JP6246581B2 - 携帯端末、充電制御方法、及び、充電制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、携帯端末の充電方法に関する。

一般的に、スマートフォンなどの携帯端末に外部から給電を行いながら動作させる場合、外部からの給電電力は携帯端末のバッテリの充電に使用され、携帯端末の電子回路はバッテリからの電力により動作する。

携帯端末が処理負荷の重い機能、例えばナビゲーション機能などを実行する場合、消費電力は大きくなり、バッテリの温度が上昇する。特に、車載環境での使用においては、直射日光や暖房などの影響により、バッテリの温度が容易に上昇しやすくなる場合がある。このような場合、一般的に携帯端末ではバッテリを保護するためにバッテリへの充電を停止する機能が働く。その結果、携帯端末へ給電を行っているにも関わらず、バッテリへの充電が行われず、バッテリの電力を消費してしまう場合があった。

特許文献１は、外部電源が接続されているときには、自動で又は利用者による切換えによりバッテリパックを回路的に切り離し、バッテリパックへ充電させることなく外部電源のみで動作を可能とする携帯端末を開示している。

特開２０１２−１０４４１号公報

しかし、特許文献１の手法では、バッテリの温度が上昇していない場合であってもバッテリへの充電が進まないという問題がある。

本発明が解決しようとする課題としては上記のものが一例として挙げられる。本発明は、外部電源が接続されている場合に、バッテリへの充電に支障がある場合にはバッテリへの充電を停止し、支障が無い場合にはバッテリへの充電を行うことが可能な携帯端末を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、外部電力が給電される携帯端末であって、当該携帯端末の電子回路に電力を供給するバッテリと、前記バッテリまたは当該バッテリ周辺の温度を検出する温度検出部と、前記電子回路の消費電流値を取得する電流値取得部と、前記温度に応じて、前記携帯端末を前記外部電力を前記バッテリへ充電する充電モード、または前記バッテリへ充電しない非充電モードのいずれかにする制御部と、を備え、前記制御部は、前記消費電流値が所定値以上である際に、前記温度に関わらず前記非充電モードにすることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、電子回路と、前記電子回路に電力を供給するバッテリとを備え、外部電力が給電される携帯端末において実行される充電制御方法であって、前記バッテリまたは当該バッテリ周辺の温度を検出する温度検出工程と、前記電子回路の消費電流値を取得する電流値取得工程と、前記温度に応じて、前記携帯端末を前記外部電力を前記バッテリへ充電する充電モード、または前記バッテリへ充電しない非充電モードのいずれかにする制御工程と、を備え、前記制御工程は、前記消費電流値が所定値以上である際に、前記温度に関わらず前記非充電モードにすることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、コンピュータと、電子回路と、前記電子回路に電力を供給するバッテリとを備え、外部電力が給電される携帯端末において実行される充電制御プログラムであって、前記バッテリまたは当該バッテリ周辺の温度を検出する温度検出工程と、前記電子回路の消費電流値を取得する電流値取得工程と、前記温度に応じて、前記携帯端末を前記外部電力を前記バッテリへ充電する充電モード、または前記バッテリへ充電しない非充電モードのいずれかにする制御工程と、を備え、前記制御工程は、前記消費電流値が所定値以上である際に、前記温度に関わらず前記非充電モードにすることを特徴とする。

実施例に係る携帯端末の外観を示す。 携帯端末の充電に関する概略構成を示す。 バッテリの充電方法の例を示す。 第３実施例による充電モードと非充電モードの時間制御の例を示す。 携帯端末を車両に搭載するためのクレードルの例を示す。

本発明の好適な実施形態では、外部電力を給電可能な携帯端末は、当該携帯端末本体の電子回路に電力を供給するバッテリと、前記バッテリまたは当該バッテリ周辺の温度を検出する温度検出手段と、前記外部電力を前記バッテリへ充電する充電モードと、前記バッテリへ充電を行わず前記外部電力を前記電子回路に供給する非充電モードとの切換えを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度に応じて、前記充電モードと前記非充電モードとの切換えを制御する。

上記の携帯端末は、内部にバッテリを備え、バッテリからの電力により電子回路を駆動する。また、この携帯端末は、外部電力により当該バッテリを充電可能に構成される。制御手段は、外部電力でバッテリを充電する充電モードと、バッテリを充電せずに外部電力を電子回路に供給する非充電モードとの切換えを行う。具体的に、温度検出手段によりバッテリの温度又はバッテリ周辺の温度が検出されると、制御手段は、検出された温度に応じて、充電モードと非充電モードとを切換える。これにより、バッテリの温度を考慮して、充電の可否を判定することができる。

上記の携帯端末の一態様では、前記制御手段は、前記検出された温度が所定温度未満の場合に前記充電モードとし、前記検出された温度が前記所定温度以上の場合に前記非充電モードとする。この態様では、検出された温度が高い場合にはバッテリの充電を行わないので、バッテリの劣化を防止することができる。

上記の携帯端末の他の一態様では、前記制御手段は、前記バッテリの充電率が所定値以上である場合、前記検出された温度に拘わらず非充電モードとする。この態様では、バッテリがある程度充電された状態である場合には無駄な繰り返し充電を避けることによりバッテリの劣化を防止することができる。

上記の携帯端末の他の一態様では、前記制御手段は、前記電子回路の消費電流が所定値以上である場合、前記検出された温度に拘わらず非充電モードとする。この態様では、消費電力が大きい場合に充電を行わないこととしてバッテリの温度上昇を防止する。

上記の携帯端末の他の一態様では、前記制御手段は、前記検出された温度の温度上昇率を算出し、当該温度上昇率が所定値以上である場合に非充電モードとする。この態様では、バッテリの温度が限界温度近くまで上昇する前にバッテリへの充電を停止し、バッテリへのダメージを減らすことができる。

上記の携帯端末の他の一態様では、前記制御手段は、前記検出された温度に応じて、単位時間内における充電モードと非充電モードの時間的割合を変更する。この態様では、検出された温度に応じて、バッテリの充電を行う時間的割合を制御するので、バッテリの温度に応じて適切な時間配分で充電を行うことができる。

上記の携帯端末の他の一態様では、出力制御手段は、前記携帯端末が移動体に搭載されているときに、前記切換えを実行する。通常、車両などの移動体に搭載されているときには直射日光などにより特にバッテリの温度が上がりやすい。よって、この態様では、携帯端末が移動体に搭載されているときに、バッテリの温度に基づいてバッテリの充電を制御する。

本発明の他の好適な実施形態では、電子回路と、前記電子回路に電力を供給するバッテリとを備え、外部電力を給電可能な携帯端末において実行される充電制御方法は、前記バッテリまたは当該バッテリ周辺の温度を検出する温度検出工程と、前記外部電力を前記バッテリへ充電する充電モードと、前記バッテリへ充電を行わず前記外部電力を前記電子回路に供給する非充電モードとの切換えを制御する制御工程と、を備え、前記制御工程は、前記温度検出工程により検出された温度に応じて、前記充電モードと前記非充電モードとの切換えを制御することを特徴とする。この充電制御方法によっても、バッテリの温度を考慮して、充電の可否を判定することができる。

本発明の他の好適な実施形態では、コンピュータと、電子回路と、前記電子回路に電力を供給するバッテリとを備え、外部電力を給電可能な携帯端末において実行される充電制御プログラムは、前記バッテリまたは当該バッテリ周辺の温度を検出する温度検出工程と、前記外部電力を前記バッテリへ充電する充電モードと、前記バッテリへ充電を行わず前記外部電力を前記電子回路に供給する非充電モードとの切換えを制御する制御工程と、を前記コンピュータに実行させ、前記制御工程は、前記温度検出工程により検出された温度に応じて、前記充電モードと前記非充電モードとの切換えを制御することを特徴とする。この充電制御プログラムを実行することにより、バッテリの温度を考慮して、充電の可否を判定することができる。この充電制御プログラムは、記憶媒体に記憶して取り扱うことができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［第１実施例］
図１は、実施例に係る携帯端末の一例を示す。携帯端末１００は、例えばスマートフォンなどとすることができる。図２は、携帯端末１００の充電に関する構成を示す。なお、図２においては、電力供給線を実線で示し、制御信号線を破線で示す。

図示のように、携帯端末１００は、外部電力供給装置３と接続される。外部電力供給装置３は、車両のバッテリ、ＰＣのＵＳＢ端子、商用ＡＣ電源などの電源から、例えば直流５Ｖといった安定化電圧を携帯端末１００へ供給する。外部電力供給装置３は、携帯端末１００の外部コネクタに着脱可能なコネクタをケーブルの先に備える。外部電力供給装置３のコネクタは、例えば車両のバッテリから電力を供給するためのシガーチャージャー、ＰＣから電力を供給するためのＵＳＢ端子、商用ＡＣ電源から電力を供給するためのＡＣアダプタなどである。

携帯端末１００は、バッテリ５と、電子回路１０とを備える。バッテリ５は、例えばリチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリなどである。バッテリ５は、携帯端末１００に対して着脱可能であり、携帯端末１００との電気的接点を有する。

電子回路１０は、携帯端末１００内部に設けられた回路である。電子回路１０は、充電部１１と、電圧変換部１２と、切換制御部１３と、スイッチ１４と、温度検出部１５と、被駆動回路１６とを備える。電子回路１０は、外部電力が供給されていない場合にはバッテリ５からの電力供給を受けて動作する。

被駆動回路１６は、携帯端末１０の本来の動作を行うために設けられた回路であり、具体的にはＣＰＵ、メモリ、表示デバイスなどを含む。一方、被駆動回路１６以外の部分、即ち、充電部１１、電圧変換部１２、切換制御部１３、スイッチ１４及び温度検出部１５は、本実施例によるバッテリの充電制御のために動作する部分である。

充電部１１は、外部電力供給装置３から供給された電力を基にして、バッテリ５の充電電流を出力する。充電部１１の出力端子は、バッテリ５の端子と、スイッチ１４の入力端子Ｔ１に接続される。

バッテリ５の充電方法の一例を図３に示す。図３において、グラフ３１は充電電圧の時間変化を示し、グラフ３２は充電電流の時間変化を示す。バッテリ５の充電電圧が所定値未満である場合、充電部１１は、バッテリ５への充電電流が所定の電流値Ｉ１を超えないように電流に出力制限をかけながら充電電流を出力する。これにより、バッテリ５の充電電圧はグラフ３１に示すように徐々に上昇する。こうして、時刻ｔ１においてバッテリ５の充電電圧が所定電圧値Ｖ１に達すると、充電部１１は、所定電圧値Ｖ１を維持して充電を継続する。なお、リチウムイオンバッテリの場合、所定電圧値Ｖ１は例えば４．０Ｖに設定される。これにより、グラフ３２に示すように、充電電流は徐々に低下する。そして、充電部１１は、充電電流が所定電流値Ｉ２以下となったときに充電を終了する。図３に示すように、時刻０〜ｔ１は定電流充電が行われ、時刻ｔ１〜ｔ２は定電圧充電が行われることになる。

電圧変換部１２は、外部電力供給装置３から供給された電圧を、バッテリ５の定格電圧近傍の電圧に変換し、スイッチ１４の入力端子Ｔ２へ出力する。なお、リチウムイオンバッテリの場合の定格電圧は例えば４．０Ｖである。

スイッチ１４は、半導体スイッチなどにより構成され、被駆動回路１６への電流供給経路を、バッテリ側と電圧変換部側との間で切換える。具体的に、スイッチ１４は、入力端子Ｔ１、Ｔ２の一方を選択し、出力端子Ｔｏから被駆動回路１６へ電力を供給する。なお、実際には、電子回路１０内において電源線は共通となっており、被駆動回路１６へ供給された電力は、充電部１１、電源変換部１２、切換制御部１３、スイッチ１４、温度検出部１５へも同様に供給される。即ち、スイッチ１４から供給された電力で電子回路１０全体が動作する。

温度検出部１５は、バッテリ５の温度又はバッテリ５周辺の温度を検出し、検出温度を制御信号Ｓ１５として切換制御部１３へ供給する。温度検出部１５は、携帯端末１００のケース内において、バッテリ５と接触又は近接する位置に配置される。なお、バッテリ５自身にサーミスタなどの温度検出手段が内蔵されており、バッテリ５の接点を介して検出温度を出力できるように構成されている場合には、バッテリ５から出力される検出温度を切換制御部１３に供給すればよい。この場合、温度検出部１５は不要となる。

切換制御部１３は、温度検出部１５から供給されたバッテリ５の検出温度に基づいてスイッチ１４を制御し、被駆動回路１６への電力供給経路を切換える。切換制御部１３は、制御信号Ｓ１１を送って充電部１１の動作をオン、オフするとともに、制御信号Ｓ１２を送って電圧変換部１２の動作をオン、オフする。また、切換制御部１３は、制御信号Ｓ１４を送ってスイッチ１４の切換えを制御する。

具体的に、バッテリ５の検出温度が所定値未満の場合、切換制御部１３は、充電部１１を操作させてバッテリ５へ充電を行うとともに、電圧変換部１２を停止させ、スイッチ１４を入力端子Ｔ１側に切換える。これにより、外部電力供給装置３からの電力でバッテリ５が充電される。このモードを「充電モード」と呼ぶ。充電モードでは、バッテリ５の充電電力がスイッチ１４を介して被駆動回路１６へ供給されるので、バッテリ５の充電電力で電子回路１０全体が動作する。

一方、バッテリ５の検出温度が所定値以上の場合、切換制御部１３は、充電部１１を停止させてバッテリ５への充電を停止するとともに、電圧変換部１２を動作させ、スイッチ１４を入力端子Ｔ２側に切換える。これにより、バッテリ５への充電は行われず、外部電力供給装置３からの電力が被駆動回路１６に供給される。このモードを「非充電モード」と呼ぶ。非充電モードでは、外部電力供給装置３からの電力がスイッチ１４を介して被駆動回路１６へ供給されるので、外部電力供給装置３からの電力で電子回路１０全体が動作する。

以上のように、本実施例では、バッテリ５の温度が高い場合には非充電モードとしてバッテリ５への充電を行わず、バッテリ５の温度が低い場合には充電モードとしてバッテリ５への充電を行う。よって、バッテリ５への支障がない範囲で効率的にバッテリ５の充電を行うことができる。

（変形例１）
上記の実施例の制御に加えて、バッテリ５の充電率が所定値以上（例えば８０％以上）である場合には、バッテリ５の温度に拘わらず、携帯端末１００を非充電モードとしてもよい。これにより、バッテリ５の無駄な繰り返し充電を防止することができ、バッテリの寿命を延ばすことができる。なお、バッテリ５の充電率は、バッテリ５の充電電流値に基づいて決定することができる。例えば、図３のグラフ３２の例では、バッテリ５の充電電流が所定電流値Ｉ２であるときが充電率１００％であるので、充電率８０％に相当する充電電流値を予め決定し、充電電流がその充電電流値になったときに充電率が８０％になったと判定すればよい。

（変形例２）
上記の実施例の制御に加えて、電子回路１０の消費電流が所定値以上である場合、バッテリ５の温度に拘わらず、携帯端末１００を非充電モードとしてもよい。例えば、ナビゲーションアプリケーションのように消費電力が大きいアプリケーションを携帯端末１００が実行している場合、バッテリ５へ充電しようとしても、電力消費が大きいために充電が進まないことがある。このような場合は、バッテリ５の温度が無駄に上昇してしまい、バッテリ５の寿命を縮めてしまうことがある。よって、バッテリ５への充電を行わず、外部電力供給装置３からの電力で携帯端末１００を動作させることが好ましい。

なお、消費電流の検出方法としては、電子回路１０が消費している電流を検出する電流測定手段を携帯端末１００に設ければよい。もしくは、アプリケーション毎に消費電流の標準値が設定されている場合には、消費電流の標準値の参照テーブルなどを参照して、アプリケーションの起動中にそのアプリケーションに対応する消費電流値を予測することとしてもよい。

［第２実施例］
第１実施例は、バッテリ５の温度に基づいて充電モードと非充電モードの切換えを行っている。その代わりに、バッテリ５の温度上昇率に基づいて充電モードと非充電モードとの切換えを行ってもよい。温度上昇率を見ることで、実際にバッテリ５の温度が限界温度近くまで上昇する前にバッテリ５への充電を停止することができ、バッテリ５へのダメージを減らすことができる。具体的には、温度検出部１５からの検出温度の時間変化として温度上昇率を算出し、これが所定の温度上昇率を超えた場合に充電モードから非充電モードへの切換えを行えばよい。

［第３実施例］
第１実施例の制御に代えて、バッテリ５の温度に応じて、単位時間内の充電モードと非充電モードの時間的割合を変更することとしてもよい。例えば、バッテリ５の温度をいくつかの温度範囲に分類し、温度範囲毎に充電モードと非充電モードの時間的割合を制御する。

図４は、第３実施例における時間割合の一例を示す。この例では、バッテリ５の温度を４つの温度範囲に分類し、温度範囲毎に充電モードと非充電モードの時間的割合を設定している。例えば、バッテリ５の温度が３５℃未満の場合には全時間でバッテリ５を充電し、３５℃〜４０℃の場合は充電モードの時間を７０％とし、４０℃〜４５℃の場合は充電モードの時間を３０％とし、４５℃以上である場合は全時間を非充電モードとする。これにより、バッテリ５の温度上昇を緩和しつつ、バッテリ５の充電を進めることができる。

［第４実施例］
第１実施例では、全ての環境で第１実施例の制御を行うこととしている。その代わりに、携帯端末１００が車両に搭載されている間だけ第１実施例の制御を行うこととしてもよい即ち、携帯端末１００が車両に搭載されている場合には、第１実施例のように、バッテリ５の温度に基づいて充電モードと非充電モードとを切換える。一方、携帯端末１００が車両に搭載されていない場合には、基本的に充電モードとし、バッテリ５の充電を実行する。

本実施例において携帯端末１００を車両に搭載する際に使用するクレードルの例を図５に示す。クレードル２００は、車両のダッシュボードやフロンドガラスなどに取り付けられ、ベース部２１４と一対のアーム２１５により携帯端末１００を保持する。クレードル２００にはＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）タグ２１０が取り付けられる。ＮＦＣタグ２１０には例えばユニークな文字列が書き込まれる。携帯端末１００をクレードル２００に装着すると、携帯端末１００はＮＦＣタグからその文字列を読み取り、携帯端末１００が車両に搭載されている（車内で使用されている）と判断する。それ以外の場合、携帯端末１００は車両に搭載されていないと判断する。

車載用クレードルを使用して携帯端末１００が車内に設置される場合、通常、携帯端末１００は直射日光の当たるダッシュボード付近へ設置される。このような状況では、バッテリの温度が上がりやすい。よって、第１実施例の制御を行うことにより、バッテリの温度上昇を防止しつつバッテリを充電することが可能となる。

３ 外部電力供給装置
５ バッテリ
１０ 電子回路
１１ 充電部
１２ 電圧変換部
１３ 切換制御部
１４ スイッチ
１５ 温度検出部
１６ 被駆動回路
１００ 端末装置
２００ クレードル

Claims (10)

1. 外部電力が給電される携帯端末であって、
   当該携帯端末の電子回路に電力を供給するバッテリと、
   前記バッテリまたは当該バッテリ周辺の温度を検出する温度検出部と、
   前記電子回路の消費電流値を取得する電流値取得部と、
   前記温度に応じて、前記携帯端末を前記外部電力を前記バッテリへ充電する充電モード、または前記バッテリへ充電しない非充電モードのいずれかにする制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記消費電流値が所定値以上である際に、前記温度に関わらず前記非充電モードにすることを特徴とする携帯端末。
2. 前記制御部は、前記消費電流値が所定値未満である際に、前記温度が所定温度未満の場合に前記充電モードとし、前記温度が前記所定温度以上の場合に前記非充電モードとすることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
3. 前記電流値取得部として、前記電子回路の消費電流を測定する測定部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の携帯端末。
4. 前記電流値取得部として、アプリケーションごとに対応付けられた消費電流標準値と、前記携帯端末が起動中のアプリケーションとに基づいて、前記電子回路の消費電流値を算出する算出部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の携帯端末。
5. 前記制御部は、前記消費電流値が所定値未満である際に、前記温度の温度上昇率を算出し、当該温度上昇率が所定値以上である場合に前記非充電モードにすることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
6. 前記制御部は、前記消費電流値が所定値未満である際に、前記温度に応じて、単位時間内における充電モードと非充電モードの時間的割合を変更することを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
7. 前記制御部は、前記携帯端末が移動体に搭載されているときに、前記充電モードと前記非充電モードの切換えを実行することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載携帯端末。
8. 電子回路と、前記電子回路に電力を供給するバッテリとを備え、外部電力が給電される携帯端末において実行される充電制御方法であって、
   前記バッテリまたは当該バッテリ周辺の温度を検出する温度検出工程と、
   前記電子回路の消費電流値を取得する電流値取得工程と、
   前記温度に応じて、前記携帯端末を前記外部電力を前記バッテリへ充電する充電モード、または前記バッテリへ充電しない非充電モードのいずれかにする制御工程と、を備え、
   前記制御工程は、前記消費電流値が所定値以上である際に、前記温度に関わらず前記非充電モードにすることを特徴とする充電制御方法。
9. コンピュータと、電子回路と、前記電子回路に電力を供給するバッテリとを備え、外部電力が給電される携帯端末において実行される充電制御プログラムであって、
   前記バッテリまたは当該バッテリ周辺の温度を検出する温度検出工程と、
   前記電子回路の消費電流値を取得する電流値取得工程と、
   前記温度に応じて、前記携帯端末を前記外部電力を前記バッテリへ充電する充電モード、または前記バッテリへ充電しない非充電モードのいずれかにする制御工程と、を備え、
   前記制御工程は、前記消費電流値が所定値以上である際に、前記温度に関わらず前記非充電モードにすることを特徴とする充電制御プログラム。
10. 請求項９に記載の充電制御プログラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体。