JP4090423B2 - 充電機能を有する車両および充電機能を有する車両を用いた端末の充電方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動アシスト自転車等の充電機能を有する車両、および、この車両に搭載された車載充電器を用いて、盗難対策用の携帯端末や携帯電話等を充電する方法に関するものである。

従来、例えば、自動二輪車の盗難対策として、位置検出用の携帯端末を自動二輪車の車体に取付ける技術がある（特許文献１参照）。すなわち、図７に示すように、上記盗難対策用の携帯端末５１は、ＧＰＳ等の測位システムを利用して、盗難の際には使用者や管理センタ等に現在位置を把握できるように自動的に通報を行う装置であり、車体に搭載された車載充電器５２によって充電される。

上記車載充電器５２には、車載バッテリ５３の電圧を変換して上記携帯端末５１の内蔵バッテリ５４へ出力する変圧器５５と、携帯端末５１との接続をオン・オフするスイッチ５６と、このスイッチ５６を制御する制御機能手段５７とが具備されている。上記車載バッテリ５３は変圧器５５の一次側に接続されており、携帯端末５１は変圧器５５の二次側に着脱自在に接続される。

これによると、携帯端末５１を車載充電器５２に接続した状態で、制御機能手段５７は、所定時間（例えば３６時間）間隔毎にスイッチ５６をオンに切換えて、携帯端末５１の内蔵バッテリ５４が満充電になるまで充電を行う。そして、満充電になるとスイッチ５６をオフに切換え、所定時間（３６時間）後の次回の充電まで待機する。尚、上記所定時間（３６時間）は、制御機能手段５７に備えられているタイマー機能によって計測される。

ここで、この構成においては、携帯端末５１が常に車体に固定されている。しかし、このように携帯端末５１が常に車体に固定されている構成であると、携帯端末５１により、自動二輪車の盗難時において自動二輪車の現在位置を把握する機能しか利用できない短所がある。

これに対処する方法として、携帯端末５１を他の利用用途にも適応できるように、携帯端末５１を自動二輪車の所有者などが車体から取り外し可能に構成し、例えば、老人や子供などに携帯端末５１を持たせることができるように構成することが考えられる。この構成によれば、老人や子供などの居場所の確認にも使用できることとなって、使用用途が広がることになる。

しかしながら、このような使い方をする場合、上記従来形式では、携帯端末５１を一旦車体から取り外して使用した後、再び車体に装着した際、携帯端末５１の内蔵バッテリ５４のバッテリ残量が殆どなくなっている場合でも、所定時間（３６時間）間隔毎の充電開始時間ではなかった場合には、次回の充電開始時間まで充電が行われず、その結果、この際に自動二輪車が盗難された時でも、次回の充電開始時間に達するまでは、携帯端末５１の機能が働かないおそれがある。
特開２００２−３６２４４８

本発明は、端末を車体から着脱自在とした場合でも、端末を長時間にわたって使用できないような不具合を最小限に抑えることができる充電機能を有する車両およびこの車両を用いた端末の充電方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、車載電池と、
車体に対して着脱自在で且つ端末電池を内蔵した端末と、
上記車載電池の電力を使って車体に装着された端末の端末電池を充電する車載充電器と、
上記車載充電器を制御する制御手段とが備えられ、
車載電池は車載充電器の一次側に接続され、
車載充電器の二次側に、端末を接続するための＋端子と−端子とが設けられ、
車載充電器に、車載充電器の二次側へ出力される充電電流を検出する電流検出手段が設けられ、
上記制御手段は、所定の出力電圧のパルスを所定の短時間間隔毎に車載充電器の二次側へ出力するパルス充電を行い、上記電流検出手段が充電電流を検出しない状態から所定の充電電流を検出した場合、端末が車載充電器の上記両端子に接続されたと判断して、上記充電電流を所定の通常充電時間にわたり車載充電器の二次側へ出力する通常充電を行い、上記電流検出手段が所定の充電電流よりも低い電流を検出している場合、端末が上記通常充電後も車載充電器に継続して装着されていると判断して、上記通常充電を所定時間間隔毎に間欠的に行うとともに、これら通常充電間において上記パルス充電を継続するものである。

これによると、端末を車載充電器に接続していない場合、パルス充電を行っていても充電電流は車載充電器から端末側へ流れないため、端末が車載充電器に接続されていないと判断され、そのままパルス充電のみが行われる。これにより、車載電池から車載充電器へ入力される入力電流は僅かな値になるため、車載電池の消費電力が低減され、車載電池が長持ちする。

また、端末を車載充電器に接続した際、充電電流が車載充電器から端末側へ流れるため、端末が車載充電器に接続されたと判断され、端末に対して通常充電が開始される。これより、端末をできるだけ速く充電したい場合に早急な対応が可能となる。

端末に対して所定の通常充電時間にわたり通常充電を行った後、引き続いて端末を車載充電器に継続して装着した場合、所定の充電電流よりも低い電流が車載充電器から端末側へ流れるため、端末が車載充電器に継続して装着されていると判断され、端末に対して通常充電が所定時間間隔毎に間欠的に行われる。また、これら通常充電間においては、パルス充電が継続される。

上記のようにして車載充電器に対する端末の着脱を検出することにより、＋−両端子とは別に、端末検出専用の端子を特別に設ける必要はないため、車載充電器および端末の構成を簡素化できる。

また、本第２発明は、端末に、端末電池と端末の端子との間をオン・オフするスイッチが設けられ、
通常充電中、端末電池が満充電に達したことを端末が検出した場合、スイッチを切換えて端末電池と端末の端子との間を所定の遮断時間だけ遮断することにより、所定の通常充電時間が経過する前に充電電流が遮断され、この充電電流の遮断に基づいて、車載充電器の制御手段は、端末が満充電に達したと判断し、この時点で通常充電を停止するものである。

これによると、通常充電中に端末電池が満充電に達した場合、車載充電器の制御手段は満充電状態を検知して端末に対する通常充電を停止するため、端末に対する過充電を防止することができる。

また、本第３発明は、端末は、位置情報に関する信号を発信する発信手段を有しているものである。
また、本第４発明は、端末電池を内蔵した端末が車体に着脱自在であり、車載充電器により車載電池の電力を使って上記端末の端末電池を充電する方法であって、
車載電池は車載充電器の一次側に接続され、
車載充電器の二次側に、端末を接続するための＋端子と−端子とが設けられ、
車載充電器に、車載充電器の二次側へ出力される充電電流を検出する電流検出手段が設けられ、
所定の出力電圧のパルスを所定の短時間間隔毎に車載充電器の二次側へ出力するパルス充電を行い、
上記電流検出手段が充電電流を検出しない状態から所定の充電電流を検出した場合、端末が車載充電器の上記両端子に接続されたと判断して、上記充電電流を所定の通常充電時間にわたり車載充電器の二次側へ出力する通常充電を行い、
上記電流検出手段が所定の充電電流よりも低い電流を検出している場合、端末が上記通常充電後も車載充電器に継続して装着されていると判断して、上記通常充電を所定時間間隔毎に間欠的に行うとともに、これら通常充電間において上記パルス充電を継続するものである。

これによると、端末を車載充電器に接続していない場合、パルス充電を行っていても充電電流は車載充電器から端末側へ流れないため、端末が車載充電器に接続されていないと判断され、そのままパルス充電のみが行われる。これにより、車載電池から車載充電器へ入力される入力電流は僅かな値になるため、車載電池の消費電力が低減され、車載電池が長持ちする。

また、端末を車載充電器に接続した際、所定の充電電流が車載充電器から端末側へ流れるため、端末が車載充電器に接続されたと判断され、端末に対して通常充電が開始される。これより、端末をできるだけ速く充電したい場合に早急な対応が可能となる。

端末に対して所定の通常充電時間にわたり通常充電を行った後、引き続いて端末を車載充電器に継続して装着した場合、所定の充電電流よりも低い電流が車載充電器から端末側へ流れるため、端末が車載充電器に継続して装着されていると判断され、端末に対して通常充電が所定時間間隔毎に間欠的に行われる。また、これら通常充電間においては、パルス充電が継続される。

上記のようにして車載充電器に対する端末の着脱を検出することにより、＋−両端子とは別に、端末検出専用の端子を特別に設ける必要はないため、車載充電器および端末の構成を簡素化できる。

また、本第５発明は、通常充電中、端末電池が満充電に達したことを端末が検出した場合、端末電池と端末の端子との間を所定の遮断時間だけ遮断することにより、所定の通常充電時間が経過する前に充電電流が遮断され、この充電電流の遮断に基づいて、車載充電器は、端末が満充電に達したと判断し、この時点で通常充電を停止するものである。

これによると、通常充電中に端末電池が満充電に達した場合、車載充電器は満充電状態を検知して端末に対する通常充電を停止するため、端末に対する過充電を防止することができる。

本発明によると、端末をできるだけ速く充電したい場合に早急な対応が可能となる。したがって、端末を長時間にわたって使用できないような不具合を最小限に抑えることができ、信頼性が向上する。また、車載充電器に対する端末の着脱を検出する際、端末検出専用の端子を特別に設ける必要はないため、車載充電器および端末の構成を簡素化できる。さらに、端末に対する過充電を防止することができる。

以下、本発明における第１の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図４に示すように、１は電動自転車（車両の一例）であり、この電動自転車１には、電動モータ２の補助駆動力をペダル３およびクランク軸４からの人力による駆動力に加える駆動ユニット５と、電動モータ２に電力供給して駆動させるための車載電池６（バッテリ）とが設けられている。

また、電動自転車１の前部の荷台７における前輪８の泥除け１２とバスケット１３との間には、盗難対策としての位置検出用の携帯端末９を収容する収容部１０と、上記車載電池６の電力の一部を使って携帯端末９を充電する車載充電器１１とが備えられている。図１に示すように、上記車載充電器１１にはＤＣ−ＤＣコンバータ１４（変圧器の一例）と制御手段１５とが備えられている。上記車載電池６はＤＣ−ＤＣコンバータ１４の一次側に接続されており、車載電池６とＤＣ−ＤＣコンバータ１４との間には、車載電池６の過放電防止と過大入力電圧に対するＤＣ−ＤＣコンバータ１４の保護とのための保護スイッチ１６が設けられている。

上記ＤＣ−ＤＣコンバータ１４の二次側には接続用の＋端子１７と−端子１８とが設けられている。また、車載充電器１１には、車載電池６からＤＣ−ＤＣコンバータ１４の一次側に入力されて変圧された後に二次側へ出力される充電電流Ｉｏ（＝出力電流）を検出する電流検出手段１９（検知手段の一例）が設けられている。尚、上記電流検出手段１９は、電流検出のための抵抗等を備えた回路によって構成されている。また、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ１４は、例えば２４〜２８Ｖの直流電圧を入力し、例えば５．４Ｖ（或いは約５〜６Ｖ）の直流電圧に変換して出力電圧Ｖｏで出力するものである。

上記制御手段１５は、電流検出手段１９による検出に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ１４を制御し、パルス充電と通常充電とを切換えるものであり、タイマー機能とパルスを発生させるためのスイッチ機能とを内蔵している。尚、制御手段１５を作動させるための電力は車載電池６から供給されている。

上記位置検出用の携帯端末９は、位置情報に関する信号を発信する発信手段（図示せず）を有しており、別途に設けられた管理センターの送受信装置に対して、電動自転車１が盗難にあっていない通常時には、管理センターからの信号を受信可能で消費電力をあまり要しない待機状態に維持され、間欠的に送受信動作を行っている。一方、電動自転車１が盗難に会い、所有者の連絡により管理センターによって、携帯端末９の現在位置を検索する指示が行われた場合には、管理センターからの電波を受けて、測位システム（ＧＰＳ等）により現在位置を検索し、この位置情報の電波を上記発信手段により出力するように構成されている。尚、携帯端末９には、端末電池２２（バッテリ）が内蔵されており、さらに、接続用の＋端子２３と−端子２４とが設けられている。

以下、上記構成における作用を説明する。
制御手段１５は、以下（１）〜（５）のような制御を行う。
（１）携帯端末９を収容部１０に収容していない場合、図２（ａ）に示すように、制御手段１５は、所定の出力電圧Ｖｏ（例えば５．４Ｖ）で且つ所定のパルス幅Ｗ（例えば２秒）のパルスＰを所定の短時間間隔ｔ（例えば１０〜６０秒間隔）毎にＤＣ−ＤＣコンバータ１４の二次側へ出力するパルス充電を行う。この際、携帯端末９が車載充電器１１に接続されていないため、上記パルス充電を行っていても充電電流ＩｏがＤＣ−ＤＣコンバータ１４の二次側から携帯端末９側へ流れず、電流検出手段１９は充電電流Ｉｏを検出しない。これにより、制御手段１５は、携帯端末９が車載充電器１１に接続されていないと判断し、そのままパルス充電のみを行う。これにより、図２（ｃ）に示すように、車載電池６からＤＣ−ＤＣコンバータ１４の一次側へ入力される入力電流Ｉｉｎは僅かな値（例えば６ｍＡ）になるため、車載電池６の消費電力が低減され、車載電池６が長持ちする。

（２）携帯端末９を収容部１０に収容した場合、図１に示すように、携帯端末９の＋端子２３が車載充電器１１の＋端子１７に接続され、携帯端末９の−端子２４が車載充電器１１の−端子１８に接続される。これにより、図２（ｂ）に示すように、充電電流ＩｏがＤＣ−ＤＣコンバータ１４の二次側から携帯端末９側へ流れ、電流検出手段１９が所定の充電電流Ｉｏ（例えば６００ｍＡ）を検出する。この検出に基づいて、制御手段１５は、携帯端末９が車載充電器１１に接続されたと判断し、上記充電電流Ｉｏを所定の通常充電時間Ｔ１（例えば４０分間）にわたりＤＣ−ＤＣコンバータ１４の二次側へ出力する通常充電を行う。

尚、このような通常充電の際の入力電流Ｉｉｎは、上記（１）の携帯端末９を接続していない場合に比べて、大きな値（例えば１３０ｍＡ）になる。また、通常充電の際の出力電圧Ｖｏは、上記（１）の携帯端末９を接続していない場合と同じ値である。この通常充電によって、携帯端末９の端末電池２２はほぼ満充電になる。

（３）上記（２）で示したように携帯端末９を収容部１０に収容して通常充電し、その後、携帯端末９を車載充電器１１に接続したままの状態を引き続き継続した場合、図２（ａ）に示すように、制御手段１５は、所定の通常充電時間Ｔ１にわたり通常充電を行った後、上記（１）の場合と同様なパルス充電に切換える。この際、携帯端末９が継続して車載充電器１１に接続されているため、パルスＰの発振に応じて、所定の充電電流Ｉｏ（例えば６００ｍＡ）よりも低い電流ＩｏａがＤＣ−ＤＣコンバータ１４の二次側から携帯端末９側へ流れ、電流検出手段１９が上記低い電流Ｉｏａを検出する。この検出に基づいて、制御手段１５は、携帯端末９が上記（２）で示した通常充電後も車載充電器１１に継続して接続されていると判断し、通常充電を所定時間Ｔ２（例えば３６時間）の間隔毎に間欠的に行うとともに、これら通常充電間においてパルス充電を継続する。

（４）その後、上記携帯端末９を収容部１０から取外した場合、携帯端末９と車載充電器１１との接続が遮断され、上記（１）の場合と同様に、図３（ｂ）に示すように、パルス充電を行っていても充電電流ＩｏがＤＣ−ＤＣコンバータ１４の二次側から携帯端末９側へ流れず、電流検出手段１９は充電電流Ｉｏを検出しない。これにより、制御手段１５は、携帯端末９が車載充電器１１に接続されていないと判断し、そのままパルス充電のみを行う。

（５）その後、再度、携帯端末９を収容部１０に収容した場合、上記（２）の場合と同様に、図３（ｂ）に示すように、電流検出手段１９が所定の充電電流Ｉｏ（例えば６００ｍＡ）を検出し、この検出に基づいて、制御手段１５は、携帯端末９が車載充電器１１に接続されたと判断し、上記充電電流Ｉｏを所定の通常充電時間Ｔ１にわたり出力する通常充電を行う。これにより、携帯端末９を収容部１０に収容した（すなわち携帯端末９が車載充電器１１に接続された）際、上記所定時間Ｔ２に達していない場合でも携帯端末９の接続が検知された時点で直ちに、携帯端末９に対して通常充電が開始される。これにより、携帯端末９をできるだけ速く充電したい場合に早急な対応が可能となり、携帯端末９を長時間にわたって使用できないような不具合を最小限に抑えることができ、信頼性が向上する。

また、上記（１）〜（５）に示したように、電流検出手段１９の検出に基づいて、車載充電器１１に対する携帯端末９の着脱を検出することができるため、接続用の＋−両端子１７，１８，２３，２４とは別に、携帯端末９を検出するための専用の端子を特別に設ける必要はない。これにより、携帯端末９および車載充電器１１の構成を簡素化できる。

次に、第２の実施の形態を図５，図６に基づいて説明する。
携帯端末９には、端末電池２２が満充電になったことを検知する満充電検知手段（図せず）と、上記満充電検知に基づいて端末電池２２と＋端子２３との間をオン・オフするスイッチ２６とが設けられている。

これによると、図６（ｄ）に示すように、通常充電中に、端末電池２２が満充電になった場合、満充電検知手段が上記満充電状態を検出し、この検出に基づいて、スイッチ２６が所定の遮断時間Ｔ３だけオフに切換えられ、上記遮断時間Ｔ３だけ端末電池２２と＋端子２３との間が遮断される。これにより、図６（ｂ）に示すように、所定の通常充電時間Ｔ１（例えば４０分間）が経過する前に、充電電流Ｉｏが遮断されて０になり、電流検出手段１９が上記充電電流Ｉｏの遮断（＝０）を検出する。

上記検出に基づいて制御手段１５は、携帯端末９が満充電に達したと判断し、この時点で通常充電を停止し、パルス充電に切換える。これにより、満充電に達した携帯端末９の端末電池２２に対する過充電を防止することができる。

上記各実施の形態では、車両の一例として電動自転車１を挙げたが、これに限定されるものではなく、例えばオートバイや自動車等であってもよい。また、端末の一例として、盗難対策としての位置検出用の携帯端末９を挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば携帯電話等であってもよい。

上記各実施の形態では、図４に示すように、携帯端末９の収容部１０と車載充電器１１とを電動自転車１の荷台７に備えているが、荷台７以外の他の部分、例えばサドルの下側等に備えてもよい。

上記各実施の形態では、図２，図３，図６に示したグラフ中の各電圧，電流，時間の各数値は一例であって、これらの数値に限定されるものではない。
上記各実施の形態では、パルス充電について説明をしたが、パルス充電ではなく、常時出力による定電圧充電で実施することも可能である。尚、上記パルス充電の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４として、大電流のときに効率が良いスイッチングレギュレータ方式を用いるのが望ましく、その場合は高効率で充電できるため、入力電力が少なくて済むといったメリットがある。一方、上記常時出力による定電圧充電の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４として、小電流向きであるシリーズレギュレータ方式（三端子レギュレータ等を用いた電圧降下方式）を用いるのが望ましい。

バッテリに蓄えられた電力の一部を使って端末を充電する際の充電システムにも適用できる。

本発明の第１の実施の形態における電動自転車の車載充電器と、この車載充電器に接続された携帯端末との図である。 同、電動自転車の車載充電器を用いた充電動作を示すグラフであり、（ａ）は出力電圧のグラフであり、（ｂ）は充電電流のグラフであり、（ｃ）は入力電流のグラフである。 同、電動自転車の車載充電器を用いた充電動作を示すグラフであり、（ａ）は出力電圧のグラフであり、（ｂ）は充電電流のグラフであり、（ｃ）は入力電流のグラフである。 同、電動自転車の図である。 本発明の第２の実施の形態における電動自転車の車載充電器と、この車載充電器に接続された携帯端末との図である。 同、電動自転車の車載充電器を用いた充電動作を示すグラフであり、（ａ）は出力電圧のグラフであり、（ｂ）は充電電流のグラフであり、（ｃ）は入力電流のグラフであり、（ｄ）はスイッチのオン・オフを示すグラフである。 従来の車載充電器と携帯端末との構成を示す図である。

符号の説明

１ 電動自転車（車両）
６ 車載電池
９ 携帯端末
１１ 車載充電器
１４ ＤＣ−ＤＣコンバータ（変圧器）
１５ 制御手段
１７ ＋端子
１８ −端子
１９ 電流検出手段（検知手段）
２２ 端末電池
２６ スイッチ
Ｉｏ 充電電流
Ｖｏ 出力電圧
Ｐ パルス
ｔ 短時間間隔
Ｔ１ 通常充電時間
Ｔ２ 所定時間
Ｔ３ 遮断時間

Claims (5)

1. 車載電池と、
   車体に対して着脱自在で且つ端末電池を内蔵した端末と、
   上記車載電池の電力を使って車体に装着された端末の端末電池を充電する車載充電器と、
   上記車載充電器を制御する制御手段とが備えられ、
   車載電池は車載充電器の一次側に接続され、
   車載充電器の二次側に、端末を接続するための＋端子と−端子とが設けられ、
   車載充電器に、車載充電器の二次側へ出力される充電電流を検出する電流検出手段が設けられ、
   上記制御手段は、所定の出力電圧のパルスを所定の短時間間隔毎に車載充電器の二次側へ出力するパルス充電を行い、上記電流検出手段が充電電流を検出しない状態から所定の充電電流を検出した場合、端末が車載充電器の上記両端子に接続されたと判断して、上記充電電流を所定の通常充電時間にわたり車載充電器の二次側へ出力する通常充電を行い、上記電流検出手段が所定の充電電流よりも低い電流を検出している場合、端末が上記通常充電後も車載充電器に継続して装着されていると判断して、上記通常充電を所定時間間隔毎に間欠的に行うとともに、これら通常充電間において上記パルス充電を継続することを特徴とする充電機能を有する車両。
2. 端末に、端末電池と端末の端子との間をオン・オフするスイッチが設けられ、
   通常充電中、端末電池が満充電に達したことを端末が検出した場合、スイッチを切換えて端末電池と端末の端子との間を所定の遮断時間だけ遮断することにより、所定の通常充電時間が経過する前に充電電流が遮断され、この充電電流の遮断に基づいて、車載充電器の制御手段は、端末が満充電に達したと判断し、この時点で通常充電を停止することを特徴とする請求項１記載の充電機能を有する車両。
3. 端末は、位置情報に関する信号を発信する発信手段を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充電機能を有する車両。
4. 端末電池を内蔵した端末が車体に着脱自在であり、車載充電器により車載電池の電力を使って上記端末の端末電池を充電する方法であって、
   車載電池は車載充電器の一次側に接続され、
   車載充電器の二次側に、端末を接続するための＋端子と−端子とが設けられ、
   車載充電器に、車載充電器の二次側へ出力される充電電流を検出する電流検出手段が設けられ、
   所定の出力電圧のパルスを所定の短時間間隔毎に車載充電器の二次側へ出力するパルス充電を行い、
   上記電流検出手段が充電電流を検出しない状態から所定の充電電流を検出した場合、端末が車載充電器の上記両端子に接続されたと判断して、上記充電電流を所定の通常充電時間にわたり車載充電器の二次側へ出力する通常充電を行い、
   上記電流検出手段が所定の充電電流よりも低い電流を検出している場合、端末が上記通常充電後も車載充電器に継続して装着されていると判断して、上記通常充電を所定時間間隔毎に間欠的に行うとともに、これら通常充電間において上記パルス充電を継続することを特徴とする充電機能を有する車両を用いた端末の充電方法。
5. 通常充電中、端末電池が満充電に達したことを端末が検出した場合、端末電池と端末の端子との間を所定の遮断時間だけ遮断することにより、所定の通常充電時間が経過する前に充電電流が遮断され、この充電電流の遮断に基づいて、車載充電器は、端末が満充電に達したと判断し、この時点で通常充電を停止することを特徴とする請求項４記載の充電機能を有する車両を用いた端末の充電方法。

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