JP3952366B2 - 小型電気機器および電池パック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯電話や携帯情報機器の様な各種の小型電気機器と、その小型電気機器に使用する電池パックであって、特に電池残量の推定手段を備えたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種電池残量の推定手段は、使用する二次電池の種類あるいはその二次電池から電力が供給される電気機器に対応して個別に設計され、更にその推定手順も固定されているものが一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、小型電気機器に使用する電池残量の推定手段を、所定のアルゴリズムに対応したプログラムと、そのプログラムから参照される情報とから構成し、それらのデータを機器の外部から更新可能とすることにより、使用する電池を他の特性のものに取り替えた場合にあっても、機器全体を交換することなく、容易に対応できる小型電気機器を提供することを目的とする。
【０００４】
本発明は更に、電池パック内に電池残量の推定手段とそれに必要なデータ、およびデータの受渡手段とを一体に備え、データ受渡手段を介してデータの更新を可能とすることにより、小型電気機器の本体側を変更することなく、簡易に機器のグレードアップを行える電池パックを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる小型電気機器７は、図１にその全体的な構成を概略的に示すごとく、二次電池１１を駆動源として使用するとともに、プログラムによって動作する電池残量の推定手段１を備えている。
【０００６】
更に、二次電池１１を構成する素電池の特性に関する情報を含む電池残量推定情報２と、その電池残量推定情報２を参照して二次電池１１の残量を推定可能とするアルゴリズムを記載した電池残量推定用プログラム３とを記憶手段５に記憶可能とする。そして、小型電気機器７の外部から、内部に記憶した前記電池残量推定情報２と電池残量推定用プログラム３の少なくとも一方を、データの受渡手段４を介して更新可能としたことを特徴とする。
【０００７】
小型電気機器７は、電気機器としての機能手段８と電池残量推定手段１とを備えた図２の様な本体ケース１２と、内部に二次電池１１を収納して本体ケース１２に着脱自在に接続される電池ケース１８とを備え、電池残量推定プログラム３は本体ケース１２内に、電池残量推定情報２は電池ケース１８内に個別に記憶されることができる。また、電池残量推定手段１を、電池残量推定プログラム３と電池残量推定情報２とともに電池ケース１８内に記憶してもよいし、電池残量推定プログラム３と電池残量推定情報２をともに本体ケース１２内に収納することも可能である。
【０００８】
更に記憶手段５内にはＩＤ情報９を備え、そのＩＤ情報９を解読することにより、更新に必要なデータの選択が自動的に行われる様に構成することもできる。その場合、電池ケース１８内には、外部のデータ処理手段６と接続されるデータの受渡手段４を備え、接続された外部のデータ処理手段６は、記憶手段５内からＩＤ情報９を読み出し、そのＩＤ情報９の内容にしたがって更新すべきデータを決定することができる。
【０００９】
【発明の効果】
この発明は上記の如く、小型電気機器７に使用する電池残量の推定手段１を、所定のアルゴリズムに対応したプログラム３と、そのプログラム３から参照される情報とから構成し、それらのデータを機器の外部から更新可能とすることにより、使用する電池を他の特性のものに取り替えた場合にあっても、機器全体を交換することなしに容易に対応できる。
【００１０】
更に、電池パック３６内に電池残量の推定手段１とそれに必要なデータ、およびデータの受渡手段４とを一体に備え、データ受渡手段４を介してデータの更新を可能とすることにより、小型電気機器７の本体側を変更することなく、電池パック単独で簡易に機器のグレードアップを行える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明にかかる小型電気機器を、図２〜図４に例示する如く、携帯電話１０に実施した一例を示すがこれに限らず、ポケットタイプのパソコンなど、電池を駆動源として使用した各種の小型電気機器に対しても略同様に実施できることは勿論である。
【００１２】
携帯電話１０は、図２にその外観形状を示す如く、扁平な矩形箱状の本体ケース１２の正面側に、液晶表示板による表示画面１３およびスピーカ１４からなる表示部１５と、キーボード３３およびマイク３４からなる操作部１７とを備える。
【００１３】
更に、本体ケース１２の側面位置には、矩形薄板状の記憶媒体３８が挿脱可能に嵌る媒体制御部３９を備え、メモリカードの様な記録媒体３８を介してデータの受け渡しが行える様にしている。また本体ケース１２の裏面側には、電池ケース１８内に二次電池１１を内蔵した電池パック３６を、電極３５を介して着脱自在に取り付けるとともに、本体ケース１２と電池ケース１８の内部に分散して制御に必要な電子回路１６を収納している。
【００１４】
なお上記した記録媒体３８および媒体制御部３９は、半導体メモリを備えたメモリカード形式のものや、ハードディスクタイプあるいはＣＤ−ＲＯＭ形式など、小型電気機器７における外部記憶装置として利用できるものであれば、その構成は適宜変更して実施できる。
【００１５】
図３は、携帯電話１０に内蔵する電子回路１６がハードウェアとして備える機能を模式的に示したものであって、携帯電話１０としての基本的な送受機能を備えた送受信部１９に加え、１チップマイコンを制御の中心に備えた制御部２０および記憶部２１に格納されたソフトウェアを利用した制御動作によって、後記する各種の機能を実現している。なお、携帯電話１０としての基本的な回路構成は従来の多機能電話と略同様なので、詳細な説明は省略する。
【００１６】
本実施例にあっては更に、上記した電池ケース１８内に電池残量監視部２２を備え、二次電池１１における残容量をリアルタイムで把握可能としている。
【００１７】
ここで図４は、図３における電池残量監視部２２の構成を明確にするため、電池ケース１８内の二次電池１１に対する充放電に関する構成を中心に表したブロック図である。二次電池１１からの出力電圧は、制御回路２３でその動作が制御される放電回路２４を介して上記した各部に印加されることにより、通常は二次電池１１を駆動電源として電子回路１６は動作する。
【００１８】
また、商用交流電源２５から出力される１００〜２００Ｖの商用交流電圧は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２６により低圧の直流電圧に変換されたのち、本体ケース１２の下面に備えた着脱自在なコネクタ２７を介し、本体ケース１２内の電子回路１６に印加される。
【００１９】
この本体ケース１２の外部から送られる直流電圧は、二次電池１１に代えて電子回路１６の各部に駆動電力を供給可能とすると同時に、制御回路２３で制御される充電回路２８によって充電電圧および充電電流を制御しながら二次電池１１に印加することにより、上記した放電回路２４と連動して二次電池１１における正確な電池残容量を把握しながら、所定の充電率まで二次電池１１を充電可能とする。
【００２０】
電池残量監視部２２は、充電電流の大きさを検出可能とする充電電流センサ２９を充電回路２８に、放電電流の大きさを検出可能とする放電電流センサ３０を放電回路２４に各々設けるとともに、電池残量監視部２２の全体を制御するプログラム式の制御回路２３を備える。
【００２１】
各センサ２９・３０による検出値に基づいて二次電池１１に対する充放電量を制御すると同時に、例えば検出した充放電電流を積算するなど、電池残量推定用プログラム３で規定するアルゴリズムにより、現在の電池残容量をリアルタイムで算出可能とする。
【００２２】
また、電池ケース１８内に記憶回路３１と温度センサ３２とを一体に内蔵し、記憶回路３１に備えた電池の特性情報と、温度センサ３２による電池表面における温度変化情報に基づき、前記した積算による電池残量を補正するとともに、電池残量に関する報知情報を保存可能とする。
【００２３】
本発明にあっては更に、電池ケース１８内にデータ通信部３７を備え、記憶回路３１に格納した電池残量推定用プログラムや各種ＩＤ情報を、データ通信部３７を通じて電池パック３６の外部に備えた各種のデータ処理装置と受け渡し可能としたことを特徴とする。
【００２４】
ここで記憶回路３１は、フラッシュメモリあるいは電池でバックアップされたＲＡＭの様な書き換え可能な記憶素子を備え、その記憶素子に対するデータの書き込みおよび読み出しを電池パック単独で可能とするとともに、消費電力を必要最小限に抑制された回路構成をとる。
【００２５】
また、記憶回路３１に格納される情報としては、制御回路２３で行われる制御に使用されるプログラムと、そのプログラムで参照されるＩＤ情報とが含まれる。またＩＤ情報としは、電池パック３６それ自体を特定可能とする電池パック３６情報と、その電池パック３６が接続されて駆動される小型電気機器７を特定する電気機器情報と、その小型電気機器７を保持する個人を特定する個人情報とから構成される。
【００２６】
そしてこれらのＩＤ情報９は、電池パック３６の使用に先立ってあるいは使用中に記憶回路３１中に書き込み或いはデータ更新が行われる一方、必要に応じて任意のデータを電池パック３６の外部に取り出し、あるいは内部で参照可能としている。
【００２７】
電池パック情報としては、電池パック３６の製造番号や製造日あるいは定格値の様な基本データに加えて、内蔵する二次電池１１を構成する素電池の負荷特性、温度特性あるいは劣化特性の様な充放電量を計算するの必要な電池の特性データや、充放電中における電池残量およびその時点の時刻の様に、充放電中は勿論、電池ケース１８を本体ケース１２から取り外したのちも電池の残容量の変化を推測するのに必要な各種のデータが含まれる。
【００２８】
次に電気機器情報としては、電池パック３６に接続可能な機器の種類の様な基本データや、現在接続されている電気機器を一意に特定するＩＤ番号、機能あるいは消費電力等、その電気機器を特定可能な各種のデータが含まれる。
【００２９】
また個人情報は、氏名や生年月日の様な個人を特定する書誌的情報に加えて、建物や室内へ入室あるいは特定の機器を操作するためのＩＤ番号をはじめ、自動改札システムや自動販売機の様なプリペイド式の機器に対する料金支払いのためのデータ等が含まれる。
【００３０】
なお、上記したＩＤ情報の説明は一例であって、その一部のみを格納したり、その他の関連するデータを格納したりするなど、データ内容は限定されるものではない。
【００３１】
一方、制御回路２３の制御に利用するプログラムには、電池の電池残量を検出するためのアルゴリズムを記載した電池残量推定用プログラムが含まれる。かかるアルゴリズムとしては、電池電圧が下限値を下回った完全放電時にその残容量を０％とし、満充電の検出時にその残容量を１００％に絶対補正するとともに、その間における残容量は充放電量を積算して行くことにより算出されるが、その電池残量の検出方法は限定されるものではない。
【００３２】
例えば、満充電時の検出方法として、電池温度の時間変化率がある設定値以上になった時点とする方法、電池電圧が上昇後下降に転じて更にある設定値以上降下した時点とする方法、電池電圧の時間に対する二次微分が充電量１００％に近い領域で正から負に変化した時点とする方法など、そのシステムに最適なアルゴリズムが採用される。
【００３３】
更に、電池ケース１８中の記憶回路３１に格納した電池特性情報を利用し、前記した満充電の検出と充放電量の積算動作を、実際に使用している二次電池１１に対応させて行わせる。また、算出された電池残容量とその時刻は絶えず記憶回路３１中に記憶されており、例えば電池ケース１８を本体ケース１２から一旦外して再度取り付けた場合にあっては、取り外し中の経過時間と放電特性とから自己放電量を推測し、電池ケース１８の取り外し前の電池残容量から自己放電量を引いて現在容量の補正を行う。
【００３４】
上記した構成にあって、電池パック３６を携帯電話１０に装着すると、電池パック３６中の記憶回路３１に格納した電気機器情報と電池パック情報とを利用して電池残量監視部２２を初期化することにより、二次電池１１の満充電の検出と充放電量の積算動作を、実際に使用している携帯電話１０および二次電池１１に対応させて行わせる。
【００３５】
また、算出された電池残容量とその時刻は絶えず記憶回路３１中に記憶されており、例えば電池ケース１８を本体ケース１２から一旦外して再度取り付けた場合にあっては、取り外し中の経過時間と放電特性とから自己放電量を推測し、電池ケース１８の取り外し前の電池残容量から自己放電量を引いて現在容量の補正を行う。
【００３６】
更に電池パック３６の記憶回路３１に格納された電池残量推定用プログラム３やＩＤ情報９は、データ通信部３７を介して外部のデータ処理装置に送出可能としている。ここでデータ通信部３７は、「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」の様に、電波や赤外線あるいは超音波等による短距離の無線状態によるデータ通信、あるいはまた、電極３５を介した有線によるデータの受け渡しを可能とする汎用的あるいは専用のものであって、そのデータ通信部３７を携帯電話１０および更新用のデータベースを備えた外部のデータ処理装置の両者に備えることにより、互いにデータの受け渡しを可能とするものである。
【００３７】
なお、小型電気機器７とデータ処理装置とを、上記の様に直接的に繋いでデータの受け渡しを行うほかに、ＬＡＮやインターネットを介して、遠隔地にあるデータベースに接続するなど、データを受け渡す伝達媒体は限定されるものでない。
【００３８】
例えば、上記した電池パック３６内における二次電池１１以外の構成を全て、本体ケース１２内に設けることができるが、この場合、本体ケース１２内に設けたデータ通信部３７あるいは記録媒体３８を通じて、記憶回路３１とデータの受け渡しを行うことができる。
【００３９】
また、電池ケース１８内の電池残量監視部２２のみを本体ケース１２内に備えた場合にあっては、電池ケース１８内の記憶回路３１中のデータをデータ通信部３７を介して更新する一方、電池ケース１８内から必要なデータを本体ケース１２側に読み込んで所定の制御動作を行うことができる。
【００４０】
また、電池残量推定用のプログラムを記録媒体３８から取り込み、その他の情報は電池パック３６のデータ通信部３７を介して取り込むなど、データ更新のルートを複数に分散することも可能である。
【００４１】
またＩＤ情報を記憶回路３１中に格納するのに代えて、あるいは加えて、ケースの周面にバーコードの様な印刷により記録しておき、そのＩＤ情報を読み出してデータの更新に利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成の基本的な構成を示す概略図である。
【図２】本発明を携帯電話に実施した一例を示す斜視図である。
【図３】電子回路の構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】電池残量監視部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 電池残量推定手段
２ 電池残量推定情報
３ 電池残量推定用プログラム
４ データ受渡手段
５ 記憶手段
６ データ処理手段
７ 小型電気機器
８ 機能手段
９ ＩＤ情報
１０ 携帯電話
１１ 二次電池
１２ 本体ケース
１３ 表示画面
１４ スピーカ
１５ 表示部
１６ 電子回路
１７ 操作部
１８ 電池ケース
１９ 送受信部
２０ 制御部
２１ 記憶部
２２ 電池残量監視部
２３ 制御回路
２４ 放電回路
２５ 商用交流電源
２６ ＡＣ−ＤＣコンバータ
２７ コネクタ
２８ 充電回路
２９ 充電電流センサ
３０ 放電電流センサ
３１ 記憶回路
３３ キーボード
３４ マイク
３５ 電極
３６ 電池パック
３７ データ通信部
３８ 記録媒体
３９ 媒体制御部
４０ データ処理装置

Claims (5)

1. 二次電池を駆動源として使用するとともに、該二次電池を構成する素電池の特性に関する情報を含む電池残量推定情報と、該電池残量推定情報を参照し、前記二次電池の残量を推定可能とするアルゴリズムを記載した電池残量推定用プログラムとを記憶し、該プログラムによって前記二次電池の残量を推定可能とした小型電気機器であって、
   前記小型電気機器が、電気機器としての機能手段を備えた本体ケースと、電池ケースの内部に二次電池が収納されて前記本体ケースに着脱自在に接続される電池パックと、を備え、
   前記電池残量推定情報と前記電池残量推定用プログラムはともに、前記電池パックの前記電池ケース内に記憶するとともに、該電池ケース内に更に備えたデータの受渡手段を介して更新可能としたことを特徴とする小型電気機器。
2. 前記小型電気機器には更にＩＤ情報を備え、該ＩＤ情報を解読することにより、更新に必要なデータの選択が自動的に行われる請求項１記載の小型電気機器。
3. 前記電池ケース内には、前記ＩＤ情報の記憶手段と、外部のデータ処理手段と接続される前記データの受渡手段とを備え、
   接続された外部のデータ処理手段は、前記記憶手段内からＩＤ情報を読み出し、該ＩＤ情報の内容にしたがって更新すべきデータを決定する請求項２記載の小型電気機器。
4. 二次電池を備え、該二次電池により駆動される小型電気機器に対して着脱自在に接続される電池パックであって、
   プログラムにより動作する電池残量の推定手段と、データの記憶手段と、データの受渡手段とを更に備えるとともに、
   前記プログラムを、前記データの受渡手段を介して電池パックの外部から更新可能としたことを特徴とする電池パック。
5. 前記記憶手段には、前記プログラムから参照される電池残量の推定情報とＩＤ情報とが記憶され、
   該ＩＤ情報を参照することにより、更新すべきデータが自動的に選択される請求項４記載の電池パック。

Images