JP2013054829A - 集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置を提供する。
【解決手段】接続ポート集線装置１、電力貯蔵装置２、電源管理構造３を含み、集線装置１には一個以上の入力側接続ポートと出力側接続ポート４があり、前記入力側接続ポートはコンピュータ電源又は外部電源に接続し、前記出力側接続ポートは外部の電子装置に接続し、前記入力側接続ポートと出力側接続ポートは、集線装置制御構造５によってデータ伝送管理を行ない、接続器・集線装置の機能を果たす。電力貯蔵装置２は接続ポート集線装置１の中に装着され、一次電池又は二次電池であってよい。二次電池に対する充電特性にあわせて、電力貯蔵装置２には外部電源を接続するための充電制御構造７が接続されている。電源管理構造３は電力貯蔵装置２と出力側接続ポート４の間に接続され、外部電子装置の電力需要を探知して自動的に調整し、電力貯蔵装置の電力を安定且つ均一に電子装置へ伝送できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置、特に、携帯に便利で、同時に多種類の携帯式電子製品に対して十分な電力を充電・供給し、且つ集線装置の機能を備えた予備用電源製品を提供するものである。

テクノロジーの発展に伴い、人々の電子製品に対する需要が日増しに増加し、家にいても、外出、仕事、娯楽に際しても、電子製品はほとんど人々の生活のあらゆる節々に入り込み、重視せざるを得ない状態になっている。そして、電子科学技術の進歩に連れて、電子製品の設計も軽薄短小の方向へ絶えず発展しており、電子製品の限りある体積の中で最大限の機能を提供する他、益々電子製品のポータブル機能を重視し、電子テクノロジーを活かして、生活を一層便利にしている。

以上に述べたように、電子製品のポータブル機能を重視して、各メーカーは何れも電子製品の微細化技術の研鑽に力を入れ、しかも短期間でかなり豊富な成果をあげている。しかし、電子製品には先天的な制限があり、そのため一方では電子テクノロジーの高速発展を制限している。この先天的な制限は、主として電源供給の方面からくるもので、電子製品を使用する時、電力によって駆動しなければならず、電力が不足あるいは中断した場合、如何に効能が大きい電子製品であっても、全くお手上げ状態となる。従来一般の電子製品は、主として固定した場所で使用され、しかも室内電源によって電力を供給されるので、使用に当たって電力供給問題をいつも見落としがちである。しかし、携帯式製品にとっては、僅か一ミリアンペアの電力でさえ、かなり貴重な資源であり、各メーカーも省エネの方向で研究開発に努力してはいるが、電力貯蔵の技術がまだ効果的に突破されていないため、限られた電池容量の影響で、臨時的に電力の中断がよくある。特に、日増しに微細化する電子製品においては、その電池も小さくなり、電力の貯蔵量は益々不足しがちで、携帯式電子製品の使用を制限している。

そのため、ある人は外出の時充電器を携帯するが、充電器の体積、造形の面で、取り扱いが不便であり、且つ一つ一つの携帯式電子製品の充電器はコンパチブルでないかも知れず、若し一人で二種類以上の製品がある場合、毎回外出する毎に携帯すべきものが増え、実に不便である。又ある人は外出の時に予備用電源、例えば二個目の電池あるいは小型発電機を携帯するかも知れない。しかし、これらの装置は経常的に使用するものではなく、しかも限り有る個人のスペースを占めるので、大多数の人は携帯しないかあるいは携帯に不便を感じる、携帯しようと思っていても、臨時に忘れることも有り、その使用率は低い。
これによって分かるように、従来の携帯式予備用電源装置には、なお欠点があり、改良が待たれていた。

本発明者は、従来製品の欠点に鑑み、研究開発改良に着手し、且つ子細に観察した結果、携帯式電子製品には通常接続ポート、例えばUSB、IEEE1394などを、その他の電子製品あるいはコンピュータと接続するために、備えており、そしてこれらの新式接続ポートは、データの伝送を行う他、又同時に充電の機能を提供できることが分かった。そこで、本発明者は、衆知を集めて有益な意見を広く吸収し、接続ポートの重要性が見落としにくい特性を利用して、外部接続式の予備用電源を提供し、ユーザーがいつでも携帯式電子製品に充電を行うことができるようにした。同時に便利性を考慮して、この装置を集線装置（HUB）と結合して使用した、この装置は、集線装置及び予備電源機能を同時に果たすことが出来る。長年の研究開発及び実作によって、ついに本件集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置を実現した。

本発明の主要目的は、その構造が簡単軽便で、携帯しやすく、且つ接続ポートの特色によって、ユーザーが携帯することを忘れることがなく、いつでも携帯式電子製品に対して充電を行うことができるような集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、同時に複数の携帯式電子製品に対して充電を行ない、且つどの電子製品も十分な電力供給を受けられるような集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置を提供することにある。

本発明の更にもう一つの目的は、接続ポートの特性によって、単一の携帯式電子製品に限らず、同時に多種類の異なる携帯式電子製品に対して充電することのできるような集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置を提供することにある。

本発明の更に又もう一つの目的は、その集線装置の機能が、携帯式電子製品及びコンピュータとの間の伝送インターフェースとすることのできるような集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置を提供することにある。

上記目的を達成できる集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置は、主として、接続ポート集線装置と、電力貯蔵装置及び電源管理構造を含む。前記接続ポート集線装置には、外部の電子装置を接続するための一個或いは一個以上の入力側接続ポート及び出力側接続ポートがあり、前記入力側接続ポートは、コンピュータの電源或いは外部電源に接続するためであり、前記出力側接続ポートは、外部の電子装置に接続するためであり、前記入力側接続ポート及び出力側接続ポートは、集線装置制御構造によってデータ伝送管理を行ない、接続ポート集線装置の機能を果たす。前記電力貯蔵装置は、前記接続ポート集線装置の内部に装着され、ニッケルカドミゥム電池、ニッケル水素電池、リチゥムイオン電池など、充電可能な二次電池であって良い。その充電特性にあわせて、前記電力貯蔵装置には、充電制御構造が接続され、前記充電制御構造は、外部電源に接続するためにある。前記電力貯蔵装置は一次電池であってもよく、電力が尽きたら、電池槽を開けて交換することができる。前記電源管理構造は前記電力貯蔵装置と接続ポートの間に接続され、外部電子装置の電力需要を探知して自動的に調整することによって、前記電力貯蔵装置の電力を安定して均一に電子装置へ伝送することができる。前記入力側接続ポート及び出力側接続ポート内部のピンはおおよそ電力伝送ピン及びデータ伝送ピンとに区分され、前記電力伝送ピンは、電力貯蔵装置に接続して外部電子装置の予備用電源を提供するためで、前記データ伝送ピンは、集線装置制御構造に接続され、前記集線装置制御構造は、データ伝送ピンを経由して外部電子装置の電力需要の情報を取得し、且つ前記電源管理構造によって電力貯蔵装置を調整し、安定した電源出力を提供する事ができる。

尚、上記詳細な説明は本発明の実行可能な実施例の具体的説明であり、ただし前記実施例は本発明の特許請求範囲を制限するものではなく、およそ本発明の技芸精神を逸脱せずになされる等価実施或いは変更は、すべて本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。

本発明は、従来の技術に比べ、更に下記のような長所及び効能がある。
１．本発明は、コンピュータと外部接続電子装置、或いは電子装置間のデータ伝送機能とすることができる。
２．本発明は、外部接続電子装置の予備用電力とすることができる、自動電源管理によって、同時に二つ以上の電子装置に対して充電を行うことができ、自動的に電源をそれぞれの電子装置に配給することができるので、予備用電力の浪費を避ける事ができる。
３．本発明は、必要に応じて充電器として、二次電池に対して充電することができるので、環境保護の要求に符合する。
４．電力貯蔵装置によって安定電圧電源を外部接続電子装置に提供できるので、その電子装置の使用時の安定性を有効に維持することができる。
５．コンピュータに接続した場合、更にデータ伝送及び充電動作を同時に行うことができ、且つ充電中に自動的に電源を分配できる、先ず外部接続電子装置へ充電し、電源に剰余がある場合は、直接電力貯蔵装置に切り替えて充電し、コンピュータ電源の浪費を避けることができるので、環境保護の要求に符合する。

本発明に係る集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置の斜視図である。 前記集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置の平面図である。 （Ａ）〜（Ｈ）は、異なる型式のUSB接続ポート構造略図である。 （Ｉ）〜（Ｋ）は異なる型式のUSB、IEEE１３９４接続ポート構造略図である。 前記集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置の充電構造略図である。 前記集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置の充電制御ブロック図である。 前記集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置を外部電源電力供給へ切り替える動作ブロック図である。 前記集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置の安定電源構造のブロック図である。 前記集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置の電力剰余量表示構造の略図である。

図１、図２は、本案発明に係る集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置を示すものであり、主として、接続ポート集線装置１と、電力貯蔵装置２、及び電源管理構造３を含む。前記接続ポート集線装置１には、少なくとも第一入力側接続ポート４a及び一個以上の出力側接続ポート４を有し、前記第一入力側接続ポート４aは、コンピュータ６の電源に接続するためであり、前記出力側接続ポート４は、その他外部の電子装置９に接続するためであり、前記第一入力側接続ポート４aと出力側接続ポート４は、集線装置制御構造５によってデータ伝送管理を行い、前記集線装置制御構造５の両端はそれぞれ接続ポート４によってコンピュータ６及び電子装置９に接続されることによって、接続ポート集線装置のデータ伝送機能を果たす。

前記電力貯蔵装置２は、前記接続ポート集線装置１の中に装着され、ニッケルカドミウム(Ni-Cd)電池、ニッケル水素(Ni-MH)電池、リチウムイオン(Li-Ion)電池など、充電可能な二次電池であって良い。その充電特性にあわせて、前記電力貯蔵装置２には、充電制御構造７が接続され、前記充電制御構造７は、第一入力側接続ポート４aを経由してコンピュータ６に接続し、電力貯蔵装置２の電力が尽きたときに充電を行う、或いは前記充電制御構造７には別途第二入力側接続ポート４ｂが接続され、前記第二入力側接続ポート４ｂは、外部電源８に接続するためであり、同様に電力貯蔵装置２の電力が尽きたときに充電を行う事ができる。

前記電力貯蔵装置２は、一次電池であってもよく、或いは別途電池槽（図示せず）を備えて一次電池を収納しても良い。前記二次電池にあわせて、前記一次電池は、マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池、空気亜鉛電池、水銀電池、酸化銀電池、リチウム電池など一次性電池であってもよく、その大小、数量は必要に応じて調整し、例えば、AA*2，AAA*2…のような配置で、電力が尽きた場合に電池槽を開けて交換することができる。

前記電源管理構造３は、知能的自動管理の機能を有し、前記電力貯蔵装置２と出力側接続ポート４の間に接続され、電子装置９の電力需要を探知して自動的に調整することによって、前記電力貯蔵装置２の電力を安定して均一に電子装置９へ伝送し、且つ使用中の電子装置９を安全且つ安定して作動させることができる。

図３（Ａ）〜（Ｈ）と図４（Ｉ）〜（Ｊ）を参照して、前記第一・第二入力側接続ポート４a・４ｂ及び出力側接続ポート４は、充電機能を達成できる任意のデータ伝送接続ポートであり、ここでは、出力側接続ポート４について説明すると、現在よく見かけるのはUSBやIEEE 1394などの型式がある。前記USB接続ポートで最もよく見かける型式には外観が長方扁平形状の標準USB A Type（図３（Ａ）を参照）、或いは外観が正方形を呈する標準USB B Type（図３（Ｂ）を参照）がある。及びその後体積を縮小して発展したmini USB A/B(図３（Ｃ）（Ｄ）を参照)などの接続ポート型式、或いは体積が更に小さく、移動装置の対応に便利なmicro USB A/B(図３（Ｅ）（Ｆ）を参照)、或いは最近提出されたUSB3.0 A/B(図３（Ｇ）（Ｈ）を参照)などの型式がある。そしてIEEE 1394の型式は最初IEEE 1394a 6Pin(図４（Ｉ）を参照)及びIEEE 1394a 4Pin(図４（Ｊ）を参照)の規格に区分され、その後伝送量の増加に伴ってIEEE 1394b 9Pin(図４（Ｋ）を参照)などの型式が出てきた。もちろん、前述第一・第二入力側接続ポート４a・４ｂ及び出力側接続ポート４の型式は依然絶えず追加、改良されているが、基本的に本発明の要求する充電需要から外れることはない。

本発明は、電源出力を自動調整する特性を強調する。例えば、図３（Ａ）のUSB接続ポートを例にとると、前記出力側接続ポート４のピンはおおよそ電力伝送ピン４１とデータ伝送ピン４２に区分され、前記電力伝送ピン４１は、電力貯蔵装置２に接続して予備電源を供給し、前記データ伝送ピン４２は、集線装置制御構造５に接続され、前記集線装置制御構造５は、データ伝送ピン４２を経由して外部電子装置９の電力需要情報を取得し、且つ前記電源管理構造３を経由して電力貯蔵装置２を調整することによって安定した電源出力を提供する。

又、図５に示すように、二次電池の電力貯蔵装置２の設計にあわせて、本案発明においては、出力側接続ポート４を電子装置９に接続しないときは、充電器として使用でき、充電制御構造７によって電力貯蔵装置２の二次電池に対して充電を行い、非常時の必要に応じる事ができる。

出力電源の安定性を増加するため、前記電力貯蔵装置２と電源管理構造３の間には昇降圧管理構造１０が設置され、これによって電力貯蔵装置２の出力を管理制御し、電子装置９が皆それぞれ十分安定した電力供給を受けられるようにした。

なお、前記充電制御構造７には、電源表示器７１が接続され、電力貯蔵装置２の充電状態を表示する。同様に、前記集線装置制御構造５にも、データ伝送表示器５１が接続され、データ伝送状態を表示する。前記電源表示器７１及びデータ伝送表示器５１は、単純なＬＥＤ点滅方式で作動しているかどうかを表示しても良い。

一層細部の充電動作説明として、図６に示すように、本案発明における充電制御ブロック図である、その中で、第一入力側接続ポート４aは、データ伝送機能及び充電機能を備えおり、主として前述コンピュータ６に接続するためであり、コンピュータ６との接続を確定するときは、前記データ伝送表示器５１が点灯して、データ伝送を行って良いことを表示すると同時に、前記第一入力側接続ポート４aは、電源表示器７１によって点灯し、充電制御構造７が充電開始できることを表す、充電が完成すると、前記充電制御構造７のランプは消える。

一方、前記第二入力側接続ポート４ｂには、単独快速充電機能が有るので、前述外部電源８に接続し、直接前記充電制御構造７によって電力貯蔵装置２に対して充電することができる。

図７は、外部電源電力供給への切り替え動作ブロック図であり、コンピュータ６或いは外部電源８の電源が充足している場合、すなわち、出力側接続ポート４に接続された電子装置９の消耗電力が定格電流より小さい場合、直接外部電源８から出力側接続ポート４へ電力供給することができる。

又、図８は、安定電源構造のブロック図であり、本案発明では、前記出力側接続ポート４の線路探知によって、前記電源管理構造３で前記出力側接続ポート４が電子装置９に接続されてることを探知した場合に始めて充電或いはデータ伝送作業に電力を供給し、資源の無駄使いを避けることができる。

更に、図９は、本案発明における電力剰余量表示構造の略図であり、前記電力貯蔵装置２には、電量表示器２１が接続され、前記電力貯蔵装置２の電量を表示する。その方法の一つは、ＬＥＤ２２を５個採用し、この５個のＬＥＤ２２を相互接続し、且つ押釦スイッチ２３よってこれを制御する、前記押釦スイッチ２３を押した時、電量が足りる場合（図示すように4.2vに達した場合）この５個のＬＥＤ２２は同時に点灯する。電力が次第に弱くなった場合、点灯するＬＥＤ２２が次第に減少する。このようにして、電力貯蔵装置２の電量を判断することができる。

前述説明によって、前記集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置は、前記電力貯蔵装置２によって安定した十分な電源を電子装置９へ供給し、使用中の電子装置９が安全且つ安定して作業を行わせることが分かる。一方、前記電源管理構造３は、電力を出力するとき、知能的自動管理機能を備えており、挿入された電子装置９の電力と電流の需要量を判別し、その分だけ電力貯蔵装置２から電力と電流を供給する、電子装置９の挿入がないときは、電力貯蔵装置２から電力と電流は出力されず、エネルギーを節約することができる。

前記電源管理構造３の知能的自動管理機能は、実際の需要に応じて、出力電圧電流を自動的に変化させ、コンピュータ６と電子装置９の間のデータ交流動作として探知された場合、前記電源管理構造３は、電力貯蔵装置２の電圧電流を標準電圧電流出力に自動的に切り替え、電子装置９の作業を安定させる。データ交流動作ではないと探知された場合は、前記電源管理構造３は、電力貯蔵装置２の電圧電流を比較的大きな電圧電流出力に自動的に切り替え、電子装置９が快速に充電されるようにする。

なお、前記電源管理構造３の知能的自動管理機能が内部電力貯蔵装置２の電力不足を探知した場合は、前記電源管理構造３はコンピュータ６の電源或いは外部電源８へ自動的に切り替え、電子装置９が続けて安定して作動できるようにする。

１：接続ポート集線装置
２：電力貯蔵装置
２１：電量表示器
２２：ＬＥＤ
２３：押釦スイッチ
３：電源管理構造
４：出力側接続ポート
４ａ：第一入力側接続ポート
４ｂ：第二入力側接続ポート
４１：電力伝送ピン
４２：データ伝送ピン
５：集線装置制御構造
５１：データ伝送表示器
６：コンピュータ
７：充放電制御構造
７１：電源表示器
８：外部電源
９：電子装置
１０：昇降圧管理構造

Claims (13)

1. 集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置であって、
   接続ポート集線装置と、電力貯蔵装置と、電源管理構造とを含み、
   前記接続ポート集線装置には、一個或いは一個以上の入力側接続ポート及び出力側接続ポートがあり、前記入力側接続ポートは、コンピュータの電源或いは外部電源に接続するためであり、前記出力側接続ポートは、電子装置に接続するためであり、前記入力側接続ポート及び出力側接続ポートの中には電力伝送ピン及びデータ伝送ピンがあり、且つ集線装置制御構造は入力側接続ポート、出力側接続ポート内のデータ伝送ピンと接続することによって、コンピュータと電子装置の間のデータ伝送管理を行い、
   前記電力貯蔵装置は、前記接続ポート集線装置の中に装着されており、
   前記電源管理構造は、知能的自動管理の機能があり、前記電力貯蔵装置と電力伝送ピンの間に接続され、且つデータ伝送ピンから電子装置の電力需要を取得することによって、電力貯蔵装置の電力を安定・均一的に電子装置へ伝送し、使用中の電子装置が安全且つ安定して作動できるようにしたことを特徴とする、集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置。
2. 前記電力貯蔵装置は、マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池、空気亜鉛電池、水銀電池、酸化銀電池、又はリチウム電池の一次性電池であって、電力が尽きた場合に電池槽を開けて交換することができることを特徴とする、請求項１に記載の集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置。
3. 前記電力貯蔵装置は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、又はリチウムイオン電池の充電可能な二次電池であることを特徴とする、請求項１に記載の集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置。
4. 前記電力貯蔵装置には、充電制御構造が接続され、電力貯蔵装置の電力が消耗して尽きた場合に、入力側接続ポートによって前記コンピュータの電源或いは外部電源に接続して充電することができるようにしたことを特徴とする、請求項３に記載の集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置。
5. 前記充電制御構造には、電源表示器が接続され、電力貯蔵装置の充電状態を表示できるようにしたことを特徴とする、請求項４に記載の集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置。
6. 前記入力側接続ポート或いは出力側接続ポートは、USB 接続ポートであり、標準USB A/B、mini USB A/B、micro USB A/B、USB3.0 A/Bなどの型式を含むことを特徴とする、請求項１に記載の集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置。
7. 前記入力側接続ポート或いは出力側接続ポートは、IEEE 1394 接続ポートであり、IEEE 1394a 6Pin、IEEE 1394a 4Pin、IEEE 1394b 9Pinなどの型式を含むことを特徴とする、請求項１に記載の集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置。
8. 前記電力貯蔵装置と電源管理構造の間には、昇降圧管理構造を設置することによって、電力貯蔵装置の出力安定性を管理することを特徴とする、請求項１に記載の集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置。
9. 前記集線装置制御構造には、データ伝送表示器が接続されることによって、データ伝送状態を表示することを特徴とする、請求項１に記載の集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置。
10. 前記電力貯蔵装置には、電量表示器を接続し、且つ押釦スイッチで制御し、前記押釦スイッチを押したときは、前記電力貯蔵装置の電量を表示できるようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置。
11. 前記電力貯蔵装置によって安定電圧且つ十分な電源を電子装置に対して供給することによって、使用中の電子装置を安定して作動させ、一方、前記電源管理構造は、電力の出力に際して、知能的自動管理機能を有し、挿入された電子装置の電力及び電流の需要量を判別し、その分だけ電力貯蔵装置から電力及び電流を供給し、装置の挿入がないときは、電力及び電流を出力しないことを特徴とする、請求項１に記載の集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置の使用方法。
12. 前記出力電源は、内部電力貯蔵装置によって供給され、一方その出力電圧電流は、前記電源管理構造の知能的自動管理システムによって実際の需要に応じて自動的に切り替えられ、データ交流動作として探知された場合は、前記電源管理構造は電圧電流を標準電圧電流に調節して出力することによって、電子装置を安定して作動させ、データ交流動作でないことを探知した場合は、電源管理構造は自動的により大きい電流の出力に切り替えることによって、電子装置が快速に充電できるようにすることを特徴とする、請求項１１に記載の集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置の使用方法。
13. 前記電源管理構造の知能的自動管理システムによって内部電力貯蔵装置の電力が不足することを探知した場合、前記電源管理構造は、自動的にコンピュータ電源或いは外部電源に切り替えることによって、電子装置が安定作業を続けるようにしたことを特徴とする、請求項１１に記載の集線装置の機能を結合した移動式予備電源装置の使用方法。