JP3063105B2 - 電池残量表示装置 - Google Patents

電池残量表示装置

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JP3063105B2
JP3063105B2 JP2006836A JP683690A JP3063105B2 JP 3063105 B2 JP3063105 B2 JP 3063105B2 JP 2006836 A JP2006836 A JP 2006836A JP 683690 A JP683690 A JP 683690A JP 3063105 B2 JP3063105 B2 JP 3063105B2
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    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電池残量表示装置に関し、特に、リチウム
二次電池の残量表示を行う装置に適用して好適なもので
ある。
〔従来の技術〕
近時、小型ポータブル機器の発達に伴ない、ラジオカ
セット,ポータブルVTRなどの電源にはニッケルカドミ
ウム電池のような二次電池が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ときは、電源の消
耗を心配する必要はないが、電池を電源としている場
合、電池は容量が限られており、機器によってあとどの
くらい使えるかというのが非常に重要になる。そのとき
に、電池の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。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、現状のニッケルカドミウム電池では第
7図の曲線Iで示すように、その放電曲線が平坦である
ため、残量を検知するのは非常に困難である。また、鉛
電池においても第7図の曲線IIで示すように、その放電
曲線が比較的平坦であるため、残量を検知するのは、上
記ニッケルカドミウム電池ほどではないがやはり困難性
が伴なう。
これに対してリチウム二次電池は、第7図の曲線III
で示すように、その放電曲線に勾配があるため、この放
電曲線から電池の残量を知ることが可能となる。従っ
て、従来では、特開平1−100465号公報及び特開平1−
100479号公報にも示すように、リチウム二次電池の消耗
度をチェックする場合、有負荷時は、実際の負荷が接続
された状態でチェックを行ない、無負荷時は実負荷相当
のダミー抵抗を接続してチェックを行なうようにしてい
る。この場合、例えばビデオカメラを実負荷とするよう
なリチウム二次電池では、数Wの負荷となり、実負荷が
ない無負荷時の測定は、同等の数Wのダミー抵抗が必要
になる。しかも、このリチウム二次電池の放電曲線は、
放電負荷によって放電電圧が大きく変わるため、精度の
良好な残量の検出はやはり困難となる。例えば、リチウ
ム二次電池を8mmビデオカメラの電源として用いた場
合、ズームを作動させた時と停止させた時では夫々負荷
が異なるため、電池の残量表示も異なってくるからであ
る。
また、電池の残量をチェックするにあたり、ダミー抵
抗のようなかなりきつい負荷を電池にかけることは、無
駄に電池を消耗し、合理的であるとは言えないと共に、
発熱,大きさ等で大きな欠点となる。
かかる点に鑑み本発明は、リチウム二次電池の残量
が、その開路電圧から測定できることをヒントにして、
電池の開路電圧及び閉路電圧を、ダミー抵抗を接続する
ことなく測定することのできる電池残量表示装置を提供
することにある。
また、本発明は、上記に加え、更に有負荷時及び無負
荷時における電池の残量を正確に検知することができる
電池残量表示装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
第1の本発明の電池残量表示装置は、放電に応じて開
路電圧が降下する放電特性を有する電池と、その電池の
両極がそれぞれ接続される一対の負荷端子と、電池の電
圧を、それぞれ所定の電圧に設定された複数の検知電圧
と比較する複数の比較器からなる比較部と、その比較部
の複数の比較器の比較出力によって駆動され、電池の残
量を段階的に表示する表示体と、一対の負荷端子間に接
続された負荷に、電池よりの電流が流れることを検知し
たとき閉じられて、電池の両極を比較部に自動的に接続
する第1の切換え手段と、閉じられたとき電池の両極を
比較部に直接接続する第2の切換え手段とを有するもの
である。
第2の本発明の電池残量表示装置は、放電に応じて開
路電圧が降下する放電特性を有する電池と、その電池の
両極がそれぞれ接続される一対の負荷端子と、電池の電
圧を、それぞれ所定の電圧に設定された複数の検知電圧
と比較する複数の比較器からなる比較部と、その比較部
の複数の比較器の比較出力によって駆動され、電池の残
量を段階的に表示する表示体と、一対の負荷端子間に接
続された負荷に、電池よりの電流が流れることを検知し
たとき閉じられて、電池の両極を比較部に自動的に接続
する第1の切換え手段と、有負荷時及び無負荷時におけ
る電池の閉路電圧及び開路電圧の差を補正する補正手段
と、閉じられたとき、電池の両極を補正手段のみを介し
て、比較部に接続する第2の切換え手段とを有するもの
である。
第3の本発明の電池残量表示装置は、放電に応じて開
路電圧が降下する放電特性を有する電池と、その電池の
両極がそれぞれ接続される一対の負荷端子と、電池の電
圧に基づいて、基準電圧を発生する基準電圧発生部及び
その基準電圧発生部よりの基準電圧を分圧して、それぞ
れ所定の電圧に設定された複数の検知電圧を発生する抵
抗電圧分圧器を備える検知電圧発生部と、電池の電圧を
複数の検知電圧とそれぞれ比較する複数の比較器からな
る比較部と、その比較部の複数の比較器の比較出力によ
って駆動され、電池の残量を段階的に表示する表示体
と、一対の負荷端子間に接続された負荷に、電池よりの
電流が流れることを検知したとき閉じられて、電池の両
極を比較部に自動的に接続する第1の切換え手段と、閉
じられたとき電池の両極を比較部に直接接続する第2の
切換え手段と、抵抗電圧分圧器の一部の抵抗器の抵抗値
を有負荷時及び無負荷時に応じて可変して、有負荷時及
び無負荷時における電池の閉路電圧及び開路電圧の差を
補正する可変抵抗手段とを有するものである。
〔作用〕
第1の本発明によれば、放電に応じて開路電圧が降下
する放電特性を有する電池を用い、その電池の両極がそ
れぞれ接続される一対の負荷端子を設け、比較部を構成
する複数の比較器によって、電池の電圧を、それぞれ所
定の電圧に設定された複数の検知電圧と比較し、その比
較部の複数の比較器の比較出力によって表示体を駆動し
て、電池の残量を段階的に表示させ、一対の負荷端子間
に接続された負荷に、電池よりの電流が流れることを検
知したとき閉じられた第1の切換え手段によって、電池
の両極を比較部に自動的に接続し、無負荷時に閉じられ
た第2の切換え手段によって、電池の両極を比較部に直
接接続する。
第2の本発明によれば、放電に応じて開路電圧が降下
する放電特性を有する電池を用い、その電池の両極がそ
れぞれ接続される一対の負荷端子を設け、比較部を構成
する複数の比較器によって、電池の電圧を、それぞれ所
定の電圧に設定された複数の検知電圧と比較し、その比
較部の複数の比較器の比較出力によって表示体を駆動し
て、電池の残量を段階的に表示させ、一対の負荷端子間
に接続された負荷に、電池よりの電流が流れることを検
知したとき閉じられる第1の切換え手段によって、電池
の両極を比較部に自動的に接続し、無負荷時に閉じられ
た第2の切換え手段によって、電池の両極を、有負荷時
及び無負荷時における電池の閉路電圧及び開路電圧の差
を補正する補正手段のみを介して、比較部に接続する。
第3の本発明によれば、放電に応じて開路電圧が降下
する放電特性を有する電池を用い、その電池の両極がそ
れぞれ接続される一対の負荷端子を設け、検知電圧発生
部の基準電圧発生部によって、電池の電圧に基づいて、
基準電圧を発生させ、検知電圧発生部の抵抗電圧分圧器
によって、基準電圧発生部よりの基準電圧を分圧して、
それぞれ所定の電圧に設定された複数の検知電圧を発生
させ、比較部の複数の比較器によって、電池の電圧を複
数の検知電圧とそれぞれ比較し、その比較部の複数の比
較器の比較出力によって、表示体を駆動して、電池の残
量を段階的に表示させ、一対の負荷端子間に接続された
負荷に、電池よりの電流が流れることを検知したとき閉
じられる第1の切換え手段によって、電池の両極を比較
部に自動的に接続し、無負荷時に閉じられた第2の切換
え手段によって、電池の両極を比較部に直接接続し、可
変抵抗手段によって、抵抗電圧分圧器の一部の抵抗器の
抵抗値を有負荷時及び無負荷時に応じて可変して、有負
荷時及び無負荷時における電池の閉路電圧及び開路電圧
の差を補正する。
〔実施例〕
以下、第1図〜第6図を参照しながら本発明の実施例
を説明する。
本発明の実施例を説明する前に、その前提となるリチ
ウム二次電池の開路電圧に関する放電特性を第6図に基
いて説明する。
リチウム二次電池は、放電負荷から切り放した時の電
圧復帰速度が極めて速く、かつそのとき示される開路電
圧の放電深度依存性が極めて高いことを実験の結果見い
出した。第6図にリチウムとコバルトの複合酸化物を正
極とし、有機高分子焼成体を負極とした外径20mm,高さ4
2mmの非水電界液二次電池を0.5A定電流で0%,25%,50
%,75%,100%まで夫々放電させ、その後放電を休止し
たときの電圧曲線(実線で示す)、並びに上記電池を1A
定電流で0%,25%,50%,75%,100%まで放電させ、そ
の後放電を休止した時の電圧曲線(破線で示す)を示
す。この図に示されるように、放電を休止すると短時間
のうちにほぼ一定な開路電圧を示すようになっている。
そして、この開路電圧は、放電負荷によるものではな
く、放電深度に依存するものと言える。以下の実施例
は、このリチウム二次電池の特性を利用したもので、リ
チウム二次電池の開路電圧と、予め設定されている検知
電圧とこの開路電圧の関係を比較して、推定された残量
を高精度に表示装置によって段階的に表示するものであ
る。
以下、本発明の実施例について第1図〜第5図に基い
て説明する。
第1実施例に係るリチウム電池の残量表示装置は、第
1図に示すように、スイッチ部(1)、電池部(2)、
比較部(3)及び表示部(4)とから構成される。正極
側端子(t1)及び負極側端子(t2)には例えばビデオカ
メラ等の負荷(5)が接続される。
スイッチ部(1)は、チェックスイッチSW1とリード
スイッチ(6)とからなり、チェックスイッチSW1は、
負荷(5)がその稼動を休止したとき、あるいは両端子
(t1)及び(t2)から負荷(5)を取り去ったとき、即
ち無負荷時における電池部(2)の残量をチェックする
ときにONとされる。一方、リードスイッチ(6)は、例
えば1対の強磁性体からなるリード片(6a)及び(6b)
をすき間をあけて対向させ、外部磁界によって吸引され
るスイッチSWとこのスイッチSWの外側に巻回される駆動
コイル(7)とからなる。
電池部(2)は、リチウムとコバルトの複合酸化物を
正極とし、有機高分子焼成体を負極とした外径14.0mm,
高さ50mmのリチウム二次電池を2つ直列に接続して1組
としたものを3組並列に接続した組電池で構成される。
この本例に係る組電池は、8.2V上限電圧満充電で0.2Cの
放電率を有し、カットオフ電圧が5.5V,公称電気容量が1
200mAHである。そして、この組電池8.2V上限電圧で満充
電してから、負荷(5)であるビデオカメラを録画状態
で10分稼動、20分休止を繰り返し、稼動時の電圧と休止
時の電圧を夫々記録したところ、第2図に示すような放
電特性となった。ここで、曲線Iは開路電圧、即ち20分
休止時(無負荷時、即ち両端子(t1)及び(t2)から負
荷(5)を取り去った場合に相当する)の復帰電圧を示
し、曲線IIは閉路電圧、即ち10分稼動時(有負荷時、即
ち両端子(t1)及び(t2)に負荷(5)を接続した場合
に相当する)の電圧を示す。この図から、リチウム二次
電池の開路電圧が有負荷時の放電深度に依存しているこ
とがわかる。
一方、比較部(3)は、定電圧ダイオード(ツェナー
ダイオード)(8)から構成される基準電圧発生部
(9)と、該基準電圧発生部(9)と並列に接続された
抵抗R2〜R7で構成される電圧ネットワーク(10)と、例
えば4つのオペアンプ又はコンパレータ(以後、単に比
較器と記す)(11a)〜(11d)で構成される電圧比較IC
(12)とからなる。
表示部(4)は、複数、本例では上記比較器(11a)
〜(11d)に対応して4つの発光ダイオード(D1)〜(D
4)により構成される。
尚、上記比較部(3)内の各比較器(11a)〜(11d)
には、対応する発光ダイオード(D1)〜(D4)を駆動す
るための駆動トランジスタが夫々内蔵されている。ま
た、表示部(4)を構成する表示体としては、上記発光
ダイオード(D1)〜(D4)のほか、例えば液晶表示素子
(LCD)など低電力駆動されるものであれば良い。
そして、電池部(2)の正極がリードスイッチ
(6)の駆動コイル(7)及び接点aを介して正極側端
子(t1)に導出され、電池部(2)の負極が接点bを
介して負極側端子(t2)に導出される。また、リードス
イッチ(6)の一方のリード片(6a)が正極側端子
(t1)に接続されると共に、他方のリード片(6b)が比
較部(3)の第1の正極側接点d1に接続される。スイッ
チ部(1)のチェックスイッチSW1は、リード片(6a)
と正極側端子(t1)間の接点cと、比較部(3)の第1
の正極側接点d1間に接続される。比較部(3)の第1の
正極側接点d1と第1の負極側接点e1間には、抵抗R1と基
準電圧発生部(9)が接続されると共に、抵抗R1と基準
電圧発生部(9)間の接点fと、負極側接点g間には6
つの抵抗R2〜R7が直列に接続されてなる電圧ネットワー
ク(10)が接続される。また、比較部(3)の第2の正
極側接点d2と第2の負極側接点e2間には抵抗R8とR9とが
直列に接続される。尚、正極側接点hから電圧比較IC
(12)側に延びる線l1と電圧比較IC(12)から第2の負
極側接点e2に延びる線l2は電圧比較IC(12)の電源線で
ある。そして、抵抗R2とR6間に存する4つの接点j1〜j4
が夫々比較器(11a)〜(11d)の端子に接続されて、
各接点電圧(即ち基準の検知電圧)V2〜V5が各比較器
(11a)〜(11d)の端子に供給されるようになされ、
抵抗R8とR9間に存する4つの接点k1〜k4が夫々比較器
(11a)〜(11d)の端子に接続されて、電池部(2)
からの電池電圧V0の分圧(抵抗R8,R9により分圧され
る)VDが夫々比較器(11a)〜(11d)の端子に供給さ
れるようになされている。また、各比較器(11a)〜(1
1d)においては、電圧ネットワーク(10)を構成する抵
抗R2〜R7により設定される4つの検知電圧V2〜V5と各端
子k1〜k4からのアナログ信号レベル(即ち、分圧された
電池電圧)VDとを比較し、アナログ信号レベルVDの方が
各検知電圧V2〜V5より高い場合に、対応する比較器(11
a)〜(11d)を駆動させると共に、その比較器(11a)
〜(11d)に内蔵された駆動トランジスタをONするよう
になされている。表示部(4)の発光ダイオード(D1
〜(D4)は、夫々対応する比較器(11a)〜(11d)内に
おける駆動トランジスタのオープンコレクタ端子に接続
されており、ONされた駆動トランジスタに対応する発光
ダイオード(D1)〜(D4)が発光するようになされてい
る。尚、発光ダイオード(D1)〜(D4)と比較器(11
a)〜(11d)間に接続された抵抗R10〜R13は、各発光ダ
イオード(D1)〜(D4)に対して一定の電流が供給され
るようにするためのものである。
次に、上記第1実施例の動作を説明する。ここで例え
ば、抵抗R1〜R9を下表の如く設定する。また、基準電圧
発生部(9)の出力電圧V1を2.5Vとする。このとき、電
圧ネットワーク(10)内の各接点j1〜j4における検知電
圧V2〜V5は、夫々2.0V,1.875V,1.75V,1.5Vとなる。
そして、両端子(t1)及び(t2)に負荷であるビデオ
カメラ(5)を接続して該ビデオカメラ(5)を稼動さ
せると、即ち有負荷状態にさせると、電池部(2)から
の動作電流がリードスイッチ(6)の駆動コイル(7)
を流れるため、リードスイッチ(6)のSWが感動し、ON
状態となる。このリードスイッチ(6)のスイッチSWが
ONされることにより、電池部(2)と比較部(3)とが
導通状態となる。このとき、電池部(2)からの電池電
圧(この場合、第2図の曲線IIで示す閉路電圧となる)
V0に対して電圧比較IC(12)の各接点k1〜k4の電圧VD
V0のR9/(R8+R9)となるため、電池電圧V0が例えば8.2
V(即ち、第2図における閉路電圧(曲線II)の点Aで
示す電圧)のとき、各接点k1〜k4の電圧VDは2.0Vとな
る。この場合、電圧ネットワーク(10)の各検知電圧V2
〜V5以上となるため、全ての比較器(11a)〜(11d)が
駆動して比較器(11a)〜(11d)内の駆動トランジスタ
が全てONし、全ての発光ダイオード(D1)〜(D4)が発
光する。次に、電池電圧V0が例えば7.69V(第2図にお
ける曲線II上の点Bで示す電圧)であれば、各接点k1
k4の電圧VDが1.875Vとなるため、3つの比較器(11b)
〜(11d)が動作して、対応する3つの発光ダイオード
(D2)〜(D4)が発光する。次に、電池電圧V0が例えば
7.175V(第2図における曲線II上の点cで示す電圧)で
あれば、各接点k1〜k4の電圧VDが1.75Vとなるため、2
つの比較器(11c)及び(11d)が動作して、対応する2
つの発光ダイオード(D3)及び(D4)が発光する。次
に、電池電圧V0が例えば6.15V(第2図における曲線II
上の点Dで示す電圧)であれば、各接点k1〜k4の電圧VD
が1.5Vとなるため、1つの比較器(11d)のみが動作
し、対応する発光ダイオード(D4)のみが発光する。ま
た、電池電圧V0が6.15Vより低い場合、全ての発光ダイ
オード(D1)〜(D4)が消える。このように、発光ダイ
オード(D1)〜(D4)の発光状態により、電池部(2)
の電池電圧V0をある程度把握することができると共に、
電池部(2)の残量もしくは残存稼動時間が推定でき
る。
一方、両端子(t1)及び(t2)に負荷であるビデオカ
メラ(5)を接続した状態でビデオカメラ(5)を稼動
させないとき、あるいは、両端子(t1)及び(t2)にビ
デオカメラ(5)を接続しないとき、即ち無負荷時にお
いては、スイッチ部(1)のチェックスイッチSW1をON
することにより、電池部(2)の電池電圧(この場合、
第2図の曲線Iで示す開路電圧となる)V0がリードスイ
ッチ(6)の駆動コイル(7)及びチェックスイッチSW
1を比較部(3)に供給されるため、上述と同様に発光
ダイオード(D1)〜(D4)の発光状態によって電池部
(2)の残量が把握でき、残量稼動時間を推定すること
ができる。即ち、電池電圧V0が例えば8.2V(第2図にお
ける開路電圧(曲線I)の点Aで示す電圧)であれば、
各接点k1〜k4の電圧VDが2.0Vとなるため、全ての発光ダ
イオード(D1)〜(D4)が発光し、電池電圧V0が例えば
7.69V(第2図における曲線I上の点Bで示す電圧)で
あれば、各接点k1〜k4の電圧VDが1.875Vとなるため、3
つの発光ダイオード(D2)〜(D4)が発光し、電池電圧
V0が例えば7.175V(第2図における曲線I上の点cで示
す電圧)であれば、各接点k1〜k4の電圧VDが1.75Vとな
るため、2つの発光ダイオード(D3)及び(D4)が発光
し、電池電圧V0が例えば6.15V(第2図における曲線I
上の点Dで示す電圧)であれば、各接点k1〜k4の電圧VD
が1.5Vとなるため、1つの発光ダイオード(D4)のみが
発光する。このように、発光ダイオード(D1)〜(D4
の発光状態によって電池部(2)の残量を知ることがで
きる。尚、比較器(11a)〜(11d)が動作する上で基準
となる検知電圧V2〜V5は、電圧ネットワーク(10)を構
成する抵抗R2〜R7の各抵抗値を適宜変えることで調整で
きる。
上述の如く、この第1実施例によれば、放電負荷から
切り放した時に示される開路電圧をチェックスイッチSW
1及び複数の比較器(11a)〜(11d)を介して複数の発
光ダイオード(D1)〜(D4)により段階的に表示するよ
うにしたので、無負荷時における残量検知において、負
荷(5)に相当するダミー抵抗を接続することなく電池
部(2)の残量を検知することができる。従って、上記
電池部(2)がどのような機器に用いられていてもその
残量を検知表示でき、残量を検知表示する場合における
電池部(2)の容量損失がほとんど無くなると共に、発
熱もなく、装置自体の小型軽量化を図ることが可能とな
る。
上記第1実施例においては、有負荷時と無負荷時にお
ける夫々の電池部(2)に対する残量のチェック基準ポ
イントにばらつきが生じている。即ち、第2図における
曲線I(開路電圧)上の点A〜Dと曲線II(閉路電圧)
上の点A〜Dとが縦方向に揃わないことから、有負荷時
及び無負荷時での各残存稼動時間の推定にくい違いが生
じる。これは、開路電圧と閉路電圧に差が生じているこ
とから起因する。第3図に、第2図に基づく時間軸に関
する開路電圧と閉路電圧の差をグラフ化して示す。ここ
で、曲線Iは実際の開路電圧と閉路電圧の差を示し、曲
線II及びIIIは、夫々補正手段を備えた後述する第2実
施例及び第3実施例における開路電圧と閉置電圧の差を
示す。従って、上記第1実施例においては、この差(曲
線I)による影響をまともに受けることになる。
そこで、第4図で示す第2実施例に係る電池残量表示
装置においては、スイッチ部(1)におけるチェックス
イッチSW1の次段に開路電圧と閉路電圧の差を補正する
手段、例えばショットキーバリア型ダイオード(21)を
接続して構成する。尚、この第4図において、第1図と
対応するものについては同符号を記す。
この残量表示装置によれば、無負荷時における残量検
知の際、チェックスイッチSW1をONすることにより、電
池部(2)の電池電圧(この場合、開路電圧)V0がダイ
オード(21)によって電圧降下し、これによって接点d2
及びe2間の開路電圧を0.24〜0.23V程度閉路電圧側に近
似的に平行移動させるようにしたものである。即ち、第
3図の曲線IIで示すように、例えば35分のポイントで
は、曲線Iで示す実際の開路電圧と閉路電圧の差である
0.22Vが0.24Vに近似できている。
従って、この第2実施例によれば、上記第1実施例と
同様に、無負荷時における残量検知において、負荷
(5)に相当するダミー抵抗を接続することなく電池部
(2)の残量を検知することができ、残量を検知表示す
る場合における電池部(2)の容量損失がほとんど無く
なると共に、発熱もなく、装置自体の小型軽量化を図る
ことが可能となる。しかも、開路電圧と閉路電圧の差を
補正することができるため、有負荷時と無負荷時におけ
る残量の検知を精度良く行なうことができる。
次に、第3実施例に係る電池残量表示装置を第5図に
基いて説明する。上記第2実施例においては、第3図に
示すように、放電末期、例えば80分時での差は0.23Vで
あり、実際の差である0.46Vに近似できていない。即
ち、上記第2実施例では、放電末期まで充分に補正する
ことができない。そこでこの第3実施例においては、放
電初期から放電末期まで開路電圧と閉路電圧の差を補正
できるようにしたものである。尚、第1図と対応するも
のについては同符号を記す。
即ち、この残量表示装置は、電圧ネットワーク(10)
を構成する抵抗R2〜R7のうち、抵抗R7に並列にチェック
スイッチSW2を接続して構成される。このチェックスイ
ッチSW2は、スイッチ部(1)のチェックスイッチSW1
連動し、無負荷時、即ちチェックスイッチSW1がONされ
たときOFFとされ、有負荷時、即ちチェックスイッチSW1
がOFFされたときONとされるようになされている。
従って、有負荷時においては、抵抗R7がチェックスイ
ッチSW2によって短絡されるため、各検知電圧V2〜V
5は、基準電圧V1に対し、抵抗R2〜R6で定まる。一方、
無負荷時においては、チェックスイッチSW2がOFFとなる
ため、各検知電圧V2〜V5の決定に関し抵抗R7が寄与す
る。このように、この第3実施例においては、抵抗R2
R6に対し、抵抗R7を選択的に付加,削除することによ
り、各検知電圧V2〜V5を補正して開路電圧と閉路電圧の
差の補正を行なう。
具体的に説明すると、まず無負荷時においては、チェ
ックスイッチSW1がON、チェックスイッチSW2がOFFとさ
れることから、各検知電圧V2〜V5は夫々2.0V,1.875V,1.
75V,1.5Vとなる。従って、上記第1実施例と同様に、電
池部(2)の電池電圧(この場合、開路電圧となる)V0
が例えば8.2Vであれば、全ての発光ダイオード(D1)〜
(D4)が発光し、電池電圧V0が例えば7.69Vであれば、
3つの発光ダイオード(D2)〜(D4)が発光し、電池電
圧V0が例えば7.175Vであれば、2つの発光ダイオード
(D3)及び(D4)が発光し、電池電圧V0が例えば6.15V
であれば、1つの発光ダイオード(D4)のみが発光す
る。一方、有負荷時においては、チェックスイッチSW1
がOFF,チェックスイッチSW2がONとされることから、各
検知電圧V2〜V5は夫々1.95V,1.8125V,1.675V,1.4Vとな
る。従って、電池部(2)の電池電圧(この場合、閉路
電圧となる)V0が例えば7.995Vであれば、全ての発光ダ
イオード(D1)〜(D4)が発光し、電池電圧V0が例えば
7.43Vであれば、3つの発光ダイオード(D2)〜(D4
が発光し、電池電圧V0が例えば6.87Vであれば、2つの
発光ダイオード(D3)及び(D4)が発光し、電池電圧V0
が例えば5.74Vであれば、1つの発光ダイオード(D4
のみが発光する。そして、電池部(2)からの上記開路
電圧と閉路電圧の差をとると、夫々0.205V,0.26V,0.305
V,0.41Vとなり、第3図の曲線IIIに示すように、曲線I
で示す実際の開路電圧と閉路電圧の差に対し、放電初期
から放電末期にかけて近似させることができる。
この第3実施例によれば、上記第1及び第2実施例と
同様に、無負荷時における残量検知において、負荷
(5)に相当するダミー抵抗を接続することなく電池部
(2)の残量を検知することができ、残量を検知表示す
る場合における電池部(2)の容量損失がほとんど無く
なると共に、発熱もなく、装置自体の小型軽量化を図る
ことが可能となる。しかも、開路電圧と閉路電圧の差を
より正確に補正することができるため、有負荷時と無負
荷時における残量の検知をより精度良く行なうことがで
きる。
このように、上記第1〜第3実施例によれば、電池部
(2)の残量が何時でも確認でき、発光ダイオード
(D1)〜(D4)の発光状態から残りの稼動時間が推定で
きる。また、電池の残量を調べるために別のテスタ,バ
ッテリーチェッカ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、残量表示装置による残量表
示が、機器(上例ではビデオカメラ(5))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
(6)を使用しているため、機器動作電力に対して十分
に小さなエネルギで動作させることができる。
上例では、電池部(2)としてリチウム二次電池を使
用したが、これに限定されるものではなく、開路電圧に
よる残量検知が可能なものは全て適用できる。また、一
次及び二次電池のいずれにも適用できる。また、ビデオ
カメラ用に限らず、ラジオ,ラジオカセット等の小型ポ
ータブル機器、あるいはその他の機器用の電池残量表示
装置として適用できる。
尚、上記実施例は、リチウム二次電池の残量表示装置
として適用した例を示したが、その他、残量表示機能付
き電池、残量表示機能付きチャージャとしても適用でき
る。
〔発明の効果〕
第1の本発明によれば、放電に応じて開路電圧が降下
する放電特性を有する電池と、その電池の両極がそれぞ
れ接続される一対の負荷端子と、電池の電圧を、それぞ
れ所定の電圧に設定された複数の検知電圧と比較する複
数の比較器からなる比較部と、その比較部の複数の比較
器の比較出力によって駆動され、電池の残量を段階的に
表示する表示体と、一対の負荷端子間に接続された負荷
に、電池よりの電流が流れることを検知したとき閉じら
れて、電池の両極を比較部に自動的に接続する第1の切
換え手段と、閉じられたとき電池の両極を比較部に直接
接続する第2の切換え手段とを有するので、電池の開路
電圧及び閉路電圧をダミー抵抗器を使用することなく測
定することができ、このため、電池の残量を検知表示す
る場合における電池の容量損失が殆ど無くなると共に、
発熱も無く、装置自体の小型軽量化を実現することので
きる電池残量表示装置を得ることができる。又、一対の
負荷端子間に接続された負荷に電流が流れたときのみ、
第1の切換え手段を閉じて、電池を比較部に接続して、
比較部を構成する複数の比較器によって、電池の閉路電
圧を自動的に検知するので、電池の閉路電圧の検知が正
確且つ容易で、しかもそのときの電池の容量損失が殆ど
無い。更に、第2の切換え手段を閉じたときのみ、電池
を比較部に接続して、その比較部を構成する複数の比較
器によって、電池の開路電圧を検知するので、電池の容
量損失が殆ど無い。
第2の本発明によれば、放電に応じて開路電圧が降下
する放電特性を有する電池と、その電池の両極がそれぞ
れ接続される一対の負荷端子と、電池の電圧を、それぞ
れ所定の電圧に設定された複数の検知電圧と比較する複
数の比較器からなる比較部と、その比較部の複数の比較
器の比較出力によって駆動され、電池の残量を段階的に
表示する表示体と、一対の負荷端子間に接続された負荷
に、電池よりの電流が流れることを検知したとき閉じら
れて、電池の両極を比較部に自動的に接続する第1の切
換え手段と、有負荷時及び無負荷時における電池の閉路
電圧及び開路電圧の差を補正する補正手段と、閉じられ
たとき、電池の両極を補正手段のみを介して、比較部に
接続する第2の切換え手段とを有するので、電池の開路
電圧及び閉路電圧をダミー抵抗器を使用することなく測
定することができ、このため、電池の残量を検知表示す
る場合における電池の容量損失が殆ど無くなると共に、
発熱も無く、装置自体の小型軽量化を実現することがで
き、且つ、電池の開路電圧及び閉路電圧を精度良く検知
表示することのできる電池残量表示装置を得ることがで
きる。又、一対の負荷端子間に接続された負荷に電流が
流れたときのみ、第1の切換え手段を閉じて、電池を比
較部に接続して、その比較部を構成する複数の比較器に
よって、電池の閉路電圧を自動的に検知するので、電池
の閉路電圧の検知が正確且つ容易で、しかもそのときの
電池の容量損失が殆ど無い。更に、第2の切換え手段を
閉じたとき、電池を比較部に接続して、その比較部を構
成する複数の比較器によって、電池の開路電圧を検知す
るので、そのときの電池の容量損失が殆ど無い。
第3の本発明によれば、放電に応じて開路電圧が降下
する放電特性を有する電池と、その電池の両極がそれぞ
れ接続される一対の負荷端子と、電池の電圧に基づい
て、基準電圧を発生する基準電圧発生部及びその基準電
圧発生部よりの基準電圧を分圧して、それぞれ所定の電
圧に設定された複数の検知電圧を発生する抵抗電圧分圧
器を備える検知電圧発生部と、電池の電圧を複数の検知
電圧とそれぞれ比較する複数の比較器からなる比較部
と、その比較部の複数の比較器の比較出力によって駆動
され、電池の残量を段階的に表示する表示体と、一対の
負荷端子間に接続された負荷に、電池よりの電流が流れ
ることを検知したとき閉じられて、電池の両極を比較部
に自動的に接続する第1の切換え手段と、閉じられたと
き電池の両極を比較部に直接接続する第2の切換え手段
と、抵抗電圧分圧器の一部の抵抗器の抵抗値を有負荷時
及び無負荷時に応じて可変して、有負荷時及び無負荷時
における電池の閉路電圧及び開路電圧の差を補正する可
変抵抗手段とを有するので、電池の開路電圧及び閉路電
圧をダミー抵抗器を使用することなく測定することがで
き、このため、電池の残量を検知表示する場合における
電池の容量損失が殆ど無くなると共に、発熱も無く、装
置自体の小型軽量化を実現することができ、且つ、電池
の開路電圧及び閉路電圧を、放電初期から放電末期まで
精度良く検知表示することのできる電池残量表示装置を
得ることができる。又、一対の負荷端子間に接続された
負荷に電流が流れたときのみ、第1の切換え手段を閉じ
て、電池を比較部に接続して、その比較部を構成する複
数の比較器によって、電池の閉路電圧を自動的に検知す
るので、電池の閉路電圧の検知が正確且つ容易で、しか
もそのときの電池の容量損失が殆ど無い。更に、第2の
切換え手段を閉じたときのみ、電池を比較部に接続し
て、その比較部を構成する複数の比較器によって、電池
の開路電圧を検知するので、そのときの電池の容量損失
が殆ど無い。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1実施例に係る電池残量表示装置の構成を示
す回路図、第2図は本例に係る組電池(電池部)の放電
特性を示す特性図、第3図は開路電圧と閉路電圧の差を
示す特性図、第4図は第2実施例に係る電池残量表示装
置の構成を示す回路図、第5図は第3実施例に係る電池
残量表示装置の構成を示す回路図、第6図は開路電圧の
放電深度依存性を示す特性図、第7図は各種電池の放電
特性を示す特性図である。 (1)はスイッチ部、(2)は電池部、(3)は比較
部、(4)は表示部、(5)は負荷、(6)はリードス
イッチ、(7)は駆動コイル、(8)は定電圧ダイオー
ド、(9)は基準電圧発生部、(10)は電圧ネットワー
ク、(11a)〜(11d)は比較器、(D1)〜(D4)は発光
ダイオード、(21)はダイオード、SW1及びSW2はチェッ
クスイッチである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三瓶 晃 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下1― 1 株式会社ソニー・エナジー・テック 郡山工場内 (72)発明者 尾形 博 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下1― 1 株式会社ソニー・エナジー・テック 郡山工場内 (56)参考文献 特開 昭57−206868(JP,A) 特開 昭64−59176(JP,A) 実公 昭63−18081(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/36 G01R 19/165

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放電に応じて開路電圧が降下する放電特性
    を有する電池と、 該電池の両極がそれぞれ接続される一対の負荷端子と、 上記電池の電圧を、それぞれ所定の電圧に設定された複
    数の検知電圧と比較する複数の比較器からなる比較部
    と、 該比較部の複数の比較器の比較出力によって駆動され、
    上記電池の残量を段階的に表示する表示体と、 上記一対の負荷端子間に接続された負荷に、上記電池よ
    りの電流が流れることを検知したとき閉じられて、上記
    電池の両極を上記比較部に自動的に接続する第1の切換
    え手段と、 上記電池の両極を上記比較部に直接接続する第2の切換
    え手段とを有することを特徴とする電池残量表示装置。
  2. 【請求項2】放電に応じて開路電圧が降下する放電特性
    を有する電池と、 該電池の両極がそれぞれ接続される一対の負荷端子と、 上記電池の電圧を、それぞれ所定の電圧に設定された複
    数の検知電圧と比較する複数の比較器からなる比較部
    と、 該比較部の複数の比較器の比較出力によって駆動され、
    上記電池の残量を段階的に表示する表示体と、 上記一対の負荷端子間に接続された負荷に、上記電池よ
    りの電流が流れることを検知したとき閉じられて、上記
    電池の両極を上記比較部に自動的に接続する第1の切換
    え手段と、 有負荷時及び無負荷時における上記電池の閉路電圧及び
    開路電圧の差を補正する補正手段と、 閉じられたとき、上記電池の両極を上記補正手段のみを
    介して、上記比較部に接続する第2の切換え手段とを有
    することを特徴とする電池残量表示装置。
  3. 【請求項3】放電に応じて開路電圧が降下する放電特性
    を有する電池と、 該電池の両極がそれぞれ接続される一対の負荷端子と、 上記電池の電圧に基づいて、基準電圧を発生する基準電
    圧発生部及び該基準電圧発生部よりの基準電圧を分圧し
    て、それぞれ所定の電圧に設定された複数の検知電圧を
    発生する抵抗電圧分圧器を備える検知電圧発生部と、 上記電池の電圧を上記複数の検知電圧とそれぞれ比較す
    る複数の比較器からなる比較部と、 該比較部の複数の比較器の比較出力によって駆動され、
    上記電池の残量を段階的に表示する表示体と、 上記一対の負荷端子間に接続された負荷に、上記電池よ
    りの電流が流れることを検知したとき閉じられて、上記
    電池の両極を上記比較部に自動的に接続する第1の切換
    え手段と、 上記電池の両極を上記比較部に直接接続する第2の切換
    え手段と、 上記抵抗電圧分圧器の一部の抵抗器の抵抗値を有負荷時
    及び無負荷時に応じて可変して、有負荷時及び無負荷時
    における上記電池の閉路電圧及び開路電圧の差を補正す
    る可変抵抗手段とを有することを特徴とする電池残量表
    示装置。
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