多目的高速充電スタンド
装置は、充電器と、複数のコネクタとを含み、このコネクタはスイッチと、充電器とコネクタとの接続部と、を含む。充電器は、この複数のコネクタの１つに関連付けられたスイッチに指示して、充電器に関連付けられたコネクタを接続するように構成されている。充電器はまた、デバイスで検出された電池の種類に従ってコネクタに接続されたデバイスを充電するように構成されている。複数のデバイスは、優先順位付けされた充電スキームを使用して充電される。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
電池充電器は、典型的にはケーブル接続又は端子接続を介して特定の１つの電池作動デバイスを充電し、典型的には１時間以上の程度の充電時間を有する。つまり、例えば、携帯電話の充電器は、典型的にはデジタルカメラなどを充電しない。かかる充電器はまた、一般に１５分未満の充電が可能な高速充電接続又は端子を包含しない。充電式リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池など電池技術の最近の発達により、消費者は、何時間もかかるのではなく、数分の範囲で高速充電を行うという考えを現実的に期待できるものと考えるようになっている。
【０００２】
充電式Ｌｉ−ｉｏｎ電池は、典型的には定電流に続いて定電圧を供給する（ＣＣ／ＣＶ）電源によって充電され、約４．２Ｖで定電流から定電圧に切り替わる。つまり、充電運転は、電池の電圧が約４．２Ｖに達すると、定電流モードから定電圧モードへと切り換わる。かかる充電特性をもたらす電源は、電子的フィードバック機構によって制御される。所定時間内での充電式電池の充電には、充電デバイスの充電機構の慎重かつ正確な制御を伴う。充電電流の正確な規制の促進には、電池の電圧及び／又は電流の正確な測定を伴う。更に、電池は様々な容量を有し、様々な充電電流レベルを必要とするので、電池容量に関する正確な情報によって、所定時間内での充電運転の完了が可能になる。
【０００３】
従来の充電器は、機械技術、又はアナログ技術、又はデジタル技術に依存して充電する電池の種類、したがって適用する適切な充電型を判定する。例えば、一部の技術は、内蔵の電池識別用レジスタ、つまり特定の電池に適用される充電パラメーターを決定する値の使用に基づいている。コネクタ極性キーの位置又は特定のコネクタピンの位置を使用して、異なる充電パラメーターを必要とする様々な電池モデルを区別するなどの機械技術も使用されてきた。例えば、Ｓｍａｒｔ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｂｕｓ（ＳＭＢｕｓ）標準は、シリアルデータ通信インターフェースを使用して充電パラメーターを充電デバイスに伝達する。上記の方法は、電池の電力端子以外の追加の接続点又は蓄えたエネルギーを携帯デバイスに供給するという基本的な電池機能には必要とされない追加の機械的機構を使用する。ＳＭＢｕｓ標準の場合、電気回路及び少なくとも２個の追加コネクタピンが使用されて充電器と電池との間にスマートインターフェースが実装され、これにより電池の原価、複雑度、及び寸法へ追加される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
充電スタンドベース及び高速充電回路は、同時に１つ以上のデバイスを充電器に接続するために単一又は複数の充電端子を包含する。充電器は、接続された各デバイスと通信し、デバイスごとに適切な高速充電速度を選択する。１つ以上のデバイスの充電は、同時に又は逐次に開始される。充電器は、ほぼすべてのデバイスに接続して充電できる、高速ユニバーサルコネクタ、つまり汎用コネクタを収容する。
【０００５】
装置は、充電器と、複数のコネクタと、を含み、このコネクタはスイッチと、充電器とコネクタとの接続部と、を含む。充電器は、この複数のコネクタの１つに関連付けられたスイッチに指示して、充電器に関連付けられたコネクタを接続するように構成されている。充電器はまた、デバイスで検出された電池の種類に従ってコネクタに接続されたデバイスを充電するように構成されている。
【０００６】
装置の一実施形態では、装置は、複数のデバイス、複数のコネクタのうち１つのコネクタに接続された１つのデバイスを含み、複数のデバイスは同時に充電される。
【０００７】
別の実施形態では、複数のデバイスは、優先順位付けされた充電スキームを使用して充電される。複数のデバイスは、第１のサブグループのデバイスと、複数の他のサブグループのデバイスと、を含み、第１のサブグループのデバイスは、複数の他のサブグループよりも優先される。第１のサブグループのデバイス内の複数のデバイスの少なくとも１つは、優先順位付けされた充電スキームを使用して充電される。あるいは、第１のサブグループのデバイス内の複数のデバイスの少なくとも１つは、同時充電スキームを使用して充電される。更に、優先順位付けされた充電スキームは、ユーザーインターフェースを介してユーザーによって決定されてもよい。更に、優先順位付けされた充電スキームは、複数のデバイスに関連付けられた電池の識別結果に基づいて決定されてもよい。
【０００８】
別の実施形態では、複数のデバイスは、接続時逐次化を使用して充電される。
【０００９】
別の実施形態では、複数のデバイスは、ラウンドロビン逐次充電スキームを使用して充電される。
【００１０】
別の実施形態では、装置は、第１の時間に複数のコネクタ内の第１のコネクタに接続された第１のデバイスを含む。この装置はまた、第１の時間よりも遅い第２の時間に、複数のコネクタ内の第２のコネクタに接続された第２のデバイスを含む。充電器は、デバイスに関連付けられた相対容量に従って、第１のデバイスから第２のデバイスへと電流を方向付ける。
【００１１】
別の実施形態では、装置内の充電器は、可変電流源と、複数のコネクタに関連付けられた電池種類識別子と、を含む。充電器はまた、この複数のコネクタの１つに関連付けられたスイッチに指示して充電器に関連付けられたコネクタを接続させる手段を含む。このスイッチは、電池種類識別子によって識別された電池の種類に基づいて、可変電流源からデバイスへと充電電流を流すように指示される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】充電スタンドのブロック線図。
【図２】充電器のブロック線図。
【図３】デバイスへの接続を示す充電器の回路図。
【図４】優先順位付けされた充電プロセスを示すフローチャート。
【図５】同時充電プロセスを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、多ポート充電器１０の一例を図示する。この例では、充電式電池１２ａ、１４ａ、及び１６ａをそれぞれ備える３個のデバイス１２、１４、１６が、単一のＣＣ／ＣＶ充電器２０に接続された充電ドック１８内に配置される。充電ドック１８は、３個のデバイスコネクタに限定されることなく、より多くのコネクタを備えてもよい。各充電式電池は、少なくとも１つの充電式電気化学セル（図示せず）を有する。充電ドック１８の各ポートは、コネクタと、デバイスを充電器２０に接続するスイッチ（図示せず）と、を有する。充電ドック１８内の各デバイスへのコネクタは、正端子２２ａ、２４ａ、２６ａと、負端子２２ｂ、２４ｂ、２６ｂと、通信端子２２ｃ、２４ｃ、２６ｃと、を有する。充電器は、ＡＣ電源３０に接続された交流／直流（ＡＣ／ＤＣ）電力変換器２８を介して電力の供給を受ける。充電器２０はまた、直接ＤＣ接続、例えば１２ボルトの電池を介して電力の供給を受けてよい。デバイスは、コネクタを介して多ポート充電器１０のポートに接続される。充電器２０は、対応するスイッチに指示してコネクタを備える充電器２０を接続させ、デバイスで検出された電池に従ってコネクタに接続されたデバイスを充電する。
【００１４】
充電器２０は、少なくとも１つの電気化学セルを有する電池１２ａ、１４ａ、１６ａを充電するように構成されている。電池１２ａは、二次セル（又は電池）であってもよい。二次電気化学セルは、繰り返し再充電できる。二次セルは、セルで発生し得る膨張などの変化に対応するように設計されてもよい。二次セルについては、例えばＦａｌｋ ＆ Ｓａｌｋｉｎｄ、「Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ」、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．１９６９、及び米国特許第３４５，１２４号に記載されており、これらの内容全体を参照によって本明細書に組み込む。本明細書に記載の実施形態では、電池１２ａは、二次電池、つまり充電式電池である。
【００１５】
幾つかの実施形態では、充電式電池１２ａ、１４ａ、１６ａは、黒鉛アノード材料又はチタン酸リチウムアノード材料と、リチウム挿入リン酸鉄カソード材料とを有し、かかる材料に基づいて充電式電池の高速再充電を可能にする、Ｌｉ−Ｉｏｎセルを含む。
【００１６】
デバイス１２、１４、１６は、充電端子３６ａ及び３６ｂが充電器ドック端子１８の端子２２ａ、ｂ、２４ａ、ｂ、２６ａ、ｂのそれぞれに電気的かつ機械的に連結し、検出端子３６ｃが電池１２ａの検出端子２２ｃのそれぞれに電気的かつ機械的に連結するように、多ポート充電ドック１８の充電区画内に収容される。幾つかの実施形態では、端子２２ａ、２２ｂ、及び２２ｃは、充電器２０の充電区画内に配置されたそれぞれの端子３６ａ、３６ｂ、及び３６ｃと噛み合い構成で接続するように構成されるピンである。充電器２０は、電池１２ａに印加する適切な充電電流を判定し、充電ドック１８の端子２２ａ及び２２ｂを介して、端子３６ａ及び３６ｂを通るこの充電電流を電池１２ａに印加する。
【００１７】
次に図２を参照すると、充電器２０は、マイクロコントローラ３２と、ユーザーインターフェース３４と、を有する。マイクロコントローラ３２は、各デバイス１２、１４、１６に印加される電圧及び／又は電流を制御する工程を含む、充電プロセスを制御するように構成されている。かかる充電プロセスの制御は、電池１２ａ、１４ａ、１６ａが所定の充電レベルに所定時間内で充電されるように含まれる。更に、かかる制御は、それぞれのデバイス１２、１４、１６内で電池１２ａ、１４ａ、１６ａの電圧が所定の電圧上限を超えないように含まれる。最終的には、かかる制御は、電圧上昇速度、すなわち、充電運転が進行するにつれて各電池の充電端子１２ａ、ｂ、１４ａ、ｂ、１６ａ、ｂにおいて電圧が上昇する速度が、特定の充電特性と一致する（例えば、充電運転の最初の１分間に特定の速度で上昇する）ように含まれる。
【００１８】
ユーザーインターフェース３４は、充電器２０及び／又は充電器２０に接続された各デバイス１２、１４、１６に関するステータス情報をユーザーに提供する、ＬＥＤなどの出力デバイスを含む。ユーザーインターフェース３４は、例えば、青色ＬＥＤ ４０と、赤色ＬＥＤ ４２と、黄色ＬＥＤ ４４、４６、及び４８と、を含む。ユーザーインターフェース３４はまた、緑色ＬＥＤ ５０、５２、５４も含む。
【００１９】
青色ＬＥＤ ４０は、充電器が運転中であり、ＡＣ電源ポート３０を介して充電器２０に接続されたＡＣ電源など外部電源に接続されたときに点灯する。
【００２０】
赤色ＬＥＤ ４２は、充電器２０では対応できないデバイスが充電区画に挿入されると、作動して赤く点灯する。かかる充電器には、例えば、ＩＤレジスタ３８が、マイクロコントローラ３２で処理するように構成されていない容量又は電池の種類の代表値を有する充電式電池が挙げられる。赤色ＬＥＤ ４２はまた、欠陥のある電池を備えたデバイスが充電区画に挿入されると、作動して赤く点滅してもよい。例えば、初期電圧レベルが、例えば２Ｖ未満の電池は損傷の恐れがあり、したがって、充電器２０は、損傷の疑いのある電池が取り外されるまでは充電運転を開始しない。赤色ＬＥＤはまた、充電器の運転に悪影響を及ぼす恐れがある、及び／又は充電器若しくは電池を損傷する恐れがある故障状態の検出時に点灯してもよい。かかる故障状態には、電池の端子での異常電圧の検出、電池及び／又は充電器のオーバーヒート状態（例えば、６０℃を超える温度が検出される）などが挙げられる。電池の充電中に発生する障害状態を検出して対応するための例示の手順の詳細な説明は、米国特許出願第１１／７７６，０２１号、名称「Ｆａｓｔ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｈａｒｇｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」に記載されており、この特許の内容全体を参照によって本明細書に引用したものとする。
【００２１】
黄色ＬＥＤ ４４、４６、４８は、充電器が装置１２、１４、１６を例えば６Ａの電流で充電しているときに点灯する。かかる充電電流は、充電器２０の充電区画内に配置された電池が、５００ｍＡｈ（「Ａｈ」は、電池のアンペア時間容量の単位である）の容量を有し、６Ａの充電電流では、約５分で充電運転が完了することを示し得る。
【００２２】
緑色ＬＥＤ ５０、５２、５４は、充電器がデバイス１２、１４、１６を、例えば８．５Ａの電流で充電しているときに点灯する。かかる充電電流は、充電器１０の充電区画内に配置された電池が７００ｍＡｈの容量を有し、８．５Ａの充電電流ではまた、約５分で充電運転が完了することを示し得る。
【００２３】
ユーザーインターフェース３４は、異なる状態（例えば、異なる障害状態）、異なる電池容量などにそれぞれ対応できる追加のＬＥＤを含んでもよい。更に、本明細書に記載の色及び／又は点灯スキームは、様々な色が様々な電池容量又は様々な状態に対応するように変更されてもよい。
【００２４】
ユーザーインターフェース３４は、ユーザーに出力情報を提供するように構成されているディスプレイデバイス５６を含む。例えば、損傷の疑いのある電池又は充電器と互換性のない電池が充電ドック１８に配置されている状況では、ユーザーインターフェースは、「欠陥のある電池」又は「不正な電池」というメッセージを表示する。
【００２５】
ユーザーインターフェース３４はまた、ユーザーが使用して、例えば充電期間及び／又は充電プロセスに関する他の種類のパラメーターを表示する、スイッチ、ボタン、及び／又はノブを含み得るユーザー入力部（図示せず）を含む。したがって、ユーザーが約５分以内に電池が少なくとも９０％充電される速度以外の速度で電池を充電する場合、ユーザーは、ユーザーインターフェース３４のユーザー入力部を使用してそのように指定する。
【００２６】
ＩＤレジスタなど識別機構によって測定された電池の識別子に基づいて、ユーザー入力部を使用して、又は他の電池識別スキームを使用して、電池の種類及び／又は容量を指定することにより、充電器は、充電期間、並びに電池の識別子及び／又は容量に基づいて適切な電流値を指示する参照テーブルにアクセスする。例えば、計算手法を使用して、適切な充電電流を決定してもよい。
【００２７】
更なる例として、ユーザーインターフェース３４のユーザー入力部は、多ポート充電ドック１８内の様々なデバイスへの電流の配分を制御する入力要素を含む。例えば、デバイスは、同時に充電されてもよい。この場合、電流は、それぞれの電池１２ａ、１４ａ、１６ａの容量に従って、既に充電器内にあるデバイス１２、１４、１６の間で分けられる。使用可能な充電ポートに新しいデバイスが追加されると、デバイス１２、１４、１６の充電状態に応じて、充電中のデバイスから新しいデバイスへと電流が振り向けられる。充電器は定圧のため、デバイスは、電流がデバイスに送られたときに出力電流を共有する。
【００２８】
充電器２０の更なる詳細は、図３に図示されている。ＡＣ／ＤＣスイッチモード電源は、定電圧（ＣＶ）／定電流（ＣＣ）出力用に構成されている。つまり、出力電圧はＬｉ−Ｉｏｎ又は同様の電池をデバイス内で直接充電する（デバイス内に充電回路が存在しない）ために約４Ｖに維持され、出力電流は、例えば、最大１０Ａに制限される。
【００２９】
充電器２０は、整流フィルタ２１と、制御用集積回路２７と、変圧器３３と、補助コイル３５と、ツェナーダイオード３１と、ＡＣ／ＤＣ変換器３７と、を含む。
【００３０】
整流フィルタ２１は、ブリッジ整流器２３と、キャパシタフィルタ２５と、を含む。整流フィルタは、入力１２０Ｖ、６０ＨｚのＡＣ信号を受信し、１６０ＶのＤＣ信号に変換する。
【００３１】
制御用ＩＣ ２７は、内蔵スイッチングトランジスタであり、整流フィルタ２１からのＤＣ信号を高周波パルスに分割する。補助コイル３５は、制御用ＩＣ ２７への電力供給及び補助ピン２９へのフィードバックを行って、所望の出力電圧に調製できるようにする。ツェナーダイオード３１は、補助コイルに電圧保護をもたらす。
【００３２】
ＡＣ／ＤＣ変換器３７は、制御用ＩＣ ２７から電圧調整された高周波パルス出力を受け取り、３〜５ＶのＤＣ定電流信号に変換する。
【００３３】
最初は、すべてのＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）スイッチ５１が、ＭＣＵ（マイクロコントローラユニット）５３に指示されるとおり「オフ」であるため、充電器はオフである。ドックの１つに挿入されたデバイスをシリアル通信によって正常に識別すると、予めプログラミングされた、充電順を設定するアルゴリズムに従って、ＭＣＵ ５３がＭＯＳＦＥＴ ５１の１つを「オン」にして、このデバイスを充電できるようにする。
【００３４】
理想的には、ＭＣＵ ５３は、適切な充電電流を設定するために充電器に対するフィードバックを有するべきである。上述のように、充電電流は、電源自体によって、充電される任意の正規のデバイスの安全値を上限に制限される。
【００３５】
任意のデバイスが、通常、５分以内に充電を完了すると、ＭＣＵ ５３にメッセージを送信して、このデバイスのＭＯＳＦＥＴ ５１をオフにし、次のデバイスのＭＯＳＦＥＴをオンにする。あるいは、このプロセスは、通信を簡略化するために、代わりに経過時間（５分間での無条件終了）に基づいてもよい。このプロセスは、適時の充電終了を保証することにより、更なる安全性をもたらす。
【００３６】
並列に複数のデバイスを充電することも可能だが、充電電流は共有され、それに応じて充電時間が長くなる。また、充電電流の分配は、充電状態と別個のデバイスの電池インピーダンスとに基づくため、保証できない。
【００３７】
同時充電プロセスは、図４に図示されている。ユーザーは、所望により、ユーザーインターフェース３４を使用して任意の充電優先順位をプログラミングしてもよい（６０）。充電優先順位の例としては、好ましい充電時間及び充電されるデバイスの最大数が挙げられる。ユーザーは、任意の都合のよい順序で、充電するデバイスを挿入する（６２）。デバイスを挿入すると、充電器は、装置と通信し（６４）、デバイスを識別する。識別プロセスは、前述のように多ポート充電ドック通信端子に連結されたＩＤレジスタの抵抗を測定する工程を含む。デバイスが識別され、互換性があると見なされると、充電器はデバイスに定電圧電流を供給する。デバイスは、関連付けられた電池の容量に従って、使用可能な出力電流を共有する。
【００３８】
他のデバイスの充電が開始されると、ユーザーは、更なるデバイスを追加する。充電器は、他のデバイスと通信して（６４）これらのデバイスを識別し、前述のように識別が続行される。
【００３９】
更なる例として、デバイスは、所望によりユーザーが定義する指定優先順位に従って１個ずつ充電される。かかる充電スキームは、必要に応じて、選択されたデバイスを充電してから他のデバイスを充電できるという利点を有する。
【００４０】
所望により、ユーザーは、ユーザーインターフェース３４のユーザー入力部を使用して充電器のプログラミングを行い、充電ポートが充電される順序を選択する。プログラミングは、例えば、ユーザーインターフェース又はテキストエディタを使用して行われる。プログラミングは、更に、一般的なスクリプト言語、例えばＶＢＳｃｒｉｐｔ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ、又はＰｅｒｌで行われてもよい。
【００４１】
所望により、充電器は、多ポート充電ドックの通信端子を介して充電器に伝達されたデバイス識別子に基づいて、充電優先順位を自動的に設定する。かかる充電優先順位の設定は、例えばプログラミングインターフェースを介して行われてもよい。
【００４２】
所望により、デバイスのグループは、他のデバイス又はデバイスのグループよりも優先される。かかる充電優先順位の設定は、例えばプログラミングインターフェースを介して行われてもよい。
【００４３】
１個ずつの充電プロセスの例は、図５に図示されている。ユーザーは、ユーザーインターフェース３４を使用して任意の充電優先順位をプログラミングする（６８）。充電優先順位の例としては、好ましい充電時間、充電されるデバイスの最大数、及びデバイス充電の優先順位設定方法が挙げられる。ユーザーは、任意の都合のよい順序で、充電するデバイスを挿入する（７０）。デバイスが挿入されると、充電器は、存在するすべてのデバイスと通信し（７２）、これらの現状のデバイスすべてを識別する。識別プロセスは、前述のように多ポート充電ドック通信端子に連結されたＩＤレジスタの抵抗を測定する工程を含む。充電器は電力を供給し、優先度の最も高いデバイス又はデバイスのグループを最初に充電する（７４）。グループ内では、ユーザーは、同時充電スキーム又は優先順位付けされた充電スキームのいずれかを使用してもよい。最終的には、優先されるデバイス又はグループの充電が完了すると、充電器は次の優先順位のデバイスに電力を供給し、充電する（７６）。この手順は、すべてのデバイスが充電されるまで続行される。
【００４４】
他の充電スキームには、例えば、接続時間によって逐次行われるもの、ラウンドロビンスキームを使用するものが挙げられる。
【００４５】
上述の充電スキームのいずれについても、充電器は、電池の特性を識別するための回路を含む。以下の説明は、充電器２０に接続されたすべてのデバイス１２、１４、１６の代表として、デバイス１２に関するものである。
【００４６】
電池１２ａに印加される電圧及び／又は電流に対する調整を行うには、充電ドックの端子２２ａ、２２ｂにおける電圧測定が行われる。電圧測定値が不正確な場合の影響を低減するために、充電ドック１８は、各電池１２ａに接続された一組の端子２２ａ、２２ｂを使用して充電電流を印加する。独立した専用端子２２ｃを使用して、電池容量及び／又は電池１２ａに関する他の関連情報を測定する。具体的には、充電器２０は、識別子検出端子３６ｃを備える電池ＩＤ読み取り機構を含む。識別子（ＩＤ）検出端子３６ｃは、電池１２ａの識別機構に機械的かつ電気的に連結するように構成されている。識別機構は、充電器１０に電池の容量、種類、モデル、及び／又は電池１２ａで実行される充電運転に関連する他のデータを示す識別情報を提供するように構成されている。マイクロコントローラ３２は、電池識別機構と通信し、識別情報を受信するように構成されている。電池１２ａから受信した識別情報に基づいて、マイクロコントローラ３２は、電池１２ａに印加する充電電流を決定する。
【００４７】
電池識別機構のかかる一例は、対応する電池の容量、種類、及び／又は電池１２ａのモデルを示す抵抗値を有する電池ＩＤレジスタ３８である。ＩＤレジスタ３８は、電池１２ａのケーシングの内部に配置されてもよいか、電池１２ａの外部に配置されてもよい。図１に示される例では、ＩＤレジスタ３８は、充電器２０の端子３６ｃに機械的かつ電気的に連結するように構成される、専用の電池ＩＤ端子２２ｃに電気的に連結される。
【００４８】
ＩＤレジスタ３８は、充電ドック１８の電源端子２２ａ、２２ｂ、及び検出端子２２ｃに電気的に連結される。電池の容量及び／又は識別子を示す情報を入手するために、充電器２０によってＩＤ端子３６を介してＩＤレジスタ３８に所定のテスト電流（Ｉｔｅｓｔ）が印加される。端子３６に連結された充電器２０の電圧センサーを使用して、ＩＤレジスタ３８における電圧降下（ＶＲ１）が測定される。ＩＤレジスタ３８において測定された電圧降下がマイクロコントローラ３２に伝達される。マイクロコントローラ３２は、この測定された電圧を使用し、Ｒ１＝ＶＲ１／Ｉｔｅｓｔに従ってＩＤレジスタ３８の抵抗を算出する。
【００４９】
ＩＤレジスタ３８に対応する算出された抵抗Ｒ１は、複数の異なる抵抗値のそれぞれについて関連データを保持する参照テーブルにアクセスするための指標又はアドレスとして使用される。かかるデータには、抵抗値に関連付けられるそれぞれの電池容量、電池への印加を許容できる充電電流値、及び／又は充電プロセスに関する他の情報が挙げられる。あるいは、測定された電圧ＶＲ１は、参照テーブルへのアクセスに使用される。
【００５０】
幾つかの実施形態では、ＩＤレジスタ３８は、抵抗値が温度の変化に伴って変化するサーミスタである。かかるサーミスタは、充電される電池の種類の識別及び電池の温度の監視の両方を行う。充電器２０は、サーミスタの抵抗の変動に基づいて、電池の温度を判定する。例えば、電池の温度の判定は、ある所定のレベルの電流を印加した結果生じたサーミスタにおける電圧を測定し、測定した電圧、又は測定した電圧と印加した電圧とに基づいて算出した抵抗を、特定の電池容量又は種類について測定値を対応する温度に関連付ける参照テーブルと一致させることにより実行される。電池の温度が安全ではないと見なされるレベルに達すると、充電器２０は、測定された温度に基づいて、充電電流の低下又は切断のいずれかを実行して、電池の温度を下げる。所望により、充電器２０は、熱制御機構及び／又は熱監視機構なしで実装され、かかる場合、電池及び／又は充電器の温度の判定並びに判定結果への対応は行われない。
【００５１】
他の種類の電池識別機構には、作動信号（例えば、無線信号）に応答して電池の容量、種類、電池の充電状態／正常性などを示す電気信号がマイクロコントローラ３２に伝達される、無線自動識別（ＲＦＩＤ）機構が挙げられる。他の好適な識別機構には、シリアル通信技術を実装して電池を識別する機構（例えば、ＳＭＢｕｓ標準）が挙げられ、これらは、シリアルデータ通信インターフェースを介してマイクロコントローラ３２に電池の容量及び／又は種類を示す識別データを伝達させる。幾つかの実施形態では、充電電圧の測定は、電池の容量及び／又は種類を示す、少なくとも１つの電池の電気的特性（例えば、電池のＤＣ充電抵抗又はＡＣインピーダンス）を測定することによって実行される。測定した電池の特性に基づいて充電電流を適応的に判定する充電器の詳細な説明は、米国特許出願第１１／７７５，９８７号、名称「Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｈａｒｇｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」に記載されており、この特許の内容全体を参照によって本明細書に引用したものとする。
【００５２】
本発明の多数の実施形態が記載されてきた。それにもかかわらず、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、様々な修正を行えることが理解されるであろう。したがって、他の実施形態も以下の「特許請求の範囲」内である。
【背景技術】
【０００１】
電池充電器は、典型的にはケーブル接続又は端子接続を介して特定の１つの電池作動デバイスを充電し、典型的には１時間以上の程度の充電時間を有する。つまり、例えば、携帯電話の充電器は、典型的にはデジタルカメラなどを充電しない。かかる充電器はまた、一般に１５分未満の充電が可能な高速充電接続又は端子を包含しない。充電式リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池など電池技術の最近の発達により、消費者は、何時間もかかるのではなく、数分の範囲で高速充電を行うという考えを現実的に期待できるものと考えるようになっている。
【０００２】
充電式Ｌｉ−ｉｏｎ電池は、典型的には定電流に続いて定電圧を供給する（ＣＣ／ＣＶ）電源によって充電され、約４．２Ｖで定電流から定電圧に切り替わる。つまり、充電運転は、電池の電圧が約４．２Ｖに達すると、定電流モードから定電圧モードへと切り換わる。かかる充電特性をもたらす電源は、電子的フィードバック機構によって制御される。所定時間内での充電式電池の充電には、充電デバイスの充電機構の慎重かつ正確な制御を伴う。充電電流の正確な規制の促進には、電池の電圧及び／又は電流の正確な測定を伴う。更に、電池は様々な容量を有し、様々な充電電流レベルを必要とするので、電池容量に関する正確な情報によって、所定時間内での充電運転の完了が可能になる。
【０００３】
従来の充電器は、機械技術、又はアナログ技術、又はデジタル技術に依存して充電する電池の種類、したがって適用する適切な充電型を判定する。例えば、一部の技術は、内蔵の電池識別用レジスタ、つまり特定の電池に適用される充電パラメーターを決定する値の使用に基づいている。コネクタ極性キーの位置又は特定のコネクタピンの位置を使用して、異なる充電パラメーターを必要とする様々な電池モデルを区別するなどの機械技術も使用されてきた。例えば、Ｓｍａｒｔ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｂｕｓ（ＳＭＢｕｓ）標準は、シリアルデータ通信インターフェースを使用して充電パラメーターを充電デバイスに伝達する。上記の方法は、電池の電力端子以外の追加の接続点又は蓄えたエネルギーを携帯デバイスに供給するという基本的な電池機能には必要とされない追加の機械的機構を使用する。ＳＭＢｕｓ標準の場合、電気回路及び少なくとも２個の追加コネクタピンが使用されて充電器と電池との間にスマートインターフェースが実装され、これにより電池の原価、複雑度、及び寸法へ追加される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
充電スタンドベース及び高速充電回路は、同時に１つ以上のデバイスを充電器に接続するために単一又は複数の充電端子を包含する。充電器は、接続された各デバイスと通信し、デバイスごとに適切な高速充電速度を選択する。１つ以上のデバイスの充電は、同時に又は逐次に開始される。充電器は、ほぼすべてのデバイスに接続して充電できる、高速ユニバーサルコネクタ、つまり汎用コネクタを収容する。
【０００５】
装置は、充電器と、複数のコネクタと、を含み、このコネクタはスイッチと、充電器とコネクタとの接続部と、を含む。充電器は、この複数のコネクタの１つに関連付けられたスイッチに指示して、充電器に関連付けられたコネクタを接続するように構成されている。充電器はまた、デバイスで検出された電池の種類に従ってコネクタに接続されたデバイスを充電するように構成されている。
【０００６】
装置の一実施形態では、装置は、複数のデバイス、複数のコネクタのうち１つのコネクタに接続された１つのデバイスを含み、複数のデバイスは同時に充電される。
【０００７】
別の実施形態では、複数のデバイスは、優先順位付けされた充電スキームを使用して充電される。複数のデバイスは、第１のサブグループのデバイスと、複数の他のサブグループのデバイスと、を含み、第１のサブグループのデバイスは、複数の他のサブグループよりも優先される。第１のサブグループのデバイス内の複数のデバイスの少なくとも１つは、優先順位付けされた充電スキームを使用して充電される。あるいは、第１のサブグループのデバイス内の複数のデバイスの少なくとも１つは、同時充電スキームを使用して充電される。更に、優先順位付けされた充電スキームは、ユーザーインターフェースを介してユーザーによって決定されてもよい。更に、優先順位付けされた充電スキームは、複数のデバイスに関連付けられた電池の識別結果に基づいて決定されてもよい。
【０００８】
別の実施形態では、複数のデバイスは、接続時逐次化を使用して充電される。
【０００９】
別の実施形態では、複数のデバイスは、ラウンドロビン逐次充電スキームを使用して充電される。
【００１０】
別の実施形態では、装置は、第１の時間に複数のコネクタ内の第１のコネクタに接続された第１のデバイスを含む。この装置はまた、第１の時間よりも遅い第２の時間に、複数のコネクタ内の第２のコネクタに接続された第２のデバイスを含む。充電器は、デバイスに関連付けられた相対容量に従って、第１のデバイスから第２のデバイスへと電流を方向付ける。
【００１１】
別の実施形態では、装置内の充電器は、可変電流源と、複数のコネクタに関連付けられた電池種類識別子と、を含む。充電器はまた、この複数のコネクタの１つに関連付けられたスイッチに指示して充電器に関連付けられたコネクタを接続させる手段を含む。このスイッチは、電池種類識別子によって識別された電池の種類に基づいて、可変電流源からデバイスへと充電電流を流すように指示される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】充電スタンドのブロック線図。
【図２】充電器のブロック線図。
【図３】デバイスへの接続を示す充電器の回路図。
【図４】優先順位付けされた充電プロセスを示すフローチャート。
【図５】同時充電プロセスを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、多ポート充電器１０の一例を図示する。この例では、充電式電池１２ａ、１４ａ、及び１６ａをそれぞれ備える３個のデバイス１２、１４、１６が、単一のＣＣ／ＣＶ充電器２０に接続された充電ドック１８内に配置される。充電ドック１８は、３個のデバイスコネクタに限定されることなく、より多くのコネクタを備えてもよい。各充電式電池は、少なくとも１つの充電式電気化学セル（図示せず）を有する。充電ドック１８の各ポートは、コネクタと、デバイスを充電器２０に接続するスイッチ（図示せず）と、を有する。充電ドック１８内の各デバイスへのコネクタは、正端子２２ａ、２４ａ、２６ａと、負端子２２ｂ、２４ｂ、２６ｂと、通信端子２２ｃ、２４ｃ、２６ｃと、を有する。充電器は、ＡＣ電源３０に接続された交流／直流（ＡＣ／ＤＣ）電力変換器２８を介して電力の供給を受ける。充電器２０はまた、直接ＤＣ接続、例えば１２ボルトの電池を介して電力の供給を受けてよい。デバイスは、コネクタを介して多ポート充電器１０のポートに接続される。充電器２０は、対応するスイッチに指示してコネクタを備える充電器２０を接続させ、デバイスで検出された電池に従ってコネクタに接続されたデバイスを充電する。
【００１４】
充電器２０は、少なくとも１つの電気化学セルを有する電池１２ａ、１４ａ、１６ａを充電するように構成されている。電池１２ａは、二次セル（又は電池）であってもよい。二次電気化学セルは、繰り返し再充電できる。二次セルは、セルで発生し得る膨張などの変化に対応するように設計されてもよい。二次セルについては、例えばＦａｌｋ ＆ Ｓａｌｋｉｎｄ、「Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ」、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．１９６９、及び米国特許第３４５，１２４号に記載されており、これらの内容全体を参照によって本明細書に組み込む。本明細書に記載の実施形態では、電池１２ａは、二次電池、つまり充電式電池である。
【００１５】
幾つかの実施形態では、充電式電池１２ａ、１４ａ、１６ａは、黒鉛アノード材料又はチタン酸リチウムアノード材料と、リチウム挿入リン酸鉄カソード材料とを有し、かかる材料に基づいて充電式電池の高速再充電を可能にする、Ｌｉ−Ｉｏｎセルを含む。
【００１６】
デバイス１２、１４、１６は、充電端子３６ａ及び３６ｂが充電器ドック端子１８の端子２２ａ、ｂ、２４ａ、ｂ、２６ａ、ｂのそれぞれに電気的かつ機械的に連結し、検出端子３６ｃが電池１２ａの検出端子２２ｃのそれぞれに電気的かつ機械的に連結するように、多ポート充電ドック１８の充電区画内に収容される。幾つかの実施形態では、端子２２ａ、２２ｂ、及び２２ｃは、充電器２０の充電区画内に配置されたそれぞれの端子３６ａ、３６ｂ、及び３６ｃと噛み合い構成で接続するように構成されるピンである。充電器２０は、電池１２ａに印加する適切な充電電流を判定し、充電ドック１８の端子２２ａ及び２２ｂを介して、端子３６ａ及び３６ｂを通るこの充電電流を電池１２ａに印加する。
【００１７】
次に図２を参照すると、充電器２０は、マイクロコントローラ３２と、ユーザーインターフェース３４と、を有する。マイクロコントローラ３２は、各デバイス１２、１４、１６に印加される電圧及び／又は電流を制御する工程を含む、充電プロセスを制御するように構成されている。かかる充電プロセスの制御は、電池１２ａ、１４ａ、１６ａが所定の充電レベルに所定時間内で充電されるように含まれる。更に、かかる制御は、それぞれのデバイス１２、１４、１６内で電池１２ａ、１４ａ、１６ａの電圧が所定の電圧上限を超えないように含まれる。最終的には、かかる制御は、電圧上昇速度、すなわち、充電運転が進行するにつれて各電池の充電端子１２ａ、ｂ、１４ａ、ｂ、１６ａ、ｂにおいて電圧が上昇する速度が、特定の充電特性と一致する（例えば、充電運転の最初の１分間に特定の速度で上昇する）ように含まれる。
【００１８】
ユーザーインターフェース３４は、充電器２０及び／又は充電器２０に接続された各デバイス１２、１４、１６に関するステータス情報をユーザーに提供する、ＬＥＤなどの出力デバイスを含む。ユーザーインターフェース３４は、例えば、青色ＬＥＤ ４０と、赤色ＬＥＤ ４２と、黄色ＬＥＤ ４４、４６、及び４８と、を含む。ユーザーインターフェース３４はまた、緑色ＬＥＤ ５０、５２、５４も含む。
【００１９】
青色ＬＥＤ ４０は、充電器が運転中であり、ＡＣ電源ポート３０を介して充電器２０に接続されたＡＣ電源など外部電源に接続されたときに点灯する。
【００２０】
赤色ＬＥＤ ４２は、充電器２０では対応できないデバイスが充電区画に挿入されると、作動して赤く点灯する。かかる充電器には、例えば、ＩＤレジスタ３８が、マイクロコントローラ３２で処理するように構成されていない容量又は電池の種類の代表値を有する充電式電池が挙げられる。赤色ＬＥＤ ４２はまた、欠陥のある電池を備えたデバイスが充電区画に挿入されると、作動して赤く点滅してもよい。例えば、初期電圧レベルが、例えば２Ｖ未満の電池は損傷の恐れがあり、したがって、充電器２０は、損傷の疑いのある電池が取り外されるまでは充電運転を開始しない。赤色ＬＥＤはまた、充電器の運転に悪影響を及ぼす恐れがある、及び／又は充電器若しくは電池を損傷する恐れがある故障状態の検出時に点灯してもよい。かかる故障状態には、電池の端子での異常電圧の検出、電池及び／又は充電器のオーバーヒート状態（例えば、６０℃を超える温度が検出される）などが挙げられる。電池の充電中に発生する障害状態を検出して対応するための例示の手順の詳細な説明は、米国特許出願第１１／７７６，０２１号、名称「Ｆａｓｔ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｈａｒｇｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」に記載されており、この特許の内容全体を参照によって本明細書に引用したものとする。
【００２１】
黄色ＬＥＤ ４４、４６、４８は、充電器が装置１２、１４、１６を例えば６Ａの電流で充電しているときに点灯する。かかる充電電流は、充電器２０の充電区画内に配置された電池が、５００ｍＡｈ（「Ａｈ」は、電池のアンペア時間容量の単位である）の容量を有し、６Ａの充電電流では、約５分で充電運転が完了することを示し得る。
【００２２】
緑色ＬＥＤ ５０、５２、５４は、充電器がデバイス１２、１４、１６を、例えば８．５Ａの電流で充電しているときに点灯する。かかる充電電流は、充電器１０の充電区画内に配置された電池が７００ｍＡｈの容量を有し、８．５Ａの充電電流ではまた、約５分で充電運転が完了することを示し得る。
【００２３】
ユーザーインターフェース３４は、異なる状態（例えば、異なる障害状態）、異なる電池容量などにそれぞれ対応できる追加のＬＥＤを含んでもよい。更に、本明細書に記載の色及び／又は点灯スキームは、様々な色が様々な電池容量又は様々な状態に対応するように変更されてもよい。
【００２４】
ユーザーインターフェース３４は、ユーザーに出力情報を提供するように構成されているディスプレイデバイス５６を含む。例えば、損傷の疑いのある電池又は充電器と互換性のない電池が充電ドック１８に配置されている状況では、ユーザーインターフェースは、「欠陥のある電池」又は「不正な電池」というメッセージを表示する。
【００２５】
ユーザーインターフェース３４はまた、ユーザーが使用して、例えば充電期間及び／又は充電プロセスに関する他の種類のパラメーターを表示する、スイッチ、ボタン、及び／又はノブを含み得るユーザー入力部（図示せず）を含む。したがって、ユーザーが約５分以内に電池が少なくとも９０％充電される速度以外の速度で電池を充電する場合、ユーザーは、ユーザーインターフェース３４のユーザー入力部を使用してそのように指定する。
【００２６】
ＩＤレジスタなど識別機構によって測定された電池の識別子に基づいて、ユーザー入力部を使用して、又は他の電池識別スキームを使用して、電池の種類及び／又は容量を指定することにより、充電器は、充電期間、並びに電池の識別子及び／又は容量に基づいて適切な電流値を指示する参照テーブルにアクセスする。例えば、計算手法を使用して、適切な充電電流を決定してもよい。
【００２７】
更なる例として、ユーザーインターフェース３４のユーザー入力部は、多ポート充電ドック１８内の様々なデバイスへの電流の配分を制御する入力要素を含む。例えば、デバイスは、同時に充電されてもよい。この場合、電流は、それぞれの電池１２ａ、１４ａ、１６ａの容量に従って、既に充電器内にあるデバイス１２、１４、１６の間で分けられる。使用可能な充電ポートに新しいデバイスが追加されると、デバイス１２、１４、１６の充電状態に応じて、充電中のデバイスから新しいデバイスへと電流が振り向けられる。充電器は定圧のため、デバイスは、電流がデバイスに送られたときに出力電流を共有する。
【００２８】
充電器２０の更なる詳細は、図３に図示されている。ＡＣ／ＤＣスイッチモード電源は、定電圧（ＣＶ）／定電流（ＣＣ）出力用に構成されている。つまり、出力電圧はＬｉ−Ｉｏｎ又は同様の電池をデバイス内で直接充電する（デバイス内に充電回路が存在しない）ために約４Ｖに維持され、出力電流は、例えば、最大１０Ａに制限される。
【００２９】
充電器２０は、整流フィルタ２１と、制御用集積回路２７と、変圧器３３と、補助コイル３５と、ツェナーダイオード３１と、ＡＣ／ＤＣ変換器３７と、を含む。
【００３０】
整流フィルタ２１は、ブリッジ整流器２３と、キャパシタフィルタ２５と、を含む。整流フィルタは、入力１２０Ｖ、６０ＨｚのＡＣ信号を受信し、１６０ＶのＤＣ信号に変換する。
【００３１】
制御用ＩＣ ２７は、内蔵スイッチングトランジスタであり、整流フィルタ２１からのＤＣ信号を高周波パルスに分割する。補助コイル３５は、制御用ＩＣ ２７への電力供給及び補助ピン２９へのフィードバックを行って、所望の出力電圧に調製できるようにする。ツェナーダイオード３１は、補助コイルに電圧保護をもたらす。
【００３２】
ＡＣ／ＤＣ変換器３７は、制御用ＩＣ ２７から電圧調整された高周波パルス出力を受け取り、３〜５ＶのＤＣ定電流信号に変換する。
【００３３】
最初は、すべてのＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）スイッチ５１が、ＭＣＵ（マイクロコントローラユニット）５３に指示されるとおり「オフ」であるため、充電器はオフである。ドックの１つに挿入されたデバイスをシリアル通信によって正常に識別すると、予めプログラミングされた、充電順を設定するアルゴリズムに従って、ＭＣＵ ５３がＭＯＳＦＥＴ ５１の１つを「オン」にして、このデバイスを充電できるようにする。
【００３４】
理想的には、ＭＣＵ ５３は、適切な充電電流を設定するために充電器に対するフィードバックを有するべきである。上述のように、充電電流は、電源自体によって、充電される任意の正規のデバイスの安全値を上限に制限される。
【００３５】
任意のデバイスが、通常、５分以内に充電を完了すると、ＭＣＵ ５３にメッセージを送信して、このデバイスのＭＯＳＦＥＴ ５１をオフにし、次のデバイスのＭＯＳＦＥＴをオンにする。あるいは、このプロセスは、通信を簡略化するために、代わりに経過時間（５分間での無条件終了）に基づいてもよい。このプロセスは、適時の充電終了を保証することにより、更なる安全性をもたらす。
【００３６】
並列に複数のデバイスを充電することも可能だが、充電電流は共有され、それに応じて充電時間が長くなる。また、充電電流の分配は、充電状態と別個のデバイスの電池インピーダンスとに基づくため、保証できない。
【００３７】
同時充電プロセスは、図４に図示されている。ユーザーは、所望により、ユーザーインターフェース３４を使用して任意の充電優先順位をプログラミングしてもよい（６０）。充電優先順位の例としては、好ましい充電時間及び充電されるデバイスの最大数が挙げられる。ユーザーは、任意の都合のよい順序で、充電するデバイスを挿入する（６２）。デバイスを挿入すると、充電器は、装置と通信し（６４）、デバイスを識別する。識別プロセスは、前述のように多ポート充電ドック通信端子に連結されたＩＤレジスタの抵抗を測定する工程を含む。デバイスが識別され、互換性があると見なされると、充電器はデバイスに定電圧電流を供給する。デバイスは、関連付けられた電池の容量に従って、使用可能な出力電流を共有する。
【００３８】
他のデバイスの充電が開始されると、ユーザーは、更なるデバイスを追加する。充電器は、他のデバイスと通信して（６４）これらのデバイスを識別し、前述のように識別が続行される。
【００３９】
更なる例として、デバイスは、所望によりユーザーが定義する指定優先順位に従って１個ずつ充電される。かかる充電スキームは、必要に応じて、選択されたデバイスを充電してから他のデバイスを充電できるという利点を有する。
【００４０】
所望により、ユーザーは、ユーザーインターフェース３４のユーザー入力部を使用して充電器のプログラミングを行い、充電ポートが充電される順序を選択する。プログラミングは、例えば、ユーザーインターフェース又はテキストエディタを使用して行われる。プログラミングは、更に、一般的なスクリプト言語、例えばＶＢＳｃｒｉｐｔ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ、又はＰｅｒｌで行われてもよい。
【００４１】
所望により、充電器は、多ポート充電ドックの通信端子を介して充電器に伝達されたデバイス識別子に基づいて、充電優先順位を自動的に設定する。かかる充電優先順位の設定は、例えばプログラミングインターフェースを介して行われてもよい。
【００４２】
所望により、デバイスのグループは、他のデバイス又はデバイスのグループよりも優先される。かかる充電優先順位の設定は、例えばプログラミングインターフェースを介して行われてもよい。
【００４３】
１個ずつの充電プロセスの例は、図５に図示されている。ユーザーは、ユーザーインターフェース３４を使用して任意の充電優先順位をプログラミングする（６８）。充電優先順位の例としては、好ましい充電時間、充電されるデバイスの最大数、及びデバイス充電の優先順位設定方法が挙げられる。ユーザーは、任意の都合のよい順序で、充電するデバイスを挿入する（７０）。デバイスが挿入されると、充電器は、存在するすべてのデバイスと通信し（７２）、これらの現状のデバイスすべてを識別する。識別プロセスは、前述のように多ポート充電ドック通信端子に連結されたＩＤレジスタの抵抗を測定する工程を含む。充電器は電力を供給し、優先度の最も高いデバイス又はデバイスのグループを最初に充電する（７４）。グループ内では、ユーザーは、同時充電スキーム又は優先順位付けされた充電スキームのいずれかを使用してもよい。最終的には、優先されるデバイス又はグループの充電が完了すると、充電器は次の優先順位のデバイスに電力を供給し、充電する（７６）。この手順は、すべてのデバイスが充電されるまで続行される。
【００４４】
他の充電スキームには、例えば、接続時間によって逐次行われるもの、ラウンドロビンスキームを使用するものが挙げられる。
【００４５】
上述の充電スキームのいずれについても、充電器は、電池の特性を識別するための回路を含む。以下の説明は、充電器２０に接続されたすべてのデバイス１２、１４、１６の代表として、デバイス１２に関するものである。
【００４６】
電池１２ａに印加される電圧及び／又は電流に対する調整を行うには、充電ドックの端子２２ａ、２２ｂにおける電圧測定が行われる。電圧測定値が不正確な場合の影響を低減するために、充電ドック１８は、各電池１２ａに接続された一組の端子２２ａ、２２ｂを使用して充電電流を印加する。独立した専用端子２２ｃを使用して、電池容量及び／又は電池１２ａに関する他の関連情報を測定する。具体的には、充電器２０は、識別子検出端子３６ｃを備える電池ＩＤ読み取り機構を含む。識別子（ＩＤ）検出端子３６ｃは、電池１２ａの識別機構に機械的かつ電気的に連結するように構成されている。識別機構は、充電器１０に電池の容量、種類、モデル、及び／又は電池１２ａで実行される充電運転に関連する他のデータを示す識別情報を提供するように構成されている。マイクロコントローラ３２は、電池識別機構と通信し、識別情報を受信するように構成されている。電池１２ａから受信した識別情報に基づいて、マイクロコントローラ３２は、電池１２ａに印加する充電電流を決定する。
【００４７】
電池識別機構のかかる一例は、対応する電池の容量、種類、及び／又は電池１２ａのモデルを示す抵抗値を有する電池ＩＤレジスタ３８である。ＩＤレジスタ３８は、電池１２ａのケーシングの内部に配置されてもよいか、電池１２ａの外部に配置されてもよい。図１に示される例では、ＩＤレジスタ３８は、充電器２０の端子３６ｃに機械的かつ電気的に連結するように構成される、専用の電池ＩＤ端子２２ｃに電気的に連結される。
【００４８】
ＩＤレジスタ３８は、充電ドック１８の電源端子２２ａ、２２ｂ、及び検出端子２２ｃに電気的に連結される。電池の容量及び／又は識別子を示す情報を入手するために、充電器２０によってＩＤ端子３６を介してＩＤレジスタ３８に所定のテスト電流（Ｉｔｅｓｔ）が印加される。端子３６に連結された充電器２０の電圧センサーを使用して、ＩＤレジスタ３８における電圧降下（ＶＲ１）が測定される。ＩＤレジスタ３８において測定された電圧降下がマイクロコントローラ３２に伝達される。マイクロコントローラ３２は、この測定された電圧を使用し、Ｒ１＝ＶＲ１／Ｉｔｅｓｔに従ってＩＤレジスタ３８の抵抗を算出する。
【００４９】
ＩＤレジスタ３８に対応する算出された抵抗Ｒ１は、複数の異なる抵抗値のそれぞれについて関連データを保持する参照テーブルにアクセスするための指標又はアドレスとして使用される。かかるデータには、抵抗値に関連付けられるそれぞれの電池容量、電池への印加を許容できる充電電流値、及び／又は充電プロセスに関する他の情報が挙げられる。あるいは、測定された電圧ＶＲ１は、参照テーブルへのアクセスに使用される。
【００５０】
幾つかの実施形態では、ＩＤレジスタ３８は、抵抗値が温度の変化に伴って変化するサーミスタである。かかるサーミスタは、充電される電池の種類の識別及び電池の温度の監視の両方を行う。充電器２０は、サーミスタの抵抗の変動に基づいて、電池の温度を判定する。例えば、電池の温度の判定は、ある所定のレベルの電流を印加した結果生じたサーミスタにおける電圧を測定し、測定した電圧、又は測定した電圧と印加した電圧とに基づいて算出した抵抗を、特定の電池容量又は種類について測定値を対応する温度に関連付ける参照テーブルと一致させることにより実行される。電池の温度が安全ではないと見なされるレベルに達すると、充電器２０は、測定された温度に基づいて、充電電流の低下又は切断のいずれかを実行して、電池の温度を下げる。所望により、充電器２０は、熱制御機構及び／又は熱監視機構なしで実装され、かかる場合、電池及び／又は充電器の温度の判定並びに判定結果への対応は行われない。
【００５１】
他の種類の電池識別機構には、作動信号（例えば、無線信号）に応答して電池の容量、種類、電池の充電状態／正常性などを示す電気信号がマイクロコントローラ３２に伝達される、無線自動識別（ＲＦＩＤ）機構が挙げられる。他の好適な識別機構には、シリアル通信技術を実装して電池を識別する機構（例えば、ＳＭＢｕｓ標準）が挙げられ、これらは、シリアルデータ通信インターフェースを介してマイクロコントローラ３２に電池の容量及び／又は種類を示す識別データを伝達させる。幾つかの実施形態では、充電電圧の測定は、電池の容量及び／又は種類を示す、少なくとも１つの電池の電気的特性（例えば、電池のＤＣ充電抵抗又はＡＣインピーダンス）を測定することによって実行される。測定した電池の特性に基づいて充電電流を適応的に判定する充電器の詳細な説明は、米国特許出願第１１／７７５，９８７号、名称「Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｈａｒｇｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」に記載されており、この特許の内容全体を参照によって本明細書に引用したものとする。
【００５２】
本発明の多数の実施形態が記載されてきた。それにもかかわらず、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、様々な修正を行えることが理解されるであろう。したがって、他の実施形態も以下の「特許請求の範囲」内である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各コネクタが、電池を含むデバイスを収容するように構成されている複数のコネクタと、
各デバイスで検出された電池の種類に従って前記複数のコネクタに接続された前記各デバイスの前記電池を充電する、前記複数のコネクタに連結された充電器と、を含む装置。
【請求項２】
前記複数のコネクタに関連付けられて、前記複数のコネクタを前記充電器に電気的に連結する複数のスイッチを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記充電器が、
可変電流源と、
前記複数のコネクタに接続された電池種類識別子と、を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記充電器が、前記複数のコネクタに関連付けられた前記複数のスイッチに指示して前記コネクタを前記充電器に接続させ、前記電池種類識別子によって識別された電池種類に基づいて、前記複数のコネクタに接続されたデバイスに前記可変電流源から充電電流が流れるようにできる回路を更に含む、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
複数のデバイスが前記複数のコネクタに接続された場合、前記充電器が複数のデバイスを同時に充電する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
複数のデバイスが前記複数のコネクタに接続された場合、優先順位付けされた充電スキームを使用して、前記充電器が前記複数のデバイスを充電する、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記優先順位付けされた充電スキームが、第１のサブグループのデバイスのうちのデバイスを複数の他のサブグループのデバイスよりも優先させる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記充電器が、優先順位付けされた充電スキームを使用して、前記第１のサブグループのデバイスのうちのデバイスを充電する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記充電器が、前記第１のサブグループ内のデバイスを同時に充電する、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記優先順位付けされた充電スキームを画定するユーザーからの指示を受信するためのユーザーインターフェースを更に含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記充電器が、前記複数のデバイスに関連付けられた電池の識別結果を受信し、前記結果を使用して前記優先順位付けされた充電スキームを決定する、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記充電器が、デバイスが前記複数のコネクタに接続された順序に従ってデバイスを逐次充電する、請求項４に記載の装置。
【請求項１３】
前記充電器が、前記コネクタの順序に従ってデバイスを充電する、請求項４に記載の装置。
【請求項１４】
第１のデバイスが、第１の時間に前記複数のコネクタ内の第１のコネクタに接続され、第２のデバイスが、前記第１の時間よりも遅い第２の時間に前記複数のコネクタ内の第２のコネクタに接続される場合、前記充電器が、前記デバイスに関連付けられた電池の相対容量に従って、前記第１のデバイスから前記第２のデバイスに電流を振り向ける、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１】
各コネクタが、電池を含むデバイスを収容するように構成されている複数のコネクタと、
各デバイスで検出された電池の種類に従って前記複数のコネクタに接続された前記各デバイスの前記電池を充電する、前記複数のコネクタに連結された充電器と、を含む装置。
【請求項２】
前記複数のコネクタに関連付けられて、前記複数のコネクタを前記充電器に電気的に連結する複数のスイッチを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記充電器が、
可変電流源と、
前記複数のコネクタに接続された電池種類識別子と、を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記充電器が、前記複数のコネクタに関連付けられた前記複数のスイッチに指示して前記コネクタを前記充電器に接続させ、前記電池種類識別子によって識別された電池種類に基づいて、前記複数のコネクタに接続されたデバイスに前記可変電流源から充電電流が流れるようにできる回路を更に含む、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
複数のデバイスが前記複数のコネクタに接続された場合、前記充電器が複数のデバイスを同時に充電する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
複数のデバイスが前記複数のコネクタに接続された場合、優先順位付けされた充電スキームを使用して、前記充電器が前記複数のデバイスを充電する、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記優先順位付けされた充電スキームが、第１のサブグループのデバイスのうちのデバイスを複数の他のサブグループのデバイスよりも優先させる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記充電器が、優先順位付けされた充電スキームを使用して、前記第１のサブグループのデバイスのうちのデバイスを充電する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記充電器が、前記第１のサブグループ内のデバイスを同時に充電する、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記優先順位付けされた充電スキームを画定するユーザーからの指示を受信するためのユーザーインターフェースを更に含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記充電器が、前記複数のデバイスに関連付けられた電池の識別結果を受信し、前記結果を使用して前記優先順位付けされた充電スキームを決定する、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記充電器が、デバイスが前記複数のコネクタに接続された順序に従ってデバイスを逐次充電する、請求項４に記載の装置。
【請求項１３】
前記充電器が、前記コネクタの順序に従ってデバイスを充電する、請求項４に記載の装置。
【請求項１４】
第１のデバイスが、第１の時間に前記複数のコネクタ内の第１のコネクタに接続され、第２のデバイスが、前記第１の時間よりも遅い第２の時間に前記複数のコネクタ内の第２のコネクタに接続される場合、前記充電器が、前記デバイスに関連付けられた電池の相対容量に従って、前記第１のデバイスから前記第２のデバイスに電流を振り向ける、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１２−５２６５１７（Ｐ２０１２−５２６５１７Ａ）
【公表日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１０９６９（Ｐ２０１２−５１０９６９）
【出願日】平成２２年５月１２日（２０１０．５．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３４４８６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３５１１１
【国際公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（５９３０９３２４９）ザ ジレット カンパニー (349)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１２日（２０１０．５．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３４４８６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３５１１１
【国際公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（５９３０９３２４９）ザ ジレット カンパニー (349)
【Ｆターム（参考）】
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