(57)【要約】【課題】コイルを介して電力の授受が可能な受電装置及び給電装置を備えた充電システムにおいて、給電装置に対して受電装置の位置がずれた状態で充電を行った場合でも、該受電装置内の電池を効率良く充電可能な構成を実現する。【解決手段】充電システム（１）は、給電コイル（２１）を有する充電器（２）（給電装置）と、受電コイル（１３）を有する充電ユニット（１０）（受電装置）とを備える。充電器（２）は、給電コイル（２１）への通電の周波数を変化させる周波数変更部（４３）（受電電圧変更部）と、給電コイル（２１）に流れる電流が所定値よりも大きいかどうかを判定する電流判定部（４１）と、該電流が前記所定値よりも大きい場合に、受電電圧が電池（１２）の最低充電電圧以上で且つ判定時の受電電圧以下になるように、前記周波数を設定する周波数設定部（４４）（受電電圧設定部）とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電コイルを有する給電装置と、
前記給電コイルへの通電により発生した磁場によって受電電圧が発生する受電コイルと、該受電電圧によって電池を充電する充電部とを有する受電装置とを備え、
前記給電装置は、
前記給電コイルに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記給電コイルに対する通電の周波数を変化させることにより前記受電コイルで発生する受電電圧を変化させる受電電圧変更部と、
前記電流検出部で検出される電流が所定値よりも大きいかどうかを判定する電流判定部と、
前記電流判定部によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された場合に、前記受電電圧が前記電池の最低充電電圧以上で且つ前記電流判定部による判定時の受電電圧以下になるように、前記給電コイルに対する通電の周波数を設定する受電電圧設定部とを有する、充電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の充電システムにおいて、
前記受電装置は、前記受電電圧が基準値以上のときに、前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きくなるように、前記受電コイルに流れる電流を増大させる電流増大部をさらに有する、充電システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の充電システムにおいて、
前記受電電圧設定部は、前記電流判定部によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された場合に、前記受電コイルに発生する受電電圧が前記判定時の受電電圧よりも小さくなるように、前記給電コイルに対する通電の周波数を設定する、充電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の充電システムにおいて、
前記受電電圧変更部は、前記給電コイルに対する通電の周波数を階段状に増加させるように構成されていて、
前記受電電圧設定部は、前記電流判定部によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された場合に、該給電コイルに対する通電の周波数を該判定時よりも１段階前の周波数に設定する、充電システム。
【請求項５】
請求項１または２に記載の充電システムにおいて、
前記受電電圧設定部は、前記電流判定部によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された場合に、前記給電コイルに対する通電の周波数を該判定時の周波数で維持する、充電システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の充電システムにおいて、
前記給電装置は、前記給電コイルに対して断続的に通電するためのスイッチング部を有していて、
前記受電電圧変更部は、前記スイッチング部のスイッチング周波数を変更することにより、前記給電コイルに対する通電の周波数を変更するように構成されている、充電システム。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一つに記載の充電システムにおいて、
前記給電装置は、前記給電コイルに対して断続的に通電するためのスイッチング部を有していて、
前記受電電圧変更部は、前記スイッチング部におけるオン状態またはオフ状態のデューティ比を変更することにより、前記給電コイルに対する通電の周波数を変更するように構成されている、充電システム。
【請求項８】
給電装置の給電コイルに通電して該給電コイルに磁場を発生させることにより、受電装置の受電コイルに受電電圧を生じさせて該受電装置内の電池を充電する充電システムを用いた充電方法において、
前記給電コイルに対する通電の周波数を変更する通電周波数変更工程と、
前記給電コイルに流れる電流を検出するとともに、該電流が所定値よりも大きいかどうかを判定する電流判定工程と、
前記電流判定工程によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された際に、前記受電電圧が前記電池の最低充電電圧以上で且つ前記判定時の電圧値以下になるように、前記給電コイルに対する通電の周波数を設定する通電周波数設定工程と、
を有する、充電システムを用いた充電方法。
【請求項９】
請求項８に記載の充電システムを用いた充電方法において、
前記通電周波数変更工程は、前記給電コイルに対する通電の周波数を階段状に変化させ、
前記通電周波数設定工程は、前記電流判定工程によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された際に、前記給電コイルに対する通電の周波数を該判定時よりも１段階前の周波数に設定する、充電システムを用いた充電方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の充電システムを用いた充電方法において、
前記通電周波数設定工程は、前記電流判定工程によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された際に、前記給電コイルに対する通電の周波数を該判定時の周波数で維持する、充電システムを用いた充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルを介して電力の授受が可能な給電装置及び受電装置を備えた充電システム、及び、該充電システムを用いた充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、コイルを介して電力の授受を行う非接触充電方式の充電システムが知られている。このような充電システムとしては、例えば特許文献１に開示されるように、携帯電話機（受電装置）及び非接触充電器（給電装置）に、それぞれ、コイルを有していて、非接触充電器側のコイルに電流を流した際に生じる磁場によって携帯電話機側のコイルに電流を流すことにより、該携帯電話機内の電池の充電を行う構成が知られている。
【０００３】
また、前記特許文献１には、携帯電話機の認証信号や、該携帯電話機が非接触充電器上に載置されていることを示す確認信号、該携帯電話機の満充電を示す信号等を、非接触充電器側に伝送する構成が開示されている。そのため、携帯電話機側には、各種信号を生成する制御部や、該各種信号を搬送波に重畳するための変調部等が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４４８００４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のような非接触充電を行う構成の場合、給電装置のコイルに対して、受電装置のコイルを所定の位置に配置しなければ、コイル同士の間で電磁誘導によって効率良く電力を伝送することができない。すなわち、上述の構成の場合には、給電装置に対して受電装置を所定位置からずれた状態で配置した場合や、各装置内のコイルの配置にばらつき等が生じた場合などには、給電装置から受電装置に効率良く電力を伝送できない可能性や電池を充電できない可能性がある。したがって、非接触充電によって給電装置から受電装置に電力を伝送する場合には、通常、給電装置に対して受電装置の位置を位置決めする必要がある。
【０００６】
これに対し、給電装置と受電装置との間で位置ずれが生じた場合でも受電装置内の電池を充電可能なように、給電装置側の出力を予め増大させて受電装置側の電池の充電量を確保する方法が考えられる。しかしながら、この場合には、受電装置の受電状態に関係なく、給電装置側で無駄な電力を消費することになるため、充電システム全体として消費電力の多いシステムになってしまう。
【０００７】
そのため、本発明では、コイルを介して電力の授受が可能な受電装置及び給電装置を備えた充電システムにおいて、給電装置に対して受電装置の位置がずれた状態で充電を行った場合でも、該受電装置内の電池を効率良く充電可能な構成を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態にかかる充電システムは、給電コイルを有する給電装置と、給電コイルを有する給電装置と、前記給電コイルへの通電により発生した磁場によって受電電圧が発生する受電コイルと、該受電電圧によって電池を充電する充電部とを有する受電装置とを備え、前記給電装置は、前記給電コイルに流れる電流を検出する電流検出部と、前記給電コイルに対する通電の周波数を変化させることにより前記受電コイルで発生する受電電圧を変化させる受電電圧変更部と、前記電流検出部で検出される電流が所定値よりも大きいかどうかを判定する電流判定部と、前記電流判定部によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された場合に、前記受電電圧が前記電池の最低充電電圧以上で且つ前記電流判定部による判定時の受電電圧以下になるように、前記給電コイルに対する通電の周波数を設定する受電電圧設定部とを有する（第１の構成）。
【０００９】
以上の構成により、給電装置と受電装置との間の相互誘導作用を利用して、該給電装置の給電コイルに流れる電流を検出することにより、受電装置側の受電コイルに流れる電流を検出することが可能となる。これにより、給電コイルに対する通電の周波数を変化させた際の受電装置側の受電状態を、給電装置側で検出することが可能となる。
【００１０】
また、このような構成により、給電コイルに対する通電の周波数を変化させて、受電装置側に電池の充電に必要な受電電圧を生じさせるような周波数を見つけることができる。すなわち、給電コイルに対する通電の周波数を変化させつつ、給電コイルに流れる電流が所定値よりも大きいと判定された場合に、受電コイルの受電電圧を、電池の最低充電電圧以上で且つ前記判定時の受電電圧以下にすることが可能となる。
【００１１】
ここで、所定値とは、電池の充電に適した電圧範囲よりも大きな電圧が受電装置に発生した際に、給電コイルに流れる電流値である。
【００１２】
よって、以上の構成により、受電装置に、電池の充電に必要な電圧よりも過大な受電電圧が発生するのを防止できる。したがって、受電装置内の電池を非接触充電によって効率良く充電することができる。
【００１３】
前記第１の構成において、前記受電装置は、前記受電電圧が基準値以上のときに、前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きくなるように、前記受電コイルに流れる電流を増大させる電流増大部をさらに有する（第２の構成）。
【００１４】
これにより、受電電圧側で受電電圧が基準値以上になると、給電コイルに流れる電流が所定値以上になるため、該給電コイルに流れる電流を検出することによって、受電電圧が基準値以上になったことを容易に検出することができる。しかも、受電電圧が基準値以上になると、給電コイルに流れる電流が前記所定値以上まで急激に増大するため、受電電圧が基準値以上であることを給電装置側でより確実に検出することができる。
【００１５】
ここで、基準値とは、電池の充電に適した電圧範囲よりも大きな電圧値である。
【００１６】
前記第１または第２の構成において、前記受電電圧設定部は、前記電流判定部によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された場合に、前記受電コイルに発生する受電電圧が前記判定時の受電電圧よりも小さくなるように、前記給電コイルに対する通電の周波数を設定する（第３の構成）。
【００１７】
これにより、給電コイルに所定値以上の電流が流れるのを防止できるため、受電コイルに無駄な電圧が発生するのを防止できる。すなわち、上述の構成により、受電コイルに必要以上の受電電圧を発生させるような電流を給電コイルに流さないようにできるため、給電コイルに対する通電の周波数が無駄に増大するのを抑制することができる。したがって、上述の構成により、充電ユニット全体として消費電力の増大を防止できる。
【００１８】
前記第３の構成において、前記受電電圧変更部は、前記給電コイルに対する通電の周波数を階段状に増加させるように構成されていて、前記受電電圧設定部は、前記電流判定部によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された場合に、該給電コイルに対する通電の周波数を該判定時よりも１段階前の周波数に設定する（第４の構成）。
【００１９】
こうすることで、給電コイルに対する通電の周波数を、給電コイルに流れる電流が所定値以上であると判定されたときの周波数よりも１段階前の周波数に設定できるため、給電コイルに所定値以上の電流が流れるのを防止できる。これにより、給電コイルに対する通電の周波数を無駄に増大させることがないため、充電ユニット全体として消費電力の増大を防止できる。
【００２０】
前記第１または第２の構成において、前記受電電圧設定部は、前記電流判定部によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された場合に、前記給電コイルに対する通電の周波数を該判定時の周波数で維持する（第５の構成）。
【００２１】
これにより、給電コイルに必要な電流を流しつつ、該給電コイルに対する通電の周波数が無駄に増大するのを防止できる。したがって、充電ユニット全体として消費電力の増大を防止できる。
【００２２】
前記第１から第５の構成のうちいずれか一つの構成において、前記給電装置は、前記給電コイルに対して断続的に通電するためのスイッチング部を有していて、前記受電電圧変更部は、前記スイッチング部のスイッチング周波数を変更することにより、前記給電コイルに対する通電の周波数を変更するように構成されている（第６の構成）。
【００２３】
こうすることで、上述の第１から第５の各構成のように、給電コイルに対する通電の周波数を変化させる構成を実現することができる。
【００２４】
前記第１から第５の構成のうちいずれか一つの構成において、前記給電装置は、前記給電コイルに対して断続的に通電するためのスイッチング部を有していて、前記受電電圧変更部は、前記スイッチング部におけるオン状態またはオフ状態のデューティ比を変更することにより、前記給電コイルに対する通電の周波数を変更するように構成されている（第７の構成）。
【００２５】
このような構成によっても、上述の第１から第５の各構成のように、給電コイルに対する通電の周波数を変化させる構成を実現することができる。
【００２６】
本発明の一実施形態にかかる充電ユニットを用いた充電方法は、給電装置の給電コイルに通電して該給電コイルに磁場を発生させることにより、受電装置の受電コイルに受電電圧を生じさせて該受電装置内の電池を充電する充電システムを用いた充電方法において、前記給電コイルに対する通電の周波数を変更する通電周波数変更工程と、前記給電コイルに流れる電流を検出するとともに、該電流が所定値よりも大きいかどうかを判定する電流判定工程と、前記電流判定工程によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された際に、前記受電電圧が前記電池の最低充電電圧以上で且つ前記判定時の電圧値以下になるように、前記給電コイルに対する通電の周波数を設定する通電周波数設定工程と、を有する（第８の方法）。
【００２７】
以上の方法により、給電装置と受電装置との間の相互誘導作用を利用して、該給電装置の給電コイルに流れる電流を検出することにより、受電装置側の受電コイルに流れる電流を検出することが可能となる。これにより、給電コイルに対する通電の周波数を変化させたときの受電装置側の受電状態を、給電装置側で検出することが可能となる。
【００２８】
また、上述の方法により、給電コイルに対する通電の周波数を変化させて、受電装置側に電池の充電に必要な受電電圧を生じさせるような前記周波数を探すことができる。すなわち、給電コイルに対する通電の周波数を変化させつつ、給電コイルに流れる電流が所定値よりも大きいと判定された場合に、受電コイルの受電電圧を、電池の最低充電電圧以上で且つ前記判定時の受電電圧以下にすることが可能となる。
【００２９】
よって、以上の方法により、受電装置に電池を効率良く充電可能な電圧が発生するように、給電装置側で、給電コイルに対する通電の周波数を調整することができる。したがって、受電装置内の電池を非接触充電によって効率良く充電することができる。
【００３０】
前記第８の方法において、前記通電周波数変更工程は、前記給電コイルに対する通電の周波数を階段状に変化させ、前記通電周波数設定工程は、前記電流判定工程によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された際に、前記給電コイルに対する通電の周波数を該判定時よりも１段階前の周波数に設定する（第９の方法）。
【００３１】
こうすることで、給電コイルに対する通電の周波数を、給電コイルに流れる電流が所定値以上になる１段階前の周波数に設定できるため、給電コイルに無駄な電流が流れるのを防止できる。これにより、給電コイルに対する通電の周波数を無駄に増大させることがないため、充電ユニット全体として消費電力が無駄に増大するのを防止できる。
【００３２】
前記第８の方法において、前記通電周波数設定工程は、前記電流判定工程によって前記給電コイルに流れる電流が前記所定値よりも大きいと判定された際に、前記給電コイルに対する通電の周波数を該判定時の周波数で維持する（第１０の方法）。
【００３３】
これにより、給電コイルに対する通電の周波数が無駄に増大するのを防止できる。したがって、充電ユニット全体として消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の一実施形態にかかる充電システムによれば、給電コイルに流れる電流が所定値よりも大きいと判定されたときに、受電コイルに生じる受電電圧が、受電装置の電池の最低充電電圧以上で且つ前記判定時の受電電圧以下になるように、給電コイルに対する通電の周波数を設定する。これにより、受電装置の電池を効率良く充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、実施形態１に係る充電システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、ＣＰＵの機能ブロックを示す図である。
【図３】図３は、電流増大部の概略構成を示す図である。
【図４】図４は、周波数設定動作のフローを示す図である。
【図５】図５は、給電コイルに対する通電の周波数と、受電コイルに生じる電圧及び給電コイルに流れる電流との関係の一例を模式的に示す図である。
【図６】図６は、実施形態２に係る充電システムにおける図４相当図である。
【図７】図７は、実施形態２に係る充電システムにおける図５相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３７】
［実施形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態１にかかる充電システム１の概略構成を示す図である。この充電システム１は、充電器２（給電装置）と、図示しない電気機器側に設けられた充電ユニット１０（受電装置）とを含む。充電システム１は、例えば、自動車のキーレスエントリーシステムや歩数計、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯端末やカメラ等の小型機器の電源システムとして用いられる。
【００３８】
充電システム１は、充電器２と電気機器側の充電ユニット１０との間で、非接触で電力の送受電を行うように構成されている。すなわち、充電器２は、図示しない電源（電圧Ｖｄｄ）に接続された給電コイル２１を有している一方、充電ユニット１０は、電池１２に接続される充電回路１１の一部を構成する受電コイル１３を有している。つまり、充電システム１は、電磁誘導を利用して、充電器２から充電ユニット１０に電力を供給するように構成されている。ここで、非接触で電力の送受電を行うとは、２つの装置間で端子等を介すことなく、電力の授受を行うことを意味する。
【００３９】
また、充電システム１は、充電器２に対して充電ユニット１０が所定の充電位置（給電コイル２１と受電コイル１３とが効率良く電力の送受電を行える位置）からずれた場合でも、充電ユニット１０内の電池１２に効率良く充電を行えるように構成されている。すなわち、詳しくは後述するが、この充電システム１では、充電ユニット１０内で発生する電圧（受電電圧）が、電池１２の充電に適した電圧範囲になるように、給電コイル２１への通電を制御する。以下で、充電ユニット１０の詳しい構成について説明する。
【００４０】
充電器２は、図示しない電源に電気的に接続された給電コイル２１と、該給電コイル２１に所定の磁場を発生させるために該給電コイル２１に流す電流を制御する駆動回路２２（スイッチング部）と、給電コイル２１に流れる電流を検出する電流検出回路２３（電流検出部）とを備えている。この電流検出回路２３は、電流を検出する電流アンプ２４と、該電流アンプ２４によって検出された電流をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２５と、該デジタル信号を処理するためのＣＰＵ２６とを有している。これにより、電流検出回路２３は、後述するように、充電ユニット１０における受電コイル１３の電流変化に応じて給電コイル２１に流れる電流が変化した場合に、該電流を検出することができる。なお、電流アンプ２４は、充電器２内の回路に設けられた抵抗２７に流れる電流を検出するように構成されている。
【００４１】
駆動回路２２は、図示しないスイッチング素子を備えている。充電器２では、このスイッチング素子をオンオフ動作させることにより、給電コイル２１に対して所定の周波数の電流を流すことができる。すなわち、駆動回路２２は、ＣＰＵ２６からの出力信号に応じてスイッチング素子のスイッチング周波数を変更することにより、給電コイル２１に対する通電の周波数（以下、給電コイル２１の駆動周波数という）を変更するように構成されている。なお、駆動回路２２は、スイッチング素子のオン状態またはオフ状態のデューティ比を変更することによって、給電コイル２１の駆動周波数を変更するように構成されていてもよい。
【００４２】
ＣＰＵ２６は、駆動回路２２の図示しないスイッチング素子の動作を制御するように構成されている。すなわち、ＣＰＵ２６は、スイッチング素子に対してオンオフ動作を制御する信号を出力することで、給電コイル２１の駆動周波数を変えるように構成されている。そして、ＣＰＵ２６は、充電ユニット１０の電池１２を効率良く充電するために、給電コイル２１の駆動周波数を最適な周波数に設定するように構成されている。充電ユニットＣＰＵ２６の詳しい構成及び動作については後述する。
【００４３】
また、充電器２には、給電コイル２１に対して並列にコンデンサ２８が設けられている。これらのコンデンサ２８及び給電コイル２１によって共振回路が構成される。これにより、ある周波数で共振を生じさせることができ、充電ユニット１０に対する電送効率を向上することができる。
【００４４】
充電ユニット１０は、電池１２を充電するための充電回路１１を有している。この充電回路１１は、受電コイル１３と、整流回路１４と、充電制御部１５（充電部）と、電流増大部１６とを有している。充電回路１１は、受電側コイル１３を流れる電流が整流回路１４を介して充電制御部１５に流れるように構成されている。これにより、充電回路１１では、受電側コイル１３において電磁誘導によって生じる交流の電力を、整流回路１４によって直流の電力に変換した後、充電制御部１５を介して電池１２に充電する。ここで、整流回路１４は、例えばブリッジ整流回路など、交流の電力を直流に変換可能な構成であればどのような構成であってもよい。
【００４５】
充電ユニット１０にも、上述の充電器２と同様、受電コイル１３に対して並列にコンデンサ１７が設けられている。これらの受電コイル１３及びコンデンサ１７によって、上述の充電器２と同様、共振回路が構成される。
【００４６】
充電制御部１５は、電池１２を充電するための充電制御を行うように構成されている。この充電制御部１５の構成は、電池に対して充電制御を行う一般的な構成と同様なので、詳しい説明を省略する。
【００４７】
電流増大部１６は、充電回路１１において、整流回路１４と充電制御部１５との間に設けられている。電流増大部１６の詳しい構成については後述するが、電流増大部１６は、入力電圧（電流増大部１６と充電回路１１との接続部分の電圧）が基準値Ｖｒｅｆ以上になると、抵抗３２を充電回路１１に接続して充電回路１１に流れる電流を増大させるように構成されている。
【００４８】
電池１２は、特に図示しないが、例えば、有底円筒状の２つの部材を組み合わせることによって円柱状に形成されるケースを有している。このケース内には、例えば、平板状の正極及び負極が交互に複数積層されてなる電極体が収納されている。本実施形態における電池１２は、リチウムイオンによって電子を正極と負極との間で移動させることにより充放電を行う、いわゆるリチウムイオン電池として構成されている。
【００４９】
なお、ケース内の正極は、電池１２のケースを構成する一方の部材に電気的に接続されている。また、ケース内の負極は、電池１２のケースを構成する他方の部材に電気的に接続されている。これにより、電池１２の内部の電極体は、電池１２のケースに対して電気的に接続されている。
【００５０】
（ＣＰＵ）
次に、充電器２内のＣＰＵ２６の構成について図２を用いて説明する。
【００５１】
図２に示すように、ＣＰＵ２６は、電流アンプ２４を介して検出された電流が所定値よりも大きいかどうかを判定するための電流判定部４１と、該電流判定部４１の判定結果に応じて給電コイル２１の駆動周波数を調整する周波数調整部４２とを備えている。
【００５２】
電流判定部４１は、電流アンプ２４を介して検出された電流値が所定値Ｉｒｅｆよりも大きいかどうかを判定するように構成されている。ここで、充電器２の給電コイル２１に流れる電流は、給電コイル２１と受電コイル１３との間の相互誘導作用によって、該受電コイル１３に流れる電流に応じて変化する。したがって、受電コイル１３に流れる電流が閾値以上になったときに給電コイル２１に流れる電流値（所定値Ｉｒｅｆ）が予め分かっていれば、該給電コイル２１に流れる電流を検出することにより、受電コイル１３に流れる電流が閾値以上であるかどうかを判定することが可能である。よって、電流判定部４１では、給電コイル２に流れる電流が所定値Ｉｒｅｆよりも大きいかどうかを判定することによって、受電コイル１３に流れる電流が閾値以上かどうかを判定している。なお、受電コイル１３に流れる電流が閾値以上のときとは、電池１２の充電に必要な電力に対して過剰な電力（電池１２の充電に適した電力範囲よりも大きな電力）が充電回路１１に供給されている状態である。
【００５３】
周波数調整部４２は、給電コイル２１の駆動周波数を調整するように、駆動回路２２のスイッチング素子（図示省略）に対して制御信号を出力する。この周波数調整部４２は、給電コイル２１の駆動周波数を階段状に増大させるように駆動回路２２に対して制御信号を出力する周波数変更部４３（受電電圧変更部）と、電流判定部４１の判定結果に応じて前記駆動周波数を固定するように駆動回路２２に対して制御信号を出力する周波数設定部４４（受電電圧設定部）とを有している。
【００５４】
周波数変更部４３は、後述するように、電流判定部４１によって給電コイル２１に流れる電流が所定値Ｉｒｅｆよりも大きいと判定されなかったときに、該給電コイル２１の駆動周波数を１段階分、増大させるように構成されている。なお、この１段階は、どのような駆動周波数の範囲に設定されていてもよいが、２段階以上の変化（本実施形態の例では３段階の変化）で給電コイル２１に流れる電流が所定値Ｉｒｅｆよりも大きくなるように設定される。
【００５５】
周波数設定部４４は、後述するように、電流判定部４１によって給電コイル２１に流れる電流が所定値Ｉｒｅｆよりも大きいと判定されたときに、該給電コイル２１の駆動周波数を１段階分、減少させて、そのまま維持するように構成されている。すなわち、周波数設定部４４は、電流判定部４１による判定結果に応じて、給電コイル２１の駆動周波数を設定するように構成されている。
【００５６】
（電流増大部）
次に、電流増大部１６の構成を、図１及び図３を用いて説明する。
【００５７】
電流増大部１６は、図１に示すように、入力電圧（電流増大部１６と充電回路１１との接続部分の電圧、受電電圧）が基準値Ｖｒｅｆ以上のときに通電する比較部３１と、該比較部３１に対して直列に接続される抵抗３２とを備えている。この基準値Ｖｒｅｆは、充電回路１１における電池１２での電圧が、該電池１２の充電に適した電圧範囲よりも高くなるような電圧に設定される。
【００５８】
比較部３１は、図３に示すように、内部に、オン状態で抵抗３２を充電回路１１と通電させるスイッチング素子３３を有している。また、比較部３１は、電流増大部１６と充電回路１１との接続部分の電圧（図１におけるＶｃ、受電電圧）を、基準値Ｖｒｅｆと比較して、該基準値Ｖｒｅｆよりも電圧Ｖｃが大きい場合に、スイッチング素子３３に対してオン状態にする制御信号を入力するように構成されている。
【００５９】
スイッチング素子３３は、例えばＮＰＮ型のバイポーラトランジスタによって構成されていて、エミッタ側は抵抗３２を介して充電回路１１の配線に接続されている。また、スイッチング素子３３のコレクタ側は接地されている。
【００６０】
以上の構成により、比較部３１によって、電流増大部１６と充電回路１１との接続部分の電圧が基準値Ｖｒｅｆよりも大きいと判定された場合には、スイッチング素子３３がオン状態となって、抵抗３２に電流が流れる。これにより、充電回路１１に流れる電流が増大する。このときに、充電回路１１に流れる電流が上述の所定値Ｉｒｅｆを超えるように、該充電回路１１及び電流増大部１６は構成されている。
【００６１】
（周波数設定動作）
次に、上述のような構成を有する充電ユニット１の充電器２における周波数設定動作について、図４を用いて説明する。
【００６２】
図４に示すフローがスタートすると、まず、ステップＳ１において、給電コイル２１の駆動周波数がαになるように、周波数調整部４２から駆動回路２２に対して信号を出力する。
【００６３】
次に、ステップＳ２において、給電コイル２１に流れる電流Ｉｃを電流検出回路２３によって検出し、ＣＰＵ２６内の電流判定部４１によって、検出した電流Ｉｃが制御開始値Ｉ１よりも大きいかどうかを判定する。この制御開始値Ｉ１は、給電コイル２１の駆動周波数がαのときに該給電コイル２１に流れる電流値に設定されている。すなわち、充電器２上に充電ユニット１０を載置した場合に、給電コイル２１に流れる電流が制御開始値Ｉ１に達する。そのため、このステップＳ２によって、充電ユニット１０が充電器２上に載置されているかどうかを検出することができる。
【００６４】
前記ステップＳ２では、検出した電流Ｉｃが制御開始値Ｉ１よりも大きいと判定されるまで、すなわち、充電器２上に充電ユニット１０が載置された状態を検出するまで、ステップＳ２の判定を繰り返す。一方、前記ステップＳ２において、検出した電流Ｉｃが制御開始値Ｉ１よりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、続くステップＳ３以降に進んで、周波数設定動作を行う。
【００６５】
ステップＳ３では、給電コイル２１の駆動周波数を、ステップＳ１で設定した周波数αよりも１段階分、増大させて、周波数βにする。具体的には、ＣＰＵ２６内の周波数変更部４３は、給電コイル２１の駆動周波数が周波数βに増大するように、駆動回路２２に対して信号を出力する。
【００６６】
その後、ステップＳ４に進んで、給電コイル２１に流れる電流Ｉｃを電流検出回路２３によって検出し、ＣＰＵ２６内の電流判定部４１によって、検出した電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいかどうかを判定する。ここで、所定値Ｉｒｅｆは、例えば、受電コイル１３に、電池１２の充電に適した電圧範囲よりも大きな電圧が発生したときに、給電コイル２１に流れる電流値である。
【００６７】
ステップＳ４において、検出した電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ５に進む。このステップＳ５では、給電コイル２１の駆動周波数がβよりも１段階前の周波数αになるように、ＣＰＵ２６内の周波数設定部４３が駆動回路２２に対して信号出力を行う。これにより、給電コイル２１の駆動周波数は、周波数αに設定される。その後、後述するステップＳ１０に進んで、給電コイル２１の駆動周波数αの状態で、充電ユニット１０に対して充電器２による充電動作が行われる。
【００６８】
一方、ステップＳ４において、検出した電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆ以下であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ６に進んで、給電コイル２１の駆動周波数を、周波数βよりも１段階分、増大させて、周波数γにする。具体的には、ＣＰＵ２６内の周波数変更部４３は、給電コイル２１の駆動周波数が周波数γに増大するように、駆動回路２２に対して信号を出力する。
【００６９】
その後、ステップＳ７で、上述のステップＳ４と同じ判定を行う。すなわち、このステップＳ７でも、給電コイル２１に流れる電流Ｉｃを電流検出回路２３によって検出し、ＣＰＵ２６内の電流判定部４１によって、検出した電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいかどうかを判定する。このステップＳ７において、検出した電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、続くステップＳ９で、周波数設定部４３が、給電コイル２１の駆動周波数が周波数γよりも１段階前の周波数βになるように、駆動回路２２に対して信号出力を行う。
【００７０】
一方、前記ステップＳ７において、検出した電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆ以下であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ８に進んで、エラー処理を行う。このステップＳ８のエラー処理は、これ以上、給電コイル２１の駆動周波数を増大させないようにするためである。ステップＳ８でエラー処理を行った後は、このフローを終了する（エンド）。
【００７１】
上述のステップＳ９で、給電コイル２１の駆動周波数がβに設定された後は、ステップＳ１０に進んで、充電ユニット１０に対して充電器２による給電動作を開始する。特に図示しないが、この給電動作は、電池１２が満充電になるまで継続される。給電動作を終了すると、このフローを終了する（エンド）。なお、給電動作は、電池１２の満充電を検出するではなく、給電時間等に応じて終了してもよい。
【００７２】
ここで、給電コイル２１の駆動周波数を変更するステップＳ３，Ｓ６が、通電周波数変更工程に、電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいかどうかを判定するステップＳ４，Ｓ７が電流判定工程に、それぞれ対応する。また、電流Ｉｃの判定結果に応じて給電コイル２１の駆動周波数を設定するステップＳ５，Ｓ９が、通電周波数設定工程に対応する。
【００７３】
上述のようなフローに従って、ＣＰＵ２６により、給電コイル２１の駆動周波数を設定する一例を図５に示す。
【００７４】
図５の例では、給電コイル２１の駆動周波数を、α、β、γと階段状に増大させると、受電コイル１３に発生する電圧Ｖｃ及び該受電コイル１３に流れる電流に応じて給電コイル２１に流れる電流Ｉｃも、階段状に増大する。そして、図５の例では、給電コイル２１の駆動周波数をγに設定したときに、給電コイル２１に流れる電流Ｉ３が、所定値Ｉｒｅｆよりも大きくなるため、給電コイル２１の駆動周波数は、その１段階前の周波数βに設定される。なお、図５の例において、給電コイルの駆動周波数をβとしたときに受電コイル１３に発生する電圧Ｖ２は、電池１２の最低充電電圧以上である。
【００７５】
ここで、図５の例において、給電コイル２１の駆動周波数をγに設定した際に、該給電コイル２１に流れる電流Ｉｃが急激に増大しているのは、本実施形態の電流増大部１６の動作に起因するものである。すなわち、給電コイル２１の駆動周波数をβからγに変更すると、電流増大部１６と充電回路１１との接続部分に生じる電圧Ｖｃは、Ｖ２からＶ３へ変化する。このとき、電流増大部１６の比較部３１において、受電コイル１３に生じる電圧Ｖｃは基準値Ｖｒｅｆよりも大きいと判定され、該電流増大部１６の抵抗３２に電流が流れる。そうすると、充電回路１１には、図５に示すように、抵抗３２が接続されていない状態（周波数α、βのとき）よりも大きな電流が流れることになる。これにより、充電回路１１に基準値Ｖｒｅｆよりも大きい電圧が生じたことを、より確実に給電側で検出することが可能になる。すなわち、上述の構成により、受電コイル１３に、電池１２の充電に必要な電圧よりも過剰に大きな電圧が発生したことを、より確実に検出することができる。
【００７６】
（実施形態１の効果）
以上より、この実施形態によれば、給電コイル２１の駆動周波数を徐々に増大させつつ、該給電コイル２１に流れる電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいかどうかを判定する。そして、該電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいと判定された際には、給電コイル２１の駆動周波数をその１段階前の周波数に設定するようにした。この構成により、給電コイル２１に流れる電流Ｉｃを検出することで、充電ユニット１０の受電コイル１３に生じる電圧を検出できるとともに、該電圧が適切な範囲になるように給電コイル２１への通電を制御することができる。
【００７７】
すなわち、上述の構成により、給電コイル２１の駆動周波数を、受電コイル１３に電池１２の充電に必要な電圧範囲になるような周波数に設定できるとともに、該受電コイル１３に必要以上の電圧が発生しないような周波数に設定できる。特に、上述のように、給電コイル２１に流れる電流が所定値Ｉｒｅｆよりも大きいときに、該給電コイル２１の駆動周波数を１段階前の周波数に低下させることにより、受電コイル１３に無駄に高い電圧が発生するのを防止できる。これにより、電池１２を効率良く充電することができる。
【００７８】
また、この実施形態では、充電回路１１に、基準値Ｖｒｅｆ以上の電圧が発生した際に受電コイル１３に流す電流を増大させる電流増大部１６を設けた。これにより、充電回路１１に基準値Ｖｒｅｆ以上の電圧が発生したことを、充電器２側でより確実に検出することが可能となる。すなわち、上述のように、充電回路１１側で受電コイル１３に流す電流を意図的に増大させることにより、そのときに給電コイル２１に流れる電流も意図的に増大させることができ、この電流の増大を電流検出回路２３によって、より確実に検出することができる。
【００７９】
さらに、上述の構成のように充電器２側で給電コイル２１の駆動周波数を調整することにより、充電回路１１で発生する電圧を制御することが可能となる。したがって、従来の構成では充電ユニット１０側に必要であった電圧調整手段が不要になり、その分、該充電ユニット１０のコンパクト化及びコストダウンを図れる。
【００８０】
［実施形態２］
次に、実施形態２にかかる充電システムの給電コイルに対する周波数設定動作について説明する。この実施形態における周波数設定動作では、給電コイルに流れる電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きい場合に、該給電コイルの駆動周波数をそのまま維持する。以下、本実施形態の給電コイルに対する周波数設定動作を、図６に基づいて説明する。なお、本実施形態では、充電システムの各構成は、上述の実施形態１の構成と同様であるため、説明及び図示を省略する。
【００８１】
本実施形態では、ＣＰＵ２６の周波数設定部４４は、電流判定部４１によって、検出された電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいと判定された場合に、そのときの給電コイル２１の駆動周波数を維持するように、駆動回路２２に対して信号出力する。
【００８２】
図６に示すフローにおいて、ステップＳＡ１からステップＳＡ４までは、上述の実施形態１の図４におけるステップＳ１からステップＳ４までと同じである。すなわち、まず、ステップＳＡ１で、給電コイル２１の駆動周波数がαになるように、ＣＰＵ２６の周波数調整部４２から駆動回路２２に対して信号が出力される。そして、電流検出回路２３で検出された電流Ｉｃが制御開始値Ｉ１よりも大きいかどうかを判定し（ステップＳＡ２）、該電流Ｉｃが制御開始値Ｉ１よりも大きい場合（ＹＥＳの場合）には、給電コイル２１の駆動周波数が１段階上のβになるように、周波数調整部４２から駆動回路２２に対して信号が出力される（ステップＳＡ３）。その後、電流検出回路２３で検出された電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳＡ４）。
【００８３】
ステップＳＡ４において、電流判定部４１によって、電流検出回路２３で検出された電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、そのままステップＳＡ８に進んで、給電コイル２１の駆動周波数がβの状態で給電動作を開始する。
【００８４】
一方、ステップＳＡ４において、電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆ以下であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ５に進む。このステップＳＡ５では、給電コイル２１の駆動周波数が１段階上のγになるように、周波数調整部４２から駆動回路２２に対して信号が出力される。
【００８５】
その後に進むステップＳＡ６では、上述のステップＳＡ４と同様の判定が行われる。すなわち、ステップＳＡ６では、電流判定部４１によって、電流検出回路２３で検出された電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいかどうかの判定を行う。このステップＳＡ６において、検出された電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ８に進んで給電動作を開始する。一方、上述のステップＳＡ６において、検出された電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆ以下の場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ７に進んで、エラー処理を行う。給電コイル２１の駆動周波数がγよりも大きくならないようにするためである。ステップＳＡ７でエラー処理された後は、このフローを終了する（エンド）。
【００８６】
ステップＳＡ８の給電動作は、電池１２が満充電になるまで継続される。電池１２が満充電になると、給電動作を終了する（エンド）。なお、実施形態１と同様、給電動作は、時間等によって終了するようにしてもよい。
【００８７】
ここで、給電コイル２１の駆動周波数を変更するステップＳＡ３，ＳＡ５が、通電周波数変更工程に、電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいかどうかを判定するステップＳＡ４，ＳＡ６が電流判定工程に、それぞれ対応する。また、電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きいと判定された場合には給電コイル２１の駆動周波数を維持して給電動作を行うステップＳＡ８が、通電周波数設定工程に対応する。
【００８８】
上述のようなフローに従って、ＣＰＵ２６により、給電コイル２１の駆動周波数を設定する一例を図７に示す。
【００８９】
図７の例では、給電コイル２１の駆動周波数をγに設定したときに、給電コイル２１に流れる電流Ｉ３が、所定値Ｉｒｅｆよりも大きくなるため、給電コイル２１の駆動周波数は、γのまま維持される。
【００９０】
なお、図７においても、給電コイル２１の駆動周波数をβからγに変更した際に、給電コイル２１に流れる電流が急激に増加しているのは、上述の実施形態１と同様、充電回路１１に設けられた電流増大部１６の動作に起因するものである。
【００９１】
（実施形態２の効果）
以上より、この実施形態によれば、給電コイル２１に流れる電流Ｉｃが所定値Ｉｒｅｆよりも大きくなったと判定された場合に、該給電コイル２１の駆動周波数をそのまま維持するようにした。これにより、受電コイル１３に、電池１２の充電に必要な電圧よりも大きな電圧を常に生じさせることができる。よって、電池１２をより確実に充電できるような充電ユニットが得られる。
【００９２】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【００９３】
前記各実施形態では、充電回路１１に設けられた比較部３１及び抵抗３２からなる電流増大部１６によって、充電回路１１内の電流を増大させている。しかしながら、電流増大部の構成は、前記各実施形態に示す構成に限らず、充電回路１１内の電流を増大させることができる構成であれば、どのような構成であってもよい。
【００９４】
前記各実施形態では、各電池をリチウムイオン電池として構成している。しかしながら、各電池は、充電制御を行う構成の電池であれば、リチウムイオン電池以外の電池であってもよい。また、各電池の形状もコイン状に限らず、円柱状や直方体状など、どのような形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明による充電システムは、給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置とを備え、非接触で充電を行う構成に利用可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１：充電システム、２：充電器(充電装置）、１０：充電ユニット(受電装置）、１１：充電回路、１２：電池、１３：受電コイル、１５：充電制御部（充電部）、１６：電流増大部、２１：給電コイル、２２：駆動回路（スイッチング部）、２３：電流検出回路（電流検出部）、２６：ＣＰＵ、４１：電流判定部、４２：周波数調整部、４３：周波数変更部（受電電圧変更部）、４４：周波数設定部（受電電圧設定部）
【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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