JP2009124424A - 携帯端末 - Google Patents

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Abstract

【課題】携帯端末において、電池の異常を常時良好に行えるようにする。
【解決手段】電池パック4とデータ通信を行うデータ通信端子35bと、データ通信端子35bを介した電池パック4との通信で、電池パック4に関する判定を行い、その判定で電池パック4の異常を判定する制御部11と、当該端末の主電源がオフの状態で制御部11が異常を判定した場合に、異常を告知する告知部24,25とを備えた。
【選択図】図1

Description

本発明は、インテリジェンス電池パックを電源として装着可能な携帯電話端末などの携帯端末に関する。
携帯電話端末に電源として装着される電池パックには、自ら電圧、電流、温度などを測定して二次電池の状態を判断して、データ通信用の端子を経由して、携帯電話端末本体側にデータを送信するインテリジェンス電池パックがある。インテリジェンス電池パックは、電池残量などの測定したデータを携帯電話端末に送信するために、所定の時間ごとに携帯電話端末にデータを送信する。インテリジェンス電池パックと携帯電話端末とのデータの送受信には、例えばシリアルインターフェースが用いられる。
電池パックと携帯電話端末との通信で端末側に伝送されるデータとしては、温度や電圧などの測定データの他に、電池パックが内蔵した二次電池の内部短絡という異常を検知したデータもある。この二次電池の内部短絡を端末側の回路で検出した場合に、携帯電話端末の表示パネルに、該当する異常を表示させることになる。
特許文献1には、二次電池の内部短絡を検出した場合に、端末の表示器に表示させる点についての記載がある。
特開2006−258797号公報
ところが、特許文献1などに記載された表示処理は、基本的に端末の電源が投入されていることが前提であり、端末の主電源がオフ状態の場合には、表示などが何も行われないため、ユーザは電源キーの操作などで電源が投入されるまで、異常を知ることができないという問題があった。
電池電圧の異常などは、端末の電源が投入された状態だけでなく、電源がオフの状態でも、端末内の回路にダメージを与える可能性があり、本来は電源のオン・オフ状態に関係なくユーザに告知することが好ましい。しかしながら、実際には電源がオンの状態の場合に限って、表示などで電池異常を告知するようにしてあり、好ましくなかった。特に、携帯電話端末の電池パックを入れ換えるような作業を行う際には、新たに電池パックを入れた状態では、端末の主電源が通常はオフであり、その状態では、電池異常は表示されず、直ぐに端末の電源キーを押して電源を入れない限り、装着した電池の異常は判らない状態が継続してしまう。
なお、ここまでの説明では、携帯電話端末を例にして説明したが、二次電池が内蔵された電池パックが装着可能なその他の各種携帯端末の場合にも、電池異常に関して同様の問題がある。
本発明は、携帯端末において、電池の異常を常時良好に行えるようにすることを目的とする。
本発明は、二次電池が内蔵された電池パックが電源として接続される携帯端末に適用される。
その構成としては、電池パックとデータ通信を行うデータ通信端子と、データ通信端子を介した電池パックとの通信で、電池パックに関する判定を行い、その判定で電池パックの異常を判定する制御部と、当該端末の主電源がオフの状態で制御部が異常を判定した場合に、異常を告知する告知部とを備えたものである。
このように構成したことで、端末に装着した電池パックに何らかの異常がある場合には、端末の主電源がオフ状態であっても、その異常を判定して告知できるようになる。
本発明によると、携帯端末に電池パックを装着した際に、その装着した電池パックの異常が、端末の電源の状態にかかわらずユーザに告知できるようになる。従って、例えば新たに装着した電池パックに異常がある場合で、ユーザが装着後直ぐに電源オンの操作をしない場合でも、対処が可能となる。
以下に本発明の一実施の形態の例を、添付図面を用いて説明する。
図2は、本実施の形態の例の携帯電話端末の背面側に、インテリジェンス電池パック4が取り付けられる構成を示した斜視図である。
図2において、携帯電話端末1は、背面に、インテリジェンス電池パック4を収容する電池収容部5を有しており、電池収容部5の内部にはインテリジェンス電池パック4と電気的に接続するためのバッテリプラス(+)端子31bと、データ通信端子35bと、バッテリマイナス(−)端子33bとが設置されている。
また、筐体内部の電池収容部5側の壁面には、インテリジェンス電池パック4の温度を計測するための温度検出素子であるサーミスタ107が、取り付けられている。また、携帯電話端末1の筐体の下端には、ACアダプタなどの外部電源(図示しない)と接続するための外部電源入力端子30が設けられている。
インテリジェンス電池パック4には、携帯電話端末1の電池収容部5のバッテリ(+)端子31b、データ通信端子35b、およびバッテリ(−)端子33bに対応する位置にバッテリ(+)端子31a、データ通信端子35a、およびバッテリ(−)端子33aが設置されている。インテリジェンス電池パック4が携帯電話端末1の電池収容部5に収容されたとき、これらの端子が互いに接触して、インテリジェンス電池パック4と携帯電話端末4が電気的に接続する。
なお、図2に示した電池収容部5の近傍の携帯電話端末1の背面は、図示しない電池カバーにより蓋をする構成としてある。
次に、インテリジェンス電池パック4が携帯電話端末装置1の電池収容部5に収容された状態で、インテリジェンス電池パック4と携帯電話端末1との電気的な接続構成を図1に示したブロック図を用いて説明する。
図1に示したように、インテリジェンス電池パック4は、二次電池で構成される電池セル42が内蔵されて、バッテリプラス(+)端子31aを電池セル42の正極に接続してある。電池セル42の負極は、電流測定抵抗43とスイッチ44を介して、バッテリマイナス(−)端子33aに接続してある。電池セル42を構成する二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池が使用される。
電池セル42の電圧、電流、温度を測定するフュエルゲージ処理部(以下「FG処理部」と称する)40を備える。そして、FG処理部40からのデータを携帯電話端末1に転送する処理を行うと共に、スイッチ44を制御する保護処理部41を備える。FG処理部40と保護処理部41とは、それぞれ集積回路(IC)化した回路で構成してもよい。
FG処理部40は電池セル42の電圧を計測する電圧計測部400と、電池セル42の温度を計測する温度計測部401と、電流測定抵抗43に流れる電流を測定する電流計測部402とを備えている。
電圧計測部400と、温度計測部401と、電流計測部402で計測した結果はマルチプレクス(MUX)403を介して、アナログ/デジタル変換器(以下ADCと称する)404に供給する。例えば、それぞれの計測結果を、時分割でマルチプレクス403からアナログ/デジタル変換器404に供給する。ADC404で変換されたデータは、後述する中央制御ユニット(CPU:Central Processing Unit)405に転送する。CPU405に得られた測定結果のデータは、データ通信を行うためのシリアルインターフェース(以下SIFと称する)407に送出する。CPU405は、携帯電話端末1とのデータ通信を制御する通信制御部としても機能し、FG処理部40などのインテリジェンス電池パック4内の各回路を作動させるクロックの供給の制御についても行う構成としてある。即ち、FG処理部40は、クロック発生回路(図示せず)を備えて、通常動作中(起動中)には数MHzの周波数のクロックを生成させて、各部を作動させる。また、停止中には、それよりも周波数が大幅に低い数十kHzの周波数のクロックを生成させて、停止状態からの起動などの最低限の動作が行える状態としてある。
CPU405は、ADC404から取得したデータに基づいて電池残量等の計算を行う。メモリ406にはCPU405の電池残量の演算アルゴリズムなどを含むソフトウエアや、ADC404でデジタル化したデータを格納する。メモリ406には、この電池パック4の認証用のシリアル番号などのデータも格納してあり、CPU405がその認証用のデータをメモリ406から読み出して、端末側に送る構成としてある。
保護処理部41は、レベル変換回路(L/S)410を有しており、SIF407から伝送されたデジタル信号のレベルを、インテリジェンス電池パック4に接続する携帯電話端末1で受信できる信号レベルに変換し、変換したレベルの信号をデータ通信端子35aに供給する。また、保護処理部41は、保護回路411を備え、保護回路411がスイッチ44の制御を行う。即ち、FG処理部40から保護処理部41に電池セルの異常などが伝えられたときに、保護回路411がスイッチ44をオフ状態として、保護動作を行う。
次に、本例のインテリジェンス電池パック4が装着される携帯電話端末1側の構成について説明する。
携帯電話端末1は、端末内の各部の動作制御を行う中央制御ユニット(CPU)11を備えて、そのCPU11は内部バスを介して各部と通信ができる構成としてある。即ち、メモリ13を備えて、CPU11での制御処理に必要なプログラムなどが記憶されていると共に、データの格納を行う。また、液晶表示パネル(LCD)14を備え、液晶表示パネル14での数字、文字、画像などの表示をCPU11が制御する。なお、液晶表示パネル14はバックライトを備え、数字、文字、画像などを表示させる際には、そのバックライトを点灯させる。バックライトの光源としては、例えば発光ダイオードを使用する。液晶表示パネル14での表示は、端末の主電源がオンの状態で行うものであり、主電源がオフの状態の場合には、液晶表示パネル14では何も表示を行わない。さらに主電源がオフの状態の場合、表示パネル14のバックライト用の発光ダイオードについても消灯している。
また、携帯端末を構成する筐体の開閉を検出する開閉検出部21を備えて、開閉検出部21での検出情報を、CPU11に供給する。また、着信時などに端末を構成する筐体を振動させるバイブレータ22と、キーなどを照明させる発光ダイオード25を発光させる発光ダイオードドライバ24とを備えて、それぞれの駆動がCPU11で制御される。さらに、端末に配置されたキーマトリクス23の操作情報を、CPU11に供給する。キーマトリクス23としては、数字や文字などに対応したキー、各種機能に対応したキーの他に、電源のオン・オフ操作を行うキーも備える。但し、電源のオン・オフ操作を行うキーは、他のキーと兼用されたキーを使用してあり、該当するキーが所定時間(1秒など)連続して押された場合に、電源の操作が行える構成としてある。以下の説明で電源キーと述べた場合には、このような電源操作が可能なキーを示す。
また、このキーの操作でオン・オフできる電源は、いわゆる主電源であり、主電源をオフにした状態でも、携帯電話端末内のCPU11内の一部などの最低限の回路は、常時電源が供給されて作動する構成としてある。さらにCPU11は、主電源がオフの場合でも、電池パック側と最低限の通信を行って、電池パックの状態を判断できる構成としてある。着信などを知らせる発光ダイオード25の点灯についても、本例の携帯電話端末1は、主電源がオフの状態でも行えるようにしてある。本例の場合には、この発光ダイオード25の電源オフ状態での点灯を、電池パック4側の異常の告知用に使用する。この電源オフ時の電池パック4側の異常の告知用の処理の詳細については後述する。
携帯電話端末1が無線電話機として備える通信用の回路としては、送信信号及び受信信号のベースバンド処理を行うベースバンドユニット26と、送信信号及び受信信号の無線送受信処理を行う高周波部(RF部)27とを備える。高周波部27にはアンテナ28が接続してある。ベースバンドユニット26には、レシーバ51とマイクロフォン52とスピーカ53とが接続してあり、受信した音声の出力や送信させる音声の入力が行える。レシーバ51は、ユーザの耳を端末に近づけて聞き取るものであり、スピーカ53は、着信音などを比較的大きな音で出力させて告知するためのものである。これらのベースバンドユニット26や高周波部27での処理は、CPU11の制御により実行される。
次に、携帯電話端末1内の、電池パック4の充電及び放電に関する構成について説明する。
携帯電話端末1は、外部電源入力端子30とプラス端子31bとの間に、充電電流検出抵抗105と充電制御トランジスタ106との直列回路が接続してある。そして、充電電流検出抵抗105に流れる電流を、充電処理部10内の電流検出部102で検出し、検出結果を充電制御部103へ転送する。充電制御部103では、電流検出部102および温度検出部100からの検出結果に基づいて、充電制御トランジスタ106を制御する。温度検出部100で温度を検出する構成については後述する。
携帯電話端末1が電池パック4を充電する場合は、充電処理部10は、充電制御トランジスタ106をオン状態に保つ。充電を停止する場合はオフ状態にして外部入力端子30とバッテリ(+)端子31bとの電気的な接続を切断する。検出された充電電流や温度が正常でない場合には、オフ状態にして充電を停止させる。充電電流の検出に基づいた充電の制御は、インテリジェンス電池パック4内の電池セル42がリチウムイオン二次電池である場合には、定電流充電と定電圧充電を組み合わせた充電を行い、電池セル42をフル充電又はフル充電に近い状態まで充電させる制御である。
携帯電話端末1内の温度検出部100で温度を検出する構成について説明すると、この温度検出部100での温度検出は、図2に示した携帯電話端末1の電池収容部5側の壁面に内蔵させたサーミスタ107を利用する。
サーミスタ107は、図1に示すように、一端がバッテリマイナス(−)端子33bに接続させてあり、他端が分圧抵抗104の一端に接続させてある。分圧抵抗104の他端には、充電処理部10内の基準電圧出力部101から、基準電圧が供給される。このサーミスタ107と分圧抵抗104との接続点の電圧を、温度検出部100で検出する。温度検出部100では、検出される電圧値が閾値を超えるか否か判断して、その結果のデータを充電制御部103に転送する。充電制御部103では、電圧値が閾値を超えているか否かにより、電池パック4の温度が正常か否か判断し、充電の制御を行う。
そして本例においては、サーミスタ107と並列に、スイッチング素子としてのトランジスタ16を接続してある。このトランジスタ16のオン・オフは、携帯電話端末1の動作を制御するCPU11側からポート15aを介して供給される信号で制御される。トランジスタ16をオン状態としたとき、サーミスタ107は強制的に短絡される。このトランジスタ16は、通常はオフ状態とされ、異常時のみオン状態となる。そのオン状態となることで、CPU11側の制御で、充電処理部10で電池セル42の充電又は放電を停止させる処理が実行される。
次に、携帯電話端末1の動作を制御するCPU11が、インテリジェンス電池パック4と通信を行う構成について説明する。
携帯電話端末1のデータ通信端子35bは、データ通信端子35aを介してインテリジェンス電池パック4と通信するためのインターフェースとしてSIF12と接続してある。この携帯電話端末1のデータ通信端子35bを介した通信は、例えば、調歩同期シリアル通信回路によるUARTの通信が行われる。
データ通信端子35bとSIF12との間には、データ通信端子35bのデジタル信号レベルを調節するためのプルアップ抵抗17が接続してある。また、データ通信端子35bを介したデータ通信を可能な状態に遷移させる信号を出力するポート15bが設けてあり、CPU11からの制御で、ポート15bが該当する信号を出力する。SIF12にはクロック発生回路(図示しない)が内蔵されている。
なお、図1に示すように、携帯電話端末1の各部の動作制御を行うCPU11は、内部バスを介して携帯電話端末1内の各回路と接続させてある。例えば、携帯電話端末の動作制御用プログラムや各種データを記憶するメモリ13と接続させてあり、CPU11の制御で記憶データの読み出しや書き込みが行われる。また、液晶表示パネル14での表示についても、CPU11が制御する。液晶表示パネル14では、例えば電池残量や時刻を表示したり、電子メールの表示などを行う。また、電池の異常などを表示させる。
次に、本実施の形態の携帯電話端末1にインテリジェンス電池パック4を装着した状態での、携帯電話端末での処理動作を説明する。
図3は、本実施の形態の携帯電話端末1にインテリジェンス電池パック4を装着した際の処理例を示したものである。
図3に従って説明すると、まずインテリジェンス電池パック4が図2に示すように端末1の電池収容部5に装着されたことを検出すると(ステップS11)、電池パック4から供給される電池電圧を判断し、電池電圧がリセット電圧以上であるか否か判断し(ステップS12)、リセット電圧以上である場合に、電池パック4側とデータ通信端子35bを介して通信を行い、インテリジェンス電池パック4側のメモリ406に記憶された認証用のIDなどのデータをCPU11が読み出す(ステップS13)。そして、読み出したIDが、正規の電池パックのIDかどうか判断する(ステップS14)。ここで正規の電池パックでないとの判断は、例えば、この端末1に装着可能であると予め決められた形式の電池パックに付与されているIDから判断したり、製造メーカのコードなどから判断する。
この判断で、正規の電池パックであると判断した場合には、CPU11は、携帯電話端末内の回路を初期化する処理を行う(ステップS15)。ここで、携帯電話端末1の主電源はオフ状態の場合には、この電池パック4が装着されただけの場合には、主電源がオフ状態のままである。
また、ステップS14の判断で、正規の電池パック以外の電池パックが装着されたと判断した場合には、携帯電話端末1を使用不可とする(ステップS16)。この使用不可とする処理としては、例えば電源キーでオン操作をしても、主電源が投入されない状態とする。或いは、主電源を一旦投入させて、電池が正規品でないことを表示パネルに表示させた後、直ちに電源オフにするようにしてもよい。
ステップS15で初期化が完了すると、電池残量やその他の電池状態などの電池情報の取得処理を行い(ステップS17)、その後タイマを起動させて所定時間が経過したことを判断すると(ステップS18)、ステップS17の電池情報取得処理を繰り返す。
このステップS17及びステップS18の処理と並行して、ステップS21からステップS32までの電池異常の告知処理が実行される。
この電池異常の告知処理としては、まず何らかのキー操作があるか(即ちキーがユーザにより押されたか)否か判断し(ステップS21)、キー操作がない場合には、キー操作があるまで待機する。そして、何らかのキーがある場合には、電池パック4と通信した結果が電池異常ありか否か、CPU11で判断する(ステップS22)。この判断で異常がない場合には、電源キーを照明させる発光ダイオード25を消灯した状態のままとする(ステップS23)。異常がある場合には、電源キーを照明させる発光ダイオード25を点滅させる(ステップS24)。ここでの点滅としては、例えば1秒周期などの比較的早い周期での点滅とする。
その後、電源キーが押されたか否かCPU11で判断し(ステップS25)、電源キーが押されない限り、ステップS21の判断に戻る。
電源キーが押されたと判断した場合には、電源キーを照明させる発光ダイオード25を消灯させ(ステップS26)、携帯端末内の各部の電源を投入させる主電源オン処理を行い(ステップS27)、液晶表示パネル14での表示を開始させて、その表示パネル14に電池情報を文字や図形などで表示させる(ステップS28)。ここで、ステップS22で電池異常ありと判断した場合には、電池異常が表示されることになる。電池異常でない場合には、例えば電池残量だけが図形などで表示されることになる。
ステップS28での表示を行った後は、タイマを起動させて(ステップS29)、そのタイマで一定時間の経過をカウントした後、再度電池情報を取得し(ステップS30)、電池異常ありか否か判断し(ステップS31)、その判断で電池異常でない場合にはステップS29に戻る。電池異常である場合には、電池異常を液晶表示パネル14で表示処理する(ステップS28)。
このように処理が行われることで、端末に装着された電池パック内の二次電池に異常がある場合には、そのことが電池パックとの通信でCPU11側で判断されて、表示パネル14での表示でユーザに告知される。ここで、主電源がオフ状態の場合には、液晶表示パネル14での表示は行われないが、電源キーを照明させる発光ダイオード25だけは点滅し、電源、即ち電池に関係した異常があることが告知される。電源キーの点滅を確認したユーザは、その後に電源オンとする操作を行うことで、表示パネル14での文字表示などで電池異常を確認して、対処をとることができるようになる。例えば、電池を交換するなどの対処が可能となる。
なお、この図3のフローチャートでは、ステップS21で何れかのキー操作を検出した場合に、電源異常に対応してキーを点滅させる構成としたが、電池異常を検出した場合には、キー操作がなくても、主電源オフ状態での電池異常時にステップS24の点滅を行う構成としてもよい。
また、ステップS14での電池認証時に、正規の電池パックでないと判断した場合にも、同様に、ステップS24の電源キー点滅処理を行って、その後の電源オン操作後に、表示パネル14に、電池が正規品でないことに関する電池異常を表示させるようにしてもよい。
さらに、電池異常の検出として、データ通信端子35bを介して電池パック側から伝送されたデータに基づいて異常を検出するようにしたが、携帯電話端末1内でも、サーミスタ107の出力から検出された温度などで異常が検出された際にも、電源オフ時にステップS24の電源キー点滅処理を行って、その後の電源オン操作後に、表示パネル14で電池異常を表示させえるようにしてもよい。
また、ここまで説明した処理では、電池パックの異常を、電源オフ時に電源キーの点滅で告知し、電源オン後に表示パネルでの表示で告知するようにしたが、それぞれその他の告知処理を行うようにしてもよい。
図4のフローチャートは、他の告知処理を行う例を示したものである。この図4において、図3のフローチャートと同一処理については同一のステップ番号を付与してある。
図4において、ステップS15での携帯電話端末の初期化後に、データ通信端子35bを介して電池情報を取得し(ステップS17)、その取得した情報で電池異常を検出したか否か判断し(ステップS22′)、電池異常を検出しない場合には、タイマ処理を行って(ステップS18′)、ステップS17に戻るまでは、図3のフローチャートの処理例と同じである。
そして、ステップS22′で電池異常を検出した場合には、携帯端末内の各種発光ダイオードを点滅させるか、或いはバイブレータ22を駆動させて、警告処理を行う(ステップS24′)。ここでの発光ダイオードの点滅としては、例えば着信などを報知する発光ダイオードや、表示パネルのバックライト用発光ダイオードなどを使用する。また、点滅ではなく、連続的に点灯させてもよい。
そして、電源キーが押されて電源オンとする操作があると(ステップS25)、ステップS24′での警告動作を停止する。さらに、(ステップS31で電池異常ありと判断した場合にも、電源状態が異常であることを、表示パネルでの表示の他に、各種発光ダイオードの点滅やバイブレータ22を駆動などで警告させる(ステップS32′)。図4のフローチャートのその他の部分は、図3のフローチャートと同様に処理を行う。
このようにその他の警告動作によっても警告可能である。さらにまた、携帯電話端末1内のメモリに、電池異常であることを警告する音声のデータを記憶させて、電池異常の際の電源オフ状態時に、音声でスピーカ53から「電池が異常です」などと出力させるようにしてもよい。
また、図1に示した構成では、携帯電話端末内にサーミスタを内蔵させる構成としたが、この構成は一例を示したものであり、これに限定されるものではない。また、表示パネルとしても液晶表示部を備えた構成としたが、有機EL表示パネルなどのその他の構成の表示部を適用してもよい。データ通信端子を介して携帯電話端末とインテリジェンス電池パックとの間で行われる通信についても、電池残量以外のその他の各種電池状態に関するデータを伝送するようにしてもよい。
さらにまた、ここまでの説明では、携帯電話端末に適用した例について説明したが、その他の電池パックが装着可能な各種電子機器としての携帯端末にも本発明は適用可能である。
本発明の一実施の形態の例の携帯電話端末とインテリジェンス電池パックとの電気的な接続構成を示したブロック図である。 本発明の一実施の形態の例における携帯電話端末とインテリジェンス電池パックの装着状態の例を示した斜視図である。 本発明の一実施の形態の例における電池情報表示処理例を示したフローチャートである。 本発明の他の実施の形態の例における電池情報警告処理例を示したフローチャートである。
符号の説明
1・・・携帯電話端末、4・・・インテリジェンス電池パック、11・・・中央制御ユニット(CPU)、16・・・トランジスタ、24・・・LEDドライバ、25・・・LED、35a,35b・・・データ通信端子

Claims (6)

  1. 二次電池が内蔵された電池パックが電源として接続される携帯端末において、
    前記電池パックとデータ通信を行うデータ通信端子と、
    前記データ通信端子を介した前記電池パックとの通信で、前記電池パックに関する判定を行い、その判定で前記電池パックの異常を判定する制御部と、
    当該端末の主電源がオフの状態で前記制御部が異常を判定した場合に、異常を告知する告知部とを備えたことを特徴とする
    携帯端末。
  2. 前記制御部が異常であると判定した場合に、少なくとも予め決められた一定時間、前記告知部で異常告知動作を実行させることを特徴とする
    請求項1に記載の携帯端末。
  3. 前記告知部は、端末が備える点灯部を点灯又は点滅させて異常告知動作を行うことを特徴とする
    請求項2に記載の携帯端末。
  4. 前記制御部は、前記異常告知動作の実行中又は異常告知動作を実行させた後に主電源が投入されたことを検出すると、前記電池パックの異常を、表示部での表示又は音声部からの出力音声で告知させることを特徴とする
    請求項3に記載の携帯端末。
  5. 前記制御部が異常であるとの判定は、前記データ通信端子を介して前記電池パック側と通信を試みて、前記電池パックの正常な認証ができない場合であることを特徴とする
    請求項1に記載の携帯端末。
  6. 前記制御部での異常の判定は、前記電池パックが装着された際に行うことを特徴とする
    請求項1に記載の携帯端末。
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