JP2011239524A - 携帯電話機及びそれを用いた電池ユニット保護方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境下で使用された場合の内蔵電池ユニットの安全性を、簡易な構成で十分に確保すること。
【解決手段】この携帯電話機１は、周囲温度を検出する温度検出部７と、温度検出部７によって検出された周囲温度と予め設定された温度値とを比較することによって、周囲温度が高温状態にあるか否かを判定する判定部１１ａと、判定部１１ａによって周囲温度が高温状態にあると判定された場合に、内蔵電池ユニット２を、予め設定された出力電圧に低下するまで放電させるように制御する放電制御部１１ｂと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機及びそれを用いた電池ユニット保護方法に関するものである。

従来から、携帯端末の高温時対策に関する仕組みが検討されている。例えば、携帯電話機の使用環境の温度が許容範囲内を逸脱していた場合に、冷却手段を用いて温度を調整する仕組みが知られている（下記特許文献１参照）。また、携帯電話機に内蔵される二次電池の充電中に内部部品近傍の測定温度が所定温度よりも高い場合に、充電動作を停止する仕組みも知られている（下記特許文献２参照）。このような仕組みによれば、携帯電話機を安全な温度範囲に保つことができるようになり、電池の寿命も延ばすことができる。

さらには、電気機器に内蔵される電池の近傍温度が所定値以上になると、負荷に供給する放電電流量を上昇させる仕組みも知られている。このような仕組みによれば、電池の出力電圧の低下を間接的に検出して負荷に対する供給電力量を保つことができる。

特開平９−１９１５５８号公報 特開２００８−１９３７８３号公報 特開２００３−１３２９５６号公報

しかしながら、上記特許文献１，２に記載の仕組みにおいては、携帯電話機の周辺温度によっては高機能の冷却手段が必要になり機器構成が大型化する。また、高温時に充電動作を停止するだけでは、いったん高温環境下に置かれた後の電池ユニットの安全性を確保することは難しい。また、上記特許文献３に記載の仕組みによっては、負荷への供給電力量は安定化されるが、負荷によって必要な電力量は様々であり、高温時の電池ユニットの安全性は全く考慮されていなかった。

そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、高温環境下で使用された場合の内蔵電池ユニットの安全性を、簡易な構成で十分に確保することが可能な携帯電話機及びそれを用いた電池ユニット保護方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の携帯電話機は、周囲温度を検出する温度検出部と、温度検出部によって検出された周囲温度と予め設定された温度値とを比較することによって、周囲温度が高温状態にあるか否かを判定する判定手段と、判定手段によって周囲温度が高温状態にあると判定された場合に、内蔵電池ユニットを、予め設定された出力電圧に低下するまで放電させるように制御する放電制御手段と、を備える。

或いは、本発明の電池ユニット保護方法は、温度検出部が、周囲温度を検出する温度検出ステップと、判定手段が、温度検出部によって検出された周囲温度と予め設定された温度値とを比較することによって、周囲温度が高温状態にあるか否かを判定する判定ステップと、放電制御手段が、判定手段によって周囲温度が高温状態にあると判定された場合に、内蔵電池ユニットを、予め設定された出力電圧に低下するまで放電させるように制御する放電制御ステップと、を備える。

このような携帯電話機及び電池ユニット保護方法によれば、携帯電話機の周囲温度が予め設定された温度値と比較して高温状態にある場合には、出力電圧が予め設定された値に低下するまで内蔵電池ユニットが放電される。これにより、設定値を適切に設定することにより、周囲温度に対応して電池ユニットが安全な出力電圧になるまで放電されて安全性が十分に確保される。また、高機能の冷却手段は必要無くなり、機器の小型化も容易になる。

上記携帯電話機においては、放電制御手段は、携帯電話機内に備えられるデバイス或いはプロセスのうちの少なくとも１つを起動させることによって、内蔵電池ユニットを放電させる、ことが好ましい。こうすれば、内蔵電池ユニットの電力を有効に使用しつつ、安全性も高めることができる。

また、携帯電話機内の内蔵電池ユニットに隣接して設けられた冷却素子をさらに備え、放電制御手段は、冷却素子を通電させることによって、内蔵電池ユニットを放電させる、ことも好ましい。かかる構成を採れば、内蔵電池ユニットの出力電圧の低下と共に、内部温度の低下も実現されるので、電池ユニットの安全性をより一層高めることができる。

またさらに、温度検出部は、携帯電話機の筐体内側の複数箇所に設けられている、ことも好ましい。かかる温度検出部を備えれば、携帯電話機の筐体周囲の温度に応じて内蔵電池ユニットが放電されるので、周囲の高温状態を即座に検出して安全性を確実に確保することができる。

さらにまた、判定手段は、温度検出部が検出した周囲温度をログとして保存する機能を有する、ことも好ましい。この場合、携帯電話機の使用環境を記録に残すことができる。

本発明によれば、高温環境下で使用された場合の内蔵電池ユニットの安全性を、簡易な構成で十分に確保することができる。

本発明の好適な一実施形態にかかる携帯電話機の概略構成を示すブロック図である。 図１のメモリに記憶された判定テーブルのデータ構成を示す図である。 図１の携帯電話機による電池ユニット保護処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の携帯電話機の変形例を示すブロック図である。 本発明の携帯電話機の別の変形例を示すブロック図である。

以下、図面とともに本発明による携帯電話機及びそれを用いた電池ユニット保護方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の好適な一実施形態にかかる携帯電話機１の概略構成図である。同図に示す携帯電話機１は、ＩＭＴ（InternationalMobile Telecommunications）２０００等の移動体通信方式による通信機能を有する携帯型の通信端末である。この携帯電話機１は、内部回路や内部デバイスに対する給電用の内蔵電池ユニット２が着脱可能に構成されている。

内蔵電池ユニット２には、リチウムイオン二次電池に代表される充電可能な電池３と、この電池３の両極に接続され、電池３の充電時に過充電を防止するために充電を停止する機能、情報端末機器に接続時に過放電や過電流を防止する機能及び、電池３の両極間がショートした場合に放電を停止する機能等を有する保護回路４と、電池３の近傍に設けられて電池３の周辺温度を検出するサーミスタ等の温度検出部５とが内蔵されている。この内蔵電池ユニット２は、携帯電話機１に装着された状態では、電池３の正極及び負極が、それぞれ、携帯電話機１の筐体６に設けられた接続端子Ｔ_＋，Ｔ₋に接続され、温度検出部５の出力が接続端子Ｔ_Ｓに接続されるようになっている。

携帯電話機１は、表面に接続端子Ｔ_＋，Ｔ₋，Ｔ_Ｓが設けられた筐体６と、筐体６に収納された複数の温度検出部７、電圧検出部８、放電回路９、複数の内蔵デバイス１０、演算回路１１、及びメモリ１２を含んで構成されている。以下、携帯電話機１の各構成要素について詳細に説明する。ここで、接続端子Ｔ_＋は、筐体６内の各種回路や各種デバイスに接続された給電用接続端子であり、接続端子Ｔ₋は、グラウンド接続用端子である。また、接続端子Ｔ_Ｓは、筐体６内で演算回路１１に接続され、演算回路１１に温度検出部５の検出信号を送出するための接続端子である。

温度検出部７は、サーミスタ等の筐体６の周囲の温度を検出するための素子であり、筐体６の内側近傍の複数箇所に離間して設けられている。これらの温度検出部７は、検出した周囲温度を示す検出信号を演算回路１１に送出する。

電圧検出部８は、接続端子Ｔ_＋に電気的に接続されており、内蔵電池ユニット２内の電池３の出力電圧を検出する回路である。電圧検出部は、検出した出力電圧を示す検出信号を演算回路１１に送出する。

内蔵デバイス１０は、筐体６内に内蔵される複数の各種デバイスであり、例えば、液晶表示装置、撮像デバイス、バイブレータ（振動子）等の内蔵電池ユニット２からの給電により動作するデバイスである。

放電回路９は、接続端子Ｔ_＋と内蔵デバイス１０とに電気的に接続されており、演算回路１１からの指示信号に応じて、接続端子Ｔ_＋と内蔵デバイス１０との間を電気的に接続して複数の内蔵デバイス１０のうちの少なくとも１つを強制的に起動させるスイッチング回路である。言い換えれば、放電回路９は、演算回路１１の制御に応じて、内蔵電池ユニット２から内蔵デバイス１０に強制的に給電させることにより、内蔵電池ユニット２内の電池３を強制的に放電させる役割を有する。この場合、放電回路９は、演算回路１１から指示信号が送られている間においては、接続端子Ｔ_＋と内蔵デバイス１０との間を電気的に接続して放電を継続させる。一方で、演算回路１１からの指示信号が停止した場合は、接続端子Ｔ_＋と内蔵デバイス１０との間を電気的に遮断して放電を停止する。これにより、内蔵デバイス１０は、強制的な起動ではなく、演算回路１１の制御による通常モードで起動される。

演算回路１１は、中央処理装置（ＣＰＵ）等によって構成されており、各種演算処理を実行する集積回路であり、メモリ１２は、この演算回路１１に接続されたＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置である。この演算回路１１は、機能的な構成要素として判定部（判定手段）１１ａ及び放電制御部（放電制御手段）１１ｂを含んでいる。

演算回路１１の判定部１１ａは、温度検出部５，７及び電圧検出部８から送られた検出信号を基に、筐体６の周囲温度が高温状態にあるか否かを判定する部分である。すなわち、判定部１１ａは、温度検出部５，７から送られた検出信号を基に、温度検出部５，７によって検出された電池３の周辺温度又は筐体６の周囲温度と、予め設定された温度値と比較することによって、電池３の周辺温度又は筐体６の周囲温度が高温状態にあるか否かを判定する。また、判定部１１ａは、判定した結果を放電制御部１１ｂに引き渡す。さらに、判定部１１ａは、温度検出部５，７及び電圧検出部８から送られた検出信号を基に、電池３の周辺温度、筐体６の周囲温度、及び電池３の出力電圧の変化の履歴をメモリ１２にログとして保存する機能も有している。

演算回路１１の放電制御部１１ｂは、判定部１１ａによって電池３の周辺温度又は筐体６の周囲温度が高温状態にあると判定された場合に、内蔵電池ユニット２の電池３を、出力電圧が予め設定された出力電圧値に低下するまで強制的に放電させるように制御する。すなわち、放電制御部１１ｂは、電池３の周辺温度又は筐体６の周囲温度が高温状態にあり、かつ、電圧検出部８によって検出された出力電圧が予め設定された電圧値を超えている間は、放電回路９に対して、電池３を強制放電させるための指示信号を送出する。

この判定部１１ａの判定及び放電制御部１１ｂの制御は、メモリ１２内に予め記憶された判定テーブルが参照されながら実行される。図２には、メモリ１２に記憶された判定テーブルのデータ構成の一例を示している。同図に示すように、この判定テーブルには、複数段階に区分けされた筐体６の周囲温度の範囲を示す「周囲温度」と、複数段階に区分けされた電池３の出力電圧の範囲を示す「電池出力電圧」とに対して、これらの組み合わせの状態に対してどのような放電制御を実行すべきかを示す制御情報が関連付けて設定されている。例えば、「周囲温度：２０〜６０°Ｃ」及び「電池出力電圧：４．２５Ｖ以上」の組み合わせに対しては、「制御情報：強制放電」が設定されており、このような状態においては、電池３は高温状態にあり強制放電が行われるべきことを示している。また、「周囲温度：２０〜６０°Ｃ」及び「電池出力電圧：４．１〜４．２５Ｖ」の組み合わせに対しては、「制御情報：通常」が設定されており、このような状態においては、電池３は安全な状態にあり強制放電を行う必要がないことを示している。上記の判定テーブルは、内蔵電池ユニット２の高温放置時の安全性データを取得することによって、予め設定されて記憶される。

例えば、判定部１１ａは、筐体６の周囲温度が「５０°Ｃ」であり、電池３の出力電圧が「４．５Ｖ」であると検出された場合には、メモリ１２から図２に示す判定テーブルを読み出して、該当する「周囲温度」及び「電池出力電圧」の範囲に対応する「制御情報」を抽出する。そして、判定部１１ａは、抽出した制御情報が「強制放電」を示しているので、周囲温度が強制放電が必要な“高温状態”にあると判断する。一方、判定部１１ａは、筐体６の周囲温度が「５０°Ｃ」であり、電池３の出力電圧が「４．２５Ｖ」であると検出された場合には、メモリ１２から対応する「制御情報」を抽出し、制御情報が「通常」を示しているので、周囲温度が“高温状態”にはないと判断する。また、判定部１１ａは、上記の判定処理を所定周期で繰り返し実行する。

また、放電制御部１１ｂは、筐体６の周囲温度が「５０°Ｃ」であり、電池３の出力電圧が「４．５Ｖ」であると検出された場合には、判定部１１ａによる判定結果を受けて、電池３の強制放電を開始させるように制御する。さらに、放電制御部１１ｂは、電池３の強制放電の結果、電池３の出力電圧が「４．２５Ｖ」まで低下すると、判定部１１ａによって周囲温度が“高温状態”にはないと判定されるので、電池３の強制放電を停止させるように制御する。このようにして、放電制御部１１ｂによって、電池３の出力電圧が周囲温度に対応する値に低下するまで強制放電されることになる。

以下、図３を参照して、携帯電話機１の動作について説明するとともに、併せて携帯電話機１における電池ユニット保護方法について詳述する。図３は、携帯電話機１による電池ユニット保護処理の動作を示すフローチャートである。この電池ユニット保護処理は、携帯電話機１の通常起動時、内蔵電池ユニット２の充電時に関わらず所定周期で定期的に起動される。

まず、温度検出部５，７によって電池３の周辺温度及び筐体６の周囲温度が検出される（ステップＳ１０１）。それと合わせて、電圧検出部８によって電池３の出力電圧が継続的に検出される（ステップＳ１０２）。次に、判定部１１ａは、検出された周囲温度及び出力電圧を基にメモリ１２から判定テーブルを読み出して、周囲温度の状態を判定する（ステップＳ１０３）。

その後、放電制御部１１ｂは、判定部１１ａによる判定結果が強制放電が必要な“高温状態”であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。判断の結果、周囲温度が高温状態にはないと判断した場合は（ステップＳ１０４；ＮＯ）、携帯電話機１において内蔵電池ユニット２から携帯電話機１に通常モードで給電されて通常動作が継続されるか、内蔵電池ユニット２が充電中の場合にはそのまま充電動作が継続される（ステップＳ１０５：通常処理）。

一方、周囲温度が高温状態であると判断した場合には（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、放電制御部１１ｂは、電池３の出力電圧をモニタすることで、さらに内蔵電池ユニット２が充電中であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。判断の結果、充電中であった場合には（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、放電制御部１１ｂは、充電動作を停止するように制御する（ステップＳ１０７）。

次に、放電制御部１１ｂは、電池３の強制放電の制御を開始する（ステップＳ１０８）。その後、放電制御部１１ｂは、継続的に判定部１１ａによる判定結果を受け取り、電池３の出力電圧が所定値まで低下したか否かを判断する（ステップＳ１０９）。その結果、出力電圧が低下していない場合には（ステップＳ１０９；ＮＯ）、放電制御部１１ｂは電池３の強制放電を継続させるように制御し、出力電圧が低下した場合には（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）、放電制御部１１ｂは電池３の強制放電を停止して電池ユニット保護処理を終了させる。

以上説明した携帯電話機１及び電池ユニット保護方法によれば、携帯電話機１の周囲温度が予め設定された温度値と比較して高温状態にある場合には、出力電圧が予め設定された値に低下するまで内蔵電池ユニット２が放電される。これにより、設定値を適切に設定することにより、周囲温度に対応して内蔵電池ユニット２が安全な出力電圧になるまで放電されて電池のエネルギーが減少させられる。その結果、電池ユニットの安全性が十分に確保される。万が一、内蔵電池ユニット２の充電完了後に高温の場所に長時間放置された場合でも、安全な状態を確保することができる。また、安全性確保のための高機能の冷却手段は必要無くなり、機器の小型化も容易になる。

上記携帯電話機１においては、放電制御部１１ｂは、携帯電話機１内に備えられる内蔵デバイス１０を起動させることによって電池３を強制放電させるので、内蔵電池ユニット２の電力を有効に使用しつつ、内蔵電池ユニット２の安全性も高めることができる。

また、温度検出部７は、筐体６内側の複数箇所に設けられており、携帯電話機１の筐体６周囲の温度に応じて内蔵電池ユニット２が放電されるので、周囲の高温状態を即座に検出して安全性を確実に確保することができる。特に、内蔵電池ユニット２近傍だけでなく筐体６の周囲の温度も検出でき、その結果、高温環境に置かれてから異常温度を検出するまでの時間が短縮化される。

さらに、判定部１１ａは、温度検出部５，７が検出した周囲温度、及び電圧検出部８が検出した出力電圧をログとして保存する機能を有するので、携帯電話機１の使用環境を記録に残すことができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図４に示す本発明の変形例にかかる携帯電話機１０１のように、筐体６内において内蔵電池ユニット２に隣接して設けられたペルチェ素子（冷却素子）１１０をさらに備え、放電制御部１１ｂが、内蔵デバイス１０の代わりにペルチェ素子１１０を通電させることによって、内蔵電池ユニット２を強制放電させてもよい。この場合は、内蔵電池ユニット２の出力電圧の低下と共に、内蔵電池ユニット２の内部温度の低下も実現されるので、内蔵電池ユニット２の安全性をより一層高めることができる。

また、図５の本発明の別の変形例にかかる携帯電話機２０１のように、放電制御部１１ｂは、周囲温度が高温状態にあると判定された場合には、内蔵デバイス１０を通電させる代わりに、又は、内蔵デバイスの通電に加えて、演算回路１１内に構成されているアプリケーションプログラム等の複数のプロセス１１ｃのうちの少なくとも１つを起動させることによって、電池３を強制的に放電させてもよい。このようなアプリケーションプログラムとしては、ゲーム用プログラムや動画再生用プログラム等が挙げられる。なお、この場合の「放電」とは、電池３から携帯電話機１の内部回路や内部デバイスに供給させる電力を増加させることによって電池３の放電電力を増加させることをも意味している。

１，１０１，２０１…携帯電話機、２…内蔵電池ユニット、３…電池、５，７…温度検出部、６…筐体、８…電圧検出部、１０…内蔵デバイス、１１…演算回路、１１ａ…判定部（判定手段）、１１ｂ…放電制御部、１１０…ペルチェ素子（冷却素子）。

Claims (6)

1. 周囲温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部によって検出された周囲温度と予め設定された温度値とを比較することによって、前記周囲温度が高温状態にあるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段によって前記周囲温度が高温状態にあると判定された場合に、内蔵電池ユニットを、予め設定された出力電圧に低下するまで放電させるように制御する放電制御手段と、
   を備えることを特徴とする携帯電話機。
2. 前記放電制御手段は、前記携帯電話機内に備えられるデバイス或いはプロセスのうちの少なくとも１つを起動させることによって、前記内蔵電池ユニットを放電させる、
   ことを特徴とする請求項１記載の携帯電話機。
3. 前記携帯電話機内の前記内蔵電池ユニットに隣接して設けられた冷却素子をさらに備え、
   前記放電制御手段は、前記冷却素子を通電させることによって、前記内蔵電池ユニットを放電させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の携帯電話機。
4. 前記温度検出部は、前記携帯電話機の筐体内側の複数箇所に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の携帯電話機。
5. 前記判定手段は、前記前記温度検出部が検出した周囲温度をログとして保存する機能を有する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の携帯電話機。
6. 温度検出部が、周囲温度を検出する温度検出ステップと、
   判定手段が、前記温度検出部によって検出された周囲温度と予め設定された温度値とを比較することによって、前記周囲温度が高温状態にあるか否かを判定する判定ステップと、
   放電制御手段が、前記判定手段によって前記周囲温度が高温状態にあると判定された場合に、内蔵電池ユニットを、予め設定された出力電圧に低下するまで放電させるように制御する放電制御ステップと、
   を備えることを特徴とする携帯電話機における電池ユニット保護方法。

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