(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の残容量表示機能を有する駆動機器本体(101)に接続されて、該駆動機器本体(101)を駆動する電力を供給するための電池パック(90)であって、
充電可能な二次電池セル(2)と、
充電台(110)に内蔵される送電コイル(113)と電磁結合可能な受電コイル(1)と、
前記受電コイル(1)で送電コイル(113)から送られる電力を変換して、前記二次電池セル(2)を充電するための充電回路を構成する充電経路と、
駆動機器本体(101)が接続されているか、電池パック(90)単体のいずれかを判定するための機器接続判定部と、
前記充電回路と接続されており、前記機器接続判定部の判定結果に基づき、電池パック(90)単体の場合はクローズし、駆動機器本体(101)が接続されている場合はオープンして前記充電経路を変更可能にオープン／クローズを制御する経路切替スイッチ(93)と、
を備え、
前記充電経路の変更により、前記二次電池セル(2)の残容量に関する情報を駆動機器本体(101)側に伝達可能に構成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックであって、さらに、
前記受電コイル(1)で受けた電力を整流する無接点充電回路(95)と、
前記機器接続判定部を有するパック制御部(91)と、
を備えており、
前記パック制御部(91)が、前記無接点充電回路(95)で整流された整流後電圧に基づいて、駆動機器本体(101)の着脱判定を行うよう構成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項２に記載の電池パックであって、
前記パック制御部(91)が、前記経路切替スイッチ(93)のオープン／クローズを制御するよう構成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項３に記載の電池パックであって、
前記機器接続判定部が、前記無接点充電回路(95)で整流された整流後電圧を所定の閾値電圧と比較し、
該閾値電圧よりも低い場合、電池パック(90)が駆動機器本体(101)に接続されていると判定し、
該閾値電圧よりも高い場合、電池パック(90)単体であると判定するよう構成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項５】
請求項４に記載の電池パックであって、さらに、
該閾値電圧が、二次電池セル(2)の満充電電圧よりも高いことを特徴とする電池パック。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記経路切替スイッチ(93)を、初期状態でオープンに設定してなることを特徴とする電池パック。
【請求項７】
電池の残容量表示機能を有する駆動機器本体(101)に接続されて、該駆動機器本体(101)を駆動する電力を供給するための電池パック(90)であって、
充電可能な二次電池セル(2)と、
充電台(110)に内蔵される送電コイル(113)と電磁結合可能な受電コイル(1)と、
前記受電コイル(1)で送電コイル(113)から送られる電力を変換して、前記二次電池セル(2)を充電するための充電回路を構成する充電経路と、
駆動機器本体(101)が接続されているか、電池パック(90)単体のいずれかを判定するための機器接続判定部と、
前記充電回路と接続されており、前記機器接続判定部の判定結果に基づき、電池パック(90)単体の場合はクローズし、駆動機器本体(101)が接続されている場合はオープンして前記充電経路を変更可能にオープン／クローズを制御する経路切替スイッチ(93)と、
前記受電コイル(1)で受けた電力を整流する無接点充電回路(95)と、
前記機器接続判定部を有するパック制御部(91)と、
を備えており、
前記パック制御部(91)が、前記無接点充電回路(95)で整流された整流後電圧に基づいて、駆動機器本体(101)の着脱判定を行うよう構成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項８】
請求項７に記載の電池パックであって、さらに、
前記電池パック(90)が、外部の商用電源と接続されるＡＣ／ＤＣアダプタ(143)から受電状態の駆動機器本体(101)に接続されているかどうかを判定するためのアダプタ判定部を備えることを特徴とする電池パック。
【請求項９】
請求項８に記載の電池パックであって、さらに、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタ(143)による直流電源の電圧又は該電圧を変換した変換電圧を接続する情報端子(103)を備え、
前記パック制御部(91)がアダプタ判定部として、情報端子(103)に基づいてＡＣ／ＤＣアダプタ(143)の接続の有無を判定してなることを特徴とする電池パック。
【請求項１０】
電池パック(90)と、
前記電池パック(90)を接続した状態で、前記電池パック(90)から供給される電力で駆動されると共に、前記電池パック(90)の残容量表示機能を有する駆動機器本体(101)と、
を備える電池駆動機器(100)であって、
前記電池パック(90)は、
充電可能な二次電池セル(2)と、
充電台(110)に内蔵される送電コイル(113)と電磁結合可能な受電コイル(1)と、
前記受電コイル(1)で送電コイル(113)から送られる電力を変換して、前記二次電池セル(2)を充電するための充電回路を構成する充電経路と、
駆動機器本体(101)が接続されているか、電池パック(90)単体のいずれかを判定するための機器接続判定部と、
前記充電回路と接続されており、前記機器接続判定部の判定結果に基づき、電池パック(90)単体の場合はクローズし、駆動機器本体(101)が接続されている場合はオープンして前記充電経路を変更可能にオープン／クローズを制御する経路切替スイッチ(93)と、
を備え、
前記充電経路を変更することにより、前記二次電池セル(2)の残容量に関する情報を駆動機器本体(101)側に情報伝達するよう構成してなることを特徴とする電池駆動機器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電池駆動機器であって、
前記駆動機器本体(101)は、
前記充電回路と接続され、前記二次電池セル(2)の充電時に、該充電回路を構成する充電経路を流れる電流又は電力を積算することで、前記二次電池セル(2)の残容量を演算可能な残容量演算部と、
を備えることを特徴とする電池駆動機器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電池駆動機器であって、
前記残容量演算部は、前記二次電池セル(2)を充電する充電電流を検出する充電電流検出抵抗(156)を備えることを特徴とする電池駆動機器。
【請求項１３】
電池パック(90)と、
前記電池パック(90)を接続した状態で、前記電池パック(90)から供給される電力で駆動されると共に、前記電池パック(90)の残容量表示機能を有する駆動機器本体(101)と、
を備える電池駆動機器(100)であって、
前記電池パック(90)は、
充電可能な二次電池セル(2)と、
充電台(110)に内蔵される送電コイル(113)と電磁結合可能な受電コイル(1)と、
前記受電コイル(1)で送電コイル(113)から送られる電力を変換して、前記二次電池セル(2)を充電するための充電回路を構成する充電経路と、
駆動機器本体(101)が接続されているか、電池パック(90)単体のいずれかを判定するための機器接続判定部と、
前記充電回路と接続されており、前記機器接続判定部の判定結果に基づき、電池パック(90)単体の場合はクローズし、駆動機器本体(101)が接続されている場合はオープンして前記充電経路を変更可能にオープン／クローズを制御する経路切替スイッチ(93)と、
前記受電コイル(1)で受けた電力を整流する無接点充電回路(95)と、
前記機器接続判定部を有するパック制御部(91)と、
を備えており、
前記パック制御部(91)が、前記無接点充電回路(95)で整流された整流後電圧に基づいて、駆動機器本体(101)の着脱判定を行うよう構成してなることを特徴とする電池駆動機器。
【請求項１４】
充電台(110)に電池パック(90)を載せ、電池パック(90)に内蔵している受電コイル(1)を、充電台(110)の送電コイル(113)と電磁結合させて、充電台(110)から前記電池パック(90)に電力を送出して、内蔵される前記電池パック(90)の二次電池セル(2)を充電する無接点充電方法であって、
電池パック(90)を充電台(110)に載置させ、該電池パック(90)のパック制御部(91)を起動させ、経路切替スイッチ(93)をオープン状態とする工程と、
電池パック(90)が、単体か、駆動機器本体(101)に装着された状態かを前記パック制御部(91)が判定し、電池パック(90)が駆動機器本体(101)に装着された状態と判定された場合は、前記パック制御部(91)が前記経路切替スイッチ(93)をオープンして前記充電経路を変更する工程と、
を含み、
前記充電経路を変更することにより、前記二次電池セル(2)の残容量に関する情報を駆動機器本体(101)側に情報伝達するよう構成してなることを特徴とする電池パックの無接点充電方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電池パックの無接点充電方法であって、さらに、
前記電池パック(90)が、外部の商用電源と接続されるＡＣ／ＤＣアダプタ(143)から受電された駆動機器本体(101)に接続されているかどうかを判定し、
ＡＣ／ＤＣアダプタ(143)が接続されていないと判定された場合に、無接点充電を開始し、
ＡＣ／ＤＣアダプタ(143)が接続されていると判定された場合に、無接点充電を中止する工程と、
を含むことを特徴とする電池パックの無接点充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電台に載せられた電池パックの受電コイルと、充電台の送電コイルとを電磁結合し、送電コイルから受電コイルに磁気誘導作用で電力搬送して、内蔵電池を充電可能な電池パック及び電池駆動機器並びに電池パックの無接点充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や携帯音楽プレーヤ等のモバイル機器に代表される電池駆動機器は、携帯に便利なように、充電できる電池により駆動されるものが多い。このような電池駆動機器は、電池を素電池の状態で、あるいは電池パックの状態で収納している。電池駆動機器は、電池を収納する状態で充電器に接点を接続して充電される。一方で、このように接点を接続することなく、電磁誘導の作用を利用して充電台に内蔵された送電コイルから、受電コイルに対して電力を搬送して、電池を充電する充電台が開発されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図１２に示す特許文献１に係る充電台９１０と電池駆動機器９２０は、充電台９１０に、交流電源で励磁される送電コイル９１１を内蔵し、この送電コイル９１１に電磁結合される受電コイル９２１を電池パック９３０に設けて、受電コイル９２１に誘導される電力で電池パック９３０の二次電池セル９３１を充電する。電池パック９３０は、受電コイル９２１に誘導される交流を整流し、これを二次電池セル９３１に供給して充電する充電回路を内蔵している。この構造によると、充電台９１０の上に電池パック９３０を載せて、接点を接続することなく無接点な状態で二次電池セル９３１を充電できる。
【０００４】
その一方、電池駆動機器は、内蔵された二次電池セルの無接点での充電状況を把握するため、二次電池セルの電圧及び／又は充電電流の監視等を行っていたが、二次電池セルの残容量を正確に認識することは困難であった。また電池パック側においても、電池駆動機器が接続されているか、電池パック単体かの判断は容易でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４１９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電池パック単体かの判断について、電池駆動機器に残容量測定用の電流検出抵抗を接続して充電するタイプにおいては、この電流検出抵抗に流れる電流を検出するかいなかで、電池パックが接続されたか、単体かを検出することが考えられる。しかしながら、このような充電電流の有無による判定では、電流検出抵抗の電圧を増幅するアンプのオフセットの影響を受けるため、特に電池セルの電圧が高い場合は充電電流が微少なため判定が困難となることがあった。さらには、ＣＣ−ＣＶ充電方式において、ＣＶ充電時で電流が少ない状態においても判定が困難となることがあった。
【０００７】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、電池パックの充電時に、電池駆動機器に装着された状態か、電池パック単体かを正確に判別して、電池駆動機器に装着された状態の場合、残容量演算部にて、電池パック内の二次電池セルの充電状況を検出可能とした電池パック及び電池駆動機器並びに電池パックの無接点充電方法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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の側面に係る電池パックは、電池の残容量表示機能を有する駆動機器本体１０１に接続されて、該駆動機器本体１０１を駆動する電力を供給するための電池パック９０であって、充電可能な二次電池セル２と、充電台１１０に内蔵される送電コイル１１３と電磁結合可能な受電コイル１と、前記受電コイル１で送電コイル１１３から送られる電力を変換して、前記二次電池セル２を充電するための充電回路を構成する充電経路と、駆動機器本体１０１が接続されているか、電池パック９０単体のいずれかを判定するための機器接続判定部９１と、前記充電回路と接続されており、前記機器接続判定部の判定結果に基づき、電池パック９０単体の場合はクローズし、駆動機器本体１０１が接続されている場合はオープンして前記充電経路を変更可能にオープン／クローズを制御する経路切替スイッチ９３と、を備え、前記充電経路の変更により、前記二次電池セル２の残容量に関する情報を駆動機器本体１０１側に情報伝達するよう構成できる。これにより、電池パックは、電池駆動機器に接続されているか、電池パック単体かを機器接続判断部により、受電コイルの誘導起電力による充電経路を変更でき、電池駆動機器に装着された状態の場合、残容量演算部にて、電池パック内の二次電池セルの充電状況を検出することができ、さらに、電池パックは、電池駆動機器側へ二次電池セルの電池残容量を伝達することが可能となる。ここでの電池駆動機器は、電池パックを接続した駆動機器本体を示している。
【０００９】
また第２の側面に係る電池パックによれば、さらに、前記受電コイル１で受けた電力を整流する無接点充電回路９５と、前記機器接続判定部を有するパック制御部９１と、を備えており、前記パック制御部９１が、前記無接点充電回路９５で整流された整流後電圧に基づいて、駆動機器本体１０１の着脱判定を行うよう構成できる。これにより、電池パック単体での利用時には、充電回路の出力は無負荷となり、整流後電圧が高くなることを利用して、判定を行うことができ、電池駆動機器に装着された状態か、単体かの判定を確実に行うことができる。
【００１０】
さらにまた第３の側面に係る電池パックによれば、前記パック制御部９１が、前記経路切替スイッチ９３のオープン／クローズを制御するよう構成できる。これにより、パック制御部は、電池パックが単体か否かの情報により制御信号を出力し、経路切替スイッチをオープン／クローズさせることで、充電経路を確実に変更することができる。
【００１１】
さらにまた第４の側面に係る電池パックによれば、前記機器接続判定部が、前記無接点充電回路９５で整流された整流後電圧を所定の閾値電圧と比較し、該閾値電圧よりも低い場合、電池パック９０が駆動機器本体１０１に接続されていると判定し、該閾値電圧よりも高い場合、電池パック９０単体であると判定するよう構成できる。これにより、電池パックは、従来のような充電電流での検出時におけるアンプのオフセットの影響やＣＣ−ＣＶ充電方式において、ＣＶ充電時で電流が少ない状態での誤判定がなく、整流後電圧でもって判別できるため、誤差の影響も低減できる。
【００１２】
さらにまた第５の側面に係る電池パックによれば、該閾値電圧が、二次電池セル２の満充電電圧よりも高い設定としてなる。これにより、整流後電圧が二次電池セルの電圧となり、電池パックが電池駆動機器に接続された状態においても、閾値電圧を超えることが無いため、誤判定を回避できる。
【００１３】
さらにまた第６の側面に係る電池パックによれば、前記経路切替スイッチ９３を、初期状態でオープンに設定してなる。これにより、電池パック単体の際に内蔵する二次電池セルの自己放電を防止できる。
【００１４】
さらにまた第７の側面に係る電池パックによれば、電池の残容量表示機能を有する駆動機器本体１０１に接続されて、該駆動機器本体１０１を駆動する電力を供給するための電池パック９０であって、充電可能な二次電池セル２と、充電台１１０に内蔵される送電コイル１１３と電磁結合可能な受電コイル１と、前記受電コイル１で送電コイル１１３から送られる電力を変換して、前記二次電池セル２を充電するための充電回路を構成する充電経路と、駆動機器本体１０１が接続されているか、電池パック９０単体のいずれかを判定するための機器接続判定部９１と、前記充電回路と接続されており、前記機器接続判定部の判定結果に基づき、電池パック９０単体の場合はクローズし、駆動機器本体１０１が接続されている場合はオープンして前記充電経路を変更可能にオープン／クローズを制御する経路切替スイッチ９３と、前記受電コイル１で受けた電力を整流する無接点充電回路９５と、前記機器接続判定部を有するパック制御部９１と、を備えており、前記パック制御部９１が、前記無接点充電回路９５で整流された整流後電圧に基づいて、駆動機器本体１０１の着脱判定を行うよう構成できる。これにより、電池パックは、電池駆動機器に接続されているか、電池パック単体かを機器接続判断部により、受電コイルの誘導起電力による充電経路を変更でき、電池パック単体での利用時には、充電回路の出力は無負荷となり、整流後電圧が高くなることを利用して、判定を行うことができ、電池駆動機器に装着された状態か、単体かの判定を確実に行うことができる。
【００１５】
さらにまた第８の側面に係る電池パックによれば、さらに、前記電池パック９０が、外部の商用電源と接続されるＡＣ／ＤＣアダプタ１４３から受電状態の駆動機器本体１０１に接続されているかどうかを判定するためのアダプタ判定部を備えている。これにより、ＡＣ／ＤＣアダプタ接続時には無接点充電を中止して、有線による安定した充電を優先できる。
【００１６】
さらにまた第９の側面に係る電池パックによれば、前記ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３による直流電源の電圧又は該電圧を変換した変換電圧を接続する情報端子１０３を備え、前記パック制御部９１がアダプタ判定部として、情報端子１０３に基づいてＡＣ／ＤＣアダプタ１４３の接続の有無を判定してなる。これにより、情報端子が所定電圧以上の場合は、ＡＣ／ＤＣアダプタが接続されていることを検出でき、無接点による充電を停止させることができる。
【００１７】
さらにまた第１０の側面に係る電池駆動機器によれば、電池パック９０と、前記電池パック９０を接続した状態で、前記電池パック９０から供給される電力で駆動されると共に、前記電池パック９０の残容量表示機能を有する駆動機器本体１０１と、を備える電池駆動機器１００であって、前記電池パック９０は、充電可能な二次電池セル２と、充電台１１０に内蔵される送電コイル１１３と電磁結合可能な受電コイル１と、前記受電コイル１で送電コイル１１３から送られる電力を変換して、前記二次電池セル２を充電するための充電回路を構成する充電経路と、駆動機器本体１０１が接続されているか、電池パック９０単体のいずれかを判定するための機器接続判定部と、前記充電回路と接続されており、前記機器接続判定部の判定結果に基づき、電池パック９０単体の場合はクローズし、駆動機器本体１０１が接続されている場合はオープンして前記充電経路を変更可能にオープン／クローズを制御する経路切替スイッチ９３と、を備え、さらにまた第１１の側面に係る電池駆動機器によれば、前記充電経路を変更することにより、前記二次電池セル２の残容量に関する情報を駆動機器本体１０１側に情報伝達するよう構成できる。これにより、電池パック単体での利用時には、充電回路の出力は無負荷となり、整流後電圧が高くなることを利用して、判定を行うことができ、電池駆動機器に装着された状態か、単体かの判定を確実に行うことができる。また、従来のような充電電流での検出時におけるアンプのオフセットの影響がなく、整流後電圧でもって判別できるため、誤差の影響も低減でき、さらに、電池駆動機器は、電池パック内の二次電池セルの電池残容量を伝達することが可能となる。
【００１９】
さらにまた第１１の側面に係る電池駆動機器によれば、前記駆動機器本体１０１は、前記充電回路と接続され、前記二次電池セル２の充電時に、該充電回路を構成する充電経路を流れる電流又は電力を積算することで、前記二次電池セル２の残容量を演算可能な残容量演算部と、を備えている。これにより、電池駆動機器は、二次電池セルが充電される電流または電力を積算し、二次電池セルの電力容量を把握することができる。
【００２０】
さらにまた第１２の側面に係る電池駆動機器によれば、前記残容量演算部は、前記二次電池セル２を充電する充電電流を検出する充電電流検出抵抗１５６を備えている。これにより、残容量演算部は、充電電流検出抵抗を通電する充電電流により、電池駆動機器の表示器に精確な電池残容量を表示させることができる。
【００２１】
さらにまた第１３の側面に係る電池パックの無接点充電方法によれば、電池パック９０と、前記電池パック９０を接続した状態で、前記電池パック９０から供給される電力で駆動されると共に、前記電池パック９０の残容量表示機能を有する駆動機器本体１０１と、を備える電池駆動機器１００であって、前記電池パック９０は、充電可能な二次電池セル２と、充電台１１０に内蔵される送電コイル１１３と電磁結合可能な受電コイル１と、前記受電コイル１で送電コイル１１３から送られる電力を変換して、前記二次電池セル２を充電するための充電回路を構成する充電経路と、駆動機器本体１０１が接続されているか、電池パック９０単体のいずれかを判定するための機器接続判定部と、前記充電回路と接続されており、前記機器接続判定部の判定結果に基づき、電池パック９０単体の場合はクローズし、駆動機器本体１０１が接続されている場合はオープンして前記充電経路を変更可能にオープン／クローズを制御する経路切替スイッチ９３と、前記受電コイル１で受けた電力を整流する無接点充電回路９５と、前記機器接続判定部を有するパック制御部９１と、を備えており、前記パック制御部９１が、前記無接点充電回路９５で整流された整流後電圧に基づいて、駆動機器本体１０１の着脱判定を行うよう構成できる。これにより、電池パック単体での利用時には、充電回路の出力は無負荷となり、整流後電圧が高くなることを利用して、判定を行うことができ、電池駆動機器に装着された状態か、単体かの判定を確実に行うことができる。また、従来のように充電電流でなく、電圧でもって判別できるため、誤差の影響も低減できる。
【００２２】
さらにまた第１４の側面に係る電池パックの無接点充電方法によれば、充電台１１０に電池パック９０を載せ、電池パック９０に内蔵している受電コイル１を、充電台１１０の送電コイル１１３と電磁結合させて、充電台１１０から前記電池パック９０に電力を送出して、内蔵される前記電池パック９０の二次電池セル２を充電する無接点充電方法であって、電池パック９０を充電台１１０に載置させ、該電池パック９０のパック制御部９１を起動させ、経路切替スイッチ９３をオープン状態とする工程と、電池パック９０が、単体か、駆動機器本体１０１に装着された状態かを前記パック制御部９１が判定し、電池パック９０が駆動機器本体１０１に装着された状態と判定された場合は、前記パック制御部９１が前記経路切替スイッチ９３をオープンして前記充電経路を変更する工程と、を含み、前記充電経路を変更することにより、前記二次電池セル２の残容量に関する情報を駆動機器本体１０１側に情報伝達するよう構成できる。これにより、電池パック単体での利用時には、充電回路の出力は無負荷となり、整流後電圧が高くなることを利用して、判定を行うことができ、電池駆動機器に装着された状態か、単体かの判定を確実に行うことができる。また、従来のように充電電流でなく、電圧でもって判別できるため、誤差の影響も低減できる。
【００２３】
さらにまた第１５の側面に係る電池パックの無接点受電方法によれば、さらに、前記電池パック９０が、外部の商用電源と接続されるＡＣ／ＤＣアダプタ１４３から受電された駆動機器本体１０１に接続されているかどうかを判定し、ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３が接続されていないと判定された場合に、無接点充電を開始し、ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３が接続されていると判定された場合に、無接点充電を中止する工程と、を含む。これにより、電池駆動機器へＡＣ／ＤＣアダプタ接続時には無接点充電を中止して、有線によるエネルギーロスが少なく安定した充電を優先できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電池パックを内蔵する電池駆動機器を無接点の充電器にセットする状態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す充電器に電池駆動機器をセットして電池パックを充電する状態を示す垂直断面図である。
【図３】図２に示す充電器に電池パックをセットして充電する状態を示す垂直断面図である。
【図４】図１および図２における電気回路のブロック図である。
【図５】図３における電気回路のブロック図である。
【図６】電池駆動機器へＡＣ／ＤＣアダプタが接続された電気回路のブロック図である。
【図７】本発明の実施例の第１に係る無接点充電による電池パックの動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例の第２に係る電池パックの動作を示すフローチャートである。
【図９】図８のフローチャートのＡ点に係る二次電池セルへの充電経路を示す概略ブロック図である。
【図１０】図８のフローチャートのＢ点に係る二次電池セルへの充電経路を示す概略ブロック図である。
【図１１】図８のフローチャートのＣ点に係る二次電池セルへの充電経路を示す概略ブロック図である。
【図１２】従来の無接点充電にて電池駆動機器を充電台にセットした状態を示す垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パック及び電池駆動機器並びに電池パックの無接点充電方法を例示するものであって、本発明は電池パック及び電池駆動機器並びに電池パックの無接点充電方法を以下のものに特定しない。さらに、本明細書においては、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、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００２６】
以下、実施例として無接点充電における電池パックの実施形態を、図１から図３に基づいて説明する。これらの図において、図１は電池パックを内蔵する電池駆動機器を無接点の充電器にセットする状態を示す斜視図、図２は充電器に電池駆動機器をセットして電池パックを充電する状態を示す垂直断面図、図３は充電器に電池パックをセットして充電する状態を示す垂直断面図を、それぞれ示している。
【００２７】
まず図１から図３に示す充電台１１０は、電池パック９０の受電コイル１に電磁結合される送電コイル１１３と、この送電コイル１１３に高周波電力を供給する高周波電源制御回路１１４を備えている。さらにこの高周波電源制御回路１１４には、充電台用ＡＣ／ＤＣ変換器（図示せず）からのＤＣ接続プラグ１４１、ＵＳＢケーブル１４２、または充電台用二次電池１１２のいずれかから直流電力が供給される。無接点の充電台１１０は、充電台用ＡＣ／ＤＣ変換器からのＤＣ接続プラグ１４１を接続するＤＣ接続端子１１７Ａと、ＵＳＢケーブル１４２を接続するＵＳＢ端子１１７Ｂからなる直流入力端子１１７を外装ケース１１１に設けている。この直流入力端子１１７からの直流電力は、充電台用二次電池１１２に充電され、また直接高周波電源制御回路１１４へ供給される。また直流入力端子１１７への電力の供給がない場合には、充電台用二次電池１１２から高周波電源制御回路１１４への直流電力を供給することができる。これにより、この充電台１１０は、持ち運びが可能で、直流入力端子１１７への電力供給が無くても、充電台用二次電池１１２の直流電力を供給することで高周波電源制御回路１１４により高周波電力を発生させることができる。
【００２８】
一方、図１に示される電池駆動機器１００には、二次電池セル２の残容量表示機能である表示器１５７を有している。ここで表示される二次電池セル２の電池残容量は、図４に示すように電池駆動機器１００内の充電電流検出抵抗１５６により検出した電圧を電流値として残容量演算部１５５（ＦＧ−ＩＣ）により算出（積算）し、或いは、電流値と駆動機器本体１０１に印加される電圧を掛け算した電力を算出（積算）して、表示器１５７に表示させることができる。
【００２９】
また一方で、図１の充電台１１０は、二次電池セル２の残容量を表示する表示部を備える。この充電台１１０での二次電池セル２の残容量を示す表示部は、充電表示ＬＥＤ１１９である。図４に示すように充電表示ＬＥＤ１１９は、直流電力制御回路１２１に接続している。充電表示ＬＥＤ１１９は、直流電力制御回路１２１で通電状態が制御されて、二次電池セル２の充電状況を点灯状態で表現される。図１及び図２に示す充電表示ＬＥＤ１１９は、外装ケース１１１に内蔵される回路基板に固定されて、定位置に配置している。外装ケース１１１は、充電表示ＬＥＤ１１９と対向する位置にＬＥＤ表出孔１２０を開口しており、このＬＥＤ表出孔１２０から充電表示ＬＥＤ１１９を外部に表出させている。直流電力制御回路１２１は、高周波電源制御回路１１４で検出される二次電池セル２の残容量に応じて、充電表示ＬＥＤ１１９の点滅状態を制御しており、充電表示ＬＥＤ１１９の点滅のパターンで二次電池セル２の残容量を表示している。
【００３０】
さらにまた、電池駆動機器１００には、交流電源に接続された機器用ＡＣ／ＤＣアダプタからの入力端子として、ＤＣ入力コネクタ１５２を有している。これにより、電池駆動機器１００に接続されている電池パック９０は、ＤＣ入力コネクタ１５２より直流電源を供給することができ、電池パック９０内の二次電池セル２を、大きな充電電流で急速に、安定して充電することができる。
【００３１】
ここで図３は、電池駆動機器１００に装着しない、電池パック９０単体を充電器１１０に載置した垂直断面図を示している。ここでは、電池パック９０の受電コイル１が、充電台１１０の送信コイル１１３と電磁結合し、受けた磁束により誘導起電力を発生させることができる。
【００３２】
受電コイル１で発生させた誘導起電力は、図４に示すように無接点充電回路９５により直流電源に変換され、二次電池セル２が充電される。この実施例では、図示していないが、二次電池セル２は、充電電圧、電流および電池温度等の監視パラメータを計測する監視回路を有している。この監視回路は、いずれかの監視パラメータが二次電池セルに対して予め設定された閾値を超えた場合には、受電コイル１に変調信号を付加し、送電コイル１１３側へ伝達し高周波電源制御回路１１４にて出力調整を行うことができる。たとえば、電池パック９０の二次電池セル２が満充電に達した場合には、電池パック９０側からの信号を受けて、充電台１１０の高周波電源制御回路１１４は出力を停止することができる。これにより、電池パック９０の安全性を保つことができ、さらに充電台１１０の出力を停止することにより省エネ効果も得ることができる。
（二次電池セル２）
【００３３】
この電池パック９０に内蔵される二次電池セル２は、幅よりも薄い角型の直方体で、各面を一体成型した外装缶を形成し、金属ケースとすることができる。たとえば、金属ケースは、アルミニウム等とすることができ、外因性の衝撃から保護することができ、さらに放熱性にも優れた効果を得ることができる。
【００３４】
この実施例での二次電池セルは、体積エネルギー密度の大きいリチウムイオン二次電池又はリチウムポリマー電池を使用することで、全体を軽く、薄く、小さくして利便性を良く携帯駆動機器に利用できる特徴がある。ただこれに限るものではなく、二次電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の充電できる全ての二次電池とすることもできる。
【００３５】
図４〜図６は、二次電池セル２を無接点充電する電気回路のブロック図を示している。まず図４は、充電台１１０に電池駆動機器１００を載置し、電池駆動機器１００に内蔵された電池パック９０の二次電池セル２を充電する電気回路のブロック図を示している。さらに図５は、充電台１１０に電池パック９０単体を載置し、二次電池セル２を充電する電気回路のブロック図を示している。さらにまた図６は、電池駆動機器１００に装着された電池パック９０を、電池駆動機器１００のＤＣ入力コネクタ１５２から直流電源を供給して、二次電池セル２を有線で充電するための電気回路のブロック図を示している
（充電台１１０）
【００３６】
図４に示す充電台１１０に載置されている電池駆動機器１００は、内蔵されている電池パック９０より電力供給を受けている。この電池パック９０を無接点充電する充電台１１０は、高周波電源制御回路１１４からの高周波電力を送電コイル１１３へ通電し、磁束を発生させ、電池パック９０内の受電コイル１に誘導起電力を発生させる。ここで、充電台１１０内の高周波電源制御回路１１４は、充電台用ＡＣ／ＤＣ変換器からのＤＣ接続端子１１７ＡとＵＳＢ端子１１７Ｂとを有する直流入力端子１１７から、直流電力の供給を受けることができる。この直流電力は、充電台１１０の充電台用二次電池１１２への充電と共に、高周波電源制御回路１１４へ直流電力を供給し、直流電力を高周波電力に変換し送電コイル１１３へ供給することができる。さらに、直流入力端子１１７への直流電力が供給されない場合は、充電台１１０の充電台用二次電池１１２より、高周波電源制御回路１１４へ直流電力を供給することができる。これにより、無接点電力送信を行う送信コイル１１３は、受電機器側にある受電コイル１と磁束により電磁結合ができ、受電コイル１に誘導起電力を供給することができる。
【００３７】
さらに、高周波電源制御回路１１４への電力供給は、直流電力制御回路１２１により制御され、直流入力端子１１７および充電台用二次電池１１２の切り替えをスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３及びＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦにて行う。ここで充電台用二次電池１１２への充電は、直流入力端子１１７から直流電力が入力されたことを、直流電力制御回路１２１にて認識し、スイッチＳＷ１またはＳＷ２及びＳＷ３がＯＮになり通電される。ここで通電された直流電力は、内部充電回路１１８にて、充電台用二次電池１１２が満充電か否かを検出し、充電可能であれば充電を開始し、満充電時は電力供給しないようにする。これにより、充電台１１０は、持ち運びが可能で、交流電源やＵＳＢ電源の供給不能な場所でも、充電台用二次電池１１２により高周波電源制御回路１１４への電力供給が可能でき、電池パック９０への無接点充電を実行することができる。
【００３８】
高周波電源制御回路１１４は、送電コイル１１３と電磁結合される受電コイル１が認識できる範囲にあるか否かを判断し、受電範囲内であれば電力を供給し、受電範囲外であれば電力供給を停止する。これにより、充電台１１０は、無駄な送電エネルギーを供給することなく、必要時のみ送電することで省エネ効果を得ることができる。
【００３９】
さらに、直流電力制御回路１２１には、高周波電源制御回路１１４の高周波の電圧変化、電流、位相変化及び／又は変調周波数の検出により、二次電池セル２の残容量、充電電圧情報、満充電情報、異常出力停止信号等を受信し、残容量を点滅のパターンで表示できる充電表示ＬＥＤ１１９を接続している。これにより、充電台１１０は、満充電情報に基づき、高周波電力の供給を停止することができ、必要時のみの動作として、省エネ効果を得ることができる。
（電池パック９０）
【００４０】
ここで電池駆動機器１００は、電池パック９０から電力供給される駆動機器本体１０１とで構成している。そのため電池パック９０は、プラス端子１０２とマイナス端子１０４を有し、更に情報端子１０３及びＦＧ端子１０５の計４端子を有している。これにより、電池パック９０は、これらの４端子により駆動機器本体１０１が接続されている場合、駆動機器本体１０１の電池駆動機器１００の制御情報や電池パック９０の二次電池セル２の電池情報等を相互通信することができる。ここでは、情報端子１０３は、温度検出部９４からの電圧情報を基に、温度情報を駆動機器本体１０１が得ている。
【００４１】
さらに、電池パック９０は、外部の商用電源と接続されるＡＣ／ＤＣアダプタ１４３から受電状態の電池駆動機器１００に接続されているかどうかを判定するためのアダプタ判定部を備えている。このアダプタ判定部は、例えば図６の回路例においてはパック制御部９１で実現できる。パック制御部９１は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３からの電圧に基づいて、電池駆動機器の接続状態を判定できる。図６の回路例においては、ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３の直流電源の電圧又は変換された変換電圧は、電池パック９０の情報端子１０３と接続され、パック制御部９１に伝達される。このパック制御部９１は、情報端子１０３が所定電圧以上の場合、ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３が接続されていると判定することができる。これにより、電池パック９０は、駆動機器本体１０１から二次電池セル２への充電を行うか、無接点の充電台１１０からの誘導起電力により二次電池セル２を充電するかを、機器の接続状態に応じて判断することができる。この二次電池セル２は、無接点充電や駆動機器本体１０１からの有線による充電での、過充電電流から保護のための保護回路９２を直列に配置し、安全性を向上させている。なお、この構成は一例であって、アダプタ判定部を、パック制御部と別部材で設けることも出来ることはいうまでもない。
【００４２】
ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３が接続されたことについては、システム電源部１５４より温度検出部９４に電圧が印加されることより、温度検出部９４上側の電圧が、所定値より大きくなり、パック制御部９１がこれを検出する。この電圧が、所定値より、小さいときは、パック制御部９１がＡＣ／ＤＣアダプタ１４３が接続されていないと、検出する。
【００４３】
送電コイル１１３からの磁束により、電池パック９０内の受信コイル１で発生した誘導起電力の高周波電力は、無接点充電回路９５を経由し、直流電力に変換され、経路切替スイッチ９３を経由し、二次電池セル２を充電することができる。ここで、無接点充電回路９５は、高周波電力をまず整流回路９６にて整流し、平滑コンデンサー９７により直流成分のみを直流電力として二次電池セル２への充電電力としている。
【００４４】
この実施例の電池パック９０は、充電台１１０に搭載されたとき、オープンで、パック制御部９１が起動すると、クローズ状態となる充電スイッチ９８と、デフォルト（パック制御部９１が起動してないとき）でオープン状態となる経路切替スイッチ９３を有している。この充電スイッチ９８及び経路切替スイッチ９３は、共にパック制御部９１によりオープン／クローズを制御される。まず、充電スイッチ９８は、無接点充電回路９５の電力出力を制御し、二次電池セル２への充電電力を供給の有無を制御する。さらに、経路切替スイッチ９３は、電池駆動機器１００との接続の有無によりオープン／クローズを制御している。
【００４５】
ここで、充電スイッチ９８及び経路切替スイッチ９３は、電流通過制御可能なＦＥＴ、トランジスタ等の半導体素子とすることで、回路の小型化を図ることができる。好ましくは、電流通過時に電力損失が少ないＦＥＴの半導体素子を選択することで、受電された電力の変換損失を減少させることができる。
【００４６】
この図４における電池パック９０は、無接点充電回路９５の電力出力を制御するパック制御部９１により、充電スイッチ９８をクローズ（充電開始）の指示を実行している。この指示の基となる情報としては、パック制御部９１に内蔵されるサーミスタ（図示せず）で検出される温度が所定範囲内であるとき、電池駆動機器１００からの直流電力供給がないとき、充電スイッチ９８をクローズして、充電を開始する。この情報をパック制御部９１へ転送し、充電スイッチ９８を制御している。これにより、電池パック９０への充電に伴う充電による温度上昇等より二次電池セル２を保護することができる。
（機器接続判定部）
【００４７】
電池パック９０が、電池駆動機器１００と接続されているか、又は電池パック９０単体のいずれであるかは、機器接続判定部によって判定される。このような機器接続判定部は、例えばパック制御部９１によって実現される。図４の例では、パック制御部９１を構成するＩＣにて、機器接続判定部の機能が実現される。ただ、機器接続判定部をパック制御部と別部材で設けることもできる。
【００４８】
さらに、経路切替スイッチ９３は、パック制御部９１のＶＤＤ―ＧＮＤ端子間の電圧（無接点充電回路９５の整流後電圧）を下記に示す閾値電圧と比較して、負荷装置である駆動機器本体１０１の接続の有無を検出している。この実施例での閾値電圧は、電池パック９０が単体で無負荷時の電圧を約５Ｖとし、負荷装置接続時の電圧を二次電池セル２の約４．２Ｖ以下となるため、その中間電位である約４．６Ｖとしている。この閾値電圧に関しては、二次電池セルの満充電時の電圧より高くすることで、電池駆動機器１００が接続された状態でも誤認識を防止することができる。ただし、閾値電圧は、使用される電池パック内の二次電池の種別により変更することができる。
【００４９】
図４においては、後述するように、パック制御部９１が情報端子１０３の温度検出部９４の電圧を検出して、所定値以下で、ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３が接続されていないと判定する。図４での、駆動機器装置１０１が接続された電池パック９０は、経路切替スイッチ９３がオープンで、マイナス端子１０４とＦＧ端子１０５が駆動機器本体１０１の充電電流検出抵抗１５６により導通される事により、二次電池セル２の充電回路が形成される。これにより、電池パック９０は、パック制御部９１のＶＤＤ―ＧＮＤ端子間の電圧が、閾値電圧より低い二次電池セル２の電圧と略同等となる。この情報を基にパック制御部９１は、経路切替スイッチ９３がオープン状態を維持する指示を出し、無接点充電を開始することができる。
【００５０】
さらに、経路切替スイッチ９３のデフォルトは、オープンとされているため、これにより、電池パック９０単体での保管時は、二次電池セル２の放電の回路形成ができないため、電池パック９０の自己放電を最小限に抑えることができる。
（電池駆動機器１００）
【００５１】
ここで電池駆動機器１００の回路構成の一例として、この実施例では、ＤＣ入力コネクタ１５２、ＤＣ入力接続検出部１５１、アダプタ充電回路１５３、システム電源部１５４、残容量演算部１５５、充電電流検出抵抗１５６、表示器１５７および機器制御部１５０等を有している。ここで、電池駆動機器１００は、機器制御部１５０の制御信号にてコントロールされている。これにより、機器制御部１５０は、接続される電池パック９０の二次電池セル２から電力供給を受けると共に、電池パック９０の充放電制御を制御することができる。
【００５２】
さらに、電池駆動機器１００は、電池パック９０と接続された状態で、二次電池セル２への充電経路を流れる電流を積算することで、二次電池セル２の残容量を演算可能とする残容量演算部を備えている。例えば図４の回路例によれば、残容量演算部は、電池駆動機器１００内の残容量演算部１５５（ＦＧ−ＩＣ）で実現できる。これにより、電池駆動機器１００は、充電電流検出抵抗１５６に充電電流が流れ、その電流の積算を残容量演算部１５５にて演算し、二次電池セル２の電池残容量を算出することができる。この算出された二次電池セル２の電池残容量は、機器制御部１５０へ伝達され、残容量表示機能である表示器１５７に正確に表示され、充電状況を確認することができる。なお、この構成は一例であって、残容量演算部は、有線及び無接点による充電電流を電池パック９０内部で検出し、残容量を演算し充電電流の制御を行うこともできる。
【００５３】
次に図５の電池パック９０は、駆動機器本体１０１に接続せず、電池パック９０単体で充電台１１０に搭載されている。まず、パック制御部９１が、情報端子１０３の温度検出部９４の電圧を検出して、所定値以下で、ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３が接続されていないと判定する。デフォルトでオープン状態であった経路切替スイッチ９３は、マイナス端子１０４とＦＧ端子１０５が開放状態となる。そのため、パック制御部９１のＶＤＤ―ＧＮＤ端子間の電圧が、閾値電圧より高い約５Ｖとなる。その情報の基にパック制御部９１は、経路切替スイッチ９３をクローズさせることにより、無接点による充電を開始することができる。無接点電流検出抵抗９９にて、電流を測定して、満充電を検出する。
【００５４】
さらに、図６の電池パック９０は、駆動機器本体１０１と接続された電池駆動機器１００であり、駆動機器本体１０１のＤＣ入力コネクタ１５２へ、商用電源からＡＣ／ＤＣアダプタ１４３を接続し直流電力を駆動機器本体１０１へ供給している。この直流電力が供給された駆動機器本体１０１は、ＤＣ入力コネクタ１５２への直流電力を、ＤＣ入力接続検出部１５１およびアダプタ充電回路１５３により検出される。これにより、直流電力を検出した場合にアダプタ充電回路１５３は、システム電源部１５４を経由し、電池パック９０の情報端子１０３からパック制御部９１へ情報を伝達し、充電スイッチ９８をオープンにし、無接点充電ができない状態とすることができる。このように、ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３が接続されたことについては、システム電源部１５４より温度検出部９４に電圧が印加されることより、温度検出部９４上側の電圧が、所定値より大きくなり、パック制御部９１がこれを検出する。この電圧が、所定値より、小さいときは、パック制御部９１がＡＣ／ＤＣアダプタ１４３が接続されていないと、検出する。
【００５５】
さらにまた、アダプタ充電回路１５３は、システム電源部１５４およびプラス端子１０２を経由し電池パック９０の二次電池セル２へ直流電力が供給するように動作する。この充電電流は、充電電流検出抵抗１５６にて電圧差を検出し残容量演算部１５５にて、電池パック９０内の二次電池セル２の充電状況を検出することができる。この検出した情報により、機器制御部１５０にて、電池パック９０への充電制御及び二次電池セル２の残容量を表示器１５７に表示させることができる。これにより、電池パック９０の二次電池セル２は、駆動機器本体１０１のＤＣ入力コネクタ１５２からの直流電力により充電することができる。
【００５６】
また、図４に示す状態において、無接点充電とアダプタ充電が同時に行われた場合には、ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３が接続されたことに関しては、システム電源部１５４より温度検出部９４に電圧が印加されることより、温度検出部９４上側の電圧が、所定値より大きくなり、パック制御部９１がこれを検出する。そして、デフォルトでオープン状態であった経路切替スイッチ９３は、マイナス端子１０４とＦＧ端子１０５が開放状態となる。そのため、パック制御部９１のＶＤＤ―ＧＮＤ端子間の電圧が、閾値電圧より高い約５Ｖとなり、パック制御部９１がこれを検出して、パック制御部９１が、電池パック９０の無接点充電を禁止するよう、充電台１１０に停止信号を送信すると共に、充電スイッチ９８をオフする。
【００５７】
ここで図７に本発明の実施例の第１に係る無接点充電による電池パックの動作をフローチャートにて示している。
［ステップＳ１］
ステップＳ１では、電池パック９０が無接点の充電器１１０に載置されているか、否かの状態を判定している。この判定は、無接点の充電台１１０の送電コイル１１３と電池パック９０の受電コイル１との共振周波数を充電器１１０にて認識して実行される。充電器１１０は、送電コイル１１３と共振を認識した場合に送電を開始し、認識できない場合に非送電とする。これにより、電池パック９０は、充電器１１０の送電が開始した時点で受電を開始し、非送電の時は非受電状態となる。
［ステップＳ２］
ステップ２の電池パック９０は、無接点の充電器１１０からの磁束を受け、受電コイル１により誘導起電力を発生させ、無接点充電回路９５により直流電力に変換され、電池パック９０内のパック制御部９１が動作を開始する。
［ステップＳ３］
このステップＳ３でのパック制御部９１は、無接点充電の開始を受け、電池パック９０内の経路切替スイッチ９３をオープン状態に維持する。（経路切替スイッチ９３は、デフォルトでオープン状態としている。）
［ステップＳ４］
ステップＳ４では、電池パック９０に接続されている駆動機器本体１０１へＡＣ／ＤＣアダプタからの直流電力が接続されているか、否かを判定している。これは、駆動機器本体１０１との接続端子である電池パック９０の情報端子１０３の電圧が、ＨＩＧＨ状態かＬＯＷ状態かをパック制御部９１にて判定を行っている。例えば、駆動機器本体にＡＣ／ＤＣアダプタが接続されている場合は、情報端子１０３がＨＩＧＨ状態となる。これにより、パック制御部９１は、直流電力による充電が可能と判定し、ステップ８へと移行する。さらに駆動機器本体１０１への直流電力が無い場合には、情報端子１０３の電圧がＬＯＷ状態となる。これにより、パック制御部９１は、無接点充電が可能であると判定し、ステップ５へ移行する。
［ステップ５］
ステップ５では、パック制御部９１が充電スイッチ９８をＯＮ状態とし、無接点充電を開始しする。
［ステップ６］
このステップ６では、充電電流があるか否かの判定として、充電電流の直接的な測定に代わって、上述のように、ＶＤＤ―ＧＮＤ端子間の電圧が、閾値電圧より高いか否かが判定される。この電圧が、閾値電圧より高い場合は、充電電流検出抵抗１５６に流れる充電電流がなく、電池パック単体であると判定しステップ９へ移行する。ＶＤＤ―ＧＮＤ端子間の電圧が、閾値電圧より低い場合は、充電電流検出抵抗１５６に流れる充電電流があるとして、電池パック９０が駆動機器本体１０１と接続されていると判定しステップ７へ移行する。
［ステップ７］
ステップ７では、パック制御部９１により経路切替スイッチ９３をＯＦＦ状態とし、無接点の充電器１１０からの電力の供給を継続し、二次電池セル２への充電を行う。
［ステップ８］
ステップ８でのパック制御部９１は、充電スイッチ９８をＯＦＦ状態とし無接点充電を停止させ、充電台１１０に無接点による充電台からの送電電力の停止信号を送信する。
［ステップ９］
ステップ９では、パック制御部９１により経路切替スイッチ９３をＯＮ状態とし、無接点の充電器１１０からの電力の供給を継続し、二次電池セル２への充電を行い、ステップ７へ移行する。
【００５８】
さらに充電台１１０に電池パック９０が載置されて受電状態とした場合を、図８に本発明の実施例の第２に係る電池パックの動作としてフローチャートにて示している。
［ステップＳ１］
ステップＳ１で電池パック９０は、無接点の充電台１１０に載置される。
［ステップＳ２］
充電台１１０が電池パック９０を認識すると、ステップＳ２にて充電台１１０から磁束を発生させ、受電コイル１の誘導起電力を無接点充電回路９５により直流電力に変換され、電池パック９０内のパック制御部９１が動作開始する。
［ステップＳ３］
パック制御部９１は、ステップＳ３にて電池パック９０内の経路切替スイッチ９３をオープン状態に維持する。（経路切替スイッチ９３は、デフォルトでオープン状態としている。）
［ステップＳ４］
ステップＳ４で電池パック９０は、電池パック９０単体か、電池駆動機器１００に接続された状態かを判定している。この判定は、機器接続判定部を有するパック制御部９１のＶＤＤ―ＧＮＤ端子間の電圧（無接点充電回路９５の整流後電圧）が、所定の閾値電圧より高いか低いかを判定している。ここでの判定は、整流後電圧＞閾値電圧としている。電池パック９０単体の場合は、整流後電圧が閾値電圧より高くなるため、ＹＥＳ方向のステップＳ５へ移行する。さらに、電池駆動機器１００に接続された電池パック９０の場合には、整流後電圧が閾値電圧より低くなるため、ＮＯ方向のステップＳ６へ移行する。
［ステップＳ５］
ステップＳ５では、電池パック９０単体が充電台１１０に載置されている状態であるため、電池パック９０内の経路切替スイッチ９３がクローズ状態となる。
［ステップＳ６］
ステップＳ６では、電池パック９０を接続した電池駆動機器１００が充電台１１０に載置されている状態で、商用電源からＡＣ／ＤＣアダプタ１４３を接続し直流電力を駆動機器本体１０１へ供給されているか否かを判定するアダプタ判定部を示している。直流電力を検出した駆動機器本体１０１内のアダプタ充電回路１５３は、システム電源部１５４を経由し、電池パック９０の情報端子１０３からパック制御部９１へ伝送される。ここでの判定は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３が接続されたことについては、システム電源部１５４より温度検出部９４に電圧が印加されることより、温度検出部９４上側の電圧が、所定値より大きくなり、パック制御部９１がこれを検出する。この電圧が、所定値より、小さいときは、パック制御部９１がＡＣ／ＤＣアダプタ１４３が接続されていないと、検出する。情報端子１０３から所定値より大きい電圧が検出されると、ＹＥＳ方向のステップＳ１０移行し、検出されない場合には、ＮＯ方向のステップＳ７へ移行する。
［ステップＳ７］
ステップＳ７では、電池パック９０単体の場合には、経路切替スイッチ９３がクローズ状態で、且つ充電スイッチ９８をクローズとし、無接点充電を開始する。また、電池パック９０を接続した電池駆動機器１００では、電池パック９０内の経路切替スイッチ９３がオープン状態で、且つ充電スイッチ９８をクローズ状態とし、無接点充電を開始する。
［ステップＳ８］
ステップＳ８では、パック制御部９１に収集された電池パック９０の充電電圧、充電電流及び電池温度が二次電池閾値を超えているか否かを判定している。超えている場合には、ＹＥＳ方向のステップＳ９へ移行し、超えていない場合には、ＮＯ方向のステップＳ７へ戻り、さらに無接点充電を継続する。
［ステップＳ９］
ステップＳ９では、無接点充電が停止し、二次電池セル２への充電を終了する。
［ステップＳ１０］
ステップＳ１０では、商用電源からＡＣ／ＤＣアダプタ１４３を接続し直流電力を駆動機器本体１０１へ供給され、電池パック９０内の二次電池セル２へ直流電力を供給し充電を開始する。
［ステップＳ１１］
ステップＳ１１では、商用電源からＡＣ／ＤＣアダプタ１４３を接続し直流電力を駆動機器本体１０１へ供給され、アダプタ充電回路１５３、残容量演算部１５５および電池パック９０内の温度検出部９４からの情報が、機器制御部１５０へ伝達される。伝達された情報を基に、二次電池セル２の充電電圧、充電電流及び電池温度が二次電池閾値を超えているか否かを判定している。超えている場合には、ＹＥＳ方向のステップＳ１２へ移行し、超えていない場合には、ＮＯ方向のステップＳ１０へ戻り、さらに直流電力による充電を継続する。
［ステップＳ１２］
ステップＳ１２では、直流電力による充電が停止し、電池パック９０の二次電池セル２への充電を終了する。
【００５９】
上記フローチャートのＡ点は図５の電池パック単体における無接点充電、Ｂ点は図４の電池パックを内蔵した電池駆動機器における無接点充電、およびＣ点は図６の電池パックを内蔵した電池駆動機器におけるアダプタ充電における充電経路を、図９〜図１１の概略ブロック図を示している。まず、図９（図５に対応）は、フローチャートのＡ点における充電経路を示した概略ブロック図である。この回路では、電池パック９０単体が充電台１１０に載置している状態を示している。この回路は、無接点充電回路９５からクローズ状態の充電スイッチ９８を経由し、二次電池セル２を充電し、クローズ状態の経路切替スイッチ９３経由し無接点充電回路９５へ帰還する充電回路を形成している。
【００６０】
さらに、図１０（図４に対応）は、フローチャートのＢ点における充電経路を示した概略ブロック図である。この回路では、電池パック９０が駆動機器本体１０１と接続された電池駆動機器１００が、充電台１１０に載置している状態を示している。この回路は、無接点充電回路９５からクローズ状態の充電スイッチ９８を経由し、二次電池セル２を充電し、電池パック９０のマイナス端子１０４を経由し駆動機器本体１０１へ通電されている。さらに、駆動機器本体１０１内の充電電流検出抵抗１５６を経由し、さらにまた電池パック９０のＦＧ端子１０５を経由し無接点充電回路９５へ帰還する充電回路を形成している。この充電経路での経路切替スイッチ９３は、オープン状態となっている。
【００６１】
さらにまた、図１１は、フローチャートのＣ点における充電経路を示した概略ブロック図である。この回路では、電池パック９０が駆動機器本体１０１と接続された電池駆動機器１００が、商用電源からＡＣ／ＤＣアダプタ１４３を接続し直流電力を供給している状態を示している。この回路は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１４３がＤＣ入力コネクタ１５２に接続され、アダプタ充電回路１５３を経由している。さらに、電池パック９０のプラス端子１０２を経由し二次電池セル２を充電し、電池パック９０のマイナス端子１０４を経由している。さらにまた、駆動機器本体１０１内の充電電流検出抵抗１５６を経由し、ＤＣ入力コネクタ１５２からＡＣ／ＤＣアダプタ１４３へ帰還する充電回路を形成している。この充電回路では、経路切替スイッチ９３および充電スイッチ９８が共にオープン状態となっている。これにより、この回路構成の場合には、無接点充電よりＡＣ／ＤＣアダプタ１４３からの直流電力を優先し、二次電池セル２を充電するため、安定した充電を行うことができる。さらに、充電電流検出抵抗１５６にて検出された電圧を残容量演算部１５５にて演算され、電池パック９０内の二次電池セル２の充放電状況を常に制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係る電池パック及び電池駆動機器並びに電池パックの無接点充電方法は、携帯電話、携帯型音楽プレーヤ用およびＰＤＡ等の電池パックとして、好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１…受電コイル
２…二次電池セル
９０…電池パック
９１…パック制御部
９２…保護回路
９３…経路切替スイッチ
９４…温度検出部
９５…無接点充電回路
９６…整流回路
９７…平滑コンデンサー
９８…充電スイッチ
９９…無接点電流検出抵抗
１００…電池駆動機器
１０１…駆動機器本体
１０２…プラス端子
１０３…情報端子
１０４…マイナス端子
１０５…ＦＧ端子
１１０…充電台
１１１…外装ケース
１１２…充電台用二次電池
１１３…送電コイル
１１４…高周波電源制御回路
１１７…直流入力端子
１１７Ａ…ＤＣ接続端子
１１７Ｂ…ＵＳＢ端子
１１８…内部充電回路
１１９…充電表示ＬＥＤ
１２０…ＬＥＤ表出孔
１２１…直流電力制御回路
１４１…ＤＣ接続プラグ
１４２…ＵＳＢケーブル
１４３…ＡＣ／ＤＣアダプタ
１５０…機器制御部
１５１…ＤＣ入力接続検出部
１５２…ＤＣ入力コネクタ
１５３…アダプタ充電回路
１５４…システム電源部
１５５…残容量演算部
１５６…充電電流検出抵抗
１５７…表示器
９１０…充電台
９１１…送電コイル
９２０…電池駆動機器
９２１…受電コイル
９３０…電池パック
９３１…二次電池セル
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４…スイッチ
【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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【図１２】
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