内部抵抗測定装置、電池残量測定装置、携帯端末および内部抵抗測定方法
【構成】 携帯電話機１０はプロセッサ２４を含み、プロセッサ２４は、電源制御回路４０を指示して、通常使用しない近距離無線通信回路３６に二次電池４２からの電力を供給する。電力を供給する前後における、二次電池４２の電池電圧が電池電圧モニタ回路４４で検出され、電池電圧の変化を負荷電流の変化で割ることにより、二次電池４２の等価的な内部抵抗が算出される。ただし、近距離無線通信回路３６に電力を供給する前後の負荷電流ないしその差分は予め算出されている。
【効果】 電池からの電力を増加させ、増加の前後における、電池電圧の変化を負荷電流の変化で割ることにより、内部抵抗を算出するので、温度変化や経年変化があっても、正しい内部抵抗を測定することができる。
【効果】 電池からの電力を増加させ、増加の前後における、電池電圧の変化を負荷電流の変化で割ることにより、内部抵抗を算出するので、温度変化や経年変化があっても、正しい内部抵抗を測定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内部抵抗測定装置、電池残量測定装置、携帯端末および内部抵抗測定方法に関し、特にたとえば、二次電池を使用する電子機器に適用される、内部抵抗測定装置、電池残量測定装置、携帯端末および内部抵抗測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の内部抵抗測定装置の一例が特許文献１に開示されている。この特許文献１の電池内部抵抗測定装置では、充電器に、３つの蓄電池を直列に接続した回路を電流測定器を直列に介して並列に接続すると共に負荷を並列に接続する。そして、蓄電池個々の両端間に定電流交流電源から定電流交流を順次供給し、そのときの各蓄電池の電圧降下を電圧測定器で順次測定する。常時は充電器から各蓄電池に定電圧を印加すると共に負荷に電流を流している。この状態で定電流交流電源を１つの蓄電池に接続しそのときの蓄電池の電圧降下を電圧測定器で測定すると共に電流測定器で電流を測定する。そして、定電流交流電源からの定電流値から電流測定器で測定した電流値を引いて蓄電池に流れる電流を求め、これと電圧測定器で測定した降下電圧値とから蓄電池の内部抵抗を求める。
【特許文献１】特開２００３−１２１５１６[G01R 31/36, H01M 10/48]
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、背景技術の電池内部抵抗測定装置では、電流測定器および定電流交流電源を設ける必要があり、装置が大きくなってしまうとともに、高価になってしまう。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、内部抵抗測定装置、電池残量測定装置、携帯端末および内部抵抗測定方法を提供することである。
【０００５】
また、この発明の他の目的は、正確に内部抵抗を測定できる、内部抵抗測定装置、電池残量測定装置、携帯端末および内部抵抗測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【０００７】
第１の発明は、電池と、電池の電圧を測定する測定部と、電池からの電力を変化させる変化部と、変化部による電力の変化前の電流値および電圧値と、変化部による電力の変化後の電流値および電圧値とに基づいて、電池の内部抵抗を算出する算出部を備える、内部抵抗測定装置である。
【０００８】
第１の発明では、内部抵抗測定装置（１００´）は、電池（４２）と、測定部（４４）と、変化部（２４、４０、４６）と、算出部（２４）とを備える。電池は、たとえば、二次電池である。測定部は、電池の電圧を測定する。変化部は、電池からの電力を変化させる。算出部は、変化部による電力の変化前の電流値および電圧値と、変化部による電力の変化後の電流値および電圧値とに基づいて、電池の内部抵抗を算出する。つまり、電圧値の変化を電流値の変化で割ることにより、電池の内部抵抗が算出される。
【０００９】
第１の発明によれば、電池からの電力を変化された場合に、その変化の前後における、電圧値の変化と電流値の変化とに基づいて電池の内部抵抗を算出するので、温度変化や経年変化があっても、正しく内部抵抗を測定することができる。また、電池からの電力を変化させるだけなので、簡単に内部抵抗を測定することができる。さらに、別の測定装置を設ける必要が無く、装置がいたずらに大きくなってしまったり、高価になってしまったりすることがない。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明に従属し、変化部は、電池からの電力が供給されるシステム回路と、電池からの電力が供給される補正回路と、補正回路への電力の供給をオン／オフする切替部を含む。
【００１１】
第２の発明では、変化部は、システム回路（１０２）と、補正回路（１０４）と、切替部（２４、４０、４０ａ）を含む。システム回路には、電池からの電力が供給される。補正回路にもまた、電池からの電力が供給される。切替部は、補正回路への電力の供給をオン／オフする。これによって、電池からの電力が変化される。
【００１２】
第２の発明によれば、切替部によって、電池からの電力が変化されるので、正確に内部抵抗を測定することができる。
【００１３】
第３の発明は、第１の発明に従属し、変化部は、電池からの電力が供給されるシステム回路と、システム回路へのクロック信号を制御する制御部を含み、クロック信号の周波数を変化させることにより、電力を変化させる。
【００１４】
第３の発明では、変化部は、システム回路（１０２）と、制御部（４６）とを含む。システム回路には、電池からの電力が供給される。制御部は、システム回路へのクロック信号を制御する。したがって、クロック信号の周波数を変化させることにより、電力が変化される。
【００１５】
第３の発明によれば、クロック信号の周波数を変化させるだけで、電池からの電力が変化されるので、第２の発明と同様に、簡単に内部抵抗を測定することができる。
【００１６】
第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに記載の内部抵抗測定装置により測定された内部抵抗に基づいて、電池残量を計測する計測部を備える、電池残量測定装置である。
【００１７】
第４の発明では、電池残量計測装置（１００，１００´）は、計測部（２４）を備える。計測部は、上記のいずれかの内部抵抗測定装置により測定された内部抵抗に基づいて、電池残量を計測する。
【００１８】
第４の発明によれば、正確に計測された内部抵抗に基づいて電池残量を測定するので、電池残量も正しく測定することができる。
【００１９】
第５の発明は、第４の発明に記載の電池残量装置を備える、携帯端末である。
【００２０】
第５の発明では、携帯端末（１０）は、上記の電池残量装置を備える。したがって、たとえば、正しく測定された電池残量が、図柄または数値で、携帯端末のディスプレイに表示される。
【００２１】
第５の発明によれば、正しい電池残量を使用者に報知することができる。
【００２２】
第６の発明は、電池の内部抵抗を測定する内部抵抗測定方法であって、コンピュータは、（ａ）電池の電圧を測定し、（ｂ）電池からの電力を変化させ、（ｃ）ステップ（ｂ）による電力の変化前の電流値および電圧値と、ステップ（ｂ）による電力の変化後の電流値および電圧値とに基づいて、電池の内部抵抗を算出する、内部抵抗測定方法である。
【００２３】
第６の発明においても、第１の発明と同様に、簡単かつ正確に内部抵抗を測定することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、電池からの電力を変化させる前後における、電池電圧の変化量と負荷電流の変化量とから電池の内部抵抗を算出するので、温度変化や経年変化があっても、正確に内部抵抗を測定することができる。また、電池からの電力を変化させるだけなので、簡単に内部抵抗を測定することができる。つまり、別の測定装置を付加する必要がないため、装置がいたずらに大きくなることおよびコストが高くなることを防止することができる。されに、電池の内部抵抗を正確に測定するので、電池残量も正確に測定することができる。
【００２５】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１はこの発明の一実施例の携帯電話機の電気的な構成を示すブロック図である。
【図２】図２は図１に示す携帯電話機に用いられる二次電池のセル電圧と電池残量との対応関係を示すグラフである。
【図３】図３は図１に示す携帯電話機を用いた電池残量測定装置の一例を示す図解図である。
【図４】図４は図１に示す携帯電話機を用いた電池残量測定装置の他の例を示す図解図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１を参照して、この実施例の携帯電話機１０は携帯端末の一種であり、ＣＰＵまたはコンピュータと呼ばれるプロセッサ２４を含む。このプロセッサ２４には、無線通信回路１４、Ａ／Ｄ変換器１６、Ｄ／Ａ変換器２０、キー入力装置２６、表示ドライバ２８、フラッシュメモリ３２、ＲＡＭ３４、近距離無線通信回路３６、電源制御回路４０、電池電圧モニタ回路４４およびクロック制御回路４６が接続される。また、無線通信回路１４にはアンテナ１２が接続され、Ａ／Ｄ変換器１６にはマイク１８が接続され、Ｄ／Ａ変換器２０にはアンプ（図示せず）を介して、スピーカ２２が接続される。また、表示ドライバ２８にはディスプレイ３０が接続され、電源制御回路４０には二次電池４２が接続され、クロック制御回路４６には発振器４８が接続される。
【００２８】
プロセッサ２４は、制御用のＩＣであり、携帯電話機１０の全体制御を司る。ＲＡＭ３４は、プロセッサ２４の作業領域（描画領域を含む）ないしバッファ領域として用いられる。フラッシュメモリ３２には、携帯電話機１０の文字、画像、音声、音および映像のようなコンテンツのデータなどが記録される。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器１６は、当該Ａ／Ｄ変換器１６に接続されたマイク１８を通して入力される音声ないし音についてのアナログ音声信号を、デジタル音声信号に変換する。Ｄ／Ａ変換器２０は、デジタル音声信号をアナログ音声信号に変換（復号）して、アンプを介してスピーカ２２に与える。したがって、アナログ音声信号に対応する音声ないし音がスピーカ２２から出力される。
【００３０】
キー入力装置２６は、通話キーおよび終話キーなどを備えるとともに、「０」−「９」キー、「＊」キーおよび「＃」キーを含むダイヤルキーも備える。そして、使用者が操作したキーの情報（キーデータ）はプロセッサ２４に入力される。
【００３１】
なお、キー入力装置２６に含まれる各キーが操作されると、フィードバック処理が実行され、スピーカ２２とは異なるスピーカ（図示せず）からフィードバック音が出力される。そのため、使用者は、フィードバック音を聞くことで、キー入力操作に対する操作感を得ることができる。
【００３２】
表示ドライバ２８は、プロセッサ２４の指示の下、当該表示ドライバ２８に接続されたディスプレイ３０の表示を制御する。なお、表示ドライバ２８は表示する画像データを一時的に記憶するビデオメモリ（図示せず）を含む。
【００３３】
近距離無線通信回路３６は、Ｗｉ−Ｆｉのような無線ＬＡＮによる近距離の無線通信を行う回路である。通常、近距離無線通信の機能は不使用の状態にされており、使用者の操作に応じて起動（実行）される。つまり、通常、近距離無線通信回路３６には電力が供給されておらず、近距離無線機能を実行するときに電力が供給される。
【００３４】
なお、この実施例では、近距離無線通信回路３６の例として、無線ＬＡＮを挙げているが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）でもよい。または、近距離無線通信回路３６に代えて、赤外線の送信機および受信機を含む無線通信モジュールを設けて、赤外線による無線通信を行ってもよい。
【００３５】
電源制御回路４０は、電源管理用のＩＣであり、リチウムイオン電池である二次電池４２と接続される。この電源制御回路４０には、複数のスイッチ（図面では「ＳＷ」と表記する）４０ａ、４０ｂ、…が設けられ、二次電池４２の電圧に基づく電源を各回路コンポーネントに選択的に供給する。簡単のため、この実施例では、スイッチ４０ａを介して近距離無線通信回路３６に接続される電源線のみを示してあるが、他の回路コンポーネントについても同様である。
【００３６】
たとえば、携帯電話機１０の主電源がオンされた状態（電源オン状態）では、電源制御回路４０は、携帯電話機１０のすべての回路コンポーネントのうち、通常使用する回路コンポーネント（図１では、近距離無線通信回路３６を除く回路コンポーネント）に電源を供給する。
【００３７】
ただし、通常使用する回路コンポーネントは、使用者の操作によらないで、主電源がオンされたときに、二次電池４２からの電力が供給される回路コンポーネントである。なお、詳細な説明は省略するが、省電力のために、ディスプレイ３０のバックライトやディスプレイ３０の表示は、それぞれ、異なる所定時間を経過した後にオフされるが、ディスプレイ３０は通常使用する回路コンポーネントに含まれ、ディスプレイ３０の表示はオンされているものとする。
【００３８】
一方、携帯電話機１０の主電源がオフされた状態（電源オフ状態）では、電源制御回路４０は、プロセッサ２４およびキー入力装置２６以外の回路コンポーネントに電源を供給しない。電源制御回路４０は、電源オフ状態で、キー入力装置２６によって主電源をオンする操作が行われると、プロセッサ２４によって起動される。また、電源制御回路４０は、電源オン状態で、キー入力装置２６によって主電源をオフする操作が行われると、プロセッサ２４によって停止される。
【００３９】
電池電圧モニタ回路４４は、二次電池４２から電源制御回路４０に与えられる電圧（電池電圧）を検出し、検出した電池電圧の値に対応するデータ（数値データ）をプロセッサ２４に与える。プロセッサ２４は、電池電圧モニタ回路４４から与えられる数値データが示す電池電圧に基づいて電池残量を求める。図２には、電池のセル電圧と電池残量との関係を示すグラフが示される。これは、図１に示す携帯電話機１０に用いられる二次電池４２（バッテリ）についての特性であり、実際に計測されたものである。図２からも明らかなように、セル電圧が低下するにつれて電池残量が少なくなる。たとえば、電池残量は、図柄または数値或いはそれらの両方をディスプレイ３０に表示することにより、使用者に報知される。詳細な説明は省略するが、図２に示すようなセル電圧と電池残量との関係は、或る関数（数２参照）で定義され、セル電圧に応じて電池残量が算出される。
【００４０】
また、プロセッサ２４には、クロック制御回路４６からのクロック信号ＣＬＫが与えられる。クロック制御回路４６は、ＰＬＬ(Phase Locked Loop)回路を用いて、発振器４８から与えられる所定の周波数のクロック信号を、プロセッサ２４からの指示に従う周波数に変換して、周波数を変換したクロック信号ＣＬＫをプロセッサ２４に与える。つまり、クロック制御回路４６から与えられるクロック信号ＣＬＫの周波数が、プロセッサ２４の動作周波数となる。
【００４１】
また、無線通信回路１４は、ＣＤＭＡ方式での無線通信を行うための回路である。たとえば、使用者がキー入力装置２６を用いて音声発信を指示すると、無線通信回路１４は、プロセッサ２４の指示の下、音声発信処理を実行し、アンテナ１２を介して音声発信信号を出力する。音声発信信号は、基地局および通信網（図示せず）を経て相手の電話機に送信される。そして、相手の電話機において着信処理が行われると、接続状態（通信可能状態）が確立され、プロセッサ２４は通話処理を実行する。
【００４２】
通常の通話処理について具体的に説明すると、相手の電話機から送られてきた変調音声信号（高周波信号）はアンテナ１２によって受信される。受信された変調音声信号には、無線通信回路１４によって復調処理および復号処理が施される。そして、これらの処理によって得られた受話音声信号は、Ｄ／Ａ変換器２０によってアナログ音声信号に変換された後、スピーカ２２から出力される。一方、マイク１８を通して取り込まれた送話音声信号は、Ａ／Ｄ変換器１６によってデジタル音声信号に変換された後、プロセッサ２４に与えられる。デジタル音声信号に変換された送話音声信号には、プロセッサ２４の指示の下、無線通信回路１４によって符号化処理および変調処理が施され、アンテナ１２を介して出力される。したがって、変調音声信号は、基地局および通信網を介して相手の電話機に送信される。
【００４３】
また、相手の電話機からの発信信号がアンテナ１２によって受信されると、無線通信回路１４は、着呼（音声着信ともいう）をプロセッサ２４に通知する。これに応じて、プロセッサ２４は、表示ドライバ２８を制御して、着信通知に記述された発信元情報（電話番号）をディスプレイ３０に表示する。また、これとほぼ同時に、プロセッサ２４は、スピーカ２２とは異なるスピーカ（図示せず）から着信音（着信メロディ、着信音声と言うこともある）を出力させる。
【００４４】
そして、使用者が、通話キーを用いて応答操作を行うと、無線通信回路１４は、プロセッサ２４の指示の下、音声着信処理を実行する。これにより、接続状態（通信可能状態）が確立され、プロセッサ２４は上述した通常の通話処理を実行する。
【００４５】
また、通話可能状態に移行した後に終話キーによって通話終了操作が行われると、プロセッサ２４は、無線通信回路１４を制御して、通話相手に通話終了信号を送信する。通話終了信号の送信後、プロセッサ２４は、通話処理を終了する。また、先に通話相手から通話終了信号を受信した場合も、プロセッサ２４は、通話処理を終了する。さらに、通話相手によらず、移動通信網から通話終了信号を受信した場合も、プロセッサ２４は通話処理を終了する。
【００４６】
なお、携帯電話機１０は、ネットワーク（図示せず）に接続されるサーバとのデータ通信を確立することで、メール機能およびブラウザ機能を実行することができる。さらに、ＲＡＭ３４に記憶されているアドレス帳データを管理するアドレス帳機能も実行することができる。
【００４７】
このような携帯電話機１０では、上述したように、電池残量をディスプレイ３０に表示するのが一般的である。図示は省略するが、電池を模した図柄がディスプレイ３０に表示され、その内部のメモリ図柄の表示を段階的に変化させることにより、電池残量が示される。または、電池残量が数値（パーセント）でディスプレイ３０に表示される。または、電池残量が図柄および数値の両方でディスプレイ３０に表示される。
【００４８】
図３には、図１に示す携帯電話機１０の一部を用いた電池残量測定装置１００の一例が示される。図３においては、図１に示す携帯電話機１０と同じ回路コンポーネントについては同じ参照符号を付してある。また、図３においては、点線枠で示すように、二次電池４２を、直流電源（セル電圧Ｖｃｅｌｌ）および内部抵抗Ｒｃｅｌｌを用いた等価回路で示してある。
【００４９】
図３に示すように、システム回路１０２と二次電池４２とが接続され、その接続点に電池電圧モニタ回路４４が接続される。また、二次電池４２およびシステム回路１０２は接地される。システム回路１０２は、電源オン状態で、通常、二次電池４２からの電力が供給（電源が付与）される回路コンポーネント（この実施例では、図１の１４−３４、４６、４８）を含む。図３（図４も同じ）では、簡単のため、システム回路１０２に含まれる回路コンポーネントとしてプロセッサ２４のみを示してある。ただし、電池電圧モニタ回路４４もまた、電源オン状態で、通常、二次電池４２からの電力が供給される回路コンポーネントである。図１に示したように、電池電圧モニタ回路４４はプロッセサ２４に接続される。また、上述したように、近距離無線通信回路３６には、通常、二次電池３６からの電力は供給されないため、この近距離無線通信回路３６はシステム回路１０２に含まれない。したがって、図３では、近距離無線通信回路３６は省略してある。
【００５０】
なお、後述するように、電源制御回路４０は、電源オン状態で、通常、二次電池４２からの電力が供給される回路コンポーネントであるが、図３の説明では不要であるため、省略してある。
【００５１】
また、この実施例では、システム回路１０２に、ディスプレイ３０を含むようにしてあるが、ディスプレイ３０は、電源オン状態で、二次電池４２からの電力が停止されることがあるため、システム回路１０２に含めないようにしてもよい。
【００５２】
この図３に示す電池残量測定装置１００では、電池電圧モニタ回路４４で検出される二次電池４２の出力電圧Ｖｂａｔ、二次電池４２の内部抵抗Ｒｃｅｌｌおよびシステム回路１０２に流れる負荷電流Ｉｓｙｓを用いて、セル電圧Ｖｃｅｌｌを算出し、図２に示した特性に基づいて電池残量Ｒｅｍａｉｎを求めることができる。つまり、セル電圧Ｖｃｅｌｌは、数１に従って算出される。また、電池残量Ｒｅｍａｉｎは、数２に従って算出される。ただし、負荷電流Ｉｓｙｓおよび内部抵抗Ｒｃｅｌｌは、製品の出荷前に測定された値であり、その数値データがフラッシュメモリ３２に記憶される。また、関数ｆｕｎｃは、図２に示すグラフに基づいて導出される。ただし、図２に示した関係をテーブルデータとしてフラッシュメモリ３２に記憶しておき、このテーブルデータを参照して、数１で算出されたセル電圧Ｖｃｅｌｌに対応する電池残量Ｒｅｍａｉｎを求めるようにしてもよい。
【００５３】
［数１］
Ｖｃｅｌｌ＝Ｖｂａｔ＋Ｒｃｅｌｌ×Ｉｓｙｓ
［数２］
Ｒｅｍａｉｎ＝ｆｕｎｃ（Ｖｃｅｌｌ）
しかし、二次電池４２の内部抵抗Ｒｃｅｌｌの値は、電池部品によって電池毎にばらつきがあり、また、温度変化や経年変化（劣化）によって変動する。したがって、正しい電池残量Ｒｅｍａｉｎが測定されない可能性がある。
【００５４】
そこで、この実施例では、二次電池４２からの電力を増加させることにより、その電力の変化前の出力電圧Ｖｂａｔ（以下、「出力電圧Ｖｂａｔ１」という）および負荷電流Ｉｓｙｓと、その電力の変化後の出力電圧Ｖｂａｔ（以下、「出力電圧Ｖｂａｔ２」という）および負荷電流Ｉｓｙｓ´とを用いることにより、正しい内部抵抗Ｒｃｅｌｌを算出し、これに基づいて電池残量Ｒｅｍａｉｎを測定するようにしてある。
【００５５】
具体的には、図４に示す電池残量測定装置１００´が構成される。この電池残量測定装置１００´は、内部抵抗測定装置としても機能する。以下、図４を用いて、内部抵抗の測定方法および電池残量の測定方法を説明するが、図３を用いて説明した内容と重複する内容については、説明を省略することにする。
【００５６】
図４では、二次電池４２とシステム回路１０２との接続点に、直列接続されたスイッチ４０ａおよび補正回路１０４が接続される。また、補正回路１０４は接地される。補正回路１０４は、電源オン状態で、通常、二次電池４２からの電力が供給されない回路コンポーネントであり、たとえば、図１に示した近距離無線通信回路３６に相当する。また、図１に示したように、スイッチ４０ａは、電源制御回路４０に含まれる。なお、スイッチ４０ｂなどの他のスイッチは省略してある。上述したように、電源制御回路４０は、電源オン状態で、通常、二次電池４２からの電力が供給される回路コンポーネントである。したがって、内部抵抗を測定する際には、プロセッサ２４の指示に従って、電源制御回路４０がスイッチ４０ａをオンまたはオフし、近距離無線通信回路３６への電力（電源）を供給または停止する。つまり、電源制御回路４０では、システム回路１０２に含まれるプロセッサ２４からの切替信号がスイッチ４０ａに与えられる。
【００５７】
なお、図４に示される実施例では、補正回路１０４として、図１に示される近距離無線通信回路３６を選択したため、この近距離無線通信回路３６に接続されるスイッチ４０ａを、プロセッサ２４からの指示に従って制御している。しかし、補正回路１０４として、近距離無線通信回路３６以外の他の回路コンポーネントを選択した場合には、この他の回路コンポーネントに接続される、電源制御回路４０のスイッチを、プロセッサからの指示に従って制御し、補正回路１０４への電力の供給／停止が制御される。たとえば、補正回路１０４としては、近距離無線通信回路３６以外にも、ディスプレイ３０などを用いることができる。また、補正回路１０４は、１つの回路コンポーネントに限定される必要はなく、ディスプレイ３０および近距離無線通信回路３６など、２つ以上の回路コンポーネントを含んでもよい。
【００５８】
スイッチ４０ａがオフの場合には、補正回路１０４に電力が供給されないため、上述の数１に従って、セル電圧Ｖｃｅｌｌが算出される。ただし、後述するスイッチ４０ａがオンの場合と区別するために、数３に示すように、電池電圧をＶｂａｔ１で示す。
【００５９】
［数３］
Ｖｃｅｌｌ＝Ｖｂａｔ１＋Ｒｃｅｌｌ×Ｉｓｙｓ
一方、スイッチ４０ａがオンの場合には、補正回路１０４に電力が供給されるため、数４に示すように、セル電圧Ｖｃｅｌｌが算出される。ただし、上述のスイッチ４０ａがオフの場合と区別するために、数４では電池電圧をＶｂａｔ２で示す。当然のことではあるが、補正回路１０４に電力が供給されるため、Ｖｂａｔ１＞Ｖｂａｔ２である。
【００６０】
［数４］
Ｖｃｅｌｌ＝Ｖｂａｔ２＋Ｒｃｅｌｌ×Ｉｓｙｓ´
Ｉｓｙｓ´＝Ｉｓｙｓ＋Ｉａｄｄ
ただし、補正回路１０４の負荷電流Ｉａｄｄもまた、予め測定された値であり、その数値データがフラッシュメモリ３２に記憶されている。
【００６１】
数３と数４の上側の式との辺々を引いて、内部抵抗Ｒｃｅｌｌについて整理すると、数５が得られる。
【００６２】
［数５］
Ｒｃｅｌｌ＝（Ｖｂａｔ１−Ｖｂａｔ２）／Ｉａｄｄ
つまり、補正回路１０４に電力を供給する前後における、電池電圧の変化（差分）を、負荷電流の変化（差分）で割ることにより、内部抵抗Ｒｃｅｌｌが算出される。したがって、温度変化や経年変化があっても、二次電池４２の内部抵抗Ｒｃｅｌｌを正しく測定することができる。
【００６３】
このように数５で得られた内部抵抗Ｒｃｅｌｌの値を数１に代入することにより、セル電圧Ｖｃｅｌｌが算出される。さらに、算出されたセル電圧Ｖｃｅｌｌを数２に代入することにより、電池残量Ｒｅｍａｉｎが算出される。つまり、正しい内部抵抗Ｒｃｅｌｌを用いるので、正しい電池残量Ｒｅｍａｉｎを測定することができる。このような内部抵抗Ｒｃｅｌｌ、セル電圧Ｖｃｅｌｌおよび電池残量Ｒｅｍａｉｎの算出は、プロセッサ２４によって、電池電圧モニタ回路４４からの数値データおよびフラッシュメモリ３２に記憶された負荷電流の数値データを参照して実行される。
【００６４】
詳細な説明は省略するが、内部抵抗Ｒｃｅｌｌの測定は、携帯電話機の主電源がオンされて所定時間が経過した後（過渡状態を過ぎた後）に実行したり、所定時間（たとえば、週十分間〜数時間）毎のように定期的に実行したりしてよい。内部抵抗Ｒｃｅｌｌが測定されると、その数値データがフラッシュメモリ３２に記憶（上書き）される。つまり、内部抵抗Ｒｃｅｌｌの値が更新される。通常は、フラッシュメモリ３２に記憶された内部抵抗Ｒｃｅｌｌの値を用いて、電池残量Ｒｅｍａｉｎがディスプレイ３０に表示される。
【００６５】
この実施例によれば、近距離無線通信回路のような通常使用しない補正回路に電力を供給することにより、電池からの電力を増加させる前後における、電池電圧の変化を負荷電流の変化で割ることにより、電池の内部抵抗を算出するので、温度変化や経年変化があっても、当該電池の内部抵抗を正しく測定することができる。したがって、電池のセル電圧を正しく求めることができ、それによって、正しい電池残量を測定することができる。また、補正回路に電力を供給するだけなので、簡単に内部抵抗を測定することができる。さらに、別の測定装置を設ける必要が無いため、装置がいたずらに大きくなってしまったり、高価になってしまったりすることがない。
【００６６】
なお、この実施例では、補正回路に電力を供給することにより、電池からの電力を増加させるようにしたが、これに限定される必要はない。たとえば、システム回路に含まれるいずれかの回路コンポーネントの電源をオフすることにより、電池からの電力を低減させた場合に、電力を低減させる前後における、電池電圧の変化を負荷電流の変化で割ることにより、内部抵抗を求めることもできる。
【００６７】
また、補正回路に電力を供給することに代えて、システム回路へのクロック信号の周波数を高めることにより、負荷電流を増加させて、電池電圧を低減させるようにしてもよい。たとえば、上述の実施例において、プロセッサの指示に従って、クロック制御回路からプロセッサに与えられるクロック信号の周波数を、通常の周波数の数倍（たとえば、２〜３倍）に増大させることにより、プロセッサの動作周波数を高める。プロセッサの動作周波数が高められると、負荷電流が増大され、したがって、電池電圧が低減される。したがって、クロック信号の周波数を高める前後における、電池電圧の変化を負荷電流の変化で割ることにより、内部抵抗を算出することができる。ただし、かかる場合には、通常時の動作周波数でプロセッサが動作している場合の負荷電流と、プロセッサの動作周波数が高められた場合の負荷電流を予め測定し、フラッシュメモリ３２等に記憶しておく必要がある。
【００６８】
なお、ここでは、クロック信号の周波数を高めるようにしてあるが、クロック信号の周波数を低下（たとえば、４／５倍、３／４倍）させることにより、動作周波数を低下させる前後における、電池電圧の変化を負荷電流の変化で割ることにより、内部抵抗を算出することもできる。このように、動作周波数を低下させると、負荷電流が低減されるため、電池電圧が増大される。また、プロセッサ以外の他の回路コンポーネントに与えられるクロック信号の周波数を変化させてもよい。
【００６９】
また、この実施例では、通信方式として、ＣＤＭＡ方式を採用するようにしてあるが、これに限定される必要は無く、ＬＴＥ(Long Term Evolution)方式、Ｗ−ＣＤＭＡ方式、ＧＳＭ方式、ＴＤＭＡ方式、ＦＤＭＡ方式およびＰＨＳ方式などの他の方式が採用されてもよい。
【００７０】
さらに、この実施例では、携帯電話機に用いられる二次電池の内部抵抗および電池残量を測定する場合について説明したが、これに限定される必要はない。たとえば、電池を使用するとともに電池からの電力を変化させることができる、ノートＰＣ、ＰＤＡ、ゲーム機などの他の電子機器（携帯端末）にも適用することが可能である。
【００７１】
さらにまた、以上の説明で挙げた具体的数値や図示したグラフは、いずれも単なる一例であり、製品の仕様などの必要に応じて適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ …携帯電話機
１４ …無線通信回路
１８ …マイク
２２ …スピーカ
２４ …プロセッサ
２６ …キー入力装置
３０ …ディスプレイ
３２ …フラッシュメモリ
３４ …ＲＡＭ
３６ …近距離無線通信回路
４０ …電源制御回路
４２ …二次電池
４４ …電池電圧モニタ回路
４６ …クロック制御回路
４８ …発振器
【技術分野】
【０００１】
この発明は内部抵抗測定装置、電池残量測定装置、携帯端末および内部抵抗測定方法に関し、特にたとえば、二次電池を使用する電子機器に適用される、内部抵抗測定装置、電池残量測定装置、携帯端末および内部抵抗測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の内部抵抗測定装置の一例が特許文献１に開示されている。この特許文献１の電池内部抵抗測定装置では、充電器に、３つの蓄電池を直列に接続した回路を電流測定器を直列に介して並列に接続すると共に負荷を並列に接続する。そして、蓄電池個々の両端間に定電流交流電源から定電流交流を順次供給し、そのときの各蓄電池の電圧降下を電圧測定器で順次測定する。常時は充電器から各蓄電池に定電圧を印加すると共に負荷に電流を流している。この状態で定電流交流電源を１つの蓄電池に接続しそのときの蓄電池の電圧降下を電圧測定器で測定すると共に電流測定器で電流を測定する。そして、定電流交流電源からの定電流値から電流測定器で測定した電流値を引いて蓄電池に流れる電流を求め、これと電圧測定器で測定した降下電圧値とから蓄電池の内部抵抗を求める。
【特許文献１】特開２００３−１２１５１６[G01R 31/36, H01M 10/48]
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、背景技術の電池内部抵抗測定装置では、電流測定器および定電流交流電源を設ける必要があり、装置が大きくなってしまうとともに、高価になってしまう。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、内部抵抗測定装置、電池残量測定装置、携帯端末および内部抵抗測定方法を提供することである。
【０００５】
また、この発明の他の目的は、正確に内部抵抗を測定できる、内部抵抗測定装置、電池残量測定装置、携帯端末および内部抵抗測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【０００７】
第１の発明は、電池と、電池の電圧を測定する測定部と、電池からの電力を変化させる変化部と、変化部による電力の変化前の電流値および電圧値と、変化部による電力の変化後の電流値および電圧値とに基づいて、電池の内部抵抗を算出する算出部を備える、内部抵抗測定装置である。
【０００８】
第１の発明では、内部抵抗測定装置（１００´）は、電池（４２）と、測定部（４４）と、変化部（２４、４０、４６）と、算出部（２４）とを備える。電池は、たとえば、二次電池である。測定部は、電池の電圧を測定する。変化部は、電池からの電力を変化させる。算出部は、変化部による電力の変化前の電流値および電圧値と、変化部による電力の変化後の電流値および電圧値とに基づいて、電池の内部抵抗を算出する。つまり、電圧値の変化を電流値の変化で割ることにより、電池の内部抵抗が算出される。
【０００９】
第１の発明によれば、電池からの電力を変化された場合に、その変化の前後における、電圧値の変化と電流値の変化とに基づいて電池の内部抵抗を算出するので、温度変化や経年変化があっても、正しく内部抵抗を測定することができる。また、電池からの電力を変化させるだけなので、簡単に内部抵抗を測定することができる。さらに、別の測定装置を設ける必要が無く、装置がいたずらに大きくなってしまったり、高価になってしまったりすることがない。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明に従属し、変化部は、電池からの電力が供給されるシステム回路と、電池からの電力が供給される補正回路と、補正回路への電力の供給をオン／オフする切替部を含む。
【００１１】
第２の発明では、変化部は、システム回路（１０２）と、補正回路（１０４）と、切替部（２４、４０、４０ａ）を含む。システム回路には、電池からの電力が供給される。補正回路にもまた、電池からの電力が供給される。切替部は、補正回路への電力の供給をオン／オフする。これによって、電池からの電力が変化される。
【００１２】
第２の発明によれば、切替部によって、電池からの電力が変化されるので、正確に内部抵抗を測定することができる。
【００１３】
第３の発明は、第１の発明に従属し、変化部は、電池からの電力が供給されるシステム回路と、システム回路へのクロック信号を制御する制御部を含み、クロック信号の周波数を変化させることにより、電力を変化させる。
【００１４】
第３の発明では、変化部は、システム回路（１０２）と、制御部（４６）とを含む。システム回路には、電池からの電力が供給される。制御部は、システム回路へのクロック信号を制御する。したがって、クロック信号の周波数を変化させることにより、電力が変化される。
【００１５】
第３の発明によれば、クロック信号の周波数を変化させるだけで、電池からの電力が変化されるので、第２の発明と同様に、簡単に内部抵抗を測定することができる。
【００１６】
第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに記載の内部抵抗測定装置により測定された内部抵抗に基づいて、電池残量を計測する計測部を備える、電池残量測定装置である。
【００１７】
第４の発明では、電池残量計測装置（１００，１００´）は、計測部（２４）を備える。計測部は、上記のいずれかの内部抵抗測定装置により測定された内部抵抗に基づいて、電池残量を計測する。
【００１８】
第４の発明によれば、正確に計測された内部抵抗に基づいて電池残量を測定するので、電池残量も正しく測定することができる。
【００１９】
第５の発明は、第４の発明に記載の電池残量装置を備える、携帯端末である。
【００２０】
第５の発明では、携帯端末（１０）は、上記の電池残量装置を備える。したがって、たとえば、正しく測定された電池残量が、図柄または数値で、携帯端末のディスプレイに表示される。
【００２１】
第５の発明によれば、正しい電池残量を使用者に報知することができる。
【００２２】
第６の発明は、電池の内部抵抗を測定する内部抵抗測定方法であって、コンピュータは、（ａ）電池の電圧を測定し、（ｂ）電池からの電力を変化させ、（ｃ）ステップ（ｂ）による電力の変化前の電流値および電圧値と、ステップ（ｂ）による電力の変化後の電流値および電圧値とに基づいて、電池の内部抵抗を算出する、内部抵抗測定方法である。
【００２３】
第６の発明においても、第１の発明と同様に、簡単かつ正確に内部抵抗を測定することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、電池からの電力を変化させる前後における、電池電圧の変化量と負荷電流の変化量とから電池の内部抵抗を算出するので、温度変化や経年変化があっても、正確に内部抵抗を測定することができる。また、電池からの電力を変化させるだけなので、簡単に内部抵抗を測定することができる。つまり、別の測定装置を付加する必要がないため、装置がいたずらに大きくなることおよびコストが高くなることを防止することができる。されに、電池の内部抵抗を正確に測定するので、電池残量も正確に測定することができる。
【００２５】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１はこの発明の一実施例の携帯電話機の電気的な構成を示すブロック図である。
【図２】図２は図１に示す携帯電話機に用いられる二次電池のセル電圧と電池残量との対応関係を示すグラフである。
【図３】図３は図１に示す携帯電話機を用いた電池残量測定装置の一例を示す図解図である。
【図４】図４は図１に示す携帯電話機を用いた電池残量測定装置の他の例を示す図解図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１を参照して、この実施例の携帯電話機１０は携帯端末の一種であり、ＣＰＵまたはコンピュータと呼ばれるプロセッサ２４を含む。このプロセッサ２４には、無線通信回路１４、Ａ／Ｄ変換器１６、Ｄ／Ａ変換器２０、キー入力装置２６、表示ドライバ２８、フラッシュメモリ３２、ＲＡＭ３４、近距離無線通信回路３６、電源制御回路４０、電池電圧モニタ回路４４およびクロック制御回路４６が接続される。また、無線通信回路１４にはアンテナ１２が接続され、Ａ／Ｄ変換器１６にはマイク１８が接続され、Ｄ／Ａ変換器２０にはアンプ（図示せず）を介して、スピーカ２２が接続される。また、表示ドライバ２８にはディスプレイ３０が接続され、電源制御回路４０には二次電池４２が接続され、クロック制御回路４６には発振器４８が接続される。
【００２８】
プロセッサ２４は、制御用のＩＣであり、携帯電話機１０の全体制御を司る。ＲＡＭ３４は、プロセッサ２４の作業領域（描画領域を含む）ないしバッファ領域として用いられる。フラッシュメモリ３２には、携帯電話機１０の文字、画像、音声、音および映像のようなコンテンツのデータなどが記録される。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器１６は、当該Ａ／Ｄ変換器１６に接続されたマイク１８を通して入力される音声ないし音についてのアナログ音声信号を、デジタル音声信号に変換する。Ｄ／Ａ変換器２０は、デジタル音声信号をアナログ音声信号に変換（復号）して、アンプを介してスピーカ２２に与える。したがって、アナログ音声信号に対応する音声ないし音がスピーカ２２から出力される。
【００３０】
キー入力装置２６は、通話キーおよび終話キーなどを備えるとともに、「０」−「９」キー、「＊」キーおよび「＃」キーを含むダイヤルキーも備える。そして、使用者が操作したキーの情報（キーデータ）はプロセッサ２４に入力される。
【００３１】
なお、キー入力装置２６に含まれる各キーが操作されると、フィードバック処理が実行され、スピーカ２２とは異なるスピーカ（図示せず）からフィードバック音が出力される。そのため、使用者は、フィードバック音を聞くことで、キー入力操作に対する操作感を得ることができる。
【００３２】
表示ドライバ２８は、プロセッサ２４の指示の下、当該表示ドライバ２８に接続されたディスプレイ３０の表示を制御する。なお、表示ドライバ２８は表示する画像データを一時的に記憶するビデオメモリ（図示せず）を含む。
【００３３】
近距離無線通信回路３６は、Ｗｉ−Ｆｉのような無線ＬＡＮによる近距離の無線通信を行う回路である。通常、近距離無線通信の機能は不使用の状態にされており、使用者の操作に応じて起動（実行）される。つまり、通常、近距離無線通信回路３６には電力が供給されておらず、近距離無線機能を実行するときに電力が供給される。
【００３４】
なお、この実施例では、近距離無線通信回路３６の例として、無線ＬＡＮを挙げているが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）でもよい。または、近距離無線通信回路３６に代えて、赤外線の送信機および受信機を含む無線通信モジュールを設けて、赤外線による無線通信を行ってもよい。
【００３５】
電源制御回路４０は、電源管理用のＩＣであり、リチウムイオン電池である二次電池４２と接続される。この電源制御回路４０には、複数のスイッチ（図面では「ＳＷ」と表記する）４０ａ、４０ｂ、…が設けられ、二次電池４２の電圧に基づく電源を各回路コンポーネントに選択的に供給する。簡単のため、この実施例では、スイッチ４０ａを介して近距離無線通信回路３６に接続される電源線のみを示してあるが、他の回路コンポーネントについても同様である。
【００３６】
たとえば、携帯電話機１０の主電源がオンされた状態（電源オン状態）では、電源制御回路４０は、携帯電話機１０のすべての回路コンポーネントのうち、通常使用する回路コンポーネント（図１では、近距離無線通信回路３６を除く回路コンポーネント）に電源を供給する。
【００３７】
ただし、通常使用する回路コンポーネントは、使用者の操作によらないで、主電源がオンされたときに、二次電池４２からの電力が供給される回路コンポーネントである。なお、詳細な説明は省略するが、省電力のために、ディスプレイ３０のバックライトやディスプレイ３０の表示は、それぞれ、異なる所定時間を経過した後にオフされるが、ディスプレイ３０は通常使用する回路コンポーネントに含まれ、ディスプレイ３０の表示はオンされているものとする。
【００３８】
一方、携帯電話機１０の主電源がオフされた状態（電源オフ状態）では、電源制御回路４０は、プロセッサ２４およびキー入力装置２６以外の回路コンポーネントに電源を供給しない。電源制御回路４０は、電源オフ状態で、キー入力装置２６によって主電源をオンする操作が行われると、プロセッサ２４によって起動される。また、電源制御回路４０は、電源オン状態で、キー入力装置２６によって主電源をオフする操作が行われると、プロセッサ２４によって停止される。
【００３９】
電池電圧モニタ回路４４は、二次電池４２から電源制御回路４０に与えられる電圧（電池電圧）を検出し、検出した電池電圧の値に対応するデータ（数値データ）をプロセッサ２４に与える。プロセッサ２４は、電池電圧モニタ回路４４から与えられる数値データが示す電池電圧に基づいて電池残量を求める。図２には、電池のセル電圧と電池残量との関係を示すグラフが示される。これは、図１に示す携帯電話機１０に用いられる二次電池４２（バッテリ）についての特性であり、実際に計測されたものである。図２からも明らかなように、セル電圧が低下するにつれて電池残量が少なくなる。たとえば、電池残量は、図柄または数値或いはそれらの両方をディスプレイ３０に表示することにより、使用者に報知される。詳細な説明は省略するが、図２に示すようなセル電圧と電池残量との関係は、或る関数（数２参照）で定義され、セル電圧に応じて電池残量が算出される。
【００４０】
また、プロセッサ２４には、クロック制御回路４６からのクロック信号ＣＬＫが与えられる。クロック制御回路４６は、ＰＬＬ(Phase Locked Loop)回路を用いて、発振器４８から与えられる所定の周波数のクロック信号を、プロセッサ２４からの指示に従う周波数に変換して、周波数を変換したクロック信号ＣＬＫをプロセッサ２４に与える。つまり、クロック制御回路４６から与えられるクロック信号ＣＬＫの周波数が、プロセッサ２４の動作周波数となる。
【００４１】
また、無線通信回路１４は、ＣＤＭＡ方式での無線通信を行うための回路である。たとえば、使用者がキー入力装置２６を用いて音声発信を指示すると、無線通信回路１４は、プロセッサ２４の指示の下、音声発信処理を実行し、アンテナ１２を介して音声発信信号を出力する。音声発信信号は、基地局および通信網（図示せず）を経て相手の電話機に送信される。そして、相手の電話機において着信処理が行われると、接続状態（通信可能状態）が確立され、プロセッサ２４は通話処理を実行する。
【００４２】
通常の通話処理について具体的に説明すると、相手の電話機から送られてきた変調音声信号（高周波信号）はアンテナ１２によって受信される。受信された変調音声信号には、無線通信回路１４によって復調処理および復号処理が施される。そして、これらの処理によって得られた受話音声信号は、Ｄ／Ａ変換器２０によってアナログ音声信号に変換された後、スピーカ２２から出力される。一方、マイク１８を通して取り込まれた送話音声信号は、Ａ／Ｄ変換器１６によってデジタル音声信号に変換された後、プロセッサ２４に与えられる。デジタル音声信号に変換された送話音声信号には、プロセッサ２４の指示の下、無線通信回路１４によって符号化処理および変調処理が施され、アンテナ１２を介して出力される。したがって、変調音声信号は、基地局および通信網を介して相手の電話機に送信される。
【００４３】
また、相手の電話機からの発信信号がアンテナ１２によって受信されると、無線通信回路１４は、着呼（音声着信ともいう）をプロセッサ２４に通知する。これに応じて、プロセッサ２４は、表示ドライバ２８を制御して、着信通知に記述された発信元情報（電話番号）をディスプレイ３０に表示する。また、これとほぼ同時に、プロセッサ２４は、スピーカ２２とは異なるスピーカ（図示せず）から着信音（着信メロディ、着信音声と言うこともある）を出力させる。
【００４４】
そして、使用者が、通話キーを用いて応答操作を行うと、無線通信回路１４は、プロセッサ２４の指示の下、音声着信処理を実行する。これにより、接続状態（通信可能状態）が確立され、プロセッサ２４は上述した通常の通話処理を実行する。
【００４５】
また、通話可能状態に移行した後に終話キーによって通話終了操作が行われると、プロセッサ２４は、無線通信回路１４を制御して、通話相手に通話終了信号を送信する。通話終了信号の送信後、プロセッサ２４は、通話処理を終了する。また、先に通話相手から通話終了信号を受信した場合も、プロセッサ２４は、通話処理を終了する。さらに、通話相手によらず、移動通信網から通話終了信号を受信した場合も、プロセッサ２４は通話処理を終了する。
【００４６】
なお、携帯電話機１０は、ネットワーク（図示せず）に接続されるサーバとのデータ通信を確立することで、メール機能およびブラウザ機能を実行することができる。さらに、ＲＡＭ３４に記憶されているアドレス帳データを管理するアドレス帳機能も実行することができる。
【００４７】
このような携帯電話機１０では、上述したように、電池残量をディスプレイ３０に表示するのが一般的である。図示は省略するが、電池を模した図柄がディスプレイ３０に表示され、その内部のメモリ図柄の表示を段階的に変化させることにより、電池残量が示される。または、電池残量が数値（パーセント）でディスプレイ３０に表示される。または、電池残量が図柄および数値の両方でディスプレイ３０に表示される。
【００４８】
図３には、図１に示す携帯電話機１０の一部を用いた電池残量測定装置１００の一例が示される。図３においては、図１に示す携帯電話機１０と同じ回路コンポーネントについては同じ参照符号を付してある。また、図３においては、点線枠で示すように、二次電池４２を、直流電源（セル電圧Ｖｃｅｌｌ）および内部抵抗Ｒｃｅｌｌを用いた等価回路で示してある。
【００４９】
図３に示すように、システム回路１０２と二次電池４２とが接続され、その接続点に電池電圧モニタ回路４４が接続される。また、二次電池４２およびシステム回路１０２は接地される。システム回路１０２は、電源オン状態で、通常、二次電池４２からの電力が供給（電源が付与）される回路コンポーネント（この実施例では、図１の１４−３４、４６、４８）を含む。図３（図４も同じ）では、簡単のため、システム回路１０２に含まれる回路コンポーネントとしてプロセッサ２４のみを示してある。ただし、電池電圧モニタ回路４４もまた、電源オン状態で、通常、二次電池４２からの電力が供給される回路コンポーネントである。図１に示したように、電池電圧モニタ回路４４はプロッセサ２４に接続される。また、上述したように、近距離無線通信回路３６には、通常、二次電池３６からの電力は供給されないため、この近距離無線通信回路３６はシステム回路１０２に含まれない。したがって、図３では、近距離無線通信回路３６は省略してある。
【００５０】
なお、後述するように、電源制御回路４０は、電源オン状態で、通常、二次電池４２からの電力が供給される回路コンポーネントであるが、図３の説明では不要であるため、省略してある。
【００５１】
また、この実施例では、システム回路１０２に、ディスプレイ３０を含むようにしてあるが、ディスプレイ３０は、電源オン状態で、二次電池４２からの電力が停止されることがあるため、システム回路１０２に含めないようにしてもよい。
【００５２】
この図３に示す電池残量測定装置１００では、電池電圧モニタ回路４４で検出される二次電池４２の出力電圧Ｖｂａｔ、二次電池４２の内部抵抗Ｒｃｅｌｌおよびシステム回路１０２に流れる負荷電流Ｉｓｙｓを用いて、セル電圧Ｖｃｅｌｌを算出し、図２に示した特性に基づいて電池残量Ｒｅｍａｉｎを求めることができる。つまり、セル電圧Ｖｃｅｌｌは、数１に従って算出される。また、電池残量Ｒｅｍａｉｎは、数２に従って算出される。ただし、負荷電流Ｉｓｙｓおよび内部抵抗Ｒｃｅｌｌは、製品の出荷前に測定された値であり、その数値データがフラッシュメモリ３２に記憶される。また、関数ｆｕｎｃは、図２に示すグラフに基づいて導出される。ただし、図２に示した関係をテーブルデータとしてフラッシュメモリ３２に記憶しておき、このテーブルデータを参照して、数１で算出されたセル電圧Ｖｃｅｌｌに対応する電池残量Ｒｅｍａｉｎを求めるようにしてもよい。
【００５３】
［数１］
Ｖｃｅｌｌ＝Ｖｂａｔ＋Ｒｃｅｌｌ×Ｉｓｙｓ
［数２］
Ｒｅｍａｉｎ＝ｆｕｎｃ（Ｖｃｅｌｌ）
しかし、二次電池４２の内部抵抗Ｒｃｅｌｌの値は、電池部品によって電池毎にばらつきがあり、また、温度変化や経年変化（劣化）によって変動する。したがって、正しい電池残量Ｒｅｍａｉｎが測定されない可能性がある。
【００５４】
そこで、この実施例では、二次電池４２からの電力を増加させることにより、その電力の変化前の出力電圧Ｖｂａｔ（以下、「出力電圧Ｖｂａｔ１」という）および負荷電流Ｉｓｙｓと、その電力の変化後の出力電圧Ｖｂａｔ（以下、「出力電圧Ｖｂａｔ２」という）および負荷電流Ｉｓｙｓ´とを用いることにより、正しい内部抵抗Ｒｃｅｌｌを算出し、これに基づいて電池残量Ｒｅｍａｉｎを測定するようにしてある。
【００５５】
具体的には、図４に示す電池残量測定装置１００´が構成される。この電池残量測定装置１００´は、内部抵抗測定装置としても機能する。以下、図４を用いて、内部抵抗の測定方法および電池残量の測定方法を説明するが、図３を用いて説明した内容と重複する内容については、説明を省略することにする。
【００５６】
図４では、二次電池４２とシステム回路１０２との接続点に、直列接続されたスイッチ４０ａおよび補正回路１０４が接続される。また、補正回路１０４は接地される。補正回路１０４は、電源オン状態で、通常、二次電池４２からの電力が供給されない回路コンポーネントであり、たとえば、図１に示した近距離無線通信回路３６に相当する。また、図１に示したように、スイッチ４０ａは、電源制御回路４０に含まれる。なお、スイッチ４０ｂなどの他のスイッチは省略してある。上述したように、電源制御回路４０は、電源オン状態で、通常、二次電池４２からの電力が供給される回路コンポーネントである。したがって、内部抵抗を測定する際には、プロセッサ２４の指示に従って、電源制御回路４０がスイッチ４０ａをオンまたはオフし、近距離無線通信回路３６への電力（電源）を供給または停止する。つまり、電源制御回路４０では、システム回路１０２に含まれるプロセッサ２４からの切替信号がスイッチ４０ａに与えられる。
【００５７】
なお、図４に示される実施例では、補正回路１０４として、図１に示される近距離無線通信回路３６を選択したため、この近距離無線通信回路３６に接続されるスイッチ４０ａを、プロセッサ２４からの指示に従って制御している。しかし、補正回路１０４として、近距離無線通信回路３６以外の他の回路コンポーネントを選択した場合には、この他の回路コンポーネントに接続される、電源制御回路４０のスイッチを、プロセッサからの指示に従って制御し、補正回路１０４への電力の供給／停止が制御される。たとえば、補正回路１０４としては、近距離無線通信回路３６以外にも、ディスプレイ３０などを用いることができる。また、補正回路１０４は、１つの回路コンポーネントに限定される必要はなく、ディスプレイ３０および近距離無線通信回路３６など、２つ以上の回路コンポーネントを含んでもよい。
【００５８】
スイッチ４０ａがオフの場合には、補正回路１０４に電力が供給されないため、上述の数１に従って、セル電圧Ｖｃｅｌｌが算出される。ただし、後述するスイッチ４０ａがオンの場合と区別するために、数３に示すように、電池電圧をＶｂａｔ１で示す。
【００５９】
［数３］
Ｖｃｅｌｌ＝Ｖｂａｔ１＋Ｒｃｅｌｌ×Ｉｓｙｓ
一方、スイッチ４０ａがオンの場合には、補正回路１０４に電力が供給されるため、数４に示すように、セル電圧Ｖｃｅｌｌが算出される。ただし、上述のスイッチ４０ａがオフの場合と区別するために、数４では電池電圧をＶｂａｔ２で示す。当然のことではあるが、補正回路１０４に電力が供給されるため、Ｖｂａｔ１＞Ｖｂａｔ２である。
【００６０】
［数４］
Ｖｃｅｌｌ＝Ｖｂａｔ２＋Ｒｃｅｌｌ×Ｉｓｙｓ´
Ｉｓｙｓ´＝Ｉｓｙｓ＋Ｉａｄｄ
ただし、補正回路１０４の負荷電流Ｉａｄｄもまた、予め測定された値であり、その数値データがフラッシュメモリ３２に記憶されている。
【００６１】
数３と数４の上側の式との辺々を引いて、内部抵抗Ｒｃｅｌｌについて整理すると、数５が得られる。
【００６２】
［数５］
Ｒｃｅｌｌ＝（Ｖｂａｔ１−Ｖｂａｔ２）／Ｉａｄｄ
つまり、補正回路１０４に電力を供給する前後における、電池電圧の変化（差分）を、負荷電流の変化（差分）で割ることにより、内部抵抗Ｒｃｅｌｌが算出される。したがって、温度変化や経年変化があっても、二次電池４２の内部抵抗Ｒｃｅｌｌを正しく測定することができる。
【００６３】
このように数５で得られた内部抵抗Ｒｃｅｌｌの値を数１に代入することにより、セル電圧Ｖｃｅｌｌが算出される。さらに、算出されたセル電圧Ｖｃｅｌｌを数２に代入することにより、電池残量Ｒｅｍａｉｎが算出される。つまり、正しい内部抵抗Ｒｃｅｌｌを用いるので、正しい電池残量Ｒｅｍａｉｎを測定することができる。このような内部抵抗Ｒｃｅｌｌ、セル電圧Ｖｃｅｌｌおよび電池残量Ｒｅｍａｉｎの算出は、プロセッサ２４によって、電池電圧モニタ回路４４からの数値データおよびフラッシュメモリ３２に記憶された負荷電流の数値データを参照して実行される。
【００６４】
詳細な説明は省略するが、内部抵抗Ｒｃｅｌｌの測定は、携帯電話機の主電源がオンされて所定時間が経過した後（過渡状態を過ぎた後）に実行したり、所定時間（たとえば、週十分間〜数時間）毎のように定期的に実行したりしてよい。内部抵抗Ｒｃｅｌｌが測定されると、その数値データがフラッシュメモリ３２に記憶（上書き）される。つまり、内部抵抗Ｒｃｅｌｌの値が更新される。通常は、フラッシュメモリ３２に記憶された内部抵抗Ｒｃｅｌｌの値を用いて、電池残量Ｒｅｍａｉｎがディスプレイ３０に表示される。
【００６５】
この実施例によれば、近距離無線通信回路のような通常使用しない補正回路に電力を供給することにより、電池からの電力を増加させる前後における、電池電圧の変化を負荷電流の変化で割ることにより、電池の内部抵抗を算出するので、温度変化や経年変化があっても、当該電池の内部抵抗を正しく測定することができる。したがって、電池のセル電圧を正しく求めることができ、それによって、正しい電池残量を測定することができる。また、補正回路に電力を供給するだけなので、簡単に内部抵抗を測定することができる。さらに、別の測定装置を設ける必要が無いため、装置がいたずらに大きくなってしまったり、高価になってしまったりすることがない。
【００６６】
なお、この実施例では、補正回路に電力を供給することにより、電池からの電力を増加させるようにしたが、これに限定される必要はない。たとえば、システム回路に含まれるいずれかの回路コンポーネントの電源をオフすることにより、電池からの電力を低減させた場合に、電力を低減させる前後における、電池電圧の変化を負荷電流の変化で割ることにより、内部抵抗を求めることもできる。
【００６７】
また、補正回路に電力を供給することに代えて、システム回路へのクロック信号の周波数を高めることにより、負荷電流を増加させて、電池電圧を低減させるようにしてもよい。たとえば、上述の実施例において、プロセッサの指示に従って、クロック制御回路からプロセッサに与えられるクロック信号の周波数を、通常の周波数の数倍（たとえば、２〜３倍）に増大させることにより、プロセッサの動作周波数を高める。プロセッサの動作周波数が高められると、負荷電流が増大され、したがって、電池電圧が低減される。したがって、クロック信号の周波数を高める前後における、電池電圧の変化を負荷電流の変化で割ることにより、内部抵抗を算出することができる。ただし、かかる場合には、通常時の動作周波数でプロセッサが動作している場合の負荷電流と、プロセッサの動作周波数が高められた場合の負荷電流を予め測定し、フラッシュメモリ３２等に記憶しておく必要がある。
【００６８】
なお、ここでは、クロック信号の周波数を高めるようにしてあるが、クロック信号の周波数を低下（たとえば、４／５倍、３／４倍）させることにより、動作周波数を低下させる前後における、電池電圧の変化を負荷電流の変化で割ることにより、内部抵抗を算出することもできる。このように、動作周波数を低下させると、負荷電流が低減されるため、電池電圧が増大される。また、プロセッサ以外の他の回路コンポーネントに与えられるクロック信号の周波数を変化させてもよい。
【００６９】
また、この実施例では、通信方式として、ＣＤＭＡ方式を採用するようにしてあるが、これに限定される必要は無く、ＬＴＥ(Long Term Evolution)方式、Ｗ−ＣＤＭＡ方式、ＧＳＭ方式、ＴＤＭＡ方式、ＦＤＭＡ方式およびＰＨＳ方式などの他の方式が採用されてもよい。
【００７０】
さらに、この実施例では、携帯電話機に用いられる二次電池の内部抵抗および電池残量を測定する場合について説明したが、これに限定される必要はない。たとえば、電池を使用するとともに電池からの電力を変化させることができる、ノートＰＣ、ＰＤＡ、ゲーム機などの他の電子機器（携帯端末）にも適用することが可能である。
【００７１】
さらにまた、以上の説明で挙げた具体的数値や図示したグラフは、いずれも単なる一例であり、製品の仕様などの必要に応じて適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ …携帯電話機
１４ …無線通信回路
１８ …マイク
２２ …スピーカ
２４ …プロセッサ
２６ …キー入力装置
３０ …ディスプレイ
３２ …フラッシュメモリ
３４ …ＲＡＭ
３６ …近距離無線通信回路
４０ …電源制御回路
４２ …二次電池
４４ …電池電圧モニタ回路
４６ …クロック制御回路
４８ …発振器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、
前記電池の電圧を測定する測定部と、
前記電池からの電力を変化させる変化部と、
前記変化部による電力の変化前の電流値および電圧値と、前記変化部による電力の変化後の電流値および電圧値とに基づいて、前記電池の内部抵抗を算出する算出部を備える、内部抵抗測定装置。
【請求項２】
前記変化部は、
前記電池からの電力が供給されるシステム回路と、
前記電池からの電力が供給される補正回路と、
前記補正回路への電力の供給をオン／オフする切替部を含む、請求項１記載の内部抵抗測定装置。
【請求項３】
前記変化部は、
前記電池からの電力が供給されるシステム回路と、
前記システム回路へのクロック信号を制御する制御部を含み、
前記クロック信号の周波数を変化させることにより、前記電力を変化させる、請求項１記載の内部抵抗測定装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内部抵抗測定装置により測定された内部抵抗に基づいて、電池残量を計測する計測部を備える、電池残量測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の電池残量測定装置を備える、携帯端末。
【請求項６】
電池の内部抵抗を測定する内部抵抗測定方法であって、
コンピュータは、
（ａ）前記電池の電圧を測定し、
（ｂ）前記電池からの電力を変化させ、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）による電力の変化前の電流値および電圧値と、前記ステップ（ｂ）による電力の変化後の電流値および電圧値とに基づいて、前記電池の内部抵抗を算出する、内部抵抗測定方法。
【請求項１】
電池と、
前記電池の電圧を測定する測定部と、
前記電池からの電力を変化させる変化部と、
前記変化部による電力の変化前の電流値および電圧値と、前記変化部による電力の変化後の電流値および電圧値とに基づいて、前記電池の内部抵抗を算出する算出部を備える、内部抵抗測定装置。
【請求項２】
前記変化部は、
前記電池からの電力が供給されるシステム回路と、
前記電池からの電力が供給される補正回路と、
前記補正回路への電力の供給をオン／オフする切替部を含む、請求項１記載の内部抵抗測定装置。
【請求項３】
前記変化部は、
前記電池からの電力が供給されるシステム回路と、
前記システム回路へのクロック信号を制御する制御部を含み、
前記クロック信号の周波数を変化させることにより、前記電力を変化させる、請求項１記載の内部抵抗測定装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内部抵抗測定装置により測定された内部抵抗に基づいて、電池残量を計測する計測部を備える、電池残量測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の電池残量測定装置を備える、携帯端末。
【請求項６】
電池の内部抵抗を測定する内部抵抗測定方法であって、
コンピュータは、
（ａ）前記電池の電圧を測定し、
（ｂ）前記電池からの電力を変化させ、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）による電力の変化前の電流値および電圧値と、前記ステップ（ｂ）による電力の変化後の電流値および電圧値とに基づいて、前記電池の内部抵抗を算出する、内部抵抗測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１１２８６６（Ｐ２０１２−１１２８６６Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３３９３（Ｐ２０１０−２６３３９３）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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