(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯機器に電力を供給するための電源システムであって、
報知部と、
リチウムイオン二次電池を含み少なくとも前記報知部に給電する電源と、
前記電源の温度を検出する温度検出部と、
前記電源の電圧を検出する電圧検出部と、
第１温度と、第１電圧と、前記第１電圧より小さい第２電圧とを記憶する記憶部と、
前記電源から前記携帯機器への給電がＯＦＦの状態において、前記温度検出部が検出した前記電源の温度が前記第１温度以上で、かつ前記電圧検出部が検出した前記電源の電圧が前記第１電圧以上の状態を前記電源の異常と認知し、前記電源から前記報知部に通電させ、前記報知部に異常回避中のメッセージを報知させ、前記電圧検出部が検出した前記電源の電圧が前記第２電圧に達するまで前記電源を強制放電させる強制放電部と、を備えた、
電源システム。
【請求項２】
前記強制放電部は、
前記報知部と直列に接続され、前記報知部とともに前記電源に接続されたスイッチと、
前記電源の異常を認知したとき前記スイッチをＯＮにし、前記電圧検出部が検出した前記電源の電圧が前記第２電圧に達すると前記スイッチをＯＦＦにする制御部と、を含む、
請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記制御部は、強制放電が完了すると前記記憶部に強制放電が完了したことを示すデータを記憶させ、前記電源から前記携帯機器への給電がＯＮの状態になったときに、強制放電の完了を示すデータに基づいて異常回避完了のメッセージを前記報知部に報知させる、
請求項２記載の電源システム。
【請求項４】
前記強制放電部は、
前記電源から前記携帯機器への給電に介在するスイッチと、
前記電源の異常を認知したとき前記スイッチをＯＮにする制御部と、を含む、
請求項１記載の電源システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記電圧検出部が検出した前記電源の電圧が前記第２電圧に達すると前記スイッチをＯＦＦにする、
請求項４記載の電源システム。
【請求項６】
前記制御部は、強制放電が完了すると前記記憶部に強制放電が完了したことを示すデータを記憶させ、前記電源が使用状態になったときに、強制放電の完了を示すデータに基づいて異常回避完了のメッセージを前記報知部に報知させる、
請求項５記載の電源システム。
【請求項７】
前記リチウムイオン二次電池の正極活物質が、ニッケル複合酸化物を含む、
請求項１記載の電源システム。
【請求項８】
前記第１温度が５５℃以上６５℃以下、前記第１電圧が前記リチウムイオン二次電池１個当たり４．０５Ｖ以上４．１５Ｖ以下、前記第２電圧が前記リチウムイオン二次電池１個当たり３．８５Ｖ以上３．９５Ｖ以下である、
請求項７記載の電源システム。
【請求項９】
報知部を有する携帯機器に電力を供給するための電源システムであって、
リチウムイオン二次電池を含み少なくとも前記報知部に給電する電源と、
前記電源の温度を検出する温度検出部と、
前記電源の電圧を検出する電圧検出部と、
第１温度と、第１電圧と、前記第１電圧より小さい第２電圧とを記憶する記憶部と、
前記電源から前記携帯機器への給電がＯＦＦの状態において、前記温度検出部が検出した前記電源の温度が前記第１温度以上で、かつ前記電圧検出部が検出した前記電源の電圧が前記第１電圧以上の状態を前記電源の異常と認知し、前記電源から前記報知部に通電させ、前記報知部に異常回避中のメッセージを報知させ、前記電圧検出部が検出した前記電源の電圧が前記第２電圧に達するまで前記電源を強制放電させる強制放電部と、を備えた、
電源システム。
【請求項１０】
報知部と、
リチウムイオン二次電池を含み少なくとも前記報知部に給電する電源と、
前記電源の温度を検出する温度検出部と、
前記電源の電圧を検出する電圧検出部と、
第１温度、第１電圧、第２電圧を記憶する記憶部と、
前記電源から前記携帯機器への給電がＯＦＦの状態において、前記温度検出部が検出した前記電源の温度が前記第１温度以上で、かつ前記電圧検出部が検出した前記電源の電圧が前記第１電圧以上の状態を異常と認知し、前記電源から前記報知部に通電させ、前記報知部に異常回避中のメッセージを報知させ、前記電圧検出部が検出した前記電源の電圧が前記第２電圧に達するまで前記電源を放電させる強制放電部と、
前記電源に給電される機器回路と、を備えた、
携帯機器。
【請求項１１】
前記電圧検出部と、前記記憶部と、前記強制放電部との少なくとも１つが前記機器回路と一体に構成された、
請求項１０記載の携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池を搭載する携帯機器用電源システムに関し、より詳しくは高温下における電池膨張の回避と、回避を行った旨を表示してユーザの利便性を高める機能の付与に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電子機器の小型、軽量化に伴い、軽量でエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池の需要が高まっている。この電池は上述した利点を有する一方、電解液に有機溶媒を含むため、高温下での放置により劣化しやすい。特に１００％充電された状態で高温下に放置されると、正極表面で電解液が分解反応を起こし、ガスが発生して内圧が上昇する。その結果、電池が膨張変形する可能性がある。
【０００３】
この問題を解決するために、例えば特開２００２−５６９００号公報には以下の構成が開示されている。すなわち、電池の外表面に温度センサを固定し、電池が所定の温度以上でかつ所定の電圧以上である場合に、電池パック内の放電抵抗を介して電池を放電させる。これにより電池の電圧を下げる。しかしながらこの構成にはエラーメッセージの表示機能がない。そのため携帯機器のユーザは電池が異常回避のために放電されて残存容量が減少したことに気付かない。携帯機器が携帯電話の場合、ユーザは単に、電池が劣化したために待ち受け時間が短縮し、電池を交換する必要があると誤認識をする可能性がある。さらにユーザは、どのような状態が電池にとって異常な環境であるかを知る機会がないので、電池交換後も同様の誤認識を繰り返す恐れがある。
【０００４】
また、電池に係る異常が待ち受け時に生じた場合に、異常が生じた旨を表示部に表示させる携帯電話が例えば、特開２０００−７８２５０号公報に開示されている。この携帯電話は、待ち受け時間、すなわち電源がＯＮの状態で電池の状態を判断して表示する。そのため、例えば携帯電話の電源をＯＦＦにした状態で異常状態下に放置した場合には、電池状態の診断もエラーメッセージの表示も不可能である。さらには電池が異常であることを知らせる機能しか記載されていないので、この異常が回避可能であるのか否かをユーザが知ることはできない。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、電池が異常状態に達したときに電源のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず強制的にこの異常状態を回避し、さらに異常を回避した旨をユーザに知らせる機能を有する携帯機器用電源システムである。本発明の携帯機器用電源システムは、報知部と電源と温度検出部と電圧検出部と記憶部と強制放電部とを有する。電源はリチウムイオン二次電池を含む。温度検出部は電源の温度を検出する。電圧検出部は電源の電圧を検出する。記憶部は制御作動温度である第１温度と、制御作動電圧である第１電圧と、第１電圧より小さい制御終止電圧である第２電圧とを記憶する。強制放電部は温度検出部が検出した電源の温度が第１温度以上で、かつ電圧検出部が検出した電源の電圧が第１電圧以上の状態を電源の異常と認知する。そして強制放電部は電源から報知部に通電させ、報知部に異常回避中のメッセージを報知させる。さらに電圧検出部が検出した電源の電圧が第２電圧に達するまで電源を強制放電させる。この構成により、電池が異常環境に晒されたことを温度と電圧で検知した際、強制的に電池を放電する。これにより、電池内部でのガス発生を早期に回避して電池の膨張変形を抑止する一方、強制放電が行われていることを報知部に報知させることにより、ユーザの利便性が大幅に向上する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、高容量電源であるリチウムイオン二次電池の弱点である高温保存特性を電源システムとして克服できる上、ユーザの利便性を大幅に向上できる。そのため携帯機器用電源全般への波及が見込め、その利用可能性は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、携帯機器の一例として携帯電話を用い、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【０００８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による携帯電話用電源システムの一例を示す回路図である。電源システム９は温度検出部１と電源２と電圧検出部３と報知部である表示部４とスイッチ５と制御部６と記憶部７とを有する。電源２はリチウムイオン二次電池で構成されている。電源２に近接して設けられた温度検出部１は例えばサーミスタから構成され、電源２の温度Ｔを測定し、制御部６にデータ送出する。電圧検出部３は公知の電圧モニター回路から構成され、電源２の電圧Ｖを測定し、制御部６にデータ送出する。制御部６はマイコン等から構成され、温度検知部１、電圧検知部３から送られた送出データと記憶部７に記憶されたデータとに基づきスイッチ５のＯＮ／ＯＦＦを制御する。スイッチ５は表示部４と直列に電源２に接続されている。電源２は制御部６に常時給電するとともに携帯機器の機器回路（以下、回路）１０に給電する。表示部４は液晶パネルなどで構成されている。表示部４は通常の使用状態では回路１０を介して電源２から給電されるとともに、回路１０から着信の有無や時計表示などのデータを送られて表示する。
【０００９】
記憶部７は不揮発性メモリを有し、第１温度である制御作動温度Ｔ１、第１電圧である制御作動電圧Ｖ１および第２電圧である制御終止電圧Ｖ２を記憶している。Ｖ２はＶ１よりも小さい値である。制御部６は、電源２から回路１０への給電がＯＦＦの場合でもＴ≧Ｔ１でかつＶ≧Ｖ１のときにスイッチ５を制御して電源２を強制放電する。これにより、表示部４が通電される。そして制御部６は異常回避中のメッセージを表示部４に表示させる。このメッセージ表示により電源２の放電が進行し、電圧ＶがＶ２になった時点で強制放電は停止する。このように制御部６とスイッチ５とは電源２を強制放電させる強制放電部を構成している。すなわち強制放電部は温度検出部１が検出した電源２の温度がＴ１以上で、かつ電圧検出部３が検出した電源２の電圧がＶ１以上の状態を電源２の異常と認知する。このとき強制放電部は電源２から表示部４に通電させ、表示部４に異常回避中のメッセージを表示させる。そして電圧検出部３が検出した電源２の電圧がＶ２に達するまで電源２を強制放電させる。
【００１０】
図２は本発明の携帯電話用電源システムを用いた携帯電話の概略斜視図であり、強制放電中の状態を示している。携帯電話８に設置された表示部４は、例えば「電池のメンテナンス中」といった異常回避中のメッセージを表示し、電源２が強制放電されていることをユーザに伝える。なお図２では折りたたみ式の携帯電話を示しているが、表示部４が設置されていればこの形状に限定されない。また折りたたみ式携帯電話の場合、ユーザに見えるように表示されていることが好ましい。すなわち、折りたたみ時に内側に配される表示部（図示せず）がメッセージを表示するよりも外側の表示部４が表示するほうが好ましい。ただし、放電を促進させる観点からは、外側の表示部４以外に折りたたみ時に内側に配される表示部（図示せず）にメッセージが表示されていてもよい。
【００１１】
次に本実施の形態における電源システムでの制御について説明する。図３は本発明の実施の形態による携帯電話用電源システムの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。まずＳ１にて電圧検出部３の測定した電圧Ｖが制御作動電圧Ｖ１以上の場合、Ｓ２のように温度検出部１が温度Ｔを測定する。温度Ｔが制御作動温度Ｔ１以上の場合、制御部６がスイッチ５をＯＮにして表示部４に異常回避中のメッセージを表示させることで強制放電が開始される（Ｓ３）。強制放電中も電圧検出部３は測定を続けており（Ｓ４）、電圧Ｖが制御終止電圧Ｖ２に達したとき、強制放電は停止され、表示部４のメッセージ表示も終了する（Ｓ５）。
【００１２】
以上のように、本実施の形態による電源システムは、電源２から携帯電話８への給電がＯＦＦの状態でも、電源２の温度Ｔと電圧Ｖに基づき、自動的に電源２を強制放電する。しかも単に強制放電により異常を回避するだけでなく、ユーザに強制放電後の電源２に支障がないと判断させることができる。このためユーザは無用な電池交換を回避できる。さらにはユーザが強制放電に気付くことにより、直ちに携帯機器を電池にとっての異常環境から移動させることができる。この経験によってユーザは電池にとっての異常環境を学習し、再び携帯機器を異常環境下に放置しなくなるので、電池寿命を長くすることができる。すなわち、本実施の形態による電源システムは高温下での保存により劣化しやすいリチウムイオン二次電池を異常状態から回避させることができる。さらにユーザに対し、電池に支障がない旨を知らせて学習させることができるので、ユーザの利便性が高く安全な携帯機器を提供することができる。
【００１３】
また、制御部６は強制放電が完了しスイッチ５をＯＦＦにしたことを示すデータを記憶部７に記憶させることが好ましい。そして電源２から携帯電話８の回路１０への給電がＯＮの状態になったときに記憶部７からこのデータを読み出し、表示部４に異常回避完了のメッセージを表示させることが好ましい。このように記憶部７に強制放電が終了したことを記憶させ、かつ電源２が再度使用状態になったときに強制放電が終了したことを表示することにより、強制放電中にユーザに気づかせるのと同じ効果が得られる。表示部４に表示させる異常回避完了のメッセージは、例えば「電池のメンテナンス完了」を挙げることができる。なお、強制放電が完了しスイッチ５をＯＦＦにしたことを示すデータを記憶させる記憶部を記憶部７と別個に設けてもよい。
【００１４】
なお、上記の説明では強制放電部を制御部６とスイッチ５とで構成しているがこれに限定されず、スイッチ５をスイッチング素子で構成し、制御部６と一体の回路で構成してもよい。
【００１５】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２による携帯電話用電源システムの一例を示す回路図である。なおこの電源システムを組み込んだ携帯機器の一例としての携帯電話の外観は図２と同様である。また実施の形態１と同様の構成をなすものには同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００１６】
本実施の形態における電源システム１９が実施の形態１における電源システム９と異なる点は、スイッチ５がなく、電源２が制御部１６によって制御されるスイッチ１１を介して回路１０に給電することである。スイッチ１１はユーザが携帯機器を使用する際には携帯機器の電源スイッチ（図示せず）と同期してＯＮになる。
【００１７】
制御部１６は、スイッチ１１がＯＦＦで電源２から携帯機器８の回路１０への給電がＯＦＦの状態において、Ｔ≧Ｔ１でかつＶ≧Ｖ１のときにスイッチ１１をＯＮにして電源２を強制放電する。そして制御部１６は異常回避中のメッセージを表示部４に表示させる。このメッセージ表示と回路１０への通電により電源２の放電が進行し、電圧ＶがＶ２になった時点で強制放電は停止する。このように制御部１６とスイッチ１１とは電源２を強制放電させる強制放電部を構成している。すなわち強制放電部は温度検出部１が検出した電源２の温度がＴ１以上で、かつ電圧検出部３が検出した電源２の電圧がＶ１以上の状態を電源２の異常と認知する。このとき強制放電部は回路１０を介して電源２から表示部４に通電させるとともに、表示部４に異常回避中のメッセージを表示させる。そして電圧検出部３が検出した電源２の電圧がＶ２に達するまで電源２を強制放電させる。なお、制御部１６が回路１０へ信号を送り、回路１０がそれを受けて異常回避中のメッセージを表示部４に表示させてもよい。
【００１８】
強制放電が完了すると、制御部１６がスイッチ１１をＯＦＦにすることが好ましい。これにより強制放電後も必要以上に電源２の残存容量を減少させることを防止することができる。
【００１９】
また、制御部１６は強制放電が完了しスイッチ１１をＯＦＦにしたことを示すデータを記憶部７に記憶させることが好ましい。そしてスイッチ１１がＯＮになり電源２から回路１０への給電がＯＮになったときに記憶部７からこのデータを読み出し、表示部４に異常回避完了のメッセージを表示させることが好ましい。このように記憶部７に強制放電が終了したことを記憶させ、かつ電源２が再度使用状態になったときに強制放電が終了したことを表示することにより、強制放電中にユーザに気づかせるのと同じ効果が得られる。表示部４に表示させる異常回避完了のメッセージは、例えば「電池のメンテナンス完了」を挙げることができる。なお、強制放電が完了しスイッチ１１をＯＦＦにしたことを示すデータを記憶させる記憶部を記憶部７と別個に設けてもよい。
【００２０】
なお、上記の説明では強制放電部を制御部１６とスイッチ１１とで構成しているがこれに限定されず、スイッチ１１をスイッチング素子で構成し、制御部１６と一体の回路で構成してもよい。
【００２１】
なお、実施の形態１におけるスイッチ５と表示部４との組み合わせと同様に、スイッチと、そのスイッチに直列に接続された抵抗とを電源２に接続した放電用の回路を追加して設けてもよい。そしてこのスイッチを制御部１６が制御する。このような構成により電源２の電圧が高く、かつ温度検出部１の示す温度が高い場合のように強制放電の電流を大きくする必要がある場合にも対応可能になる。
【００２２】
また、制御部１６、記憶部７、スイッチ１１、電圧検出部３の少なくもいずれかを回路１０と一体に構成してもよい。この場合にも上記と同様の効果が得られる。
【００２３】
なお、実施の形態１、２における効果は電源２を構成するリチウムイオン二次電池の正極活物質がニッケル複合酸化物を含むことが好ましい。この場合、電源２として高容量化がされる。またこのような電池では高温下における正極表面での電解液分解が顕著なため本発明の効果が高く、より好ましい態様となる。
【００２４】
なお、このように電源２を構成するリチウムイオン二次電池の正極活物質がニッケル複合酸化物を含む場合、制御作動温度Ｔ１を５５℃以上６５℃以下、制御作動電圧Ｖ１を電池１個当たり４．０５Ｖ以上４．１５Ｖ以下、制御終止電圧Ｖ２を電池１個当たり３．８５Ｖ以上３．９５Ｖ以下とすることが好ましい。制御作動温度Ｔ１、制御作動電圧Ｖ１および制御終止電圧Ｖ２が上述した範囲であれば、正極活物質にニッケル複合酸化物を含む電池が異常状態であるとの判断を誤ることなく、確実に本発明を実施することが可能となる。
【００２５】
なお、実施の形態１、２では、報知部としてユーザの視覚に訴える表示部４を用いる例について説明したが、スピーカなど、ユーザの聴覚に訴える音声出力器で構成してもよい。すなわち、報知部は異常回避中や異常回避完了のメッセージをユーザに報知する。また表示部４は、携帯電話８の一部品を共用しているが電源システム９の専用として設けてもよい。すなわち、報知部は携帯電話８側に設けられていても、電源システム９側に設けられていてもよい。
【００２６】
以上、携帯電話を例にして本発明の実施形態を説明したが、本発明は携帯電話に限らず、表示部を有する携帯機器、例えば携帯テレビジョン、デジタルスチルカメラ、携帯音楽再生機などに適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明によれば、高容量電源であるリチウムイオン二次電池の弱点である高温保存特性を電源システムとして克服できる上、ユーザの利便性を大幅に向上できる。そのため携帯機器用電源全般への波及が見込め、その利用可能性は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１による携帯電話用電源システムの回路図
【図２】本発明の実施の形態１による携帯電話用電源システムを用いた携帯電話の概略斜視図
【図３】本発明の実施の形態１による携帯電話用電源システムの制御アルゴリズムを示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２による携帯電話用電源システムの回路図
【符号の説明】
【００２９】
１    温度検出部
２    電源（リチウムイオン二次電池）
３    電圧検出部
４    表示部（報知部）
５，１１    スイッチ
６，１６    制御部
７    記憶部
８    携帯電話
９，１９    電源システム
１０    機器回路
【図１】
0004127311.tif 000002
【図２】
0004127311.tif 000003
【図３】
0004127311.tif 000004
【図４】
0004127311.tif 000005