JPH06167552A - 容量表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度センサーを使用することなく、低温環境
で使用しても、表示される残存量に近い状態で使用でき
る。 【構成】 容量表示装置の表示手段７は、表示する残存
量を、電池を完全に放電する近傍で、電池を低温で使用
したときの残存量に換算して、放電電流から積算した電
池の残存量よりも少なく、あるいは、放電量を多く表示
する。 【効果】 表示手段が、電池の使用温度を想定して、放
電電流から演算した残存量よりも残存量を少なく、放電
量を多く表示するので、表示手段をみながら電池パック
を低温で使用しても、途中で電池切れとなることがな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電池の放電量または残
存量の表示手段を有する容量表示装置に関し、電池パッ
クに搭載されて好適な容量表示装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】放電量や残存量が表示される容量表示装
置を備えた電池パックは、極めて便利に使用できる。そ
れは、使用できる時間が推測できるので、使用途中で電
池が切れて電気機器が使用できなくなることが避けられ
るからである。

【０００３】発光ダイオードの点灯数で、電池の残存量
を表示する容量表示装置を備えた電池パックの回路図を
図１に示している。この図に示す電池パックは、放電量
積算手段６と表示手段７とを備える。放電量積算手段６
は、電流検出抵抗Ｒと、充電電流検出回路１と、放電電
流検出回路２と、マイコン３とを備える。電流検出抵抗
Ｒは、電池と直列に接続される。電流検出抵抗Ｒは、充
電電流検出回路１と放電電流検出回路２とに接続され
る。充電電流検出回路１は、電池の充電電流に対応した
出力信号をマイコン３に出力する。放電電流検出回路２
は、電池の放電電流に対応した信号をマイコン３に出力
する。マイコン３は、充電電流検出回路１からの信号を
演算し、電池の充電電流から電池の充電量を計算する。
また、放電電流検出回路２からの信号を演算して、電池
の放電量を計算する。さらに、マイコン３は、電池の充
電量と放電量から電池の残存量を演算し、残存量を、表
示手段７である発光ダイオード４を点灯数で表示する。
この電池パックは、発光ダイオードの点灯数で残存量と
放電量とを表示する。マイコン３には５個の発光ダイオ
ード４接続している。マイコン３は、電池を満充電した
状態で、５個の発光ダイオード４を点灯する。この電池
パックは、電池容量の２０％を放電する毎に１個の発光
ダイオード４を消灯する。反対に、電池容量の２０％を
充電する毎に、１個の発光ダイオード４を点灯する。こ
の電池パックは、発光ダイオード４の点灯数を見て電池
の残存量を判断できる。例えば、２個の発光ダイオード
４が点灯する状態では、電池の残存量は２０〜４０％、
放電量は６０〜８０％である。１個の発光ダイオード４
が点灯する状態では、電池の残存量は０〜２０％で、容
量の８０％以上放電したことを表示する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１に示すように、電
池の残存量を発光ダイオード４で表示する電池パック
は、使用するときの温度によって、残存量や放電量の表
示に誤差ができる。それは、実際に使用できる電池の容
量が、温度によって変化するからである。図２は、ニッ
ケルカドミウム電池を０．１Ｃで満充電し、０．２Ｃで
放電したときの電圧特性を示している。この図に示すよ
うに、電池は使用温度が低下すると実質容量が次第に低
下する特性がある。したがって、電池パックを低温で使
用すると、放電電流から換算した残存量よりも、実際に
使用できる容量が少なくなる。すなわち、表示される残
存量よりも実質的に使用できる残存量が少なくなる。こ
のため、表示される残存量を見て電気機器を使用する
と、低温では使用中に電池切れを起こすことがある。

【０００５】この欠点は、電池の温度を測定し、測定し
た温度で残存量を更正することによって解消できる。し
かしながら、このことを実現するには、図１の破線で示
すように、電池パックに温度センサー５を内蔵し、温度
センサー５の信号で電池の残存量を補正する必要があ
る。したがって、電池パックの部品コストが高くなると
共に、温度センサーの信号と、充電量と、放電量とをマ
イコンで演算するのが複雑になって、コストが高価にな
る欠点がある。電池パックは一定期間使用すると使用で
きなくなる消耗品であるために、可能な限り低コストに
することが大切である。

【０００６】本発明は、この欠点を解決することを目的
に開発されたものである。本発明の重要な目的は、温度
センサーを使用することなく、低温環境で使用しても表
示される残存量に近い状態で使用できる容量表示装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の容量表示装置
は、前述の目的を達成するために下記の構成を備える。
本発明の容量表示装置は、電池の放電電流を積算して放
電量を検出する放電量積算手段６と、放電量積算手段６
で積算した電池の放電量から残存量、または放電量を表
示する表示手段７とを備える。本発明の容量表示装置
は、電池を完全に放電する近傍で、表示手段７が表示す
る残存量を、電池を低温で使用したときの残存量に換算
して、放電量積算手段６が検出した電池の実際の残存量
よりも少なく表示する。表示手段７が、残存量に代わっ
て放電量を表示する容量表示装置は、放電量積算手段６
で演算した放電量よりも放電量を多く表示することを特
徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の容量表示装置は、例えば、図３のグラ
フで示すように、残存量と放電量を表示する。この図
は、横軸に電池の容量を示し、縦軸に表示手段７が表示
する残存量と放電量とを示している。この図において、
直線Ａは従来の容量表示装置が残存量を表示する状態を
示し、直線Ｂは本発明の実施例の容量表示装置が残存量
を表示する状態を示している。

【０００９】従来の容量表示装置は、直線Ａで示すよう
に、例えば２０℃における電池の容量を１００％とし
て、電池の実際の残存量を表示する。電池は、使用する
温度が低下すると実際に使用できる容量が減少する。例
えば、ニッケルカドミウム電池等の二次電池は、電池温
度が−１０℃に低下すると、実際に使用できる容量は、
２０℃のときに比較して約１０％少なくなる。このた
め、−１０℃で電池パックを使用すると、２０℃のとき
の９０％の容量しか使用できなくなる。すなわち、残存
量１０％と表示する状態で、完全に放電する。

【００１０】本発明の容量表示装置は、電池の最低使用
温度を推定して、図３の直線Ｂで示すように残存量を表
示する。すなわち、実際に放電した量よりも多く放電し
たように表示する。図３の曲線Ｂで示すように、実際の
放電よりも１０％多く使用したように表示すると、電池
を−１０℃で使用して残存量の表示が０となると、電池
は完全に放電される。ただ、本発明の容量表示装置は、
電池の温度を測定して残存量を補正するものではない。
電池を使用する最低の温度を考慮して、残存量を少なく
表示する。したがって、電池の使用環境温度を２０℃と
するとき、残存量の表示が０％となっても、電池の実際
の残存量は１０％である。すなわち、２０℃で使用する
と、残存量０％と表示してもさらに１０％は使用できる
ことになる。しかしながら、このことは実際に電池パッ
クを使用するときにはほとんど問題とはならない。それ
は、残存量が０と表示されると電池パックを交換し、あ
るいは充電するからである。

【００１１】ところで、本発明の容量表示装置は、図３
の曲線Ｃで示すように、電池の残存量が少なくなったと
きに、実際の残存量よりも少なく表示し、電池を満状態
した近傍では実際の残存量を表示することも可能であ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための容量表示装置を例示するものであっ
て、本発明の容量表示装置は、構成部品の形状、構造、
配置、回路構成等を下記のものに特定するものでない。
本発明の容量表示装置は、特許請求の範囲において、種
々の変更を加えることができる。

【００１３】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および
「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付
記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、
実施例の部材に特定するものでは決してない。

【００１４】本発明の容量表示装置を有する電池パック
の回路図を図４に示す。この電池パックは、容量表示装
置として、放電量積算手段６と表示手段７とを有する。
放電量積算手段６は、二次電池と直列に接続している電
流検出抵抗Ｒと、充電時に電流検出抵抗Ｒの電圧を増幅
する充電電流検出回路１と、放電時に電流検出抵抗Ｒの
電圧を増幅する放電電流検出回路２と、充電電流検出回
路１および放電電流検出回路２の出力信号を演算して電
池の容量を計算するマイコン３とを備える。表示手段７
は、マイコン３で計算された二次電池の残存量を表示す
る５個の発光ダイオードを備える。

【００１５】電流検出抵抗Ｒの両端には、二次電池を充
電するときと、放電するときとで＋−の反転した電圧が
発生する。二次電池を充電するときには、−の電圧が発
生して、充電電流検出回路１に入力される。反対に、放
電するときは、電流検出抵抗Ｒに＋の電圧が発生して放
電電流検出回路２に入力される。

【００１６】電流検出抵抗Ｒは、二次電池と直列に接続
されるので、可能な限り小さい抵抗とするのがよい。そ
れは、電流検出抵抗Ｒが二次電池の内部抵抗と直列に接
続されて、電池性能を低下させるからである。小抵抗の
電流検出抵抗Ｒは、両端に発生する電圧が小さい。この
ため、充電電流検出回路１と放電電流検出回路２とで増
幅して、マイコン３に入力する。

【００１７】マイコン３は、Ａ／Ｄコンバータを内蔵し
ている。Ａ／Ｄコンバータは、充電電流検出回路１と放
電電流検出回路２から出力されるアナログ信号をデジタ
ル信号に変換する。マイコン３は、Ａ／Ｄコンバータの
出力信号であるデジタル信号の充電電流と放電電流とを
演算する。マイコン３は、一定の周期で、充電電流と放
電電流とをサンプリングして、二次電池の充電電流と放
電電流とを測定し、測定した充電電流および放電電流を
積算する。充電量の積分値から充電容量を計算する。放
電量から電池の残存量を計算する。マイコン３は、下記
の式に示す計算式で、電池の残存量を計算する。 残存量＝（前回の全放電容量−放電量）／前回の全放電
容量 この数式で電池の残存量を計算すると、前回に満充電し
た電池を完全に放電した容量を１００％とするので、電
池の容量が経時的に減少しても、その時の容量を１００
％として残存量を表示できる特長がある。ただ、残存量
は下記の計算式で計算することもできる。 残存量＝（平均放電容量−放電量）／平均放電容量 ただし、この計算式において、平均放電容量は、前回を
含む満充電から完全放電した時の容量の平均値である。

【００１８】 電池の放電量を演算したマイコン３は、
図５に示すように、５個の発光ダイオード４を点灯して
残存量を表示する。この図は、横軸に放電量から演算し
た電池の容量を示し、縦軸に発光ダイオード４の点灯数
で表示する残存量と放電量を示している。この図は、電
池パックを、２０℃で使用した後に−１０℃で放電した
ときに正確に表示するように調整している。ニッケルカ
ドミウム電池を内蔵する電池パックは、−１０℃で使用
すると電池の容量が１０％減少する。したがって、図５
は、破線Ａで示すように、電池の放電量よりも１０％少
ない放電で、発光ダイオード４の点灯数を減少してい
る。すなわち電池を１８％放電する毎に、１個の発光ダ
イオード４を消灯している。電池パックを−１０℃の温
度環境で使用すると、２０℃で使用するときに比較し
て、容量は１０％減少して９０％となる。１８％放電す
る毎に１個の発光ダイオード４を消灯すと、２０℃のと
きの容量の９０％放電したときに、全ての発光ダイオー
ド４が消灯する。すなわち、２０℃のときの容量の９０
％放電した状態で「残存量０、放電量１００％」と表示
する。このように、実際の放電量から演算した残存量よ
りも、表示する残存量を１０％少なく表示する電池パッ
クは、−１０℃で使用したときに、正確に残存量を表示
する。

【００１９】図６は、電池パックを−０℃で使用したと
きに正確に表示する状態を示している。この図に示す電
池パックは、満充電した状態でー５個の発光ダイオード
４を点灯する。満充電から１６％（満充電した電池の容
量を１００％として）放電すると４個の発光ダイオード
４を点灯し、さらにこの状態から１８％、２０％、２２
％、１９％放電する毎に、１個の発光ダイオード４を消
灯する。このように、発光ダイオード４を点灯して残存
量と放電量とを表示する電池パックは、２０℃のときの
全容量の９５％を放電したときに「残存量０、放電量１
００％」と表示する。ニッケルカドミウム電池は、２０
℃のときの容量を１００％とするとき、０℃で使用する
と容量が５％減少する。したがって、表示手段７が図６
に示すように表示する電池パックは、−５℃で使用して
電池を完全に放電するときに、正確に残存量と放電量と
を表示する。

【００２０】ところで、本発明の容量表示装置は、電池
の温度を検出して容量補正することなく、予め使用され
る最低温度を考慮して、電池の残存量を少なく、放電量
を多く表示する。電池の容量は、前回に満充電して完全
放電した容量から計算し、あるいは、前回を含む数回の
満充電から完全放電したときの容量を基準にして演算す
る。このため、前回に電池パックを２０℃で使用し、あ
るいは、前回を含む数回は電池パックを２０℃で使用
し、その後に電池パックを−１０℃、あるいは０℃で使
用するときには、あらかじめ補正した残存量と放電量と
を表示して、電池の実際の残存量を正確に表示できる。
しかしながら、前回を−１０℃で使用し、あるいは前回
を含む複数回は電池パックを−１０℃で使用し、その後
の２０℃で使用すると、電池の実際の容量は前回よりも
１０％増加する。このため、この使用状態で１０％残存
量を少なく、あるいは放電量を多く表示すると、電池の
実際の残存量は表示よりも１０％多くなる。ただ、この
程度残存量を多く表示しても、実際にはほとんど弊害は
ない。それは、多少電池が残存する状態で充電するから
である。

【００２１】マイコン３の出力で残存量と放電量とを表
示する表示手段７は、表示スイッチ８が押されたときに
限って、特定数の発光ダイオード４を点灯して残存量と
放電量とを表示する。

【００２２】図４に示す容量表示装置を有する電池パッ
クは、図７に示すフローチャートで残存量と放電量とを
表示する。 ［Ｎ１］ 電流検出抵抗Ｒでもって電池の放電電流を検
出する。 ［Ｎ２］ 放電電流検出回路２が電流信号を増幅してマ
イコン３に入力する。 ［Ｎ３］ マイコン３のＡ／Ｄコンバータ（図示せず）
が電流信号をデジタル信号に変換する。 ［Ｎ４］ マイコン３が放電電流から放電容量を積算す
る。 ［Ｎ５］ マイコン３が表示する残存量を、下記の計算
式から演算する。 残存量表示＝（全放電容量−放電容量×温度補正値）／
全放電容量 ただし、温度補正値は、電流検出抵抗Ｒの最低温度を考
慮して、例えば、１．０５（５％増し）〜１．２（２０
％増し）に設定されている。この温度補正値は、電池の
温度を検出して変更するものではなく、電池パックを製
造するときに、一定の値に特定される。 ［Ｎ６］ 図４の電池パックの回路図には記載されない
が、電池の電圧検出回路でもって電池の電圧を検出す
る。 ［Ｎ７］ マイコン３が電池電圧が最終電圧以下である
かどうかを判定する。 ［Ｎ８］ 電池電圧が最終電池以下であると、マイコン
３は、積算した放電容量を電池の全放電容量とする。電
池電圧が最終電圧よりも高いと、次のＮ９のステップに
ジャンプする。 ［Ｎ９］ マイコン３は、表示手段７の表示スイッチ８
が押されたかどうかを判定する。 ［Ｎ１０］表示スイッチ８が押されると、発光ダイオー
ド４を点灯して、残存量と放電量とを表示する。表示ス
イッチ８が押されないと、Ｎ１にループする。 その後、Ｎ１〜Ｎ１０のステップをループして、表示ス
イッチ８が押されたときに、残存量と放電量とを発光ダ
イオード４の点灯数で表示する。

【００２３】以上の容量表示装置は、発光ダイオード４
の点灯数で、電池の残存量と放電量とを表示している。
この構造の表示手段７は、簡単な構造で残存量と放電量
の両方を表示できる特長がある。ただ、本発明の容量表
示装置は、発光ダイオード等の発光素子の点灯数で残存
量と放電量とを表示するものに特定せず、例えば、残存
量と放電量とを１２３・・・等の数値で表示することも
可能である。この場合、残存量のみを表示し、あるいは
放電量のみを表示することも可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明の容量表示装置は、簡単な構造
で、低温で使用するときに、表示される残存量を実際の
電池の残存量により接近できる。それは、本発明の容量
表示装置が、電池を完全放電する近傍で、表示手段の容
量表示を、電池を低温で使用したときの残存量に換算し
て、電池の実際の残存量よりも少なく、あるいは、実際
の放電量よりも多く表示するからである。このため、電
池パックは、使用する環境温度が低くなっても、「残存
量あり」の状態で電池が使用できなくなるのを防止でき
る。このことは、電気機器を使用している途中で電池切
れが起こって電源がオフされるのを防止できる特長があ
る。とくに、本発明の容量表示装置は、内部に温度セン
サーを内蔵させて、温度センサーの出力信号をマイコン
で演算して、温度に対する残存量や使用量の表示を調整
する必要ものではない。あらかじめ使用される最低温度
における電池の容量を考慮して、残存量を少なく、ある
いは、放電量を多く補正して表示する。このため、電池
パックに温度センサーを内蔵させることなく、また温度
センサーの出力信号をマイコンで演算することなく、電
池の使用温度が低温となっても、残存量や放電量を確認
して、途中の電池切れを防止できる。ただ、本発明の容
量表示装置は、低温で使用しても、高温で使用しても、
実際の残存量を少なく、あるいは放電量を多く表示す
る。このため、常温で使用すると、実際に使用できる残
存量よりも、表示する残存量が少なくなる。したがっ
て、残存量０と表示しても、さらに多少は使用できる。
実際に電池パックを使用する状態で、このことはほとん
ど欠点とはならない。それは、「残存量を０」と表示し
てさらに使用できる電池パックは、残存量０の状態で交
換できるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の容量表示装置の一例を示す回路図

【図２】ニッケルカドミウム電池が温度によって容量が
低下する状態を示すグラフ

【図３】本発明の容量表示装置が残存量と放電量とを表
示する状態を示すグラフ

【図４】本発明の容量表示装置の一例を示す回路図

【図５】本発明の容量表示装置が残存量と放電量とを表
示する状態を示すグラフ

【図６】本発明の容量表示装置が残存量と放電量とを表
示する他の具体例を示すグラフ

【図７】図４に示す容量表示装置が残存量を表示する状
態を示すフローチャート図

【符号の説明】

１…充電電流検出回路 ２…放電電流検出回路 ３…マイコン ４…発光ダイオード ５…温度センサー ６…放電量積算手段 ７…表示手段 ８…表示スイッチ Ｒ…電流検出抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電電流を積算して放電量を検出する放
   電量積算手段(6)と、放電量積算手段(6)で積算した電池
   の放電量から残存量を表示する表示手段(7)とを備える
   容量表示装置において、 表示手段(7)が表示する残存量を、電池を完全に放電す
   る近傍で、電池を低温で使用したときの残存量に換算し
   て、放電量積算手段(6)が検出した電池の残存量よりも
   少なく表示することを特徴とする容量の表示手段(7)を
   有する容量表示装置。
2. 【請求項２】 放電電流を積算して放電量を検出する放
   電量積算手段(6)と、放電量積算手段(6)で積算した電池
   の放電量を表示する表示手段(7)とを備える容量表示装
   置において、 表示手段(7)が表示する放電量を、電池を完全に放電す
   る近傍で、電池を低温で使用したときの容量に換算し
   て、放電量積算手段(6)が演算した電池の放電量よりも
   多く表示することを特徴とする容量の表示手段(7)を有
   する容量表示装置。