JP2576525B2

JP2576525B2 - 不揮発性メモリ付電池装置

Info

Publication number: JP2576525B2
Application number: JP21754987A
Authority: JP
Inventors: 繁森川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-08-31
Filing date: 1987-08-31
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JPS6459516A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ポータブルビデオ機器等に用いて好適な
充電可能な電池とその格納スペースを有した装置から成
る不揮発性メモリ付電池装置に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、充電可能な電池とその格納スペースを有
した装置からなる不揮発性メモリ付電池装置において、
電池側に不揮発性メモリを設けると共に、格納スペース
を有する装置側にCPUを中心とした自動測定手段を設
け、電池が格納スペースに収納された場合には、充電回
数及び放電特性等を自動測定してそれらの諸データに基
づいて電池の容量を算出して表示すると共に、放電特性
及び容量のデータを電池側の不揮発性メモリに記憶する
ようになすことで、電池の寿命予測を可能として経済的
かつ効率的な電池の使用を実現するものである。

〔従来の技術〕

従来、特にポータブルビデオ機器は、屋外で使用され
る場合が多いもので、その電源としては、一般的にニッ
カド電池と称されるニッケルカドミューム電池のセルを
複数個（例えば10個〜20個程度）直列接続してバッテリ
パックとしたものが用いられている。

このニッカド電池は、電気的及び構造的に下記に示す
（ａ）〜（ｈ）の特長を有するもので、取り扱いが簡単
なものとして知られている。

（ａ）500回以上の充放電が可能。

（ｂ）内部抵抗が非常に小さく、大電流放電が可能で放
電時の電圧変動が少ない。

（ｃ）過放電及び過充電に比較的強い。

（ｄ）構造が完全密閉であるから、電解液の減少が少な
い。

（ｅ）電池の取り付け方向に制限がない。

（ｆ）長期間の放置が可能である。

（ｇ）広範囲の温度，湿度で使用できる。

（ｈ）乾電池と互換性のある種類がある。

このような特長を有するニッカド電池の寿命は、一般
的に電池容量が公称値の50％以下に低下し、回復しなく
なった時点とされ、容量が50％以下となった場合には、
廃棄して新品のものを用いるように管理されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、放送局等では、所有するニッカド電池の数
も多く、夫々の電池に関して夫々に寿命管理すること
は、非常に手間のかかることで、管理上問題となる。例
えば、従来においては、使用者により夫々の電池に関し
て充電回数が記録され、この充電回数表を電池に貼り、
所定充電回数となるまで使用する方法や、電池にバーコ
ードを貼ってパーソナルコンピュータ等を用いて充電回
数を夫々の電池に関して集中管理する方法がとれらてい
た。また、単純に使用開始日から所定の期間まで使用
し、夫々の電池の状態に関係なく廃棄する方法等がとれ
らていた。しかしながら、上述した何れの方法において
も、電池容量を正確に把握することなく、充電回数や使
用期間にのみにより電池寿命を判断するため、経済的か
つ効率的に管理することができない欠点があった。

従って、この発明の目的は、正確な電池容量を把握す
ることができると共に、電池の寿命予測を容易に行うこ
とができ、経済的かつ効率的な電池の使用を可能とする
ことができる不揮発性メモリ付電池装置を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、充電可能なバッテリパック１に不揮発
性メモリ３を内蔵すると共に、不揮発性メモリ３に充電
回数データを記憶可となし、電池が挿入される装置７に
おいて、不揮発性メモリ３に記憶された充電回数データ
を読み出し、充電回数データが所定数の場合、バッテリ
パック１に対して所定負荷17を接続するようになし、そ
の状態で所定周期でバッテリパック１の端子電圧を測定
し、端子電圧が基準値以下になるまでこの測定を行い、
端子電圧が基準値よりも低下した時に所定負荷17を切り
離すと共に、測定データからバッテリパック１の容量を
演算し、測定データ及び容量を不揮発性メモリ３に書き
込むように構成される。

〔作用〕

バッテリパック１に不揮発性メモリ３を設けると共
に、例えば、充電装置７側にCPU14を中心とした自動測
定手段が設けられる。バッテリパック１が格納スペース
11に収納された場合には、CPU14は、自動的に不揮発性
メモリ３に格納されている充電回数データを読み出し、
充電回数を表示部19に表示する。そして、選択的に充電
モードとされた場合には、温度センサ12の値に基づいて
ヒータ21及び冷却器22を動作させ、バッテリパック１の
周囲温度を最適なものに制御した状態で充電回路16を電
池群２に接続して充電を行う。電池群２の端子電圧の値
を取り込んで監視し、所定レベル以上での電圧降下を検
出すると、充電が終了され、充電回数を示すフラグを更
新し、この充電回数データ等を不揮発性メモリ３に格納
する。更に、CPU14は、所定回数毎に選択的に放電特性
測定モードとされると、定格負荷17を電池群２に接続し
て端子電圧を取り込み、所定のレベルまで端子電圧が降
下するまで端子電圧のデータを所定の周期で収集する。
端子電圧が所定レベルとなり、放電特性測定が終了する
と、その端子電圧のデータに基づいて電池容量を算出し
て表示すると共に、放電特性測定及び電池容量のデータ
を不揮発性メモリ３に格納する。これらの処理により集
約的に不揮発性メモリ３に格納された諸データは、必要
に応じてスイッチ群23を操作することやCPU14の一連の
処理や外部出力装置により容易に読み出され、表示され
る。

〔実施例〕

a,一実施例の構成とその動作以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。第１図は、充電装置にこの発明を適用した場合
の一実施例を示すもので、第１図において１で示される
のがバッテリパックであり、７で示されるのが充電装置
である。

バッテリパック１の内部には、破線２で囲んで示すよ
うに電池セルを複数個直列接続して形成される電池群と
不揮発性メモリ３とが収納されている。例えば、電池と
しては、ニッカド電池が用いられる。電池群２の＋電極
から導出された接続端子４と−電極から導出された接続
端子５とがバッテリパック１の筺体外面の所定位置に配
設されている。また、不揮発性メモリ３としては、例え
ばEEPROMが用いられ、不揮発性メモリ３から導出された
入出力端子６がバッテリパック１の筺体外面の所定位置
に配設されている。

充電装置７は、CPU14を中心とした自動測定手段を有
しており、充電回数や放電特性等を自動的に測定するよ
うに構成されている。

各種制御の中枢となるCPU14には、A/D変換器13,ヒー
タ21,冷却器22,スイッチ回路15,表示部19,スイッチ群23
及びインターフェース回路18の夫々が接続され、CPU14
からは、入出力端子10が導出されている。また、インタ
ーフェース回路18からは、外部入出力端子20が導出され
ている。尚、CPU14は、図示せずも、制御ソフトを内蔵
したROM及び入出力装置等を含んだ構成とされている。

また、充電装置７には、バッテリパック１の格納スペ
ース11が形成されている。この格納スペース11を形成す
る筺体外面の所定位置には、スイッチ15の端子15aから
導出された接続端子８と端子15bから導出された端子９
とが配設されると共に、CPU14から導出された入出力端
子10が配設されている。それと共に、格納スペース11を
形成する筺体外面には、ヒータ21及び冷却器22が設けら
れ、更に、温度センサ12が設けられている。このヒータ
21及び冷却器22は、後述するようにCPU14からの制御信
号により駆動し、バッテリパック１側の電池群２に対す
る充電が所定範囲内の温度条件で最適になされるように
オンされる。

スイッチ回路15の端子15cと端子15fとの間に充電回路
16が接続され、端子15eと端子15hとの間に定格負荷17が
接続されている。また、スイッチ回路15の端子15dと端
子15gとが開放されている。このスイッチ回路15は、制
御端子を有しており、制御端子にCPU14からの制御信号
が供給され、選択的に所定の端子15a（15b）と端子15c,
15d,15e（15f,15g,15h）の何れかとが接続される。

つまり、充電時には、端子15aに端子15cが接続される
と共に、端子15bに端子15fが接続される。また、放電特
性測定時には、端子15aに端子15eが接続されると共に、
端子15bに端子15hが接続される。尚、上述した充電及び
放電特性を測定する時以外の場合には、端子15aに端子1
5dが接続され、端子15bに端子15gが接続される。

また、CPU14に接続されたA/D変換器13には、接続端子
８と温度センサ12とが接続されている。このため、必要
に応じてA/D変換器13を介して電池群２の端子電圧及び
周辺温度等のデータがCPU14に取り込まれる。

CPU14は、スイッチ群23の操作状況及びバッテリパッ
ク１が格納スペースに収納されたことを示す信号等に応
じて各種モードに移行し、種々の処理を行って各部を制
御すると共に、必要に応じて表示信号を形成し、表示部
19に表示信号を供給して所定の情報を表示する。

例えば、バッテリパック１が格納スペース11に収納さ
れた状態では、図中破線の矢印で示すようにバッテリパ
ック１側の接続端子４と充電装置７側の接続端子８とが
接続され、バッテリパック１側の接続端子５と充電装置
７側の接続端子９とが接続された状態となる。それと共
に、バッテリパック１側の入出力端子６と充電装置７側
の入出力端子10とが接続されてCPU14と不揮発性メモリ
３とが結合した状態とされる。

上述した状態で外部入出力端子20に外部入力装置が接
続されると、不揮発性メモリ３が書き込み状態とされ、
接続された外部入力装置からの書き込みデータがインタ
ーフェース回路18及びCPU14を介して不揮発性メモリ３
に供給され、所定の領域に格納される。例えば、外部入
力装置により管理者名，使用開始年月日,ID番号等を示
すデータが書き込まれる。

また、CPU14は、バッテリパック１が格納スペース11
に収納されると、自動的に不揮発性メモリ３に格納され
ている充電回数データを読み出し、充電回数を表示部19
に表示する。そして、選択的に充電モードとされた場合
には、温度センサ12の値に基づいてヒータ21及び冷却器
22を動作させ、バッテリパック１の周囲温度を最適なも
のに制御した状態で充電回路16を電池群２に接続して充
電を行う。電池群２の端子電圧の値を取り込んで監視
し、所定レベル以上での電圧降下を検出すると、充電が
終了され、充電回数を示すフラグを更新し、この充電回
数データ等を不揮発性メモリ３に格納する。

更に、CPU14は、所定回数毎に選択的に放電特性測定
モードとされると、定格負荷17を電池群２に接続して端
子電圧を取り込み、所定のレベルまで端子電圧が降下す
るまで端子電圧のデータを所定の周期で収集する。端子
電圧が所定レベルとなり、放電特性測定が終了すると、
その端子電圧のデータに基づいて電池容量を算出して表
示すると共に、放電特性測定及び電池容量のデータを不
揮発性メモリ３に格納する。

これら上述した処理により集約的に不揮発性メモリ３
に格納された諸データは、必要に応じてスイッチ群23を
操作することやCPU14の一連の処理により読み出され、C
PU14に取り込まれる。CPU14において、諸データに対応
した表示信号が形成され、この表示信号が表示部19に供
給され、文字表示等により各情報が表示される。また、
外部入出力端子20にプリンタ等の外部出力装置が接続さ
れた場合には、不揮発性メモリ３に格納された諸データ
やCPU14の処理により発生したデータが必要に応じて読
み出され、ハードコピーの形で出力される。

一連の処理や必要に応じて表示される電池容量，充電
回数，使用開始日等の情報を参考にして総合的に電池の
寿命判断が使用者によって容易になされると共に、電池
の来歴管理がなされる。

b,充電モードの説明上述した一実施例の動作について更に具体的に説明す
る。第３図は、充電モードにおける一連の処理を示すフ
ローチャートであり、このフローチャートを参照して充
電動作について詳細に説明する。

先ず、充電装置７の格納スペース11にバッテリパック
１が収納されると、自動的に不揮発性メモリ３に格納さ
れている充電回数フラグが読み出され（ステップ41）、
CPU14において、表示信号が形成される。この表示信号
が表示部19に供給され、数字で充電回数が表示される
（ステップ42）。そして、充電回数が2500回以上かどう
かが判断され（ステップ43）、充電回数が2500回以上の
場合には、表示部19の数字が点滅するように表示信号が
CPU14において形成される（ステップ44）。この表示部1
9の点滅表示を確認した使用者が最終的な判断を下し、
スイッチ群23が操作される。充電を更に行う場合には、
ステップ46の処理に移行する。充電を行わない場合に
は、一連の処理が終了される（ステップ57）。

充電回数が2500回未満の場合には、自動的にステップ
46の処理に移行し、A/D変換器13を介して読み込んだ温
度センサ12の値が例えば45℃以上かどうかが判断され
る。温度センサ12の値が例えば45℃以上と判断される場
合には、CPU14において制御信号が形成され、この制御
信号が冷却器22に供給され、基準温度（例えば20℃）と
なるように冷却器22が動作する（ステップ47）。

温度センサ12の値が45℃未満と判断された場合には、
温度センサ12の値が例えば10℃以下かどうかが判断され
る（ステップ48）。温度センサ12の値が例えば10℃以下
と判断される場合には、CPU14において制御信号が形成
され、この制御信号がヒータ21に供給され、基準温度
（例えば20℃）となるようにヒータ21が動作する（ステ
ップ49）。

温度センサの値が10℃より大と判断された場合には、
スイッチ回路15の制御信号がCPU14において形成され、
スイッチ回路15の端子15aと15cとが接続されると共に、
端子15bと15fとが接続され、充電動作が開始される（ス
テップ50）。

充電動作が開始されると、先ず、接続端子８に得られ
る電池群２の端子電圧の値がA/D変換器13を介してCPU14
に取り込まれる（ステップ51）。組電池２の端子電圧が
監視され、−ΔＶが検出されたかどうかが判断される
（ステップ52）。−ΔＶが検出されると、端子電圧が基
準値以上かどうかが判断される（ステップ53）。このス
テップ52及びステップ53の処理により確実に完全充電が
なされて充電動作が終了する（ステップ54）。

つまり、完全放電がなされた電池の充電時間に対する
端子電圧の特性は、第２図Ａにおいて32の実線で示す特
性とされ、端子電圧上昇中にも電圧降下が発生し、完全
充電の状態となるまで複数のピークを有する。このた
め、CPU14は、所定周期毎に端子電圧を監視して端子電
圧の電圧降下（−ΔＶと称す）を検出すると共に、その
電圧降下が第２図Ａにおいて31の破線で示す所定レベル
以上とされたピークから電圧降下した場合においてのみ
完全な充電がなされたと判断する。これは、端子電圧上
昇中に電圧降下が発生した場合でも充電を中止すること
なく、完全充電をなすための処理であり、真の電圧降下
を検出して充電動作を終了する。

充電が終了されると、充電回数フラグが更新され（ス
テップ55）、充電回数及び周囲温度に関するデータがバ
ッテリパック１側の不揮発性メモリ３に供給され、所定
の領域にデータが格納される（ステップ56）。例えば、
500回目の充電が28℃の周囲温度下で行われた場合に
は、（500,28℃）を示すデータが所定の領域に格納され
る。そして、冷却器22及びヒータ21がオフとされ（ステ
ップ57）、充電モードにおける一連の処理が終了され
る。

c,放電特性測定モードの説明第４図は、放電特性測定モードにおける一連の処理を
示すフローチャートであり、このフローチャートを参照
して放電特性測定動作について詳細に説明する。

充電モードにおける一連の処理が終了されると、不揮
発性メモリ３に格納されている前回の充電動作により更
新された充電回数フラグが読み出され（ステップ61）、
CPU14において、充電回数が50の倍数かどうかが判断さ
れる（ステップ62）。充電回数が50の倍数である場合に
は、CPU14において、放電特性測定モードに移行するこ
とを示す表示信号が形成され、この表示信号が表示部19
に供給され、文字により表示がなされる（ステップ6
3）。

また、充電回数が50の倍数でない場合には、前述した
充電モードの処理とされ（ステップ75）、使用者の判断
によるスイッチ操作（ステップ45）により、所定の処理
が終了される。

この表示部19の表示を確認した使用者が最終的な判断
を下し、スイッチ群23が操作される。放電特性測定が行
う場合には、ステップ65の処理に移行する。放電特性測
定を行わない場合には、前述した場合と同様に充電モー
ドの処理とされ（ステップ75）、使用者の判断によるス
イッチ操作（ステップ45）により、所定の処理が終了さ
れる。

自動放電特性測定の動作が開始されると、先ず、CPU1
4において、スイッチ回路15への制御信号が形成され、
スイッチ回路15の端子15aと15eとが接続されると共に、
端子15bと15hとが接続され、定格負荷の接続状態とされ
る（ステップ65）。

次に、例えば１分毎に接続端子８に得られる電池群２
の端子電圧がA/D変換器13を介してCPU14に読み込まれる
と共に、温度センサの値がA/D変換器13を介して読み込
まれる（ステップ66）。そして、電池群２の端子電圧が
監視され、端子電圧が基準値以上かどうかが判断される
（ステップ67）。端子電圧が基準値となるまで、このス
テップ66及びステップ67の処理が繰り返され、端子電圧
が基準値以上となると必要とされる放電特性データが得
られたものとしてステップ68の処理に移行する。

CPU14において、スイッチ回路15への制御信号が形成
され、スイッチ回路15の端子15aと15dとが接続されると
共に、端子15bと15gとが接続され、定格負荷が切り離さ
れる（ステップ68）。

そして、読み込んだ放電特性データから容量（AH）が
計算される（ステップ69）。例えば、定格負荷に流れる
電流（Ａ）×所定の端子電圧となるのに要した時間
（Ｈ）×標準温度からの係数（:K1）により、電池容量
が算出される。算出された値を表示するための表示信号
がCPU14において形成され、この表示信号が表示部19に
供給され、電池容量が数字により表示される（ステップ
70）。

更に、電池容量が所定容量の50％以下かどうかが判断
され（ステップ71）、電池容量が定格容量の50％以下の
場合には、表示部19の数字が点滅するように表示信号が
CPU14において形成される（ステップ72）。

つまり、放電時間に対する電池の端子電圧の特性カー
ブは、電池の充電回数により第２図Ｂに示すように異な
り、充電放電を繰り返す程に電池容量が低下するもので
ある。（尚、新しい電池の特性を第２図Ｂにおいて34の
実線で示し、充放電を繰り返した古い電池の特性を第２
図Ｂにおいて35の実線で示す）このため、CPU14は、完
全充電がなされた電池群２を定格負荷17で放電させ、そ
の端子電圧が第２図Ｂにおいて33の破線で示す所定レベ
ル以下となるまでの端子電圧のデータを収集することで
電池容量を正確に算出し、定格容量の50％以下となると
寿命であると判断し、使用者に表示により知らせる。

この表示部19の点滅表示を確認した使用者が例えば、
充電回数，使用開始年月日等を更に参考にして総合的に
最終的な判断を下し、スイッチ群23が操作される。引き
続きバッテリパック１を使用する場合には、ステップ74
の処理に移行する。バッテリパック１の使用をし中止
し、廃棄する場合には、一連の処理が終了される。

電池容量が50％より大とされる場合には、自動的に放
電特性及び容量データが不揮発性メモリ３に供給され、
所定の領域に格納される（ステップ74）。例えば、定格
負荷17が接続されて放電が開始されてから１分後の端子
電圧が12.5Vと検出され、２分後の端子電圧が12.4Vと検
出され、60分後の端子電圧が11.9Vと検出された場合に
は、（1min→12.5V,2min→12.4V,……6min→11.9V,…）
を示すデータが格納されると共に、電池容量を示すデー
タ（1.5AH）が所定領域に格納される。そして、放電特
性測定がなされて端子電圧が降下したバッテリパック１
に対して再度充電モードとされ（ステップ75）、上述し
たように充電処理がなされることで完全充電が施され、
放電特性測定モードに関する一連の処理が終了される。

尚、上述した説明は、充電装置にこの発明を適用した
一実施例についてのものであるが、電池により駆動する
装置側にこの発明を適用するようにしても良い。

〔発明の効果〕

この発明では、電池側に不揮発性メモリを設けると共
に、格納スペースを有する装置側にCPUを中心とした自
動測定手段等が設けられる。電池が格納スペースに収納
された場合には、充電回数及び放電特性等を自動測定し
てそれらの諸データに基づいて電池の容量が算出されて
表示されると共に、放電特性及び容量のデータが電池側
の不揮発性メモリに記憶される。各種処理により集約的
に不揮発性メモリに格納された諸データは、必要に応じ
て容易に読み出されて表示される。

従って、この発明に依れば、自動的になされる放電特
性測定により得られたデータに基づいて正確に電池容量
が算出されると共に、その容量の値が表示されるため、
使用者は、確実に然も正確に電池容量を把握することが
できる。このため、電池の寿命予測を容易に行うことが
でき、経済的かつ効率的に電池を使用することができ
る。

また、この発明に依れば、電池側に設けられた不揮発
性メモリに夫々の電池に関する諸データが別個に格納さ
れ、これらのデータを容易に読み出して表示することが
できるため、電池の来歴管理を容易に行うことができ
る。

尚、この発明の一実施例においては、最適な状態に周
囲温度を制御して充電を行うと共に、電池の端子電圧の
値を取り込んで監視し、所定レベル以上での電圧降下を
検出した時においてのみ充電が終了するように動作する
ため、より正確に完全充電を実施することができる。ま
た、この発明の一実施例においては、完全充電がなされ
た電池に対して定格負荷を接続して端子電圧を取り込
み、端子電圧が所定レベルとなるまでの放電特性データ
に基づいて電池容量を算出するため、正確に容量を算出
することができ、寿命を判断する上で信頼度の高い情報
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図はこ
の発明の一実施例の動作説明に用いる特性図、第３図は
その発明の一実施例における充電モードの説明に用いる
フローチャート、第４図はこの発明の一実施例における
放電特性測定モードの説明に用いるフローチャートであ
る。図面における主要な符号の説明 1:バッテリパック、2:電池群、 3:不揮発性メモリ、 7:充電装置、12:温度センサ、 13:A/D変換器、14:CPU、 15:スイッチ回路、16:充電回路、 17:定格負荷、 18:インターフェース回路、19:表示部、 21:ヒータ、22:冷却器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】充電可能な電池に不揮発性メモリを内蔵す
ると共に、上記不揮発性メモリに充電回数データを記憶
可となし、上記電池が挿入される装置において、上記不揮発性メモリに記憶された充電回数データを読み
出し、上記充電回数データが所定数の場合、上記電池に
対して所定負荷を接続するようになし、その状態で所定
周期で上記電池の端子電圧を測定し、上記端子電圧が基
準値以下になるまでこの測定を行い、上記端子電圧が上
記基準値よりも低下した時に上記所定負荷を切り離すと
共に、上記測定データから上記電池の容量を演算し、上
記測定データ及び容量を上記不揮発性メモリに書き込む
ようにしたことを特徴とする不揮発性メモリ付電池装
置。