JPH02218978A - 電池容量判定方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電池容量判定方式、特に電源電池により駆動さ
れる電子機器の電池容量判定方式に関するものである。

［従来の技術］ 従来より電池を電源として駆動される各種の電子機器が
知られている。

電池駆動の装置では、電池が消耗すると動作が不可能、
あるいは不安定になるため、電池の容量低下をユーザに
知らせる手段が設けられるのが普通である。こ、のため
、従来では電源電池の電圧を基準電圧と比較したり、Ａ
／Ｄ変換器を介して取り込んだ電池の電圧をマイクロコ
ンピュータで比較したりすることにより電池の出力を検
出しており、その結果をＬＥＤ、ＬＣＤパネルなどによ
るインジケータで表示している。

［発明が解決しようとする課題］ 一方、乾電池あるいは充電電池はある程度の自己復帰作
用を有しており、消耗した電池でも装置の電源を遮断す
るとその出力電圧は上昇する。このため、十分容量のあ
る電池と、かなり消耗した電池であっても、両者の出力
電圧が電源遮断後や電源オン直後ではほとんどかわらな
い場合があり得る。

ところが、従来より電源投入直後のみに電池容量低下に
対する警告を発生する装置が知られているが、この種の
装置では上記の理由により十分容量のある電池と、かな
り消耗した電池を区別できない。したがって、起動時に
は電池容量に関する警告が発生されず、このためユーザ
は使用の最中に装置の動作不能といった事態にであうこ
とがあった。

使用中に電源が落ちてもそれほど問題がない装置もある
が、情報処理機器などではそれまでに蓄積したデータを
破壊することがあり、このような事故がユーザに与える
経済的、時間的、あるいは精神的な打撃には計り知れな
いものがある。

本発明の課題は、以上の問題を解決し、電池の自己復帰
作用に関わらず確実に実質的な電池容量を検出できるよ
うにすることにある。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために、本発明においては、電池
により駆動される電子機器において、電源投入時に所定
の負荷を一定期間前記電池に接続しこの負荷接続期間の
前後における電池の出力電圧の差と所定のしきい値を比
較し、その比較結果に応じて電池の容量を判定する構成
を採用した。

［作用］ 以上の構成によれば、電池の出力を一定期間実際に使用
してその前後の電圧変化を検出し、その検出値に応じて
容量判定を行なうことができる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。

第１図に本発明を採用した電子機器の電源周りの構成を
示す。ここでは、電子機器に共通な一般的な構成を例示
する。

第１図において符号１は、装置の電源として使用される
電池で、乾電池（あるいは充電式電池）などから構成さ
れる。また、本実施例では電池の他部用電源も使用でき
るようになっており、ＡＣアダプタ３０からの整流、平
滑出力を入力する端子２が設けられている。

通常ＡＣアダプタ３０の出力電圧は、電池１の新品時の
出力電圧より高く設定されており、電池１およびＡＣア
ダプタ３０がいずれも接続されている場合にはダイオー
ドＤ１を介してＤ　Ｃ７０Ｃコンバータ５にＡＣアダプ
タ３０の出力が入力され、電池１からは電流は流れない
。

一方、ＡＣアダプタ３０が接続されていない場合には電
池１の出力がダイオードＤ２を介してＤ　Ｃ７０Ｃコン
バータ５に供給される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、ＡＣアダプタ３０または電
池１の出力を安定化し、主要回路７に電源を供給する。

Ｄ　Ｃ７０Ｃコンバータ５には、不図示の電源スィッチ
などの電源制御部材が含まれるものとする。

主要回路７は装置の主要部をなすが、ここでは、ワード
プロセッサ、ハンディターミナル、ラップトツブコンピ
ュータなどに共通な構成を示している。

すなわち、主要回路７は、マイクロプロセッサなどから
なるＣＰＵ８、後述の制御プログラムをな 格納したＲＯＭ９、キーボードその他から鳴る入力部１
０、主要回路７のワークエリアとして使用されるＲＡＭ
ＩＩ、不図示の表示器（ＬＣＤパネルなどからなる）を
制御する表示コントローラ１２、表示データ格納のため
のＶＲＡＭ１３、および他の装置（プリンタ、他のデー
タ端末など）との通信を行なうＲ３２３２Ｃボートなど
からなるシリアル通信部１４から構成される。

上記の符号８から１４の各部はｃｐｕｓのシステムバス
Ｂにより接続され、さらに、このシステムバスＢにはＡ
／Ｄコンバータ６が接続されている。Ａ／Ｄコンバータ
６は端子２あるいは電池１の端子電圧を計測するために
使用される。Ａ／Ｄコンバータ６は入力したアナログ電
圧を４から１６ビツト程度のデジタル値に変換しバスＢ
に出力し、その計測値はＣＰＵ８により判定される。

電池ｌの出力ラインおよび回路の接地電位間にはＡ／Ｄ
コンバータ６を介した測定の際に使用されるダミー抵抗
３がスイッチ４を介して接続できるようにしである。ス
イッチ４は公知のアナログスイッチなどから構成され、
ＣＰＵ８の制御によりオン／オフできるようになってい
る。

次に以上の構成における動作につき説明する。

以上の構成では、ＣＰＵ８はＡ／Ｄコンバータ６を介し
て電池ｌの出力電圧を判定し、表示コントローラ１２を
用いて電池容量に関する警告を発生するが、その場合、
ＣＰＵ８は電池１の出力電圧に応じて下記のような制御
を行なう。

第２図（Ａ）に、時刻ｔｏにおいて装置の電源を投入し
た場合の電池１の出力電圧の変化を示す。

ここで符号ａは新品でほとんど消耗していない電池、ｂ
はかなり消耗した電池の場合の電圧変化を示している。

時刻ｔｏにおいて電源を投入し、ｔ３で電源を遮断した
場合、ａ、ｂの電池はそれぞれ図示のような電圧変化を
示す。すなわち、動作時間に応じて出力電圧は徐々に低
下し、時刻ｔ３において電源を遮断すると自己復帰作用
により出力電圧は回復する。

上記のような電圧変化を測定するにあたって、本実施例
では、しきい値Ｖｔｈｌ　、　Ｖｔｈ２　　（Ｖｔｈｌ
＜Ｖｔｈ２）を用い、電池の出力電圧ＶがＶ≦ｖｔｈｌ
のとき、Ｖｔｈｌ　＜Ｖ＜Ｖｔｈ２　（７）とき、ｖ　
≧ｖ　ｔｈ２のときの３つの場合について異なる制御を
行なう。ここで、乾電池４本を直列にして電池１として
用い６■を入力する場合を考えると、Ｖｔｈｌは４．６
■、Ｖ　ｔｈ２は５，４■程度にそれぞれ設定する。

以下にＡＣアダプタ３０が接続されておらず、電池ｌの
みの場合に行なわれる電圧により異なる制御を示す。

１）Ｖ≦Ｖ　ｔｈｌの場合には、無条件に警告表示を行
なう（あるいはさらに主要回路７の動作を禁止する）。

２）第２図（Ａ）のように、Ｖｔｈｌ＜Ｖ＜Ｖ　ｔｈ２
の場合には、後述のように電池の出力変化を一定時間測
定し、その結果により警告を行なうかどうかを判定する
。ここでは、電源投入後、図示のように時刻ｔ１、ｔｌ
に電池１の出力電圧Ｖｌ、ｖ２を調べ、その際ΔＶ（Δ
Ｖａ、Δｖｂ）を測定し、このΔＶに応じて警告を行な
うかどうかを判定する。時刻ｔ１．　ｔｌはタイマーな
どを用いて形成してもよいが、後述の実施例ではＣＰＵ
８により実行されるイニシャライズルーチンで一定時間
を要するルーチン、たとえばＶＲＡＭ１３のクリアの前
後を時刻ｔ１％ｔ２とする。

３）また、Ｖ≧Ｖ　ｔｈ２の場合には、電池容量が十分
あると判定し、無警告で主要回路７の動作を開始する。

以上の制御は、ＡＣアダプタ３０が接続されておらず、
電池１のみの場合に行なうが、ＡＣアダプタ３０が接続
されている場合には上記２）の条件において電池１の出
力のみを正確に判定するために、スイッチ４をオンとし
、ダミー抵抗３を電池１に接続し、第２図（Ｂ）に示す
ように時刻ｔｌ、　ｔｌにおいて出力電圧Ｖｌ、Ｖ２を
測定しその差ΔＶに応じて警告の有無を決定する。ダミ
ー抵抗３の抵抗値は、電池のみを接続したときのｔｌ、
　ｔ２間の負荷と同等となるように設定される。

なお、第２図（Ｂ）において符号ａ、ｂはそれぞれ第２
図（Ａ）同様に新品の電池および消耗した電池を示して
いる。

次に上記の制御を第３図を参照してより詳細に説明する
。第３図はＲＯＭ９に格納されたＣＰＵ８の起動制御プ
ログラムの流れを示している。

装置の電源が投入されると、ＣＰＵ８はステップ５１０
０においてＡ／Ｄコンバータ６を介して電池ｌの出力電
圧Ｖｌを測定する（このタイミングは第２図の時刻１１
に相当）　そしてステップ５ＩＯＩにおいて、Ａ／Ｄコ
ンバータ６から取り込んだ電池の出力Ｖを、しきい値Ｖ
ｔｈ１％Ｖ　ｔｈ２と比較する。ここで、計測された出
力電圧■がＶ≦Ｖｔｈｌ（７）場合にはステップ５ＩＯ
２に、ｖｔｈｌ＜ｖ＜Ｖｔｈ２の場合にはステップ５１
０４に、Ｖ≧Ｖ　ｔｈ２の場合にはステップ５１０３に
移行する。

まず、ステップ５１０２では、下限のしきい値であるＶ
　ｔｈｌよりも電池１の電圧Ｖが低いので、警告フラグ
をオンとし、ステップ５１０３に移行する。このフラグ
はＲＡＭＩＩの所定領域に設定される。ステップ５１０
２により、後に行なわれる他の制御ルーチンにより表示
コントローラ１２を介してＶＲＡＭ１３に警告表示のた
めの表示データが書き込まれる。

ステップ５１０２の実行後、あるいはステップ５ＩＯＩ
で上限のしきい値Ｖｔｈ２よりも電池１の電圧Ｖが高い
場合に移行するステップ５１０３では、主要回路７の通
常動作に備え、ＶＲＡＭ１３をクリアし、その後主要回
路７の通常動作が開始される。

一方、ステップ５１０１でＶ　ｔｈｌ　＜　ｖ　＜　Ｖ
　ｔｈ２と判定されると、ステップ５１０４においてＡ
Ｃアダプタ３０が端子２に接続されており、ＡＣアダプ
タ３０から給電が行なわれているかどうかを判定する。

これはＡ／Ｄコンバータ６により端子２のラインの電圧
を測定することにより行なう。ステップ５１０４が肯定
された場合にはステップ５１０５に、否定された場合に
はステップ５１０３’に直接移行する。

ステップ５１０５では、スイッチ４をオンとし、電池１
の出力ラインにダミー抵抗３を接続する。これにより、
ＡＣアダプタ３０が接続されていても、電圧検出条件は
ＡＣアダプタ３０が接続されていない場合と同等になる
。

ステップ５１０３’ではステップ５１０３と同様にＶＲ
ＡＭ１３をクリアする。このクリア動作は、ｃｐｕｓの
ブロック転送命令などを利用して行なわれ、常に一定の
実行時間が費やされ、また、その間の電源負荷もほぼ一
定である。この実行時間は第２図の時間ｔ２−ｔｌに相
当する。

次にステップ５１０６では、ステップ５１００と同様に
Ａ／Ｄコンバータ６を介して電池ｌの出力を測定する。

このタイミングはステップ８１０３′を経ているので、
第２図の時刻ｔ２に相当する。

ステップ５１０７では、ステップ５ｌｏｏ、８１０６で
測定したｖｌと■２の差ΔＶを求める。

ステップ５１０８では、ステップ５１０７で求めた差電
圧Δ■が所定のしきい値ΔＶＴＨよりも大きいかどうか
を判定する。ステップ５１０８が肯定された場合にはス
テップ５１０７へ、否定された場合にはステップ５１１
０に直接移行する。しきい値ＶＴＨは、平均的な、ある
いは最低限の使用時間内において機器が動作不能になら
ないような電圧低下の変化率に応じた値に設定する。

ステップ５１０９では、期間ｔｌ−ｔ２の電圧降下が大
きいので、ステップ５１０２と同様に警告フラグをオン
とし、ステップ５ｉｌｏに移行する。

ステップ５１１０では、スイッチ４によりダミー抵抗３
を電池１の出力ラインから切り離す。

ステップ５１１０あるいはステップ５１０３の後に開始
される通常処理では、警告フラグが設定されていると表
示コントローラ１２を用いてＶＲＡＭ１３に書き込んだ
警告表示データが不図示の表示器に出力される。また、
このとき、ブザー音などにより警報を発生してもよい。

以上の構成によれば、電池１の出力が上限のしきい値よ
り高く十分ある場合には無警告で処理を開始し、また、
電池ｒの出力が下限のしきい値よりも小さく十分でない
場合には電源の容量に関する警告を発生する。また、上
下のしきい値の中間では、所定時間内の電圧降下を測定
し、その降下量が所定しきい値以上の場合にも警告を発
生する。

したがって、第２図（Ａ）、（Ｂ）において符号すのよ
うに電池が消耗しているとき、あるいは複数本の電池中
にかなり消耗した電池が混在している場合などでは、期
間ｔｌ−ｔ２における電圧降下△ｖｂが大きくなるため
、警告が発生される。したがって、特に第２図（Ａ）の
ように、電源投入初期では比較的電池１の出力が高くて
も動作の途中で電池の出力が下限のしきい値Ｖ　ｔｈ２
を割ってしまう可能性がある場合においても確実に警告
を発生でき、ユーザの電池交換、あるいは充電といった
作業を促せ、処理中のデータ破壊などの事故を未然に防
止できる。

また、上記実施例では、ＡＣアダプタ３０が接続されて
いる場合でも、ダミー抵抗３による補正を行なうため、
確実に電池１の容量が足りなければ警告を発生すること
ができる。

以上では、ＶＲＡＭ１３のクリアにより第２図の期間ｔ
１〜ｔ２を形成したが、第４図のようにタイマ１５と割
込コントローラ１８をバスＢに接続し、タイマ１５の計
時により期間ｔｌ−ｔ２を形成してもよい。

この構成では、第３図のステップ８１０４〜Ｓｌ　１０
の制御において、ステップ５１０３′のＶＲＡＭ１３の
クリアのかわりに期間ｔｌ−ｔ２に相当する時間を計時
させ、計時終了とともに割込コントローラ１８による割
込が行なわれると電圧■２を測定する。このとき、タイ
マ１５の計時中は、ダミー抵抗１７をスイッチ１６を介
して接続し、一定負荷における電圧降下を測定するよう
にする。

また、ＡＣアダプタ３０が接続されている場合には前記
実施例と同様にダミー抵抗３′をスイッチ４を介して接
続する。なお、−ダミー抵抗３′の抵抗値はダミー抵抗
１７、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ５、ＣＰＵ８の負荷の
和に相当するものとする。

さらに、ＶＲＡＭ１３のクリアは、必要に応じ通常処理
ルーチン内で行なうものとする。

このような構成によっても、前記実施例と同様の効果を
得ることができる。

以上の構成は、電池を電源とする各種の電子機器に適用
することができる。また、以上では、電池の容量が不足
の場合に警告を発生するのみであるが、装置の起動を禁
止するなどの措置を講じてもよい。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、電池により
駆動される電子機器において、電源投入時に所定の負荷
を一定期間前記電池に接続しこの負荷接続期間の前後に
おける電池の出力電圧の差と所定のしきい値を比較し、
その比較結果に応じて電池の容量を判定する構成を採用
しているので、電池の出力を一定期間実際に使用してそ
の前後の電圧変化を検出し、その検出値に応じて容量判
定を行なうことができるから、電池の自己復帰作用があ
っても確実に消耗した電池と容量が十分ある電池を確実
に識別できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した電子機器の構成を示したブロ
ック図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は第１図の装置における
電池の電圧変化を示した線図、第３図は第１図のＣＰＵ
の制御手順を示したフローチャート図、第４図は異なる
電子機器の構成を示したブロック図である。 ｌ・・・電池　　　　２・・・端子 ３．３′　１７・・・ダミー抵抗 ４・・・スイッチ ５・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ ６・・・Ａ／Ｄコンバータ ７・・・主要回路　　８・・・ＣＰＵ ９・・−ＲＯＭ　　　　１０・・・入力部１１・・・Ｒ
ＡＭ　　　１２・・・表示コントローラ１３・・・ＶＲ
ＡＭ　　１４・・・シリアル通信部１５・・・タイマ　
　１７・・・ダミー抵抗１８・・・割込コントローラ ３０・・・ＡＣアダプタ シ 〉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電池により駆動される電子機器において、電源投入
   時に所定の負荷を一定期間前記電池に接続しこの負荷接
   続期間の前後における電池の出力電圧の差と所定のしき
   い値を比較し、その比較結果に応じて電池の容量を判定
   することを特徴とする電池容量判定方式。 ２）前記容量判定は、電源投入時に電池の出力電圧を測
   定しその値が所定の電圧範囲内にあるときに行なわれる
   ことを特徴とする請求項第１項に記載の電池容量判定方
   式。 ３）前記電池と並列に別の補助電源が接続される場合に
   、前記の一定期間接続される所定負荷にみあったダミー
   抵抗を負荷として追加することを特徴とする請求項第１
   項または第２項に記載の電池容量判定方式。