JP2004193003A - 充電制御装置及び携帯端末装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電池の充電時の温度によらず、常に客観的で正確な電池寿命の判定を行えるようにする。
【解決手段】寿命に達した電池の一定容量の充電に要する充電時間が、劣化のない新品の電池の充電時間に比べて短くなるという性質を利用して、電池１１１の寿命を算出する。このとき、周囲温度により電池寿命の算出に誤差を生じるため、制御部１０９及び時計回路部１０６により電池の充電開始から充電終了までの充電時間を計時すると共に、電池周囲温度測定部１０４により充電開始から充電終了までの電池１１１の周囲温度を測定し、制御部１０９及び演算処理部１０８により前記測定した電池温度データ及び充電時間に基づいて電池１１１の寿命を算出し、この電池寿命をパーセンテージ値等で表示部１１０に表示する。
【選択図】 図１
【解決手段】寿命に達した電池の一定容量の充電に要する充電時間が、劣化のない新品の電池の充電時間に比べて短くなるという性質を利用して、電池１１１の寿命を算出する。このとき、周囲温度により電池寿命の算出に誤差を生じるため、制御部１０９及び時計回路部１０６により電池の充電開始から充電終了までの充電時間を計時すると共に、電池周囲温度測定部１０４により充電開始から充電終了までの電池１１１の周囲温度を測定し、制御部１０９及び演算処理部１０８により前記測定した電池温度データ及び充電時間に基づいて電池１１１の寿命を算出し、この電池寿命をパーセンテージ値等で表示部１１０に表示する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電可能な電池を充電する充電制御装置及びこの充電制御装置を装備した携帯端末装置に関し、特に電池の寿命を算出する電池寿命算出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、充電可能な電池における充電装置では、電池の寿命が来たことを知らせる機能がなく、電池の寿命が来たかどうかの判断は使用者の経験的な勘に頼っていた。従って、使用者の勘に頼るということから、電池の使用回数や放電時間の短縮傾向を使用者が常に留意して電池寿命を判断しなければならず、判断に個人差が出るという問題点があった。
【０００３】
このように電池寿命の判断に個人差によるばらつきが出るという問題点を解決するために、電池の充電開始から終了までの時間を観測し、その充電時間が予め定められた許容最小充電時間（電池の寿命を判断する基準）を下回った場合、電池の寿命が来たという旨の表示をする充電装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図６は上記した従来例の充電装置の構成を示したブロック図である。２次電池２を充電制御回路４に接続すると、ａの電位は２次電池２により定まり急激に落ち込む。充電判別回路６および比較回路６Ａがこの電位低下を感知し、これにより、開始信号を発生し、計時回路７は充電時間の計時を始めると共に、充電判別回路６はの充電実行中であるという信号を発生する。充電判別回路６は電池電圧が充電最終段階の電圧レベルに到達したことを感知し、終了信号を発生し、計時回路７により上記開始信号から終了信号が出るまでの時間が計時される。この計時回路７で得た計時時間と閾値（許容最小充電時間）が比較回路８で比較され、計時時間が閾値より小さい場合は充電された電池の寿命が来たと判定されて、この判定結果が電池寿命表示回路で表示される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１６８１６２号公報 （第２−３頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電池への充電時間は充電時における周囲の温度により左右される。具体的には、充電時の電池周囲温度が高いと充電時間は短くなり、電池周囲温度が低いと充電時間は長くなる。上記特許文献１で開示されている充電装置の構成を示した図６では、温度を測定する機能を備えておらず、充電時の温度変化により充電時間が異なることを考慮せずに許容最小充電時間という基準のみで電池の寿命を判断している。これでは、電池の寿命の判断に客観性はあるが、充電時の温度により電池の寿命の判定に誤差を生じ、例えば電池の寿命が来ていないのに電池の寿命が来たことを知らせる誤表示が生じるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、充電時の温度によらず、常に客観的で正確な電池寿命の判定を行うことができる充電制御装置及びこの充電制御装置を装備した携帯端末装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の充電制御装置は、電池を充電する制御を行う充電制御装置であって、前記電池の充電開始から充電終了までの充電時間を計時する計時手段と、前記電池の充電開始から充電終了までの電池周囲温度を測定する温度測定手段と、前記電池周囲温度と前記充電時間に基づいて前記電池の寿命の度合いを算出する算出手段と、前記算出した電池の寿命情報を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成において、寿命に達した電池の一定容量の充電に要する充電時間が、劣化のない新品の電池の充電時間に比べて短くなるという性質を利用して、電池の寿命を算出する。このとき、電池周囲温度により電池寿命の算出に誤差を生じるため、電池の充電開始から充電終了までの充電時間を計時すると共に、充電開始から充電終了までの電池周囲温度を測定し、測定して得た電池周囲温度（実際には、例えば充電中の電池の周囲の平均温度を求めて使用する）及び計時した充電時間に基づいて、電池の寿命を算出して表示する。これにより、充電時の電池の周囲温度の変化に左右されない正確な電池寿命の算出が可能である。
【００１０】
また、前記算出手段は、前記電池の電池寿命の経年変化の割合を算出し、前記表示手段は前記算出結果を表示することを特徴とする。
【００１１】
上記構成において、新品の電池の充電時間と寿命に達した電池の充電時間の差と、充電した電池の充電時間と新品の電池の充電時間の差の割合を求めて、電池寿命の経年変化の割合（電池のサイクル劣化の度合いに同じ）を算出する。これにより、電池寿命の経年変化が割合で表示されるため、ユーザは電池寿命がどのくらいあるかを定量的に正確に知ることができる。
【００１２】
また、充電サイクルによる劣化のない新品時の温度別の電池充電時間データと、電池の寿命であると判定される劣化時の温度別の電池充電時間データとを記憶するデータ記憶手段を備え、前記算出手段は、前記電池周囲温度及び前記充電時間と前記データ記憶手段に記憶された電池充電時間データとに基づいて前記電池の寿命の度合いを算出することを特徴とする。
【００１３】
上記構成により、充電サイクルによる劣化のない新品時の温度別の電池充電時間データと、電池の寿命であると判定される劣化時の温度別の電池充電時間データとから、新品の電池の充電時間と寿命に達した電池の充電時間の差と、充電した電池の充電時間と新品の電池の充電時間の差を求め、これらの差の割合を求める。これにより、電池寿命を充電時の温度によらず常に正確に得ることができる。
【００１４】
また、前記計時手段は、前記電池が一旦充電終了した後の再充電開始から再充電終了までの充電時間を計時し、前記算出手段は、前記得られた充電時間と前記電池周囲温度に基づいて前記電池の電池寿命の経年変化の割合を算出することを特徴とする。
【００１５】
上記構成において、一旦充電終了した後の再充電開始から再充電終了までの充電時間を計時し、得られた充電時間と充電時に測定した電池周囲温度に基づいて、電池寿命の経年変化の割合を算出する。これにより、充電開始から充電終了までの充電時間を正確に測定することができ、ユーザは正確な電池寿命を把握することができる。
【００１６】
また、前記計時手段は、前記電池に定電圧で充電する定電圧充電時間を測定して、これを前記充電時間とすることを特徴とする。
【００１７】
上記構成において、寿命に達した電池の一定容量の充電に要する定電圧充電時間が、劣化のない新品の電池の定電圧充電時間に比べて長くなるという性質を利用するため、この定電圧充電時間とその時の周囲温度により電池寿命を算出する。電池の充電は定電流充電後に定電圧充電されるため、電池の残容量が定電流充電期間の電池ならば何時充電しても、定電圧充電期間の充電時間を正確に計時することが可能である。これにより、電池の残容量によらずユーザの意志により任意に充電を開始する充電時においても電池寿命を計算でき、ユーザは常に充電毎の電池寿命を知ることができる。
【００１８】
また、前記表示手段は、前記電池寿命の経年変化を色の変化により表示することを特徴とする。
【００１９】
上記構成において、例えば、電池寿命がまだかなり残っているものは青、電池寿命があまりないものは黄色、電池寿命に達したものは赤など、電池寿命の経年変化を色の違いによって表示する。これにより、ユーザは電池寿命を視覚的に把握することができる。
【００２０】
本発明の携帯端末装置は、内蔵電池により動作する携帯端末装置であって、前記内蔵電池を外部電源により充電する際の充電制御を行うものとして、上記いずれかに記載の充電制御装置を備えたことを特徴とする。
【００２１】
上記構成において、内蔵電池を上記充電制御装置を用いて充電すると、充電制御装置によって内蔵電池の電池寿命が算出されて表示される。これにより、ユーザは電池寿命表示により電池の交換時期を判断することができ、携帯端末装置の内蔵電池の交換を無駄なく且つタイミング良く行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る充電制御装置の構成を示したブロック図である。
【００２３】
充電制御装置１００は、電池１１１（２次電池）の端子電圧（以降電池電圧と称する）及び充電電流を制御する電池電圧及び充電電流制御回路部１０１と、電池電圧を測定してデジタル値に変換する電池電圧測定回路部１０２と、充電電流を測定する充電電流測定回路部１０３と、充電時の電池周囲の温度を測定する温度測定手段に相当する電池周囲温度測定部１０４と、電池電圧及び充電電流制御回路部１０１を制御する制御データ、電池電圧データ、充電電流データ、及び電池周囲温度データを格納するデータ格納部１０５とを備えている。また、一定周期に計時用のパルス信号を発生する計時手段に相当する時計回路部１０６と、温度別充電時間及び測定結果を記憶するデータ記憶手段に相当する充電時間記憶部１０７と、前記充電時間記憶部１０７に接続されてデータの演算を行う算出手段に相当する演算処理部１０８とを備えている。さらに、前記電池電圧及び充電電流制御回路部１０１、前記電池電圧測定回路部１０２、前記充電電流測定回路部１０３、前記電池周囲温度測定部１０４、前記データ格納部１０５、前記時計回路部１０６、前記充電時間記憶部１０７、前記演算処理部１０８にそれぞれ接続されて電池電圧及び充電電流を制御する制御部１０９を備えている。また、電池寿命の判定結果を表示する表示手段に相当する表示部１１０と、電流の逆流を防止するダイオード１１４と、データ格納部１０５からのデータをアナログ信号に変換するＤＡ変換器１１５と、測定用の抵抗器１１８とを備えている。
【００２４】
ここで、電池電圧測定回路部１０２はアナログ電圧値をデジタル電圧値にするＡＤ変換器１１７を有し、充電電流測定回路部１０３は抵抗１１８とＡＤ変換器１２０を有し、電池周囲温度測定部１０４は温度センサ部１２１とＡＤ変換器１２２を有し、充電時間記憶部１０７は測定結果格納テーブル１２３と充電時間データテーブル１２４を有している。
【００２５】
次いで、上記のように構成される充電制御装置１００を用いた充電制御の簡単な仕組みについて説明を行う。充電制御装置１００は、電池１１１と、この電池１１１へ所要の一定電圧及び一定電流を供給する外部充電装置１１２に接続されるが、充電制御装置１００が外部充電装置１１２に接続された際に、信号線１１３を介して制御部１０９へ充電開始の割り込みが発生する。この割り込みにより充電が開始され、充電制御装置１００は電池１１１へ供給される電池電圧及び充電電流を制御する。その際、ダイオード１１４は電池電流が外部充電装置１１２へ逆流しないようにしている。
【００２６】
電池１１１へ供給される電池電圧及び充電電流の制御は、パワーＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタからなるスイッチ素子などで形成される電池電圧及び充電電流制御回路部１０１において、スイッチ素子のオンオフなどによって行われる。電池電圧及び充電電流制御回路部１０１のゲート端子はＤＡ変換器１１５を介してデータ格納部１０５に接続されている。制御部１０９によりデータ格納部１０５に格納された制御データが選択され、この制御データがＤＡ変換器１１５によりアナログ値に変換されて電池電圧及び充電電流制御回路部１０１のゲート端子に印加され、これにより、電池電圧及び充電電流制御回路部１０１がオンオフ制御されて電池電圧及び充電電流が調整される。
【００２７】
この電池電圧及び充電電流の制御は、制御部１０９が電池電圧及び充電電流をモニタすることによって行われる。充電電圧のモニタは、電池１１１の陽極であるモニタポイント１１６の電圧を測定することにより行われる。即ち、モニタポイント１１６の電圧を電池電圧測定回路部１０２に入力し、ＡＤ変換器１１７によりデジタル値に変換して電圧値の測定値を求め、この測定値をデータ格納部１０５へ格納する。制御部１０９は、前記測定したモニタポイント１１６の電圧値を読み出すことによって電池電圧をモニタする。
【００２８】
一方、充電電流のモニタは、微小な特定の抵抗値をもつ抵抗器１１８の両端の電圧変化を測定することにより行われる。即ち、モニタポイント１１６とモニタポイント１１９の電圧をそれぞれ電池電圧測定回路部１０２のＡＤ変換器１１７と充電電流測定回路部１０３のＡＤ変換器１２０によりデジタル値に変換して測定値を求め、これらの測定値をデータ格納部１０５へ格納する。その後、制御部１０９は、データ格納部１０５に格納された上記２つの測定値を演算処理部１０８へロードし、モニタポイント１１９の電圧値からモニタポイント１１６の電圧値を減算し、その差分値（抵抗器１１８の両端の電位差）を抵抗器１１８の抵抗値で除算することにより、充電電流を算出してモニタする。
【００２９】
以上のように得られる電池電圧及び充電電流に基づいて、制御部１０９は図２の充電電流波形２０４及び電池電圧波形２０３に示すような定電流充電と低電圧充電による充電制御を行う。
【００３０】
以降、図１及び図２を用いて電池１１１への充電制御装置１００の動作について説明する。制御部１０９は、まず、充電開始２００から電池電圧を測定し、電池電圧が定電圧電池電圧値２０１に到達するまで、制御部１０９は充電電流が定電流充電電流値２０２と一定になるように電池電圧及び充電電流制御回路部１０１を制御する。
【００３１】
このような定電流充電を継続すると、電池電圧は電池電圧波形２０３が示すように緩やかに上昇していく。その後、電池電圧は定電圧電池電圧値２０１に到達すると、次に制御部１０９は電池電圧が定電圧電池電圧値２０１と同じになるように電池電圧及び充電電流制御回路部１０１を制御する。
【００３２】
このような定電圧充電を継続すると、充電電流は充電電流波形２０４が示すように緩やかに減少していく。その後、充電電流は充電終止電流値２０５に到達して、充電終了２０６となる。
【００３３】
また、上記した充電電流制御装置１００の充電動作中、充電開始２００より時計回路部１０６から出力される一定周期のパルスを制御部１０９がカウントすることで充電時間を測定する。これと共に、充電時の電池電圧及び充電電流の測定と同時に、温度センサ部１２１により充電時の電池周囲温度を測定する。この電池周囲温度データは、制御部１０９により温度センサ部１２１から出力されている温度検知電圧レベルをＡＤ変換器１２２でデジタル値に変換するよう要求し、このＡＤ変換器１２２より出力されるデジタル値をデータ格納部１０５へ格納することによって収集される。
【００３４】
一旦、データ格納部１０５へ格納された温度データは、制御部１０９により演算処理部１０８へ渡される。充電開始後初めて測定された温度データは、その後充電時間記憶部１０７の測定結果格納テーブル１２３へ格納される。
【００３５】
ここで２回目の測定以降の温度データについては以下の処理がなされる。前回測定した温度データは、充電時間記憶部１０７の測定結果格納テーブル１２３より演算処理部１０８へロードされ、現在測定した温度データ（２回目以降の測定温度）との平均値を取る計算処理がなされる。制御部１０９はこの平均温度データを充電時間記憶部１０７の測定結果格納テーブル１２３へ格納する。
【００３６】
以上の処理を充電開始から終了まで繰り返す。制御部１０９は、充電の終了を判定すると、時計回路部１０６からのパルスカウントを終了させ、充電開始からの累積カウント数を充電時間とし、充電時間記憶部１０７の測定結果格納テーブル１２３へ格納する。その結果、充電終了時において、充電時間記憶部１０７の測定結果格納テーブル１２３には充電時間及び充電時の電池周囲平均温度が格納される。
【００３７】
次に、充電時間データテーブル１２４に格納されているデータについて図３を用いて説明する。充電時間データテーブル１２４には、図３に示すように、充電時の温度別によるサイクル劣化のない新品時の電池充電時間データ３００と、電池の寿命であると判定されるｎサイクル劣化時の電池充電時間データ３０１が格納されている。なお、これら電池充電時間データは電池毎にメーカから付与されるものとするが、ユーザ自身が実際に充電時間を測定し電池充電時間データを書き込むことも可能とする。充電時間データテーブル１２４には、これら電池充電時間データと共に、サイクル劣化のない新品時の電池充電時間データ３００からｎサイクル劣化時の電池充電時間データ３０１を減算したサイクル劣化充電差分時間３０２についても格納される。
【００３８】
次に、電池１１１の充放電サイクル劣化による電池寿命の計算方法について述べる。制御部１０９は充電開始２００から充電終了２０６において充電時間記憶部１０７内の測定結果格納テーブル１２３に格納された充電時間を演算処理部１０８へロードする。続いて、制御部１０９は測定結果格納テーブル１２３に格納された電池周囲平均温度に最も近い温度を充電時間データテーブル１２４から検索し、その温度に対応したサイクル劣化のない新品時の電池充電時間データ３００とサイクル劣化充電差分時間４０２とをロードする。
【００３９】
その後、制御部１０９は演算処理部１０８に対して、先に演算処理部１０８へのロードが完了している充電時間からサイクル劣化のない新品時の電池充電時間データ３００を減算し、その減算値をサイクル劣化充電差分時間４０２で除算し、得られた値に対しパーセンテージ値を求めるため１００を乗算するよう制御する。その結果が例えば８０％であれば、電池１１１の寿命の経年変化は寿命が尽きる時点に対して８０％進行しており、この値が１００％であれば寿命に達した（寿命が来た）ことになる。
【００４０】
以上のように得られたパーセンテージ値を電池寿命とし、制御部１０９はこの電池寿命の値を表示部１１０へ表示するよう制御し、これと共に測定結果格納テーブル１２３へ格納する。
【００４１】
このように、第１本実施形態では、充電時の電池１１１の周囲温度を考慮した充電時間の長短により電池１１１の寿命の度合いを算出して表示している。このため、充電時の周囲温度の変化に左右されない正確な電池寿命の算出が可能であり、正確な電池１１１の寿命を表示することができる。
【００４２】
なお、図３に記載の充電時間データテーブルは、１０℃毎の充電時間データを記載しているが、１℃毎または更に細かく０．１℃毎、０．０１℃毎といったような温度別に充電時間データを拡張すれば、より精度の高い電池寿命の算出が可能である。
【００４３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る充電制御装置について説明する。但し、本実施形態の構成及び動作は第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と同様の部分は同一符号を付し、第１実施形態で用いた図面を用いて以下説明する。
【００４４】
前記第１実施形態による充電終了後、外部充電装置１１２及び電池１１１が充電制御装置１００に装着されたままであると、電池１１１の容量が減少し、やがて充電が必要と判定される電池電圧値まで電池電圧が降下する。第２実施形態では、このとき、制御部１０９により充電を再開すると共に、その時点から時計回路部１０６から出力される一定周期のパルスのカウントを始め、充電時間を測定する。
【００４５】
この第２実施形態の動作を更に詳しく説明する。図２で示した充電終了２０６後、外部充電装置１１２が充電制御装置１００に接続されたままで、充電制御装置１００、外部充電装置１１２、電池１１１を放置する。制御部１０９は定期的に電池電圧を観測するようＡＤ変換器１１７を動作させ、電池電圧データをデータ格納部１０５へ格納する。このような制御及び電池１１１の自然放電により、電池容量が減少して電池電圧は徐々に降下していく。
【００４６】
やがて、電池電圧が充電が必要であると判定される充電開始電池電圧値２０７に到達すると、制御部１０９は充電を開始する。充電の開始と同時に時計回路部１０６から出力される一定周期のパルスのカウントを始め、充電時間の測定を開始する。その後は、第１実施形態に示したのと同様の充電制御を行い、電池寿命を計算して表示部１１０に表示する。
【００４７】
このように、第２実施形態では、再充電開始から再充電終了までの充電時間を計時することにより、充電開始から充電終了までの充電時間を正確に測定することが可能であり、ユーザは正確な電池寿命を把握することができる。
【００４８】
［第３実施形態］
図４は本発明の第３実施形態に係る充電制御装置に内蔵されている充電時間データテーブルのデータ内容の例を示した図である。但し、第３実施形態の構成及び動作は第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と同様部分は同一符号を付し、第１実施形態で用いた図面を用いて以下説明する。
【００４９】
第３実施形態では、定電圧充電時間が電池のサイクル劣化とともに長くなることに着目し、この定電圧充電時間を測定して電池寿命を算出する方法を採用している。それ故、図４に示すように、充電時間データテーブル１２４において、サイクル劣化のない新品時の定電圧充電時間データ４００と、電池の寿命であると判定されるｎサイクル劣化時の定電圧充電時間データ４０１とが追加され、これと共にｎサイクル劣化時の定電圧充電時間データ４０１からサイクル劣化のない新品時の定電圧充電時間データ４００の減算を行ったサイクル劣化定電圧充電差分時間４０２も格納してある。
【００５０】
次に、第３実施形態の動作について説明する。電池１１１の残容量によらずユーザの意志により任意に充電を開始した場合、制御部１０９は、まず、図２に示す通り定電流充電を行う。定電流充電が継続され徐々に電池電圧が上昇し、やがて定電圧電池電圧値２０１に到達する。制御部１０９は、電池電圧が定電圧電池電圧値２０１に達したことを検出すると、充電状態を定電流充電から定電圧充電へ移行させる。
【００５１】
これと共に、制御部１０９は時計回路部１０６から出力される一定周期のパルスのカウントを開始し、定電圧充電時間の測定を開始する。定電圧充電を継続するうちに充電電流は減少し、やがて充電終止電流値２０５に到達する。このとき、制御部１０９は充電終止電流値を検出して充電を終了すると共に、時計回路部１０６から出力される一定周期のパルスのカウントを止め、定電圧充電時間の測定を終了する。こうして得られた定電圧充電時間を測定結果格納テーブル１２３へ格納する。これと共に、第１実施形態に示したのと同様の方法により全充電期間の電池周囲温度を測定し、得られた電池周囲平均温度を測定結果格納テーブル１２３へ格納する。
【００５２】
次に、定電圧充電時間及び充電時の電池周囲平均温度と、充電時間データテーブル１２４に格納されるサイクル劣化のない新品時の定電圧充電時間データ４００と、サイクル劣化定電圧充電差分時間４０２とから電池寿命を計算する方法を述べる。
【００５３】
制御部１０９は、測定結果格納テーブル１２３に格納された定電圧充電時間を演算処理部１０８へロードする。続いて、制御部１０９は測定結果格納テーブル１２３に格納された電池周囲平均温度に最も近い温度を充電時間データテーブル１２４から検索し、その温度に対応したサイクル劣化のない新品時の定電圧充電時間データ４００とサイクル劣化定電圧充電差分時間４０２を演算処理部１０８にロードする。
【００５４】
その後、制御部１０９は演算処理部１０８に対して、先に演算処理部１０８へのロードが完了している定電圧充電時間からサイクル劣化のない新品時の電池充電時間データ４００を減算し、サイクル劣化定電圧充電差分時間４０２からその値をさらに減算するよう制御する。そして、この値をサイクル劣化定電圧充電差分時間４０２で除算し、得られた値に対しパーセンテージ値を求めるため１００を乗算するよう制御する。
【００５５】
以上のように得られたパーセンテージ値を電池寿命とし、制御部１０９はこの電池寿命の値を表示部１１０へ表示するよう制御し、これと共に測定結果格納テーブル１２３へ格納する。
【００５６】
但し、ユーザの意志により任意に充電を開始した際、電池電圧が既に定電圧電池電圧値２０１に到達していて定電流充電が行われず、定電圧充電の途中で充電が開始された場合は、定電圧充電時間を正確に測定できないため、このような充電状態の時には電池寿命測定の対象とせず、定電圧充電時間を測定しないようにする。
【００５７】
このように、第３実施形態によれば、電池１１１の残容量によらずユーザの意志により任意に充電を開始する充電時においても電池寿命を正確に計算して表示部１１０に表示することができ、ユーザは常に充電毎の最新の電池寿命を知ることが可能である。
【００５８】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る充電制御装置の構成について説明する。但し、第４実施形態の構成及び動作は第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と同様の部分は同一符号を付し、第１実施形態で用いた図面を用いて以下説明する。
【００５９】
第４実施形態では、表示部１１０として、例えば、カラー表示が可能な液晶ディスプレイを用いる（以下、カラーＬＣＤと記す）。カラーＬＣＤなどにおいて色を表現する際、一般に、赤色（以下、Ｒと記す）、緑色（以下、Ｇと記す）、青色（以下、Ｂと記す）の各色成分の輝度を調整するが、本実施形態では、このＲ、Ｇ、Ｂの輝度の調整による色彩表現を利用することで、電池寿命を色により表示するものである。
【００６０】
次に、この第４実施形態の動作について説明する。ここでは、サイクル劣化のない新品時の電池に対する色をＢ、また電池の寿命と判定されるｎサイクル劣化時の電池に対する色をＲとし、電池寿命に従ってＢからＲの間を連続的に変化させて表示する例を示す。
【００６１】
上記した第１〜第３実施形態のいずれかの充電制御装置１００において計算された電池寿命を表すパーセンテージ値に対し、そのパーセンテージ値そのものをＢの輝度として割り当て、また、１００から電池寿命を表すパーセンテージ値を引いた値をＲの輝度として割り当てる。
【００６２】
ここで、表示部１１０として用いたカラーＬＣＤのＲ、Ｇ、Ｂの表現階調がｎ階調であれば、このｎに先のＢ、Ｒに割り当てたパーセンテージ値を乗算した値が、電池寿命に対応したＢ及びＲの輝度となる。制御部１０９は、ある特定のマークを上記のようなＢとＲの輝度で表示するように表示部１１０を制御する。これにより、電池寿命に対応した色による特定マークが表示部１１０に表示される。
【００６３】
このように、第４実施形態によれば、カラー表示可能な表示部１１０に電池寿命に対応した色を表示するため、ユーザは電池寿命を色覚的に把握することが可能である。
【００６４】
なお、表示部１１０にて表示を行う際に、電池のサイクル劣化を表すマークに対し、色で表現する方法とは別に、表示時間を変化させるピクト点滅により表現することも可能である。つまり、この場合、電池１１１のサイクル劣化を表すパーセンテージ値をマークのピクト点滅間隔に割り当てる。
【００６５】
例えば、電池１１１の状態が新品時に近いサイクル劣化のない状態、例えば９０％であれば、ある一定時間に対しマークの点灯時間は９０％、消灯時間は１０％とする。これは制御部１０９が表示部１１０に対し、時計回路部１０６から出力される一定周期の出力パルスに対し９０％の割合で表示を行い、一方、１０％の割合で表示を行わないような制御を行う。このような制御により、電池１１１の劣化が進むにつれてマークの点灯時間は短く、消灯時間は長くなる。このように、ユーザはマークの表示時間により電池１１１のサイクル劣化の度合いを視覚的に捉えることが可能である。
【００６６】
また、上記の例では、電池１１１のサイクル劣化を視覚的に表現する方法について述べたが、本発明による充電制御装置１００において、聴覚的に電池１１１のサイクル劣化を表現することも可能である。以下にその例を示す。
【００６７】
上記した第１〜第３実施形態のいずれかの充電制御装置１００において得られた電池１１１のサイクル劣化を示すパーセンテージ値が、電池１１１の寿命であると判定されるあらかじめ定められた閾値に達した場合、その寿命度合いに合わせた警告音にて電池寿命をユーザへ報知するものとする。
【００６８】
例えば、電池１１１のサイクル劣化を示すパーセンテージ値が５０％であれば警告音を１回、３０％であれば２回、１０％であれば３回、０％であればユーザがその警告音を消すように充電制御装置１００を操作するまで鳴動するように制御する。この警告音を充電終了時或いはユーザが任意に設定するタイミングにより鳴動できるものとする。このようにすれば、ユーザは警告音の鳴動により電池１１１のサイクル劣化の度合いを聴覚的に捉えることが可能である。
【００６９】
［第５実施形態］
図５は本発明の第５実施形態に係る携帯端末装置の構成を示した模式図である。第５実施形態の携帯端末装置５００は、制御部５０１、記憶部５０２、入力部５０３、表示部５０４、内蔵の電池５０５、外部充電装置（図示せず）を装着する外部充電装置装着部５０６を備えている。また、携帯端末装置５００には、上記した第１〜第３実施形態のいずれかの充電制御装置１００の構成から表示部１１０を取り除いた充電制御装置５０７が設けられている。充電制御装置５０７より得られた電池寿命の情報は表示部５０４に表示される。
【００７０】
この第５実施形態では、外部充電装置装着部５０６に外部充電装置を装着し、この外部充電装置により充電電流を供給して内部の電池５０５を充電する。充電が終了すると、充電制御装置５０７により電池５０５の寿命を示す表示が表示部５０４に示されるので、ユーザは電池５０５を適切なタイミングで交換することができる。
【００７１】
上述したように、本実施形態では、電池への充電時間とその際の電池の周囲温度を測定し、得られた電池周囲温度と充電時間に基づいて電池の寿命を算出することにより、充電時の電池の周囲温度の変化に左右されない正確な電池寿命の算出が可能である。
【００７２】
また、電池寿命の経年変化の割合を算出して表示することにより、ユーザは電池寿命がどのくらいあるかを定量的に正確に知ることができる。また、定電圧充電時間を測定し、この定電圧充電時間とその時の測定周囲温度に基づいて電池寿命を算出することにより、電池の残容量によらずユーザの意志により任意に充電を開始する充電時においても電池寿命を計算でき、ユーザは常に充電毎の電池寿命を知ることができる。さらに、電池寿命を色の違いにより表示することにより、電池寿命を視覚的に把握することができる。
【００７３】
また、上記のような電池寿命を表示する充電制御装置を内蔵することにより、携帯端末装置において内蔵電池の交換を無駄なく且つタイミング良く行うことができる。
【００７４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。上記実施形態では、本発明の充電制御装置を携帯端末装置に搭載する例について説明したが、この携帯端末装置は携帯電話機やＰＤＡ（携帯情報端末）或いは通信機能を有する携帯型パーソナルコンピュータ等、内蔵された充電可能電池により動作する電子機器であればどのようなものにも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、充電時の温度によらず、常に客観的で正確な電池寿命の判定を行うことが可能な充電制御装置及びこの充電制御装置を装備した携帯端末装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る充電制御装置の構成を示したブロック図
【図２】本実施形態に係る充電制御装置の充電動作を説明する波形図
【図３】第１実施形態に係る充電制御装置に設けられる充電時間データテーブルのデータ内容の例を示した図
【図４】本発明の第３実施形態に係る充電制御装置に設けられる充電時間データテーブルのデータ内容の例を示した図
【図５】本発明の第５実施形態に係る携帯端末装置の構成を示した模式図
【図６】従来の充電装置の構成例を示したブロック図
【符号の説明】
１００、５０７ 充電制御装置
１０１ 電池電圧及び充電電流制御回路部
１０２ 電池電圧測定回路部
１０３ 充電電流測定回路部
１０４ 電池周囲温度測定部
１０５ データ格納部
１０６ 時計回路部
１０７ 充電時間記憶部
１０８ 演算処理部
１０９ 制御部
１１０、５０４ 表示部
１１１、５０５ 電池
１１２ 外部充電装置
１１３ 信号線
１１４ ダイオード
１１５ ＤＡ変換器
１１６ モニタポイント
１１７、１２０、１２２ ＡＤ変換器
１１８ 抵抗器
１１９ モニタポイント
１２１ 温度センサ部
１２３ 測定結果格納テーブル
１２４ 充電時間データテーブル
５００ 携帯端末装置
５０１ 制御部
５０２ 記憶部
５０３ 入力部
５０６ 外部充電装置装着部
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電可能な電池を充電する充電制御装置及びこの充電制御装置を装備した携帯端末装置に関し、特に電池の寿命を算出する電池寿命算出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、充電可能な電池における充電装置では、電池の寿命が来たことを知らせる機能がなく、電池の寿命が来たかどうかの判断は使用者の経験的な勘に頼っていた。従って、使用者の勘に頼るということから、電池の使用回数や放電時間の短縮傾向を使用者が常に留意して電池寿命を判断しなければならず、判断に個人差が出るという問題点があった。
【０００３】
このように電池寿命の判断に個人差によるばらつきが出るという問題点を解決するために、電池の充電開始から終了までの時間を観測し、その充電時間が予め定められた許容最小充電時間（電池の寿命を判断する基準）を下回った場合、電池の寿命が来たという旨の表示をする充電装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図６は上記した従来例の充電装置の構成を示したブロック図である。２次電池２を充電制御回路４に接続すると、ａの電位は２次電池２により定まり急激に落ち込む。充電判別回路６および比較回路６Ａがこの電位低下を感知し、これにより、開始信号を発生し、計時回路７は充電時間の計時を始めると共に、充電判別回路６はの充電実行中であるという信号を発生する。充電判別回路６は電池電圧が充電最終段階の電圧レベルに到達したことを感知し、終了信号を発生し、計時回路７により上記開始信号から終了信号が出るまでの時間が計時される。この計時回路７で得た計時時間と閾値（許容最小充電時間）が比較回路８で比較され、計時時間が閾値より小さい場合は充電された電池の寿命が来たと判定されて、この判定結果が電池寿命表示回路で表示される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１６８１６２号公報 （第２−３頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電池への充電時間は充電時における周囲の温度により左右される。具体的には、充電時の電池周囲温度が高いと充電時間は短くなり、電池周囲温度が低いと充電時間は長くなる。上記特許文献１で開示されている充電装置の構成を示した図６では、温度を測定する機能を備えておらず、充電時の温度変化により充電時間が異なることを考慮せずに許容最小充電時間という基準のみで電池の寿命を判断している。これでは、電池の寿命の判断に客観性はあるが、充電時の温度により電池の寿命の判定に誤差を生じ、例えば電池の寿命が来ていないのに電池の寿命が来たことを知らせる誤表示が生じるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、充電時の温度によらず、常に客観的で正確な電池寿命の判定を行うことができる充電制御装置及びこの充電制御装置を装備した携帯端末装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の充電制御装置は、電池を充電する制御を行う充電制御装置であって、前記電池の充電開始から充電終了までの充電時間を計時する計時手段と、前記電池の充電開始から充電終了までの電池周囲温度を測定する温度測定手段と、前記電池周囲温度と前記充電時間に基づいて前記電池の寿命の度合いを算出する算出手段と、前記算出した電池の寿命情報を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成において、寿命に達した電池の一定容量の充電に要する充電時間が、劣化のない新品の電池の充電時間に比べて短くなるという性質を利用して、電池の寿命を算出する。このとき、電池周囲温度により電池寿命の算出に誤差を生じるため、電池の充電開始から充電終了までの充電時間を計時すると共に、充電開始から充電終了までの電池周囲温度を測定し、測定して得た電池周囲温度（実際には、例えば充電中の電池の周囲の平均温度を求めて使用する）及び計時した充電時間に基づいて、電池の寿命を算出して表示する。これにより、充電時の電池の周囲温度の変化に左右されない正確な電池寿命の算出が可能である。
【００１０】
また、前記算出手段は、前記電池の電池寿命の経年変化の割合を算出し、前記表示手段は前記算出結果を表示することを特徴とする。
【００１１】
上記構成において、新品の電池の充電時間と寿命に達した電池の充電時間の差と、充電した電池の充電時間と新品の電池の充電時間の差の割合を求めて、電池寿命の経年変化の割合（電池のサイクル劣化の度合いに同じ）を算出する。これにより、電池寿命の経年変化が割合で表示されるため、ユーザは電池寿命がどのくらいあるかを定量的に正確に知ることができる。
【００１２】
また、充電サイクルによる劣化のない新品時の温度別の電池充電時間データと、電池の寿命であると判定される劣化時の温度別の電池充電時間データとを記憶するデータ記憶手段を備え、前記算出手段は、前記電池周囲温度及び前記充電時間と前記データ記憶手段に記憶された電池充電時間データとに基づいて前記電池の寿命の度合いを算出することを特徴とする。
【００１３】
上記構成により、充電サイクルによる劣化のない新品時の温度別の電池充電時間データと、電池の寿命であると判定される劣化時の温度別の電池充電時間データとから、新品の電池の充電時間と寿命に達した電池の充電時間の差と、充電した電池の充電時間と新品の電池の充電時間の差を求め、これらの差の割合を求める。これにより、電池寿命を充電時の温度によらず常に正確に得ることができる。
【００１４】
また、前記計時手段は、前記電池が一旦充電終了した後の再充電開始から再充電終了までの充電時間を計時し、前記算出手段は、前記得られた充電時間と前記電池周囲温度に基づいて前記電池の電池寿命の経年変化の割合を算出することを特徴とする。
【００１５】
上記構成において、一旦充電終了した後の再充電開始から再充電終了までの充電時間を計時し、得られた充電時間と充電時に測定した電池周囲温度に基づいて、電池寿命の経年変化の割合を算出する。これにより、充電開始から充電終了までの充電時間を正確に測定することができ、ユーザは正確な電池寿命を把握することができる。
【００１６】
また、前記計時手段は、前記電池に定電圧で充電する定電圧充電時間を測定して、これを前記充電時間とすることを特徴とする。
【００１７】
上記構成において、寿命に達した電池の一定容量の充電に要する定電圧充電時間が、劣化のない新品の電池の定電圧充電時間に比べて長くなるという性質を利用するため、この定電圧充電時間とその時の周囲温度により電池寿命を算出する。電池の充電は定電流充電後に定電圧充電されるため、電池の残容量が定電流充電期間の電池ならば何時充電しても、定電圧充電期間の充電時間を正確に計時することが可能である。これにより、電池の残容量によらずユーザの意志により任意に充電を開始する充電時においても電池寿命を計算でき、ユーザは常に充電毎の電池寿命を知ることができる。
【００１８】
また、前記表示手段は、前記電池寿命の経年変化を色の変化により表示することを特徴とする。
【００１９】
上記構成において、例えば、電池寿命がまだかなり残っているものは青、電池寿命があまりないものは黄色、電池寿命に達したものは赤など、電池寿命の経年変化を色の違いによって表示する。これにより、ユーザは電池寿命を視覚的に把握することができる。
【００２０】
本発明の携帯端末装置は、内蔵電池により動作する携帯端末装置であって、前記内蔵電池を外部電源により充電する際の充電制御を行うものとして、上記いずれかに記載の充電制御装置を備えたことを特徴とする。
【００２１】
上記構成において、内蔵電池を上記充電制御装置を用いて充電すると、充電制御装置によって内蔵電池の電池寿命が算出されて表示される。これにより、ユーザは電池寿命表示により電池の交換時期を判断することができ、携帯端末装置の内蔵電池の交換を無駄なく且つタイミング良く行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る充電制御装置の構成を示したブロック図である。
【００２３】
充電制御装置１００は、電池１１１（２次電池）の端子電圧（以降電池電圧と称する）及び充電電流を制御する電池電圧及び充電電流制御回路部１０１と、電池電圧を測定してデジタル値に変換する電池電圧測定回路部１０２と、充電電流を測定する充電電流測定回路部１０３と、充電時の電池周囲の温度を測定する温度測定手段に相当する電池周囲温度測定部１０４と、電池電圧及び充電電流制御回路部１０１を制御する制御データ、電池電圧データ、充電電流データ、及び電池周囲温度データを格納するデータ格納部１０５とを備えている。また、一定周期に計時用のパルス信号を発生する計時手段に相当する時計回路部１０６と、温度別充電時間及び測定結果を記憶するデータ記憶手段に相当する充電時間記憶部１０７と、前記充電時間記憶部１０７に接続されてデータの演算を行う算出手段に相当する演算処理部１０８とを備えている。さらに、前記電池電圧及び充電電流制御回路部１０１、前記電池電圧測定回路部１０２、前記充電電流測定回路部１０３、前記電池周囲温度測定部１０４、前記データ格納部１０５、前記時計回路部１０６、前記充電時間記憶部１０７、前記演算処理部１０８にそれぞれ接続されて電池電圧及び充電電流を制御する制御部１０９を備えている。また、電池寿命の判定結果を表示する表示手段に相当する表示部１１０と、電流の逆流を防止するダイオード１１４と、データ格納部１０５からのデータをアナログ信号に変換するＤＡ変換器１１５と、測定用の抵抗器１１８とを備えている。
【００２４】
ここで、電池電圧測定回路部１０２はアナログ電圧値をデジタル電圧値にするＡＤ変換器１１７を有し、充電電流測定回路部１０３は抵抗１１８とＡＤ変換器１２０を有し、電池周囲温度測定部１０４は温度センサ部１２１とＡＤ変換器１２２を有し、充電時間記憶部１０７は測定結果格納テーブル１２３と充電時間データテーブル１２４を有している。
【００２５】
次いで、上記のように構成される充電制御装置１００を用いた充電制御の簡単な仕組みについて説明を行う。充電制御装置１００は、電池１１１と、この電池１１１へ所要の一定電圧及び一定電流を供給する外部充電装置１１２に接続されるが、充電制御装置１００が外部充電装置１１２に接続された際に、信号線１１３を介して制御部１０９へ充電開始の割り込みが発生する。この割り込みにより充電が開始され、充電制御装置１００は電池１１１へ供給される電池電圧及び充電電流を制御する。その際、ダイオード１１４は電池電流が外部充電装置１１２へ逆流しないようにしている。
【００２６】
電池１１１へ供給される電池電圧及び充電電流の制御は、パワーＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタからなるスイッチ素子などで形成される電池電圧及び充電電流制御回路部１０１において、スイッチ素子のオンオフなどによって行われる。電池電圧及び充電電流制御回路部１０１のゲート端子はＤＡ変換器１１５を介してデータ格納部１０５に接続されている。制御部１０９によりデータ格納部１０５に格納された制御データが選択され、この制御データがＤＡ変換器１１５によりアナログ値に変換されて電池電圧及び充電電流制御回路部１０１のゲート端子に印加され、これにより、電池電圧及び充電電流制御回路部１０１がオンオフ制御されて電池電圧及び充電電流が調整される。
【００２７】
この電池電圧及び充電電流の制御は、制御部１０９が電池電圧及び充電電流をモニタすることによって行われる。充電電圧のモニタは、電池１１１の陽極であるモニタポイント１１６の電圧を測定することにより行われる。即ち、モニタポイント１１６の電圧を電池電圧測定回路部１０２に入力し、ＡＤ変換器１１７によりデジタル値に変換して電圧値の測定値を求め、この測定値をデータ格納部１０５へ格納する。制御部１０９は、前記測定したモニタポイント１１６の電圧値を読み出すことによって電池電圧をモニタする。
【００２８】
一方、充電電流のモニタは、微小な特定の抵抗値をもつ抵抗器１１８の両端の電圧変化を測定することにより行われる。即ち、モニタポイント１１６とモニタポイント１１９の電圧をそれぞれ電池電圧測定回路部１０２のＡＤ変換器１１７と充電電流測定回路部１０３のＡＤ変換器１２０によりデジタル値に変換して測定値を求め、これらの測定値をデータ格納部１０５へ格納する。その後、制御部１０９は、データ格納部１０５に格納された上記２つの測定値を演算処理部１０８へロードし、モニタポイント１１９の電圧値からモニタポイント１１６の電圧値を減算し、その差分値（抵抗器１１８の両端の電位差）を抵抗器１１８の抵抗値で除算することにより、充電電流を算出してモニタする。
【００２９】
以上のように得られる電池電圧及び充電電流に基づいて、制御部１０９は図２の充電電流波形２０４及び電池電圧波形２０３に示すような定電流充電と低電圧充電による充電制御を行う。
【００３０】
以降、図１及び図２を用いて電池１１１への充電制御装置１００の動作について説明する。制御部１０９は、まず、充電開始２００から電池電圧を測定し、電池電圧が定電圧電池電圧値２０１に到達するまで、制御部１０９は充電電流が定電流充電電流値２０２と一定になるように電池電圧及び充電電流制御回路部１０１を制御する。
【００３１】
このような定電流充電を継続すると、電池電圧は電池電圧波形２０３が示すように緩やかに上昇していく。その後、電池電圧は定電圧電池電圧値２０１に到達すると、次に制御部１０９は電池電圧が定電圧電池電圧値２０１と同じになるように電池電圧及び充電電流制御回路部１０１を制御する。
【００３２】
このような定電圧充電を継続すると、充電電流は充電電流波形２０４が示すように緩やかに減少していく。その後、充電電流は充電終止電流値２０５に到達して、充電終了２０６となる。
【００３３】
また、上記した充電電流制御装置１００の充電動作中、充電開始２００より時計回路部１０６から出力される一定周期のパルスを制御部１０９がカウントすることで充電時間を測定する。これと共に、充電時の電池電圧及び充電電流の測定と同時に、温度センサ部１２１により充電時の電池周囲温度を測定する。この電池周囲温度データは、制御部１０９により温度センサ部１２１から出力されている温度検知電圧レベルをＡＤ変換器１２２でデジタル値に変換するよう要求し、このＡＤ変換器１２２より出力されるデジタル値をデータ格納部１０５へ格納することによって収集される。
【００３４】
一旦、データ格納部１０５へ格納された温度データは、制御部１０９により演算処理部１０８へ渡される。充電開始後初めて測定された温度データは、その後充電時間記憶部１０７の測定結果格納テーブル１２３へ格納される。
【００３５】
ここで２回目の測定以降の温度データについては以下の処理がなされる。前回測定した温度データは、充電時間記憶部１０７の測定結果格納テーブル１２３より演算処理部１０８へロードされ、現在測定した温度データ（２回目以降の測定温度）との平均値を取る計算処理がなされる。制御部１０９はこの平均温度データを充電時間記憶部１０７の測定結果格納テーブル１２３へ格納する。
【００３６】
以上の処理を充電開始から終了まで繰り返す。制御部１０９は、充電の終了を判定すると、時計回路部１０６からのパルスカウントを終了させ、充電開始からの累積カウント数を充電時間とし、充電時間記憶部１０７の測定結果格納テーブル１２３へ格納する。その結果、充電終了時において、充電時間記憶部１０７の測定結果格納テーブル１２３には充電時間及び充電時の電池周囲平均温度が格納される。
【００３７】
次に、充電時間データテーブル１２４に格納されているデータについて図３を用いて説明する。充電時間データテーブル１２４には、図３に示すように、充電時の温度別によるサイクル劣化のない新品時の電池充電時間データ３００と、電池の寿命であると判定されるｎサイクル劣化時の電池充電時間データ３０１が格納されている。なお、これら電池充電時間データは電池毎にメーカから付与されるものとするが、ユーザ自身が実際に充電時間を測定し電池充電時間データを書き込むことも可能とする。充電時間データテーブル１２４には、これら電池充電時間データと共に、サイクル劣化のない新品時の電池充電時間データ３００からｎサイクル劣化時の電池充電時間データ３０１を減算したサイクル劣化充電差分時間３０２についても格納される。
【００３８】
次に、電池１１１の充放電サイクル劣化による電池寿命の計算方法について述べる。制御部１０９は充電開始２００から充電終了２０６において充電時間記憶部１０７内の測定結果格納テーブル１２３に格納された充電時間を演算処理部１０８へロードする。続いて、制御部１０９は測定結果格納テーブル１２３に格納された電池周囲平均温度に最も近い温度を充電時間データテーブル１２４から検索し、その温度に対応したサイクル劣化のない新品時の電池充電時間データ３００とサイクル劣化充電差分時間４０２とをロードする。
【００３９】
その後、制御部１０９は演算処理部１０８に対して、先に演算処理部１０８へのロードが完了している充電時間からサイクル劣化のない新品時の電池充電時間データ３００を減算し、その減算値をサイクル劣化充電差分時間４０２で除算し、得られた値に対しパーセンテージ値を求めるため１００を乗算するよう制御する。その結果が例えば８０％であれば、電池１１１の寿命の経年変化は寿命が尽きる時点に対して８０％進行しており、この値が１００％であれば寿命に達した（寿命が来た）ことになる。
【００４０】
以上のように得られたパーセンテージ値を電池寿命とし、制御部１０９はこの電池寿命の値を表示部１１０へ表示するよう制御し、これと共に測定結果格納テーブル１２３へ格納する。
【００４１】
このように、第１本実施形態では、充電時の電池１１１の周囲温度を考慮した充電時間の長短により電池１１１の寿命の度合いを算出して表示している。このため、充電時の周囲温度の変化に左右されない正確な電池寿命の算出が可能であり、正確な電池１１１の寿命を表示することができる。
【００４２】
なお、図３に記載の充電時間データテーブルは、１０℃毎の充電時間データを記載しているが、１℃毎または更に細かく０．１℃毎、０．０１℃毎といったような温度別に充電時間データを拡張すれば、より精度の高い電池寿命の算出が可能である。
【００４３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る充電制御装置について説明する。但し、本実施形態の構成及び動作は第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と同様の部分は同一符号を付し、第１実施形態で用いた図面を用いて以下説明する。
【００４４】
前記第１実施形態による充電終了後、外部充電装置１１２及び電池１１１が充電制御装置１００に装着されたままであると、電池１１１の容量が減少し、やがて充電が必要と判定される電池電圧値まで電池電圧が降下する。第２実施形態では、このとき、制御部１０９により充電を再開すると共に、その時点から時計回路部１０６から出力される一定周期のパルスのカウントを始め、充電時間を測定する。
【００４５】
この第２実施形態の動作を更に詳しく説明する。図２で示した充電終了２０６後、外部充電装置１１２が充電制御装置１００に接続されたままで、充電制御装置１００、外部充電装置１１２、電池１１１を放置する。制御部１０９は定期的に電池電圧を観測するようＡＤ変換器１１７を動作させ、電池電圧データをデータ格納部１０５へ格納する。このような制御及び電池１１１の自然放電により、電池容量が減少して電池電圧は徐々に降下していく。
【００４６】
やがて、電池電圧が充電が必要であると判定される充電開始電池電圧値２０７に到達すると、制御部１０９は充電を開始する。充電の開始と同時に時計回路部１０６から出力される一定周期のパルスのカウントを始め、充電時間の測定を開始する。その後は、第１実施形態に示したのと同様の充電制御を行い、電池寿命を計算して表示部１１０に表示する。
【００４７】
このように、第２実施形態では、再充電開始から再充電終了までの充電時間を計時することにより、充電開始から充電終了までの充電時間を正確に測定することが可能であり、ユーザは正確な電池寿命を把握することができる。
【００４８】
［第３実施形態］
図４は本発明の第３実施形態に係る充電制御装置に内蔵されている充電時間データテーブルのデータ内容の例を示した図である。但し、第３実施形態の構成及び動作は第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と同様部分は同一符号を付し、第１実施形態で用いた図面を用いて以下説明する。
【００４９】
第３実施形態では、定電圧充電時間が電池のサイクル劣化とともに長くなることに着目し、この定電圧充電時間を測定して電池寿命を算出する方法を採用している。それ故、図４に示すように、充電時間データテーブル１２４において、サイクル劣化のない新品時の定電圧充電時間データ４００と、電池の寿命であると判定されるｎサイクル劣化時の定電圧充電時間データ４０１とが追加され、これと共にｎサイクル劣化時の定電圧充電時間データ４０１からサイクル劣化のない新品時の定電圧充電時間データ４００の減算を行ったサイクル劣化定電圧充電差分時間４０２も格納してある。
【００５０】
次に、第３実施形態の動作について説明する。電池１１１の残容量によらずユーザの意志により任意に充電を開始した場合、制御部１０９は、まず、図２に示す通り定電流充電を行う。定電流充電が継続され徐々に電池電圧が上昇し、やがて定電圧電池電圧値２０１に到達する。制御部１０９は、電池電圧が定電圧電池電圧値２０１に達したことを検出すると、充電状態を定電流充電から定電圧充電へ移行させる。
【００５１】
これと共に、制御部１０９は時計回路部１０６から出力される一定周期のパルスのカウントを開始し、定電圧充電時間の測定を開始する。定電圧充電を継続するうちに充電電流は減少し、やがて充電終止電流値２０５に到達する。このとき、制御部１０９は充電終止電流値を検出して充電を終了すると共に、時計回路部１０６から出力される一定周期のパルスのカウントを止め、定電圧充電時間の測定を終了する。こうして得られた定電圧充電時間を測定結果格納テーブル１２３へ格納する。これと共に、第１実施形態に示したのと同様の方法により全充電期間の電池周囲温度を測定し、得られた電池周囲平均温度を測定結果格納テーブル１２３へ格納する。
【００５２】
次に、定電圧充電時間及び充電時の電池周囲平均温度と、充電時間データテーブル１２４に格納されるサイクル劣化のない新品時の定電圧充電時間データ４００と、サイクル劣化定電圧充電差分時間４０２とから電池寿命を計算する方法を述べる。
【００５３】
制御部１０９は、測定結果格納テーブル１２３に格納された定電圧充電時間を演算処理部１０８へロードする。続いて、制御部１０９は測定結果格納テーブル１２３に格納された電池周囲平均温度に最も近い温度を充電時間データテーブル１２４から検索し、その温度に対応したサイクル劣化のない新品時の定電圧充電時間データ４００とサイクル劣化定電圧充電差分時間４０２を演算処理部１０８にロードする。
【００５４】
その後、制御部１０９は演算処理部１０８に対して、先に演算処理部１０８へのロードが完了している定電圧充電時間からサイクル劣化のない新品時の電池充電時間データ４００を減算し、サイクル劣化定電圧充電差分時間４０２からその値をさらに減算するよう制御する。そして、この値をサイクル劣化定電圧充電差分時間４０２で除算し、得られた値に対しパーセンテージ値を求めるため１００を乗算するよう制御する。
【００５５】
以上のように得られたパーセンテージ値を電池寿命とし、制御部１０９はこの電池寿命の値を表示部１１０へ表示するよう制御し、これと共に測定結果格納テーブル１２３へ格納する。
【００５６】
但し、ユーザの意志により任意に充電を開始した際、電池電圧が既に定電圧電池電圧値２０１に到達していて定電流充電が行われず、定電圧充電の途中で充電が開始された場合は、定電圧充電時間を正確に測定できないため、このような充電状態の時には電池寿命測定の対象とせず、定電圧充電時間を測定しないようにする。
【００５７】
このように、第３実施形態によれば、電池１１１の残容量によらずユーザの意志により任意に充電を開始する充電時においても電池寿命を正確に計算して表示部１１０に表示することができ、ユーザは常に充電毎の最新の電池寿命を知ることが可能である。
【００５８】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る充電制御装置の構成について説明する。但し、第４実施形態の構成及び動作は第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と同様の部分は同一符号を付し、第１実施形態で用いた図面を用いて以下説明する。
【００５９】
第４実施形態では、表示部１１０として、例えば、カラー表示が可能な液晶ディスプレイを用いる（以下、カラーＬＣＤと記す）。カラーＬＣＤなどにおいて色を表現する際、一般に、赤色（以下、Ｒと記す）、緑色（以下、Ｇと記す）、青色（以下、Ｂと記す）の各色成分の輝度を調整するが、本実施形態では、このＲ、Ｇ、Ｂの輝度の調整による色彩表現を利用することで、電池寿命を色により表示するものである。
【００６０】
次に、この第４実施形態の動作について説明する。ここでは、サイクル劣化のない新品時の電池に対する色をＢ、また電池の寿命と判定されるｎサイクル劣化時の電池に対する色をＲとし、電池寿命に従ってＢからＲの間を連続的に変化させて表示する例を示す。
【００６１】
上記した第１〜第３実施形態のいずれかの充電制御装置１００において計算された電池寿命を表すパーセンテージ値に対し、そのパーセンテージ値そのものをＢの輝度として割り当て、また、１００から電池寿命を表すパーセンテージ値を引いた値をＲの輝度として割り当てる。
【００６２】
ここで、表示部１１０として用いたカラーＬＣＤのＲ、Ｇ、Ｂの表現階調がｎ階調であれば、このｎに先のＢ、Ｒに割り当てたパーセンテージ値を乗算した値が、電池寿命に対応したＢ及びＲの輝度となる。制御部１０９は、ある特定のマークを上記のようなＢとＲの輝度で表示するように表示部１１０を制御する。これにより、電池寿命に対応した色による特定マークが表示部１１０に表示される。
【００６３】
このように、第４実施形態によれば、カラー表示可能な表示部１１０に電池寿命に対応した色を表示するため、ユーザは電池寿命を色覚的に把握することが可能である。
【００６４】
なお、表示部１１０にて表示を行う際に、電池のサイクル劣化を表すマークに対し、色で表現する方法とは別に、表示時間を変化させるピクト点滅により表現することも可能である。つまり、この場合、電池１１１のサイクル劣化を表すパーセンテージ値をマークのピクト点滅間隔に割り当てる。
【００６５】
例えば、電池１１１の状態が新品時に近いサイクル劣化のない状態、例えば９０％であれば、ある一定時間に対しマークの点灯時間は９０％、消灯時間は１０％とする。これは制御部１０９が表示部１１０に対し、時計回路部１０６から出力される一定周期の出力パルスに対し９０％の割合で表示を行い、一方、１０％の割合で表示を行わないような制御を行う。このような制御により、電池１１１の劣化が進むにつれてマークの点灯時間は短く、消灯時間は長くなる。このように、ユーザはマークの表示時間により電池１１１のサイクル劣化の度合いを視覚的に捉えることが可能である。
【００６６】
また、上記の例では、電池１１１のサイクル劣化を視覚的に表現する方法について述べたが、本発明による充電制御装置１００において、聴覚的に電池１１１のサイクル劣化を表現することも可能である。以下にその例を示す。
【００６７】
上記した第１〜第３実施形態のいずれかの充電制御装置１００において得られた電池１１１のサイクル劣化を示すパーセンテージ値が、電池１１１の寿命であると判定されるあらかじめ定められた閾値に達した場合、その寿命度合いに合わせた警告音にて電池寿命をユーザへ報知するものとする。
【００６８】
例えば、電池１１１のサイクル劣化を示すパーセンテージ値が５０％であれば警告音を１回、３０％であれば２回、１０％であれば３回、０％であればユーザがその警告音を消すように充電制御装置１００を操作するまで鳴動するように制御する。この警告音を充電終了時或いはユーザが任意に設定するタイミングにより鳴動できるものとする。このようにすれば、ユーザは警告音の鳴動により電池１１１のサイクル劣化の度合いを聴覚的に捉えることが可能である。
【００６９】
［第５実施形態］
図５は本発明の第５実施形態に係る携帯端末装置の構成を示した模式図である。第５実施形態の携帯端末装置５００は、制御部５０１、記憶部５０２、入力部５０３、表示部５０４、内蔵の電池５０５、外部充電装置（図示せず）を装着する外部充電装置装着部５０６を備えている。また、携帯端末装置５００には、上記した第１〜第３実施形態のいずれかの充電制御装置１００の構成から表示部１１０を取り除いた充電制御装置５０７が設けられている。充電制御装置５０７より得られた電池寿命の情報は表示部５０４に表示される。
【００７０】
この第５実施形態では、外部充電装置装着部５０６に外部充電装置を装着し、この外部充電装置により充電電流を供給して内部の電池５０５を充電する。充電が終了すると、充電制御装置５０７により電池５０５の寿命を示す表示が表示部５０４に示されるので、ユーザは電池５０５を適切なタイミングで交換することができる。
【００７１】
上述したように、本実施形態では、電池への充電時間とその際の電池の周囲温度を測定し、得られた電池周囲温度と充電時間に基づいて電池の寿命を算出することにより、充電時の電池の周囲温度の変化に左右されない正確な電池寿命の算出が可能である。
【００７２】
また、電池寿命の経年変化の割合を算出して表示することにより、ユーザは電池寿命がどのくらいあるかを定量的に正確に知ることができる。また、定電圧充電時間を測定し、この定電圧充電時間とその時の測定周囲温度に基づいて電池寿命を算出することにより、電池の残容量によらずユーザの意志により任意に充電を開始する充電時においても電池寿命を計算でき、ユーザは常に充電毎の電池寿命を知ることができる。さらに、電池寿命を色の違いにより表示することにより、電池寿命を視覚的に把握することができる。
【００７３】
また、上記のような電池寿命を表示する充電制御装置を内蔵することにより、携帯端末装置において内蔵電池の交換を無駄なく且つタイミング良く行うことができる。
【００７４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。上記実施形態では、本発明の充電制御装置を携帯端末装置に搭載する例について説明したが、この携帯端末装置は携帯電話機やＰＤＡ（携帯情報端末）或いは通信機能を有する携帯型パーソナルコンピュータ等、内蔵された充電可能電池により動作する電子機器であればどのようなものにも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、充電時の温度によらず、常に客観的で正確な電池寿命の判定を行うことが可能な充電制御装置及びこの充電制御装置を装備した携帯端末装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る充電制御装置の構成を示したブロック図
【図２】本実施形態に係る充電制御装置の充電動作を説明する波形図
【図３】第１実施形態に係る充電制御装置に設けられる充電時間データテーブルのデータ内容の例を示した図
【図４】本発明の第３実施形態に係る充電制御装置に設けられる充電時間データテーブルのデータ内容の例を示した図
【図５】本発明の第５実施形態に係る携帯端末装置の構成を示した模式図
【図６】従来の充電装置の構成例を示したブロック図
【符号の説明】
１００、５０７ 充電制御装置
１０１ 電池電圧及び充電電流制御回路部
１０２ 電池電圧測定回路部
１０３ 充電電流測定回路部
１０４ 電池周囲温度測定部
１０５ データ格納部
１０６ 時計回路部
１０７ 充電時間記憶部
１０８ 演算処理部
１０９ 制御部
１１０、５０４ 表示部
１１１、５０５ 電池
１１２ 外部充電装置
１１３ 信号線
１１４ ダイオード
１１５ ＤＡ変換器
１１６ モニタポイント
１１７、１２０、１２２ ＡＤ変換器
１１８ 抵抗器
１１９ モニタポイント
１２１ 温度センサ部
１２３ 測定結果格納テーブル
１２４ 充電時間データテーブル
５００ 携帯端末装置
５０１ 制御部
５０２ 記憶部
５０３ 入力部
５０６ 外部充電装置装着部
Claims (7)
- 電池を充電する制御を行う充電制御装置であって、
前記電池の充電開始から充電終了までの充電時間を計時する計時手段と、
前記電池の充電開始から充電終了までの電池周囲温度を測定する温度測定手段と、
前記電池周囲温度と前記充電時間に基づいて前記電池の寿命の度合いを算出する算出手段と、
前記算出した電池の寿命情報を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする充電制御装置。 - 前記算出手段は、前記電池の電池寿命の経年変化の割合を算出し、前記表示手段は前記算出結果を表示することを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
- 充電サイクルによる劣化のない新品時の温度別の電池充電時間データと、電池の寿命であると判定される劣化時の温度別の電池充電時間データとを記憶するデータ記憶手段を備え、
前記算出手段は、前記電池周囲温度及び前記充電時間と前記データ記憶手段に記憶された電池充電時間データとに基づいて前記電池の寿命の度合いを算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の充電制御装置。 - 前記計時手段は、前記電池が一旦充電終了した後の再充電開始から再充電終了までの充電時間を計時し、前記算出手段は、前記得られた充電時間と前記電池周囲温度に基づいて前記電池の電池寿命の経年変化の割合を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の充電制御装置。
- 前記計時手段は、前記電池に定電圧で充電する定電圧充電時間を測定して、これを前記充電時間とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の充電制御装置。
- 前記表示手段は、前記電池寿命の経年変化を色の変化により表示することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の充電制御装置。
- 内蔵電池により動作する携帯端末装置であって、
前記内蔵電池を外部電源により充電する際の充電制御を行うものとして、請求項１〜６のいずれかに記載の充電制御装置を備えたことを特徴とする携帯端末装置。
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| JP2002360845A JP2004193003A (ja) | 2002-12-12 | 2002-12-12 | 充電制御装置及び携帯端末装置 |
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