(57)【要約】【課題】  電池残量低下時に効率良く電力を利用することが可能になる電池パックおよび携帯端末を提供すること。【解決手段】本発明にかかる電池パック１００は、電池１０１と、電池の端子間電圧を測定する電圧値測定手段１０６と、電池１０１の端子と電池パック１００の端子間を流れる電流を測定する電流値測定手段１０７と、電池１０１の放電を制御する放電制御手段１０４と、電圧値測定手段１０６によって測定された端子間電圧が予め定められた電圧値よりも一旦低い状態に至った場合には、電流値測定手段１０６により測定された電流値が予め定められた電流値よりも高いときには放電制御手段１０４によって電池の放電を抑制する制御手段を備える。このような構成により、電池残量低下時にも効率良く電力を利用することが可能となる。【選択図】図２
2005237104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、
前記電池の端子間電圧を測定する電圧値測定手段と、
前記電池の端子と電池パックの端子間を流れる電流を測定する電流値測定手段と、
前記電池の放電を制御する放電制御手段と、
前記電圧測定手段によって測定された端子間電圧が予め定められた電圧値よりも一旦低い状態に至った場合には、前記電流値測定手段により測定された電流値が予め定められた電流値よりも高いときには前記放電制御手段によって電池の放電を抑制する制御手段とを備えた電池パック。
【請求項２】
前記電池パックは、さらに充電時に流れる電流を制御する充電制御手段を有し、
前記電流値測定手段は、前記充電制御手段における電圧を検出することによって電流値を測定することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記充電制御手段は、充電制御ＦＥＴ（Field  Effect  Transistor)により構成され、
前記電流値測定手段は、前記充電制御ＦＥＴのボディダイオードの両端電圧を検出することによって電流値を測定することを特徴とする請求項２記載の電池パック。
【請求項４】
前記電池パックは、前記電池と直列に設けられた抵抗を備え、
前記電流値測定手段は、前記抵抗の両端電圧を検出することによって電流値を測定することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の電池パックと接続された電子機器であって、
前記電圧測定手段によって測定された端子間電圧が予め定められた電圧値よりも低いこと前記制御手段が検出した場合には、通常動作よりも低い消費電力の動作モードに切り替える電子機器。
【請求項６】
前記通常動作よりも低い動作モードによって実行可能な動作には、画面表示動作が含まれることを特徴とする請求項５記載の電子機器。
【請求項７】
前記電子機器は、携帯端末であることを特徴とする請求項５又は６記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックおよび電池パックを利用する電子機器に関するものであり、より詳細には、省電力で長時間利用することが可能な電池パックおよび電池パックを利用する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯端末は高性能化が進み、それに伴い消費電力も多くなってきている。電池で動作する携帯端末をより長時間動作させるには大容量の電池を必要とするが、電池の容量を多くすると電池のサイズが大きくなってしまい、携帯性を損ねてしまう。そこで、消費電力をなるべく少なくするための技術が必要となる。
【０００３】
しかし、近年の携帯端末の回路の複雑化により、回路各部をきめ細かく電力制御することは困難である。また、多くの機能を持つ近年の携帯端末は、機能により消費する電力が異なるものの、機能に応じて消費電力を最低限にすることができないという問題があった。これに対して、各ＩＣあるいはＬＳＩごとへの電力供給を可能にするスイッチ素子を配置することにより、各動作状態に応じた最適な、あるいはユーザーの好みに応じた電力制御を実現可能にする方法が提案されている（例えば、特許文献１など）。
【特許文献１】特開２００３−１３４２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の携帯端末を始めとする電子機器は、電池残量の低下に関係なく、電源を入れると、電池電圧が一定以上であれば無条件に電源が入るようになっている。ところが、電池残量が低下しているときは、低電流にして使用する機能を限定すれば長時間使用可能な電池残量がある状態であっても、電子機器は通常の電流で全システムの電源を投入するために、すぐに電池電圧が下がってしまい電源が切れてしまう。また、電源を入れた後、何も操作しない間に電源が切れてしまうため、使用することができない上に無駄に電力を消耗してしまう、という問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、電池残量低下時に効率よく電力を利用することが可能になる電池パックおよび電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる電池パックは、電池と、前記電池の端子間電圧を測定する電圧値測定手段と、前記電池の端子と電池パックの端子間を流れる電流を測定する電流値測定手段と、前記電池の放電を制御する放電制御手段と、前記電圧測定手段によって測定された端子間電圧が予め定められた電圧値よりも一旦低い状態に至った場合には、前記電流値測定手段により測定された電流値が予め定められた電流値よりも高いときには前記放電制御手段によって電池の放電を抑制する制御手段とを備えた電池パックである。このような構成により、電池残量低下時にも効率良く電力を利用することが可能となる。
【０００７】
前記電池パックは、さらに充電時に流れる電流を制御する充電制御手段を有し、前記電流値測定手段は、前記充電制御手段における電圧を検出することによって電流値を測定することを特徴としてもよい。こうすることにより、構成を簡単にすることが可能となる。
【０００８】
前記充電制御手段は、充電制御ＦＥＴ（Field  Effect  Transistor)により構成され、前記電流値測定手段は、前記充電制御ＦＥＴのボディダイオードの両端電圧を検出することによって電流値を測定することを特徴としてもよい。こうすることにより、構成を簡単にすることが可能となる。
【０００９】
前記電池パックは、前記電池と直列に設けられた抵抗を備え、前記電流値測定手段は、前記抵抗の両端電圧を検出することによって電流値を測定することを特徴としてもよい。このような構成により、より正確な電流値を測定し、精密な電流値制御を行うことが可能となる。
【００１０】
本発明にかかる電子機器は、上述の電池パックと接続された電子機器であって、前記電圧測定手段によって測定された端子間電圧が予め定められた電圧値よりも低いこと前記制御手段が検出した場合には、通常動作よりも低い消費電力の動作モードに切り替える電子機器である。このような構成により、電池残量低下時に効率良く電子機器を利用することが可能となる。
【００１１】
前記通常動作よりも低い動作モードによって実行可能な動作には、画面表示動作が含まれることを特徴としてもよい。こうすることにより、電池残量低下時であっても、チケット機能などの有償の特定の機能を動作させることが可能となる。
【００１２】
前記電子機器は、携帯端末であることを特徴としてもよい。こうすることにより、電池パックの容量の制約の厳しい携帯端末でも、電池残量低下時に効率良く電力を利用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電池残量低下時に効率良く電力を利用することが可能になる電池パックおよび携帯端末を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
発明の実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電池パックの構成を示す図である。電池パック１００は、接続された電子機器２００に電力を供給するものであり、電子機器２００と直列に接続される。電子機器２００は、電池パック１００に内蔵されている電池を直流電源として利用し、＋−の両極で直列に接続されている。電子機器２００は、例えば、携帯電話などの携帯端末であり、電池パック１００を内蔵する形状のものであってもよい。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態１にかかる電池パックの構成を示すブロック図である。電池パック１００は、電池１０１、保護ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０２、充電制御ＦＥＴ１０３、放電制御ＦＥＴ１０４、ＦＥＴ制御手段１０５、電圧値測定手段１０６、電流値測定手段１０７、演算部１０８、制御部１０９を備える。
【００１６】
電池１０１は、接続された電子機器に電力を供給するものである。保護ＩＣ１０２は、過放電防止などの電池パックを保護するための機能を備えており、ＦＥＴ制御手段１０５にＦＥＴ制御のための命令を送ることができる。ＦＥＴ制御手段１０５は、充電制御ＦＥＴ１０３、放電制御ＦＥＴ１０４のそれぞれと接続されており、保護ＩＣ１０２や制御部１０９からの指示を受け、それぞれのＦＥＴを制御する機能を備える。充電制御ＦＥＴ１０３は、ＦＥＴ制御手段１０５からの指示を受け、充電時に流れる電流を制御する機能を有するスイッチング素子であり、充電電流制御手段を構成する。図３に示されるように、充電制御ＦＥＴ１０３は、回路構成上、トランジスタ部１０３１とボディダイオード１０３２を備えている。放電制御ＦＥＴ１０４は、ＦＥＴ制御手段１０５からの指示を受け、放電時に流れる電流を制御する機能を有するスイッチング素子であり、放電電流制御手段を構成する。図３に示されるように、放電制御ＦＥＴ１０４は、回路構成上、トランジスタ部１０４１とボディダイオード１０４２を備えている。電圧値測定手段１０６は、電池１０１と並列に接続されており、電池１０１の電圧を測定する機能を備える。測定結果は演算部１０８へ送信される。
【００１７】
電流値測定手段１０７は、充電制御ＦＥＴ１０３と並列に接続されており、充電制御ＦＥＴ１０３のボディダイオード１０３２を利用して電流値を測定する機能を有する。ここで、電流値測定の方法について具体的に説明する。図４は、充電制御ＦＥＴ１０３のボディダイオード１０３２の順方向電流特性を示すグラフである。横軸がボディダイオード１０３２の両端電圧値ＶＳＤ、縦軸がボディダイオードの順方向に流す電流値ＩＳを示す。ここでは、ゲート・ソース間電圧が０の状態、つまり充電制御ＦＥＴ１０３がオフの状態である。グラフは温度により変化する温度特性もある。例えば、グラフのＬ１は温度１２５℃のとき、Ｌ２は温度２５℃のとき、Ｌ３は温度−５５℃のときである。このグラフから、電流値測定手段１０７は、充電制御ＦＥＴ１０３のボディダイオード１０３２の両端の電圧値ＶＳＤを測定することにより、ボディダイオードに流れる電流値を測定することが可能となる。例えば、温度センサ（図示せず）より、充電制御ＦＥＴ１０３の近傍の温度情報を測定するとともに、当該電圧値ＶＳＤを測定し、当該温度情報と電圧値ＶＳＤに基づいて、予め用意された図４に示すグラフに対応するテーブルを用いてボディダイオード１０３２に流れる電流値に変換するようにしてもよい。
【００１８】
演算部１０８は、電圧値測定手段１０６や電流値測定手段１０７から送られてきた測定値を演算にかけることにより、制御が必要かどうかを判断し、その結果を制御部１０９へ送信する。制御部１０９は、演算部１０８からの結果を受け、ＦＥＴ制御手段１０５へＦＥＴ制御の指示を送信する。
【００１９】
続いて、図５に示すフローチャートを用いて本発明の実施の形態１にかかる電池パック１００の状態の遷移について説明する。
【００２０】
最初はノーマルモードとして通常の状態で動作する（Ｓ１０１）。このときは、電池残量が十分にあるので電池パック１００と接続された電子機器２００は、全ての機能を利用することができる。
【００２１】
電池の残量は使用時間とともに減少し、電池電圧値も低下していく。使用時間と電池電圧の関係は図６に示すグラフのようになる。グラフの横軸は電源を入れた後の経過時間、縦軸は電池電圧値を示している。ここでの値は、携帯電話用電池パックの場合Ｖ１が３．０Ｖで、Ｖ２は３．０Ｖ以下の値、例えば２．８Ｖ程度の値が適当である。低消費電力モードで使用可能な電池残量を多くするために、Ｖ１を３．０Ｖ以上の電圧値に設定しても良い。これにより、低消費電力モードで、より長時間の使用が可能となる。時間ｔ１が経過し、電池電圧値がＶ１以下になると（Ｓ１０２）、電池の残量が少なくなってきたと判断し、低消費電力モードへ移行する（Ｓ１０３）。この時点で電源が切断される場合が多い。時間ｔ２が経過し、再び電源が入れられると、この間は無負荷状態になるため、電池電圧値はある程度復帰している。このとき、電池電圧値は復帰しているが、電池電圧値がＶ１以上になっても通常モードに戻ることはない。低消費電力モードでは、利用することのできる機能を電流が少なくてすむものに限定し、電流値を少なくする、例えば１Ａを１００ｍＡに低減することにより、電力の効率的な利用を行う。
【００２２】
低消費電力モードでさらに使用を続けると、再び電圧が低下していく。時間ｔ２が経過し、電池電圧値がＶ２以下になると（Ｓ１０４）、機能を制限してもこれ以上利用することができなくなるので、非動作モードへ移行する（Ｓ１０５）。非動作モードでは、電源を落とすなどの処理を行い、電子機器２００がこれ以上の動作を行えないようにする。これ以後、電子機器２００は、電池の充電が行われるまで動作を行うことはできない。
【００２３】
このようにして、電池電圧低下時に機能を制限し、電流値を少なくすることにより、より長時間の使用を行うことが可能となる。
【００２４】
ここで、低消費電力モードにおける、電流値を減少させる方法について詳しく説明する。電池１０１の電池電圧は電圧値測定手段１０６により常に測定され、その結果は演算部１０８へ送信される。電池電圧がある特定電圧値以下になり、親機の電源が入らない状態のとき、制御部１０９は、ＦＥＴ制御手段１０５へ充電制御ＦＥＴ１０３をオフ、放電制御１０４をオンにするように指示を送る。ここでの特定電圧値は任意に設定することができるものとする。指示を受けたＦＥＴ制御手段１０５は、充電制御ＦＥＴ１０３をオフ、放電制御ＦＥＴ１０４をオンにし、通電が始まるまで待機させる。
【００２５】
通電が始まると、電流値測定手段１０６は、充電制御ＦＥＴ１０３のボディダイオード１０３２に流れる電流値を測定し、その結果を演算部１０８へ送信する。ここで、測定された電流値がある特定電流値以上の値であった場合、制御部１０９は、ＦＥＴ制御手段１０５へ放電制御ＦＥＴ１０４をオフにするように指示を送る。ここでの特定電流値も任意に設定することができるものとする。指示を受けたＦＥＴ制御手段１０５は、放電制御ＦＥＴ１０４をオフにする。このようにして、電池パック１００は、特定電流値以上の電流が流れないようにすることができる。
【００２６】
また、同様の手順で、特定電流値以下の電流が測定された場合に、制御部１０９がＦＥＴ制御手段１０５へ充電制御ＦＥＴ１０３をオンにするよう指示を送り、指示を受けたＦＥＴ制御手段１０５が充電制御ＦＥＴ１０３をオンにすることにより、充電を行える状態に切り替えることができる。ここでの特定電流値も任意に設定することができるものとする。
【００２７】
このようにして、電池電圧低下時に機能を制限し、電流値を少なくすることにより、より長時間の使用を行うことが可能となる。
【００２８】
発明の実施の形態２．
発明の実施の形態１における電池パックの構成を図７に示すブロック図のように置き換え、電流値測定の精度を増した例である。電池パック２００は、電池２０１、保護ＩＣ２０２、充電制御ＦＥＴ２０３、放電制御ＦＥＴ２０４、ＦＥＴ制御手段２０５、電圧値測定手段２０６、電流値測定手段２０７、演算部２０８、制御部２０９、電流検出抵抗２１０を備える。
【００２９】
電池２０１は、接続された電子機器に電力を供給するものである。保護ＩＣ２０２は、過放電防止などの電池パックを保護するための機能を備えており、ＦＥＴ制御手段２０５にＦＥＴ制御のための命令を送ることができる。ＦＥＴ制御手段２０５は、充電制御ＦＥＴ２０３、放電制御ＦＥＴ２０４のそれぞれと接続されており、保護ＩＣ２０２や制御部２０９からの指示を受け、それぞれのＦＥＴを制御する機能を備える。充電制御ＦＥＴ２０３は、ＦＥＴ制御手段２０５からの指示を受け、充電時に流れる電流を制御する機能を備える。放電制御ＦＥＴ２０４は、ＦＥＴ制御手段２０５からの指示を受け、放電時に流れる電流を制御する機能を備える。電圧値測定手段２０６は、電池２０１と並列に接続されており、電池２０１の電圧を測定する機能を備える。測定結果は演算部２０８へ送信される。
【００３０】
電流値測定手段２０７は、電流検出抵抗２１０と並列に接続されており、電流値を測定する機能を有する。充電制御ＦＥＴ２０３におけるボディダイオードの特性を利用して電流を測定する場合、図４におけるグラフが示すように、温度により誤差が生じるという問題点がある。そこで、精度が要求されるシステムにおいては充電制御ＦＥＴ２０３におけるボディダイオードの特性を利用して電流を測定する代わりに、電流検出抵抗２１０を追加し、この抵抗を利用して両端の電圧値を測定することにより、より正確な電流値を測定する。この場合、充電制御ＦＥＴ２０３のボディダイオードは通電検出に利用することができる。
【００３１】
演算部２０８は、電圧値測定手段２０６や電流値測定手段２０７から送られてきた測定値を演算にかけることにより、制御が必要かどうかを判断し、その結果を制御部２０９へ送信する。制御部２０９は、演算部２０８からの結果を受け、ＦＥＴ制御手段２０５へＦＥＴ制御の指示を送信する。
【００３２】
なお、この発明の実施の形態２にかかる電池パック１００の状態の遷移については図５に示すフローチャートと同様であり、説明を省略する。
【００３３】
発明の実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３にかかる携帯端末３００の構成を示すブロック図である。携帯端末３００は、例えば携帯電話などであり、電池パック３０１、制御手段３０２、表示手段３０３、通信手段３０４を備える。携帯端末３００は、内蔵される電池パック３０１から供給される電力を利用して動作する。
【００３４】
電池パック３０１は、携帯端末３００の動作に必要な電力を供給するものである。電池パック３０１の構成および動作については、本発明の実施の形態１、２と同様であり、説明を省略する。
【００３５】
制御手段３０２は、当該携帯端末３００における各種の制御を実行するものであり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等により構成される。
【００３６】
表示手段３０３は、例えば、液晶モニタなどであり、出力された情報を表示する機能を備える。通信手段３０４は、アンテナや通信回路等から構成されており、他の通信機器と無線通信を行う機能を備える。
【００３７】
続いて、図９におけるフローチャートを用いて、本発明の実施の形態３にかかる携帯端末の処理について説明する。
【００３８】
まず、制御手段３０２は、電池パック３０１から供給される電流を測定し、現在の電池の状態が、ノーマルモードなのか、低消費電力モードなのか、非動作モードなのかを判定する（Ｓ４０１）。もし、非動作モードと判定した場合（Ｓ４０２）、電池パック３０１の電池残量が携帯端末を動作させるための電力を供給することができないと判断し、直ちに全ての動作を終了させる（Ｓ４０３）。
【００３９】
次に、低消費電力モードと判定した場合（Ｓ４０４）、電池パック３０１から供給される電力が少ないと判断し、制御手段３０２は、通信手段３０４などの動作に必要な電流値の高い動作を禁止にし（Ｓ４０５）、もし通信中であれば、通信切断などの処理を行う。
【００４０】
もし、ノーマルモードと判定された場合、電池パック３０１から供給される電力は十分にあると判断し、制御手段３０２は、通信手段３０４をはじめとする、全ての機能の動作を可能にする（Ｓ４０６）。
【００４１】
低消費電力モードとノーマルモードのどちらの場合も、必要な電流値の低い表示処理を行うことは可能であり、制御手段３０２は表示手段３０３へ画面表示の指示を送り、表示手段３０３は画面表示を行う（Ｓ４０７）。
【００４２】
このようにして、携帯端末３００は、電池パック３０１の電池残量が少なくなったときにも、電池パック３０１から送られる電流値が少なくなり、機能を限定することにより、効率良く電力を利用することが可能となる。
【００４３】
その他の発明の実施の形態．
上述の例では、電池残量が減少し、電池電圧が低下したときに低消費電力モードに切り替える処理を行っているが、これをタイマーなどにより経過時間に応じて低消費電力モードに切り替え、一定時間経過後に使える機能を制限するようにしてもよい。
また、上述の例では、ノーマルモードのときにのみ動作する機能として通信機能を挙げたが、動画表示機能などの消費電力の大きい別の機能でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明にかかる電池パックの一例の概略を示す図である。
【図２】本発明にかかる電池パックの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明にかかるＦＥＴの構成を示す図である。
【図４】本発明にかかるＦＥＴのボディダイオードの順方向電流特性を示すグラフである。
【図５】本発明にかかる電池パックの状態遷移を示すフローチャートである。
【図６】本発明にかかる電池の電圧値と時間経過の関係を示すグラフである。
【図７】本発明にかかる電池パックの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明にかかる携帯端末の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明にかかる携帯端末の処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１００    電池パック
１０１    電池
１０２    保護ＩＣ
１０３    充電制御ＦＥＴ
１０３１  トランジスタ部
１０３２  ボディダイオード
１０４    放電制御ＦＥＴ
１０４１  トランジスタ部
１０４２  ボディダイオード
１０５    ＦＥＴ制御手段
１０６    電圧値測定手段
１０７    電流値測定手段
１０８    演算部
１０９    制御部
２００    電子機器
２０１    電池
２０２    保護ＩＣ
２０３    充電制御ＦＥＴ
２０４    放電制御ＦＥＴ
２０５    ＦＥＴ制御手段
２０６    電圧値測定手段
２０７    電流値測定手段
２０８    演算部
２０９    制御部
２１０    電流検出抵抗
３００    携帯端末
３０１    電池パック
３０２    制御手段
３０３    表示手段
３０４    通信手段
【図１】
2005237104.tif 000003
【図２】
2005237104.tif 000004
【図３】
2005237104.tif 000005
【図４】
2005237104.tif 000006
【図５】
2005237104.tif 000007
【図６】
2005237104.tif 000008
【図７】
2005237104.tif 000009
【図８】
2005237104.tif 000010
【図９】
2005237104.tif 000011