JP2005128095A - 二次電池放電機能付き機器 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタルカメラ等において二次電池の放電を十分に行う放電モードを設け、二次電池のメモリ効果を防止し、又は、メモリ効果が生じてしまった二次電池の再活性化を行うことができる二次電池放電機能付き機器を提供する。
【解決手段】デジタルカメラのバッテリー２６には例えばニッケル水素電池が使用される。ＣＰＵ１０は、放電モードが選択されると、バッテリー２６の放電を行うための処理を開始し、バッテリー電圧が通常の終止電圧より低い放電用の終止電圧に低下するまでバッテリー２６の放電を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は二次電池放電機能付き機器に係り、特にニッケル水素電池等の二次電池の使用が可能なデジタルカメラ等の二次電池放電機能付き機器に関する。

デジタルカメラでは、通常、電源に電池が使用されており、電池の種類として例えば二次電池（バッテリー）が使用されることが多い。バッテリーの種類によっては周知のようにメモリ効果が生じる場合があり、例えば、ニッケル水素電池やニッケル−カドミウム電池ではメモリ効果が生じやすい。

メモリ効果は、浅い放電深度（完全に放電しない状態）での充電を繰り返していると、充電を始めた容量で放電電圧（バッテリー電圧）が急激に低下する現象をいい、充電後において機器を動作させることができる時間（放電容量）が少なくなるという現象を招く。即ち、バッテリーを使用するデジタルカメラ等の機器では、通常、バッテリーが略完全に放電した状態でのバッテリー電圧付近をバッテリーの使用限度と判定する終止電圧とし、バッテリー電圧がその終止電圧まで低下すると全ての動作を不能にする。従って、メモリ効果が生じているバッテリーを使用すると、正常の場合より少ない放電容量でバッテリー電圧が終止電圧まで低下してしまうため機器が動作不能となるまでのバッテリーの使用時間が短くなる。

一方、バッテリーにメモリ効果が生じてしまった場合には、一度十分に放電してから充電すれば、常に放電されずに不活性化した部分が活性化されるため、正常に復帰させることができる。しかしながら、メモリ効果が生じてしまったバッテリーを機器に装填して機器が動作しなくなるまで放電したとしても上述のように完全に放電しない状態で機器が停止してしまうためメモリ効果を解消することはできない。

ところで、特許文献１には、カメラにおいて安定動作させるのに必要なバッテリー電圧が各動作モードで異なることから、各動作モードに応じてバッテリーの使用限度と判定するバッテリーの終止電圧を変更し、バッテリーを有効に使い切れるようにしたものが提案されている。
特開平９−１３０６４９号公報

特許文献１に記載のカメラでは、各動作モードで動作可能なバッテリー電圧までバッテリーの容量を使用することができるため、全ての動作モードで安定動作するバッテリー電圧の下限を動作モードに関係なくバッテリーの終止電圧とする場合よりも有効にバッテリーを使い切ることができる。しかしながら、バッテリーを完全に放電できるわけではなく、また、モード遷移時に起こる問題、例えば動作モードを切り替えた途端に終止電圧が変化し、動作が停止してしまうことなどへの配慮がないため、ユーザにとって使い勝手が悪いという問題がある。

また、従来の機器では動作不能となるまでバッテリーの容量を使用したとしても完全に放電されていない場合も多く、メモリ効果によるバッテリーの放電容量、使用時間の減少が避けられない場合が少なくない。また、メモリ効果が生じてしまった場合には上述のように正常な状態にバッテリーを再活性化することもできない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、二次電池を使用した場合の二次電池の放電を十分に行うことができ、二次電池の能力を最大限に活用できるようにした二次電池放電機能付き機器を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の二次電池放電機能付き機器は、二次電池から供給される電力により動作する二次電池放電機能付き機器であって、放電モードのオン／オフを選択する放電モード選択手段と、放電モード選択手段により放電モードがオンに選択された場合に、前記二次電池の放電電圧が少なくとも放電モード以外での通常の終止電圧より低い放電用の終止電圧となるまで放電する放電手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、二次電池を充電する場合などに放電モードで十分に二次電池を放電することができるためメモリ効果を防止することができ、また、メモリ効果が生じてしまった二次電池の再活性化が可能となる。

また、請求項２に記載の二次電池放電機能付き機器は、請求項１に記載の発明において、前記放電手段は、前記二次電池の電圧が前記通常の終止電圧より高い場合には前記通常の終止電圧に低下するまでの間、高負荷で前記二次電池の電力を消費させ、前記二次電池の電圧が前記通常の終止電圧より低い場合には前記放電用の終止電圧に低下するまでの間、低負荷で前記二次電池の電力を消費させることを特徴としている。二次電池を放電する際の負荷を本発明のように切り替えことによって放電が適切に行われる。

また、請求項３に記載の二次電池放電機能付き機器は、請求項１に記載の発明において、前記放電モード選択手段により放電モードがオンに選択された場合に、放電モードがオンであることを表示する表示手段を備えたことを特徴としている。

また、請求項４に記載の二次電池放電機能付き機器は、請求項１に記載の発明において、前記放電モード選択手段により放電モードがオンに選択された場合に、放電モード以外の時に使用可能な機能のうち、一部の機能のみを使用可能にすることを特徴としている。

また、請求項５に記載の二次電池放電機能付き機器は、請求項１乃至４のうちいずれか１に記載の発明において、前記二次電池は、ニッケル水素電池であることを特徴とする。ニッケル水素電池は、メモリ効果が比較的生じやすいため二次電池としてニッケル水素電池を使用する場合に請求項１〜４の発明は特に有益である。

また、請求項６は、請求項１〜５の二次電池放電機能付き機器がデジタルカメラであるとしてのものである。

本発明によれば、二次電池の放電を十分に行うことができ、メモリ効果を防止し、又は、メモリ効果が生じてしまった二次電池の再活性化を行うことができるようになり、同一の二次電池を繰り返し使用する場合に電池の能力を最大限に維持して活用することができる。

以下添付図面に従って本発明に係る二次電池放電機能付き機器の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明が適用されるデジタルカメラの概略構成を示したブロック図である。同図に示すようにデジタルカメラは、ＣＰＵ１０、レンズ・ＣＣＤ部１２、ＡＤＣ／撮像処理部１４、表示部１６、メディア部１８、電源部２０、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２４、バッテリー２６等を備えている。

カメラ全体はＣＰＵ１０によって統括制御されており、ＣＰＵ１０は、カメラ外面に配設された電源スイッチ、シャッターボタン、ズームボタン等からなる操作部（図示せず）の操作に応じた処理を実行する。また、ＣＰＵ１０の処理に関するプログラムや所要のデータ等はＲＯＭ２２に記録されており、ＣＰＵ１０はそのプログラムやデータに従って各処理を実行する。一時的にデータを保存しておく場合にはＲＡＭ２４が使用される。

レンズ・ＣＣＤ部１２は、被写体像を結像するレンズ（例えばズームレンズ）、レンズによって結像された被写体像を光電変換するＣＣＤ、レンズのフォーカス、ズーム、アイリス等を電動で動かすための駆動機構などを含む構成部であり、撮影モード時において、撮影画像を示す画像信号はこのレンズ・ＣＣＤ部１２から取り込まれる。レンズ・ＣＣＤ部１２から取り込まれた画像信号は、ＡＤＣ／撮像処理部１４によってＡ／Ｄ変換、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の所定の処理が施される。これによって、例えば、カメラ背面に配設された液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に表示するスルー画やメモリカード等の記録媒体に記録する画像などの画像データが生成される。

表示部１６は、カメラ背面に配設されたＬＣＤやその他の状態表示ランプ、ＬＣＤを制御するＬＣＤドライバ等を含む構成部であり、例えば、ＬＣＤには、撮影モード時にリアルタイムに撮影されている被写体の画像（スルー画）や、シャッターボタンが全押しされた際に記録媒体に記録される画像（プレビュー画像）などが表示される。また、再生モード時では記録媒体に記録された画像が再生表示される。更に、ＬＣＤには各種カメラ機能の設定を行う際にその設定を行うメニュー画面等も表示される。

メディア部１８は、カメラに着脱可能なメモリカードなどの記録媒体や、記録媒体に対するデータの書込み／読出しを制御するメディアコントロール回路等を含む構成部であり、例えば、撮影モード時においてシャッターボタンが全押しされた際にレンズ・ＣＣＤ部１２及びＡＤＣ／撮像処理部１４から取り込まれた画像データがメディア部１８の記録媒体に記録され、再生モード時には表示部１６のＬＣＤに再生表示されるコマの画像データがメディア部１８の記録媒体から読み出される。

電源部２０は、カメラに装填されたバッテリー２６の電圧を各構成部の各回路等で必要な電圧に変換し、各構成部に供給する。バッテリー２６には、例えば、二次電池が使用され、本実施の形態ではニッケル水素電池が使用されているものとする。尚、ニッケル水素電池はメモリ効果の大きい二次電池である。

バッテリー２６の出力電圧（バッテリー電圧）は、ＣＰＵ１０でＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ１０に監視されており、バッテリー２６の残量が表示部１６のＬＣＤに表示されると共に、バッテリー電圧が詳細を後述する終止電圧に到達すると各構成部の動作を停止させて動作不能にする等の処理がＣＰＵ１０によって行われるようになっている。また、詳細を後述するように本デジタルカメラでは、バッテリー２６のメモリ効果を防止し、又は、メモリ効果が生じてしまったバッテリー２６を再活性化し、正常な状態に復帰させるための放電モードの機能（放電機能）が搭載されている。

以下、バッテリーの放電機能について説明する。上記デジタルカメラにおいてユーザは操作部の所定の操作により放電モードのオン／オフを選択することができるようになっている。放電モードがオフの場合、ＣＰＵ１０は、通常動作の処理（撮影モードや再生モードなどの放電モード以外のモードの処理）を実行すると共に、各構成部に対して対応する動作を実行させる。また、バッテリー電圧を監視し、もし、バッテリー電圧が、通常動作時の終止電圧まで低下したときには、通常動作の処理を停止する。

一方、放電モードがオンに設定された場合、ＣＰＵ１０は、放電機能の処理を実行する。放電機能の処理では、時計機能等の一部のカメラ機能以外は使用を禁止する。例えば、放電モード中にＬＣＤにメニュー画面を表示する操作が行われた場合、使用を禁止する機能に関する項目を表示しないか、又は、選択不能にする。また、禁止する機能に関する操作、例えば、シャッターボタンを押して撮影を行う操作などを無効にする。そして、所定の構成部のみにバッテリー２６から電力を供給して動作させ、これによってバッテリー２６の電力を消費させてバッテリー２６の放電を実行する。尚、バッテリー２６を放電させるために、例えば、ＣＰＵ１０自身と表示部１６を動作させ、それ以外の構成部は停止させておくことが考えられる。この場合に、表示部１６のＬＣＤには放電モード中などの表示を行うようにしてもよい。

また、放電機能の処理を実行している間、ＣＰＵ１０は、バッテリー電圧を監視し、バッテリー電圧が通常動作時の終止電圧よりも低く設定された放電機能での終止電圧まで低下すると、放電機能の処理を終了し、電源をオフにする。これによって、メモリ効果が生じない容量までバッテリー２６が放電され、又は、メモリ効果が生じてしまったバッテリー２６の場合には再活性化され、正常な状態に復帰する。

図２は、放電モード時又は放電モード以外の通常動作のモードでのバッテリーの監視に関するＣＰＵ１０の処理手順を示したフローチャートである。カメラの電源がオンされると、ＣＰＵは動作を開始する（ステップＳ１０）。そして、バッテリー電圧を測定し（ステップＳ１２）。測定したバッテリー電圧が終止電圧以下か否かを判定する（ステップＳ１４）。ここで、終止電圧は、放電モードが選択されている場合と、それ以外の通常動作のモードが選択されている場合とで異なる。ステップＳ１４でＮＯと判定している間は、ステップＳ１２及びステップＳ１４の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１４でＹＥＳと判定した場合には、放電モード又は通常動作のモードの処理を終了する（ステップＳ１６）。

次に、放電モードと通常動作のモードでの終止電圧と、バッテリー電圧に応じた動作制限について図３を用いて説明する。満充電した直後のバッテリー電圧は、同図に示すように最大３．６Ｖを示すとする。このとき、通常動作での終止電圧は２．１Ｖに設定される。尚、この終止電圧を「通常終止電圧」という。通常終止電圧は、バッテリー電圧がこれ以上であれば少なくとも通常動作を安定して行うことができるレベルであり、例えば、メモリ効果が生じていない正常なバッテリーの特性で略完全に放電されたときに放電電圧が急激な減少を示し始める放電終止電圧程度又はそれより高いレベルに設定される。

一方、放電モードでの終止電圧は、少なくとも通常終止電圧より低い電圧に設定され、例えば１．９Ｖに設定される。尚、放電モードでの終止電圧を「放電用の終止電圧」という。放電用の終止電圧は、バッテリーの容量をほぼ使い切ったと判断されるレベルであり、正常なバッテリーを放電用の終止電圧まで放電したとすればメモリ効果が生じないレベルである。また、何らかの理由でメモリ効果が生じてしまったバッテリーであっても、放電モードにより放電用の終止電圧まで放電すればバッテリー効果が解消され、正常の状態に再活性化できるレベルでもある。尚、バッテリーを過放電させるとバッテリー自体の寿命（バッテリーの充放電可能回数）が減少してしまうため放電用の終止電圧は過放電とならないレベルでもある。

続いてバッテリー電圧に応じた動作制限について説明すると、バッテリー電圧が最大の３．６Ｖ以下で通常終止電圧の２．１Ｖより大きい場合（図３のａの範囲）には、ＣＰＵ１０はユーザによって選択されれば、通常動作のいずれのモードの処理でも実行可能であり、また、放電モードの処理も実行可能である。従って、通常動作のモード間でモードを切り替えた場合（例えば、撮影モードから再生モード、再生モードから撮影モードに切り替えた場合）、通常動作のモードから放電モードに切り替えた場合、放電モードから通常動作のモードに切り替えた場合に、いずれのモードも有効に動作する。

これに対し、バッテリー電圧が通常終止電圧の２．１Ｖ以下で放電用の終止電圧１．９Ｖより大きい場合（図３のｂの範囲）には、ＣＰＵ１０は、通常動作のいずれのモードの処理も実行せず、放電モードの処理のみを実行する。従って、バッテリー電圧が通常終止電圧の２．１Ｖより高いときから通常動作のモードを既に選択していた場合や、放電モードから通常動作のモードに切り替えた場合には通常動作は終止する。尚、通常動作を終止した場合に放電モードの選択を促す情報をＬＣＤ等に表示するようにしてもよいし、また、電源をオフしてもよい。一方、既に放電モードを選択していた場合や、通常動作のモードから放電モードに切り替えた場合には放電モードが有効に動作する。

バッテリー電圧が放電用の終止電圧１．９Ｖ以下の場合（図３のｃの範囲）には、ＣＰＵ１０は、通常動作のモード及び放電モードのいずれの処理も実行せず、電源をオフにする。従って、通常動作のモード及び放電モードのいずれの動作も終止となる。

以上、上記実施の形態において、バッテリー電圧が通常終止電圧より高いときに放電モードが選択された場合には、バッテリー電圧が通常終止電圧に低下するまでは、高負荷でバッテリー２６の電力を消費させ、バッテリー電圧が通常終止電圧に達した後、放電用の終止電圧に低下するまでは低負荷でバッテリー２６の電力を消費させるようにしてもよい。即ち、放電モードにおいて、バッテリー２６の電力を供給して消費させる回路、モータ等の負荷をバッテリー電圧に応じて変更してもよい。また、上記実施の形態では、放電モードにおいてバッテリー２６を放電させるための特別な回路を設けていないが、バッテリー２６を放電させるための専用の回路を設けるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、バッテリー２６としてニッケル水素電池を使用することを例示したが、ニッケル水素電池以外の二次電池であってもメモリ効果が生じる場合には本発明は有効である。例えば、ニッケル−カドミウム電池やリチウムイオン電池を使用する場合等も有効である。もし、同一形状（例えば単３型）の電池であって種類の異なる電池の使用が可能な場合に、ユーザがメモリ効果を生じ得る二次電池を実際に使用しない場合であっても、メモリ効果を生じ得る二次電池を使用するユーザのために上記実施の形態のように放電機能をデジタルカメラに搭載しておくことは有益である。

また、上述のように一次電池と二次電池の使用が可能な場合に、実際に使用されている電池が一次電池か二次電池かを自動で識別し、一次電池が使用されている場合には放電モードを選択できないようにしてもよい。一次電池と二次電池を識別する方法は公知であるが、例えば、カメラ動作時に一定時間間隔（例えば１分間隔）で電池の放電電圧を計測してその放電電圧の時間変化（放電カーブ）の形態から一次電池か二次電池かを識別することができる。又は、電源オフのとき（負荷がないとき）と電源オンのとき（負荷があるとき）の電圧を比較して電池の内部抵抗を検出し、検出した内部抵抗の違いによって一次電池か二次電池かを識別することができる。また、同様に二次電池の種類を識別することもでき、メモリ効果のある種類の二次電池か否かを識別するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、本発明をデジタルカメラに適用した場合について説明したが、本発明はデジタルカメラに限らず、メモリ効果を生じ得るニッケル水素等の二次電池の電力によって動作する機器の全てにおいて適用することができる。

本発明が適用されるデジタルカメラの概略構成を示したブロック図 バッテリーの監視に関するＣＰＵの処理手順を示したフローチャート バッテリーの終電電圧等に関する説明に使用した説明図

符号の説明

１０…ＣＰＵ、１２…レンズ・ＣＣＤ部、１４…ＡＤＣ／撮像処理部、１６…表示部、１８…メディア部、２０…電源部、２２…ＲＯＭ、２４…ＲＡＭ、２６…バッテリー

Claims (6)

1. 二次電池から供給される電力により動作する二次電池放電機能付き機器であって、
   放電モードのオン／オフを選択する放電モード選択手段と、
   放電モード選択手段により放電モードがオンに選択された場合に、前記二次電池の放電電圧が少なくとも放電モード以外での通常の終止電圧より低い放電用の終止電圧となるまで放電する放電手段と、
   を備えたことを特徴とする二次電池放電機能付き機器。
2. 前記放電手段は、前記二次電池の電圧が前記通常の終止電圧より高い場合には前記通常の終止電圧に低下するまでの間、高負荷で前記二次電池の電力を消費させ、前記二次電池の電圧が前記通常の終止電圧より低い場合には前記放電用の終止電圧に低下するまでの間、低負荷で前記二次電池の電力を消費させることを特徴とする請求項１の二次電池放電機能付き機器。
3. 前記放電モード選択手段により放電モードがオンに選択された場合に、放電モードがオンであることを表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１の二次電池放電機能付き機器。
4. 前記放電モード選択手段により放電モードがオンに選択された場合に、放電モード以外の時に使用可能な機能のうち、一部の機能のみを使用可能にすることを特徴とする請求項１の二次電池放電機能付き機器。
5. 前記二次電池は、ニッケル水素電池であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１に記載の二次電池放電機能付き機器。
6. 前記二次電池放電機能付き機器はデジタルカメラであることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１に記載の二次電池放電機能付き機器。

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