JP2006101583A - バッテリ充電器、バッテリ充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 メーカの開発効率を向上させるとともに、ユーザが利用の実態に応じて充電器を最適に導入することが可能なバッテリ充電器及びバッテリ充電システムを提供する。
【解決手段】 バッテリ充電器１０Ａ〜１０Ｄは、バッテリ１への充電を制御する充電制御回路２２と、バッテリ１への充電の可否を判断する制御論理回路２７と、を備える。制御論理回路２７は、上流側に接続されるバッテリ充電器からの充電状態信号と充電制御回路２２から出力される充電要求信号に応じて、バッテリ１への充電の可否を判断する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、バッテリ充電器、及びバッテリ充電システムに関する。

従来、ＰＣやプリンタの分野においては、ユーザが携帯して持ち歩くことが可能な各種携帯機器が開発されており、パーソナルユースから各種業務用までさまざまな種類の携帯機器が日常的に用いられている。近年では、携帯機器の代表的なものとして、携帯電話が爆発的に普及してきているが、これ以外にも携帯機器の種類は多岐に渡り、さまざまな用途に使用されている。

複数の携帯端末を同時に使用する業務用途の例としては、例えば、倉庫内の在庫を管理する業務等が挙げられる。この在庫管理業務においては、複数のオペレータが携帯端末と携帯プリンタとをそれぞれ携行し、各オペレータがこの携帯端末を用いて倉庫内で在庫を確認したり、倉庫内の在庫品に携帯プリンタから出力されるラベルを貼り付けたりといった業務が行われる。

一般に、ユーザが携帯して持ち歩くことが可能な各種携帯用端末には、バッテリが装着されており、携帯用端末はこのバッテリから電力が供給されることにより各種動作を実行する。このバッテリは、例えば、事務所内に用意されたバッテリ充電器を用いて再充電可能に構成されており、定期的に充電を行うことにより一本のバッテリを用いて長期間にわたり携帯機器を使用することができる（例えば、特許文献１参照）。

一般に、ユーザ側が複数の携帯機器を同時に使用する場合には、一つのバッテリのみを充電する単一充電器を複数導入するよりは、バッテリ充電器を小型化して設置スペースの省スペース化を図るために、使用する携帯機器の数量に応じて、予め決められた本数のバッテリを同時に充電する多連充電器を配置した方が効率がよい。そのため、メーカは、単一充電器とともに多連充電器をユーザに提供しているのが一般的である。
特開２００３−２９９３５５号公報

しかしながら、メーカは、上記のように複数種類のバッテリ充電器を用意するためには、それぞれのバッテリ充電器に応じて開発設計を行わなければならないため、開発工数が増大してコストがアップし、開発効率が低下してしまうという課題がある。

また、メーカが提供する多連充電器の充電可能バッテリ本数は、ユーザからの要望の最大公約数的な数量に設定されることが多い。そのため、メーカがユーザからの要望を考慮し、６本のバッテリを充電可能な六連充電器を用意している場合には、４本のバッテリの充電を望むユーザにとっては、この六連充電器は充電可能本数が多すぎ、かといって単一充電器を４つ導入するのも充電器がばらついて設置スペースが非効率になるといった状況が発生してしまう。このように、メーカの設定如何によっては、ユーザは、利用の実態に合った最適な充電器導入の選択を行うことができないといった課題もある。

本発明は、上記諸課題を考慮し、メーカの開発効率を向上させるとともに、ユーザが利用の実態に応じて充電器を最適に導入することが可能なバッテリ充電器及びバッテリ充電システムを提供することを目的とする。

本発明の目的は、以下の構成により達成される。
（１） バッテリへの充電を制御する充電制御回路と、
バッテリへの充電の可否を判断する制御論理回路と、を備えた連結可能なバッテリ充電器であって、
前記制御論理回路は、上流側に接続されるバッテリ充電器から入力される充電状態信号と前記充電制御回路から出力される充電要求信号に応じて、バッテリへの充電の可否を判断することを特徴とするバッテリ充電器。
（２） 前記制御論理回路は、前記上流側に接続されるバッテリ充電器から入力される充電状態信号と、前記充電制御回路の動作とに応じて、下流側に接続されるバッテリ充電器に充電状態信号を出力することを特徴とする（１）記載のバッテリ充電器。
（３） 前記充電状態信号は３ビットの信号であり、前記制御論理回路は、下記式に基づいて下流側に接続されるバッテリ充電器に出力する充電状態信号を生成することを特徴とする（２）記載のバッテリ充電器。

i1，i2，i3：入力される充電状態信号
o1，o2，o3：出力する充電状態信号
enable：充電制御回路から出力される充電要求信号
（４） 前記制御論理回路は、充電状態信号に応じて、前記充電制御回路によるバッテリへの充電を禁止することを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載のバッテリ充電器。
（５） 互いに接続された複数のバッテリ充電器を備えたバッテリ充電システムであって、
各バッテリ充電器は、
バッテリへの充電を制御する充電制御回路と、
バッテリへの充電の可否を判断する制御論理回路と、を備え、
前記制御論理回路は、上流側に接続されるバッテリ充電器から入力される充電状態信号と前記充電制御回路から出力される充電要求信号に応じて、バッテリへの充電の可否を判断することを特徴とするバッテリ充電システム。
（６） 前記制御論理回路は、前記上流側に接続されるバッテリ充電器から入力される充電状態信号と、前記充電制御回路の動作とに応じて、下流側に接続されるバッテリ充電器に充電状態信号を出力することを特徴とする（５）記載のバッテリ充電システム。
（７） 前記充電状態信号を介して、内部で同時に充電を実行するバッテリ充電器の最大数を制限することを特徴とする（５）又は（６）記載のバッテリ充電システム。
（８） 前記充電状態信号は３ビットの信号であり、前記制御論理回路は、下記式に基づいて下流側に接続されるバッテリ充電器に出力する充電状態信号を生成することを特徴とする（６）又は（７）記載のバッテリ充電システム。

i1，i2，i3：入力される充電状態信号
o1，o2，o3：出力する充電状態信号
enable：充電制御回路から出力される充電要求信号
（９）
前記制御論理回路は、充電状態信号に応じて、前記充電制御回路によるバッテリへの充電を禁止することを特徴とする（５）〜（８）の何れか１項に記載のバッテリ充電システム。

本発明によれば、制御論理回路が上流側に接続されるバッテリ充電器から入力される充電状態信号と充電制御回路から出力される充電要求信号に応じて、バッテリへの充電の可否を判断することにより、予め定められた数のバッテリだけが同時に充電可能となるように、上流側の充電情報を下流側に伝達していくことができる。したがって、同一種類のバッテリ充電器を必要個数用意し、これらを連接してバッテリ充電システムを組むことにより、所望の充電を完了することが可能である。したがって、ユーザは、利用の実態に合った最適な充電器を導入すれば無駄のない充電を行うことができる。また、メーカ側にとっても、単一の充電器のみを開発すればよいので、開発コストを削減することが可能となり、開発効率を向上させることができる。

以下、図面を参照しながら本発明に係るバッテリ充電器及びバッテリ充電システムの実施形態について説明する。

図１は、本実施形態のバッテリ充電システムの全体構成を示す模式的な概要図である。
図１に示すように、本実施形態のバッテリ充電システム１０は、複数の単一バッテリ充電器を連結することによって構成されている。図１では、例として４つのバッテリ充電器２０Ａ〜２０Ｄを用いた場合について説明する。

図１において、図左側のバッテリ充電器２０Ａは、接続ケーブル３１を介してＡＣアダプタ３０に接続されている。バッテリ充電器２０Ｂ〜２０Ｄは、それぞれ中継ケーブル４５を介して隣接するバッテリ充電器に（具体的には、バッテリ充電器２０Ｂは２０Ａに、バッテリ充電器２０Ｃは２０Ｂに、バッテリ充電器２０Ｄは２０Ｃに）直列に接続されており、ＡＣアダプタ３０から供給される電力が各バッテリ充電器２０Ａ〜２０Ｄに供給可能に構成されている。この状態において、各バッテリ充電器２０Ａ〜２０Ｄは、バッテリ載置部２１にバッテリ１を載置した状態（矢印Ａ方向にバッテリ１を装着することにより実現）で、バッテリ載置部２１上に突設された充電用端子突起２１ａ，２１ａにバッテリ１に設けられた端子１ａ，１ａが接触した状態でバッテリ１を充電可能である。

また各バッテリ充電器２０Ａ〜２０Ｄ間は、信号ケーブル４７によってそれぞれ接続されている。この信号ケーブル４７は、バッテリ充電器２０Ａを上流側として、下流側に接続されたバッテリ充電器２０Ｂ〜２０Ｄに充電の可否を示す充電状態信号を伝達するためのケーブルである。各バッテリ充電器２０Ｂ〜２０Ｄは、上流側に位置するバッテリ充電器２０Ａ〜２０Ｃから充電可能を示す充電状態信号が入力された場合のみ充電を実行可能である。

図２は、各バッテリ充電器の構造を模式的に示すブロック図である。
バッテリ充電器２０Ａ〜２０Ｄは、主として充電制御回路２２と、制御論理回路２６と、を備えている

充電制御回路２２は、バッテリ１の内部電圧に応じて充電電圧を変化させながらバッテリ１を充電する充電コントローラである。
充電制御回路２２は、電源供給用の電源ライン２５を介して電力供給される。電源ライン２５は、一端が接続ケーブル３１または中継ケーブル４５に接続されて上流より直流電流が供給される電源入力端子２３に接続され、他端が下流に直流電流を供給する中継ケーブル４５に接続される電源出力端子２４に接続される。最後尾のバッテリ充電器２０Ｄの場合には、電源出力端子２４には何も接続されない。

一方、制御論理回路２６は、充電制御回路２２に充電を行わせるかどうか判断するとともに、下流に接続されたバッテリ充電器２０Ｂ〜２０Ｄの一つに充電の実行可否を示す充電状態信号を出力する判断回路である。

以下、制御論理回路２６の動作について具体的に説明する。本実施形態では連続して接続されたバッテリ充電器２０Ａ〜２０Ｄのうち同時に３つまで充電可能に構成されている。本実施形態では、４つのバッテリ充電器が連結された状態を示しているが、バッテリ充電器が４つより多く連結された場合であっても、以下に示すアルゴリズムに応じて最大３つずつバッテリへの充電が可能に構成されている。

制御論理回路２６には、上流のバッテリ充電器の制御論理回路２６から信号出力端子２８及び信号ケーブル４７を介して出力される充電状態信号が信号入力端子２７を介して入力される。充電状態信号は、（i1，i2，i3）の３ビット信号であり、あと何本のバッテリを充電することが可能かどうかを示している。具体的に、充電可能なバッテリ本数と、充電状態信号の関係をまとめると以下の表１のようになる。

すなわち、バッテリ充電器２０Ａ〜２０Ｄがi3＝１の状態以外の充電状態信号を受け取った場合には、少なくともそのバッテリ充電器のバッテリ載置部２１に載置されたバッテリ１は充電可能であることを示している。なお、最上流のバッテリ充電器２０Ａの信号入力端子２７には、信号ケーブル４７が接続されず、この状態で信号入力端子２７に入力される充電状態信号は、（i1，i2，i3）＝（０，０，０）となっているものとする。

また、制御論理回路２６には、充電制御回路２２からバッテリ１への充電をリクエストする充電要求信号が入力される。充電制御回路２２は、充電用端子突起２１ａ，２１ａ間の端子電圧をモニターしており、この端子電圧をモニターすることにより、バッテリ１が載置されているかどうかと、そのバッテリ１に対する充電が必要かどうかを判断する。そして、充電制御回路２２は、バッテリ１が載置されており、かつそのバッテリ１に対する充電が必要な場合（バッテリ１の内部電圧が所定値よりも低く充電が不十分である場合）に充電要求信号を１として制御論理回路２６に出力する。

そして、制御論理回路２６は、上流のバッテリ充電器２０Ａから入力された充電状態信号のi3が０以外であり、かつ充電制御回路２２から受け取った充電要求信号が１であった場合にのみ、充電制御回路２２に充電指示を出力する。充電制御回路２２は、充電指示に基づきバッテリ１への充電を行い、充電が完了すると、制御論理回路２６への充電要求信号を０に切り替え、バッテリ１への充電が不要（充電ができない）ことを制御論理回路２６へ伝達する。

また、制御論理回路２６は、上記判断を実行すると共に下流に接続されたバッテリ充電器に充電状態信号を出力する。この制御論理回路２６が出力する充電状態信号は、上流側から入力される充電状態信号と、充電制御回路２２から入力される充電要求信号に応じて変化する。具体的に、制御論理回路２６が出力する充電状態信号（o1，o2，o3）は、以下のような関係式に従って変化する（図３参照）。この関係式によって、単に上流側一つのバッテリ充電器のみでなく、上流側に接続されている全てのバッテリ充電器の充電状態と制御論理回路の情報を、下流側のバッテリ充電器に伝えることができる。

なお、上記式はブール代数の定義にしたがう式であり、enableは、充電要求信号を示している。上記式は、簡単に書き下すと、以下のような充電状態信号（o1，o2，o3）を出力する。

表２からわかるように、制御論理回路２７が出力する充電状態信号は、表１に示す５通りしかない。このように、制御論理回路２７は、数５に示すような単純な論理演算回路を内部に組み込み、この５通りの信号を判断することにより、充電状態信号を受け取ったバッテリ充電器を含む下流側のバッテリ充電器が充電可能なバッテリ台数を知ると同時に、下流側にバッテリ充電の可否を伝達することが可能である。

上記例では、４台のバッテリ充電器が連続して接続された状態を示したが、これに限られない。例えば、１０台のバッテリ充電器を連結した場合、上流側のバッテリ充電が一つ終了すると、その下流側のバッテリ充電が一つ始まるというように、次々に充電の終了・開始が伝播していく。そして、所定の時間内に１０個のバッテリの充電が終了する。なお、バッテリの数がいくつであっても、同時に充電可能なバッテリの数は３個である。
図４は、８台のバッテリ充電器を連接した場合の充電の様子を示す例である。図４においては、３本の信号ケーブルでそれぞれ接続された四角がバッテリ充電器を示しており、各バッテリ充電器の下方に示す電池マークは、各バッテリ充電器にバッテリが載置されているかどうかを示している。そして、各電池マーク内の斜線は充電の度合いを示しており、完全に斜線で敷き詰められたものが充電完了、半分くらい斜線で描かれたものが充電中、そして斜線無しが未充電をそれぞれ示している。また、各バッテリ充電器の右に描かれた数字は、上から順に充電状態信号（i1，i2，i3）を示している。充電状態信号（i1，i2，i3）は、それぞれ上流のバッテリ充電器から出力される充電状態信号（o1，o2，o3）でもある。

図４（ａ）に示す例では、８台のバッテリ充電器にそれぞれ充電が必要なバッテリを載置した状態を示している。この場合には、上流側（図左側）から順に３つまでのバッテリの充電がスタートし、４つ目移行のバッテリには充電が為されない。

そして、時間が経過し、一番左側のバッテリの充電が完了すると、図４（ｂ）に示すように充電状態信号が変化して、４つ目のバッテリの充電がスタートする。このように、本実施形態によれば、常に３台のバッテリが充電された状態を保ちながら、複数のバッテリを順に充電していくことができる。

一方、図５は、バッテリ充電の別の例を示す図であって、８台のバッテリ充電器を連続して接続し、左から２，４，５，７，８番目のバッテリ充電器にバッテリが載置された状態を示している。

図５（ａ）に示す例では、数５に示す式に応じて、充電の可否が充電状態信号により伝達され、図４（ａ）と同様に、上流側（図左側）から順に３つまでのバッテリの充電がスタートし、４つ目以降のバッテリには充電が為されない。

そして、時間が経過し、一番左側のバッテリの充電が完了すると、図５（ｂ）に示すように充電状態信号が変化して、４つ目のバッテリの充電がスタートする。このように、本実施形態によれば、バッテリが連続して配置されていない場合であっても、常に３台のバッテリが充電された状態を保ちながら、複数のバッテリを順に充電していくことができる。

なお、上記説明では、バッテリ充電システムは、同時に３つのバッテリの充電を実行するとして説明を行ったが、充電のための電力量が十分な場合にはこれに限られることはなく、４ビット以上の充電状態信号を用いて、４つ以上のバッテリを同時に充電するように構成してもよい。これは、数５にしめす式を４ビット以上に拡張することにより達成することが可能である。

本発明に係る実施形態のバッテリ充電システムの全体構成を示す模式的な概要図である。 各バッテリ充電器の構造を模式的に示すブロック図である。 数５の内容を模式化したブロック図である。 バッテリの充電の様子を示す模式図である。 バッテリの充電の様子を示す別の模式図である。

符号の説明

１ バッテリ
１０ バッテリ充電システム
２０Ａ〜２０Ｄ バッテリ充電器
２１ バッテリ載置部
２２ 充電制御回路
２３ 制御論理回路

Claims (9)

1. バッテリへの充電を制御する充電制御回路と、
   バッテリへの充電の可否を判断する制御論理回路と、を備えた連結可能なバッテリ充電器であって、
   前記制御論理回路は、上流側に接続されるバッテリ充電器から入力される充電状態信号と前記充電制御回路から出力される充電要求信号に応じて、バッテリへの充電の可否を判断することを特徴とするバッテリ充電器。
2. 前記制御論理回路は、前記上流側に接続されるバッテリ充電器から入力される充電状態信号と、前記充電制御回路の動作とに応じて、下流側に接続されるバッテリ充電器に充電状態信号を出力することを特徴とする請求項１記載のバッテリ充電器。
3. 前記充電状態信号は３ビットの信号であり、前記制御論理回路は、下記式に基づいて下流側に接続されるバッテリ充電器に出力する充電状態信号を生成することを特徴とする請求項２記載のバッテリ充電器。
   

   

   i1，i2，i3：入力される充電状態信号
   o1，o2，o3：出力する充電状態信号
   enable：充電制御回路から出力される充電要求信号
4. 前記制御論理回路は、充電状態信号に応じて、前記充電制御回路によるバッテリへの充電を禁止することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のバッテリ充電器。
5. 互いに接続された複数のバッテリ充電器を備えたバッテリ充電システムであって、
   各バッテリ充電器は、
   バッテリへの充電を制御する充電制御回路と、
   バッテリへの充電の可否を判断する制御論理回路と、を備え、
   前記制御論理回路は、上流側に接続されるバッテリ充電器から入力される充電状態信号と前記充電制御回路から出力される充電要求信号に応じて、バッテリへの充電の可否を判断することを特徴とするバッテリ充電システム。
6. 前記制御論理回路は、前記上流側に接続されるバッテリ充電器から入力される充電状態信号と、前記充電制御回路の動作とに応じて、下流側に接続されるバッテリ充電器に充電状態信号を出力することを特徴とする請求項５記載のバッテリ充電システム。
7. 前記充電状態信号を介して、内部で同時に充電を実行するバッテリ充電器の最大数を制限することを特徴とする請求項５又は６記載のバッテリ充電システム。
8. 前記充電状態信号は３ビットの信号であり、前記制御論理回路は、下記式に基づいて下流側に接続されるバッテリ充電器に出力する充電状態信号を生成することを特徴とする請求項６又は７記載のバッテリ充電システム。
   

   

   i1，i2，i3：入力される充電状態信号
   o1，o2，o3：出力する充電状態信号
   enable：充電制御回路から出力される充電要求信号
9. 前記制御論理回路は、充電状態信号に応じて、前記充電制御回路によるバッテリへの充電を禁止することを特徴とする請求項５〜８の何れか１項に記載のバッテリ充電システム。

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