JP4967601B2

JP4967601B2 - 電子機器、電子機器の充電方法

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Publication number: JP4967601B2
Application number: JP2006295451A
Authority: JP
Inventors: 啓介小出; 義幸田中; 聡岡地; 隆行矢島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2012-07-04
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Description

本発明は、例えばノート型のパーソナルコンピュータなどのバッテリ（２次電池）により動作可能な電子機器、電子機器の充電方法及び当該バッテリに関する。

ノート型のパーソナルコンピュータなどのモバイル電子機器にて多用されているリチウム・イオンバッテリの場合、バッテリセル内部の電圧は、バッテリの充電量（残量）によって変化する特性がある。逆に言うと、充電が進むと、バッテリセル側の電圧が上昇する。例えば、公称電圧４．２Ｖのバッテリセルの場合、充電量が１００％の場合にはバッテリセル側の電圧４．２Ｖであるが、充電量が８０％の場合には４．０Ｖ、充電量が５０％の場合に３．７Ｖというようにバッテリセル側の電圧が低下する。

一方、リチウム・イオンバッテリには、バッテリセル電圧が高いほど、バッテリを構成する正極活物質が溶出しやすくなり、バッテリの性能劣化が顕著になる特性がある。すなわち、セル電圧が高い状態で長期保存を行うと、バッテリ性能が落ち、容量劣化が進んでしまう。このことは、セル電圧が高い状態で長期保存を行うとバッテリの寿命が短くなることを意味する。従って、バッテリの充電量をバッテリの持つ最大充電容量（１００％）に対して、例えば、８０％や５０％に抑えることによってバッテリの容量劣化を抑える効果がある。

より具体的には、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータのユーザが、容量の異なるバッテリを２本有しているとする。ここでは、容量の大きいバッテリをＬバッテリと呼び、容量の少ないバッテリをＳバッテリと呼ぶことにする。本体側でバッテリの最大充電量を固定（決めうち）にしていると「Ｌバッテリは、容量が大きいので、８０％までの充電にして劣化を抑え、Ｓバッテリは、１００％に設定し持続時間を優先したい」といったユーザニーズに応えることができない。

また、このようなリチウム・イオンバッテリでは、充放電レート（Ｃ）が高くなるにつれて充放電サイクル特性が悪化する傾向がある。一方、充電レートが高いと充電時間が短くなり、逆に充電レートが低いと充電時間が長くなる。ここで、充放電レート（Ｃ）とは、電池の公称電流容量に対する充放電電流の割合をいう。１Ｃが公称容量相当分の電流量に当たる。例えば、公称容量２６００ｍＡｈの場合に、０．５Ｃとは１３００ｍＡになる。また、充放電サイクル特性とは、充放電を繰り返すことにより電池容量が低下する現象、またはその割合をいう。従って、充電時間と充放電サイクル特性を考慮して、適正な充電レートに設定されることが一般的である。

パーソナルコンピュータ本体が、並列数の異なる或いはセル容量が異なるためにパック容量が異なる複数種類のバッテリをサポートする場合がある。この場合でも一般的に充電回路の充電電流を固定して運用することが多い。

しかし、パック容量の大きいバッテリに最適な充電電流をパック容量の小さいバッテリに流すと充電レートが高くなってしまい、前述の理由でバッテリ寿命が短くなってしまう。逆にパック容量の小さいバッテリに最適な充電電流をパック容量の大きいバッテリに供給した場合、充電時間が必要以上に長くなったり、充電完了を正しく検知できなくなってしまうなどの不具合が生じる可能性が生じる。

そこで、例えば特許文献１には、本体側のスイッチによって充電量を可変する技術が開示されている。充電電流についてもこれと同様の技術を適用することが考えられる。
特開２００２ー７８２２２号公報（段落［０００６］、図３）

しかしながら、本体側のスイッチによって充電量や充電電流を切り替える技術では、バッテリを挿し変える毎に設定を変更する必要があり、利便性を損なってしまう。また、ユーザは切り替えることを忘れたり、或いは切り替えることすら知らない場合もあり得る。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ユーザが意識することなく、バッテリ毎に所望とする条件でバッテリへの充電を行うことができる電子機器、電子機器の充電方法及びバッテリを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の主たる観点に係る電子機器は、充電を制御することが可能な第１の情報を有するバッテリと、前記バッテリを電源として動作する本体と、前記バッテリを充電する充電手段と、前記バッテリから第１の情報を入手する手段と、前記入手した第１の情報に基づいて前記充電手段によるバッテリへの充電を制御する制御手段とを具備する。

本発明では、バッテリ側に充電を制御することが可能な第１の情報を持たせ、第１の情報に基づいてバッテリへの充電を制御しているので、ユーザが意識することなく、バッテリ毎に所望とする条件でバッテリへの充電を行うことができる。ここで、第１の情報とは、本体側から書き換え可能であることが、最も望ましいが、後述するように例えば当該バッテリに記録されたシリアル番号なども含む意味である。

本発明では、前記第１の情報が、前記バッテリの最大充電量であり、前記制御手段が、前記バッテリの最大充電量になったときに前記バッテリへの充電を停止する構成としてもよい。

本発明では、ユーザが意識することなく、バッテリ毎に所望とするバッテリの最大充電量まで充電することができる。

本発明では、前記第１の情報としてのバッテリの最大充電量が、当該バッテリ毎に所望とする値に設定可能である構成としてもよい。

本発明では、ユーザがバッテリの最大充電量をバッテリ毎に所望とする値に設定することができ、しかもその後はユーザが意識することなく、バッテリ毎に所望とするバッテリの最大充電量まで充電することができる。

本発明では、前記制御手段が、前記バッテリへの充電を停止した後、前記バッテリが最大充電量よりも所定以下の充電量になったときに前記充電手段によるバッテリへの充電を再開させる構成としてもよい。

最大充電量の閾値付近での充放電の繰り返しに関してバッテリによっては、充電モード中と放電モード中で異なる残量管理・計算方法を利用しているタイプがある。その場合、充電モードから放電モードに切り替わった際に、充電量が下がる場合がある。例えば、目標充電量を８０％に設定していたとする。充電量が８０％に達したところで充電を停止すると、バッテリ側にとっては充電モードから放電モードに切り替わる。その場合、残量値が７９％になってしまうケースがある。そこで、本体側が再充電を開始すると、その直後に８０％になり、また、充電を停止するといったように充電ＯＮ／ＯＦＦが頻繁に繰り返されることになる。充放電の連続的な繰り返しは、バッテリにとって劣化の原因にもなりかねない。そこで、本発明では、ヒステリシスを持たせ、充電停止後は、例えば７８％未満に残量低下するまで再充電しないといった制御を行っている。

本発明では、前記バッテリの固有の番号と前記バッテリの最大充電量とを対応付けて記憶する記憶手段を有し、前記第１の情報は、前記バッテリの固有の番号であり、前記制御手段は、前記入手した第１の情報としての前記バッテリの固有の番号に対応する前記バッテリの最大充電量を前記記憶手段から入手し、前記バッテリの最大充電量になったときに前記バッテリへの充電を停止する構成としてもよい。

バッテリの固有の番号としては、例えば当該バッテリに記録されたシリアル番号などであり、本発明では、バッテリの固有の番号を第１の情報として利用することで、バッテリ側に特別の情報を持たせる必要がなくなる。

本発明は、前記第１の情報が、前記バッテリの充電電流であり、前記制御手段は、前記第１の情報としての前記バッテリの充電電流により前記充電手段によるバッテリへの充電を行わせる構成としてもよい。

本発明では、ユーザが意識することなく、バッテリ毎に所望とするバッテリの充電電流で充電することができる。

本発明では、所定の設定機能を有し、前記制御手段は、通常時は予め設定された一の値の充電電流により前記充電手段によるバッテリへの充電を行わせ、前記設定機能により設定されたときに前記第１の情報としての前記バッテリの充電電流により前記充電手段によるバッテリへの充電を行わせる構成としてもよい。

本発明では、ユーザの選択により第１の情報に基づくバッテリへの充電を行わせることができる。例えば、通常のモードによるバッテリの充電と第１の情報に基づくバッテリへの充電とをユーザの選択に委ねることができる。

本発明では、前記バッテリの充電電流を急速充電が可能な値に設定する設定手段を有し、前記制御手段が、前記設定手段により前記充電電流が急速充電の可能な値に設定されたときには前記設定された充電電流が急速充電の可能な充電電流により前記充電手段によるバッテリへの充電を行わせる構成としてもよい。

本発明では、ユーザの要求に応じて急速充電を行うことが可能である。

本発明の別の観点に係る電子機器の充電方法は、充電可能なバッテリを電源として動作する電子機器の充電方法であって、前記バッテリに充電を制御することが可能な第１の情報を持たせ、前記バッテリから第１の情報を入手し、前記入手した第１の情報に基づいて前記バッテリへの充電を制御することを特徴とする。

本発明では、バッテリ側に充電を制御することが可能な第１の情報を持たせ、第１の情報に基づいてバッテリへの充電を制御しているので、ユーザが意識することなく、バッテリ毎に所望とする条件でバッテリへの充電を行うことができる。

本発明では、前記第１の情報が、前記バッテリの最大充電量であり、前記制御として、前記第１の情報としての前記バッテリの最大充電量になったときに前記バッテリへの充電を停止する構成としてもよい。

本発明では、前記第１の情報としてのバッテリの最大充電量は、当該バッテリ毎に所望とする値に設定可能である構成としてもよい。

本発明では、前記第１の情報が、前記バッテリの充電電流であり、前記制御として、前記第１の情報としてのバッテリの充電電流によりバッテリへの充電を行わせる構成としてもよい。

本発明の更に別の観点に係るバッテリは、バッテリ本体と、前記バッテリ本体への充電を制御することが可能な第１の情報を記憶する記憶手段とを具備することを特徴とする。

本発明では、ユーザが意識することなく、バッテリ毎に所望とする条件で当該バッテリへの充電を行うことができる。

本発明では、前記第１の情報が、前記バッテリ本体への最大充電量である構成としてもよい。

本発明では、ユーザが意識することなく、バッテリ毎に所望とするバッテリの最充電電流で充電することができる。

本発明では、前記第１の情報が、前記バッテリ本体への充電電流である構成としてもよい。

本発明によれば、ユーザが意識することなく、バッテリ毎に所望とする条件でバッテリへの充電を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る電子機器としてのノート型のパーソナルコンピュータの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、このパーソナルコンピュータ１００は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１１０と、液晶表示デバイス（ＬＣＤ）１２０、メモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）１３０、ノースブリッジ（ＮｏｒｔｈＢｒｉｄｇｅ）１４０、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１５０、サウスブリッジ（ＳｏｕｔｈＢｒｉｄｇｅ）１６０、エンベディッドコントローラ（ＥＣ：ＥｍｂｅｄｄｅｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１７０、バッテリチャージャ（ＢａｔｔｅｒｙＣｈａｒｇｅｒ）１８０及びこのパーソナルコンピュータ１００本体に対して着脱自在なバッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）１９０からその主要部が構成される。ここで、パーソナルコンピュータ１００本体とは、パーソナルコンピュータ１００からバッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）１９０を除いた部分をいう。

ＣＰＵ１１０は、このパーソナルコンピュータ１００全体を統括的に制御する。液晶表示デバイス１２０は、このパーソナルコンピュータ１００における画面を表示する。メモリ１３０は、必要なプログラムを記憶し、また処理のための作業用のメモリでもある。ノースブリッジ１４０は、液晶表示デバイス１２０やメモリ１３０などを管理する。ハードディスクドライブ１５０は、データやプログラムなどを記憶する。サウスブリッジ１６０は、ハードディスクドライブ１５０などを管理する。

エンベディッドコントローラ１７０は、通常のノート型のパーソナルコンピュータ１００が有するデバイスとして存在し、ここで示すパーソナルコンピュータ１００の場合には、大きく分けて３つの機能を有している。エンベディッドコントローラ１７０は、本来は、キーボード関連の処理やＡＣＰＩ（ＡｄｖａｎｃｅｄＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄＰｏｗｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）で規定される電源管理をすべきデバイスではあるが、ここでは、エンベディッドコントローラ１７０は、このデバイスの残リソースを活かして、本発明に係る付加機能を実現することができる。すなわち、
（１）ＫｅｙｂｏａｒｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＫＢＣ）：Ｋｅｙｂｏａｒｄの制御
（２）ＡＣＰＩ／ＥＣ：ＡＣＰＩに対応した電源管理
（３）ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＩＯＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：Ｕｔｉｌｉｔｙとのインタフェースを提供
このＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＩＯＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒを用いて、マン・マシン・インタフェースであるユーティリティソフトウエアと通信することにより、ユーザが、ユーティリティを通じて設定した情報を得ることができる。また、逆に、エンベディッドコントローラ１７０が持つ情報を、ユーティリティを通じてユーザに視覚的に提供することもできる。

図２はハードウェア側のエンベディッドコントローラ１７０、バッテリ１９０及びバッテリチャージャ１８０とオペレーティングソフトウエア（ＯＳ）側のユーティリティソフトウエア２１０との関係を示したブロック図である。

エンベディッドコントローラ１７０は、バッテリ１９０に対しては以下の機能を有している。
（１）バッテリ１９０よりＳＭ−ＢＵＳ（ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔＢｕｓ）２００などを通じて、バッテリ１９０の残容量を取得することができる。
（２）バッテリチャージャ１８０に対するＯＮ／ＯＦＦ制御信号を具備しているため、バッテリ１９０の残量に関係なく充電を停止することができる。
（３）バッテリ１９０のプレゼンス（バッテリの抜き差し）を検知することができる。

バッテリチャージャ１８０は、バッテリ１９０に対して充電を行う。

ユーティリティソフトウエア２１０は、ＯＳ上で動作するソフトウエアであり、以下が主な役割である。
（１）バッテリの目標充電量を設定するためのマン・マシン・インタフェースとして機能する。
（２）現在の設定値を視覚的に表現する。
（３）設定が変更された場合、それをエンベディッドコントローラ１７０に通知する。
図３はユーティリティソフトウエア２１０によって画面上に表示されるユーティリティ画面２２０の一例を示す図である。
図３に示す画面上で、ユーザは現在接続されているバッテリ１９０の最大充電量を１００％、８０％、５０％といったように設定することが可能である。この設定された値がユーティリティソフトウエア２１０からエンベディッドコントローラ１７０に通知される。

図４及び図５はバッテリ１９０の内部構成を示す図である。
これらの図に示すように、バッテリ１９０は、制御マイコン１９１、メモリ１９２、複数のセル１９３からその主要部が構成される。
制御マイコン１９１は、バッテリ１９０の残容量の管理やバッテリ１９０の持つ様々な情報をＳＭ−ＢＵＳ２００を通じて外部に提供する役割を担う。
メモリ１９２は、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリであり、様々な管理情報を記録・読み出しを行うことができる。

ここで、図４に示すバッテリ１９０は、セル１９３の配列が"３直列１並列"の場合であり、図５に示すバッテリ１９０は、セル１９３の配列が"３直列２並列"の場合である。図５に示すバッテリ１９０は、図４に示すバッテリ１９０に比べ、セル数が２倍となっているため、最大容量も２倍となる。従って、バッテリ充電電流値を図５に示すバッテリ１９０に最適化した場合、図４に示すバッテリ１９０の場合には、電流値をその約半分にしないとバッテリ１９０の劣化を加速することになってしまう。一方、図４に示すバッテリ１９０に最適化した場合、図５に示すバッテリ１９０の場合には、その２倍にしないと充電時間が多くかかってしまう。

図６は図５に示したバッテリ１９０を更に詳細に示すブロック図である。
図６に示すように、バッテリ１９０は、制御マイコン１９１、メモリ１９２、６個のセル１９３の他に、本体側との間の接続端子１９０Ａ、フューズ１９４、充電制御用のスイッチ（ＦＥＴ）１９５、放電制御用のスイッチ（ＦＥＴ）１９６、過電圧監視用の２ｎｄ保護ＩＣ１９７、セルの温度を監視するサーミスタ１９８、電流検出用の抵抗１９９及びアナログ系の回路と制御マイコン１９１との間での信号インタフェースとしてのアナログフロントエンド（ＡＦＥ）１９０Ｂを有する。

図７はエンベディッドコントローラ１７０とバッテリ１９０との間の通信の概略を説明するための図である。
エンベディッドコントローラ１７０とバッテリ１９０との間は、ＳｍａｒｔＢａｔｔｅｒｙＳｙｓｔｅｍにて規定される様々な情報を授受することができる。ここでは、情報授受の通信仕様として、ＳＭ−ＢＵＳ２００を使用する。

ＳｍａｒｔＢａｔｔｅｒｙＳｙｓｔｅｍとは、二次電池の残量計算を行ったり、充放電電流などを監視するバッテリ管理用規格であり、ノート型のパーソナルコンピュータやデジタルスチルカメラ、電気自動車などのバッテリパック組み込んで利用できる。

ＳＭ−ＢＵＳ２００とは、コンピュータのコンポーネント（特に半導体ＩＣ）間の通信を考慮して考案された２線式（ＣＬＯＣＫとＤＡＴＡ）のバスである。バスに接続された個々のデバイスが固有のアドレスを持ち、このアドレスを使ってピアツーピアのコミュニケーションが行なえるようになっている。

本実施形態では、エンベディッドコントローラ１７０内のＳＭ−ＢＵＳフロントエンド１７０Ｆとバッテリ１９０内の制御マイコン１９１のＳＭ−ＢＵＳフロントエンド１９１Ｆとの間でＳＭ−ＢＵＳ２００を介してＳｍａｒｔＢａｔｔｅｒｙＳｙｓｔｅｍでの規定に従った方法にて、バッテリ残量や充電電流値情報の授受を行っている。また、ＳｍａｒｔＢａｔｔｅｒｙＳｙｓｔｅｍでの規定に従ってカスタムコマンドを追加し、最大充電値を管理している。

図８はこのパーソナルコンピュータ１００本体にバッテリ１９０が接続された場合のＳＭ−ＢＵＳ２００を介しての通信の一例を示すタイミングチャートである。

エンベディッドコントローラ１７０とバッテリ１９０との間におけるＳＭ−ＢＵＳ２００を介しての通信は、エンベディッドコントローラ１７０側がマスターデバイスとして、バッテリ１９０側がスレーブデバイスとして行われる。すなわち、バッテリ１９０は、エンベディッドコントローラ１７０からの発行されるコマンド情報に応じて、レスポンス情報を提供する。例えば、エンベディッドコントローラ１７０が、ＳｍａｒｔＢａｔｔｅｒｙＳｙｓｔｅｍで規定されている"ＲｅｌａｔｉｖｅＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ"コマンド（バッテリ残量取得）を発行した場合、バッテリは現在の残容量をマスターデバイスであるエンベディッドコントローラ１７０に返答する。すなわち、エンベディッドコントローラ１７０は、ＳｍａｒｔＢａｔｔｅｒｙＳｙｓｔｅｍによる規定を利用してバッテリ１９０が持つ様々な情報を取得することができる。本実施形態では、このようなＳｍａｒｔＢａｔｔｅｒｙＳｙｓｔｅｍによる規定を利用している。

パーソナルコンピュータ１００本体にバッテリ１９０が接続されるとイベントが発生する（ステップ８０１）。
まず、エンベディッドコントローラ１７０が、バッテリ１９０に対して充電電流取得のコマンドを発行する（ステップ８０２）。
バッテリ１９０は、メモリ１９２に記憶されている第１の情報としての充電電流をエンベディッドコントローラ１７０に返答する（ステップ８０３）。
エンベディッドコントローラ１７０は、取得した充電電流情報に基づきバッテリ１９０への充電電流を設定する。

次に、エンベディッドコントローラ１７０が、バッテリ１９０に対して最大充電容量取得のコマンドを発行する（ステップ８０４）。
バッテリ１９０は、このコマンドを受信すると、メモリ１９２に記憶されている第１の情報としての最大充電容量をエンベディッドコントローラ１７０に返答する（ステップ８０５）。
エンベディッドコントローラ１７０は、取得した最大充電容量情報に基づきバッテリ１９０への最大充電容量を設定する。

次に、エンベディッドコントローラ１７０が、バッテリ１９０に対してバッテリ残量取得のカスタムコマンドを発行する（ステップ８０６）。
バッテリ１９０は、このコマンドを受信すると、その時点におけるバッテリ１９０のバッテリ残量をエンベディッドコントローラ１７０に返答する（ステップ８０７）。
エンベディッドコントローラ１７０では、ステップ８０７で取得したバッテリ残量とステップ８０５で取得した最大充電量値とを比較し、バッテリ残量がターゲットとなる値以上の場合には充電を停止させる。

バッテリ１９０のバッテリ残量は時々刻々と変化するので、定期的にバッテリ１９０が本体に接続されている状態で定期的にステップ８０６及びステップ８０７の処理が実行される。

図９はバッテリ１９０における最大充電量の記録の動作を示すタイミングチャートである。
本実施形態においては、エンベディッドコントローラ１７０がカスタムコマンドによってバッテリ１９０に最大充電量値を記録させる。バッテリ１９０側は、上記の最大充電量値を単なるデータとして扱う。すなわち、バッテリ１９０側は、実際の充電ＯＮ／ＯＦＦ制御はエンベディッドコントローラ１７０側が行うため、あくまでもメモリ（不揮発性メモリ）１９２に記録する役割のみを担う。

具体的には、エンベディッドコントローラ１７０側でバッテリ１９０側にデータ（最大充電容量値）を記録したい場合に最大充電容量値ＷＲＩＴＥのカスタムコマンドを発行する（ステップ９０１）。
バッテリ１９０側では、このカスタムコマンドによって与えられたデータ（最大充電容量値）をメモリ（不揮発性メモリ）１９２に記録する。

図１０は上記カスタムコマンド（最大充電容量ＷＲＩＴＥ）などを受けた場合のバッテリ１９０側の動作を示すフローチャートである。
バッテリ１９０側は上記カスタムコマンド（最大充電容量ＷＲＩＴＥ）を受けた場合、コマンド共に与えられるデータをＥＥＰＲＯＭなどのメモリ（不揮発性メモリ）１９２に記録する。
バッテリ１９０側では、コマンド待ちの状態（ステップ１００１）からコマンドを受信すると、そのコマンドの内容に応じてそれぞれの動作を行う（ステップ１００２）。
（１）最大充電容量ＷＲＩＴＥのコマンドの場合
データをメモリ（不揮発性メモリ）１９２に記録する（ステップ１００３）。
（２）最大充電容量ＲＥＡＤのコマンドの場合
メモリ（不揮発性メモリ）１９２から最大充電容量のデータを取得し（ステップ１００４）、データをマスターデバイスとしてのエンベディッドコントローラ１７０側に返信する（ステップ１００５）。
（３）それ以外のコマンドの場合
受信したコマンドに応じた処理を行う（ステップ１００６）。

図１１は特定のバッテリ充電値で充電を停止する制御におけるエンベディッドコントローラ１７０側の動作を示すフローチャートである。

この実施形態では、特定のバッテリ充電値で充電を停止する場合には以下の２つのケースが想定される。

ＣＡＳＥ−１バッテリが接続された場合
（１）エンベディッドコントローラ１７０は、バッテリ１９０が接続されたことを検知した後、バッテリ・カスタムコマンドにて目標充電値情報を取得する。
（２）ＳＭ−ＢＵＳ２００を通じて、バッテリ１９０の残量（充電量）を定期的にＲＥＡＤする。
（３）ＳＴＥＰ−１にて取得した目標充電値とＳＴＥＰ−２にて取得したバッテリ１９０の充電量を比較し、バッテリ残量が目標充電値以上であった場合、バッテリチャージャ１８０に対して、充電停止を指示する。
ＣＡＳＥ−２ユーティリティにて目標充電値設定が変更された場合
（１）ユーティリティ２１０よりエンベディッドコントローラ１７０に対して設定変更要求及び目標充電値が発行される。
（２）エンベディッドコントローラ１７０は、ユーティリティ２１０より与えられた目標充電値情報をバッテリ・カスタムコマンドに書き込む。
（３）ＳＭ−ＢＵＳ２００を通じて、バッテリ１９０の残量（充電量）を定期的にＲＥＡＤする。
（４）ＳＴＥＰ−１にて取得した目標充電値とＳＴＥＰ−３にて取得したバッテリ１９０の充電量を比較し、バッテリ残量が目標充電値以上であった場合、バッテリチャージャ１８０に対して、充電停止を指示する。

以下、図１１に示したフローチャートに沿ってエンベディッドコントローラ１７０側の制御動作を説明する。
エンベディッドコントローラ１７０側では、ユーティリティ２１０より目標充電値設定の変更要求がされたかどうかを判断している（ステップ１１０１）。
目標充電値設定の変更要求がされた場合には、バッテリ１９０が接続されるのを待つ（ステップ１１０２）。
バッテリ１９０が接続されると、バッテリ１９０に対してバッテリ最大充電容量値の記録のカスタムコマンドを発行する（ステップ１１０３）。

一方、ステップ１１０１において目標充電値設定の変更要求がされない場合にもバッテリ１９０が接続されるのを待つ（ステップ１１０４）。
バッテリ１９０が接続されると、バッテリ１９０に対してバッテリ１９０側に記録されたバッテリ最大充電容量値の取得のカスタムコマンドを発行する（ステップ１１０５）。

その後、バッテリ１９０からバッテリ残量を取得すると（ステップ１１０６）、バッテリ残量が目標充電値以上であるかを比較して充電を停止するかどうかを判断し（ステップ１１０７）、充電を停止する場合には（ステップ１１０８）、バッテリチャージャ１８０に対して、充電オフを指示する（ステップ１１０９）。一方、充電すると判断した場合には、バッテリチャージャ１８０に対して、充電オンを指示する（ステップ１１１０）。

図１２はバッテリ１９０に対する充電電流を制御するエンベディッドコントローラ１７０側の動作を示すフローチャートである。
エンベディッドコントローラ１７０側では、バッテリ１９０が接続されるのを待っている（ステップ１２０１）。
バッテリ１９０が接続されると、バッテリ１９０側から第１の情報としての充電電流値情報を取得する（ステップ１２０２）。
取得した充電電流値情報に基づき電流値を判断し（ステップ１２０３）、バッテリチャージャ１８０に対して充電電流の切り替えを指示する（ステップ１２０４）。

以上説明したように、本実施形態におけるバッテリの充電制御に関する技術では、バッテリ側に充電を制御することが可能な第１の情報としてバッテリ最大充電容量値や充電電流値を持たせ、第１の情報としてバッテリ最大充電容量値や充電電流値に基づいてバッテリ１９０への充電容量や充電電流を制御しているので、ユーザが意識することなく、バッテリ１９０毎に所望とする条件でバッテリへの充電を行うことができる。

すなわち、既に説明しているが図１３に示す表は、公称電圧４．２Ｖのバッテリセルの場合の容量と電圧関係の一例である。ただし、バッテリの特性により電圧と容量の関係に差はある。また、リチウム・イオンバッテリには、バッテリセル電圧が高いほど、バッテリを構成する正極活物質が溶出しやすくなり、バッテリの性能劣化が顕著になる特性がある。すなわち、セル電圧が高い状態で長期保存を行うと、バッテリ性能が落ち、容量劣化が進んで、バッテリの寿命が短くなる。図１４は、１００％（４．２Ｖ）、８０％（４．０Ｖ）、５０％（３．７Ｖ）の各々の状態において、長期保存した場合の容量劣化率をイメージにて示したものである。バッテリ充電量をバッテリの持つ最大充電容量（１００％）に対して、例えば、８０％や５０％に抑えることによってバッテリの容量劣化を抑える効果がある。本実施形態においては、個々のバッテリ毎に充電容量を設定することができる。より具体的には複数のバッテリを保有する場合、バッテリの寿命を重視するか、バッテリ駆動時の動作時間を優先するのかといった利用用途に応じた設定を個々のバッテリに対して行える。そして、バッテリ側に第１の情報として最大充電量を記憶させることにより、バッテリを接続するたびにユーザが設定する手間を省くことができ、ユーザビリティの向上を図ることができる。

また、既に説明したようにリチウム・イオンバッテリでは、充放電レートが大きくなるにつれて充放電サイクル特性が悪化する傾向がある。図１５のグラフは、一般的なリチウムイオンバッテリセルの充放電レートを変化させて充放電サイクルを繰り返した場合の容量劣化を示したものである。この図から充放電レートが高くなるにつれて放電容量が減少し、バッテリ寿命が短くなっていることが分かる。また、一般的に、図１６のグラフに示すように、充電レート高いと充電時間が短くなり、逆に充電レートが低いと充電時間が長くなる。複数の容量が異なるバッテリに対して、それぞれに最適な充電電流を供給できることができる。本実施形態では、ユーザの指示によってバッテリ毎に充電電流が設定可能であるので、充放電サイクルによる劣化を抑制してバッテリ寿命をより長持ちさせることができ、或いは適正な充電電流により充電時間を短縮することができる。そして、バッテリ側に第１の情報として充電電流を記憶させることにより、バッテリを接続するたびにユーザが設定する手間を省くことができ、ユーザビリティの向上を図ることができる。

なお、本発明は、上記の実施形態には限定されず、様々な変形例が考えられる。

例えば、バッテリに対して最大充電量などのカスタムコマンドを追加できない場合、以下の手段でも同様の機能を実現することができる。本体側に、ＥＣからアクセス可能な場所にＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを搭載バッテリの持つユニークな情報（例えば、シリアル番号）と最大充電量の設定を紐付ける。バッテリの持つユニークな情報（例えば、シリアル番号）と最大充電量の設定を紐付け情報を本体の不揮発性メモリに記憶・管理する。ノート型のパーソナルコンピュータにおいて一般的に使用されるバッテリは、シリアル番号をその内部メモリに記憶しており、ＳＭ−ＢＵＳ等を経由してその情報を読み出すことができる。シリアル番号と最大充電量を紐付けることによって、バッテリの判別を行うことができる。

また、閾値付近での充放電の繰り返しに関してバッテリによっては、充電モード中と放電モード中で異なる残量管理・計算方法を利用しているタイプがある。その場合、充電モードから放電モードに切り替わった際に、充電量（ＥＣがバッテリから得ることのできる残量情報、あるいは、バッテリが内部的に管理している残量情報）が下がる場合がある。例えば、目標充電量を８０％に設定していたとする。充電量が８０％に達したところで充電を停止すると、バッテリ側にとっては充電モードから放電モードに切り替わる。その場合、残量値が７９％になってしまうケースがある。そこで、ＥＣ側が再充電を開始すると、その直後に８０％になり、また、充電を停止するといったように充電オン／オフが頻繁に繰り返されることになる。充放電の連続的な繰り返しは、バッテリにとって劣化の原因にもなりかねない。そこで、ヒステリシスを持たせ、充電停止後は、例えば、７８％未満に残量低下するまで再充電しないといった制御を行うことが望ましい。

更に、上記の実施態様例では、マンマシンインターフェースとしてＯＳ上で動作するユーティリティを用いたが、専用のボタンなどの入力装置やＬＥＤなどの表示装置を用いることによって、よりユーザビリティを向上させることも可能である。

また更に、上記の実施態様例では、バッテリ装着時に自動的に個々のバッテリに対して適切な充電電流を設定するとしたが、デフォルトではバッテリの容量によらず統一した充電電流とし、専用のメカボタンまたはユーティリティ等の入力装置により、本発明の機能を選択できるようなユーザビリティを提供することも可能である。

更に、個々のバッテリで規定される充電電流とは別に、オプションコマンドなどで急速充電用充電電流値を設け、専用の入力装置（メカボタンまたはユーティリティ等）により、本発明と同様の原理で急速充電機能をサポートすることも可能である。

また、上記の実施形態では、電子機器としてノート型のパーソナルコンピューを例にとり説明したが、バッテリを有する電子機器であれば本発明を適用できることは勿論である。例えば、携帯可能なゲーム機器や携帯電話などに本発明を適用することができる。

更に、本体側とバッテリ側との間のやり取りをＥＣやそれに伴った規格を利用するものであったが、他の規格や専用のデバイスとやり取りを行うようにしても勿論構わない。

本発明の一実施形態に係る電子機器としてのノート型のパーソナルコンピュータの構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係るハードウェア側のエンベディッドコントローラ、バッテリ及びバッテリチャージャとオペレーティングソフトウエア（ＯＳ）側のユーティリティソフトウエアとの関係を示したブロック図である。本発明の一実施形態に係るユーティリティー画面の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係るバッテリの内部構成を示す図（その１）である。本発明の一実施形態に係るバッテリの内部構成を示す図（その２）である。図５に示したバッテリを更に詳細に示すブロック図である。本発明の一実施形態に係るエンベディッドコントローラとバッテリとの間の通信の概略を説明するための図である。本発明の一実施形態に係るパーソナルコンピュータ本体にバッテリが接続された場合のＳＭ−ＢＵＳを介しての通信の一例を示すタイミングチャートである。本発明の一実施形態に係るバッテリにおける最大充電量の記録の動作を示すタイミングチャートである。本発明の一実施形態に係るカスタムコマンド（最大充電容量ＷＲＩＴＥ）などを受けた場合のバッテリ側の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る特定のバッテリ充電値で充電を停止する制御におけるエンベディッドコントローラ側の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係るバッテリに対する充電電流を制御するエンベディッドコントローラ側の動作を示すフローチャートである。セル電圧と容量との関係を示す表である。充電量一定の場合の保存期間と劣化率との関係を示すグラフである。充放電レートとサイクル特性との関係を示すグラフである。充放電レートと充電時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

１００パーソナルコンピュータ
１１０ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）
１２０液晶表示デバイス（ＬＣＤ）
１３０メモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）
１４０ノースブリッジ（ＮｏｒｔｈＢｒｉｄｇｅ）
１５０ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）
１６０サウスブリッジ（ＳｏｕｔｈＢｒｉｄｇｅ）
１７０エンベディッドコントローラ（ＥＣ：ＥｍｂｅｄｄｅｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）
１８０バッテリチャージャ
１９０バッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）
２００ＳＭ−ＢＵＳ（ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔＢｕｓ）

Claims

バッテリと、
前記バッテリを電源として動作する本体と、
前記バッテリを充電する充電手段と、
前記バッテリの最大充電容量値を入手する入手手段と、
前記入手した最大充電容量値に対する複数の割合を目標充電値として、表示画面に表示させ、当該複数の割合のいずれかの一の割合をユーザに選択させることで前記目標充電値を選択可能とさせる設定手段と、
前記選択された目標充電値に基づいて前記充電手段によるバッテリへの充電を停止させる制御手段と
を具備し、
前記バッテリは、前記最大充電容量値を有し、
前記入手手段は、前記バッテリから前記最大充電容量値を入手し、
前記制御手段は、前記設定手段により目標充電値が選択された場合には、当該選択された目標充電値を最大充電量値として前記バッテリに記録させることを特徴とする電子機器。
充電可能なバッテリを電源として動作する電子機器の充電方法であって、
前記バッテリの最大充電容量値を入手し、
前記入手した最大充電容量値に対する複数の割合を目標充電値として、表示画面に表示させて当該複数の割合のいずれかの一の割合をユーザに選択させることで前記目標充電値を選択可能とし、
前記目標充電値が選択された場合には、前記選択された目標充電値に基づいてバッテリへの充電を停止させるよう制御し、
前記バッテリは、前記最大充電容量値を有し、
前記最大充電容量値の入手は、前記バッテリから入手し、
前記目標充電値が選択された場合には、更に当該選択された目標充電値を最大充電量値として前記バッテリに記録させる
ことを特徴とする電子機器の充電方法。