專利名稱：無繩設(shè)備系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無繩(コ一ドレス)設(shè)備系統(tǒng)，能夠?qū)⒈銛y式電動設(shè)備或個人計(jì)算機(jī)、攜帶式電話、PDA等可攜帶的信息設(shè)備等、可在充電器裝卸的無繩設(shè)備，安裝在其充電器上進(jìn)行充電。
背景技術(shù)：
從前，在無繩設(shè)備當(dāng)中，內(nèi)置電池來實(shí)現(xiàn)無繩化的設(shè)備急速增多。內(nèi)置電池多數(shù)使用干電池等用過扔掉的一次性電池或可以重復(fù)使用的二次電池。但是，一次性電池在電量耗盡時(shí)需要時(shí)間來更換和購買。而且還存在耗盡電池的廢棄處理問題。因此，對于商用手電筒等設(shè)備，需要電池費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用的成本。
另外，二次電池在需要馬上使用時(shí)卻沒電的情況下，由于二次電池利用化學(xué)反應(yīng)的特性，需要以比較低的電流進(jìn)行長時(shí)間充電，在充電過程中設(shè)備無法使用。而且，二次電池雖然可以重復(fù)進(jìn)行一次性電池?zé)o法進(jìn)行的充放電，但這樣做是有限度的，到壽命后必須更換。這種情況下會發(fā)生與上述一次性電池同樣的問題。
因此，可考慮有效利用雙電荷層電容器的大電流充放電特性，用雙電荷層電容器來代替二次電池。雙電荷層電容器是在電極與電解液接觸時(shí)形成的電偶層上使正負(fù)電荷相對蓄積的結(jié)構(gòu)。因此不伴隨電池那樣的化學(xué)反應(yīng)，從而可以快速充放電。但是，雙電荷層電容器與二次電池比較，單位體積的容量小，因而使用時(shí)間和用途受到比較大的制約。
在現(xiàn)有的使用雙電荷層電容器的設(shè)備的結(jié)構(gòu)中，包括例如通過充電器向具有雙電荷層電容器的設(shè)備充電的結(jié)構(gòu)。該充電器利用交流電源工作。現(xiàn)實(shí)情況是，已經(jīng)試制出電動汽車與現(xiàn)有二次電池相比容量相同的情況下，即使雙電荷層電容器的體積大，也可搭載以雙電荷層電容器為電源的設(shè)備。而且，計(jì)算機(jī)的半導(dǎo)體存儲裝置的備份電源等，在使用二次電池而容量過大的情況下，可以使用容量小的雙電荷層電容器。
另外，利用雙電荷層電容器的無繩設(shè)備的充電器，包括例如日本特公平8-31339號公報(bào)(第2～5頁、圖1～圖3)所公開的、使用整流商用電源的直流電源的充電器。
但是，現(xiàn)有例子的無繩設(shè)備僅以雙電荷層電容器作為電源，因而存在如下問題在使用時(shí)間長的情況下，與具有相同蓄電能力的二次電池相比，體積變大。
從而，就存在這樣的問題在用于小型無繩設(shè)備等時(shí)，無法將從前使用的二次電池置換成與該二次電池相比單位體積的容量較小的雙電荷層電容器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上問題而提出的，其目的在于提供一種可以有效地進(jìn)行快速充電的無繩設(shè)備系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第1結(jié)構(gòu)的無繩設(shè)備系統(tǒng)，將可在充電器上裝卸的無繩設(shè)備安裝在該充電器上進(jìn)行充電，此外，具有可由包含在所述充電器中的直流電源充電的第1蓄電部，對該第1蓄電部的充放電進(jìn)行控制的第1充放電控制電路，包含在所述無繩設(shè)備中的第2蓄電部，以及對該第2蓄電部的充放電進(jìn)行控制的第2充放電控制電路；在安裝了所述無繩設(shè)備時(shí)，至少從所述第1蓄電部對所述第2蓄電部充電。
最好是，所述第1蓄電部和所述第2蓄電部由雙電荷層電容器或電化學(xué)電容器構(gòu)成。最好是，所述第2蓄電部可由所述第1蓄電部或所述直流電源充電。
根據(jù)所述第1蓄電部的充電輸出、將對所述第2蓄電部的充電路徑切換到所述第1蓄電部或所述直流電源的結(jié)構(gòu)比較有利。最好是，所述第2充放電控制電路包含在所述無繩設(shè)備或所述充電器中。并且，最好是，多個所述第1蓄電部并聯(lián)連接在所述直流電源上。
根據(jù)本發(fā)明的上述第1結(jié)構(gòu)，通過內(nèi)置在充電器中的直流電源預(yù)先使第1蓄電部處于充電狀態(tài)，在連接了無繩設(shè)備時(shí)，首先由充電器的蓄電部對無繩設(shè)備的蓄電部充電。然后，如果沒有達(dá)到額定電壓，則將電路切換到由來自直流電源的供電，由直流電源充電，直到達(dá)到額定電壓，并結(jié)束充電。本發(fā)明的無繩設(shè)備的蓄電部適合使用電化學(xué)電容器，因而可以實(shí)現(xiàn)快速充電，并且由于其體積小于現(xiàn)有的雙電荷層電容器，因而可使用于各種無繩設(shè)備。
第2蓄電部的充放電控制電路可以不配置在充電器一側(cè)，而配置在無繩設(shè)備一側(cè)。本發(fā)明充電器的蓄電部由雙電荷層電容器或電化學(xué)電容器構(gòu)成，從而充電器的蓄電部也可以快速充電。另外，充電器的多個第2蓄電部并聯(lián)連接在直流電源上，從而可以切換使用，并且通過在連接無繩設(shè)備時(shí)依次切換，可以即刻實(shí)現(xiàn)充滿電。因此可以實(shí)現(xiàn)始終可以快速充電的無繩設(shè)備系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第2結(jié)構(gòu)的無繩設(shè)備系統(tǒng)，將可在充電器上裝卸的無繩設(shè)備安裝在該充電器上進(jìn)行充電，此外，具有可由包含在所述充電器中的直流電源充電的第1蓄電部，可由所述直流電源充電且可向所述第1蓄電部充電的第3蓄電部，對所述第1蓄電部和所述第3蓄電部的充放電進(jìn)行控制的第1充放電控制電路，包含在所述無繩設(shè)備中的第2蓄電部，以及對該第2蓄電部的充放電進(jìn)行控制的第2充放電控制電路；在安裝了所述無繩設(shè)備時(shí)，至少從所述第1蓄電部對所述第2蓄電部充電。
在上述第2結(jié)構(gòu)的無繩設(shè)備系統(tǒng)中，最好是，所述第1蓄電部和所述第2蓄電部由雙電荷層電容器或電化學(xué)電容器構(gòu)成。最好是，所述第3蓄電部由可充放電的電池構(gòu)成。第3蓄電部可由所述直流電源充電。最好是，所述第2蓄電部可由所述第1蓄電部或所述直流電源充電。
在上述第2結(jié)構(gòu)的無繩設(shè)備系統(tǒng)中，可以與所述第1蓄電部的充電輸出對應(yīng)，將對所述第2蓄電部的充電路徑切換到所述第1蓄電部或所述直流電源。最好是，所述第2充放電控制電路包含在所述無繩設(shè)備或所述充電器中。最好是，多個所述第1蓄電部并聯(lián)連接在所述直流電源上。
根據(jù)本發(fā)明的上述第2結(jié)構(gòu)，通過充電器中內(nèi)置的直流電源預(yù)先使第1蓄電部和第3蓄電部處于充電狀態(tài)，在連接了無繩設(shè)備時(shí)，首先由充電器的第1蓄電部對無繩設(shè)備的蓄電部充電。此時(shí)，第3蓄電部向第1蓄電部充電，以使第1蓄電部放出的電量由第3蓄電部立即補(bǔ)充。結(jié)果是第1蓄電部的電壓不下降，第1蓄電部和第2蓄電部之間的電壓不接近，從而確保一定的電位差。這樣可以由第1蓄電部對第2蓄電部進(jìn)行快速充電。
如果此時(shí)的第2蓄電部沒有達(dá)到額定電壓，則也可以將電路切換到由直流電源供電，一直由直流電源充電，直到達(dá)到額定電壓后結(jié)束充電。本發(fā)明中，第1蓄電部的電壓不下降，第1蓄電部和第2蓄電部之間的電壓不接近，從而確保一定的電位差，由第1蓄電部對第2蓄電部進(jìn)行快速充電，因而可以有效地適用于各種無繩設(shè)備的快速充電。
第2蓄電部的充放電控制電路可以不配置在充電器一側(cè)，而配置在無繩設(shè)備一側(cè)。如果本發(fā)明的充電器的第1蓄電部由雙電荷層電容器或電化學(xué)電容器構(gòu)成，則充電器的蓄電部也可以快速充電。充電器的多個第1蓄電部并聯(lián)連接在直流電源上，從而可以實(shí)現(xiàn)大電流供電，即刻實(shí)現(xiàn)充滿電。而且可以切換使用，并且通過在連接無繩設(shè)備時(shí)依次切換，可以即刻實(shí)現(xiàn)充滿電。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)始終可以快速充電的無繩設(shè)備系統(tǒng)。另外，第3蓄電部在第1蓄電部放電時(shí)具有瞬間供電的功能。這樣可使第1蓄電部始終確保所需電壓，并且充電速度可以始終維持在一定速度之上。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第3結(jié)構(gòu)的無繩設(shè)備系統(tǒng)，將可在包含直流電源的充電器上裝卸的無繩設(shè)備安裝在該充電器上進(jìn)行充電，此外，具有可由所述直流電源充電且配置在所述充電器內(nèi)的第1蓄電部和第3充電部，包含在所述無繩設(shè)備中的第2蓄電部和第4蓄電部，控制所述第1～第4蓄電部的充放電且配置在所述充電器內(nèi)的充放電控制電路，以及控制所述第2和第4蓄電部的放電的放電控制電路；在安裝了所述無繩設(shè)備時(shí)，至少從所述第1蓄電部和第3蓄電部對所述第2蓄電部充電，并且從所述第3蓄電部對所述第4蓄電部充電。
在上述第3結(jié)構(gòu)的無繩設(shè)備系統(tǒng)中，最好是，第1蓄電部和第2蓄電部由雙電荷層電容器或電化學(xué)電容器構(gòu)成。最好是，第3蓄電部和第4蓄電部由蓄電池構(gòu)成。第2蓄電部可由第1蓄電部和第3蓄電部中的一個或其組合充電。第4蓄電部可由第3蓄電部充電?？刂频?和第4蓄電部的放電的放電控制電路可以包含在無繩設(shè)備當(dāng)中。
根據(jù)本發(fā)明的上述第3結(jié)構(gòu)，通過在充電器中內(nèi)置的直流電源預(yù)先使第1蓄電部和第3蓄電部處于充電狀態(tài)。在連接了無繩設(shè)備時(shí)，首先由將充電器的第1蓄電部和第3蓄電部串聯(lián)連接而形成的復(fù)合電源對無繩設(shè)備的第2蓄電部充電。第2蓄電部被快速充電，在充電結(jié)束后，接著進(jìn)行第4蓄電部的充電。第2蓄電部是可以快速充電的蓄電部，第4蓄電部是現(xiàn)有的可充放電的電池，以現(xiàn)有速度充電。因此，在充電時(shí)間有某種程度充裕的情況下，在對第2蓄電部的快速充電結(jié)束后，只要時(shí)間允許，可以由第3蓄電池對第4蓄電池進(jìn)行充電。
在此，如果充電器的第1蓄電部由雙電荷層電容器或電化學(xué)電容器構(gòu)成，則充電器的蓄電部也可以實(shí)現(xiàn)快速充電。而且，無繩設(shè)備的第2蓄電部通過使用雙電荷層電容器或電化學(xué)電容器等，可以實(shí)現(xiàn)快速充電。另外，無繩設(shè)備中配置有第4蓄電部，因而不必在第2蓄電部快速充電結(jié)束之后立即使用，在時(shí)間充裕的情況下，可將充電對象切換到第4蓄電部，在時(shí)間允許的限度內(nèi)進(jìn)行充電。從而可以實(shí)現(xiàn)可快速充電、可長時(shí)間使用、并且可重復(fù)充放電的無繩設(shè)備系統(tǒng)。


本發(fā)明可以通過以下的詳細(xì)說明和本發(fā)明幾個實(shí)施方式的附圖更好地進(jìn)行理解。附圖所示實(shí)施方式并非意在確定或限定本發(fā)明，而僅僅是為了易于進(jìn)行本發(fā)明的說明和理解。
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)例的立體圖。
圖2是本發(fā)明第1實(shí)施方式的充電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的作為無繩設(shè)備的指揮器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖5是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖6是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖7是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖8是表示本發(fā)明的無繩設(shè)備系統(tǒng)的變形例的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖9是本發(fā)明第5實(shí)施方式的充電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
圖10是表示本發(fā)明第5實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖11是表示本發(fā)明第6實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖12是表示本發(fā)明第7實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖13是表示本發(fā)明第8實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖14是表示本發(fā)明無繩設(shè)備系統(tǒng)的變形例的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖15是表示本發(fā)明第9實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)例的外觀立體圖。
圖16是表示圖15所示充電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概略說明圖。
圖17是表示圖15所示指揮棒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖18是表示本發(fā)明第9實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖19是表示對本發(fā)明第9實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的第1蓄電部和第3蓄電部的充電進(jìn)行控制的充放電控制電路的處理內(nèi)容的流程圖。
圖20控制對本發(fā)明第9實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的第2蓄電部和第4蓄電部的充電進(jìn)行控制的充放電控制電路的處理內(nèi)容的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的幾個最佳實(shí)施方式。
圖1所示為本發(fā)明第1實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)例。在該實(shí)施方式中，無繩設(shè)備具有可在充電器10上裝卸的指揮棒20，通過將指揮棒20安裝在充電器10上進(jìn)行充電。
圖2所示為充電器10的結(jié)構(gòu)例。充電器10包括由家用電源等供電后生成直流電流的直流電源11、可利用該直流電源11充電的蓄電部(第1蓄電部)12、以及控制該蓄電部12充放電的充放電控制電路(第1充放電控制電路)13。這些構(gòu)成部件配置在框體14內(nèi)，通過端子15向直流電源11供電。另外，在框體14的上部配置有對應(yīng)指揮棒20的裝卸而連接的充電端子16。
圖3所示為指揮棒20的結(jié)構(gòu)例。指揮棒20呈棒狀，包括蓄電部(第2蓄電部)21和控制該蓄電部21充放電的充放電控制電路(第2充放電控制電路)22。在發(fā)光部23內(nèi)部通過保持架24排列有多個光源(例如LED)25。LED25通過開關(guān)26的操作而閃爍。在指揮棒20的下部配置有與充電器10的裝卸相對應(yīng)而連接的充電端子27。
圖4所示為包含充電器10和指揮棒20的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。指揮棒20的蓄電部21由電化學(xué)電容器構(gòu)成。在此使用的電化學(xué)電容器也稱為虛擬容量電容器，是利用以白金系元素的Ru(釕)或Ir(銥)的氧化物RuO2或IrO2為電極進(jìn)行氧化還原反應(yīng)得到的虛擬容量的電容器。就容量而言，每單位體積的容量是雙電荷層電容器2倍以上的電容器已投入實(shí)用。大電流的充放電能力能夠與雙電荷層電容器匹敵。
蓄電部21中的電化學(xué)電容器，在本實(shí)施例中由2個電壓為2.3V一電容為120F的電容器并聯(lián)而成。充電器10中的直流電源11為12V、5A，蓄電部12的雙電荷層電容器的結(jié)構(gòu)是，將5個2.3V-60F的電容器串聯(lián)成1個單位、然后并聯(lián)4個該單位(以下將上述的串并聯(lián)簡單稱為5串聯(lián)4并聯(lián))而形成的11.5V-48F。
第1充放電控制電路13和第2充放電控制電路22分別在向蓄電部12或蓄電部21充電時(shí)控制成不超過規(guī)定電壓(額定電壓)(過電壓控制功能)，并在蓄電部12或蓄電部21放電時(shí)控制成保持規(guī)定電壓(定電壓控制功能)。
在上述結(jié)構(gòu)中，充電器10的蓄電部12由直流電源11預(yù)先充電。通過將指揮棒20安裝在充電器10上，充電端子16和充電端子27相連接，首先被積蓄在充電器10的蓄電部12中的電荷對指揮棒20的蓄電部21快速充電。在本實(shí)施方式中，蓄電部21在10秒的時(shí)間內(nèi)處于充電滿的狀態(tài)，其后可使用3個小時(shí)。
在通過充電器10的蓄電部12充電時(shí)蓄電部21沒有達(dá)到額定電壓的情況下，通過開關(guān)17將充電電路切換到利用直流電源11的充電。然后由直流電源11向蓄電部21供電，直到達(dá)到額定電壓，并結(jié)束充電。在這種情況下，從利用充電器10的蓄電部12的充電切換到利用直流電源11的充電的切換時(shí)刻，最好是蓄電部12的電流值即將小于直流電源11的額定電流值之前。
在上述情況下，就充電器10的蓄電部12而言，如果僅以雙電荷層電容器(或者電化學(xué)電容器)對無繩設(shè)備側(cè)的蓄電部21充電，則需要大容量的雙電荷層電容器(電化學(xué)電容器)，這樣會使充電器10大型化，從而提高成本。另一方面，反過來如果在減小雙電荷層電容器(電化學(xué)電容器)容量的情況下對無繩設(shè)備側(cè)的蓄電部21充電，則需要大容量的直流電源11。因此，蓄電部12的容量和直流電源11的容量，要根據(jù)充電條件采用適當(dāng)?shù)臉?gòu)成。
另外，無繩設(shè)備側(cè)的蓄電部21與充電器10的蓄電部12相比較，最好是充電器10的蓄電部12的電壓較高。電壓差越大，電荷移動速度越快。就容量來說，充電器10的蓄電部12的容量最好較大，但由于可以利用直流電源11進(jìn)行追加充電，只要不是太小就沒有問題。
直流電源11與充電器10中內(nèi)置的蓄電部12相比較，直流電源11的電壓最好大于等于蓄電部12的充電電壓。其電流值最好是2A～50A之間，在5A～30A之間更好。電流值小于2A時(shí)，向充電器10中內(nèi)置的蓄電部12或無繩設(shè)備側(cè)的蓄電部21充電的時(shí)間變長。而在大于50A時(shí)，電源變得大型并且成本提高。
(第2實(shí)施方式)接著說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式。
圖5所示為第2實(shí)施方式的包含充電器10和指揮棒20的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。蓄電部21中的電化學(xué)電容器是2個電壓2.3V-電容120F的電容器并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。充電器10中的直流電源11為12V、5A，蓄電部12的雙電荷層電容器是將2.3V-60F的電容器5串聯(lián)4并聯(lián)而形成的11.5V-48F電容器。特別是，在本實(shí)施例中，充電器10中包含第2充放電控制電路18。
在第2實(shí)施方式中，充電器10的蓄電部12由直流電源11預(yù)先充電。通過將指揮棒20安裝在充電器10上，充電端子16和充電端子27連接，先由被積蓄在充電器10的蓄電部12中的電荷對指揮棒20的蓄電部21快速充電。在本實(shí)施方式中，蓄電部21在10秒的時(shí)間內(nèi)處于充電滿的狀態(tài)，其后可使用3個小時(shí)。
(第3實(shí)施方式)接著說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式。
圖6所示為第3實(shí)施方式的包含充電器10和指揮棒20的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。蓄電部21中的電化學(xué)電容器是2個電壓2.3V-電容120F的電容器并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。充電器10中的直流電源11為12V、5A，蓄電部12的雙電荷層電容器是將2.3V-120F的電容器5串聯(lián)2并聯(lián)而形成的11.5V-48F電容器。特別是，在本實(shí)施例中，充電器10的蓄電部12由電化學(xué)電容器構(gòu)成。
在第3實(shí)施方式中，充電器10的蓄電部12由直流電源11預(yù)先充電。通過將指揮棒20安裝在充電器10上，充電端子16和充電端子27連接，先由被積蓄在充電器10的蓄電部12中的電荷對指揮棒20的蓄電部21快速充電。在本實(shí)施方式中，蓄電部21在10秒的時(shí)間內(nèi)處于充電滿的狀態(tài)，其后可使用3個小時(shí)。
(第4實(shí)施方式)
以下說明本發(fā)明的第4實(shí)施方式。
圖7所示為第4實(shí)施方式的包含充電器10和指揮棒20的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。蓄電部21中的電化學(xué)電容器是2個電壓2.3V-電容120F的電容器并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。充電器10中的直流電源11為12V、5A，蓄電部12的雙電荷層電容器是將由2.3V-60F的電容器5串聯(lián)3并聯(lián)而形成的11.5V-36F電容器并聯(lián)3組的結(jié)構(gòu)。特別是在本實(shí)施例中，并聯(lián)著多個充電器10的蓄電部12，分別通過切換開關(guān)19可進(jìn)行適當(dāng)切換。
在第4實(shí)施方式中，充電器10的蓄電部12由直流電源11預(yù)先充電。通過將指揮棒20安裝在充電器10上，充電端子16和充電端子27連接，首先由被積蓄在充電器10的蓄電部12中的電荷向指揮棒20的蓄電部21快速充電。在本實(shí)施方式中，蓄電部21在8秒的時(shí)間內(nèi)處于充電滿的狀態(tài)，其后可使用3個小時(shí)。
圖8所示為本發(fā)明第4實(shí)施方式的一個變形例。蓄電部21中的雙電荷層電容器是將2個電壓2.3V-電容120F的電容器并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。充電器10中的直流電源11為12V、5A，蓄電部12的電化學(xué)電容器是將2.3V-120F的電容器5串聯(lián)2并聯(lián)而形成的11.5V-48F電容器。
在上述變形例中，充電器10的蓄電部12由直流電源11預(yù)先充電。通過將指揮棒20安裝在充電器10上，充電端子16和充電端子27連接，首先由被積蓄在充電器10的蓄電部12中的電荷向指揮棒20的蓄電部21快速充電。在本實(shí)施方式中，蓄電部21在6秒的時(shí)間內(nèi)處于充電滿的狀態(tài)，其后可使用1.5個小時(shí)。
在本發(fā)明其它變形例中，蓄電部21中的雙電荷層電容器是將2個電壓2.3V-電容60F的電容器并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。充電器10中的直流電源11為12V、5A，蓄電部12的雙電荷層電容器是將2.3V-60F的電容器5串聯(lián)4并聯(lián)而形成的11.5V-48F電容器。
在上述的其它變形例中，充電器10的蓄電部12由直流電源11預(yù)先充電。通過將指揮棒20安裝在充電器10上，充電端子16和充電端子27連接，首先由被積蓄在充電器10的蓄電部12中的電荷向指揮棒20的蓄電部21快速充電。在本例中，蓄電部21在6秒的時(shí)間內(nèi)處于充電滿的狀態(tài)，其后可使用1.5個小時(shí)。
(第5實(shí)施方式)以下說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式。
圖9所示為第5實(shí)施方式的充電器30的結(jié)構(gòu)示例。充電器30包括由家用電源等供電生成直流電流的直流電源11、可由該直流電源11充電的蓄電部(第1蓄電部)12和第3蓄電部28、以及對所述蓄電部12和28的充放電進(jìn)行控制的充放電控制電路(第1充放電控制電路)13。上述部件配置在框體14內(nèi)，由商用電源通過商用電源端子15向直流電源11供電。另外，在框體14的上部配置有與指揮棒20的裝卸相對應(yīng)而連接的充電端子16。
本發(fā)明第5實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)例與圖1所示例相同，并且作為無繩設(shè)備的指揮器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與圖3所示結(jié)構(gòu)相同，因而在此省略說明。
圖10所示為包含充電器30和指揮棒20的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。指揮棒20的第2蓄電部21由電化學(xué)電容器構(gòu)成。在此使用的電化學(xué)電容器也稱為虛擬容量電容器，是利用以白金系元素的Ru(釕)或Ir(銥)的氧化物RuO2或IrO2為電極通過氧化還原反應(yīng)而得到的虛擬容量的電容器。就容量而言，每單位體積的容量是雙電荷層電容器2倍以上的電容器已投入實(shí)用。大電流的充放電能力可與雙電荷層電容器匹敵。
在本實(shí)施例中，第2蓄電部21中的電化學(xué)電容器由2個電壓2.3V-電容120F的電容器并聯(lián)而成。充電器10中的直流電源11為12V、5A，第1蓄電部12的雙電荷層電容器是將5個2.3V-60F的電容器串聯(lián)作為1個單位、然后并聯(lián)2個該單位(以下將所述的串并聯(lián)簡單稱為5串聯(lián)2并聯(lián))而形成的11.5V-24F電容器。第3蓄電部28的鎳氫電池是將4個1.2V-1600mAh串聯(lián)作為4.8V-1600mAh來使用。
第1充放電控制電路13和第2充放電控制電路22分別在向蓄電部12或蓄電部21充電時(shí)控制成不超過規(guī)定電壓(額定電壓)(過電壓控制功能)，并在第1蓄電部12或第2蓄電部21放電時(shí)控制成保持規(guī)定電壓(定電壓控制功能)。
在上述結(jié)構(gòu)中，充電器30的第1蓄電部12和第3蓄電部28由直流電源11預(yù)先充電。通過將指揮棒20安裝在充電器30上，充電端子16和充電端子27連接，首先由被積蓄在充電器30的蓄電部12中的電荷對指揮棒20的蓄電部21快速充電。然后由第3蓄電部28立即對第1蓄電部12充電。在本實(shí)施方式中，蓄電部21在15秒的時(shí)間內(nèi)處于充電滿的狀態(tài)，其后可使用3個小時(shí)。
在通過充電器30的蓄電部12充電時(shí)第2蓄電部21沒有達(dá)到額定電壓的情況下，利用開關(guān)17將充電電路切換到利用直流電源11的充電。然后由直流電源11向第2蓄電部21供電，直到達(dá)到額定電壓，并結(jié)束充電。在這種情況下，從利用充電器30的第1蓄電部12的充電切換到利用直流電源11的充電的切換時(shí)刻，可以是第1蓄電部12的電流值即將小于直流電源11的額定電流值之前。
在上述情況下，就充電器30的第1蓄電部12而言，如果僅以雙電荷層電容器(或者電化學(xué)電容器)對無繩設(shè)備側(cè)的第2蓄電部21充電，則需要大容量的雙電荷層電容器(電化學(xué)電容器)，這樣會使充電器30大型化，從而提高成本。另一方面，反過來如果在減小雙電荷層電容器(電化學(xué)電容器)容量的情況下對無繩設(shè)備側(cè)的蓄電部21充電，則需要大容量的直流電源11。以不使第1蓄電部12和直流電源11大型化為目的，第3蓄電部28是極為有效的。因此，蓄電部12的容量和蓄電部28的容量、直流電源11的容量，根據(jù)充電條件采用適當(dāng)?shù)臉?gòu)成。
另外，無繩設(shè)備側(cè)的蓄電部21與充電器30的蓄電部12相比較，充電器30的蓄電部12的電壓最好較高。電壓差越大，電荷移動速度越快。就容量來說，充電器30的蓄電部12的容量最好較大，但由于可以由直流電源11進(jìn)行追加充電，只要不是太小就沒有問題。
直流電源11與充電器30中內(nèi)置的第1蓄電部12及第3蓄電部28相比較，直流電源11的電壓最好大于等于蓄電部12及蓄電部28的充電電壓。其電流值最好在1A～10A之間，在1.5A～6A之間更好。電流值小于1A時(shí)，向充電器30中內(nèi)置的蓄電部12或無繩設(shè)備側(cè)的蓄電部21充電的時(shí)間變長。而在電流值大于6A時(shí)，電源變得大型并且成本提高。
(第6實(shí)施方式)以下說明本發(fā)明的第6實(shí)施方式。
圖11所示為該實(shí)施方式的包含充電器30和指揮棒20的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。蓄電部21中的電化學(xué)電容器為2個電壓2.3V-電容120F的電容器并聯(lián)而成。充電器30中的直流電源11為12V、2A，第1蓄電部12的雙電荷層電容器是將2.3V-24F的電容器5串聯(lián)4并聯(lián)而形成的11.5V-48F電容器。第3蓄電部28的鎳氫電池是將4個1.2V-1600mAh串聯(lián)作為4.8V-1600mAh使用。特別是在本例中，充電器30中包含第2充放電控制電路18。
在第6實(shí)施方式中，充電器30的第1蓄電部12和第3蓄電部28由直流電源11預(yù)先充電。通過將指揮棒20安裝在充電器30上，充電端子16和充電端子27相連接，首先由被積蓄在充電器30的蓄電部12中的電荷對指揮棒20的蓄電部21快速充電。然后由蓄電部28立即對蓄電部12充電。在本實(shí)施方式中，蓄電部21在15秒的時(shí)間內(nèi)處于充電滿的狀態(tài)，其后可使用3個小時(shí)。
(第7實(shí)施方式)
以下說明本發(fā)明的第7實(shí)施方式。
圖12所示為本實(shí)施方式的包含充電器30和指揮棒20的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。第2蓄電部21中的電化學(xué)電容器為2個電壓2.3V-電容120F的電容器并聯(lián)。充電器30中的直流電源11為12V、5A，第1蓄電部12的電化學(xué)電容器是將2.3V-120F的電容器5串聯(lián)2并聯(lián)而形成的11.5V-48F電容器。特別是在本例中，充電器30的蓄電部12由電化學(xué)電容器構(gòu)成。
在第7實(shí)施方式中，充電器30的第1蓄電部12和第3蓄電部28由直流電源11預(yù)先充電。通過將指揮棒20安裝在充電器30上，充電端子16和充電端子27相連接，首先由被積蓄在充電器30的蓄電部12中的電荷對指揮棒20的蓄電部21快速充電。然后由第3蓄電部28立即對第1蓄電部12充電。在本實(shí)施方式中，第2蓄電部21在10秒的時(shí)間內(nèi)處于充電滿的狀態(tài)，其后可使用3個小時(shí)。
(第8實(shí)施方式)以下說明本發(fā)明的第8實(shí)施方式。
圖13所示為本實(shí)施方式的包含充電器30和指揮棒20的無繩設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。第2蓄電部21中的電化學(xué)電容器是將2個電壓2.3V-電容120F的電容器并聯(lián)。充電器10中的直流電源11為12V、5A，第1蓄電部12的雙電荷層電容器是將由2.3V-60F的電容器5串聯(lián)3并聯(lián)而形成的11.5V-36F電容器并聯(lián)3組的結(jié)構(gòu)。特別是在本實(shí)施例中，并聯(lián)連接有多個充電器30的蓄電部12，分別通過切換開關(guān)19可進(jìn)行適當(dāng)切換。
在第8實(shí)施方式中，充電器30的蓄電部12和蓄電部28由直流電源11預(yù)先充電。通過將指揮棒20安裝在充電器30上，充電端子16和充電端子27相連接，首先由積蓄在充電器30的蓄電部12中的電荷對指揮棒20的蓄電部21快速充電。然后由蓄電部28立即對蓄電部12充電。在本實(shí)施方式中，蓄電部21在8秒的時(shí)間內(nèi)處于充電滿的狀態(tài)，其后可使用3個小時(shí)。
圖14所示為第8實(shí)施方式的變形例。第2蓄電部21中的雙電荷層電容器是將2個電壓2.3V-電容120F的電容器并聯(lián)。充電器30中的直流電源11為12V、5A，第1蓄電部12的電化學(xué)電容器是將2.3V-120F的電容器5串聯(lián)2并聯(lián)而形成的11.5V-48F電容器。
在上述變形例中，充電器30的蓄電部12和蓄電部28由直流電源11預(yù)先充電。通過將指揮棒20安裝在充電器30上，充電端子16和充電端子27相連接，首先由積蓄在充電器30的蓄電部12中的電荷對指揮棒20的蓄電部21快速充電。然后由第3蓄電部28立即對蓄電部12充電。在本實(shí)施方式中，蓄電部21在6秒的時(shí)間內(nèi)處于充電滿的狀態(tài)，其后可使用1.5個小時(shí)。
在其它變形例中，蓄電部21中的雙電荷層電容器是將2個電壓2.3V-電容60F的電容器并聯(lián)。充電器30中的直流電源11為12V、5A，蓄電部12的雙電荷層電容器是將2.3V-60F的電容器5串聯(lián)4并聯(lián)而形成的11.5V-48F電容器。
在該變形例中，充電器30的蓄電部12和蓄電部28由直流電源11預(yù)先充電。通過將指揮棒20安裝在充電器30上，充電端子16和充電端子27相連接，首先由積蓄在充電器30的蓄電部12中的電荷對指揮棒20的蓄電部21快速充電。然后由第3蓄電部28立即對第1蓄電部12充電。在本例中，蓄電部21在6秒的時(shí)間內(nèi)處于充電滿的狀態(tài)，其后可使用1.5個小時(shí)。
(第9實(shí)施方式)以下，結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的第9實(shí)施方式。
圖15是表示本發(fā)明第9實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)例的外觀立體圖。在該實(shí)施方式中，無繩設(shè)備具有可在充電器31上裝卸的指揮棒40，通過將指揮棒40安裝在充電器31上進(jìn)行充電。指揮棒40通過開關(guān)41的通斷使發(fā)光部42閃爍。
圖16是表示圖15所示充電器31的概略結(jié)構(gòu)例的剖面圖。充電器31包括直流電源32、可由該直流電源32充電的第1蓄電部33及第3蓄電部34、以及充放電控制電路35。直流電源32由商用電源等供電，生成直流電壓和直流電流。這些構(gòu)成部件配置在框體36內(nèi)，由商用電源通過商用電源端子37向直流電源32供電。另外，框體36上部配置有與指揮棒40的裝卸相對應(yīng)而連接的充電端子38。
圖17是表示圖15所示指揮棒40的概略結(jié)構(gòu)例的剖面圖。指揮棒40呈棒狀，包括第2蓄電部43和第4蓄電部44、以及控制該蓄電部43和44放電的放電控制電路45。在發(fā)光部42的內(nèi)部，在作為支承構(gòu)件的保持架46上排列有多個電源、例如發(fā)光二極管(LED)47。在該結(jié)構(gòu)例中，設(shè)置2列LED，每列4個，合計(jì)共8個LED(47a～47h)。LED47通過開關(guān)41的操作閃爍。另外，由于圖17是相對于圖15旋轉(zhuǎn)90°后的剖面圖，因而用于與充電器31連接的可裝卸的充電端子38在圖17中設(shè)置在指揮棒右端。
以下說明適用本發(fā)明的第9實(shí)施方式的無繩設(shè)備系統(tǒng)的動作。
圖18是表示本發(fā)明第9實(shí)施方式的包含充電器31和指揮棒40的無繩設(shè)備系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖。在圖18中，虛線包圍的區(qū)域表示充電器31，點(diǎn)劃線包圍的區(qū)域表示指揮棒40。充電器31和指揮棒40通過充電端子38(38a、38b、38c)和充電端子48(48a、48b、48c)連接。充電器31由直流電源32、充放電控制電路35、第1蓄電部33和第3蓄電部34等構(gòu)成。
在此，充放電控制電路35由第1蓄電部的充電控制電路50、第3蓄電部的充電控制電路51、第4蓄電部的充電控制電路52和開關(guān)裝置53、54、55、56等構(gòu)成。指揮棒40由LED47的通斷開關(guān)41、第2蓄電部43、第4蓄電部44、放電控制電路45和LED47等構(gòu)成。
首先說明充電器31的電路結(jié)構(gòu)中第1蓄電部33的充電電路。充放電控制電路35輸出控制信號S1來控制開關(guān)53，將與商用電源39連接的直流電源32的輸出V0連接到第1蓄電部33上，對第1蓄電部33充電。在圖示情況下，開關(guān)53中，開關(guān)53a連接直流電源32的正極和第1蓄電部的充電控制電路50，開關(guān)53b連接直流電源32的負(fù)極和第1蓄電部33的負(fù)極。開關(guān)53可使用繼電器等。與第1蓄電部33的充電電壓或充電電流有關(guān)的信息信號S2被提供給充放電控制電路35。
第1蓄電部的充電控制電路50連接在直流電源32和第1蓄電部33之間。這種情況下的控制包括防止第1蓄電部33的過電壓的充電電壓控制或過電流保護(hù)控制等。第1蓄電部的充電控制電路50根據(jù)第1蓄電部33的充電電壓進(jìn)行第1蓄電部33的充電控制，直到電壓達(dá)到充電滿的電壓V1。在此，第1蓄電部的充電控制電路50可以使用進(jìn)行定電壓控制的IC(集成電路)等。
以下說明對第3蓄電部34的充電。第1蓄電部33的充電結(jié)束后，充放電控制電路35輸出控制信號S1，將開關(guān)53連接到圖中虛線所示的B側(cè)。此時(shí)，開關(guān)53a將直流電源32的正極連接到開關(guān)54的一端。開關(guān)53b將直流電源32的負(fù)極接地。這樣，直流電源32的負(fù)極同接地的第3蓄電部34的負(fù)極連接。此時(shí)，充放電控制電路35輸出使開關(guān)54接通的輸出信號S3來接通開關(guān)54，從而連接直流電源32的正極和第3蓄電部的充電控制電路51。上述開關(guān)54可以使用雙極晶體管或MOSFET等半導(dǎo)體開關(guān)元件或繼電器等。通過上述開關(guān)53和開關(guān)54的動作，直流電源32經(jīng)由第3蓄電部的充電控制電路51同第3蓄電部34連接。與第3蓄電部34的充電電壓或充電電流有關(guān)的信息信號S4被提供給充放電控制電路35。
第3蓄電部34的充電控制電路51的控制中包括防止第3蓄電部34的過電壓的充電電壓控制或過電流保護(hù)控制等。這種情況下的控制包括防止第3蓄電部34的過電壓的充電電壓控制或過電流保護(hù)控制等。第3蓄電部的充電控制電路51根據(jù)第3蓄電部34的充電電壓進(jìn)行第3蓄電部34的充電控制，直到電壓達(dá)到充電滿的電壓V2。第3蓄電部的充電控制電路51可以使用進(jìn)行定電壓控制的IC等。
以下說明配置在指揮棒40內(nèi)部的對第2蓄電部43充電的電路。第1蓄電部33和第3蓄電部34的充電結(jié)束后，充放電控制電路35輸出控制信號S1來控制開關(guān)53，使直流電源32同第1蓄電部33和第3蓄電部34不連接。然后，充放電控制電路35輸出控制信號S5使開關(guān)55斷開后，輸出控制信號S6接通開關(guān)56。上述開關(guān)55和開關(guān)56可以使用雙極晶體管或MOSFET等半導(dǎo)體開關(guān)元件或繼電器等。這樣，第1蓄電部33和第3蓄電部34的串聯(lián)電壓施加在指揮棒40內(nèi)的第2蓄電部43上。
為了防止第2蓄電部43的過電壓，與第2蓄電部43的充電電壓信號有關(guān)的信息信號S7被提供給充放電控制電路35。充放電控制電路35在充電電壓信號S7達(dá)到充電滿電壓V3時(shí)，輸出控制信號S6，使開關(guān)56由接通變?yōu)閿嚅_，停止對第2蓄電部43的充電。此時(shí)，第1蓄電部33大致處于放電狀態(tài)。
以下說明指揮棒40內(nèi)的對第4蓄電部44充電的電路。第2蓄電部43的充電結(jié)束后，充放電控制電路35輸出控制信號S6斷開開關(guān)56，然后輸出控制信號S5接通開關(guān)55。這樣，由積蓄在第3蓄電部34中的電力對指揮棒40內(nèi)的第4蓄電部44充電。
為了防止第4蓄電部44的過電壓，與第4蓄電部的充電電壓有關(guān)的電壓或電流的信息信號S8被提供給充放電控制電路35。第4蓄電部44的充電控制電路52的控制中，包括防止第4蓄電部44的過電壓的充電電壓控制或過電流保護(hù)控制等。第4蓄電部44的充電控制電路52根據(jù)第4蓄電部44的充電電壓進(jìn)行充電控制，一直充電直到電壓達(dá)到充電滿電壓V4。第4蓄電部44的充電控制電路52可以使用進(jìn)行定電壓控制的IC等。
如上所述，利用直流電源32使充電器31內(nèi)的第1蓄電部33和第3蓄電部34充滿電，然后利用第1蓄電部33和第3蓄電部34使指揮棒內(nèi)的第2蓄電部和第4蓄電部充滿電。在該狀態(tài)下，指揮棒40可以從充電器31中取下進(jìn)行無繩使用。
以下說明將指揮棒無繩使用時(shí)的電路動作。放電控制電路45使開關(guān)41接通后，利用第2蓄電部43內(nèi)蓄積的電力驅(qū)動LED47。然后，當(dāng)?shù)?蓄電部43的電壓下降到驅(qū)動LED47所必要的電壓以下時(shí)，放電控制電路45將第2蓄電部43切換到第4蓄電部44，進(jìn)行LED47的驅(qū)動控制。
這種情況下，放電控制電路45具有第2及第4蓄電部43、44的電壓監(jiān)視和在向LED47供電時(shí)保持規(guī)定電壓的定電壓控制功能等。另外，放電控制電路45還可以具有LED脈沖驅(qū)動或以一定的時(shí)間間隔依次使多個LED點(diǎn)亮等控制功能。
在此更為具體地說明本發(fā)明無繩設(shè)備系統(tǒng)的第1蓄電部33和第3蓄電部34的充電。圖19是表示對本發(fā)明無繩設(shè)備系統(tǒng)的第1蓄電部33和第3蓄電部34的充電進(jìn)行控制的充放電控制電路35的處理內(nèi)容的流程圖。
首先，在步驟ST1中測定與第1蓄電部33的電壓有關(guān)的信息信號S2的電壓信息，在步驟ST2中判斷信息信號S2的電壓是否已被充電至第1蓄電部33的規(guī)定充電電壓V1。然后，如果在步驟ST2中判斷為沒有達(dá)到第1蓄電部33的規(guī)定充電電壓V1，則返回步驟ST3，對第1蓄電部33充電。相反，如果在步驟ST2中判斷為第1蓄電部33已經(jīng)被充電至規(guī)定充電電壓V1，則在步驟ST4中開始對第3蓄電部34充電。
然后，在步驟ST5中判斷信息信號S2的電壓是否已被放電至第1蓄電部33的規(guī)定充電電壓V1以下。然后如果在步驟ST6中判斷為沒有達(dá)到第1蓄電部33的規(guī)定充電電壓V1，則返回步驟ST3，對第1蓄電部33充電。
接著，在步驟ST7中測定與第3蓄電部34的電壓有關(guān)的信息信號S4的電壓，在步驟ST8中判斷信息信號S4的電壓是否已被充電至第3蓄電部34的規(guī)定充電電壓V2。然后，如果在步驟ST8中判斷為沒有達(dá)到第3蓄電部34的規(guī)定充電電壓V2，則返回步驟ST4，對第3蓄電部34充電。相反，如果在步驟ST8中判斷為第3蓄電部34已經(jīng)被充電至規(guī)定充電電壓V2，則在步驟ST9中結(jié)束第3蓄電部34的充電，返回步驟ST1。
充放電控制電路35如上所述地進(jìn)行第1蓄電部33和第3蓄電部34的充放電控制。
以下，更為具體地說明本發(fā)明無繩設(shè)備系統(tǒng)的第2蓄電部43和第4蓄電部44的充電。圖20是表示對本發(fā)明無繩設(shè)備系統(tǒng)的第2蓄電部43和第4蓄電部44的充電進(jìn)行控制的充放電控制電路的處理內(nèi)容的流程圖。
首先，在步驟ST11中測定與第2蓄電部43的電壓有關(guān)的信息信號S7的電壓，在步驟ST12中判斷信息信號S7的電壓是否已被充電至第2蓄電部43的規(guī)定充電電壓V3。然后，如果在步驟ST12中判斷為沒有達(dá)到第2蓄電部43的規(guī)定充電電壓V3，則返回步驟ST13，對第2蓄電部43充電。相反，如果在步驟ST12中判斷為第2蓄電部43已經(jīng)被充電至規(guī)定充電電壓V3，則在步驟ST14中開始對第4蓄電部44充電。
然后，在步驟ST15中判斷信息信號S7的電壓是否已被放電至第2蓄電部43的規(guī)定充電電壓V3以下。然后如果在步驟ST16中判斷為沒有達(dá)到第2蓄電部43的規(guī)定充電電壓V3，則返回步驟ST13，對第2蓄電部43充電。
接著，在步驟ST17中測定與第4蓄電部44的電壓有關(guān)的信息信號S8的電壓，在步驟ST18中判斷信息信號S8的電壓是否已被充電至第4蓄電部44的規(guī)定充電電壓V4。然后，如果在步驟ST18中判斷為沒有達(dá)到第4蓄電部44的規(guī)定充電電壓V4，則返回步驟ST14，對第4蓄電部44充電。相反，如果在步驟ST18中判斷為第4蓄電部44已經(jīng)被充電至規(guī)定充電電壓V4，則在步驟ST18中結(jié)束第4蓄電部44的充電。
充放電控制電路35如上所述地進(jìn)行第2蓄電部43和第4蓄電部44的充放電控制。
在上述結(jié)構(gòu)中，充電器31的第1蓄電部33和指揮棒40的第2蓄電部43適合采用電化學(xué)電容器或雙電荷層電容器。電化學(xué)電容器也稱為虛擬容量電容器，是利用以白金系元素的Ru(釕)或Ir(銥)的氧化物RuO2或IrO2為電極、通過氧化還原反應(yīng)而得到的虛擬容量的電容器。就容量而言，每單位體積的容量是雙電荷層電容器2倍以上的電容器已投入實(shí)用。電化學(xué)電容器在大電流區(qū)域的充放電能力可以與雙電荷層電容器匹敵。另外，充電器31的第3蓄電部34和指揮棒40的第4蓄電部44適合采用可充放電的鎳氫電池等蓄電池。
在此，就充電器31的第1蓄電部33而言，如果僅使用雙電荷層電容器或者電化學(xué)電容器對無繩設(shè)備側(cè)的第2蓄電部43或第4蓄電部44充電，則需要大容量的雙電荷層電容器或電化學(xué)電容器。這種情況下，為了對大容量的雙電荷層電容器等進(jìn)行快速充電，充電電流會變大，從而使充電器31的直流電源32大型化、成本提高。因此，為了不使第1蓄電部33和直流電源大型化，使用充電電流比雙電荷層電容器等小的蓄電池作為第3蓄電部34是比較有效的。這樣，第1蓄電部33的容量、第3蓄電部34的容量和直流電源32的容量，可根據(jù)在作為無繩設(shè)備的指揮棒40上配置的第2蓄電部43和第4蓄電部44的充放電條件，采用適當(dāng)?shù)臉?gòu)成。
在此，充電器31的第1蓄電部33的充電電壓V1最好比作為無繩設(shè)備的指揮棒40的第2蓄電部43的充電電壓V3高。電壓差越大，電荷移動速度越快。而且，充電器31的第1蓄電部33的容量最好比作為無繩設(shè)備的指揮棒40的第4蓄電部44的容量大，由于可以利用直流電源32進(jìn)行追加充電，只要不是太小就沒有問題。
直流電源32的輸出電壓V0和第1蓄電部33的充電電壓V1、以及第3蓄電部34的充電電壓V2相比，直流電源32的電壓V0最好大于等于V1及V2。而且，直流電源的輸出電流最好是能夠?qū)ψ鳛榈?和第2蓄電部的電化學(xué)電容器或雙電荷層電容器快速充電的電流值。
將現(xiàn)有的電化學(xué)電容器或雙電荷層電容器用于指揮棒等便攜式設(shè)備時(shí)，充電電流可以為例如1A～10A。1.5A～6A則更好。在便攜式設(shè)備的情況下，對電化學(xué)電容器或雙電荷層電容器的充電電流小于1A時(shí)，充電器31中內(nèi)置的第1蓄電部33或作為無繩設(shè)備的指揮棒40的第2蓄電部43的充電時(shí)間變長。而在該充電電流大于6A時(shí)，直流電源32變得大型化，成本提高。
本發(fā)明的無繩設(shè)備系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)如上所述，并以如下方式使用。在此，充電器31的第1蓄電部33和指揮棒40的第2蓄電部43使用電化學(xué)電容器，充電器31的第3蓄電部34和指揮棒40的第4蓄電部43使用鎳氫電池作為可充放電的蓄電池。
開始，充電器31的第1蓄電部33和第3蓄電部34通過充放電控制電路35分別與直流電源32連接，并被預(yù)先充電至電壓V1和V2。然后將指揮棒40的充電端子48安裝在充電器31的充電端子38上。在此，充電器31的第1蓄電部33和第3蓄電部34通過充放電控制電路35串聯(lián)連接，其電壓成為V1+V2。然后，充放電控制電路35利用串聯(lián)連接的第1蓄電部33和第3蓄電部34對指揮棒40的第2蓄電部43快速充電至電壓V3。在第2蓄電部43快速充電結(jié)束后，充放電控制電路35使第4蓄電部44充電至電壓V4。
這樣，指揮棒40的第2和第4蓄電部充滿電，將指揮棒40的充電端子48從充電器31的充電端子38上取下。在該狀態(tài)下，無繩設(shè)備的指揮棒40可以無繩使用。此時(shí)，指揮棒40的LED驅(qū)動電路最開始以第2蓄電部43的電化學(xué)電容器為電源對LED47進(jìn)行點(diǎn)亮控制，當(dāng)電化學(xué)電容器的電壓降低到LED驅(qū)動電壓之下時(shí)，接著使用在作為第4蓄電部44的鎳氫電池中蓄積的電力進(jìn)行LED47的驅(qū)動控制。
本發(fā)明的無繩設(shè)備系統(tǒng)如上所述地動作，將指揮棒40連接到充電器31、將充電器31連接到商用電源37后，充電器31和指揮棒40的各蓄電部(33、34、43、44)被充滿電。在該狀態(tài)下，指揮棒40可以無繩使用。此時(shí)，如果將充電器31與指揮棒40一起攜帶，當(dāng)指揮棒40的第2和第4蓄電部43、44的電力耗盡時(shí)，可再次由充電器31充電。這樣，本發(fā)明的無繩設(shè)備系統(tǒng)的無繩設(shè)備40由于具有可快速充放電的雙電荷層電容器或電化學(xué)電容器和蓄電池，因而可以快速充放電且可長時(shí)間使用。
以下說明上述無繩設(shè)備系統(tǒng)的第9實(shí)施方式的具體實(shí)施例。
(實(shí)施例1)充電器31內(nèi)結(jié)構(gòu)如下。直流電源為15V、5A。第1蓄電部33是4個2.3V-120F的電化學(xué)電容器串聯(lián)而形成的9.2V-30F電容器。1個電化學(xué)電容器的體積是10.2ml(毫升cm-3)，4個為40.8ml。
第3蓄電部34由10個1.2V-1600mAh的鎳氫電池串聯(lián)形成12V-1600mAh。1個鎳氫電池的體積為7.4ml，10個為74ml。
指揮棒40內(nèi)結(jié)構(gòu)如下。第2蓄電部43是4個2.3V-120F的電化學(xué)電容器串聯(lián)而形成的9.2V-30F電容器。1個電化學(xué)電容器的體積是10.2ml，4個為40.8ml。
此外，第4蓄電部44由7個1.2V-1600mAh的鎳氫電池串聯(lián)形成8.4V-1600mAh。1個鎳氫電池的體積為7.4ml，7個為51.8ml。
在該實(shí)施例1中，第2蓄電部43可以在3秒的時(shí)間內(nèi)處于充滿電狀態(tài)，僅使用第2蓄電部43時(shí)LED的可驅(qū)動時(shí)間為3小時(shí)。使用充滿電的第4蓄電部的鎳氫電池時(shí)LED的連續(xù)驅(qū)動時(shí)間為110小時(shí)。這樣，作為指揮棒40側(cè)的第2蓄電部43的電化學(xué)電容器的體積是作為第4蓄電部44的鎳氫電池體積的78％左右，從而可以實(shí)現(xiàn)可快速充放電的無繩設(shè)備系統(tǒng)。
(實(shí)施例2)制作如下的無繩設(shè)備系統(tǒng)除了充電器31內(nèi)的第1蓄電部33是將4個串聯(lián)連接的2.3V-60F的雙電荷層電容器作為1個單位、且并聯(lián)2個該單位而形成的4串聯(lián)2并聯(lián)的9.2V-30F以外，其它結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例1相同。
這種情況下，充電器31內(nèi)的第1蓄電部33可以在3秒的時(shí)間內(nèi)處于充滿電狀態(tài)，僅使用第2蓄電部43時(shí)的LED的可驅(qū)動時(shí)間為3小時(shí)。使用充滿電的第4蓄電部的鎳氫電池時(shí)LED的連續(xù)驅(qū)動時(shí)間為110小時(shí)。
本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施例，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)作各種變形，這些變形無疑包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，上述實(shí)施例中說明的電壓或電流等具體數(shù)值表示的是其比較合適的數(shù)據(jù)，可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)變更。另外，上述實(shí)施例中作為無繩設(shè)備主要說明的是指揮棒，但本發(fā)明的無繩設(shè)備系統(tǒng)當(dāng)然適用于電動剃須刀、電動牙刷、小型吸塵器和電鉆等便攜式電器，個人計(jì)算機(jī)、攜帶式電話、PDA(便攜式終端)等便攜式信息設(shè)備，以及利用CD、MD、DVD等光盤或光磁盤的處理音樂或圖象信息的便攜式設(shè)備等各種用途種類的便攜式設(shè)備，可以得到與上述實(shí)施例同樣的作用效果。
工業(yè)實(shí)用性如上述說明，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)是與現(xiàn)有二次電池的充電時(shí)間相比可以快速充電、可以長時(shí)間使用，并且可以實(shí)現(xiàn)充電器小型化、低成本化等。
權(quán)利要求
1.一種無繩設(shè)備系統(tǒng)，將可在充電器上裝卸的無繩設(shè)備安裝在該充電器上進(jìn)行充電，其特征在于，具有可由包含在所述充電器中的直流電源充電的第1蓄電部，對該第1蓄電部的充放電進(jìn)行控制的第1充放電控制電路，包含在所述無繩設(shè)備中的第2蓄電部，以及對該第2蓄電部的充放電進(jìn)行控制的第2充放電控制電路；在安裝了所述無繩設(shè)備時(shí)，至少從所述第1蓄電部對所述第2蓄電部充電。
2.如權(quán)利要求1所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述第1蓄電部和所述第2蓄電部由雙電荷層電容器或電化學(xué)電容器構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述第2蓄電部可由所述第1蓄電部或所述直流電源充電。
4.如權(quán)利要求3所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，與所述第1蓄電部的充電輸出對應(yīng)，將對所述第2蓄電部的充電路徑切換到所述第1蓄電部或所述直流電源。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述第2充放電控制電路包含在所述無繩設(shè)備或所述充電器中。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，多個所述第1蓄電部并聯(lián)連接在所述直流電源上。
7.一種無繩設(shè)備系統(tǒng)，將可在充電器上裝卸的無繩設(shè)備安裝在該充電器上進(jìn)行充電，其特征在于，具有可由包含在所述充電器中的直流電源充電的第1蓄電部，可由所述直流電源充電且可向所述第1蓄電部充電的第3蓄電部，對所述第1蓄電部和所述第3蓄電部的充放電進(jìn)行控制的第1充放電控制電路，包含在所述無繩設(shè)備中的第2蓄電部，以及對該第2蓄電部的充放電進(jìn)行控制的第2充放電控制電路；在安裝了所述無繩設(shè)備時(shí)，至少從所述第1蓄電部對所述第2蓄電部充電。
8.如權(quán)利要求7所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述第1蓄電部和所述第2蓄電部由雙電荷層電容器或電化學(xué)電容器構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求7或8所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述第3蓄電部由可充放電的電池構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求7～9當(dāng)中任意一個所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述第3蓄電部可由所述直流電源充電。
11.如權(quán)利要求7～10中任一項(xiàng)所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述第2蓄電部可由所述第1蓄電部或所述直流電源充電。
12.如權(quán)利要求7～11中任一項(xiàng)所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，與所述第1蓄電部的充電輸出對應(yīng)，將對所述第2蓄電部的充電路徑切換到所述第1蓄電部或所述直流電源。
13.如權(quán)利要求7～12中任一項(xiàng)所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述第3充放電控制電路包含在所述無繩設(shè)備或所述充電器中。
14.如權(quán)利要求7～13中任一項(xiàng)所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，多個所述第1蓄電部并聯(lián)連接在所述直流電源上。
15.一種無繩設(shè)備系統(tǒng)，將可在包含直流電源的充電器上裝卸的無繩設(shè)備安裝在該充電器上進(jìn)行充電，其特征在于，具有可由所述直流電源充電且配置在所述充電器內(nèi)的第1蓄電部和第3充電部，包含在所述無繩設(shè)備中的第2蓄電部和第4蓄電部，控制所述第1～第4蓄電部的充放電且配置在所述充電器內(nèi)的充放電控制電路，以及控制所述第2和第4蓄電部的放電的放電控制電路；在安裝了所述無繩設(shè)備時(shí)，至少從所述第1蓄電部和第3蓄電部對所述第2蓄電部充電，并且從所述第3蓄電部對所述第4蓄電部充電。
16.如權(quán)利要求15所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述第1蓄電部和所述第2蓄電部由雙電荷層電容器或電化學(xué)電容器構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求15或16所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述第3蓄電部和所述第4蓄電部由蓄電池構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求15～17中任一項(xiàng)所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述第2蓄電部可由所述第1蓄電部和所述第3蓄電部中的一個或其組合充電。
19.如權(quán)利要求15～18中任一項(xiàng)所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述第4蓄電部可由所述第3蓄電部充電。
20.如權(quán)利要求15～19中任一項(xiàng)所述的無繩設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，對所述第2和第4蓄電部的放電進(jìn)行控制的放電控制電路包含在所述無繩設(shè)備當(dāng)中。
全文摘要
將可在充電器(10、30、31)上裝卸的無繩設(shè)備(20、40)安裝在充電器(10、30、31)上進(jìn)行充電。具有可由包含在充電器(10、30、31)中的直流電源(11、32)充電的第1蓄電部(12、33)，控制第1蓄電部(12、33)的充放電的第1充放電控制電路(13、50)，包含在無繩設(shè)備(20、40)中的第2蓄電部(21、43)，以及控制第2蓄電部(21、43)的充放電的第2充放電控制電路(22、45)。充電器(10、30、31)中還可以具有可由直流電源(11、32)充電的第3蓄電部(28)。而且，無繩設(shè)備(20、40)中還可以具有第4蓄電部(44)。在安裝了無繩設(shè)備時(shí)，至少從第1蓄電部(12、33)對第2蓄電部(21、43)充電。具有與現(xiàn)有二次電池的充電時(shí)間相比可以快速充電、可以長時(shí)間使用、并且可以實(shí)現(xiàn)充電器小型化、低成本化等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02J7/04GK1653668SQ0381075
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月13日
發(fā)明者高良憲, 蟲明文, 松原朗, 池內(nèi)豐太 申請人:日橋股份有限公司