JP2010081790A - 電子機器 - Google Patents

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悠介 太田
Toshio Iwai
敏夫 岩井
Yoshiharu Takemori
喜治 竹森
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Abstract

【課題】バッテリーの充電時に、本体機器を制御する制御手段のON動作に伴う機器本体の起動により、充電動作に寄与しない消費電力が増加し、且つバッテリーも加熱されるため、十分な充電電流を流すことができない。
【解決手段】自装置としての機器本体10の制御を行う主制御装置としてのメインマイコン5と、バッテリー6の充電を行う充電IC2と、充電マイコン3とを備え、充電マイコン3は、メインマイコン5が動作しているか否かを監視し、ACアダプター1が機器本体10に接続されている場合において、メインマイコン5が動作しているとき、充電IC2による充電動作を禁止する一方、メインマイコン5が動作していないとき、充電IC2による充電動作を許可する。
【選択図】図1

Description

本発明は、充電池を使用するビデオカメラ等の電子機器に関する。
携帯電話やポータブル型のCDプレイヤー、デジタルスチルカメラ(DSC)等のポータブル型などの電子機器の電源にはリチウムイオン(Li−ion)やニッケル水素(Ni−H)等の充電式バッテリー(充電池)が使用される。従来、この種の電子機器において、その機器本体のシステム制御を行うメインマイクロコンピューター(以下、メインマイコンと称す)が、機器本体を介して、充電式バッテリー(以下、バッテリーと称す)にACアダプターからの電力を充電する制御を行っていた。
なお、これに関連する文献として、以下の文献がある(特許文献1参照)。
特開2007−025260号公報
従来はこの種の電子機器においては、その機器本体を起動する必要がない充電時であっても、メインマイコンの起動に伴って機器本体が起動してしまっていた。したがって、ACアダプターからの電力の一部を機器本体で消費することになり、充電効率が悪かった。
また、電子機器の機器本体の起動で発生する熱がバッテリーを加熱させることとなり、この加熱によりバッテリーの温度上昇が促進されてしまっていた。安全性を確保するため、充電中にバッテリー温度がある一定の温度以上になった場合には、充電電流を低減させる必要があり、結果として充電時間が延びてしまうという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するために、ACアダプターからの電力を機器本体で消費することなく、バッテリーの充電に最大限利用でき、機器本体の起動で発生するバッテリーへの加熱を抑え、バッテリーの温度上昇が緩和され、充電電流を多く流すことができる電子機器を提供することを目的とする。
本発明の電子機器は、電力の供給を受けるために外部と電気接続可能な接続手段と、充電池を装着可能な装着手段と、前記接続手段を介して供給された電力を用いて、前記装着手段に装着された充電池を充電する充電手段と、自装置を制御する主制御手段と、前記主制御手段が動作しているか否かを監視し、前記接続手段が外部に接続されている場合において、前記主制御手段が動作しているとき、前記充電手段による充電動作を禁止する一方、前記主制御手段が動作していないとき、前記充電手段による充電動作を許可する、充電制御手段と、を備える、ことを特徴とする。
本発明によれば、主制御手段とは別に充電制御に特化した消費電力の小さい充電制御手段を設け、主制御手段が動作していないとき、充電手段による充電動作を許可することで、充電動作に寄与しない消費電力の低減を実現する。
また、充電中に主制御手段の起動が必要になった場合には、充電制御手段が制御手段をONさせ、主制御手段を起動させることが可能となる。
さらに、自装置の起動で発生する充電池への加熱を抑えることができるので、充電池の温度上昇が緩和され、充電電流を多く流すことができる。
本発明の実施の形態に係る電子機器としてのビデオカメラの構成を示すブロック図 同ビデオカメラにおけるバッテリーが装着された際のバッテリーに対する充電電流などの設定動作を示すフローチャート 同ビデオカメラの充電開始の指示があった際の通信手順を示すシーケンス図 本発明の実施の形態による、充電マイコンおよびメインマイコンの動作を示すフローチャート
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
1.構成
図1は本発明の実施の形態に係る電子機器としてのビデオカメラの構成を示すブロック図である。図1において、ACアダプター1は、機器本体10に着脱自在であり(図1においては接続状態を示している)、ビデオカメラに対して電力を供給する。充電IC2は、充電池としての充電式バッテリー6(以下、バッテリー6と称す)に対して充電を行う。充電マイクロコンピューター3(以下、充電マイコン3と称す)は、充電のON・OFFを制御する。電源管理IC4は、メインマイコン5の動作のON・OFFを制御する。主制御手段としてのメインマイクロコンピューター5(以下、メインマイコン5と称す)は、自装置としての機器本体10の制御を行う。バッテリー6は、機器本体10に接続(装着)されて機器本体10に電力を供給し、かつACアダプター1から供給された電力を充電可能である。
図1に示すように、機器本体10は、充電手段としての充電IC2と、充電制御手段としての充電マイコン3と、電源管理手段としての電源管理IC4と、主制御手段としてのメインマイコン5を備える。充電マイコン3は、メインマイコン5が動作しているか否かを監視し、ACアダプター1が機器本体10に接続されている場合において、メインマイコン5が動作しているとき、充電IC2による充電動作を禁止する一方、メインマイコン5が動作していないとき、充電IC2による充電動作を許可するよう構成されている。
また、メインマイコン5、充電マイコン3はそれぞれメモリー(記憶部)を有している(図示せず)が、充電IC2、バッテリー6にもそれぞれメモリー(記憶部)2a、6aが設けられている。充電IC2はメモリー2aに記録された電流値や電圧値などに従って充電動作を行う。バッテリー6内のメモリー6aにはその定格容量や容量(残容量)などが記録されている。
ビデオカメラの機器本体10にはバッテリー6が装着されるが、バッテリー6としては互いに容量が異なる複数種類のバッテリー6の中から選択して1種類のバッテリー6を装着するよう構成されている。例えば、バッテリー6として、ビデオカメラを1時間使用できる容量のバッテリー6A、ビデオカメラを2時間使用できる容量のバッテリー6B、ビデオカメラを4時間使用できる容量のバッテリー6Cの中から選択して1種類のバッテリー6を選択して装着可能に構成されている。バッテリー6Aでは内部において1つの電池セルが内蔵されている一方、バッテリー6Bでは内部おいて2つの電池セルが並列に接続されて内蔵され、また、バッテリー6Cでは内部おいて4つの電池セルが並列に接続されて内蔵されている。また、機器本体10とバッテリー6(6A〜6C)との接続部(接続端子)は共通化されている。例えば、バッテリー6Bはバッテリー6Aの略2倍の大きさ、バッテリー6Cはバッテリー6Aの略4倍の大きさであり、バッテリー6の一部が機器本体10から露出した状態で取り付けられる。なお、これに限ることなく、バッテリー6A、6Bにおいても最大容量のバッテリー6Cのケースで共通化して、機器本体10に内蔵できるよう構成してもよい。
なお、バッテリー6には温度センサー6bが内蔵され、低温ではバッテリー6に対して低電流量で充電させ、高い温度では電圧を抑えることで安全性の向上が図られている。
2.動作
2−1.充電電流等の設定動作
次に、本発明の実施の形態に係るビデオカメラにおいてバッテリー6が装着された際に、バッテリー6への充電を開始する前に行われるバッテリー6への充電電流などの設定動作について、図2に示すフローチャートに基づき説明する。
図2に示すように、本発明の実施の形態に係るビデオカメラは、機器本体10にバッテリー6が装着されることなどにより電圧や電流の変化などを検知すると、メインマイコン5を起動する。起動されると、メインマイコン5は、ステップS1において、機器本体10にバッテリー6が装着されていることを確認する。そして、メインマイコン5は、バッテリー6の装着を確認できた場合には、ステップS1からステップS2に進み、バッテリー6のメモリー6aに記録されたバッテリー6の定格容量のデータを読込む。
次に、メインマイコン5は、ステップS2からステップS3以降に進み、バッテリー6の定格容量に対応した充電用の電圧値(V)と電流値(mAh)とを設定する。すなわち、基本的に、バッテリー6の定格容量が1000mAh以下、または定格容量データがない場合(例えば、バッテリー6Aの場合)には、ステップS3からステップS4に進んで、メインマイコン5は、低めの充電電流値Iaを設定する(ステップS2、S3)。また、バッテリー6の定格容量が1000mAhより大きく、2000mAh以下の場合(例えば、バッテリー6Bの場合)には、ステップS3、S5からステップS6に進み、メインマイコン5は、前記充電電流値Iaよりも高めの充電電流値Ib(例えば、前記充電電流値Iaの2倍の充電電流値)を設定する。また、バッテリー6の定格容量が2000mAhより大きい場合(例えば、バッテリー6Cの場合)には、ステップS5からステップS7に進み、メインマイコン5は、前記充電電流値Ibよりも高めの充電電流値Ic(例えば、前記充電電流値Iaの4倍の充電電流値)を設定する。そして、ステップS8において、メインマイコン5は、これらの設定値を充電IC2のメモリー2aに書込む。なお、図2のステップS4、S6、S7に示す電流値や電圧値に限定されるものではない。
このようにバッテリー6の定格容量に応じて充電条件を自動的に設定させることにより、大きな定格容量のバッテリー6B,6Cに対しても、迅速(上記例の場合には小さな定格容量のバッテリー6Aと同等の時間で)かつ安全に充電することが可能となる。すなわち、定格容量が異なるバッテリー6(6A〜6C)が装着された場合でも、常に一定の充電電流値とした場合には、定格容量が小さなバッテリー6Aに対しても安全に充電できるように小さめの充電電流値を設定せざるを得ないため、定格容量が大きなバッテリー6B,6Cが装着された場合には、充電時間が長時間となり(例えば、バッテリー6Aへの充電時間が約1時間の場合には、バッテリー6Bへの充電時間は約2時間、バッテリー6Cへの充電時間は約4時間となる)、利便性が低下する。これに対して、上記方法を採用することで、前記利便性の低下を解消できて、何れの定格容量のバッテリー6に対しても、安全かつ迅速に充電できる。
ただし、上記設定方法は、バッテリー6が常温状態である場合での基本設定方法であり、本発明の実施の形態に係るビデオカメラでは、バッテリー6の温度に応じて、低温では低電流量で充電させ、高い温度では充電電圧を制限することで安全性などを向上させている。具体的には、例えば、常温(10〜45℃)状態では満充電(100%)可能とされている一方、低温(10℃未満)状態では充電電流値が基本設定よりも所定割合だけ低く設定される。また、比較的高温な状態(45〜50℃)では充電電流値は同じであるが、満充電の電圧が低く(バッテリー6の容量が満充電状態の約95%となる場合の電圧)設定され、高温な状態(50〜60℃)では最大充電電流値は同じであるが、満充電の電圧をさらに低く(バッテリー6の容量が満充電状態の約90%となる場合の電圧)設定し、さらに高温状態(60℃を越える状態)では充電を停止するよう設定されている。これにより、常に安全に充電できるよう図られている。
2−2.充電モードへの移行動作
次に、本発明の実施の形態に係るビデオカメラが通常の動作モードから充電モードへ移行する際の動作について説明する。図3は、ビデオカメラの電源がONの状態であり、かつACアダプター1が接続されている状態からビデオカメラの電源がOFFの状態に移行することにより充電モードに移行する際の通信手順を示すシーケンス図である。なお、本実施の形態にかかるビデオカメラは、電源がOFFの状態であり、かつACアダプター1が接続されている場合にのみバッテリー6への充電を行う。つまり、たとえACアダプター1が接続されていたとしても、ビデオカメラの電源がONの状態である場合にはバッテリー6への充電を行わない。
図3に示すように、ビデオカメラの電源がONの状態であり、かつビデオカメラ10にACアダプター1が装着されている状態から、電源がOFFの状態に移行すると、通常の動作モードから充電モードに移行するために、充電の制御を行う充電マイコン3は、電源の管理を行う電源管理IC4へ制御信号11を送信する。電源管理IC4は制御信号11を受信すると、機器本体10の制御を行うメインマイコン5に対して動作OFF信号12を送信する。メインマイコン5はOFF信号を受信し、メインマイコン5の動作を停止することを充電マイコン3に通知する(充電マイコン3がメインマイコン5の動作を停止したことを検知可能に構成してもよい)とともに動作を停止する。すなわち、ここで機器本体5の動作が停止することになる。
なお、この実施の形態では、並行して、電源管理IC4は制御信号を受信すると、電源管理IC4自身も省電力動作モードへ移行するよう構成されている。電源管理IC4は通常動作モードと省電力動作モードとの2種類のモードを有し、省電力動作モードでは例えば、タイマー機能以外を休止させるなどして最小限の機能のみ動作させる。このように、本実施の形態では、メインマイコン5の動作の停止(すなわち、機器本体10の動作の停止)と電源管理IC4の省電力動作モードへの変更とにより機器本体5の動作における電力の消費が最小限に抑えられるよう構成されている。
充電マイコン3はメインマイコン5(機器本体10)が動作停止したことを検知すると、バッテリー6の充電を行う充電IC2へ充電開始信号13を送信する。充電IC2は充電開始信号13を受信し、バッテリー6への充電を開始する。機器本体10の起動の必要がない限り充電は継続され、充電IC2もしくは充電マイコン3により満充電が検出されると、充電終了となる。
なお、ここでは、最初ビデオカメラの電源がONの状態である場合について説明したが、最初からビデオカメラの電源がOFFの状態である場合には、充電マイコン3は、ビデオカメラにACアダプター1が接続された時点で、制御信号11を送信することなく、いきなり充電開始信号13を充電IC2に対して送信するようにしてもよい。また、最初からビデオカメラの電源がOFFの状態である場合に、充電マイコン3は、ビデオカメラにACアダプターが接続された時点で、一度メインマイコン5をONして、その後、メインマイコン5をOFFすることにより、充電開始信号13を充電IC2に対して送信するようにしてもよい。
また、充電中に機器本体10の起動が必要になった場合には、充電マイコン3が充電IC2へ充電停止信号を送信する。充電IC2が充電停止信号を受信し、充電を停止すると、充電マイコン3は電源管理IC4へ制御信号を送信する。電源管理IC4は制御信号を受信し、通常動作モードへ移行する。電源管理IC4は通常動作モードへ移行した後、メインマイコン5に対して動作ON信号を送信する。メインマイコン5は動作ON信号を受信し、ONした後、機器本体10の制御を開始する。すなわち、ここで機器本体10の動作が開始されることになる。
充電中に機器本体10の起動が必要になる一例としては、充電マイコン3で測定され得る充電開始から現在までの充電によるバッテリー6の現在の容量を、バッテリー6内のメモリー6aへ書込むためのメインマイコン5の起動が挙げられる。
2−3.充電動作
このように、バッテリー6を充電する際の、充電マイコン3およびメインマイコン5の動作を図4に示すフローチャートに基づき説明する。充電開始の指示がある(ステップS21)と、上記動作により、メインマイコン5をOFF状態とする(ステップS22)とともに、充電IC2によりバッテリー6に電力を供給させる。また、この際、充電マイコン3は、メインマイコン5の起動タイミングを設定するために、充電マイコン3の内部に設けられたタイマーをONし(ステップS23)、次のステップS24、S25に進み、バッテリー6が満充電状態となっていない状態で、所定時間経過した場合には、ステップS26に進む。
すなわち、バッテリー6が満充電状態となっていない状態で、前記所定時間が経過した場合には、充電マイコン3が充電IC2へ充電停止を指示し(ステップS26)、これに伴い、充電マイコン3は電源管理IC4を起動させて、メインマイコン5を起動させる(ステップS27)。充電マイコン3は、充電中の充電IC2からバッテリー6への電流値を検出する電流値検出回路を有しており、バッテリー6にどれだけ充電しているかを把握しているが、メインマイコン5は、充電マイコン3が把握しているバッテリー6の現在の容量(すなわち、バッテリー6の充電前の容量に、充電電圧と充電電流と充電時間との積に基づく充電容量を足した容量値)を取得する(ステップS28)。メインマイコン5は、バッテリー6のメモリー6aに前記容量の情報を書込む(ステップS29)。この後、メインマイコン5は、充電マイコン3によって、充電IC2に充電再開を指示させた(ステップS30)後、メインマイコン5自身をOFF状態(ステップS31)とする。
なお、ステップS24で、バッテリー6の満充電を検出した場合には、ステップS32に進んで、充電マイコン3が充電IC2に充電停止を指示する。すると、充電マイコン3は電源管理IC4を介してメインマイコン5を起動させ(ステップS33)、メインマイコン5が、充電マイコン3が把握しているバッテリー6の現在の容量を取得し(ステップS34)、メインマイコン5が、バッテリー6のメモリー6aに前記容量の情報を書込む(ステップS35)。この後、メインマイコン5は、メインマイコン5自身をOFF状態(ステップS36)とする。
このように、充電中や、充電終了後に、バッテリー6内のメモリー6aに対して充電した時点での容量の書込みを行い、バッテリー6の容量を随時更新することにより、任意のタイミングでバッテリー6が抜去された場合であっても、ほぼ最新の容量をバッテリー6のメモリー6aに保持することが可能となる。
なお、充電中にバッテリー6が常温状態でなかった場合には、上述したように、低温(10℃未満)状態で充電電流値が基本設定よりも所定割合だけ低く設定されたり、安全のために高温状態で満充電の電圧が低くされて充電されたりして補正しているが、メインマイコン5は、これらの実際の充電状態に応じた値(温度に応じた補正値)を現状の容量として容量をバッテリー6のメモリー6aに書込む。これにより、バッテリー6の温度が変動した場合でも、正確な値をバッテリー6のメモリー6aに書込むことができる。
以上のように本実施の形態によれば、機器本体10の制御を行う制御手段としてのメインマイコン5とは別に、充電制御に特化した充電制御手段としての充電マイコン3を設けて、バッテリー6の充電を行う場合に、メインマイコン5への通電をOFFさせてメインマイコン5を含めた機器本体10の動作をほぼ停止させることで、充電動作に寄与しない消費電力を低減させることができる。また、その結果、バッテリー6への加熱が抑制されるので、前記加熱による充電電流の低減措置が不要となって、したがって充電時間が延びてしまう不具合も発生しない。
また、上記構成によれば、バッテリー6として容量の異なる複数種類のものを装着できる場合に、容量の大きなバッテリー6に対しても安全かつ迅速に充電することができる。また、本実施の形態では、充電動作に寄与しない消費電力を低減させることができて、それだけ充電電流を増加することができるので、ACアダプター1の規格をそのまま維持したり、あまり大きくしたりしなくても、容量の大きなバッテリー6に対しても充電することが可能となる利点がある。
また、上記構成によれば、充電中に機器本体10の起動が必要になった場合でも、充電マイコン3によりメインマイコン5をONさせ、機器本体10を起動させることが可能となる。したがって、上記のように、充電した状態など、ほぼ最新の容量をバッテリー6のメモリー6aに記憶させることが可能となる。また、充電中などにバッテリー6の温度が変動した場合でも、正確な値をバッテリー6のメモリー6aに書込むことができるので、信頼性が向上する。
また、上記の実施の形態では、電源管理IC4がメインマイコン5とは別に設けられている場合を述べたが、これに限るものではなく、他の実施の形態として、メインマイコン5の省電力動作モードにおける消費電力が、バッテリー6で駆動されるポータブル型などの電子機器として許容され得るレベルの低電力化を実現できた場合には、電源管理IC4はメインマイコン5の一部として構成されていてもよい。
なお、上記の実施の形態では、充電マイコン3がビデオカメラの電源がOFFされるか否かを監視し、ビデオカメラの電源がOFFされると、充電マイコン3が電源管理IC4に対して制御信号11を送信し、その後、電源管理IC4がメインマイコン5に動作OFF信号12を送信する構成とした。しかしながら、必ずしもこのような構成には限定されない。例えば、充電マイコン3がビデオカメラの電源がOFFされるのを監視するのではなく、電源管理IC4がビデオカメラの電源がOFFされるのを監視し、ビデオカメラの電源がOFFされるのに応じて、電源管理IC4がメインマイコン5に動作OFF信号12を送信するような構成であってもよい。
なお、本発明はビデオカメラに限定されるものではなく、バッテリーを使用する一般のポータブル型などの電子機器に適用が可能である。
本発明の電子機器は、ACアダプターの供給電力の最大限利用および充電時間の短縮を実現するためのシステム構成として、非常に有用であるため、ビデオカメラに限らず、機器本体に充電を行うポータブル型などの電子機器全般への適用が可能である。
1 ACアダプター
2 充電IC(充電手段)
2a メモリー
3 充電マイコン(充電制御手段)
4 電源管理IC
5 メインマイコン(主制御手段)
6 バッテリー(充電池)
6a メモリー
6b 温度センサー
10 機器本体

Claims (7)

  1. 電力の供給を受けるために外部と電気接続可能な接続手段と、
    充電池を装着可能な装着手段と、
    前記接続手段を介して供給された電力を用いて、前記装着手段に装着された充電池を充電する充電手段と、
    自装置を制御する主制御手段と、
    前記主制御手段が動作しているか否かを監視し、
    前記接続手段が外部に接続されている場合において、
    前記主制御手段が動作しているとき、前記充電手段による充電動作を禁止する一方、
    前記主制御手段が動作していないとき、前記充電手段による充電動作を許可する、充電制御手段と、を備える、
    電子機器。
  2. 前記充電制御手段は、さらに前記接続手段が外部に接続されたか否かを監視し、前記接続手段が外部に接続され、前記主制御手段が動作していないことを認識した場合に、前記充電手段による充電動作を開始させる、請求項1に記載の電子機器。
  3. 前記装着手段には、定格容量の異なる複数種類の充電池が装着可能とされ、
    前記装着手段に装着された充電池の種類を検出する種類検出手段をさらに備え、
    前記充電手段は、前記種類検出手段により検出された種類の充電池の定格容量に対応する電力を前記充電池に充電する、請求項1または2に記載の電子機器。
  4. 充電中に定期的に所定の処理を行わせるために前記主制御手段の起動が必要になった場合に、前記充電制御手段が、この充電制御手段に設けたタイマーにより所定時間が経過したことを検知した際に、前記充電手段への通電をOFFさせるとともに、前記主制御手段への通電をONさせて、自装置の制御を開始させて、前記所定の処理を行わせ、この後、前記充電手段への通電をONさせるとともに、前記主制御手段への通電をOFFさせる、請求項1〜3の何れか1項に記載の電子機器。
  5. 充電池に当該充電池の容量を記憶する領域を有するメモリーが設けられ、充電中に、前記充電制御手段が、この充電制御手段に設けたタイマーにより所定時間が経過したことを検知した際に、前記充電手段への通電をOFFさせるとともに、前記主制御手段への通電をONさせて、前記充電池の前記メモリーへの容量の書込み処理を行わせ、この後、前記充電手段への通電をONさせるとともに、前記主制御手段への通電をOFFさせる、請求項4に記載の電子機器。
  6. 前記主制御手段は、前記充電池の温度情報に基づいて、前記充電池の充電量を補正し、補正した値に対応する容量の充電池の前記メモリーへの書込み処理を行わせる、請求項5に記載の電子機器。
  7. 電子機器がビデオカメラであることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の電子機器。
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