(57)【要約】【課題】環境温度が低すぎる場合でも二次電池の使用を可能として、負荷回路に所定の動作をさせることができる電子機器を得ること。【解決手段】負荷回路１０と、前記負荷回路１０の動作電源としての二次電池５と、前記二次電池５の温度を検出する検出素子１１と、前記検出素子１１で検出された前記二次電池５の温度に基づいて前記負荷回路１０の動作を制御する負荷動作制御部１２とを備え、前記負荷動作制御部１２は、前記検出素子１１で検出された前記二次電池５の温度が第１の閾値温度よりも低い場合には、消費電力が通常の動作モードより小さな制限モードで前記負荷回路１０を動作させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷回路と、前記負荷回路の動作電源としての二次電池と、前記二次電池の温度を検出する検出素子と、前記検出素子で検出された前記二次電池の温度に基づいて前記負荷回路の動作を制御する負荷動作制御部とを備え、
前記負荷動作制御部は、前記検出素子で検出された前記二次電池の温度が第１の閾値温度よりも低い場合には、消費電力が通常の動作モードより小さな制限モードで前記負荷回路を動作させることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記二次電池の温度が前記第１の閾値温度よりも低温である第２の閾値温度よりもさらに低い場合には、前記負荷動作制御部は、前記負荷回路を消費電力が最小限となる最小動作モードで動作させる請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記負荷回路が前記最小動作モードで動作している際に、前記二次電池の温度が前記第２の閾値温度以上となった場合には、前記負荷動作制御部は、前記最小動作モードよりも消費電力の大きな所定の制限モードで前記負荷回路を動作させる請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記第１の閾値温度と、前記第２の閾値温度との間に複数の設定温度が定められていて、前記負荷動作制御部は、前記二次電池の温度がより高い設定温度に到達すると、消費電力のより大きな制限モードに切り替えて前記負荷回路を動作させる請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
前記負荷動作制御部は、予め定められた前記二次電池の温度とその温度の二次電池が動作させることができる負荷回路の消費電力値との対応テーブルを保持していて、前記二次電池の温度が前記第１の閾値以下である制限モード下において、前記対応テーブルに基づいてその温度で動作可能な最大の消費電力で前記負荷回路を動作させる請求項１に記載の電子機器。
【請求項６】
前記検出素子で検出された前記二次電池の温度が前記第２の閾値温度よりもさらに低い第３の閾値温度以下である場合には、前記負荷動作制御部が前記負荷回路内の予備的回路を起動する請求項１〜５のいずれかに記載の電子機器。
【請求項７】
前記負荷回路として中央演算素子（ＣＰＵ）を備え、前記負荷動作制御部が前記中央演算素子の動作周波数を変更して前記負荷回路の動作モードを切り替える請求項１〜６のいずれかに記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池などの二次電池を動作電源として備えた電子機器に関し、特に、環境温度が低温であるときに二次電池を有効に使用することができるよう負荷回路の動作制限を行う電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化軽量化の進展に伴い、携帯機器の普及がすすんでいる。モバイル機器とも呼ばれるこれら携帯機器の普及に合わせて、携帯機器の電源となる充電可能な二次電池の需要が著しく伸びている。モバイル機器のより長時間の使用を確保するために、二次電池の電池容量を高める取り組みが行われているが、一方では、二次電池を電源として使用するモバイル機器側の高性能化も進展していて、その消費電力は増大する傾向にあり、二次電池に求められる供給電力量増大の要請は益々高まっている。
【０００３】
二次電池は、電池内の化学物質を反応させて電力を生み出すものであるため、二次電池の充電時、放電時には二次電池自体が発熱する。さらに、二次電池が動作する上では、周囲の環境温度の影響を大きく受け、環境温度が高すぎても低すぎても二次電池が正常な動作を行うことができず、定められた定格通りの電力供給ができないという事態が生じ得る。このように、環境温度によって二次電池から定められた出力を得ることができなくなるという課題は、二次電池に求められる電力量が大きくなるほど顕著に表れる。
【０００４】
携帯型の電子機器であるノートパソコンを例に取ると、その小型軽量化のために筐体内の電子部品密度が高くなっていることと、中央演算素子（ＣＰＵ）の高性能化に伴う動作周波数の上昇によるＣＰＵからの発熱量の増大が進んでいて、ノートパソコン使用時における、筐体内に収容された二次電池の周囲温度が大きく上昇している。このように周囲温度が高い状況下で二次電池を使用すると、二次電池自身の発熱も相俟って二次電池温度が所定の温度範囲を越えてしまい、二次電池からの供給電力が低下してしまう事態を招きやすくなる。また、高性能なＣＰＵの能力を十分に発揮させるために駆動周波数が高く設定されているため、システム全体の消費電力が大きくなっていて、二次電池からの供給電圧の低下がそのままシステム全体のシャットダウンに繋がるという事態が生じていた。
【０００５】
そこで、二次電池としてメイン電池とセカンド電池との２個を装備し、二次電池の温度上昇に起因するシステムのシャットダウンを防ぐ方法が提案されている（特許文献１）。この方法は、まずセカンド電池を電源として使用して、セカンド電池の温度が所定の閾値を越えたことが検出されると、使用する電池をメイン電池に切り替え、メイン電池の容量が無くなったときに、セカンド電池の温度が十分低下している場合には、使用電池をもう一度セカンド電池に切り替えるというものである。このような電池使用の制御方法を採用することで、システム全体の急激なシャットダウンを回避することができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５６０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の電子機器での二次電池の使用制御方法は、セカンド電池の温度が所定の閾値を越えた場合にメイン電池に切り替えて、セカンド電池の温度低下を待つことができるので、セカンド電池の温度が上昇しすぎてしまったことによって直ちに使用できなくなることを防止して、システムのシャットダウンを防ぎながらセカンド電池の容量を最大限に使用することができる。
【０００８】
しかし、上記従来の電子機器の二次電池の使用制御方法は、二次電池が２つの場合に初めて適用することができるという制約がある。また、環境温度が低くて二次電池温度が低くすぎる場合に、二次電池が所定の電力量を供給できず負荷回路であるシステムを正常に動作させることができないという課題については、何らの解決策を示すものではない。
【０００９】
本発明は、上記従来の二次電池制御方法を備えた電子機器における課題を解決するものであり、環境温度が低すぎる場合でも二次電池の使用を可能として、負荷回路に所定の動作をさせることができる電子機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明の電子機器は、負荷回路と、前記負荷回路の動作電源としての二次電池と、前記二次電池の温度を検出する検出素子と、前記検出素子で検出された前記二次電池の温度に基づいて前記負荷回路の動作を制御する負荷動作制御部とを備え、前記負荷動作制御部は、前記検出素子で検出された前記二次電池の温度が第１の閾値温度よりも低い場合には、消費電力が通常の動作モードより小さな制限モードで前記負荷回路を動作させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電子機器は、二次電池の温度を検出素子で把握して、二次電池の温度が第１の閾値温度よりも低い場合には、消費電力が通常の動作モードより小さな制限モードで負荷回路を動作させることができる。このため、低温の二次電池に大きすぎる負荷がかかって電池電圧が急激に低下し、負荷回路が動作しなくなるという事態を効果的に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態にかかるノートパソコンの概略構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるノートパソコンにおける主要な回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるトーパソコンの負荷動作制御部における、負荷回路の動作制御ロジックの例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態にかかるノートパソコンでの二次電池出力の温度特性を示す図である。
【図５】本発明の実施形態にかかるノートパソコンの負荷動作制御部における具体的な生技余に用いられる負荷制限値テーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の電子機器は、負荷回路と、前記負荷回路の動作電源としての二次電池と、前記二次電池の温度を検出する検出素子と、前記検出素子で検出された前記二次電池の温度に基づいて前記負荷回路の動作を制御する負荷動作制御部とを備え、前記負荷動作制御部は、前記検出素子で検出された前記二次電池の温度が第１の閾値温度よりも低い場合には、消費電力が通常の動作モードより小さな制限モードで前記負荷回路を動作させる。
【００１４】
上記本発明の電子機器は、二次電池の温度が予め定められた第１の閾値温度よりも低い場合に、負荷動作制御部が、負荷回路の動作を消費電力の低い制限モードとする。このため、二次電池が低温であるために所定の電流値を出力できない状態であるときに、負荷回路の動作を制限しシステム全体のシャットダウンを回避することができる。
【００１５】
上記構成の電子機器において、前記二次電池の温度が前記第１の閾値温度よりも低温である第２の閾値温度よりもさらに低い場合には、前記負荷動作制御部は、前記負荷回路を消費電力が最小限となる最小動作モードで動作させることが好ましい。このようにすることで、二次電池の温度がきわめて低い場合に、負荷回路に最低限の動作をさせることで二次電池自体の発熱を促し、二次電池温度の上昇に繋げることができる。
【００１６】
また、前記負荷回路が前記最小動作モードで動作している際に、前記二次電池の温度が前記第２の閾値温度以上となった場合には、前記負荷動作制御部は、前記最小動作モードよりも消費電力の大きな所定の制限モードで前記負荷回路を動作させることが好ましい。このようにすることで、二次電池自体の発熱によって二次電池温度が上昇することで供給可能となった電力を効率的に使用することができ、二次電池からの放電を停止させずに負荷回路の動作制限を軽減することができる。
【００１７】
さらに、前記第１の閾値温度と、前記第２の閾値温度との間に複数の設定温度が定められていて、前記負荷動作制御部は、前記二次電池の温度がより高い設定温度に到達すると、消費電力のより大きな制限モードに切り替えて前記負荷回路を動作させることが好ましい。このようにすることで、二次電池が放電停止に陥ることを回避しつつ、負荷回路の動作を確実に通常の動作モードに近づけていくことができる。
【００１８】
さらにまた、前記負荷動作制御部は、予め定められた前記二次電池の温度とその温度の二次電池が動作させることができる負荷回路の消費電力値との対応テーブルを保持していて、前記二次電池の温度が前記第１の閾値以下である制限モード下において、前記対応テーブルに基づいてその温度で動作可能な最大の消費電力で前記負荷回路を動作させることが望ましい。このようにすることで、予め定められた対応テーブルのデータに基づいて、負荷回路の動作制限を良好に行うことができる。
【００１９】
また、前記検出素子で検出された前記二次電池の温度が前記第２の閾値温度よりもさらに低い第３の閾値温度以下である場合には、前記負荷動作制御部が前記負荷回路内の予備的回路を起動することが好ましい。このようにすることで、予備的回路からの発熱や、予備的回路に電力を出力することによる二次電池自身の発熱により、二次電池の温度を上昇させることができる。
【００２０】
さらに、本発明の電子機器は、前記負荷回路として中央演算素子（ＣＰＵ）を備え、前記負荷動作制御部が前記中央演算素子の動作周波数を変更して前記負荷回路の動作モードを切り替えるものとして実現することができる。
【００２１】
（発明の実施の形態）
以下、本発明の実施形態として、電子機器がノートパソコンである場合を例示しながら説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態にかかる電子機器としてのノートパソコン１である。
【００２３】
本実施の形態のノートパソコン１は、内側面２ａに液晶パネルなどのディスプレイデバイスが配置された蓋体２と、表面にキーボード４などが配置された本体部３とを有し、蓋体２は本体部３に対して回動可能に取り付けられている。
【００２４】
本体部３の内部には、ノートパソコン１の動作電源である二次電池５が着脱可能に収納されている。また、本体部３内には、ノートパソコン１の主記録デバイスであるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）６、回路基板７に搭載された中央演算素子（ＣＰＵ）８などが配置されている。なお、本実施形態のノートパソコン１は、上記以外にも、無線／有線ＬＡＮなどの入出力端子やアンテナパーツとその関連回路、ＤＶＤ／ＣＤなどの各種ディスクやメモリーカードなどの外部記憶媒体のドライブ装置とその駆動回路など、各種機能を実現するための回路部品を必要に応じて備えることができる。しかし、ノートパソコン１のこれらの具体的構成は、従来公知のノートパソコンと同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００２５】
図２は、本実施形態のノートパソコン１の主要な回路構成を示すブロック図である。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態のノートパソコン１は、主要な回路構成として二次電池５とこの二次電池５を動作電源として動作する負荷回路１０とを備えている。
【００２７】
二次電池５は、ノートパソコン１に着脱可能であり、多数回の使用によりその充放電特性が劣化してきた場合には、ユーザが新しい二次電池と交換することができる。二次電池５は、通常ノートパソコン１内部に装着した状態で外部の商用電源に接続されることで充電することが可能である。
【００２８】
本実施形態のノートパソコン１に用いられる二次電池としては、リチウムイオン電池をはじめニッケルカドミウム（ニッカド）電池、リチウムイオンポリマー電池などの、充電と放電とが可能な各種の二次電池を用いることができる。また、図１および図２では、便宜上二次電池５を一つのみ備えたものを例示しているが、本実施形態にかかるノートパソコンが搭載できる二次電池５は１つに限られず、２つまたはそれ以上の二次電池を搭載することもできる。
【００２９】
電子機器がノートパソコン１の場合には、二次電池５により動作される負荷回路１０は、ノートパソコン１のシステム全体となる。
【００３０】
図２では、ノートパソコン１に搭載されている電子回路として、ＣＰＵ８、ＨＤＤ６、ディスプレイなどのその他電子部材１７を例示している。また、本実施の形態で説明するノートパソコン１は、低温時の動作を想定しているものであるため、低温時にＨＤＤ６を暖めて円滑に動作させるようにするためのＨＤＤヒータ１６が、ＨＤＤ６に隣接して配置されている。
【００３１】
また、本実施形態のノートパソコンは、二次電池５の温度が低い場合に、二次電池５が瞬間的に過剰な電流を放出してしまうためにその電位が急激に低下して放電終止電位となってしまうことを防止するために、負荷回路１０全体の動作を制御してその消費電力を制限する負荷動作制御部１２を備えている。
【００３２】
負荷動作制御部１２は、二次電池５に近接して配置され二次電池５の温度を検出する検出素子１１からの温度情報を読み取る電池温度監視回路１３、二次電池５からの出力電圧が正常であるか否かを監視する電池電圧監視回路１４、ＣＰＵの動作周波数を所定のものに設定する動作周波数設定回路１５を備えている。
【００３３】
二次電池５の温度を検出する検出素子１１は、熱電対や、サーミスタなどの熱電気特性を備えた電子部品など、公知の温度検出素子を用いることができる。また、直接的に二次電池５の温度を検出する素子を用いる以外にも、温度によって変化する二次電池５の内部抵抗を検出する素子を検出素子１１として、内部抵抗などから間接的に二次電池の温度を検出することができる。
【００３４】
電池温度監視回路１３は、検出素子１１から得られた二次電池５の温度情報を常に監視し、二次電池５の温度と予め定められた設定温度との比較を行ってその結果を出力することができる。
【００３５】
電池電圧監視回路１４は、二次電池５の出力としてその電圧値を監視するものであり、ＣＰＵ８などの負荷回路１０による負荷がかかる中で二次電池５の出力が正常の範囲であるか否かを監視する。
【００３６】
動作周波数設定回路１５は、電池温度監視回路１３や電池電圧監視回路１４により得られた二次電池５の温度状態や出力電圧値に基づいて、二次電池５に必要以上の負荷がかかっている場合には、負荷回路１５において多くの電力を消費するＣＰＵ８の動作周波数を調整して、負荷回路１０全体での消費電力を制限することができる。
【００３７】
これら電池温度監視回路１３、電池電圧監視回路１４、動作周波数設定回路１５を備えた負荷動作制御部１２は、マイコンまたは周知のロジック回路により構成されていて、後述するような、二次電池５の温度状況に対応した負荷回路１０の動作モードの制御をすることができる。
【００３８】
なお、図２に示した各回路ブロックは、回路機能としてひとまとまりのものであることを示しているに過ぎず、物理的な回路基板上の配置を示すものではない。このため、図２において一つのブロックとして表した負荷動作制御部１２が物理的に一つの基板上に構成されている必要はなく、２つ以上の基板上に分割して配置されていることも可能である。また、負荷動作制御部１２が単独の回路基板を構成する必要もなく、電源基板や各種機器のドライブ基板など、他の機能を有する電気回路素子が搭載されている回路基板上に、負荷動作制御部１２が搭載されていてもかまわない。
【００３９】
本実施形態のノートパソコン１の負荷動作制御部１２は、ＣＰＵ８の動作周波数の調整を行う他に、ＨＤＤヒータ１６や、ディスプレイなど他の電子部品１７のドライブ回路などの動作に伴う消費電力を調整する機能を併せ持っている。例えば本実施形態のノートパソコン１は、環境温度が低い場合にＨＤＤ６の温度が低下して動作不良が生じないようにするＨＤＤヒータ１６を備えていて、負荷動作制御部１２が二次電池５の温度を検出して環境温度が低いことを検出した際に、ＨＤＤヒータ１６を動作させることができる。なお、本明細書では、ＨＤＤ６を予熱するＨＤＤヒータ１６のように、ノートパソコン１のシステム本来の動作以外の予備的な動作を行う各種回路構成を、予備的回路と称することとする。また、負荷動作制御部１２は、例えばディスプレイの表示輝度を低減することで負荷回路１０におけるディスプレイ駆動回路の消費電力を低減することができ、結果として負荷回路１０全体の消費電力を低減することができる。もちろん、これらＨＤＤヒータ１６の動作制御やディスプレイの輝度調整などを、負荷動作制御部１２以外の所定の回路が行うように構成することもできる。
【００４０】
ここで、図３のフローチャートを用いて、二次電池５の温度が低い場合における本実施形態のノートパソコン１の、負荷動作制御部１２の具体的な動作について説明する。
【００４１】
本実施形態のノートパソコン１の負荷動作制御部１２では、ノートパソコン１の電源スイッチがオンされてシステム起動が指示された場合に、まず、最初のステップＳ１０１で、電池温度監視回路１３が、検出素子１１からのデータに基づいて、二次電池の温度Ｔｂが通常の動作が可能な温度として設定された、第１の閾値温度（Ｔ０：一例として１０℃）以上であるか否かを検出する。
【００４２】
二次電池５の温度Ｔｂが、第１の閾値温度Ｔ０以上である場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１０２に進んで、通常の動作モードでシステム全体を起動する。このとき、動作周波数設定回路１５が設定するＣＰＵ８の動作周波数Ｆ０は、通常の動作モードでの動作周波数であり、一例としてＣＰＵの定格動作周波数である２．８Ｇ（２８００Ｍ）Ｈｚである。
【００４３】
一方、二次電池５の温度Ｔｂが、第１の閾値温度Ｔ０より低い場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ１０３で、電池温度監視回路１３が、二次電池５の温度Ｔｂが第１の閾値温度よりも低く設定された設定温度Ｔ１（一例として５℃）以上であるか否かを検出する。
【００４４】
二次電池５の温度Ｔｂが、設定温度Ｔ１以上である場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１０４に進んで、通常の動作モードよりは消費電力が低く抑えられた一つめの制限モードで動作させるために、動作周波数設定回路１５がＣＰＵ８の動作周波数をＦ１、一例として２．６Ｇ（２６００Ｍ）Ｈｚと設定してシステムの動作を開始させる。
【００４５】
その後、一定時間が経過するたびに、ステップＳ１０１に戻って電池温度監視回路１３が二次電池５の温度Ｔｂが通常動作が可能な温度Ｔ０に到達したか否かを確認し、二次電池５の温度ＴｂがＴ０以上となった場合には、制限モードでの動作を終了して通常の動作モードに戻るため、周波数設定回路１５がＣＰＵ８の動作周波数を定格動作周波数Ｆ０（２．８Ｇ（２８００Ｍ）Ｈｚ）に設定する。
【００４６】
一方、ステップＳ１０３で二次電池５の温度Ｔｂが、設定温度Ｔ１より低い場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ１０５で、電池温度監視回路１３が、二次電池の温度Ｔｂが設定温度Ｔ１よりもさらに低い設定温度Ｔ２（一例として０℃）以上であるか否かを検出する。
【００４７】
二次電池５の温度Ｔｂが、設定温度Ｔ２以上である場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６において、負荷回路１０の消費電力が、一つめの制限モードの場合よりもさらに低く抑えられた二つめの制限モードでシステムを動作させるために、動作周波数設定回路１５がＣＰＵ８の動作周波数をＦ１よりも小さな値のＦ２、一例として２．２Ｇ（２２００Ｍ）Ｈｚと設定してシステムの動作を開始させる。
【００４８】
その後、一定時間が経過するたびに、ステップＳ１０３に戻って電池温度監視回路１３が二次電池５の温度Ｔｂが設定温度Ｔ１に到達したか否かを確認し、二次電池５の温度ＴｂがＴ１以上となった場合には、ステップＳ１０４で周波数設定回路１５がＣＰＵ８の動作周波数を一つめの制限モードとなるＦ１に設定して、二つめの制限モードからより動作周波数が高い一つめの制限モードでの動作に切り替わる。
【００４９】
一方、ステップＳ１０５で二次電池５の温度Ｔｂが、設定温度Ｔ２より低い場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ１０７で、電池温度監視回路１３が、二次電池の温度Ｔｂが設定温度Ｔ２よりもさらに低い第２の閾値温度である設定温度Ｔ３（一例として−１０℃）以上であるか否かを検出する。
【００５０】
二次電池５の温度Ｔｂが、第２の閾値温度Ｔ３以上である場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１０８に進んで、２つめの制限モードよりもさらに消費電力が低く抑えられた三つめの制限モードでシステムを動作させるために、動作周波数設定回路１５がＣＰＵ８の動作周波数をＦ２よりもさらに低い動作周波数であるＦ３、一例として１．８Ｇ（１８００Ｍ）Ｈｚと設定してシステムの動作を開始させる。
【００５１】
その後、一定時間が経過するたびに、ステップＳ１０５に戻って電池温度監視回路１３が二次電池５の温度Ｔｂが設定温度Ｔ２に到達したか否かを確認し、二次電池５の温度ＴｂがＴ２以上となった場合には、ステップＳ１０６へ進んで周波数設定回路１５がＣＰＵ８の動作周波数をより高いＦ２に設定し、二つめの制限モードでの動作を行う。
【００５２】
一方、ステップＳ１０７で二次電池５の温度Ｔｂが、設定温度Ｔ３よりも低い場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ１０９で、電池温度監視回路１３が、二次電池の温度Ｔｂが第２の閾値温度である設定温度Ｔ３よりもさらに低い温度である、第３の閾値温度としての設定温度Ｔ４（一例として−２０℃）以上であるか否かを検出する。
【００５３】
二次電池５の温度Ｔｂが、第３の閾値温度である設定温度Ｔ４以上である場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１１０に進んで、システムが稼働する限界値にまで消費電力が低く抑えられた、最小動作モードでシステムを動作させるために、動作周波数設定回路１５がＣＰＵ８の動作周波数を最低限の動作周波数Ｆ４としてシステムを動作させる。この最低限の動作周波数Ｆ４は、ＣＰＵ８の最小限の動作のみを行うことができる動作周波数であり、一例として１．２Ｇ（１２００Ｍ）Ｈｚである。
【００５４】
その後、一定時間が経過するたびに、ステップＳ１０７に戻って電池温度監視回路１３が二次電池５の温度Ｔｂが第２の閾値温度Ｔ３に到達したか否かを確認し、二次電池５の温度ＴｂがＴ３以上となった場合には、ステップＳ１０８で周波数設定回路１５がＣＰＵ８の動作周波数をＦ３に設定して、システムの動作を最小動作モードから三つ目の制限モードへと移行する。
【００５５】
一方、ステップＳ１０９で二次電池５の温度Ｔｂが、第３の閾値温度である設定温度Ｔ４よりもさらに低い場合（Ｎｏの場合）には、負荷動作制御部１２は、予備的回路であるＨＤＤヒータ１６に通電する。予備的回路であるＨＤＤヒータ１６自体の消費電力はそれほど大きくはないため、ＣＰＵ８を動作させてシステム全体を起動する場合と比較して負荷回路１０全体の消費電力を小さく抑えられ、二次電池への過大な負荷にはならない。このため、過剰な負荷がかかったことが原因で、二次電池５の出力電位が放電終止電位にまで低下してしまうことを回避することができる。
【００５６】
また、本実施形態のノートパソコンの場合には、予備的回路がＨＤＤヒータ１６であるため、ＨＤＤヒータ１６からの発熱がＨＤＤ６を暖めると同時に二次電池５の温度上昇に作用することが期待でき、二次電池５が動作することによる二次電池５自体の温度上昇と相俟って二次電池５の温度が、第３の閾値温度Ｔ４以上となることを期待することができる。
【００５７】
このため、ステップＳ１１１で予備的回路であるＨＤＤヒータ１６が起動された後、一定時間経過するたびにステップＳ１０９に戻り、二次電池５の温度Ｔｂを監視して、Ｔｂが第３の閾値温度である設定温度Ｔ４以上となったか否かを確認する。二次電池５の温度Ｔｂが設定温度Ｔ４以上となった場合には、最小動作モードで動作させるためにステップＳ１１０でＣＰＵ８の動作周波数をＦ４に設定して、システムの動作を開始する。
【００５８】
このように、本実施形態のノートパソコン１では、負荷動作制御部１２が、二次電池５の電池温度Ｔｂの値に基づいて、二次電池５の出力に過大な負荷がかかってその出力電圧が極端に低下しないように制御しているため、二次電池温度Ｔｂが低い場合でも、その温度条件に見合った範囲内で最大限のシステム動作を実現することができる。
【００５９】
また本実施形態のノートパソコンの負荷動作制御部１２は、二次電池５に過大な負荷がかからない状態で電力を供給させることで二次電池５自体の発熱を促すことができ、二次電池５の温度が上昇し、より大きな負荷に耐えることができるようになる。このため、本実施形態のノートパソコン１では、環境温度が上昇しない場合であっても二次電池温度Ｔｂを高くすることができる可能性があり、二次電池５の実際の温度条件に見合った出力を引き出して、可能な範囲で最も高いパフォーマンスを生み出すことができる。
【００６０】
図４は、本実施形態のノートパソコン１に用いられている二次電池５の温度特性を示したものである。なお、二次電池５は１００％充電されているものを用い、ノートパソコン１のシステム全体の消費電力は２５Ｗに設定している。
【００６１】
図４において、ａが常温（２５℃）における二次電池５の電流電圧特性、ｂが低温（０℃）における電流電圧特性、ｃが極低温（−２０℃）における電流電圧特性を、それぞれ示している。
【００６２】
図４に示すように、二次電池５は、いずれの環境温度においても消費電力が増えて供給電流量が大きくなるとその電圧値が低下する。そして、電圧値が放電終止電圧（一例として２．５Ｖ）以下となると一気にその電圧値が下がってしまう。そして、二次電池５の温度が低いほど、放電終止電圧に到達する電流値が小さくなり、常温（２５℃）の状態を示すａでは電流値が３Ａ近くまで確保できるのに対し、ｂとして示す二次電池温度が０℃の場合では２．２Ａ程度、ｃとして示す電池温度が−２０℃の場合では１．４Ａ程度の電流値が流ることで、放電終止電圧に到達してしまっている。
【００６３】
このことから、電池温度Ｔｂが低い状態で負荷回路１０の消費電力が大きいと、二次電池５の供給電圧の電圧降下が生じてしまい、二次電池５からの放電電圧値が放電終止電圧に到達すると、一気にその電圧値が低下してしまうことがわかる。仮に、この放電終止電圧に到達したときに、ノートパソコン１のシステムが起動していた場合には、データ保管などの必要な処理を行う時間的な余裕が無くシステムがシャットダウンしてしまうことになり、ノートパソコン使用中のユーザが多大な迷惑を被ることになってしまう。
【００６４】
これに対し、上記本実施形態のノートパソコン１では、負荷動作制御部１２によって二次電池５に過大な負荷がかからない状態でシステムの動作を行うことができるため、電圧値が放電終止電圧に到達して一気にシステムがシャットダウンしてしまうというリスクを回避することができる。また、シャットダウンに結びつくような過剰な負荷がかからない状態で二次電池５を動作させることで、二次電池５自体の発熱を利用して二次電池５の温度Ｔｂを上昇させる効果が期待できるため、環境温度に変化が無い場合でもノートパソコン１をより高いパフォーマンスで使用することができるようになる。このため、環境温度変化が大きな過酷な条件での使用を想定するノートパソコン１の使用範囲を大幅に広げることができ、かつ、常に二次電池温度の実情に応じて許容できる、最大限の負荷でのシステム動作を実現することができる。
【００６５】
なお、上記図３を用いて説明した本実施形態のノートパソコン１での、負荷動作制御部１２による負荷回路１０の動作モードの制御では、検出素子１１により検出された二次電池５の電池温度Ｔｂを都度予め設定された設定温度Ｔｎと比較して、動作周波数設定回路１６が所定の動作周波数Ｆｎ（Ｆ０〜Ｆ４）でＣＰＵ８の動作を制御する場合を説明した。
【００６６】
しかし、負荷動作制御部１２における負荷回路１０の消費電力の制御方法は、上記したものに限らず、負荷動作制御部１２として所定のメモリを備えたマイコンなどを用いる場合には、マイコンのメモリ内に二次電池５の電池温度Ｔｂとその電池温度Ｔｂにおける動作可能な動作周波数Ｆｎとの値を対応するデータテーブルとして保持し、二次電池５の温度が検出されるたびに、その電池温度Ｔｂで動作可能な最も高い動作周波数ＦｎでＣＰＵ８を動作させるように設定することもできる。
【００６７】
例えば、図５に一例を示すような、動作制御の対応テーブルとしての二次電池温度ＴｂとＣＰＵ８の動作周波数Ｆｎとの関係をメモリに保持して、この動作制御テーブルのデータに基づいて負荷動作制御部１２を動作させることができる。なお、図５には、参照データとして、それぞれの動作周波数Ｆｎでの動作時におけるシステム全体の消費電力と、この消費電力での動作時の二次電池５から供給される最低放電電流値とを示している。
【００６８】
以上、本実施形態のノートパソコン１においては、負荷動作制御部１２が、システムの動作を制御する動作モードとして、通常モードの他に、一つ目の制限モード、二つ目の制限モード、三つ目の制限モード、最小動作モードの、全部で四つの制限モードを備えた例を図示して説明した。しかし、本実施形態のノートパソコン１において、制限モードの数は４つに限られるものではなく、一つのみ、または二つもしくは三つ、さらには五つ以上の段階に区別された制限モードを備えることができることは言うまでもない。制限モードの数は、少ない場合には二次電池５の温度状態に見合った最大限のパフォーマンスが必ずしも引き出せない場合があるため、制御が複雑になりすぎない範囲でより多い方が好ましい。しかし、二次電池５の温度を測定する検出素子１１の感度や検出される温度の精度を考えると、本実施形態で示したように四つ程度の制限モードに区別することが実用的であると考えられる。
【００６９】
また、本実施形態として説明した、二次電池５の電池温度Ｔｂが低い場合での負荷回路１０の動作モードの制御に加えて、ノートパソコン１のシステムとしての二次電池５の制御として、それぞれの二次電池５の使用頻度や充電割合、さらには、二次電池５の温度が高くなった場合におけるシステムの保護制御などを適宜付加することができることは言うまでもない。
【００７０】
さらに、本実施形態では、電子機器の例としてノートパソコンを例示して説明したが、本発明が適用される電子機器としては、ノートパソコンに限られずに二次電池で駆動するものであれば、携帯電話や携帯用ゲーム機、小型テレビジョン受像器やブルーレイディスプレイヤー、ナビゲーションシステムなど、ポータブルユースのものを中心として据え置きタイプのものを含めた各種の電子機器に使用することができる。
【００７１】
また、本発明が適用される電子機器が、ノートパソコンでは無い場合などＣＰＵを備えていない場合には、負荷動作制御部が制御対象とする主たる負荷回路は当然ながらＣＰＵではなくなり、ディスプレイ駆動回路やその他電源回路などの、その電子機器において消費電力が他の回路よりも大きい回路を主たる制御対象として、その消費電力を制御できる具体的な制御方法を適宜採用することが好ましい。もちろん、主たる制御対象の回路がＣＰＵである場合を含め、負荷動作制御部が負荷回路内の複数の電気回路の動作を同時に制御することにより、負荷回路での消費電力をより細かく制御することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明にかかる電子機器は、二次電池を使用する電子機器として、特に低い環境温度での動作を保証することが必要な電子機器に有効に適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１              ノートパソコン（電子機器）
５              二次電池
１０              負荷回路
１１              検出素子
１５              負荷動作制御部
【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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