JP2009225502A - 携帯型電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 長期間使用しても２次電池の劣化をまねきにくくすること。
【解決手段】 Ａ／Ｄ変換部１５４は２次電池１４の電圧を検出し、電池１４の過去の充電開始電圧、電池１４を充電開始させる基準電圧値及び電池１４の電圧を報知する態様を変える複数の閾値電圧範囲を記憶するメモリ１５２と、制御部１５と、電池１４の電圧が含まれる閾値電圧範囲に応じた態様で電池１４の電圧を報知するＬＣＤ１２とを備え、制御部１５は、前記過去の充電開始電圧と前記基準電圧値の大小関係に基づいて、前記閾値電圧範囲の閾値を変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話等の携帯型電子機器に関し、特に、２次電池を電源とする携帯型電子機器に関する。

従来から、携帯電話等において電源として２次電池が利用されている。前記２次電池の充電時期を報知するための発明が開発されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
従来から携帯電話の携帯機器は、多機能化、高消費電流化されており、搭載されている２次電池（例えばリチウムイオン電池）の使用可能時間の長短は大きな問題である。
その特性により長時間使用することで劣化による電池電圧や電池容量の低下が起こる。このような性能劣化は、使用時間の低下を招き、使用者の利便性を損ねている。

特開２０００−３２６７３号公報 特開２００１−６９２０７号公報 特開平５−１６０７８８号公報

本発明は、長期間使用しても２次電池の劣化をまねきにくくすることを課題としている。

本発明によれば、２次電池を電源として使用する携帯型電子機器において、前記２次電池の電圧を検出する検出手段と、前記２次電池の過去の充電開始電圧、前記２次電池を充電開始させる基準となる基準電圧値及び前記２次電池の電圧を報知する態様を変える複数の閾値電圧範囲を記憶する記憶手段と、制御手段と、前記検出手段が検出した前記２次電池の電圧値の属する閾値電圧範囲に応じた態様で前記２次電池の電圧を報知する報知手段とを備え、前記制御手段は、前記過去の充電開始電圧と前記基準電圧値の大小関係に基づいて、前記各閾値電圧範囲を区分する閾値を変更することを特徴とする携帯型電子機器が提供される。
制御手段は、過去の充電開始電圧と基準電圧値の関係に基づいて、各閾値電圧範囲を区分する閾値を変更する。

ここで、前記制御手段は、前記過去の充電開始電圧が前記基準電圧値を超えるとき、前記閾値電圧範囲を区分する閾値を下げるように変更するよう構成してもよい。
また、前記制御手段は、前記過去の充電開始電圧が前記基準電圧値より低いとき、前記閾値電圧範囲を区分する閾値を上げるように変更するよう構成してもよい。

また、前記過去の充電開始電圧は、過去の所定回数の充電開始電圧の平均値であるように構成してもよい。
また、前記制御手段は、前記２次電池の電圧が所定電圧を超える値のときは前記２次電池の電圧がどの閾値電圧範囲に入るかを報知し、前記２次電池の電圧が前記所定電圧値以下のときは充電するように報知するよう構成してもよい。

また、更に計時手段を有し、前記記憶手段には、更に、前記２次電池の過去の充電開始電圧に対応付けて充電開始時刻及び充電完了時刻を記憶し、前記制御手段は、前記充電開始時刻と充電完了時刻の時間間隔と、前記時間間隔において低下した２次電池の電圧とに基づいて単位時間あたりの低下電圧量を算出し、前記低下電圧量に基づいて前記閾値電圧範囲の閾値を変更するように構成してもよい。
また、前記２次電池は、リチウムイオン電池、ニカド電池、ニッケル水素電池又はリチウムイオンポリマー電池であってもよい。

本発明によれば、長期間使用しても２次電池の劣化を招きにくくすることが可能になる。

本発明の実施の形態に係る携帯型電子器の概要を説明すると、携帯電話端末等の携帯型電子機器の電池レベル表示を切り替える電池電圧閾値を使用者の日常の充電を開始する電池電圧から自動的に変更することにより、携帯型電子機器に搭載されている２次電池（例えばリチウムイオン電池）の劣化速度の低下を図ることを特徴とした電池レベルの制御方法を提供するものである。

また、本実施の形態は、２次電池（例えばリチウムイオン電池）の劣化速度の低下を図るため、より放電を行なった状態の電池電圧での充電開始を使用者に促す。その方法として、使用者の日常の充電を開始する電池電圧から、電池レベル表示を切り替える電池電圧の閾値を自動的に変更するように構成したものである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る携帯型電子機器のブロック図であり、携帯電話端末の例を示している。
本実施の形態における携帯電話端末は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１１、液晶表示部（ＬＣＤ）１２、操作部１３、電池１４、制御部１５、アンテナ１６、無線部１７、レシーバ１８、マイク１９を備えている。

制御部１５は、指定された時間毎に、電池１４からその電池電圧を読み出し、読み出した電池電圧から、その値に応じた電池レベル表示および動作を行う。そのため制御部１５は、電池１４の電池電圧を検出してＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換部１５４、電池電圧測定を定められた時間毎に行なうためのタイマ１５３、電池電圧測定を行なう制御プログラムが内蔵されているメモリ１５２、それらの制御を行なうＣＰＵ１５１で構成されている。

また、本実施の形態では、電池１４は、２次電池であるリチウムイオン電池を用いることを想定している。現在、リチウムイオン電池は多くの携帯電話端末で使用されている。しかし、その特性により長期間使用することで劣化を招き、電池電圧や電池容量の低下が起こる。電池容量の低下は使用時間の低下を招き、使用者の利便性を損ねている。
尚、制御部１５は制御手段を構成し、メモリ１５２に記憶手段を構成し、タイマ１５３は計時手段を構成し、ＬＣＤ１２は報知手段を構成し、Ａ／Ｄ変換部１５４は検出手段を構成している。

図２は、リチウムイオン電池の劣化を表した特性図である。曲線２１は電池容量を１００％放電してから満充電することを繰り返したものである。それに対し、曲線２２は５０％放電してから満充電することを繰り返したものとなっている。縦軸は電池の容量劣化率を示したもので、容量劣化率５０％に低下するラインを点線２３で示している。横軸は携帯電話端末における通話可能時間を示したもので、例として満充電では２００分間の通話ができるものとして算出している。

この曲線２１、２２が容量劣化率５０％に低下するまでに通話可能時間を点線２３との交点２４、２５で示し、それぞれ９３３Ｈ、５８３Ｈと算出され、リチウムイオン電池の充電開始は５０％放電してからよりも１００％放電してから行なったほうが、より長時間の使用が可能であることがわかる。
このことから携帯電話端末を長期間使用するときに、より放電を行なった状態から充電を開始したほうがリチウムイオン電池の劣化を防ぎ、使用者の利便性を損ねずに長期間使用することができる。

図３は、本実施の形態における使用者に充電開始を促す電池容量のイメージとして示した図である。満充電時を１００％、電源オンを保持できない電池電圧を０％として表している。このとき使用者に充電開始を促す電池電圧は、斜線で示す電池電圧帯域３１で示している電池容量の２０％から１０％の帯域に低下したタイミングとする。これは、より放電を行なった状態であるが、電池切れとなり携帯電話端末として使用できなくなることを考慮し、例として定めている。尚、電池電圧帯域３１は、電池寿命をのばす上で最適な状態で２次電池の充電を行い得る電圧帯域であり、２次電池を充電開始させる基準となる基準電圧値を表している。

以上のように構成された携帯型電子機器の動作について、図面を用いて説明する。
従来の携帯電話端末では、制御部１５が読み出した電池電圧値からＬＣＤ表示される電池１４の電池電圧レベルを３段階で表している。３段階のレベル表示を切り替える電池電圧の閾値は、予め定められている。

図４は、電池レベル表示を切り替える閾値を例として示した表で、満充電時の電池電圧を１００、電源ＯＮ状態を保持できない電池電圧を０として表している。電池レベル表示を３から２に切り替える閾値は５０、電池レベル表示を２から１に切り替える閾値は２５、低電圧によりアラーム動作を行う閾値は１０とする。
制御部１５は、これらの閾値と読み出した電池電圧値を比較し、電池レベル表示およびアラーム動作を行う。

即ち、制御部１５がＬＣＤ１２に表示する電池レベル表示を、電池電圧が０から１０以下の第１閾値電圧範囲ではアラームの表示、電池電圧が１０超から２５以下の第２閾値電圧範囲ではレベル１の表示、電池電圧が２５超から５０以下の第３閾値電圧範囲ではレベル２の表示、電池電圧が５０超から１００以下の第４閾値電圧範囲ではレベル３の表示を行う。ＬＣＤ１２にアラームを表示する場合、同時にＬＥＤ１１からアラームを報知するように構成してもよい。尚、アラームの報知は、ＬＣＤ１２及びＬＥＤ１１の少なくとも一方から行うようにしてもよい。

このように、制御部１５は、２次電池１４の電圧が所定値を超える値のときは２次電池１４の電圧がどの閾値電圧範囲に入るかをＬＣＤ１２によって報知し、２次電池１４の電圧が所定値（基準電圧値）以下のときは充電するようにＬＥＤ１１及びＬＣＤ１２によって報知する。
本実施の形態では、このような電池レベル表示動作を行なう携帯電話端末において、図３の電池電圧帯域３１での充電開始を使用者に促すことを実現するために、図５の動作を行う。

図５は、制御部１５の処理を示すフローチャートである。図５において、制御部１５は、使用者により充電が開始されると（ステップＳ５１）、現在の電池電圧値を測定し、測定された電池電圧値をメモリ１５２に保存する（ステップＳ５２）。メモリ１５２では過去に保存された電池電圧値を定められた所定回数分（例えば複数回数分）保持する。

次に制御部１５では、メモリ１５２に保持されている電池電圧値の平均値を算出し、算出された値を図３の電池電圧帯域３１と比較する（ステップＳ５３）。
制御部１５は、前記比較結果が電池電圧帯域３１より高い電池電圧で充電開始されている場合、図４で示した電池レベル表示を切り替える閾値を所定値だけ低く変更する（ステップＳ５４）。

図４の状態から、各閾値電圧範囲を区分する閾値を低く変更した例を図６に示す。図６の例では、表示レベル３から表示レベル２へ切り替える閾値を４５、表示レベル２から表示レベル１へ切り替える閾値を２２、表示レベル１からアラームへ切り替える閾値を８に変更している。これにより、使用者に充電を開始する電池電圧を低くするように促し、電池電圧帯域３１内での充電開始に導く。

これにより、電池レベル３および２の閾値電圧範囲のように最適な充電開始電圧よりも電池電圧が高い状態で普段充電開始していた使用者に充電を開始する電池電圧を低く促し、電池電圧帯域３１内での充電開始に導く。反対に電池電圧帯域３１より低い電池電圧で充電開始されている場合、図４で示した電池レベル表示を切り替える閾値を所定値だけ高く変更する（ステップＳ５５）。

図４の状態から、各閾値電圧範囲を区分する閾値を高く変更した例を図７に示す。図７の例では、表示レベル３から表示レベル２へ切り替える閾値を５５、表示レベル２から表示レベル１へ切り替える閾値を２８、表示レベル１からアラームへ切り替える閾値を１２に変更している。これにより、使用者に充電を開始する電池電圧を高くするように促し、電池電圧帯域３１内での充電開始に導く。
処理ステップＳ５４とステップＳ５５を実施後、および電池電圧帯域３１との比較結果が電池電圧帯域３１内であった場合、処理を終了とする（ステップＳ５６）。

以上述べたように本実施の形態は、Ａ／Ｄ変換部１５４は２次電池１４の電圧を検出し、電池１４の過去の充電開始電圧、電池１４を充電開始させる基準電圧値及び電池１４の電圧を報知する態様を変える複数の閾値電圧範囲を記憶するメモリ１５２と、制御部１５と、電池１４の電圧が含まれる閾値電圧範囲に応じた態様で電池１４の電圧を報知するＬＣＤ１２とを備え、制御部１５は、前記過去の充電開始電圧と前記基準電圧値の大小関係に基づいて、各閾値電圧範囲を区分する各閾値の値を変更する。

したがって、携帯電話端末の使用者は、意識せずに充電開始電圧を図３の電池電圧帯域３１にすることができ、携帯電話端末に搭載されているリチウムイオン電池１４の劣化速度の低下を図ることができる。また、携帯電話端末に搭載された電池の劣化速度低下を図ることが可能になる。

図８は、本実施の形態により得られる効果について、図２のリチウムイオン電池１４の劣化曲線をもとに算出したものである。曲線８２は、図３の充電開始を促す電池電圧帯域３１の真ん中の値にあたる電池容量の１５％の状態で充電開始を行なった場合の劣化曲線を算出したものである。

曲線８２では電池の容量劣化率が５０％に低下するまでに、連続通話８２８Ｈ行なうことができ、５０％の放電状態で充電を行なった場合の曲線８１と比較すると、線分８８で示したように２４５Ｈの通話時間を長くすることができる。
このように、使用者は長期間使用しても、電池容量の低下および使用時間の低下が起こりにくく、快適に使用を続けることができる。

次に、本発明の他の実施の形態に係る携帯型電子機器について図面を用いて説明する。
本他の実施の形態に係る携帯型電子機器の構成図は、図１と同様であり、充電開始動作も図５と同様である。しかし、処理ステップＳ５２の充電開始時の電池電圧測定と測定された電池電圧値の保存と同時にその時刻の保存も行う。また、充電完了時にもその時刻を保存する。

制御部１５は、充電完了の時刻と充電が開始された時刻の時間間隔と、その間に低下した電池電圧から、使用者の使用頻度として単位時間あたりの低下電圧量を算出する。その算出された低下電圧量から、処理ステップＳ５４、Ｓ５５で、図３の充電開始を促す電池電圧帯域３１を上下させる。

即ち、メモリ１５２には、更に、２次電池１４の複数の過去の充電開始電圧に対応付けて、タイマ１５３が計時した充電開始時刻及び充電完了時刻を記憶し、制御部１５は、前記充電開始時刻と充電完了時刻の時間間隔と、前記時間間隔において低下した２次電池１４の電圧とに基づいて単位時間あたりの低下電圧量を算出し、前記低下電圧量に基づいて電池電圧帯域（基準電圧値）３１を変更する。

使用頻度の高い使用者であれば、電池電圧の低下が早く、電源オン状態を保持できない電池電圧まで低下することを懸念し、図３の充電開始を促す電池電圧帯域３１をより高い電池電圧帯に変更する。反対に、使用頻度の低い使用者であれば、電池電圧の低下が遅いため、図３の充電開始を促す電池電圧帯域３１をより低い電池電圧に変更することで、より劣化速度を低下させることができる。

更に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。
本他の実施の形態の構成図は、図１と同様であり、充電開始動作も図５と同様である。
前記実施の形態との相違点は、リチウムイオン電池だけでなく、その他の充電可能な２次電池を用いた点である。例として、メモリー効果により電池電圧が低下するニカド電池、ニッケル水素電池やリチウムイオンポリマー電池を用いた場合である。

本発明は、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Data Assistance,Personal Digital Assistants：個人向け携帯型情報通信機器）、携帯型パーソナルコンピュータ等の携帯型電子機器に利用可能である。

本発明の実施の形態に係る携帯型電子機器のブロック図である。 本発明の実施の形態に用いるリチウムイオン電池の劣化を表した特性部図である。 本発明の実施の形態における使用者に充電開始を促す電池容量のイメージとして示した図である。 本発明の実施の形態において電池レベル表示を切り替える閾値を例として示した表である。 本発明の実施の形態の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態において、電池レベル表示を切り替える閾値を例として示した表である。 本発明の実施の形態において、電池レベル表示を高く変更した閾値を例として示した表である。 本発明の実施の形態により得られる効果を説明するための特性図である。

符号の説明

１１・・・ＬＥＤ
１２・・・ＬＣＤ
１３・・・操作部
１４・・・電池
１５・・・制御部
１６・・・アンテナ
１７・・・無線部
１８・・・レシーバ
１９・・・マイク

Claims (7)

1. ２次電池を電源として使用する携帯型電子機器において、
   前記２次電池の電圧を検出する検出手段と、前記２次電池の過去の充電開始電圧、前記２次電池を充電開始させる基準となる基準電圧値及び前記２次電池の電圧を報知する態様を変える複数の閾値電圧範囲を記憶する記憶手段と、制御手段と、前記検出手段が検出した前記２次電池の電圧値の属する閾値電圧範囲に応じた態様で前記２次電池の電圧を報知する報知手段とを備え、
   前記制御手段は、前記過去の充電開始電圧と前記基準電圧値の関係に基づいて、前記各閾値電圧範囲を区分する閾値を変更することを特徴とする携帯型電子機器。
2. 前記制御手段は、前記過去の充電開始電圧が前記基準電圧値を超えるとき、前記閾値電圧範囲を区分する閾値を下げるように変更することを特徴とする請求項１記載の携帯型電子機器。
3. 前記制御手段は、前記過去の充電開始電圧が前記基準電圧値より低いとき、前記閾値電圧範囲を区分する閾値を上げるように変更することを特徴とする請求項１又は２記載の携帯型電子機器。
4. 前記過去の充電開始電圧は、過去の所定回数の充電開始電圧の平均値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携帯型電子機器。
5. 前記制御手段は、前記２次電池の電圧が所定電圧を超える値のときは前記２次電池の電圧がどの閾値電圧範囲に入るかを報知し、前記２次電池の電圧が前記所定電圧値以下のときは充電するように報知することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の携帯型電子機器。
6. 更に計時手段を有し、
   前記記憶手段には、更に、前記２次電池の過去の充電開始電圧に対応付けて充電開始時刻及び充電完了時刻を記憶し、
   前記制御手段は、前記充電開始時刻と充電完了時刻の時間間隔と、前記時間間隔において低下した２次電池の電圧とに基づいて単位時間あたりの低下電圧量を算出し、前記低下電圧量に基づいて前記基準電圧値を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の携帯型電子機器。
7. 前記２次電池は、リチウムイオン電池、ニカド電池、ニッケル水素電池又はリチウムイオンポリマー電池であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の携帯型電子機器。

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