JP2017530508A - 補助セルを用いた電池充電状態インジケータ - Google Patents

Abstract

充電状態インジケータは、表示閾値を有するインジケータと、補助セル電圧を有する補助セルとを含むことができる。補助セルは、メインセルのメインセル電圧と補助セル電圧との間の差が表示閾値よりも小さいときに、インジケータが非アクティブになり、メインセル電圧と補助セル電圧との間の差が表示閾値よりも大きいかまたはほぼ等しいときに、インジケータがアクティブになるように、インジケータに電気的に結合することができる。

Description

本開示は、概して、電気記憶デバイスのためのインジケータ装置に関する。

オンセルインジケータは、ユーザが、１つまたは２つのボタンを押し、数秒待って後、電池の充電状態を示すインジケータを観察することを必要とする。これは、ユーザが電池をデバイスから取り外し、電池を保持し、ボタン（複数可）を押さなければならないため、ユーザにとって不便である。ユーザはその後、電池をデバイス内に設置し直さなければならない。これは煩わしく、時間がかかる。

エレクトロクロミックディスプレイは、試験されている電池から引き込む電力がごくわずかであり、それゆえ、そのままにすることができ、ユーザが、ただ見て充電状態を確認することを可能にすることができる。しかしながら、現行の技術水準のエレクトロクロミックインジケータ技術は、オン状態で連続的に給電される場合、動作寿命が短い（起動されてから数週間未満）。

したがって、ユーザが起動することを必要とせず、エレクトロクロミックディスプレイの耐用寿命を増大させる改善されたオンセルインジケータが必要とされている。

充電状態インジケータは、表示閾値を有するインジケータと、補助セル電圧を有する補助セルとを含むことができる。補助セルは、メインセルのメインセル電圧と補助セル電圧との間の差が表示閾値よりも小さいときに、インジケータが非アクティブになり、メインセル電圧と補助セル電圧との間の差が表示閾値よりも大きいかまたはほぼ等しいときに、インジケータがアクティブになるように、インジケータに電気的に結合することができる。

別の実施形態において、エネルギー貯蔵交換インジケータシステムは、表示閾値を有するディスプレイと、エネルギー貯蔵デバイスのエネルギー貯蔵電圧に逆比例する補助セル電圧を有する補助セルとを含むことができる。補助セルは、エネルギー貯蔵電圧と補助セル電圧との間の差が表示閾値よりも小さいときに、ディスプレイが非アクティブになり、エネルギー貯蔵電圧と補助セル電圧との間の差が表示閾値よりも大きいかまたはほぼ等しいであるときに、ディスプレイがアクティブになるように、ディスプレイに電気的に結合される。

また別の実施形態において、電池充電状態インジケータは、表示閾値を有するインジケータと、電池電圧を有する電池と、補助セル電圧を有する補助セルとを含むことができる。補助セルは、電池電圧と補助セル電圧との間の差が表示閾値よりも小さいときに、インジケータが非アクティブになり、電池電圧と補助セル電圧との間の差が表示閾値よりも大きいかまたはほぼ等しいときに、インジケータがアクティブになるように、インジケータに電気的に結合される。

本明細書において記載されている実施形態によって提供されるこれらのおよび追加の特徴は、図面とともに以下の詳細な説明に照らしてより完全に理解される。

図面に記載されている実施形態は本質的に例示であり、特許請求の範囲によって規定される主題を限定するようには意図されていない。例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面と併せて読むときに理解することができる。図面において、同様の構造は同様の参照符号によって示されている。

本明細書において図示および説明されている１つまたは複数の実施形態によるエネルギー貯蔵デバイスのための充電状態インジケータの一実施形態を示す図である。 本明細書において図示および説明されている１つまたは複数の実施形態による補助参照源としての図１のインジケータ回路を示す図である。 本明細書において図示および説明されている１つまたは複数の実施形態によるトランジスタドライバ回路としての図１のインジケータ回路を示す図である。 本明細書において図示および説明されている１つまたは複数の実施形態によるトランジスタドライバ回路の一実施形態を示す図である。 本明細書において図示および説明されている１つまたは複数の実施形態によるエネルギー貯蔵デバイスのリングインジケータを示す図である。 本明細書において図示および説明されている１つまたは複数の実施形態によるセグメント化ストリップを示す図である。 本明細書において図示および説明されている１つまたは複数の実施形態によるサンドイッチタイプインジケータを示す図である。 本明細書において図示および説明されている１つまたは複数の実施形態によるフラットタイプインジケータを示す図である。 本明細書において図示および説明されている１つまたは複数の実施形態による電圧検出器集積回路を示す図である。 本明細書において図示および説明されている１つまたは複数の実施形態によるオープンドレイン出力型電圧検出器集積回路を示す図である。 本明細書において図示および説明されている１つまたは複数の実施形態による相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）出力型電圧検出器集積回路を示す図である。

電池に結合されている充電状態インジケータは、電池の充電状態（たとえば、残っているエネルギーまたは電荷の量）を判定するために使用することができる。充電状態インジケータは、電池内に残っている電荷の割合を示すために、携帯電話の電池バーゲージによく似た、複数のセグメント（たとえば、１つまたは複数のステップインジケータ）を有することができる。１つまたは複数のステップインジケータは、色を変化させること、印が見えるようにすること、真、電池のラベル上の印を変化させることによって、電池の充電状態を示すことができる。充電状態インジケータは、ユーザの側で起動または作動させることを必要とせず、または、電池の充電状態を示すために、ユーザによる介入を必要としない。これによって、電池を取り外し、インジケータボタンを作動させる必要なしに、電池が依然として玩具のようなデバイスに電気的に接続されている間に、ユーザが電池の充電状態を判定することが可能であり得る。

ここで図１を参照すると、充電状態インジケータ１００が示されている。充電状態インジケータ１００は、ステップインジケータ１１０に電気的に結合されているエネルギー貯蔵デバイス１０５を含むことができる。本発明全体を通じて使用されるものとして、エネルギー貯蔵デバイス１０５の充電状態を示すために、単一のステップインジケータ１１０が使用されてもよく、または代替的に、２つ以上のステップインジケータ１１０ａ、１１０ｂ、．．．１１０ｎが使用されてもよい。ステップインジケータ１１０に関係するあらゆる説明が、２つ以上のステップインジケータ１１０ａ、１１０ｂ、．．．１１０ｎに適用され得る。充電状態インジケータ１００は、エネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギーレベルを示すために使用することができる。充電状態インジケータ１００は、可聴的指示、可視的指示、触知的指示、または振動感覚指示を介して、エネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギーレベルを示すことができる。振動感覚とは、振動を感知することができることとして定義される。エネルギーレベルの指示は、下記により詳細に説明する。エネルギー貯蔵デバイス１０５は、電池、１つまたは複数のメインセル、キャパシタ、キャパシタバンク、または燃料電池であってもよい。エネルギー貯蔵デバイスが電池である場合、電池は使い捨て電池または再充電可能電池であってもよい。電池は、１つまたは複数のメインセルを含んでもよく、任意の形状またはサイズであってもよい。たとえば、電池は、ＡＡＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡ、Ｃ、Ｄ、ＣＲ２、１２３Ａ、または任意の他の標準サイズであってもよい。電池は、実質的に円筒形であってもよく、または、実質的に矩形であってもよい。

ステップインジケータ１１０は、ステップインジケータ１１０をエネルギー貯蔵デバイス１０５に電気的に結合する第１のリード線１１５および第２のリード線１２０を含むことができる。第１のリード線１１５および第２のリード線１２０は、抵抗溶接、レーザ溶接、はんだ付け、インクジェット印刷、あるいは、たとえば、熱収縮によって、または、たとえば、銀エポキシのような導電性接着剤もしくは超音波溶接によってセルに対して圧着される印刷接触領域によって、エネルギー貯蔵デバイス１０５に結合されてもよい。ステップインジケータ１１０は、インジケータ１２５と、インジケータ回路１３０とを備えることができる。インジケータ１２５は、第１のリード線１１５およびインジケータ回路１３０に電気的に結合することができる。インジケータ回路１３０は、インジケータ１２５および第２のリード線１２０に電気的に結合することができる。一実施形態において、インジケータ１２５は、発光ダイオード（ＬＥＤ）回路、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロクロミックディスプレイ、サーモクロミックディスプレイ、エレクトロウェッティングディスプレイ、ＭＥＭＳディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（電子ペーパー）、構造色ディスプレイ、および／または静電表示装置を使用して、視覚的指示を与えることができる。別の実施形態において、インジケータ１２５は、たとえば、圧電ブザー、音響発生器およびスピーカ、ベルまたは他のタイプの打楽器デバイスもしくは機器、磁気ブザー、あるいは電気機械ブザーを使用して聴覚的指示を与えることができる。また別の実施形態において、インジケータ１２５は、たとえば、ポップアップ突出部または膨張部を使用して触知的指示を与えることができる。触知的インジケータは、第１の状態においてはインジケータ１２５の表面に対して同一平面上にあることができ、第２の状態においてはインジケータ１２５の表面から突出することができる。別の実施形態において、振動感覚指示は、たとえば、オフセットウェイトモータ、ハプティックドライバまたはコントローラに結合されている圧電湾曲体のような、振動の感知を可能にする機械的または電気機械的手段であってもよい。振動感覚指示は、ユーザが、エネルギー貯蔵デバイス１０５が収容されている区画を開くことなく、振動が、デバイスのユーザに、エネルギー貯蔵デバイス１０５の充電状態をシグナリングするように、エネルギー貯蔵デバイス１０５に電気的に結合されているデバイスにおける振動を誘発することができる。

図１は、エネルギー貯蔵デバイス１０５に電気的に結合されている１つのステップインジケータ１１０を示している。別の実施形態において、１つまたは複数のステップインジケータ１１０、１１０ａ、１１０ｂ、．．．１１０ｎが、エネルギー貯蔵デバイス１０５の１つまたは複数の充電状態（たとえば、１つまたは複数のエネルギーレベル）を示すために使用されてもよい。１つまたは複数のステップインジケータ１１０、１１０ａ、１１０ｂ、．．．１１０ｎは、図１内の破線によって示されているように、エネルギー貯蔵デバイス１０５に対して並列に電気結合されている。１つまたは複数のステップインジケータ１１０、１１０ａ、１１０ｂ、．．．１１０ｎの機能は、下記により詳細に説明する。

図２は、図１に示すインジケータ回路１３０としての補助参照源２０５を示す。別の実施形態において、１つまたは複数のステップインジケータ１１０、１１０ａ、１１０ｂ、．．．１１０ｎが、図１に示すインジケータ回路１３０としての補助参照源２０５を用いて図１に示すエネルギー貯蔵デバイス１０５の１つまたは複数の充電状態（たとえば、１つまたは複数のエネルギーレベル）を示すために使用されてもよい。１つまたは複数ステップインジケータ１１０、１１０ａ、１１０ｂ、．．．１１０ｎは、図面内の破線によって示すように、エネルギー貯蔵デバイス１０５に対して並列に電気結合されている。１つまたは複数のステップインジケータ１１０、１１０ａ、１１０ｂ、．．．１１０ｎの各ステップインジケータ内の各補助参照源２０５は、固有の補助参照源電圧を有することができる。特に、第１のステップインジケータ１１０ａは、第１のインジケータ１２５ａと、第１の補助参照源電圧を有する第１の補助参照源２０５ａとを含み得、第２のステップインジケータ１１０ｂは、第２のインジケータ１２５ｂと、第２の補助参照源電圧を有する第２の補助参照源２０５ｂとを含み得、最後のステップインジケータ１１０ｂが、最後のインジケータ１２５ｂと、最後の補助参照源電圧を有する最後の補助参照源２０５ｂとを含み得るまで、以下同様である。第１の補助参照源電圧は、第２の補助参照源電圧とは異なるものとすることができ、それらの両方は、最後の補助参照源電圧と異なる。１つまたは複数のステップインジケータ１１０、１１０ａ、１１０ｂ、．．．１１０ｎの機能は、下記により詳細に説明する。

補助参照源２０５は、エネルギー貯蔵デバイス１０５の充電状態（すなわち、エネルギーレベル）がそれに対して比較される固定基準点としての役割を果たすことができる。補助参照源２０５の電気的特性は、エネルギー貯蔵デバイス１０５の電気的特性を模倣することができる。たとえば、メインセルが電池である場合、補助参照源もまた、その電池と同じ化学組成を有する電池とすることができる。ただし、本開示は電池および同じ化学組成を有する補助参照源には限定されない。

エネルギーデバイス１０５および補助参照源の極性は、互いに逆比例または反比例であり得る。「逆比例」という用語は、エネルギー貯蔵デバイス１０５が負荷に接続される前は、エネルギー貯蔵電圧および補助セル電圧が互いに比例し、互いに関して逆または反対の極性配向を有することを示す。言い換えれば、メインセルおよび補助参照源の負端が電気的に結合されており、メインセルおよび補助参照源の正端が電気的に結合されている。一実施形態において、エネルギー貯蔵デバイス１０５がメインセル電圧を有するメインセルである場合、補助参照源２０５は、メインセル電圧および補助セル電圧がほぼ等しく、互いに逆比例するような、補助セル電圧を有する補助セルである。インジケータ１２５は、電気的に結合されているメインセルおよび補助参照源の正側、または、電気的に結合されているメインセルおよび補助参照源の負側のいずれかに電気的に結合され得る。

エネルギー貯蔵デバイス１０５の寿命の始まりにおいて、メインセル電圧と補助セル電圧との間の電位は、インジケータ１２５にわたってほぼゼロである。インジケータ１２５がエレクトロクロミックインジケータである場合、インジケータ１２５にわたるほぼゼロの電位は、エレクトロクロミックディスプレイを起動または活性化するのに十分な電圧をもたらさない。それゆえ、インジケータ１２５は、表示閾値に交差するまで「オフ」のままである。これによって、インジケータ１２５の短い存続期間が、エネルギー貯蔵デバイス１０５の寿命まで拡張されることが可能にされ、インジケータ１２５が長い貯蔵時間に耐えることが可能にされる。メインセルが負荷２１５を通じてそのエネルギーを消耗させるにつれて、メインセルと補助セルとの間の電位差は増大する。この実施形態において、メインセルが負荷を通じてそのエネルギーを消耗させるときに、補助参照源は、フル充電またはほぼフル充電のままである。電位差が増大するにつれて、表示閾値に交差し、インジケータ１２５が起動され、または、非アクティブ状態からアクティブ状態へと遷移される。インジケータ１２５は、メインセルと補助参照セルとの間の電圧差を受け得る。言い換えれば、図２に示す実施形態において、残りの電気エネルギーに対応する、エネルギー貯蔵デバイス１０５と補助参照源２０５との間の電圧差は、インジケータ１２５に給電するために使用される。

図３は、図１に示すインジケータ回路１３０としてのトランジスタドライバ回路３００を示す。トランジスタドライバ回路３００は、指示が必要とされるときまでインジケータ１２５が電気的に絶縁されたままであるか、または、非給電状態のままであることを補償するための分流器としての役割を果たすことができる。トランジスタドライバ回路３００は、分圧器回路３０３と、分流トランジスタ３０５と、遷移要素３２５と、プルアップ抵抗器３１０とを含むことができる。分圧器回路３０３は、第１の抵抗器３１５と、第２の抵抗器３２０とを含むことができる。第１の抵抗器３１５は、遷移要素３２５と直列に電気結合されており、遷移要素３２５は、第２の抵抗器３２０と直列に電気結合されている。遷移要素３２５は、すべての実施形態において必要とされるとは限らないものであり得る。必要とされるとき、遷移要素３２５は、トランジスタ、ダイオード、または、遷移要素３２５にわたる約０．６Ｖ〜約０．７Ｖの電圧降下を呈する他の半導体デバイスであってもよい。

遷移要素３２５にわたる電圧降下は、トランジスタドライバ回路３００の電圧遷移を実効的に先鋭化し、それゆえ、表示閾値を先鋭化する。言い換えれば、トランジスタドライバ回路３００の電圧遷移は、遷移要素３２５によってより予測可能かつ再現可能になる。これは、表示閾値がより予測可能かつ再現可能であると解釈される。これはまた、表示閾値のトリガ点をずらすこともできる。一実施形態において、遷移要素３２５としてダイオードが使用される場合、超低信号シリコン（Ｓｉ）ダイオードが選択されてもよい。低信号Ｓｉダイオードは、ミリアンペア（ｍＡ）範囲内の電流の通常の電流で、約０．６Ｖ〜約０．７Ｖの電圧降下を有することができる。回路の通常の動作電流がナノアンペア（ｎＡ）範囲内である場合、各ダイオードが約０．４Ｖの電圧降下を呈するとき、直列になった２つのＳｉダイオードが必要とされ得る。回路がｎＡ範囲内で動作しているときの２つのＳｉダイオードの直列接続は、合計約０．８Ｖの電圧降下と同等である。

プルアップ抵抗器３１０は、インジケータ１２５および分流トランジスタ３０５に電気的に結合されている。トランジスタドライバ回路３００の一実施形態において、第１の抵抗器３１５は、約２メガオーム（Ｍｏｈｍ）と約１キロオーム（ｋｏｈｍ）との間であってもよい。第２の抵抗器３２０は、約２Ｍｏｈｍと約１ｋｏｈｍとの間であってもよい。プルアップ抵抗器は、約２Ｍｏｈｍと約１ｋｏｈｍとの間であってもよい。一実施形態において、分流トランジスタ３０５は、インジケータ１２５の両端に電気的に結合されているトランジスタであり、遷移要素３２５および第２の抵抗器３２０に電気的に結合されている。別の実施形態において、分流トランジスタ３０５はスイッチであってもよい。スイッチは、スイッチとして機能する（すなわち、電気接続を形成または破断する）任意の機械、電気機械、間電気デバイスであってもよい。トランジスタドライバ回路３００は、トランジスタドライバ回路３００の回路要素のパラメータによって定義される表示閾値に基づいてスイッチを作動させることができる。たとえば、一実施形態において、スイッチはリレーであってもよい。トランジスタドライバ回路３００は、表示閾値に交差したときにスイッチを作動させるためにリレー内のコイルを活性化させることができる。

図４は、トランジスタドライバ回路３００の一実施形態を示す。第１の抵抗器３１５、第２の抵抗器３２０、およびプルアップ抵抗器３１０はすべて約１Ｍｏｈｍであってもよく、遷移要素３２５はトランジスタであってもよい。トランジスタドライバ回路３００の動作は下記により詳細に説明する。

図５および図６は、エネルギー貯蔵デバイス１０５のハウジング５５０に結合されているラベル５００を示す。ラベル５００は、可撓性基板５０５と、充電状態インジケータ１００と、印５１０とを含む。第１のリード線１１５および第２のリード線１２０は、可撓性基板５０５がエネルギー貯蔵デバイスに固定されているときに、充電状態インジケータ１００をエネルギー貯蔵デバイスに電気的に結合する。印５１０は、ユーザに情報を伝達するための単語および／または記号を含み得る。可撓性基板５０５は、片面プリント回路基板（ＰＣＢ）、両面ＰＣＢ、多層ＰＣＢ、保護層、収縮性材料、可撓性回路基板（ＦＣＢ）、片面ＦＣＢ、両面ＦＣＢ、多層ＦＣＢ、積層箔、および／またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。可撓性基板５０５は、取り付けタブ（図示せず）、または、可撓性基板５０５をエネルギー貯蔵デバイス（図示せず）に固定するための他の構造を含むことができる。一実施形態において、可撓性基板５０５は、接着剤または摩擦嵌めによって電池に固定され、または、その外形に形成され得る。代替的に、別の実施形態において、可撓性基板５０５は、エネルギー貯蔵デバイスの上に配置され、エネルギー貯蔵デバイスの形状に一致するように可撓性基板５０５を固定するために収縮するように熱的に活性化される収縮性材料であってもよい。また別の実施形態において、可撓性基板５０５は、化学的または光のいずれかによって活性化されて硬化し、可撓性基板５０５に対してエネルギー貯蔵デバイスに固定する硬化可能材料から構成されてもよい。

充電状態インジケータ１００の構成要素は、可撓性基板５０５上に印刷または固定することができる。たとえば、図２に示す補助参照源２０５は、エネルギー貯蔵デバイス１０５の外部にあってもよく、可撓性基板５０５に印刷または取り付けることができる。別の実施形態において、補助参照源２０５は、エネルギー貯蔵デバイス１０５の内部にあってもよく、または、そのハウジング内にあってもよい。この実施形態において、補助参照源２０５は、エネルギー貯蔵デバイス１０５と共通の１つの電極と、エネルギー貯蔵デバイス１０５から電気的に絶縁される共通でない第２の電極とを有する。言い換えれば、共通のアノード、ならびに、補助参照源２０５の第１のカソードおよびエネルギー貯蔵デバイス１０５の第２のカソードがあり得る。第１のカソードおよび第２のカソードは、それらのそれぞれのエネルギーおよび結果としての電圧が、エネルギー貯蔵デバイス１０５が放電されるときに均等にならないように、互いから電気的に絶縁される。結果としての電圧および均等化は、下記により詳細に説明する表示電圧を参照する。補助参照源２０５は、エネルギー貯蔵デバイス１０５のハウジングまたは「缶」（ハウジングの円筒形状を参照する）内の別個の密閉区画内に存在し得る。インジケータ１２５は、第１のカソードと第２のカソードとの間に電気的に結合することができ、ハウジングの外側部分に結合することができる。この実施形態は、補助参照源２０５とエネルギー貯蔵デバイス１０５との間で共通の部品を使用することを可能にし得る。

インジケータ１２５（図１）は、エネルギー貯蔵デバイス１０５（図１）の充電またはエネルギー状態レベル（たとえば、電力、電圧、または電流の量）の視覚的表示を与えるために使用することができる。視覚的表示は、立体棒、目盛り付き棒、目盛り付き円グラフ、数値表示、色変化インジケータ、セグメント化ストリップ、および／またはそれらの組み合わせの形態であってもよい。一実施形態において、図５を参照すると、リングインジケータ５２５をハウジング５５０の周囲に巻装することができ、それによって、ユーザは、エネルギー貯蔵デバイスを取り外す必要なしに、エネルギー貯蔵デバイスが依然として玩具のようなデバイスに電気的に接続されている間に、エネルギー貯蔵デバイスの充電状態を判別することができる。たとえば、ユーザは、いかなるボタンを作動させる必要なく、または、限定ではないが、インジケータを読み取るために電池を回転させることを含む他の動作の必要もなしに、デバイス上の電池区画を開いて、電池の充電状態を判別することができる。リングインジケータ５２５は、図５においてはラベル５００の一端付近に示されているが、リングインジケータは、ラベル５００上のいずこに位置付けられてもよいことは理解されたい。

別の実施形態において、図６を参照すると、セグメント化ストリップ５２０は、エネルギー貯蔵デバイス１０５の様々な充電状態（たとえば、エネルギーのレベル、エネルギーの閾値、またはエネルギーの量）を示すように構成することができる。たとえば、セグメント化ストリップ５２０は、エネルギー貯蔵デバイス１０５が消耗するときに、エネルギー貯蔵デバイス１０５の充電状態（すなわち、残りのエネルギーまたは電力）をモニタリングすることを可能にすることができる。セグメント化ストリップ５２０のセグメントは、所望の電池ステータス情報をユーザに与えるために、別個の電子回路によって連続的にまたは累積的に起動することができる。さらに、セグメント化ストリップ５２０のセグメントは、左から右へ、右から左へ、セグメント化ストリップ５２０の中央から両端へ、または、両端から中央へと起動されてもよい。一実施形態において、図１を参照すると、充電状態インジケータ１００のセグメントは１１０、１１０ａ、１１０ｂ、．．．１１０ｎであってもよく、第１のリード線１１５および第２のリード線１２０を介してエネルギー貯蔵デバイスに電気的に結合されてもよい。図６は、図１に示す実施形態の４つのステップインジケータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および１１０ｄを示しているが、図６に示す実施形態は、４つのステップインジケータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および１１０ｄのみには限定されないことは理解されたい。

上記で説明したように、１つまたは複数のステップインジケータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは、エネルギー貯蔵デバイス１０５の１つまたは複数の充電状態（たとえば、１つまたは複数のエネルギーレベル）を示すために使用することができる。言い換えれば、各ステップインジケータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および１１０ｄは、エネルギー貯蔵デバイス１０５の表示閾値に達する場合を示すように構成されている。たとえば、充電状態インジケータ１００は、エネルギー貯蔵デバイス１０５の第１のエネルギーレベルに対応する第１の表示閾値を有する第１のステップインジケータ１１０ａと、エネルギー貯蔵デバイス１０５の第２のエネルギーレベルに対応する第２の表示閾値を有する第２のステップインジケータ１１０ｂとを含むことができる。第１の表示閾値が約１．５Ｖに設定され、第２の表示閾値が約１．２Ｖに設定される場合、第１のステップインジケータ１１０ａは、エネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギーレベルが、約１．５Ｖに対応するエネルギーレベルに達したときに指示を与え、第２のステップインジケータ１１０ｂは、エネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギーレベルが、約１．２Ｖに対応するエネルギーレベルに達したときに指示を与える。それゆえ、１つまたは複数のステップインジケータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および１１０ｄの各々は、エネルギー貯蔵デバイス１０５の特定のエネルギーレベルに対応し、１つまたは複数のステップインジケータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および１１０ｄの各ステップインジケータによってエネルギーレベルが検出または検知されたときに指示を与える。

それゆえ、セグメント化ストリップ５２０は、エネルギー貯蔵デバイス１０５が新しいときは、セグメント化ストリップ５２０のほぼ全長にわたるフルカラーの（たとえば、黄色の）棒を示し得る。エネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギーが消耗し、個々のステップインジケータ１１０の表示閾値に交差すると、各ステップインジケータは、非アクティブ状態からアクティブ状態へと遷移する。それゆえ、セグメント化ストリップ５２０は、背景色を示すステップインジケータ（たとえば、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および／または１１０ｄ）の数に基づいて、電池の充電状態を示す。各ステップインジケータ１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および／または１１０ｄは、エネルギー貯蔵デバイス１０５内に残っているエネルギーの割合を示すことができる。セグメント化ストリップ５２０は、１つの色、たとえば、黄色に限定されず、割合の増分がどれだけ多く所望されるかに応じて、図１の１つまたは複数のステップインジケータ１１０、１１０ａ、１１０ｂ、．．．１１０ｎが使用されてもよい。

たとえば、図６のセグメント化ストリップ５２０の４つのステップインジケータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および１１０ｄを参照すると、４つすべてのステップインジケータが非アクティブであるとき、４色の背景が示され、エネルギー貯蔵デバイス１０５の約１００％の電荷または約１００％のエネルギーレベルが残っていることを示すことができる。エネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギーが消耗し、より多くのステップインジケータ（たとえば、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および／または１１０ｄ）がアクティブになるにつれて、割合の指示は変化する。１つのステップインジケータ（たとえば、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および／または１１０ｄ）がアクティブであり、３つのステップインジケータが非アクティブであることは、エネルギー貯蔵デバイス１０５の約７５％のエネルギーレベルが残っていることを示すことができる。２つのステップインジケータ（たとえば、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および／または１１０ｄ）がアクティブであり、２つのステップインジケータが非アクティブであることは、エネルギー貯蔵デバイス１０５の約５０％のエネルギーレベルが残っていることを示すことができる。３つのステップインジケータ（たとえば、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および／または１１０ｄ）がアクティブであり、１つのステップインジケータが非アクティブであることは、エネルギー貯蔵デバイス１０５の約２５％のエネルギーレベルが残っていることを示すことができる。４つすべてのステップインジケータ（たとえば、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および／または１１０ｄ）がアクティブであることは、エネルギー貯蔵デバイス１０５を交換する必要があることを示すことができる。

なお図６を参照すると、一実施形態において、セグメント化ストリップ５２０は、第１のステップインジケータ１１０ａおよび第２のステップインジケータ１１０ｂの２つのステップインジケータを有することができる。第１のステップインジケータ１１０ａおよび第２のステップインジケータ１１０ｂは、エネルギー貯蔵デバイス１０５に並列に電気結合することができる。図１によって示されている構造を参照すると、第１のステップインジケータ１１０ａは、第１のインジケータ１２５ａおよび第１のインジケータ回路１３０ａを含むことができる。第１のインジケータ回路１３０ａは、第１のドライバ電圧および第１の表示閾値を定義することができる。第２のステップインジケータ１１０ｂは、第２のインジケータ１２５ｂおよび第２のインジケータ回路１３０ｂを含むことができる。第２のインジケータ回路１３０ｂは、第２のドライバ電圧および第２の表示閾値を定義することができる。第１の表示閾値は、第２の表示閾値に等しくなくてもよい。たとえば、第１の表示閾値は、第２の表示閾値よりも等大きくてもよい。第１のステップインジケータ１１０ａおよび第２のステップインジケータ１１０ｂは、フル充電されたエネルギー貯蔵デバイス１０５の電圧値のある割合を示すことができる。

第１のステップインジケータ１１０ａを参照すると、エネルギー貯蔵デバイス１０５の電圧が第１の表示閾値よりも大きいとき、第１のインジケータ回路１３０ａは、第１のインジケータ１２５ａに第１のドライバ電圧を印加し、それによって、第１のインジケータ１２５ａは非アクティブになる。加えて、エネルギー貯蔵デバイス１０５の電圧が第１の表示閾値よりも小さいとき、第１のインジケータ回路１３０ａは、第１のインジケータ１２５ａに第１のドライバ電圧を印加し、それによって、第１のインジケータ１２５ａはアクティブになる。

第２のステップインジケータ１１０ｂを参照すると、エネルギー貯蔵デバイス１０５の電圧が第２の表示閾値よりも大きいとき、第２のインジケータ回路１３０ｂは、第２のインジケータ１２５ｂに第２のドライバ電圧を印加し、それによって、第２のインジケータ１２５ｂは非アクティブになる。また、エネルギー貯蔵デバイス１０５の電圧が第２の表示閾値よりも小さいとき、第２のインジケータ回路１３０ｂは、第２のインジケータ１２５ｂに第２のドライバ電圧を印加し、それによって、第２のインジケータ１２５ｂはアクティブになる。

図２、図３、および図４に示すようなステップインジケータ１１０はまた、上述され、図１および図６に示されているような１つまたは複数のステップインジケータであってもよいことは理解されたい。

ここで、図１〜図４に示されているものとしてのインジケータ１２５を参照すると、インジケータ１２５は、非アクティブであるときは光に対して透過性（たとえば、透明、クリア、またはシースルー）であることができ、アクティブであるときは有色（たとえば、不透明、黒色、または青色）であることができる。非アクティブであるとは、インジケータ１２５が給電もしくは活性化されていないか、または、起動電圧を下回って最小限に給電もしくは活性化されており、それによって、インジケータ１２５が光に対して透過性のままであることとして定義される。言い換えれば、インジケータ１２５は酸化状態にあり、電気的には開回路状態にある。光に対して透過性であるとは、光がインジケータ１２５を通って進行し、インジケータ１２５の下の有色背景を照明することができることとして定義されるか、または、ユーザが、インジケータ１２５の下の色または有色背景を解釈することができることとして定義される。アクティブであるとは、たとえば、インジケータ１２５が実質的に不透明になるように、酸化状態から還元状態へとエレクトロクロミックインジケータを駆動する起動電圧を上回って給電または活性化されることとして定義される。不透明であるとは、インジケータ１２５が、光がインジケータ１２５を通って進行することを可能にせず（すなわち、光がインジケータ１２５の下の有色背景を照明することができない）、または、ユーザが、インジケータ１２５の下の色または有色背景を解釈することを可能にしないことを意味する。言い換えれば、アクティブ状態において、有色背景はインジケータ１２５を通して見ることができない。インジケータは、特定の帯域幅の光を反射し、この特定の帯域幅は、下記にさらに説明するように、インジケータ１２５の化学組成によって選択される。インジケータ１２５は、インジケータ１２５にわたって印加される電位に応じて状態を変化させるか、または、透過状態（すなわち、非アクティブ状態）の間で有色状態（すなわち、アクティブ状態）へと状態を変化させ、または、遷移する。

さらに、インジケータ１２５が故障した場合、インジケータはアクティブ状態において故障し、実質的に不透明になる。インジケータ１２５の故障とは、インジケータの動作寿命が終わり、インジケータ１２５が、ドライバ電圧にかかわらずアクティブ状態にロックされることを意味する。インジケータ１２５の詳細な操作は下記に説明する。

一実施形態において、有色背景は、インジケータ１２５に結合されている基板であってもよい。別の実施形態において、有色背景は、インジケータ１２５と、図５および図６の可撓性基板５０５との間に挟まれてもよい。代替的に、また別の実施形態において、有色背景は、インジケータ１２５または可撓性基板５０５上に直に印刷されてもよい。両方の実施形態において、有色背景は、インジケータ１２５によって全体を被覆されてもよく、または、インジケータ１２５によって少なくとも部分的に被覆されてもよい。有色背景は任意の色であってもよい。いくつかの実施形態において、有色背景は、インジケータ１２５のアクティブ状態と対照を成す色である。たとえば、有色背景は、アクティブ状態のインジケータ１２５の黒色または青色と対照を成す、オレンジ色または黄色であってもよい。さらに、アクティブ状態と非アクティブ状態との間の対照は、明るい背景と暗いアクティブ状態またはその逆であってもよい。

いくつかの実施形態において、インジケータ１２５の非アクティブ状態は、光に対して透過性（すなわち、クリア）でなくてもよく、インジケータが非アクティブ状態からアクティブ状態へと遷移するときに、１つの色から別の色へと遷移してもよい。この実施形態において、インジケータ１２５がアクティブの色と非アクティブの色の両方を与えるため、背景色は必要ない。すべての実施形態において、非アクティブ状態からアクティブ状態へと遷移は、ユーザによって近くされる。

図７を参照すると、サンドイッチタイプインジケータ６７５が示されている。サンドイッチタイプインジケータ６７５は、上述したインジケータ１２５の１タイプの構造を例示している。サンドイッチタイプインジケータ６７５はエレクトロクロミックディスプレイであり、発色［電気泳動］システムまたはクロモフォレティックシステムと称されることがある、電位６７０の影響下での色保持粒子の移動に基づくエレクトロクロミック技術を使用することができる。電位６７０は、図１および図２のエネルギー貯蔵デバイス１０５、補助参照源２０５、またはそれら２つの組み合わせからサンドイッチタイプインジケータ６７５に印加される起電力であり得る。電位６７０は、互いに対向して配置されている上部電極６８０および下部電極６８５に印加される。上部電極６８０および下部電極６８５は、インジウムスズ酸化物、アルミニウム、銅、または炭素から作成されてもよい。エレクトロクロミックインク６９３によって作動電極６９０が形成される。電位６７０が印加されると、複数の発色粒子６９５が分離層６９７を通じて移動する。複数の発色粒子６９５が上部電極６８０付近に累積すると、インジケータ１２５内で色の変化が見えるようになり得る。複数の発色粒子６９５が、電位６７０が上部電極６８０および下部電極６８５から取り除かれるときに、下部電極６８５に戻り得る。分離層６９７は、白色光を反射する、イオン透過性粒子から成る反射層を含むことができる。上部基板６６０および下部基板６６５は、インジケータ１２５に対する構造的指示を与え、クリア（すなわち、すべての可視波長が基板を通過することを可能にする）であってもよく、または、それらは不透明であってもよい。一実施形態において、上部基板６６０は、複数の発色粒子６９５の累積が上部電極６８０において見えるようにするためにクリアである。

インジケータ１２５のまた別の実施形態において、活性ポリマーを、変調機構として使用することができる。変調機構として、活性ポリマーは、還元状態および酸化状態を有することができる。活性ポリマーは、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（すなわち、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホン酸塩））であってもよく、その酸化状態からその還元状態へと駆動するために電位６７０がインジケータ１２５に印加されると暗くなり得る。還元状態において、活性ポリマーは主に、電磁スペクトルの赤色〜黄色部分を吸収し、活性ポリマーには強い青色が与えられる。酸化状態において、活性ポリマーは、弱い空色系統を有してほとんど透明になる。ＰＳＳは、可視光波長において完全に透明に見える。

ここで図８を参照すると、フラットタイプインジケータ７６５が示されている。フラットタイプインジケータ７６５は、上述したインジケータ１２５の１タイプの構造を例示している。フラットタイプインジケータ７６５はエレクトロクロミックディスプレイであり、発色［電気泳動］システムまたはクロモフォレティックシステムと称されることがある、電位６７０の影響下での色保持粒子の移動に基づくエレクトロクロミック技術を使用することができる。この実施形態において、図７の層状構造のサンドイッチタイプインジケータ６７５の代わりに、インジケータ構成要素は共通の基板７５０上にレイアウトされる。なお図８を参照すると、共通の基板７５０は、紙製品、プラスチック製品、ガラス製品、または金属製品であってもよい。第１の電極７５５および第２の電極７６０が、電位６７０に電気的に結合されている。第１の電極７５５および第２の電極７６０は、インジウムスズ酸化物、アルミニウム、銅、炭素、または他の適切な導電性材料から作成されてもよい。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが、第１の電極７５５に電気的に結合されている第１のストリップ７７０と、第２の電極７６０に電気的に結合されている第２のストリップ７７５との間に分散される。固体電解質７８０が、第１の電極７５５と第２の電極７６０との間の電気伝導を阻害しながら、６７０と第２のストリップ７７５との間のイオン伝導を可能にする。第１の電極７５５と第２の電極７６０との間に電位６７０が印加されると、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは酸化し、または、還元状態から酸化状態に変化し、還元して視覚的に暗い色になる。上記で説明したように、酸化状態は透過性状態に対応し、還元状態は、有色状態に対応する。同じく適切である他のエレクトロクロミック材料の例は、プルシアンブルー、酸化タングステン、酸化ニッケル、および特にエレクトロクロミックディスプレイ向けに開発されている有機材料を含み得る。

図６のサンドイッチタイプインジケータ６７５または図７のフラットタイプインジケータ７６５は、サンドイッチタイプインジケータ６７５またはフラットタイプインジケータ７６５にわたって印加される電位６７０を通じて、図１のエネルギー貯蔵デバイス１０５の充電状態を示すことができる。言い換えれば、発色粒子６９５の累積量および／またはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの酸化／還元の量は、２つの電極（図７の上部電極６８０／下部電極６８５または図８の第１の電極７５５／第２の電極７６０）の間に印加される電位６７０の大きさに応じて決まる。サンドイッチタイプインジケータ６７５またはフラットタイプインジケータ７６５は電気的に非常に高い（値の大きい）インピーダンスを呈し、電気回路内でキャパシタとして作用することができる。

ここで図１のインジケータ回路１３０を参照すると、インジケータ回路１３０は、インジケータ１２５にドライバ電圧を与えるように構成されている。ドライバ電圧は、エネルギー貯蔵デバイス１０５の充電状態（すなわち、エネルギーレベル）が表示閾値に達した場合を示すように、インジケータ１２５を制御する。言い換えれば、ドライバ電圧はインジケータ１２５を、非アクティブ状態からアクティブ状態へと駆動しまたは遷移させる。表示閾値は、インジケータ回路１３０によって設定され、エネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギーが、インジケータ１２５が非アクティブ状態からアクティブ状態へと遷移されるべきである点まで消耗する場合を指示する閾値である。エネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギーが表示閾値を上回るかまたはほぼ等しいとき、ドライバ電圧がインジケータ１２５に印加され、それによって、インジケータ１２５は非アクティブになる。エネルギー貯蔵デバイス２１０のエネルギーが表示閾値を下回るかまたはほぼ等しいとき、ドライバ電圧がインジケータ１２５に印加され、それによって、インジケータ１２５はアクティブになる。表示閾値は、電圧値を表す。

一例として、一実施形態において、エネルギー貯蔵デバイス１０５は、メインセル電圧を有するメインセルまたは電池であってもよく、インジケータ１２５は、エレクトロクロミックディスプレイであってもよい。メインセル電圧が表示閾値よりも大きいかまたはほぼ等しいとき、エレクトロクロミックディスプレイが非アクティブになるように、インジケータ回路１３０はインジケータにドライバ電圧を印加し、メインセル電圧が表示閾値よりも小さいかまたはほぼ等しいとき、エレクトロクロミックディスプレイがアクティブになるように、インジケータ回路１３０はエレクトロクロミックディスプレイにドライバ電圧を印加する。インジケータ回路１３０がドライバ電圧の印加を遂行し、表示閾値を決定する方法の例は、下記により詳細に説明される。

図２を参照すると、一実施形態において、ステップインジケータ１１０は、電池の電池電圧（たとえば、充電状態）を検出し、電池がエネルギーを消耗する場合を示すように構成することができる。この実施形態において、エネルギー貯蔵デバイス１０５は、電池電圧を有する電池である。補助参照源２０５は、補助セル電圧を有する補助セル（たとえば、セカンドバッテリ）であってもよく、補助セル電圧と電池電圧との間の電圧差は、電池電圧に逆比例する。インジケータ１２５は、エレクトロクロミックディスプレイであってもよい。エレクトロクロミックディスプレイは、エレクトロクロミックディスプレイの電気化学システムおよび構造的構成によって設定される、約０．２ボルト（Ｖ）〜約０．９Ｖの間の起動電圧を有してもよい。その起動電圧は、エレクトロクロミックディスプレイの特性、すなわち、化学的および構造的構成が変化すると、変化し得る。起動電圧は、表示閾値に対応する。エレクトロクロミックディスプレイの様々な構造的構成の例については、図６および図７を参照されたい。ドライバ電圧は、この実施形態においては、補助セル電圧−電池電圧として定義される。電池の寿命の始まりにおいて、インジケータ１２５にわたるドライバ電圧はほぼゼロに等しい。電池電圧が消耗するにつれて、電池と補助電池との間の電圧差（すなわち、ドライバ電圧）が増大する。ドライバ電圧が表示閾値にほぼ等しいとき、表示閾値に交差し、エレクトロクロミックディスプレイが非アクティブ状態（すなわち、透過性）からアクティブ状態（すなわち有色）へと変化する。言い換えれば、ドライバ電圧がほぼ表示閾値よりも小さいとき、インジケータ１２５に印加されるドライバ電圧はインジケータ１２５を起動せず、したがって、インジケータ１２５は非アクティブである。ドライバ電圧がほぼ表示閾値にほぼ等しいかまたはそれよりも大きいとき、インジケータ１２５を起動するドライバ電圧が、インジケータ１２５に印加される。

たとえば、電池が約１．６２Ｖの始動電圧を有するアルカリ電池である場合、電池の電圧が表示閾値（たとえば、１．２Ｖ）まで消耗したとき、約０．４Ｖのドライバ電圧が、たとえば、約０．４Ｖの起動電圧を用いてエレクトロクロミックディスプレイを活性化および駆動して、状態を変化させ、表示閾値に交差していることを示す。明確にするために、約１．２Ｖの表示閾値は、約１．６２Ｖの補助セル電圧（電池の始動電圧に等しい）からエレクトロクロミックディスプレイの約０．４Ｖの起動電圧を差し引いた値に由来する。電池の寿命の始まりにおいて、補助セル電圧（約１．６２Ｖ）は、アルカリ電池の電圧にほぼ等しく、エレクトロクロミックディスプレイに印加されるドライバ電圧はほぼゼロである。アルカリ電池の電圧が低減すると、インジケータ回路１３０によって印加されるドライバ電圧は、電池電圧が約１．２Ｖの表示閾値を上回ったままにならない限り、エレクトロクロミックディスプレイを起動しない。別の例として、電池電圧が約１．４Ｖである場合、ドライバ電圧は約０．２２Ｖであり、エレクトロクロミックディスプレイを起動しない。電池電圧が約１．３２Ｖである場合、エレクトロクロミックディスプレイに印加されるドライバ電圧は約０．３Ｖであり、これは約０．４Ｖの起動電圧よりも大きくなく、または、約１．２Ｖの表示閾値を下回らない。それゆえ、エレクトロクロミックディスプレイに印加されるドライバ電圧は、エレクトロクロミックディスプレイを起動しない。電池電圧が１．２Ｖを下回って降下するとすぐに、インジケータ回路１３０によって印加されるドライバ電圧はエレクトロクロミックディスプレイを起動する。エレクトロクロミックインジケータ閾値は「柔軟」であり、たとえば、約０．４Ｖ（色変化の始まり）からフルカラー強度の約０．８Ｖまでの電圧範囲内でいくらか漸進的な遷移があることが指摘されるべきである。

表示閾値の他の例は、二酸化マンガンリチウム（Ｌｉ−ＭｎＯ２）の約２．５Ｖ、リチウム二硫化鉄（Ｌｉ−ＦｅＳ２）の約１．４Ｖ、および、酸化銀ボタン電池の約１．４Ｖを含む。

表示閾値を設定するためのいくつかの方法およびステップインジケータ１１０の構成がある。一実施形態において、インジケータ１２５の電気的特性は、種々の起動電圧を指示するために変更することができる。別の実施形態において、図２を参照すると、補助参照源の電圧が、種々の表示閾値を指示するために変更されてもよい。約１．６２Ｖのアルカリ電池を用いる上記の例において、補助参照源電圧を変更することによって、表示閾値は変化し、または、より詳細には、メインセル電圧および補助セル電圧の差は、補助セル電圧に基づいて増大または低減され得る。たとえば、補助参照源電圧がメインセル電圧よりも大きい場合、電圧の差はより大きく、それゆえ、ドライバ電圧は、より大きい表示閾値、たとえば、約１Ｖ以上でインジケータ１２５を駆動することが可能である。

ここで図３および図４を参照すると、トランジスタドライバ回路３００はまた、インジケータ１２５がアクティブまたは非アクティブのいずれであるかを指示するために、インジケータ１２５にドライバ電圧を印加することもできる。この実施形態において、インジケータ１２５は、図２の実施形態においてそうであるようにエネルギー貯蔵デバイス１０５がエネルギーを消耗するときに、インジケータ１２５にわたる可変電位差を受けない。この実施形態において、表示閾値に交差するまで、インジケータ１２５にわたるドライバ電圧はほぼゼロである。表示閾値に交差すると、分流トランジスタ３０５がオフになり、インジケータ１２５が活性化される。

表示閾値は、分圧器回路３０３によって設定される。本明細書全体を通じて使用されるものとして、分圧器回路３０３は、遷移要素３２５を含んでもよく、または、含まなくてもよい。この実施形態において、表示閾値は約０．６Ｖ〜約０．７Ｖであってもよい。表示閾値はほぼ、分流トランジスタ３０５によって必要とされる立ち上がり電圧であってもよい。分流トランジスタ３０５の立ち上がり電圧はトランジスタの構造によって指示され、そのコレクタとエミッタとの間に電流を伝導するために、分流トランジスタ３０５のベースにおいて必要とされる電圧である。分流トランジスタ３０５の立ち上がり電圧は、いくつかの実施形態において、第１の抵抗器３１５および第２の抵抗器３２０の組み合わせ、ならびに、分圧器回路３０３と組み合わせた遷移要素３２５の使用を介して、分流トランジスタ３０５のベースにおける電圧を通じて定義される。言い換えれば、分圧器回路３０３は、表示閾値に交差するまで分流トランジスタ３０５をオンにするように構成されている。遷移要素３２５は、エネルギー貯蔵デバイス１０５の電圧と分流トランジスタ３０５のバイアス電圧との間の過剰な電圧差の部分を取り除き、切り替え遷移を実効的に先鋭化する。

一実施形態において、インジケータ起動閾値は、約０．４Ｖであるように構成されてもよい。アルカリ電池のための低バッテリ警告について、表示閾値は１．２Ｖであってもよい。これは、第２の抵抗器３２０の抵抗値によって調整することができる。作動例として、エネルギー貯蔵デバイスの表示閾値を約１．１５Ｖに設定するためには、第１の抵抗器３１５は約１Ｍｏｈｍの値であり、第２の抵抗器３２０は約１．８Ｍｏｈｍの値である。エネルギー貯蔵デバイスの電圧が約１．５Ｖであるとき、インジケータ１２５にわたる（分流トランジスタのエミッタおよびコレクタにわたる）電圧は約０．４５Ｖである。別の作動例として、エネルギー貯蔵デバイスの表示閾値を約１．３Ｖに設定するためには、第１の抵抗器３１５は約１Ｍｏｈｍの値であり、第２の抵抗器３２０は約１．２Ｍｏｈｍの値である。エネルギー貯蔵デバイスの電圧が約１．５Ｖであるとき、インジケータ１２５にわたる（分流トランジスタのエミッタおよびコレクタにわたる）電圧は約０．４５Ｖである。また別の作動例として、エネルギー貯蔵デバイスの表示閾値を約１．４５Ｖに設定するためには、第１の抵抗器３１５は約１Ｍｏｈｍの値であり、第２の抵抗器３２０は約９０５ｋｏｈｍの値である。エネルギー貯蔵デバイスの電圧が約１．５Ｖであるとき、インジケータ１２５にわたる（分流トランジスタのエミッタおよびコレクタにわたる）電圧は約０．４５Ｖである。

上述したように、分流トランジスタ３０５は、表示閾値に交差するまで、インジケータ１２５を分路する。エネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギーが表示閾値を上回るかまたはほぼ等しいとき、ドライバ電圧がインジケータ１２５に印加され、それによって、インジケータ１２５は非アクティブになる。エネルギー貯蔵デバイス２１０のエネルギーが表示閾値を下回るかまたはほぼ等しいとき、表示電圧がインジケータ１２５に印加され、それによって、インジケータ１２５はアクティブになる。言い換えれば、分流トランジスタ３０５がオフになるとき、すなわち、エネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギーが分圧器回路によって設定される表示閾値を下回って降下するとき、インジケータ１２５は、プルアップ抵抗器３１０によって与えられる電力によってアクティブになる。

ここで図９を参照すると、図１のインジケータ回路１３０は、電圧検出器集積回路８００であってもよい。電圧検出器集積回路８００は、供給入力８０５と、接地接続８１０と、電圧出力８１５とを含むことができる。電圧検出器集積回路８００は、エネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギーまたはエネルギー貯蔵電圧が、検出期間にわたって表示閾値を下回って降下する場合を検出することによって動作することができる。検出期間を超えるとき、電圧検出器集積回路８００は、電圧出力８１５をほぼゼロ電圧からほぼエネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギー貯蔵電圧へと遷移させるか、または、電圧出力８１５をほぼエネルギー貯蔵デバイス１０５のエネルギー貯蔵電圧からほぼゼロ電圧へと遷移させるかのいずれかである。両方の遷移は、図１０および図１１に関連して下記により詳細に説明される。電圧検出器集積回路８００は、約０．９Ｖと約４．８Ｖとの間でエネルギー貯蔵電圧を検出するように設計することができる。

電圧検出器集積回路８００は、インジケータ１２５が非アクティブになるようなドライバ電圧の印加と、インジケータ１２５がアクティブになるようなドライバ電圧の印加との間の先鋭な遷移をもたらす。

検出期間は、電圧検出器集積回路８００が電圧出力８１５を遷移させる前に、検出されるエネルギー貯蔵電圧が表示閾値に交差したままでいなければならない時間量である。言い換えれば、この時間量は、表示閾値に交差する度毎にゼロにリセットされる。検出期間が満たされるようにするためには、表示閾値への交差の間の時間量が、検出期間を超えなければならない。これによって、短い期間にわたって負荷２１５がエネルギー貯蔵デバイス１０５からのエネルギーに対するより大きい需要を有することが可能になり得る。エネルギー貯蔵デバイス１０５は、負荷需要の大きい短い期間から回復し、エネルギーイベントに対するより大きい需要が終わるときに、表示閾値を超えないまたは交差しないことができる。言い換えれば、エネルギー貯蔵デバイスは、正確な充電状態判定がインジケータ１２５によって示されるのに十分なだけ消耗しないことができる。電圧検出器集積回路８００は、検出期間によって定義されるヒステリシスウィンドウ内では電圧出力８１５を遷移させないように設計することができる。ヒステリシスウィンドウは、電圧検出器集積回路８００が、たとえば、負荷２１５が多くの高頻度の切り替えを行う場合、または、負荷がカメラのフラッシュデバイスのような、短時間に大量の電流を引き込む負荷である場合に、ノイズの期間の間に電圧出力８１５を変動させないことを可能にすることができる。言い換えれば、ヒステリシスウィンドウは、電圧検出器集積回路８００がインジケータ１２５を起動するためにドライバ電圧を印加することなく、エネルギー貯蔵電圧が、検出期間中に表示閾値を複数回交差することを可能にする。

いくつかの実施形態において、非アクティブ状態からアクティブ状態への遷移に対するインジケータ１２５の低速応答時間とヒステリシスウィンドウとの組み合わせが、検出期間の時間長を増大させる。低速応答時間は、約数分〜約数時間の程度であり得る。上記図６および図７を参照すると、低速応答時間は、選択される材料、２つの電極の表面積、電解質の伝導性、およびインジケータ１２５の構造レイアウトの組み合わせを通して調節することができる。低速応答時間の一例を、ワンショットタイプインジケータとしてのインジケータ１２５の化学的性質および構造的構成に関連して下記により詳細に説明する。インジケータ１２５は、低速応答時間を有するために、ワンショットタイプインジケータの機能（すなわち、化学的性質および構造）には限定されないことが理解されるべきである。

図１０を参照すると、オープンドレイン出力型電圧検出器集積回路８２０が示されている。インジケータ１２５は、供給入力８０５と、電圧出力８１５との間に電気的に結合されている。エネルギー貯蔵電圧が表示閾値に達すると、電圧出力８１５は、エネルギー貯蔵電圧から約ゼロＶへと遷移する。遷移は、インジケータ１２５を起動するドライバ電圧を、インジケータ１２５に印加する。別の実施形態において、インジケータ１２５を通じて漏れ電流が流れる可能性を防止または低減し、インジケータ１２５を早期に、すなわち、表示閾値に交差する前に起動するために、ブリード抵抗器８２５が、インジケータ１２５と並列に電気結合され得る。オープンドレイン出力型電圧検出器集積回路８２０の一例は、型番ＢＵ４８ｘｘシリーズのＲＯＨＭ低電圧規格ＣＭＯＳ電圧検出器集積回路である。具体例は、ＢＵ４８１２である。

オープンドレイン出力型電圧検出器集積回路８２０は、電池のハウジングに結合されてもよく、電池上のラベル上に配置されるかもしくはラベル内に組み込まれてもよく、または、オープンドレイン出力型電圧検出器集積回路８２０の寸法に対応するようなサイズにされている電池ハウジングの陥凹領域内に配置されてもよい。電池ハウジング上の陥凹領域は、電池の端子の周囲の溝であってもよい。別の実施形態において、陥凹領域は、電池ハウジング上のいずこに位置してもよい。たとえば、陥凹溝は、電池のいずれかの端子に位置してもよく、または、陥凹溝は、電池の両方の端子の間の、電池ハウジング内のらせん溝内に位置してもよい。

ここで図１１を参照すると、ＣＭＯＳ出力型電圧検出器集積回路８３０。この実施形態において、インジケータ１２５は、電圧出力８１５と、正電池端子接続８０５との間に電気的に結合されている。エネルギー貯蔵電圧が表示閾値に達すると、電圧出力８１５は、約ゼロＶからほぼエネルギー貯蔵電圧へと遷移する。電圧出力８１５の遷移は、インジケータ１２５を起動するドライバ電圧を、インジケータ１２５に印加する。ＣＭＯＳ出力型電圧検出器集積回路８３０の一例は、型番ＢＵ４９ｘｘシリーズのＲＯＨＭ低電圧規格ＣＭＯＳ電圧検出器集積回路である。具体例は、ＢＵ４９１２である。別の実施形態において、電圧検出器集積回路８００は、逆論理回路であってもよい。この実施形態において、電気接続は、逆論理回路に対応するように逆にされ得る。

ＣＭＯＳ出力型電圧検出器集積回路８３０は、電池のハウジングに結合されてもよく、電池上のラベル上に配置されるかもしくはラベル内に組み込まれてもよく、または、ＣＭＯＳ出力型電圧検出器集積回路８３０の寸法に対応するようなサイズにされている電池ハウジングの陥凹領域内に配置されてもよい。電池ハウジング上の陥凹領域は、電池の端子の周囲の溝であってもよい。別の実施形態において、陥凹領域は、電池ハウジング上のいずこに位置してもよい。たとえば、陥凹溝は、電池のいずれかの端子に位置してもよく、または、陥凹溝は、電池の両方の端子の間の、電池ハウジング内のらせん溝内に位置してもよい。

インジケータ１２５は起動されると、制限された耐用寿命を有し得る。インジケータ回路１３０は、インジケータ１２５が待機または非アクティブ状態のままであるようにして、エネルギー貯蔵デバイス１０５の充電状態を示すために必要とされるまで、その耐用寿命を保存することを可能にすることができる。言い換えれば、インジケータ１２５は、長い貯蔵または非使用期間後も依然として、エネルギー貯蔵デバイス１０５の充電状態を示すことが可能であり得る。さらに、インジケータ回路１３０は、インジケータ１２５が、長い貯蔵または非使用期間の間にエネルギー貯蔵デバイスからエネルギーを引き込まないようにすることができる。いくつかの実施形態において、インジケータ回路１３０は、インジケータ１２５が１回のみ起動することを可能にすることができる。言い換えれば、表示閾値に交差すると、インジケータ回路１３０はインジケータ１２５を起動し、インジケータ１２５は、エネルギー貯蔵デバイス１０５の充電状態の任意のさらなる変化（すなわち、表示閾値の交差）にもかかわりなくアクティブなままである。たとえば、表示閾値は約１．２Ｖに設定されてもよく、電池は、電池電圧が１．２Ｖを下回って降下する点まで負荷をかけられ得る。そのため、インジケータ回路は、インジケータ１２５を起動するためにドライバ電圧を印加する。負荷が電池から取り除かれ、電池電圧が１．２Ｖを上回るまで緩和した場合、インジケータ回路１３０は、ヒステリシスリセット電圧に達するまで（電圧閾値に加えておおよそ５０ｍＶ）インジケータ１２５を停止しない。

表示閾値の交差の指示をロックするために、「ワンショット」タイプのインジケータが使用されてもよい。ワンショットタイプインジケータは、ワンショットインジケータの非常に短い作動寿命を規定する化学組成および構造を有し得る。たとえば、ワンショットタイプインジケータは、約１時間〜約１週間にわたってしか存続することができない。寿命の終わりに、ワンショットタイプインジケータは、その還元または有色状態のままであり（すなわち、ロックされ）、たとえ電池がワンショットインジケータに給電するための最小電圧を超えて放電した後であっても、低電池メッセージを表示し続け得る。インジケータ１２５がその還元または有色状態にロックされているとき、図１の充電状態インジケータ１００は、エネルギー貯蔵電圧がどれだけ放電されているかにかかわらず、たとえば、ゼロＶであるかにかかわらず、エネルギー貯蔵デバイス１０５が放電していることを示す。一実施形態において、インジケータ１２５は、所定の起動時間内に使用されることになる限られた量の活性材料のみを有することによって、ワンショットタイプインジケータであり得る。活性材料は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳであってもよい。

サーモクロミック別の実施形態において、図１のインジケータ１２５は、サーモクロミックペーパー上に配置されているヒューズであるワンショットタイプインジケータであってもよい。サーモクロミックペーパーは、ユーザによるヒューズのクリアな可視性をもたらすことができる。ヒューズは、サーモクロミックペーパーに織り込まれた抵抗性ワイヤまたは、サーモクロミックペーパーに施された印刷導体であってもよい。印刷導体実施形態は、ヒューズがサーモクロミックペーパーを脱色するかまたは焼くことになるヒューズ電流を規定するための印刷厚さおよび印刷幅を有し得る。ヒューズは、電池のラベルに組み込まれ、ヒューズの焼き付きまたは起動後にダッシュを表示し、それによって、フル状態の電池を表す文字「Ｆ」が、放電状態の電池を表す文字「Ｅ」に遷移する。言い換えれば、表示閾値に交差すると、ヒューズ電流がヒューズに加えられる。ヒューズ電流は、「Ｆ」の最下部においてサーモクロミックペーパーを脱色するかまたは焼き印を加えて「Ｅ」にする熱を生成する。 別の実施形態において、ヒューズは、ダッシュの代わりの記号またはメッセージを表示してもよい。

サーモクロミックペーパーは、染料および適切な母材を含む固体状態混合物を被覆されている紙製品であってもよい。母材が融点を上回って加熱されると、染料がサーモクロミックペーパー上の酸と反応して、有色形態へとシフトする（たとえば、紙製品の色から脱色する）。熱が取り除かれると、母材は冷却および固化して、有色形態を保持する。サーモクロミックペーパーの例は、ファックス紙、またはサーモクロミックインジケータを含む。サーモクロミックペーパーはまた、熱に晒されると脱色または焼き付く紙製品を含んでもよい。一実施形態において、ヒューズはインジケータ１２５として、図１１のＣＭＯＳ出力型電圧検出器集積回路８３０に結合される。表示閾値に交差すると、ＣＭＯＳ出力型電圧検出器集積回路８３０は、ヒューズにドライバ電圧を印加する。ヒューズはエネルギー貯蔵デバイス１０５に負荷をかけ、給電されたままにするために電圧を「ロック」する。ヒューズは、ヒューズの特性によって規定される焼き付け時間内で閉回路状態から開回路状態へと遷移する（すなわち、ヒューズを溶解または破壊する）ように構成されている。ヒューズが給電されている間、ヒューズは、サーモクロミックペーパー、フィルムおよび／またはコーティングの色形態を脱色、焼き付け、または変化させる熱を生成する。ヒューズの特性は、導体の寸法（すなわち、印刷導体の場合は印刷厚さおよび印刷幅）およびヒューズが作成される材料のタイプを含む。焼き付け時間は変化してもよく、ヒューズに加えられるヒューズ電流の量に応じて決まり得る。焼き付け時間は、閉回路状態から開回路状態へと遷移するための時間よりも短くなければならない。一例は、約６０ｍＡのヒューズ電流における１秒未満の焼き付け時間である。

別の実施形態において、インジケータ回路１３０は、インジケータ１２５が複数回起動することを可能にすることができる。言い換えれば、ドライバ電圧は、エネルギー貯蔵デバイス電圧が表示閾値を下回っているか否かに基づいてインジケータ１２５に印加される。そうである場合、ドライバ電圧は印加される。そうでない場合、ドライバ電圧は印加されない。

すべての実施形態において、充電状態インジケータ１００の構成要素の電気的結合は、導電性接着剤、はんだ付け、溶接、圧縮クランプもしくはリベットのような機械的固定具によって、または、印刷物間の導電性ブリッジを形成するための構成要素の重ね合わせ印刷を通じて行われてもよい。導電性接着剤は、充電状態インジケータ１００内の接続点間の抵抗を最小限に抑えるために使用され得る。さらに、第１のリード線１１５および第２のリード線１２０ならびに図面に示されている任意の他の回路トレースは一般的に示されており、必要とされるすべての回路トレースを表すものではない。

メインセルが交換を必要とし得る場合を示すステップは、少なくとも１つのステップインジケータを用いてメインセルのメインセル電圧を検出するステップと、メインセル電圧が表示閾値よりも大きいときに、インジケータが非アクティブになるように、インジケータ回路がインジケータにドライバ電圧を印加するステップと、メインセル電圧が表示閾値よりも小さいときに、インジケータがアクティブになるようにインジケータ回路を用いてインジケータにドライバ電圧を印加するステップとを含むことができる。示す方法は、インジケータによって少なくとも部分的に被覆されている有色背景を着色することをさらに含むことができる。インジケータにドライバ電圧を印加するステップは、メインセル電圧が表示閾値よりも大きいときに、インジケータが非アクティブになるように、インジケータを分路するステップと、メインセル電圧が表示閾値よりも小さいときに、インジケータがアクティブになるように、インジケータにわたって分流トランジスタを停止するステップとを含むことができる。示す方法は、メインセル電圧が表示閾値よりも大きいときに、インジケータが非アクティブになるように、補助セル電圧を用いてインジケータをバイアスするステップをさらに含むことができる。ステップインジケータは、ラベル上に形成されてもよく、ラベルに結合されてもよく、またはその両方であってもよく、最後のステップは、メインセルの周囲に形成されるラベルを被着させるステップであってもよい。

充電状態インジケータは、電池内に残っているエネルギーまたは電荷の量を視覚的に示すことを可能にするために使用することができる。充電状態インジケータは、長い非使用または貯蔵期間に耐え、必要とされるときにのみエレクトロクロミックディスプレイを使用するように構成されている。これによって、充電状態インジケータが、エレクトロクロミックディスプレイの耐用寿命が短いにもかかわらず、使用のために利用可能であることが保証される。ユーザは、充電状態インジケータを活性化させるためにいかなるコンタクトを作動させる必要もなく、充電状態インジケータを起動するためにいかなるステップを行う必要もなく、または、電池の充電状態を表示するために表示するために充電状態インジケータに介入する必要もない。待機期間は複数年にわたって延長することができる。たとえば、インジケータは、最大約５年、さらには最大約１０年にわたって非アクティブ状態のままであることができ、表示閾値に交差するときは依然として適切に機能することができる。起動されると、インジケータは理想的には約３時間または約４時間「フリーズ」し、さらなる電池電圧の変化またはインジケータを給電するための電圧の欠如にかかわらず、有色のままになる。約３時間〜約４時間の遅延は、電池電圧が短時間にわたる重いパルス負荷を受けて降下するが、電池は依然として放電されていないときに、尚早な警告を回避するために所望される。重いパルス負荷は、負荷によるエネルギー消費が重い期間によって引き起こされ得る。

本明細書において開示されている寸法および値は、記載されている正確な数値に厳密に限定されるように理解されるべきではない。そうではなく、別途指定されない限り、そのような寸法は、記載されている値と、その値を取り巻く機能的に均等な範囲の両方を意味するように意図されている。たとえば、「４０ｍｍ」として開示されている寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するように意図されている。

任意の相互参照付きのまたは関連特許または出願、および、本出願がその優先権または利益を主張する任意の特許出願または特許は、明確に除外されるか、または、別途限定されない限り、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。任意の文献の引用は、それが、本明細書において開示もしくは特許請求されている任意の実施形態に対する先行技術であること、または、それが単独で、もしくは、任意の他の１つもしくは複数の引用文献と組み合わせて、任意のそのような実施形態を教示、示唆もしくは開示していることを認めるものではない。さらに、本明細書における用語の任意の意味または定義が、参照により組み込まれる分県内の同じ用語の任意の意味または定義と矛盾する限りにおいては、本明細書においてその用語に与えられている意味または定義が優先するものとする。

本開示の特定の実施形態が図示および説明されているが、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な他の変更および修正を行うことができることが、当業者には明らかであろう。それゆえ、添付の特許請求の範囲において、本開示の範囲内に入るすべてのそのような変更および修正をカバーすることが意図されている。

Claims (9)

1. 充電状態インジケータ（１００）であって、
   表示閾値を有するインジケータ（１２５）と、
   補助セル電圧を有する補助セル（２０５）であり、前記補助セル（２０５）は、メインセル（１０５）のメインセル電圧と前記補助セル電圧との間の差が前記表示閾値よりも小さいときに、前記インジケータ（１２５）が非アクティブになり、前記メインセル電圧と前記補助セル電圧との間の差が前記表示閾値よりも大きいかまたはほぼ等しいときに、前記インジケータ（１２５）がアクティブになるように、前記インジケータ（１２５）に電気的に結合されている、補助セル（２０５）と
   を備える、充電状態インジケータ（１００）。
2. 前記インジケータ（１２５）は、非アクティブであるときは光に対して透過性であり、前記インジケータ（１２５）は、アクティブであるときは有色である、請求項１に記載の充電状態インジケータ（１００）。
3. 前記インジケータ（１２５）によって少なくとも部分的に被覆されている有色背景をさらに備える、請求項２に記載の充電状態インジケータ（１００）。
4. 前記インジケータ（１２５）が故障すると、前記インジケータ（１２５）は実質的に不透明になる、請求項２に記載の充電状態インジケータ（１００）。
5. 前記充電状態インジケータ（１００）はステップインジケータ（１１０）であり、
   第２の表示閾値を有する第２のインジケータ（１２５ｂ）と、
   第２の補助セル電圧を有する第２の補助セル（２０５ｂ）で、前記メインセル電圧と前記第２の補助セル電圧との間の差が前記第２の表示閾値よりも小さいときに、前記第２のインジケータ（１２５ｂ）が非アクティブになり、前記メインセル電圧と前記第２の補助セル電圧との間の差が前記第２の表示閾値よりも大きいかまたはほぼ等しいときに、前記第２のインジケータ（１２５ｂ）がアクティブになるように、前記メインセル（１０５）および前記第２のインジケータ（１２５ｂ）に電気的に結合されている、第２の補助セル（２０５ｂ）と
   を備える、第２のステップインジケータ（１１０ｂ）をさらに備え、
   前記表示閾値は前記第２の表示閾値よりも大きい、請求項１〜４のいずれか一項に記載の充電状態インジケータ（１００）。
6. 前記インジケータ（１２５）、前記第２のインジケータ（１２５ｂ）、またはその両方は、フル充電メインセル電圧値のある割合を示す、請求項５に記載の充電状態インジケータ（１００）。
7. 前記充電状態インジケータ（１００）は、前記メインセル（１０５）の周囲に形成されているラベル（５００）をさらに備え、ステップインジケータが、前記ラベル（５００）上に印刷され、前記ラベル（５００）に結合され、またはその両方である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の充電状態インジケータ（１００）。
8. 前記インジケータ（１２５）はサーモクロミックペーパーに結合されているヒューズであり、それによって、前記インジケータがアクティブであるとき、前記ヒューズは前記サーモクロミックペーパーを脱色して文字「Ｆ」を文字「Ｅ」に遷移させる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電状態インジケータ（１００）。
9. 前記インジケータ（１２５）は、限定された量の活性材料を有し、前記限定された量の活性材料に対応する所定の起動時間以内に充電状態を示すように構成されているワンショットタイプインジケータである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電状態インジケータ（１００）。

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