JP2008061381A - 充電システム及び充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 充電用の直流電流を大電流とすることで高速充電を可能とする充電システム及び充電方法を提供する。
【解決手段】 家庭用交流電流を受け直流電流に変換して出力するコンバータ２６と、直流電流を配線路を介して外部に出力し与えられる検出信号に応じて配線路を開閉するスイッチ部２７を含む充電装置４２と、充電装置の配線路を経て直流電流を供給される充電用電池１６と、直流電流の異常を検出すると検出信号を充電装置のスイッチ部に供給する異常検出部１０と、充電用電池から電源を供給され情報処理を行なう情報処理部２１，２２を含む情報装置４０をもつ充電システム。
【選択図】図１

Description

この発明は、情報処理装置の電源を充電する充電システム及び充電方法に関する。

最近、多くの情報機器が開発され普及されているが、これらの情報機器は携帯可能な装置として小型化されたものが多くなってきている。このように小型化された情報機器は充電機能が設けられ、家庭等で情報機器の充電用電池が充電器により充電された後に屋外で使用される場合が多い。しかし、このような情報機器は、充電時間が思いの他かかるものであり、例えば出勤前の数時間前から充電器等で充電を行わなければならず，ユーザの使用上の負担となっている。

特許文献１は、このような充電時間を短縮するべく、電池電圧が正確に設定値に達したことを検出して定電圧充電動作に移行する技術を開示している。
特開平０８−３３２２４号公報。

しかし、特許文献１の定電圧充電動作でも、携帯型の情報装置に内蔵する、異常を検出した際に充電を停止するためのスイッチ素子をあまり大きくすることができない。従って、内蔵できる範囲でのスイッチ素子を用いると、充電のための電流値は極端に大きくするわけにはいかないので、飛躍的な充電時間の短縮を望むことはできないという問題がある。

本発明は、充電用の直流電流を大電流とすることで高速充電を可能とする充電システム及び充電方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段の一例として、
家庭用交流電流を受け直流電流に変換して出力するコンバータ（２６）と、前記コンバータからの前記直流電流を配線路を介して外部に出力し与えられる検出信号に応じて前記配線路を開閉するスイッチ部（２７）を含む充電装置（４２）と、
前記充電装置の前記配線路を経て前記直流電流を供給される充電用電池（１６）と、前記直流電流の異常を検出すると前記検出信号を前記充電装置の前記スイッチ部に供給する異常検出部（１０）と、前記充電用電池から電源を供給され情報処理を行なう情報処理部（２１，２２）を含む情報装置（４０）を具備する充電システムが示されている。

異常の際に電流を停止するためのスイッチ素子を充電装置４２に設けたことで、スイッチ素子の大型化が可能となり、大電流を情報装置の充電用電池に供給することが可能となったため、高速充電を実現することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電源部を含む情報処理装置と充電器の構成の一例を示すブロック図である。図２は、本発明の一実施形態に係る携帯型再生装置と充電器の外観の一例を示す外観図である。図３は、本発明の一実施形態に係る携帯型テレビジョンと充電器の外観の一例を示す外観図である。図４は、本発明の一実施形態に係る携帯型電話と充電器の外観の一例を示す外観図である。図５は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置の電源部の過大電圧保護処理の一例を示すフローチャートである。図６は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置の電源部の過放電保護処理の一例を示すフローチャートである。図７は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置の電源部の過放電電流保護処理の一例を示すフローチャートである。図８は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置の電源部の負荷短絡保護処理の一例を示すフローチャートである。図９は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置の電源部の過大充電電流保護処理の一例を示すフローチャートである。

＜充電システム＞
本発明に係る一実施形態である充電システムの一例を図面を用いて以下に詳細に説明する。

（構成）
本発明に係る一実施形態である充電システムは、図１に示すように、再生装置４０（５０，６０）と、この再生装置４０の充電用電池１６を充電する充電装置４２を有している。

更に、再生装置４０は、図１に示すように、電池保護ＩＣ１０と、大電流用配線ｗ１を介して大電流用正電位端子２９に接続されるリチウム電池１６と、このリチウム電池１６に接続されている放電用０．５Ａスイッチ１７とを内蔵する電池パック２０を有している。ここで、放電用０．５Ａスイッチ１７は、充電用大電流からプレイヤー４０の諸回路２１，２２を保護するべくノーマリオフのタイプが好適である。

ここで電池保護ＩＣ１０は、配線ｗ１の異常を検出する過大電圧検出部１１と、配線ｗ１の異常を検出する過小電圧検出部１３と、これらの異常検出信号を扱う制御ロジック１２と、放電のための配線の異常を検出する放電過電流検出部１４と、同じく放電のための配線の異常を検出する放電短絡検出部１５を内蔵している。

更に、再生装置４０は、電池パック２０から過電流防止用ヒューズＦを介して電源を供給されるＤＣ／ＤＣコンバータ２１と、音声信号をデコードして再生するためのオーディオデコーダＬＳＩ２２を有しており、充電装置４２の充電によって、所望の音声信号の再生処理等を行なうものである。

更に、本発明に係る一実施形態である充電システムが有する充電装置４２（５２，６１）は、家庭用交流電源を受けて直流電流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ２６と、この直流電流の電流値を一定に保つためのレギュレータ２５をもつ。更に、充電装置４２（５２，６１）は、レギュレータ２５から直流電流を受けて充電過電流を検出する充電過電流検出部２４と、充電過電流検出部２４からの検出信号を受け、検出信号端子３０から検出信号を受け、異常を判断して適宜、５Ａスイッチ２７を開閉して、異常状態を回避する制御ロジック２３を有している。更に、充電装置４２（５２，６１）は、接地電位端子３１が設けられ再生装置４０との間で設置電位を共有している。なお、ここで、充電用５Ａスイッチ２７は、再生装置４０に電源を供給するべくノーマリオンのタイプが好適である。

ここで注目すべきは、本発明に係る充電システムにおいては、一例として、配線ｗ１は、５Ａ用の容量の非常に大きいものが用いられる。又、一例として５Ａ用スイッチ２７も、一例として約３センチ角の大型のものが用いられるため、携帯機器として小型化・軽量化が要求されている再生装置４０（５０，６０）の側には設けないものである。

従って、本発明に係る実施形態において、異常検出信号に応じて開閉する５Ａ用スイッチ２７は、小型化が必須条件とされている再生装置４０（５０，６０）から、小型化があまり要求されていない充電装置４２（５２，６１）に移動されたものである。

更に、充電装置のスイッチ部と情報装置の充電用電池の間の配線ｗ１の容量（ｃｆ．５Ａ用）は、充電用電池と情報処理部の間の配線ｗ２の容量（ｃｆ．０．５Ａ用）よりも大きいものが用いられている。

更に、充電装置のスイッチ部と情報装置の充電用電池の間に流れる電流値（ｃｆ．５Ａ）は、充電用電池と情報処理部の間に流れる電流値（ｃｆ．０．５Ａ）よりも大きく設定されている。これにより、高速充電が可能となるものである。

又、充電装置のスイッチ部と情報装置の充電用電池を接続するための再生装置と充電装置との間の第１接続端子２９は、充電用電池と情報処理部を接続するための再生装置と充電装置との間の第２接続端子３２や検出信号端子３０よりも容量が大きいものが用いられている。

又、充電装置４２には、充電器検出信号３３が設けられており、接続端子３４，３４，３４を介して、再生装置４０の電池保護ＩＣ１０に設けられた制御ロジック１２に供給されている。この充電器検出信号３３が制御ロジック１２に供給されているかどうかにより、再生装置４０の本体が充電装置４２に電気的に確実に装着されているかどうかを判断する。

（高速充電）
一般に充電時の電流値にほぼ反比例して充電時間が高速化されていくと考えられる。
・電池容量が１０Ａｈの場合
１０Ａの充電で１時間
５００ｍＡの充電で２０時間
・電池容量が１Ａｈの場合
１０Ａの充電で６分
５００ｍＡの充電で２時間
・電池容量が５００ｍｈの場合
１０Ａの充電で３分
５００ｍＡの充電で１時間
となり、高速充電によって、ユーザの充電時の負担は非常に軽減されることがわかる。

（充電システムの用途の一例）
このような充電システムは、携帯型電子機器と充電器との関係がある場合に適用することが可能である。具体的には、図２に示すようなＭＰ３プレーヤに適用が可能であり、図２において、ＭＰ３プレーヤ本体４０は、接続端子４１を介して大電流用スイッチを内蔵する充電器４２からの充電が可能となる。

同様に、図３に示すようなディスク再生機能を伴う携帯型テレビジョン装置５０に適用が可能である。図３において、携帯型テレビジョン装置５０は、接続端子５１を介して大電流用スイッチを内蔵する充電器５２からの充電が可能となる。

同様に、図４に示すような携帯型電話装置６０に適用が可能であり、図４において、携帯型電話装置６０は、大電流用スイッチを内蔵する充電器５２からの充電が可能となる。

（動作）
このような構成をもつ充電システムの保護動作をフローチャートを用いて、以下に説明する。家庭用交流電源を受けてＡＣ／ＤＣコンバータ２６により変換された直流電流は、レギュレータ２５により電流値を一定に保たれ、充電過電流検出部２４に供給される。異常がなければ５Ａスイッチ２７を介し、例えば５Ａの直流電流が第１接続端子２９を介してリチウム電池１６に供給されて高速充電がなされる。

このとき、図５のフローチャートに示すように、過大電圧検出部１１は、配線ｗ１に過大電圧を検出すれば（ステップＳ１１）、電池パック内の制御ロジック１２により検出信号を検出信号端子３０を介して制御ロジック２３に供給し（ステップＳ１２）、５Ａスイッチ素子２７をオフする（ステップＳ１３）。これにより、充電回路はオープンとなり（ステップＳ１４）、充電回路の保護が完了する。

同様に、図６のフローチャートに示すように、充電過電流検出部２４により、配線ｗ１に充電過電流を検出すれば（ステップＳ２１）、電池パック内の制御ロジック１２により検出信号を制御ロジック２３に供給し（ステップＳ２２）、５Ａスイッチ素子２７をオフする（ステップＳ２３）。これにより、充電回路はオープンとなり（ステップＳ２４）、充電回路の保護が完了する。

又、図７のフローチャートに示すように、過小電圧検出部１３により、配線ｗ１の過小電圧を検出すれば（ステップＳ３１）、電池パック内の制御ロジック１２により検出信号を制御ロジック１２に供給し（ステップＳ３２）、０．５Ａスイッチ素子１７をオフする（ステップＳ３３）。これにより、放電回路はオープンとなり（ステップＳ３４）、放電回路の保護が完了する。

又、図８のフローチャートに示すように、放電過電流検出部１４により、配線ｗ２に充電過電流を検出すれば（ステップＳ４１）、電池パック内の制御ロジック１２により検出信号を制御ロジック１２に供給し（ステップＳ４２）、０．５Ａスイッチ素子１７をオフする（ステップＳ４３）。これにより、放電回路はオープンとなり（ステップＳ４４）、放電回路の保護が完了する。

又、図９のフローチャートに示すように、放電短絡検出部１５により、配線ｗ２の放電短絡を検出すれば（ステップＳ５１）、電池パック内の制御ロジック１２により検出信号を制御ロジック１２に供給し（ステップＳ５２）、０．５Ａスイッチ素子１７をオフする（ステップＳ５３）。これにより、放電回路はオープンとなり（ステップＳ５４）、放電回路の保護が完了する。

又、図１０のフローチャートに示すように、充電器検出信号３３が電池保護ＩＣ１０の制御ロジック回路１２に供給されているかどうかを制御ロジック回路１２は判断する（ステップＳ６１）。ここで供給されていないと判断すると、制御ロジック回路１２からの制御信号が検出信号端子３０を介して充電装置４２の制御ロジック回路２３に供給され、制御ロジック回路２３は、ノーマリオンの充電用の５ＡＳＷ２７をオフにするべく制御信号を供給する（ステップＳ６２）。同時に、制御ロジック回路１２は、充電器検出信号３３が電池保護ＩＣ１０の制御ロジック回路１２に供給されていないことに基づいて、ノーマリオフの放電用の０．５ＡＳＷ１７をオンにして電池放電を行なう（ステップＳ６３）。

ステップ６１で制御ロジック回路１２に充電器検出信号が供給されていることを検出すると、制御ロジック回路１２からの制御信号が検出信号端子３０を介して充電装置４２の制御ロジック回路２３に供給され、制御ロジック回路１２は、充電器検出信号３３が電池保護ＩＣ１０の制御ロジック回路１２に供給されていることに基づいて、ノーマリオフの放電用の０．５ＡＳＷ１７をオフにして電池放電を中止する（ステップＳ６４）。そして、制御ロジック回路２３は、ノーマリオンの充電用の５ＡＳＷ２７をオンにするべく制御信号を供給して電池充電を行なう（ステップＳ６５）。

このように充電装置４２からの充電器検出信号３３に基づいて放電用の０．５ＡＳＷ１７及び充電用の５ＡＳＷ２７を制御することで、より確実で安全な充放電を可能にするものである。

以上のような保護機能が本発明の一実施形態である充電システムには備わっているが、これを実現可能とする大電流用スイッチ素子２７等を充電装置の側に設けることにより、大電流による高速充電が携帯電子機器に対しても行なうことが可能となるものである。

以上記載した様々な実施形態により、当業者は本発明を実現することができるが、更にこれらの実施形態の様々な変形例を思いつくことが当業者によって容易であり、発明的な能力をもたなくとも様々な実施形態へと適用することが可能である。従って、本発明は、開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る電源部を含む情報処理装置と充電器の構成の一例を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係る携帯型再生装置と充電器の外観の一例を示す外観図。 本発明の一実施形態に係る携帯型テレビジョンと充電器の外観の一例を示す外観図。 本発明の一実施形態に係る携帯型電話と充電器の外観の一例を示す外観図。 本発明の一実施形態に係る情報処理装置の電源部の過大電圧保護処理の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態に係る情報処理装置の電源部の過放電保護処理の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態に係る情報処理装置の電源部の過放電電流保護処理の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態に係る情報処理装置の電源部の負荷短絡保護処理の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態に係る情報処理装置の電源部の過大充電電流保護処理の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態に係る情報処理装置の制御ロジック回路の動作の一例を示すフローチャート。

符号の説明

１０…電池保護ＩＣ、１１…過大電圧検出部、１２…制御ロジック、１３…過小電圧検出部、１４…放電過電流検出部、１５…放電短絡検出部、１６…リチウム電池、１７…０．５Ａスイッチ、２０…電池パック、２１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２２…オーディオデコーダＬＳＩ、２３…制御ロジック、２４…充電過電流検出部、２５…レギュレータ、２６…ＡＣ／ＤＣコンバータ、２７…５Ａスイッチ、２９…正電位端子、３０…検出信号端子、３１…接地電位端子、４０…再生装置、４２…充電装置、ｗ１…配線、ｗ２…配線、ｗ３…配線。

Claims (14)

1. 家庭用交流電流を受け直流電流に変換して出力するコンバータと、前記コンバータからの前記直流電流を配線路を介して外部に出力し、与えられる検出信号に応じて前記配線路を開閉するスイッチ部を含む充電装置と、
   前記充電装置の前記配線路を経て前記直流電流を供給される充電用電池と、前記直流電流の異常を検出すると前記検出信号を前記充電装置の前記スイッチ部に供給する異常検出部と、前記充電用電池から電源を供給され情報処理を行なう情報処理部を含む情報装置を具備する充電システム。
2. 前記充電装置のスイッチ部と前記情報装置の前記充電用電池の間の配線の容量は、前記充電用電池と前記情報処理部の間の配線の容量よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の充電システム。
3. 前記充電装置のスイッチ部と前記情報装置の前記充電用電池の間に流れる電流値は、前記充電用電池と前記情報処理部の間に流れる電流値よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の充電システム。
4. 前記充電装置のスイッチ部と前記情報装置の前記充電用電池を接続するための前記再生装置と前記充電装置との間の第１接続端子は、前記充電用電池と前記情報処理部を接続するための前記再生装置と前記充電装置との間の第２接続端子よりも容量が大きいことを特徴とする請求項１記載の充電システム。
5. 前記情報装置は、映像信号又は音声信号を再生する再生装置であることを特徴とする請求項１記載の充電システム。
6. 前記情報装置は、放送信号を受信して再生する携帯型テレビジョン装置であることを特徴とする請求項１記載の充電システム。
7. 前記情報装置は、外部の基地局と通信を行なう携帯型電話装置であることを特徴とする請求項１記載の充電システム。
8. 情報装置の電源を充電装置で充電する充電方法であって、
   前記充電装置において、家庭用交流電流を受け直流電流に変換し、
   前記充電装置に内蔵されるスイッチ部を介して前記直流電流を出力し、
   前記情報装置において、前記直流電流を充電用電池に供給して充電し、
   前記直流電流の異常を検出すると前記検出信号を前記充電装置内の前記スイッチ部に供給して前記直流電流の供給を停止することを特徴とする充電方法。
9. 前記充電装置のスイッチ部と前記情報装置の前記充電用電池の間の配線の容量は、前記情報装置に内蔵され前記充電用電池から電源を供給され情報処理を行なう情報処理部と前記充電用電池の間の配線の容量よりも大きいことを特徴とする請求項８記載の充電方法。
10. 前記充電装置のスイッチ部と前記情報装置の前記充電用電池の間に流れる電流値は、前記情報装置に内蔵され前記充電用電池から電源を供給され情報処理を行なう情報処理部と前記充電用電池の間に流れる電流値よりも大きいことを特徴とする請求項８記載の充電方法。
11. 前記充電装置のスイッチ部と前記情報装置の前記充電用電池を接続するための、前記再生装置と前記充電装置との間の第１接続端子は、前記情報装置に内蔵され前記充電用電池から電源を供給され情報処理を行なう情報処理部と前記充電用電池を接続するための、前記再生装置と前記充電装置との間の第２接続端子よりも容量が大きいことを特徴とする請求項８記載の充電方法。
12. 前記情報装置は、映像信号又は音声信号を再生する再生装置であることを特徴とする請求項８記載の充電方法。
13. 前記情報装置は、放送信号を受信して再生する携帯型テレビジョン装置であることを特徴とする請求項８記載の充電方法。
14. 前記情報装置は、外部の基地局と通信を行なう携帯型電話装置であることを特徴とする請求項８記載の充電方法。

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