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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