JP2010062694A - 携帯端末及びこれを備えた携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電台と携帯端末とを最小端子数及び最小極数で接続可能とする。
【解決手段】携帯端末装置１は、携帯端末１０を充電台３０に装着すると、給電端子３１と受電端子１３とが接続される。すると、スイッチ１７がＯＦＦして二次電池１１から負荷１２への電力供給は停止され、負荷１２へは受電端子１３からのみ電力供給される。携帯端末１０を充電台３０から取り外すと、スイッチ１７がＯＮして二次電池１１から負荷１２へ電力が供給される。このとき、受電端子１３と負荷１２を接続する回路２１には受電端子１３に電圧がかかるのを防止するダイオード１８が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、持ち運び可能な携帯端末、特にインターホンのワイヤレス屋内親機、ワイヤレス電話子機、携帯電話など使用者の顔面に近づけて利用可能な携帯端末及びこれを備えた携帯端末装置に関する。

一般的に、携帯端末装置における携帯端末は、充電台への着脱の有無に関わらず、常に二次電池から携帯端末内の負荷である種々の回路に対して電力供給している。そして、携帯端末は状態を維持するため、常に所定量以上の電力を必要とする。従って、この携帯端末装置における携帯端末は、常に二次電池から負荷に対して電力供給しているため、充電台に装着されている間も充放電を繰り返す。この結果、二次電池が充放電を繰り返す回数が多くなり、二次電池の寿命低減をもたらす。

特許文献１には、二次電池であるニッカド電池を内部に有する携帯端末と、外部電源と接続され、携帯端末と着脱可能な充電台とを有する携帯端末装置について記載されている。この携帯端末装置における携帯端末は、充電台への装着によりニッカド電池から携帯端末内の負荷である種々の回路に対して電力供給を遮断している。一方、携帯端末内の負荷である種々の回路に対しては、３端子のプラグ又は電源供給用の所定端子を介して外部電源と接続される構造になっている。

また、特許文献２には、二次電池を内部に有する携帯端末と、外部電源と接続され、携帯端末と着脱可能な充電台とを、電源端子及び充電端子を介して接続した携帯端末装置について記載されている。この携帯端末装置において、携帯端末が充電台に装着されると、外部電源から充電端子を介して二次電池に電力供給が行われ、二次電池は充電される。また、この携帯端末装置には種々の回路への電力供給対象を切り換える切換手段が設けられており、携帯端末が充電台に装着されると、外部電源から電源端子を介して直接種々の回路に電力供給され、携帯端末が充電台から取り外されると、二次電池から種々の回路に電力供給される。

特許第２７７３１８０号公報（図１） 特許第３１９１６９２号公報（図１）

しかしながら、上述した特許文献１及び２に記載の携帯端末装置においては、充電台と携帯端末とを接続する端子として、充電端子と別途携帯端末の負荷に対する電力供給用端子が必要となり、端子数が増えるとともに、一般的に広く用いられている充電専用の２端子構造の充電台が使用できない。

そこで、本発明の目的は、充電台と簡単な端子または、少ない端子数で接続可能な携帯端末及びこれを備えた携帯端末装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の携帯端末は、外部電源と接続された充電台から着脱可能な携帯端末であって、前記携帯端末が前記充電台に装着されたときに、前記充電台の給電端子と接続される受電端子と、充放電可能な二次電池と、負荷と、前記受電端子と前記二次電池とを接続する第１回路と、前記受電端子と前記負荷とを接続する第２回路と、前記二次電池と前記負荷とを接続する第３回路と、前記第３回路中に設けられ、前記二次電池と前記負荷間の接続状態を切り換える切換手段と、前記受電端子の電圧を検出し、前記携帯端末が前記充電台に装着されたときに、前記二次電池と前記負荷間を遮断して、前記二次電池から前記負荷への電力供給を停止し、前記携帯端末が前記充電台から取り外されたときに、前記二次電池と前記負荷間を導通させ、前記二次電池から前記負荷へ電力供給するように、前記切換手段を制御する切換制御手段と、前記第２回路中に設けられ、前記受電端子に向けて電流が流れるのを防止する第１逆流防止手段と、を備えている。

本発明の携帯端末によると、充電台と接続されるのは充電のために必要な二極の受電端子のみであり、端子数が少なく簡易に構成することができる。また、充電台に装着されているとき、携帯端末は外部電源から二次電池を介さずに直接負荷に対して電力供給するため、二次電池の不要な放電を抑え寿命を延ばすことができる。なお、第２回路に第１逆流防止手段が配置されていないと、携帯端末が充電台から取り外されているとき、第３回路や携帯端末の負荷を介して二次電池に基づく所定の電圧が受電端子に生じてしまう。そこで、第２回路中に設けた、前記受電端子に向けて電流が流れるのを防止する第１逆流防止手段は、携帯端末が充電台から取り外されているときに、受電端子に二次電池の電圧が戻らないようにするものであり、受電端子に所定の電圧が存在しないことの検出に基づき、切換手段を切り換えて、第３回路を介して二次電池から携帯端末の負荷に電力を供給するものである。また、これは、受電端子の短絡による故障または事故防止の効果もある。

また、前記第１回路中に設けられ、前記二次電池への充電電流を制御する充電回路をさらに備えており、前記充電回路は、前記外部電源から前記二次電池への充電電流を制限することが好ましい。外部電源が負荷と二次電池へ同時に電力供給する場合に、どちらにどれだけの電流が流れるかは、負荷の大きさと二次電池に要求される充電電流値に依存する。外部電源から負荷に流れる電流が少なく、二次電池への充電電流が多いと、携帯端末の駆動が停止してしまう。そこで、外部電源から二次電池への電流を適度に制限することで、確実に負荷に対して電力を供給することができる。また、二次電池へ不要な充電電流が流れることを防止してニ次電池の発熱現象を抑えることができる。さらに、外部電源が交流電源である場合に、外部電源と充電台との間に設けられるＡＣアダプタをより安価なものにすることができ、コストを低減することができる。

また、前記充電回路は、前記携帯端末が前記充電台に装着されたとき一回の充電のみ行うことが好ましい。これによれば、充電台に装着されたときに一回の充電動作だけであり、充電台に装着中一回の充放電サイクルに限定してさらに二次電池の寿命を長くできる。

さらに、雰囲気温度を検出する温度センサーを備えており、二次電池に適さない外気温を検出したとき、前記二次電池への充電を停止することが好ましい。

さらに、前記切換手段は、ＭＯＳトランジスタであることが好ましい。

加えて、ＭＯＳトランジスタと直列に、第２逆流防止手段が配置されていることが好ましい。切換手段が特にノイズ防止用ダイオードを内蔵したＭＯＳトランジスタであると、ＭＯＳトランジスタがＯＦＦ時において、このダイオードを介して二次電池に向かって電流が流れ込んでしまう。そこで、第２逆流防止手段を配置することで逆流を防止することができる。

本発明の携帯端末装置は、上述したいずれかの携帯端末と、前記外部電源と接続されており、前記携帯端末と着脱可能な充電台と、を備えている。

本発明の携帯端末装置によると、二次電池の長寿命化が図れる。また、充電台と簡単な端子または、少ない端子数で接続可能な携帯端末及びこれを備えた携帯端末装置を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る携帯端末装置の電気的ブロック図である。なお、図１においては、プラス側の信号線のみ図示しており、マイナス側の信号線、すなわちグランドに接続された信号線に関しては図示を省略している。図２は、本実施形態に係る携帯端末装置の一部の回路図である。本実施形態に係る携帯端末装置は、室内に設置され、玄関子機との通話に用いられるワイヤレスインターホン親機や、ワイヤレス電話の子機、あるいは携帯電話などの携帯端末と、携帯端末を充電可能な充電装置とからなる。

図１に示すように、携帯端末装置１は、持ち運び可能な携帯端末１０と、ＡＣアダプタ３３を介して商用電源などの交流電源３２（外部電源）に接続された充電台３０とを有している。

ＡＣアダプタ３３は、交流電源３２から供給された交流電力を直流電力に変換して充電台に供給する電源装置である。充電台３０は、ＡＣアダプタ３３から供給された直流電力を給電端子３１から出力する。

図１及び図２に示すように、携帯端末１０は、二次電池１１と、負荷１２と、受電端子１３と、充電回路１４と、ＭＰＵ１５と、電源切換制御部４０とを有している。負荷１２とは、携帯端末１０内の電力供給される各種回路や素子の総称である。

受電端子１３は、携帯端末１０が充電台３０に装着されることで、給電端子３１と接続可能となっている。受電端子１３は、電源切換制御部４０、充電回路１４が途中に配置された回路２０（第１回路）及び共通回路２３を介して二次電池１１に接続されている。また、受電端子１３は、電源切換制御部４０、ダイオード１８（第１逆流防止手段）が途中に配置された回路２１（第２回路）及び共通回路２４を介して負荷１２に接続されている。ダイオード１８は、受電端子１３側がアノードであり、負荷１２側がカソードとなっている。

二次電池１１は、途中にダイオード１９（第２逆流防止手段）及びスイッチ１７（切換手段）が配置された回路２２（第３回路）及び共通回路２３、２４を介して負荷１２と接続されている。ダイオード１９は、二次電池１１側がアノードであり、負荷１２側がカソードとなっている。また、二次電池１１は、受電端子１３から供給された直流電力により充電可能であるとともに、負荷１２に対して放電することで電力を供給することが可能となっている。なお、共通回路２３は、本発明における第１回路及び第３回路に相当し、共通回路２４は、本発明における第２回路及び第３回路に相当する。

充電回路１４は二次電池１１の充電状態に従い二次電池１１への充電電流を制御する。ＭＰＵ１５は、演算処理を行うマイクロプロセッサ（Micro Processing Unit）であり、充電回路１４のＯＮ／ＯＦＦを監視している。上記監視の一例として、ＭＰＵ１５に温度センサーであるサーミスタ５０（図２参照）が外付けされている。ＭＰＵ１５はサーミスタ５０により電池温度が充電温度に適さない温度であることを検出したときに、充電回路１４に充電開始停止信号を送り、強制的に充電を行わないようにしている。

スイッチ１７は、ＭＯＳトランジスタであり、ゲートに電圧がかかっていない（すなわち、０Ｖ）の場合に、ＯＮとなり、回路２１において二次電池１１と負荷１２間を導通させる。また、スイッチ１７は、ゲートに電圧がかかった場合に、ＯＦＦとなり、回路２１において二次電池１１と負荷１２間を遮断する。

電源切換制御部４０は、携帯端末１０が充電台３０に装着されているか否かに応じて、スイッチ１７のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。本実施形態において、電源切換制御部４０は、受電端子１３から供給された電圧値を抵抗によって分圧し、スイッチ１７に対して印加する。具体的には、電源切換制御部４０は、携帯端末１０が充電台３０から取り外されている場合に、受電端子１３から０Ｖを印加することでスイッチ１７をＯＮさせる。また、電源切換制御部４０は、携帯端末１０が充電台３０に装着されている場合に、受電端子１３から供給された電圧値を抵抗によって分圧して印加することでスイッチ１７をＯＦＦさせる。なお、このスイッチ１７のＯＮ／ＯＦＦの切り替えをスムーズにし負荷１２への電流供給を途切れず行うため、回路２１のコンデンサ６１及び回路２０と回路２２の共通回路２４のコンデンサ６２の各容量値を最適化している。

ダイオード１８、１９は、整流作用を持つ素子であり、アノードからカソードへのみ電流を流す。つまり、回路２１においては、受電端子１３から負荷１２に向かってしか電流は流れない。また、回路２２においては、二次電池１１から負荷１２に向かってしか電流は流れない。

次に、携帯端末１０を充電台３０に装着している場合と、充電台３０から取り外している場合についてそれぞれ説明する。

まず、携帯端末１０を充電台３０に装着すると、受電端子１３に電圧がかかることで、電源切換制御部４０によりスイッチ１７はＯＦＦする。すると、回路２２において二次電池１１と負荷１２間は遮断され、二次電池１１から負荷１２へは電力供給されない。そして、受電端子１３から供給された電力は、回路２１を介して負荷１２に供給される。また、受電端子１３から供給された電力は、充電回路１４を介して二次電池１１にも供給される。このとき、二次電池１１に流れる電流を充電回路１４によって制限することで、二次電池１１に供給される電流を小さくしている。

二次電池１１は、放電電流が流れること、主に充電台３０から携帯端末１０の取り外し時、二次電池１１から負荷１２への電力供給により放電し電池電圧は低下する。充電回路１１は、携帯端末１０が充電台３０に載置されたとき、任意の放電状態から充電を開始する。充電中充電電流は一定の電流値を超えないように制限されており、満充電の状況下で充電を終了する。昨今の二次電池機能において、自然放電は限りなくゼロに近く、携帯端末１０が充電台３０に載置されたとき、一回の充電のみであり、一旦満充電状態に達した後は充電動作を行わなくても、かなりの長期間適正な充電状態を保持できる。すなわち、この例において、二次電池への充放電サイクルは、携帯端末１０が充電台に３０に載置されるごとに一回の充電動作のみであり、充放電サイクル数を大幅に低減して二次電池１１の長寿命化に寄与できる。

なお、二次電池１１の充電電流値は、前述したように一定の電流値を超えないように制限されており、これにより、二次電池１１は急速な充電はできないが、二次電池１１に不要な充電電流が流れることを阻止し、二次電池の発熱などの問題を回避することができる。また、容量の比較的小さい安価なＡＣアダプタであっても、充電台３０に携帯端末１０を取り付けて設置しているとき、携帯端末１０の負荷１２に、最低限、待ちうけ機能や機能表示のための電流値を十分に確保できる。

特に携帯端末が、室内に設置され、玄関子機との通話に用いられるワイヤレスインターホン親機である場合は、二次電池への充電電流を制限していても、使用頻度が少なく、また使用する場合も短時間で終了することが多いので、実使用上ほぼ問題なく使用できる。

ＭＰＵ１５は二次電池１１の充電状態を監視しており、充電回路１４から充電終了信号を入力する。また、ＭＰＵ１５は外付けしたサーミスタの温度センサー５０により携帯端末１０の外気温を測定している。温度センサー５０は、充電台３０に携帯端末１０を取り付けたとき、外部から電源が供給されセンサー端子に電圧が生じることにより、携帯端末１０が充電台３０に取り付けられたことを検出し、前述した二次電池１１の充電のために、ＭＰＵ１５から充電回路１４に充電開始信号を出力する。このとき、温度センサー５０が、外気温が二次電池に好ましくない温度、例えば０℃〜４０℃以外であること検出したとき、充電回路１４に充電停止信号を出力する。充電回路１４は充電停止信号を入力したとき、二次電池にとって好ましくない温度以上になっているとして、二次電池１１への充電を開始させない。

本実施形態においては、スイッチ１７が特にノイズ防止用ダイオードを内蔵したＭＯＳトランジスタであるため、ＭＯＳトランジスタの特性としてＯＦＦ時には微小な逆電流が流れることとなり、二次電池１１に向かって電流が流れ込んでしまう。そこで、ダイオード１９を配置することで電流が二次電池１１へ逆流するのを防止することができる。また、充電回路１４から受電端子１３へのリーク電流は充電回路１４そのものの特性により防止される。

次に、携帯端末１０を充電台３０から取り外すと、受電端子１３に電圧がかかっていない（すなわち、０Ｖ）ため、電源切換制御部４０によりスイッチ１７はＯＮする。すると、回路２２において二次電池１１と負荷１２間は導通し、二次電池１１から負荷１２へ電力が供給される。

このとき、仮に、回路２１にダイオード１８が配置されていないと、二次電池１１の電圧が回路２１を介して受電端子１３にかかってしまう。回路２２中に設けた、受電端子１３に向けて電流が流れるのを防止するダイオード１８は、携帯端末が充電台から取り外されているとき受電端子１３に二次電池１１の電圧が戻らないようにし、電源切換制御回路４０の出力電圧を０Vとしてスイッチ１７をＯＮし、回路２２を介して二次電池１１から携帯端末の負荷２０に電力を供給する。また、これによって、受電端子１３の短絡による携帯端末内部の故障または事故防止にもなる。

上述した携帯端末装置１によると、充電台３０の給電端子３１と接続されるのは２端子の受電端子１３のみであり、端子数及び極数が少なく簡易に構成することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、本実施形態においては、スイッチ１７は、ＭＯＳトランジスタであったが、これに限らず、バイポーラトランジスタやリレーであってもよい。

また、スイッチ１７に逆電流を流す特性がなければ、ダイオード１９を設けなくてもよい。

また、回路２０の一端及び回路２３の一端は、共通回路２３を介して二次電池１１に接続されずに、直接二次電池１１に接続されていてもよい。また、回路２１の一端及び回路２３の他端は、共通回路２４を介して負荷１２に接続されずに、直接負荷１２に接続されていてもよい。

本実施形態に係る携帯端末装置の電気的ブロック図である。 本実施形態に係る携帯端末装置の一部の回路図である。

符号の説明

１ 携帯端末装置
１０ 携帯端末
１１ 二次電池
１２ 負荷
１３ 受電端子
１４ 充電回路
１７ スイッチ
１８、１９ ダイオード
３０ 充電台
３１ 給電端子
３２ 交流電源

Claims (7)

1. 外部電源と接続された充電台から着脱可能な携帯端末であって、
   前記携帯端末が前記充電台に装着されたときに、前記充電台の給電端子と接続される受電端子と、
   充放電可能な二次電池と、
   負荷と、
   前記受電端子と前記二次電池とを接続する第１回路と、
   前記受電端子と前記負荷とを接続する第２回路と、
   前記二次電池と前記負荷とを接続する第３回路と、
   前記第３回路中に設けられ、前記二次電池と前記負荷間の接続状態を切り換える切換手段と、
   前記受電端子の電圧を検出し、前記携帯端末が前記充電台に装着されたときに、前記二次電池と前記負荷間を遮断して、前記二次電池から前記負荷への電力供給を停止し、前記携帯端末が前記充電台から取り外されたときに、前記二次電池と前記負荷間を導通させ、前記二次電池から前記負荷へ電力供給するように、前記切換手段を制御する切換制御手段と、
   前記第２回路中に設けられ、前記受電端子に向けて電流が流れるのを防止する第１逆流防止手段と、を備えていることを特徴とする携帯端末。
2. 前記第１回路中に設けられ、前記二次電池への充電電流を制御する充電回路をさらに備えており、
   前記充電回路は前記外部電源から前記二次電池への充電電流を制限することを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
3. 前記充電回路は、前記携帯端末が前記充電台に装着されたとき一回の充電のみ行うことを特徴とする請求項２に記載の携帯端末。
4. 雰囲気温度を検出する温度センサーをさらに備えており、
   二次電池に適さない外気温を検出したとき、前記二次電池への充電を停止することを特徴とする請求項３に記載の携帯端末。
5. 前記切換手段は、ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の携帯端末。
6. 前記ＭＯＳトランジスタと直列に第２逆流防止手段が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の携帯端末。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の携帯端末と、
   前記外部電源と接続されており、前記携帯端末と着脱可能な充電台と、を備えていることを特徴とする携帯端末装置。
   

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