JP2004239748A

JP2004239748A - 残電池容量検出方法および携帯端末装置

Info

Publication number: JP2004239748A
Application number: JP2003029071A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Shibamura; 陽介柴村
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Communications Japan Inc
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】二次電池の残電池容量検出のために二次電池の出力電圧を測定する際に比較的分解能の低いＡ／Ｄ変換器を用いても高精度の検出を行う。
【解決手段】Ａ／Ｄ変換器２０は、ＧＮＤ端子に二次電池６４の放電終止電圧ＶＬを受けるとともに、アナログ電圧入力端子ＩＮに二次電池の出力電圧Ｖｘを受け、ＶＬからＡ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶＬからＶｘまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄを出力する。このデジタル出力値Ｄは、二次電池６４について予め求められた、デジタル出力値Ｄと残電池容量との関係に従い、残電池容量に変換される。Ａ／Ｄ変換器は、ＧＮＤ端子にＶｘを受け、アナログ電圧入力端子ＩＮに二次電池６４の満充電電圧Ｖｈを受けて、ＶｘからＶｒｅｆまでの範囲に対するＶｘからＶｈまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄを出力してもよい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の残電池容量検出方法およびこれを用いた携帯端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機、携帯情報端末、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯端末装置が普及してきている。これらの携帯端末装置には、リチウムイオン電池等の充電可能な電池である二次電池が必須の構成要素となっている。
【０００３】
従来、携帯端末装置に搭載された二次電池の現在の電圧レベルをデジタル値に変換し、これを演算器部において連続待ち受け時間、連続通話時間、パケット通信量に変換し、さらにこれらを３段階のレベルに変換して表示する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、二次電池の満充電電圧は電池の種類によって異なり、個々の電圧レベルと電池残量との関係も異なる。しかも、その電圧レベルと電池残量との関係を示すグラフは一般に直線的ではない。
【０００５】
二次電池を満充電するまでにかかる充電完了時間を予測する技術も知られている（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１６４９７１号公報
【特許文献２】
特開平１１−２０６０２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
二次電池の現在の電圧レベルをデジタル値に変換するためには、一般に、アナログ電圧を対応するデジタル値に変換するアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器が用いられる。Ａ／Ｄ変換器には、一般に接地レベル（０Ｖ）から所定の基準電圧（Ｖｒｅｆ）までの測定可能な入力電圧の範囲（ダイナミックレンジ）がある。
【０００８】
一方、例えばリチウムイオン電池のような二次電池では、満充電電圧が＋４．２５Ｖ、放電終止電圧が＋３．４５Ｖであり、その差分は０．８Ｖである。上記Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを４．２５Ｖとしても、実際の測定に使用する範囲（０．８Ｖ）はフルレンジの２０％にも満たない。したがって、実際に使用する範囲内で電池の電圧レベルを細かく（例えば待ち受け時間換算で数１０分ないし１時間等の単位で）測定するためには、高分解能のＡ／Ｄ変換器が必要となる。これは装置コスト増加の原因となる。
【０００９】
二次電池の出力電圧と残電池容量の関係の非線形性を考慮すれば、さらに一層の高分解能化が必要となる。また、異なる満充電電圧の二次電池に対して同じ残電池容量検出装置で対処したい場合も同様である。なお、後者としては、携帯端末装置の同一機種で満充電電圧が異なる複数の二次電池を用いることが可能である場合、あるいは、異なる機種に対して同一の残電池検出回路を利用したい場合が考えられる。
【００１０】
本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、二次電池の残電池容量検出のために二次電池の出力電圧を測定する際に比較的分解能の低いＡ／Ｄ変換器を用いても高精度の検出を行うことができる二次電池の残電池容量検出方法およびこれを用いた携帯端末装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の残電池容量検出方法は、二次電池の残電池容量を検出する残電池容量検出方法であって、Ａ／Ｄ変換器のＧＮＤ端子に前記二次電池の予め定められた放電終止電圧ＶＬを印加するとともに、アナログ電圧入力端子に前記二次電池の出力電圧Ｖｘを印加するステップと、放電終止電圧ＶＬから前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶＬからＶｘまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄを前記Ａ／Ｄ変換器から得るステップと、当該二次電池について予め求められた、デジタル出力値と残電池容量との関係に従い、前記デジタル出力値Ｄに対応する残電池容量を求めるステップとを備えたことを特徴とする。この方法では、放電終止電圧ＶＬからＡ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲をダイナミックレンジとしてこの範囲内でのＶＬからＶｘまでの電圧ΔＶの比率をｎビットのデジタル出力値Ｄとして得る。よって、Ａ／Ｄ変換器のビット数をｎとすると、ＶＬからＶｒｅｆまでの狭い範囲でｎビットの分解能を得ることができる。
【００１２】
本発明による第２の残電池容量検出方法は、二次電池の残電池容量を検出する残電池容量検出方法であって、前記Ａ／Ｄ変換器のＧＮＤ端子に前記二次電池の出力電圧Ｖｘを印加するとともに、アナログ電圧入力端子に前記二次電池の予め定められた満充電電圧Ｖｈを印加するステップと、出力電圧Ｖｘから前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶｘからＶｈまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄを前記Ａ／Ｄ変換器から得るステップと、当該二次電池について予め求められた、デジタル出力値と残電池容量との関係に従い、前記デジタル出力値Ｄに対応する残電池容量を求めるステップとを備えたことを特徴とする。この場合は、二次電池の出力電圧ＶｘからＡ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲をダイナミックレンジとしてこの範囲内でのＶｘからＶｈまでの電圧ΔＶの比率をｎビットのデジタル出力値Ｄとして得る。これによって、Ａ／Ｄ変換器のビット数をｎとすると、ＶｘからＶｒｅｆまでの狭い範囲でｎビットの分解能を得ることができる。
【００１３】
いずれの上記方法においても、前記デジタル出力値Ｄから前記出力電圧Ｖｘの値を求めるステップをさらに備え、この出力電圧Ｖｘに基づいて残電池容量を求めるようにしてもよい。
【００１４】
本発明による二次電池を内蔵する第１の携帯端末装置は、二次電池の予め定めた放電終止電圧ＶＬを発生する手段と、ＧＮＤ端子に前記放電終止電圧ＶＬを受けるとともに、アナログ電圧入力端子に前記二次電池の出力電圧Ｖｘを受けるＡ／Ｄ変換器と、前記二次電池について予め求められた、前記放電終止電圧ＶＬから前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶＬからＶｘまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄと残電池容量との関係を記憶する手段と、この関係に従い、前記デジタル出力値Ｄに対応する残電池容量を求める手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この携帯端末装置は上記第１の残電池容量検出方法に対応する装置であり、その作用は当該方法と同様である。
【００１６】
本発明による二次電池を内蔵する第２の携帯端末装置は、二次電池の予め定めた満充電電圧Ｖｈを発生する手段と、ＧＮＤ端子に前記二次電池の出力電圧Ｖｘを受けるとともに、アナログ電圧入力端子に前記満充電電圧Ｖｈを受けるＡ／Ｄ変換器と、前記二次電池について予め求められた、出力電圧Ｖｘから前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶｘからＶｈまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄと残電池容量との関係を記憶する手段と、この関係に従い、前記デジタル出力値Ｄに対応する残電池容量を求める手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
この携帯端末装置は上記第２の残電池容量検出方法に対応する装置であり、その作用は当該方法と同様である。
【００１８】
本発明による二次電池を内蔵する第３の携帯端末装置は、二次電池の予め定めた放電終止電圧ＶＬを発生する手段と、二次電池の予め定めた満充電電圧Ｖｈを発生する手段と、アナログ電圧をデジタル出力値Ｄに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器のＧＮＤ端子に前記二次電池の予め定められた放電終止電圧ＶＬを印加するとともにアナログ電圧入力端子に前記二次電池の出力電圧Ｖｘを印加する第１の接続状態と、前記Ａ／Ｄ変換器のＧＮＤ端子に前記二次電池の出力電圧Ｖｘを印加するとともに、アナログ電圧入力端子に前記二次電池の予め定められた満充電電圧Ｖｈを印加する切り替え手段と、前記二次電池について予め求められた、前記放電終止電圧ＶＬから前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶＬからＶｘまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄと残電池容量との関係を記憶する第１の記憶手段と、前記二次電池について予め求められた、出力電圧Ｖｘから前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶｘからＶｈまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄと残電池容量との関係を記憶する第２の記憶手段と、前記第１または第２の接続状態に応じて前記第１または第２の記憶手段に記憶された関係に従い、前記デジタル出力値Ｄに対応する残電池容量を求める手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
この携帯端末装置は、上記第１および第２の残電池容量検出方法を選択的に切り替えて使用することができる装置であり、上記２つの方法を切り替えて使用するものである。
【００２０】
いずれの装置においても、前記デジタル出力値Ｄから前記出力電圧Ｖｘの値を求める手段をさらに備え、前記残電池容量を求める手段は、この出力電圧Ｖｘに基づいて残電池容量を求めるようにしてもよい。
【００２１】
いずれの装置においても、二次電池の電池種類を判別する手段と、この判別された電池種類に応じて前記満充電電圧Ｖｈの値を切り替える手段とを備えてもよい。これは異なる電池種類の電池に対してそれぞれに適したダイナミックレンジでデジタル出力値Ｄを求めることを可能とする。
【００２２】
いずれの装置においても、二次電池の電池種類を判別する手段と、前記デジタル出力値Ｄから前記出力電圧Ｖｘの値を求める手段と、前記電池種類と前記出力電圧Ｖｘの値とに基づいて当該二次電池の正当性をチェックする手段とをさらに備えてもよい。これは、二次電池の電池種類が判別された上で、その種類に適した出力電圧Ｖｘが得られているかどうかをチェックすることにより、当該二次電池の正当性をチェックするものである。
【００２３】
いずれの装置においても、前記二次電池の周囲の温度を検出する手段と、この検出された温度に応じて前記残電池容量を補正する手段とをさらに備えてもよい。二次電池の残電池容量は温度変化により変動を受けるので、検出温度に応じて残電池容量を補正することにより、より高精度な残電池容量が得られる。
【００２４】
いずれの装置においても、携帯端末装置の使用状況に応じて残電池容量に対応する使用可能時間を予め記憶する記憶手段と、前記携帯端末装置の現在の使用状況に応じて使用可能時間を求める手段と、前記残電池容量、使用可能時間、残電池容量パーセントの少なくとも１つをユーザに対して報知する手段とをさらに備えてもよい。残電池容量は携帯端末装置の使用状況に応じて変動するため、求められた残電池容量を、携帯端末装置の使用状況に応じて対応する使用可能時間に変換する。また、報知する手段は、前記残電池容量、使用可能時間、残電池容量パーセントの少なくとも１つをユーザに対して後述するような所定の報知形態で報知する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明による携帯端末装置（単に携帯端末ともいう）１００の要部の構成を示すブロック図である。
【００２７】
この携帯端末１００は、処理部１０、Ａ／Ｄ変換器２０、可変定電圧回路３０，５０、スイッチ４１，４２、ＡＣ電源６０、二次電池充電器６２、電源部６３、二次電池６４、電池種類判別センサ６６、温度センサ７０を備える。二次電池充電器６２は携帯端末の本体とは別体の場合もありうる。
【００２８】
処理部１０は、携帯端末の各種制御や処理を行うプロセッサとしてのＣＰＵ１１、このＣＰＵ１１が利用するメモリ１３（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ等を含みうる）、ディスプレイを含む表示装置１２を備え、二次電池の主要な負荷となる。図示しないが、処理部１０はさらにキー入力装置、外部との種々の接続インタフェース部を含んでもよい。メモリ１３は、制御プログラムや各種データ、アプリケーションプログラム等を記憶する。後述するテーブル１３１，１３３もメモリ１３内に記憶される。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器２０は、そのＧＮＤ入力端子に印加された電位から基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＩＮ入力端子に印加されたアナログ電圧のレベルの比率に相当するデジタル値をＣＰＵバスライン１９に出力する。
【００３０】
可変定電圧回路３０は、電池種類に応じた満充電電圧に相当する電圧を切り替えて出力する回路である。対応する電池種類が単一である場合には、可変でなく固定の定電圧回路であってもよい。一方、もう一つの可変定電圧回路５０は、電池種類に応じて０Ｖを含む複数の所定の電圧を出力する回路である。
【００３１】
スイッチ４１，４２は、処理部１０により制御に従って、そのａ端子およびｂ端子を選択的にｃ端子に切り替え接続する素子である。この例では、スイッチ４１は、可変定電圧回路３０の出力を二次電池６４の出力とを切り替えてＡ／Ｄ変換器２０のＩＮ端子に入力する。スイッチ４２は、二次電池６４の出力と可変定電圧回路５０の出力とを切り替えてＡ／Ｄ変換器２０のＧＮＤ端子に入力する。
【００３２】
電池種類判別センサ６６は二次電池の種類を判別するための任意のセンサである。各電池には所定の識別情報が付加され、電池種類判別センサ６６はその識別情報に応じたセンサである。例えば、電池側に、磁気発生部、物理的な切り込み、マーク（バーコード等）などで識別情報が付加された場合、それぞれ、電池種類判別センサ６６は、磁気センサ、スイッチ、光学的読み取りセンサ、等で構成しうる。
【００３３】
電源部６３は、装置に必要な電圧を生成する部位であり、この例では、電池種類に応じて二次電池の出力を昇圧して、電池電圧より高い電圧を発生して、必要とする各部へ供給する。このような回路としては、例えばＤＣ−ＤＣコンバータを利用できる。
【００３４】
温度センサ７０は充電電池６４またはその近傍の温度を検出するように配置された任意の温度センサである。
【００３５】
なお、本発明による残電池容量（電池残量）検出は、Ａ／Ｄ変換器２０、可変定電圧回路３０，５０、スイッチ４１，４２、電源部６３、電池種類判別センサ６６、温度センサ７０、ならびに、処理部１０内のテーブル１３１，１３２，１３３および制御プログラムの関連部分により実現される。
【００３６】
このように、図１に示した装置構成は、ＩＮ端子に電池電圧を印加するとともにＧＮＤ端子に可変定電圧回路５０の出力を印加する構成と、Ａ／Ｄ変換器２０のＩＮ端子側に可変定電圧回路３０の出力を印加するとともにＧＮＤ端子に電池電圧を印加する構成とを切り替えられるようになっている。前者を絶対電圧測定型と呼び、後者を相対電圧測定型と呼ぶことにする。
【００３７】
図２に、Ａ／Ｄ変換器２０の具体的な構成例を示す。図示のＡ／Ｄ変換器２０は既知の並列比較型のものである。但し、本発明で用いるＡ／Ｄ変換器はこの構成に限るものではない。このＡ／Ｄ変換器２０は、Ｖｒｅｆ端子とＧＮＤ端子との間に直列接続される（２のｎ乗）個の直列接続された抵抗２１，２２，２３と、これらの各レベルの基準分圧電圧と入力電圧Ｖｉｎとを比較する（２のｎ乗−１）個の比較器２４と、これらの比較器２４の出力を符号化してｎビットのデジタル値を出力するエンコーダ２５とからなる。
【００３８】
図３（ａ）（ｂ）に、絶対電圧測定型構成と相対電圧測定型構成のそれぞれの場合のスイッチの切り替え状態を示す。図３（ａ）の絶対電圧測定型構成の場合には、スイッチ４１，４２は端子ｂ側に切り替える。可変定電圧回路５０は、スイッチ４２のｃ端子に対して、接地電圧（ｂ端子）または可変定電圧回路５２の出力電圧（ａ端子）を切り替えて印加する。可変定電圧回路５０の出力電圧は、二次電池６４の種類に応じて所定の電圧（例えばその電池の放電終止電圧または接地電圧）に切り替えることができる。図３（ｂ）の相対電圧測定型構成の場合には、スイッチ４１，４２は端子ａ側に切り替える。可変定電圧回路３０の出力電圧は、二次電池６４の種類に応じてその満充電電圧に切り替えられる。
【００３９】
図４は、図１の装置構成において絶対電圧測定型構成に限定した装置構成を示す。この装置構成ではスイッチ４１，４２および可変定電圧回路３０を削除している。図５は、図１の装置構成において相対電圧測定型構成に限定した装置構成を示す。この装置構成ではスイッチ４１，４２および可変定電圧回路５０を削除している。本発明は、いずれかの型単独でも機能しうる。
【００４０】
図１に戻り、携帯端末の残電池容量検出動作について説明する。二次電池６４の残電池容量は逐次（周期的および／または適宜）測定される。本実施の形態は、満充電電圧の異なる複数種類の充電電池に対応できるものとする。電源部６４はこのためにも用いうる。但し、この携帯端末１００自体が複数種類の充電電池に対応できるものである必要はない。携帯端末に搭載される残電池容量検出装置が異なる機種の携帯端末において異なる種類の充電電池に対応できれば足りる。
【００４１】
本実施の形態における携帯端末１００の二次電池６４に関連する処理としては、電池装着時に１回実行される電池正当性チェックと、その後に繰り返して実行される残電池容量チェックとに分かれる。電池正当性チェック自体は必須のものではない。
【００４２】
電池電圧測定時にＡ／Ｄ変換器に与える電圧のオフセットを行う意味について、図６を参照して説明する。図６は、二次電池の一種、例えばリチウムイオン電池、の出力電圧Ｖｘと残電池容量Ｂｃとの関係の一例を示すグラフである。前述したように、満充電電圧が＋４．２５Ｖ、放電終止電圧が＋３．４５Ｖであるとすると、その差分は０．８Ｖである。また、出力電圧Ｖｘと残電池容量Ｂｃとの関係は線形（リニア）ではない。前述したように、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを４．２５Ｖに合わせたとしても、実際に使用する範囲０〜０．８Ｖはフルレンジの２０％にも満たない。この差分電圧範囲内で、Ａ／Ｄ変換器２０のダイナミックレンジを有効に利用して、二次電池の出力電圧を高精度に測定するために、相対電圧測定または絶対電圧測定を行う。
【００４３】
図３（ａ）および図４に示した絶対電圧測定型では、Ａ／Ｄ変換器２０のＧＮＤ端子に放電終止電圧ＶＬを印加するとともに、Ｖｉｎ端子に二次電池の出力電圧を印加する。よって、図７に示すように、Ａ／Ｄ変換器２０は、ＶＬから基準電圧ＶｒｅｆまでのダイナミックレンジＶｄｒ（０．８Ｖ）の範囲内でそのフルレンジに対するＶＬからＶｘまでの電圧ΔＶのレベル（比率）をデジタル出力値Ｄとして出力する。これにより、Ａ／Ｄ変換器２０のｎビット測定範囲全体を０．８Ｖの範囲に割り当てることができる。すなわち、０．８Ｖの間を２のｎ乗−１のレベルに分割することが可能となる。その際の実際の電池電圧Ｖｘは、Ａ／Ｄ変換器２０のデジタル出力の値をＶａｄとすると、次のように算出される。このときのＶｘは、次のように求められる。
【００４４】

【００４５】
従来の絶対電圧測定で同じ精度を得るためには約５．３（＝４．２５／０．８）倍のダイナミックレンジが必要となる（すなわちＡ／Ｄ変換器のビット数を少なくとも３ビット増加させる必要がある）。逆に言えば、本実施の形態により、よりビット数の少ないＡ／Ｄ変換器を用いて高精度の電圧測定を行うことが可能となる。
【００４６】
次に、図３（ｂ）および図５に示した相対電圧測定型では、Ａ／Ｄ変換器２０のＧＮＤ端子に二次電池の出力電圧を印加するとともに、Ｖｉｎ端子に満充電電圧Ｖｈを印加する。よって、図８に示すように、Ａ／Ｄ変換器２０は、Ｖｘから基準電圧ＶｒｅｆまでのダイナミックレンジＶｄｒの範囲内でそのフルレンジに対するＶｘからＶｈまでの電圧ΔＶのレベル（比率）をデジタル出力値Ｄとして出力する。このときのΔＶは初期的には０であり、電池放電によって次第に大きくなる。ダイナミックレンジＶｄｒもΔＶの変化に応じて変化することに留意されたい。Ｖｘは、次のように求められる。
【００４７】
Ｖｘ＝Ｖｒｅｆ−Ｖｄｒ
ΔＶ＝Ｖｈ−Ｖｘ＝Ｖｄｒ×（Ｄ／２^ｎ）
これら２式から、
Ｖｘ＝｛Ｖｒｅｆ−Ｖｈ×（２^ｎ／Ｄ）｝／｛１−（２^ｎ／Ｄ））
となる。
【００４８】
上記のようにしてＡ／Ｄ変換器２０を有効に利用して得られた高精度のデジタル出力値Ｄそのものに基づいて、またはこのＤから求められた電池電圧Ｖｘに基づいて、当該二次電池の残電池容量を求める。そのためには、例えば図９（ａ）（ｂ）に示すような残電池容量テーブル１３１ａまたは１３１ｂを用いることができる。残電池容量テーブル１３１ａは、デジタル出力値Ｄとそれに対応する残電池容量とを対応づけて記憶したデータテーブルである。残電池容量テーブル１３１ｂは、電池電圧Ｖｘとそれに対応する残電池容量とを対応づけて記憶したデータテーブルである。いずれのテーブルデータも、個々の電池種類について予め実験等によって求めておくことができる。テーブルの入出力関係を数式で表せる場合にはテーブルに代えて、数式を用いてもよい。
【００４９】
残電池容量は電池周囲の温度によっても変わるため、上記求められた残電池容量を前述した温度センサ７０の出力に基づいて補正する。そのためには、例えば図１０に示したような温度と残電池容量補正値とを対応づけた温度補正データテーブル１３２を用いることができる。このテーブルデータも予め求めておくことができる。データテーブルの入出力関係を数式で表せる場合にはデータテーブルに代えて、数式を用いてもよい。
【００５０】
上述した各データテーブルは、必要な電池種類毎に設けることができる。同じ携帯端末において複数の電池種類をユーザが選択的に利用できる場合には、各電池種類に対応するテーブルを用意する。
【００５１】
このようにして求められた補正後の残電池容量は、それ自身をユーザに報知してもよいが、ユーザに分かりやすい使用可能時間に変換して報知することが望ましい。この際、使用可能時間は携帯端末の使用状況によって変わりうる。例えば、電話の待ち受け状態にある場合と通話状態とでは、後者の方が使用可能時間が短くなる。その他の使用状況としては、携帯端末の備える機能によって異なるが、Ｗｅｂ使用、楽曲再生、等がありうる。そこで、図１１に示すような個々の残電池容量の値に複数の使用状況毎に対応する使用可能時間を対応づけた使用可能時間テーブル１３３を用意し、このテーブル参照により使用可能時間を求めることができる。テーブルの入出力関係を数式で表せる場合にはテーブルに代えて、数式を用いてもよい。
【００５２】
図１２は電池正当性チェックの処理例を示すフローチャートである。この処理は、少なくとも二次電池の装着時および必要時に行われる。この例では、電池正当性チェックに絶対電圧測定を用いるが、相対電圧測定を用いてもよい。
【００５３】
まず、スイッチ４１，４２を端子ｂ側に切り替える（Ｓ１１）。そこで、前述したように電池種類判別センサ６６により二次電池６４の種類をチェックする（Ｓ１２）。この電池種類が判明しなければ（Ｓ１３，Ｎｏ）、ユーザにその旨を知らせる警告メッセージを出力する（Ｓ１９）。この警告メッセージは例えば表示装置１２の画面上に表示される。
【００５４】
電池種類が判明したら（Ｓ１３，Ｙｅｓ）、可変定電圧回路５０の出力電圧ＶＬを設定する（Ｓ１４）。このとき、スイッチ５１は端子ｂ側に切り替える。これに代えて、分解能は下がるが、スイッチを端子ａ側に切り替えて測定を行うこともできる。そこで、Ａ／Ｄ変換器２０のデジタル出力値Ｄを確認する（Ｓ１５）。この出力値Ｄと出力電圧ＶＬに基づいて現在の電池電圧Ｖｘを求める（Ｓ１６）。電池電圧Ｖｘが当該電池種類に応じた電圧範囲内にあるか否かをチェックする（Ｓ１７）。この電圧範囲内にあれば、当該電池種類を表示し（Ｓ１８）、なければ警告メッセージを出力する（Ｓ１９）。
【００５５】
図１３は、絶対電圧測定型の構成における残電池容量チェックの処理例を示すフローチャートである。この処理は、所定の周期（例えば数十秒）の到来時および必要時に実行される。周期は、使用状況に応じて変化させてもよい。例えば、消費電力の大きい使用状況では周期を短くする。
【００５６】
図１３において、まず、スイッチ４１，４２を端子ｂ側に切り替える（Ｓ２１）。（図４の構成においてはスイッチ４１，４２は存在しないので、このようなステップは不要である。）ついで、検出された電池種類に基づいて可変定電圧回路５０の出力電圧ＶＬを所定の電圧（この例では当該電池種類の放電終止電圧）に決定する（Ｓ２２）。そこで、Ａ／Ｄ変換器２０のデジタル出力値Ｄを確認する（Ｓ２３）。当該電池種類およびこのデジタル出力値Ｄに基づいて、残電池容量を求める（Ｓ２４）。例えば、当該電池種類に対応する残電池容量テーブル１３１ａを参照して、デジタル出力値Ｄに対応する残電池容量を読み出す。前述したように、デジタル出力値Ｄを電池電圧Ｖｘに変換した後、例えば当該電池種類に対応する残電池容量テーブル１３１ｂを参照することにより、電池電圧Ｖｘに対応する残電池容量を求めてもよい。
【００５７】
ついで、この残電池容量を温度補正する（Ｓ２５）。このようにして求められた残電池容量と現在の端末の使用状況から、電池の使用可能時間を求める（Ｓ２６）。この使用可能時間、残電池容量、残電池容量パーセント（全電池容量に対する残電池容量の割合）の少なくとも１つをユーザに対して報知する（Ｓ２７）。この報知は本実施の形態では表示装置１２への表示により行う。この表示は、文字、グラフ、色、色の濃淡、点滅等の種々の態様によって行える。また、表示に代えてまたは加えて、音声、振動、アラーム音等の他の手段によって報知を行うことも可能である。その場合、図示しないが、バイブレータのような振動手段、およびスピーカのような音響発生手段を備える。使用する報知の手段および態様はユーザが選択できるようにしてもよい。
【００５８】
図１４は、相対電圧測定型の構成における残電池容量チェックの処理例を示すフローチャートである。この処理は、図１３の処理と同様、所定の周期の到来時および必要時に実行される。
【００５９】
図１４において、まず、スイッチ４１，４２を端子ａ側に切り替える（Ｓ３１）。（図５の構成においてはスイッチ４１，４２は存在しないので、このようなステップは不要である。）ついで、検出された電池種類に基づいて可変定電圧回路３０の出力電圧Ｖｈを所定の電圧（この例では当該電池種類の満充電電圧）に決定する（Ｓ３２）。そこで、Ａ／Ｄ変換器２０のデジタル出力値Ｄを確認する（Ｓ３３）。当該電池種類およびこのデジタル出力値Ｄに基づいて、残電池容量を求める（Ｓ３４）。例えば、当該電池種類に対応する残電池容量テーブル１３１ａを参照して、デジタル出力値Ｄに対応する残電池容量を読み出す。前述したように、デジタル出力値Ｄを電池電圧Ｖｘに変換した後、例えば当該電池種類に対応する残電池容量テーブル１３１ｂを参照することにより、電池電圧Ｖｘに対応する残電池容量を求めてもよい。なお、残電池容量テーブル１３１ａ，１３１ｂの内容は、絶対電圧測定の場合と相対電圧測定の場合とでは異なる。
【００６０】
ついで、この残電池容量を温度補正する（Ｓ３５）。このようにして求められた残電池容量と現在の端末の使用状況から、電池の使用可能時間を求める（Ｓ３６）。この使用可能時間、残電池容量、残電池容量パーセント（全電池容量に対する残電池容量の割合）の少なくとも１つをユーザに対して報知する（Ｓ３７）。この報知の手段および態様については、図１３の処理と同様である。
【００６１】
次に本発明の他の実施の形態について説明する。図１５に本実施の形態の携帯端末１００ａの要部の構成を示すブロック図を示す。前述した実施の形態では、二次電池６４の実際の出力電圧Ｖｘより高い電圧をＶｒｅｆおよびＶｈに利用するために電源部６３は昇圧を行ったが、本実施の形態では、電池電圧Ｖｘを所定の分圧比で分圧する分圧器４３を設けている。これに伴って、必要な電圧Ｖｒｅｆ，Ｖｈ，ＶＬを同様の分圧比で低下させることができる。その結果、昇圧を不要とすることが可能となる。例えばリチウムイオン電池の例では、Ｖｘを１／２に分圧すれば、Ｖｈを満充電電圧４．２５Ｖの半分の２．１２５Ｖに低下させることができ、これは放電終止電圧３．４５Ｖより低い。図８で説明したように相対電圧測定の場合はＶｒｅｆをＶｈよりさらに高く設定する必要があるが、それでもＶｒｅｆを放電終止電圧３．４５Ｖより低く設定することが可能である。なお、求められたデジタル出力値Ｄおよび電池電圧Ｖｘを分圧比に応じて補正する（１／２の分圧であれば２倍にする）。
【００６２】
図示しないが、図１５に示した実施の形態についても、第１の実施の形態と同様、スイッチ４１，４２を削除した絶対電圧測定型または相対電圧測定型の専用の構成が実現可能である。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも、種々の変形、変更が可能である。例えば、測定されたデジタル出力値Ｄまたは出力電圧Ｖｘに応じて可変定電圧回路３０または５０の出力を予め定めた閾値で段階的に切り替えて、この切り替え毎に別個に用意された残電池容量テーブルを設けるようにしてもよい。また、二次電池を燃料電池（発電機）によりバックアップする構成を採ってもよい。二次電池としてはリチウムイオン電池について説明したが、これに限るものではない。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、二次電池の残電池容量検出のために二次電池の出力電圧を測定する際に比較的分解能の低いＡ／Ｄ変換器を用いても高精度の検出を行うことができる。よって、装置コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による携帯端末装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置内のＡ／Ｄ変換器の具体的な構成例を示す回路図である。
【図３】図１の装置における絶対電圧測定型構成と相対電圧測定型構成のそれぞれの場合のスイッチの切り替え状態を示す図である。
【図４】図１の装置構成において絶対電圧測定型構成に限定した装置構成を示す図である。
【図５】図１の装置構成において相対電圧測定型構成に限定した装置構成を示す図である。
【図６】二次電池の一種の出力電圧Ｖｘと残電池容量Ｂｃとの関係の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態における絶対電圧測定型構成におけるＡ／Ｄ変換器の使用状態を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態における相対電圧測定型構成におけるＡ／Ｄ変換器の使用状態を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態における残電池容量テーブルの二つの構成例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態における温度と残電池容量補正値とを対応づけた温度補正データテーブルの構成例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における使用可能時間テーブルの構成例を示す図である。
【図１２】
電池正当性チェックの処理例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態における絶対電圧測定型の構成における残電池容量チェックの処理例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態における相対電圧測定型の構成における残電池容量チェックの処理例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の他の実施の形態の携帯端末装置の要部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…処理部、１１…ＣＰＵ、１２…表示装置、２０…Ａ／Ｄ変換器、３０，５０…可変定電圧回路、４１，４２…スイッチ、６２…充電器、６３…電源部、６４…二次電池、６６…電池種類判別センサ、７０…温度センサ、１００，１００ａ…携帯端末装置

Claims

二次電池の残電池容量を検出する残電池容量検出方法であって、
Ａ／Ｄ変換器のＧＮＤ端子に前記二次電池の予め定められた放電終止電圧ＶＬを印加するとともに、アナログ電圧入力端子に前記二次電池の出力電圧Ｖｘを印加するステップと、
放電終止電圧ＶＬから前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶＬからＶｘまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄを前記Ａ／Ｄ変換器から得るステップと、
当該二次電池について予め求められた、デジタル出力値と残電池容量との関係に従い、前記デジタル出力値Ｄに対応する残電池容量を求めるステップと、を備えたことを特徴とする残電池容量検出方法。
二次電池の残電池容量を検出する残電池容量検出方法であって、
前記Ａ／Ｄ変換器のＧＮＤ端子に前記二次電池の出力電圧Ｖｘを印加するとともに、アナログ電圧入力端子に前記二次電池の予め定められた満充電電圧Ｖｈを印加するステップと、
出力電圧Ｖｘから前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶｘからＶｈまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄを前記Ａ／Ｄ変換器から得るステップと、
当該二次電池について予め求められた、デジタル出力値と残電池容量との関係に従い、前記デジタル出力値Ｄに対応する残電池容量を求めるステップと、を備えたことを特徴とする残電池容量検出方法。
前記デジタル出力値Ｄから前記出力電圧Ｖｘの値を求めるステップをさらに備え、この出力電圧Ｖｘに基づいて残電池容量を求めることを特徴とする請求項１または２記載の残電池容量検出方法。
二次電池を内蔵する携帯端末装置であって、
二次電池の予め定めた放電終止電圧ＶＬを発生する手段と、
ＧＮＤ端子に前記放電終止電圧ＶＬを受けるとともに、アナログ電圧入力端子に前記二次電池の出力電圧Ｖｘを受けるＡ／Ｄ変換器と、
前記二次電池について予め求められた、前記放電終止電圧ＶＬから前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶＬからＶｘまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄと残電池容量との関係を記憶する手段と、
この関係に従い、前記デジタル出力値Ｄに対応する残電池容量を求める手段と、を備えたことを特徴とする携帯端末装置。
二次電池を内蔵する携帯端末装置であって、
二次電池の予め定めた満充電電圧Ｖｈを発生する手段と、
ＧＮＤ端子に前記二次電池の出力電圧Ｖｘを受けるとともに、アナログ電圧入力端子に前記満充電電圧Ｖｈを受けるＡ／Ｄ変換器と、
前記二次電池について予め求められた、出力電圧Ｖｘから前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶｘからＶｈまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄと残電池容量との関係を記憶する手段と、
この関係に従い、前記デジタル出力値Ｄに対応する残電池容量を求める手段と、を備えたことを特徴とする携帯端末装置。
二次電池を内蔵する携帯端末装置であって、
二次電池の予め定めた放電終止電圧ＶＬを発生する手段と、
二次電池の予め定めた満充電電圧Ｖｈを発生する手段と、
アナログ電圧をデジタル出力値Ｄに変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器のＧＮＤ端子に前記二次電池の予め定められた放電終止電圧ＶＬを印加するとともにアナログ電圧入力端子に前記二次電池の出力電圧Ｖｘを印加する第１の接続状態と、前記Ａ／Ｄ変換器のＧＮＤ端子に前記二次電池の出力電圧Ｖｘを印加するとともに、アナログ電圧入力端子に前記二次電池の予め定められた満充電電圧Ｖｈを印加する切り替え手段と、
前記二次電池について予め求められた、前記放電終止電圧ＶＬから前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶＬからＶｘまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄと残電池容量との関係を記憶する第１の記憶手段と、
前記二次電池について予め求められた、出力電圧Ｖｘから前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧Ｖｒｅｆまでの範囲に対するＶｘからＶｈまでの電圧ΔＶの比率としてのデジタル出力値Ｄと残電池容量との関係を記憶する第２の記憶手段と、
前記第１または第２の接続状態に応じて前記第１または第２の記憶手段に記憶された関係に従い、前記デジタル出力値Ｄに対応する残電池容量を求める手段と、を備えたことを特徴とする携帯端末装置。
前記デジタル出力値Ｄから前記出力電圧Ｖｘの値を求める手段をさらに備え、前記残電池容量を求める手段は、この出力電圧Ｖｘに基づいて残電池容量を求めることを特徴とする請求項４、５または６記載の携帯端末装置。
二次電池の電池種類を判別する手段と、
この判別された電池種類に応じて前記満充電電圧Ｖｈの値を切り替える手段とを備えたことを特徴とする請求項４、５または６記載の携帯端末装置。
二次電池の電池種類を判別する手段と、
前記デジタル出力値Ｄから前記出力電圧Ｖｘの値を求める手段と、
前記電池種類と前記出力電圧Ｖｘの値とに基づいて当該二次電池の正当性をチェックする手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項４、５または６記載の携帯端末装置。
前記二次電池の周囲の温度を検出する手段と、
この検出された温度に応じて前記残電池容量を補正する手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項４、５または６記載の携帯端末装置。
携帯端末装置の使用状況に応じて残電池容量に対応する使用可能時間を予め記憶する記憶手段と、
前記携帯端末装置の現在の使用状況に応じて使用可能時間を求める手段と、
前記残電池容量、使用可能時間、残電池容量パーセントの少なくとも１つをユーザに対して報知する手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項４、５または６記載の携帯端末装置。