JPH0420883A - 二次電池の電力残量監視方法 - 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、Ｎｉ−Ｃｄ電池等の二次電池の電力残量に対
応させたカウンタ値に基づき、当該二次電池の電力残量
を監視する方法に関する。

〔従来の技術〕

Ｎｉ−Ｃｄ電池等の二次電池の電力残量に対応させたカ
ウンタ値に基づき、当該二次電池の電力残量を監視する
装置として、特開昭５９−２８６７８号公報に示された
装置が公知である。該公報に示された装置においては、
二次電池から消費された電力を所定時間毎に累計し、こ
の累計値を二次電池の蓄電量に相当する値から差し引き
して二次電池の電力残量を得、これに応じた電力残量表
示を行うこととしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、かかる従来の装置では、加算器により消費電力
量か累計される際に、加算器の基本単位に満たない分の
消費電力量は切り上げられたり、切り捨てられたり、あ
るいは、四捨五入されたりしてしまう。このため、長く
使用しているうちに、切り捨て等された分か累積し、二
次電池の実際の電力残量と掛は離れた電力残量か表示さ
れることとなり、二次電池の電力残量を正確に監視する
ことかできない。

そこで、上述の事情に鑑み、本発明は二次電池の電力残
量を正確に監視し得る二次電池の電力残量監視方法を提
供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明による二次電池の電
力残量監視方法においては、二次電池の電力残量にカウ
ンタ値を対応させておき、所定時間毎の二次電池からの
消費電力量を検出し、その消費電力量をカウンタ値の基
本単位に相当する基本電力量で除してその商の整数部を
カウンタ値から減じ、当接部の小数部を累計し、その累
計値が１に達する毎にカウンタ値からその基本単位を減
じることとしている。

〔作用〕

このようになっているので、カウンタ値の基本単位に満
たない消費電力量をも考慮して二次電池の電力残量を監
視できるようになる。

なお、所定時間毎の前記二次電池からの消費電力量をカ
ウンタ値の基本単位に相当する基本電力量で除し、その
商の整数部をカウンタ値から減じ、その余りを基本電力
量で除される次回の消費電力量に加えることとしてもよ
い。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について第１図〜第３図を参照し
つつ、説明する。

第１図は本発明が適用される携帯可能なラップトツブ型
のパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略称する
。）の構成を概略的に示したブロック図、第２図は第１
図に示した電圧検出部及び電流検出部のブロック図、第
３図は本発明の詳細な説明するためのフローチャートで
あるか、本発明の理解を容易にするため、第１図から順
に説明することとする。

第１図に示したパソコンは、メイン電源として充電可能
なＮｉ−Ｃｄ電池等の二次電池１（定格電圧９．６Ｖ）
をその内部に備えている。二次電池１は抵抗２を介して
ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３に接続されており、二次電池１
に蓄えられている電力はＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３を介し
て本体回路部５に供給される。また、ＤＣ／ＤＣＣ／式
−タ３にはＡＣアダプタや増設電池等の外部電源６が接
続可能となっており、外部電源６からの電力もＤＣ／Ｄ
ＣＣ／式−タ３を介して本体回路部５に供給される。な
お、本体回路部５はＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ並びにキー
ボード等のデータ入力手段や液晶表示部等からなるパソ
コンの中枢部分である。

ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３にはパソコン本体の電源スィッ
チ７が接続されており、この電源スィッチ７かオン状態
になった場合に、ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３は二次電池１
に蓄えられている電力、あるいは外部電源６から供給さ
れる電力を、適当な電圧に調整して本体回路部５に供給
する。一方、後述する所定条件下で外部電源６から供給
される電力を二次電池１に充電する。更に、外部電源６
が接続されていない場合において、二次電池１の端子間
電圧か所定電圧以下に低下したときには、バックアップ
用の電力を除き二次電池１から本体回路部５への電力供
給を遮断する。ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３のこれらの動作
は、ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３に接続されている充放電制
御部８により制御される。

充放電制御部８は、例えば４ｂｉｔＣＰＵやＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、カウンタ、バッファメモリ、−ΔＶ検出回路８８
等から構成されている。そして、充放電制御部８には、
ＡＣアダプタ検出部１０、電圧検出部１１、電流検出部
１２、バッテリロー検出部１３及びシャットダウン検出
部１５からそれぞれ検出信号が入力されている。ＡＣア
ダプタ検出部１０は、例えばＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３の
外部電源接続用端子１６の電位が所定電位以上であるか
否かを検出するボルテージディテクタであり、゛外部電
源接続用端子１６の電位が所定電位（例えば１４Ｖ）以
上であった場合に、ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３にＡＣアダ
プタが接続されているものと判断し、その旨の検出信号
を充放電制御部８に対して出力する。電圧検出部１１は
充電中の二次電池１の端子間電圧を監視して二次電池１
の端子間電圧に応じた検出信号を充放電制御部８に対し
て出力する。電流検出部１２は二次電池１から消費され
る消費電流を検出し、その消費電流に応じた検出信号を
充放電制御部８に対して出力する。バッテリ・ロー検出
部１３は二次電池１の電圧が本体回路部５の動作に要求
される所要電圧まで低下したことを検出し、その旨の検
出信号を充放電制御部８に対して出力する。シャットダ
ウン検出部１５は二次電池１の電圧がＤＣ／ＤＣＣ／式
−タ３の動作を保証できないところまで低下してことを
検出し、その旨の検出信号を充放電制御部８に対して出
力する。充放電制御部８はこれらの検出信号に基づき、
ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３に対して二次電池ｌの充放電に
関する指令信号を出力し、二次電池１の充放電を制御す
る。また、充放電制御部８は電圧検出部１１及び電流検
出部１２から入力される検出信号に基づき、二次電池１
の電力残量を監視する。そして、二次電池１の電力残量
に応じた信号が警報・表示部１９に対して充放電制御部
８から出力され、二次電池１の電力残量が発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）等により表示される。

なお、充放電制御回路８には、図示しない電圧監視手段
から得られる二次電池１の端子間電圧に応じた検出信号
が人力されると共に、駆動用の電力がレギュレータ１７
を介してバックアップ電力用ラインから供給されており
、また、レギュレータ１７から基準電圧源１８を介して
Ａ／Ｄ変換用の基準電圧（４，５Ｖ）が与えられている
。

第２図に電圧検出部１１及び電流検出部１２のブロック
図を示す。電圧検出部１１は抵抗２に接続された電圧検
出回路１１ａと、この電圧検出回路１１ａに接続された
スイッチ手段１１ｂと、スイッチ手段１１ｂを介して電
圧検出回路１１ａに接続されるインピーダンス変換回路
１１ｃと、インピーダンス変換回路１１ｃに接続された
レベル変換回路１１ｄとから構成されている。レベル変
換回路ｌｉｄからの出力は充放電制御部８に入力され、
充放電制御部８内の−ΔＶ検出回路８ａにより、満充電
後の二次電池１の端子間電圧の低下（−ΔＶ）が検出さ
れる。また、電流検出部１２は抵抗２に接続された電流
検出回路１２ａと、この電流検出回路１２ａに接続され
たスイッチ手段１２ｂと、スイッチ手段１２ｂを介して
電流検出回路１２ａに接続されるインピーダンス変換回
路１２ｃと、インピーダンス変換回路１２ｃに接続され
た増幅器１２ｄとから構成されている。スイッチ手段１
１ｂ及び１２ｂは充放電回路８により制御される。両ス
イッチ手段１１ｂ及び１２ｂは、外部電源６が外され、
パソコン本体の電源スィッチ７か切られた場合に、双方
ともにオフとされる。

これにより、電圧検出部１１及び電流検出部１２を通し
て内蔵の二次電池１から電力が漏洩することが防止され
ている。

二次電池１に対する充電は、１．２Ａの一定充電電流で
行われる急速充電と、７０ｍＡの一定充電電流で行われ
るトリクル充電とを相互に切り換えて行われる。

そして、充電方式の切り換えは、充放電制御部８の指令
信号に応してＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３により行なわれる
。充放電制御部８は急速充電中に二次電池１の満充電状
態を検出した場合に、充電方式をトリクル充電に切り換
えるべくＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３に対して充電方式の切
換え信号を出力する。満充電状態の検出は、いわゆる−
ΔＶ方式により検出される。すなわち、充電中に二次電
池１が満充電状態になると、それまで上昇傾向にあった
二次電池１の端子間電圧が満充電後に低下するので、こ
の満充電後の電圧低下を検出することにより二次電池１
の満充電状態を検出できる。

二次電池１の満充電後の電圧低下（−ΔＶ）は上述した
電圧検出部１１からの検出電圧が充放電制御部８内部に
てＡ／Ｄ変換され一ΔＶ検出回路８ａにより検出される
。なお、第２図に示したように、充放電制御部８の前段
にレベル変換回路１１ｄを設けておけば、二次電池１の
満充電後の電圧低下かその端子間電圧に比べて小さい場
合であっても、満充電後の電圧低下（−ΔＶ）をより容
易かつ正確に検出し得るようになり好ましい。

他方、充放電制御部８はトリクル充電中に二次電池１か
ら所定の電力が消費されるか、あるいは、二次電池１が
交換されるかしたことを検出した場合に、充電方式を急
速充電に切り換えるべくＤＣ／ＤＣコンバータ３に対し
て充電方式の切換え信号を出力する。この切換え信号に
応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は二次電池１に対する
急速充電を再開する。二次電池１から所定電力が消費さ
れたか否かは、電流検出部１２により検出することがで
きる。抵抗２に電流が流れると、抵抗２の両端に流れた
電流に比例した電位差が生じるからである。本実施例に
おいては電圧検出部１１により検出される電圧か１２．
９Ｖ以下に低下した場合であって、電流検出部１２が二
次電池１からＤＣ／ＤＣコンバータ３側へ電流が流れた
ことを検出した場合に所定電力が二次電池から消費され
たものとみなすこととしている。また、二次電池１か交
換されたか否かは、ＡＣアダプタがＤＣ／ＤＣコンバー
タ３に接続されている場合には、二次電池の端子間電圧
を監視する電圧検出部１１の検出信号から検知すること
かできる。すなわち、二次電池１か取り外されると、二
次電池１の最大電圧よりも高い充電電圧（例えば、ＤＣ
１５Ｖ）がトリクル充電回路から回りこみ、この充電電
圧が図示しない電圧監視手段によりそのまま検出される
ので、この充電電圧を検出することによって二次電池１
の交換を検出することができる。つまり、二次電池が接
続されていれば検出されるはずのない高電圧が検出され
ることにより、二次電池１が取り外され、交換されたこ
とを検出できるようになっている。また、ＡＣアダプタ
が接続されていない場合には、二次電池１が取り外され
れば二次電池１の端子間電圧か０となるので、これによ
り二次電池の交換が検出される。そして、充放電制御部
８により、二次電池１から所定の電力が消費されるか、
あるいは、二次電池１が交換されるかしたことのいずれ
かが検出された場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に対し
て充電方式の切換え信号が出力される。この切替え信号
に応して充電方式がトリクル充電から急速充電に切り換
えられる。

また、二次電池１から消費される放電量の検出は、次の
ようにして行われる。二次電池１から消費される電力は
抵抗２を必ず通るので、電力の消費により抵抗２の両端
間に消費電流値（放電電流値）に応じた電位差が生じる
。この電位差は電流検出回路１２ａにより逐次検出され
、その検出結果（アナログ値）がインピーダンス変換回
路１２ｃ及び増幅器１２ｄを介して充放電制御部８に対
して送出される。充放電制御部８は電流検出部１２から
のアナログデータをデジタルデータに変換し、これを１
６ｍ５ｅｃ毎に６４回サンプリングし、０．０１６Ｘ６
４−１．０２４秒間の平均値を求める。そして、この１
．０２４秒間の平均値が１秒間に二次電池１から消費さ
れた放電量とされる。

次に、充放電制御部８による二次電池１の電力残量の監
視が、どのようにして行われるかを説明する。

二次電池１の電力残量の監視は、充放電制御部８が備え
ているカウンタの値に基づいて行われる。

すなわち、カウンタ値を二次電池１の電力残量に対応さ
せ、二次電池１から電力が消費されている場合には所定
時間毎に所定時間毎の放電量に相当する値をカウンタ値
から減算し、二次電池１に対して充電が行われている場
合には一定時間毎に一定時間毎の充電量に相当する一定
値をカウンタ値に加算するのである。例えば、二次電池
１の最大蓄電容量が６１２０Ａｓｅｃである場合に、二
次電池１の満充電状態に対応させてカウンタ値を６１２
０に設定しておく。そして、二次電池１から電力が消費
されている間は、上述のようにして二次電池１から消費
される放電量を１秒間毎に求め、求められた放電量に相
当する値をカウンタ値から１秒毎に減算する。この減算
は二次電池１から電力が消費されている間、繰り返し行
われる。また、二次電池１の充電は上述したように、一
定の充電電流で行われるので、二次電池１に対して充電
が行われている間は、１分毎に一定の値をカウンタ値に
加算する。例えば、急速充電中は１分毎に一定値６０を
加算し、トリクル充電中は１分毎に一定値４を加算する
。この一定値は充電電流と充電効率とから容易に求める
ことができるし、実験的に求めることも可能である。

ところで、上述の例ではカウンタの基本単位（１）が二
次電池１の蓄電量１ＡＳｅｅに相当するが、二次電池１
から所定時間に消費される放電量が常にカウンタの基本
単位に相当する基本電力量で整除できるとは限らない。

かかる場合に、所定時間毎の放電量をカウンタの基本単
位に相当する基本電力量で除した場合に得られる商の小
数部を切り捨てたり、切り上げたり、あるいは、四捨五
入してカウンタ値から減じたのでは、その累積によりカ
ウンタ値と二次電池１の電力残量との間に生じる誤差が
拡大する。この誤差の拡大を防止するため、上述した商
の小数部をバッファメモリ等に蓄積するなどして、小数
部の累計値が１に達する毎にカウンタ値からその基本単
位（１）を減することとした。これにより、上述した加
減算を重ねるうちにカウンタ値と二次電池１の電力残量
との間に生ずる誤差の拡大を抑制することができる。

上述した二次電池１の電力残量の監視動作について、第
３図に示したフローチャートを参照しつつ説明する。

図示したフローチャートでは、先ず、充電を行うために
必要とされる条件（例えば、ＡＣアダプタが接続されて
いるか等）が満足されているか否かについての判断か行
われ（ステップＳ１）、この条件が全て満足されている
場合には更に急速充電を行うために必要とされる諸条件
が満足されているか否かについての判断が行われる（ス
テップＳ２）。ここでいう諸条件とは、■本体の電源ス
ィッチ７がオフ状態にあること、■二次電池１がＤＣ／
ＤＣコンバータ３に接続されていること、■二次電池１
に対して急速充電が行われていないこと、■二次電池１
の端子間電圧が１２．９Ｖ以下に低下していることの４
条件である。そして、急速充電をすることが可能な場合
は、１，２Ａの一定充電電流で急速充電を行い（ステッ
プＳ３）、１分毎にカウンタ値に一定値（６０）を加算
する（ステップＳ５）。そして、急速充電中に二次電池
１の満充電状態が検出された場合には、満充電状態に対
応させてカウンタ値に６１２０を設定する（ステップＳ
６、ステップＳ７）。また、ステップＳ２において、急
速充電を行うための条件が満足されていなかった場合に
は、７０＋ａＡの一定重電電流でトリクル充電が行われ
（ステップＳ８）、１分毎にカウンタ値に一定値（４）
が加算される（ステップ５１０）。また、ステップＳ１
において、充電を行うための条件が満足されていなかっ
た場合には、更に、電源スィッチ７がオン状態にあるか
否かが判断され（ステップ５１１）、電源スィッチ７が
オン状態の場合には二次電池１から抵抗２を通って消費
される放電量が１秒間毎に求められる（ステップ５１２
）。そして、ステップ５１２で求められた放電量がカウ
ンタ値の基本単位に相当する基本電力ｊｌ　（Ｉ　Ａｓ
ｅｃ　）で除され（ステップ８１３）、その商の整数部
がカウンタ値から減算される（ステップ５１５）。また
、ステップ８１３で得られた商の少数部は累計されバッ
ファメモリ等に蓄積される（ステップ５１６）。少数部
の累計値が１に達する毎にカウンタ値からその基本単位
（１）が減ぜられる（ステップＳ１７、ステップ５１８
）。なお、このとき少数部の累計値からも１が減ぜられ
る。そして、カウンタ値に応じた電力残量が警報・表示
部１９に表示されるのである（ステップ５２０）。

なお、上述の実施例では、商の少数部を累計することと
しているが、この代わりに、所定時間毎の放電量をカウ
ンタの基本単位に相当する基本電力量で整除した場合に
生ずる余りをバッファメモリに蓄積しておき、これを次
回の被除数（すなわち、次の所定時間中に消費された放
電量）に加算し、これをカウンタの基本単位に相当する
基本電力量で除することとしてもよい。

次に、二次電池１の電力残量にカウンタ値をどのように
して対応させるかについて説明する。

二次電池１の最大蓄電容量は二次電池１の仕様により予
め判明しているので、二次電池１が満充電状態にあれば
、その最大蓄電容量に相当する電力が二次電池１に蓄え
られていることになる。したがって、上述した方法によ
り二次電池１の満充電状態が検出されたときに、満充電
に対応した所定の値としてその最大蓄電容量に相当する
値をカウンタ値に設定すればよいのである。上述の例で
は、−ΔＶ方式により満充電状態が検出、される度にカ
ウンタに６１２０の値を設定するのである。

これにより、上述した加減算を重ねるうちにカウンタ値
と二次電池１の電力残量との間に生ずる誤差の拡大を防
止することができる。

また、二次電池１は経時変化や充放電の繰り返し回数等
その使用度合に応して性能が劣化し、最大蓄電容量が減
少する。そこで、満充電状態が検出されたときにカウン
タに設定される所定値を二次電池の使用度合に応して減
少させることとした。

これにより、二次電池１の劣化に伴う最大蓄電容量の減
少を考慮して二次電池の電力残量を監視できるようにな
る。具体的には、二次電池１が交換された時点からの経
過時間をタイマにより計測し、二次電池ｌの満重電状態
が検出される度にカウンタに設定される所定の値（上側
では６１２０）をタイマにより計測された経過時間に応
じて減少させるのである。更に、急速充電を行った回数
をも計数しておき、経過時間及び急速充電の回数に応じ
て満充電時にカウンタに設定される所定値を減少させる
ことが好ましい。

上述のようにすることにより、カウンタ値に基づき二次
電池１の電力残量を正確に監視できるようになる。

そして、二次電池１の電力残量に対応したカウンタ値に
応じて表示指令信号か充放電制御部８から警報・表示部
１９に対して出力されるようになっており、警報・表示
部１９が表示指令信号に応じた数及び色のＬＥＤを発光
させることにより、二次電池１の電力残量が表示される
。また、警報・表示部１９は警報音を発するブザーを有
しており、バッテリ・ロー検出部１３により二次電池１
の電圧が所定電圧以下に低下したことが検出された場合
に、充放電制御部８からの警報指令信号に応じて１分お
きに警報音を発する。これにより、二次電池１の電力残
量が残り少ないことがユーザに認議される。

なお、上述した実施例において、以下の場合には満充電
状態が検出されていなくても急速充電は停止されるよう
になっている。

■本体の電源スィッチ７がオン状態となった場合。

■ＤＣ／ＤＣコンバータ３にＡＣアダプタが接続されて
いない場合。

■二次電池１がＤＣ／ＤＣコンバータ３に接続されてい
ない場合。

■二次電池１の端子間電圧が異常に低下した場合（例え
ば、９，６Ｖ以下となった場合）。

これら■〜■のいずれかの状態となった場合には、充電
系若しくは二次電池が急速充電を行い得る状態にないか
、あるいは、二次電池になんらがの異常が生じているも
のと判断することができるので、充放電制御部８がら急
速充電を停止させる指令信号かＤＣ／ＤＣコンバータ３
に出力され、これに応じて急速充電が停止される。この
ように、急速充電か停止された場合であっても、ＡＣア
ダプタがＤＣ／ＤＣコンバータ３に接続されていること
を条件として、トリクル充電は常に行われる。

なお、急速充電の開始条件が揃った場合には再度急速充
電が行われる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればカウンタ値の基本
単位に満たない消費電力量をも考慮して二次電池の電力
残量を監視できるようになり、二次電池の電力残量を正
確に監視し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明か適用された情報処理装置のブロック図
、第２図は電圧検出部及び電流検出部のブロック図、第
３図は二次電池の電力残量の監視動作を示したフローチ
ャートである。 １・・・二次電池、２・・・抵抗、３・・・Ｄ　Ｃ／Ｄ
　Ｃコンバータ、５・・・本体回路部、６・・・外部電
源、７・・・電源スィッチ、８・・・充放電制御部、８
ａ・・・−ΔＶ検出回路、１０・・・ＡＣアダプタ検出
部、１１・・・電圧検出部、ｌｌａ・・・電圧検出回路
、ｌｌｂ・・・スイッチ手段、ｌｌｃ・・・インピーダ
ンス変換回路、１１ｄ・・・レベル変換回路、１２・・
・電流検出部、１２ａ・・・電流検出回路、１２ｂ・・
・スイッチ手段、１２ｃ・・・インピーダンス変換回路
、１２ｄ・・・増幅器、１３・・・バッテリ・ロー検出
部、１５・・・シャットダウン検出部、１６・・・外部
電源接続用端子、１７・・・レギュレータ、１８・・・
基準電圧源、１９・・・警報・表示部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二次電池の電力残量に対応させたカウンタ値に基づ
   き前記二次電池の電力残量を監視する方法であって、 所定時間毎の前記二次電池からの消費電力量を検出し、 前記消費電力量を前記カウンタ値の基本単位に相当する
   基本電力量で除してその商の整数部を前記カウンタ値か
   ら減じ、 前記商の小数部を累計し、その累計値が基本単位（１）
   に達する毎に前記カウンタ値から前記基本単位を減じる
   ことを特徴とする二次電池の電力残量監視方法。 ２、二次電池の電力残量に対応させたカウンタ値に基づ
   き前記二次電池の電力残量を監視する方法であつて、 所定時間毎の前記二次電池からの消費電力量を検出し、 前記消費電力量を前記カウンタ値の基本単位に相当する
   基本電力量で除してその商の整数部を前記カウンタ値か
   ら減じ、 その余りを前記基本電力量で除される次回の消費電力量
   に加えることを特徴とする二次電池の電力残量監視方法
   。