JP6045290B2

JP6045290B2 - 電子機器及び制御方法

Info

Publication number: JP6045290B2
Application number: JP2012229351A
Authority: JP
Inventors: 匡良中島
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2032-10-16
Also published as: JP2014082870A

Description

本発明は、充電池に充電を行う機能を有する電子機器及び制御方法に関する。

電子機器では、高機能化やマルチタスク化が進み、消費電流が大きくなり、搭載される電池容量も大容量化が進んでいる。一方、電池の大容量化に伴って充電時間も長くなり、短時間で充電できることが望まれている。
また、現在、電子機器の充電池としては、リチウムイオン電池が主流である。

特開２００８−１９３７８３号公報

一般にリチウムイオン電池は、過大電圧による充電や過大電流による充電が行われると、性能劣化や安全性を損ねる恐れがあり、定電流・定電圧充電制御により充電が行われている。
そのため、充電電流は、充電制御用ＩＣで制限されており、大電流で充電することが困難となる。かりに、大電流を流すことができても、充電制御用ＩＣの発熱を伴い、機器の温度上昇につながってしまう。
本発明では、安全に、効率よく、短時間で充電池に充電することができる電子機器及び制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る電子機器は、上記課題を解決するために、第１充電電流が流れる第１経路と、前記第１充電電流の最大値よりも大きい第２充電電流が流れる第２経路と、前記第１経路上に配置され、充電池に充電を行う際に電力制御を行う充電制御部と、を備え、前記充電制御部は、前記充電池の電圧値が所定の電圧範囲の場合、前記第２充電電流が前記第２経路を介して前記充電池に供給されるように制御する。

電子機器では、前記第２経路上に配置され、前記第２経路を接続状態と切断状態に切り替える切替部を備え、前記充電制御部は、前記充電池の電圧値が所定の電圧範囲の場合、前記切替部を接続状態に切り替えることにより、前記第２充電電流が前記第２経路を介して前記充電池に供給されるように制御する構成でもよい。

本発明に係る制御方法は、上記課題を解決するために、第１充電電流が流れる第１経路と、前記第１充電電流の最大値よりも大きい第２充電電流が流れる第２経路と、前記第１経路上に配置され、充電池に充電を行う際に電力制御を行う充電制御部と、を備える電子機器の制御方法であって、前記電子機器が、前記充電池の電圧値が所定の電圧範囲の場合、前記第２充電電流が前記第２経路を介して前記充電池に供給されるように制御する。

本発明によれば、安全に、効率よく、短時間で充電池に充電することができる。

スマートフォンの外観を示す斜視図である。スマートフォンの外観を示す背面図である。スマートフォンの機能を示すブロック図である。充電制御部による充電池に対する充電制御についての説明に供する図である。

図１及び図２を参照しながら、実施形態に係るスマートフォン１の外観について説明する。図１及び図２に示すように、スマートフォン１は、ハウジング２０を有する。ハウジング２０は、フロントフェイス１Ａと、バックフェイス１Ｂと、サイドフェイス１Ｃ１〜１Ｃ４とを有する。フロントフェイス１Ａは、ハウジング２０の正面である。バックフェイス１Ｂは、ハウジング２０の背面である。サイドフェイス１Ｃ１〜１Ｃ４は、フロントフェイス１Ａとバックフェイス１Ｂとを接続する側面である。以下では、サイドフェイス１Ｃ１〜１Ｃ４を、どの面であるかを特定することなく、サイドフェイス１Ｃと総称することがある。

スマートフォン１は、タッチスクリーンディスプレイ２と、ボタン３Ａ〜３Ｃと、照度センサ４と、近接センサ５と、レシーバ７と、マイク８と、カメラ１２とをフロントフェイス１Ａに有する。スマートフォン１は、カメラ１３と、第１外部インターフェイス１４をバックフェイス１Ｂに有する。スマートフォン１は、ボタン３Ｄ〜３Ｆと、第２外部インターフェイス１５とをサイドフェイス１Ｃに有する。以下では、ボタン３Ａ〜３Ｆを、どのボタンであるかを特定することなく、ボタン３と総称することがある。

タッチスクリーンディスプレイ２は、ディスプレイ２Ａと、タッチスクリーン２Ｂとを有する。ディスプレイ２Ａは、液晶ディスプレイ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）、有機ＥＬパネル（ＯｒｇａｎｉｃＥｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｐａｎｅｌ）、又は無機ＥＬパネル（ＩｎｏｒｇａｎｉｃＥｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｐａｎｅｌ）等の表示デバイスにより構成される。ディスプレイ２Ａは、文字、画像、記号又は図形等を表示する。

タッチスクリーン２Ｂは、タッチスクリーンディスプレイ２に対する指、又はスタイラスペン等の接触を検出する。タッチスクリーン２Ｂは、複数の指、又はスタイラスペン等がタッチスクリーンディスプレイ２に接触した位置を検出することができる。

タッチスクリーン２Ｂの検出方式は、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式（又は超音波方式）、赤外線方式、電磁誘導方式、及び荷重検出方式等の任意の方式でよい。以下では、説明を簡単にするため、タッチスクリーン２Ｂがタッチスクリーンディスプレイ２に対する接触を検出する指、又はスタイラスペン等を単に「指」ということがある。

スマートフォン１は、タッチスクリーン２Ｂにより検出された接触、接触位置、接触時間又は接触回数に基づいてジェスチャの種別を判別する。ジェスチャは、タッチスクリーンディスプレイ２に対して行われる操作である。スマートフォン１によって判別されるジェスチャには、タッチ、ロングタッチ、リリース、スワイプ、タップ、ダブルタップ、ロングタップ、ドラッグ、フリック、ピンチイン、ピンチアウト等が含まれる。

スマートフォン１は、タッチスクリーン２Ｂを介して判別するこれらのジェスチャに従って動作を行う。したがって、利用者にとって直感的で使いやすい操作性が実現される。判別されるジェスチャに従ってスマートフォン１が行う動作は、タッチスクリーンディスプレイ２に表示されている画面に応じて異なる。

ボタン３は、利用者によって操作される。ボタン３は、ボタン３Ａ〜ボタン３Ｆを有する。コントローラ１０はボタン３と協働することによってボタンに対する操作を検出する。ボタンに対する操作は、例えば、クリック、ダブルクリック、プッシュ、及びマルチプッシュである。

例えば、ボタン３Ａ〜３Ｃは、ホームボタン、バックボタン又はメニューボタンである。例えば、ボタン３Ｄは、スマートフォン１のパワーＯＮ／ＯＦＦボタンである。ボタン３Ｄは、スリープ／スリープ解除ボタンを兼ねてもよい。例えば、ボタン３Ｅ及び３Ｆは、音量ボタンである。

照度センサ４は、照度を検出する。例えば、照度とは、光の強さ、明るさ、輝度等である。照度センサ４は、例えば、ディスプレイ２Ａの輝度の調整に用いられる。

近接センサ５は、近隣の物体の存在を非接触で検出する。近接センサ５は、例えば、タッチスクリーンディスプレイ２が顔に近付けられたことを検出する。

レシーバ７は、コントローラ１０から送信される音声信号を音声として出力する。マイク８は、利用者等の音声を音声信号へ変換してコントローラ１０へ送信する。なお、スマートフォン１は、レシーバ７に加えて、スピーカをさらに有してもよい。スマートフォン１は、レシーバ７に代えて、スピーカをさらに有してもよい。

カメラ１２は、フロントフェイス１Ａに面している物体を撮影するインカメラである。カメラ１３は、バックフェイス１Ｂに面している物体を撮影するアウトカメラである。

第１外部インターフェイス１４は、他の装置が接続される端子である。例えば、第１外部インターフェイス１４は、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）（登録商標）に準拠しており、外部電源からの電力の供給を受け付ける。
第２外部インターフェイス１５は、図示しない、置台型充電器（クレードル）に接続されて、置台型充電器から電源供給を受け付ける。
具体的には、置台型充電器は、スマートフォン１が載置される置台が形成されており、コンセントから電源の供給を受けている。置台には、コンセントから供給された電源が出力される充電端子が設けられている。
スマートフォン１は、置台型充電器の置台に載置されることにより、第２外部インターフェイス１５が置台の充電端子に接触し、充電端子から電力が供給され、供給された電力を充電池に供給し、充電池の充電を行う。

本実施例に係るスマートフォン１は、安全に、効率よく、短時間で充電池に充電するように制御する。以下に、具体的な構成について説明する。

スマートフォン１は、図２に示すように、第１外部インターフェイス１４と、第２外部インターフェイス１５と、第１経路Ｒ１と、第２経路Ｒ２と、充電池３１と、充電制御部３２と、を備える。

第１経路Ｒ１には、第１充電電流が流れる。第１充電電流は、充電制御部３２によって制御され、第１定電流（例えば、１．５Ａ）を含む概念である。
第２経路Ｒ２には、第１定電流よりも大きい電流値である第２充電電流が流れる。第２充電電流は、第２外部インターフェイス１５から供給される第２定電流（例えば、２．７Ａ）を意味している。

充電制御部３２は、第１経路Ｒ１上に配置され、充電池３１に充電を行う際に電力制御を行う。

充電制御部３２は、電圧監視点（図３中のＡ）に印加されている電圧値（充電池３１の電圧値）が所定の電圧範囲の場合、第２充電電流が第２経路Ｒ２を介して充電池に供給されるように制御する。

ここで、充電制御部３２の動作について説明する。充電制御部３２は、電圧監視点に印加されている電圧値に基づいて、定電流定電圧充電を行っている。また、充電制御部３２は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ、低消費電力機能、保護回路等を備えるＰＭＩＣ（ＰｏｗｅｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔＩＣ）により構成されており、充電池３１に対する充電制御だけではなく、複数のシステム（例えば、ＢＢＩＣ（ＢａｓｅＢａｎｄＩＣ）、ＣＰＵ等）に対する電源の供給を行う機能も有する。

つぎに、充電制御部３２による充電池３１に対する充電制御について、図４を参照しながら説明する。なお、以下では、第１外部インターフェイス１４には、外部機器が接続されていないものとする。

充電制御部３２は、スマートフォン１が置台型充電器に載置されて、第２外部インターフェイス１５から電力の供給を受け付けたときから所定時間（ｔ１）までは、第１経路Ｒ１により、充電池３１に電力を供給する。このように、充電制御部３２は、電力の供給を開始した時ときから所定時間（ｔ１）までに行う充電により、充電池３１が接続端子に正しく接続されているかどうか、充電池３１に充電されている電圧値、経路の接続状態等を検出し、第２経路Ｒ２により充電が可能かどうかのチェックを行っている。なお、充電制御部３２は、電力の供給を開始した時ときから所定時間（ｔ１）まで、１．５Ａの電流を供給し、充電池３１に充電されている電圧値をチェック等している。

充電制御部３２は、電圧監視点に印加されている電圧値が所定の電圧範囲（例えば、３．８Ｖ〜４．２Ｖ）よりも低い場合には、第１経路Ｒ１により、充電池３１に充電を行う。本実施例では、充電制御部３２は、図４に示すように、時間（ｔ１）〜時間（ｔ２）までの間は、第１定電流（１．５Ａ）により充電（第１急速充電）を行う。なお、充電制御部３２は、電圧監視点に印加されている電圧値が極端に小さい場合（例えば、１．５Ｖ以下）には、微小電流（例えば、１００ｍＡ）を充電池３１に供給して、充電池３１に充電（トリクル充電）を行う。そして、充電制御部３２は、トリクル充電により、電圧監視点に印加されている電圧値（充電池の電圧値）が、ある程度大きくなってきたときから（例えば、２．７Ｖになったときから）、第１定電流（１．５Ａ）により充電（第１急速充電）を開始する。

充電制御部３２は、電圧監視点に印加されている電圧値が所定の電圧範囲（例えば、３．８Ｖ〜４．２Ｖ）の場合、第２経路Ｒ２により、第２充電電流で充電池３１に充電を行う。本実施例では、充電制御部３２は、図４に示すように、時間（ｔ２）〜時間（ｔ３）までの間は、第２定電流（２．７Ａ）により充電（第２急速充電）を行う。

充電制御部３２は、電圧監視点に印加されている電圧値が所定の電圧範囲（例えば、３．８Ｖ〜４．２Ｖ）よりも高くなった場合には、第１経路Ｒ１により、充電池３１に充電を行う。本実施例では、充電制御部３２は、図４に示すように、時間（ｔ３）〜時間（ｔ４）までの間は、第１定電流（１．５Ａ）により充電（第１急速充電）を行い、時間（ｔ４）以降は、電流値を変化させて、定電圧で充電池３１に充電を行う。
スマートフォン１は、図４に示す例では、充電開始から３０分後に約５０パーセントの充電量に達し、充電開始から６０分後に約８０パーセントの充電量に達している。

このようにして、スマートフォン１は、電圧監視点に印加されている電圧値が所定の電圧範囲の場合、第２経路Ｒ２により、第２充電電流で充電池３１に充電を行うので、安全に、効率よく、短時間で充電池３１に充電を行うことができる。

スマートフォン１は、図３に示すように、切替部３３と、電圧監視部３４と、をさらに備える。
切替部３３は、第２経路Ｒ２上に配置され、第２経路Ｒ２を接続状態と切断状態に切り替える。

充電制御部３２は、電圧監視点（図３中のＡ）に印加されている電圧値が所定の電圧範囲の場合、切替部３３を接続状態に切り替えることにより、第２充電電流が第２経路Ｒ２を介して充電池３１に供給されるように制御する。

電圧監視部３４は、切替部３３に対して、デフォルト値として、Ｌｏｗ信号を出力し、電圧監視点（図３中のＡ）に印加されている電圧値を監視し、印加されている電圧値が所定の電圧範囲の場合には、Ｈｉｇｈ信号を出力する。

ここで、電圧監視点に印加されている電圧値が所定の電圧範囲（例えば、３．８Ｖ〜４．２Ｖ）よりも高くなった場合に、第２経路Ｒ２から第１経路Ｒ１に切り替える際の動作について説明する。

電圧監視部３４は、電圧監視点に印加されている電圧値が所定の電圧範囲（例えば、３．８Ｖ〜４．２Ｖ）よりも高くなった場合に、切替部３３に対してＨｉｇｈ信号を出力する。切替部３３は、電圧監視部３４からのＨｉｇｈ信号に応じて、第２経路Ｒ２を切断状態にする。

切替部３３が、第２経路Ｒ２を切断状態にすることにより、充電池には、第１経路Ｒ１を介して第１充電電流が供給される。第１充電電流は、第２充電電流より小さいため、切替部３３が第２経路Ｒ２を切断状態にした際、充電池の内部抵抗の影響で、電圧監視部３４が監視する電圧値が小さくなってしまう。このように電圧値が小さくなってしまい、電圧監視部３４が監視する電圧値が所定の電圧範囲（例えば、１．５Ｖ〜４．２Ｖ）になってると、電圧監視部３４は、切替部３３に対してＨｉｇｈ信号を出力したすぐ後に、切替部３３に対してＬｏｗ信号を出力してしまう。

本実施例に係るスマートフォン１は、このような誤動作をしないように構成されている。
具体的には、電圧監視部３４は、切替部３３に対して出力するＨｉｇｈ信号を充電制御部３２にも出力する。充電制御部３２は、電圧監視部３４から出力されたＨｉｇｈ信号に基づき、切替部３３に切断状態にする旨の信号を出力する。切替部３３は、切断状態にする旨の信号を入力している状態では、たとえ、電圧監視部３４からＬｏｗ信号を入力したとしても、接続状態にしない。なお、第２経路Ｒ２を接続状態又は切断状態に切り替える条件は、上述に限られず、他の条件が追加されてもよい。

また、第２経路Ｒ２は、第１経路Ｒ１よりもインピーダンスが低くなるように構成されているので、切替部３３が接続状態の場合には、第２外部インターフェイス１５から供給される電力は、第２経路Ｒ２に流れる。

このようにして、スマートフォン１は、電圧監視点に印加されている電圧値（充電池の電圧値）が所定の電圧範囲の場合、切替部３３を接続状態に切り替えることにより、第２充電電流が第２経路Ｒ２を介して充電池３１に供給されるように制御するので、安全に、効率よく、短時間で充電池３１に充電を行うことができる。

なお、スマートフォン１は、第１経路Ｒ１上に別途、切替部を設ける構成でもよい。このような構成によれば、スマートフォン１は、第１経路Ｒ１により充電池３１に充電を行う場合には、第１経路Ｒ１上に設けた切替部を接続状態に切り替え、かつ切替部３３を切断状態に切り替える。また、スマートフォン１は、第２経路Ｒ２により充電池３１に充電を行う場合には、第１経路Ｒ１上に設けた切替部を切断状態に切り替え、かつ切替部３３を接続状態に切り替える。

また、スマートフォン１は、以下に示す効果も奏する。
スマートフォン１は、電圧監視部３４により電圧監視をハード的に行うので、ＢＢＩＣ等のシステムに絶対最大定格を超えるような異常な電圧がかからないように素早く制限することができる。

スマートフォン１は、上述したように、第２経路Ｒ２により充電池３１に充電を行っている場合において、電圧監視点に印加されている電圧値が所定の電圧範囲よりも高くなった場合には、第２経路Ｒ２から第１経路Ｒ１に切り替えて、充電池３１に充電を行う。よって、スマートフォン１は、電圧監視点に印加されている電圧値が所定の電圧範囲よりも高くなった場合には、充電制御部３２による充電制御に切り替わるので、充電池３１を正確に満充電することができる。

スマートフォン１は、電圧監視点に印加されている電圧値が所定の電圧範囲のときに、第１経路Ｒ１とは異なる第２経路Ｒ２を用いて充電を行うので、置台型充電器から充電池３１までを最短距離で結線することができ、充電時の発熱を最小限に抑制することができる。

また、本発明に係る電子機器は、スマートフォン１には限られない。本発明は、ＰＨＳ（登録商標；ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、ゲーム機、ナビゲーション装置、パーソナルコンピュータ、通信機能に特化した通信専用モジュール等、様々な装置に適用可能である。

また、本実施例では、主にスマートフォンの構成と動作について説明したが、これに限られず、各構成要素を備え、安全に、効率よく、短時間で充電池に充電するように制御する制御方法、及びプログラムとして構成されてもよい。

さらに、スマートフォンの機能を実現するためのプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。

ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

なお、本実施形態においては、充電制御部が、充電池の電圧値が所定の電圧範囲の場合、第２充電電流が第２経路を介して充電池に供給されるように制御しているが、充電制御部ではなく、充電制御部、電圧監視部及び切替部と情報の送受信可能な制御部により、上述の処理を行ってもよい。つまり、当該制御部は、電圧監視部により監視される充電池の電圧値が所定の電圧範囲の場合、切替部を切断状態から接続状態に切り替えて、第２充電電流が第２経路を介して充電池に供給されるように制御してもよい。

１スマートフォン
１４第１外部インターフェイス
１５第２外部インターフェイス
３１充電池
３２充電制御部
３３切替部
３４電圧監視部
Ｒ１第１経路
Ｒ２第２経路

Claims

第１充電電流が流れる第１経路と、
前記第１充電電流の最大値よりも大きい第２充電電流が流れる第２経路と、
前記第２経路上に配置され、前記第２経路を接続状態と切断状態に切り替える切替部と、
前記第１経路上に配置され、充電池に充電を行う際に電力制御を行う充電制御部と、
前記充電池の電圧値を監視する電圧監視部と、を備え、
前記充電制御部は、前記充電池の電圧値が所定の電圧範囲の場合、前記切替部を接続状態に切り替えることにより、前記第２充電電流が前記第２経路を介して前記充電池に供給されるように制御し、
前記切替部は、前記第２経路を切断状態にする信号を受信している状態では、前記電圧監視部から前記第２経路を接続状態にする信号を受信した場合であっても前記第２経路を接続状態とはしない
電子機器。
第１充電電流が流れる第１経路と、
前記第１充電電流の最大値よりも大きい第２充電電流が流れる第２経路と、
前記第２経路上に配置され、前記第２経路を接続状態と切断状態に切り替える切替部と、
前記第１経路上に配置され、充電池に充電を行う際に電力制御を行う充電制御部と、
前記充電池の電圧値を監視する電圧監視部と、を備える電子機器の制御方法であって、
前記電子機器が、前記充電池の電圧値が所定の電圧範囲の場合、前記切替部を接続状態に切り替えることにより、前記第２充電電流が前記第２経路を介して前記充電池に供給されるように制御し、
前記電子機器が、前記第２経路を切断状態にする信号を受信している状態では、前記電圧監視部から前記第２経路を接続状態にする信号を受信した場合であっても前記第２経路を接続状態とはしない
電子機器の制御方法。