JPH09139236A - Display device for battery residual capacity and remaining time - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly detect the residual capacity of a battery in accordance with load capacity after switching, and moreover display a remaining time with respect to residual capacity, despite when load capacity is switched to the other different load capacity in the next place, in a case, where one kind of respectively different load capacity such as 100W, 150W, and 250W, etc., and the battery are connected. SOLUTION: In a display device for battery residual capacity and a remaining time, a charge current, charged by an unresisted voltage method, is detected by a shunt resistor 21 connected to the remaining-hour meter circuit of the display device. Then, a detected charge current is integrated by a unit time to accumulate the charged quantity to determine accumulated charged quantity Cc , and unit discharged quantity, obtained by integrating the discharged current by the unit time, is accumulated to determine accumulated discharged quantity Cd to correctly determine the remaining time of a load connected at present, by utilizing a quotient, obtained by dividing the residual capacity, obtained by subtracting the accumulated discharged quantity Cc from the accumulated charged quantity Cd , into the total consumed current Ir flowing at present; to display the remaining time on an LED 8.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電池残存容量表示装置
に関し、特にパルス充電方式による急速充電方式を使用
した電池において、例えば１００Ｗ、１５０Ｗ、２５０
Ｗ等のそれぞれ異なる負荷容量の１種類の機器と電池と
が接続されている場合、他の異なる負荷容量の機器に切
り替えた場合においても、切替後の負荷容量に応じた電
池の残存容量を正確に検出し、更に残存容量を残時間表
示することができる電池残存容量残時間表示装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery remaining capacity display device, and in particular to a battery using a rapid charging system based on a pulse charging system, for example, 100W, 150W, 250.
If one type of device with different load capacity such as W and a battery are connected, even if the device is switched to another device with different load capacity, the remaining capacity of the battery is accurately determined according to the load capacity after switching. The present invention relates to a battery remaining capacity remaining time display device capable of detecting the remaining capacity and displaying the remaining capacity.

【０００２】[0002]

【従来の技術】電気機器の基本的性能は電源供給源であ
る電池に制約される。ここで使用される「電池」という
用語は、一次電池ではなく、充電可能な二次電池、特に
断らない限り、ＮｉＣｄ蓄電池を意味する。さらに、電
気機器の高性能化のために電池の性能向上が要求され、
従来から電池の種類や寸法に応じて電気機器が設計され
ていた。しかしながら、企業の製品開発競争が激しくな
るにつれ、電気機器は、製品全体としてその性能が評価
されるようになり、電池は電気機器の主役ではなくな
り、電池に対する不満が噴出してきた。2. Description of the Related Art The basic performance of electric equipment is restricted by a battery which is a power supply source. As used herein, the term "battery" means a rechargeable secondary battery, not a primary battery, unless otherwise noted, a NiCd storage battery. In addition, improved battery performance is required to improve the performance of electrical equipment,
Conventionally, electric devices have been designed according to the type and size of the battery. However, as the company's product development competition intensifies, the performance of electric equipment has come to be evaluated as a whole product, and the battery is no longer the protagonist of the electric equipment, and dissatisfaction with the battery has sprung.

【０００３】この憤懣の具体的要求は、（ａ）電池の小
型化・軽量化・高エネルギー密度化と（ｂ）充電時間の
短時間化である。前者はＮｉＣｄ電池の改良、ニッケル
・水素電池やリチウム電池の新規開発がなされている一
方、後者は従来から充電時間が長いにもかかわらず使用
時間が短いという不満を解決するために、充電時間を短
くすると同時に使用時間を長くすることに技術開発が進
められている。しかしながら、現在の技術水準では、電
池セルの数が少なく、容量が比較的に少ないＮｉＣｄ電
池の充電時間は、急速充電方式によっても約１時間は必
要とされる。The specific requirements of this resentment are (a) downsizing, weight reduction, and high energy density of the battery, and (b) shortening of charging time. The former is improving NiCd batteries and developing new nickel-hydrogen batteries and lithium batteries, while the latter requires charging time in order to solve the complaint that the usage time is short despite the long charging time. Technology development is being advanced to shorten the usage time as well as to shorten the usage time. However, at the current state of the art, the NiCd battery having a small number of battery cells and a relatively small capacity requires about 1 hour to be charged even by the rapid charging method.

【０００４】電池自体に対する改善要求に加えて、使用
者から電池の残存容量を正確に表示することができない
かという要求がされるようになってきた。ＴＶ放送また
は映画の野外撮影に携帯用電池を使用する場合、使用途
中に電池の残存容量が無くなり、放送または撮影が中断
することがあり、予備電池を準備してもいつ電池の残存
容量が無くなるかを予測することが困難であった。各種
の携帯電気製品に使用されるＮｉＣｄ電池は、電池電圧
の放電特性が平坦であるため電池の残存容量を正確に検
出し、精度のよい表示をすることが困難である。In addition to the demand for improvement of the battery itself, there has been a demand from users for whether or not the remaining capacity of the battery can be accurately displayed. When using a portable battery for outdoor shooting of TV broadcasts or movies, the remaining capacity of the battery may run out during use, broadcasting or shooting may be interrupted, and the remaining capacity of the battery will disappear when the spare battery is prepared. It was difficult to predict that. Since the NiCd battery used for various portable electric products has a flat discharge characteristic of battery voltage, it is difficult to accurately detect the remaining capacity of the battery and display it with high accuracy.

【０００５】電池の残存容量を検出する計測方法は、従
来から電圧検出方式、時間積算方式、電気量積算方式の
３種類の計測方法がある。 （１）電圧検出方式は、放電時の電池電圧の変化に基づ
いて電池の残存容量を推定する方法である。低価格で構
成部品が少ないが、検出精度が悪いという特徴があり、
ヘッドホンステレオ等の用途に使用されている。 （２）時間積算方式は、放電時間を計測し、残存容量を
推定する方法である。放電電流、環境温度が一定の場合
は精度が高いという特徴があり、シェーバ等の用途に使
用されている。 （３）電気量積算方式は、放電電流と放電時間とを積算
した電気量（Ah）を測定し残存容量を推定する方法であ
る。システムが複雑で価格が高いが、放電電流や環境温
度が変化しても精度が高いという特徴があり、ノートブ
ックパソコン、ビデオカメラ、電動工具等の用途に使用
されている。 しかしながら、上記の検出方式のみにおいては低価格で
精度の高い検出装置を提供することができない。Conventionally, there are three types of measuring methods for detecting the remaining capacity of a battery: a voltage detecting method, a time integrating method, and an electric quantity integrating method. (1) The voltage detection method is a method of estimating the remaining capacity of the battery based on the change in the battery voltage during discharging. It is low-priced and has few components, but its detection accuracy is poor.
It is used in applications such as headphone stereo. (2) The time integration method is a method of measuring the discharge time and estimating the remaining capacity. It is characterized by high accuracy when the discharge current and the environmental temperature are constant, and is used for applications such as shavers. (3) The electricity quantity integration method is a method of estimating the remaining capacity by measuring the electricity quantity (Ah) obtained by integrating the discharge current and the discharge time. Although the system is complicated and expensive, it is characterized by high accuracy even if the discharge current or environmental temperature changes, and is used for applications such as notebook PCs, video cameras, and power tools. However, it is not possible to provide a low-cost and highly-accurate detection device only with the above-mentioned detection method.

【０００６】さらに、ＮｉＣｄ電池の充電方式は、従来
から次のような方式がある。急速充電方式には、充電時
の電池電圧を検出する電圧検出方式があり、この方式の
欠点は、充電不足傾向を示すことにある。さらにまた、
クーロメータにより通電量を検出し、充電電流を制御す
るクーロメータ方式、さらにまた、過充電に起因して起
こる温度上昇を検出する温度検出方式があり、この方式
の欠点は、電池温度により充電過不足傾向を示すことに
ある。Further, there are the following conventional charging methods for NiCd batteries. There is a voltage detection method for detecting the battery voltage at the time of charging in the rapid charging method, and the drawback of this method is that it shows a tendency of insufficient charging. Furthermore,
There is a coulometer method that controls the charging current by detecting the amount of electricity supplied by a coulometer, and a temperature detection method that detects the temperature rise caused by overcharging. Is to show.

【０００７】また、過充電に起因して起こる電池内圧の
上昇を検出する圧力検出方式、また、電池に酸素ガス検
出用第３電極を設け、その信号により充電電流を制御す
る第３電極方式、また、充電電圧値を検出し、充電電流
を切り換える電圧制御方式、また、放電量を記憶し、そ
れに見合った電気量を与える電気量積算方式、また、充
電完了期にピークを示す電池電圧が過充電に起因して起
こる電圧降下分を検出する−ΔＶ検出方式があり、この
方式の欠点は、容量は安定であるが、過充電傾向を示す
ことにある。Further, a pressure detection system for detecting an increase in battery internal pressure caused by overcharge, a third electrode system for providing a third electrode for oxygen gas detection in the battery, and controlling a charging current by a signal from the third electrode, In addition, a voltage control method that detects the charging voltage value and switches the charging current, an electric quantity integrating method that stores the discharging quantity and gives an electric quantity commensurate with it, and a battery voltage that peaks during the charging completion period There is a −ΔV detection method that detects a voltage drop caused by charging, and a drawback of this method is that the capacity is stable, but an overcharge tendency is exhibited.

【０００８】また、充電末期の電圧値を検出した後、コ
ンデンサータイマ等により充電電流を一定の傾きで垂下
させるＶテーパ制御方式がある。また、普通充電には、
タイマ制御方式があり、安定した充電量を示している。
また、無制御方式があり、簡単で安価である。また、停
電バックアップ用として使用している連続充電には、ト
リクル充電方式があり、微少電流のため簡単で安価であ
る。しかし、これらの充電制御方式の制御因子は、充電
電流や電池容量、環境温度、使用するサイクルによる電
池特性の変化等に対して必ずしも適切に対応できる制御
因子ではない。Further, there is a V-taper control system in which after detecting the voltage value at the end of charging, the charging current is drooped with a constant slope by a capacitor timer or the like. Also, for normal charging,
There is a timer control method, which shows a stable charge amount.
In addition, there is a non-control method, which is simple and inexpensive. Further, there is a trickle charging method for continuous charging used for backup of power failure, and it is simple and inexpensive because of a small current. However, the control factors of these charge control methods are not always control factors that can appropriately cope with the charging current, the battery capacity, the environmental temperature, the change in the battery characteristics due to the used cycle, and the like.

【０００９】現在一般的に使用されている充電時間が短
い急速充電方式は、−ΔＶ検出方式であるが、−ΔＶ検
出方式は、過充電領域に入り発生するガスを極板に再結
合する反応が起こり、この反応熱で電池が温度上昇する
ことに起因して充電電圧が低下する。この電圧降下分を
−ΔＶと呼び、この電圧降下分を検出することにより、
電池の充電完了を検出するものである。しかしながら、
基本的には、充電満了のピーク領域を越えた後の過充電
領域で過充電に起因して発生する１つの現象を利用した
充電制御方式である。The fast charging method, which is generally used at present and has a short charging time, is the -ΔV detection method. However, the -ΔV detection method is a reaction for re-combining the gas entering the overcharge region with the electrode plate. Occurs, and the temperature of the battery rises due to this reaction heat, and the charging voltage drops. This voltage drop is called -ΔV, and by detecting this voltage drop,
This is to detect the completion of battery charging. However,
Basically, it is a charging control method using one phenomenon that occurs due to overcharging in the overcharge region after exceeding the peak region of charge completion.

【００１０】−ΔＶ検出方式の欠点は、過充電領域に入
り、大きな電流で充電がなされるため、電池の内圧上昇
が大きくなることである。この内圧上昇により、安全弁
が作動すると電池劣化が起こるため、電池のガス吸収特
性を向上させ、発生するガスを速やかに極板に吸収させ
る必要がある。この電池内圧特性の改善は、電池の他の
性能とのトレードオフの関係にあることが多く、電池容
量を逆に減少させることにより、この内圧特性を改善せ
ざるを得なくなる。また過充電による発生熱は電池の温
度上昇をもたらし、電池の過熱や電池劣化につながるの
で電池の温度上昇を抑制するため、電池の放熱性の改善
が必要になる。A disadvantage of the -ΔV detection method is that it enters the overcharge region and is charged with a large current, so that the internal pressure rise of the battery becomes large. When the safety valve operates due to this increase in internal pressure, the battery deteriorates. Therefore, it is necessary to improve the gas absorption characteristics of the battery and promptly absorb the generated gas in the electrode plate. This improvement in the battery internal pressure characteristics is often in a trade-off relationship with other performances of the battery, and it is unavoidable to improve the internal pressure characteristics by reducing the battery capacity. Further, the heat generated by overcharging causes the temperature of the battery to rise, which leads to overheating of the battery and deterioration of the battery. Therefore, in order to suppress the temperature rise of the battery, it is necessary to improve the heat dissipation of the battery.

【００１１】電池は電池セル１個単独で使用するよりは
むしろ多数の電池セルを集合させて組電池として使用す
るのが普通であり、放熱効果をあげるために、電池間隔
を広げるとすれば、電池の小型化、携帯性に逆行してし
まうことになる。さらに、−ΔＶ特性が顕著に発生しな
い電池があり、これでは、−ΔＶを検出できない。さら
にまた、充電電流値が小さいと、降下電圧が小さく、−
ΔＶを検出することができない。ＮｉＣｄ電池は長期間
放置後の初回充電時に、充電投入直後に高電圧を示し、
その後、低下する現象を示す場合があり、充電が終了し
ていないのに擬似−ΔＶを検出してしまう誤動作があ
る。The battery is usually used as an assembled battery by assembling a large number of battery cells rather than using a single battery cell. If the battery interval is widened to improve the heat dissipation effect, This leads to a reduction in battery size and portability. Furthermore, there are batteries in which the -ΔV characteristic does not remarkably occur, and with this, -ΔV cannot be detected. Furthermore, when the charging current value is small, the drop voltage is small,
ΔV cannot be detected. NiCd batteries show a high voltage immediately after charging when initially charged after being left for a long time.
After that, there is a case where the phenomenon is shown to decrease, and there is a malfunction that detects pseudo-ΔV even if charging is not completed.

【００１２】−ΔＶ検出方式よりも優れ、正確な充電量
を検出することができる方式として無抵抗電圧（Resist
ance Free Voltage)方式が既に提案されている。これ
は、K. Kordesch およびA. Markoによる"Sine Wave Pul
se Current Tester for Batteries", J. Electrochem S
oc. Vol.107, 第480-83頁(1960)に示唆されているよう
に、セルの内部抵抗に起因するセルの過電圧の抵抗成分
を排除する方法である。A non-resistive voltage (Resist) method is superior to the -ΔV detection method and can detect an accurate charge amount.
ance Free Voltage) method has already been proposed. This is the "Sine Wave Pul" by K. Kordesch and A. Marko.
se Current Tester for Batteries ", J. Electrochem S
oc. Vol.107, pp. 480-83 (1960), this is a method of eliminating the resistance component of the overvoltage of the cell due to the internal resistance of the cell.

【００１３】すなわち、パルス充電時の休止期間中の電
池電圧は電池内部の集電体、電解液、極板、他の通電部
等の抵抗成分の影響を除去することができ、電池の充電
状態の正確な指標となり得ることを利用しようとするも
のである。パルス充電時にパルスの中断直後は、抵抗成
分等に起因する電圧分の変化が極短時間で生じ、その後
平坦な部分が出現し、その後は電気化学的な電圧変化が
続く。この電池の抵抗成分を除去した電圧を無抵抗電圧
（Resistance Free Voltage)と呼び、この無抵抗電圧が
電池の充電状態に応じて変動することにより、この無抵
抗電圧を制御パラメータとして充電量、充電満了時を正
確に予測することができる。急速充電方式として効率の
良いパルス充電方式を採用することに加えて、電池の充
電状態をパルス休止期に、その電池の無抵抗電圧として
検出し、この無抵抗電圧を制御パラメータとして充電電
流を制御する方式である。That is, the battery voltage during the rest period during pulse charging can eliminate the influence of the resistance components such as the current collector, the electrolytic solution, the electrode plate, and other current-carrying parts inside the battery, and the battery charge state. It aims to utilize what can be an accurate indicator of. Immediately after the interruption of the pulse during pulse charging, a change in voltage component due to a resistance component or the like occurs in an extremely short time, a flat portion appears thereafter, and then an electrochemical voltage change continues. The voltage obtained by removing the resistance component of this battery is called resistance free voltage, and this non-resistance voltage changes according to the state of charge of the battery. It can accurately predict when it will expire. In addition to adopting a highly efficient pulse charging method as a rapid charging method, the battery charging state is detected as the non-resistance voltage of the battery during the pulse rest period, and the charging current is controlled using this non-resistance voltage as a control parameter. It is a method to do.

【００１４】本発明は、電池セル自体の改良を目的にす
るものではなく、特に、パルス充電方式による急速充電
方式を採用し、無抵抗電圧（Resistance Free Voltage)
方式により、パルス充電時のパルス休止期の電圧値（無
抵抗電圧値）を検出し、この複数の電圧値の移行傾向が
電池の正確な充電量を示していることから、この無抵抗
電圧値を基準電圧値と比較することにより、正確な充電
量および充電完了時を予測することができることを利用
するものであり、充電量を正確に検出することにより電
気量積算方式により電池の残存容量を検出し、残時間表
示をすることを目的とするものである。The present invention is not intended to improve the battery cell itself. In particular, a rapid charging method based on a pulse charging method is adopted, and resistance-free voltage (Resistance Free Voltage)
This method detects the voltage value (non-resistive voltage value) during the pulse rest period during pulse charging, and the tendency of the transition of these multiple voltage values indicates the accurate charge amount of the battery. By utilizing the fact that it is possible to predict the accurate charge amount and the completion time of charge by comparing the charge amount with the reference voltage value, the remaining capacity of the battery can be estimated by accurately detecting the charge amount. The purpose is to detect and display the remaining time.

【００１５】[0015]

【発明が解決しようとする課題】電池の現在流れている
放電電流が継続して流れる場合、その電池にその後どの
くらい接続機器を作動させる残存容量があるかを容量表
示（％）するのみならず、その電池にその後どのくらい
接続機器を作動させる残存容量があるかを時間表示する
携帯電池の残存容量残時間表示装置を提供することにあ
る。さらに、例えば１００Ｗ、１５０Ｗ、２５０Ｗ等の
それぞれ異なる負荷容量の照明装置の１種類と電池とを
接続している場合に、照明の演出上または照明現場の明
るさに応じて別の負荷容量の照明装置に接続を切替えた
場合においても、切替後の照明装置の負荷容量に応じた
電池の残存容量を正確に予測し、更に残存容量を残時間
表示することができる電池の残存容量残時間表示装置を
提供することにある。When the discharge current that is currently flowing in the battery continues to flow, not only does the capacity display (%) show how much remaining capacity the battery has for operating the connected equipment thereafter, Another object of the present invention is to provide a remaining capacity remaining time display device for a portable battery, which displays for a time how much remaining capacity the battery has for operating the connected device. Furthermore, for example, when one type of lighting devices having different load capacities such as 100 W, 150 W, and 250 W and a battery are connected to each other, lighting of different load capacities is performed depending on the effect of lighting or the brightness of the lighting site. Remaining battery remaining time display device capable of accurately predicting the remaining battery capacity according to the load capacity of the lighting device after switching and displaying the remaining battery remaining time even when the connection is switched to the device To provide.

【００１６】特に、携帯照明装置用電池の残存容量表示
装置に要求される条件は、生放送テレビジョン撮影や
野外の映画撮影に使用する放送機材の一部として撮影中
照明装置が消えることは許されないため、高精度な残存
容量表示装置であること、ＮｉＣｄ電池は放電特性が
平坦であるので、電圧検出方式を採用することができな
いこと、１００Ｗ、１５０Ｗ、２５０Ｗ等の電球の種
類の照明装置が各種あり、異なる負荷容量の照明装置に
切替えた場合に、それぞれ異なる放電電流が流れるこ
と、野外撮影においては、例えば、−１０℃〜＋６０
℃等の幅広い環境温度で使用されるため、残存容量表示
装置が低温から高温までの広い範囲の周囲温度に耐えら
れることが要求される。[0016] In particular, the condition required for the remaining capacity display device of the battery for the portable lighting device is that the lighting device is not allowed to disappear during shooting as a part of broadcasting equipment used for live television shooting and outdoor movie shooting. Therefore, it is a highly accurate state-of-charge display device, since the NiCd battery has a flat discharge characteristic, it is not possible to adopt a voltage detection method, and various lighting devices of various kinds of light bulbs such as 100W, 150W, and 250W are available. Yes, different discharge currents flow when switching to lighting devices having different load capacities. For example, in outdoor photography, −10 ° C. to +60.
Since it is used in a wide range of environmental temperatures such as ℃, it is required that the remaining capacity display device can withstand a wide range of ambient temperature from low temperature to high temperature.

【００１７】また、１時間以内の急速充電により充電
した場合においても、高精度な残存容量表示装置である
こと、電池の残存容量を容量表示（％）のみならず、
残時間表示にて示すこと、６Ａｈ電池または８Ａｈ電
池等の容量の異なるＮｉＣｄ電池セルでも使用すること
ができること、複数のＮｉＣｄ電池セルの中にライフ
タイムが経過し、容量が低下した劣化傾向の電池が一部
含まれている場合にも、最終的な残時間表示が照明装置
の点灯時間を越えないこと（残時間表示と実際の点灯時
間とのずれが生じないこと）等を満足する必要がある。Further, even when the battery is charged by rapid charging within 1 hour, it is a highly accurate remaining capacity display device, and the remaining capacity of the battery is not only displayed as a capacity (%),
Shown by remaining time display, can be used even with NiCd battery cells having different capacities such as 6 Ah battery or 8 Ah battery, etc. Battery with a tendency of deterioration in which a plurality of NiCd battery cells have decreased their capacities after their lifetimes have passed Even if some are included, it is necessary to satisfy that the final remaining time display does not exceed the lighting time of the lighting device (there is no difference between the remaining time display and the actual lighting time). is there.

【００１８】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明はかかる点に鑑み
為されたもので、従来の電池残存容量検出装置は、放電
容量を検出することにより充電容量から、かかる放電容
量を差し引くことにより電池の残存容量を検出すること
を重要視していたあまり、放電容量を正確に測定するこ
と以外に充電容量を正確に測定することを関連づけて、
正確な残存容量を検出することを軽視していた。その時
点の正確な充電容量を正確に検出すると共にその時点の
正確な放電容量を検出することにより、基本的に正確な
誤差のない電池の残存容量を導くことができる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and a conventional battery remaining capacity detection device detects a discharge capacity and subtracts the discharge capacity from the charge capacity to detect the battery. Since it was so important to detect the remaining capacity of, the accurate measurement of the charge capacity in addition to the accurate measurement of the discharge capacity was related.
It was neglected to detect the exact remaining capacity. By accurately detecting the accurate charge capacity at that time and the accurate discharge capacity at that time, it is possible to derive a basically accurate remaining capacity of the battery without error.

【００１９】その時点の正確な充電容量を正確に検出す
るために本発明に採用している充電方式は、パルス充電
時の端子電圧Ｖ₂ から集電体、電解液、極板、他の通電
部等の抵抗成分による電圧を除去した電圧を無抵抗電圧
Ｖ₁ （Resistance Free Voltage)と呼び、この無抵抗
電圧が電池の充電状態に応じて変動することにより、こ
の無抵抗電圧を制御パラメータとして充電量、充電満了
時を正確に予測する。The charging method adopted in the present invention to accurately detect the accurate charging capacity at that time is to collect current from the terminal voltage V ₂ at the time of pulse charging, the current collector, the electrolytic solution, the electrode plate and other energizations. A voltage obtained by removing a voltage due to a resistance component of a portion or the like is referred to as a non-resistance voltage V ₁ (Resistance Free Voltage), and the non-resistance voltage changes as a control parameter by varying according to the charging state of the battery. Accurately predict the amount of charge and the end of charge.

【００２０】すなわち、本発明の電池残存容量残時間表
示装置は、筐体の内部に収容された電池セルと筐体の一
端部に配設された少なくとも１の入出力端子と前記入出
力端子とそれぞれ接続する過放電防止回路と残時間計回
路とを含み、前記残時間計回路が、電流を電圧信号に変
換する電流検出手段と；電池温度を測定する温度検出手
段と；充放電時の電池の端子電圧を監視する低電圧監視
回路と；前記低電圧監視回路の信号に基づいて電圧を制
御する電源レギュレータと；電池の残存容量または残時
間を表示する表示手段と；前記表示手段を駆動するＬＥ
Ｄドライバーと；電池の残存容量または残時間のいづれ
かに前記表示手段を切替える残存容量表示スイッチと；
上記要素のそれぞれと接続したＣＰＵと；よりなり無抵
抗電圧方式で充電された充電電流を単位時間で積分した
単位充電量および／または放電電流を単位時間で積分し
た放電量をそれぞれ累積し、累積充電量および／または
累積放電量を算出し、前記累積充電量から前記累積放電
量を差し引いた残存容量を総消費電流で除した商を利用
して残存容量表示および／または残時間表示することを
特徴とする。That is, the battery remaining capacity remaining time display device of the present invention includes a battery cell housed inside a casing, at least one input / output terminal arranged at one end of the casing, and the input / output terminal. An over-discharge prevention circuit and a remaining time meter circuit, which are connected to each other, wherein the remaining time meter circuit converts the current into a voltage signal; current detecting means; temperature detecting means for measuring the battery temperature; A low voltage monitoring circuit for monitoring the terminal voltage of the device; a power supply regulator for controlling the voltage based on a signal from the low voltage monitoring circuit; a display unit for displaying the remaining capacity or remaining time of the battery; LE
A D driver; a remaining capacity display switch for switching the display means to either the remaining capacity or the remaining time of the battery;
A CPU connected to each of the above elements; and a unit charge amount obtained by integrating a charge current charged by a non-resistance voltage method in a unit time and / or a discharge amount obtained by integrating a discharge current in a unit time, respectively, and accumulated. It is possible to calculate a charge amount and / or a cumulative discharge amount and display the remaining capacity and / or the remaining time by using a quotient obtained by dividing the remaining capacity obtained by subtracting the cumulative discharge amount from the cumulative charge amount by the total current consumption. Characterize.

【００２１】[0021]

【実施例】本発明を図面に基づいて説明する。図１は、
本発明の電池残存容量残時間表時装置の上部蓋を取り外
した斜視図であり、筐体の内部には、上段１０個、下段
１０個の合計２０個の円筒状電池セルが直列接続されて
いる。筐体の外端部には、入出力端子とＬＥＤ、残存容
量表示スイッチが配設され、筐体の内端部には、残時間
計回路基板が配設されている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG.
FIG. 3 is a perspective view of the battery residual capacity remaining time display device of the present invention with an upper lid removed, in which a total of 20 cylindrical battery cells, 10 in the upper stage and 10 in the lower stage, are connected in series. There is. An input / output terminal, an LED, and a remaining capacity display switch are provided at the outer end of the housing, and a remaining time meter circuit board is provided at the inner end of the housing.

【００２２】図２は本発明の基礎となる無抵抗電圧を検
出する説明図である。図において電池をパルス充電した
時の電池の端子電圧Ｖ₂ は、集電体、電解液、極板、
その他の通電部等の抵抗成分による電圧、充電による
セル内部の活性物質の化学的変化による電圧、電解液
中の電極反応物質および電極反応生成物の拡散の遅れに
より、電極反応の進行が妨げられることで起きる電解液
の濃度分極現象による電圧、充電前の電圧の総和であ
る。この端子電圧Ｖ₂ から集電体、電解液、極板、そ
の他の通電部等の抵抗成分による電圧を除去した電圧を
無抵抗電圧（Resistance Free Voltage)と呼ぶ。FIG. 2 is an explanatory diagram for detecting a non-resistance voltage which is the basis of the present invention. In the figure, the terminal voltage V ₂ of the battery when the battery is pulse charged is the current collector, the electrolytic solution, the electrode plate,
The progress of the electrode reaction is hindered by the voltage due to the resistance component of other conducting parts, the voltage due to the chemical change of the active substance inside the cell due to charging, and the delay of the diffusion of the electrode reactant and the electrode reaction product in the electrolytic solution. This is the sum of the voltage due to the concentration polarization phenomenon of the electrolytic solution that occurs and the voltage before charging. The voltage obtained by removing the voltage due to the resistance component of the current collector, the electrolytic solution, the electrode plate, and other current-carrying parts from the terminal voltage V ₂ is called a resistance-free voltage.

【００２３】前記集電体、電解液、極板、その他の通
電部等の抵抗成分による電圧は、測定方法、測定条件、
測定環境等によりしばしば不安定に変化する。このた
め、かかる集電体、電解液、極板、その他の通電部等
の抵抗成分による電圧を含んだ端子電圧で急速充電制御
すると大きな誤動作をもたらすことがある。これに対し
て、無抵抗電圧は、この不安定な電圧成分を除去した電
圧であり、電池の充電状態の安定した変化を示すので、
この電圧を検出し、充電電流を制御することにより、電
池の充電状態に応じた適切な充電量を供給することがで
きる。The voltage due to the resistance component of the current collector, the electrolytic solution, the electrode plate, and other current-carrying parts is measured by measuring method, measuring condition,
It often changes unstablely due to the measurement environment. Therefore, if the quick charge control is performed by the terminal voltage including the voltage due to the resistance component of the current collector, the electrolytic solution, the electrode plate, and other current-carrying parts, a large malfunction may occur. On the other hand, the non-resistive voltage is a voltage obtained by removing this unstable voltage component and shows a stable change in the charge state of the battery.
By detecting this voltage and controlling the charging current, it is possible to supply an appropriate amount of charge according to the state of charge of the battery.

【００２４】図３は本発明の基礎となる電池の充電状態
と過充電にならない最大の充電率の関係を示したもので
ある。図において、電池には、充電状態に応じた過充電
にならない最大の充電率（カーブＡ）が存在する。この
充電率より高い充電率（大きな充電電流）で充電すると
過充電になり、電池温度や内圧の上昇をもたらし、充電
効率が低下する。逆に低い充電率（小さい充電電流）で
充電すると過充電にはならないが、長い充電時間を必要
とする。多くのＮｉＣｄ電池用急速充電器は、定電流充
電法を採用しており、電池の端子電圧を監視し、充電末
期時の電圧変化（端子電圧の上昇を検出する電圧制御方
式または、過充電領域での温度上昇による端子電圧の降
下を検出する−ΔＶ検出方式）等で検出し、充電を停止
し、トリクル電流モードに切り換えている。そのため、
定電流充電方式の場合、過充電領域では電池の温度上昇
や内圧上昇をもたらす。これに対して無抵抗電圧検出方
式は、電池の充電状態を常に監視し、理想的な充電率で
あるカーブＡに沿った充電率で充電するように充電電流
を制御する。このため、効率の良い急速充電が可能であ
り、過充電による電池の温度上昇や内圧上昇を抑制する
ことができる。FIG. 3 shows the relationship between the state of charge of the battery, which is the basis of the present invention, and the maximum charging rate at which overcharging does not occur. In the figure, the battery has a maximum charge rate (curve A) that does not cause overcharge according to the state of charge. If the battery is charged at a higher charging rate (larger charging current) than this charging rate, it will be overcharged, causing an increase in battery temperature and internal pressure and a decrease in charging efficiency. Conversely, if the battery is charged at a low charging rate (small charging current), overcharging will not occur, but a long charging time is required. Most NiCd battery rapid chargers use the constant current charging method, and monitor the terminal voltage of the battery and change the voltage at the end of charging (voltage control method to detect an increase in terminal voltage or overcharge area). The terminal voltage drop due to the temperature rise is detected by -ΔV detection method) or the like to stop charging and switch to the trickle current mode. for that reason,
In the case of the constant current charging method, the battery temperature rises and the internal pressure rises in the overcharge region. On the other hand, in the non-resistance voltage detection method, the charging state of the battery is constantly monitored, and the charging current is controlled so that the battery is charged at the charging rate along the curve A which is the ideal charging rate. Therefore, efficient and rapid charging is possible, and the temperature rise and internal pressure rise of the battery due to overcharge can be suppressed.

【００２５】図４（ａ）に示す回路において、スイッチ
は右側に倒れており、Ｖ₂ はパルス充電時の端子電圧値
を示している。無抵抗電圧値Ｖ₁ を検出するには、図に
示す回路において、スイッチを左側に倒し短時間、充電
を中断し、この時の電池の開路電圧を測定することによ
り無抵抗電圧値Ｖ₁ を検出することができる。電池の充
電は、電気化学的に遅い速度で起こるため、充電中断
後、短時間で測定される開路電圧は、無抵抗電圧とほと
んど差がなく、この開路電圧を測定することにより無抵
抗電圧値Ｖ₁ を検出することができる。In the circuit shown in FIG. 4A, the switch is tilted to the right, and V ₂ represents the terminal voltage value during pulse charging. In order to detect the non-resistance voltage value V ₁ , in the circuit shown in the figure, the switch is tilted to the left to suspend charging for a short time, and the open circuit voltage of the battery at this time is measured to determine the non-resistance voltage value V ₁ . Can be detected. Since the charging of the battery occurs electrochemically at a slow rate, the open circuit voltage measured in a short time after the interruption of the charge has almost no difference from the non-resistance voltage, and the non-resistance voltage value can be measured by measuring this open circuit voltage. V ₁ can be detected.

【００２６】図４（ｂ）は、パルス充電電流の休止期と
導通時に応じて休止期直後は、抵抗成分等に起因する電
圧分の変化が極短時間で生じ、その後平坦な部分が出現
する無抵抗電圧と、端子電圧を示している。この無抵抗
電圧が電池の充電状態に応じて変動することにより、こ
の無抵抗電圧を制御パラメータとして充電量、充電満了
時を正確に予測することができる。In FIG. 4 (b), immediately after the rest period of the pulse charging current depending on the rest period and conduction, a change in voltage due to the resistance component or the like occurs in an extremely short time, and then a flat portion appears. The non-resistance voltage and the terminal voltage are shown. By varying the non-resistance voltage according to the state of charge of the battery, the non-resistance voltage can be used as a control parameter to accurately predict the charge amount and the time when the charge is completed.

【００２７】残時間計算の原理について説明する。後述
する本発明のブロック図（図１１）には、充放電電流を
計測するシャント抵抗器Ｒ_SHが配設され、かかるシャン
ト抵抗器Ｒ_SHにより検出された値に基づいて残存容量は
次の電気量積算方式の計算式で表される。ブロック図の
ＣＰＵ１は、以下の計算式に基づいて残存容量を計算す
る。 Ｃ_R ＝Ｃ_C −（Ｃ_D ＋Ｃ_S ＋Ｃ_CON ） ・・・（ｆ１） ここで、Ｃ_R は残存容量、Ｃ_C は充電量、Ｃ_D は負荷放
電量、Ｃ_S は自己放電量、Ｃ_CON は回路消費電気量を示
す。The principle of remaining time calculation will be described. In the block diagram (FIG. 11) of the present invention to be described later, a shunt resistor R _SH for measuring the charging / discharging current is arranged, and the remaining capacity is based on the value detected by the shunt resistor R _SH. It is represented by the calculation formula of the quantity integration method. The CPU 1 in the block diagram calculates the remaining capacity based on the following calculation formula. C _R = C _C − (C _D + C _S + C _CON ) ... (f1) where C _R is the remaining capacity, C _C is the charge amount, C _D is the load discharge amount, C _S is the self discharge amount, and C _CON indicates the amount of electricity consumed by the circuit.

【００２８】さらに上記事項は以下の式で表される。 Ｃ_C ＝Ｉ_C ×Ｔ_C × Ｋ_C ・・・（ｆ２） ここで、Ｃ_C は充電量、Ｉ_C は充電電流、Ｔ_C は充電時
間、Ｋ_C は充電効率を示す。 Ｃ_D ＝Ｉ_D ×Ｔ_D ×Ｋ_D ・・・（ｆ３） ここで、Ｃ_D は負荷放電量、Ｉ_D は負荷電流、Ｔ_D は放
電時間、Ｋ_D は補正係数を示す。Further, the above items are expressed by the following equations. C _C = I _C × T _C × K _C (f2) where C _C is the charge amount, I _C is the charging current, T _C is the charging time, and K _C is the charging efficiency. C _D = I _D × T _D × K _D (f3) where C _D is the load discharge amount, I _D is the load current, T _D is the discharge time, and K _D is the correction coefficient.

【００２９】 Ｃ_CON ＝Ｉ_CON ×Ｔ_CON ・・・（ｆ４） ここで、Ｃ_CON は回路消費電気量、Ｉ_CON は回路消費電
流、Ｔ_CON は作動時間を示す。 Ｋ_C ＝Ｅ_real／Ｅ_Ch×１００％ ・・・（ｆ５） ここで、Ｋ_C は充電効率、Ｅ_realは実際に蓄えられた電
気量、Ｅ_Chは充電電気量を示す。ここで重要なことは充
電満了時の充電量を正確に検出することである。C _CON = I _CON × T _CON (f4) where C _CON is the circuit consumption electricity, I _CON is the circuit consumption current, and T _CON is the operating time. K _C = E _real / E _Ch × 100% (f5) where K _C is the charging efficiency, E _real is the actually stored amount of electricity, and E _Ch is the amount of charged electricity. What is important here is to accurately detect the charge amount when the charge is completed.

【００３０】充電効率Ｋ_C について説明する。充電効率
Ｋ_C は、充電電気量に対して実際に電池に蓄えられた電
気量の比であり、（ｆ５）式に表され、充電電流の大き
さ（充電率）、電池温度、充電量により変化する。The charging efficiency K _C will be described. The charging efficiency K _C is the ratio of the amount of electricity actually stored in the battery to the amount of electricity charged, and is represented by the expression (f5). It depends on the magnitude of the charging current (charging rate), the battery temperature, and the amount of charge. Change.

【００３１】図５に充電電流をパラメータにした供給充
電電気量と、実際に蓄えられた電気量の関係を示す。充
電量Ｃ_C について説明する。図６に電池温度と実際に蓄
えられた充電量の関係を示す。本発明のブロック図に
は、電池温度を検出するサーミスタが配設され、かかる
サーミスタにより検出された値に基づいて充電量を補正
する。このように充電量Ｃ_C は、充電電流の大きさ（充
電率）、電池温度により複雑に変化する充電効率により
左右され、電池の種類、組電池セル数、組電池形状によ
り変化するため正確には電池パックの種類に応じて充電
効率を求める必要がある。FIG. 5 shows the relationship between the supplied charge quantity of electricity with the charge current as a parameter and the quantity of electricity actually stored. The charge amount C _C will be described. FIG. 6 shows the relationship between the battery temperature and the amount of charge actually stored. In the block diagram of the present invention, a thermistor for detecting the battery temperature is provided, and the charge amount is corrected based on the value detected by the thermistor. As described above, the charge amount C _C depends on the magnitude of the charging current (charging rate) and the charging efficiency that changes intricately depending on the battery temperature, and changes accurately depending on the type of battery, the number of assembled battery cells, and the shape of the assembled battery. Needs to calculate the charging efficiency according to the type of battery pack.

【００３２】負荷放電量Ｃ_D について説明する。負荷放
電量Ｃ_D は、（ｆ３）式で表される。ここで補正係数Ｋ
_D は、放電電流の大きさ（放電率）と電池温度により変
化する値であり、その電池の定格容量（ＮｉＣｄ電池の
場合には、０．２ＣＡ、２０℃放電時に得られる容量）
を１００％とした場合の比で表される。上記事項を以下
の（ｆ６）式に示す。 Ｋ_D ＝１／（Ｅ_dis ／Rated Cap）×１００（％） ・・・（ｆ６） ここで、Ｋ_D は補正係数、Ｅ_dis はある電池温度および
放電率における放電量、Rated Capは定格容量を示す。The load discharge amount C _D will be described. The load discharge amount C _D is represented by the expression (f3). Here, the correction coefficient K
_D is a value that changes depending on the magnitude of discharge current (discharge rate) and battery temperature, and the rated capacity of the battery (0.2 CA at NiCd battery, capacity obtained at 20 ° C. discharge)
Is expressed as a ratio when 100% is set. The above items are shown in the following formula (f6). K _D = 1 / (E _dis / Rated Cap) × 100 (%) (f6) where K _D is a correction coefficient, E _dis is the discharge amount at a certain battery temperature and discharge rate, and Rated Cap is the rated capacity. Indicates.

【００３３】図７に放電率と取り出せる容量の関係を示
す。図においてｘ軸の放電率１ＣＡと放電率曲線と直角
に接するｙ軸の容量を見ると、放電率１ＣＡで放電した
場合は、定格容量に対して９４％の容量しか取り出せな
いことを示されている。FIG. 7 shows the relationship between the discharge rate and the capacity that can be taken out. Looking at the discharge rate of 1 CA on the x-axis and the capacity of the y-axis which is in contact with the discharge rate curve at right angles in the figure, it is shown that only 94% of the rated capacity can be taken out when discharged at a discharge rate of 1 CA. There is.

【００３４】図８に電池温度と２０℃定格容量を１００
％とした場合の取り出せる容量の関係を示す。FIG. 8 shows the battery temperature and the rated capacity at 20 ° C. as 100
The relation of the capacity that can be taken out is shown when it is defined as%.

【００３５】自己放電量Ｃ_S について説明する。ＮｉＣ
ｄ電池は、自己放電量が大きく、容量保存特性は現存す
る電池中最悪で４０℃程度の温度条件に１０日間放置し
ておけば、充電満了の状態から残存容量は７０％以下に
なってしまう。The self-discharge amount C _S will be described. NiC
The d battery has a large amount of self-discharge, and the capacity preservation characteristic is that the remaining capacity becomes 70% or less after the charge is completed if the battery is left for 10 days at the worst temperature condition of about 40 ° C. .

【００３６】図９にＮｉＣｄ電池の自己放電特性を示
す。自己放電量は、当然放置期間が長いほどまた放置環
境温度が高いほど大きな量となる。FIG. 9 shows the self-discharge characteristics of the NiCd battery. The self-discharge amount naturally becomes larger as the leaving period becomes longer and as the leaving environment temperature becomes higher.

【００３７】回路消費電気量Ｃ_CON について説明する。
回路消費電気量Ｃ_CON は、（ｆ４）式で表される。（ｆ
４）式中、回路消費電流Ｉ_CON は、残時間計回路自体が
電池のエネルギーをもらい電池電圧や電池温度、充放電
電流、時間を測定し、演算する時の消費電流や表示用の
ＬＥＤの消費電流用の合計である。The circuit electricity consumption C _CON will be described.
The circuit consumption electricity amount C _CON is represented by the expression (f4). (F
4) In the equation, the circuit current consumption I _CON is the remaining current meter circuit itself receives the energy of the battery, measures the battery voltage, the battery temperature, the charge / discharge current, and the time, and calculates the current consumption and the LED for display. This is the total for current consumption.

【００３８】残時間計の表示方法と性能について述べ
る。残時間計は、現在接続されている負荷に対して現在
流れている放電電流が継続した場合、後何分間負荷を動
作させることが可能であるかを表示するものである。そ
の残時間は、（ｆ７）式で表される。 Ｔ_remaining ＝（Ｃ_C −Ｃ_D ）／Ｉ_T ＝Ｃ_R ×Rated Cap×６０／Ｉ_T ・・・（ｆ７） ここで、Ｔ_remaining は残時間（分）、Ｃ_C は充電量、
Ｃ_D は放電量、Ｉ_T は現在消費している総電流、Ｃ_R は
残存容量（％）、RatedCapは定格容量(Ah)を示す。The display method and performance of the remaining time meter will be described. The remaining time indicator indicates how many minutes the load can be operated if the discharge current that is currently flowing to the currently connected load continues. The remaining time is expressed by equation (f7). T _remaining = (C _C -C _D ) / I _T = C _R × Rated Cap × 60 / I _T (f7) where T _remaining is the remaining time (minutes), C _C is the charge amount,
C _D is the discharge amount, I _T is the total current consumed, C _R is the remaining capacity (%), and Rated Cap is the rated capacity (Ah).

【００３９】ここで現在消費している総電流Ｉ_T は、以
下の式で示す。 Ｉ_T ＝Ｉ_D ＋Ｃ_CON ・・・（ｆ８） ここで、Ｉ_T は現在消費している総電流、Ｉ_D は負荷電
流、Ｃ_CON は回路消費電流を示す。照明装置の場合、ワ
ット数の異なる多くのランプがあり、それらのランプに
対しても何ら問題なく使用できるように、約１秒間隔で
（ｆ７）式に基づいて残時間を表示し、同様に約１秒間
隔で表示が更新される。Here, the total current I _T currently consumed is shown by the following equation. I _T = I _D + C _CON (f8) where I _T is the total current consumed, I _D is the load current, and C _CON is the circuit current consumption. In the case of a lighting device, there are many lamps with different wattages, and the remaining time is displayed based on the formula (f7) at intervals of about 1 second so that these lamps can be used without any problems. The display is updated at intervals of about 1 second.

【００４０】充電電流値を１サイクルで積分することに
より充電量が求められ、また放電電流値に補正係数をか
けた後、時間で積分することにより放電量が求められ
る。The charge amount is obtained by integrating the charge current value in one cycle, and the discharge amount is obtained by multiplying the discharge current value by a correction coefficient and then integrating it over time.

【００４１】時間表示誤差保護について説明する。Ｎｉ
Ｃｄ電池が、寿命期になると図１０に示すように各電池
セルの容量劣化の差が発生して、放電電圧に段差が発生
する場合が多い。１．２Ｖ×電池セル２０個の合計２４
Ｖ電池の場合、電池に接続する２４Ｖの負荷には、過放
電にならないように例えば、１６Ｖ程度で放電を停止す
るような過放電防止回路が配置された機器において、例
えば、２０Ｖ程度で負荷の動作が停止する場合、残時間
表示がまだ０分に達していないのにもかかわらず、急に
負荷が動作しなくなることがある。このような現象を防
止するために、表１に示すように、一定の電圧以下にな
ると、残時間表示を強制的に変更する残時間表示エラー
保護テーブルが、上記の式（ｆ１）ないし（ｆ８）を含
めて、ＣＰＵの中にＲＯＭ化されている。これにより、
負荷が動作しない前には必ず、残時間がないことを表示
することができる。The time display error protection will be described. Ni
When the Cd battery reaches the end of its life, a difference in the capacity deterioration of each battery cell occurs as shown in FIG. 10, and a step difference is often generated in the discharge voltage. 1.2V x 20 battery cells for a total of 24
In the case of a V battery, a 24V load connected to the battery is installed with an overdischarge prevention circuit that stops the discharge at about 16V to prevent overdischarge, for example, at a load of about 20V. When the operation stops, the load may suddenly stop working even though the remaining time display has not reached 0 minutes. In order to prevent such a phenomenon, as shown in Table 1, the remaining time display error protection table for forcibly changing the remaining time display when the voltage becomes equal to or lower than a certain voltage is expressed by the above formulas (f1) to (f8). ) Is included in the ROM in the CPU. This allows
You can always indicate that there is no time left before the load does not work.

【００４２】残時間計回路の構成について説明する。図
１１のＡの破線部分に示されるように、本発明の残時間
計回路は、次のような構成になっている。１は例えば、
４チャンネルの８ビットＡ／Ｄコンバータを内蔵した８
ビットＣＰＵ、２はシャント抵抗器Ｒ_SH２１により充放
電電流を検出し、この値に基づいて充放電電圧を算出す
る。３はサーミスタ３１により電池温度を検出し、この
値に基づいて、ＣＰＵが充電効率Ｋ_C 、充電量Ｃ_C 、補
正係数Ｋ_D 、自己放電量Ｃ_S、 回路消費電気量Ｃ_CON 等
を計算する。The configuration of the remaining time meter circuit will be described. As shown by the broken line portion A in FIG. 11, the remaining time meter circuit of the present invention has the following configuration. 1 is for example
8 built-in 4-channel 8-bit A / D converter
The bit CPU 2 detects the charge / discharge current by the shunt resistor R _SH 21 and calculates the charge / discharge voltage based on this value. 3 detects the battery temperature by the thermistor 31, and the CPU calculates the charging efficiency K _C , the charging amount C _C , the correction coefficient K _D , the self-discharge amount C _S , the circuit consumption electricity amount C _CON, etc. based on these values. .

【００４３】４は充放電時の蓄電池の端子電圧を監視す
る低電圧監視回路、５は低電圧監視回路４の信号に基づ
いて電圧を制御する電源レギュレータ、６は残存容量表
示スイッチ、７はＬＥＤドライバ、８はＬＥＤである。
ＣＰＵをより詳しく説明すれば、心臓部である８ビット
ＣＰＵが使用され、４チャンネルの８ビットＡ／Ｄコン
バータ、１６ビットのタイマ、２ＫバイトのＲＯＭ、２
１本のＩ／Ｏポートを内蔵している。また、電流を数ｍ
Ｖの電圧信号に変換するシャント抵抗器Ｒ_SHと電池温度
を測定するサーミスタが配設され、これにより電流検出
と温度検出がなされる。さらに、充放電時の電池の端子
電圧を監視する低電圧監視回路と低電圧監視回路の信号
に基づいて、電圧を制御する電源レギュレータとが配設
されている。Reference numeral 4 is a low voltage monitoring circuit for monitoring the terminal voltage of the storage battery at the time of charging / discharging, 5 is a power source regulator for controlling the voltage based on the signal of the low voltage monitoring circuit 4, 6 is a remaining capacity display switch, and 7 is an LED. The driver, 8 is an LED.
To explain the CPU in more detail, an 8-bit CPU, which is the heart of the CPU, is used, and a 4-channel 8-bit A / D converter, a 16-bit timer, a 2-Kbyte ROM, a 2-bit
Built-in one I / O port. In addition, the current is several meters
A shunt resistor R _SH for converting into a voltage signal of V and a thermistor for measuring the battery temperature are provided, whereby current detection and temperature detection are performed. Further, a low voltage monitoring circuit that monitors the terminal voltage of the battery during charging and discharging and a power supply regulator that controls the voltage based on the signal of the low voltage monitoring circuit are provided.

【００４４】図１１のＢの破線部分を図１２に詳細に示
す。図１２は、充電端子と放電端子と電池セルとの間の
配線を主として示しているものである。図１３は、本発
明の電池残存容量残時間表示装置の残時間表示フローチ
ャート図である。このフローチャートの流れを、図１１
乃至図１２並びに前記計算式（ｆ１）乃至（ｆ８）とを
関連づけて説明する。The broken line portion B of FIG. 11 is shown in detail in FIG. FIG. 12 mainly shows the wiring between the charging terminal, the discharging terminal and the battery cell. FIG. 13 is a flowchart showing the remaining time display of the battery remaining capacity remaining time display device of the present invention. The flow of this flowchart is shown in FIG.
12 to FIG. 12 and the calculation formulas (f1) to (f8) will be described in association with each other.

【００４５】図１１において、残時間表示回路のＣＰＵ
１は自己放電量Ｃ_S と回路消費電気量Ｃ_CON とを最初に
計算する（ステップ１０１）。自己放電量Ｃ_S は、ＣＰ
Ｕ１がサーミスタ３１により電池の温度を検出し、この
値に基づいてＣＰＵ１に内蔵されているＲＯＭのデータ
と比較する。ＲＯＭのデータには、図９に示されるよう
に電池の内部温度の相違、電池の放置期間により電池の
中に残存する容量が数値データとして記憶されている。
図９において例えば、電池を使用する直前に充電完了し
ている場合には、電池の残存容量は１００％残ってお
り、１カ月間電池を放置して未使用の場合、電池温度が
２０度であれば、自然放電により放電後、電池の残存容
量は８０％残っていることが示されており、このような
データが数値データとしてＲＯＭに記憶されている。In FIG. 11, the CPU of the remaining time display circuit
First, the self-discharge amount C _S and the circuit consumption electricity amount C _CON are calculated (step 101). The self-discharge amount C _S is CP
U1 detects the temperature of the battery by the thermistor 31 and compares it with the data in the ROM incorporated in the CPU 1 based on this value. As shown in FIG. 9, the data in the ROM stores numerical data indicating the capacity remaining in the battery due to the difference in the internal temperature of the battery and the standing period of the battery.
In FIG. 9, for example, when charging is completed immediately before using the battery, the remaining capacity of the battery is 100%, and when the battery is left unused for one month, the battery temperature is 20 degrees. If so, it is shown that the remaining capacity of the battery remains 80% after discharging by natural discharge, and such data is stored in the ROM as numerical data.

【００４６】回路消費電気量Ｃ_CON は、（ｆ４）式で示
されており、作動時間が短いほど内部回路で消費される
エネルギーは少ないことが理解される。本発明の電池残
存容量残時間表示装置は、３桁の数字を表示するＬＥＤ
とこのＬＥＤが表示した３桁の数字の単位を識別するた
めに電池の残存容量（％）を表示するＬＥＤまたは電池
の残時間（Ｍ：分）を表示するＬＥＤが備えられてい
る。これらのＬＥＤを点灯するために要する総消費電流
は、約３３０ｍＡであり、ＬＥＤが点灯していない時
に、ＣＰＵが演算等に要する消費電流（暗電流）は、３
００μＡ以下に選定したので消費電流は極めて少ない。
上記ＬＥＤの表示例は、図１４にて後述される。The circuit consumption electricity amount C _CON is expressed by the formula (f4), and it is understood that the shorter the operating time is, the less energy is consumed in the internal circuit. The battery remaining capacity remaining time display device of the present invention is an LED that displays a three-digit number.
In order to identify the unit of the three-digit number displayed by the LED, an LED that displays the remaining capacity (%) of the battery or an LED that displays the remaining time (M: minutes) of the battery is provided. The total current consumption required to light these LEDs is approximately 330 mA, and when the LEDs are not illuminated, the current consumption (dark current) required by the CPU for calculation is 3
Since it was selected to be less than 00 μA, the current consumption is extremely small.
A display example of the LED will be described later with reference to FIG.

【００４７】シャント抵抗器２１は電流を高精度に測定
し、電流を数ｍＶの電圧信号に変換する。ＣＰＵ１はシ
ャント抵抗器２１が測定した電圧Ｖ_RSH が零であるかを
監視する（ステップ１０２）。電圧Ｖ_RSH が零である場
合は、充電も放電もしていない場合であり、ＣＰＵ１は
残存容量表示スイッチ６が押されているか否かを監視す
る（ステップ１０３）。残存容量表示スイッチ６が押さ
れていない場合は、ＣＰＵ１は、何もせずに最後に進む
（ステップ１０５）。残存容量表示スイッチ６が押され
ている場合は、後述する充放電動作時にすでに演算さ
れ、ＲＡＭに記憶された電池の残存容量（％）を３秒間
表示する（ステップ１０４）。ＣＰＵ１の内部クロック
が３秒間経過すると、ＣＰＵ１は表示を終了する（ステ
ップ１０５）。The shunt resistor 21 measures the current with high accuracy and converts the current into a voltage signal of several mV. The CPU 1 monitors whether the voltage _VRSH measured by the shunt resistor 21 is zero (step 102). When the voltage V _RSH is zero, it means that neither charging nor discharging is performed, and the CPU 1 monitors whether or not the remaining capacity display switch 6 is pressed (step 103). If the remaining capacity display switch 6 is not pressed, the CPU 1 proceeds to the end without doing anything (step 105). When the remaining capacity display switch 6 is pressed, the remaining capacity (%) of the battery, which has already been calculated during the charging / discharging operation described later and is stored in the RAM, is displayed for 3 seconds (step 104). When the internal clock of the CPU 1 has passed for 3 seconds, the CPU 1 ends the display (step 105).

【００４８】次に、ＣＰＵ１は、電圧Ｖ_RSH が零でない
場合、電圧Ｖ_RSH が零より大であるか、零より小である
かを監視する（ステップ２００）。図１１において、電
圧Ｖ_RSH ＞０である場合、充電状態を表しており、電圧
Ｖ_RSH ＜０である場合、放電状態を表している。Next, CPU 1, when the voltage V _RSH non-zero, whether the voltage V _RSH is greater than zero, monitors whether is smaller than zero (step 200). In FIG. 11, when the voltage V _RSH > 0, the charging state is shown, and when the voltage V _RSH <0, the discharging state is shown.

【００４９】図１３において電圧Ｖ_RSH ＞０である場
合、ＣＰＵ１はオームの法則（Ｉ_C ＝｜Ｖ_RSH ｜／
Ｒ_SH）に基づいて充電電流Ｉ_C を計算する（ステップ３
００）。次に、ＣＰＵ１は充電効率Ｋ_C を計算する（ス
テップ３０１）。充電効率Ｋ_C は計算式（ｆ５）により
計算され、また電池のセル温度に関連し、図５および図
６にその関係が示されている。図５においては、ｘ軸に
示される供給充電電気量（％）が増加すればするほど、
ｙ軸に示される実際蓄えられる電気量（％）がほぼ比例
することが示されている。図６においてはｘ軸に示され
る温度（℃）が、−１０℃乃至＋４５℃に上昇するした
がって、ｙ軸に示される蓄えられる充電量（％）が、９
０％から１００％に増大し、さらに８０％に減少するこ
とが示されている。このため、電池のセル温度は、１０
℃乃至２０℃のときに、蓄えられる充電量は最大効率を
示すことになる。In FIG. 13, when the voltage V _RSH > 0, the CPU 1 causes Ohm's law (I _C = _{│V RSH} │ /
Calculate charging current I _C based on R _SH ) (step 3)
00). Next, the CPU 1 calculates the charging efficiency K _C (step 301). The charging efficiency K _C is calculated by the calculation formula (f5) and is related to the cell temperature of the battery, and the relationship is shown in FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, as the supplied charging electricity amount (%) shown on the x-axis increases,
It is shown that the actual stored electricity amount (%) shown on the y-axis is almost proportional. In FIG. 6, the temperature (° C.) shown on the x-axis rises from −10 ° C. to + 45 ° C. Therefore, the stored charge amount (%) shown on the y-axis is 9
It has been shown to increase from 0% to 100% and further decrease to 80%. Therefore, the cell temperature of the battery is 10
When the temperature is between 20 ° C and 20 ° C, the stored charge shows the maximum efficiency.

【００５０】次に、ＣＰＵ１は、単位時間あたりの充電
量を計算する（ステップ３０２）。この動作は、単位時
間あたりの放電量を計算するステップ４０２において詳
述するように例えば、１サイクル単位の分解能で各電流
を測定し、その電流値をその単位時間で積分することに
より、単位時間あたりの充電量が検出される。計算式
（ｆ２）を利用して上記事項を以下に示す。 ＣΔ_C ＝ＩΔ_C ×Ｔ_C ×Ｋ_C Next, the CPU 1 calculates the charge amount per unit time (step 302). This operation is performed by measuring each current with a resolution of one cycle unit and integrating the current value in the unit time, as described in detail in step 402 of calculating the discharge amount per unit time. The amount of charge per unit is detected. The above items are shown below using the calculation formula (f2). _C Δ _C = I Δ _C × T _C × K _C

【００５１】しかしながら、単位充電量ＣΔ_C は、１サ
イクル単位の分解能で各電流を測定し、その電流値をそ
の１サイクルで積分することにより計算される。したが
って、上記計算式をより明確に以下に示す。単位充電時
間ＴΔ _Cの開始時間をｔ₁ とし、単位充電時間ＴΔ_C の
次の時間をｔ₂ とすれば、以下になる。 ＣΔ _C＝∫_t1 ^t2ＩΔ _Cｄｔ 上記計算式は、前述した計算式ＣΔ _C＝ＩΔ_C ×Ｔ_C ×
Ｋ_C を変形したに過ぎない。However, the unit charge amount _C Δ _C is calculated by measuring each current with a resolution of one cycle unit and integrating the current value in the one cycle. Therefore, the above formula is more clearly shown below. The start time of a unit charge time T.DELTA. _C and t _1, when the next time unit charge time T.DELTA. _C and t _2, equal to or less than. _C Δ _C = ∫ _t1 ^{t2 I} Δ _C dt The above calculation formula is the above calculation formula _C Δ _C = I Δ _C × T _C ×
It's just a transformation of K _C.

【００５２】次に、ＣＰＵ１は、累積充電量Ｃ_C を計算
する（ステップ３０３）。累積充電量Ｃ_C は、上記した
単位充電量ＣΔ_C が、次々に計算されるにつれて、ＣＰ
Ｕ１の中にあるＲＡＭの所定アドレスに加算されること
により記録される。これは高級言語であるＣ言語で次の
ように表される。 Ｃ_C ＋＝ＣΔ _C したがって、累積充電量Ｃ_C は、現時点における電池セ
ルに蓄積された充電量を表している。次に、ＣＰＵ１は
電池の残存容量Ｃ_R を計算する（ステップ３０４）。電
池の残存容量Ｃ_R は、計算式（ｆ１）に基づいて計算さ
れる。この計算式を以下に再度示す。 Ｃ_R ＝Ｃ_C −（Ｃ_D ＋Ｃ_S ＋Ｃ_CON ） ・・・（ｆ１） 電圧値Ｖ_RSH ＞０である場合、充電状態を表している。
つまり放電していないから、ＣＰＵ１は、以前演算し、
ＲＡＭに記憶された負荷放電量Ｃ_D 、自己放電量Ｃ_S お
よび回路消費電気量Ｃ_CON を参照し、残存容量を演算す
る。上記残存容量Ｃ_R は、ＣＰＵ１のＲＡＭに記憶され
る。Next, the CPU 1 calculates the accumulated charge amount C _C (step 303). The accumulated charge amount C _C becomes equal to CP as the above-mentioned unit charge amount CΔ _C is calculated one after another.
It is recorded by being added to a predetermined address of the RAM in U1. This is represented in the high-level C language as follows. C _C + = CΔ _C Therefore, the accumulated charge amount C _C represents the charge amount accumulated in the battery cell at the present time. Next, the CPU 1 calculates the remaining capacity C _{R of the} battery (step 304). The remaining capacity C _{R of the} battery is calculated based on the calculation formula (f1). This calculation formula is shown below again. C _R = C _C − (C _D + C _S + C _CON ) ... (f1) When the voltage value V _RSH > 0, it represents the state of charge.
That is, since it is not discharged, the CPU 1 previously calculated,
The remaining capacity is calculated with reference to the load discharge amount C _D , the self-discharge amount C _S, and the circuit consumption electricity amount C _CON stored in the RAM. The remaining capacity C _R is stored in the RAM of the CPU 1.

【００５３】次に、ＣＰＵ１は、前記残存容量Ｃ_R をパ
ーセントに変換する（ステップ３０５）。前記残存容量
Ｃ_R の単位は、Ａｈであり、例えば照明用に使用される
電池の容量を、６Ａｈとすれば、Ｃ_R （Ah）／６（Ah）
×１００＝「＊＊」（％）となる。Next, the CPU 1 converts the remaining capacity C _R into a percentage (step 305). The unit of the remaining capacity C _R is Ah. For example, if the capacity of the battery used for lighting is 6 Ah, C _R (Ah) / 6 (Ah)
× 100 = “**” (%).

【００５４】次に、ＣＰＵ１は、上記「＊＊」（％）を
表示装置に転送する（ステップ３０６）。これは、ＣＰ
Ｕ１とＬＥＤドライバ７とが接続されており、またＬＥ
Ｄドライバ７とＬＥＤ８とが接続されており、ＣＰＵ１
が演算して得た結果を、ＬＥＤドライバ７に出力すれ
ば、ＬＥＤドライバ７がＬＥＤ８に表示するものであ
る。ＬＥＤ８は、３個の電極パターンで構成され、これ
で０〜９９９の３桁の数字を表現することができる。ま
た、パーセント表示用のＬＥＤ１個と時間表示用のＬＥ
Ｄ１個が配置されている。充電中は、ＬＥＤ８に残存容
量が表示されている。Next, the CPU 1 transfers the above "**" (%) to the display device (step 306). This is the CP
U1 and LED driver 7 are connected, and LE
The D driver 7 and the LED 8 are connected, and the CPU 1
If the result obtained by calculation is output to the LED driver 7, the LED driver 7 displays it on the LED 8. The LED 8 is composed of three electrode patterns, and can express a three-digit number from 0 to 999. Also, one LED for percent display and LE for time display
D1 pieces are arranged. The remaining capacity is displayed on the LED 8 during charging.

【００５５】さらにまた、ＣＰＵ１は、電圧Ｖ_RSH が零
でない場合、電圧Ｖ_RSH が零より大であるか、零より小
であるかを監視する（ステップ２００）。図１１におい
て電圧Ｖ_RSH ＞０である場合、充電状態を表している。
電圧Ｖ_RSH ＜０である場合、放電状態を表している。[0055] Furthermore, CPU 1, when the voltage V _RSH non-zero, whether the voltage V _RSH is greater than zero, monitors whether is smaller than zero (step 200). In FIG. 11, when the voltage V _RSH > 0, the state of charge is shown.
When the voltage V _RSH <0, the discharge state is indicated.

【００５６】図１３において電圧Ｖ_RSH ＜０である場
合、ＣＰＵ１はオームの法則（Ｉ_D ＝｜Ｖ_RSH ｜／
Ｒ_SH）に基づいて放電電流Ｉ_D を計算する（ステップ４
００）。次に、ＣＰＵ１は補正係数Ｋ_D を計算する（ス
テップ４０１）。補正係数Ｋ_D は計算式（ｆ６）により
計算され、また電池のセル温度および放電率による放電
量に関連し、図７、図８および図９にその関係が示され
ている。図７、図８および図９はすでに説明した。In FIG. 13, when the voltage V _RSH <0, the CPU 1 determines Ohm's law (I _D = | V _RSH | /
Calculate discharge current I _D based on R _SH ) (step 4)
00). Next, the CPU 1 calculates the correction coefficient K _D (step 401). The correction coefficient K _D is calculated by the calculation formula (f6) and is related to the cell temperature of the battery and the discharge amount according to the discharge rate, and the relationship is shown in FIGS. 7, 8 and 9. 7, 8 and 9 have already been described.

【００５７】本実施例において、ＮｉＣｄ電池の充電放
電特性により１サイクル単位の分解能で電流を測定して
いる。さらに、この電流値をその時間で積分することに
より、時間あたりの放電量が検出される。計算式（ｆ
３）を利用して上記事項を以下に示す。 ＣΔ_D ＝ＩΔ _D×ＴΔ_D ×Ｋ_D ここで、ＣΔ _Dは単位負荷放電量、ＩΔ_D は負荷電流、
ＴΔ_D は単位放電時間、Ｋ_D は補正係数である。しかし
ながら、単位放電量ＣΔ _Dは、１サイクル単位の分解能
で電流を測定し、その電流値をその単位時間で積分する
ことにより計算される。したがって、上記計算式をより
明確に以下に示す。 ＣΔ _D＝∫_t3 ^t4ＩΔ _Dｄｔ ここで、単位放電時間ＴΔ _Dの開始時間をｔ₃ とし、単
位放電時間ＴΔ_D の次の時間をｔ ₄としている。上記計
算式は、前述した計算式ＣΔ_D ＝ＩΔ_D ×ＴΔ_D ×Ｋ_D
を変形したに過ぎない。In this example, the current was measured with a resolution of one cycle by the charge and discharge characteristics of the NiCd battery. Further, the amount of discharge per time is detected by integrating this current value in that time. Formula (f
The above items are shown below using 3). Here _{CΔ D = IΔ D × TΔ D} × K D, CΔ D is the unit load discharge amount, i? _D is the load current,
T Δ _D is a unit discharge time, and K _D is a correction coefficient. However, the unit discharge amount C delta _D measures the current with a resolution of 1 cycle units, is calculated by integrating the current value in the unit time. Therefore, the above formula is more clearly shown below. CΔ _D = ∫ _t3 ^t4 IΔ _D dt Here, the start time of the unit discharge time TΔ _D is t _3, and the time next to the unit discharge time T Δ _D is t ₄ . The above calculation formula, formula _{CΔ D = IΔ D × TΔ D} × K D previously described
Is just transformed.

【００５８】次に、ＣＰＵ１は、累積放電量Ｃ_D を計算
する（ステップ４０３）。累積放電量Ｃ_D は、上記した
単位放電量ＣΔ_D が、次々に計算されるにつれて、ＣＰ
Ｕ１の中にあるＲＡＭの所定アドレスに加算されること
により記憶される。単位放電量ＣΔ_D が記憶されるＲＡ
Ｍのアドレスと前述した単位充電量ＣΔ _Cが記憶される
ＲＡＭのアドレスとは当然異なる領域に記憶される。こ
の累積放電量は、高級言語であるＣ言語で次のように表
される。 Ｃ_D ＋＝ＣΔ _D したがって、累積放電量Ｃ_D は、現時点における電池セ
ルから放出れた放電量を表している。Next, the CPU 1 calculates the cumulative discharge amount C _D (step 403). The cumulative discharge amount C _D is equal to CP as the above unit discharge amount CΔ _D is calculated one after another.
It is stored by being added to a predetermined address of the RAM in U1. RA in which the unit discharge amount C Δ _D is stored
The address of the RAM address as a unit charge amount C delta _C described above of M is stored is stored in the course different areas. This accumulated discharge amount is expressed as follows in the C language, which is a high-level language. C _D + = CΔ _D Therefore, the cumulative discharge amount C _D represents the amount of discharge discharged from the battery cell at the present time.

【００５９】次に、ＣＰＵ１は電池の残存容量Ｃ_R を計
算する（ステップ４０４）。電池の残存容量Ｃ_R は、計
算式（ｆ１）に基づいて計算される。この計算式を以下
に再度示す。 Ｃ_R ＝Ｃ_C −（Ｃ_D ＋Ｃ_S ＋Ｃ_CON ） ・・・（ｆ１） 電圧値Ｖ_RSH ＜０である場合、放電状態を表している。
つまり充電していない。しかしながら、すでに充電され
た充電量Ｃ_C が存在するから放電できるのであって、Ｃ
ＰＵ１は、ＲＡＭにすでに記憶されている累積充電量Ｃ
_C と自己放電量Ｃ_S と回路消費電気量Ｃ_CON を参照し
て、かかる累積充電量Ｃ_C から累積放電量Ｃ_D を差し引
く。かくして、残存容量は、以下になる。 Ｃ_R ＝Ｃ_C −Ｃ_D さらに、上記計算式は、単位充電時間ＴΔ _Cの開始時間
をｔ₁ とし、単位放電時間ＴΔ_C の次の時間をｔ₂ と
し、単位放電時間ＴΔ_D の開始時間をｔ₃ とし、単位放
電時間ＴΔ_D の次の時間をｔ₄ とすれば、以下になる。 Ｃ_R ＝∫_t1 ^t2Ｉ_C ｄｔ−∫_t3 ^t4Ｉ_D ｄｔ 上記残存容量Ｃ_R は、ＣＰＵ１のＲＡＭに記憶される。
残存容量Ｃ_R が記憶されるＲＡＭのアドレスは、累積充
電量Ｃ_C が記憶されるＲＡＭのアドレスと異なる領域に
記憶される。また、累積放電量Ｃ_D が記憶されるＲＡＭ
のアドレスとも異なる領域に記憶される。Next, the CPU 1 calculates the remaining capacity C _{R of the} battery (step 404). The remaining capacity C _{R of the} battery is calculated based on the calculation formula (f1). This calculation formula is shown below again. C _R = C _C − (C _D + C _S + C _CON ) ... (f1) When the voltage value V _RSH <0, the discharge state is indicated.
In other words, it is not charging. However, since there is a charge amount C _{C that} has already been charged, it can be discharged, and
PU1 is the accumulated charge amount C already stored in the RAM.
_The cumulative discharge amount C _D is subtracted from the cumulative charge amount C _C by referring to _C , the self-discharge amount C _S, and the circuit power consumption C _CON . Thus, the remaining capacity is below. _{C R} = C C -C _D Further, the above equation is the start time of a unit charge time T.DELTA. _C and t _1, the next time the unit discharge time T.DELTA. _C and t _2, the start time of the unit discharge time T.DELTA. _D Is t ₃ and the time next to the unit discharge time TΔ _D is t ₄ , the following is obtained. ^{_{C R = ∫ t1 t2 I C}} dt-∫ t3 t4 I D dt the residual capacity C _R is stored in the CPU1 of RAM.
The RAM address in which the remaining capacity C _R is stored is stored in an area different from the RAM address in which the accumulated charge amount C _C is stored. Also, a RAM that stores the accumulated discharge amount C _D
Is stored in an area different from the address of.

【００６０】次に、ＣＰＵ１は前記残存容量Ｃ_R を残時
間に変換する（ステップ４０５）。前記残存容量Ｃ_R の
単位は、Ａｈであり、照明用に使用される電池の容量を
例えば、６Ａｈとすれば、Ｃ_R （Ah）／６（Ah）×１０
０＝「＠＠」（％）となる。さらに、前記残存容量を現
在流れている放電電流が継続した場合、その後何分間機
器を動作させることができるかを計算する。この計算
は、計算式（ｆ７）により算出される。ここで計算式
（ｆ７）を再度掲げる。 Ｔ_remaining ＝（Ｃ_C −Ｃ_D ）／Ｉ_T ＝Ｃ_R ×Rated Cap×６０／Ｉ_T ・・・（ｆ７） ここで、Ｔ_remaining は残時間（分）、Ｃ_C は充電量、
Ｃ_D は放電量、Ｉ_T は現在消費している総電流、Ｃ_R は
残存容量（％）、Rated Cap は定格容量（Ah）を示す。
残存容量（％）について、ステップ４０４において、充
電電流を単位時間で積分した単位充電量を累積した充電
量の総計が、既にＣＰＵ１のＲＡＭの中に記憶されてい
る。また、放電電流を単位時間で積分した単位放電量を
累積した放電量の総計が、ＣＰＵ１のＲＡＭの中に記憶
されている。また、充電量から放電量を差し引いた残存
容量が、ＣＰＵ１のＲＡＭの中に記憶されている。Next, the CPU 1 converts the remaining capacity C _R into the remaining time (step 405). The unit of the remaining capacity C _R is Ah, and if the capacity of the battery used for lighting is 6 Ah, then C _R (Ah) / 6 (Ah) × 10
0 = "@@" (%). Further, if the discharge current that is currently flowing through the remaining capacity continues, the number of minutes the device can be operated thereafter is calculated. This calculation is calculated by the calculation formula (f7). Here, the calculation formula (f7) is given again. T _remaining = (C _C -C _D ) / I _T = C _R × Rated Cap × 60 / I _T (f7) where T _remaining is the remaining time (minutes), C _C is the charge amount,
C _D is the discharge amount, I _T is the total current consumed, C _R is the remaining capacity (%), and Rated Cap is the rated capacity (Ah).
Regarding the remaining capacity (%), in step 404, the total charge amount obtained by accumulating the unit charge amount obtained by integrating the charge current in unit time is already stored in the RAM of the CPU 1. Further, the total discharge amount obtained by accumulating the unit discharge amount obtained by integrating the discharge current in a unit time is stored in the RAM of the CPU 1. Further, the remaining capacity obtained by subtracting the discharge amount from the charge amount is stored in the RAM of the CPU 1.

【００６１】また、上記において、残存容量（Ah）は、
残存容量（％）に変換されている。ここで現在消費して
いる総電流Ｉ_T を、以下の式で再度示す。 Ｉ_T ＝Ｉ_D ＋Ｃ_CON ・・・（ｆ８） ここで、Ｉ_T は現在消費している総電流、Ｉ_D は負荷電
流、Ｃ_CON は回路消費電流を示す。負荷電流Ｉ_D は、シ
ャント抵抗器２１で即座に検出される。また、回路消費
電流Ｃ_CON は、計算式（ｆ４）で示されており、作動時
間が短いほど内部回路で消費されるエネルギーは少ない
ことが理解される。本発明の電池残存容量残時間表示装
置は、３桁の数字を表示するＬＥＤとこのＬＥＤが表示
した３桁の数字の単位を識別するために電池の残存容量
（％）を表示するＬＥＤまたは電池の残時間（Ｍ：分）
を表示するＬＥＤが備えられている。これらのＬＥＤを
点灯するために要する総消費電流は、約３３０ｍＡであ
り、ＬＥＤが点灯していない時に、ＣＰＵが演算等に要
する消費電流（暗電流）は、３００μＡ以下に選定した
ので消費電流は極めて少ない。上記の計算式（ｆ７）お
よび（ｆ８）に必要な各変数が求められると、ＣＰＵ１
は、計算式（ｆ７）および（ｆ８）を演算する。In the above, the remaining capacity (Ah) is
It has been converted to the remaining capacity (%). Here, the total current I _T currently consumed is shown again by the following equation. I _T = I _D + C _CON (f8) where I _T is the total current consumed, I _D is the load current, and C _CON is the circuit current consumption. The load current _ID is immediately detected by the shunt resistor 21. Further, the circuit consumption current C _CON is shown by the calculation formula (f4), and it is understood that the shorter the operating time is, the less energy is consumed in the internal circuit. The battery remaining capacity remaining time display device of the present invention is an LED or a battery that displays a remaining capacity (%) of a battery for identifying an LED that displays a three-digit number and a unit of the three-digit number displayed by this LED. Remaining time (M: minutes)
Is provided for displaying. The total current consumption required to light these LEDs is approximately 330 mA, and the current consumption (dark current) required by the CPU for calculations and the like when the LEDs are not illuminated is selected to be 300 μA or less. Very few. When the variables required for the above formulas (f7) and (f8) are calculated, the CPU 1
Calculates the calculation formulas (f7) and (f8).

【００６２】さらに、図１０に示されるように、電池セ
ルが寿命期になると電池パックを構成する各セルの放電
電圧に段差が発生し、各電池セルが等しい容量を持たな
くなる。このような現象により、１６Ｖで停止するよう
に設計された機器の場合、ＬＥＤの表示が「０」分に達
していないにもかかわらず、急に機器が停止することに
なる。このような現象を防止するために、表１に示され
る残時間表示エラー保護テーブルがＣＰＵ１に記憶され
ている。ＣＰＵ１は、残時間表示エラー保護テーブルの
データを読む（ステップ４０６）。Further, as shown in FIG. 10, when the battery cells reach the end of their life, a step occurs in the discharge voltage of each cell constituting the battery pack, and each battery cell does not have the same capacity. Due to such a phenomenon, in the case of a device designed to stop at 16V, the device suddenly stops although the LED display does not reach "0". In order to prevent such a phenomenon, the remaining time display error protection table shown in Table 1 is stored in the CPU 1. The CPU 1 reads the data in the remaining time display error protection table (step 406).

【００６３】次に、ＣＰＵ１は、ＣＰＵ１が演算した残
時間Ｍ（分）と残時間表示エラー保護テーブルの残時間
ｍ（分）とを比較する（ステップ４０７）。そして、Ｃ
ＰＵ１が演算した残時間Ｍ（分）を「演算残時間Ｍ」と
定義し、また残時間表示エラー保護テーブルの残時間ｍ
（分）を「補正残時間ｍ」と定義すれば、Ｍ＞ｍの場合
は、演算残時間Ｍが補正残時間ｍより大であるから、少
ない演算残時間ｍをＬＥＤ８に表示する（ステップ４０
８）。仮に、ここで演算残時間ＭをＬＥＤ８に表示した
場合は、表示時間は例えば、５分残っているのにもかか
わらず、機器が途中で停止することになり、残時間表示
エラー保護テーブルを設ける意味がなくなるからであ
る。Next, the CPU 1 compares the remaining time M (minutes) calculated by the CPU 1 with the remaining time m (minutes) in the remaining time display error protection table (step 407). And C
The remaining time M (minutes) calculated by PU1 is defined as "computation remaining time M", and the remaining time m of the remaining time display error protection table is defined.
If (minutes) is defined as “correction remaining time m”, when M> m, the remaining calculation time M is larger than the remaining correction time m, and therefore a small remaining calculation time m is displayed on the LED 8 (step 40).
8). If the calculation remaining time M is displayed on the LED 8 here, the device will stop halfway though the display time remains, for example, 5 minutes, and a remaining time display error protection table is provided. Because it has no meaning.

【００６４】また、Ｍ≦ｍの場合は、演算残時間Ｍが補
正残時間ｍより小であるから、少ない演算残時間ＭをＬ
ＥＤ８に表示する（ステップ４０９）。ここで、表１の
残時間表示エラー保護テーブルを説明する。When M ≦ m, the remaining calculation time M is smaller than the correction remaining time m, and therefore the small remaining calculation time M is set to L.
It is displayed on ED8 (step 409). Here, the remaining time display error protection table of Table 1 will be described.

【００６５】[0065]

【表１】 [Table 1]

【００６６】負荷である機器が照明装置の場合、８Ａ以
上の識別電流でライトの種類が２５０Ｗ以上の負荷にお
いて、放電電池電圧が２０Ｖの場合は「１分」、１９Ｖ
では「０分」、１８Ｖでは「０分」、１５．５Ｖでは
「表示消灯」というように強制的に表示をさせ、また、
８Ａ以下の識別電流でライトの種類が１５０Ｗ以下の負
荷において、放電電池電圧が２０Ｖの場合は「２分」、
１９Ｖでは「１分」、１８Ｖでは「０分」、１５．５Ｖ
では「表示消灯」と強制的に表示をさせることを表わし
ている。When the load device is a lighting device, "1 minute", 19V when the discharge battery voltage is 20V under a load of a light type of 250W or more with an identification current of 8A or more
"0 minute", "0 minute" at 18V, "display off" at 15.5V, forcibly display,
"2 minutes" when the discharge battery voltage is 20 V under a load of 150 W or less with an identification current of 8 A or less,
19V "1 minute", 18V "0 minute", 15.5V
Indicates that the display is forcibly displayed as "display off".

【００６７】図１３において現在接続している負荷が１
５０Ｗの照明装置の場合、照度を上げるために２５０Ｗ
の照明装置に切り替えた場合においては、ステップ４０
０乃至ステップ４０４において既に１５０Ｗの照明装置
が接続されていた時の電池の残存容量Ｃ_R がＣＰＵ１の
ＲＡＭに記憶されている。ＣＰＵ１は新たに接続された
２５０Ｗの照明装置の電流値を検出することにより、計
算式（ｆ７）および（ｆ８）にそれらの変数を代入して
演算し、２５０Ｗの照明装置を接続した場合の残時間を
瞬時に表示する。In FIG. 13, the currently connected load is 1
In case of 50W illuminator, 250W to increase illuminance
If the lighting device is switched to another lighting device, step 40
From 0 to step 404, the remaining capacity C _R of the battery when the illumination device of 150 W is already connected is stored in the RAM of the CPU 1. The CPU 1 detects the current value of the newly connected lighting device of 250 W, substitutes these variables in the calculation formulas (f7) and (f8) to perform calculation, and calculates the remaining value when the lighting device of 250 W is connected. Display time instantly.

【００６８】ＬＥＤ表示例について説明する。図１４に
示されるように、本発明のＬＥＤ表示装置は、３桁の数
字で電池の残存容量（％）と使用可能時間（分）を表示
する。 残存容量表示スイッチを押すと、残存容量（％）を約３秒間点滅する。 （ａ）参照。 充電中は自動的に残存容量（％）を表示する。 （ｂ）参照。 放電中は自動的に使用可能残時間が表示される。 （ｃ）参照。 放電時に残存容量表示スイッチを押すと、残存容量（％）を約３秒間表示し、 その後、残時間（分）表示になる。 （ｄ）参照。An example of LED display will be described. As shown in FIG. 14, the LED display device of the present invention displays the remaining capacity (%) and the usable time (minutes) of the battery with a three-digit number. When the remaining capacity display switch is pressed, the remaining capacity (%) blinks for about 3 seconds. See (a). The remaining capacity (%) is automatically displayed during charging. See (b). The remaining usable time is automatically displayed during discharging. See (c). When the remaining capacity display switch is pressed during discharging, the remaining capacity (%) is displayed for about 3 seconds, and then the remaining time (minutes) is displayed. See (d).

【００６９】表２は、本発明の電池残存容量残時間表示
装置の実験データである。Table 2 shows experimental data of the battery residual capacity remaining time display device of the present invention.

【００７０】[0070]

【表２】 [Table 2]

【００７１】照明装置の負荷を２５０Ｗ、１５０Ｗ、１
００Ｗ等にそれぞれ接続した場合に、点灯後の時間Ａ
（分：秒）とＬＥＤの時間表示Ｂ（分）とＬＥＤの残存
容量表示Ｃ（％）と表示誤差Ｄ［Ａ−Ｂ］（分：秒）を
計測した。異なる照明負荷の表示誤差を実測値と比較し
て検証したが、表示誤差は極めてその差が小さく許容範
囲内にあると判断した。The load of the lighting device is 250 W, 150 W, 1
When connected to 00W etc., time A after lighting
(Minute: second), time display B (minute) of LED, remaining capacity display C (%) of LED, and display error D [AB] (minute: second) were measured. The display error of different lighting loads was verified by comparing it with the actual measurement value, and it was judged that the display error had a very small difference and was within the allowable range.

【００７２】[0072]

【発明の効果】本発明の電池残存容量残時間表示装置に
よれば、シャント抵抗器により検出された無抵抗電圧を
単位時間で積分し、累積充電量、累積放電量を求め、累
積充電量から累積放電量を引いた残存容量を現在流れて
いる総消費電流で除した商が現在接続している負荷の残
時間であることから、例えば１００Ｗ、１５０Ｗ、２５
０Ｗ等のそれぞれ異なる負荷容量の１種類と電池とが接
続されている場合、次に他の異なる負荷容量の機器に切
り替えた場合においても、切替後の負荷容量に応じた電
池の残存容量を正確に検出し、更に残存容量を残時間表
示することができる。この無抵抗電圧方式により、電池
に接続する負荷を照明装置にした場合、野外撮影の場合
または室内ＴＶ放映の場合、また番組のライティングプ
ランに応じて、必要とする電池の容量と個数が事前に計
算できるようになり、正確な残時間表示が可能になっ
た。According to the battery residual capacity remaining time display device of the present invention, the non-resistance voltage detected by the shunt resistor is integrated in a unit time to obtain the accumulated charge amount and the accumulated discharge amount. Since the quotient obtained by dividing the remaining capacity obtained by subtracting the accumulated discharge amount by the total current consumption that is currently flowing is the remaining time of the currently connected load, for example, 100 W, 150 W, 25
If one type of battery with different load capacity, such as 0 W, is connected to the battery, the remaining capacity of the battery can be accurately determined according to the load capacity after switching, even when switching to another device with different load capacity. It is possible to display the remaining capacity for the remaining time. With this non-resistive voltage method, when the load connected to the battery is used as a lighting device, when shooting outdoors or indoor TV, and according to the lighting plan of the program, the required battery capacity and number of batteries are set in advance. It is now possible to calculate and accurately display the remaining time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明による実施例の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an embodiment according to the present invention.

【図２】本発明の基礎となる無抵抗電圧を検出する説明
図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for detecting a non-resistance voltage which is the basis of the present invention.

【図３】本発明の基礎となる電池の充電状態と過充電に
ならない最大充電率の関係を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the state of charge of a battery, which is the basis of the present invention, and the maximum charging rate at which overcharging does not occur.

【図４】（ａ）はＲＦＶ検出方法の説明図である。
（ｂ）はパルス充電電流と端子電圧およびＲＦＶの関係
を示す図である。FIG. 4A is an explanatory diagram of an RFV detection method.
(B) is a figure which shows the relationship between a pulse charging current, a terminal voltage, and RFV.

【図５】充電電流値による充電効率の変化（一例）を示
す図である。FIG. 5 is a diagram showing a change (one example) of charging efficiency depending on a charging current value.

【図６】電池温度と蓄えられる充電量の関係（一例）を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship (one example) between a battery temperature and a stored charge amount.

【図７】放電率と取り出せる容量の関係（一例）を示す
図である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship (one example) between a discharge rate and a capacity that can be taken out.

【図８】温度と取り出せる容量の関係（一例）を示す図
である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship (an example) between a temperature and a capacity that can be taken out.

【図９】自己放電特性（一例）を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a self-discharge characteristic (one example).

【図１０】容量バラツキによる電圧段差が発生する場合
の照明用電池の放電特性（一例）を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a discharge characteristic (one example) of a lighting battery when a voltage step is generated due to a capacity variation.

【図１１】本発明による残時間計回路図のブロック図で
ある。FIG. 11 is a block diagram of a remaining time meter circuit diagram according to the present invention.

【図１２】本発明による残時間計の回路図における充放
電端子と電池セルとの間の配線図である。FIG. 12 is a wiring diagram between charge / discharge terminals and battery cells in the circuit diagram of the remaining time meter according to the present invention.

【図１３】本発明による残時間表示フローチャートであ
る。FIG. 13 is a remaining time display flowchart according to the present invention.

【図１４】本発明によるＬＥＤ表示内容の例である。FIG. 14 is an example of LED display contents according to the present invention.

【符号の説明】 １：ＣＰＵ ２：電流検出手段 ３：温度検出手段 ４：低電圧監視回路 ５：電源レグレータ ６：残存容量表示スイッチ ７：ＬＥＤドライバー ８：ＬＥＤ ２１：シャント抵抗器 ３１：サーミスタ[Explanation of Codes] 1: CPU 2: Current detection means 3: Temperature detection means 4: Low voltage monitoring circuit 5: Power supply regulator 6: Remaining capacity display switch 7: LED driver 8: LED 21: Shunt resistor 31: Thermistor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 筐体の内部に収容された電池セルと筐体
の一端部に配設された少なくとも１の入出力端子と前記
入出力端子とそれぞれ接続する過放電防止回路と残時間
計回路とを含み、 前記残時間計回路が、電流を電圧信号に変換する電流検
出手段と；電池温度を測定する温度検出手段と；充放電
時の電池の端子電圧を監視する低電圧監視回路と；前記
低電圧監視回路の信号に基づいて電圧を制御する電源レ
ギュレータと；電池の残存容量または残時間を表示する
表示手段と；前記表示手段を駆動するＬＥＤドライバー
と；電池の残存容量または残時間のいづれかに前記表示
手段を切替える残存容量表示スイッチと；上記要素のそ
れぞれと接続したＣＰＵと；よりなり、 無抵抗電圧方式で充電された充電電流を単位時間で積分
した単位充電量および／または放電電流を単位時間で積
分した放電量をそれぞれ累積し、累積充電量および／ま
たは累積放電量を算出し、前記累積充電量から前記累積
放電量を差し引いた残存容量を総消費電流で除した商を
利用して残存容量表示および／または残時間表示するこ
とを特徴とする電池残存容量残時間表示装置。1. A battery cell housed in a housing, at least one input / output terminal provided at one end of the housing, an over-discharge prevention circuit and a remaining time meter circuit connected to the input / output terminal, respectively. The remaining time measuring circuit includes a current detecting unit that converts a current into a voltage signal; a temperature detecting unit that measures a battery temperature; a low-voltage monitoring circuit that monitors a terminal voltage of the battery during charging and discharging; A power supply regulator for controlling the voltage based on the signal of the low voltage monitoring circuit; a display means for displaying the remaining capacity or remaining time of the battery; an LED driver for driving the display means; a remaining capacity or remaining time of the battery A remaining capacity display switch for switching the display means to any one of them; a CPU connected to each of the above elements; and a unit charge amount obtained by integrating a charge current charged by a non-resistance voltage method in a unit time. And / or the discharge amount obtained by integrating the discharge current over a unit time is accumulated, the cumulative charge amount and / or the cumulative discharge amount is calculated, and the remaining capacity obtained by subtracting the cumulative discharge amount from the cumulative charge amount is calculated as the total current consumption. A battery remaining capacity remaining time display device, characterized by displaying the remaining capacity and / or displaying the remaining time using the quotient.