JP2011182538A - 充電装置および充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】送電装置の給電能力に応じて可能な限り確実に充電を行える充電装置および充電システムを実現する。
【解決手段】充電装置１００の充電電流制御用回路１０５は、整流回路１０２の出力である直流電圧Ｖ１が高ければ高い回路抵抗値Ｒ２となり、直流電圧Ｖ１が低下すれば低い回路抵抗値Ｒ２となる。充電制御部１０３は、直流電圧Ｖ１により、所定の定電流からなる出力電流値Ｉｏｕｔを二次電池１０４に供給する。この際、充電制御部１０３は、充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２が高ければ、高い電流値の出力電流値Ｉｏｕｔを供給する。一方、充電制御部１０３は、充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２が低くなると、低い電流値の出力電流値Ｉｏｕｔを供給する。このように出力電流値Ｉｏｕｔを低く制御することで、直流電圧Ｖ１を所定レベルまで回復して維持でき、継続的な充電が可能になる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、二次電池を備え、外部から供給される電力で当該二次電池を充電する充電装置、および当該充電装置を含む充電システムに関する。

現在、各種の非接触型充電が多く実用化されている。非接触充電とは、従来一般的に行われていた電気的接点を用いて電力を供給するものではなく、電磁界結合等を用いて電力供給するものである。

このような非接触型充電のシステムでは、テーブル等に一次側コイルを備える送電装置を載置する。ユーザは、二次電池および二次側コイルを含む充電装置を備えた携帯端末を、前記送電装置に近接して載置する。これにより、一次側コイルと二次側コイルとが電磁界結合し、充電装置側へ電力が供給され、二次電池が充電される。

ところで、このような非接触充電のシステムは、基本原理は同じであるが、それぞれのシステムによって仕様が異なっている。例えば、充電時の電流値がシステム毎に異なっている。

そして、このような複数の非接触充電のシステムに対して、汎用的に充電を可能にする構成として、特許文献１や特許文献２の発明に示されてシステムがある。これらのシステムでは送電装置（一次側装置）が充電装置（二次側装置）の仕様を取得する。送電装置は、取得した充電装置の仕様に応じて供給電力量を切り替える。

特開２００８−２０６２３３号公報 特開２００８−２０６３２７号公報

しかしながら、上述の特許文献１や特許文献２に示すような構成では、送電装置で、充電装置の仕様に応じた送電制御をしなければならず、送電装置の構成が複雑になり、高コストになってしまう。また、送電装置の給電能力を超える要求があった場合に、送電装置が対応できず、給電を停止してしまう。

図１は従来の構成の問題点を説明する為の図である。図１に示すように、例えば、充電装置が電流値１Ａ、電力５Ｗで急速充電可能な構成である場合で、送電装置が電流値０．５Ａ、電力２．５Ｗでしか対応できない場合、二次電池へ定電流を供給する充電制御回路の入力電圧が動作電圧以下まで低下してしまう。このため、送電装置から二次電池への給電が停止する。

このような問題を鑑み、本発明は、送電装置の給電能力に応じて可能な限り確実に充電を行える充電装置および充電システムを実現することにある。

この発明は、充電装置に関するものであり、当該充電装置は、受電部、充電制御部、および充電電流制御用回路を備える。受電部は、外部からの電力供給を受け、充電用電圧を発生する。充電制御部は、該充電用電圧に基づいて、二次電池へ定電流を供給する。充電電流制御用回路は、充電用電圧の電圧値に基づいて、充電制御部が供給する定電流の電流値を制御する。

この構成では、充電電流制御用回路により、二次電池へ供給される定電流の電流値を設定することで、充電用電圧の電圧値を可変に設定できる。例えば、二次電池への電流値が大きすぎて充電用電圧が低下した場合に、電流量を低くし、充電用電圧を回復することができる。これにより、充電制御回路が二次電池へ電流供給可能な最低の電圧レベルを、より確実に確保することができる。したがって、供給電力の能力不足等による充電停止が極力生じることなく、より確実に継続的な充電が可能となる。

また、この発明の充電装置の充電電流制御用回路は、定電流の電流値の基準となる分圧電圧を決定する回路である。充電電流制御用回路は、充電用電圧に基づいて分圧電圧を決定する回路の回路抵抗を可変とする回路構成からなる。

この構成では、充電電流制御用回路の具体的構成を示している。そして、この構成を用いることで、回路抵抗を可変とするだけの回路で、上述の制御が可能となる。すなわち、比較的簡素な回路構成で、上述の作用を得ることができる。

また、この発明の充電装置の充電電流制御用回路は、複数の抵抗素子とスイッチ素子とを備える。充電電流制御用回路は、スイッチ素子を充電用電圧に基づいてオンオフ制御することにより、回路抵抗の値を可変させる。

この構成では、充電電流制御用回路のより具体的構成を示している。そして、この構成を用いることで、上述の制御を可能とする回路が、複数の抵抗素子とスイッチ素子とで構成されるので、より簡素な回路構成で、上述の作用が実現できる。

また、この発明の充電装置の充電電流制御用回路は、充電用電圧に基づいて抵抗値を変化させる可変抵抗素子を備える。

この構成では、可変抵抗素子を用いることで、より詳細に回路抵抗が設定可能になる。これにより、必要な充電用電圧が得られる最大の電流値に定電流を設定することができる。すなわち、可能な限り急速（高速）な充電が可能になる。

また、この発明の充電装置の受電部は外部結合用コイルを備える。

この構成では、充電装置の具体的な構造例を示すものであり、外部結合用コイルを用いて電磁界結合により非接触充電する充電装置の場合を示している。

また、この発明は、所定の電力を一次コイルから送電する送電装置と、該一次コイルに結合する二次コイルを備え、前記電力を受電して二次電池を充電する充電装置と、を備えた充電システムに関するものである。充電システムの充電装置は、二次コイルで得た供給電力から充電用電圧を発生する受電部と、充電用電圧に基づいて二次電池へ定電流を供給する充電制御部と、充電用電圧の電圧値に基づいて、充電制御部が供給する定電流の電流値を制御する充電電流制御用回路と、を備える。

この構成では、送電装置と充電装置とが非接触で電力伝送を行う非接触充電システムにおいて、充電装置側で、送信電力に応じて二次電池への供給電流の電流値を可変に制御できる。これにより、送電装置側で送信電力を変化させずとも、充電装置側で二次電池へ、より確実に継続的な充電が可能になる。すなわち、送電装置の仕様に応じて、より確実に充電が行われる。

また、この発明の充電システムにおける充電装置の充電電流制御用回路は、定電流の電流値の基準となる分圧電圧を決定する回路である。充電電流制御用回路は、充電用電圧に基づいて分圧電圧を決定する回路の回路抵抗を可変とする回路構成からなる。

また、この発明の充電システムにおける充電装置の充電電流制御用回路は、複数の抵抗素子とスイッチ素子とを備え、該スイッチ素子を充電用電圧に基づいてオンオフ制御することにより、回路抵抗の値を可変させる。

また、この発明の充電システムにおける充電装置の充電電流制御用回路は、充電用電圧に基づいて抵抗値を変化させる可変抵抗素子を備える。

これらの構成では、上述のように、充電システムにおける充電装置の充電電流制御用回路の具体的構成が示されている。

また、この発明の充電システムでは、送電装置が一次側認証制御部を備え、充電装置が二次側認証制御部を備える。二次側認証制御部は、一次側認証制御部との間での認証結果を前記充電電流制御用回路へ出力する。充電電流制御用回路は、認証結果と充電用電圧とに基づいて定電流値の制御を行う。

この構成では、上述の充電システムにおいて、認証処理を行う場合の具体例を示している。そして、この構成では、充電装置側で、認証結果をも加味して充電の仕様を決定することができる。例えば、認証結果が「ＯＫ」で、十分な充電用電圧が得られれば、急速充電を行い、認証結果が「ＯＫ」で、十分な充電用電圧が得られなければ、二次電池へ供給する電流を低下させて、充電（標準充電）を行う。また、認証結果が「ＮＧ」であれば、充電を停止したり、十分な充電用電圧が得られても標準充電を行う。このように、基本情報となる充電用電圧に対して付加的情報を加えて、充電仕様を可変に設定するもできる。

この発明によれば、供給される電力に応じて、充電装置が二次電池への供給電流の電流値を可変に制御できるので、送電装置の給電能力に応じて可能な限り確実に充電を行うことができる。

従来の構成の問題点を説明する為の図である。 第１の実施形態に係る非接触充電システム９００の主要構成を示すブロック図である。 充電制御回路１０３と充電電流制御用回路１０５とからなる構成部の具体的回路図である。 第１の実施形態の充電装置１００の充電フローを示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る非接触充電システム９００Ａの主要構成を示すブロック図である。 本実施形態の論理制御部１５４Ａの真理値表である。 第３の実施形態に係る非接触充電システム９００Ｂの主要構成を示すブロック図である。 第３の実施形態の充電装置１００Ｂの充電フローを示すフローチャートである。

本発明の第１の実施形態に係る非接触充電システムについて、図を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る非接触充電システム９００の主要構成を示すブロック図である。

非接触充電システム９００は、送電装置２００と受電装置１００とを備える。具体的には、例えば送電装置２００は、テーブル上に固定的に設置される充電台等に内蔵されている。一方、受電装置１００は携帯端末等に内蔵されている。

送電装置２００は、送信側ドライバ回路２０２と一次側アンテナコイル２０１とを備える。送信側ドライバ回路２０２には、ＡＣアダプタ３００が接続されている。送信側ドライバ回路２０２は、ＡＣアダプタ３００から電力を受けて駆動する。送信側ドライバ回路２０２は、受電装置１００を備える携帯端末に対して給電と通信とを行うための一次側信号を発生し、一次側アンテナコイル２０１に一次側電流を流す。なお、一次側信号は各種仕様があり、既知であるので、説明は省略する。

受電装置１００は、二次側アンテナコイル１０１、整流回路１０２、充電制御回路１０３、二次電池１０４、充電電流制御用回路１０５を備える。

受電装置１００を備える携帯端末を、送電装置２００を備える充電台上に載置すると、受電装置１００の二次側アンテナコイル１０１と、送電装置２００の一次側アンテナコイル２０１とが近接する。この状態で、一次側アンテナコイル２０１に一次側電流が流れると、一次側アンテナコイル２０１と二次側アンテナコイル１０１とが電磁界結合し、一次側電流と結合度とに応じた二次側電流が、二次側アンテナコイル１０１に励起される。二次側アンテナコイル１０１で励起した二次側電流は、整流回路１０２に入力される。

整流回路１０２は、二次側電流に基づく交流電圧を整流、平滑し、直流電圧Ｖ１を充電制御回路１０３へ出力する。この充電制御回路１０３へ出力される直流電圧が「充電用電圧」に相当する。この直流電圧Ｖ１は、充電電流制御用回路１０５にも与えられる。

充電電流制御用回路１０５は、固定抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂとスイッチ１５３とを備え、直流電圧値に応じてスイッチ１５３がオンオフすることで、回路抵抗値が変化する。すなわち、スイッチ１５３がオンならば、固定抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂからなる抵抗並列回路となり、当該抵抗並列回路の合成抵抗値が充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値となる。一方、スイッチ１５３がオフならば、固定抵抗Ｒ２ａのみの回路となり、当該固定抵抗Ｒ２ａの抵抗値が充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値となる。これにより、充電電流制御用回路１０５は、直流電圧Ｖ１の電圧レベルに応じて回路抵抗値が変化する。例えば、具体的には後述するが、直流電圧Ｖ１の値が高ければ回路抵抗値が高く維持され、直流電圧Ｖ１の値が低くなれば回路抵抗値が低くなるように機能する。

充電制御回路１０３は、入力される直流電圧Ｖ１を利用し、二次電池１０４へ所望の定電流からなる出力電流値Ｉｏｕｔが流れるように、定電流制御を行う。充電制御回路１０３は、充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値に基づいて出力電流Ｉｏｕｔの電流値を決定する。ここで、充電電流制御用回路１０５は、上述のように直流電圧Ｖ１に応じて回路抵抗値が変化する。したがって、充電制御回路１０３は、直流電圧Ｖ１の変化に応じて出力電流Ｉｏｕｔを可変にすることになる。

具体的には、充電制御回路１０３と充電電流制御用回路１０５とを以下の構成にすることにより、出力電流Ｉｏｕｔを可変に設定する。図３は、充電制御回路１０３と充電電流制御用回路１０５とからなる構成部の具体的回路図である。

充電制御回路１０３は、ｐｎｐ型トランジスタＱ１、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２、固定抵抗Ｒｂ，Ｒｓ，Ｒ１、リファレンス電圧入力端を備える。ｐｎｐ型トランジスタＱ１のエミッタには、直流電圧Ｖ１が印加される。ｐｎｐ型トランジスタＱ１のコレクタは、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に接続している。オペアンプＯＰ１の反転入力端子は、二次電池１０４に接続している。オペアンプＯＰ１の非反転入力端子と反転入力端子との間には、固定抵抗Ｒｓが接続している。

オペアンプＯＰ１の出力端子は、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子に接続している。オペアンプＯＰ２の反転入力端子は、固定抵抗Ｒ１と充電電流制御用回路１０５との接続点に接続している。抵抗器Ｒ１の充電電流制御用回路１０５側と反対側の端子には、リファレンス電圧入力端が接続している。オペアンプＯＰ２の出力端子は、固定抵抗Ｒｂを介してｐｎｐ型トランジスタＱ１のベースに接続している。

充電電流制御用回路１０５は、固定抵抗Ｒ２ａ、固定抵抗Ｒ２ｂ、およびスイッチ１５３を備える。スイッチ１５３は、反転論理部１５４、サンプルホールド部１５５、および、ＦＥＴからなる半導体スイッチ素子Ｑ２を備える。半導体スイッチ素子Ｑ２はソース接地され、ドレインが固定抵抗Ｒ２ｂに接続している。この固定抵抗Ｒ２ｂと半導体スイッチ素子Ｑ２との直列回路は、固定抵抗Ｒ２ａに並列接続している。この並列回路のグランド側と反対の端子は、充電制御回路１０３の固定抵抗Ｒ１に接続している。

半導体スイッチ素子Ｑ２のゲートには、サンプルホールド部１５５が接続し、サンプルホールド部１５５には、反転論理部１５４が接続している。反転論理部１５４には、直流電圧Ｖ１が印加される。

まず、充電電流制御用回路１０５が抵抗器Ｒ２であるとして、充電制御回路１０３の動作について説明する。所定の直流電圧Ｖ１が印加されており、出力電流Ｉｏｕｔが所望とする電流値（リファレンス電圧Ｖｒｅｆと充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２とによって決まる目標電流値）よりも増加した場合、固定抵抗Ｒｓに生じる電圧ΔＶが増加する。電圧ΔＶが増加すると、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子と反転入力端子との間の電位差が大きくなり、オペアンプＯＰ１の出力電圧Ｖｓｏ１が増加する。

オペアンプＯＰ２の反転入力端子には、固定抵抗Ｒ１と抵抗器Ｒ２（充電電流制御用回路１０５）とのリファレンス電圧Ｖｒｅｆに対する分圧電圧が印加される。すなわち、充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２に応じた分圧電圧が印加される。

オペアンプＯＰ２は、オペアンプＯＰ１の出力電圧Ｖｓｏ１と充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２に応じた分圧電圧とで差動し、出力電圧Ｖｓｏ２を出力する。したがって、オペアンプＯＰ１の出力電圧Ｖｓｏ１が増加すると、オペアンプＯＰ２の出力電圧Ｖｓｏ２も増加する。

オペアンプＯＰ２の出力電圧Ｖｓｏ２が増加すると、ｐｎｐ型トランジスタＱ１のベース電流が減少し、ｐｎｐ型トランジスタＱ１のエミッタコレクタ間電圧Ｖｃｅ１が増加する。ｐｎｐ型トランジスタＱ１のエミッタコレクタ間電圧Ｖｃｅ１が増加すると、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子の電位が低下し、出力電流Ｉｏｕｔも低下する。

なお、説明は省略するが、出力電流Ｉｏｕｔが目標電流値よりも低下すると、充電制御回路１０３は、上述とは逆に出力電流Ｉｏｕｔを増加させるように動作する。これにより、出力電流Ｉｏｕｔは、目標電流値で一定になるように保持される。この処理で制御される出力電流値Ｉｏｕｔは、以下のように表せる。

なお、上式において、Ｇは、トランジスタＱ１、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２によって決まる充電制御回路１０３のループゲインである。

（式１）からも分かるように、充電制御回路１０３の出力電流値Ｉｏｕｔは、充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２に応じて決定される。すなわち、充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２を適宜設定することで、出力電流値Ｉｏｕｔを可変に制御することができる。

次に、この充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２の決定動作について説明する。反転論理部１５４には、直流電圧Ｖ１が入力される。反転論理部１５４は、直流電圧Ｖ１が閾値Ｖｃｑよりも大きければＬｏｗレベル信号を発生し、直流電圧Ｖ１が閾値Ｖｃｑ以下であればＨｉレベル信号を発生する。

サンプルホールド部１５５は、Ｌｏｗレベル信号からＨｉレベル信号に遷移すると、当該Ｈｉレベルを維持する。半導体スイッチ素子Ｑ２は、Ｌｏｗレベル信号でオフ制御され、Ｈｉレベル信号でオン制御される。

半導体スイッチ素子Ｑ２がオン制御されると、固定抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの並列回路となり、充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２は、固定抵抗Ｒ２ａと、固定抵抗Ｒ２ｂの並列抵抗値となる。

Ｒ２（ｏｎ）＝Ｒ２ａ＊Ｒ２ｂ／（Ｒ２ａ＋Ｒ２ｂ） −（式２）
一方、半導体スイッチ素子１５６がオフ制御されると、充電制御回路１０３から見れば固定抵抗Ｒ２ａのみの回路となり、充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２は、固定抵抗Ｒ２ａの抵抗値となる。

Ｒ２（ｏｆｆ）＝Ｒ２ａ −（式３）
これにより、充電電流制御用回路１０５は、直流電圧Ｖ１が閾値ｃｑより高ければ固定抵抗Ｒ２ａと、固定抵抗Ｒ２ｂの並列抵抗値を有する抵抗器として作用し、直流電圧Ｖ１が閾値Ｖｃｑ以下であれば固定抵抗Ｒ２ａの抵抗値を有する抵抗器として作用する。すなわち、直流電圧Ｖ１によって、抵抗値が変化する可変抵抗器となる。

ここで、固定抵抗Ｒ２ａと、固定抵抗Ｒ２ｂの並列抵抗値（式２に基づく抵抗値）が、固定抵抗Ｒ２ａよりも低くなるように設定する。

これにより、直流電圧Ｖ１が閾値Ｖｃｑよりも高ければ、充電制御回路１０３の分圧電圧は相対的に高くなり、直流電圧Ｖ１が閾値Ｖｃｑ以下であれば、充電制御回路１０３の分圧電圧は相対的に低くなる。したがって、直流電圧Ｖ１が閾値Ｖｃｑよりも高ければ、出力電流値Ｉｏｕｔを高く制御でき、直流電圧Ｖ１が閾値Ｖｃｑ以下であれば、出力電流値Ｉｏｕｔを低く制御できる。

このような回路構成とすることで、具体的に、次のような制御を行うことができる。なお、以下では、１．０Ａ、５．０Ｗの急速充電と、０．５Ａ、５．０Ｗの標準充電を選択的に行う場合について示す。なお、具体的な数値は記載していないが、高い分圧電圧の場合に１．０Ａの出力電流値Ｉｏｕｔとなり、低い分圧電圧の場合に０．５Ａの出力電流値Ｉｏｕｔとなるように、（式１）から、リファレンス電圧Ｖｒｅｆ、固定抵抗Ｒｓ，Ｒ１、固定抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ、ゲインＧが設定されている。

まず、送電装置２００が急速充電可能な場合には、直流電圧Ｖ１を印加して、出力電流値１．０Ａの設定がされていても、直流電圧Ｖ１は低下しない。したがって、充電電流制御用回路１０５の半導体スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままで変化せず、充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２も変わらない。これにより、高い分圧電圧が維持される。これにより、継続的に急速充電を行うことができる。

一方、送電装置２００が急速充電の能力を有さない場合、すなわち、０．５Ａ，５Ｗの充電能力しかない場合、初期状態で出力電流値Ｉｏｕｔを１．０Ａで設定しているので、直流電圧Ｖ１が低下していく。

直流電圧Ｖ１が低下し、閾値Ｖｃｑ以下に達すると、半導体スイッチ素子Ｑ２はオン状態になり、充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２は低くなる。これにより、充電制御回路１０３の分圧電圧が低下し、出力電流Ｉｏｕｔが低下する。この結果、出力電流値Ｉｏｕｔを０．５Ａにした状態で継続的に充電（標準充電）を行うことができる。

以上のように、本実施形態の構成および処理を用いることで、送電装置２００側に急速充電の能力があれば急速充電が可能であり、送電装置２００側に急速充電の能力が無く、標準充電の能力しかなければ標準充電で充電可能な充電装置１００を実現できる。すなわち、送電装置２００側の仕様に応じて、より確実に充電可能な充電装置１００を実現できる。

このような処理を、図４のフローを用いてより分かりやすく説明する。図４は本実施形態の充電装置１００の充電フローを示すフローチャートである。

まず、充電装置１００が送電装置２００近傍に載置されると、電磁界結合により、送電装置１００から電力供給され、充電装置１００は、充電を開始する（Ｓ１０１）。この際、充電装置１００は、急速充電仕様（高い電流値（例えば１．０Ａ）の仕様）で充電を開始する。充電装置１００は、直流電圧Ｖ１が閾値レベルＶｃｑよりも高いレベルを継続的に維持すれば（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、そのまま急速充電仕様で充電を継続する（Ｓ１０３）。一方、充電装置１００は、直流電圧Ｖ１が低下し、閾値レベルＶｃｑ以下になれば（Ｓ１０２：Ｎｏ）、上述のような充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２を低下させることで、充電電流低下制御を行う（Ｓ１０４）。

充電装置１００は、この充電電流低下制御後に、さらに継続的に直流電圧Ｖ１を検出し続け、直流電圧Ｖ１が閾値レベルＶｃｑよりも高いレベルを継続的に維持すれば（Ｓ１４１：Ｙｅｓ）、そのまま標準充電仕様（低い電流値（例えば０．５Ａ）の仕様）で充電を継続する（Ｓ１０５）。一方、さらに直流電圧が閾値レベルＶｃｑ以下に低下すれば（Ｓ１４１：Ｙｅｓ）、充電制御を停止し、スタンバイモードとなる（Ｓ１４２）。なお、スタンバイモードでは、送電装置２００側から電力供給されていても充電制御部１０３を駆動するための電力が足りず、必然的に充電は停止するが、充電装置１００から送電装置２００へ送電停止の情報を送信し、送電装置２００で送電停止してもよい。また、充電装置１００が備えられた携帯端末に、送電装置１００の不適合を示す情報を出力し、携帯端末の表示画面に当該情報を表示させてもよい。

次に、第２の実施形態にかかる非接触充電システムについて、図を参照して説明する。図５は本実施形態に係る非接触の充電システム９００Ａの主要構成を示すブロック図である。本実施形態の充電システム９００Ａは、第１の実施形態に示した充電システム９００に対して、送電装置２００Ａと充電装置１００Ａのそれぞれに認証制御部２０３，１０６をさらに設けるとともに、充電装置１００Ａの充電電流制御用回路１０５Ａの構成が異なるものである。

認証制御部２０３は一次側アンテナコイル２０１に接続し、認証制御部１０６は二次側アンテナコイル１０１に接続している。これら認証制御部２０３，１０６は、一次側アンテナコイル２０１と二次側アンテナコイル１０１とを介して、認証情報の送受信を行う。これにより、充電装置１００Ａが認証されたものかどうかの判別を行う。

充電装置１００Ａの認証制御部１０６は、認証ＯＫであればＨｉレベルの認証データＲＥＳｃを出力し、認証ＮＧであればＬｏｗレベルの認証データＲＥＳｃを出力する。出力された認証データＲＥＳｃは、充電電流制御用回路１０５Ａのスイッチ１５３Ａの論理制御部１５４Ａに入力される。論理制御部１５４Ａには、直流電圧Ｖ１も入力される。

論理制御部１５４Ａは、直流電圧Ｖ１と認証データＲＥＳｃとに基づいて、図６に示す真理値表に則したゲート制御信号Ｘｏを生成する。図６は、論理制御部１５４Ａの真理値表である。図６に示すように、直流電圧Ｖ１と認証データＲＥＳｃとがともにＨｉレベルの時にのみ、ゲート制御信号ＸｏはＬｏｗレベルになる。一方、直流電圧Ｖ１と認証データＲＥＳｃの少なくとも一つがＬｏｗレベルであれば、ゲート制御信号ＸｏはＨｉレベルになる。論理制御部１５４Ａのゲート制御信号Ｘｏは、サンプルホールド部１５５へ出力される。

サンプルホールド部１５５は、ゲート制御信号ＸｏがＬｏｗレベルからＨｉレベルに遷移すると、当該Ｈｉレベルを維持する。半導体スイッチ素子Ｑ２は、Ｌｏｗレベルでオフ制御され、Ｈｉレベルでオン制御される。

このような構成および処理を用いることで、認証がＯＫで且つ送電装置２００Ａ側に急速充電能力がある場合にのみ、充電装置１００Ａは急速充電を行うようにすることができる。すなわち、予め送電装置２００Ａに許可された充電装置１００Ａのみを急速充電するようにできる。なお、本実施形態では、認証がＮＧの場合にも標準充電できるように論理制御部１５４Ａで制御しているが、認証がＮＧの場合には、認証制御部１０６から送電装置２００Ａに対して、送電停止の制御を行ってもよい。これにより、認証されていない充電装置を充電しないようにすることもできる。

次に、第３の実施形態に係る充電システムについて、図を参照して説明する。図７は本実施形態の非接触充電システム９００Ｂの主要構成を示すブロック図である。本実施形態の非接触充電システム９００Ｂは、第２の実施形態の非接触充電システム９００Ａに対して、充電電流制御用回路１０５Ｂが異なる。

本実施形態の充電装置１００Ｂの充電電流制御用回路１０５Ｂは、固定抵抗Ｒ２ａと半導体スイッチ素子Ｑ２Ａとの直列回路を備える。半導体スイッチ素子Ｑ２Ａのゲートには、ゲート電圧制御部１５７からのゲート制御信号Ｘ１が入力される。

ゲート電圧制御部１５７には、認証制御部１０６からの認証データＲＥＳｃと、直流電圧Ｖ１とが入力される。ゲート電圧制御部１５７は、認証データＲＥＳｃが認証ＯＫを示す場合に限り、直流電圧Ｖ１をモニタリングしながらゲート制御信号Ｘ１を出力する。具体的には、充電初期にはゲート制御信号Ｘ１を最低値とし、直流電圧Ｖ１が閾値Ｖｃｑ以下になれば、ゲート制御信号Ｘ１を当該最低値から段階的に高くしていく。そして、直流電圧Ｖ１が継続的に閾値Ｖｃｑよりも大きくなれば、この時点でのレベルにゲート制御信号Ｘ１を固定する。なお、本実施形態では、認証データを利用しているが、第１の実施形態と同様に、直流電圧Ｖ１のみで、ゲート制御信号Ｘ１を生成してもよい。

半導体スイッチ素子Ｑ２Ａは、与えられたゲート制御信号Ｘ１の電圧レベルに応じた可変抵抗として作用する。これにより、充電電流制御用回路１０５の回路抵抗値Ｒ２を連続的に変化させることができる。具体的には、回路抵抗値Ｒ２は、ゲート制御信号Ｘ１が最低値の時に最大の抵抗値となる。そして、回路抵抗値Ｒ２は、ゲート制御信号Ｘ１が高くなるにつれて低くなる。これにより、上述の充電制御回路１０３の構成および処理から、徐々に出力電流値Ｉｏｕｔは、低下していく。そして、直流電圧Ｖ１が安定し、ゲート制御信号Ｘ１が固定されると、当該レベルに応じた回路抵抗値Ｒ２となる。これにより、当該固定された回路抵抗値Ｒ２に応じた出力電流値Ｉｏｕｔに安定する。

これにより、直流電圧Ｖ１が所定値で維持できる最大電流値となるように、出力電流値Ｉｏｕｔを制御することができる。

このような処理を、図８のフローを用いてより分かりやすく説明する。図８は本実施形態の充電装置１００Ｂの充電フローを示すフローチャートである。

まず、充電装置１００Ｂが送電装置２００Ａ近傍に載置されると、電磁界結合により、送電装置１００Ａから電力供給され、充電装置１００Ｂは、充電を開始する（Ｓ３０１）。この際、充電装置１００Ｂは、自装置が制御可能な最速の充電仕様（最大電流値の仕様）で充電を開始する。充電装置１００Ｂは、直流電圧Ｖ１が閾値レベルＶｃｑよりも高いレベルを継続的に維持すれば（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、そのままの仕様（最速の充電仕様）で充電を継続する（Ｓ３０３）。

一方、充電装置１００Ｂは、直流電圧Ｖ１が低下し、閾値レベルＶｃｑ以下になり（Ｓ３０２：Ｎｏ）、且つ、ゲート制御信号Ｘ１のレベルＶｇｓ２がオン制御閾値Ｖｏｎｔｈに達していなければ（Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、充電電流制御用回路１０５Ｂの回路抵抗値Ｒ２を低下させることで、充電電流低下制御を行う（Ｓ３０５→Ｓ３０２）。

充電装置１００Ｂは、この充電電流低下制御後に、さらに継続的に直流電圧Ｖ１を検出し続け、直流電圧Ｖ１が閾値レベルＶｃｑよりも高いレベルを継続的に維持すれば（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、一段階の充電電流低下制御後の状態で充電を継続する（Ｓ３０３）。

一方、直流電圧がさらに閾値レベルＶｃｑ以下に低下し（Ｓ３０２：Ｎｏ）、且つ、ゲート制御信号Ｘ１のレベルＶｇｓ２がオン制御閾値Ｖｏｎｔｈに達していなければ（Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、さらに充電電流を低下させる制御を行う（Ｓ３０５→Ｓ３０２）。

充電装置１００Ｂは、このような充電電流の低下制御を、直流電圧Ｖ１が閾値Ｖｃｑ以上で継続的に維持されるまで、連続的に実行する。これにより、充電可能な最大電流値で継続的に充電ができるように、制御することができる。

ただし、ゲート制御信号Ｘ１のレベルＶｇｓ２がオン制御閾値Ｖｏｎｔｈに達すると（Ｓ３０４：Ｎｏ）、これ以上の電流低下制御はできないので、充電制御を停止し、スタンバイモードとなる（Ｓ３０６）。スタンバイモードでは、第１の実施形態と同様の処理を行う。

以上のような構成および処理を用いることで、送電装置の送電能力に応じて可能な限り高い電流値で、確実に充電することができる。

なお、上述の各実施形態では、非接触充電システムを例に説明しているが、当該技術を接触型の充電システムに適用することもできる。

また、上述の実施形態では、半導体スイッチ素子Ｑ２，Ｑ２Ａを可変抵抗とする例を示したが、電子ボリューム等の、制御信号の印加により抵抗が可変する可変抵抗素子として機能する他の素子を用いてもよい。

また、上述の実施形態では、整流平滑後の直流電圧Ｖ１を検出して利用する例を示したが、整流前や整流後で平滑前の電圧値を検出して利用してもよい。この場合、整流後であれば、所定時間長の電圧レベルを検出し、これらの電圧レベルを平均処理すればよい。また整流前であれば、絶対値化した後に電圧レベルの平均処理を行えばよい。

また、上述の説明では、サンプルホールド部１５５のリセットタイミングについて、詳細を記載していないが、例えば、充電が新規に開始されるタイミングや、予め設定した時間間隔にリセットを行うことができる。これにより、例えば、標準充電仕様に切り替わった後に、急速充電が可能な状況となった場合でも、急速充電仕様で充電が可能になる。具体的な例であれば、標準充電仕様の送電装置で充電していたが、急速充電仕様の送電装置に換えた場合や、急速充電仕様であっても充電装置の載置の仕方が悪く、標準充電仕様でした充電できなかった状況から、充電装置を置き直し、急速充電が可能になった場合などに対応できる。

９００，９００Ａ，９００Ｂ−充電システム、１００，１００Ａ，１００Ｂ−充電装置、１０１−二次側アンテナコイル、１０２−整流回路、１０３−充電制御回路、１０４−二次電池、１０５，１０５Ａ，１０５Ｂ−充電電流制御用回路、１５３−スイッチ、１５４−反転論理部、１５５−サンプルホールド部、１０６−認証制御部、２００，２００Ａ−送電装置、２００−一次側アンテナコイル、２０２−送信側ドライバ回路、２０３−認証制御部、３００−ＡＣアダプタ、Ｒ１，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｒｓ，Ｒｂ−固定抵抗、Ｑ２，Ｑ２Ａ−半導体スイッチ素子

Claims (10)

1. 外部からの電力供給を受け、充電用電圧を発生する受電部と、
   該充電用電圧に基づいて、二次電池へ定電流を供給する充電制御部と、
   前記充電用電圧の電圧値に基づいて、前記充電制御部が供給する前記定電流の電流値を制御する充電電流制御用回路と、
   を備えた、充電装置。
2. 前記充電電流制御用回路は、前記定電流の電流値の基準となる分圧電圧を決定する回路であり、
   前記充電用電圧に基づいて該分圧電圧を決定する回路の回路抵抗を可変とする回路構成からなる、請求項１に記載の充電装置。
3. 前記充電電流制御用回路は、複数の抵抗素子とスイッチ素子とを備え、該スイッチ素子を前記充電用電圧に基づいてオンオフ制御することにより、前記回路抵抗の値を可変させる請求項２に記載の充電装置。
4. 前記充電電流制御用回路は、前記充電用電圧に基づいて抵抗値を変化させる可変抵抗素子を備える請求項２に記載の充電装置。
5. 前記受電部は外部結合用コイルを備える、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の充電装置。
6. 所定の電力を一次コイルから送電する送電装置と、該一次コイルに結合する二次コイルを備え、前記電力を受電して二次電池を充電する充電装置と、を備えた充電システムであって、
   前記充電装置は、
   前記二次コイルで得た供給電力から充電用電圧を発生する受電部と、
   該充電用電圧に基づいて、前記二次電池へ定電流を供給する充電制御部と、
   前記充電用電圧の電圧値に基づいて、前記充電制御部が供給する前記定電流の電流値を制御する充電電流制御用回路と、
   を備える、充電システム。
7. 前記充電電流制御用回路は、前記定電流の電流値の基準となる分圧電圧を決定する回路であり、
   前記充電用電圧に基づいて該分圧電圧を決定する回路の回路抵抗を可変とする回路構成からなる、請求項６に記載の充電システム。
8. 前記充電電流制御用回路は、複数の抵抗素子とスイッチ素子とを備え、該スイッチ素子を前記充電用電圧に基づいてオンオフ制御することにより、前記回路抵抗の値を可変させる請求項７に記載の充電システム。
9. 前記充電電流制御用回路は、前記充電用電圧に基づいて抵抗値を変化させる可変抵抗素子を備える請求項７に記載の充電システム。
10. 前記送電装置は一次側認証制御部を備え、
    前記充電装置は二次側認証制御部を備え、
    前記二次側認証制御部は、前記一次側認証制御部との間での認証結果を前記充電電流制御用回路へ出力し、
    前記充電電流制御用回路は、前記認証結果と前記充電用電圧とに基づいて前記制御を行う、請求項６〜請求項９のいずれかに記載の充電システム。