JP3036507B2 - 電池駆動携帯端末における電力管理方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池駆動携帯端末
における電力管理方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電池で駆動される携帯端末（ＣＰＵ内
蔵）では、端末の動作時間をできるだけ延長するため
に、ＣＰＵの動作周波数を抑えたり、使用できない機能
の電源供給を禁止するなどの機能縮退方法を採用し、機
能縮退の制限を電池電圧の負荷状態にて判断する電力管
理方法が一般に採用されている。このような技術は、例
えば特開平６−８６４７１号公報「バッテリを採用した
移動システムの機能制御装置」に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電池駆動の携
帯端末では、機能の負荷に比例して電池の電圧降下が生
じ、またその変化量も電池により異なるため、負荷を与
える前の電圧降下量の予測が難しい。そのため、機能縮
退を最悪の電圧降下量を想定し制限する必要があったた
め、電池容量を最大限に活用できないことが問題となっ
ていた。

【０００４】本発明の目的は、このような問題を解決し
た、電池駆動携帯端末における電力管理方法および装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の電力管理方法お
よび装置によれば、電池により駆動される携帯端末にお
いて、電池の無負荷時電池電圧を測定し、および電池に
特定の負荷抵抗を与えた場合の特定負荷時電池電圧を測
定する。これら測定値は、Ａ／Ｄコンバータで変換され
て、ＣＰＵへ供給される。ＣＰＵでは、測定された無負
荷時電池電圧と特定負荷時電池電圧とから、電池電圧の
内部抵抗を計算し、測定された無負荷時電池電圧と、計
算された電池電圧の内部抵抗と、所定の必要電力量か
ら、負荷時電池電圧を計算し、計算された負荷時電池電
圧が、携帯端末の最低動作電圧以上を保証できるか否か
を判断する。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は、電池駆動携帯端末が有す
る電池内部抵抗検出回路を示す。この電池電圧内部抵抗
検出回路は、特定の負荷抵抗Ｒと、この特定の負荷抵抗
Ｒを電池１０に接続することを可能にする負荷切替スイ
ッチＳＷと、負荷抵抗Ｒを接続しないときの無負荷時電
池電圧Ｖ０および負荷抵抗Ｒを接続したときの負荷時電
池電圧Ｖ１を検出してＡ／Ｄ変換して、ＣＰＵ（図示せ
ず）へ入力するＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１２とから
構成されている。

【０００７】端末起動前に、この電池内部抵抗検出回路
により電池１０の内部抵抗ｒを計算する。負荷切替スイ
ッチＳＷをＯＦＦにし、端末の無負荷状態（電源ＯＦＦ
や一時停止状態）にてＡ／Ｄコンバータ１２を経てＣＰ
Ｕによりにより無負荷時電池電圧Ｖ０を測定する。この
場合、電池にはほとんど電流が流れないため、近似的に
無負荷時電池電圧Ｖ０を電池の起電圧Ｅ０とみなすこと
ができる。次に、負荷切替スイッチＳＷをＯＮにし、負
荷抵抗Ｒを与えた状態で負荷時電池電圧Ｖ１を測定す
る。これらの情報をもとに、下記の式（１）で内部抵抗
ｒの計算を行う。

【０００８】

【数７】

【０００９】なお、上記（１）式を導く過程におけるｉ
は、負荷時に電池を流れる電流である。

【００１０】ここで、図２に示すような３つの負荷状態
を（機能Ａ，Ｂ，Ｃ）をもった電池駆動端末等価回路を
想定し、それぞれの機能の消費電力が次表で示すように
定義されるとする。

【００１１】

【表１】

【００１２】すなわち、機能Ａ，Ｂ，Ｃは動作した場
合、それぞれＰ０，Ｐ１，Ｐ２の電力を消費する。

【００１３】今、動作する機能により消費される電力、
すなわち必要とされる電力をＰと仮定した場合、そのと
きの負荷時電池電圧をＶ３とすると、Ｖ３は、以下の式
（２）に示すように、無負荷電池電圧Ｖ０と、必要電力
Ｐと、電池内部抵抗ｒとによって、計算により求められ
る。

【００１４】

【数８】

【００１５】計算された負荷電圧Ｖ３が端末の最低動作
電圧Ｖ４以上であること、すなわちＶ３≧Ｖ４が縮退機
能の条件になるため、下式（３）で示すように端末へ負
荷を与える前の無負荷時電池電圧Ｖ０にて機能縮退が判
断できる。

【００１６】

【数９】

【００１７】以上の方法により、事前に情報を得ること
のできる、電池内部抵抗ｒ、無負荷時電池電圧Ｖ０，負
荷時必要電力Ｐおよび最低動作電圧Ｖ４をもとに機能縮
退電圧が判断できる。例えば、図２の例では、上記式
（３）のＰにＰ０，Ｐ１，Ｐ２を単独で、あるいはそれ
らの２つ以上の和を代入して計算したときに、式（３）
が成立した場合には、それら機能を用いることができる
と判断できる。

【００１８】

【実施例】図３に、ＣＰＵ内蔵の電池駆動携帯端末の構
成図を示す。この電池駆動携帯端末は、電池の無負荷時
電圧Ｖ０と特定負荷時電圧Ｖ１をＡ／Ｄコンバータ（Ａ
ＤＣ）１２を経由して測定することができる電池電圧測
定回路１４を有する。この電池電圧測定回路１４は、図
１で説明したものと同じである。この電池電圧測定回路
１４は、ＡＤＣ１２に接続されたＣＰＵ１６が電圧値を
読み取ることができる。

【００１９】また、この端末は電池１０の電圧を安定化
し、各機能Ａ，Ｂ，ＣおよびＣＰＵ１６へ電流・電圧を
供給可能なＤＣ／ＤＣコンバータ１８を有している。

【００２０】ＣＰＵ１６は、（１）特定負荷Ｒを電池に
与えることができる負荷切替ＳＷを制御する機能と、
（２）機能Ａ〜Ｃに電源を供給するスイッチＳＷ１，Ｓ
Ｗ２，ＳＷ３を制御する機能と、（３）プログラムによ
り機能Ａ，Ｂ，Ｃを制御する機能と、（４）数値演算を
処理する機能とを有する。

【００２１】機能Ａ，Ｂ，Ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ
１８から電源を供給され、かつＣＰＵ１６からの制御に
より動作する。また、機能Ａ，Ｂ，Ｃは動作した場合、
それぞれＰ０，Ｐ１，Ｐ２の電力を消費する。

【００２２】また、この端末は最低動作電圧Ｖ４以上に
て動作するものとする。

【００２３】以上の構成の携帯端末における電力管理方
法について説明する。なお、図４は説明のためのフロー
チャートである。

【００２４】１．端末の電源がＯＮされると（ステップ
Ｓ１）、ＣＰＵ１６は負荷切替スイッチＳＷをＯＦＦに
して（ステップＳ２）、Ａ／Ｄコンバータ１２が無負荷
時電圧Ｖ０を計測し（ステップＳ３）、その電圧値をＣ
ＰＵ１６が読み取る。

【００２５】２．次にＣＰＵ１６は、特定負荷Ｒを与え
ることができる負荷切替スイッチＳＷをＯＮにし（ステ
ップＳ４）、特定負荷Ｒを与えた場合の負荷時電圧Ｖ１
をＡ／Ｄコンバータ１２を経由して測定する（ステップ
Ｓ５）。測定された電圧値を、ＣＰＵ１６が読取る。

【００２６】３．ＣＰＵ１６は、上記ステップＳ３，Ｓ
５によって得られた電圧Ｖ０，Ｖ１より前記式（１）で
電池１０の内部抵抗ｒを計算し（ステップＳ６）、結果
を保持する。

【００２７】４．ＣＰＵ１６が機能Ａ，Ｂ，Ｃを使用す
る場合、ステップＳ７で事前に決定している必要電力量
Ｐｎ（ｎ＝０，１，２）を設定する。例えば機能Ａ，
Ｂ，Ｃを全部使用する場合、必要電力量は、（Ｐ０＋Ｐ
１＋Ｐ２）である。また、携帯端末の最低動作電圧Ｖ４
は予めわかっているので、ＣＰＵ１６は前記式（３）の
Ｐに（Ｐ０＋Ｐ１＋Ｐ２）を代入して、（３）式が成立
するか否か、すなわち最低動作電圧Ｖ４以上が保証でき
るか否かを判定する（ステップＳ８）。

【００２８】５．計算の結果、Ｖ４以上であることが保
証できればそれぞれスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を
ＯＮにして機能Ａ，Ｂ，Ｃへ電源を供給する（ステップ
Ｓ９）。

【００２９】６．計算の結果、Ｖ４以上であることが保
証できなければ、ステップＳ７で必要電力量を設定し直
す。例えば、必要電力量を（Ｐ０＋Ｐ１）とし、これが
式（３）を満たす場合には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を
ＯＮにして機能Ａ，Ｂへ電源を供給する。したがって、
この場合、機能Ｃは使用できないことが判明する。

【００３０】以上で本発明の一実施例を説明したが、他
の実施例として電圧測定用のＣＰＵと機能制御用のＣＰ
Ｕとを分ける方法が考えられる。

【００３１】特にＣＰＵ自体の電力が無視できない場
合、電圧測定用に電力が小さいＣＰＵを別に用意するこ
とでＣＰＵ自体の電源が入った場合に不意の電源断を防
ぐことができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。 １．端末の電源ＯＮ時に、機能を使用することによる電
圧変動前に機能の使用不可が判断できるため、端末の電
源ＯＮ時において、端末を不意の電源断から守ることが
できる。 ２．電池の内部抵抗を電池それぞれについて測定し、お
よび電圧ではなく電力により機能縮退を判断しているた
め（必要電圧は変動するが、必要電力は常に一定である
ので）使用している電池に合わせた性能で機能が使用で
きる。 ３．負荷時電力は条件によらず常に一定であることから
電池の容量を最大限に生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電池駆動携帯端末が有する電池内部抵抗検出回
路を示す図である。

【図２】３つの負荷状態を（機能Ａ，Ｂ，Ｃ）を持った
電池駆動携帯端末等価回路を示す図である。

【図３】ＣＰＵ内蔵の電池駆動携帯端末の構成を示す図
である。

【図４】動作を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 電池 １２ Ａ／Ｄコンバータ １４ 電池電圧測定回路 １６ ＣＰＵ １８ ＤＣ／ＤＣコンバータ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電池により駆動される選択可能な機能を有
   する携帯端末における電力管理方法において、 前記電池の無負荷時電池電圧を測定するステップと、 前記電池に特定の負荷抵抗を与えた場合の特定負荷時電
   池電圧を測定するステップと、 前記測定された無負荷時電池電圧と特定負荷時電池電圧
   とから、前記電池電圧の内部抵抗を計算するステップ
   と、 前記測定された無負荷時電池電圧と、前記計算された電
   池電圧の内部抵抗と、選択された機能の必要電力量とか
   ら、選択された機能が負荷されるときの負荷時電池電圧
   を計算するステップと、 前記計算された負荷時電池電圧が、前記携帯端末を駆動
   するために必要な最低動作電圧以上を保証できるか否か
   を判断するステップと、 を含むことを特徴とする電池駆動携帯端末における電力
   管理方法。
2. 【請求項２】前記無負荷時電池電圧をＶ０、前記特定負
   荷時電池電圧をＶ１、前記必要電力量をＰ、前記特定負
   荷をＲ、前記負荷時電池電圧をＶ３、前記最低動作電圧
   をＶ４とした場合に、 前記内部抵抗ｒは、次式 【数１】 で計算し、 前記負荷時電池電圧Ｖ３は、次式 【数２】 で計算し、次式 【数３】 が成立した場合に、前記負荷時電池電圧Ｖ３が、前記携
   帯端末の最低動作電圧Ｖ４以上を保証できると判断す
   る、ことを特徴とする請求項１記載の電池駆動携帯端末
   における電力管理方法。
3. 【請求項３】電池により駆動される選択可能な機能を有
   する携帯端末における電力管理装置において、 前記電池の無負荷時電池電圧を測定する手段と、 前記電池に特定の負荷抵抗を与えた場合の特定負荷時電
   池電圧を測定する手段と、 前記測定された無負荷時電池電圧と特定負荷時電池電圧
   とから、前記電池電圧の内部抵抗を計算する手段と、 前記測定された無負荷時電池電圧と、前記計算された電
   池電圧の内部抵抗と、選択された機能の必要電力量とか
   ら、選択された機能が負荷されるときの負荷時電池電圧
   を計算する手段と、 前記計算された負荷時電池電圧が、前記携帯端末を駆動
   するために必要な最低動作電圧以上を保証できるか否か
   を判断する手段と、 を備えることを特徴とする電池駆動携帯端末における電
   力管理装置。
4. 【請求項４】前記無負荷時電池電圧をＶ０、前記特定負
   荷時電池電圧をＶ１、前記必要電力量をＰ、前記特定負
   荷をＲ、前記負荷時電池電圧をＶ３、前記最低動作電圧
   をＶ４とした場合に、 前記内部抵抗ｒは、次式 【数４】 で計算し、 前記負荷時電池電圧Ｖ３は、次式 【数５】 で計算し、次式 【数６】 が成立した場合に、前記計算された負荷時電池電圧Ｖ３
   が、前記携帯端の最低動作電圧Ｖ４以上を保証できると
   判断する、ことを特徴とする請求項３記載の電池駆動携
   帯端末における電力管理装置。
5. 【請求項５】前記無負荷時電池電圧を測定する手段と、
   前記特定負荷時電池電圧を測定する手段は、前記電池に
   前記特定の負荷抵抗を並列に接続する負荷切替スイッチ
   と、前記無負荷時電池電圧および特定負荷時電池電圧を
   Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータとから構成され、 前記内部抵抗を計算する手段と、前記負荷時電池電圧を
   計算する手段と、前記判断する手段は、ＣＰＵで構成さ
   れる、ことを特徴とする請求項３または４記載の電池駆
   動携帯端末における電力管理装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の電力管理装置を備える電池
   駆動携帯端末。