JP2006266983A

JP2006266983A - 情報端末および電源残量算出方法

Info

Publication number: JP2006266983A
Application number: JP2005087932A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kawaguchi; 俊夫川口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】負荷変動の影響を補正した電池残量の表示が可能な情報端末を提供すること。
【解決手段】電池１０１の供給を受けて駆動する情報端末が提供される。ここで、電池１０１の電池電圧を測定する。そして、電池１０１が供給される負荷１０３または１０４を特定する。そして、測定された電池電圧を、特定された負荷１０３または１０４にあわせて補正した補正データを作成する。そして、作成された補正データから電池１０１の電池残量を算出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電源の残量を検出する機能を有する情報端末および電源残量算出方法に関する。

電池を使用した小型の情報端末において、静止画および動画を扱うものが増えてきている。こうした小型の情報端末において、ハードディスクドライブなどの、負荷変動に大きな影響を及ぼす装置が搭載されるものが増えている。このような装置の駆動状態により、電池に対する負荷が大きく変動するようになってきている。

情報端末があとどのくらい使用できるかを推測するにあたり、電池残量の正確な表示は非常に重要である。電池残量を検出する方法として、電池の充放電電流を測定する方法が開示されている（たとえば、特許文献１、２参照）。また、電池電圧を測定する方法が開示されている（たとえば、特許文献３、４参照）。

特開平５−６６２５１号公報特開平７−２６０８３９号公報特開平６−５１８７６号公報特開平１１−５５３７２号公報

しかし、充放電電流を測定する方法は、電流測定部や、その測定された電流のデータを格納する格納部、データから電池残量を算出するＣＰＵが必要となり、小型化、低コスト化を阻害する。したがって、小型の情報端末には向かない。

一方、電池電圧を測定する方法では、電池の特性として、負荷が変動する際に内部インピーダンスにより外部電圧が変化する。このため、負荷変動の大きな装置を内蔵する情報端末では、正確な電池残量を検出することができない。たとえば、情報端末の電源投入時には負荷が大きくなるので、電池残量が少なく表示され、その後、情報端末が安定すると負荷が小さくなるので、電池残量が増えるという事態が生じる。

したがって、負荷変動の大きな装置を内蔵する情報端末では、電池電圧を測定するたびに検出される電池残量が変化するので、検出される電池残量が不正確になりやすい。このように電池残量の表示が不正確であることにより、電池残量を適切に確認できなくなり、充電などによる電池残量の管理が適切にできなくなる。

また、負荷に流れる電流を測定し、補正する方法により負荷変動の影響を補正する場合、電流検出部、比較電圧補正部などの部品をさらに用意する必要があり、コストが増大してしまう。さらに、電源ラインに電流検出用の抵抗を挿入することは、電圧の降下を招き、無駄に電池が消費されることとなるので、電池による駆動時間が短くなってしまうという問題が挙げられる。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、負荷変動の影響を補正した電池残量の表示が可能な、情報端末および電源残量算出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明にかかる情報端末は、電源の供給を受けて駆動する情報端末であって、前記電源の電源電圧を測定する測定手段と、前記電源が供給される負荷を特定する特定手段と、前記測定手段によって測定された電源電圧を、前記特定手段によって特定された負荷にあわせて補正した補正データを作成する補正手段と、前記補正手段によって作成された補正データから前記電源の電源残量を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記算出手段は、前記補正データに対応する電源残量を求め、求めた電源残量を前記電源の充電回数を示すデータに基づいて修正することにより、前記電源の電源残量を算出してもよい。

また、前記補正手段は、前記特定手段によって前記電源が供給されていると特定された負荷に対応した補正値を、前記測定手段によって測定された電源電圧の値に加算することによって前記補正データを作成してもよい。

また、前記特定手段は、前記情報端末に備えられた負荷のスイッチがオンであるかオフであるかを判定し、該スイッチがオンである負荷を前記電源が供給されている負荷として特定してもよい。

また、本発明にかかる電源残量算出方法は、電源の残量を算出する電源残量算出方法であって、前記電源の電源電圧を測定する測定工程と、前記電源が供給される負荷を特定する特定工程と、前記測定工程によって測定された電源電圧を、前記特定工程によって特定された負荷にあわせて補正した補正データを作成する補正工程と、前記補正工程によって作成された補正データから前記電源の電源残量を算出する算出工程と、を含むことを特徴とする。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる情報端末および電源残量算出方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、情報端末の構成の一例を説明するブロック図である。電池１０１は、情報端末の各部に電源を供給する電池である。負荷１０２は、定常負荷であり、一定の値であるＬＣが負荷として与えられる。負荷１０３および負荷１０４は、非定常負荷であり、たとえばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などにより、Ｌ１およびＬ２の値で与えられる。負荷１０３は、スイッチＳＷ１によってＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。また、負荷１０４は、スイッチＳＷ２によってＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２は、ＣＰＵ１０６からの制御信号によってＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２は、ＦＥＴを用いることにより実現される。

Ａ／Ｄコンバータ１０５は、電池電圧をＡ／Ｄ変換してデジタルデータとして出力する回路である。ＣＰＵ１０６は、中央演算処理部であり、ＲＯＭ１０７を参照して電池残量を算出する。ＲＯＭ１０７は、不揮発性の読み出し専用メモリである。ＲＯＭ１０７は、Ａ／Ｄコンバータ１０５で電池電圧をデジタル化したデジタルデータと電池残量のテーブルを事前に記憶している。ＣＰＵ１０６は、定期的に電池電圧を調べ、ＲＯＭ１０７を参照することにより電池残量を検出する。

図２は、負荷別の電池電圧に対する電池消費量を示すグラフである。曲線２０１は、負荷１０２のみが接続された通常の状態の電池電圧と電池消費量の関係を示す。電池電圧の大きさは、最初は４．２Ｖの位置にあり、そして電池消費量が大きくなるにつれて徐々に下がっていく。この実施の形態においては、曲線２０１で示される電池電圧と電池消費量の関係が用意される。電池消費量は、負荷の大きさが変動することによる電池電圧のずれを、この曲線２０１に合わせて修正することにより求められる。

ここで、Ｌ１の大きさの負荷１０３を接続することにより、電池電圧が下がり、曲線２０２で示される形になり、曲線２０１をＤ１で示される分だけ移動した形になる。負荷１０３を接続したときの電池消費量を算出する場合、測定された電池電圧をＤ１で補正することにより、曲線２０１を用いて電池消費量を算出することができる。

また、Ｌ２の大きさの負荷１０４を接続することにより、電池電圧が下がり、曲線２０３で示される形になり、曲線２０１をＤ２で示される分だけ移動した形になる。負荷１０４を接続したときの電池消費量を算出する場合、測定された電池電圧をＤ２で補正することにより、曲線２０１を用いて電池消費量を算出することができる。

また、Ｌ１の大きさの負荷１０３とＬ２の大きさの負荷１０４の両方を接続することにより、電池電圧が下がり、曲線２０４で示される形になり、曲線２０１をＤ１で示される分とＤ２で示される分だけ移動した形になる。負荷１０３と負荷１０４を接続したときの電池消費量を算出する場合、測定された電池電圧をＤ１とＤ２を足した分で補正することにより、曲線２０１を用いて電池消費量を算出することができる。

曲線２０１〜２０４に示す電池電圧と電池消費量の関係では、曲線２０１に対して、曲線２０２、曲線２０３および曲線２０４は、それぞれＤ１、Ｄ２、Ｄ１＋Ｄ２ずつ電池電圧が低い値をとる。このＤ１、Ｄ２、Ｄ１＋Ｄ２の値は、電池消費量の値が変化してもほぼ一定である。たとえば、電池消費量が６００ｍＡｈのとき、１２００ｍＡｈのとき、１８００ｍＡｈのときのいずれの場合においても、電池電圧の差分値であるＤ１、Ｄ２、Ｄ１＋Ｄ２はそれぞれ一定である。

この実施の形態においては、電池消費量の値にかかわらず、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ１＋Ｄ２がそれぞれ一定であることから、後述するように補正処理によって電池残量を求めることができる。したがって、この補正処理を実現するために、電池消費量の値にかかわらずＤ１、Ｄ２、Ｄ１＋Ｄ２がそれぞれ一定となる電池１０１を使用し、この電池１０１に対して電池残量の算出処理を実行する。この電池１０１の例としては、たとえばリチウム電池が挙げられる。

図３は、負荷の接続状況に対する電源電圧の補正を説明する説明図である。左から順に、ＬＣの大きさをもつ負荷１０２、Ｌ１の大きさをもつ負荷１０３およびＬ２の大きさを持つ負荷１０４の、それぞれについてＯＮであるかＯＦＦであるかを示している。ＬＣの負荷１０２は定常負荷なので、接続状態は常にＯＮである。Ｌ１の負荷１０３およびＬ２の負荷１０４については、図３の上から、Ｌ１とＬ２ともにＯＦＦ、Ｌ１のみがＯＮ、Ｌ２のみがＯＮ、Ｌ１とＬ２ともにＯＮ、となっている。

Ｌ１とＬ２ともにＯＦＦの場合、すなわちＬＣの負荷１０２のみが接続されている場合、補正データには補正前の電池電圧であるＤａｔａをそのまま使う。このＤａｔａは、Ａ／Ｄコンバータ１０５による変換後の電池電圧に対応するデジタルデータである。電池電圧とこのデジタルデータの対応関係は、あらかじめＲＯＭ１０７に用意されている。ここで、Ｌ１のみがＯＮの場合、補正データには補正前の電池電圧であるＤａｔａにＤ１’を加えたものを使う。Ｌ２のみがＯＮの場合、補正データには補正前の電池電圧であるＤａｔａにＤ２’を加えたものを使う。このＤ１’およびＤ２’は、図２のＤ１およびＤ２に対応した、ＲＯＭ１０７を参照することにより得られるデジタルデータである。Ｌ１とＬ２ともにＯＮの場合、補正データには、補正前の電池電圧であるＤａｔａにＤ１’とＤ２’を加えたものを使う。

一方で、電池１０１の充電回数に応じて電池容量が当初の容量よりも減少していくものがある。電池電圧から電池残量を求めても、電池１０１の容量そのものが減少している場合、実際の情報端末の使用にあたり利用できる電池１０１の残量は、算出された値よりも少ないことになってしまう。そこで充電回数に応じて電池残量を修正する。これについて説明する。

なお、負荷の接続状態に応じた補正データの作成について説明したが、電池電圧と電池消費量の関係は、温度によっても異なる。たとえば、温度が下がることにより、測定される電池電圧は下がる。そこで、常温に対する温度変化に対応して加算または減算する値を用意し、この値を上述のＤａｔａに加算または減算することにより、補正データを作成することもできる。それにより、温度変化に対しても、複数のテーブルを用意する必要がなく、また特別な演算を実行する必要がなく、適切に電池残量を求めることができる。また、温度による補正を負荷の接続状態と独立して行うこともできるが、Ｄ１’やＤ２’を温度にしたがって修正したうえで、Ｄａｔａに加算することもできる。

図４は、補正データからバッテリ残量（電池残量）を求めるテーブルを説明するグラフである。図３を用いて求められた補正データを図４のテーブルに当てはめることにより、電池１０１のバッテリ残量を求めることができる。補正データは、負荷ＬＣのみが接続されている場合は、電池電圧に対応したデジタルデータであるＤａｔａが使用される。そして、負荷Ｌ１が接続されたときはＤａｔａにＤ１’を、負荷Ｌ２が接続されたときはＤａｔａにＤ２’を、負荷Ｌ１と負荷Ｌ２が両方接続されたときはＤａｔａにＤ１’ とＤ２’を、それぞれ加えることによって補正された値が、補正データとして与えられ。そして、この補正データを図４のＬＣの電圧に当てはめることによってバッテリ残量を求めることができる。補正データのとりうる値の範囲で補正データが最大のとき、電池１０１のバッテリ残量は０％となる。一方、補正データが最小のとき、電池１０１のバッテリ残量は１００％となる。

図５は、充電回数に対する電池残量の対応関係を説明する説明図である。図５は、充電回数が増えるにつれて電池容量が少なくなることを示している。充電回数から電池容量を求め、電池電圧から求められた電池残量にかけ合わせることにより、実際の電池残量を求めることができる。なお、ＣＰＵ１０６が電池１０１の充電を制御しているので、ＣＰＵ１０１は電池１０６の充電回数をカウントすることができる。

図６は、充電回数と電池容量の関係を示したグラフである。点線で示されるように、充電回数が増えるにつれて電池容量は徐々に減少していく。この実施の形態では、図４に示したテーブルのように、充電回数１００回ごとに電池容量を対応させているので、実線で示されるように、最初の１００回は１００％で、その次から１００回ごとに電池容量が階段状に減少していく形になる。

図７は、電圧補正により電池残量を求める処理を説明するフローチャートである。まず、補正前の電池電圧を測定する（ステップＳ７０１）。次に、測定された電池電圧から、補正前のデータ＝Ｄａｔａを取得する（ステップＳ７０２）。このＤａｔａは、測定された電池電圧をＡ／Ｄコンバータ１０５によって変換し、ＲＯＭ１０７から対応する値を読むことによって得られるデジタルデータである。

次に、接続されている負荷を特定する（ステップＳ７０３）。どの負荷が接続されているかは、ＣＰＵ１０６からの指示により特定され、これに対応してスイッチが切り替えられる。そこで、各負荷に対してＯＮの指示を出したか、またはＯＦＦの指示を出したかを読み出すことにより、接続される負荷をＣＰＵ１０６は特定できる。ＣＰＵ１０６は、ＣＰＵ１０６が読み出したデータにしたがって、接続されている負荷を特定する。

次に、負荷に合わせてＤａｔａを補正する（ステップＳ７０４）。負荷の値がＬＣのみの場合は、補正データはＤａｔａとなる。負荷の値がＬＣ＋Ｌ１の場合は、補正データはＤａｔａ＋図３に示したＤ１’となる。負荷の値がＬＣ＋Ｌ２の場合は、補正データはＤａｔａ＋図３に示したＤ２’となる。負荷の値がＬＣ＋Ｌ１＋Ｌ２の場合は、補正データはＤａｔａ＋図３に示したＤ１’＋図３に示したＤ２’となる。

次に、補正後データとテーブルから電池残量を算出する（ステップＳ７０５）。すなわち、図４を参照して補正データから電池１０１のバッテリ残量を求める。

次に、充電回数のデータから電池容量を取得する（ステップＳ７０６）。たとえば、図５に示すように、充電回数が１５０回の場合、電池容量の９２％を取得する。そして、電池残量を修正する（ステップＳ７０７）。すなわち、ステップＳ７０５で求められた電池残量とステップＳ７０６で求められた電池容量をかけ合わせることにより、現在の電池残量を求めることができる。そして、一連の処理を終了する。

以上のように、電池電圧から電池残量を求める場合に、定常負荷のみが接続されている場合の電池電圧と電池残量の対応テーブルを用意しておけば、様々な負荷を接続する場合についても電池電圧から電池残量を求めることができる。接続される負荷が変わる場合、負荷の接続状況に応じて電圧が変わる。そこでこの実施の形態では、負荷に応じた電池電圧と電池残量の対応テーブルの補正を行う。それにより、その負荷の接続状況のそれぞれに対して電池電圧と電池残量の対応テーブルを用意する必要がなくなる。また、定常負荷のみが接続されたときの電源電圧に、オフセット量を加えるだけで求めることができるので、ＣＰＵに負担をかけずに電池残量を求めることができる。

情報端末の構成の一例を説明するブロック図。負荷別の電池電圧に対する電池消費量を示すグラフ。負荷の接続状況に対する電源電圧の補正を説明する説明図。補正データからバッテリ残量を求めるテーブルを説明するグラフ。充電回数に対する電池残量の対応関係を説明する説明図。充電回数と電池容量の関係を示したグラフ。電圧補正により電池残量を求める処理を説明するフローチャート。

符号の説明

１０１電池、１０２負荷、１０３負荷、１０４負荷、１０５Ａ／Ｄコンバータ、１０６ＣＰＵ、１０７ＲＯＭ

Claims

電源の供給を受けて駆動する情報端末であって、
前記電源の電源電圧を測定する測定手段と、
前記電源が供給される負荷を特定する特定手段と、
前記測定手段によって測定された電源電圧を、前記特定手段によって特定された負荷にあわせて補正した補正データを作成する補正手段と、
前記補正手段によって作成された補正データから前記電源の電源残量を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする情報端末。
前記算出手段は、前記補正データに対応する電源残量を求め、求めた電源残量を前記電源の充電回数を示すデータに基づいて修正することにより、前記電源の電源残量を算出することを特徴とする請求項１に記載の情報端末。
前記補正手段は、前記特定手段によって前記電源が供給されていると特定された負荷に対応した補正値を、前記測定手段によって測定された電源電圧の値に加算することによって前記補正データを作成することを特徴とする請求項１または２に記載の情報端末。
前記特定手段は、前記情報端末に備えられた負荷のスイッチがオンであるかオフであるかを判定し、該スイッチがオンである負荷を前記電源が供給されている負荷として特定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の情報端末。
電源の残量を算出する電源残量算出方法であって、
前記電源の電源電圧を測定する測定工程と、
前記電源が供給される負荷を特定する特定工程と、
前記測定工程によって測定された電源電圧を、前記特定工程によって特定された負荷にあわせて補正した補正データを作成する補正工程と、
前記補正工程によって作成された補正データから前記電源の電源残量を算出する算出工程と、
を含むことを特徴とする電源残量算出方法。