(57)【要約】【課題】充電効率を維持しつつ構成を簡素化した無接点充電を実現する。【解決手段】上面に、電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０を載置し充電するための充電面２１を設けた本体ケース２０と、充電面２１に電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０を載置した状態で、電池パックに設けられた円形状の誘導コイル５１と電磁結合可能とするよう、充電面２１の内面で誘導コイル５１と対向する姿勢にて本体ケース２０に内蔵される電源コイル１１と、電源コイル１１を、充電面２１の範囲で一方向にのみ移動させる移動機構１３と、電源コイル１１に対して電力を供給するための送電回路とを備え、電源コイル１１が、長円形状に形成されており、かつ電源コイル１１の該長円の長径が、移動機構１３の移動方向と交差する姿勢に配置する。【選択図】図１
2012110135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池駆動機器(50)を駆動する電池パックを充電するための充電台であって、
上面に、電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器(50)を載置し充電するための充電面(21)を設けた本体ケース(20)と、
前記充電面(21)に電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器(50)を載置した状態で、電池パックに設けられた円形状の誘導コイル(51)と電磁結合可能とするよう、前記充電面(21)の内面で前記誘導コイル(51)と対向する姿勢にて前記本体ケース(20)に内蔵される電源コイル(11)と、
前記電源コイル(11)を、前記充電面(21)の範囲で一方向にのみ移動させる移動機構(13)と、
前記電源コイル(11)に対して電力を供給するための送電回路と、
を備え、
前記電源コイル(11)が、長円形状に形成されており、かつ前記電源コイル(11)の該長円の長径が、前記移動機構(13)の移動方向と交差する姿勢に配置されてなることを特徴とする充電台。
【請求項２】
請求項１に記載の充電台であって、
前記充電面(21)の、前記電源コイル(11)の移動方向と交差する幅が、前記電源コイル(11)の長円形状の長径とほぼ等しく形成されてなることを特徴とする充電台。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の充電台であって、
前記電源コイル(11)の長円形状の短径が、誘導コイル(51)の外径とほぼ等しく形成されてなることを特徴とする充電台。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の充電台であって、
前記充電面(21)に、前記誘導コイル(51)の位置を検出するための複数の位置検出コイル(30)を配置しつつ、
前記電源コイル(11)を前記移動機構(13)で移動可能な位置の内、電源コイル(11)の待避位置においては、前記位置検出コイル(30)を配置しないことを特徴とする充電台。
【請求項５】
請求項４に記載の充電台であって、
前記待避位置が、前記電源コイル(11)の初期位置であることを特徴とする充電台。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の充電台であって、
前記電源コイル(11)による誘導コイル(51)への送電に先立ち、前記電源コイル(11)の位置を前記移動手段で変更させながら、前記電源コイル(11)から誘導コイル(51)に対して信号を送信し、そのエコーでもって誘導コイル(51)の位置を検出するよう構成してなることを特徴とする充電台。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一に記載の充電台であって、さらに、
前記位置検出コイル(30)をパターン配線したプリント基板(37)を備えてなることを特徴とする充電台。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の充電台であって、
前記充電面(21)が、ここに載置される電池駆動機器(50)が滑る事態を抑制する滑り止め手段を備えてなることを特徴とする充電台。
【請求項９】
請求項８に記載の充電台であって、
前記滑り止め手段が、前記充電面(21)と、電池駆動機器(50)との接触部分における摩擦係数を、該充電面(21)以外の部位よりも高めてなることを特徴とする充電台。
【請求項１０】
電池パック、又は電池パックを収納又は装着しており、前記電池パックで駆動される電池駆動機器(50)と、
前記電池パックを充電するための充電台(10)と、
で構成される充電システムであって、
前記電池駆動機器(50)は、外部から電力を受けて前記電池パックを充電するための、円形状の誘導コイル(51)を備えており、
前記充電台(10)は、
上面に、電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器(50)を載置し充電するための充電面(21)を設けた本体ケース(20)と、
前記充電面(21)に電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器(50)を載置した状態で、前記誘導コイル(51)と電磁結合可能とするよう、前記充電面(21)の内面で前記誘導コイル(51)と対向する姿勢にて前記本体ケース(20)に内蔵される電源コイル(11)と、
前記電源コイル(11)を、前記充電面(21)の範囲で一方向にのみ移動させる移動機構(13)と、
前記電源コイル(11)に対して電力を供給するための送電回路と、
を備え、
前記電源コイル(11)が、長円形状に形成されており、かつ前記電源コイル(11)の該長円の長径が、前記移動機構(13)の移動方向と交差する姿勢に配置されてなることを特徴とする充電システム。
【請求項１１】
電池パック又は前記電池パックで駆動される電池駆動機器(50)を充電台(10)で充電する充電方法であって、
充電台(10)に内蔵される、一方向のみに移動可能な電源コイル(11)を、予め待避位置に移動させておく工程と、
充電台(10)の上面に設けられた、電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器(50)を載置し充電するための充電面(21)に、該電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器(50)が載置されたことを検出する工程と、
該電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器(50)に備えられる誘導コイル(51)の位置を検出する工程と、
該検出された位置に、前記電源コイル(11)を前記移動手段で移動させると共に、前記電源コイル(11)の移動方向と交差する姿勢に配置されてなる長円形状の電源コイル(11)によって、該移動方向と交差する幅方向においても前記電源コイル(11)を誘導コイル(51)と一致させる工程と、
前記電源コイル(11)から誘導コイル(51)に、電磁誘導により電力を送電し、該送電された電力でもって、電池パックを充電する工程と、
を含むことを特徴とする充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パック又は携帯電話等の電池駆動機器に収納される電池パックに対して、電磁誘導作用で電力を搬送して無接点又はワイヤレスで充電可能な充電台、及び充電システム並びに充電方法に関する。
【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、携帯性を高めるため電池パックにより駆動されるものが多い。このような電池駆動機器に収納される電池パックを充電するには、電池駆動機器に電池パックを収納したまま、電池駆動機器を充電器にセットして、接点同士を物理的に接続した状態で行う。一方で、このような物理的な接続でなく、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、電池パックに内蔵される受電コイルに対して電力を搬送して、電池パックを充電する充電台が開発されている（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電源コイルを内蔵し、電池パックには電源コイルに電磁結合される誘導コイルを内蔵する構造を開示している。さらに、電池パックは、誘導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、充電台の上に電池パックを載せて、非接触状態で電池パックの電池を充電できる。
【０００４】
このような非接触、無接点による充電方式で電池パックの充電を行う際には、電源コイルを誘導コイルの位置に移動させる必要がある。このため、従来の無接点充電台では、充電台に載置された電池駆動機器の位置を検出し、この位置に電源コイルを移動させる移動機構を設けていた。例えば図２４に示す充電台１０Ｘでは、電源コイルをＸＹ方向に移動させるため、２軸の移動機構としている。
【０００５】
この電源コイル１１Ｘは、移動機構１３で電池駆動機器５０Ｘの誘導コイル５１Ｘに接近するように移動される。移動機構１３は、電源コイル１１Ｘを、上面プレート２１Ｘに沿って、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動させて誘導コイル５１Ｘに接近させる。この移動機構１３Ｘは、位置検出制御器で制御されるサーボモータでネジ棒２３Ａ、Ｂを回転して、ネジ棒２３Ａ、Ｂにねじ込んでいるナット材２４Ａ、Ｂを移動して、電源コイル１１Ｘを誘導コイル５１Ｘに接近させる。サーボモータ２２は、電源コイル１１Ｘ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、電源コイル１１ＸをＸ軸方向に移動させる一対のＸ軸ネジ棒２３Ａと、電源コイル１１Ｘ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。電源コイル１１ＸはＹ軸ナット材に連結している。
【０００６】
この構成では、各軸に移動用のモータを備える必要がある等、移動のための機構が複雑化しコストも高くなるという問題があった。また、ＸＹ方向への移動を考慮すれば、大面積化して、充電台のサイズも大型化する。
【０００７】
一方で、図２４の例において誘導コイルを１軸だけの移動とすると、誘導コイルが置かれた位置に合わせて電源コイルを正確に位置合わせすることが困難となり、高い充電効率を維持できないという問題があった。特に無接点充電方式においては、電源コイルの中心を誘導コイルの中心と一致させないと、充電効率が極端に低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２４７１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。その主な目的は、より簡素な構成としつつも、充電効率の低下を回避した充電台及び電池パックの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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電池パックによれば、電池駆動機器５０を駆動する電池パックを充電するための充電台であって、上面に、電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０を載置し充電するための充電面２１を設けた本体ケース２０と、前記充電面２１に電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０を載置した状態で、電池パックに設けられた円形状の誘導コイル５１と電磁結合可能とするよう、前記充電面２１の内面で前記誘導コイル５１と対向する姿勢にて前記本体ケース２０に内蔵される電源コイル１１と、前記電源コイル１１を、前記充電面２１の範囲で一方向にのみ移動させる移動機構１３と、前記電源コイル１１に対して電力を供給するための送電回路とを備え、前記電源コイル１１が、長円形状に形成されており、かつ前記電源コイル１１の該長円の長径が、前記移動機構１３の移動方向と交差する姿勢に配置することができる。これにより、無接点式の充電台において、電源コイルの移動方向を１軸に限定しつつも、電源コイルの移動方向と交差する姿勢に配置された長円形状の電源コイルによって、交差方向への誘導コイルの位置ずれをカバーできるので、高い充電効率を維持できる。
【００１１】
また、第２の側面に係る電池パックによれば、前記充電面２１の、前記電源コイル１１の移動方向と交差する幅が、前記電源コイル１１の長円形状の長径とほぼ等しく形成できる。これにより、充電面のどの位置に誘導コイルが置かれても、電源コイルの移動又は長円形状によってカバーでき、一方向への移動としながらも高い充電効率を維持できる利点が得られる。
【００１２】
さらに、第３の側面に係る電池パックによれば、前記電源コイル１１の長円形状の短径が、誘導コイル５１の外径とほぼ等しく形成できる。これにより、誘導コイルに電源コイルを重ね合わせた状態で、これらの径を一致させることができ、高い充電効率を達成できる利点が得られる。
【００１３】
さらにまた、第４の側面に係る電池パックによれば、前記充電面２１に、前記誘導コイル５１の位置を検出するための複数の位置検出コイル３０を配置しつつ、前記電源コイル１１を前記移動機構１３で移動可能な位置の内、電源コイル１１の待避位置においては、前記位置検出コイル３０を配置しない。これにより、待避位置にある電源コイルが、位置検出コイルと重ならないようにして、位置検出コイルで誘導コイルの位置を検出する際、電源コイルによって検出感度が低下される事態を回避できる。
【００１４】
さらにまた、第５の側面に係る電池パックによれば、前記待避位置を、前記電源コイル１１の初期位置とできる。これにより、電源コイルが初期位置にある状態で、いいかえると電源コイルを待避位置に移動させることなく、速やかに位置検出コイルによる誘導コイルの位置検出を行うことができ、スムーズに短時間で充電を開始できる利点が得られる。
【００１５】
さらにまた、第６の側面に係る電池パックによれば、前記電源コイル１１による誘導コイル５１への送電に先立ち、前記電源コイル１１の位置を前記移動手段で変更させながら、前記電源コイル１１から誘導コイル５１に対して信号を送信し、そのエコーでもって誘導コイル５１の位置を検出するよう構成できる。これにより、電源コイルでもって誘導コイルの位置を検出でき、位置検出コイルを設ける必要性を無くし、また位置検出コイルの存在によって充電台に載置された携帯電話等の電波受信機器の受信感度の劣化を生じる事態も回避できる利点が得られる。
【００１６】
さらにまた、第７の側面に係る電池パックによれば、さらに前記位置検出コイル３０をパターン配線したプリント基板を備えることができる。これにより、位置検出コイルを配置し易くできる。
【００１７】
さらにまた、第８の側面に係る電池パックによれば、前記充電面２１が、ここに載置される電池駆動機器５０が滑る事態を抑制する滑り止め手段を備えることができる。これにより、電池駆動機器を充電面に載置した際に、電池駆動機器が滑って位置ずれや落下を阻止できる利点が得られる。
【００１８】
さらにまた、第９の側面に係る電池パックによれば、前記滑り止め手段が、前記充電面２１と、電池駆動機器５０との接触部分における摩擦係数を、該充電面２１以外の部位よりも高めることができる。これにより、充電面と電池駆動機器との摩擦力を増すことで、電池駆動機器を充電面上に確実に保持でき、安定して充電できる利点が得られる。
【００１９】
さらにまた、第１０の側面に係る充電システムによれば、電池パックを収納又は装着しており、前記電池パックで駆動される電池駆動機器５０と、前記電池パックを充電するための充電台１０と、で構成される充電システムであって、前記電池駆動機器５０は、外部から電力を受けて前記電池パックを充電するための、円形状の誘導コイル５１を備えており、前記充電台１０は、上面に、電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０を載置し充電するための充電面２１を設けた本体ケース２０と、前記充電面２１に電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０を載置した状態で、前記誘導コイル５１と電磁結合可能とするよう、前記充電面２１の内面で前記誘導コイル５１と対向する姿勢にて前記本体ケース２０に内蔵される電源コイル１１と、前記電源コイル１１を、前記充電面２１の範囲で一方向にのみ移動させる移動機構１３と、前記電源コイル１１に対して電力を供給するための送電回路と、を備え、前記電源コイル１１が、長円形状に形成されており、かつ前記電源コイル１１の該長円の長径が、前記移動機構１３の移動方向と交差する姿勢に配置できる。これにより、無接点式の充電台において、電源コイルの移動方向を１軸に限定しつつも、電源コイルの移動方向と交差する姿勢に配置された長円形状の電源コイルによって、交差方向への誘導コイルの位置ずれをカバーできるので、高い充電効率を維持できる。
【００２０】
さらにまた、第１１の側面に係る充電方法によれば、電池パック又は前記電池パックで駆動される電池駆動機器５０を充電台１０で充電する充電方法であって、充電台１０に内蔵される、一方向のみに移動可能な電源コイル１１を、予め待避位置に移動させておく工程と、充電台１０の上面に設けられた、電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０を載置し充電するための充電面２１に、該電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０が載置されたことを検出する工程と、該電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０に備えられる誘導コイル５１の位置を検出する工程と、該検出された位置に、前記電源コイル１１を前記移動手段で移動させると共に、前記電源コイル１１の移動方向と交差する姿勢に配置されてなる長円形状の電源コイル１１によって、該移動方向と交差する幅方向においても前記電源コイル１１を誘導コイル５１と一致させる工程と、前記電源コイル１１から誘導コイル５１に、電磁誘導により電力を送電し、該送電された電力でもって、電池パックを充電する工程とを含むことができる。これにより、無接点式の充電台において、電源コイルの移動方向を１軸に限定しつつも、電源コイルの移動方向と交差する姿勢に配置された長円形状の電源コイルによって、交差方向への誘導コイルの位置ずれをカバーできるので、高い充電効率を維持できる。また、誘導コイルの位置検出時においては、待避位置にある電源コイルが、位置検出コイルと重ならないようにすることで、電波状態の悪化や検出感度が低下される事態を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】充電台に電池駆動機器を載置する状態を示す斜視図である。
【図２】図１の充電台の内部を示す分解斜視図である。
【図３】充電台の平面図である。
【図４】電池駆動機器の誘導コイルを示す底面図である。
【図５】複数台の電池パック等を充電台に載置する状態を示す斜視図である。
【図６】誘導コイルと電源コイルの重なりを示す模式平面図である。
【図７】円形の誘導コイルを用いた変形例を示す模式斜視図である。
【図８】移動機構を示す水平断面図である。
【図９】図８の移動機構の要部を示す拡大斜視図である。
【図１０】充電台と電池駆動機器を示すブロック図である。
【図１１】本発明の一実施例にかかる充電台の概略構成図である。
【図１２】図１１に示す充電台の垂直横断面図である。
【図１３】図１１に示す充電台の垂直縦断面図である。
【図１４】充電台の位置検出制御器を示す回路図である。
【図１５】電源コイルを充電面の外に待避可能とした例を示す平面図である。
【図１６】変形例に係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。
【図１８】パルス信号で励起された誘導コイルから出力されるエコー信号の一例を示す図である。
【図１９】電源コイルと誘導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２０】第１の位置検出制御器が受電コイルの位置を検出する他の一例を示す回路図である。
【図２１】第１の位置検出制御器が複数の受電コイルの位置を検出する例を示す原理図である。
【図２２】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２３】本発明の他の実施例にかかる充電台と電池内蔵機器のブロック図である。
【図２４】従来の無接点式充電台を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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充電台、充電システム及び充電方法を例示するものであって、本発明は充電台、充電システム及び充電方法を以下のものに特定しない。なお、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に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。
【００２３】
図１〜図３に、本発明の一実施の形態に係る電池駆動機器５０、充電台１０からなる充電システムを示す。これらの図において、図１は充電台１０の斜視図、図２は図１の充電台１０の内部構造を、図３は充電台１０の平面図を、それぞれ示している。
【００２４】
充電台１０は、図１に示すように、充電台１０の上に電池駆動機器５０を載せて、電池駆動機器５０に内蔵される二次電池５２を磁気誘導作用で充電する。電池駆動機器５０は、電源コイル１１に電磁結合される誘導コイル５１を内蔵している。この誘導コイル５１に誘導される電力で充電される二次電池５２を内蔵している。ここで、電池駆動機器５０は、電池パックであっても良い。
【００２５】
電源コイル１１を内蔵する本体ケース２０は、電池駆動機器５０を載せる平面状の充電面２１を上面に設けている。図１の充電台１０は、充電面２１全体を平面状として水平に配設している。充電面２１は、大きさや外形が異なる種々の電池駆動機器５０を上に載せることができる大きさ、例えば一辺を５ｃｍないし３０ｃｍとする四角形、又は直径を５ｃｍないし３０ｃｍとする円形としている。この充電台は、充電面を大きくして、すなわち複数の電池駆動機器を同時に載せることができる大きさとして、複数の電池駆動機器を一緒に載せて内蔵電池を順番に充電することもできる。また、充電面は、その周囲に周壁等を設け、周壁の内側に電池駆動機器をセットして、内蔵する電池を充電することもできる。
【００２６】
本体ケース２０の充電面２１は、その内側を移動する電源コイル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、電源コイル１１が電池駆動機器５０に接近することをユーザが目で見て確認できるので、ユーザは電池駆動機器５０が確実に充電されることを確認できる。したがって、ユーザは安心して充電台１０を使用できる。さらに、電源コイル１１に光を照射する発光ダイオードを設けることで、移動する電源コイル１１やその周囲を発光ダイオードでライトアップして、優れたデザイン性と、電源コイル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の光が充電面２１を透過して電池駆動機器５０を照射する構造とすることもできる。この充電台１０は、電池駆動機器５０を充電する状態で、電池駆動機器５０を発光ダイオードで照射し、あるいは充電状態で発光ダイオード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、ユーザに電池駆動機器５０の充電状態を明確に知らせることもできる。
【００２７】
この充電台１０は、図１に示すように、本体ケース２０の外形を板状としている。板状の本体ケース２０は、一方向に長くした直方体状に形成される。上面の大きさを、例えば電池駆動機器５０とほぼ同じ幅で、長さを同程度か、これよりも若干長くした程度とすることで、小型の充電台１０として、電池駆動機器５０と共に充電システムを構成する際に外観を同様のシルエットとし、纏まりやすくできる。
【００２８】
この本体ケース２０は、絶縁性に優れたプラスチック等の樹脂製とする。この例では、図２の分解斜視図に示すように、上下に二分割して、上ケース２０Ａと下ケース２０Ｂで構成し、内部に回路基板４０や移動機構１３、電源コイル１１等を収納している。さらに上ケース２０Ａの内面には、充電面２１と電源コイル１１との間に介在されるように、後述する位置検出コイル３０を備えるプリント基板３７が配置される。
（充電面２１）
【００２９】
また本体ケース２０は、その上面に、電池駆動機器５０を載置して充電するための充電面２１を設けている。充電台１０は、充電面２１に電池駆動機器５０が載置されたことを検出して、充電を行う。逆にいうと、充電面以外に載置しても、正しく充電されない。よって、ユーザに対して、どの部分が充電可能な領域であり、どの部分が充電できないことを示すため、これを区別するための識別手段を設けている。例えば充電面を枠状に囲ったり、表面に梨地処理やシボ加工したり、充電面以外の領域に比べて暗い色に着色したり、充電面以外を艶有りとしつつ充電面を艶消しとする等、他の領域と区別するための処理が施されている。このようにして、ユーザが外観上、及び／又は触感によって充電可能な領域とそうでない領域とを区別できるようにしている。
【００３０】
図１の例では、充電台１０の幅を、電池駆動機器５０よりも若干大きい程度に抑えることで、ほぼ充電台１０に電池駆動機器５０を重ねる姿勢に配置することで、電池駆動機器５０を充電面２１にセットしやすくできる。
（滑り止め手段）
【００３１】
また充電面２１には、電池駆動機器５０を充電面２１に載置した際に、電池駆動機器５０の滑りを防止するための滑り止め手段を設けることが好ましい。特に一般に電池駆動機器５０や充電台１０は硬質のプラスチックで構成されるため、表面が平滑で重ねると滑りやすい。このため、充電中に電池駆動機器５０が位置ずれしたり滑り落ちたりするおそれがある。そこで、電池駆動機器５０と充電面２１との接触面における両者の摩擦係数を高めることで、このような位置ずれを抑制できる。このような滑り止め手段としては、ゴム状シートを充電面に貼付したり、充電面に凹凸を設けたり、あるいは充電面と他の領域とを区別する部位に凸状の囲みを設ける等、種々の形態が利用できる。
（電池駆動機器５０）
【００３２】
電池駆動機器５０は、電池パックで駆動される機器であり、例えば携帯電話やスマートフォン、ＰＤＡ、デジタルカメラ等が利用できる。また、電池パックを装着、内蔵した状態で充電する他、電池パックを取り出して電池パックのみの状態で充電することもできる。なお電池パックは、交換式のもののみならず、電池駆動機器に内蔵されて交換不可能な形態も含まれる。
（誘導コイル５１）
【００３３】
電池駆動機器５０は、後述する充電台１０の電源コイル１１と電磁結合され、無接点で電力を受けるための受電コイルとして、誘導コイル５１を備えている。すなわち、電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０を、充電台１０の充電面２１に載置した状態で、充電面２１の内面で誘導コイル５１を移動機構１３で移動させて、誘導コイル５１と電磁結合させる。そして無接点で充電台１０から送られる電力で、電池パックに内蔵される二次電池を充電する。この誘導コイル５１は、図４に示すようにほぼ円形状に構成される。
【００３４】
誘導コイル５１は、好ましくは電池パックに内蔵する。これにより、電池駆動機器５０から電池パックを取り出して、電池パックのみを充電することも可能となる。この場合、電池パックに、誘電コイルと接続された充電回路を設ける。ただ、電池パックを電池駆動機器５０に内蔵して交換不可能とするような構成においては、電池パックと別に誘導コイルを配置する構成としてもよい。
【００３５】
さらに、複数の電池駆動機器５０や電池パックを充電することもできる。図５の例では、３台の電池パックを充電台１０に載置して順次充電する様子を示している。載置可能な台数は、充電台１０の大きさによって決定され、例えば多数の電池パックや電池駆動機器５０（以下、「電池パック等」ともいう。）を充電する充電台１０とするには、充電台の充電面２１を大きく構成する。図５の例では、充電面２１の幅を電池パック等の幅とほぼ同じか、これよりも若干大きい程度に抑えることで、
【００３６】
また複数台の電池パック等を充電する場合は、例えば最初に誘導コイル５１が検出された電池パック等について充電を開始し、この充電が完了すると、さらに他の誘導コイル５１が充電面２１にないか検出を行い、新たに別の電池パック等が検出された場合は，この充電を行い、検出されない場合は、充電を終了する。このようにして、充電台１０は複数台の電池パック等の充電を順次行うことができる。
【００３７】
さらに、上記のように複数台の電池パック等を順次満充電していく方式に限られず、一台目の電池パック等が所定の容量が充電されると、他の電池パック等に切り替えて充電を行い、すべての電池パック等に一定容量が充電された後、改めて残りの容量を充電して満充電するように、各電池パック等に追加充電を行うように構成することもできる。これにより、複数の電池パック等に対して短時間である程度の充電を行うことができ、直ぐに使用を開始できる利点が得られる。所定容量は、充電方式や充電時間によって適宜設定できる。例えば電池パックにリチウムイオン二次電池を使用する場合の充電方式として、最初に定電流充電を行い、その後定電圧充電に切り替えて充電する方式を採用すると、定電流充電は定電圧充電に比べて短時間で完了できるため、定電流充電のみを各電池パック等に対して先に行い、その後、定電圧充電を順次行うように、充電対象の電池パック等を切り替えることもできる。
（充電台１０）
【００３８】
一方充電台１０は、図２の分解斜視図に示すように、内部に電源コイル１１と、回路基板４０と、移動機構１３とを収納している。
（電源コイル１１）
【００３９】
電源コイル１１は、電池パック又は電池パックを装着した電池駆動機器５０の誘導コイル５１と電磁結合することで、電力を誘導コイル５１に送信するための送電コイルである。このため電源コイル１１は、充電面２１の内面で、誘導コイル５１と対向する姿勢で本体ケース２０に内蔵されている。
【００４０】
電源コイル１１は、楕円状又は長円状に形成される。特に図３、図６の平面図に示すように、真円を半分に分割して、これを離間させると共に直線部分で結んだトラック状の形状とする。またこの真円の半径、すなわち短径の半径は、誘導コイル５１の半径と一致させる。このように設計することで、コイルの軸を点状から線分状とでき、図６に示すように円形状の誘導コイル５１と重ね合わせて、マッチングを維持でき、充電面２１の幅方向（Ｘ軸方向）における位置合わせを不要とできる。さらにこの電源コイル１１は、移動機構１３により軸Ｙ方向にのみ移動可能としている。すなわち、従来のようにＸＹ軸の２軸で移動する機構でなく、１軸のみの移動機構１３とすることで構成を大幅に簡略化すると共に、電源コイル１１を細長い形状として、かつ移動方向と交差する方向（幅方向）に電源コイル１１の長手方向を配置することで、幅方向での電源コイル１１と位置合わせを不要としているのである。特に誘導コイル５１と電源コイル１１の中心軸を一致させることは、結合効率を高める上で重要となる。コイル同士の中心が僅かでもずれると、結合効率は著しく低下する。そこで、上述の通り誘導コイル５１を、移動機構１３の幅方向に引き延ばすことで位置ずれをカバーしている。
【００４１】
トラック状の電源コイル１１の、直線部分の幅Ｗは、電源コイル１１（誘導コイル５１）の大きさ、充電面２１の幅に依存する。すなわち、充電面２１の横幅が大きいほど、直線部分の幅が大きくなる。逆に充電面２１の横幅が狭くなるほど、直線部分の幅も小さくてすむ。
【００４２】
例えば、図７に示すように、充電面２１の幅と電池駆動機器５０の幅を一致させれば、原理的には充電面２１に電池駆動機器５０を載置することで、誘導コイル５１と送信コイルの幅方向における軸が一致され、幅方向の位置決めが不要となり、移動機構１３による長さ方向、すなわちＸ方向への移動のみで、誘導コイル５１と送信コイルの軸を一致させることができる。この場合は、直線部分の幅がゼロとなり、電源コイル１１Ｂを円形とできる。
【００４３】
ただ、実際の使用態様においては、ユーザが手で電池駆動機器５０を充電面２１に置く際、電池駆動機器５０の幅を充電面２１の幅と完全に一致させることは困難となる。また、僅かでも誘導コイル５１と電源コイル１１Ｂの軸がずれると、充電効率は著しく低下する。一方で、幅方向すなわちＹ方向への電源コイル１１Ｂの移動機構１３を設けることで、モータの数が増え、移動機構１３が複雑化する。そこで、上述の通り想定される幅方向への位置ずれを考慮して、直線部分Ｗを規定したトラック状の電源コイルを利用することで、充電面に載置された電池駆動機器の幅方向における位置ずれが生じても、トラック状の電源コイルの軸が線分状に含めることができ、高い充電効率を達成できる。
（移動機構１３）
【００４４】
さらにこの電源コイル１１は、移動機構１３によりＹ方向にのみ移動可能としている。これによって電源コイル２２を一方向（Ｙ軸方向）のみに移動可能とすることで、幅方向（Ｘ軸方向）での誘導コイル５１との位置調整ができなくなる事態を回避している。すなわち、従来は図６（ｂ）に示すように、電源コイル１１Ｘも誘導コイル５１Ｘも同一の形状（円形状）とすることで、結合効率を維持していた。この方法では、位置ずれが生じると、充電効率が著しく低下する。そこで上述の通り、電源コイル１１を図６（ａ）に示すように移動方向と交差する方向に延長して、中心軸を一致させて充電効率を維持している。
（移動台１８）
【００４５】
移動機構１３は、図８の平面図に示すように、長方形状の充電面２１において、その長手方向に電源コイル１１を移動可能としている。電源コイル１１は移動台１８の上面に配置されており、移動機構１３が移動台１８をＹ方向に移動させる。下ケース２０Ｂは、移動台１８のＹ方向への移動を案内するガイド棒５９を固定している。ガイド棒５９は、好ましくは円柱状とする。移動台１８はガイド棒５９に沿って摺動できるよう、ガイド棒５９を狭持又は挿入する等して、スライド自在に装着している。
【００４６】
さらに移動台１８は、側面にラックギア１９を固定している。図９に、図８の状態からリードスクリュー６２を覆うカバー６５を外した状態を示す。このラックギア１９に歯合するよう、下ケース２０Ｂにはピニオンギア６０が配置される。ここでは、２つのピニオンギア６０を離間して配置している。ピニオンギア６０同士の離間距離は、ラックギア１９とほぼ等しくする。これにより、移動距離の全体に渡ってラックギア１９を配置せずとも、いずれかのピニオンギア６０の回転駆動によってラックギア１９を移動できる。また各ピニオンギア６０は、その上面にピニオンギア６０と同軸にウォームホイール６３が固定されており、ウォームホイール６３が回転されることで、その下面に固定されたピニオンギア６０も回転される。一方、下ケース２０Ｂはサーボモータ６１を備えており、サーボモータ６１によりリードスクリュー６２（送りネジ）が回転される。リードスクリュー６２はウォームギアであり、２つのピニオンギア６０の上面にそれぞれ固定されたウォームホイール６３とそれぞれ歯合される。これにより、サーボモータ６１を回転させることでリードスクリュー６２、ウォームホイール６３とピニオンギア６０を介して回転力が伝達され、ラックギア１９が駆動されて移動台１８に固定された電源コイル１１をＹ方向に移動できる。このリードスクリュー６２やピニオンギア６０は、カバー６５により被覆されている。
【００４７】
また電源コイル１１と回路基板４０はフレキシブル基板４１で連結されている。なお、充電面２１の、電源コイル１１の移動方向と交差する幅は、好ましくは電源コイル１１の長円形状の長径とほぼ等しく設定する。これにより、充電面２１のどの位置に誘導コイル５１が置かれても、電源コイル１１の移動又は長円形状によってカバーでき、一方向への移動としながらも高い充電効率を維持できる利点が得られる。
（回路基板４０）
【００４８】
回路基板４０は、移動機構１３を制御するための移動制御回路や、電源コイル１１を駆動するための送電回路等の位置検出制御器１４を実装している。図１０に、電池駆動機器５０及び充電台１０の回路図を示す。この電池駆動機器５０は、誘導コイル５１と並列にコンデンサ５３を接続している。コンデンサ５３と誘導コイル５１は並列共振回路５４を構成する。コンデンサ５３と誘導コイル５１の共振周波数は、電源コイル１１から電力搬送される周波数に近似する周波数として、電源コイル１１から効率よく誘導コイル５１に電力搬送できる。図１０の電池駆動機器５０は、誘導コイル５１から出力される交流を整流するダイオード５５と、整流された脈流を平滑化する平滑コンデンサ５６とからなる整流回路５７と、この整流回路５７から出力される直流で二次電池５２を充電する充電制御回路５８とを備える。充電制御回路５８は、二次電池５２の満充電を検出して充電を停止する。なお、この回路は一例であり、例えば整流回路にダイオードブリッジを利用したり、充電制御回路にトランジスタ等のスイッチング素子を使用する等、同様の機能を実現可能な代替構成を適宜採用できることはいうまでもない。
【００４９】
一方の充電台１０は、図１０に示すように、交流電源１２に接続されて誘導コイル５１に起電力を誘導する電源コイル１１と、電源コイル１１を上述した充電面２１の内面に沿って移動させる移動機構１３と、充電面２１に載せられる電池駆動機器５０の位置を検出して、移動機構１３を制御して電源コイル１１を電池駆動機器５０の誘導コイル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、電源コイル１１と、交流電源１２と、移動機構１３と、位置検出制御器１４とを本体ケース２０に内蔵している。
【００５０】
この充電台１０は、以下の動作で電池駆動機器５０の内蔵二次電池５２を充電する。この充電台１０は、図示しないが、動作を開始する電源スイッチを別途設けることもできる。
（１）本体ケース２０の充電面２１に電池駆動機器５０が載せられると、この電池駆動機器５０の位置が位置検出制御器１４で検出される。
（２）電池駆動機器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でもって電源コイル１１を充電面２１に沿って移動させて電池駆動機器５０の誘導コイル５１に接近させる。
（３）誘導コイル５１に接近する電源コイル１１は、誘導コイル５１に電磁結合されて誘導コイル５１に交流電力を搬送する。
（４）電池駆動機器５０は、誘導コイル５１の交流電力を整流して直流に変換し、この直流で内蔵二次電池５２を充電する。
【００５１】
以上の動作で電池駆動機器５０の二次電池５２を充電する充電台１０は、交流電源１２に接続している電源コイル１１を本体ケース２０に内蔵している。電源コイル１１は、本体ケース２０の充電面２１の下に配設されて、充電面２１に沿って移動するように配設される。電源コイル１１から誘導コイル５１への電力搬送の効率は、電源コイル１１と誘導コイル５１の間隔を狭くして向上できる。好ましくは、電源コイル１１を誘導コイル５１に接近する状態で、電源コイル１１と誘導コイル５１の間隔は７ｍｍ以下とする。したがって、電源コイル１１は、充電面２１の下にあって、できるかぎり充電面２１に接近して配設される。電源コイル１１は、充電面２１の上に載せられる電池駆動機器５０の誘導コイル５１に接近するように移動するので、充電面２１の下面に沿って移動できるように配設される。
【００５２】
電源コイル１１は、充電面２１と平行な面で渦巻き状に巻かれて、充電面２１の上方に交流磁束を放射する。この電源コイル１１は、充電面２１に直交する交流磁束を充電面２１の上方に放射する。電源コイル１１は、交流電源１２から交流電力が供給されて、充電面２１の上方に交流磁束を放射する。電源コイル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電源コイル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のある電源コイル１１は、磁束を特定部分に集束して、効率よく電力を誘導コイル５１に伝送できる。ただ電源コイルは、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、これを充電面の内面で移動する移動機構を簡単にできる。電源コイル１１は、誘導コイル５１の外径にほぼ等しくして、誘導コイル５１に効率よく電力搬送する。
【００５３】
交流電源１２は、例えば２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波電力を電源コイル１１に供給する。交流電源１２は、可撓性のリード線やフレキシブル基板等の連結材１６を介して電源コイル１１に接続される。電源コイル１１が充電面２１に載せられる電池駆動機器５０の誘導コイル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、電源コイル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、電源コイル１１のインダクタンスで発振周波数が変化する。電源コイル１１のインダクタンスは、電源コイル１１と誘導コイル５１との相対位置で変化する。電源コイル１１と誘導コイル５１との相互インダクタンスが、電源コイル１１と誘導コイル５１との相対位置で変化するからである。したがって、電源コイル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が誘導コイル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電源コイル１１と誘導コイル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。
【００５４】
電源コイル１１は、移動機構１３で誘導コイル５１に接近するように移動される。図１１〜図１３に、移動機構１３の他の例を示す。これらの図に示す移動機構１３は、電源コイル１１を、充電面２１に沿って、Ｙ軸方向に移動させて誘導コイル５１に接近させる。一方、Ｘ軸方向については固定されており、上述したトラック状の電源コイル１１で対応する。すなわち、トラック状の電源コイル１１の幅内に誘導コイル５１を納めることで、充電効率を維持できる。
【００５５】
図１１〜図１２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２３Ｂを回転して、ネジ棒２３Ｂにねじ込んでいるナット材２４Ｂを移動して、電源コイル１１を誘導コイル５１に接近させる。サーボモータ２２は、電源コイル１１をＹ軸方向に移動させるＹ軸サーボモータである。ネジ棒２３は、電源コイル１１をＹ軸方向に移動させるＹ軸ネジ棒である。ナット材２４は、ネジ棒２３にねじ込んでいるＹ軸ナット材である。電源コイル１１はナット材２４に連結している。
【００５６】
さらに、図１２に示す移動機構１３は、電源コイル１１を水平な姿勢でＹ軸方向に移動させるために、ネジ棒２３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、電源コイル１１に連結されるガイド部２７を貫通しており、電源コイル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、電源コイル１１は、互いに平行に配設されるネジ棒２３とガイドロッド２６に沿って移動するナット材２４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。
【００５７】
この移動機構１３は、サーボモータ２２がネジ棒２３を回転させると、ナット材２４がネジ棒２３に沿って移動して、電源コイル１１をＹ軸方向に移動させる。このとき、電源コイル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、電源コイル１１を水平な姿勢でＹ軸方向に移動させる。したがって、サーボモータ２２の回転を位置検出制御器１４で制御して、電源コイル１１をＹ軸方向に移動できる。ただ、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、電源コイルを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。例えば、サーボモータに代えて、ステッピングモータ等のアクチュエータを使用してもよい。
【００５８】
位置検出制御器１４は、充電面２１に載せられた電池駆動機器５０の位置を検出する。図１０〜図１２の位置検出制御器１４は、電池駆動機器５０に内蔵される誘導コイル５１の位置を検出して、電源コイル１１を誘導コイル５１に接近させる。さらに位置検出制御器１４は、誘導コイル５１の位置を粗検出する第１の位置検出制御器１４Ａと、誘導コイル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で誘導コイル５１の位置を粗検出すると共に、移動機構１３を制御して電源コイル１１の位置を誘導コイル５１に接近させた後、さらに第２の位置検出制御器１４Ｂで誘導コイル５１の位置を精密検出しながら移動機構１３を制御して、電源コイル１１の位置を正確に誘導コイル５１に接近させる。この充電台１０は、速やかに、しかもより正確に電源コイル１１を誘導コイル５１に接近できる。
【００５９】
第１の位置検出制御器１４Ａは、図１４に示すように、充電面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にパルス信号を供給するパルス電源３１と、このパルス電源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誘導コイル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電源コイル１１の位置を判別する識別回路３３とを備える。
（位置検出コイル３０）
【００６０】
位置検出コイル３０は、プリント基板３７にパターン配線される。この位置検出コイル３０は複数列のコイルからなり、複数の位置検出コイル３０を充電面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、誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を検出する複数のＹ軸検出コイルである。各々の検出コイルは、Ｘ軸方向に細長いループ状であって、複数の位置検出コイル３０は、所定の間隔で充電面２１の内面に固定されている。図１４の位置検出コイル３０は２ターンに巻いたコイルである。ただ、位置検出コイルは、１ターンのコイルとすることも、また３ターン以上のコイルとすることもできる。さらに、位置検出コイルは、ループ状に巻くことなく直線状のコイルとすることもできる。直線状のコイルはループ状に巻かれることはないが、位置検出コイルとしてパルス信号を出力できる。なお、位置検出コイル３０は、誘導コイル５１との距離を小さくして効率を高めるため、この例ではプリント基板３７の上面に設けられているが、プリント基板の下面にパターン配線してもよい。
【００６１】
隣接する位置検出コイル３０の間隔（ｄ）は、誘導コイル５１の外径（Ｄ）よりも小さく、好ましくは位置検出コイル３０の間隔（ｄ）を誘導コイル５１の外径（Ｄ）の１倍ないし１／４倍としている。位置検出コイル３０は、その間隔（ｄ）を狭くして、誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を正確に検出できる。この例では、位置検出コイル３０を、プリント基板３７の表面に設けた直線状の配線ライン３８としている。
【００６２】
位置検出コイル３０は、好ましくはマトリックス状に配置される。このように複数の位置検出コイル３０を、充電面２１においてほぼ均等に配置することで、位置検出の精度を充電面全体に渡って一定に維持できる。
（電源コイル１１の待避位置）
【００６３】
充電台１０は、位置検出コイル３０によって、充電台１０に載せられた電池パック等の誘導コイル５１の位置を検出する。この際、位置検出コイル３０が電源コイル１１と重なって配置されると、電波がシールドされるような状態となり、例えば電池駆動機器５０として携帯電話を使用する場合、携帯電話が電波を受信しにくいような状態となることがある。また検出感度が低下することも考えられる。そこで、このような事態を避けるため、位置検出コイル３０で電源コイル１１の位置検出を行う際は、余分なコイル、すなわち電源コイル１１については、邪魔にならない位置、換言すると位置検出コイル３０と重ならない位置に待避させることが好ましい。
【００６４】
電源コイル１１の待避位置は、位置検出コイル３０と重ならない位置、例えば充電面２１の隅部や、充電面２１以外の部位である。例えば、図１５に示すように、移動機構１３によって、電源コイル１１を充電面２１内のみならず、充電面２１の外にも移動可能とすることで、誘導コイル５１の位置検出時においては、このような待避位置に電源コイル１１を移動させて、上記のような問題を回避しつつ、誘導コイル５１の位置が特定され、充電が開始される段になると、改めて移動機構１３が電源コイル１１の充電面２１内の所定の位置に移動させる。
【００６５】
またこのような位置は、電源コイル１１の待機位置、すなわち充電を行っていないときに電源コイル１１を待機させる初期位置とすることも好ましい。このようにすることで、位置検出時に一々電源コイル１１を所定の待避位置に移動させることなく、予め待機位置に避難させておくことで、スムーズに誘導コイル５１の位置検出と、その後の電源コイル１１の移動作業を進めることが可能となる。また、充電終了後は電源コイル１１を初期位置すなわち待避位置に戻すことで、次回の充電時に備える。このような待避位置あるいは待機位置は、好ましくは充電面２１の隅部や、充電面外とする。
（変形例）
【００６６】
さらには、電源コイル１１を位置検出コイルに代用することで、位置検出コイルを省略することもできる。すなわち、位置検出に際しては、電源コイル１１の位置を移動手段で変更させながら、電源コイル１１から誘導コイル５１に対して信号を送信し、そのエコーでもって誘導コイル５１の位置を検出する。これにより位置検出コイルを省略して構成を簡素化できる上、位置検出コイルの存在によって充電台に載置された携帯電話等の電波受信機器の受信感度の劣化を生じる事態も回避できる利点が得られる。
【００６７】
以上の充電台は、第１の位置検出制御器１４Ａで誘導コイル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で微調整して電源コイル１１を誘導コイル５１に接近させる。ただ、この方法に限られず、例えば微調整を行うことなく、電源コイル１１を誘導コイル５１に接近させることもできる。このような例を図１６の回路例に基づいて説明すると、位置検出制御器６４は、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にパルス信号を供給するパルス電源３１と、このパルス電源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誘導コイル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電源コイル１１の位置を判別する識別回路７３とを備える。さらに位置検出制御器６４は、識別回路７３に、誘導コイル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１８に示すように、各々の位置検出コイル３０をパルス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７７を備えている。この位置検出制御器６４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７７に記憶しているエコー信号のレベルに比較して、誘導コイル５１の位置を検出している。この構成によれば、微調整を行うことなく、移動機構１３で電源コイル１１を誘導コイル５１に接近させることができる。
【００６８】
この位置検出制御器６４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、誘導コイル５１の位置を求めている。図１６に示す位置検出コイル３０は、誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を検出する複数のＹ軸検出コイル３０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Ｙ軸検出コイル３０は、Ｘ軸方向に細長いループ状としている。図１７は、誘導コイル５１をＹ軸方向に移動させる状態における、Ｙ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルを示しており、横軸が誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を示し、縦軸が各々のＹ軸位置検出コイル３０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６４は、各々のＹ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルを検出することによって、誘導コイル５１のＹ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、誘導コイル５１をＹ軸方向に移動すると、各々のＹ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルは変化する。たとえば、誘導コイル５１の中心が第１のＹ軸位置検出コイル３０の中心にあるとき、図１７の点Ａで示すように、第１のＹ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルが最も強くなる。また、誘導コイル５１が第１のＹ軸位置検出コイル３０と第２のＹ軸位置検出コイル３０の中間にあるとき、図１７の点Ｂで示すように、第１のＹ軸位置検出コイル３０と第２のＹ軸位置検出コイル３０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Ｙ軸位置検出コイル３０は、誘導コイル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、誘導コイル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Ｙ軸位置検出コイル３０のエコー信号のレベルが最も強いかで、誘導コイル５１がどのＹ軸位置検出コイル３０に最も接近しているかを判定できる。また、ふたつのＹ軸位置検出コイル３０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Ｙ軸位置検出コイル３０からどの方向にあるＹ軸位置検出コイル３０にエコー信号が誘導されるかで、最もエコー信号の強いＹ軸位置検出コイル３０からどの方向にずれて誘導コイル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Ｙ軸位置検出コイル３０との相対位置を判定できる。たとえば、ふたつのＹ軸位置検出コイル３０のエコー信号のレベル比が１であると、誘導コイル５１はふたつのＹ軸位置検出コイル３０の中央に位置すると判定できる。
【００６９】
識別回路７３は、誘導コイル５１のＹ軸方向の位置に対する、各々のＹ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルを記憶回路７７に記憶している。誘導コイル５１が置かれると、いずれかのＹ軸位置検出コイル３０にエコー信号が誘導される。したがって、識別回路７３は、Ｙ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号で誘導コイル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Ｙ軸位置検出コイル３０に誘導されるエコー信号のレベルを、記憶回路７７に記憶しているレベルに比較して、誘導コイル５１のＹ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Ｙ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誘導コイルのＹ軸方向の位置を特定する関数を記憶回路に記憶して、この関数から誘導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Ｙ軸位置検出コイルの間に誘導コイルを移動させて、各々のＹ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７３は、ふたつのＹ軸位置検出コイル３０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Ｙ軸位置検出コイル３０の間における誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を演算して検出することができる。
【００７０】
パルス電源３１は、所定のタイミングでパルス信号を位置検出コイル３０に出力する。パルス信号が入力される位置検出コイル３０は、パルス信号で接近する誘導コイル５１を励起する。励起された誘導コイル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、誘導コイル５１の近くにある位置検出コイル３０は、図１８に示すように、パルス信号が入力された後、所定の時間遅れて、誘導コイル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に誘導コイル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。
【００７１】
図１４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。
【００７２】
図１４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。パルス電源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にパルス信号を出力する。パルス電源３１から位置検出コイル３０に出力されるパルス信号のレベルは、誘導コイル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からなるリミッタ回路３５を接続している。リミッタ回路３５は、パルス電源３１から受信回路３２に入力されるパルス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、パルス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、パルス信号から所定のタイミング、例えば数μｓｅｃ〜数百μｓｅｃ遅れた信号となる。エコー信号がパルス信号から遅れる遅延時間は、一定の時間であるから、パルス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に誘導コイル５１が接近しているかどうかを判定する。
【００７３】
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、パルス信号とエコー信号を出力する。識別回路３３は、受信回路３２から入力されるパルス信号とエコー信号から位置検出コイル３０に誘導コイル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、パルス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誘導コイル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。
【００７４】
識別回路３３は、複数の位置検出コイル３０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、誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を検出する。識別回路３３は、各々の位置検出コイル３０を受信回路３２に接続する毎に、識別回路３３に接続している位置検出コイル３０にパルス信号を出力し、パルス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、この位置検出コイル３０に誘導コイル５１が接近しているかどうかを判定する。識別回路３３は、全ての位置検出コイル３０を受信回路３２に接続して、各々の位置検出コイル３０に誘導コイル５１が接近しているかどうかを判定する。誘導コイル５１がいずれかの位置検出コイル３０に接近していると、この位置検出コイル３０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位置検出コイル３０から誘導コイル５１のＹ軸方向の位置を検出できる。誘導コイル５１が複数の位置検出コイル３０に跨って接近する状態では、複数の位置検出コイル３０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位置検出コイル３０にもっとも接近していると判定する。
【００７５】
識別回路３３は、検出するＹ軸方向から移動機構１３を制御して、電源コイル１１を誘導コイル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のサーボモータ２２を制御して、電源コイル１１を誘導コイル５１のＹ軸方向の位置に移動させる。
【００７６】
以上のようにして、第１の位置検出制御器１４Ａが電源コイル１１を誘導コイル５１に接近する位置に移動させる。本発明の充電台１０は、第１の位置検出制御器１４Ａで電源コイル１１を誘導コイル５１に接近した後、電源コイル１１から誘導コイル５１に電力搬送して二次電池５２を充電することができる。ただ、充電台は、さらに電源コイル１１の位置を正確に制御して誘導コイル５１に接近させた後、電力搬送して二次電池５２を充電することができる。電源コイル１１は、第２の位置検出制御器１４Ｂでより正確に誘導コイル５１に接近される。
【００７７】
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電源コイル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のサーボモータ２２を制御して、電源コイル１１を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１９に示している。この図は、電源コイル１１と誘導コイル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、電源コイル１１が誘導コイル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のサーボモータ２２を制御して電源コイル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、電源コイル１１を誘導コイル５１に最も接近する位置に移動できる。
【００７８】
上記の方法では、第２の位置検出制御器１４Ｂが、自励式の発振回路の発振周波数の変化から電源コイル１１と誘導コイル５１の相対位置を判定している。ただ、電源コイルの位置を検出して移動機構を制御する方法は、この方式に限られず、種々の方法が利用できる。例えば、電源コイルと誘導コイルとの相対位置を微調整する第２の位置検出制御器は、電源コイルの電圧、電源コイルに電力を供給する交流電源の消費電力、あるいは誘導コイルに誘導される電流から電源コイルの誘導コイルに対する相対位置を検出することができる。この第２の位置検出制御器は、発振周波数を変化させる必要がないので、他励式の発振回路とすることができる。例えば、図２０に示す変形例では、電源コイル１１の電圧から誘導コイル５１に対する電源コイル１１の相対位置を検出する第２の位置検出制御器１４Ｃは、電源コイル１１に発生している交流電圧を整流して直流電圧に変換し、その電圧を検出する電圧検出回路８３を内蔵している。この第２の位置検出制御器１４Ｃは、電源コイル１１を移動させて、電源コイル１１の電圧を電圧検出回路８３で検出する。電源コイル１１と誘導コイル５１の相対位置に対して電源コイル１１の電圧が変化する特性を図２１に示している。この図は、電源コイル１１と誘導コイル５１の相対的な位置ずれに対する電源コイル１１の電圧の変化を示している。この図に示すように、電源コイル１１の電圧は、電源コイル１１が誘導コイル５１に最も接近する位置でもっとも低くなり、相対位置がずれるにしたがって電圧が高くなる。したがって、第２の位置検出制御器１４Ｃは、移動機構１３のＹ軸サーボモータ２２Ｂを制御して電源コイル１１をＹ軸方向に移動して、電源コイル１１の電圧が最も低くなる位置で停止する。第２の位置検出制御器１４Ｃは、以上のようにして、電源コイル１１を誘導コイル５１に最も接近する位置に移動できる。
【００７９】
また図２０において、電源コイル１１に電力を供給する交流電源８２の消費電力から誘導コイル５１に対する電源コイル１１の相対位置を検出する第２の位置検出制御器１４Ｃは、交流電源８２の消費電力を検出する消費電力検出回路８４を内蔵している。この第２の位置検出制御器１４Ｃは、電源コイル１１を移動させて、交流電源８２の消費電力を消費電力検出回路８４で検出する。電源コイル１１と誘導コイル５１の相対位置に対して交流電源８２の消費電力が変化する特性を図２２に示している。この図は、電源コイル１１と誘導コイル５１の相対的な位置ずれに対する交流電源８２の消費電力の変化を示している。この図に示すように、交流電源８２の消費電力は、電源コイル１１が誘導コイル５１に最も接近する位置でもっとも小さくなり、相対位置がずれるにしたがって消費電力が大きくなる。したがって、第２の位置検出制御器１４Ｃは、移動機構１３のＹ軸サーボモータ２２Ｂを制御して電源コイル１１をＹ軸方向に移動して、交流電源８２の消費電力が最も低くなる位置で停止する。第２の位置検出制御器１４Ｃは、以上のようにして、電源コイル１１を誘導コイル５１に最も接近する位置に移動できる。
【００８０】
さらに図２０において、誘導コイル５１の電流からから誘導コイル５１に対する電源コイル１１の相対位置を検出する第２の位置検出制御器１４Ｃは、誘導コイル５１の電流を検出する回路を内蔵している。この第２の位置検出制御器１４Ｃは、誘導コイル５１の電流を電池内蔵機器９０側で検出して検出した電流で搬送波を変調して充電台８０に無線伝送する送信回路９５と、この送信回路９５から送信される信号を充電台８０側で受信し、この信号を復調して誘導コイル５１の電流を検出する受信回路８５とを備えている。この第２の位置検出制御器１４Ｃは、電源コイル１１を移動させて、誘導コイル５１の電流を検出する。電源コイル１１と誘導コイル５１の相対位置に対して誘導コイル５１の電流が変化する特性を図２３に示している。この図は、電源コイル１１と誘導コイル５１の相対的な位置ずれに対する誘導コイル５１の変化を示している。この図に示すように、誘導コイル５１の電流は、電源コイル１１が誘導コイル５１に最も接近する位置でもっとも大きくなり、相対位置がずれるにしたがって電流が小さくなる。したがって、第２の位置検出制御器１４Ｃは、Ｙ軸サーボモータ２２Ｂを制御して電源コイル１１をＹ軸方向に移動して、誘導コイル５１の電流が最も大きくなる位置で停止する。第２の位置検出制御器１４Ｃは、以上のようにして、電源コイル１１を誘導コイル５１に最も接近する位置に移動できる。
【００８１】
以上の移動機構１３は、電源コイル１１をＹ軸方向とに移動して、電源コイル１１を誘導コイル５１に最も近い位置に移動させるが、本発明は、移動機構がＹ軸方向に電源コイルを移動して、電源コイルの位置を誘導コイルに接近させる構造には特定せず、電源コイルは種々の方向に移動させて、誘導コイルに接近することもできる。
【００８２】
なお、上述の例では、充電台に内蔵した電源コイルを移動式とした例を説明したが、この例に限られるものでなく、例えば電池駆動機器を設置する位置を、磁石等を用いて誘導する構成や、載置位置を案内するためのガイド部材等で機械的に規定する構成にも適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明に係る充電台、充電システム及び充電方法は、携帯電話や携帯音楽プレーヤ等の充電の他、アシスト自転車や電気自動車の充電等にも好適に利用できる。
【符号の説明】
【００８４】
１０、１０Ｘ…充電台
１１、１１Ｂ、１１Ｘ…電源コイル
１２…交流電源
１３、１３Ｘ…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
１４Ｃ…第２の位置検出制御器
１５…コア １５Ａ…円柱部
１５Ｂ…円筒部
１６…連結材
１７…満充電検出回路
１８…移動台
１９…ラックギア
２０…ケース；２０Ａ…上ケース；２０Ｂ…下ケース
２１…充電面
２１Ｘ…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
２５…ベルト
２６…ガイドロッド
２７…ガイド部
３０…位置検出コイル
３１…パルス電源
３２…受信回路
３３…識別回路
３４…切換回路
３５…リミッタ回路
３６…Ａ／Ｄコンバータ
３７…プリント基板
４０…回路基板
５０、５０Ｘ…電池駆動機器
５１、５１Ｘ…誘導コイル
５２…二次電池
５３…コンデンサ
５４…共振回路
５５…ダイオード
５６…平滑コンデンサ
５７…整流回路
５８…充電制御回路
５９…ガイド棒
６０…ピニオンギア
６１…サーボモータ
６２…リードスクリュー
６３…ウォームホイール
６４…位置検出制御器
６５…カバー
７３…識別回路
７７…記憶回路
８０…充電台
８２…交流電源
８３…電圧検出回路
８４…消費電力検出回路
８５…受信回路
９０…電池内蔵機器
９５…送信回路
Ｗ…直線部分の幅
【図１】
2012110135.tif 000003
【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】
2012110135.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2012110135.tif 000013
【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】
2012110135.tif 000018
【図１７】
2012110135.tif 000019
【図１８】
2012110135.tif 000020
【図１９】
2012110135.tif 000021
【図２０】
2012110135.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2012110135.tif 000024
【図２３】
2012110135.tif 000025
【図２４】
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