JP3328976B2 - バッテリー装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、携帯型の電子機器の
バッテリーとして用いて好適な、残量表示機能付きのバ
ッテリー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】残量表示手段を有するバッテリーが提案
されている。このようなバッテリーには、例えばバッテ
リー本体の背面に、バッテリーの残量状態を表示する発
光ダイオードが配設される。この発光ダイオードは、例
えばバッテリーの容量が十分なら点滅され、バッテリー
の容量が不足していると消燈される。したがって、この
発光ダイオードの点燈状態から、バッテリーの残量状態
を一見して知ることができる。

【０００３】このような残量表示機能付きのバッテリー
には、バッテリーの残量を検出するための残量検出手段
が設けられている。バッテリーの残量検出手段として
は、電流検出方式のものと、電圧検出方式のものがあ
る。電流検出方式は、精度は高いが装置が高価になる。
これに対して、電圧検出方式は、構成が簡単である。こ
のため、残量表示機能付きのバッテリーに備える残量検
出手段としては、電圧検出方式が適していると考えられ
る。また、電流検出方式では、メモリ効果が期待できな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電池の端子
電圧は、充電時と放電時とでは、異なった特性で変化す
る。このため、充電時と放電時とで、バッテリーの端子
電圧に応じて、同様にバッテリーの残量状態を検出する
ようにした場合には、適切な補正がなされないと、誤差
が大きくなる。

【０００５】したがって、この発明の目的は、充電時の
バッテリーの残量の誤表示を改善できるようにしたバッ
テリー装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、 充電可能
なバッテリーと、バッテリーの端子電圧が所定値より低
下したことを検出するバッテリー電圧検出手段と、バッ
テリー電圧検出手段の出力に応じて、バッテリーの残量
状態を表示する表示手段と、バッテリーが充電中かどう
かを検出する充電検出手段と、バッテリーが放電中かど
うかを検出する放電検出回路とを備え、充電検出回路に
より充電中であることを検出した場合は、表示手段によ
る表示を停止し、放電検出回路により放電を検出した場
合は、表示手段を点灯し、放電検出及び充電検出回路に
より放置を検出した場合は、バッテリの残量に応じて表
示手段を点滅表示するようにしたバッテリ装置である。

【０００７】

【０００８】この発明では、更に、バッテリーの端子電
圧が低電圧になったことを検出する低電圧検出手段を設
け、バッテリーの端子電圧が低電圧になったらバッテリ
ーの端子を開放するようにしている。

【０００９】

【作用】バッテリーを充電している間、容量表示がなさ
れないようにされている。このため、バッテリーを充電
している間に、ユーザがバッテリーの容量を誤認識して
しまうことが回避できる。また、バッテリーを放置中の
場合には、スイッチを押してから、タイマーにより設定
される所定の間のみ容量表示が行われる。そして、低電
圧を検出し、低電圧の時には、バッテリーの端子を遮断
している。このため、バッテリーを長く放置しておいて
も、過放電されない。低電圧検出回路は、ツェナーダイ
オードを用いない簡単な回路で実現できる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面を
参照して説明する。図１は、この発明の一実施例を示す
ものである。図１において、端子１Ａ及び１Ｂはバッテ
リー２の正極及び負極の電極端子である。この端子１Ａ
と１Ｂとの間に、負荷又は充電器が接続される。バッテ
リー２の負極が接地されると共に、バッテリー２と端子
１Ｂとの間に電流検出用の抵抗３が接続される。バッテ
リー２は、例えばニッケル・カドミューム（Ｎｉ−Ｃ
ｄ）蓄電池である。

【００１１】端子１Ａに、補正用抵抗４の一端が接続さ
れる。補正用抵抗４の他端が抵抗５及び補正用抵抗７の
一端に接続されると共に、スイッチ６の一端に接続され
る。スイッチ回路６の他端がタイマー回路１２の入力端
子に接続される。タイマー回路１２の出力端子が演算増
幅器２３の非反転入力端子に接続される。

【００１２】抵抗５の他端が演算増幅器８の非反転入力
端子に接続されると共に、抵抗５の他端と接地間に、ツ
ェナーダイオード９が接続される。抵抗５とツェナーダ
イオード９との接続点が演算増幅器８の非反転入力端子
に接続されると共に、演算増幅器２７及び３３の反転入
力端子に接続される。抵抗７の他端と接地間に、スイッ
チ回路１０及び１１の直列回路が接続される。

【００１３】端子１Ｂが、抵抗１４を介して、充電検出
回路を構成する演算増幅器１３の反転入力端子に接続さ
れる。演算増幅器１３の非反転入力端子が接地される。
演算増幅器１３の出力端子とその反転入力端子との間
に、抵抗１５が接続される。

【００１４】また、端子１Ｂが放電回路を構成する演算
増幅器１６の非反転入力端子に接続される。演算増幅器
１６の反転入力端子が抵抗１７を介して接地される。演
算増幅器１６の出力端子とその反転入力端子との間に、
抵抗１８が接続される。

【００１５】演算増幅器１６の出力が演算増幅器８の反
転入力端子に接続されると共に、ダイオード２１のアノ
ードに接続される。演算増幅器８の出力端子がスイッチ
回路１０のスイッチ制御端子に接続される。

【００１６】演算増幅器１３の出力端子が演算増幅器２
３の反転入力端子接続される。演算増幅器２３の出力端
子がスイッチ回路１１のスイッチ制御端子に接続される
と共に、ダイオード２２のアノードに接続される。ま
た、演算増幅器２３の出力端子と接地間に、抵抗３１及
び３２の直列接続が接続される。

【００１７】ダイオード２１及び２２のカソードが演算
増幅器２４の非反転入力端子に接続される。演算増幅器
２４の反転入力端子が接地される。演算増幅器２４の出
力端子と接地間に抵抗２５及び２６の直列接続が接続さ
れる。抵抗２５及び２６の接続点が演算増幅器２７の非
反転入力端子に接続される。

【００１８】演算増幅器２７の出力端子が発振回路２８
に接続される。発振回路２８の出力端子が抵抗２９を介
して、発光ダイオード３０のアノードに接続される。発
光ダイオード３０のカソードが接地される。

【００１９】抵抗３１と３２との接続点が演算増幅器３
３の非反転入力端子に接続される。演算増幅器３３の出
力端子が抵抗３４を介して発光ダイオード３５のカソー
ドに接続される。発光ダイオード３５のカソードが接地
される。

【００２０】放置時には、電流検出用抵抗３には電流が
流れないので、放電検出回路を構成する演算増幅器１６
及び充電検出回路を構成する演算増幅器１３から出力が
得られない。このため、演算増幅器８の出力はハイレベ
ルであり、スイッチ回路１０はオンしている。

【００２１】ここで、チェック用のスイッチ６をオンす
ると、バッテリー２の端子電圧が、タイマー回路１２を
介して、所定時間出力される。このバッテリー２の端子
電圧が演算増幅器２３、ダイオード２２、演算増幅器２
４を介して、抵抗２５と２６の接続点から得られる。な
お、この時、演算増幅器２３の出力がハイレベルになる
ので、スイッチ回路１１がオンとなり、抵抗７の他端が
接地される。このため、検出されるバッテリー２の端子
電圧は、抵抗４及び７により補正される。この端子電圧
が演算増幅器２７の一方の入力端子に供給される。

【００２２】ツェナーダイオード９は、基準電圧を発生
する。この基準電圧か演算増幅器２７の他方の入力端子
に供給される。演算増幅器２７により、バッテリー２の
端子電圧と、基準電圧とが比較される。放置時のバッテ
リーの容量が十分なら、バッテリー２の端子電圧は所定
値以上になるので、演算増幅器２７の出力はハイレベル
になり、発光ダイオード３０が点滅される。

【００２３】放置時のバッテリーの容量が少ないと、バ
ッテリー２の端子電圧は所定値以下になり、演算増幅器
２７の出力はローレベルになり、発光ダイオード３０が
消燈される。所定時間経過すると、タイマー回路１２に
より、演算増幅器２３の出力がローレベルとなり、発光
ダイオード３０は消燈される。

【００２４】また、スイッチ６をオンすると、バッテリ
ー２の端子電圧が抵抗３１と３２との接続点から出力さ
れる。この抵抗３１と３２との接続点の出力は、演算増
幅器３３の非反転入力端子に供給される。演算増幅器３
３の反転入力端子には、基準電圧が供給される。このた
め、スイッチ６をオンしてから所定時間、発光ダイオー
ド３５が点燈される。

【００２５】次に、放電時について説明する。放電時に
は、端子１Ａと１Ｂとの間に負荷が接続される。このよ
うに負荷が接続されると、電流検出用抵抗３に矢印Ａ１
方向に電流が流れる。このため、放電検出回路を構成す
る演算増幅器１６の出力レベルがハイレベルになり、放
電中であることが検出できる。この時、充電検出用の演
算増幅器１３の出力はローレベルになる。演算増幅器１
６の出力がハイレベルなので、演算増幅器８の出力がロ
ーレベルとなり、スイッチ回路１０がオフされる。

【００２６】演算増幅器１６の出力は、ダイオード２
１、演算増幅器２４を介して、抵抗２５と２６との接続
点から検出される。演算増幅器２７により、演算増幅器
１６の出力と、基準電圧とが比較される。バッテリーの
容量が大きければ、演算増幅器１６の出力レベルが大き
くなるため、演算増幅器２７の出力はハイレベルにな
り、発光ダイオード３０が点滅される。放電時のバッテ
リーの容量が少ないと、演算増幅器２７の出力は低くに
なり、発光ダイオード３０が消燈される。

【００２７】次に、充電時について説明する。充電時に
は、端子１Ａと１Ｂとの間に、充電器が接続される。こ
のように、端子１Ａと１Ｂとの間に充電器が接続される
と、電流検出用抵抗３に矢印Ａ２方向の電流が流れる。
このため、充電検出回路を構成する演算増幅器１３の出
力レベルがハイレベルになり、充電中であることが検出
できる。この時、放電検出回路を構成する演算増幅器１
６の出力がローレベルになる。演算増幅器１３の出力が
ハイレベルの時には、演算増幅器２３の出力がローレベ
ルとなり、ダイオード２２にはローレベルが与えられ
る。また、演算増幅器１６の出力がローレベルの時に
は、ダイオード２１にはローレベルが与えられる。した
がって、充電時には、残量表示動作は停止され、発光ダ
イオード３０は常に消燈される。

【００２８】このように、この発明の一実施例では、バ
ッテリー放置時には、スイッチ６をオンしてから所定時
間、バッテリーの残量に応じて、発光ダイオード３０が
点滅される。また、バッテリー残量を表示する間、発光
ダイオード３５が点燈される。放電時には、バッテリー
の残量に応じて、発光ダイオード３０が点燈される。バ
ッテリー充電時には、バッテリーの残量表示動作が停止
される。バッテリー充電時の電池特性は、正しい容量表
示を行うための特性に応じた補正が複雑になるが、この
発明の一実施例では、バッテリー充電時には、バッテリ
ーの残量表示動作が停止されるので、ユーザがバッテリ
ー容量を誤認することが防止できる。

【００２９】図２は、このようなバッテリー残量表示機
能を有するバッテリーの外観構成を示すものである。こ
のようなバッテリー５１の背面には、チェック用のスイ
ッチ５２と、発光ダイオード５３Ａ及び５３Ｂが配設さ
れる。なお、このチャック用のスイッチ５２はスイッチ
６に対応しており、発光ダイオード５３Ａ及び５３Ｂは
発光ダイオード３０及び３１に対応している。

【００３０】前述したように、このバッテリー５１を放
置している時には、チェック用のスイッチ５２を押して
から所定時間、発光ダイオード５３Ａが点燈される。も
し、バッテリー容量が十分なら、その間に発光ダイオー
ド５３Ｂが点滅される。このバッテリー５１が負荷に繋
がれている時には、もし、バッテリー容量が十分なら、
その間に発光ダイオード５３Ｂが点滅される。このバッ
テリー５１に充電器を繋げ、充電状態としている時に
は、発光ダイオード５３Ａ及び５３Ｂは、バッテリーの
容量やスイッチ６の状態に係わらず、消燈している。

【００３１】この発明の一実施例では、タイマー回路１
２を設けることにより、バッテリーを放置している時に
は、チェック用のスイッチ６を押してから所定時間だけ
残量が表示され、所定時間経過すると、残量表示がなさ
れなくなる。このようなタイマー回路１２は、例えば図
３に示すように構成できる。

【００３２】図３は、タイマー回路１２の一例である。
図３において、端子６１Ａには、バッテリーの正極電圧
が印加される。端子６１Ｂは接地される。端子６１Ａと
端子６１Ｂとの間に、スイッチ６２とコンデンサ６３の
直列回路が接続される。スイッチ回路６２とコンデンサ
６３との接続点と接地間に、抵抗６４と抵抗６５との直
列回路が接続される。抵抗６４と６５との接続点がＮＰ
Ｎ型トランジスタ６６のベースに接続される。トランジ
スタ６６のエミッタが接地される。トランジスタ６６の
コレクタが抵抗６７を介して端子６１Ａに接続されると
共に、ＰＮＰ型トランジスタ６８のベースに接続され
る。トランジスタ６８のエミッタが端子６１Ａに接続さ
れる。トランジスタ６８のコレクタが端子６９Ａに接続
される。端子６９Ｂが接地される。

【００３３】スイッチ６２がオンされると、コンデンサ
６３に急速に充電電流が流れ、コンデンサ６３の端子電
圧が急速に上昇される。コンデンサ６３の端子電圧が上
昇されると、トランジスタ６６のベース電圧が上がり、
トランジスタ６６がオンされる。トランジスタ６６がオ
ンされると、トランジスタ６８のベース電圧が低くな
り、トランジスタ６８がオンされる。トランジスタ６８
がオンされると、端子６１Ａと端子６９Ａとの間が導通
される。

【００３４】それからスイッチ６２がオフされると、コ
ンデンサ６３の電荷が抵抗６４及び６５を介して、徐々
に放電される。このため、コンデンサ６３の端子電圧が
徐々に下降される。このため、トランジスタ６６のベー
ス電圧が、図４Ａに示すように、徐々に下降される。ト
ランジスタ６６のベース電圧がスレショルド電圧Ｖ₁以
下まで下降されると、トランジスタ６６がオフされる。
トランジスタ６６がオフされると、トランジスタ６８の
ベース電圧が上がり、トランジスタ６８がオフされる。
このため、端子６１Ａと端子６９Ａとの間が遮断され
る。したがって、図４Ｂに示すように、スイッチ６２を
オンしてから所定の期間Ｔだけ、端子６１Ａと端子６９
Ａとの間を導通させることができる。

【００３５】図５は、タイマー回路の他の例である。図
５において、端子７１Ａには、バッテリーの正極電圧が
印加される。端子７１Ｂは接地される。端子７１Ａと端
子７１Ｂとの間に、スイッチ７１、抵抗７４と７５との
直列回路が接続される。また、この抵抗７４と７５との
接続点と接地間に、コンデンサ７３が接続されると共
に、抵抗７４と７５との接続点がＮＰＮ型トランジスタ
７６のベースに接続される。トランジスタ７６のコレク
タが端子７１Ａに接続される。トランジスタ７６のエミ
ッタが抵抗７７を介して接地されると共に、ＮＰＮ型ト
ランジスタ７８のベースに接続される。トランジスタ７
８のコレクタが端子７１Ａに接続される。トランジスタ
７８のエミッタが端子７９Ａに接続される。端子７９Ｂ
が接地される。

【００３６】この例は、図３に示した例におけるＰＮＰ
型トランジスタ６８を、ＮＰＮ型トランジスタ７８に置
き換えたものてある。その動作原理については、図３に
示した例と同様である。

【００３７】ところで、このように容量表示機能を有す
るバッテリーにおいては、バッテリーの容量が殆どなく
なっている状態でバッテリーの容量検出が長く行われる
と、バッテリーが過放電になる危険性がある。そこで、
図６に示すように、バッテリー８１が低電圧になってい
るかどうかを定電圧検出回路８２で検出し、この検出出
力でスイッチ回路８３を制御し、低電圧の時には、バッ
テリー８１と端子９１との間を遮断することが有効であ
る。この場合、図７に示すように、基準の低電圧を、ツ
ェナーダイオードではなく、抵抗で形成することができ
る。

【００３８】図７において、バッテリー９１の正極と負
極との間に、抵抗９２と抵抗９３の直列回路が接続され
る。バッテリー９１の負極は接地される。抵抗９２と９
３との接続点がＮＰＮ型トランジスタ９４のベースに接
続される。トランジスタ９４のエミッタが抵抗９５を介
して接地される。トランジスタ９４のコレクタが抵抗９
６を介して端子９１に接続されると共に、トランジスタ
９４のコレクタがＰＮＰ型トランジスタ９７のベースに
接続される。トランジスタ９７のエミッタが端子９１に
接続される。トランジスタ９７のコレクタが端子９８に
接続される。

【００３９】バッテリー９１が低電圧になると、低９２
と９３との接続点に電圧が下降され、トランジスタ９４
がオフされる。トランジスタ９４がオフされると、トラ
ンジスタ９７のベース電圧が上昇し、トランジスタ９７
がオフされる。このため、バッテリー９１が低電圧にな
った時には、バッテリー９１の電極と端子９８との間が
遮断される。

【００４０】

【発明の効果】この発明によれば、バッテリーを充電し
ている間、容量表示がなされないようにされている。こ
のため、バッテリーを充電している間に、ユーザがバッ
テリーの容量を誤認識してしまうことが回避できる。ま
た、この発明によれは、バッテリーを放置中の場合に
は、スイッチを押してから、タイマーにより設定される
所定の間のみ容量表示が行われるので、バッテリーを長
く放置しておいても、過放電されない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の接続図である。

【図２】この発明の一実施例の説明に用いる斜視図であ
る。

【図３】この発明の一実施例におけるタイマー回路の一
例の接続図である。

【図４】この発明の一実施例におけるタイマー回路の説
明に用いるタイミング図である。

【図５】この発明の一実施例るおけるタイマー回路の他
の例の接続図である。

【図６】この発明の一実施例に適用できる低電圧遮断回
路の一例のブロック図である。

【図７】この発明の一実施例に適用できる低電圧遮断回
路の一例の接続図である。

【符号の説明】

２ バッテリー １２ タイマー回路 １３ 充電検出回路を構成する演算増幅器 １６ 放電検出回路を構成する演算増幅器 ３０，３５ 発光ダイオード

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電可能なバッテリーと、 上記バッテリーの端子電圧が所定値より低下したことを
   検出するバッテリー電圧検出手段と、 上記バッテリー電圧検出手段の出力に応じて、上記バッ
   テリーの残量状態を表示する表示手段と、 上記バッテリーが充電中かどうかを検出する充電検出手
   段と、 上記バッテリーが放電中かどうかを検出する放電検出回
   路と、上記バッテリーの端子電圧が低電圧になったことを検出
   する低電圧検出手段とを設け、 上記充電検出回路により充電中であることを検出した場
   合は、上記表示手段による表示を停止し、上記放電検出
   回路により放電を検出した場合は、上記表示手段を点灯
   し、上記放電検出及び上記充電検出回路により放置を検
   出した場合は、上記バッテリの残量に応じて上記表示手
   段を点滅表示し、上記バッテリーの端子電圧が低電圧に
   なったら上記バッテリーの端子を開放するようにしたバ
   ッテリー装置。