JP2007325390A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 携帯電話器、携帯用パソコン、移動用医療機器等の蓄電池を有する移動機器への充電及び充電器の内蔵電池の充電を短時間で行うことができる充電装置を得る。
【解決手段】 携帯式充電装置１は、電源変換回路８、補助充電回路９、ダイオード１０、切換部１１、主充電回路１２、制御部１３等を備えて、ＡＣ電源（商用電源）に接続している時間を短縮するための技術であり、商用電源に携帯機器（携帯電話機、携帯パソコン、・・）を接続している間は、本装置に内蔵の補助二次電池と、携帯機器に内蔵の二次電池の両方に同時に充電を行う。
また、商用電源を切断したときは、本装置と携帯機器とが接続されている場合は、本装置に内蔵の補助二次電池の電力で携帯機器の二次電池に充電を行うことで、ユーザに充電時間を気にさせないで充電ができるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、充電装置に関し、特に移動機器の二次電池と当該装置の補助電池とに同時に直流電力を供給して充電時間を短縮する充電装置に関する。

商用電源に接続して充電する移動機器（携帯用パソコン、携帯電話機、診断装置、ＰＤＡ端末、携帯用端末機器等）は、一般に充電器に接続して用いる。そして、充電器は商用電源の交流を直流に変換し、この直流を充電器の内部の二次電池（補助電池ともいう）に充電した後に、充電器に接続された移動機器の二次電池に充電する。

つまり、充電器は商用電源がないと充電ができない。例えば、特開平１１−１３６８７２号公報（以下特許文献１）は、商用電源を変換した直流を携帯用機器の二次電池に充電させて、充電器内の補助電池に充電させる。そして、携帯用機器の二次電池が不足した場合は、充電器の内部の補助電池から携帯用機器の二次電池に充電を介しさせる。これによって、商用電源がないところでも携帯用機器の内部二次電池への充電を可能とするものである。

また特許文献１は、具体的には、充電器内に内蔵される内蔵２次電池と、内蔵２次電池と携帯機器用２次電池とを充電するための充電回路と、内蔵２次電池あるいは携帯機器用２次電池のどちらかを選択するためのスイッチＳＷと、内蔵２次電池から充電回路に電源を供給するための切換スイッチと、充電状態を表示するための表示器等を備え（段落００１７参照）、商用電源が接続されると、スイッチＳＷを携帯機器用２次電池側に切換えて充電回路から充電させ（段落００１８参照）、携帯機器用２次電池の充電が完了したときは、スイッチＳＷを切換えて内蔵２次電池の充電を開始させる（段落００１９参照）。

すなわち、携帯機器用２次電池を充電させた後で、充電器内の内蔵２次電池を充電させる。

そして、充電器に商用電源が接続できないときは、スイッチをオンさせて内蔵２次電池から電力を携帯機器用２次電池に供給する。これによって、商用電源がない場所でも携帯機器用２次電池に充電が可能としている。

一方、特開２００１−３０９５６２号公報（以下特許文献２）は、充電器には、商標電源を接続するものと、乾電池を電源とするものがあるが、乾電池の場合は使い捨てであるからランニングコストが高くなる。また、商用電源による充電ができない。

これを解決するために、特許文献２の充電器は、蓄電池と、充電回路と、スイッチ等を備えて、スイッチの切換えによって、商用電源を充電回路（携帯用機器の蓄電池の種類、電圧状態によって充電を制御する機能を有する）によって直流に変換して携帯用機器の蓄電池に充電させる。又は、スイッチを切換えて充電器の蓄電池に充電させる。

これによって、蓄電池がどのような種類であっても充電を可能とすることで使い捨ての電池を用いなくともよい。また、商用電源から充電が可能としている。
特開平１１−１３６８７２号公報 特開２００１−３０９５６２号公報

しかしながら、上記の特許文献１は、携帯機器用２次電池の充電が完了したときは、スイッチＳＷを切換えて内蔵二次電池（補助電池）の充電を開始させるものである。つまり、最初に携帯機器用二次電池を充電した後に、充電器の内蔵二次電池を充電するので、これらの２次電池が充電完了となるまでは、時間が非常にかかるという課題があった。

また、特許文献２は、スイッチの切換えによって携帯用機器の蓄電池を充電させたり、充電器の内部の蓄電池を充電させたりすることを示唆している。

すなわち、携帯用機器の蓄電池又は充電器の蓄電池のいずれか一方を選択して充電させるものであるので、両方の蓄電池を充電させる場合は、特許文献１と同様に充電に非常に時間がかかるという課題があった。

また、携帯用機器の所有者が時間がない場合は、商用電源を接続して短時間で充電を終わらせる場合もある。このような場合には、携帯用機器の蓄電池はフル充電とならない。このため、所有者は携帯機器を短時間しか使用できなくなるという課題があった。

本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、携帯電話器、携帯用パソコン、移動用医療機器等の蓄電池を有する移動機器への充電及び充電器の内蔵電池の充電を短時間で行うことができる充電装置を得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充電装置は、商用電源を用いて、接続された二次電池に充電させる充電装置において、
充電可能な補助電池と、
前記商用電源が当該装置に接続されている間は、この交流電力を直流電力に変換すると共に、該直流電力のモニタ電圧を出力する電源変換回路と、
前記電源変換回路からの直流電力又は前記補助電池からの放電電力を前記二次電池に充電する主充電回路と、
前記電源変換回路からの直流電力を入力して、前記補助電池に該直流電力を充電させると共に、該補助電池の充電電圧を検知する補助充電回路と、
前記補助電池及び前記補助充電回路側に一方を接続し、他方を前記電源変換回路及び主充電回路側に接続し、一方と他方とを切断状態として、前記補助電池の放電電力の前記主充電回路への出力を停止させながら前記補助充電回路からの直流電力を前記補助電池に充電させ、一方と他方とを接続状態として、前記補助電池の放電電力を前記主充電回路に出力する切断と接続とを切り換える切換部と、
前記電源変換回路からの前記モニタ電圧の入力によって前記商用電源の接続の有無を判断し、商用電源が接続され、かつ前記補助電池の充電電圧が規定電圧以下のときに、前記切換部を前記切断状態とし、また前記補助電池の充電電圧が前記規定電圧に到達したときに前記切換部を前記接続状態とするよう制御する制御部とを備えたことを要旨とする。

以上のように本発明によれば、補助電池と二次電池とを同時に充電するので、両方の電池の充電時間を短縮できるという効果が得られている。

また、補助電池の充電量は満充電にならない規定電圧（８０％）に到達したときに二次電池（主電池）を充電出来る容量としたので、補助電池の充電を早く終わらせることができる。

本実施の形態の携帯式充電装置は、ＡＣ電源（商用電源）に接続している時間を短縮に関する技術であり、商用電源に携帯機器（携帯電話機、携帯パソコン、・・）を接続している間は、本装置の補助二次電池と、携帯機器に内蔵の二次電池（主電池）の両方に同時に充電を行う。

また、商用電源を切断したときは、本装置と携帯機器とが接続されている場合は、本装置に内蔵の補助二次電池の電力で携帯機器の二次電池に充電を行うことで、ユーザに充電時間を気にさせないで充電完了ができるようにしたものである。

＜実施の形態１＞
一般に二次電池を安全に充電するためには、電池の容量から決まる最大充電電流を超えて充電することはできない。また、定格電圧を超えた電圧で充電することも危険である。

従って、電池残量の少ない間は最大充電電流で充電することができるが満充電に近くなると電池の持つ電位と定格電圧との差が小さくなり、電池や周辺回路の内部抵抗影響で充電電流は極端に小さくなる。

従来の充電器は、満充電になるまでＡＣ電源に接続して充電を行う必要があるが、本実施の形態では、満充電近くの充電電流が少ない領域を内蔵の補助電池の電力で充電することによって移動中でも二次電池の充電が可能である。

図１は本実施の形態１の携帯式充電装置の概略構成図である。図１の携帯式充電装置１は商用電源接続端子２に接続して、内部で生成した直流電力を接続端子３ａ、３ｂに接続された携帯機器４の二次電池５に充電すると共に、携帯式充電器１の内部の補助電池６に直流電力を充電する。

携帯式充電装置１は、図１に示すように、商用電源接続端子２からの交流（交流電力）を直流（直流電力）に変換する電源変換回路８と、補助充電回路９と、ダイオード１０と、切換部１１と、主充電回路１２と、制御部１３と、表示器１４等を備えている。

（各回路の接続構成）
電源変換回路８と主充電回路１２との間には逆流防止用のダイオード１０が設けられ、このダイオード１０のアノードが電源回路８の出力端子８ａに接続され、カソードが主充電回路１２の入力端子１２ａに接続されている。

また、切換部１１の一方１１ａは、ダイオード１０のカソード及び主充電回路１２の入力端子１２ａに接続され、他方１１ｂが補助二次電池６の＋極に接続されている。この補助二次電池６のマイナス極はアースに接続されている。この切換部１１は、ＡＣ電源の接続状態や充電状況によってオンオフ制御されるので、ＭＯＳ−ＦＥＴを用いるのが好ましい。

制御部１３は、主充電回路１２の直流電力を出力する接続端子３ａに接続され、電源変換回路８からの直流電力のモニタ電圧端子８ｂに接続され、かつ表示部１４に接続されている。また、制御部１３は、切換部１１をオン、オフさせるためのスイッチ制御信号を切換部１１に出力する。

（各回路の動作）
電源変換回路８は、商用電源接続端子２を介して商用電源に接続されて交流電力を入力し、これをＡＣ・ＤＣコンバータ等で所定電圧に変換した直流電力（例えば９Ｖ）を出力すると共に、この直流電力のモニタ電圧を制御部１３に出力する。

主充電回路１２は、ダイオード１０を介して電源変換回路８からの直流電力を入力し、高効率な降圧型スイッチレギュレータ型の定電流・定電圧回路によって接続端子３ａ、３ｂに接続された携帯機器４の内部の二次電池５への直流電力の充電制御（例えば二次電池が１セルのリチュウム二次電池の場合は４．２Ｖ）を行う。

また、主充電回路１２は、携帯機器４に内蔵される二次電池の充電率（電池残量）を検出する機能を有する。

補助充電回路９は、電源変換回路８からの直流電力を入力し、これを補助二次電池６の種類、電圧状態等に応じて充電を制御しながら充電（例えば補助二次電池が２セル直列のリチュウムイオン二次電池の場合は５．０Ｖ〜８．４Ｖ）する。また、補助充電回路９は、補助二次電池６の充電率（電池残量）を検出する機能を有する。

前述の補助二次電池６は、商用電源が利用できない状態にあるときに（例えば移動中）、携帯機器４の充電を行う為の電源であり、携帯機器４に内蔵される二次電池より多くの電力を素早く充電できる二次電池を用いることが望ましい。

二次電池５の定格容量に対して、補助二次電池６の定格容量が大きいほど商用電源に接続していなければならない時間を短縮できるが、本実施の形態ではサイズ・重量を等を考慮して選定している。

例えば、携帯機器４に内蔵される
二次電池５： １セルのリチュウムイオン二次電池８００ｍＡｈ
補助二次電池６： ２セル直列のリチュウムイオン電池１２００ｍＡｈ
とする。

制御部１３は、電子回路又はＣＰＵ等で構成され切換判定部２０を備え、電源変換回路８のモニタ電圧（以下商用電源接続有無のモニタ電圧という）を読み込み、このモニタ電圧が規定電圧に到達しているときに商用電源の接続と判定し、商用電源接続の場合は、切換部１１を開路状態（オープン状態）にして、本装置の補助二次電池６及び携帯機器４の二次電池５を同時に充電する。

また、商用電源が切り離されたことを商用電源接続有無のモニタ電圧から検出したときは、切換部１１へのスイッチ制御信号をＨレベルにして切換部１１を閉路状態にして、補助二次電池の直流動（放電動ともいう）を携帯機器４の二次電池に充電させる。

また、制御部１３は、表示部１４及びブザー１５（通報手段ともいう）を制御するための機能を有している。

この機能は、ＡＣ電源に接続されているかどうかを示す第１のフラグを生成して表示部１４の該当のＬＥＤを点灯制御させる機能と、補助二次電池の電池容量が十分な状態（８０％）で移動可能状態になったことを示す第２のフラグ、補助二次電池が充電中であることを示す第３のフラグ、が補助二次電池の電池容量が満充電になったことを示す第４のフラグ、補助二次電池が空になったことを示す第５のフラグ等の補助電池情報を作成して表示部の該当のＬＥＤを点灯制御する機能とがある。

また、携帯機器が接続されたかどうかを示す第６のフラグを生成して表示部の該当のＬＥＤを制御させる機能と、二次電池の電池容量が満充電であることを示す第７のフラグ、二次電池を充電中であることを示す第８のフラグ、二次電池が充電完了となったことを示す第９のフラグ等の携帯機器二次電池情報を作成して表示部の該当のＬＥＤを点灯制御する機能とがある。

表示部１４は、第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤ、第３のＬＥＤ、第４のＬＥＤ等を備えている。例えば、第１のＬＥＤは、ＡＣが接続されたことを示すために用いる（第１のＬＥＤを点灯）。第２のＬＥＤは充電器の補助二次電池の充電中（第２のＬＥＤを点滅）を示すため又は補助二次電池の充電完了（第２のＬＥＤを点灯）を示すために用いる。第３のＬＥＤは補助二次電池が満充電（第３のＬＥＤを点灯）となったこと又は空（第３のＬＥＤを点滅）を示すために用いる。

第４のＬＥＤは、携帯機器が接続されたことを示すために用いる（第４のＬＥＤを点灯）。第５のＬＥＤは、携帯機器の二次電池の充電中（第５のＬＥＤを点滅）又は充電完了（第５のＬＥＤを点灯）を示すために用いる。第６のＬＥＤは携帯機器の二次電池が満充電（第６のＬＥＤを点灯）又は空（第６のＬＥＤを点滅）であることを知らせるために用いる。

また、制御部１３には、ブザー１６が接続され、このブザー１６は、携帯機器の２次電池の充電完了となったことを知らせるために設けられている。

（制御部１３の構成）
図２は制御部１３の概略構成図である。制御部１３は図２に示すように、ＡＣ接続判定手段２２と、第１の切換手段と、第２の切換手段と、通報器判定手段２５等を備えている。 ＡＣ接続判定手段２２は、電源変換回路８からの商用電源接続有無のモニタ電圧を読み、このモニタ電圧が規定電圧Ｖｏに到達したときに商用電源の接続と判定し、この判定結果を第１の切換手段２３に知らせる。

第１の切換手段２３は、ＡＣ接続判定手段２２の判定結果を読み、判定結果がＡＣ接続を示している場合（第１のフラグを立てる）は、スイッチ制御信号をＬレベルにして切換部１１を開路状態にして、主充電回路１２による携帯機器４の二次電池５への充電と補助充電回路９による補助二次電池６への充電とを同時に行う。

また、補助二次電池６のモニタ電圧を補助充電回路９から入力し、このモニタ電圧が補助二次電池の閾値に相当する充電完了電圧Ｖｐ（８０％）に到達したときに補助二次電池６の充電完了（第２のフラグを立てる）を通報器判定手段２５に知らせる。さらに、第１の切換手段２３は、ＡＣ接続が知らせられて、かつ補助二次電池のモニタ電圧が充電完了電圧Ｖｐに到達していない場合は補助二次電圧の充電中（第３のフラグ）であることを通報器判定手段２５に知らせる。

また、補助二次電池が満充電（例えば９０％以上）に到達したときは、補助二次電池が満充電であることを通報器判定手段２５に知らせる（第４のフラグを立てる）。また、補助二次電池が空である場合を検知して通報判定手段２５に知らせる（第５のフラグを立てる）。前述の補助二次電池が空というのは、補助二次電池から充電を開始していること及び補助二次電地のモニタ電圧が低い値（Ｖｐ以下の所定電圧（０Ｖ付近））に到達したときである。

これらの、補助二次電池６の充電完了（第２のフラグを立てる）、補助二次電圧の充電中（第３のフラグ）、補助二次電池が満充電（第４のフラグ）、補助二次電池が空（第５のフラグを立てる）等の情報は補助二次電池情報として通報器判定手段２５に出力する
一方、第１の切換判定手段２３は、ＡＣ接続判定手段２２からの判定結果がＡＣ接続切断を示している場合（第１のフラグオフ）は、スイッチ制御信号をＨレベルにして切換部１１を閉路状態にして補助二次電池６から携帯機器４の二次電池５に充電させる。

第２の切換手段２４は、第１の切換手段２３から切換部１１の切換状態及び携帯機器４の二次電池のモニタ電圧とを入力し、切換状態が閉路で、モニタ電圧が充電完了電圧に到達していないことを示している場合は、携帯機器４の二次電池５の充電中（第８のフラグを立てる）であることを通報器判定手段２５に知らせる。

また、第２の切換手段２４は、携帯機器４の二次電池に対して充電中のときは、そのモニタ電圧が携帯機器４の二次電池完了の閾値の電圧Ｖｈに到達したかどうかを判定し、到達したときは、二次電池充電完了（第９のフラグを立てる）を通報器判定手段２５に知らせると共にスイッチ制御信号をＬレベルにして切換部１１を開路状態にして充電を停止させる（この停止は、携帯機器の接続が切断された場合であり、携帯機器が接続されている場合は、閉路状態を維持させて充電を継続させる）。また、第２の切換手段２４は、携帯機器が接続されたときは第６のフラグを立て、二次電池が満充電に到達した場合（例えば９０％以上）は、第７のフラグを立てる。

これらの、携帯機器４の二次電池に対して充電中（第８のフラグ）、二次電池充電完了（第９のフラグ）、携帯機器の接続（第６のフラグ）、二次電池の満充電（第７のフラグ）は携帯機器の二次電池情報として通報器判定手段２５に知（出力）らせられる。

通報器判定手段２５は、表示部１４の第１のＬＥＤ１４ａ、第２のＬＥＤ１４ｂ、第３のＬＥＤ１４ｃ、第４のＬＥＤ１４ｄ、ブザー１５等に接続されている。

通報器判定手段２５は、補助電池情報を入力し、第１の切換手段２３からＡＣ接続されたことを知らせる第１のフラグが出力されると、第１のＬＥＤ１４ａを点灯させてＡＣ接続であるこを知らせる。

また、通報器判定手段２５は、補助二次電池６の充電中を示す第３のフラグが出力されると第２のＬＥＤ１４ｂを点滅させる。補助二次電池の充電完了を知らせる第２のフラグが出力されると、第２のＬＥＤ１４ｂを点灯させる。

補助二次電池が満充電であることを知らせる第４のフラグが出力されると、第３のＬＥＤ１４ｃを点灯させる。補助二次電池が空であることを知らせる第５のフラグが出力されると第３のＬＥＤ１４ｃを点滅させる。

さらに、通報器判定手段２５は、携帯機器の二次電池情報を入力し、携帯機器が接続されたことを知らせる第６のフラグが出力されると、第４のＬＥＤ１４ｄを点灯させる。携帯機器の二次電池の充電中を知らせる第８のフラグが出力されると、第５のＬＥＤ１４ｅを点滅させる。携帯機器の二次電池が充電完了となったことを知らせる第９のフラグが出力されると、第５のＬＥＤ１４ｄを点灯させると共にブザー１５から所定の時間だけ音を発生させる。携帯機器の二次電池が満充電になったことを知らせる第７のフラグが出力されると、第６のＬＥＤ１４ｆを点灯させると共にブザー１５から音（充電完了とは異なる音）を発生させる。

（全体動作の説明）
図３及び図４は本実施の形態の携帯式充電装置の概略を説明するフローチャートである。本説明では第１の切換手段及び第２の切換手段については省略して、単に制御部１３で説明する。

制御部１３は、ＡＣ電源（商用電源）に接続されたか否かを判定する（Ｓ１）。

ステップＳ１において、ＡＣ電源が接続されたと判定したときは、切換部１１をＯＦＦ状態（開路状態）にする（Ｓ２）。

これによって、補助二次電池６に電源変換回路８からの直流電力が補助充電回路９を介して充電されると共に（Ｓ３）、この直流電力がダイオード１０、主充電回路１２を介して携帯機器４の二次電池５に充電される（Ｓ４）。そして、終了かどうかを判断し（Ｓ５）、終了でないときは処理をステップＳ１に戻す。

ステップＳ１において、ＡＣ電源に接続されていないと判定したときは、制御部１３は、補助二次電池６が空かどうかを補助充電回路９からの補助二次電池のモニタ電圧の値で判定する（Ｓ６）。

ステップＳ６において、制御部１３が補助二次電池が空と判定したときは、制御部１３は表示部１４の青色ＬＥＤ１４ｃを点灯状態にして補助二次電池が空となったことを知らせる（Ｓ７）。そして、切換部１１をＯＦＦ状態（開路状態）にする（Ｓ８）。

また、ステップＳ６において、補助二次電池が空ではないと判定したときは、制御部１３は切換部１１をオン状態（閉路状態）にする（Ｓ９）。

これによって、携帯機器４の二次電池５には、携帯式充電装置の補助二次電池６の直流電力（放電電力）が充電される（Ｓ１０）。このとき、表示部１４の黄色ＬＥＤ１４ｂを点滅表示させて携帯機器の二次電池５を充電中であることを知らせる（Ｓ１１）。

また、制御部１３は、携帯機器の二次電池５が満充電に到達したか否かを判定する（Ｓ１２）。ステップＳ１１において満充電であると判定したときは切換部１１をオフ状態（開路状態）にし（Ｓ１２）、表示部１４の補助二次電池情報をクリアする（Ｓ１３）。つまり、青色ＬＥＤ１４ｃの点灯状態を解除する。

ステップＳ１１において、端末機器４の二次電池５の電池容量が満充電ではないと判定したときは、表示部１４の黄色ＬＥＤ１４ｂを点滅させる（Ｓ１４）。

図４はステップＳ４、ステップＳ１０の携帯機器の二次電池の充電を説明するフローチャートである。

制御部１３は、二次電池への充電が開始されると（切換部がオンで充電開始と判定）、携帯機器は接続されいるか否かを判定する（Ｓ２０）。携帯機器が接続されているか否かの判定は、例えば接続端子３ａ、３ｂとが閉路状態になっているときに接続と判定する（電流が３ａ→携帯機器→３ｂと流れる）。

ステップＳ２０において、携帯機器が接続されていると判定したときは、制御部１３は携帯機器の二次電池５が満充電に達しているか否かを判定する（Ｓ２１）。

ステップＳ２１において、満充電であると判定したときは、制御部１３は表示部１４の黄色ＬＥＤ１４ｂを点灯状態にして満充電であることを知らせる（Ｓ２２）。そして、二次電池の充電を停止させる（Ｓ２３）。この二次電池の充電の停止は、ＡＣ接続状態か否かを判定し、ＡＣ接続されている場合は、主充電回路１２からの直流電力の携帯機器側への出力を停止させる。また、ＡＣ接続されていない場合で、補助二次電池６からの直流電力を主充電回路を介して充電している場合は、切換部１１をオフ状態（開路状態）にする。

また、ステップＳ２０において、携帯機器は接続されていないと判定したときは、制御部１３は、表示部１４の二次電池情報をクリアする（Ｓ２４）。

また、ステップＳ２１において、二次電池が満充電ではないと判定したときは、制御部１３は表示部の黄色ＬＥＤ１４ｂを点滅させて、携帯機器の二次電池を充電中であることを知らせると共に（Ｓ２５）、携帯機器の二次電池を充電させて処理をステップＳ２１に戻す（Ｓ２６）。

図５は補助二次電池充電中の処理を説明するフローチャートである。図５に示すように、制御部１３は、補助充電回路９からのモニタ電圧を読み、補助二次電池の充電率（充電容量）は十分かどうかを判定する（Ｓ３０）。

ステップＳ３０において充電率が十分と判断したときは、制御部１３は移動可能であることを知らせるために赤色ＬＥＤ１４ａと青色ＬＥＤ１４ｃとを同時に点滅表示させる（Ｓ３１）。次に、制御部１３は補助二次電池６は満充電かどうかを判断し、満充電ではないと判断したときは、補助二次電池が満充電になるまで待つ（Ｓ３１Ａ）。ステップＳ３１Ａにおいて、補助二次電池６が満充電と判断した場合は、補助充電回路９を制御して補助二次電池への充電を停止させる（Ｓ３２）。

また、ステップＳ３０において、補助二次電池６の充電率が十分ではないと判定したときは、制御部１３は、赤色ＬＥＤ１４ａを点滅させて補助二次電池に対して充電中であることを知らせて（Ｓ３３）、補助充電回路９からの直流電力を補助二次電池６に充電させて（Ｓ３４）、本処理を出る。

図６、図７、図８、図９は本実施の形態の携帯式充電装置の動作を詳細に説明するためのタイミングチャートである。これらのタイミングチャートを用いて以下に詳細に説明する。

（１）携帯式充電装置１の商用電源接続端子２を商用電源に接続し、携帯機器４を携帯式充電装置１に接続した場合：標準的な使い方（図６）
制御部１３は、電源変換回路８のモニタ電圧を監視し、このモニタ電圧が規定電圧に到達したかどうかで商用電源の接続有り無しを判断する。

例えば、制御部１３は図６の（ａ１）に示すように商用電源の接続を検出した場合は、図６に示すように商用電源検出信号をＨレベルにする（モニタ電圧が規定電圧に到達している場合）。

この商用電源検出信号がＨレベルになると、制御部１３は、スイッチ制御信号をＨレベルにして切換部１１を開路状態にする（図６のｂ１）。

これによって、電源変換部８からの直流電力が流れるルートは、
ダイオード１０→主充電回路１２→携帯機器４の二次電池５のルート（以下第１のルートという）と、補助充電回路９→補助二次電池６からなるルート（以下第２のルートという）との２つのルートが形成される。

つまり、携帯機器４の二次電池５と、補助二次電池６とには、商用電源を直流変換した直流電力が同時に充電されることになる。

この様子を示したのが図６の（ｃ１）、（ｄ１）の状態である。図６の（ｃ１）、（ｄ１）に示すように携帯機器４の二次電池５及び携帯式充電装置１の内部の補助二次電池６は、共に次第に充電されて充電完了電圧に近づいていく。すなわち、２つの二次電池を同時に充電することになるから充電時間は短縮されることになる。

このとき、制御部１３は商用電源を用いての補助二次電源に対しての充電中であることを示すために表示部１４の第２のＬＥＤ１４ｂを点滅表示させていると共に（図６のｅ１）、携帯機器の二次電池５への充電中を示す第５のＬＥＤを点滅させている（図６のｆ１）。

本実施の形態では、補助二次電池６は携帯機器４の二次電池５より、定格容量が大きいので、８０％の充電容量になるのに早く到達する。

制御部１３は、この８０％の充電容量（充電完了：移動可能）になったことを検出するための閾値Ｖｐ（電圧）を予め記憶し、補助二次電池のモニタ電圧が閾値Ｖｐに到達したときは表示部１４の第２のＬＥＤ１４ｂを点滅させる（図６のｐ１）。

このことを、図６においては、「二次電池５と補助二次電池６の電池残量を検出し、二次電池を満充電にするのに必要な電力が補助二次電池に充電（Ｖｐに到達していたら）されていたら「ＡＣ不要」と表示」と記載している。

ここで、閾値Ｖｐについて説明を補充する。一般に電池の充電は、充電率８０％位までは充電時間に対してほぼリニアに充電率が上昇するが、満充電に近くなるにつれて、充電率の上昇が衰える。電池によっては、９０％→９５％に充電するのに０％→８０％に充電する時間と同じくらいの充電時間がかかる場合もある。

従って、補助二次電池６の定格容量を携帯機器４の二次電池より大きめに設定することで、時間当たりの充電効率が良い部分を商用電源で充電し、なかなか充電が進まない部分を移動中等に補助二次電池６の電力で充電出来るようにするのが好ましい。

前述の第２のＬＥＤの点灯によって、ユーザは補助二次電池６が充電完了とする十分な容量となったことを知るので、商用電源接続端子２を商用電源から切り離して携帯式充電装置１と携帯機器４とを持って移動できることになる。

つまり、第２のＬＥＤの点灯は移動可能を示すと共に、補助二次電池６への充電不要を示すことになる（図６のｐ１）。図６においては、商用電源から切断されたら、二次電池の充電を一旦停止し、切換部１１をＯＦＦにした後、二次電池５の充電を再開と記載しているが、図６のタイミングチャートでは、ｐ１における切換部１１の動作等を省略している。

しかしながら、携帯機器の二次電池４は、携帯式充電装置の補助電池より容量が小さい場合は、直ぐには充電完了電圧とはならない（図６のｃ２参照）。

ユーザは、補助二次電池６が充電完了になると、商用電源用接続端子を商用電源から外して、本携帯式充電装置と携帯機器９とを接続したままの状態で例えば外出する。

この状態を制御部１３は電源変換回路８のモニタ電圧で検出しており、制御部１３はモニタ電圧信号が出力されなくなったときに、スイッチ制御信号をＨレベルにする（図６のｂ２）。

これによって、携帯式充電装置１の補助二次電池６→主充電回路１２→携帯機器４の二次電池５のみのルートができる。

すなわち、携帯式充電装置１の補助二次電池６の充電電力が主充電回路１２に流れ、この主充電回路１２が携帯機器４の二次電池５の状態を監視しながら適切に充電する（図６の（ｃ２、ｄ２）。

このとき、制御部１３は、携帯機器４の二次電池５の充電電圧をモニタしており、このモニタ電圧が携帯機器４の二次電池５の充電完了電圧Ｖｈに到達するまで携帯機器４の二次電池５に充電中であることを示す第５のＬＥＤを点滅させる（図６のｅ２）。

そして、制御部１３は、携帯機器４の二次電池５が充電完了電圧Ｖｈに到達したときは、第５のＬＥＤを点灯状態にすると共に（図６のｅ３）、ブザー１５から音を発生させて充電完了をユーザに知らせる（例えば１秒）。これによって、ユーザは、移動中であっても、ＬＥＤ表示を見なくとも充電が完了したことを把握できる。

この状態で補助二次電池６にまだ十分な容量が存在している場合は、引き続き補助二次電池６の直流が携帯機器の二次電池５に充電されていく（切換部１１を閉路状態にして）。

そして、制御部１３は、携帯機器の二次電池５が満充電電圧に到達したときは（予め設定されたＶｈを越える電圧）、スイッチ制御信号をＨレベルからＬレベルにして（図６のｂ３）、携帯機器の二次電池に対しての補助二次電池からの直流電力の出力を停止させると共に、制御部１３は携帯機器の二次電池５が満充電になったことを知らせるために第６のＬＥＤを点灯させ、かつブザー１５から音（充電完了とは違う音）を発生させる（図６のｑ）。例えば１秒。

これによって、ユーザは、移動中であっても、ＬＥＤ表示を見なくとも携帯機器の二次電池５が満充電（例えば９５％以上）になったことを把握できる。

また、制御部１３は補助二次電池６の電池残量が閾値以下に低下したことを検出すると、切換え回路をオフにして、補助二次電池が過放電することを防止し、充電を中断したことを示すため第３のＬＥＤ、第２のＬＥＤとを同時に点滅表示させる。

（２）商用電源用接続端子を商用電源から切り離さないで充電を継続した場合
図７は商用電源用接続端子を商用電源から切り離さないで充電を継続した場合のタイミングチャートである。
制御部１３は、商用電源との接続が継続している場合は（電源変換回路８のモニタ電圧が規定電圧を維持している場合）、図７の（ａ３）に示すように、商用電源検出信号をＨレベルに維持する。

これによって、制御部１３は、スイッチ制御信号をＬレベルに維持して（図７のｂ３）、切換部１１を開路状態に維持する。

電源変換部８からの直流電力が流れるルートは、
ダイオード１０→主充電回路１２→携帯機器４の二次電池５の第１のルートと、補助充電回路９→補助二次電池６からなる第２のルートとの２つのルートが依然と維持されていることになる。

つまり、携帯機器４の二次電池５と、補助二次電池６とには、商用電源を直流変換した直流電力が依然として同時に充電されることになる。

この様子を示したのが図７の（ｃ２、ｃ３）、（ｄ２）の状態である。図６の（ｄ１，ｄ２）に示すように補助二次電池６は、携帯機器４の二次電池５よりも容量が大きいので、早く充電完了となる（ｄ１）。

このとき、制御部１３は、携帯機器４の二次電池５の充電電圧をモニタしており、このモニタ電圧が携帯機器の二次電池の充電完了電圧Ｖｈに到達するまで携帯機器４の二次電池５に充電中であることを示す第５のＬＥＤを点滅させる（図７のｅ２）。

そして、制御部１３は、携帯機器４の二次電池５が充電完了電圧Ｖｈに到達したときは、第５のＬＥＤを点灯状態にすると共に（図７のｅ３）、ブザー１５から音を発生させて充電完了をユーザに知らせる（例えば１秒）。これによって、ユーザは、ＬＥＤ表示を見なくとも二次電池の充電が完了したことを把握できる。

この状態で商用電源が依然として接続されている場合は、第１のルートと第２のルートとが形成されているので、補助二次電池６及び携帯機器の二次電池５は引き続き充電されていく（図７のｃ３、ｄ２）。

そして、制御部１３は、携帯機器の二次電池５が満充電圧に到達したときは、第６のＬＥＤを点灯させると共に第３のＬＥＤを点灯させて二次電池と補助二次電池が満充電になったことを知らせる（図７、ｑ、ｈ）。このとき、ブザーから音を発生させる。

（３）商用電源で携帯式充電装置の補助二次電池を充電している途中に携帯機器が接続された場合
図８は商用電源で携帯式充電装置の補助二次電池を充電している途中に携帯機器が接続された場合を説明するタイミングチャートである。

図８に示すように、商用電源による充電中は、制御部１３は図８の（ａ１）に示すように商用電源検出信号をＨレベルにすると共に、スイッチ制御信号を図８の（ｂ１）に示すようにＬレベルにして切換部１１を開路状態にする。つまり、電源変換部８からの直流電力が流れるルートは、
ダイオード１０→主充電回路１２→携帯機器４の二次電池５の第１のルートと、補助充電回路９→補助二次電池６からなる第２のルートとの２つのルートが形成される。

しかしながら、携帯機器４が接続されていないので、携帯機器４の二次電池５には充電されないで（図８の（ｃ０））、携帯式充電装置の補助二次電池６のみに充電される（図８のｄ１）。 つまり、図８に示すように、携帯式充電装置のみが充電中であることを示す第２のＬＥＤが点灯される（図８のｅ１）。

このような状態のときに、例えば携帯機器４が携帯式充電装置に接続されると、直流電力は、ダイオード１０、主充電回路１２を介して携帯機器の二次電池５に充電されていく（図８のｃ１）。

このとき、制御部１３は、携帯機器の二次電池５の充電電圧を監視しており、充電が開始されている間は、充電中を示す第５のＬＥＤを点灯させる（図８のｅ２）。

一方、制御部１３は、閾値と補助二次電池６の充電電圧を比較している。携帯式充電装置の補助二次電池は、携帯機器の二次電池５より充電効率が高いものを使用しているので、図８の「Ｃ」の時点で８０％の充電容量に到達する。

そして、補助二次電池６が閾値（８０％）に到達したときに、第２のＬＥＤを点灯させる（図８のｐ１）。

つまり、商用電源から携帯式充電装置を切り離して移動することができるようになったことをユーザが知ることになる。

そして、この第２のＬＥＤの点灯でユーザが商用電源から携帯式充電装置を切り離す（図８の「Ｃ」の時点）。制御部１３はこの切り離しを検知して商用電源検知信号をＬレベルにすると共に（図８のａ２）、スイッチ制御信号をＨレベルにして（図８のｂ２）、切換部１１を閉路状態にする。この閉路状態によって、補助二次電池６→切換え→主充電回路→携帯機器の二次電池のみのルートが形成される。このとき、補助二次電池６の電荷が放電を開始し（図８のｍ）、主充電回路１２によって携帯機器の二次電池５に引き続き充電されていく（図８ｃ３）。また、携帯機器が充電中であることを示す第５のＬＥＤを点滅させる（図８のｅ２）。

そして、携帯機器の二次電池が充電完了電圧Ｖｈ（８０％）に到達したときは、制御部１３は充電完了を知らせるためにブザーから音発生させると共に、第５のＬＥＤを点灯させる。

この状態で補助二次電池に電荷が十分存在する場合は、さらに携帯機器の二次電池に充電が行われ、満充電（９０％以上）になる。満充電になると、スイッチ制御信号をオフ（Ｌレベル）にして補助二次電池からの充電を停止させると共に、第６のＬＥＤを点灯及びブザー音を出して二次電池が満充電になったことを知らせる（図８のｑ）。

（４）途中で商用電源が切り離された場合
但し、携帯機器の二次電池は多少の電池残量があるとして説明する。

図９は携帯式充電装置と携帯機器とを接続している場合において、商用電源が切り離された場合を説明するタイミングチャートである。

図９に示すように、商用電源による充電中は、制御部１３は図９の（ａ１）に示すように商用電源検出信号をＨレベルにすると共に、スイッチ制御信号を図９の（ｂ１）に示すようにＬレベルにして切換部１１を開路状態にする。つまり、電源変換部８からの直流電力が流れるルートは、
ダイオード１０→主充電回路１２→携帯機器４の二次電池５の第１のルートと、補助充電回路９→補助二次電池６からなる第２のルートとの２つのルートが形成される。

つまり、携帯機器の二次電池は電池残があるので、この電池残に加わって携帯式充電装置の補助二次電池６とは共に充電されていく（図９のｃ１、ｄ１）。このとき、携帯機器は充電中であることを示す第５のＬＥＤを点滅させる（図９のｆ１）。また、携帯式充電装置の制御部１３は補助二次電池に充電していることを示す第２のＬＥＤを点滅させる（図９のｅ１）。

このような状態のときに、商用電源が切りはされた場合は、制御部１３は商用電源検知信号をＬレベルにする（図９のａ２）。制御部１３は商法電源検知信号がＬレベルにされると、スイッチ制御信号を直ちにＨレベルにする（図９のｂ２）。つまり、補助二次電池６、切換部、主充電回路、携帯機器の二次電池からなるルートが形成され、補助二次電池６の電荷の放電が発生し（図９のｄ２）、この放電エネルギーが主充電回路によって携帯機器の二次電池に充電されていく（図９のｃ２）。しかしながら、充電中に商用電源の接続が停止されたので補助二次電池が充電完了とした容量を有していないことになるので、スイッチ制御信号をさらにＨレベルに維持させて携帯機器の二次電池５に充電させる（図９のｂ４）。携帯機器の二次電池は多少の残存容量があるので、補助二次電池からの放電エネルギーによって充電されていき、充電完了電圧に到達する（図９のＤ）。

この充電完了電圧になると、第５のＬＥＤを点灯させて携帯機器の二次電池が充電完了電圧になったことを知らせる（図９のｅ３）。そして、制御部１３は補助二次電池の電圧を監視しており、補助二次電池の電圧が低下（空となる電圧）した場合は、スイッチ制御信号をＬレベルにする（図９のｂ３）。また、補助二次電池が空であることを知らせるために第３のＬＥＤを点滅させる（図９のｋ）。

従って、補助二次電池が充電完了になる前に商用電源が切断されても、携帯機器の二次電池を充電完了とすることができる。

上述した（１）〜（４）のいずれの場合においても、二次電池が満充電になったら制御部１３はこの二次電池の充電を停止させる。

＜その他の実施の形態＞
上記実施の形態では、携帯式充電装置と携帯機器とを接続して用いる例を示したが図１０に示すように、例えば携帯電話機の本実施の形態の携帯式充電装置を内蔵してもよい。また、携帯電話機には、ＡＣ接続用のコネクタを備えるのがこのましい。このようにすると、電源コードが無くとも直接にＡＣコンセントに接続して、補助二次電池、及び二次電池に同時に充電できる。

なお、上記実施の形態では、ＬＥＤを用いて充電中、充電完了、満充電等を知らせたが、これらを表示部にメッセージ表示させてもよい。

図１は本実施の形態１の携帯式充電装置の概略構成図である。 本実施の形態の携帯式充電装置の制御部１３の概略構成図である。。 本実施の形態の携帯式充電装置の概略を説明するフローチャートである。 本実施の形態の携帯式充電装置の概略を説明するフローチャートである。 補助二次電池充電の処理を説明するフローチャートである。 本実施の形態の商用電源接続端子２を商用電源に接続し、携帯機器４を携帯式充電装置１に接続した場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本実施の形態の商用電源用接続端子を商用電源から切り離さないで充電を継続した場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本実施の形態の商用電源で携帯式充電装置の補助二次電池を充電している途中に携帯機器が接続された場合の動作を説明するタイミングチャートである。 本実施の形態の携帯式充電装置と携帯機器とを接続している場合において、商用電源が切り離された場合の動作を説明するタイミングチャートである。 その他の実施の形態の概略構成図である。

符号の説明

１ 携帯式充電装置
２ 商用電源接続端子
８ 電源変換回路
９ 補助充電回路
１０ ダイオード
１１ 切換部
１２ 主充電回路
１３ 制御部

Claims (4)

1. 商用電源を用いて、接続された二次電池に充電させる充電装置において、
   充電可能な補助電池と、
   前記商用電源が当該装置に接続されている間は、この交流電力を直流電力に変換すると共に、該直流電力のモニタ電圧を出力する電源変換回路と、
   前記電源変換回路からの直流電力又は前記補助電池からの放電電力を前記二次電池に充電する主充電回路と、
   前記電源変換回路からの直流電力を入力して、前記補助電池に該直流電力を充電させると共に、該補助電池の充電電圧を検知する補助充電回路と、
   前記補助電池及び前記補助充電回路側に一方を接続し、他方を前記電源変換回路及び主充電回路側に接続し、一方と他方とを切断状態として、前記補助電池の放電電力の前記主充電回路への出力を停止させながら前記補助充電回路からの直流電力を前記補助電池に充電させ、一方と他方とを接続状態として、前記補助電池の放電電力を前記主充電回路に出力する切断と接続とを切り換える切換部と、
   前記電源変換回路からの前記モニタ電圧の入力によって前記商用電源の接続の有無を判断し、商用電源が接続され、かつ前記補助電池の充電電圧が規定電圧以下のときに、前記切換部を前記切断状態とし、また前記補助電池の充電電圧が前記規定電圧に到達したときに前記切換部を前記接続状態とするよう制御する制御部と
   を有することを特徴とする充電装置。
2. 前記二次電池は移動機器に内蔵されている主電池であることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
3. 接続された前記二次電池の充電状態を検知する手段と、
   視覚的に知らせるための表示器と、音で知らせるための通報手段とを有し、
   前記制御部は、
   前記補助電池が前記規定電圧に到達したとき、該補助電池が前記二次電池を充電完了とするための充電容量となったことを表示器によって知らせ、
   前記二次電池が充電完了となったときは、前記通報手段によって音を発生させ、また前記二次電池が満充電になったときは、前記音と異なる音を前記通報手段から発生させることを特徴とする請求項１又は２記載の充電装置。
4. 前記制御部は、
   前記商用電源の接続が切断されたことを前記モニタ電圧で検知し、該検知に伴って前記切換部を前記接続状態に切り換えることを特徴とする請求項１、２又は３記載の充電装置。

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