JP4182294B2

JP4182294B2 - 移動体通信機

Info

Publication number: JP4182294B2
Application number: JP2003279292A
Authority: JP
Inventors: 勝成藤井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2023-07-24
Also published as: JP2005045669A

Description

本発明は、携帯電話機等の移動体通信機における充電制御に関するものである。

携帯電話機等の移動体通信機は、近年、高速データ通信などの信号処理能力の高いシステムを有するものとなってきている。このようなシステムは消費電力が大きく、加えて、通信機の小型化、薄型化に伴い、最大消費電流で使用している時の通信機内部に発生する熱は無視できない程度になってきている。この発熱に対処するため、放熱効果の高いシートを用いたり、基板上の部品配置を工夫したりして放熱に配慮をしている。特に、移動体通信機の電池に充電をしているときには、より一層発熱量が大きくなるので、このときに、最大の発熱がなされるとして、この発熱に対処するよう上述と同様の手段の配慮や、特開２００１−１３６６７５公報に記載されているように、電池温度を検出し、電池温度を一定に保つように充電を制御する配慮がなされている。
特開２００１−１３６６７５号公報（要約および図１４）

しかしながら、特に携帯電話機においては、充電器を接続したまま、送信をするという状態が考えられ、充電時における、携帯電話機本体の発熱に、送信時の電力消費による携帯電話機本体の発熱が加わって、今までに、配慮していた放熱手段では十分ではないという状態が発生している。

上記課題を解決するために、本発明の移動体通信機は、通信機本体に内蔵の電池が充電中であるか否かを検出する検出手段と、前記通信機本体の状態遷移を監視する監視手段と、外部回路から前記電池の充電路中に設けられ、前記検出手段により充電中と検出され、前記監視手段により前記通信機本体の状態が送信に遷移したと判断されると、充電電流を他の状態のときよりも減じるよう制御する充電制御手段とを備えることを特徴とする。

また、前記充電制御手段が、前記充電路をオン・オフするスイッチング素子と、このスイッチング素子をオン・オフするデューティ比を、前記検出手段の検出結果と前記監視手段の監視結果により制御するコントロール部とからなることを特徴とする。

また、前記コントロール部は、さらに、電池電圧と送信電力とから充電電流のデューディ比を求めるテーブルを備え、前記通信機本体が充電中で、送信状態に遷移した際に、そのときの電池電圧と送信電力から前記テーブルを参照してデューティ比を求め、その比率で前記スイッチング素子をオン・オフ制御することを特徴とする。

また、前記充電制御手段が、前記充電路をオン・オフするスイッチング素子と、このスイッチング素子をオン・オフするデューティ比を、予め定められた値で制御するコントロール部とからなることを特徴とする。

また、通信機本体に内蔵の電池が充電中であるか否かを検出する検出手段と、
前記通信機本体の状態遷移を監視する監視手段と、外部回路から前記電池の充電路中に設けられ、前記検出手段により充電中と検出され、前記監視手段により前記通信機本体の状態が送信に遷移したと判断されると、前記外部回路から前記電池への充電を中断するように制御する充電制御手段とを備えたことを特徴とする。

さらに、前記電池の電圧が、前記移動機本体が送信できない電圧又はあらかじめ定められた電圧になる前に、前記中断を解除することを特徴とする。

本発明の移動体通信機は、電池が充電状態にあり、且つ、送信回路が送信状態にある場合には、充電電流を、送信状態に無い場合の充電電流よりも減少させたので、充電中に送信をしても全体の発熱量は大きくならず、特別な放熱手段を追加する必要がないものである。

また、電池電圧を減少させることなく送信状態を維持することができるので、長時間の送信を行うことができるものである。

また、充電電流を間欠的に流れる電流、特に、電池電圧と送信電力から前記テーブルを参照してデューティ比を求め、その比率で前記スイッチング素子をオン・オフ制御するようにしたので、電池電圧を維持しながら、送信を連続して行う制御を比較的厳密に行うことができ、しかも初期の目的である通信機本体の温度上昇も抑えることができる。

また、送信中は、電池への充電を中断するようにしたので、その制御手段は簡単に構成することができる。

さらに、この場合に、電池の電圧を監視して、送信ができなくなる電圧又はあらかじめ定められた電圧になる前に前記中断を解除すれば、長時間の送信を行うことができるものである。

以下本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

第１図において、１は通信機本体である携帯電話機、２は充電回路である。充電回路２は電界効果型トランジスタ３を介して二次電池４に接続されている。充電回路２のソケットに携帯電話機１のプラグが差し込まれることで両者が電気的に接続状態となる。電池４は電源スイッチ５を介して送受信回路６、中央演算処理回路（以下ＣＰＵと言う。）７、メモリ８、及び充電制御回路９の夫々の電源端子に接続されている。１０は携帯電話機１を制御するためのコントロール部であるプロセッサであり、ＣＰＵ７とメモリ８を含む。また、電界効果型トランジスタは後述する間欠充電の場合にはスイッチング素子として働く。

送受信回路６は一般に知られている送信回路６ａ、受信回路６ｂ及び図示していないが、その他必要な回路が存在する。

ＣＰＵ７には電源スイッチ５のオン・オフを検知する機能があり、これは電源スイッチ５の状態を監視するＣＰＵ７内部に設けられたレジスタの状態を監視することによって行われる。また、ＣＰＵ７には送受信回路７が送信状態にあるのか、受信状態にあるのか、あるいは待ち受け状態にあるのかを検知する状態監視機能があり、こらは、ＣＰＵ７内部に設けられた状態レジスタの状態を監視することによって行われる。

送信回路６ａが動作状態にあるとき、送受信回路６のアンテナ回路に設けられている電界強度検出器の出力をＣＰＵ７に取り込むことにより、送信回路６ａの送信電力が検出される。

さらに、ＣＰＵ７には送信回路６ａが動作状態にあるときの平均消費電力を検出する機能、電池４への充電電流を検出する機能、及び充電制御回路９への制御信号を作る演算機能が備ええられている。なお、ＣＰＵ７は電源スイッチ５がオフの場合でも必要最低限の回路は動作状態にあるよう設定されている。具体手段については記載を省略する。

メモリ８はＣＰＵ７をコントロールするために必要とするプログラム８ａがＲＯＭ領域に、後述するテーブル１（８ｂ），テーブル２（８ｃ）がＲＡＭ領域に記憶されている。

充電制御回路９は、後述する制御信号によって、電界効果型トランジスタ２のゲートに信号を加えて、充電制御をするが、初期状態の充電経路９ａが別に設けられている。

次に、テーブル１，２について図３，４を参照して説明する。テーブル１（図３）は電池４の電池電圧と充電電流の関係を示しており、この携帯電話機は電池４の電圧が４．２ボルトになると充電回路２からの充電が停止する。つまり満充電になる。そして、電池４の電圧が３．３ボルト以下になると信号を受信できなくなり、３．４ボルト以下になると信号を送信できなくなるよう構成されている。ＣＰＵ７は電池４の電圧を検出し、メモリ８のテーブル１を参照して充電電流の値を検出する。例えば、電池４の電圧が４ボルトとすると、テーブル１より、充電電流は６００ｍＡとなる。

テーブル２は携帯電話機の送信電力と携帯電話機の送信時の平均消費電流との関係を示しており、基地局からの命令あるいは、送信時における電波の状態などで、送信電力は変化する。送受信回路６の電界強度検出回路の出力から送信電力を検出し、テーブル２を参照して、そのときの平均消費電流の値を検出する。例えば、送信電力が２０ｄＢｍのときの平均消費電流は３００ｍＡ、１０ｄＢｍのときは１５０ｍＡとなる。

次に、図１の回路の動作を、図２〜６を参照して説明する。

まず、図２に示すように携帯電話機に充電回路２が接続されているか否かが判断（Ｓ１）される。接続されていなければ、再びその判断がなされる。接続されていると、次に、携帯電話機の電源スイッチ５が投入されているか否かが判断（Ｓ２）される。この判断はＣＰＵ７のレジスタの状態を見て行われる。電源スイッチ５が切断状態であると、通常の充電制御（Ｓ３）が行われる。つまり、電池４の電圧を監視しながら、充電を行い、電池４の電圧が４，２ボルトに達すると、満充電と判断して、電界効果型トランジスタ３をオフにして充電を完了する。

電源スイッチ５が投入状態にあると、ＣＰＵ７で携帯電話機の状態確認（Ｓ４）が行われる。すなわち、携帯電話機が送信状態にあるか、受信／待ち受け状態にあるかが判断（Ｓ４）される。携帯電話機が受信状態あるいは待ち受け状態にあるとき、この時は通常の充電制御（Ｓ５）が行われる。この充電制御は（Ｓ３）における制御と同様のものである。受信／待ち受け状態のときは携帯電話機における消費電力は送信時に比較して小さいので通常の充電制御で十分である。

携帯電話機が送信状態にあるとき、すなわち充電しながら送信している場合、まず、ＣＰＵ７で携帯電話機の送信電力が検出（Ｓ６）される。次に、ＣＰＵ７で電池４の電圧が検出（Ｓ７）される。このステップ（Ｓ６）（Ｓ７）は順序が逆であっても良い。図３，４のテーブル１，２を参照（Ｓ８）して、ＣＰＵ７において充電電流の値と平均消費電流の値が求められる。この２つの値をＣＰＵ７で演算（Ｓ９）し、演算結果を充電制御回路９に加え充電制御（Ｓ１０）を行う。

次に、この充電制御について説明する。電池４の電圧が４ボルトであると、テーブル１より充電電流６００ｍＡが求められる。また、送信電力が２０ｄＢｍであると、テーブル２より平均消費電流３００ｍＡが求められる。この２つの電流の値を演算すなわち、６００：３００＝２：１を求め、図５に示すように時刻ｔ0〜ｔ１まで６００ｍＡで充電し、ｔ１〜ｔ２まで充電を中止し、ｔ２〜ｔ３まで６００ｍＡで充電する。各期間は同じ長さである。このような形状をした波形（６００ｍＡのとき、トランジスタ３のゲート電圧が最小になるようにする。）を充電制御回路９から出力して、電界効果型トランジスタ３をスイッチング素子として間欠的にオン・オフさせることにより、電流を間欠的に流すことができる。実質平均３００ｍＡを携帯電話機に供給していることになる。

詳述すると、図５の時刻ｔ０〜ｔ１の充電電流の３００ｍＡで送信電力を賄い、残りの３００ｍＡで電池４を充電する。そして、次のｔ１〜ｔ２の間では電池４から３００ｍＡを送信回路などに供給する。結果としては、電池４の電圧を変化させずに送信状態を維持することができる。なお、平均充電電流を３００ｍＡ以下とすると、電池４からの放電が起こり電池は少しずつ消耗する。平均充電電流を３００ｍＡ以上とすると、電池４は充電される。満充電になると、電池電圧が検知されて、充電は中断されることになる。電池４の電圧が下がると再び間欠充電が開始される。

以上の通り、充電しながら送信する場合に、平均充電電流を送信状態に無い時の充電電流（図３の６００ｍＡ，携帯電話機が信号を受信できる状態にあるときの充電電流）よりも小さく設定することにより、充電による発熱を小さくすることができ、送信による発熱と充電による発熱を加えても全体の発熱を抑えることができる。従って、充電しながら送信する場合に本来発熱していたものを抑えるための放熱シートなどの部品を追加する必要は無い。また、充電をしながら送信を続けることができるので長時間送信をすることができる。

送信電力が１０ｄＢｍの場合、平均消費電流は１５０ｍＡとなるのでこの場合の、充電の間欠動作は、図６のようになる。すなわち、演算は６００：１５０＝４：１となり、平均電流１５０ｍＡで充電していることになる。この場合も同様にして充電による発熱を抑えることができる。

なお、上記の実施例では厳密な演算による制御を行ったが、充電しながら、送信をする場合に、予め定められたデューティ比で間欠充電するようにしても良い。この場合、予めメモリにこのデューティ比を記憶させておき、充電しながら送信する場合にＣＰＵ７がこれを呼び出して使用すればよいので制御は簡単である。予め定められたデューティ比は、送信電力に応じて複数設けても良い。

また、間欠充電ではなく、充電電流を下げて、つまり、図５の平均電流３００ｍＡ，図６の１５０ｍＡなど全期間に渡って充電するようにしてもよい。これを実施するには、例えば、電界効果型トランジスタ３のゲート電圧を制御して、所定の充電電圧にすればよい。なお、電池４の電圧が０〜２．０ボルト付近まで、初期充電電流は充電経路９ａを通って流れ、充電制御回路９で電流がコントロールされる。電池４の電圧が２．０〜３．０ボルト付近まで、電界効果型トランジスタ３のゲート電圧を制御して充電電流を決定する。電池４の電圧が３．０〜４．２ボルト付近まで、電界効果型トランジスタ３のゲート電圧は最小になり充電回路２が有する充電能力の最大値で充電ができる。この実施例では６００ｍＡである。

さらに、充電回路が接続されている場合に、送信する場合、充電状態を一旦切断するようにしてもよい。これは、充電しながら送信するという状態を検知し、この検知による信号で充電状態を中断すればよい。もちろん、この場合には電池電圧を監視して、送信ができなくなる電圧になる前に充電を開始するようにすれば長時間の送信を行うことができる。この場合、電池電圧が３．４ボルト（これ以下になると送信不能になる電圧）に近づいたことを検知し、検知した信号で、充電の中断を解除すればよい。上記送信できなくなる電圧の替わりにあらかじめ定められた電圧にしても良い。

充電回路２は図１では外部にあるものとして説明した。すなわち、充電回路２に携帯電話機１の充電端子が接続されることを想定している。しかし、充電回路２が携帯電話機１の中に存在する場合は、充電回路２は常に電池４に接続されている。この場合には、外部のＡＣ電源端子が携帯電話機１に直接接続されることになる。したがって、両者を考慮すると、外部回路と接続可能であり、この外部回路から電力が供給されることにより電池４に充電が行われることが基本となる。

本発明の移動体通信機は、特に携帯電話機にとして有用である。

本発明の一実施例における移動体通信機のブロック図である。同移動体通信機の処理を示すフローチャートである。同移動体通信機を説明するためのテーブルを示す図である。同移動体通信機を説明するためのテーブルを示す図である。同移動体通信機を説明するための充電電流の波形図である。同移動体通信機を説明するための充電電流の波形図である。

符号の説明

１：携帯電話機
２：充電回路
３：電界効果型トランジスタ
４：二次電池
５：電源スイッチ
６：送受信回路
７：中央演算処理回路
８：メモリ
９：充電制御回路
１０：プロセッサ
６ａ：送信回路
６ｂ：受信回路
８ａ：プログラム
８ｂ：テーブル１
８ｃ：テーブル２

Claims

通信機本体に内蔵の電池が充電中であるか否かを検出する検出手段と、
前記通信機本体の状態遷移を監視する監視手段と、
前記検出手段により充電中と検出され、前記監視手段により前記通信機本体
の状態が送信に遷移したと判断されると、前記電池への充電電流を他の状態の
ときよりも減じるよう制御する充電制御手段とを備え、
前記充電制御手段が、通信機本体内における、前記電池の充電路中に設けら
れ、前記充電路をオン・オフするスイッチング素子と、このスイッチング素子をオン・オフするデューティ比を、前記検出手段の検出結果と前記監視手段の監視結果により前記制御を行うコントロール部とからなることを特徴とする移動体通信機。
前記コントロール部は、さらに、電池電圧と送信電力とから充
電電流のデューディ比を求めるテーブルを備え、前記通信機本体が充電中で、
送信状態に遷移した際に、そのときの電池電圧と送信電力から前記テーブルを
参照してデューティ比を求め、その比率で前記スイッチング素子をオン・オフ
制御することを特徴とする請求項１記載の移動体通信機。
通信機本体に内蔵の電池が充電中であるか否かを検出する検出
手段と,
前記通信機本体の状態遷移を監視する監視手段と、
前記検出手段により充電中と検出され、前記監視手段により前記通信機本体
の状態が送信に遷移したと判断されると、充電電流を他の状態のときよりも減じるよう制御する充電制御手段とを備え、
前記充電制御手段には、前記電池の電圧と前記電池への充電電流との関係を示す第1のテーブルを記憶するメモリーと、前記通信機本体が送信状態にある場合の送信電力と、そのときの前記通信機本体の平均消費電流との関係を示す第2のテーブルを記憶するメモリーと、前記充電路をオン・オフするスイッチング素子とを備え、
前記電池が充電状態にあり、前記通信機本体が送信状態にある場合、第1のテーブルを用いて前記電池の電圧から前記電池への充電電流を算出し、第2のテーブルを用いて前記送信電力から前記通信機本体の平均消費電力を算出し、算出された充電電流と平均消費電力との比によって前記スイッチング素子のオン・オフのデューティ比を決定して前記制御を行うことを特徴とする移動体通信機。
通信機本体に内蔵の電池が充電中であるか否かを検出する検出手段と、
前記通信機本体の状態遷移を監視する監視手段と、
前記検出手段により充電中と検出され、前記監視手段により前記通信機本体の状態が送信に遷移したと判断されると、外部回路からの前記電池への充電を中断するように制御するとともに、
前記電池の電圧が、前記移動機本体が送信できない電圧又はあらかじめ定められた電圧になる前に、前記中断を解除するよう制御することを特徴とする移動体通信機。