JP2004304900A

JP2004304900A - 二次電池充電回路及び二次電池充電方法並びに二次電池充電回路を備える移動通信装置

Info

Publication number: JP2004304900A
Application number: JP2003093664A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Osawa; 圭一大澤
Original assignee: NEC Saitama Ltd
Current assignee: NEC Saitama Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】電子機器内で消費されるエネルギーを有効に利用し、また、発熱量の大きい部品の温度を監視し、温度上昇による不具合の発生を未然に防止することができる二次電池充電回路及び二次電池充電方法並びに二次電池充電回路を備えた移動通信装置の提供。
【解決手段】電子装置内部の発熱量が相対的に大きい部品（例えば、移動通信装置の送信電力増幅器３）近傍の領域と該領域から離れた温度変動の少ない領域とに、異なる２種類の金属（金属Ａ１８及び金属Ｂ１９）で構成される熱電対の接点（測温接点２０及び基準接点２１、２２）を配置し、熱電対の熱起電力を増幅する増幅回路２３や二次電池１７の電圧を検出し充電を制御する充電制御回路２４を設け、発熱量が大きい部品の排熱を利用して二次電池１７を充電する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池充電回路及び二次電池充電方法並びに二次電池充電回路を備える移動通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機等の移動通信装置が広く普及している。移動通信装置では、電話機能やメール送受信機能に加えて、ｗｅｂ閲覧機能や写真撮影機能、動画撮影機能、赤外線等を用いた通信機能等の様々な機能が付加されるようになってきている。例えば、特開２００２−１５２３３９号公報には、カメラユニットを着脱可能に備えた携帯端末装置が開示されており、このような機能の増加に伴って移動通信装置の消費電力は増加している。
【０００３】
一方で、移動通信装置には持ち運びが容易なように更なる小型化、軽量化が求められており、移動通信装置に設けられる電源は、小さく、軽く、かつ高密度であることが要求され、このような要請から現在ではリチウムイオン二次電池が広く用いられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５２３３９号公報（第３−４頁、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
移動通信装置は携帯して使用されることから使用可能時間が長いことが望まれるが、近年の移動通信装置の高性能・高機能化に伴って一度の充電容量で使用可能な時間が減っているケースもある。また、移動通信装置に限らず、全ての電子装置において省エネルギー化が求められており、エネルギーを有効に利用できる方法の提案が望まれている。
【０００６】
また、移動通信装置は他の電子装置と異なり、人体に密着して携帯され、使用されることから、安全性が高いことが必須であり、部品の発熱による不具合の発生を未然に防止することも重要な課題である。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、電子装置内で消費されるエネルギーを有効に利用することができる二次電池充電回路及び二次電池充電方法並びに二次電池充電回路を備えた移動通信装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、発熱量の大きい部品の温度を監視し、温度上昇による不具合の発生を未然に防止することができる二次電池充電回路及び二次電池充電方法並びに二次電池充電回路を備えた移動通信装置を提供することにある。
【０００９】
【問題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の二次電池充電回路は、温度差を有する２つの領域に高温側接点と低温側接点とが配置された熱電変換素子と、該熱電変換素子で発生する電圧を増幅する増幅手段と、二次電池の電圧を検出し、充電が可能な場合に増幅された電圧により前記二次電池を充電する充電制御手段と、を備えたものである。
【００１０】
本発明においては、前記熱電変換素子の電圧を計測して前記２つの領域の温度差を算出する温度計測手段と、前記二次電池に充電する経路を遮断する電源遮断手段とを備え、前記温度差が予め定められた範囲を超えた場合に、前記充電経路が遮断される構成とすることができる。
【００１１】
また、本発明においては、前記熱電変換素子の電圧を計測して前記２つの領域の温度差を算出する温度計測手段を備え、該温度計測手段は前記二次電池充電回路を含む装置の動作を制御する制御手段に接続され、前記温度差を示す情報に基づいて、前記制御手段により前記装置の動作が制御される構成とすることもできる。
【００１２】
また、本発明の移動通信手段は、上記記載の二次電池充電回路を備えたことを特徴とするものであり、前記熱電変換素子の前記高温側接点が送信部の送信電力増幅部に設置されている構成とすることができる。
【００１３】
本発明においては、前記計測手段により前記送信電力増幅部の温度変動が監視され、該温度変動が予め定められた範囲を超えた場合に、電源の供給が遮断され、又は、表示手段又は発音手段により警告が発せられる構成とすることができる。
【００１４】
また、本発明の二次電池充電方法は、温度差を有する２つの領域に高温側接点と低温側接点とを配置した熱電変換素子を用い、該熱電変換素子で発生する電圧を増幅し、二次電池の電圧が充電可能な電圧である場合に、増幅した電圧により前記二次電池を充電するものである。
【００１５】
このように、本発明の構成によれば、電子装置を構成する部品の中で発熱量の大きい部品近傍の領域及び該部品から離れた温度の低い領域の各々に接点を備える熱電対などの熱電変変換素子を配設し、熱電対で発生した熱起電力を増幅して二次電池の充電を行うことにより、部品の発熱による排熱を有効に利用することができ、移動通信装置の通信時間の向上等を図ることができる。
【００１６】
また、熱電対の一端に熱起電力を計測し両領域の温度差を算出する温度計測手段を設けることにより、発熱量の大きい部品の温度変動を監視することができ、温度差に基づいて、予め設けた充電回路遮断手段を動作させて二次電池への充電を中止したり、温度情報を電子装置の制御部に送信することにより、温度差に基づいて電子装置の動作を制御したり、温度の上昇を使用者に警告することができ、電子装置を安全に使用することができる。特に、移動通信装置では、人体に密着して使用されることから、安全性を高めて不具合の発生を未然に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る二次電池充電回路及び二次電池充電方法は、電子装置内部の発熱量が相対的に大きい部品（例えば、移動通信装置の送信電力増幅器）近傍の領域と該領域から離れた温度変動の少ない領域とに、異なる２種類の金属で構成される熱電対の接点を配置し、熱電対の熱起電力を増幅する増幅回路や二次電池の充電を制御する充電制御回路を設け、発熱量が大きい部品の排熱を利用して二次電池を充電するものである。また、熱電対の熱起電力を計測し熱電対両端の領域の温度差を算出する温度計測回路を設けて構成部品の温度変動を監視し、温度計測回路の温度情報に基づいて、充電経路を遮断する電源遮断回路などを制御することにより、温度上昇による不具合の発生を未然に防止することができる。
【００１８】
移動通信装置を例にして説明すると、図１に示すように、送信機２の送信電力増幅器３に配置された測温接点２０は送信時の排熱により高温となる。そのため低温部に配置された基準接点２１、２２との間には温度差が生じ熱起電力が発生する。これを増幅回路２３に入力した後、充電制御回路２４を介し二次電池１７に供給することで充電が可能となる。
【００１９】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２０】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例に係る二次電池充電回路及び二次電池充電方法並びに二次電池充電回路を備える移動通信装置について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係る移動通信装置の構成を示すブロック図であり、図２は、二次電池充電回路部分の構成を示す図である。また、図３は、二次電池充電回路の動作原理を説明するための図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施例の移動通信装置は、アンテナ５で受信した信号を送受分波器４で分波して受信機６で受信し、受信信号処理回路８により音声に変換してレシーバ９で発声させる受信部と、マイク１２により入力された音声を送信信号処理回路１１で信号に変換し、送信機２を構成する送信電力増幅器３で増幅し、送受分波器４を介してアンテナ５から放射する送信部と、受信信号処理回路８や送信信号処理回路１１、周波数シンセサイザ７、ＬＣＤ表示部１３、カメラ１４、スピーカ１５、操作キー１６等を制御する制御回路１０と、各構成部品に電力を供給するリチウムイオン二次電池等の二次電池１７と、本実施例の特徴部分である二次電池充電回路１（図の破線で囲んだ部分）とを主な構成要素としている。
【００２２】
また、図２に示すように、二次電池充電回路１は、移動通信装置の構成部品の中で発熱量が大きい部品（例えば、送信電力増幅器３）近傍の測温接点２０と、発熱部品から離れた温度上昇の小さい基準接点２１、２２との間に配設される２つの異なる金属線（金属Ａ１８及び金属Ｂ１９）からなる熱電対と、熱電対で発生した熱起電力を増幅する増幅回路２３、及び二次電池１７への充電を制御し満充電の検出が可能な充電制御回路２４から構成される。
【００２３】
ここで、本発明の重要な構成要素である熱電対の構成について図３を参照して説明する。図３（ａ）に示すように、２つの異なる金属線（金属Ａ１８と金属Ｂ１９）を接合した回路（熱電対）をつくり、２つの接点に温度差を与えることで電流が発生する。その具体的な例を図３（ｂ）に示す。例えば、測温接点２０が１００℃で基準接点２１、２２が２０℃の場合、回路にはその温度差８０℃分の熱起電力が発生する。そこで、この熱起電力を二次電池の充電に利用することにより、排熱を有効に利用して通信時間の向上を図ることができる。
【００２４】
なお、熱電対を構成する金属は特に限定されず、白金−ロジウムやアルメル−クロメル、銅−コンスタンタン等任意の熱電対を用いることができる。また、熱電対を設置する部分も図の構成に限定されず、発熱量が相対的に大きい部品の近傍と該部品から離れた温度上昇の小さい領域との間に配設されていればよく、各構成部品の発熱量、配置、構造等を考慮して設定することができる。
【００２５】
次に、図１及び図２を参照して二次電池充電回路１の具体的な動作について説明する。
【００２６】
図１の構成要素であるマイク１２からの音声データやカメラ１４からの画像データおよび操作キー１６からの入力データ等は送信信号処理回路１１や送信機２により変調され、送信電力増幅器３によって所要の出力に増幅された後、アンテナ５から基地局へ送信される。アンテナ５が送信機２からの出力を基地局へ送信している時、送信電力増幅器３には熱が発生する。
【００２７】
すると、送信電力増幅器３は排熱により高温となり、ここに配置された熱電対の測温接点２０と低温部に配置された基準接点２１、２２との間には温度差が生じ、温度差分の熱起電力が発生する。この熱起電力を充電可能な出力まで増幅回路２３にて増幅し、充電制御回路２４は二次電池１７が満充電でないか検出しながら充電を行い、満充電の場合は充電を停止する。
【００２８】
このような制御を行うことにより、構成部品の排熱を有効に利用して二次電池の電力量の減少を抑えることができ、様々な機能を備えた消費電力の大きい移動通信装置においても、通信時間を向上させることができ、商品価値の高い移動通信装置を提供することができる。
【００２９】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例に係る二次電池充電回路及び二次電池充電方法並びに二次電池充電回路を備える移動通信装置について、図４及び図５を参照して説明する。図４及び図５は、第２の実施例に係る移動通信装置の構成を示すブロック図である。
【００３０】
従来技術で示したように電子装置は多数の部品で構成され、その中には発熱量の大きい部品も含まれており、電子装置の性能を維持するためには部品の発熱による装置の温度上昇を監視することが重要である。特に、携帯電話機等の移動通信装置は、人体に密着して携帯され、使用されるものであるため、部品の温度上昇を確実に検出し、不具合の発生を未然に防止することが重要である。そこで、熱電対を二次電池の充電に利用するのみならず、熱電対の熱起電力から温度差を算出して、その温度情報を利用して装置の制御を行うことを特徴としている。
【００３１】
具体的には、前記した増幅回路２３や充電制御回路２４に加えて、又はこれらに代えて、図４に示すように、熱電対の基準接点２１、２２の先に熱起電力の温度差を算出する温度計測回路２５と二次電池１７への電源供給を遮断するための電源遮断回路２６とを設けている。この温度計測回路２５には熱電対の測温接点２０と基準接点２１、２２の温度差の上限が設定されており、異常が検出された場合（例えば、予め設定された上限値以上となった場合）は速やかに電源遮断回路２６へ電源遮断信号が送出される。そして、電源遮断信号を受信した電源遮断回路２６は二次電池１７への電源供給を即時に遮断する。
【００３２】
また、図５に示すように、温度計測回路２５と制御回路１０とを接続し、温度計測回路２５で算出した温度情報を制御回路１０に送ることにより、制御回路１０では、異常が検出された場合に、発熱量の大きい部品への電力供給を制限したり、ＬＣＤ表示部１３やスピーカ１５を用いてユーザに部品の温度上昇を警告したり、電源を強制的に遮断する等の制御を行うことができ、発熱による不具合の発生を未然に防止することができる。また、温度計測回路２５で計測した温度情報を履歴情報として記憶手段に記憶することにより、メンテナンス時の故障解析に利用することもできる。その場合において、熱電対を複数設け、複数の部品に測温接点２０を設けることにより移動通信装置の各部の温度分布を確認することができ、より確実かつ細かい制御を行うことができる。
【００３３】
このように、移動通信装置に設ける二次電池充電回路１を、二次電池の充電として利用するだけでなく、熱電対の熱起電力から算出される温度差を活用して、異常が発生した場合に、二次電池の充電経路を遮断したり、ＬＣＤ表示部１３やスピーカ１５を用いてユーザに警告したり、電源を遮断する等の制御を行うことにより、移動通信装置の安全性を高め、不具合の発生を未然に防止することができる。
【００３４】
なお、上記各実施例では、熱電対を用いる構造としたが、２つの領域の温度差を電気信号に変換することができる任意の熱電変換素子を用いることができる。
また、上記各実施例では、本発明の二次電池充電回路１を移動通信装置に適用した場合について示したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、複数の部品と二次電池とを含み、部品の発熱により装置内部に温度差が生じる任意の電子装置に適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の二次電池充電回路及び二次電池充電方法並びに二次電池充電回路を備える移動通信装置によれば下記記載の効果を奏する。
【００３６】
本発明の第１の効果は、二次電池で駆動する装置の動作時間、例えば、移動通信装置の連続的な通信時間を向上させることができるということである。
【００３７】
その理由は、装置内に、温度差が生じる領域に接点を配置した熱電対と、熱起電力を増幅する増幅回路と、二次電池の充電を制御する充電制御回路とが設けられており、送信および通話中は常に送信電力増幅器の排熱により熱電対に温度差が生じ、熱起電力が発生しているため、二次電池は放電していても同時に充電することができるからである。
【００３８】
また、本発明の第２の効果は、二次電池で駆動する装置の省エネルギー化を実現することができるということである。
【００３９】
その理由は、二次電池充電回路からの充電を利用している分、充電器にて商用電源から充電する回数を削減することができるからである。
【００４０】
また、本発明の第３の効果は、二次電池で駆動する装置の安全性を高めることができるということである。
【００４１】
その理由は、熱電対で発生する熱起電力から部品の温度上昇を検出し、その温度情報を用いて電源遮断回路や装置の制御回路を制御し、温度上昇が予め定めた範囲を超えた場合に、充電を中止したり、電源の供給を遮断したり、ＬＣＤ表示部やスピーカを用いてユーザに警告することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る二次電池充電回路を備えた移動通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る二次電池充電回路の構成を示す図である。
【図３】本発明の二次電池充電回路の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る二次電池充電回路を備えた移動通信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る二次電池充電回路を備えた移動通信装置の他の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１二次電池充電回路
２送信機
３送信電力増幅器
４送受分波器
５アンテナ
６受信機
７周波数シンセサイザ
８受信信号処理回路
９レシーバ
１０制御回路
１１送信信号処理回路
１２マイク
１３ＬＣＤ表示部
１４カメラ
１５スピーカ
１６操作キー
１７二次電池
１８金属Ａ
１９金属Ｂ
２０測温接点
２１、２２基準接点
２３増幅回路
２４充電制御回路
２５温度計測回路
２６電源遮断回路

Claims

温度差を有する２つの領域に高温側接点と低温側接点とが配置された熱電変換素子と、該熱電変換素子で発生する電圧を増幅する増幅手段と、二次電池の電圧を検出し、充電が可能な場合に増幅された電圧により前記二次電池を充電する充電制御手段と、を備えたことを特徴とする二次電池充電回路。
前記熱電変換素子の電圧を計測して前記２つの領域の温度差を算出する温度計測手段と、前記二次電池に充電する経路を遮断する電源遮断手段とを備え、前記温度差が予め定められた範囲を超えた場合に、前記充電経路が遮断されることを特徴とする請求項１記載の二次電池充電回路。
前記熱電変換素子の電圧を計測して前記２つの領域の温度差を算出する温度計測手段を備え、該温度計測手段は前記二次電池充電回路を含む装置の動作を制御する制御手段に接続され、前記温度差を示す情報に基づいて、前記制御手段により前記装置の動作が制御されることを特徴とする請求項１記載の二次電池充電回路。
前記熱電変換素子は熱電対であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の二次電池充電回路。
請求項１乃至４のいずれか一に記載の二次電池充電回路を備えたことを特徴とする移動通信装置。
前記熱電変換素子の前記高温側接点が送信部の送信電力増幅部に設置されていることを特徴とする請求項５記載の移動通信装置。
前記計測手段により前記送信電力増幅部の温度変動が監視され、該温度変動が予め定められた範囲を超えた場合に、電源の供給が遮断され、又は、表示手段又は発音手段により警告が発せられることを特徴とする請求項６記載の移動通信装置。
温度差を有する２つの領域に高温側接点と低温側接点とを配置した熱電変換素子を用い、該熱電変換素子で発生する電圧を増幅し、二次電池の電圧が充電可能な電圧である場合に、増幅した電圧により前記二次電池を充電することを特徴とする二次電池充電方法。
前記熱電変換素子の電圧を計測して前記２つの領域の温度差を算出し、前記温度差が予め定められた範囲を超えた場合に、前記二次電池を充電する経路を遮断することを特徴とする請求項８記載の二次電池充電方法。
前記熱電変換素子の電圧を計測して前記２つの領域の温度差を算出し、前記温度差を示す情報に基づいて、制御手段により装置の動作を制御することを特徴とする請求項８記載の二次電池充電方法。
前記制御手段は、前記温度差が予め定めた範囲を超えた場合に、電源の供給を遮断、又は、表示手段又は発音手段により警告を発することを特徴とする請求項１０記載の二次電池充電方法。
前記熱電変換素子は熱電対であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一に記載の二次電池充電方法。