JP5246460B2 - 携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池 - Google Patents

Description

本発明は携帯情報端末の２次電池に関する。特に、本発明は電池切れに対して効率的な利用を可能にする携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池に関する。

図６は本発明の前提となる携帯情報端末に使用される２次電池の概略を示すブロック図である。なお、全図を通して同一の構成要素には同一の番号、符号を付して説明を行う。
携帯情報端末に合わせて専用の２次電池１０１が用意され、用意された２次電池１０１を使うことがほとんどであることは周知であり、本図に示すように、２次電池１０１は電池部１０２と＋電極の端子１０３−１、−電極の端子１０３−２で構成され、電池部１０２は、例えば、鉛蓄電池、アルカリ蓄電池であり、＋電極の端子１０３−１、−電極の端子１０３−２を介して電池部１０２の充放電を行う。

ところで、外出先などで携帯情報端末が電池切れとなった場合は、２次電池１０１への充電動作が可能な場合を除き、同じ種類の２次電池１０１を新たに入手する必要があった。
しかしながら、この専用の２次電池１０１は、比較的入手し易い一般の乾電池とは違い、外出先で簡単に入手することが難しいという問題があった。

このため、複数種類の携帯情報端末間で２次電池の効率的な再利用を図るべしとの課題がある。
このような２次電池に関連して以下の従来技術がある。
従来、電池の残量測定を、電池を大型化することなく、簡便な方法で精度高く行うため、マイコンが、通信端末を通じて二次電池ユニットのシリアル番号を取得し、次に、取得された該シリアル番号から、これと一体的に記憶された劣化パラメータを読み出し、一方、電池使用機器において、電池を使用している際にマイコンは電池セルの電圧値を読み取り、そして、残量演算過程として、マイコンは、テーブルを参照して、劣化パラメータの値と電池電圧との場合にその残量（補正後残量）を演算し、得られた残量は、これを必要に応じて図表化してＬＣＤ表示部に表示させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１では、電池の残量測定を、電池を大型化することなく、簡便な方法で精度高く行うが、前述のように複数種類の携帯情報端末間で２次電池の効率的な再利用を図るというものではない。
さらに、従来、バッテリーの劣化を緩和し、かつ充電時間を短縮するため、受電可能な２次電池を具備するバッテリーパックと、バッテリーパックに接続されて２次電池を放電および充電する充電器とからなる充電システムにおいて、バッテリーパックに、充電の回数を記憶する記憶手段を設け、充電器にはバッテリーパックの記憶手段に記憶された充電回数を読み出す手段を設け、その読み出された充電回数が所定の回数であるときだけ２次電池の放電を行った後、それ以外では放電を行うことなく直ちに充電を行う充放電制御手段を設けているものもある（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上記特許文献２では、バッテリーの劣化を緩和し、かつ充電時間を短縮するものではあるが、前述のように複数種類の携帯情報端末間で２次電池の効率的な再利用を図るというものではない。
さらに、従来、フォークリフトや電気自動車などに用いられる種類と電圧の異なるバッテリに対し、自動的に充電条件を設定し充電する取り扱いの便利な電気者用バッテリおよび電気車用充電器を提供するため、バッテリコネクタを介して、バッテリの情報である種類と公称電圧、実際の電圧や温度などが、マイコン制御部に自動的に入力され、これらの情報データに基づいて、マイコン制御部により充電条件が設定され、そして、定電流制御回路と定電圧制御回路、加算演算増幅器、比例積分補償回路、パルス幅変調制御回路、増幅回路を介して、制御信号が出力され、この信号により、インバータのパワー素子が制御され、充電電圧などが制御される。なお、パワー素子のオフ動作時に、リアクトルの昇圧作用により、電圧の異なるバッテリへの電圧対応がなされるものもある（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、上記特許文献３では、フォークリフトや電気自動車などに用いられる種類と電圧の異なるバッテリに対し、自動的に充電条件を設定し充電する取り扱いの便利な電気者用バッテリおよび電気車用充電器を提供するものであるが、前述のように複数種類の携帯情報端末間で２次電池の効率的な再利用を図るというものではない。
さらに、従来、小型軽量で、各種二次電池に対応できる太陽電池式充電装置を提供するために、太陽電池による発電電力を蓄積する蓄電地を有し、携帯機器等の外部接続機器に用いられる二次電池を充電する太陽電池式充電装置において、太陽電池による受光電力を蓄電池に充電すると共に過充電防止回路を介して外部接続機器に用いられる二次電池にフロート充電を行う充電制御回路と、蓄電池の出力電圧が二次電池の電池電圧より低い場合に電圧調整を行う電圧調整回路と、二次電池の電池温度を検出する電池温度検出回路と、二次電圧を検出する電池電圧検出回路と、二次電池の電池電流を検出する電池電流検出回路と、を備え、充電制御回路は、電圧調整回路、電池温度検出回路、電池電圧検出回路、及び電池の充電を制御するものもある（例えば、特許文献４参照）。

しかしながら、上記特許文献４では、小型軽量で、各種二次電池に対応できる太陽電池式充電装置を提供するが、前述のように複数種類の携帯情報端末間で２次電池の効率的な再利用を図るというものではない。

特開２００１−２６６９５７号公報 特開平７−２８４２３２号公報 特開平７−３０３３３４号公報 実用新案登録第３１０４７４７号公報

したがって、本発明は上記問題点に鑑みて、外出先で携帯情報端末が電池切れとなった場合簡単に入手可能にする携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池を提供することを目的とする。

本発明は、前記問題点を解決するために、携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池において、充放電の電流を検出し、充放電の電流を制御する電流制御部と、２次電池の識別情報、使用履歴情報を管理保存し、前記電流制御部で検出された充放電の電流を監視し、前記電流制御部に放電の最大電流の情報を含む充放電の制御情報を渡し、前記使用履歴に含まれる電池容量、電池残量を充放電回数、放電の電流積算に基づきそれぞれ評価し、他の種類の携帯情報端末に前記２次電池を利用させる場合に前記２次電池の識別情報、使用履歴情報を前記他の種類の携帯情報端末に表示させ、最大電流が異なる場合には前記電流制御部が制御する放電の最大電流を変更するデータ処理部とを備えることを特徴とする、携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池を提供する。

さらに、前記データ処理部は、前記携帯情報端末から放電可能な最大電流の情報を取得し、前記電流制御部に渡し、放電の電流を制御させ、さらに、前記他の種類の携帯情報端末が２次電池の識別情報、使用履歴情報を取り出している場合には前記電流制御部に対して放電の電流を必要最低限の電流に制御させる。
さらに、出力電圧を検出し、放電時に出力電圧を制御する電圧制御部を備え、前記データ処理部は前記携帯情報端末からの出力電圧に一致するように前記電圧制御部に出力電圧を制御させる。

さらに、表示機能部を備え、前記データ処理部は管理保存される２次電池の識別情報、使用履歴情報を前記表示機能部に表示する。
さらに、前記識別情報には品名、製造番号を含み、前記使用履歴情報には電池寿命、電池残量を含む。

以上説明したように、本発明によれば、充放電の電流を検出し、制御情報に基づき充放電の電流を２次電池単体で制御し、２次電池の識別情報、使用履歴情報を管理保存し、検出された充放電の電流を監視し、使用履歴に含まれる電池容量、電池残量を充放電回数、放電の電流積算に基づきそれぞれ評価し、他の種類の携帯情報端末に２次電池を利用させる場合に２次電池の識別情報、使用履歴情報を他の種類の携帯情報端末に表示させるようにしたため、複数種類の携帯情報端末間で２次電池の効率的な再利用と効率的なリサイクルが可能になるので、外出先で携帯情報端末が電池切れとなった場合簡単に２次電池が入手可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池の概略構成を示すブロック図である。本図に示すように、携帯情報端末の専用の２次電池１０１は電池部１０２と共に制御回路部１０４を内蔵する制御回路内蔵型の２次電池であり、制御回路部１０４は電池部１０２の充放電動作に関する制御を行うため、電流制御部２０１及びデータ処理部２０２を有する。

電流制御部２０１は電流検出部２０１Ａを有しデータ処理部２０２からの情報に基づき電池部１０２の充放電の電流を制御する。
電流検出部２０１Ａは電池部１０２の充放電時の電流を検出する。
データ処理部２０２はデコード部２０２Ａ、タイマ部２０２Ｂ、データ部２０２Ｃを有し、電池部１０２の＋電極、−電極から電力の供給を受け、電流制御部２０１から充放電の情報を受け取り電池部１０２の充放電を監視し、電流制御部２０１に対して充放電時の制御情報を渡し、さらに、制御信号端子（図示しない）で２次電池１０１と外部の他の種類の携帯情報端末を含む携帯情報端末間でデータの受け渡しを行うデータ処理を行う。

デコード部２０２Ａは電流制御部２０１の電流検出部２０１Ａで検出された充放電の電流値を数値化する。
タイマ部２０２Ｂは電池部１０２の充放電情報から充放電している時間をカウントして数値化する。
データ部２０２Ｃは２次電池１０１の品名、製造番号を含む識別情報、電池容量、使用開始日、充放電回数、電池寿命、充放電の積算の情報、電池残量を含む使用履歴情報を管理保存し、さらに、電池部１０２からの充放電情報、デコード部２０２Ａからの充放電の電流値情報、タイマ部２０２Ｂからの充放電の時間情報を入力し、充放電回数に基づく電池寿命、電池容量の評価、充放電電流の積算に基づく電池残量の評価を含む情報処理を行う。

さらに、データ部２０２Ｃから制御信号端子を介して携帯情報端末に対して２次電池１０１の品名、製造番号、使用開始日、充放電回数、充放電電流の積算、電池寿命、電池容量、電池残量が出力され、携帯情報端末の表示部に表示される。
これにより、異なる種類の携帯情報端末間で、１の種類の携帯情報端末の専用の２次電池１０１を他の種類の携帯情報端末で利用させる場合、他の種類の携帯情報端末は利用する２次電池１０１から使用可能であるか否かの判断情報を取得することが可能となり、逆に、他の種類の携帯情報端末の専用の２次電池１０１を１の種類の携帯情報端末に利用させる場合に、１の種類の携帯情報端末は利用する２次電池から使用可能であるか否かの判断情報を取得することが可能となる。

さらに、電流制御部２０１は、携帯情報端末から制御信号端子を介してデータ部２０２Ｃに対して放電可能な最大電流の情報が提供され、電流制御部２０１は、データ部２０２Ｃからの最大電流の情報に基づき放電の電流を制御する。
これにより、２次電池１０１の＋電極の端子１０３−１、−電極の端子１０３−２の短絡、過負荷時等において過電流が流れることへの防止策となる。さらに、過負荷時に対しては、異なる種類の携帯情報端末間では、２次電池１０１の利用に対しては、最大電流が異なる場合があるので、利用する側の携帯情報端末では最大電流を変更することが可能となる。

さらに、前述したように、携帯情報端末が使用可能な２次電池１０１であるか否かの判断を行うために２次電池１０１の識別情報、使用履歴情報を取り出している場合には、携帯情報端末に大きな放電電流を流す必要がないので、放電可能な電流を必要最低限にするように、電流制御部２０１の放電電流の制御を行うようにしてもよい。
図２は図１における携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池の側の動作例を説明するフローチャートである。本図に示すように、ステップＳ３０１において、携帯情報端末の使用開始時に、制御回路部１０４のデータ処理部２０２におけるデータ部２０２Ｃに使用開始日を保存する。

ステップＳ３０２において、初期条件として、充放電回数Ｎに対して、Ｎ＝１を設定する。
ステップＳ３０３において、携帯情報端末の２次電池１０１が充電状態にあるか否かを判断する。充電状態にない場合にはステップＳ３１２に進む。
ステップＳ３０４において、充電を行っている場合には、デコード部２０２Ａは電流制御部２０１の電流検出部２０１Ａで検出された充電電流値を数値化し、データ部２０２Ｃは数値化した充電電流を保存する。

ステップＳ３０５において、タイマ部２０２Ｂではカウントされた充電時間を数値化しデータ部２０２Ｃは数値化した充電時間を保存する。
ステップＳ３０６において、データ部２０２Ｃは、保存した充電電流、充電時間から充電電流を積算する。
ステップＳ３０７において、データ部２０２Ｃは、電池容量と積算充電電流との比較を行う。

ステップＳ３０８において、データ部２０２Ｃは、電池部１０２が満充電となったか否かを判断する。満充電となっていない場合にはステップＳ３０４に進み、上記処理を繰り返す。
ステップＳ３０９において、電池部１０２が満充電となった場合には、充放電回数Ｎを以下のように増加する。

Ｎ＝Ｎ＋１
ステップＳ３１０において、充放電回数Ｎに対して電池部１０２の電池容量の評価を行う。
ステップＳ３１１において、電池部１０２の寿命の判断を行い、未だ寿命となっていない場合にはステップＳ３０３に進み、寿命となっている場合には処理を終了する。

ステップＳ３１２において、２次電池１０１が充電状態になっていない場合には、放電状態になるのを待つ。
ステップＳ３１３において、放電状態になった場合には携帯情報端末に対して放電可能な最大電流の設定の可否を判断し、設定を行う場合にはステップＳ３１５に進む。
ステップＳ３１４において、放電可能な最大電流の設定を行わない場合には、必要最低限の電流の設定の可否を判断し、設定を行う場合にはステップＳ３１５に進み、設定を行わない場合にはステップＳ３１５に進む。

ステップＳ３１５において、放電を行っている場合には、デコード部２０２Ａは電流制御部２０１の電流検出部２０１Ａで検出された放電流値を数値化し、データ部２０２Ｃは数値化した放電電流を保存する。
ステップＳ３１６において、タイマ部２０２Ｂではカウントされた放電時間を数値化しデータ部２０２Ｃは数値化した放電時間を保存する。

ステップＳ３１７において、データ部２０２Ｃは、保存した放電電流、放電時間から放
電電流を積算する。
ステップＳ３１８において、データ部２０２Ｃは、電池容量と積算放電電流との比較を行う。
ステップＳ３１９において、データ部２０２Ｃでは、電池部１０２の電池残量の評価を行う。

ステップＳ３２０において、データ部２０２Ｃは、電池残量の評価に基づき、電池部１０２が電池切れとなったか否かを判断する。電池切れとなっていない場合にはステップＳ３１５に進み、上記処理を繰り返す。電池切れとなった場合にはステップＳ３０３に進む。
図３は電池切れ時の携帯情報端末の側の動作例を説明するフローチャートである。本図に示すように、ステップＳ３２１において、携帯情報端末から電池切れの２次電池１０１を取り出し、取り出した携帯情報端末に対して他の種類の携帯情報端末から取り出した２次電池１０１を組み込む。

ステップＳ３２２において、携帯情報端末では、制御信号端子を介して、組み込んだ２次電池１０１から情報を取り出し表示部に表示する。
ステップＳ３２３において、携帯情報端末では、取り出し表示した品名、製造番号の識別情報から組み込んだ２次電池１０１が使用可能か否かを判断する。使用不能の場合には処理を終了する。

ステップＳ３２４において、携帯情報端末では、取り出した電池寿命の使用履歴情報から組み込んだ２次電池１０１が使用可能か否かを判断する。使用不能の場合は処理を終了する。
ステップＳ３２５において、携帯情報端末では、取り出した電池残量の使用履歴情報から組み込んだ２次電池１０１が使用可能か否かを判断する。使用不能の場合は処理を終了する。

ステップＳ３２６において、使用可能の場合は携帯情報端末の利用を行い、処理を終了する。
したがって、本発明によれば、２次電池に内蔵された制御回路により、２次電池の品名、製造番号を含む２次電池の使用可能な携帯情報端末の情報、２次電池の使用履歴などの情報の管理保管を行い、さらに、２次電池の単体で充放電動作に関する制御を行うことにより、複数種類の携帯情報端末間で２次電池の効率的な再利用と効率的なリサイクルが可能になるので、外出先で携帯情報端末が電池切れとなった場合簡単に２次電池が入手可能になる。

図４は図１の変形例であり、本発明に係る携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池の概略構成を示すブロック図である。本図に示すように、図１と比較して、制御回路部１０４に電流／電圧制御部２０４が設けられ、電流／電圧制御部２０４は電流制御部２０１の他に電圧制御部２０３を有し、電圧制御部２０３は＋電極の端子１０３−１、−電極の端子１０３−２から放電時に任意の出力電圧を出力することが可能である。

電圧制御部２０３は電圧検出部２０３Ａを有し、電圧検出部２０３Ａは電池部１０２の電圧値を検出する。
デコード部２０２Ａは電圧検出部２０３Ａで検出された電圧値を数値化し、データ部２０２Ｃは数値化された電圧値を保存し、データ部２０２Ｃに保存された出力電圧に一致するように、さらには、制御信号端子を介して複数の種類の他の携帯情報端末から入力した出力電圧に一致するように電圧制御部２０３を制御する。

これにより、２次電池１０１から複数の種類の携帯情報端末への出力電圧が個々に異なる場合には、電池切れで他の種類の携帯情報端末の２次電池１０１を利用する際には、電圧制御部２０３により、２次電池１０１の出力電圧を他の種類の携帯情報端末への出力電圧に一致するように、放電時の出力電圧を制御することが可能になる。

図５は図４の別の変形例であり、本発明に係る携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池の概略構成を示すブロック図である。本図に示すように、図４と比較して、２次電池１０１には制御回路部１０４の他に表示機能部１０５が設けられ、表示機能部１０５は、データ部２０２Ｃの保存されている２次電池１０１に関する品名、製造番号、使用開始日、充放電回数、電池寿命、電池残量、出力電圧などを表示する。

これにより、電池切れの携帯情報端末に利用する前に、相手側の携帯端末装置の２次電池１０１の表示機能部１０５に品名、製造番号を含む識別情報、使用開始日、充放電回数、電池寿命、電池残量、出力電圧を含む使用履歴情報を予め表示させ、利用できるか否かの判断が可能になる。

以上、携帯情報端末について説明を行ったが、携帯情報端末には携帯電話機、ＰＨＳ（簡易型携帯電話機）、ＰＤＡ（携帯情報端末）、ノート型パーソナルコンピュータなどを含み、これらにも本発明の利用が可能である。

本発明に係る携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池の概略構成を示すブロック図である。 図１における携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池の側の動作例を説明するフローチャートである。 電池切れ時の携帯情報端末の側の動作例を説明するフローチャートである。 図１の変形例であり、本発明に係る携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池の概略構成を示すブロック図である。 図４の別の変形例であり、本発明に係る携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池の概略構成を示すブロック図である。 本発明の前提となる携帯情報端末に使用される２次電池の概略を示すブロック図である。

符号の説明

１０１…２次電池
１０２…電池部
１０３−１…＋電極の端子
１０３−２…−電極の端子
１０４…制御回路部
１０５…表示機能部
２０１…電流制御部
２０１Ａ…電流検出部
２０２…データ処理部
２０２Ａ…デコード部
２０２Ｂ…タイマ部
２０２Ｃ…データ部
２０３…電圧制御部
２０３Ａ…電圧検出部
２０４…電流／電圧制御部

Claims (5)

1. 携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池において、
   充放電の電流を検出し、充放電の電流を制御する電流制御部と、
   ２次電池の識別情報、使用履歴情報を管理保存し、前記電流制御部で検出された充放電の電流を監視し、前記電流制御部に放電の最大電流の情報を含む充放電の制御情報を渡し、前記使用履歴に含まれる電池容量、電池残量を充放電回数、放電の電流積算に基づきそれぞれ評価し、他の種類の携帯情報端末に前記２次電池を利用させる場合に前記２次電池の識別情報、使用履歴情報を前記他の種類の携帯情報端末に表示させ、最大電流が異なる場合には前記電流制御部が制御する放電の電流の最大電流を変更するデータ処理部とを備えることを特徴とする、携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池。
2. 前記データ処理部は、前記携帯情報端末から放電可能な最大電流の情報を取得し、前記電流制御部に渡し、放電の電流を制御させ、さらに、前記他の種類の携帯情報端末が２次電池の識別情報、使用履歴情報を取り出している場合には前記電流制御部に対して放電の電流を必要最低限の電流に制御させることを特徴とする、請求項１に記載の携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池。
3. さらに、出力電圧を検出し、放電時に出力電圧を制御する電圧制御部を備え、前記データ処理部は前記携帯情報端末からの出力電圧に一致するように前記電圧制御部に出力電圧を制御させることを特徴とする、請求項１に記載の携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池。
4. さらに、表示機能部を備え、前記データ処理部は管理保存される２次電池の識別情報、使用履歴情報を前記表示機能部に表示することを特徴とする、請求項１に記載の携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池。
5. 前記識別情報には品名、製造番号を含み、前記使用履歴情報には電池寿命、電池残量を含むことを特徴とする、請求項１、２、４のいずれか１つの請求項に記載の携帯情報端末の制御回路内蔵型２次電池。

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