JPH10174300A - バッテリ充電システム - Google Patents

バッテリ充電システム

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JPH10174300A
JPH10174300A JP9330723A JP33072397A JPH10174300A JP H10174300 A JPH10174300 A JP H10174300A JP 9330723 A JP9330723 A JP 9330723A JP 33072397 A JP33072397 A JP 33072397A JP H10174300 A JPH10174300 A JP H10174300A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 様々な形状、サイズのバッテリを充電するこ
とができるバッテリ充電システム。 【解決手段】 本発明によるバッテリ充電システムは、
AC/DC電力変換器30を介して二次変圧器巻線32
に結合されたバッテリ12を含むバッテリ・パック10
と、電力セレクタ60を介して一次変圧器巻線62に結
合されたAC入力を有し、該電力セレクタを制御する制
御装置50を備えるアダプタ40から構成される。制御
装置20は、バッテリからの状況信号を得て、これに基
づいて電力変換器の出力を制御する。制御装置50は、
近接表示装置38及び検出器68を介してバッテリ・パ
ックの有無を示す信号を得て、また、充電完了などのバ
ッテリからの状況信号を無線通信ポート24,54を介
して得て、電力セレクタ60の切換えを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ、セ
ルラ電話等のような携帯用電子装置に用いられるバッテ
リ・パック、ACアダプタ、及び、充電システムに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】先行技術において、携帯用計算装置に用
いられるバッテリ・パックに充電するためのさまざまな
システムが教示されている。こうした先行技術によるシ
ステムには、コードによってバッテリ充電器に接続され
る壁付けアダプタが含まれている。バッテリ充電器に
は、その上部表面に、充電のためバッテリ・パックが挿
入される1つまたは複数のスロットが含まれている。充
電は、外部電極に直接電気的に接触させることによって
実施される。この設計の欠点は、新たな、または、異な
る携帯用計算装置に合わせて、新たなバッテリが開発さ
れるので、新たなバッテリの形状及び電極の配置に一致
するスロットを備えた、新たなバッテリ充電器を開発し
なければならないという点にある。
【0003】先行技術には、ラップ・トップ・コンピュ
ータにワイヤレスで電力を供給することを可能にするシ
ステムも含まれている。Parks他に対して発行され
た米国特許第5,455,466号に開示されているこのシステ
ムには、携帯用コンピュータに電力を誘導結合するため
に用いられる電力増幅器を制御するデスク・トップ・コ
ンピュータが含まれている。このシステムの欠点には、
電力の誘導伝達を制御するために用いられるデスクトッ
プ・コンピュータの複雑さ及びサイズが問題であること
と、さらには、該システムでは、バッテリ・パック及び
独立した携帯用計算装置の同時充電ができないという点
が含まれる。
【0004】先行技術の関連する他の特徴としては、先
行技術には、バッテリ・パックの重量減少、コスト低
下、及び、サイズ縮小のためにバッテリ・パックの外部
に(すなわち、充電器内に)充電制御論理装置を設けた
システムの開示がないという点もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、任意のサイズ及び電圧のバッテリに対する充電を可
能にするバッテリ充電システムを提供することにある。
【0006】本発明のもう1つの目的は、バッテリに対
する充電及び携帯用電子装置に対する電力供給の両方を
同時に実施することが可能なバッテリ充電システムを提
供することにある。
【0007】本発明のもう1つの目的は、さまざまなサ
イズのバッテリに対する充電及び携帯用電子装置に対す
る電力供給を同時に実施することが可能なバッテリ充電
システムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上の及びこれに関連す
る本発明の目的は、本書に開示されたバッテリ・パッ
ク、アダプタ、及び、充電システムを用いることによっ
て実現する。
【0009】本発明の実施例の1つでは、ハウジング内
に取り付けられ、電力変換器を介して二次変圧器巻線に
結合されたバッテリを含むバッテリ・パックが開示され
ている。前記ハウジングの外部に形成された通信ポート
によって、ハウジング外にバッテリ状況信号を伝搬する
ことが可能になる。通信ポートは、赤外線技法を利用し
て実施することが可能であり、充電器に対してバッテリ
の存在を表示するための、近接表示装置を設けることが
可能である。フィードバック制御論理装置は、検知した
バッテリ状況信号に基づいて電力変換器の出力を制御す
る。
【0010】本発明のもう1つの実施例では、ハウジン
グ内に取り付けられて、前記ハウジング外にAC電力信
号を放出するための一次変圧器巻線と、一次変圧器巻線
とAC入力の間に結合されて、変圧器一次巻線から放出
される電力レベルを選択するための電力セレクタと、前
記アダプタの近接範囲内のバッテリ・パックから伝搬す
るバッテリ状況信号を受信するための通信ポートと、通
信ポートに結合されて、アダプタに近接したバッテリ・
パックの充電を制御する制御信号を発生するための制御
論理装置とを含むACアダプタが開示されている。該ア
ダプタは、制御信号によって、電力セレクタから出力さ
れるAC電力信号またはバッテリ・パックにおける電力
変換器の出力のレベル、あるいは、両方のレベルを制御
するように構成することが可能である(この両方のレベ
ルを制御する場合、制御信号は、無線通信ポートを介し
てバッテリ・パックに伝搬される)。アダプタには、バ
ッテリ・パックがアダプタ及びAC/DC変換器に近接
するとこれを検出してDC電力信号を発生する、近接検
出器を設けることも可能である。アダプタには、別のバ
ッテリ・パックまたは携帯用電子装置の誘導充電のため
に、第2の電力セレクタ及び一次変圧器巻線を設けるこ
とも可能である。
【0011】本発明のさらにもう1つの実施例では、バ
ッテリを含むバッテリ・パックと、アダプタと、バッテ
リ・パックから独立した携帯用電子装置と、バッテリ・
パックと携帯用電子装置の間にあって、バッテリ状況情
報を携帯用電子装置に伝搬するための通信結合部とを含
む充電システムが開示される。アダプタは、第1のバッ
テリ・パック/携帯用電子装置及び第2のバッテリ・パ
ック/携帯用電子装置に対して同時に充電するように構
成することが可能である。通信結合部は、IR(赤外
線)通信方式が望ましい。
【0012】当該技術の熟練者であれば、図面と併せ
て、下記の本発明に関するより詳細な説明を検討するこ
とにより、本発明の以上の及び関連する利点、特徴、及
び構成がより容易に明らかになるはずである。
【0013】
【実施例】図1を参照すると、本発明によるバッテリ・
パック及びアダプタのブロック図が示されている。バッ
テリ・パック10は、ノートブック・コンピュータ、セ
ルラ電話等のような携帯用電子装置に用いるのに適して
おり、複数の表面電極13〜16を備えたバッテリ12
を含んでいる。例えば、電極13、14は、供給電圧及
び帰路電圧に用いられ、一方、電極15、16は、シリ
アル・データ転送に用いられる。このシリアル・データ
の内容には、充電状況、電圧レベル、瞬時電流、及び、
温度等のようなバッテリ状況及び検知情報を含むことが
可能である。状況及び検知情報の履歴を蓄積するため
に、メモリ18を設けることも可能である。
【0014】バッテリ12は、リチウム・イオン、N金
属水素化物等のバッテリが望ましい。これらのバッテリ
は、両方とも、全体的に小型のサイズと、充電状態を長
く保つ能力で既知のところである。リチウム・イオン・
バッテリは一般に軽量であるとみなされている。バッテ
リ12には、上述したようなタイプのデータを収集する
ためのセンサも含まれており、こうしたセンサは通常、
バッテリ専門業者によって供給される。
【0015】後にさらに詳細に説明するように、リチウ
ム・イオン・バッテリは、通常、しきい値電圧に達する
まで高電力充電によって充電され、その後は、低電力充
電が適用される。N金属水素化物バッテリは、通常、既
定の温度または温度変化率に達するまで充電され、その
後は、充電の調整がいっそう精密に行われる。
【0016】ブロック20は、検知、フィードバック、
及び、制御論理装置を表している。ブロック20は、バ
ッテリ12、電力変換器30、及び、通信ポート24に
結合されている。ブロック20は、点線で表されている
が、これは、後述するように、ブロック20の機能はバ
ッテリ・パックの外部に設けることが可能であるからで
あり、実施例の1つでは、ブロック20の機能はバッテ
リ・パックの外部に設けられている。
【0017】センサから信号を受信する検知論理装置の
構成は、既知の方法の場合、バッテリ12に用いられる
バッテリ・タイプに応じてさまざまである。検知論理装
置の出力から制御論理装置にフィードバック信号が供給
され、次に、制御論理装置が、既知のパラメータをセッ
トして、AC/DC電力変換器30を調整する。例え
ば、リチウム・イオン・バッテリの場合、バッテリ12
のしきい値電圧を検知すると、ブロック20(または、
後述のように、アダプタ40のブロック50)の制御論
理装置は、電力変換器30に制御信号を伝搬する。該制
御信号によって、電力変換器30は、バッテリが充電さ
れる速度を低下させ、完全な充電状態に達し、この状態
が持続すると、充電を中断させる。N金属水素化物バッ
テリの場合、バッテリ電圧が指定の範囲内であれば、所
定のバッテリ温度の変化率によって、制御論理装置20
(またはアダプタ40のブロック50)が、同様の制御
信号を電力変換器30に伝搬させ、充電レベルの低下が
調整されるようにする。リチウム・イオン及びN金属水
素化物バッテリの調整は、当該技術において既知のとこ
ろである。
【0018】電力変換器30は、二次変圧器巻線32及
びバッテリ12に結合される。電力変換器30の構成
は、バッテリ12において得られるバッテリのタイプに
よって決まるが、既知構成のうち、とりわけ、電圧及び
駆動レベル制御、電流制限、減結合リレー、及び、ステ
ップまたはランプ電圧のものを含むことが可能である。
充電の仕様書は、バッテリ・メーカによって供給され
る。
【0019】通信ポート24は、無線のIR(赤外線)
ポートとして実施するのが望ましいが(一般には、LE
D及び光検出器で実施される)、他の無線及び有線技法
を用いることも可能であり、これらは本発明の範囲内に
含まれる。認識しておくべきことは、バッテリ・パック
10の外部ハウジング全体またはそのサブセットをIR
伝搬媒体で造ることによって、通信アライメントの制限
をなくすことができるという点である。
【0020】バッテリ・パック10には、近接表示装置
38も含まれている。装置38は、アダプタ40内の近
接検出器68と連係して、アダプタに対して、バッテリ
・パックが充電位置にあることを表示する働きをする。
近接表示装置38は、磁石とすることも可能であるが、
検出器68は、2進信号をコントローラ50に伝搬する
磁気センサである。アライメントの制限をさらに緩和す
るため、例えば、バッテリ・パック内の反対側の表面
に、補助近接表示装置を設けることも可能である。
【0021】アダプタ40には、Intel8051等
のプロセッサが望ましいコントローラが含まれている。
コントローラ50は、通信ポート(IRポートとして構
成された)54、近接検出器68、電力セレクタ60、
及び、AC/DC変換器70に結合されている。バッテ
リ・パック10の望ましい実施例の1つでは、ブロック
20の検出、フィードバック、及び、制御論理機能がコ
ントローラ50内に設けられている。この実施例の場
合、検知したバッテリ状態は、IRポート24を介し
て、バッテリ12からアダプタ40のコントローラ50
に伝搬される。このコントローラは、無線通信ポート2
4、54を介して電力変換器30にフィードバック制御
信号を送る。バッテリ・パック10の制御論理装置がバ
ッテリ・パック外部に設けられるこうした構成によれ
ば、より普遍的な用途を有し、比較的製造コストの低い
基本レベルのバッテリが得られる。
【0022】電力セレクタ60は、電力増幅レベルを設
定するものであるが、電力変換器30に関して上述の電
圧及び電流制限特性を促進するように構成することが可
能である。電力セレクタ60の出力は、一次変圧器巻線
62(これは、二次変圧器巻線32と共に完全な変圧器
を形成する)まで伝搬され、そこから、バッテリ・パッ
ク10の二次変圧器巻線32に誘導結合される。
【0023】AC/DC変換器70は、90〜260V
の範囲の入力AC信号を受信し、正電圧と対応する負の
帰路電圧から成る調整された出力を生じるように設計す
ることが望ましい。米国のHewlett-Packard Companyの
ノートブック・コンピュータのような従来のノートブッ
ク・コンピュータに用いられる望ましい実施例の1つで
は、出力電圧は12V(DC)が望ましい。
【0024】図2を参照すると、本発明によるバッテリ
・パック及び充電システムのブロック図が示されてい
る。このシステムによって、バッテリ・パック及び携帯
用電子装置の両方に同時に電力を供給することが可能に
なる。
【0025】バッテリ・パック110は、外部電極11
3〜116に結合されたバッテリ112、電力変換器1
30、任意の制御論理装置120、近接表示装置13
8、及び、通信ポート124が含まれているという点に
おいて、図1のバッテリ・パック10と同様である。バ
ッテリ・パック110には、第2の通信ポート125も
含まれている。これらのポート124、125は、両方
とも、無線IRポートとして構成されるのが望ましい。
ポート125は、携帯用計算装置190、または、こう
した携帯用計算装置のためのドッキング・ステーション
191の同様のポートとの通信を可能にする。計算装置
及びドッキング・ステーションの少なくとも一方には、
バッテリ・パック110との通信を実現するための無線
通信ポート192または193が設けられている。通信
ポートは、ドッキング・ステーションに組み込み、導体
181を介して信号を伝搬させることもできるし、ある
いは、携帯用通信装置190に直接設けてもよい。但し
この場合は、ドッキング・ステーションが装置190と
バッテリ・パック110の間の通信を妨げないように構
成する。
【0026】携帯用計算装置190と充電すべきバッテ
リ・パックとの間の通信を確立することによって、プロ
セッサ195を利用して充電を制御することが可能にな
り、このため、制御ブロック120または150におけ
る前記制御の必要がなくなる。プロセッサ195による
必要な制御を実現するため、このプロセッサは、バッテ
リ112から検知した信号(ポート125を介して出力
される)を受信し、検知した信号に基づいて電力変換器
130の制御信号を発生するように構成される。制御信
号は、電力変換器130まで直接伝搬される(すなわ
ち、ブロック120は、検知信号及び制御信号を通過さ
せる働きをするだけである)。バッテリ112が完全に
充電されると、プロセッサは、電力変換器130を動作
不能にし、ポート124を介してアダプタ140との通
信を行い、その充電機能を不能にする。プロセッサ19
5を用いると、いくつかの利点を得ることができるが、
携帯用計算装置(及びその中のプロセッサ)が利用でき
ない場合でもバッテリ・パックの充電ができるので、制
御論理装置はブロック150に保有するのが有利であ
る。
【0027】アダプタ140は、図1のアダプタ40に
類似しており、一次変圧器162、電力セレクタ16
0、AC/DC変換器170、通信ポート154、及
び、近接検出器168を含んでいる。アダプタ140
(及び図1の40)のDC出力を用いて、DC出力ポー
トに結合された携帯用計算装置に電力供給を行うことが
可能である。
【0028】図3を参照すると、本発明によるもう1つ
のバッテリ・パック及び充電システムのブロック図が示
されている。
【0029】アダプタ装置240は、バッテリ・パック
210及び携帯用計算装置290の無線充電を可能にす
る。この機能をもたらすため、アダプタ240には、第
1及び第2の電力セレクタ260、261と、第1及び
第2の一次変圧器巻線262、263が含まれている。
一次変圧器巻線263は、電気エネルギを二次変圧器巻
線283に結合して、携帯用計算装置に電力供給し、バ
ッテリに充電する。AC/DC変圧器・調整器284
は、入力AC電力信号を、既知のバッテリ充電回路を含
む携帯用計算装置に用いられるDCに変換する。プロセ
ッサ295は、これらの回路からのフィードバックを利
用し、図1の電力変換器30に関して上述したのと同じ
やり方で、AC/DC変換器284から出力される電荷
の制御を行う。携帯用計算装置290には、近接検出器
286及び通信ポート285も含まれている。
【0030】アダプタ240には、近接検出器268
と、近接表示装置269と、バッテリ・パック210及
び携帯用計算装置290それぞれと通信するための2つ
の無線通信ポート254、255とが設けられている。
これらのコンポーネントは、図1に関連して上述の通り
である。ブロック250は、バッテリ・パックに充電す
るための制御論理装置(コントローラ50に関して上述
したものと同様のもの)を表しており、バッテリ・パッ
ク210は、バッテリ・パック10に類似している。
【0031】アダプタ240は、1つのバッテリ・パッ
クと1つの携帯用電子装置という組み合わせに対する充
電だけに用いられるのではなく、2つのバッテリ・パッ
クへの充電にも用いることができるという点に注目され
たい。この場合、アダプタ240には、第2のバッテリ
・パックの存在を検出するための第2の近接検出器、及
び、第2のバッテリ・パックの充電を調整するためのブ
ロック250における既知の制御論理装置が設けられる
ことになる。
【0032】特定の実施例に関連して本発明の説明を行
ってきたが、云うまでもなく、さらに修正を加えること
が可能であり、この明細書は一般に本発明の原理に従っ
た、本発明が関係する技術において既知である、また
は、慣例となった実施範囲内に含まれ、既述の本質的な
特徴に適用することが可能であり、本発明の範囲及び特
許請求の範囲の制限内に含まれる、本開示からの逸脱を
含む、本発明の任意の変更、利用、または、改変を包含
することを意図したものである。
【0033】〔実施態様〕なお、本発明の実施態様の例
を以下に示す。
【0034】〔実施態様1〕携帯用電子装置に用いられ
るバッテリに充電するためのシステムであって、電力変
換器(30)を介して二次変圧器巻線(32)に結合さ
れたバッテリ(12)を有するバッテリ・パック(1
0)と、電力セレクタ(60)を介して一次変圧器巻線
(62)に結合されたAC入力を有し、前記電力セレク
タ(60)に結合される制御論理装置(50)を備える
アダプタ(40)と、前記バッテリ・パック(10)と
前記アダプタ(40)の間の通信結合部(24、54)
とを設けて成るバッテリ充電システム。
【0035】〔実施態様2〕前記アダプタ(40)の前
記制御論理装置(50)が、検知されたバッテリ(1
2)の状況信号に基づいて、前記電力セレクタ(30)
に対する制御信号を発生することと、前記電力セレクタ
制御信号が、前記通信結合部(24、54)を介して伝
搬することを特徴とする、実施態様1に記載のバッテリ
充電システム。
【0036】〔実施態様3〕前記通信結合部に、前記バ
ッテリ・パック(10)及び前記アダプタ(40)のそ
れぞれにおけるIRポート(24、54)が含まれるこ
とを特徴とする、実施態様1または実施態様2に記載の
バッテリ充電システム。
【0037】〔実施態様4〕前記バッテリ・パック(1
0)に、近接表示手段(38)が含まれており、アダプ
タ(40)に、近接表示手段を検出するための手段(6
8)が含まれていることを特徴とする、実施態様1ない
し実施態様3のいずれか一項に記載のバッテリ充電シス
テム。
【0038】〔実施態様5〕前記バッテリ(12)と前
記電力変換器(30)の間に結合され、前記バッテリ
(12)から入力される検知されたバッテリ状況信号に
基づいて、前記電力変換器(30)の出力を制御するた
めのフィードバック制御手段(20)が前記バッテリ・
パック(10)に含まれていることを特徴とする、実施
態様1ないし実施態様4のいずれか一項に記載のバッテ
リ充電システム。
【0039】〔実施態様6〕前記バッテリ・パック(1
10)に、第2の通信ポート(125)がさらに含まれ
ていることを特徴とする、実施態様1ないし実施態様5
のいずれか一項に記載のバッテリ充電システム。
【0040】〔実施態様7〕前記アダプタ(240)
に、第2の電力セレクタ(261)を介して前記AC入
力に結合され、第2の出力AC電力信号を発生するため
の変圧器の第2の一次巻線(263)がさらに含まれて
いることを特徴とする、実施態様1ないし実施態様6の
いずれか一項に記載のバッテリ充電システム。
【0041】〔実施態様8〕前記アダプタ(140)
に、出力DC電力信号を発生するためのAC/DC電力
変換器(170)がさらに含まれていることを特徴とす
る、実施態様1ないし実施態様7のいずれか一項に記載
のバッテリ充電システム。
【0042】〔実施態様9〕前記バッテリ・パック(1
10)の第2の通信結合部(125)に適合する通信結
合部(192、193)を備えた携帯用電子装置(19
0)が含まれていることと、バッテリ充電制御信号が、
前記携帯用電子装置(190)から前記バッテリ・パッ
ク(110)に伝搬することを特徴とする、実施態様6
に記載のバッテリ充電システム。
【0043】〔実施態様10〕前記アダプタ(240)
に、第2の通信結合部(255)がさらに含まれている
ことと、前記システムに、前記アダプタ(240)の第
2の通信結合部(255)に適合する通信結合部(28
5)を備えた携帯用電子装置(290)がさらに含まれ
ており、アダプタ・携帯用電子装置通信結合部を形成す
るようになっていることを特徴とする、実施態様7に記
載のバッテリ充電システム。
【0044】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る構成を有するバッテリ充電システムは、上述した目的
を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるバッテリ・パック及びアダプタの
ブロック図である。
【図2】本発明によるバッテリ・パック及び充電システ
ムのブロック図である。
【図3】本発明によるもう1つのバッテリ・パック及び
充電システムのブロック図である。
【符号の説明】
10 バッテリ・パック 12 バッテリ 13 表面電極 14 表面電極 15 表面電極 16 表面電極 18 メモリ 20 検知フィードバック制御論理装置 24 通信ポート 30 電力変換器 32 二次変圧器巻線 38 近接表示装置 40 アダプタ 50 コントローラ 54 通信ポート 60 電力セレクタ 62 一次変圧器巻線 68 近接検出器 70 AC/DC変換器 110 バッテリ・パック 112 バッテリ 113 外部電極 114 外部電極 115 外部電極 116 外部電極 120 オプションの制御論理装置 124 通信ポート 125 第2の通信ポート 130 電力変換器 138 近接表示装置 140 アダプタ 154 通信ポート 160 電力セレクタ 162 一次変圧器 170 AC/DC変換器 181 導体 190 携帯用計算装置 191 ドッキング・ステーション 192 無線通信ポート 193 無線通信ポート 195 プロセッサ 210 バッテリ・パック 240 アダプタ 250 制御論理装置 254 無線通信ポート 255 無線通信ポート 260 第1の電力セレクタ 261 第2の電力セレクタ 262 第1の一次変圧器巻線 263 第2の一次変圧器巻線 268 近接検出器 269 近接表示器 283 二次変圧器巻線 284 AC/DC変換器 285 通信ポート 286 近接検出器 290 携帯用計算装置 295 プロセッサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】携帯用電子装置に用いられるバッテリに充
    電するためのシステムであって、 電力変換器を介して二次変圧器巻線に結合されたバッテ
    リを有するバッテリ・パックと、 電力セレクタを介して一次変圧器巻線に結合されたAC
    入力を有し、前記電力セレクタに結合される制御論理装
    置を備えるアダプタと、 前記バッテリ・パックと前記アダプタの間の通信結合部
    とを設けて成るバッテリ充電システム。
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