JPH09178827A

JPH09178827A - 電池容量の残量検出装置

Info

Publication number: JPH09178827A
Application number: JP7339246A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sakai; 哲郎坂井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】種類や形状や容量等の異なった種々の電池に
おいて、電池残量値の正確な検出を行うことが可能な電
池容量の残量検出装置を提供すること。【解決手段】電池１は、負荷（目的とする動作を実現
するための電子機器等）２に電源電圧を供給する。測定
手段３は、電池１から負荷２に供給された電圧値を計測
し、Ａ／Ｄ変換手段３１によりその電圧値をディジタル
値化して、メモリ３２に記憶する。そして、メモリ３２
は所定時間その電圧値データをメモリ内に保持し、前記
所定時間経過後に前記演算手段３３に供給する。このと
き、同時にＡ／Ｄ変換手段３１からのリアルタイムデー
タ（電圧値データ）が前記演算手段３３に供給される。
さらに、演算手段３３は、この２つのデータ、即ち、現
在の電圧値データ並びに前記所定時間だけ以前の電圧値
データについて、比較・演算処理を行い、その結果（電
池残量）を前記表示手段４に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池容量の残量検出
装置（電池チェッカーともいう）に係り、特に電池残量
の高精度な判定が可能な、電池容量の残量検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、我々の身の回りにはヘッドホン・
ステレオや携帯電話、ノートパソコンといったコードレ
ス機器が加速度的に増えてきている。日常の生活が便利
で快適になって行くに伴って、電池を使用した機器がま
すます増えてきている。わずか１０年程前には、電池は
単なる部品に近い存在で、リチウム電池という名前すら
当時はあまり一般的には知られていなかった。しかし、
現在において電池は、ほとんどのエレクトロニクス機器
にとって必要不可欠な、いわば「心臓部」に相当する地
位にまで、その重要性を増してきている。

【０００３】一般に電池は、太陽電池で代表されるよう
な物理現象で電気が発生する物理電池と、正極と負極の
化学反応により発電される化学電池の２つに大別するこ
とができる。中でも本発明の対象となる、一般に「電
池」と呼ばれる化学電池は、使いきりの一次電池，充電
により繰り返し使用が可能な二次電池（蓄電池及び充電
池），さらには発電機ともいえる燃料電池に分類するこ
とができる。

【０００４】次に、現在実用化されている主な一次電
池，並びに二次電池の構成と代表的な特性，用途などに
ついて説明を行う。

【０００５】前述の通り、一次電池は使いきりの電池で
あり、入手が容易，世界的にほぼ同サイズで，使用した
いときに充電操作が不要ですぐ使用可能がである，安価
であるなどの特徴を有する一方、起電力がなくなったら
破棄され、他の新しい電池と交換される。

【０００６】一次電池の代表的なものとしては、乾電
池，ボタン型アルカリ電池，リチウム電池等が挙げられ
る。

【０００７】先ず、乾電池であるが、乾電池は前記一次
電池の中で最もなじみの深い電池であり、機器の多機能
化に伴う大電流化と長時間使用に対する要求から、従来
よりのマンガン乾電池に代わって、アルカリ乾電池への
シフトが世界的に進行している。

【０００８】次に、前記ボタン型アルカリ電池である
が、従来、このボタン型アルカリ電池の分野では安定し
た放電電圧を有し、高容量で長時間動作が可能な水銀電
池が、生産性の配慮や使用済み電池の回収を行いなが
ら、カメラや補聴器、計測器などに長年使用されてきた
が、環境保護の観点から、今後は空気亜鉛電池が、その
（ボタン型アルカリ電池の）主流となりつつある。この
空気亜鉛電池は、前記水銀電池とほぼ同じ電圧で、使用
時間が約２倍長く、重量は約４割軽く、環境へも優しい
といった特徴を生かし、既に、補聴器やページャ（ポケ
ペル）等の一部で使用されている。

【０００９】また、前記リチウム電池であるが、これ
は、エネルギー密度，低温特性，貯蔵性などに優れた特
性を有し、円筒形のものはカメラの電源として大量に採
用されると共に、ガス・メータ等にも多く使用されてい
る。一方、コイン形のものは、ウォッチや電卓等いろい
ろな用途に幅広く大量に使用されている。

【００１０】次に、二次電池であるが、二次電池は前述
の通り、充電により繰り返し使用が可能な電池であり、
コードレス機器の使用と密接に関係したライフ・スタイ
ルの多様化やビジネス活動の活発化により、近年大幅に
普及するに至っている。すなわち、機器が多様化し、ま
たその使用頻度が高くなるにしたがい、放電率特性と経
済性の点から電源は二次電源へと移行している。加えて
大容量（長時間使用）や小型軽量，高信頼性化への強い
要望によりその特性は大きく改良されるに至っている。

【００１１】二次電池の代表的なものとしては、小型シ
ール鉛畜電池，ニカド畜電池，ニッケル水素蓄電池，リ
チウム二次電池などが挙げられる。

【００１２】先ず、小型シール鉛畜電池であるが、この
電池は、一時期、ＶＴＲの電源として使用され、薄型や
角型の形状のものはヘッドホン・ステレオや液晶ＴＶ等
のＡＶ機器に使用されたが、現在ではＰＣ等のバックア
ップ電源である無停電電源装置（ＵＰＳ）などで使用さ
れている。

【００１３】次に、ニカド畜電池であるが、この電池
は、カメラ一体型ＶＴＲの電源として使用された時期が
あったが、現在ではヘッドホン・ステレオ用の角型電池
（チューインガム電池）や携帯電話などの電源として広
く用いられている。一般に、通信機や家電分野での需要
が中心である。

【００１４】次に、ニッケル水素蓄電池であるが、この
電池、即ち、ニッケル金属水素化合物蓄電池（Nickel-M
etal Hydride Battery;Ni-MH）は、数年前から生産が開
始された比較的新しい電池であり、(1) カドミウム（Ｃ
ｄ）を含まず、環境保全性を有する。(2) ニカド畜電池
と電圧がほぼ等しく互換性を有する。(3) ニカド畜電池
より容量が大きい。などの点で将来性が期待されてい
る。

【００１５】次に、リチウム二次電池であるが、この電
池は、炭素負極材にリチウム・イオンを吸蔵させた蓄電
池であり、(1) 電圧が 3.6Ｖと高い（ニカド畜電池，ニ
ッケル水素蓄電池の３本直列分に相当）。(2) 高エネル
ギー密度である（体積的にニカド畜電池の約1.4倍，ニ
ッケル水素蓄電池の約1.2倍；重量的には約 1.7倍に相
当）。などの優れた特徴を有し、これら以外の特性も種
々優れているため、小型軽量が特に重要視されている携
帯電話やパソコンなどの様々な最先端商品分野で使用さ
れている。

【００１６】表４に、分野毎の代表的コードレス機器か
ら見た電源の状況を示す。

【００１７】

【表１】このように、電源として前述のような電池を使用する多
種多様なコードレス機器が多数存在する。そして、この
ようなコードレス機器の中には、電池残量の把握を誤る
と重大な問題に発展する可能性のあるものも多々存在す
る。

【００１８】例えば、ＶＩＰの記者会見等の重要な場面
において、ＶＴＲやテープレコーダ等の電池切れが発生
した場合や、携帯電話やポケットベル等に重要な連絡が
入る予定があって、その待ち受け中（連絡が入る前）に
電池切れが発生したり、粗悪な電池を使用（気付かず
に）したために、心臓ペースメーカーの電池交換前に電
池切れが発生してしまった場合等である。

【００１９】このため、電池の正常・異常を含めて、よ
り正確な電池容量の残量を検出・判定することは、今後
ますます重要となってきている。

【００２０】図８は従来の電池容量の残量検出装置を示
すブロック図である。図８において、電池容量の残量検
出装置は、電源を供給する電池１と、電源の供給を受け
る負荷２と、前記電池１と並列に接続され、電池容量の
残量検出を行う測定手段３と、測定手段３の測定（検
出）結果を音や光等によりユーザに通知する表示手段４
とから構成される。

【００２１】以上のような構成において、測定手段３
は、電源１の電圧を測定し、電池の公称電圧より高い場
合は残量が多い（高位）、低い場合は残量が少ない（低
位）、と判断し、その結果を表示手段４に出力して、ユ
ーザに電池容量の残量（以降、単に電池残量ともいう）
を知らせる。

【００２２】図９は表示手段４が行う表示方法の例を示
したものである。図９に示すように、表示手段４におけ
る表示方法として、例えば、電池残量を図９（ａ）に示
すようにメーターの振れ方で表したり、図９（ｂ）に示
すように電池残量に応じて表示されるバー（棒）の本数
を変えることで表したり、図９（ｃ）に示すように電池
残量を、例えば高位は緑色、中位は黄色、低位は赤色の
ランプを点灯することで表示したり、或いは１個または
複数個のＬＥＤ等を用い、その発光色を変化させる等に
よってユーザに表示（通知）している。

【００２３】しかしながら、上記従来の方法には例えば
以下に示すような問題があった。

【００２４】先ず、「電池の種類差に基づく公称容量の
差」が電池容量の正確な測定並びにその表示を妨げる要
因として挙げられる。即ち、乾電池サイズのように同一
の形状であっても、例えば一次電池（使いきりの電池）
であるアルカリ電池とマンガン電池とでは初期容量が異
なっている。また、二次電池（蓄電池及び充電池）では
公称電圧も異なるため、同一電圧であっても、電池残量
は異なってしまうという問題がある。

【００２５】次に、「電池の種類差に基づく内部抵抗値
の差」を電池容量の正確な測定並びにその表示を妨げる
要因として挙げることができる。即ち、これは、同一の
起電力（電圧）を発生する電池であっても、その種類に
よって、取り出せる電力量に差があることにより発生す
る問題である。一般には、内部抵抗値の小さい電池ほ
ど、単位時間あたり、より多くの電力を取り出すことが
できる（電池が消耗するまでに取り出せるトータルでの
電力量をいっているのではない）。

【００２６】また、「電池の大きさによる容量の差」を
電池容量の正確な測定並びにその表示を妨げる要因とし
て挙げることができる。即ち、電池の形状には種々のも
のがあって、例えば携帯性を重視すると小さい電池が便
利であるが、電池交換のわずらわしさや電池のランニン
グコストを考慮すると大きい電池が有利となる。そこで
最近のコードレス機器（電池使用機器）では、あらかじ
め幾つかの電池サイズが使えるようになっているものが
多い。一般的に大きい電池は容量が大きく、小さい電池
は容量が小さい。そのため、同一電圧でも電池残量が異
なってしまうという問題が発生する。

【００２７】さらに、「電池の使用状態による差」を電
池容量の正確な測定並びにその表示を妨げる要因として
挙げることができる。即ち、一般的な電池では、長時間
放置して（休ませて）おくと、電池電圧の復活効果によ
り、電池端の電圧が上昇するが（これは電池残量が復活
したわけではない）、これにより電池残量を誤って把握
してしまうという問題が発生する。この場合、電池端電
圧から予測された電池残量が実際の電池残量に対して多
く検出・表示されてしまうことになる。

【００２８】以上、電池容量の正確な測定並びにその表
示を妨げる代表的な要因について説明したが、このよう
な様々な要因によって、従来の電池容量の残量検出装置
においては、正確な電池残量を検出することは困難であ
った。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来の電
池容量の残量検出装置においては、電池の種類差に基づ
く公称容量の差，電池の種類差に基づく内部抵抗値の
差，電池の大きさによる容量の差，並びに電池の使用状
態による差、などにより、電池容量の正確な測定が妨げ
られ、電池残量値の正確な検出を行うことは、困難であ
るという問題があった。

【００３０】そこで、本発明はこのような問題に鑑み、
種類や形状や容量等の異なった種々の電池において、電
池残量値の正確な検出を行うことが可能な電池容量の残
量検出装置を提供することを目的とするものである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よる電池容量の残量検出装置は、所定の負荷装置と、前
記負荷装置に電源電圧を供給する電池と、前記負荷装置
への給電期間中における任意の時間の前記電池端におけ
る第１の電圧値を測定し、前記任意の時間から所定時間
経過後の前記電池端における第２の電圧値を測定し、測
定された前記第１及び第２の電圧値との差から電圧値変
化量を計算して、前記電圧値変化量と前記所定時間値と
から前記電池容量の残量時間を演算する測定手段と、前
記電池容量の残量時間を表示する表示手段とを具備した
ことを特徴とする。

【００３２】請求項２に記載の発明による電池容量の残
量検出装置は、請求項１に記載の電池容量の残量検出装
置において、前記負荷装置への給電休止後から所定時間
経過した後、前記負荷装置へ再度給電を開始した際に、
前記測定手段により測定された前記電池端における前記
第１または第２の電圧値が、その近隣において急峻に変
化している場合には、前記第１の電圧値として、前記給
電休止前の電圧値を使用するか若しくは電圧降下が急峻
な期間を演算から除くことにより、電池容量の残量時間
を演算するようにしたことを特徴とする。

【００３３】ここで、上記請求項１または２に記載の発
明によれば、前記電池端の時間的な電圧変化量と、電池
の種類に応じた代表的な放電特性とから、電池残量の検
出を行うようにしたので、精度の良い電池容量の残量を
検出することができる。

【００３４】請求項３に記載の発明による電池容量の残
量検出装置は、第１及び第２の負荷装置と、前記第１の
負荷装置に電源を供給する電池と、前記第２の負荷装置
への電源供給を制御するスイッチ手段とを備え、前記ス
イッチ手段により前記第１の負荷装置のみに電源が供給
されている状態において前記電池端に発生する第１の電
圧値を測定し、前記スイッチ手段により前記第１及び第
２の負荷装置共に電源が供給されている場合において前
記電池端に発生する第２の電圧値を測定し、前記第１及
び第２の電圧値の差から前記負荷の変動に対応した前記
電池端における電圧値の変化量を計算して、前記電圧値
の変化量から電池容量の残量時間を演算する測定手段
と、前記電池容量の残量時間を表示する表示手段とを具
備したことを特徴とする。

【００３５】請求項４に記載の発明による電池容量の残
量検出装置は、請求項３に記載の電池容量の残量検出装
置において、前記第２の負荷装置は、前記第１の負荷装
置と同一の装置であって、該装置を操作することにより
負荷レベルが変化し、これにより、前記第２の負荷装置
を必要とすることなく、前記負荷変動に対応した前記電
池端における電圧値の変化量を得ることを特徴とする。

【００３６】ここで、上記請求項３または４に記載の発
明によれば、負荷が変化したときにおける、前記電池端
の電圧変化量と、電池の種類に応じた代表的な放電特性
とから、電池残量の検出を行うようにしたので、精度の
良い電池容量の残量を検出することができる。

【００３７】請求項５に記載の発明による電池容量の残
量検出装置は、所定の負荷装置と、前記負荷装置に、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータを介して電源を供給する電池と、前
記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記電池端に発生した
電圧リップルの放落線のうちの高い側における第１の電
圧値並びに前記放落線の低い側における第２の電圧値を
測定し、前記リップル電圧の放落線に対応した前記第１
及び第２の電圧値の差から前記電池端における電圧値の
変化量を計算し、該電圧値の変化量から電池容量の残量
時間を演算する測定手段と、前記電池容量の残量時間を
表示する表示手段とを具備したことを特徴とする。

【００３８】ここで、上記請求項５に記載の発明によれ
ば、前記負荷装置がリップル電流負荷である場合におけ
る、前記電池の電池端電圧リップルの変化量と、電池の
種類に応じた代表的な放電特性とから、電池残量の検出
を行うようにしたので、精度の良い電池容量の残量を検
出することができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明である電池容
量の残量検出装置の実施の形態を示すブロック図であ
る。

【００４０】図１において、電池容量の残量検出装置
は、電源を供給する電池１と、電源の供給を受ける負荷
２と、前記電池１と並列に接続されて電池容量の残量検
出を行う測定手段３と、測定手段３の測定（検出）結果
を音や光等によりユーザに通知する表示手段４とから構
成される。

【００４１】さらに、測定手段３は前記電池１の電圧を
測定（検出）し、測定された電池１の電圧をディジタル
に変換して出力するＡ／Ｄ変換手段３１と、ディジタル
値に変換された電池１の電圧値を記憶するメモリ３２
と、Ａ／Ｄ変換手段３１並びにメモリ３２からの出力と
を比較・演算し、その結果を前記表示手段４に出力する
演算手段３３により構成される。

【００４２】以上のように構成された、本発明である電
池容量の残量検出装置における電池１は、負荷（目的と
する動作を実現するための電子機器等）２に電源電圧を
供給する。一方、測定手段３は、電池１から負荷２に供
給された電圧値を計測し、Ａ／Ｄ変換手段３１によりそ
の電圧値をディジタル値化して、メモリ３２に記憶す
る。そして、メモリ３２は所定時間その電圧値データを
メモリ内に保持し、前記所定時間経過後に前記演算手段
３３に供給する。このとき、同時にＡ／Ｄ変換手段３１
からのリアルタイムデータ（電圧値データ）が前記演算
手段３３に供給される。そして、演算手段３３は、この
２つのデータ、即ち、現在の電圧値データ並びに前記所
定時間だけ以前の電圧値データについて、比較・演算処
理を行い、その結果を前記表示手段４に出力する。

【００４３】ここで、図２は電池に所定負荷をかけたと
きの電池の放電特性を示したグラフである。

【００４４】図２において、横軸が放電時間、縦軸が電
池１の電圧をそれぞれ示している。また、直線１１は前
記負荷２（電子機器等）が動作可能な終了電圧である。
すなわち、電池１の電圧がこのレベル以下の水準（電
圧）になると前記負荷２（電子機器等）が動作不能とな
る電圧レベルを示している。そして、曲線１２は高性能
電池の放電特性を、曲線１３は標準電池の放電特性を、
曲線１４は充電式電池の放電特性をそれぞれ示してい
る。尚、高性能電池とは大型の乾電池やアルカリ乾電池
などをいい、標準電池とは小型の乾電池やマンガン乾電
池などをいい、充電式電池とはニッケルカドミウム充電
池やニッケル水素充電池などをいう。

【００４５】次に、前記図２の曲線１２（高性能電池の
放電特性）を参照しながら本発明の電池容量の残量検出
装置の具体的な電池残量の求め方について説明を行う。

【００４６】図２におけるポイント１２１は、放電が開
始されてからある時間経過後における電池１の電圧を、
ポイント１２２は、前記ポイント１２１からさらに所定
の時間経過後における電池１の電圧をそれぞれ示してい
る。そして、このポイント１２１とポイント１２２との
電位差と、ポイント１２１（またはポイント１２２）に
おける電池１の絶対電圧が分かると、ポイント１２２の
時間から後、何時間経過後に前記負荷２（電子機器等）
が動作不能となるかを求めることができる。例えば、電
池１の残量時間１２３は以下のようにして求めることが
できる。即ち、曲線１２を略直線とみなして、Ｔ₁₂₃ ＝ (Ｔ₁₂₂−Ｔ₁₂₁)／(Ｖ₁₂₁−Ｖ₁₂₂)×(Ｖ₁₂₁−Ｖ₁₁) …… 式１但し、Ｔ₁₂₃は、ポイント１２２からの電池１の残量時
間、Ｔ₁₂₂−Ｔ₁₂₁は、前記所定の経過時間、Ｖ₁₂₁−Ｖ
₁₂₂は、ポイント１２１の電圧とポイント１２２の電圧
との電位差、Ｖ₁₂₁−Ｖ₁₁は、ポイント１２１の電圧と
前記終了電圧との電位差、をそれぞれ示している。

【００４７】このように、直線補間による演算を行うこ
とにより、およその残量時間１２３を求めることができ
る。また、さらに高精度で前記残量時間を求めるために
は、直線で近似（一次補間）した（式１）に対して、曲
線１２からのズレを補正してやればよい。即ち、所定負
荷（負荷の強度一定）の場合、その代表的な放電特性が
予め分かるので、前記各ポイント間における前記所定時
間経過後の電位差と、前記絶対電圧とから、電池残量が
演算（推測）できることになる。尚、前記曲線１２に限
らず、他の曲線についても前記と同様な方法を用いるこ
とで、前記電池１の残量時間の演算（推測）ができるの
で、電池１の種類が変わっても、同様に精度（確度）の
高い電池１の残量時間を求めることが可能である。

【００４８】以上、負荷２が、所定負荷（負荷の強度一
定）である場合において電池残量を求める手段について
説明したが、負荷レベルが温度変化等により変化し、放
電特性が変化した場合には、補正演算を行うことにより
電池残量を求めるようにすることも可能である。つま
り、種々の放電特性データを持つことにより、電池の種
類や、温度等の外的要因による負荷強度に変化が発生し
ても、十分対応することが可能である。また、電池残量
の表示は前記図９に示したような、従来と同様な方法を
用いて行っても良いし、電池残量を、時分等の数字で表
すようにしても良い。

【００４９】一方、図３は電池１が放電の途中で一時動
作を中止した場合における放電特性の一例を示したグラ
フである。

【００５０】図３における曲線１４は、前記図２におけ
る曲線１２の放電の途中で、一時動作を中止して電池１
を放置した場合における放電特性を示したものである。
既述した通り、一般的な電池では、長時間放置して（休
ませて）おくと、電池電圧の復活効果により、図３のＡ
に示す如くに電池端の電圧が上昇するが（電池残量が復
活したわけではない）、この場合、再動作を行う際に、
一時動作を中止した時の電池の残量時間、即ち、動作中
止前の電池の残量時間をスタートポイントとして、前述
の手段（手順）を用いて、前記電池の残量時間を演算し
て求めても良いが、電圧降下が急峻な期間（図３に示す
Ａの期間）を演算から除く（無視する）ことにより、前
述の手段（手順）にて電池の残量時間を演算して求める
こともできる。また、曲線１４は、放置前の時間や放置
時間の長さ等により、復活電圧や電圧効果特性が異なる
ので、いくつかの代表的な放置後の放電特性データを持
つことにより、当該ケースに最も近い（適合する）、前
記放置後の放電特性データを用いて電池の残量時間を演
算して求めるようにしてもよい。

【００５１】次に、図４は本発明である電池容量の残量
検出装置の他の実施の形態を示すブロック図である。

【００５２】図４において、電池容量の残量検出装置
は、電源を供給する電池１と、電池１と並列に接続さ
れ、電池１より電源の供給を受ける負荷２と、同じく電
池１と並列に接続され、電池容量の残量検出を行う測定
手段３と、測定手段３の測定（検出）結果を音や光等に
よりユーザに通知する表示手段４とから構成される。

【００５３】さらに、測定手段３は、前記電池１と並列
に接続されるように配置された、スイッチ手段３４とダ
ミー負荷３５からなる直列回路と、前記電池１の電圧を
測定（検出）し、測定された電池１の電圧をディジタル
に変換して出力するＡ／Ｄ変換手段３１と、ディジタル
値に変換された電池１の電圧値を比較・演算し、その結
果を前記表示手段４に出力する演算手段３６により構成
される。また、前記スイッチ手段３４は、オン（閉状
態）すると、ダミー負荷接続信号２１を演算手段３６に
出力する。

【００５４】以上のように構成された、本発明である電
池容量の残量検出装置における電池１は、負荷（目的と
する動作を実現するための電子機器等）２に電源電圧を
供給する。一方、測定手段３は、電池１から負荷２に供
給された電圧値を計測し、Ａ／Ｄ変換手段３１によりそ
の電圧値をディジタル値化して、前記演算手段３６に供
給すると共に、前記スイッチ手段３４をオンすることに
より、前記ダミー負荷３５を電池１に接続することで、
電池１の有する内部抵抗による電圧降下を起こさせ、こ
のときに電池１より供給される電圧値を計測し、同じく
Ａ／Ｄ変換手段３１によりその電圧値をディジタル値化
して、前記演算手段３６に供給する。そして、演算手段
３６は、この２つのデータ、即ち、ダミー負荷３５を接
続した場合と接続しない場合における電圧値データにつ
いて、演算処理を行い、その結果を前記表示手段４に出
力する。

【００５５】ここで、図５は電池１に所定負荷並びにダ
ミー負荷をかけたときの電池の放電特性を示したグラフ
である。

【００５６】図５において、横軸が放電時間、縦軸が電
池１の電圧をそれぞれ示している。また、直線１１は前
記負荷２（電子機器等）が動作可能な終了電圧である。
すなわち、電池１の電圧がこのレベル以下の水準（電
圧）になると前記負荷２（電子機器等）が動作不能とな
る電圧レベルを示している。そして、曲線１２は高性能
電池の放電特性を示している。また、曲線１２５は電池
１の内部インピーダンスを示していて、この曲線１２５
は一般に放電時間と共に上昇する。さらに、曲線１２４
はある放電時間において、前記スイッチ手段３４を瞬間
的にオンした場合において、前記曲線１２が電圧降下を
起こした場合における放電特性曲線であって、図５に示
す如くに、前記曲線１２５が上昇するのに比例して、曲
線１２並びに曲線１２４の差が大きくなる。

【００５７】したがって、代表的な電池内部のインピー
ダンス特性が分かれば、所定負荷２のみの場合の電圧に
対して、ダミー負荷３５を付加した場合における電圧の
差、即ち、電圧降下量から電池残量が演算できる。尚、
上記例は、スイッチ手段３４並びにダミー負荷３５によ
り構成される負荷手段を追加して、前記電圧降下量を求
めることにより電池残量を演算により求める場合につい
て説明したものであるが、本発明である電池容量の残量
検出装置が組み込まれるコードレス機器（電池使用機
器）によっては、前記ダミーによる負荷手段を追加する
ことなく電池残量を演算により求めることが可能であ
る。例えば、ラジオ受信機における受信モード（ＡＭ放
送，ＦＭ放送等）の切り換えや、テレビジョン受像機に
おける表示画面のＡＰＬ（平均画像レベル）等の変化
や、記録再生装置における記録・再生モード等の切り換
え等により発生する、各コードレス機器（電池使用機
器）の負荷強度の変化（違い）を利用することによっ
て、前記スイッチ手段３４並びにダミー負荷３５により
構成される負荷手段を省略することが可能である。

【００５８】一方、図６は本発明である電池容量の残量
検出装置のさらに他の実施の形態を示したブロック図で
ある。また、図７は電池１の電池端に発生した電圧リッ
プルのうちの高い方の電圧の放落線と低い方の電圧の放
落線の放電特性を示したグラフである。

【００５９】図６並びに図７において、電池容量の残量
検出装置は、電源を供給する電池１と、電池１と並列に
接続され、電池１より電源の供給を受けるＤＣ／ＤＣコ
ンバータ５と負荷２との直列回路により構成される負荷
手段と、同じく前記電池１と並列に接続され、電池容量
の残量検出を行う測定手段３と、測定手段３の測定（検
出）結果を音や光等によりユーザに通知する表示手段４
とから構成される。

【００６０】さらに、測定手段３は、前記電池１の電圧
を測定（検出）し、測定された電池１の電圧をディジタ
ルに変換して出力するＡ／Ｄ変換手段３１と、ディジタ
ル値に変換された電池１の電圧値を比較・演算し、その
結果を前記表示手段４に出力する演算手段３６により構
成される。

【００６１】以上のように構成された、本発明である電
池容量の残量検出装置における電池１は、負荷（目的と
する動作を実現するための電子機器等）２に、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ５を介して電源電圧を供給する。ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ５は、電池１からの電圧値を負荷２に必要
な電圧値に変換して出力する。また、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータは、一般にスイッチング動作をするので、当該電池
の有する内部インピーダンスにより、電池端に電圧リッ
プルを発生する。

【００６２】一方、測定手段３は、電池１の電池端に発
生した電圧リップルのうちの高い方の放落線の電圧値と
低い方の放落線の電圧値を計測して、Ａ／Ｄ変換手段３
１によりその電圧値をディジタル値化して、前記演算手
段３６に供給する。そして、演算手段３６は、この２つ
のデータ、即ち、前記高い方の放落線（図７の曲線１２
６）の電圧値と低い方の放落線（図７の曲線１２７）の
電圧値とについて演算処理を行い、その結果を前記表示
手段４に出力する。尚、図７において、横軸が放電時
間、縦軸が電池１の電圧をそれぞれ示している。また、
直線１１は前記負荷２（電子機器等）が動作可能な終了
電圧である。すなわち、電池１の電圧がこのレベル以下
の水準（電圧）になると、前記負荷２（電子機器等）が
動作不能となる電圧レベルを示している。

【００６３】一方、前述の通り、曲線１２６は前記電圧
リップルのうちの高い方の放落線を示していて、曲線１
２７は前記電圧リップルのうちの低い方の放落線を示し
ている。そして、前記電池端における電位差が小さくな
る（電池が消耗する）にしたがって、曲線１２６並びに
曲線１２７の差が大きくなる。

【００６４】さらに、前記リップル量は、電池１の内部
インピーダンスとＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力電圧に
よる変換効率とで決まる。したがって、代表的なリップ
ル量変化の特性が分かれば、高い方の放落線（図７の曲
線１２６）の電圧値と低い方の放落線（図７の曲線１２
７）の電圧値とから電池残量が演算できる。

【００６５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電池
端の時間的な電圧変化量，負荷変化による電圧変化量，
並びにリップル電圧の変化量と、電池の種類に応じた代
表的な放電特性とから、精度の良い電池残量を検出（演
算により推測）することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池容量の残量検出装置の実施の形態
を示すブロック図である。

【図２】電池に所定負荷をかけたときの電池の放電特性
を示したグラフである。

【図３】電池が放電の途中で一時動作を中止した場合に
おける放電特性の一例を示したグラフである。

【図４】本発明である電池容量の残量検出装置の他の実
施の形態を示すブロック図である。

【図５】電池に所定負荷並びにダミー負荷をかけたとき
の電池の放電特性を示したグラフである。

【図６】本発明である電池容量の残量検出装置のさらに
他の実施の形態を示したブロック図である。

【図７】電池の電池端に発生した電圧リップルのうちの
高い方の電圧の放落線と低い方の電圧の放落線の放電特
性を示したグラフである。

【図８】従来の電池容量の残量検出装置を示すブロック
図である。

【図９】表示手段が行う表示方法の例を示したものであ
る。

【符号の説明】

１ …電池２ …負荷３ …測定手段４ …表示手段３１…Ａ／Ｄ変換手段３２…メモリ３３…演算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の負荷装置と、前記負荷装置に電源電圧を供給する電池と、前記負荷装置への給電期間中における任意の時間の前記
電池端における第１の電圧値を測定し、前記任意の時間
から所定時間経過後の前記電池端における第２の電圧値
を測定し、測定された前記第１及び第２の電圧値との差
から電圧値変化量を計算して、前記電圧値変化量と前記
所定時間値とから前記電池容量の残量時間を演算する測
定手段と、前記電池容量の残量時間を表示する表示手段とを具備し
たことを特徴とする電池容量の残量検出装置。
【請求項２】前記負荷装置への給電休止後から所定時間
経過した後、前記負荷装置へ再度給電を開始した際に、
前記測定手段により測定された前記電池端における前記
第１または第２の電圧値が、その近隣において急峻に変
化している場合には、前記第１の電圧値として、前記給
電休止前の電圧値を使用するか若しくは電圧降下が急峻
な期間を演算から除くことにより、電池容量の残量時間
を演算するようにしたことを特徴とする請求項１に記載
の電池容量の残量検出装置。
【請求項３】第１及び第２の負荷装置と、前記第１の負荷装置に電源を供給する電池と、前記第２の負荷装置への電源供給を制御するスイッチ手
段とを備え、前記スイッチ手段により前記第１の負荷装
置のみに電源が供給されている状態において前記電池端
に発生する第１の電圧値を測定し、前記スイッチ手段に
より前記第１及び第２の負荷装置共に電源が供給されて
いる場合において前記電池端に発生する第２の電圧値を
測定し、前記第１及び第２の電圧値の差から前記負荷の
変動に対応した前記電池端における電圧値の変化量を計
算して、前記電圧値の変化量から電池容量の残量時間を
演算する測定手段と、前記電池容量の残量時間を表示する表示手段とを具備し
たことを特徴とする電池容量の残量検出装置。
【請求項４】前記第２の負荷装置は、前記第１の負荷装
置と同一の装置であって、該装置を操作することにより
負荷レベルが変化し、これにより、前記第２の負荷装置
を必要とすることなく、前記負荷変動に対応した前記電
池端における電圧値の変化量を得ることを特徴とする請
求項３に記載の電池容量の残量検出装置。
【請求項５】所定の負荷装置と、前記負荷装置に、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電源を
供給する電池と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記電池端に発生し
た電圧リップルの放落線のうちの高い側における第１の
電圧値並びに前記放落線の低い側における第２の電圧値
を測定し、前記リップル電圧の放落線に対応した前記第
１及び第２の電圧値の差から前記電池端における電圧値
の変化量を計算し、該電圧値の変化量から電池容量の残
量時間を演算する測定手段と、前記電池容量の残量時間を表示する表示手段とを具備し
たことを特徴とする電池容量の残量検出装置。