(57)【要約】【課題】電池材料に手を加えることなく、電池の駆動時間を延長することができる電池駆動型電子機器を提供する。【解決手段】電池駆動型電子機器１００は、電池４と、電池４によって駆動されるようになっており、時分割処理される第１負荷５と、電池４によって駆動されるようになっており、第１負荷５が時分割処理される合間に処理することが可能な第２負荷６と、第１負荷５が電池４によって駆動される第１駆動期間７と第２負荷６が電池４によって駆動される第２駆動期間８とが互いに重ならないように第１負荷５と第２負荷６とを制御する制御部１とを具備することを特徴とする。【選択図】　図１
2004096714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、
前記電池によって駆動されるようになっており、時分割処理される第１負荷と、
前記電池によって駆動されるようになっており、前記第１負荷が時分割処理をされる合間に処理することが可能な第２負荷と、
前記第１負荷が前記電池によって駆動される第１駆動期間と前記第２負荷が前記電池によって駆動される第２駆動期間とが互いに重ならないように前記第１負荷と前記第２負荷とを制御する制御手段とを具備することを特徴とする電池駆動型電子機器。
【請求項２】
前記第１負荷は、実時間処理が必要な負荷であり、
前記第２負荷は、実時間処理が不必要な負荷である、請求項１記載の電池駆動型電子機器。
【請求項３】
前記第１負荷は、時分割多重方式に従って電波を送信するためのパワーアンプである、請求項１記載の電池駆動型電子機器。
【請求項４】
前記第１負荷は、時分割処理をするための固定された周波数と固定された時比率とを有している、請求項１記載の電池駆動型電子機器。
【請求項５】
前記第１負荷は、負荷のスケジューリングを行うためのＣＰＵである、請求項１記載の電池駆動型電子機器。
【請求項６】
前記第２負荷は、表示画面を照明するために設けられたバックライトである、請求項１記載の電池駆動型電子機器。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１負荷をオンオフ制御するための第１制御信号を生成する発振回路と、
前記第２負荷をオンオフ制御するための第２制御信号を生成ために、前記発振回路によって生成された前記第１制御信号を反転する反転回路とを有している、請求項１記載の電池駆動型電子機器。
【請求項８】
前記制御手段は、大規模集積回路（ＬＳＩ）によって構成されている、請求項１記載の電池駆動型電子機器。
【請求項９】
前記制御手段は、前記第１負荷を駆動するための第１駆動期間と前記第２負荷を駆動するための第２駆動期間との切り替え時において前記第１および前記第２負荷をそれぞれ駆動するための第１および第２駆動電流の立ち上がり時間および立ち下がり期間に応じたデッドタイムを設けるためのデッドタイム設定手段を有している、請求項１記載の電池駆動型電子機器。
【請求項１０】
電池と、
時間的に変化する第１駆動電流によって駆動される第１負荷と、
前記第１駆動電流が最大になる期間Ｔを除いた期間に処理をすることが可能な第２負荷と、
前記第１負荷を駆動するために前記電池によって供給される前記第１駆動電流と前記第２負荷を駆動するために前記電池によって供給される第２駆動電流との和の最大値が減少するように、前記第１駆動電流の時間的な変化に応じて前記第２負荷の負荷量を制御する制御手段とを具備することを特徴とする電池駆動型電子機器。
【請求項１１】
前記制御手段は、大規模集積回路（ＬＳＩ）によって構成されている、請求項１０記載の電池駆動型電子機器。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記第１負荷を駆動するための第１駆動期間と前記第２負荷を駆動するための第２駆動期間との切り替え時において前記第１および前記第２負荷をそれぞれ駆動するための第１および第２駆動電流の立ち上がり時間および立ち下がり期間に応じたデッドタイムを設けるためのデッドタイム設定手段を有している、請求項１０記載の電池駆動型電子機器。
【請求項１３】
電池によって駆動されるようになっており、時分割処理される第１負荷と、前記電池によって駆動されるようになっており、前記第１負荷が時分割処理をされる合間に処理することが可能な第２負荷とを制御するための大規模集積回路（ＬＳＩ）であって、
前記第１負荷をオンオフ制御するための第１制御信号を生成する発振回路と、
前記第２負荷をオンオフ制御するための第２制御信号を生成ために、前記発振回路によって生成された前記第１制御信号を反転する反転回路とを具備しており、
前記第１負荷が前記電池によって駆動される第１駆動期間と前記第２負荷が前記電池によって駆動される第２駆動期間とが互いに重ならないように前記第１負荷と前記第２負荷とを制御することを特徴とする大規模集積回路（ＬＳＩ）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池によって駆動される産業用および民生用の電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電池によって駆動される電子機器は、小型化・高性能化に伴い、より小型で駆動時間の長いものが強く求められている。
【０００３】
駆動時間を長くするために電池の容量を増大させることが過去から様々な形で取り組まれている。しかしながら、電池の容量のアップには限界がある。例えば、電池によって駆動される携帯型の電子機器に使用される現在主流のリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）２次電池は、日経エレクトロニクス２００２．１．２８　５１ページによると、年率１０％程度の容量アップにとどまるといわれている。
【０００４】
一方で、電池によって駆動される携帯型の電子機器において消費される電力（電池から流れ出す負荷電流）は、省電力化の取り組みがされてはいる。しかしながら、電子機器の処理能力の向上、大画面化、取り扱う情報量の増大、動画対応、などにより、消費電力は省電力化の取り組み以上のペースで増大している。このため、電池容量の増大の効果および省電力化の効果を加味しても、結果として電子機器の駆動時間がなかなか長くならず、かえって短くなる場合もあると言う課題をかかえている。
【０００５】
このような状況の中で従来の電池駆動型の電子機器においては、電池によって駆動される負荷が要求する電流を必要なときに必要なだけ供給することが電池に求められてきており、電池の出力電圧がある一定の閾値電圧を下回ると、電子機器は動作を停止するか、電池交換あるいは充電を要求する。
【０００６】
以下、従来の電池駆動型電子機器を説明する。図１４は、従来の電池駆動型電子機器９０のブロック図である。電池駆動型電子機器９０は、携帯電話によって構成されており、電池４と電池４に対して互いに並列に接続された第１負荷５および第２負荷６とを備えている。第１負荷５は、時分割多重方式に従って電波を送信するためのパワーアンプによって構成されている。第２負荷６は、携帯電話に設けられた図示しない液晶表示画面を照明するためのバックライトによって構成されている。電池４が駆動すべき負荷は前述したパワーアンプおよびバックライト以外にも存在するけれども、ここでは携帯電話の負荷の中において特に大きな電流を要求するパワーアンプおよびバックライトを例にあげて説明する。
【０００７】
時分割多重方式に従って電波を送信するパワーアンプが設けられた携帯電話においては、例えば、ＰＤＣ方式に従うパワーアンプでは、２０ミリ秒周期、時比率１／３において平均電圧３．７ボルト（Ｖ）のリチウム−イオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）２次電池から約５００ミリアンペア（ｍＡ）の電流をパワーアンプに流して電波を送信することが知られている、また、ＧＰＲＳ方式に従うパワーアンプでは、５ミリ秒周期、時比率約３０％において平均電圧３．７ボルト（Ｖ）のリチウム−イオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）２次電池から約２アンペア（Ａ）の電流をパワーアンプに流して電波を送信することが知られている。このように方式により多少異なるが、概ね数十ヘルツ（Ｈｚ）ないし数百ヘルツ（Ｈｚ）、時比率３０％程度のパルス電流を、パワーアンプを構成する第１負荷５へ供給することが電池４に要求される。
【０００８】
一方、携帯電話に設けられた液晶表示画面を照明するためのバックライトを構成する第２負荷６を駆動するために必要な電流は、液晶表示画面の大きさおよび輝度の設定により違いがあるけれども、ＰＤＣ方式の例では平均電圧３．７ボルト（Ｖ）のリチウム−イオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）２次電池でおよそ２００ミリアンペア（ｍＡ）である。
【０００９】
図１５は、従来の電池駆動型電子機器９０に設けられた第１負荷５および第２負荷６へ供給される駆動電流の波形図である。横軸は時間（ミリ秒）を示しており、縦軸は電池４から第１負荷５および第２負荷６へ供給される駆動電流（ミリアンペア）を示している。液晶表示画面を照明するためのバックライトを構成する第２負荷６へ電池４は駆動電流Ｄ２を常時供給する。時分割多重方式に従って電波を送信するパワーアンプを構成する第１負荷５へ２０ミリ秒周期、時比率１／３において駆動電流Ｄ１を電池４は供給する。図１５においては、パワーアンプを構成する第１負荷５へ供給される駆動電流Ｄ１を表す領域を斜線で示し、バックライトを構成する第２負荷６へ供給される駆動電流Ｄ２を表す領域を斜線なしで示している。駆動電流Ｄ１と駆動電流Ｄ２との双方を電池４が供給する駆動期間７と駆動電流Ｄ２のみを電池４が供給する駆動期間８とは交互に配置される。駆動期間７において電池４が供給する駆動電流は、駆動電流Ｄ１と駆動電流Ｄ２との和になるため、ピークが高くなる。
【００１０】
図１６は、従来の電池駆動型電子機器９０に設けられた電池４の端子電圧の波形図である。横軸は時間（ミリ秒）を示しており、縦軸は電池４の端子電圧を示している。電池４の端子電圧は、電池４が供給する駆動電流と電池４の内部抵抗との積を電池４の開放電圧から減算した値である。このため、電池４の駆動電流が大きいほど電池４の端子電圧は低下する。従って、駆動電流のピークが高くなる駆動期間７の間は、電池４の端子電圧は低下して電池駆動型電子機器９０の最低動作電圧Ｖｔｈを下回るおそれがある。
【００１１】
図１７は、従来の電池駆動型電子機器９０に設けられた電池４の放電特性を示すグラフである。横軸は時間を示しており、縦軸は電池４の端子電圧を示している。携帯電話に設けられた電池４の残量検知は、電池４の端子電圧９３が最低動作電圧Ｖｔｈを下回った時点で、残量なしと判断するため、電池４の駆動可能時間９２はその時点で終了となり、それ以降は電池を交換するか、あるいは電池４を充電する必要がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来例の構成では、駆動期間７においてバックライトを構成する第２負荷６とパワーアンプを構成する第１負荷５との双方を駆動する結果、電流ピークが高くなるために、電池４の容量を十分使い切る前に、電池４の端子電圧が低下して最低動作電圧Ｖｔｈを下回るおそれが高くなる。その結果、電池４の容量を十分使い切る前に電池４の残量がなしと判断され、電池４の駆動可能時間が制限されるという問題がある。
【００１３】
特に非音声通信を行なう場合は液晶表示画面を見ながら携帯電話を使用するため、音声通信をする場合に比べて携帯電話に設けられたキーボード操作によりバックライトが点灯し続けることが多い。このため、電池４の端子電圧が最低動作電圧Ｖｔｈを下回るまでの駆動可能時間が短くなるという問題がある。
【００１４】
特開２００１−９４６６２号公報には、この問題を解決するための方法が開示されている。図１８は、従来の他の電池駆動型電子機器８０のブロック図である。電池駆動型電子機器８０は、入力装置８７と、出力装置８４と、入力装置８７と出力装置８４とを背面から照らすためのバックライト機能部８２と、バックライト機能部８２へ供給される駆動電流を制御するための駆動電流制御部８３と、無線通信処理を行う無線通信機能部８４と、電池駆動型電子機器８０に設けられたこれらの各構成要素を制御するための情報処理部８５と、電池駆動型電子機器８０を動作させるための電圧を生成する電池８６と、電池８６によって生成された電圧を安定化して供給電圧８７として電池駆動型電子機器８０の各構成要素に分配する電源部８８とを備えている。
【００１５】
このように構成された電池駆動型電子機器８０の動作を説明する。図１９は、電池駆動型電子機器８０の動作を説明するための波形図である。無線通信機能部８４の機能をオンにするために無線通信負荷制御信号Ｃ１が時刻Ｔ１においてローからハイに立ち上がると、無線通信機能部８４を駆動するための駆動電流Ｌ１が増大を開始して時刻Ｔ２において所定のしきい値を超える。
【００１６】
駆動電流Ｌ１が所定のしきい値を超えた時刻Ｔ２において情報処理部８５が、バックライト機能部８２をオフにするためのバックライト負荷制御信号Ｃ２をハイからローに立ち下げると、駆動電流制御部８３は、バックライト機能部８２を駆動するための駆動電流Ｌ２の減少を開始させる。その後、駆動電流Ｌ２はゼロになる。
【００１７】
そして、無線通信機能部８４の機能をオフにするために無線通信負荷制御信号Ｃ１が時刻Ｔ３においてハイからローに立ち下がると、無線通信機能部８４を駆動するための駆動電流Ｌ１が減少を開始し、時刻Ｔ４においてゼロになる。
【００１８】
駆動電流Ｌ１がゼロになった時刻Ｔ４において情報処理部８５が、バックライト機能部８２をオンにするためのバックライト負荷制御信号Ｃ２をローからハイに立ち上げると、駆動電流制御部８３は、バックライト機能部８２を駆動するための駆動電流Ｌ２の増大を開始させる。
【００１９】
しかしながら図１８および図１９に示す従来技術の構成では、無線通信機能部８４を駆動するための駆動電流Ｌ１が所定のしきい値を超えた時刻Ｔ２に、無線通信機能部８４が動作中と判断して、バックライト機能部８２を駆動するための駆動電流Ｌ２を制限する。このため、駆動電流Ｌ２を制限するタイミングが時間（Ｔ２−Ｔ１）だけ遅れ、駆動電流Ｌ１と駆動電流Ｌ２とを加算した全負荷電流Ｌ３が図１９に示すように脈動するという問題がある。
【００２０】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単な構成によって電池の駆動時間を延長することができる電池駆動型電子機器を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電池駆動型電子機器は、電池と、前記電池によって駆動されるようになっており、時分割処理される第１負荷と、前記電池によって駆動されるようになっており、前記第１負荷が時分割処理をされる合間に処理することが可能な第２負荷と、前記第１負荷が前記電池によって駆動される第１駆動期間と前記第２負荷が前記電池によって駆動される第２駆動期間とが互いに重ならないように前記第１負荷と前記第２負荷とを制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００２２】
本明細書において時分割処理される第１負荷とは、時分割多重方式に従った無線通信に用いられる送信電力増幅器、および割り込み処理を行う演算装置の処理等のように駆動すべき負荷が時間的に間欠動作を行うもの、または負荷が時間的に変動するもの、典型的には周期的に変動するものをいう。
【００２３】
本発明に係る電池駆動型電子機器は、電池と、時間的に変化する第１駆動電流によって駆動される第１負荷と、前記第１駆動電流が最大になる期間Ｔを除いた期間に処理をすることが可能な第２負荷と、前記第１負荷を駆動するために前記電池によって供給される前記第１駆動電流と前記第２負荷を駆動するために前記電池によって供給される第２駆動電流との和の最大値が減少するように、前記第１駆動電流の時間的な変化に応じて前記第２負荷の負荷量を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００２４】
本明細書において実時間処理することが必要で時分割処理可能な負荷とは、機器の内的あるいは外的な制約、規格等により一定時間内に処理を終えなければならない負荷であって、固定された周波数、時比率を有しており、あるいは処理発生時に一定の時間負荷に対して電流を流す、時分割多重方式の無線通信における送信電力増幅器、音声圧縮伸長等の信号処理、着信報知用の振動モータおよびリアルタイムクロック等の負荷をいう。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電池駆動型電子機器においては、前記第１負荷が前記電池によって駆動される第１駆動期間と前記第２負荷が前記電池によって駆動される第２駆動期間とが互いに重ならないので、前記第１負荷を駆動するために前記電池によって供給される第１駆動電流と前記第２負荷を駆動するために前記電池によって供給される第２駆動電流との和の時間的変化を平準化することができる。
【００２６】
このため、電池の端子電圧が最低動作電圧Ｖｔｈを下回るまでの時間がより長くなる。その結果、電池駆動型電子機器を電池によって駆動することができる駆動期間を延長することができる。
【００２７】
前記第１負荷は、実時間処理が必要な負荷であり、前記第２負荷は、実時間処理が不必要な負荷であることが好ましい。実時間処理が必要な負荷を駆動する電池の駆動期間を長くすることができるからである。
【００２８】
前記第１負荷は、時分割多重方式に従って電波を送信するためのパワーアンプであることが好ましい。時分割多重方式に従って電波を送信するためのパワーアンプを備えた携帯電話に適用することができるからである。
【００２９】
前記第１負荷は、時分割処理をするための固定された周波数と固定された時比率とを有していることが好ましい。第１負荷を時分割処理するための周波数と時比率とが固定されているために、第１負荷を駆動するための第１駆動期間と第２負荷を駆動するための第２駆動期間とを簡単にずらすことができるからである。
【００３０】
前記第１負荷は、負荷のスケジューリングを行うためのＣＰＵであることが好ましい。負荷のスケジューリングを行うためのＣＰＵを駆動しながら電池の駆動期間を延長することができるからである。
【００３１】
前記第２負荷は、表示画面を照明するために設けられたバックライトであることが好ましい。情報を表示するための液晶画面が設けられた携帯電話に適用することができるからである。
【００３２】
前記制御手段は、前記第１負荷をオンオフ制御するための第１制御信号を生成する発振回路と、前記第２負荷をオンオフ制御するための第２制御信号を生成ために、前記発振回路によって生成された前記第１制御信号を反転する反転回路とを有していることが好ましい。簡単な構成によって、第１駆動期間と第２駆動期間とが重ならないように第１負荷と第２負荷とを制御するためである。
【００３３】
前記制御手段は、大規模集積回路（ＬＳＩ）によって構成されていることが好ましい。
【００３４】
前記制御手段は、前記第１負荷を駆動するための第１駆動期間と前記第２負荷を駆動するための第２駆動期間との切り替え時において前記第１および前記第２負荷をそれぞれ駆動するための第１および第２駆動電流の立ち上がり時間および立ち下がり期間に応じたデッドタイムを設けるためのデッドタイム設定手段を有していることが好ましい。
【００３５】
本発明に係る他の電池駆動型電子機器においては、第１駆動電流の時間的な変化に応じて第２負荷の負荷量を制御することによって、第１負荷を駆動するために電池によって供給される第１駆動電流と第２負荷を駆動するために電池によって供給される第２駆動電流との和が一定になることが好ましい。
【００３６】
こうすると、第１駆動電流と第２駆動電流との和におけるピーク値をより低くすることができる。このため、電池の端子電圧が最低動作電圧Ｖｔｈを下回るまでの時間がより長くなる。その結果、電池駆動型電子機器を電池によって駆動することができる駆動期間を延長することができる。
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電池駆動型電子機器１００のブロック図である。電池駆動型電子機器１００は、携帯電話によって構成されており、電池４を備えている。
【００３９】
電池駆動型電子機器１００は、電池４に対して互いに並列に接続された第１負荷５および第２負荷６とを備えている。第１負荷５は、時分割多重方式に従って電波を送信するためのパワーアンプによって構成されているため、定められた周波数と時比率で時分割処理されており、実時間処理することが必要である。
【００４０】
第２負荷６は、携帯電話に設けられた図示しない液晶表示画面を照明するためのバックライトによって構成されており、点滅が認識できない程度の周波数で点滅すれば、第１負荷５が時分割処理をされる合間に処理することが可能である。
【００４１】
電池４が駆動すべき負荷は前述したパワーアンプおよびバックライト以外にも存在するけれども、ここでは携帯電話の負荷の中において特に大きな電流を要求するパワーアンプおよびバックライトを例にあげて説明する。
【００４２】
電池駆動型電子機器１００は、制御部１を備えている。制御部１は、発振回路２を有している。発振回路２は、第１負荷５をオンオフ制御するための制御信号９を生成する。制御部１には、反転回路３が設けられている。反転回路３は、第２負荷６をオンオフ制御するための制御信号１０を生成するために、発振回路２によって生成された制御信号９を反転する。
【００４３】
このように構成された電池駆動型電子機器１００の動作を説明する。図２は電池駆動型電子機器１００に設けられた第１負荷５および第２負荷６へ供給される駆動電流の波形図であり、図３は電池４の端子電圧の波形図であり、図４（ａ）は第１負荷５へ供給される駆動電流と第２負荷６へ供給される駆動電流とのタイミングを説明するための波形図であり、図４（ｂ）は電池４の放電特性を示すグラフである。
【００４４】
図２においては、第１負荷５を構成する送信用パワーアンプを構成する第１負荷５を駆動するための電流を表す領域を斜線で示し、液晶表示画面を照明するためのバックライトを構成する第２負荷６を駆動するための電流を表す領域を斜線なしで示している。
【００４５】
バックライトは、数十から数百Ｈｚ程度以上であればオン時間制御により点滅を意識することなく調光可能であり、例えば特開平０８−１０７６７８公報では画面のちらつきを抑えるために１画面を描く周波数の前後１０Ｈｚでの点滅を避けている。
【００４６】
まず、発振回路２は、時刻Ｔ５から時刻Ｔ７までの第１駆動期間７の間、第１負荷５をオンにするための制御信号９を生成する。第１負荷５をオンにするための制御信号９が発振回路２によって生成されている間、第１負荷５はオンになり、時刻Ｔ５から増大を開始して時刻Ｔ６において一定値に到達する駆動電流Ｄ１が電池４から第１負荷５へ供給される。
【００４７】
反転回路３は、発振回路２によって生成された制御信号９を反転して、第２負荷６をオフにするための制御信号１０を時刻Ｔ５から時刻Ｔ７までの第１駆動期間７の間生成する。第２負荷６をオフにするための制御信号１０が反転回路３によって生成されると、第２負荷６を駆動するための駆動電流Ｄ２は、時刻Ｔ５において減少を開始して時刻Ｔ６においてゼロに到達するので、第２負荷６はオフになる。このため、第２負荷６へは電池４から駆動電流が供給されない。
【００４８】
そして、第１駆動期間７に続く第２駆動期間８の間、発振回路２は、第１負荷５をオフにするための制御信号９を時刻Ｔ７から生成する。駆動電流Ｄ１は、時刻Ｔ７から減少を開始して時刻Ｔ８においてゼロに到達する。その結果、第１負荷５はオフになる。このため、第１負荷５へは駆動電流が電池４から供給されない。
【００４９】
反転回路３は、第１負荷５をオフにするために発振回路２によって生成された制御信号９を反転して、第２負荷６をオンにするための制御信号１０を時刻Ｔ７から生成する。第２負荷６をオンにするための制御信号１０が反転回路３によって生成されると、駆動電流Ｄ２は、時刻Ｔ７において増大を開始して時刻Ｔ８において所定の値に到達する。その結果、第２負荷６はオンになり、駆動電流Ｄ２が電池４から第２負荷６へ供給される。
【００５０】
なお、ハードウェアによって第１負荷および第２負荷のオン／オフを制御する構成を示したが、本発明はこれに限定されない。発振回路および反転回路の動作を含む制御部の動作はソフトウェアによって実現しても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
このように、第１駆動期間７においては電池４から供給される駆動電流Ｄ１によって第１負荷５が駆動され、第２駆動期間８においては電池４から供給される駆動電流Ｄ２によって第２負荷６が駆動される。このため、第１駆動期間７における駆動電流のピーク値はＤＤ１となり、図１５を参照して前述した従来技術の構成における駆動電流のピーク値（Ｄ１＋Ｄ２）よりも低減する。
【００５２】
さらに、駆動電流Ｄ１と駆動電流Ｄ２とは、いずれも時刻Ｔ５において実質的に同時に生成されるので、従来技術において図１９を参照して前述したように、第２負荷６を駆動するための駆動電流Ｄ２を制限するタイミングが遅れることもない。その結果、図４（ａ）に示すように、駆動電流Ｄ１と駆動電流Ｄ２とを加算した全負荷電流Ｔ１Ａが脈動することもない。
【００５３】
リチウム−イオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）２次電池は、一般に保護回路としてＰＴＣ（正温度特性）サーミスタやＳＵ（安全回路）が直列につながれた状態で電池パックを形成しており、電池の端子電圧は、素電池の持つ抵抗に加えてこれら回路部品の抵抗、配線の抵抗および端子の接続抵抗をすべて加えた抵抗値（以後「内部抵抗」と記す）に駆動電流が流れることにより生じる電圧降下を電池の開放回路電圧から減算した電圧となる。
【００５４】
この結果、電池の電圧低下は図３に示すように、従来の技術において前述した図１６に示す電圧低下よりも少なくなる。このため、電池端子電圧１３が最低動作電圧Ｖｔｈを下回るまでの電池の駆動可能時間１２が、図４（ｂ）に示すように、従来の技術において前述した図１７に示す駆動可能期間９２よりも長くなる。従って、電池の種類や構成を変えることなく、電池駆動型電子機器の駆動時間を延長することができる。
【００５５】
第１駆動期間７においてはバックライトを構成する第２負荷６を駆動しないため、バックライトに消費される電力は従来技術の構成において消費される電力の２／３になり、電波を送信する第１駆動期間７の間は、人間の目には若干液晶表示画面が暗くなったように感じることになるけれども、必要があればこれを補うようにバックライトが液晶表示画面を照明する第２駆動期間８において第２負荷へ供給する駆動電流を増やすことによって、輝度の低下を補ってもよい。バックライトが点滅する周波数は数十から数百Ｈｚであることから、点滅を意識することは無く、第２駆動期間８において第２負荷へ供給する駆動電流を増やさなくても実用上問題はない。更に非音声通信の場合はキー操作時間が電波の送信時間に比べて長い場合が多いため、輝度の低下は更に意識しなくても良い程度になる。
【００５６】
以上のように実施の形態１によれば、第１負荷５が電池４によって駆動される第１駆動期間７と第２負荷６が電池４によって駆動される第２駆動期間８とが互いに重ならないように、制御部１が第１負荷５と第２負荷６とを制御する。このため、第１負荷５を駆動するために電池４によって供給される第１駆動電流Ｄ１と第２負荷６を駆動するために電池４によって供給される第２駆動電流Ｄ２との和である駆動電流の時間的変化を平準化することができる。
【００５７】
従って、従来技術において図１９を参照して前述したように、第２負荷６を駆動するための駆動電流Ｄ２を制限するタイミングが遅れることもない。その結果、図４（ａ）に示すように、駆動電流Ｄ１と駆動電流Ｄ２とを加算した全負荷電流Ｔ１Ａが脈動することもない。
【００５８】
なお、時分割多重方式に従って電波を送信するためのパワーアンプによって第１負荷５が構成されており、液晶表示画面を照明するためのバックライトによって第２負荷６が構成されている例を示したが、本発明はこれに限定されない。第１負荷５は、時分割処理をすることが可能で、実時間処理をすることが必要な負荷であればよく、第２負荷６は、第１負荷５が時分割処理をされる合間に処理することが可能な負荷であればよい。
【００５９】
また、電池５がリチウム−イオン２次電池である例を説明したが、電池５は、時間が経過するとともに端子電圧が低下する放電特性を有していればよい。
【００６０】
さらに、二種類の負荷について交互に処理する例をあげたが、三種類の負荷ないしそれ以上の負荷についても時間的に重ならないように処理することにより同様の効果を得られることは言うまでもないし、３種類以上ある負荷のうち好ましくは負荷電流が多いものを２つ選んで交互に処理することにより簡単な構成で効果的にピーク電流を抑制できることも言うまでもない。
【００６１】
図５は実施の形態１に係る他の電池駆動型電子機器１００Ａのブロック図であり、図６は他の電池駆動型電子機器１００Ａにおける第１駆動期間および第２駆動期間に設けられたデッドタイムを説明するための波形図である。図１を参照して前述した電池駆動型電子機器１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。前述した電池駆動型電子機器１００と異なる点は、制御部１の替わりに制御部１Ａを備えている点である。
【００６２】
制御部１Ａには、発振回路２と第１負荷５との間に抵抗およびダイオードが互いに並列に設けられており、抵抗およびダイオードの第１負荷５側の一端と電池４の負極との間にコンデンサが設けられた遅延回路が配置されている。制御部１Ａにはさらに、反転回路３と第２負荷６との間に抵抗およびダイオードが互いに並列に設けられており、抵抗およびダイオードの第２負荷６側の一端と電池４の負極との間にコンデンサが設けられた遅延回路が配置されている。
【００６３】
このように構成された電池駆動型電子機器１００Ａの動作を説明する。まず、発振回路２は、第１駆動期間７の間、第１負荷５をオンにするための制御信号９Ａを生成する。第１負荷５をオンにするための制御信号９Ａが発振回路２によって生成されている間、第１負荷５はオンになり、駆動電流Ｄ１が電池４から第１負荷５へ供給される。
【００６４】
発振回路２によって生成された制御信号９をＣＲの遅延回路を通すことにより、第１負荷５のオンを制御する制御信号９を遅延した制御信号９Ａを生成し、また、反転回路３によって生成された第２負荷６を制御するために生成された制御信号１０に基づいて、第２負荷６のオンを遅延する第２負荷６の制御信号１０Ａを生成する。
【００６５】
制御信号９Ａおよび制御信号１０Ａをそれぞれ生成する各遅延回路の時定数は、第１負荷５および第２負荷６を駆動する駆動電流が過渡的に変化する時間を考慮し、電池４から流れ出す電流の最大電流期間の前後に生じる過渡電流変化のピーク値が最大電流を大幅に超えないように設定すると、本実施の形態の効果を顕著に奏することができる。
【００６６】
望ましくは過渡電流変化のピーク値が最大電流期間の平坦部分の電流を超えないように各遅延回路の時定数を設定すると、遅延回路を設ける効果を最大限に発揮することができる。
【００６７】
以上のことから第１駆動期間７の先頭と第２駆動期間８の先頭とには、過渡的にどちらの負荷もオンしない期間であるデッドタイムが設けられている。制御信号９Ａは、制御信号９に比べてゆるやかに立ち上がるため、第１負荷５へ供給される駆動電流Ｄ１はデッドタイム期間においてゆるやかに立ち上がるようになる場合もあれば、ＣＲによって決定される遅延時間だけ遅れて立ち上がる場合もある。このため、第１駆動期間から第２駆動期間へ切り替わるときに駆動電流の最大電流期間に過渡的に発生するピークを防止することができる。
【００６８】
このように、第１駆動期間の先頭と第２駆動期間の先頭とには、第１駆動期間と第２駆動期間との切替時に駆動電流のピークが発生することを防止するためのデッドタイムがそれぞれ設けられている。このため、交互に処理される負荷の切り替わりのタイミングにおいて、過渡的に生じる負荷電流の変化が、それぞれの負荷に対する制御信号に対して送れることが原因となって、双方の負荷電流にオーバーラップが生じた場合に、駆動電流に過渡的にピークが発生することを防止することができる。従って、駆動電流に発生する過渡的なピークに伴う電圧効果を抑圧することができるので、電池駆動型機器の駆動時間を延長することができるという効果を得ることができる。
【００６９】
（実施の形態２）
図７は実施の形態２に係る電池駆動型電子機器１００Ｂのブロック図であり、図８は比較例に係る第１および第２負荷へ供給される駆動電流を説明するための図であり、図９は実施の形態２に係る第１および第２負荷へ供給される駆動電流の波形図である。図１を参照して前述した実施の形態１に係る電池駆動型電子機器１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。前述した電池駆動型電子機器１００と異なる点は、第１負荷５の替わりに第１負荷５Ｂを備えている点である。第１負荷５Ｂは、時分割処理をすることが可能なＣＰＵによって構成されている。
【００７０】
図８を参照すると、ＣＰＵを構成する第１負荷５Ｂは時刻ゼロから時刻Ｔ１までの間電池４からの駆動電流Ｄ３によって駆動される。バックライトを構成する第２負荷６は時刻ゼロから時刻Ｔ１よりも後の時刻Ｔ２までの間電池４からの駆動電流Ｄ４によって駆動される。従って、時刻ゼロから時刻Ｔ１までの間電池４は駆動電流Ｄ３と駆動電流Ｄ４との双方を供給する。ここで、全周期に対する第１負荷５Ｂが占める時間の割合を示すＴ１／Ｔ２を時比率と定義する。
【００７１】
図９を参照すると、実施の形態２においては、ＣＰＵの処理に数十から数百Ｈｚの周波数で割り込みをかけて５０％の時比率で時分割処理を行ない、この期間においてバックライトをオフとすることにより、電池４が第１負荷５Ｂを駆動する第１駆動期間７と電池４が第２負荷６を駆動する第２駆動期間８とが重ならないようになっている。第１駆動期間７と第２駆動期間８とは交互に配置されており、第１駆動期間７において電池４は駆動電流Ｄ３を第１負荷５Ｂへ供給する。第２駆動期間８において電池４は駆動電流Ｄ４を第２負荷６へ供給する。
【００７２】
このように、電池４が供給する駆動電流が図８に示す駆動電流に比べて平準化される。このため、駆動電流のピークを簡単に下げることが可能になる。
【００７３】
図１０は、実施の形態２に係る電池駆動型電子機器１００Ｂに設けられた第１および第２負荷へ供給される他の駆動電流の波形図である。図９を参照して前述した処理を行なった結果、バックライトをオフとする期間を設けたことによって液晶表示画面の輝度が低下することを補償するために、第２駆動期間８においてバックライトに流す電流を図１０に示すように増加させることにより輝度の低下を抑えることが出来る。
【００７４】
なお、ＣＰＵによって第１負荷５Ｂが構成されており、液晶表示画面を照明するためのバックライトによって第２負荷６が構成されている例を示したが、本発明はこれに限定されない。第１負荷５Ｂは、時分割処理をすることが可能な負荷であればよく、第２負荷６は、第１負荷５Ｂが時分割処理をされる合間に処理することが可能な負荷であればよい。
【００７５】
第１負荷５Ｂを駆動するための電流Ｄ３と第２負荷６を駆動するための電流Ｄ４とが等しいときは、図８に示すように第１負荷５Ｂと第２負荷６とを同時に駆動すると、駆動電流のピーク値は電流Ｄ３の値の２倍となる。図９、図１０に示すように、第１負荷５Ｂを駆動する駆動期間と第２負荷６を駆動する駆動期間とが重ならないように第１負荷５Ｂが時分割処理される合間に第２負荷６を処理すると、駆動電流のピーク値は電流Ｄ３の値となる。従って、駆動電流のピーク値を２分の１にすることができ、駆動電流による端子電圧の電圧降下を半減することができる。
【００７６】
第１負荷５Ｂを駆動するための電流Ｄ３と第２負荷６を駆動するための電流Ｄ４との比Ｄ３：Ｄ４が２０：１であると、第１負荷５Ｂが時分割処理される合間に第２負荷６を処理することによって低減することができる駆動電流は約５％と少なくなる。従って、第１負荷５Ｂを駆動するための電流Ｄ３と第２負荷６を駆動するための電流Ｄ４との比Ｄ３：Ｄ４が２０：１よりも大きいと、低減することができる駆動電流は約５％よりも少なくなる。
【００７７】
第１負荷５Ｂを駆動するための電流Ｄ３と第２負荷６を駆動するための電流Ｄ４との比Ｄ３：Ｄ４は１以上２０以下であることが好ましい。第１負荷５Ｂを駆動するための電流Ｄ３と第２負荷６を駆動するための電流Ｄ４との比Ｄ３：Ｄ４は１であることが最も好ましい。
【００７８】
また、ＣＰＵの負荷を時比率５０％として説明したが。必要に応じてこの時比率を変化させても良い。
【００７９】
（実施の形態３）
図１１は実施の形態３に係る電池駆動型電子機器１００Ｃのブロック図であり、図１２は比較例に係る第１および第２負荷へ供給される駆動電流を説明するための図であり、図１３は実施の形態３に係る電池駆動型電子機器１００Ｃに設けられた第１および第２負荷へ供給される駆動電流の波形図である。図１を参照して前述した電池駆動型電子機器１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００８０】
電池駆動型電子機器１００Ｃは、電池４を備えている。電池４には、第１負荷５Ｃと第２負荷６Ｃとが互いに並列に接続されている。第１負荷５Ｃは、実時間処理が必要な負荷であり、負荷量が時間的に変化するようになっている。第２負荷６Ｃは、常時駆動する必要はなく、第１負荷５Ｃが時分割処理される合間に処理することができる負荷である。
【００８１】
図１２を参照すると、第１負荷５Ｃは、起動期間２１の間電池４から供給される駆動電流Ｄ５によって駆動され、駆動期間２２の間電池４から供給される駆動電流Ｄ６によって駆動され、駆動期間２３の間電池４から供給される駆動電流Ｄ７によって駆動され、駆動期間２４の間駆動電流Ｄ８によって駆動され、駆動期間２５の間駆動電流Ｄ９によって駆動され、駆動期間２６の間駆動電流Ｄ１０によって駆動される。このように、第１負荷５Ｃの負荷量は時間的に変化し、最大駆動電流を発生する期間２２および期間２４があることがわかる。
【００８２】
図１３を参照すると、実施の形態３においては、電池４から第１負荷５Ｃおよび第２負荷６Ｃへ供給される駆動電流の総和が一定になるように、第１負荷５Ｃを駆動するための駆動電流の時間的な変化に応じて第２負荷６Ｃの負荷量を制御する。図１３に示す例では、駆動期間２１において第２負荷６Ｃの負荷量は、第２負荷６Ｃを駆動する駆動電流と第１負荷５Ｃを駆動する駆動電流Ｄ５との和が一定値Ｄ１２となるように制御されている。駆動期間２３において第２負荷６Ｃの負荷量は、第２負荷６Ｃを駆動する駆動電流と第１負荷５Ｃを駆動する駆動電流Ｄ７との和が一定値Ｄ１２となるように制御されている。駆動期間２５において第２負荷６Ｃの負荷量は、第２負荷６Ｃを駆動する駆動電流と第１負荷５Ｃを駆動する駆動電流Ｄ９との和が一定値Ｄ１２となるように制御されている。駆動期間２６において第２負荷６Ｃの負荷量は、第２負荷６Ｃを駆動する駆動電流と第１負荷５Ｃを駆動する駆動電流Ｄ１０との和が一定値Ｄ１２となるように制御されている。駆動期間２２および駆動期間２４においては、第１負荷５Ｃを駆動する駆動電流Ｄ６および第１負荷５Ｃを駆動する駆動電流Ｄ８が一定値Ｄ１２と等しいため、第２負荷６Ｃはオフになるように制御される。
【００８３】
このように、電池４からの駆動電流の総和が一定になるように第１負荷５Ｃを駆動するための駆動電流に応じて第２負荷６Ｃの負荷量をコントロールすることにより、駆動電流のピークを抑圧し、電池の電圧降下を最小化することで本発明の効果を最も望ましい形で発揮することが出来る。
【００８４】
以上のように実施の形態３によれば、電池４と、時間的に変化する駆動電流Ｄ５〜駆動電流Ｄ１０によって駆動される第１負荷５Ｃと、駆動電流が最大になる期間２２および期間２４を除いた期間２１、期間２３、期間２５および期間２６に処理をすることが可能な第２負荷６Ｃと、第１負荷５Ｃを駆動するために電池４によって供給される駆動電流Ｄ５〜Ｄ１０と第２負荷６Ｃを駆動するために電池４によって供給される駆動電流Ｄ１１との和の最大値が減少するように、駆動電流Ｄ５〜Ｄ１０の時間的な変化に応じて第２負荷６Ｃの負荷量を制御する制御部１Ｃとが設けられている。
【００８５】
制御部１Ｃは、適切なデッドタイムを設定してそれぞれの負荷に信号を送ることにより負荷電流の重なりを防止することができる。デッドタイムは、ハードウェアによって設定してもよく、ソフトウェアによって設定してもよい。このようにしてデッドタイムを設定すると、駆動電流のピーク値を低くすることができる。従って、電池の端子電圧が最低動作電圧Ｖｔｈを下回るまでの時間がより長くなる。その結果、電池駆動型電子機器を電池によって駆動することができる駆動期間を延長することができる。
【００８６】
実施の形態１ないし実施の形態３において前述した制御部１、１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、大規模集積回路（ＬＳＩ）によって構成されていることが好ましい。
【００８７】
前述した実施の形態１ないし実施の形態３では、２種類の負荷を例に挙げて説明したが、第１の負荷が複数個ある場合および第２の負荷が複数個ある場合においても、適当なデッドタイムを有する制御信号を用いて第１負荷に電流が流れているときに第２負荷の駆動を停止し、または駆動電流を制限することにより、複雑な電子機器に電池から供給する電流の最大値を減少させることができ、本発明の効果を発揮することができることは言うまでもない。
【００８８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電池材料に手を加えることなく、電池の駆動時間を延長することができる電池駆動型電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る電池駆動型電子機器のブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る電池駆動型電子機器に設けられた第１および第２負荷へ供給される駆動電流の波形図である。
【図３】実施の形態１に係る電池駆動型電子機器に設けられた電池の端子電圧の波形図である。
【図４】（ａ）は電池駆動型電子機器に設けられた第１負荷へ供給される駆動電流と第２負荷へ供給される駆動電流とのタイミングを説明するための波形図であり、
（ｂ）は実施の形態１に係る電池駆動型電子機器に設けられた電池の放電特性を示すグラフである。
【図５】実施の形態１に係る他の電池駆動型電子機器のブロック図である。
【図６】実施の形態１に係る他の電池駆動型電子機器における第１および第２駆動期間に設けられたデッドタイムを説明するための波形図である。
【図７】実施の形態２に係る電池駆動型電子機器のブロック図である。
【図８】実施の形態２に係る電池駆動型電子機器に設けられた第１および第２負荷へ供給される駆動電流を説明するための図である。
【図９】実施の形態２に係る電池駆動型電子機器に設けられた第１および第２負荷へ供給される駆動電流の波形図である。
【図１０】実施の形態２に係る電池駆動型電子機器に設けられた第１および第２負荷へ供給される他の駆動電流の波形図である。
【図１１】実施の形態３に係る電池駆動型電子機器のブロック図である。
【図１２】実施の形態３に係る電池駆動型電子機器に設けられた第１および第２負荷へ供給される駆動電流を説明するための図である。
【図１３】実施の形態３に係る電池駆動型電子機器に設けられた第１および第２負荷へ供給される他の駆動電流の波形図である。
【図１４】従来の電池駆動型電子機器のブロック図である。
【図１５】従来の電池駆動型電子機器に設けられた第１および第２負荷へ供給される駆動電流の波形図である。
【図１６】従来の電池駆動型電子機器に設けられた電池の端子電圧の波形図である。
【図１７】従来の電池駆動型電子機器に設けられた電池の放電特性を示すグラフである。
【図１８】従来の他の電池駆動型電子機器のブロック図である。
【図１９】従来の他の電池駆動型電子機器８０の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１　制御部
２　発振回路
３　反転回路
４　電池
５　第１負荷
６　第２負荷
７　第１駆動期間
８　第２駆動期間
９　第１制御信号
１０　第２制御信号
１１　端子電圧
１２　駆動可能期間
１００　電池駆動型電子機器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2004096714.tif 000017
【図１６】
2004096714.tif 000018
【図１７】
2004096714.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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