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JP2015053754A - Non-contact charging system and secondary battery pack - Google Patents

Non-contact charging system and secondary battery pack Download PDF

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JP2015053754A
JP2015053754A JP2013184041A JP2013184041A JP2015053754A JP 2015053754 A JP2015053754 A JP 2015053754A JP 2013184041 A JP2013184041 A JP 2013184041A JP 2013184041 A JP2013184041 A JP 2013184041A JP 2015053754 A JP2015053754 A JP 2015053754A
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JP
Japan
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power
secondary battery
control unit
power transmission
power reception
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JP2013184041A
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Japanese (ja)
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三宅　聡
Satoshi Miyake
聡 三宅
吉晴 日野
Yoshiharu Hino
吉晴 日野
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Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
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Abstract

【課題】二次電池と受電モジュールを一体化した二次電池パックを構成し、受電、送電モジュール間で交換される情報に基づいて、受電モジュールにより二次電池の特性に最適な充放電制御を行う。
【解決手段】交流磁界を送電コイル２から放出する送電モジュール１と、送電コイルと電磁誘導する受電コイル４により非接触で受電し直流電力に変換して二次電池１２を充電する受電モジュール３と、二次電池から電源供給されるセットシステム１４とを備える。送電モジュールは送電制御部７を有し、受電モジュールは二次電池の充放電管理及び安全制御を行う受電制御部１１を有する。受電モジュールと二次電池を一体化した二次電池パック１３が構成され、送電制御部及び受電制御部は、送電コイルと受電コイルの電磁誘導を介して非接触で双方向通信を行う。受電制御部は、双方向通信により交換される情報に基づいて、二次電池の充放電制御を行うように構成される。
【選択図】図１The present invention provides a secondary battery pack in which a secondary battery and a power receiving module are integrated, and based on information exchanged between the power receiving and power transmitting module, the power receiving module performs optimal charge / discharge control for the characteristics of the secondary battery. Do.
A power transmission module that emits an alternating magnetic field from a power transmission coil, a power reception module that charges a secondary battery by receiving power in a non-contact manner by a power receiving coil and a power receiving coil that electromagnetically induces the power, and converts the power into DC power. And a set system 14 that is supplied with power from the secondary battery. The power transmission module includes a power transmission control unit 7, and the power reception module includes a power reception control unit 11 that performs charge / discharge management and safety control of the secondary battery. A secondary battery pack 13 in which the power reception module and the secondary battery are integrated is configured, and the power transmission control unit and the power reception control unit perform non-contact bidirectional communication via electromagnetic induction of the power transmission coil and the power reception coil. The power reception control unit is configured to perform charge / discharge control of the secondary battery based on information exchanged by bidirectional communication.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電磁誘導、電磁共鳴等を利用して非接触で電力を伝送し受電側に内蔵された二次電池を充電する非接触充電システムに関し、特に、送電モジュールと受電モジュールの間での双方向通信により、二次電池の充電制御の安全性を向上させる機能を備えた非接触充電システムに関する。   The present invention relates to a non-contact charging system that transmits electric power in a non-contact manner using electromagnetic induction, electromagnetic resonance, etc., and charges a secondary battery built in the power receiving side, in particular, between a power transmission module and a power receiving module. The present invention relates to a non-contact charging system having a function of improving the safety of charging control of a secondary battery by bidirectional communication.

携帯電話をはじめとする小型の電子セット機器に対して、非接触（ワイヤレス）で給電する電力伝送システムが採用されつつある。セット機器に内蔵された二次電池を充電するために、非接触電力伝送を用いた非接触充電システムを採用すれば、充電操作の煩雑さが大幅に改善される。   A power transmission system that supplies power in a non-contact (wireless) manner to small electronic set devices such as mobile phones is being adopted. If a non-contact charging system using non-contact power transmission is used to charge the secondary battery built in the set device, the complexity of the charging operation is greatly improved.

一方、小型のセット機器の場合、使用環境を考慮して、防水構造とすることが望ましい場合が多い。例えば補聴器の場合、耳の中の湿気や外界の水気の影響で故障する惧れがあるため、防水構造が望まれている。しかし、補聴器のようなコイン型の電池で動作する小型のセット機器の場合、電池交換を頻繁に行う必要があるため、防水構造にすることが困難になっていた。何故ならば、電池交換を可能とするためには、ケーシングを開放可能とする必要があり、防水構造の採用の障害となるからである。   On the other hand, in the case of a small set device, it is often desirable to have a waterproof structure in consideration of the use environment. For example, in the case of a hearing aid, a waterproof structure is desired because it may break down due to moisture in the ear or external moisture. However, in the case of a small set device that operates on a coin-type battery such as a hearing aid, it is difficult to provide a waterproof structure because it is necessary to frequently replace the battery. This is because, in order to be able to replace the battery, it is necessary to open the casing, which is an obstacle to the adoption of the waterproof structure.

これに対して、コイン型の二次電池を用いれば、電池交換が不要になり、防水構造を採用し易くなる。但し、防水構造を採用すると、充電用の外部端子を設けることはできない。この問題については、コイン型の二次電池の充電に非接触充電システムを採用することが、一つの有力な解決手段となる。   On the other hand, if a coin-type secondary battery is used, battery replacement becomes unnecessary, and a waterproof structure can be easily adopted. However, if a waterproof structure is adopted, an external terminal for charging cannot be provided. Regarding this problem, adopting a non-contact charging system for charging a coin-type secondary battery is one effective solution.

非接触充電システムは、例えば充電器に組み込まれた送電モジュールと、セット機器に電力供給するための二次電池を含む受電モジュールにより構成される。送電モジュールの送電コイルと受電モジュールの受電コイルの間の電磁誘導等を介して、送電モジュールから受電モジュールへ電力が伝送される。受電モジュールでは、受電コイルが受電した高周波電力を直流電力に変換し、充電電圧に電圧変換して、二次電池に対する充電が行われる。   The non-contact charging system includes, for example, a power transmission module incorporated in a charger and a power reception module including a secondary battery for supplying power to the set device. Power is transmitted from the power transmission module to the power receiving module through electromagnetic induction or the like between the power transmission coil of the power transmission module and the power receiving coil of the power receiving module. In the power receiving module, the high-frequency power received by the power receiving coil is converted into DC power and converted into a charging voltage to charge the secondary battery.

非接触充電システムでは、電力伝送のための送電コイルと受電コイル間の結合を利用して非接触で通信を行い、電力伝送とともにデータ伝送も可能な構成とすることができる。   In the non-contact charging system, it is possible to perform a non-contact communication using a coupling between a power transmission coil and a power receiving coil for power transmission, and to be able to transmit data as well as power transmission.

例えば、特許文献１及び２には、ＰＤＡ、携帯電話、携帯型音楽プレーヤ等の携帯型電子機器に受電モジュールを設けた非接触充電システムが開示されている。充電器を構成するクレードルは送電モジュールを備え、携帯型電子機器をクレードル上に載置することで、コイル間の結合を介して、非接触で電力を供給する。同時に、携帯型電子機器とクレードルの間では、コイル間の結合を介してデータ通信も可能な構成となっている。さらに、クレードルはＰＣとデータ通信が可能であり、クレードル上に載置された携帯型電子機器と、ＰＣとの間でデータ伝送を行うことができる。   For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a non-contact charging system in which a power receiving module is provided in a portable electronic device such as a PDA, a cellular phone, or a portable music player. The cradle constituting the charger includes a power transmission module, and power is supplied in a contactless manner through coupling between coils by placing the portable electronic device on the cradle. At the same time, data communication is also possible between the portable electronic device and the cradle through coupling between the coils. Further, the cradle can perform data communication with the PC, and data transmission can be performed between the portable electronic device placed on the cradle and the PC.

特開２００６−１４１１７０号公報JP 2006-141170 A 特開２００７−３２５３３９号公報JP 2007-325339 A

小型のセット機器に二次電池を用いた場合、非接触電力伝送を用いた二次電池の充放電の制御を、適切かつ安全に行うことは極めて重要である。そのためには、受電モジュールの制御部により、二次電池と送電モジュールに関する情報を収集し、その情報に基づいて二次電池の特性に最適な充放電制御を行う構成とすることが望ましい。さらに、各種の構成の相違するセット機器に広く使用される二次電池に対して、最適な充放電制御を確実に実現するためには、二次電池と受電モジュールを一体化した電池パックを構成することが望ましい。   When a secondary battery is used in a small set device, it is extremely important to appropriately and safely control charging / discharging of the secondary battery using non-contact power transmission. For this purpose, it is desirable that the control unit of the power receiving module collects information on the secondary battery and the power transmission module and performs charge / discharge control optimal for the characteristics of the secondary battery based on the information. Furthermore, in order to reliably realize optimal charge / discharge control for secondary batteries widely used in set devices with different configurations, a battery pack that integrates the secondary battery and the power receiving module is configured. It is desirable to do.

これに対して、特許文献１及び２に開示されたシステムでは、受電モジュールは携帯型電子機器と一体化しており、二次電池及び受電モジュールを一体化した電池パックの構成についての開示はない。そのため、二次電池の充放電管理及び安全制御は、携帯型電子機器の本来の機能の一部として行われ、必ずしも、用いられる二次電池の特性に最適化されたものではない。   On the other hand, in the systems disclosed in Patent Documents 1 and 2, the power receiving module is integrated with the portable electronic device, and there is no disclosure about the configuration of the battery pack in which the secondary battery and the power receiving module are integrated. Therefore, charge / discharge management and safety control of the secondary battery are performed as part of the original function of the portable electronic device, and are not necessarily optimized for the characteristics of the secondary battery used.

また、補聴器の場合、個々の使用者の聴力に合わせた調整が必要である。他の小型のセット機器においても、何等かの調整が必要である場合が多い。しかし、補聴器のような小型のセット機器に、手動の調整機能を設けることは、構成上困難である。また、非接触充電システムを前提として防水構造を採用すると、調整用の外部端子を設けることはできず、外部装置と接続して調整操作を可能とすることもできない。   Further, in the case of a hearing aid, it is necessary to adjust the hearing ability of each user. In other small set devices, some adjustment is often necessary. However, it is difficult to provide a manual adjustment function in a small set device such as a hearing aid. Further, if a waterproof structure is adopted on the premise of a non-contact charging system, an external terminal for adjustment cannot be provided, and adjustment operation cannot be performed by connecting to an external device.

これに対して、特許文献１及び２に開示されたシステムのように、携帯型電子機器とクレードルの間での、非接触の電力伝送を介したデータ伝送を利用することが考えられる。しかし、特許文献１及び２のシステムにおけるデータ伝送は、ＰＣから携帯型電子機器にデータを提供する機能に用いられるだけである。そのため、携帯型電子機器の調整を外部から行うことを可能とした構成を有するものではない。   On the other hand, it is conceivable to use data transmission via non-contact power transmission between the portable electronic device and the cradle like the systems disclosed in Patent Documents 1 and 2. However, the data transmission in the systems of Patent Documents 1 and 2 is only used for the function of providing data from the PC to the portable electronic device. Therefore, it does not have a configuration that allows adjustment of the portable electronic device from the outside.

従って本発明は、二次電池と受電モジュールを一体化した電池パックを構成し、受電モジュールと送電モジュール間の双方向通信により交換される情報に基づいて、受電モジュールにより二次電池の特性に最適な充放電制御を行うように構成された非接触充電システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention constitutes a battery pack in which the secondary battery and the power receiving module are integrated, and is optimal for the characteristics of the secondary battery by the power receiving module based on information exchanged by bidirectional communication between the power receiving module and the power transmitting module. It is an object of the present invention to provide a non-contact charging system configured to perform charging / discharging control.

また、本発明は、小型のセット機器に手動調整部あるいは外部端子を設けることなく、非接触電力伝送の機能を利用してセット機器の調整操作を可能とした非接触充電システムを提供することを目的とする。   In addition, the present invention provides a non-contact charging system that enables adjustment operation of a set device using a function of non-contact power transmission without providing a manual adjustment unit or an external terminal in a small set device. Objective.

本発明の非接触充電システムは、交流磁界を送電コイルから放出して送電する送電モジュールと、前記送電コイルと電磁誘導する受電コイルにより非接触で交流電力を受電し、直流電力に変換して二次電池を充電する受電モジュールと、前記二次電池から電源供給されるセットシステムとを備え、前記送電モジュールは前記送電を制御する送電制御部を有し、前記受電モジュールは前記二次電池の充放電管理及び安全制御を行う受電制御部を有する。   The contactless charging system of the present invention receives AC power in a contactless manner by a power transmission module that transmits an AC magnetic field from a power transmission coil and transmits power and the power receiving coil that electromagnetically induces the power, and converts the power into DC power. A power receiving module that charges a secondary battery; and a set system that is powered by the secondary battery, wherein the power transmission module has a power transmission control unit that controls the power transmission, and the power receiving module charges the secondary battery. A power reception control unit that performs discharge management and safety control is provided.

上記課題を解決するために、本発明の非接触充電システムは、前記受電モジュールと前記二次電池を一体化した二次電池パックが構成され、前記送電制御部及び前記受電制御部は各々、前記送電コイルと前記受電コイルの電磁誘導を介して非接触で双方向の通信を行う送電通信部及び受電通信部を備え、前記受電制御部は、前記送電制御部との間での双方向通信により交換される情報に基づいて、前記二次電池の充放電制御を行うように構成されたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the contactless charging system of the present invention includes a secondary battery pack in which the power receiving module and the secondary battery are integrated, and the power transmission control unit and the power reception control unit are A power transmission communication unit and a power reception communication unit that perform bidirectional communication in a non-contact manner through electromagnetic induction of the power transmission coil and the power reception coil, and the power reception control unit is configured to perform bidirectional communication with the power transmission control unit. The charging / discharging control of the secondary battery is performed based on information to be exchanged.

本発明の二次電池パックは、二次電池と、受電コイルにより受電した交流電力を直流電力に変換して前記二次電池を充電する受電モジュールとを備え、前記受電コイルは、交流磁界を放出する送電モジュールの送電コイルと電磁誘導して非接触で交流電力を受電し、前記受電モジュールは、前記二次電池の充放電管理及び安全制御を行う受電制御部を有し、前記二次電池と一体的に組み合わされ、前記受電モジュールは、前記送電コイルと前記受電コイルの電磁誘導を介して非接触で双方向の通信を行う受電通信部を備え、前記受電制御部は、前記受電モジュールと前記送電モジュール間の双方向通信により交換される情報に基づいて、前記二次電池の充放電制御を行うように構成されたことを特徴とする。   The secondary battery pack of the present invention includes a secondary battery and a power receiving module that converts AC power received by the power receiving coil into DC power and charges the secondary battery, and the power receiving coil emits an AC magnetic field. The AC power is received in a non-contact manner by electromagnetic induction with a power transmission coil of the power transmission module, and the power reception module includes a power reception control unit that performs charge / discharge management and safety control of the secondary battery, and the secondary battery The power reception module includes a power reception communication unit that performs non-contact bidirectional communication via electromagnetic induction of the power transmission coil and the power reception coil, and the power reception control unit includes the power reception module and the power reception module. The charging / discharging control of the secondary battery is performed based on information exchanged by bidirectional communication between power transmission modules.

上記構成によれば、受電モジュールと二次電池を一体化した二次電池パックが構成され、非接触電力伝送の経路を使用して送電モジュールと受電モジュールが双方向通信可能であるため、双方向通信により交換される情報に基づいて、二次電池の特性に最適な充放電制御を行うことができる。これにより、各種のセット機器の構成の相違に関わらず、広く供用可能な二次電池パックを実現できる。   According to the above configuration, the secondary battery pack in which the power reception module and the secondary battery are integrated is configured, and the power transmission module and the power reception module can be bidirectionally communicated using the non-contact power transmission path. Based on information exchanged by communication, charge / discharge control optimal for the characteristics of the secondary battery can be performed. Thereby, a rechargeable battery pack that can be widely used can be realized regardless of the difference in the configuration of various set devices.

本発明の一実施の形態における非接触充電システムを示すブロック図The block diagram which shows the non-contact charge system in one embodiment of this invention

本発明の非接触充電システムは、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。   The non-contact charging system of the present invention can take the following aspects based on the above configuration.

すなわち、前記送電モジュールは、外部のホスト装置と接続されて双方向通信可能であり、前記送電通信部と前記受電通信部の通信を介して、前記ホスト装置は前記受電制御部との間で双方向通信可能である構成とすることができる。   That is, the power transmission module is connected to an external host device and capable of bidirectional communication, and the host device communicates with the power reception control unit via communication between the power transmission communication unit and the power reception communication unit. It is possible to adopt a configuration capable of bidirectional communication.

また、前記ホスト装置は、前記送電モジュールの仕様及び状態の情報を前記受電制御部に伝達し、前記受電制御部は前記二次電池の種類及び状態の情報を前記ホスト装置に伝達し、前記ホスト装置及び前記受電制御部は、前記伝達される情報に基づいて前記二次電池の充放電の安全制御を行う構成とすることができる。   In addition, the host device transmits specification and status information of the power transmission module to the power reception control unit, the power reception control unit transmits information of the type and status of the secondary battery to the host device, and the host The apparatus and the power reception control unit may be configured to perform safety control of charging and discharging of the secondary battery based on the transmitted information.

また、前記ホスト装置及び前記受電制御部は、前記伝達される情報に基づいて、前記送電モジュールまたは前記受電モジュールの認証を行う構成とすることができる。   In addition, the host device and the power reception control unit may be configured to authenticate the power transmission module or the power reception module based on the transmitted information.

また、前記ホスト装置は、前記受電制御部との通信を介して、前記二次電池パックのファームウェアの書き換えを行うことが可能なように構成することができる。   Further, the host device can be configured to be able to rewrite the firmware of the secondary battery pack through communication with the power reception control unit.

また、前記セットシステムは、前記受電制御部との間で通信を行うセット通信部を備え、前記セット通信部による前記受電制御部との通信を介して、前記セットシステムは前記受電制御部との間で双方向通信可能である構成することができる。   In addition, the set system includes a set communication unit that performs communication with the power reception control unit, and the set system communicates with the power reception control unit through communication with the power reception control unit by the set communication unit. It is possible to configure such that two-way communication is possible.

また、前記セットシステムは、前記セット通信部による前記受電制御部との通信を介して前記二次電池パックの状態を管理するように構成することができる。   Further, the set system can be configured to manage the state of the secondary battery pack through communication with the power reception control unit by the set communication unit.

また、前記送電モジュールは、外部のホスト装置と接続されて双方向通信可能であり、前記セット通信部と前記受電制御部間の通信、前記送電通信部と前記受電通信部間の通信、及び前記送電モジュールと前記ホスト装置間の通信を介して、前記セットシステムと前記ホスト装置との間で通信可能であり、前記ホスト装置により、前記セットシステムの状態管理、または前記セットシステムのパラメータの管理及び調整のうち、少なくとも一方を行うことが可能なように構成することができる。   Further, the power transmission module is connected to an external host device and is capable of bidirectional communication, communication between the set communication unit and the power reception control unit, communication between the power transmission communication unit and the power reception communication unit, and Communication is possible between the set system and the host device via communication between the power transmission module and the host device, and the host device manages the status of the set system or the management of parameters of the set system. Of the adjustments, at least one of the adjustments can be performed.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

＜実施の形態＞
本発明の一実施の形態における非接触充電システムについて、図１に示すブロック図を参照して説明する。このシステムは、送電モジュール１の送電コイル２と、受電モジュール３の受電コイル４の間で、電磁誘導を介して電力を伝送するように構成されている。送電モジュール１は、通常、充電器の形態で構成される。 <Embodiment>
A non-contact charging system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to a block diagram shown in FIG. This system is configured to transmit power between the power transmission coil 2 of the power transmission module 1 and the power reception coil 4 of the power reception module 3 via electromagnetic induction. The power transmission module 1 is usually configured in the form of a charger.

送電コイル２と共振コンデンサ５からなる共振回路に対し、コイルドライバ６から高周波電力が供給されて、送電コイル２からの送電が行われる。コイルドライバ６の動作は、送電制御部７により制御される。受電モジュール３では、受電コイル４と共振コンデンサ８からなる共振回路によって高周波電力を受電する。共振コンデンサ８の両端の交流電圧は、整流回路９に供給されて直流電圧に変換される。   High frequency power is supplied from the coil driver 6 to the resonance circuit including the power transmission coil 2 and the resonance capacitor 5, and power is transmitted from the power transmission coil 2. The operation of the coil driver 6 is controlled by the power transmission control unit 7. In the power receiving module 3, high frequency power is received by a resonant circuit including the power receiving coil 4 and the resonant capacitor 8. The AC voltage across the resonance capacitor 8 is supplied to the rectifier circuit 9 and converted to a DC voltage.

整流回路９の出力電圧はレギュレータ１０により一定電圧に制御されて、受電制御部１１を介して二次電池１２に供給される。この二次電池１２と受電モジュール３は一体化されており、二次電池パック１３を構成している。二次電池１２の放電電力は、受電制御部１１を介して、例えば補聴器や携帯電話等のセット装置（不図示）の要部であるセットシステム１４の電源部に供給される。なお、二次電池パック１３は、セット装置のケーシング内に内蔵される。セットシステム１４は、セット通信部１５を含む。セットシステム１４と受電制御部１１の接続部１６は、Ｉ2Ｃバスなどのシリアル通信回線を含み、セット通信部１５と受電制御部１１の間の双方向通信を可能としている。 The output voltage of the rectifier circuit 9 is controlled to a constant voltage by the regulator 10 and is supplied to the secondary battery 12 via the power reception control unit 11. The secondary battery 12 and the power reception module 3 are integrated to form a secondary battery pack 13. The discharged power of the secondary battery 12 is supplied to the power supply unit of the set system 14 which is a main part of a set device (not shown) such as a hearing aid or a mobile phone via the power reception control unit 11. The secondary battery pack 13 is built in the casing of the set device. The set system 14 includes a set communication unit 15. A connection unit 16 between the set system 14 and the power reception control unit 11 includes a serial communication line such as an I 2 C bus, and enables bidirectional communication between the set communication unit 15 and the power reception control unit 11.

送電モジュール１の送電制御部７は、ＰＣ等のホスト装置１７とＵＳＢ１８で接続され、双方向通信が可能である。送電制御部７は、コイルドライバ６に高周波電力キャリアを供給するキャリア生成部１９を備えるとともに、通信制御部２０が設けられている。ＣＰＵ２１は、キャリア生成部１９及び通信制御部２０を含む送電制御部７の機能を制御・管理する。   The power transmission control unit 7 of the power transmission module 1 is connected to a host device 17 such as a PC via a USB 18 and can perform bidirectional communication. The power transmission control unit 7 includes a carrier generation unit 19 that supplies a high-frequency power carrier to the coil driver 6 and a communication control unit 20. The CPU 21 controls and manages functions of the power transmission control unit 7 including the carrier generation unit 19 and the communication control unit 20.

受電モジュール３の受電制御部１１は、レギュレータ１０の出力による二次電池１２の充電を制御する充電制御部２２、及び二次電池１２を充放電電流から保護する機能を有する周知の保護回路２３を備えるとともに、通信制御部２４が設けられている。受電モジュール３に設けられた送信回路２５は負荷変調回路として構成され、通信制御部２４が出力する送信信号に基づき負荷変調信号を生成する。   The power reception control unit 11 of the power reception module 3 includes a charging control unit 22 that controls charging of the secondary battery 12 by the output of the regulator 10 and a known protection circuit 23 that has a function of protecting the secondary battery 12 from charging / discharging current. In addition, a communication control unit 24 is provided. The transmission circuit 25 provided in the power receiving module 3 is configured as a load modulation circuit, and generates a load modulation signal based on the transmission signal output from the communication control unit 24.

送信回路２５の出力は、受電コイル４と共振コンデンサ８からなる共振回路に供給され、負荷変調信号により受電電力が変調される。変調された信号は、送電コイル２と受電コイル４の結合を介して送電モジュール１に送信される。送電モジュール１には受信回路２６が設けられ、負荷変調信号の検波回路を構成している。送電コイル２に発生する負荷変調信号は、受信回路２６において検波される。復調された信号は、通信制御部２０から送電制御部７内での使用のために供給されるか、または、ＵＳＢ１８を介してホスト装置１７に伝送される。送信回路２５と受信回路２６の間の負荷変調による通信は一例であり、他の通信方法を用いることもできる。   The output of the transmission circuit 25 is supplied to a resonance circuit composed of the receiving coil 4 and the resonance capacitor 8, and the received power is modulated by the load modulation signal. The modulated signal is transmitted to the power transmission module 1 through the coupling between the power transmission coil 2 and the power reception coil 4. The power transmission module 1 is provided with a reception circuit 26, and constitutes a load modulation signal detection circuit. The load modulation signal generated in the power transmission coil 2 is detected by the reception circuit 26. The demodulated signal is supplied from the communication control unit 20 for use in the power transmission control unit 7 or is transmitted to the host device 17 via the USB 18. Communication by load modulation between the transmission circuit 25 and the reception circuit 26 is an example, and other communication methods can be used.

送電制御部７に含まれる通信制御部２０は、受信回路２６から受信信号を受け取ってＣＰＵ２１に供給する。通信制御部２０はまた、ＣＰＵ２１が出力する送信信号に基づき負荷変調信号を生成する機能を有する。生成された負荷変調信号は、コイルドライバ６が出力する高周波電力のキャリアを変調し、送電コイル２と受電コイル４の結合を介して送信される。受電コイル４に発生する負荷変調信号は、整流回路９の出力端に接続されたＬＰＦ（ローパスフィルタ）２７を介して、受電制御部１１の通信制御部２４に供給される。通信制御部２４は、負荷変調信号を検波する機能を有し、復調された信号は、受電制御部１１で用いられるか、または、接続部１６におけるシリアル通信回線を通してセットシステム１４のセット通信部１５に伝送される。   The communication control unit 20 included in the power transmission control unit 7 receives a reception signal from the reception circuit 26 and supplies it to the CPU 21. The communication control unit 20 also has a function of generating a load modulation signal based on the transmission signal output from the CPU 21. The generated load modulation signal modulates a carrier of high-frequency power output from the coil driver 6 and is transmitted via the coupling of the power transmission coil 2 and the power reception coil 4. The load modulation signal generated in the power reception coil 4 is supplied to the communication control unit 24 of the power reception control unit 11 via an LPF (low-pass filter) 27 connected to the output terminal of the rectifier circuit 9. The communication control unit 24 has a function of detecting a load modulation signal, and the demodulated signal is used in the power reception control unit 11 or the set communication unit 15 of the set system 14 through a serial communication line in the connection unit 16. Is transmitted.

以上のように、通信制御部２０と受信回路２６により「送電通信部」が構成され、通信制御部２４と送信回路２５により「受電通信部」が構成されて、送電通信部（２０、２６）と受電通信部（２４、２５）の間で非接触で双方向の通信が可能である。通信制御部２０、２４に供給される送信信号は各々、送電制御部７、受電制御部１１の機能に基づいて発生する信号である。また、ホスト装置１７からも、送電制御部７に対して送信信号が供給され、通信制御部２０によって受電制御部１１に送信される。セットシステム１４からも、受電制御部１１に対して送信信号が供給され、通信制御部２４によって送電制御部７に送信される。   As described above, the “power transmission communication unit” is configured by the communication control unit 20 and the reception circuit 26, and the “power reception communication unit” is configured by the communication control unit 24 and the transmission circuit 25, and the power transmission communication unit (20, 26). And two-way communication can be performed without contact between the power receiving communication unit (24, 25). The transmission signals supplied to the communication control units 20 and 24 are signals generated based on the functions of the power transmission control unit 7 and the power reception control unit 11, respectively. A transmission signal is also supplied from the host device 17 to the power transmission control unit 7 and is transmitted to the power reception control unit 11 by the communication control unit 20. A transmission signal is also supplied from the set system 14 to the power reception control unit 11, and is transmitted to the power transmission control unit 7 by the communication control unit 24.

以上の説明から明らかなように、本実施の形態において、二次電池パック１３は、二次電池１２と受電モジュール３とを一体的に組み合わせて構成され、受電コイル４により受電した交流電力を直流電力に変換して二次電池１２を充電するとともに、送電コイル２と受電コイル４の電磁誘導を介して非接触で双方向の通信を行う受電通信部（２４、２５）を備える。受電モジュール３は、二次電池１２の充放電管理及び安全制御を行う受電制御部１１を有し、受電モジュール３と送電モジュール１間の双方向通信により交換される情報に基づいて、二次電池１２の充放電制御を行う。   As is clear from the above description, in the present embodiment, the secondary battery pack 13 is configured by integrally combining the secondary battery 12 and the power receiving module 3, and the AC power received by the power receiving coil 4 is converted to DC. A power receiving communication unit (24, 25) is provided that converts the power into electric power to charge the secondary battery 12 and performs two-way communication in a non-contact manner through electromagnetic induction of the power transmitting coil 2 and the power receiving coil 4. The power reception module 3 includes a power reception control unit 11 that performs charge / discharge management and safety control of the secondary battery 12, and the secondary battery is based on information exchanged by bidirectional communication between the power reception module 3 and the power transmission module 1. 12 charge / discharge control is performed.

以上のような非接触充電システムは、次のように機能する。すなわち、充電器である送電モジュール１の上に、受電モジュール３が組み込まれた小型機器を載置すると、受電コイル４が送電コイル２に接近して配置され、所定の位置関係に設定される。その状態で、送電制御部７はコイルドライバ６を駆動し、送電コイル２に対して高周波電力を供給する。送電コイル２の高周波電力は、電磁誘導を介して、受電コイル４により効率的に受け取られて非接触で電力伝送が行われ、上述のような充電制御に基づき二次電池１２に対する充電が行われる。   The non-contact charging system as described above functions as follows. That is, when a small device in which the power reception module 3 is incorporated is placed on the power transmission module 1 that is a charger, the power reception coil 4 is disposed close to the power transmission coil 2 and set in a predetermined positional relationship. In this state, the power transmission control unit 7 drives the coil driver 6 to supply high-frequency power to the power transmission coil 2. The high-frequency power of the power transmission coil 2 is efficiently received by the power receiving coil 4 via electromagnetic induction and is transmitted in a non-contact manner, and the secondary battery 12 is charged based on the above-described charging control. .

この非接触の電力伝送と同時に、送電通信部と受電通信部間での非接触の双方向通信も可能であることにより、ホスト装置１７から、送電通信部、受電通信部を介してセットシステム１４との間でも、双方向通信が可能である。このような通信に基づき、本実施の形態の非接触充電システムは、以下のような機能を持つように構成される。なお、外部のホスト装置１７を用いることなく、送電モジュール１内に調整管理部を設けて、ホスト装置１７と同様に機能させることにより、以下の機能を持つことも可能である。   Simultaneously with this non-contact power transmission, non-contact bidirectional communication between the power transmission communication unit and the power reception communication unit is also possible, so that the set system 14 is transmitted from the host device 17 via the power transmission communication unit and the power reception communication unit. Bidirectional communication is also possible between the two. Based on such communication, the contactless charging system of the present embodiment is configured to have the following functions. In addition, it is also possible to have the following functions by providing an adjustment management unit in the power transmission module 1 without using an external host device 17 and having the same function as the host device 17.

［送電制御部７と受電制御部１１間の通信に基づく機能の例］
受電制御部１１は、送電制御部７との間での双方向通信により交換される情報に基づいて、二次電池の特性に最適な充放電制御を行うように構成される。例えば、電力伝送開始時に、送電モジュール１から受電モジュール３に対し、送電モジュール１の仕様を伝達し、受電モジュール３はどのような仕様であるか尋ねる。受電モジュール３は自分の仕様、二次電池１２の状態を送電モジュール１に伝達する。お互いに電力伝送が可能な仕様であることを確認すれば電力伝送を開始する。具体的には、送電モジュール１がスタンドアロンの状態であっても受電モジュール３側の電池残量や電池の種別（Ｌｉ−ＩＯＮ、ＳＲ、ニッケル水素等）を確認することで、二次電池１２に適合したプロファイルで電力伝送を行うことができる。 [Example of functions based on communication between power transmission control unit 7 and power reception control unit 11]
The power reception control unit 11 is configured to perform charge / discharge control optimal for the characteristics of the secondary battery based on information exchanged by bidirectional communication with the power transmission control unit 7. For example, at the start of power transmission, the power transmission module 1 transmits the specification of the power transmission module 1 to the power reception module 3 and asks what kind of specification the power reception module 3 has. The power receiving module 3 transmits its specifications and the state of the secondary battery 12 to the power transmitting module 1. If it is confirmed that the specifications allow mutual power transmission, power transmission is started. Specifically, even if the power transmission module 1 is in a stand-alone state, the secondary battery 12 can be checked by checking the remaining battery level and battery type (Li-ION, SR, nickel metal hydride, etc.) on the power receiving module 3 side. Power transmission can be performed with a suitable profile.

また、電力伝送時、送電モジュール１で知りたい情報（受電電力・電池の充電量等）を尋ね、受電モジュール３は送電モジュール１から尋ねられた情報を伝達する。   Further, at the time of power transmission, information (received power, battery charge amount, etc.) that the power transmission module 1 wants to know is asked, and the power reception module 3 transmits the information inquired from the power transmission module 1.

［ホスト装置１７と送電モジュール１間の通信に基づく機能の例］
ホスト装置１７は、送電モジュール１の仕様及び状態の情報を受電制御部１１に伝達し、受電制御部１１は二次電池１２の種類及び状態の情報をホスト装置１７に伝達する。ホスト装置１７及び受電制御部１１は、伝達される情報に基づいて二次電池１２の充放電の安全制御を行う。 [Example of function based on communication between host device 17 and power transmission module 1]
The host device 17 transmits the specification and status information of the power transmission module 1 to the power reception control unit 11, and the power reception control unit 11 transmits the type and status information of the secondary battery 12 to the host device 17. The host device 17 and the power reception control unit 11 perform safety control of charging / discharging of the secondary battery 12 based on the transmitted information.

また、ホスト装置１７は、セットシステム１４と情報通信を行う。具体的には、セットシステム１４のアプリケーションや機器設定（時計、個人情報、セキュア情報の更新など）を双方向通信で行う。また、充電仕様の初期設定（電池仕様、充電仕様等）を、製品出荷時の状態（防水筺体においても）で行うことが可能である。   Further, the host device 17 performs information communication with the set system 14. Specifically, the application of the set system 14 and device settings (update of clock, personal information, secure information, etc.) are performed by bidirectional communication. Moreover, it is possible to perform the initial setting of the charging specifications (battery specifications, charging specifications, etc.) in the state at the time of product shipment (even in the waterproof casing).

送電モジュール１をＰＣ等のホスト装置に接続する場合、例えば充電開始・停止の制御をＰＣから行うこともできる。また、送電モジュール１が二次電池１２の状態の情報（電池の充電量等）を受電モジュール３から受取り、これをＰＣに伝達することにより、ＰＣから満充電までに必要な時間などの情報を表示できる。   When the power transmission module 1 is connected to a host device such as a PC, for example, charging start / stop control can be performed from the PC. In addition, the power transmission module 1 receives information on the state of the secondary battery 12 (battery charge amount, etc.) from the power reception module 3 and transmits this information to the PC, so that information such as the time required until the battery is fully charged can be obtained. Can be displayed.

また、ホスト装置１７と受電制御部１１は、伝達される情報に基づいて、送電モジュール１または受電モジュール３の認証を行う構成とすることができる。さらに、ホスト装置１７は、受電制御部１１との通信を介して、二次電池パック１３のファームウェアの書き換えを行うことが可能な構成とすることができる。   Further, the host device 17 and the power reception control unit 11 can be configured to authenticate the power transmission module 1 or the power reception module 3 based on the transmitted information. Furthermore, the host device 17 can be configured to be able to rewrite the firmware of the secondary battery pack 13 through communication with the power reception control unit 11.

［セットシステム１４と受電モジュール３間の通信に基づく機能の例］
セット通信部１５による受電制御部１１との通信を介して、セットシステム１４により二次電池パック１３の状態を管理するように構成することができる。 [Example of function based on communication between set system 14 and power receiving module 3]
The state of the secondary battery pack 13 can be managed by the set system 14 through communication with the power reception control unit 11 by the set communication unit 15.

また、セットシステム１４とホスト１７装置との間での通信を介して、ホスト装置１７により、セットシステム１４の状態管理、またはセットシステム１４のパラメータの管理及び調整のうち、少なくとも一方を行うことを可能とする。   In addition, the host device 17 performs at least one of state management of the set system 14 or management and adjustment of the parameters of the set system 14 through communication between the set system 14 and the host 17 device. Make it possible.

例えば、補聴器の使用者にとって、よく聞こえる周波数、聞き取りづらい周波数は人によって異なる。そのため、補聴器は、使用者に適合した周波数特性になるよう、個々に調整される。この調整のために、補聴器のシステムから現在の情報を受電モジュール及び送電モジュール経由でＰＣに伝達し、逆に調整の制御情報をＰＣから送電モジュール及び送電モジュール経由で補聴器のシステムに伝達する。これにより、外部に端子を持たない防水型の補聴器であっても、ＰＣなどからの調整が可能となる。   For example, frequencies that are often heard and difficult to hear for users of hearing aids vary from person to person. Therefore, the hearing aid is individually adjusted so as to have a frequency characteristic suitable for the user. For this adjustment, current information is transmitted from the hearing aid system to the PC via the power receiving module and the power transmission module, and conversely, control information for adjustment is transmitted from the PC to the hearing aid system via the power transmission module and the power transmission module. Thereby, even a waterproof hearing aid having no external terminal can be adjusted from a PC or the like.

本発明の非接触充電システムによれば、二次電池と受電モジュールを一体化した二次電池パックが構成され、受電、送電モジュール間で交換される情報に基づいて、受電モジュールにより二次電池の特性に最適な充放電制御が行われるので、携帯電話や補聴器等の小型の電気機器に有用である。   According to the non-contact charging system of the present invention, a secondary battery pack in which a secondary battery and a power receiving module are integrated is configured, and based on information exchanged between the power receiving and power transmitting modules, Since charge / discharge control optimal for the characteristics is performed, it is useful for small electric devices such as mobile phones and hearing aids.

１ 送電モジュール
２ 送電コイル
３ 受電モジュール
４ 受電コイル
５、８ 共振コンデンサ
６ コイルドライバ
７ 送電制御部
９ 整流回路
１０ レギュレータ
１１ 受電制御部
１２ 二次電池
１３ 二次電池パック
１４ セットシステム
１５ セット通信部
１６ 接続部
１７ ホスト装置
１８ ＵＳＢ
１９ キャリア生成部
２０、２４ 通信制御部
２１ ＣＰＵ
２２ 充電制御部
２３ 保護回路
２５ 送信回路
２６ 受信回路
２７ ＬＰＦ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power transmission module 2 Power transmission coil 3 Power reception module 4 Power reception coil 5, 8 Resonance capacitor 6 Coil driver 7 Power transmission control part 9 Rectifier circuit 10 Regulator 11 Power reception control part 12 Secondary battery 13 Secondary battery pack 14 Set system 15 Set communication part 16 Connection unit 17 Host device 18 USB
19 Carrier generation unit 20, 24 Communication control unit 21 CPU
22 charge control unit 23 protection circuit 25 transmission circuit 26 reception circuit 27 LPF

Claims (9)

交流磁界を送電コイルから放出して送電する送電モジュールと、
前記送電コイルと電磁誘導する受電コイルにより非接触で交流電力を受電し、直流電力に変換して二次電池を充電する受電モジュールと、
前記二次電池から電源供給されるセットシステムとを備え、
前記送電モジュールは前記送電を制御する送電制御部を有し、前記受電モジュールは前記二次電池の充放電管理及び安全制御を行う受電制御部を有する非接触充電システムにおいて、
前記受電モジュールと前記二次電池を一体化した二次電池パックが構成され、
前記送電制御部及び前記受電制御部は各々、前記送電コイルと前記受電コイルの電磁誘導を介して非接触で双方向の通信を行う送電通信部及び受電通信部を備え、
前記受電制御部は、前記送電制御部との間での双方向通信により交換される情報に基づいて、前記二次電池の充放電制御を行うように構成されたことを特徴とする非接触充電システム。 A power transmission module that emits an alternating magnetic field from a power transmission coil and transmits power; and
A power receiving module that receives AC power in a non-contact manner by the power receiving coil and a power receiving coil that electromagnetically induces, converts the power into DC power and charges a secondary battery;
A set system powered by the secondary battery,
In the non-contact charging system, the power transmission module includes a power transmission control unit that controls the power transmission, and the power reception module includes a power reception control unit that performs charge / discharge management and safety control of the secondary battery.
A secondary battery pack in which the power receiving module and the secondary battery are integrated is configured,
Each of the power transmission control unit and the power reception control unit includes a power transmission communication unit and a power reception communication unit that perform non-contact bidirectional communication via electromagnetic induction of the power transmission coil and the power reception coil,
The power reception control unit is configured to perform charge / discharge control of the secondary battery based on information exchanged by bidirectional communication with the power transmission control unit. system. 前記送電モジュールは、外部のホスト装置と接続されて双方向通信可能であり、
前記送電通信部と前記受電通信部の通信を介して、前記ホスト装置は前記受電制御部との間で双方向通信可能である請求項１に記載の非接触充電システム。 The power transmission module is connected to an external host device and is capable of bidirectional communication.
The contactless charging system according to claim 1, wherein the host device is capable of bidirectional communication with the power reception control unit through communication between the power transmission communication unit and the power reception communication unit. 前記ホスト装置は、前記送電モジュールの仕様及び状態の情報を前記受電制御部に伝達し、前記受電制御部は前記二次電池の種類及び状態の情報を前記ホスト装置に伝達し、
前記ホスト装置及び前記受電制御部は、前記伝達される情報に基づいて前記二次電池の充放電の安全制御を行う請求項２に記載の非接触充電システム。 The host device transmits information on the specifications and status of the power transmission module to the power reception control unit, and the power reception control unit transmits information on the type and status of the secondary battery to the host device,
The contactless charging system according to claim 2, wherein the host device and the power reception control unit perform safety control of charging and discharging of the secondary battery based on the transmitted information. 前記ホスト装置及び前記受電制御部は、前記伝達される情報に基づいて、前記送電モジュールまたは前記受電モジュールの認証を行う請求項２に記載の非接触充電システム。   The contactless charging system according to claim 2, wherein the host device and the power reception control unit authenticate the power transmission module or the power reception module based on the transmitted information. 前記ホスト装置は、前記受電制御部との通信を介して、前記二次電池パックのファームウェアの書き換えを行うことが可能なように構成された請求項２に記載の非接触充電システム。   The non-contact charging system according to claim 2, wherein the host device is configured to be able to rewrite firmware of the secondary battery pack through communication with the power reception control unit. 前記セットシステムは、前記受電制御部との間で通信を行うセット通信部を備え、
前記セット通信部による前記受電制御部との通信を介して、前記セットシステムは前記受電制御部との間で双方向通信可能である請求項１に記載の非接触充電システム。 The set system includes a set communication unit that performs communication with the power reception control unit,
The contactless charging system according to claim 1, wherein the set system is capable of bidirectional communication with the power reception control unit through communication with the power reception control unit by the set communication unit. 前記セットシステムは、前記セット通信部による前記受電制御部との通信を介して前記二次電池パックの状態を管理するように構成された請求項６に記載の非接触充電システム。   The contactless charging system according to claim 6, wherein the set system is configured to manage a state of the secondary battery pack through communication with the power reception control unit by the set communication unit. 前記送電モジュールは、外部のホスト装置と接続されて双方向通信可能であり、
前記セット通信部と前記受電制御部間の通信、前記送電通信部と前記受電通信部間の通信、及び前記送電モジュールと前記ホスト装置間の通信を介して、前記セットシステムと前記ホスト装置との間で通信可能であり、
前記ホスト装置により、前記セットシステムの状態管理、または前記セットシステムのパラメータの管理及び調整のうち、少なくとも一方を行うことが可能なように構成された請求項６に記載の非接触充電システム。 The power transmission module is connected to an external host device and is capable of bidirectional communication.
Via the communication between the set communication unit and the power reception control unit, the communication between the power transmission communication unit and the power reception communication unit, and the communication between the power transmission module and the host device, the set system and the host device Can communicate with each other,
The contactless charging system according to claim 6, wherein the host device is configured to perform at least one of state management of the set system or management and adjustment of the parameters of the set system. 二次電池と、
受電コイルにより受電した交流電力を直流電力に変換して前記二次電池を充電する受電モジュールとを備え、
前記受電コイルは、交流磁界を放出する送電モジュールの送電コイルと電磁誘導して非接触で交流電力を受電し、
前記受電モジュールは、前記二次電池の充放電管理及び安全制御を行う受電制御部を有し、前記二次電池と一体的に組み合わされ、
前記受電モジュールは、前記送電コイルと前記受電コイルの電磁誘導を介して非接触で双方向の通信を行う受電通信部を備え、
前記受電制御部は、前記受電モジュールと前記送電モジュール間の双方向通信により交換される情報に基づいて、前記二次電池の充放電制御を行うように構成されたことを特徴とする二次電池パック。 A secondary battery,
A power receiving module that converts AC power received by the power receiving coil into DC power and charges the secondary battery;
The power reception coil receives AC power in a contactless manner by electromagnetic induction with a power transmission coil of a power transmission module that emits an AC magnetic field,
The power reception module has a power reception control unit that performs charge / discharge management and safety control of the secondary battery, and is combined with the secondary battery integrally.
The power reception module includes a power reception communication unit that performs bidirectional communication in a non-contact manner through electromagnetic induction of the power transmission coil and the power reception coil,
The power reception control unit is configured to perform charge / discharge control of the secondary battery based on information exchanged by bidirectional communication between the power reception module and the power transmission module. pack.
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