JP2003009407A

JP2003009407A - 情報端末装置

Info

Publication number: JP2003009407A
Application number: JP2001189984A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Harada; 信浩原田; Yoshio Miyamoto; 良雄宮本; Hitoshi Yonenaga; 斉米永; Akihiko Emori; 昭彦江守; Kazufumi Takagishi; 一史高岸
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2003-01-10

Abstract

(57)【要約】【課題】２次電池の劣化を考慮した上で電池残量を精
度良く提示できる情報端末装置を提供する。【解決手段】メイン電池１１と並列に抵抗Ｒ１９とス
イッチＳＷ２０を配置し、スイッチＳＷ２０を切り替え
ることによりメイン電池１１の放電電流を殆ど抵抗Ｒ１
９に流す第１のモードと流さない第２のモードに切り替
えることができるようにし、スイッチＯＦＦの時の電池
電圧Ｖ１と、スイッチＯＮ時の電池電圧Ｖ２を測定する
ことができる構成とする。そして、ＡＣアダプタ９が接
続され、かつメイン電池１１が満充電になったタイミン
グ時に、前記スイッチＳＷ２０を切り替えた時の電池電
圧Ｖ１、Ｖ２と抵抗Ｒとにより、電池の内部インピーダ
ンスＺを、Ｚ＝Ｒ×（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ２という式に基
づいて算出し、Ｖ１、Ｖ２測定時の温度ＴＨを勘案し、
電池の劣化の状態を推測する。更に、この推測した電池
劣化に基づいて電池残量を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２次電池を主電力源
とし、外部電源としてＡＣアダプタを接続できる構成と
した情報端末装置に係り、特に、前記２次電池の電池残
量の誤差補正に特徴のある情報端末装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、ＰＤＡ（Personal Digital Assis
tance)と呼ばれる携帯情報端末装置が普及している。こ
のＰＤＡは商用電源を電源するとする場合にはＡＣアダ
プタ接続して使用され、携帯使用時のように商用電源に
接続不能な場合には、２次電池を電源として使用してい
る。一方、前記ＰＤＡの主記憶装置には、情報の大容量
化に伴ってＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory)
が使用されている。ＤＲＡＭは記憶装置としては大容量
化が図れる利点がある代わりに、記憶を保持させておく
ためには常にリフレッシュという動作を行うために、電
源を供給しておかなければならない。

【０００３】例えば、ノートパソコンや、ビデオカメ
ラ、携帯電話などハードディスクやフラッシュＲＯＭの
ような不揮発性メモリにユーザデータを記憶させるシス
テムの場合には、ユーザに電池使用可能時間を推測して
もらうために電池の残量を正確に検出する必要はある
が、電池残量がなくなったからといってユーザデータが
消失してしまうことはない。しかし、ＰＤＡの中にはノ
ートパソコンと大きさ、価格などの差別化を図るために
前述のＤＲＡＭのような揮発性メモリしか組み込んでい
ない装置は少なくなく、そのようなユーザデータなど全
ての記憶情報をＤＲＡＭに記憶させている装置では、前
述の不揮発性メモリを組み込んだ装置より更に電池残量
検出に対する信頼性が要求される。

【０００４】図４は携帯情報端末装置におけるＬｉ−ｉ
ｏｎ２次電池における電池の放電特性曲線と、この放電
特性曲線を使用した電源管理の一例を示す図である。こ
の放電特性曲線から分かるように、電池残量が比較的残
っている動作可能領域（Ａ）では、携帯情報端末装置は
起動や操作が可能であり、電池残量が少なくなったユー
ザデータバックアップ領域（Ｂ）では、携帯情報端末装
置を起動、操作できなくしている。これは、電池残量が
なくなってしまうと上記に記述したようにＤＲＡＭに記
憶した情報が消失してしまうためである。すなわち、電
池残量が少なくなった場合には、電池の消費電力を抑
え、ユーザが電池を再充電するまでの間、少しでもユー
ザデータの記憶時間の長時間化を図るためである。

【０００５】電池残量を検出する方法としては大きく分
けて、電力積算方式と前述の電圧検出方式の２つの方式
に分けられる。

【０００６】電力積算方式電力積算方式は、２次電池への充電電圧、充電電流を計
測し、充電された電力を積算しておき、２次電池からの
放電電圧、放電電流を積算することで、現在の電池残量
を把握するシステムである。このシステムでは、電圧と
電流を積算する回路が必要であり、システムが高価にな
る。また、電流の測定精度も確保する必要がある。特に
放電電流を測定する場合には、動作中の数百ｍＡの電
流、サスペンドモードと呼ばれる端末の電源ＯＦＦ時に
ＤＲＡＭのリフレッシュや常時電源供給が必要なデバイ
スに電力を供給する数百μＡ〜数ｍＡの電流も測定する
必要があり、電流測定精度を向上させようとすると、高
価なシステムになってしまう。

【０００７】電圧検出方式電池の残量と電圧には一定の関係があり、電池から電流
を遮断した時の電池出力開放電圧（開路電圧）と電池残
量との関係は精度が高く、電圧を検出する回路は比較的
安価に構成することができる。ただし、この方式におけ
る問題点は、検出精度を阻害する要因の存在である。精
度を阻害する要因としては、電池の劣化による容量低下
と、電池の内部インピーダンスによる影響が挙げられ
る。すなわち、電池から電流を流せば電池の出力端子電
圧としては、内部インピーダンス分の電圧降下を伴って
電池の出力端子電圧として測定することになってしまう
ため、内部インピーダンス値や出力電流値によって出力
端子電圧は変化することになる。内部インピーダンスを
変動させる要因としては前述のように温度、出力電流、
電池の劣化が挙げられる。

【０００８】しかし、従来のＰＤＡでは、前述のような
精度を阻害する要因がありながらも電池残量を安価に検
出できることから、電圧検出方式が電池残量検出に一般
に用いられている。そこで、従来では、残量計精度を向
上させるために、前記電池温度、電池出力電流値、電池
劣化状態などに対する補正を講じている。例えば、特開
平７−２４０２３５号公報や特開２０００−１３３３２
２公報には、温度検出、出力電流値による補正を行うた
め、電池の内部インピーダンスを測定して、内部インピ
ーダンス値から劣化の進行度合いを推測し、電池残量−
電池電圧のテーブルに対して補正する方法が開示されて
いる。また、内部インピーダンスを測定する方法とし
て、前記特開平７−２４０２３５公報には、電流を遮断
した時の電池出力開放電圧（開路電圧）Ｖ１と、電池に
充電を行う時の充電電流Ｉ１と、充電時の電池端子部電
圧Ｖ２とから、内部インピーダンスＲを、Ｒ＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｉ１・・・（１）によって求める方法が記載されている。

【０００９】また、内部インピーダンスを測定する方法
として、前記とアルゴリズムは同様であるが、充電電流
ではなく、放電電流Ｉ２と、放電時の電池端子部電圧Ｖ
２と、開路電圧Ｖ１とから、内部インピーダンスＲを、Ｒ＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｉ２・・・（２）によって求める方法も知られている。この方法は、内部
インピーダンスを測定する方法としては、最も一般的な
方法であり、計測器などでは容易に行える構成である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の電流を
遮断した時の電池出力開放電圧（開路電圧）Ｖ１と、電
池に充電を行う時の充電電流Ｉ１と、充電時の電池端子
部電圧Ｖ２とから（１）式により内部インピーダンスＲ
を求める方法をＰＤＡに採用する際に問題となるのは、
誤差の影響である。すなわち、電池の内部インピーダン
スは電池の残量状態によって異なるという問題がある。
よって精度良く劣化を検出するためには、内部インピーダンス測定のタイミングとして電池残量
を一定の時に測定しなけばならない。電流を精度良く検出するには高価な回路になりやす
い。などの問題がある。

【００１１】また、後者の放電電流Ｉ２と、放電時の電
池端子部電圧Ｖ２と、開路電圧Ｖ１とから（２）式によ
り内部インピーダンスＲを求める方法において、このよ
うな計算プロセスを情報端末装置に組み込んだ場合に
は、位置測定するタイミングを設定し、電流を精度良く検
出するにはコストが高くなる。システムが大規模化してしまい、情報端末の小型化に
対して弊害を及ぼす。安価な構成にすると、どうしても電流の検出などでの
誤差要因が大きくなってしまう。などの問題があり、ＰＤＡや携帯電話などの情報端末装
置においては、劣化に対する補正を行うことが難しくな
る。

【００１２】図５はＬｉ−ｉｏｎ２次電池における電池
残量と電池電圧の関係を示す特性図である。以下、図５
を参照し、実際のＰＤＡの電源管理について詳細に説明
する。

【００１３】図５（Ｃ）は出力電流を遮断した場合の電
池残量と電池電圧の関係を示す特性カーブである。な
お、図５に示した特性は、ユーザデータのバックアップ
時間は、常温下の初期電池の状態で、携帯情報端末の電
源が立ち上がらなくなって（電池切れ）から５日間はユ
ーザのデータバックアップが可能な仕様の場合のもので
ある。サスペンド時の電流は、ＤＲＡＭをメインメモ
リ、及びユーザデータバックアップメモリとして使用し
ている携帯情報端末において、殆どはＤＲＡＭのリフレ
ッシュ電流である。一例として３２メガバイトのＤＲＡ
Ｍの搭載した端末のサスペンド電流は、ＤＣ／ＤＣコン
バータなどの効率も考慮して考えると、３．３Ｖ、２ｍ
Ａ程度であると予測される。この場合、バックアップ用
として残しておかなければならない電力量としては８０
０ｍＷｈ程度となる。

【００１４】また、２次電池を３．７Ｖ、１２００ｍＡ
ｈ程度のＬｉ−ｉｏｎ２次電池を採用したとする。この
サイズくらいが、ＰＤＡなどの携帯情報端末の主力サイ
ズになると思われる。この時、バックアップとして残し
ておかなければならない電池残量の割合は、８００／（３．７×１２００）＝１８％程度である。図５（Ｃ）が前述のように出力電圧を遮断
した時のカーブであり、サスペンド電流にて２次電池を
放電させた時の放電カーブとほぼ同等であると言えるの
で、電源ＯＦＦ電圧（Ｈ）以下の場合には、強制的に一
時停止状態にしかできない、即ち起動できないようなシ
ステムにする必要がある。

【００１５】前述のように電圧検出方式の場合、精度阻
害要因として電池からの出力電流値、電池の温度、電池
の劣化の状態などがある。そこで、これらの条件が変化
した場合の放電カーブを図５（Ｅ），（Ｆ），（Ｇ）に
それぞれ示す。すなわち、図５（Ｅ）はある一定の出力
電流を流した場合の電池残量と電池電圧の関係を、
（Ｆ）は温度を下げた時の電池残量と電池電圧の関係
を、（Ｇ）は（Ｆ）と同じ低温条件で劣化した電池にお
ける電池残量と電池電圧の関係をそれぞれ示す。図５の
特性図から、（Ｇ）の場合などは、電源ＯＦＦ電圧
（Ｈ）で電源が起動できないようにした場合、バックア
ップ用に７０％も回すことになってしまい、動作時間が
極端に短くなってしまうということが分かる。このこと
は、電圧検出方式を採用した場合、電池残量を精度良く
検出するには、前記要因に対する補正を行う必要がある
ことを示している。

【００１６】温度に関しては、サーミスタなどの温度検
出素子を使用することによって精度良く検出することが
できる。出力電流については、出力電流を測定するか、
特定の動作モードでは特定の出力電流になることが予め
分かっているので、特定の動作モードで補正すれば良
い。ここでの電流測定検出精度は前記電力積算方式の場
合とは用途が異なるため、電力積算方式の場合ほどの検
出精度は不要である。したがって、電圧検出方式を採用
した場合、電池の劣化を如何にして検出するかというこ
とが問題になる。特に携帯情報端末においては、小型
化、薄型化、安価化を目的として、２次電池を本体に内
蔵させているので、２次電池が劣化したからといって一
般ユーザが２次電池の交換を容易に行えるようには構成
されていない。

【００１７】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、その目的は、２次電池の劣化を
考慮した上で電池残量を精度良く提示できる情報端末装
置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、ＡＣアダプタから電源供給される２次電
池の電池電圧を検出して電池残量を表示する表示手段を
有する情報端末装置において、前記２次電池の内部イン
ピーダンスを測定する手段と、測定された内部インピー
ダンスに基づいて前記２次電池の劣化を判断する手段
と、判断された２次電池の劣化の状態に応じて前記電池
残量の誤差を補正する手段とを備え、前記測定する手段
は、前記ＡＣアダプタが接続されて電源供給され、かつ
前記２次電池が満充電になった時に、前記内部インピー
ダンスを測定することを特徴とする。

【００１９】この場合、前記ＡＣアダプタから前記情報
端末装置に電源供給されている場合には、前記２次電池
からの放電を断つ手段を設けるとよい。

【００２０】また、前記２次電池の内部インピーダンス
を測定する手段を、前記２次電池と並列に配置された抵
抗とスイッチ、および前記スイッチを断接する制御手段
とから構成し、前記制御手段は、前記ＡＣアダプタが接
続されている場合に、前記スイッチを切り替え、前記２
次電池の放電電流を前記抵抗に流す第１のモードと前記
抵抗に流さない第２のモードを設定し、前記第１および
第２のモードの２次電池の端子出力電圧から前記内部イ
ンピーダンスを検出するようにすることもできる。その
際、前記第１のモードで前記抵抗に放電電流を流した時
の２次電池端子出力電圧の検出は、前記スイッチにより
前記第１のモードに切り替えた後、２次電池端子出力電
圧がほぼ一定になったタイミングで行なることが望まし
い。前記タイミングとは、通常、前記第１のモードに切
り替えてから、数秒〜数十秒後である。

【００２１】また、２次電池の温度を検出する手段と、
前記内部インピーダンスを測定する際に、前記温度を検
出する手段によりその時の温度を検出し、前記２次電池
の内部インピーダンス値と前記温度情報とから、電池の
劣化を推測する手段とを設けることもできる。更に、前
記電池の劣化を推測する手段によって推測された電池劣
化の状態に基づいて、電池電圧−電池残量の関係を記憶
するテーブルを補正する手段を設けても良い。

【００２２】なお、前記電池の劣化を推測する手段によ
ってある一定以上の電池の劣化が生じていると判断され
たときには、その旨前記表示手段に表示し、ユーザに交
換を促すように構成すると良い。

【００２３】後述の実施形態において、２次電池の内部
インピーダンスを測定する手段には、抵抗Ｒ１９、スイ
ッチＳＷ２０、およびＭＰＵ１が対応し、測定された内
部インピーダンスに基づいて前記２次電池の劣化を判断
する手段、判断された２次電池の劣化の状態に応じて前
記電池残量の誤差を補正する手段、スイッチを断接する
制御手段、前記２次電池の内部インピーダンス値と前記
温度情報とから、電池の劣化を推測する手段、および電
池電圧−電池残量の関係を記憶するテーブルを補正する
手段には、それぞれＭＰＵ１が対応する。

【００２４】前記内部インピーダンスを測定する手段に
よって内部インピーダンスを求める場合、本発明では、
充電電流ではなく、放電電流Ｉ２と、放電時の電池端子
部電圧Ｖ２と開路電圧Ｖ１から、前記（２）式によって
求める方法を用いる。

【００２５】電池残量によって、電池の内部インピーダ
ンスが変化する問題に対しては、前述の電池が満充電に
なった時に検出する。満充電の検出は、通常満充電にな
る時間に対して十分な時間が立った時でも良いし、Ｌｉ
−ｉｏｎ２次電池などは通常定電流定電圧充電（ＣＣＣ
Ｖ）が一般的であるので、充電電流がある閾値以下にな
った時としても良い。いずれにしても安価な構成で構築
できる。

【００２６】ここで、電池から放電電流を流す手段とタ
イミングについて説明する。情報端末装置の充電方法と
しては、電池は情報端末装置に組み込んでいて、外部か
らＡＣアダプタを接続してＡＣアダプタを電力源として
充電する方法が一般的である。また、ＡＣアダプタが接
続されている場合には、情報端末装置の主電力源はＡＣ
アダプタとなる。問題となるのは放電電流を流すタイミ
ングであるが、電池が満充電になった時には必ずＡＣア
ダプタが挿入されているので、電池から放電電流を流す
ためにはＡＣアダプタを外し、電池が情報端末装置の主
電力源となり、情報端末装置が起動された時に、電池か
ら放電する電流を検出する方法が挙げられる。

【００２７】この方法では、電池から放電する電流が複
数の周波数成分を含んだ電流であるため、電流値を正確
に検出するのが難しい。また、ＡＣアダプタを外した時
に、電池が満充電状態であるかが問題となる。Ｌｉ−ｉ
ｏｎ２次電池などは常時充電を行う場合、過充電による
安全性の問題、及び劣化が促進されることから、タイマ
などで充電を停止するのが一般的である。この時、電池
の自己消費などで、ＡＣアダプタが長期間接続されてい
た場合には、電池が微少ながら消費されていくため、Ａ
Ｃアダプタを外した時の電池の残量は、必ず満充電であ
るとは言えない。

【００２８】よって、本発明においては、必ず電池が満
充電になった時に検出するようにする。そのため、構成
としては２次電池と並列に抵抗とスイッチを配置し、Ａ
Ｃアダプタが接続されている場合には、前記スイッチを
切り替えることにより２次電池の放電電流を殆ど前記抵
抗に流す第１のモードと流さない第２のモードに切り替
えることができるようにする。通常は、２次電池の放電
電流を断つモードにして、余分な消費電力をなくし、Ａ
Ｃアダプタが接続されていて２次電池が満充電になった
時に、第１のモードにして情報端末装置本体の消費電力
はＡＣアダプタから供給される回路構成にする。これに
より電池の放電電流の殆どを前記本抵抗に流すことがで
きる。また、電池の満充電時の放電電圧は精度良く決ま
っていること、および前記抵抗の抵抗値を決定しておく
ことにより、放電電流値を検出する必要もなく、前記抵
抗間の電圧を検出するだけで、２次電池の内部インピー
ダンスを推測することが可能となる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００３０】図１は、本発明の一実施形態に係る情報端
末装置としてのＰＤＡ（携帯情報端末）の回路構成を示
すブロック図である。同図において、マイクロプロセッ
サ（ＭＰＵ１）は、本発明の全体制御を司る主回路要素
であり、ＲＯＭ２はＭＰＵ１が動作するために必要なプ
ログラム及び制御データを記憶する読み出し専用の不揮
発性メモリである。ＲＡＭ３はプログラム実行で前記Ｍ
ＰＵ１が扱うデータ等を一時的に記憶したり、ユーザデ
ータを保管するための書き換え可能な揮発性メモリであ
る。本実施形態ではＲＡＭ３としてはＤＲＡＭを使用し
ている。バスライン４はＭＰＵ１からのデータ及びアド
レス信号、コントロール信号全てを含む信号ラインであ
る。

【００３１】表示コントーロ−ラ５は、表示装置６に表
示を行うためのコントローラであり、表示装置６は液晶
パネルからなる。この表示装置６には電池残量が表示さ
れる部分が設けられ、電池残量計として機能する。した
がって、本実施形態では、この表示装置６が電池残量を
表示する表示手段として機能する。また、液晶輝度調整
用のバックライトなども本表示装置６に含まれるものと
して、バックライトの明るさ調整のコントロールも、Ｍ
ＰＵ１からの命令によって表示コントローラ５で行われ
る。なお、電池残量を表示する表示手段は、データなど
を表示する表示手段とは別に残量表示装置としてＰＤＡ
の筐体の所望の個所に設けることもできる。

【００３２】入力装置８は、ユーザが情報を入力するた
めのデバイスであり、キーボードやポインティングデバ
イスなどが挙げられる。入力コントローラ７は、入力装
置８からの情報をＭＰＵ１に伝達するためのコントロー
ラである。

【００３３】ＡＣアダプタ９は、商用電源（国内ではＡ
Ｃ１００Ｖ、５０／６０Ｈｚ）を、ＰＤＡの電源にＤＣ
変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータであり、商用電源
のコンセントのある場所での作業時にＡＣアダプタを使
用した場合には、ＰＤＡの主電源となる。バッファ１０
は、ＡＣアダプタ９からの入力電圧をＭＰＵ１が取り扱
える電圧に電圧レベル変換するためのものである。メイ
ン電池１１は充電可能な２次電池であり、本実施形態に
係るＰＤＡではＬｉ−ｉｏｎ２次電池が使用される。な
お、Ｌｉ−ｉｏｎ２次電池に代えて例えばＮｉ−ＭＨ２
次電池を用いることもできる。この２次電池は、ＡＣア
ダプタ９が商用電源のコンセントに挿入されていない場
合には、ＰＤＡの主電源を供給するものである。ＡＣア
ダプタ９もしくはメイン電池１１からの電源はダイオー
ドＤ１６及びダイオードＤ１７によってＯＲされて、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ１８によって、システム電源に供給
するレベルに変換され、システム電源ライン１２とな
る。ここで、ダイオードＤ１６はＡＣアダプタ９が前記
コンセントに挿入されていない場合に、メイン電池側電
源ライン２２からＡＣアダプタ側電源ライン２１に回り
込むのを防止する機能を有し、ダイオードＤ１７はＡＣ
アダプタ９が挿入されている場合に、メイン電池１１へ
の逆流を防止する機能を有する。

【００３４】また、本実施形態における回路構成では、
ＡＣアダプタ９からの出力電圧は、メイン電池１１の最
大電圧よりも高い電圧を出力する。これにより、充電が
停止し、ＡＣアダプタ９が挿入されている場合には、シ
ステムへの電源供給はＡＣアダプタ９から行われる構成
とすることができる。充電器１４は、メイン電池１１を
充電するためのものであり、ＭＰＵ１からの命令によっ
て、充電のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。メ
イン電池１１としてＬｉ−ｉｏｎ２次電池を用いた場合
には、定電流定電圧（ＣＣＣＶ）用の充電制御ＩＣなど
が該当する。タイマ１５は、安全面の配慮、電池の劣化
を促進させないことを目的として、連続充電を行わない
ようにするために設けられたタイマで、十分にメイン電
池を満充電にすることができる時間以上の時間設定を
し、ある特定の時間を検出してＭＰＵ１に信号を出力す
る。

【００３５】Ａ／Ｄコンバータ１３は、メイン電池１１
の電圧監視及び温度監視を行う機能を有し、入力された
アナログ電圧値によってメイン電池１１の電圧及び温度
の情報をＭＰＵ１に伝達する。抵抗Ｒ２８及びＲ２９は
メイン電池の電圧Ｖｍａｉｎ２３をＡ／Ｄコンバータ１
３に入力可能な電圧に分圧する抵抗であるが、不要な場
合には取り除くことができる。使用する場合には、消費
電力を低減するために抵抗値が大きく、メイン電池電圧
検出精度を向上するために高精度のものが望ましい。Ａ
ＭＰ３０は、抵抗Ｒ２８に抵抗値が大きいものを使用し
た場合には、Ａ／Ｄコンバータ１３の入力ゲートに流れ
込む微小電流値によって、Ａ／Ｄコンバータ１３への入
力電圧が変化する可能性があるため、その影響を低減す
るためのものである。この場合も不要な場合には取り除
くことができる。

【００３６】サーミスターＴＨ２５は、メイン電池１１
の温度監視を行うための抵抗値可変素子であり、抵抗Ｒ
２６と分圧する構成とし、システム電源ライン１２から
更にレギュレーションされたＶｔｅｍｐ２４をプルアッ
プする電源とすることで、高精度化を図ることができ
る。ＡＭＰ２７は、前記同様、抵抗Ｒ２６とＡ／Ｄコン
バータ１３への入力微小電流によるＡ／Ｄコンバータ１
３への入力電圧値の変化を低減するためのものであり、
不要な場合には取り除くことができる。

【００３７】抵抗Ｒ１９は、本発明におけるメイン電池
１１の内部インピーダンス測定用の抵抗である。この抵
抗Ｒ１９はメイン電池１１から電流を流した時に、メイ
ン電池１１の電圧降下がＡ／Ｄコンバータ１３で読み取
れるだけの電流を流すことができる抵抗値を選択する必
要があり、電力抵抗となる。スイッチ２０は、ＭＰＵ１
からの命令によりＯＮ／ＯＦＦの制御が可能な素子で、
ＯＮ抵抗が十分に低いものが望ましい。ここで、抵抗Ｒ
１９の抵抗値と、スイッチＳＷ２０のＯＮ抵抗値は、個
体差によるバラツキを極力抑えるために精度の良いもの
を使用する必要がある。また、本回路構成にすること
で、ＡＣアダプタ９がコンセントに挿入されていて充電
が停止している状態の時に、スイッチＳＷ２０をＯＮし
た場合には、メイン電池１１からの放電電流の殆ど全て
を抵抗Ｒ１９に流すことができる。

【００３８】このように構成されたＰＤＡの回路におけ
るメイン電池１１の劣化検出処理手順、即ち内部インピ
ーダンス測定における処理手順を図２のフローチャート
に示す。このフローチャートに対応する処理はＲＯＭ２
に格納されたプログラムにしたがってＭＰＵ１が実行す
る。２次電池を使用したＰＤＡでは２次電池を充電する
際、もしくは商用電源コンセントのある場所などでは電
池を消耗させたくないことからＡＣアダプタ９をコンセ
ントに差し込んで使用するので、そのタイミングを利用
する。まず、ＡＣアダプタ９がコンセントに挿入される
と（ステップＳ１）、バッファ１０を介してＭＰＵ１に
その旨連絡され、ＭＰＵ１から充電器１４に対して電池
の充電が命令され、充電が開始され（ステップＳ２）、
同時にタイマ１５のカウントが開始される（ステップＳ
３）。タイマ１５の設定値は、充電器１４の充電レート
からメイン電池１１が完全放電状態からの充電において
も十分満充電にできる時間を設定しておく。タイマ１５
がタイムアップすると（ステップＳ４）、ＭＰＵ１によ
り充電が停止される（ステップＳ５）。この時、電池は
満充電状態にあり、ステップＳ１からステップＳ５まで
が充電工程である。

【００３９】劣化検出工程では、ＡＣアダプタ９が挿入
されていることを確認し、メイン電池１１の電圧をＡ／
Ｄコンバータ１３によって検出する（ステップＳ６）。
この時のメイン電池電圧値をＶ１とする。また、この
時、メイン電池１１からの放電電流は殆ど無い状態であ
るため、メイン電池１１の内部インピーダンス３１の影
響は殆ど生じない。次に、ＳＷ２０をＯＮし、一定電流
を内部インピーダンス測定用の抵抗Ｒ１９に流す（ステ
ップＳ７）。これにより、メイン電池１１の電圧Ｖｍａ
ｉｎ２３は内部インピーダンスＲ３１部分で電圧降下す
る。その電圧降下後のメイン電池電圧値をＶ２とし、こ
れを検出する（ステップＳ８）。また、ＳＷ２０をＯＮ
したときの電池電圧カーブを図３に示すが、電圧を安定
させるために数十秒のＯＮ時間に設定する。数十秒のＯ
Ｎ時間によって、メイン電池１１が放電されるが、放電
量としては殆ど問題とはならない。仮に最大３０秒間放
電したとして、電池の定格電流量を１Ｃとして、抵抗Ｒ
１９に０．５Ｃの電流を流したとしても、満充電時の電
池エネルギー量の０．４％程度である。

【００４０】ここで、充電が停止されてから、電池電圧
Ｖ２を検出するまでの間、ＡＣアダプタ９が挿入され続
けている場合には、次の処理へと進むが、もしその間に
ＡＣアダプタ９が抜かれたことを検出した場合には、本
処理は即座に中断し、今回の劣化検出は行わなかったこ
とにする（ステップＳ２０）。そして、電池劣化テーブ
ル（補正テーブル）を更新することなく（ステップＳ２
１）、ステップＳ１に戻る。なお、電池劣化は数ヶ月〜
数年単位の変化あるが、ＡＣアダプタ９を挿入して２次
電池を充電する頻度は数日〜数週間単位であることか
ら、数回電池の劣化検出が行えない状況が続いたとして
も特に問題はない。

【００４１】前記メイン電池電圧Ｖ２を検出した後、メ
イン電池１１の内部インピーダンスＲ３１を算出する
（ステップＳ９）。この内部インピーダンスＲ３１は今
まで検出した値から、Ｒ３１＝Ｒ１９×（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ２で求められる。また、電池の内部インピーダンス３１は
温度の影響を大きく受けるので、Ｖｔｅｍｐ２４，Ｒ２
６，ＴＨ２５及びＡ／Ｄコンバータ１３から、上記処理
を行った時の温度を検出しておき（ステップＳ１０）、
予め準備された補正テーブルによって常温換算すること
で、メイン電池の内部インピーダンス、即ちメイン電池
の劣化状態を推測する（ステップＳ１１）ことができ
る。そして、この結果に基づいて前記補正テーブルを更
新する（ステップＳ１２）。

【００４２】なお、メイン電池１１の劣化情報は、残量
の誤差を電池残量計に対して補正することにより残量計
精度を向上させることもできるが、残量計を補正しても
極端に電池使用時間が短くなる程電池が劣化しているよ
うな場合には、電池が劣化して寿命であることを表示装
置６に警告を表示させるなどして、ユーザに劣化した電
池の新品の電池への交換を促し、ユーザ自身で交換可能
であれば自身で交換し、自身で交換不能であれば、交換
サービスステーションなどに持ち込ん交換することにな
る。

【００４３】次に具体的に残量計精度を向上させる方法
について説明する。電池残量を検出する方法として、本
発明では安価に構成できる電圧検出方式とした。本方式
を採用した場合に、残量計精度を阻害する要因として
は、前記したように温度による影響と、システム起動中
の電池出力電流変化による影響と、電池の劣化による影
響がある。温度と劣化の検出については前述のようにし
て行えば良い。そこで、電池出力電流変化による影響に
ついて補足する。

【００４４】携帯情報端末などの装置における電池出力
電流の内訳としては、バックライトなどを含む表示コン
トローラ５及び表示装置６が占める割合が非常に大き
い。そこで、バックライトなどを装備した装置において
は、バックライトの輝度設定値によって電池出力電流を
推測する。これで実際には、安価でかなり高精度な構成
となる。更に精度を上げたい場合には出力電流を測定し
たり、別の消費電力の大きいユニットなどが装着される
ようなシステムの場合にはそのユニットの影響による電
池出力電流を考慮すれば良い。そして、前記３阻害要因
について補正テーブルを作成し、実際に残量計表示を操
作した時のメイン電池電圧と、温度情報、バックライト
輝度設定値情報、最新劣化情報から補正を行うようにす
ることで、メイン電池の残量計を安価で高精度なシステ
ム構成とする。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、２次電
池の内部インピーダンスを測定する手段と、測定された
内部インピーダンスに基づいて前記２次電池の劣化を判
断する手段と、判断された２次電池の劣化の状態に応じ
て電池残量の誤差を補正する手段とを備え、測定する手
段は、ＡＣアダプタが接続されて電源供給され、かつ２
次電池が満充電になった時に内部インピーダンスを測定
するので、低コストで精度良く２次電池の劣化を検出す
ることが可能となる。また、これにより、電池残量の補
正を低コストで精度良く行うことができる。更に、精度
の良い電池残量の補正が可能となったことにより、電池
管理システムの信頼性を高め、ユーザに対して適切な電
池使用時間の提供と、ユーザデータ保護に対する信頼性
を高めることにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る情報端末装置としての
ＰＤＡの回路構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施形態おける電池劣化検出処理の処
理手順を示すフローチャートである。

【図３】内部インピーダンス測定時における通電時の２
次電池電圧特性を示す図である。

【図４】携帯情報端末装置におけるＬｉ−ｉｏｎ２次電
池における電池の放電特性曲線と、この放電特性曲線を
使用した電源管理の一例を示す図である。

【図５】Ｌｉ−ｉｏｎ２次電池における電池残量と電池
電圧の関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ＭＰＵ２ＲＯＭ３ＲＡＭ４バスライン５表示コントローラ６表示装置７入力コントローラ８入力装置９ＡＣアダプタ１０バッファ１１メイン電池１２システム電源ライン１３Ａ／Ｄコンバータ１４充電器１５充電タイマ１６ＡＣアダプタ電源ラインへの回り込み防止用ダイ
オード１７電池側電源ラインへの逆流防止用ダイオード１８ＤＣ／ＤＣコンバータ１９電池劣化検出用抵抗２０電池劣化検出用抵抗ＯＮ／ＯＦＦ用スイッチ２１ＡＣアダプタ側電源ライン２２電池側電源ライン２３電池電圧２４温度検出用高精度電源電圧２５温度検出用サーミスタ２６温度検出用抵抗２７温度検出電圧安定用ＡＭＰ２８電池電圧検出用分圧抵抗２９電池電圧検出用分圧抵抗３０電池電圧安定用ＡＭＰ３１電池の内部インピーダンス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｑ 7/38 Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｌ (72)発明者宮本良雄茨城県ひたちなか市稲田1410番地株式会社日立製作所デジタルメディア製品事業部内 (72)発明者米永斉茨城県ひたちなか市稲田1410番地株式会社日立製作所デジタルメディア製品事業部内 (72)発明者江守昭彦茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者高岸一史茨城県ひたちなか市稲田1410番地株式会社日立製作所デジタルメディア製品事業部内Ｆターム(参考） 2G016 CB06 CB11 CB12 CB13 CB21 CC03 CC04 CC05 CC06 CC07 CC10 CC12 CC16 CC23 CC27 CC28 CD09 CD14 CE03 CF06 5G003 AA01 BA01 DA07 EA05 EA08 GC05 5H030 AA06 AS11 BB01 BB21 FF22 FF43 FF44 FF52 5K067 AA33 EE02 FF19 FF23 HH21 KK05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＡＣアダプタから電源供給される２次電
池の電池電圧を検出して電池残量を表示する表示手段を
有する情報端末装置において、前記２次電池の内部インピーダンスを測定する手段と、測定された内部インピーダンスに基づいて前記２次電池
の劣化を判断する手段と、判断された２次電池の劣化の状態に応じて前記電池残量
の誤差を補正する手段と、を備え、前記測定する手段は、前記ＡＣアダプタが接続されて電
源供給され、かつ前記２次電池が満充電になった時に、
前記内部インピーダンスを測定することを特徴とする情
報端末装置。
【請求項２】前記ＡＣアダプタから前記情報端末装置
に電源供給されている場合には、前記２次電池からの放
電を断つ手段を備えていることを特徴とする請求項１記
載の情報端末装置。
【請求項３】前記２次電池の内部インピーダンスを測
定する手段が、前記２次電池と並列に配置された抵抗と
スイッチ、および前記スイッチを断接する制御手段とか
らなり、前記制御手段は、前記ＡＣアダプタが接続されている場
合に、前記スイッチを切り替え、前記２次電池の放電電
流を前記抵抗に流す第１のモードと前記抵抗に流さない
第２のモードを設定し、前記第１および第２のモードの
２次電池の端子出力電圧から前記内部インピーダンスを
検出することを特徴とする請求項１記載の情報端末装
置。
【請求項４】前記第１のモードで前記抵抗に放電電流
を流した時の２次電池端子出力電圧の検出は、前記スイ
ッチにより前記第１のモードに切り替えた後、２次電池
端子出力電圧がほぼ一定になったタイミングで行われる
ことを特徴とする請求項３記載の情報端末装置。
【請求項５】前記タイミングが、前記第１のモードに
切り替えてから、数秒〜数十秒後であることを特徴とす
る請求項４記載の情報端末装置。
【請求項６】２次電池の温度を検出する手段と、前記内部インピーダンスを測定する際に、前記温度を検
出する手段によりその時の温度を検出し、前記２次電池
の内部インピーダンス値と前記温度情報とから、電池の
劣化を推測する手段と、をさらに備えていることを特徴
とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の情報端
末装置。
【請求項７】前記電池の劣化を推測する手段によって
推測された電池劣化の状態に基づいて、電池電圧−電池
残量の関係を記憶するテーブルを補正する手段を備えて
いることを特徴とする請求項６記載の情報端末装置。
【請求項８】前記電池の劣化を推測する手段によって
ある一定以上の電池の劣化が生じていると判断されたと
きには、その旨前記表示手段に表示することを特徴とす
る請求項６記載の情報端末装置。