JP2621217B2 - 電池性能判別システムを有する電子機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電池を電源とする電子機器に関するもので
あり、詳しくは電池の残存使用可能時間を算出して表示
すると共に、電池の逆挿入、異種電池の混合使用の判別
により、電池の充電、逆充電による液もれ、破裂等を防
止する電池性能判別システムを有する電子機器に関する
ものである。

従来の技術 近年、電子機器は小型、軽量化され、電源に電池を使
用することによって急速に携帯化がすすんでいる。しか
し、電源に電離を使用すると、電気容量が限られている
ため残存容量（寿命）の検知が重要となり、電池電圧測
定により寿命判定がなされている。

以下、図面を参照しながら上述した従来の電池電圧測
定による寿命判定方法について説明する。

第７図は従来の電池電圧測定による寿命判定回路を示
すものである。第７図において、26は機器の電源である
電池で、寿命判定の対象である。27はスイッチで、電池
寿命判定の時のみ使用する。28は抵抗器で擬似負荷であ
る。29,30は抵抗器で、電池電圧を分圧する。31は基準
電圧である。32はコンパレータで、分圧された電池電圧
と基準電圧を比較するためのものである。33は抵抗器で
ありプルアップ抵抗である。

以上のように構成された電池電圧測定による寿命判定
方法について、以下にその動作について説明する。

まず27のスイッチをONにすると、28の擬似負荷に電流
が流れ、電池の内部抵抗によってその電圧降下で電池電
圧は下がる。29,30の抵抗器によって分圧された電池電
圧と31の基準電圧は32のコンパレータによって比較し、
基準電圧より低くなるとコンパレータの出力はHiレベル
からLoレベルに変化し、その変化で寿命判定を行なう。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記電池電圧測定による残存容量の判定
を行う構成では、放電電圧が比較的一定となる特性を有
する電池、例えば酸化銀電池、アルカリ乾電池、リチウ
ム電池などでは、寿命末期しか判定できないので、寿命
判定後直ちに電池交換する必要が生じる。しかし電池を
電源とする機器は携帯用を主たる用途としており、屋外
で使用される機会が多く、早急な電池を交換を行えない
場合が生じる。この際、電池の寿命が尽きると機器は全
く機能を果さなくなるという問題点を有していた。

一方、多数の電池を使用する機器においては、異種電
池を混合しての使用、例えばマンガン乾電池とアルカリ
乾電池とを混合使用した際、容量の小さなマンガン乾電
池の過放電に起因する逆充電や、一つの電池の極性を他
の電池と逆方向に接続してしまう逆挿入によって生じる
充電によって、液もれ、破裂等の可能性があるという問
題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、寿命末期のみを判定する
のではなく、残存使用可能時間を表示し、さらに多数の
電池を使用する場合に異種の電池の混合使用、および逆
挿入を防止する電池性能判別システムを有する電子機器
を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の電子機器は、この
機器に接続される各電池の属性を示すコードを判別する
センサーと、このセンサーによって読み取られた電池の
属性等の情報を演算処理する演算処理手段を備えたもの
である。また、前記電池の属性を示すコードは、メー
カ、種類、サイズ、電圧および容量などに応じて個々に
設定されており、このコードを電池の外装部材表面に形
成、もしくは前記コードが形成されたラベルを電池の外
装部材表面に貼付したものである。

作用 上記構成により電子機器に装着されている電池の容量
等の属性を判別し、電子機器の演算機能を利用し、電子
機器の消費電流と時間を測定することによって、残存使
用可能時間を算出し、これを表示することができること
となる。

また、機器に接続される各電池のサイズ、電圧等の属
性の判別が可能なことから、複数の電池を接続した際に
おける異種電池の混合使用を判別することができ、さら
に各電池の属性を示すコードの位置を検出することによ
って電池の逆挿入を判別でき、逆充電、充電に起因する
液もれ、破裂等を防止することとなる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における第２図に示す
電池を使用する演算機能を有した電子機器のブロック図
である。第２図は電池の属性を示すコードを備えた電池
を示し、第３図および第４図は第１図におけるコード判
別センサーの回路図である。第５図は第１図における電
圧センサーの回路図である。第２図において、13Aは正
極端子、13Bは陰極端子、14はその電池の属性を示すコ
ードであり、筒形電池の外周に付与される。この際、電
池の外装部材が金属であればその導電性を利用してコー
ドを形成し、一方、外装部材が樹脂である場合は導電性
の塗料で印刷したものである。あるいは外装が金属、樹
脂に関係なく、背景色と光の反射率が大きく異なる色で
コードを印刷したものである。

第１図において、１はコード判別センサーであり、第
３図に示すように電気的な導通によって判別するもので
あるが、第４図に示すものは光の反射率によって判別す
るものである。２は電圧センサーであり、第５図に回路
図を示すものである。第１図において３はタイマー回路
であり、電池よりのエネルギー消費時間を測定するもの
であるが、電子機器に時計として付加されているものを
代用でき、また演算処理部とそれに付随した発振回路部
を利用して構成することも可能である。４は演算処理部
であり、前記１、２のセンサーおよび10の温度センサー
の信号より、電池のメーカ、種類、サイズ、電圧および
残存容量等を判別し、３のタイマと６の電流センサーに
よって残存使用時間を算出する。ただし４の演算処理部
は上記目的にのみ使用するのではなく、電子機器の演
算、制御用に使用しているもので代用可能である。５は
メモリ部であり、各社、各種の電池の情報を記憶させて
いるものである。ただし４と同様に電子機器の演算、制
御用に使用されるプログラム用メモリで代用可能であ
る。６は電流センサーであり、消費電流を測定するため
のものである。７は負荷制御部で電子機器を制御するた
めのものである。８は電池であり、第２図に示すような
電流の属性を示すコードを備えた電池である。９は電子
機器の負荷である。10は温度センサーである。11は一度
使用したことのある電池の残存容量の推定時に使用する
スイッチであり、２は電圧センサーを作用させるための
ものである。12は表示部である。第３図において、電気
的な導通によって判別するセンサーの回路図であり14は
電池の属性を示すコードで実線部は実際に有する部分で
ａ番目のコードと導通している。点線部はコードのない
部分でａ番目のコードと絶縁されている。15はプルアッ
プ抵抗である。16は反転増幅器である。

第４図において、光学的な反射率の差異によって判別
するセンサーの回路図であり17は発光ダイオードであ
る。18は抵抗であり、17は発光ダイオードの電流制限用
である。19はフォトトランジスタである。20は抵抗器で
あって19のフォトトランジスタの電流制限用であり、プ
ルアップ抵抗でもある。16は反転増幅器である。第５図
において、８は電池である。11はスイッチである。22は
抵抗器であり、擬似負荷である。23,24は抵抗器であ
り、電池電圧を分圧する。25はA/Dコンバータであり、
分圧された電池電圧をアナログ信号からディジタル信号
に変換する。

以上のように本実施例によれば、第３図において、実
線部分に接続される反転増幅器の出力はHiレベルになり
点線部分（コードのない部分）に接続される反転増幅器
の出力はLoレベルとなり、実線部と点線部の組合わせに
よって電池の属性を判別する。第４図の光の反射率の差
異によるコード判別センサーも、コードの有無によって
フォトトランジスタ受光状態が変化し、反転増幅器の出
力もHiレベル、Loレベルに区別される。このようにして
得られたディジタル信号を第１図の４の演算処理部に伝
達し、電池の属性を判別し、５のメモリより判別した属
性の電池の情報を得る。６の電流センサーによって消費
電流を測定し、３のタイマーによって消費時間を測定
し、４の演算処理部で消費した電気容量を算出する。電
池の属性が判別されているので、電池の電気容量は既知
であり、残存容量を算出することができる。残存容量が
わかれば、消費電流より残存使用時間の推定算出が可能
となり、12の表示部で表示できる。

上記方法により未使用電池については、電池装着後よ
り逐次残存使用時間の算出と表示が正確に可能となる
が、一度使用された電池については、残存容量を推定す
る必要が生じる。しかしこの場合電池の属性が既知であ
るため、２の電圧センサーによって一定負荷での電池電
圧の測定と、10の温度センサーによって温度測定とを行
うことにより、比較的容易に残存容量を推定することが
できる。残存容量が推定できれば、未使用電池と同様な
方法によって残存使用時間を算出し表示ができる。

このように未使用電池、使用電池に関係なく、残存使
用時間の算出と表示ができる。さらに、使用後の電池に
ついても、コードに設定されたメーカおよび種類等の属
性をもとにして、電池を構成する材料を特定することが
可能となり、リサイクルを含めた適切な処理が行えるも
のである。

また本実施例では第２図に示すように負極近傍にコー
ドを付与しているため、逆挿入した場合コード判別セン
サーでコード検知不能になり、逆挿入であることが判別
できる。異種の電池を混合使用した場合も、コード判別
センサーで判別できるため、逆充電および充電による電
池の液もれ、破裂等を防止することができる。また電池
の属性を示すコードは電池の外周に付与されているた
め、電池をどのような方向で挿入しても判別することが
できる。

以下に本発明の第２の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。第１の実施例は、予め電池の属性を示
すコードを形成したラベルが貼付された、当該機器専用
の規格に基づいて予め準備された電池を使用する場合で
あるが、第２の実施例は、前記第１の実施例とは異な
り、当該機器専用の電池ではなく、同一サイズの汎用電
池を使用する場合についての実施例である。第６図は第
２図で示した電池の属性を示したコードのラベルであ
る。第１の実施例で示したように電気的な導通により判
別するか、光学的に光の反射率の差異によって判別する
かのどちらでもよい。裏面は粘着性があり、電池に貼付
できるようになっている。また第１の実施例と同様に、
電池の外装の全周に貼付するようになっている。

以上のような電池の属性を示すコードのラベルを電池
に貼付することによって、第２図に示す電池と同様な機
能を有することができ、第１の実施例と同様な方法によ
って残存使用時間の算出、表示が可能となり、また電池
の逆挿入の判別、異種の電池の混合使用の判別も可能と
なり、充電および逆充電による電池の液もれ、破裂等を
防止することができる。

なお、第１の実施例においては第２図で示すようにコ
ード付与場所を負極近傍の電池外周としたが、各種の電
池で統一する限り他の場所でもよい。

また、第１の実施例においてコードの有無の組合わせ
によって電池属性を判別したが、判別が確実に行なえ、
容易にディジタル信号化が可能であるならば、他の方法
でもよい。

また、第１の実施例において、コード及びコード判別
センサーについて、電気的な導通によるもの、および光
学的な反射率の差異によるものについて説明したが、判
別が正確に行なえ、容易にディジタル信号化が可能であ
るなら、他の方法でもよい。

発明の効果 以上のように本発明は電池の属性を示すコードを備え
た電池、あるいは電池の属性を示すコードのラベルを貼
付した電池と、そのコードより電池の属性を判別するセ
ンサーと、その判別した情報を演算処理する機能を有し
た電子機器によって、電池の残存使用時間を算出し、表
示することができる。

さらに、複数の電池を使用する電子機器において、異
種電池の混合使用により、容量の小さな電池の過放電さ
れることにより起こる逆充電や、逆挿入により起こる充
電によって、液もれ、破裂等の危険を防止することがで
きる。さらに、第１の実施例に示すように、電子機器の
各ブロックは、本来電池性能判別システムを有する機器
に必要なものも少なくなり、それを代用することがで
き、その効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における電子機器のブロ
ック図、第２図は電池の属性を示すコードを備えた電池
の側面図、第３図は属性コードを電気的導通によって判
別するセンサーの回路図、第４図は属性コードを光学的
な反射率の差異によって判別するセンサーの回路図、第
５図は電圧センサーの回路図、第６図は本発明の第２の
実施例における電池の属性を示すコードのラベル図、第
７図は従来の電池電圧測定による寿命判定のための回路
図である。 １……コード判別センサー、２……電圧センサー、４…
…演算処理部、６……電流センサー、８……電池、14…
…電池の判別コード、16……反転増幅器、17……発光ダ
イオード、19……フォトトランジスタ、25……A/Dコン
バータ、32……コンパレータ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メーカ、種類、サイズ、電圧および容量な
   ど電池の属性を示すコードを前記電池の外装部材表面に
   備えた電池、あるいは前記コードが形成されたラベルが
   前記電池の外装部材表面に貼付された電池と、前記コー
   ドから電池の属性を判別するセンサーと、この判別した
   情報を処理する演算処理手段とを備えた電池性能判別シ
   ステムを有する電子機器。