(57)【要約】【課題】簡単な回路構成としながら、電池情報を正確に充電台に伝送する。【解決手段】電池内蔵機器と充電台は、受電コイル５１を備える電池内蔵機器５０と、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は、内蔵電池５２の電池情報で受電コイル５１の負荷を変化させる変調回路６６を備える。充電台１０は、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情報を検出する検出回路１７を備える。さらに、変調回路６６は、整流回路５３と内蔵電池５２との間に接続してな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制御回路６５とを備え、制御回路６５が、電池情報で電圧降下変化素子６７の電圧降下を変化させて、受電コイル５１の負荷を変化させて電池情報を充電台１０に伝送している。【選択図】図８
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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して充電電力を供給する送電コイルを備える充電台とからなり、
前記電池内蔵機器が、前記内蔵電池の電池情報で受電コイルの負荷を変化させる変調回路を備え、前記充電台は、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情報を検出する検出回路を備えており、
前記変調回路が、前記受電コイルの出力を整流する整流回路と内蔵電池との間に接続してなる電圧降下変化素子と、内蔵電池の電池情報を検出する電池情報検出回路と、この電池情報検出回路の信号で電圧降下変化素子の電圧降下を変化させる制御回路とを備えており、
前記変調回路の制御回路が、電池情報で電圧降下変化素子の電圧降下を変化させて、受電コイルの負荷を変化させて電池情報を充電台に伝送するようにしてなる電池内蔵機器と充電台。
【請求項２】
前記電圧降下変化素子が、ダイオードとスイッチング素子の並列回路からなり、制御回路がスイッチング素子をオンオフに切り換えて、ダイオード両端の電圧降下を変化させて電池情報を充電台に伝送するようにしてなる請求項１に記載される電池内蔵機器と充電台。
【請求項３】
前記電圧降下変化素子が寄生ダイオードを有するＦＥＴからなり、前記制御回路が電池情報でＦＥＴをオンオフに切り換えて、ＦＥＴ両端の電圧降下を変化させて電池情報を充電台に伝送するようにしてなる請求項１に記載される電池内蔵機器と充電台。
【請求項４】
前記電圧降下変化素子が、整流回路と内蔵電池との間に接続してなるＦＥＴで、前記制御回路がこのＦＥＴのオン抵抗を変化させて、電圧降下変化素子の電圧降下を変化させて電池情報を充電台に伝送するようにしてなる請求項１に記載される電池内蔵機器と充電台。
【請求項５】
前記電池内蔵機器が、電池情報を充電台に伝送するサブ変調回路を備えており、このサブ変調回路が、前記受電コイルと並列に接続してなる変調用コンデンサーにサブスイッチング素子を直列に接続してなるコンデンサー負荷回路と、このコンデンサー負荷回路のサブスイッチング素子を電池情報でオンオフに切り換える制御回路とを備えており、
前記制御回路が、前記サブスイッチング素子と前記電圧降下変化素子の両方を時分割に制御して、電池情報を充電台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内蔵機器と充電台。
【請求項６】
前記サブ変調回路が、受電コイルの出力側に、静電容量が異なるコンデンサーを有する複数組のコンデンサー負荷回路を並列に接続しており、前記制御回路が何れかのコンデンサー負荷回路のサブスイッチをオンオフに制御して、電池情報を充電台に伝送するようにしてなる請求項５に記載される電池内蔵機器と充電台。
【請求項７】
内蔵電池に充電電力を供給する受電コイルを備え、この受電コイルを充電台の送電コイルに電磁結合させて充電台から充電電力が供給されるようにしてなる電池内蔵機器であって、
前記内蔵電池の電池情報で受電コイルの負荷を変化させる変調回路を備えており、
前記変調回路が、前記受電コイルの出力を整流する整流回路と内蔵電池との間に接続してなる電圧降下変化素子と、内蔵電池の電池情報を検出する電池情報検出回路と、この電池情報検出回路の信号で電圧降下変化素子の電圧降下を変化させる制御回路とを備えており、
前記変調回路の制御回路が、電池情報で電圧降下変化素子の電圧降下を変化させて、受電コイルの負荷を変化させて電池情報を充電台に伝送するようにしてなる電池内蔵機器。
【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に関し、とくに電池内蔵機器から充電台に電池情報を伝送する回路を備える電池内蔵機器及び電池内蔵機器と充電台に関する。
【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、内蔵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】
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、電池の充電が完了したことを電池側から充電する電源側に伝送して、電源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電源側に伝送して理想的な状態で充電することができる。電池情報は、受電コイルの負荷を変動させる変調方式で充電台に伝送できる。
【０００６】
この変調方式は、図１に示すように、受電コイル１５１と並列に接続する変調用抵抗１６３を、スイッチング素子１６４でオンオフに切り換えて受電コイル１５１の負荷を変動させる。この変調方式は、スイッチング素子１６４をオンとする状態で、電池１５２と変調用抵抗１６３の両方を、整流回路１５３を介して受電コイル１５１の負荷とし、スイッチング素子１６４をオフとする状態では、電池１５２のみを受電コイル１５１の負荷とする。すなわち、スイッチング素子１６４をオンオフに切り換えることで、受電コイル１５１の負荷を変化させる。受電コイルの負荷変動は、送電コイルの電流や電圧を変化させる。したがって、充電台側では送電コイルの電流や電圧変化を検出して、受電コイルの負荷変動から電池情報を検出できる。
【０００７】
ところが、この変調方式で電池内蔵機器から充電台に電池情報を伝送すると、電池の充電電流の大きい状態ではスイッチング素子をオンオフに切り換える状態での負荷変動の比率が小さくなる。したがって、充電台は、送電コイルの変動で電池情報を正確に検出できなくなる欠点がある。この欠点は、変調用抵抗の電気抵抗を小さくして、スイッチング素子をオンに切り換える状態で変調用抵抗の電流を大きくして防止できる。しかしながら、変調用抵抗の電流を大きくすると、この電流は電池の充電には使用されず、無駄に消費する電力が大きくなる問題点が生じる。
【０００８】
本発明は、さらにこ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、簡単な回路構成としながら、電池情報を正確に電源側の充電台に伝送できる電池内蔵機器及び電池内蔵機器と充電台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】
【０００９】
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と、この電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００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。電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００は、内蔵電池５２の電池情報で受電コイル５１の負荷を変化させる変調回路６６、７６、８６を備えている。充電台１０は、変調回路６６、７６、８６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情報を検出する検出回路１７を備えている。さらに、変調回路６６、７６、８６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との間に接続してなる電圧降下変化素子６７、７７、８７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、７７、８７の電圧降下を変化させる制御回路６５とを備えており、変調回路６６、７６、８６の制御回路６５が、電池情報で電圧降下変化素子６７、７７、８７の電圧降下を変化させて、受電コイル５１の負荷を変化させて電池情報を充電台１０に伝送している。
【００１０】
以上の電池内蔵機器と充電台は、極めて簡単な回路構成としながら、電池情報を正確に電源側の充電台に伝送できる特徴がある。それは、電池内蔵機器が、整流回路と内蔵電池との間に電圧降下変化素子を接続して、この電圧降下変化素子の電圧降下を変化させて電池情報を充電台に伝送するからである。この構造の電池内蔵機器は、内蔵電池を大きな電流で充電する状態にあっても、また、小さい充電電流で充電する状態にあっても、電圧降下変化素子の電圧降下を変化することで充電電流を所定の変化率で変化できる。このため、内蔵電池の充電状態にかかわらず、電池情報を正確に充電台に伝送できる。
【００１１】
本発明の電池内蔵機器と充電台は、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の並列回路で構成し、制御回路６５がスイッチング素子６７Ｂをオンオフに切り換えて、ダイオード６７Ａ両端の電圧降下を変化させて電池情報を充電台１０に伝送することができる。
【００１２】
以上の電池内蔵機器は、ダイオードと並列に接続しているスイッチング素子をオンオフに切り換えることで、ダイオードの電圧降下を変化させて電池情報を充電台に伝送できる。ダイオードは、内蔵電池の充電電流にかかわらず、一定の電圧降下を発生するので、その両端をスイッチング素子で短絡し、あるいは短絡しない状態で、ダイオードの電圧降下を確実に変動して、電池情報を充電台に伝送できる。
【００１３】
本発明の電池内蔵機器と充電台は、電圧降下変化素子７７を、寄生ダイオード７７Ａを有するＦＥＴ７７Ｂとし、制御回路６５が電池情報でＦＥＴ７７Ｂをオンオフに切り換えて、ＦＥＴ７７Ｂ両端の電圧降下を変化させて電池情報を充電台１０に伝送することができる。
【００１４】
以上の電池内蔵機器は、電圧降下変化素子を寄生ダイオードを有するＦＥＴとして、ＦＥＴをオンオフに切り換えて、ＦＥＴ両端の電圧降下を変化させる。このため、電圧降下変化素子をひとつの素子で実現すると共に、ＦＥＴをオンオフに制御して電圧降下を変化できるので、簡単な回路構成で電池情報を充電台に伝送できる。
【００１５】
本発明の電池内蔵機器と充電台は、電圧降下変化素子８７を、整流回路５３と内蔵電池５２との間に接続してなるＦＥＴ８７Ｂとして、制御回路６５がこのＦＥＴ８７Ｂのオン抵抗を変化させて、電圧降下変化素子８７の電圧降下を変化させて電池情報を充電台１０に伝送することができる。
【００１６】
以上の電池内蔵機器は、整流回路と内蔵電池との間に接続してなるＦＥＴのオン抵抗を変化させて、電池情報を充電台に伝送できるので、電池情報を伝送するために専用のＦＥＴやダイオードを接続する必要がなく、回路構成を簡単にできる。また、ＦＥＴはゲート電圧で簡単にオン抵抗を変化できるので、簡単な回路構成でオン抵抗を変化させて、電池情報を正確に充電台に伝送できる。また、ＦＥＴのゲート電圧でもって、オン抵抗を大幅に変動させることもできるので、電池情報をより正確に充電台に伝送できる特徴もある。
【００１７】
本発明の電池内蔵機器と充電台は、電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００が、電池情報を充電台１０に伝送するサブ変調回路６１、７１、８１、９１、１０１を備えて、このサブ変調回路６１、７１、８１、９１、１０１が、受電コイル５１と並列に接続してなる変調用コンデンサー６３にサブスイッチング素子６４、７４、８４を直列に接続してなるコンデンサー負荷回路６２、７２、８２と、このコンデンサー負荷回路６２、７２、８２のサブスイッチング素子６４、７４、８４を電池情報でオンオフに切り換える制御回路６５とを備えて、制御回路６５がサブスイッチング素子６４、７４、８４と電圧降下変化素子６７、７７、８７の両方を時分割に制御して、電池情報を充電台１０に伝送することができる。
【００１８】
以上の電池内蔵機器は、変調回路とサブ変調回路の両方で電池情報を伝送するので、より正確に電池情報を充電台に伝送できる。とくに、この電池内蔵機器は、変調回路の電圧降下変化素子とサブ変調回路のサブスイッチング素子の両方をひとつの制御回路で時分割に制御するので、回路構成を簡単にしながら、変調回路とサブ変調回路の両方で電池情報を充電台に伝送できる。
【００１９】
本発明の電池内蔵機器と充電台は、受電コイル５１の出力側に、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、制御回路６５が何れかのコンデンサー負荷回路６２、７２のサブスイッチ６４、７４をオンオフに制御して、電池情報を充電台１０に伝送することができる。
【００２０】
以上の電池内蔵機器は、受電コイルと並列に接続するコンデンサーの静電容量を変化させることで、受電コイルの共振周波数を複数の周波数に変更しながら、電池情報を充電台に伝送できる。このため、受電コイルの共振周波数による伝送誤差を解消して、電池情報をより正確に充電台に伝送できる特徴がある。受電コイルにコンデンサーを接続して、受電コイルの共振周波数を変化させる変調方式は、送電コイルの周波数によって電池情報を正確に伝送するのが難しい周波数となることがある。
【００２１】
図１１は、Ｘ軸を送電コイルに供給する交流の周波数、Ｙ軸を送電コイル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、受電コイルの共振周波数を１００ｋＨｚ、鎖線で示す曲線Ｂは、受電コイルの共振周波数を２７６ｋＨｚとする状態を示している。受電コイルの共振周波数は、これと並列に接続するコンデンサーの静電容量で変化される。この図から、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においては、曲線Ａと曲線Ｂとが重なるので、受電コイルと並列にコンデンサーを接続して、共振周波数を１００ｋＨｚから２７６ｋＨｚと変化させても、送電コイルの電流は変化しない。送電コイルの電流が変化しない状態にあっては、負荷変動から電池情報を検出できなくなる。ところが、以上の電池内蔵機器は、受電コイルに並列に接続するコンデンサーの静電容量を変化させることで、受電コイルの共振周波数を変更して、曲線Ａや曲線Ｂに示すように、送電コイルの電流が変化する特性を変化できるので、受電コイルの共振周波数を変化させることで、電池情報を伝送できない送電コイルの周波数においても、電池情報を伝送できる。複数組の変調用コンデンサーを受電コイルと並列に接続する回路構成にあっては、受電コイルと並列に接続する変調用コンデンサーの静電容量を選択することで、受電コイルの共振周波数を変更できる。したがって、受電コイルの共振周波数を送電コイルの電流を変更できる周波数に変更することで、電池情報を充電台に正確に伝送できる。
【００２２】
本発明の電池内蔵機器は、内蔵電池５２に充電電力を供給する受電コイル５１を備え、この受電コイル５１に充電台の送電コイルを電磁結合させて充電電力を供給している。電池内蔵機器は、内蔵電池５２の電池情報で受電コイル５１の負荷を変化させる変調回路６６、７６、８６を備えている。変調回路６６、７６、８６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との間に接続してなる電圧降下変化素子６７、７７、８７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、７７、８７の電圧降下を変化させる制御回路６５とを備えている。電池内蔵機器は、変調回路６６、７６、８６の制御回路６５が、電池情報で電圧降下変化素子６７、７７、８７の電圧降下を変化させて、受電コイル５１の負荷を変化させて電池情報を充電台に伝送している。
【００２３】
以上の電池内蔵機器は、極めて簡単な回路構成としながら、電池情報を正確に電源側の充電台に伝送できる特徴がある。それは、電池内蔵機器が、整流回路と内蔵電池との間に電圧降下変化素子を接続して、この電圧降下変化素子の電圧降下を変化させて電池情報を充電台に伝送するからである。この構造の電池内蔵機器は、内蔵電池を大きな電流で充電する状態にあっても、また、小さい充電電流で充電する状態にあっても、電圧降下変化素子の電圧降下を変化することで充電電流を所定の変化率で変化できる。このため、内蔵電池の充電状態にかかわらず、電池情報を正確に充電台に伝送できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の電池内蔵機器の変調方式の一例を示すブロック図である。
【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】図２に示す充電台の内部構造を示す概略斜視図である。
【図４】図２に示す充電台の内部構造を示す水平断面図である。
【図５】図４に示す充電台の垂直縦断面図である。
【図６】図４に示す充電台の垂直横断面図である。
【図７】本発明の一実施例にかかる充電台の位置検出制御器を示す回路図である。
【図８】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９】電池内蔵機器の他の一例を示すブロック図である。
【図１０】電池内蔵機器の他の一例を示すブロック図である。
【図１１】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１２】電池内蔵機器の他の一例を示すブロック図である。
【図１３】電池内蔵機器の他の一例を示すブロック図である。
【図１４】位置検出信号で励起された並列共振回路から出力されるエコー信号の一例を示す図である。
【図１５】送電コイルと受電コイルの相対的な位置ずれに対する発振周波数の変化を示す図である。
【図１６】本発明の他の実施例にかかる充電台の位置検出制御器を示す回路図である。
【図１７】図１６に示す位置検出制御器の位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルを示す図である。
【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及び電池内蔵機器と充電台を例示するものであって、本発明は電池内蔵機器及び電池内蔵機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。
【００２６】
図２ないし図８は、充電台１０の概略構成図及び原理図を示している。充電台１０は、図２、図３、及び図８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を磁気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。
【００２７】
電池内蔵機器５０は、内蔵電池５２の電池情報で受電コイル５１の負荷を変化させる変調回路６６を備え、充電台１０は、変調回路６６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情報を検出する検出回路１７を備えている。
【００２８】
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制御回路６５とを備えている。
【００２９】
図８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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、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、電池情報を充電台１０に伝送できる。
【００３２】
スイッチング素子６７Ｂは、制御回路６５でオンオフに制御される。制御回路６５は、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、電池情報を充電台１０に伝送する。制御回路６５は、充電している電池の満充電、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の電池情報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。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制御回路６５に入力する。制御回路６５は、所定の周期で繰り返し、すなわち、電池情報を伝送する伝送タイミングと、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、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。
【００３３】
制御回路６５は、伝送タイミングにおいては、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、すなわち変調して電池情報を伝送する。たとえば、制御回路６５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、電池情報を伝送する。ただし、制御回路６５は、５００ｂｐｓ〜５０００ｂｐｓで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で電池情報を伝送した後、非伝送タイミングにおいては、電池情報の伝送を停止して内蔵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６７Ｂがオンオフに切り換えられる。
【００３４】
制御回路６５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。
【００３５】
充電台１０は、検出回路１７でもって、送電コイル１１の電圧レベル変化から、内蔵電池５２の充電電流変化を検出し、充電電流変化から電池情報を検出する。内蔵電池５２の充電電流が変化すると、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の電圧レベルが変化する。送電コイル１１の電圧レベルは、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。制御回路６５は、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、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、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。
【００３６】
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、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。
【００３７】
図８の電池内蔵機器５０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９に示す電池内蔵機器７０の変調回路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８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８の電池内蔵機器５０と同じように、電池情報を充電台１０に伝送できる。
【００３８】
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を制御回路６５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。
【００３９】
さらに、図１０に示す電池内蔵機器８０の変調回路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としている。この電圧降下変化素子８７は、オン抵抗を変化させて、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の充電電流をコントロールする。電圧降下変化素子８７のオン抵抗は、制御回路６５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、制御回路６５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、制御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。
【００４０】
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、電池情報を充電台に伝送する。
【００４１】
図８ないし図１０の電池内蔵機器５０、７０、８０は、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６１、７１、８１も備えている。この電池内蔵機器５０、７０、８０は、変調回路６６、７６、８６とサブ変調回路６１、７１、８１の両方で電池情報を充電台１０に伝送することで、より確実に電池情報を充電台１０に伝送する。この電池内蔵機器５０、７０、８０は、変調回路６６、７６、８６とサブ変調回路６１、７１、８１とで、時分割に電池情報を充電台１０に伝送する。変調回路６６、７６、８６とサブ変調回路６１、７１、８１とで時分割に電池情報を伝送する電池内蔵機器５０は、変調回路６６、７６、８６で電池情報を伝送した最後に、サブ変調回路６１、７１、８１に切り換える切換信号を出力し、またサブ変調回路６１、７１、８１で電池情報を伝送した最後に、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、変調回路６６、７６、８６とサブ変調回路６１、７１、８１の信号から電池情報を検出する。また、時分割に変調回路６６、７６、８６とサブ変調回路６１、７１、８１の両方で電池情報を伝送する電池内蔵機器５０は、変調回路６６、７６、８６とサブ変調回路６１、７１、８１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電池情報を伝送して、充電台１０が変調回路６６、７６、８６の信号とサブ変調回路６１、７１、８１の信号とを識別することができる。
【００４２】
ただし、電池内蔵機器は、変調回路のみで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電池情報を充電台に伝送することもできる。また、変調回路６６、７６、８６が故障する状態ではサブ変調回路６１、７１、８１で、サブ変調回路６１、７１、８１が故障する状態では変調回路６６、７６、８６で電池情報を充電台１０に伝送することもできる。
【００４３】
図８と図９のサブ変調回路６１、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にサブスイッチング素子６４、７４を直列に接続しているコンデンサー負荷回路６２、７２と、このコンデンサー負荷回路６２、７２のサブスイッチング素子６４、７４を電池情報でオンオフに切り換える制御回路６５とを備えている。図１０のサブ変調回路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と、ショート回路８８のサブスイッチング素子８４を電池情報でオンオフに切り換える制御回路６５とを備えている。ショート回路８８は、ＰＴＣ等の抵抗素子８９とサブスイッチング素子８４との直列回路である。このサブ変調回路８１は、サブスイッチング素子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。
【００４４】
制御回路６５は、変調回路６６、７６、８６の電圧降下変化素子６７、７７、８７を制御するもので、ひとつの制御回路６５でもって、変調回路６６、７６、８６の電圧降下変化素子６７、７７、８７とサブ変調回路６１、７１、８１のサブスイッチング素子６４、７４、８４を制御する。この制御回路６５は、電池情報でサブスイッチング素子６４、７４、８４をオンオフに切り換えて、電池情報を充電台１０に伝送する。制御回路６５は、電池情報をデジタル信号として、サブスイッチング素子６４、７４、８４を制御して伝送する。
【００４５】
制御回路６５は、所定の周期で繰り返し、すなわち、電池情報を伝送する伝送タイミングと、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、電池情報を伝送する。ただし、制御回路６５は変調回路６６、７６、８６も制御するので、変調回路６６、７６、８６の電圧降下変化素子６７、７７、８７とサブ変調回路６１、７１、８１のサブスイッチング素子６４、７４、８４とは時分割に制御する。サブ変調回路６１、７１、８１は、伝送タイミングにおいては、電池情報を示すデジタル信号でサブスイッチング素子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電池情報を伝送する。たとえば、制御回路６５は、１０００ｂｐｓのスピードでサブスイッチング素子６４、７４、８４をオンオフ制御して、電池情報を伝送する。ただし、制御回路６５は、５００ｂｐｓ〜５０００ｂｐｓで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で電池情報を伝送した後、非伝送タイミングにおいては、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、サブスイッチング素子６４、７４、８４がオンオフに切り換えられる。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。
【００４６】
充電台１０は、サブ変調回路６１、７１、８１から伝送される信号を検出する検出回路１７も備えている。この検出回路１７でもって、送電コイル１１の電圧レベル変化から、内蔵電池５２の充電電流変化を検出し、充電電流変化から電池情報を検出する。内蔵電池５２の充電電流が変化すると、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の電圧レベルが変化する。送電コイル１１の電圧レベルは、サブスイッチング素子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の電圧レベルの変化からサブスイッチング素子６４、７４、８４のオンオフを検出できる。サブ変調回路６１、７１、８１は、電池情報を示すデジタル信号でサブスイッチング素子６４、７４、８４をオンオフに切り換えているので、検出回路１７がサブスイッチング素子６４、７４、８４のオンオフを検出することで、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、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。
【００４７】
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、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。
【００４８】
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１１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。
【００４９】
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。
【００５０】
図１２と図１３に示す電池内蔵機器９０、１００のサブ変調回路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。このサブ変調回路９１、１０１の制御回路６５は、サブスイッチング素子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のサブスイッチング素子６４、７４をオンオフに制御して、電池情報を充電台１０に伝送する。
【００５１】
図１２と図１３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のサブスイッチング素子６４、７４をオンオフに切り換えて、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、電池情報を充電台１０に正確に伝送できる。
【００５２】
図２と図３に示す充電台１０は、電池内蔵機器５０を上面プレート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４に示すように、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。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。
【００５３】
図８は、充電台１０と、この充電台１０にセットされる電池内蔵機器５０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７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、この検出信号発生回路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。
【００５４】
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１４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７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。
【００５５】
以上の位置検出制御器１４は、図８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５７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内蔵電池５２を充電するときの電力効率をわずかだが低くする。
【００５６】
電池内蔵機器５０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と、受電コイル５１の交流を整流回路５３に入力する、受電コイル５１に直列に接続してな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サブスイッチング素子６４とを備えている。電池内蔵機器５０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、サブスイッチング素子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。
【００５７】
以上の電池内蔵機器５０と充電台１０は、常時は並列共振回路５７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内蔵電池５２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、内蔵電池５２を効率よく充電できるのは、内蔵電池５２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、内蔵電池５２を効率よく速やかに、しかも安全に充電できる。
【００５８】
以上の位置検出制御器１４は、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、この変調用コンデンサー６３を受電コイル５１に接続するサブスイッチング素子６４と、このサブスイッチング素子６４のオンオフを制御する制御回路６５とを備えており、受電コイル５１の位置を検出するときにサブスイッチング素子６４をオンに切り換える。この回路構成の電池内蔵機器５０は、位置検出制御器１４として設けている変調用コンデンサー６３とサブスイッチング素子６４と制御回路６５と使用して、電池情報を伝送することができる。それは、制御回路６５でもって電池情報のデジタル信号でサブスイッチング素子６４をオンオフに切り換えて、内蔵電池５２の充電電流負荷を変更できるからである。したがって、この電池内蔵機器５０は、電池情報を伝送するために専用の回路を設けることなく、すなわち同じハードウェアでもって、制御回路６５がサブスイッチング素子６４をオンオフに切り換えるソフトウェアのみを変更して電池情報を伝送することができる。ソフトウェアは制御回路６５に設けているメモリに記憶することができる。このため、この電池内蔵機器５０は、製造コストを高くすることなく、理想的な状態で電池情報を充電台１０に伝送できる。
【００５９】
図８ないし図１０、図１２、及び図１３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８、図１０、及び図１２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９と図１３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。
【００６０】
さらに、図８ないし図１０、図１２、及び図１３の電池内蔵機器５０、７０、８０、９０、１００は、受電コイル５１の交流を整流回路５３に効率よく入力するために、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と並列に接続してい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サブスイッチング素子６４、７４、８４とを備えている。
【００６１】
サブスイッチング素子６４、７４、８４は、位置検出制御器１４から位置検出信号が出力される状態にあっては、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、受電コイル５１と変調用コンデンサー６３とで並列共振回路５７を構成し、位置検出制御器１４の位置検出コイル３０から出力される位置検出信号に励起されてエコー信号を発生する。受電コイル５１と直列コンデンサー５５だけでは共振状態は起こらず変調用コンデンサー６３が必要になる。したがって、サブスイッチング素子６４、７４、８４は、電池内蔵機器５０、７０、８０が充電台１０にセットされて、電池内蔵機器５０、７０、８０の受電コイル５１の位置を位置検出制御器１４で検出する状態では、変調用コンデンサー６３を受電コイル５１に接続する。
【００６２】
ただ、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、誘導される電力を効率よく整流回路５３に出力することができず、電力効率が低くなる弊害がある。受電コイル５１は、変調用コンデンサー６３を接続する状態に比較して、直列コンデンサー５５を接続する状態で整流回路５３に出力する電力効率を向上できる。したがって、サブスイッチング素子６４、７４、８４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に接近した後は、受電コイル５１に直列コンデンサー５５を接続して、誘導される電力を受電コイル５１から整流回路５３に出力する。すなわち、サブスイッチング素子６４、７４、８４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、受電コイル５１に変調用コンデンサー６３を接続しない状態、すなわち変調用コンデンサー６３を非接続状態として、直列コンデンサー５５を受電コイル５１に接続する。この状態で、受電コイル５１に誘導される交流は、直列コンデンサー５５を介して整流回路５３に出力される。
【００６３】
図８と図１２に示す電池内蔵機器５０、９０は、変調用コンデンサー６３と、この変調用コンデンサー６３に直列に接続しているサブスイッチング素子６４とからなるコンデンサー負荷回路６２を備える。変調用コンデンサー６３とサブスイッチング素子６４とのコンデンサー負荷回路６２は、受電コイル５１と並列に接続される。サブスイッチング素子６４はＦＥＴなどの半導体スイッチング素子で、制御回路６５でオンオフに制御される。このサブスイッチング素子６４は、オン状態として変調用コンデンサー６３を受電コイル５１と並列に接続する。また、サブスイッチング素子６４は、オフ状態において、変調用コンデンサー６３と受電コイル５１とを非接続状態とする。直列コンデンサー５５は、受電コイル５１と直列に接続されて、受電コイル５１を整流回路５３に接続している。
【００６４】
制御回路６５は、サブスイッチング素子６４であるＦＥＴのゲート電圧を制御して、サブスイッチング素子６４をオンオフに切り換える。この制御回路６５は、受電コイル５１の位置を検出する状態において、サブスイッチング素子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。サブスイッチング素子６４をオンに切り換える状態で、受電コイル５１と整流回路５３との間に直列コンデンサー５５を接続しているが、オン状態のサブスイッチング素子６４によって、受電コイル５１と変調用コンデンサー６３とが並列に接続されるので、この状態で並列共振回路５７を構成して、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。
【００６５】
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、制御回路６５はサブスイッチング素子６４をオフに切り換えて、変調用コンデンサー６３を受電コル５１に接続しない状態とする。すなわち、制御回路６５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、サブスイッチング素子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。
【００６６】
さらに、図９と図１３のサブスイッチング素子７４は、互いに直列に接続してなる一対のペアーサブスイッチング素子７４Ｘを備える。図のペアーサブスイッチング素子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、ペアーサブスイッチング素子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。各々のペアーサブスイッチング素子７４Ｘには直列に変調用コンデンサー６３を接続している。各々のペアーサブスイッチング素子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。この図のサブスイッチング素子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。
【００６７】
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、ペアーサブスイッチング素子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。したがって、受電コイル５１とで並列共振回路５７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。
【００６８】
ペアーサブスイッチング素子７４ＸのペアーＦＥＴ７４ａ、７４ｂは、制御回路６５で一緒にオンオフに切り換えられる。制御回路６５は、ペアーサブスイッチング素子７４Ｘである両方のＦＥＴのゲート電圧を同じように制御して、一対のペアーサブスイッチング素子７４Ｘを同時にオンオフに切り換える。制御回路６５が、ペアーサブスイッチング素子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、制御回路６５が、ペアーサブスイッチング素子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。
【００６９】
以上の制御回路６５は、受電コイル５１の位置を検出する状態においては、ペアーサブスイッチング素子７４Ｘをオンとして、受電コイル５１と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並列共振してエコー信号を出力する。
【００７０】
受電コイル５１の位置が検出されて、送電コイルを受電コイル５１に接近させた後、制御回路６５はペアーサブスイッチング素子７４Ｘ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６５は、送電コイルから受電コイル５１に電力搬送する状態にあっては、ペアーサブスイッチング素子７４Ｘ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。
【００７１】
図９と図１３のサブスイッチング素子７４は、ペアーサブスイッチング素子７４Ｘの一方をアース電位とするので、制御回路６５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、制御回路６５がペアーサブスイッチング素子７４をオンオフに制御する回路構成を簡単にできる。
【００７２】
さらに、図１０の電池内蔵機器８０は、直列コンデンサー５５と変調用コンデンサー６３とをひとつのコンデンサー８３で構成する。この電池内蔵機器８０は、サブスイッチング素子８４でもってコンデンサー８３を直列コンデンサー５５と変調用コンデンサー６３に切り換えて使用する。コンデンサー８３は、受電コイル５１と整流回路５３との間に接続している。この電池内蔵機器８０は、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を備えている。ショート回路８８は、ＰＴＣ等の抵抗素子８９とサブスイッチング素子８４とからなり、サブスイッチング素子８４が制御回路６５でオンオフに制御される。サブスイッチング素子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。制御回路６５は、サブスイッチング素子８４をオンに切り換えて、ショート回路８８でもってコンデンサー８３の整流回路５３側をショート状態として、コンデンサー８３を受電コイル５１と並列に接続する。また、制御回路６５がサブスイッチング素子８４をオフに切り換える状態では、ショート回路８８を非短絡状態、すなわちオープン状態として、コンデンサー８３を受電コイル５１と直列に接続して、受電コイル５１の交流をコンデンサー８３を介して整流回路５３に出力する。
【００７３】
充電台１０は、図２ないし図８に示すように、交流電源１２に接続されて受電コイル５１に起電力を誘導する送電コイル１１と、この送電コイル１１を内蔵すると共に、上面には電池内蔵機器５０を載せる上面プレート２１を有するケース２０と、このケース２０に内蔵されて、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と、上面プレート２１に載せられる電池内蔵機器５０の位置を検出して、移動機構１３を制御して送電コイル１１を電池内蔵機器５０の受電コイル５１に接近させる位置検出制御器１４とを備える。充電台１０は、送電コイル１１と、交流電源１２と、移動機構１３と、位置検出制御器１４とをケース２０に内蔵している。
【００７４】
この充電台１０は、以下の動作で電池内蔵機器５０の内蔵電池５２を充電する。
（１）ケース２０の上面プレート２１に電池内蔵機器５０が載せられると、この電池内蔵機器５０の位置が位置検出制御器１４で検出される。
（２）電池内蔵機器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内蔵機器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）電池内蔵機器５０は、受電コイル５１の交流電力を整流して直流に変換し、この直流で内蔵電池５２を充電する。
【００７５】
以上の動作で電池内蔵機器５０の内蔵電池５２を充電する充電台１０は、交流電源１２に接続している送電コイル１１をケース２０に内蔵している。送電コイル１１は、ケース２０の上面プレート２１の下に配設されて、上面プレート２１に沿って移動するように配設される。送電コイル１１から受電コイル５１への電力搬送の効率は、送電コイル１１と受電コイル５１の間隔を狭くして向上できる。好ましくは、送電コイル１１を受電コイル５１に接近する状態で、送電コイル１１と受電コイル５１の間隔は７ｍｍ以下とする。したがって、送電コイル１１は、上面プレート２１の下にあって、できるかぎり上面プレート２１に接近して配設される。送電コイル１１は、上面プレート２１の上に載せられる電池内蔵機器５０の受電コイル５１に接近するように移動するので、上面プレート２１の下面に沿って移動できるように配設される。
【００７６】
送電コイル１１を内蔵するケース２０は、電池内蔵機器５０を載せる平面状の上面プレート２１を上面に設けている。図２と図３の充電台１０は、上面プレート２１全体を平面状として水平に配設している。上面プレート２１は、大きさや外形が異なる種々の電池内蔵機器５０を上に載せることができる大きさ、たとえば、一辺を５ｃｍないし３０ｃｍとする四角形としている。ただ、上面プレートは、直径を５ｃｍないし３０ｃｍとする円形とすることもできる。図２と図３の充電台１０は、上面プレート２１を大きくして、すなわち複数の電池内蔵機器５０を同時に載せることができる大きさとして、複数の電池内蔵機器５０を一緒に載せて内蔵される内蔵電池５２を順番に充電できるようにしている。また、上面プレートは、その周囲に周壁などを設け、周壁の内側に電池内蔵機器をセットして、内蔵する電池を充電することもできる。
【００７７】
ケース２０の上面プレート２１は、その内側を移動する送電コイル１１を外部から視認できる透光性を有する。この充電台１０は、送電コイル１１が電池内蔵機器５０に接近することをユーザーが目で見て確認できるので、ユーザーは電池内蔵機器５０が確実に充電されることを確認できる。したがって、ユーザーは安心して充電台１０を使用できる。さらに、送電コイル１１に光を照射する発光ダイオード１９を設けることで、移動する送電コイル１１やその周囲を発光ダイオード１９でライトアップして、優れたデザイン性と、送電コイル１１の移動をアピールすることができる。また、発光ダイオード１９の光が上面プレート２１を透過して電池内蔵機器５０を照射する構造とすることもできる。図３と図４に示す充電台１０は、送電コイル１１の周囲に４個の発光ダイオード１９を等間隔で配置している。これらの発光ダイオード１９は、図８に示すように、充電台１０に内蔵される直流電源１８から電力が供給されて点灯する。ただ、発光ダイオードは、送電コイルの中心部に配置することもできる。また、送電コイルの位置を表示する発光ダイオードは、３個以下とし、あるいは５個以上とすることもできる。この充電台１０は、電池内蔵機器５０を充電する状態で、電池内蔵機器５０を発光ダイオード１９で照射し、あるいは充電状態で発光ダイオード１９の発光色や点滅パターン等の点灯状態を変化することで、ユーザーに電池内蔵機器５０の充電状態を明確に知らせることもできる。
【００７８】
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。送電コイル１１は、磁性材からなるコア１５に線材を巻いてインダクタンスを大きくできる。コア１５は、透磁率が大きいフェライト等の磁性材料で、上方を開放する壺形としている。壺形のコア１５は、渦巻き状に巻かれた送電コイル１１の中心に配置する円柱部１５Ａと、外側に配置される円筒部１５Ｂを底部で連結する形状としている。コア１５のある送電コイル１１は、磁束を特定部分に集束して、効率よく電力を受電コイル５１に伝送できる。ただ、送電コイルは、必ずしもコアを設ける必要はなく、空芯コイルとすることもできる。空芯コイルは軽いので、これを上面プレートの内面で移動する移動機構を簡単にできる。送電コイル１１は、受電コイル５１の外径にほぼ等しくして、受電コイル５１に効率よく電力搬送する。
【００７９】
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、可撓性のリード線１６を介して送電コイル１１に接続される。送電コイル１１が上面プレート２１に載せられる電池内蔵機器５０の受電コイル５１に接近するように移動されるからである。交流電源１２は、図示しないが、自励式の発振回路と、この発振回路から出力される交流を電力増幅するパワーアンプとを備える。自励式の発振回路は、送電コイル１１を発振コイルに併用している。したがって、この発振回路は、送電コイル１１のインダクタンスで発振周波数が変化する。送電コイル１１のインダクタンスは、送電コイル１１と受電コイル５１との相対位置で変化する。送電コイル１１と受電コイル５１との相互インダクタンスが、送電コイル１１と受電コイル５１との相対位置で変化するからである。したがって、送電コイル１１を発振コイルに使用する自励式の発振回路は、交流電源１２が受電コイル５１に接近するにしたがって変化する。このため、自励式の発振回路は、発振周波数の変化で送電コイル１１と受電コイル５１との相対位置を検出することができ、位置検出制御器１４に併用できる。
【００８０】
送電コイル１１は、移動機構１３で受電コイル５１に接近するように移動される。図３ないし図６の移動機構１３は、送電コイル１１を、上面プレート２１に沿って、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動させて受電コイル５１に接近させる。図の移動機構１３は、位置検出制御器１４で制御されるサーボモータ２２でネジ棒２３を回転して、ネジ棒２３にねじ込んでいるナット材２４を移動して、送電コイル１１を受電コイル５１に接近させる。サーボモータ２２は、送電コイル１１をＸ軸方向に移動させるＸ軸サーボモータ２２Ａと、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸サーボモータ２２Ｂとを備える。ネジ棒２３は、送電コイル１１をＸ軸方向に移動させる一対のＸ軸ネジ棒２３Ａと、送電コイル１１をＹ軸方向に移動させるＹ軸ネジ棒２３Ｂとを備える。一対のＸ軸ネジ棒２３Ａは、互いに平行に配設されて、ベルト２５に駆動されてＸ軸サーボモータ２２Ａで一緒に回転される。ナット材２４は、各々のＸ軸ネジ棒２３Ａにねじ込んでいる一対のＸ軸ナット材２４Ａと、Ｙ軸ネジ棒２３Ｂにねじ込んでいるＹ軸ナット材２４Ｂからなる。Ｙ軸ネジ棒２３Ｂは、その両端を一対のＸ軸ナット材２４Ａに回転できるように連結している。送電コイル１１はＹ軸ナット材２４Ｂに連結している。
【００８１】
さらに、図に示す移動機構１３は、送電コイル１１を水平な姿勢でＹ軸方向に移動させるために、Ｙ軸ネジ棒２３Ｂと平行にガイドロッド２６を配設している。ガイドロッド２６は、両端を一対のＸ軸ナット材２４Ａに連結しており、一対のＸ軸ナット材２４Ａと一緒に移動する。ガイドロッド２６は、送電コイル１１に連結されるガイド部２７を貫通しており、送電コイル１１をガイドロッド２６に沿ってＹ軸方向に移動できるようにしている。すなわち、送電コイル１１は、互いに平行に配設されるＹ軸ネジ棒２３Ｂとガイドロッド２６に沿って移動するＹ軸ナット材２４Ｂとガイド部２７を介して、水平な姿勢でＹ軸方向に移動する。
【００８２】
この移動機構１３は、Ｘ軸サーボモータ２２ＡがＸ軸ネジ棒２３Ａを回転させると、一対のＸ軸ナット材２４ＡがＸ軸ネジ棒２３Ａに沿って移動して、Ｙ軸ネジ棒２３Ｂとガイドロッド２６をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸サーボモータ２２ＢがＹ軸ネジ棒２３Ｂを回転させると、Ｙ軸ナット材２４ＢがＹ軸ネジ棒２３Ｂに沿って移動して、送電コイル１１をＹ軸方向に移動させる。このとき、送電コイル１１に連結されたガイド部２７は、ガイドロッド２６に沿って移動して、送電コイル１１を水平な姿勢でＹ軸方向に移動させる。したがって、Ｘ軸サーボモータ２２ＡとＹ軸サーボモータ２２Ｂの回転を位置検出制御器１４で制御して、送電コイル１１をＸ軸方向とＹ軸方向に移動できる。ただし、本発明の充電台は、移動機構を以上のメカニズムには特定しない。移動機構には、送電コイルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動できる全ての機構を利用できるからである。
【００８３】
さらに、本発明の充電台は、移動機構を、送電コイルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動させる機構に特定しない。それは、本発明の充電台が、上面プレートに直線状のガイド壁を設けて、このガイド壁に沿って電池内蔵機器を載せる構造として、送電コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる構造とすることができるからである。この充電台は、図示しないが、送電コイルを、一方向、たとえばＸ軸方向にのみ移動できる移動機構として、送電コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる。
【００８４】
位置検出制御器１４は、上面プレート２１に載せられた電池内蔵機器５０の位置を検出する。図３ないし図６の位置検出制御器１４は、電池内蔵機器５０に内蔵される受電コイル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。さらに、位置検出制御器１４は、受電コイル５１の位置を粗検出する第１の位置検出制御器１４Ａと、受電コイル５１の位置を精密検出する第２の位置検出制御器１４Ｂとを備える。この位置検出制御器１４は、第１の位置検出制御器１４Ａで受電コイル５１の位置を粗検出すると共に、移動機構１３を制御して送電コイル１１の位置を受電コイル５１に接近させた後、さらに、第２の位置検出制御器１４Ｂで受電コイル５１の位置を精密検出しながら移動機構１３を制御して、送電コイル１１の位置を正確に受電コイル５１に接近させる。この充電台１０は、速やかに、しかも、より正確に送電コイル１１を受電コイル５１に接近できる。
【００８５】
第１の位置検出制御器１４Ａは、図７に示すように、上面プレート２１の内面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、この検出信号発生回路３１から位置検出コイル３０に供給されるパルス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送電コイル１１の位置を判別する識別回路３３とを備える。
【００８６】
位置検出コイル３０は複数列のコイルからなり、複数の位置検出コイル３０を上面プレート２１の内面に所定の間隔で固定している。位置検出コイル３０は、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を検出する複数のＸ軸検出コイル３０Ａと、Ｙ軸方向の位置を検出する複数のＹ軸検出コイル３０Ｂとを備える。各々のＸ軸検出コイル３０Ａは、Ｙ軸方向に細長いループ状であって、複数のＸ軸検出コイル３０Ａは、所定の間隔で上面プレート２１の内面に固定されている。隣接するＸ軸検出コイル３０Ａの間隔（ｄ）は、受電コイル５１の外径（Ｄ）よりも小さく、好ましくはＸ軸検出コイル３０Ａの間隔（ｄ）を受電コイル５１の外径（Ｄ）の１倍ないし１／４倍としている。Ｘ軸検出コイル３０Ａは、間隔（ｄ）を狭くして、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を正確に検出できる。各々のＹ軸検出コイル３０Ｂは、Ｘ軸方向に細長いループ状であって、複数のＹ軸検出コイル３０Ｂは、所定の間隔で上面プレート２１の内面に固定されている。隣接するＹ軸検出コイル３０Ｂの間隔（ｄ）も、Ｘ軸検出コイル３０Ａと同じように、受電コイル５１の外径（Ｄ）よりも小さく、好ましくはＹ軸検出コイル３０Ｂの間隔（ｄ）を受電コイル５１の外径（Ｄ）の１倍ないし１／４倍としている。Ｙ軸検出コイル３０Ｂも、その間隔（ｄ）を狭くして、受電コイル５１のＹ軸方向の位置を正確に検出できる。
【００８７】
検出信号発生回路３１は、所定のタイミングで位置検出信号であるパルス信号を位置検出コイル３０に出力する。位置検出信号が入力される位置検出コイル３０は、位置検出信号で接近する受電コイル５１を励起する。励起された受電コイル５１は、流れる電流のエネルギーでエコー信号を位置検出コイル３０に出力する。したがって、受電コイル５１の近くにある位置検出コイル３０は、図１４に示すように、位置検出信号が入力された後、所定の時間遅れて、受電コイル５１からのエコー信号が誘導される。位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号は、受信回路３２で識別回路３３に出力される。したがって、識別回路３３は、受信回路３２から入力されるエコー信号でもって、位置検出コイル３０に受電コイル５１が接近しているかどうかを判定する。複数の位置検出コイル３０にエコー信号が誘導されるとき、識別回路３３は、エコー信号レベルの大きい位置検出コイル３０にもっとも接近していると判定する。
【００８８】
図７に示す位置検出制御器１４は、各々の位置検出コイル３０を切換回路３４を介して受信回路３２に接続する。この位置検出制御器１４は、入力を順番に切り換えて複数の位置検出コイル３０に接続するので、ひとつの受信回路３２で複数の位置検出コイル３０のエコー信号を検出できる。ただし、各々の位置検出コイルに受信回路を接続してエコー信号を検出することもできる。
【００８９】
図７の位置検出制御器１４は、識別回路３３で制御される切換回路３４で複数の位置検出コイル３０を順番に切り換えて受信回路３２に接続する。検出信号発生回路３１は切換回路３４の出力側に接続されて、位置検出コイル３０に位置検出信号を出力する。検出信号発生回路３１から位置検出コイル３０に出力される位置検出信号のレベルは、受電コイル５１からのエコー信号に比較して極めて大きい。受信回路３２は、入力側にダイオード６７Ａからなるリミッター回路３５を接続している。リミッター回路３５は、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。信号レベルの小さいエコー信号は、制限されることなく受信回路３２に入力される。受信回路３２は、位置検出信号とエコー信号の両方を増幅して出力する。受信回路３２から出力されるエコー信号は、位置検出信号から所定のタイミング、たとえば数μｓｅｃ〜数百μｓｅｃ遅れた信号となる。エコー信号が位置検出信号から遅れる遅延時間は、一定の時間であるから、位置検出信号から所定の遅延時間後の信号をエコー信号とし、このエコー信号のレベルから位置検出コイル３０に受電コイル５１が接近しているかどうかを判定する。
【００９０】
受信回路３２は、位置検出コイル３０から入力されるエコー信号を増幅して出力するアンプである。受信回路３２は、位置検出信号とエコー信号を出力する。識別回路３３は、受信回路３２から入力される位置検出信号とエコー信号から位置検出コイル３０に受電コイル５１が接近してセットされるかどうかを判定する。識別回路３３は、受信回路３２から入力される信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３６を備えている。このＡ／Ｄコンバータ３６から出力されるデジタル信号を演算してエコー信号を検出する。識別回路３３は、位置検出信号から特定の遅延時間の後に入力される信号をエコー信号として検出し、さらにエコー信号のレベルから受電コイル５１が位置検出コイル３０に接近しているかどうかを判定する。
【００９１】
識別回路３３は、複数のＸ軸検出コイル３０Ａを順番に受信回路３２に接続するように切換回路３４を制御して、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を検出する。識別回路３３は、各々のＸ軸検出コイル３０Ａを受信回路３２に接続する毎に、受信回路３２に接続しているＸ軸検出コイル３０Ａに位置検出信号を出力し、位置検出信号から特定の遅延時間の後に、エコー信号が検出されるかどうかで、このＸ軸検出コイル３０Ａに受電コイル５１が接近しているかどうかを判定する。識別回路３３は、全てのＸ軸検出コイル３０Ａを受信回路３２に接続して、各々のＸ軸検出コイル３０Ａに受電コイル５１が接近しているかどうかを判定する。受電コイル５１がいずれかのＸ軸検出コイル３０Ａに接近していると、このＸ軸検出コイル３０Ａを受信回路３２に接続する状態でエコー信号が検出される。したがって、識別回路３３は、エコー信号を検出できるＸ軸検出コイル３０Ａから受電コイル５１のＸ軸方向の位置を検出できる。受電コイル５１が複数のＸ軸検出コイル３０Ａに跨って接近する状態では、複数のＸ軸検出コイル３０Ａからエコー信号が検出される。この状態において、識別回路３３はもっとも強いエコー信号、すなわちレベルの大きいエコー信号が検出されるＸ軸検出コイル３０Ａにもっとも接近していると判定する。識別回路３３は、Ｙ軸検出コイル３０Ｂも同じように制御して、受電コイル５１のＹ軸方向の位置を検出する。
【００９２】
識別回路３３は、検出するＸ軸方向とＹ軸方向の位置から移動機構１３を制御して、送電コイル１１を受電コイル５１に接近する位置に移動させる。識別回路３３は、移動機構１３のＸ軸サーボモータ２２Ａを制御して、送電コイル１１を受電コイル５１のＸ軸方向の位置に移動させる。また、移動機構１３のＹ軸サーボモータ２２Ｂを制御して、送電コイル１１を受電コイル５１のＹ軸方向の位置に移動させる。
【００９３】
以上のようにして、第１の位置検出制御器１４Ａが送電コイル１１を受電コイル５１に接近する位置に移動させる。本発明の充電台は、第１の位置検出制御器１４Ａで送電コイル１１を受電コイル５１に接近した後、送電コイル１１から受電コイル５１に電力搬送して内蔵電池５２を充電することができる。ただ、充電台は、さらに送電コイル１１の位置を正確に制御して受電コイル５１に接近させた後、電力搬送して内蔵電池５２を充電することができる。送電コイル１１は、第２の位置検出制御器１４Ｂでより正確に受電コイル５１に接近される。
【００９４】
第２の位置検出制御器１４Ｂは、交流電源１２を自励式の発振回路として、自励式の発振回路の発振周波数から送電コイル１１の位置を正確に検出して移動機構１３を制御する。第２の位置検出制御器１４Ｂは、移動機構１３のＸ軸サーボモータ２２ＡとＹ軸サーボモータ２２Ｂを制御して、送電コイル１１をＸ軸方向とＹ軸方向に移動させて、交流電源１２の発振周波数を検出する。自励式の発振回路の発振周波数が変化する特性を図１５に示している。この図は、送電コイル１１と受電コイル５１の相対的な位置ずれに対する発振周波数の変化を示している。この図に示すように、自励式の発振回路の発振周波数は、送電コイル１１が受電コイル５１に最も接近する位置でもっとも高くなり、相対位置がずれるにしたがって発振周波数が低くなる。したがって、第２の位置検出制御器１４Ｂは、移動機構１３のＸ軸サーボモータ２２Ａを制御して送電コイル１１をＸ軸方向に移動し、発振周波数が最も高くなる位置で停止する。また、Ｙ軸サーボモータ２２Ｂも同じように制御して送電コイル１１をＹ軸方向に移動して、発振周波数が最も高くなる位置で停止する。第２の位置検出制御器１４Ｂは、以上のようにして、送電コイル１１を受電コイル５１に最も接近する位置に移動できる。
【００９５】
以上の充電台は、第１の位置検出制御器１４Ａで受電コイル５１の位置を粗検出した後、さらに第２の位置検出制御器１４Ｂで微調整して送電コイル１１を受電コイル５１に接近させるが、図１６に示す以下の位置検出制御器４４は、微調整することなく送電コイル１１を受電コイル５１に接近できる。
【００９６】
この位置検出制御器４４は、図１６に示すように、上面プレートの内面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、この検出信号発生回路３１から位置検出コイル３０に供給されるパルス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送電コイル１１の位置を判別する識別回路４３とを備える。さらに、この位置検出制御器４４は、識別回路４３に、受電コイル５１の位置に対する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、すなわち図１４に示すように、各々の位置検出コイル３０を位置検出信号で励起して所定の時間経過後に誘導されるエコー信号のレベルを記憶する記憶回路４７を備えている。この位置検出制御器４４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、検出したエコー信号のレベルを記憶回路４７に記憶しているエコー信号のレベルに比較して、受電コイル５１の位置を検出している。
【００９７】
この位置検出制御器４４は、以下のようにして、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から、受電コイル５１の位置を求めている。図１６に示す位置検出コイル３０は、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を検出する複数のＸ軸検出コイル３０Ａと、Ｙ軸方向の位置を検出する複数のＹ軸検出コイル３０Ｂとを備え、複数の位置検出コイル３０を上面プレート２１の内面に所定の間隔で固定している。各々のＸ軸検出コイル３０Ａは、Ｙ軸方向に細長いループ状であって、各々のＹ軸検出コイル３０Ｂは、Ｘ軸方向に細長いループ状としている。図１７は、受電コイル５１をＸ軸方向に移動させる状態における、Ｘ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルを示しており、横軸が受電コイル５１のＸ軸方向の位置を示し、縦軸が各々のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルを示している。この位置検出制御器４４は、各々のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルを検出することによって、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を求めることができる。この図に示すように、受電コイル５１をＸ軸方向に移動すると、各々のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルは変化する。たとえば、受電コイル５１の中心が第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａの中心にあるとき、図１７の点Ａで示すように、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルが最も強くなる。また、受電コイル５１が第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａと第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａの中間にあるとき、図１７の点Ｂで示すように、第１のＸ軸位置検出コイル３０Ａと第２のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルは同じとなる。すなわち、各々のＸ軸位置検出コイル３０Ａは、受電コイル５１が最も近くにあるときに誘導されるエコー信号のレベルが最も強くなり、受電コイル５１が離れるにしたがってエコー信号のレベルは小さくなる。したがって、どのＸ軸位置検出コイル３０Ａのエコー信号のレベルが最も強いかで、受電コイル５１がどのＸ軸位置検出コイル３０Ａに最も接近しているかを判定できる。また、ふたつのＸ軸位置検出コイル３０Ａにエコー信号が誘導されるとき、強いエコー信号を検出するＸ軸位置検出コイル３０Ａからどの方向にあるＸ軸位置検出コイル３０Ａにエコー信号が誘導されるかで、最もエコー信号の強いＸ軸位置検出コイル３０Ａからどの方向にずれて受電コイル５１があるかを判定でき、また、エコー信号のレベル比でふたつのＸ軸位置検出コイル３０Ａとの相対位置を判定できる。たとえば、ふたつのＸ軸位置検出コイル３０Ａのエコー信号のレベル比が１であると、受電コイル５１はふたつのＸ軸位置検出コイル３０Ａの中央に位置すると判定できる。
【００９８】
識別回路４３は、受電コイル５１のＸ軸方向の位置に対する、各々のＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルを記憶回路４７に記憶している。受電コイル５１が置かれると、いずれかのＸ軸位置検出コイル３０Ａにエコー信号が誘導される。したがって、識別回路４３は、Ｘ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号で受電コイル５１が載せられたこと、すなわち電池内蔵機器５０が充電台１０に載せられたことを検出する。さらに、いずれかのＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベルを、記憶回路４７に記憶しているレベルに比較して、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を判別することができる。識別回路は、隣接するＸ軸位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベル比から受電コイルのＸ軸方向の位置を特定する関数を記憶回路に記憶して、この関数から受電コイルの位置を判別することもできる。この関数は、ふたつのＸ軸位置検出コイルの間に受電コイルを移動させて、各々のＸ軸位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベル比を検出して求められる。識別回路４３は、ふたつのＸ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号のレベル比を検出し、検出されるレベル比から、この関数に基づいてふたつのＸ軸位置検出コイル３０Ａの間における受電コイル５１のＸ軸方向の位置を演算して検出することができる。
【００９９】
以上は、識別回路４３が、Ｘ軸位置検出コイル３０Ａに誘導されるエコー信号から、受電コイル５１のＸ軸方向の位置を検出する方法を示すが、受電コイル５１のＹ軸方向の位置もＸ軸方向と同じようにして、Ｙ軸位置検出コイル３０Ｂに誘導されるエコー信号から検出できる。
【０１００】
識別回路４３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４３からの位置信号でもって、位置検出制御器４４は送電コイル１１を受電コイル５１の位置に移動させる。
【０１０１】
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４３は、電池内蔵機器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、電池内蔵機器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、電池内蔵機器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。
【０１０２】
充電台１０は、位置検出制御器１４、４４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、内蔵電池５２の充電に使用される。図８に示す位置検出制御器１４は、電池内蔵機器５０から搬送される電池情報を検出する検出回路１７を内蔵している。検出回路１７は、電池内蔵機器５０から伝送される電池情報に基づいて、内蔵電池５２を充電する電圧や電流をコントロールして内蔵電池５２を充電する。内蔵電池５２の満充電は、電池内蔵機器５０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、電池内蔵機器５０から伝送される電池情報で内蔵電池５２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。
【符号の説明】
【０１０３】
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          １４Ａ…第１の位置検出制御器
１４Ｂ…第２の位置検出制御器
１５…コア                    １５Ａ…円柱部
１５Ｂ…円筒部
１６…リード線
１７…検出回路
１８…直流電源
１９…発光ダイオード
２０…ケース
２１…上面プレート
２２…サーボモータ            ２２Ａ…Ｘ軸サーボモータ
２２Ｂ…Ｙ軸サーボモータ
２３…ネジ棒                  ２３Ａ…Ｘ軸ネジ棒
２３Ｂ…Ｙ軸ネジ棒
２４…ナット材                ２４Ａ…Ｘ軸ナット材
２４Ｂ…Ｙ軸ナット材
２５…ベルト
２６…ガイドロッド
２７…ガイド部
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
３６…Ａ／Ｄコンバータ
４３…識別回路
４４…位置検出制御器
４７…記憶回路
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
５５…直列コンデンサー
５７…並列共振回路
５９…電池情報検出回路
６１…サブ変調回路
６２…コンデンサー負荷回路
６３…変調用コンデンサー
６４…サブスイッチング素子
６５…制御回路
６６…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
７０…電池内蔵機器
７１…サブ変調回路
７２…コンデンサー負荷回路
７４…サブスイッチング素子    ７４Ｘ…ペアーサブスイッチング素子
７４ａ…ペアーＦＥＴ
７４ｂ…ペアーＦＥＴ
７６…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…サブ変調回路
８２…コンデンサー負荷回路
８３…コンデンサー
８４…サブスイッチング素子
８６…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…サブ変調回路
１００…電池内蔵機器
１０１…サブ変調回路
１５１…受電コイル
１５２…電池
１５３…整流回路
１６３…変調用抵抗
１６４…スイッチング素子
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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