JP2007336710A - 電池パック、電子機器及び非接触充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】接触型及び非接触型の両方の充電方式に対応可能な電子機器及び非接触充電システムを提供すること。
【解決手段】携帯電話１ａは、二次電池である電池セル２４を電源として用いることが可能な電子機器であり、端子ＣＨからは非接触型充電器４から供給される電力が入力され、外部接続端子１１には、接触型充電器３から供給される電力が入力される。切替回路１３は端子ＣＨから供給される電力及び外部接続端子１１から供給される電力のいずれか一方を選択して、充電回路１４に出力する。充電回路１４は、切替回路１３を介して供給された電力を電池パック２の電池セルへ充電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触型の充電器から供給される電力を充電可能な電池パック、電子機器及び非接触充電システムに関する。

携帯電話等の携帯型の電子機器には、その電源を確保するために、通常、繰り返し充放電が可能な二次電池が用いられている。そして、二次電池への充電するシステムとして、電子機器と非接触状態で二次電池を充電することのできる非接触充電システムが考案されている。

このような非接触充電システムは、電動シェーバ等といった、充電端子の露出を避けることが望ましい機器を中心に普及しているが、今後、携帯電話のような機器にも普及していくことが予想される。例えば、特許文献１，２には、非接触充電システムが採用された携帯電話が記載されている。

特開２００５−１４３１８１号公報 特開２００６−１１５５６２号公報

ホテルや外食店舗等にて、携帯電話への充電サービスが提供されているが、携帯電話等の電子機器は、現状では接触型の充電システムが中心となっているため、このような充電サービスにおいて非接触充電システムに完全に対応するまでには時間を要する。したがって、非接触充電システムを採用した携帯電話の使用者が、専用の充電器を携帯していない場合には、外出先での充電ができなくなってしまうという事情があり得る。

また、二次電池や、充電を受ける電子機器に異常が生じたときに、通常、過電流や発熱を検出して二次電池への充電を停止させる保護回路が設けられており、非接触型充電システムでは、電子機器側に異常が生じても、充電器においてその異常を検出することができず、電力を供給し続けてしまうという事情がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、接触型及び非接触型の両方の充電方式に対応可能な電子機器及び非接触充電システムを提供することを目的とする。また、充電器において不要な電力供給を抑制することが可能な電池パック、電子機器及び非接触充電システムを提供することを目的とする。

本発明は、第１に、二次電池を電源として使用可能な電子機器であって、非接触型の充電器から供給される電力が入力される第一の電源入力部と、接触型の充電器から供給される電力が入力される第二の電源入力部と、前記第一の電源入力部から供給される電力及び前記第二の電源入力部から供給される電力のいずれか一方を選択して、前記二次電池に供給する電源入力選択部とを備える電子機器が提供されるものである。

この構成により、接触型及び非接触型の両方の充電方式に対応可能であり、また、充電方式のうち、いずれか一方の入力のみを選択するので、一度に両方の電源入力部から電力が入力されるような場合でも、安全に充電を行うことができる。

本発明は、第２に、上記第１に記載の電子機器であって、前記電源入力選択部は、前記第二の電源入力部からの電力の入力が検出されたとき、前記第二の電源入力部を選択する電子機器が提供されるものである。

この構成により、第二の電源入力部から入力される電力、すなわち、接触型の充電器からの電力供給を優先的に選択することができる。

本発明は、第３に、上記第１又は第２に記載の電子機器であって、前記二次電池は、前記二次電池に電力を供給する電力供給端子を有する電池パックに収容され、前記電源入力選択部から出力された、前記第一の電源入力部又は前記第二の電源入力部からの電力を、前記電池パックの電力供給端子へ出力し、前記二次電池に対する充電を制御する充電回路を更に備える電子機器が提供されるものである。

この構成により、電池パックに収容された二次電池に対する充電制御を行う充電回路は、非接触式及び接触式の充電器からの入力の両方を兼用するので、装置の大型化やコストアップを防ぐことができる。

本発明は、第４に、非接触型の充電器から供給される電力を充電可能な二次電池を有する電池パックであって、前記二次電池に対する充電状態を監視する保護回路と、前記充電器との間で通信を行い、前記充電器からの電力供給を許可する認証を行う認証部と、前記保護回路により充電状態に異常が検出された場合に、前記認証部における前記認証を不成立とする電池制御部とを備える電池パックが提供されるものである。

この構成により、電池パックに異常が生じたときに、充電器との認証を不成立とするので、充電器において電力供給すべきでない状況を認識することが可能となり、不要な電力供給を抑制し、充電器における消費電力を軽減することができる。

本発明は、第５に、上記第４に記載の電池パックであって、前記非接触型の充電器との間で電磁結合して電力の供給を受けるコイルを更に有し、前記認証部は、認証情報を、前記コイルを介して前記充電器に送信する電池パックが提供されるものである。

この構成により、非接触充電に要するコイルを用いて充電器との間で通信を行って認証するので、認証用の通信手段を新たに設ける必要がない。

本発明は、第６に、上記第４又は第５に記載の電池パックを着脱自在に装着可能な電子機器が提供されるものである。

この構成により、不要な電力供給を抑制し、充電器における消費電力を軽減することができる。

本発明は、第７に、上記第６に記載の電子機器であって、前記電子機器の異常を監視し、前記異常が検出された際に、前記保護回路に対して、前記充電状態に異常が発生したことを認識させる制御信号を出力する異常検出回路を更に備える電子機器が提供されるものである。

この構成により、電子機器側に異常が生じた場合にも、保護回路において異常検出した状態と同様に認証を不成立にすることにより、充電器において電力供給すべきでない状況を認識することが可能となり、不要な電力供給を抑制し、充電器における消費電力を軽減することができる。

本発明は、第８に、上記第１，第２，第３，第６又は第７に記載の電子機器と、電磁エネルギーにより、前記電子機器に対して電力を供給する充電器とを備える非接触充電システムが提供されるものである。

このシステムにより、接触型及び非接触型の両方の充電方式に対応可能であり、また、充電方式のうち、いずれか一方の入力のみを選択するので、一度に両方の電源入力部から電力が入力されるような場合でも、安全に充電を行うことができる。また、電池パックに異常が生じたときに、充電器との認証を不成立とするので、充電器において電力供給すべきでない状況を認識することが可能となり、不要な電力供給を抑制し、充電器における消費電力を軽減することができる。

本発明によれば、接触型及び非接触型の両方の充電方式に対応可能な電子機器及び非接触充電システムを提供することができる。また、充電器において不要な電力供給を抑制することが可能な電池パック、電子機器及び非接触充電システムを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電池パック、電子機器及び非接触充電システムについて説明する。以下の実施形態では、電子機器の一例として、携帯電話について説明する。しかしながら、本実施形態に係る電子機器は、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）等、二次電池を電源とする種々の電子機器に適用可能である。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る充電システムの概要を説明するブロック図、図２は本発明の第１の実施形態に係る非接触充型電器の非接触充電回路の主要な構成を示すブロック図、図３は本発明の第１の実施形態に係る携帯電話の非接触充電回路の主要な構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の充電システムは、携帯電話１ａと、携帯電話１ａに着脱自在に装着される電池パック２と、接触型充電器３と、非接触型充電器４とを備える。携帯電話１ａは、接触型充電器３に接触して電力の供給を受けて電池パック２の二次電池に充電し、また、非接触型充電器４と非接触の状態で電力の供給を受けて電池パック２の二次電池に充電することができる。

接触型充電器３は、交流電源５１に接続され、交流電力を直流電力に変換するＡＣアダプタ３１と、ＡＣアダプタ３１から出力される直流電力を外部へ供給する電力供給端子を備える。

非接触型充電器４は、ＡＣアダプタ４１と、非接触充電回路４２と、コイル４３と、温度検出部４４と、制御部４５とを備える。

ＡＣアダプタ４１は、交流電源５２に接続され、交流電力を直流電力に変換し、非接触充電回路４２に出力する。なお、ＡＣアダプタ４１と他の要素とは、別の筐体に設けられ、ＡＣアダプタ４１と、非接触充電回路４２とが電源ケーブルを介して接続されてもよい。

非接触充電回路４２は、図２に示すように、変換回路４２１と、認証部４２２とを有する。変換回路４２１は、ＡＣアダプタ４１から出力された直流電力を、所定の交流電力に変換し、コイル４３に出力する。また、制御部４５からの指示に従って、コイル４３に対する電力の供給のオン／オフを切り換える。認証部４２２は、制御部４５からの指示に従ってコイル４３を介して電池パック２と通信を行い、電池パック２に対する電力供給を許可するための認証を行う。そして、認証した結果を制御部４５に通知する。

コイル４３は、非接触充電回路４２から出力された交流電力を電磁エネルギーとして放出する一次コイルとして機能する。温度検出部４４は、非接触型充電器４の内部の温度を検出し、制御部４５へ検出結果を通知する。

制御部４５は、非接触充電回路４２の動作を制御するものであり、温度検出部４４から入力された温度検出結果が所定の温度以上であれば、変換回路４２１におけるコイル４３に対する電力の供給をオフに設定する。

電池パック２は、コイル２１と、非接触充電回路２２と、保護回路２３と、電池セル２４と、電池制御部２５とを備える。また、電池パック２は、携帯電話１ａと、端子ＣＨ、端子Ｔ、端子＋及び端子−にて電気的に接続される。なお、端子＋及び端子−は、電池セル２４に対して電力を供給するための電力供給端子の一例として機能する。

コイル２１は、非接触型充電器４に備えられたコイル４３との間で電磁結合して電力の供給を受ける二次コイルとして機能し、供給された交流電力を非接触充電回路２２に出力する。

非接触充電回路２２は、図３に示すように、整流回路２２１と、レギュレータ２２２と、認証部２２３とを有する。整流回路２２１は、コイル２１から出力された交流電力を、直流電力に変換し、レギュレータ２２２に出力する。レギュレータ２２２は、整流回路２２１の出力と端子ＣＨとの間に接続され、整流回路２２１から出力された直流電力を端子ＣＨに出力する。なお、この端子ＣＨへの直流電力の供給は、電池制御部２５からの指示に従ってオン／オフが切り換えられる。認証部２２３は、制御部２５からの指示に従ってコイル２１を介して非接触型充電器４と通信を行い、非接触型充電器４からの電力供給を許可する認証を行う。そして、認証した結果を電池制御部２５に通知する。

保護回路２３は、携帯電話１ａの端子＋及び端子−から受けた電力を、電池セル２４に供給して充電する。また、保護回路２３は温度検出器や過電流検出器を有して電池セル２４への充電状態を監視し、高温や過電流を検出して異常が発生したと判定した場合に、電池セル２４への充電を停止する。なお、異常検出したときの異常検出信号は、電池制御部２５へ出力されると共に、端子Ｔを介して携帯電話１ｂに出力される。

電池セル２４は、保護回路２３を介して充電され、繰り返し充放電が可能となる二次電池の一例として機能する。

電池制御部２５は、非接触充電回路２２の動作を制御するものであり、保護回路２３により充電状態に異常が検出された場合には、レギュレータ２２２における端子ＣＨに対する電力の供給をオフに設定する。

携帯電話１ａは、外部接続端子１１と、外部接続端子１１と、接続検出部１２と、切替回路１３と、充電回路１４と、制御部１５とを備える。

端子ＣＨは、非接触型充電器４から供給される電力が入力される第一の電源入力部の一例として機能するものであり、電池パック２の非接触充電回路２２にて変換された直流電力が入力される。

外部接続端子１１は、接触型充電器３から供給される電力が入力される第二の電源入力部の一例として機能するものであり、接触型充電器３の電力供給端子３２に直接接触することにより、接触型充電器３から直流電力が入力される。

接続検出部１２は、外部接続端子１１からの電力が入力されたか否かを検出し、切替回路１３に出力する。接続検出部１２の構成の一例としては、図１に示すように、ＰＭＯＳトランジスタ１２１を備え、そのゲート及びソースには外部接続端子１１に接続され、ドレインには、一端が接地されたプルダウン抵抗Ｒの多端が接続されている。そして、ドレインからは、外部接続端子１１に接触型充電器３の電力供給端子３２が接続されていないときにはローレベル信号、されることにより電圧が変化するとハイレベル信号を出力する。

切替回路１３は、接続検出部１２からの選択信号に基づいて二つの端子ａ，ｂのいずれか一方を選択し、充電回路１４と接続する。端子ａは端子ＣＨに接続され、端子ｂは外部接続端子１１に接続される。そして、切替回路１３は、接続検出部１２からの出力がローレベル信号のときには端子ａを、ハイレベル信号のときには端子ｂを選択する。なお、接続検出部１２及び切替回路１３は、電源入力選択部の一例として機能する。

充電回路１４は、切替回路１３から電力が入力され、端子＋及び端子−を介して電池パック２の電池セル２４に対する充電を制御する。例えば、電池セル２４に所定の電圧がかかるように電圧を制御し、さらに充電電流を監視して所定の電流以下になったときに充電を停止するように制御する。また、充電池への充電状態等を制御部１５に通知する。なお、充電回路１４は、非接触式及び接触式の充電器からの入力の両方を兼用することとなるので、携帯電話１ａの装置の大型化やコストアップを防ぐことができる。

制御部１５は、携帯電話１ａの全体の動作を制御するものであり、所定のプログラムによって動作するプロセッサを主体に構成される。制御部１５は、充電回路１４における状態を監視すると共に、充電回路１４への充電の開始・停止等を制御する。

次に、本実施形態の携帯電話１ａの動作について説明する。図４は、本発明の第１の実施形態に係る携帯電話の動作を説明するフローチャートである。

図４に示すように、接続検出部１２は、外部接続端子１１に電力が供給されたか否かを監視する（ステップＳ１０１）。そして、外部接続端子１１に電力が供給されたことが検出されると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、切替回路１３は、端子ｂを選択して、外部接続端子１１と充電回路１４とを接続する（ステップＳ１０２）。充電回路１４は、外部接続端子１１経由で電力供給を受ける（ステップＳ１０３）。

制御部１５は、充電回路１４からの充電電源入力を認識して（ステップＳ１０４）、電池パック２に対する充電を開始し（ステップＳ１０５）、外部接続端子１１に供給された電力は、切替回路１３、充電回路１４、及び保護回路２３を介して電池セル２４に供給されて充電される。

ステップＳ１０１にて、外部接続端子１１に電力が供給されたことが検出されないと（ステップＳ１０１のＮＯ）、切替回路１３は、端子ａを選択して、端子ＣＨと充電回路１４とを接続する（ステップＳ１０７）。

そして、携帯電話１ａが非接触型充電器４に設置されると（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、充電回路１４は、コイル２１、非接触充電回路２２、及び端子ＣＨ経由で電力供給を受ける（ステップＳ１０９）。そして、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６と同様に充電が開始される。

なお、非接触型充電器４への設置の検出は、携帯電話１ａに手動のスイッチ又は設置を検出するセンサを設けて検出してもよいし、非接触型充電器４に手動のスイッチ又は設置を検出するセンサを設け、制御部４５が認証部４２２から認証開始を要求する信号を、コイル４３を介して送出することにより、認証部２２３を介して電池制御部２５にて検出してもよい。

そして、非接触型充電器４へ設置されたことが検出されると、認証部２２３と認証部４２２との間で認証が行われ、非接触型充電器４にて認証の成立が確認されると、非接触型充電器４からの電力供給が開始される。なお、認証方法としては、認証部２２３から、自身の充電方式等の情報を含む識別情報を、コイル２１を介して送信し、認証部４２２にて識別情報を解析して認証の成立／不成立を判定する。

一方、ステップＳ１０８において、携帯電話１ａが非接触型充電器４に設置されないと（ステップＳ１０８のＮＯ）、携帯電話１ａは電力の供給を受けないので、充電をしない。

このような本発明の第１の実施形態によれば、接触型及び非接触型の両方の充電方式に対応可能であり、また、充電方式のうち、いずれか一方の入力のみを選択するので、一度に両方の電源入力部から電力が入力されるような場合でも、安全に充電を行うことができる。

（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態に係る充電システムの概要を説明するシーケンスチャートである。なお、本実施形態の充電システムは、非接触充電回路２２の認証部２２３及び電池制御部２５の動作が異なる他は、第１の実施形態で説明した構成と同様であるので、重複する部分の説明は省略する。

携帯電話１ａは非接触型充電器４に設置されると、認証部２２３から、コイル２１を介して非接触型充電器４に識別情報を送信する（ステップＳ２１１）。非接触型充電器４では、認証部４２２は、コイル４３を介して受信した識別情報を解析する（ステップＳ２１２）。そして、認証が成立ない場合には（ステップＳ２１２のＮＯ）、制御部４５に認証不成立である旨を通知し、制御部４５は変換回路４２１から携帯電話１ａに対する電力供給状態をオフに設定し、充電しない（ステップＳ２１３）。

一方、認証部４２２は、認証が成立すると（ステップＳ２１２のＹＥＳ）、制御部４５に認証成立である旨を通知し、制御部４５は変換回路４２１から携帯電話１ａに対する電力供給状態をオンに設定し、充電を開始する（ステップＳ２１４）。

充電開始後も、電池パック２の認証部２２３は、所定時間毎に識別情報を送信する（ステップＳ２０２）。非接触型充電器４の認証部４２２では、送信された識別情報を解析し、認証が成立している間は電力の供給を継続する。また、電池パック２では、保護回路２３にて異常を監視し、異常が検出されない間は（ステップＳ２０３のＮＯ）、充電を継続する。

そして、保護回路にて異常が検出された場合（ステップＳ２０３のＹＥＳ）、電池制御部２５は、認証部２２３から認証が不成立となる情報を非接触充電回路４２に送信し、認証部２２３における認証を不成立とする。

非接触型充電器４の認証部４２２では、認証が不成立となる情報が送信されたので、識別情報を解析すると（ステップＳ２１５）、認証が不成立となる。制御部４５は、認証部４２２における認証不成立の結果に基づいて、変換回路４２１から携帯電話１ａに対する電力供給状態をオフに設定し、充電を停止する（ステップＳ２１６）。

このような本発明の第２の実施形態によれば、電池パック２に異常が生じたときに、非接触型充電器４との認証を不成立とするので、非接触型充電器４において電力供給すべきでない状況を認識することが可能となり、不要な電力供給を抑制し、非接触型充電器４における消費電力を軽減することができる。

なお、認証の方法が、非接触充電器４の認証部４２２から認証要求を行い、電池パック２の認証部２２３から認証要求に対する応答を返信することにより、認証が成立する場合には、保護回路２３にて異常検出された際に認証を不成立にする方法としては、認証部２２３にて認証応答を返信しないことにより、認証部４２２にて認証不成立の判定を行ってもよい。

また、第２の実施形態にて説明した電池パックが装着される携帯電話は、必ずしも接触型の充電方式に対応したものである必要はない。その場合、図１に示す外部接続端子１１、接続検出部１２、切替回路１３は不要であり、電池パックの端子ＣＨと充電回路とが直接、接続される。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る携帯電話の主要な構成を示すブロック図である。図６において、第１の実施形態で説明した図１と重複する部分については同一の符号を付す。また、電池制御部２５及び非接触充電回路２２の動作は、第２の実施形態で説明したものと同様である。

図６に示すように、本実施形態の携帯電話１ｂは、異常検出回路１６を備えている。異常検出回路１６は、制御部１５からの指示に従って、充電回路１４等の携帯電話１ｂにおける異常を監視し、異常が検出された際に、端子Ｔを介して保護回路２３に対して、充電状態に異常が発生したことを認識させる制御信号を出力する。

保護回路２３は、端子Ｔを介して異常検出回路１６からの制御信号が入力されると、異常を検出した状態となるので、第２の実施形態にて説明した図５のステップＳ２０３のＹＥＳ及びステップＳ２０４と同様に、非接触型充電器４との間の認証を不成立とすることで、非接触型充電器４による電力の供給を停止することができる。

このような本発明の第３の実施形態によれば、携帯電話１ｂ側に異常が生じた場合にも、保護回路２３において異常検出した状態と同様に認証を不成立にすることにより、非接触型充電器４において電力供給すべきでない状況を認識することが可能となり、不要な電力供給を抑制し、非接触型充電器４における消費電力を軽減することができる。

本発明の電池パック、電子機器及び非接触充電システムは、接触型及び非接触型の両方の充電方式に対応可能な効果を有し、携帯電話等に有用である。

本発明の第１の実施形態に係る充電システムの概要を説明するブロック図 本発明の第１の実施形態に係る非接触充型電器の非接触充電回路の主要な構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係る携帯電話の非接触充電回路の主要な構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係る携帯電話の動作を説明するフローチャート 本発明の第２の実施形態に係る充電システムの概要を説明するシーケンスチャート 本発明の第３の実施形態に係る携帯電話の主要な構成を示すブロック図

符号の説明

１ａ，１ｂ 携帯電話
２ 電池パック
３ 接触型充電器
４ 非接触型充電器
１１ 外部接続端子
１２ 接続検出部
１３ 切替回路
１４ 充電回路
１５ 制御部
１６ 異常検出回路
２１ コイル
２２ 非接触充電回路
２３ 保護回路
２４ 電池セル
２５ 電池制御部
３１ ＡＣアダプタ
３２ 電力供給端子
４１ ＡＣアダプタ
４２ 非接触充電回路
４３ コイル
４４ 温度検出部
４５ 制御部
５１，５２ 交流電源

Claims (8)

1. 二次電池を電源として用いる電子機器であって、
   非接触型の充電器から供給される電力が入力される第一の電源入力部と、
   接触型の充電器から供給される電力が入力される第二の電源入力部と、
   前記第一の電源入力部から供給される電力及び前記第二の電源入力部から供給される電力のいずれか一方を選択して、前記二次電池に供給する電源入力選択部と
   を備える電子機器。
2. 請求項１に記載の電子機器であって、
   前記電源入力選択部は、前記第二の電源入力部からの電力の入力が検出されたとき、前記第二の電源入力部を選択する電子機器。
3. 請求項１又は２に記載の電子機器であって、
   前記二次電池は、前記二次電池に電力を供給する電力供給端子を有する電池パックに収容され、
   前記電源入力選択部から出力された、前記第一の電源入力部又は前記第二の電源入力部からの電力を、前記電池パックの電力供給端子へ出力し、前記二次電池に対する充電を制御する充電回路を更に備える
   電子機器。
4. 非接触型の充電器から供給される電力を充電可能な二次電池を有する電池パックであって、
   前記二次電池に対する充電状態を監視する保護回路と、
   前記充電器との間で通信を行い、前記充電器からの電力供給を許可する認証を行う認証部と、
   前記保護回路により充電状態に異常が検出された場合に、前記認証部における前記認証を不成立とする電池制御部と
   を備える電池パック。
5. 請求項４に記載の電池パックであって、
   前記非接触型の充電器との間で電磁結合して電力の供給を受けるコイルを更に有し、
   前記認証部は、認証情報を、前記コイルを介して前記充電器に送信する電池パック。
6. 請求項４又は５に記載の電池パックを装着可能な電子機器。
7. 請求項６に記載の電子機器であって、
   前記電子機器の異常を監視し、前記異常が検出された際に、前記保護回路に対して、前記充電状態に異常が発生したことを認識させる制御信号を出力する異常検出回路を更に備える電子機器。
8. 請求項１，２，３，６又は７に記載の電子機器と、
   電磁エネルギーにより、前記電子機器に対して電力を供給する充電器と
   を備える非接触充電システム。

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