JP5669320B2

JP5669320B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP5669320B2
Application number: JP2012110038A
Authority: JP
Inventors: 勝又　智樹; 智樹勝又
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Corp of America
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Corp of America
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2031-10-20
Also published as: WO2012077270A1; US20130049680A1; JP5005845B2; JPWO2012077270A1; JP2012182987A; JP2015092820A

Description

本発明はＵＳＢ充電制御に関する技術であって、ＵＳＢ経由の充電開始時に充電開始判断を設けることにより、ユーザーの意図しない充電を回避する電池劣化防止機能を備えた電子機器に関するものである。

ＵＳＢ通信機能を搭載し、かつ電池を主電源としている電子機器の充電方式として、専用の充電器以外に、ＵＳＢ充電専用器、または、汎用ＵＳＢ通信ケーブルを使用し、ＰＣ等のＵＳＢインタフェースのＶＢＵＳ端子から供給されているＤＣ５Ｖ電源から充電するユーザーが増えてきている。なお、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）とは、複数の企業により策定され、公開されたコンピュータシステム等に用いるシリアルインタフェースの規格である。

ＵＳＢ規格に準じたＵＳＢケーブルは、＋５Ｖの電源ラインと、ＧＮＤラインと、Ｄ＋／Ｄ−の２本の信号ラインとを有する。このＵＳＢ規格に準じたＵＳＢケーブルは、信号を伝送するのと同時に、＋５Ｖ，５００ｍＡの電源供給も可能としている。この電源を利用して充電を行う方式がＵＳＢ充電と呼ばれる。このＵＳＢ充電は、ＵＳＢ規格に則りＤ＋／Ｄ−の２本の信号ラインの短絡状態を検出することで、接続機器がＵＳＢ充電専用器であると判別することも可能である。

また、ＵＳＢコネクタについてもＭｉｃｒｏ−ＵＳＢコネクタが規格化されたことで小型薄型化が可能となり、携帯型機器への搭載も可能となってきたことから、今後は、ＵＳＢ充電が標準充電仕様となって来ることが十分に予測される。

特許文献１の技術はこのような例の１つである。この特許文献１の技術は単にＶＢＵＳの出力電圧を携帯電話の電源ラインに接続しただけのものである。しかし、実際は利便性を考慮し、比較的安価に入手可能な汎用ＵＳＢ通信ケーブルを使用して通信と充電を行う方法が一般的である。この一般的な方法では、通信だけの目的でＵＳＢ接続された場合であっても充電回路にＶＢＵＳが供給されてしまう。そのため、ユーザーが意図しない充電が開始され、結果不要な充電回数が増え、サイクル劣化を促進してしまうという課題があった。

これに対して、特許文献２に開示された技術は、汎用ＵＳＢ通信ケーブルを使用したＵＳＢインタフェースからの電源供給による充電制御の例である。特許文献２に開示された電子機器は、ＵＳＢインタフェースを介して信号を送受信するデータ通信部、バッテリを充電するバッテリ充電制御回路、ＶＢＵＳの電力をデータ通信用と充電用とに振り分けを行う分配回路、及びこれらの回路を集中的に制御するマイコンなどを備えている。

特許文献２に開示された電子機器は、データ通信部の動作時、分配回路がＶＢＵＳ電源をデータ通信部に供給し、データ通信部が非動作時にはＶＢＵＳ電源をバッテリ充電制御回路に供給することで通信と充電の切替えを行っている。しかしながら、特許文献２に開示された電子機器は、通信の有無だけで充電制御回路への電源の供給を制御しているため、分配回路の振り分け制御が頻繁に発生、すなわち充電開始／停止が頻繁に繰り返されてしまう。そのため、特許文献２に開示された電子機器では、充電サイクル劣化の促進を止めることはできない。

また、特許文献３では、充電回数を減らして二次電池の寿命を延ばす充電開始制御技術が開示されている。この特許文献３に開示の技術は、二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段により検出される二次電池の電圧が予め定めた充電開始電圧以下となった時、充電装置から二次電池に電圧を供給させ、二次電池の電圧が充電開始電圧より大きい時、充電装置から二次電池に電圧を供給させないように制御するスイッチ手段とを備えることで実現している。

しかしながら、特許文献３に開示の技術は、充電開始閾値が一律固定である為、次回充電までの時間間隔が長くなることが予測される場面など、少しでも長く充電し、使用可能時間を長くしたい場合であっても、電池電圧が閾値以上であると充電が開始されないという現象が発生し、非常に利便性が悪い。すなわち、閾値を高く設定すると充電回数が増えてしまい、低く設定すると利便性が悪くなってしまうため、そもそも閾値を一意に決めることができないという課題がある。

特開２０００−２０１２０４号公報特開２００１−２０２１６３号公報特開２００２−０７５４６３号公報

本発明は、上記課題を解決し、電池のサイクル劣化を防止し、かつ利便性の高い充電制御を備えた電子機器を提供することを目的とする。

本発明の電子機器は、二次電池と、機器が外部より接続可能な接続部と、を備え、前記接続部は、少なくとも信号ライン用の第１及び第２の端子と、外部より電力が供給され得る第３の端子と、を備える電子機器であって、少なくとも前記第１の端子と前記第２の端子が短絡されていない場合は、前記二次電池の電圧が所定の値より低い場合に、前記第３の端子より供給される電力を基に前記二次電池を充電する。

この構成により、第１の端子と第２の端子との間の短絡状態から接続部に接続された機器が、充電専用の機器か否かを判別することができる。

また、本発明の電子機器は、前記接続部に機器が接続され、かつ前記第１の端子と前記第２の端子が短絡されていない場合は、前記二次電池の電圧が所定の値より低い場合に、前記第３の端子より供給される電力を基に前記二次電池を充電する。

また、本発明の電子機器は、少なくとも前記第１の端子と前記第２の端子が短絡されている場合は、前記第３の端子より供給される電力を基に前記二次電池を充電し、少なくとも前記第１の端子と前記第２の端子が短絡されていない場合は、前記二次電池の電圧が所定の値より低い場合に、前記第３の端子より供給される電力を基に前記二次電池を充電する。

また、本発明の電子機器は、少なくとも前記第１の端子と前記第２の端子が短絡されている場合は、前記第３の端子より供給される電力を基に前記二次電池を充電し、少なくとも前記第１の端子と前記第２の端子が短絡されていない場合で、かつ前記二次電池の電圧が所定の値より高い場合は、前記第３の端子より供給される電力を基に前記二次電池を充電せず、少なくとも前記第１の端子と前記第２の端子が短絡されていない場合で、かつ前記二次電池の電圧が所定の値より低い場合は、前記第３の端子より供給される電力を基に前記二次電池を充電する。

以上のように、本発明によれば、利便性を確保しつつ電池サイクル劣化の促進を抑えることで電池寿命を延ばすことができる。

本発明の実施の形態１に係る電子機器１の構成ブロック図本発明の実施の形態１に係る電子機器１の動作を示すフローチャート本発明の実施の形態２に係る電子機器２の構成ブロック図本発明の実施の形態２に係る電子機器２の動作を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電子機器１の構成ブロック図である。図１を参照すると、本発明の実施形態実施の形態１に係る電子機器１は、電子機器本体に設けられたＵＳＢ接続部１００と、ＵＳＢ接続部１００にＵＳＢ機器が接続されたことを判別するＶＢＵＳ検出部１０１と、ＵＳＢ接続部１００のＤ＋／Ｄ−端子の状態を観測し、接続されたＵＳＢ機器が充電専用機器か否かを判別するＵＳＢ制御部１０２と、電子機器本体に収納された２次電池１０３と、２次電池１０３の状態を監視する電池監視部１０４と、２次電池１０３に対して充電を行う充電制御部１０５と、ＵＳＢ接続部１００に接続されたＵＳＢ機器からの電力を充電制御部１０５に対して供給するか否かを切り替えるスイッチ手段であるスイッチ（ＳＷ）１０６と、ＵＳＢ制御部１０２と電池監視部１０４からの出力に基づき、スイッチ（ＳＷ）１０６と充電制御部１０５とを制御するシステム制御部１０７と、を備えている。

次に、本発明の第１の実施の形態の動作について図２を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る電子機器１の動作を示すフローチャートである。まず、ユーザーが電子機器１のＵＳＢ接続部１００にＵＳＢ機器を接続すると、電子機器１はＶＢＵＳ検出部１０１にてＵＳＢ機器が接続されたことを検出し（ステップＳ２００）、システム制御部１０７へＵＳＢ機器が接続されたことを通知する（ステップＳ２０１）。
次に、システム制御部１０７は、ＶＢＵＳ検出部１０１よりＵＳＢ機器が接続されたことを通知されると、スイッチ（ＳＷ）１０６をＯＦＦする（ステップＳ２０２）。
なお、ステップＳ２０１では、ＵＳＢ機器が電子機器１に接続されたか否かをＶＢＵＳが検出されたか否かで判定する。

次に、システム制御部１０７は、ＵＳＢ制御部１０２に対してＤ＋／Ｄ−端子の状態観測を行うことを通知し、ＵＳＢ制御部１０２はＤ＋／Ｄ−端子の状態観測の結果をシステム制御部１０７へ通知する（ステップＳ２０３）。ＵＳＢ制御部１０２によるＤ＋／Ｄ−端子の状態観測の結果、Ｄ＋／Ｄ−端子が短絡されていると判断した場合、システム制御部１０７は接続されたＵＳＢ機器がＵＳＢ充電専用器であると判断する（ステップＳ２０３の「Ｙｅｓ」）。
そして、システム制御部１０７はスイッチ（ＳＷ）１０６をＯＮし（ステップＳ２０５）、充電制御部１０５へ電力を供給し、直ちに２次電池１０３への充電を開始する（ステップＳ２０６）。

次に、ＵＳＢ制御部１０２によるＤ＋／Ｄ−端子の状態観測の結果、Ｄ＋／Ｄ−端子が短絡されていないと判断した場合、システム制御部１０７は、汎用ＵＳＢ通信ケーブル等を利用してＵＳＢ充電専用器以外の機器が接続されたと判断する（ステップＳ２０３の「Ｎｏ」）。
次にシステム制御部１０７は、電池監視部１０４より電池電圧情報を入手し、予め設定した充電開始閾値と比較を行う（ステップＳ２０４）。電池電圧が充電開始閾値以下の場合（ステップＳ２０４の「Ｙｅｓ」）、システム制御部１０７はスイッチ（ＳＷ）１０６をＯＮし（ステップＳ２０５）、充電制御部１０５へ電力を供給して充電を開始する（ステップＳ２０６）。
なお、電池電圧が充電開始閾値以上の場合は（ステップＳ２０４の「Ｎｏ」）、システム制御部１０７は電池電圧が充電開始閾値以下になるまでスイッチ（ＳＷ）１０６をＯＦＦし、充電を開始しない。

以上説明したように、本実施の形態においては、ＵＳＢ充電専用器以外の機器が接続された場合にのみ充電開始閾値による充電開始判断を実施することで、充電の利便性を確保しつつ、電池サイクル劣化の促進を抑え、電池寿命を延ばすことができる。
なお、本実施の形態において、処理時間を考慮して１回の閾値判定の結果から判断するように説明を行ったが、本発明はそれに限定されることなく、閾値判定を複数回行った結果から判断しても構わない。

ここで、実施の形態１に係る電子機器１では、システム制御部１０７が、電池監視部１０４より入手した電池電圧情報に含まれる電池電圧と、予め設定した電池電圧の充電開始閾値との比較を行っている。しかし、電池監視部１０４より入手する電池電圧の値は、電池電圧情報の一例である。そこで、実施の形態２に係る電子機器２では電池電圧情報の他の例について説明する。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２の動作について図３、４を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係る電子機器２の構成ブロック図である。本発明の実施の形態２に係る電子機器２の構成は、実施の形態１と同じ構成については、同じ番号を用いる。

図３を参照すると、本発明の実施形態実施の形態２に係る電子機器２は、電子機器本体に設けられたＵＳＢ接続部１００と、ＵＳＢ接続部１００にＵＳＢ機器が接続されたことを判別するＶＢＵＳ検出部１０１と、ＵＳＢ接続部１００のＤ＋／Ｄ−端子の状態を観測し、接続されたＵＳＢ機器が充電専用機器か否かを判別するＵＳＢ制御部１０２と、電子機器本体に収納された２次電池１０３と、この２次電池１０３の状態を監視する電池監視部２０４と、２次電池１０３に対して充電を行う充電制御部１０５と、ＵＳＢ接続部１００に接続されたＵＳＢ機器からの電力を充電制御部１０５に対して供給するか否かを切り替えるスイッチ手段であるスイッチ（ＳＷ）１０６と、ＵＳＢ制御部１０２及び電池監視部２０４からの出力に基づき、スイッチ（ＳＷ）１０６と充電制御部１０５とを制御するシステム制御部２０７と、を備えている。

ここで、実施の形態２に係る電子機器２が、実施の形態１に係る電子機器１と異なる点は、システム制御部２０７が、電池監視部２０４より入手した電池電圧情報に含まれる電池残量と予め設定した電池残量の充電開始閾値との比較を行う点である。

次に、図４を参照して、本発明の実施の形態２に係る電子機器２の動作を説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る電子機器２の動作を示すフローチャートである。まず、ユーザーが電子機器２のＵＳＢ接続部１００にＵＳＢ機器を接続すると、電子機器２はＶＢＵＳ検出部１０１にてＵＳＢ機器が接続されたことを検出し（ステップＳ３００）、システム制御部２０７へＵＳＢ機器が接続されたことを通知する（ステップＳ３０１）。
次に、システム制御部２０７は、ＶＢＵＳ検出部１０１よりＵＳＢ機器が接続されたことを通知されると、スイッチ（ＳＷ）１０６をＯＦＦする（ステップＳ３０２）。
なお、ステップＳ２０１では、ＵＳＢ機器が電子機器２に接続されたか否かをＶＢＵＳが検出されたか否かで判定する。

次に、システム制御部２０７は、ＵＳＢ制御部１０２に対してＤ＋／Ｄ−端子の状態観測を行うことを通知し、ＵＳＢ制御部１０２はＤ＋／Ｄ−端子の状態観測の結果をシステム制御部２０７へ通知する（ステップＳ３０３）。ＵＳＢ制御部１０２によるＤ＋／Ｄ−端子の状態観測の結果、Ｄ＋／Ｄ−端子が短絡されていると判断した場合、システム制御部２０７は接続されたＵＳＢ機器がＵＳＢ充電専用器であると判断する（ステップＳ３０３の「Ｙｅｓ」）。
そして、システム制御部２０７はスイッチ（ＳＷ）１０６をＯＮし（ステップＳ３０５）、充電制御部１０５へ電力を供給し、直ちに２次電池１０３への充電を開始する（ステップＳ３０６）。

次に、ＵＳＢ制御部１０２によるＤ＋／Ｄ−端子の状態観測の結果、Ｄ＋／Ｄ−端子が短絡されていないと判断した場合、システム制御部２０７は、汎用ＵＳＢ通信ケーブル等を利用してＵＳＢ充電専用器以外の機器が接続されたと判断する（ステップＳ３０３の「Ｎｏ」）。
次にシステム制御部２０７は、電池監視部２０４より電池電圧情報を入手し、予め設定した充電開始閾値と比較を行う（ステップＳ３０４）。電池残量が充電開始閾値以下の場合、システム制御部２０７はスイッチ（ＳＷ）１０６をＯＮし（ステップＳ３０５）、充電制御部１０５へ電力を供給して充電を開始する（ステップＳ３０６）。
なお、電池残量が充電開始閾値以上の場合は（ステップＳ３０４の「Ｎｏ」）、システム制御部２０７は電池残量が閾値以下になるまでスイッチ（ＳＷ）１０６をＯＦＦし、充電を開始しない。

以上説明したように、本実施の形態においては、ＵＳＢ充電専用器以外の機器が接続された場合にのみ充電開始閾値による充電開始判断を実施することで、充電の利便性を確保しつつ、電池サイクル劣化の促進を抑え、電池寿命を延ばすことができる。なお、本実施例において、処理時間を考慮して１回の閾値判定の結果から判断するように説明を行ったが、本発明はそれに限定されることなく、閾値判定を複数回行った結果から判断しても構わない。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本出願は、２０１０年１２月７日出願の日本特許出願（特願２０１０−２７２１９４）、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明にかかる接続されたＵＳＢ機器の検出結果に応じた充電開始制御を行う機能を備えた電気機器は、充電の利便性を確保しつつ、電池サイクル劣化の促進を抑え、電池寿命を延ばすことができるという効果がある。

１、２電子機器
１００ＵＳＢ接続部
１０１ＶＢＵＳ検出部
１０２ＵＳＢ制御部
１０３２次電池
１０４、２０４電池監視部
１０５充電制御部
１０６スイッチ（ＳＷ）
１０７、２０７システム制御部

Claims

二次電池と、
機器が外部より接続可能な接続部と、を備え、
前記接続部は、少なくとも
信号ライン用の第１及び第２の端子と、
外部より電力が供給され得る第３の端子と、
を備える電子機器であって、
少なくとも前記第１の端子と前記第２の端子が短絡されている場合は、前記第３の端子より供給される電力を基に前記二次電池を充電し、
少なくとも前記第１の端子と前記第２の端子が短絡されていない場合で、かつ前記二次電池の電圧が所定の値より高い場合は、前記第３の端子より供給される電力を基に前記二次電池を充電せず、
少なくとも前記第１の端子と前記第２の端子が短絡されていない場合で、かつ前記二次電池の電圧が所定の値より低い場合は、前記第３の端子より供給される電力を基に前記二次電池を充電する、
電子機器。