JP2009254054A - データ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
二次電池の充放電サイクル寿命を可能な限り延長する。
【解決手段】
ビデオカメラ（１０）がドッキングステーション（３０）に載せられると、ＡＣ／ＤＣ変換器（３６）が接続部（４０）を介してビデオカメラ（１０）に直流電力を供給する。充電／転送制御回路（３８）は、データ転送制御回路（１６）を介して記録媒体（１８）の記録データを読み出し、データ蓄積サーバ（４４）に転送する。充電／転送制御回路（３８）は、記録媒体（１８）からデータ蓄積サーバ（４４）へのデータ転送の完了が二次電池（２０）の充電より遅く完了する場合に、充電制御回路（２２）を制御して二次電池（２０）の充電をデータ転送の完了時点まで遅らせる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、データ転送と二次電池の充電処理を行うデータ処理装置に関する。

電池で動作するデータ処理装置には、音声又は画像等のデジタルデータを内蔵記録媒体又は取り外し可能な記録媒体に記録／再生する携帯機器がある。内蔵記録媒体には、ハードディスク装置（ＨＤＤ）又は不揮発性半導体メモリがあり、取り外し可能な記録媒体には、光ディスク又は不揮発性半導体メモリがある。技術進歩により単位記録容量あたりの単価が大幅に低下し、大容量のメディアが安価に供給されるようになり、その普及はめざましいものがある。

一方で、デジタルカメラやデジタルビデオカメラにおける撮像素子の高画素化に代表されるように、必要なデータ記録容量も飛躍的に増大している。近年では、数十ギガバイトの容量を持つＨＤＤ、数ギガバイトの容量を持つメモリカード又は、光ディスクなどを記録媒体として利用するビデオカメラが登場している。これらの記録媒体の記録容量は有限であるので、記録データを他の機器又は記録媒体に転送する手段が必要になる。特に、データを記録媒体が取り外し不能の場合、撮影画像を外部機器、例えば、コンピュータやサーバに転送するデータ転送手段が必須となる。勿論、記録媒体が取り外し可能であっても、相手機器で読み取り不能である場合を考えると、何らかのデータ転送手段が有用であることは明らかである。

一方、この種のビデオカメラは、一般的に二次電池により動作する。二次電池は、適宜に充電する必要がある。近年では、二次電池の素材の改良と、その充電技術の進歩により、数分〜数十分の急速充電で、ある程度の容量に達することが可能になっている。

また、近年では、二次電池をビデオカメラに装着した状態で充電できる構成が取られることが多い。

そのため、ビデオカメラによる二次電池の充電と、撮影画像の転送を同時にできれば、利用者にとって使い勝手が良い。そこで、ビデオカメラによる二次電池の充電機能とデータ転送機能を持たせたクレードル又はドッキングステーションが提案されている（特許文献１）。
特開２００２−２３７９７１公報

二次電池は、一般的に知られているように、充放電を繰り返すと性能が劣化する。使用を繰り返すうち、電池としての蓄電動作を阻害する物質が化学反応により内部に生成され、十分なエネルギーの蓄積が難しくなってくると考えられている。そして、この阻害物質の生成作用は、電池の温度が高いほど、また、蓄電状態が満充電の状態での保存を長期間に渡り行うと、顕著になると言われている。特に、急速充電では、急激な充電電流の流し込みにより、電池の温度が上昇する。

データ転送と充電を同時に行った場合、充電が先に終わったときでも、データ転送が終了するまでは、そのままの状態で待機しなければならず、満充電の状態で放置されることになる。充電制御装置の設計が悪いと、少量ではあるが継続して充電電流が流されて過充電状態となり、更に二次電池の寿命を縮めることになる。特に、ビデオカメラでは、転送すべきデータ量が一般に多くなりがちであり、データ転送に長い時間がかかることから、このような弊害が顕著になる。

本発明はこの様な問題を解決し、データ転送時間を考慮して、二次電池の充電を適切に制御するデータ処理装置を提示することを目的とする。

本発明に係るデータ処理装置は、二次電池により動作するデータ記憶装置と外部機器との間のデータ転送を制御するデータ転送制御手段と、前記二次電池を充電する充電制御手段であって、前記データ転送の完了が、前記二次電池の充電より遅く完了する場合に、前記二次電池の充電を、前記データ転送の完了まで遅らせる充電制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、データ転送と二次電池の充電を同時に行う場合で、充電がデータ転送より早く完了するときには、充電を遅らせることで、追加ハードウェア無しに二次電池の使用寿命を延長できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明に係るデータ処理装置の一実施例のシステム構成を示す外観図を示す。ビデオカメラ１０は、充電機能とデータ転送機能を持つドッキングステーション３０に接続部４０を介して接続する。接続部４０は、電力線、データ線及び制御線等を収容する有線接続手段でも、又は、電磁誘導による電源供給と、無線によるデータ転送の組み合わせからなる無線接続手段でもよい。ドッキングステーション３０は、ＡＣ電源（商用電源）接続線３２を介して商用ＡＣ電源に接続する。ドッキングステーション３０はまた、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）ケーブル３４を介して、データ蓄積サーバ４４等の外部機器に接続する。

図２は、本実施例の概略構成ブロック図を示す。ビデオカメラ１０は、主に撮影画像に関する部分と、充電に関する部分から構成される。

撮影時、撮像素子１２は、被写体の画像信号を一定繰り返しで出力する。記録再生処理回路１４は、撮像素子１２からの画像信号を所定ビデオ形式の映像信号に変換及び記録処理してデータ転送制御回路１６に出力する。データ転送制御回路１６は、記録再生処理回路１４からの映像データを、データ記憶手段としての記録媒体１８に記録する。記録媒体１８は、例えば、半導体不揮発性メモリ又はハードディスク装置である。このようにして、撮影された静止画像又は動画像が、記録媒１８に蓄積される。

ビデオカメラ１０はまた、二次電池２０と、二次電池２０への充電を制御する充電制御回路２２を具備する。二次電池２０は取り外し可能な場合と、取り外し出来ない場合がありうる。詳細は後述するが、充電制御回路２２は、ドッキングステーション３０からの制御信号により制御される充電電流及び充電時間で、二次電池２０を充電する。

ドッキングステーション３０は、商用ＡＣ電源を直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換器３６と、ビデオカメラ１０からのデータ転送とビデオカメラ１０における二次電池２０の充電を制御する充電／転送制御回路３８を具備する。充電／転送制御回路３８は、データ転送制御回路１６と連携して、記録媒体１８から記録データを受信し、ＬＡＮケーブル３４を介してデータ蓄積サーバ４４に転送する。充電／転送制御回路３８には予め、データ蓄積サーバ４４のデータを格納すべきフォルダ（又はディレクトリ）が設定されている。充電／転送制御回路３８はまた、転送データ量又は転送に要する時間を考慮して、充電制御回路２２による二次電池２０への充電電流と充電時間を制御する。

ユーザは、撮影を終えると、自宅などでビデオカメラ１０をドッキングステーション３０に載せる。すると、ビデオカメラ１０は、接続部４０を介してドッキングステーション３０に接続する。なお、ドッキングステーション３０のＡＣ電源接続線３２は商用ＡＣ電源のコンセントに接続され、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）ケーブル３４はＬＡＮハブ４２に接続されている。ＬＡＮハブ４２には、データ蓄積サーバ４４（又はコンピュータ）が接続する。ＬＡＮハブ４２とデータ蓄積サーバ４４との間に、インターネット等の広域通信ネットワークが介在してもよい。

ビデオカメラ１０がドッキングステーション３０に載せられると、ドッキングステーション３０のＡＣ／ＤＣ変換器３６が接続部４０を介してビデオカメラ１０に直流電力を供給する。充電／転送制御回路３８は、接続部４０を介してビデオカメラ１０のデータ転送制御回路１６に接続し、データ転送制御回路１６に記録媒体１８の記録データの転送を指示する。即ち、データ転送制御回路１６は、記録媒体１８から記録データを読み出し、接続部４０を介して充電／転送制御回路３８に転送する。充電／転送制御回路３８は、データ転送制御回路１６から受信したデータを、ＬＡＮケーブル３４を介してデータ蓄積サーバ４４にアップロードする。データ蓄積サーバ４４をインターネットに接続するサーバとすることにより、ビデオカメラ１０の撮影像画像（動画又は静止画）に世界中のどこからもアクセスして撮影画像を鑑賞できる。

また、充電／転送制御回路３８は、記録媒体１８からデータ蓄積サーバ４４へのデータ転送に関連して、充電制御回路２２による二次電池２０の充電を制御する。

図３は、充電制御回路２２の概略構成ブロック図を示す。ＡＣ／ＤＣ変換器３６からの直流は、定電流回路５０と定電圧回路５２に入力する。セレクタ５４が、定電流回路５０から出力される定電流と、定電圧回路５２から出力される定電圧の一方を選択して、二次電池２０に供給する。即ち、充電制御回路２２は、定電流による充電と、定電圧による充電を選択できる。充電電流設定回路５６は、充電／転送制御回路３８からの制御信号に従い、定電流回路５０の出力電流値を設定する。定電流回路５０は、出力電圧値を充電／転送制御回路３８に通知し、定電圧回路５２は出力電流値を充電／転送制御回路３８に通知する。充電／転送制御回路３８は、定電流回路５０からの電圧値と定電圧回路５２からの電流値に従ってセレクタ５４を制御する。この制御により、二次電池２０の定電流充電と定電圧充電を切り替えることができる。充電／転送制御回路３８は、充電電流設定回路５６を介して定電流回路５０の出力電流値を制御する。これらの制御により、二次電池２０の充電時間を制御できる。

まず、図４を参照して、二次電池２０の一般的な充電動作とその制御を説明する。図４は、二次電池２０を充電する際の、充電電流と充電電圧の変化例を示す。横軸は経過時間を示し、縦軸は、二次電池２０への充電電流および充電電圧（二次電池２０の端子電圧）を示す。破線は充電電流を示し、実線は充電電圧を示す。

時間の経過に従って充電の状態を説明する。充電開始時には、充電／転送制御回路３８は定電流充電を選択する。即ち、充電／転送制御回路３８はセレクタ５４を定電流回路５０の出力側に切り替える。二次電池２０は、定電流回路５０から出力される電流値Ｉ_ｓの定電流で充電され、充電の進行に応じて、充電電圧（二次電池２０の端子電圧）が上昇する。

二次電池２０の端子電圧が所定の基準電圧Ｖ_ｔｈに到達すると、充電／転送制御回路３８はセレクタ５４を定電圧回路５２の出力側に切り替える。即ち、定電圧充電に切り替える。定電圧回路５２は、基準電圧Ｖ_ｔｈに等しい定電圧で二次電池２０を充電する。定電圧充電では、充電の進行に従い、充電電流が少なくなる。充電電流が所定の基準電流値Ｉ_ｔｈまで低下すると、充電完了になり、充電／転送制御回路３８は、充電制御回路２２による二次電池２０の充電を停止する。例えば、定電流回路５０と定電圧回路５２の動作を停止させるか、又は、セレクタ５４を定電流回路５０と定電圧回路５２のどちらも選択しない位置に切り替える。充電終了までの時間（充電時間）は、定電流充電時の電流値Ｉ_ｓの大小により大幅に変動する。

図５は、充電電流、特に定電流充電時の充電電流と、二次電池の蓄積可能な電池容量との一般的な関係を示す。横軸は、充放電の繰り返し回数を示す。縦軸は、二次電池の蓄積可能な容量を示す。図５から分かるように、充電電流が少ないほど、繰り返し充放電回数による蓄積可能容量の低下は少ない。換言すると、充電電流が大きいほど、二次電池は早く劣化する。

二次電池は、充放電により、エネルギー蓄積を阻害する物質が徐々に内部に化学反応により生成、蓄積され、その結果として蓄積可能容量が低下する。この化学反応は、温度が高いほど、また、蓄積されているエネルギー容量が大きいほど、速く進行する。

充電時には、充電電流が大きいほど、充電時間は短くて済むが、一方で電池に無理をかけることから、自己発熱による温度上昇が発生し、劣化が進行する。また、高温状態での満充電保持が、著しく寿命を短縮させると言われている。

逆に言えば、二次電池は、可能な限り低い充電電流で充電し、温度を上昇させないことが、長寿命を得る上で重要である。この観点から、本実施例では、データ転送に要する時間を考慮した上で、充電電流（と充電時間）を制御することを提案するものである。

図６は、記録媒体１８からの記録データの読み出し転送レートと、データ転送の完了までの時間（転送時間）との関係を示す。横軸は、転送時間を示し、縦軸は、データ転送レートを示す。転送レートは単位時間あたりの転送可能データ量であるから、データ転送を阻害する他の要因が同一の場合に、データ転送時間とデータ転送レートが反比例の関係になるのは当然である。

図７及び図８は、充電とデータ転送との関係を示す。図７は、データ転送が充電完了よりも早く終わるケースを示し、図８は、充電の方が早く終わるケースを示す。図７及び図８で、横軸は時間を示し、縦軸の幅は、データ転送レートと充電電流を示す。

図７に示すケースでは、データ転送の終了後も充電が継続している。充電電流を増すことは、電池寿命の点から、あるいは安全性の点から好ましくないので、このまま充電を継続する。

図８に示すケースでは、充電が完了した後でも、データ転送が継続している。このケースでは、ユーザは、充電が完了しているにも関わらず、データ転送完了まで、ビデオカメラ１０をドッキングステーション３０から外すことはできない。データ転送をその途中で停止することも不可能ではない。しかし、動画などを転送している場合、動画データはサイズの大きな一つのファイルと、それにセットとなる数種類のファイルで構成されている。従って、中途半端な転送の中断は好ましくない。

図８に示すケースでは、充電が不必要に早く完了していることになる。即ち、不必要に大きな充電電流が採用されたことになり、二次電池に不必要な負荷がかかる。また、満充電の状態でデータ転送の終了を待機することになる。これらはいずれに、二次電池の寿命に対して良いコンディションとは言えない。

そこで、本実施例では、充電／転送制御回路３８が、データ転送の完了前に二次電池２０の充電が完了する場合に、二次電池２０の充電完了がデータ転送の完了と同時又はほぼ同時になるように二次電池２０の充電を制御する。図９は、充電／転送制御回路３８により充電を制御されたときの、データ転送と充電の関係を示す。横軸は時間を示し、縦軸の幅は、データ転送レートと充電電流を示す。本実施例では、データ転送時間と充電時間を予想し、データ転送と充電が同時に又はほぼ同時に終了するように、二次電池２０の充電を制御する。これにより、満充電で放置する時間を無くす又は短縮できるので、電池寿命に対する急速充電の悪影響を最小限に留めることができる。

パルス充電方式で充電期間を制御する方法として、ピーク充電電流は変化させずに、充電電流のオン／オフ期間を調整する方法と、逆に、充電電流のオン／オフ期間を一定とし、ピーク充電電流を調整する方法がある。これらのどちらの方法でも、充電完了をデータ転送の完了に同期させることができる。また、定電圧で充電する定電圧充電方式でも、充電電流を制御することで、充電完了をデータ転送の完了に同期させることができることは明らかである。

充電／転送制御回路３８による充電制御は、データ転送時間に合わせた充電電流を設定する充電設定ルーチンと、設定された充電時間に対応して設定した充電電流により充電を実行する充電制御ルーチンからなる。

図１０は、充電設定ルーチンのフローチャートを示す。まず、充電電流の初期値Ｉ_ｓ（充電を開始するにあたっての急速充電での最大値）を読み込み、その充電電流で充電を開始する（Ｓ１）。次に、テスト送信等を行って、データ転送レート値を測定及び読み込み（Ｓ２）、データ転送の完了までの時間（転送完了時間）を算定する（Ｓ３）。

二次電池２０の現在の端子電圧値を読み込み（Ｓ４）、充電完了までの時間（充電完了時間）を算定する（Ｓ５）。

充電完了時間と転送完了時間を比較する（Ｓ６）。データ転送の完了に先んじて充電が完了する場合（Ｓ６）、充電電流を初期値（所定値）から所定量、低減し（Ｓ７）、充電完了時間を再計算する（Ｓ４、Ｓ５）。ステップＳ７は、充電電流調整手段として機能する。データ転送が充電完了と同時に完了するか、充電完了よりも早く完了する場合（Ｓ６）、充電制御ルーチンに移行する。

図１１は、充電制御ルーチンのフローチャートを示す。ステップＳ６から図１１に示す充電制御ルーチンに入ると、二次電池２０の端子電圧値を再び読み込み（Ｓ１１）、充電状態を把握する（Ｓ１２）。二次電池２０の端子電圧が規定電圧以上でなければ（Ｓ１３）、規定時間、待機する（Ｓ１４）。そして、再び、端子電圧値を読み込み（Ｓ１１）、充電状態を把握する（Ｓ１２）。これにより、規定電圧になるまで、定電流充電が継続される。

二次電池２０の端子電圧が上昇し、規定電圧以上になると（Ｓ１３）、定電流充電モードから定電圧充電モードに切り換える（Ｓ１５）。現在の充電電流値を読み込んで（Ｓ１６）、充電状態を把握する（Ｓ１７）。充電電流が既定値（充電終了値）以下になったかどうかを判断する（Ｓ１８）。充電電流が既定値を超える場合（Ｓ１８）、規定時間、待機する（Ｓ１９）。そして、再び、充電電流値を読み込み（Ｓ１６）、充電状態を把握する（Ｓ１７）。これにより、充電電流が充電終了値以下になるまで（Ｓ１８）、定電圧による充電が継続される。充電電流が充電終了値以下になると（Ｓ１８）、充電を終了する。

このように、充電がデータ転送より早く完了するときには、充電を遅らせることで、追加ハードウェア無しに二次電池の使用寿命を延長できる。

充電制御回路２２をドッキングステーション３０側に配置してもよいし、逆に、充電／転送制御回路３８をビデオカメラ１０側に配置しても良い。

実施例１では、データストレージ装置からデータを読み出す際の制御例を説明したが、データストレージ装置にデータを書き込む場合にも、本発明を適用することができる。図１２は、本発明の実施例２である映像再生装置の概略構成ブロック図を示す。図１に示す実施例と同じ構成要素には同じ符号を付してある。

映像再生装置１１０がドッキングステーション３０に載せられると、ドッキングステーション３０の充電／転送制御回路３８は、データ蓄積サーバ１４４に格納された映像データを、映像再生装置１１０の記録媒体１１８に転送する。充電／転送制御回路３８はまた、実施例１と同様な制御フローに従い充電制御回路１２２による二次電池１２０の充電を制御する。即ち、データ転送の完了前に二次電池１２０の充電が完了する場合に、二次電池の１２０の充電完了がデータ転送の完了と同時又はほぼ同時になるように、二次電池の１２０の充電を遅らせる。実施例１とは、データ転送の方向が異なるのみであり、充電制御の態様は実施例１と同じである。

映像再生装置１１０では、再生装置１１２が、データ転送制御回路１１６を介して記録媒体１１８に記録される映像データを読み出して再生する。再生された映像は、表示パネル１１４に表示される。

本発明が、音声再生装置にも適用できることは明らかである。即ち、本発明は上記実施例に限定されず、携帯コンピュータ、及び、ＰＤＡ等の携帯情報機器等、データストレージを有する種々の携帯機器に手適用可能である。

本発明の一実施例の外観斜視図である。 本実施例の概略構成ブロック図である。 充電制御回路２２の概略構成ブロック図である。 定電流充電と定電圧充電を切り換える充電方式の動作説明図である。 充放電繰り返し回数と充電可能容量との関係を示す模式図である。 データ転送レートと転送時間の関係を示す模式図である。 データ転送が充電完了より早く終わるケースの説明図である。 充電がデータ転送の完了よりも早く終わるケースの説明図である。 データ転送と充電が同時に完了するケースの説明図である。 充電／転送制御回路３８の充電時間設定ルーチンのフローチャートである。 充電／転送制御回路３８の充電制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施例２の概略構成ブロック図である。

符号の説明

１０：ビデオカメラ
１２：撮像素子
１４：記録再生処理回路
１６：データ転送制御回路
１８：記録媒体
２０：二次電池
２２：充電制御回路
３０：ドッキングステーション
３２：ＡＣ電源（商用電源）接続線
３４：ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）ケーブル
３６：ＡＣ／ＤＣ変換器
３８：充電／転送制御回路
４０：接続部
４２：ＬＡＮハブ
４４：データ蓄積サーバ
５０：定電流回路
５２：定電圧回路
５４：セレクタ
５６：充電電流設定回路
１１０：映像再生装置
１１２：再生装置
１１４：表示パネル
１１６：データ転送制御回路
１１８：記録媒体
１２０：二次電池
１２２：充電制御回路
１４４：データ蓄積サーバ

Claims (3)

1. 二次電池（２０）により動作するデータ記憶装置（１０）と外部機器との間のデータ転送を制御するデータ転送制御手段（１６）と、
   前記二次電池を充電する充電制御手段（２２、３８）であって、前記データ転送の完了が、前記二次電池の充電より遅く完了する場合に、前記二次電池の充電を、前記データ転送の完了まで遅らせる充電制御手段
   とを具備することを特徴とするデータ処理装置。
2. 前記充電制御手段は、充電電流の値を調整することにより前記データ転送が完了するまで前記二次電池の充電完了を遅らせることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
3. 前記充電制御手段は、
   前記データ転送が完了するまでの転送時間と、前記二次電池の充電が完了するまでの充電時間を算定する手段（Ｓ２〜Ｓ５）と、
   前記転送時間と前記充電時間を比較する比較手段（Ｓ６）と、
   前記転送時間が前記充電時間より長い場合に、前記二次電池の充電電流を所定値よりも低減する充電電流調整手段（Ｓ７）
   とを具備することを特徴とする請求項２に記載のデータ処理装置。

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