JP2001258165A - 電池残量検出装置 - Google Patents

電池残量検出装置

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JP2001258165A
JP2001258165A JP2000067012A JP2000067012A JP2001258165A JP 2001258165 A JP2001258165 A JP 2001258165A JP 2000067012 A JP2000067012 A JP 2000067012A JP 2000067012 A JP2000067012 A JP 2000067012A JP 2001258165 A JP2001258165 A JP 2001258165A
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JP2000067012A
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Kazumitsu Nukui
一光 温井
Mamoru Suzuki
守 鈴木
Mitsuhiro Nakamura
充博 中村
Hitoshi Hayashi
均 林
Kazuo Kon
一生 今
Ikuo Maeda
郁雄 前田
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Toshiba Corp
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電池残量を正確に検出し、電池駆
動の機器を常時正常に作動させることを目的とする。 【解決手段】 機器の各動作モードについて予め求めら
れた消費電流値と動作時間との積を演算して各動作モー
ド毎の消費電流時間積を求める消費電流時間積演算手段
5a〜5cと、各動作モード毎の消費電流時間積を累計
して機器の使用開始時からの累計消費電流時間積を求め
る累計消費電流時間積演算手段6と、予め設定された電
池容量値から累計消費電流時間積を減算して電池残量値
を求める電池残量値演算手段8と、電池残量値が所定値
以下になったとき警報を発する警報手段11とを有する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池駆動で作動す
る例えばガスメータ等の電子機器の電池残量検出装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】電池駆動で作動する電子機器における従
来の電池残量検出方法としては、例えば、電池電圧低下
検出回路を用いて電池電圧が所定値以下になった場合に
電池残量不足と判定するようにした方法がある。このよ
うな、従来の電池残量検出方法を、図2の経過時間と電
池電圧の関係を用いて説明する。機器の使用期間に伴い
電池電圧が次第に低下していって電池電圧低下検出レベ
ルに達すると電池電圧低下検出回路により電池電圧低下
検出と判定され、電池残量が少なくなっているとの警報
が出力される。このときの経過時間をt1 とする。この
経過時間t1 は機器の使用期間の期待値である。しか
し、低温環境下での電池電圧は常温時よりも低下するの
で常温使用時よりも早い時期に電池電圧低下検出レベル
に達してしまう。このときの経過時間をt2 とする。ま
た、大電流を流したときは電池内部抵抗の関係で電池電
圧が瞬間的に大きく低下するが、この電圧降下によって
電池電圧低下検出レベルを下回ったときまでの経過時間
をt3 とする。このように、機器の使用期間の期待値は
1 であるが、低温や大電流によって経過時間がt2
3 となり、期待値t1 よりも短く判定してしまう場合
があり、電池残量がまだ十分あっても一時的な条件で電
池電圧低下を検出してしまうことがある。また、低温時
や大電流を考慮して電池電圧低下検出レベルを下げる
と、今度は機器作動電圧以下になってもまだ電池電圧低
下が検出されないことになってしまう。
【0003】例えば電池駆動で作動するガスメータの場
合、電池電圧が所定値以下になったときには、電池のみ
を交換するのではなく、ガスメータ本体ごと交換するこ
とから、正確な電池残量の検出は、ガスメータの的確な
機能を確保しつつ、徒に不必要なガスメータの交換を防
止する上でも重要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、電池
電圧と電池残量とは必ずしも比例関係にあるとは限ら
ず、例えば低温時には電池電圧が常温時よりも低くなる
傾向があるとか、大電流を流したときには電池内部抵抗
の関係で一時的に電圧が低下するといった傾向がある。
このため、従来の電池残量検出方法では、実際には電池
残量があるにも関わらず温度や電流の関係で電池残量不
足と判定しまうことがあった。そのため、本来使用でき
る期間よりも短い期間で電池を交換することになるほ
か、低温時や大電流を考慮して電池電圧低下検出レベル
を下げると、機器作動電圧以下になってもまだ電池電圧
低下が検出されないことになって電池駆動の機器が正常
に作動しないことになるという問題があった。
【0005】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
電池残量を正確に検出し、電池駆動の機器を常時正常に
作動させることができる電池残量検出装置を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、電池駆動の機器における電
池残量を検出する電池残量検出装置であって、前記機器
の動作モードを判別する動作モード判別手段と、前記動
作モード毎の動作時間を計時する動作時間計測手段と、
各動作モードについて予め設定された消費電流値と前記
動作時間との積を演算して各動作モード毎の消費電流時
間積を求める消費電流時間積演算手段と、前記各動作モ
ード毎の消費電流時間積を累計して前記機器の使用開始
時または電池交換時からの累計消費電流時間積を求める
累計消費電流時間積演算手段と、予め設定された電池容
量値から前記機器使用開始時からの累計消費電流時間積
を減算して電池残量値を求める電流残量値演算手段と、
前記電池残量値が所定値以下になったとき警報を発する
警報手段とを有することを要旨とする。この構成によ
り、消費電流値と動作時間との積を動作モード毎に演算
し、この演算結果を全動作モードについて累計すること
で、機器の使用開始時からの累計消費電流時間積が求め
られる。設定された電池容量値から上記累計消費電流時
間積を減算することで、電池残量が検出され、この電池
残量値が所定値以下になったとき警報が発せられて電池
残量が少なくなったことが報知される。
【0007】請求項2記載の発明は、上記請求項1記載
の電池残量検出装置において、前記電池残量値が所定値
以下になったときに代えて、前記累計消費電流時間積が
所定値に達したとき又は前記累計消費電流時間積を基に
求めた今後の使用可能時間が所定値以下になったときの
何れかのときに警報を発するように構成してなることを
要旨とする。この構成により、現在の電池残量値に代え
て、機器の使用開始時から現在までの電池消耗量である
累計消費電流時間積又はこの累計消費電流時間積から求
めた今後の使用可能時間を用いて警報を発するようにし
ても、前記と同様に電池残量が少なくなったことを報知
することが可能となる。
【0008】請求項3記載の発明は、上記請求項1記載
の電池残量検出装置において、前記電池残量値が所定値
以下になったときに代えて、前記累計消費電流時間積の
所定時間における増加分を算出し、この増加分からこの
まま前記機器が動作した場合の予測累計消費電流時間積
を演算し、この予測累計消費電流時間積が予め設定した
所定値に達したときに警報を発するように構成してなる
ことを要旨とする。この構成により、現在の電池残量値
に代えて、このまま機器が動作した場合の予測電池消耗
量に相当する予測累計消費電流時間積を用いて警報を発
するようにしても、前記と同様に電池残量が少なくなっ
たことを報知することが可能となる。
【0009】請求項4記載の発明は、上記請求項1記載
の電池残量検出装置において、前記機器の使用開始信号
を受信する受信部を設け、この使用開始信号を受信した
ときから電池残量値の演算を開始するように構成してな
ることを要旨とする。この構成により、機器の使用開始
が、電池残量検出装置に明確に伝達されて機器の使用開
始時からの累計消費電流時間積が正確に求められる。
【0010】請求項5記載の発明は、上記請求項1記載
の電池残量検出装置において、前記電池残量値の演算結
果、前記累計消費電流時間積又はこの累計消費電流時間
積を基に求めた今後の使用可能時間をメモリに記憶さ
せ、外部からこの記憶内容を読み出し可能に構成してな
ることを要旨とする。この構成により、警報が発せられ
る前の適宜の時期に電池残量値等を読み出すことで、電
池の交換時期等を予め知得することが可能となる。
【0011】請求項6記載の発明は、上記請求項1記載
の電池残量検出装置において、前記警報を発するときの
警報レベルである前記所定値を、外部から設定及び読み
出し可能に構成してなることを要旨とする。この構成に
より、電池駆動の機器の設置等の後に、警報レベルであ
る所定値を、外部から設定及び確認することが可能とな
る。
【0012】請求項7記載の発明は、請求項1乃至6の
いずれかに記載の電池残量検出装置を、電池駆動で作動
するガスメータに用いたことを要旨とする。この構成に
より、ガスメータの的確な機能を確保しつつ、徒に不必
要なガスメータの交換を防止する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
に基づいて説明する。まず、電池残量検出装置の構成を
説明する。同図において、1は現在の機器の動作がどの
モードにあるかを判別する動作モード判別手段としての
動作モード判別回路、2は機器の動作タイマ、3a〜3
cは各動作モードでの機器作動時間を計時する動作時間
計測手段としての作動時間カウンタ、4a〜4cは各動
作モードでの平均消費電流を予め記憶している平均消費
電流テーブル、5a〜5cは各動作モードでの機器作動
時間と平均消費電流値との積を演算する消費電流時間積
演算手段としての乗算回路、6は各動作モードでの機器
作動時間と平均消費電流値との積を合計する累計消費電
流時間積演算手段としての消費電流時間積合計カウン
タ、7は設定された電池容量値を記憶している電池容量
テーブル、8は設定された電池容量値から累計消費電流
時間積値を減算して電池残量値を求める電池残量値演算
手段としての減算回路、9は電池電圧低下検出レベルを
記憶しておく電池電圧低下検出レベルテーブルであり、
この電池電圧低下検出レベルは機器の設置等の後におい
ても、外部から設定及び読み出しが可能になっている。
10は減算回路8の出力である電池残量値と電池電圧低
下検出レベルとの比較判定をする判定回路、11は判定
回路10の出力を受けて電池電圧低下警報を出力する警
報手段としての警報出力回路、12a〜12cは動作モ
ード毎の機器動作時間をその動作モードに対応した作動
時間カウンタ3a〜3cに入力させるANDゲートであ
る。なお、平均消費電流テーブル4a〜4cに予め記憶
する平均消費電流および電池容量テーブル7に設定記憶
される電池容量値については、好しくは設定器15によ
って外部から設定できるようにしてもよい。
【0014】次に、上述のように構成された電池残量検
出装置の作用を説明する。動作モードAは、例えば常時
作動状態を意味し、動作モードBは、スリープ状態、動
作モードCは、警報出力状態を意味しているものとす
る。また、これらの各動作モードでの平均消費電流は既
に明かになっているものとする。いま、機器の動作状態
がどの状態にあるのかは動作モード判別回路1でわかる
としたとき、ANDゲート12a〜12cの一方の入力
端子には動作モード判別回路1からの切替え信号が入力
されており、動作タイマ2からの時間パルスがANDゲ
ート12a〜12cを経て各動作モードの作動時間カウ
ンタ3a〜3cに積算される。これにより各動作モード
での作動時間が作動時間カウンタ3a〜3cに切り分け
て累積される。一方、各動作モードでの平均消費電流が
予め平均消費電流テーブル4a〜4cに格納されてお
り、この平均消費電流値と各動作モードでの作動時間が
乗算回路5で乗算されて各動作モードでの消費電流時間
積が求められる。そして、消費電流時間積合計カウンタ
6が動作モード毎の消費電流時間積を累計して機器の使
用開始時からの累計消費電流時間積が演算される。この
機器使用開始時からの累計消費電流時間積は、機器使用
開始時から現在までの電池消費量に相当するので、減算
回路8により、予め電池容量テーブル7に設定された電
池容量値からこの累計消費電流時間積を減算することで
電池残量値が求められる。電池残量値は判定回路10へ
出力されて電池電圧低下検出レベルテーブル9に予め設
定されている電池電圧低下検出レベルと比較され、電池
残量値が電池電圧低下検出レベルを下回ったとき、警報
出力回路11から警報信号が出力されて電池残量が少な
くなったことが報知される。なお、ここでは図示してな
いが、電池残量検出装置には機器の使用開始信号を受信
する受信回路が設けられ、この受信回路が機器の使用開
始信号を受信したときから電池残量値の演算を開始する
ものとする。
【0015】より具体的な例として、上述のように構成
された電池残量検出装置をマイコンで構成し、これを電
池駆動のガスメータに適用した場合の作用を説明する。
この場合、マイコンのCPUの待機時平均消費電流が1
μAある待機状態を動作モードA、CPUの動作時消費
電流6μAである動作状態を動作モードB、遮断弁のコ
イルに流れる電流が250mAで動作時間が50mse
cである遮断弁駆動時を動作モードCとする。
【0016】いま、ガスメータの使用開始をCPUのリ
セットで行ったとすると、その時点からCPUは経過時
刻を計測し始める。最初はCPUの待機状態であったと
すると、CPUの動作モードAに対応する「消費電流時
間積カウンタ」は経過時間と待機電流の1μAの積を演
算サイクル毎に計測してその積算値を記憶している。C
PUがあるタイミングで動作する動作状態での消費電流
6μAとその作動時間積が動作モードBに対応する「消
費電流時間積カウンタ」に加算される。また、CPUが
異常を検出して遮断弁を駆動した場合には、1回の遮断
で要する消費電流時間積は250mA×50msecと
いうことになり、1回の遮断弁駆動毎に動作モードCに
対応する「消費電流時間積カウンタ」に加算される。こ
のように、動作モードA〜Cに対応する「消費電流時間
積カウンタ」には使用開始時点からの消費電流時間積合
計が絶えず更新されており、この値が当初設定した値を
超えた場合に電池容量残不足の警報を出すようにする。
当初設定する値については電池の公称容量、例えば12
00mAhの場合、自己放電10%/10年でまた電池
容量のばらつきが10%と仮定して、10年使用で80
%の容量すなわち960mAhと設定しておく。さらに
細かく計算する場合には、自己放電分を毎年計算すると
か、安全率を考慮して設定するなどのやり方も考えられ
る。
【0017】上述したように、本実施の形態によれば、
実際の消費電流と動作時間から消費電流時間積を計算す
るため、従来の電池電圧による残量検出方法に比べて正
確に電池残量を検出することができ、この電池残量が所
定値以下になったときの警報発信により電池交換等の適
切な処置を施すことで、電池駆動の機器を常時正常に作
動させることができる。従来の電池電圧検出回路が不要
となり信頼性が向上するとともに機器が安価に構成でき
る。電池残量値又は累計消費電流時間積値を不揮発性メ
モリに記憶させておき、これを外部から読み出し可能な
ように回路を構成しておくことで、機器の不具合解析に
役立つ。過去の累計消費電流時間積の所定時間における
増加分を算出し、この増加分からこのまま機器が動作し
た場合の今後の累計消費電流時間積を予測することがで
き、その時の電池残量から残り何時間使用可能かを算出
できる。そのため、通信又は外部からの読み出し手段に
より読み出した残り使用時間により電池もしくは機器の
交換時期を調整することができる。
【0018】次に、各変形例を述べる。上記電池残量
検出装置において、電池残量ではなく、機器の使用開始
時から現在までの電池消耗量である累計消費電流時間積
を使用許容累計消費電流時間積で判定して警報を出すよ
うにしても前記と同様の作用、効果を得ることができ
る。消費電流時間積の演算は動作モードが変化したと
きにその都度行っても一定周期で演算をしても構わな
い。電池電圧低下検出回路と併用することで、さらに
確実な残量検出が可能となる。この場合、計算による電
池残量よりも先に電池電圧低下検出回路による電池電圧
低下が検出されたときは、電池不良や想定以上の電流が
流れたことによるものと判断することができる。各動
作モードでの消費電流の代わりに、例えばリレーを駆動
する動作モードの場合には1回駆動当たりの平均消費電
流時間積を予め設定しておき、動作回路との積から消費
電流時間積として計算してもよい。今後の機器使用可
能時間を予測する場合、機器の使用開始からの累計時間
で累計消費電流時間積を除算して平均消費電流を求め、
電池残量のmAhをこの平均消費電流で除算して使用可
能時間を求めてもよい。動作時間や残り作動時間など
の時間は、いわゆる時、分、秒の時間ではなく、年、
月、日という期間で示しても同様の効果が得られる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、機器の動作モードを判別する動作モード判
別手段と、前記動作モード毎の動作時間を計時する動作
時間計測手段と、各動作モードについて予め求められた
消費電流値と前記動作時間との積を演算して各動作モー
ド毎の消費電流時間積を求める消費電流時間積演算手段
と、前記各動作モード毎の消費電流時間積を累計して前
記機器の使用開始時からの累計消費電流時間積を求める
累計消費電流時間積演算手段と、予め設定された電池容
量値から前記機器使用開始時からの累計消費電流時間積
を減算して電池残量値を求める電流残量値演算手段と、
前記電池残量値が所定値以下になったとき警報を発する
警報手段とを具備させたため、設定された電池容量値か
ら機器使用開始時からの累計消費電流時間積を減算する
ことで、電池残量を正確に検出することができ、この電
池残量値が所定値以下になったとき警報が発せられるの
で、電池交換等の適切な処置を施すことで電池駆動の機
器を常時正常に作動させることができる。
【0020】請求項2記載の発明によれば、前記電池残
量値が所定値以下になったときに代えて、前記累計消費
電流時間積が所定値に達したとき又は前記累計消費電流
時間積を基に求めた今後の使用可能時間が所定値以下に
なったときの何れかのときに警報を発するように構成し
たため、累計消費電流時間積は機器の使用開始時から現
在までの電池消耗量であるので、正確に求められた累計
消費電流時間積又はこの累計消費電流時間積から求めた
今後の使用可能時間を用いて警報を発するようにして
も、正確に検出された電池残量値を用いて警報を発する
場合と同等の効果がある。
【0021】請求項3記載の発明によれば、前記電池残
量値が所定値以下になったときに代えて、前記累計消費
電流時間積の所定時間における増加分を算出し、この増
加分からこのまま前記機器が動作した場合の予測累計消
費電流時間積を演算し、この予測累計消費電流時間積が
予め設定した所定値に達したときに警報を発するように
構成したため、累計消費電流時間積の所定時間における
増加分を基に、このまま機器が動作した場合の予測累計
消費電流時間積を正確に求めることができるので、予測
電池消耗量に相当するこの予測累計消費電流時間積を用
いて警報を発するようにしても、正確に検出された電池
残量値を用いて警報を発する場合と同等の効果がある。
【0022】請求項4記載の発明によれば、前記機器の
使用開始信号を受信する受信部を設け、この使用開始信
号を受信したときから電池残量値の演算を開始するよう
に構成したため、機器の使用開始が、電池残量検出装置
に明確に伝達されて機器の使用開始時からの累計消費電
流時間積、言い換えれば電池残量値を正確に求めること
ができる。
【0023】請求項5記載の発明によれば、前記電池残
量値の演算結果、前記累計消費電流時間積又はこの累計
消費電流時間積を基に求めた今後の使用可能時間を不揮
発性メモリに記憶させ、外部からこの記憶内容を読み出
し可能に構成したため、警報が発せられる前の適宜の時
期に電池残量値等を読み出して電池の交換時期等を予め
知得することで、電池駆動の機器を常時正常に作動させ
ることができる。
【0024】請求項6記載の発明によれば、前記警報を
発するときの警報レベルである前記所定値を、外部から
設定及び読み出し可能に構成したため、電池駆動の機器
の設置等の後に、警報レベルである所定値を、外部から
設定及び確認することができて、警報の発信タイミング
を正しく規定することができ、電池駆動の機器を常時正
常に作動させることが可能となる。
【0025】請求項7記載の発明によれば、請求項1乃
至6のいずれかに記載の電池残量検出装置を、電池駆動
で作動するガスメータに用いたことで、ガスメータの的
確な機能を確保しつつ、電池交換が必要なガスメータに
ついてのみの交換を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である電池残量検出装置の
ブロック図である。
【図2】従来の電池残量検出方法における電池電圧と経
過時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 動作モード判別回路(動作モード判別手段) 3a〜3c 機器作動時間カウンタ(動作時間計測手
段) 4a〜4c 平均消費電流テーブル 5a〜5c 乗算回路(消費電流時間積演算手段) 6 消費電流時間積合計カウンタ(累計消費電流時間積
演算手段) 7 電池容量テーブル 8 減算回路(電池残量値演算手段) 9 電池電圧低下検出レベルテーブル 11 電池電圧低下警報出力回路(警報手段) 15 設定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 守 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 中村 充博 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 林 均 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 今 一生 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内 (72)発明者 前田 郁雄 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内 Fターム(参考) 2G016 CA00 CB12 CB22 CC01 CC04 CC06 CC27 CC28 CE00 5G003 BA01 EA05 GC05

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池駆動の機器における電池残量を検出
    する電池残量検出装置であって、前記機器の動作モード
    を判別する動作モード判別手段と、前記動作モード毎の
    動作時間を計時する動作時間計測手段と、各動作モード
    について予め設定された消費電流値と前記動作時間との
    積を演算して各動作モード毎の消費電流時間積を求める
    消費電流時間積演算手段と、前記各動作モード毎の消費
    電流時間積を累計して前記機器の使用開始時または電池
    交換時からの累計消費電流時間積を求める累計消費電流
    時間積演算手段と、予め設定された電池容量値から前記
    機器使用開始時からの累計消費電流時間積を減算して電
    池残量値を求める電流残量値演算手段と、前記電池残量
    値が所定値以下になったとき警報を発する警報手段とを
    有することを特徴とする電池残量検出装置。
  2. 【請求項2】 前記電池残量値が所定値以下になったと
    きに代えて、前記累計消費電流時間積が所定値に達した
    とき又は前記累計消費電流時間積を基に求めた今後の使
    用可能時間が所定値以下になったときの何れかのときに
    警報を発するように構成してなることを特徴とする請求
    項1記載の電池残量検出装置。
  3. 【請求項3】 前記電池残量値が所定値以下になったと
    きに代えて、前記累計消費電流時間積の所定時間におけ
    る増加分を算出し、この増加分からこのまま前記機器が
    動作した場合の予測累計消費電流時間積を演算し、この
    予測累計消費電流時間積が予め設定した所定値に達した
    ときに警報を発するように構成してなることを特徴とす
    る請求項1記載の電池残量検出装置。
  4. 【請求項4】 前記機器の使用開始信号を受信する受信
    部を設け、この使用開始信号を受信したときから電池残
    量値の演算を開始するように構成してなることを特徴と
    する請求項1記載の電池残量検出装置。
  5. 【請求項5】 前記電池残量値の演算結果、前記累計消
    費電流時間積又はこの累計消費電流時間積を基に求めた
    今後の使用可能時間をメモリに記憶させ、外部からこの
    記憶内容を読み出し可能に構成してなることを特徴とす
    る請求項1記載の電池残量検出装置。
  6. 【請求項6】 前記警報を発するときの警報レベルであ
    る前記所定値を、外部から設定及び読み出し可能に構成
    してなることを特徴とする請求項1記載の電池残量検出
    装置。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかに記載の電池
    残量検出装置を用いたことを特徴とする電池駆動で作動
    するガスメータ。
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