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技術 充電器

出願人 FDK株式会社
発明者 関口邦久溝口康成寺岡浩仁鈴木博士土屋勝毅ケビンフォスター賈金鳳
出願日 2015年6月5日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2015-114583
公開日 2017年1月5日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-005788
状態 特許登録済
技術分野 電池等の充放電回路
主要キーワード マイコン制御回路 USB給電 充電状態検出回路 給電能力 並列充電 USB対応機器 USB接続端子 レベルメータ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年1月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

充電に要する最大充電時間をユーザが見積もることのできる充電器を提供する。

解決手段

充電器1は、外部機器3から電力受電して二次電池2を充電する充電回路13と、外部機器3から充電回路13へ供給される電力に基づいて外部機器3の給電能力を判定する制御装置14と、制御装置14が判定した外部機器3の給電能力を表示する表示装置10と、を備える。

概要

背景

PC等のホスト機器周辺機器を接続するためのインターフェース規格の一つとしてUSB(Universal Serial Bus)が広く普及している。USB規格は、その登場以来、機能拡張が繰り返され、機器間における情報の送受信のみならず周辺機器を駆動するための電力供給が可能となった。またUSB規格は、継続的な規格拡張により情報の転送速度及び給電能力が向上し続けている。

USB対応機器が普及した近年、機器間における情報の送受信よりも電力供給を主目的としてUSBポートを使用する機器も存在する。例えばスマートフォンバッテリは、USB接続端子を介して充電できるように設計されている。またUSB充電器は、外部機器のUSBポートから受電した電力により二次電池を充電する。

上述のようなUSB充電器等は、USB給電による充電に際し、接続した電力供給源、すなわちUSBケーブルを含めたUSBポート側のUSB規格の給電能力を判定する必要がある。これは例えば、USB充電器等が5ボルトアンペアの電力を要求するのに対し、電力供給源のUSB規格が5ボルト1アンペアの電力しか供給できない場合、供給電力電圧が低下して充電できなくなる可能性があるからである。一方、例えばUSB充電器等が要求する電力を5ボルト1アンペアに固定した場合、双方の機器のUSB規格が5ボルト2アンペアの電力に対応していたとしても、その給電能力よりも低い給電効率で二次電池を充電することになってしまう。

USBポート側の給電能力を判定する機能を備えた充電器の一例として、二次電池を充電する第1回路とその充電電流を検出する第2回路とを備える充電器が特許文献1に開示されている。この先行技術において充電器は、USBポート側の給電可能な最大の電流値を判定し、その電流値で二次電池を充電する。

概要

充電に要する最大充電時間をユーザが見積もることのできる充電器を提供する。充電器1は、外部機器3から電力を受電して二次電池2を充電する充電回路13と、外部機器3から充電回路13へ供給される電力に基づいて外部機器3の給電能力を判定する制御装置14と、制御装置14が判定した外部機器3の給電能力を表示する表示装置10と、を備える。

目的

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

外部機器から電力受電して二次電池充電する充電回路と、前記外部機器から前記充電回路へ供給される電力に基づいて前記外部機器の給電能力を判定する制御装置と、前記制御装置が判定した前記外部機器の給電能力を表示する表示装置と、を備える充電器

請求項2

請求項1に記載の充電器において、前記表示装置は、前記外部機器の給電能力を複数の表示灯で段階的に表示する、充電器。

請求項3

請求項2に記載の充電器において、前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出回路を備え、前記表示装置は、前記二次電池が満充電状態まで充電されたことを条件として、前記複数の表示灯を全て滅灯させる、充電器。

請求項4

外部機器から電力を受電して二次電池を充電する充電回路と、前記外部機器から前記充電回路へ供給される電力に基づいて前記外部機器の給電能力を判定し、その判定した前記外部機器の給電能力に基づいて前記充電回路における前記二次電池の充電モードを設定する制御装置と、前記制御装置が設定した前記充電モードを表示する表示装置と、を備える充電器。

請求項5

請求項4に記載の充電器において、前記表示装置は、前記充電モードを複数の表示灯で段階的に表示する、充電器。

請求項6

請求項5に記載の充電器において、前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出回路を備え、前記表示装置は、前記二次電池が満充電状態まで充電されたことを条件として、前記複数の表示灯を全て滅灯させる、充電器。

請求項7

請求項1〜6のいずれか1項に記載の充電器において、前記制御装置は、前記外部機器の給電能力を定期的に判定する、充電器。

技術分野

0001

本発明は、二次電池充電器に関する。

背景技術

0002

PC等のホスト機器周辺機器を接続するためのインターフェース規格の一つとしてUSB(Universal Serial Bus)が広く普及している。USB規格は、その登場以来、機能拡張が繰り返され、機器間における情報の送受信のみならず周辺機器を駆動するための電力供給が可能となった。またUSB規格は、継続的な規格拡張により情報の転送速度及び給電能力が向上し続けている。

0003

USB対応機器が普及した近年、機器間における情報の送受信よりも電力供給を主目的としてUSBポートを使用する機器も存在する。例えばスマートフォンバッテリは、USB接続端子を介して充電できるように設計されている。またUSB充電器は、外部機器のUSBポートから受電した電力により二次電池を充電する。

0004

上述のようなUSB充電器等は、USB給電による充電に際し、接続した電力供給源、すなわちUSBケーブルを含めたUSBポート側のUSB規格の給電能力を判定する必要がある。これは例えば、USB充電器等が5ボルトアンペアの電力を要求するのに対し、電力供給源のUSB規格が5ボルト1アンペアの電力しか供給できない場合、供給電力電圧が低下して充電できなくなる可能性があるからである。一方、例えばUSB充電器等が要求する電力を5ボルト1アンペアに固定した場合、双方の機器のUSB規格が5ボルト2アンペアの電力に対応していたとしても、その給電能力よりも低い給電効率で二次電池を充電することになってしまう。

0005

USBポート側の給電能力を判定する機能を備えた充電器の一例として、二次電池を充電する第1回路とその充電電流を検出する第2回路とを備える充電器が特許文献1に開示されている。この先行技術において充電器は、USBポート側の給電可能な最大の電流値を判定し、その電流値で二次電池を充電する。

先行技術

0006

特表2014−509829号公報

発明が解決しようとする課題

0007

ところで二次電池の充電に要する時間は、USBポート側の給電能力に大きく依存する。例えば先述のように二次電池を5ボルト2アンペアで充電したときの満充電になるまでの時間が約2時間半であるとすると、5ボルト1アンペアで充電したときの満充電になるまでの時間が単純計算で約5時間となる。しかしながら上記の従来技術では、判定されたUSBポート側の給電能力に応じた電流値で自動的に二次電池が充電されるだけである。このため上記の従来技術では、ユーザがその給電能力を知ることができず充電に要する最大充電時間を見積もることができないという課題がある。

0008

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、充電に要する最大充電時間をユーザが見積もることのできる充電器を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

<本発明の第1の態様>
本発明の第1の態様は、外部機器から電力を受電して二次電池を充電する充電回路と、
前記外部機器から前記充電回路へ供給される電力に基づいて前記外部機器の給電能力を判定する制御装置と、前記制御装置が判定した前記外部機器の給電能力を表示する表示装置と、を備える充電器である。

0010

充電器は、外部機器から電力を受電し二次電池を充電するとともに、その外部機器の給電能力を判定し、さらにその給電能力を表示装置に表示する。このように充電器の表示装置を通して、ユーザは、外部機器の給電能力を知ることができる。そしてユーザは、この外部機器の給電能力に基づいて充電に要する最大充電時間を見積もることができる。

0011

これにより本発明の第1の態様によれば、充電に要する最大充電時間をユーザが見積もることのできる充電器を提供することができるという作用効果が得られる。

0012

<本発明の第2の態様>
本発明の第2の態様は、前述した本発明の第1の態様において、前記表示装置は、前記外部機器の給電能力を複数の表示灯で段階的に表示する、充電器である。

0013

本発明の第2の態様によれば、簡易な構成の表示装置によって充電器の低コスト化が可能になる。またユーザは、外部機器の給電能力を複数の表示灯で段階的に表示することによって、外部機器の給電能力を直感的に把握することができる。したがって本発明の第2の態様によれば、ユーザは、その給電能力の段階と充電に要する時間とを事前に把握しておくことにより、より直感的かつ瞬時に充電に要する最大充電時間を把握することができる。

0014

<本発明の第3の態様>
本発明の第3の態様は、前述した本発明の第2の態様において、前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出回路を備え、前記表示装置は、前記二次電池が満充電状態まで充電されたことを条件として、前記複数の表示灯を全て滅灯させる、充電器である。

0015

充電器は、充電状態検出回路を備えることにより充電中の二次電池の充電状態を検出する。そして二次電池が満充電状態まで充電されたことを条件として、複数の表示灯を全て滅灯させる。これにより本発明の第3の態様によれば、先述した第2の態様による作用効果に加え、新たな機構を設けなくても外部機器の給電能力を表示する表示灯により二次電池の満充電状態をユーザに知らせることができる。

0016

<本発明の第4の態様>
本発明の第4の態様は、外部機器から電力を受電して二次電池を充電する充電回路と、前記外部機器から前記充電回路へ供給される電力に基づいて前記外部機器の給電能力を判定し、その判定した前記外部機器の給電能力に基づいて前記充電回路における前記二次電池の充電モードを設定する制御装置と、前記制御装置が設定した前記充電モードを表示する表示装置と、を備える充電器である。

0017

充電器は、外部機器から電力を受電し二次電池を充電するとともに、その外部機器の給電能力を判定する。また制御装置は、その判定した前記外部機器の給電能力に基づいて二次電池の充電モードを設定する。そして表示装置は、制御装置が設定した充電モードを表示する。このように充電器の表示装置を通して、ユーザは、外部機器の給電能力に基づいて設定された充電モードを知ることができる。このためユーザは、この外部機器の給電能力に基づいて充電に要する最大充電時間を見積もることができる。

0018

<本発明の第5の態様>
本発明の第5の態様は、前述した本発明の第4の態様において、前記表示装置は、前記充電モードを複数の表示灯で段階的に表示する、充電器である。

0019

本発明の第5の態様によれば、簡易な構成の表示装置によって充電器の低コスト化が可能になる。またユーザは、制御装置が設定した充電モードを複数の表示灯で段階的に表示することによって、充電モードを直感的に把握することができる。したがって本発明の第5の態様によれば、ユーザは、その充電モードと充電に要する時間とを事前に把握しておくことにより、より直感的かつ瞬時に充電に要する最大充電時間を把握することができる。

0020

<本発明の第6の態様>
本発明の第6の態様は、前述した本発明の第5の態様において、前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出回路を備え、前記表示装置は、前記二次電池が満充電状態まで充電されたことを条件として、前記複数の表示灯を全て滅灯させる、充電器である。

0021

充電器は、充電状態検出回路を備えることにより充電中の二次電池の充電状態を検出する。そして二次電池が満充電状態まで充電されたことを条件として、複数の表示灯を全て滅灯させる。これにより本発明の第6の態様によれば、先述した第5の態様による作用効果に加え、新たな機構を設けなくても充電器の充電モードを表示する表示灯により二次電池の満充電状態をユーザに知らせることができる。

0022

<本発明の第7の態様>
本発明の第7の態様は、前述した本発明の第1〜第6の態様のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記外部機器の給電能力を定期的に判定する、充電器である。

0023

本発明の第7の態様によれば、制御装置が外部機器の給電能力を定期的に判定するため、充電中に外部機器の給電能力が変動することがあっても、その給電能力の変動を検出することができる。このためユーザは、外部機器の給電能力が変動した場合においても、充電に要する最大充電時間を正確に見積もることができる。

発明の効果

0024

本発明によれば、充電に要する最大充電時間をユーザが見積もることのできる充電器を提供することができる。

図面の簡単な説明

0025

本発明に係る充電器の斜視図である。
本発明に係る充電器の正面図である。
本発明に係る充電器の内部構成を示すブロック図である。
本発明に係る充電器の表示装置の状態を示す正面図である。
本発明に係る充電器の表示装置の状態を示す正面図である。
本発明に係る充電器の表示装置の状態を示す正面図である。
本発明に係る充電器の表示装置の状態を示す正面図である。

実施例

0026

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。
<第1実施例>
図1は、本発明に係る充電器1の斜視図である。また図2は、本発明に係る充電器1の正面図である。尚、図2は、充電器1に二次電池2が収容されている状態を示す。
充電器1は、表示装置10、電池支持部11、満充電表示部L4〜L7を備える。また充電器1の本体上部12には、USBケーブルが接続可能なMicroUSBコネクタ差込口(図示せず)が備えられている。

0027

表示装置10は、LED(light emitting diode)からなる複数の表示灯L1〜L3から構成される。電池支持部11は、二次電池2(二次電池B1〜B4)を収容可能な凹部が形成されており、その凹部に収容された二次電池B1〜B4を支持する。満充電表示部L4〜L7は、二次電池B1〜B4のそれぞれに対応したLEDである。満充電表示部L4〜L7は、例えば二次電池B1〜B4のそれぞれに対し、充電中は点灯し、満充電状態まで充電されて充電が完了した時点で滅灯する。

0028

次に充電器1の内部構成及び動作を説明する。
図3は、本発明に係る充電器1の内部構成を示すブロック図である。
充電器1は、表示装置10に加え、充電回路13、制御装置14、充電状態検出回路15を内部に備える。

0029

充電回路13は、外部機器3からUSBケーブルを介して電力を受電し、電池支持部11に収容された二次電池2を充電する。

0030

制御装置14は、公知のマイコン制御回路であり、外部機器3から充電回路13へ供給される電力の電流及び電圧を検出することにより外部機器3の給電能力を判定する。外部機器3の給電能力の判定は、外部機器3の接続時の他、接続中も定期的に判定するのが好ましい。ここでUSBによる給電能力は、外部機器3がUSB規格の各世代のいずれかに対応している限り、充電器1が対応する複数のUSB規格のいずれに相当するか段階的に選択されることになる。より具体的には例えば、外部機器3の給電能力として電圧が5ボルトで、電流が0.5A、1.0A、2.0Aのいずれかであると想定すると、この外部機器3の給電能力はそれぞれLow、Medium、Highの3段階で判定される。そして制御装置14は、判定した外部機器3の給電能力を表示装置10に表示させる制御を行う。

0031

充電状態検出回路15は、二次電池B1〜B4の充電状態を検出する回路であり、二次電池B1〜B4の全てが満充電になったことを条件として制御装置14にその旨を通知する。そして、充電器1に満充電表示部L4〜L7が設けられていない場合には、例えば表示装置10の複数の表示灯L1〜L3を全て滅灯させることにより二次電池B1〜B4の全ての充電が完了したことをユーザに示すのが好ましい。

0032

つづいて外部機器3の給電能力を表示装置10に表示する方法について説明する。
表示装置10は、外部機器3の給電能力の判定結果を制御装置14から受信し、以下で説明するように3つの表示灯L1〜L3でその給電能力を表示する。ここで外部機器3の給電能力は、先述のLow、Medium、Highのうちいずれかである。

0033

図4〜7は、本発明に係る充電器1の表示装置10の状態を示す正面図である。
表示装置10は、制御装置14から受信した給電能力の判定結果がLowである場合に、表示灯L1だけを点灯させ、表示灯L2、L3は滅灯させる(図4)。

0034

表示装置10は、制御装置14から受信した給電能力の判定結果がMediumである場合に、表示灯L1、L2を点灯させ、表示灯L3は滅灯させる(図5)。

0035

表示装置10は、制御装置14から受信した給電能力の判定結果がHighである場合に、表示灯L1〜L3を全て点灯させる(図6)。

0036

さらに好ましい態様において表示装置10は、二次電池B1〜B4の全てが満充電状態であることを制御装置14から通知された場合に、表示灯L1〜L3を全て滅灯させる(図7)。

0037

このように充電器1は、外部機器3の給電能力を表示装置10により段階的に表示することができる。このとき外部機器3の給電能力と二次電池2の充電に要する時間とを事前に対応付けておくことにより、ユーザは、二次電池2が満充電となるまでに要する最大充電時間を把握することができる。すなわち3段階の給電能力Low、Medium、Highのそれぞれの場合において、二次電池2の充電に要する時間を事前に見積もっておく。これにより例えば、給電能力がLow、Medium、Highの各場合において、最大充電時間がそれぞれおよそ10時間、5時間、2時間半であるといった見積もりが可能となる。

0038

さらに制御装置14は、外部機器3の接続時のみならず、定期的に外部機器3の給電能力を判定することによって、充電中に給電能力が変動することがあっても、その給電能力の変動を検出することができる。これにより例えば、給電能力が5ボルト1.0アンペアの状態で充電を開始し、外部機器3の電力供給が何らかの理由により5ボルト0.5アンペアまで低下した場合、表示装置10の表示はMediumからLowへ切り替わる。またこのとき例えば、この表示の切り替わるタイミングが充電を開始してから2時間半経過した時点であれば、最大充電時間は、当初の見積もりである5時間から7時間半へと修正することができる。このためユーザは、外部機器3の給電能力が変動した場合においても、充電に要する最大充電時間を正確に見積もることができることになる。

0039

以上のように充電器1は、外部機器3の給電能力を判定し、その給電能力を表示装置10に表示する。これによりユーザは、充電に要する最大充電時間を見積もることができる。また表示装置10は、複数の表示灯L1〜L3からなるため充電に要する時間をユーザが容易かつ直感的に見積もることができ、また簡易な構成であるためコストを低く抑えることができる。さらに表示装置10は、満充電表示部L4〜L7を設けなくても、複数の表示灯L1〜L3を全て滅灯させることにより、充電が完了したことを表示することができる。

0040

<第2実施例>
次に本発明の第2実施例について説明する。
本実施例の充電器1は、第1実施例の充電器1と構成要素が共通であり、内部の制御方法の一部が第1実施例と異なる。以下、第1実施例と異なる部分について説明することとし、第1実施例と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

0041

第2実施例において、制御装置14は、外部機器3から充電回路13へ供給される電力の電流及び電圧を検出することにより外部機器3の給電能力を定期的に判定する。ここでUSBによる給電能力は、電圧が5ボルトであるとして、電流が0.5A、1.0A、2.0AのいずれであるかによってそれぞれLow、Medium、Highの3段階で判定される。

0042

制御装置14は、外部機器3の給電能力を判定した後、その給電能力に基づいて充電回路13による二次電池2の充電モードを設定する。すなわち例えば、判定された外部機器3の給電能力がLowである場合には、充電モードをSlowChargeモードに設定する。例えば判定された外部機器3の給電能力がMediumである場合には、充電モードをStandardモードに設定する。例えば判定された外部機器3の給電能力がHighである場合には、充電モードをQuickChargeモードに設定する。そして制御装置14は、設定した充電モードを表示装置10に通知する。

0043

表示装置10は、制御装置14が充電回路13に設定した充電モードを受信し、以下で説明するように3つの表示灯L1〜L3でその充電モードを表示する。

0044

表示装置10は、制御装置14から受信した充電モードがSlowChargeモードである場合に、表示灯L1だけを点灯させ、表示灯L2、L3は滅灯させる(図4)。

0045

表示装置10は、制御装置14から受信した充電モードがStandardモードである場合に、表示灯L1、L2を点灯させ、表示灯L3は滅灯させる(図5)。

0046

表示装置10は、制御装置14から受信した充電モードがQuickChargeモードである場合に、表示灯L1〜L3を全て点灯させる(図6)。

0047

さらに好ましい態様において表示装置10は、二次電池B1〜B4の全てが満充電状態であることを制御装置14から通知された場合に、表示灯L1〜L3を全て滅灯させる(図7)。

0048

このように充電器1は、制御装置14が充電回路13に設定した充電モードを表示装置10により段階的に表示することができる。このとき充電モードと二次電池2の充電に要する時間とを事前に対応付けておくことにより、ユーザは、二次電池2が満充電となるまでに要する最大充電時間を把握することができる。すなわち3段階の充電モードSlowChargeモード、Standardモード、QuickChargeモードのそれぞれの場合において、二次電池2の充電に要する時間を事前に見積もっておく。これにより例えば、充電モードがSlowChargeモード、Standardモード、QuickChargeモードの各場合において、最大充電時間がそれぞれおよそ10時間、5時間、2時間半であるといった見積もりが可能となる。

0049

以上のように充電器1は、外部機器3の給電能力を判定し、その給電能力に基づいて二次電池2の充電モードを設定する。そして設定された充電モードを表示装置10に表示する。これによりユーザは、充電に要する最大充電時間を見積もることができる。

0050

<変形例>
本発明は、上記説明した実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能である。

0051

例えば第1実施例において、外部機器3の給電能力は、3段階のような離散的に判定されなくてもよく、より連続的に判定されてもよい。また表示装置10の表示形態は、複数の表示灯L1〜L3によるものでなく、給電能力の判定方法に応じて液晶ディスプレイレベルメータ等により表示してもよい。

0052

また第2実施例において、制御装置14は、外部機器3の給電能力に基づいて、同時に充電する二次電池2の個数を調整するように充電モードを設定してもよい。すなわち
例えば二次電池B1からB4まで1つずつ順番に充電する単一充電モード、二次電池B1及びB2の充電が完了してから二次電池B3及びB4の充電を開始する2並列充電モード、二次電池B1〜B4を全て同時に充電する4並列充電モードを定義する。そして外部機器3から充電回路13へ供給される電流が0.5A、1.0A、2.0Aのいずれであるかによってそれぞれ単一充電モード、2並列充電モード、4並列充電モードを設定する。これにより外部機器3の給電能力が比較的低い場合であっても、優先的に充電される二次電池B1から使用できるようになる。

0053

1充電器
2二次電池(B1〜B4)
3外部機器
10表示装置
11電池支持部
12 本体上部
13充電回路
14制御装置
15充電状態検出回路
L1〜L3表示灯
L4〜L7満充電表示部

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