JP4517472B2 - 電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ使用可能残時間を高精度に算出できる電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、リチウムイオン電池、NiCd電池、ニッケル水素電池などの2次電池で構成されたバッテリモジュール(バッテリパック)は周知である。
このようなバッテリモジュールには、例えば、バッテリの残量計算や当該バッテリを電源とする電子機器との間の通信を行うためのマイクロコンピュータと、バッテリの内部状態検出回路とが内蔵されている場合がある。
このようなバッテリモジュールが装着される各種の電子機器には、バッテリの内部状態と使用状態とからバッテリ残使用時間を計算し、その目安をディスプレイに表示するものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子機器の電力制御方法が複雑になり、例えば、モータや発光パネルのPWM(Pulse Width Modulation)駆動などのように負荷の消費電力が短時間で頻繁に変化するような場合、現在の電力を基にバッテリ残使用時間を高精度に計算することは非常に困難である。
従って、従来では、何種類かの想定した状態について予め測定した標準電力を用いて、バッテリ残使用時間を計算していた。
しかしながら、電子機器が多様な電力で駆動する可能性がある場合に、それらの全ての状態の電力値を予め用意しておくことは困難である。また、当該電子機器が他の電子機器に電力を供給するような使用が行われることがあるが、このような状態での電力値を予め用意することは不可能である。
【0004】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされ、負荷が多様な形態で電力を消費する場合でも、バッテリ使用可能残時間を高精度に算出できる電子機器を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、第1の発明の電子機器は、バッテリセルの端子電圧を示す放電電圧情報、前記バッテリセルから負荷へ流れる電流を示す放電電流情報、および、前記バッテリセルから流れた電流の積算量を、予め定められたタイミングで入力する入力手段と、前記入力手段が入力した前記放電電圧情報および前記放電電流情報を用いて前記バッテリセルの放電電力を計算する計算手段と、表示手段と、を有し、前記計算手段は、予め設定されている標本数に達するまで連続的に入力した前記放電電流情報と前記放電電圧情報とを用いて前記バッテリセルの放電電力の平均を計算し、前記バッテリセルの放電電力に依存する係数ならびに定数を前記放電電力の平均を用いて求め、前記バッテリセルから流れた電流の積算量とともに前記係数ならびに定数を用いて前記バッテリセルの電力を前記負荷へ供給することが可能な残時間を計算し、前記表示手段は、前記計算手段が求めた前記残時間を表示する。
【0011】
また、第1の発明の電子機器は、好ましくは、前記計算手段は、前記標本数の放電電流情報を入力している途中で、前記負荷を駆動する電力モードが変更されたとき、前記標本数の放電電流情報の入力を最初からやり直す。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係わるビデオカメラについて説明する。
図1は、本実施形態のビデオカメラ50の構成図である。
図1に示すように、ビデオカメラ50は、例えば、ビデオカメラ本体60と、バッテリモジュール1とを有する。
ビデオカメラ本体60は、カメラ一体型のビデオテープレコーダであり、バッテリモジュール1が例えば着脱自在に装着される。
ここで、バッテリモジュール1が本発明のバッテリモジュールに対応している。
【0016】
ビデオカメラ本体60は、図1に示すように、マイクロコンピュータ63と、マイクロコンピュータ63によって制御される負荷21とを有する。
ここで、マイクロコンピュータ63が本発明の処理手段に対応している。
負荷21には、バッテリモジュール1から電力の供給を受けて駆動される全ての電子回路、液晶ディスプレイなどの表示部21a、並びにモータなどの駆動部などが含まれる。
なお、ビデオカメラ本体60は、撮像のための構成や撮像した映像信号を記録/再生するための各種の構成を有するが、図1では省略している。
【0017】
マイクロコンピュータ63は、例えば、通信回路65、計算回路66、表示制御回路67および負荷制御回路68を有する。
通信回路65は、バッテリモジュール1からバッテリ容量、電圧、電流および温度などの情報を受信する。
計算回路66は、通信回路65が受信した情報に基づいて、現在のバッテリ残量を計算する。
表示制御回路67は、計算回路66の計算結果を表示するための表示信号を生成し、これを負荷21内の表示部21aに出力する。
負荷制御回路68は、負荷21の制御を行う。
【0018】
バッテリモジュール1は、図1に示すように、例えば、マイクロコンピュータ10、電圧検出回路18、温度センサ19、バッテリセル20および充放電電流検出回路80を有する。
マイクロコンピュータ10は、情報生成回路71および通信回路72を有する。
情報生成回路71は、電圧検出回路18、温度センサ19および充放電電流検出回路80の検出結果に基づいて、バッテリモジュール1の状態を示す情報を生成し、これらを通信回路72に出力する。
具体的には、情報生成回路71は、電圧検出回路18の検出結果を示すバッテリ放電電圧検出情報と、温度センサ19の検出結果を示すバッテリ温度検出情報と、充放電電流検出回路80の検出結果を示すバッテリ充放電電流検出情報と、バッテリ残容量情報とを生成し、これらを通信回路72に出力する。
通信回路72は、ビデオカメラ本体60との間で通信を行う。
【0019】
電圧検出回路18は、バッテリセル20の端子間の電圧を検出する。
温度センサ19は、バッテリセル20の温度を検出する。
充放電電流検出回路80は、充放電電流を検出する。
【0020】
バッテリモジュール1のプラス端子30は、ビデオカメラ本体60のプラス端子40に接続されている。プラス端子30は、バッテリモジュール1内において、バッテリセル20のプラスの給電線に接続されている。
また、バッテリモジュール1のマイナス端子31は、ビデオカメラ本体60のマイナス端子41に接続されている。マイナス端子31は、バッテリモジュール1内において、バッテリセル20のマイナスの給電線に接続されている。
ビデオカメラ50では、プラス端子30,40およびマイナス端子31,41を介して、バッテリモジュール1からビデオカメラ本体60への電力供給が行われる。ビデオカメラ本体60内では、プラス端子30およびマイナス端子31を介してバッテリモジュール1から供給された電力が、マイクロコンピュータ63および負荷21に供給される。
【0021】
また、バッテリモジュール1とビデオカメラ本体60との間の情報の通信は、通信端子32,42を介して行われる。
この場合に、当該情報の通信は、バッテリモジュール1内ではバッファアンプ11,12を介して行われ、ビデオカメラ本体60内ではバッファアンプ61,62を介して行われる。
【0022】
以下、ビデオカメラ本体60のマイクロコンピュータ63において、通信端子32,42を介してバッテリモジュール1から受信した情報を用いて、バッテリ使用残時間等を求めるための処理を説明する。
先ず、当該処理を説明する前に、負荷21における消費電力が略一定の場合におけるバッテリ使用残時間の算出方法の一例を説明する。
バッテリを一定消費電力で放電した場合において、放電時間に対する放電電流の積算量は、図2に示すように、略時間に比例している。ここで、ビデオカメラ本体60の使用可能な最低電圧としてバッテリ終止を定めた場合、図2において、バッテリ終止電圧の点は、放電開始と完全放電(バッテリセル20内のエネルギが無い状態)の間に存在している。
【0023】
また、放電時間に対する完全放電までの放電電流積算量の残量は、図3に示される。
この図3において、バッテリ終止を原点にとり、座標軸をひくと、縦軸がバッテリ終止までの放電電流積算残量となり、横軸がバッテリ終止までの残時間となり、これらの関係は線形になる。従って、バッテリ終止までの放電電流積算残量が分かれば、バッテリ残時間を一意的に求めることができる。
このことを数式で表すと、下記式(1)のようになる。
【0024】
【数1】
R=Qd*f(W)
=(Q−g(W))*f(W) …(1)
【0025】
上記式(1)において、Rはバッテリ終止までの時間(残時間)であるバッテリ使用可能残時間を示し、Qdはバッテリ終止までの放電電流積算量を示し、Wはビデオカメラ本体60の消費電力(バッテリセル20の放電電力)を示し、f(W)は係数(電力依存)を示し、Qは放電電流積算残量を示し、g(W)はバッテリ終止時残量(電力依存)を示している。
【0026】
ところで、従来技術において、前述したように、負荷21のなかで、モータや、PWM制御によって駆動されるバックライト付き大型表示パネルなどの表示部21aなどが駆動されると、例えば、図4に示すように、バッテリモジュール1からビデオカメラ本体60に供給される電圧は略一定であるが、電流が短時間に大きく変動し、その結果、バッテリモジュール1からビデオカメラ本体60に供給される電力も、図5に示すように、短時間に大きく変動する。
【0027】
本実施形態では、ビデオカメラ本体60のマイクロコンピュータ63が、バッテリモジュール1のマイクロコンピュータ10から連続的に入力したバッテリ充放電電流検出情報を用いて、バッテリセル20の放電電力を計算し、この放電電力からバッテリ使用残時間Rを計算する。
【0028】
以下、本実施形態において、図1に示すビデオカメラ本体60のマイクロコンピュータ63が、バッテリモジュール1からの情報に基づいて、バッテリ使用残時間間Rを計算する際の処理の手順を説明する。
図6は、当該手順を説明するためのフローチャートである。
ステップST1:マイクロコンピュータ63は、電源投入されているか否かを判断し、電源投入されていると判断した場合にはステップST2の処理に進み、そうでない場合にはステップST1の処理を繰り返す。
【0029】
ステップST2:マイクロコンピュータ63は、バッテリモジュール1のマイクロコンピュータ10との間で通信が可能か否かを判断し、通信可能であると判断した場合にはステップST3の処理に進み、そうでない場合には処理を終了する。
【0030】
ステップST3:マイクロコンピュータ63の計算回路66は、バッテリ使用残時間Rを計算する上で必要な、バッテリ電圧検出情報と、予め決められた平均化標本数N分のバッテリ充放電電流検出情報とを順にマイクロコンピュータ10から通信回路65を介して入力する。
当該ステップST3の処理については、図9を用いて後に詳細に説明する。
【0031】
ステップST4:マイクロコンピュータ63は、バッテリ使用残時間Rを計算する上で必要な全ての情報をマイクロコンピュータ10から入力したかを判断し、入力したと判断した場合にはステップST5の処理に進み、そうでない場合にはステップST2の処理に戻る。
【0032】
ステップST5:マイクロコンピュータ63の計算回路66は、ステップST3で入力した平均化標本数N分のバッテリ充放電電流検出情報を用いて、下記式(2)に基づいてバッテリ充放電平均電流値IAVE を計算する。
【0033】
【数2】
【0034】
ステップST6:マイクロコンピュータ63の計算回路66は、ステップST3の入力したバッテリ電圧検出情報が示すバッテリ電圧値Vと、ステップST5で計算したバッテリ充放電平均電流値IAVE とを用いて、下記式(3)から、バッテリセル20の放電電力Wを計算する。
【0035】
【数3】
W=IAVE ×V
【0036】
ステップST7:マイクロコンピュータ63の計算回路66は、ステップST6で計算した放電電力Wから、これに依存する前記式(1)の係数f(W)およびバッテリ終止時残量g(W)を計算する。
また、計算回路66は、マイクロコンピュータ10においてバッテリ充放電電流検出情報が示す電流値を積算して求められた前記式(1)の放電電流積算量Qを、マイクロコンピュータ10から入力する。
そして、計算回路66は、上記式(1)に基づいて、放電電流積算量Q、係数f(W)およびバッテリ終止時残量g(W)を用いて、バッテリ使用残時間Rを計算する。
【0037】
ステップST8:マイクロコンピュータ63の計算回路66は、ステップST7で計算したバッテリ使用残時間Rを表示制御回路67に出力し、これによりバッテリ使用残時間Rを示す画像、文字あるいは記号が表示部21aに表示される。
例えば、図7に示すようにビデオカメラ50のビューファインダ101の表示部21aに、図8に示すように、バッテリ使用可能残時間Rを示す画像121と、文字(数字)122が表示される。計算回路66は、表示が終了したら、ステップST2に戻って繰り返す。
【0038】
図9は、図6に示すステップST3の処理内容を示すフローチャートである。
ステップST11:マイクロコンピュータ63の計算回路66は、マイクロコンピュータ10から入力したバッテリ充放電電流検出情報が、予め決められた平均化標本数N個に達しているか否かを判断し、達していると判断した場合にはステップST14の処理に進み、達していないと判断した場合にはステップST12の処理に進む。
【0039】
ステップST12:計算回路66は、例えば、モード入力部69から電力モードの切り換わり指示が出されたか否かを判断し、出されたと判断した場合にはステップST14の処理に進み、出されていないと判断した場合にはステップST13の処理に進む。
【0040】
ステップST13:計算回路66は、マイクロコンピュータに次のバッテリ充放電電流検出情報を要求し、その後、ステップST15の処理に進む。
【0041】
ステップST14:計算回路66は、次の情報、本実施形態の場合は、バッテリ電圧検出情報をマイクロコンピュータ10に要求し、これを入力した後に、図6に示すステップST4に進む。
【0042】
以上説明したように、ビデオカメラ本体60によれば、バッテリモジュール1からのバッテリ放電電圧検出情報およびバッテリ充放電電流検出情報を用いて、バッテリセル20の平均放電電力を算出し、当該平均放電電力を用いてバッテリ使用可能残時間を算出するため、負荷21の消費電力(バッテリセル20の放電電力)が短時間に大きく変動した場合でも、バッテリ使用可能残時間を従来に比べて高精度に算出できる。
また、ビデオカメラ本体60によれば、従来のように、負荷21が多様な電力で駆動する可能性がある場合に、そらの全ての状態の電力値を予め用意する必要がないため、装置規模を縮小できると共に、開発時の負担を軽減できる。また、バッテリセル20が実際に供給している電力に基づいてバッテリ使用可能残時間を算出することから、バッテリ使用可能残時間を高精度に算出できる。また、ビデオカメラ本体60が他の電子機器に電力を供給するような使用が行われる場合でも、バッテリ使用可能残時間を高精度に算出できる。
【0043】
また、ビデオカメラ本体60によれば、前述したように電力モードが変化した場合に、バッテリモジュール1からのバッテリ充放電電流検出情報の入力を最初からやり直すことで、変化後の電力モードに適合させてバッテリ使用可能残時間を高精度に算出できる。
【0044】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
例えば、上述した実施形態では、バッテリ充放電平均電流値IAVE を求めた後に、バッテリセル20の放電電力を平均を算出したが、マイクロコンピュータ63において、バッテリモジュール1から入力したバッテリ充放電電流検出情報とバッテリ電圧検出情報とを用いて、平均化標本数分の放電電力を求め、これを平均して放電電力Wを求めてもよい。
【0045】
また、上述した実施形態では本発明をビデオカメラに適用した場合を例示したが、本発明は、バッテリを内蔵あるいは装着するその他の電子機器にも適用可能である。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子機器によれば、負荷が多様な形態で電力を消費する場合でも、バッテリ使用可能残時間を高精度に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施形態のビデオカメラの構成図である。
【図2】図2は、バッテリの放電電流積算量とバッテリ終止時間との関係を示す図である。
【図3】図3は、バッテリの放電電流積算残量とバッテリ終止時間との関係を示す図である。
【図4】図4は、負荷に供給される瞬時電流および瞬時電圧と時間との関係を示す図である。
【図5】図5は、負荷に供給される瞬時電力と時間との関係を示す図である。
【図6】図6は、図1に示すビデオカメラ本体のマイクロコンピュータが、バッテリモジュールからの情報に基づいて、バッテリ使用残時間間Rを計算する際の処理の手順を示すフローチャートである。
【図7】図7は、ビデオカメラに設けられた表示部を説明するための図である。
【図8】図8は、図7に示す表示部へのバッテリ使用可能残時間の表示形態を説明するための図である。
【図9】図9は、図7に示すステップST3の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…バッテリモジュール、50…ビデオカメラ、60…ビデオカメラ本体、65…通信回路、66…計算回路、67…表示制御回路、68…負荷制御回路、10…マイクロコンピュータ、18…電圧検出回路、19…温度センサ、20…バッテリセル、80…充放電電流検出回路、71…情報生成回路、72…通信回路
Claims (2)
- バッテリセルの端子電圧を示す放電電圧情報、前記バッテリセルから負荷へ流れる電流を示す放電電流情報、および、前記バッテリセルから流れた電流の積算量を、予め定められたタイミングで入力する入力手段と、
前記入力手段が入力した前記放電電圧情報および前記放電電流情報を用いて前記バッテリセルの放電電力を計算する計算手段と、
表示手段と、
を有し、
前記計算手段は、
予め設定されている標本数に達するまで連続的に入力した前記放電電流情報と前記放電電圧情報とを用いて前記バッテリセルの放電電力の平均を計算し、
前記バッテリセルの放電電力に依存する係数ならびに定数を前記放電電力の平均を用いて求め、前記バッテリセルから流れた電流の積算量とともに前記係数ならびに定数を用いて前記バッテリセルの電力を前記負荷へ供給することが可能な残時間を計算し、
前記表示手段は、
前記計算手段が求めた前記残時間を表示する、
電子機器。 - 前記計算手段は、前記標本数の放電電流情報を入力している途中で、前記負荷を駆動する電力モードが変更されたとき、前記標本数の放電電流情報の入力を最初からやり直す、
請求項1に記載の電子機器。
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