JP2005269729A - 非接触充電式情報端末装置 - Google Patents

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Yasuhiko Kitajima
泰彦 北嶋
Katsushi Inoue
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Abstract

【課題】充電動作中には常に中央処理部が動作していることにより充電時間が長くなってしまう課題が発生するため、充電動作中の中央処理部動作を低減し、充電時間を短くする非接触充電式情報端末装置を提供することを目的とする。
【解決手段】充電器の送電コイルから電磁誘導により電力を誘起する受電コイル16と、前記充電器に載置されたことを検出する充電器検出部9と、前記充電器に載置されたことを報知する充電報知部2と、前記充電器検出部からの信号に基づいて前記充電報知部に報知を開始させる充電報知駆動部とを備える。この構成により、中央処理部を介すことなく、充電器に載置されたことを外部へ報知することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、電磁誘導を利用して非接触で充電を行う充電式装置に関するものである。
近年、電動ハブラシ、PHS(Personal Handyphone System)、コードレス電話などの充電方式として、電磁誘導を利用した非接触充電が広く普及している。また、電子カメラなどの情報端末装置においても同様の非接触充電装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この非接触充電方式は、電流路を電気的に接続して充電用の電力の供給を行ういわゆる接触式の充電方式と比較すると、充電用電極が外部に直接さらされていないため、充電用電極からの静電気の印加による装置破壊や動作異常、また、充電用電極部劣化による充電不良が発生しにくいという特徴が挙げられる。
図8に、従来の非接触充電式情報端末装置100と充電器30のブロック図を示す。図8に示す非接触充電式情報端末装置100は、受電コイル16と、充電部15と、充電器検出部9と、充電池14と、電源部13と、中央処理部103と、充電報知部101と、充電報知駆動部102から構成されている。また、送電コイル31と、送電部32と、制御部33から構成されている。
以上のように構成された従来の非接触充電式情報端末装置100について、その動作を説明する。充電器30は、制御部33で発生された信号に基づき、送電部32は送電コイル31へ電力を供給するものである。非接触充電式情報端末装置100を充電器30に載置すると、充電器30の送電コイル31との電磁誘導により、受電コイル16に電力が供給され、この電力は、充電部15と充電器検出部9へ供給される。この充電器検出部9は、非接触充電式情報端末装置100が充電器30へ載置されたことを示す信号を発生し、充電部15は充電器検出部9で発生した信号に基づいて充電池14への充電を開始して充電を行う。また、中央処理部103は充電器検出部9で発生した信号に基づき、充電動作中などの充電に関する情報を報知する充電報知部101の駆動を行う充電報知駆動部102へ制御信号を送信し、充電報知部101により充電が行われていることを報知する。
特開2003−134699号公報
近年、情報端末装置においては、無線通信や画像処理など消費電力の大きい処理が増加する一方で装置の動作時間の伸張が望まれており、それに対応すべく電池容量の増加が進んでいる。しかしながら、非接触式の充電方式には、電力の供給能力が通常数百mAと接触式の充電方式と比較して低いため電池を完全に充電にするまでには長い時間を要してしまうという課題がある。また、従来の非接触充電式情報端末装置100では、充電報知部101を駆動するための制御を中央処理部103により行っているため、充電動作中には常に中央処理部103が動作していることになり、これは実質的に充電するための電流が低下したのと同じ状態となるため、より充電時間が長くなってしまう課題を有している。
本発明では、充電動作中の中央処理部での動作を低減し、中央処理部の消費電流を低減させることで充電池の充電時間を短くする非接触充電式情報端末装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の非接触充電式情報端末装置は、各部の制御を行う中央処理部と、充電器の送電コイルから電磁誘導により電力を誘起する受電コイルと、前記受電コイルが誘起した電力により充電可能な充電池と、前記充電器に載置されたことを検出する充電器検出部と、前記充電器に載置されたことを外部に報知する充電報知部と、前記充電器検出部からの信号に基づいて前記充電報知部の制御を行う充電報知駆動部とを備えるものである。この構成により、前記中央処理部を介すことなく、前記充電器に載置されたことを外部に報知することができる。
また、本発明の非接触充電式情報端末装置は、充電池の電圧を検出しこの電圧とあらかじめ設定された非接触充電式情報端末装置を起動させることが可能な電圧とを比較する起動電圧検出部と、前記起動電圧検出部の比較結果に基づいた情報を外部に報知する起動可否報知部を備えるものである。この構成により、起動が可能な場合は可能な旨の情報を報知し起動が不可能である場合は不可能である旨の情報を外部に報知することができる。
また、本発明の非接触充電式情報端末装置は、充電池の電圧を検出しこの電圧とあらかじめ設定された前記充電池の充電完了電圧とを比較する満電圧検出部とを備えたものである。この構成により、前記充電池の電圧が充電完了電圧である場合には前記満電圧検出部からの信号に基づいて起動可否報知部の報知を停止することができる。
また、本発明の非接触充電式情報端末装置は、非接触充電式情報端末装置の電源入力指示を入力する電源入力部と、前記電源入力部からの信号と起動電圧検出部からの信号に基づいて前記非接触充電式情報端末装置の起動を制御する電源入り切り部とを備えたものである。この構成により、前記起動電圧検出部からの信号が、充電池の電圧が起動させることが可能な電圧より低いことを示す信号である場合には、前記電源入り切り部は電源スイッチから電源入りの信号が入力されても前記非接触充電式情報端末装置の起動をさせないように制御することができる。
また、本発明の非接触充電式情報端末装置は、各部への電源の供給を充電池から行うか受電コイルから行うかを切り換える電源切換部を備えたものである。この構成により、前記充電池の電圧が非接触充電式情報端末装置を起動可能な電圧より低い場合には、前記電源切換部は前記受電コイルから各部へ電源の供給を可能とすることができる。
以上のように、本発明の非接触充電式情報端末装置によれば、中央処理部を介することなく充電報知部と起動可否報知部を制御できるので、充電動作中の中央処理部での動作を低減でき、中央処理部での消費電流を低減でき、充電時間の短縮を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態について図1から図7を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態の非接触充電式情報端末装置1および充電器30のブロック図である。なお、この非接触充電式情報端末装置1の例としては、バーコードなどの光学情報を読み取るハンディーターミナルや、伝道歯ブラシ等が挙げられる。実施の形態では、主に、ハンディーターミナルとして説明する。
図1に示すように、非接触充電式情報端末装置1は、充電以外の各部の制御を行う中央処理部10と、充電器30から電磁誘導により電力供給を受ける受電コイル16と、受電コイル16の出力に基づいて非接触充電式情報端末装置1が充電器30に載置されたことを検出する信号を発生する充電器検出部9と、充電池14と、この充電池14の充電を行う充電部15と、各部に電源を供給する電源部13と、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧であるか否かを示す信号を出力する起動電圧検出部7と、充電池14の電圧が充電完了の電圧であるか否かを示す信号を出力する満電圧検出部8と、非接触充電式情報端末装置1を起動(電源ON)するもしくは電源OFFする情報を入力するための電源スイッチ12と、この電源スイッチ12からの信号と起動電圧検出部7からの信号に基づいて電源部13をONして各部に電源を供給させるか、OFFして各部に電源を供給させないかを選択する電源入り切り部6と、非接触充電式情報端末装置1が充電器30に載置されていることを外部へ報知する充電報知部2と、この充電報知部2を駆動するための充電報知駆動部5と、充電池14の充電状態などの電圧状態を外部へ報知する起動可否報知部3と、起動電圧検出部7や満電圧検出部8や充電器検出部9からの信号に基づいて起動可否報知部3を駆動する起動可否報知駆動部4を備えている。さらに、バーコードまたは2次元コードなどの光学情報を読み取るためのスキャナ部18と、キャラクタやグラフィックを表示するためのLCD(Liquid Crystal Display)部22と、他の装置と無線通信を行う無線通信部23と、データ等が保存されるメモリ部19から構成される。
また、充電器30は制御部33と、送電部32と、送電コイル31から構成される。なお、充電器30は従来の非接触充電式情報端末装置と同様であるので、詳細の説明は省略する。
ここで、図3を用いて、非接触充電式情報端末装置1の各部の状態と出力信号について説明する。図3は非接触充電式情報端末装置1の各部の状態と出力信号の関係を示す図である。図3より、充電器検出部9は受電コイル16の出力に基づいて、非接触充電式情報端末装置1が充電器30に載置されたことを検出すればHI(ハイレベルの信号)を出力し、検出しなければLOW(ロウレベルの信号)を出力するものとする。また、満電圧検出部8は充電池14の電圧が予め設定された充電完了電圧より低ければHIを出力し、高ければLOWを発生するものとする。また、起動電圧検出部7は、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より低ければHIを出力し、高ければLOWを出力するものとする。これら、充電検出部9、満電圧検出部8、起動電圧検出部7は、抵抗などから構成され信号を出力する回路として実現される。また、電源スイッチ12は電源ONが支持されている場合にはHIを出力し、電源OFFが支持されている場合はLOWを出力するものとする。なお、このスイッチ12は非接触充電式情報端末装置1に設けられた押しボタンなどで実現される。また、電源部13は、HIが入力されると充電池14から非接触充電式情報端末装置1の各部に電源を供給させ、LOWが入力されると受電池14から非接触充電式情報端末装置1の各部への電源の供給を停止させるスイッチの機能を有するものであり、抵抗等を用いた回路として実現される。
なお、本実施の形態では、充電報知部2および起動可否報知部3の一例として、LED(Light Emitting Diode)を使用したものについて説明する。充電報知部2は図5で示すLED42、起動可否報知部3は図6で示すLED47で示される。
ここで、図6に示す2色LEDからなるLED47の点灯状態と点灯色について図4を用いて説明する。LED47には2つのLEDが内蔵されており、LED47aで表す1つのLEDは赤色LED、もう1つのLED47bは緑色LEDであり、LED47aとLED47bの両方を同時に点灯させると橙色LEDとなる。
次に、図1を用いて、非接触充電式情報端末装置1の動作について説明する。
非接触充電式情報端末装置1が充電器30に載置されると、充電器30の送電コイル31との電磁誘導により受電コイル16に電力が誘起され、この電力に基づいて充電器検出器9から非接触充電式情報端末装置1が充電器30に載置されたことを示すHI信号が出力され、充電部15は充電器検出器9からのHI信号に基づいて充電を開始し、受電コイル16で誘起した電力により充電池14の充電が行なわれる。なお、充電部15は整流機能を有する回路として実現される。
次に、非接触充電式情報端末装置1の充電状態の報知について、図5を用いて説明する。なお、図5において、受電コイル16により誘起された電圧をVCHGとして記す。また、図5は非接触充電式情報端末装置1が充電中であることを報知するための充電報知部2の一例であるLED42と、充電報知駆動部5を構成する回路例を示す図である。なお、図5に示す抵抗41を充電報知駆動部5と呼ぶことにする。
図5において、非接触充電式情報端末装置1が充電器30に載置されると、受電コイル16により電圧VCHGが誘起され、この電圧VCHGが抵抗41およびLED42に印加されることで抵抗41を介してLED42に電流が流れ、この電流によりLED42が点灯して非接触充電式情報端末装置1が充電器30に載置されたことを外部に報知することができる。
このように、受電コイル16と充電器検出部9と充電報知駆動部5により充電報知部2の制御を行う構成としたことにより、非接触充電式情報端末装置1内の制御を行うCPU(Central Processing Unit)などとして実現される中央処理部10を介すことなく、簡単な構成で充電の報知が可能となる。そして、中央処理部10を介すことなく報知が可能となることで、充電動作中の中央処理部10の動作を低減して中央処理部10での消費電流を低減することができるので、充電池14の充電時間の短縮を実現することができる。
さらに、LED42に高輝度型のLEDを使用することでLED42に流す電流を数mA程度まで低減することができ、充電電流に対して無視するできる大きさの電流値とすることができる。
次に、非接触充電式情報端末装置1における充電の進捗状況の報知について、図6を用いて説明する。なお、図6において、図5と同様に受電コイル16により誘起された電圧をVCHGとして記す。図6は、起動可否報知部3の一例であるLED47と、起動可否報知駆動部4を構成する回路例を示す図である。
また、進捗状況の報知の例として、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より低い場合の報知例としてLED47を橙色点灯させる場合、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より高いが充電完了する電圧より低い場合の報知例としてLED47を赤色点灯させる場合、充電池14の電圧が充電完了電圧より高い場合の報知例としてLED47を点灯させない場合の3つについて説明する。
まず、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より低い場合の報知例としてLED47を橙色点灯させる場合について説明する。
図6において、非接触充電式情報端末装置1が充電器30に載置されるとVCHGが誘起され、そのとき、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より低ければ、図3で示したように、起動電圧検出部7および満電圧検出部8からHI信号がそれぞれ出力され、このHI信号によりトランジスタ44はON状態となりLED47aが赤色点灯し、トランジスタ49もON状態となりLED47bが緑色点灯し、結果としてLED47は橙色点灯となる。これにより、充電状態は非接触充電式情報端末装置1の起動不可能な状態であることを報知できる。
次に、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より高いが充電完了する電圧より低い場合の報知例としてLED47を赤色点灯させる場合について説明する。
図6において、非接触充電式情報端末装置1が充電器30に載置されるとVCHGが誘起され、そのとき、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より高いが充電完了する電圧より低ければ、図3で示したように、起動電圧検出部7からLOW信号出力され、満電圧検出部8からHI信号が出力されるので、トランジスタ44はON状態となりLED47aが赤色点灯し、トランジスタ49はOFF状態でLED47bは消灯となり、結果としてLED47は赤色点灯となる。これにより、充電は完了していないが非接触充電式情報端末装置1の起動は可能な状態であることを報知できる。
次に、充電池14の電圧が充電完了電圧より高い場合の報知例としてLED47を点灯させない場合について説明する。
図6において、非接触充電式情報端末装置1が充電器30に載置されるとVCHGが誘起され、そのとき、充電池14の電圧が充電完了電圧より高ければ、図3で示したように、起動電圧検出部7からLOW信号が、満電圧検出部8からもLOW信号が発生するので、トランジスタ44はOFF状態でありLED47aは消灯しており、トランジスタ49もOFF状態でありLED47bも消灯となり、結果としてLED47は消灯となる。これにより、充電が完了した状態であることを報知できる。
以上により、充電中の充電池14の電圧状態をLED47により外部へ報知することができる。
さらに、受電コイル16と充電器検出部9と起動電圧検出部7と満電圧検出部8と起動可否報知駆動部4により起動可否報知部3の制御を行う構成としたことにより、非接触充電式情報端末装置1内の制御を行うCPU(Central Processing Unit)などとして実現される中央処理部10を介すことなく、充電進捗状態の報知が可能となる。そして、中央処理部10を介すことなく報知が可能となることで、充電動作中の中央処理部10の動作を低減して中央処理部10での消費電流を低減することができるので、充電池14の充電時間の短縮を実現することができる。
さらに、LED47に高輝度型のLEDを使用することでLED47に流す電流を数mA程度まで低減することができ、充電電流に対して無視するできる大きさの電流値とすることができる。
次に、充電池14の電圧に基づく非接触充電式情報端末装置1の起動制御について、説明する。
図7は図1に示す電源入り切り部6を構成する回路例を示す図である。図7において、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より低ければ、図3に示したように、起動電圧検出部7からHI信号が出力され、このHI信号が入力されたインバータ50の出力は反転してLOWとなる。この状態で図1に示す電源スイッチ12がONされても電源部13への入力信号であるANDゲート51の出力はLOWの状態のままなので、非接触充電式情報端末装置1は起動しない。
一方、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より高ければ、図3に示したように、起動電圧検出部7からLOW信号が出力され、このLOW信号が入力されたインバータ50の出力はHIとなる。この状態で図1に示す電源スイッチ12がONされれば、電源部13への入力信号であるANDゲート51の出力はHIとなるので、非接触充電式情報端末装置1を起動させることができる。なお、電源スイッチ12をOFFすれば、ANDゲート51の出力がLOWとなるので、非接触充電式情報端末装置1の電源をOFFすることができる。
このように、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より低い場合には、電源スイッチ12がONされても非接触充電式情報端末装置1は起動されないので、充電池14から電源部13を介して非接触充電式情報端末装置1内の各部へ電流が供給されることはなく、充電地14は消費されず充電のみが行われる。
このようにすることで、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より低い場合の非接触充電式情報端末装置1の起動を防止できる。これにより、充電中であっても充電池14が消費され、充電池14の電圧の低下による非接触充電式情報端末装置1の急な停止が起こることによるデータ喪失などを防止でき、特に、充電電流よりも消費電流が大きい場合には有効である。
(実施の形態2)
本実施の形態において実施の形態1と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。図2は、本実施の形態の非接触充電式情報端末装置1および充電器30のブロック図である。実施の形態1と異なるのは、図2に示すように、電源部13への電源供給を充電池14から行うのか受電コイル16から行うのかを切り換える電源切換部11を設けた点である。なお、電源切換部11は、HIが入力されると各部の電源の供給元を受電コイル16とし、LOWが入力されると各部の電源の供給元を充電池14とするものである。
図2において、電源切換部11は、起動電圧検出部7により制御される。電源切換部11は、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より低い場合には、受電コイル16を電源部13の電源供給元となるように回路を切り換え、充電池14の電圧が起動可能な電圧より高い場合には充電池14を電源部13の電源供給元とするように回路を切り換える。これにより、充電池14の電圧が非接触充電式情報端末装置1を起動可能な電圧より低いときでも、受電コイル16から電源の供給を受けて非接触充電式情報端末装置1を起動することができ、非接触充電式情報端末装置1に設けられているスキャナ部18や無線部23などの各機能を使うことができる。
以上のように、本発明の非接触充電式情報端末装置は、充電報知部と起動可否報知部を中央処理部を介することなく制御するので、充電動作中の中央処理部での動作を低減して充電時間を低減することができるので、電磁誘導を利用した非接触充電を行う情報端末装置として有用である。
実施の形態1における非接触充電式情報端末装置および充電器のブロック図 実施の形態2における非接触充電式情報端末装置および充電器のブロック図 非接触充電式情報端末装置の各部の状態と出力信号の関係を示す図 LEDの点灯状態と点灯色を示す図 充電報知部と充電報知駆動部を構成する回路例を示す図 起動可否報知部と起動可否報知駆動部を構成する回路例を示す図 電源入り切り部を構成する回路例を示す図 従来の非接触充電式情報端末装置および充電器のブロック図
符号の説明
1 非接触充電式情報端末装置
2 充電報知部
3 起動可否報知部
4 起動可否報知駆動部
5 充電報知駆動部
6 電源入り切り部
7 起動電圧検出部
8 満電圧検出部
9 充電器検出部
10 中央処理部
11 電源切換部
12 電源スイッチ
13 電源部
14 充電池
15 充電部
16 受電コイル
18 スキャナ部
19 メモリ部
22 LCD部
23 無線通信部
30 充電器
31 送電コイル
32 送電部
33 制御部

Claims (9)

  1. 各部の制御を行う中央処理部と、充電器の送電コイルから電磁誘導により電力を誘起する受電コイルと、前記受電コイルが誘起した電力により充電可能な充電池と、前記充電器に載置されたことを検出する充電器検出部と、前記充電器に載置されたことを外部に報知する充電報知部と、前記中央処理部の制御とは無関係に前記充電器検出部からの信号に基づいて前記充電報知部の制御を行う充電報知駆動部とを備えた非接触充電式情報端末装置。
  2. 各部の制御を行う中央処理部と、充電器の送電コイルから電磁誘導により電力を誘起する受電コイルと、前記受電コイルが誘起した電力により充電可能な充電池と、前記充電池の電圧を検出しこの電圧とあらかじめ設定された非接触充電式情報端末装置を起動させることが可能な電圧とを比較する起動電圧検出部と、前記非接触充電式情報端末装置の起動可否状態を報知する起動可否報知部と、前記中央処理部の制御とは無関係に前記起動電圧検出部の比較結果に基づいて起動が可能な場合は可能な旨の情報を外部に報知し、起動が不可能である場合は不可能である旨の情報を外部に報知するように前記起動可否報知部を制御する起動可否報知部とを備えた非接触充電式情報端末装置。
  3. 充電池の電圧を検出してこの電圧とあらかじめ設定された前記充電池の充電完了電圧とを比較する満電圧検出部を備え、前記充電池の電圧が充電完了電圧である場合には前記満電圧検出部からの信号に基づいて起動可否報知部の報知を停止する請求項2に記載の非接触充電式情報端末装置。
  4. 各部の制御を行う中央処理部と、充電器の送電コイルから電磁誘導により電力を誘起する受電コイルと、前記受電コイルが誘起した電力により充電可能な充電池と、前記充電池の電圧を検出しこの電圧とあらかじめ設定された非接触充電式情報端末装置を起動させることが可能な電圧とを比較する起動電圧検出部と、非接触充電式情報端末装置の電源入力指示を入力する電源入力部と、前記電源入力部からの信号と前記起動電圧検出部からの信号に基づいて前記非接触充電式情報端末装置の起動を制御する電源入り切り部とを備え、前記起動電圧検出部からの信号が、充電池の電圧が起動させることが可能な電圧より低いことを示す信号である場合には、前記電源入り切り部は電源入力部から電源入りの信号が入力されても前記非接触充電式情報端末装置の起動をさせないように制御し、起動をさせない充電中は前記中央処理部と前記充電池とは接続されないことを特徴とする充電式情報端末装置。
  5. 各部への電源の供給を充電池から行うか受電コイルから行うかを切り換える電源切換部を備え、前記充電池の電圧が非接触充電式情報端末装置を起動可能な電圧より低い場合には、前記切換部は前記受電コイルから各部へ電源の供給を可能とする請求項2に記載の非接触充電式情報端末装置。
  6. 充電報知部はLEDからなる請求項1に記載の非接触充電式情報端末装置。
  7. 充電報知部は発光色が異なる2つのLEDからなる請求項1に記載の非接触充電式情報端末装置。
  8. 起動可否報知部はLEDからなる請求項2または3記載の非接触充電式情報端末装置。
  9. 起動可否報知部は発光色が異なる2つのLEDからなる請求項2または3記載の非接触充電式情報端末装置。
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