JP2011097728A

JP2011097728A - 充電制御システム及び方法

Info

Publication number: JP2011097728A
Application number: JP2009248827A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Okano; 哲也岡野
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】携帯機器の温度上昇を抑制して携帯機器の温度上昇による充電停止を回避でき、高度な充電管理を行うことが可能な充電制御システムを提供する。
【解決手段】携帯機器１０は充電のオン／オフを行うスイッチ１０４と、機器内の温度を検出する温度検出素子１０５を有し、温度検出素子１０５の温度に応じて充電電流値を設定し、その設定した充電電流値をスイッチ１０４のオン／オフによるパターンによって外部充電器２０に送信する。充電器２０は携帯機器１０との間を流れる電流を検出して携帯機器からのオン／オフによるパターンを認識し、そのパターン認識結果に基づいて携帯機器から送信された値の充電電流を携帯機器に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機等の携帯機器の充電を制御する充電制御システム及び方法に関するものである。

従来、携帯電話機等では内蔵した充電回路の発熱により携帯端末の温度が上昇することがある。一方、このような携帯電話機等では操作しながら充電することが多く、発熱による火傷防止のため充電を停止する必要がある。従って、使用者に火傷の恐れがあるため充電が必要な状況にも拘わらず、充電を停止してしまい、携帯電話機を使用できない状態に陥ることがある。

このような携帯機器の充電装置に関する発明としては、例えば、特許文献１に電磁誘導を利用して非接触で充電を行う非接触充電システムが記載されている。また、特許文献２には、携帯電話機等の電子機器に内蔵された二次電池を充電するための充電装置が記載されている。

特開２００１−２１８３９１号公報特開２００２−０３４１６９号公報

特許文献１のものは、被充電機器側から充電のＯＮ／ＯＦＦによる通信を行うことにより、充電器側でＯＮ／ＯＦＦによる電圧変化を検出し、その電圧変化に基づいて被充電機器が正規であるか否かを検出するものである。

特許文献２のものは、充電器に配備された一次側充電回路と、電子機器に配備された二次側充電回路とを具備し、二次側充電回路は充電開始時に充電制御用トランジスタをＯＮ／ＯＦＦ制御して充電負荷を所定パターンで変動させる。一次側充電回路はその負荷変動を検知し、充電負荷が所定パターンで変動した時には一次コイルの出力を充電に必要な強磁界に維持し、所定パターンで変動しない時には一次コイルの出力を微弱な磁界に切り換えるというものである。

このように引用文献１、２には、規定外の携帯機器を接続したことによる事故や、充電器への金属物の混入による事故を防止することは記載されているが、携帯機器の温度上昇を抑制することに関しては記載されていない。

本発明の目的は、携帯機器の温度上昇を抑制して携帯機器の温度上昇による充電停止を回避でき、高度な充電管理を行うことが可能な充電制御システム及び方法を提供することにある。

本発明は、充電電流を供給する充電器と、バッテリを有する携帯機器とを有し、充電器に携帯機器を接続して充電器から供給された充電電流によりバッテリを充電する充電制御に関するものである。携帯機器は充電のオン／オフを行うスイッチと、機器内の温度を検出する温度検出素子を有し、温度検出素子の温度に応じて充電電流値を設定し、その設定した充電電流値をスイッチのオン／オフによるパターンによって充電器に送信する。一方、充電器は携帯機器との間を流れる電流を検出して携帯機器からのオン／オフによるパターンを認識し、そのパターン認識結果に基づいて携帯機器から送信された値の充電電流を携帯機器に供給する。

本発明によれば、携帯機器から温度に応じた充電電流値をＯＮ／ＯＦＦによるパターンで充電器に送信し、充電器はそのパターンを認識してその値の充電電流を携帯機器に供給することにより、携帯機器の温度に応じて充電電流を制御することが可能となる。そのため、充電中の携帯機器の温度上昇を抑制でき、携帯機器の温度上昇による充電停止を回避することが可能となる。

本発明に係る充電制御シスムの一実施形態を示すブロック図である。図１の充電制御システムのＶＣＮＴ_１信号とＶＣＮＴ_２信号の一例を示す信号波形図である。図１の充電制御システムの充電制御動作を説明するフローチャートである。図１の充電制御システムのコマンド表の一例を示す図である。

次に、発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る充電制御機能を搭載した携帯機器及び外部充電器からなる充電制御システムの一実施形態を示すブロック図である。携帯機器１０は、携帯電話機等に代表される被充電機器である。本実施形態では、携帯機器１０として携帯電話機を例に挙げて説明するが、図１では本発明の要部構成のみ示しており、その他のアンテナ、無線通信部等の携帯電話機としての構成は省略している。

携帯機器１０にはＣＰＵ１０１が搭載され、機器内の各部と接続されている。ＣＰＵ１０１は機器内の各部を個別に制御することにより各種機能を実現する。特に、ＣＰＵ１０１は充電制御回路１０２を制御し、バッテリ１０３の充電制御を行う。バッテリ１０３は携帯機器１０の各部に電源を供給する電池である。

スイッチ１０４は携帯機器１０と外部充電器２０との間に接続され、充電制御回路１０２から出力されるＶＣＮＴ_１信号によってＯＮ／ＯＦＦを行い、外部充電器２０側に情報を送信する。サーミスタ１０５は機器内の温度を検出する温度検出素子であり、ＴＥＳＴ信号として充電制御回路１０２に出力する。

外部充電器２０内には、電流監視回路２０１、充電制御回路２０２が配置されている。電流監視回路２０１はＶＣＨＧの電流を監視し、充電制御回路２０２にＶＣＮＴ_２信号として出力する。なお、図中２０３は商用電源に接続するプラグであり、充電制御回路２０２ではプラグ２０３から入力された交流電源を直流電源に変換し、且つ、携帯機器１０から送信された電流値に制御を行う。

充電制御回路２０２は携帯機器１０側から受け取ったＶＣＮＴ_２信号のパターンを認識し、その内容に応じて充電電流を制御する。また、外部充電器２０側で出力をＯＮ／ＯＦＦし、携帯機器１０側の充電制御回路１０２でパターンを認識することにより、外部充電器２０側の情報を取得することができる。

次に、本実施形態の充電電流を制御する場合の充電制御方法を図２及び図３を用いて説明する。図２はスイッチ１０４を制御するＶＣＮＴ_１信号、電流監視回路２０１から出力されるＶＣＮＴ_２信号の一例を示すタイミングチャート、図３は本実施形態の動作を説明するフローチャートである。

まず、外部充電器２０に携帯機器１０が接続され、携帯機器１０の充電が開始されると、携帯機器１０の充電制御回路１０２は、例えば、図２に示すようなＶＣＮＴ_１信号をスイッチ１０４に供給する。そのため、スイッチ１０４は図２に示すパターンで交互にＯＮ／ＯＦＦ動作を行い、認証用パターンを送信する。一方、外部充電器２０の電流監視回路２０１は外部充電器２０と携帯機器１０を接続するＶＣＨＧラインの電流を検出し、図２に示すようなＶＣＮＴ_２信号を充電制御回路２０２に出力する。

このようにＯＮ／ＯＦＦによる携帯機器１０から所定認証用パターンを送信することにより、外部充電器２０は接続された携帯機器１０が正規の携帯機器であるかどうかの認証を行い（ステップＳ０）、外部充電器２０に接続された携帯機器１０に問題ないかを確認する。問題がある場合には、携帯機器１０側でＶＣＮＴ_１信号をローレベルに固定することでスイッチ１０４をＯＦＦ状態にして充電を停止させる。認証用パターンは図２のパターンに限ることなく、携帯機器１０と外部充電器２０との間で決めておく。

ステップＳ０で問題がないことを確認すると、ＣＰＵ１０１はサーミスタ１０５から携帯機器１０内の温度情報を充電制御回路１０２を通して取得し、携帯機器１０内の温度に応じて充電電流の制御を行う。具体的には、ステップＳ１で、例えば、携帯機器１０内の温度が５０℃以上あるかどうかを判断し、携帯機器１０内の温度が５０℃以上の場合には（ステップＳ１がＹＥＳ）、ＶＣＮＴ_１信号をローレベルに固定してスイッチ１０４をＯＦＦ状態に維持し、携帯機器１０の充電は行わない。

一方、ステップＳ１で携帯機器１０内の温度が５０℃以下である場合には（ステップＳ１がＮＯ）、ステップＳ２に進み、携帯機器１０内の温度が４５℃以上であるかどうかを判断する。携帯機器１０の温度が４５℃以上（この場合４５℃以上５０℃以下）である場合には（ステップＳ２がＹＥＳ）、図４に示すコマンド表を参照し、図２に示すようにスタートビット(０Ｈ)、コマンド０ＢＨ、データ０５Ｈ、ストップビット(０Ｈ)の順にＶＣＮＴ_１信号を出力し、スイッチ１０４をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

その際、携帯機器１０内の温度が４５℃以上５０℃以下の場合には、例えば、充電電流は３５０ｍＡとし、充電制御回路１０２はこの電流値を示すデータ“０１０１”を図２に示すパターンのデータに組み込んでスイッチ１０４をＯＮ／ＯＦＦ制御し、ＶＣＨＧラインを通して外部充電器２０側に送信する（図４参照）。

図４に示すコマンド表は温度が高くなるほど充電電流が小さくなるように設定され、図示しないメモリに格納されている。また、図４に示すコマント表は図２のパターンのデータ部分を４ビットで表しており、例えば、充電電流値が３５０ｍＡの時は“０１０１”、充電電流値が６００ｍＡの時は“１０１０”となる。

外部充電器２０側では電流監視回路２０１によりＶＣＨＧラインの電流を検出し、図２に示すようなＶＣＮＴ_２信号を充電制御回路２０２に出力する。充電制御回路２０２は受け取ったＶＣＮＴ_２信号のパターンを認識し、図４に示すデータの“０１０１”から充電電流を３５０ｍＡに設定して携帯機器１０に充電電流を供給する。そのため、携帯機器１０のバッテリ１０３には、スイッチ１０４、充電制御回路１０２を介して充電電流３５０ｍＡが供給され、バッテリ１０３はこの充電電流３５０ｍＡで充電される。

また、ステップＳ２で携帯機器１０内の温度が４５℃以下の場合には（ステップＳ２がＮＯ）、ステップＳ３に進み、携帯機器１０内の温度が４５℃以下であるかを判断する。携帯機器１０内の温度が４５℃以下の場合には（ステップＳ３がＹＥＳ）、図４に示すコマンド表を参照し、今度はスタートビット(０Ｈ)、コマンド０ＢＨ、データ０ＡＨ、ストップビット(０Ｈ)の順にＶＣＮＴ_１信号を出力し、スイッチ１０４をＯＮ／ＯＦＦ制御する。携帯機器１０内の温度が４５℃以下の場合の充電電流は、例えば、６００ｍＡとし、スイッチ１０４のＯＮ／ＯＦＦによるパターンのデータは図２に示すように“１０１０”となる。

外部充電器２０側では同様に電流監視回路２０１によりＶＣＨＧラインの電流を検出し、ＶＣＮＴ_２信号を充電制御回路２０２に出力する。充電制御回路２０２は受け取ったＶＣＮＴ_２信号のパターンを認識し、今度は図４に示すデータの“１０１０”から充電電流を６００ｍＡに設定して携帯機器１０に充電電流を供給する。そのため、バッテリ１０３は充電電流６００ｍＡで充電される。

以上の動作を繰り返し行い、ステップＳ４で充電が終了したところで携帯機器１０の充電を終了する。

このように本実施形態では、携帯機器１０から温度に応じた充電電流値をＯＮ／ＯＦＦによるパターンで充電器２０に送信し、充電器２０はそのパターンを認識してその値の充電電流を携帯機器１０に供給することにより、携帯機器の温度に応じて充電電流を制御することができる。そのため、充電中の携帯機器の温度上昇を抑制でき、携帯機器の温度上昇による充電停止を回避することができる。従って、使用者が携帯機器を操作しながら充電したとしても、火傷の恐れがないばかりか、充電が必要な状況にも拘わらず、携帯機器を使用できない状態に陥ることがない。

また、携帯機器と外部充電器との間でＯＮ／ＯＦＦ通信による認証を行い、規定外の携帯機器が接続された場合には、充電を停止するため、規定外の携帯機器を接続することによる事故を未然に防止することができる。更に、携帯機器と外部充電器との間で従来と信号の配線を変える必要がない。

なお、図２に示すパターンは携帯機器１０の充電に影響を与えない程度の短い時間のパターンであり、この短いパターンで外部充電器２０側に温度に応じた充電電流を通知するものとする。また、図２のパターン及び図４のコマンド表は一例であり、携帯機器と外部充電器との間で個別に定義しておくものとする。

本発明は、特に、携帯電話機等の充電機能を搭載した携帯機器及び外部充電器からなるシステムに好適に使用することができる。

１０携帯機器
２０外部充電器
１０１ＣＰＵ
１０２充電制御回路
１０３バッテリ
１０４スイッチ
１０５サーミスタ
２０１電流監視回路
２０２充電生魚回路
２０３プラグ

Claims

充電電流を供給する充電器と、バッテリを有する携帯機器とを有し、前記充電器に前記携帯機器を接続して前記充電器から供給された充電電流により前記バッテリを充電する充電制御システムであって、
前記携帯機器は、充電のオン／オフを行うスイッチと、機器内の温度を検出する温度検出素子と、前記温度検出素子の温度に応じて充電電流値を設定する手段と、前記設定された充電電流値を前記スイッチのオン／オフによるパターンによって前記充電器に送信する手段とを有し、
前記充電器は、前記携帯機器との間を流れる電流を検出して前記携帯機器からのオン／オフによるパターンを認識する手段と、前記パターン認識結果に基づいて前記携帯機器から送信された値の充電電流を前記携帯機器に供給する手段とを有することを特徴とする充電制御システム。
前記携帯機器は、充電開始時に前記オン／オフによる認証用の所定パターンを前記充電器に送信し、前記充電器は当該パターンが予め決められた認証用パターンと一致しない場合には、前記携帯機器に充電電流を供給しないことを特徴とする請求項１に記載の充電制御システム。
前記充電電流を送信する手段は、スタートビット、コマンド、データ、ストップビットの順に前記オン／オフによるパターンを作成し、前記データに所定ビットにより前記充電電流を示す値を組み込んで前記充電器に送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の充電制御システム。
充電電流を供給する充電器と、バッテリを有する携帯機器とを有し、前記充電器に前記携帯機器を接続して前記充電器から供給された充電電流により前記バッテリを充電する充電制御方法であって、
前記携帯機器は、電流設定手段により温度検出素子で検出された携帯機器内の温度に応じた電流値を設定し、電流値送信手段によりスイッチによるオン／オフのパターンによって前記設定された電流値を前記充電器に送信し、
前記充電器は、パターン認識手段により前記携帯機器との間を流れる電流を検出して前記携帯機器からのオン／オフによるパターンを認識し、電流供給手段により前記パターン認識結果に基づいて前記携帯機器から送信された充電電流を前記携帯機器に供給することを特徴とする充電制御方法。
前記携帯機器は、充電開始時に前記オン／オフによる認証用の所定パターンを前記充電器に送信し、前記充電器は当該パターンが予め決められた認証用パターンと一致しない場合には、前記携帯機器に充電電流を供給しないことを特徴とする請求項４に記載の充電制御方法。
前記携帯機器の電流値送信手段は、スタートビット、コマンド、データ、ストップビットの順に前記オン／オフによるパターンを作成し、前記データに所定ビットにより前記充電電流を示す値を組み込んで前記充電器に送信することを特徴とする請求項４又は５に記載の充電制御方法。