(57)【要約】【課題】利便性を向上させることができる非接触充電システムを提供する。【解決手段】非接触充電システムは、給電装置１０と、この給電装置１０により非接触で給電されて充電が可能な２次電池３４を有する複数の受電装置３０とを備える。給電装置１０は、複数の受電装置３０の順電する順序を選択する順序選択部としての１次側制御部１２を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電装置と、該給電装置により非接触で給電されて充電が可能な２次電池を有する複数の受電装置と、を備えた非接触充電システムであって、
前記複数の受電装置の充電する順序を選択する順序選択部を備えることを特徴とする非接触充電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触充電システムにおいて、
前記順序選択部は、前記受電装置に備えられる前記２次電池の状態から自動で充電する順番を選択することを特徴とする非接触充電システム。
【請求項３】
請求項１に記載の非接触充電システムにおいて、
前記順序選択部は、使用者によって前記複数の受電装置の充電する順序を選択可能に構成されることを特徴とする非接触充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触充電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、給電装置から受電装置へ非接触にて給電を行い、受電装置内の２次電池（バッテリ）で充電を行う非接触充電システムが存在する（例えば、特許文献１参照）。給電装置は電源からの電力を非接触にて受電装置に供給する。受電装置は、例えば携帯電話、デジタルカメラや電動工具等の電気機器に内蔵される電池パックであり、給電装置からの電力を受電すると、受電装置内の２次電池に充電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０４６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような非接触充電システムでは、１つの給電装置に対して複数の受電装置を設置可能なものが考えられる。しかしながら、複数の受電装置を設置した際における充電方法（給電方法）について利便性の面で改善の余地が残されている。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、利便性を向上させることができる非接触充電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、非接触充電システムは、給電装置と、該給電装置により非接触で給電されて充電が可能な２次電池を有する複数の受電装置と、を備えた非接触充電システムであって、前記複数の受電装置の充電する順序を選択する順序選択部を備えることを特徴とする。
【０００７】
また上記構成において、前記順序選択部は、前記受電装置に備えられる前記２次電池の状態から自動で充電する順番を選択することが好ましい。
また上記構成において、前記順序選択部は、使用者によって前記複数の受電装置の充電する順序を選択可能に構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の非接触充電システムによれば、利便性を向上させることができる非接触充電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態における非接触充電システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】同上における非接触充電システムの概略構成図である。
【図３】別例におけるにおける非接触充電システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、非接触充電システムの一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、非接触充電システムは、給電装置１０と、この給電装置１０から非接触給電（非接触充電）される受電装置３０とを有する。
【００１１】
（給電装置）
図２に示すように、給電装置１０は、平板状の筐体Ｃで覆われてなる。筐体Ｃの一面（上面）には、受電装置３０が載せられる２つの給電面ＣＦ１，ＣＦ２が形成されている。
【００１２】
図１及び図２に示すように、給電装置１０は、筐体Ｃの内部に電源回路１１と、１次側制御部１２と、２つの給電ユニット１３とを有する。
電源回路１１は、外部電源（例えば商用電源）ＰＳからの交流電力を適切な直流電圧に変換し、それを動作電力として各給電ユニット１３等に供給する。
【００１３】
１次側制御部１２は、給電装置１０内における各種の処理を行うものであり、例えば給電ユニット１３の制御を行う。
（給電ユニット）
各給電ユニット１３は、励磁駆動回路２１と、電流検出回路２２と、１次側通信用回路２３と、異物検出用回路２４と、信号抽出回路２５とを有する。
【００１４】
励磁駆動回路２１には給電用コイルＬ１が、１次側通信用回路２３には１次側通信用コイルＬ２が、異物検出用回路２４には１次側異物検出用コイルＬ３がそれぞれ接続されている。給電用コイルＬ１、１次側通信用コイルＬ２及び１次側異物検出用コイルＬ３は、略平板状の筐体Ｃ内であって受電装置３０を載置する各給電面ＣＦ１，ＣＦ２近傍に配設されている。
【００１５】
給電用コイルＬ１には、電流検出回路２２が接続されている。この電流検出回路２２は、給電用コイルＬ１に流れる電流を検出するとともに、その検出結果を１次側制御部１２に出力する。
【００１６】
励磁駆動回路２１は、１次側制御部１２からの指令信号を受けて高周波電流（交流電流）を生成し、その生成した電流を給電用コイルＬ１に供給する。これにより、給電用コイルＬ１が励磁される。このとき、１次側制御部１２は、電流検出回路２２の検出結果に基づき、給電用コイルＬ１の周辺に物体が存在するか否かの存在検知を行う。
【００１７】
１次側制御部１２は、給電用コイルＬ１の周辺（各給電面ＣＦ１，ＣＦ２）に物体が存在すると判断すると、認証用のＩＤ要求信号を生成し、その生成した信号を１次側通信用回路２３に出力する。１次側通信用回路２３は、ＩＤ要求信号を変調し、その変調した信号を１次側通信用コイルＬ２を介して無線送信する。
【００１８】
１次側通信用コイルＬ２は、受電装置３０からのＩＤ信号を電磁誘導を利用して受信すると、その受信信号を１次側通信用回路２３に出力する。１次側通信用回路２３は、ＩＤ信号を復調し、その復調した信号を１次側制御部１２に出力する。１次側制御部１２は、復調したＩＤ信号に含まれるＩＤコードと、図示しないメモリに記憶されるＩＤコードとの照合を行う。
【００１９】
１次側制御部１２は、ＩＤコードの照合が成立したと判断したとき、給電面ＣＦ１，ＣＦ２に載置された物体が正規の受電装置３０であるとして、給電用コイルＬ１を励磁させることで給電を実行する。なお、給電面ＣＦ１，ＣＦ２のそれぞれに受電装置３０が載置された場合、１次側制御部１２は、２次電池３４の電池の状態から各給電面ＣＦ１，ＣＦ２に載置された受電装置３０の充電順序を自動で決定する。
【００２０】
異物検出用回路２４は、１次側制御部１２の指令信号を受けると高周波電流（高周波信号）を生成し、その生成した電流を１次側異物検出用コイルＬ３に供給する。これにより、１次側異物検出用コイルＬ３が励磁される。従って、１次側異物検出用コイルＬ３から高周波信号が送信される。なお、給電用コイルＬ１及び１次側異物検出用コイルＬ３は異なる周波数で励磁される。
【００２１】
なお、１次側異物検出用コイルＬ３に供給される高周波信号は、例えば後述する受電装置３０による負荷変調によって、所定の周期で振幅が２値間で変化する。１次側異物検出用コイルＬ３と受電装置３０との間に金属等の異物が存在する場合には、振幅が２値間で変化する周期が長くなる。信号抽出回路２５は、高周波信号を検波し、その検波信号を１次側制御部１２に出力する。１次側制御部１２は、前記検波信号の周期に基づき、金属などの異物の有無を判断する。
【００２２】
（受電装置）
受電装置３０は、例えば電動工具やその他の電気機器に着脱可能に接続される電池パックや、電動工具やその他の電気機器に内蔵される電池パックである。
【００２３】
図１に示すように、受電装置３０は、整流回路３１と、２次側通信用回路３２と、２次側制御部３３と、２次電池３４とを有する。整流回路３１には受電用コイルＬ４が、２次側通信用回路３２には２次側通信用コイルＬ５がそれぞれ接続されている。
【００２４】
受電用コイルＬ４には、給電用コイルＬ１からの磁束の変化によって交流電力が誘起される。整流回路３１は、受電用コイルＬ４に誘起される交流電力を整流する。整流回路３１からの直流電圧を２次電池３４の充電に利用する。
【００２５】
２次側制御部３３は、例えばマイクロコンピュータで構成されるとともに、整流回路３１で整流された電力（直流電力）の一部を受けて２次側電源部３５を介して動作する。
２次側通信用コイルＬ５は、１次側通信用コイルＬ２からのＩＤ要求信号を、電磁誘導を利用して受信すると、その受信信号を２次側通信用回路３２に出力する。２次側通信用回路３２は、ＩＤ要求信号を復調し、その復調した信号を２次側制御部３３に出力する。
【００２６】
２次側制御部３３は、ＩＤ要求信号（復調した信号）を認識すると、図示しないメモリに記憶されるＩＤコードを含むＩＤ信号を生成し、その生成した信号を２次側通信用回路３２に出力する。２次側通信用回路３２は、ＩＤ信号を変調し、その変調した信号を２次側通信用コイルＬ５を介して無線送信する。
【００２７】
受電装置３０は、充電電力検出部３６を有する。充電電力検出部３６は、整流回路３１から２次電池３４に供給される受電電力（電流）を検出し、その検出結果を２次側制御部３３に出力する。２次側制御部３３は、２次側通信用回路３２及び２次側通信用コイルＬ５を介して、検出された受電電力（電流）の情報を送信する。
【００２８】
また、受電装置３０は、電池電圧検出部３７を有する。電池電圧検出部３７は、２次電池３４と接続され、２次電池３４の電池電圧に関わる情報を取得して、その取得した情報を２次側制御部３３に出力する。２次側制御部３３は、２次側通信用回路３２及び２次側通信用コイルＬ５を介して、検出された２次電池３４の電池電圧に関わる情報を送信する。
【００２９】
電池電圧検出部３７には、メモリ３８が接続される。メモリ３８は、２次電池３４と接続されて２次電池３４の情報を取得して記憶する。２次電池３４の情報としては主に電池寿命を推定するために用いられるものであり、例えば、充電回数、放電履歴、温度履歴などがある。また、メモリ３８は、電池電圧検出部３７に対して記憶していた前記２次電池３４の情報を出力可能となっている。なお、電池電圧検出部３７は、メモリ３８に記憶されていた２次電池３４の情報が入力されると、２次側制御部３３に対して出力するようになっている。
【００３０】
また、受電装置３０は、負荷変調を行う構成として、２次側異物検出用コイルＬ６と、整流回路４１と、マルチバイブレータ４２と、負荷４３と、トランジスタ４４とを有する。
【００３１】
２次側異物検出用コイルＬ６は、整流回路４１に接続されている。また、整流回路４１の後段には、前記マルチバイブレータ４２が接続されている。そして、２次側異物検出用コイルＬ６とグランドとの間には負荷４３が接続されている。トランジスタ４４は、負荷４３とグランドとの間に設けられている。トランジスタ４４のエミッタ端子及びコレクタ端子は、それぞれ負荷４３及びグランドに接続されている。トランジスタ４４のベース端子にはマルチバイブレータ４２が接続されている。
【００３２】
２次側異物検出用コイルＬ６は、１次側異物検出用コイルＬ３からの高周波信号を電磁誘導を利用して受信すると、それを整流回路４１に出力する。整流回路４１は、高周波信号を整流する。マルチバイブレータ４２は、整流回路４１からの信号に基づき、Ｈｉレベル及びＬｏレベルの繰り返しからなるパルス波を生成し、それをトランジスタ４４に出力する。トランジスタ４４は、パルス波におけるＨｉレベル及びＬｏレベルに基づきオンオフ状態が切り替わる。トランジスタ４４がオン状態にあるとき、２次側異物検出用コイルＬ６の電流の一部がグランドに流れる。従って、２次側異物検出用コイルＬ６における高周波信号は、トランジスタ４４のオンオフ状態に応じて振幅が一定周期毎に２値間で変化する。これに伴って、１次側異物検出用コイルＬ３における高周波信号の振幅も一定周期毎に２値間で変化する（負荷変調）。
【００３３】
１次側異物検出用コイルＬ３及び２次側異物検出用コイルＬ６間に金属等の異物が存在する場合には、１次側異物検出用コイルＬ３及び２次側異物検出用コイルＬ６間で送受信される高周波信号の振幅が小さくなる。これにより、マルチバイブレータ４２が生成するパルス波におけるＨｉレベル及びＬｏレベルの繰り返しの周期、ひいてはトランジスタ４４におけるオンオフ状態の切り替わりの周期が長くなる。よって、２次側異物検出用コイルＬ６及び１次側異物検出用コイルＬ３間で送受信される高周波信号における振幅が２値間で変化する周期が長くなる。従って、上述のように、給電装置１０において異物検知が可能となる。
【００３４】
次に、本実施形態の作用を説明する。なお、本実施形態の非接触充電システムでは、受電装置３０が１つのみ載置された場合、並びに、受電装置３０が複数（２つ）載置された場合の両方であっても充電が可能となっている。
【００３５】
先ず、受電装置３０を１つのみ載置した場合の非接触充電システムの作用を説明する。
本実施形態の非接触充電システムでは、先ず１次側制御部１２は、各給電ユニット１３を介して存在検知を行う。具体的には、先ず励磁駆動回路２１は、給電面ＣＦ１，ＣＦ２近傍に配設された給電用コイルＬ１を励磁させる。そして、１次側制御部１２は、各給電ユニット１３の電流検出回路２２の検出結果に基づき各給電ユニット１３の給電用コイルＬ１の周辺に物体が存在するか否かの存在検知を行う。このとき、１次側制御部１２は、２つの給電ユニット１３のうちの一方の給電ユニット１３の給電用コイルＬ１近傍に物体の存在を検知した場合には、その給電ユニット１３（給電用コイルＬ１）に対応する給電面ＣＦ１，ＣＦ２に物体が載置されたと判断する。
【００３６】
１次側制御部１２は、物体の存在を検知する旨を判断すると、給電ユニット１３を通じて金属等の異物の検知を行う。
１次側制御部１２は、異物の存在を検知しないとき、給電ユニット１３の１次側通信用回路２３及び１次側通信用コイルＬ２を通じてＩＤ要求信号を送信する。このとき、受電装置３０の２次側制御部３３は、給電装置１０からのＩＤ要求信号を受信（認識）すると、図示しないメモリに記憶されるＩＤコードを含むＩＤ信号を生成する。そして、２次側制御部３３は、その生成した信号を２次側通信用回路３２に出力する。２次側通信用回路３２は、ＩＤ信号を変調し、その変調した信号を２次側通信用コイルＬ５を介して無線送信する。
【００３７】
そして、給電装置１０の１次側制御部１２は、受電装置３０により送信されたＩＤ信号を１次側通信用コイルＬ２及び１次側通信用回路２３を介して受信すると、ＩＤ信号に含まれるＩＤコードと、自身のメモリに記憶されるＩＤコードとの照合を行う。
【００３８】
１次側制御部１２は、ＩＤコードの照合が成立しない場合、給電用コイルＬ１への給電を開始させない。これにより、正規の受電装置３０以外に対して給電されることを防止できる。
【００３９】
また、１次側制御部１２は、ＩＤコードの照合が成立した場合、励磁駆動回路２１を介して受電装置３０が載置された給電面ＣＦ１，ＣＦ２に対応する給電用コイルＬ１に給電を開始する。
【００４０】
また、１次側制御部１２は、受電装置３０側から送信される２次電池３４の電池電圧に関する情報を１次側通信用回路２３及び１次側通信用コイルＬ２を通じて受信する。そして、１次側制御部１２は、２次電池３４の電池電圧に関する情報から２次電池３４の電池電圧が指定の電圧になると充電完了と判断して、励磁駆動回路２１による給電用コイルＬ１への通電を停止させて受電装置３０への給電を停止させる。
【００４１】
次に、受電装置３０を各給電面ＣＦ１，ＣＦ２に載置した場合の非接触充電システムの作用を説明する。
本実施形態の非接触充電システムでは、先ず１次側制御部１２は、各給電ユニット１３を介して存在検知を行う。具体的には、先ず励磁駆動回路２１は、給電面ＣＦ１，ＣＦ２近傍に配設された給電用コイルＬ１を励磁させる。そして、１次側制御部１２は、各給電ユニット１３の電流検出回路２２の検出結果に基づき各給電ユニット１３の給電用コイルＬ１の周辺に物体が存在するか否かの存在検知を行う。このとき、１次側制御部１２は、２つの給電ユニット１３の両方の給電ユニット１３の給電用コイルＬ１近傍に物体の存在を検知した場合には、各給電面ＣＦ１，ＣＦ２のそれぞれに物体が載置されたと判断する。
【００４２】
１次側制御部１２は、物体の存在を検知する旨を判断すると、給電ユニット１３を通じて金属等の異物の検知を行う。
１次側制御部１２は、異物の存在を検知しないとき、給電ユニット１３の１次側通信用回路２３及び１次側通信用コイルＬ２を通じてＩＤ要求信号を各受電装置３０に送信する。このとき、受電装置３０の２次側制御部３３は、給電装置１０からのＩＤ要求信号を受信（認識）すると、図示しないメモリに記憶されるＩＤコードを含むＩＤ信号を生成する。そして、２次側制御部３３は、その生成した信号を２次側通信用回路３２に出力する。２次側通信用回路３２は、ＩＤ信号を変調し、その変調した信号を２次側通信用コイルＬ５を介して無線送信する。このとき、受電装置３０内の電池電圧検出部３７によって検出された２次電池３４の電圧と、メモリ３８内に蓄積（記憶）された充電回数、放電履歴、温度履歴などの２次電池３４の情報を２次側制御部３３に対して出力する。そして、２次側制御部３３は、ＩＤ信号とともに前記２次電池３４の情報を２次側通信用回路３２及び２次側通信用コイルＬ５を介して無線送信する。
【００４３】
そして、給電装置１０の１次側制御部１２は、受電装置３０により送信されたＩＤ信号を１次側通信用コイルＬ２及び１次側通信用回路２３を介して受信すると、ＩＤ信号に含まれるＩＤコードと、自身のメモリに記憶されるＩＤコードとの照合を行う。
【００４４】
１次側制御部１２は、ＩＤコードの照合が成立しない場合、給電用コイルＬ１への給電を開始させない。これにより、正規の受電装置３０以外に対して給電されることを防止できる。
【００４５】
また、１次側制御部１２は、ＩＤコードの照合が成立した場合、各給電面ＣＦ１，ＣＦ２のそれぞれに載置された受電装置３０から送信された前記２次電池３４の情報に基づいて受電装置３０（２次電池３４）に対する充電順序を自動的に決定する。その決定方法としては次の方法が考えられる。
【００４６】
（Ａ）２次電池３４の定格容量や定格電圧の大きな順、または、小さな順で充電する。
（Ｂ）２次電池３４の残容量のみに焦点をあてて、充電時間の短い順、または、長い順で充電する。
【００４７】
（Ｃ）２次電池３４を構成するセルの温度情報に焦点をあてて、温度の低い方から充電する。このとき、温度の高い方の受電装置３０は、その間自然冷却されることとなる。
（Ｄ）２次電池３４の残り寿命を推定して、残り寿命の多い方から充電する。
【００４８】
１次側制御部１２は、上述した（Ａ）〜（Ｄ）のいずれかの順序によって励磁駆動回路２１を介して受電装置３０が載置された給電面ＣＦ１，ＣＦ２に対応する給電用コイルＬ１に給電を開始する。
【００４９】
また、１次側制御部１２は、受電装置３０側から送信される２次電池３４の電池電圧に関する情報を１次側通信用回路２３及び１次側通信用コイルＬ２を通じて受信する。そして、１次側制御部１２は、２次電池３４の電池電圧に関する情報から２次電池３４の電池電圧が指定の電圧になると充電完了と判断して、励磁駆動回路２１による給電用コイルＬ１への通電を停止させて受電装置３０への給電を停止させる。
【００５０】
次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）複数の受電装置３０の充電する順序を選択する順序選択部としての１次側制御部１２を備えるため、利便性を向上させることが可能となる。
【００５１】
（２）１次側制御部１２は、受電装置３０に備えられる２次電池３４の状態から自動で充電する順番を選択する。これにより、例えば操作部等を用いた使用者による煩わしい操作を行うことなく充電順序が決定されるため、利便性をより向上させることが可能となる。また、操作部等を設ける必要がないため部品点数の増加を抑えることが可能となる。
【００５２】
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、１次側制御部１２により受電装置３０に備えられる２次電池３４の状態から自動で充電する順番を選択する構成としたが、これに限らない。例えば、使用者によって前記複数の受電装置の充電する順序を選択可能に構成してもよい。その一例として、図１及び図３を用いて説明する。
【００５３】
図１及び図３に示すように、給電装置１０は、操作部１４と表示部１５とを有する。
操作部１４は、使用者による操作が可能なものであって、例えば受電装置３０の充電順序を選択することが可能となっている。表示部１５は、順電順序の表示、充電中や充電完了を表示することで使用者に対してその旨を報知するものである。ここで、例えば操作部１４を操作して充電順序を選択する場合における、表示部１５の表示例を示す。表示部１５には、操作部１４の操作に基づいて「定格容量の大きい順」、「定格容量の小さい順」、「充電時間の短い順」、「充電時間の長い順」、「温度が低い順」などの表示がなされる。そして、表示部１５に表示された充電順序となるように１次側制御部１２により充電が実施される。これにより、使用者が自分で選択することができるため、より利便性を向上させることができる。
【００５４】
・上記実施形態では特に言及していないが、２次電池３４として、リチウムイオン電池、ニッカド電池やニッケル水素などを採用することができる。
・上記実施形態では、給電用コイルＬ１を固設した構成としたが、受電装置３０（２次電池３４）が載置された場所、つまり受電用コイルＬ４の場所に追従可能なように可動式の給電用コイルＬ１を採用してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０…給電装置、１２…１次側制御部（順序選択部）、３０…受電装置、３４…２次電池。
【図１】
2015171160.tif 000003
【図２】
2015171160.tif 000004
【図３】
2015171160.tif 000005