KR20160105287A - 회로 장치, 휴대 기기 및 충전 시스템 등 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 각종 전지(3)의 충전 전력을 구동 부품(5)의 구동 전압으로 출력하는 변압부(124)와, 외부로부터 급전된 외부 전력의 입력에 의해 전지(3)를 임의의 충전 형태로 충전 가능한 충전부(112)와, 전지(3)의 종류를 식별하는 식별부(125)와, 전지(3)의 종류에 따라 충전 형태를 전환하도록 충전부(112)를 제어하는 충방전 제어부(127)를 갖는다.
Description
본 발명은, 전지의 종류에 따른 충전 형태로 충전하는 기능을 구비한 회로 장치, 휴대 기기 및 충전 시스템 등에 관한 것이다.
종래부터, 전지를 충전하는 다양한 회로 장치가 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1에 있어서는, 이차 전지의 충방전을 제어하는 제어 수단과, 이차 전지로 구동되는 기기와의 통신 수단을 구비하고, 이차 전지로 구동되는 기기로부터 장기간 정지를 의미하는 신호를 수신한 경우, 충전기로부터의 입력을 정지하며, 또한, SOC가 소정의 SOC값 이하가 되도록 방전을 제어하는 충방전 제어 회로가 제안되어 있다.
그러나, 상기 종래의 충방전 제어 회로는, 동일 종류의 전지에 대하여 충전하는 것을 전제로 하고 있어, 상이한 종류의 전지에 대하여 충전하는 기능을 구비하고 있지 않다. 전지는, 동일 사이즈나 동일 형상이어도, 각종 재료나 구조로 형성됨으로써, 충전 사양이 상이하거나, 충전할 수 없는 일차 전지도 존재한다. 따라서, 종래의 충방전 제어 회로는 충전 가능한 전지가 제한되어 있으므로, 각종 전지를 충전할 수 있으면, 구동 부품의 전원으로서 사용 가능한 전지의 선택 범위를 확대할 수 있는 점에서 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 전지의 종류에 따른 충전 형태로 충전할 수 있는 회로 장치, 휴대 기기 및 충전 시스템 등을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 제1 발명은, 회로 장치이며, 각종 전지의 충전 전력을 구동 부품의 구동 전압으로 출력하는 변압부와, 외부로부터 급전된 외부 전력의 입력에 의해 상기 전지를 임의의 충전 형태로 충전 가능한 충전부와, 상기 전지의 종류를 식별하는 식별부와, 상기 전지의 종류에 따라 상기 충전 형태를 전환하도록 상기 충전부를 제어하는 충전 제어부를 갖는다.
상기 구성에 의하면, 전지의 종류에 따라 충전 형태를 전환할 수 있기 때문에, 각종 전지의 충전 사양이 상이한 경우에도 구동 부품의 전원으로서 사용하는 것을 가능하게 한다.
또한, 제1 발명에 있어서의 상기 충전 제어부는, 상기 전지의 종류가 일차 전지이면 충전을 행하지 않는 충전 형태가 되도록 상기 충전부를 제어하고, 상기 전지의 종류가 이차 전지이면 충전을 행하는 충전 형태가 되도록 상기 충전부를 제어하는 것이어도 된다.
상기 구성에 의하면, 일차 전지와 이차 전지를 구동 부품의 전원으로서 사용하는 것을 가능하게 한다.
또한, 제1 발명에 있어서의 상기 식별부는, 방전 전압에 기초하여 상기 전지의 종류를 식별해도 된다.
상기 구성에 의하면, 변압부에 입력되는 방전 전압에 기초하여 전지의 종류를 식별함으로써, 식별이 용이함과 함께, 회로 장치의 소형화가 가능해진다.
또한, 제1 발명의 회로 장치는, 상기 외부 전력의 상기 충전부로의 입력을 검지하는 검지부와, 상기 외부 전력의 상기 충전부로의 입력이 상기 검지부에 의해 검지되었을 때에만 상기 변압부를 작동 상태로부터 정지 상태로 전환하는 전환 제어부를 가져도 된다.
상기 구성에 의하면, 수동식 온/오프 기구나 기계 접점에 의한 자동식 온/오프 기구를 탑재하지 않아도, 충전·구동 정지 기능을 구비시킬 수 있다. 즉, 충전시에 있어서의 각 구동 부품의 작동 금지와, 충전 정지시에 있어서의 각 구동 부품의 작동 허가가, 외부로부터의 급전의 유무에 따라 전환된다. 이에 의해, 상기 구성의 회로 장치를 탑재하면, 수동식이나 기계 접점에 의한 자동식 온/오프 기구를 불필요하게 할 수 있는 점에서, 기기의 소형화 및 제조의 용이화를 실현할 수 있다.
또한, 제1 발명의 회로 장치는, 집적 회로 장치로서 형성되어 있어도 된다.
상기 구성에 의하면, 충전부나 변압부 등을 구비한 회로 장치가 집적 회로 장치로서 원칩화됨으로써, 회로 장치를 탑재하는 기기의 소형화를 한층 더 실현할 수 있다.
제2 발명은, 회로 장치이며, 각종 전지의 충전 전력을 구동 부품의 구동 전압으로 출력하는 변압부와, 외부로부터 급전된 외부 전력의 입력에 의해 상기 전지를 충전하는 충전부와, 상기 전지의 종류를 식별하는 식별부와, 상기 전지의 종류에 따라 충방전 형태를 전환하도록 상기 변압부와 상기 충전부를 제어하는 충방전 제어부를 갖는다.
상기 구성에 의하면, 전지의 종류에 따라 충방전 형태를 전환할 수 있기 때문에, 각종 전지의 충전 사양이나 방전 사양이 상이한 경우에도 구동 부품의 전원으로서 사용하는 것을 가능하게 한다.
또한, 제2 발명에 있어서의 상기 충방전 제어부는, 상기 전지의 종류가 일차 전지이면 충전을 행하지 않는 충방전 형태가 되도록 상기 충전부를 제어하고, 상기 전지의 종류가 이차 전지이면 충전을 행하는 충방전 형태가 되도록 상기 충전부를 제어하는 것이어도 된다.
상기 구성에 의하면, 일차 전지와 이차 전지를 구동 부품의 전원으로서 사용하는 것을 가능하게 한다.
또한, 제2 발명에 있어서의 상기 식별부는, 상기 방전 전압에 기초하여 상기 전지의 종류를 식별해도 된다.
상기 구성에 의하면, 변압부에 입력되는 방전 전압에 기초하여 전지의 종류를 식별함으로써, 식별이 용이함과 함께, 회로 장치의 소형화가 가능해진다.
또한, 제2 발명은, 상기 외부 전력의 상기 충전부로의 입력을 검지하는 검지부와, 상기 외부 전력의 상기 충전부로의 입력이 상기 검지부에 의해 검지되었을 때에만 상기 변압부를 작동 상태로부터 정지 상태로 전환하는 전환 제어부를 가져도 된다.
상기 구성에 의하면, 수동식 온/오프 기구나 기계 접점에 의한 자동식 온/오프 기구를 탑재하지 않아도, 충전·구동 정지 기능을 구비시킬 수 있다. 즉, 충전시에 있어서의 각 구동 부품의 작동 금지와, 충전 정지시에 있어서의 각 구동 부품의 작동 허가가, 외부로부터의 급전의 유무에 따라 전환된다. 이에 의해, 상기 구성의 회로 장치를 탑재하면, 수동식이나 기계 접점에 의한 자동식 온/오프 기구를 불필요하게 할 수 있는 점에서, 기기의 소형화 및 제조의 용이화를 실현할 수 있다.
제2 발명의 회로 장치는, 집적 회로 장치로서 형성되어 있어도 된다.
상기 구성에 의하면, 충전부나 변압부 등을 구비한 회로 장치가 집적 회로 장치로서 원칩화됨으로써, 회로 장치를 탑재하는 기기의 소형화를 한층 더 실현할 수 있다.
제3 발명은, 전원 모듈이며, 제1 발명 또는 제2 발명에 있어서의 회로 장치와, 비접촉 방식에 의해 외부로부터 전력이 공급되고, 상기 충전부에 상기 외부 전력으로서 출력하는 수전 모듈을 갖는다.
상기 구성에 의하면, 비접촉 방식에 의한 급전을 행함으로써, 전지를 충전할 때의 취급성을 향상시킬 수 있다.
제3 발명의 전원 모듈은, 공진 현상에 의해 외부로부터 전력이 공급되고, 상기 충전부에 상기 외부 전력으로서 출력하는 수전 모듈과, 제1 발명 또는 제2 발명 중 어느 한 항에 기재된 회로 장치를 갖고, 상기 회로 장치가, 다른 부위보다도 작은 자계 강도가 되도록 상기 공진 현상에 의해 형성된 자계 공간에 배치되어 있어도 된다.
상기 구성에 의하면, 비접촉 방식에 의한 급전을 가능하게 함과 함께, 전자기 유도 방식에 의한 급전보다도 장거리의 급전을 공진 현상의 채용에 의해 가능하게 함으로써, 전지를 충전할 때의 설계 사양의 자유도를 확대할 수 있다. 또한, 공진 현상에 의해 전력이 공급되는 수전 모듈을 구비함으로써, 수전 모듈의 근방 위치에 있어서 자계의 작은 공간 부분을 출현시키고, 이 공간 부분을 회로 장치의 배치 장소로서 유효하게 이용하고 있다. 이에 의해, 기기의 소형화를 실현할 수 있음과 함께, 전원 모듈을 기기에 내장하는 작업을 행하기만 하면 회로 장치 등의 배치를 완료할 수 있다.
제4 발명은, 휴대 기기이며, 제1 발명 또는 제2 발명의 회로 장치와, 상기 충전부에 상기 외부 전력으로서 출력하는 수전 모듈과, 착탈 가능하게 설치된 상기 전지를 갖는다.
상기 구성에 의하면, 휴대성이 우수한 소형화된 휴대 기기를 얻을 수 있다.
제4 발명의 휴대 기기는, 제3 발명의 전원 모듈과, 착탈 가능하게 설치된 상기 전지를 갖는다.
상기 구성에 의하면, 휴대성 및 취급성이 우수한 소형화된 휴대 기기를 얻을 수 있다.
제5 발명은, 충전 시스템이며, 제4 발명의 휴대 기기와, 상기 수전 모듈에 전력을 공급하는 급전 모듈을 가진 충전 장치를 갖는다.
제6 발명은, 인체 장착 기기이며, 제1 발명 또는 제2 발명의 회로 장치를 구비하고 있다.
제7 발명은, 보청기이며, 제1 발명 또는 제2 발명의 회로 장치를 구비하고 있다.
또한, 본 발명의 회로 장치는, 각종 전지의 충전 전력을 구동 부품의 구동 전압으로 출력하는 변압부와, 외부로부터 급전된 외부 전력의 입력에 의해 상기 전지를 임의의 충전 형태로 충전 가능한 충전부와, 상기 전지의 충전 사양을 식별하는 식별부와, 상기 식별부에서 식별된 상기 전지의 충전 사양에 따라서 상기 충전 형태를 전환하도록 상기 충전부를 제어하는 충전 제어부를 갖는다.
상기 구성에 의하면, 각종 전지의 충전 사양에 따른 충전 형태로 충전할 수 있기 때문에, 각종 전지를 구동 부품의 전원으로서 사용하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따르면, 전지의 종류에 따른 충전 형태로 전지를 충전할 수 있다.
도 1은 충전 시스템 및 회로 장치의 블록도이다.
도 2는 충전 시스템 및 회로 장치의 블록도이다.
도 3은 전력 제어 회로의 블록도이다.
도 4는 전력 제어 회로의 블록도이다.
도 5는 전원 제어 회로의 상세 블록도이다.
도 6은 공기 전지-LiB 교환 회로의 블록도이다.
도 7은 공기 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 8a는 공기 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 8b는 공기 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 9는 LiB-니켈 수소 전지 교환 회로의 블록도이다.
도 10a는 LiB-니켈 수소 전지 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 10b는 LiB-니켈 수소 전지 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 11a는 LiB-니켈 수소 전지 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 11b는 LiB-니켈 수소 전지 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 12는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 블록도이다.
도 13a는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 13b는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 14a는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 14b는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 15a는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 15b는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 16은 충전 시스템의 블록도이다.
도 17은 귀걸이형 보청기의 개략 구성을 도시하는 설명도이다.
도 18a는 전원 모듈의 평면도이다.
도 18b는 전원 모듈의 정면도이다.
도 19는 충전 장치의 개략 구성을 도시하는 설명도이다.
도 20은 복수 품종 전지 교환 회로의 블록도이다.
도 21은 충방전 데이터 테이블의 설명도이다.
도 22는 충방전 제어 루틴의 흐름도이다.
도 2는 충전 시스템 및 회로 장치의 블록도이다.
도 3은 전력 제어 회로의 블록도이다.
도 4는 전력 제어 회로의 블록도이다.
도 5는 전원 제어 회로의 상세 블록도이다.
도 6은 공기 전지-LiB 교환 회로의 블록도이다.
도 7은 공기 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 8a는 공기 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 8b는 공기 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 9는 LiB-니켈 수소 전지 교환 회로의 블록도이다.
도 10a는 LiB-니켈 수소 전지 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 10b는 LiB-니켈 수소 전지 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 11a는 LiB-니켈 수소 전지 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 11b는 LiB-니켈 수소 전지 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 12는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 블록도이다.
도 13a는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 13b는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 14a는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 14b는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 15a는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 15b는 은 아연 전지-LiB 교환 회로의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 16은 충전 시스템의 블록도이다.
도 17은 귀걸이형 보청기의 개략 구성을 도시하는 설명도이다.
도 18a는 전원 모듈의 평면도이다.
도 18b는 전원 모듈의 정면도이다.
도 19는 충전 장치의 개략 구성을 도시하는 설명도이다.
도 20은 복수 품종 전지 교환 회로의 블록도이다.
도 21은 충방전 데이터 테이블의 설명도이다.
도 22는 충방전 제어 루틴의 흐름도이다.
(회로 장치(1)의 구성: 충전 형태 전환 기능)
본 실시 형태의 회로 장치(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 전지(3)의 종류에 따른 충전 형태로 충전하는 기능을 구비한 전력 제어 회로를 포함하고 있다. 전력 제어 회로는, 각종 전지(3)의 충전 전력을 구동 부품(5)의 구동 전압으로 출력하는 변압부(124)와, 외부로부터 급전된 외부 전력의 입력에 의해 전지(3)를 임의의 충전 형태로 충전 가능한 충전부(112)와, 전지(3)의 종류를 식별하는 식별부(125)와, 전지(3)의 종류에 따라 충전 형태를 전환하도록 충전부(112)를 제어하는 충전 제어부(126)를 갖고 있다. 이에 의해, 회로 장치(1)는, 전지(3)의 종류에 따라 충전 형태를 전환할 수 있기 때문에, 각종 전지(3)의 충전 사양이 상이한 경우에도, 구동 부품(5)의 전원으로서 사용하는 것을 가능하게 하고 있다. 그 결과, 동일 사이즈 및 동일 형상의 전지(3)에 대해서, 선택의 여지를 확대하는 것을 가능하게 하고 있다.
또한, 식별부(125)는 전지(3)의 충전 사양을 식별 가능하면 된다. 또한, 충전 제어부(126)는, 식별부(125)에서 식별된 전지(3)의 충전 사양에 따라서 충전 형태를 전환하도록 충전부(112)를 제어 가능하면 된다. 즉, 전력 제어 회로는, 각종 전지(3)의 충전 전력을 구동 부품(5)의 구동 전압으로 출력하는 변압부(124)와, 외부로부터 급전된 외부 전력의 입력에 의해 전지(3)를 임의의 충전 형태로 충전 가능한 충전부(112)와, 전지(3)의 충전 사양을 식별하는 식별부(125)와, 식별부(125)에서 식별된 전지(3)의 충전 사양에 따라서 충전 형태를 전환하도록 충전부(112)를 제어하는 충전 제어부(126)를 갖는 구성이어도 된다. 이 구성에 의하면, 각종 전지(3)의 충전 사양에 따른 충전 형태로 충전할 수 있기 때문에, 각종 전지를 구동 부품(5)의 전원으로서 사용하는 것이 가능해진다.
여기서, 『충전 형태』는, 충전을 행하지 않는 상태를 포함한다. 구체적으로 설명하면, 충전 형태는, 전지(3)가 이차 전지이면, 전지(3)의 종류나 충전 사양에 적합한 전압이나 전류, 충전 사이클로 충전을 행하는 형태이고, 전지(3)가 일차 전지이면, 충전을 행하지 않는 형태이다.
전지(3)는 일차 전지 및 이차 전지를 포함한다. 일차 전지로서는, 공기 전지가 예시된다. 이차 전지로서는, 충방전 가능한 전지에 대하여 모든 종류를 적용할 수 있다. 예를 들어, 연축 전지, 제어 밸브식 연축 전지, 리튬·공기 전지, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 중합체 전지, 인산철 리튬 이온 전지, 리튬·황 전지, 티타늄산·리튬 전지, 니켈·카드뮴 축전지, 니켈·수소 충전지, 니켈·철 전지, 니켈·리튬 전지, 니켈·아연 전지, 충전식 알칼리 전지, 나트륨·황 전지, 레독스·플로우 전지, 아연·브롬 플로우 전지, 실리콘 전지, 은 아연 전지(Silver-Zinc) 등을 전지(3)로서 예시할 수 있다.
일차 전지인 공기 전지의 공칭 전압은 1.2V 내지 1.4V이다. 여기서, 『공칭 전압』이란, 전지를 통상의 상태에서 사용한 경우에 얻어지는 단자 간 전압의 목표로서 정해져 있는 값이며, 만충전에 가까운 전지에서는, 공칭 전압보다도 높은 단자 전압이 얻어지지만, 방전이 진행된 경우나, 부하에 큰 전류를 공급하는 경우에는, 공칭 전압보다도 낮은 단자 전압이 된다.
니켈 수소 이차 전지의 공칭 전압은, 공기 전지와 마찬가지로, 1.2V 내지 1.4V이다. 공칭 전압이 공기 전지의 공칭 전압을 상회하는 이차 전지(3)로서는, 연축전지, 제어 밸브식 연축전지, 리튬·공기 전지, 리튬 이온 전지, 리튬 중합체 전지, 이산화 망간 리튬 이차 전지, 티타늄산 카본 리튬 이차 전지 등을 예시할 수 있다.
또한, 리튬 이온 전지 및 리튬 중합체 전지의 공칭 전압은 3.6V 내지 3.7V이다. 이산화 망간 리튬 이차 전지의 공칭 전압은 3.0V이다. 티타늄산 카본 리튬 이차 전지의 공칭 전압은 1.5V이다. 또한, 리튬 이온 전지에 있어서의 『방전 종지 전압』과 『충전 종지 전압』의 전압 범위는 2.7V 내지 4.2V이다. 『방전 종지 전압』이란, 안전하게 방전을 행할 수 있는 방전 전압의 최저치 전압이며, 『충전 종지 전압』이란 안전하게 충전을 행할 수 있는 충전 전압의 최고치 전압이다.
이차 전지(3)는 리튬 이온 전지인 것이 바람직하다. 이 경우에는, 리튬 이온 전지의 공칭 전압이 3.6V 내지 3.7V의 범위이기 때문에, 공기 전지나 니켈 수소 이차 전지의 공칭 전압인 1.2V 내지 1.4V를 상회하고 있다. 또한, 리튬 이온 전지의 전지 전압이 방전에 따라 4.2V 정도로부터 2.7V 정도로 저하되는 방전 특성을 나타내게 되지만, 공기 전지나 니켈 수소 이차 전지보다도 에너지 밀도가 높기 때문에, 공기 전지나 니켈 수소 이차 전지를 사용한 경우보다도 기기를 보다 오랜 시간 구동할 수 있다.
변압부(124)는, 전지(3)의 충전 전력을 구동 부품(5)의 구동 전력으로 변환하여 출력하는 신호 처리를 실행하는 변압부로서 기능하는 변압 회로이다. 변압부(124)로서는, 강압 용도로서 리니어 레귤레이터를 적용 가능하고, 승압 및 강압의 용도로서 스위칭 레귤레이터를 적용할 수 있다. 또한, 이들의 각 레귤레이터는, 반도체 소자에 의해 전류를 고속으로 온·오프 하는 방식 등을 예시할 수 있다.
충전부(112)는 정전류/정전압 리니어·차저용 IC(충전 회로)이고, 충전 전류가 설정값의 소정값까지 감소된 것을 통지하는 기능이나 타이머에 의한 충전 종료 기능, 서멀·피드백에 의한 충전 전류의 안정화 기능, 고전력 동작시나 고주위 온도 조건 하에 있어서의 칩 온도 제한 기능 등을 갖고 있다. 또한, 충전부(112)는 전지(3)의 충전 사양을 소정 단계로 구분하고, 각 구분에 있어서 최적의 효율로 충전을 행하도록, 복수의 충전 회로를 구비하고 있어도 된다. 이 경우에는, 고효율로 충전을 행할 수 있다.
식별부(125)는 전지(3)의 방전 전압에 기초하여 전지(3)의 종류를 식별하는 기능을 갖고 있다. 이에 의해, 변압부(124)에 입력되는 전지(3)의 방전 전압에 기초하여, 이 전지(3)의 종류를 식별함으로써, 식별이 용이함과 함께, 회로 장치(1)의 소형화를 가능하게 하고 있다.
또한, 식별부(125)는, 상기 방전 전압에 기초하여 식별하는 기능 외에, 전지(3)에 대하여 식별 전력을 공급했을 때의 충전 거동에 기초하여 식별하는 기능이나, 광학 센서에 의해 전지(3) 표면의 반사광의 상이함을 검지하거나 기호를 판독함으로써 식별하는 기능, 전지(3)의 종류를 도시하지 않은 입력 버튼 등을 통하여 수동으로 입력함으로써 식별하는 기능, 교류 전류를 전지(3) 내에 흘렸을 때의 내부 저항에 기초하여 식별하는 기능 등의 각종 식별 기능 중 하나 이상을 조합하여 갖고 있어도 된다. 이 경우에는, 탑재되는 기기나 사용 환경에 따라서 식별 기능을 조합함으로써, 전지(3)의 식별 정밀도를 높인 식별부(125)를 얻을 수 있다.
충전 제어부(126)는, 전지(3)의 종류가 일차 전지이면 충전을 행하지 않는 충전 형태가 되도록 충전부(112)를 제어하고, 전지(3)의 종류가 이차 전지이면 충전을 행하는 충전 형태가 되도록 충전부(112)를 제어하는 기능을 갖고 있다. 이에 의해, 회로 장치(1)는 충전 제어부(126)에 의한 제어 기능에 의해, 일차 전지를 포함하는 전지(3)와, 이차 전지를 포함하는 전지(3)를 교환 가능하게 사용하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 충전 제어부(126)는, 이차 전지의 전지(3)의 종류에 적합한 전압 및 전류로 충전을 행하는 충전 형태가 되도록 충전부(112)를 제어하는 기능을 갖고 있다. 이에 의해, 회로 장치(1)는 이차 전지를 포함하는 전지(3)가 교환됨으로써, 전지(3)의 종류(충전 사양)가 변경된 경우에도, 전지(3)를 효율적으로 충전하는 것을 가능하게 하고 있다.
(회로 장치(1)의 구성: 충방전 형태 전환 기능)
이상과 같이 구성된 회로 장치(1)는, 충전부(112)를 제어하는 충전 형태 전환 기능을 구비한 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 충전 형태 전환 기능 외에, 변압부(124)를 제어하는 방전 형태 전환 기능을 구비하고 있어도 된다. 즉, 회로 장치(1)는, 충전부(112) 및 변압부(124)를 제어하는 충방전 형태 전환 기능을 구비하고 있어도 된다.
구체적으로 설명하면 도 2에 도시하는 바와 같이, 회로 장치(1)는, 각종 전지(3)의 충전 전력을 구동 부품(5)의 구동 전압으로 출력하는 변압부(124)와, 외부로부터 급전된 외부 전력의 입력에 의해 전지(3)를 충전하는 충전부(112)와, 전지(3)의 종류를 식별하는 식별부(125)와, 전지(3)의 종류에 따라 충방전 형태를 전환하도록 변압부(124)와 충전부(112)를 제어하는 충방전 제어부(127)를 갖고 있다. 즉, 회로 장치(1)는, 도 1의 충전 제어부(126) 대신에 충방전 제어부(127)를 갖고 있다. 상기 구성에 의하면, 전지(3)의 종류에 따라 충방전 형태를 전환할 수 있기 때문에, 각종 전지(3)의 충전 사양이나 방전 사양이 상이한 경우에도 구동 부품(5)의 전원으로서 사용하는 것을 가능하게 한다.
(회로 장치(1)의 구성: 충전시에 있어서의 변압부(124)의 작동 정지 기능)
상기와 같이 구성된 도 1의 충전 형태 전환 기능을 구비한 회로 장치(1) 및 도 2의 충방전 형태 전환 기능을 구비한 회로 장치(1)는, 충전시에 있어서의 변압부(124)의 작동을 정지하는 작동 정지 기능을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
충전 형태 전환 기능을 구비한 회로 장치(1)를 예로 들어 설명하면, 회로 장치(1)는 도 3에 도시하는 바와 같이, 외부 전력의 충전부로의 입력을 검지하는 검지부(123)와, 외부 전력의 충전부(112)로의 입력이 검지부(123)에 의해 검지되었을 때에만 변압부(124)를 작동 상태로부터 정지 상태로 전환하는 전환 제어부(122)를 갖고 있는 것이 바람직하다.
구체적으로 설명하면, 회로 장치(1)는, 교류 전력을 출력하는 수전부(4)를 통하여 외부로부터 급전된 교류 전력을 정류함으로써 직류 전력을 출력하는 정류·안정화부(111)와, 충전부(112)와, 변압부(124)와, 충전부(112)로의 전력의 입력을 검지하는 검지부(123)와, 검지부(123)가 충전부(112)로의 전력의 입력을 검지했을 때에만 변압부(124)를 작동 상태로부터 정지 상태로 전환하는 전환 제어부(122)를 갖고 있다. 그리고, 회로 장치(1)는 전지(3)의 충전 전력에 의해 작동하는 구동 부품(5)에 접속 가능하게 되어 있다.
상기 구성을 구비한 회로 장치(1)이면, 수동식 온/오프 기구나 기계 접점에 의한 자동식 온/오프 기구를 탑재하지 않아도, 충전·구동 정지 기능을 구비시킬 수 있다. 즉, 충전시에 있어서의 각 구동 부품(5)의 작동 금지와, 충전 정지시에 있어서의 각 구동 부품(5)의 작동 허가가, 외부로부터의 급전의 유무에 의해 전환된다. 이에 의해, 상기 구성의 회로 장치(1)를 탑재하면, 수동식이나 기계 접점에 의한 자동식 온/오프 기구를 불필요하게 할 수 있는 점에서, 기기의 소형화 및 제조의 용이화를 실현할 수 있다.
상기 수전부(4)는, 유선 급전 방식 및 무선 급전 방식 중 어느 방식이 채용되어도 된다. 무선 급전 방식으로서는, 전자기 유도 방식이나 전자계 공명 방식 등을 예시할 수 있다. 정류·안정화부(111)는, 구체적으로 설명하면 도 4에 도시하는 바와 같이, 정류·안정화 IC를 사용할 수 있다. 정류·안정화 IC는, 풀브리지 동기 정류, 전압 컨디셔닝 및 와이어리스·파워 제어, 전압·전류·온도의 이상에 대한 보호 기능 등의 각 기능을 원칩에 집적한 IC이다. 또한, 수전부(4)로부터 출력되는 전력이 직류 전력인 경우에는, 정류·안정화부(111)는 생략된다.
검지부(123)는 정류·안정화부(111)로부터 충전부(112)에 직류 전력이 출력된 것을 나타내는 검지 신호를 출력하는 검지 회로이다. 검지부(123)는, 트랜지스터 등의 아날로그 회로에 의해 형성되어 있어도 된다. 구체적으로 설명하면, 검지부(123)는, NPN 트랜지스터의 베이스 단자(123a)를 정류·안정화부(111) 및 충전부(112) 사이의 출력 전력선(1111)에 접속하고, 이미터 단자(123b)를 접지에 접속한다. 또한, 콜렉터 단자(123c)를 전지(3)의 플러스측에 저항기를 개재하여 접속함으로써, 하이 임피던스 상태로 함과 함께, 전환 제어부(122)의 입력 단자(122a)에 접속된다.
이에 의해, 정류·안정화부(111)로부터 직류 전력이 출력되고 있지 않은 경우에는, 검지부(123)의 베이스 단자(123a)가 로우 레벨이 되어 이미터 단자(123b) 및 콜렉터 단자(123c) 사이가 비도통 상태가 되므로, 하이 레벨인 검지 신호가 전환 제어부(122)의 입력 단자(122a)에 입력되게 된다. 한편, 정류·안정화부(111)로부터 직류 전력이 출력 전력선(1111)을 통하여 충전부(112)에 송급되면, 베이스 단자(123a)가 하이 레벨이 되는 결과, 콜렉터 단자(123c) 및 이미터 단자(123b)가 도통 상태가 되고, 콜렉터 단자(123c)가 접지 전위의 로우 레벨 검지 신호로 변화된다. 그 결과, 정류·안정화부(111)로부터 충전부(112)에 직류 전력이 출력된 경우, 전환 제어부(122)의 입력 단자(122a)에 로우 레벨의 검지 신호가 입력되게 된다. 또한, 검지부(123)는 디지털 회로에 의해 형성되어 있어도 된다.
전환 제어부(122)는, 검지부(123)로부터 로우 레벨의 검지 신호가 입력되었을 때 변압부(124)를 정지 상태로 하는 한편, 하이 레벨의 검지 신호가 입력되었을 때(로우 레벨의 검지 신호가 입력되어 있지 않을 때) 변압부(124)를 작동 상태로 하는 전환 제어 회로이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 로우 레벨의 검지 신호를 변압부(124)의 정지 조건 및 하이 레벨의 검지 신호를 변압부(124)의 작동 조건으로 하고 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 로우 레벨의 검지 신호를 변압부(124)의 개시 조건 및, 하이 레벨의 검지 신호를 변압부(124)의 정지 조건으로 해도 된다.
구동 부품(5)은, 변압부(124)가 작동 상태에 있을 때, 전지(3)의 충전 전력에 의해 작동하는 기기이다. 구동 부품(5)으로서는, 모터, 스피커, 발광기, 표시기, 마이크로 컴퓨터 등과 같이, 전력에 의해 작동하는 모든 종류의 기기가 적용 가능하다.
이에 의해, 회로 장치(1)는, 전지(3)의 충전시에 있어서의 구동 부품(5)의 작동 금지와, 충전 정지시에 있어서의 구동 부품(5)의 작동 허가가, 외부로부터 전지(3)로의 급전의 유무에 따라 자동으로 전환 가능한 집적 회로 기판으로서 형성되고, 회로 장치(1)를 간단한 회로 구성으로 고밀도로 형성할 수 있다. 또한, 회로 장치(1)는 자동차(EV 포함)나 오토바이, 항공기 등의 수송 기기에 적용되어도 되고, 후술하는 휴대 기기에 적용되어도 된다.
또한, 회로 장치(1)는 집적 회로 장치로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 충전부(112)나 변압부(124) 등을 구비한 회로 장치(1)가 집적 회로 장치로서 원칩화됨으로써, 회로 장치(1)를 탑재하는 기기의 소형화를 한층 더 실현할 수 있다.
(회로 장치(1)의 구체예)
상기와 같이 구성된 회로 장치(1)에 대해서, 구체적인 회로 구성을 예시한다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 회로 장치(1)는 제어부(128)와 충전부(112)와 정류·안정화부(111)와 변압부(124)를 갖고 있다. 정류·안정화부(111)에는, 수전부(4)의 수전 모듈(61)이 접속되어 있다. 변압부(124)는 리니어 레귤레이터(LDO)(1241)와 DC/DC 컨버터(1242)를 갖고 있다. 제어부(128)는, 도 1의 식별부(125)의 기능을 구비하고 있음과 함께, 변압부(124)에 있어서의 리니어 레귤레이터(1241)와 DC/DC 컨버터(1242)를 선택하는 변압기 선택의 기능을 갖고 있다. 변압기 선택부의 기능은, 전지(3)의 방전 전압을 고효율로 구동 부품(5)의 구동 전압으로 변환하도록, 리니어 레귤레이터(1241)와 DC/DC 컨버터(1242)를 선택하는 기능이다.
(회로 장치(1)의 구체예: 공기 전지-LiB)
구동 부품(5)의 구동 전압이 1.2V 내지 1.4V이고, 전지(3)가 리튬 이온 전지(LiB) 및 공기 전지인 경우에는, 도 6의 회로 구성을 적용할 수 있다. 도 6의 회로 구성에 있어서, 수전 모듈(61)로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 충전부(112)에 출력하는 AC/DC부를 포함하는 정류·안정화부(111)를 갖고 있다. 전지(3)의 방전 전압은, 제어부(128)에 의해 검출 가능하게 되어 있다. 그리고, 제어부(128)는 전지(3)의 방전 전압에 기초하여 전지(3)의 종류를 식별하는 도 3의 식별부(125)와 동등한 식별 기능을 갖고 있다. 또한, 제어부(128)는 복수의 변압부(124)(리니어 레귤레이터(1241)·DC/DC 컨버터(1242)) 중에서 식별한 전지(3)의 종류에 적합한 변압부(124)를 선택하고, 선택한 변압부(124)의 Enable 핀을 하이 레벨로 함으로써, 선택한 변압부(124)를 액티브 상태로 한다. 한편, 선택하지 않은 변압부(124)의 Enable 핀을 로우 레벨로 함으로써, 선택하지 않은 변압부(124)를 셧 다운 상태(정지 상태)로 하는 변압부 작동 정지 기능을 갖고 있다.
또한 동시에, 제어부(128)는, 식별한 전지(3)의 종류에 적합한 충전부(112)를 선택하고, 선택한 충전부(112)의 Enable 핀을 하이 레벨로 함으로써, 선택한 변압부(124)를 액티브 상태로 한다. 한편, 선택하지 않은 충전부(112)의 Enable 핀을 로우 레벨로 함으로써, 선택하지 않은 충전부(112)를 셧 다운 상태(정지 상태)로 하는 충전부 작동 정지 기능을 갖고 있다.
또한, 정류·안정화부(111)와 충전부(112) 사이의 공급 전압은, 제어부(128)에 의해 검출 가능하게 되어 있다. 제어부(128)는 공급 전압을 검출함으로써 충전 상태를 검지하는 도 3의 검지부(123)와 동등한 충전 검지 기능을 갖고 있음과 함께, 충전 상태를 검지했을 때, 충전 중의 방전을 금지하도록, 액티브 상태의 변압부(124)의 작동을 정지하는 기능을 갖고 있다. 또한, 제어부(128)는 마이크로컴퓨터에 의해 구성됨으로써, 프로그램을 실행함에 의해 각 기능이 실현되어 있다. 또한, 제어부(128)는 각 기능이 하드웨어에 의해 구성되어 있어도 된다.
상기 구성에 있어서, 공기 전지가 사용된 경우에 대하여 설명한다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 제어부(128)는 전지(3)의 방전 전압에 기초하여 전지(3)의 종류가 공기 전지라고 식별한다. 그 결과, 제어부(128)는 변압부(124)에 있어서 리니어 레귤레이터(1241)를 선택하고, DC/DC 컨버터(1242)를 선택하지 않는다는 처리를 실행함과 함께, 충전부(112)를 선택하지 않는 처리를 실행한다.
구체적으로 설명하면, 제어부(128)는, DC/DC 컨버터(1242)의 Enable 핀을 로우 레벨로 하고, DC/DC 컨버터(1242)를 셧 다운 상태로 하는 한편, 리니어 레귤레이터(1241)의 Enable 핀을 하이 레벨로 하여, 리니어 레귤레이터(1241)를 액티브 상태로 한다. 또한, 제어부(128)는 충전부(112)의 Enable 핀을 로우 레벨로 하고, 충전부(112)를 셧 다운 상태로 한다.
이에 의해, 공기 전지를 포함하는 전지(3)의 방전 전압의 전력이 리니어 레귤레이터(1241)에 의해 구동 전압의 전력으로서 출력된다. 한편, 공급 전압의 검출에 의해 충전 상태라고 판정한 경우에는, 전지(3)가 공기 전지이기 때문에, 충전부(112)의 셧 다운이 유지됨으로써, 충전 전력이 충전부(112)로부터 전지(3)에 공급되는 것이 금지된다. 즉, 전지(3)가 공기 전지인 경우에는, 충전 기능이 오프로 된다.
이어서, 리튬 이온 전지가 사용된 경우에 대하여 설명한다. 도 8a에 도시하는 바와 같이, 제어부(128)는 전지(3)의 방전 전압에 기초하여 전지(3)의 종류가 리튬 이온 전지라고 식별한다. 그 결과, 제어부(128)는 변압부(124)에 있어서 DC/DC 컨버터(1242)를 선택하고, 리니어 레귤레이터(1241)를 선택하지 않는다는 처리를 실행함과 함께, 충전부(112)를 선택하는 처리를 실행한다.
구체적으로 설명하면, 제어부(128)는, 리니어 레귤레이터(1241)의 Enable 핀을 로우 레벨로 하고, 리니어 레귤레이터(1241)를 셧 다운 상태로 하는 한편, DC/DC 컨버터(1242)의 Enable 핀을 하이 레벨로 하여, DC/DC 컨버터(1242)를 액티브 상태로 한다. 또한, 제어부(128)는 충전부(112)의 Enable 핀을 하이 레벨로 하여, 충전부(112)를 액티브 상태로 한다. 이에 의해, 리튬 이온 전지를 포함하는 전지(3)의 방전 전압의 전력이 DC/DC 컨버터(1242)에 의해 구동 전압의 전력으로서 출력된다.
한편, 도 8b에 도시하는 바와 같이, 정류·안정화부(111)로부터의 공급 전압의 검출에 의해 충전 상태라고 판정한 경우에는, 리니어 레귤레이터(1241)의 셧 다운이 유지되면서, DC/DC 컨버터(1242)의 Enable 핀이 로우 레벨로 됨으로써, DC/DC 컨버터(1242)가 셧다운된다. 이에 의해, 충전부(112)에 의한 전지(3)로의 충전이 행하여짐과 함께, 방전이 금지된다.
(회로 장치(1)의 구체예: LiB-니켈 수소 전지)
구동 부품(5)의 구동 전압이 1.2V 내지 1.4V이고, 전지(3)가 리튬 이온 전지(LiB) 및 니켈 수소 전지인 경우에는, 도 9의 회로 구성을 적용할 수 있다. 도 9의 회로 구성에 있어서, 충전부(112)로서, 리튬 이온 전지용 제1 충전부(1121)와, 니켈 수소 전지용 제2 충전부(1122)를 갖고 있다. 또한, 변압부(124)에 있어서, 리니어 레귤레이터(1241)는 니켈 수소용으로 되어 있고, DC/DC 컨버터(1242)는 리튬 이온 전지용으로 되어 있다.
상기 구성에 있어서, 니켈 수소 전지가 사용된 경우에 대하여 설명한다. 도 10a에 도시하는 바와 같이, 제어부(128)는 전지(3)의 방전 전압에 기초하여 전지(3)의 종류가 니켈 수소 전지라고 식별한다. 그 결과, 제어부(128)는 변압부(124)에 있어서 리니어 레귤레이터(1241)를 선택하고, DC/DC 컨버터(1242)를 선택하지 않는다는 처리를 실행함과 함께, 충전부(112)에 있어서 제2 충전부(1122)를 선택하고, 제1 충전부(1121)를 선택하지 않는다는 처리를 실행한다.
구체적으로 설명하면, 제어부(128)는, DC/DC 컨버터(1242)의 Enable 핀을 로우 레벨로 하고, DC/DC 컨버터(1242)를 셧 다운 상태로 하는 한편, 리니어 레귤레이터(1241)의 Enable 핀을 하이 레벨로 하여, 리니어 레귤레이터(1241)를 액티브 상태로 한다. 또한, 제어부(128)는 제1 충전부(1121)의 Enable 핀을 로우 레벨로 하고, 제1 충전부(1121)를 셧 다운 상태로 하는 한편, 제2 충전부(1122)의 Enable 핀을 하이 레벨로 하여, 제2 충전부(1122)를 액티브 상태로 한다. 이에 의해, 니켈 수소 전지를 포함하는 전지(3)의 방전 전압의 전력이 리니어 레귤레이터(1241)에 의해 구동 전압의 전력으로서 출력된다.
한편, 도 10b에 도시하는 바와 같이, 공급 전압의 검출에 의해 충전 상태라고 판정한 경우에는, DC/DC 컨버터(1242)의 셧 다운이 유지되면서, 리니어 레귤레이터(1241)가 셧다운된다. 즉, 전지(3)가 니켈 수소 전지인 경우에는, 제2 충전부(1122)에 의한 전지(3)로의 충전이 행하여짐과 함께, 방전이 금지된다.
이어서, 리튬 이온 전지가 사용된 경우에 대하여 설명한다. 도 11a에 도시하는 바와 같이, 제어부(128)는 전지(3)의 방전 전압에 기초하여 전지(3)의 종류가 리튬 이온 전지라고 식별한다. 그 결과, 제어부(128)는 변압부(124)에 있어서 DC/DC 컨버터(1242)를 선택하고, 리니어 레귤레이터(1241)를 선택하지 않는다는 처리를 실행함과 함께, 충전부(112)에 있어서 제1 충전부(1121)를 선택하고, 제2 충전부(1122)를 선택하지 않는다는 처리를 실행한다.
구체적으로 설명하면, 제어부(128)는, 리니어 레귤레이터(1241)의 Enable 핀을 로우 레벨로 하여, 리니어 레귤레이터(1241)를 셧 다운 상태로 하는 한편, DC/DC 컨버터(1242)의 Enable 핀을 하이 레벨로 하여, DC/DC 컨버터(1242)를 액티브 상태로 한다. 또한, 제어부(128)는 제2 충전부(1122)의 Enable 핀을 로우 레벨로 하여, 제2 충전부(1122)를 셧 다운 상태로 하는 한편, 제1 충전부(1121)의 Enable 핀을 하이 레벨로 하여, 제1 충전부(1121)를 액티브 상태로 한다. 이에 의해, 리튬 이온 전지를 포함하는 전지(3)의 방전 전압의 전력이 DC/DC 컨버터(1242)에 의해 구동 전압의 전력으로서 출력된다.
한편, 도 11b에 도시하는 바와 같이, 공급 전압의 검출에 의해 충전 상태라고 판정한 경우에는, 리니어 레귤레이터(1241)의 셧 다운 상태가 유지되면서, DC/DC 컨버터(1242)의 Enable 핀이 로우 레벨로 됨으로써, DC/DC 컨버터(1242)가 셧 다운 상태로 된다. 이에 의해, 제1 충전부(1121)로부터 전지(3)로의 충전이 행해짐과 함께, 방전이 금지된다.
(회로 장치(1)의 구체예: Silver-Zinc 전지-LiB)
구동 부품(5)의 구동 전압이 1.2V 내지 1.4V이고, 전지(3)가 은 아연 전지(Silver-Zinc 전지) 및 리튬 이온 전지(LiB)인 경우에는, 도 12의 회로 구성을 적용할 수 있다. 또한, 은 아연 전지는, 1.5V 내지 2.0V의 방전 전압과, 1.2V 내지 1.5V의 방전 전압의 2단계로 변화하는 방전 특성을 갖고 있다. 이러한 방전 특성을 나타내는 방전 전압은, 제어부(128)에 구비된 AD 컨버터 등의 전압 검출 회로에 의해 검출되고 있다. 도 12의 회로 구성에 있어서, 충전부(112)로서, 리튬 이온 전지용 제1 충전부(1121)와, 은 아연 전지용 제3 충전부(1123)를 갖고 있다. 변압부(124)에 있어서, 리니어 레귤레이터(1241)는, 1.2V 내지 1.5V의 방전 전압시의 은 아연 전지용으로 되어 있다. 또한, 변압부(124)는 1.5V 내지 2.0V의 방전 전압시의 은 아연 전지용 제1 DC/DC 컨버터(1243)와, 리튬 이온 전지용 제2 DC/DC 컨버터(1244)를 갖고 있다.
상기 구성에 있어서, 제어부(128)에 내장된 AD 컨버터에 의해 1.2V 내지 1.5V의 방전 전압의 은 아연 전지가 사용되었다고 판정된 경우에 대하여 설명한다. 도 13a에 도시하는 바와 같이, 제어부(128)는 전지(3)의 방전 전압에 기초하여 전지(3)의 종류가 1.2V 내지 1.5V의 방전 상태인 은 아연 전지라고 식별한다. 그 결과, 제어부(128)는 변압부(124)에 있어서 리니어 레귤레이터(1241)를 선택하고, 제1 DC/DC 컨버터(1243) 및 제2 DC/DC 컨버터(1244)를 선택하지 않는다는 처리를 실행함과 함께, 충전부(112)에 있어서 제3 충전부(1123)를 선택하고, 제1 충전부(1121)를 선택하지 않는다는 처리를 실행한다.
구체적으로 설명하면, 제어부(128)는, 리니어 레귤레이터(1241)의 Enable 핀을 하이 레벨로 하여, 리니어 레귤레이터(1241)를 액티브 상태로 한다. 한편, 제어부(128)는 제1 DC/DC 컨버터(1243) 및 제2 DC/DC 컨버터(1244)의 Enable 핀을 각각 로우 레벨로 하여, 이들 컨버터(1243·1244)를 셧 다운 상태로 한다.
또한, 제어부(128)는 제1 충전부(1121)의 Enable 핀을 로우 레벨로 함으로써, 제1 충전부(1121)를 셧 다운 상태로 만든다. 한편, 제3 충전부(1123)의 Enable 핀을 하이 레벨로 하여, 제3 충전부(1123)를 액티브 상태로 한다. 이에 의해, 은 아연 전지를 포함하는 전지(3)의 1.2V 내지 1.5V의 방전 전압의 전력이 리니어 레귤레이터(1241)에 의해 구동 전압의 전력으로서 출력된다.
한편, 도 13b에 도시하는 바와 같이, 정류·안정화부(111)로부터 출력되는 공급 전압의 검출에 의해 충전 상태라고 판정한 경우에는, 제1 DC/DC 컨버터(1243) 및 제2 DC/DC 컨버터(1244)의 셧 다운 상태가 유지되면서, 리니어 레귤레이터(1241)가 셧 다운 상태로 된다. 즉, 이 경우에는, 제3 충전부(1123)로부터 전지(3)로의 충전이 행하여짐과 함께, 방전이 금지된다.
이어서, 은 아연 전지가 1.5V 내지 2.0V의 방전 전압이며 방전 상태인 경우에는, 도 14a에 도시하는 바와 같이, 제어부(128)가 전지(3)의 방전 전압에 기초하여 전지(3)의 종류가 1.5V 내지 2.0V의 방전 상태인 은 아연 전지라고 식별한다. 그 결과, 제어부(128)는 변압부(124)에 있어서 제1 DC/DC 컨버터(1243)를 선택하고, 리니어 레귤레이터(1241) 및 제2 DC/DC 컨버터(1244)를 선택하지 않는다는 처리를 실행함과 함께, 충전부(112)에 있어서 제3 충전부(1123)를 선택하고, 제1 충전부(1121)를 선택하지 않는다는 처리를 실행한다.
구체적으로 설명하면, 제어부(128)는, 제1 DC/DC 컨버터(1243)의 Enable 핀을 하이 레벨로 하여, 제1 DC/DC 컨버터(1243)를 액티브 상태로 하는 한편, 리니어 레귤레이터(1241) 및 제2 DC/DC 컨버터(1244)의 Enable 핀을 각각 로우 레벨로 하여, 리니어 레귤레이터(1241) 및 제2 DC/DC 컨버터(1244)를 셧 다운 상태로 한다.
또한, 제어부(128)는, 제1 충전부(1121)의 Enable 핀을 로우 레벨로 함으로써, 제1 충전부(1121)를 셧 다운 상태로 만든다. 한편, 제3 충전부(1123)의 Enable 핀을 하이 레벨 상태로 하고, 제3 충전부(1123)를 액티브 상태로 한다. 이에 의해, 은 아연 전지를 포함하는 전지(3)의 1.5V 내지 2.0V의 방전 전압의 전력이 제1 DC/DC 컨버터(1243)에 의해 구동 전압의 전력으로서 출력된다.
한편, 도 14b에 도시하는 바와 같이, 공급 전압의 검출에 의해 충전 상태라고 판정한 경우에는, 제2 DC/DC 컨버터(1244) 및 리니어 레귤레이터(1241)의 셧 다운 상태가 유지되면서, 제1 DC/DC 컨버터(1243)가 셧 다운 상태로 된다. 즉, 이 경우에는, 제3 충전부(1123)로부터 전지(3)로의 충전이 행하여짐과 함께, 방전이 금지된다.
이어서, 리튬 이온 전지가 사용된 경우에 대하여 설명한다. 도 15a에 도시하는 바와 같이, 방전 상태라고 판정한 경우에는, 제어부(128)가 전지(3)의 방전 전압에 기초하여 전지(3)의 종류가 리튬 이온 전지라고 식별한다. 그 결과, 제어부(128)는, 변압부(124)에 있어서 제2 DC/DC 컨버터(1244)를 선택하고, 리니어 레귤레이터(1241) 및 제1 DC/DC 컨버터(1243)를 선택하지 않는다는 처리를 실행함과 함께, 충전부(112)에 있어서 제1 충전부(1121)를 선택하고, 제3 충전부(1123)를 선택하지 않는다는 처리를 실행한다.
구체적으로 설명하면, 제어부(128)는, 리니어 레귤레이터(1241) 및 제1 DC/DC 컨버터(1243)의 Enable 핀을 각각 로우 레벨로 하고, 리니어 레귤레이터(1241) 및 제1 DC/DC 컨버터(1243)를 셧 다운 상태로 만든다. 한편, 제2 DC/DC 컨버터(1244)의 Enable 핀을 하이 레벨로 하여, 제2 DC/DC 컨버터(1244)를 액티브 상태로 만든다. 또한, 제1 충전부(1121)의 Enable 핀을 하이 레벨로 하여, 제1 충전부(1121)를 액티브 상태로 하는 한편, 제3 충전부(1123)의 Enable 핀을 로우 레벨로 하여, 제3 충전부(1123)를 셧 다운 상태로 한다. 이에 의해, 리튬 이온 전지를 포함하는 전지(3)의 방전 전압의 전력이 제2 DC/DC 컨버터(1244)에 의해 구동 전압의 전력으로서 출력된다.
한편, 도 15b에 도시하는 바와 같이, 충전 상태라고 판정한 경우에는, 리니어 레귤레이터(1241) 및 제1 DC/DC 컨버터(1243)의 셧 다운이 유지되면서, 제2 DC/DC 컨버터(1244)가 셧다운된다. 즉, 이 경우에는, 제1 충전부(1121)로부터 전지(3)에 대한 충전이 행하여짐과 함께, 방전이 금지된다.
(휴대 기기(6): 회로 장치(1)의 적용예)
이어서, 상기와 같이 구성된 회로 장치(1)를 휴대 기기(6)에 적용한 경우에 대하여 구체적으로 설명한다.
휴대 기기(6)는, 도 16에 도시하는 바와 같이, 공진 현상에 의해 외부로부터 전력이 공급되는 수전 모듈(61)(수전부(4))과, 전력을 충방전 가능한 전지(3)와, 상술한 회로 장치(1) 및 인터페이스부(631)를 내장한 제어 기판(63)과, 스피커나 발광 부품, 표시기 등의 출력부(65)(구동 부품(5))와, 마이크나 스위치 등의 입력부(66)(구동 부품(5))를 갖고 있다. 여기서, 『공진 현상』이란, 2개 이상의 코일이 공진 주파수에 있어서 동조하는 것을 말한다. 이렇게 구성된 휴대 기기(6)는 충전 장치(7)에 의해 충전되도록 되어 있다.
충전 장치(7)는, 휴대 기기(6)의 수전 모듈(61)에 대하여 공진 현상에 의해 전력을 공급하는 급전 모듈(71)을 구비하고 있다. 그리고, 휴대 기기(6) 및 충전 장치(7)는 급전 모듈(71)로부터, 수전 모듈(61)에 대하여 공진 현상에 의해 전력을 공급(무선 전력 전송)하는 충전 시스템(8)을 구성하고 있다.
제어 기판(63)은 회로 장치(1) 및 인터페이스부(631)를 실장하고 있고, 출력부(65) 및 입력부(66)에 접속되어 있다. 인터페이스부(631)는 출력부(65)에 대하여 제어 신호를 출력하는 기능과, 입력부(66)로부터의 입력 신호를 수신하는 기능과, 휴대 기기(6)의 구동 부품(5)의 사용 목적에 따른 각종 정보나 데이터를 처리하는 기능을 갖고 있다.
회로 장치(1) 및 인터페이스부(631)를 포함하는 제어 기판(63)은, 다른 부위보다도 작은 자계 강도가 되도록 공진 현상에 의해 형성된 자계 공간에 배치되어 있다. 즉, 휴대 기기(6)는, 공진 현상을 이용한 급전시에 있어서 수전 모듈(61)의 내측 위치나 근방 위치에 자계의 작은 공간 부분을 출현시키고, 이 공간 부분을 제어 기판(63)의 배치 장소로 한 구성을 갖고 있다. 이에 의해, 휴대 기기(6)는 공간 부분에 배치된 제어 기판(63)에 있어서의 자계에 기인하는 와전류의 발생이 억제됨으로써 오동작이나 소정 온도 이상의 발열이 방지되는 결과, 소형화가 가능하게 되어 있다. 또한, 『자계의 작은 공간 부분』에 관한 상세 사항은 후술한다. 또한, 제어 기판(63) 외에, 전지(3)나 출력부(65), 입력부(66)가 공간 부분(자계 공간)에 배치되어 있어도 된다.
수전 모듈(61)은 수전 공진 코일(611) 및 전력 취출 코일(612)을 갖고 있다. 수전 공진 코일(611) 및 전력 취출 코일(612)에 사용되는 코일의 종류로서는, 스파이럴형이나 솔레노이드형, 루프형이 예시된다.
본 실시 형태 1에 있어서의 『휴대 기기(6)』는, 「핸드 헬드(손으로 드는 것이 가능)」 및 「웨어러블(신체에 장착 가능: 인체 장착 기기)」의 모든 기기를 포함한다. 구체적으로는, 휴대 기기(6)는 포터블 컴퓨터(랩탑, 노트북 컴퓨터, 태블릿 PC 등)나, 카메라, 음향 기기·AV 기기(휴대 음악 플레이어, IC 리코더, 휴대용 DVD 플레이어 등), 계산기(포켓 컴퓨터, 전자 계산기), 게임기, 컴퓨터 주변 기기(휴대 프린터, 휴대 스캐너, 휴대 모뎀 등), 전용 정보 기기(전자 사전, 전자 수첩, 전자 서적, 포터블 데이터터미널 등), 휴대 통신 단말기, 음성 통신 단말기(휴대 전화, PHS, 위성 전화, 제3자 무선, 아마추어 무선, 특정 소전력 무선·퍼스널 무선·시민 라디오 등), 데이터 통신 단말기(휴대 전화·PHS(피쳐폰·스마트폰), 포켓 벨 등), 방송 수신기(텔레비전·라디오), 휴대 라디오, 휴대용 TV, 원세그, 기타 기기(손목 시계, 회중 시계), 보청기, 핸드 헬드 GPS, 방범 버저, 회중 전등·펜라이트, 전지 팩 등을 예시할 수 있다. 또한, 『보청기』는, 귀걸이형 보청기, 귓속형 보청기, 안경형 보청기를 예시할 수 있다.
(충전 장치(7))
상기와 같이 구성된 휴대 기기(6)에 대하여 충전을 행하는 충전 장치(7)는, 휴대 기기(6)를 적재 가능한 충전대를 갖고 있다. 또한, 충전 장치(7)는, 충전대에 적재된 휴대 기기(6)에 대하여 공진 현상에 의해 전력을 공급하는 급전 모듈(71)을 구비하고 있다. 급전 모듈(71)은, 급전 공진 코일(711) 및 전력 공급 코일(712)을 구비하고 있다. 급전 공진 코일(711) 및 전력 공급 코일(712)에 사용되는 코일의 종류로서는, 스파이럴형이나 솔레노이드형, 루프형이 예시된다. 또한, 충전 장치(7)는 급전 모듈(71)에 교류 전력을 공급하는 전원부(72)와, 전원부(72)를 제어하는 제어부(73)를 갖고 있다.
이 충전 장치(7)의 충전대에 적재함으로써, 충전 장치(7)가 구비하는 급전 모듈(71)과 휴대 기기(6)가 구비하는 수전 모듈(61)이 대향 배치되도록 되어 있다. 그리고, 충전 장치(7)의 충전대에 휴대 기기(6)를 적재하기만 하면, 전지(3)에 대한 충전이 개시됨과 함께, 휴대 기기(6)에 있어서의 전지(3)로부터 출력부(65)나 입력부(66) 등의 구동 부품(5)에 대한 전원을 오프로 할 수 있다. 또한, 충전 장치(7)의 충전대로부터 휴대 기기(6)를 들어올리기만 하면, 전지(3)에 대한 충전이 정지됨과 함께, 휴대 기기(6)에 있어서의 전지(3)로부터 출력부(65)나 입력부(66) 등의 구동 부품(5)에 대한 전원을 온으로 할 수 있다.
또한, 충전 장치(7)는 휴대 기기(6)와 마찬가지로, 공진 현상을 이용한 급전시에 있어서 급전 모듈(71)의 내측 위치나 근방 위치에 자계의 작은 공간 부분을 출현시키고, 이 공간 부분을 전원부(72)나 제어부(73)의 배치 장소로 한 구성을 가져도 된다. 이 경우에는, 휴대 기기(6)에 더하여 충전 장치(7)의 소형화도 실현하는 것이 가능해진다.
(자계의 작은 공간 부분)
이어서, 주로 휴대 기기(6)에 있어서 제어 기판(63)의 배치 장소가 되는 『자계가 작은 공간 부분』에 대하여 상세하게 설명한다.
휴대 기기(6)는 『자계가 작은 공간 부분』을 원하는 위치에 형성하도록 구성되어 있다. 공간 부분의 원하는 위치에 대한 형성은, 충전 장치(7)와의 위치 관계나 급전 상태, 내부 구성 등의 급전 조건을 설정함으로써 실현할 수 있다.
예를 들어, 휴대 기기(6)는, 충전 장치(7)의 급전 모듈(71)에 있어서의 급전 공진 코일(711)로부터 수전 모듈(61)에 있어서의 수전 공진 코일(611)로 공진 현상에 의해 전력을 공급할 때, 급전 모듈(71)에 있어서의 급전 공진 코일(711)과 수전 모듈(61)에 있어서의 수전 공진 코일(611) 사이의 원하는 위치에, 이 원하는 위치 이외의 자계 강도보다도 작은 자계 강도를 갖는 자계 공간을 『공간 부분』으로서 형성하도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우에는, 수전 모듈(61)의 충전 장치(7)측의 근방 위치에 『공간 부분』을 출현시킬 수 있기 때문에, 수전 모듈(61)의 배치 위치를 외벽 부재의 충전 장치(7)측의 선단부보다도 약간 후방측으로 설정함으로써, 외벽 부재의 선단부측을 제어 기판(63)의 배치 장소로서 확보할 수 있다.
『공간 부분』의 형성 방법을 상세하게 설명하면, 충전 장치(7)의 급전 모듈(71)에 있어서의 급전 공진 코일(711)로부터 휴대 기기(6)의 수전 모듈(61)에 있어서의 수전 공진 코일(611)에 대하여 공진 현상에 의해 전력을 공급할 때, 급전 모듈(71)에 있어서의 급전 공진 코일(711)에 흐르는 전류의 방향과 수전 모듈(61)에 있어서의 수전 공진 코일(611)에 흐르는 전류의 방향이, 역방향이 되도록, 급전 모듈(71)에 있어서의 급전 공진 코일(711)에 공급하는 전력의 주파수를 설정하는 방법이 예시된다.
상기 형성 방법에 의하면, 공진 현상을 이용한 전력 전송을 행할 때, 급전 모듈(71)에 있어서의 급전 공진 코일(711)과 수전 모듈(61)에 있어서의 수전 공진 코일(611)을 근접 배치함으로써, 급전 공진 코일(711)과 수전 공진 코일(611)의 결합의 강도를 나타내는 결합 계수가 높아진다. 이렇게 결합 계수가 높은 상태에서, 전송 특성 『S21』(급전 공진 코일(711)로부터 수전 공진 코일(611)에 전력을 송전할 때의 송전 효율의 지표가 되는 값)을 계측하면, 그 측정 파형은 저주파측과 고주파측으로 피크가 분리된다. 그리고, 이 고주파측의 피크 부근의 주파수에, 급전 공진 코일(711)에 공급하는 전력의 주파수를 설정함으로써, 급전 공진 코일(711)에 흐르는 전류의 방향과 수전 공진 코일(611)에 흐르는 전류의 방향이 역방향이 되어, 급전 공진 코일(711)의 내주측에 발생하는 자계와 수전 공진 코일(611)의 내주측에 발생하는 자계가 서로 상쇄됨으로써, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)의 내주측에, 자계에 의한 영향이 저감되어, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)의 내주측 이외의 자계 강도보다도 작은 자계 강도를 갖는 자계 공간을 『공간 부분』으로서 형성할 수 있다.
또한, 『공간 부분』의 다른 형성 방법으로서, 급전 공진 코일(711)로부터 수전 공진 코일(611)에 대하여 공진 현상에 의해 전력을 공급할 때, 급전 공진 코일(711)에 흐르는 전류의 방향과 수전 공진 코일(611)에 흐르는 전류의 방향이, 동일한 방향이 되도록, 급전 공진 코일(711)에 공급하는 전력의 주파수를 설정하는 방법이 예시된다.
상기 형성 방법에 의하면, 공진 현상을 이용한 전력 전송을 행할 때, 급전 공진 코일(711)과 수전 공진 코일(611)을 근접 배치함으로써, 급전 공진 코일(711)과 수전 공진 코일(611)의 결합의 강도를 나타내는 결합 계수가 높아진다. 이렇게 결합 계수가 높은 상태에서, 전송 특성을 계측하면, 그 측정 파형은 저주파측과 고주파측으로 피크가 분리된다. 그리고, 이 저주파측의 피크 부근의 주파수에, 급전 공진 코일(711)에 공급하는 전력의 주파수를 설정함으로써, 급전 공진 코일(711)에 흐르는 전류의 방향과 수전 공진 코일(611)에 흐르는 전류의 방향이 동일한 방향이 되고, 급전 공진 코일(711)의 외주측에 발생하는 자계와 수전 공진 코일(611)의 외주측에 발생하는 자계가 서로 상쇄됨으로써, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)의 외주측에, 자계에 의한 영향이 저감되어, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)의 외주측 이외의 자계 강도보다도 작은 자계 강도를 갖는 자계 공간을 『공간 부분』으로서 형성할 수 있다.
또한, 『공간 부분』은, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)에 관한 조정 파라미터를 변화시키고, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)의 사이에 발생하는 자계 결합의 강도에 기초하여 크기가 설정되어도 된다. 예를 들어, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)의 사이에 발생하는 자계 결합을 상대적으로 약화시킴으로써 자계 공간의 크기를 확대할 수 있다. 한편, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)의 사이에 발생하는 자계 결합을 상대적으로 강화함으로써 자계 공간의 크기를 작게 할 수 있다. 이에 의해, 휴대 기기(6)의 사이즈에 최적인 『공간 부분』을 형성할 수 있다.
또한, 급전 공진 코일(711)의 배치 관계 및 수전 공진 코일(611)의 배치 관계를 조정 파라미터로 하고, 이 조정 파라미터를 변화시켜, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)의 사이에 발생하는 자계 결합의 강도를 변경함으로써, 자계 공간의 크기를 변경해도 된다.
또한, 『공간 부분』은, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)의 형상을 조정 파라미터로 하고, 이들 코일의 형상을 원하는 형상으로 변화시켜, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)의 사이 및 주변에 발생하는 자계 결합의 강도를 변경함으로써, 형상이 원하는 형상으로 설정되어도 된다. 이 경우에는, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)을 원하는 형상으로 함으로써, 자계 강도가 상대적으로 약한 자계 공간을 코일의 형상에 따른 원하는 형상으로 형성할 수 있다.
또한, 『공간 부분』은, 급전 공진 코일(711)과 전력 공급 코일(712) 사이의 제1 거리 및, 전력 취출 코일(612)과 수전 공진 코일(611) 사이의 제2 거리 중 적어도 하나를 조정 파라미터로 하고, 이 조정 파라미터에 기초하여, 크기가 설정되어도 된다. 예를 들어, 급전 공진 코일(711)과 전력 공급 코일(712) 사이의 제1 거리 및, 전력 취출 코일(612)과 수전 공진 코일(611) 사이의 제2 거리를 상대적으로 짧게 함으로써, 자계 결합을 상대적으로 약화시켜서 자계 공간의 크기를 확대할 수 있다. 한편, 급전 공진 코일(711)과 전력 공급 코일(712) 사이의 제1 거리 및, 전력 취출 코일(612)과 수전 공진 코일(611) 사이의 제2 거리를 상대적으로 길게 함으로써, 자계 결합을 상대적으로 강하게 하여 자계 공간의 크기를 작게 할 수 있다.
또한, 『공간 부분』은, 수전 공진 코일(611) 및 급전 공진 코일(711)의 대향면을 제외한 적어도 일부의 면을 덮도록 자성 부재를 배치하고, 급전 공진 코일(711)과 수전 공진 코일(611) 사이에서 자계를 변화시켜서 전력 전송을 행함으로써, 원하는 위치에 당해 원하는 위치 이외의 자계 강도보다도 작은 자계 강도를 갖는 자계 공간을 『공간 부분』으로서 형성해도 된다. 예를 들어, 자성 부재는, 수전 공진 코일(611)의 내주면을 덮도록 배치되어 있어도 된다. 이 경우에는, 수전 공진 코일(611)의 내주측에서 발생하는 자계를 차단하여, 수전 공진 코일(611)의 내주측에 비교적으로 작은 자계 강도를 갖는 자계 공간을 『공간 부분』으로서 형성할 수 있다.
또한, 자성 부재는, 급전 공진 코일(711) 및 수전 공진 코일(611)의 대향면과는 반대측의 면을 덮도록 배치되어 있어도 된다. 이 경우에는, 수전 공진 코일(611)의 대향면과는 반대측의 면 부근에서 발생하는 자계를 차단하고, 수전 공진 코일(611)의 대향면과는 반대측의 면 부근에 비교적 작은 자계 강도를 갖는 자계 공간을 『공간 부분』으로서 형성할 수 있다.
이와 같이, 휴대 기기(6)는 상술한 공간 부분의 형성 방법 중 하나 이상의 조합에 기초하여, 수전 모듈(61)의 내측이나 근방의 원하는 위치에 자계 강도가 작은 자계 공간을 『공간 부분』으로서 의도적으로 형성하는 것이 가능하게 되어 있음과 함께, 『공간 부분』의 크기나 형상을 설정하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 휴대 기기(6)는 수전 모듈(61)의 설치 형태에 따라 원하는 공간 부분을 형성하는 것이 가능하게 되어 있다.
(보청기)
이어서, 상기와 같이 구성된 휴대 기기(6)가 인체 장착 기기인 보청기에 적용된 경우에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태 1에 있어서는, 보청기의 일례로서 귀걸이형 보청기(9)를 사용하여 설명하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 보청기로서, 포켓형(상자형) 보청기, 귀걸이형 보청기(BTE), 귓속형 보청기(ITE), 커낼형 보청기(ITC), CIC형 보청기(CIC), 오픈 이어형 보청기, RIC형 보청기(RIC), 골전도형 보청기, 매립형 보청기가 예시된다. 또한, 인체 장착 기기로서는, 상기 보청기나 음악 플레이어 등과 같이 귀에 장착하는 기기나, 아이웨어(안경 등)에 포터블 컴퓨터를 탑재한 기기와 같이, 얼굴에 장착하는 기기나, 손목 시계와 같이 팔에 장착하는 기기나, 또한, 인체에 매립되어 사용되는 의료 기기 등을 들 수 있다.
(보청기: 귀걸이형 보청기(9))
귀걸이형 보청기(9)는, 도 17에 도시하는 바와 같이, 귓바퀴에 장착되는 보청기 본체(91)와, 귓구멍 개구 또는 그 근방에 접촉되는 이어 몰드(92)와, 보청기 본체(91)와 이어 몰드(92)를 연결하는 연결부(93)와, 회로 장치(1) 및 인터페이스부(631)를 구비한 제어 기판(63)과, 제어 기판(63)에 접속된 출력부(65) 및 입력부(66)를 구비하고 있다. 출력부(65)는 음성을 출력하는 스피커(651) 등이다. 입력부(66)는 음량 레벨이나 전원 온/오프를 제어하기 위한 조작 버튼(661)이나, 외부의 음성을 전기적인 음성 신호로 변환하는 집음 마이크 등이다.
보청기 본체(91)는 정상부부터 저부에 걸쳐서 귓바퀴의 밑동을 따르도록 만곡된 6면체의 하우징(외벽 부재)을 갖고 있다. 즉, 보청기 본체(91)의 하우징은, 정상부에 위치하는 상면부(911d)와, 저부에 위치하는 저면부(911c)와, 헤드에 접촉하는 헤드 접촉면부(911a)와, 헤드 접촉면부(911a)에 대향 배치되며, 귓바퀴에 접촉되는 귓바퀴 접촉면부(911e)와, 귓바퀴의 밑동을 따라 면 형상으로 접촉하는 내측 접촉면부(911b)와, 내측 접촉면부(911b)에 대향 배치된 외측면부(911f)를 갖고 있다. 또한, 보청기 본체(91)는, 헤드 접촉면부(911a)와 귓바퀴 접촉면부(911e)로 2분할 가능에 되어 있다. 이에 의해, 헤드 접촉면부(911a)는 덮개로서 기능하고, 귓바퀴 접촉면부(911e)는 수용체로서 기능하게 되어 있다.
보청기 본체(91)의 상면부(911d)에는, 연결부(93)의 일단부가 접속되어 있다. 연결부(93)는 중공의 튜브 형상으로 형성되어 있다. 연결부(93)의 타단부는 이어 몰드(92)에 접속되어 있다. 이에 의해, 귀걸이형 보청기(9)는, 보청기 본체(91)에 있어서 집음 및 확대된 음성을 스피커(651)로부터 연결부(93)를 통해서 이어 몰드(92)에 출력하여, 귀걸이형 보청기(9)의 장착자에게 명료한 음성으로서 알아듣게 함을 가능하게 하고 있다.
(보청기: 귀걸이형 보청기(9): 전원 모듈(10))
상기와 같이 구성된 귀걸이형 보청기(9)는, 전원 모듈(10)을 소정 위치에 착탈 가능하게 구비하고 있다. 전원 모듈(10)은, 공진 현상에 의해 수전하는 수전 기능과, 충방전 가능한 이차 전지 기능과, 이차 전지에 대하여 충방전을 행하는 충방전 기능과, 귀걸이형 보청기(9)의 각 부를 작동시키는 제어 기능을 갖고 있다.
전원 모듈(10)은 도 18a 및 도 18b에 도시하는 바와 같이, 평판 형상의 제어 기판(63)과, 제어 기판(63)의 상면에 설치된 회로 장치(1) 및 전지(3)를 갖고 있다. 회로 장치(1)는 제어 기판(63)의 일부로서 형성되어 있어도 된다. 회로 장치(1)는, 상술한 정류·안정화부(111) 등을 구비하고 있음과 함께, 인터페이스부(631)를 구비하고 있다. 또한, 제어 기판(63)의 주위에는, 벽 부재(101)가 설치되어 있다. 벽 부재(101)는, 금속 등의 도전성 재료에 의해 형성되어 있다. 벽 부재(101)의 외주면에는, 수전 공진 코일(611)과 전력 취출 코일(612)이 설치되어 있다. 수전 공진 코일(611) 및 전력 취출 코일(612)에는, 절연 피막을 구비한 동선재가 사용되고 있다.
이에 의해, 자성 부재로서 기능하는 벽 부재(101)가 수전 공진 코일(611) 및 전력 취출 코일(612)의 내주면을 덮도록 배치됨으로써, 수전 공진 코일(611) 및 전력 취출 코일(612)의 내주측에 배치된 회로 장치(1)를 비교적으로 작은 자계 강도의 자계 공간에 존재시키게 되어 있다. 그 결과, 제어 기판(63) 상에 설치된 회로 장치(1)는 수전 모듈(61)의 수전시에 있어서의 자계의 영향을 받기 어렵게 되어 있다.
또한, 벽 부재(101)의 내주측은, 회로 장치(1) 및 제어 기판(63)을 덮도록, 수지가 충전 및 고화되어 있다. 이에 의해, 전원 모듈(10)은 회로 장치(1) 및 전지(3) 등이 충격이나 누수에 대하여 손상되기 어렵게 되어 있다.
제어 기판(63)의 단부면에는, 단자부(631)가 돌출되어 있다. 단자부(631)는 인터페이스부(631)에 접속되고, 각종 제어 신호 단자나 GND 단자, 전원 단자 등이 형성되어 있다. 그리고, 단자부(631)는 수형 커넥터로서 기능하고, 암형 커넥터(662)가 착탈 가능하게 되어 있다. 암형 커넥터(662)는 스피커(651) 등의 출력부(65) 및 조작 버튼(661)이나 집음 마이크 등의 입력부(661)에 접속되어 있다.
상기와 같이 구성된 전원 모듈(10)에 의하면, 귀걸이형 보청기(9)를 제조나 수리할 때, 전원 모듈(10)단위로 착탈함으로써 각 작업을 완료할 수 있기 때문에, 단시간이면서 또한 간단하게 제조나 수리를 행할 수 있다. 또한, 전원 모듈(10)은 사이즈나 형상, 단자부(631)를 규격화함으로써, 많은 종류의 보청기 등의 휴대 기기에 공용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태 1에 있어서는, 자성 부재로서 기능하는 벽 부재(101)로 제어 기판(63)의 주위를 덮은 구성으로 하고 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 또한, 전원 모듈(10)의 하면(제어 기판(63)의 하면)을 자성 부재로 덮어도 되고, 전원 모듈(10)의 상면을 자성 부재로 덮어도 된다. 이 경우에는, 제어 기판(63) 상의 각 부품을, 더 작은 자계 강도의 자계 공간에 존재시키는 것이 가능해진다.
(귀걸이형 보청기(9)에 대응한 충전 장치(7))
상기 귀걸이형 보청기(9)는 귀걸이형 보청기(9)에 대응하는 충전 장치(7)에 의해 충전되도록 되어 있다. 충전 장치(7)는, 예를 들어 도 19에 도시하는 바와 같이, 귀걸이형 보청기(9)를 소정의 급전 자세로 착탈 가능하게 보유 지지하는 보유 지지대(13)를 갖고 있다. 구체적으로 설명하면, 보유 지지대(13)는, 귀걸이형 보청기(9)를 수용 가능한 오목부(13a)를 갖고 있다. 오목부(13a)는 귀걸이형 보청기(9)를 수평 방향 및 높이 방향(상하 방향)으로 위치 결정하도록 형성되어 있다. 또한, 높이 방향의 위치 결정은, 귀걸이형 보청기(9)가 오목부(13a)에 적재되었을 때, 귀걸이형 보청기(9)의 하측면이 오목부(13a)에 중력의 작용으로 접촉됨으로써 행해진다.
이에 의해, 보유 지지대(13)의 오목부(13a)에 귀걸이형 보청기(9)를 적재했을 때, 귀걸이형 보청기(9)를 오목부(13a)에 의해 수평 방향 및 높이 방향으로 보유 지지함으로써, 귀걸이형 보청기(9)의 수전 모듈(61)과 충전 장치(7)의 급전 모듈(71)과의 거리 및 위치 관계를 일정하게 유지하고, 전지(3)의 충전 특성에 적응한 전압으로 충전하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 보유 지지대(13)의 오목부(13a)의 형상은 귀걸이형 보청기(9)에 적용한 경우의 예시이며, 보청기의 종류나 사이즈에 따라 변화하는 것이다.
또한, 충전 장치(7)는, 보유 지지대(13)에 보유 지지된 귀걸이형 보청기(9)의 노출부(상면측)를 커버 가능한 커버 부재(14)를 갖고 있다. 커버 부재(14)는 보유 지지대(13)의 상면을 개폐 가능하게 설치되어 있다. 커버 부재(14)에는, 보유 지지대(13)에 보유 지지된 귀걸이형 보청기(9)의 수전 모듈(61)에 대하여 공진 현상에 의해 전력을 공급하는 급전 모듈(71)이 설치되어 있다. 급전 모듈(71)은 커버 부재(14)가 귀걸이형 보청기(9)의 노출부를 커버했을 때, 귀걸이형 보청기(9)의 수전 모듈(61)에 대향하도록 배치되어 있다. 이에 의해, 커버 부재(14)로 귀걸이형 보청기(9)가 커버되었을 때에만 충전이 행해지기 때문에, 커버 부재(14)로 귀걸이형 보청기(9)를 커버할지 여부를 충전 실행 중 및 충전 정지 중의 확인 수단으로서 사용할 수 있다. 즉, 충전 장치(7)는, 충전 실행 중 및 충전 정지 중의 구별을 커버 부재(14)의 개폐 형태에 따라 용이하게 행할 수 있다.
또한, 급전 모듈(71)은 보유 지지대(13)에 설치되어 있어도 된다. 또한, 충전 장치(7)는 귀걸이형 보청기(9)와 마찬가지로, 공진 현상을 이용한 급전시에 있어서 급전 모듈(71)의 내측 위치나 근방 위치에 자계의 작은 공간 부분을 출현시키고, 이 공간 부분을 제어부(73) 등의 배치 장소로 한 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 귀걸이형 보청기(9) 외에 충전 장치(7)의 소형화도 실현하는 것이 가능해진다.
상기 충전 장치(7)의 보유 지지대(13)의 오목부(13a)에 귀걸이형 보청기(9)를 적재함으로써, 충전 장치(7)가 구비하는 급전 모듈(71)과 귀걸이형 보청기(9)가 구비하는 수전 모듈(61)이 대향 배치되도록 되어 있다. 그리고, 전지(3)가 리튬 이온 전지 등의 이차 전지라고 식별부(125)에 의해 판정되고 있는 경우에는, 충전 제어부(126)에 의해 충전부(112)가 작동 상태가 된다. 이에 의해, 도 3에 도시하는 바와 같이, 충전 장치(7)의 보유 지지대(13)에 귀걸이형 보청기(9)를 적재하기만 하면, 전지(3)에 대한 충전이 개시된다.
또한, 검지부(123)가, 충전시에 정류·안정화부(111)로부터 충전부(112)에 출력되는 직류 전력을 검지하고, 검지한 것을 나타내는 검지 신호(로우 레벨의 검지 신호)를 전환 제어부(122)에 송신하고, 검지 신호(로우 레벨의 검지 신호)를 수신한 전환 제어부(122)는, 변압부(처리부)(124)를 정지 상태로 함으로써, 귀걸이형 보청기(9)에 있어서의 전지(3)로부터, 스피커(651) 등의 출력부(65) 및 조작 버튼(661)이나 집음 마이크 등의 입력부(661)(구동 부품(5))에 대한 전원을 오프로 할 수 있다. 즉, 충전 장치(7)에 대한 귀걸이형 보청기(9)의 설치 조작을 행하기만 하면, 충전의 개시를 행할 수 있음과 함께 보청 기능의 OFF로의 전환을 행할 수 있다.
한편, 전지(3)가 공기 전지 등의 일차 전지라고 식별부(125)에 의해 판정된 경우에는, 충전 제어부(126)에 의해 충전부(112)가 정지 상태로 된다. 이에 의해, 충전 장치(7)의 보유 지지대(13)에 귀걸이형 보청기(9)를 적재해도, 일차 전지를 포함하는 전지(3)에 대한 충전이 행해지는 일이 없다. 그 결과, 일차 전지 및 이차 전지 중 어느 전지(3)를 탑재한 경우라도, 충전 장치(7)에 세트할 수 있으므로, 사용 가능한 전지(3)의 종류를 확대하는 것이 가능해진다.
또한, 전지(3)가 이차 전지인 경우에는, 충전 장치(7)의 보유 지지대(13)로부터 귀걸이형 보청기(9)를 들어올림으로써, 전지(3)에 대한 충전이 정지됨과 함께, 검지부(123)가 충전 정지시에 정류·안정화부(111)로부터 충전부(112)에 직류 전력이 출력되고 있지 않음을 검지하여, 직류 전력이 출력되고 있지 않음을 검지한 것을 나타내는 검지 신호(하이 레벨의 검지 신호)를 전환 제어부(122)에 송신하고, 검지 신호(하이 레벨의 검지 신호)를 수신한 전환 제어부(122)는 변압부(처리부)(124)를 작동 상태로 함으로써, 귀걸이형 보청기(9)에 있어서의 전지(3)로부터, 스피커(651) 등의 출력부(65) 및 조작 버튼(661)이나 집음 마이크 등의 입력부(661)(구동 부품(5))에 대한 전원을 온으로 할 수 있다. 즉, 충전 장치(7)에 대한 귀걸이형 보청기(9)의 제거 조작을 행하기만 하면, 충전의 정지를 행할 수 있음과 함께, 보청 기능의 ON으로의 전환을 행할 수 있다.
(변형예)
제어부(128)가 마이크로컴퓨터에서 형성된 회로 장치(1)는, 충방전 테이블을 참조하여 제어하는 구성으로 되어 있어도 된다. 이 경우에는, 충방전 테이블에 있어서의 전지(3)의 종류 등의 데이터를 추가나 갱신함으로써, 전지(3) 종류의 증가에 대하여 회로 장치(1)의 동작을 용이하게 대응시킬 수 있다.
상세하게 설명하면 도 20에 도시하는 바와 같이, 회로 장치(1)는, 제1 충전부(1121) 및 제2 충전부(1122)를 충전부(112)로서 갖고 있다. 또한, 회로 장치(1)는 안정화부(1245)와 제1 강압부(1246)와 제2 강압부(1247)를 갖고 있다. 또한, 이들의 각 부는 예시이며, 충전부(112)에 있어서는 출력 전압이 상이한 복수의 충전 회로를 갖고 있으면 되고, 변압부(124)가 변압의 정도가 상이한 복수의 변압 회로를 갖고 있으면 된다.
제어부(128)는, 도 21의 충방전 테이블에 각종 충방전 데이터를 저장하고 있다. 충방전 데이터 테이블은, 전지 종류와, 전지 종류에 대응지어진 각종 데이터를 갖고 있다. 구체적으로 설명하면, 충방전 데이터 테이블은, 일차 전지 및 이차 전지를 나타내는 분류 데이터와, 공칭 전압 데이터와, 방전 상태시에 있어서의 안정화부 등의 작동과 정지를 나타내는 방전 상태 데이터와, 충전 상태시에 있어서의 안정화부 등의 작동과 정지를 나타내는 충전 상태 데이터를, 전지 종류에 대응지어서 저장하게 되어 있다.
또한, 제어부(128)는 도 22에 도시하는 바와 같이, 충방전 데이터 테이블을 사용하여 회로 장치(1)를 제어하는 충방전 제어 루틴을 기억하고 있음과 함께, 소정 시간 간격으로 재실행하고 있다. 충방전 제어 루틴이 실행되면, 우선, 전지(3)가 교환되었는지 여부가 판정된다(S1). 교환된 경우에는(S1: "예"), 전지(3)의 종류가 특정된다(S2). 특정된 전지(3)가 공기 전지 등의 일차 전지인지 여부가 판정된다(S3). 일차 전지이면(S3: "예"), 충전 금지 처리가 실행된다(S4). 즉, 도 21의 충방전 데이터 테이블이 참조된다. 그리고, 공기 전지 등의 일차 전지에 대응지어진 충전 상태 데이터가 취득된다. 예를 들어 공기 전지의 경우에는, 안정화부(1245)와 제1 강압부(1246)와 제2 강압부(1247)가 정지되는 충전 상태 데이터가 취득되고, 도 20의 회로 장치(1)가 공기 전지의 방전용 회로에 설정된다.
그 후, 방전 전압이 검출되었을 때(S5), 충방전 테이블을 참조하여 전압 변환 처리가 실행된다(S6). 즉, 전지(3)가 공기 전지라고 판정되었으면, 안정화부(1245)가 작동 상태로 설정됨으로써, 안정화부(1245)를 통하여 전지(3)의 전력이 구동 부품(5)에 출력된다. 그 후, 본 루틴이 종료된다.
또한, 전지(3)가 교환되지 않는 경우(S1: "아니오")나 전지(3)가 일차 전지가 아닐 경우(S3: "아니오")는, 휴대 기기(6)가 충전 장치(7)에 세트됨에 의한 충전 상태인지 여부가 판정된다(S7). 충전 상태인 경우에는(S7: "예"), 충전 데이터 테이블의 충전 상태 데이터 「정지」에 의해 방전 금지 처리가 실행된다(S8). 그리고, 전지(3)의 종류에 따른 충전 처리가 실행된다(S9). 즉, 도 20에 있어서는, 제1 충전부(1121) 및 제2 충전부(1122) 중 어느 한쪽이 작동 상태로 됨과 함께, 다른 쪽이 셧 다운 상태로 된다. 충전이 개시되면, 만충전되었는지 여부가 판정되고(S10), 만충전이 아니면(S10: "아니오"), S7부터 재실행된다. 한편, 만충전된 경우에는(S10: "예"), 만충전임을 통지하거나, 과충전을 방지하도록 충전을 정지하는 충전 종료 처리가 실행된다(S11). 그 후, 본 루틴이 종료된다.
한편, 충전 상태가 아닌 경우에는(S7: "아니오"), 충전 금지 처리가 실행된다(S12). 즉, 도 20에 있어서는, 제1 충전부(1121) 및 제2 충전부(1122)가 셧 다운 상태로 된다. 그리고, 방전 전압이 검출되었을 때(S13), 충방전 테이블을 참조하여 전압 변환 처리가 실행된다(S14). 즉, 전지(3)가 리튬 이온 전지라고 판정되었으면, 제1 강압부(1246)가 작동 상태로 설정됨으로써, 제1 강압부(1246)를 통하여 전지(3)의 전력이 구동 부품(5)에 출력된다. 또한, 제어부(128)의 AD 컨버터에 의해 방전 전압의 전압값이 검출되어, 전압값에 따라서 제1 강압부(1246)와 제2 강압부(1247)와 안정화부(1245)가 전환되어도 된다. 이 경우에는, 은 아연 전지와 같이 복수 단계에 방전 전압이 변화되는 전지(3)에 있어서도, 적절한 변압 처리를 행하는 것이 가능해진다.
그 후, 방전 전압이 방전 한계인지 여부가 판정된다(S15). 방전 한계가 아니면(S15: "아니오"), S7부터 재실행된다. 방전 한계이면(S15: "예"), 제1 강압부(1246)를 포함하는 모든 변압부(124)가 정지 상태로 설정됨으로써, 방전 금지 처리가 실행된다(S16). 그 후, 본 루틴이 종료된다.
이상의 상세한 설명에서는, 본 발명을 보다 용이하게 이해할 수 있도록, 특징적인 부분을 중심으로 설명했지만, 본 발명은 이상의 상세한 설명에 기재하는 실시 형태에 한정되지 않고, 기타 실시 형태에도 적용할 수 있으며, 그 적용 범위는 가능한 한 넓게 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에 있어서 사용한 용어 및 어법은, 본 발명을 적확하게 설명하기 위하여 사용한 것이며, 본 발명의 해석을 제한하기 위하여 사용한 것이 아니다. 또한, 당업자라면, 본 명세서에 기재된 발명의 개념으로부터, 본 발명의 개념에 포함되는 다른 구성, 시스템, 방법 등을 추고하는 것은 용이하다고 생각된다. 따라서, 청구범위의 기재는, 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 균등의 구성을 포함하는 것이라고 간주되어야 한다. 또한, 본 발명의 목적 및 본 발명의 효과를 충분히 이해하기 위해서, 이미 개시되어 있는 문헌 등을 충분히 참작할 것이 요망된다.
1: 전원 회로 기판
3: 전지
4: 수전부
5: 구동 부품
6: 휴대 기기
7: 충전 장치
8: 충전 시스템
9: 귀걸이형 보청기
10: 전원 모듈
61: 수전 모듈
71: 급전 모듈
73: 제어부
74: 표시부
111: 정류·안정화부
112: 충전부
124: 변압부
125: 식별부
126: 충전 제어부
127: 충방전 제어부
3: 전지
4: 수전부
5: 구동 부품
6: 휴대 기기
7: 충전 장치
8: 충전 시스템
9: 귀걸이형 보청기
10: 전원 모듈
61: 수전 모듈
71: 급전 모듈
73: 제어부
74: 표시부
111: 정류·안정화부
112: 충전부
124: 변압부
125: 식별부
126: 충전 제어부
127: 충방전 제어부
Claims (18)
- 각종 전지의 충전 전력을 구동 부품의 구동 전압으로 출력하는 변압부와,
외부로부터 급전된 외부 전력의 입력에 의해 상기 전지를 임의의 충전 형태로 충전 가능한 충전부와,
상기 전지의 종류를 식별하는 식별부와,
상기 전지의 종류에 따라 상기 충전 형태를 전환하도록 상기 충전부를 제어하는 충전 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 회로 장치. - 제1항에 있어서,
상기 충전 제어부는,
상기 전지의 종류가 일차 전지이면 충전을 행하지 않는 충전 형태가 되도록 상기 충전부를 제어하고, 상기 전지의 종류가 이차 전지이면 충전을 행하는 충전 형태가 되도록 상기 충전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 회로 장치. - 제2항에 있어서,
상기 식별부는, 방전 전압에 기초하여 상기 전지의 종류를 식별하는 것을 특징으로 하는 회로 장치. - 제3항에 있어서,
상기 외부 전력의 상기 충전부로의 입력을 검지하는 검지부와,
상기 외부 전력의 상기 충전부로의 입력이 상기 검지부에 의해 검지되었을 때에만 상기 변압부를 작동 상태로부터 정지 상태로 전환하는 전환 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 회로 장치. - 제4항에 있어서,
집적 회로 장치로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 장치. - 각종 전지의 충전 전력을 구동 부품의 구동 전압으로 출력하는 변압부와,
외부로부터 급전된 외부 전력의 입력에 의해 상기 전지를 충전하는 충전부와,
상기 전지의 종류를 식별하는 식별부와,
상기 전지의 종류에 따라 충방전 형태를 전환하도록 상기 변압부와 상기 충전부를 제어하는 충방전 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 회로 장치. - 제6항에 있어서,
상기 충방전 제어부는,
상기 전지의 종류가 일차 전지이면 충전을 행하지 않는 충방전 형태가 되도록 상기 충전부를 제어하고, 상기 전지의 종류가 이차 전지이면 충전을 행하는 충방전 형태가 되도록 상기 충전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 회로 장치. - 제7항에 있어서,
상기 식별부는, 상기 방전 전압에 기초하여 상기 전지의 종류를 식별하는 것을 특징으로 하는 회로 장치. - 제8항에 있어서,
상기 외부 전력의 상기 충전부로의 입력을 검지하는 검지부와,
상기 외부 전력의 상기 충전부로의 입력이 상기 검지부에 의해 검지되었을 때에만 상기 변압부를 작동 상태로부터 정지 상태로 전환하는 전환 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 회로 장치. - 제9항에 있어서,
집적 회로 장치로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 장치. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 회로 장치와, 비접촉 방식에 의해 외부로부터 전력이 공급되고, 상기 충전부에 상기 외부 전력으로서 출력하는 수전 모듈을 갖는 것을 특징으로 하는 전원 모듈.
- 공진 현상에 의해 외부로부터 전력이 공급되고, 상기 충전부에 상기 외부 전력으로서 출력하는 수전 모듈과, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 회로 장치를 갖고, 상기 회로 장치가, 다른 부위보다도 작은 자계 강도가 되도록 상기 공진 현상에 의해 형성된 자계 공간에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전원 모듈.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 회로 장치와, 상기 충전부에 상기 외부 전력으로서 출력하는 수전 모듈과, 착탈 가능하게 설치된 상기 전지를 갖는 것을 특징으로 하는 휴대 기기.
- 제11항 또는 제12항에 기재된 전원 모듈과, 착탈 가능하게 설치된 상기 전지를 갖는 것을 특징으로 하는 휴대 기기.
- 제13항 또는 제14항에 기재된 휴대 기기와,
상기 수전 모듈에 전력을 공급하는 급전 모듈을 가진 충전 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 충전 시스템. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 회로 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 인체 장착 기기.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 회로 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 보청기.
- 각종 전지의 충전 전력을 구동 부품의 구동 전압으로 출력하는 변압부와,
외부로부터 급전된 외부 전력의 입력에 의해 상기 전지를 임의의 충전 형태로 충전 가능한 충전부와,
상기 전지의 충전 사양을 식별하는 식별부와,
상기 식별부에서 식별된 상기 전지의 충전 사양에 따라서 상기 충전 형태를 전환하도록 상기 충전부를 제어하는 충전 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
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