JP2006320169A - 携帯電子機器用充電器およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイナモで発電される電力を有効にかつ効率的に利用できる携帯電子機器用充電器とその制御方法の提供を目的とする。
【解決手段】ダイナモ１０と電力分配回路１１とダイナモ１０と電力分配回路１１を接続するコードと前照灯１８と充電電子回路部１９とセンサー回路１６と、センサー回路１６の情報に基づいて電力分配回路１１と充電電子回路部１９を制御する制御回路１５とを備え、電力分配回路１１で、ダイナモ１０で発電された電力を充電電子回路部１９と前照灯１８に分配する構成を有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電子機器の充電用の電源としてダイナモを用いた携帯電子機器用充電器およびその制御方法に関する。

近年、携帯電話、ＰＤＡ、ＨＤＤ内蔵の音楽プレーヤー、携帯ＭＤプレーヤーなどに代表される携帯電子機器が広く普及してきている。携帯電子機器においては、本質的に屋外あるいは近くに電力供給源がない場所で使用されることが多く、携帯電子機器を長時間使用するために省電力化への取り組みがなされている。

しかし、一方では携帯電子機器の高機能化にともない電力消費量は増大する傾向にある。このため、携帯電子機器の省電力化への取り組みのほかに、屋外使用時での充電や電力供給についての技術開発も重要なものとなっている。

従来、携帯電子機器を充電するために用いる充電器としては、自動車やバイクなどのエンジンなどの原動機により発生する電力を電源としてシガレットライター取り付け部から延長コードを用いて取り出すもの、家庭用コンセントの差込口を利用して電源としていたものや乾電池などの１次電池やＮｉ−Ｃｄ電池などの２次電池を使い充電器とするものが知られている。

さらに、携帯電話用充電器として、原動機のない自転車などの前照灯用ダイナモに携帯電話用充電器をコードで取り付け、自転車使用時に前照灯用ダイナモの駆動（例えば、回転運動など）により発生した電気を整流変換した後、携帯電話の本体内部に搭載された、例えば２次電池などを充電するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

以下に、特許文献１に示されている電源に自転車のダイナモを用いた従来の携帯電話用充電器について、図５を用いて説明する。

まず、図５に示すように、原動機のない自転車の前照灯用ダイナモ５１に、携帯電話用充電器５３に巻き取り収納されているコード５２を取り付ける。そして、自転車使用時において、前照灯用ダイナモ５１により発生する電気を携帯電話用充電器５３に送る。さらに、携帯電話用充電器５３に送り込まれた電気を整流変換した後、整流変換された電気で携帯電話５４の本体内部に搭載されたバッテリーを充電するものである。
実用新案登録第３０９８７３２号公報

しかしながら、従来の携帯電子機器用充電器を用いて携帯電子機器を充電する場合、必ずエンジンや電動力のあるもの、または使い捨ての充電用電池パックなどが必要であった。

また、特許文献１に開示されている自転車の前照灯用ダイナモ５１を利用した携帯電話用充電器は、前照灯用ダイナモ５１で発電された電力を携帯電話用充電器５３または前照灯５５へ分配することについては考慮されていなかった。そして、基本的に前照灯用ダイナモ５１で発電された電力は、前照灯５５と携帯電話用充電器５３の両方に同時に供給されるものであった。そのため、周囲状況に応じて自転車の前照灯用ダイナモ５１で発電される電力を、前照灯５５と携帯電話用充電器５３に適切に分配することができなかった。そして結果的に、前照灯用ダイナモ５１を駆動することによって発電される電力を有効に活用することができなかった。

また、前照灯５５を使用しない昼間において、携帯電話５４の充電を行う場合、携帯電話用充電器５３に電力を供給するために、その都度使用者が前照灯用ダイナモ５１を自転車のタイヤと接触させなければならず、その操作は煩わしいものであった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、携帯電子機器の充電のためにエンジンや電動力のあるもの、または使い捨ての充電用電池パックを必要せず、ダイナモで発電された電力を有効にかつ適切に利用することができる携帯電子機器用充電器およびその制御方法を提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明の携帯電子機器用充電器は、ダイナモと、電力分配回路と、ダイナモと電力分配回路を接続するコードと、前照灯と、充電電子回路部と、センサー回路と、センサー回路の情報に基づいて、電力分配回路と充電電子回路部を制御する制御回路とを備え、電力分配回路で、ダイナモで発電された電力を、充電電子回路部と前照灯に分配する構成を有する。

さらに、充電電子回路部は、電力分配回路からの供給される電力を整流する整流回路と、整流回路で整流された電力を一時的に蓄える蓄電回路と、蓄電回路から出力された電力を所定の直流電圧および直流電流に変換する定電圧定電流回路とを有する。

さらに、センサー回路の情報が、周囲の照度であってもよい。

これらの構成により、携帯電子機器の充電のためにエンジンや電動力のあるもの、または使い捨ての充電用電池パックを必要としない充電器を実現できる。

これにより、ダイナモで発電される電力を有効にかつ適切に利用できる携帯電子機器用充電器を実現できるものである。

また、本発明の携帯電子機器用充電器の制御方法は、ダイナモと電力分配回路と充電電子回路部と前照灯とセンサー回路と、電力分配回路と充電電子回路部を制御する制御回路とを有する携帯電子機器用充電器であって、センサー回路の情報に基づいて、ダイナモで発電された電力を、電力分配回路で充電電子回路部と前照灯に分配するように制御する。

さらに、センサー回路の情報が、周囲の照度であってもよい。

これらの方法により、ダイナモで発電される電力を前照灯または携帯電子機器用充電器に適切に配分できるため、電力の効率的な利用ができる。

さらに、照度が、所定の値以下となった場合には、ダイナモによって発電された電力の全てを前照灯に供給するように制御してもよい。

これにより、自転車使用者は夜間でも安全に自転車を使用することが可能となる。

本発明の携帯電子機器用充電器およびその制御方法によれば、携帯電子機器の充電のためにエンジンや電動力のあるもの、または使い捨ての充電用電池パックを必要としないものであり、ダイナモで発電される電力を有効にかつ適切に利用することができる。

さらに、携帯電子機器の充電が、屋外でも簡便に、かつ簡単な構成で行えるため、携帯電子機器の使用範囲やその用途がさらに広がるといった効果も奏する。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における携帯電子機器用充電器の回路ブロック図である。

図１において、携帯電子機器用充電器２０は、ダイナモ１０、電力分配回路１１、充電電子回路部１９、センサー回路１６と制御回路１５で構成される。さらに、充電電子回路部１９は、整流回路１２、蓄電回路１３、定電圧定電流回路１４から構成される。そして自転車のハブ部に取り付けられたダイナモ１０によって発電された電力が電力分配回路１１に入力される。

そして、電力分配回路１１は、ダイナモ１０で発電される電力を、前照灯１８と充電電子回路部１９に分配するものである。

以下に、電力分配回路１１から電力が供給される充電電子回路部１９の動作について説明する。

まず、ダイナモ１０を駆動することによって発電された電力が、電力分配回路１１を通して整流回路１２に入力され、整流回路１２によって整流される。なお、整流回路１２としては、例えば、半波整流や全波整流回路などを用いることができる。

つぎに、整流された電力を一時的に蓄電回路１３に蓄積する。そして、例えば携帯電話などに搭載された２次電池などを充電できる所定の電力量を蓄電した後、電力を定電圧定電流回路１４に供給する。ここで、定電圧定電流回路１４は、携帯電子機器用充電器２０に接続される携帯電子機器を充電するのに必要な所定の充電電圧および充電電流に応じて、出力電圧および出力電流を調整するものである。例えば、一般的に携帯電話などに用いられる６５０ｍＡｈの電力量を有する一本のリチウムイオン電池では、出力電圧４．２Ｖ、充電電流６５０ｍＡに調整される。

なお、電力分配回路１１は、例えば電力を分配するスイッチング動作にトランジスタ素子を用い、電力分圧には抵抗などの受動素子を組み合わせた回路で構成される。さらに、電気式リレー回路を用いて電力を分配する構成でもよく、より簡単な構成で実現することもできる。

また、蓄電回路１３は、整流回路１２から出力された電力を一時的に蓄え、その蓄えられた電力が一定値以上になると定電圧定電流回路１４に電力（電圧）の供給を開始するものである。これによって、例えば自転車の走行状態（低速回転や高速回転など）によって変動するダイナモ１０の発電量の変化の影響を抑えることができる。ここで、蓄電回路１３は、例えばＮｉ−Ｃｄ電池、Ｎｉ−ＭＨ電池やリチウムイオン電池などの２次電池や電気２重層型の大容量コンデンサーなどで構成される。

また、定電圧定電流回路１４は、例えば一般的な３端子レギュレーターや昇圧が可能なスイッチングレギュレーターなどを用いて構成される。そして、定電圧定電流回路１４は、接続される携帯電話などの携帯電子機器の充電に必要な充電電圧および充電電流に応じて、制御回路１５により、例えば出力電圧の異なる３端子レギュレーターの切り替えやスイッチングレギュレーターのスイッチング周波数などを制御することにより調整することができる。

また、センサー回路１６は、例えばＣｄＳ素子などのフォトセルやフォトダイオードなどで構成される。そして、センサー回路１６は、例えば自転車などの周囲の明暗などの照度を検出して、その情報を制御回路１５に伝達する。

また、制御回路１５は、センサー回路１６から伝達された情報に基づいて、電力分配回路１１を制御し、例えば自転車の前照灯１８と充電電子回路部１９に最適な電力を供給する。それとともに、制御回路１５は、充電電子回路部１９の整流回路１２、蓄電回路１３および定電圧定電流回路１４の一連の動作を制御するものである。例えば、各回路の動作のタイミングや蓄電回路１３に蓄えられた電力量に応じた、出力許可信号などの情報や携帯電子機器などの充電特性に対応した最適な充電電圧値および充電電流値の制御などである。これらは、例えば、充電電子回路部１９が内蔵される携帯電子機器装着部２３にスイッチ部材を備えて、設定してもよい。そして、その設定値に応じて、制御回路１５は充電のタイミングなどを制御する。

以下、図２を用いて、本発明の実施の形態１における携帯電子機器用充電器の具体的な実施例について説明する。

図２は、本発明の実施の形態１における携帯電子機器用充電器２０を自転車に装着した図である。

図２において、自転車のタイヤ２６が回転し、ダイナモ２１を駆動することによって発電される電力を、コード２２を通じて携帯電子機器装着部２３内の電力分配回路（図示せず）に供給する。さらに、電力分配回路は、例えば携帯電子機器装着部２３に取り付けられたセンサー回路（図示せず）の情報に基づいて、充電電子回路部（図示せず）と前照灯２５に電力を最適に分配して供給する。そして、例えば携帯電話などの携帯電子機器２４への充電は、自転車のハンドル部２７に固定されている携帯電子機器装着部２３に携帯電子機器２４を装着し、接続することにより行われるものである。

なお、ダイナモ２１は、自転車のタイヤ２６に接触して発電するタイプのものでもよいが、特に自転車のハブ部に取り付けられるダイナモであることが好ましい。つまり、ハブ部に取り付けられるタイプのダイナモ２１は、自転車のタイヤ２６が動いている限り自動的に発電が実行されるだけでなく、タイヤ２６に接触させて発電するタイプと比較して、タイヤ２６を回転させるときの回転負荷の増加がほとんどないものとできる。そのため、自転車の使用者は、特にダイナモ２１が発電していることを意識せずに自転車を使用でき、携帯電子機器２４の充電や前照灯２５を点灯するために余計な体力を使う必要がないなど、その効果が大きいものである。

また、ハブ部に取り付けられるタイプのダイナモ２１は、一般的に市販されているものを用いても、約２〜３Ｗ程度の電力の発電が可能であり、充分に携帯電子機器用充電器２０の電源として用いることができる。

以下に、図３を用いて、携帯電子機器用充電器の電力を分配する制御方法について詳細に説明する。

図３は、携帯電子機器用充電器の電力を分配する制御方法の概略を説明するフローチャートである。なお、図面においては、ステップをＳで示している。

まず、センサー回路で、例えば自転車の周囲の明暗などの照度を検出する（ステップ３１）。そして、その照度などの情報を制御回路に伝達する。

つぎに、制御回路は、その情報に基づいて、前照灯と携帯電子機器用充電器の充電電子回路部に配分する電力量を決定する（ステップ３２）。このとき、電力量の分配は、例えばセンサー回路の照度情報が、前照灯の点灯を必要とするものであり、携帯電話などの携帯電子機器が装着されていなければ、１００％の電力が前照灯に分配される。また、そのとき、携帯電子機器が装着されている場合に充電電子回路部の蓄電回路に蓄えられた電力がなければ、例えば２０％程度の所定の電力が充電電子回路部に分配される。さらに、蓄電回路に蓄えられた電力がある場合には、所定の蓄電量以下になるまでは、１００％の電力を前照灯に分配し、所定の蓄電量以下になったときに、所定の電力を充電電子回路部に分配されるように電力の分配量を決定する。

つぎに、電力の分配量に基づいて、ダイナモで発電された電力が、制御回路の制御にしたがって電力分配回路によって、必要に応じて充電電子回路部と前照灯に分配される（ステップ３３）。

そして、電力分配回路で分配された所定の電力が、充電電子回路部または前照灯に供給される（ステップ３４）。

なお、本発明の実施の形態１では、携帯電子機器装着部２３をハンドル部２７の部分に装着した例で説明したが、これに限られない。例えばフレームなど、使用者が自転車で走行する際に支障をきたすことのない位置であれば携帯電子機器装着部２３の装着場所はどこであってもよい。

以上のような構成により、携帯電子機器の充電のためにエンジンや電動力のあるもの、または使い捨ての充電用電池パックを必要としない携帯電子機器用充電器を実現できる。

また、ダイナモで発電された電力を、センサー回路の情報に基づいて、有効にかつ効率的に分配し、制御することができる。さらに、センサー回路の情報によって自転車の周囲状況に応じて、前照灯または携帯電子機器用充電器への電力供給が自動的に制御されるため、使用者は特に意識することなく自転車の前照灯などの使用や携帯電子機器への充電を行うことができる。

（実施の形態２）
以下に、図４を用いて、本発明の実施の形態２における携帯電子機器用充電器の電力を分配する制御方法について詳細に説明する。

図４は、本発明の実施の形態２における携帯電子機器用充電器の電力を分配する制御方法の概略を説明するフローチャートである。なお、図面においては、ステップをＳで示している。

まず、センサー回路で、例えば自転車の周囲の明暗などの照度を検出する（ステップ４１）。そして、その照度などの情報を制御回路に伝達する。

つぎに、制御回路は、センサー回路の情報である照度が基準値以下か否かを判断する（ステップ４２）。これにより、制御回路は、前照灯と充電電子回路部のどちらに電力を供給するかを判断する。

つぎに、照度が基準値以上の場合（Ｎｏ）、ダイナモで発電された電力は、電力分配回路を通して携帯電子機器用充電器の充電電子回路部のみに供給される（ステップ４３）。

また、照度が基準値以下の場合（Ｙｅｓ）、ダイナモで発電された電力は、電力分配回路を通して前照灯のみに電力が供給される（ステップ４４）。

ここで、例えば自転車の周囲の明暗を表す照度の基準値は、例えば５０ルクス以下となった場合に暗いと判断するように、センサー回路の回路素子の定数や制御回路の設定値の調整により設定できる。なお、基準値は、必ずしも５０ルクスである必要はなく、自転車の使用状況などに応じて任意に設定されるものである。

また、本発明の実施の形態２では、照度の基準値で、前照灯と充電電子回路部の電力の分配を選択する例で説明したが、これに限られない。例えば、照度に応じて、前照灯と充電電子回路部の電力の分配の比率を変えて供給してもよい。これにより、必要な電力をその必要性に応じて供給できるため、利便性に優れた携帯電子機器用充電器を実現できる。

また、上記制御方法において、ダイナモで発電された電力を分配するための電力分配回路を、単なるスイッチ部材のみで構成することも可能になる。これにより携帯電子機器用充電器をさらに簡単な構成で実現でき、安価なものにすることもできる。

本発明の実施の形態２によれば、使用者は、夜間や昼間で暗い場所を通行する場合でも、安全に自転車を使用することが可能となる。さらに、センサー回路の情報によって自転車の周囲状況に応じて、前照灯または携帯電子機器用充電器への電力供給が自動的に制御されるため、使用者は特に意識することなく自転車の前照灯などの使用や携帯電子機器への充電を行うことができる。

なお、本発明の各実施の形態では、自転車に取り付けられたダイナモを例として説明したが、これに限られない。例えば、手動でダイナモを駆動するハンドルを備えたものでもよく、携帯性に優れた携帯電子機器用充電器とすることができる。

また、本発明の各実施の形態では、自転車などの前照灯を例に説明したが、これに限られない。例えば、携帯用の照明機器に適用することもできる。さらに、センサー回路を必要としない複数の携帯電子機器を充電できる携帯電子機器用充電器としてもよい。この場合、各携帯電子機器の充電量や蓄電回路の蓄電量に応じて、制御回路で電力分配回路を制御して、最適に制御しながら充電することもできる。

本発明の携帯電子機器用充電器およびその制御方法は、複数の電子機器や照明機器に最適な電力を供給する分野において有用である。

本発明の実施の形態１における携帯電子機器用充電器の回路ブロック図 本発明の実施の形態１における携帯電子機器用充電器を自転車に装着した図 本発明の実施の形態１における携帯電子機器用充電器の電力を分配する制御方法の概略を説明するフローチャート 本発明の実施の形態２における携帯電子機器用充電器の電力を分配する制御方法の概略を説明するフローチャート 従来の携帯電話用充電器を自転車に装着した図

符号の説明

１０，２１ ダイナモ
１１ 電力分配回路
１２ 整流回路
１３ 蓄電回路
１４ 定電圧定電流回路
１５ 制御回路
１６ センサー回路
１８，２５ 前照灯
１９ 充電電子回路部
２０ 携帯電子機器用充電器
２２ コード
２３ 携帯電子機器装着部
２４ 携帯電子機器
２６ タイヤ
２７ ハンドル部

Claims (6)

1. ダイナモと、電力分配回路と、
   前記ダイナモと前記電力分配回路を接続するコードと、
   前照灯と、充電電子回路部と、センサー回路と、
   前記センサー回路の情報に基づいて、前記電力分配回路と前記充電電子回路部を制御する制御回路とを備え、
   前記電力分配回路で、前記ダイナモで発電された電力を、前記充電電子回路部と前照灯に分配することを特徴とする携帯電子機器用充電器。
2. 前記充電電子回路部は、前記電力分配回路からの供給される電力を整流する整流回路と、前記整流回路で整流された電力を一時的に蓄える蓄電回路と、前記蓄電回路から出力された電力を所定の直流電圧および直流電流に変換する定電圧定電流回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の携帯電子機器用充電器。
3. 前記センサー回路の前記情報が、周囲の照度であることを特徴とする請求項１に記載の携帯電子機器用充電器。
4. ダイナモと電力分配回路と充電電子回路部と前照灯とセンサー回路と、前記電力分配回路と前記充電電子回路部を制御する制御回路とを有する携帯電子機器用充電器であって、
   前記センサー回路の情報に基づいて、前記ダイナモで発電された電力を、前記電力分配回路で前記充電電子回路部と前照灯に分配するように制御することを特徴とする携帯電子機器用充電器の制御方法。
5. 前記センサー回路の前記情報が、周囲の照度であることを特徴とする請求項４に記載の携帯電子機器用充電器の制御方法。
6. 前記照度が、所定の値以下となった場合には、前記ダイナモによって発電された電力の全てを前記前照灯に供給するように制御することを特徴とする請求項５に記載の携帯電子機器用充電器の制御方法。

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