JP2011211483A

JP2011211483A - 携帯端末

Info

Publication number: JP2011211483A
Application number: JP2010077206A
Authority: JP
Inventors: Naoki Tsukuda; 直樹佃
Original assignee: NEC AccessTechnica Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-20
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP5051672B2

Abstract

【課題】環境の温度が低下したときに、電池の温度の低下を迅速に防止し、かつ、電池の温度を高くすることができる携帯端末を提供する。
【解決手段】電池７と、第１の中央処理装置１と、第１の中央処理装置１にクロック信号を与える第１のクロック発生器５とを備え、電池７を第１の中央処理装置１に熱的に結合するとともに隣接した位置に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯端末に関し、特に、二次電池を用いる携帯端末に関する。

ＰＨＳ端末、携帯電話端末等の携帯端末には、リチウムイオン電池等の様々な二次電池が使用されている。特に、二次電池のなかでも、リチウムイオン電池が主流となっている。図３に、リチウムイオン電池の放電特性の例（放電電流は一定）を示す。本図から、電池の温度が低いほど、電池の電圧の低下速度が大きい。すなわち、電池の電圧は、室温（例えば、２５度）の環境よりも、低温（例えば、−２０度）の環境のほうが、速く低下する。そのため、電池の電圧が、電池により電力の供給を受ける、例えば、中央処理装置の動作電圧まで低下すると、携帯端末を使用することができない。

環境の温度が低下したときに、電池の温度の低下を防止する例として、特許文献１では、中央処理装置の駆動により発生する熱を電池へ伝える熱伝達路を備える携帯端末装置が開示されている。

特開２００３−３３８８５９号公報

特許文献１では、中央処理装置から発生する熱を電池へ伝える熱伝達路を備え、当該熱伝達路を介して間接的に電池に熱を伝えている。そのため、熱が熱伝達路を伝わるときに、熱が環境へ逃げ、また、熱を速く電池に伝えることができない。これにより、環境の温度が低下したときに、電池の温度の低下を迅速に防止し、かつ、電池の温度を高くすることができない。したがって、環境の温度が低下したときに、電池により駆動される各装置の電力を、安定に長時間供給することができない。

本発明は、環境の温度が低下したときに、電池の温度の低下を迅速に防止し、かつ、電池の温度を高くすることができる携帯端末を提供する。

上記の目的を達成するために、電池と、第１の中央処理装置と、第１の中央処理装置にクロック信号を与える第１のクロック発生器とを備え、電池は第１の中央処理装置に熱的に結合するとともに隣接した位置に設けられていることを特徴とする携帯端末が得られる。

本発明は、環境の温度が低下したときに、電池の温度の低下を迅速に防止し、かつ、電池の温度を高くする。これにより、環境の温度が低下したときに、電池により駆動される各装置の電力を、安定に長時間供給することができる。

本発明の第１の実施形態に係る携帯端末のブロック図である。本発明の第２の実施形態に係る携帯端末のブロック図である。リチウムイオン電池の放電特性の温度依存性を示す図である。

図１に本発明の携帯端末の第１の実施形態のブロック図を示す。

図１において、携帯端末は、第１の中央処理装置１、第１のメモリ３、第１のクロック発生器５を備える。第１の中央処理装置１は、電池７に熱的に結合するとともに隣接した位置に設けられている。なお、ここでは、電池７として説明するが、実際には、電池を収容する収容容器に、第１の中央処理装置１は熱的に結合している。

また、携帯端末は、電池７の温度に応じて、温度信号を指示する温度センサ８を備える。

電池７は、第１の中央処理装置１、第１のメモリ３、第１のクロック発生器５等の装置に電力を供給する。また、電池７は、リチウムイオン電池７等の二次電池７であれば良い。

温度センサ８は、熱電対やサーミスタ等の温度を電気信号に変換する温度センサ８であれば良い。

第１の中央処理装置１は、第１のメモリ３のプログラムにしたがって、第１のクロック発生器５のクロック信号の周波数で動作する。また、第１の中央処理装置１は、温度信号に応じて、第１のクロック発生器５のクロック信号の周波数を設定する動作信号を第１のクロック発生器５に指示する。

ここで、電池７として、リチウムイオン電池が使用されているものする。リチウムイオン電池は、図３に示すような放電容量−電圧特性を示す。すなわち、温度が所定の温度として、室温（例えば、２５度）から低下すると、急激に電圧が低下し、かつ、放電容量も低下する。

次に、本発明の携帯端末の第１の実施形態の動作について説明する。

室温である環境で、上記したような特性を備えた電池７を備えた携帯端末を使用する場合、第１の中央処理装置１は、温度センサ８から室温に対応する温度信号を検知すると、第１のクロック発生器５に、室温に対応するクロック信号の周波数を設定する動作信号を指示する。この場合、図示された第１のクロック発生器５は、通常の周波数のクロック信号を指示する。

室温より低温（例えば、−２０度）である環境で、携帯端末を使用すると、電池７の温度は低くなる。第１の中央処理装置１は、温度センサ８から閾値（例えば、−１０度）に対応する温度信号を検知すると、第１のクロック発生器５に、閾値に対応するクロック信号の周波数を設定する動作信号を指示する。この場合、第１のクロック発生器５は、室温に対応する周波数よりも低い周波数のクロック信号を指示する。

ここで、第１のクロック発生器５に、室温に対応する周波数より低い周波数のクロック信号を指示する動作信号が与えられた場合、室温の場合と比べ、電池７の消費電流は低くなり、電池７の温度も低くなる。そのため、電池７の温度の低下に伴う電池７の電圧の低下を、電池７の消費電流の低下で補うような特性を有する電池７を用いればいい。

逆に、第１の中央処理装置１は、第１のクロック発生器５に、室温に対応する周波数より高い周波数のクロック信号を指示するときは、室温の場合と比べ、電池７の温度は高くなり、電池７の消費電流は高くなる。そのため、電池７の消費電流の上昇に伴う電池７の電圧の低下を、電池７の温度の上昇によって、指示電圧が大きくなるような特性を有する電池７を用いれば良い。

このように、温度センサ８は、電池７の温度に応じて温度信号を指示し、第１の中央処理装置１は、電池７に熱的に結合するとともに隣接している。また、温度信号に応じて、第１のクロック発生器５に第１のクロック発生器５のクロック信号の周波数を設定する信号を指示する。これらにより、第１の中央処理装置１から発生する熱を、環境へ逃がすことなく、直接かつ迅速に電池７に伝える。そのため、環境の温度の低下に応じて、電池７の温度の低下を迅速に防止し、かつ、電池７の温度を高くする。また、装置の消費電力を小さくする。したがって、環境の温度が低下したときにも、電池７により駆動される装置の電力を、安定に長時間供給することができる。

また、電池７と第１の中央処理装置１の熱的な結合の開閉を切り替える機械的なスイッチが不要であるため、部品点数が減少する。そのため、携帯端末を小型、かつ、軽量にすることができる。

なお、携帯端末は、温度センサ８を必ずしも備えていなくてもいい。この場合、温度センサ８が不要であるため、携帯端末の部品点数が減少し、携帯端末を小型、かつ、軽量にすることができる。

図２に本発明の携帯端末の第２の実施形態のブロック図を示す。

図２において、携帯端末は、図１の構成要素に加えて、更に、第２の中央処理装置２、第２のメモリ４、第２のクロック発生器６をさらに備える。電池７に隣接して第１の中央処理装置が設けられ、第２の中央処理装置２は電池７から離れた位置に設けられている。第２の中央処理装置２は、第２のメモリ４のプログラムにしたがって、第２のクロック発生器６のクロック信号の周波数で第１の中央処理装置１とともに動作する。

第２の中央処理装置２は、温度信号に応じて、第２の中央処理装置２自身の処理内容、処理数等を制御すると共に、第１の中央処理装置１にも処理数、処理内容等の負荷を設定する動作信号を指示する。第１の中央処理装置１が、温度信号に応じて、第１の中央処理装置１自身および第２の中央処理装置２の負荷を設定する動作信号を指示しても良い。

本実施形態では、第１のクロック発生器５のクロック信号の周波数は、第２のクロック発生器６のクロック信号の周波数より低いものとする。

次に、本発明の携帯端末の第２の実施形態の動作について説明する。

室温（例えば、２５度）である環境で、携帯端末を使用している場合、第２の中央処理装置２は、温度センサ８から室温に対応する温度信号を検知すると、第１の中央処理装置１に、負荷を設定する動作信号を指示し、第２の中央処理装置２自身にも、第１の中央処理装置１の負荷より大きな負荷を設定する動作信号を指示する。

室温より低温（例えば、−２０度）である環境で、携帯端末を使用すると、電池７の温度は低くなる。第２の中央処理装置２は、温度センサ８から閾値（例えば、−１０度）に対応する温度信号を検知すると、第１の中央処理装置１に、室温の場合の第２の中央処理装置２の負荷を設定する動作信号を指示し、第２の中央処理装置２自身に、室温の場合の第１の中央処理装置１の負荷を設定する動作信号を指示する。この場合、実質的に第１の中央処理装置１のみが動作していることになり、低温の場合の電池７の消費電流は、室温の場合より小さくなる。また、第１の中央処理装置１は第１のクロック発生器５のクロック信号によって動作状態にあるため、電池７は当該電池に熱的に結合された第１の中央処理装置１によって加熱され、電池７の温度は室温の場合より高くなる。このように、低温の場合における電池７の消費電流を、室温の場合より小さくし、電池７の温度を上昇させることにより、電池７の温度の低下による特性劣化を防止でき、かつ、低温下でも携帯端末を長期間にわたって使用可能にする。

本実施形態では、携帯端末は、第１の中央処理装置１とともに動作する第２の中央処理装置２とをさらに備える。また、第１の中央処理装置１または第２の中央処理装置２は、温度信号に応じて、第１の中央処理装置１および第２の中央処理装置２に、それぞれ負荷を設定する動作信号を指示する。そのため、第１の実施形態の効果に加えて、携帯端末の動作の速度の低下を防止することができる。

また、第１のクロック発生器５および第２のクロック発生器６のクロック信号の周波数が異なることにより、第１の中央処理装置１および第２の中央処理装置２の負荷だけでなく、第１のクロック発生器５および第２のクロック発生器６のクロック信号の周波数とともに、電池７の消費電流および電池７の温度を制御することができる。

１第１の中央処理装置
２第２の中央処理装置
３第１のメモリ
４第２のメモリ
５第１のクロック発生器
６第２のクロック発生器
７電池
８温度センサ

Claims

電池と、第１の中央処理装置と、前記第１の中央処理装置にクロック信号を与える第１のクロック発生器とを備え、前記電池は前記第１の中央処理装置に熱的に結合するとともに隣接した位置に設けられていることを特徴とする携帯端末。
前記電池の温度に応じて、温度信号を指示する温度センサと、前記第１の中央処理装置とともに動作する第２の中央処理装置と、前記第２の中央処理装置にクロック信号を与える第２のクロック発生器とをさらに備え、前記第１の中央処理装置または前記第２の中央処理装置は、前記温度信号に応じて、前記第１の中央処理装置および前記第２の中央処理装置に、それぞれ負荷を設定する動作信号を指示することを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
前記第１のクロック発生器および前記第２のクロック発生器のクロック信号の周波数が異なることを特徴とする請求項２に記載の携帯端末。
前記電池の温度に応じて、温度信号を指示する温度センサをさらに備え、前記第１の中央処理装置は、前記温度信号に応じて、前記第１のクロック発生器のクロック信号の周波数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。