JP4321132B2 - 電池の残量検出装置及び検出方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は機器に取付けられた電池の残量を検出する装置に関する。更に詳しくは、動作モードにより出力が大きく異なるモバイル機器の電池の残量を検出することに好適に用いられる。モバイル機器として小型プリンタやデジタルカメラ等が挙げられる。
【0002】
【従来の技術】
従来より、モバイル機器に取付けられた電池の残量を検出するための装置が提案されている。例えば、特許文献1によれば、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って放電電圧を検出し、第1及び第2のデ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、選択されたデジタル値を基に電池の放電電圧を求める。
【0003】
このように構成された検出装置によれば、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。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−325134号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の検出装置によれば、電池の放電電圧がA/D変換回路でデジタル信号に変換され、機器に備えられたMPUで常にサンプリングされて予め与えられたルールに基づき電池の残量が演算される。
【0006】
ところで、小型プリンタ等のモバイル機器においては、プリンタ機構のその動作(高負荷モード)時と待機(低負荷モード)時とでは負荷が大きく異なる。この負荷の変動に伴い電池の放電電圧が大きく変化することはもとより、動作モードにおいては機器のMPUにも大きな負荷が掛かっているので、MPUの資源を電池の放電電圧のデジタル信号のサンプリングに供することが困難な場合がある。MPUの負担を軽くするためにサンプリングのインターバルを長くすると、検出の精度が低下し、最大放電負荷時の電圧を検出できない可能性がある。
【0007】
高負荷モードにおいては放電電圧の変動が激しくなることが多いので、A/D変換した放電電圧のデジタル信号を一定のタイミングでサンプリングしてMPUでソフト的に処理するだけでは検出精度に限界がある。
【0008】
また、モバイルタイプの小型プリンタがホストの監視下にあるとき、所定のタイミングで両者の通信が必要となる。つまり、当該通信時においてMPUの負荷に余力が必要である。小型プリンタの動作モードと通信のタイミングは無関係であるので、小型プリンタが高負荷モードのときも当該通信が円滑に行えるように、MPUの負荷に余力を残さなければならない。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明の一つの目的は、機器の動作モードに拘わらず常に正確な電池の残量検出を行う検出装置及びその方法を提案することにある。
【0010】
この発明の他の目的は、機器が高負荷モードにあるときにも、機器のMPUに掛かる負荷をできるだけ小さくして、当該MPUが電池残量検出の演算実行を可能とする検出装置及び検出方法を提案することにある。
【0011】
電池はその温度変化により放電電圧も変化する。したがって、当該放電電圧のみに基づいて電池残量を検出するときには誤検出の生じるおそれがある。そこでこの発明の更に他の目的は、電池の温度変化に拘わらず、常に正確に電池残量を検出できる検出装置及び検出方法を提案することにある。
【0012】
この発明は、上記目的の少なくとも一つを達成すべくなされたものである。
【0013】
第1の局面の発明は次の構成をとる。即ち、
機器に取付けられた電池の残量を検出する装置であって、
前記機器が低負荷モードであるか又は高負荷モードであるかを特定する動作モード特定装置と、
前記電池の出力をA/D変換するA/D変換器と、
前記電池の出力を所定の基準出力と比較する比較器と、
前記機器の動作モードが低負荷モードであるとき、前記A/D変換器のデジタル出力に基づき電池残量を演算し、前記機器の動作モードが高負荷モードであるとき、前記比較器からの出力に基づき割り込み処理が行われて電池残量を演算する演算装置と、
を備えてなる、電池の残量検出装置。
【0014】
このように構成された電池の残量検出装置によれば、低負荷モードにおいては電池の出力である放電電圧をA/D変換してその出力が演算装置へ入力されて電池残量の演算に用いられる。低負荷モードにおいては、演算装置の負荷も小さいので、A/D変換器からの出力を短いインターバルでサンプリングして正確に電池残量を求める演算の実行が可能となる。
【0015】
他方、高負荷モードにおいては、電池の放電電圧を所定の基準電圧(閾値電圧)と比較して比較結果に基づき演算装置に割り込み処理を行なわせる。演算装置は割り込み処理のときだけ当該電池残量を求める演算を実行すればよいので、演算装置の負荷を出来る限り小さくすることができる。
【0016】
上記において、この発明が適用される機器は電池を電源とするものであり、小型及びモバイルに適している。また、動作モードとして少なくとも低負荷モードと高負荷モードを有しており、高負荷モードにおいてMPUにかかる負担が大きくなる。
【0017】
かかる機器として、モバイルPOSプリンタやデジタルカメラなどを挙げることができる。
【0018】
かかる機器に取付けられる電池の種類は特に限定されない。リチウム電池の他に汎用的な電池を用いることができる。
【0019】
機器の動作モードが低負荷モードであるか或いは高負荷モードであるかの特定方法は、機器の特性に応じて任意に選択することができるが、機器の動作を制御するMPUにかかる負荷の大小に基づき特定することが好ましい。常にMPUの負荷に余裕を持たせることにより、機器の動作の安定性はもとより電池残量検出を高精度に実行できる。MPUにかかる負荷が小さなときを低負荷モードとしこのときはMPUによりソフト的に電池残量を演算する。他方、MPUにかかる負荷が大きなときを高負荷モードとしてハード的に電池残量を特定してMPUに掛かる負荷を低減する。
【0020】
なお、全ての動作モードにおいてハード的に電池残量を特定することも可能であるが、正確な検出を行うためには多数の比較回路が必要となるので、装置の製造コスト等の点から現実的ではない。
【0021】
MPUに掛かる負荷の大小は、装置の動作状況(動作モード)により一元的に定めることができる。例えばモバイル用の小型プリンタの場合には、待機状態(ホスト通信時を含む)にはMPUに小さな負荷しか掛からないのに対し(低負荷モード)、紙送り、加熱、印字、オートカッタの状態においてはMPUに大きな負荷が掛かる(高負荷モード)。したがって、小型プリンタのスイッチの状態から装置の動作モードが低負荷モードであるか或いは高負荷モードであるかを特定することができる。
【0022】
また、上記紙送り、加熱、印字、オートカッタの状態においては、モータやヒータが作動されるので、モータ及び/又はヒータの動作状態がオンのときを高負荷モードとし、オフのときを低負荷モードとしてもよい。即ち、機械的若しくは熱的動作装置のオン・オフに基づき動作モードを特定することができる。
【0023】
電池はその温度により放電電圧が異なるため、高温状態においては残量が少ないと判断される放電電圧であっても、低温状態においては実質的に残量が充分である場合がある。このような場合の誤検出を防止すために、この発明の他の局面においては、電池の温度が測定される。測定された電池の温度は演算装置に出力され、電池残量を演算するときに参照される。電池の温度を電池残量の演算に反映するためには、当該温度、電池の出力電圧値、及び電池残量レベルを各動作モード毎にテーブル化しておいて、それを参照する。又は、当該電池の温度に基づき電池の出力電圧値自体を補正することもできる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【0025】
図1に実施例の携帯用小型プリンタ1を示す。この小型プリンタ1内にはロール紙2が装填され、このロール紙2は搬送ローラ3により引き出されるとともに、サーマルヘッド4により印刷が施される。ケース5内には電動カッタ(図示せず)が内装され、引き出されたロール紙を所定の位置で切断する。図中の符号6は電池用のカバーを示し、この中にリチウム電池が装填されている。符号7はディスプレイであり、電池の残量を表示する。符号12は、紙送りスイッチであり、スイッチ12を押すことにより、搬送ローラ3が回転し、印字することなくロ-ル紙2が引き出される。
【0026】
この実施例ではディスプレイとして、図2に示すように、3つのLED8、9、10を並べたものを用いた。即ちこのLED8、9、10の点滅を制御することにより電池残量を表示する。
【0027】
表1に電池残量状態とプリンタの状態との関係を示した。
【0028】
【表1】
【0029】
図3には、各動作モードにおける電池の放電電圧と電池残量状態(H,M,L,S,Fで表示;表1参照)との関係を示した。
【0030】
各電池残量状態において、ディスプレイ7は表2に示すように点滅する。
【0031】
【表2】
【0032】
電池残量表示の方法は上記のディスプレイ7に限定されるものではなく、液晶ディスプレイを用いることで更に多様な表示形態が可能になる。
【0033】
図4に実施例の小型プリンタ1の動作を説明する機能ブロック図を示した。また、図5には要部の回路構成を示した。
【0034】
図4に示すように、電池11の放電出力が低負荷モード電圧検出回路13と高負荷モード電圧検出回路15へそれぞれ印加される。低負荷モード電圧検出回路13により検出された電池11の放電電圧のアナログ信号はA/D変換器14でデジタル信号に変換されて制御装置であるMPU20へ印加される。より具体的には、図5に示すように、ほぼ1/4に分圧された電池11の放電電圧のアナログ信号ALがA/D変換器14に印加されてデジタル信号DLに変換される。
【0035】
また、電池11の温度がサーミスタ18で検出されてアナログ信号ATがA/D変換器へ入力され、電池11の温度に対応するデジタル信号DTに変換される。なお、この実施例では、A/D変換器の分解能は10ビットである。
【0036】
図4に示すように、ホスト30から送信された印刷コマンド・印刷データは、小型プリンタ1のインターフェース22で受信され、MPU20で受信された印刷コマンドを解釈した後、MPU20は、ヘッド4、モータ8を制御し、受信した印刷データに基づいてロール紙22上に印刷を行なう。例えば、このように印刷コマンドを受信して、ヘッド4又はモータ8等の消費電力の大きな要素を駆動するとき、MPU20は機器の動作モードを、低負荷モードから高負荷モードに変更する。逆に、消費電力の大きな要素を駆動しないとき、MPU20は機器の動作モードを、低負荷モードに設定する。
【0037】
また、紙送りスイッチ12の出力は、MPU20の割り込みポートIN4に接続されており、紙送りスイッチ12の押下げすることにより、紙送りの割り込み処理が行われ、モータ8が駆動される。即ち、印刷コマンドの受信の他に、紙送りスイッチ12の押下げも、動作モードを低負荷モードから高負荷モードに変更するトリガとなる。更に、小型プリンタ1がオートカッタを備えているときは、ホスト30から送信された用紙切断コマンドの受信、小型プリンタ1に設けた用紙切断スイッチの押し下げ等も、動作モードを低負荷モードから高負荷モードに変更するトリガとなりえる。
【0038】
小型プリンタ1の動作モードが低負荷モードであるときは、MPU20はA/D変換器14からのデジタル信号DL及びDTをサンプリングし、電圧比較回路17からの信号は無視する。
【0039】
書換え可能なメモリ21には低負荷モードにおいて電池残量を定めるためのテーブルデータが保存されている。当該テーブルデータの一例を以下に示す。
【0040】
【表3】
【0041】
表3において、例えば電池の温度が11〜15℃のときはそれに対応するDT値が382〜336となる。当該DT値に対して電池放電電圧に対応する信号DLが7.8を超えるとき、電池残量はHレベルにあると判定される。また、DL値が7.8以下かつ7.3を超えるとき、7.3以下かつ7.0を越えるとき、7.0以下のときはそれぞれMレベル、Lレベル及びSレベルと判定される。各レベルについては表1を参照されたい。また、各レベルにおけるディスプレイ7の表示態様については表2を参照されたい。
【0042】
他方、小型プリンタ1の動作モードが高負荷モードである場合、A/D変換器14から送られてくる電池11の放電電圧に関する信号DLと温度に関する信号DTの入力を無視し、電圧比較回路17からの割り込み信号のみの入力を受け付ける。
【0043】
電圧比較回路17として、図5に示すとおり並列な3つの比較器170、171及び172を用いる。複数の比較器を並列に用いることにより精度の高い電池残量検出が可能となる。閾値設定回路19として各比較器170、171及び172の一方の入力端子にそれぞれD/A変換器190、191、192を連結した。
【0044】
電池11の放電電圧信号ACは各比較器170、171及び171の他方の入力端子へ入力される。ここに、比較器170はD/A変換器190からの閾値電圧(比較電圧信号AR1)より電池11の放電電圧信号ACの方が小さいとき、パルス信号BAT_LOW1を発生する。比較器171はD/A変換器191からの閾値電圧(比較電圧信号AR2)より電池11の放電電圧信号ACの方が小さいとき、パルス信号BAT_LOW2を発生する。同様に、比較器172はD/A変換器192からの閾値電圧(比較電圧信号AR3)より電池11の放電電圧信号ACの方が小さいとき、パルス信号BAT_FAILを発生する。各パルス信号BAT_LOW1、BAT_LOW2及びBAT_FAILはMPU20の割り込みポートIN1、IN2及びIN3にそれぞれ入力される。
当該パルス信号に基づくMPU20の処理の方法(演算方法)を表4にまとめている。
【0045】
【表4】
【0046】
表5は、電池11の温度と各D/A変換器190、191、192の設定する閾値電圧の一覧である。MPU20は、動作モードが高負荷モードに切り替わる直前に得られた電池11の温度(電池11の温度は低負荷モードにおいて常に検出されている)に基づき、各D/A変換器190、191、192の閾値電圧を表5に記載の値に設定する。各D/A変換器190、191、192からは所定のタイミングで同期して比較電圧信号AR1、AR2及びAR3が出力される。
【0047】
【表5】
【0048】
低負荷モードから高負荷モードに切り替わると(例えば印刷コマンドを受信し、モータ8が駆動されると)、その直前に検出された電池11の温度が保存され、当該温度に応じて各D/A変換器190、191、192の閾値電圧が表5に基づいて特定される。例えば、電池の温度が11〜15℃のとき、D/A変換器190、191、192の閾値電圧はそれぞれ7.2、6.7及び6.4となる。
【0049】
ここに、電池の放電電圧が7.0のとき、D/A変換器190のみよりパルス信号BAT_LOW1が出力される。このパルス信号が3回発生したとき、MPU20は電池残量がMレベルであると判定して、表2にルールに従ってディスプレイ7にその旨を表示する。
【0050】
また、電池の放電電圧が6.5のときは、D/A変換器190とD/A変換器191からそれぞれパルス信号BAT_LOW1及びBAT_LOW2が出力される。ここに、後者のパルス信号BAT_LOW2の優先順位が高いので、MPU20は電池残量がLレベルであると判定して(以上表4参照)、表2にルールに従ってディスプレイ7にその旨を表示する。
【0051】
高負荷モードの終了後(例えば、プリント終了後)は、低負荷モード(例えば待機状態)が安定した後(例えば10秒後)に、低負荷モードにおける電池残量検出が再開される。
【0052】
上記において、MPU20のプロセッサを制御するためのプログラムはMPU内のROMに保存されている。書換え可能なメモリ21には専ら表3、5のテーブルデータが保存されている。これは電池特性が変更されたときに、テーブルデータを変更することが容易であるからである。
【0053】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1はこの発明の実施例の小型プリンタを示す斜視図である。
【図2】 図2は小型プリンタのディスプレイを示す平面図である。
【図3】 図3は電池の放電電圧と電池残量レベルとの関係を示すチャート図である。
【図4】 図4は実施例の小型プリンタの動作を説明する機能ブロック図である。
【図5】 図5は同じく要部の回路構成図である。
【符号の説明】
1 小型プリンタ
3 搬送ローラ
4 サーマルヘッド
7 ディスプレイ
170、171、172 電圧比較器
190、191、192 D/A変換器
Claims (9)
- 機器に取付けられた電池の残量を検出する装置であって、
前記機器が低負荷モードであるか又は高負荷モードであるかを特定する動作モード特定装置と、
前記電池の放電電圧をA/D変換するA/D変換器と、
前記電池の放電電圧を所定の基準電圧と比較する比較器と、
前記機器の動作モードが低負荷モードであるとき、前記A/D変換器のデジタル出力に基づき電池残量を演算し、前記機器の動作モードが高負荷モードであるとき、前記比較器からの出力に基づき割り込み処理が行われて電池残量を演算する演算装置と、
を備えてなる、電池の残量検出装置。 - 前記電池の温度を測定する温度計が更に備えられ、該温度計の出力が前記電池残量の演算に参照される、請求項1に記載の装置。
- 前記動作モード特定装置は、前記機器の動作を制御するMPUにかかる負荷の大小に基づき動作モードを特定する、請求項1又は2に記載の装置。
- 前記動作モード特定装置は、前記機器の機械的若しくは熱的動作装置のオン・オフに基づき動作モードを特定する、請求項1又は2に記載の装置。
- 高負荷モードの検出に用いられる前記比較器は複数のものが並列に配置される、請求項1〜4のいずれかに記載の装置
- 機器に取付けられた電池の残量を検出する装置であって、
前記機器が低負荷モードであるか又は高負荷モードであるかを特定する動作モード特定手段と、
前記電池の出力をA/D変換するA/D変換手段と、
前記電池の出力を所定の基準出力と比較する比較手段と、
前記動作モード特定手段により前記機器の動作モードが低負荷モードであると特定されたとき、前記A/D変換手段のデジタル出力に基づき、所定のルールに従って電池残量を演算し、前記動作モード特定手段により前記機器の動作モードが高負荷モードであると特定されたとき、前記比較手段からの出力に基づき割り込み処理が行われて電池残量を演算する演算手段と、
を備えてなる、電池の残量検出装置。 - 機器に取付けられた電池の残量を検出する方法であって、
前記機器が低負荷モードであるか又は高負荷モードであるかを特定し、
前記機器の動作モードが低負荷モードであるとき、前記電池の放電電圧をA/D変換してそのデジタル出力に基づき電池残量を演算し、前記機器の動作モードが高負荷モードであるとき、前記電池の放電電圧を所定の基準出力と比較してその比較結果の出力に基づき割り込み処理を行って電池残量を演算する、
電池の残量検出方法。 - 前記電池の温度を測定して、その測定結果が前記電池残量の演算に参照される、請求項7に記載の方法。
- 機器に取付けられた電池の残量を検出する方法であって、
前記機器が低負荷モードであるか又は高負荷モードであるかを特定する動作モード特定ステップと、
前記電池の出力をA/D変換するA/D変換ステップと、
前記電池の出力を所定の基準出力と比較する比較ステップと、
前記動作モード特定ステップにより前記機器の動作モードが低負荷モードであると特定されたとき、前記A/D変換ステップにより得られたデジタル出力に基づき、所定のルールに従って電池残量を演算し、前記動作モード特定ステップにより前記機器の動作モードが高負荷モードであると特定されたとき、前記比較ステップにより得られた出力に基づき割り込み処理が行われて電池残量を演算する演算ステップと、
を備えてなる、電池の残量検出方法。
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