WO2012132144A1 - 充電台 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a charging stand on which a battery built-in device such as a battery pack or a mobile phone is placed on top and the power is transferred by electromagnetic induction to charge the built-in battery.
- a battery built-in device such as a battery pack or a mobile phone
- a charging stand has been developed that carries power from the power transmission coil to the power receiving coil by the action of electromagnetic induction and charges the internal battery.
- This charging stand incorporates a power transmission coil that is excited by an AC power source.
- a battery built-in device such as a battery pack or a portable device set on a charging base has a power receiving coil that is electromagnetically coupled to a power transmission coil of the charging base.
- the battery built-in device also has a built-in circuit for rectifying the alternating current induced in the power receiving coil and supplying the battery to the battery for charging. According to this structure, the battery pack can be charged in a non-contact state by placing the battery pack on the charging stand.
- the above charging stand can be conveniently used by moving the power transmission coil to the position of the power reception coil. This is because the user can set the battery built-in device at a free position on the charging stand and charge the power receiving coil of the battery built-in device close to the power receiving coil.
- a charging stand has been developed to achieve this. (See Patent Document 1)
- the above charging stand includes a moving mechanism for moving the power transmission coil so as to approach the power receiving coil.
- a position detection controller for detecting the position of the power receiving coil and controlling the transfer mechanism is provided.
- the position detection controller fixes a plurality of position detection coils to the upper surface plate of the case on which the battery built-in device is placed.
- the position detection coils are fixed at regular intervals.
- a detection pulse generating circuit for supplying a pulse signal is connected to each position detection coil.
- a resonance current flows through the resonance circuit formed by the receiving coil and the parallel capacitor by being excited by this pulse signal, and an echo is sent from the receiving coil to the position detection coil.
- a signal is output. Since the echo signal is output from the power receiving coil excited by the pulse signal, the echo signal is guided to the position detection coil with a certain time delay from the pulse signal.
- a receiving circuit is connected to the position detection coil. The echo signal received by the receiving circuit is input to an identification circuit that detects the position of the receiving coil. The identification circuit determines the position of the power receiving coil from the level of the input echo signal.
- the above position detection controller outputs a pulse signal to each position detection coil in turn by a detection pulse generation circuit.
- the identification circuit detects the position of the power receiving coil from the level of the echo signal induced in each position detection coil. This is because the echo signal induced in the position detection coil that is closest to the power receiving coil is the largest. As shown in FIG. 11, when the power receiving coil 151 is in the middle of the two position detection coils 130, as shown by the point B in the figure, the first X-axis position detection coil 130A and the second X-axis position The level of the echo signal induced in the detection coil 130A is the same.
- each X-axis position detection coil 130A the level of the echo signal induced when the power receiving coil 51 is closest is the strongest, and the level of the echo signal decreases as the power receiving coil moves away. Therefore, it can be determined which X-axis position detection coil the power receiving coil is closest to which X-axis position detection coil has the strongest echo signal level.
- the echo signal is guided to the X-axis position detection coil in which direction from the X-axis position detection coil that detects a strong echo signal, It is possible to determine in which direction the power receiving coil is shifted from the X-axis position detection coil having a strong echo signal, and it is possible to determine the relative position between the two X-axis position detection coils based on the level ratio of the echo signal. For example, if the level ratio of echo signals of two X-axis position detection coils is 1, it can be determined that the power receiving coil is located at the center of the two X-axis position detection coils.
- the level of the echo signal of one X-axis position detection coil is the highest and the level of the echo signal of the adjacent X-axis position detection coil is equal, it means that it is directly above the highest level X-axis position detection coil. In the meantime, it can be calculated by a quadratic or cubic equation between the higher level of the left and right echo signals and the strongest echo signal level.
- the above position detection controller can detect the echo signal detected by the two position detection coils, that is, the position of the power receiving coil set between the two position detection coils relatively accurately.
- the leftmost end and the rightmost end have a drawback that the position of the power receiving coil set near the center of the position detecting coil cannot be detected accurately.
- the echo signal of the position detection coils on both sides becomes 0 level region (S), and no echo signal is induced in the position detection coils on both sides, and the power receiving coil This is because the position is determined only by the echo signal level of the position detection coil that is the maximum level.
- the echo signal at the maximum level varies not only with the position of the receiving coil relative to the position detection coil, but also with the size and inductance of the receiving coil, and the distance away from the top plate. If the position is determined, the position of the power receiving coil cannot be accurately detected. Further, as shown in FIG. 12, the level of the echo signal has a small amount of change in the peak vicinity region where the maximum level is reached, and the position cannot be accurately determined if the position of the power receiving coil is determined from that level.
- the charging stand of the cited document 1 has a drawback that the position of the power receiving coil cannot be accurately determined only by the position detecting coil. If the position of the power receiving coil cannot be accurately detected, the power transmitting coil cannot be brought close to the exact position of the power receiving coil, and the relative position between the power transmitting coil and the power receiving coil is shifted, so that power cannot be efficiently conveyed. In order to eliminate this adverse effect, the conventional charging stand is provided with a corrected position detection controller for more accurately detecting the position of the power receiving coil in order to more accurately detect the position of the power receiving coil.
- the position detection controller roughly detects the position of the power receiving coil, brings the power transmission coil closer to the power receiving coil, and then the corrected position detection controller detects the position of the power receiving coil more accurately.
- the power transmission coil is moved closer to the power reception coil.
- the correction position detection controller controls the moving mechanism by accurately detecting the position of the power receiving coil from the oscillation frequency of the oscillation circuit using an AC power source that outputs an AC signal to the power transmission coil as a self-excited oscillation circuit.
- the correction position detection controller detects the oscillation frequency of the AC power supply by moving the power transmission coil.
- FIG. 13 shows the characteristic that the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit changes.
- This figure shows the change in the oscillation frequency with respect to the relative displacement between the power transmission coil and the power reception coil.
- the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit is set to be the highest at the position where the power transmission coil is closest to the power reception coil, and to be lowered as the relative position is shifted. Therefore, the corrected position detection controller can move the power transmission coil, stop at the position where the oscillation frequency is highest, and approach the power transmission coil to the power reception coil.
- This charging stand requires a dedicated circuit configuration for more accurately detecting the position of the power receiving coil in order to bring the power transmitting coil closer to the power receiving coil. For this reason, there exists a fault which a position detection controller becomes complicated and a manufacturing cost becomes high.
- An important object of the present invention is to provide a charging stand that can accurately detect the position of a power receiving coil with an echo signal induced in a position detecting coil and efficiently carry power by bringing the power transmitting coil close to the power receiving coil. There is.
- the charging base of the present invention is a charging base for the battery built-in device 50 including the battery 52 that is charged by the power conveyed to the power receiving coil 51.
- This charging stand has a power transmission coil 11 connected to the AC power supply 12 and carrying electromotive force in the power receiving coil 51, and has a power transmission coil 11 and a top plate 21 on which the battery built-in device 50 is placed.
- position detection controllers 14 and 64 for controlling the moving mechanism 13 to bring the power transmission coil 11 closer to the power reception coil 51.
- the position detection controllers 14 and 64 include a plurality of position detection coils 30 arranged at predetermined intervals on the back side of the top plate 21, and a detection pulse generation circuit 31 that supplies a pulse signal as a position detection signal to the position detection coil 30.
- a receiving circuit 32 that receives an echo signal that is excited by the pulse signal supplied from the detection pulse generation circuit 31 to the position detection coil 30 and is induced from the power reception coil 51 to the position detection coil 30; And an identification circuit 32 for determining the position of the power receiving coil 51 from the received echo signal.
- the position detection controllers 14 and 64 are arranged such that a part of the position detection coil 30 formed by the position detection coil 30 adjacent to the adjacent position detection coil 30 is overlapped.
- the position of the power receiving coil 51 is determined from the position detection coil 30 from which the echo signal of the maximum level is induced and the level of the echo signal of the position detection coil 30 disposed on both sides thereof.
- the charging base described above has a feature that the position of the power receiving coil can be accurately detected by an echo signal induced in the position detecting coil, and the power transmitting coil can be brought close to the power receiving coil to efficiently carry power.
- Position it over the charging stand is, while arranged to overlap the next position detection coil part of the position detection coil adjacent are disposed identification circuit, the maximum level of the echo signal is derived This is because the position of the power reception coil is determined from the detection coil and the level of the echo signal of the position detection coil disposed on both sides of the detection coil.
- an area where the level of the echo signal induced in one position detection coil becomes the maximum level that is, In the peak vicinity region, the level of the echo signal induced in the position detection coils arranged on both sides of the peak detection region can be increased, and the width of the zero level region of the echo signal of the position detection coil on both sides in the peak vicinity region can be reduced. Further, in the vicinity of the peak, the identification circuit determines the position of the receiving coil not only from the echo signal of the maximum level but also from the level of the echo signal induced in the position detection coils on both sides. The position of the power receiving coil can be determined more accurately.
- the position detection coil 30 is an elongated coil having a straight portion, and the adjacent position detection coils 30 are arranged so as to be displaced in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the coils and adjacent to each other so as to overlap each other.
- the overlapping amount (d) of the position detection coils 30 can be set to 1/2 to 9/10 of the lateral width (W) of the elongated coil.
- the level of the echo signals of the position detection coils on both sides in the peak vicinity region is increased to receive power.
- the position of the coil can be accurately detected.
- the overlapping amount (d) of the position detection coils 30 adjacent to each other so that the position detection coils overlap with each other can be set to 2/3 of the lateral width (W) of the elongated coil.
- the overlapping amount (d) of the position detection coils is set to 2/3 of the lateral width (W) of the coils, so that the position detection coils are efficiently arranged in an overlapping state, and the both sides of the peak vicinity region are arranged.
- the position of the power receiving coil can be accurately detected from the echo signal of the position detecting coil.
- the position detection coil 30 has a plurality of X-axis position detection coils 30A that detect the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction, and a plurality of Y-axis position detection coils that detect the position in the Y-axis direction. 30B.
- the above charging stand can accurately detect the positions in the X-axis direction and the Y-axis direction of the power receiving coil set on the upper surface plate by both the X-axis position detection coil and the Y-axis position detection coil. For this reason, this charging stand can set the device with a built-in battery at a free position in the X-axis direction and the Y-axis direction of the upper surface plate and allow the power transmission coil to approach the power reception coil.
- the X-axis position detection coil 30A can be an elongated coil in the Y-axis direction
- the Y-axis position detection coil 30B can be an elongated coil in the X-axis direction.
- the above charging stand can detect the positions of the receiving coil set on the top plate in the X-axis direction and the Y-axis direction over a wider range by widening the detection area of the X-axis position detection coil and the Y-axis position detection coil. .
- each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
- the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.
- FIGS. 1 to 6 show a schematic configuration diagram and a principle diagram of a charging stand.
- the charging stand 10 places the battery built-in device 50 on the charging stand 10 and charges the built-in battery 52 of the battery built-in device 50 by magnetic induction.
- the battery built-in device 50 includes a power receiving coil 51 that is electromagnetically coupled to the power transmitting coil 11.
- a battery 52 that is charged with electric power induced in the power receiving coil 51 is incorporated.
- the battery built-in device 50 may be a battery pack.
- FIG. 6 shows a circuit diagram of the battery built-in device 50.
- the battery built-in device 50 has a capacitor 53 connected in parallel with the power receiving coil 51.
- the capacitor 53 and the power receiving coil 51 constitute a parallel resonance circuit 54.
- the battery built-in device 50 of FIG. 6 includes a rectifier circuit 57 including a diode 55 that rectifies an alternating current output from the power receiving coil 51, a smoothing capacitor 56 that smoothes the rectified pulsating current, and an output from the rectifier circuit 57.
- a charge control circuit 58 for charging the battery 52 with a direct current.
- the charge control circuit 58 detects the full charge of the battery 52 and transmits a full charge signal indicating that the battery 52 is fully charged to the charging stand 10.
- the charging stand 10 detects a full charge signal and stops charging.
- the charging stand 10 includes a power transmission coil 11 that is connected to an AC power source 12 and conveys power to the power receiving coil 51, and the power transmission coil 11.
- a case 20 having an upper surface plate 21 on which the power receiving coil 51 is mounted, a moving mechanism 13 that is built in the case 20 and moves the power transmission coil 11 along the inner surface of the upper surface plate 21 to approach the power receiving coil 51, and the upper surface plate 21.
- a position detection controller 14 that detects the position of the battery built-in device 50 to be mounted and controls the moving mechanism 13 to bring the power transmission coil 11 closer to the power receiving coil 51 of the battery built-in device 50.
- the charging stand 10 includes a power transmission coil 11, an AC power source 12, a moving mechanism 13, and a position detection controller 14 in a case 20.
- the charging stand 10 charges the built-in battery 52 of the battery built-in device 50 by the following operation.
- the position detection controller 14 detects the position of the battery built-in device 50.
- the position detection controller 14 that has detected the position of the battery built-in device 50 controls the moving mechanism 13 to move the power transmission coil 11 along the upper surface plate 21 with the moving mechanism 13, thereby Approach the power receiving coil 51.
- the power transmission coil 11 approaching the power reception coil 51 is electromagnetically coupled to the power reception coil 51 and carries AC power to the power reception coil 51.
- the battery built-in device 50 rectifies the AC power of the power receiving coil 51 and converts it into direct current, and charges the built-in battery 52 with this direct current.
- the charging stand 10 that charges the battery 52 of the battery built-in device 50 through the above operation has the power transmission coil 11 connected to the AC power supply 12 built in the case 20.
- the power transmission coil 11 is disposed below the upper surface plate 21 of the case 20 and is disposed so as to move along the upper surface plate 21.
- the efficiency of power transfer from the power transmission coil 11 to the power reception coil 51 can be improved by bringing the power transmission coil 11 closer to the power reception coil 51. Therefore, the power transmission coil 11 is disposed below the top plate 21 and as close to the top plate 21 as possible. Since the power transmission coil 11 moves so as to approach the power reception coil 51 of the battery built-in device 50 placed on the upper surface plate 21, the power transmission coil 11 is disposed so as to be movable along the lower surface of the upper surface plate 21.
- the case 20 containing the power transmission coil 11 is provided with a flat top plate 21 on which the battery built-in device 50 is placed on the top surface.
- the charging stand 10 shown in the figure is disposed horizontally with the entire top plate 21 as a flat surface.
- the upper surface plate 21 has such a size that various battery built-in devices 50 having different sizes and outer shapes can be placed thereon, for example, a quadrangle having a side of 5 cm to 30 cm, or a circle having a diameter of 5 cm to 30 cm.
- the charging stand according to the present invention can also charge a built-in battery in order by mounting a plurality of battery-equipped devices together so that the top plate is enlarged, that is, a size capable of simultaneously loading a plurality of battery-equipped devices.
- the top plate can also be provided with a peripheral wall around it, and a battery built-in device can be set inside the peripheral wall to charge the built-in battery.
- the power transmission coil 11 is wound in a spiral shape on a surface parallel to the upper surface plate 21 and radiates an alternating magnetic flux above the upper surface plate 21.
- the power transmission coil 11 radiates an alternating magnetic flux orthogonal to the upper surface plate 21 above the upper surface plate 21.
- the power transmission coil 11 is supplied with AC power from the AC power source 12 and radiates AC magnetic flux above the upper surface plate 21.
- the power transmission coil 11 can increase the inductance by winding a wire around a core 15 made of a magnetic material.
- the core 15 is made of a magnetic material such as ferrite having a high magnetic permeability, and has a bowl shape that opens upward.
- the core 15 of the pot-shaped has a shape that connects the cylindrical portion 15A to place the center of the transmitting coil 11 wound spirally, a cylindrical portion 15B which is disposed outside the bottom.
- the power transmission coil 11 having the core 15 can concentrate the magnetic flux to a specific portion and efficiently transmit power to the power reception coil 51.
- the power transmission coil does not necessarily need to be provided with a core, and may be an air-core coil. Since the air-core coil is light, a moving mechanism for moving it on the inner surface of the upper plate can be simplified.
- the power transmission coil 11 is substantially equal to the outer diameter of the power reception coil 51 and efficiently conveys power to the power reception coil 51.
- the AC power supply 12 supplies, for example, high frequency power of 20 kHz to 1 MHz to the power transmission coil 11.
- the AC power supply 12 is connected to the power transmission coil 11 via a flexible lead wire 16. This is because the power transmission coil 11 is moved so as to approach the power reception coil 51 of the battery built-in device 50 placed on the upper surface plate 21.
- the AC power supply 12 includes an oscillation circuit and a power amplifier that amplifies the AC output from the oscillation circuit.
- the power transmission coil 11 is moved by the moving mechanism 13 so as to approach the power reception coil 51.
- the moving mechanism 13 in FIGS. 1 to 4 moves the power transmission coil 11 along the upper surface plate 21 in the X-axis direction and the Y-axis direction to approach the power receiving coil 51.
- the moving mechanism 13 shown in the figure rotates the screw rod 23 by the servo motor 22 controlled by the position detection controller 14 to move the nut member 24 screwed into the screw rod 23, and the power transmission coil 11 is moved to the power receiving coil 51.
- the servo motor 22 includes an X-axis servo motor 22A that moves the power transmission coil 11 in the X-axis direction, and a Y-axis servo motor 22B that moves the Y-axis direction.
- the screw rod 23 includes a pair of X-axis screw rods 23A that move the power transmission coil 11 in the X-axis direction, and a Y-axis screw rod 23B that moves the power transmission coil 11 in the Y-axis direction.
- the pair of X-axis screw rods 23A are arranged in parallel to each other, driven by the belt 25, and rotated together by the X-axis servomotor 22A.
- the nut member 24 includes a pair of X-axis nut members 24A screwed into the respective X-axis screw rods 23A, and a Y-axis nut member 24B screwed into the Y-axis screw rods 23B.
- the Y-axis screw rod 23B is coupled so that both ends thereof can be rotated to a pair of X-axis nut members 24A.
- the power transmission coil 11 is connected to the Y-axis nut member 24B.
- the moving mechanism 13 shown in the figure has a guide rod 26 disposed in parallel with the Y-axis screw rod 23B in order to move the power transmission coil 11 in the Y-axis direction in a horizontal posture. Both ends of the guide rod 26 are connected to the pair of X-axis nut members 24A and move together with the pair of X-axis nut members 24A. The guide rod 26 penetrates the guide portion 27 coupled to the power transmission coil 11 so that the power transmission coil 11 can be moved along the guide rod 26 in the Y-axis direction.
- the power transmission coil 11 moves in the Y-axis direction in a horizontal posture via the Y-axis nut member 24 ⁇ / b> B and the guide portion 27 that move along the Y-axis screw rod 23 ⁇ / b> B and the guide rod 26 arranged in parallel to each other. To do.
- the X-axis servo motor 22A rotates the X-axis screw rod 23A
- the pair of X-axis nut members 24A move along the X-axis screw rod 23A
- the Y-axis screw rod 23B and the guide rod 26 is moved in the X-axis direction.
- the Y-axis servo motor 22B rotates the Y-axis screw rod 23B
- the Y-axis nut member 24B moves along the Y-axis screw rod 23B, and moves the power transmission coil 11 in the Y-axis direction.
- the guide part 27 connected to the power transmission coil 11 moves along the guide rod 26 to move the power transmission coil 11 in the Y-axis direction in a horizontal posture.
- the rotation of the X-axis servomotor 22A and the Y-axis servomotor 22B can be controlled by the position detection controller 14, and the power transmission coil 11 can be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction.
- the charging stand of the present invention does not specify the moving mechanism as the above mechanism. This is because any mechanism that can move the power transmission coil in the X-axis direction and the Y-axis direction can be used as the moving mechanism.
- the charging stand of the present invention does not specify the moving mechanism as a mechanism that moves the power transmission coil in the X-axis direction and the Y-axis direction. That is, the charging stand of the present invention has a structure in which a linear guide wall is provided on the upper plate, and a battery built-in device is placed along the guide wall, and the power transmission coil can be moved linearly along the guide wall. Because it can be done.
- the power transmission coil can be moved linearly along the guide wall as a moving mechanism that can move the power transmission coil only in one direction, for example, the X-axis direction.
- the position detection controller 14 detects the position of the battery built-in device 50 placed on the top plate 21.
- the position detection controller 14 in FIGS. 1 to 4 detects the position of the power receiving coil 51 built in the battery built-in device 50, and causes the power transmitting coil 11 to approach the power receiving coil 51.
- the position detection controller 14 generates a plurality of position detection coils 30 fixed to the inner surface of the upper surface plate 21, and generates a detection pulse for supplying a pulse signal as a position detection signal to the position detection coil 30.
- a receiving circuit 32 that receives an echo signal that is excited by a pulse of a position detection signal supplied from the detection pulse generation circuit 31 to the position detection coil 30 and is output from the power receiving coil 51 to the position detection coil 30;
- an identification circuit 33 for determining the position of the power receiving coil 51 from the echo signal received by the receiving circuit 32.
- the position detection coil 30 is composed of a plurality of rows of coils, and the plurality of position detection coils 30 are arranged on the back side of the top plate 21.
- the position detection coil 30 is fixed to the inner surface of the upper surface plate 21 and can be disposed on the back side of the upper surface plate 21.
- the position detection coil 30 includes a plurality of X-axis position detection coil 30A for detecting the X-axis direction position of the power receiving coil 51, and a plurality of Y-axis position detecting coil 30B for detecting the position of the Y-axis direction.
- the X-axis position detection coil 30A has a loop shape elongated in the Y-axis direction, and the plurality of X-axis position detection coils 30A are fixed to the inner surface of the upper surface plate 21 at a predetermined interval.
- the Y-axis position detection coil 30B has a loop shape elongated in the X-axis direction, and the plurality of Y-axis position detection coils 30B are fixed to the inner surface of the upper surface plate 21 at a predetermined interval.
- the position detection coil 30 is arranged such that a part of the position detection coil 30 disposed adjacent to the position detection coil 30 is overlapped.
- the position detection coil 30 of the elongated coil is displaced in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the coil, and the adjacent position detection coils 30 are arranged so as to overlap each other.
- the X-axis position detection coil 30A has an elongated loop shape having a linear portion extending in the Y-axis direction, and the plurality of X-axis position detection coils 30A are displaced in the X-axis direction by a predetermined amount of overlap. It arrange
- the Y-axis position detection coil 30B has an elongated loop shape having a linear portion extending in the X-axis direction, and the plurality of Y-axis position detection coils 30B are displaced in the Y-axis direction by a predetermined amount of overlap. It arrange
- FIG position detection coil 30 of 5 are overlapping amount of the position detection coil 30 which can produce adjacent to overlap one another (d), and 2/3 of the width of the elongated coil (W).
- the position detection coils 30 adjacent to each other are arranged so as to be displaced in the lateral width direction of the coil by 1/3 of the lateral width (W) of the coil.
- the position detection coil 30 has an area where two adjacent position detection coils 30 overlap each other with 2/3 of each position detection coil 30 (hatching A and hatching B in FIG. 7). display), and the three position detection coil 30 overlapping region of adjacent to each other, a third region of each position detection coil 30 (hatching a and the common portion of the hatching B in FIG. 7).
- the overlapping amount (d) between adjacent position detection coils 30 is 2/3 of the width (W) of the elongated coil, but the position detection coils are adjacent to each other so as to overlap each other.
- the overlap amount (d) between the position detection coils can be set to 1/2 to 9/10 of the lateral width (W) of the elongated coil.
- a position detection coil in which the overlap amount (d) between adjacent position detection coils so as to overlap each other is 1 ⁇ 2 of the lateral width (W) of the coil is not shown, but two adjacent position detection coils overlap each other.
- the area is a half of each position detection coil.
- a position detection coil in which the overlap amount (d) between adjacent position detection coils so as to overlap each other is 3/4 of the lateral width (W) of the coil is not shown, but two adjacent position detection coils are not shown.
- the overlapping area of each position detection coil becomes a 3/4 area, and the overlapping area of the three position detection coils adjacent to each other becomes a 2/4 area of each position detection coil, and the four position detections adjacent to each other.
- a region where the coils overlap is a quarter of each position detection coil.
- the lateral width (W) of the position detection coil 30 is substantially equal to the outer diameter (D) of the power receiving coil 51, or is larger than the outer diameter (D), or is smaller than the outer diameter (D). is doing.
- the position detection coil 30 can detect the position of the power receiving coil 51 with higher accuracy by narrowing the center interval (d).
- the detection pulse generation circuit 31 outputs a pulse signal to the position detection coil 30 at a predetermined timing.
- the position detection coil 30 to which the pulse signal is input excites the power receiving coil 51 that approaches with the pulse signal.
- the excited power receiving coil 51 outputs an echo signal to the position detection coil 30 with the energy of the flowing current. Accordingly, the position detection coil 30 located near the power receiving coil 51, as shown in FIG. 8, after the pulse signal is input, with a delay of a predetermined time, the echo signal from the receiving coil 51 is induced.
- the echo signal induced in the position detection coil 30 is output from the reception circuit 32 to the identification circuit 33.
- the identification circuit 33 determines whether or not the power receiving coil 51 is approaching the position detection coil 30 using the echo signal input from the receiving circuit 32. When echo signals are induced in the plurality of position detection coils 30, the identification circuit 33 determines that the position detection coil 30 with the highest echo signal level is closest.
- the position detection controller 14 shown in FIG. 5 connects each position detection coil 30 to the reception circuit 32 via the switching circuit 34. Since the position detection controller 14 switches the inputs in order and connects them to the plurality of position detection coils 30, the single reception circuit 32 can detect the echo signals of the plurality of position detection coils 30. However, an echo signal can also be detected by connecting a receiving circuit to each position detection coil.
- the position detection controller 14 in FIG. 5 connects the plurality of position detection coils 30 in order with the switching circuit 34 controlled by the identification circuit 33 and connects to the receiving circuit 32.
- the detection pulse generation circuit 31 is connected to the output side of the switching circuit 34 and outputs a pulse signal to the position detection coil 30.
- the level of the pulse signal output from the detection pulse generation circuit 31 to the position detection coil 30 is extremely higher than the echo signal from the power receiving coil 51.
- the receiving circuit 32 has a limiter circuit 35 made of a diode connected to the input side.
- the limiter circuit 35 limits the signal level of the pulse signal input from the detection pulse generation circuit 31 to the reception circuit 32 and inputs the pulse signal to the reception circuit 32.
- An echo signal having a low signal level is input to the receiving circuit 32 without being limited.
- the receiving circuit 32 amplifies and outputs both the pulse signal and the echo signal.
- the echo signal output from the receiving circuit 32 is a signal delayed from the pulse signal by a predetermined timing, for example, several ⁇ sec to several hundred ⁇ sec. Since the delay time that the echo signal is delayed from the pulse signal is a fixed time, the signal after a predetermined delay time from the pulse signal is used as an echo signal, and the receiving coil 51 approaches the position detection coil 30 from the level of this echo signal. Determine whether or not.
- the receiving circuit 32 is an amplifier that amplifies and outputs an echo signal input from the position detection coil 30.
- the receiving circuit 32 outputs a pulse signal and an echo signal.
- the identification circuit 33 determines whether or not the power reception coil 51 is set close to the position detection coil 30 from the pulse signal and echo signal input from the reception circuit 32.
- the identification circuit 33 includes an A / D converter 36 that converts a signal input from the reception circuit 32 into a digital signal.
- the digital signal output from the A / D converter 36 is calculated to detect an echo signal.
- the identification circuit 33 detects a signal input after a specific delay time from the pulse signal as an echo signal, and further determines whether the power receiving coil 51 is approaching the position detection coil 30 from the level of the echo signal.
- the identification circuit 33 detects the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction by controlling the switching circuit 34 so that the plurality of X-axis position detection coils 30A are sequentially connected to the receiving circuit 32. Each time the identification circuit 33 connects each X-axis position detection coil 30A to the reception circuit 32, the identification circuit 33 outputs a pulse signal to the X-axis position detection coil 30A connected to the identification circuit 33, and a specific delay from the pulse signal. Whether or not the receiving coil 51 is approaching the X-axis position detection coil 30A is determined based on whether or not an echo signal is detected after the time.
- the identification circuit 33 connects all the X-axis position detection coils 30A to the reception circuit 32, and determines whether or not the power receiving coils 51 are close to the respective X-axis position detection coils 30A.
- the identification circuit 33 can detect the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction from the X-axis position detection coil 30A that can detect an echo signal.
- the identification circuit 33 determines the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction from the level of echo signals induced in the plurality of X-axis position detection coils 30A. Further, the identification circuit 33 similarly controls the Y-axis position detection coil 30Y to detect the position of the power receiving coil 51 in the Y-axis direction.
- the identification circuit 33 controls the moving mechanism 13 from the position in the X axis direction and the position in the Y axis direction to be detected, and moves the power transmission coil 11 to a position approaching the power reception coil 51.
- the identification circuit 33 controls the X-axis servomotor 22 ⁇ / b> A of the moving mechanism 13 to move the power transmission coil 11 to the position of the power reception coil 51 in the X-axis direction.
- the Y-axis servomotor 22B of the moving mechanism 13 is controlled to move the power transmission coil 11 to the position of the power reception coil 51 in the Y-axis direction.
- the position detection controller 14 moves the power transmission coil 11 to a position approaching the power reception coil 51.
- Charging stand of the present invention may be charged after approaching the transmitting coil 11 in the position detection controller 14 to the receiving coil 51, a battery 52 to power carrier to the receiving coil 51 from the power transmission coil 11.
- the charging stand further accurately controls the position of the power transmission coil 11 to approach the power receiving coil 51, and then transports power to charge the battery 52.
- the position detection controller 64 shown in FIG. 9 causes the discrimination circuit 73 to detect the level of the echo signal induced in each position detection coil 30 with respect to the position of the power receiving coil 51, that is, each position as shown in FIG.
- a memory circuit 77 is provided for storing the level of an echo signal that is induced after a predetermined time has elapsed by exciting the detection coil 30 with a pulse signal.
- the position detection controller 64 as compared to the level of the echo signal to detect the level of the echo signal induced in each of the position detection coil 30, and stores the level of the detected echo signal in the storage circuit 77, The position of the power receiving coil 51 is detected.
- the position detection controller 64 obtains the position of the power receiving coil 51 from the level of the echo signal induced in each position detection coil 30 as follows.
- FIG. 10 shows the level of the echo signal induced in the X-axis position detection coil 30A in a state where the power receiving coil 51 is moved in the X-axis direction
- the horizontal axis shows the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction.
- the vertical axis indicates the level of the echo signal induced in each X-axis position detection coil 30A.
- the position detection controller 64 detects the level of the echo signal induced in each X-axis position detection coil 30A, and obtains the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction. As shown in this figure, when the power receiving coil 51 is moved in the X-axis direction, the level of the echo signal induced in each X-axis position detection coil 30A changes.
- the first X-axis position detection coil 30A when the power receiving coil 51 is located between the first X-axis position detection coil 30A and the second X-axis position detection coil 30A, as shown by a point a in FIG. 10, the first X-axis position detection coil 30A. And the level of the echo signal induced in the second X-axis position detection coil 30A is the maximum and the same. Further, when the power receiving coil 51 is at a position deviated from the middle between the first X-axis position detection coil 30A and the second X-axis position detection coil 30A, the first X-axis position detection coil 30A and the second X-axis position The level ratio of the echo signal induced in the detection coil 30A changes. Therefore, the position of the power receiving coil 51 can be detected from the level ratio of echo signals induced in the first X-axis position detection coil 30A and the second X-axis position detection coil 30A.
- the level of the echo signal induced in the second X-axis position detection coil 30A is , Become the strongest.
- the level variation of the echo signal with respect to the movement distance of the power receiving coil 51 in the X-axis direction is small, and the level of the echo signal varies depending on other factors.
- the position of the power receiving coil 51 is determined only by the level of the echo signal induced in the second X-axis position detection coil 30A, it cannot be accurately determined.
- the identification circuit 33 when in this region, the second not only echo signals induced in the X-axis position detection coil 30A, the first X-axis position detection coils 30A and the third X-axis position detection coil
- the position of the power receiving coil 51 is also determined from the level of the echo signal induced by 30A.
- the power receiving coil 51 is located at the center of the second X-axis position detection coil 30A, the levels of the echo signals induced in the first X-axis position detection coil 30A and the third X-axis position detection coil 30A are equal. Alternatively, the level of the echo signal becomes 0 level.
- the identification circuit 33 is applied to the first X-axis position detection coil 30A and the third X-axis position detection coil 30A in a state where the echo signal induced in the second X-axis position detection coil 30A is at the maximum level. If the levels of the induced echo signals are equal or both are 0 level, it is determined that the power receiving coil 51 is located at the center of the second X-axis position detection coil 30A. When the position of the power receiving coil 51 is slightly shifted from the center portion of the second X-axis position detection coil 30A, an echo signal that is induced in the first X-axis position detection coil 30A and the third X-axis position detection coil 30A. The level of changes.
- the identification circuit 33 accurately detects the position of the power receiving coil 51 from the level ratio of echo signals induced in the first X-axis position detection coil 30A and the second X-axis position detection coil 30A. can do. This is because as the power receiving coil 51 moves toward the first X-axis position detection coil 30A, the level of the echo signal induced in the first X-axis position detection coil 30A increases.
- the identification circuit 33 can accurately detect the position 51 of the power receiving coil from the level ratio of echo signals induced in the second and third X-axis position detecting coils 30A. This is because as the power receiving coil 51 moves toward the third X-axis position detection coil 30A, the level of the echo signal induced in the third X-axis position detection coil 30A increases.
- the identification circuit 33 does not determine the position of the power receiving coil 51 only from the echo signal of the position detection coil 30 at the maximum level when the echo signal is at the maximum level.
- the position of the power receiving coil 51 is determined in consideration of echo signals induced in the position detection coils 30 on both sides of the position detection coil 30 that detects the maximum level echo signal. Accordingly, the position of the power receiving coil 51 in the area A, which is the central portion of the position detection coil 30, can accurately detect even a slight deviation from the center of the position detection coil 30 at the maximum level.
- the identification circuit 73 stores in the storage circuit 77 the level and level ratio of the echo signal induced in each X-axis position detection coil 30A with respect to the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction.
- an echo signal is induced in one of the X-axis position detection coils 30A. Therefore, the identification circuit 73 detects that the power receiving coil 51 has been placed by an echo signal induced in the X-axis position detection coil 30 ⁇ / b> A, that is, that the battery built-in device 50 has been placed on the charging stand 10.
- the level and the level ratio of the echo signal induced in one of the X-axis position detection coil 30A as compared to the level and the level ratio stored in the storage circuit 77, the position of the X-axis direction of the power receiving coil 51 Is accurately determined.
- the above shows a method in which the identification circuit 73 detects the position of the power receiving coil 51 in the X-axis direction from the echo signal induced in the X-axis position detection coil 30A, but the position of the power receiving coil 51 in the Y-axis direction is also X. In the same manner as in the axial direction, it can be detected from the echo signal induced in the Y-axis position detection coil 30B.
- the position detection controller 64 moves the power transmission coil 11 to the position of the power receiving coil 51 with the position signal from the identification circuit 73.
- the identification circuit 73 of the charging stand can recognize and identify that the power receiving coil 51 of the battery built-in device 50 is mounted.
- the power supply can be stopped assuming that a device other than the power receiving coil 51 (for example, a metal foreign object) of the battery built-in device 50 is mounted.
- the power supply coil 51 of the battery built-in device 50 is not mounted and power is not supplied.
- Charging stand 10 is in a state of being close to the power transmission coil 11 and controls the moving mechanism 13 in the position detection controller 14, 64 to the receiving coil 51, and supplies the AC power to the power transmission coil 11 with an alternating current power source 12.
- the AC power of the power transmission coil 11 is transferred to the power reception coil 51 and used for charging the battery 52.
- the battery built-in device 50 detects that the battery 52 is fully charged, it stops charging and transmits a full charge signal to the charging stand 10.
- the battery built-in device 50 can output a full charge signal to the power receiving coil 51, transmit this full charge signal from the power receiving coil 51 to the power transmission coil 11, and transmit full charge information to the charging stand 10.
- the battery device 50 outputs an AC signal of a frequency different from the AC power source 12 to the receiving coil 51, the charging stand 10 can detect the full charge by receiving the AC signal at the transmitting coil 11. Further, outputs a signal that the battery device 50 is modulated by the full charge signal a carrier wave of a specific frequency to the receiving coil 51, the charging stand 10 receives the carrier wave of a specific frequency, detects a full-charge signal by demodulating the signal You can also Furthermore, the battery built-in device can also transmit full charge information by wirelessly transmitting a full charge signal to the charging stand.
- the battery built-in device has a built-in transmitter that transmits a full charge signal, and the charging stand has a built-in receiver that receives the full charge signal.
- the position detection controller 14 shown in FIG. 6 incorporates a full charge detection circuit 17 that detects the full charge of the built-in battery 52.
- the full charge detection circuit 17 detects a full charge signal output from the battery built-in device 50 to detect full charge of the battery 52.
- the charging stand 10 on the upper surface plate 21 on which a plurality of battery built-in devices 50 can be placed is fully charged by sequentially switching the batteries 52 of the plurality of battery built-in devices 50.
- the charging stand 10 first detects the position of the power receiving coil 51 of any of the battery built-in devices 50, makes the power transmitting coil 11 approach the power receiving coil 51, and fully charges the battery 52 of the battery built-in device 50. To do.
- the position detection controller 14 is set to a second position different from the battery built-in device 50.
- the position of the power receiving coil 51 of the battery built-in device 50 is detected, and the moving mechanism 13 is controlled to bring the power transmitting coil 11 closer to the power receiving coil 51 of the second battery built-in device 50. In this state, power is transferred to the battery 52 of the second battery-equipped device 50, and the battery 52 is fully charged. Further, when the battery 52 of the second battery built-in device 50 is fully charged and the full charge detection circuit 17 receives the full charge signal from the second battery built-in device 50, the position detection controller 14 further performs the third operation. detects the receiving coil 51 of the battery device 50 of the receiving coil 51 of the third battery device 50 controls the moving mechanism 13 is brought closer to the transmitting coil 11, the battery 52 of the battery device 50 Fully charge.
- the battery built-in devices 50 are sequentially switched to fully charge the built-in battery 52.
- the charging stand 10 stores the position of the fully-charged battery built-in device 50 and does not charge the battery 52 of the fully-charged battery built-in device 50.
- the charging stand 10 stops the operation of the AC power supply 12 and stops the charging of the batteries 52.
- the charging is stopped when the battery 52 of the battery built-in device 50 is fully charged.
- the charging may be stopped when the battery 52 reaches a predetermined capacity. .
- the above moving mechanism 13 moves the power transmission coil 11 in the X-axis direction and the Y-axis direction to move the power transmission coil 11 to a position closest to the power receiving coil 51.
- the movement mechanism is in the X-axis direction.
- the power transmission coil is moved in the Y-axis direction and the position of the power transmission coil is not specified as a structure for approaching the power reception coil, and the power transmission coil can be moved in various directions to approach the power reception coil.
- the charging stand according to the present invention can be suitably used not only for charging a mobile phone or a portable music player but also for charging an assist bicycle or an electric vehicle.
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Abstract
【課題】位置検出コイルに誘導されるエコー信号で受電コイルの位置を正確に検出する。【解決手段】充電台は、上面プレート21に載せられる電池内蔵機器50の受電コイル51の位置を位置検出制御器14で検出し、移動機構13を制御して送電コイル11を受電コイル51に接近させて電力搬送する。位置検出制御器14は、上面プレート21に配置している複数の位置検出コイル30に検出パルス発生回路31からパルス信号を供給し、受電コイル51から位置検出コイル30に誘導されるエコー信号を受信回路32で受信して受電コイル51の位置を識別回路32で判別する。位置検出制御器14は、隣接して配設してなる位置検出コイル30の一部を隣の位置検出コイル30に重ねて配設しており、最大レベルのエコー信号が誘導される位置検出コイル30と、その両側に配設している位置検出コイル30のエコー信号のレベルから受電コイル51の位置を判別する。
Description
本発明は、パック電池や携帯電話などの電池内蔵機器を上に載せて、電磁誘導作用で電力を搬送して内蔵電池を充電する充電台に関する。
電磁誘導の作用で送電コイルから受電コイルに電力搬送して、内蔵電池を充電する充電台は開発されている。この充電台は、交流電源で励磁される送電コイルを内蔵している。充電台にセットされるパック電池や携帯機器などの電池内蔵機器は、充電台の送電コイルに電磁結合される受電コイルを内蔵している。電池内蔵機器は、受電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している。この構造によると、充電台の上にパック電池を載せて、非接触状態でパック電池の電池を充電できる。
以上の充電台は、送電コイルを受電コイルの位置に移動させることで便利に使用できる。それは、ユーザーが充電台の自由な位置に電池内蔵機器をセットして、電池内蔵機器の受電コイルに送電コイルを接近させて充電できるからである。このことを実現する充電台は開発されている。(特許文献1参照)
以上の充電台は、送電コイルを受電コイルに接近するように移動させる移動機構を備えている。移動機構をコントロールするために、受電コイルの位置を検出して移送機構を制御する位置検出制御器を備えている。位置検出制御器は、受電コイルの位置を検出するために、電池内蔵機器を載せるケースの上面プレートに複数の位置検出コイルを固定している。位置検出コイルは、一定の間隔で固定される。各々の位置検出コイルには、パルス信号を供給する検出パルス発生回路を接続している。検出パルス発生回路から位置検出コイルにパルス信号が供給されると、このパルス信号に励起されて受電コイルと並列コンデンサーから形成される共振回路に共振電流が流れ、受電コイルから位置検出コイルに、エコー信号が出力される。エコー信号は、パルス信号に励起された受電コイルから出力されるので、パルス信号から一定の時間遅れて位置検出コイルに誘導される。このエコー信号を受信するために、位置検出コイルには受信回路を接続している。受信回路が受信するエコー信号は、受電コイルの位置を検出する識別回路に入力される。識別回路は、入力されるエコー信号のレベルから受電コイルの位置を判別する。
以上の位置検出制御器は、検出パルス発生回路でもって、各々の位置検出コイルに順番にパルス信号を出力する。識別回路は、各々の位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルから、受電コイルの位置を検出する。受電コイルが最も接近している位置検出コイルに誘導されるエコー信号が最も大きくなるからである。また、図11に示すように、受電コイル151が2つの位置検出コイル130の中間にあるとき、図の点Bで示すように、第1のX軸位置検出コイル130Aと第2のX軸位置検出コイル130A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X軸位置検出コイル130Aは、受電コイル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、受電コイル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X軸位置検出コイルのエコー信号のレベルが最も強いかで、受電コイルがどのX軸位置検出コイルに最も接近しているかを判定できる。また、ふたつのX軸位置検出コイル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X軸位置検出コイルからどの方向にあるX軸位置検出コイルにエコー信号が誘導されるかで、最もエコー信号の強いX軸位置検出コイルからどの方向にずれて受電コイル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X軸位置検出コイルとの相対位置を判定できる。たとえば、ふたつのX軸位置検出コイルのエコー信号のレベル比が1であると、受電コイルはふたつのX軸位置検出コイルの中央に位置すると判定できる。ひとつのX軸位置検出コイルのエコー信号のレベルが最高で、その両隣のX軸位置検出コイルのエコー信号のレベルが等しい場合は、最高レベルのX軸位置検出コイルの真上にいることになり、その間は左右のエコー信号のレベルの高い方と最も強いエコー信号レベルとの二次または三次の方程式で算出できる。
以上の位置検出制御器は、ふたつの位置検出コイルにエコー信号が検出される状態、すなわち、ふたつの位置検出コイルの間にセットされた受電コイルの位置を比較的正確に検出できる。しかしながら、最左端、最右端はその位置検出コイルの中央付近にセットされる受電コイルの位置を正確に検出できない欠点がある。それは、受電コイルが位置検出コイルの中央部分にセットされる状態では、両側の位置検出コイルのエコー信号の0レベル領域(S)となり、両側の位置検出コイルにエコー信号が誘導されず、受電コイルの位置を、最大レベルとなる位置検出コイルのエコー信号レベルのみで判定するからである。最大レベルのエコー信号は、位置検出コイルに対する受電コイルの位置のみでなく、受電コイルの大きさやインダクタンス、さらに上面プレートから上に離れる距離などで変動するので、最大レベルのエコー信号のみで受電コイルの位置を判定すると、受電コイルの位置を正確には検出できない。また、エコー信号のレベルは、図12に示すように、最大レベルとなるピーク近傍領域における変化量も少なく、そのレベルから受電コイルの位置を判定すると正確に位置を判定できなくなる。
したがって、引用文献1の充電台は、位置検出コイルのみでは受電コイルの位置を正確に判定できない欠点があった。受電コイルの位置を正確に検出できないと、送電コイルを受電コイルの正確な位置に接近できず、送電コイルと受電コイルとの相対位置がずれて、効率よく電力搬送できなくなる。この弊害を解消するために、従来の充電台は、受電コイルの位置をより正確に検出するために、受電コイルの位置をより精密に検出する修正位置検出制御器を設けている。
以上の充電台は、位置検出制御器で受電コイルの位置を粗検出して、受電コイルに送電コイルを接近させた後、さらに修正位置検出制御器で受電コイルの位置をより正確に検出して、送電コイルを受電コイルにより接近させる。修正位置検出制御器は、送電コイルに交流信号を出力する交流電源を自励式の発振回路として、発振回路の発振周波数から受電コイルの位置を正確に検出して移動機構を制御する。この修正位置検出制御器は、送電コイルを移動させて、交流電源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13に示している。この図は、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、送電コイルが受電コイル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ように設定しておく。したがって、修正位置検出制御器は、送電コイルを移動させて、発振周波数が最も高くなる位置で停止して、送電コイルを受電コイルに接近できる。この充電台は、送電コイルを受電コイルに接近させるために、受電コイルの位置をより正確に検出するための専用の回路構成を必要とする。このため、位置検出制御器が複雑となって製造コストが高くなる欠点がある。
本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、位置検出コイルに誘導されるエコー信号でもって、受電コイルの位置を正確に検出して、送電コイルを受電コイルに接近させて効率よく電力搬送できる充電台を提供することにある。
本発明の充電台は、受電コイル51に電力搬送される電力で充電される電池52を内蔵する電池内蔵機器50の充電台である。この充電台は、交流電源12に接続されて受電コイル51に起電力を電力搬送する送電コイル11と、この送電コイル11を内蔵すると共に、上面には電池内蔵機器50を載せる上面プレート21を有するケース20と、このケース20に内蔵されて、送電コイル11を上面プレート21の内面に沿って移動させる移動機構13と、上面プレート21に載せられる電池内蔵機器50の受電コイル51の位置を検出して移動機構13を制御して送電コイル11を受電コイル51に接近させる位置検出制御器14、64とを備える。位置検出制御器14、64は、上面プレート21の裏側に所定の間隔で配置している複数の位置検出コイル30と、位置検出コイル30に位置検出信号としてパルス信号を供給する検出パルス発生回路31と、この検出パルス発生回路31から位置検出コイル30に供給されるパルス信号に励起されて受電コイル51から位置検出コイル30に誘導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受電コイル51の位置を判別する識別回路32とを備えている。位置検出制御器14、64は、位置検出コイル30が、隣接して配設してなる位置検出コイル30の一部を隣の位置検出コイル30に重ねて配設しており、識別回路33が、最大レベルのエコー信号が誘導される位置検出コイル30と、その両側に配設している位置検出コイル30のエコー信号のレベルから受電コイル51の位置を判別する。
以上の充電台は、位置検出コイルに誘導されるエコー信号でもって、受電コイルの位置を正確に検出して、送電コイルを受電コイルに接近させて効率よく電力搬送できる特徴がある。それは、以上の充電台が、隣接して配設している位置検出コイルの一部を隣の位置検出コイルに重ねて配設すると共に、識別回路が、最大レベルのエコー信号が誘導される位置検出コイルと、その両側に配設している位置検出コイルのエコー信号のレベルから受電コイルの位置を判別するからである。隣接して配置している位置検出コイルの一部を互いに重ねて配置することで、図10に示すように、ひとつの位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルが最大レベルとなる領域、すなわちピーク近傍領域において、その両側に配置している位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルを大きくでき、さらにピーク近傍領域における両側の位置検出コイルのエコー信号の0レベル領域の幅を狭くでき、さらに、ピーク近傍領域においては、識別回路が、最大レベルのエコー信号のみでなく、両側の位置検出コイルに誘導されるエコー信号のレベルからも受電コイルの位置を判定するので、ピーク近傍領域においても、受電コイルの位置をより正確に判定できる。
本発明の充電台は、位置検出コイル30を直線部を有する細長いコイルとして、隣接する位置検出コイル30を、コイルの長手方向に直交する方向に位置ずれして配置すると共に、互いに重なるように隣接してなる位置検出コイル30同士の重なり量(d)を、細長いコイルの横幅(W)の1/2ないし9/10とすることができる。
以上の充電台は、細長い位置検出コイルを並べている方向の受電コイルの位置を正確に検出できる。とくに、位置検出コイルを構成する直線部を等間隔に配置して、受電コイルの位置を正確に検出できる。また、互いに隣接する位置検出コイル同士の重なり量(d)を位置検出コイルの横幅(W)よりも狭くすることで、ピーク近傍領域における両側の位置検出コイルのエコー信号のレベルを大きくして受電コイルの位置を正確に検出できる。
以上の充電台は、細長い位置検出コイルを並べている方向の受電コイルの位置を正確に検出できる。とくに、位置検出コイルを構成する直線部を等間隔に配置して、受電コイルの位置を正確に検出できる。また、互いに隣接する位置検出コイル同士の重なり量(d)を位置検出コイルの横幅(W)よりも狭くすることで、ピーク近傍領域における両側の位置検出コイルのエコー信号のレベルを大きくして受電コイルの位置を正確に検出できる。
本発明の充電台は、位置検出コイルが、互いに重なるように隣接してなる位置検出コイル30同士の重なり量(d)を、細長いコイルの横幅(W)の2/3とすることができる。
以上の充電台は、位置検出コイルの重なり量(d)をコイルの横幅(W)の2/3とすることで、効率よく位置検出コイルを重なる状態で配置しながら、ピーク近傍領域における両側の位置検出コイルのエコー信号から受電コイルの位置を正確に検出できる。
以上の充電台は、位置検出コイルの重なり量(d)をコイルの横幅(W)の2/3とすることで、効率よく位置検出コイルを重なる状態で配置しながら、ピーク近傍領域における両側の位置検出コイルのエコー信号から受電コイルの位置を正確に検出できる。
本発明の充電台は、位置検出コイル30が、受電コイル51のX軸方向の位置を検出する複数のX軸位置検出コイル30Aと、Y軸方向の位置を検出する複数のY軸位置検出コイル30Bとを備えることができる。
以上の充電台は、X軸位置検出コイルとY軸位置検出コイルの両方で上面プレートにセットされる受電コイルのX軸方向とY軸方向の位置を正確に検出できる。このため、この充電台は、上面プレートのX軸方向とY軸方向の自由な位置に電池内蔵機器をセットして、送電コイルを受電コイルに接近できる。
以上の充電台は、X軸位置検出コイルとY軸位置検出コイルの両方で上面プレートにセットされる受電コイルのX軸方向とY軸方向の位置を正確に検出できる。このため、この充電台は、上面プレートのX軸方向とY軸方向の自由な位置に電池内蔵機器をセットして、送電コイルを受電コイルに接近できる。
本発明の充電台は、X軸位置検出コイル30AをY軸方向に細長いコイルとして、Y軸位置検出コイル30BをX軸方向に細長いコイルとすることができる。
以上の充電台は、X軸位置検出コイルとY軸位置検出コイルの検出領域を広くして、上面プレートにセットされる受電コイルのX軸方向とY軸方向の位置をより広い範囲にわたって検出できる。
以上の充電台は、X軸位置検出コイルとY軸位置検出コイルの検出領域を広くして、上面プレートにセットされる受電コイルのX軸方向とY軸方向の位置をより広い範囲にわたって検出できる。
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を例示するものであって、本発明は充電台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。
図1ないし図6は、充電台の概略構成図及び原理図を示している。充電台10は、図1と図6に示すように、充電台10の上に電池内蔵機器50を載せて、電池内蔵機器50の内蔵電池52を磁気誘導作用で充電する。電池内蔵機器50は、送電コイル11に電磁結合される受電コイル51を内蔵している。この受電コイル51に誘導される電力で充電される電池52を内蔵している。ここで、電池内蔵機器50は、パック電池であっても良い。
図6は電池内蔵機器50の回路図を示す。この電池内蔵機器50は、受電コイル51と並列にコンデンサー53を接続している。コンデンサー53と受電コイル51は並列共振回路54を構成する。図6の電池内蔵機器50は、受電コイル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ー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、電池52の満充電を検出して、満充電されたことを示す満充電信号を充電台10に伝送する。充電台10は、満充電信号を検出して充電を停止する。
充電台10は、図1ないし図6に示すように、交流電源12に接続されて受電コイル51に電力搬送する送電コイル11と、この送電コイル11を内蔵すると共に、上面には電池内蔵機器50を載せる上面プレート21を有するケース20と、このケース20に内蔵されて、送電コイル11を上面プレート21の内面に沿って移動させて、受電コイル51に接近させる移動機構13と、上面プレート21に載せられる電池内蔵機器50の位置を検出して、移動機構13を制御して送電コイル11を電池内蔵機器50の受電コイル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、送電コイル11と、交流電源12と、移動機構13と、位置検出制御器14とをケース20に内蔵している。
この充電台10は、以下の動作で電池内蔵機器50の内蔵電池52を充電する。
(1)ケース20の上面プレート21に電池内蔵機器50が載せられると、この電池内蔵機器50の位置が位置検出制御器14で検出される。
(2)電池内蔵機器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でもって送電コイル11を上面プレート21に沿って移動させて電池内蔵機器50の受電コイル51に接近させる。
(3)受電コイル51に接近する送電コイル11は、受電コイル51に電磁結合されて受電コイル51に交流電力を搬送する。
(4)電池内蔵機器50は、受電コイル51の交流電力を整流して直流に変換し、この直流で内蔵電池52を充電する。
(1)ケース20の上面プレート21に電池内蔵機器50が載せられると、この電池内蔵機器50の位置が位置検出制御器14で検出される。
(2)電池内蔵機器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でもって送電コイル11を上面プレート21に沿って移動させて電池内蔵機器50の受電コイル51に接近させる。
(3)受電コイル51に接近する送電コイル11は、受電コイル51に電磁結合されて受電コイル51に交流電力を搬送する。
(4)電池内蔵機器50は、受電コイル51の交流電力を整流して直流に変換し、この直流で内蔵電池52を充電する。
以上の動作で電池内蔵機器50の電池52を充電する充電台10は、交流電源12に接続している送電コイル11をケース20に内蔵している。送電コイル11は、ケース20の上面プレート21の下に配設されて、上面プレート21に沿って移動するように配置される。送電コイル11から受電コイル51への電力搬送の効率は、送電コイル11を受電コイル51に接近させて向上できる。したがって、送電コイル11は、上面プレート21の下にあって、できるかぎり上面プレート21に接近して配設される。送電コイル11は、上面プレート21の上に載せられる電池内蔵機器50の受電コイル51に接近するように移動するので、上面プレート21の下面に沿って移動できるように配設される。
送電コイル11を内蔵するケース20は、電池内蔵機器50を載せる平面状の上面プレート21を上面に設けている。図の充電台10は、上面プレート21全体を平面状として水平に配設している。上面プレート21は、大きさや外形が異なる種々の電池内蔵機器50を上に載せることができる大きさ、たとえば、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。本発明の充電台は、上面プレートを大きくして、すなわち複数の電池内蔵機器を同時に載せることができる大きさとして、複数の電池内蔵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、上面プレートは、その周囲に周壁などを設け、周壁の内側に電池内蔵機器をセットして、内蔵する電池を充電することもできる。
送電コイル11は、上面プレート21と平行な面で渦巻き状に巻かれて、上面プレート21の上方に交流磁束を放射する。この送電コイル11は、上面プレート21に直交する交流磁束を上面プレート21の上方に放射する。送電コイル11は、交流電源12から交流電力が供給されて、上面プレート21の上方に交流磁束を放射する。送電コイル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送電コイル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のある送電コイル11は、磁束を特定部分に集束して、効率よく電力を受電コイル51に伝送できる。ただ、送電コイルは、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、これを上面プレートの内面で移動する移動機構を簡単にできる。送電コイル11は、受電コイル51の外径にほぼ等しくして、受電コイル51に効率よく電力搬送する。
交流電源12は、たとえば、20kHz~1MHzの高周波電力を送電コイル11に供給する。交流電源12は、可撓性のリード線16を介して送電コイル11に接続される。送電コイル11が上面プレート21に載せられる電池内蔵機器50の受電コイル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、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。
送電コイル11は、移動機構13で受電コイル51に接近するように移動される。図1ないし図4の移動機構13は、送電コイル11を、上面プレート21に沿って、X軸方向とY軸方向に移動させて受電コイル51に接近させる。図の移動機構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23を回転して、ネジ棒23にねじ込んでいるナット材24を移動して、送電コイル11を受電コイル51に接近させる。サーボモータ22は、送電コイル11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、送電コイル11をX軸方向に移動させる一対のX軸ネジ棒23Aと、送電コイル11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24B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。送電コイル11はY軸ナット材24Bに連結している。
さらに、図に示す移動機構13は、送電コイル11を水平な姿勢でY軸方向に移動させるために、Y軸ネジ棒23B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、両端を一対のX軸ナット材24Aに連結しており、一対のX軸ナット材24Aと一緒に移動する。ガイドロッド26は、送電コイル11に連結されるガイド部27を貫通しており、送電コイル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、送電コイル11は、互いに平行に配設されるY軸ネジ棒23Bとガイドロッド26に沿って移動するY軸ナット材24B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。
この移動機構13は、X軸サーボモータ22AがX軸ネジ棒23Aを回転させると、一対のX軸ナット材24AがX軸ネジ棒23Aに沿って移動して、Y軸ネジ棒23Bとガイドロッド26をX軸方向に移動させる。Y軸サーボモータ22BがY軸ネジ棒23Bを回転させると、Y軸ナット材24BがY軸ネジ棒23Bに沿って移動して、送電コイル11をY軸方向に移動させる。このとき、送電コイル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、送電コイル11を水平な姿勢でY軸方向に移動させる。したがって、X軸サーボモータ22AとY軸サーボモータ22Bの回転を位置検出制御器14で制御して、送電コイル11をX軸方向とY軸方向に移動できる。ただし、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、送電コイルをX軸方向と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。
さらに、本発明の充電台は、移動機構を、送電コイルをX軸方向とY軸方向に移動させる機構に特定しない。それは、本発明の充電台が、上面プレートに直線状のガイド壁を設けて、このガイド壁に沿って電池内蔵機器を載せる構造として、送電コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる構造とすることができるからである。この充電台は、図示しないが、送電コイルを、一方向、たとえばX軸方向にのみ移動できる移動機構として、送電コイルをガイド壁に沿って直線上に移動できる。
位置検出制御器14は、上面プレート21に載せられた電池内蔵機器50の位置を検出する。図1ないし図4の位置検出制御器14は、電池内蔵機器50に内蔵される受電コイル51の位置を検出して、送電コイル11を受電コイル51に接近させる。
位置検出制御器14は、図5に示すように、上面プレート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に位置検出信号としてパルス信号を供給する検出パルス発生回路31と、この検出パルス発生回路31から位置検出コイル30に供給される位置検出信号のパルスに励起されて受電コイル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受電コイル51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は複数列のコイルからなり、複数の位置検出コイル30を上面プレート21の裏側に配置している。位置検出コイル30は上面プレート21の内面に固定されて、上面プレート21の裏側に配置できる。位置検出コイル30は、受電コイル51のX軸方向の位置を検出する複数のX軸位置検出コイル30Aと、Y軸方向の位置を検出する複数のY軸位置検出コイル30Bとを備える。X軸位置検出コイル30Aは、Y軸方向に細長いループ状で、複数のX軸位置検出コイル30Aは、所定の間隔で上面プレート21の内面に固定されている。Y軸位置検出コイル30Bは、X軸方向に細長いループ状で、複数のY軸位置検出コイル30Bは、所定の間隔で上面プレート21の内面に固定されている。
位置検出コイル30は、隣接して配設している位置検出コイル30の一部を隣の位置検出コイル30に重ねて配設している。細長いコイルの位置検出コイル30は、コイルの長手方向に直交する方向に位置ずれさせて、隣接する位置検出コイル30を互いに重なるように配置している。X軸位置検出コイル30Aは、Y軸方向に延びる直線部を有する細長いループ状であって、複数のX軸位置検出コイル30Aは、直線部をX軸方向に位置ずれさせて、所定の重なり量(d)となるように上面プレート21の裏側に配置している。Y軸位置検出コイル30Bは、X軸方向に延びる直線部を有する細長いループ状であって、複数のY軸位置検出コイル30Bは、直線部をY軸方向に位置ずれさせて、所定の重なり量(d)となるように上面プレート21の裏側に配置している。
図5の位置検出コイル30は、互いに重なるように隣接してなる位置検出コイル30同士の重なり量(d)を、細長いコイルの横幅(W)の2/3としている。いいかえると、互いに隣接する位置検出コイル30を、コイルの横幅方向に、コイルの横幅(W)の1/3だけ位置ずれさせる状態で重ねて配置している。この位置検出コイル30は、図7に示すように、互いに隣接する2つの位置検出コイル30同士の重なり合う領域が、各位置検出コイル30の2/3の領域(図7のハッチングA及びハッチングBで表示)となり、互いに隣接する3つの位置検出コイル30同士の重なり合う領域が、各位置検出コイル30の1/3の領域(図7のハッチングA及びハッチングBの共通部分)となる。図の位置検出コイル30は、隣接する位置検出コイル30同士の重なり量(d)を、細長いコイルの横幅(W)の2/3としているが、位置検出コイルは、互いに重なるように隣接してなる位置検出コイル同士の重なり量(d)を、細長いコイルの横幅(W)の1/2ないし9/10とすることができる。
互いに重なるように隣接する位置検出コイル同士の重なり量(d)を、コイルの横幅(W)の1/2とする位置検出コイルは、図示しないが、互いに隣接する2つの位置検出コイル同士の重なり合う領域が、各位置検出コイルの1/2の領域となる。また、互いに重なるように隣接する位置検出コイル同士の重なり量(d)を、コイルの横幅(W)の3/4とする位置検出コイルは、図示しないが、互いに隣接する2つの位置検出コイル同士の重なり合う領域が、各位置検出コイルの3/4の領域となり、互いに隣接する3つの位置検出コイル同士の重なり合う領域が、各位置検出コイルの2/4の領域となり、互いに隣接する4つの位置検出コイル同士の重なり合う領域が、各位置検出コイルの1/4の領域となる。
さらに、位置検出コイル30の横幅(W)は、受電コイル51の外径(D)にほぼ等しくし、あるいは、外径(D)よりも大きくし、あるいはまた、外径(D)よりも小さくしている。位置検出コイル30は、中央間隔(d)を狭くして、より高い精度で受電コイル51の位置を検出できる。
検出パルス発生回路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受電コイル51を励起する。励起された受電コイル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、受電コイル51の近くにある位置検出コイル30は、図8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、受電コイル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から識別回路33に出力される。
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に受電コイル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。
図5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。
図5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。検出パルス発生回路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。検出パルス発生回路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、受電コイル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ー回路35を接続している。リミッター回路35は、検出パルス発生回路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、たとえば数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に受電コイル51が接近しているかどうかを判定する。
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に受電コイル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受電コイル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。
識別回路33は、複数のX軸位置検出コイル30A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、受電コイル51のX軸方向の位置を検出する。識別回路33は、各々のX軸位置検出コイル30A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X軸位置検出コイル30A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X軸位置検出コイル30Aに受電コイル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X軸位置検出コイル30Aを受信回路32に接続して、各々のX軸位置検出コイル30Aに受電コイル51が接近しているかどうかを判定する。受電コイル51がいずれかのX軸位置検出コイル30Aに接近していると、このX軸位置検出コイル30A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X軸位置検出コイル30Aから受電コイル51のX軸方向の位置を検出できる。受電コイル51が複数のX軸位置検出コイル30Aに跨って接近する状態では、複数のX軸位置検出コイル30A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は複数のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルから受電コイル51のX軸方向の位置を判定する。さらに、識別回路33は、Y軸位置検出コイル30Yも同じように制御して、受電コイル51のY軸方向の位置を検出する。
識別回路33は、検出するX軸方向の位置とY軸方向の位置から移動機構13を制御して、送電コイル11を受電コイル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X軸サーボモータ22Aを制御して、送電コイル11を受電コイル51のX軸方向の位置に移動させる。また、移動機構13のY軸サーボモータ22Bを制御して、送電コイル11を受電コイル51のY軸方向の位置に移動させる。
以上のようにして、位置検出制御器14が送電コイル11を受電コイル51に接近する位置に移動させる。本発明の充電台は、位置検出制御器14で送電コイル11を受電コイル51に接近した後、送電コイル11から受電コイル51に電力搬送して電池52を充電することができる。ただ、充電台は、さらに送電コイル11の位置を正確に制御して受電コイル51に接近させた後、電力搬送して電池52を充電する。
さらに、図9に示す位置検出制御器64は、識別回路73に、受電コイル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8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、受電コイル51の位置を検出している。
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、受電コイル51の位置を求めている。図10は、受電コイル51をX軸方向に移動させる状態における、X軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルを示しており、横軸が受電コイル51のX軸方向の位置を示し、縦軸が各々のX軸位置検出コイル30A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X軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルを検出して、受電コイル51のX軸方向の位置を求める。この図に示すように、受電コイル51をX軸方向に移動すると、各々のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルは変化する。
たとえば、受電コイル51が第1のX軸位置検出コイル30Aと第2のX軸位置検出コイル30Aの中間にあるとき、図10の点aで示すように、第1のX軸位置検出コイル30Aと第2のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルは最大であって、かつ同じとなる。また、受電コイル51が第1のX軸位置検出コイル30Aと第
2のX軸位置検出コイル30Aの中間からずれる位置にあるとき、第1のX軸位置検出コイル30Aと第2のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベル比が変化する。したがって、第1のX軸位置検出コイル30Aと第2のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベル比から受電コイル51の位置を検出できる。
2のX軸位置検出コイル30Aの中間からずれる位置にあるとき、第1のX軸位置検出コイル30Aと第2のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベル比が変化する。したがって、第1のX軸位置検出コイル30Aと第2のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベル比から受電コイル51の位置を検出できる。
さらに、受電コイル51が第2のX軸位置検出コイル30Aの中央部にあるとき、すなわち図10のA領域にあるとき、第2のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルは、最も強くなる。ただ、受電コイル51がA領域にあるときには、受電コイル51のX軸方向の移動距離に対するエコー信号のレベル変動は少なく、また、エコー信号のレベルは、他の要因によっても変動するので、受電コイル51がA領域にあるとき、第2のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルのみで受電コイル51の位置を判定すると正確に判定できなくなる。したがって、識別回路33は、この領域にあるとき、第2のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のみでなく、第1のX軸位置検出コイル30Aと第3のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルからも受電コイル51の位置を判定する。受電コイル51が第2のX軸位置検出コイル30Aの中央に位置するとき、第1のX軸位置検出コイル30Aと第3のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルは等しくなり、あるいは、エコー信号のレベルが0レベルとなる。したがって、識別回路33は、第2のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号が最大レベルとなる状態で、第1のX軸位置検出コイル30Aと第3のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルが等しく、あるいは両方が0レベルであると、受電コイル51は第2のX軸位置検出コイル30Aの中央に位置すると判定する。受電コイル51の位置が、第2のX軸位置検出コイル30Aの中央部からわずかにずれると、第1のX軸位置検出コイル30Aと第3のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルが変化する。受電コイル51が第1のX軸位置検出コイル30A側にずれると、第1のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルが、第3のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルよりも大きくなる。したがって、この状態になると、識別回路33は、第1のX軸位置検出コイル30Aと第2のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベル比から受電コイル51の位置を正確に検出することができる。受電コイル51が第1のX軸位置検出コイル30A側に移動するにしたがって、第1のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルが大きくなるからである。反対に、受電コイル51が第3のX軸位置検出コイル30A側にずれると、第3のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルが、第1のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルよりも大きくなる。したがって、この状態になると、識別回路33は、第2と第3のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベル比から受電コイルの位51置を正確に検出することができる。受電コイル51が第3のX軸位置検出コイル30A側に移動するにしたがって、第3のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルが大きくなるからである。
以上のように、識別回路33は、エコー信号が最大レベルとなる状態においては、最大レベルとなる位置検出コイル30のエコー信号のみから受電コイル51の位置を判定しない。最大レベルのエコー信号を検出する位置検出コイル30の両側にある位置検出コイル30に誘導されるエコー信号も考慮して、受電コイル51の位置を判定する。したがって、位置検出コイル30の中央部であるA領域にある受電コイル51の位置は、最大レベルとなる位置検出コイル30の中央からのわずかなずれも正確に検出できる。
識別回路73は、受電コイル51のX軸方向の位置に対する、各々のX軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルとレベル比を記憶回路77に記憶している。受電コイル51が置かれると、いずれかのX軸位置検出コイル30Aにエコー信号が誘導される。したがって、識別回路73は、X軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号で受電コイル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X軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号のレベルとレベル比を、記憶回路77に記憶しているレベルとレベル比に比較して、受電コイル51のX軸方向の位置を正確に判別する。
以上は、識別回路73が、X軸位置検出コイル30Aに誘導されるエコー信号から、受電コイル51のX軸方向の位置を検出する方法を示すが、受電コイル51のY軸方向の位置もX軸方向と同じようにして、Y軸位置検出コイル30Bに誘導されるエコー信号から検出できる。
識別回路73が、受電コイル51のX軸方向とY軸方向の位置を検出すると、この識別回路73からの位置信号でもって、位置検出制御器64は送電コイル11を受電コイル51の位置に移動させる。
なお、上記のような波形のエコー信号が検出されたとき、充電台の識別回路73は、電池内蔵機器50の受電コイル51が搭載されたと認識、識別することができる。エコー信号の波形とは異なる波形が検出、識別されるときは、電池内蔵機器50の受電コイル51以外(例えば、金属異物)のものが搭載されたとして、電力供給を停止することができる。また、エコー信号の波形が検出、識別されないときは、電池内蔵機器50の受電コイル51が搭載されていないとして、電力供給をしない。
なお、上記のような波形のエコー信号が検出されたとき、充電台の識別回路73は、電池内蔵機器50の受電コイル51が搭載されたと認識、識別することができる。エコー信号の波形とは異なる波形が検出、識別されるときは、電池内蔵機器50の受電コイル51以外(例えば、金属異物)のものが搭載されたとして、電力供給を停止することができる。また、エコー信号の波形が検出、識別されないときは、電池内蔵機器50の受電コイル51が搭載されていないとして、電力供給をしない。
充電台10は、位置検出制御器14、64で移動機構13を制御して送電コイル11を受電コイル51に接近させた状態で、交流電源12で送電コイル11に交流電力を供給する。送電コイル11の交流電力は受電コイル51に電力搬送されて、電池52の充電に使用される。電池内蔵機器50は、電池52が満充電されたことを検出すると、充電を停止して、満充電信号を充電台10に伝送する。電池内蔵機器50は、受電コイル51に満充電信号を出力し、この満充電信号を受電コイル51から送電コイル11に伝送して、充電台10に満充電の情報を伝送することができる。この電池内蔵機器50は、交流電源12と異なる周波数の交流信号を受電コイル51に出力し、充電台10はこの交流信号を送電コイル11で受信して満充電を検出することができる。また、電池内蔵機器50が特定周波数の搬送波を満充電信号で変調する信号を受電コイル51に出力し、充電台10が特定周波数の搬送波を受信し、この信号を復調して満充電信号を検出することもできる。さらに、電池内蔵機器は、満充電信号を充電台に無線伝送して、満充電の情報を伝送することもできる。この電池内蔵機器は、満充電信号を送信する送信器を内蔵しており、充電台は満充電信号を受信する受信器を内蔵する。図6に示す位置検出制御器14は、内蔵電池52の満充電を検出する満充電検出回路17を内蔵している。この満充電検出回路17は、電池内蔵機器50から出力される満充電信号を検出して、電池52の満充電を検出する。
複数の電池内蔵機器50を載せることができる上面プレート21の充電台10は、複数の電池内蔵機器50の電池52を順番に切り換えて満充電する。この充電台10は、最初にいずれかの電池内蔵機器50の受電コイル51の位置を検出して、この受電コイル51に送電コイル11を接近させて、この電池内蔵機器50の電池52を満充電する。この電池内蔵機器50の電池52が満充電されて、満充電検出回路17が満充電信号を受信すると、位置検出制御器14は、この電池内蔵機器50とは別の位置にセットされる第2の電池内蔵機器50の受電コイル51の位置を検出し、移動機構13を制御して送電コイル11を第2の電池内蔵機器50の受電コイル51に接近させる。この状態で、第2の電池内蔵機器50の電池52に電力搬送して、この電池52を満充電する。さらに、第2の電池内蔵機器50の電池52が満充電されて、第2の電池内蔵機器50からの満充電信号を満充電検出回路17が受信すると、位置検出制御器14が、さらに第3の電池内蔵機器50の受電コイル51を検出して、移動機構13を制御して第3の電池内蔵機器50の受電コイル51に送電コイル11を接近させて、この電池内蔵機器50の電池52を満充電する。以上のように、複数の電池内蔵機器50が上面プレート21にセットされると、次々と電池内蔵機器50を切り換えて内蔵電池52を満充電する。この充電台10は、満充電された電池内蔵機器50の位置を記憶して、満充電された電池内蔵機器50の電池52を充電しない。上面プレート21の上にセットされる全ての電池内蔵機器50の電池52を満充電したことを検出すると、充電台10は、交流電源12の動作を停止して電池52の充電を停止する。ここで、上記の実施例では、電池内蔵機器50の電池52が満充電されると充電を停止しているが、電池52が所定容量となったときを満充電として充電を停止してもよい。
以上の移動機構13は、送電コイル11をX軸方向とY軸方向とに移動して、送電コイル11を受電コイル51に最も近い位置に移動させるが、本発明は、移動機構がX軸方向とY軸方向とに送電コイルを移動して、送電コイルの位置を受電コイルに接近させる構造には特定せず、送電コイルは種々の方向に移動させて、受電コイルに接近することもできる。
本発明に係る充電台は、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。
10…充電台
11…送電コイル
12…交流電源
13…移動機構
14…位置検出制御器
15…コア 15A…円柱部
15B…円筒部
16…リード線
17…満充電検出回路
20…ケース
21…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
24B…Y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 30A…X軸位置検出コイル
30B…Y軸位置検出コイル
31…検出パルス発生回路
32…受信回路
33…識別回路
34…切換回路
35…リミッター回路
36…A/Dコンバータ
50…電池内蔵機器
51…受電コイル
52…電池
53…コンデンサー
54…並列共振回路
55…ダイオード
56…平滑コンデンサー
57…整流回路
58…充電制御回路
64…位置検出制御器
73…識別回路
77…記憶回路
130…位置検出コイル 130A…X軸位置検出コイル
151…受電コイル
11…送電コイル
12…交流電源
13…移動機構
14…位置検出制御器
15…コア 15A…円柱部
15B…円筒部
16…リード線
17…満充電検出回路
20…ケース
21…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
24B…Y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 30A…X軸位置検出コイル
30B…Y軸位置検出コイル
31…検出パルス発生回路
32…受信回路
33…識別回路
34…切換回路
35…リミッター回路
36…A/Dコンバータ
50…電池内蔵機器
51…受電コイル
52…電池
53…コンデンサー
54…並列共振回路
55…ダイオード
56…平滑コンデンサー
57…整流回路
58…充電制御回路
64…位置検出制御器
73…識別回路
77…記憶回路
130…位置検出コイル 130A…X軸位置検出コイル
151…受電コイル
Claims (5)
- 受電コイル(51)に電力搬送される電力で充電される電池(52)を内蔵する電池内蔵機器(50)の充電台であって、
交流電源(12)に接続されて前記受電コイル(51)に起電力を電力搬送する送電コイル(11)と、この送電コイル(11)を内蔵すると共に、上面には電池内蔵機器(50)を載せる上面プレート(21)を有するケース(20)と、このケース(20)に内蔵されて、前記送電コイル(11)を上面プレート(21)の内面に沿って移動させる移動機構(13)と、上面プレート(21)に載せられる電池内蔵機器(50)の受電コイル(51)の位置を検出して前記移動機構(13)を制御して前記送電コイル(11)を前記受電コイル(51)に接近させる位置検出制御器(14;64)とを備える充電台であって、
前記位置検出制御器(14;64)が、上面プレート(21)の裏側に所定の間隔で配置している複数の位置検出コイル(30)と、位置検出コイル(30)に位置検出信号としてパルス信号を供給する検出パルス発生回路(31)と、この検出パルス発生回路(31)から位置検出コイル(30)に供給されるパルス信号に励起されて受電コイル(51)から位置検出コイル(30)に誘導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受電コイル(51)の位置を判別する識別回路(33)とを備え、
前記位置検出コイル(30)が、隣接して配設してなる位置検出コイル(30)の一部を隣の位置検出コイル(30)に重ねて配設しており、
前記識別回路(33)は、最大レベルのエコー信号が誘導される位置検出コイル(30)と、その両側に配設している位置検出コイル(30)のエコー信号のレベルから受電コイル(51)の位置を判別することを特徴とする充電台。 - 前記位置検出コイル(30)が直線部を有する細長いコイルであって、隣接する位置検出コイル(30)が、コイルの長手方向に直交する方向に位置ずれして配置され、
互いに重なるように隣接してなる位置検出コイル(30)同士の重なり量(d)が、細長いコイルの横幅(W)の1/2ないし9/10である請求項1に記載される充電台。 - 前記位置検出コイル(30)が、互いに重なるように隣接してなる位置検出コイル(30)同士の重なり量(d)を、細長いコイルの横幅(W)の2/3としてなる請求項2に記載される充電台。
- 前記位置検出コイル(30)が、受電コイル(51)のX軸方向の位置を検出する複数のX軸位置検出コイル(30A)と、Y軸方向の位置を検出する複数のY軸位置検出コイル(30B)とを備える請求項1ないし3のいずれかに記載される充電台。
- 前記X軸位置検出コイル(30A)はY軸方向に細長いコイルで、Y軸位置検出コイル(30B)はX軸方向に細長いコイルである請求項4に記載される充電台。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3032687A4 (en) * | 2013-07-18 | 2016-07-20 | Panasonic Ip Man Co Ltd | CONTACTLESS CHARGER, ASSOCIATED PROGRAM, AND AUTOMOBILE EQUIPPED WITH THE CONTACTLESS CHARGER |
EP2923428A4 (en) * | 2012-11-12 | 2016-09-14 | Auckland Uniservices Ltd | DETECTION OF VEHICLES OR OTHER MOVING OBJECTS |
WO2016209514A1 (en) * | 2015-06-23 | 2016-12-29 | Qualcomm Incorporated | Systems, methods and apparatuses for guidance and alignment in electric vehicles wireless inductive charging systems |
US10411524B2 (en) | 2015-06-23 | 2019-09-10 | Witricity Corporation | Systems, methods and apparatuses for guidance and alignment in electric vehicles wireless inductive charging systems |
CN111247711A (zh) * | 2017-10-30 | 2020-06-05 | 三菱电机株式会社 | 受电装置以及非接触电力传输*** |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019170135A (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 株式会社日立情報通信エンジニアリング | ワイヤレス給電システムおよびワイヤレス給電装置 |
WO2023234369A1 (ja) * | 2022-06-02 | 2023-12-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 充電装置 |
WO2024043085A1 (ja) * | 2022-08-25 | 2024-02-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 充電装置および充電方法 |
WO2024043122A1 (ja) * | 2022-08-25 | 2024-02-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 充電装置および充電方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6370326A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | Wacom Co Ltd | 位置検出装置 |
JP2008234523A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Seiko Epson Corp | 位置検出装置、表示装置および情報処理システム |
JP2009247194A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-10-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 充電台 |
-
2011
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6370326A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | Wacom Co Ltd | 位置検出装置 |
JP2008234523A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Seiko Epson Corp | 位置検出装置、表示装置および情報処理システム |
JP2009247194A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-10-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 充電台 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2923428A4 (en) * | 2012-11-12 | 2016-09-14 | Auckland Uniservices Ltd | DETECTION OF VEHICLES OR OTHER MOVING OBJECTS |
US9747792B2 (en) | 2012-11-12 | 2017-08-29 | Auckland Uniservices Limited | Vehicle or moving object detection |
US10755561B2 (en) | 2012-11-12 | 2020-08-25 | Auckland Uniservices Limited | Vehicle or moving object detection |
EP3032687A4 (en) * | 2013-07-18 | 2016-07-20 | Panasonic Ip Man Co Ltd | CONTACTLESS CHARGER, ASSOCIATED PROGRAM, AND AUTOMOBILE EQUIPPED WITH THE CONTACTLESS CHARGER |
WO2016209514A1 (en) * | 2015-06-23 | 2016-12-29 | Qualcomm Incorporated | Systems, methods and apparatuses for guidance and alignment in electric vehicles wireless inductive charging systems |
US10340752B2 (en) | 2015-06-23 | 2019-07-02 | Witricity Corporation | Systems, methods and apparatuses for guidance and alignment in electric vehicles wireless inductive charging systems |
US10411524B2 (en) | 2015-06-23 | 2019-09-10 | Witricity Corporation | Systems, methods and apparatuses for guidance and alignment in electric vehicles wireless inductive charging systems |
US11394253B2 (en) | 2015-06-23 | 2022-07-19 | Witricity Corporation | Systems, methods and apparatuses for guidance and alignment in electric vehicles wireless inductive charging systems |
CN111247711A (zh) * | 2017-10-30 | 2020-06-05 | 三菱电机株式会社 | 受电装置以及非接触电力传输*** |
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