JP2009290208A

JP2009290208A - 携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置

Info

Publication number: JP2009290208A
Application number: JP2009118305A
Authority: JP
Inventors: James Chyi Lai; ジェームズチーライ; Kai Chun Fong; カイチュンフォン
Original assignee: Northern Lights Semiconductor Corp
Current assignee: Northern Lights Semiconductor Corp
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: TW200950194A; EP2128879A3; TWI369804B; CN101594007B; US20090295517A1; CN101594007A; EP2128879A2; KR20090124947A; KR101108592B1; JP5405895B2

Abstract

【課題】携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置を開示する。
【解決手段】拡張可能なエネルギ蓄積装置は、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックおよびコントローラを含む。磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックは、平行に配列され、携帯用電子装置へ電力を供給する。各磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックは、携帯用電子装置と接続するための正端子、負端子および制御用端子を有する。コントローラは、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックの制御用端子をシステムデータターミナルへ接続する。
【選択図】図３

Description

本発明は携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置に関する。特に、本発明は磁器コンデンサ（ＭＣＡＰ）スティックを有する携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置に関する。

他の者と通信したり、音声ファイルや映像ファイルを再生したりするために個人が使用する携帯電話やＭＰ３プレーヤなどの携帯用電子装置は、急速に一般的な装置になってきている。携帯用電子装置のほとんどは、単一電源（単電池アーキテクチャ）を有する化学電池により電源が供給されることが一般的であった。新しい「混成」アーキテクチャは、化学電池を中央電源およびウルトラキャパシタまたはスーパーキャパシタとして利用し、短時間にピークパワーを供給する（電池−ウルトラキャパシタ混成アーキテクチャ）。さらには、複数の電池を使用する電池アーキテクチャ（複数の電池アーキテクチャ）もあった。

しかし、これらのアーキテクチャには多くの問題があった。単一電池アーキテクチャでは、ピークパワーおよび連続エネルギ供給という両方のニーズを満たすため、大型にする必要があった。そのため、一般に電池は大型であり、継続的に操作を行うには理想的でなかった。また、電池とハイパワーが求められるサブシステムとの間には大ゲージワイヤが配置されるため、重量および体積が増大してしまうことがあった。

複数の電池を有するアーキテクチャは、異なるサブシステム負荷をサポートするサイズが異なる電池を有する。これは単一電池アーキテクチャの効率および冗長性を向上させることができるが、システムの体積および重量が増大することがあった。また、全ての電池で充電等化を処理するため、回路は複雑となるが、これにより一番弱い電池が複数の電池システムの性能を制限することがなくなる。しかし、これはサブシステムの要求を満たすために、異なる化学電池を使用した場合、さらに問題が発生することがあった。

バッテリー−ウルトラキャパシタハイブリッドアーキテクチャでは、ウルトラキャパシタを使用し、偶発的なピーク負荷のみを処理する。電池は、依然としてシステムの一次エネルギ蓄積装置である。そのため、システム反応およびシステム重量は、大幅に改善されることがない。一方、複雑な回路はウルトラキャパシタバンク中の充電等化を維持する必要があるため、重量が増大し、パワー管理の負担が増した。

上述したそれぞれのアーキテクチャは、電池のパワー／エネルギ／重量／サイズの特性により制限された。上述の理由から、新たな携帯用電子装置のエネルギ蓄積アーキテクチャが求められていた。

本発明の目的は、従来のシステムよりも動作時間が長く、軽量かつ小型の携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックおよびコントローラを含む携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置を提供する。磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックは、平行に配列され、携帯用電子装置へ電力を供給する。各磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックは、携帯用電子装置と接続するために、正端子、負端子および制御用端子を有する。コントローラは、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックの制御用端子をシステムデータターミナルへ接続させる。

本発明の携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置は、従来のシステムよりも動作時間が長く、外部の磁器コンデンサエネルギ蓄積装置を付加させることが容易であり、さらには、電子システムの重量および体積を低減させることもできる。

本発明の好適な実施形態によるハウジング／スロット中の積層磁器コンデンサスティックを示す斜視図である。本発明の好適な実施形態による磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックの寸法を示す斜視図である。本発明の好適な実施形態による磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックおよびコントローラを示すシステム図である。本発明の好適な実施形態によるシステムを示す回路図である。本発明の好適な実施形態による拡張可能なエネルギ蓄積装置のパッケージ方法を示す斜視図である。本発明の他の実施形態によるシステム図である。単一の電池スロットを有する現有する電池規格中に拡張可能なエネルギ蓄積装置を第１の方法でパッケージしたときの状態を示す模式図である。複数の電池スロットを有する現有する電池規格中に拡張可能なエネルギ蓄積装置を第２の方法でパッケージしたときの状態を示す模式図である。リチウムイオン角型電池およびリチウムポリマー電池の規格を有する拡張可能なエネルギ蓄積装置を第３の方法でパッケージしたときの状態を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の好適な実施形態によるハウジング／スロット中にある積層磁器コンデンサ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ−Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）スティックを示す斜視図である。携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置は、複数の磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックを含む。図１では、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック１１０，１２０，１３０，１４０を使用して説明を行う。ハウジング１６０は、その中に磁器コンデンサスティック１１０，１２０，１３０，１４０を保持する。携帯用電子装置のシステム要件に応じ、様々な数およびサイズの磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックを蓄積させることにより、十分な電力を供給することができる。

図２は、本発明の好適な実施形態による磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックの寸法を示す斜視図である。図１の各磁器コンデンサスティックの寸法は、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック２００と同じである。磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック２００は、長さが５０ｍｍであり、幅が２０ｍｍであり、厚さが２ｍｍである。磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック２００は、携帯用電子装置と接続するための正端子２１０、負端子２２０および制御用端子２３０を有する。磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック２００は、従来の電池よりも軽量で薄型である複数の磁器コンデンサを含み、電子装置へ大量のエネルギを供給することができる。

図３は、本発明の好適な実施形態による磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックを示すシステム図である。拡張可能なエネルギ蓄積システムは、複数の磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック１１０，１２０，１３０，１４０およびコントローラ１６０を含む。磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック１１０，１２０，１３０，１４０は、平行に配列され、携帯用電子装置へ電力を供給する。各磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックは、正端子、負端子および制御用端子を備える。コントローラ１６０は、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックの制御用端子がシステムデータターミナル１８２に接続されている。コントローラ１６０は、各磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックの状態をシステムデータターミナル１８２へ送り、パワーレベルを監視し、必要に応じて携帯用電子装置を調整する。例えば、電池状態表示装置には、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックが最後に充電されてからの通話時間および待機時間の表示が含まれるか、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックが放電される前の通話残り時間および待機時間の表示が含まれてもよい。そのため、このシステムは、電池状態表示機能を実行するために磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックの状態を知り、この情報がコントローラ１６０によりシステムデータターミナル１８２から送られる。

図４は、本発明の好適な実施形態によるシステムを示す回路図である。磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック１１０，１２０，１３０，１４０は、平行に配列され、電源に負荷を提供する。このシステム回路は、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックにそれぞれ接続された複数のスイッチをさらに含む。負荷の必要に応じ、各磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックのスイッチは、必要に応じて選択的にオンしたりオフしたりしてもよい。さらにシステムの設計に応じ、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックは、放電しながら充電を行ってもよい。

図５は、本発明の好適な実施形態による拡張可能なエネルギ蓄積装置をパッケージするときの状態を示す斜視図である。磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック１１０，１２０の間には、システムデータ５１０がパッケージされている。磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックのパッケージは、配線用の正端子、負端子および制御用端子が外側に配置されている。

図６は、本発明の他の実施形態によるシステム図である。携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置は、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック６１０、コントロールスイッチ６２０、パワー管理モジュール６３０、コントローラ６４０および過電流保護装置（ＯＣＰＤ：ＯｖｅｒＣｕｒｒｅｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅ）６５０を含む。磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック６１０は、複数の磁器コンデンサを含む。過電流保護装置６５０は、リセッタブルヒューズでもよい。磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック６１０は、携帯用電子装置へ電力を供給し、正端子６１２および負端子６１４を有する。コントロールスイッチ６２０は、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック６１０の負端子６１４と接続されている。パワー管理モジュール６３０は、コントロールスイッチ６２０と接続されている。過電流保護装置６５０は、パワー管理モジュール６３０および携帯用電子装置に接続される負端子と接続され、装置に過大な電流が流れることを防ぐことができる。磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック６１０、コントロールスイッチ６２０、パワー管理モジュール６３０および過電流保護装置６５０は、コントローラ６４０によりシステムデータターミナル６４２と接続されている。コントローラ６４０は、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック６１０、コントロールスイッチ６２０、パワー管理モジュール６３０および過電流保護装置６５０からの信号を受取り、システムデータターミナル６４２へ状態情報を送り、パワーレベルを監視し、必要に応じて携帯用電子装置を調整する。例えば、電池状態表示装置には、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックが最後に充電されてからの通話時間および待機時間の表示が含まれるか、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックが放電される前の通話残り時間および待機時間の表示が含まれてもよい。そのため、このシステムは、電池状態表示機能を実行するために状態情報を知り、この情報がコントローラ６４０によりシステムデータターミナル６４２から送られる。

一般の電子装置に磁器コンデンサを使用するには、システムを大幅に再設計する必要があった。しかし、ほとんどの場合、そのような再設計や改良は、技術的または経済的に行うことが不可能であった。電動玩具、ＭＰ３プレーヤなどの携帯用電子装置は、単３電池、単４電池、単２電池、単１電池、リチウムイオン角型電池、リチウム円筒型電池、リチウムポリマー電池など、現有する電池規格により設計され、拡張可能な磁器コンデンサエネルギ蓄積装置は、標準電池規格でパッケージされる。図７は、単一の電池スロットにより現有する電池規格中に拡張可能なエネルギ蓄積装置を第１の方法でパッケージしたときの状態を示す模式図である。このパッケージは、単３電池、単４電池、単２電池および単１電池の電池規格に適合する。磁器コンデンサエネルギ蓄積装置は、磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック７１０、コントロールスイッチ７２０、パワー管理チップ７３０、ＤＣ−ＤＣレギュレータ７４０およびリセッタブルヒューズ７５０を含む。磁器コンデンサ電池は、第１の接触部として用いる正端子７１２と、スロットを有して第２の接触部として用いる負端子７１４とを有する。そして、空間が充填材で充填されている。同様に、図８は、現有する電池規格の複数の電池スロット中に、拡張可能なエネルギ蓄積装置を第２の方法でパッケージしたときの状態を示す模式図である。図９は、リチウムイオン角型電池およびリチウムポリマー電池規格を有する拡張可能なエネルギ蓄積装置を第３の方法でパッケージしたときの状態を示す模式図である。標準的な電池（１次および２次）を磁器コンデンサ電池で代替した場合、システムの動作継続時間、全体のエネルギおよび蓄電効率を向上させることができる。

上述したことから分かるように、この発明は、磁器コンデンサ（新しいエネルギ蓄積技術）の応用を示す。この技術は、同じ体積および重量を有する従来のコンデンサと比べ、エネルギ蓄積容量が１０億倍以上多い。また、この技術は、従来技術と異なり携帯電話、ラップトップ型コンピュータ、ＭＰ３プレーヤ、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯用電子装置の効率を向上させることができる。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１１０磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック
１２０磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック
１３０磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック
１４０磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック
１６０コントローラ
１８２システムデータターミナル
２００磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック
２１０正端子
２２０負端子
２３０制御用端子
５１０システムデータ
６１０磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック
６１２正端子
６１４負端子
６２０コントロールスイッチ
６３０パワー管理モジュール
６４０コントローラ
６４２システムデータターミナル
６５０過電流保護装置
７１０磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック
７１２正端子
７１４負端子
７２０コントロールスイッチ
７３０パワー管理チップ
７４０ＤＣ−ＤＣレギュレータ
７５０リセッタブルヒューズ
８１０磁器コンデンサ
８２０コントロールスイッチ
８３０パワー管理チップ
８４０ＤＣ−ＤＣレギュレータ
８５０リセッタブルヒューズ
９１０磁器コンデンサ
９２０コントロールスイッチ
９３０パワー管理チップ
９４０ＤＣ−ＤＣレギュレータ
９５０リセッタブルヒューズ

Claims

平行に配列され、携帯用電子装置へ電力を供給し、前記携帯用電子装置と接続するための正端子、負端子および制御用端子を有する複数の磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックと、
前記磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックの前記制御用端子をシステムデータターミナルへ接続するコントローラとを備えることを特徴とする携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置。
前記磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックへそれぞれ接続された複数のスイッチをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置。
前記複数の磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックは、それぞれ複数の磁器コンデンサを含むことを特徴とする請求項１に記載の携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置。
前記コントローラは、前記磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックの状態を前記システムデータターミナルへ送り、パワーレベルを監視し、必要に応じて前記携帯用電子装置を調整することを特徴とする請求項１に記載の携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置。
前記磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック間には、システムデータがパッケージされることを特徴とする請求項１に記載の携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置。
前記磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックは、長さが５０ｍｍであり、幅が２０ｍｍであり、厚さが２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置。
携帯用電子装置へ電力を供給し、正端子および負端子を有する磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックと、
前記磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックの前記負端子と接続されたコントロールスイッチと、
前記コントロールスイッチと接続されたパワー管理モジュールと、
前記パワー管理モジュールと接続され、前記携帯用電子装置に過大な電流が流れることを防ぐことが可能な過電流保護装置と、
前記磁器コンデンサエネルギ蓄積スティック、前記コントロールスイッチ、前記パワー管理モジュールおよび前記過電流保護装置をシステムデータターミナルへ接続させるコントローラとを備えることを特徴とする携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置。
前記磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックは、複数の磁器コンデンサを含むことを特徴とする請求項７に記載の携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置。
前記コントローラは、前記磁器コンデンサエネルギ蓄積スティックの状態を前記システムデータターミナルへ送り、パワーレベルを監視し、必要に応じて前記携帯用電子装置を調整することを特徴とする請求項７に記載の携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置。
前記過電流保護装置はリセッタブルヒューズであることを特徴とする請求項７に記載の携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置。
前記携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置は、単３電池、単４電池、単２電池および単１電池を含む標準電池規格でパッケージされることを特徴とする請求項７に記載の携帯用電子装置の拡張可能なエネルギ蓄積装置。