JP4038856B2

JP4038856B2 - 充電システム、充電装置及びバッテリパック

Info

Publication number: JP4038856B2
Application number: JP36919697A
Authority: JP
Inventors: 賀也樋口; 弘高平野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2017-12-29
Also published as: JPH11195435A; US6163132A; JP2007052026A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ一体型ビデオテープレコーダ（以下ビデオカメラという）、携帯用電話機、パーソナルコンピュータ等の電子機器の電源として使用されるバッテリパックを充電するのに使用して好適な充電システム、充電装置及びバッテリパックに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、ビデオカメラ、携帯用電話機、パーソナルコンピュータ等の電子機器の電源として、リチウムイオン電池、ＮｉＣｄ電池、ニッケル水素電池等の２次電池で構成されたバッテリパックが使用されている。
【０００３】
斯るバッテリパックのバッテリセルを充電する充電装置としては従来より種々提案されている。かかる充電装置として充電中のバッテリセルの充電容量を表示するようにしたものとしては、このバッテリセルの充電容量が９０％に達したかどうかを判別して表示するようにしたものが提案されている。
【０００４】
然しながら、斯る従来の充電装置においては、充電中のバッテリセルが何％ぐらい充電されたかわからず、ユーザは充電状況を詳しく知ることができない不都合があった。
【０００５】
また現充電時点で、このバッテリパックの使用する電子機器、例えばビデオカメラを何時間駆動できるまで充電されているかわからず、ユーザの必要とする撮影時間だけ計画して充電を行うことができず、不必要な充電時間がかかってしまう不都合があった。
【０００６】
また、この充電中のバッテリパックのバッテリセルの充電残時間、充電容量を知るには、途中で充電をやめ、実際にこのバッテリパックを電子機器例えばビデオカメラに装着して電源を投入して、この使用残時間とバッテリセルの容量を確認する方法があるが、この方法では手間がかかってしまいユーザが使い勝手が悪い不都合があった。
【０００７】
本発明は斯る点に鑑み充電中の現在の充電容量を容易に知ることができると共に現在の充電容量でこの充電中のバッテリパックを使用する電子機器の使用可能時間を容易に知るようにし、ユーザの使い勝手が良くなるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明充電装置は、装着されたバッテリパックのバッテリセルを充電する充電手段と、装着されたこのバッテリパックから受信した、この充電手段によるこのバッテリセルの充電中に検出した充電電流値に基づいて算出された充電電流積算量情報、およびこのバッテリパックを使用した電子機器の消費電力情報が供給される演算手段と、この演算手段の演算結果を表示する表示手段とを有し、当該充電装置によるこのバッテリパックのバッテリセル充電時において、この演算手段は、少なくともこの充電電流積算量情報、およびこのバッテリパックを使用した電子機器の消費電力情報に基づいてこのバッテリセルの充電中の現在の充電容量、およびこのバッテリパックの現在の充電容量でのこの電子機器の使用可能時間を算出し、この表示手段は、この使用可能時間を表示するようにしたものである。
【０００９】
斯る本発明によれば演算手段により、このバッテリセルの充電中の現在の充電容量を算出して表示手段に表示すると共に現在の充電容量で、このバッテリパックを使用する電子機器の使用可能時間を算出して、この表示手段に表示するようにしたので、充電中のバッテリセルの現在の充電容量を容易に知ることができると共に現在の充電容量でこの充電中のバッテリパックを使用する電子機器の使用可能時間を容易に知ることができ、ユーザの使い勝手が良くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例につき説明しよう。図１例は本発明充電装置を電子機器としてのビデオカメラに組み込んだ例を示す。図１において、１はビデオカメラに組み込んだ充電装置を示す。このビデオカメラの構成は従来周知の構成とするのでその詳細説明は省略する。また、図１において、２は商用電源に接続し、ビデオカメラ及び充電装置１に電源を供給するＡＣアダプタである。
【００１１】
この充電装置１には充電回路３を有し、この充電回路３によりこのビデオカメラを携帯時に駆動するバッテリパック４のバッテリセル２０を充電する如くする。この充電回路３は従来周知の如く構成されたものである。このバッテリパック４は少なくともバッテリセル電圧検出情報、充電電流積算量情報とを得るバッテリ計算処理手段４ａとこの各情報を通信する通信処理手段４ｂとを有するものを使用する。
【００１２】
このバッテリパック４の例を図２に示す。この図２につき説明するにバッテリパック４のバッテリセル２０の正極は、このバッテリパック４のプラス端子ＴＭ₁に、またバッテリセル２０の負極は電流検出抵抗Ｒ₇を介してこのバッテリパック４のマイナス端子ＴＭ₂に接続されている。このプラス端子ＴＭ₁及びマイナス端子ＴＭ₂は充電装置１の充電回路３の出力側のプラス端子及びマイナス端子に接続される如くなされている。
【００１３】
当該バッテリパック４に内臓されるマイコン１０には、シリーズレギュレータやリセット回路等を含むマイコン電源１６からの電源が供給され、当該マイコン１０はこのマイコン電源１６から供給される電源により動作する。このマイコン１０の充電電流検出入力端子Ｄ１１は充電電流検出用に設けられているオペアンプ１３の出力端子と接続され、放電電流検出入力端子Ｄ１２は放電電流検出用に設けられているオペアンプ１４の出力端子と接続されている。また、マイコン１０の割り込み入力端子は、オペアンプ１３と１４の各出力端子が２つの入力端子に接続された２入力ＮＡＤゲート１５の出力端子と接続され、さらにこの２入力ＮＡＤゲート１５の出力端子は例えばプルアップ用の抵抗Ｒ_８を介して電源端子と接続されている。また、マイコン１０の温度検出入力端子はバッテリセル２０の周辺温度を検出する温度センサ１９の出力端子と接続され、電圧検出入力端子はバッテリセル２０の端子電圧を検出する電圧検出回路１８の出力端子と接続され、グランド端子はバッテリセル２０の負極と、ビデオカメラの充電装置１の後述する演算手段を構成する計算処理マイコン５との通信用の出入力端子ＴＭＣはバッファアンプ１１、１２と接続されている。なお、充電電流検出入力端子Ｄ１１及び放電電流検出入力端子Ｄ１２や温度検出入力端子、電圧検出入力端子等のアナログ入力がなされる端子は、全てＡ／Ｄ入力ポートであり、したがって、当該マイコン１０内にはこれらアナログ入力をディジタル変換するＡ／Ｄコンバータが内臓されている。
【００１４】
電圧検出回路１８は、抵抗Ｒ₉及びＲ₁₀からなる分圧抵抗より成り、この分圧抵抗によりバッテリセル２０の端子間電圧を検出する。この電圧検出回路１８からの電圧検出値が、マイコン１０の上記電圧検出入力端子に供給されている。したがって、当該マイコン１０は上記電圧検出入力端子に供給された電圧検出回路１８からの電圧検出値に基づいて、バッテリセル２０の端子間電圧を知ることができる。
【００１５】
また、温度センサ１９は、例えば温度検出用サーミスタ等からなり、バッテリセル２０に近傍或いは接して配置されており、この温度センサ１９の温度検出値が上記マイコン１０の温度検出入力端子に供給されるようになっている。したがって、当該マイコン１０は、上記温度検出入力端子に供給された温度検出値に基づいて、バッテリセル２０の温度を知ることができる。
【００１６】
次に、上記オペアンプ１３の非反転入力端子は、抵抗Ｒ_３を介してバッテリセル２０の負極と接続され、反転入力端子は、増幅率設定用の負帰還抵抗Ｒ _２を介してオペアンプ１３の出力端子に接続されると共にこの反転入力端子は、抵抗Ｒ _１及び電流電圧検出用の抵抗Ｒ _７を介してバッテリセル２０の負極と接続されている。したがって、当該オペアンプ１３の出力端子からは、当該バッテリパック４内に流れる電流値（充電時に流れる電流値）を抵抗Ｒ_１とＲ_２の抵抗値の比（Ｒ_１／Ｒ_２）に応じて増幅した電圧値を出力されることになる。一方、オペアンプ１４の非反転入力端子は抵抗Ｒ_６及びと電流電圧検出用の抵抗Ｒ_７を介してバッテリセル２０の負極と接続され、反転入力端子は、負帰還抵抗Ｒ _５を介してオペアンプ１４の出力端子に接続されると共にこの反転入力端子は、抵抗Ｒ _４を介してバッテリセル２０の負極と接続されている。したがって、当該オペアンプ１４の出力端子からは、当該バッテリパック４内に流れる電流値（放電時に流れる電流値）を抵抗Ｒ_４とＲ_５の抵抗値の比（Ｒ_４／Ｒ_５）に応じて増幅した電圧値を出力されることになる。
【００１７】
トランジスタスイッチＴｒ１は例えば電界効果トランジスタからなり、ゲートがマイコン１０のスイッチング制御出力端子ＳＷ１と接続され、ドレインとソース間に上記抵抗Ｒ₁が接続されている。したがって、マイコン１０のスイッチング制御出力端子ＳＷ１からの信号レベルが例えばハイ（Ｈ）レベルとなったときには、上記トランジスタスイッチＴｒ１がＯＮし、これにより上記抵抗Ｒ₁による抵抗値は略々０（トランジスタスイッチＴｒ１の内部抵抗のみとなる）となり、上記抵抗Ｒ₁とＲ₂の抵抗値の比（Ｒ₂／Ｒ₁）に応じて増幅率が設定されるオペアンプ１３の当該増幅率（アンプゲイン）は大となる。一方、マイコン１０のスイッチング制御出力端子ＳＷ１からの信号レベルが例えばロー（Ｌ）レベルとなったときには、上記トランジスタスイッチＴｒ１はＯＦＦし、これにより上記オペアンプ１３の増幅率は上記抵抗Ｒ₁とＲ₂の抵抗値の比（Ｒ₂／Ｒ₁）に応じた増幅率、すなわちトランジスタスイッチＴｒ１がＯＮしているときよりも小さい増幅率（アンプゲイン）となる。同様に、トランジスタスイッチＴｒ₂も例えば電界効果トランジスタからなり、ゲートがマイコン１０のスイッチング制御出力端子ＳＷ２と接続され、ドレインとソース間に上記抵抗Ｒ₄が接続されている。したがって、マイコン１０のスイッチング制御出力端子ＳＷ２からの信号レベルが例えばハイ（Ｈ）レベルとなったときには上記トランジスタスイッチＴｒ２がＯＮし、これにより上記抵抗Ｒ₄による抵抗値は略々０（トランジスタスイッチＴｒ２の内部抵抗のみとなる）となり、オペアンプ１４の増幅率（アンプゲイン）は大となる。一方、マイコン１０のスイッチング制御出力端子ＳＷ２からの信号レベルが例えばロー（Ｌ）レベルになったときには上記トランジスタスイッチＴｒ２はＯＦＦし、これによりオペアンプ１４の増幅率（アンプゲイン）は小となる。
【００１８】
ここで、上記マイコン１０は、通常動作モード時（Ｒｕｎ時）には常に充電電流検出入力端子Ｄ１１と放電電流検出入力端子Ｄ１２のレベルを監視しており、これら端子Ｄ１１，Ｄ１２のレベルが一定レベル以上になっているときには、上記スイッチング制御出力端子ＳＷ１及びＳＷ２の信号レベルを共にローレベルとなす。これにより、上記トランジスタスイッチＴｒ１及びＴｒ２は共にＯＦＦとなり、オペアンプ１３及び１４のアンプゲインは小となる。したがって、通常動作モード時（Ｒｕｎ時）のマイコン１０は、アンプゲインが小となされたオペアンプ１３及び１４からの出力値を用いて、当該バッテリパック４内に流れる電流値（充電時に流れる電流値又は放電時に流れる電流値）を測定可能となる。したがって、例えば充放電時に流れる電流値がわかれば、充放電電流積算値が計算できる。
【００１９】
また本例においては、このバッテリパック４よりのバッテリセル電圧Ｖ、充電電流Ｉ、充電電流積算量Ｑ、温度依存計数ｈ１（Ｔ）及びｈ２（Ｔ）のデータをこの充電装置１の演算手段を構成する計算処理マイコン５に供給する。
【００２０】
また、この計算処理マイコン５にこのバッテリパック４を使用するビデオカメラの消費電力Ｗのデータを供給する如くする。
【００２１】
この計算処理マイコン５は図４に示す如きフローチャートに従って動作して充電中のバッテリパック４のバッテリセル２０の充電容量を算出して後述する表示装置６に表示すると共に現在の充電容量でこのバッテリパック４を使用するビデオカメラの使用可能時間を算出して、これを表示装置６に表示する如くする。
【００２２】
この表示装置６の充電容量の表示３０としては例えば図３に示す如く５段階表示ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとし、この表示の充電中の最上部が点滅する如くする。例えば充電容量が０〜２０％のときは表示ａが点滅し、また充電容量が２０〜４０％のときは表示ａが点灯すると共に表示ｂが点滅し、充電容量が４０〜６０％のときは表示ａ，ｂが点灯すると共に表示ｃが点滅し、充電容量が６０〜８０％のときは表示ａ，ｂ，ｃが点灯すると共に表示ｄが点滅し、充電容量が８０〜１００％のときは表示ａ，ｂ，ｃ，ｄが点灯すると共に表示ｅが点滅し、充電容量が１００％以上のときは表示ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが点灯する如くする。
【００２３】
また表示装置６の現在の充電容量で、この充電しているバッテリパック４を使用するビデオカメラの使用可能時間の表示３１としては図３に示す如く数字例えば２２９ｍｉｎによる時間表示とする如くする。
【００２４】
次に本例による充電装置１によりバッテリパック４のバッテリセル２０を充電する例につき図４のフローチャートに従って、説明する。
【００２５】
先ず、ビデオカメラの充電装置１にＡＣアダプタ２より電源を供給すると共にビデオカメラの所定位置に充電しようとするバッテリパック４を装着する。このとき、計算処理マイコン５によりこの装着されているバッテリパックは充電可能なバッテリパックかどうかを判断し（ステップＳ１）、例えば乾電池等充電が不可のものならば充電を終了する。
【００２６】
この装着されているバッテリパック４が充電可能なときはバッテリパック４のバッテリセル２０に充電装置１の充電回路３から充電電流を供給すると共にステップＳ２に移行する。ステップＳ２においては充電装置１の計算処理マイコン５はバッテリパック４から送信されてくるバッテリセル電圧Ｖのデータ、充電電流Ｉのデータ、充電電流積算量Ｑのデータ、温度依存計数ｈ１（Ｔ）、ｈ２（Ｔ）のデータを受信する。また、ビデオカメラの消費電力Ｗのデータもこの計算処理マイコン５に設けられたメモリに保存する如くする。
【００２７】
次にステップＳ３に移行し、このステップＳ３で充電容量及び現在の充電容量で撮影可能時間を算出する。
この充電容量は、以下の計算式に求まる充電電流積算残量Ｓと、バッテリセル２０の全容量との割合により求めることができる。
【００２８】
充電電流積算残量Ｓ＝（Ｑ−ｇ（Ｗ）×ｈ２（Ｔ））
ここでｇ（Ｗ）はバッテリセル２０のビデオカメラの動作可能最低電圧から完全放電までの放電積算量であり、消費電力Ｗに依存している。
この場合温度依存を考慮しないときはこの充電電流積算残量Ｓは
Ｓ＝Ｑ−ｇ（Ｗ）
である。
充電容量＝Ｓ／バッテリセルの全容量
【００２９】
また充電中の現在の充電容量で撮影可能時間は以下に示す計算式によって充電電流積算残量Ｓにｆ（Ｗ）と温度係数ｈ１（Ｔ）をかけたものから求めることができる。即ち撮影可能時間Ｒ＝Ｓ×ｆ（Ｗ）×ｈ１（Ｔ）であり、ここでｆ（Ｗ）は充電電流積算量Ｑを撮影可能時間に変換する係数であり、このビデオカメラの消費電力Ｗに依存している。
【００３０】
この場合温度依存を考慮しないときはこの撮影可能時間Ｒは
Ｒ＝Ｓ×ｆ（Ｗ）
となる。
【００３１】
次に、この算出された充電容量と撮影可能時間とが表示可能かどうかを判断し（ステップＳ４）、表示が可能なときは充電装置１の表示装置６にこのときの充電容量を表示３０及び撮影可能時間を表示３１する如くする。上述を充電終了まで繰り返す如くする。
【００３２】
斯る本例によれば充電装置１の計算処理マイコン５により、バッテリセル２０の充電中の現在の充電容量を算出して表示装置６に表示すると共に現在の充電容量でこのバッテリパック４を使用するビデオカメラの撮影可能時間を算出して表示装置６に表示するようにしたので、充電中のバッテリセル２０の現在の充電容量を容易に知ることができると共に現在の充電容量で充電中のバッテリパック４を使用するビデオカメラの撮影可能時間を容易に知ることができ、ユーザの使い勝手が良くなる利益がある。
【００３３】
尚、上述例は本発明充電装置１をビデオカメラに設けた例につき述べたが、この充電装置１をその他の電子機器に設けるようにしても良いし、この充電装置１を電子機器とは別体に設けるようにしても良い。
【００３４】
また上述例では充電容量の表示を５段階表示とししたが、この表示を連続的な表示等その他の表示としても良いことは勿論である。
【００３５】
また本発明は上述例に限ることなく本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成が採り得ることは容易に理解できよう。
【００３６】
【発明の効果】
斯る本発明によれば演算手段により、このバッテリセルの充電中の現在の充電容量を算出して表示手段に表示すると共に現在の充電容量で、このバッテリパックを使用する電子機器の使用可能時間を算出して、この表示手段に表示するようにしたので、充電中のバッテリセルの現在の充電容量を容易に知ることができると共に現在の充電容量でこの充電中のバッテリパックを使用する電子機器の使用可能時間を容易に知ることができ、ユーザの使い勝手が良くなる利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明充電装置を組込んだ電子機器の実施の形態の例を示す構成図である。
【図２】バッテリパックの例を示す構成図である。
【図３】表示の例を示す線図である。
【図４】本発明の説明に供するフローチャートである。
【符号の説明】
１‥‥充電装置、２‥‥ＡＣアダプタ、３‥‥充電回路、４‥‥バッテリパック、５‥‥計算処理マイコン、６‥‥表示装置、２０‥‥バッテリセル、３０‥‥充電容量の表示、３１‥‥使用可能時間の表示

Claims

電力を蓄積するバッテリパックと、装着された当該バッテリパックのバッテリセルを充電する充電装置とから構成される充電システムにおいて、
前記バッテリパックは、
バッテリセルと、
前記バッテリセルの充電時の電流値を検出する充電電流検出手段と、
前記充電装置による当該バッテリパックの充電時に、前記充電電流検出手段により検出した充電電流値に基づいて算出した充電電流積算量情報、および前記バッテリパックを使用した電子機器の消費電力情報を前記充電装置へ送信する送信手段とを有し、
前記充電装置は、
装着された前記バッテリパックのバッテリセルを充電する充電手段と、
装着された前記バッテリパックから受信した前記充電電流積算量情報、および前記消費電力情報が供給される演算手段と、
前記演算手段の演算結果を表示する表示手段とを有し、
当該充電装置による前記バッテリパックの充電時において、
前記演算手段は、少なくとも前記充電電流積算量情報、および前記消費電力情報に基づいて前記バッテリセルの充電中の現在の充電容量、および前記バッテリパックの現在の充電容量での前記電子機器の使用可能時間を算出し、
前記表示手段は、前記使用可能時間を表示すること
を特徴とする充電システム。
前記バッテリパックは温度を検出する温度検出手段を更に有し、前記バッテリパックの前記送信手段は、前記温度検出手段により検出した温度に関する情報を前記充電装置へ送信し、前記充電装置の前記演算手段は、少なくとも前記充電電流積算量情報、前記バッテリパックを使用した電子機器の消費電力情報、および前記温度に関する情報に基づいて前記バッテリセルの充電中の現在の充電容量を算出することを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
前記充電装置による前記バッテリパックの充電時において、前記充電装置の前記演算手段により算出された前記充電容量、および前記使用可能時間を前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
装着されたバッテリパックのバッテリセルを充電する充電手段と、
装着された前記バッテリパックから受信した、前記充電手段による前記バッテリセルの充電中に検出した充電電流値に基づいて算出された充電電流積算量情報、および前記バッテリパックを使用した電子機器の消費電力情報が供給される演算手段と、
前記演算手段の演算結果を表示する表示手段とを有し、
当該充電装置による前記バッテリパックのバッテリセル充電時において、
前記演算手段は、少なくとも前記充電電流積算量情報、および前記バッテリパックを使用した電子機器の消費電力情報に基づいて前記バッテリセルの充電中の現在の充電容量、および前記バッテリパックの現在の充電容量での前記電子機器の使用可能時間を算出し、前記表示手段は、前記使用可能時間を表示することを特徴とする充電装置。
前記演算手段は、前記バッテリパックから前記バッテリセル周辺の温度に関する情報を受信するとともに、少なくとも前記充電電流積算量情報、前記バッテリパックを使用した電子機器の消費電力情報、および前記温度に関する情報に基づいて前記バッテリセルの充電中の現在の充電容量を算出することを特徴とする請求項４に記載の充電装置。
前記表示手段の前記充電容量の表示を段階的に行うようにすると共にこの表示の最上階を点滅するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の充電装置。
バッテリセルと、
前記バッテリセルの充電時の電流値を検出する充電電流検出手段と、
当該バッテリパックが装着される充電装置による前記バッテリセルの充電時に、前記充電電流検出手段により検出した充電電流値に基づいて算出した充電電流積算量情報、および前記バッテリパックを使用した電子機器の消費電力情報を前記充電装置へ送信する送信手段とを有することを特徴とするバッテリパック。
温度を検出する温度検出手段を更に有し、
前記送信手段は、前記温度検出手段により検出した温度に関する情報を前記充電装置へ送信することを特徴とする請求項７に記載のバッテリパック。