JPH07325134A - 電池残量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は電池残量検出装置において、従来に比
して放電電圧の検出精度を高めることを目的とする。 【構成】電池の最大放電電圧に応じて定められたしきい
値電圧を基にしきい値電圧より大きい放電電圧の検出に
適した第１の電圧検出手段と、しきい値電圧の検出に適
した第２の電圧検出手段とを用意する。検出時には、各
検出範囲に対応した第１及び第２の電圧検出手段によつ
て放電電圧を検出し、第１及び第２のデイジタル値を基
に放電電圧がしきい値電圧より大きいか否かを判別す
る。判別結果に応じて第１又は第２のデジタル値のいず
れか一方を選択し、選択されたデイジタル値を基に電池
の放電電圧を求める。このように放電電圧の検出に２種
類の電圧検出手段を使い分けることによりアナログ／デ
イジタル変換回路による分解能精度を高めることがで
き、放電電圧の検出精度を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例（図１〜図３） （１）システム構成（図１） （２）電圧検出回路２及び３の構成（図２） （３）電圧値の検出動作及び効果（図３） （４）他の実施例 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は電池残量検出装置に関
し、例えばカメラ一体型ビデオテープレコーダに適用し
て好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種のバツテリ駆動型機器では
バツテリ（乾電池等）の消耗を事前に検知してユーザに
バツテリの交換時期を知らせるためバツテリの放電電圧
を検出するシステムが内蔵されている。通常、放電電圧
の検出には抵抗分圧器等でなる電圧検出回路が１つ用い
られ、この電圧検出回路によつて検出されたアナログ電
圧値をアナログデイジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器
という）によつて変換した値をマイクロコンピユータ等
で信号処理することにより電池の残量を検出するように
なされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところがこの回路方式
では放電電圧が低電圧になると放電電圧の変化量に対し
てＡ／Ｄ変換器の量子化ステツプが相対的に大きくな
り、丸め誤差の影響が大きくなる問題があつた。このた
め最も重要な低残量時の検出精度が劣化する問題があつ
た。

【０００５】また放電電圧の電圧状態が使用環境の影響
等により不安定である場合、各サンプリング時点におけ
るアナログ電圧値が変動するためこれら複数のアナログ
値に対応するデイジタル変換値から電池の残量を求める
マイクロコンピユータの信号処理が複雑になる問題があ
つた。

【０００６】また検出対象の放電電圧の電圧値がＡ／Ｄ
変換器やＡ／Ｄ変換器がペリフエラルユニツトとして含
むマイクロコンピユータの電源電圧ＶCCよりも大きくな
る場合には、電圧検出回路から電源電圧ＶCCより大きい
アナログ電圧値が何らかの原因でＡ／Ｄ変換器等を含む
集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）に加えられる
と、集積回路の破壊につながるため注意が必要であつ
た。

【０００７】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、放電電圧が低電圧の場合にも高電圧の場合にも正確
に電池の残量を検出することができる電池残量検出装置
を提案しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、電池（４）の最大放電電圧（Ｖ
_max ）に応じて設定されたしきい値電圧（ＶCC− 0.7）
に比して高い放電電圧（Ｖ）の検出に用いられる第１の
電圧検出手段（２）と、しきい値電圧（ＶCC− 0.7）に
対して低い放電電圧（Ｖ）の検出に用いられる第２の電
圧検出手段（３）と、第１及び第２の電圧検出手段
（２）、（３）によつて検出された検出電圧（Ｖ１）、
（Ｖ２）をそれぞれ第１及び第２のデイジタル値に変換
するアナログ／デイジタル手段（５Ａ）と、第１及び又
は第２のデイジタル値に基づいて電池（４）の放電電圧
（Ｖ）がしきい値電圧（ＶCC− 0.7）に比して高いか否
かを判別する判別手段（５Ｂ）と、判別手段の判別結果
に基づいて、第１及び第２のデイジタル値のいずれを一
方を選択する選択手段（５Ｂ）と、選択手段（５Ｂ）に
よつて選択されたデイジタル値を基に電池（４）の放電
電圧（Ｖ）を求める演算部（５Ｂ）とを設けるようにす
る。

【０００９】

【作用】第１及び第２の電圧検出手段（２）、（３）に
よつて放電電圧（Ｖ）をそれぞれ検出し、検出結果に対
応する第１及び第２のデイジタル値を基に放電電圧
（Ｖ）がしきい値電圧（ＶCC− 0.7）より大きいか否か
を判別する。このとき放電電圧（Ｖ）がしきい値電圧
（ＶCC− 0.7）より大きいと判別された場合には、第１
の電圧検出手段（２）によつて検出された検出電圧（Ｖ
１）を変換した第１のデイジタル値を選択し、この電圧
値を基に電池（４）の放電電圧（Ｖ）を求める。他方、
放電電圧（Ｖ）がしきい値電圧（ＶCC− 0.7）より小さ
いと判別された場合には、第２の電圧検出手段（３）に
よつて検出された検出電圧（Ｖ）を変換した第２のデイ
ジタル値を選択し、この電圧値を基に電池（４）の放電
電圧を求める。このように放電電圧の検出に２種類の電
圧検出手段（２）、（３）を使い分けることによりアナ
ログ／デイジタル変換回路（５Ａ）による分解能を相対
的に高めることができる。特に放電電圧が低電圧の場合
における検出精度を高めることができる。

【００１０】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１１】（１）システム構成 まず図１を用いて本発明による放電電圧検出機能を備え
た機器１のシステム構成を説明する。この機器１は回路
構成及び機能を異にする２つの電圧検出回路２及び３を
内蔵しており、この２つの電圧検出回路２及び３をそれ
ぞれ放電電圧が高いときと低いときとで使い分けること
を特徴としている。

【００１２】ここで電圧検出回路２は放電電圧Ｖがマイ
クロコンピユータ５の電源電圧ＶCCに比して大きい場合
に用いられる回路であり、電圧検出回路３は放電電圧Ｖ
がマイクロコンピユータ５の電源電圧ＶCCに比して小さ
い場合に用いられる回路である。以下、電圧検出回路２
を高電圧用の電圧検出回路２といい、電圧検出回路３を
低電圧用の電圧検出回路３ということにする。

【００１３】ここで高電圧用の電圧回路２は放電電圧Ｖ
の電圧値を圧縮して出力する。ところで低電圧用の電圧
検出回路３には放電電圧Ｖが電源電圧ＶCCに比して大き
いか否かを検出する機能が設けられている。すなわち電
圧検出回路３は放電電圧Ｖが電源電圧ＶCCに比して大き
い場合に０〔Ｖ〕を出力し、放電電圧Ｖが電源電圧ＶCC
に比して小さい場合に放電電圧Ｖに対してわずかに小さ
い（ほぼ同じ）検出電圧Ｖ２を出力する機能が設けられ
ている。

【００１４】マイクロコンピユータ５はこの低電圧用の
電圧検出回路３から入力される検出電圧Ｖ２をデイジタ
ル変換した値が０〔Ｖ〕であるか否かを判別し、０
〔Ｖ〕である場合には電圧検出回路２から第１のポート
Ｐ１に入力されている検出電圧Ｖ１を処理対象として選
択し、０〔Ｖ〕以外の場合には電圧検出回路３から第２
のポートＰ２に入力されている検出電圧Ｖ２をそのまま
処理対象として選択するようになされている。

【００１５】ここでマイクロコンピユータ５は、マイク
ロプロセツサユニツト５Ｂのペリフエラルユニツトとし
て内蔵されているＡ／Ｄ変換器５Ａによつてアナログ電
圧をデイジタル値Ｄ１に変換するようになされている。
マイクロプロセツサユニツト５Ｂは選択されたデイジタ
ル値Ｄ１を信号処理することによりバツテリ４の放電電
圧を求めるようになされている。

【００１６】（２）電圧検出回路２及び３の構成 次に機器１に設けられている２つの電圧検出回路２及び
３の回路例を図２を用いて説明する。因にこの実施例の
場合、バツテリ４から得られる放電電圧Ｖの最大値は１
０〔Ｖ〕であるとし、マイクロコンピユータ５の電源電
圧ＶCCの電位は５〔Ｖ〕であるとする。

【００１７】高電圧用の電圧検出回路２は検出電圧Ｖ１
が電源電圧ＶCCを越えないようにするため同抵抗値を有
する２つの抵抗Ｒ１及びＲ２の直列接続回路でなる。こ
の高電圧用の電圧検出回路２はバツテリ４の正極と接地
間に印加される電圧（すなわちバツテリ電圧Ｖ）を２分
の１に減衰し、この電圧を検出電圧Ｖ１として抵抗Ｒ１
及びＲ２の接続中点から第１のポートＰ１に出力する。

【００１８】他方、低電圧用の電圧検出回路３は放電電
圧Ｖが電源電圧ＶCCに比して大きいか否かを検出する比
較段３Ａと、比較段３Ａの検出結果を基に電源電圧ＶCC
に応じた検出電圧Ｖ２を発生する電圧発生段３Ｂとによ
つてなる。ここで比較段３ＡはＰＮＰ型のトランジスタ
Ｑ１及び抵抗Ｒ３の直列回路でなる。このトランジスタ
Ｑ１のエミツタには電源電圧ＶCCが与えられ、べースに
はバツテリ電圧Ｖが与えられている。

【００１９】トランジスタＱ１はバツテリ電圧Ｖが電源
電圧ＶCCから順方向降下電圧Ｖf （＝ 0.7〔Ｖ〕）を差
し引いた電圧値よりも小さい場合（すなわちＶ＜ＶCC−
Ｖfの場合）、トランジスタＱ１をオン動作させてコレ
クタに接続されている抵抗Ｒ３の両端に電圧を発生させ
る。

【００２０】これに対して放電電圧Ｖが電源電圧ＶCCか
ら順方向降下電圧Ｖf （＝ 0.7〔Ｖ〕）を差し引いた電
圧値よりも大きい場合（すなわちＶ＞ＶCC−Ｖf の場
合）、トランジスタＱ１はオフ動作してコレクタに接続
されている抵抗Ｒ３の両端に電圧を発生させない。この
ように比較段３Ａは電源電圧ＶCCを基準とした電圧値
（ＶCC−Ｖf ）に対する放電電圧Ｖの大小に基づいて２
値の電圧を抵抗Ｒ３の両端に発生させるようになされて
いる。

【００２１】一方、電圧発生段３Ｂは２つのエミツタ接
地回路によつて構成されている。１つはバイアス電圧Ｖ
に応じた検出電圧Ｖ２を発生する検出電圧出力用のエミ
ツタ接地回路（トランジスタＱ２、抵抗Ｒ４）であり、
１つは比較段３Ａの検出結果に基づいて検出電圧出力用
のエミツタ接地回路（トランジスタＱ２、抵抗Ｒ４）を
制御し、放電電圧Ｖに応じた大きさの検出電圧Ｖ２又は
０〔Ｖ〕を発生する制御用のエミツタ接地回路（トラン
ジスタＱ３、抵抗Ｒ５、Ｒ６及びＲ７）である。

【００２２】この制御用のエミツタ接地回路を構成する
トランジスタＱ３のベースは抵抗Ｒ３に発生する電圧に
応じてオン又はオフ動作するＮＰＮ型のトランジスタで
ある。このトランジスタＱ３のオンオフ動作によつて検
出電圧出力用のエミツタ接地回路（トランジスタＱ２、
抵抗Ｒ４）から出力される検出電圧Ｖ２の電圧値が切り
替わる。

【００２３】例えば検出段３Ａが放電電圧Ｖが電源電圧
ＶCCより大きいことを検出した場合、このときトランジ
スタＱ３はオフ動作する。これによりトランジスタＱ２
のベースにはほぼ放電電圧Ｖが与えられ、トランジスタ
Ｑ２はオフ動作する。これにより抵抗Ｒ４には電圧が発
生せず、０〔Ｖ〕の電圧が検出電圧Ｖ２として出力され
る。

【００２４】これに対して検出段３Ａが放電電圧Ｖが電
源電圧ＶCCより小さいことを検出した場合、このときト
ランジスタＱ３はオン動作する。これによりトランジス
タＱ２のベースが下がつてトランジスタＱ２がオン動作
する。これにより抵抗Ｒ４に電流が流れ、抵抗Ｒ４には
放電電圧Ｖが発生する。この電圧が検出電圧Ｖ２として
出力される。因にこのとき出力される検出電圧Ｖ２の電
圧値はバツテリ電圧Ｖに対してわずかに小さい（ほぼ同
じ）電圧値となる。

【００２５】このとき検出電圧Ｖ２のダイナミツクレン
ジは、同じ電圧範囲の放電電圧Ｖを電圧検出回路２によ
つて検出する場合に得られるダイナミツクレンジより広
くなる（約２倍になる）。このことは物理的なＡ／Ｄ変
換器の分解能は一定のまま検出電圧Ｖ２に対する分解能
は従来の場合に比して相対的に高くできたことを意味す
る。従つて放電電圧Ｖが低くなつたとしても、電圧検出
回路３で発生された検出電圧Ｖ２を用いればＡ／Ｄ変換
器５Ａの入力レンジを最大限利用することができ、高い
精度で放電電圧Ｖを測定することができる。

【００２６】（３）電圧値の検出動作及び効果 以上の構成において、電圧検出時におけるマイクロコン
ピユータ５による動作状態を図３のフローチヤートに従
つて説明する。まず電源投入と同時に、マイクロプロセ
ツサ５Ｂは電圧検出処理モードに入り（ステツプＳＰ
１）、回路が動作状態になつた後に各電圧検出回路２及
び３からポートＰ１及びＰ２に入力される検出電圧Ｖ１
及びＶ２の電圧値をＡ／Ｄ変換器５Ａを介して読み込む
（ステツプＳＰ２）。

【００２７】次に、ポートＰ２に入力されている電圧値
が０〔Ｖ〕であるか否かを検出する（ステツプＳＰ
３）。ここで肯定結果が得られると（すなわち放電電圧
Ｖがマイクロコンピユータ５の電源電圧ＶCCより大きい
と）、ステツプＳＰ４に移り、ポートＰ１に入力されて
いる検出電圧Ｖ１が放電電圧Ｖに対応した電圧値として
信号処理し、電圧値を特定する。

【００２８】これに対して否定結果が得られると（すな
わちバツテリ電圧Ｖがマイクロコンピユータ５の電源電
圧ＶCCより小さいと）、ステツプＳＰ５に移り、ポート
Ｐ２に入力されている検出電圧Ｖ２が放電電圧Ｖに対応
した電圧値として信号処理し、電圧値を特定する。これ
らステツプＳＰ４及びステツプＳＰ５のいずれの場合に
も電圧値の検出が終了すると、ステツプＳＰ６に移り、
マイクロプロセツサ５Ｂは検出された放電電圧Ｖが機器
１を動作させることができる大きさの電圧か否か判定す
る。

【００２９】ここで肯定結果が得られて動作できる大き
さの電圧値であることが判別されると、ステツプＳＰ２
に戻り、これまでの処理を繰り返す。これに対して否定
結果が得られると、バツテリ４の交換を促す表示や警告
音等を発生させた後、ステツプＳＰ７に移つて一連の処
理を終了する。

【００３０】以上の構成によれば、放電電圧Ｖを検出す
る電圧検出回路として高電圧用の電圧検出回路２と低電
圧用の電圧検出回路３の２つを用意し、高電圧用の電圧
検出回路２から出力される検出電圧Ｖ１と低電圧用の電
圧検出回路３から出力される検出電圧Ｖ２のダイナミツ
クレンジをほぼ同じにしたことにより、検出電圧Ｖ２に
対するＡ／Ｄ変換器５Ａの分解能を検出電圧Ｖ１の約２
倍にすることができる。これにより放電電圧Ｖが低電圧
（すなわちＶ＜ＶCC−Ｖf ）時における検出精度を検出
電圧Ｖ１から測定する場合に比して約２倍に向上させる
ことができる。

【００３１】この結果、従来に比して高い精度で放電電
圧Ｖを測定することができる。また検出電圧Ｖ２に対す
るＡ／Ｄ変換器５Ａの分解能を検出電圧Ｖ１に対して２
倍にできるため検出電圧Ｖ１だけを用いて電圧値を測定
する場合に比してＡ／Ｄ変換器５Ａとして従来のものよ
り分解能の低いものを用いても同程度の精度を得ること
ができる。例えば８ビツト分解能のＡ／Ｄ変換器５Ａを
用いていたのであれば４ビツト分解能のＡ／Ｄ変換器５
Ａを用いれば従来とほぼ同程度の精度を得ることができ
る。さらにまた入力を切り換えるだけで放電電圧Ｖを高
い精度で検出できるため従来に比してマイクロコンピユ
ータ５による信号処理自体も簡単で済む。

【００３２】（４）他の実施例 なお上述の実施例においては、放電電圧Ｖの電圧検出機
能を有する機器の一般的なシステム構成について述べた
が、このような機器としてバツテリ駆動型機器やバツテ
リ充電器等が考えられる。

【００３３】バツテリ駆動型機器としては、例えばカメ
ラ一体型ビデオテープレコーダやカメラ等の撮像機器、
またテープレコーダ等の音声記録機器、またこれらによ
つて記録された画像や音声の再生装置、また携帯電話等
の移動体通信端末、またラジオ等の受信機がある。また
これら以外のバツテリを電源として動作する各種の機器
に広く適用し得、これらの機器の電池残量検出に用いる
ことができる。

【００３４】またバツテリ充電器に用いればバツテリ４
への充電状況の判断に使用することができる。因にバツ
テリ充電器はそれ自体独立の装置であつても良く、また
バツテリ駆動型機器に内蔵されているものにも広く適用
し得る。

【００３５】またバツテリ４は乾電池であつても充電式
の蓄電池であつても良い。さらにバツテリ４は着脱自在
であつても、機器に内蔵されているものであつても良
い。

【００３６】さらに上述の実施例においては、バツテリ
４の最大電圧を１０〔Ｖ〕であるとし、マイクロコンピ
ユータ５の電源電圧ＶCCを５〔Ｖ〕とする場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、他の電圧値をとる場
合にも適用し得る。このときバツテリ４の最大電圧Ｖma
x と電源電圧ＶCCの電圧比は２対１でなくとも良い。

【００３７】また上述の実施例においては、放電電圧Ｖ
が電源電圧ＶCCに比して大きいか否かを検出する機能を
低電圧用の電圧検出回路３に設ける場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、高電圧用の電圧検出回路２
に設けても良い。因にこのとき放電電圧Ｖが電源電圧Ｖ
CCに比して大きいか否かを検出電圧Ｖ２が０〔Ｖ〕であ
るか否かによつて判別する場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、０〔Ｖ〕以外の電圧値を判別に用い
ても良い。

【００３８】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、放電電圧
の検出に２種類の電圧検出手段を設け、放電電圧の大き
さに応じて２種類の電圧検出手段を使い分けるようにし
たことにより、従来に比して高い精度で放電電圧を検出
することができる電池残量検出装置を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電池残量検出装置のシステム構成
例を示すブロツク図である。

【図２】本発明による電池残量検出装置の回路例を示す
接続図である。

【図３】電圧検出処理手順を示すフローチヤートであ
る。

【符号の説明】

１……機器、２、３……電圧検出回路、３Ａ……比較
段、３Ｂ……電圧発生段 ４……バツテリ、５……マイクロコンピユータ、５Ａ…
…Ａ／Ｄ変換器、５Ｂ……マイクロプロセツサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電池の最大放電電圧に応じて設定されたし
   きい値電圧に比して高い放電電圧の検出に用いられる第
   １の電圧検出手段と、 上記しきい値電圧に対して低い放電電圧の検出に用いら
   れる第２の電圧検出手段と、 上記第１及び第２の電圧検出手段によつて検出された検
   出電圧をそれぞれ第１及び第２のデイジタル値に変換す
   るアナログ／デイジタル手段と、 上記第１及び又は上記第２のデイジタル値に基づいて上
   記電池の放電電圧が上記しきい値電圧に比して高いか否
   かを判別する判別手段と、 上記判別手段の判別結果に基づいて、上記第１及び第２
   のデイジタル値のいずれを一方を選択する選択手段と、 上記選択手段によつて選択されたデイジタル値を基に上
   記電池の放電電圧を求める演算部とを具えることを特徴
   とする電池残量検出装置。
2. 【請求項２】上記第２の電圧検出手段は、 上記電池の放電電圧が上記しきい値電圧より高いとき、
   上記検出電圧として零電位を出力することを特徴とする
   請求項１に記載の電池残量検出装置。