JP3499456B2 - 電子機器における電池残量の検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器における
電池残量の検出装置に関し、特に、交流電源の電圧を所
定の直流電圧に変換するＡＣアダプタの出力と、電源電
池の出力とを選択的に切替えて稼働源とし得ると共に、
前記ＡＣアダプタと前記電源電池のそれぞれを装置本体
に対して接続着脱自在にし得る電子機器における電池残
量の検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電源電池とＡＣアダプタのそれぞれの出
力を選択して稼働源とする電子機器は、オーディオ関連
分野ではＣＤプレーヤやカセットテーププレーヤ等々が
あり、他分野においても多種多用の機器がある。

【０００３】このような電子機器における電源電池とし
ては、マンガン電池、アルカリ電池等の１次電池や、ニ
ッケル水素充電池、リチウムイオン充電池等の２次電池
が広く用いられている。

【０００４】この場合、当然のことではあるが、電源電
池を用いて機器を稼働するに伴ってその容量が減少して
しまい、稼働時間が長くなると所定の最低動作電圧を維
持できなくなる。このために、電池残量の検出を行う必
要がある。

【０００５】このための「電池残量の検出装置」は、図
５に示すように構成されている。即ち、電子機器に設け
られた電源ジャック１は、正極端子１ａと負極端子１ｂ
とスイッチ端子１ｃを有し、電源ジャック１にＡＣアダ
プタの電源プラグ（図示せず）が挿入されたときに、負
極端子１ｂとスイッチ端子１ｃが非接触状態となり、装
着されたときに負極端子１ｂとスイッチ端子１ｃが接触
状態とされる。

【０００６】電子機器の各種動作を複合的に制御するた
めのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略称
する）２が設けられている。このマイコン２には、接地
端Ｇ、電源供給端Ｖdd、リセット端Ｒ、電圧検出端Ｂ、
ＡＣアダプタ検出端Ａが設けられている。

【０００７】前述の正極端子１ａは、電圧安定化のため
のレギュレータ３と、電圧昇圧化のための昇圧回路８と
を順次に介して電源供給端Ｖddに接続されている。この
レギュレータ３の入力端と接地端には分圧抵抗４ａと分
圧抵抗４ｂを直列接続した分圧回路４が介挿され、分圧
抵抗４ａと分圧抵抗４ｂの接続点（分圧点）がＡＣアダ
プタ検出端Ａに接続されている。

【０００８】電源電池５は、電子機器に対して着脱し得
るようにされ、その正極と負極のそれぞれが正極接触端
子６と負極接触端子７に接続し得るようにされている。
この正極接触端子６は、レギュレータ３の出力端に接続
され、負極接触端子７は、スイッチ端子１ｃに接続され
ている。

【０００９】レギュレータ３の出力端（電源電池５の正
極）は、抵抗１０ａコンデンサ１０ｂで形成されるロー
パスフィルタ１０を介して電圧検出端Ｂに接続されてい
る。更に、昇圧回路８の出力端と接地端には、電源投入
時等の過渡的な電圧不安定時の誤動作を防止するための
リセット回路９を介してリセット端Ｒに接続されてい
る。

【００１０】従って、電源ジャック１にＡＣアダプタの
電源プラグが挿入されている場合には、電源ジャック１
にＡＣアダプタの電源プラグが挿入されることに伴い、
スイッチ端子１ｃが負極端子１ｂから離隔され、電源電
池５の負極側が回路的に切り離され、正極端子１ａへの
供給電圧（ＡＣアダプタの正極出力）がレギュレータ３
によって安定化され、昇圧回路８によって昇圧された動
作電圧が電源供給端Ｖddに供給され、他の回路（図示せ
ず）にも供給される。

【００１１】リセット回路９によって電源投入時等の過
渡的な電圧不安定時の誤動作を防止するためのリセット
信号がリセット端Ｒに送出される。正極端子１ａへの供
給電圧（ＡＣアダプタの正極出力）を分圧回路４で分圧
した電圧がＡＣアダプタ検出端ＡにＨレベルとして印加
され、マイコン２に基づく動作により、ＡＣアダプタが
装着されていることが判定され、電池残量の表示は行わ
れない。

【００１２】こうして、電子機器の所定の稼働を、ＡＣ
アダプタの出力を動作電源として行わせることができ
る。

【００１３】一方、電源ジャック１にＡＣアダプタの電
源プラグが挿入されずに、電源電池５によって電子機器
を稼働させる場合には、電源ジャック１にＡＣアダプタ
の電源プラグが挿入されていないことに伴い、スイッチ
端子１ｃが負極端子１ｂが接触された状態となる。この
ために、電源電池５の負極が負極接触端子７とスイッチ
端子１ｃと負極端子１ｂとを順次に介して接地されるこ
とになる。

【００１４】また、ＡＣアダプタ検出端Ａへの信号はＬ
レベルとして印加されるので、マイコン２に基づく動作
により、ＡＣアダプタが装着されず電源電池５による駆
動であることが判定される。このとき、電源電池５の正
極電圧はローパスフィルタ１０によって高周波成分が除
去され電池電圧信号として電圧検出端Ｖに印加され、当
該電池電圧信号がマイコン２に内蔵されたＡ／Ｄコンバ
ータでデジタル信号に変換され、数秒間における平均値
を「電池電圧データ」として得ている。

【００１５】そして、電源電池５の残量をバーグラフ状
に表示したり、稼働に伴なう減少が電子機器に設定され
た最低動作電圧を下回る若干前の時点で所定の警告を行
ったり、その減少が電子機器に設定された最低動作電圧
を下回ったときに強制的に機器動作を停止させるように
している。

【００１６】尚、図５に示す従来例は、交流電源の電圧
を所定の直流電圧に変換したＡＣアダプタ出力と電源電
池出力とを選択的に切替えて稼働源とし得る電子機器の
場合であるが電源電池出力のみを稼働源とする電子機器
の例もある。

【００１７】また、電源電池５として１次電池が装着さ
れた場合であるが、２次電池の場合であっても同様であ
る。更に、２次電池を充電するための充電回路を電子機
器本体に内蔵させ、装着された電源電池が１次電池であ
るのか２次電池であるのかを適宜の手段で検出し、２次
電池が装着されたときにその充電を行えるようにした例
もある。

【００１８】さて、電源電池５として用いられる１次電
池や２次電池は、その出力電圧が化学変化等に基づいて
図６に示すような特性があることが知られている。。

【００１９】即ち、電源電池５の出力電圧ＶＶは、継続
する使用期間Ｔ１の初期の時点a1から終期の時点a2の間
は稼働時間ｔに伴って徐々に減少するものであるが、そ
の終期の時点a2の後に休止期間Ｔ２があると、出力電圧
ＶＶは、その初期の時点a2からある程度の時間は増加
し、最終的には変化電圧ΔＶにほぼ収斂する。

【００２０】休止期間Ｔ２の終期の時点a3から再び使用
期間Ｔ３が始まると、その初期の時点a3から急激に電圧
が減少し、期間Ｔ４の時点a5にて前述の使用期間Ｔ１の
終期の時点a2の電圧にほぼ等しい電圧になったところか
らその減少が緩やかになる。

【００２１】使用期間Ｔ３の終期の時点a4でその電圧が
Ｖ０なる所定の最低動作電圧となり、電源電池５が１次
電池の場合には寿命に到達し、２次電池の場合には充電
を必要とすることになる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来の電池残量の検出
装置は、電子機器の稼働を開始するときに、電源電池の
電圧を測定し、電池残量を検出しているために、暫く使
用していない電源電池で稼働させようとする場合には、
実際の電源電池の残容量より多くあるものと誤った判断
が行われる虞がある。

【００２３】詳しくは、前述の図６を用いた説明のよう
に、電源電池として用いられる１次電池や２次電池は、
その出力電圧が、化学変化等に基づく一般的な特性とし
て、継続する使用期間の初期から終期の間は稼働に伴っ
て徐々に減少するものであるが、その途中の時点で暫く
使用しない休止期間があると、その間の電圧がある程度
高くなることが知られている。

【００２４】しかしながら、このような高い電圧は、電
源電池における残容量が実質的に増加したものではなく
化学特性に基づく見掛上のものであり、休止期間の後に
電源電池の使用を再開すると、当該の高い電圧が急激に
低下し、休止期間の直前の電圧（前使用期間の終期の電
圧）にほぼ等しい値まで低下した後に通常の減少特性と
なる。

【００２５】従って、暫く使用しない休止期間の後に、
再び使用を開始する際に、実際の電源電池の残容量より
多くあるものと誤った判断が行われてしまうのである。

【００２６】そこで、本発明の目的は、電源電池の電圧
が見掛上で高くなっても実際の電源電池の残容量を検出
することができる電子機器における電池残量の検出装置
を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明による電子機器における電池残量の検出装置
は、次のような特徴的構成を採用している。

【００２８】 （１）交流電源の電圧を所定の直流電圧
に変換するＡＣアダプタの出力と電源電池の出力とを選
択的に切替えて稼働源とし得ると共に、前記ＡＣアダプ
タと前記電源電池のそれぞれを装置本体に対して接続着
脱自在にし得る電子機器において、前記電源電池の電圧
を継続して検出して電池電圧データを得る検出手段と、
前記検出手段で得られた電池電圧データを記憶する不揮
発性の記憶手段と、前記記憶手段に記憶された電池電圧
データを制御データとする第１制御手段と、前記電子機
器が電源オン状態にされたときに、該電源オン状態の直
前の電源オフ開始時の状態のときに前記記憶手段に記憶
された電池電圧データを所定時間だけ前記第１制御手段
のための制御データとし、該所定時間が経過した後には
前記検出手段によって前記記憶手段に格納された電池電
圧データを制御データとするように制御する第２制御手
段と、を具備する。

【００２９】（２）上記（１）の第１制御手段を、前記
記憶手段に記憶された電池電圧データを表示するように
構成する。

【００３０】（３）上記（１）または（２）の第２制御
手段を、前記電源電池が新たに装着されたときに前記記
憶手段に既に格納されている電池電圧データをクリアす
るように構成する。

【００３１】（４）上記（１）または（２）の第２制御
手段を、前記電源電池が離脱されたときに前記記憶手段
に既に格納されている電池電圧データをクリアするよう
に構成する。

【００３２】 （５）上記（１）ないし（４）のいずれ
かの第１制御手段を、前記記憶手段に記憶された電池電
圧データに基づいて電池残量を算出して表示するように
構成する。

【００３３】（６）上記（１）ないし（５）のいずれか
の前記記憶手段を、前記検出手段で継続して得られた電
池電圧データが所定時間の平均値として記憶するように
構成する。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に
よる電子機器における電池残量の検出装置の要部構成を
示す回路ブロック図であり、前述の図５の構成と同様ま
たは類似の部分が多々あり、説明の重複を避けるため
に、同一部分もしくは類似部分には、図５に示す部材符
号の数字に１０を加えた数の符号を付してその説明を省
略し、本発明に関わる部分を重点的に説明する。

【００３５】即ち、電子機器の各種動作を複合的に制御
するためのマイコン１２には、前述同様の接地端Ｇ、電
源供給端Ｖdd、リセット端Ｒ、電圧検出端Ｂ、ＡＣアダ
プタ検出端Ａに追加して、１次電池／２次電池の別を検
出すると共に２次電池への充電を制御する制御端Ｃが設
けられている。

【００３６】また、昇圧回路１８の出力端と制御端Ｃに
は抵抗２１が介挿され、更にこの制御端Ｃには、スイッ
チ端子２２が接続されている。このスイッチ端子２２
は、適宜の機構により作動され、電子機器に装着される
電源電池１５が２次電池であるときに負極接触端子１７
に接触し、１次電池であるときに負極接触端子１７から
離隔するものである。マイコン１２にはＥＥＰＲＯＭ２
３が接続されている。

【００３７】電源電池の電圧を継続して検出して電池電
圧データを得る「検出手段」が、負極接触端子１７，ス
イッチ端子２２，抵抗２１，マイコン１２等によって構
成され、当該検出手段で得られた電池電圧データを記憶
する不揮発性の「記憶手段」がＥＥＰＲＯＭ２３等で構
成され、当該記憶手段に記憶された電池電圧データを制
御データとする「第１制御手段」がマイコン１２等によ
って構成される。また、後述の動作説明で明らかにされ
るが、電子機器が実質的な電源オン状態にされたとき
に、該電源オン状態の直前の電源オフ開始時の状態のと
きに前記記憶手段に記憶された電池電圧データを所定時
間だけ前記第１制御手段のための制御データとし、該所
定時間が経過した後には前記検出手段によって前記記憶
手段に格納された電池電圧データを制御データとするよ
うに制御する「第２制御手段」がマイコン１２，ＥＥＰ
ＲＯＭ２３等によって構成されている。

【００３８】従って、電源ジャック１１にＡＣアダプタ
の電源プラグが挿入されている場合には、電源ジャック
１１にＡＣアダプタの電源プラグが挿入されることに伴
い、スイッチ端子１１ｃが負極端子１１ｂから離隔さ
れ、電源電池１５の負極側が回路的に切り離され、正極
端子１１ａへの供給電圧（ＡＣアダプタの正極出力）が
レギュレータ１３によって安定化され、昇圧回路１８に
よって昇圧された動作電圧が電源供給端Ｖddに供給さ
れ、他の回路（図示せず）にも供給される。

【００３９】リセット回路１９によって電源投入時等の
過渡的な電圧不安定時の誤動作を防止するためのリセッ
ト信号がリセット端Ｒに送出される。

【００４０】正極端子１１ａへの供給電圧（ＡＣアダプ
タの正極出力）を分圧回路１４で分圧した電圧がＡＣア
ダプタ検出端ＡにＨレベルとして印加され、マイコン１
２に基づく動作により、ＡＣアダプタが装着されている
ことが判定され、電池残量の検出および表示は行われな
い。

【００４１】したがって、電子機器の所定の稼働を、Ａ
Ｃアダプタの出力を動作電源として行わせることができ
る。

【００４２】一方、電源ジャック１１にＡＣアダプタの
電源プラグが挿入されずに、電源電池１５によって電子
機器を動作させる場合には、電源ジャック１１にＡＣア
ダプタの電源プラグが挿入されていないことに伴い、ス
イッチ端子１１ｃが負極端子１１ｂが接触された状態と
なる。このために、電源電池１５の負極が負極接触端子
１７とスイッチ端子１１ｃと負極端子１１ｂとを順次に
介して接地されることになる。

【００４３】また、ＡＣアダプタ検出端Ａへの信号はＬ
レベルとして印加されるので、マイコン１２に基づく動
作により、ＡＣアダプタが装着されず電源電池１５によ
る駆動であることが判定される。

【００４４】更に、電源電池１５が１次電池であるか２
次電池であるかの判定が制御端Ｃへの印加信号によって
判定される。即ち、制御端Ｃへの印加信号がＨレベルで
ある場合には１次電池と判定され、Ｌレベルである場合
には２次電池と判定される。換言すれば、１次電池が装
着された場合には、負極接触端子１７とスイッチ端子２
２がオフ状態にされるので、制御端Ｃに昇圧回路１８出
力が抵抗２１を介してＨレベルが印加され、２次電池が
装着された場合には、負極接触端子１７とスイッチ端子
２２がオン状態にされるのでＬレベルが印加されるので
ある。

【００４５】そして、電子機器が図２に示すフローチャ
ートのように起動されると、先ずステップＳ１でタイマ
ー起動がかけられる。このタイマー時間は、前述の図６
で説明した期間Ｔ４以上の所定時間に設定され、電源電
池１５の電圧が見掛上で高くなって平生状態まで低下す
るに充分な時間である。

【００４６】次のステップＳ２で、ＥＥＰＲＯＭ２３の
格納データがクリアされているかまたは異常値であるか
どうかが判定され、ＹＥＳの場合には、既に起動されて
いるタイマーをステップＳ３で強制的に終了させ、ステ
ップＳ４に進ませる。ステップＳ２がＮＯである場合に
は、ステップＳ４でタイマー起動後に一定時間が経過し
たかどうかが判定され、ＹＥＳの場合には、ステップＳ
５にてマイコン１２の電圧検出端Ｂに印加された電源電
池１５の電圧値が取り込まれ、現在の電源電池電圧値の
データとしてＶ１がＥＥＰＲＯＭ２３に格納される。

【００４７】次のステップＳ６において、Ｖ１なるデー
タがマイコン１２により表示器（図示せず）に表示され
た後、ステップＳ４に戻され、ステップＳ４〜ステップ
Ｓ６が繰り返し実行される。

【００４８】前述のステップＳ４でＮＯの場合には、Ｅ
ＥＰＲＯＭ２３に既に格納されているＶ１なるデータを
取り出しステップＳ６でＶ１なるデータがマイコン１２
により表示器（図示せず）に表示された後、ステップＳ
４に戻され、ステップＳ４〜ステップＳ６が繰り返し実
行される。

【００４９】従って、電子機器が実質的な電源オン状態
にされたときに、該電源オン状態の直前の電源オフ開始
時の状態のときにＥＥＰＲＯＭ２３に記憶された電池電
圧データを所定時間だけ表示制御のための制御データと
し、該所定時間が経過した後には電圧検出端Ｂに印加さ
れＥＥＰＲＯＭ２３に格納された電池電圧データを制御
データとするように制御されるのである。

【００５０】また、マイコン１２からリセット処理の要
求がされた場合には、図３に示すように、先ずステップ
Ｓ８でＥＥＰＲＯＭ２３の内容がクリアされ、次のステ
ップＳ９で他のリセット処理が実行される。

【００５１】このような、リセット処理は、電源電池１
５の出力端子が正極接触端子１６と負極接触端子１７に
新たに装着されたときに、ＥＥＰＲＯＭ２３に既に格納
されている電池電圧データをクリアするものである。

【００５２】また、電源電池１５が離脱（取り外し）さ
れたときにＥＥＰＲＯＭ２３に既に格納されている電池
電圧データをクリアするものである。

【００５３】更に、電源ジャック１１にＡＣアダプタの
電源プラグが挿入されたことがＡＣアダプタ検出端Ａへ
の印加信号がＬからＨレベルに変化することによって認
識されたときにＥＥＰＲＯＭ２３に既に格納されている
電池電圧データをクリアするものである。

【００５４】一方、マイコン１２から終了処理の要求が
された場合には、図４に示すように、先ずステップＳ１
０が実行され、現在の電池電圧信号をマイコン１２に取
り込Ａ／Ｄ変換したデータをＥＥＰＲＯＭ２３に格納
し、次のステップＳ１１で他の終了処理が実行され、電
子機器が休止状態とされて、当該休止状態から稼働再開
されることに備えられる。

【００５５】よって、電源電池１５の実質的な残量をバ
ーグラフ状に表示したり、稼働に伴なう減少が電子機器
に設定された最低動作電圧を下回る若干前の時点で所定
の警告を行ったり、その減少が電子機器に設定された最
低動作電圧を下回ったときに強制的に機器動作を停止さ
せるようにできる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子機器
における電池残量の検出装置によれば、電子機器が電源
オン状態にされたときに、そのオン状態の直前の電源オ
フ開始時の状態のときに記憶手段（ＥＥＰＲＯＭ等）に
記憶された電池電圧データを所定時間だけ表示等の各種
制御を行わせるための制御データとし、所定時間が経過
した後には現在時点の電池電圧データを制御データとす
るように構成され、使用の途中の時点で暫く使用しない
休止期間があっても、再び使用を開始する際には、前回
の使用期間の終期の電圧をデータとして用いるように構
成されているので、電源電池の実際の残容量に等しいデ
ータが得られ、実態に即した表示や動作強制停止等の各
種制御を行うことができ、電源電池の電圧が見掛上で高
くなっても実際の電源電池の残容量を検出することがで
きる電子機器における電池残量の検出装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による電子機器における
電池残量の検出装置の要部構成を示す回路ブロックであ
る。

【図２】図１に示される電子機器における電池残量の検
出装置の起動動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【図３】図１に示される電子機器における電池残量の検
出装置のリセット処理動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図４】図１に示される電子機器における電池残量の検
出装置の終了要求の動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図５】従来の電子機器における電池残量の検出装置の
一例の要部構成を示す回路ブロックである。

【図６】電源電池の使用／休止に伴う出力電圧の変化を
示す特性図である。

【符号の説明】

１１ 電源ジャック １１ａ 正極端子 １１ｂ 負極端子 １１ｃ スイッチ端子 １２ マイコン（マイクロコンピュータ） １３ レギュレータ １４ 分圧回路 １４ａ，１４ｂ 分圧抵抗 １５ 電源電池 １６ 正極接触端子 １７ 負極接触端子 １８ 昇圧回路 １９ リセット回路 ２０ ローパスフィルタ ２０ａ，２１ 抵抗 ２０ｂ コンデンサ ２２ スイッチ端子 ２３ ＥＥＰＲＯＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−154301（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−101354（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−43226（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−6879（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−147281（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 G01R 31/36

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源の電圧を所定の直流電圧に変換す
   るＡＣアダプタの出力と電源電池の出力とを選択的に切
   替えて稼働源とし得ると共に、前記ＡＣアダプタと前記
   電源電池のそれぞれを装置本体に対して接続着脱自在に
   し得る電子機器において、 前記電源電池の電圧を継続して検出して電池電圧データ
   を得る検出手段と、 前記検出手段で得られた電池電圧データを記憶する不揮
   発性の記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された電池電圧データを制御データ
   とする第１制御手段と、 前記電子機器が電源オン状態にされたときに、該電源オ
   ン状態の直前の電源オフ開始時の状態のときに前記記憶
   手段に記憶された電池電圧データを所定時間だけ前記第
   １制御手段のための制御データとし、該所定時間が経過
   した後には前記検出手段によって前記記憶手段に格納さ
   れた電池電圧データを制御データとするように制御する
   第２制御手段と、 を具備することを特徴とする電子機器における電池残量
   の検出装置。
2. 【請求項２】前記第１制御手段は、前記記憶手段に記憶
   された電池電圧データを表示するように構成されたこと
   を特徴とする護求項１記載の電子機器における電池残量
   の検出装置。
3. 【請求項３】前記第２制御手段は、前記電源電池が新た
   に装着されたときに前記記憶手段に既に格納されている
   電池電圧データをクリアするように構成したことを特徴
   とする請求項１または請求項２記載の電子機器における
   電池残量の検出装置。
4. 【請求項４】前記第２制御手段は、前記電源電池が離脱
   されたときに前記記憶手段に既に格納されている電池電
   圧データをクリアするように構成したことを特徴とする
   請求項１または請求項２記載の電子機器における電池残
   量の検出装置。
5. 【請求項５】前記第１制御手段は、前記記憶手段に記憶
   された電池電圧データに基づいて電池残量を算出して表
   示するように構成したことを特徴とする請求項１ないし
   請求項４のいずれかに記載の電子機器における電池残量
   の検出装置。
6. 【請求項６】前記記憶手段は、前記検出手段で継続して
   得られた電池電圧データが所定時間の平均値として記憶
   するように構成したことを特徴とする請求項１ないし請
   求項５のいずれかに記載の電子機器における電池残量の
   検出装置。