JP2012108032A - 二次電池の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スリープモードによる省電力効果を維持しつつ、バッテリ残量を正確に算出してバッテリの完全放電を回避する。
【解決手段】スリープモードを備えたバッテリ制御装置は、バッテリ３Ａの充放電電流値を検出する電流検出素子６Ａ、バッテリ３Ａの開放電圧値を検出する電流検出素子７Ａ、および、これらの素子が検出した値に基づいてバッテリ３Ａの残量を算出する制御部９を含む。制御部９は、自己の機能を停止するスリープモードへ移行する場合に、その時のバッテリ残量および放電電流値を用いて、所定のバッテリ残量（５％程度）になるまでの時間を、通常モードへ復帰するまでの時間としてウェイクタイマに設定して、その設定時間が経過すると通常モードへ復帰して、バッテリ残量を補正して、正確なバッテリ残量を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リチウムイオン電池等の二次電池（以下、単にバッテリと記載する場合がある）を動作電源として使用する電子機器において、電子機器が省電力モード（以下、スリープモードと記載する場合がある）に移行した場合に、バッテリ残量を正確に検出する制御装置および制御方法に関する。

携帯電話機、デジタルカメラおよびノートパソコン等の持ち運びが自由な電子機器に電力を供給する電源として二次電池が多く用いられている。このような二次電池は、１度の充電で充電可能な容量に限界があり、電子機器を継続して使用する場合は、バッテリ残量が０になる（完全に放電）前に充電する必要がある。このため、バッテリ残量をユーザーが確認する必要があり、電子機器に搭載される画面にバッテリ残量が表示される。また、ノートパソコンの場合には、バッテリ残量に応じて能力を変更する処理（画面輝度を落とす処理等）が行われたり、バッテリ残量が０になる前にシャットダウン処理が行われたりする。このような処理のために、バッテリ残量を正確に算出することが必要である。

さらに、二次電池を電源とする電子機器（携帯電話機、デジタルカメラ、ノートパソコン）においては、消費電力の抑制を目的として、省電力モード（スリープモード、スタンバイモード（待機モード））と呼ばれる動作モードが設定されることが多い。この省電力モードとは、電子機器の作動が要求されていないとき（たとえば、電子機器がノートパソコンである場合、一定時間以上操作されていないとき）には、一部の負荷（この一部の負荷とはノートパソコンの各種デバイスおよび制御マイコンを含み、特に電源制御マイコンを含む）への電源供給を一時的に遮断することによって、消費電力を極力抑制する。これにより、バッテリによる駆動時間が極力長くなるようにしている。

このような省電力モードにおいても、バッテリから微小電流が放電されている。このため、省電力モードにおいてもバッテリ残量を正確に算出する必要がある。特開２００９−１８３０６７号公報（特許文献１）は、省電力モードにおける放電電流値を容易に測定してバッテリ残量を正確に算出する技術を開示し、特開２００４−１９８１９６号公報（特許文献２）は、省電力モードにおいて放電電流値を検出できない場合でもバッテリ残量を正確に算出する技術を開示し、特開２０１０−１９７５７号公報（特許文献３）は、一定の時間間隔で省電力モードから通常モードへ復帰してバッテリ残量を正確に求める技術を開示する。

特開２００９−１８３０６７号公報 特開２００４−１９８１９６号公報 特開２０１０−１９７５７号公報

しかしながら、上述した特許文献１は、省電力モードにおける放電電流値を予め記憶しておいて、その電流値を用いてバッテリ残量を算出する技術を開示するに過ぎない。特許文献２に開示された技術では、省電力モード時においても、残量演算マイコンが放電電流値（推定値）を用いてバッテリ残量を算出するために、省電力モードであるにも関わらず残量演算マイコンへ電力を供給する必要がある。特許文献３に開示された技術では、省電力モードから通常モードへの一時的な復帰を間欠的に行いバッテリ残量を検出するので、省電力モードである時間が短くなり省電力効果が低下する。このように、上述した特許文献に開示された技術では、省電力モードによる効果を活かしつつ、バッテリ残量を正確に算出することができない。

このように、省電力モードであってもバッテリ残量を正確に算出することができないと、以下のような問題がある。たとえば、ノートパソコンの場合、省電力モード時にバッテリ残量が低下して駆動不能となる前にシャットダウン処理を行う。正確でないバッテリ残量に基づいてこのシャットダウン処理を行うと、シャットダウン処理が正常に終了する前にバッテリ残量が０（完全に放電）になることが起こり得る。このような場合には、データの消失等の大きな問題が発生し得る。

さらに、バッテリを２個搭載するノートパソコンの場合には、以下のような問題がある。このようなパソコンは、２個のバッテリを切り替えて負荷に電力を供給するための切替器を備え、その切替器は電源制御マイコンにより制御され、電源制御マイコンはスリープモードにおいては作動を停止する。省電力モード時にバッテリ残量が低下すると、切替不能になる前に（一方のバッテリにより電源制御マイコンが駆動できる間に）、電源制御マイコンが切替器を制御してバッテリを切り替える。正確でないバッテリ残量に基づいてこの切替処理を行うと、切替処理を行う前にバッテリ残量が０（完全に放電）になることが起こり得る。このような場合には、電源制御マイコンへバッテリ（完全放電状態）から電力を供給することができないので、もう一方のバッテリへ切り替えることができない。このため、２個のバッテリを搭載し、かつ、一方のバッテリに残量があるにもかかわらず、バッテリを切り替えることができない。

本発明の目的は、省電力モードを備えた電子機器において、省電力モードの効果を活かしつつ、二次電池の残量を正確に検出することのできる、二次電池の制御装置および制御方法を提供することである。さらに、本発明の別の目的は、２個以上の二次電池を備えた電子機器において、省電力モード時に二次電池を的確に切り替えることのできる、二次電池の制御装置および制御方法を提供することである。

本発明のある局面に係る制御装置は、二次電池から供給される電力により作動する電子機器に用いられる。この電子機器は、一部の回路への電源供給を一時的に停止するスリープモードを備え、このスリープモードにおいては制御装置の機能の一部も停止される。この制御装置は、非スリープモードにおいて二次電池の残量を取得する取得部と、スリープモード移行直前の非スリープモードにおいて取得した二次電池の残量と、スリープモードにおける二次電池からの放電電流値とを用いて、二次電池が完全に放電する完全放電時間よりも短い時間を、スリープモードからの復帰時間として算出する算出部と、スリープモードであっても機能する復帰タイマに、復帰時間を設定する設定部と、非スリープモードからスリープモードへ移行すると復帰タイマをスタートさせ、復帰タイマがタイムアップするとスリープモードから非スリープモードに移行し、二次電池の残量を再取得するように取得部に指示する指示部とを含む。

本発明の別の局面に係る制御方法は、二次電池から供給される電力により作動する電子機器に用いられる制御装置の制御方法である。この制御方法は、非スリープモードにおいて二次電池の残量を取得するステップと、スリープモード移行直前の非スリープモードにおいて取得した二次電池の残量と、スリープモードにおける二次電池からの放電電流値とを用いて、二次電池が完全に放電する完全放電時間よりも短い時間を、スリープモードからの復帰時間として算出するステップと、スリープモードであっても機能する復帰タイマに、復帰時間を設定するステップと、非スリープモードからスリープモードへ移行すると復帰タイマをスタートさせ、復帰タイマがタイムアップするとスリープモードから非スリープモードに移行し、二次電池の残量を再取得するステップとを含む。

ここで、二次電池は、負荷への電力の供給を切り替え可能な複数の二次電池を含むように構成することができ、制御装置は、複数の二次電池のいずれかの出力を負荷と接続する切替器をさらに含むように構成することができる。この場合において、制御装置は、再取得した二次電池の残量がしきい値を下回っていると、他の二次電池を負荷と接続するように切替器を制御する切替制御部をさらに含むように構成することができる。また、この場合において、制御方法は、再取得した二次電池の残量がしきい値を下回っていると、他の二次電池を負荷と接続するステップをさらに含むように構成することができる。

本発明に係る二次電池の制御装置および制御方法は、省電力モードを備えた電子機器において、省電力モードの効果を活かしつつ、二次電池の残量を正確に検出することができる。さらに、２個以上の二次電池を備えた電子機器において、省電力モード時に二次電池を的確に切り替えることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るバッテリ制御装置のハードウェア構成を示すブロック図 図１の制御部で実行されるバッテリ残量検出処理の手順を示すフローチャート 図２のフローチャートが実行された場合のバッテリの変化を示すタイムチャート 図２のフローチャートが実行された場合にバッテリが交換されたときのバッテリの変化を示すタイムチャート 本発明の第２の実施の形態に係るバッテリ制御装置の制御部で実行されるバッテリ切替処理を示すフローチャート 図５のフローチャートが実行された場合のバッテリの変化を示すタイムチャート

本発明の実施の形態について説明する。以下の説明においては、同一の構成には同一の符号を付してある。それらの名称および機能は同じである。従って、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
＜第１の実施の形態＞

以下、図１〜図４を参照しつつ、本発明の第１の実施の形態に係るバッテリ制御装置について説明する。
（構成）

図１は、本実施の形態に係るバッテリ制御装置の概略構成を示すブロック図である。このバッテリ制御装置は、電子機器の一例であるノートパソコンに組み込まれた２つのバッテリを制御する。なお、本実施の形態においては、同じ定格を有する、第１のバッテリであるバッテリ３Ａと、第２のバッテリであるバッテリ３Ｂとの、２個のバッテリを用いたバッテリ制御装置について説明する。しかしながら、本発明の適用は、２個のバッテリを搭載したノートパソコンに限定されるものではなく、たとえば、バッテリを搭載したＰＤＡ（携帯情報端末）または携帯電話機等の電子機器であっても、２個のバッテリが異なる定格であっても、バッテリは１個であっても３個以上であっても構わない。さらに、バッテリにマイコンまたは／およびセンサを搭載して、バッテリ自体が電流検出機能および電圧検出機能（さらにはバッテリ残量算出機能）を備えていても構わない。

このノートパソコンの制御部９は、２つの動作モードを備える。ここでは、通常モードと、それよりも消費電力が少ないスリープモードとを備えるものとする。スリープモードでは、制御部９に搭載された一部の回路への電力供給を一時的に停止して、制御部９の電力消費を抑えている。なお、これら以外のモードを備えていても構わないが、バッテリ残量を算出したり補正したり、後述する切替器を制御したりする制御部９は、スリープモードでは主たる機能（ウェイクタイマ機能および割り込み処理機能以外の機能）を停止している。なお、本実施の形態においては、スリープモードで作動される対象は制御部９である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、スリープモードで作動される対象はノートパソコン等の電子機器そのものであっても構わない。この場合、スリープモードで作動しているノートパソコン等は、バッテリ残量を算出したり補正したり、後述する切替器を制御したりすることができない。

本実施の形態に係るバッテリ制御装置は、以下の機能を備えた制御部９を含むことが特徴である。この制御部９は、制御部９自体がスリープモードへ移行する場合に、その時のバッテリ残量および放電電流値を用いて、所定のバッテリ残量（５％程度）になるまでの時間を算出する。この制御部９は、算出した時間を、通常モードへ復帰するまでの時間としてウェイクタイマに設定する。この制御部９は、その設定時間が経過すると、制御部９自体が通常モードへ復帰してバッテリ残量を補正して正確なバッテリ残量を検出する。

図１に示すように、このバッテリ制御装置は、制御部９に加えて、この制御部９により制御される切替器１０を備える。この切替器１０は、第１のバッテリであるバッテリ３Ａと第２のバッテリであるバッテリ３Ｂとを切り替えて、ノートパソコンを駆動するための回路（負荷）に所定の電圧値の電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１１に接続する。ここで、バッテリ３Ａとバッテリ３Ｂとは、ノートパソコンに対して個々に脱着自在であり、上述したように同じ定格を有する。

本実施の形態に係るバッテリ制御装置の制御部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１への電力供給（バッテリ３Ａからの電力供給、バッテリ３Ｂからの電力供給、またはＡＣアダプタ１からの電力供給）を制御するとともに、バッテリ３Ａおよびバッテリ３Ｂへの充電を制御する。このため、図１に示すように、このバッテリ制御装置は、外部の商用電源から交流電力を取得して直流電圧に変換して出力するＡＣアダプタ１、バッテリ３Ａを充電するための充電器４Ａ、バッテリ３Ａの充電状態および動作状況を確認するための電流検出素子６Ａおよび電圧検出素子７Ａ、バッテリ３Ｂを充電するための充電器４Ｂ、バッテリ３Ｂの充電状態および動作状況を確認するための電流検出素子６Ｂおよび電圧検出素子７Ｂを含む。

また、図１に示すＦＥＴ２、ＦＥＴ５ＡおよびＦＥＴ５Ｂは、いずれも、ＡＣアダプタ１、バッテリ３Ａおよびバッテリ３Ｂと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１との接続の切り替え、バッテリ３Ａと充電器４Ａとの接続の切り替え、バッテリ３Ｂと充電器４Ｂとの接続の切り替え等を行うスイッチである。

さらに、バッテリ制御装置は、制御部９からの指示によって、ノートパソコンの動作モードを切替制御（本実施の形態においては、たとえばシャットダウンモード、ハイバネーションモード、サスペンドモード、通常モード等を切替制御）する動作電力制御部１２を備える。図１においては、動作電力制御部１２をバッテリ制御装置の構成として記載しているが、動作電力制御部１２はバッテリ制御装置の必須の構成要件ではない。すなわち、バッテリ制御装置に含まれない装置が、ノートパソコンの動作モードの切替を制御するようにしても構わない。以下においては、ノートパソコンの動作モードが、シャットダウンモード、ハイバネーションモードまたはサスペンドモード（以下、これらをまとめて休止モードと記載する）の場合に、制御部９が通常モードからスリープモードへ移行する場合のバッテリ制御について説明する。すなわち、以下において、ノートパソコンの動作モードは、特に記載した場合を除いて、上記の休止モードである。

制御部９は、マイコンまたはロジック回路の組み合わせで構成されている。マイコン（ＣＰＵ部分と各種モジュールとで構成）は、スリープモードではＣＰＵ部分は動作を停止するが、ウェイクタイマ機能を実現するモジュールはスリープモードでも動作する。すなわち、このタイマはスリープモードであっても、設定されたタイマ値からのカウントダウンを継続して、タイムアップ信号によりＣＰＵ部分を復帰させる。さらに必要に応じて、制御部９が復帰信号を動作電力制御部１２へ出力して、ノートパソコンの動作モードを休止モードから通常モードへ移行させる。さらに、ノートパソコンのパワースイッチが押されたこと等をノートパソコンのシステムが検出すると、制御部９の特定のモジュール（スリープモードでも動作しているモジュール）へ入力された割り込み信号によりＣＰＵ部分を復帰させる。さらに必要に応じて、制御部９が復帰信号を動作電力制御部１２へ出力して、ノートパソコンの動作モードを休止モードから通常モードへ移行させる。ここで、この制御部９とは別の制御部（マイコン）でウェイクタイマ処理および割り込み処理を行うようにしても構わない。

なお、このような処理は一例であって、本発明がこれらの処理に限定されるものではない。少なくとも、電子機器に搭載されたバッテリを制御する制御装置（ここでは制御部９）が、スリープモードにおいても作動するウェイクタイマ、または、スリープモードにおいても電子機器の全体を制御するシステムからの割り込み信号を受け付けるモジュールを備え、通常モードへの移行要求を検出すると、自己の動作モードをスリープモードから通常モードへ移行できればよい。

さらに、制御部９には、電流検出素子６Ａおよび電流検出素子６Ｂから、バッテリ３Ａおよびバッテリ３Ｂの放電電流値および充電電流値が入力されたり、電圧検出素子７Ａおよび電圧検出素子７Ｂから、バッテリ３Ａおよびバッテリ３Ｂの開放電圧値が入力されたりする。制御部９は、放電電流値を時間積算することにより放電量を算出し、その放電量を充電量から減算することによりバッテリ残量を算出できる。このバッテリ残量は、満充電量に対する充電量の比率等で表すようにしても構わない。

さらに、制御部９は、バッテリ残量または充電率等の精度を高めるために、バッテリの開放電圧値を測定し、「開放電圧−充電率」特性に基づいて、充電率を補正することができる。なお、開放電圧値から充電率を算出することもできる。ここで、開放電圧とは、安定したバッテリの両極間を開放して測定した両極間電圧またはハイインピーダンスで測定した両極間電圧である。充電率とは、バッテリの満充電量を１００としたときに、バッテリ残量の割合を％で表示したものをいう。「開放電圧−充電率」特性は、たとえば補正テーブルまたは補正関数によって表される。補正テーブル内のデータまたは補正関数の係数が特性データとして不揮発性メモリ（図示しない）に格納されている。制御部９は、電圧検出素子７Ａまたは電圧検出素子７Ｂによって測定された開放電圧値を、特性データを用いて充電率に換算して、その充電率を用いて電流積算値により算出されたバッテリ残量を補正することができる。また、バッテリの温度特性を考慮する場合、制御部９は、開放電圧値に基づいて温度補正を行うようにしても構わない。さらに、バッテリ残量の算出方法および補正方法は、これらの方法に限定されない。

なお、バッテリ３Ａおよびバッテリ３Ｂは、いずれもたとえば４つの充電セルを備えた５７００ｍＡｈ／７．４Ｖ、のリチウムイオンバッテリであるが、本実施の形態に係るバッテリ制御装置およびバッテリ制御方法において、バッテリの種類、その出力電圧値および容量等に特別な制約はなく、各種のバッテリを用いて制御部９の制御ロジックを適用することができる。

ここで、このノートパソコンが１つのバッテリしか搭載しない場合には（ここではバッテリ３Ａのみとする）、図１における添字Ｂの構成（バッテリ３Ｂ、充電器４Ｂ、ＦＥＴ５Ｂ、電流検出素子６Ｂ、および電圧検出素子７Ｂ）と、切替器１０とは不要である。

また、本実施の形態に係るバッテリ制御装置は、上述した通りノートパソコンに内蔵されたものを例示しているが、ノートパソコン本体部分の回路構成等の図示と説明は省略する。
（ソフトウェア構成）

図２を参照して、図１の制御部９で実行される、バッテリ残量検出処理の制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載）１００にて、制御部９は、制御部９自体がスリープモードへ移行することが可能か否かを判定する。このとき、たとえば、制御部９は、ノートパソコンのＣＰＵで実行されているシステム（ＯＳ：オペレーティングシステム）からの起動要求（スリープモードからの復帰要求）がなく、かつ、無線ＬＡＮを介しての起動要求がなく、かつ、バッテリ３Ａおよびバッテリ３Ｂの状態が正常であり、かつ、バッテリを格納しているノートパソコンの裏蓋が開いていない（またはバッテリロック機構が開放されていない）と、制御部９がスリープモードへ移行することが可能であると判定する。特に、ノートパソコンの動作モードが休止モードであるときに、ＬＡＮ経由での起動要求を受け付ける設定（ＷａｋｅＯｎＬＡＮ設定）されていなければ、制御部９がスリープモードへ移行することが可能であると判定する。制御部９がスリープモードへ移行することが可能であると判定されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理はＳ１００へ戻される。

Ｓ１１０にて、制御部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に接続されているバッテリのバッテリ残量を取得する。このとき、取得されるバッテリ残量は、通常モードにおいて、制御部９が、バッテリ残量から、放電電流時間を積算することにより算出した放電量を減算することにより取得したバッテリ残量であったり、測定した開放電圧値を用いて補正したバッテリ残量であったりする。Ｓ１２０にて、制御部９は、バッテリ放電電流値を取得する。この放電電流値は、制御部９の動作モードがスリープモードである場合に、バッテリから放電される微小電流値である。なお、スリープモード直前の放電電流値をこの微小電流値とみなせる場合には、Ｓ１２０にて、制御部９は、電流検出素子６Ａまたは電流検出素子６Ｂにより検出された電流値を、バッテリ放電電流値として取得する。

Ｓ１３０にて、制御部９は、取得したバッテリ残量と、バッテリ放電電流値（微小電流値）を時間積算して算出される放電量とから、スリープモードが継続した場合にバッテリ残量が０になるまでの時間Ｔ（完全放電時間Ｔ）を算出する。Ｓ１４０にて、制御部９は、ウェイクタイマを設定する。このとき、制御部９は、完全放電時間Ｔよりも短いタイマ設定値になるようにウェイクタイマを設定する。たとえば、このタイマ設定値は、バッテリ充電率がＸ％（たとえば、Ｘ％＝１０％、５％、１％）に到達するまでの時間が設定される。なお、このＳ１３０の処理およびＳ１４０の処理を統合して、制御部９が取得したバッテリ残量と、バッテリ放電電流値（微小電流値）を時間積算して算出される放電量とから、バッテリ残量（充電率）がＸ％になる時間をタイマ設定値として、ウェイクタイマを設定するようにしても構わない。いずれの場合であっても、Ｘ％は、たとえば、バッテリ残量が少なくなったときにノートパソコンにおいて行われる処理に必要な時間（シャットダウン処理）に応じて、適宜設定される。

Ｓ１５０にて、制御部９は、ウェイクタイマをスタートさせる。Ｓ１６０にて、制御部９は、制御部９自体の動作モードをスリープモードへ移行させる。

Ｓ１７０にて、制御部９は、通常モードへの移行要求を検出したか否かを判定する。このとき、たとえば、制御部９は、ウェイクタイマのタイムアップ信号を受信した、または、ノートパソコンのパワースイッチが押された、または、ＡＣ電力が供給された、または、バッテリを格納しているノートパソコンの裏蓋が開かれた（またはバッテリロック機構が開放された）、または、ノートパソコンの閉じられていた表示パネルが開かれたことを、ノートパソコンのシステムから割り込み信号を受信することにより、通常モードへの移行要求を検出したと判定する。特に、ＷａｋｅＯｎＬＡＮ設定されているときに、ＬＡＮ経由での起動要求を検出すると、制御部９が通常モードへの移行要求を検出したと判定する。通常モードへの移行要求を検出したと判定されると（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、処理はＳ１８０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１７０にてＮＯ）、この処理はＳ１７０へ戻されてスリープモードを維持する。

Ｓ１８０にて、制御部９は、制御部９自体の動作モードを通常モードへ移行させる。このとき、ノートパソコン自体の動作モードは、休止モードから通常モードへ必ず移行するとは限らない。移行する場合には、制御部９は、通常モードへの移行要求に基づいて、動作電力制御部１２へ指示（休止モードからの復帰指示）を出力制御信号を出力して、動作電力制御部１２がノートパソコンの動作モードを休止モードから通常モードへ移行させる。

Ｓ１９０にて、制御部９は、バッテリ残量を補正する。このとき、制御部９は、Ｓ１１０にて取得したバッテリ残量から、バッテリの放電電流値（微小電流値）およびスリープ時間に基づいて算出されたバッテリ放電量を減算することにより、バッテリ残量を算出する。また、このとき算出したバッテリ残量を、開放電圧値を用いて補正するようにしても構わない。さらに、開放電圧値を用いて、バッテリ残量を（補正するのではなく）算出するようにしても構わない。このようにして、バッテリ残量が再計算されるので、スリープモードの移行時に保持していたバッテリ残量が正確な値に補正される。その後、この処理はＳ１００へ戻される。
（動作）

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係るバッテリ制御装置の動作について説明する。
・スリープモードにおいてバッテリ交換されない場合

ここでの動作の説明においては、通常モードへの移行要求は、ウェイクタイマのタイムアップによるものとする。また、バッテリ３ＡがＤＣ／ＤＣコンバータ１１へ電力を供給しているものとする。

図３は、この動作を説明するためのバッテリの状態を示すタイムチャートである。ここでは、時刻Ｔ（１）において、制御部９の動作モードを通常モードからスリープモードへ移行することが許可される（Ｓ１００にてＹＥＳ）。この後、バッテリ３Ａの残量が取得され（Ｓ１１０）、バッテリ３Ａが完全に放電するまでの完全放電時間Ｔが算出され（Ｓ１３０）、バッテリ残量（充電率）が５％になる時間（＜完全放電時間Ｔ）がタイマ設定値としてウェイクタイマに設定される（Ｓ１４０）。その後、ウェイクタイマがスタートして（Ｓ１５０）、制御部９の動作モードが通常モードからスリープモードへ移行する（Ｓ１６０）。

時刻Ｔ（１）でスタートしたウェイクタイマのタイマ残時間は、時間の経過とともに減算される。このとき、制御部９の動作モードはスリープモードであってバッテリ３Ａからの放電電流値（微小電流値）は通常モードよりも小さく、バッテリ３Ａの残量は緩やかに低下していく。このスリープモードにおいては、バッテリ３Ａの残量を再計算していないので、スリープモードへ移行する際のバッテリ残量である１２．３％をメモリに保持している。

時刻Ｔ（２）でウェイクタイマがタイムアップすると（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、制御部９の動作モードがスリープモードから通常モードへ移行する（Ｓ１８０）。このとき、保持しておいたバッテリ残量から、バッテリの放電電流値（微小電流値）およびスリープ時間に基づいて算出されたバッテリ放電量を減算することによりバッテリ残量が算出され、さらに、開放電圧値を用いて補正されて、バッテリ残量が再計算される。このときの再計算の結果、バッテリ３Ａの残量は５．２％であった。

このように、スリープモードへ移行してからバッテリが完全に放電する時間（完全放電時間Ｔ）よりも短い時間であって、任意のバッテリ残量（充電率Ｘ％）に到達する時間を、スリープモードへの移行時にウェイクタイマに設定する。バッテリ残量が５％になるであろう時間になると、ウェイクタイマがタイムアップして制御部９が通常モードへ復帰して、バッテリ残量を再計算する。このため、バッテリが完全放電する前の任意の時間に１回だけ通常モードでバッテリ残量を再計算するので、省電力モードの効果を活かしつつ、バッテリ残量を正確に検出することができる。
・スリープモードにおいてバッテリ交換された場合

ここでの動作の説明においては、バッテリ３ＡがＤＣ／ＤＣコンバータ１１へ電力を供給している状態で制御部９がスリープモードへ移行して、スリープモードの状態でバッテリ３Ａが別途充電されたバッテリに交換されたものとする。なお、通常モードへの移行要求に、バッテリ交換に関連する要因（バッテリを格納しているノートパソコンの裏蓋が開かれたこと、バッテリロック機構が開放されたこと）は、含まないものとする。

図４は、この動作を説明するためのバッテリの状態を示すタイムチャートである。ここでの動作の説明において、図３を用いて説明した動作の中で図４を用いて説明する動作と同じ動作についてはここでは繰り返さない。

制御部９の動作モードが通常モードからスリープモードへ移行した時刻Ｔ（３）から、ウェイクタイマがタイムアップする時刻Ｔ（５）までの間の時刻Ｔ（４）において、バッテリ３Ａが別のバッテリ（ほぼ７５％まで充電済みとする）に交換された。この動作の説明においては制御部９がスリープモードを維持するので、時刻Ｔ（５）ではバッテリ残量は１２．３％のままである。このとき、実際のバッテリ残量は約７５％であるのに対して、メモリに保持されたバッテリ残量は１２．３％と大きく乖離している。

時刻Ｔ（４）から時間が経過して時刻Ｔ（５）になると、ウェイクタイマがタイムアップして（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、制御部９の動作モードがスリープモードから通常モードへ移行する（Ｓ１８０）。このとき、開放電圧値を用いて、バッテリ残量が再計算される。このときの再計算の結果、バッテリ３Ａの残量は７３．３％であった。

このように、スリープモードにおいてバッテリが交換された場合においても、スリープモードへ移行してから交換前のバッテリの残量が５％になるまでの時間が経過すると、バッテリ残量が再計算される。すなわち、スリープモードでバッテリが交換された場合であっても、交換前のバッテリ残量が５％まで減少する時間を上限として、装着されているバッテリの残量を正確に算出できる。交換前のバッテリの残量が５％になるまでは制御部９がスリープモードを継続するので、バッテリ交換されても現実のバッテリ残量はわからないが、バッテリ残量が５％まで減ると交換後のバッテリの残量が算出されるために、最大でも５％までバッテリ残量が減る時間が経過すると正確なバッテリ残量を取得できる。

なお、スリープモードにおいても切替器１０が作動していることが前提となるが、スリープモードにおいてバッテリ３Ａが抜かれてバッテリ３Ｂへ切り替えられた場合であっても、上述したように正確なバッテリ残量を取得できる。

以上のようにして、本実施の形態に係るバッテリ制御装置によると、スリープモードへ移行する場合に、その時のバッテリ残量および放電電流値を用いて、所定のバッテリ残量（充電率Ｘ％、Ｘ％＝１０％、５％、１％）になるまでの時間を、通常モードへ復帰するまでの時間としてウェイクタイマに設定して、その設定時間が経過すると通常モードへ復帰して、バッテリ残量を補正して、正確なバッテリ残量を算出する。このため、省電力モードの効果を活かしつつ、バッテリ残量を正確に検出することができる。特に、バッテリが交換された場合またはバッテリが抜かれた場合でも、速やかに正確なバッテリ残量を取得することができる。さらに、従来は、バッテリが完全放電するとスリープモード時間が把握できないので、満充電バッテリであってもスリープモードへ移行できないという問題もあったが、本実施の形態に係るバッテリ制御装置では、そのような問題も回避できる。
＜第２の実施の形態＞

以下、図５および図６を参照しつつ、本発明の第２の実施の形態に係るバッテリ制御装置について説明する。以下の説明において、第１の実施の形態と同じ構成については、ここでの説明を繰り返さない。なお、本実施の形態にかかるバッテリ制御装置が制御するバッテリの数は２個以上である。

ハードウェア構成は図１と同じである。本実施の形態においては、第１の実施の形態におけるバッテリ残量検出処理に加えて、制御部９がバッテリ切替処理を実行する。このバッテリ切替処理の制御構造について、図５を参照して説明する。なお、図５のＳ１００〜Ｓ１９０の処理は図２と同じである。

Ｓ２００にて、制御部９は、バッテリ残量が切替しきい値よりも低いか否かを判定する。バッテリ残量が切替しきい値よりも低いと判定されると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、この処理はＳ１００へ戻される。Ｓ２１０にて、制御部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１へ電力を供給するバッテリを切り替える。その後、この処理はＳ１００へ戻される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係るバッテリ制御装置の動作について説明する。ここでも、第１の実施の形態と同じ動作についての説明は繰り返さない。

図６は、この動作を説明するためのバッテリの状態を示すタイムチャートである。制御部９の動作モードは、時刻Ｔ（６）で通常モードからスリープモードへ移行し、ウェイクタイマがタイムアップした時刻Ｔ（７）でスリープモードから通常モードへ移行する。このとき、バッテリ残量が再計算されて、バッテリ３Ａの残量は４．２％であった。

ここで、バッテリを切り替えるしきい値を４．５％とすると、バッテリ残量（４．２％）＜切替しきい値（４．５％）であるので（Ｓ２００にてＹＥＳ）、バッテリ３Ａがバッテリ３Ｂへ切り替えられて、バッテリ３ＢからＤＣ／ＤＣコンバータ１１へ電力が供給される（Ｓ２１０）。

以上のようにして本実施の形態に係るバッテリ制御装置によると、２バッテリシステムにおいて、使用中のバッテリが完全放電する前の任意の時間に通常モードへ復帰して、切替器を用いて電力を供給するバッテリを切り替えることができる。上述の通り、本実施の形態に係るバッテリ制御装置は、２以上のバッテリを搭載した電子機器への適用が可能である。

本発明に係る二次電池の制御装置および制御方法は、たとえば、モバイル機器をはじめとする各種の電子機器の電源として用いられる二次電池（バッテリ）の完全放電を回避して電子機器を使用することができるため、幅広い用途に適用することができる。

３（３Ａ、３Ｂ） バッテリ（二次電池）
４（４Ａ、４Ｂ） 充電器
２、５（５Ａ、５Ｂ） ＦＥＴ
６（６Ａ、６Ｂ） 電流検出素子
７（７Ａ、７Ｂ） 電圧検出素子
９ 制御部
１０ 切替器
１１ ＤＣ／ＤＣコンバータ（負荷）
１２ 動作電力制御部

Claims (9)

1. 二次電池から供給される電力により作動する電子機器に用いられる制御装置であって、
   前記電子機器は、一部の回路への電源供給を一時的に停止するスリープモードを備え、
   前記スリープモードにおいては前記制御装置の機能の一部も停止され、
   前記制御装置は、
   非スリープモードにおいて前記二次電池の残量を取得する取得部と、
   スリープモード移行直前の非スリープモードにおいて取得した二次電池の残量と、スリープモードにおける二次電池からの放電電流値とを用いて、二次電池が完全に放電する完全放電時間よりも短い時間を、スリープモードからの復帰時間として算出する算出部と、
   スリープモードであっても機能する復帰タイマに、前記復帰時間を設定する設定部と、
   非スリープモードからスリープモードへ移行すると前記復帰タイマをスタートさせ、前記復帰タイマがタイムアップするとスリープモードから非スリープモードに移行し、二次電池の残量を再取得するように前記取得部に指示する指示部とを含む、二次電池の制御装置。
2. 前記二次電池は、負荷への電力の供給を切り替え可能な複数の二次電池を含み、
   前記制御装置は、前記複数の二次電池のいずれかの出力を負荷と接続する切替器をさらに含み、
   前記制御装置は、再取得した二次電池の残量がしきい値を下回っていると、他の二次電池を負荷と接続するように前記切替器を制御する切替制御部をさらに含む、請求項１に記載の二次電池の制御装置。
3. 前記算出部は、スリープモードからの復帰時に二次電池の残量が所定の残量になるように、前記完全放電時間よりも短い復帰時間を算出する、請求項１または請求項２に記載の二次電池の制御装置。
4. 前記所定の残量は、復帰後に所定の処理が可能な残量である、請求項３に記載の二次電池の制御装置。
5. 前記制御装置は、前記復帰タイマがタイムアップする前であっても、割り込み処理が発生すると、スリープモードから非スリープモードに移行し、二次電池の残量を再取得するように前記取得部に指示する割り込み処理部をさらに含む、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の二次電池の制御装置。
6. 前記電子機器は、携帯型パソコン、携帯情報端末および携帯電話機のいずれかである、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の二次電池の制御装置。
7. 前記電子機器は、携帯型パソコンであって、
   前記スリープモードは、前記パソコン自体の動作モードではなく、前記制御装置の一部の回路への電源供給を一時的に停止するモードである、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の二次電池の制御装置。
8. 二次電池から供給される電力により作動する電子機器に用いられる制御装置の制御方法であって、
   前記電子機器は、一部の回路への電源供給を一時的に停止するスリープモードを備え、
   前記スリープモードにおいては前記制御装置の機能の一部も停止され、
   前記制御方法は、
   非スリープモードにおいて前記二次電池の残量を取得するステップと、
   スリープモード移行直前の非スリープモードにおいて取得した二次電池の残量と、スリープモードにおける二次電池からの放電電流値とを用いて、二次電池が完全に放電する完全放電時間よりも短い時間を、スリープモードからの復帰時間として算出するステップと、
   スリープモードであっても機能する復帰タイマに、前記復帰時間を設定するステップと、
   非スリープモードからスリープモードへ移行すると復帰タイマをスタートさせ、前記復帰タイマがタイムアップするとスリープモードから非スリープモードに移行し、二次電池の残量を再取得するステップとを含む、二次電池の制御方法。
9. 前記二次電池は、負荷への電力の供給を切り替え可能な複数の二次電池を含み、
   前記制御方法は、再取得した二次電池の残量がしきい値を下回っていると、他の二次電池を負荷と接続するステップをさらに含む、請求項８に記載の二次電池の制御方法。

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