JP2010263760A - 携帯式充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要最小限の内蔵充電手段容量として、該内蔵充電手段を小型化し、可搬性の向上とコスト低減とを図った携帯式充電装置の提供。
【解決手段】携帯電子機器の内蔵二次電池充電に要する必要最小限の容量を具備した第一の充電手段を備え、該第一の充電手段は商用電源によって急速充電し、また該第一の充電手段の電圧を昇圧して得た規定の電圧によって第二の充電手段を充電するＤＣ−ＤＣコンバータを備えており、該第二の充電手段と携帯電子機器とを接続して該携帯電子機器の充電を行う。さらにＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段は第二の充電手段の充電電圧を、負荷接続検出手段によってＯＮ−ＯＦＦして供給するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、充電可能な二次電池を内蔵した携帯電子機器に接続して使用する充電装置であって、特に係る携帯電子機器の充電中に商用電源と当該充電装置との接続を切り離すことを可能と成し、当該充電装置を可搬式としたことを特徴とする携帯式充電装置に関するものである。

例えば、特開２００７−３２５３９０号公報に開示されるように、この主の電源装置としては、係る携帯式充電装置に内蔵した、商用電源を直流電力に変換する電源変換回路と、充電可能な補助電池と、前記電源変換回路又は補助電池からの電力を携帯電子機器の二次電池に充電する主充電回路と、該補助電池を充電する補助充電回路と、前記主充電回路の入力と該補助電池との間でＯＮ／ＯＦＦする切り替え部とを備え、該補助電池の充電と携帯電子機器内蔵の二次電池の充電とを最適に制御することによって、係る携帯式充電装置を商用電源と接続しなければならない時間を最小限にでき、それによって持ち運び不可能な時間を短縮して利便性を向上した充電装置が提案されている。

しかしながら、上記従来技術は補助電池として公知の二次電池を採用することを前提にしているから、該補助電池の充電時間には比較的長い時間を要するので、上記利便性の向上には限界があった。

そこで、特開２００７−３１２５０６号公報によると、上記補助電池を電気二重層コンデンサに置き換えることで大電流による短時間充電を可能にし、係る携帯式充電装置を商用電源に接続する所要時間をさらに短縮して利便性を向上することが提案されている。

一方、上記携帯式充電装置は商用電源に接続せしめる時間を最小限にした上で、該携帯式充電装置を商用電源によって充電した後は、該充電装置を携帯電子機器と接続して持ち運びながら、所定の長時間をかけて該携帯電子機器に内蔵した二次電池を充電可能と成すことを特徴としているから、係る携帯式充電装置は小型軽量で可搬性に富んでいることが望ましい。

ところが、所望の電力量を蓄電して携帯する場合に、かかる蓄電手段としての上記補助電池あるいは電気二十層コンデンサのサイズが問題となる場合が多い。

しかるに、特許文献１における補助電池のサイズ、あるいは特許文献２における電気二重層コンデンサの容量／又はサイズは必要最小限とすることが求められる。

従って、上記補助電池又は電気二重層コンデンサの蓄電電力量の全てが上記携帯電子機器の二次電池へ充電電力として供給されるべきである。言い換えると、該携帯電子機器の二次電池への充電に要する電力量以上の蓄電容量を、該補助電池又は電気二重層コンデンサの容量として必要とする構成では、該補助電池又は電気二重層コンデンサのサイズが大きくなって可搬性が犠牲になることは明白である。

ところで、携帯式充電装置に内蔵した上記補助電池、或いは電気二重層コンデンサは、蓄電容量の放電に伴って発生電圧が低下する。一方では前記携帯電子機器に内蔵された二次電池を充電するには所定の一定電圧を要することから、該補助電池、或いは電気二重層コンデンサと携帯電子機器との間には電圧の昇圧／又は降圧と安定化を図る電圧変換手段として公知のＤＣ−ＤＣコンバータが必要である。

ところが、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、それ自身が起動／又は作動するために所定の電源電圧を必要とする。

また、該ＤＣ−ＤＣコンバータの電源は前記補助電源、或いは電気二重層コンデンサから供給されることが特許文献１及び特許文献２の各図に記載されている。従って該ＤＣ−ＤＣコンバータの最低起動電圧（最低動作電圧）を、該ＤＣ−ＤＣコンバータの構成部品である各種半導体素子の作動可能電圧から一般的な３Ｖとした場合、該補助電源、或いは電気二重層コンデンサの電圧から該ＤＣ−ＤＣコンバータを介して前記携帯電子機器を充電可能な電圧範囲は３Ｖ以上となる。

すなわち、上記補助電源或いは電気二重層コンデンサの最高充電電圧を５Ｖとした場合、携帯電子機器を充電することが可能な電圧範囲は５Ｖから３Ｖまで、となって単純計算では全容量の約４０％が携帯電子機器の充電に使用される。
（５Ｖ−３Ｖ）／５Ｖ＝４０％

逆にＤＣ−ＤＣコンバータを起動するために約６０％の容量に相当する電圧を必要とするから、上記補助電源、或いは電気二重層コンデンサの容量は携帯電子機器を充電するために必要な容量の２．５倍となる。
１／４０％＝２．５倍
しかるに該補助電源、或いは電気二重層コンデンサのサイズが大きくなって可搬性が悪化し、コストも増加するといった問題があった。

係る課題の解決手段として特開２００８−１６７５０９号公報によると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御部は、該ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧部によって生成された直流電圧を作動電圧とすることが開示されている。

これによって、上記制御部に供給される電源電圧は上記電気二重層コンデンサの充電電圧の放電状態に関わらず一定の電圧とすることが可能であるから、該電気二重層コンデンサの充電電圧は概ね０Ｖに低下するまでの間、全充電量を外部機器に供給可能となる。
従って、該電気二重層コンデンサは携帯電子機器に供給するために必要な所要の電力量を蓄えるだけで良く、必要最小限のサイズ／コストとすることができる。

特開２００７−３２５３９０号公報 特開２００７−３１２５０６号公報 特開２００８−１６７５０９号公報

上記の如く可搬式と成し、内蔵補助電源に所要の電力を蓄えた携帯式充電装置において、商用電源から該携帯式充電装置を充電するのに要する時間を最小限にして利便性を向上するために該補助電源として電気二重層コンデンサを用いることが有効であり、さらに該補助電源と携帯電子機器との間に介在するＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路作動電源は、該ＤＣ−ＤＣコンバータの生成電圧を利用することが当該内蔵補助電源の小型軽量化に効果的であることが判る。

しかしながら、当該携帯式充電装置は商用電源と切り離されている間に常時携帯電子機器と接続されて、係る携帯電子機器の充電動作を行うとは限らない。つまり携帯式充電装置に所要の電力を充電した後の携帯中であっても、対象とする携帯電子機器の充電状態が十分である場合には該携帯式充電装置を該携帯電子機器と接続しないまま持ち運ぶのが一般的である。また、携帯電子機器への充電が必要になった状況においても、係る充電は連続して継続的に行われるとは限らず、当該携帯式充電装置と携帯電子機器とは断続的に接続／切り離しが行われる可能性があることは容易に推定できる。

係る使用状況において、特許文献３に示されるが如く携帯式充電装置の内蔵補助電源からＤＣ−ＤＣコンバータを介した昇圧電圧を該ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路に供給した場合には、携帯電子機器を充電する期間以外、即ち該携帯電子機器と携帯式充電装置とが接続されていない場合にも常時ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路が作動状態になるので、当該制御回路の消費電力によって携帯中の充電装置における内蔵補助電源の充電電力を消耗してしまうといった問題があった。

そこで、上記問題を解決するために当該携帯式充電装置と携帯電子機器とが接続されたことを検知して、両者が接続された場合にのみ上記ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路へ電源を供給するといった構成が考えられる。

しかしながら、前述の如く、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路の作動可能電圧範囲を３Ｖ以上とした場合に、上記携帯式充電装置の内蔵補助電源の電圧が３Ｖ未満まで放電した状態において、上記携帯電子機器が接続されたことを検知して、該内蔵補助電源の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路に供給したとしても、該ＤＣ−ＤＣコンバータは起動しない。

その結果、上記内蔵補助電源の容量の全てを携帯電子機器への充電に使用できないことになって、携帯電子機器への所要充電容量を確保するためには当該携帯式充電装置の内蔵補助電源のサイズ／及びコストが増大するといった問題は解消されない。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、携帯中の携帯式充電装置と携帯電子機器とが接続されていない場合には、該携帯式充電装置内部で消耗する無駄な電力を排除し、かつ当該携帯式充電装置の内蔵補助電源の充電電圧が０Ｖ付近まで低下した状態であっても、該充電装置と携帯電子機器とが接続された場合には該充電装置に内蔵されたＤＣ−ＤＣコンバータを起動可能とすることによって、必要最小限の補助電源容量を実現して可搬性の向上とコスト低減とを図ることを目的とする。

上記目的を達成すべく、請求項１記載の携帯式充電装置は、商用電源を直流定電圧に変換する定電圧回路手段と、第一の充電手段と、該定電圧回路手段から第一の充電手段への充電電流を制御する充電電流制御手段と、該第一の充電手段の電圧を昇圧／又は降圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、該ＤＣ−ＤＣコンバータの作動を制御する制御手段と、該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧によって充電される第二の充電手段と、該第二の充電手段と前記定電圧回路手段とを接続するダイオードと、該第二の充電手段と前記携帯電子機器との間に介在して携帯電子機器へ充電電流を供給すると共に、該携帯電子機器と当該充電装置が接続されたことを検出して、該第二の充電手段の充電電圧を前記ＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段へ作動電源として供給する負荷接続検出手段、とを具備して成り、上記ＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段の作動電源は、該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧によって充電される第二の充電手段から、前記携帯電子機器と当該充電装置が接続された場合に供給されるが如く作用し、さらに前記第二の充電手段は商用電源から前記定電圧回路手段を介して充電されると共に、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧によっても充電される構成とした。

請求項２記載の携帯式充電装置は、商用電源を直流定電圧に変換する定電圧回路手段と、第一の充電手段と、該定電圧回路手段から第一の充電手段への充電電流を制御する充電電流制御手段と、該第一の充電手段の電圧を昇圧／又は降圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、該ＤＣ−ＤＣコンバータの作動を制御する制御手段と、該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧によって充電される第二の充電手段と、前記定電圧回路手段と該ＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段との間に接続して該制御手段の作動電源を供給するダイオードと、前記第二の充電手段と前記携帯電子機器との間に介在して携帯電子機器へ充電電流を供給すると共に、該携帯電子機器と当該充電装置が接続されたことを検出して、該第二の充電手段の充電電圧を前記ＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段へ作動電源として供給する負荷接続検出手段とを具備して成り、該ＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段の作動電源は、前記携帯電子機器と当該充電装置が接続された場合には前記第二の充電手段から供給されると共に、当該充電装置と商用電源とが接続された場合には前記定電圧回路手段から供給されるが如く作用し、さらに前記第二の充電手段は前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧によって充電される構成とした。

請求項３記載の携帯式充電装置は、請求項１または請求項２記載の携帯式充電装置において、第一の充電手段が電気二重層コンデンサであり、第二の充電手段は電解コンデンサ又はフィルムコンデンサ又はセラミックコンデンサによって構成した。

請求項４記載の携帯式充電装置は、請求項１〜３記載の携帯式充電装置において、負荷接続検出手段としてエミッタ端子が第二の充電手段と接続され、ベース端子が携帯電子機器と接続されるが如く接続したバイポーラトランジスタによって構成した。

請求項５記載の携帯式充電装置は、請求項１〜３記載の携帯式充電装置において、負荷接続検出手段として発光ダイオードのアノード端子が第二の充電手段と接続され、カソード端子が携帯電子機器と接続されるフォトカプラによって構成した。

請求項６記載の携帯式充電装置は、請求項１〜５記載の携帯式充電装置において、第一の充電手段は１００Ｆ以上であり、前記第二の充電手段は１０００ｕＦ以下であるコンデンサによって構成した。

請求項１記載の携帯式充電装置では、負荷接続検出手段によって当該携帯式充電装置と携帯電子機器とが接続されたことを検知してＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段に作動電力を供給する。従って、当該携帯式充電装置を携帯して搬送中であっても該携帯式充電装置と携帯電子機器とが接続されていない場合には該ＤＣ−ＤＣコンバータが作動しないので無駄な電力の消費を無くすことができる。

また、携帯電子機器の内蔵二次電池に充電電力を供給する第一の充電手段とは別に、該第一の充電手段の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧して得られる一定電圧によって充電される第二の充電手段を設けた、さらに上記ＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段は該第二の充電手段の電圧を供給して作動するように構成した。

これによって、上記第二の充電手段は第一の充電手段の残存充電電圧に関わらず一定電圧によって充電される。また、携帯電子機器が接続されて負荷接続検出手段が作動した場合には常時ＤＣ−ＤＣコンバータの最低動作電圧以上の電圧が、当該ＤＣ−ＤＣコンバータに供給されるので、上記第一の充電手段の充電電圧が０Ｖ近傍まで放電しても該ＤＣ−ＤＣコンバータが起動可能となる。

従って、前記第一の充電手段の充電電力の全てを、外部に接続した携帯電子機器への充電に用いることができるので、該第一の充電手段の容量は携帯電子機器の内臓二次電池を充電する為に必要な最小限の大きさで良く、小型化／低コスト化が実現できる。

さらに、商用電源を直流定電圧に変換する定電圧回路手段と前記第二の充電手段との間にダイオードを設けたので、当該携帯式充電装置が商用電源と接続された場合には即座に該第二の充電手段が充電される。従って、当該携帯式充電装置と商用電源との接続時間が前記第一の充電手段を完全に充電するのに要する時間よりも短い場合であっても、上記第二の充電手段は完全に充電される。

これによって、上記第一の充電手段の充電が部分的にしか行われなかった場合であっても、当該携帯式充電装置を携帯して携帯電子機器と接続すると、ＤＣ−ＤＣコンバータが起動して該携帯電子機器の充電を行うことが可能になる。

請求項２記載の携帯式充電装置では、負荷接続検出手段によって当該携帯式充電装置と携帯電子機器とが接続されたことを検知してＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段に作動電力を供給する。従って、当該携帯式充電装置を携帯して搬送中であっても該携帯式充電装置と携帯電子機器とが接続されていない場合には該ＤＣ−ＤＣコンバータが作動しないので無駄な電力の消費を無くすことができる。

また、携帯電子機器の内蔵二次電池に充電電力を供給する第一の充電手段とは別に、該第一の充電手段の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧して得られる一定電圧によって充電される第二の充電手段を設けた、さらに上記ＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段は該第二の充電手段の電圧を供給して作動するように構成した。

これによって、上記第二の充電手段は第一の充電手段の残存充電電圧に関わらず一定電圧によって充電される。また、携帯電子機器が接続されて負荷接続検出手段が作動した場合には常時ＤＣ−ＤＣコンバータの最低動作電圧以上の電圧が、当該ＤＣ−ＤＣコンバータに供給されるので、上記第一の充電手段の充電電圧が０Ｖ近傍まで放電しても該ＤＣ−ＤＣコンバータが起動可能となる。

従って、前記第一の充電手段の充電電力の全てを外部に接続した携帯電子機器への充電に用いることができるので、該第一の充電手段の容量は携帯電子機器の内臓二次電池を充電する為に必要な最小限の大きさで良く、小型化／低コスト化が実現できる。

さらに、商用電源を直流定電圧に変換する定電圧回路手段と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段との間にダイオードを設けたので、当該携帯式充電装置が商用電源と接続された場合には即座に該ＤＣ−ＤＣコンバータが起動して第二の充電手段が充電される。従って、当該携帯式充電装置と商用電源との接続時間が前記第一の充電手段を完全に充電するのに要する時間よりも短い場合であっても、上記第二の充電手段は完全に充電される。

これによって、上記第一の充電手段の充電が部分的にしか行われなかった場合であっても、当該携帯式充電装置を携帯して携帯電子機器と接続するとＤＣ−ＤＣコンバータが起動して該携帯電子機器の充電を行うことが可能になる。

請求項３記載の携帯式充電装置では、第一の充電手段として大容量の電気二十層コンデンサを用いたので、当該携帯式充電装置を商用電源と接続して、携帯電子機器の内蔵二次電池を充電するのに要する十分な電力を短時間で充電することができる。

加えて、第二の充電手段として電解コンデンサまたはフィルムコンデンサ又はセラミックコンデンサを用いたから、該第二の充電手段は小型で安価に構成できる。

請求項４記載の携帯式充電装置では、負荷接続検出手段としてエミッタ端子が第二の充電手段と接続され、ベース端子が携帯電子機器と接続されるが如く接続したバイポーラトランジスタによって構成したから、携帯中に該負荷接続検出手段へ暗電流が流れることなく、かつ簡単な構成で携帯電子機器の接続状態を検出できる。

請求項５記載の携帯式充電装置では、負荷接続検出手段として発光ダイオードのアノード端子が第二の充電手段と接続され、カソード端子が携帯電子機器と接続されるフォトカプラによって構成したから、携帯中に該負荷接続検出手段へ暗電流が流れることなく、かつ簡単な構成で携帯電子機器の接続状態を検出できる。

請求項６記載の携帯式充電装置では、第一の充電手段は１００Ｆ以上であり、第二の充電手段は１０００ｕＦ以下であるコンデンサによって構成したから、該第一の充電手段は携帯電子機器の内蔵二次電池を充電するのに要する十分な電力を充電することができ、第二の充電手段は小型で安価に構成できる。

本発明の実施の形態１の携帯式充電装置の構成略図である 定電圧回路手段１０の構成略図である ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の構成略図である 負荷接続検出手段１２の構成略図である 負荷接続検出手段１２における他の実施の形態を表す構成略図である 本発明の実施の形態２の携帯式充電装置の構成略図である 負荷接続検出手段１２における他の実施の形態を表す構成略図である

以下、本発明の携帯式充電装置における実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の実施例１の携帯式充電装置の構成略図である。図１の携帯式充電装置１は商用電源Ｖａｃと接続して第一の充電手段１４を急速充電した後、脱着可能となしたコネクタ端子Ｔ１ａ、Ｔ１ｂを介して詳細を図示しない接続電線によって携帯電子機器と接続する。次に、当該携帯式充電装置１を携帯しながら、比較的長い時間を使って携帯電子機器の内蔵二次電池の充電を行うが如く作用する。

携帯式充電装置１は図示しない樹脂ケース等に収納されて可搬となし、上記商用電源と接続する電源コード、及び端子Ｔ１ａ、Ｔ１ｂを具備した公知のＵＳＢソケット等から成るコネクタを備えている。

上記ＵＳＢソケットには一方に当該ＵＳＢソケットと対応するプラグを備え、他方に所望の携帯電子機器の電源ソケットと対応する任意のプラグを備えるケーブルを接続する。これによって、本携帯式充電装置１を利用して充電される携帯電子機器は、例えば携帯電話、デジカメ、ゲーム機、パソコン等の各種充電式携帯電子機器が任意に対応可能となっている。

図１の１０は定電圧回路手段であり、図２にその詳細を示すが如く、交流１００Ｖ等の商用電源から降圧して直流（以下ＤＣと略す）５Ｖ等の安定化された電源に変換する降圧整流手段１０１によって端子Ｔ１０ａと端子Ｔ１０ｃとの間からＤＣ５Ｖを得る。

次に、前記降圧整流手段１０１の出力側には以下に示す充電電流制御手段が配設してある。即ち該充電電流制御手段は、端子Ｔ１０ａにエミッタを接続して、コレクタからＯＮ／ＯＦＦした電圧を得るトランジスタ１０３と、該トランジスタのコレクタにアノード側が接続されて逆流防止を図るダイオード１０４と、該ダイオード１０４のカソードと直列に接続したコイル１０６、及び該コイル１０６と直列に接続した電流検出抵抗１０７とによって構成される。

また、上記ダイオード１０４とコイル１０６との間には、前記トランジスタ１０３によって該コイル１０６の電流が遮断された時に発生する公知のフライバック電流を通電するダイオード１０５が配設してあり、該ダイオード１０５のアノードは上記降圧整流手段１０１の端子Ｔ１０ｃと接続される。

図２の１０２は、定電流制御手段であり、前記電流検出抵抗１０７の両端に発生する検出電流値と、例えば２０Ａに設定した規定の値とを比較して、当該比較結果に基づいて生成した所定のデューティー信号によって前記トランジスタ１０３のベース回路を駆動するが如く作動する。

さらに、定電流制御手段１０２は前記端子１０ｂと端子Ｔ１０ｃとの間の電圧が所定の上限値（例えば２．５Ｖ）に達したことを検知して上記デューティー信号をＯＦＦにする。

上記の如き構成と作用とによって、当該定電圧回路手段１０は商用電源Ｖａｃが接続されている場合に、端子Ｔ１０ｂと端子Ｔ１０ｃとの間において、該端子Ｔ１０ｂと端子Ｔ１０ｃとの間の電圧が所定の上限値（例えば２．５Ｖ）に達するまでの間、所定の定電流（例えば２０Ａ）を出力する。

次に図１において、定電圧回路手段１０の出力端子Ｔ１０ｂ、Ｔ１０ｃには電気二十層コンデンサより成る第一の充電手段１４が接続してある。該電気二重層コンデンサの容量Ｃ１は、充電対象の携帯電子機器に内蔵した二次電池の容量を例えば、５Ｖ・７００ｍＡ／Ｈとし、該電気二十層コンデンサの最大充電電圧を２．５Ｖとすると、望ましくは次式にて決定される。
Ｃ１＝７００ｍＡ×３６００秒／２．５Ｖ＋α≒１０００＋α （Ｆ）
αは、被充電機器の二次電池の充電効率等を加味して持たせた余裕容量であり、一般的には所要容量１０００Ｆの約１０〜３０％程度である。

これによって、前述の定電圧回路手段１０を商用電源と接続すると、例えば２０Ａの定電流によって上記電気二十層コンデンサが充電されるので、例えば２．５Ｖの最高充電電圧に達するまでに１２５秒で充電される。

一般的に携帯電子機器に内蔵された二次電池は化学反応によって充電される為、所定の長時間を必要とする。例えば上記５Ｖ・７００ｍＡ／Ｈのリチウムイオン二次電池は完全放電状態から満充電に至るまでに約１〜２時間を要する。
携帯電子機器が満充電によって利用可能となるまでに、このような長時間を要することから、未充電の機器を緊急に携帯しなければならない場合には利便性が悪かった。ところが、本発明の携帯式充電装置は僅か１２５秒で当該携帯電子機器の満充電に相当する電力を商用電源から充電し、その後は携帯電子機器と接続して携帯しながら充電可能としたので利便性が向上した。

図１において１１は、公知の昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータで、入力端子Ｔ１１ａが上記第一の充電手段１４と接続され、出力端子Ｔ１１ｃが第二の充電手段１５と接続してある。また、端子Ｔ１１ｄは基準電位（例えばＧＮＤ）を入力する端子であり、同様に第一の充電手段１４及び第二の充電手段１５と接続してある。

図３は上記ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の詳細であり、端子Ｔ１１ａからコイル１１１を介してトランジスタ１１３のコレクタと接続してある。トランジスタ１１３のエミッタは端子Ｔ１１ｄから上記基準電位と接続される。

次にトランジスタ１１３のコレクタはダイオード１１２のアノードと接続し、該ダイオード１１２のカソードは該ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力端子Ｔ１１ｃとなる。
さらに、該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子Ｔ１１ｃの電圧を入力して、該電圧が規定の直流電圧（例えば５Ｖ）となるように前記トランジスタ１１３のベース回路をスイッチンッグして公知のＰＷＭ制御を行う制御手段１１４が構成してあり、該制御手段１１４の作動電源は端子Ｔ１１ｂから供給されると共に、該制御手段１１４の基準電位は端子Ｔ１１ｄと接続される。該規定の直流電圧は被充電携帯電子機器の要求電圧によって決定され、例えば、一般的なＵＳＢ規格によると５Ｖとなっている。

係る構成により、端子Ｔ１１ｂから上記制御手段１１４の作動電源が供給されている場合には、前記第一の充電手段の電圧（例えば満充電時２．５Ｖ）が当該ＤＣ−ＤＣコンバータ１１へ入力され、該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧によって前記第二の充電手段１５が規定の直流電圧（例えば５Ｖ）に充電される。

次に上記ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力端子Ｔ１１ｃは上記第二の充電手段１５を並列に接続して、負荷接続検出手段１２の入力端子Ｔ１２ａと接続されると共に、該負荷接続検出手段１２の出力端子Ｔ１２ｃは前記ＵＳＢコネクタの端子Ｔ１ａを介して接続電線によって携帯電子機器と接続する。

負荷接続検出手段１２の一実施例は、図４に示されるが如く公知のＰＮＰ型トランジスタ１２１のエミッタが上記端子Ｔ１２ａとなると同時に該トランジスタ１２１のベースが上記端子Ｔ１２ｃとなっている。尚、抵抗１２２は該トランジスタのＯＦＦ状態を安定に維持する様にベース−エミッタ間のインピーダンスを制限するために設置する。

このようにして、前記端子Ｔ１ａに携帯電子機器が接続されていない場合、即ち端子Ｔ１２ｃへ電流が流れていない場合には上記トランジスタ１２１はＯＦＦ状態となっているから該トランジスタ１２１のエミッタ−コレクタ間に電流が流れない。一方、端子Ｔ１ａに携帯電子機器が接続されて該携帯電子機器の二次電池充電電流が流れている場合には、端子１２ｃへ所定の電流が流れてトランジスタ１２１がＯＮ状態となる。しかるに、該トランジスタ１２１のエミッタ−コレクタ間に電流が流れて端子Ｔ１２ｂの電位は端子Ｔ１２ａの電位と略等しくなる。

ところで、上記負荷接続検出手段１２の端子Ｔ１２ｂ、すなわち前記トランジスタ１２１のコレクタは前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の制御手段１１４における作動電源端子Ｔ１１ｂと接続してある。

しかるに、上記負荷接続検出手段１２のトランジスタ１２１がＯＮすると前記第二の充電手段１５から上記制御手段１１４に電源が供給されて、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が前記ＰＷＭ動作を開始するから、前記第一の充電手段１４の電圧が昇圧されて第二の充電手段１５が規定の電圧（例えば５Ｖ）に充電される。

また、前述の如く携帯電子機器の接続が断たれた場合には上記トランジスタ１２１がＯＦＦ状態となって上記制御手段１１４への電源供給が遮断されるから、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のＰＷＭ動作は停止すると共に、前記第一の充電手段１４及び第二の充電手段１５から流出する電流が無くなって当該携帯用充電装置１の内部消費電力が０となる。

このようにして、負荷接続検出手段１２によって当該携帯用充電装置１と携帯電子機器とが接続されたことを検知して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を起動し、第一の充電手段１４の電圧を昇圧して第二の充電手段１５を規定の電圧に充電すると共に、該第二の充電手段１５の充電電圧を該ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の制御手段１１４の作動電源として供給する。従って、該第二の充電手段１５の容量は、上記負荷接続検出手段１２がＯＮしてＤＣ−ＤＣコンバータ１１の制御手段１１４の起動によって該第二の充電手段１５の充電が開始されるまでの短時間の間、該制御手段１１４の作動可能電圧を保持すれば良い。
しかるに、上記制御手段１１４の自己消費電流をＩ１１４、ＤＣ−ＤＣコンバータの起動遅れ時間をＴｄ、第二の充電手段１５の規定の充電電圧をＶＣ２、該制御手段１１４の最低動作電圧をＶＬとすると、該第二の充電手段の容量Ｃ２は望ましくは次式によって決定される。
Ｃ２＝（Ｉ１１４×Ｔｄ）／（ＶＣ２−ＶＬ） （Ｆ）
具体例では、Ｉ１１４＝２０ｍＡ、Ｔｄ＝１０ｍｓ、ＶＣ２＝５Ｖ、ＶＬ＝３ＶとするとＣ２＝１００ｕＦであって、安価なアルミ電解コンデンサやフィルムコンデンサ等が使用可能である。

図１において上記第二の充電手段１５はダイオード１３を介して前記定電圧回路手段１０の端子Ｔ１０ａと接続される。次に、該端子Ｔ１０ａは前記降圧整流手段１０１の出力端子となっているから、定電圧回路手段１０と商用電源とが接続された場合には該端子Ｔ１０ａから出力する直流定電圧によって第二の充電手段１５が極端時間で充電される。

以上の構成と作用により、本発明の携帯式充電装置１は携帯電子機器の充電に要する必要最小限の容量を具備した第一の充電手段１４を備え、該第一の充電手段１４は商用電源によって急速充電可能であり、また該第一の充電手段１４の電圧を昇圧して得た規定の電圧によって第二の充電手段１５を充電するＤＣ−ＤＣコンバータ１１を備えており、さらに当該ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の制御手段１１４は該第二の充電手段１５の充電電圧を、負荷接続検出手段１２によってＯＮ−ＯＦＦして供給するようにした。

これによって、第一の充電手段１４の容量はＤＣ−ＤＣコンバータ１１の最低動作電圧に関わらず携帯電子機器の内蔵二次電池容量のみに依存して決定することができるから小型軽量化、低コスト化が可能になる。また、第二の充電手段１５は第一の充電手段１４の残存容量に関わらず一定の電圧で充電されるから、該第一の充電手段１４が０Ｖ近傍まで放電してもＤＣ−ＤＣコンバータ１１を起動可能である。従って、該第一の充電手段の全容量が携帯電子機器の充電に利用される。さらに、第二の充電手段１５はＤＣ−ＤＣコンバータ１１の起動遅れの期間、電圧を保持すれば良いので、小容量で良く当該充電装置１の小型化が可能である。加えて、負荷接続検出手段１２によって、携帯電子機器の接続を検知して当該充電装置１が作動を開始するように構成したから、該携帯電子機器を接続しないで当該充電装置１を携帯中に発生する無駄な電力消費を排除したので、長期携帯中であっても、再度商用電源と当該充電装置１とを接続することなく必要時に携帯電子機器を充電可能となる。

以下、本発明の携帯式充電装置の実施例２に関して、実施例１との差異を説明する。

図６は実施例２を表す代表図面であり、図１の実施例１と比較してダイオード１３の接続先が異なる。即ち、本実施例２におけるダイオード１３のカソード側は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の制御手段１１４の作動電源端子Ｔ１１ｂと接続される。

これによって、本携帯式充電装置１と商用電源とが接続された場合には、端子Ｔ１０ａから直流定電圧を生成し、該直流定電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１１の制御手段１１４の作動電源として端子Ｔ１１ｂへ供給されるから、前記第二の充電手段１５は該ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の昇圧電圧によって規定の電圧（例えば５Ｖ）に充電されるが如く作用する。

本実施例２によると、前記降圧整流手段１０１の生成電圧は上記ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が出力する規定の電圧（例えば５Ｖ）と一致させる必要がない。つまり、該降圧整流手段の出力電圧は１０Ｖとし、一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が出力する規定の電圧は５Ｖとしても良い。それによって、該降圧整流手段の設計的自由度が向上できる。

また、前記実施例１及び実施例２において、負荷接続検出手段１２はＰＮＰ型のバイポーラトランジスタとしたが、該負荷接続検出手段１２は図５に示す如き、公知のフォトカプラとしても良い。この場合は、当該フォトカプラのＬＥＤ側が前記第二の充電手段１５から携帯電子機器に向かう方向に配設されると共に、フォトトランジスタ側が該第二の充電手段１５と前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の制御手段１１４の作動電源端子Ｔ１１ｂとの間に接続される。

さらに、上記負荷接続検出手段１２は図７に示す如く、例えばＵＳＢコネクタの端子Ｔ１ｃ、Ｔ１ｄを短絡することによって代用することも可能である。この場合は携帯電子機器と接続する接続電線側のコネクタにショート配線を配設すれば良い。

尚、本実施例１及び実施例２において説明した定電圧回路手段１０の降圧整流手段１０１は公知のスイッチングレギュレータ回路或いはトランスを用いた降圧手段とダイオード整流回路等が使用可能である。また、充電電流制御手段は、第一の充電手段１４の上流側へ配設した公知のチョッパタイプ電流制御回路とし、さらにＤＣ−ＤＣコンバータは昇圧型スイッチングレギュレータ回路としたが、これらの電流・電圧変換手段の実現方法及び配置方法については公知技術の中からどのような回路手段をも採用可能である。
加えて、第一の充電手段の残存電圧（電力）を表示するインジケータ等を追加することで更に利便性が向上することは周知の事実である。

産業状の利用可能性

本発明の携帯式充電装置は、充電可能な二次電池を搭載した携帯電子機器に対する可搬式の充電装置として、携帯電話、パソコン、デジカメ、ゲーム機等の充電に利用できる他、照明機器等を点灯するための移動式電源としても利用可能である。

１ 携帯式充電装置
１０ 定電圧回路手段
１１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１２ 負荷接続検出手段
１３ ダイオード
１４ 第一の充電手段
１５ 第二の充電手段

Claims (6)

1. 商用電源を用いて充電可能とした可搬式の充電装置において、当該充電装置を携帯電子機器と接続して該携帯電子機器に内蔵された二次電池を充電する携帯電子機器充電用の充電装置であって、
   商用電源を直流定電圧に変換する定電圧回路手段と、第一の充電手段と、該定電圧回路手段から第一の充電手段への充電電流を制御する充電電流制御手段と、該第一の充電手段の電圧を昇圧／又は降圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、該ＤＣ−ＤＣコンバータの作動を制御する制御手段と、該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧によって充電される第二の充電手段と、該第二の充電手段と前記定電圧回路手段とを接続するダイオードと、該第二の充電手段と前記携帯電子機器との間に介在して携帯電子機器へ充電電流を供給すると共に、該携帯電子機器と当該充電装置が接続されたことを検出して、該第二の充電手段の充電電圧を前記ＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段へ作動電源として供給する負荷接続検出手段、とを具備する携帯式充電装置。
2. 商用電源を用いて充電可能とした可搬式の充電装置において、当該充電装置を携帯電子機器と接続して該携帯電子機器に内蔵された二次電池を充電する携帯電子機器充電用の充電装置であって、
   商用電源を直流定電圧に変換する定電圧回路手段と、第一の充電手段と、該定電圧回路手段から第一の充電手段への充電電流を制御する充電電流制御手段と、該第一の充電手段の電圧を昇圧／又は降圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、該ＤＣ−ＤＣコンバータの作動を制御する制御手段と、該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧によって充電される第二の充電手段と、前記定電圧回路手段と該ＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段との間に接続して該制御手段の作動電源を供給するダイオードと、前記第二の充電手段と前記携帯電子機器との間に介在して携帯電子機器へ充電電流を供給すると共に、該携帯電子機器と当該充電装置が接続されたことを検出して、該第二の充電手段の充電電圧を前記ＤＣ−ＤＣコンバータの制御手段へ作動電源として供給する負荷接続検出手段、とを具備する携帯式充電装置。
3. 前記第一の充電手段は電気二重層コンデンサであり、かつ前記第二の充電手段は電解コンデンサ又はフィルムコンデンサ又はセラミックコンデンサであることを特徴とする請求項１又は２記載の携帯式充電装置。
4. 前記負荷接続検出手段はエミッタ端子が上記第二の充電手段と接続され、ベース端子が上記携帯電子機器と接続されたバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項１〜３記載の携帯式充電装置。
5. 前記負荷接続検出手段は発光ダイオードのアノード端子が上記第二の充電手段と接続され、カソード端子が上記携帯電子機器と接続されたフォトカプラであることを特徴とする請求項１〜３記載の携帯式充電装置。
6. 前記第一の充電手段は１００Ｆ以上であり、前記第二の充電手段は１０００ｕＦ以下である請求項１〜５記載の携帯式充電装置。

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