JPH0517579U - バツテリの残存容量表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電電流が変化しても、バッテリの残存容量
を常に正確に表示することができ、さらに充電時には、
その充電効率に基づく誤差を補正して表示することが可
能なバッテリの残存容量表示装置を提供する。 【構成】 バッテリの放電・充電電流を検出する電流検
出器と、その電流検出値に重み付けを行った後に積算回
路に入力する補正回路を備え、その積算結果に基づいて
容量残存に関する情報を求めて表示器に出力するよう構
成している。そして、補正回路による上記の重み付け
は、所定の基準値以下のときは小に、以上のときは大と
なるよう設定し、かつ、上記入力電流信号の正負に応じ
て、その正と負のいずれか一方が他方に対して重み付け
の度合いが小さくなるよう設定している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本考案は、ビデオカメラや携帯用電話等のバッテリ 、さらには充電式ドリルや充電式ドライバ等に用いるバッテリの残存容量を表示 する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】 バッテリの残存容量を検出する方法としては、例えば、バ ッテリの放電電流を測定し、その測定電流値の一定時間ごとの積算値を順次に求 めて、この積算値を１００％容量値から順次差し引いてゆくことによって残存容 量を求める方法があり、従来、このような方法を採用したバッテリの残存容量表 示装置が提案されている。なお、この種の装置においては、充電時には、充電電 流値を測定して、その積算値を加算してゆくことで充電容量を順次に表示する機 能も備えている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】 ところで、バッテリの放電特性は図４に 示すように、放電電流の大きさによって容量つまり電流×時間が異なる。これを 、さらに判り易くために、図５に、放電終止電圧を1.1Vとしたときの放電容量を 算出した表を示す。この表から明らかなように、放電容量比は、各放電電流値に よって−６〜＋２％の範囲で分布しており、従って、放電電流値を単に単位時間 ごとに積算したのでは、その範囲分の誤差が生じることになる。特に、最近普及 している電動機を負荷とする充電式ドリルや充電式ドライバなどおいては、電動 機の特性として、スタート時には定格電流の５〜７倍の電流が流れるため、上記 の誤差はさらに大きくなる。

【０００４】 一方、充電時に流れる充電電流は、その一部がバッテリの加熱等に消費される ため、充電時と放電時とでは電流時間積が異なり、その相違は、一般的に、放電 容量は充電時の８０％と言われている。このため、従来の装置のように、充電電 流を放電時と同じ条件で積算したのでは、効率で損失する分だけ、実際の充電容 量よりも多く表示されることになる。

【０００５】 本考案は、上記の従来の問題を解決すべくなされたもので、その目的とすると ころは、放電時に放電電流が変化しても、バッテリの残存容量を常に正確に表示 することが可能で、さらに、充電時にはその充電効率に基づく誤差を補正して表 示できる装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成するための構成を、実施 例に対応する図１を参照しつつ説明すると、本考案は、バッテリ１と負荷２との 間に接続され、放電電流および充電電流を検出する電流検出器３と、その電流検 出値の単位時間ごとの積算値を求める積算回路６と、その積算値に基づいて容量 残存に関する情報を求めて、その情報を表示器９に出力する演算処理手段７を備 えた装置において、電流検出器３の検出値を入力し、その検出値に重み付けを行 って積算手段６に出力する補正回路（非線形増幅器）５を設けている。そして、 その補正回路５による上記の重み付けは、所定の基準値以下のときは小に、以上 のときは大となるよう設定され、かつ入力電流信号の正負に応じて、その正と負 のいずれか一方が他方に対して重み付けの度合いが小さくなるよう設定されてい ることによって特徴づけられる。

【０００７】

【作用】 図５に示した表から、放電電流が１CmA 以下のときに、その放電 電流の検出値をそのまま採用して放電容量を求めると、その容量算出値は実際の 放電容量よりも大きくなり、一方、放電電流が１CmA 以上のときには、実際の放 電容量よりも小さくなり、しかも、それらの大小の度合いは１CmA に対する差が 大きくなればなる程大きくなる。

【０００８】 そこで、本発明では、電流検出器３の検出電流値を、例えば折線近似回路を採 用した非線形増幅器５によって、電流検出値が１CmA よりも小さい領域のときに はその利得を低くし、また１CmA よりも大きい領域のときには利得を高くするこ とで、バッテリの放電特性に応じた電流時間積を求めている。 また、充電時においては、電流検出値は放電時の逆の極性、例えば正となるの で、その正の極性の電流検出値が非線形増幅器５に入力されたときには、利得が 低くなるように設定しておくことによって、充電効率に基づく損失分を補正して いる。

【０００９】

【実施例】 本考案の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。 図１は本考案実施例の回路構成を示すブロック図である。 バッテリ１と負荷２との間にシャント抵抗３が直列に接続されている。また、 この回路系には、バッテリ１に充電を行うための充電器４が並列に接続されてい る。

【００１０】 シャント抵抗３はバッテリ１と負荷２との間に流れる電流を電圧に変換するた めのもので、その電圧信号（以下、電流検出値と称する）は、非線形増幅器５に よって、後述する増幅が行われた後に積算回路６へと入力される。積算回路６は 入力信号を単位時間ごとに積算して積算容量データを求め、その積算ごとのデー タを演算処理回路７に順次出力する。なお、非線形増幅器５への入力値は、放電 時を負の極性とする。

【００１１】 演算処理回路７は、積算回路６からのデータと記憶回路８に先に入力されてい る容量データとを用いて、放電時にはその二つのデータの差を演算し、かつ充電 時にはデータの和を演算して、この演算データを記憶回路８に入力してその記憶 内容を順次更新してゆくとともに、その演算ごとのデータを容量の残存情報とし て表示器９に出力する。

【００１２】 ここで、本考案実施例で使用する非線形増幅器５は、図２に示すようなダイオ ード・クランプによる折線近似回路を採用した増幅器である。 なお、各抵抗器は、ＲP1・・・・ＲPn≪ＲP11 ・・・・ＲP1n 、ＲN1・・・・ＲNn≪ＲN11 ・・・・ ＲN1n に設定されている。 この回路においては、負の入力のときすなわち放電時ときには、ＲP1・・ＲPn， ＲP1・・ＲPn，ＲP11 ・・ＲP1n が作動し、その入力を０から負側へと徐々に大きく してゆくと、ダイオードのエン層電圧を無視すれば、最初の利得Ｇn1は、

【００１３】

【数１】

【００１４】 となり、また入力電圧Ｖi が

【００１５】

【数２】

【００１６】 の場合での利得Ｇn11 は、

【００１７】

【数３】

【００１８】 となり、前の区間より利得が上昇する。従って、抵抗器ＲP11・・・・ ＲP1n のそれ ぞれの抵抗値を適宜に設定することによって、図３に示すように、入力信号の利 得を所定の区間ごとに順次に大きくしてゆくことができる。 そこで、本考案実施例においては、入力信号が１CmA に対応する点の利得を１ として、例えば0.5CmAに対応する点までの区間の利得を0.98とすることで、放電 特性に起因する誤差を補正している。

【００１９】 すなわち、放電電流の検出信号が0.5CmAに対応した信号であるときに、その検 出信号をそのまま用いて積算容量値を演算した場合には、図５の表に示したよう に、実際には１CmA 分の容量が残っているのにも関わらず、１１２分で残存容量 が０となってしまう。これに対し、0.5CmAに対応する検出信号での利得を0.98と して、演算に用いる放電電流値を0.49CmA に応じた値に補正することで、正しい 時間、つまり１１４分で残存容量を０とすることができる。

【００２０】 また、入力信号が１CmA に対応する点よりも大きい区間においては、例えば、 区間（１〜２CmA ），（２〜３CmA ）ごとに、利得を1.04，1.07と順次に大きく してゆくことによって、それらの放電電流区間においても、上記と同様な補正を 行うことができる。 一方、図２の示した回路において、入力信号が正のとき、つまり充電時のとき には、ＲN1・・ＲNn，ＲN1・・ＲNn，ＲN11 ・・ＲN1n 側の回路が動作して、上記と同 様な折線近似による非線形増幅が行われる。ただし、その各区間における利得は 放電時に対して例えば８０％程度となるように、抵抗器ＲN11 ・・・・ＲN1n の各抵 抗値を設定しおく。

【００２１】 以上のように、本考案実施例によると、電流検出値を折線近似回路を用いた非 線形増幅器５によって増幅した後に、積算回路６に入力することで、その電流時 間積を、基準放電電流（１CmA ）に基づく電流時間積に対応した値に換算するの で、負荷２の使用状態などにおいて放電電流が変化しても、常に正確な残存容量 を表示することができる。

【００２２】 さらに、充電時においては、電流検出値の増幅の利得を充電に対して８０％程 度とすることによって、放電時と充電時との電流時間積の相違、すなわち充電時 の効率に基づく損失分に応じた電流時間積が加えられることになり、その損失に 起因する誤差した充電容量を表示することができる。 なお、表示器９による容量表示としては、例えば図６(a) に示すように、刻々 を変化する残存容量を数字で表示するか、あるいは同図(b) に示すように、残存 容量を複数の区分に分割して表示するようにしてもよい。さらに「充電要」や「 充電完了」などを加えた表示としてもよいし、あるいは充電要や充電完了を警報 によって知らせるよう構成してもよい。

【００２３】

【考案の効果】 以上説明したように本考案によれば、負荷とバッテリ間に 流れる電流の検出値を、例えば折線近似回路による非線形増幅器によって増幅し た後に積算回路に入力して、電流時間積を、基準放電電流に基づく電流時間積に 対応した値に換算するので、放電電流が変化しても常に正確な残存容量を表示す ることができる。これにより、充電式ドリルや充電式ドライバなどのようにスタ ート時に定格電流の数倍程度の電流が流れる機器のバッテリであっても、その残 存容量を誤差なく表示できる。

【００２４】 また、充電時には、その充電効率による損失分が補正されるので、充電容量も 誤差の非常に少ない表示とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案実施例の回路構成を示すブロック図

【図２】 その実施例の非線形増幅器５の回路構成図

【図３】 その非線形増幅５の特性線図

【図４】 バッテリの標準放電特性線図

【図５】 図４の放電特性から求めた放電電流に対する
容量を示す表

【図６】 本考案実施例の表示器９の表示例を示す図

【符号の説明】

１・・・・バッテリ ２・・・・負荷 ３・・・・シャント抵抗 ４・・・・充電器 ５・・・・非線形増幅器 ６・・・・積算回路 ７・・・・演算処理回路 ８・・・・記憶回路 ９・・・・表示器

フロントページの続き (72)考案者 中川 隆夫 京都府城陽市寺田新池36番地 星和電機株 式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリと負荷との間に接続され、放電
   電流および充電電流を検出する電流検出器と、その電流
   検出値の単位時間ごとの積算値を求める積算回路と、そ
   の積算値に基づいて容量残存に関する情報を求めて、そ
   の情報を表示器に出力する演算処理手段を備えた装置に
   おいて、上記電流検出器の検出値を入力し、その検出値
   に重み付けを行って上記積算手段に出力する補正回路を
   設け、かつ、その補正回路による上記の重み付けは、所
   定の基準値以下のときは小に、以上のときは大となるよ
   う設定されているとともに、上記入力電流信号の正負に
   応じて、その正と負のいずれか一方が他方に対して重み
   付けの度合いが小さくなるよう設定されていることを特
   徴とする、バッテリの残存容量表示装置。