JP2649049B2 - 電池容量表示回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、複数回の充放電が可能な二次電池の現在
容量を表示する回路に関する。

［従来の技術］ 従来この種の表示回路は、電池容量が充放電時間に比
例してほぼ直線的に増減することに着目し、カウンタを
一定スピードでアップまたはダウンカウントさせ、該カ
ウント値に対応した表示をすることにより、電池容量の
変化を相対表示するものが一般的であった。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記の如く電池容量を充放電時間のみ
を基準とした相対表示をさせる限り、長期に亘って充放
電を繰り返す間に誤差が累積することは避けられない。

かかる不都合に対し、充放電時に二次電池の端子電圧
が設定値に達すると、表示値を一旦強制的に絶対補正す
ることも可能であるが、単に表示のみを補正しただけで
は、カウント値に連続性がなくなり表示が不自然となる
とともに、表示回路それ自体の構成も複雑となる問題が
あった。

本発明はかかる問題に艦みてなされたものであって、
比較的簡単な回路構成で、しかも操作者に違和感を抱か
せない充放電時の容量表示が行える表示回路を提供する
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 第１図（ａ）は本発明にかかる電池容量表示回路の基
本的に構成を示すブロック図であって、二次電池６の要
量の増減割合に対応したパルスレートでカウント信号を
発生するタイマー手段と、タイマー手段からカウント信
号が入力される毎にカウンタ値を加算または減算し、予
め設定した値ｎをカウントし終える毎に０またはｎに初
期設定すると同時に表示信号を発生するカウント手段
と、カウント手段から表示信号が入力される毎に表示容
量を１段階づつ増加または減少させて、電池容量に対応
した表示を行なう表示手段と、二次電池６の端子電圧が
所定の上限電圧V_Hを越えると検出信号を発生する検出手
段とを備えている。

更に、検出手段が検出する上限電圧V_Hを、第１図
（ｂ）の如く、満充電時刻t_Cから所定時間Ｔ前の電圧に
設定する一方、検出手段がこの上限電圧V_Hを検出するの
と連動して、表示手段の表示を満充電状態の１段階前に
設定するとともに、カウント手段のカウンタ値を初期設
定する。更にまた、タイマー手段から発生されるカウン
ト信号のパルスレートを、検出信号が発生された時刻t_B
から満充電に達する時刻t_Cまでの時間Ｔでカウンタ手段
がちょうど設定値ｎをカウントし終える値に設定する様
に構成している。

「作用」 上記構成により、時刻T_Aに二次電池６の充電を開始す
ると、タイマー手段により一定のパルスレートで信号が
連続してカウント手段に送られる。

カウント手段は、カウント値がｎになる毎に充電時の
初期値であるゼロにセットすると共に、表示手段の表示
を１段づつあげ、表示手段の表示位置とカウンタ手段の
カウント値とで、二次電池６の容量を連続的に特定して
いく。

ここで時刻t_Bに検出手段において、二次電池６の端子
電圧が上限電圧V_Hに達したことを検出手段が検出したと
すると、カウント手段のカウント値をゼロに初期設定す
ると共に、表示手段における表示を満充電時の１段前の
例えば80％表示を行なって、電池容量表示値を絶対補正
する。更に、タイマー手段から送出される信号のパルス
レートが、時刻t_Bから時間Ｔ後の時刻t_cに、カウント手
段におけるカウント値がｎとなる様に設定される。

従って、満充電状態に至るまでの表示手段における20
〜80％の各表示容量間の値が全て、カウント手段のカウ
ント値ｎに対応し、例えば満充電状態に達する時刻t_Cに
充電から放電に移った場合、上限電圧V_Hによる絶対補正
前と同様に減算処理して行くだけで、各段階毎の表示時
間が一定に維持され、所定の電池容量表示がなされるの
である。

［実施例］ 以下本発明を電気かみそりに実施した一例に基づいて
説明するがこれに限らず、各種小型電気機器に於いて略
同様に実施できることは勿論である。

本発明を実施する電気かみそり１は、第２図に示す如
く、外刃２を本体ケース３の上部に着脱自在に取り付け
るとともに、該外刃２の内側に内刃を摺動自在に配設す
る。更に本体ケース３の内部には、前記内刃４を往復駆
動するモータ５と、該モータ５に回転駆動電力を供給す
る二次電池６と、該二次電池６に対する充電制御あるい
はモータの回転制御等の各種制御を行わせる電子回路７
を収納する。また本体ケース３の正面中央に、モータ５
への通電時期を規制するスライド式スイッチ８のノブ９
を備え、更にスイッチノブ９の下方に、モータの回転制
御が可能な状態か否かを表示する２つの発光ダイオード
からなる回転制御表示器10と、二次電池６の充放電状態
に対応した表示を行なう６つの発光ダイオードからなる
電池容量表示器11とを配設している。更に本体ケース３
の下部には、先端に電源プラグ12を設けた電源コード13
を挿脱自在に備え、、二次電池６の充電に加え、商用交
流電源によるモータの直接駆動を可能としている。

第３図は、上記した本体ケース３に内蔵する電子回路
７全体の概略を示すブロック図であって、商用交流電源
14から供給される100〜240Vの交流電圧を所定の充電電
圧に変換するインバータ回路15と、電子回路全体に電力
を供給する電源部16と、モータ５の回転状態を制御する
回転制御部17と、電気かみそり１の動作状態を常時検出
する検出部18と、検出部18から取り出される各種検出信
号に基づいて、インバータ回路15の出力制御と二次電池
６の現在容量の表示制御を行なう中央制御部19と、検出
部18あるいは中央制御部19からの制御信号入力でインバ
ータ回路15の発振を強制的に停止する出力制御部20とか
ら構成される。

電源部16は、複数回の充放電が可能なニッケル・カド
ミュウム電池等の二次電池６を備えた主電源21と、イン
バータ回路15からの出力電圧を整流平滑した補助電源22
とから成り、モータ５および電子回路７へ電力供給を行
なう。

モータ５はスイッチ８を介して主電源21側から電力が
供給されるとともに、回転検出回路23および回転制御回
路24を備えた回転制御部17の働きで、電池電圧の変動あ
るいはモータ５に対する荷重負荷の軽重にかかわらず略
一定のモータ回転速度を維持出来るようにしている。

中央制御部19は、RAM25あるいはROM26などの各種周辺
回路を一体に構成した、所謂「１チップタイプのマイク
ロプロセッサ」が使用され、クロック信号の入力と同期
して動作するものであって、中央処理装置27とI/O装置2
8間を各種バス29を介して接続し、検出部18から出力さ
れる検出情報を、I/O装置28上の入力ポートを介して取
り込み可能とするとともに、かかる情報を制御データと
し、ROM26内に記憶したプログラムに従った制御動作を
行い、出力ポートからインバータ回路15および表示器10
・11に向け制御信号を出力する。

検出部18は、交流入力検出回路30でインバータ回路15
に商用交流電源14が接続されているか否かを、モータ給
電検出回路31でモータ駆動用のスイッチ８がオン操作さ
れているか否かを各々検知し、電気かみそり１の動作モ
ード決定の為の基本情報とする。更に二次出力検出回路
32で補助電源22からの出力電圧V_Sを検知し、該電圧V_Sを
一定に維持する様にインバータ回路15を制御することに
より、使用する商用電源電圧の100〜240Vの間での違い
にもかかわらず、インバータ回路15からの出力を略一定
に維持可能とする。また回転異常検出回路33で、モータ
５に通電されたにもかかわらずモータ５がロックされた
ままの状態を検知し、かかる場合にはインバータ回路15
の強制的に停止して、インバータ回路15の温度上昇によ
る破損を防止している。更に負荷量検出回路34で、モー
タ５における消費電流の大小を検知し、モータ駆動時に
おける電池容量表示を相対補正する一方、上限電圧検出
回路35および下限電圧検出回路36で充放電時に二次電池
６の端子電圧V_Mが上下限値に達したことを検知し、かか
る検知で電池容量表示器11の表示器を絶対補正する様に
している。

なお、二次出力検出回路32および回転異常検出回路33
は、その検出三郷を出力制御部20に制御信号S₁・S₂とし
て入力し、インバータ回路15を直接制御する様にしてい
るが、中央制御部19に対する検出信号とし、該制御部19
を介してインバータ回路15を間接的に出力制御を行なわ
せることも可能である。

以下第４図ないし第６図で示す電気回路図に基づき、
第３図の構成を更に具体的に説明する。

（インバータ回路） インバータ回路15は第４図に示す如く、ダイオードブ
リッジ37およびフイルタ38を備えた整流回路39を入力側
に備え、本体ケース３に対して着脱自在な電源プラグ12
を介して入力した商用交流電源14を整流回路39で全波整
流した後、温度ヒューズ40を通じてインバータ回路15に
印加する。

インバータ回路15は、出力トランジスタ41のコレクタ
側に、一次コイル42と該一次コイル42の両端に接続され
てトランジスタ41のオフ時に発生する衝撃電圧を吸収す
る衝撃吸収部43とを介装すると共に、ベースとエミッタ
間に帰還部44を備える。更に一次コイル42と同一鉄心上
に、帰還コイル45、出力コイル46及び三次コイル47を巻
いている。

帰還部44は、帰還コイル45の一端を出力トランジスタ
41のベース端に繋ぎ、帰還コイル45の他端と出力トラン
ジスタ41のエミッタ間にコンデンサ48を接続するととも
に、出力トランジスタ41のエミッタ・ベース間に逆方向
にダイオード49を接続し、エミッタ端を抵抗50を介して
二次電池６のプラス側に接続している。更に帰還コイル
45コンデンサ48の接続点には、整流回路39からの出力電
圧を抵抗51・52で分圧した電圧を抵抗53を介して印加可
能としている。

上記構成により、インバータ回路15への電圧印加と同
時に抵抗52の両端に電圧が発生し、かかる電圧によりコ
ンデンサ48の充電が開始される。コンデンサ48の両端電
圧が上昇して出力トランジスタ41のターンオン電圧付近
に達すると、該トランジスタ41のコレクタ端に接続され
た一次コイル42に電流が流れはじめ、かかる電流の増加
により帰還コイル45に電圧が発生する。この電圧がトラ
ンジスタ41のベース・エミッタ間を通じて流れ、トラン
ジスタ41をオンすると同時にコンデンサ48を上記と逆方
向に急速に充電する。ここで、一次電流が安定化して帰
還コイル45の両端電圧が減少すると、コンデンサ48の充
電電圧によりダイオード49を通じて上記とは逆方向に電
流が流れ、ダイオード49の両端電圧が阻止電圧となって
出力トランジスタ41を急激にオフする。出力トランジス
タ41のオフ後は、帰還コイル45から出力される電圧およ
びダイオード54で選択的にベース端に繋がれた抵抗55に
よりコンデンサ48を急速に放電させたあと、抵抗52の両
端電圧が再度抵抗53を通じてコンデンサ48に印加され、
コンデンサ48を正方向に充電して、上記オンオフ動作を
繰り返す。

上記したインバータ回路15における一連の動作中、出
力トランジスタ41のオン時に一次コイル42側に畜えられ
たエネルギーは、出力トランジスタ41のオフ期間に電源
部16から選択的に取り出される。

（電源部） 電源部16は、主電源21と補助電源22とからなる。主電
源21は、出力コイル46の主力端に整流用ダイオード56と
二次電池６を接続したものであって、インバータ回路15
ので停止時には二次電池６から、インバータ回路15が動
作中はそれに出力コイル46からの出力を加えて電圧V_Mが
取り出され、電子回路７を常時動作可能状態にする。

一方、補助電源22は三次コイル47の出力側に整流用ダ
イオード57と大容量の平滑用コンデンサ58を接続したも
のであって、インバータ回路15の動作時にのみ補助電圧
V_Sが出力され、専らインバータ回路制御用の回路に駆動
電力を供給する。

なお、三次コイル47を前記した出力コイル46より巻数
が数倍大きく設定することにより出力コイル46側より大
きな電圧を出力可能とし、従って補助電源22からは、イ
ンバータ回路15の動作中であるが該インバータ回路15に
制御が十分にかかっているためにインバータ回路15から
の出力が低下している場合に於いても、各種回路の駆動
及び制御が行なえる必要十分な大きさの補助電圧V_Sが取
り出せる様にしている。

（出力制御部） 出力制御部20は、インバータ回路15を構成する出力ト
ランジスタ41のベース端とスイッチング用のトランジス
タ59のコレクタ端をダイオード60を介して接続するとと
もに、エミッタ端を接地したものであって、二次出力検
出回路32、回転異常検出回路33あるいは中央制御部19の
何れか１つから、High状態の制御信号S₁・S₂・S₃がOR回
路61を介してトランジスタ59のベース端へ入力されるの
と同時にオンし、インバータ回路15の出力トランジスタ
41のベース端をアースしてインバータ回路15の発振動作
を強制的に停止する。

（回転制御部） 回転制御部17は第５図に示す如く、常時は動作を停止
しているが、スイッチ接点8aのオン動作と連動して作動
するものであって、モータ５の回転軸の動きを検出する
回転検出回路23と、検出した回転速度に対応してモータ
印加電圧を制御し、モータ回転速度を略一定にする回転
制御回路24とからなる。

回転検出回路23は、モータ回転軸の動きを、発光ダイ
オード及びフォトトランジスタとからなるフォトインタ
ラプタ62を用いて検出し、モータ５の回転速度に対応し
た周波数の信号を発生する。この信号は更にフイルタ回
路63に入力され、モータの回転周期に対応した周波数成
分の交流信号のみが選択的に波形整形回路64に送られ
る。波形整形回路64は、比較器65のマイナス側入力端子
にフイルタ回路63からの出力信号を入力する一方、プラ
ス側端子には二次電池電圧V_Mを抵抗66・67で分圧した基
準電圧を印加し、更に出力端には、抵抗68を介して二次
電池６側に繋がれたダイオード69を接続するとともに抵
抗70で正帰還がかけられており、ダイオード69の両端か
らは、該ダイオード69の順方向電圧でピーク値が規制さ
れた矩形波状の検出信号が、回転制御回路24に向け出力
される。

回転制御回路24は、モータ５の回転速度に対応した周
波数の入力信号を、Ｄ−Ａ変換器71で周波数に対応した
大きさの検出信号に変換した後、比較器72で基準電圧と
比較し、両者の間にずれが発生すると、ずれの値に対応
した制御信号をモータ制御回路73に送る。該制御回路73
はダーリントン接続されたトランジスタ74であって、モ
ータ５への通電回路中に介装されており、制御信号によ
りトランジスタ74のベース電圧を変化し、トランジスタ
74のコレクタ・エミッタ間における降下電圧値を制御し
てモータ５への印加電圧をを増減し、モータ５に加わる
荷重負荷の大小あるいは二次電池６の端子電圧V_Mの高低
にかかわらず、略一定の回転速度を維持する回転速度制
御が行われる。

（検出部） 交流入力検出回路30は、第４図に示す如く、整流回路
39の出力側にインバータ回路15と並列に接続され、電源
プラグ12がコンセントに挿入されて電気かみそり１が商
用交流電源14の使用モードになっているか否かを検出す
るものであって、常時は中央制御部19の出力ポートに繋
がれたトランジスタ121を介して主電源21からHigh電圧
が印加されているが、AC電源が入力されると整流回路39
から出力される全波整流電圧を抵抗75・76で分圧し、交
流入力時に抵抗76の両端に発生する電圧でトランジスタ
77をオンして接地することにより、中央制御部19にLow
状態の検出信号S_Aを送る。

二次出力検出回路32は、第４図に示す如く、補助電源
２の出力側に接続されるものであって、補助電源22の出
力電圧V_Sを抵抗78・79で分圧することにより、インバー
タ回路15から二次電池６へ向けて出力されれパルス状の
充電電圧の平均値の増減に比例して変化する値の検出電
圧を取り出す。更に、かかる電圧とダイオード80の順方
向電圧を利用した基準電圧との大小をOPアンプを用いた
比較器81で比較し、検出電圧が基準電圧を上廻った時に
比較器81から出力制御部20に制御信号S₁を送り、インバ
ータ回路15の発振を間欠的に停止することにより、商用
交流電源14の電圧値が100〜240Vの範囲内であれば、イ
ンバータ回路15から二次電池６側に向け出力される電力
量が略一定となる様に、インバータ回路15の出力制御を
行なう。

なお、インバータ回路15を作動させたままモータ５を
駆動した時、上記した検出電圧が低下するのに対し、基
準電圧は略一定の値を維持する。そこで、モータ５に通
電するスイッチ接点8aをオンしてモータ５を駆動すると
同時に検出電圧発生用の並列抵抗82をスイッチ接点8bで
オフし、検出電圧を上昇させて検出電圧値の補正を行な
い、インバータ回路15における負荷電流の大小にかかわ
らずインバータ回路15からの出力電力を略一定に維持可
能とする。また、検出電圧発生用の抵抗79と並列にコン
デンサ83を繋いでピーク電圧を抑え、制御がかかりはじ
める時期を遅らせて、制御誤差を可及的に小さくしてい
る。更に、基準電圧発生用のダイオード80と直列にサー
ミスタ84を繋ぎ、回路温度の上昇に対応してダイオード
80に流れる電流を微調整し、基準電圧の安定化を図って
いる。

回転異常検出回路33は、第５図に示す如く回転検出回
路23の出力側に接続されて、インバータ回路15が作動中
で且つモータスイッチ８がオンされてモータ５に通電さ
れているにもかかわらず、例えば二次電池６の容量不足
のためにモータ５が起動不良に陥った場合に、出力制御
部20に制御信号S₂を送ってインバータ回路15を強制的に
停止し、インバータ回路15からモータ５に過大な電流が
流るれのを防止する。すなわち、主電源21の出力電圧V_M
をスイッチ接点8aを介してトランジスタ85のコレクタ・
エミッタ間に接続するとともに、回転検出回路23からの
出力信号をベース端に印加することにより、モータ５の
回転に対応して二次電池電圧V_Mをトランジスタ85で断続
し、コレクタ端に矩形波状信号を取り出す。この信号を
更に整流回路86で平滑してトランジスタ87のオン電圧と
する一方、補助電源22からの出力電圧V_Sを出力制御部20
に印加しておき、トランジスタ87のオン時に出力制御部
20の入力端をトランジスタ87で接地可能とする。かかる
構成により、インバータ回路15が作動していない間は補
助電源22からの出力電圧V_Sがなく、他方モータ５が正常
回転中は、トランジスタ87がオンして何れも出力制御部
20に対する制御信号S₂の入力はないから、インバータ回
路15は通常の動作を続ける。しかし、インバータ回路15
が作動中にもかかわらずモータ５の回転がロックされた
場合、補助電源22からの出力電圧V_Sが低下して、二次出
力検出回路32はインバータ回路15からの出力を増加する
方向に制御が働き、モータ５にインバータ回路15から大
電流が流れようとするが、トランジスタ87がオフして補
助電源22からの出力電圧V_Sを出力制御部20に制御信号S₂
として印加し、インバータ回路15を強制的に停止してイ
ンバータ回路15が過負荷により破損するのを未然に防止
する。

負荷量検出回路３は、モータ制御回路73のトランジス
タ74のベース電圧が、モータ５に加わる荷重負荷の大小
に対応して増減するのを利用して、モータ５に於ける消
費電力量を大小２段階に検出せんとするものであって、
第５図に示す如く、ベース電圧を抵抗89・90で分圧した
値と二次電池電圧V_Mを抵抗91・92で分圧した値とをOPア
ンプを用いた比較器88で比較し、両者の大小に対応した
HighまたはLowの検出信号S_Cを中央制御部19に送る。

上限電圧検出回路35は、第６図に示す如く、主電源21
と並列に分圧用の抵抗93・94を接続し、二次電池６の端
子電圧V_Mの変化に比例した値の検出電圧を抵抗94の両端
から取り出す。抵抗94にあっ補助電源22からの出力電圧
V_Sでオンするトランジスタ95が直列に接続されており、
インバータ回路15が動作中にのみ該トランジスタ95はオ
ンして検出電圧を出力させて省電力を図るとともに、イ
ンバータ回路15の動作時期に対応した検出信号を出力す
る様にしている。検出電圧は更に、OPアンプを用いた比
較器96においてダイオート97で形成した基準電圧と比較
され、二次電池６の端子電圧が、予め設定しておいた上
限電圧を越えて満充電状態が近付いたことが検出される
と出力端がLowからHighに反転し、中央制御部19の入力
ポートに接続したトランジスタ98に信号を送り、該トラ
ンジスタ98をオンして入力ポートを接地して検出信号S_H
を送り、二次電池６が上限電圧に達したことを中央制御
部19に知らせる。

下限電圧検出回路36は、スイッチ接点8cのオン動作と
連繋してモータ駆動期間中にのみ作動するものであっ
て、二次電池６の端子電圧V_Mを抵抗99・100で分圧して
検出電圧を取り出し、ダイオード101による基準電圧と
比較器102で比較して通常はHigh状態の検出信号を出力
しているが、電圧が予め設定した下限電圧を下廻るとLo
wに変化し、中央制御部19に検出信号S_Lを送って、二次
電池６の端子電圧V_Mが下限電圧を下廻ったことを知らせ
る。

なお、放電時に二次電池６の周囲温度が上昇すると二
次電池６からのみかけの出力電圧が低下し、検出電圧と
基準電圧も下がるが、検出電圧が出力電圧に比例して低
下するのに対して、基準電圧は指数関数的に低下する。
そこで、必要以上に低下する傾向にある基準電圧発生用
のダイオード101と直列にサーミスタ103を接続し、温度
上昇時におけるダイオード101及びサーミスタ103での各
々の分割電圧割合を温度上昇前と同じ傾向になるように
するとともに、ダイオード101に流れる電流を増加し、
基準電圧それ自体の値を補正する様にしている。

モータ給電検出回路31は、スイッチノブ９の操作状況
を中央制御部19に知らせるものであって、本実施例では
第６図に示す如く、主電源21からの出力電圧V_Mを下限電
圧検出回路36のサーミスタ103およびダイオード101を通
じて中央制御部19の入力ポートに常に印加しておき、ス
イッチノブ９の操作時にスイッチ接点8cで入力ポートを
接地することにより、該ポートにHighからLowに変化す
る検出信号S_Sを送り、モータ５への通電時期を中央制御
部19に知らせる。

（中央制御部） 第７図では、第３図に示す中央制御部19のROM26内に
記憶されたプログラムによる制御手順の概略を示す流れ
図であり、第８図はそのプログラムによる制御時に、内
部レジスタおるいはRAM25上に擬似的に構成されるカウ
ンタの対応関係を示す説明図であって、以下両図を用い
て、中央制御部19の構成を説明する。

中央制御部19は、第８図に示す如く基本的な回路構成
は単一で、電気かみそり１の使用モードおよび該モード
中の検出条件が変わる毎に、カウンタのカウント値を変
更するなどして設定をし直し、回路構成をモード毎およ
び各モード中の検出条件毎に実質的に変更可能とするこ
とにより、同一回路を用いて相異なる複数モードの制御
処理が行えるようにしたものであって、15msecタイマー
104から約15m秒毎に出力される信号をトリガーとし、第
３図に示すI/O装置28の各ポートから検出信号を中央処
理装置27へ読み込み、検出信号の値から現在の使用モー
ドを判断し、カウンタ値の初期設定など所定のモード処
理を行なった後、カウンタの積算など一連の処理を行な
う。

すなわち、15msタイマー104の出力端は１秒カウンタ1
05につながれ、該カウンター105がカウントオーバーし
て１秒経過する毎にモードカウンタ106に信号を送る。

モードカウンタ106は、二次電池６の充電・モータ５
の交流駆動および電池駆動の各モードで使用する第１お
よび第２のモードカウンタ107・108と、待機モードで使
用する待機モードカウンタ109とから構成され、モード
が変更される毎にカウンタ値を設定し直すとともに、各
モード中では、検出条件に対応して第１および第２モー
ドカウンタ107・108を使い分けることにより、使用モー
ドに対応した増加また減少率で電池容量の積算計算をす
ることを可能にする。すなわち、15m秒毎に行なわれる
一連のステップ処理中は、検出条件で一義的に決まる１
つのモードカウンタのみがアクティブとなり、該当のカ
ウンタをカウントダウン処理し、更にカウント処理をし
たモードカウンタ106が所定値をカウントし終えてゼロ
になると、続くメインカウンタ110に信号を送るととも
に、該当モードの初期カウンタ値を再度設定する。

メインカウンタ110は128進のアップダウンカウンタで
あって、モード変更時においてもカウント値をそのまま
保存するとともに、充電モード時にはカウント値をアッ
プカウント処理し、その他のモード時にはダウンカウン
ト処理することにより、続く表示カウンタ111の値とメ
インカウンタ110のカウント値とで、現在の電池容量を
特定し、モード変更にかかわらず、電池容量表示器11に
おける表示動作に連続性をもたせる様にしている。かか
るメインカウンタ110が所定数をカウントするごとに、
表示カウンタ111へアップまたはダウン信号を送り、表
示カウンタ111の値を変更する。

表示カウンタ111は４ビットのシフトレジスタと略等
価な構成であって、各ビットに対応させて100〜40％表
示用の緑色の発光ダイオード11a〜11dを接続するととも
に、メインカウンタ110から信号が入力される毎にビッ
トシフトさせることにより点灯する発光ダイオード数を
増減させ、40％〜100％までの電池容量を20％間隔で段
階的に表示可能としている。なお、表示カウンタ111の
カウント値がゼロとなって40〜100％の発光ダイオード1
1a〜11dが全て消灯すると、赤色の20％および０％表示
用の発光ダイオード11e・11fが点滅処理される。

次に、上記した回路動作の概略を、第７図に示すプロ
グラムに従って説明する。中央制御部19に主電源21を接
続した状態でリセット信号S_Rを印加すると、それと同時
にリセットがかかって各部をステップ１で初期化したあ
と、15msタイマー104を始動する（ステップ２）。該タ
イマー104は、プログラムの実行中も常に計時動作を続
け、15ms経過する毎に割り込み信号を発生するものであ
って、かかる割り込みが発生すると、以下で説明する一
連のステップを実行した後、ステップ３に戻って次の割
り込みが発生するのを待つ。

ステップ３で割り込みが発生すると、第３図に示すI/
O装置28の対応する入力ポートを通じて、交流入力検出
回路30から出力される検出信号S_Aおよびモータ給電検出
回路31から出力される検出信号S_Sの値を各々読み込み
（ステップ４）、ステップ５〜ステップ７でS_AおよびS_S
の入力の有無に対応して、充電・交流駆動・電池駆動お
よび待機の４つのモードに分岐したあと、モードが前回
の割り込み時と違っていることが確認されると、各モー
ドに対応した設定を行なう。

たとえば、交流入力が有り且つスイッチ８がオフされ
ている場合は、インバータ回路15から主電源21の二次電
池６へ向けて充電のみを行なう「充電モード」であるか
ら、ステップ８で充電モードに共通した設定、すなわ
ち、インバータ回路15に対する出力要求を出し、メイン
カウンタ110をアップ方向にセットし、回転制御表示器1
9の消灯要求を出す一方、電池容量表示部器11を表示カ
ウンタ111の値に対応した表示を行なわせる要求を出
す。更にステップ９で、I/O装置28から上限電圧検出回
路355の検出信号S_Hを読み込み、二次電池６の端子電圧V
_Mが上限電圧に達していないことが確認されると、ステ
ップ10で第１モードカウンタ107を８進カウンタにセッ
トし、８秒毎にメインカウンタ110をアップ処理可能と
することにより、８×128＝1024秒経過する毎に電池容
量表示器11の発光表示数を１つ増加する様にしている。

上記とは逆に、ステップ９で上限電圧に達したことが
検出されると、二次電池６はほぼ満充電に近い状態とな
っていると判断されるので、ステップ11で、40〜80％の
発光ダイオードを全て点灯して満充電に近づいたとを表
示する要求を出すとともに、第２モードカウンタ108を
４進カウンタにセットし、メインカウンタ110のカウン
ト値をゼロにセットする。これにより、上限電圧に達し
てから約８分の追充電を行なったのちにメインカウンタ
110がカウントオーバーして、100％充電の表示がなされ
る。

なお、いったん上限電圧に達したことを検出するとフ
ラッグがたてられ、表示カウンタ111における電池容量
表示が100％の間は、上記した上限電圧の再読み込み処
理を行なわない。かかる処理により、例えば充電途中で
停電などで充電が中断した場合、電池容量が減少する事
なく端子電圧が上限電圧を下廻ることがあるが、かかる
場合にあっても、充電が再開されるとメインカウンタ11
0をリセットすることなくメインカウンタ110のカウント
値が保存され、カウントアップ動作が充電中断時のカウ
ント値を起点として連続して行なわるれため、過充電が
未然に防止される。

次に、AC電源入力が有り且つモータ５に給電されてい
る場合は、モータ５が商用交流電源14を使用して駆動さ
れる「交流駆動モータ」であるから、ステップ12で交流
駆動モードに共通の設定、すなわち、インバータ回路15
に対する出力要求を出し、メインカウンタ110をダウン
方向にセットし、回転制御表示器10および電池容量表示
器11の点灯要求を出す。更にステップ13で、交流駆動モ
ードに入ってから連続して15分経過したか否かが判断さ
れ、YESであれば後記する電池駆動モードに移ってイン
バータ回路15を30分間停止し、インバータ回路15の過熱
を防止する。

しかしNOであれば、ステップ14でI/O装置28から負荷
量検出回路34の検出信号S_Cを読み込み、モータ５におけ
る消費電流が基準値よりも小であれば、ステップ15第１
モードカウンタ107を16進にセットし、大であればステ
ップ16で第２モードカウンタ108を10進にセットして、
メインカウンタ110の減少率を消費電流に比例する様に
補正する。

次に、交流入力がなく且つモータスイッチ８がオンさ
れている場合に、モータ５が二次電池６により駆動され
る「電池駆動モード」であるから、ステップ18で電池駆
動モードに共通の設定、すなわちメインカウンタ110の
ダウン方向にセットし、回転制御表示器10および電池容
量表示器11の点灯要求を出す。

更にステップ19で、交流駆動モードと同様に負荷量検
出回路34の検出信号S_Cを読み込み、モータ５の消費電流
が小さい場合はステップ20で第１モードカウンタ107を
４進にセットして４秒に１回モードカウンタ106から信
号を出力させ、大きい場合はステップ21で３進にセット
しでメインカウンタ110の減少率を上げ、電池駆動モー
ドに対応した設定を行なう。

次に、AC入力がなくモータ駆動も行なわれていない
「待機モード」にあっては、ステップ22で表示器点灯要
求を止め、更にメインカウンタ110をダウン側にセット
するとともに、ステップ23で待機モードカウント109の
カウント値を16000にセットする。

上記の如く、所定のモードセット動作が行なわれたの
ち、ステップ24で下限電圧の検出処理が行なわれる。こ
の処理により、電池駆動モードにあって下限電圧が検出
されると、メインカウンタ110および表示カウンタ111の
値を所定値にセットして、電池容量表示値を後記する如
く下限値で絶対補正する。

次にステップ25で１秒カウンタ105をカウントダウン
し、１秒カウンタ105がカウントオーバーすると、ステ
ップ26で上記したモード検出により指定されたモードカ
ウンタ106をカウントダウンする。

ステップ27でモードカウンタ106のカウントオーバー
が判定されると、メインカウンタ110をカウントアップ
またはダウンし、メインカウンタ110のカウント値が０
または128に達するのに対応して、ステップ30で表示カ
ウンタ111をカウントアップまたはダウンする。

しかる後、ステップ31で表示器10・11に対する表示要
求の有無および表示カウンタ111の値に対応した表示を
行なわせ、ステップ32でインバータ回路15に対する出力
処理を行い、一連の処理を終了するのである。

次に第９図ないし第12図に基づいて、各モード毎の表
示器10・11の点灯状態、インバータ制御信号S_Oおよびメ
インカウンタ110のカウント値の変化を、具体的に説明
する。

先ず充電モードにあっては、20％充電量から100％充
電量に達するまで、第９図（ｃ）に示す様な、二次電池
６に対して約60ms持続して15ms停止するデューティ比が
4/5の制御信号S_OによるIC充電が行なわれる。すなわ
ち、第４図の如く、中央制御部19からHigh状態の制御信
号S_Oが出力されている期間は、トランジスタ121がオン
し、更に交流入力検出回路30のトランジスタ77もオンし
ているので、制御信号S₃はLow状態を保ち、インバータ
回路15は通常の発振動作を行なうが、制御信号S_OがLow
になる期間中は、トランジスタ121がオフして主電源16
からの出力電圧V_Mが制御信号S₃として出力制御部20に送
られ、15msの間インバータ回路15を停止し、インバータ
回路15が全期間作動した場合の80％の出力で、二次電池
６をIC充電する。

かかるIC充電は、約16分で20％の充電量アップに相当
し、その結果、第９図（ａ）の実線で示す様に約16分毎
に発光ダイオードを点灯数が１つずつ上昇される。

ところで二次電池６の現在容量は、発光ダイオードの
点灯位置すなわち表示カウンタ111のカウント値と、メ
インカウンタ110のカウント値とで特定されるが、電池
容量それ自体は、充電時間を基準に積算する相対計算を
行なう限り、充放電を長期に亙って繰り返すことによる
誤差は避け得ない。

本発明は、二次電池６の端子電圧V_Mが予め設定してお
いた上限電圧値を超えたことが検知されると、かかる時
点をもって充電量を絶対補正することを特徴とする。す
なわち、充電を続けて例えば60％充電の表示がなされて
いる時刻t₁で上限電圧の検知がなされると、実線で示す
如く直ちに40〜80％の表示で全て点灯するとともに、メ
インカウンタ110のカウント値を０にセットし、更にモ
ードカウンタ106を第１モードカウンタ107から第２モー
ドカウンタ108側し変更してメインカウンタ110の進み率
を２倍にし、それまでの約半分の８分でメインカウンタ
110のカウント値が128をカウントする様に設定して、８
分間の追い充電を行なう。かかる構成により、80％表示
の発光ダイオードが点灯されてから100％表示が点灯さ
れるまでのメインカウンタ110の最大カウント数も128と
なり、各20％表示間がすべてメインカウンタ110の128カ
ウントに対応し、充放電時の電池容量計算がメインカウ
ンタ110を介して連続的に行なえるとともに、100％表示
の前に、必ず80％表示を所定時間行なうように設定して
いる。

上記した追充電が終了した後、時刻t₂で100％の発光
ダイオード10aによる点灯表示を行うとともに、メイン
カウンタ110のカウント値を再び０に戻し、更にインバ
ータ制御信号S_Oを反転してデューティ比を1/5に落とし
て、0.25Cによる細流充電に入る。この時、メインカウ
ンタ110は128の半分の64のカウント値でカウントアップ
を停止し、この値を維持しながら使用モードの変更を待
つことにより、100％充電表示状態からモータ５の駆動
モードへ移行したときに、100％表示が、40〜80％の表
示時間の約半分となり、100％表示が必要以上に持続す
るのを防止し、使用者に違和感を持たせないようにして
いる。

なお、二次電池６の充放電を多数回に亙って繰り返す
と、二次電池６の端子電圧V_Mは満充電時においても上限
電圧に達しなくなることがある。かかる場合には、上限
電圧による絶対補正を行なうことなく、第９図（ａ）の
一点鎖線で示す如く、100％の発光ダイオード10aが点灯
する時刻t₃で、時間のみを基準としたIC充電を行なった
のち、細流充電に移行する様にしている。

次に上記した充電状態のままモータスイッチ８をオン
すると、引き続いて交流駆動モードに入る。かかるモー
ドにあっては、前記した充電モードより大電力を必要と
するため、制御信号S_Oのデューティ比を１としてインバ
ータ回路15を常時動作させて、充電時よりも大電流を負
荷側に供給可能とする一方、15分以上連続してモータ駆
動がなされると、インバータ回路15の安全のために30分
間インバータ回路15を停止して過熱を防止する。

またかかるモードでの表示は、モータを空転するなど
負荷量が小さい場合は、第10図（ａ）の実線で示す如く
約32分毎に、負荷量が大きい場合は一点鎖線で示す如く
約20分毎に20％づつ点灯位置を下げて行き、20％位置に
まで下がると、０％および20％表示を点滅させる。

しかし実際には、モータ５を停止すると直ちに充電モ
ードに入って充電が行なわれるとともに、交流駆動モー
ドにおいては、消費される電流の大部分がインバータ回
路15から供給され、二次電池６それ自体から消費される
電流量は極めて小さいから、電池容量の減少割合は上記
したグラフより小さく、下限電圧が検出されるまで電池
容量が減少することはないので、絶対値補正は行なわれ
ない。

次に電池駆動モードにあっては、消費電流は全て二次
電池６から供給されるため、軽負荷の場合でも20％分の
減少が第11図（ａ）の実線で示す如く約８分で、重負荷
の場合は一点鎖線の如く６分と短く設定されている。更
に本モードでは、時刻t₄で40％容量が点灯すると同時に
メインカウンタ110のカウントを停止し、カウント値を
０のまま保持しながら下限電圧の検出を待ち、下限電圧
が検出されるとその時点で、充電量の下限値補正を行な
う。

なお、時刻t₅で下限値の検出状態に入ると、直ちに補
正処理が行なわれるのではなく、先ず下限電圧の確認処
理が開始される。すなわち、モータ駆動時における二次
電池端子電圧の変動は比較的大きく、電池容量が十分あ
るのに下限電圧を検出する誤動作が起こりやすい。そこ
で本実施例にあっては、下限電圧の検出と同時に第８図
に示す10秒カウンタ112を始動し、該カウンタ112が10秒
をカウントし、10秒間連続して下限電圧が検出されたこ
とが確認されると、次の下限電圧補正処理にうつる。

例えば時刻t₆で下限電圧の検出が確定すると、メイン
カウンタ110に20秒分のカウント値をセットし、この値
をカウントダウンさせ、時刻t₇で値がゼロになったこと
を確認した時にはじめて40％表示を消灯し、20％表示を
点滅させるとともに、第11図（ｃ）の如く回転制御表示
器10の表示を止めて、モータ５の回転制御が行なわれな
くなったことを表示し、更にメインカウンタ110に128を
セットしてカウントダウン続行し、カウント値がゼロと
なるとカウントを停止してこの値を保存する。

一方、時刻t_Sの60％表示を行なっている最中に下限電
圧が検出された場合も、直ちに20％表示に移るのではな
く、10秒間の下限電圧確認を待った後、時刻t₉から40％
表示を20秒程度持続してから20％表示に移るように構成
している。これは、いかなる場合にあっても、必ず40％
表示を経てから20％表示による警告に移行する様に設定
することにより、電池容量が十分にある表示状態から急
激に警告表示に移ることによる使用者の戸惑いを可及的
に抑制せんとするものである。

なお、一旦下限電圧が検出されるとフラグをたてて、
充電モードを経ない限り下限電圧を再度読み込まない様
にしている。下限電圧を検出して電池容量が極めて少な
くなっている場合にあっても、一旦モータ５を停止する
と、端子電圧V_Mが自己復帰して上昇し、下限電圧を超え
ることがあるからである。

次に、電気かみそり１を使用せずに放置した場合にあ
っても、二次電池６それ自体が自己放電するとともに内
部を電子回路７へ常に電力を供給し続けているため
に、、二次電池６の容量は常時減少を続けている。従っ
て、表示器10・11における表示は省電力のために消灯し
ているが、第12図（ａ）および（ｂ）の如く中央制御部
19の内部ではメインカウンタ110のカウントダウン処理
を続行し、二次電池６の現在容量を常時記憶している。

しかしながら、二次電池６の端子電圧V_Mが下限電圧を
下廻り、更に中央制御部19の作動が保証される電圧値を
も下廻ると、回路動作は完全に停止して、上記した記憶
値を消失する。かかる状態で充電を開始すると、回路そ
れ自体は動作を再開するが、第７図のステップ１で行な
われるべき初期設定が行なわれないために、表示値は不
定状態となる。

第６図に示すリセット回路113は、かかる場合に中央
制御部19に対してリセット信号S_Rを送り、０％および20
％表示用の発光ダイオード11e・11fが点滅し且つメイン
カウンタ110のカウンタ値が０の初期状態にリセットす
るものであって、二次電池６からの電圧印加で自励発振
する発振回路114と、二次電池６の端子電圧V_Mが所定値
を超えると、発振回路114の発振動作を停止するスイッ
チング回路115とからなる。

発振回路114は、２つのトランジスタ116・117を用い
たマルチバイブレータであって、主電源21から電圧V_Mを
印加することにより、両トランジスタ116・117は交互に
オンオフを繰り返し、中央制御部19をリセット端子に矩
形波状のリセット信号S_Rを連続して印加可能とする。

スイッチング回路115は、主電源21の出力電圧V_Mを抵
抗118・119で分割し、該分割電圧でトランジスタ120を
オンオフさせるとともに、コレクタ・エミッタ間で発振
回路114のトランジスタ117に対する印加電圧をバイパス
するようにしている。

かかる構成により、二次電池６が放電しきって端子電
圧V_Mが低く従ってトランジスタ120がオフ状態にある時
に充電を開始すると、先ず、発振回路114が発振動作を
開始して、矩形波状のリセット信号S_Rを中央制御部19に
送ってリセット動作を続ける。

ここで充電がすすみ、主電源21の出力電圧V_Mが上昇し
てトランジスタ120のターンオン電圧に近づくと、発振
回路114に対する印加電圧が徐々に低下し、その結果、
発振回路114は停止してリセット信号S_Rの中央制御部19
に対する入力が止まり、中央制御部19は第７図に示すス
テップ１から上記した動作を開始するのである。

なお、リセット時にテスト信号S_Tを入力していると、
テストモードに入る。かかるモードは、上記したカウン
タによる充電量表示動作を短時間でチェックする事を可
能とするものであって、具体的には、第８図に示す１秒
カウンタ105をバイパスし、15msタイマー104の出力信号
で直接カウンタのカウンタ動作を行なう。例えば、テス
トモード中に充電モードを選択した場合は、15ms×８×
128＝16秒となり、20％分の充電チェックが約16秒で行
なわれるのである。

［発明の効果］ 本発明は上記の如く、上限電圧V_Hが検出されると表示
を絶対補正すると同時に、カウント手段のカウントスピ
ードを所定値に設定することにより、表示手段における
各表示段階毎のカウント手段におけるカウント地が絶対
補正前後を通じて同一となり、従って、二次電池６の上
限電圧V_Hの前後で放電を繰り返した場合、各表示段階毎
の表示時間が均一となるなど、表示手段における表示が
違和感なく行える利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の基本的構成を示す概略図、 第１図（ｂ）は動作状況を示す説明図である。 第２図および第３図はは本発明を電気かみそりに実施し
た一例を示し、第２図は外観形状を示す正面図、第３図
は電子回路の概略構成を示すブロック図である。 第４図ないし第６図は第３図の構成を具体的に示す電気
回路図であって、第４図は電源部分を、 第５図はモータ制御部分を、第６図は中央制御部分を各
々示す。 第７図は中央制御部におけるプログラムによる処理手順
を説明する流れ図であり、第８図は第７図の手順に対応
する構成を示すブロック図である。 第９図ないし第12図は第８図の構成に対応して動作を示
す説明図であって、第９図（ａ）ないし（ｃ）は充電モ
ードを、第10図（ａ）および（ｂ）は交流駆動モード
を、第11図（ａ）ないし（ｃ）は電池駆動モードを、第
12図（ａ）および（ｂ）は待機モードを各々示す。 ６……二次電池、 ８……スイッチ、 10……回転制御表示器、 11……電池容量表示器、 15……インバータ回路、 16……電源部、 18……検出部、 19……中央制御部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数回の充放電が可能な二次電池の現在容
   量を表示する回路であって、 電池容量の増減割合に対応したパルスレートでカウント
   信号を発生するタイマー手段と、 該タイマー手段からカウント信号が入力される毎にカウ
   ント値を増減し、予め設定した値ｎをカウントする毎に
   初期設定するとともに、表示信号を発生するカウント手
   段と、 該カウント手段から表示信号が入力される毎に、表示容
   量を１段階づつ増減し、二次電池の電池容量に対応した
   段階表示を行なう表示手段と、 二次電池の端子電圧が所定の上限電圧V_Hを越えると検出
   信号を発生する検出手段とを備え、 上記した上限電圧V_Hを、満充電状態から所定時間Ｔ前の
   電圧に設定する一方、 上記した検出手段が検出信号を発生するのと連動して、
   上記した表示手段の表示を満充電状態の１段階前に設定
   するとともに、カウント手段のカウント値を初期設定
   し、更にカウント信号のパルレートを、上記した時間Ｔ
   でカウント手段が設定値ｎをカウントし終える値に設定
   することを特徴とする電池容量表示回路。