JPH0420885A - 二次電池の電力残量監視方法 - 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、二次電池の電力残量に対応させたカウンタ値
に基づき二次電池の電力残量を監視する方法に関する。

〔従来の技術〕

二次電池の電力残量を監視する方法としては、特開昭５
９−２８６７８号公報に開示されたものか公知である。

該公報に示された二次電池の電力残量監視方法では、ま
ず二次電池から負荷回路に流れた電流を積算し、この積
算値から二次電池の消費電力を求める。そして、求めら
れた消費電力を二次電池の満充電状態における電力残量
から差し引くことにより、電力消費後における二次電池
の電力残量を得ることとしている。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかし、該公報に示された二次電池の電力残量監視方法
では、二次電池からの消′ｇｔ電力が積算されるたけで
、二次電池からの電力消費が一時的に中断され、その間
に充電が行われた場合であっても充電による電力残量の
増加分が考慮されない。

このため、二次電池からの電力消費が中断される度に充
電が行われる場合には、上述した二次電池の電力残量監
視方法では、電力残量を正確に監視することができない
。

そこで、上述の事情に鑑み、本発明は二次電池からの電
力消費が中断される度に充電が行われる場合であっても
、電力残量を正確に監視し得る二次電池の電力残量監視
方法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明による二次電池の電
力残量監視方法においては、二次電池の電力残量に対応
させたカウンタ値に基づいて二次電池の電力残量を監視
することとし、二次電池の電力が消費されている間は所
定時間毎の放電量を検出し、この放電量に応じた値をカ
ウンタ値から所定時間毎に減算し、二次電池に対して充
電か行われる場合には充電電流を一定とし、一定時間毎
にカウンタ値に一定値を加算することとしている。

〔作用〕

このようにしているので、電力消費が中断されている間
の充電による電力残量の増加分を考慮して二次電池の電
力残量が監視される。

〔実施例〕 以下、本発明の実施例について第１図〜第３図を参照し
つつ、説明する。

第１図は本発明か適用される携帯可能なう・ツブトップ
型のパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略称す
る。）の構成を概略的に示したブロック図、第２図は第
１図に示した電圧検出部及び電流検出部のブロック図、
第３図は本発明の詳細な説明するためのフローチャート
であるか、本発明の理解を容易にするため、第１図から
順に説明することとする。

第１図に示したパソコンは、メイン電源として充電可能
なＮｉ−Ｃｄ電池等の二次電池１（定格電圧９．６Ｖ）
をその内部に備えている。二次電池１は抵抗２を介して
ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３に接続されており、二次電池１
に蓄えられている電力はＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３を介し
て本体回路部５に供給される。また、ＤＣ／ＤＣＣ／式
−タ３にはＡＣアダプタや増設電池等の外部電源６が接
続可能となっており、外部電源６からの電力もＤＣ／Ｄ
ＣＣ／式−タ３を介して本体回路部５に供給される。な
お、本体回路部５はＣＰＵやＲＯＭＳＲＡＭ並びにキー
ボード等のデータ入力手段や液晶表示部等からなるパソ
コンの中枢部分である。

Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ３にはパソコン本体の電源ス
ィッチ７が接続されており、この電源スィッチ７がオン
状態になった場合に、ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３は二次電
池１に蓄えられている電力、あるいは外部電源６から供
給される電力を、適当な電圧に調整して本体回路部５に
供給する。一方、後述する所定条件下で外部電源６から
供給される電力を二次電池１に充電する。更に、外部電
源６が接続されていない場合において、二次電池１の端
子間電圧が所定電圧以下に低下したときには、バックア
ップ用の電力を除き二次電池１から本体回路部５への電
力供給を遮断する。ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３のこれらの
動作は、ＤＣ／ＤＣコンノく−２３に接続されている充
放電制御部８により制御される。

充放電制御部８は、例えば４ｂｉｔＣＰＵやＲＯＰｖｌ
、ＲＡ　Ｍ　、カウンタ、バッファメモリ、−へ■検出
回路８ａ等から構成されている。そして、充放電制御部
８には、ＡＣアダプタ検出部１０、電圧検出部１１、電
流検出部１２、バッテリロ検出部１３及びシャットダウ
ン検出部１５からそれぞれ検出信号か入力されている。

ＡＣアダプタ検出部１０は、例えばＤＣ／ＤＣＣ／式−
タ３の外部電源接続用端子１６の電位か所定電位以上で
あるか否かを検出するボルテージディテクタであり、外
部電源接続用端子１６の電位か所定電位（例えば１４Ｖ
）以上であった場合に、ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３にＡＣ
アダプタか接続されているものと判断し、その旨の検出
信号を充放電制御部８に対して出力する。電圧検出部１
１は充電中の二次電池１の端子間電圧を監視して二次電
池１の端子間電圧に応じた検出信号を充放電制御部８に
対して出力する。電流検出部１２は二次電池１から消費
される消費電流を検出し、その消費電流に応じた検出信
号を充放電制御部８に対して出力する。バッテリ・ロー
検ａ部１３は二次電池１の電圧が本体回路部５の動作に
要求される所要電圧まで低下したことを検出し、その旨
の検出信号を充放電制御部８に対して出力する。シャッ
トダウン検出部１５は二次電池１の電圧がＤＣ／ＤＣＣ
／式−タ３の動作を保証できないところまで低下してこ
とを検出し、その旨の検出信号を充放電制御部８に対し
て出力する。充放電制御部８はこれらの検出信号に基づ
き、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ３に対して二次電池１の
充放電に関する指令信号を出力し、二次電池１の充放電
を制御する。また、充放電制御部８は電圧検出部１１及
び電流検出部１２から入力される検出信号に基づき、二
次電池１の電力残量を監視する。そして、二次電池１の
電力残量に応じた信号か警報・表示部１９に対して充放
電制御部８から出力され、二次電池１の電力残量か発光
ダイオード（ＬＥＤ）等により表示される。

なお、充放電制御回路８には、図示しない電圧監視手段
から得られる二次電池１の端子間電圧に応じた検出信号
が入力されると共に、駆動用の電力かレギュレータ１７
を介してバックアップ電力用ラインから供給されており
、また、レギュレータ１７から基準電圧源１８を介して
Ａ／Ｄ変換用の基準電圧（４，５Ｖ）が与えられている
。

第２図に電圧検出部１１及び電流検出部１２のブロック
図を示す。電圧検出部１１は抵抗２に接続された電圧検
出回路１１ａと、この電圧検出回路１１ａに接続された
スイッチ手段１１ｂと、スイッチ手段１１ｂを介して電
圧検出回路１１ａに接続されるインピーダンス変換回路
１１ｃと、インピーダンス変換回路１１ｃに接続された
レベル変換回路１１ｄとから構成されている。レベル変
換回路１１ｄからの出力は充放電制御部８に入力され、
充放電制御部８内の一ΔＶ検出回路８ａにより、満充電
後の二次電池１の端子間電圧の低下（−ΔＶ）か検出さ
れる。また、電流検出部１２は抵抗２に接続された電流
検出回路１２ａと、この電流検出回路１２ａに接続され
たスイッチ手段１２ｂと、スイッチ手段１．２　ｂを介
して電流検出回路１２ａに接続されるインピーダンス変
換回路１２（と、インピーダンス変換回路１２ｃに接続
された増幅器１２ｄとから構成されている。スイッチ手
段１１ｂ及び１２ｂは充放電回路８により制御される。

両スイッチ手段１１ｂ及び１２ｂは、外部電源６か外さ
れ、パソコン本体の電源スィッチ７が切られた場合に、
双方ともにオフとされる。

これにより、電圧検出部１１及び電流検出部１２を通し
て内蔵の二次電池１から電力が漏洩することか防止され
ている。

二次電池１に対する充電は、１，２Ａの一定充電電流で
行われる急速充電と、７０ｍＡの一定充電電流で行われ
るトリクル充電とを相互に切り換えて行われる。

そして、充電方式の切り換えは、充放電制御部８の指令
信号に応してＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３により行なわれる
。充放電制御部８は急速充電中に二次電池１の満充電状
態を検出した場合に充電方式をトリクル充電に切り換え
るべくＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３に対して充電方式の切換
え信号を出力する。満充電状態の検出は、いわゆるーΔ
Ｖ方式により検出される。すなわち、充電中に二次電池
１か満充電状態になると、それまで上昇傾向にあった二
次電池１の端子間電圧が満充電後に低下するので、この
満充電後の電圧低下を検出することにより二次電池１の
満充電状態を検出できる。二次電池１の満充電後の電圧
低下（−ΔＶ）は電圧検出部１］からの検出電圧が充放
電制御部８内部にてＡ／Ｄ変換され、−ΔＶ検出回路８
ａにより検出される。なお、第２図に示したように、充
放電制御部８の前段にレベル変換回路１１ｄを設けてお
けば、二次電池１の満充電後の電圧低下がその端子間電
圧に比べて小さい場合であっても、満充電後の電圧低下
（−ΔＶ）をより容易がっ正確に検出し得るようになり
好ましい。

他方、充放電制御部８はトリクル充電中に二次電池１か
ら所定の電力が消費されるが、あるいは、二次電池１が
交換されるがしたことを検出した場合に充電方式を急速
充電に切り換えるべくＤＣ／ＤＣコンバータ３に対して
充電方式の切換え信号を出力する。二次電池１から所定
電力が消費されたか否かは、電流検出部１２により検出
することができる。抵抗２に電流が流れると、該電流に
比例した電位差が抵抗２の両端に生じるからである。

本実施例においては電圧検出部１１により検出される電
圧が１２．９Ｖ以下に低下した場合であって、電流検出
部１２が二次電池１からＤＣ／ＤＣコンバータ３側へ電
流が流れたことを検出した場合に、所定電力が二次電池
から消費されたものとみなすこととじている。また、二
次電池１が交換されたか否かは、ＡＣアダプタがＤＣ／
ＤＣＣ／式−タ３に接続されている場合には、二次電池
の端子間電圧を監視する電圧検出部１１の検出信号から
検知することができる。すなわち、二次電池１が取り外
されると、二次電池１の最大電圧よりも高い充電電圧（
例えば、ＤＣ１５Ｖ）かトリクル充電回路から回りこみ
、この充電電圧が図示しない電圧監視手段によりそのま
ま検出されるので、この充電電圧を検出することによっ
て二次電池１の交換を検出することかできる。つまり、
二次電池か接続されていれば検出されるはずのない高電
圧が検出されることにより、二次電池１か取り外され、
交換されたことを検出できるようになっている。また、
ＡＣアダプタが接続されていない場合には、二次電池１
か取り外されれば二次電池１の端子間電圧が０となるの
で、これにより二次電池１の交換か検出される。そして
、充放電制御部８により、二次電池１から所定の電力が
消費されるか、あるいは、二次電池１が交換されるかし
たことのいずれかか検出された場合に、ＤＣ／ＤＣＣ／
式−タ３に対して充電方式の切換え信号が出力される。

この切替え信号に応じて充電方式がトリクル充電から急
速充電に切り換えられる。

また、二次電池１から消費される放電量の検出は、次の
ようにして行われる。

二次電池１から消費される電力は抵抗２を必ず通るので
、電力の消費により抵抗２０両端間に消に 貸主流値（放電電流値）＋応じた電位差が生しる。

この電位差は電流検出回路１２ａにより逐次検出され、
その検出結果（アナログ値）がインピーダンス変換回路
１２ｃ及び増幅器１２ｄを介して充放電制御部８に対し
て送出される。充放電制御部８は電流検出部１２からの
アナログデータをデジタルデータに変換し、これを１６
ｒＡｓｅｃ毎に６４回サンプリングし、０．０１６Ｘ６
４−１．０２４秒間の平均値を求める。そして、この１
．０２４秒間の平均値が１秒間に二次電池１から消費さ
れた放電量とされる。

次に、充放電制御部８による二次電池ｌの電力残量の監
視か、どのようにして行われるかを説明する。

二次電池１の電力残量の監視は、充放電制御部８が備え
ているカウンタのカウンタ値に基づいて行われる。すな
わち、カウンタ値を二次電池１の電力残量に対応させ、
二次電池１から電力が消費されている場合には所定時間
毎に所定時間毎の放電量に相当する値をカウンタ値から
減算し、二次電池１に対して充電が行われている場合に
は一定時間毎に一定時間毎の充電量に相当する一定値を
カウンタ値に加算するのである。例えば、二次電池１の
蓄電容量か６１２０Ａｓｅｃである場合に、二次電池１
の満充電状態に対応させてカウンタ値を６１２０に設定
しておく。そして、二次電池１から電力か消費されてい
る間は、上述のようにして二次電池ｌからの放電量を１
秒間毎に求め、求められた放電量に相当する値をカウン
タ値から１秒毎に減算する。この減算は二次電池１から
電力か消費されている間、繰り返し行われる。また、二
次電池１の充電は上述したように、一定の充電電流で行
われるので、二次電池１に対して充電か行われている間
は、１分毎に一定の値をカウンタ値に加算する。例えば
、急速充電中は１分毎に一定値６０を加算し、トリクル
充電中は１分毎に定値４を加算する。この一定値は充電
電流と充電効率とから容易に求めることができるし、実
験的に求めることも可能である。

上述した二次電池１の電力残量の監視動作について、第
３図に示したフローチャートを参照しつつ説明する。

図示したフローチャートでは、先ず、充電を行うために
必要とされる条件（例えば、充電用の電源たるＡＣアダ
プタがＤＣ／ＤＣコンバータニ接続されているか）が満
足されているか否かについての判断か行われ（ステップ
Ｓ１）、この条件が満足されている場合には更に急速充
電を行うために必要とされる諸条件が満足されているか
否かについての判断が行われる（ステップＳ２）。ここ
でいう諸条件とは、■本体の電源スィッチ７がオフ状態
にあること、■二次電池１がＤＣ／ＤＣコンバータ３に
接続されていること、■二次電池１に対して急速充電が
行われていないこと、■二次電池１の端子間電圧が１２
．９Ｖ以下に低下していることの４条件である。そして
、急速充電をすることか可能な場合は、１．２Ａの一定
充電電流で急速充電を行い（ステップＳ３）、１分毎に
カウンタ値に一定値（６０）を加算する（ステップＳ５
）。そして、急速充電中に二次電池１の満充電状態が検
出された場合には、満充電状態に対応させてカウンタ値
に６１２０を設定する（ステップＳ６、ステップＳ７）
。また、ステップＳ２において、急速充電を行うための
条件が満足されていなかった場合には、７０ｍＡの一定
重電電流でトリクル充電か行われ（ステップＳ８）、１
分毎にカウンタ値に一定値（４）か加算される（ステッ
プ５１０）。また、ステップＳ１において、充電を行う
ための条件が満足されていなかった場合には、更に、電
源スィッチ７がオン状態にあるか否かか判断され（ステ
ップ５１１）、電源スィッチ７かオン状態の場合には二
次電池１から抵抗２を通って消費される放電量か１秒間
毎に求められる（ステップ５１２）。そして、ステップ
５１２で求められた放電量に相当する値かカウンタ値か
ら減算される（ステップ５１３）。そして、カウンタ値
に応じた電力残量が警報・表示部１９に表示されるので
ある（ステップ５１５）。

ところで、上述の例ではカウンタの基本単位（１）が二
次電池ｌの蓄電量ＩＡＳｅＣに相当するか、二次電池１
から所定時間に消費される放電量が常にカウンタの基本
単位に相当する基本電力量で整除できるとは限らない。

かかる場合に、所定時間毎の放電量をカウンタの基本単
位に相当する基本電力量で除した場合に得られる商の小
数部を切り捨てたり、切り上げたり、あるいは、四捨五
入してカウンタ値から減じたのでは、その累積によりカ
ウンタ値と二次電池１の電力残量との間に生じる誤差が
拡大する。この誤差の拡大を防止するため、上述した商
の小数部をバッファメモリ等に蓄積するなどして、小数
部の累計値が１に達する毎にカウンタ値からその゛基本
単位（１）を減することとした。これにより、上述した
加減算を重ねるうちにカウンタ値と二次電池１の電力残
量との間に生ずる誤差の拡大を抑制することができる。

なお、商の小数部を累計する代わりに、所定時間毎の放
電量をカウンタの基本単位に相当する基本電力量で整除
した場合に生ずる余りをバッファメモリに蓄積しておき
、これを次回の被除数（すなわち、所定時間中に消費さ
れた放電量）に加算し、これをカウンタの基本単位に相
当する基本電力量で除することとしてもよい。

次に、二次電池１の電力残量にカウンタ値をどのように
して対応させるかについて説明する。

二次電池１の最大蓄電容量は二次電池１の仕様により予
め判明しているので、二次電池１か満充電状態にあれば
、その最大蓄電容量に相当する電力か二次電池１に蓄え
られていることになる。したかって、上述した方法によ
り二次電池１の満充電状態か検出されたときに、満充電
に対応じた所定の値としてその最大蓄電容量に相当する
値をカウンタ値に設定すればよいのである。上述の例で
は、−Δ■方式により満充電状態か検出される度にカウ
ンタに６１２０の値を設定するのである。

これにより、上述した加減算を重ねるうちにカウンタ値
と二次電池１の電力残量との間に生ずる誤差の拡大を防
止することができる。

また、二次電池１は経時変化や充放電の繰り返し回数等
その使用度合に応じて性能が劣化し、最大蓄電容量が減
少する。そこで、満充電状態が検出されたときにカウン
タに設定される所定値を二次電池の使用度合に応じて減
少させることとした。

これにより、二次電池１の劣化に伴う最大蓄電容量の減
少を考慮して二次電池の電力残量を監視できるようにな
る。具体的には、二次電池１が交換された時点からの経
過時間をタイマにより計測し、二次電池１の満重電状態
が検出される度にカウンタに設定される所定の値（上側
では６１２０）をタイマにより計測された経過時間に応
じて減少させるのである。更に、急速充電を行った回数
をも計数しておき、経過時間及び急速充電の回数に応じ
て満充電時にカウンタに設定される所定値を減少させる
ことが好ましい。

上述のようにすることにより、カウンタ値に基づき二次
電池１の電力残量を正確に監視できるようになる。

そして、二次電池１の電力残量に対応じたカウンタ値に
応じて表示指令信号か充放電制御部８から警報・表示部
１９に対して出力されるようになっており、警報・表示
部１９か表示指令信号に応じた数及び色のＬＥＤを発光
させることにより、二次電池１の電力残量が表示される
。また、警報・表示部１９は警報音を発するブザーを有
しており、バッテリ・ロー検出部１３により二次電池１
の電圧か所定電圧以下に低下したことが検出された場合
に、充放電制御部８からの警報指令信号に応して１分お
きに警報音を発する。これにより、二次電池１の電力残
量か残り少ないことかユーザに認識される。

なお、本発明は上述した実施例に限定されることなく、
種々の変形が可能である。

例えば、上述した実施例では、二次電池１の満充電状態
をその満充電後の電圧低下（−ΔＶ）を検出することに
より検出しているか、二次電池１の満充電状態は次のよ
うにして検出することも可能である。すなわち、二次電
池１への急速充電は上述の実施例では１．２Ａの一定充
電電流で行われることから、二次電池の蓄電容量及び充
電効率が分っていれは、放電し切った状態から満充電ま
でに要する時間を割り出すことができる。例えば、６１
２０Ａｓｅｃ　　（＝１７００ｍＡＨｏｕｒ、）の蓄電
容量を有する二次電池に充電効率６５％で急速充電を行
った場合には、放電し切った状態から１３０分の急速充
電を行えば満充電状態に達する。したがって、急速充電
を始めた時からタイマを作動させ、所定時間か好適した
時点で二次電池か満充電状態になったものとみなすこと
により、満充電状態を検出することもてきる。また、二
次電池１の端子間電圧は満充電状態で最大となり所定電
圧値以上となるので、二次電池１の端子間電圧値を監視
することにより満充電状態を検出することもてきる。例
えば、上述した実施例において、二次電池１の端子間電
圧か１３．７Ｖ以上になった場合には、これを二次電池
１の満充電状態として充放電制御部８が検出するよう構
成しておけばよい。

そして、充電所要時間（１３０分）か経過するか、二次
電池の最大電圧値（１３，７Ｖ）が検出された場合にも
、二次電池ｌが満充電状態に達したものとして充放電制
御部８からＤＣ／ＤＣコンバータ３に対して充電方式の
切換え信号が出力されるようにしておけば、この切替え
信号に応じて充電方式を急速充電からトリクル充電に切
り換えることか可能である。

また、上述した実施例において、以下の場合には満充電
状態が検出されていなくても急速充電は停止されるよう
になっている。

■本体の電源スィッチ７がオン状態となった場合。

■ＤＣ／ＤＣコンバータ３にＡＣアダプタが接続されて
いない場合。

■二次電池１かＤＣ／ＤＣコンバータ３に接続されてい
ない場合。

■二次電池１の端子間電圧か異常に低下した場合（例え
ば、９．６Ｖ以下となった場合）。

これら■〜■のいずれかの状態となった場合には、充電
系若しくは二次電池が急速充電を行い得る状態にないか
、あるいは、二次電池になんらかの異常か生じているも
のと判断することかできるので、充放電制御部８から急
速充電を停止させる指令信号かＤＣ／ＤＣコンバータ３
に出力され、これに応じて急速充電が停止される。この
ように、急速充電が停止された場合であっても、ＡＣア
ダブタがＤＣ／ＤＣＣ／式−タ３に接続されていること
を条件として、トリクル充電は常に行われる。

なお、急速充電の開始条件が揃った場合には再度急速充
電が行われる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば電力消費が中断さ
れている間の充電による電力残量の増加分を考慮して二
次電池の電力残量が監視されるので、二次電池からの電
力消費か中断される度に充電か行われる場合であっても
、二次電池の電力残量を正確に監視し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された情報処理装置のブロック図
、第２図は電圧検出部及び電流検出部のブロック図、第
３図は二次電池の電力残量の監視動作を示したフローチ
ャートである。 １・・・二次電池、２・・・抵抗、３・・・Ｄ　Ｃ／Ｄ
　Ｃコンバータ、５・・・本体回路部、６・・・外部電
源、７・・・電源スィッチ、８・・・充放電制御部、 ８ａ・・・−ΔＶ検出回路、１０・・・ＡＣアダプタ検
出部、１１・・・電圧検出部、１１ａ・・・電圧検出回
路、１１ｂ・・・スイッチ手段、ｌｌｃ・・・インピー
ダンス変換回路、１１ｄ・・・レベル変換回路、１２・
・・電流検出部、１２ａ・・・電流検出回路、１２ｂ・
・・スイッチ手段、１２ｃ・・・インピーダンス変換回
路、１２ｄ・・・増幅器、１３・・・バッテリ・ロー検
出部、１５・・・シャットダウン検出部、１６・・・外
部電源接続用端子、１７・・・レギュレータ、１８・・
・基準電圧源、１９・・・警報・表示部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　二次電池の電力残量に対応させたカウンタ値に基づき
   前記二次電池の電力残量を監視する方法であって、 前記二次電池の電力が消費される間は所定時間毎の放電
   量を検出し、前記放電量に応じた値を前記カウンタ値か
   ら所定時間毎に減算し、 前記二次電池に対して充電が行われる間は充電電流を一
   定とし、一定時間毎に前記カウンタ値に一定値を加算す
   ることを特徴とする二次電池の電力残量監視方法。