JP2002314639A - 携帯式小型電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池パックの簡略化および低価格化を維持し
ながら、小型電気機器４側に備えた電池容量検出手段２
の共通化を図ることを可能とし、電池パック内に収納す
る素電池が変更されても、比較的正確な電池容量検知が
行える様にする。 【解決手段】 電池ケース１８側に、同時に収納される
二次電池１１の充放電に関する特性情報およびそれに付
随する各種の情報を格納した記憶手段６を備える一方、
本体ケース１２側に、その特性情報を利用したアルゴリ
ズムで動作する電池容量の検出手段２を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、携帯電話の様に
二次電池を駆動電源として使用した携帯式の小型電気機
器であって、特に二次電池の残容量を検出可能としたも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の小型電気機器は、使用可能
な二次電池の種類を限定するとともに、その二次電池に
適合した回路設計したものが一般的である。また、二次
電池をパック化し、そのパック内部に電池容量の検出手
段を一体に備えたものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二次電
池と一体に容量の検出手段を備えたものにあっては、構
造が複雑となって大型化するとともに、コストアップの
原因ともなる。一方、本体側に電池容量の検出手段を備
える場合、正確な容量検知を行うためには、使用する電
池を変更する毎にパラメータを変更する必要があるな
ど、使い勝手が悪い。

【０００４】本発明はかかる不都合に鑑みてなされたも
のであって、電池パック側に二次電池の特性情報を収納
し、本体ケース側にその特性情報を利用して動作する検
出手段を配置することにより、電池パックの簡略化を維
持しながら、使用可能な二次電池が限定されない携帯用
小型電気機器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる携帯式小
型電気機器４は、図１にその全体的な構成を概略的に示
す如く、本体ケース１２内に、二次電池１１に対する充
電および放電量を制御可能とする充放電制御手段３と、
二次電池１１の残容量を検出可能とする電池容量検出手
段２と、二次電池１１を駆動電源とする携帯電話におけ
る通話機能の様な複数の機能手段５ａ・５ｂ・５ｃとを
一体に備える。

【０００６】またその本体ケース１２に対して着脱自在
に取り付けられる電池ケース１８内に、素電池を収納し
てパック化した二次電池１１を備えている。更に電池ケ
ース１８内には、その電池ケース１８内に同時に収納さ
れる素電池における負荷特性、温度特性あるいは劣化特
性の様な充放電量を計算するの必要な各種の特性情報を
予め記憶した記憶手段６を備える一方、電池容量検出手
段２では、電池ケース１８内に備えた素電池の特性情報
を利用して二次電池１１の残容量の検出動作を行うこと
を特徴とする。

【０００７】前記した電池ケース１８内の記憶手段６に
は、電池容量検出手段２が検出した残容量を保存可能と
することにより、電池ケース１８を本体ケース１２から
取り外した場合などにおける自己放電量が推測できる。

【０００８】

【発明の効果】本発明は上記のごとく、電池ケース１８
側に二次電池１１の特性情報を収納し、本体ケース１２
側にその特性情報を利用して動作する電池容量の検出手
段を配置することにより、電池パックの簡略化を維持し
ながら、使用可能な二次電池１１が限定されることな
く、比較的正確な電池容量検知を可能とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる携帯式小型
電気機器を図２〜図４に示す携帯電話１０に実施した一
例を示すがこれに限らず、ポケットタイプのパソコンな
ど、二次電池を駆動電源として使用した各種の携帯式情
報端末に対しても略同様に実施できることは勿論であ
る。

【００１０】携帯電話１０は、図２にその外観形状を示
す如く、扁平な矩形箱状の本体ケース１２の正面側に、
液晶表示板による表示画面１３およびスピーカ１４から
なる表示部１５と、キーボード３３およびマイク３４か
らなる操作部１７とを備える。更に裏面側には、二次電
池１１を内蔵した電池ケース１８を、電極３５を介して
着脱自在に取り付けるとともに、本体ケース１２の内部
に電子回路１６を収納している。

【００１１】図３は、本体ケース１２に内蔵する電子回
路１６がハードウェアとして備える機能を模式的に示し
たものであって、携帯電話としての基本的な送受機能を
備えた送受信部１９に加え、１チップマイコンを制御の
中心に備えた制御部２０および記憶部２１に格納された
ソフトウェアを利用した制御動作によって、後記する各
種の機能を実現している。なお、携帯電話としての基本
的な回路構成は従来の多機能電話と略同様なので、詳細
な説明は省略する。

【００１２】本実施例にあっては更に、二次電池１１の
残量監視部２２を備えて二次電池１１における残容量を
リアルタイムで正確に把握可能とする一方、検出した電
池残容量に関するデータに基づいて、後記する各種の制
御動作を実行可能とする。

【００１３】ここで図４は、電池残量監視部２２の構成
を明確にするため、電池ケース１８内の二次電池１１に
対する充放電に関する構成を中心に表したブロック図で
ある。二次電池１１からの出力電圧は、制御回路２３で
その動作が制御される放電回路２４を介して上記した各
部に印加されることにより、通常は二次電池１１を駆動
電源として電子回路１６は動作する。

【００１４】また、商用交流電源２５から出力される１
００〜２００Ｖの商用交流電圧は、ＡＣ−ＤＣコンバー
タ２６により低圧の直流電圧に変換されたのち、本体ケ
ース１２の下面に備えた着脱自在なコネクタ２７を介
し、本体ケース１２内の電子回路１６に印加される。

【００１５】この本体ケース１２の外部から送られる直
流電圧は、二次電池１１に代えて電子回路１６の各部に
駆動電力を供給可能とすると同時に、制御回路２３で制
御される充電回路２８によって充電電圧および充電電流
を制御しながら二次電池１１に印加することにより、上
記した放電回路２４と連動して二次電池１１における正
確な電池残容量を把握しながら、所定の充電率まで二次
電池１１を充放電可能とする。

【００１６】電池残量監視部２２は、充電電流の大きさ
を検出可能とする充電電流センサ２９を充電回路２８
に、放電電流の大きさを検出可能とする放電電流センサ
３０を放電回路２４に各々備え、各センサ２９・３０に
よる検出値に基づいて二次電池１１に対する充放電量を
制御すると同時に、検出した充放電電流を積算すること
により、現在の電池残容量をリアルタイムで算出可能と
する。

【００１７】本発明にあっては更に、電池ケース１８内
に記憶回路３１と温度センサ３２を一体に内蔵し、記憶
回路３１に備えた電池の特性情報と、温度センサ３２に
よる電池表面における温度変化情報に基づき、前記した
積算による電池残量を補正可能とすることを特徴とす
る。

【００１８】ここで記憶回路３１は、フラッシュメモリ
あるいは電池でバックアップされたＲＡＭの様な書き換
え可能な記憶素子を備え、その記憶素子に対するデータ
の書き込みおよび読み出しを可能とする必要最小限に抑
制された回路構成をとる。更に記憶回路３１内には、内
蔵する二次電池１１を構成する素電池の負荷特性、温度
特性あるいは劣化特性の様な充放電量を計算するの必要
な電池の特性情報や、充放電中における電池残量および
その時点の時刻の様に、充放電中は勿論、電池ケース１
８を本体ケース１２から取り外したのちも電池の残容量
の変化を推測するのに必要な情報が含まれるが、記憶回
路３１の構成および記憶内容は限定されるものではな
い。

【００１９】一方、本体ケース１２側の制御回路２３に
は、電池の電池残量を検出するためのアルゴリズムが格
納されている。かかるアルゴリズムとしては、電池電圧
が下限値を下回った完全放電時にその残容量を０％と
し、満充電の検出時にその残容量を１００％に絶対補正
するとともに、その間における残容量は充放電量を積算
して行くことにより算出されるが、その電池残量の検出
方法は限定されるものではない。

【００２０】なお、満充電時の検出方法としては、例え
ば、電池温度の時間変化率がある設定値以上になった時
点とする方法、電池電圧が上昇後下降に転じて更にある
設定値以上降下した時点とする方法、電池電圧の時間に
対する二次微分が充電量１００％に近い領域で正から負
に変化した時点とする方法など、そのシステムに最適な
アルゴリズムが採用される。

【００２１】更に、電池ケース１８中の記憶回路３１に
格納した電池特性情報を利用し、前記した満充電の検出
と充放電量の積算動作を、実際に使用している二次電池
１１に対応させて行わせる。また、算出された電池残容
量とその時刻は絶えず記憶回路３１中に記憶されてお
り、例えば電池ケース１８を本体ケース１２から一旦外
して再度取り付けた場合にあっては、取り外し中の経過
時間と放電特性とから自己放電量を推測し、電池ケース
１８の取り外し前の電池残容量から自己放電量を引いて
現在容量の補正を行う。

【００２２】次に、ソフトウェアを使用して実現される
機能としては、通常の携帯電話１０としての送受話機能
に加えて、次の様なものが用意されている。例えば、イ
ンターネット回線に接続して情報を検索する機能、音楽
・映像あるいはプログラムの様な各種情報を記憶部２１
にダウンロードする機能、記憶部２１にダウンロードし
た情報を実行する機能、商品の購入や銀行取引の様な所
定の商行為をする機能であるが、その機能の内容は限定
されるものではない。

【００２３】ところで携帯電話１０は一般的に、上記し
た様に待ち受け受信や音声による通話といった携帯電話
としての基本的な機能に加えて、インターネット回線へ
接続したデータ通信動作、データのダウンロード、音楽
の記録再生、画像の記録再生、ゲーム等のプログラム実
行の様な付加機能が設けられているが、各機能の実行時
に動作する回路部分あるいはＣＰＵの使用率等が異なっ
ているために、選択した機能を実行するのに必要な単位
時間当りの電力量も異なる。

【００２４】しかしながら、使用する機能が特定されれ
ば単位時間当たりに必要な電力量が決まり、その時の電
池残量から該当の機能を実行可能な時間も推測できる。
また、音楽や映像であれば１つの曲の様な単位となる時
間が、データのダウンロードであれば、通信速度とデー
タのバイト数からダウンロードするのに必要な時間が予
測される。

【００２５】そこで本発明にかかる携帯電話１０にあっ
ては更に、前記した各機能を実行する際に、図５の様
に、上記した電池残量監視部２２で把握される二次電池
１１の残容量と連動させた以下の様な各モードに対応さ
せた動作を、手動あるいは自動的にさせる様に構成して
いる。なお以下の各モードは、単独に実行することも可
能であるし、関連する動作を互いに連動して行うことも
できる。

【００２６】第１のモードとしては、上記した各種の機
能について、現在の電池残容量であればどの程度の時間
継続して実行できるかを報知可能とする「報知モード」
である。その際、音楽や映像の再生であれば、使用可能
時間に加えて、再生可能な曲数の様な直感的に判りやす
い方法でも表示される。もし単位となるデータの一部し
か実行できないことが判断される場合であれば、その旨
の警告表示も同時になされる。

【００２７】第２のモードとしては、選択した機能を全
て実行するのに電池の残容量が不足すると判断された場
合に、その機能を実行するのに重要度が低いと思われる
機能から順番に停止あるいは能力を落として節電を図る
「節電モード」である。

【００２８】例えば、音楽の再生中やダウンロード中に
あっては表示部１５における画像表示は基本的には必要
ない。そこで、液晶表示板のバックライトの様な表示に
不要な動作の内で重要度の低いものから順番に停止ある
いは機能を低下させることによって省電力化を図り、動
作可能時間の延長を可能とするのである。

【００２９】第３のモードとしては、選択した機能の最
小単位を完了しない前に二次電池１１の残量不足でその
動作継続が不能となった場合に、二次電池１１を取り替
え或いは充電を行った後に、中断した部分から再開して
完了させる「継続モード」である。

【００３０】例えばデータのダウンロード途中に中断し
た場合にあっては、最初からダウンロードを行わせるの
ではなく、残りのデータのみをダウンロードし、既にダ
ウンロード済みのデータと結合可能とする。

【００３１】第４のモードとしては、外出等する場合に
あって、動作を必要とする機能を全うするのに二次電池
１１の残容量が不足することが上記した「報知モード」
により判定された場合、その機能を実行するのに不足す
る充電量に対応させた充電制御を可能とする「充電量制
御モード」である。

【００３２】次に上記した第１〜第４の各モードについ
て、更に詳細に説明する。先ず第１の「報知モード」
は、次に実行させようとする機能を選択する前に、その
機能に関する情報を積極的に得る目的で操作者が意識的
に入る場合と、所定の機能を実行しようとした場合に、
自動的にそのモードに入って警告等の報知動作が行われ
る場合と、他の外部機器と連動した動作を行わせるため
にその外部機器側に自動的に報知される場合とがある。
なお報知される情報は、上記した特定の機能の動作可能
時間に加えて、二次電池１１の残容量や充電率の様な二
次電池１１の充電状態に関する情報など適宜増減して実
施できるものであり、またその報知形式も限定されるも
のではない。

【００３３】ここで操作者が明示的に「報知モード」に
入った場合にあっては、実行可能な機能のリストが表示
画面１３上で一覧表示され、更に現在の電池残容量を用
いて各機能を実行できる時間が算出表示される。この場
合、ダウンロードされるデータや再生される音楽のファ
イルサイズが特定されていないので、概略値として表示
される。

【００３４】一方、自動的に「報知モード」に入った場
合にあっては、実行すべき機能選択がなされて具体的な
動作条件が決定しているのが一般的である。そこで、例
えば必要なファイルをすべてダウンロードするのには電
池の残容量が不足することが判定されると、その旨の警
告表示がなされ、それでもダウンロードを実行するか否
かの判断が求められる。

【００３５】この時に充分な電池残容量がある場合には
逆に、動作可能な時間に関する情報を表示しないか、安
心してその機能を実行できることを、マーク等をもって
表示することができる。また不足することはないが、十
分でもない場合にあっては、例えば音楽の再生の場合に
あっては、その曲であればあと何曲分あるいは何分の再
生が可能かといった、該当の機能を継続して実行できる
具体的な時間等の情報が表示されると同時に、次の「節
電モード」に入るか否かの判断が求められる。

【００３６】また、携帯電話１０をパソコン装置や携帯
式通信端末の様な他の外部機器と連動して動作させる場
合にあっては、有線あるいは無線状態でその外部機器側
に上記した情報がデータ伝送される。するとその情報を
受け取った外部機器側では、例えば携帯電話１０側にお
ける二次電池１１の電池容量が減少していることを判断
すると、データの保存処理等の必要な動作が連動して行
われるのである。

【００３７】次に第２のモードである「節電モード」
は、電池の残容量の不足に起因する動作時間の不足を補
うため、実施しようとする機能に関係が小さい動作を停
止または実施能力を強制的に低下させることにより消費
電力を減少させるものである。

【００３８】このモードに入る条件および入った後の動
作内容は、システムとして基本的な設定が予めなされて
いるが、初期設定時に操作者自らがその内容を設定変更
することも可能とする。

【００３９】ここで「節電モード」に入るための具体的
な条件としては、二次電池１１の残容量が例えば満充電
時の１０％程度の下限値を下回った場合の様に、実行さ
せる機能にかかわりなく、一律に決定することもでき
る。

【００４０】しかし、通話や待ち受け受信機能の様に単
位となる区切りがない場合にあっては、その動作可能時
間が下限値として設定される。一方、データのダウンロ
ードや音楽の再生の様に所定の単位が予め設定されてい
る場合にあっては、少なくともその単位となる量の実行
が出来なくなる時点を条件としているが、適宜変更でき
ることは勿論である。

【００４１】一方、節電動作として行われる内容は、該
当の機能を実行する内容を分析し、影響が少ないものか
ら順位をつけるとともに、各内容を停止した場合に節電
できる電力量がリストアップされる。そして、不足する
電力量に対応するだけの電力量を賄うのに必要な節電内
容が順次に判断されて実行される。

【００４２】例えば音楽の再生時にあっては、画像表示
は基本的に必要ではないので停止できる。またＣＰＵの
能力が実施すべき機能に比して高い場合、ＣＰＵの動作
周波数を低下させるなどして消費電力を低下させること
ができる。またスピーカ１４から出力される音量を制限
することによっても節電が可能である。その他、節電で
きる内容は機能毎に異なるので、ここでは言及しない。

【００４３】次に第３のモードである「継続モード」
は、主としてデータのダウンロード時に有効なモードで
あって、例えば記憶部２１上に、ダウンロードの状態を
示す「ダウンロードステータス」と、ダウンロードの対
象となる「データサイズ」と、「ダウンロード済みのデ
ータサイズ」と、ダウンロードされたデータの「インデ
ックス情報」がダウンロード中に記憶される様に構成す
るとともに、図６の流れ図に示す動作が行われる。

【００４４】すなわち、図６のステップＳＴ１でダウン
ロード処理をスタートさせた場合、まずステップＳＴ２
でダウンロードの再開処理であるか否かが判定される。
この判定で再開処理でないことが判定されると、ステッ
プＳＴ３でダウンロード元に対してダウンロードすべき
データサイズを問い合わせる。

【００４５】次にステップＳＴ４において、データサイ
ズとデータ通信可能な速度からダウンロードに必要な時
間を算出する。更にステップＳＴ５では、電池の残容量
とダウンロード時に予想される消費電流量から電池の残
り動作時間を算出し、次のステップＳＴ６で電池の残容
量がダウンロードに必要な容量を下回っていることが判
定されると、ステップＳＴ７において操作者に対してダ
ウンロードを実行するか否かの確認が行われ、ステップ
ＳＴ８でダウンロードを行わないことを決定すると、ス
テップＳＴ９に移ってダウンロードを終了する。

【００４６】ステップＳＴ８でダウンロードの実行を選
択すると、ステップＳＴ１０でダウンロードすべきデー
タサイズと、インデックス情報をメモリに書き込むとと
もに、ステップＳＴ１１でダウンロードステータスを
「開始」状態にする。

【００４７】更に次のステップＳＴ１２で電池の残容量
を調べ、電池残容量が僅少またはゼロになってないこと
が確認されると、ステップＳＴ１３で単位量のデータ受
信が行われるとともに、ステップＳＴ１４でダウンロー
ド済みのデータサイズを更新する。更にステップＳＴ１
５で全データを受信したか否かが判定され、受信が完了
した場合はステップＳＴ９に移ってダウンロードを終了
するが、完了していない場合はステップＳＴ１２に戻っ
てデータの受信を続ける。またデータの受信途中で、ス
テップＳＴ１２の判定により電池容量がゼロになったこ
とが確認されると、その旨を表示してダウンロードを中
断する。

【００４８】この様な形でダウンロードを中断した後
に、二次電池１１を充電するなどしてダウンロードをス
テップＳＴ１から再開すると、ステップＳＴ２において
ダウンロードステータスが調べられ、ステップＳＴ１３
に移ってデータ受信の再開処理がなされるのである。

【００４９】なお「継続モード」で再開処理がされる機
能は、上記した様なデータのダウンロード処理に限定さ
れることなく、音楽や画像の再生の様に、中断位置が特
定できるものであれば、略同様に実施できる。

【００５０】最後に第４のモードである「充電量制御モ
ード」は、二次電池１１の残容量が減少しているために
充電が必要であるが、外出時間が迫っているなどして、
満充電を待つまでの時間的余裕が少ない場合に有効なモ
ードである。

【００５１】すなわち、上記した「報知モード」を利用
することによって、実行すべき機能毎に、現在の残容量
で実行可能な時間がわかる。そこでこの「充電量制御モ
ード」では逆に、音楽再生の様な特定の機能をどれだけ
の時間実行したいか入力すると、その実行のために不足
する電池容量が判るので、その不足する電池容量分だけ
を限定的に充電可能とすることによって必要最小限の充
電を行い、充電時間の短縮を図るのである。

【００５２】なお、上記の様に二次電池１１を充電する
場合ばかりでなく、満充電状態の二次電池１１を放電さ
せて任意の残容量に減少させるために使用することもで
きる。例えばリチウムイオン電池は満充電状態で長期保
存すると劣化するが、長期保存に最適な所定容量まで強
制的に放電させる機能は有用である。

【００５３】その場合にあっても、携帯電話１０の使用
を再開する時のことを考慮し、上記した「報知モード」
を利用して、放電後に維持される二次電池１１の残容量
を決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成の基本的な構成を示す概略図であ
る。

【図２】本発明を携帯電話に実施した一例を示す斜視図
である。

【図３】電子回路の構成を概略的に示すブロック図であ
る。

【図４】電池残量監視部の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】電池残量監視部で行われる動作モードを示す説
明図である。

【図６】ダウンロード処理の内容を示す流れ図である。

【符号の説明】

２ 電池容量検出手段 ３ 充放電制御手段 ４ 小型電気機器 ５ 機能手段 ６ 記憶手段 １０ 携帯電話 １１ 二次電池 １２ 本体ケース １３ 表示画面 １４ スピーカ １５ 表示部 １６ 電子回路 １７ 操作部 １８ 電池ケース １９ 送受信部 ２０ 制御部 ２１ 記憶部 ２２ 電池残量監視部 ２３ 制御回路 ２４ 放電回路 ２５ 商用交流電源 ２６ ＡＣ−ＤＣコンバータ ２７ コネクタ ２８ 充電回路 ２９ 充電電流センサ ３０ 放電電流センサ ３１ 記憶回路 ３２ 温度センサ ３３ キーボード ３４ マイク ３５ 電極

フロントページの続き (72)発明者 蓮田 大 大阪府茨木市丑寅１丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 DA04 EA05 5H030 AA08 AS14 FF41 FF51 5K027 AA11 BB01 FF01 FF22 GG04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次電池に対する充電および放電量を制
   御可能とする充放電制御手段と、二次電池の残容量を検
   出可能とする電池容量検出手段と、二次電池を駆動電源
   とする複数の機能手段とを一体に備えた本体ケースと、 該本体ケースに対して着脱自在に取り付けられる電池ケ
   ース内に素電池を収納してパック化した二次電池とを備
   えた携帯式の小型電気機器であって、 前記電池ケース内には、その電池ケース内に収納される
   素電池の特性情報を予め記憶した記憶手段を備える一
   方、 前記電池容量検出手段では、電池ケース内に備えた素電
   池の特性情報を利用して二次電池の残容量の検出動作を
   行うことを特徴とする携帯式小型電気機器。
2. 【請求項２】 前記電池ケース内の記憶手段には、電池
   容量検出手段が検出した残容量が保存される請求項１記
   載の携帯式小型電気機器。
3. 【請求項３】 前記機能手段には、少なくとも携帯電話
   としての機能を含む請求項１または２記載の携帯式小型
   電気機器。