JP2013225973A - 電子機器、その制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】２次電池パックを電源とする電子機器において、２次電池パックの種別を判定することが要望される。その際、電子機器の本体と２次電池パックとの間で通信を行うとすれば、専用の端子及び回路が必要となり、電子機器のコストが上昇してしまう。そのため、接続端子を増加させることなく、２次電池パックの種別を判定可能な電子機器が、望まれる。
【解決手段】電子機器は、一端が接地されたコンデンサと、コンデンサの他の一端と接続される第１の端子と、を備える２次電池パックと、電源電圧及び第１の端子と接続される第２の端子と、第２の端子の電圧に基づいて、２次電池パックの種別を判定する制御部と、を備える充電機器と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器、その制御方法及びプログラムに関する。特に、２次電池を電源とする電子機器、その制御方法及びプログラムに関する。

携帯電話、スマートフォン等の電子機器は２次電池を電源とすることが多い。また、これらの電子機器における高機能化は著しく、その消費電力も増加している。このような状況下では、電子機器を購入した際に付属する電池パック（以下、標準電池パックと呼ぶ）に変えて、より大きな電池容量を持つ電池パック（以下、交換用電池パックと呼ぶ）を使用するユーザも多い。

しかし、電子機器の本体側では、電源として標準電池パックが接続されているのか、又は、交換用電池パックが接続されているのかを判定できず、最適な充電時間を選択できないという問題がある。

電子機器の本体と２次電池パックの接続は、電源供給端子、接地端子、２次電池パックの温度変化を抵抗変化に変換して出力するサーミスタ端子と、により行われることが多い。このような限られた端子だけでは、電子機器の本体と２次電池パックが通信し、接続された２次電池パックの種別を判定することは困難である。

ここで、特許文献１において、電池パックごとに異なるサーミスタを内蔵させることで、電池パックの種別を判定する充電装置が開示されている。また、特許文献２において、コンデンサの電圧が所定の電圧に達するまでの時間を利用して、照明端末の種別を判定する調光システムが開示されている。

特開２００８−２５９２９３号公報 特開２００８−２０４９２１号公報

なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。

上述のように、限られた接続端子を用いて、接続された２次電池パックの種別を判定することは困難である。そのため、ユーザが、大きな電池容量を持つ交換用電池パックを接続していたとしても、電子機器は、標準電池パックに適した充電電流により充電を行うため、交換用電池パックの充電時間が長くなる。

このような問題を解決するため、新たな端子を追加し、電子機器の本体と２次電池パックの間で通信を行うことも考えられる。しかし、このような対応では、回路の複雑化を招来する（通信回路を必要とする）。その結果、電子機器の小型化を妨げると共に、電子機器のコストが上昇する。そのため、接続端子を増加させることなく、２次電池パックの種別を判定可能な電子機器、その制御方法及びプログラムが、望まれる。

なお、特許文献１が開示する充電装置では、電池パックごとに異なるサーミスタを用いる必要があり、それぞれのサーミスタに適した回路構成等が必要になる。その結果、２次電池パックのコストが上昇する。また、特許文献２が開示する技術は、コンデンサの電圧が所定の電圧に到達するまでの時間に基づき、照明端末の種別を判定している。しかし、正確な充電時間の測定は困難である（複雑な制御回路を必要とする）。

本発明の第１の視点によれば、一端が接地されたコンデンサと、前記コンデンサの他の一端と接続される第１の端子と、を備える２次電池パックと、電源電圧及び前記第１の端子と接続される第２の端子と、前記第２の端子の電圧に基づいて、前記２次電池パックの種別を判定する制御部と、を備える充電機器と、を含む電子機器が提供される。

本発明の第２の視点によれば、２次電池パックと、前記２次電池パックの充電を可能とする充電機器と、を含む電子機器の制御方法であって、前記２次電池パックと前記充電機器との接続端子の電圧を測定する第１の工程と、前記接続端子の電圧に基づいて、前記２次電池パックの種別を判定する第２の工程と、を含む電子機器の制御方法が提供される。

本発明の第３の視点によれば、２次電池パックと、前記２次電池パックの充電を可能とする充電機器と、を含む電子機器を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、前記２次電池パックと前記充電機器との接続端子の電圧を測定する第１の処理と、前記接続端子の電圧に基づいて、前記２次電池パックの種別を判定する第２の処理と、を実行するプログラムが提供される。
なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。

本発明の各視点によれば、接続端子を増加させることなく、２次電池パックの種別を判定可能な電子機器、その制御方法及びプログラムが、提供される。

一実施形態の概要を説明するための図である。 第１の実施形態に係る電子機器１の内部構成の一例を示す図である。 電子機器１の動作の一例を示すフローチャートである。 図２に示すサーミスタ端子Ｔ０２の電圧波形の一例を示す図である。

初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。

上述のように、２次電池パックを電源とする電子機器において、２次電池パックの種別を判定することが要望される。しかし、電子機器の本体と２次電池パックを接続する端子の数は限定されており、これらの端子を使って２次電池パックの種別を判定することは困難である。一方、電子機器の本体と２次電池パックとの間で通信を行うとすれば、専用の端子及び回路が必要となり、電子機器のコストが上昇してしまう。そのため、接続端子を増加させることなく、２次電池パックの種別を判定可能な電子機器が、望まれる。

そこで、一例として図１に示す電子機器１００を提供する。電子機器１００は、一端が接地されたコンデンサ１０１と、コンデンサ１０１の他の一端と接続される第１の端子１０２と、を備える２次電池パック１０３と、電源電圧及び第１の端子１０２と接続される第２の端子１０４と、第２の端子１０４の電圧に基づいて、２次電池パック１０３の種別を判定する制御部１０５と、を備える充電機器１０６と、を含む。

電子機器１００に接続される２次電池パック１０３は、その種別に応じて容量値が異なるコンデンサ１０１を内蔵する。コンデンサ１０１の容量値が異なれば、第２の端子１０４の電圧変化が異なる。より具体的には、容量値の小さなコンデンサ１０１を２次電池パック１０３が内蔵していれば、第２の端子１０４の立ち下りは急峻になる。一方、容量値の大きなコンデンサ１０１を２次電池パック１０３が内蔵していれば、第２の端子１０４の立ち下りは緩やかになる。そこで、充電機器１０６は、第２の端子１０４の電圧変化に応じて、２次電池パック１０３の種別を判定する。その際、第１の端子１０２及び第２の端子１０４を、２次電池パック１０３の温度変化を測定するためのサーミスタ端子とすれば、新たな接続端子を増加させることなく、２次電池パック１０３の種別を判定することができる。

さらに、下記の形態が可能である。

［形態１］上記第１の視点に係る電子機器のとおりである。

［形態２］前記制御部は、前記第２の端子の電圧と、予め定めた閾値を比較することにより、前記２次電池パックの種別を判定することが好ましい。

［形態３］前記充電機器は、前記制御部が判定した前記２次電池パックの種別に応じて、前記２次電池パックに含まれる２次電池の充電時間を可変とする充電制御部を備えることが好ましい。

［形態４］前記充電機器は、前記第２の端子の電圧をＡＤ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換するＡＤ変換器と、前記第２の端子の電圧と基準電圧を比較するコンパレータと、を備え、前記制御部は、前記コンパレータの比較結果に基づいて、前記ＡＤ変換器にＡＤ変換の指示を行うことが好ましい。

［形態５］前記制御部は、前記コンパレータが、前記第２の端子の電圧が前記基準電圧よりも低下したことを検出してから所定の時間経過後、前記ＡＤ変換器にＡＤ変換の指示を行うことが好ましい。

［形態６］前記コンデンサの容量値は、前記２次電池パックに含まれる２次電池の電池容量、又は、前記２次電池パックの種別に応じて定まることが好ましい。

［形態７］前記第１の端子は、前記２次電池パックの温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタと接続され、前記第２の端子は、抵抗を介して、電源電圧と接続されていることが好ましい。

［形態８］上記第２の視点に係る電子機器の制御方法のとおりである。

［形態９］前記第２の工程は、前記接続端子の電圧と、予め定めた閾値を比較することにより、前記２次電池パックの種別を判定することが好ましい。

［形態１０］前記電子機器の制御方法は、さらに、第２の工程で判定した前記２次電池パックの種別に応じて、前記２次電池パックに含まれる２次電池の充電時間を可変とする第３の工程を含むことが好ましい。

［形態１１］上記第３の視点に係るプログラムのとおりである。

［形態１２］前記第２の処理は、前記接続端子の電圧と、予め定めた閾値を比較することにより、前記２次電池パックの種別を判定することが好ましい。

［形態１３］前記プログラムは、さらに、第２の処理で判定した前記２次電池パックの種別に応じて、前記２次電池パックに含まれる２次電池の充電時間を可変とする第３の処理を実行することが好ましい。

以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係る電子機器１の内部構成の一例を示す図である。

電子機器１は、充電機器２と２次電池パック３とから構成されている。充電機器２は、電子機器１の本体であって、ユーザに提供する情報の提供を行う表示部（図示せず）やユーザの操作を受け付ける操作部（図示せず）を備える。２次電池パック３は、電子機器１の電源として用いられる。さらに、２次電池パック３は、ユーザによる着脱が可能である。充電機器２と２次電池パック３は、電源供給端子Ｔ０１及びＴ１１、サーミスタ端子Ｔ０２及びＴ１２、接地端子Ｔ０３及びＴ１３、の３端子により接続される。

充電機器２は、２次電池パック３を電源として用いると共に、２次電池パック３の充電が可能に構成されている。

充電機器２は、充電制御部１０と、制御部２０と、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器３０と、ダイオードＤ０１と、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタＮ０１と、抵抗Ｒ０１及びＲ０２と、コンパレータＣＭＰ０１と、を含んで構成されている。

充電機器２は、アダプタ入力端子Ｔ０４から電力を受け付け、ダイオードＤ０１により整流した電力を２次電池パック３に供給することで、２次電池パック３の充電を行う。その際、充電制御部１０が、抵抗Ｒ０１に流れる電流を監視しつつ、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタＮ０１を制御する。なお、アダプタ入力端子Ｔ０４から入力される電力は、２次電池パックの充電用途だけでなく、充電機器２の内部回路の電源に使用される。

また、制御部２０は、コンパレータＣＭＰ０１の出力結果と、ＡＤ変換器３０の出力結果と、に基づいて２次電池パック３の種別を判定し、判定結果を充電制御部１０に出力する。

充電制御部１０は、制御部２０の出力結果に基づき、接続されている２次電池パック３に適した充電時間を選択し、２次電池パック３の充電を行う。

コンパレータＣＭＰ０１は、抵抗Ｒ０２と２次電池パック３に含まれるサーミスタ５０との分圧比により、電源電圧ＶＤＤを分圧した電圧（サーミスタ端子Ｔ０２の電圧）を反転入力端子で受け付ける。また、コンパレータＣＭＰ０１は、基準電圧Ｖｒｅｆを非反転入力端子で受け付ける。コンパレータＣＭＰ０１は、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧と基準電圧Ｖｒｅｆを比較し、その結果を制御部２０に出力する。

ＡＤ変換器３０は、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧を受け付ける。ＡＤ変換器３０が、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧をＡＤ変換するタイミングは、制御部２０からの指示に基づく。

２次電池パック３は、２次電池４０と、サーミスタ５０と、コンデンサ６０と、を含んで構成されている。２次電池パック３は、電源供給端子Ｔ１１から電力の供給を受け、充電可能な電池である。サーミスタ５０及びコンデンサ６０は、サーミスタ端子Ｔ１２に接続され、それぞれ接地されている。

ここで、コンデンサ６０の容量値は、２次電池４０の電池容量に応じて異なるものとする。即ち、２次電池パック３の種別が異なれば、コンデンサ６０の容量値が異なる。

次に、電子機器１の動作について説明する。

上述のように、充電機器２は異なる種別の２次電池パック３に対応可能である。ここでは、コンデンサ６０の容量値がＣ０１である標準電池パックと、コンデンサ６０の容量値がＣ０２である交換用電池パックと、を識別する動作について説明する。なお、容量値Ｃ０１よりも容量値Ｃ０２が大きいものとする。

図３は、電子機器１の動作の一例を示すフローチャートである。

ユーザが、充電機器２に２次電池パック３を装着すると、制御部２０はその判定を行う（ステップＳ０１）。２次電池パック３を充電機器２に接続すると、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧は徐々に降下する。電圧が降下する際の時定数は、抵抗Ｒ０２、サーミスタ５０の抵抗値及びコンデンサ６０の容量値から定まる。また、最終的に、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧は、抵抗Ｒ０２とサーミスタ５０により定まる分圧電圧となる。さらに、コンパレータＣＭＰ０１は、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧と基準電圧Ｖｒｅｆを比較し、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを下回ると、その旨を制御部２０に出力する。

コンパレータＣＭＰ０１からの通知を受けた制御部２０は、予め定めた所定の時間Ｔが経過するまで待機する（ステップＳ０２）。

時間Ｔが経過した後、制御部２０からＡＤ変換器３０に対して、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧をＡＤ変換する指示を行う（ステップＳ０３）。制御部２０からの指示を受けたＡＤ変換器３０は、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧をＡＤ変換し、制御部２０に出力する。ここで、標準電池パックが装着された場合のＡＤ変換結果を電圧Ｖ０１、交換用電池パックが装着された場合のＡＤ変換結果を電圧Ｖ０２とする。

ステップＳ０４では、制御部２０は、ＡＤ変換結果（電圧Ｖ０１、電圧Ｖ０２）と予め定めた閾値を比較する。ＡＤ変換結果が閾値よりも低い場合（ステップＳ０４、Ｙｅｓ分岐）には、制御部２０は接続された２次電池パック３は標準電池パックであると判定する（ステップＳ０５）。

一方、ＡＤ変換結果が閾値以上である場合（ステップＳ０４、Ｎｏ分岐）には、制御部２０は接続された２次電池パック３は交換用電池パックであると判定する（ステップＳ０６）。

制御部２０は、２次電池パック３の判定結果を充電制御部１０に出力する。充電制御部１０は、制御部２０が出力する判定結果に基づいて、２次電池パック３を充電する際の時間を決定する（ステップＳ０７）。

次に、電子機器１の動作を、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧波形を用いて説明する。

図４は、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧波形の一例を示す図である。図４において、実線が標準電池パックを装着した場合のサーミスタ端子Ｔ０２の電圧波形を示し、点線が交換用電池パックを装着した場合のサーミスタ端子Ｔ０２の電圧波形を示す。

標準電池パックを装着した場合には、時刻ｔ１において、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを下回る。交換用電池パックを装着した場合には、時刻ｔ２において、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを下回る。時刻ｔ１及びｔ２から時間Ｔが経過後、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧がＡＤ変換される。

標準電池パックを装着した場合には、時刻ｔ３の時点でサーミスタ端子Ｔ０２の電圧がＡＤ変換される。この時のＡＤ変換結果が、電圧Ｖ０１である。交換用電池パックを装着した場合には、時刻ｔ４の時点でサーミスタ端子Ｔ０２の電圧がＡＤ変換される。この時のＡＤ変換結果が、電圧Ｖ０２である。

標準電池パックのコンデンサ６０の容量値Ｃ０１は、交換用電池パックのコンデンサ６０の容量値Ｃ０２よりも小さく、立ち下り時間が早いため、電圧Ｖ０１は閾値よりも低くなる。一方、交換用電池パックを装着した場合には、立ち下り時間が遅いため、電圧Ｖ０２は閾値よりも高くなる。このようにして、充電機器２に装着された２次電池パック３の種別を判定する。

なお、本実施形態に係る電子機器１は、２つの２次電池パックに対応可能であることを説明したが、２次電池パックの種類は２種類に限定されるものではない。対応すべき２次電池パックの種別の数に応じて、閾値を適宜変更すれば、２種類以上の２次電池パックに容易に対応可能であることは勿論である。また、本実施形態に係る電子機器１には、２次電池を電源として使用し、かつ、２次電池の充電機能を備える携帯電話、スマートフォン等の携帯電子機器等が考えられる。

以上のように、本実施形態に係る電子機器１では、２次電池パック３の種別に応じて、その内部のコンデンサ６０の容量値を切り替える。その上で、電子機器１の本体側（充電機器２）は、２次電池パック３の装着から一定時間経過後、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧を測定する。この際、サーミスタ端子Ｔ０２の電圧は、２次電池パック３の内部にあるコンデンサ６０の容量に応じて、立ち下り時間が異なるため、電子機器１の本体側において、２次電池パック３の種別を判定することができる。その結果、１線式インターフェース回路等の複雑な回路を必要とせず、２次電池パック３の種別を判定できる。

また、２次電池パック３に使用するサーミスタ５０を変更する必要はなく、変更するのはコンデンサ６０の容量値のみであるため、２次電池パック３の回路変更等は必要ない。さらに、２次電池パック３の種別を判定する際に、２次電池パック３の装着から一定時間経過後に、ＡＤ変換をするという簡易な制御を行うのみであり、制御部２０の規模が増大することもない。即ち、接続端子を増加させることなく、２次電池パックの種別を判定可能な電子機器１を提供することができる。

なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

１、１００ 電子機器
２、１０６ 充電機器
３、１０３ ２次電池パック
１０ 充電制御部
２０、１０５ 制御部
３０ ＡＤ変換器
４０ ２次電池
５０ サーミスタ
６０、１０１ コンデンサ
ＣＭＰ０１ コンパレータ
Ｄ０１ ダイオード
Ｎ０１ Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ
Ｒ０１、Ｒ０２ 抵抗
１０２、１０４ 端子

Claims (10)

1. 一端が接地されたコンデンサと、
   前記コンデンサの他の一端と接続される第１の端子と、
   を備える２次電池パックと、
   電源電圧及び前記第１の端子と接続される第２の端子と、
   前記第２の端子の電圧に基づいて、前記２次電池パックの種別を判定する制御部と、
   を備える充電機器と、
   を含むことを特徴とする電子機器。
2. 前記制御部は、前記第２の端子の電圧と、予め定めた閾値を比較することにより、前記２次電池パックの種別を判定する請求項１の電子機器。
3. 前記充電機器は、前記制御部が判定した前記２次電池パックの種別に応じて、前記２次電池パックに含まれる２次電池の充電時間を可変とする充電制御部を備える請求項１又は２の電子機器。
4. 前記充電機器は、
   前記第２の端子の電圧をＡＤ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換するＡＤ変換器と、
   前記第２の端子の電圧と基準電圧を比較するコンパレータと、
   を備え、
   前記制御部は、前記コンパレータの比較結果に基づいて、前記ＡＤ変換器にＡＤ変換の指示を行う請求項１又は３のいずれか一に記載の電子機器。
5. 前記制御部は、前記コンパレータが、前記第２の端子の電圧が前記基準電圧よりも低下したことを検出してから所定の時間経過後、前記ＡＤ変換器にＡＤ変換の指示を行う請求項４の電子機器。
6. 前記コンデンサの容量値は、前記２次電池パックに含まれる２次電池の電池容量、又は、前記２次電池パックの種別に応じて定まる請求項１乃至５のいずれか一に記載の電子機器。
7. 前記第１の端子は、前記２次電池パックの温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタと接続され、
   前記第２の端子は、抵抗を介して、電源電圧と接続されている請求項１乃至６のいずれか一に記載の電子機器。
8. ２次電池パックと、
   前記２次電池パックの充電を可能とする充電機器と、
   を含む電子機器の制御方法であって、
   前記２次電池パックと前記充電機器との接続端子の電圧を測定する第１の工程と、
   前記接続端子の電圧に基づいて、前記２次電池パックの種別を判定する第２の工程と、
   を含む電子機器の制御方法。
9. 前記第２の工程は、前記接続端子の電圧と、予め定めた閾値を比較することにより、前記２次電池パックの種別を判定する請求項８の電子機器の制御方法。
10. ２次電池パックと、
    前記２次電池パックの充電を可能とする充電機器と、
    を含む電子機器を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記２次電池パックと前記充電機器との接続端子の電圧を測定する第１の処理と、
    前記接続端子の電圧に基づいて、前記２次電池パックの種別を判定する第２の処理と、
    を実行するプログラム。

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