JP6709004B2 - 複合式電源を有するハブ - Google Patents

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Description

本発明は、ハブに関し、特に、データ伝送及び複合式電源急速充電機能を兼ね備える複合式電源を有するハブに関する。
近年、科学技術の発展に伴って、各種モバイル装置（例えば、スマートフォン）の寸法は益々小さくなり、モバイル装置が携帯に便利な方向へ発展している。当然ながら、モバイル装置は、平常時、電池によって正常動作を維持する必要があり、モバイル装置の電池を使い切った後は、迅速に充電する必要がある。
現在、よく見られるＵＳＢ２．０接続ポートが提供できる定格電流は、５００ｍＡであり、ＵＳＢ３．０接続ポートが提供できる定格電流は、９００ｍＡであり、ＵＳＢＴｙｐｅＣ接続ポートが提供できる定格電流は、１．５Ａ又は３Ａに達することができ、モバイル電子装置は、各種通信方式（ＤＰ及びＤＮ信号、ＵＳＢＴｙｐｅＣのｃｃ１及びｃｃ２信号、又はＵＳＢＰＤの５ＶＢＵＳのＦＳＫ技術等）によってＵＳＢ接続ポートのタイプを検出し、ＵＳＢ接続ポートが一般信号用ＵＳＢ接続ポート（例えば、ＳＤＰモード）であるか、高電流充電のみを提供可能なＵＳＢ接続ポート（例えば、ＤＣＰモード）であるか、両者併用か（例えば、ＣＤＰモード）を判断する。モバイル電子装置は、ＵＳＢ接続ポートが属する電子機器（例えば、デスクトップ型パソコン）と通信後、ＵＳＢ接続ポートのタイプ（例えば、ＴｙｐｅＣであるかを判断）を判断することができ、充電条件を決定（電圧レベルと充電電流レベルを決定）した後、急速充電を開示することができる（急速充電の定義は、５００ｍＡ以上である）。急速充電機能の起動後、一般のモバイル装置が受けることができる充電電流は、約１Ａに達することができ、幾つかは２．４Ａまで達することができるものもあり、ＵＳＢＴｙｐｅＣ接続ポートは、最高３Ａまで達することができる。しかしながら、充電電流が高くなるほど、ＵＳＢ線材、接続ポートがもたらす電圧降下(Voltage drop)が深くなり、低すぎる出力電圧は、電子装置の動作異常を招く可能性がある。
現在、モバイル装置は、都市電源ＡＣアダプタ（又は充電器）を使用して充電する以外に、消費者がパソコン上のＵＳＢを使用して充電することがしばしばある。但し、ＰＣ及びＮＢのＵＳＢは、通常標準充電モード５００ｍＡしか提供することができない。しかしながら、モバイル装置の種類が多くなるにつれ、消費者の多くは、２種以上のモバイル装置、例えば、携帯電話、外付け式ハードディスク、タブレットＰＣ又はデジタルカメラ等を有し、一般のデスクトップ型パソコン上のＵＳＢ接続ポートの数量は、消費者にとって使用に不十分である可能性がある。この時、使用者は、ＵＳＢハブ（USB hub）を購入し、ＵＳＢの数量を拡張することができる。特に、小さい寸法のノート型パソコンは、携帯性が求められ、ＵＳＢ接続ポートの数も減少され、ただ２つのみである可能性もあり、更には、将来的にただ１つとなる可能性がある。消費者は外出時に携帯電話、ノート型パソコン、及びハブ等の装置を携帯する必要がある以外に、更に各種装置に組み合わせる各種アダプタを別途携帯する必要があり、このように、明らかに周辺装置及びアクセサリが相当多くなっており、非常に不便である。現在、市場には、幾つかの急速充電の電子製品があるが（例えば、車両用充電器、又はＡＣから複数組のＵＳＢ接続ポートに変換する充電器）、これら製品は、十分なパワーを有し、多くのモバイル電子装置に急速充電を行わせるが、データを伝送することができない。従来のＵＳＢハブは、ＵＳＢ接続ポートを拡張することができ、複数組のモバイル電子装置に同時にデータ伝送を行わせるが、一般の機器のＵＳＢ接続ポートが提供するパワーは有限であり、ＵＳＢ接続ポートに過電流を生じるか、又は快速充電を起動すると同時に信号伝送する機能に欠き（例えば、ＣＤＰモード）、モバイル装置は、標準充電モードのみを許容でき、ハブが急速充電機能を提供することができない。市場では、少数のハブは、依然として別途のアダプタ(adapter)を介して、より多くの電源を提供させることができるが、少なくとも２つのアクセサリを携帯する必要があり、コストと不便を増加させる。また、幾つかのＵＳＢハブは、スイッチを手動で切り替え、ＵＳＢ電源及び外部の電源変換器との間の切り換えを行うものがあるが、使用上相当に不便である。
従って、上記問題を如何に解決し、データ伝送でき、携帯利便性を兼ね備え、同時に急速充電でき、コストを低減する１つの製品を開発するかは、当業者が思考するに値するものである。
上記の問題を解決する為、本発明の目的は、データ伝送及び急速充電機能を兼ね備え、且つ携帯利便性を兼ね備え、随時随所で充電を行うことができるハブを提供することにある。
上記目的及びその他の目的に基づき、本発明は、ハブを提供し、このハブは、外部環境に位置する電子機器及び少なくとも１つのモバイル装置と電気接続する。ハブは、第１接続端、少なくとも１つの第２接続端、制御器、及び第１直流変換器を含む。第１接続端は、該電子機器に電気接続することに適用され、第２接続端は、該モバイル装置に電気接続することに適用される。制御器は、電子機器及びモバイル装置の間に電気接続し、且つ制御器は、モバイル装置と相互に信号を伝送することに適用される。また、制御器は、信号をモバイル装置に発送することに適用され、モバイル装置に急速充電モードを起動させる。第１直流変換器の入力端は、電子機器に電気接続し、出力端はモバイル装置に電気接続し、第１直流変換器は、安定した電圧をモバイル装置に出力端することに用いられる。
上記のハブにおいて、更に、電源変換器及び第３接続端を含み、電源変換器は、該第３接続端によって外部環境に位置する交流電源と電気接続する。電源変換器は、交流/直流変換器と第２直流変換器を含む。交流/直流変換器の入力端は、第３接続端によって交流電源に電気接続し、第２直流変換器の入力端は、交流/直流変換器に電気接続し、且つ第２直流変換器の出力端は、モバイル装置に電気接続する。また、このハブは、更に、第４接続端を含み、該第４接続端は、外部環境に位置する電子機器又は直流電源に電気接続することに適用される。そのうち、ハブ内において、第４接続端は、交流/直流変換器の出力端に電気接続し、且つ第２直流変換器の入力端に電気接続する。
上記のハブにおいて、更に、電流分配回路を含み、そのうち、第１直流変換器の出力端及び第２直流変換器の出力端は、電流分配回路に電気接続し、且つ電流分配回路の出力端は、モバイル装置に電気接続する。または、第２直流変換器は、定電流定電圧機能を有する。
上記のハブにおいて、更に、電源制御器及び電流センサを含む。電源制御器は、第１直流変換器と電気接続し、電流センサは、第１直流変換器と電子機器の間に電気接続する。電源制御器は、電流センサによって電子機器の出力電圧及び出力電流を検出する。出力電圧が電圧所定値より小さいか、出力電流が電流所定値より大きい場合、該電源制御器は、第１直流変換器の出力電圧を低減する。
上記のハブにおいて、更に、ブリッジ制御器を含み、該ブリッジ制御器は、該制御器に電気接続し、該ブリッジ制御器は、信号フォーマットの変換を行うことに適用される。
上記のハブにおいて、更に、第１電流センサ、第３直流変換器、少なくとも１つの第４直流変換器、エネルギー蓄積素子、及びエネルギー蓄積素子制御回路を含む。第１電流センサは、電子機器と電気接続し、電子機器の出力電圧と出力電流を検出することに適用され、第３直流変換器は、第１電流センサと電気接続する。第４直流変換器は、第３直流変換器と電気接続し、第３直流変換器の出力電圧をモバイル装置が必要とする充電電圧に変換することに適用される。また、エネルギー蓄積素子制御回路は、電子機器、第１電流センサ、第３直流変換器、及びエネルギー蓄積素子と電気接続し、該エネルギー蓄積素子制御回路は、第１電流所定値及び第１電圧所定値を有する。そのうち、電子機器の出力電流が第１電流所定値より小さく且つ電子機器の出力電圧が第１電圧所定値より大きい時、エネルギー蓄積素子制御回路は、第３直流変換器の出力電圧をエネルギー蓄積素子の出力電圧より大きく設定し、それにより、電子機器にモバイル装置及びエネルギー蓄積素子に対して充電させる。これに対して、電子機器の出力電流が第１電流所定値より大きいか、電子機器の出力電圧が第１電圧所定値より小さい時、エネルギー蓄積素子制御回路は、第３直流変換器の出力電圧をエネルギー蓄積素子の出力電圧まで降下させるよう設定し、即ち、電子機器及びエネルギー蓄積素子から同時にモバイル装置に対して充電するように切り換える。
また、上記ハブは、更に、第２電流センサ及び第１スイッチング素子を含む。そのうち、第２電流センサ及び第１スイッチング素子は、相互に電気接続し、第２電流センサは、それぞれエネルギー蓄積素子制御回路及び該第３直接変換器と該第４直流変換器との間に電気接続し、第１スイッチング素子は、それぞれエネルギー蓄積素子制御回路及びエネルギー蓄積素子に電気接続する。第２電流センサは、エネルギー蓄積素子の充電電流及び放電電流を検出することに適用され、エネルギー蓄積素子の充電電流又は放電電流が第２電流所定値より大きいか、又は該エネルギー蓄積素子の充電電圧又は放電電圧が第２電圧所定値を超える時、第１スイッチング素子が短絡を呈する。
上記のハブにおいて、第１接続端がＵＳＢ３．１ＰＤ(Power Delivery)ｔｙｐｅＣ接続ポートであり、且つ電子機器は、被充電又は給電の二種のモードを備える。そのうち、ハブは、更に、第５直流変換器、第２スイッチング素子、及び制御回路を含む。第５直流変換器は、該交流/直流変換器に電気接続し、第２スイッチング素子は、電子機器及び第５直流変換器の間に電気接続し、且つ第２スイッチング素子は、また、電子機器及び第１直流変換器の間に電気接続する。制御回路は、第５直流変換器及び第２スイッチング素子に電気接続する。そのうち、制御回路は、該第２スイッチング素子を制御し、電子機器及び第５直流変換器の間の電気接続をオンにし、電子機器及び第１直流変換器の間電気接続をオン又はオフにする。そのうち、第３接続端が交流電源に電気接続しておらず、第１接続端が電子機器に電気接続し、且つ第４接続端が電子装置にも直流電源にも電気接続していない時、該制御回路は、第２スイッチング素子を制御し、電子機器及び第５直流変換器の間の電気接続をオフにし、電子機器及び第１直流変換器の間の電気接続をオンにする。
また、第３接続端が交流電源に電気接続し、且つ第１接続端が電子機器に電気接続する時、制御回路は、該第２スイッチング素子を制御し、電子機器及び第５直流変換器の間の電気接続をオンにし、電子機器及び第１直流変換器の間の電気接続をオフにする。
また、第３接続端が交流電源に電気接続しておらず、第１接続端が電子機器に電気接続し、且つ第４接続端が直流電源に電気接続する時、制御回路は、第２スイッチング素子を制御し、電子機器及び第５直流変換器の間の電気接続をオンにし、電子機器及び第１直流変換器の間の電気接続をオフにする。
上記のハブにおいて、更に、第３スイッチング素子及び第６直流変換器を含む。第３スイッチング素子は、交流/直流変換器及び第５直流変換器の間に電気接続し、第６直流変換器は、交流/直流変換器及び第４接続端に間に電気接続する。そのうち、第６直流変換器は、昇圧変換器であり、且つ更に第２スイッチング素子に電気接続する。また、第２直流変換器は、降圧変換器であり、且つ更に第２スイッチング素子に電気接続する。且つ、交流/直流変換器は、更に第２スイッチング素子に電気接続する。そのうち、第１接続端が電子機器に接続し、且つ第３接続端が交流電源に電気接続するか、又は第４接続端が直流電源に電気接続する時、第２スイッチング素子に接続する各種電圧源を同時に有する。制御回路が電子機器及び制御器と通信後、必要な電圧源を決定し、続いて、該第２スイッチング素子を制御し、電子機器及びそれが対応する電圧源の直流変換器の間の電気接続をオンにし、電子機器及び第１直流変換器の間の電気接続をオフにする。
本発明のハブは、データ伝送及び急速充電機能を兼ね備え、且つ携帯利便性を兼ね備え、随時随所で充電を行うことができる。
本発明の第１実施例のハブの外観説明図である。 第１実施例のハブの構造説明図である。 もう１つの実施例のハブを示す図である。 本発明の第２実施例のハブの外観説明図である。 本発明の第２実施例のハブの外観説明図である。 第２実施例のハブの構造説明図である。 第２実施例のハブの構造説明図である。 第３実施例のハブの構造説明図である。 第４実施例のハブの構造説明図である。 第５実施例のハブの構造説明図である。 モバイル電源モジュールの構造説明図である。 第５実施例のハブの構造説明図である。 第５実施例のハブのもう一種の動作状態を示す図である。 第５実施例のハブの更にもう一種の動作状態を示す図である。 第６実施例のハブの構造説明図である。 第６実施例のハブのもう１種の動作状態を示す図である。 第１直流変換器及び第２直流変換器が複数である時の動作説明図である。 本発明のハブの使用説明図である。
図１及び図２Ａを参照し、図１が示すのは、本発明の第１実施例のハブの外観説明図であり、図２Ａが示すのは、第１実施例のハブの構造説明図である。ハブ１００は、第１接続端１１及び少なくとも１つの第２接続端１３（本実施例は複数である）を含む。本実施例において、第１接続端１１及び第２接続端１３は、何れもＵＳＢ接続ポートである。ハブ１００は、第１接続端１１及びＵＳＢ伝送線１５を介して電子機器１０のＵＳＢ接続ポートに電気接続し、電子機器１０は、例えば、ＡＩＯ (All in one) ＰＣ、デスクトップ型パソコン、又はノート型パソコンである。第２接続端１３は、ハブ１００を少なくとも１つのモバイル装置３０に電気接続させることができ、モバイル装置３０は、例えば、タブレットＰＣ、カードリーダ又はストレージ装置等である。電子機器１０は、ＵＳＢ伝送線１５及びハブ１００を介して複数のモバイル装置３０に電気接続し、データ交換又は充電の作業を行うことができる。また、ハブ１００内部に制御器１２０を含み、制御器１２０は、電子機器１０及びモバイル装置３０の間に電気接続する。本実施例において、ＵＳＢ伝送線１５中の信号伝送線１５１は、制御器１２０に電気接続し、従って、制御器１２０は、モバイル装置３０と相互に信号を伝送することに適用され、電子機器１０及びモバイル装置３０の間のデータ伝送パイプラインを確立する。
制御器１２０は、モバイル装置３０に信号を発送し、モバイル装置３０が信号を受けた後に急速充電モードを起動する。詳細に述べれば、現行のＵＳＢ接続ポートは、三種の伝送の定義：標準ダウンストリームポート（ＳＤＰ）、専用充電ポート（ＤＣＰ）及び充電ダウンストリームポート（ＣＤＰ）を有する。ＳＤＰは、主にデータ伝送に用いられ、その充電電流は、ただ５００ｍＡであり、故に充電速度は比較的遅い。ＤＣＰは、充電専用の定義であり、最大は、１５００ｍＡ又はさらに多くの電流で充電することができるが、データ伝送を提供することができない。ＣＤＰは、データ伝送を行うことができるが、最大１５００ｍＡの電流で充電することもできる。制御器１２０が発送する信号は、モバイル装置３０にＣＤＰの充電モードの支援をオンにさせることができ、急速充電と同時にデータ伝送を行うことができる。また、制御器１２０は、状況に応じてモバイル装置３０にＤＣＰモードのみを起動させることもできる。例えば、ハブ１００が電子装置のＵＳＢインタフェースに接続しておらず、データ伝送機能を有さない電圧源（例えば、モバイル電源又は室内電源）に接続する時、制御器１２０は、モバイル装置３０にＤＣＰモードを起動させることができる。また、ＵＳＢＴｙｐｅＣの構造において、給電の設備端は、更に他端の装置端と協議後に充電又は給電モードを行うことを決定することができ、電圧が５Ｖの状況において、該電流は、１．５Ａ又は３Ａであるか、更にＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙモードである（出力電圧が１２Ｖ又は２０Ｖである）。
また、ハブ１００は、更に、第１直流変換器１１１を含み、該第１直流変換器１１１の入力端は、ＵＳＢ伝送線１５中の電源伝送線１５２を介して電子機器１０に電気接続し、第１直流変換器１１１の出力端は、ＵＳＢ伝送線１５中の電源伝送線１５２介してモバイル装置３０に電気接続する。第１直流変換器１１１は、入力電源に対する電流制限又は電圧制限機能を有する直流/直流変換器（DC/DC converter）であり、それは、出力電圧の大きさを調整してモバイル装置３０に対する充電電圧を安定させることに用いることができ、電子機器１０の給電状況が如何なるものであるかに関わらず、モバイル装置３０が受け取る充電電圧は、何れも直流変換器１１１の調整を経た後に安定して提供され、即ち、第１直流変換器１１１は、レギュレータ機能を有する。
継続して図２Ａを参照し、ハブ１００は、比較的多くのモバイル装置に接続して比較的大きな充電電流を必要とする時、電子機器１０の出力電流が大きくなり、且つ出力電圧がプラグ、ケーブルの損壊及びその他の要因によって低減する。電子機器１０の出力電流が一定値を超える時、電子機器１０をオーバーロードさせる。従って、本実施例において、第１直流変換器１１１、電流センサ１１２、及び電源制御器１１３を結合した状況において、電子機器１０の出力電力を制限することができる。これによっても、電子機器１０は、モバイル装置３０が過大な充電電流を必要としてオーバーロードを発生することがなく、且つ第１直流変換器１１１が出力する電圧も安定して出力することができ、モバイル装置３０の充電の要求に符合することができる。本実施例において、電源制御器１１３は、電流センサ１１２によって電子機器１０の出力電圧又は出力電流を検出するものである。電源制御器１１３中に電圧所定値及び第２電流所定値を保存し、電源制御器１１３が電子機器１０の出力電圧が該電圧所定値より小さいか、電子機器１０の出力電流が該第２電流所定値より大きい場合、電源制御器１１３は、第１直流変換器１１１が出力電圧を即座に低減するよう制御し、電子機器が電圧所定値より低くならず且つ該第２電流所定値を超過しないように制御することによって、ハブ１００の電力出力を制限し、電子機器１０がモバイル装置３０の充電電流が過大であることによって損壊を招くことを回避する。本実施例において、電流センサ１１２及び電源制御器１１３を設置して第１直流変換器１１１の出力電圧及び出力電流を制御するが、これに制限するものではない。幾つかの実施例においては、電流センサ１１２及び電源制御器１１３を設置せず、第１直流変換器１１１により直接モバイル装置３０に対して安定した電圧を提供することができる。
また、ハブ中にモバイル電源モジュールを設置することもでき、ハブを、モバイル電源機能を有する一台のハブに変えることができる。図２Ｂ及び図８を参照し、図２Ｂが示すのは、もう１つの実施例のハブ１００’であり、図８が示すのは、モバイル電源モジュール５１０である。このモバイル電源モジュール５１０は、第１電流センサ５１２、第３直流変換器５１４、第４直流変換器５１６、エネルギー蓄積素子制御回路及５１３、及びエネルギー蓄積素子５１８を含み、第３直流変換器５１４は、第１電流センサ５１２と電気接続する。第１電流センサ５１２は、電子機器１０と電気接続し、電子機器１０の出力電圧及び出力電流を検出することができる。そのうち、モバイル電源モジュール５１０の入力端は、第１接続端１１に電気接続し、モバイル電源モジュール５１０の出力端は、第２接続端１３に電気接続する。エネルギー蓄積素子５１８は、例えば、電池であり、第３直流変換器５１４及び第４直流変換器５１６の間に電気接続する。第４直流変換器５１６は、第３直流変換器５１４に電気接続し、第４直流変換器５１６は、第３直流変換器５１４の出力電圧及びエネルギー蓄積素子５１８の電圧をモバイル装置３０が必要な充電電圧に変換することができる。エネルギー蓄積素子制御回路５１３は、それぞれ第１センサ５１２、第３直流変換器５１４、電子機器１０、及びエネルギー蓄積素子５１８に電気接続する。エネルギー蓄積素子制御回路５１３は、第１電流センサ５１２により電子機器１０の出力電流及び出力電圧を検出し、従って、エネルギー蓄積素子制御回路５１３中に第１電流所定値及び第１電圧所定値を保存する。エネルギー蓄積素子制御回路５１３は、電子機器１０の出力電流又は出力電圧を第１電流所定値又は第１電圧所定値と比較し、第３直流変換器５１４の電圧出力を制御する根拠とする。
エネルギー蓄積素子制御回路５１３は、電子機器１０の出力電流及び出力電圧を検出し、電子機器１０の出力電流が第１電流所定値より小さく、且つ電子機器１０の出力電圧が第１電圧所定値より大きい時、第３直流変換器５１４の出力電圧は、エネルギー蓄積素子５１８の出力電圧よりやや大きくなる。エネルギー蓄積素子制御回路５１３は、第３直流変換器５１４を制御し、第１電流所定値を出力電流とし、同時にエネルギー蓄積素子５１８及びモバイル装置３０に対して充電を行い、この時、第３直流変換器５１４は、定電流モード（Constant Current Mode）で給電を行うことに等しい。また、第４直流変換器５１６は、第３直流変換器５１４の出力電圧をモバイル装置３０が必要な充電電圧に変換し、安定してモバイル装置３０に対して充電を行う。エネルギー蓄積素子５１８が充電完了状態に近づき、且つモバイル装置３０及びエネルギー蓄積素子５１８が必要な総充電電流が第１電流所定値より小さくなる時、エネルギー蓄積素子制御回路５１３は、第３直流変換器５１４の出力電圧を所定値に制御し、この所定値は、エネルギー蓄積素子５１８の出力電圧よりやや高く、例えば、４．３Ｖであり、この時、第３直流変換器５１４は、定電圧モード（Constant Voltage Mode）でエネルギー蓄積素子５１８及びモバイル装置３０に対して充電する。
モバイル装置３０の数量が増加し、且つ同時に充電が必要となる時、モバイル装置３０が必要とする充電電流は、上昇する。モバイル装置３０が必要とする充電電流が上昇し、電子機器１０の出力電流を第１電流所定値より大きくさせるか、又は電子機器１０の出力電圧を第１電圧所定値より小さくさせる時、第３直流変換器５１４は、定電流モード（Constant Current Mode）に即座に変換し、第１電流所定値を出力電流として給電し、この時、第３直流変換器５１４の出力電圧が降下する。第３直流変換器５１４の出力電圧がエネルギー蓄積素子５１８の出力電圧と同じになるまで降下する時、エネルギー蓄積素子５１８は、給電を開始する。その後、電子機器１０及びエネルギー蓄積素子５１８は、第４直流変換器５１６を介してモバイル装置３０に対して充電し、多くのモバイル装置３０のより高い充電電流の要求を満足する。
また、本実施例のモバイル電源モジュール５１０は、更に、第２電流センサ５１５及び第１スイッチング素子５１７を含む。第２電流センサ５１５及び第１スイッチング素子５１７は、エネルギー蓄積素子５１８を保護することに用いられ、エネルギー蓄積素子５１８が充放電電流の異常によってエネルギー蓄積素子５１８の寿命短縮を招くことを回避する。
第２電流センサ５１５及び第１スイッチング素子５１７は、互いに電気接続され、第２電流センサ５１５は、それぞれエネルギー蓄積素子制御回路５１３及び第３直流変換器５１４と第４直流変換器５１６との間に電気接続する。第１スイッチング素子５１７は、それぞれエネルギー蓄積素子制御回路５１３及びエネルギー蓄積素子５１８に電気接続する。エネルギー蓄積素子制御回路５１３は、エネルギー蓄積素子５１８の電圧を検出し、第２電流センサ５１５を介してエネルギー蓄積素子５１８の充電電流及び放電電流を検出することができ、第１スイッチング素子５１７を介してエネルギー蓄積素子５１８を保護するよう制御する。従って、制御回路は、更に、第２電流所定値及び第２電圧所定値を含む。エネルギー蓄積素子５１８の充電電流又は放電電流が第２電流所定値より大きいか、エネルギー蓄積素子５１８の電圧が該第２電圧所定値を超える時（即ち、エネルギー蓄積素子５１８が過度な充電又は過度な放電をする時）、エネルギー蓄積素子制御回路５１３は、第１スイッチング素子５１７にオフ状態を呈させ、エネルギー蓄積素子５１８を保護する。
図３Ａ、図３Ｂ及び図４を参照し、図３Ａ及び図３Ｂが示すのは、本発明の第２実施例のハブの外観説明図であり、図４が示すのは、第２実施例のハブの構造説明図である。第１接続端１１及び第２接続端１３以外に、このハブ２００は、更に、第３接続端１２及び第４接続端１４を含む。また、ハブ２００の内部は、更に電源変換器１１０を含み、この電源変換器１１０は、第３接続端１２及び外部環境に位置する交流電源２０と電気接続し、この交流電源２０は、例えば、家庭用の１１０Ｖコンセントである。この電源変換器１１０は、交流/直流変換器１１４及び第２直流変換器１１５を含み、交流/直流変換器１１４の入力端は、第３接続端１２を介して交流電源２０に電気接続し、第２直流変換器１１５の入力端は、交流/直流変換器１１４の出力端に電気接続し、第２直流変換器１１５の出力端は、電流分配回路１３０に電気接続し、電流分配回路１３０の出力端は、モバイル装置３０に電気接続する。
また、ハブ２００の第４接続端１４は、モバイル装置３０と異なる電圧レベルの少なくとも１つの電子装置３１に接続し、この電子装置３１は、例えば、タブレットＰＣ、ノート型パソコン、ＡＩＯＰＣである。ハブ２００が接続するモバイル装置３０及び電子装置３１が益々多くなる時、必要な充電電力も高くなる。この時、交流電源２０は、別途の電源供給を提供することができ、ハブ１００に複数のモバイル装置３０及び電子装置３１に対する充電を行わせることができる。また、ハブ２００中の信号伝送線１５１を電子装置３１まで延伸することにより、電子機器１０、モバイル装置３０、及び電子装置３１の間でデータ伝送を行わせることもできる。
また、第２直流変換器１１５の出力は、定電圧定電流（ＯＣ−ＣＶ）制限の機能を有することができる。第２直流変換器１１５の入力端は、交流/直流変換器１１４に電気接続し、第２直流変換器１１５の出力端は、第１直流変換器１１１の出力端に電気接続し、且つ第２直流変換器１１５の出力端及び第１直流変換器１１１の出力端は、何れもモバイル装置３０に電気接続する。第２直流変換器１１５は、第３電流所定値を有し、モバイル装置３０が必要な入力電流が該第３電流所定値より高い時、第２直流変換器１１５の出力電圧が降下を開始する。
モバイル装置３０が必要な充電電流が該第３電流所定値より小さく、第２直流変換器１１５の出力電圧が恒定的に該所定値にある時、定電圧モード（Constant Voltage Mode）で給電を行い、この設定値の電圧は、第１直流変換器１１１の出力電圧より高いので、第１直流変換器１１１の出力端は、逆バイアスの状態にあり、故に電子機器１０は、この時、モバイル装置３０に対して給電を行わず、交流電源２０からモバイル装置３０に対して充電を行う。
ハブ１００が接続するモバイル装置３０の数量が増加して同時に充電する時、全部のモバイル装置３０が必要な充電電流が該第３電流所定値より大きくなるまで上昇する時、ＣＣＣＶ機能の制御において、この時、第２直流変換器１１５が定電流モード（Constant Current Mode）により給電を行い、第２直流変換器１１５が出力する電流が制限された状況において、第２直流変換器１１５の出力電圧は、即座に低減する。第２直流変換器１１５の出力電圧は、直流変換器１１１の出力電圧と同等である時、電子機器１０は、モバイル装置３０に対して給電を開始する。この時、電子機器１０及び第２電圧源２０から同時にモバイル装置３０に対して充電を行い、複数のモバイル装置３０に比較的高い充電電流の要求を満足する。
又は、第２直流変換器１１５は、必ずしも定電圧定電流の機能を有する必要はなく、電流分配回路１３０を増設した後、上記と類似する効果を達成することもできる。同時に図４Ａを参照し、第１直流変換器１１１の出力端及び第２直流変換器１１５の出力端は、電流分配回路１３０に電気接続する。図４Ａから明確に分かるように、電流分配回路１３０は、例えば、２つの抵抗器１１７，１１８から構成され、そのうち、第２直流変換器１１５の出力端は、抵抗器１１７に接続し、第１直流変換器１１１の出力端は、抵抗器１１８に接続する。モバイル装置３０が必要とする電流が増加する時、抵抗器１１７の電圧降下も伴って増加し、ノード１１６の電圧を降下させる。モバイル装置３０が必要とする電流が抵抗器１１７に流れる時、ノード１１６の電圧を直流変換器１１１の出力電圧より低くなるまで降下させる時、直流変換器１１１が給電を開始し、電子機器１０及び第２電圧源２０が同時にモバイル装置３０に対する給電を行う効果を達成する。
続いて、図５を参照し、図５が示すのは、第３実施例のハブの構造説明図である。第２実施例のハブ２００に比較し、このハブ３００は、交流/直流変換器１１４を含まない。また、第４接続端１４は、外部の直流電源３１’に接続し、例えば、自動車バッテリに接続した充電ソケットであり、その出力電圧は、１２Ｖ又は２４Ｖである。このように、直流電源３１’は、第２直流変換器１１５によってモバイル装置３０に給電することができる。
図６を参照し、図６が示すのは、第４実施例のハブの構造説明図である。図４のハブ２００に比較し、このハブ４００は、更に、ブリッジ制御器１５０を含む。ブリッジ制御器１５０は、制御器１２０に電気接続し、該ブリッジ制御器１５０は、信号フォーマット変換を行うことに適用される。例えば、ブリッジ制御器１５０は、制御器１２０が出力する信号をその他のフォーマットの信号に変換し、それら信号をカードリーダ、ＶＧＡ接続ポート、又はＨＤＭＩ接続ポート、更にはメモリ等のその他の電子装置３２に伝送し、そのうち、メモリは、ハブ内部に設置することができる。従って、ハブ４００は、更にドッキングステーション(Docking Station)を外付け増設することができる。即ち、ハブ４００によって、充電すると同時にデータ上の変換及び伝送を行うことができる。当然ながら、単に充電使用を行うこともできる。また、ハブ４００中の信号伝送線１５１を電子装置３１まで延伸することによって、電子機器１０、モバイル装置３０、及び電子装置３１，３２の間でデータ伝送を行わせることもできる。
図７及び図８を参照し、図７が示すのは、第５実施例のハブの構造説明図であり、図８が示すのは、モバイル電源モジュールの構造説明図である。第５実施例において、第２直流交換機１１５及び電流分配回路１３０の間に更にモバイル電源モジュール５１０を設け、そのうち、モバイル電源モジュール５１０の入力端は、第２直流変換器１１５に電気接続し、モバイル電源モジュール５１０の出力端は、電流分配回路１３０に電気接続する。また、モバイル電源モジュール５１０は、第１直流変換器１１１及び電流分配回路１３０の間に設置することもできる。
図９を参照し、図９が示すのは、第５実施例のハブの構造説明図である。図４のハブ２００に比較し、このハブ６００は、更に、第５直流変換器６１２、第２スイッチング素子６１４、及び制御回路６１６を含む。また、第１接続端１１は、例えば、ＵＳＢ３．１ＰＤ(Power Delivery)ｔｙｐｅＣ接続ポートであり、且つ電子機器１０は、制御器１２０との通信プログラムを介することができ、被充電又は給電の二種のモードを備えることができる１つの電子機器（例えば、タブレットＰＣ、ノート型パソコン、ＡＩＯＰＣ、ＴＶ、モニタ等）である。そのうち、第５直流変換器６１２は、交流/直流変換器１１４に電気接続し、第２スイッチング素子６１４は、電子機器１０及び第５直流変換器６１２の間に電気接続し、且つ第２スイッチング素子６１４も電子機器１０及び第１直流変換器１１１の間に電気接続する。また、制御回路６１６の出力端は、第５直流変換器６１２及び第２スイッチング素子６１４に電気接続し、制御回路６１６の入力端は、信号伝送線１５１によって電子機器１０に電気接続する。制御回路６１６は、第２スイッチング素子６１４を制御することに用いられ、電子機器１０及び第５直流変換器６１２の間の電気接続をオン又はオフする。また、電子機器１０、制御回路６１６は、制御器１２０との間で通信を行い、電子機器１０が必要な電圧モードを決定し、続いて、制御回路６１６によって第２スイッチング素子６１４を制御し、電子機器１０及び第１電流変換器１１１の間の電気接続をオン又はオフすることもできる。本実施例において、制御回路６１６の入力端は、信号伝送線１５１に直接接続しているが、先ず制御器１２０に接続し、それから信号伝送線１５１に電気接続することもできる。更に、詳細に述べれば、制御回路６１６が電子機器１０の必要とする電圧レベルを判断できる機制を有する時、制御回路６１６を信号伝送線１５１に直接接続することができる。反対に、制御回路６１６が電子機器１０の必要とする電圧レベルを判断できる機制を有していない時、制御回路６１６は、制御器１２０に接続し、制御器１２０に電子機器１０が必要とする電圧モードの機制を判断させる。
継続して図９を参照し、第３接続端１２が交流電源２０に電気接続しておらず、且つ第４接続端１５も図５に示す直流電源３１’ に電気接続していない時（図９において未接続を破線で示す）、第１接続端１１は、該電子機器に電気接続する。この時、制御回路６１６は、第２スイッチング素子６１４を制御し、電子機器１０及び第５直流変換器６１２の間の電気接続をオフにし、電子機器１０及び第１直流変換器１１１の間の電気接続をオンにする。この状況において、電子機器１０から電力をモバイル装置３０に供給する。
図１０を参照し、図１０が示すのは、第５実施例のハブのもう一種の動作状態である。第３接続端１２が交流電源２０に電気接続し、且つ第１接続端１１は、電子機器１０に電気接続するが、第４接続端１４が電子装置３１に電気接続する時、当業者は、制御回路６１６によって第２スイッチング素子６１４を制御し、電子機器１０及び直流変換器６１２の間の電気接続をオンとし、電子機器１０及び第１直流変換器１１１の間の電気接続をオフとする。この状況において、電子機器１０は、信号通信によって電力使用端に変換でき、例えば、ＵＳＢＰＤのプロトコルによって、第５直流変換器６１２を正確な出力電圧まで調整するよう要求し、交流電源２０（電源変換器１１４を経て）に電子機器１０に対して充電を行わせることができる。従って、交流電源２０は、モバイル装置３０に対して充電を行うことができる以外に、更に電子機器１０に対して充電を行うことができる。また、第４接続端１４が接続する装置が電量を消費する電子装置３１である時、交流電源２０は、電子装置３１及びモバイル装置３０に対して同時に充電を行うことができる。
図９及び図１０を総合して分かるように、交流電源２０がハブ６００に挿入されずに給電を行う時、電子機器１０を電源供給端とし、交流電源２０が挿入される時、電子機器１０は、電力使用端に変換して充電されることができる。
図１１を参照し、図１１が示すのは、第５実施例のハブのもう１種の動作状態である。第３接続端１２が交流電源２０に電気接続されておらず、第１接続端１１が電子機器１０に電気接続し、且つ第４接続端１４が直流電源３１’に電気接続する時、制御回路６１６は、第５直流変換器６１２を正確な出力電圧まで調整するよう要求し、同時に第２スイッチング素子６１４を制御し、電子機器１０及び第５直流変換器６１２の間の電気接続をオンにし、電子機器１０及び第１直流変換器１１１の間の電気接続をオフにする。この状況において、電子機器１０は、信号通信によって電力使用端に変換でき、例えば、ＵＳＢＰＤのプロトコルによって、直流電源３１’からモバイル装置３０及び電子機器１０に対して充電を行うことができる。
図９〜図１１から分かるように、ハブ６００は、交流電源（例えば、一般的室内電源）、電子機器（例えば、ノート型パソコン）のＵＳＢ接続ポートが出力する電源、自動車充電ソケットが出力する電源、又は電池等が出力する電源を使用し、ノート型パソコン、携帯電話、タブレット又はＡＩＯＰＣ等の装置が必要とする電圧源に変換することができる。また、図７中のハブ５００内のモバイル電源モジュール５１０は、ハブ６００の内部に取り付けることもできる。
注意すべきこととして、上記実施例中の第１直流変換器１１１、第２直流変換器１１５、第３直流変換器５１４、第４直流変換器５１６、及び第５直流変換器６１２は、何れも製品設計の要求に応じて降圧回路(Buck converter)又は昇圧回路(Boost converter)又は昇降圧回路(buck-boost又はSEPIC)等を採用することができる。また、ハブ１００中で使用される電流センサ１１２及び電源制御器１１３は、その他の実施例のハブ中に応用することもできる。また、図６のハブ４００中のブリッジ制御器１５０もその他の実施例のハブ中に取り付けることもできる。
図１２を参照し、図１２が示すのは、第６実施例のハブの構造説明図である。図９のハブ６００に比較し、このハブ７００は、更に、第３スイッチング素子７１４及び第６直流変換器７１２を含む。そのうち、第３スイッチング素子７１４は、交流/直流変換器１１４及び第５直流変換器６１２の間に電気接続し、第６直流変換器７１２は、交流/直流変換器１１４及び第４接続端１４の間に電気接続する。本実施例において、第６直流変換器７１２は、昇圧変換器であり、且つ更に、第２スイッチング素子６１４に電気接続し、且つ第６直流変換器７１２の出力電圧が２０Ｖである。また、第２直流変換器１１５は、降圧変換器であり、且つ更に、第２スイッチング素子６１４に電気接続する。本実施例において、交流/直流変換器１１４、第５直流変換器６１２、及び第２直流変換器１１５の出力電圧がそれぞれ２０Ｖ、１２Ｖ、５Ｖである。
そのうち、ハブ７００の第３接続端１２及び交流電源が互いに接続した後、第３スイッチング素子７１４が導通し、交流/直流変換器１１４が出力する電力は、第２スイッチング素子６１４に直接出力される以外に、更に、第５直流変換器６１２及び第２直流変換器１１５に出力される。従って、第２スイッチング素子６１４は、それぞれ２０Ｖ、１２Ｖ、５Ｖである三種の異なる入力電圧を同時に有する。この時、制御回路６１６が電子機器１０の必要とする電圧モードを判断した後、第２スイッチング素子６１４は、三種の入力電圧のうち１つと互いに導通する。例えば、電子機器１０が必要とする電圧モードが１２Ｖである時、第２スイッチング素子６１４は、１２Ｖの入力電圧と互いに導通し、電子機器１０を１２Ｖの電圧により充電させる。
図１３を参照し、図１３が示すのは、第６実施例のハブのもう１種の動作状態である。第３接続端１２が交流電源２０に電気接続しておらず、且つ第４接続端１４が直流電源３１’に電気接続する時、第３スイッチング素子７１４がオフになり、直流電源３１’が出力する電力は、それぞれ第６直流変換器７１２、第５直流変換器６１２、及び第２直流変換器１１５に出力される。本実施例において、直流電源３１’が出力する電圧は、１２Ｖであり、第６直流変換器７１２は、その出力電圧を１２Ｖから２０Ｖに変換する。
上記実施例において、何れも単一の第１直流変換器１１１及び単一の第２直流変換器１１５のみを示しているが、状況に応じて複数の第１直流変換器１１１又は複数の第２直流変換器１１５を設置することもできる。図１４に示すように、複数のＤ１直流変換器１１１及び複数の第２直流変換器１１５は、異なるモバイル装置３０の充電要求に対して異なる充電電圧を提供し、異なる種類のモバイル装置３０の充電要求を満足することができる。例を挙げれば、複数のモバイル装置３０、３０’、３０’’が例えばスマートフォン、タブレットＰＣ、ノート型パソコンであり、これらモバイル装置が必要な充電電圧は同一でない。従って、上記の装置が同時にハブに挿入される時、複合式電源変換器１１０は、複数の直流変換器１１１によって多種の異なる充電電圧を提供することができ、異なる電圧要求の複数のモバイル装置３０、３０’、３０’’に対して充電を行うことができる。
図１５を参照し、図１５が示すのは、本発明のハブの使用説明図であり、このハブが第４実施例のハブ４００であり、電子機器１０は、ノート型パソコンである。ハブ４００によって、電子機器１０は、ただ１つのＵＳＢ３．１ＰＤ(Power Delivery)ｔｙｐｅＣ接続ポート１０ａを必要とするだけでハブ４００によりテレビ８、モバイル装置３０、ＳＤカード６及び携帯式ハードディスクと４通信接続を行うか、又はハブ４００によりテレビ８、モバイル装置３０及び携帯式ハードディスク４に電力を供給することができる。又は、ハブ４００により交流電源２０に電子機器１０及びその他の装置に電力を要求させることができる。又は、車両充電用シガーソケット２によって車両上の電源をモバイル装置及びノート型パソコン等の機器が必要な電圧源に変換することもできる。上記を総合して分かるように、ハブ４００によって、電子機器１０が有する接続ポートの個数を減少させ、且つ標準化することができる。このように、ハブ４００の種類及び規格も標準化することができる。また、消費者は、電子機器１０及びハブ４００の選択において、異なる組み合わせを有し、消費者に購買において、更に柔軟性をもたせ、更に安価で便利にさせることができる。
４ 携帯式ハードディスク
６ ＳＤカード
１０ 電子機器
１００ ハブ
１００’ ハブ
１１１ 第１直流変換器
１１２ 電流制御器
１１３ 電源制御器
１１４ 交流/直流変換器
１１５ 第２直流変換器
１２０ 制御器
１３０ 電流分配回路
１５０ ブリッジ制御器
２００ ハブ
２０ 交流電源
３００ ハブ
３０ モバイル装置
３０’ モバイル装置
３０’’ モバイル装置
３１ 電子装置
３１’ 直流電源
３２ 電子装置
４００ ハブ
５００ ハブ
５１０ モバイル電源モジュール
５１２ 第１電流センサ
５１３ エネルギー蓄積素子制御回路
５１４ 第３直流変換器
５１５ 第２電流センサ
５１６ 第４直流変換器
５１７ 第１スイッチング素子
５１８ スイッチング素子
６００ ハブ
６１２ 第５直流変換器
６１４ 第２スイッチング素子
６１６ 制御回路
７００ ハブ
７１２ 第６直流変換器
７１４ 第３スイッチング素子

Claims (20)

  1. ＵＳＢ伝送線によって外部環境に位置する電子機器及び少なくとも１つのモバイル装置と電気接続し、前記ＵＳＢ伝送線内部組成は、信号伝送線及び電源伝送線を含むハブであって、前記ハブは、
    前記ＵＳＢ伝送線によって前記電子機器に電気接続することに適用される第１接続端と、
    前記第１接続端に電気接続し、且つ前記ＵＳＢ伝送線によって前記モバイル装置に電気接続することに適用される少なくとも１つの第２接続端と、
    第１直流変換器と、
    電源変換器及び第３接続端と、
    第４接続端と、
    を含み、
    前記電子機器及び前記モバイル装置の間は、前記信号伝送線、前記第１接続端、及び前記第２接続端によって相互にデータ伝送を行い、
    前記第１直流変換器の入力端は、前記電源伝送線によって前記電子機器に電気接続し、
    前記第１直流変換器の出力端は、前記電源伝送線によって前記モバイル装置に電気接続し、前記第１直流変換器は、出力電圧の大きさを調整し、前記モバイル装置に安定した電圧を出力することに用いられ、
    前記電源変換器は、前記第３接続端によって外部環境に位置する交流電源と電気接続し、前記電源変換器は、
    その入力端が前記第３接続端によって前記交流電源に電気接続する交流/直流変換器と、
    その入力端が前記交流/直流変換器に電気接続する第２直流変換器と、
    を含み、
    前記第２直流変換器の出力端は、前記モバイル装置に電気接続し、
    前記第４接続端は、外部環境に位置する電子装置又は電流電源に電気接続することに適用され、前記ハブ内で前記第４接続端は、前記交流/直流変換器の出力端に電気接続し、且つ前記第２直流変換器の入力端に電気接続する、ハブ。
  2. 更に制御器を含み、前記制御器は、前記第１接続端及び前記第２接続端の間に電気接続し、前記制御器は、前記電子機器及び前記モバイル装置の間で前記信号伝送線によって相互にデータ伝送を行うことに適用される請求項１に記載のハブ。
  3. 更に、電流分配回路を含み、前記第１直流変換器の出力端及び前記第２直流変換器の出力端は、前記電流分配回路に電気接続し、且つ前記電流分配回路の出力端は、前記モバイル装置に電気接続する、請求項１に記載のハブ。
  4. 前記第２直流変換器は、定電流定電圧機能を有する、請求項１に記載のハブ。
  5. 更に、電源制御器及び電流センサを含み、前記電源制御器は、前記第１直流変換器と電気接続し、前記電流センサは、前記第１直流変換器及び前記電子機器の間に電気接続し、前記電源制御器は、前記電流センサによって前記電子機器の出力電圧及び出力電流を検出し、前記出力電圧が電圧所定値より小さいか、又は前記出力電流が電流所定値より大きい場合、前記電源制御器は、前記第１直流変換器の出力電圧を低減する、請求項１又は２に記載のハブ。
  6. 更に、ブリッジ制御器を含み、前記ブリッジ制御器は、前記制御器に電気接続し、前記ブリッジ制御器は、異なる信号フォーマット間の変換を行うことに適用される、請求項２に記載のハブ。
  7. 前記電子機器は、ＵＳＢインタフェースを有し、前記ＵＳＢインタフェースは、前記第１接続端に電気接続する、請求項１に記載のハブ。
  8. 前記第２直流変換器と電気接続し、前記第２直流変換器の出力電圧及び出力電流を検出することに適用される第１電流センサと、
    前記第１電流センサと電気接続する第３直流変換器と、
    前記第３直流変換器と電気接続し、前記第３直流変換器の出力電圧を前記モバイル装置が必要とする充電電圧に変換することに適用される少なくとも１つの第４直流変換器と、
    前記第３直流変換器及び前記第４直流変換器の間に電気接続するエネルギー蓄積素子と、
    前記第２直流変換器、前記第１電流センサ、前記第３直流変換器、前記エネルギー蓄積素子と電気接続し、第１電流所定値及び第１電圧所定値を有するエネルギー蓄積素子制御回路と、
    を更に含み、前記第２直流変換器の出力電流が前記第１電流所定値より小さく且つ前記第２直流変換器の出力電圧が前記第１電圧所定値より大きい時、前記エネルギー蓄積素子制御回路は、前記第３直流変換器の出力電圧を前記エネルギー蓄積素子の出力電圧より大きく設定し、それにより前記第２直流変換器に前記モバイル装置及び前記エネルギー蓄積素子に対して充電させ、
    前記第２直流変換器の出力電流が前記第１電流所定値より大きいか、又は前記第２直流変換器の出力電圧が前記第１電圧所定値より小さい時、前記エネルギー蓄積素子制御回路は、前記第３直流変換器の出力電圧を前記エネルギー蓄積素子の出力電圧まで降下させるよう設定し、前記第２直流変換器及び前記エネルギー蓄積素子から前記モバイル装置に同時に充電を行う、請求項１に記載のハブ。
  9. 更に、第２電流センサ及び第１スイッチング素子を含み、前記第２電流センサ及び前記第１スイッチング素子が相互に電気接続し、前記第２電流センサは、それぞれ前記エネルギー蓄積素子制御回路及び前記第１直流変換器と前記第２直流変換器との間に電気接続し、前記第１スイッチング素子は、それぞれ前記エネルギー蓄積素子制御回路及び前記エネルギー蓄積素子に電気接続し、前記第２電流センサは、前記エネルギー蓄積素子の充電電流及び放電電流を検出することに適用され、
    前記エネルギー蓄積素子の充電電流及び放電電流が第２電流所定値より大きいか、又は前記エネルギー蓄積素子の充電電圧又は放電電圧が第２電圧所定値を超える時、前記第１スイッチング素子は、短絡を呈する、請求項８に記載のハブ。
  10. 前記交流/直流変換器に電気接続する第５直流変換器と、
    前記電子機器及び前記第５直流変換器の間に電気接続し、且つ前記電子機器及び前記第１直流変換器の間に電気接続する第２スイッチング素子と、
    制御回路と、
    を更に含み、前記制御回路の出力端が前記第５直流変換器及び前記第２スイッチング素子に電気接続し、前記制御回路の入力端が前記電子機器に電気接続し、相互に信号を伝送し、
    前記第５直流変換器の出力電圧は、制御回路によって調整することができ、前記制御回路は、前記第２スイッチング素子を制御し、前記電子機器及び前記第５直流変換器の間の電気接続をオン又はオフにし、前記電子機器及び前記第１直流変換器の間の電気接続をオン又はオフにする、請求項１に記載のハブ。
  11. 前記第３接続端は、前記交流電源に電気接続し、前記第１接続端は、前記電子機器に電気接続し、且つ前記第４接続端は、前記電子装置にも前記直流電源にも電気接続していない時、前記制御回路は、前記第２スイッチング素子を制御し、前記電子機器及び前記第５直流変換器の間の電気接続をオフにし、前記電子機器及び前記第１直流変換器の間の電気接続をオンにする、請求項１０に記載のハブ。
  12. 前記第３接続端が前記交流電源に電気接続し、且つ前記第１接続端が前記電子機器に電気接続する時、前記制御回路は、前記第２スイッチング素子を制御し、前記電子機器及び前記第５直流変換器の間の電気接続をオンにし、前記電子機器及び前記第１直流変換器の間の電気接続をオフにする、請求項１０に記載のハブ。
  13. 前記第３接続端が前記交流電源に電気接続せず、前記第１接続端が前記電子機器に電気接続し、且つ前記第４接続端は、前記直流電源に電気接続する時、前記制御回路は、前記第２スイッチング素子を制御し、前記電子機器及び前記第５直流変換器の間の電気接続をオンにし、前記電子機器及び前記第１直流変換器の間の電気接続をオフにする、請求項１０に記載のハブ。
  14. 前記交流/直流変換器及び前記第５直流変換器の間に電気接続する、第３スイッチング素子と、
    前記交流/直流変換器及び前記第４接続端の間に電気接続する第６直流変換器と、
    を更に含み、
    前記第６直流変換器は、昇圧変換器であり、且つ更に前記第２スイッチング素子に電気接続し、前記第２直流変換器は、降圧変換器であり、且つ更に前記第２スイッチング素子に電気接続する、請求項１０に記載のハブ。
  15. 前記交流/直流変換器は、更に、前記第２スイッチング素子に電気接続する、請求項１４に記載のハブ。
  16. 前記制御器は、前記モバイル装置に信号を発送することに適用され、前記モバイル装置に急速充電モードを起動させる請求項２に記載のハブ。
  17. 外部環境に位置する電子機器及び少なくとも１つのモバイル装置と電気接続するハブであって、
    前記ハブは、
    前記電子機器に電気接続することに適用される第１接続端と、
    前記モバイル装置に電気接続することに適用される少なくとも１つの第２接続端と、
    前記第１接続端及び前記第２接続端の間に電気接続し、前記電子機器及び前記モバイル装置の間で相互データ伝送を行わせることに適用される制御器と、
    前記第１接続端に電気接続し、前記電子機器の出力電圧及び出力電流を検出することに適用される第１電流センサと、
    前記第１電流センサと電気接続する第３直流変換器と、
    前記第３直流変換器及び前記第２接続端と電気接続し、前記第３直流変換器の出力電圧を前記モバイル装置が必要な充電電圧に変換することに適用される少なくとも１つの第４直流変換器と、
    前記第３直流変換器及び前記第４直流変換器の間に電気接続するエネルギー蓄積素子と、
    前記電子機器、前記第１電流センサ、前記第３直流変換器、前記エネルギー蓄積素子と電気接続し、第１電流所定値及び第１電圧所定値を有するエネルギー蓄積素子制御回路と、
    を含み、
    前記電子機器の出力電流が前記第１電流所定値より小さく且つ前記電子機器の出力電圧が前記第１電圧所定値より大きい時、前記エネルギー蓄積素子制御回路は、前記第３直流変換器の出力電圧を前記エネルギー蓄積素子の出力電圧より大きく設定し、それにより、前記電子機器に前記モバイル装置及び前記エネルギー蓄積素子に対して充電させ、
    前記電子機器の出力電流が前記第１電流所定値より大きいか、又は前記電子機器の出力電圧が前記第１電圧所定値より小さい場合、前記エネルギー蓄積素子制御回路は、前記第３直流変換器の出力電圧を前記エネルギー蓄積素子の出力電圧まで降下するよう設定し、前記電子機器及び前記エネルギー蓄積素子から同時に前記モバイル装置に対して充電する、ハブ。
  18. 前記制御器は、前記モバイル装置に信号を発送することに適用され、前記モバイル装置に急速充電モードを起動させる請求項１７に記載のハブ。
  19. 前記モバイル装置の急速充電モードは、前記モバイル装置に対する充電電流が５００ｍＡより高いものである、請求項１６乃至請求項１８の何れか一項に記載のハブ。
  20. 前記第１接続端は、ＵＳＢ３．１ｔｙｐｅＣ接続ポートであり、且つ前記電子機器は、ＵＳＢ ＰＤのプロトコルによって被充電又は給電の二種のモードを備える請求項１又は請求項１７に記載のハブ。
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