
ここで、非接触方式とは、電力が送電側から受電側に伝送される過程において送電側と受電側の導電体同士が直接的に連結されない方式のことであり、言い換えると、無接点方式または無線伝送方式などであることができる。
【００２３】
本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置Ａの電力供給部２１０、３１０は、図２のように１つの送電コイルＰ１を備えてもよいが、電力の伝送効率を上げるために、図３のように複数の送電コイルＰ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２を備えてもよく、複数の送電コイルＰ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２の数は受電コイルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２に対応するように形成してもよい。
【００２４】
一方、充電装置またはバッテリー装置Ｂの充電部２２０、３２０は、複数の充電ユニット２２１−１、２２１−２、２２２−１、２２２−２、３２１−１、３２１−２、３２２−１、３２２−２をバッテリー部２３０、３３０の複数のバッテリーセルＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ２１、ＢＣ２２に１対１になるように備えてもよく、複数の充電ユニット２２１−１、２２１−２、２２２−１、２２２−２、３２１−１、３２１−２、３２２−１、３２２−２のそれぞれは、該当するバッテリーセルＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ２１、ＢＣ２２に電力を充電するために、受電コイルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２及び充電制御部Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２を含んでもよい。
【００２５】
受電コイルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２は、電力供給部２１０、３１０の送電コイルＰ１、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２から磁気誘導または磁気共振のような方式により非接触方式で電力を受けることができ、充電制御部Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２は、受電コイルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２からの電力を該当するバッテリーセルＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ２１、ＢＣ２２に充電し、バッテリーに電力を急速充電するときは該当するバッテリーセルに充電される電力の電流値をバッテリーセルの最大許容電流に維持させることができ、該当するバッテリーセルが満充電に近づくと、該当するバッテリーセルに充電される電力の電流値をバッテリーセルの最大許容電流以下に維持されるように制御することができる。
【００２６】
即ち、第１−１充電制御部Ｌ１１、第１−２充電制御部Ｌ１２、第２−１充電制御部Ｌ２１及び第２−２充電制御部Ｌ２２のそれぞれは、電力を急速充電するときは該当するバッテリーセルＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ２１、ＢＣ２２に充電される電力の電流値をバッテリーセルの最大許容電流に維持させることができ、該当するバッテリーセルが満充電に近づくと、該当するバッテリーセルに充電される電力の電流値をバッテリーセルの最大許容電流以下に維持されるように制御することができる。
【００２７】
図４ａ〜図４ｄは、本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置に採用された電力供給部の第１〜第４実施例を概略的に示した回路図である。
【００２８】
電力供給部２１０は、電力をスイッチングする電力変換部２１１及び送電コイルＰ１〜Ｐｎを含んでもよい。
【００２９】
電力変換部２１１は、スイッチング部１１１ｂ、スイッチング制御部１１１ａ、及び通信部１１１ｃを含んでもよく、スイッチング部１１１ｂは、送電コイルＰ１またはＰ１〜Ｐｎに電気的に連結され、入力電力をスイッチングして送電コイルＰ１またはＰ１〜Ｐｎを介して電力を非接触方式で伝送することができ、スイッチング制御部１１１ａは、スイッチング部１１１ｂのスイッチングを制御するスイッチング制御信号ＳＳ１、ＳＳ２またはＳＳ１〜ＳＳ４を提供することができる。
【００３０】
通信部１１１ｃは、充電対象機器から充電状態情報の伝達を受けてスイッチング制御部１１１ａに提供し、スイッチング制御部１１１ａがスイッチングデューティ、オン／オフタイムなどを調節して急速充電及びバッテリーセル間の電力バランス維持などの機能を図ることができる。
【００３１】
スイッチング部１１１ｂは、図４ａに示されたように、少なくとも２つのスイッチＱ１、Ｑ２を備えることができ、各スイッチＱ１、Ｑ２は、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔと、ＦＥＴ）により実装されてもよいが、これに限定されない。少なくとも２つのスイッチＱ１、Ｑ２は、ハーフブリッジスイッチＱ１、Ｑ２の構造であってもよく、図４ｂに示されたように、フルブリッジスイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４の構造であってもよいが、これに限定されず、様々に構成されてもよい。スイッチＱ１、Ｑ２には駆動電力Ｖｃｃが供給され、駆動電力Ｖｃｃは電圧レベルが固定または可変されて供給されてもよい。
【００３２】
図４ｃを参照すると、本開示の例示的な実施形態に係る充電装置に採用された電力供給部の実施例として、１つのハーフブリッジスイッチＱ１、Ｑ２に複数の送電コイルＰ１、Ｐ２、…、Ｐｎが連結されてもよく、１つのハーフブリッジスイッチＱ１、Ｑ２と複数の送電コイルＰ１、Ｐ２、…、Ｐｎのそれぞれの間には連結のためにスイッチＳＷ１、ＳＷ２、…、ＳＷｎが配置されてもよい。スイッチＳＷ１、ＳＷ２、…、ＳＷｎは、制御信号に応じてスイッチングしてハーフブリッジスイッチＱ１、Ｑ２と該当する送電コイルを連結させることができる。例えば、制御信号に応じて複数のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、…、ＳＷｎが順にスイッチングオン／オフされて該当する送電コイルと連結されることができる。上記制御信号は制御部１１１ａから提供されてもよく、該当する送電コイルは通信部１１１ｃからの充電状態情報に基づいて連結されることができる。
【００３３】
一方、図４ｄを参照すると、複数のスイッチ回路がそれぞれ該当する複数の送電コイルＰ１、Ｐ２、…、Ｐｎに連結されてもよい。上記複数のスイッチ回路は、ハーフブリッジスイッチＱ１１、Ｑ１２、…、Ｑ１ｎ、Ｑ２１、Ｑ２２、…、Ｑ２ｎであってもよく、ハーフブリッジスイッチＱ１１、Ｑ１２、…、Ｑ１ｎ、Ｑ２１、Ｑ２２、…、Ｑ２ｎは送電コイルＰ１、Ｐ２、…、Ｐｎに１対１に対応して連結されることができる。
【００３４】
同様に、ハーフブリッジスイッチＱ１１、Ｑ１２、…、Ｑ１ｎ、Ｑ２１、Ｑ２２、…、Ｑ２ｎは１つのスイッチ、フルブリッジスイッチ、プッシュ−プルスイッチなどの多様なスイッチ構造に置換されてもよい。図４ａ〜図４ｄを参照すると、送電コイルＰ１またはＰ１〜Ｐｎとスイッチング部１１１ｂとの間にはキャパシタＣ１〜Ｃｎが配置されているが、これは電力伝送方式によって採用されないこともあり、複数個が並列に連結されることもある。
【００３５】
図５ａ〜図５ｄは、本開示の例示的な実施形態に係る充電ユニットの第１〜第４実施例を概略的に示した回路図である。
【００３６】
図５ａ〜図５ｄを参照すると、本開示の例示的な実施形態に係る充電ユニットは、受電コイルＳ及び充電制御部を含んでもよい。
【００３７】
受電コイルＳは、電力供給部の該当する送電コイルから電力を非接触方式で伝送されることができ、充電制御部Ｌは、受信する無線電力を制御して、該当するバッテリーセルに伝送された電力を充電することができる。
【００３８】
充電制御部Ｌは、整流部Ｌａ、レギュレーターＬｂ及び制御部Ｌｃを含んでもよい。
【００３９】
整流部Ｌａは受電コイルＳからの電力を整流することができ、レギュレーターＬｂは整流された電力を充電に適した電力となるよう加減して該当バッテリーセルの充電を制御することができる。制御部Ｌｃは受電コイルＳに伝送された電力の状態を検出して電力供給部に電力状態情報を無線で伝送することができる。
【００４０】
そのために、制御部Ｌｃは、受電コイルＳからの電力またはレギュレーターＬｂからバッテリーセルに伝達される電力の状態を検出することができる。
【００４１】
一方、制御部Ｌｃは、受電コイルＳを介してパルス形態の電力状態情報を無線で送電側に伝送してもよく、別途の通信部（Ｃｏｍ）を備えて、検出部Ｄｅｔによって検出された電力状態情報を通信部（Ｃｏｍ）を介して予め設定された通信方式で送電側に伝送してもよい。
【００４２】
図６ａ〜図６ｇは、本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置の実施例及び使用例を示したものである。
【００４３】
図６ａを参照すると、本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置Ｂの第１実施例において、充電部６２０は複数の充電ユニット６２１−１、６２１−２、６２１−３、…を含んでもよく、バッテリー部６３０は少なくとも１つのバッテリーセルグループを含むことができ、上記少なくとも１つのバッテリーセルグループは、互いに直列連結された複数のバッテリーセルを含んでもよい。
【００４４】
複数の充電ユニット６２１−１、６２１−２、６２１−３、…は、少なくとも１つのバッテリーセルグループの各バッテリーセルＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ１３、…に１対１に対応してもよく、充電制御部Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、…のそれぞれは、電力を急速充電するときは該当するバッテリーセルＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ１３、…に充電される電力の電流値をバッテリーセルの最大許容電流に維持させることができ、該当するバッテリーセルが満充電に近づくと、該当するバッテリーセルに充電される電力の電流値をバッテリーセルの最大許容電流以下に維持されるように制御することができる。
【００４５】
図６ｂを参照すると、本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置Ｂの第２実施例において、充電部６２０は複数の充電ユニット６２１−１、６２１−２、６２１−３、…、６２２−１、６２２−２、６２２−３、…を含んでもよく、複数の充電ユニット６２１−１、６２１−２、６２１−３、…、６２２−１、６２２−２、６２２−３、…は充電装置Ａから無線で電力の提供を受けることができる。複数の充電ユニット６２１−１、６２１−２、６２１−３、…、６２２−１、６２２−２、６２２−３、…はバッテリー部６３０の複数のバッテリーセルＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ１３、…、ＢＣ２１、ＢＣ２２、ＢＣ２３、…のそれぞれに１対１に対応してもよく、複数の充電ユニット６２１−１、６２１−２、６２１−３、…、６２２−１、６２２−２、６２２−３、…のそれぞれは該当するバッテリーセルＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ１３、…、ＢＣ２１、ＢＣ２２、ＢＣ２３、…に電力を充電することができる。
【００４６】
複数の充電ユニット６２１−１、６２１−２、６２１−３、…、６２２−１、６２２−２、６２２−３、…のそれぞれは、充電制御部Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、…、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、…を含んでもよく、第１−１充電制御部Ｌ１１、第１−２充電制御部Ｌ１２、第１−３充電制御部Ｌ１３、…、第２−１充電制御部Ｌ２１、第２−２充電制御部Ｌ２２、及び第２−３充電制御部Ｌ２３、…のそれぞれは、電力を急速充電するときは該当するバッテリーセルＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ１３、…、ＢＣ２１、ＢＣ２２、ＢＣ２３、…に充電される電力の電流値をバッテリーセルの最大許容電流に維持させることができ、該当するバッテリーセルが満充電に近づくと、該当するバッテリーセルに充電される電力の電流値をバッテリーセルの最大許容電流以下に維持されるように制御することができる。
【００４７】
バッテリー部６３０は、互いに並列連結された複数のバッテリーセルグループを含んでもよく、上記複数のバッテリーセルグループは、それぞれ互いに直列連結された複数のバッテリーセルＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ１３、…、ＢＣ２１、ＢＣ２２、ＢＣ２３、…を含むことができる。
【００４８】
図６ｃ〜図６ｇを参照すると、本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置Ｂは、例えば、６つのバッテリーセルＢＣ１１〜ＢＣ２３が採用されてもよく、６つのバッテリーセルＢＣ１１〜ＢＣ２３は３つのバッテリーセルＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ１３とＢＣ２１、ＢＣ２２、ＢＣ２３とが直列連結されて１つのバッテリーセルグループを形成し、２つのバッテリーセルグループＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ１３とＢＣ２１、ＢＣ２２、ＢＣ２３とは、互いに並列連結されるように構成されてもよい。（本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置Ｂは、携帯電話、タブレットＰＣ、ラップトップパソコンなどに採用されることができ、それぞれの詳細な図面は省略する。）
【００４９】
さらに、電力が無線伝送される場合、６つのバッテリーセルＢＣ１１〜ＢＣ２３にそれぞれ対応する６つの受電コイルＳ１１〜Ｓ２３が備えられてもよく、６つの受電コイルＳ１１〜Ｓ２３は非接触方式の電力供給装置Ａの送電コイルＰ１から電力を無線伝送されることができる。
【００５０】
一方、非接触方式の電力供給装置Ａは、６つの受電コイルＳ１１〜Ｓ２３に対応する６つの送電コイルＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３を含んでもよい。
【００５１】
上述したように、図６ａ〜図６ｄを参照すると、一般的にラップトップパソコンに使用されるバッテリーパックは６つのバッテリーセルＢＣ１１〜ＢＣ２３を採用しており、６つのバッテリーセルＢＣ１１〜ＢＣ２３は３つのバッテリーセルＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ１３とＢＣ２１、ＢＣ２２、ＢＣ２３とが直列連結されて１つのバッテリーセルグループを形成し、２つのバッテリーセルグループＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ１３とＢＣ２１、ＢＣ２２、ＢＣ２３とは互いに並列連結されるように構成されているため、本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置Ｂは、図６ｇに示されたように、一例として２つのバッテリーセルグループＢＣ１１、ＢＣ１２、ＢＣ１３とＢＣ２１、ＢＣ２２、ＢＣ２３とからなる６つのバッテリーセルＢＣ１１〜ＢＣ２３が示されているが、少なくとも２つのバッテリーセルが互いに並列連結されてもよく、さらに複数のバッテリーセルグループが互いに並列連結されてもよく、複数のバッテリーセルグループのそれぞれは直列連結された複数のバッテリーセルを含んでもよい。図６ｇに示されたように、充電装置Ａの送電コイルＰ１、Ｐ２も複数個備えられてもよい。
【００５２】
図６ａ〜図６ｇを参照すると、本開示の例示的な実施形態に係るバッテリー装置Ｂは１つの装置であってもよいが、図１ｃ及び図１ｄに示されたように、非接触方式の電力供給装置Ａから複数のバッテリー装置Ｂ１、Ｂ２が無線で電力を充電されてもよい。また、複数のバッテリー装置Ｂ１、Ｂ２のそれぞれは、少なくとも１つの充電ユニット及び少なくとも１つのバッテリーセルを含んでもよく、上記少なくとも１つの充電ユニット及び少なくとも１つのバッテリーセルの構成は、上述と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５３】
図７ａ〜図７ｄ、図８ａ〜図８ｄ、及び図９ａ〜図９ｂは、本開示の例示的な実施形態に係る充電動作を示したものである。
【００５４】
図７ａ〜図７ｄを参照すると、受電コイルのそれぞれに伝達される電力量ＶＲＸ１、ＶＲＸ２、ＶＲＸ３が異なってもよい。これにより、電力供給部では、電力状態情報に応じて、送電コイルから該当する受電コイルに伝送される電力量ＶＴＸ１、ＶＴＸ２、ＶＴＸ３を互いに均等な状態から異なるように設定することができる。ここでは、電圧値を例に挙げて説明したが、電流値であってもよい。
【００５５】
図７ａに示されたように、電力供給部は、充電部からの電力状態情報に応じて、複数の受電コイルに受信された電圧ＶＲＸ１、ＶＲＸ２、ＶＲＸ３のうち最大電圧ＶＲＸ２に基づいて受電コイルに受信される電力量が一定になるように送電電力を制御することができ、逆に、図７ｄに示されたように、複数の受電コイルに受信された電圧ＶＲＸ１、ＶＲＸ２、ＶＲＸ３のうち最小電圧ＶＲＸ２に基づいて受電コイルに受信される電力量が一定になるよう送電電力を制御することができる。
【００５６】
図７ｂに示されたように、送電コイルから伝送される電力量をそれぞれ制御するために、該当するスイッチ回路のスイッチングオンデューティまたはオフデューティを制御することができ、図７ｃに示されたように、該当するスイッチ回路のスイッチングデッドタイムを制御することもできる。
【００５７】
上述した充電動作を図８ａ〜図８ｄを参照してより詳細に説明する。
【００５８】
図８ａを参照すると、例えば、本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置は１つの送電ユニットＴｘ１を備え、１つの送電ユニットＴｘ１は少なくとも２つの受電ユニットＲｘ１、Ｒｘ２に電力を無線伝送することができる。
【００５９】
ここで、送電ユニットＴｘ１は、図４ａまたは図４ｂに示された構成を含んでもよく、受電ユニットＲｘ１、Ｒｘ２はそれぞれ図５ａ〜図５ｄに示された構成を含んでもよい。
【００６０】
例えば、第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２（または検出される電流ＩＲｘ２）が第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１（または検出される電流ＩＲｘ１）より小さいとき、記号（１）の場合は、第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２が基準電圧ＶＲｅｆに達するように、送電ユニットＴｘ１が非接触方式で伝送する電力の大きさを増加させることができる。これにより、送電ユニットＴｘ１が非接触方式で伝送する電力の伝達をともに受ける第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１が基準電圧ＶＲｅｆを超える可能性があるが、急速充電されるという利点がある。ここで、基準電圧Ｖｅｒｆは、例えば、該当バッテリーセルに最大許容電流が流れるように設定される電圧であってもよい。
【００６１】
記号（２）の場合は、第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１が基準電圧ＶＲｅｆに達するように、送電ユニットＴｘ１が非接触方式で伝送する電力の大きさを増加させることができる。これにより、送電ユニットＴｘ１が非接触方式で伝送する電力の伝送をともに受ける第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２が基準電圧ＶＲｅｆに達しない可能性があるが、電力伝送の効率が増加するという利点があり得る。
【００６２】
図８ｂを参照すると、例えば、本開示の例示的な実施形態に係る充電装置は、１つの送電ユニットＴｘ１を備え、１つの送電ユニットＴｘ１は少なくとも３つの受電ユニットＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３に電力を無線伝送することができる。
【００６３】
例えば、第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２（または検出される電流ＩＲｘ２）が第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１（または検出される電流ＩＲｘ１）より大きく、第３受電ユニットＲｘ３で検出される電圧ＶＲｘ３（または検出される電流ＩＲｘ３）が第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１（または検出される電流ＩＲｘ１）より小さいとき、記号（１）の場合は、最小値である第３受電ユニットＲｘ３で検出される電圧ＶＲｘ３が基準電圧ＶＲｅｆに達するように、送電ユニットＴｘ１が非接触方式で伝送する電力の大きさを増加させることができる。これにより、送電ユニットＴｘ１が非接触方式で伝送する電力の伝達をともに受ける第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１及び第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２が基準電圧ＶＲｅｆを超えることがあり、急速充電されるという利点があるが、電力伝送の効率は低下する恐れがある。
【００６４】
記号（２）の場合は、中間値である第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１が基準電圧ＶＲｅｆに達するように、送電ユニットＴｘ１が非接触方式で伝送する電力の大きさを増加させることができる。これにより、送電ユニットＴｘ１が非接触方式で伝送する電力の伝達をともに受ける第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２は基準電圧ＶＲｅｆを超え、第３受電ユニットＲｘ３で検出される電圧ＶＲｘ３は基準電圧ＶＲｅｆに達しないことがある。
【００６５】
記号（３）の場合は、最大値である第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２が基準電圧ＶＲｅｆに達するように、送電ユニットＴｘ１が非接触方式で伝送する電力の大きさを増加させることができる。これにより、送電ユニットＴｘ１が非接触方式で伝送する電力の伝達をともに受ける第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１と第３受電ユニットＲｘ３で検出される電圧ＶＲｘ３が基準電圧ＶＲｅｆに達しないことがあるが、電力伝送の効率は増加することができる。一方、充電速度は遅くなる可能性がある。
【００６６】
図８ｃを参照すると、例えば、本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置が少なくとも２つの送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２を備え、２つの送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２は少なくとも２つの受電ユニットＲｘ１、Ｒｘ２に電力を無線伝送することができる。
【００６７】
例えば、第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２（または検出される電流ＩＲｘ２）が第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１（または検出される電流ＩＲｘ１）より小さいとき、記号（１）の場合は、第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１が第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２と等しくなるように、第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを調節することができる。その後、第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１と第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２とが基準電圧ＶＲｅｆを満たすように、第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを調節することができる。
【００６８】
記号（２）の場合は、第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２が第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１と等しくなるように、第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを調節することができる。その後、第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１と第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２とが基準電圧ＶＲｅｆを満たすように、第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを調節することができる。
【００６９】
一方、記号（３）または記号（４）の場合は、第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２が基準電圧ＶＲｅｆに達するように、第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを増加したり、第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１が基準電圧ＶＲｅｆに達するように、第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを増加することができる。上述した電力量の増加は、受電ユニットと送電ユニットとの間のカップリングの程度に応じて調節することでバッテリーセル間の電力バランスを維持したり、各バッテリーセルの最大充電許容電流で充電して電力をバッテリーに急速充電することができる。
【００７０】
図８ｄを参照すると、例えば、本開示の例示的な実施形態に係る充電装置は、少なくとも２つの送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２を備え、２つの送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２は少なくとも３つの受電ユニットＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３に電力を無線伝送することができる。
【００７１】
第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２（または検出される電流ＩＲｘ２）が第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１（または検出される電流ＩＲｘ１）より大きく、第３受電ユニットＲｘ３で検出される電圧ＶＲｘ３（または検出される電流ＩＲｘ３）が第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１（または検出される電流ＩＲｘ１）より小さいとき、記号（１）の場合は、第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１及び第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２が、最小値である第３受電ユニットＲｘ３で検出される電圧ＶＲｘ３と等しくなるように、第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを調整することができ、その後、第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１、第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２、及び第３受電ユニットＲｘ３で検出される電圧ＶＲｘ３が基準電圧ＶＲｅｆを満たすように、第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを調節することができる。
【００７２】
記号（２）の場合は、第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１及び第３受電ユニットＲｘ３で検出される電圧ＶＲｘ３が、最大値である第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２と等しくなるように、第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを調整することができ、その後、第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１、第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２、及び第３受電ユニットＲｘ３で検出される電圧ＶＲｘ３が基準電圧ＶＲｅｆを満たすように、第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを調節することができる。
【００７３】
記号（３）の場合は、第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２及び第３受電ユニットＲｘ３で検出される電圧ＶＲｘ３が、中間値である第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１と等しくなるように、第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを調整することができ、その後、第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１、第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２、及び第３受電ユニットＲｘ３で検出される電圧ＶＲｘ３が基準電圧ＶＲｅｆを満たすように、第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを調節することができる。
【００７４】
さらに、記号（４）、（５）または（６）の場合は、第２受電ユニットＲｘ２で検出される電圧ＶＲｘ２が基準電圧ＶＲｅｆに達するように第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを増加させたり、第３受電ユニットＲｘ３で検出される電圧ＶＲｘ３が基準電圧ＶＲｅｆに達するように第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを増加させたり、第１受電ユニットＲｘ１で検出される電圧ＶＲｘ１が基準電圧ＶＲｅｆに達するように第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２が非接触方式で伝送する電力の大きさを増加させることができる。第１及び第２送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２はカップリングされた受電ユニットで検出される電圧が基準電圧に達するように非接触方式で伝送する電力の大きさを増加させることができるが、これにより、周囲の送電ユニットにも電力が非接触方式で伝送されることがある。
【００７５】
一方、図９ａ及び図９ｂを参照すると、図８ｃ及び図８ｄに示されたように本開示の例示的な実施形態に係る非接触方式の電力供給装置が少なくとも２つの送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２を備える場合、少なくとも２つまたは３つ以上の受電ユニットＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３と電力カップリングが設定されてもよい。より詳細には、送電ユニットから電力を非接触方式で伝送する場合、該当送電ユニットからの電力の伝送を最も多く受ける受電ユニットが最も高い電力カップリング関係を有するように設定することができる。
【００７６】
そのために、受電ユニットＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３から検出された電圧または電流情報を有する電力状態情報に応じて、該当送電ユニットと受電ユニットとの間の電力カップリング関係を設定することができるが、図９ａに示されたように、２つの送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２を順にオン／オフさせて該当送電ユニットから電力の伝送を最も多く受ける受電ユニットを検索したり、図９ｂに示されたように、２つの送電ユニットＴｘ１、Ｔｘ２の電力伝送量を交互に可変して、該当送電ユニットから伝送された電力の変化量が最も大きい受電ユニットを検索することができる。
【００７７】
上述したように、本開示の例示的な実施形態によると、バッテリーセル毎に電力を充電する際に伝達される電力量をバッテリーセル毎に調整してバッテリーセル間の電力バランスを維持したり、各バッテリーセルの最大充電許容電流で充電して急速充電することができるという効果がある。
【００７８】
上記したように、本開示の例示的な実施形態によると、バッテリーセル毎に電力を充電する際に伝達される電力量をバッテリーセル毎に調整してバッテリーセル間の電力バランスを維持したり、電力がバッテリーセルの最大充電許容電流で非接触方式で伝送されることができ、バッテリーセルに電力を急速充電できるという効果がある。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
【符号の説明】
【００８０】
２１０、３１０  電力供給部
２２０、３２０、６２０  充電部
２３０、３３０、６３０  バッテリー部
【図１ａ】
2015130792.tif 000003
【図１ｂ】
2015130792.tif 000004
【図１ｃ】
2015130792.tif 000005
【図１ｄ】
2015130792.tif 000006
【図２】
2015130792.tif 000007
【図３】
2015130792.tif 000008
【図４ａ】
2015130792.tif 000009
【図４ｂ】
2015130792.tif 000010
【図４ｃ】
2015130792.tif 000011
【図４ｄ】
2015130792.tif 000012
【図５ａ】
2015130792.tif 000013
【図５ｂ】
2015130792.tif 000014
【図５ｃ】
2015130792.tif 000015
【図５ｄ】
2015130792.tif 000016
【図６ａ】
2015130792.tif 000017
【図６ｂ】
2015130792.tif 000018
【図６ｃ】
2015130792.tif 000019
【図６ｄ】
2015130792.tif 000020
【図６ｅ】
2015130792.tif 000021
【図６ｆ】
2015130792.tif 000022
【図６ｇ】
2015130792.tif 000023
【図７ａ】
2015130792.tif 000024
【図７ｂ】
2015130792.tif 000025
【図７ｃ】
2015130792.tif 000026
【図７ｄ】
2015130792.tif 000027
【図８ａ】
2015130792.tif 000028
【図８ｂ】
2015130792.tif 000029
【図８ｃ】
2015130792.tif 000030
【図８ｄ】
2015130792.tif 000031
【図９ａ】
2015130792.tif 000032
【図９ｂ】
2015130792.tif 000033