JP2008003022A - 電池残量判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の種類に応じた残量判定を正確に行うことのできる電池残量判定装置を提供する。
【解決手段】無負荷状態での電池１の電圧V0と最大負荷状態での電池１の電圧V1を各々検出し、実測値であるV0とV1から電圧降下量Veを算出し、電圧降下量Veと電池種類判別の閾値Vbatを比較することで電池種別を判定し、その種類に応じた残量判定の閾値Va（or Vn）と電圧降下量Veを比較し、電池残量が有りか無しかを判定する。有りの場合は残量表示を行い、無しの場合は電池交換の表示を行った後に終了動作を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、電池残量判定装置に関し、特に、複数の種類の電池について残量を判定できる電池残量判定装置に関する。

従来から、駆動源として電池を用いる電池駆動型機器が知られている。このような電池駆動型機器においては、動作中に電池の残量が低下してシステムダウンが生じるのを防止したり、電池の交換や充電の時期を操作者に認識させる必要がある。このため、電池駆動型機器においては、所定のタイミングで電池の残量を判定するようになっている。この電池の残量の判定は、電池駆動型機器の制御部において行われている。

従来の電池残量判定法として、実動時の最大負荷より小さな異なる２種類の負荷状態における電池電圧値を検出し、最大負荷状態の電池電圧の予測値を算出し、この予測値とあらかじめ設定されている閾値とを比較し、予測値が閾値以上であれば電池残量をありと判断するものであった（特許文献１参照）。
特開2004−61393号公報

しかしながら、前述した従来の電池残量判別方法においては、２種類の負荷状態における電池電圧から算出する計算値から電池残量を判別しており、実際の値ではなく、電池の残量を正確に判別することができないという問題点があった。

そこで本発明は、電池の種類に応じた残量判定を正確に行うことのできる電池残量判定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、電池残量判定装置は、複数種類の電池のいずれか又は複数を選択的に装着可能な電池残量判定装置であって、装着した電池に負荷をかける負荷手段と、負荷をかける前後の電池の電圧降下量を測定する電圧測定手段と、電圧測定手段で測定された電圧降下量に応じて装着された電池の種類を判定するとともに、電圧測定手段で測定された電圧降下量及び判定した電池の種類に応じてその装着された電池の残量を判定する制御手段と、を備える。

これにより、電池の種類も残量も実測値である電圧降下量に基づいて判定するため、実測値を用いることで電池の残量判定を正確に行うことができる。

また、本発明の電池残量判定装置は、電池の種類毎に異なる電圧降下量範囲を記憶するメモリをさらに備え、制御手段は、記憶された電圧降下量範囲と電圧測定手段で測定された電圧降下量とを比較することにより装着された電池の種類を判定するようにしてもよい。

また、本発明の電池残量判定装置は、電池の種類毎に異なる残量閾値を記憶するメモリをさらに備え、制御手段は、判定された電池の種類に対応する残量閾値と電圧測定手段で測定された電圧降下量とを比較することにより装着された電池の残量を判定するようにしてもよい。

また、本発明の電池残量判定装置の負荷手段は、装着した電池にかける負荷を段階的に大きくするようにしてもよい。

また、本発明の電池残量判定装置において、制御手段が電池の種類を判定するときと電池の残量を判定するときとで、負荷手段が装着した電池にかける負荷の大きさは同じであるようにしてもよい。

本発明の電池残量判定装置の負荷手段は、装着した電池にかける負荷を段階的に大きくし、制御手段は、負荷手段が段階的負荷のうち最も大きな負荷を装着した電池にかけたときの電圧降下量に基づいて、電池の種類を判定するとともに電池の残量を判定するようにしてもよい。

本発明の電池残量判定装置の負荷手段は、装着した電池にかける負荷を段階的に大きくし、制御手段が電池の種類を判定するときの負荷手段が装着した電池にかける負荷の大きさは、制御手段が電池の残量を判定するときの負荷手段が装着した電池にかける負荷の大きさよりも小さいようにしてもよい。

以上のように本発明の電池残量判定装置によれば、電池の種類に応じた精度よい電池残量判定を行うことができ、電池駆動型機器を安全に、かつ効率的に使用することができる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１にかかる電池駆動型機器は、電池残量検出部により電池残量を検出し、メモリに格納された閾値と比較し、その後の動作を決定する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る電池駆動型機器の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態の電池駆動式機器は、電池駆動式のデジタルカメラを例示している。

図１に示すように、本実施形態の電池駆動式デジタルカメラは、カメラの電源としての直流電源である電池１と、電池電圧を分圧するための抵抗器２、３と、電池電圧の検出部４と、閾値を格納するメモリ５と、検出部４とメモリ５を有するマイコン６と、電池１にかかる負荷７と、カメラを動かすための電源回路８と、残量が表示される液晶部９と、カメラ部１０を有している。

電池１の正極は、電源回路８に接続されており、電池１の負極は接地されている。また、電池１の正極は抵抗器２の一端に接続されており、抵抗器２の他端は抵抗器３の一端ならびに検出部４に共通接続されている。さらに抵抗器３の他端は接地されている。

電源回路８は、電池１から供給された電圧をカメラ部１０の各部分の駆動に必要な電圧に変換して、カメラ部１０に供給を行う。

なお、マイコン６はＣＰＵ、メモリ５などによって構成されており、メモリ５には少なくともカメラ動作や電池残量判定に必要なプログラムおよび図２に示すような電池種類別の閾値等のデータなどが格納されている。さらに、マイコン６は、負荷部７を制御し、負荷を段階的に電池１に加えさせる（図３）。このような制御の方法の一例として、マイコン６は、パルス幅変調方式（ＰＷＭ、Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）により負荷７を制御してもよい。この場合、マイコン６は、負荷７に対して、ＯＮにする時間とＯＦＦにする時間との比率であるデューティー比を制御信号として出力することになる。

なお、図３は、検出部４で検出される電圧値と経過時間との関係を示す模式図である。図３において、上図、下図ともに、マイコン６の制御により、負荷７を段階的に加えた場合の電圧値の変化を示している。図３において、上図は、所定の負荷を加えた場合に電圧降下の大きい電池を使用しているときの電圧値の変化を示す模式図である。例えば、アルカリ乾電池を使用したときなどを示す。これに対して、下図は、所定の負荷を加えた場合に電圧降下の小さい電池を使用しているときの電圧値の変化を示す模式図である。例えば、ニッケル水素電池を使用しているときなどを示す。

このような構成の電池駆動式デジタルカメラによれば、電池１の電圧は抵抗器２、３で分圧されて検出部４に入り、内部でＡ／Ｄ変換されて検出（読取）されるようになっている。その値をマイコン６で判定し、それに応じた電池残量や電池交換の警告を液晶部に表示し、それに応じたカメラ動作を行う。なお、電池１の電圧を分圧せずに直接検出部４に入れてもよい。

次に、図４を参照して、本実施形態の電池駆動式デジタルカメラにおける電池残量判定方法について具体的に説明する。

図４は、本発明に係る電池駆動型機器の電池残量判定法を説明するためのフローチャートである。なお、実施形態の電池駆動式デジタルカメラにおいて、実動時に何も付加を加えていない状態を無負荷状態、段階的に加えた負荷が最も大きい状態を最大負荷状態とする。ここで、無負荷状態における検出電圧をV0、最大負荷状態における検出電圧をV1とする。

まず、検出部４は、実動時の無負荷状態における電池電圧V0を検出する（Ｓ１）。次に、マイコン６は、ＰＷＭのデューティー比を変化させる。これにより、マイコン６は、図３のように負荷を段階的に電池１に加える（Ｓ２）。次に、検出部４は、負荷を段階的に加えた状態の最大負荷状態における電池電圧V1を検出する（Ｓ３）。ついで、マイコン６は、ステップＳ１とステップＳ２で検出した電圧の差分である電圧降下量Ve = V0‐V1を算出する。この電圧降下量Veは、検出した値V0、V1から得られる正確な実測値である。

次に、マイコン６は、算出された電圧降下量Veが予めメモリ５に格納された電池種別判定の閾値Vbat以上（Vbat≦Ve）か否かを判断する（Ｓ５）。ステップＳ５においてＹＥＳの場合、マイコン６は、現在使用されている電池の種類をアルカリ乾電池と識別し、ステップＳ６へ移行する。一方、ステップＳ５においてＮＯの場合、マイコン６は、現在使用されている電池の種類をニッケル水素電池と識別し、ステップＳ７へ移行する。なお、上記の判定は、電池の種類によって負荷入力時の電圧降下の特性が違うことを利用している。

マイコン６は、ステップＳ４で算出された電圧降下量Veが閾値Va以下（Va≧Ve）か否かを判断する（Ｓ６）。閾値Vaは、アルカリ電池における残量判定のための閾値であり、メモリ５に予め格納されている。

ステップＳ６においてＹＥＳの場合、マイコン６は、現在使用されているアルカリ電池の残量を「有り」と判定する。そして、マイコン６は、残量が有ること示す表示を液晶部９に表示させる。この時、マイコン６は、どれだけの残量があるのか（残量大・残量中・残量小など）も併せて表示させるよう制御するのが好ましい。これにより、使用者は、電池１の残量を認識できる。

一方、ステップＳ６においてＮＯの場合、マイコン６は、現在使用されている電池１の残量を「無し」と判定する（Ｓ１０）。そして、マイコン６は、電池残量が無いため電池交換の必要があることを液晶部９に表示させる。これにより、使用者への警告を行う。なお、その他の警告表示としてＬＥＤなどを点灯・点滅させたり、警告音などを鳴らしてもよい。最後に、電源回路８は、マイコン６の制御により、電源をオフする（Ｓ１２）。これにより、カメラは動作を終了する。

上述のように、ステップＳ５においてＮＯの場合、マイコン６はその制御をステップＳ７へ移行させる。Ｓ７以降の動作に関しては、上述したＳ６以降の動作との違いがニッケル水素電池における残量判定の閾値Vnのみであり、基本的な考え方は同じであるため説明を省略する。

なお、ステップＳ２において電池１が負荷に耐えることができないと判断した場合は、負荷を加えずに、マイコン６からの指令により電源回路８をオフし、カメラの終了動作を行うようにしてもよい。この判断は無負荷状態における検出電圧V0を、予めメモリ５に格納された閾値と比較することによって行えばよい。

また、デジタルカメラのストロボ充電やズーム動作など必ず生じる負荷を利用してステップＳ２の動作を行えば、無駄な消費電流を通電することなく、かつ細かいタイミングで電池１の残量を正確に判定することができる。

上記図４に示す処理を行うタイミングとしては、デジタルカメラの起動時や、カメラ動作中に一定間隔で行うとよい。

なお、メモリ５に格納された電池種別判定の閾値Vbatの設定を電池の種類に応じて細かく設定することで、アルカリ乾電池、ニッケル水素電池に限らず、その他の様々な電池の種別判定を行うことができる。これにより、電池の種類に関係なく精度のよい電池残量判定を行うことができる。

このような構成からなる本実施形態の電池残量判定装置によれば、必要でない消費電流を通電することなく、電池１の残量を正確に判別することができる。したがって、電池１を無駄なく有効的に利用することができる。また、電池１が劣化した状態での使用を防ぐことができるため、システムダウン等の不具合が起きるのを未然に防ぐことができる。

また、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。

本発明は、使用している電池の種類に応じた最適な残量判定ができるので、複数の電池を選択的に使用可能な電池残量判定装置に適用可能である。例えば、電池駆動式デジタルカメラ、ビデオカメラ、オーディオプレーヤー、ラジオなどに適用できる。

電池残量判定法を適用した電池駆動型機器を示すブロック図 メモリに格納された各種閾値と記憶アドレスとの関係を示す図 電池に段階的負荷を加えたときの電圧値の変化を示す模式図 電池残量判定法を示すフローチャート

符号の説明

１ 電池
２，３ 抵抗器
４ 検出部
５ メモリ
６ マイコン
７ 負荷部
８ 電源回路
９ 液晶
１０ カメラ部
Ｖ０ 無負荷状態における電池電圧
Ｖ１ 最大負荷状態における電池電圧
Ｖｅ 電圧降下量
Ｖbat 電池種類判別の閾値
Ｖａ アルカリ乾電池の残量判定の閾値
Ｖｎ ニッケル水素電池の残量判定の閾値

Claims (8)

1. 複数種類の電池のいずれか又は複数を選択的に装着可能な電池残量判定装置であって、
   装着した電池に負荷をかける負荷手段と、
   前記負荷をかける前後の電池の電圧降下量を測定する電圧測定手段と、
   前記電圧測定手段で測定された電圧降下量に応じて前記装着された電池の種類を判定するとともに、前記電圧測定手段で測定された電圧降下量及び前記判定した電池の種類に応じてその装着された電池の残量を判定する制御手段を備える、
   電池残量判定装置。
2. 電池の種類毎に異なる電圧降下量範囲を記憶するメモリをさらに備え、
   前記制御手段は、前記記憶された電圧降下量範囲と前記電圧測定手段で測定された電圧降下量とを比較することにより前記装着された電池の種類を判定する、
   請求項１に記載の電池残量判定装置。
3. 電池の種類毎に異なる残量閾値を記憶するメモリをさらに備え、
   前記制御手段は、前記判定された電池の種類に対応する残量閾値と前記電圧測定手段で測定された電圧降下量とを比較することにより前記装着された電池の残量を判定する、
   請求項１又は２に記載の電池残量判定装置。
4. 前記負荷手段は、前記装着した電池にかける負荷を段階的に大きくする、
   請求項１〜３のいずれかに記載の電池残量判定装置。
5. 前記制御手段が電池の種類を判定するときと電池の残量を判定するときとで、前記負荷手段が前記装着した電池にかける負荷の大きさは同じである、
   請求項１〜４のいずれかに記載の電池残量判定装置。
6. 前記負荷手段は、前記装着した電池にかける負荷を段階的に大きくし、
   前記制御手段は、前記負荷手段が段階的負荷のうち最も大きな負荷を前記装着した電池にかけたときの電圧降下量に基づいて、前記電池の種類を判定するとともに前記電池の残量を判定する、
   請求項１〜３のいずれかに記載の電池残量判定装置。
7. 前記負荷手段は、前記装着した電池にかける負荷を段階的に大きくし、
   前記制御手段が電池の種類を判定するときの前記負荷手段が前記装着した電池にかける負荷の大きさは、前記制御手段が電池の残量を判定するときの前記負荷手段が前記装着した電池にかける負荷の大きさよりも小さい、
   請求項１〜３のいずれかに記載の電池残量判定装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の電池残量判定装置を備える電子機器であって、
   前記制御手段は、本電子機器が動作中の全期間又は一部の期間において、一定期間毎に電池の種類及び残量を判定する、
   電子機器。

Images