(57)【要約】【課題】リチウムイオン電池の状態を正確に判定する。【解決手段】リチウムイオン電池と、タッチパネルと、前記リチウムイオン電池の変形量を検出する変形量検出部と、前記タッチパネルが接触状態であるか否かを判定する接触判定部と、前記接触判定部による判定結果に基づき、前記タッチパネルが非接触状態である場合に前記変形量検出部により検出された前記変形量を用いて前記リチウムイオン電池の状態判定を行う状態判定部と、を有する電子機器。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムイオン電池と、
タッチパネルと、
前記リチウムイオン電池の変形量を検出する変形量検出部と、
前記タッチパネルが接触状態であるか否かを判定する接触判定部と、
前記接触判定部による判定結果に基づき、前記タッチパネルが非接触状態である場合に前記変形量検出部により検出された前記変形量を用いて前記リチウムイオン電池の状態判定を行う状態判定部と、
を有する電子機器。
【請求項２】
前記状態判定部は、前記変形量の大きさが所定の閾値を超えた場合に異常状態と判定する請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記状態判定部は、前記変形量検出部により検出された１つの前記変形量を初期値として記録しておき、前記初期値に基づいて前記閾値を決定する請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記状態判定部は、前記変形量の大きさに加えて、前記変形量の時間変化率に基づいて前記状態判定を行う請求項２又は３に記載の電子機器。
【請求項５】
前記変形量検出部は、歪みゲージ又は圧力センサである請求項１ないし４いずれか１項に記載の電子機器。
【請求項６】
リチウムイオン電池と、タッチパネルと、前記リチウムイオン電池の変形量を検出する変形量検出部とを有する電子機器の制御方法において、
前記タッチパネルが接触状態であるか否かを判定する接触判定ステップと、
前記接触判定ステップにおける判定結果に基づき、前記タッチパネルが非接触状態である場合に前記変形量検出部により検出された前記変形量を用いて前記リチウムイオン電池の状態判定を行う状態判定ステップと、
を有する電子機器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池であるリチウムイオン電池は、スマートフォン等の電子機器に広く用いられているが、充放電の繰り返し等により劣化することが知られている。特に、リチウムイオン電池は、充放電の繰り返しによる内部の積層体の膨張や、内部温度の上昇による電解液の気化により内圧が上昇することにより膨張する場合がある。このようなリチウムイオン電池の劣化を放置すると、発火や爆発をもたらす危険性がある。
【０００３】
そこで、リチウムイオン電池の膨張により生じる圧力を検出する圧力センサを設け、この圧力センサの出力信号に基づいてリチウムイオン電池の変形の有無を監視することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５８８１５９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、リチウムイオン電池の変形を検出するために用いられる圧力センサは、リチウムイオン電池の膨張以外に、当該リチウムイオン電池を搭載した電子機器に加わる外的要因を検出してしまうことが考えられる。このように、外的要因を検出すると、リチウムイオン電池の状態を正確に判定することができない場合がある。
【０００６】
外的要因としては、例えば、ユーザによってタッチパネルになされる操作がある。スマートフォン等の電子機器には、タッチパネルが設けられており、ユーザによって頻繁に操作が行われるので、リチウムイオン電池の状態が誤判定される可能性が高い。
【０００７】
また、電子機器がユーザによって使用されていない場合であっても、バッグの中に収容されて持ち運ばれているような状態においては、電子機器に加わる圧力が誤判定の要因となり得る。
【０００８】
本発明は、リチウムイオン電池の状態を正確に判定することを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示の技術は、リチウムイオン電池と、タッチパネルと、前記リチウムイオン電池の変形量を検出する変形量検出部と、前記タッチパネルが接触状態であるか否かを判定する接触判定部と、前記接触判定部による判定結果に基づき、前記タッチパネルが非接触状態である場合に前記変形量検出部により検出された前記変形量を用いて前記リチウムイオン電池の状態判定を行う状態判定部と、を有する電子機器である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、リチウムイオン電池の状態を正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る電子機器の概略構成を例示するブロック図である。
【図２】歪み検出部が張り付けられたリチウムイオン電池を例示する図である。
【図３】リチウムイオン電池の状態判定に係る一連の動作を説明するフローチャートである。
【図４】リチウムイオン電池の変形量の時間変化を例示するグラフである。
【図５】第２実施形態におけるリチウムイオン電池の状態判定に係る一連の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１３】
なお、以下で説明する実施形態では、本発明を適用した電子機器の一例として、スマートフォンを例示する。
【００１４】
＜第１実施形態＞
以下に、本発明の第１実施形態に係る電子機器ついて説明する。
【００１５】
［電子機器の概略構成］
図１は、第１実施形態に係る電子機器１００の概略構成を例示する図である。
【００１６】
図１において、電子機器１００は、本体部２００と、バッテリモジュールとしての電池部３００とを有する。電池部３００には、充電器４００が接続される。
【００１７】
本体部２００は、タッチパネル表示器２０１と、操作ボタン２０２と、通信部２０３と、スピーカ２０４と、マイク２０５と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０６と、記憶部２０７と、充電制御部２１２とを有する。
【００１８】
タッチパネル表示器２０１は、表示部２０１ａと、タッチパネル２０１ｂとを有する。タッチパネル２０１ｂは、表示部２０１ａ上に積層されている。
【００１９】
表示部２０１ａは、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの表示デバイスである。
【００２０】
タッチパネル２０１ｂは、その表面に対するユーザの指等の接触と、接触した位置とを検出する。タッチパネル２０１ｂは、指等が表面に接触したときに、指等が接触したことを表す接触検出信号とともに、表面上における接触位置を表す位置信号をＣＰＵ２０６に送信する。タッチパネル２０１ｂの検出方式は、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、荷重検出方式等のいずれの方式であってもよい。
【００２１】
操作ボタン２０２は、ユーザからの操作入力を受け付ける電源ボタン、音量ボタン等である。
【００２２】
通信部２０３は、例えば、無線により通信を行う無線通信モジュールである。通信部２０３は、例えば、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ等の通信規格や、近距離無線の通信規格をサポートする。
【００２３】
スピーカ２０４は、ＣＰＵ２０６から送出される音信号を音として出力する。スピーカ２０４は、例えば、電子機器１００にて再生される動画の音声、音楽、及び通話時の相手の声などを出力する。マイク２０５は、入力されるユーザの声等を音信号へ変換してＣＰＵ２０６へ送信する。
【００２４】
ＣＰＵ２０６は、本体部２００の各部と電池部３００とを制御する主制御部である。ＣＰＵ２０６は、記憶部２０７に記憶されているデータを必要に応じて参照しつつ、記憶部２０７に記憶されているプログラムに含まれる命令を実行する。ＣＰＵ２０６は、データ及び命令に基づいて各種機能を実現する。
【００２５】
記憶部２０７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やフラッシュメモリ等のメモリを含んで構成されている。記憶部２０７は、設定データ、検出データ等の各種データや、プログラムを記憶する。
【００２６】
充電制御部２１２は、電池部３００の＋端子と−端子に接続され、電池部３００の電圧と電流とに基づき、充電器４００を制御することにより、リチウムイオン電池３０１を充電する。
【００２７】
電池部３００は、リチウムイオン電池３０１と、変形量検出部としての歪み検出部３０２と、電圧検出部３０３と、電流検出部３０４と、温度検出部３０５と、制御部３０６と、記憶部３０７とを有する。
【００２８】
リチウムイオン電池３０１は、複数の単電池が接続された組電池、又は１つの単電池により構成された二次電池である。リチウムイオン電池３０１は、電池部３００内の各部、及び本体部２００に電力供給を行う。すなわち、本体部２００は、リチウムイオン電池３０１に対する負荷機器となる。
【００２９】
歪み検出部３０２は、リチウムイオン電池３０１の変形量を検出するセンサである。歪み検出部３０２として、例えば、測定対象物に発生した歪みを電気抵抗値の変化として検出する歪みゲージが用いられる。歪みゲージの抵抗変化は、例えばホイーストンブリッジ回路を用いて電圧に変換することで検出される。
【００３０】
歪み検出部３０２は、リチウムイオン電池３０１に接着剤等を介して張り付けられている。例えば、図２に示すように、リチウムイオン電池３０１が平板状である場合には、歪み検出部３０２は、リチウムイオン電池３０１の表面に張り付けられる。
【００３１】
なお、歪み検出部３０２は、歪みゲージに限られず、圧力センサであってもよい。
【００３２】
図１に戻り、電圧検出部３０３は、リチウムイオン電池３０１の端子間の電圧を検出して、電圧検出値を制御部３０６へ出力する。
【００３３】
電流検出部３０４は、例えば、リチウムイオン電池３０１と充電器４００との間の充電経路に設けられている。電流検出部３０４は、検出抵抗を有し、充電電流及び放電電流を検出して電流検出値を、制御部３０６へ出力する。
【００３４】
制御部３０６は、電池部３００内の各部を制御する。制御部３０６は、記憶部３０７に記憶されているデータを必要に応じて参照しつつ、記憶部３０７に記憶されているプログラムに含まれる命令を実行する。制御部３０６は、データ及び命令に基づいて各種機能を実現する。
【００３５】
温度検出部３０５は、リチウムイオン電池３０１の温度を検出する温度センサであり、温度検出値を制御部３０６へ出力する。
【００３６】
記憶部３０７は、ＲＡＭやフラッシュメモリ等のメモリを含んで構成されている。記憶部３０７は、設定データ、検出データ等の各種データや、プログラムを記憶する。
【００３７】
［電子機器の機能構成］
次に、ＣＰＵ２０６及び制御部３０６で実現される機能について説明する。
【００３８】
制御部３０６には、例えば、変形量取得部３１０が含まれる。
【００３９】
変形量取得部３１０は、ＣＰＵ２０６からの指示に基づき、歪み検出部３０２から定期的にリチウムイオン電池３０１の変形量を取得する。変形量取得部３１０は、ＣＰＵ２０６から変形量（取得データ）の要求命令を受信すると、記憶部３０７に記録された変形量（取得データ）をＣＰＵ２０６に送信する。
【００４０】
ＣＰＵ２０６には、例えば、接触判定部２１０と、状態判定部２１１とが含まれる。
【００４１】
接触判定部２１０は、タッチパネル２０１ｂからＣＰＵ２０６に入力される接触検出信号に基づき、タッチパネル２０１ｂにユーザの指等が接触して押圧力が印加された状態（接触状態）であるか否かを判定する。接触判定部２１０は、接触判定信号を状態判定部２１１に供給する。
【００４２】
タッチパネル２０１ｂは、指等が近接し、実際には非接触である状態でも接触検出信号を検出し得るので、接触判定部２１０は、接触検出信号が所定値以上である場合に、接触状態と判定することが好ましい。
【００４３】
状態判定部２１１には、変形量取得部３１０から変形量の取得データが入力される。状態判定部２１１は、入力された取得データを記憶部２０７に記録するとともに、取得データに基づいてリチウムイオン電池３０１の状態を判定する。例えば、状態判定部２１１は、変形量が所定の閾値以上となった場合に、リチウムイオン電池３０１に一定以上の膨張が生じたとして、異常状態であると判定する。
【００４４】
また、状態判定部２１１は、接触判定部２１０から入力される接触判定信号（判定結果）に基づき、タッチパネル２０１ｂが接触状態であると判定される場合には、変形量取得部３１０から入力される変形量の取得データは記憶部２０７に記録せずに破棄する。すなわち、状態判定部２１１は、タッチパネル２０１ｂが接触状態にある場合に検出されたリチウムイオン電池３０１の変形量を、外的要因（外乱ノイズ）を含むと判定して異常判定に使用しないことにより判定精度を高める。
【００４５】
状態判定部２１１は、異常状態と判定した場合には、表示部２０１ａやスピーカ２０４を用いて、リチウムイオン電池３０１が異常状態である旨を表すメッセージ等を、ユーザに対して報知する。
【００４６】
なお、記憶部２０７には、変形量が、変形量の検出時間に対応付けられて記録される。状態判定部２１１は、変形量の大きさに基づく判定に加えて、変形量の計時的な変化（時間変化率）に基づいて異常判定を行ってもよい。例えば、状態判定部２１１は、変形量の絶対値が第１閾値を超えており、かつ、時間変化率が第２閾値を超えている場合に、異常状態と判定してもよい。
【００４７】
また、リチウムイオン電池３０１は、電子機器１００が製造された初期の段階でも変形が生じ得る。また、リチウムイオン電池３０１の変形量には、個体差や実装ばらつきが存在する。このため、状態判定部２１１は、電子機器１００の製造時の検査工程等、出荷前に歪み検出部３０２により検出された１つの変形量を初期値として記憶部２０７に記録しておき、この初期値に基づいて状態判定に用いる上記閾値を決定することが好ましい。
【００４８】
［リチウムイオン電池の状態判定動作］
次に、リチウムイオン電池３０１の状態判定に係る一連の動作をより詳細に説明する。
【００４９】
図３は、リチウムイオン電池３０１の状態判定に係る一連の動作を説明するフローチャートである。
【００５０】
図３において、まず、制御部３０６の変形量取得部３１０は、本体部２００のＣＰＵ２０６からの指示に基づき、歪み検出部３０２により検出されたリチウムイオン電池３０１の変形量を取得し（ステップＳ１０）、この変形量の取得データをＣＰＵ２０６の状態判定部２１１へ送信する（ステップＳ１１）。
【００５１】
接触判定部２１０は、タッチパネル２０１ｂから入力される接触検出信号に基づき、タッチパネル２０１ｂが接触状態であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００５２】
状態判定部２１１は、接触判定部２１０から入力される接触判定信号に基づき、接触状態でないと判定される場合には（ステップＳ１２：Ｎｏ）、変形量取得部３１０から受信した取得データを記憶部２０７に記録して（ステップＳ１３）、リチウムイオン電池３０１の状態判定を行う（ステップＳ１４）。一方、状態判定部２１１は、接触状態であると判定される場合には（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、変形量取得部３１０から受信した取得データは記憶部２０７に記録せずに破棄する（ステップＳ１５）。
【００５３】
そして、ＣＰＵ２０６は、所定の終了条件を満たすか否かを判定し（ステップＳ１６）、終了条件を満たす場合には（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、動作を終了する。一方、終了条件を満たさない場合には（ステップＳ１６：Ｎｏ）、ＣＰＵ２０６は、処理をステップＳ１０に戻す。
【００５４】
なお、ステップＳ１０の変形量の取得処理は、一定の周期ごとに行われてもよいが、所定の条件を満たす場合（すなわち、非周期的）に行われてもよい。
【００５５】
また、ステップＳ１１では、制御部３０６の変形量取得部３１０は、本体部２００のＣＰＵ２０６からの指示に基づき、歪み検出部３０２により検出されたリチウムイオン電池３０１の変形量を取得し（ステップＳ１０）、この変形量の取得データをＣＰＵ２０６の状態判定部２１１へ送信するようにしているが、制御部３０６は、歪み検出部３０２により検出されたリチウムイオン電池３０１の変形量を取得し、この変形量の取得データをＣＰＵ２０６の指示によらず、ＣＰＵ２０６の状態判定部２１１へ送信するように処理を行ってもよい。
【００５６】
また、上記一連の動作は、電子機器１００がユーザにより実際に使用されていないスタンバイ状態（スリープ状態）においても行うことが好ましい。これにより、電子機器１００がバッグの中に収容されて持ち運ばれているような状態において加わる圧力により誤判定が生じることが抑制される。
【００５７】
［変形量の時間変化］
図４は、リチウムイオン電池３０１の変形量の時間変化を例示するグラフである。リチウムイオン電池３０１は、充電によって内部の積層体が膨張するので、充電により変形量が増加し、放電により変形量が減少する傾向を示す。
【００５８】
また、リチウムイオン電池３０１の変形量の平均値は、経年変動により増加する傾向にある。これは、リチウムイオン電池３０１の充放電のサイクリング劣化や、高温状態での電子機器１００の放置や、電子機器１００の落下等によるリチウムイオン電池３０１の変形等が原因として挙げられる。
【００５９】
また、ユーザによるタッチパネル２０１ｂの操作や、電子機器１００の持ち運び時等に加わる外圧等の外的要因により、リチウムイオン電池３０１の変形量が一時的に変動する。なお、図４では、外的要因は変形量を減少させる方向（リチウムイオン電池３０１が収縮方向）に作用しているが、リチウムイオン電池３０１への歪み検出部３０２の取り付け位置等の条件によっては、外的要因が変形量を増加させる方向（リチウムイオン電池３０１が膨張する方向）に作用することも考えられる。
【００６０】
本実施形態の電子機器１００では、上記のような外的要因が作用する期間における変形量のデータがリチウムイオン電池３０１の状態判定に用いられないため、リチウムイオン電池３０１の状態を正確に判定することができる。
【００６１】
また、状態判定では、初期値を基準として閾値が設定されるので、リチウムイオン電池３０１の個体差や実装ばらつき等による誤判定を抑制することができる。
【００６２】
＜第２実施形態＞
以下に、本発明の第２実施形態に係る電子機器ついて説明する。
【００６３】
第２実施形態に係る電子機器は、リチウムイオン電池３０１の状態判定に係る一連の動作が第１実施形態と異なる。その他の構成は第１実施形態と同様であるので、以下、異なる点のみについて説明する。
【００６４】
図５は、リチウムイオン電池３０１の状態判定に係る一連の動作を説明するフローチャートである。
【００６５】
図５において、まず、ＣＰＵ２０６の接触判定部２１０は、タッチパネル２０１ｂから入力される接触検出信号に基づき、タッチパネル２０１ｂが接触状態であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。接触判定部２１０は、タッチパネル２０１ｂが接触状態である場合には（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、接触状態の判定（ステップＳ２０）を繰り返す。
【００６６】
接触判定部２１０は、タッチパネル２０１ｂが接触状態でない場合、すなわち非接触状態となった場合には（ステップＳ２０：Ｎｏ）、タッチパネル２０１ｂが非接触状態である旨を制御部３０６の変形量取得部３１０に通知する（ステップＳ２１）。なお、接触判定部２１０は、タッチパネル２０１ｂの非接触状態となってから一定時間経過後に当該通知を行ってもよい。
【００６７】
変形量取得部３１０は、当該通知を受けると、歪み検出部３０２により検出されたリチウムイオン電池３０１の変形量を取得し（ステップＳ２２）、本体部２００のＣＰＵ２０６からの指示に基づき、この変形量の取得データをＣＰＵ２０６の状態判定部２１１へ送信する（ステップＳ２３）。
【００６８】
状態判定部２１１は、変形量取得部３１０から受信した取得データを記憶部２０７に記録して（ステップＳ２４）、リチウムイオン電池３０１の状態判定を行う（ステップＳ２５）。
【００６９】
そして、ＣＰＵ２０６は、所定の終了条件を満たすか否かを判定し（ステップＳ２６）、終了条件を満たす場合には（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、動作を終了する。一方、終了条件を満たさない場合には（ステップＳ２６：Ｎｏ）、ＣＰＵ２０６は、処理をステップＳ２０に戻す。
【００７０】
本実施形態においても第１実施形態と同様に、外的要因が作用する期間における変形量のデータがリチウムイオン電池３０１の状態判定に用いられないため、リチウムイオン電池３０１の状態を正確に判定することができる。
【００７１】
本実施形態においても、電子機器の製造時の検査工程等、出荷前に歪み検出部３０２により検出された１つの変形量を初期値として記録しておき、この初期値に基づいて状態判定に用いる閾値を決定することが好ましい。
【００７２】
以上のように、第１実施形態では、タッチパネル２０１ｂが非接触状態である場合に歪み検出部３０２により検出された検出値（変形量）を破棄しているのに対して、第２実施形態では、タッチパネル２０１ｂが非接触状態である場合には歪み検出部３０２による検出は行わない。
【００７３】
第１実施形態及び第２実施形態は、共に、タッチパネル２０１ｂが接触状態であるか否かの判定結果に基づき、タッチパネル２０１ｂが非接触状態である場合に検出されたリチウムイオン電池３０１の変形量に基づいてリチウムイオン電池３０１の状態を判定するものである。
【００７４】
なお、タッチパネル２０１ｂが接触状態又は非接触状態であるかにかかわらず、上記変形量を検出して記憶部に記録しておき、状態判定を行う際に、タッチパネル２０１ｂが非接触状態の場合に検出された変形量を記憶部から取得して状態判定を行ってもよい。
【００７５】
また、上記各実施形態では、変形量取得部３１０を制御部３０６内に設けているが、変形量取得部３１０をＣＰＵ２０６内に設けてもよい。
【００７６】
また、上記各実施形態では、ＣＰＵ２０６と制御部３０６とを個別に設けているが、これらを１つの演算処理回路により構成してもよい。
【００７７】
また、制御部３０６の変形量取得部３１０は、本体部２００のＣＰＵ２０６からの指示に基づき、歪み検出部３０２により検出されたリチウムイオン電池３０１の変形量を取得し、この変形量の取得データをＣＰＵ２０６の状態判定部２１１へ送信するようにしているが、制御部３０６は、歪み検出部３０２により検出されたリチウムイオン電池３０１の変形量を取得し、この変形量の取得データをＣＰＵ２０６の指示によらず、ＣＰＵ２０６の状態判定部２１１へ送信するように構成されていてもよい。
【００７８】
また、上記各実施形態では、状態判定部２１１は、リチウムイオン電池３０１が異常状態であると判定した場合に異常状態である旨の報知を行っているが、これに加えて、又はこれに代えて、異常状態であると判定した場合に、変形量取得部３１０に命令を与えて、充電方式や充電条件を変更してもよい。
【００７９】
また、上記各実施形態では、電子機器としてスマートフォンを例に挙げて説明したが、本発明は、スマートフォンに限られず種々の電子機器に適用可能である。
【００８０】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１００  電子機器
２００  本体部
２０１  タッチパネル表示器
２０１ａ  表示部
２０１ｂ  タッチパネル
２１０  接触判定部
２１１  状態判定部
３００  電池部
３０１  リチウムイオン電池
３０２  歪み検出部（変形量検出部）
３０６  制御部
３１０  変形量取得部
４００  充電器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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