JPH0458731A - 電池の残容量表示装置 - 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、ニッケルカドミウム等の充電が可能な電池の
残存容量を検出し、表示する電池の残容量表示回路に関
するものである。

［従来の技術］ 本件出願人の先の出願（特願平２−４０５５２号）で、
電池の充電状態を検出して、満充電を検出した時に、充
電を停止すると共に、その時の残容量を１００％容量と
設定することにより、電池側々の定格容量のバラツキや
、充放電の繰り返しによる電池の劣化があった場合でも
、正確に残容量を表示できるようにしている。

また、電池電圧の所定の変化（電池電圧の変化率が所定
の負値（−ａ）に達する）を検出した時、充電を停止し
て、満充電時の残容量を一定化する残容量表示装置があ
る（特開昭６１−２１０８４１号公報）。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の電池電圧の所定の変化を検出した時の残容量を１
００％容量として設定する場合、以下の不具合点がある
。

すなわち、充電中に電源が断たれる（例えば、コンセン
トが抜かれる）と、充電中の電池電圧は充電が停止され
ると急に低下するなめ、電池電圧が所定の変化（−４Ｖ
や電圧変化率が−ａ＞を示す。

そのため、この電圧の変化を充電完了と判断して、その
時の残容量を１００％容量と設定すると、以後の残容量
表示が誤ったものになる。

本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、電
池個々のバラツキや、電池劣化があった場合でも、正確
な残容量表示ができる電池の残容量表示装置を提供する
ことを目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、電池と、＠池を充電する充電器と、電池にス
イッチを介して接続された負荷とからなる充電式電気機
器に設けられるものであって、電池の充放電の電気量か
ら電池の残容量を演算する演算回路と、該残容量を表示
する表示器とを有する電池の残容量表示装置において、
電池電圧を検出する電圧検出手段と、充電器の出力を検
出する出力検出手段とを備え、電圧検出手段にて電池電
圧の所定の変化を検出し、且つ出力検出手段にて充電器
の出力が正常であることを検出した時、その時の電池の
残容量を１００％容量と設定する制御手段を設けたもの
である。

［作　用］ 而して、電池電圧が所定の変化を示して、充電が完了し
た時の残容量を１００％容量と設定するため、電池個々
のバラツキや電池劣化があった場合でも正確に残容量を
表示できるようにし、また、充電器の出力が正常である
否かを検出していることで、充電中の電源が断たれて、
電池電圧が所定の変化を示しても、１００％容量と設定
することがないようにしている。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。まず
、本発明の前提となる第５図に示す回路について説明す
る。すなわち、残容量表示モジュールＡが充電器１３に
接続されて、電池１が充電されているとき、充電電流は
、充電器１３から電池１のプラス後方向へ流れ、センサ
ー抵抗２を通って、充電器１３へ戻る。このとき、充電
電流はセンサー抵抗２によって電圧に変換される。変換
された電圧は、Ａ／Ｄ変換回路３によってデジタル値に
変換され、演算回路５へ入力される。演算回路５は、こ
のときタイマー回路４より、１回のＡ／Ｄ変換に使用さ
れた時間を取り込み、これら２つのデータ（電流値と時
間）より充電された電気量を計算する。演算回路５は、
この動作を繰り返し行い、計測した充電電気量を積算し
て、第１のメモリ６に格納する。

第２のメモリ７には、例えば、電池１の定格容量が入力
されている。尚、第２のメモリ７には定格容量ではなく
て、容量のバラツキを考慮して平均値を入力するように
しても良い。演算回路５は、第１のメモリ６と第２のメ
モリ７の値を比較して、現在の第２のメモリ７に対する
第１のメモリ７の値が、例えば何２６であるかを計算し
、出力回路８へ出力する。出力回路８は５つのボートか
ら構成されており、演算回路５の各ボートＰ、〜Ｐ、は
、例えば第６図に示すような％区分となっていて、各割
り当てのレベルを残容量値、すなわち、第２のメモリ７
に対する第１のメモリ６の割合を越えると、各ボートＰ
、〜Ｐ、はＨレベル状態となる。

出力回路８は５個のトランジスタＱ１〜Ｑ５で構成され
、表示器９に接続されている。表示器９は例えば発光ダ
イオードＬ　Ｄ　＋〜ＬＤ、から構成され、出力回路８
の出力状態に応じて発光ダイオードＬＤ、〜ＬＤ５が点
灯していく。すなわち、第６図の例で説明すると、電池
１の残容量が２０％未満のときは、発光ダイオードＬＤ
、が１つ点灯し、２０％以上４０％未満では、発光ダイ
オードＬＤ、、ＬＤ、が２個点灯し、４０％以上６０％
未満では、発光ダイオードＬＤ、〜ＬＤ、が３個点灯し
、６０％以上８０％未満では、発光ダイオードＬＤ〜Ｌ
Ｄ、が４個点灯し、８０％以上ならば、すべての発光ダ
イオードＬ　Ｄ　＋〜Ｌ　Ｄ　ｓが点灯するという動作
である。尚、第６図の例では、出力回路８はオープンコ
レクタ出力としている。また、出力回路の形式は、バイ
ナリ−出力でも良い。更に、発光ダイオードの代わりに
ＬＣＤでも、もちろん良い。

充電状態においては、充電器１３が残容量表示モジュー
ルＡに接続されると、その信号が入力回路１０を介して
演算回路５に入力されて、充電状態であることを認識す
る。充電が終わり、放電状態となると、充電器１３は、
残容量表示モジュールＡから離れた状態となり、今度は
、スイッチ１２が閉じられ、負荷１１が残容量表示モジ
ュールＡと電池１に接続される。このときは、放電電流
が前述の充電のときとは逆の向きに流れる。すなわち、
電池１のプラス極から負荷１１を介してセンサー抵抗２
を通って、電池１のマイナス極へ戻るのである。このと
き、センサー抵抗２によって電圧に変換された電流値の
極性が充電のときとは逆になることを除いて同じ動作原
理で残容量表示モジュールＡは動作する。

放電の場合には、電流の極性が逆となり、演算回路５は
第１のメモリ６の積算値を今度は減算していくことにな
る。従って、表示器９の発光ダイオードも５個の点灯か
ら、放電が継続されるにつれて、４個、３個、２個、１
個の点灯へと発光ダイオードの点灯数が減少していく、
放電状態は、スイッチ１２がオンすると、入力回路１０
にＨレベルの信号が入り、演算回路５にて放電状態が認
識される。

充電器１３、負荷ｌｌとも接続されていない場合は、演
算回路５は５電池１が放置されていると認識し、低消費
電流モードへ移行する。

次に、本発明の部分について説明する０本発明では、第
１図に示すように、第５図の回路に電池電圧を検出する
電圧検出手段であるＡ／Ｄ変換回路１４と、充電器１３
の電源電圧を検出する出力検出手段である電源電圧検出
回路１５等を設けたものである。尚、演算回路５に制御
手段を含むものである。

次に、動作を説明する。まず、充電状態では、充電中の
ｔ？＠！電圧がＡ／Ｄ変換回路１４に入力されて、デジ
タル値に変換されてマイクロコンピュータからなる演算
回路５に入力される。演算回路５は充電期間中、電池電
圧を測定することにより、電池１の一Δ■電圧を検出す
る。ここで、−Δ■電圧は５一般に電池の充電制御に用
いられる一一■制御を行う場合の電池電圧の低下の程度
を意味し、この電圧が検出されると、電池は１００％充
電されていると判断するものである。つまり、電池電圧
のピークを検出し、このピークからΔＶ（Ｖ）だけ低下
して時点を充電完了時点とするものである。

また、電池電圧から充電完了を検出する他側として、電
池電圧の変化率（微分値）が所定の負値（−ａ）になっ
た時点を充電完了時点としても良い。

また、−ΔＶを検出すると、演算回路５から信号が充電
器１３に出力され、この信号により充電器１３では電池
１への充電出力（電流）を停止するように制御される。

さらに、演算回路５には充電器１３のｔ′＃電圧が入力
されているかどうかを検出する電源電圧検出回路１５の
信号が入力されている。この電源電圧検出回路１５の働
きは以下に示す如くである。

すなわち、充電中の電池電圧は、充電が停止されると、
急に低下するため、仮に充電器１３のコンセントが抜か
れてしまうと、充電停止による電池電圧の低下により、
演算回路５は電池１から一４■電圧が発生したと誤認し
てしまうため、充電器１３が正常に動作している否かを
確認するために、演算回路５は電源電圧検出回路１５を
介して充電器１３の動作をチエツクしているのである。

−ＡＶ電圧検出と電源電圧検出回路１５との信号の関係
を表１に示す。

尚、電源電圧検出回路１５のＨは充電器１３のｔ源オン
を意味し、Ｌはオフを意味している。

演算回路５は、−Δ■雷電圧検知すると、電池１が１０
０％充電されたと判断し、その時点で充電電流からの充
電電気量を１００％に設定するものである。すなわち、
第１のメモリ６の内容を第２のメモリ７の内容と同一に
するということである。これは、それまでの残容量の計
測で電池１の容量を、電池自身の特性、充電電流の値、
環境温度等の誤差要因のために少なめに積算していた場
合の誤差を補正するためのものである。ただし、Δ■雷
電圧検知にも電池の劣化や保存状態により誤差が発生す
るため、−Δ■雷電圧検出したときの充電電流の積算カ
ウント値が第２のメモリ７の値に比べて７０％以上の場
合について、電池１の残容量値を１００％に補正するも
のである。このとき、出力回路８の出力も同時に１００
％の出力に補正されるものである。

また、逆に一、ＩＶを検知したときは、すでに第２のメ
モリ７の値を越えていた場合は、第２のメモリ７の値を
１００％として設定するものである。この場合は、残容
量値の積算が前述の誤差要因のために、多いめに積算し
ていた場合の誤差を補正するためのものである。この場
合は、充電電流の積算を１００％以上しないように設定
しても、もちろん良い。これまでの動作をフロー図にし
た第２図に示す。

尚、本実施例では、−ＪＶを検出するのに残容量表示モ
ジュールＡ自身が電池電圧を測定しているが、充電器１
３が−Δ■制御をしていれば、充電器１３から一−Ｖ検
出時の信号が入力されるようにしても良い。

次に、電池電圧が低下していった場合の電池電圧の検知
、Ａ／Ｄ変換回路１４の動作について説明する。上述の
如く、電池１が放置状態、すなわち、充電も放電もされ
ていない状態になると、残容量表示モジュールＡは、入
力回路１０にてこれを検知し、低消費電流モードへ移行
する。低消費電流モードでの残容量表示モジュールＡの
消費電流は、２００〜３００μＡ程度であり、電池１に
とっては負荷放電となる。長期の負荷放電による電池１
の劣化を防ぐために、Ａ　／’　Ｄ変換回路１４により
デジタル値に変換された電池電圧が、所定レベル以下に
なると、演算回路５は、遮断回路１６への出力をＨレベ
ルからＬレベルにして、残容量表示モジュールＡに入力
される電源をカットする。この遮断回路１６の動作によ
り、電池１は殆ど自分自身の自己放電のみの状態となり
、劣化や液漏れの心配はなくなる。

遮断回路１６の例を第３図に示す。この例では、スイッ
チ回路１６ａとラッチ回路１６ｂより構成されているも
のである。遮断回路１６を動作させるのに適当な電圧は
、電池１の逆放電が発生しない程度の電圧であり、１セ
ル当たり０．８〜１．０Ｖ程度が適当である。

また、負荷が一時的にショートして電池電圧が低下した
場合に、残容量表示モジュールＡの電源をオフすると、
誤動作となるため、演算回路５は電源電圧の低下が所定
時間以上連続した場合につき、遮断回路１６を動作させ
るものである。電源電圧の連続低下時間は、負荷の一時
的なショートを考慮して、０．５秒以上程度が適当であ
る。

尚、上記の逆充電とは、電池の正負の極性を逆して充電
器に接続し、電流を負極から正極に強制的に流すことを
いう。ここでは、電池が消耗することにより、第４図に
示すように５個々の電池電圧にバラツキが発生し、を池
から電池へ逆極性で充電する状態をいう。第４図の場合
では、電池１ｂの電圧が低いために、他の電池から逆極
性で充電されることになる。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、電池と、電池を充電する充電器
と、電池にスイッチを介して接続された負荷とからなる
充電式電気機器に設けられるものであって、電池の充放
電の電気量から電池の残容量を演算する演算回路と、該
残容量を表示する表示器とを有する電池の残容量表示装
置において、電池電圧を検出する電圧検出手段と、充電
器の出力を検出する出力検出手段とを備え、電圧検出手
段にて電池電圧の所定の変化を検出し、且つ出力検出手
段にて充電器の出力が正常であることを検出した時、そ
の時の電池の残容量を１００％容量と設定する制御手段
を設けたものであるから、電池電圧が所定の変化を示し
て、充電が完了した時の残容量を１００％容量と設定す
るため、電池側々のバラツキや電池劣化があった場合で
も正確に残容量を表示できるものであり、しかも、充電
器の出力が正常である否かを検出していることで、充電
中に電源が断たれたりして、充電器の出力が異常の場合
に、電池電圧が所定の変化を示しても、１００％容量と
設定することがないため、誤った残容量表示をすること
が防止できるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は同上の
フロー図、第３図は同上の要部回路図、第４図は同上の
説明図、第５図は本発明の前提となるブロック図、第６
図は同上の要部回路図である。 １は電池５５は演算回路、９は表示器、１１は負荷、１
２はスイッチ、１３は充電器、１４はＡ／Ｄ変換回路、
１５は電源電圧検出回路である。 第２図 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電池と、電池を充電する充電器と、電池にスイッ
   チを介して接続された負荷とからなる充電式電気機器に
   設けられるものであって、電池の充放電の電気量から電
   池の残容量を演算する演算回路と、該残容量を表示する
   表示器とを有する電池の残容量表示装置において、電池
   電圧を検出する電圧検出手段と、充電器の出力を検出す
   る出力検出手段とを備え、電圧検出手段にて電池電圧の
   所定の変化を検出し、且つ出力検出手段にて充電器の出
   力が正常であることを検出した時、その時の電池の残容
   量を１００％容量と設定する制御手段を設けたことを特
   徴とする電池の残容量表示装置。