(57)【要約】【課題】  携帯情報機器の充電効率を向上させる。  【解決手段】  メインバッテリーと、メインバッテリーを充電するメインチャージシステムと、メインバッテリーからの電力供給を制御する第１のスイッチ手段とを備えた第１の電力供給部と、サブバッテリーと、サブバッテリーを充電するサブチャージシステムと、サブバッテリーからの電力供給を制御する第２のスイッチ手段とを備えた第２の電力供給部と、とを備え、第１のスイッチ手段と第２のスイッチ手段とのオンオフを制御する制御部とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインバッテリーと、該メインバッテリーを充電するメインチャージシステムと、該メインバッテリーからの電力供給を制御する第１のスイッチ手段とを備えた第１の電力供給部と、
サブバッテリーと、該サブバッテリーを充電するサブチャージシステムと、該サブバッテリーからの電力供給を制御する第２のスイッチ手段とを備えた第２の電力供給部と、とを備え、
前記第１のスイッチ手段と前記第２のスイッチ手段とのオンオフを制御する制御部とを有する電力供給装置。
【請求項２】
前記メインチャージシステムは電力供給手段により前記メインバッテリーを充電し、前記サブチャージシステムは発電手段により前記サブバッテリーを充電する請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記制御部は前記メインバッテリーとサブバッテリーとからの電力供給を切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記制御部は前記メインバッテリーと前記サブバッテリーからの電力供給切り替えを、電力供給を行う機器のシステム負荷状況に応じて切り替えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電力供給装置。
【請求項５】
メインバッテリーと、該メインバッテリーを充電するメインチャージシステムと、該メインバッテリーからの電力供給を制御する第１のスイッチ手段とを備えた第１の電力供給部と、
サブバッテリーと、該サブバッテリーを充電するサブチャージシステムと、該サブバッテリーからの電力供給を制御する第２のスイッチ手段とを備えた第２の電力供給部と、とを備えた電力供給装置の電力供給方法であって、
通常動作時に、前記第１のスイッチ手段をオンし、前記第２のスイッチ手段をオフし、
省電力動作時に、前記第１のスイッチ手段をオフし、前記第２のスイッチ手段をオンする電力供給方法。
【請求項６】
前記メインチャージシステムは電力供給手段により前記メインバッテリーを充電し、前記サブチャージシステムは発電手段により前記サブバッテリーを充電する請求項５に記載の電力供給方法。
【請求項７】
通常動作と省電力動作との切り替え時において、前記第１及び第２のスイッチ手段をオフにすることを特徴とする請求項５又は６に記載の電力供給方法。
【請求項８】
前記メインバッテリーと前記サブバッテリーからの電力供給切り替えは、電力供給を行う機器のシステム負荷状況に応じて行われることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の電力供給方法。
【請求項９】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電力供給装置を備えた携帯情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給装置、携帯情報機器及び電力供給方法に係わり、特にメインバッテリーとサブバッテリーを備えた電力供給装置、携帯情報機器及び電力供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯機器の高機能化による消費電力増大により、省電力動作等のシステム制御を行い、平均動作電力を減少させることでリチウムイオン二次電池などメインバッテリーの電力有効活用を図っている。そこに、太陽光発電、圧電素子による振動発電、電磁気による発電などといった、自然エネルギーを利用した発電回路を携帯端末に組み込むことで、メインバッテリーに加えて更なる電力供給を可能とする検討が行われている。
【０００３】
このような例として、特許文献１、特許文献２といった太陽光発電を利用した回路が提案されている。しかし、現在の太陽光発電による電力変換効率は十分とはいえず、さらに携帯端末の筐体に組み込む場合には太陽電池の面積が限られることから、発電電力が少ないまま利用する、もしくは外部接続とすることで面積を確保する方法が考案されている。例えば、太陽光発電効率の向上（特許文献３、特許文献４）や、太陽電池から安定した電力供給を可能とする方法（特許文献５）が提案されている。
【０００４】
一方で、発電電力を監視して電力供給する方法（特許文献３）が提案されている。これは携帯端末に備えられた発電回路からメインバッテリーへ直接充電する方法で、発電回路及びメインバッテリーの電圧を監視し、発電回路の出力電圧がメインバッテリーの電圧よりも高い時に限り発電回路から電力供給を行う構成としている。また、メインバッテリーの充電回路と発電回路を別構成として少ない発電量に応じた発電回路の設計を行い、充電効率の向上を可能としている。しかしながら、この構成では、発電回路からの電力供給が良い状況（例えば晴天時の屋外）に限定されること、メインバッテリーの電圧が低下しないと発電回路から電力供給が行われにくいこと、さらに発電回路からの電力供給は常にＦＥＴがＯＮもしくはダイオードを経由するためにロス（ＯＮ抵抗による電圧ドロップやダイオードのＶｆ）が発生し、必ずしも少ない発電電力を有効活用しているとはいえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３０８３５６号公報
【特許文献２】特開２００４−１４０５２１号公報
【特許文献３】特開２００７−９７３３０号公報
【特許文献４】特開２００８−８５７７７号公報
【特許文献５】特開２００９−１１２０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在採用が増加している太陽光発電では効率が十分であるとはいえず、いかに発電効率を改善させるかに議論が高まっており、充電制御方法や電力供給方法についてはあまり議論がされていない。
【０００７】
そこで、本発明では携帯情報機器において、従来のリチウム二次電池などのメインバッテリーに加え、太陽光発電のような発電電力用サブバッテリーを搭載させ、メインバッテリーとサブバッテリーの充電制御をそれぞれ独立とすることで充電効率を向上させることを目的とする。さらに、その電力使用目的を待機動作などの省電力動作時に限定させることで、電力の大小に関わらず常に充電され、充電効率の向上及び発電電力の有効活用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係わる電力供給装置は、メインバッテリーと、該メインバッテリーを充電するメインチャージシステムと、該メインバッテリーからの電力供給を制御する第１のスイッチ手段とを備えた第１の電力供給部と、
サブバッテリーと、該サブバッテリーを充電するサブチャージシステムと、該サブバッテリーからの電力供給を制御する第２のスイッチ手段とを備えた第２の電力供給部と、とを備え、
前記第１のスイッチ手段と前記第２のスイッチ手段とのオンオフを制御する制御部とを有する電力供給装置である。
【０００９】
本発明に係わる電力供給方法は、メインバッテリーと、該メインバッテリーを充電するメインチャージシステムと、該メインバッテリーからの電力供給を制御する第１のスイッチ手段とを備えた第１の電力供給部と、
サブバッテリーと、該サブバッテリーを充電するサブチャージシステムと、該サブバッテリーからの電力供給を制御する第２のスイッチ手段とを備えた第２の電力供給部と、とを備えた電力供給装置の電力供給方法であって、
通常動作時に、前記第１のスイッチ手段をオンし、前記第２のスイッチ手段をオフし、
省電力動作時に、前記第１のスイッチ手段をオフし、前記第２のスイッチ手段をオンする電力供給方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、メインバッテリーチャージシステムと、サブバッテリーチャージシステムとが、それぞれスイッチ手段を介して接続されてシステムへ電力供給を行う回路構成とすることで、発電手段からサブバッテリーに充電を行うときは、発電手段の発電電力に関わらず、メインバッテリー側の電圧も関係なく独立してサブバッテリーへ充電制御を行うことができる。さらに、発電手段による発電電力はほぼ全てをサブバッテリーに充電され、充電効率を向上させることが可能となる。スイッチ手段がＯＮするシーケンスは省電力動作時に限定するため、ＯＦＦ状態では電力の大小に関わらず常に充電され、その電力を有効に使い切ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係わる、発電回路を備えた充電制御装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の充電回路と補助充放電回路の携帯端末動作に応じたスイッチ切り替えフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートにおけるスイッチ制御のＯＮ／ＯＦＦ状態を示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に、本発明に係わる、発電回路を備えた電力供給装置の一実施形態を示す。
【００１３】
図１において、第１の電力供給部１１は、メインバッテリー１６と、メインチャージシステム１５及びスイッチ手段としてのスイッチＳＷ１（１７）で構成される充電回路とを備えている。充電回路は携帯機器に搭載されるメインバッテリー１６へ充電を行う。メインバッテリー１６は通常動作時及び省電力動作時に携帯機器へシステム電力供給を行う。スイッチＳＷ１（１７）はシステム電力供給経路の制御を可能とする。スイッチＳＷ１（１７）はＦＥＴもしくはトランジスタによって構成され、制御部としてのＣＰＵ１４又は／及びメインチャージシステム１５によって制御される。
【００１４】
第２の電力供給部１２は、サブバッテリー２０と、サブチャージシステム１９及びスイッチ手段としてのスイッチＳＷ２（２１）で構成される補助充電回路とを備えている。補助充電回路はサブバッテリー２０への補助充電を行う。スイッチＳＷ２（２１）はシステム電力供給経路の制御を可能とする。サブバッテリー２０からのシステム電力供給は省電力動作時のみ行う。スイッチＳＷ２（２１）はＦＥＴもしくはトランジスタによって構成され、ＣＰＵ１４又は／及びサブチャージシステム１９によって制御される。
【００１５】
メインバッテリー１６への充電は、電力供給手段としてのＡＣアダプタ１３  からメインチャージシステム１５を介して、もしく発電手段としての太陽光発電、振動発電等の発電回路１８からサブチャージシステム１９を介して行われる。サブバッテリー２０への充電は、太陽光発電、振動発電等の発電回路１８からサブチャージシステム１９を介して行う。
【００１６】
図示はしていないが、メインチャージシステム１５及びサブチャージシステム１９は、シリアル通信やＧＰＯ制御を受け付けるロジック制御回路を搭載している。
【００１７】
スイッチＳＷ１、ＳＷ２を備えることで、メインバッテリーチャージシステム１５とサブバッテリーチャージシステム１９はバッテリー１６、サブバッテリー２０に独立して充電制御が可能であり、またシステムへの電力供給もそれぞれ独立して行うことが可能となっている。スイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御はＣＰＵもしくはそれぞれのバッテリーシステム１５，１９が行う。
【００１８】
発電回路１８からサブバッテリー２０に充電を行うときは、スイッチＳＷ２をＯＦＦすることで、メインバッテリー側の電圧も関係なく独立してサブバッテリー２０へ充電制御を行うことができる。さらに、発電回路による発電電力はサブバッテリーチャージシステム１９の消費分を除いたほぼ全てをサブバッテリー２０に充電されることになり、充電効率を向上させることが可能となる。
【００１９】
サブバッテリー２０からシステムへの電力供給は、携帯機器が省電力動作時のみ行う。すなわち、サブバッテリー２０から電力供給を行う場合のみ、スイッチＳＷ２がＯＮされる。
【００２０】
特許文献３で提案されている発電回路の出力は、ＦＥＴが常時ＯＮもしくはダイオードによってシステムへ接続されており、出力がシステム側よりも高い電圧時に電力供給が行われていた。本実施形態では、発電回路１８によるサブバッテリー充電中はシステムと切り離されるため、発電回路１８の電力の大小に関わらず常に充電され、その電力を有効に使うことが可能となる。
【００２１】
本実施形態では、携帯端末の動作に応じて電力供給源をメインバッテリー１６とサブバッテリー２０を切り替える。
【００２２】
通常動作時、例えば通話・発信といった発電電力よりシステム消費電力が大きい場合、システムへの電力供給はスイッチＳＷ１（１７）をＯＮ、スイッチＳＷ２（２１）はＯＦＦしてメインバッテリー１６からのみ行われる。このとき発電電力は、その電力の大小に関わらず常にサブバッテリー２０へ充電されている。
【００２３】
携帯端末が省電力動作時、例えば待受け状態といった発電電力よりシステム消費電力が小さい場合、システムへの電力供給はスイッチＳＷ１（１７）をＯＦＦ、スイッチＳＷ２（２１）はＯＮしてサブバッテリー２０からのみ行われる。携帯端末が再び通常動作に復帰する場合、スイッチＳＷ１をＯＮ、スイッチＳＷ２をＯＦＦすることになる。
【００２４】
このように携帯機器の動作状況に応じてスイッチＳＷ１、ＳＷ２を切り替えることで、メインバッテリー１６とサブバッテリー２０は独立性を持って充放電が可能となり、太陽光発電等の微弱な発電電力でも常にサブバッテリー２０に充電することで充電効率の向上を図り、かつ携帯端末の動作によってサブバッテリー２０から電力供給をする場合のみスイッチＳＷ２をＯＮすることで、ロスを最小限に抑えることが可能となる。
【００２５】
また、本構成では発電回路１８からメインバッテリー１６に充電することも可能である。
【００２６】
本実施形態ではサブバッテリーチャージシステム１９及びサブバッテリー２０からの流出電流が通常動作より小さいため、例えば携帯端末が起動していなく、サブバッテリー２０の電圧よりメインバッテリー１６の電圧が低い場合に、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２の両方をＯＮし、サブチャージシステム１９もしくはサブバッテリー２０からメインバッテリー１６に充電電流を流すことが可能となる。システム起動可能電圧までメインバッテリー１６が電圧上昇した場合、スイッチＳＷ２はＯＦＦしてメインバッテリー１６から電力供給を行うことで安全性を確保することができる。
【００２７】
図２は図１の充電回路１１と補助充放電回路１２の携帯端末動作に応じたスイッチ切り替えフローチャートを示したものである。
【００２８】
携帯端末が起動済みで通常動作している（ステップＳ３１）。このとき、システム電力供給はメインバッテリーからのみであり、サブバッテリーは充電中、もしくは充電停止中である。通常動作から省電力動作に遷移したか否かを判断し（ステップＳ３２）、省電力動作に遷移し（ステップＳ３２：Ｙｅｓ、ステップＳ３３）、サブバッテリー２０からシステムへ電力供給（電源供給）可能かを判断する（ステップＳ３４）。ここで、サブバッテリー電力供給の条件を満足している（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）と判断した場合、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御を行いメインバッテリーからの電力供給を止めてサブバッテリーからの電力供給（電源供給）を開始する（ステップＳ３５）。その後、省電力動作から通常動作に遷移したか否かを判断し（ステップＳ３７）、通常動作に遷移した場合（ステップＳ３７：Ｙｅｓ）、再びスイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御を行い、システム電力供給（電源供給）をサブバッテリーからメインバッテリーに切り替え  （ステップＳ３８）、通常動作へ移行する（ステップＳ３９）。
【００２９】
通常動作から省電力動作へ移行する際に、サブバッテリーがシステムへ電力供給不可と判断された場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御は行わずにメインバッテリーから電力供給を続け（ステップＳ３６）、サブバッテリーは充電を続ける。この時、通常動作へ遷移しない（ステップＳ３７：Ｎｏ）場合に、再びサブバッテリーから電力供給可能かを判断する（ステップＳ３４）。
【００３０】
ここでは省電力動作時に常にサブバッテリーを監視する動作フローとしているが、このフローは無くても構わない。すなわち、省電力動作に入るときに１度だけ切り替え可否を判断するフローでもよい。
【００３１】
図３は、図２のフローチャートにおけるスイッチＳＷ１、ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦ状態を示したタイミングチャートである。
【００３２】
ここでスイッチ手段としてのスイッチＳＷ１、ＳＷ２はＦＥＴを例にあげ、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２の寄生ダイオードの向きは、それぞれバッテリー側をアノード、システム側をカソードとする（図３：右下参照）。また、メインバッテリー電圧をＶ１、サブバッテリー電圧をＶ２とし、Ｖ１＞Ｖ２の関係であるとする。
【００３３】
通常動作から省電力動作に遷移するとき、メインバッテリーからの電力供給を止めてサブバッテリーからの電力供給を開始する（図２：ステップＳ３５）。  スイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御は、スイッチＳＷ１：ＯＮ、スイッチＳＷ２：ＯＦＦからスイッチＳＷ１：ＯＦＦ、スイッチＳＷ２：ＯＦＦに制御される（図３：Ｔ１）。このときスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２は共にＯＦＦ状態だがシステムは省電力動作となっていることから、寄生ダイオードによる電力供給が期待できる。そしてスイッチＳＷ１：ＯＦＦ、スイッチＳＷ２：ＯＮとし、サブバッテリー２０から電力供給を開始する（図３：Ｔ２）。
【００３４】
次に、省電力動作から通常動作に遷移するとき、サブバッテリー２０からメインバッテリー１６にシステム電力供給を行えるよう経路を開く場合（図２：ステップＳ３８）、スイッチＳＷ１：ＯＦＦ、スイッチＳＷ２：ＯＮから、スイッチＳＷ１：ＯＦＦ、スイッチＳＷ２：ＯＦＦとする（図３：Ｔ３）。このとき上記と同様にスイッチＳＷ１、ＳＷ２は共にＯＦＦ状態だが、システムは省電力動作となっていることから、寄生ダイオードによる電力供給が期待できる。そしてスイッチＳＷ１：ＯＮ、スイッチＳＷ２：ＯＦＦとし、メインバッテリー１６から電力供給を開始してから通常動作に移行する（図３：Ｔ４）。
【００３５】
このようにスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２は同時にＯＮすることはなく、メインバッテリー１６とサブバッテリー２０の逆流電流は発生しないため、安全性を確保できる。
【００３６】
またスイッチＳＷ１、ＳＷ２以外で逆流電流を防ぐ場合には、スイッチ手段として、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の代わりにスイッチング回路を備えてもよい。すなわち、メインバッテリーとサブバッテリーからの出力電圧を合わせることで、ダイオードオア接続を可能とする。
【００３７】
本実施形態の電力供給装置は携帯電話機、ゲーム機、ノートパーソナルコンピュータ等の携帯情報機器の電力供給装置に好適に用いられる。
【００３８】
以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は、本願の請求の範囲によって規定される、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の種々の形で実施することができる。そのため、前述した実施形態は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書や要約書の記載には拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更はすべて本発明の範囲内のものである。
【００３９】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下の構成には限られない。
【００４０】
（付記１）メインバッテリーと、該メインバッテリーを充電するメインチャージシステムと、該メインバッテリーからの電力供給を制御する第１のスイッチ手段とを備えた第１の電力供給部と、
サブバッテリーと、該サブバッテリーを充電するサブチャージシステムと、該サブバッテリーからの電力供給を制御する第２のスイッチ手段とを備えた第２の電力供給部と、とを備え、
前記第１のスイッチ手段と前記第２のスイッチ手段とのオンオフを制御する制御部とを有する電力供給装置。
【００４１】
（付記２）前記メインチャージシステムは電力供給手段により前記メインバッテリーを充電し、前記サブチャージシステムは発電手段により前記サブバッテリーを充電する付記１に記載の電力供給装置。
【００４２】
（付記３）前記制御部は前記メインバッテリーとサブバッテリーとからの電力供給を切り替えることを特徴とする付記１又は２に記載の電力供給装置。
【００４３】
（付記４）前記制御部は前記メインバッテリーと前記サブバッテリーからの電力供給切り替えを、電力供給を行う機器のシステム負荷状況に応じて切り替えることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の電力供給装置。
【００４４】
（付記５）メインバッテリーと、該メインバッテリーを充電するメインチャージシステムと、該メインバッテリーからの電力供給を制御する第１のスイッチ手段とを備えた第１の電力供給部と、
サブバッテリーと、該サブバッテリーを充電するサブチャージシステムと、該サブバッテリーからの電力供給を制御する第２のスイッチ手段とを備えた第２の電力供給部と、とを備えた電力供給装置の電力供給方法であって、
通常動作時に、前記第１のスイッチ手段をオンし、前記第２のスイッチ手段をオフし、
省電力動作時に、前記第１のスイッチ手段をオフし、前記第２のスイッチ手段をオンする電力供給方法。
【００４５】
（付記６）前記メインチャージシステムは電力供給手段により前記メインバッテリーを充電し、前記サブチャージシステムは発電手段により前記サブバッテリーを充電する付記５に記載の電力供給方法。
【００４６】
（付記７）通常動作と省電力動作との切り替え時において、前記第１及び第２のスイッチ手段をオフにすることを特徴とする付記５又は６に記載の電力供給方法。
【００４７】
（付記８）前記メインバッテリーと前記サブバッテリーからの電力供給切り替えは、電力供給を行う機器のシステム負荷状況に応じて行われることを特徴とする付記５から７のいずれかに記載の電力供給方法。
【００４８】
（付記９）
付記１から４のいずれかに記載の電力供給装置を備えた携帯情報機器。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は携帯電話機、ゲーム機、ノートパーソナルコンピュータ等の携帯情報機器の電力供給装置に好適に用いられるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１１  第１の電力供給部
１２  第２の電力供給部
１３  ＡＣアダプタ
１４  ＣＰＵ
１５  メインチャージシステム
１６  メインバッテリー
１７  スイッチＳＷ１
１５  メインチャージシステム
１８  発電回路
１９  サブチャージシステム
２０  サブバッテリー
２１  スイッチＳＷ２
【図１】
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【図２】
2011182598.tif 000004
【図３】
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