JP2009522987A - 放電状態表示装置 - Google Patents

Abstract

ほとんど放電された電池（Ｂ）の状態を表示する為の回路が記載されている。この回路は、一方で、誘導負荷（Ｍ）、制御可能なスイッチ（Ｔ）、ディスプレイ素子（ＬＥＤ）を有し、電池（Ｂ）、誘導負荷（Ｍ）、制御可能なスイッチ（Ｔ）が直列に接続され、他方で、電池（Ｂ）、誘導負荷（Ｍ）、ディスプレイ素子（ＬＥＤ）が直列に接続されている。制御可能なスイッチ（Ｔ）は、電池（Ｂ）の電圧が第１閾値レベルより低くなったときに開かれ、電池（Ｂ）の電圧が第２閾値レベルより大きくなったときだけ再び閉じられる。この回路は、ディスプレイ素子（ＬＥＤ）より高い電流消費を要する電気モータを有し、ディスプレイ素子（ＬＥＤ）が、ほとんど放電状態のときに電池（Ｂ）より高い電圧を要する、小型電池駆動機器（たった一つのセルと発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する電池（Ｂ）を有し、ユーザに電池（Ｂ）の放電状態を表示する電気カミソリまたは電動歯ブラシ）を目的とする。
【選択図】 図１

Description

発明の分野

本発明は、電池の電圧が一定の閾値レベル以下に落ちる電池の放電状態を表示する為の回路に関する。この回路は、好ましくは、誘導負荷を有する電池駆動型電気機器を目的とする。

発明の背景

ＤＥ ３６２２９９１Ａ１は、電池の電圧が発光ダイオードを駆動する為に十分でない電池駆動型機器を目的とする発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する回路を記述する。この回路は、電池、スロットル、トランジスタのコレクタ−エミッタセグメントの直列接続を含む。発光ダイオードは、トランジスタのコレクタ−エミッタセグメントと並列になっている。電池の電圧が一定の基準レベルより低い場合、トランジスタのベースは、周期的にトリガーがかけられるので、トランジスタは、交互に導通して遮断する。そのため、スロットルを通じて脈動電流が流れ、そのクロックパルスは、ＲＣ要素により決定される。トランジスタの遮断の際、電池の電圧に付加される電圧は、スロットル内に誘導されるので、発光ダイオードの順方向電圧に達し、ダイオードが点灯する。

本発明の目的は、特に少数の構成部品を有するため安価でありスペースをとらない、電池の放電状態を表示する為の回路を作ることを目的とする。

課題を解決する為の手段

この目的は、一方で、電池、誘導負荷、制御可能なスイッチが直列に接続され、他方で、電池、誘導負荷、ディスプレイ装置が直列に接続される回路により達成されるが、ここで、制御可能な回路は、電池の電圧が一定の第１閾値レベルより小さいときに開かれ、電池の電圧が一定の第２閾値レベルより大きいときだけ閉じられる。この回路は、好ましくは制御回路を有し、制御回路は、コンパレータを有し、コンパレータは、電池の電圧を第１閾値レベル及び第２閾値レベルと比較し、それに従って、制御可能なスイッチのトリガーを入れる。

本発明は、電池の内部抵抗の影響を利用し、電池の立ち上がり部から電流が引き下がるとき、電池の電圧降下を確実にする。本発明は、好ましくは、誘導負荷を有する小型電池駆動型電気機器を目的とし、この電気機器は、電池がほとんど放電された状態を表示する為のディスプレイ装置より高い電力消費を有するので、電池の電圧は、少なくともほぼ放電状態では低すぎてディスプレイ装置を駆動することができない。このような小型電気機器の例は、電気カミソリ又は電動歯ブラシを含み、これらは、電気モータ、誘導負荷として一つだけのセルを備えた電池を有するが、セルの電池は、通常、ユーザに電池がほぼ放電状態にあることを表示する発光ダイオードを駆動するには低すぎる。

発光ダイオードを駆動する為に十分に高い電圧を生成するため、回路は、本質的に既知のスロットル型トランスのように駆動するので、小型電気機器の誘導負荷は、部品とコストを節約する為にスロットル（絞り）として使用される。小型電気機器の電池が、第１閾値レベルより低い程度まで電圧が誘導負荷の駆動のために放電される場合、誘導負荷は制御可能なスイッチを開くことにより遮断される。この方法で、電圧が誘導負荷に誘導され、電池の電圧が付加され、発光ダイオードを駆動するために十分になる。発光ダイオードは、誘導負荷より低電力消費なので、電池は回復し、その電圧は、第２閾値レベルより大きいレベルまで上昇する。その後、制御可能なスイッチは閉じられ、誘導された電圧が下落するため、発光ダイオードは消える。同時に、電圧が第１閾値以下に落ちる誘導負荷により再び電池は高負荷の下に置かれる。ここで、制御可能なスイッチが開かれた後、電池の電圧が第２閾値レベルより大きいレベルまで上昇しない程度に電池が放電されるまで、前述された手順は繰り返される。この場合、制御可能なスイッチは、開かれたままである（誘導負荷は切断され、電池は完全放電状態から保護される）。

制御可能なスイッチは、いわゆる監視回路により好ましくは組み込まれる制御回路により制御される。監視回路は、安価な基準構成要素であり、コンパレータと基準電圧を生成する為の回路とを含む。監視回路の電圧が、この基準電圧以下に落ちる場合、コンパレータの出力はＬＯＷに切り換えられる。その電圧が、いわゆるヒストリシス（履歴）電圧の量だけ基準電圧より大きいレベルまで上昇する場合、コンパレータの出力は、一定のタイムラグ（時間遅延）でＨＩＧＨに切り換えられる。このタイムラグは、電池の電圧を閾値レベルと比較する監視回路の速度により決定されるが、必要に応じて調整される付加的デッドタイム（不感時間）により、必要であれば、延ばされてもよい。

従来技術と比較すると、本発明の回路は、誘導負荷を交互に起動し、起動停止させるＲＣ素子を持たない。しかし、その代わり、クロック周波数は、電池の回復時間と、第１閾値レベルと第２閾値レベル（すなわち、ヒステリシス電圧）との間の遅延時間との違いとにより決定される。本発明の回路の一変形例において、第１閾値レベルは、第２閾値レベルと同一である。この場合、クロック周波数は、同様に、電池の回復時間と遅延時間により決定される。クロック周波数と、結果としての発光ダイオードの明るさは、電池の内部抵抗に依存するが、放電された電池の場合、充電された電池より大きい。

以下、図示された回路の小型電気機器用例示的実施形態に基づき、本発明を詳細に説明する。

図示された回路は、電池Ｂと、電気モータＭと、トランジスタＴのコレクタ−エミッタセグメントと、小型電気機器のスイッチを入れたり切ったりする為のメカニカルスイッチＳとを備えた直列接続部を有する。発光ダイオードＬＥＤは、トランジスタＴのコレクタ−エミッタセグメントと並列に接続されている。監視回路ＳＶは、電池Ｂに接続されており、その出力部Ａは、トランジスタＴのベースに接続されている。

電池の電圧が第１閾値レベル以下に落ちる場合、監視回路ＳＶは、トランジスタＴにトリガーをかけるので、電気モータＭのスイッチが切断される。その後、電池Ｂは回復し、電池Ｂの電圧が増加する。電池Ｂの電圧が、監視回路のヒステリシス電圧に等しい量だけ第１閾値レベルより大きい第２閾値レベルを超える場合、遅延時間の後、監視回路ＳＶは、トランジスタＴを介して電気モータのスイッチを入れる。電池Ｂの電圧が、その後、第１閾値レベル以下に戻り落ちる場合、前述された手続が一定のクロック周波数で繰り返される。クロック周波数は、監視回路ＳＶのヒステリシス電圧と遅延時間とを適当な大きさにすることにより調整されてもよい。回路は、電気モータＭのスイッチが切られる度に十分な高電圧が誘導されるような大きさで設計されるので、発光ダイオードＬＥＤは、点灯するようにトリガーがかけられる（発光ダイオードはクロック周波数でちらつくか点滅する）。

電気モータＭが遮断された後、電池Ｂがある程度まで放電される場合、電池Ｂの電圧は、第２閾値レベルより大きなレベルまで上昇しないので、その後、トランジスタＴは開いたままになり（メカニカルスイッチＳが閉じられても電気モータＭは起動停止状態になり）、電池Ｂは完全放電から保護される。

図１は、本発明の一実施例に係る小型電気機器用の放電状態表示装置を示す。

符号の説明

Ｂ…電池、Ｍ…電気モータ、Ｔ…トランジスタ、Ｓ…メカニカルスイッチ、ＬＥＤ…発光ダイオード、ＳＶ…監視回路。

Claims (7)

1. 電池の電圧が一定の閾値レベル以下に落ちる放電状態についてのディスプレイ用回路において、
   誘導負荷（Ｍ）、制御可能なスイッチ（Ｔ）、ディスプレイ素子（ＬＥＤ）を有し、最初に電池（Ｂ）、誘導負荷（Ｍ）、制御可能なスイッチ（Ｔ）が直列に接続され、電池（Ｂ）、誘導負荷（Ｍ）、ディスプレイ素子（ＬＥＤ）が直列に接続され、前記電池（Ｂ）の前記電圧が第１閾値レベルより低くなったときに制御可能なスイッチ（Ｔ）が開かれる、前記回路であって、
   前記制御可能なスイッチ（Ｔ）は、前記電池（Ｂ）の前記電圧が第２閾値レベルより大きくなったときだけ閉じられることを特徴とする、前記回路。
2. 制御可能なスイッチ（Ｔ）は、制御回路（ＳＶ）に接続され、前記制御回路（ＳＶ）は、コンパレータを有し、前記コンパレータは、電池（Ｂ）の電圧を一定の閾値レベルと比較することを特徴とする、請求項１に記載の回路。
3. 前記第１の閾値レベルは、前記第２の閾値レベルに等しいことを特徴とする、請求項１または２に記載の回路。
4. 前記誘導負荷（Ｍ）は、電気モータであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路。
5. 前記ディスプレイ素子（ＬＥＤ）は、発光ダイオードであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に従う電池の放電状態を表示する回路を有する電気カミソリ。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に従う電池の放電状態を表示する回路を有する電動歯ブラシ。

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