JP2020108190A

JP2020108190A - 充電装置、その制御方法、及びその制御用プログラム

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Publication number: JP2020108190A
Application number: JP2018242284A
Authority: JP
Inventors: 考志岡田; Takashi Okada
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2038-12-26
Also published as: JP6693660B1

Abstract

【課題】充電時に端末本体が充電端子から離脱することによる、アーク放電の発生を抑制することができる充電装置、その制御方法、及びその制御用プログラムを提供する。【解決手段】携帯端末１００を所定の充電電圧で充電する充電装置１０２である。充電装置１０２は、携帯端末１００が充電装置１０２に搭載されたことを検出する端末本体検出部１２と、ユーザＵ１を検知するユーザ検知部１３と、端末本体１０１が搭載されたことを検出し、かつ、ユーザを検知したとき、携帯端末への充電を停止する制御部１１とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は充電装置、その制御方法、及びその制御用プログラムに関し、特に携帯端末を充電する充電装置、その制御方法、及びその制御用プログラムに関する。

特許文献１に開示の充電装置は、端末本体を充電台から離脱したときにその充電用接点が充電端子ばねから離脱するのに先立って、物理スイッチを用いて充電回路を開状態に切り換える。すなわち、端末本体への充電を停止する。これによって、大きな充電電流を供給しても、端末本体を離脱する時に充電用接点と充電端子ばねとの間の火花の発生を防止して接触不良を防止すると述べられている。

実開平０５−０８８０５２号公報

本願発明者等は、上記した技術について以下の課題を発見した。

特許文献１に開示の充電装置において、物理スイッチが切り替えた時点と、端末本体の充電用接点が充電端子ばねから離脱する時点とは略同じである。そのため、充電が十分に停止しないまま、端末本体の充電用接点が充電端子ばねから離脱するおそれがある。このような場合、充電用接点と充電端子との間に、アーク放電が発生することがある。

本開示の目的は、上述した課題を鑑み、充電時に端末本体が充電端子から離脱することによる、アーク放電の発生を抑制することができる充電装置、その制御方法、及びその制御用プログラムを提供することにある。

本開示に係る実施の形態の１つは、
携帯端末を所定の充電電圧で充電する充電装置に、前記携帯端末が搭載されたことを検出する端末本体検出部と、
ユーザを検知するユーザ検知部と、
前記携帯端末が搭載されたことを検出し、かつ、前記ユーザを検知したとき、前記携帯端末への充電を停止する制御部と、を備える。

本開示に係る実施の形態の１つは、
充電装置の制御方法であって、
携帯端末を所定の充電電圧で充電する充電装置に、前記携帯端末が搭載されたことを検出するステップと、
ユーザを検知するステップと、
前記携帯端末への充電を停止するステップと、を備える。

本開示に係る実施の形態の１つは、
充電装置の制御用プログラムであって、
携帯端末を所定の充電電圧で充電する充電装置に、
前記携帯端末が搭載されたことを検出するステップと、
ユーザを検知するステップと、
前記携帯端末への充電を停止するステップと、を実行させる。

本開示は、充電時に端末本体が充電端子から離脱することによる、アーク放電の発生を抑制することができる充電装置、その制御方法、及びその制御用プログラムを提供する。

実施の形態１に係る充電装置のハードウェア構成の一構成例を示す模式図である。実施の形態１に係る充電装置のシステム構成の一構成例を示すブロック図である。実施の形態１に係る充電装置の要部の一具体例を示す回路図である。実施の形態１に係る充電装置のタイミングチャートである。実施の形態２に係る充電装置のハードウェア構成の一変形例を示す模式図である。実施の形態２に係る充電装置のシステム構成の一変形例を示すブロック図である。実施の形態２に係る充電装置のタイミングチャートである。

（実施の形態１）
以下、図１〜図４を参照して実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係る充電装置のハードウェア構成の一構成例を示す模式図である。図２は、実施の形態１に係る充電装置のシステム構成の一構成例を示すブロック図である。図３は、実施の形態１に係る充電装置の回路図である。図４は、実施の形態１に係る充電装置のタイミングチャートである。

図１及び図２に示すように、充電装置１０２は、携帯端末１００の端末本体１０１を脱離可能に保持する。充電装置１０２は、電圧取得部１０と、制御部１１と、端末本体検出部１２と、ユーザ検知部１３とを備える。携帯端末１００は、ユーザが携帯可能な端末であればよく、具体的には、スマートフォン、携帯電話、タブレット等である。端末本体１０１は、携帯端末１００の本体であり、ユーザＵ１が把持可能な筐体を含む。電池１０１ａの充電は、充電制御部１０１ｃを介して行われる。充電制御部１０１ｃは充電電流の制御、充電停止の制御等を行ない、電池１０１ａを充電する。以降の説明では、充電制御部１０１ｃに関する記載は省略し、電圧を電池１０１ａに印加する等の記載とする。

電圧取得部１０は、充電装置１０２の外部又は内部の電源（図示略）から入力電圧を取得し、制御部１１に出力する。出力電圧の大きさは、充電電圧に応じて決まる。電圧取得部１０は、例えば、ＡＣアダプタであり、充電装置１０２の外部の電源は、例えば、家庭用電源である。充電装置１０２の内部の電源として、例えば、電池を利用することができる。

端末本体検出部１２は、端末本体１０１が充電装置１０２に搭載されている場合、短絡する。一方、端末本体検出部１２は、端末本体１０１が充電装置１０２から取り外された場合、開放する。

ユーザ検知部１３は、ユーザＵ１が充電装置１０２の周辺に位置するか否かを時々刻々と検知し、この検知信号を時々刻々と制御部１１に出力する。充電装置１０２の周辺とは、充電装置１０２を含む特定の範囲である。この特定の範囲は、特に限定されないが、ユーザＵ１が所定の時間内に端末本体１０１を充電装置１０２から取り外すことができる範囲内であればよい。この特定の範囲は、例えば、充電装置１０２の前方における所定の範囲や充電装置１０２から所定の半径の円の内側である。ユーザ検知部１３として、人感センサ、近接センサ等を利用することができる。

制御部１１は、端末本体１０１の電池１０１ａの充放電を制御する装置であればよく、例えば、図３に示す充放電制御回路１１ａを備える。制御部１１は、端末本体検出部１２からの検出信号と、ユーザ検知部１３からの検知信号とを受け取る。制御部１１は、この検出信号とこの検知信号に応じて、端末本体１０１の電池１０１ａに、電圧取得部１０に入力された電圧を充電電圧として印加したり、この印加を停止したりする。

なお、制御部１１は、ハードウェア構成として、コンピュータを利用してもよく、具体的には、制御装置、中央処理演算装置、各種プログラムを記憶した記憶媒体、ユーザが入出力可能なインターフェイス等を備えてもよい。

制御部１１は、端末本体１０１が充電装置１０２に搭載していることを示す検出信号を受け取り、さらに、ユーザＵ１が充電装置１０２を含む特定の範囲に存在しないことを示す検知信号を受け取る場合がある。このような場合、制御部１１は、電圧取得部１０に入力された電圧を電池１０１ａに印加する。

制御部１１は、ユーザＵ１が充電装置１０２を含む特定の範囲に存在する場合、電池１０１ａへの電圧の印加を停止する。

ここで、充電装置１０２は、端末本体１０１を搭載した場合、充電装置１０２の充電用出力端子と、端末本体１０１の充電用入力端子とが接触し、端末本体検出部１２が短絡する。これによって、制御部１１の制御に応じて電池１０１ａへの電圧を印加した場合、端末本体１０１の電池１０１ａに電力を供給し、端末本体１０１を充電する。

なお、充電装置１０２は、端末本体１０１を搭載した場合、端末本体１０１のＧＮＤ１０１ｂと、充電装置１０２のＧＮＤ１０２ｂとが接触して、アースに接続されている。

（実施例）
図３及び図４を参照して、制御部１１の一例である充放電制御回路１１ａの構成及び動作について説明する。

充放電制御回路１１ａは、遅延回路２０と、放電回路２１とを備える。

遅延回路２０は、端末本体検出部１２と電気的に接続されている。遅延回路２０は、抵抗３０、３１と、コンデンサ３２とを備える。端末本体検出部１２が短絡されると、一定の遅延時間ｔｄ１後にトランジスタ４０（Ｔ４）をＯＮ（オン）させる。また、端末本体検出部１２が開放されると、一定の遅延時間ｔｄ２後にトランジスタ４０（Ｔ４）をＯＦＦ（オフ）させる。トランジスタ４０（Ｔ４）は、抵抗４１とＡＮＤ回路４２の第一の入力端子とに電気的に接続されている。

ユーザ検知部１３は、ＡＮＤ回路４２の第二の入力端子と電気的に接続されている。ＡＮＤ回路４２は、トランジスタ４３（Ｔ１）のゲートに出力する。トランジスタ４３（Ｔ１）は、抵抗４４、メインスイッチ４５（Ｔ２）、及び放電回路２１に接続されている。放電回路２１は、トランジスタ５０（Ｔ３）と、放電抵抗５１とを備える。なお、図３に示す一具体例では、トランジスタ４０（Ｔ４）、トランジスタ４３（Ｔ１）、及びトランジスタ５０（Ｔ３）は、ｎチャネル型であり、メインスイッチ４５（Ｔ２）は、ｐチャネル型である。

（充電を開始する動作）
次に、充放電制御回路１１ａの充電開始時の動作について説明する。

充電装置１０２が端末本体１０１を搭載すると、端末本体検出部１２が短絡する。よって、遅延回路２０に入力電圧が入力され、トランジスタ４０（Ｔ４）のゲート電圧は徐々に上昇する。さらに、一定の遅延時間ｔｄ１後にトランジスタ４０（Ｔ４）がＯＮする。トランジスタ４０（Ｔ４）がＯＮすると、所定の電圧をＡＮＤ回路４２に出力する。

ユーザ検知部１３がユーザＵ１を検出できない場合、所定の電圧をＡＮＤ回路４２に出力する。ＡＮＤ回路４２は、所定の電圧をトランジスタ４３（Ｔ１）のゲートに出力する。よって、トランジスタ４３（Ｔ１）がＯＮする。

トランジスタ４３（Ｔ１）がＯＮすると、メインスイッチ４５（Ｔ２）がＯＮし、放電回路２１のトランジスタ５０（Ｔ３）がＯＦＦする。これによって、出力電圧を端末本体１０１の電池１０１ａに出力する。すなわち、入力電圧が出力電圧として端末本体１０１の電池１０１ａに出力される。その結果、電池１０１ａの充電を開始する。

（充電を停止する動作）
次に、充電を停止する場合の充放電制御回路１１ａの動作を説明する。

まず、ユーザＵ１が、端末本体１０１を充電装置１０２から取り外すため、端末本体１０１に近づき、端末本体１０１を含む所定の範囲内に入る。すると、ユーザ検知部１３がユーザＵ１を検出し、ユーザ検知部１３は、所定の電圧をＡＮＤ回路４２に出力する。ＡＮＤ回路４２は、所定の電圧をトランジスタ４３（Ｔ１）のゲートに出力し、トランジスタ４３（Ｔ１）がＯＦＦする。すると、メインスイッチ４５（Ｔ２）がＯＦＦし、電池１０１ａへの充電動作を中止する。放電回路２１のトランジスタ５０（Ｔ３）がＯＮし、出力電圧を放電させる。この出力電圧を放電させた時点において、ユーザＵ１が端末本体１０１を充電装置１０２から取り外していない。なお、トランジスタ５０（Ｔ３）がＯＦＦすると、放電を停止する。

続いて、ユーザＵ１が端末本体１０１を充電装置１０２から取り外す。つまり、端末本体１０１の充電用出力端子が充電装置１０２の充電用入力端子から離脱する。すると、端末本体検出部１２が開放されるので、遅延回路２０に入力電圧を出力する。トランジスタ４０（Ｔ４）のゲート電圧は徐々に低下し、一定の遅延時間ｔｄ２後にトランジスタ４０（Ｔ４）をＯＦＦする。

以上より、端末本体１０１が充電装置１０２から取り外される前に、出力電圧を低下することができる。すなわち、充電時に端末本体１０１の充電用出力端子が充電装置１０２の充電用入力端子から離脱することによる、アーク放電の発生を抑制することができる。

（実施の形態２）
次に、図５〜図７を参照して、実施の形態２について説明する。図５は、実施の形態２に係る充電装置のハードウェア構成の一変形例を示す模式図である。図６は、実施の形態２に係る充電装置のシステム構成の一変形例を示すブロック図である。図７は、実施の形態２に係る充電装置のタイミングチャートである。

図５及び図６に示すように、充電装置１０２ａは、携帯端末２００の端末本体２０１を脱離可能に保持する。端末本体２０１は、接触検出部１０６を備えるところを除いて、端末本体１０１と同じ構成を備える。充電装置１０２ａは、ユーザ検知部１３が端末本体２０１の接触検出部１０６と接続しているところを除いて、図２に示す充電装置１０２と同じ構成を備える。

端末本体２０１は、接触検出部１０６を備える。接触検出部１０６は、端末本体２０１表面、例えば、上面、左側面、右側面、正面、背面等に設けられている。接触検出部１０６は、例えば、圧力センサ、タッチセンサ等を適用することができる。接触検出部１０６は、ユーザ検知部１３と電気的に接続している。接触検出部１０６は、ユーザＵ２の手等が端末本体２０１に接触したことを時々刻々と検出し、この検出信号をユーザ検知部１３に時々刻々と出力する。

（充電を開始する動作）
次に、電池１０１ａへの充電を開始する。

端末本体１０１が充電装置１０２から取り外されている場合、ユーザＵ２の手を検出することができない。そのため、図７に示すタイミングチャートでは、図４に示すタイミングチャートと異なり、端末本体検出部１２が、端末本体２０１が充電装置１０２ａに取り外されていることを示す検知信号を出力すると、ユーザ検知部１３が、ユーザを検出していないことを示す検出信号（非検出）を出力する。端末本体検出部１２が、端末本体２０１が充電装置１０２ａに搭載されていることを示す検知信号を出力する。この時点において、ユーザＵ２の手が接触検出部１０６に接触し、接触検出部１０６がユーザＵ２の接触を検出した検出信号をユーザ検知部１３に送信する。ユーザ検知部１３が、ユーザＵ２を検出していることを示す検出信号（検出）を出力する。直後にユーザＵ２の手が接触検出部１０６から離れ、ユーザを検出していないことを示す検出信号（非検出）を出力する。なお、一定の遅延時間ｔｄ１後にトランジスタ４０（Ｔ４）がＯＮした後、充電装置１０２ａは、ユーザ検知部１３を除いて、充電装置１０２と同じ動作をする。ユーザ検知部１３は、ユーザＵ１が端末本体２０１を充電装置１０２ａから取り外すまで、充電装置１０２のユーザ検知部１３と同じ動作をする。ユーザ検知部１３は、ユーザＵ２が端末本体２０１を充電装置１０２ａから取り外すと、接触検出部１０６との接続が解除される。そのため、以後、ユーザ検知部１３が、ユーザを検出していないことを示す検出信号（非検出）を出力し続ける。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、端末本体２０１が近距離無線通信機能を備えてもよい。端末本体２０１は、近距離無線通信機能を用いてユーザＵ２を検出したことを示す検知信号をユーザ検知部１３に送信し、ユーザ検知部１３は、この検知信号を受信するとよい。

また、上記実施の形態におけるプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１０２、１０２ａ充電装置
１０電圧取得部
１１制御部１１ａ充放電制御回路
１２端末本体検出部１３ユーザ検知部
２０遅延回路２１放電回路
３０抵抗３２コンデンサ
４０、４３、５０トランジスタ４１、４４抵抗
４２ＡＮＤ回路４５メインスイッチ
１００、２００携帯端末
１０１、２０１端末本体１０１ａ電池
１０６接触検出部ｔｄ１、ｔｄ２遅延時間

Claims

携帯端末を所定の充電電圧で充電する充電装置に、前記携帯端末が搭載されたことを検出する端末本体検出部と、
ユーザを検知するユーザ検知部と、
前記携帯端末が搭載されたことを検出し、かつ、前記ユーザを検知したとき、前記携帯端末への充電を停止する制御部と、を備える、
充電装置。
前記ユーザ検知部は、前記ユーザが、前記搭載された前記携帯端末の周辺に位置することを検知する人感センサ、又は近接センサである、
ことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
前記携帯端末は、端末本体と、接触検出部を備え、
前記接触検出部は、前記ユーザが前記端末本体に触れたことを検出した検出信号を出力し、
前記ユーザ検知部は、前記接触検出部からの検出信号を受信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
前記携帯端末への充電を停止するとともに、前記充電電圧を放電する放電回路を備える、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の充電装置。
前記端末本体が、近距離無線通信を用いて前記検出信号を前記ユーザ検知部に送信する、ことを特徴とする請求項３、又は、請求項３に従属する請求項４に記載の充電装置。
前記接触検出部は、圧力センサ、又はタッチセンサである、
ことを特徴とする請求項３、請求項３に従属する請求項４、又は請求項５に記載の充電装置。
携帯端末を所定の充電電圧で充電する充電装置に、前記携帯端末が搭載されたことを検出するステップと、
ユーザを検知するステップと、
前記携帯端末への充電を停止するステップと、を備える、
充電装置の制御方法。
携帯端末を所定の充電電圧で充電する充電装置に、
前記携帯端末が搭載されたことを検出するステップと、
ユーザを検知するステップと、
前記携帯端末への充電を停止するステップと、を実行させる、
充電装置の制御用プログラム。