JP2021083285A - 端末、制御装置、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】端末に備えられる蓄電池の充放電を効率的に行うことを可能とする端末、制御装置及びプログラムを提供する。【解決手段】複数のセルＡ、Ｂからなる蓄電池を備える端末は、複数のセルを並列又は直列に接続する接続部と、複数のセルをＡとＣのポイントで電気を通すようにして、Ｂのポイントで電気を通さないことで並列に接続するか又はＢのポイントで電気を通すようにして、ＡとＣのポイントで電気を通さないことで直列に接続するかを判断し、判断結果に応じて接続切り替えを実行する制御部４００と、を備える。蓄電池への充電時に、制御部は、端末に入力される電気の電圧を閾値と比較し、電圧が閾値よりも大きい場合に、複数のセルを直列に接続し、電圧が閾値よりも大きくない場合に、複数のセルを並列に接続する。【選択図】図８

Description

本発明は、蓄電池を備える端末における充放電制御に関連するものである。

リチウムイオン二次電池（ＬｉＢ）が、スマートフォン等のモバイル端末のバッテリとして広く使用されている。

商用電源から電力を供給されるＡＣアダプタに接続されるＵＳＢケーブルのコネクタをモバイル端末のＵＳＢポートに差し込むことで、モバイル端末のバッテリを充電することができる。

近年では、ＵＳＢ−ＰＤ、Ｑｕｉｃｋ Ｃｈａｒｇｅ（ＱＣ）等の規格により、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃポート等のＵＳＢポートからモバイル端末に対して１２Ｖ−３Ａ等の高電圧での電力供給が可能である。

ただし、現行のモバイル端末に使用されているリチウムイオン二次電池の充電電圧は通常５Ｖ程度であるため、高電圧での充電の際、充電時にＵＳＢポートを通った電気の電圧を降圧し５Ｖにてバッテリへの充電を行っている。

なお、リチウムイオン二次電池の充電に関連する従来技術として例えば特許文献１に開示された技術がある。

特開２００６−１６６６１９号公報

上記のように、従来技術では、バッテリとしてリチウムイオン二次電池を備えたモバイル端末に対して高電圧で充電を行う際に、電圧を大きく降圧する必要があるため、モバイル端末内において、電力損失が発生したり、発熱が生じるという課題がある。また、シリコン系負極等の新規材料を用いたリチウムイオン二次電池をバッテリとして使用する場合、放電の際に電池容量を使い切れないという課題がある。

すなわち、従来技術では、バッテリ（蓄電池）における充放電（充電又は放電）の効率が良くないという課題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、端末に備えられる蓄電池の充放電を効率的に行うことを可能とする技術を提供することを目的とする。

開示の技術によれば、複数のセルからなる蓄電池を備える端末であって、
前記複数のセルを並列又は直列に接続する接続部と、
前記複数のセルを並列に接続するか、又は、直列に接続するかを判断し、判断結果に応じて接続切り替えを実行する制御部と
を備える端末が提供される。

開示の技術によれば、端末に備えられる蓄電池の充放電を効率的に行うことを可能とする技術が提供される。

モバイル端末２００における従来の一般的な充電に係る構成を示す図である。 モバイル端末２００の通常使用時及び充電しながらの使用時の電力の流れを説明するための構成図である。 従来の負極材料のグラファイトと、新規負極材料のシリコンの放電カーブを比較した図である。 本発明の実施の形態におけるモバイル端末２５０の構成例である。 制御部４００が、制御装置５００の中の機能部として、モバイル端末２５０の外部に備えられた例を示す図である。 制御装置５００のハードウェア構成例を示す図である。 バッテリ３００内部の構成を示す図である。 接続構成の例を示した図である。 接続構成の例を示した図である。 充電時の制御の概要を説明するための図である。 バッテリ３００を充電する場合におけるモバイル端末２５０の動作を示すフローチャートである。 放電時の動作の概要を説明するための図である。 放電時の動作の概要を説明するための図である。 バッテリ３００の放電時の放電カーブを示す図である。 バッテリ３００を放電する場合におけるモバイル端末２５０の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例であり、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られない。

例えば、以下の説明では、リチウムイオン二次電池からなるバッテリを備えるモバイル端末を例にとっているが、それは一例であり、本発明はモバイル端末のみでなく、どのような端末（"装置"と呼んでもよい）にも適用可能である。また、本発明を適用可能な二次電池は、リチウムイオン二次電池に限られない。

また、本明細書では、「バッテリ」、「Ｂａｔｔｅｒｙ」、あるいは「蓄電池」を、１つ又は複数のセルからなるパッケージであるとする。各セルは、リチウムイオン二次電池（充電池と呼んでもよい）である。

（従来技術、課題について）
本発明の実施の形態に係る技術を説明するにあたり、まずは、従来技術と、実施の形態に係る技術が解決する課題について詳細に説明する。

図１は、モバイル端末２００における従来の一般的な充電に係る構成を示す図である。図１に示すとおり、モバイル端末２００は、バッテリ１００、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃポート１２０（ＵＳＢポート１２０）を含み、ＵＳＢポート１２０にはコネクタ及びケーブルによりＡＣアダプタ１３０が接続される。ＡＣアダプタ１３０を充電器と呼んでもよい。

モバイル端末２００のＵＳＢポート１２０から入力された電力（電気）がＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を介してバッテリ１００に供給されることによりバッテリ１００が充電される。バッテリ１００への充電は通常５Ｖで行われるため、例えば１２Ｖ−３ＡでＵＳＢポート１２０から電力が入る場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０にて５Ｖ−７．２Ａに変換され、変換後の電力でバッテリ１００への充電を行う。

図２は、モバイル端末２００の通常使用時及び充電しながらの使用時の電力の流れを説明するための構成図である。図２に示すとおり、バッテリ１００、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、ＵＳＢポート１２０に加えて、ＰＭＩＣ（Power Management IC）１４０、及び各部品１５０が示されている。

図２（ａ）に示すように、通常使用時には、バッテリ１００からの電力が、ＰＭＩＣ１４０を通して各部品１５０の駆動のために割り振られ、必要に応じＰＭＩＣ１４０で昇圧・降圧される。

一方、図２（ｂ）に示すように、充電しながらの使用時はＵＳＢポート１２０からの電力がバッテリ１００に流れる一方、ＵＳＢポート１２０からの一部の電力はモバイル端末２００の駆動に充てられる。なお、ＰＭＩＣ１４０の入力電圧（Ｖｉｎ）には動作範囲（入力電圧の上限と下限）がある。

前述したように、バッテリ１００への充電は通常５Ｖで行われるため、例えば１２ＶでＵＳＢポート１２０から電力が入る場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０にて５Ｖに変換され、変換後の電圧でバッテリ１００への充電を行う。そのため、充電時において、電力損失が発生したり、発熱が生じるという課題がある。

次に、放電時の課題について説明する。従来の充電池の負極材料を用いた負極は理論限界容量に達しつつあり、更なる容量向上のために新規材料系の採用が求められている。シリコンは現行負極材料の約１０倍の理論容量をもち有力な新規負極材料候補であり、商用化も近い。

図３は例として、従来の負極材料のグラファイトと、新規負極材料のシリコンの放電カーブを比較した図である。図３における「Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ」がグラファイトを負極に用いた充電池の放電カーブを示し、「Ｓｉ−ａｎｏｄｅ」がシリコンを負極に用いた放電カーブを示している。また、図３には、モバイル端末２００等に使用される通常のＰＭＩＣの動作電圧範囲が示されている。ＰＭＩＣの入力可能な電圧下限は通常３．０Ｖ程度である。

充電池の放電電圧は正極／負極材料の物性により決まる。現行の負極材料であるグラファイトはリチウムイオンとのインターカレーション反応において二相共存状態を経るため電位にプラトーが発生し、「Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ」のような放電カーブとなる。すなわち、「Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ」では、放出（＝放電）する電気量が、ほぼ充電した電気量になるまで、電池電圧がＰＭＩＣの動作範囲にある。

一方、シリコン系負極材料を用いた場合、リチウムイオンとシリコンの合金化反応が複数組成を経るため、段階的に電位が変化し「Ｓｉ−ａｎｏｄｅ」のように複数のプラトーを有する放電カーブとなる。放電が進むと「Ｓｉ−ａｎｏｄｅ」では電池電圧が低電圧帯となる。

図３の例では、「Ｓｉ−ａｎｏｄｅ」において、放出した電気量がＣａｐａｃｉｔｙ＝８０％を超えるあたりで、電池電圧がＰＭＩＣの入力可能な電圧下限を下回るため、放電が停止し、電池容量を使い切ることができない。このように新規材料系充電池をモバイル端末のバッテリとして搭載する際、充電池の放電電圧と既存のＰＭＩＣの動作電圧が対応せず、電池容量を使い切ることができないことが起こり得るという課題がある。

以下、これらの課題を解決する本発明の実施の形態に係る技術を説明する。

（実施の形態に係る技術）
＜装置構成＞
図４に、本発明の実施の形態におけるモバイル端末２５０の構成例を示す。図４に示すように、モバイル端末２５０は、バッテリ３００、ＵＳＢポート１２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３０、制御部４００、ＰＭＩＣ１４０、各部品１５０を含む。図４に示すとおり、本発明の実施の形態におけるモバイル端末２００の全体構成は、図２に示した従来の構成と同様であるが、本発明の実施の形態におけるモバイル端末２５０におけるバッテリ３００の構造は従来のものと異なる。また、制御部４００が、後述する充電・放電時の制御を実行する。

なお、図４の例では、制御部４００がＤＣ／ＤＣコンバータ３３０内に備えられていることが示されているが、これは一例に過ぎない。後述する制御を行うためのＶｃ、電池電圧（バッテリ３００の正極端子と負極端子との間の電圧）等を取得することができるのであれば、制御部４００は、モバイル端末２５０内のどこに置かれてもよい。

また、制御部４００は、モバイル端末２５０の中ではなく、モバイル端末２５０の外に備えられてもよい。図５は、制御部４００が、制御装置５００の中の機能部として、モバイル端末２５０の外部に備えられた例である。制御装置５００とモバイル端末２５０は、ＵＳＢケーブルで接続されてもよい。制御装置５００が充電器（ＡＣアダプタ）であってもよい。

制御装置５００は、例えば、コンピュータにプログラムを動作させることにより実現できる。また、モバイル端末２５０内に備えられる制御部４００についても、ＣＰＵとメモリとからなるコンピュータにプログラムを動作させることにより実現してもよい。

図６は、コンピュータとしての制御装置５００のハードウェア構成例を示す図である。例えば、制御装置５００は、本開示の表示方法に係る制御部４００の処理を行うコンピュータであり、当該制御装置５００のハードウェア構成の一例を示す図である。制御装置５００は、物理的には、プロセッサ１００１、記憶装置１００２、補助記憶装置１００３、通信装置１００４、入力装置１００５、出力装置１００６、バス１００７などを含む。

制御装置５００における各機能は、プロセッサ１００１、記憶装置１００２等のハードウェア上に所定のソフトウェア（プログラム）を読み込ませることによって、プロセッサ１００１が演算を行い、通信装置１００４による通信を制御したり、記憶装置１００２及び補助記憶装置１００３におけるデータの読み出し及び書き込みの少なくとも一方を制御したりすることによって実現される。

プロセッサ１００１は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ１００１は、周辺装置とのインタフェース、制御装置、演算装置、レジスタ等を含む中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）で構成されてもよい。

また、プロセッサ１００１は、プログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュール又はデータ等を、補助記憶装置１００３及び通信装置１００４の少なくとも一方から記憶装置１００２に読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、実施の形態において説明する制御部４００の動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。

記憶装置１００２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の少なくとも１つによって構成されてもよい。記憶装置１００２は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ（主記憶装置）等と呼ばれてもよい。記憶装置１００２は、本開示の一実施の形態に係る処理を実施するために実行可能なプログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュール等を保存することができる。

補助記憶装置１００３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc ROM）等の光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク（例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク）、スマートカード、フラッシュメモリ（例えば、カード、スティック、キードライブ）、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップ等の少なくとも１つによって構成されてもよい。上述の記録媒体は、例えば、記憶装置１００２及び補助記憶装置１００３の少なくとも一方を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。

通信装置１００４は、モバイル端末２５０と制御装置５００との間の通信を行う。ここでの通信は、Ｖｃ、電池電圧の取得、バッテリ３００内部のセル接続切り替え制御のために実行されるものである。

入力装置１００５は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサ等）である。出力装置１００６は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー、LEDランプ等）である。なお、入力装置１００５及び出力装置１００６は、一体となった構成（例えば、タッチパネル）であってもよい。

また、プロセッサ１００１及び記憶装置１００２等の各装置は、情報を通信するためのバス１００７によって接続される。バス１００７は、単一のバスを用いて構成されてもよいし、装置間ごとに異なるバスを用いて構成されてもよい。

また、制御装置５００は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサ１００１は、これらのハードウェアの少なくとも１つを用いて実装されてもよい。

＜バッテリ３００の構成＞
図７は、バッテリ３００内部の構成を示す図である。図７に示すように、本実施の形態におけるバッテリ３００は、セル３１０とセル３２０の２つのセルを有する。説明の便宜上、セル３１０をセルＡと呼び、セル３２０をセルＢと呼ぶ場合がある。なお、バッテリ３００が２つのセルを有することは一例である。バッテリ３００が３つ以上のセルを有して、２つの場合と同様に直列接続／並列接続の制御を行うこととしてもよい。

セル３１０は、正極と等電位のタブであるセルＡ正極タブ３１１と、負極と等電位のタブであるセルＡ負極タブ３１２を有する。セル３２０は、正極と等電位のタブであるセルＢ正極タブ３２１と、負極と等電位のタブであるセルＢ負極タブ３２２を有する。各タブは、セルの本体から突出した構造である。タブの材料は特に限定されず、電気を通すものであればよい。

また、各セルは新材料系の充電池であってもよいし、既存の充電池であってもよい。ただし、本実施の形態では、放電に関して、新材料系の充電池を用いる場合に特に効果的である。

図８は、セル３１０（セルＡ）、セル３２０（セルＢ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３０（制御部４００）、及びＡＣアダプタ１３０の接続構成の例を示した図である。図８に示すように、セルＡ正極タブ３１１、セルＡ負極タブ３１２、セルＢ正極タブ３２１、セルＢ負極タブ３２２が回路（あるいは配線）で接続されている。当該回路（あるいは配線）を接続部と呼んでもよい。

本構成において、制御部４００は、ＡＣアダプタ１３０（充電器）からの入力電圧、及び電池電圧等を監視しており、監視結果に基づいて、接続部に指示することで、セル３１０（セルＡ）とセル３２０（セルＢ）との接続を直列接続と並列接続とで切り替えることが可能である。

例えば、図８に示すＡとＣのポイントで電気を通すようにして、Ｂのポイントで電気を通さないことで並列接続となる。また、図８に示すＢのポイントで電気を通すようにして、ＡとＣのポイントで電気を通さないことで直列接続となる。

どのような場合に直列接続とし、どのような場合に並列接続とするかについての切り替え制御の詳細は後述する。

図７、図８に示した２セルの構成は、例えば、図９に１Ｓとして示される１セル（容量が２０００ｍＡｈ）を２つのセル（それぞれ容量が１０００ｍＡｈ）に分割し、直列（２Ｓ１Ｐ）又は並列（１Ｓ２Ｐ）に接続したものと見なすことができる。

図９の３つの形態において、各セルの電圧は同じであるとすると、総電力量は、電圧×容量で表されるので、３つの形態における総電力量は同等である。

充電に必要な電流量は容量（ｍＡｈ）に依存する。例えば、図９の１Ｓの構成のセルを、その半分の容量の２個の充電池に分割して、２Ｓ１Ｐの構成として、直列接続した場合、全体の電圧は２倍となり、充電に必要な電流量は同時間での充電で比較すると１／２となる。

本実施の形態では、上記構成を用いたことで、バッテリ３００への充電時において、２セルを直列接続とすることで、従来方式に比べて少ない降圧で（つまり高電圧のまま）充電を行うことが可能であり、電力損失、発熱が低減する。また、充電時間が短縮する。

また、放電時においては、前述した新材料系のリチウムイオン二次電池を使用する場合の問題が解決される。すなわち、放電により電池電圧が所定電圧よりも低下した場合に、２セルを直列接続とすることで、既存のＰＭＩＣを用いてバッテリ３００（２セル）の容量を十分に使い切ることが可能となる。以下、充電時の制御と放電時の制御のそれぞれについて説明する。

＜充電時の制御の例＞
まず、図１０を参照して概要を説明する。説明の便宜上、２つのセルを直列接続したバッテリ３００への充電電圧を「直列充電電圧」と呼び、２つのセルを並列接続したバッテリ３００への充電電圧を「並列充電電圧」と呼ぶ。ここでは、一例として、直列充電電圧は９Ｖであり、並列充電電圧は５Ｖである。

本実施の形態では、充電時の制御のために、予め制御部４００に閾値Ｖ_１が設定されている。

閾値Ｖ_１は、ＡＣアダプタ１３０に接続されるＵＳＢポート１２０から入力される電圧Ｖｃ（後述する入力可能上限電圧Ｖｃ）と比較される閾値である。ＵＳＢポート１２０へ、ＡＣアダプタ１３０に繋がっているＵＳＢコネクタを接続した際の充電器（ＡＣアダプタ１３０）とのコミュニケーションにより、制御部４００はＵＳＢポート１２０から入る電圧Ｖｃを知ることができる。

Ｖｃが閾値Ｖ_１よりも大きければ、Ｖｃから直列充電電圧への変換の方が、Ｖｃから並列充電電圧への変換よりも高効率となる。Ｖｃが閾値Ｖ_１よりも大きくなければ、Ｖｃから並列充電電圧への変換の方が、Ｖｃから直列充電電圧への変換よりも高効率となる。

制御部４００は、充電開始時に、Ｖｃと閾値Ｖ_１との比較を行うことで、図１０（ａ）に示す規則に従って、並列接続で充電を行うか、直列接続で充電を行うかを決定する。図１０（ｂ）は、直列接続のほうが高効率の変換が行える例を示す。この場合、Ｖｃは１２Ｖであり、バッテリへの充電は、５Ｖではなく、９Ｖで行われる。

このような制御を行うことで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０による変換による電力損失が小さくなる。そのため、充電に実質使用できる電力が増加し、充電時間の短縮に繋がる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０での発熱を抑制できるのでバッテリ３００の劣化抑制及びモバイル端末２５０の安全性向上に繋がる。

図１１は、バッテリ３００を充電する場合におけるモバイル端末２５０の動作を示すフローチャートである。図１１を参照して、充電時の制御をより詳細に説明する。ここでの動作は、主に制御部４００による制御動作を示している。

Ｓ１０１において、ＵＳＢケーブルを介してＡＣアダプタ１３０（充電器でもある）がＵＳＢポート１２０に接続される。

Ｓ１０２において、制御部４００は、ＡＣアダプタ１３０からの入力電圧が、入力可能電圧の範囲内かどうか判定する。Ｓ１０３において、制御部４００は、電池温度（バッテリ３００温度）の異常有無を判定する。Ｓ１０４において、電池電圧の異常有無を確認する。Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４のうちいずれか１つでも異常であればＳ１０５において異常と判断する。この場合、例えば、制御部４００は、異常があることを示す情報をモバイル端末２５０の画面上に表示する。

Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４のいずれも異常がないことが確認されると、Ｓ１０６において、制御部４００は、ＡＣアダプタ１３０の出力可能電圧Ｖｃを取得する。なお、ここでは、出力可能電圧Ｖｃ（ＡＣアダプタ１３０の出力可能な最高電圧）は、モバイル端末２５０が受け入れ可能な上限電圧内である。もしも、ＡＣアダプタ１３０の出力可能電圧が、モバイル端末２５０が受け入れ可能な上限電圧を超えている場合、モバイル端末２５０が受け入れ可能な上限電圧がＶｃとなる。いずれの場合も、Ｖｃは、モバイル端末２５０から見て、「入力可能上限電圧」と呼ぶことができる。入力可能上限電圧ＶｃでＵＳＢポート１２０から内部へ送電が行われる。そのため、前述したように、従来技術では、バッテリ３００への充電のために、入力可能上限電圧Ｖｃから大きな降圧が必要であった。

本実施の形態では、Ｓ１０７において、制御部４００は、Ｖ_１とＶｃとを比較して、Ｖ_１＜Ｖｃであるか否かを判定する。Ｖ_１＜Ｖｃであると判定された場合、Ｓ１０８に進み、制御部４００は、現在の２セルの接続状態が直列接続であるか否かを判定する。直列接続であれば、そのままＳ１０９に進む。直列接続でなければ、制御部４００は２セルを並列接続に切り替えて（Ｓ１１０）、Ｓ１０９に進む。

Ｓ１０９において、制御部４００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３０に対して、入力される電気の電圧をＶｃから９Ｖに変換するよう指示する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３０からバッテリ３００に対して９Ｖの電圧で満充電になるまで充電が行われる（Ｓ１１１）。このときの２セルは直列接続なので、２セルに同量の電流が流れる状態になる。なお、各セルにかかる電圧は電流×抵抗値であるが、抵抗値についてはセルの内部状態に依存するため、２セルで同値にはならず、各セルにかかる電圧は異なる。

Ｓ１０７での判定がＮｏの場合（Ｖ_１＜Ｖｃではない場合）、Ｓ１１２に進み、制御部４００は、現在の２セルの接続状態が並列接続であるか否かを判定する。並列接続であれば、そのままＳ１１３に進む。並列接続でなければ、制御部４００は２セルを並列接続に切り替えて（Ｓ１１４）、Ｓ１１３に進む。

Ｓ１１３において、制御部４００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３０に対して、入力される電気の電圧をＶｃから５Ｖに変換するよう指示する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３０からバッテリ３００に対して５Ｖの電圧で満充電になるまで充電が行われる（Ｓ１１５）。なお、このときの２セルは並列接続なので、１セルあたり５Ｖの電圧で充電が行われる。

＜放電時の制御の例＞
次に、放電時の制御（充電をしながらではなく、放電のみを行う場合の制御）の例を説明する。ここでは、モバイル端末２５０におけるバッテリ３００を構成する各セルが、前述したＳｉ系負極等を使用した新規材料系のリチウムイオン二次電池であるとする。ただし、これは例であり、一般的なリチウムイオン二次電池を使用しても以下で説明するフローの動作は可能である。

また、ここでは、バッテリ３００の放電可能電圧の範囲が、モバイル端末２５０に使用されているＰＭＩＣ１４０で入力可能な電圧の範囲を超えている場合について説明する。

まず、図１２、図１３を用いて放電時の動作の概要を説明する。例えば、バッテリを構成する２セルのそれぞれが１０００ｍＡｈの容量を持つセルであるとして、本実施の形態では、図１２に示すように、直列接続と並列接続とを切り替える。

図１３は、１０００ｍＡｈの容量を持つ２つのセルをバッテリ３００として使用した場合における放電カーブの例を示している。また、図１３は、ＰＭＩＣ１４０に対して使用可能な電圧（Ｖｉｎ）の範囲が７．０Ｖ〜３．０Ｖである場合を示している。図１３に示すＶ_２は３．３Ｖである。

図１３に示す例では、バッテリ３００を構成する２セルを並列接続にして放電を開始し、電池電圧がＶ_２になるまで並列接続での放電を継続する。電池電圧がＶ_２になったら２セルを直列接続に切り替える。これにより、電池電圧が６．６Ｖになる。直列接続に切り替えないとすると、電池電圧が３．０Ｖ以下になり、ＰＭＩＣ１４０が動作しなくなる。つまり、電池容量を使い切ることができない。

一方、電池電圧がＶ_２になったら並列接続から直列接続への切り替えを行うことで、容量をより多く取り出せるようになる。図１４、図１５を参照して、充電時の制御をより詳細に説明する。

図１４は、バッテリ３００の放電時の放電カーブを示している。図１４におけるＶ_ｐｍａｘはＰＭＩＣ１４０の入力可能上限電圧を示し、Ｖ_ｐｍｉｎはＰＭＩＣ１４０の入力可能下限電圧を示す。

Ｖ_{１ｓｍａｘ}は並列状態での電池電圧の上限（満充電時の電圧）を示し、Ｖ_{１ｓｍｉｎ}は並列状態での電池電圧の下限（完全放電時の電圧）を示す。Ｖ_{２ｓｍａｘ}は直列状態での電池電圧の上限（満充電時の電圧）、を示し、Ｖ_{２ｓｍｉｎ}は直列状態での電池電圧の下限（完全放電時の電圧）を示す。

Ｖ_ｉ±ｘ（Ｖ_ｉ‐ｘ〜Ｖ_ｉ＋ｘの範囲（電圧帯））は、並列接続時における電池電圧の範囲を示している。電池電圧が当該範囲にある場合、並列接続のままで放電可能であるとともに、並列接続から直列接続に切り替えても放電可能である。つまり、並列接続時にこの範囲にある電池電圧が２倍になっても、当該２倍の電池電圧はＰＭＩＣ１４０で使用可能な電圧の範囲内にある。Ｖ_ｉ±ｘ（Ｖ_ｉ‐ｘ〜Ｖ_ｉ＋ｘの範囲（電圧帯））を切り替え可能電圧帯と呼んでもよい。

図１４におけるＲ１は、Ｖ_ｉ＋ｘ〜Ｖ_{１ｓｍａｘ}の範囲を示し、Ｒ２は、Ｖ_{１ｓｍｉｎ}〜Ｖ_ｉ‐ｘの範囲を示し、Ｒ３は、Ｖ_ｐｍａｘ〜Ｖ_{２ｓｍａｘ}の範囲を示し、Ｒ４は、Ｖ_{２ｓｍｉｎ}〜Ｖ_ｐｍａｘの範囲を示す。

図１５は、バッテリ３００を放電する場合におけるモバイル端末２５０の動作を示すフローチャートである。ここでの動作は、主に制御部４００による制御動作を示している。

Ｓ２０１において、モバイル端末２５０の電源がＯＮにされる。Ｓ２０２において、制御部４００は、バッテリ３００の電池電圧ＶｂがＶ_ｉ＋ｘ＜Ｖｂ＜Ｖ_{１ｓｍａｘ}を満たすか否かを判定する。判定結果がＹｅｓであればＳ２０３に進み、ＶｂはＲ１の範囲にあると判断し、Ｓ２０４において並列接続で放電する。

Ｓ２０５において、制御部４００は、バッテリ３００の電池電圧ＶｂがＶ_ｉ‐ｘ＜Ｖｂ＜Ｖ_ｉ＋ｘを満たすか否かを判定する。Ｓ２０５での判定結果がＹｅｓであれば、電池電圧Ｖｂは切り替え可能電圧帯内にあるので、Ｓ２０６において、制御部４００は、切り替え条件ＯＫになるまで待機し、Ｓ２０７において並列接続から直列接続に切り替え、Ｓ２０８において直列接続で放電を行う。電池電圧ＶｂがＶ_{２ｓｍｉｎ}になると放電を終了する。なお、切り替え条件とは、例えば、接続を切り替えることによる電圧変化があっても大きな問題が発生しない通信状態にあること等である。

Ｓ２０２での判定がＮｏであり、接続状態が並列接続である場合（Ｓ２０９のＹｅｓ）、Ｓ２１０において、制御部４００は、バッテリ３００の電池電圧ＶｂがＶ_ｉ‐ｘ＜Ｖｂ＜Ｖ_ｉ＋ｘを満たすか否かを判定する。Ｓ２１０での判定結果がＹｅｓであれば、電池電圧Ｖｂは切り替え可能電圧帯内にあるので、Ｓ２１１において、制御部４００は、切り替え条件ＯＫになるまで待機し、Ｓ２１３において並列接続から直列接続に切り替え、Ｓ２０８において直列接続で放電を行う。電池電圧ＶｂがＶ_{２ｓｍｉｎ}になると放電を終了する。

Ｓ２０９での判定結果がＮｏの場合（つまり、直列接続の場合）、Ｓ２１４に進み、制御部４００は、電池電圧Ｖｂが、Ｖ_{２ｓｍｉｎ}＜Ｖｂ＜Ｖ_ｐｍａｘを満たすか否かを判定する。判定結果がＮｏの場合、Ｓ２１５に進み、電池電圧ＶｂはＲ３にあると確認され、このままでは放電不可なので、直列接続から並列接続に切り替えて、Ｓ２０４にて並列接続で放電する。Ｓ２１４での判定結果がＹｅｓの場合、電池電圧ＶｂはＲ４にあると確認され、Ｓ２０８において、直列接続のまま放電を行う。

（実施の形態の作用、効果等）
本実施の形態におけるモバイル端末２５０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３０による変換による電力損失を小さくすることができるため、充電に実質使用できる電力が増加し充電時間の短縮に繋がるという効果がある。

また、変換効率が上がることから発熱を抑制でき、高温状態を低減できるため電池の劣化抑制の効果あり、かつモバイル端末２５０の安全性向上に繋がる。更に、端末の保護機能による端末停止の抑止という効果もある。

また、本実施の形態においては、新規材料を用いたバッテリ３００をモバイル端末２５０に搭載する際に、放電可能電圧の範囲とＰＭＩＣの対応電圧の範囲に差異が存在する場合でも、電池電圧が取ることができる値の幅が２倍となるため、並列状態で放電の後、直列状態に切り替える制御を行うことで、上記差異を解消でき、容量を有効に利用できる。これによりコストや他機能等でＰＭＩＣを選定することができ、モバイル端末の商品性の向上という効果もある。

（実施の形態のまとめ）
本明細書には、少なくとも、下記の各項に記載した端末、制御装置、プログラムが開示されている。
（第１項）
複数のセルからなる蓄電池を備える端末であって、
前記複数のセルを並列又は直列に接続する接続部と、
前記複数のセルを並列に接続するか、又は、直列に接続するかを判断し、判断結果に応じて接続切り替えを実行する制御部と
を備える端末。
（第２項）
前記蓄電池への充電時において、前記制御部は、前記端末に入力される電気の電圧を閾値と比較し、前記電圧が前記閾値よりも大きい場合に、前記複数のセルを直列に接続し、前記電圧が前記閾値よりも大きくない場合に、前記複数のセルを並列に接続する
第１項に記載の端末。
（第３項）
前記蓄電池からの放電時において、前記制御部は、前記複数のセルが並列接続された状態における前記蓄電池の電圧が所定の電圧帯にあることを検知した場合に、前記複数のセルの接続を並列接続から直列接続に切り替える
第１項又は第２項に記載の端末。
（第４項）
前記所定の電圧帯にある前記蓄電池の電圧は、前記端末における所定の部品への入力可能電圧であり、前記複数のセルが並列接続から直列接続へ切り替えられた後における前記蓄電池の電圧も所定の部品への入力可能電圧である
第３項に記載の端末。
（第５項）
複数のセルからなる蓄電池を備える端末に対する充放電制御を実行する制御装置であって、
前記複数のセルを並列に接続するか、又は、直列に接続するかを判断し、判断結果に応じて、前記端末に対し、前記複数のセルの接続切り替えを実行する制御部を備える
制御装置。
（第６項）
コンピュータを、第１項ないし第５項のうちいずれか１項に記載の制御部として機能させるためのプログラム。

第１項〜第６項のいずれの技術によっても、端末に備えられる蓄電池の充放電を効率的に行うことが可能となる。また、第２項の技術により、充電時における電力損失を小さくすることができ、充電に実質使用できる電力が増加し充電時間の短縮に繋がる。また、発熱を抑制できる。また、第３項、第４項の技術により、特に新規材料を用いたバッテリを端末に搭載する際に、放電時において、電池容量から電力を多く取り出すことができる。

（実施形態の補足）
本明細書で説明した各態様／実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャート等は、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本開示において説明した方法については、例示的な順序を用いて様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。

入出力された情報等は特定の場所（例えば、メモリ）に保存されてもよいし、管理テーブルを用いて管理してもよい。入出力される情報等は、上書き、更新、又は追記され得る。出力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は他の装置へ送信されてもよい。

本開示における判定は、１ビットで表される値（０か１か）によって行われてもよいし、真偽値（Boolean：true又はfalse）によって行われてもよいし、数値の比較（例えば、所定の値との比較）によって行われてもよい。

ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。

また、ソフトウェア、命令、情報などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、有線技術（同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ：Digital Subscriber Line）など）及び無線技術（赤外線、マイクロ波など）の少なくとも一方を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び無線技術の少なくとも一方は、伝送媒体の定義内に含まれる。

本開示において説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。

また、本開示において説明した情報、パラメータなどは、絶対値を用いて表されてもよいし、所定の値からの相対値を用いて表されてもよいし、対応する別の情報を用いて表されてもよい。

上述したパラメータに使用する名称はいかなる点においても限定的な名称ではない。さらに、これらのパラメータを使用する数式等は、本開示で明示的に開示したものと異なる場合もある。

本開示で使用する「判断(determining)」、「決定(determining)」という用語は、多種多様な動作を包含する場合がある。「判断」、「決定」は、例えば、判定(judging)、計算(calculating)、算出(computing)、処理(processing)、導出(deriving)、調査(investigating)、探索(looking up、search、inquiry)（例えば、テーブル、データベース又は別のデータ構造での探索）、確認(ascertaining)した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、受信(receiving)（例えば、情報を受信すること）、送信(transmitting)(例えば、情報を送信すること)、入力(input)、出力(output)、アクセス(accessing)（例えば、メモリ中のデータにアクセスすること）した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、解決(resolving)、選択(selecting)、選定(choosing)、確立(establishing)、比較(comparing)などした事を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。つまり、「判断」「決定」は、何らかの動作を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。また、「判断（決定）」は、「想定する（assuming）」、「期待する（expecting）」、「みなす（considering）」などで読み替えられてもよい。

本開示において使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。

本開示において使用する「第１の」、「第２の」などの呼称を使用した要素へのいかなる参照も、それらの要素の量又は順序を全般的に限定しない。これらの呼称は、２つ以上の要素間を区別する便利な方法として本開示において使用され得る。したがって、第１及び第２の要素への参照は、２つの要素のみが採用され得ること、又は何らかの形で第１の要素が第２の要素に先行しなければならないことを意味しない。

本開示において、「含む（include）」、「含んでいる（including）」及びそれらの変形が使用されている場合、これらの用語は、用語「備える（comprising）」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本開示において使用されている用語「又は（or）」は、排他的論理和ではないことが意図される。

本開示において、例えば、英語でのa, an及びtheのように、翻訳により冠詞が追加された場合、本開示は、これらの冠詞の後に続く名詞が複数形であることを含んでもよい。

本開示において、「ＡとＢが異なる」という用語は、「ＡとＢが互いに異なる」ことを意味してもよい。なお、当該用語は、「ＡとＢがそれぞれＣと異なる」ことを意味してもよい。「離れる」、「結合される」などの用語も、「異なる」と同様に解釈されてもよい。

本開示において説明した各態様／実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知（例えば、「Ｘであること」の通知）は、明示的に行うものに限られず、暗黙的（例えば、当該所定の情報の通知を行わない）ことによって行われてもよい。

以上、本開示について詳細に説明したが、当業者にとっては、本開示が本開示中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本開示は、請求の範囲の記載により定まる本開示の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本開示の記載は、例示説明を目的とするものであり、本開示に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

２００、２５０ モバイル端末
１００、３００ バッテリ
１１０、３３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２０ ＵＳＢポート
１３０ ＡＣアダプタ
１４０ ＰＭＩＣ
１５０ 各部品
４００ 制御部
５００ 制御装置
３１０、３２０ セル
３１１ セルＡ正極タブ
３１２ セルＡ負極タブ
３２１ セルＢ正極タブ
３２２ セルＢ負極タブ
１００１ プロセッサ
１００２ 記憶装置
１００３ 補助記憶装置
１００４ 通信装置
１００５ 入力装置
１００６ 出力装置

Claims (6)

1. 複数のセルからなる蓄電池を備える端末であって、
   前記複数のセルを並列又は直列に接続する接続部と、
   前記複数のセルを並列に接続するか、又は、直列に接続するかを判断し、判断結果に応じて接続切り替えを実行する制御部と
   を備える端末。
2. 前記蓄電池への充電時において、前記制御部は、前記端末に入力される電気の電圧を閾値と比較し、前記電圧が前記閾値よりも大きい場合に、前記複数のセルを直列に接続し、前記電圧が前記閾値よりも大きくない場合に、前記複数のセルを並列に接続する
   請求項１に記載の端末。
3. 前記蓄電池からの放電時において、前記制御部は、前記複数のセルが並列接続された状態における前記蓄電池の電圧が所定の電圧帯にあることを検知した場合に、前記複数のセルの接続を並列接続から直列接続に切り替える
   請求項１又は２に記載の端末。
4. 前記所定の電圧帯にある前記蓄電池の電圧は、前記端末における所定の部品への入力可能電圧であり、前記複数のセルが並列接続から直列接続へ切り替えられた後における前記蓄電池の電圧も所定の部品への入力可能電圧である
   請求項３に記載の端末。
5. 複数のセルからなる蓄電池を備える端末に対する充放電制御を実行する制御装置であって、
   前記複数のセルを並列に接続するか、又は、直列に接続するかを判断し、判断結果に応じて、前記端末に対し、前記複数のセルの接続切り替えを実行する制御部を備える
   制御装置。
6. コンピュータを、請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の制御部として機能させるためのプログラム。

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