JP2007336797A - 商用輸送車両用ｕｓｂ充電器 - Google Patents

Abstract

【課題】商用輸送車両上の乗客用電源装置、特に、携帯電子装置（ＰＥＤ）に直流（ＤＣ）電力を供給する電源装置を得る。
【解決手段】アウトレットは少なくとも１つの装置にＡＣおよびＤＣ電力の両方を供給し、第１および第２の電圧入力を受電する入力部を含み、第１の電圧入力は可変ＤＣ電圧であり第２の入力は所望の電圧および周波数のＡＣである。変換器は第１の入力電圧をＰＥＤへ給電するのに有効な定ＤＣ電圧出力へ低減する。アウトレットは装置へＤＣ電力を送るＵＳＢポートの形の第１のレセプタクルおよび装置へＡＣ電力を送る第２のレセプタクルを有する。感知回路がアウトレットに接続され第２電圧のソースがＡＣ電力を安全に供給できるか確認する。イネーブル機構が感知回路の決定に応じて第２のレセプタクルを個別に活性化する。
【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
本出願はその全体が本開示の一部としてここに組み入れられている２００６年６月８日出願の米国仮特許出願第６０／８１１，８８４号“ＵＳＢ Ｃｈａｒｇｅｒ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｖｅｈｉｃｌｅ”の優先権を主張する。

（背景）
開示された主題は商用輸送車両上の乗客用電源装置に関し、特に、携帯電子装置（ＰＥＤ）に直流（ＤＣ）電力を供給する電源装置に関する。

（関連技術の説明）
航空機、バス、列車等の商用輸送車両で旅行する多くの乗客はバッテリ電力に依存する音楽その他の娯楽用ＰＥＤを持っている。限定はしないが、このようなＰＥＤにはＡｐｐｌｅ社製ｉＰｏｄミュージックプレーヤ、ＭＰ３プレーヤ、およびさまざまなハンドヘルドビデオゲームが含まれる。長い旅行中に、バッテリは通常は全ての旅行に対してＰＥＤに給電する容量はない。乗客は余分のバッテリを運ぶことができるが、余分なバッテリは乗客が余分な重量を運ぶことを意味するためこのような解決方法は理想的ではなく、乗客は使用済みバッテリをごみとしてまたは環境的に安全でない方法で捨てたり、全ての旅行に対して足りるのに十分なバッテリを持ってくることを忘れたりすることがある。

ある商用輸送車両は乗客用途に利用可能な１１０Ｖ交流（ＡＣ）電力を有する。しかしながら、乗客はＡＣ電力を自分等のＰＥＤ用ＤＣ電力へ変換するためのＡＣアダプタを携行しなければならない。ＡＣアダプタは乗客が運ぶ用具に重量を加え、また荷造りや陸揚げ時に乗客は忘れてしまうことがある。

ジョーパ等の米国特許第５，７５４，４４５号は、商用航空機等の、制限された電源を有する商用輸送車両内の個々の乗客に給電するための電源管理システムを開示している。このシステムはアウトレットにより引き出される電力量を測定する。測定された電力量が利用可能な最大電量よりも小さければ、アウトレットは可能である。測定された電力量が利用可能な最大電量よりも大きければ、現在使用していない追加アウトレットは不可能である。米国特許第５，７５４，４４５号はその全体が本開示の一部としてここに組み入れられている。

米国特許出願第ＵＳ２００４／０２４６３４１Ａ１号はＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ）によりコンピュータに接続されたＰＥＤのバッテリをＵＳＢを介してコンピュータから受電することにより充電する装置を開示している。家庭で使用するのには便利であるが、このようなシステムはコンピュータおよびデジタルカメラの両方に対するスペースが無いかもしれない商用輸送車両の狭苦しい客室では理想的ではない。米国特許出願第ＵＳ２００４／０２４６３４１Ａ１号はその全体が本開示の一部としてここに組み入れられている。

ＡＣアダプタやパーソナルコンピュータ等の追加装置を乗客が持ち運ぶ必要がなく、かつ従来技術の欠点がない個々の乗客のＰＥＤへ給電するシステムが必要とされている。

（簡単な概要）
開示された主題の１つ以上の実施例の詳細が添付図および下記の明細書により説明される。主題の他の特徴、目的および利点は明細書および図面、および特許請求の範囲から明らかである。

一実施例では、可変入力ＤＣ電圧を受電するようにされた入力部を含む直流（ＤＣ）電力変換器、可変入力電圧を携帯電子装置（ＰＥＤ）に給電するのに有効な定ＤＣ電圧出力へ低減する変換器、およびＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ）レセプタクルに接続された出力部が特許請求される。

主題のもう１つの実施例は少なくとも１つの装置に直流（ＤＣ）を供給するアウトレットに向けられている。このアウトレットは可変ＤＣを受電するようにされた入力部、可変ＤＣ電圧を携帯電子装置（ＰＥＤ）に給電するのに有効な定ＤＣ電圧出力へ低減する変換器、およびＰＥＤへ定ＤＣを送るＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ）ポートの形のレセプタクルを有するアウトレットを含んでいる。

主題のもう１つの実施例は少なくとも１つの装置へ交流（ＡＣ）と直流（ＤＣ）の両方を供給するアウトレットに向けられている。このアウトレットは第１の電圧入力および第２の電圧入力を受電するようにされ、第１の電圧入力は可変ＤＣ電圧であり第２の電圧入力は所望の電圧および周波数のＡＣである入力部、第１の入力電圧を携帯電子装置（ＰＥＤ）に給電するのに有効な定ＤＣ電圧出力へ低減する変換器、および装置へ前記定ＤＣを送るＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ）ポートの形の第１のレセプタクルおよび装置へＡＣを送る第２のレセプタクルを有するアウトレットを含んでいる。

図１は商用輸送車両上の乗客へ電力を供給するシステム１０を略示している。限定はしないが、このような商用輸送車両はバス、列車および旅客機を含んでいる。車両電力１２は典型的に商用輸送車両のパワープロパルジョンシステムにより起動される発電機から供給される。たとえば、発電機は商用ジェット航空機エンジンの回転タービンに取り付けることができ、車両電力１２は３６０Ｈｚおよび８００Ｈｚ間のサイクルレートの１１０ボルトＡＣとすることができる。車両電力１２は通常は商用輸送車両上の一列の座席内の１つの座席の下に搭載されている、またはこのような一列の座席に隣接する中央通路の下に搭載されている座席内電源（ＩＳＰＳ）１４へ供給される。座席内電源１４は車両電力１２を通常は１０ボルトＤＣおよび６０ボルトＤＣ間で変動するＤＣ入力電圧１６へ変換する回路を含んでいる。

ＤＣ入力電圧１６は、図２に示し後述する、ＤＣ電力変換器を含むアウトレット１８へ供給され、それは可変ＤＣ入力電圧を定電圧出力へ変換する。ＤＣ電圧出力は公称５ボルトＤＣであり、変動は５％を超えない。出力電圧はＰＥＤへ給電するようにされた第１のレセプタクル２０へ供給される。

典型的に、第１のレセプタクル２０はＵＳＢの形をしており、最も好ましくは、ＵＳＢタイプＡレセプタクルである。タイプＡはＵＳＢレセプタクルが平坦な矩形の形態係数を有し、ＵＳＢタイプＡ雄プラグを受け入れるように設計されていることを意味する。このレセプタクルはしばしば「アップストリーム」コネクタと呼ばれる。

システム１０は乗客が自分等のＰＥＤを乗客座席内のＵＳＢタイプＡポートまたは車両のフレームに接続し、車両の電気システムを使用して自分等のＰＥＤへ給電できるようにする。この接続により装置を直接使用するように給電するか、あるいは装置のバッテリを充電することができる。典型的に、アウトレットは車両の座席のアームに内蔵される。しかしながら、それは商用輸送車両内の他の位置に配置することができ、座席に限定されない。

座席内電源１４はアウトレット１８へ第２の電圧入力２２を供給することもできる。第２の電圧入力２２は所望の電圧および周波数のＡＣである。たとえば、大多数の乗客が合衆国の居住者であれば、第２の電圧入力は６０Ｈｚの１１０ボルトＡＣとすることができる。第２の電圧入力２２は装置へＡＣ電力を送るための第２のレセプタクル２４へ供給される。

頻繁に、車両電力１２は制限される。第２のレセプタクル２４に対して電力管理が提供される。米国特許第５，７５４，４４５号に記述されているように、感知回路が第２のレセプタクル２４に接続されて、車両電力１２は第２のレセプタクル２４に１１０ボルト、６０ＨｚＡＣ電力を安全に供給するのに十分であるかを確認する。十分な電力が利用可能であれば、アウトレットはイネーブルされ電力が供給される。イネーブル機構は第１のレセプタクル２０は常に起動されるが、第２のレセプタクル２４は十分な電力が利用可能である場合だけ個々に起動されるようにされている。２つのレセプタクルの一方だけがイネーブルされることはシステム１０の範囲内に入る。

第１のレセプタクル２０においていつ直流を利用可能であるかを第１のインジケータ２６が確認する。典型的に、表示は照明パネルにより行われる。第２のレセプタクル２４を介していつＡＣ電力を利用可能であるかを第２のインジケータ２８が表示する。乗客が外部照明を利用することなくＰＥＤを各レセプタクルへプラグインできるように、バックライト照明を設けて第１のレセプタクル２０および第２のレセプタクル２４の位置を確認することができる。

好ましい実施例では、第１のレセプタクル２０はｉＰｏｄまたは他のアップルコンピュータ社（Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，ＣＡ）装置に対する適切なバイアスを与える。

ＵＳＢタイプＡレセプタクルは４ピンコネクタである。２つのピンはＤＣ電圧を供給するのに使用される。残りのピンは飛行中娯楽システム（ＩＦＥ）３０から等のデータを提供するのに使用することができる。飛行中娯楽システム（ＩＦＥ）３０は映画、電子メール、インターネットアクセス、および出発点および最終目的地に対する車両の位置を示すマップ等の任意所望のデータを第１のレセプタクル２０へ提供することができる。

図２はアウトレット（図１の１８）内に含まれるＤＣ変換器３２を略示している。ＤＣ変換器３２は、典型的に、座席内電源１４からのＤＣ入力電圧１６および、飛行中娯楽システム３０等の他のソースからのデータ３３を受信するフライバック変換器である。

ＤＣ入力電圧１６は１０および６０ボルト間で揺動することがある。コントロールチップ３４が残りの回路コンポーネントと組み合わせて所望の出力電圧３６を発生する。図２に示す回路コンポーネントの組合せは開示された主題の他のコンポーネントと組み合わせて使用できる回路の一例である。

図２に示すように、回路は、とりわけ、コントロールチップ３４、入力ＥＭＩファイル３８、フライバック変圧器４０、および帰還網４２を含んでいる。帰還網４２は帰還基準チップ４４を含み、それは出力電圧３６を基準チップ４４上に格納された出力電圧要求条件と比較する。図２のＤＣ変換器３２はアウトレットＥＭＩフィルタ４６およびプリバイアシングシステム４８も含んでおり、それは出力電圧３６がｉＰｏｄその他のＰＥＤ装置に使用される時に必要となることがある。プリバイアシングは電力がアウトレットユニットに利用可能であることをｉＰｏｄその他のＰＥＤ装置に信号で知らせ、ｉＰｏｄは電力を引き出して充電することができる。図２のＤＣ変換器３２は２本のデータ回線を横切る保護装置５０を含むこともできる。

前記したように、出力電圧３６はタイプＡＵＳＢコネクタの２つのピンを介して供給される。残りのピンは、飛行中娯楽システムから等の、データの転送に利用可能である。出力電圧３６が単一ＵＳＢコネクタへ給電する場合には、出力電流は０．５アンペアであり適切なコントロールチップ３４は１００ＫＨｚでスイッチングするＬＴ１１７１フライバック変換器である。

出力電圧３６が一列の座席、通常は３座席、に給電する場合には、出力電流は（０．５アンペア）×（座席数）、典型的には１．５アンペアである。ＬＴ１１７０フライバック変換器等の出力を１．５アンペアへ高めるのに有効なものへコントロールチップ３４を置換することにより、５．０ボルト／１．５アンペア出力を得ることができる。

ＤＣ変換器３２のもう１つの実施例が図３に示されている。この実施例は図２に開示したＤＣ変換器よりも少ない回路を含み、とりわけ、プリバイアシングシステム４８および保護装置５０を含んでいない。

図３はアウトレット（図１の１８）内に含まれるＤＣ変換器３２を略示している。ＤＣ入力電圧１６は１０および６０ボルト間で揺動する。コントロールチップ３４は残りの回路コンポーネントと組み合わせて所望の出力電圧３６を発生する。前記したように、出力電圧３６はタイプＡＵＳＢコネクタの２つのピンを介して供給される。残りのピンは、飛行中娯楽システムから等の、データの転送に利用可能である。出力電圧３６が単一ＵＳＢコネクタへ給電する場合には、出力電流は０．５アンペア（±５％）であり適切なコントロールチップ３４は１００ＫＨｚでスイッチングするＬＴ１６７６バック変換器である。

図４は出力電圧３６が単一ＵＳＢコネクタへ給電しかつ５ボルトＤＣ±５％，０．５アンペアである本発明の実施例を示す。

図５は出力電圧３６が一連の３つのＵＳＢコネクタ２０へ給電し、かつ１．５アンペアにおいて５ボルトＤＣ±５％である実施例を示す。並列出力回路３０が３つのＵＳＢコネクタ２０の各々へ０．５アンペアを送る。

開示された主題の１つ以上の実施例について記述してきた。しかしながら、開示された主題の精神および範囲を逸脱することなくさまざまな修正を行うことができる。したがって、他の実施例は下記の特許請求の範囲内に入る。

ここに記述されている電力アウトレットを示す略図である。 開示された電力アウトレットで使用するＤＣ変換器を示す略図である。 開示された電力アウトレットで使用する代替ＤＣ変換器を示す略図である。 ここに記述されている電力アウトレット用の第１のシステムアーキテクチュアを示す略図である。 ここに記述されている電力アウトレット用の第２のシステムアーキテクチュアを示す略図である。

符号の説明

１０ 電力供給システム
１２ 車両電力
１４ 座席内電源
１６ ＤＣ入力電圧
１８ アウトレット
２０ レセプタクル
２１ 冗長性レジューサ
２２ 第２の入力電圧
２４ 第２のレセプタクル
２６ 第１のインジケータ
２８ 第２のインジケータ
３０ 飛行中娯楽システム
３２ ＤＣ変換器
３３ データ
３４ コントロールチップ
３６ 出力電圧
３８ 入力ＥＭＩフィルタ
４０ フライバック変圧器
４２ フィードバック網
４４ フィードバック基準チップ
４６ ＥＭＩフィルタ
４８ プレバイアシングシステム
５０ 保護回路

Claims (18)

1. 可変入力ＤＣ電圧を受電するようにされた入力部と、
   前記可変入力電圧を携帯電子装置（ＰＥＤ）へ給電するのに有効な定ＤＣ電圧出力へ低減する変換器と、
   ＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ）レセプタクルに接続された出力部と、
   を含む直流（ＤＣ）電力変換器。
2. 請求項１に記載のＤＣ電力変換器であって、前記入力電圧は１０ボルトＤＣと６０ボルトＤＣの間であるＤＣ電力変換器。
3. 請求項２に記載のＤＣ電力変換器であって、前記出力電圧は５ボルト±最大５％であるＤＣ電力変換器。
4. 請求項３に記載のＤＣ電力変換器であって、出力電流は公称０．５アンペアであるＤＣ電力変換器。
5. 請求項３に記載のＤＣ電力変換器であって、出力電流は公称１．５アンペアであるＤＣ電力変換器。
6. 請求項１に記載のＤＣ電力変換器であって、プリバイアシングシステム（ｐｒｅｂｉａｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）を含むＤＣ電力変換器。
7. 請求項１に記載のＤＣ電力変換器であって、さらに、
   コントロールチップと、
   フィードバック基準チップを含むフィードバック網と、を含み、前記フィードバック基準チップは前記ＤＣ電圧出力を前記フィードバック基準チップ上に格納されたＤＣ電圧出力と比較するＤＣ電力変換器。
8. 少なくとも１つの装置へ直流（ＤＣ）を供給するアウトレットであって、
   可変ＤＣを受電するようにされた入力部と、
   前記可変入力電圧を携帯電子装置（ＰＥＤ）へ給電するのに有効な定ＤＣ電圧出力へ低減する変換器と、
   前記定ＤＣを前記ＰＥＤへ送るＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ）ポートの形のレセプタクルを有するアウトレットと、
   を含むアウトレット。
9. 請求項８に記載のアウトレットであって、前記ＵＳＢポートはさらに前記ＰＥＤへデータを送るアウトレット。
10. 請求項８に記載のアウトレットであって、さらに、前記レセプタクルが活性化されるかをユーザに確認するインジケータを含むアウトレット。
11. 少なくとも１つの装置へ交流（ＡＣ）および直流（ＤＣ）の両方を供給するアウトレットであって、
    第１の電圧入力および第２の電圧入力を受電するようにされ、前記第１の電圧入力は可変ＤＣ電圧であり前記第２の入力は所望の電圧および周波数のＡＣである入力部と、
    前記第１の入力電圧を携帯電子装置（ＰＥＤ）へ給電するのに有効な定ＤＣ電圧出力へ低減する変換器と、
    前記定ＤＣを装置へ送るＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ）ポートの形の第１のレセプタクルおよび前記ＡＣを装置へ送る第２のレセプタクルと、
    を含むアウトレット。
12. 請求項１１に記載のアウトレットであって、前記第１の電圧入力は１０ボルトＤＣと６０ボルトＤＣの間であるアウトレット。
13. 請求項１２に記載のアウトレットであって、前記定ＤＣ電圧出力は５ボルト±最大５％であるアウトレット。
14. 請求項１３に記載のアウトレットであって、出力電流は公称０．５アンペアであるアウトレット。
15. 請求項１３に記載のアウトレットであって、出力電流は公称１．５アンペアであるアウトレット。
16. 請求項１３に記載のアウトレットであって、前記ＵＳＢポートはさらに前記ＰＥＤへデータを送るアウトレット。
17. 請求項１３に記載のアウトレットであって、前記第２の電圧入力のソースが前記ＡＣを安全に供給できるかを前記アウトレットに接続された感知回路が確認し、
    前記感知回路の決定に応じてイネーブル機構が前記第２のレセプタクルを個別に起動し、
    前記第１のレセプタクルおよび／または前記第２のレセプタクルが起動されるかを第１のインジケータおよび第２のインジケータがユーザに確認する、アウトレット。
18. 請求項１７に記載のアウトレットであって、前記第１のレセプタクルおよび前記第２のレセプタクルはバック照明されるアウトレット。

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