JP2012159435A - Detection circuit and detection method for battery residual amount, and electronic apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池残量検出回路に関する。 The present invention relates to a battery remaining amount detection circuit.
携帯電話端末、デジタルカメラ、PDA(Personal Digital Assistants)、ノート型パーソナルコンピュータをはじめとするさまざまな電池駆動型の電子機器において、デジタル信号処理を行うCPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)、液晶パネル、その他のアナログ、デジタル回路などの各電子回路は、電池からの電力供給を受けて動作する。 CPUs (Central Processing Units) and DSPs (Digital Signal Processors) that perform digital signal processing in various battery-powered electronic devices such as mobile phone terminals, digital cameras, PDAs (Personal Digital Assistants), and notebook personal computers Each electronic circuit such as a liquid crystal panel and other analog and digital circuits operates with power supplied from a battery.
こうした電子機器は、電池から負荷に供給される電流(以下、電池電流という)を測定し、その値を積算することにより電池の残量を検出する機能を有し、この機能は、クーロンカウンタなどとも称される電池残量検出回路によって提供される。 Such an electronic device has a function of measuring a current supplied from a battery to a load (hereinafter referred to as a battery current) and integrating the value to detect a remaining battery level, such as a coulomb counter. It is provided by a battery remaining amount detection circuit, also called.
いま、携帯電話端末をはじめとする通信機能を有する電子機器における残量検出について検討する。図1は、携帯電話端末の待ち受け状態(スリープ状態)における電池電流IBATの波形の一例を示す図である。なお本明細書における波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化されている。 Now, the remaining amount detection in an electronic device having a communication function such as a mobile phone terminal is examined. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a waveform of the battery current I BAT when the mobile phone terminal is in a standby state (sleep state). Note that the vertical and horizontal axes of the waveform diagrams and time charts in this specification are enlarged or reduced as appropriate for easy understanding, and each waveform shown is also simplified for easy understanding. ing.
携帯電話端末は、待ち受け状態(スリープ状態)であっても、定期的に基地局との間で定期的に、位置登録などを目的として、パケットの送信(TX)、受信(RX)を行う。送信期間TTXにおいては、パワーアンプ、変調器、ベースバンドIC(Integrated Circuit)を有する送信回路に大きな電流が流れるため、電池電流IBATが増大する。そしてこのときの電池電流IBATは基地局との距離に応じて、ダイナミックに変動する。また受信期間TRXにおいては、ローノイズアンプ、復調器、ベースバンドIC等を含む受信回路が動作するために、電池電流IBATが増大する。一方、待ち受け状態において通信を行わない期間(非通信期間)では、携帯電話端末の内部のほとんどのブロックがスタンバイ状態となるため、電池電流IBATはきわめて小さくなり、その変動もほとんどない。 Even in the standby state (sleep state), the cellular phone terminal periodically transmits (TX) and receives (RX) packets with the base station for the purpose of location registration and the like. In the transmission period T TX , a large current flows through a transmission circuit having a power amplifier, a modulator, and a baseband IC (Integrated Circuit), so that the battery current I BAT increases. At this time, the battery current I BAT changes dynamically according to the distance from the base station. In the receiving period T RX, low noise amplifier, a demodulator, for receiving circuit including a baseband IC, etc. to operate, the battery current I BAT is increased. On the other hand, in a period in which communication is not performed in the standby state (non-communication period), most of the blocks inside the mobile phone terminal are in a standby state, so that the battery current I BAT becomes extremely small and hardly fluctuates.
送信期間TTX、受信期間TRXにおいて間欠的に流れるバースト電流を正確に積算するためには、電池電流IBATをサンプリングする周波数を高めて時間軸方向の分解能を高める必要があるが、これは残量検出回路の消費電力の増大を意味するため好ましくない。 In order to accurately integrate the burst current that flows intermittently in the transmission period T TX and the reception period T RX , it is necessary to increase the frequency for sampling the battery current I BAT to increase the resolution in the time axis direction. This is not preferable because it means an increase in power consumption of the remaining amount detection circuit.
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、少ない消費電力で、電池残量を検出可能な電池残量検出回路の提供にある。 The present invention has been made in view of these problems, and one of exemplary purposes of an embodiment thereof is to provide a remaining battery level detection circuit capable of detecting the remaining battery level with low power consumption.
本発明のある態様は、少なくとも電池とプロセッサと通信ユニットと、を有する通信機能を有する電子機器に搭載され、電池の残量を検出する検出回路に関する。検出回路は、電池から放出される電流の大きさをサンプリングし、デジタルの電流値に変換するA/Dコンバータと、電流値が、電子機器が待ち受け状態でありかつ通信ユニットが非通信状態であるときに想定される所定の範囲に含まれるとき、A/Dコンバータを第1サンプリング周波数で動作させ、電流値が所定の範囲から外れたとき、A/Dコンバータを第1サンプリング周波数より高い第2サンプリング周波数で動作させる制御部と、を備える。 One embodiment of the present invention relates to a detection circuit that is mounted on an electronic device having a communication function including at least a battery, a processor, and a communication unit, and detects a remaining battery level. The detection circuit samples the magnitude of the current discharged from the battery and converts it into a digital current value, and the current value indicates that the electronic device is in a standby state and the communication unit is in a non-communication state The A / D converter is operated at the first sampling frequency when included in the predetermined range that is sometimes assumed, and when the current value is out of the predetermined range, the A / D converter is set to the second higher than the first sampling frequency. A control unit that operates at a sampling frequency.
この態様では、電流値のレベルに応じて、サンプリング周波数が切りかえられる。そして、電流値のレベルが所定の範囲に含まれるときには、電池電流の変動はほとんどないような待ち受け状態かつ非通信状態とみなし、サンプリング周波数を低くすることにより、検出精度を低下させずに、消費電力を低減できる。通信状態やその他の負荷が動作する状況においては、サンプリング周波数を高くすることにより、バースト状に急峻に変化するバースト状の電池電流を検出し、その値を正確に積算することが可能となる。 In this aspect, the sampling frequency is switched according to the level of the current value. When the level of the current value falls within a predetermined range, it is considered as a standby state and a non-communication state where there is almost no fluctuation in the battery current, and by reducing the sampling frequency, it is possible to consume without reducing the detection accuracy. Electric power can be reduced. In a communication state or other load operating condition, by increasing the sampling frequency, it is possible to detect a burst-like battery current that changes sharply in a burst shape, and to accurately integrate the values.
制御部は、プロセッサからの指示にもとづき、電子機器が待ち受け状態でありかつ通信ユニットが通信を行わない状態において、所定の期間、A/Dコンバータのサンプリングを停止してもよい。
電子機器が待ち受け状態でありかつ通信ユニットが通信を行わない状態においては、電池電流は変動せずに、ほぼ一定のレベルを持続する傾向が強い。プロセッサは、A/Dコンバータによって検出された電流値、あるいはその積分値を利用して、所定の期間の電池電流、もしくは電池の放電電荷量を計算することができる。この態様では、A/Dコンバータのサンプリングが停止するため、消費電力を下げることができる。
The control unit may stop sampling of the A / D converter for a predetermined period in a state where the electronic device is in a standby state and the communication unit is not communicating based on an instruction from the processor.
In a state where the electronic device is in a standby state and the communication unit does not perform communication, the battery current does not fluctuate and tends to maintain a substantially constant level. The processor can calculate the battery current in the predetermined period or the discharge charge amount of the battery by using the current value detected by the A / D converter or the integrated value thereof. In this aspect, since sampling of the A / D converter is stopped, power consumption can be reduced.
制御部は、電流値が所定の範囲に含まれるか否かを示すフラグデータを、プロセッサに出力してもよい。 The control unit may output flag data indicating whether or not the current value is included in a predetermined range to the processor.
本発明の別の態様も、少なくとも電池とプロセッサと通信ユニットと、を有する通信機能を有する電子機器において、電池の残量を検出する検出回路に関する。検出回路は、電池から放出される電流の大きさをサンプリングし、デジタルの電流値に変換するA/Dコンバータと、A/Dコンバータにより取得された電流値を積算する積分回路と、A/Dコンバータによるサンプリングの回数をカウントするカウンタ回路と、を備える。 Another aspect of the present invention also relates to a detection circuit that detects a remaining battery level in an electronic device having a communication function including at least a battery, a processor, and a communication unit. The detection circuit samples the magnitude of the current discharged from the battery and converts it into a digital current value, an integration circuit that integrates the current value acquired by the A / D converter, and the A / D And a counter circuit that counts the number of times of sampling by the converter.
検出回路に、電流値を積算して保持する機能を設けることにより、プロセッサは、A/Dコンバータのサンプリングごとに、電流値を読み出す必要がなくなり、プロセッサの演算処理量や、プロセッサと検出回路の間の、データの送受信の回数を減らすことができ、消費電力を低減することができる。 By providing the detection circuit with a function of accumulating and holding the current value, the processor does not need to read out the current value for each sampling of the A / D converter, and the calculation processing amount of the processor, the processor and the detection circuit In the meantime, the number of times of data transmission / reception can be reduced, and power consumption can be reduced.
ある態様の検出回路は、プロセッサが動作状態であるときに、積分回路の積分値と、カウンタ回路によるカウント値を、プロセッサに受け渡すインタフェース回路をさらに備えてもよい。
電子機器が通信状態であるときプロセッサは動作状態となっており、電子機器が非通信状態であるときプロセッサは非動作状態となっている場合が多い。この態様によれば、動作状態のプロセッサにデータを受け渡すことになり、非動作状態のプロセッサをわざわざ起動させる必要がなくなるため、より消費電力を低減できる。
The detection circuit of an aspect may further include an interface circuit that passes the integration value of the integration circuit and the count value of the counter circuit to the processor when the processor is in an operating state.
In many cases, the processor is in an operating state when the electronic device is in a communication state, and the processor is in an inactive state when the electronic device is in a non-communication state. According to this aspect, data is transferred to the processor in the operating state, and it is unnecessary to start up the processor in the non-operating state, so that power consumption can be further reduced.
ある態様の検出回路は、電流値が、電子機器が待ち受け状態でありかつ通信ユニットが非通信状態であるときに想定される所定の範囲に含まれるとき、A/Dコンバータを第1サンプリング周波数で動作させ、電流値が所定の範囲から外れたとき、A/Dコンバータを第1サンプリング周波数より高い第2サンプリング周波数で動作させる制御部をさらに備えてもよい。 When the current value is included in a predetermined range that is assumed when the electronic device is in a standby state and the communication unit is in a non-communication state, the detection circuit according to an aspect causes the A / D converter to operate at the first sampling frequency. A controller may be further provided that operates and operates the A / D converter at a second sampling frequency higher than the first sampling frequency when the current value is out of a predetermined range.
積分回路は、A/Dコンバータが第1サンプリング周波数で動作するときに利用される第1積分器と、A/Dコンバータが第2サンプリング周波数で動作するときに利用される第2積分器と、を含んでもよい。カウンタ回路は、A/Dコンバータが第1サンプリング周波数で動作するときに利用される第1カウンタと、A/Dコンバータが第2サンプリング周波数で動作するときに利用される第2カウンタと、を含んでもよい。 The integrating circuit includes a first integrator that is used when the A / D converter operates at the first sampling frequency, a second integrator that is used when the A / D converter operates at the second sampling frequency, May be included. The counter circuit includes a first counter that is used when the A / D converter operates at the first sampling frequency, and a second counter that is used when the A / D converter operates at the second sampling frequency. But you can.
本発明のさらに別の態様は、通信機能を有する電子機器である。この通信機能を有する電子機器は、電池と、プロセッサと、通信ユニットと、電池の残量を検出する上述のいずれかの態様の検出回路と、を備える。 Yet another embodiment of the present invention is an electronic device having a communication function. The electronic device having the communication function includes a battery, a processor, a communication unit, and the detection circuit according to any one of the above-described aspects that detects the remaining amount of the battery.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、少ない消費電力で、電池残量を検出可能な検出回路の提供にある。 According to the present invention, there is provided a detection circuit capable of detecting the remaining battery level with low power consumption.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are physically directly connected, or the member A and the member B are electrically connected to each other. Including the case of being indirectly connected through other members that do not substantially affect the state of connection, or do not impair the functions and effects achieved by the combination thereof.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as their electric It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.
また本明細書において、電圧信号、電流信号、あるいは抵抗に付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値、あるいは抵抗値を表すものとする。 Further, in this specification, a reference numeral attached to a voltage signal, a current signal, or a resistor represents a voltage value, a current value, or a resistance value as necessary.
図2は、実施の形態に係る電池残量検出回路100を備える電子機器1の構成を示すブロック図である。
電子機器1は、電池2、CPU4、通信ユニット6、その他の負荷8および電池残量検出回路(以下、単に検出回路ともいう)100を備える。電子機器1はたとえば携帯電話端末であり、基地局との間の通信機能を有する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
The
電池2は、電子機器1の電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの2次電池であり電池電圧VBATを出力し、負荷である、CPU4、通信ユニット6、負荷8および検出回路100に供給する。
The
CPU4は、電子機器1全体を統合的に制御するユニットであり、電子機器1に搭載される各機能ブロックは、CPU4からの指令にもとづいて動作する。CPU4はベースバンド回路であってもよい。通信ユニット6は、基地局との間で通信を行うブロックであり、ベースバンド回路からのベースバンド信号を変調する変調回路、送信信号を増幅するパワーアンプ、パワーアンプからの信号を基地局に送信するアンテナ、アンテナが基地局から受信した信号を増幅するLNA(ローノイズアンプ)、LNAの出力を復調する復調回路などを含む。通信ユニット6の構成や通信方式は特に限定されない。
The
負荷8は、スイッチングレギュレータ、リニアレギュレータ(LDO:Low Drop Output)、チャージポンプ回路をはじめとする電源回路や、電池2の充電回路や、DSP(Digital Signal Processor)や、液晶パネル、その他のアナログ回路、デジタル回路を含む。
The
電池残量検出回路100は、クーロンカウンタとも称され、電池2から放出される電池電流IBATを検出し、CPU4との協調処理によって電池2の残量を検出する。検出回路100は、A/Dコンバータ10、積分回路12、カウンタ回路14、レジスタ16、制御部18、インタフェース回路20を備える。検出回路100は、図示しない充電回路、DC/DCコンバータの制御回路、リニアレギュレータ(LDO:Low Drop Output)、GPIO(General Purpose Input/Output)とともにひとつのICに集積化されてもよい。このようなICは、パワーマネージメントICとも称される。
The battery remaining
電池2から放出される電池電流IBATの経路上には、検出抵抗RSENSEが設けられる。検出抵抗RSENSEは、電池2の接地端子側に設けられてもよい。検出抵抗RSENSEには、電池電流IBATに比例した電圧降下VSENSEが生ずる。検出回路100は、検出抵抗RSENSEの電圧降下(検出電圧ともいう)VSENSEをサンプリングし、検出電圧VSENSEに応じたデジタルの電流値D1に変換する。
A detection resistor R SENSE is provided on the path of the battery current I BAT discharged from the
A/Dコンバータ10は、制御部18からのサンプリングクロックSCLKに応じて動作する。A/Dコンバータ10は、そのサンプリング周波数Fsが可変に構成され、サンプリング周期Ts(=1/Fs)ごとに、検出電圧VSENSEに応じたデジタルの電流値D1を生成する。電池2の放電量は、電池電流IBATの時間積分で与えられる。つまり電流値D1を積算することにより、電池2の放電量が計算される。
The A /
制御部18は、A/Dコンバータ10のサンプリング周波数を設定する。電子機器1が待ち受け状態(スリープ状態ともいう)のとき、電池電流IBATは、図1に示すように通信ユニット6が基地局との間で通信する期間(通信期間という)を除いて非常に小さくなる。通信期間TTX、TRXの長さはたとえば数ms〜数10ms程度であり、通信期間TXやTRXの間には、たとえば数百ms〜数秒の非通信期間が存在する。
The control unit 18 sets the sampling frequency of the A /
上述のように非通信期間においては、電子機器1の各ブロックは、必要なものを除いてスリープ状態となるため、電池電流IBATは非常に小さくなり、またその変動も小さくなる。そこで制御部18は、非通信期間においてA/Dコンバータ10を、相対的に低い第1サンプリング周波数Fs1にて動作させる。第1サンプリング周波数Fs1は、たとえば32ksps(kilo-sample per second)である。
As described above, in the non-communication period, each block of the
反対に通信期間において制御部18は、A/Dコンバータ10を、第1サンプリング周波数Fs1よりも高い第2サンプリング周波数Fs2で動作させる。第2サンプリング周波数Fs2は、たとえば400kspsである。検出回路100が第1サンプリング周波数Fs1(32ksps)で動作するとき、その消費電流はたとえば数百μAであり、第2サンプリング周波数Fs2(400ksps)で動作するとき、その消費電流は数mAとなる。つまり、サンプリング周波数によって検出回路100の消費電流は大きく、具体的には10倍近く変動する。
Conversely, in the communication period, the control unit 18 causes the A /
図3(a)は、待ち受け状態の電池電流IBATを、第1サンプリング周波数でサンプリングしたときの動作を、図3(b)は、待ち受け状態の電池電流IBATを、第2サンプリング周波数でサンプリングしたときの動作を示す図である。
図3(a)に示すように、第1サンプリング周波数Fs1で動作させると、サンプリング周期(1/Fs1)が、通信期間TTX、TRXに比べて十分短くないため、ハッチングを付した面積が検出誤差となる。
FIG. 3A shows the operation when the standby battery current I BAT is sampled at the first sampling frequency, and FIG. 3B shows the standby battery current I BAT sampled at the second sampling frequency. It is a figure which shows operation | movement at the time.
As shown in FIG. 3A, when the operation is performed at the first sampling frequency Fs1, the sampling period (1 / Fs1) is not sufficiently shorter than the communication periods T TX and T RX. It becomes a detection error.
図3(b)では、図3(a)の電池電流IBATを参照するものとし、その波形は省略している。図3(b)に示すように、第2サンプリング周波数Fs2で動作させると、ハッチングが付される面積が減少し、検出誤差が小さくなる。ところが、このときの検出回路100の消費電流は、待ち受け状態において許容される電流をはるかに上回る。
In FIG. 3B, the battery current I BAT in FIG. 3A is referred to, and the waveform thereof is omitted. As shown in FIG. 3B, when the second sampling frequency Fs2 is operated, the hatched area is reduced and the detection error is reduced. However, the current consumption of the
そこで制御部18は、電池電流IBATに応じた電流値D1にもとづき、電子機器1が非通信状態であるか、通信状態であるかを判定する。具体的には、電流値D1が、電子機器1が待ち受け状態でありかつ非通信状態であるときに想定される所定の範囲に含まれるとき、A/Dコンバータ10を第1サンプリング周波数Fs1で動作させる。反対に、通信期間において電池電流IBATに応じた電流値D1が増加することにより、所定の範囲から外れると、検出回路100はA/Dコンバータ10を第2サンプリング周波数Fs2で動作させる。
Therefore, the control unit 18 determines whether the
検出回路100とCPU4は、I2C(Inter IC)Busなどを介して接続されている。インタフェース回路20は、CPU4との間で種々のデータを送受信する。
The
制御部18は、電流値D1が所定の範囲に含まれるか否かを示すフラグデータD2を、CPU4に出力する。たとえば制御部18はフラグデータD2をレジスタ16に書き込み、インタフェース回路20がCPU4にフラグデータD2を送信してもよい。これによりCPU4は、制御部18が、第1サンプリング周波数Fs1、第2サンプリング周波数Fs2のいずれで動作しているかを知ることができる。
The control unit 18 outputs to the
A/Dコンバータ10が取得した電流値D1は、サンプリングごとにCPU4に送出してもよい。しかしながらこの場合、サンプリングごとにインタフェース回路20とCPU4の間でデータ伝送が発生し、CPU4がサンプリングごとに電流値D1を積算する必要がある。したがって待ち受け状態かつ非通信状態においてCPU4がスタンバイ状態となっていても、電流値D1の積算のために、CPU4が起動して演算を行うことになり、システム全体の消費電力が大きくなる。この問題を解決するため、実施の形態に係る検出回路100は以下の特徴を有している。
The current value D1 acquired by the A /
積分回路12は、A/Dコンバータ10により取得された電流値D1を積算する。積算値D3は、電池電流IBATの積分値に相当し、すなわち電池2から放出された電荷量を示す。積算値D3はレジスタ16に書き込まれる。
The integrating
カウンタ回路14は、A/Dコンバータ10がサンプリングを行った回数をカウントする。サンプリング回数を示すカウント値D4も、レジスタ16に書き込まれる。
The
インタフェース回路20は、サンプリングごとではなく、それよりも低い頻度で、積算値D3およびカウント値D4を、CPU4に送信する。これによりデータ伝送の回数が減るため、消費電力を低減できる。この伝送は、CPU4からのリクエストに応じて行ってもよい。
The interface circuit 20 transmits the integrated value D3 and the count value D4 to the
より好ましくはインタフェース回路20は、CPU4のスタンバイ期間ではなく、CPU4が動作している期間に、より具体的には通信期間TTX、TRXの間に、積算値D3およびカウント値D4をCPU4に引き渡す。これにより、スタンバイ状態のCPU4をわざわざ起動する必要が無くなるため、より消費電力を低減することができる。
More preferably, the interface circuit 20 supplies the integrated value D3 and the count value D4 to the
CPU4は、サンプリング周波数Fsを示すフラグデータD2、積算値D3およびカウント値D4にもとづき、電池2の放電電荷量を計算する。すなわち、D3が示すサンプリング回数がn、積算値D3の値がm、フラグデータdD2が示すサンプリング周波数がFsであるとき、放電電荷量QDISは、
QDIS=m×n×1/Fs
となる。CPU4は、検出回路100から、データD2〜D4のセットを受け取るたびに、放電電荷量QDISを計算し、それまでに積算した放電電荷量QDISと足し合わせる。
The
Q DIS = m × n × 1 / Fs
It becomes. CPU4 from the
積分回路12は、2つの積分器12a、12bを含む。同様にカウンタ回路14は、2つのカウンタ14a、14bを含む。第1積分器12aおよび第1カウンタ14aのセットは、A/Dコンバータ10が第1サンプリング周波数Fs1で動作するときに利用され、第2積分器12bおよび第2カウンタ14bのセットは、A/Dコンバータ10が第2サンプリング周波数Fs2で動作するときに利用される。
The integrating
つまり第1積分器12aの積算値D3a、第1カウンタ14aのカウント値D4aは、A/Dコンバータ10が第1サンプリング周波数Fs1で動作したときの値を示す。また第2積分器12bの積算値D3b、第2カウンタ14bのカウント値D4bは、第2サンプリング周波数Fs2で動作したときの値を示す。
That is, the integrated value D3a of the
以上が検出回路100の構成である。続いてその動作を説明する。図4は、図2の検出回路100の動作を示す波形図である。期間t0−t1の待ち受け状態において、電池電流IBATがほとんど流れず、したがってA/Dコンバータ10は第1サンプリング周波数Fs1で動作し、第1積分器12a、第1カウンタ14aによって積算値D3aおよびカウント値D4aが更新されていく。
The above is the configuration of the
時刻t1に通信ユニット6が基地局にデータを送信する送信期間TTXとなると電池電流IBATが増大する。続く時刻t2にサンプリングされる電流値D1は、所定の範囲RNGからはずれるため、第2サンプリング周波数Fs2に切りかわる。通信期間TTXの間、第2積分器12b、第2カウンタ14bによって積算値D3bおよびカウント値D4bが更新されていく。
積算値D3aおよびカウント値D4aの最終値m1、n1は、CPU4が動作状態である通信期間TTX中に、インタフェース回路20によってCPU4に渡される。
The battery current I BAT increases at the transmission period T TX when the
The final values m 1 and n 1 of the integrated value D3a and the count value D4a are passed to the
時刻t3に通信期間TTXが終了する。続く時刻t4におけるサンプリングにより取得される電流値D1は、所定の範囲RNGに含まれる。したがって時刻t4以降、第1サンプリング周波数Fs1に戻る。通信期間TTXが終わると、CPU4はスタンバイ状態となる。したがって、積算値D3b、カウント値D4bの最終値m2、n2は、直ちにCPU4に送信されず、次にCPU4がスタンバイ状態から復帰する期間、たとえば次の受信期間TRXに送信される。
Communication period T TX is completed in time t 3. Current value D1 acquired by the sampling at time t 4 when the subsequent is included in a predetermined range RNG. Therefore, the time t 4 and later, back to the first sampling frequency Fs1. When the communication period T TX ends, the
CPU4は、期間t0〜t6の放電電荷量QDISを、以下の演算により計算できる。
QDIS=m1×n1/Fs1+m2×n2/Fs2
The
Q DIS = m 1 × n 1 / Fs1 + m 2 × n 2 / Fs2
以上が検出回路100の動作である。
検出回路100によれば、電池電流IBATに応じてサンプリング周波数Fsを自動的に変更することができ、高検出精度と低消費電流を両立することができる。
また、検出回路100に電流値D1を積算する機能を設けることにより、サンプリングごとに検出回路100とCPU4の間でデータ伝送が発生しなくなるため、システム全体の消費電力を低減できる。
The above is the operation of the
According to the
Further, by providing the
さらには、検出回路100において取得された積算値D3およびカウント値D4を、スタンバイ状態のCPU4ではなく、動作していることが想定されるCPU4に送信することにより、CPU4を不要に起動させることが防止され、システムの消費電力の低減が図られる。
Furthermore, the integrated value D3 and the count value D4 acquired in the
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセス、それらの組み合わせには、さまざまな変形例が存在しうる。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and various modifications may exist in each of those constituent elements, each processing process, and a combination thereof. Hereinafter, such modifications will be described.
(変形例)
待ち受け状態の非通信期間において、電池電流IBATが一定である場合には、次の変形例が有効である。この変形例では、制御部18は、待ち受け状態の非通信期間に含まれる所定の期間TSTOP、A/Dコンバータ10のサンプリングを停止する。この所定の期間TSTOPは、CPU4からの指示によって制御される。なぜならCPU4は電子機器1全体を制御するため、通信ユニット6あるいはその他の負荷が動作するタイミングを知っているからである。検出回路100は、CPU4からの通知にもとづき、待ち受け状態でありかつ非通信期間に含まれる所定期間TSTOPを知る。そして所定期間TSTOPの間、アサート(たとえばローレベル)される停止信号D5を生成する。A/Dコンバータ10は、停止信号D5がアサートされる期間、A/Dコンバータ10によるサンプリングを停止する。
(Modification)
When the battery current I BAT is constant during the non-communication period in the standby state, the following modification is effective. In this modification, the control unit 18 stops sampling of the A /
図5は、変形例に係る検出回路100の動作を示す波形図である。停止信号D5がアサート(ローレベル)の期間TSTOP、サンプリングが停止するため、積算値D3aおよびカウント値D4aは変化しない。
FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation of the
積算値D3aおよびカウント値D4aの最終値m1、n1を受けたCPU4が放電電荷量QDISを計算する方法を説明する。CPU4は、停止信号D5がアサートされる期間、つまりサンプリングの停止期間TSTOPの長さを知っており、サンプリング周波数Fs1およびサンプリング周期(1/Fs1)も知っている。停止期間TSTOPにおいて本来発生したであろうサンプリングの回数nSTOPは、
nSTOP=TSTOP×Fs1
である。停止期間TSTOPを含む放電期間全体の放電電荷QDISは、
QDIS=m1×n1/Fs1×(1+nSTOP)/n1
から計算できる。
A method in which the
n STOP = T STOP × Fs1
It is. The discharge charge Q DIS of the entire discharge period including the stop period T STOP is
Q DIS = m 1 × n 1 / Fs1 × (1 + n STOP ) / n 1
Can be calculated from
このように変形例に係る検出回路100によれば、CPU4からの指示にもとづいてA/Dコンバータ10のサンプリングを停止することにより、さらに消費電力を低減することができる。
Thus, according to the
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.
1…電子機器、2…電池、4…CPU、6…通信ユニット、8…負荷、100…検出回路、10…A/Dコンバータ、12…積分回路、12a…第1積分器、12b…第2積分器、14…カウンタ回路、14a…第1カウンタ、14b…第2カウンタ、16…レジスタ、18…制御部、20…インタフェース回路、D1…電流値、D2…フラグデータ、D3…積算値、D4…カウント値、D5…停止信号。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記電池から放出される電流の大きさをサンプリングし、デジタルの電流値に変換するA/Dコンバータと、
前記電流値が、前記電子機器が待ち受け状態でありかつ前記通信ユニットが非通信状態であるときに想定される所定の範囲に含まれるとき、前記A/Dコンバータを第1サンプリング周波数で動作させ、前記電流値が前記所定の範囲から外れたとき、前記A/Dコンバータを前記第1サンプリング周波数より高い第2サンプリング周波数で動作させる制御部と、
を備えることを特徴とする検出回路。 In an electronic device having a communication function having at least a battery, a processor, and a communication unit, a detection circuit that detects the remaining amount of the battery,
An A / D converter that samples the magnitude of the current discharged from the battery and converts it into a digital current value;
When the current value falls within a predetermined range assumed when the electronic device is in a standby state and the communication unit is in a non-communication state, the A / D converter is operated at a first sampling frequency, A controller that operates the A / D converter at a second sampling frequency higher than the first sampling frequency when the current value is out of the predetermined range;
A detection circuit comprising:
前記電池から放出される電流の大きさをサンプリングし、電流値に変換するA/Dコンバータと、
前記A/Dコンバータにより取得された前記電流値を積算する積分回路と、
前記A/Dコンバータによるサンプリングの回数をカウントするカウンタ回路と、
を備えることを特徴とする検出回路。 In an electronic device having a communication function having at least a battery, a processor, and a communication unit, a detection circuit that detects the remaining amount of the battery,
An A / D converter that samples the magnitude of the current discharged from the battery and converts it into a current value;
An integrating circuit for integrating the current values acquired by the A / D converter;
A counter circuit for counting the number of times of sampling by the A / D converter;
A detection circuit comprising:
前記A/Dコンバータが前記第1サンプリング周波数で動作するときに利用される第1積分器と、
前記A/Dコンバータが前記第2サンプリング周波数で動作するときに利用される第2積分器と、
を含み、
前記カウンタ回路は、
前記A/Dコンバータが前記第1サンプリング周波数で動作するときに利用される第1カウンタと、
前記A/Dコンバータが前記第2サンプリング周波数で動作するときに利用される第2カウンタと、
を含むことを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載の検出回路。 The integration circuit includes:
A first integrator utilized when the A / D converter operates at the first sampling frequency;
A second integrator utilized when the A / D converter operates at the second sampling frequency;
Including
The counter circuit is
A first counter used when the A / D converter operates at the first sampling frequency;
A second counter used when the A / D converter operates at the second sampling frequency;
The detection circuit according to claim 4, comprising:
プロセッサと、
通信ユニットと、
前記電池の残量を検出する請求項1から7のいずれかに記載の検出回路と、
を備えることを特徴とする通信機能を有する電子機器。 Battery,
A processor;
A communication unit;
The detection circuit according to any one of claims 1 to 7, which detects a remaining amount of the battery;
An electronic device having a communication function.
A/Dコンバータによって、前記電池から放出される電流の大きさをサンプリングし、デジタルの電流値に変換するステップと、
前記電流値が、前記電子機器が待ち受け状態でありかつ前記通信ユニットが非通信状態であるときに想定される所定の範囲に含まれるとき、前記A/Dコンバータを第1サンプリング周波数で動作させ、前記電流値が前記所定の範囲から外れたとき、前記A/Dコンバータを前記第1サンプリング周波数より高い第2サンプリング周波数で動作させるステップと、
を備えることを特徴とする方法。 In an electronic device having a communication function having at least a battery, a processor, and a communication unit, a method for detecting the remaining amount of the battery,
Sampling the magnitude of the current discharged from the battery by an A / D converter and converting it to a digital current value;
When the current value falls within a predetermined range assumed when the electronic device is in a standby state and the communication unit is in a non-communication state, the A / D converter is operated at a first sampling frequency, Operating the A / D converter at a second sampling frequency higher than the first sampling frequency when the current value is out of the predetermined range;
A method comprising the steps of:
A/Dコンバータによって、前記電池から放出される電流の大きさをサンプリングし、電流値に変換するステップと、
前記電流値を積算するステップと、
前記A/Dコンバータによるサンプリングの回数をカウントするステップと、
を備えることを特徴とする方法。 In an electronic device having a communication function having at least a battery, a processor, and a communication unit, a method for detecting the remaining amount of the battery,
Sampling the magnitude of current discharged from the battery by an A / D converter and converting it to a current value;
Integrating the current values;
Counting the number of samplings by the A / D converter;
A method comprising the steps of:
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015027137A (en) * | 2013-07-24 | 2015-02-05 | ローム株式会社 | Battery management circuit, power source management system using the same, and electronic equipment |
| CN115343632A (en) * | 2021-05-12 | 2022-11-15 | 深圳市华思旭科技有限公司 | Battery signal detection device and battery car |
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2011
- 2011-02-01 JP JP2011020087A patent/JP2012159435A/en active Pending
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