JP2576169B2 - 残量表示機能を有する電池 - Google Patents

残量表示機能を有する電池

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、残量表示機能を有する電池(組電池を含
む)に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、電池において、電池と残存容量表示機能を
一体化することにより、残量が電池自体で自己チェック
できるようにしたものである。
〔従来の技術〕
小型ポータブル機器の発達に伴い、ラジオ、ラジオカ
セット、ポータブルVTRなどの電源には一次及び二次の
電池が広く使われるようになってきている。交流を電源
として使用している時は電源の消耗を心配する必要がな
いが、電池を電源としている場合、電池は容量が限られ
ており、機器によってはあとどの位使えるかというのが
非常に重要になる。その時に電池残量あるいは使用量が
表示できるようになっていれば、容易に残りの稼動時間
が推定でき、非常に便利である。しかし、現状では電池
及び組電池単体で使用状況が判るようになっているもの
はなく、テスタ、バッテリーチェッカー等を使い残量を
調べなければならない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
したがって、従来の電池においては次のような問題点
があった。
(i)電池及び組電池自身では消耗度をチェック、識別
できない。
(ii)電池及び組電池とチェッカーの一体化したものが
ない。
(iii)残量を調べるには別にテスタ、バッテリーチェ
ッカー等の測定器が必要である。
本発明は、上述の点に鑑み、残量が電池自体で自己チ
ェックできるようにした残量表示機能を有する電池を提
供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の残量表示機能を有する電池(2)は、放電に
応じて放電電圧が降下する放電特性を有する電池(3)
と、この電池(3)に接続される残量検知部(5)と、
この残量検知部(5)の出力に応じて残量表示を行う複
数の表示体(D1)〜(D5)とを有してなり、残量検知部
(5)は、所定以上の負荷電流が流れた時に動作するス
イッチ手段(11)を介して電池(3)に接続し、段階的
に残量を表示する様に構成する。
〔作用〕
電池(3)に接続された負荷(1)が発生すると電池
(3)の放電電圧が漸次消費され降下する。このとき、
残量検知部(5)の出力に応じて複数の表示体(D1)〜
(D5)が段階的にオン、オフする。即ち、電池(3)の
電圧レベルに応じて複数の表示体(D1)〜(D5)が選択
的に表示され、この表示状態によって、段階的に電池
(3)の放電電圧があとどの位残っているかが判る。従
って、表示体(D1)〜(D5)によって判知された電圧を
基にその電池(3)の残存稼動時間が推定できる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明による残量表示機能を有
する電池の実施例を説明する。この例ではカメラ一体型
VTR用の二次電池に適用した場合である。
第1図は本発明に係るブロック図、第2図はその回路
図を示す。同面中、(1)は負荷即ちカメラ一体型VT
R、(2)はこの負荷(1)の電源となる本発明による
残存容量表示機能付きの電池の全体を示す。電池(2)
は、電池部(3)と電流検知部(4)と、残量検知部
(5)と、表示部(6)とからなり、電池部(3)が負
荷(1)に接続され、電流検知部(4)の検知条件を満
たしたとき、電池部(3)の残量が残量検知部(5)に
より検知され、表示部(6)によって表示されるように
なされる。
即ち、電流検知部(4)としては第4図に示すように
例えば1対の強磁性体からなるリード片(10A)及び(1
0B)をすき間をあけて対向させ、外部磁界によって吸引
閉成されるリードスイッチ(11)より成り、このリード
スイッチ(11)の外側に駆動コイル(12)が巻装されて
成る。そして、第2図の回路図に示すように電池部
(3)の正極がリードスイッチ(11)の駆動コイル(1
2)を介して電池(2)の正極端子t1に接続され、電池
部(3)の負極が電池(2)の負極端子t2に接続され
る。またリードスイッチ(11)の一方のリード片(10
A)が正極端子t1に接続されると共に、他方のリード片
(10B)及び電池部(3)の負極が夫々残量検知部
(5)の入力端子(13a)及び(13b)に接続される。
残量検知部(5)はコンパレータIC(14)により4段
階の電圧(後述の第5図に示す電池部(3)の稼動時間
−電圧特性曲線(I)における4つの検知点(A1)〜
(A4)の各電圧に対応する)を比較検知するように構成
される。表示部(6)としては複数、本例では4つの発
光ダイオード(LED)D1,D2,D3及びD4により構成され
る。なお、表示部(6)は発光ダイオードに限定する必
要はなく、その他液晶表示素子(LCD)など低電力駆動
できるものであれば良い。
なお、リードスイッチ(11)は例えば直径2.0mm、長
さ13.5mmのガラスチューブ入りリードスイッチである。
また駆動コイル(12)は直径0.4mmのポリエステル銅線
を60ターン巻装してなるもので、インダクタンス20μ
H、インピーダンス150mΩ、感動電流は320mAである。
本例では負荷(1)にカメラ一体型VTRを使用している
ので動作電流は約600mAである。この電流が流れたとき
にリードスイッチ(11)が感動し、電流検知部としての
リードスイッチ(11)がオン状態となる。したがって、
電池部(3)が使われないときはリードスイッチ(11)
が働かないため、残量検知部(5)は開放になってお
り、電池部(3)が使われていないときの残量検知部
(5)の消費による電池の消耗は防止される。駆動コイ
ル(12)は負荷(1)に対する電圧降下が十分小さくな
るように設計されており、本例ではカメラ一体型VTRを
使用のとき600mAの電流に対し、150mΩの電圧降下は90m
Vであり、実使用電圧6V〜12Vに較べて無視できる値であ
る。
一方、残量検知部(5)においては、入力端子(13
a)及び(13b)が負荷抵抗R1,R2及び入力抵抗R3を介し
てレベル検知及び表示制御を行うコンパレータIC(14)
に接続され、コンパレータIC(14)内に内蔵される基準
電圧により入力電圧がレベル検知され、その電圧レベル
に応じて発光ダイオードD1,D2,D3及びD4を発光させるよ
うに接続される。例えば残存容量が充分でほとんど放電
していな状態の電池であれば、カメラ一体型VTRを負荷
(1)にしたとき、この負荷抵抗R1,R2には約10Vが印加
される。この電圧を負荷抵抗R1(例えば3KΩ)と負荷抵
抗R2(例えば2KΩ)の分圧により1/2.5に落とし、4Vが
入力抵抗R3(例えば100KΩ)を介してコンパレータIC
(14)に入力し、電圧ネットワークと複数のコンパレー
タにより構成されるレベル検出回路によりレベル検出を
行ない、表示手段である発光ダイオードD1,D2,D3,D4
制御してこれを発光させる。
コンパレータIC(14)は、第3図に示すように複数の
抵抗r1,r2,r3,r4が直列に接続される電圧ネットワーク
と、これら抵抗r1,r2,r3,r4の中間点及び入力端子V1
接続されるコンパレータ群CP1,CP2,CP3,CP4,CP5と、さ
らに、これら各コンパレータCP1,CP2,CP3,CP4,CP5から
の出力に応じてスイッチをオン、オフする駆動トランジ
スタT1,T2,T3,T4,T5とから成る。ここでアナログ信号入
力端子V1には電池電圧を負荷抵抗R1,R2により分圧し、
入力抵抗R3を介した電圧が入力され、基準電圧入力端子
V2にはリードスイッチ(11)を介した電池電圧が入力さ
れるようになる。また接地端子Gには電池の負極が接続
され、また駆動トランジスタT1,T2,T3,T4,T5のオープン
コレクタ端子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5が夫々表示部(6)の発光
ダイオードD1,D2,D3及びD4に夫々接続される。なお、本
例では全てのオープンコレクタ端子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5に発
光ダイオードが接続されているわけではなく、発光ダイ
オードD1,D2,D3及びD4が低圧側のオープンコレクタ端子
Q1,Q2,Q3,Q4に夫々接続される。そして、入力端子V2
び基準電圧発生部(20)を介して供給され上記電圧ネッ
トワークを構成する抵抗r1,r2,r3,r4により設定される
基準電圧と、入力端子V1からのアナログ信号レベル(即
ち分圧された電池電圧)とを比較し、入力端子V1からの
アナログ信号レベルの方が基準電圧よりも高い場合にコ
ンパレータCP1,CP2,CP3,CP4,CP5を動作させ、対応する
駆動トランジスタT1,T2,T3,T4,T5をオンするようになさ
れる。この駆動トランジスタがオンされると、対応する
発光ダイオードD1,D2,D3,D4が発光する。
さらに、電池(2)の正極端子t1及び負極端子t2間即
ち電池部(3)の負極とリードスイッチ(11)の一方の
リード片(10A)間に例えば16Ωの抵抗R5及びスイッチ
(15)からなるチェック用スイッチ部(16)が接続され
る。これは、負荷(1)がオフ状態のとき、或は電池
(2)が負荷(1)に接続されていないときに、このス
イッチ(15)をオンすることにより、抵抗R5の負荷が電
池(2)に接続されることになる。
第5図は電池部(3)にリチウム二次電池を使用し、
カメラ一体型VTRを駆動したときの稼動時間−電圧特性
曲線(I)及び表示用のレベル検知点を示す。リチウム
二次電池は負極にリチウム、正極にLiMn2O4を使用した
ものであり、直径14.0mm、長さ42mmの筒形電池(17)が
6個第6図に示すように接続される。本例では検知点と
して第1検知点A1、第2検知点A2、第3検知点A3及び第
4検知点A4の4点に設定した。この場合の夫々の検知点
A1〜A4での検知電位及び各検知点A1〜A4からの残存稼動
時間は次の通りである。
次に、かかる構成の動作を説明する。電池(2)を負
荷(1)即ちカメラ一体型VTRに装着し、負荷(1)を
稼動させる。電池部(3)からの動作電流はリードスイ
ッチ(11)の駆動コイル(12)を流れることにより、リ
ードスイッチ(11)が感動しオン状態となる。リードス
イッチ(11)がオンされることにより、電池部(3)と
残量検知部(5)とは導通状態となる。そして、例えば
入力端子V1に入力電圧3.12Vが入力されるとコンパレー
タCP1が動作して駆動トランジスタT1がオンし、0.20V毎
に各コンパレータCP2,CP3,CP4,CP5が動作して各駆動ト
ランジスタT2,T3,T4,T5がオンするようにしておけば、
電池部(3)からの電圧が7.8V(第5図の第4検知点A4
の電圧)より低い電圧、即ち入力端子V1の入力はその1/
2.5であるから3.12Vより低い電圧のときにすべての発光
ダイオードD1,D2,D3,D4が消え、電池部(3)の電圧が
9.3V(第1検知点A1の電圧)以上、すなわち入力端子V1
の入力はその1/2.5であるから3.72V以上のとき全ての発
光ダイオードD1,D2,D3及びD4が発光する。電池部(3)
の電圧が8.8V(第2検知点A2の電圧)であれば発光ダイ
オードD1,D2,D3が発光し、電池部(3)の電圧が8.3V
(第3検知点A3の電圧)であれば発光ダイオードD1,D2
が発光し、電池部(3)の電圧が7.8V(第4検知点A4
電圧)であれば、発光ダイオードD1が発光する。したが
って、発光ダイオードD1,D2,D3及びD4の発光状態により
電池部(3)の電圧をある程度把握することができる。
この把握した電圧をもとに残存稼動時間が推定できる。
なお、各コンパレータCP1,CP2,CP3,CP4,CP5が動作す
る電圧は、基準電圧発生部VRの基準電圧及び電圧ネット
ワークを構成するr1,r2,r3,r4の抵抗値を調整すること
により可能である。
次に、電池(2)を負荷(1)に装着した状態で負荷
(1)即ちカメラ一体型VTRを稼動させない時、或は電
池(2)を負荷(1)に装着せざる状態時において、チ
ェック用スイッチ(15)をオンすれば、抵抗R5が負荷と
して電池(2)に接続されることになり、上述と同様に
動作し、発光ダイオードD1,D2,D3及びD4の発光状態によ
って電池部(3)の残量即ち電圧が把握でき、残存稼動
時間を推定することができる等、電池部(3)の自己チ
ェックができる。
負荷(1)の停止状態、或はチェック用スイッチ(1
5)がオフされて電池部(3)が使われないときは、駆
動コイル(12)に電流が流れないのでリードスイッチ
(11)はオフ状態となり、したがって、残量検知部
(5)が開放とされ、電池部(3)の消費は防止され
る。
第7図は本実施例の電池(2)の内部実装を示すもの
で、電池ケース(18)内に、6個のリチウム二次電極
(17)が配列され、その側部にリードスイッチ(11)、
残量検知部(5)等を構成する電子部品実装部(19)が
配置される。そして発光ダイオードD1〜D4よりなる表示
部(6)が電池ケースの表面に臨んで設けられる。第8
図は本電池(2)をカメラ一体型VTR(1)に装着した
状態を示す。表示部(6)と共に、チェック用スイッチ
(15)がケース表面に臨んで設けられている。
かかる構成の電池(2)によれば、電池部(3)の残
存量が何時でも確認でき、この残存容量から残りの稼動
時間が推定できる。また、電池とチェッカーの一体化に
より、電池独自のチェック方法が採用できる。また、電
池の残存容量を調べるために別のテスタ、バッテリーチ
ェッカーなどの測定器が不要となる。そして、何時電池
が切れるか判らない不安がなくなる等、従来の問題点が
解決される。更に本発明電池(2)の残存容量検知機能
及び表示機能が、電池(2)による機器(即ち上例では
カメラ一体型VTR)(1)の稼動時に自動的に動作され
るので、使用者に便ならしめる。特に自動動作に関して
は電磁力を利用したリードスイッチ(11)を使用してい
るので、機器動作電力に対して十分に小さなエネルギー
で動作することができる。
尚、上例ではリチウム電池を使用したが、電池はこれ
に限定されるものでなく、残量検知が可能なものは全て
適用できる。又、一次及び二次電池のいずれにも適用で
きる。又、カメラ一体型VTR用に限らず、ラジオ、ラジ
オカセッオ等の小型ポータブル機器、あるいはその他の
機器用の電池に適用できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、放電に応じて放電電圧が降下する放
電特性を有する電池と、この電池に接続される残量検知
部と、残量検知部の出力に応じて残量表示を行う複数の
表示体を一体化して構成したことにより、表示体の表示
状態によって電池の残量があとどの位あるか自己チェッ
クでき、残りの稼動時間をも推定することができる。ま
た機器稼動時に自動的に残存容量検知機能及び表示機能
が動作する。従って、何時電池が切れるか判らないとい
う不安がなくなり、使用者に便ならしめ得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による電池の例を示すブロック図、第2
図はその回路図、第3図はコンパレータICの回路図、第
4図はリードスイッチの例を示す概略的斜視図、第5図
は電池の稼動時間−電圧特性図、第6図は第5図の測定
に用いた電池の接続図、第7図は本発明電池の内部実装
状態を示す斜視図、第8図は本発明電池をカメラ一体型
VTRに装着した状態の要部の斜視図である。 (1)は負荷、(2)は残量表示機能付きの電池、
(3)は電池部、(4)は電流検知部、(5)は残量検
知部、(6)は表示部、(11)はリードスイッチであ
る。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放電に応じて放電電圧が降下する放電特性
    を有する電池と、 該電池に接続される残量検知部と、 該残量検知部の出力に応じて残量表示を行う複数の表示
    体とを有してなり、上記残量検知部は、所定以上の負荷
    電流が流れた時に動作するスイッチ手段を介して上記電
    池に接続し、段階的に残量を表示するようにしたことを
    特徴とする残量表示機能を有する電池。
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