(57)【要約】【課題】  負荷装置への電力供給を確実に行えるユニット電池を短時間にかつ少ない作業負担で安全に組む。【解決手段】  各単電池２の電力および受電コイルＬ１に受電される受電電力は、非接触送電装置４の送電コイルＬ２から、その送電コイルＬ２に近接して配置された受電コイルＬ１を有する次列の非接触送電装置４に非接触で送電される。送電された電力は受電コイルＬ１で受電されて受電電流Ｉ１を生成させ、受電電流Ｉ１は受電共振回路で共振する。整流回路は、受電共振回路から取り出される受電電力を整流して、整流した直流電力を単電池２に重畳する。送電コイルＬ１にはこの直流電力および単電池２の放電によって送電電流が流れ、送電電流は、第１のスイッチング回路Ｍ１によって時間変化が与えられて、送電共振回路で共振する。【選択図】  図６
2016208703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の単電池を隣接して配置してなるユニット電池において、
各前記単電池は、受電コイルと、前記受電コイルに受電される受電電力によって生成される受電電流を前記受電コイルとの間で共振させる受電共振回路と、前記受電共振回路から取り出される前記受電電力を整流して整流した直流電力を前記単電池に重畳する整流回路と、送電コイルと、前記直流電力および前記単電池の放電によって前記送電コイルに流れる送電電流に時間変化を与える第１のスイッチング回路と、前記送電コイルとの間で前記送電電流を共振させる送電共振回路とから構成される非接触送電装置を備え、
隣接する前記単電池との間で一方の前記単電池が備える前記非接触送電装置の前記送電コイルと他方の前記単電池が備える前記非接触送電装置の前記受電コイルとを近接して配置し、各前記単電池の電力および前記受電電力を、一方の前記単電池から他方の前記単電池へ非接触で送電することを特徴とするユニット電池。
【請求項２】
前記非接触送電装置は、前記送電コイルに受電される逆方向受電電力によって生成される逆方向受電電流を前記受電コイルの側に向かわせる切替回路と、前記切替回路によって切り替えられた前記逆方向受電電流を前記送電コイルとの間で共振させる逆方向受電共振回路と、前記切替回路によって切り替えられた前記逆方向受電電流の前記単電池への通電を制御して前記単電池の充電を制御する充電制御回路と、前記逆方向受電共振回路から取り出される前記逆方向受電電力によって前記受電コイルに流れる逆方向送電電流に時間変化を与える第２のスイッチング回路と、前記受電コイルとの間で前記逆方向送電電流を共振させる逆方向送電共振回路とを備え、
前記逆方向受電電力を他方の前記単電池から一方の前記単電池へ逆向きに非接触で送電することを特徴とする請求項１に記載のユニット電池。
【請求項３】
前記非接触送電装置は、前記単電池の端子部を覆う端子カバーを構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のユニット電池。
【請求項４】
前記受電コイルおよび前記送電コイルは、前記非接触送電装置の側壁に埋設したことを特徴とする請求項３に記載のユニット電池。
【請求項５】
前記非接触送電装置は、その送電可能範囲に隣接する前記単電池が備える前記非接触送電装置が侵入したことを検出する侵入検出回路と、隣接する前記単電池が備える前記非接触送電装置が前記送電可能範囲に侵入したことが前記侵入検出回路によって検出されると隣接する前記単電池が備える前記非接触送電装置への送電を開始する送電制御回路とを備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のユニット電池。
【請求項６】
前記非接触送電装置は、隣接する前記単電池が備える前記非接触送電装置との間に存在する異物を検出する侵入検出回路と、隣接する前記単電池が備える前記非接触送電装置との間に異物が存在することが前記侵入検出回路によって検出されると隣接する前記単電池が備える前記非接触送電装置への送電を行わないまたは停止する安全回路とを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のユニット電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の単電池を隣接して配置してなるユニット電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のユニット電池としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。このユニット電池は、複数個の単電池であるセルが直列接続されて構成される。各セルの正極端子および負極端子間には、コイルとスイッチ部との直列回路が接続される。各コイル間は電磁結合されており、スイッチ部を繰り返し開閉した場合には、該コイル相互間に電磁誘導が生じ、各コイルにはそれぞれ他のコイルによって起電力が誘起する。該起電力がセル電圧よりも高い場合には、該起電力によって該セルは充電される。逆に、該起電力がセル電圧よりも低い場合には、該セルはコイルの逆起電力を補うように該コイルに放電電流を流す。そして、これによる電磁誘導によって他のコイルに起電力を生じ、該起電力によってこれよりも低い他のセルを充電する。以上のことは各セル相互間で起きるため、適当な時間にわたるスイッチ部の繰り返し開閉動作によって、コイルの起電力とセル電圧が等しくなり、セル間で電圧が均等化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３９８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の特許文献１に開示されたユニット電池では、上記のように、セル電圧の高い単電池は低いものに、セル電圧の低い単電池は高いものから電力が供給されることで、各セル電圧が均等化されるが、各単電池間の接続には一般的に銅バーや導線等が使用される。これらを用いた導電接続部では、ねじ締めや、リベット止め、部材の差し込み等の方法が用いられて、隣接する単電池相互間が電気的に接続される。したがって、従来のユニット電池では、単電池相互間の導電接続部に接触不良が生じ、この接触不良に起因して負荷装置への電力供給が不足したり、また、銅バーや導線等が異常発熱したり、また、導電接続部にアーク放電が生じたりする。このため、ユニット電池を組む作業者が異常発熱によって火傷を負ったり、また、アーク放電によって感電したりするおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
複数個の単電池を隣接して配置してなるユニット電池において、
各単電池が、受電コイルと、受電コイルに受電される受電電力によって生成される受電電流を受電コイルとの間で共振させる受電共振回路と、受電共振回路から取り出される受電電力を整流して整流した直流電力を単電池に重畳する整流回路と、送電コイルと、直流電力および単電池の放電によって送電コイルに流れる送電電流に時間変化を与える第１のスイッチング回路と、送電コイルとの間で送電電流を共振させる送電共振回路とから構成される非接触送電装置を備え、
隣接する単電池との間で一方の単電池が備える非接触送電装置の送電コイルと他方の単電池が備える非接触送電装置の受電コイルとを近接して配置し、各単電池の電力および受電電力を、一方の単電池から他方の単電池へ非接触で送電することを特徴とする。
【０００６】
本構成によれば、各単電池の電力および受電電力は、各単電池に備えられる非接触送電装置の送電コイルから、その送電コイルに近接して配置された受電コイルを有する非接触送電装置に非接触で送電される。送電された電力は受電コイルで受電されて受電電流を生成させ、受電電流は受電共振回路で共振する。整流回路は、受電共振回路から取り出される受電電力を整流して、整流した直流電力を単電池に重畳する。隣接する非接触送電装置の送電コイルにはこの直流電力および単電池の放電によって送電電流が流れ、送電電流は、第１のスイッチング回路によって時間変化が与えられて、送電共振回路で共振する。隣接する単電池の非接触送電装置に非接触で送電された電力は、同様にして、さらに隣に隣接する単電池の非接触送電装置に次々と非接触で送電される。
【０００７】
このため、各単電池の電力および受電電力は、従来のように銅バーや導線等を使用して各単電池間を物理的に接続することなく、ユニット電池を構成する隣接する各単電池に次々と送電される。よって、従来のように単電池相互間の導電接続部に接触不良が生じることで、負荷装置への電力供給が不足したり、また、銅バーや導線等が異常発熱したり、また、導電接続部にアーク放電が生じたりするようなことはない。この結果、ユニット電池を組む作業者が異常発熱によって火傷を負ったり、また、アーク放電によって感電したりするおそれは無くなり、負荷装置への電力供給を確実に行えるユニット電池を短時間にかつ少ない作業負担で安全に組むことが可能となる。
【０００８】
また、本発明は、
非接触送電装置が、送電コイルに受電される逆方向受電電力によって生成される逆方向受電電流を受電コイルの側に向かわせる切替回路と、切替回路によって切り替えられた逆方向受電電流を送電コイルとの間で共振させる逆方向受電共振回路と、切替回路によって切り替えられた逆方向受電電流の単電池への通電を制御して単電池の充電を制御する充電制御回路と、逆方向受電共振回路から取り出される逆方向受電電力によって受電コイルに流れる逆方向送電電流に時間変化を与える第２のスイッチング回路と、受電コイルとの間で逆方向送電電流を共振させる逆方向送電共振回路とを備え、
逆方向受電電力を他方の単電池から一方の単電池へ逆向きに非接触で送電することを特徴とする。
【０００９】
本構成によれば、上記の放電方向と逆方向に受電される逆方向受電電力を送電コイルに受電することで、逆方向受電電力によって生成される逆方向受電電流が切替回路によって受電コイルの側に向かわせられる。充電制御回路は、この逆方向受電電流の単電池への通電を制御して、単電池の充電を制御する。また、逆方向受電電流は逆方向受電共振回路で共振する。この逆方向受電共振回路から逆方向受電電力が取り出され、逆方向受電電力によって受電コイルに逆方向送電電流が流れる。逆方向送電電流は第２のスイッチング回路によって時間変化が与えられて、逆方向送電共振回路で共振する。単電池が備える非接触送電装置に逆方向から受電される逆方向受電電力は、逆方向に隣接する単電池の非接触送電装置に非接触で送電され、同様にして、さらに逆方向に隣接する単電池の非接触送電装置に次々と非接触で送電される。
【００１０】
このため、ユニット電池を構成する各単電池は、電力を非接触で双方向に送電することが可能となり、一定方向に放電するだけでなく、放電する方向と逆方向に受電される逆方向受電電力によって充電されるようになる。
【００１１】
また、本発明は、非接触送電装置が、単電池の端子部を覆う端子カバーを構成することを特徴とする。
【００１２】
本構成によれば、非接触送電装置は、特別の空間を占有することなく、単電池の端子部を覆う端子カバーに兼用されるので、ユニット電池の外観を損なうことはない。
【００１３】
また、本発明は、受電コイルおよび送電コイルを、非接触送電装置の側壁に埋設したことを特徴とする。
【００１４】
本構成によれば、受電コイルおよび送電コイルが端子カバーの側壁に収容されるので、非接触送電装置を構成する部品が外部に露出する面積が少なくなり、ユニット電池の外観は向上する。また、端子カバーの取り扱いが受電コイルおよび送電コイルによって邪魔されなくなる。
【００１５】
また、本発明は、非接触送電装置が、その送電可能範囲に隣接する単電池が備える非接触送電装置が侵入したことを検出する侵入検出回路と、隣接する単電池が備える非接触送電装置が送電可能範囲に侵入したことが侵入検出回路によって検出されると隣接する単電池が備える非接触送電装置への送電を開始する送電制御回路とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本構成によれば、隣接する単電池が備える非接触送電装置が送電可能範囲に侵入したことが侵入検出回路によって検出されると、隣接する単電池が備える非接触送電装置への送電が送電制御回路によって開始される。このため、単電池を単に隣接して配置して、一方の単電池が備える非接触送電装置の送電コイルと他方の単電池が備える非接触送電装置の受電コイルとを近接させるだけで、特別な作業を行うことなく、隣接する単電池間の接続を非接触で行うことが可能となり、ユニット電池を組む作業効率は向上する。
【００１７】
また、本発明は、非接触送電装置が、隣接する単電池が備える非接触送電装置との間に存在する異物を検出する侵入検出回路と、隣接する単電池が備える非接触送電装置との間に異物が存在することが侵入検出回路によって検出されると隣接する単電池が備える非接触送電装置への送電を行わないまたは停止する安全回路とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本構成によれば、隣接する単電池が備える非接触送電装置との間に異物が存在することが侵入検出回路によって検出されると、隣接する単電池が備える非接触送電装置への送電は、安全回路によって行われなくなる、または停止される。したがって、隣接する単電池が備える非接触送電装置との間に存在する異物により、負荷装置へ供給される電力が不足したり、また、異物が発熱して作業者が火傷を負ったりすることはない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、負荷装置への電力供給を確実に行えるユニット電池を短時間にかつ少ない作業負担で安全に組むことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態によるユニット電池の概略構成を示す斜視図である。
【図２】一実施の形態によるユニット電池を構成する単電池の概略図であり、（ａ）は単電池の平面図、（ｂ）は単電池の正面図、（ｃ）は単電池の側面図である。
【図３】一実施の形態によるユニット電池を構成する非接触送電装置の概略図であり、（ａ）は非接触送電装置の平面図、（ｂ）は非接触送電装置の正面図、（ｃ）は非接触送電装置の側断面図である。
【図４】一実施の形態によるユニット電池の単位構造を示す斜視図であり、（ａ）は図３に示す非接触送電装置の斜視図、（ｂ）は図２に示す単電池の斜視図、（ｃ）は、頭部に非接触送電装置を設置した状態の単電池の斜視図である。
【図５】一実施の形態によるユニット電池の単位構造を示す三面図であり、（ａ）は非接触送電装置を設置した状態の単電池の平面図、（ｂ）は非接触送電装置を設置した状態の単電池の正面図、（ｃ）は非接触送電装置を設置した状態の単電池の一部破断側面図である。
【図６】図３に示す非接触送電装置に構成される電子回路の構成を示す回路図である。
【図７】図１に示すユニット電池の状態に積み上げられた各列の単電池が非接触送電装置によって非接触に直列接続されて構成される直列回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の一実施の形態によるユニット電池について説明する。
【００２２】
図１は、この一実施の形態によるユニット電池１の概略構成を示す斜視図である。ユニット電池１は、単電池２が複数隣接して金枠３に左右方向に６列、上下方向に３段の合計１８個、多段積みに設置されて、構成されている。本実施の形態では、ユニット電池１は、左右方向に６個直列に非接触に接続された単電池２の組みが上下方向に３組み（３段）並列接続されて、構成されている。各単電池２の端子部は端子カバーを形成する非接触送電装置４で覆われており、この非接触送電装置４は後述する電子回路７で構成されている。１列目から６列目の各単電池２は、各単電池２の非接触送電装置４に構成された電子回路７によって隣接する列の非接触送電装置４同士が電磁的に結合することで、６個直列に非接触に接続されている。６列目の最終列の各単電池２は、正極端子２ａ同士および負極端子２ｂ同士が銅バーやケーブル５などでそれぞれ接続され、ユニット電池１の正極端子および負極端子に接続されている。
【００２３】
図２は、単電池２の外観を示す図であり、同図（ａ）は単電池２の平面図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は側面図である。本実施の形態における単電池２は略直方体状をした制御弁式据置鉛蓄電池であり、頭部には正極端子２ａおよび負極端子２ｂが露出している。また、頭部中央には、単電池２の内部で発生するガスを放出する安全弁２ｃが設けられている。
【００２４】
図３（ａ）は、単電池２の端子部を覆う様に構成された非接触送電装置４の天板を除いた状態の平面図である。非接触送電装置４は、樹脂で箱状に形成されている。四方を側壁に囲まれた箱内部には、正極端子２ａを覆う矩形状筒部４ａ、負極端子２ｂを覆う矩形状筒部４ｂ、および安全弁２ｃを覆う円筒部４ｃが形成されている。また、箱内部には制御部４ｄが直方体状に形成されている。この制御部４ｄは、非接触送電装置４の電子回路７が樹脂で封止されて形成されている。また、同図（ｂ）の非接触送電装置４の正面図、および同図（ｃ）の側断面図に示すように、対向する一方の側壁には受電コイルＬ１、他方の側壁には送電コイルＬ２が埋設されている。受電コイルＬ１および送電コイルＬ２は導線が平面状に巻かれて形成されている。正極端子２ａ、負極端子２ｂ、制御部４ｄ並びに受電コイルＬ１および送電コイルＬ２間は導線６で結線されており、制御部４ｄの電子回路７には単電池２から動作電源が供給される。
【００２５】
図４（ａ）および同図（ｂ）はそれぞれ非接触送電装置４および単電池２の斜視図であり、非接触送電装置４は、同図（ｃ）の斜視図に示すように単電池２の頭部に設置される。図５（ａ）は、非接触送電装置４を設置した状態の単電池２の平面図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は一部破断側面図である。なお、図４および図５において図２および図３と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００２６】
図１に示すユニット電池１は、非接触送電装置４を設置した状態の単電池２が積み上げられて構成されている。各単電池２が備える非接触送電装置４は、隣接する列の単電池２との間で、一方の単電池２が備える非接触送電装置４の受電コイルＬ１と他方の単電池２が備える非接触送電装置４の送電コイルＬ２とが、近接して配置されている。
【００２７】
図６は、非接触送電装置４に構成される電子回路７の構成を示す回路図である。図７は、図１に示すユニット電池１の状態に積み上げられた１列目から６列目の６個の単電池２の１段の組みが、非接触送電装置４によって非接触に直列接続されて構成される直列回路の回路図である。なお、図７において、図６と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００２８】
単電池２の放電時には、ユニット電池１の正極端子および負極端子間に負荷装置が接続され、電子回路７には図６に示す実線の矢印の向きの経路を通って電流が流れる。また、単電池２の充電時には、ユニット電池１の正極端子および負極端子間に充電電源が接続され、電子回路７には破線の矢印の向きの経路を通って電流が流れる。
【００２９】
電子回路７は、上記の受電コイルＬ１および送電コイルＬ２を両端部に備え、送電コイルＬ２に直列に第１のスイッチング回路Ｍ１、受電コイルＬ１に直列に第２のスイッチング回路Ｍ２を備える。各スイッチング回路Ｍ１，Ｍ２はそれぞれＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）から構成され、各スイッチング回路Ｍ１，Ｍ２には並列に寄生ダイオードＤ２，Ｄ３が生じる。単電池２の放電時、受電コイルＬ１に直列の第２のスイッチング回路Ｍ２はオフされ、送電コイルＬ２に直列の第１のスイッチング回路Ｍ１はスイッチングされる。また、単電池２の充電時、受電コイルＬ１に直列の第２のスイッチング回路Ｍ２はスイッチングされ、送電コイルＬ２に直列の第１のスイッチング回路Ｍ１はオフされる。各スイッチング回路Ｍ１，Ｍ２のスイッチングは、基本的には高周波交流で行われ、矩形波などによって高周波スイッチングされる。スイッチングの構成は、簡易的な制御を主眼に置くか、効率を重視するか各々で変わり、任意である。
【００３０】
また、電子回路７は、単電池２に直列に切替回路Ｘ１および充放電制御回路Ｘ２を備える。単電池２の放電時、切替回路Ｘ１はその端子間を開いて不導通状態にし、充放電制御回路Ｘ２は単電池２から放電される電流の通電量を適量に制御して、過放電を防止する。また、単電池２の充電時、切替回路Ｘ１はその端子間を閉じて導通状態にし、充放電制御回路Ｘ２は単電池２に充電される電流の通電量を適量に制御して、過充電を防止する。各スイッチング回路Ｍ１，Ｍ２並びに切替回路Ｘ１および充放電制御回路Ｘ２は、図示しないマイクロコンピュータ（以下、マイコンと記す）によって制御される。
【００３１】
単電池２の放電時、受電コイルＬ１には、隣接する非接触送電装置４の送電コイルＬ２から受電される受電電力により、受電電流Ｉ１が生成される。生成された受電電流Ｉ１は、受電コイルＬ１とコンデンサＣ１とで構成される受電共振回路により、受電コイルＬ１とコンデンサＣ１との間で共振する。受電コイルＬ１に受電される受電電力は、受電共振回路からダイオードＤ１によって取り出されて整流され、直流電力に変換される。この直流電力はコンデンサＣ２によって平滑化され、単電池２に重畳する。ダイオードＤ１およびコンデンサＣ２は、受電共振回路から取り出される受電電力を整流して、整流した直流電力を単電池２に重畳する整流回路を構成する。
【００３２】
送電コイルＬ２には、整流された直流電力および単電池２の放電によって送電電流が流れる。この送電電流は、第１のスイッチング回路Ｍ１のスイッチングによって時間変化が与えられ、送電コイルＬ２とコンデンサＣ３とで構成される送電共振回路により、送電コイルＬ２とコンデンサＣ３との間で共振する。したがって、送電コイルＬ２に隣接して配置された次列の隣接する非接触送電装置４の受電コイルＬ１には、新たな受電電流Ｉ１が生成される。この結果、単電池２の放電時、ユニット電池１を構成する各単電池２の蓄える電力および受電コイルＬ１に受電される受電電力は、隣接して配置された単電池２との間で、図７に示す回路の１列目から６列目の電子回路７へ向けて、一方の単電池２から他方の単電池２へ非接触で送電される。この送電により、６列目の最終列の非接触送電装置４からは、単電池２の電圧が２Ｖの場合、単電池２の出力電圧２Ｖが６倍された１２Ｖ（＝２Ｖ×６）の電圧が出力される。
【００３３】
また、単電池２の充電時、送電コイルＬ２には、隣接する列の非接触送電装置４の受電コイルＬ１から逆方向受電電力が受電され、この逆方向受電電力によって逆方向受電電流Ｉ２が生成される。生成された逆方向受電電流Ｉ２は、切替回路Ｘ１の端子間がマイコンによって導通制御されることで、受電コイルＬ１の側に向かわせられる。切替回路Ｘ１によって切り替えられた逆方向受電電流Ｉ２は、充放電制御回路Ｘ２へ分流し、充放電制御回路Ｘ２によって単電池２への通電が制御されて、単電池２を充電する。また、切替回路Ｘ１によって通電方向が切り替えられた逆方向受電電流Ｉ２は、送電コイルＬ２とコンデンサＣ４とで構成される逆方向受電共振回路により、送電コイルＬ２とコンデンサＣ４との間で共振する。
【００３４】
送電コイルＬ２に受電される逆方向受電電力はこの逆方向受電共振回路から取り出されて、受電コイルＬ１に逆方向送電電流を流す。この逆方向送電電流は第２のスイッチング回路Ｍ２のスイッチングによって時間変化が与えられ、受電コイルＬ１とコンデンサＣ５で構成される逆方向送電共振回路により、受電コイルＬ１とコンデンサＣ５との間で共振する。したがって、受電コイルＬ１に隣接して配置された前列の隣接する非接触送電装置４の送電コイルＬ２には、新たな逆方向受電電流Ｉ２が生成される。この結果、単電池２の充電時、送電コイルＬ２に受電される逆方向受電電力は、隣接して配置された単電池２との間で、図７に示す回路の６列目から１列目の電子回路７へ向けて、他方の単電池２から一方の単電池２へ逆向きに非接触で送電される。
【００３５】
また、電子回路７が備えるマイコンは、受電コイルＬ１に流れる受電電流Ｉ１および送電コイルＬ２に流れる送電電流、並びに、送電コイルＬ２に流れる逆方向受電電流Ｉ２および受電コイルＬ１に流れる逆方向送電電流を、図示しないシャント抵抗やカレントトランスなどにより計測する。また、送電コイルＬ１および受電コイルＬ２の各端子間電圧を図示しない抵抗によって低下させ、低電圧化して計測する。マイコンは侵入検出回路を構成し、計測した電流および電圧の変化から、非接触送電装置４の送電可能範囲に、隣接する単電池２が備える非接触送電装置４が侵入したか否かを検出する。
【００３６】
また、マイコンは送電制御回路を構成し、隣接する単電池２が備える非接触送電装置４が送電可能範囲に侵入したことを検出すると、各スイッチング回路Ｍ１，Ｍ２並びに切替回路Ｘ１および充放電制御回路Ｘ２を制御して、隣接する単電池２が備える非接触送電装置４への送電を開始する。これらのスイッチング回路Ｍ１，Ｍ２並びに切替回路Ｘ１および充放電制御回路Ｘ２は、単電池２への充電／放電を制御するための回路である。スタンバイユース用途における単電池２での充電時には単電池電圧より高い電圧での定電圧制御を行っており、各単電池２の端子間電圧もしくは受電電力を整流後の電圧は、放電時には単電池２の充電電圧がなくなり、単電池電圧もしくは低電圧（低電圧の設定値は設計上の問題のため任意である。但し、０Ｖではない。）となる。送電制御回路はその電圧を検出し、充放電の切換を本実施形態のように電気的スイッチング素子の制御により、もしくは機械的制御により行う。
【００３７】
また、侵入検出回路を構成するマイコンは、計測した電流および電圧から、隣接する一方の非接触送電装置４の送電コイルＬ２と他方の非接触送電装置４の受電コイルＬ１との間の結合インピーダンスを算出し、算出した結合インピーダンスの変化から、隣接する単電池２が備える非接触送電装置４との間に存在する異物を検出する。この異物としては、ユニット電池１を組む作業の際に用いられる銅バーやケーブル５、ネジ、工具などが挙げられる。隣接して配置された単電池２の送電コイルＬ２と受電コイルＬ１との間は通常空気であり、鉄や銅、人間の手等々が送電コイルＬ２と受電コイルＬ１との間に挿入された場合、送電コイルＬ２と受電コイルＬ１との間の比誘電率は変化する。それにより、コイル間の結合係数の値やそれに付随する相互インダクタンスの値も変わる。結合係数が変わることにより、磁気結合回路の出力電圧の低下もしくは効率の低下、または入力過電流の発生が考えられる。侵入検出回路は、その変化を検知し、異常判定をする。この侵入検出回路をどのように構成するかは、設計上の問題のため、本実施形態のようにマイコンで組むか、アナログ回路で組むかは任意である。
【００３８】
マイコンは安全回路をも構成し、隣接する単電池２が備える非接触送電装置４との間に異物が存在することを検出し、送電共振回路または受電共振回路の共振点がずれた場合には、隣接する単電池２が備える非接触送電装置４への送電を行わない、または、送電中においては送電を停止する。つまり、安全回路は、侵入検出回路で異常判定（出力電圧の低下もしくは効率の低下（入力過電流））されたものに対して、トランジスタやリレー等の機械的もしくは電気的スイッチング素子により送電を停止もしくは続行させる回路である。
【００３９】
このような本実施の形態によるユニット電池１によれば、上述したように、各単電池２の電力および受電コイルＬ１に受電される受電電力は、各単電池２に備えられる非接触送電装置４の送電コイルＬ２から、その送電コイルＬ２に近接して配置された受電コイルＬ１を有する隣接する次列の非接触送電装置４に非接触で送電される。送電された電力は受電コイルＬ１で受電されて受電電流Ｉ１を生成させ、受電電流Ｉ１は受電共振回路で共振する。整流回路は、受電共振回路から取り出される受電電力を整流して、整流した直流電力を単電池２に重畳する。隣接する次列の非接触送電装置４の送電コイルＬ１にはこの直流電力および単電池２の放電によって送電電流が流れ、送電電流は、第１のスイッチング回路Ｍ１によって時間変化が与えられて、送電共振回路で共振する。隣接する次列の単電池２の非接触送電装置４に非接触で送電された電力は、同様にして、さらに隣に隣接する次々列の単電池２の非接触送電装置４に次々と非接触で送電される。
【００４０】
このため、各単電池２の電力および受電コイルＬ１に受電される受電電力は、従来のように銅バーや導線等を使用して各単電池２間を物理的に接続することなく、ユニット電池１を構成する隣接する各単電池２に次々と送電される。よって、従来のように単電池２相互間の導電接続部に接触不良が生じることで、負荷装置への電力供給が不足したり、また、銅バーや導線等が異常発熱したり、また、導電接続部にアーク放電が生じたりするようなことはない。この結果、ユニット電池１を組む作業者が異常発熱によって火傷を負ったり、また、アーク放電によって感電したりするおそれは無くなり、負荷装置への電力供給を確実に行えるユニット電池１を短時間にかつ少ない作業負担で安全に組むことが可能となる。
【００４１】
また、本実施の形態によるユニット電池１によれば、上述したように、上記の放電方向と逆方向に受電される逆方向受電電力が送電コイルＬ２に受電され、逆方向受電電力によって生成される逆方向受電電流Ｉ２が切替回路Ｘ１によって受電コイルＬ１の側に向かわせられる。充放電制御回路Ｘ２は、この逆方向受電電流Ｉ２の単電池２への通電を制御して、単電池２の充電を制御する。また、逆方向受電電流Ｉ２は逆方向受電共振回路で共振する。この逆方向受電共振回路から逆方向受電電力が取り出され、逆方向受電電力によって受電コイルＬ１に逆方向送電電流が流れる。逆方向送電電流は第２のスイッチング回路Ｍ２によって時間変化が与えられて、逆方向送電共振回路で共振する。単電池２が備える非接触送電装置４に逆方向から受電される逆方向受電電力は、逆方向に隣接する前列の単電池２の非接触送電装置４に非接触で送電され、同様にして、さらに逆方向に隣接する前々列の単電池２の非接触送電装置４に次々と非接触で送電される。
【００４２】
このため、ユニット電池１を構成する各単電池２は、電力を非接触で双方向に送電することが可能となり、一定方向に放電するだけでなく、放電する方向と逆方向に受電される逆方向受電電力によって充電されるようになる。
【００４３】
また、本実施の形態によるユニット電池１によれば、非接触送電装置４は、特別の空間を占有することなく、単電池２の端子部を覆う端子カバーを兼用するように構成したので、ユニット電池１の外観を損なうことはない。また、受電コイルＬ１および送電コイルＬ２が非接触送電装置４の側壁に埋設されて、側壁に収容されるので、非接触送電装置４を構成する電子回路７が外部に露出しなくなり、ユニット電池１の外観は向上する。また、非接触送電装置４の取り扱いが受電コイルＬ１および送電コイルＬ２によって邪魔されなくなる。
【００４４】
また、本実施の形態によるユニット電池１によれば、隣接する単電池２が備える非接触送電装置４が送電可能範囲に侵入したことが侵入検出回路によって検出されると、隣接する単電池２が備える非接触送電装置４への送電が送電制御回路によって開始される。このため、単電池２を単に隣接して配置して、一方の単電池２が備える非接触送電装置４の送電コイルＬ２と他方の単電池２が備える非接触送電装置４の受電コイルＬ１とを近接させるだけで、特別な作業を行うことなく、隣接する単電池２間の接続を非接触で行うことが可能となり、ユニット電池１を組む作業効率は向上する。
【００４５】
また、本実施の形態によるユニット電池１によれば、隣接する単電池２が備える非接触送電装置４との間に異物が存在することが侵入検出回路によって検出されると、隣接する単電池２が備える非接触送電装置４への送電は、安全回路によって行われなくなる、または停止される。したがって、隣接する単電池２が備える非接触送電装置４との間に存在する異物により、負荷装置へ供給される電力が不足したり、また、異物が発熱して作業者が火傷を負ったりすることはない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本実施の形態によるユニット電池１は、無停電電源装置（ＵＰＳ）の非常電源に利用することができる。停電が起きていない通常時に、ユニット電池１の正極端子および負極端子間にＵＰＳのコンバータによって直流電源が供給されることで、各単電池２は上記のように充電される。一方、停電が発生したときには、各単電池２に蓄えられた電力が上記のように放電されることで、ユニット電池１の正極端子および負極端子からＵＰＳのインバータへ電力が供給され、負荷装置にはインバータから電力が供給され続ける。
【符号の説明】
【００４７】
１…ユニット電池
２…単電池
２ａ…正極端子
２ｂ…負極端子
２ｃ…安全弁
３…金枠
４…非接触送電装置
４ａ，４ｂ…矩形状筒部
４ｃ…円筒部
４ｄ…制御部
５…銅バーやケーブル
６…導線
Ｌ１…受電コイル
Ｌ２…送電コイル
Ｘ１…切替回路
Ｘ２…充放電制御回路
Ｍ１，Ｍ２…スイッチング回路 
【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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