JP2022049387A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】可搬型のバッテリの汎用性を向上させることを目的としている。【解決手段】駆動用主電源となる可搬型のモバイルバッテリと、前記モバイルバッテリから出力される電流の供給先となる負荷が低負荷の状態となったとき、前記モバイルバッテリと前記負荷との間に疑似負荷を接続させる疑似負荷制御部と、を有する電子機器である。【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に関する。

従来では、リチウムイオン電池等の二次電池を搭載した可搬型のバッテリを用いて、携帯端末等の内蔵バッテリを充電することが、一般的に行われている。この可搬型のバッテリは、携帯端末に内蔵された内蔵バッテリ等に接続されると、接続先に対して電流を出力することで、接続先に電力を供給する。また、従来の可搬型のバッテリは、内蔵バッテリ等が満充電（低負荷）の状態となると、内蔵バッテリに対する電流の出力を停止し、内蔵バッテリが過充電となることを回避する保護機能を有している。

近年では、商用電源から電力の供給を容易に受けられない可搬型の電子機器や、内蔵バッテリの開発が困難な新製品等において、従来の可搬型のバッテリを主電源とすることが検討されつつある。

しかしながら、従来の可搬型のバッテリは、上述した保護機能により、接続先が低負荷の状態になると電流の出力を自動的に停止させる。このため、従来では、可搬型のバッテリを汎用的な主電源として使用することが困難であった。

開示の技術は、可搬型のバッテリの汎用性を向上させることを目的としている。

開示の技術は、駆動用主電源となる可搬型のモバイルバッテリと、前記モバイルバッテリから出力される電流の供給先となる負荷が低負荷の状態となったとき、前記モバイルバッテリと前記負荷との間に疑似負荷を接続させる疑似負荷制御部と、を有する電子機器である。

可搬型のバッテリの汎用性を向上させることができる。

本実施形態の電子機器を説明する図である。 電子機器の動作を説明する第一のフローチャートである。 電子機器の動作を説明する第二のフローチャートである。

以下に、図面を参照して、実施形態について説明する。図１は、本実施形態の電子機器を説明する図である。

本実施形態の電子機器１０は、一般的な可搬型のバッテリを主電源として駆動する電子機器である。以下の説明では、一般的な可搬型のバッテリを、モバイルバッテリと表現する場合がある。

また、本実施形態の電子機器１０は、例えば、待ち運びが可能な電子黒板や投影装置、小型の空調機器（冷却装置）等であってよく、特に、商用電源からの電力の供給を容易にうけることが困難な電子機器であってよい。

本実施形態の電子機器１は、モバイルバッテリ２０、電流測定部１１、疑似負荷１２、疑似負荷制御部１３、システム回路１４、タイマ１５、設定記憶部１６、バッテリ検出部１７を有する。また、図１では、電源の接続ラインを太線で示し、制御信号の接続ラインを細線で示すものとする。

モバイルバッテリ２０は、バッテリセル２１と、充放電制御部２２と、を含む一般的な可搬型のバッテリであり、電子機器１０に内蔵されている。本実施形態のモバイルバッテリ２０は、電子機器１０の内部に、電子機器１０の利用者による交換が不可能な状態で内蔵されていてもよいし、電子機器１０の利用者による交換が可能な状態で、電子機器１０の一部となるように内蔵されていてもよい。

バッテリセル２１は、電荷を蓄積する二次電池である。具体的には、バッテリセル２１は、例えば、リチウムイオン二次バッテリ（Lithium-ion Rechargeable Battery）のセルであってもよい。

充放電制御部２２は、バッテリセル２１の充電及び放電を行う。また、充放電制御部２２は、接続先に対する過充電、過電圧、過放電、過電流等を防止するための各種の保護回路を含み、それに加えて低負荷時の出力停止機能も含んでいる。

具体的には、充放電制御部２２は、バッテリセル２１から接続先へ供給する電流が所定の閾値未満になると、バッテリセル２１からの電流の出力を停止させる。所定の閾値は、モバイルバッテリ２０の仕様等によって、モバイルバッテリ２０毎に予め決められた値である。

本実施形態の電流測定部１１は、モバイルバッテリ２０とシステム回路１４とを結ぶ電源ラインＬに接続され、モバイルバッテリ２０から出力される電流の値を測定し、その値を疑似負荷制御部１３に通知する。以下の説明では、モバイルバッテリ２０から出力される出力電流を、モバイルバッテリ２０の負荷電流と表現する場合がある。

本実施形態の電流測定部１１は、一般的な電流測定回路の構成で良く、例えば、微小な抵抗値を持つ低抵抗器を電源ラインＬに挿入し、この低抵抗器を流れる電流による電圧降下の値から、電流の値を換算してもよい。

疑似負荷１２は、電子機器１０が動作することで消費される消費電流を上乗せ（増加）させるためのハードウェア回路であり、モバイルバッテリ２０とシステム回路１４との間に接続され、モバイルバッテリ２０から出力される負荷電流を増加させる役割を担う。本実施形態の疑似負荷１２は、例えば可変抵抗器のようなものでよく、電源ラインＬとの接続と遮断が制御される。

疑似負荷制御部１３は、疑似負荷１２の特性（抵抗値）を変化させ、モバイルバッテリ２０の負荷電流の増加量を調整する。また、疑似負荷制御部１３は、疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続と遮断を制御する。

尚、本実施形態の疑似負荷制御部１３は、システム回路１４が省エネルギー動作の状態においても、独立して動作するものであり、システム回路１４の状態に影響されずに動作できるマイクロコンピュータ等であることが望ましい。

システム回路１４は、電子機器１０の機能を実現するための回路が含まれる。本実施形態のシステム回路１４は、モバイルバッテリ２０の負荷電流の供給先となる負荷である。言い換えれば、システム回路１４は、モバイルバッテリ２０を主電源として駆動する本体回路である。

また、本実施形態のシステム回路１４は、動作の状態として、消費電流が一定の値以上となる動作を行う通常動作状態と、消費電流が一定の値未満となる省電力状態と、を有する。通常動作状態とは、システム回路１４が、モバイルバッテリ２０から供給される負荷電流の値が所定の閾値以上である高負荷となる状態である。また、省電力状態とは、システム回路１４（負荷）が、モバイルバッテリ２０から供給される負荷電流の値が所定の閾値未満である低負荷となる状態である。

以下の説明では、システム回路１４が通常動作状態で動作することを、電子機器１０が通常モードで動作する、と表現する場合がある。また、以下の説明では、システム回路１４が省電力動作状態で動作することを、電子機器１０が省電力モードで動作する、と表現する場合がある。

タイマ１５は、疑似負荷制御部１３における時間計測の処理に用いられるタイマである。具体的には、タイマ１５は、疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続時間の計測等に用いられる。

設定記憶部１６は、疑似負荷制御部１３によって制御される不揮発メモリであり、電流測定部１１が測定した負荷電流の値、タイマ１５で測定した時間、疑似負荷制御部１３によって制御される疑似負荷１２の抵抗値等を記憶する。

尚、本実施形態のタイマ１５と設定記憶部１６は、疑似負荷制御部１３に含まれてもよい。

バッテリ検出部１７は、電子機器１０からのモバイルバッテリ２０の着脱を検出する。言い換えれば、バッテリ検出部１７は、システム回路１４とモバイルバッテリ２０との接続と遮断を検出する。

本実施形態では、電子機器１０が通常モードの動作から、省電力モードの動作へ遷移すると、疑似負荷１２を電源ラインＬと接続し、電子機器１０の負荷に、疑似負荷１２を上乗せする。言い換えれば、本実施形態の電子機器１０は、省電力モードとなり、モバイルバッテリ２０からの負荷電流が所定の閾値未満となる低負荷の状態になると、疑似負荷１２により負荷を増大させて、負荷電流が所定の閾値以上となるようにする。

本実施形態では、このように、省電力モードにおいて、負荷を疑似負荷１２によって増大させることで、モバイルバッテリ２０の有する保護機能によってシステム回路１４への負荷電流の供給が停止されることを防止できる。

したがって、本実施形態では、モバイルバッテリ２０からの電力の供給が断たれることがなく、電力の供給が途絶えることで省電力モードから通常モードへ復帰できなくなる、といった事態の発生を防止できる。また、本実施形態では、モバイルバッテリ２０からの電力の供給を再開させるための操作が不要となる。

モバイルバッテリ２０からの電力の供給を再開させるための操作とは、例えば、モバイルバッテリ２０に搭載された電源ボタンの操作や、接続ケーブルの挿抜等である。この操作は、モバイルバッテリ２０を電子機器１０から取り出す必要が生じる場合もあり、煩雑であるが、本実施形態では、そのような操作を行う必要がない。

また、本実施形態では、電子機器１０が省電力モードで動作している場合において、消費電力が最も少なくなるように、疑似負荷１２の抵抗値と、電源ラインＬとの接続時間とを決定し、決定された抵抗値の疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続と遮断を制御する。

以下に、本実施形態の電子機器１０の動作について説明する。図２は、電子機器の動作を説明する第一のフローチャートである。

図２では、疑似負荷１２の抵抗値と、電源ラインＬとの接続時間とを決定し、設定記憶部１６に設定する処理を示している。また、図２に示す処理は、例えば、電子機器１０が起動する際等に行われればよい。また、図２の処理は、例えば、バッテリ検出部１７により、電子機器１０からのモバイルバッテリ２０の着脱が検出された場合に、行われてもよい。

本実施形態の電子機器１０において、疑似負荷制御部１３は、疑似負荷１２の値を最大値に設定する（ステップＳ２０１）。

続いて、疑似負荷制御部１３は、システム回路１４が省電力状態であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。尚、本実施形態では、システム回路１４は、省電力状態となったときに、疑似負荷制御部１３に対して、省電力状態となったことを示す通知を出力してもよい。

ステップＳ２０２において、システム回路１４が省電力状態でない場合、疑似負荷制御部１３は、システム回路１４に対して、通常動作状態から省電力状態へ遷移を指示し（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０２へ戻る。

ステップＳ２０２において、省電力状態である場合、疑似負荷制御部１３は、タイマ１５に初期値をセットし、カウントを開始する（ステップＳ２０４）。

続いて、疑似負荷制御部１３は、システム回路１４がシャットダウンしたか否かを判定する（ステップＳ２０５）。具体的には、疑似負荷制御部１３は、システム回路１４の電源や、システム回路１４のシャットダウン時に電圧が変化する信号線を監視することで、シャットダウンしたか否かを判定できる。

尚、シャットダウンとは、モバイルバッテリ２０からの負荷電流が閾値未満となり、システム回路１４に対する電力の供給が停止されることを示す。

ステップＳ２０５において、シャットダウンした場合、疑似負荷制御部１３は、後述するステップＳ２０８へ進む。

ステップＳ２０５において、シャットダウンしない場合、疑似負荷制御部１３は、タイマ１５において、タイムアウトが発生したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。言い換えれば、疑似負荷制御部１３は、タイマ１５に設定された時間が経過したか否かを判定する。尚、タイムアウトが発生した回数は、設定記憶部１６に格納されてよい。

ステップＳ２０６において、タイムアウトが発生していない場合、疑似負荷制御部１３は、ステップＳ２０５に戻る。

ステップＳ２０６において、タイムアウトが発生した場合、疑似負荷制御部１３は、疑似負荷１２の抵抗値を下げて（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０４に戻る。

ステップＳ２０５において、システム回路１４がシャットダウンした場合、疑似負荷制御部１３は、疑似負荷１２の値を、タイムアウトが発生した回数に基づき設定する（ステップＳ２０８）。

具体的には、疑似負荷制御部１３は、疑似負荷１２の抵抗値を、以下のように設定する。

疑似負荷１２の設定値＝
疑似負荷１２の最大値－タイムアウトが発生した回数×１回の抵抗値の下げ幅
尚、疑似負荷１２の１回の下げ幅や、タイマ１５の初期値等は、ユーザによる変更が可能な値として、予め設定記憶部１６に格納されていてよい。

このように、本実施形態では、ステップＳ２０４からステップＳ２０８の処理において、システム回路１４が省電力状態となったときに、モバイルバッテリ２０の負荷電流を閾値以上に保つために必要となる疑似負荷１２の最小値を探索する。

続いて、疑似負荷制御部１３は、システム回路１４を再起動して、省電力状態へ遷移させる（ステップＳ２０９）。尚、システム回路１４の再起動は、疑似負荷制御部１３からの指示によって行われてもよい。

続いて、疑似負荷制御部１３は、タイマ１５にセットする値を小さくし、カウントを開始する（ステップＳ２１０）。言い換えれば、疑似負荷制御部１３は、タイマ１５にセットする時間を所定時間短くして、カウントを開始する。尚、疑似負荷制御部１３は、ステップＳ２１０において、疑似負荷１２と電源ラインＬとを接続してから、タイマ１５によるカウントを開始する。

続いて、疑似負荷制御部１３は、システム回路１４がシャットダウンしたか否かを判定する（ステップＳ２１１）。

ステップＳ２１１において、シャットダウンしていない場合、疑似負荷制御部１３は、タイマ１５において、タイムアウトが発生したか否かを判定する（ステップＳ２１２）。

ステップＳ２１２において、タイムアウトが発生していない場合、疑似負荷制御部１３は、ステップＳ２１１へ戻り、タイムアウトが発生した場合、疑似負荷制御部１３は、ステップＳ２１０へ戻る。

尚、疑似負荷制御部１３は、ステップＳ２１２においてタイムアウトが発生した場合、一度、疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続を遮断してから、ステップＳ２１０へ進む。

ステップＳ２１１において、システム回路１４がシャットダウンした場合、疑似負荷制御部１３は、タイマ１５に設定されている値の直前にタイマ１５に設定されていた値を、タイマ１５の設定値として設定記憶部１６に格納し、設定記憶部１６に格納し（ステップＳ２１３）、処理を終了する。

このように、本実施形態では、ステップＳ２０９からステップＳ２１３の処理により、省電力状態における消費電力が最も小さくなるように、疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続と遮断とを制御するためのタイマ１５の設定値を探索する処理を行う。

本実施形態のタイマ１５の設定値とは、疑似負荷１２と電源ラインＬとを接続する接続時間（疑似負荷１２のオン時間）と、疑似負荷１２と電源ラインＬとを遮断する遮断時間（疑似負荷１２のオフ時間）と、を含んでよい。

疑似負荷１２と電源ラインＬとを接続する接続時間は、ステップＳ２１３で設定記憶部１６に格納される値であり、疑似負荷１２と電源ラインＬとの遮断時間は、タイマ１５の初期値から、接続時間を示す値を減算した値としてもよい。

つまり、ステップＳ２０４でタイマ１５に設定される初期値をｔ１とし、ステップＳ２１３で設定される疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続時間をｔ２とした場合、疑似負荷１２と電源ラインＬとが遮断される遮断時間は、ｔ１－ｔ２となる。本実施形態では、疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続時間と遮断時間とが、タイマ１５の設定値として、設定記憶部１６に格納されてもよい。

本実施形態では、このように、疑似負荷１２のオン時間を徐々に短くし、疑似負荷１２と電源ラインＬとが遮断されている時間が徐々に長くなるようにすることで、負荷電流が閾値未満となってから供給が停止されるまでの時間を計測することができる。以下の説明では、モバイルバッテリ２０において、負荷電流が閾値未満となってから供給が停止されるまでの時間を低負荷維持時間と表現する場合がある。低負荷維持時間は、モバイルバッテリ２０の仕様等によって、モバイルバッテリ２０毎に予め決められている。

本実施形態では、疑似負荷１２と電源ラインＬとの遮断時間が、低負荷維持時間よりも短くなるように、疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続時間と遮断時間とを導出し、設定値として設定記憶部１６に格納する。

以下の説明では、図２に示す処理によって、設定記憶部１６に格納された設定値を、省電力状態における設定値と表現する場合がある。

本実施形態の電子機器１０では、以上の処理によって設定記憶部１６に格納された設定値に基づき、システム回路１４が省電力状態となった場合に、疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続／遮断を制御する。

以下に、図３を参照して、本実施形態の電子機器１０の動作についてさらに説明する。図３は、電子機器の動作を説明する第二のフローチャートである。図３では、電子機器１０全体の動作を示す。

本実施形態の電子機器１０において、システム回路１４は、通常動作状態で起動する（ステップＳ３０１）。続いて、電子機器１０は、バッテリ検出部１７により、モバイルバッテリ２０とシステム回路１４が接続されていることを検出する（ステップＳ３０２）。

次に、電子機器１０は、設定記憶部１６に、省電力状態における設定値が格納されているか否かを判定する（ステップＳ３０３）。

ステップＳ３０３において、省電力状態における設定値が格納されていない場合、電子機器１０は、設定値を探索する処理（図２に示す処理）を実行し、後述するステップＳ３０６へ進む。

ステップＳ３０３において、設定記憶部１６に省電力状態における設定値が格納されている場合、電子機器１０は、設定記憶部１６から各設定値を読み出して設定する（ステップＳ３０５）。具体的には、電子機器１０は、疑似負荷制御部１３により、設定記憶部１６から疑似負荷１２の設定値（抵抗値）を読み出して疑似負荷１２に設定する。また、疑似負荷制御部１３は、タイマ１５の設定値（接続時間／遮断時間）を読み出して、タイマ１５に設定する。

続いて、電子機器１０は、電子機器１０の電源がオフされたか否かを判定する（ステップＳ３０６）。言い換えれば、電子機器１０は、システム回路１４をシャットダウンする操作を受け付けたか否かを判定する。

ステップＳ３０６において、電源がオフされた場合には、電子機器１０は、動作を停止する。

ステップＳ３０６において、電源がオフされていない場合、電子機器１０は、疑似負荷制御部１３により、システム回路１４が省電力状態となったか否かを判定する（ステップＳ３０７）。

ステップＳ３０７において、省電力状態となっていない場合、電子機器１０は、省電力状態となるまで待機する。

ステップＳ３０７において、省電力状態となった場合、電子機器１０は、疑似負荷制御部１３により、タイマ１５の設定値にしたがって、疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続と遮断を制御する（ステップＳ３０８）。具体的には、疑似負荷制御部１３は、疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続と遮断を、接続時間と遮断時間にしたがって制御する。

続いて、電子機器１０は、システム回路１４が省電力状態から通常動作状態に戻ったか否かを判定する（ステップＳ３０９）。

ステップＳ３０９において、通常動作状態に戻っていない場合、電子機器１０は、ステップＳ３０８へ戻る。また、ステップＳ３０９において、通常動作状態に戻っていた場合、電子機器１０は、ステップＳ３０６へ戻る。

このように、本実施形態によれば、電源ラインＬに疑似負荷１２を接続することで、モバイルバッテリ２０の負荷電流を閾値以上に保ち、モバイルバッテリ２０の保護機能により、負荷電流の供給が自動的に停止することを防止できる。

また、本実施形態では、負荷電流を閾値以上に保つために消費される電力を最小限とするために、疑似負荷１２の抵抗値と、疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続時間と遮断時間とを探索し、省電力状態のおける設定値として記憶する。そして、本実施形態の電子機器１０は、通常動作状態から省電力状態となったときに、この設定値に基づき、疑似負荷１２と電源ラインＬとの接続と遮断を制御する。

したがって、本実施形態によれば、モバイルバッテリ２０の仕様や種類等にかかわらず、必要最低限の消費電力で、モバイルバッテリ２０からの電力の供給が停止されることを防止できる。言い換えれば、本実施形態によれば、モバイルバッテリ２０の仕様や種類等に係わらず、電子機器１０の主電源とすることができる。

このように、本実施形態によれば、モバイルバッテリ２０を汎用的な主電源として使用することができ、モバイルバッテリ２０の汎用性を向上させることができる。

尚、本実施形態では、モバイルバッテリ２０が電子機器１０に内蔵されるものとしたが、これに限定されない。モバイルバッテリ２０は、電子機器１０の外部に外付けされる形態であってもよい。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０ 電子機器
１１ 電流測定部
１２ 疑似負荷
１３ 疑似負荷制御部
１４ システム回路
１５ タイマ
１６ 設定記憶部
２０ モバイルバッテリ
２１ バッテリセル
２２ 充放電制御部

特開平７－２３１５７３号公報

Claims (5)

1. 駆動用主電源となる可搬型のモバイルバッテリと、
   前記モバイルバッテリから出力される電流の供給先となる負荷が低負荷の状態となったとき、前記モバイルバッテリと前記負荷との間に疑似負荷を接続させる疑似負荷制御部と、を有する電子機器。
2. 前記疑似負荷制御部は、
   前記負荷が低負荷の状態である間、前記疑似負荷の接続と遮断を繰り返す、請求項１記載の電子機器。
3. 前記低負荷とは、前記電流の値が閾値未満となる負荷であり、
   前記疑似負荷制御部は、
   前記閾値に基づき、前記疑似負荷の値を決定する、請求項１又は２記載の電子機器。
4. 前記疑似負荷は、
   前記モバイルバッテリと前記負荷とを接続する電源ラインと接続されており、
   前記疑似負荷制御部は、
   前記電流の値が前記閾値未満となってから、前記モバイルバッテリからの前記電流の出力が停止されるまでの時間に基づき、前記疑似負荷と前記電源ラインとの接続時間と、前記疑似負荷と前記電源ラインとの遮断時間と、を決定する、請求項３記載の電子機器。
5. 前記モバイルバッテリと前記負荷との接続と遮断を検出するバッテリ検出部を有し、
   前記疑似負荷制御部は、
   前記バッテリ検出部により前記モバイルバッテリの接続が検出された場合に、前記疑似負荷の値と、前記接続時間と、前記遮断時間とを決定する、請求項４記載の電子機器。

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