JP2009014565A - 電子機器及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、長期保存されたバッテリーパックを使用した場合であっても、その使用開始時から誤差の少ない残容量を得ることができる電子機器を提供する。
【解決手段】バッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３から読み出した充電状態データと使用開始時のバッテリーパック１２８の出力電圧から変換した充電状態データとを比較し、必要に応じて充電状態データの書き換えを行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、メモリ及び二次電池を備えたバッテリーパックを電源とする電子機器に関する。

従来、電子機器に装着されて使用されるバッテリーパックには、公称電荷容量値及び残存電荷容量値を記憶する不揮発性メモリを備えるものがある。このようなバッテリーパックの負荷装置として、負荷電流を検出する電流検出器と電流積算手段を備え、この積算結果及び不揮発性メモリに記憶された初期残存電荷容量値及び公称電荷容量値から現在の残存電荷容量値を算出するものがある。そして、この負荷装置は、バッテリーパックの不揮発性メモリに記憶されている初期残存電荷容量値を現在の残存電荷容量値に書き換えるように構成されている（特許文献１参照）。

また、バッテリーパック内の不揮発性メモリに記憶された残容量と負荷装置による放電時の残容量を比較した場合、放電電流の大きさや放電時温度が残容量検出の誤差の原因となるため、メモリ内の残容量が常に電池の正しい残容量に一致するとは限らない。

そこで、残容量検出の誤差を少なくすることを目的とする電池の残容量の演算方法が提案されている（特許文献２参照）。この方法では、満充電容量から、放電電流を積算して得た放電容量を減算した第１残容量と、検出した電池電圧に対応する第２残容量とを比較し、その差が所定値以上であれば第１残容量を第２残容量で補正している。
特開平６−３１０１７９号公報 特開２００６−１７０８６７号公報

しかしながら、上記従来の技術では、長期保存され自己放電が進んだバッテリーパックが電子機器に装着された場合、長期保存により劣化した残容量とメモリに保存された残容量に誤差が生じる。その結果、電圧が閾値になるまで誤差が補正されず、使用開始後から所定の期間はバッテリーパックの残容量が正しく表示されないという問題がある。

また、バッテリーパックの残容量を電流積算による演算で求めているため、演算による負荷が大きいという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、長期保存されたバッテリーパックを使用した場合であっても、その使用開始時から誤差の少ない残容量を得ることができる電子機器及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の電子機器は、メモリと二次電池を備えたバッテリーパックが装着され、前記バッテリーパックの残量を表す充電状態データを前記メモリに書き込む電子機器であって、前記バッテリーパックの出力電圧を前記充電状態データに変換するためのデータ変換テーブルと、前記メモリから前記充電状態データを読み出す読出手段と、前記バッテリーパックの出力電圧を測定する測定手段と、前記測定された出力電圧を前記データ変換テーブルに基づいて前記充電状態データに変換する変換手段と、前記変換された充電状態データと前記メモリから読み出された充電状態データとを比較する比較手段と、比較した結果、両者が異なる場合は、前記メモリに記憶された充電状態データを、前記変換された充電状態データに書き換える書換手段とを備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項８の電子機器の制御方法は、メモリと二次電池を備えたバッテリーパックが装着され、前記バッテリーパックの残量を表す充電状態データを前記メモリに書き込む電子機器の制御方法であって、前記メモリから前記充電状態データを読み出す読出工程と、前記バッテリーパックの出力電圧を測定する測定工程と、前記バッテリーパックの出力電圧を前記充電状態データに変換するためのデータ変換テーブルに基づいて、前記測定された出力電圧を前記充電状態データに変換する変換工程と、前記変換された充電状態データと前記メモリから読み出された充電状態データとを比較する比較工程と、前記比較した結果、両者が異なる場合は、前記メモリに記憶された充電状態データを、前記変換された充電状態データに書き換える書換工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、長期保存されたバッテリーパックを使用した場合であっても、その使用開始時から誤差の少ない残容量を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電子機器及びバッテリーパックの内部構成を示すブロック図である。

図１において、電子機器３０１は、繰り返し充電が可能なリチウムイオン二次電池等を備えるバッテリーパック１２８を電源とするデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等から成る。電子機器３０１は、バッテリーパック１２８が着脱可能に構成されている。

電子機器３０１は、＋端子３０２、Ｄ（通信）端子３０３、Ｔ（温度）端子３０４、−端子３０５、レギュレータ（ＲＥＧ）３０６、抵抗器３０７，３１１，３１２、制御マイコン３０８、電子負荷３０９、トランジスタ３１０を備える。

レギュレータ（ＲＥＧ）３０６は、バッテリーパック１２８の出力電圧を制御して制御マイコン３０８に安定した電圧を供給する。抵抗器３０７はプルアップ抵抗である。抵抗器３１１，３１２は、バッテリーパック１２８の出力電圧を検出するための分圧抵抗である。

制御マイコン３０８は、ＣＰＵ（不図示）、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等で構成される。電子負荷３０９は、動作モード毎に変化する電子機器３０１の負荷を表している。動作モードは、通常、ユーザにより設定され、電子機器３０１がデジタルカメラである場合、撮影モード（ＲＥＣモード）や再生モード（ＰＬＡＹモード）等となる。

トランジスタ３１０は、制御マイコン３０８がバッテリーパック１２８の出力電圧を検出する際にＯＮするスイッチである。なお、図示では、トランジスタ３１０を使用しているが、より精度の高い検出が必要な場合にはＦＥＴスイッチを使用してもよい。表示部３１３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＶＦ（Color View Finder）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等から成る。表示画面３１４は、表示部３１３に表示される画面の一例である。表示画面３１４には、バッテリーパック１２８の残容量として、連続使用可能時間や実使用可能時間が表示される。

バッテリーパック１２８は、＋端子１２９、Ｄ（通信）端子１３０、Ｔ（温度）端子１３１、−端子１３２、不揮発性メモリ１３３、サーミスタ１３４、電池保護回路１３５、充電保護ＦＥＴ１３６、放電保護ＦＥＴ１３７を備える。また、バッテリーパック１２８は、二次電池１３８を備える。

サーミスタ１３４は、温度変化を抵抗値に変換する温度検出素子である。電池保護回路１３５は、充電時及び放電時において、電圧／電流を監視して過充電や過放電にならないように二次電池１３８を保護する。充電保護ＦＥＴ１３６は、充電時に異常が発生した場合、回路を遮断するスイッチであり、電池保護回路１３５により制御される。放電保護ＦＥＴ１３７は、放電時の異常が発生した場合、回路を遮断するスイッチであり、電池保護回路１３５により制御される。二次電池１３８はリチウムイオン二次電池等から成る。

電子機器３０１にバッテリーパック１２８が装着されると、＋端子３０２と−端子３０５との間に電圧が供給され、電子機器３０１に電力が供給される。また、電子機器３０１側のＤ端子３０３、Ｔ端子３０４と、バッテリーパック１２８側のＤ端子１３０、Ｔ端子１３１とが各々接触して電気的に接続される。

制御マイコン３０８は、Ｔ端子１３１，３０４を介してバッテリーパック１２８内のサーミスタ１３４によりバッテリーパック１２８の内部温度を検出することができる。

電子機器３０１にバッテリーパック１２８が装着されると、＋端子３０２と−端子３０５との間に電圧が印加され、電子機器３０１に電力が供給される。制御マイコン３０８には、レギュレータ３０６により安定した電圧が供給される。

電子機器３０１の電源がＯＮされると、制御マイコン３０８はバッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３に記憶されている識別データ（識別情報）、充電状態データ１（第１の充電状態データ）及び充電状態データ２（第２の充電状態データ）を読み出す。識別データは、バッテリーパック１２８の種別を表すデータであって、バッテリーパックの種別毎に設定された固有のデータである。充電状態データ１及び充電状態データ２については後述する。

制御マイコン３０８は、電子機器３０１の電源ＯＮ時に、トランジスタ３１０をＯＮして抵抗器３１１，３１２を介してバッテリーパック１２８の出力電圧を測定する。このタイミングで出力電圧を測定するのは、電子機器の起動時に安定負荷状態となるためである。そして、制御マイコン３０８内のＲＯＭに記憶されている充電状態データ変換テーブルに基づいて、測定したバッテリーパック１２８の出力電圧を充電状態データ１に変換する。

そして、制御マイコン３０８は、バッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３から読み出した充電状態データ１と充電状態データ変換テーブルにより変換した充電状態データ１とを比較する。比較した結果、両者が異なる場合には、充電状態データ変換テーブルにより変換した充電状態データ１をバッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３に書き込んで充電状態データ１を書き換える。さらに、制御マイコン３０８は、書き換えた充電状態データ１に対応する複数の充電状態データ２のうち、その中心値を不揮発性メモリ１３３に書き込み、不揮発性メモリ１３３に記憶されている充電状態データ２を書き換えるように制御する。

一方、バッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３から読み出した充電状態データ１と充電状態データ変換テーブルにより変換した充電状態データ１とが同じである場合には、充電状態データを書き換える必要がなく、そのままとする。

図２は、充電状態データ変換テーブルの一例を示す図である。図３は、バッテリーパックの放電温度特性と充電状態データ１，２との関係を示す図である。

充電状態データ変換テーブルは、バッテリーパックの出力電圧をバッテリーパック１２８の充電状態（残量）を表す充電状態データ１，２に変換するためのテーブル情報である。この充電状態データ変換テーブルは、識別データと関連付けられて制御マイコン３０８内のＲＯＭに記憶されている。

図２において、充電状態データ変換テーブルでは、バッテリーパック１２８の満充電容量を所定数に分割したものを充電状態データ１として定義している。本実施の形態では、バッテリーパック１２８の満充電容量を充電状態データ１として状態１〜５の５段階に分割している。充電状態データ１の状態１から状態５までの各範囲は、図３に示す放電特性の出力電圧に基づいて設定される。

例えば、満充電容量６６５ｍＡｈ、放電出力１Ｗ、放電温度２５℃で、バッテリーパックの出力電圧（Ｖｂ）が３．１００Ｖ以上３．３６Ｖ未満のときは、バッテリーパック１２８の満充電容量を１００％としたときの満充電容量比率が０〜２０％となる。このときの充電状態データ１を状態１とする。出力電圧（Ｖｂ）が３．３６Ｖ以上３．５０Ｖ未満のときは、満充電容量比率が２１〜４０％となり、充電状態データ１を状態２とする。出力電圧（Ｖｂ）が３．５０Ｖ以上３．６０Ｖ未満のときは、満充電容量比率が４１〜６０％となり、充電状態データ１を状態３とする。出力電圧（Ｖｂ）が３．６０Ｖ以上３．７０Ｖ未満のときは、満充電容量比率が６１〜８０％となり、充電状態データ１を状態４とする。さらに、出力電圧（Ｖｂ）が３．７０Ｖ以上のときは、満充電容量比率が８１〜１００％となり、充電状態データ１を状態５とする。

充電状態データ２は、充電状態データ１の１つの状態をさらに細かく５段階に分割したものである。充電状態データ１が状態１、充電状態データ２が状態１である場合は、バッテリーパック１２８の満充電容量を１００％としたときの満充電容量比率は０〜４％である。充電状態データ１が状態１であって、充電状態データ２が状態２である場合は満充電容量比率が５〜８％、充電状態データ２が状態３である場合は満充電容量比率が９〜１２％、充電状態データ２が状態４である場合は満充電容量比率が１３〜１６％となる。さらに、充電状態データ１が状態１であって、充電状態データ２が状態５である場合は満充電容量比率が１７〜２０％となる。充電状態データ１が状態２〜状態５である場合であっても、同様に、充電状態データ１と充電状態データ２との組合せによりバッテリーパックの充電状態を表すことができる。

なお、図３には、バッテリーパック１２８の放電時温度が２５℃時の放電温度特性を例示したが、放電時温度によって充電特性が異なることから、より正確な充電状態を判定するために、放電時の温度毎に複数の充電状態データ変換テーブルを用意してもよい。また、放電時温度に該当する充電状態データ変換テーブルが存在しなかった場合は、当該放電時温度に近い充電状態データ変換テーブルを使用したり、補間計算を行って対応してもよい。

図４は、図１の制御マイコン３０８により実行される充電状態データ書き換え処理のフローチャートである。

図４において、バッテリーパック１２８が装着され（ステップＳ３０１）、電子機器３０１の電源がＯＮされると（ステップＳ３０２）、制御マイコン３０８はバッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３から識別データを読み出す（ステップＳ３０３）。これは、装着されたバッテリーパック１２８に対応する充電状態データ変換テーブルを読み出すためである。

次に、制御マイコン３０８は、バッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３に記憶されている充電状態データ１と、充電状態データ２を読み出す（ステップＳ３０４，ステップＳ３０５）（読出工程）。バッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３には、バッテリーパック１２８の充電時又は放電時において書き換えられた充電状態データ１，２が記憶されている。

次に、制御マイコン３０８は、バッテリーパック１２８の出力電圧を測定し（ステップＳ３０６）（測定工程）、測定した出力電圧を充電状態データ変換テーブルに基づいて充電状態データ１に変換する（ステップＳ３０７）（変換工程）。充電状態データ変換テーブルは、ステップＳ３０３で読み出された識別データに基づいて制御マイコン３０８内のＲＯＭから読み出されたものである。

次に、ステップＳ３０８では、制御マイコン３０８は、バッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３から読み出した充電状態データ１と充電状態データ変換テーブルにより変換した充電状態データ１とを比較する（比較工程）。比較した結果、両者が異なる場合、充電状態データの書き換えが必要と判断し、変換した充電状態データ１をバッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３に書き込み、充電状態データ１を書き換える（ステップＳ３０９）（書換工程）。

次に、制御マイコン３０８は、書き換えた充電状態データ１に対応する充電状態データ２の中心値をバッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３に書き込み、充電状態データ２を書き換える（ステップＳ３１０）。例えば、書き換えた充電状態データ１が「状態３」であった場合は、充電状態データ１の「状態３」に対応する充電状態データ２の「状態１」〜「状態５」のうち、中心値として「状態３」が書き込まれることになる。書き換えられた充電状態データ１，２に基づいて、バッテリーパックの連続使用可能時間や実使用可能時間が表示部３１３に表示される。

このように、バッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３から読み出した充電状態データと使用開始時のバッテリーパック１２８の出力電圧から変換した充電状態データとを比較し、必要に応じて充電状態データの書き換えを行う。これにより、例えば、バッテリーパック１２８が長期保存された後に電子機器３０１に装着された場合でも、バッテリーパック１２８の使用開始時から誤差の少ない残容量を得ることができ、また当該残容量で正しい表示が可能となる。また、充電状態データ同士を比較するため、電流積算や２つの容量値の減算等を行う必要が無く処理が簡略化することができる。

上記実施の形態では、充電状態データ変換テーブルは、制御マイコン３０８内のＲＯＭに記憶されているが、バッテリーパック１２８内の不揮発性メモリ１３３に記憶されていてもよい。これにより、充電状態データ変換テーブルが異なるバッテリーパックの開発やバッテリーパック内の二次電池の放電特性が変更された場合でも電子機器側の構成を変更せずに対応でき、低コスト化、汎用化が可能となる。

本発明の実施形態に係る電子機器及びバッテリーパックの内部構成を示すブロック図である。 充電状態データ変換テーブルの一例を示す図である。 バッテリーパックの放電温度特性と充電状態データ１，２との関係を示す図である。 図１の制御マイコン３０８により実行される充電状態データ書き換え処理のフローチャートである。

符号の説明

１２８ バッテリーパック
１３３ 不揮発性メモリ
１３８ 二次電池
３０１ 電子機器
３０８ 制御マイコン
３０９ 電子負荷
３１３ 表示部

Claims (14)

1. メモリと二次電池を備えたバッテリーパックが装着され、前記バッテリーパックの残量を表す充電状態データを前記メモリに書き込む電子機器であって、
   前記バッテリーパックの出力電圧を前記充電状態データに変換するためのデータ変換テーブルと、
   前記メモリから前記充電状態データを読み出す読出手段と、
   前記バッテリーパックの出力電圧を測定する測定手段と、
   前記測定された出力電圧を前記データ変換テーブルに基づいて前記充電状態データに変換する変換手段と、
   前記変換された充電状態データと前記メモリから読み出された充電状態データとを比較する比較手段と、
   比較した結果、両者が異なる場合は、前記メモリに記憶された充電状態データを、前記変換された充電状態データに書き換える書換手段とを備えることを特徴とする電子機器。
2. 前記充電状態データは、前記バッテリーパックの満充電容量を所定数に分割した第１の充電状態データと、前記第１の充電状態データの１つをさらに所定数に分割した第２の充電状態データとで構成され、
   前記比較手段は、前記変換手段により変換された第１の充電状態データと前記読出手段により前記メモリから読み出された第１の充電状態データとを比較することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記比較手段による比較の結果で両者が異なる場合、前記書換手段は、前記メモリに記憶された第１の充電状態データ及び第２の充電状態データを書き換えることを特徴とする請求項２記載の電子機器。
4. 前記書換手段は、前記メモリに記憶された第２の充電状態データを、変換された第１の充電状態データに対応する第２の充電状態データの中心値に書き換えることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
5. 前記データ変換テーブルは、前記電子機器に記憶されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子機器。
6. 前記データ変換テーブルは、前記メモリに記憶されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子機器。
7. 前記測定手段は、前記電子機器の電源ＯＮ時に測定を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子機器。
8. メモリと二次電池を備えたバッテリーパックが装着され、前記バッテリーパックの残量を表す充電状態データを前記メモリに書き込む電子機器の制御方法であって、
   前記メモリから前記充電状態データを読み出す読出工程と、
   前記バッテリーパックの出力電圧を測定する測定工程と、
   前記バッテリーパックの出力電圧を前記充電状態データに変換するためのデータ変換テーブルに基づいて、前記測定された出力電圧を前記充電状態データに変換する変換工程と、
   前記変換された充電状態データと前記メモリから読み出された充電状態データとを比較する比較工程と、
   前記比較した結果、両者が異なる場合は、前記メモリに記憶された充電状態データを、前記変換された充電状態データに書き換える書換工程とを備えることを特徴とする電子機器の制御方法。
9. 前記充電状態データは、前記バッテリーパックの満充電容量を所定数に分割した第１の充電状態データと、前記第１の充電状態データの１つをさらに所定数に分割した第２の充電状態データとで構成され、
   前記比較工程は、前記変換工程にて変換された第１の充電状態データと前記読出工程にて前記メモリから読み出された第１の充電状態データとを比較することを特徴とする請求項８記載の電子機器の制御方法。
10. 前記比較手段による比較の結果で両者が異なる場合、前記書換手段は、前記メモリに記憶された第１の充電状態データ及び第２の充電状態データを書き換えることを特徴とする請求項９記載の電子機器の制御方法。
11. 前記書換工程は、前記メモリに記憶された第２の充電状態データを、変換された第１の充電状態データに対応する第２の充電状態データの中心値に書き換えることを特徴とする請求項１０記載の電子機器の制御方法。
12. 前記データ変換テーブルは、前記電子機器に記憶されていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の電子機器の制御方法。
13. 前記データ変換テーブルは、前記メモリに記憶されていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の電子機器の制御方法。
14. 前記測定工程は、前記電子機器の電源ＯＮ時に測定を行うことを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の電子機器の制御方法。

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