JP2008131707A

JP2008131707A - 携帯電話機用充電装置

Info

Publication number: JP2008131707A
Application number: JP2006312459A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Onose; 克也小野瀬
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2008-06-05
Also published as: CN101188320B; US20080224661A1; US7839119B2; CN101188320A

Abstract

【課題】装置を小型化し、携帯性を向上させ、かつ携帯電話機の充電池が消耗した状態での即時通話を可能とすることで、有用性が向上した携帯電話機用充電装置を提供する。
【解決手段】携帯電話機に内蔵された充電池へ充電を行う携帯電話機用充電装置であって、携帯電話機に内蔵された充電池へ充電を行う第一の充電部１と、第一の充電部に内蔵されたリチウムイオン電池３を充電する第二の充電部２を有し、第一の充電部１と、第二の充電部２は着脱自在に取り付けられ、切り離し可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は携帯電話機に内蔵された充電池へ充電を行う携帯電話機用充電装置に関する。

従来、乾電池を電源として携帯電話機の充電池に充電を行う携帯電話機用充電装置がある。従来の乾電池式充電装置は、例えば単３電池又は単４電池を３本または４本直列接続して電圧４．５Ｖまたは６Ｖの電源とし、直接この電源を携帯電話機の充電池に接続して、充電電圧４．５Ｖまたは６Ｖで携帯電話機の充電池を充電するものや、単３電池又は単４電池を２本直列接続し、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータで５Ｖ程度に昇圧したものを電源とし、充電電圧５Ｖ程度の電源で携帯電話機の充電池を充電するものがある。

最近の携帯電話機に内蔵されているリチウムイオン電池は、機能の拡大および高度化にともない大容量化しており、効率的な充電を行うために単３電池又は単４電池を２本または４本直列接続したものが有効である。

従来の乾電池式充電装置は、効率的に充電するためには使用電池の外形が大きくなり、携帯するのには実用的ではなくなるという欠点がある。また、内部抵抗の大きい乾電池からは、携帯電話機の充電池の電源電圧が通話不可能な状態まで低下した場合、充電池の充電と携帯電話機の機能の使用を同時に満たすための電流を供給するのが難しく、電池切れの携帯電話機の機能を即時に使用することができないという欠点がある。また、乾電池は使用により放電すると再利用できないため環境負荷も高く、携帯電話機用充電装置の使用のためには新しい乾電池を用意しなくてはならないという欠点がある。

乾電池に換えて二次電池を使用した携帯電話機用の二次電池パックシステムが特許文献１で提案されている。しかしながら、この構成でも電池切れの携帯電話機に、その機能を即時に使用することができないという欠点があった。

また、電池切れの携帯電話機の機能の即時使用可能なリチウムイオン電池を使用した携帯電話機用充電装置も特許文献２で提案されているが、これは充電装置内のリチウムイオン電池の充電機構が充電装置内に含まれており、携帯性に欠くという欠点がある。また、リチウムイオン電池の過放電、過充電、過電流の防止に保護回路を内蔵しているが、保護回路はリチウムイオン電池を保護するもので、回路全体の故障や誤動作を直接保護するものではなく、保護回路のみの保護でリチウムイオン電池を使用するのには信頼性が不足していた。また保護回路の不感応時間によって保護回路が働かない場合があるが、この保護回路への対策は開示されていなかった。

特開２００４−１１２９０９号公報特開２００６−１４１１８７号公報

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その技術的課題は、装置を小型化し、携帯性を向上させ、かつ携帯電話機の充電池が消耗した状態での即時通話を可能とすることで、有用性が向上した携帯電話機用充電装置を提供することにある。

本発明による携帯電話機用充電装置は、携帯電話機に内蔵された充電池へ充電を行う携帯電話機用充電装置であって、携帯電話機に内蔵された充電池へ充電を行う第一の充電部と、前記第一の充電部に内蔵されたリチウムイオン電池を充電する第二の充電部とを備え、前記第一の充電部は、前記第二の充電部と接続する入力端子と、前記入力端子と保護回路を介して接続するリチウムイオン電池と、前記リチウムイオン電池の出力電圧を昇圧する昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの直流電流を制御し、携帯電話機の電流保護回路が働く以上の電流が流れるのを防止する電流制限回路と、前記電流制限回路に接続され、携帯電話機の充電回路に昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの直流電圧、直流電流を供給するための電極を設けた出力コネクタと、前記昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと前記電流制限回路のオンとオフを切り替える制御回路とを有し、前記第二の充電部は、前記携帯電話機の充電に使用され、交流を所定電圧電流値の直流に変換するＡＣアダプタを接続するＡＣアダプタ用コネクタと、前記ＡＣアダプタの直流電圧、直流電流を入力として前記リチウムイオン電池を充電する充電回路と、前記充電回路の入力側に接続された電流逆流防止回路と、前記充電回路によって前記リチウムイオン電池を充電するため前記第一の充電部に接続する出力端子と、前記ＡＣアダプタの直流電圧、直流電流を出力するための出力コネクタを有し、前記第二の充電部は前記第一の充電部に着脱自在に取り付けられ、切り離し可能であることを特徴とする。

また本発明による携帯電話機用充電装置は、前記昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータが、携帯電話機への充電可能な電圧以上、携帯電話機の電圧保護回路が働く電圧以下の直流電圧で、最大消費電流以上、携帯電話機の電流保護回路が働く電流以下の直流電流を携帯電話機の充電回路に供給することが好ましい。

また本発明による携帯電話機用充電装置は、前記制御回路が前記リチウムイオン電池の電圧を検出し、前記リチウムイオン電池の電圧が、携帯電話機への充電が可能な電圧からリチウムイオン電池の過充電防止のため保護回路が働く電圧未満のすべての範囲にて制御回路は昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータをオン状態に切り替え、前記リチウムイオン電池の電圧が、過放電防止のため保護回路が働く電圧以上、放電終始電圧に到達する電圧以下の範囲で昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと電流制限回路をオフ状態に切り替えることが好ましい。

このように、リチウムイオン電池を電源に使用し、リチウムイオン電池を内蔵した第一の充電部とリチウムイオン電池を充電する第二の充電部を着脱可能にすることで装置規模を小さくし、携帯性を向上させることが可能となる。またリチウムイオン電池は再充電が可能なため、電池の補充が不必要であり、経済的であり、かつ環境負荷も小さく好ましい。また、携帯電話機の充電時に第一の充電部を同時に充電することが可能であり、携帯電話機用充電装置の充電を忘れることを防止できる。

また、携帯電話機への充電可能な電圧以上、携帯電話機の電圧保護が働く電圧以下の直流電圧と、携帯電話機の充電池を充電し、かつ携帯電話機の機能を使用可能とするため最大消費電流以上、携帯電話機の電流保護が働く電流以下の直流電流を携帯電話機の充電回路に供給することで、携帯電話機の電池残量に関わらず携帯電話機用充電装置の接続時に充電と携帯電話機の機能の使用が即時可能となるため、有用性が向上し、一時的な携帯電話機の機能停止を解消する。

さらに、携帯電話機と携帯電話機用充電装置の同時充電時に、携帯電話機用充電装置のリチウムイオン電池の残量を携帯電話機の充電状況に影響させず、携帯電話機にＡＣアダプタを接続した時と同様に、携帯電話機の充電と機能使用が可能となり、いかなる場合でも携帯電話機と携帯電話機用充電装置を個別に充電する必要がなくなり、携帯電話機用充電装置の充電を忘れることを防止できる。

また、リチウムイオン電池の保護回路が働く前に制御回路で昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと電流制限回路を停止させることでリチウムイオン電池を二重に保護し、また保護回路の故障や誤動作時にリチウムイオン電池が過放電や過充電、過電流で故障することを防ぎ携帯電話機の充電を安全に行うことができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の携帯電話機用充電装置の第二の充電部から第一の充電部および携帯電話機への充電時のブロック図を示している。

図１に示すように携帯電話機用充電装置の第一の充電部１は、第二の充電部２と接続する入力端子９と、入力端子９と保護回路４を介して接続するリチウムイオン電池３とリチウムイオン電池３の出力電圧を昇圧する昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５と、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５の直流電流を制御し、携帯電話機の電流保護が働く以上の電流が流れるのを防止する電流制限回路６と、電流制限回路６に接続され、携帯電話機の充電回路に昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５の直流電圧、直流電流を供給すための電極を設けた出力コネクタ７と、リチウムイオン電池３の電圧を検出し、保護回路４が動作する電圧で昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５と電流制限回路６のオンとオフを切り替える制御回路８と制御回路８にタクトスイッチ２１を介して接続されたＬＥＤ表示器２２を備えている。

第二の充電部２は、携帯電話機の充電に使用される交流を所定電圧値の直流に変換するＡＣアダプタ１５を接続するＡＣアダプタ用コネクタ１０と、ＡＣアダプタ１５の直流電圧、直流電流を入力としてリチウムイオン電池３を充電する充電回路１２と、充電回路１２に内蔵された電流逆流防止回路と、充電回路１２によってリチウムイオン電池３を充電するため第一の充電部１に接続する出力端子１３と、携帯電話機１７の充電回路１９にＡＣアダプタ１５の直流電圧、直流電流を供給するための出力コネクタ１４を備えている。

ＬＥＤ表示器２４はＬＥＤ制御回路２３に接続される。ＬＥＤ制御回路２３でリチウムイオン電池３の電圧を検出し、リチウムイオン電池３が満充電になる電圧でＬＥＤ表示器２４を点灯させる。このようにして、満充電をＬＥＤ表示器２４で知ることが可能となる。

以下、第一の充電部１内のリチウムイオン電池３への充電時の動作を説明する。充電時には、第二の充電部２の出力端子１３と第一の充電部１の入力端子９を接触させて第一の充電部１と第二の充電部２を接続する。ＡＣアダプタ用コネクタ１０にＡＣアダプタ１５の出力コネクタ１６が接続され、充電回路１２に直流電圧、直流電流を供給する。第二の充電部２はリチウムイオン電池３に定電流・定電圧方式で充電を行う。電流逆流防止回路１１は第二の充電部２からＡＣアダプタ１５の方向に電流が流れることを防ぐ。保護回路４はリチウムイオン電池３の過充電を防ぐため、リチウムイオン電池３の電圧が設定値まで上昇したとき回路を遮断する。

リチウムイオン電池３の充電時、第二の充電部２の出力コネクタ１４に携帯電話機１７の入力コネクタ１８を接続することで、携帯電話機１７内の充電回路１９に直流電圧、直流電流が供給され携帯電話機の充電池２０が充電される。ＡＣアダプタ１５は、携帯電話機１７と充電回路１２に並列に接続されるので、リチウムイオン電池３の残量に関わらず安定した直流電圧、直流電流が携帯電話機１７に供給され、リチウムイオン電池３への充電と同時に携帯電話機１７の機能の使用が可能となる。

次に第一の充電部１から携帯電話機１７への充電時の動作を説明する。図２は本発明の実施の形態の携帯電話機用充電装置の第一の充電部から携帯電話機への充電時のブロック図を示している。図２に示すように第一の充電部１から携帯電話機１７への充電時には第一の充電部１のみを使用し、第二の充電部は切り離し可能である。リチウムイオン電池３は通常最大４．２Ｖの直流電圧を昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５に供給する。携帯電話機の充電時には出力コネクタ７に携帯電話機１７が接続され、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５が供給する直流電圧、直流電流を携帯電話機１７内の充電回路１９に供給し、充電池２０を充電する。昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、通常、リチウムイオン電池３の電圧より高い４Ｖ以上、携帯電話機の充電池の耐電圧以内の７Ｖ以下の範囲内で直流電圧を設定し、携帯電話機１７の充電池２０を充電し、かつ携帯電話機の機能を使用可能とするため０．５Ａ以上、携帯電話機の耐電流５Ａ以下の範囲で直流電流を設定する。このとき携帯電話機１７に供給される直流電圧、直流電流によって充電池２０への充電と同時に携帯電話機１７の機能の使用が可能となる。

電流制限回路６は出力電流を制限し、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５が、携帯電話機１７の電流保護によって充電が停止する恐れのある電流、また携帯電話機が故障する恐れのある電流を出力しても、設定値以下の電流を流す機能を持つため、携帯電話機１７の故障を防止できる。保護回路４はリチウムイオン電池３の過放電と過電流を防ぐため、リチウムイオン電池３の電圧が設定値まで低下したとき、また設定値以上の電流が流れたとき回路を遮断する機能を持つ。

一般的にリチウムイオン電池の保護回路は過放電検出電圧を２．４Ｖ以下に設定している。このため、制御回路８はリチウムイオン電池の電圧を検出し、リチウムイオン電池の電圧が、携帯電話機への充電が可能な３．５Ｖからリチウムイオン電池の過充電防止のため保護回路が働く４．３Ｖ未満のすべての範囲にて昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５と電流制限回路６をオン状態に切り替え、リチウムイオン電池３の電圧が、過放電防止のため保護回路４が働く２．４Ｖ以上、リチウムイオン電池の電圧が放電終始電圧に到達する３Ｖ以下の範囲で制御回路８は昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５をオフ状態に切り替える。このように、保護回路４と制御回路８で二重にリチウムイオン電池を保護し、また保護回路４の故障や誤動作時にリチウムイオン電池３が過放電で故障することを防ぐことが可能となる。

また、ＬＥＤ表示器２２はタクトスイッチ２１を介して制御回路８に接続される。リチウムイオン電池３の残量が十分な範囲の電圧値以上で制御回路からタクトスイッチ２１を介してＬＥＤ表示器２２を点灯させる。このようにして、タクトスイッチ２１を押すことでＬＥＤ表示器２２を点灯させ、任意のタイミングにリチウムイオン電池３の残量を知ることが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面を参照して具体的に説明する。図３は本発明の実施例による携帯電話機用充電装置の構成を示す図である。携帯電話機用充電装置は、内部のリチウムイオン電池により携帯電話機の充電池に充電を行う第一の充電部を有する第一の充電装置２５と、第一の充電装置内のリチウムイオン電池の充電を行う第二の充電部を有するとともに携帯電話機にＡＣアダプタの出力を直接供給できる第二の充電装置２６から構成されている。携帯電話機に用いられているＡＣアダプタ１５を出力コネクタ１６を介して第二の充電装置２６に接続し、さらに同時に、第二の充電装置２６と携帯電話機１７を接続することができる。市販の携帯電話機充電用のＡＣアダプタで電源を供給する。

図４は本発明の実施例による携帯電話機用充電装置の第一の充電装置の図であり、図４（ａ）は正面図を示し、図４（ｂ）は背面図を示す。図５は本発明の実施例による携帯電話機用充電装置の第一の充電装置の斜視図を示す。図６は本発明の実施例による携帯電話機用充電装置の第一の充電装置と携帯電話機の接続を示す斜視図である。

図４、図５に示すように第一の充電装置２５の出力コネクタ７は筐体下に配置されており、未使用時にはキャップ２８で保護する構成となっている。第一の充電装置２５には入力端子９、第二の充電装置２６（図３）には出力端子１３が設けられ、図３に示すように第二の充電装置２６に第一の充電装置２５を装着し、入力端子９と出力端子１３を接触させることで、第二の充電部と第一の充電部を接続し、第一の充電部のリチウムイオン電池を充電することができる。第二の充電装置２６には携帯電話機に接続可能な出力コネクタ１４が配置されており、第一の充電装置２５の充電中に携帯電話機１７を同時に充電することが可能となる。また、第一の充電装置２５によって携帯電話機を充電するときには第二の充電装置２６からはずして図６に示すように第一の充電装置２５単体で携帯電話機１７を充電することができる。これにより、携帯して持ち運ぶときのサイズを小型化できる。

次に図２も参照して動作について具体例について説明する。図７は本発明の実施例である携帯電話機用充電装置の第一の充電装置のリチウムイオン電池の電圧と携帯電話機への供給電圧の推移図を示す。第一の充電装置２５内の第一の充電部１による携帯電話機１７の充電時、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５は５．０Ｖ、１Ａの直流電流・直流電圧を携帯電話機１７に供給する。制御回路８はリチウムイオン電池３より３．５Ｖから４．２Ｖの電圧を検出すると昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５と電流制限回路６をオン状態に切り替え、リチウムイオン電池３から３．０Ｖ以下の電圧を検出すると昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５と電流制限回路６をオフ状態に切り替える。上記制御によって、保護回路４が過充電、過放電を検知してリチウムイオン電池３からの電力供給を止める前に昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５と電流制限回路６をオフ状態にすることで第一の充電部を二重に保護する。また、リチウムイオン電池３が電力供給を止めると電圧は再び上昇していく。このとき、上記制御によって本実施例では図７のような間欠放電を行い、リチウムイオン電池３の容量を最大限に引き出すことが可能となる。

図１に示す第二の充電部２のＬＥＤ制御回路２３はリチウムイオン電池３の電圧が４．２Ｖ以下の場合にＬＥＤ表示器２４を点灯させる。図３に示す第二の充電装置２６による第一の充電装置２５の充電時、リチウムイオン電池３の電圧が４．２Ｖを上回るとＬＥＤ表示器２４は消灯し、充電完了を知らせる。

図２に示す第一の充電部１の制御回路８はリチウムイオン電池の電圧が３．５Ｖ以上の場合にタクトスイッチ２１を介してＬＥＤ表示器２２を点灯させる。また、図４の通りタクトスイッチ２１は外部に露出し、手動で電池残量を知ることが可能となる。

また、図４に示す通り、本実施例では第一の充電装置２５の筐体にはストラップ２７が取り付けられている。ストラップ２７により、携帯電話機に第一の充電装置を繋げておくときに、第一の充電装置の充電のし忘れや、第一の充電装置の置き忘れや紛失を防ぎ、利便性を向上させることができる。

本発明の実施の形態の携帯電話機用充電装置の第二の充電部から第一の充電部および携帯電話機への充電時のブロック図。本発明の実施の形態の携帯電話機用充電装置の第一の充電部から携帯電話機への充電時のブロック図。本発明の実施例による携帯電話機用充電装置の構成を示す図。本発明の実施例による携帯電話機用充電装置の第一の充電装置の図、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は背面図。本発明の実施例による携帯電話機用充電装置の第一の充電装置の斜視図。本発明の実施例による携帯電話機用充電装置の第一の充電装置と携帯電話機の接続を示す斜視図。本発明の実施例である携帯電話機用充電装置の第一の充電装置のリチウムイオン電池の電圧と携帯電話機への供給電圧の推移図。

符号の説明

１第一の充電部
２第二の充電部
３リチウムイオン電池
４保護回路
５昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ
６電流制限回路
７（第一の充電部の）出力コネクタ
８制御回路
９（第一の充電部の）入力端子
１０ＡＣアダプタ用コネクタ
１１電流逆流防止回路
１２（第二の充電部の）充電回路
１３（第二の充電部の）出力端子
１４（第二の充電部の）出力コネクタ
１５ＡＣアダプタ
１６（ＡＣアダプタの）出力コネクタ
１７携帯電話機
１８（携帯電話機の）入力コネクタ
１９（携帯電話機の）充電回路
２０（携帯電話機の）充電池
２１タクトスイッチ
２２（第一の充電部の）ＬＥＤ表示器
２３ＬＥＤ制御回路
２４（第二の充電部の）ＬＥＤ表示器
２５第一の充電装置
２６第二の充電装置
２７ストラップ
２８キャップ

Claims

携帯電話機に内蔵された充電池へ充電を行う携帯電話機用充電装置であって、携帯電話機に内蔵された充電池へ充電を行う第一の充電部と、前記第一の充電部に内蔵されたリチウムイオン電池を充電する第二の充電部とを備え、
前記第一の充電部は、前記第二の充電部と接続する入力端子と、前記入力端子と保護回路を介して接続するリチウムイオン電池と、前記リチウムイオン電池の出力電圧を昇圧する昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの直流電流を制御し、携帯電話機の電流保護回路が働く以上の電流が流れるのを防止する電流制限回路と、前記電流制限回路に接続され、携帯電話機の充電回路に昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの直流電圧、直流電流を供給するための電極を設けた出力コネクタと、前記昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと前記電流制限回路のオンとオフを切り替える制御回路とを有し、
前記第二の充電部は、前記携帯電話機の充電に使用され、交流を所定電圧電流値の直流に変換するＡＣアダプタを接続するＡＣアダプタ用コネクタと、前記ＡＣアダプタの直流電圧、直流電流を入力として前記リチウムイオン電池を定電流定電圧方式で充電する充電回路と、前記充電回路の入力側に接続された電流逆流防止回路と、前記充電回路によって前記リチウムイオン電池を充電するため前記第一の充電部に接続する出力端子と、前記ＡＣアダプタの直流電圧、直流電流を出力するための出力コネクタを有し、
前記第二の充電部は前記第一の充電部に着脱自在に取り付けられ切り離し可能であることを特徴とする携帯電話機用充電装置。
前記昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータが、携帯電話機への充電可能な電圧以上、携帯電話機の電圧保護回路が働く電圧以下の直流電圧で、最大消費電流以上、携帯電話機の電流保護回路が働く電流以下の直流電流を携帯電話機の充電回路に供給することを特徴とする請求項１に記載の携帯電話機用充電装置。
前記制御回路が前記リチウムイオン電池の電圧を検出し、前記リチウムイオン電池の電圧が、携帯電話機への充電が可能な電圧からリチウムイオン電池の過充電防止のため保護回路が働く電圧未満のすべての範囲にて制御回路は昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータをオン状態に切り替え、前記リチウムイオン電池の電圧が、過放電防止のため保護回路が働く電圧以上、放電終始電圧に到達する電圧以下の範囲で昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと電流制限回路をオフ状態に切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の携帯電話機用充電装置。