JP2009042183A - 電子機器及びバッテリチェック方法 - Google Patents

Abstract

【課題】任意のタイミングで、電池の残量を高精度に検出することができる電子機器及びバッテリチェック方法を提供する。
【解決手段】電源として使用される電池の残量を検出する電子機器であって、前記電子機器を構成する回路に流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記電池の端子電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電子機器の消費電流が異なる複数の状態において前記電流検出手段によって検出された電流値及び前記電圧検出手段によって検出された端子電圧値に基づいて、前記電子機器の消費電流が所定の消費電流となる状態の前記電池の端子電圧値を算出する算出手段とを有することを特徴とする電子機器を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源として使用される電池の残量を検出する電子機器及びバッテリチェック方法に関する。

近年、撮像装置の一つとして、被写体からの光を、光学レンズを介して撮像素子に結像することによって、被写体のデジタル画像を撮像及び記録するデジタルカメラやデジタルビデオカメラが普及してきている。かかる撮像装置では、撮像動作の保証や電池交換時期の通知のために、電池の端子電圧から電池の残量を検出するバッテリチェックが行われている。但し、電池の端子電圧（電圧値）は、電池の内部抵抗の特性や回路負荷などによって変動するため、電池の残量を正確（高精度）に検出するための技術が従来から提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１では、複数の回路の消費電流（消費電流値）をメモリに記憶し、それぞれの回路の動作状況に応じて、消費電流が異なる２つの状態で電池の端子電圧値を検出する。そして、かかる２つの状態で動作する各回路の消費電流をメモリから読み出し、読み出した消費電流を加算した（組み合わせた）値を用いて所定の消費電流の状態における電池の端子電圧値を予測することによって、電池の残量を検出している。

例えば、第１の状態における電流値をＩｃ１’、電池の端子電圧値をＶｃ１’、第２の状態における電流値をＩｃ２’、電池の端子電圧値をＶｃ２’とすると、所定の消費電流値Ｉｆｏの状態における電池の端子電圧値Ｖｆｏは、以下の数式１で求められる。
（数１）
Ｖｆｏ＝Ｖｃ２’−（Ｖｃ１’−Ｖｃ２’）・（Ｉｆｏ−Ｉｃ２）／（Ｉｃ２’−Ｉｃ１’）
特開２００３−０８４０５０号公報

しかしながら、特許文献１では、電流値Ｉｃ１’及びＩｃ２’は、第１の状態及び第２の状態で動作する予め記憶した個々の回路の消費電流を加算して得られる値である。従って、各回路の消費電流にバラツキ（即ち、メモリに記憶した消費電流からのズレ（誤差））が発生すると、算出された電池の端子電圧値Ｖｆｏに誤差が生じてしまう可能性がある。特に、電流値Ｉｃ１’と電流値Ｉｃ２’との差が小さい場合には、個々の回路の消費電流値の誤差が電子の端子電圧値Ｖｆｏの算出精度に大きく影響を与えてしまうため、電池の端子電圧値Ｖｆｏを正確に算出することが困難となる。

また、電流値Ｉｃ１’及びＩｃ２’を構成する消費電流値の組み合わせは予め決まっているため、電流値Ｉｃ１’及びＩｃ２’が流れている状態と予測され、電池の端子電圧値を検出するタイミングは限定される。従って、バッテリチェックのタイミングが限定され、シーケンスの自由度を阻害してしまう。特に、回路規模が大きくなるにつれて、電池の端子電圧値を検出するタイミングが更に限定される可能性が高くなる。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みて、任意のタイミングで、電池の残量を高精度に検出することができる電子機器及びバッテリチェック方法を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての電子機器は、電源として使用される電池の残量を検出する電子機器であって、前記電子機器を構成する回路に流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記電池の端子電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電子機器の消費電流が異なる複数の状態において前記電流検出手段によって検出された電流値及び前記電圧検出手段によって検出された端子電圧値に基づいて、前記電子機器の消費電流が所定の消費電流となる状態の前記電池の端子電圧値を算出する算出手段とを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としてのバッテリチェック方法は、電池で駆動されるとともに、回路に流れる電流値を検出する電流検出手段と、電池の端子電圧値を検出する電圧検出手段とを有する機器において前記電池の残量を検出するバッテリチェック方法であって、前記機器の消費電流が異なる複数の状態で前記電流検出手段が前記機器を構成する回路に流れる電流値を検出する電流検出ステップと、前記機器の消費電流が異なる複数の状態で前記電圧検出手段が前記電池の端子電圧値を検出する電圧検出ステップと、前記電流検出ステップによって検出された電流値及び前記電圧検出ステップによって検出された端子電圧値に基づいて、前記機器の消費電流が所定の消費電流となる状態の前記電池の端子電圧値を算出する算出ステップとを有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、任意のタイミングで、電池の残量を高精度に検出することができる電子機器及びバッテリチェック方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明に係る実施例１のバッテリチェック機能を有するデジタルカメラ１の構成を示す概略ブロック図である。

デジタルカメラ１は、電源として使用される電池ＢＴの残量を検出するバッテリチェック機能を有する電子機器である。なお、電池ＢＴは、内部に抵抗成分（即ち、内部抵抗）を含み、電子機器を構成する回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３（負荷側）に流れる電流によって端子電圧が変動する。回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３は、光学レンズを駆動するための回路、撮像素子を動作させるための回路、デジタルカメラ１によるバッテリチェックの結果を表示するＬＣＤ表示回路などを含む。

デジタルカメラ１は、図１に示すように、電流検出回路１０と、電圧検出回路２０と、擬似負荷回路３０と、ＭＰＵ４０とを有する。なお、図１では図示を省略しているが、デジタルカメラ１は、ＭＰＵ４０及び回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３の前段に、電池ＢＴの電圧を所定の電圧に変換するレギュレータなどを有する。従って、デジタルカメラ１においては、電池ＢＴの電圧をレギュレーションして各デバイスに提供している。

電流検出回路１０は、電池ＢＴと機器を構成する全ての回路（図１では、回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３）との間に接続され、全ての回路に流れる電流（電流値）を検出する。電流検出回路１０は、例えば、電池ＢＴと回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３との間に接続される微小抵抗と、かかる微小抵抗の両端の電圧差を増幅する増幅ＡＭＰとから構成される。なお、電流検出回路１０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。また、電流検出回路１０は、検出結果（機器を構成する全ての回路に流れる電流値）をＭＰＵ４０に出力する。

電圧検出回路２０は、電池ＢＴの端子電圧（端子電圧値）を検出する。電圧検出回路２０は、電池ＢＴの端子電圧を所定の分割比で分割し、電池ＢＴの端子電圧を分割した電圧をＭＰＵ４０に出力する。換言すれば、電圧検出回路２０は、検出結果（電池ＢＴの端子電圧値）をＭＰＵ４０に出力する。

擬似負荷回路３０は、ＭＰＵ４０に制御され、機器の消費電流が異なる複数の状態を生成する。擬似負荷回路３０は、擬似負荷抵抗３２と、擬似負荷抵抗３２にシリアル接続するＦＥＴ３４とで構成され、電流検出回路１０の一方の端子とグランド（ＧＮＤ）との間に接続される。ＭＰＵ４０がＦＥＴ３４の動作を制御することによって、ＦＥＴ３４の動作時に擬似負荷抵抗３２に電池ＢＴの端子電圧に応じた所定の電流が流れ、ＦＥＴ３４の非動作時の場合とは機器の消費電流が異なる状態を生成することが可能となる。

ＭＰＵ４０は、デジタルカメラ１の各部を制御する１チップマイコンであって、演算器（算出器）、メモリ、タイマ、ＡＤ変換器、ＤＡ変換器などを有する。ＭＰＵ４０は、電流検出回路１０、電圧検出回路２０及び擬似負荷回路３０を制御する。具体的には、ＭＰＵ４０は、擬似負荷回路３０のＦＥＴ３４の動作を制御して（即ち、ＦＥＴ３４を非動作状態から動作状態にすることで）機器の消費電流が異なる複数の状態を生成する。また、ＭＰＵ４０は、かかる複数の状態における電流値及び端子電圧値を検出するように、電流検出回路１０及び電圧検出回路２０を制御する。また、ＭＰＵ４０は、機器の消費電流が異なる複数の状態において電流検出回路１０によって検出された電流値及び電圧検出回路２０によって検出された端子電圧値に基づいて、機器の消費電流が所定の消費電流となる状態の電池ＢＴの端子電圧値を算出する。これにより、電池ＢＴの残量を検出することができる。

以下、図２を参照して、デジタルカメラ１の動作について説明する。図２（ａ）は、機器が動作している状態における電池ＢＴの端子電圧値（電圧検出回路２０の検出結果）を示す図であり、図２（ｂ）は、機器が動作している状態における全ての回路に流れる電流値（電流検出回路１０の検出結果）を示す図である。

まず、機器の消費電流が第１の消費電流である状態（タイミング）ＳＴ_１において、電流検出回路１０及び電圧検出回路２０が、全ての回路に流れる電流値及び電池ＢＴの端子電圧値を検出する。状態ＳＴ_１において、デジタルカメラ１で動作している回路は、電圧検出回路２０、ＭＰＵ４０、回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３である。ＭＰＵ４０、回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３は、機器の動作状況によって消費電流が異なるため、電流値は均一ではない。状態ＳＴ_１において、電流検出回路１０によって検出される電流値をＩｃ１、電圧検出回路２０によって検出される電池ＢＴの端子電圧値をＶｃ１とする。

次いで、ＭＰＵ４０が擬似負荷回路３０のＦＥＴ３４を動作させ、機器の消費電流が第１の消費電流と異なる第２の消費電流である状態（タイミング）ＳＴ_２を生成する。そして、状態ＳＴ_２において、電流検出回路１０及び電圧検出回路２０が、全ての回路に流れる電流値及び電池ＢＴの端子電圧値を検出する。状態ＳＴ_２において、デジタルカメラ１で動作している回路は、電圧検出回路２０、擬似負荷回路３０、ＭＰＵ４０、回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３である。状態ＳＴ_２において、電流検出回路１０によって検出される電流値をＩｃ２、電圧検出回路２０によって検出される電池ＢＴの端子電圧値をＶｃ２とする。このとき、Ｉｃ１＜Ｉｃ２、Ｖｃ１＞Ｖｃ２の関係となる。

次に、ＭＰＵ４０が、状態ＳＴ１及び状態ＳＴ２で検出した電流値Ｉｃ１及び端子電圧値Ｖｃ１、及び、電流値Ｉｃ２及び端子電圧値Ｖｃ２に基づいて、機器の消費電流が所定の消費電流Ｉｆｏである状態（タイミング）の電池ＢＴの端子電圧値Ｖｆｏを算出する。具体的には、電池ＢＴの端子電圧値Ｖｆｏは、以下の数式２で算出される。
（数２）
Ｖｆｏ＝Ｖｃ２−（Ｖｃ１−Ｖｃ２）・（Ｉｆｏ−Ｉｃ２）／（Ｉｃ２−Ｉｃ１）
なお、電流値Ｉｃ１及びＩｃ２は、従来技術とは異なり、電流検出回路１０によって実際に検出された値であるため、電池ＢＴの端子電圧値Ｖｆｏを正確に算出することができる。

このように、実施例１のデジタルカメラ１によれば、内部抵抗が高く、回路負荷によって端子電圧が大きく変動するような電池であっても、機器の消費電流が所定の消費電流となる状態の電池の端子電圧値を正確に算出することが可能である。その結果、デジタルカメラ１は、算出した電池の端子電圧値を用いて、電池の残量を高精度に検出することができる。電池の端子電圧値Ｖｆｏは、電池により予め決められた、複数のリファレンス値と比較し、電池残量を検出する。また、その結果に基づき、外部表示部材に電池残量値を表示する。

また、デジタルカメラ１は、機器の消費電流が異なる複数の状態を生成するタイミング（具体的には、擬似負荷回路３０のＦＥＴ３４を動作させるタイミング）を調整することで、任意のタイミングで電池の残量を検出することが可能である。その結果、デジタルカメラ１は、シーケンスの自由度を維持することができる。なお、擬似負荷回路３０のＦＥＴ３４は、機器の消費電流が所定の消費電流となるように動作させることが好ましい。これにより、機器の消費電流が所定の消費電流となる状態の電池の端子電圧値をより高精度に算出することができる。

図３は、本発明に係る実施例２のデジタルカメラ１Ａの構成を示す概略ブロック図である。

デジタルカメラ１Ａは、図３に示すように、デジタルカメラ１と同様な構成を有し、擬似負荷回路３０を有していないことが異なる。デジタルカメラ１Ａにおいて、ＭＰＵ４０は、機器の消費電流が異なる複数の状態において電流検出回路１０が全ての回路に流れる電流値を検出するように、且つ、電圧検出回路２０が電池ＢＴの端子電圧値を検出するように、制御する。具体的には、ＭＰＵ４０は、機器の消費電流が異なる複数の状態となるタイミングを記憶しておき、かかるタイミングで電流検出回路１０及び電圧検出回路２０を動作させる。例えば、ＭＰＵ４０がアクチュエーターを動作させた時とさせない時のタイミングで電流検出回路１０、電圧検出回路２０を動作させることで、消費電流の異なる複数の状態を得られることができる。

以下、図４を参照して、デジタルカメラ１Ａの動作について説明する。図４（ａ）は、機器が動作している状態における電池ＢＴの端子電圧値（電圧検出回路２０の検出結果）を示す図であり、図４（ｂ）は、機器が動作している状態における全ての回路に流れる電流値（電流検出回路１０の検出結果）を示す図である。

まず、機器の消費電流が第１の消費電流である状態（タイミング）ＳＴ_１において、電流検出回路１０及び電圧検出回路２０が、全ての回路に流れる電流値及び電池ＢＴの端子電圧値を検出する。状態ＳＴ_１において、デジタルカメラ１で動作している回路は、電圧検出回路２０、ＭＰＵ４０、回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３である。ＭＰＵ４０、回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３は、機器の動作状況によって消費電流が異なるため、電流値は均一ではない。状態ＳＴ_１において、電流検出回路１０によって検出される電流値をＩｃ１、電圧検出回路２０によって検出される電池ＢＴの端子電圧値をＶｃ１とする。

次いで、ＭＰＵ４０が機器の消費電流が第１の消費電流と異なる第２の消費電流である状態（タイミング）ＳＴ_２となるタイミングを監視する。また、ＭＰＵ４０は、状態ＳＴ_２において、全ての回路に流れる電流値及び電池ＢＴの端子電圧値を検出するように、電流検出回路１０及び電圧検出回路２０を制御する。状態ＳＴ_２において、デジタルカメラ１で動作している回路は、電圧検出回路２０、ＭＰＵ４０、回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３である。但し、各回路は、状態ＳＴ_１とは異なるモードで動作している。状態ＳＴ_２において、電流検出回路１０によって検出される電流値をＩｃ２、電圧検出回路２０によって検出される電池ＢＴの端子電圧値をＶｃ２とする。このとき、Ｉｃ１＜Ｉｃ２、Ｖｃ１＞Ｖｃ２の関係となる。

次に、ＭＰＵ４０が、状態ＳＴ１及び状態ＳＴ２で検出した電流値Ｉｃ１及び端子電圧値Ｖｃ１、及び、電流値Ｉｃ２及び端子電圧値Ｖｃ２に基づいて、機器の消費電流が所定の消費電流Ｉｆｏである状態（タイミング）の電池ＢＴの端子電圧値Ｖｆｏを算出する。具体的には、電池ＢＴの端子電圧値Ｖｆｏは、数式２で算出される。

なお、電流値Ｉｃ１及びＩｃ２は、従来技術とは異なり、電流検出回路１０によって実際に検出された値であるため、電池ＢＴの端子電圧値Ｖｆｏを正確に算出することができる。

実施例２のデジタルカメラ１Ａによれば、実施例１のデジタルカメラ１と同様に、機器の消費電流が所定の消費電流となる状態の電池の端子電圧値を高精度に算出することが可能である。その結果、デジタルカメラ１Ａは、算出した電池の端子電圧値を用いて、電池の残量を高精度に検出することができる。

また、デジタルカメラ１Ａは、擬似負荷回路３０を用いていないため、デジタルカメラ１よりも安価に構成することが可能である。

図５は、本発明に係る実施例３のデジタルカメラ１Ｂの構成を示す概略ブロック図である。

デジタルカメラ１Ｂは、図５に示すように、デジタルカメラ１と同様な構成を有し、安全回路５０を更に有する。

安全回路５０は、電流検出回路１０とＭＰＵ４０との間に接続されたＦＥＴからなるロードスイッチ５２と、制御部５４とで構成される。制御部５４は、ロードスイッチ５２を制御するための制御線を介して、ロードスイッチ５２と接続する。また、制御部５４は、電流検出回路１０で検出される電流値（ＡＤ値）を出力するためのアナログ線及び電源線を介して、電流検出回路１０と接続する。更に、制御部５４は、電流検出回路１０の検出結果に応じてロードスイッチ５２を制御する制御値を設定するための制御線を介して、ＭＰＵ４０と接続する。また、制御部５４は、電流検出回路１０が所定値以上（例えば、所定の消費電流以上）の電流値を検出した場合にロードスイッチ５２を遮断するための閾値等を記憶するレジスタや所定値以上の電流値が流れた時間を計測するタイマなどで構成される。

以下、図６を参照して、デジタルカメラ１Ｂの動作について説明する。図６（ａ）は、機器が動作している状態における電池ＢＴの端子電圧値（電圧検出回路２０の検出結果）を示す図であり、図６（ｂ）は、機器が動作している状態における全ての回路に流れる電流値（電流検出回路１０の検出結果）を示す図である。なお、デジタルカメラ１Ｂによる電池ＢＴの残量を検出する動作は、実施例１のデジタルカメラ１と同じであるため、ここでは、安全回路５０の動作についてのみ説明する。

安全回路５０は、ＭＰＵ４０によって制御部５４に予め設定された電流値Ｉｌｍｔ以上（本実施形態では、所定の消費電流Ｉｆｏ以上）の電流Ｉ_Ｄを、電流検出回路１０が閾値ＴＴよりも長い時間検出した場合に、ロードスイッチ５２を遮断する。これにより、機器を動作させる回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３に対して供給される電力（電源）を遮断して、機器の動作を停止させることができる。なお、安全回路５０は、ＭＰＵ４０によって制御部５４に予め設定された電流値Ｉｌｍｔ以上（本実施形態では、所定の消費電流Ｉｆｏ以上）の電流Ｉ_Ｄを、電流検出回路１０が検出したら即座にロードスイッチ５２を遮断してもよい。

デジタルカメラ１Ｂによれば、所定の消費電流Ｉｆｏ以上の電流、所謂、異常電流が流れている場合に、機器を動作させる回路ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３に対して供給される電力（電源）を遮断することができる。このように、電池ＢＴの残量を検出する際に使用される電流検出回路１０は、異常電流を検出する際にも用いることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、撮像装置だけではなく、種々の電子機器に適用することができる。

本発明に係る実施例１のデジタルカメラの構成を示す概略ブロック図である。 図１に示すデジタルカメラのバッテリチェック動作を説明するための図である。 本発明に係る実施例２のデジタルカメラの構成を示す概略ブロック図である。 図３に示すデジタルカメラのバッテリチェック動作を説明するための図である。 本発明に係る実施例３のデジタルカメラの構成を示す概略ブロック図である。 図５に示すデジタルカメラのバッテリチェック動作を説明するための図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
１０ 電流検出回路
２０ 電圧検出回路
３０ 擬似負荷回路
３２ 似負荷抵抗
３４ ＦＥＴ
４０ ＭＰＵ
５０ 安全回路
５２ ロードスイッチ
５４ 制御部
ＢＴ 電池
ＣＴ_１、ＣＴ_２及びＣＴ_３ 回路

Claims (5)

1. 電源として使用される電池の残量を検出する電子機器であって、
   前記電子機器を構成する回路に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
   前記電池の端子電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記電子機器の消費電流が異なる複数の状態において前記電流検出手段によって検出された電流値及び前記電圧検出手段によって検出された端子電圧値に基づいて、前記電子機器の消費電流が所定の消費電流となる状態の前記電池の端子電圧値を算出する算出手段とを有することを特徴とする電子機器。
2. 前記電子機器の消費電流が異なる複数の状態を生成する擬似負荷手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記電子機器の消費電流が異なる複数の状態において前記電流検出手段が前記電流値を検出するように、且つ、前記電圧検出手段が前記端子電圧値を検出するように、前記電流検出手段及び前記電圧検出手段を制御する制御手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
4. 前記電流検出手段によって前記所定の消費電流以上の電流値が検出された場合に、又は、前記電流検出手段によって前記所定の消費電流以上の電流値が閾値よりも長い時間検出された場合に、前記電子機器の動作を停止させる安全手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
5. 電池で駆動されるとともに、回路に流れる電流値を検出する電流検出手段と、電池の端子電圧値を検出する電圧検出手段とを有する機器において前記電池の残量を検出するバッテリチェック方法であって、
   前記機器の消費電流が異なる複数の状態で前記電流検出手段が前記機器を構成する回路に流れる電流値を検出する電流検出ステップと、
   前記機器の消費電流が異なる複数の状態で前記電圧検出手段が前記電池の端子電圧値を検出する電圧検出ステップと、
   前記電流検出ステップによって検出された電流値及び前記電圧検出ステップによって検出された端子電圧値に基づいて、前記機器の消費電流が所定の消費電流となる状態の前記電池の端子電圧値を算出する算出ステップとを有することを特徴とするバッテリチェック方法。

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