(57)【要約】      （修正有）【課題】表示装置のちらつきを防ぎつつ、セルバランス崩れを防ぐことができる電子機器を提供する。【解決手段】電子機器１００は、各電池セル１０２の接続順を切り替える接続順序切替部１０３と、各種表示を行うための発光部つき表示装置１０７と、表示装置の輝度調整をＰＷＭ制御で行う輝度調整手段１０６と、輝度調整手段へ輝度調整用ＰＷＭ信号を出力し、各ブロックの制御を行うシステムマイコン１０５と、を有する。システムマイコンは、予め決められた所定時間ごとに、表示装置の輝度調整のために、ＰＷＭ制御によってＯＮ／ＯＦＦを繰り返す発光部がＯＦＦするタイミングで接続順序切替手段を制御し、各電池セルの接続順を切り替える。【選択図】図１
2018207741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルの直列接続による第１の電圧を供給する手段と、グランド側に接続された１つまたは複数の電池セルから前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を供給する手段とを有する電池パックが接続される電子機器であって、
各電池セルの接続順を切り替える接続順序切替手段と、
各種表示を行うための発光部つき表示手段と、
前記表示手段の輝度調整をＰＷＭ制御で行う輝度調整手段と、
前記輝度調整手段へ輝度調整用ＰＷＭ信号を出力し、各ブロックの制御を行う制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
予め決められた所定時間ごとに、前記表示手段が消灯時には、前記表示手段が点灯時には前記輝度調整のためにＰＷＭ制御によってＯＮ／ＯＦＦを繰り返す前記表示手段の発光部がＯＦＦするタイミングで、前記接続順序切替手段を制御して各電池セルの接続順を切り替えることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電池セル接続順序切り替え時、現在のグランド側に接続された１つまたは複数の電池セルに、次にグランド側に接続する１つまたは複数の電池セルを並列に接続した後に、接続順序を切り替えることで、切替中であっても前記第２の電圧分の供給を保持することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電池セル接続順序切り替え時、前記輝度調整手段への輝度調整用ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ上限を１００％未満に制御してから前記接続順序切り替え制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
複数の電池セルの直列接続による第１の電圧を供給する手段と、グランド側に接続された１つまたは複数の電池セルから前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を供給する手段とを有する電池パックが接続される電子機器であって、
各電池セルの接続順を切り替える接続順序切替手段と、
各種表示を行うための発光部つき表示手段と、
前記表示手段の輝度調整をＰＷＭ制御で行う輝度調整手段と、
前記輝度調整手段へ輝度調整用ＰＷＭ信号を出力し、各ブロックの制御を行う制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
現在グランド側に接続されている前記１つまたは複数の電池セルの容量を、電池容量検知手段との通信により継続取得し、
予め決められた所定容量を消費したことを検知すると、前記表示手段が消灯時には、前記表示手段が点灯時には前記輝度調整のためにＰＷＭ制御によってＯＮ／ＯＦＦを繰り返す前記表示手段の発光部がＯＦＦするタイミングで、前記接続順序切替手段を制御して各電池セルの接続順を切り替えることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
前記制御手段は、前記接続順序切替手段を制御する際、次にグランド側に接続される１つまたは複数の電池セルの容量よりも現在グランド側に接続されている１つまたは複数の電池セルの容量の方が大きいときは、前記接続順序切替手段の制御をキャンセルすることを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
【請求項６】
前記制御手段は、前記電池セル接続順序切り替え時、現在のグランド側に接続された１つまたは複数の電池セルに、次にグランド側に接続する１つまたは複数の電池セルを並列に接続した後に、接続順序を切り替えることで、切替中であっても前記第２の電圧分の供給を保持することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電子機器。
【請求項７】
前記制御手段は、前記電池セル接続順序切り替え時、前記輝度調整手段への輝度調整用ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ上限を１００％未満に制御してから前記接続順序切り替え制御を行うことを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか一項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルを有する電池パックが接続される電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スマートフォンやタブレット端末等のモバイル機器は、電池セル１つから全てのシステムへ供給を行っている。しかし近年、モバイル機器に搭載される液晶表示装置の大型化が進むに伴い、液晶表示装置のバックライトに高い電圧が必要となってきており、電池セル１つからの供給では電圧変換効率がよくなく、電池の持ち時間の短縮等の問題が発生している。
【０００３】
上記のような問題に対し、複数の電池セルを直列に接続し、直列合計の高い電圧と、直列に接続した電池セルの接続点に中間タップを設け、低い電圧とを供給する電源システムが考えられる。例えば、プロセッサ等の低い電圧で動作可能なシステムへは従来通り電池セル１つ分から、液晶表示装置のバックライトのような高い電圧が必要なシステムへは電池セル２つ分から、必要電圧を電源回路にて作成することで、電源変換効率を稼ぐことができる。
【０００４】
ただし、このような使い方をした場合、グランド側の電池セルの方が放電量が多くなるため、使用し続けると電池セル間の容量差が大きくなり、いわゆるセルバランス崩れという症状になってしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１には、中間タップ使用時のセルバランス崩れを防ぐ方法として、各セルの状態を検出し、相対的に状態がよい方がグランド側になるように接続順序を変更する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第１３／００２１２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、セル接続順序の切替を行うタイミングが考慮されておらず、検出のたびに切り替えていたのでは液晶表示装置のバックライト等の表示装置にちらつきが生じたり、電源ＯＮ時のみ行ったのではその後の使用中のセルバランス崩れを防ぐことはできない。
【０００８】
そこで、本発明は、表示装置のちらつきを防ぎつつ、セルバランス崩れを防ぐことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、
複数の電池セルの直列接続による第１の電圧を供給する手段と、グランド側に接続された１つまたは複数の電池セルから前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を供給する手段とを有する電池パックが接続される電子機器であって、各電池セルの接続順を切り替える接続順序切替手段と、各種表示を行うための発光部つき表示手段と、前記表示手段の輝度調整をＰＷＭ制御で行う輝度調整手段と、前記輝度調整手段へ輝度調整用ＰＷＭ信号を出力し、各ブロックの制御を行う制御手段とを有し、前記制御手段は、予め決められた所定時間ごとに、前記表示手段が消灯時には、前記表示手段が点灯時には前記輝度調整のためにＰＷＭ制御によってＯＮ／ＯＦＦを繰り返す前記表示手段の発光部がＯＦＦするタイミングで、前記接続順序切替手段を制御して各電池セルの接続順を切り替えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電子機器は、複数の電池セルの直列接続による第１の電圧を供給する手段と、グランド側に接続された１つまたは複数の電池セルから前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を供給する手段とを有する電池パックが接続される電子機器であって、各電池セルの接続順を切り替える接続順序切替手段と、各種表示を行うための発光部つき表示手段と、前記表示手段の輝度調整をＰＷＭ制御で行う輝度調整手段と、前記輝度調整手段へ輝度調整用ＰＷＭ信号を出力し、各ブロックの制御を行う制御手段とを有し、前記制御手段は、現在グランド側に接続されている前記１つまたは複数の電池セルの容量を、電池容量検知手段との通信により継続取得し、予め決められた所定容量を消費したことを検知すると、前記表示手段が消灯時には、前記表示手段が点灯時には前記輝度調整のためにＰＷＭ制御によってＯＮ／ＯＦＦを繰り返す前記表示手段の発光部がＯＦＦするタイミングで、前記接続順序切替手段を制御して各電池セルの接続順を切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電子機器によれば、表示装置のちらつきを防ぎつつ、セルバランス崩れを防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１および２における電子機器１００の構成の例を説明するためのブロック図である。
【図２】実施形態１および２における接続順序切替部１０３の構成の例を説明するためのブロック図である。
【図３】実施形態１における電池セル接続切替制御の例を説明するためのフローチャートである。
【図４】実施形態２における電池セル接続切替制御の例を説明するためのフローチャートである。
【図５】実施形態１における電池セル接続切替制御の例を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】実施形態２における電池セル接続切替制御の例を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１４】
［実施形態１］
図１は、実施形態１および２における電子機器１００の構成の例を説明するためのブロック図である。
【００１５】
実施形態１における電子機器１００は、直列に接続された複数の電池セルを有する電池パック１１０が接続可能な電子機器であり、表示装置１０７（例：バックライトＬＥＤ付き液晶表示装置）のちらつきを防ぎつつ、所定時間ごとに複数の電池セルの接続順序を切り替えるものである。
【００１６】
図１を参照して、実施形態１および２における電子機器１００が有する構成要素の例を説明する。
【００１７】
図１において、電子機器１００は、直列に接続された電池セル１０１および電池セル１０２を有する電池パック１１０が接続可能であり、接続順序切替部１０３を介して直列分の高い電圧Ｖ２と、電池セル一つ分のみの低い電圧Ｖ１が後段に供給される。
【００１８】
Ｖ１は電源回路１０４に入力され、接続順序切替部１０３や各部の制御を行うシステムマイコン１０５や、その他ブロックに必要な電源電圧に変換される。
【００１９】
Ｖ２はバックライトドライバ１０６に入力される。バックライトドライバ１０６は、システムマイコン１０５からの輝度調整用ＰＷＭ信号に同期した信号で表示装置１０７のバックライトの明るさを調整する。
【００２０】
接続順序切替部１０３は、図２のように各端子の接続を物理スイッチで切り替えるような構成でもよいし、ＦＥＴなどの半導体を用いたスイッチでもよい。また接続順序切替部１０３は、電池セル１０１および電池セル１０２の接続順序切替時、電池セル１０２を電池セル１０１と並列に接続した後、電池セル１０１を上側に接続するようにしてもよい。
【００２１】
次に、図３を参照して、実施形態１における電池セル接続切替制御の例を説明する。実施形態１における電池セル接続切替制御は、システムマイコン１０５により制御される。
【００２２】
システムマイコン１０５は接続順序切替部１０３を制御できる状態になると、所定時間のｗａｉｔを行い（Ｓ３０１）、Ｓ３０２で表示装置１０７のバックライトが点灯しているか否か判別し、点灯している場合はＳ３０３へ、点灯していない場合はＳ３０４へ進む。
【００２３】
Ｓ３０３では、輝度調整用ＰＷＭ信号のバックライトＬＥＤをＯＦＦさせるタイミングに合わせて接続順序切替部１０３を制御し、電池セル１０１および１０２の接続順を上側を下側へ、下側を上側となるように切り替え、Ｓ３０１へ戻る。
【００２４】
Ｓ３０４では、即座に接続順序切替部１０３を制御し、電池セル１０１および１０２の接続順序を切り替え、Ｓ３０１へ戻る。
【００２５】
Ｓ３０３におけるタイミングについて、図５を用いて説明する。このとき、バックライトＬＥＤの点灯論理は、輝度調整用ＰＷＭ信号がＨｉでＯＮ、ＬｏでＯＦＦとする。
【００２６】
システムマイコン１０５は、接続順序切替部１０３を制御できる状態になると（Ｔ５０１）、内部タイマー等で予め決められた所定時間Ｔｏｎを計り、Ｔ５０２になると、次に輝度調整用ＰＷＭ信号がＨｉからＬｏになるタイミングＴ５０３まで待ち、接続順序切替部１０３を制御する。
【００２７】
なお、輝度調整用ＰＷＭ信号のＤＵＴＹが１００％の場合は立ち下がり／立ち上がりエッジがなくなるため、輝度調整用ＰＷＭ信号のＤＵＴＹの上限を１００％未満に制限することが好ましい。
【００２８】
またＳ３０１における所定時間は、予め決められた機器固有の固定時間でもよいし、電池セル１０１および１０２の使用状況に応じた可変時間でもよい。
【００２９】
さらに、実施形態１では、電池パック１１０が直列に接続された２つの電池セルを有する場合を説明したが、電池パック１１０の構成はこのような構成に限るものではない。例えば、電池パック１１０は、直列に接続された３つ以上の電池セルを有するものであってもよい。この場合、電子機器１００は、電池パック１１０が有する３つ以上の電池セルの接続順序を、上記同様に切り替えることができる。
【００３０】
このように、実施形態１によれば、複数の電池セルが直列に接続され、直列接続分の高い電圧と、電池セル１つ分の低い電圧とをシステムで使用する際にも、所定時間ごとに、輝度調整のためにＰＷＭ制御でＯＮ／ＯＦＦを繰り返す液晶表示装置のバックライトＬＥＤがＯＦＦするタイミングで電池セルの接続順序を切り替えることができる。これにより、液晶表示装置のちらつきを防ぎつつ、セルバランス崩れを防ぐことができるので、高品質で長寿命な電子機器を提供することができる。
【００３１】
［実施形態２］
次に、実施形態２を説明する。実施形態２における電子機器１００は、直列に接続された複数の電池セルを有する電池パック１１０が接続可能な電子機器であり、表示装置１０７（例：バックライトＬＥＤ付き液晶表示装置）のちらつきを防ぎつつ、電池残量ごとに複数の電池セルの接続順序を切り替えるものである。
【００３２】
実施形態２における電子機器１００の構成は、実施形態１における電子機器１００の構成と同様であるので、その説明を省略する。実施形態２では、実施形態１と異なる部分を説明する。
【００３３】
図４は、実施形態２における電池セル接続切替制御の例を説明するためのフローチャートである。
【００３４】
実施形態２における電池セル接続切替制御は、システムマイコン１０５により制御される。
【００３５】
システムマイコン１０５は、接続順序切替部１０３を制御できる状態になると、電池パック１１０との通信手段、あるいは、電池容量検知手段を用いて、現在下側に接続されている電池セルの容量を検知し、電池容量パラメータＣとしてセットする（Ｓ４０１）。
【００３６】
その後、所定間隔ごとに、前記同様に現在下側に接続されている電池セルの容量を検知し、電池容量パラメータＣとの容量差分を取り、容量差分が予め決められた所定値よりも大きいか否かを判別する（Ｓ４０２）。
【００３７】
容量差分が予め決められた所定値よりも大きい場合は、Ｓ４０３へ進み、表示装置１０７のバックライトが現在点灯しているか否かを判別し、点灯している場合はＳ４０４へ、点灯していない場合はＳ４０５へ進む。
【００３８】
Ｓ４０４では、輝度調整用ＰＷＭ信号のバックライトＬＥＤをＯＦＦさせるタイミングに合わせて接続順序切替部１０３を制御し、電池セル１０１および１０２の接続順序を上側を下側へ、下側を上側となるように切り替え、Ｓ４０１へ戻る。
【００３９】
Ｓ４０５では、即座に接続順序切替部１０３を制御し、電池セル１０１および１０２の接続順序を切り替え、Ｓ４０１へ戻る。
【００４０】
Ｓ４０４におけるタイミングについて、図６を用いて説明する。このとき、バックライトＬＥＤの点灯論理は、輝度調整用ＰＷＭ信号がＨｉでＯＮ、ＬｏでＯＦＦとする。
【００４１】
システムマイコン１０５は、接続順序切替部１０３を制御できる状態になると（Ｔ６０１）、電池パック１１０との通信手段、あるいは、電池容量検知手段を用いて、現在下側に接続されている電池セルの容量を検知し、電池容量パラメータＣとしてセットし、容量差分を取り始める。Ｔ６０２において容量差分が予め決められた所定値よりも大きいことを判別すると、次に輝度調整用ＰＷＭ信号がＨｉからＬｏになるタイミングＴ６０３まで待ち、接続順序切替部１０３を制御する。
【００４２】
なお、輝度調整用ＰＷＭ信号のＤＵＴＹが１００％の場合は立ち下がり／立ち上がりエッジがなくなるため、輝度調整用ＰＷＭ信号のＤＵＴＹの上限を１００％未満に制限することが好ましい。
【００４３】
また、Ｓ４０２からＳ４０３へ進む際、現在上側に接続されている電池セルの容量を検知して下側に接続されている電池セルの容量と比較を行い、下側の電池セルの容量の方が大きい場合は電池セル１０１および電池セル１０２の接続順序切替をキャンセルし、Ｓ４０１へ戻るようにしてもよい。
【００４４】
さらに、実施形態２では、電子機器１００が２つの電池セルを有する場合について記載したが、電子機器１００が３つ以上の電池セルを有する場合であっても、上記同様に接続順序を切り替えることができる。
【００４５】
このように、実施形態２によれば、複数の電池セルが直列に接続され、直列接続分の高い電圧と、電池セル１つ分の低い電圧とをシステムで使用する際にも、各電池セルの容量差分が所定の値になるごとに、輝度調整のためにＰＷＭ制御でＯＮ／ＯＦＦを繰り返す液晶表示装置のバックライトＬＥＤがＯＦＦするタイミングで電池セルの接続順序を切り替えることができる。これにより、液晶表示装置のちらつきを防ぎつつ、電池セル１０１および電池セル１０２の接続順序切替の回数を最小限に抑え、スイッチによる電力ロスを減らし、セルバランス崩れを防ぐことができるので、高品質で長寿命な電子機器を提供することができる。
【００４６】
［他の実施形態］
上述した実施形態１および２における電子機器１００は、コンピュータまたはプロセッサにより実現することも可能である。この場合、コンピュータまたはプロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより、コンピュータまたはプロセッサが上述した実施形態１および２における電子機器１００として機能することになる。
【００４７】
なお、上述した実施形態１および２における表示装置１０７は、バックライトＬＥＤ付き液晶表示装置に限るものではなく、自発光型表示装置であってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１００  電子機器、１０１，１０２  電池セル、１０３  接続順序切替部、
１０５  システムマイコン、１０６  輝度調整手段、１０７  表示装置、
１１０  電池パック
【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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【図６】
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