非接触充电装置的制作方法

专利名称：非接触充电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合应用于给便携装置充电的装置的非接触充电装置，
该便携装置例如个人手持电话系统(PHS)、个人数字助理(PDA)、便携游 戏装置以及笔记本大小的个人计算机。本发明特别涉及一种为提高非接触充 电的安全性而设计的非接触充电装置。相应地，温度斥企测单元检测初级线圈 (在非接触充电装置侧的线圈)的表面温度，并且当表面温度达到预定温度 或更高时，电力传输终止。在这种情况下，用于这种^r测的温度检测单元装 设在该非接触充电装置中放置例如金属的外来材料的位置。该位置的调节取 决于外来材料的大小和被放置的位置。
背景技术：
曰本未审查专利申请公开2003-153457 (第4页，图3 )公开了一种非 接触充电装置。根据该充电装置，可以阻止被充电装置温度的升高，同时缩 短充电时间。此外，4艮据该充电装置，还可以阻止当外来金属物质被放置于 充电部分时温度的不正常升高。
该非接触充电装置含有检测电力传输线圈温度的温度传感器。当温度传 感器检测到的温度不超过预定温度时，充电控制电路控制充电电流增加。相 反地，当温度传感器检测到的温度超过预定温度时，充电控制电路控制充电 电流减小。
因此，当温度传感器检测到的温度低时，就能够通过增大充电电流来缩 短充电时间。此外，如果例如硬币的外来金属物质被》欠置在充电部分以升高 电力传输线圏的温度，则能够通过减小充电电流来阻止外来金属物质的温度 不正常升高的发生。

发明内容
但是，在日本未审查的专利申请公开号2003-153457 //Hf的非接触充电 装置的情况中，虽然充电电流降低，但是即使电力传输线圈的温度达到预定温度或者更高，充电电流仍然继续流过。结果，就会导致时间增长直至外来 金属物质的温度开始下降，并且阻止外来金属物质温度不正常升高的时间可 能延长。
更进一步的，由于被放置于充电部分的例如硬币的外来金属物质温度的 升高广泛地与外来金属物质的大小和放置于充电部分的外来金属物质的位 置有关。换言之，当外来金属物质为预定大小或更小，或者安装的外来金属 物质被放置在离电力传输线圈预定距离或更远时，外来金属物质可能会造成 温度的小幅升高。这样，上面描述的温度的不正常升高就可能不会发生。因 此，检测电力传输线圈温度的温度传感器可能不仅仅需要与电力传输接触。 重要的是温度传感器被放置的位置。
需要提供能够通过选择使安装在电力传输线圏上的温度传感器的位置 最优来检测电力传输线圈(初级线圈)温度的非接触充电装置。采用该非接 触充电装置，能够迅速控制外来金属物质等的温度的不正常升高以确保提高 非接触充电装置的安全性。
根据本发明的实施例，提供了一种非接触充电装置。该非接触充电装置 包括安装部分、初级传输线圈、温度检测元件以及控制单元。以非接触方式 充电的装置安装在充电装置的安装部分上。初级传输线圈利用电磁感应为被 充电的装置的次级传输电路供给电力。提供温度检测元件用于检测安装在安 装部分上的材料的温度。控制单元控制对初级传输线圈的电力供给以及在温 度检测元件检测到预定温度时终止对次级传输线圈的电力供给。
根据该实施例，温度检测元件被放置在安装部分和初级传输线圈之间的 接触表面的 一侧，并且温度检测元件的中心处于离初级传输线圈的中心位置 不超过初级传输线圈的直径的范围内。
根据上面描述的本发明的实施例，温度检测元件安装在最优的位置上。 这样，就能够正确检测安装在安装部分的材料温度的升高，并且能够在控制 下没有延时地终止对初级传输线圈的电力供给。
根据本发明的实施例的非接触充电装置，提供在最优位置的温度检测元
制下没有延时地终止对初级传输线圈的电力供给。因此，应用本发明实施例 的非接触充电装置的安全性就能提高。


图1是示意性地说明根据本发明的实施例的支座的主要部分以及安装在 支座上的移动电话单元的主要部分的框图。
图2是非接触电力传输线圈的示意性的主视图，其中，由螺旋缠绕的电 线制成的平面线圈粘贴在柔性印刷电路板上。
图3是非接触电力传输线圈的示意性的主视图，其中，图2所示的平面
线圈没有粘贴在柔性印刷电路板上。
图4是图2所示的非接触电力传输线圏的示意性的横截面视图。
图5是带有多层柔性印刷电路板的非接触电力传输线圈的示意性的主视
图，其中，形成有由各螺旋缠绕的导体图案制成的平面线圈图案。
图6是图5所示的多层柔性印刷电路板的示意性的透视图，其中，每一
层都相互分离。
图7是图5所示的多层柔性印刷电路板制成的非接触电力传输线圈的示 意性的横截面视图。
图8是图7所示的多层柔性印刷电路板制成的非接触电力传输线圈的局 部放大视图。
图9是说明初级传输线圈上的测量点的示意性图表，测量点用来确定不 同材料制成的每个外来金属物质的温度的升高。
图IO是IOO日元硬币在图9所示的每个测量点的温度升高的图示。 图11是磷铜材料在图9所示的每个测量点处的温度升高的图示。 图12A到12C是说明安装在支座1上的外来金属物质的面积和温度升 高之间关系的图表，其中，图12A是表示各个外来金属物质的面积和作用于 初级传输线圈的电流的不同持续时间之间关系的表，图12B是关于金属的大 小(面积)的温度升高的图示，以及图12C是金属的大小(面积)和温度升 高之间的关系的图示。
图13A和13B是说明安装在支座1上的外来金属物质的位置之间关系 的图，其中，图13A是初级传输线圈的示意性的主视图，以及图13B是表 示各个外来金属物质饱和温度和温度检测元件所检测到的温度的表。
图14A和14B是说明置于支座1上的温度检测元件的位置之间的关系 的图，其中，图14A是初级传输线圈的示意性的主视图，以及图14B是表 示外来金属物质饱和温度和温度纟企测元件检测到的对于每个面积的温度的表。
图15A和15B是说明安装在支座1上的外来金属物质的实际温度和温 度检测元件检测到的温度之间的关系的图，其中，图15A是初级传输线圈的 示意性的主视图，以及图15B是表示外来金属物质的温度和温度检测元件对 各个测量点检测到的温度的表。
图16A到16C是说明温度检测元件的一个具体设置位置的图，其中， 图16A是支座1的示意性的横截面图，图16B是初级传输线圈的示意性的 主视图，以及图16C是初级传输线圈的示意性的主视图。
图17是支座和安装在支座上的移动电话单元的示意性的横截面图。
图18是说明对初级传输线圈的电力供给终止的图，该终止响应于安装 在支座上的材料温度升高的梯度。
具体实施例方式
本发明的实施例可以被应用于对安装在移动电话单元内的电池充电的 支座。
图1是说明根据本发明实施例的支座1以及移动电话单元2的框图。移 动电话单元2可以安装在支座1上来对安装在移动电话单元2内的蓄电池(也 简称为电池)充电。
如图l所示，本实施例的支座l包括AC (交流)适配器3、振荡器4、 初级传输线圈5、驱动器6、温度检测元件7和温度检测单元8。提供AC适 配器3用于将用户电源转换为直流(DC)电源。提供振荡器4用于以预定 的频率振荡。提供初级传输线圈5作为电力传输侧的非接触电力传输线圈。 提供驱动器6用于为初级传输线圈5提供AC电源。温度检测元件7安装在 初级传输线圈5的最优位置(随后描述)以与初级传输线圈5接触。提供温 度检测单元8用于在来自温度检测元件7的温度检测的输出的基础上检测初 级传输线圈5的温度。
支座1进一步包括用于在如下控制下终止充电的控制电路9。控制电路 9基于来自振荡器4的振荡频率信号将来自AC适配器3的直流电力转换为 交流电力，并且控制电路9还通过驱动器6为初级传输线圈5提供交流电力。 当温度检测单元8检测到电力传输线圈5的温度不正常升高时，控制电路终止对初级传输线圈5的电力供给。
比较而言，移动电话单元2包括次级传输线圈11、整流电路12、 LDO (低跳开式)调节器13、充电电路15以及控制电路14。提供次级传输线圈 11作为电力接收侧的非接触电力传输线圈。提供整流电路12将从初级传输 线圈5接收到的交流电力转换成直流电力。提供LDO调节器13将来自整流 电路12的直流电力转换成预定电压的直流电力。提供充电电路15以通过供 给该预定电压的直流电力来为电池(蓄电池)16进行充电。提供控制电路 14以将预定电压的DC电力供给充电电路15。
图2到4说明了初级传输线圈5的结构，该初级传输线圈5是电力传输 侧上的非接触电力传输线圈。这些图也说明了次级传输电路11的结构，该 次级传输电路11是电力接收侧上的非接触电力传输线圈。换言之，每个初 级传输线圈5和次级传输电路11都可以等同地用"非接触电力传输线圈 21WS"来表示。因此，图2是通过在柔性印刷电路板30上粘贴平面线圏形 成的非接触电力传输线圈21WS的主视图。图3是未附平面线圈的柔性印刷 电路板30的主视图。图4是非接触电力传输线圈21WS的示意性的横截面 图。
如图2到4所示，非接触电力传输线圈21WS包括平面线圈。在这种情 况下，平面线圈由具有提供了绝缘层的表面的单根或绞线40制成。此外， 该电线在大致同一个表面内螺旋缠绕。平面线圈的一个平面通过粘接片42 粘贴在柔性印刷电路板30上。
此外，磁片43粘贴在平面线圈的另一个平面，这样磁片43就能够通过 粘接片41完全覆盖平面线圈的另一个平面。提供^f兹片43有效地形成平面线 圈的-兹路，以引起初级传输线圈5和次级传输电^各11之间的交链磁通的增 大，同时阻止由每个线圈产生的磁场不必要的辐射。如果需要，例如由铝制 成的金属片(未示出)可被粘贴在石兹片的外表面上。
柔性印刷电路板30是薄层形状的基板，例如，采用聚酰亚胺树脂作为 基体材料的基板。表面绝缘层形成在柔性印刷电路板30上，除去第一线圈 接触部分36、第二线圈接触部分35、第一外部连接端子31以及第二外部连 接端子32之外。这里，第一线圈接触部分36形成在柔性印刷电路板30上， 这样当平面线圈粘贴在柔性印刷电路板30上时，其就能够安设在平面线圏的内圆周部分37里。第二线圈接触部分35安设在平面线圈外圓周部分38 的外部附近。
更进一步的，第一线圈接触部分36和第一外部连接端子部分31通过形 成在表面绝缘层下的第一内部导体图案33互相电连4妄。类似的，第二线圈 接触部分35和第二外部端子部分32通过形成在表面绝缘层下的第二内部导 体图案34互相电连接。
更进一步的，当柔性印刷电路板30粘贴在平面线圈上时，第一线圈接 触部分36在平面线圈的内圓周部分37内在绕组的起点与电线的一个末端电 连接。此外，第二线圈接触部分35在平面线圈的外圓周部分38内在绕组的 终点与电线的另 一个末端电连接。
正因为非接触电力传输线圈21WS如上所述地形成，就能够避免电线的 重叠部分。这样，非接触电力传输线圈21WS的厚度能够大大降低。
如图5到8所示，用作上面的初级传输线圏5和上面的次级传输电路11 每一个的非接触电力传输线圈可以是通过堆叠多个具有平面线圈图案的柔 性印刷电路板所形成的多层非接触电力传输线圈21PS。
图5是具有多层柔性印刷电路板的非接触电力传输线圈21PS的主视图。 图6是非接触电力传输线圈21PS的示意性的透视图，其中各层都与其他层 分开说明。图7是具有多层柔性印刷电路板的非接触电力传输线圈21PS的 示意性的横截面图。图8是图7所示椭圆El包围的部分的放大图。
如图5到8所示，非接触电力传输线圈21PS包括例如四层结构。第一 层基板64a、第二层基板64b、第三层基板64c以及第四层基板64d每个可 由聚酰亚胺树脂或类似物制成，并且形成有形成在各个片状基板上的螺旋缠 绕的线性导体图案60。
表面绝缘层62形成在最上层即第一层基板64a的表面上，并且粘接层 和层间绝缘层63a形成在第一层基冲反64a和第二层基才反64b之间。相似地， 粘接层和层间绝缘层63b形成在第二层基板64b和第三层基板64c之间。此 夕卜，粘接层和层间绝缘层63c形成在第三层基板64c和第四层基板64d之间。 磁片43通过粘接层和绝缘层63d粘贴在最底层即第四层基板64d的背面。
更进一步的，位于内圓周部分57的第一到第四层基板64a到64d的各 导电图案60的末端通过第一通孔56相互电连接。相似地，位于外圓周部分58的第一到第四层基才反64a到64d的各自的导电图案60通过第二通孔55 相互电连4妻。
更进一步的，用于位于内圓周部分57的各层的导体图案60的第一通孔 56与用于位于外圆周部分58的各层的导体图案的通孔61电连接。尽管在图 中没有示出，但如果需要，例如由铝制成的金属片可以粘贴在磁片43的外侧。
更进一步的，例如，第四层基一反64d的第二通孔55通过第二内部导体 图案54与第二外部连接端子部分52电连接。相似的，第四层基板64d的第 一通孔56通过上述通孔61和第一内部导体图案53与第一外部连接端子部 分51电连4矣。
在如上所述形成的非接触电力传输线圈21PS中，形成具有柔性印刷电 路板的导体图案60的平面线圈。因此，这样的非接触电力传输线圈21PS就 能够比上述具有电线制成的平面线圈的非接触电力传^T线圈21WS薄一些。
接下来，根据本实施例的支座1或者采用上面的非接触电力传输线圈 21WS或者采用非接触电力传输线圈21PS,接着应用电；兹感应来进行从支座 1到移动电话单元2的电力传输。这种情况下，当例如硬币的外来金属物质 放置于上面的支座l时，外来金属物质中可能产生涡流电流。这样，外来金 属物质可能被不正常的加热。
所以，作为支座1上的初级传输线圈5的非接触电力传输线圈21WS或 非接触电力传输线圈21PS,提供有温度^r测元件7。支座1的控制电路9设 计来用于当温度检测元件7检测到的温度超过预定温度时在控制下终止充 电。
具体地，具有由上面缠绕的电线40制成的平面线圈的非接触电力传输 线圏21WS被用作初级传输线圈5。这种情况下，如图3和图4所示，温度 检测元件7直接形成为柔性印刷电路板30的导体图案中的温度检测元件层。
更进一步的，如图3所示，第三外部连接端子部分81和第四外部连接 部分82都形成在柔性印刷电路板30上。这些部分81 、 82负责接收从上面 的温度检测元件7输出到外部的温度检测信号。此外，在第三和第四外部连 接端子部分81、 82以及温度检测元件7之间，各自形成有布线图。
可选择的，采用的初级传输线圈5可以是上面描述的具有由导体图案60制成的平面线圈的多层柔性印刷电路板的非接触电力传输线圈21PS。这种
情况下，温度斥佥测元件7可以直接形成为例如图8所示的多层柔性印刷电路 板的第一层基板64a的导体图案中的温度检测元件层。这种情况下，而且， 用于传输来自温度检测元件7 (温度检测元件层)的温度检测信号的布线图 (未示出)，通过通孔等与第三外部连接端子部分81和第四外部连接端子部 分82电连接，如图3所示的上面的情况。
如上所述，直接形成温度检测元件7作为柔性印刷电路板的导体图案中 的温度检测元件层，能够避免非接触电力传输线圈造成厚度增大的缺点。在 该例中，支座1只具有一个上面描述的温度检测元件7。但是，支座l也可 以具有多个温度检测元件7。由于温度检测元件直接在各个柔性印刷电路板 的导体图案内形成，所以即使安装有两个或更多个温度4企测元件7，非接触 电力传输线圈的厚度也不会增加。
这里，如上所述，温度检测元件7直接形成为柔性印刷电路板的导体图 案中的温度检测元件层。但是，由于外来金属物质》文置于支座1上造成的诸 如硬币的外来金属物质温度的升高，与外来金属物质的大小和其安装的位置 有很大关系。换言之， 一种情况是外来金属物质具有预定的大小或更小，或 者外来金属物质放置在离初级传输线圈5预定的距离或更远。这种情况下， 外来材料温度的升高小，上面的温度不正常升高的问题不会发生。这样，检 测初级传输线圈5温度的温度检测元件7设置的位置是重要的。因此，本发 明的申请人将温度检测元件7安装在最优的位置，该最优的位置通过如下研 究确定外来金属物质的材料、其大小、其安装在支座l上的位置，以及与 支座1上各个位置相关的温度的升高来决定。
申请人测量了将外来金属物质放置在初级传输线圏5上预定的位置后外 来金属物质温度的升高。这里，这样的位置对应于初级传输线圈5的中心部 分(是中空的地方和磁通集中的地方)。这里，外来金属物质可以是任何材 沣+,诸如100日元(yen )硬币、10日元(yen )石更币、1日元(yen )石更币、 万能刀的边缘、夹子、钎焊合金、白金属材料、磷铜材料以及不锈材料。
结果，在上面的外来金属物质的材料中，诸如白金属材料、磷铜材料和
不锈材料等材料显示出的测量结果中，这些材料的温度可能在短时间内上升至不正常的温度。这是因为这些材料当被施加磁力时趋于接受电流的通过并
显示出大的电阻。 申请人:将不同材料制成的外来金属物质放置在了各个测量点，然后测量
每个外来金属物质温度的升高。具体的，使用的外来金属物质是"100曰元
硬币，，和"磷铜材料"。这些外来金属物质的每一个都被放置在初级传输线
圈5的第一到第五测量点，然后测量温度的升高。
图IO是使用"100日元硬币"作为外来金属物质时每个测量点温度升高 的图示。如图IO所示，当使用"100日元石更币"作为外来金属物质时，测量 结果显示，"100日元硬币，，设置的位置越靠近初级传输线圈5的中心部分， 温度升高越大。
进一步的，图ll是当使用"磷铜材料"(侧边长10 mm，厚度l mm, 面积10 mm2的常规的四边形)作为外来金属物质时每个测量点温度升高的图 示。如图11所示，测量结果显示如下。当使用"磷铜材料"作为外来金属 物质时，在"磷铜材料"被放置在初级传输线圈5的中心部分时，温度升高 很大。如果"磷铜材料，，设置的位置离开初级传输线圈5的中心部分即使只 是很微小的距离，温度的升高可能不会那么大。 接下来，申请人将不同大小(面积)的外来金属物质的每一个放置在了 初级传输线圈的中心部分，测量了这些材料相关的温度升高。图12A是示出 了各个"磷铜材料"制成的外来金属物质的面积与应用于初级传输线圈5的 电流不同的持续时间之间的关系的表。在图12A示出的测量情况中，磷铜材 料(侧边长3 mm，厚度1 mm, 面积9 mm2的常^见的四边形)安装在初级传 输线圈5的中心部分。然后，依次按照顺序对初级传输线圈5施加30秒、 60秒、90秒、120秒以及180秒的电流。结果，如图12A所示，测量结果 说明磷铜材料的温度从3(TC (初始温度)依序升高至一系列的36.4°C (电流 施加时间为30秒)、39°C (电流施加时间为60秒)、40.5°C (电流施加时间 为90秒)、42.2°C (电流施加时间为120秒)以及43.9T (电流施加时间为 180秒)。
类似的，磷铜材料(侧边长12 mm,厚度1 mm，面积141 mm2的常规 的四边形)安装在初级传输线圈5的中心部分。然后，依次按照顺序对初级传输线圏5施加30秒、60秒、卯秒、120秒以及180秒的电流。结果，测 量结果说明磷铜材料的温度从30。C (初始温度)依序升高至一系列的113.2 。C (电流施加时间为30秒)、127.7°C (电流施加时间为60秒)、130.2°C (电 流施加时间为90秒)、128.4°C (电流施加时间为120秒)以及143.rC (电 流施加时间为180秒)。
图12B是当面积为"3 mm2" 、 "5 mm2" 、 "6 mm2" 、 "7 mm2" 、 "8 mm2"、 "10 mm2"或"12 mm2"的上面的"磷铜材料"被二故置在初级传输线圈5 的中心部分时温度升高的图示。如图所示的测量结果i^明，安装在初级传输 线圏5上的"磷铜材料"面积增大越大，温度的升高变得越大。
图12C是上面"磷铜材料，，的面积和温度升高之间关系的图示。如图所 示，安装在初级传输线圈5上的"磷铜材料，，的面积增大越大，温度的升高 变得越大。
这里，当外来金属物质的危险温度被定义在75。C或更高时，如图12A 所示，测量结果显示，当外来金属物质的面积是"7 mm2"或更大时，外来 金属物质达到上面的"危险温度"。相反地，测量结果显示，当外来金属物 质的面积小于"7 mm2"时，允许外来金属物质达到上面的危险温度的可能 性非常低。
接下来，如图13A所示，申请人将温度检测元件7的设置位置固定在离 初级传输线圈5的中心部分5mm的位置。随后，具有不同面积的外来金属 物质逐渐远离初级传输线圈5的中心部分移动。同时，温度检测元件7检测 各个外来金属物质的饱和温度和在每一个设置位置处外来金属物质各自的溫度。
图13B是代表上面各个磷铜材料的饱和温度和温度检测元件7检测到的 温度的表。使用的其中一种"磷铜材料"形式为侧边长10mm，厚度lmm， 面积100 mm2的常规的四边形，另 一种是侧边长25 mm，厚度1 mm，面积 625 mm2的常规的四边形。
如图13B所示，具有100mm2面积的磷铜材料被放置在离初级传输线圈 5的中心部分距离依次为2 mm、 4 mm、 6 mm、 8 mm以及10 mm的各个位 置。随后，测量每个位置处的磷铜材料的饱和温度以及温度检测部分7实际检测到的温度。结果，在上面描述的各个位置处，磷铜材料的饱和温度依次
是148。C、' 112°C、 58°C、 52。C和48°C。另外，每个位置处温度检测元件7 检测到的温度依次是121°C 、 98 。C 、 48 。C和42 。C 。
类似的，面积为625 mn^的磷铜材料被放置在离初级传输线圏5的中心 部分距离依次为2mm、 4mm、 6mm、 8 mm以及10 mm的各个位置。随后， 测量每个位置处的磷铜材料的饱和温度以及温度^r测部分7实际;险测到的温 度。结果，在上述的各个位置处，磷铜材料的饱和温度依次是153。C、 139 。C、 117。C、 76。C和53。C。另外，每个位置处温度检测元件7检测到的温度 依次是125。C、 118°C、 104°C、 5rC和41。C。
接下来，申请人固定外来金属物质在初级传输线圈5的中心部分的设置 位置。随后，温度检测元件7的设置位置逐渐远离初级传输线圈5的中心部 分移动。同时，温度4企测元件7检测各个外来金属物质的饱和温度和各个i殳 定位置的温度。
图14B是代表上面的各个磷铜材料的饱和温度和温度检测元件7检测到 的温度的表。如图14B所示，形式为侧边长7mm,厚度1 mm,面积49mm2 的常规四边形的"磷铜材料"被安装在初级传输线圏5的中心部分。温度检 测元件7的设置位置依次移动到离初级传输线圈5的中心部分的距离为2 mm、 4mm、 6mm、 8 mm和10 mm的各个位置。结果，测量磷铜材料的饱 和温度和温度检测元件7在每个位置处实际检测到的温度，上面的磷铜材料 的饱和温度为85.2。C,温度检测元件7在各个位置处检测到的温度依次为76 。C、 73°C、 71°C、 60。C以及5(TC。
类似、的，形式为侧边长10 mm, 厚度1 mm， 面禾只100 mm 的常规四边 形的"磷铜材料"被安装在初级传输线圈5的中心部分。温度检测元件7的 设置位置依次移动到离初级传输线圈5的中心部分的距离为2mm、 4 mm、 6mm、 8mm和10mm的各个位置。结果，测量磷铜材料的饱和温度和温度 检测元件7在每个位置处实际检测到的温度，上面的磷铜材料的饱和温度为 112.4'C,温度检测元件7在各个位置处检测到的温度依次为98°C、 93°C、 93°C、 62。C以及50。C。
类似的，形式为侧边长15 mm,厚度1 mm，面积225 mm2的常规四边形的"磷铜材料，，被安装在初级传输线圈5的中心部分。温度检测元件7的
设置位置依次移动到离初级传输线圈5的中心部分的距离为2mm、 4mm、 6mm、 8mm和10mm的各个位置。结果，测量磷铜材冲+的饱和温度和温度 检测元件7在每个位置处实际检测到的温度，上面的磷铜材料的饱和温度为 143.rC,温度检测元件7在各个位置处检测到的温度依次为131°C、 129°C、 116°C、 98。C以及6rC。
类似的，形式为侧边长25 mm，厚度1 mm，面积625 mm2的常规四边 形的"磷铜材料，，被安装在初级传输线圈5的中心部分。温度检测元件7的 设置位置依次移动到离初级传输线圈5的中心部分的距离为2mm、 4 mm、 6mm、 8mm和10mm的各个位置。结果，测量磷铜材津+的饱和温度和温度 检测元件7在每个位置处实际检测到的温度，上面的磷铜材料的饱和温度为 153.TC，温度检测元件7在各个位置处一企测到的温度依次为129。C、 134°C、 128°C、 98。C以及89。C。
初级传输线圈5的中心部分是^f兹力线集中的部分。所以，当初级传输线 圈5的中心部分具有温度检测元件7时，温度检测元件7本身将会被加热。 结果，正确检测外来金属物质的温度可能变得困难。由于这个原因，优选将 温度检测元件7设置在远离初级传输线圈5的中心部分的位置。从测量结果 发现，温度检测元件7优选放置在远离初级传输线圈5的中心部分的位置。 换言之，温度检测元件7可以安装在离初级传输线圈5的中心部分的距离为 4 mm到6 mm处。 接下来，形成在初级传输线圈5中的温度检测元件7可能不直接检测外 来金属物质的温度。温度检测元件7检测从发热的外来金属物质传输至初级 传输线圈5的热量。换言之，温度检测元件7通过初级传输线圈5间接检测 外来金属物质的温度。所以，如图14B所示，温度^r测元件7检测到的温度 低于外来金属物质的实际温度。
本申请人测量了外来金属物质的实际温度和温度4企测元件7检测到的温 度之间的差别。这种情况下，如图15A所示，温度冲全测元件7放置在从初级 传输线圏5的中心部分的距离为5mm处的第一到第三测量点的每一个上。 此外，外来金属物质放置在初级传输线圈5的中心部分上。然后测量外来金 属物质的温度和温度检测元件7检测到的温度。图15B是侧边长为25 mm的不锈钢片的温度和温度斥企测元件7 4企测到 的温度的图示。这里，不锈钢片放置在初级传输线圏5的中心部分上。如图 15B所示，当不锈钢片达到上面描述的75。C的危险温度时，温度检测元件7 检测到大约60。C的温度。这种情况下，不《秀钢的危险温度和温度4企测元件7 和检测到的温度有大约12。C到14。C的差异。当不锈钢达到85。C时，温度检 测元件7在如上所述的每个测量点检测到大约73。C的温度。这种情况下，观 察到的差异大约是11。C到12°C。
所以，不锈钢的温度和温度检测元件7检测到的温度之间有大约irc到
14。C的差异。换言之，发现当温度检测元件7检测到大约60。C的温度时，外 来金属物质达到75。C的危险温度。相应地，发现一旦温度检测元件7检测到 60。C的温度，就需要终止对初级传输线圈5的电力供给(也就是，终止充电)。
从以上测量的各个结果，申请人发现了以下事实
1. 如果外来金属物质具有小于7 mn^的面积，外来金属物质产生的热 量小，并且达到上面所述危险温度(75°C )或更高的可能性低。如果外来金 属物质具有7mn^或更大的面积，外来金属物质可能达到危险温度。
2. 外来金属物质的设置位置放置得离初级传输线圈5的中心部分越远， 热量降低越大。所以，温度检测元件7可以放置在使处于初级传输线圈5的 中心部分附近位置的外来金属物质的温度能够被检测的位置。但是，这种情 况下，初级传输线圏5的中心部分是^f兹力线集中的部分。所以，当初级传输 线圈5的中心部分具有温度检测元件7时，温度4企测元件7本身会被加热。 这样，正确检测外来金属物质的温度可能会变困难。所以，优选放置温度检 测元件7于远离初级传输线圈5的中心部分的位置。
3. 当外来金属物质达到75'C的危险温度时，温度检测元件7检测到大 约60。C到73。C。换言之，发现一旦温度检测元件7检测到60。C的温度就需 要终止对初级传输线圈5的电力供给(也就是，终止充电)。
考虑到这些事实，申请人发现温度检测元件7可以被如下安排。如图16A 所示，温度^f全测元件7安装在支座1和初级传输线圏5之间的接触面的一侧。 同时，如图16B所示，温度检测元件7位于离初级传输线圈5的中心位置不 超过初级传输线圈5的直径的范围内。
更进一步的，在上述范围内，发现温度检测元件7优选在安装部分和初级传输线圈5之间的支座1的接触面的一侧。此外，如图16C的阴影部分指 出的，温度检测元件的中心优选安排在离初级传输线圈5的中心的距离对应 于初级传输线圈5的内半径"r，，的位置和距离对应于初级传输线圈5的内 直径的位置之间。
基于这些发现，作为例子，申请人将温度检测元件7安装在支座1和初 级传输线圈5之间的接触面的一侧，使得温度检测元件7的中心能够置于离 根据本实施例的支座1中的初级传输线圈5的中心的距离为5 mm的位置。
接下来描述支座1的充电操作，温度检测元件7安装在支座1的前述位 置上。图17是支座1的横截面图，充电时移动电话单元2安装在支座1上。
当移动电话单元2安装在支座1上时，形成于支座1中的初级传输线圈 5和移动电话单元2中的次级传输电3各11靠近而互相面对。结果，初级传输 线圏5的磁场状态被改变。控制电路9通过间歇驱动等监控初级传输线圏5 石兹场状态的变化。
在移动电话单元2内，移动电话单元2的控制电路14在检测到预定电 压水平时，确定移动电话单元2安装在支座1上。换言之，当移动电话单元 终端安装在支座1上时，响应于次级电力传输线圈11》兹场状态变化的电压 水平达到预定电压水平。
支座1的控制电路9和移动电话单元2的控制电路14通过初级和次级 传输线圈5、 11互相交换它们的识别信息来相互认证。随后，当这样的识别 信息交换获得互相认证时，支座1对移动电话单元2的电池16进行电力供 纟会。这样，电池2的充电开始。
当充电开始，支座1的控制电路9基于来自振荡器2的振荡频率信号， 将来自交流适配器3的直流电力转换为预定频率的交流电力。随后，交流电 力通过驱动器6提供给初级传输线圈5。
在移动电话单元内，来自支座1的初级传输线圈5的交流电力在次级传 输线圈11中感应出交流电力。该感应交流电力通过整流电^各12整流，之后 在LDO 13转换成预定电压的直流电力。随后，控制电^各14通过充电电路 15将来自LDO 13的直流电力供应给电池16。从而，电池16能够被充电。
这里，如支座l的情况，对移动电话单元2的电力传iir可以通过初级传 输线圈5和次级传输电3各11的电》兹感应来实现，初级传输线圈5和次级传输电路11是非接触电力传输线圈。这种情况下，例如，当外来金属物质置 于支座l上，诸如硬币的外来金属物质中可能产生涡流电流。结果，可能发 生外来金属物质的不正常过热。
形成在支座1上的温度检测元件7通过初级传输线圈5间接检测被安装 材料(诸如移动电话单元2或外来金属物质)的温度，之后，将检测到的输
出传送给温度检测单元8。安装在支座1上的移动电话单元2被充电时，— 般被加热至大约40°C。相反地，当放置在支座1上的移动电话单元2由于任 何原因导致产生不正常发热或者当外来金属物质放置在支座1上时，移动电 话单元2和外来金属物质能够被加热至上面的危险温度75。C或更高。
温度检测元件7通过初级传输线圈5间接检测安装在支座1上的材料的 温度。这样，当安装在支座1上的材料的温度达到上面的危险温度75。C时， 温度检测元件7和温度检测单元8都检测到60°C的温度。当温度检测元件7 和温度检测单元8中的每一个都4企测到上面60°C的温度时，控制电路9识别 出安装在支座1上的材料的温度上升至危险温度。控制电路9立刻终止对初 级传输线圈5的电力供给。结果，由于控制下的终止可以中断充电。因此可 以避免安装在支座1上的材料的温度的不正常升高，从而使得支座1获得增 强的安全性。
更进一步，温度检测元件7安装在最优位置以检测安装在支座1上的材 料的温度，该温度的确定基于如上所述的每个测量。因此，安装在支座l上 的材料的温度被实时检测，然后，上述充电能够精确地在控制下终止。
在以上实例中， 一旦检测到安装在支座1上材料的温度上升至危险温度， 对初级传输线圈5的电力供给就会在控制下终止。可选择的，如下所述，电 力的供给可以响应于温度检测元件7检测到的上面安装的材料的温度梯度而 在控制下终止。
图18是安装在支座1上的第一到第三外来金属物质的温度的图示，该 温度随着对初级传输线圈5电力供给的持续时间而变化。如图所示，即使延 长对初级传输线圈5电力供给的持续时间，第三外来金属物质也没有达到危 险温度。相反的，当对初级传输线圈5电力供给的持续时间为大约100秒时， 第一外来金属物质就达到危险温度。当对初级传输线圈5电力供给的持续时 间为大约230秒时，第二外来金属物质达到危险温度。更进一步的，当把第一外来金属物质和第二外来金属物质温度变化的图示同第三外来金属物质 的温度变化图示比较时，在外来金属物质达到危险温度的情况中可获得具有 高温度梯度的图。
考虑到这些测量结果，例如，控制电路9在对初级传输线圈5开始电力
供给60秒之后的时间，检测上面的温度检测元件7和上面的温度检测单元8 4企测到的温度。此外，控制电路9在对初级传输线圈5开始电力供给卯秒 之后的时间，；险测上面的温度检测元件7和上面的温度4企测单元8 ;险测到的 温度。更进一步的，以各个时间点一企测到的温度为基础，检测目前安装在支 座1上的装置的温度升高的梯度。当梯度大于预定水平时，在控制下终止对 初级传输线圈5的电力供给。
从而，在安装在支座1上的材料的温度上升至危险温度之前，对初级传 输线圏5的电力供给就能够终止。因此，可以提高支座l的安全性。
注意，除了这种终止控制外，终止控制还可以在预定时间段内当上面检 测到的温度升高的水平达到预定水平或更高时施行，或者基于检测到温度的 绝对值施行。这种情况下，更进一步的，在安装在支座1上的材料的温度上 升至危险温度之前，对初级传输线圈5的电力供给就能够终止。因此，可以 提高支座1的安全性。
更进一步的，支座1可以提供有外围温度检测元件用来测量与初级传输 线圈5对应的部分的外围的温度。这样，上面的终止控制可以在下面的差异 达到预定水平时施行。也就是，该差异是上面的温度检测元件7和温度;f企测 单元8检测到的温度(对应于初级传输线圈5的部分的温度)和上面的外围 温度检测元件检测到的外围温度之间的差异。这种情况下，更进一步的，在 安装在支座1上的材料的温度达到危险温度之前，对初级传输线圈5的电力 供给就能够终止。所以，支座l的稳定性得以提高。
如上所述，本实施例的支座1通过温度检测元件7 4企测支座1上的安装 材料的温度，温度检测元件7放置在从不同测量结果中获得的最优位置上。 一旦检测到上面的安装材料温度的不正常升高，就在控制下终止对初级传输 线圈5的电力供给。所以，支座1上的安装材料温度的不正常升高能够被迅 速控制。结果，供用作非接触充电装置的支座1的安全性得以提高。
在对上面实施例的描述中，本发明的实施例应用于支座1来对移动电话单元2充电。更进一步的，本发明的任何实施例都可以应用于适合对便携装 置充电的任何充电装置，这些便携装置诸如个人手持电话系统(PHS)、个
人数字助理(PDA)、便携游戏装置以及笔记本型个人计算机。这种情况下，
同样能够获得上面描述的相同效果。
此外，对上面实施例的描述仅提供作为根据本发明的一个实例。因此， 本发明不局限于以上的实施例。此外，在本发明的宗旨的范围内，允许根据 设计做各种各样的修改等等。
本领域技术人员应该理解，根据设计要求和其它因素，只要在权利要求 或等同特征的范围内，各种各样的修改、组合、部分组合以及替代都可以发 生。
本发明包含了于2007年1月9日向日本专利局提交的日本专利申请 JP2007-001644的相关主题，该日本申请的整个内容在这里通过引用获得。
权利要求
1.一种非接触充电装置，包括其上安装以非接触方式充电的装置的安装部分；用于利用电磁感应为该装置的次级传输线圈提供电力的初级传输线圈；用于检测安装在该安装部分上的材料的温度的温度检测元件；以及控制装置，用于对该初级传输线圈的电力供给进行控制和在该温度检测元件检测到预定温度时终止对该初级传输线圈的电力供给，其中，该温度检测元件位于该安装部分和该初级传输线圈之间的接触面的一侧上，且该温度检测元件的中心位于从该初级传输线圈的中心位置的该初级传输线圈的直径范围内。
2. 根据权利要求1的非接触充电装置，其中该温度4企测元件位于该安装部分和该初级传输线圈之间的接触面的该 侧上，且该温度检测元件的中心位于从该初级传输线圈的中心的距离对应于 该初级传输线圈的内半径的位置和距离对应于该初级传输线圈的内直径的 位置之间。
3. 根据权利要求2的非接触充电装置，其中该控制装置进行如下控制，以预定间隔从该温度检测元件获取温度检测 输出，以该间隔检测温度的升高量，以及当该温度的升高量等于或高于温度 的预定升高量时终止对该初级传输线圈的电力供给。
4. 根据权利要求1的非接触充电装置，其中，该初级传输线圈包括多个堆叠在柔性印刷电路板上的导体图案；以及其中，该温度检测元件直接形成为该柔性印刷电路板上的导体图案中的 温度检测元件层。
5. —种非接触充电装置，包括 其上安装以非接触方式充电的装置的安装部分；用于利用电磁感应为该装置的次级传输线圈提供电力的初级传输线圈； 用于检测安装在该安装部分上的材料的温度的温度检测元件；以及 控制单元，配置成对该初级传输线圈供给电力和当该温度检测元件检测 到预定温度时终止对该初级传输线圈的电力供给，其中该温度4企测元件位于该安装部分和该初级传输线圈之间的4妻触面的一 侧上，且该温度检测元件的中心位于/人该初级传输线圈的中心位置的该初级 传输线圈的直径范围内。
全文摘要
一种非接触充电装置，包括安装部分、初级传输线圈、温度检测元件以及控制单元。以非接触方式充电的装置安装在该安装部分上。该初级传输线圈利用电磁感应为该装置的次级传输线圈供给电力。该温度检测元件检测安装在该安装部分上的材料的温度。该控制单元配置成对该初级传输线圈供给电力和当该温度检测元件检测到预定温度时终止对该初级传输线圈的电力供给。该温度检测元件位于该安装部分和该初级传输线圈之间的接触面的一侧上，且该温度检测元件的中心位于从该初级传输线圈的中心位置的该初级传输线圈的直径范围内。
文档编号H01M10/44GK101304178SQ20081012779
公开日2008年11月12日 申请日期2008年1月9日 优先权日2007年1月9日
发明者上条贵宏, 依田健太郎, 加藤博, 大西幸太, 山崎学, 曾我部治彦, 神干基, 近藤阳一郎, 铃木克哉, 铃木邦治 申请人:索尼爱立信移动通信日本株式会社;精工爱普生株式会社