JPH11168839A - 非接触型充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被充電部が所定の位置に配置されていない待
機状態を、充電部側で検出することによって、その充電
部の運転が自動的に停止される非接触型充電装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 充電部１と被充電部２とを分離して構成
し、前記充電部１が、１次コイル１２と、該１次コイル
１２へ供給される直流電力をオンオフ制御するスイッチ
ング回路１８と、該スイッチング回路１８を所定間隔の
矩形波電圧にて駆動するドライバ回路１７とを備え、前
記被充電部２が、前記１次コイル１２に電磁結合する２
次コイル２１と、該２次コイル２１に接続されたバッテ
リ２４とを備えた非接触型充電装置において、前記充電
部１に、前記スイッチング回路１８の温度を検出する温
度検出回路１５と、該温度検出回路１５の出力に基づい
て前記１次コイル１２に供給される電力を制御する制御
回路１６とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源に接続された
充電部から、その充電部とは別体の被充電部に非接触で
電力を供給することにより、その被充電部に設けられた
バッテリの充電を行う非接触型充電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の非接触型充電装置の回路構成の一
例を、図５に示す。同図に示すように、充電部１０で
は、商用電源３からの交流電力が、全波整流回路１１ａ
及び平滑用コンデンサ１１ｂからなる直流電源回路１１
にて直流電力に変換される。この直流電力は、ドライバ
回路１７からの矩形波電圧によって駆動されるスイッチ
ング回路１８にてオンオフ制御されて、間欠的に１次コ
イル１２に供給される。

【０００３】そして、被充電部２では、１次コイル１２
に近接配置された２次コイル２１に、両コイル１２、２
１間の電磁誘導作用による誘導電流が流れ、この誘導電
流が平滑用コンデンサ２３にて平滑化された後、バッテ
リ２４に供給される。これによりバッテリ２４の充電が
行われる。

【０００４】ところで、非接触型充電装置は、接触型充
電装置と比較して、１次コイル１２及び２次コイル２１
間の磁気的ギャップが大きいため、漏れ磁束が増加し、
サージ電圧が大きくなってしまう。このサージ電圧は、
ドライバ回路１７から出力される矩形波電圧の立ち下が
り時にスイッチング回路１８のコレクタ及びエミッタ間
に発生し、その大きさによっては、スイッチング回路１
８を破壊する虞がある。

【０００５】このため、通常は、コンデンサ１４をスイ
ッチング回路１８に並列接続し、そのコンデンサ１４
と、第１コイル１２及び第２コイル２１間の漏れインダ
クタンスとで共振回路を構成することによって、サージ
電圧を抑制している。この共振回路の共振周波数は、ス
イッチング回路１８のスイッチング周波数（ドライバ回
路１７の矩形波電圧の周波数）と等しくすることによっ
て、スイッチング損失のない理想的な共振回路が得られ
る。

【０００６】これにより、スイッチング回路１８に生じ
る電圧及び電流は、図３（ｂ）及び（ｃ）において実線
で示すような波形となり、両波形がタイミング的に重な
り合うことなくスイッチングされる。

【０００７】尚、この電圧波形と電流波形の重なり合う
部分がある場合には、その重複部分の電力が、スイッチ
ング損失となって、スイッチング回路１８を発熱させ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般に、この種の非接
触型充電装置の充電部１０は、常時運転されていること
が多く、例え充電部１０の運転を停止させるためのスイ
ッチが設けられていたとしても、そのスイッチを切り忘
れた場合には、被充電部２の有無に関わらず、充電部１
０においてスイッチング回路１８のスイッチング動作が
行われている。

【０００９】従って、被充電部２が所定の位置に配置さ
れていない待機状態においては、充電部１０の１次コイ
ル１２から発生する磁束の殆どが漏れ磁束となるため、
漏れインダクタンスが大きくなり、この漏れインダクタ
ンスとコンデンサ１４とからなる共振回路の共振周波数
が低下する。

【００１０】このため、スイッチング回路１８にかかる
電圧は、図３（ｂ）において実線で示す波形から、波線
で示す波形へと変化し、図中斜線で示した部分がスイッ
チング損失となる。このスイッチング損失が熱となり、
スイッチング回路１８の温度が上昇し、その温度上昇に
よってスイッチング回路１８が劣化または破壊されてし
まう虞があった。

【００１１】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであって、被充電部が所定の位置に配置され
ていない待機状態を、充電部側で検出することによっ
て、その充電部の運転が自動的に停止される非接触型充
電装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の非接触型充電装
置は、充電部と被充電部とを分離して構成し、充電部
が、１次コイルと、その１次コイルへ供給される直流電
力をオンオフ制御するスイッチング回路と、そのスイッ
チング回路を所定間隔の矩形波電圧にて駆動するドライ
バ回路とを備え、被充電部が、１次コイルに電磁結合す
る２次コイルと、その２次コイルに接続されたバッテリ
とを備えてなる非接触型充電装置において、充電部に、
スイッチング回路の温度を検出する温度検出回路と、そ
の温度検出回路の出力に基づいて１次コイルに供給され
る電力を制御する制御回路とを設けたものである。この
ような構成において、充電部が待機状態にあり、充電部
の１次コイルと被充電部の２次コイルとの電磁結合が解
除されている場合には、充電状態と比較して、漏れイン
ダクタンスが大きくなるため、共振周波数が低下する。
このため、スイッチング回路に印加される電圧が零にな
る前にスイッチング回路がオンしてしまい、この電圧が
印加されている間に電流が流れ始めてしまう。この電圧
と電流が同時に発生している期間が、スイッチング損失
となり、そのエネルギーが熱となって、スイッチング回
路の温度を上昇させる。このスイッチング回路の温度
は、温度検出回路にて検出され、その検出値に基づいて
１次コイルに供給される電力が制御される。

【００１３】また、制御回路は、温度検出回路にて検出
された温度が所定の温度以下であるとき、１次コイルに
電力が供給され、温度検出回路にて検出された温度が所
定の温度を超えたとき、１次コイルに供給される電力が
遮断されるように制御するものである。

【００１４】また、制御回路は、一旦１次コイルに供給
される電力が遮断された後、温度検出回路にて検出され
た温度が、第１の温度よりも低い第２の温度以下となっ
たとき、１次コイルへの電力供給が再開されるように制
御するものである。

【００１５】また、制御回路は、一旦１次コイルに供給
される電力が遮断された後、一定の期間１次コイルへの
電力供給を禁止するように制御するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。図１は、本発明の
実施の一形態における非接触型充電装置の回路構成を表
すブロック図である。尚、従来と同一の構成について
は、同一の図番を付すものとする。

【００１７】同図に示すように、充電部１は、商用電源
３に接続された直流電源回路１１と、その直流電源回路
１１に接続された１次コイル１２と、直流電源回路１１
から１次コイル１２に供給される電力をオンオフ制御す
るスイッチング回路１８と、そのスイッチング回路１８
を駆動するドライバ回路１７とを備えている。また、充
電部１は、スイッチング回路１８に対して並列接続され
たスナバ回路としてのコンデンサ１４を備えている。更
に、充電部１は、スイッチング回路１８の近傍に配置さ
れた温度検出回路としてのサーミスタ１５と、そのサー
ミスタ１５に接続された制御回路１６とを備えている。

【００１８】直流電源回路１１は、全波整流回路１１ａ
及び平滑用コンデンサ１１ｂからなり、商用電源３から
入力される交流電力を、全波整流回路１１ａにて整流し
た後、平滑用コンデンサ１１ｂにて平滑化して、直流電
力を出力する。

【００１９】ドライバ回路１７は、図３（ａ）に示す矩
形波電圧を出力し、その矩形波電圧によって、スイッチ
ング回路１８をオンオフ制御している。スイッチング回
路１８に並列接続されたコンデンサ１４は、充電状態に
おいて、コンデンサ１４と、１次コイル１２及び２次コ
イル２１間の漏れインダクタンスとで構成される共振回
路の共振周波数が、スイッチング回路１８のスイッチン
グ周波数（ドライバ回路１７の矩形波電圧の周波数）に
一致するように、その容量が設定されている。また、本
実施の形態では、矩形波電圧の周波数は１００ｋＨｚに
設定されている。

【００２０】これにより、ドライバ回路１７からの矩形
波電圧によってスイッチング回路１８に生じる電圧及び
電流は、図３（ｂ）及び（ｃ）の実線に示すような波形
となり、両波形がタイミング的に重なり合うことなくス
イッチングが行われる。この電圧波形と電流波形の重な
り合う部分がある場合には、その重複部分の電力が、ス
イッチング損失となって、スイッチング回路１８を発熱
させる原因となる。

【００２１】サーミスタ１５は、スイッチング回路１８
に接着剤にて貼付されている。このサーミスタ１５は、
略直線的な温度特性をもち、例えば、スイッチング回路
１８の温度が３０度のとき１ｋΩであったとすると、ス
イッチング回路１８の温度上昇に伴って抵抗値が下が
り、６０度のとき５００Ωとなるものである。

【００２２】制御回路１６は、図２に示すように、分圧
抵抗１６ａと、コンパレータ１６ｂとを備えている。分
圧抵抗１６ａは、定電圧源Ｖccと接地ＧＮＤとの間にお
いて、サーミスタ１５に直列接続されている。コンパレ
ータ１６ｂの一方の入力端子には、サーミスタ１５と分
圧抵抗１６ａとの間の接点Ａにおける電圧が入力され、
また、他方の入力端子には、基準電圧Ｖrefが入力され
ている。

【００２３】基準電圧Ｖrefは、スイッチング回路１８
の温度が６０度となったときの接点Ａにかかる電圧と等
しい電圧値に設定されている。このため、コンパレータ
１６ｂの出力端子からは、スイッチング回路１８の温度
が６０度以下であるとき、ハイレベルの信号が出力さ
れ、また、スイッチング回路１８の温度が６０度をこえ
たとき、ローレベルの信号が出力される。

【００２４】ドライバ回路１７は、コンパレータ１６ｂ
の出力信号がハイレベルである間、矩形波電圧を出力
し、その出力信号がハイレベルからローレベルに変化す
ると、その出力信号の変化に基づいて運転が停止され
る。

【００２５】一方、被充電部２は、充電部１の１次コイ
ル１２に近接配置することによってその１次コイル１２
と電磁結合する２次コイル２１と、その２次コイル２１
に接続された整流用ダイオード２２と、そのダイオード
２２に接続された平滑用コンデンサ２３とを備えてい
る。

【００２６】１次コイル１２と２次コイル２１との間の
電磁誘導作用によって、２次コイル２１に誘導電流が発
生すると、その電流は整流用ダイオード２２にて整流さ
れた後、平滑用コンデンサ２３にて平滑化されて、バッ
テリ２４に供給される。これにより、バッテリ２４が充
電される。

【００２７】このような構成の充電装置では、被充電部
２が所定の位置に配置された充電状態で充電部１の運転
が行われている場合、上述したように、スイッチング回
路１８のスイッチング周波数が、コンデンサ１４と、第
１コイル１２及び第２コイル２１間の漏れインダクタン
スとからなる共振回路の共振周波数に略一致するように
設定され、スイッチング損失が生じないように構成され
ている。このため、スイッチング回路１８の温度上昇は
僅かであり、高温になることはない。

【００２８】ところが、被充電部２が所定の位置に配置
されていない待機状態において充電部１の運転が行われ
ている場合には、２次コイル２１がないため、１次コイ
ル１２から発生する磁束の殆どが漏れ磁束となり、この
漏れ磁束による漏れインダクタンスが、充電状態と比較
して、大きくなる。このため、共振回路の共振周波数が
低くなり、スイッチング回路１８のコレクタ及びエミッ
タ間にかかる電圧は、図３（ｂ）の実線で示す波形から
破線で示す波形へと変化する。

【００２９】これにより、図３（ｃ）に示すスイッチン
グ回路１８のコレクタ及びエミッタ間に流れる電流波形
と重複する部分が生じて、この重複部分に相当する電力
がスイッチング損失となり、スイッチング回路１８を発
熱させる。従って、スイッチング回路１８の温度は、時
間とともに上昇し、やがて６０度に達する。

【００３０】スイッチング回路１８の温度が６０度に達
すると、コンパレータ１６ｂの出力信号がハイレベルか
らローレベルに変化し、この信号変化を受けてドライバ
回路１７の運転が自動的に停止される。ドライバ回路１
７の運転が停止されると、スイッチング回路１８が外気
によって冷却されて、温度が低下する。

【００３１】そして、一旦運転が停止されたドライバ回
路１７は、図示しないリセットボタンを操作することに
よって、運転が再開される。本実施の形態によれば、ス
イッチング回路１８の温度を検出することによって、被
充電部２が所定の位置に配置されていない待機状態を検
出することができるため、待機状態を検出した後は１次
コイル１２への電力供給を遮断して、スイッチング回路
１８の過剰な発熱を回避することができる。これによ
り、スイッチング回路１８が熱によって劣化または破壊
されることがなくなるとともに、待機状態における消費
電力の削減を図ることができる。

【００３２】尚、上記実施の形態においては、一旦運転
が停止されたドライバ回路１７の運転を再開する方法と
して、手動による方法を用いたが、それに限定されるこ
とはない。

【００３３】例えば、スイッチング回路１８の温度上昇
によって一旦ドライバ回路１７の運転が停止された後
も、サーミスタ１５及び制御回路１６の運転を継続し、
スイッチング回路１８の温度が所定の温度まで下がった
ところで、ドライバ回路１７の運転を自動的に再開させ
てもよい。尚、このドライバ回路１７の運転を再開する
温度は、ドライバ回路１７の運転を停止する温度よりも
十分に低い温度に設定される。例えば、ドライバ回路１
７を停止させる温度が６０度である場合には、再開させ
る温度を４０度程度に設定する。これにより、スイッチ
ング回路１８の温度上昇に対する保護を図るとともに、
充電部１の運転再開のための操作を不要とすることがで
きる。

【００３４】また、スイッチング回路１８の温度上昇に
よって一旦ドライバ回路１７の運転が停止された後一定
の期間、充電部１の運転を再開できないようにしてもよ
い。これにより、高温となったスイッチング回路１８の
冷却時間が確保され、スイッチング回路１８が高温のま
ま使用されることがなくなり、スイッチング回路１８の
温度上昇に対する保護を図ることができる。

【００３５】また、上記実施の形態においては、ドライ
バ回路１７を停止させることによって、電源回路から１
次コイル１２に供給される電力を遮断する場合について
説明したが、それに限定されることはない。例えば、図
４に示すように、電源回路１１と１次コイル１２との間
に切替回路１９を介在させて、この切替回路１９を解放
することによって、直流電源回路１１から１次コイル１
２に供給される電力を遮断してもよい。

【００３６】また、上記実施の形態においては、温度検
出回路としてサーミスタ１５を用いたが、それに限定さ
れることはなく、例えば、サーモスタットを用いてもよ
い。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、スイッチング回路の温
度を検出することによって、被充電部が配置されていな
い待機状態を検出することができるため、待機状態を検
出した後は１次コイルへの電力供給を遮断してスイッチ
ング回路の過剰な発熱を回避することができる。これに
より、スイッチング回路が熱によって劣化または破壊さ
れることがなくなるとともに、待機状態における消費電
力の削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の一形態における非接触型充電
装置の回路構成を表すブロック図である。

【図２】 図１で示した非接触型充電装置の制御回路の
回路構成を表すブロック図である。

【図３】 図１で示した非接触型充電装置のドライバ回
路から出力される矩形波電圧（ａ）、スイッチング回路
に生じる電圧（ｂ）及び電流（ｃ）の波形を表す波形図
である。

【図４】 本発明の他の実施の形態における非接触型充
電装置の回路構成を表すブロック図である。

【図５】 従来の非接触型充電装置の回路構成を表すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ ：充電部 １１ ：電源回路 １２ ：１次コイル １４ ：コンデンサ １５ ：サーミスタ １６ ：制御回路 １７ ：ドライバ回路 １８ ：スイッチング回路 ２ ：被充電部 ２４：バッテリ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電部と被充電部とを分離して構成し、
   前記充電部が、１次コイルと、該１次コイルへ供給され
   る直流電力をオンオフ制御するスイッチング回路と、該
   スイッチング回路を所定間隔の矩形波電圧にて駆動する
   ドライバ回路とを備え、前記被充電部が、前記１次コイ
   ルに電磁結合する２次コイルと、該２次コイルに接続さ
   れたバッテリとを備えてなる非接触型充電装置におい
   て、 前記充電部に、前記スイッチング回路の温度を検出する
   温度検出回路と、該温度検出回路の出力に基づいて前記
   １次コイルに供給される電力を制御する制御回路とを設
   けたことを特徴とする非接触型充電装置。
2. 【請求項２】 前記制御回路は、前記温度検出回路にて
   検出された温度が第１の温度以下であるとき、前記１次
   コイルに電力が供給され、前記温度検出回路にて検出さ
   れた温度が第１の温度を超えたとき、前記１次コイルに
   供給される電力が遮断されるように制御することを特徴
   とする請求項１記載の非接触型充電装置。
3. 【請求項３】 前記制御回路は、一旦前記１次コイルに
   供給される電力が遮断された後、前記温度検出回路にて
   検出された温度が、前記第１の温度よりも低い第２の温
   度以下となったとき、前記１次コイルへの電力供給が再
   開されるように制御することを特徴とする請求項２記載
   の非接触型充電装置。
4. 【請求項４】 前記制御回路は、一旦前記１次コイルに
   供給される電力が遮断された後、一定の期間前記１次コ
   イルへの電力供給を禁止するように制御することを特徴
   とする請求項２記載の非接触型充電装置。