JP2009290906A - 携帯端末装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】二次電池の劣化を抑制することが可能な携帯端末装置を提供すること。
【解決手段】携帯端末装置100は、二次電池8を電源として用いることが可能であり、動作制御の指示に基づいて携帯端末装置100の動作を制御するCPU14と、外部電源から前記二次電池に電源を供給する充電回路7と、前記演算処理部における所定の処理の休止状態に応じて前記充電回路を制御する充電制御回路9と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、二次電池を電源として用いることが可能な携帯端末装置に関する。
携帯端末装置には、通常、その電源を確保するために二次電池が用いられる。そして、その二次電池への充電効率等を鑑みて、種々の二次電池への充電方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、充電装置に温度判定手段を設けて、パルス充電のデューティー比や電流値を温度補正することにより、充電効率を上げることが可能な充電装置が記載されている。また、特許文献2には、携帯電話機が通話の状態になると、電池への電源供給を停止して充電器に過大な電流が流れることを防止して、急速充電を行う充電システムが記載されている。
特開平8−182215号公報 特開平9−130456号公報
ところで、二次電池では、充放電の回数等に依存して電池特性が劣化する、所謂サイクル劣化が起こることが知られている。そして、本発明の発明者等による検討により、二次電池は、二次電池の温度が高いときに充電を行うことによりサイクル寿命が短くなるといった特性を有することが確認された。また、二次電池は充電電圧が高いときにもサイクル寿命が短くなるといった特性を有することが確認された。すなわち、高温且つ高い充電電圧で充電を行うと、加速度的に二次電池の劣化の進行が早くなることが分かった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、二次電池の劣化を抑制することが可能な携帯端末装置を提供することを目的とする。
本発明は、第1に、二次電池を電源として用いることが可能な携帯端末装置であって、動作制御の指示に基づいて前記携帯端末装置の動作を制御する演算処理部と、外部電源から前記二次電池に電源を供給する充電回路と、前記演算処理部における所定の処理の休止状態に応じて前記充電回路を制御する充電制御回路とを備える携帯端末装置が提供されるものである。
例えば、演算処理部が動作していないスリープモード時等では、携帯端末装置において発生する熱量が低いことが推測される。したがって、上記の構成により、演算処理部の動作状態に応じて充電回路を制御するので、携帯端末装置から二次電池に伝わる熱量に応じた制御が可能となり、二次電池の劣化を抑制することができる。
本発明は、第2に、上記第1に記載の携帯端末装置であって、前記充電制御回路は、前記演算処理部が前記所定の処理を第1の所定時間以上行っていないときは前記二次電池の充電電圧を第一の電圧に、前記所定の処理を行っている間又は前記所定の処理を行ってから第2の所定時間が経過していないときは前記二次電池の充電電圧を前記第一の電圧より低い第二の電圧に制御する。
この構成により、例えば、演算処理部が動作しているときに充電電圧を低く、演算処理部が所定時間以上動作していないときのみ充電電圧を高く制御することにより、二次電池の劣化を抑制することができる。
本発明は、第3に、二次電池を電源として用いることが可能な携帯端末装置であって、放送波を受信する放送波受信部と、外部電源から前記二次電池に電源を供給する充電回路と、前記放送波受信部の動作状態に応じて前記充電回路を制御する充電制御回路とを備える携帯端末装置が提供されるものである。
この構成により、テレビチューナ等の放送波受信部を有する携帯端末装置において、通常、放送波受信部が動作により発生する熱量は比較的大きい。したがって、上記の構成により、放送波受信部の動作状態に応じて充電回路を制御するので、携帯端末装置から二次電池に伝わる熱量に応じた制御が可能となり、二次電池の劣化を抑制することができる。
本発明は、第4に、上記第3に記載の携帯端末装置であって、前記充電制御回路は、前記放送波受信部が非動作状態のときは前記二次電池の充電電圧を第一の電圧に、前記放送波受信部が動作状態のときは前記二次電池の充電電圧を前記第一の電圧より低い第二の電圧に制御する。
この構成により、例えば、放送波受信部が動作していないときに充電電圧を高く、動作しているときに低く制御することにより、二次電池の劣化を抑制することができる。
本発明は、第5に、上記第2又は第4に記載の携帯端末装置であって、前記第二の電圧は、前記二次電池に充電される電気容量が予め定められた条件を満たす電圧である。
この構成により、充電電圧を下げた場合にも、二次電池に蓄えられる電気容量を予め定められた条件を満たすことが可能であるため、携帯端末装置の待ち受け時間等の性能を保証した充電を行うことができる。
本発明によれば、二次電池の劣化を抑制することが可能な携帯端末装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係る携帯端末装置の概略構成を示すブロック図 本発明の実施形態に係る携帯端末装置の外観図 本発明の第1の実施形態に係る携帯端末装置の充電制御方法の手順を示すフローチャート 本発明の第2の実施形態に係る携帯端末装置の充電制御方法の手順を示すフローチャート 本発明の第3の実施形態に係る携帯端末装置の充電制御方法の手順を示すフローチャート
以下、本発明の第1〜第3の実施形態について説明する。始めに、第1〜第3の実施形態に係る携帯端末装置として、携帯電話装置を例に取ってその概略構成について説明する。
図1は本発明の実施形態に係る携帯端末装置の概略構成を示すブロック図である。また、図2は本発明の実施形態に係る携帯端末装置の外観図であり、図2(A)は筐体部が開いた開状態を示す図、図2(B)は筐体部が閉じた閉状態を示す図である。
図1及び図2に示すように、本発明の実施形態の携帯端末装置100は、第一の筐体1と、第二の筐体2と、第一の筐体1及び第二の筐体2を開閉可能に連結する連結部3と、表示部4と、スピーカ5とを備える。
また、携帯端末装置100は、外部電源接続部6と、充電回路7と、二次電池8と、充電回路7を制御する充電制御回路9とを備える。更に、携帯端末装置100は、開閉状態検出部10と、操作部11と、無線部12と、テレビチューナ(以下、TVチューナという)13と、CPU14とを備える。
第一の筐体1、第二の筐体2及び連結部3は携帯端末装置100の筐体部の一例として機能し、携帯端末装置100は、図2(A)に示すように開いている状態である開状態、及び図2(B)に示すように閉じている状態である閉状態を取り得ることができる。なお、図2では筐体部を折り畳む形式を図示したが、種々の開閉方式が用いられてもよい。例えば、本実施形態の折り畳み形式以外にスライド式や回転式がある。また、いわゆるストレート型といわれる筐体であっても、開閉式の蓋部を備えたものであれば本発明を適用することができる。
表示部4は、液晶表示装置等を有して構成され、使用者による操作や携帯端末装置100の動作状態等に応じた表示を行う。スピーカ5は、使用者による操作やアラーム鳴動、携帯端末装置100の動作状態等に応じて音声を出力する。
外部電源接続部6は、例えば商用交流電源から直流に変換するACアダプタ等に接続するための接続端子を有して構成され、外部電源からの電源供給を受けるものである。充電回路7は、外部電源接続部6から供給された電源を二次電池8に供給するものであり、例えば、ドレイン端子・ソース端子に外部電源接続部6及び二次電池8が接続されるPチャネルMOSFETを有して構成される。二次電池8は、繰り返し充電して使用が可能な電池であり、例えば第一の筐体1に着脱可能に装着され、携帯端末装置100の電源として用いられる。
充電制御回路9は、充電回路7を制御するものであり、充電電流検出回路9aと、充電電圧検出回路9bと、充電電圧調整回路9cとを有する。充電電流検出回路9aは、充電回路7と二次電池8との間に挿入された抵抗Rの両端の電位差から充電電流を検出する。充電電圧検出回路9bは、二次電池8の電圧を検出する。充電電圧調整回路9cは、充電電流検出回路9a若しくは充電電圧検出回路9bの検出結果、又はCPU14からの指示に基づいて、充電回路7を制御する。例えば、上述した充電回路7に設けられたPチャネルMOSFETのゲート端子に加える電圧を制御することで、二次電池8に対して所望の充電電流又は充電電圧が得られるように制御する。
開閉状態検出部10は、筐体部の開閉状態を検出する。開閉状態検出部10は、例えば、図2に示すように第一の筐体1に設けられたホール素子10aと第二の筐体2に設けられた磁石10bとを有して構成される。ホール素子10aは、筐体部の開閉状態に応じて変化する磁石10bの磁界を電気信号に変換してCPU14に出力する。
操作部11は、使用者からの操作入力を受け付けるものであり、第一の筐体1の主面に設けられたテンキー11aやナビゲーションキー11b、第一の筐体1の主面と垂直な面である側面に設けられた側面キー11c等を有する。無線部12は、例えば無線基地局と無線通信を行うものであり、音声通話やデータ通信等を行う。
TVチューナ13は放送波を受信する放送波受信部の一例として動作し、例えばデジタルテレビを受信するデジタルテレビチューナであり、中継アンテナ等から放送波を受信し、CPU14を介して表示部4やスピーカ5から受信したデータを出力する。
CPU14は、携帯端末装置100全体の動作を制御する演算処理部の一例として機能するものであり、所定のプログラムによって動作するプロセッサを主体に構成される。また、充電電圧調整回路9cを制御する充電制御部14aと、時間を計時するタイマー14bとを有する。
以下、第1〜第3の実施形態に係る充電制御方法について説明する。
(第1の実施形態)
開閉可能な筐体部を有する携帯端末装置では、開閉状態に応じて、携帯端末において行われる処理により発生する熱量が異なることが推測される。例えば、メール受発信、通話、TV受信などの処理では、メール受発信<通話<TV受信の順に発生する熱量が大きい。あるいは、TV受信の中でもアナログ放送とデジタル放送とでは、アナログ放送受信の際に発生する熱量の方が一般には大きいといえる。一方、デジタル放送受信と通話との関係では、通話の際の発生熱量がデジタル放送受信時に発生する熱量を上回ることも考えられる。そこで、第1の実施形態に係る充電制御方法では、充電制御回路9は、筐体部の開閉状態に応じて充電回路7を制御することにより、携帯端末装置100から二次電池8に伝わる熱量に応じた充電電圧の制御を行う。
図3は、本発明の第1の実施形態に係る携帯端末装置の充電制御方法の手順を示すフローチャートである。
図3に示すように、充電制御回路9の充電電圧調整回路9cは、二次電池8に対する充電を開始する必要があるか否かを判定する(ステップS301)。例えば、外部電源接続部6に外部電源が接続されたことが検出された場合や、装着されている二次電池8における電圧が所定のしきい値以下になった場合に充電を開始すると判定する。充電を開始する必要がなければ(ステップS301のNO)、処理を終了する。
次に、充電を開始する必要があれば(ステップS301のYES)、充電電圧調整回路9cは、携帯端末装置100の電源が入っているか否かを判定する(ステップS302)。携帯端末装置100の電源が入っていれば(ステップS302のYES)、充電電圧調整回路9cは、携帯端末装置100の筐体部の開閉状態を判定する(ステップS303)。ステップS303において、CPU14の充電制御部14aが、開閉状態検出部10からの検出結果を充電電圧調整回路9cに通知することにより、充電電圧調整回路9cは筐体部の開閉状態を判定する。
なお、閉状態とは、第一の筐体1のテンキー11aが設けられた面と、第二の筐体2の表示部4(複数の表示部が設けられているときは最も大きな面積を有する表示部)が設けられた面とが互いに向かい合って重畳した状態を指す。そして、開状態とは、閉状態にない状態を指す。
筐体部が閉状態にないとき、すなわち、開状態にあるとき(ステップS303のNO)、充電電圧調整回路9cは充電回路7を制御し、二次電池8に対して、第一の充電電圧の一例である通常充電電圧(例えば4.37V)より低い第二の充電電圧の一例である低充電電圧(例えば4.2V)で充電する(ステップS304)。無線部12を用いた無線通信やアプリケーション処理動作等、携帯端末装置100から発生する熱量が大きくなる処理は、主に筐体部が開状態にあるときに行われることが多い。そこで、筐体部が開状態にあるときに低充電電圧で充電することにより、二次電池8が高温かつ高充電電圧となる状況での充電を回避して、二次電池8の劣化を抑制することができる。
なお、上述のように通常充電電圧を4.37Vとし、低充電電圧を4.2Vとした理由は次の通りである。すなわち、充電完了時の電源容量は、一般的に印加電圧によって決まるが、低充電電圧を限りなく低くしてしまうと十分な電源容量が確保されないこととなるので、具体的な要求性能に合致した「最低限の低充電電圧」を決定する必要がある。本実施形態では、低充電電圧による充電完了後であっても、電源ON状態での連続待ち受け時間が例えば500時間必要であるという具体的な要求性能に鑑みて、かかる性能を発揮するために最低限印加する必要のある充電電圧として4.2V、というように低充電電圧を決定した。このように、低充電電圧であれば、際限なく低くすればよいというものではなく、携帯電話として要求されている要求仕様を満たすために必要な充電電圧を印加する必要がある。
一方、携帯端末装置100の電源が入っていないとき(ステップS302のNO)、又は筐体部が閉状態にあるとき(ステップS303のYES)、充電電圧調整回路9cは、充電回路7を制御し、二次電池8に対して通常充電電圧で充電する。
その後、充電電圧調整回路9cは、二次電池8が満充電となったか否かの判定等、充電終了の判定を行い(ステップS306)、充電を継続する場合(ステップS306のNO)はステップS302へ戻り、充電を終了する場合(ステップS306のYES)は処理を終了する。
このような本発明の第1の実施形態によれば、発熱量が大きい処理は主に筐体部が開いているときに行われるので、閉状態のときには充電電圧を高く、開状態のときには充電電圧を低く制御することにより、二次電池8が高温かつ高充電電圧となる状況での充電を回避して二次電池8の劣化を抑制することができる。
(第2の実施形態)
携帯端末装置100において、CPU14の処理が休止しているときには、発生する熱量が低いことが推測される。そこで、第2の実施形態に係る充電制御方法では、充電制御回路9は、CPU14における処理の休止状態に応じて充電回路7を制御することにより、携帯端末装置100から二次電池8に伝わる熱量に応じた充電電圧の制御を行う。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る携帯端末装置の充電制御方法の手順を示すフローチャートである。図4において、第1の実施形態で説明した図3と重複する部分には同一の符号を付す。ここで、ステップS301,S302,S305,S306における動作は第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
図4に示すように、二次電池8に充電を行う必要があり(ステップS301のYES)、携帯端末装置100の電源が入っている場合(ステップS302のYES)、CPU14は、タイマー14bのカウントをスタートする。このタイマー14bは、携帯端末装置100をスリープモードに設定するための判定に用いられ、CPU14に対してイベントが発生していない時間を計り、所定の制限時間をタイムアウト時間として設定されている。なお、スリープモードとは、CPU14が上記のタイムアウト時間、イベントが発生しないことにより所定の処理を行わない場合に、表示部4の点灯を休止する等、予め定められた動作を休止することにより、消費電力を低減する動作モードである。
なお、タイマー14bは、複数の時間の管理が可能であって、第1の所定時間の一例であるスリープモード移行までの時間と、第2の所定時間の一例であるイベント発生(あるいは終了)後の所定時間とを独立に計測することも可能である。そうすることによって、通常充電電圧及び低充電電圧の切り替えを、よりきめ細やかに行うことが可能となっている。
次に、CPU14は、操作部11からの操作入力や、無線部12からの着信処理、TVチューナ13からの受信データ表示処理等、イベントの要求があるか否かを判定する(ステップS402)。
イベントの要求があれば(ステップS402のYES)、CPU14は、充電電圧調整回路9cにイベント発生を通知し、充電電圧調整回路9cは充電回路7を制御して二次電池8に対して低充電電圧で充電する(ステップS403)。CPU14においてイベントが要求されたと判定された場合、CPU14に要求されたイベントに応じたアプリケーション処理を行う必要があるので、携帯端末装置100にはアプリケーション処理に起因した熱量が発生する。したがって、低充電電圧で充電することにより、二次電池8が高温かつ高充電電圧となる状況での充電を回避して、二次電池8の劣化を抑制することができる。
そして、CPU14はタイマー14bをリセットし(ステップS404)、要求されたイベントに応じたアプリケーション処理を行う(ステップS405)。アプリケーションが終了していなければ(ステップS414のNO)、CPU14は、ステップS405に戻り、アプリケーション処理を継続する。アプリケーションが終了すると(ステップS414のYES)、充電を継続する場合(ステップS406のNO)はステップS401へ戻り、充電を終了する場合(ステップS406のYES)は処理を終了する。なお、ステップS414において、アプリケーション終了が判定された場合に、タイマー14bを用いてアプリケーション終了からの経過時間を計測し、予め指定された時間が経過してから次のステップS406に進んでもよい。
一方、イベントの要求がなければ(ステップS402のNO)、充電電圧調整回路9cは充電回路7を制御して二次電池8に対して通常充電電圧で充電する(ステップS407)。CPU14においてイベントが要求されていないと判定された場合には、携帯端末装置100から発生する熱量が大きくなる処理が行われないと推測されるので、通常充電電圧で充電することにより、二次電池8に充電される電気容量を低下させずに充電することができる。
次に、CPU14はタイマー14bがタイムアウトしたか否かを判定し(ステップS408)、タイムアウトしていなければ(ステップS408のNO)、タイマー14bをカウントアップして(ステップS409)、ステップS402に戻る。
一方、タイマー14bがタイムアウトしていれば(ステップS408のYES)、CPU14は、表示部4の点灯をオフに設定する等の処理を行い、スリープモード410に移行し(ステップS410)、充電を終了する場合(ステップS411のYES)は処理を終了する。
また、充電を継続する場合(ステップS411のNO)、イベント要求が発生していなければ(ステップS412のNO)、ステップS411へ戻る。イベント要求が発生した場合(ステップS412のYES)、CPU14は、スリープモードを解除し(ステップS413)、ステップS403に進み、充電電圧を低充電電圧に設定する。
このような本発明の第2の実施形態によれば、発熱量が大きい処理は主にCPU14にイベントが発生しているときに行われるので、イベント発生状態のときには充電電圧を低く、イベント非発生状態のときには充電電圧を高く制御することにより、二次電池8が高温かつ高充電電圧となる状況での充電を回避して二次電池8の劣化を抑制することができる。
なお、通常充電電圧で充電する手順(ステップS407)を、スリープモード設定(ステップS410)の後に実行することで、スリープモード時のみ、通常充電電圧で充電してもよい。
(第3の実施形態)
TVチューナ13を搭載している携帯端末装置100では、TVチューナ13が動作しているときに大きい熱量が発生することが推測される。そこで、第3の実施形態に係る充電制御方法では、充電制御回路9は、TVチューナ13の動作状態に応じて充電回路7を制御することにより、携帯端末装置100から二次電池8に伝わる熱量に応じた充電電圧の制御を行う。
図5は、本発明の第3の実施形態に係る携帯端末装置の充電制御方法の手順を示すフローチャートである。図5において、第1の実施形態で説明した図3と重複する部分には同一の符号を付す。ここで、ステップS301,S302における動作は第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
図5に示すように、二次電池8に充電を行う必要があり(ステップS301のYES)、携帯端末装置100の電源が入っている場合(ステップS302のYES)、CPU14は、TVチューナ13の動作状態を判定する(ステップS501)。CPU14は、例えば操作部11や予約タイマー設定によりTVチューナ13の起動指示が入力されてからTVチューナ13の停止指示が入力されるまでの間をTVチューナONとして判定する。
TVチューナ13が動作状態にあるとき(ステップS501のYES)、充電電圧調整回路9cは充電回路7を制御し、二次電池8に対して低充電電圧で充電する(ステップS502)。TVチューナ13の動作は、携帯端末装置100から発生する熱量が大きくなる処理であるので、低充電電圧で充電することにより、二次電池8が高温かつ高充電電圧となる状況での充電を回避して、二次電池8の劣化を抑制することができる。
一方、携帯端末装置100の電源が入っていないとき(ステップS302のNO)、又はTVチューナ13が非動作状態にあるとき(ステップS501のNO)、充電電圧調整回路9cは、充電回路7を制御し、二次電池8に対して通常充電電圧で充電する(ステップS503)。
その後、充電電圧調整回路9cは、充電を継続する場合(ステップS504のNO)はステップS302へ戻り、充電を終了する場合(ステップS504のYES)は処理を終了する。
このような本発明の第3の実施形態によれば、TVチューナ13が非動作状態のときには充電電圧を高く、発熱量が大きい動作状態のときには充電電圧を低く制御することにより、二次電池8が高温かつ高充電電圧となる状況での充電を回避して二次電池8の劣化を抑制することができる。
なお、上述の第1ないし第3の実施形態において、通常充電電圧は、携帯端末装置100に装着される二次電池8が保証する充電電圧の最大値又は最大値に近い値であることが望ましい。また、低充電電圧は、二次電池8に充電される電気容量が、予め定められた条件である、待ち受け時間、通話時間、テレビ視聴時間等を遵守可能となる電圧であることが望ましい。これにより、二次電池8の劣化を抑制するとともに、携帯端末装置100の待ち受け時間等の性能を保証した充電電圧の制御を行うことができる。
本発明の携帯端末装置は、二次電池の劣化を抑制することが可能な効果を有し、携帯電話装置等に有用である。
1 第一の筐体
2 第二の筐体
3 連結部
4 表示部
5 スピーカ
6 外部電源接続部
7 充電回路
8 二次電池
9 充電制御回路
9a 充電電流検出回路
9b 充電電圧検出回路
9c 充電電圧調整回路
10 開閉状態検出部
10a ホール素子
10b 磁石
11 操作部
11a テンキー
11b ナビゲーションキー
11c 側面キー
12 無線部
13 TVチューナ
14 CPU
14a 充電制御部
14b タイマー
100 携帯端末装置
R 抵抗

Claims (5)

  1. 二次電池を電源として用いることが可能な携帯端末装置であって、
    動作制御の指示に基づいて前記携帯端末装置の動作を制御する演算処理部と、
    外部電源から前記二次電池に電源を供給する充電回路と、
    前記演算処理部における所定の処理の休止状態に応じて前記充電回路を制御する充電制御回路と
    を備える携帯端末装置。
  2. 請求項1に記載の携帯端末装置であって、
    前記充電制御回路は、前記演算処理部が前記所定の処理を第1の所定時間以上行っていないときは前記二次電池の充電電圧を第一の電圧に、前記所定の処理を行っている間又は前記所定の処理を行ってから第2の所定時間が経過していないときは前記二次電池の充電電圧を前記第一の電圧より低い第二の電圧に制御する携帯端末装置。
  3. 二次電池を電源として用いることが可能な携帯端末装置であって、
    放送波を受信する放送波受信部と、
    外部電源から前記二次電池に電源を供給する充電回路と、
    前記放送波受信部の動作状態に応じて前記充電回路を制御する充電制御回路と
    を備える携帯端末装置。
  4. 請求項3に記載の携帯端末装置であって、
    前記充電制御回路は、前記放送波受信部が非動作状態のときは前記二次電池の充電電圧を第一の電圧に、前記放送波受信部が動作状態のときは前記二次電池の充電電圧を前記第一の電圧より低い第二の電圧に制御する携帯端末装置。
  5. 請求項2または4に記載の携帯端末装置であって、
    前記第二の電圧は、前記二次電池に充電される電気容量が予め定められた条件を満たす電圧である携帯端末装置。
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