JP2017005788A - 充電器 - Google Patents

Abstract

【課題】充電に要する最大充電時間をユーザが見積もることのできる充電器を提供する。【解決手段】充電器１は、外部機器３から電力を受電して二次電池２を充電する充電回路１３と、外部機器３から充電回路１３へ供給される電力に基づいて外部機器３の給電能力を判定する制御装置１４と、制御装置１４が判定した外部機器３の給電能力を表示する表示装置１０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、二次電池の充電器に関する。

ＰＣ等のホスト機器に周辺機器を接続するためのインターフェース規格の一つとしてＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）が広く普及している。ＵＳＢ規格は、その登場以来、機能拡張が繰り返され、機器間における情報の送受信のみならず周辺機器を駆動するための電力供給が可能となった。またＵＳＢ規格は、継続的な規格の拡張により情報の転送速度及び給電能力が向上し続けている。

ＵＳＢ対応機器が普及した近年、機器間における情報の送受信よりも電力供給を主目的としてＵＳＢポートを使用する機器も存在する。例えばスマートフォンのバッテリは、ＵＳＢ接続端子を介して充電できるように設計されている。またＵＳＢ充電器は、外部機器のＵＳＢポートから受電した電力により二次電池を充電する。

上述のようなＵＳＢ充電器等は、ＵＳＢ給電による充電に際し、接続した電力供給源、すなわちＵＳＢケーブルを含めたＵＳＢポート側のＵＳＢ規格の給電能力を判定する必要がある。これは例えば、ＵＳＢ充電器等が５ボルト２アンペアの電力を要求するのに対し、電力供給源のＵＳＢ規格が５ボルト１アンペアの電力しか供給できない場合、供給電力の電圧が低下して充電できなくなる可能性があるからである。一方、例えばＵＳＢ充電器等が要求する電力を５ボルト１アンペアに固定した場合、双方の機器のＵＳＢ規格が５ボルト２アンペアの電力に対応していたとしても、その給電能力よりも低い給電効率で二次電池を充電することになってしまう。

ＵＳＢポート側の給電能力を判定する機能を備えた充電器の一例として、二次電池を充電する第１回路とその充電電流を検出する第２回路とを備える充電器が特許文献１に開示されている。この先行技術において充電器は、ＵＳＢポート側の給電可能な最大の電流値を判定し、その電流値で二次電池を充電する。

特表２０１４−５０９８２９号公報

ところで二次電池の充電に要する時間は、ＵＳＢポート側の給電能力に大きく依存する。例えば先述のように二次電池を５ボルト２アンペアで充電したときの満充電になるまでの時間が約２時間半であるとすると、５ボルト１アンペアで充電したときの満充電になるまでの時間が単純計算で約５時間となる。しかしながら上記の従来技術では、判定されたＵＳＢポート側の給電能力に応じた電流値で自動的に二次電池が充電されるだけである。このため上記の従来技術では、ユーザがその給電能力を知ることができず充電に要する最大充電時間を見積もることができないという課題がある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、充電に要する最大充電時間をユーザが見積もることのできる充電器を提供することにある。

＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、外部機器から電力を受電して二次電池を充電する充電回路と、
前記外部機器から前記充電回路へ供給される電力に基づいて前記外部機器の給電能力を判定する制御装置と、前記制御装置が判定した前記外部機器の給電能力を表示する表示装置と、を備える充電器である。

充電器は、外部機器から電力を受電し二次電池を充電するとともに、その外部機器の給電能力を判定し、さらにその給電能力を表示装置に表示する。このように充電器の表示装置を通して、ユーザは、外部機器の給電能力を知ることができる。そしてユーザは、この外部機器の給電能力に基づいて充電に要する最大充電時間を見積もることができる。

これにより本発明の第１の態様によれば、充電に要する最大充電時間をユーザが見積もることのできる充電器を提供することができるという作用効果が得られる。

＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記表示装置は、前記外部機器の給電能力を複数の表示灯で段階的に表示する、充電器である。

本発明の第２の態様によれば、簡易な構成の表示装置によって充電器の低コスト化が可能になる。またユーザは、外部機器の給電能力を複数の表示灯で段階的に表示することによって、外部機器の給電能力を直感的に把握することができる。したがって本発明の第２の態様によれば、ユーザは、その給電能力の段階と充電に要する時間とを事前に把握しておくことにより、より直感的かつ瞬時に充電に要する最大充電時間を把握することができる。

＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第２の態様において、前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出回路を備え、前記表示装置は、前記二次電池が満充電状態まで充電されたことを条件として、前記複数の表示灯を全て滅灯させる、充電器である。

充電器は、充電状態検出回路を備えることにより充電中の二次電池の充電状態を検出する。そして二次電池が満充電状態まで充電されたことを条件として、複数の表示灯を全て滅灯させる。これにより本発明の第３の態様によれば、先述した第２の態様による作用効果に加え、新たな機構を設けなくても外部機器の給電能力を表示する表示灯により二次電池の満充電状態をユーザに知らせることができる。

＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、外部機器から電力を受電して二次電池を充電する充電回路と、前記外部機器から前記充電回路へ供給される電力に基づいて前記外部機器の給電能力を判定し、その判定した前記外部機器の給電能力に基づいて前記充電回路における前記二次電池の充電モードを設定する制御装置と、前記制御装置が設定した前記充電モードを表示する表示装置と、を備える充電器である。

充電器は、外部機器から電力を受電し二次電池を充電するとともに、その外部機器の給電能力を判定する。また制御装置は、その判定した前記外部機器の給電能力に基づいて二次電池の充電モードを設定する。そして表示装置は、制御装置が設定した充電モードを表示する。このように充電器の表示装置を通して、ユーザは、外部機器の給電能力に基づいて設定された充電モードを知ることができる。このためユーザは、この外部機器の給電能力に基づいて充電に要する最大充電時間を見積もることができる。

＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、前述した本発明の第４の態様において、前記表示装置は、前記充電モードを複数の表示灯で段階的に表示する、充電器である。

本発明の第５の態様によれば、簡易な構成の表示装置によって充電器の低コスト化が可能になる。またユーザは、制御装置が設定した充電モードを複数の表示灯で段階的に表示することによって、充電モードを直感的に把握することができる。したがって本発明の第５の態様によれば、ユーザは、その充電モードと充電に要する時間とを事前に把握しておくことにより、より直感的かつ瞬時に充電に要する最大充電時間を把握することができる。

＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、前述した本発明の第５の態様において、前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出回路を備え、前記表示装置は、前記二次電池が満充電状態まで充電されたことを条件として、前記複数の表示灯を全て滅灯させる、充電器である。

充電器は、充電状態検出回路を備えることにより充電中の二次電池の充電状態を検出する。そして二次電池が満充電状態まで充電されたことを条件として、複数の表示灯を全て滅灯させる。これにより本発明の第６の態様によれば、先述した第５の態様による作用効果に加え、新たな機構を設けなくても充電器の充電モードを表示する表示灯により二次電池の満充電状態をユーザに知らせることができる。

＜本発明の第７の態様＞
本発明の第７の態様は、前述した本発明の第１〜第６の態様のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記外部機器の給電能力を定期的に判定する、充電器である。

本発明の第７の態様によれば、制御装置が外部機器の給電能力を定期的に判定するため、充電中に外部機器の給電能力が変動することがあっても、その給電能力の変動を検出することができる。このためユーザは、外部機器の給電能力が変動した場合においても、充電に要する最大充電時間を正確に見積もることができる。

本発明によれば、充電に要する最大充電時間をユーザが見積もることのできる充電器を提供することができる。

本発明に係る充電器の斜視図である。 本発明に係る充電器の正面図である。 本発明に係る充電器の内部構成を示すブロック図である。 本発明に係る充電器の表示装置の状態を示す正面図である。 本発明に係る充電器の表示装置の状態を示す正面図である。 本発明に係る充電器の表示装置の状態を示す正面図である。 本発明に係る充電器の表示装置の状態を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施例＞
図１は、本発明に係る充電器１の斜視図である。また図２は、本発明に係る充電器１の正面図である。尚、図２は、充電器１に二次電池２が収容されている状態を示す。
充電器１は、表示装置１０、電池支持部１１、満充電表示部Ｌ４〜Ｌ７を備える。また充電器１の本体上部１２には、ＵＳＢケーブルが接続可能なＭｉｃｒｏＵＳＢコネクタ差込口（図示せず）が備えられている。

表示装置１０は、ＬＥＤ（light emitting diode）からなる複数の表示灯Ｌ１〜Ｌ３から構成される。電池支持部１１は、二次電池２（二次電池Ｂ１〜Ｂ４）を収容可能な凹部が形成されており、その凹部に収容された二次電池Ｂ１〜Ｂ４を支持する。満充電表示部Ｌ４〜Ｌ７は、二次電池Ｂ１〜Ｂ４のそれぞれに対応したＬＥＤである。満充電表示部Ｌ４〜Ｌ７は、例えば二次電池Ｂ１〜Ｂ４のそれぞれに対し、充電中は点灯し、満充電状態まで充電されて充電が完了した時点で滅灯する。

次に充電器１の内部構成及び動作を説明する。
図３は、本発明に係る充電器１の内部構成を示すブロック図である。
充電器１は、表示装置１０に加え、充電回路１３、制御装置１４、充電状態検出回路１５を内部に備える。

充電回路１３は、外部機器３からＵＳＢケーブルを介して電力を受電し、電池支持部１１に収容された二次電池２を充電する。

制御装置１４は、公知のマイコン制御回路であり、外部機器３から充電回路１３へ供給される電力の電流及び電圧を検出することにより外部機器３の給電能力を判定する。外部機器３の給電能力の判定は、外部機器３の接続時の他、接続中も定期的に判定するのが好ましい。ここでＵＳＢによる給電能力は、外部機器３がＵＳＢ規格の各世代のいずれかに対応している限り、充電器１が対応する複数のＵＳＢ規格のいずれに相当するか段階的に選択されることになる。より具体的には例えば、外部機器３の給電能力として電圧が５ボルトで、電流が０．５Ａ、１．０Ａ、２．０Ａのいずれかであると想定すると、この外部機器３の給電能力はそれぞれＬｏｗ、Ｍｅｄｉｕｍ、Ｈｉｇｈの３段階で判定される。そして制御装置１４は、判定した外部機器３の給電能力を表示装置１０に表示させる制御を行う。

充電状態検出回路１５は、二次電池Ｂ１〜Ｂ４の充電状態を検出する回路であり、二次電池Ｂ１〜Ｂ４の全てが満充電になったことを条件として制御装置１４にその旨を通知する。そして、充電器１に満充電表示部Ｌ４〜Ｌ７が設けられていない場合には、例えば表示装置１０の複数の表示灯Ｌ１〜Ｌ３を全て滅灯させることにより二次電池Ｂ１〜Ｂ４の全ての充電が完了したことをユーザに示すのが好ましい。

つづいて外部機器３の給電能力を表示装置１０に表示する方法について説明する。
表示装置１０は、外部機器３の給電能力の判定結果を制御装置１４から受信し、以下で説明するように３つの表示灯Ｌ１〜Ｌ３でその給電能力を表示する。ここで外部機器３の給電能力は、先述のＬｏｗ、Ｍｅｄｉｕｍ、Ｈｉｇｈのうちいずれかである。

図４〜７は、本発明に係る充電器１の表示装置１０の状態を示す正面図である。
表示装置１０は、制御装置１４から受信した給電能力の判定結果がＬｏｗである場合に、表示灯Ｌ１だけを点灯させ、表示灯Ｌ２、Ｌ３は滅灯させる（図４）。

表示装置１０は、制御装置１４から受信した給電能力の判定結果がＭｅｄｉｕｍである場合に、表示灯Ｌ１、Ｌ２を点灯させ、表示灯Ｌ３は滅灯させる（図５）。

表示装置１０は、制御装置１４から受信した給電能力の判定結果がＨｉｇｈである場合に、表示灯Ｌ１〜Ｌ３を全て点灯させる（図６）。

さらに好ましい態様において表示装置１０は、二次電池Ｂ１〜Ｂ４の全てが満充電状態であることを制御装置１４から通知された場合に、表示灯Ｌ１〜Ｌ３を全て滅灯させる（図７）。

このように充電器１は、外部機器３の給電能力を表示装置１０により段階的に表示することができる。このとき外部機器３の給電能力と二次電池２の充電に要する時間とを事前に対応付けておくことにより、ユーザは、二次電池２が満充電となるまでに要する最大充電時間を把握することができる。すなわち３段階の給電能力Ｌｏｗ、Ｍｅｄｉｕｍ、Ｈｉｇｈのそれぞれの場合において、二次電池２の充電に要する時間を事前に見積もっておく。これにより例えば、給電能力がＬｏｗ、Ｍｅｄｉｕｍ、Ｈｉｇｈの各場合において、最大充電時間がそれぞれおよそ１０時間、５時間、２時間半であるといった見積もりが可能となる。

さらに制御装置１４は、外部機器３の接続時のみならず、定期的に外部機器３の給電能力を判定することによって、充電中に給電能力が変動することがあっても、その給電能力の変動を検出することができる。これにより例えば、給電能力が５ボルト１．０アンペアの状態で充電を開始し、外部機器３の電力供給が何らかの理由により５ボルト０．５アンペアまで低下した場合、表示装置１０の表示はＭｅｄｉｕｍからＬｏｗへ切り替わる。またこのとき例えば、この表示の切り替わるタイミングが充電を開始してから２時間半経過した時点であれば、最大充電時間は、当初の見積もりである５時間から７時間半へと修正することができる。このためユーザは、外部機器３の給電能力が変動した場合においても、充電に要する最大充電時間を正確に見積もることができることになる。

以上のように充電器１は、外部機器３の給電能力を判定し、その給電能力を表示装置１０に表示する。これによりユーザは、充電に要する最大充電時間を見積もることができる。また表示装置１０は、複数の表示灯Ｌ１〜Ｌ３からなるため充電に要する時間をユーザが容易かつ直感的に見積もることができ、また簡易な構成であるためコストを低く抑えることができる。さらに表示装置１０は、満充電表示部Ｌ４〜Ｌ７を設けなくても、複数の表示灯Ｌ１〜Ｌ３を全て滅灯させることにより、充電が完了したことを表示することができる。

＜第２実施例＞
次に本発明の第２実施例について説明する。
本実施例の充電器１は、第１実施例の充電器１と構成要素が共通であり、内部の制御方法の一部が第１実施例と異なる。以下、第１実施例と異なる部分について説明することとし、第１実施例と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

第２実施例において、制御装置１４は、外部機器３から充電回路１３へ供給される電力の電流及び電圧を検出することにより外部機器３の給電能力を定期的に判定する。ここでＵＳＢによる給電能力は、電圧が５ボルトであるとして、電流が０．５Ａ、１．０Ａ、２．０ＡのいずれであるかによってそれぞれＬｏｗ、Ｍｅｄｉｕｍ、Ｈｉｇｈの３段階で判定される。

制御装置１４は、外部機器３の給電能力を判定した後、その給電能力に基づいて充電回路１３による二次電池２の充電モードを設定する。すなわち例えば、判定された外部機器３の給電能力がＬｏｗである場合には、充電モードをＳｌｏｗＣｈａｒｇｅモードに設定する。例えば判定された外部機器３の給電能力がＭｅｄｉｕｍである場合には、充電モードをＳｔａｎｄａｒｄモードに設定する。例えば判定された外部機器３の給電能力がＨｉｇｈである場合には、充電モードをＱｕｉｃｋＣｈａｒｇｅモードに設定する。そして制御装置１４は、設定した充電モードを表示装置１０に通知する。

表示装置１０は、制御装置１４が充電回路１３に設定した充電モードを受信し、以下で説明するように３つの表示灯Ｌ１〜Ｌ３でその充電モードを表示する。

表示装置１０は、制御装置１４から受信した充電モードがＳｌｏｗＣｈａｒｇｅモードである場合に、表示灯Ｌ１だけを点灯させ、表示灯Ｌ２、Ｌ３は滅灯させる（図４）。

表示装置１０は、制御装置１４から受信した充電モードがＳｔａｎｄａｒｄモードである場合に、表示灯Ｌ１、Ｌ２を点灯させ、表示灯Ｌ３は滅灯させる（図５）。

表示装置１０は、制御装置１４から受信した充電モードがＱｕｉｃｋＣｈａｒｇｅモードである場合に、表示灯Ｌ１〜Ｌ３を全て点灯させる（図６）。

さらに好ましい態様において表示装置１０は、二次電池Ｂ１〜Ｂ４の全てが満充電状態であることを制御装置１４から通知された場合に、表示灯Ｌ１〜Ｌ３を全て滅灯させる（図７）。

このように充電器１は、制御装置１４が充電回路１３に設定した充電モードを表示装置１０により段階的に表示することができる。このとき充電モードと二次電池２の充電に要する時間とを事前に対応付けておくことにより、ユーザは、二次電池２が満充電となるまでに要する最大充電時間を把握することができる。すなわち３段階の充電モードＳｌｏｗＣｈａｒｇｅモード、Ｓｔａｎｄａｒｄモード、ＱｕｉｃｋＣｈａｒｇｅモードのそれぞれの場合において、二次電池２の充電に要する時間を事前に見積もっておく。これにより例えば、充電モードがＳｌｏｗＣｈａｒｇｅモード、Ｓｔａｎｄａｒｄモード、ＱｕｉｃｋＣｈａｒｇｅモードの各場合において、最大充電時間がそれぞれおよそ１０時間、５時間、２時間半であるといった見積もりが可能となる。

以上のように充電器１は、外部機器３の給電能力を判定し、その給電能力に基づいて二次電池２の充電モードを設定する。そして設定された充電モードを表示装置１０に表示する。これによりユーザは、充電に要する最大充電時間を見積もることができる。

＜変形例＞
本発明は、上記説明した実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば第１実施例において、外部機器３の給電能力は、３段階のような離散的に判定されなくてもよく、より連続的に判定されてもよい。また表示装置１０の表示形態は、複数の表示灯Ｌ１〜Ｌ３によるものでなく、給電能力の判定方法に応じて液晶ディスプレイやレベルメータ等により表示してもよい。

また第２実施例において、制御装置１４は、外部機器３の給電能力に基づいて、同時に充電する二次電池２の個数を調整するように充電モードを設定してもよい。すなわち
例えば二次電池Ｂ１からＢ４まで１つずつ順番に充電する単一充電モード、二次電池Ｂ１及びＢ２の充電が完了してから二次電池Ｂ３及びＢ４の充電を開始する２並列充電モード、二次電池Ｂ１〜Ｂ４を全て同時に充電する４並列充電モードを定義する。そして外部機器３から充電回路１３へ供給される電流が０．５Ａ、１．０Ａ、２．０Ａのいずれであるかによってそれぞれ単一充電モード、２並列充電モード、４並列充電モードを設定する。これにより外部機器３の給電能力が比較的低い場合であっても、優先的に充電される二次電池Ｂ１から使用できるようになる。

１ 充電器
２ 二次電池（Ｂ１〜Ｂ４）
３ 外部機器
１０ 表示装置
１１ 電池支持部
１２ 本体上部
１３ 充電回路
１４ 制御装置
１５ 充電状態検出回路
Ｌ１〜Ｌ３ 表示灯
Ｌ４〜Ｌ７ 満充電表示部

Claims (7)

1. 外部機器から電力を受電して二次電池を充電する充電回路と、
   前記外部機器から前記充電回路へ供給される電力に基づいて前記外部機器の給電能力を判定する制御装置と、
   前記制御装置が判定した前記外部機器の給電能力を表示する表示装置と、を備える充電器。
2. 請求項１に記載の充電器において、前記表示装置は、前記外部機器の給電能力を複数の表示灯で段階的に表示する、充電器。
3. 請求項２に記載の充電器において、前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出回路を備え、
   前記表示装置は、前記二次電池が満充電状態まで充電されたことを条件として、前記複数の表示灯を全て滅灯させる、充電器。
4. 外部機器から電力を受電して二次電池を充電する充電回路と、
   前記外部機器から前記充電回路へ供給される電力に基づいて前記外部機器の給電能力を判定し、その判定した前記外部機器の給電能力に基づいて前記充電回路における前記二次電池の充電モードを設定する制御装置と、
   前記制御装置が設定した前記充電モードを表示する表示装置と、を備える充電器。
5. 請求項４に記載の充電器において、前記表示装置は、前記充電モードを複数の表示灯で段階的に表示する、充電器。
6. 請求項５に記載の充電器において、前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出回路を備え、
   前記表示装置は、前記二次電池が満充電状態まで充電されたことを条件として、前記複数の表示灯を全て滅灯させる、充電器。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の充電器において、前記制御装置は、前記外部機器の給電能力を定期的に判定する、充電器。

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