JP2807793B2 - 電源システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電源装置、特に携帯機器に着脱可能な電
源装置、電源システム及び二次電池電源残量表示装置に
関する。

［従来の技術］ カメラ一体型VTR、スチルカメラ、ヘッドホンステレ
オなどの可搬型機器において、電源が必要となる場合、
ニッケル−カドミウム電池などのいわゆる二次電池を電
源として使用する場合が多い。

従来の着脱可能な電源装置、例えばストロボ用電源装
置によると、ストロボの動作回数又は動作時の電力値を
A/D変換し、このデジタル値から消費電力を求める。こ
の消費電力を積算し積算電力値を求める。ストロボ装置
に一時電池が利用されている場合には、前記積算電力値
に基づいて残りの発光回数が表示される。

［発明が解決しようとする問題点］ 二次電池或いは最近広く使われるようになったリチウ
ム電池などは減極作用が改良されて放電周期の８割近い
間は内部抵抗に大きな変化はなく、従って、端子電圧に
も変化は少いが放電末期には急激に内部抵抗が増加し、
端子電圧は低下をするという特性を有している。このよ
うな電池の特性をマンガン電池の特性と比較すると第２
図に示すような放電特性を示す。同図において、Ａはマ
ンガン電池の放電特性を示し、Ｂはニッケル−カドミウ
ム二次電池の放電特性を示す。この図からも分る通り二
次電池は端子電圧で電池の残容量を知ることは極めて難
しい。

また、充電を行っても充電時間が不充分で、いわゆる
フルチャージ状態になっていないとき、何割くらい充電
されたのかを知る手段はなく、その電池を使った場合に
機器がどの位の間使用出来るのかを知ることは出来なか
った。

従って、この発明の目的は、電子機器に着脱可能な電
源の正確な残容量を表示できる電源装置を提供すること
にある。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明は上述の課題を解決するためになされたもので
あって、電源からの電力の供給を受けて動作する負荷回
路を含む装置本体と、前記装置本体に着脱可能な二次電
池を含む電源装置と、前記二次電池に充電電力を供給す
るため前記装置本体または前記電源装置内に内蔵され、
または別設された充電装置とよりなる電源システムにお
いて、充電装置から二次電池への充電電力量に関する第
１のデータを求める充電電力量測定手段と、前記二次電
池から装置本体の負荷回路へ供給される消費電力量に関
する第２のデータを求める消費電力量測定手段と、前記
装置本体に設けられ、装着された電源装置の前記二次電
池の電池残量を表示する電池残量表示手段と、前記電源
装置に設けられ、前記第１のデータ及び前記第２のデー
タを受信し、それらを不揮発的に記憶し、記憶したデー
タを前記電池残量表示手段に送出するデジタルメモリか
らなる記憶手段とを具備し、前記電池残量表示手段は前
記記憶手段から受信した前記第１のデータ及び前記第２
のデータを、所定のアルゴリズムに基づいて処理し、前
記電源装置の前記二次電池の残量に関するデータを求
め、このデータに対応する表示を行うことを特徴として
いる。

（実施例） この発明によると、第１図に示すように、カメラ一体
型VTRのような装置本体100は電源装置100に結合され、
装置本体100には、充電装置300が内蔵されている。この
充電装置300は装置本体の外部に設けられてもよい。

電源装置200内には、二次電池201が収納される。この
二次電池への充電は切換スイッチ115がｂ側に切換られ
たときに充電される。充電装置300は電源コネクタ312を
介して商用電源に接続される電源回路310を有し、この
電源回路310の一方出力端子は充電電力測定回路311及び
端子321を介して切換スイッチ115の接点ｂに接続され
る。電源回路310の他方出力端子は端子322を介して端子
222に接続される。従って、切換スイッチ115が接点ｂに
切換えられた時、二次電池201は電源回路310の出力電圧
によって充電される。

二次電池201の充電に際しては、充電電力量測定回路3
11が充電電力量を計測し、測定値はコントロール回路31
2を介して装置本体100のコントロール回路112へ転送さ
れる。コントロール回路112は一定時間毎又は充電終了
時に充電電力値に関するデータを端子223を通じて電源
装置200内の書き換え可能なメモリ202に書き込ませる。
データの書込みが終了すると、切換スイッチ115は接点
ａに切換えられる。

次に、装置本体100が使用者によって図示されない操
作部材を操作して操作されると、電池201から電力が負
荷回路110に供給され、負荷回路110が作動する。電池20
1から負荷回路110への供給電力は消費電力量測定回路11
1によって計測される。この測定値に関するデータがコ
ントロール回路112を介して一定時間毎、又は操作終了
時にメモリ202に書き込まれる。

装置本体100の使用中或いは電源装置200の充電中に
は、コントロール回路112はメモリ202から、充電電力量
及び消費電力量に関するデータを読み出し、電池201の
残容量（使用可能時間）を表示装置113に表示し、残容
量が所定値を下まわったときには警告表示をさせる。

次に第３図の実施例を説明すると、第３図（ａ）に示
すように装置本体100内には負荷回路110、消費電力量測
定回路111、コントロール回路112、表示回路113の他に
温度検出回路116、計時回路117が内蔵されている。第３
図（ｂ）は、充電装置300を示しており、この充電装置3
00には、電圧検知回路313、温度検知回路314及びコント
ロール回路312が設けられている。

電源装置200が充電装置300に接続されると、商用電源
が電源回路310によって整流され、定電流化されて端子2
21,222に出力される。充電開始時、コントロール回路31
2はメモリ202中の放電終了フラグと充電完了フラグをリ
セットする。電圧検出回路313は充電中の電池の端子電
圧を検出してA/D変換後にコントロール回路312に電池の
端子電圧値を出力する。第４図は二次電池の充電時間と
端子電圧の関係を示すが高温時（ａ）と低温時（ｂ）と
では端子電圧が違い、充電完了時の端子電圧も正確に
は、低温時C1、高温時C2で示されるように異る。コント
ロール回路312は温度検知回路314から温度データを入力
し、温度に合わせて、充電完了電圧検出レベルを切換え
る。充電中も温度により、端子電圧から充電状態を知
り、一定時間毎、メモリ202の充電容量データエリアの
データが書き換えられる。電圧検出回路313の出力によ
り充電完了が検出されると、充電完了フラグがメモリ20
2中に書き込まれると同時に消費電力量データエリアが
クリアーされる。

次に、充電された電源装置200が装置本体100に装着さ
れ、装置本体100の図示されない操作部材が操作される
ことにより、装置本体100が動作される。これにより、
二次電池201から負荷回路110に電流が流れるが、この電
流が消費電力量測定回路111によって測定され、測定デ
ータと計時回路117の計時データから消費された電力量
に関するデータがコントロール回路112によって算出さ
れる。

尚、一般に、二次電池も含め、電池の放電特性は温度
が大きく影響することは周知のとうりである。この放電
特性が第５図に示されている。この図において、ａは低
温時、ｂは常温時の特性を示している。従ってコントロ
ール回路112は電流消費時の温度を温度検知回路116から
入力し、入力された温度データにより前記消費された電
力量に関するデータに係数をかけるなどの処理を行い、
最終的な消費電力量データを求める。

また、コントローラ112は、電源装置200のメモリ202
から、既に書き込まれている消費電力量データエリアの
データ及び充電電力量に関するデータを読み出し、読み
出した充電電力量データと、消費電力量データと、新た
に求めた消費電力量データとから、残容量を求め、表示
装置113に表示する。

一定時間毎あるいは、操作終了時に、コントロール回
路112は新たに求めた消費電力量データと既に書き込ま
れていたデータとの和のデータにメモリ202の消費電力
量データエリアのデータを書き換える。

電圧検出回路118の検知出力から、電池の端子電圧が
負荷回路110の使用限界電圧（第５図のC3のレベル）を
下まわったことを検出すると、コントロール回路112は
表示装置113に電池寿命を表示させる。

電池寿命を決定されると、メモリ202に放電終了フラ
グが設定される。二次電池の場合、過放電すると、電池
能力を著しく損うので、コントロール回路112はメモリ2
02からデータを読み出すに際に必ず放電終了フラグを調
べ、このフラグが設定されていれば負荷回路110の動作
を禁止して、電流消費を停止する。

また、使用限界電圧が検出されると、コントロール回
路112は充電完了フラグが立っているか調べ、充電完了
フラグが立っていれば消費電力量データの合計値を求め
て、この合計値が電源装置200に個有の値を下まわって
いた場合、表示装置113に異状表示を行い、電源装置200
の容量が異常低下している旨の警告を行うと共にメモリ
202に容量異状フラグをセットする。

これによって、容量低下した電池を知らずに充電し、
充電完了と認識して使用し、すぐに電池寿命が表示さ
れ、装置が使用不能となる不都合を防ぐことが出来る。

この異状フラグを立てるための個有値は、E²PROMの所
定エリアに記憶しておけば、違う種類の電池に対しても
有効となる。

上記実施例では、消費電力量は消費電流を測定し、通
電されている時間を積算して求めているが、例えばカメ
ラ一体型ビデオのように、電源ON時、AF時、ズーミング
操作時、録画時という具合に、既に動作の種類により、
消費電流がほぼ決まっている場合には、消費電力測定回
路111は不用であり、コントロール回路は、動作をさせ
ているアクチュエーター、又は回路によって決まってく
る電流値によって、動作時間を積算して、消費電力量を
求めることも出来る。

また、スチルカメラのように、一コマ撮影する度に消
費される電力量がおよそ、決まっている場合には、動作
の種類（撮影、ストロボチャージ、フィルム巻き戻し
等）とその回数から電力量を知ることも出来る。

二次電池は一般的に充電電力量に対し、消費電力量は
数10パーセント減るが、これらは残容量算出時適正に補
正されることは言うまでもない。又、消費電流の大きさ
により、消費（放電）出来る電力量も変わるが、これら
も当然補正が可能である。

第７図は、表示装置113の表示パネルの表示パターン
を示している。（ａ）は全点灯、（ｂ）は充電完了済電
源装置を本体に装着した場合、（ｃ）は40％程度の残
量、（ｄ）はセグメントｂのみがフラッシングをしてい
る状態で、まもなく使用限界のくることを予告警告して
いる状態を示す。（ｅ）は電池容量が異常に低下してお
り、充電しても使用出来ない状態を示している。

第８図は、第３図の電源装置200に対し、電源装置側
に計時回路210を設けた例を示す。電源装置200は充電装
置300によって充電をされると、充填をされた日時デー
タが充電装置側コントロール回路312によって読み出さ
れ、メモリ202に日時データが書き込まれる。計時回路2
10は電池201の自己放電電流よりも遥かに少い消費電流
で働く計時回路であり、電池201の残容量がある限り時
間を計数し続ける。装着本体に電源装置200が装着され
た時には、コントロール回路112がメモリ202から充電さ
れた計時データと計時回路210から現在の計時データを
読み出し、現在の計時データから、充電時の計時データ
を減算し、充電後の経過時間を算出し、単位時間当りの
自己放電量を積算して、メモリ202から読み出した充電
電力量データから消費電力量データと共に自己放電量積
算値を減算し、残容量が求められ、表示される。

このような方法により、二次電池の自己放電による容
量減少までをも加味した残量表示が可能になる。

尚、この説明では、計時回路を電源装置200内に持た
せたので、装置本体内の計時回路117は不用に出来る。
或いは、本体側の計時回路117を別電池でバックアップ
すれば、電源装置200内の計時回路210は不用である。

第９図は、メモリ素子202のメモリエリアの概念図で
ある。この図において、（Ａ）はユーザが装置を使用す
るに際してデータの書き換えを行う部分、（Ｂ）はメー
カが出荷に際してこの電源装置個有のデータを予め記憶
しておき、ユーザの使用中には書き換えを禁止した部分
である。

（Ａ）の中で、ａは充電電力量を記憶する部分、ｂは
消費電力量を記憶する部分、ｃは充電日時データを記憶
する部分、ｄは充電完了フラグ等のフラグ記憶エリア、
（Ｂ）の中で、ｅはこの電源装置の、最低容量値を示す
値を出荷時に書き込むエリアで、この値は前述の容量の
異常低下警告に用いられる。また、ｆはこの二次電池の
標準自己放電率が書き込まれている。

もちろん実際にはこの他に、充放電回数をＡ領域に記
憶しておき、回数が増えるにつれて残量表示を操作した
り、Ｂ領域に、電源装置の固有データを記憶しておくこ
とによって、いろいろな電源装置を互換性を持たせて使
う場合の、電源装置個有の認識信号として使用できる。

［発明の効果］ この発明によると、充電電力量と消費電力量とから電
池の残容量を求めるため精度良く、残容量の報知が出来
る。また、時間がなく、充分に充電出来ない電池でも、
どれくらい使用可能かが正確に表示できる。更に、温度
特性も考慮して演算算出を行うため、精度が更に向上す
る。また更に、自己放電も考慮した残容量の表示も可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に従った電源システムのブ
ロック回路図、第２図は電池の放電特性を示すグラフ
図、第３図は他の実施例に従った電源システムのブロッ
ク回路図であり、（ａ）は装置本体電源装置の結合を示
し、（ｂ）は充電装置と電源装置の結合を示す図、第４
図は電池の充電特性を示すグラフ図、第５図は温度変化
による放電特性を示すグラフ図、第６図は電池の充電及
び放電における動作を説明するためのフローチャート図
であり、（ａ）は充電、（ｂ）は放電を示す図、第７図
は表示装置の表示携帯を示す図、第８図は手の実施例に
よる電源装置のブロック回路図、そして第９図はメモリ
の記憶領域のフォーマットを示す図である。 100……装置本体、110……負荷回路、 111……消費電力量測定回路、112……コントローラ回
路、113……表示装置、200……電源装置、201……二次
電池、202……メモリ、300……充電装置、310……電源
回路、311……充電電力測定回路、312……コントロール
回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源からの電力の供給を受けて動作する負
   荷回路を含む装置本体と、前記装置本体に着脱可能な二
   次電池を含む電源装置と、前記二次電池に充電電力を供
   給するため前記装置本体または前記電源装置内に内蔵さ
   れ、または別設された充電装置とよりなる電源システム
   において、 充電装置から二次電池への充電電力量に関する第１のデ
   ータを求める充電電力量測定手段と、 前記二次電池から装置本体の負荷回路へ供給される消費
   電力量に関する第２のデータを求める消費電力量測定手
   段と、 前記装置本体に設けられ、装着された電源装置の前記二
   次電池の電池残量を表示する電池残量表示手段と、 前記電源装置に設けられ、前記第１のデータ及び前記第
   ２のデータを受信し、それらを不揮発的に記憶し、記憶
   したデータを前記電池残量表示手段に送出するデジタル
   メモリからなる記憶手段と を具備し、 前記電池残量表示手段は前記記憶手段から受信した前記
   第１のデータ及び前記第２のデータを、所定のアルゴリ
   ズムに基づいて処理し、前記電源装置の前記二次電池の
   残量に関するデータを求め、このデータに対応する表示
   を行うことを特徴とする電源システム。