JPH04364489A - 電池の残容量検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばポータブルコン
ピュータ、ポータブルテレビジョン装置に用いて好適な
、電池の残容量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電池（充電電池）は図６に示すように負
荷電流が小さいときは比較的長い時間使用可能であって
も、負荷電流が大きくなると使用できる時間が短くなる
性質がある。そこで電池を使用する装置は電池がまだ使
用可能であるか否かを示す表示を行っているものが多い
。これは通常、使用時の電池端子電圧を検出し、その電
圧をそのまま表示するか、その電圧が所定値よりも低く
なったとき再充電すべき旨の表示を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらが、従来
の方法では単に電池端子電圧を検出しているだけなので
、個々の電池毎に、再充電すべき時期に対応する電圧値
にばらつきがあるため、充電時期の正確な判定はできな
いという課題を有していた。

【０００４】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、充電時期を正確に検出する装置を提供するもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明の電池の残容量検出装置は、所定時間毎
にパルス信号を発生するパルス発生回路と、パルス信号
が発生する度に電池から所定の電流を流す電流回路と、
電流が流れる前と後の電池電圧を保持するピーク値検出
回路と、ピーク値検出回路の出力電圧差が所定値以上の
とき出力信号を発生する電圧比較回路とで構成したもの
である。

【０００６】

【作用】上記構成の電池の残容量検出装置においては、
所定時間毎に所定の電流を流し、その電流が流れる前と
後の電池電圧の変化によって充電時期の判定を行うので
、実状に即した判定が行われる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明を適用した電池の残容量検出装
置の一実施例の構成を示すブロック図である。まず回路
の概略を説明すると、図１においてパルス発生回路１は
図５に示すように例えば５分毎に７０μＳのパルスを発
生し、定電流回路（電流回路）２はメインスイッチ３が
オン状態のとき、パルス発生回路１からパルス信号が供
給される度に電池４の負荷となり、後述するような比較
的大きな電流を流すようになっている。

【０００８】定電流回路２に電流が流れる前後における
、電池４の端子電圧の差がピーク値検出回路５によって
検出される。そしてその差の値がある程度以上大きけれ
ば電圧比較回路６によってそのことが検出され、その検
出信号がＣＰＵ７に供給され、ＬＣＤ８によって充電時
期が表示されるようになっている。

【０００９】つぎにこの装置の詳細な動作を説明する。 パルス発生回路１は発振子１ａとインバータ１ｂによっ
て高周波発振が行われ、それがカウンタ１ｃによって分
周され、例えば繰り返し周期が５分のパルス信号を発生
する。このパルス信号はワンショットマルチバイブレー
タ１ｆに供給され、抵抗１ｄとコンデンサ１ｅによって
継続時間（この例では７０μＳ）が決まるパルス信号を
発生する。

【００１０】ワンショットマルチバイブレータ１ｆから
パルスが発生している間、定電流回路２は電池４から比
較的大きな電流を流すように構成されている。この電流
は本来の装置動作のための電流ではなく、充電時期を検
出するためだけの電流であって、しかも比較的大きな電
流であるため、電池に負担を与えないためにできるだけ
短い時間だけ流すことが望ましい。このため、この例で
はワンショットマルチバイブレータ１ｆから発生するパ
ルス信号の継続時間は７０μＳに選んでおり、パルス発
生回路１は５分おきに継続時間７０μＳのパルス信号を
発生し、定電流回路２に供給している。

【００１１】定電流回路２は演算増幅器２ａの非反転入
力端子にそのパルス信号が供給されるので、Ｈレベルの
信号を出力し、その信号は抵抗２ｂを介してトランジス
タ２ｃのベースに供給される。このためトランジスタ２
ｃはオン状態となり、抵抗２ｄを介して電流が流れるの
で、抵抗２ｄの両端に電圧が発生し、それが演算増幅器
２ａの反転入力端子に供給される。

【００１２】この結果、演算増幅器２ａは反転入力端子
の電圧が非反転入力端子の電圧と同一となるような出力
を送出し、その状態で出力レベルは平衡する。したがっ
て、トランジスタ２ｃを流れる電流は抵抗２ｄによって
決まる定電流となる。すなわち、５分毎に７０μＳだけ
抵抗２ｄによって決まる定電流が電池４から定電流回路
２に流れ込む。

【００１３】この電流は電池４の内部インピーダンス変
化を正確に検出するためにはある程度大きい方がよい。 しかし、充電時期の検出だけのために流れる電流であり
、装置本来の目的のために流れる電流ではないため、で
きるだけ少ない方がよい。したがって、最大値は電池４
に余り負担をかけない値、最小値は電池４の内部インピ
ーダンスを検出できる値とし、この範囲で決めるように
してる。

【００１４】電池４から電流を取り出すと、その端子電
圧は内部インピーダンスに応じた変化を示し、この電圧
変化がピーク値検出回路５によって検出される。ニッケ
ルカドニウム電池は充電が完了した状態から使用を開始
すると、一般には図２に示すような端子電圧特性を示す
。すなわち、使用時間とともに端子電圧は徐々に低下し
ていき、基準電圧を割り込んだ後は急激に端子電圧が低
下する特性がある。

【００１５】これは端子電圧が基準電圧以下となるまで
放電すると内部インピーダンスが急激に増加するからで
あり、その内部インピーダンスによる電圧降下は図３に
示すように、ある時点から急激に増加する。すなわち、
図２の区間Ａでは電池４の内部インピーダンス変化は少
ないが、区間Ｂになると急激に増加する。一般の電池チ
ェックは図２の端子電圧を検出し、その電圧が基準電圧
以下になったとき表示をするようにしている。

【００１６】通常、電池動作をする機器は、基準電圧以
下になっても、図２に示す許容電圧以上であれば正常に
動作するように設計する。ところが許容電圧以下になる
区間Ｂの部分は内部インピーダンスが増加しているので
、電流値が増加すると端子電圧の低下が大きくなる。 図４はその状態を示したものであり、実線は図２の区間
Ａの部分、二点鎖線は区間Ｂの部分であって、電圧が低
下している部分はある程度大きな電流を流した状態であ
る。

【００１７】図４において、点線が許容電圧であり、こ
の電圧までは動作を保証するように設計してある場合、
大きな電流を流さなければどちらも動作は保証される。 しかし図４に二点鎖線で示す特性、すなわち図２の区間
Ｂに入ったとき、通常動作時は支障なくても大きな電流
を流した場合は許容電圧を割り込んでしまい、動作が保
証されないことになる。

【００１８】例えばポータブルコンピュータを使用して
おり、基準電圧以下に電圧が低下して警告表示が点灯し
たので、データを保存しようとして処理を中断し、フロ
ッピーディスクあるいはハードディスクに記録しようと
した場合、ディスクドライブを駆動することによって大
きな電流が流れる。このとき動作しているのは図２の区
間Ｂであるから、図４では二点鎖線の特性であり、ディ
スクドライブを駆動したとたんに電池の端子電圧が許容
電圧を割り込んでしまう。この結果、データを保存しよ
うとしてもできない場合がある。

【００１９】このような現象を防止するには、実質的に
動作を保証できなくなる前に充電を行うように警告すれ
ば良い。この方法として基準電圧よりも高い電圧で充電
を行うように警告することも考えられるが、図２の区間
Ａの部分は単に電池端子電圧だけを検出していると電圧
変化が少ないので、非常にクリチカルとなり、安定して
検出することが難しい。そこで本発明では電池４に負担
がかからないように短時間だけ比較的大きな電流を流し
、その電流が流れる前後の電圧変化を検出し、その電圧
変化が所定値を越えている場合は充電が必要である旨の
表示をするようにしている。

【００２０】図１のピーク値検出回路５がこの検出を行
う回路であり、電池４の端子電圧変化は演算増幅器５ａ
からなるバッファ回路と、ダイオード５ｂ，５ｃを介し
て演算増幅器５ｄ，５ｅの非反転端子に供給される。演
算増幅器５ｄ、ダイオード５ｅ、コンデンサ５ｆからな
るホールド回路では電圧が高いとき、すなわち定電流回
路２に電流が流れる前の電圧がホールドされる。演算増
幅器５ｇ、ダイオード５ｈ、コンデンサ５ｉからなるホ
ールド回路では電圧が低いとき、すなわち定電流回路２
に電流が流れたときの電圧がホールドされる。

【００２１】演算増幅器５ｄと５ｇにホールドされた電
圧は抵抗５ｊ乃至抵抗５ｎ、および演算増幅器５ｐから
なる差動増幅回路によってその差が求められる。この値
は図４において電圧が低下する前と後の電圧の差、すな
わち電池４から定電流回路２に電流が流れる前と後の電
池４の端子電圧の差である。この差は図４で実線によっ
て示すように充電されたエネルギが十分に残っていると
きは、電池４の内部インピーダンスが小さいのでその値
は小さい。しかし、充電されたエネルギをほとんど使用
してしまったときは、電池４の内部インピーダンスが大
きくなるので、定電流回路２に同じ電流を流しても、そ
の電流が流れる前後の電圧差は図４に二点鎖線で示すよ
うに大きくなる。

【００２２】この電圧差がツェナーダイオード６ａ、抵
抗６ｂ、演算増幅器６ｃからなる電圧比較回路２に供給
される。このため、電池４に充電されたエネルギが十分
残っているときは、定電流回路２に電流が流れる前後の
電圧差が小さく、充電されたエネルギがほとんど使用さ
れてしまった状態では、定電流回路２に電流が流れる前
後の電圧差が大きい。したがって、ツェナーダイオード
６ａのアバランシェ電圧をその中間の値に設定しておけ
ば、電池の内部抵抗が増加したとき電圧比較回路６はＨ
レベルの信号を出力する。

【００２３】この結果、ＣＰＵ７はその信号を検出して
ＬＣＤ８に充電が必要である旨の表示を行い、充電を促
す。これにより、ユーザはデータの保存を行うためにフ
ロッピーディスクドライブあるいはハードディスクドラ
イブを駆動するので、比較的大きな電流が流れる。電池
４の内部インピーダンス増加による電圧降下は図３に示
すようにある時点から急激に増加するものであり、この
装置で充電が必要である表示を行った時点において、電
池４の内部インピーダンスが増加を始めてはいるが、ま
だ余り増加していないので、データの保存は十分に安定
して行える。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明の電池の残容量検出
装置によれば、所定の電流を周期的に流し、その電流の
流れる前後の電池端子電圧の差が所定値を越えたとき出
力信号を発生するようにしたので、充電時期の正確な判
定が行えるようになるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して構成した装置の一実施例の構
成を示す回路図

【図２】電池の使用時間対端子電圧変化を示すグラフ

【
図３】電池の使用時間対内部インピーダンスの変化を示
すグラフ

【図４】電池内部インピーダンスが増加する前と後にお
けるピーク値検出回路で検出した検出電圧の変化を示す
グラフ

【図５】定電流回路に流れる電流の時間変化を示すグラ
フ

【図６】電池の負荷電流が大きいときと小さいときの放
電時間と電池電圧の関係を示すグラフ

【符号の説明】

１　　パルス発生回路 ２　　定電流回路 ３　　メインスイッチ ４　　電池 ５　　ピーク値検出回路 ６　　電圧比較回路 ７　　ＣＰＵ ８　　ＬＣＤ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定時間毎にパルス信号を発生するパ
   ルス発生回路と、前記パルス信号が発生する度に電池か
   ら所定の電流を流す電流回路と、前記電流が流れる前と
   後の電池電圧を保持するピーク値検出回路と、前記ピー
   ク値検出回路の出力電圧差が所定値以上のとき出力信号
   を発生する電圧比較回路とからなる電池の残容量検出装
   置。