JP2009517000A - 電子機器の応用部及びバッテリに対して補償電流を供給するための充電制御装置 - Google Patents

Abstract

充電制御装置（Ｄ）は、充電式バッテリ（Ｂ）と、動作のために応用部電流を必要とする少なくとも内部応用部（Ａ）とを備える電子機器（ＥＥ）の一部に備えられている。この装置（Ｄ）は、コンセント主電源に対して接続されるときに充電電流が供給される充電器（ＣＨ）に対して結合されるように構成されている充電制御モジュール（ＣＣＭ）を備え、充電制御モジュールは、（ｉ）バッテリ（Ｂ）に対して結合され、それにより、バッテリの充電を制御して、必要なときに且つバッテリの温度が選択された区間内にあるときに選択されたバッテリ電流をバッテリに対して供給するとともに、（ｉｉ）応用部（Ａ）に対して結合され、それにより、電子機器（ＥＥ）が充電器（ＣＨ）に対して接続されるときに応用部に対して応用部電流を供給する。この装置（Ｄ）は、応用部（Ａ）によって消費される電流を決定するとともに電流消費量を示す第１の信号を供給するように構成されている電流センサ手段（ＳＭ）をさらに備える。充電制御モジュール（ＣＣＭ）は、さらに、（ｉ）第１の信号によって表される電流に等しい応用部電流を応用部（Ａ）に対して供給する一方で、バッテリの温度が選択された区間の範囲外にあるときにバッテリ（Ｂ）にその充電を保持させるように構成されており、又は、（ｉｉ）第１の信号によって表される電流に等しい応用部電流を応用部（Ａ）に対して供給する一方で、バッテリの温度が選択された区間内にあるときにバッテリが同時に充電されるようにバッテリ（Ｂ）に対して選択されたバッテリ電流を供給するように構成されている。

Description

本発明は、何等かの携帯電子機器の電流供給に関し、より正確には、そのような携帯電子機器に給電する充電式バッテリの充電に関する。

「携帯電子機器」という表現は、本明細書では、それがコンセント主電源から接続解除されるときでもその充電式バッテリによって使用可能な任意の電子デバイス又は装置（apparatus）を示している。これは、例えば、個人用携帯情報端末（即ちＰＤＡ）、携帯電話、コードレスフォン、又は、ミュージックプレイヤ（ＭＰ３プレイヤ等）であり得る。

当業者には公知のように、多くの（携帯型）電子デバイスは、それらの（充電式）バッテリを再充電するように構成されている充電制御モジュールと、それらのプラグソケットを介して充電器（コンセント主電源に接続される）に接続されるときに電流が供給される一つ以上のそれらの内部応用部（application）とを備えている。

より正確には、充電制御モジュールは、充電状態及びバッテリの温度を制御し、充電状態が選択された閾値よりも低いときで且つバッテリの温度が選択された区間内にあるときにバッテリに対して電流を供給するとともに、各内部応用部が特定の状況下で動作するために必要とする電流を各内部応用部に対して供給する。

充電制御モジュールに対して充電器により供給される電流Ｉ_ＣＨは一定である。そのため、バッテリの充電状態が選択された閾値を下回り且つバッテリの温度が選択された区間内にある間に一つの応用部がその動作のために応用部電流Ｉ_Ａを必要とする場合、充電制御モジュールが充電目的でバッテリに対して供給できる電流Ｉ_Ｂは制限される（Ｉ_Ｂ＝Ｉ_ＣＨ−Ｉ_Ａ）。この電流Ｉ_Ｂはバッテリ製造メーカによって固定され（通常は、１Ｃ、即ち、１×バッテリ容量に等しい）且つバッテリを急速に充電するため（即ち、内部応用部が給電されないとき）に必要とされる最大電流よりも低いため、応用部が電流Ｉ_ＣＨの一部を消費するときには、バッテリ充電時間が増加する。

また、バッテリ温度が選択された区間外にある場合、充電制御モジュールは、バッテリに対する又は動作応用部に対するいかなる電流供給も停止する（Ｉ_ＣＨ＝０）。従って、バッテリ充電は停止され、バッテリは、動作応用部の給電において、それ自体放電する。

従って、この発明の目的は、この状況を改善すること、より正確には、バッテリ充電が禁止されるときにバッテリ充電状態を一定に保持させるとともに、可能な限りバッテリ充電時間を略一定に維持することができるようにすることである。

この目的のために、本発明は、充電式バッテリと、動作のために応用部電流を必要とする少なくとも内部応用部とを備える電子機器のための充電制御装置であって、コンセント主電源に対して接続されるときに充電電流が供給される充電器に対して結合されるように構成されている充電制御モジュールを備え、上記充電制御モジュールは、一方では、上記バッテリに対して結合され、それにより、バッテリの充電を制御して、必要なときに且つバッテリの温度が選択された区間内にあるときに選択されたバッテリ電流をバッテリに対して供給するとともに、他方では、上記応用部に対して結合され、それにより、上記電子機器が上記充電器に対して接続されるときに上記応用部に対して上記応用部電流を供給する、充電制御装置を提供する。

この充電制御装置は、上記応用部によって消費される電流を決定するとともに上記電流消費量を示す第１の信号を供給するように構成されている電流センサ手段をさらに備え、上記充電制御モジュールは、上記第１の信号によって表される電流に等しい応用部電流を上記応用部に対して供給する一方で、上記バッテリの温度が上記選択された区間の範囲外にあるときに上記バッテリにその充電を保持させるように構成されており、又は、上記第１の信号によって表される電流に等しい応用部電流を上記応用部に対して供給する一方で、上記バッテリの温度が上記選択された区間内にあるときに上記バッテリが同時に充電されるように上記バッテリに対して選択されたバッテリ電流を供給するように構成されていることを特徴とする。

本発明に係る上記充電制御装置は、分離して又は組み合わせて考慮される、特に以下の、付加的な特徴を含み得る。

上記電流センサ手段は、上記応用部によって瞬間的に消費される電流を示す第２の信号を供給するように構成されている電流センサと、上記電流センサ及び充電制御モジュールに対して結合され且つ上記第２の信号を処理して上記第１の信号を供給するように構成されているフィルタリング手段とを備え得る。

上記フィルタリング手段は、上記電流センサによって供給されるいくつかの第２の信号を選択された期間にわたって積分して上記第１の信号を供給するように構成され得る。

上記充電制御モジュールは、上記応用部に対して供給する上記応用部電流とは無関係に、充電時間が略一定となるように選択されるバッテリ電流を上記バッテリに対して供給するように構成され得る。

上記バッテリは、例えば、Ｌｉ−イオンタイプ又はＬｉ−ポリマータイプのものであり得る。

本発明は、以上に導入されたいずれかのような充電制御装置を備える電子機器の（携帯可能な）一つにも関する。そのような電子機器の一つは、例えば、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、コードレスフォン、及び、ミュージックプレイヤのなかから選択され得る。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な明細書及び添付図面の考察から明らかになる。唯一の図面は、本発明に係る充電制御装置を備える（携帯型）電子機器の一例を概略的に且つ機能的に示している。

添付図面は、本発明を完全なものにするのに役立つだけでなく、必要に応じて発明の定義に寄与する役割も果たす。

以下の説明では、唯一の図面に示される充電制御装置Ｄが携帯電話等の充電式バッテリＢを備える機器ＥＥの携帯電子部品に組み込まれることが考慮される。しかし、充電制御装置は、充電式バッテリを備える任意の携帯電子機器、例えば個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、コードレスフォン、又は、ＭＰ３プレイヤ等のミュージックプレイヤに組み込まれていてもよい。

図面に示されるように、本発明に係る充電制御装置Ｄは、充電制御モジュールＣＣＭと、電流センサモジュールＳＭとを備えている。

充電制御モジュールＣＣＭは、バッテリＢに結合されるとともに、携帯電話ＥＥの少なくとも一つの内部応用部Ａに対して結合されるが、この携帯電話ＥＥのプラグソケットＰＳに対しても結合される。提案され得る内部応用部は、例えば、ビデオ画像のディスプレイ又は通信の機構である。

このプラグソケットＰＳにより、電気プラグコネクタＥＰ（例えば壁Ｗのソケットに挿入される）を用いてコンセント主電源に接続可能な充電器ＣＨに対して携帯電話ＥＥを接続することができる。

携帯電話ＥＥが充電器ＣＨから接続解除されるときに内部応用部に対して応用部電流を供給するために、バッテリＢは内部応用部Ａのそれぞれに対しても結合される。このバッテリＢは、例えばリチウム−イオン（即ち、Ｌｉ−ｉｏｎ）型のものであるが、例えばリチウム−ポリマー型等の他のタイプのものであってもよい。

携帯電話ＥＥが充電器ＣＨを介してコンセント主電源に対して接続されると、充電制御モジュールＣＣＭは、この充電器ＣＨから充電電流Ｉ_ＣＨを受け取るとともに、充電目的でバッテリＢに対してバッテリ電流Ｉ_Ｂを供給し且つ動作目的で少なくとも一つの内部応用部Ａに対して応用部電流Ｉ_Ａを供給する役割を担う。

より正確には、充電制御モジュールＣＣＭは、電流発生器ＣＧと制御モジュールＣＭとを備えている。

電流発生器ＣＧは、充電電流Ｉ_ＣＨを充電器ＣＨから（プラグソケットＰＳを介して）受け取るとともに、この充電電流Ｉ_ＣＨを、制御モジュールＣＭから来る命令に応じて、選択された応用部電流Ｉ_Ａを内部応用部Ａに対して必要に応じて供給し及び／又はバッテリ製造メーカによって制限されるバッテリ電流Ｉ_ＢをバッテリＢに対して供給する出力に対して送る。

制御モジュールＣＭは、バッテリＢに対して接続されるとともに、バッテリの温度（Ｔ）及びバッテリの充電状態（ＢＣ）を示す信号を受け取る。制御モジュールは、一方では、バッテリ温度Ｔを示す各信号とバッテリ製造メーカによって規定され且つバッテリータイプに応じた温度区間とを比較するとともに、他方では、バッテリ充電状態ＢＣを示す各信号とバッテリ製造メーカによって同様に規定される選択された閾値とを比較するように構成されている。

バッテリ温度が温度区間内であり且つバッテリ充電状態が選択された閾値よりも低い場合、制御モジュールＣＭは、電流発生器ＣＧがバッテリ製造メーカによって制限されるバッテリ電流Ｉ_ＢをバッテリＢに対して供給することを許可し、当該バッテリＢが充電され得るようにする。同時に内部応用部が応用部電流Ｉ_Ａを必要とする場合、制御モジュールＣＭは、この応用部Ａに対して電流発生器ＣＧが所要の応用部電流Ｉ_Ａを供給することを許可する。

電流センサモジュールＳＭは、内部応用部Ａがその動作のために必要とする応用部電流Ｉ_Ａを示す第１の信号を制御モジュールＣＭに対して供給するように構成されている。つまり、電流センサモジュールＳＭ及び充電制御モジュールＣＣＭは、たとえどんなバッテリ温度であろうとも携帯電話ＥＥが充電器ＣＧによって給電されている間に所要の応用部電流Ｉ_Ａを動作している内部応用部Ａに対して供給できるようにする電流補償ループを画定する。

より正確には、電流センサモジュールＳＭは、好ましくは、電流発生器ＣＧを内部応用部Ａに対して接続する供給ラインに結合され且つこの内部応用部によって瞬間的に消費される電流を示す第２の信号を決定するように構成されている電流センサＣＳを備えている。また、電流センサモジュールＳＭは、好ましくは、電流センサＣＳ及び充電制御モジュールＣＣＭ（より正確には、その制御モジュールＣＭ）に対して結合され且つ電流センサＣＳによって供給される第２の信号を処理することによりそこから第１の信号を生成するとともにそれらを制御モジュールＣＭに対して送信するように構成されているフィルタリングモジュールＦＭも備えている。

例えば、フィルタリングモジュールＦＭは、電流センサＣＳによって連続的に供給されるいくつかの第２の信号を選択された期間にわたって積分することによりそれぞれの第１の信号を供給するように構成されている。この積分は、制御モジュールＣＭが重大ではない応用部電流を処理した後にそれに基づいて電流補償ループを安定に維持するための命令を電流発生器ＣＧに対して送信することを回避する。

バッテリ温度が温度区間外にある場合には、バッテリ充電状態がたとえどのような状態であろうと、制御モジュールＣＭは、電流発生器ＣＧがバッテリ電流Ｉ_ＢをバッテリＢに対して供給することを禁止する一方で、所要の応用部電流Ｉ_Ａを内部応用部Ａに対して供給するように電流発生器ＣＧに指示する。そのため、バッテリＢは、充電されることも放電することもできない。バッテリＢが所要の応用部電流Ｉ_Ａを内部応用部Ａに対して供給する結果としてそれ自体が放電する従来の技術の装置と比較すると、本発明では、電流発生器ＣＧが内部応用部Ａに対して所要の応用部電流Ｉ_Ａを供給する。即ち、電流発生器ＣＧは、内部応用部Ａに関してはバッテリＢの代わりをする（あるいは、バッテリを補償する）。

バッテリ温度が再び温度区間内に入ると直ちに、バッテリＢを再び充電することができ、又は、バッテリＢは、携帯電話ＥＥが充電器ＣＨから接続解除される場合に内部応用部Ａに対して給電できる状態となる。

バッテリ温度が温度区間内にあるときは、電流発生器ＣＧによってバッテリＢに対して供給されるバッテリ電流Ｉ_Ｂは一定であり制限される。これは、バッテリ電流がバッテリ製造メーカによって固定されている（通常は１Ｃに等しい）からである。従って、バッテリ充電時間は、応用部電流Ｉ_Ａが電流発生器ＣＧにより内部応用部Ａに対して供給されるのとは無関係に略一定である。即ち、バッテリ充電時間は、内部応用部Ａが応用部電流Ｉ_Ａを消費する場合であっても略一定である。本明細書において、「略一定」とは、好ましくは一定又は±５％の幅で一定であることを意味する。

本発明によれば、バッテリＢ及び内部応用部Ａには、更なる供給経路を何等伴うことなく、充電経路を介してバッテリ電流Ｉ_Ｂ及び応用部電流Ｉ_Ａがそれぞれ供給される。

制御モジュールＣＭ及びフィルタリングモジュールＦＭは、一般に、ハードウェアモジュールを用いて、又は、ハードウェアモジュールとソフトウェアモジュールとの組み合わせを用いて実現される。

本発明は、単なる一例としての役割を果たす前述した充電制御装置及び電子機器の実施の形態に限定されず、添付の特許請求の範囲内にあると当業者により理解され得る総ての代替の実施の形態を包含する。

本発明に係る充電制御装置を備える（携帯型）電子機器の一例を概略的に且つ機能的に示している。

Claims (8)

1. 充電式バッテリと、動作のために応用部電流を必要とする少なくとも内部応用部とを備える電子機器のための充電制御装置であって、コンセント主電源に対して接続されるときに充電電流が供給される充電器に対して結合されるように構成されている充電制御モジュールを備え、前記充電制御モジュールは、（ｉ）前記バッテリに対して結合され、それにより、バッテリの充電を制御して、必要なときに且つバッテリの温度が選択された区間内にあるときに選択されたバッテリ電流をバッテリに対して供給するとともに、（ｉｉ）前記応用部に対して結合され、それにより、前記電子機器が前記充電器に対して接続されるときに前記応用部に対して前記応用部電流を供給する、充電制御装置において、前記応用部によって消費される電流を決定するとともに前記電流消費量を示す第１の信号を供給するように構成されている電流センサ手段をさらに備え、前記充電制御モジュールは、（ｉ）前記第１の信号によって表される電流に等しい応用部電流を前記応用部に対して供給する一方で、前記バッテリの温度が前記選択された区間の範囲外にあるときに前記バッテリにその充電を保持させるように構成されており、又は、（ｉｉ）前記第１の信号によって表される電流に等しい応用部電流を前記応用部に対して供給する一方で、前記バッテリの温度が前記選択された区間内にあるときに前記バッテリが同時に充電されるように前記バッテリに対して選択されたバッテリ電流を供給するように構成されていることを特徴とする充電制御装置。
2. 前記電流センサ手段は、ｉ）前記応用部によって瞬間的に消費される電流を示す第２の信号を供給するように構成されている電流センサと、ｉｉ）前記電流センサ及び充電制御モジュールに対して結合され且つ前記第２の信号を処理して前記第１の信号を供給するように構成されているフィルタリング手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
3. 前記フィルタリング手段は、前記電流センサによって供給されるいくつかの第２の信号を選択された期間にわたって積分して前記第１の信号を供給するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の充電制御装置。
4. 前記充電制御モジュールは、前記応用部に対して供給する前記応用部電流とは無関係に、充電時間が略一定となるように選択されるバッテリ電流を前記バッテリに対して供給するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の充電制御装置。
5. 前記バッテリは、Ｌｉ−イオンタイプのものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充電制御装置。
6. 前記バッテリは、Ｌｉ−ポリマータイプのものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充電制御装置。
7. 充電式バッテリと、動作のために応用部電流を必要とする少なくとも内部応用部とを備える電子機器において、前記バッテリ及び前記内部応用部に対して結合される請求項１乃至６のいずれか一項に記載の充電制御装置を備えることを特徴とする電子機器。
8. 個人用携帯情報端末、携帯電話、コードレスフォン、及び、ミュージックプレイヤを少なくとも含むグループから選択されることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。

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