JP3626108B2 - 電力供給方法および通信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力供給方法および端末装置に係り、特に例えば、無線ＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）もしくは移動体通信等の通信機能を内蔵したＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）端末装置において、バッテリーの持続時間を延命する電源回路技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の一例として、通信機能を内蔵したＰＤＡにおける電源回路について説明する。
【０００３】
図４は、通信機能を内蔵したＰＤＡにおける電源回路系の構成を示す図である。図２において、５１はＧＳＭ（ｇｌｏｂａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）通信部、５２はＰＤＡ部、５３は電池、５５はコンデンサ、５６は電力供給ラインであり、ＧＳＭ通信部５１とＰＤＡ部５２が、電池５３によって電力供給を受けるようになっている。
【０００４】
本例のＧＳＭ通信部５１とＰＤＡ部５２と電池５３は、一例として、
ＧＳＭ部送信時最低電圧 ＶＧＳＭ−ＴＸ＝３．３Ｖ
ＧＳＭ部送信時消費電流 ＩＧＳＭ−ＴＸ＝２．０Ａ
ＧＳＭ部非送信時消費電流 ＩＧＳＭ−ＯＮ＝０．１Ａ
ＰＤＡ部最低動作電圧 ＶＰＤＡ＝２．８Ｖ
ＰＤＡ部消費電流 ＩＰＤＡ＝０．１Ａ
電池部 無負荷時電池電圧 ＶＢＡＴＴ＝３．６Ｖ
電池部 内部抵抗 ＲＢＡＴＴ＝０．１５Ω
上記の電力仕様を満足しなければならないとする。
【０００５】
まず、ＰＤＡがない場合の送信時供給電圧Ｖ’ＴＯＴＡＬを考える。ＰＤＡが無い場合の送信時は、ＧＳＭ送信時消費電流ＩＧＳＭ−ＴＸが電池５３の内部抵抗５３ａを流れるので、ＧＳＭ通信部５１に供給される送信時供給電圧Ｖ’ＴＯＴＡＬは、下記のようになり、
送信時最低電圧ＶＧＳＭ−ＴＸを確保できるため、ＧＳＭ通信部５１は送信が可能である。
【０００６】
ところが、ＧＳＭとＰＤＡの両方に電源を供給した場合、送信時の全体の消費電流ＩＴＯＴＡＬは、下記のようになり、
送信時消費電流ＩＴＯＴＡＬ
このときの送信時供給電圧ＶＴＯＴＡＬは、前記仕様である送信時最低電圧ＶＧＳＭ−ＴＸを下回るため、ＧＳＭ通信部５１が送信できなくなる。
【０００７】
そこで、従来より、一時的に増加する消費電流を、予めコンデンサ５５に貯められたエネルギーによって補う方法が使われている。ここで、このコンデンサ５５の容量を算出してみる。コンデンサ５５から供給される電流ＩＣＡＰは、送信時消費電流ＩＴＯＴＡＬから電池５３が供給する電流を引いたものであるから、
コンデンサから供給される電流ＩＣＡＰ＝ＩＴＯＴＡＬ−（ＶＢＡＴＴ−ＶＧＳＭ−ＴＸ）÷ＲＢＡＴＴ
上記のようになる。
【０００８】
したがって、本電流をコンデンサ５５からＧＳＭ通信部５１とＰＤＡ部５２に供給するために必要なエネルギーは、ＧＳＭバースト送信持続時間をｔ（≒５７７μｓ）とすると、
コンデンサのエネルギーＥＣＡＰ＝ＶＧＳＭ−ＴＸ×ＩＣＡＰ×ｔ
上記のようになる。
【０００９】
一方、コンデンサ５５は非送信時の電圧によって蓄えられたエネルギーを、送信時に消費する。非送信時のコンデンサ５５の充電電圧は、
非送信時の充電電圧ＶＯＮ＝ＶＢＡＴＴ−ＲＢＡＴＴ×（ＩＧＳＭ−ＯＮ＋ＩＰＤＡ）
上記で表される。
【００１０】
コンデンサ５５の容量をＣとすると、本消費エネルギーＥＣＡＰ−ＴＸは、次のようになり、このＥＣＡＰ−ＴＸが上記のコンデンサのエネルギーＥＣＡＰとなるため、次のように、コンデンサの容量Ｃが求まる。
【００１１】
コンデンサの放電エネルギーＥＣＡＰ−ＴＸ＝０．５×Ｃ×｛（ＶＯＮ）２−（ＶＧＳＭ−ＴＸ）２｝
であり、ＥＣＡＰ＝ＥＣＡＰ−ＴＸより、コンデンサ５５の容量Ｃは、次の数１に示すようにものとなる。
【００１２】
【数１】
【００１３】
したがって、従来技術を用いた場合、約２００μＦの大容量コンデンサが必要となる。
【００１４】
なお、特開平１１−３３１１７８号公報に記載されているように、ＰＤＡ部の電力を停止させて、電話機能のみ限定利用する供給方法が存在する。この場合、ＰＤＡ部が電力を消費しないので、ＰＤＡ部が無い場合と同様に、ＧＳＭ部に供給される送信時供給電圧Ｖ’ＴＯＴＡＬは、
上記のようになり、送信時最低電圧ＶＧＳＭ−ＴＸを確保できるため、ＧＳＭ通信部の送信が可能である。
【００１５】
しかしながら、ＰＤＡ部を停止しているため、データ通信やＰＤＡ動作が行えない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
前記のＧＳＭ通信装置とＰＤＡの複合機の電源供給を従来技術で行うには、最大消費電流が提供可能な高容量の電池を使用したり、電池の終止電圧を引き上げて電池切れ検出を早めることで１回の充電あたりの使用時間が短くなったり、前記の計算結果のような２００μＦの大容量コンデンサが必要となったりして、通信装置の小型化や電力源の長寿命化の妨げになっていた。
【００１７】
また、ＰＤＡの動作を止めることで、通信部のみを動作させる方法があったが、この手法ではＰＤＡ部を停止させるため、データ通信やＰＤＡ動作が行えないという問題があった。
【００１８】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、通信装置を内蔵したＰＤＡなどの端末装置において、通信装置が送信を行っている間も、データ通信やＰＤＡ動作などを可能とする共に、これを実現するのに、高容量のバッテリや高容量のコンデンサを要することない、電力供給手法を実現することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本願による代表的な１つの発明では、第１類の電力供給先と第２類の電力供給先に電力源から電力を供給する電力供給方法において、
第１類の電力供給先が必要な消費電力を検出する手段と、電力源による第２類の電力供給先への電力供給をオン／オフさせる手段と、電力源による第２類の電力供給先への電力供給をオフさせた際に、第２類の電力供給先に供給すべき電力を維持する電力蓄積手段とを有し、
第１類の電力供給先に一時的に大きな消費電力が必要であることが検出されると、電力源による第２類の電力供給先への電力供給をオフして、第２類の電力供給先には電力蓄積手段から電力を供給し、この状態で、第１類の電力供給先で大きな消費電力が不要となったことが検出されると、電力源による第２類の電力供給先への電力供給を復帰させることで、
全体の機能を維持したまま電力供給が行えるようにし、
さらに、前記電力蓄積手段の蓄積量を検出する手段と、前記第１類の電力供給先もしくは前記第２類の電力供給先もしくは両方の電力供給先が消費電力を低下させて動作する省電力動作状態へ推移させる手段とを有し、
前記第２類の電力供給先に前記電力蓄積手段から電力を供給している際には、前記電力蓄積手段の蓄積量を監視し、
この状態で、前記電力蓄積手段の蓄積量が一定値を下回った際には、前記電力源による前記第２類の電力供給先への電力供給を復帰させると共に、前記第１、第２の電力供給先の少なくとも一方の動作状態を、前記省電力動作状態に推移させ、
この状態で、前記第１類の電力供給先で大きな消費電力が不要となったことが検出されると、前記省電力動作状態であった動作状態を通常状態に復帰させることで、
電力供給を維持するようにされる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態に係るシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図である。図１において、１は第１類の電力供給先、２は第２類の電力供給先、３は電池よりなる電力源、４は、電力源３から第２類の電力供給先２への電力供給をオン／オフする供給切断手段、５は、供給切断手段４のオフ時に第２類の電力供給先に電力を供給するコンデンサよりなる電力蓄積手段、６は電力源３からの電力供給ライン、７は電力蓄積手段５の電力蓄積量を検出する蓄積量検出手段であり、また、Ｓ１は第１類の電力供給先１の消費電力検出信号、Ｓ２は蓄積量検出手段７から出力される省電力制御信号である。
【００２２】
図１に示す構成では、電力源３からの電力供給ライン６を第１類の電力供給先１と第２類の電力供給先２とに分けて、第１類の電力供給先１には電力を直接供給し、第２類の電力供給先２には、供給切断手段４を介して電力を供給するようにして、供給切断手段４のオフ時（切断時）には、電力蓄積手段５から第２類の電力供給先２へ電力を供給するようになっている。
【００２３】
つまり、第１類の電力供給先１が瞬時的に大量の電力を消費する際は、消費電力検出信号Ｓ１によって供給切断手段４をオフさせて、電力源３から第２類の電力供給先２への電力供給を停止させ、第２類の電力供給先２には電力蓄積手段５から電力を供給する。
【００２４】
これにより、供給切断手段４のオフ時には、電力源３の負荷は第１類の電力供給先１のみとなり、第２類の電力供給先２の負荷が低減される。つまり、この間、電力源の内部抵抗３ａで消費する電力が削減される。
【００２５】
また、第１類の電力供給先１の消費電力が通常に戻った際は、消費電力検出信号Ｓ１によって供給切断手段４をオンさせ、第２類の電力供給先２の電力供給を電力源３によって行うように復帰させる。このとき、電力蓄積手段５にも電力が蓄積される。
【００２６】
ところで、以上のシステムでは、供給切断手段４がオフされて、電力蓄積手段５から第２類の電力供給先２へ電力供給している際に、電力蓄積手段５の蓄積量が一定値を下回ると、第２類の電力供給先２への供給能力が不足する虞がある。
【００２７】
そこで、本実施形態では、電力蓄積手段５の蓄積量を、蓄積量検出手段７を用いて監視し、電力蓄積手段５の蓄積量が一定値を下回ると、蓄積量検出手段７から省電力制御信号Ｓ２を、第１類の電力供給先１と第２類の電力供給先２に出力させて、第１類の電力供給先１と第２類の電力供給先２を省電力状態に推移させ、これによって、供給切断手段４をオンさせるようにしてある。かようにすることで、電力蓄積手段５の蓄積量が一定値を下回った際における、第２類の電力供給先２への電力の供給不足という事態を回避することができる。
【００２８】
なお、電力蓄積手段５の蓄積量が一定値を下回ってからの動作の順番や動作の必要性に関しては、システムに合わせる必要があるため、上記以外の順序や、供給切断手段４の切断からの復帰（オン動作）、省電力状態推移の何れかを行わない場合も考えられる。
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係るシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図であり、本実施形態は、通信機能を内蔵したＰＤＡ端末への適用例である。
【００３０】
図２において、１１は第１類の電力供給先としてのＧＳＭ通信部、１２は第２類の電力供給先としてのＰＤＡ部、１３は電力源としての電池、１３ａは電池１３の内部抵抗、１４は、電池１３からＰＤＡ部１２への電力供給をオン／オフする供給切断手段としての電子スイッチ、１５は、電子スイッチ１４のオフ時（切断時）にＰＤＡ部１２に電力を供給する電力蓄積手段としてのコンデンサ、１６は電池１３からの電力供給ラインである。また、ＧＳＭ通信部１１は、ＧＳＭ制御部１１ａと、ＧＳＭ無線部１１ｂと、アンテナ１１ｃとを具備しており、ＰＤＡ部１２は、ＰＤＡ制御部１２ａと、記憶部１２ｂと、入力部１２ｃと、表示部１２ｄとを具備している。
【００３１】
図２に示す構成においても、電池１３からの電力供給ライン１６をＧＳＭ通信部１１とＰＤＡ部１２とに分けて、ＧＳＭ通信部１１には直接電力を供給し、ＰＤＡ部１２には、電子スイッチ１４を介して電力を供給するようになっている。そして、電子スイッチ１４のオフ時（切断時）には、電子スイッチ１４のオフ前に蓄積した電力をコンデンサ１５から、ＰＤＡ部１２に供給するようになっている。
【００３２】
通常の動作では、電子スイッチ１４はオン状態（接続状態）にあり、電池１３はＧＳＭ通信部１１とＰＤＡ部１２に電力を供給し、また、コンデンサ１５も充電されている。また、本例では、ＰＤＡ部１２の内部では、ＰＤＡ制御部１２ａ、記憶部１２ｂ、入力部１２ｃ、表示部１２ｄに、ＰＤＡ部１２に供給された電力が供給されている。
【００３３】
ＰＤＡ部１２の動作は、ＰＤＡ制御部１２ａが記憶部１２ｂに搭載されているプログラムに従って、入力部１２ｃのデータを記憶部１２ｂに保存したり、入力部１２ｃのデータに従って、記憶部１２ｂのデータを編集したり、保存内容や編集結果を表示部１２ｄへ受け渡して表示したりすることで、行われる。
【００３４】
また、インターネット接続などでＰＤＡ部１２から外部の情報にアクセスする場合は、ＰＤＡ制御部１２ａがＧＳＭ部１１のＧＳＭ制御部１１ａとデータをやり取りすることで実現する。
【００３５】
ＧＳＭ通信部１１では、ＧＳＭ制御部１１ａがＧＳＭ無線部１１ｂおよびＰＤＡ制御部１２ａとデータのやり取りを行っており、ＧＳＭ通信部１１で送受信したデータはＰＤＡ部１２に伝わる。
【００３６】
本システムからデータを外部に送信する場合は、ＧＳＭ制御部１１ａが送信制御信号とデータをＧＳＭ無線部１１ｂに送ることで、ＧＳＭ無線部１１ｂで変調された高周波信号がアンテナ１１ｃから放射する。また、本システムが外部からのデータの受信を行う場合は、ＧＳＭ制御部１１ａが受信制御信号をＧＳＭ無線部１１ｂに送ることで、アンテナ１１ｃで受信した高周波信号がＧＳＭ無線部１１ｂで復調され、データとしてＧＳＭ制御部１１ａに伝わる。
【００３７】
次に、ＰＤＡ部１２への電池１３からの電力供給の切断と復帰動作について説明する。ＧＳＭの最大送信出力は２Ｗであり、ＧＳＭ通信部１１の消費電力は、送信増幅器の効率や無線回路内部での損失を含めると、２Ｗの数倍に相当する電力が必要となる。ところが、連続的にＧＳＭを使用している場合でも、送信を持続的に行っている時間は、ＴＤＭＡ（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）フレーム（約４．６ミリ秒）の区間中の送信バースト（約０．６ミリ秒）の区間だけで、残りの時間は数百ミリＷの消費電流で済み、送信時と比較して僅かな電力しか必要としない。
【００３８】
そこで、約０．６ミリ秒の送信バースト区間だけ、ＧＳＭ制御部１１ａが送信検出信号Ｓ３により、電子スイッチ１４をオフさせることで、電池１３からＰＤＡ部１２への電力供給を切断し、これにより、電池１３の負荷を減らすことで内部抵抗１３ａに流れる電流が減り、電力供給ライン１６の電圧降下を最小限に抑えることが実現可能となる。
【００３９】
また、約０．６ミリ秒の送信バーストが終了すると、ＧＳＭ制御部１１ａが送信検出信号Ｓ３により、電子スイッチ１４をオン状態に復帰させることで、電池１３からの電力が、放電したコンデンサ１５およびＰＤＡ部１２に供給される。
【００４０】
ここで、従来技術と同一条件である、
ＧＳＭ部送信時最低電圧 ＶＧＳＭ−ＴＸ＝３．３Ｖ
ＧＳＭ部送信時消費電流 ＩＧＳＭ−ＴＸ＝２．０Ａ
ＧＳＭ部非送信時消費電流 ＩＧＳＭ−ＯＮ＝０．１Ａ
ＰＤＡ部最低動作電圧 ＶＰＤＡ＝２．８Ｖ
ＰＤＡ部消費電流 ＩＰＤＡ＝０．１Ａ
電池部 無負荷時電池電圧 ＶＢＡＴＴ＝３．６Ｖ
電池部 内部抵抗 ＲＢＡＴＴ＝０．１５Ω
上記のような電力仕様を例にとる。
【００４１】
従来技術では、先にも述べたように、ＧＳＭ通信部とＰＤＡ部の両方が動作する場合、大容量のコンデンサを付加しなければ、上記の電力仕様が満足できなかった。
【００４２】
ところが、本実施形態の場合、電子スイッチ１４をオフして、ＰＤＡ部１２を電池１３から切り離すと、
となり、ＧＳＭ通信部１１の送信時最低電圧である３．３Ｖを満足する。
【００４３】
ここで、本実施形態でも、電子スイッチ１４とＰＤＡ部１２との間には、コンデンサ１５が必要になるため、このコンデンサ１５の容量を求めてみる。図２の本実施形態において必要なコンデンサの容量は、次のように計算できる。
【００４４】
電子スイッチ１４による電池１３からの電力供給の切断時間を、ｔ（＝５７７μｓ）とすると、この区間で必要なエネルギーは、
切断時間のＰＤＡの消費エネルギーＥＰＤＡ＝ＶＰＤＡ×ＩＰＤＡ×ｔ
上記のようになる。
【００４５】
一方、コンデンサ１５は、非送信時の電圧によってエネルギーが蓄えられる。この非送信時の充電電圧は、
非送信時の充電電圧ＶＯＮ＝ＶＢＡＴＴ−ＲＢＡＴＴ×（ＩＧＳＭ−ＯＮ＋ＩＰＤＡ）
上記のようになる。
【００４６】
コンデンサ１５の容量をＣ’とすると、本消費エネルギーＥ’ＣＡＰ−ＴＸ は、次のようになり、このＥ’ＣＡＰ−ＴＸがＰＤＡの消費エネルギーＥＰＤＡとなるため、次のように、コンデンサの容量Ｃ’が求まる。
【００４７】
コンデンサの放電エネルギーＥ’ＣＡＰ−ＴＸ＝０．５×Ｃ’×｛（ＶＯＮ）２−（ＶＰＤＡ）２｝
であり、Ｅ’ＣＡＰ−ＴＸ＝ＥＰＤＡより、コンデンサ１５の容量Ｃ’は、次の数２に示すようなものとなる。
【００４８】
【数２】
【００４９】
したがって、本実施形態では、コンデンサ１５の容量は約６６μＦで済む。これに対して、従来技術ではコンデンサ５５の容量は約２０５μＦが必要であったので、本実施形態では、コンデンサの容量を従来技術に比べて約３分の１に減少させることができる。また、電子スイッチ１４は半導体で構成可能な部品であり、これを他のＰＤＡ制御部１２ａやＧＳＭ制御部１１ａといった集積回路に集積化することで、部品点数の増加やコストアップは僅かである。したがって、本実施形態の電力供給手法を導入することで、端末のサイズや重量を小さくしたり、端末のコストを削減することが可能となる。
【００５０】
なお、本実施形態では、ＧＳＭの送信検出を送信の制御信号で行っているが、他にも、ＧＳＭの送信制御とは独立した信号をＧＳＭ制御部１１ａが送信状況に合わせて出力する方法や、ＧＳＭ無線部１１ｂに供給される電流を検出する方法なども考えられる。また、ＧＳＭの送信電力は基地局との通信距離に応じて変化し、送信出力が大幅に変動するため、ある一定以上の送信出力の時のみ、ＧＳＭ制御部１１ａが電子スイッチ１４をオフさせることで、より、最適な制御が可能となる。
【００５１】
なお、本実施形態は、通信機能を内蔵したＰＤＡ端末への適用例であり、本実施形態ではＰＤＡ制御部１２ａとＧＳＭ制御部１１ａとを切り離しているが、ＰＤＡ制御部１２ａがＰＤＡとＧＳＭの両方の制御を行うようにすることも実現可能である。また、本実施形態のＧＳＭ通信部１１やＰＤＡ部１２の内部の電源供給については、他の電源供給も考えられるが、本発明の基本動作に依存しないため省略する。
【００５２】
また、本実施形態では通信機能にＧＳＭを例に挙げているが、ＰＤＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｅｌｌｕｌａｒ）やＰＨＳ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ ｓｙｓｔｅｍ）といった他のＴＤＭＡシステムでも適応可能であり、さらに、最大出力で送信するケースがまれであったり、パケットデータ通信システムのようにデータ送信時間が一時的であったりする場合、ＴＤＭＡ以外でもＦＤＭＡ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）方式やＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）方式を使った通信システムや、無線ＬＡＮのようなＣＳＭＡ（ｃａｒｒｉｅｒ ｓｅｎｓｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）方式にも適用可能である。
【００５３】
なおまた、本実施形態ではＧＳＭとＰＤＡという組み合わせを例に挙げているが、図１の第１類の電力供給先１の消費電力が大幅に変動するような他のシステムにも、本発明は適用可能である。例えば、無線ＬＡＮを内蔵したゲートウェーや、セットトップボックスなどにも、本発明は適用可能である。
【００５４】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。図３は、本発明の第３実施形態に係るシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図であり、本実施形態も、通信機能を内蔵したＰＤＡ端末への適用例である。なお、図３において、図２の前記第２実施形態と均等なものには同一符号を付してあり、その説明は重複を避けるため割愛する。
【００５５】
図２に示した前記第２実施形態のシステムは、電力仕様どおりの動作では、問題はないが、例えば、ＰＤＡ部１２が電力仕様を上回る消費電流を必要とした場合には、ＰＤＡ部１２への供給能力が不足し、ＰＤＡ部１２が動作できなくなる可能性がある。これは、電子スイッチ１４がオフされてコンデンサ１５からＰＤＡ部１２に電力を供給している際に、コンデンサ１５の蓄積量が、一定値を下回り、ＰＤＡ部１２への供給能力が不足するためである。
【００５６】
図３に示した本実施形態では、これを解決するために、図２の前記第２実施形態の構成において、ＧＳＭ通信部１１中に、ＧＳＭ通信部１１を省電力状態に移行させまたこれから復帰させる制御を行うＧＳＭ省電力制御部１１ｄを追加し、ＰＤＡ部１２中に、コンデンサ１５の電圧を検出し、ＰＤＡ部１２を省電力状態に移行させまたこれから復帰させる制御などを行う省電力制御部１２ｅを追加したものである。そして、省電力制御部１２ｅがコンデンサ１５の電圧低下を検出すると、この通知を受けたＧＳＭ省電力制御部１１ｄが、ＧＳＭ制御部１１ａおよびＧＳＭ無線部１１ｂを省電力状態に推移させ、省電力制御部１２ｅが、ＰＤＡ制御部１２ａを省電力状態に推移させるようにしたものである。
【００５７】
ここで、省電力状態とは、ＧＳＭ無線部１１ｂが送信で出力する出力電力を抑えたり、ＧＳＭ制御部１１ａにて送信データや受信データの通信速度を低下させたり、ＰＤＡ制御部１２ａの演算速度を低下させたり、ＰＤＡ制御部１２ａが入力部１２ｃの入力検出周期を延ばしたり、表示部１２ｄへ表示の描画信号やバックライトやＬＥＤの点灯信号の出力周期を延ばしたりなどといった、一時的に機能を低下させて、消費電力を下げた状態のことを指している。
【００５８】
送信の出力電力を端末自らが低減させる場合は、ＧＳＭの仕様の範囲内で行う必要があり、２Ｗ送信時はその６３％の約１．３Ｗまで低下させることが可能である。これは、ＧＳＭ省電力制御部１１ｄが発する送信出力低下信号にしたがって、ＧＳＭ無線部１１ｂが送信出力を低下させることで実現できる。
【００５９】
送信データや通信速度を低下させるのは、パケット通信のような場合に有効である。パケット通信では、通信データがある場合は、送信を行うが、データが無い場合は送信を行わない。したがって、省電力制御部１２ｅが、ＰＤＡ制御部１２ａに対して一時的に、送信データの送出を中断させることで、一時的に送信を止めることが可能である。この送出の中断時間は、ＴＤＭＡフレーム（約４．６ミリ秒）と非常に短いので、実質的には、データが中断されるのではなく、送信データの通信速度を低下させていることと等価である。
【００６０】
また、ＧＳＭ以外のシステムによっては、通信速度によって送信の出力電力を変化させるシステムが存在し、これは、通信速度が高くなると、雑音帯域が広くなる。これにより、同帯域で比較すると雑音電力が高くなるため、より高い受信電力が必要となり、送信側の送信出力を上げなければ通信が行えなくなる場合があるためである。このようなシステムにおいては、送信データの通信速度を低下させれば、そのまま低消費電力化に繋がる。
【００６１】
また、受信データの通信速度の低下でも、ＧＳＭ無線部１１ｂの消費電力を若干ではあるが、低減させることが可能である。
【００６２】
ＰＤＡ制御部１２ａのデジタル演算速度を低下させる場合は、速度の低下にほぼ比例して消費電力を低下させることが可能である。したがって、ＰＤＡの演算速度を半分にすれば、消費電力は、ほぼ半分になる。また、ＰＤＡ制御部１２ａが入力部１２ｃの入力検出周期を延ばしたり、表示部１２ｄへ表示の描画信号やバックライトやＬＥＤの点灯信号の出力周期を延ばした場合でも、その延長の割合に、ほぼ比例して消費電力が低下する。
【００６３】
ここで、従来技術と同一条件である、
ＧＳＭ部送信時最低電圧 ＶＧＳＭ−ＴＸ＝３．３Ｖ
ＧＳＭ部送信時消費電流 ＩＧＳＭ−ＴＸ＝２．０Ａ
ＧＳＭ部非送信時消費電流 ＩＧＳＭ−ＯＮ＝０．１Ａ
ＰＤＡ部最低動作電圧 ＶＰＤＡ＝２．８Ｖ
ＰＤＡ部消費電流 ＩＰＤＡ＝０．１Ａ
電池部 無負荷時電池電圧 ＶＢＡＴＴ＝３．６Ｖ
電池部 内部抵抗 ＲＢＡＴＴ＝０．１５Ω
上記のような電力仕様を例にとる。
【００６４】
また、本実施形態の省電力状態における、電力仕様を、
省電力時 ＧＳＭ部送信時消費電流 ＩＴＸ−ＳＴＢ＝１．３Ａ
省電力時 ＰＤＡ部消費電流 ＩＰＤＡ−ＳＴＢ＝０．０５Ａ
上記のようなものとする。
【００６５】
従来技術では、先にも述べたように、ＧＳＭ通信部とＰＤＡ部の両方が動作する場合、大容量のコンデンサを付加しなければ、上記の電力仕様が満足できなかった。
【００６６】
ところが、本実施形態においては、省電力状態における送信時供給電圧Ｖ”ＴＯＹＡＬは、下記の数３に示すものとなり、ＧＳＭ部送信時最低電圧である３．３Ｖを満足する。
【００６７】
【数３】
【００６８】
なお、数３において消費電流にＰＤＡ部消費電流を加算しているのは、コンデンサの充電エネルギーに相当するものである。送信バースト区間内にＰＤＡの消費電流によって失われたエネルギーは、同じ１バースト区間にコンデンサに蓄積するエネルギーに等しい。この場合、コンデンサへの充電に電流制限が必要であるが、この電流制限は電子スイッチ１４の内部インピーダンスにより実現可能であり、また、コンデンサに充電される瞬間でも、コンデンサがＰＤＡ部最低動作電圧の２．８Ｖを補償しているため、ＰＤＡ部１２が電圧降下しない。
【００６９】
省電力状態からの復帰は、省電力制御部１２ｅがコンデンサ１５に規定電圧以上の電圧が再充電されたことを検出したり、ＧＳＭ制御部１１ａが、送信を終了し送信検出が非検出になって、これを認知したＧＳＭ省電力制御部１１ｄが省電力制御部１２ｅに送信終了を伝えることを、契機として行われる。そして、省電力状態からの復帰が許可されたことを認知した省電力制御部１２ｅが、この旨をＧＳＭ省電力制御部１１ｄに伝え、この通知を受けたＧＳＭ省電力制御部１１ｄが、ＧＳＭ制御部１１ａおよびＧＳＭ無線部１１ｂを省電力状態から復帰させ、また、省電力制御部１２ｅが、ＰＤＡ制御部１２ａを省電力状態から復帰させる。
【００７０】
以上のように本実施形態では、前記第２実施形態の構成に、ＧＳＭ省電力制御部１１ｄおよび省電力制御部１２ｅを付加することによって、ＰＤＡ部１２が電力仕様を上回る消費電流を必要とした場合において、コンデンサ１５の充電容量が足りなくなった場合の継続動作が実現可能となる。
【００７１】
なお、ＧＳＭ省電力制御部１１ｄや省電力制御部１２ｅは、半導体で構成可能な構成要素であり、他のＰＤＡ制御部１２ａやＧＳＭ制御部１１ａといった集積回路に集積化することで、部品点数の増加やコストアップは僅かである。したがって、本実施形態の電力供給方法を導入することで、端末のサイズや重量を小さくしたり、端末のコストを削減することが可能となる。
【００７２】
なお、本実施形態に関しても、前記第２実施形態と同様に、他の構成や他のシステムでの実現が可能であることは、言うまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１、３に係る発明によれば、電力源の供給能力を引き上げることが可能となり、結果として、機能を維持したまま、電力源の小型化や、補償用のコンデンサ容量の削減、これらの効果による、装置そのものの小型化やコストダウン、電力源の長寿命化が実現できる。また、請求項２、４に係る発明によれば、コンデンサの蓄積電力が少なくなっても、電力供給を継続することが可能となる。したがって、さらなる電力源の小型化や補償用のコンデンサ容量の削減、これらの効果による、装置そのものの小型化やコストダウン、電力源の長寿命化が実現できる。総じて、本発明によれば、通信装置を内蔵したＰＤＡなどの端末装置において、通信装置が送信を行っている間も、データ通信やＰＤＡ動作などを可能とする共に、これを実現するのに、高容量のバッテリや高容量のコンデンサを必要としない、電力供給手法を実現することができ、以って、通信装置を内蔵した携帯機器の小型化やコストダウンに貢献でき、また、電力源としての電池の持続時間を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図である。
【図４】従来のシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 第１類の電力供給先
２ 第２類の電力供給先
３ 電力源
３ａ 内部抵抗
４ 供給切断手段
５ 電力蓄積手段
６ 電力供給ライン
７ 蓄積量検出手段
１１ ＧＳＭ通信部（第１類の電力供給先）
１１ａ ＧＳＭ制御部
１１ｂ ＧＳＭ無線部
１１ｃ アンテナ
１１ｄ ＧＳＭ省電力制御部
１２ ＰＤＡ部（第２類の電力供給先）
１２ａ ＰＤＡ制御部
１２ｂ 記憶部
１２ｃ 入力部
１２ｄ 表示部
１２ｅ 省電力制御部
１３ 電池（電力源）
１３ａ 電池の内部抵抗
１４ 電子スイッチ（供給切断装置）
１５ コンデンサ（電力蓄積手段）
１６ 電力供給ライン
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力供給方法および端末装置に係り、特に例えば、無線ＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）もしくは移動体通信等の通信機能を内蔵したＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）端末装置において、バッテリーの持続時間を延命する電源回路技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の一例として、通信機能を内蔵したＰＤＡにおける電源回路について説明する。
【０００３】
図４は、通信機能を内蔵したＰＤＡにおける電源回路系の構成を示す図である。図２において、５１はＧＳＭ（ｇｌｏｂａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）通信部、５２はＰＤＡ部、５３は電池、５５はコンデンサ、５６は電力供給ラインであり、ＧＳＭ通信部５１とＰＤＡ部５２が、電池５３によって電力供給を受けるようになっている。
【０００４】
本例のＧＳＭ通信部５１とＰＤＡ部５２と電池５３は、一例として、
ＧＳＭ部送信時最低電圧 ＶＧＳＭ−ＴＸ＝３．３Ｖ
ＧＳＭ部送信時消費電流 ＩＧＳＭ−ＴＸ＝２．０Ａ
ＧＳＭ部非送信時消費電流 ＩＧＳＭ−ＯＮ＝０．１Ａ
ＰＤＡ部最低動作電圧 ＶＰＤＡ＝２．８Ｖ
ＰＤＡ部消費電流 ＩＰＤＡ＝０．１Ａ
電池部 無負荷時電池電圧 ＶＢＡＴＴ＝３．６Ｖ
電池部 内部抵抗 ＲＢＡＴＴ＝０．１５Ω
上記の電力仕様を満足しなければならないとする。
【０００５】
まず、ＰＤＡがない場合の送信時供給電圧Ｖ’ＴＯＴＡＬを考える。ＰＤＡが無い場合の送信時は、ＧＳＭ送信時消費電流ＩＧＳＭ−ＴＸが電池５３の内部抵抗５３ａを流れるので、ＧＳＭ通信部５１に供給される送信時供給電圧Ｖ’ＴＯＴＡＬは、下記のようになり、
【０００６】
ところが、ＧＳＭとＰＤＡの両方に電源を供給した場合、送信時の全体の消費電流ＩＴＯＴＡＬは、下記のようになり、
送信時消費電流ＩＴＯＴＡＬ
【０００７】
そこで、従来より、一時的に増加する消費電流を、予めコンデンサ５５に貯められたエネルギーによって補う方法が使われている。ここで、このコンデンサ５５の容量を算出してみる。コンデンサ５５から供給される電流ＩＣＡＰは、送信時消費電流ＩＴＯＴＡＬから電池５３が供給する電流を引いたものであるから、
コンデンサから供給される電流ＩＣＡＰ＝ＩＴＯＴＡＬ−（ＶＢＡＴＴ−ＶＧＳＭ−ＴＸ）÷ＲＢＡＴＴ
上記のようになる。
【０００８】
したがって、本電流をコンデンサ５５からＧＳＭ通信部５１とＰＤＡ部５２に供給するために必要なエネルギーは、ＧＳＭバースト送信持続時間をｔ（≒５７７μｓ）とすると、
コンデンサのエネルギーＥＣＡＰ＝ＶＧＳＭ−ＴＸ×ＩＣＡＰ×ｔ
上記のようになる。
【０００９】
一方、コンデンサ５５は非送信時の電圧によって蓄えられたエネルギーを、送信時に消費する。非送信時のコンデンサ５５の充電電圧は、
非送信時の充電電圧ＶＯＮ＝ＶＢＡＴＴ−ＲＢＡＴＴ×（ＩＧＳＭ−ＯＮ＋ＩＰＤＡ）
上記で表される。
【００１０】
コンデンサ５５の容量をＣとすると、本消費エネルギーＥＣＡＰ−ＴＸは、次のようになり、このＥＣＡＰ−ＴＸが上記のコンデンサのエネルギーＥＣＡＰとなるため、次のように、コンデンサの容量Ｃが求まる。
【００１１】
コンデンサの放電エネルギーＥＣＡＰ−ＴＸ＝０．５×Ｃ×｛（ＶＯＮ）２−（ＶＧＳＭ−ＴＸ）２｝
であり、ＥＣＡＰ＝ＥＣＡＰ−ＴＸより、コンデンサ５５の容量Ｃは、次の数１に示すようにものとなる。
【００１２】
【数１】
したがって、従来技術を用いた場合、約２００μＦの大容量コンデンサが必要となる。
【００１４】
なお、特開平１１−３３１１７８号公報に記載されているように、ＰＤＡ部の電力を停止させて、電話機能のみ限定利用する供給方法が存在する。この場合、ＰＤＡ部が電力を消費しないので、ＰＤＡ部が無い場合と同様に、ＧＳＭ部に供給される送信時供給電圧Ｖ’ＴＯＴＡＬは、
【００１５】
しかしながら、ＰＤＡ部を停止しているため、データ通信やＰＤＡ動作が行えない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
前記のＧＳＭ通信装置とＰＤＡの複合機の電源供給を従来技術で行うには、最大消費電流が提供可能な高容量の電池を使用したり、電池の終止電圧を引き上げて電池切れ検出を早めることで１回の充電あたりの使用時間が短くなったり、前記の計算結果のような２００μＦの大容量コンデンサが必要となったりして、通信装置の小型化や電力源の長寿命化の妨げになっていた。
【００１７】
また、ＰＤＡの動作を止めることで、通信部のみを動作させる方法があったが、この手法ではＰＤＡ部を停止させるため、データ通信やＰＤＡ動作が行えないという問題があった。
【００１８】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、通信装置を内蔵したＰＤＡなどの端末装置において、通信装置が送信を行っている間も、データ通信やＰＤＡ動作などを可能とする共に、これを実現するのに、高容量のバッテリや高容量のコンデンサを要することない、電力供給手法を実現することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本願による代表的な１つの発明では、第１類の電力供給先と第２類の電力供給先に電力源から電力を供給する電力供給方法において、
第１類の電力供給先が必要な消費電力を検出する手段と、電力源による第２類の電力供給先への電力供給をオン／オフさせる手段と、電力源による第２類の電力供給先への電力供給をオフさせた際に、第２類の電力供給先に供給すべき電力を維持する電力蓄積手段とを有し、
第１類の電力供給先に一時的に大きな消費電力が必要であることが検出されると、電力源による第２類の電力供給先への電力供給をオフして、第２類の電力供給先には電力蓄積手段から電力を供給し、この状態で、第１類の電力供給先で大きな消費電力が不要となったことが検出されると、電力源による第２類の電力供給先への電力供給を復帰させることで、
全体の機能を維持したまま電力供給が行えるようにし、
さらに、前記電力蓄積手段の蓄積量を検出する手段と、前記第１類の電力供給先もしくは前記第２類の電力供給先もしくは両方の電力供給先が消費電力を低下させて動作する省電力動作状態へ推移させる手段とを有し、
前記第２類の電力供給先に前記電力蓄積手段から電力を供給している際には、前記電力蓄積手段の蓄積量を監視し、
この状態で、前記電力蓄積手段の蓄積量が一定値を下回った際には、前記電力源による前記第２類の電力供給先への電力供給を復帰させると共に、前記第１、第２の電力供給先の少なくとも一方の動作状態を、前記省電力動作状態に推移させ、
この状態で、前記第１類の電力供給先で大きな消費電力が不要となったことが検出されると、前記省電力動作状態であった動作状態を通常状態に復帰させることで、
電力供給を維持するようにされる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態に係るシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図である。図１において、１は第１類の電力供給先、２は第２類の電力供給先、３は電池よりなる電力源、４は、電力源３から第２類の電力供給先２への電力供給をオン／オフする供給切断手段、５は、供給切断手段４のオフ時に第２類の電力供給先に電力を供給するコンデンサよりなる電力蓄積手段、６は電力源３からの電力供給ライン、７は電力蓄積手段５の電力蓄積量を検出する蓄積量検出手段であり、また、Ｓ１は第１類の電力供給先１の消費電力検出信号、Ｓ２は蓄積量検出手段７から出力される省電力制御信号である。
【００２２】
図１に示す構成では、電力源３からの電力供給ライン６を第１類の電力供給先１と第２類の電力供給先２とに分けて、第１類の電力供給先１には電力を直接供給し、第２類の電力供給先２には、供給切断手段４を介して電力を供給するようにして、供給切断手段４のオフ時（切断時）には、電力蓄積手段５から第２類の電力供給先２へ電力を供給するようになっている。
【００２３】
つまり、第１類の電力供給先１が瞬時的に大量の電力を消費する際は、消費電力検出信号Ｓ１によって供給切断手段４をオフさせて、電力源３から第２類の電力供給先２への電力供給を停止させ、第２類の電力供給先２には電力蓄積手段５から電力を供給する。
【００２４】
これにより、供給切断手段４のオフ時には、電力源３の負荷は第１類の電力供給先１のみとなり、第２類の電力供給先２の負荷が低減される。つまり、この間、電力源の内部抵抗３ａで消費する電力が削減される。
【００２５】
また、第１類の電力供給先１の消費電力が通常に戻った際は、消費電力検出信号Ｓ１によって供給切断手段４をオンさせ、第２類の電力供給先２の電力供給を電力源３によって行うように復帰させる。このとき、電力蓄積手段５にも電力が蓄積される。
【００２６】
ところで、以上のシステムでは、供給切断手段４がオフされて、電力蓄積手段５から第２類の電力供給先２へ電力供給している際に、電力蓄積手段５の蓄積量が一定値を下回ると、第２類の電力供給先２への供給能力が不足する虞がある。
【００２７】
そこで、本実施形態では、電力蓄積手段５の蓄積量を、蓄積量検出手段７を用いて監視し、電力蓄積手段５の蓄積量が一定値を下回ると、蓄積量検出手段７から省電力制御信号Ｓ２を、第１類の電力供給先１と第２類の電力供給先２に出力させて、第１類の電力供給先１と第２類の電力供給先２を省電力状態に推移させ、これによって、供給切断手段４をオンさせるようにしてある。かようにすることで、電力蓄積手段５の蓄積量が一定値を下回った際における、第２類の電力供給先２への電力の供給不足という事態を回避することができる。
【００２８】
なお、電力蓄積手段５の蓄積量が一定値を下回ってからの動作の順番や動作の必要性に関しては、システムに合わせる必要があるため、上記以外の順序や、供給切断手段４の切断からの復帰（オン動作）、省電力状態推移の何れかを行わない場合も考えられる。
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係るシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図であり、本実施形態は、通信機能を内蔵したＰＤＡ端末への適用例である。
【００３０】
図２において、１１は第１類の電力供給先としてのＧＳＭ通信部、１２は第２類の電力供給先としてのＰＤＡ部、１３は電力源としての電池、１３ａは電池１３の内部抵抗、１４は、電池１３からＰＤＡ部１２への電力供給をオン／オフする供給切断手段としての電子スイッチ、１５は、電子スイッチ１４のオフ時（切断時）にＰＤＡ部１２に電力を供給する電力蓄積手段としてのコンデンサ、１６は電池１３からの電力供給ラインである。また、ＧＳＭ通信部１１は、ＧＳＭ制御部１１ａと、ＧＳＭ無線部１１ｂと、アンテナ１１ｃとを具備しており、ＰＤＡ部１２は、ＰＤＡ制御部１２ａと、記憶部１２ｂと、入力部１２ｃと、表示部１２ｄとを具備している。
【００３１】
図２に示す構成においても、電池１３からの電力供給ライン１６をＧＳＭ通信部１１とＰＤＡ部１２とに分けて、ＧＳＭ通信部１１には直接電力を供給し、ＰＤＡ部１２には、電子スイッチ１４を介して電力を供給するようになっている。そして、電子スイッチ１４のオフ時（切断時）には、電子スイッチ１４のオフ前に蓄積した電力をコンデンサ１５から、ＰＤＡ部１２に供給するようになっている。
【００３２】
通常の動作では、電子スイッチ１４はオン状態（接続状態）にあり、電池１３はＧＳＭ通信部１１とＰＤＡ部１２に電力を供給し、また、コンデンサ１５も充電されている。また、本例では、ＰＤＡ部１２の内部では、ＰＤＡ制御部１２ａ、記憶部１２ｂ、入力部１２ｃ、表示部１２ｄに、ＰＤＡ部１２に供給された電力が供給されている。
【００３３】
ＰＤＡ部１２の動作は、ＰＤＡ制御部１２ａが記憶部１２ｂに搭載されているプログラムに従って、入力部１２ｃのデータを記憶部１２ｂに保存したり、入力部１２ｃのデータに従って、記憶部１２ｂのデータを編集したり、保存内容や編集結果を表示部１２ｄへ受け渡して表示したりすることで、行われる。
【００３４】
また、インターネット接続などでＰＤＡ部１２から外部の情報にアクセスする場合は、ＰＤＡ制御部１２ａがＧＳＭ部１１のＧＳＭ制御部１１ａとデータをやり取りすることで実現する。
【００３５】
ＧＳＭ通信部１１では、ＧＳＭ制御部１１ａがＧＳＭ無線部１１ｂおよびＰＤＡ制御部１２ａとデータのやり取りを行っており、ＧＳＭ通信部１１で送受信したデータはＰＤＡ部１２に伝わる。
【００３６】
本システムからデータを外部に送信する場合は、ＧＳＭ制御部１１ａが送信制御信号とデータをＧＳＭ無線部１１ｂに送ることで、ＧＳＭ無線部１１ｂで変調された高周波信号がアンテナ１１ｃから放射する。また、本システムが外部からのデータの受信を行う場合は、ＧＳＭ制御部１１ａが受信制御信号をＧＳＭ無線部１１ｂに送ることで、アンテナ１１ｃで受信した高周波信号がＧＳＭ無線部１１ｂで復調され、データとしてＧＳＭ制御部１１ａに伝わる。
【００３７】
次に、ＰＤＡ部１２への電池１３からの電力供給の切断と復帰動作について説明する。ＧＳＭの最大送信出力は２Ｗであり、ＧＳＭ通信部１１の消費電力は、送信増幅器の効率や無線回路内部での損失を含めると、２Ｗの数倍に相当する電力が必要となる。ところが、連続的にＧＳＭを使用している場合でも、送信を持続的に行っている時間は、ＴＤＭＡ（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）フレーム（約４．６ミリ秒）の区間中の送信バースト（約０．６ミリ秒）の区間だけで、残りの時間は数百ミリＷの消費電流で済み、送信時と比較して僅かな電力しか必要としない。
【００３８】
そこで、約０．６ミリ秒の送信バースト区間だけ、ＧＳＭ制御部１１ａが送信検出信号Ｓ３により、電子スイッチ１４をオフさせることで、電池１３からＰＤＡ部１２への電力供給を切断し、これにより、電池１３の負荷を減らすことで内部抵抗１３ａに流れる電流が減り、電力供給ライン１６の電圧降下を最小限に抑えることが実現可能となる。
【００３９】
また、約０．６ミリ秒の送信バーストが終了すると、ＧＳＭ制御部１１ａが送信検出信号Ｓ３により、電子スイッチ１４をオン状態に復帰させることで、電池１３からの電力が、放電したコンデンサ１５およびＰＤＡ部１２に供給される。
【００４０】
ここで、従来技術と同一条件である、
ＧＳＭ部送信時最低電圧 ＶＧＳＭ−ＴＸ＝３．３Ｖ
ＧＳＭ部送信時消費電流 ＩＧＳＭ−ＴＸ＝２．０Ａ
ＧＳＭ部非送信時消費電流 ＩＧＳＭ−ＯＮ＝０．１Ａ
ＰＤＡ部最低動作電圧 ＶＰＤＡ＝２．８Ｖ
ＰＤＡ部消費電流 ＩＰＤＡ＝０．１Ａ
電池部 無負荷時電池電圧 ＶＢＡＴＴ＝３．６Ｖ
電池部 内部抵抗 ＲＢＡＴＴ＝０．１５Ω
上記のような電力仕様を例にとる。
【００４１】
従来技術では、先にも述べたように、ＧＳＭ通信部とＰＤＡ部の両方が動作する場合、大容量のコンデンサを付加しなければ、上記の電力仕様が満足できなかった。
【００４２】
ところが、本実施形態の場合、電子スイッチ１４をオフして、ＰＤＡ部１２を電池１３から切り離すと、
【００４３】
ここで、本実施形態でも、電子スイッチ１４とＰＤＡ部１２との間には、コンデンサ１５が必要になるため、このコンデンサ１５の容量を求めてみる。図２の本実施形態において必要なコンデンサの容量は、次のように計算できる。
【００４４】
電子スイッチ１４による電池１３からの電力供給の切断時間を、ｔ（＝５７７μｓ）とすると、この区間で必要なエネルギーは、
切断時間のＰＤＡの消費エネルギーＥＰＤＡ＝ＶＰＤＡ×ＩＰＤＡ×ｔ
上記のようになる。
【００４５】
一方、コンデンサ１５は、非送信時の電圧によってエネルギーが蓄えられる。この非送信時の充電電圧は、
非送信時の充電電圧ＶＯＮ＝ＶＢＡＴＴ−ＲＢＡＴＴ×（ＩＧＳＭ−ＯＮ＋ＩＰＤＡ）
上記のようになる。
【００４６】
コンデンサ１５の容量をＣ’とすると、本消費エネルギーＥ’ＣＡＰ−ＴＸ は、次のようになり、このＥ’ＣＡＰ−ＴＸがＰＤＡの消費エネルギーＥＰＤＡとなるため、次のように、コンデンサの容量Ｃ’が求まる。
【００４７】
コンデンサの放電エネルギーＥ’ＣＡＰ−ＴＸ＝０．５×Ｃ’×｛（ＶＯＮ）２−（ＶＰＤＡ）２｝
であり、Ｅ’ＣＡＰ−ＴＸ＝ＥＰＤＡより、コンデンサ１５の容量Ｃ’は、次の数２に示すようなものとなる。
【００４８】
【数２】
したがって、本実施形態では、コンデンサ１５の容量は約６６μＦで済む。これに対して、従来技術ではコンデンサ５５の容量は約２０５μＦが必要であったので、本実施形態では、コンデンサの容量を従来技術に比べて約３分の１に減少させることができる。また、電子スイッチ１４は半導体で構成可能な部品であり、これを他のＰＤＡ制御部１２ａやＧＳＭ制御部１１ａといった集積回路に集積化することで、部品点数の増加やコストアップは僅かである。したがって、本実施形態の電力供給手法を導入することで、端末のサイズや重量を小さくしたり、端末のコストを削減することが可能となる。
【００５０】
なお、本実施形態では、ＧＳＭの送信検出を送信の制御信号で行っているが、他にも、ＧＳＭの送信制御とは独立した信号をＧＳＭ制御部１１ａが送信状況に合わせて出力する方法や、ＧＳＭ無線部１１ｂに供給される電流を検出する方法なども考えられる。また、ＧＳＭの送信電力は基地局との通信距離に応じて変化し、送信出力が大幅に変動するため、ある一定以上の送信出力の時のみ、ＧＳＭ制御部１１ａが電子スイッチ１４をオフさせることで、より、最適な制御が可能となる。
【００５１】
なお、本実施形態は、通信機能を内蔵したＰＤＡ端末への適用例であり、本実施形態ではＰＤＡ制御部１２ａとＧＳＭ制御部１１ａとを切り離しているが、ＰＤＡ制御部１２ａがＰＤＡとＧＳＭの両方の制御を行うようにすることも実現可能である。また、本実施形態のＧＳＭ通信部１１やＰＤＡ部１２の内部の電源供給については、他の電源供給も考えられるが、本発明の基本動作に依存しないため省略する。
【００５２】
また、本実施形態では通信機能にＧＳＭを例に挙げているが、ＰＤＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｅｌｌｕｌａｒ）やＰＨＳ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ ｓｙｓｔｅｍ）といった他のＴＤＭＡシステムでも適応可能であり、さらに、最大出力で送信するケースがまれであったり、パケットデータ通信システムのようにデータ送信時間が一時的であったりする場合、ＴＤＭＡ以外でもＦＤＭＡ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）方式やＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）方式を使った通信システムや、無線ＬＡＮのようなＣＳＭＡ（ｃａｒｒｉｅｒ ｓｅｎｓｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）方式にも適用可能である。
【００５３】
なおまた、本実施形態ではＧＳＭとＰＤＡという組み合わせを例に挙げているが、図１の第１類の電力供給先１の消費電力が大幅に変動するような他のシステムにも、本発明は適用可能である。例えば、無線ＬＡＮを内蔵したゲートウェーや、セットトップボックスなどにも、本発明は適用可能である。
【００５４】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。図３は、本発明の第３実施形態に係るシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図であり、本実施形態も、通信機能を内蔵したＰＤＡ端末への適用例である。なお、図３において、図２の前記第２実施形態と均等なものには同一符号を付してあり、その説明は重複を避けるため割愛する。
【００５５】
図２に示した前記第２実施形態のシステムは、電力仕様どおりの動作では、問題はないが、例えば、ＰＤＡ部１２が電力仕様を上回る消費電流を必要とした場合には、ＰＤＡ部１２への供給能力が不足し、ＰＤＡ部１２が動作できなくなる可能性がある。これは、電子スイッチ１４がオフされてコンデンサ１５からＰＤＡ部１２に電力を供給している際に、コンデンサ１５の蓄積量が、一定値を下回り、ＰＤＡ部１２への供給能力が不足するためである。
【００５６】
図３に示した本実施形態では、これを解決するために、図２の前記第２実施形態の構成において、ＧＳＭ通信部１１中に、ＧＳＭ通信部１１を省電力状態に移行させまたこれから復帰させる制御を行うＧＳＭ省電力制御部１１ｄを追加し、ＰＤＡ部１２中に、コンデンサ１５の電圧を検出し、ＰＤＡ部１２を省電力状態に移行させまたこれから復帰させる制御などを行う省電力制御部１２ｅを追加したものである。そして、省電力制御部１２ｅがコンデンサ１５の電圧低下を検出すると、この通知を受けたＧＳＭ省電力制御部１１ｄが、ＧＳＭ制御部１１ａおよびＧＳＭ無線部１１ｂを省電力状態に推移させ、省電力制御部１２ｅが、ＰＤＡ制御部１２ａを省電力状態に推移させるようにしたものである。
【００５７】
ここで、省電力状態とは、ＧＳＭ無線部１１ｂが送信で出力する出力電力を抑えたり、ＧＳＭ制御部１１ａにて送信データや受信データの通信速度を低下させたり、ＰＤＡ制御部１２ａの演算速度を低下させたり、ＰＤＡ制御部１２ａが入力部１２ｃの入力検出周期を延ばしたり、表示部１２ｄへ表示の描画信号やバックライトやＬＥＤの点灯信号の出力周期を延ばしたりなどといった、一時的に機能を低下させて、消費電力を下げた状態のことを指している。
【００５８】
送信の出力電力を端末自らが低減させる場合は、ＧＳＭの仕様の範囲内で行う必要があり、２Ｗ送信時はその６３％の約１．３Ｗまで低下させることが可能である。これは、ＧＳＭ省電力制御部１１ｄが発する送信出力低下信号にしたがって、ＧＳＭ無線部１１ｂが送信出力を低下させることで実現できる。
【００５９】
送信データや通信速度を低下させるのは、パケット通信のような場合に有効である。パケット通信では、通信データがある場合は、送信を行うが、データが無い場合は送信を行わない。したがって、省電力制御部１２ｅが、ＰＤＡ制御部１２ａに対して一時的に、送信データの送出を中断させることで、一時的に送信を止めることが可能である。この送出の中断時間は、ＴＤＭＡフレーム（約４．６ミリ秒）と非常に短いので、実質的には、データが中断されるのではなく、送信データの通信速度を低下させていることと等価である。
【００６０】
また、ＧＳＭ以外のシステムによっては、通信速度によって送信の出力電力を変化させるシステムが存在し、これは、通信速度が高くなると、雑音帯域が広くなる。これにより、同帯域で比較すると雑音電力が高くなるため、より高い受信電力が必要となり、送信側の送信出力を上げなければ通信が行えなくなる場合があるためである。このようなシステムにおいては、送信データの通信速度を低下させれば、そのまま低消費電力化に繋がる。
【００６１】
また、受信データの通信速度の低下でも、ＧＳＭ無線部１１ｂの消費電力を若干ではあるが、低減させることが可能である。
【００６２】
ＰＤＡ制御部１２ａのデジタル演算速度を低下させる場合は、速度の低下にほぼ比例して消費電力を低下させることが可能である。したがって、ＰＤＡの演算速度を半分にすれば、消費電力は、ほぼ半分になる。また、ＰＤＡ制御部１２ａが入力部１２ｃの入力検出周期を延ばしたり、表示部１２ｄへ表示の描画信号やバックライトやＬＥＤの点灯信号の出力周期を延ばした場合でも、その延長の割合に、ほぼ比例して消費電力が低下する。
【００６３】
ここで、従来技術と同一条件である、
ＧＳＭ部送信時最低電圧 ＶＧＳＭ−ＴＸ＝３．３Ｖ
ＧＳＭ部送信時消費電流 ＩＧＳＭ−ＴＸ＝２．０Ａ
ＧＳＭ部非送信時消費電流 ＩＧＳＭ−ＯＮ＝０．１Ａ
ＰＤＡ部最低動作電圧 ＶＰＤＡ＝２．８Ｖ
ＰＤＡ部消費電流 ＩＰＤＡ＝０．１Ａ
電池部 無負荷時電池電圧 ＶＢＡＴＴ＝３．６Ｖ
電池部 内部抵抗 ＲＢＡＴＴ＝０．１５Ω
上記のような電力仕様を例にとる。
【００６４】
また、本実施形態の省電力状態における、電力仕様を、
省電力時 ＧＳＭ部送信時消費電流 ＩＴＸ−ＳＴＢ＝１．３Ａ
省電力時 ＰＤＡ部消費電流 ＩＰＤＡ−ＳＴＢ＝０．０５Ａ
上記のようなものとする。
【００６５】
従来技術では、先にも述べたように、ＧＳＭ通信部とＰＤＡ部の両方が動作する場合、大容量のコンデンサを付加しなければ、上記の電力仕様が満足できなかった。
【００６６】
ところが、本実施形態においては、省電力状態における送信時供給電圧Ｖ”ＴＯＹＡＬは、下記の数３に示すものとなり、ＧＳＭ部送信時最低電圧である３．３Ｖを満足する。
【００６７】
【数３】
なお、数３において消費電流にＰＤＡ部消費電流を加算しているのは、コンデンサの充電エネルギーに相当するものである。送信バースト区間内にＰＤＡの消費電流によって失われたエネルギーは、同じ１バースト区間にコンデンサに蓄積するエネルギーに等しい。この場合、コンデンサへの充電に電流制限が必要であるが、この電流制限は電子スイッチ１４の内部インピーダンスにより実現可能であり、また、コンデンサに充電される瞬間でも、コンデンサがＰＤＡ部最低動作電圧の２．８Ｖを補償しているため、ＰＤＡ部１２が電圧降下しない。
【００６９】
省電力状態からの復帰は、省電力制御部１２ｅがコンデンサ１５に規定電圧以上の電圧が再充電されたことを検出したり、ＧＳＭ制御部１１ａが、送信を終了し送信検出が非検出になって、これを認知したＧＳＭ省電力制御部１１ｄが省電力制御部１２ｅに送信終了を伝えることを、契機として行われる。そして、省電力状態からの復帰が許可されたことを認知した省電力制御部１２ｅが、この旨をＧＳＭ省電力制御部１１ｄに伝え、この通知を受けたＧＳＭ省電力制御部１１ｄが、ＧＳＭ制御部１１ａおよびＧＳＭ無線部１１ｂを省電力状態から復帰させ、また、省電力制御部１２ｅが、ＰＤＡ制御部１２ａを省電力状態から復帰させる。
【００７０】
以上のように本実施形態では、前記第２実施形態の構成に、ＧＳＭ省電力制御部１１ｄおよび省電力制御部１２ｅを付加することによって、ＰＤＡ部１２が電力仕様を上回る消費電流を必要とした場合において、コンデンサ１５の充電容量が足りなくなった場合の継続動作が実現可能となる。
【００７１】
なお、ＧＳＭ省電力制御部１１ｄや省電力制御部１２ｅは、半導体で構成可能な構成要素であり、他のＰＤＡ制御部１２ａやＧＳＭ制御部１１ａといった集積回路に集積化することで、部品点数の増加やコストアップは僅かである。したがって、本実施形態の電力供給方法を導入することで、端末のサイズや重量を小さくしたり、端末のコストを削減することが可能となる。
【００７２】
なお、本実施形態に関しても、前記第２実施形態と同様に、他の構成や他のシステムでの実現が可能であることは、言うまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１、３に係る発明によれば、電力源の供給能力を引き上げることが可能となり、結果として、機能を維持したまま、電力源の小型化や、補償用のコンデンサ容量の削減、これらの効果による、装置そのものの小型化やコストダウン、電力源の長寿命化が実現できる。また、請求項２、４に係る発明によれば、コンデンサの蓄積電力が少なくなっても、電力供給を継続することが可能となる。したがって、さらなる電力源の小型化や補償用のコンデンサ容量の削減、これらの効果による、装置そのものの小型化やコストダウン、電力源の長寿命化が実現できる。総じて、本発明によれば、通信装置を内蔵したＰＤＡなどの端末装置において、通信装置が送信を行っている間も、データ通信やＰＤＡ動作などを可能とする共に、これを実現するのに、高容量のバッテリや高容量のコンデンサを必要としない、電力供給手法を実現することができ、以って、通信装置を内蔵した携帯機器の小型化やコストダウンに貢献でき、また、電力源としての電池の持続時間を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図である。
【図４】従来のシステム（電力供給系および電力供給先）の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 第１類の電力供給先
２ 第２類の電力供給先
３ 電力源
３ａ 内部抵抗
４ 供給切断手段
５ 電力蓄積手段
６ 電力供給ライン
７ 蓄積量検出手段
１１ ＧＳＭ通信部（第１類の電力供給先）
１１ａ ＧＳＭ制御部
１１ｂ ＧＳＭ無線部
１１ｃ アンテナ
１１ｄ ＧＳＭ省電力制御部
１２ ＰＤＡ部（第２類の電力供給先）
１２ａ ＰＤＡ制御部
１２ｂ 記憶部
１２ｃ 入力部
１２ｄ 表示部
１２ｅ 省電力制御部
１３ 電池（電力源）
１３ａ 電池の内部抵抗
１４ 電子スイッチ（供給切断装置）
１５ コンデンサ（電力蓄積手段）
１６ 電力供給ライン
Claims (2)
- 第１類の電力供給先と第２類の電力供給先に電力源から電力を供給する電力供給方法において、
前記第１類の電力供給先が必要な消費電力を検出する手段と、前記電力源による前記第２類の電力供給先への電力供給をオン／オフさせる手段と、前記電力源による前記第２類の電力供給先への電力供給をオフさせた際に、前記第２類の電力供給先に供給すべき電力を維持する電力蓄積手段とを有し、
前記第１類の電力供給先に一時的に大きな消費電力が必要であることが検出されると、前記電力源による前記第２類の電力供給先への電力供給をオフして、前記第２類の電力供給先には前記電力蓄積手段から電力を供給し、この状態で、前記第１類の電力供給先で大きな消費電力が不要となったことが検出されると、前記電力源による前記第２類の電力供給先への電力供給を復帰させることで、
全体の機能を維持したまま電力供給が行えるようにし、
さらに、前記電力蓄積手段の蓄積量を検出する手段と、前記第１類の電力供給先もしくは前記第２類の電力供給先もしくは両方の電力供給先が消費電力を低下させて動作する省電力動作状態へ推移させる手段とを有し、
前記第２類の電力供給先に前記電力蓄積手段から電力を供給している際には、前記電力蓄積手段の蓄積量を監視し、
この状態で、前記電力蓄積手段の蓄積量が一定値を下回った際には、前記電力源による前記第２類の電力供給先への電力供給を復帰させると共に、前記第１、第２の電力供給先の少なくとも一方の動作状態を、前記省電力動作状態に推移させ、
この状態で、前記第１類の電力供給先で大きな消費電力が不要となったことが検出されると、前記省電力動作状態であった動作状態を通常状態に復帰させることで、
電力供給を維持するようにしたことを特徴とする電力供給方法。 - 送信機能を有する第１類の電力供給先と、第２類の電力供給先と、前記第１、第２の電力供給先に電力を供給する電力源とを備えた端末装置において、
前記第１類の電力供給先が送信する電力が一定以上の電力である状況または送信中であるか非送信中であるかの状況を検出する送信検出手段と、前記電力源による前記第２類の電力供給先への電力供給をオン／オフさせる手段と、前記電力源による前記第２類の電力供給先への電力供給をオフさせた際に、前記第２類の電力供給先に供給すべき電力を維持する電力蓄積手段と、この電力蓄積手段の蓄積量を検出する手段と、前記第１類の電力供給先もしくは前記第２類の電力供給先もしくは両方の電力供給先が消費電力を低下させて動作する省電力動作状態へ推移させる手段とを有し、
前記送信検出手段が前記第１類の電力供給先において送信のために一時的に大きな消費電力が必要であると検出した際には、前記電力源による前記第２類の電力供給先への電力供給をオフして、前記第２類の電力供給先には前記電力蓄積手段から電力を供給すると共に、前記蓄積量を検出する手段によって前記電力蓄積手段の蓄積量を監視し、
前記電力蓄積手段の蓄積量が一定値を下回った際には、前記電力源による前記第２類の電力供給先への電力供給を復帰させると共に、前記第１、第２の電力供給先の少なくとも一方の動作状態を前記省電力動作状態に推移させ、
前記送信検出手段が前記第１類の電力供給先において大きな消費電力が不要になったと検出した際に、前記省電力動作状態であった動作状態を通常状態に復帰させることで、
電力供給を維持するようにしたことを特徴とする端末装置。
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