JPH0645257U - 容量表示機能付のバッテリーパック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な表示手段２で、残存容量と絶対容量の
両方を表示する。 【構成】 表示手段２が、残容量表示ボタン１の連続押
し時間を計測し、残容量表示ボタン１の押し時間が設定
時間以上であると絶対容量表示信号を出力するタイマー
３と、設定時間に残容量表示ボタン１が押された回数を
カウントするカウンター４の何れかを備える。タイマー
３またはカウンター４が絶対容量表示信号を出力する
と、表示手段２は電池の絶対容量を表示する。 【効果】 残容量表示ボタン１の押し状態を変更して、
簡単な構造で、残存容量と設定時間の両方を表示する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本発明は、電池の残存容量と、絶対容量とを表示する容量表示機能付のバッテ リーパックに関する。

【０００２】 本明細書において「電池の残存容量」とは、完全放電するまでの容量を意味す る。残存容量は、残りの容量を直接に表示する方法と、使用量を表示して間接的 に表示する方法とがある。例えば、満充電して完全放電するまでの容量を１００ ％として、使用量を３０％と表示して、残存容量７０％を間接的に表示すること もできる。

【０００３】 さらに、「電池の絶対容量」とは、満充電した状態から完全放電するまでの電 池の容量を意味するものとする。絶対容量も、直接に１０００ｍＡＨのように表 示することもできるが、公称容量を１００％として、絶対容量を％で間接的に表 示することもできる。例えば、公称容量が１０００ｍＡＨの電池の絶対容量が８ ０％と表示されると、容量は８００ｍＡＨである。このように、電池の残存容量 と絶対容量とは種々の状態で表示されるので、この考案は、電池の残存容量と絶 対容量の表示方法を特定しない。残存容量と絶対容量とは直接的に表示され、あ るいは間接的に表示することもできる。

【０００４】

【従来の技術】

使用量や残存量を表示するバッテリーパックは、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。電池の残存量を表示するバッテリ ーパックはすでに開発されている。

【０００５】 表示手段を内蔵するバッテリーパックの回路図を図１に示している。この図に 示すバッテリーパックは、残容量表示ボタン１を押したときに、表示手段２の発 光ダイオード５で電池の残存容量を表示する。表示手段２は、電池７と直列に電 流検出抵抗Ｒを接続し、電流検出抵抗Ｒを、充電電流検出回路８と放電電流検出 回路９とに接続している。充電電流検出回路８は、電池の充電電流に対応した出 力信号をマイクロコンピューター１０に出力する。放電電流検出回路９は、電池 の放電電流に対応した信号をマイクロコンピューター１０に出力する。マイクロ コンピューター１０は、充電電流検出回路８からの信号を演算して、電池の充電 電流を積算して電池の充電量を計算する。また、放電電流検出回路９からの信号 を演算して、電池の放電量を計算する。さらに、マイクロコンピューター１０は 、電池の充電量と放電量から電池の残存容量を演算し、残存容量に対応した数の 発光ダイオード５を点灯する。このバッテリーパックは、残容量表示ボタン１を 押したときに、発光ダイオード５の点灯数で残存容量を表示できる。マイクロコ ンピューター１０には５個の発光ダイオード５を接続している。マイクロコンピ ューター１０は、電池を満充電した状態で全ての発光ダイオード５を点灯する。 電池容量の２０％が放電される毎に１個の発光ダイオード５を消灯する。反対に 、電池容量の２０％が充電される毎に、１個の発光ダイオード５を点灯する。こ のバッテリーパックは、発光ダイオード５の点灯数を見て電池の残存容量を判断 できる。例えば、２個の発光ダイオード５が点灯する状態では、電池の使用量は ６０〜８０％、残存容量は２０〜４０％である。１個の発光ダイオードが点灯す る状態では、電池は８０％以上放電したことを表示する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

このバッテリーパックは、使用するときに、残容量表示ボタンを押して残存容 量を確認することができる。このため、使用中の電池切れを少なくできる特長が ある。ただ、二次電池を内蔵するバッテリーパックは、使用するにしたがって、 実際に使用できる電池の容量、すなわち絶対容量が減少する。正常に使用された 二次電池は、数百回の充電と放電とを繰り返すと絶対容量が減少する。例えば、 ニッケルカドミウム電池の内蔵するバッテリーパックの寿命は、約５００回であ る。ただ、電池の寿命は充放電の回数のみによって決まらない。使用条件によっ て著しく変化する。例えば、電池を過充電したり、あるいは過放電することによ って絶対容量が急激に低下することがある。さらに、メモリ効果によって、絶対 容量が一次的に減少することがある。メモリ効果は、浅い放電と充電とを繰り返 すときに発生する。メモリ効果は、深い放電と充電とを繰り返すことで解消でき る。このため、メモリ効果で絶対容量が低下したバッテリーパックは、その後に 回復して絶対容量を増大できる。

【０００７】 このように、二次電池を内蔵するバッテリーパックは、電池の絶対容量が変動 する性質がある。このため、残容量表示ボタンを押して電池の残存容量を調べて も、実際に使用できる容量は変動する。たとえば、バッテリーパックの残存容量 が５０％と表示されても、実際に使用できる残存容量は、公称容量の５０％では ない。さらにバッテリーパックの表示手段は、絶対容量に対する残存容量を表示 するようにしている。すなわち、満充電して完全放電できるときの容量を１００ ％として残存容量を表示する。例えば、絶対容量が８０％に低下した公称容量が １０００ｍＡＨのバッテリーパックは、半分放電して４００ｍＡＨ使用できる状 態の残存容量を５０％と表示する。これを公称容量に換算すると、残存容量は４ ０％となる。

【０００８】 このように、バッテリーパックは、使用するにしたがって絶対容量が変動する ので、残存容量を表示しても、正確にどの程度使用できるかを特定できない。こ の欠点は、残存容量と絶対容量の両方を表示することによって解消できる。しか しながら、残存容量と絶対容量の両方を表示させると、表示手段の回路構成が複 雑になってバッテリーパックが高価になる。バッテリーパックは消耗品である。 二次電池が使用できなくなると、表示手段も一緒に廃棄される。このため、表示 手段をいかに低コストにできるかは極めて大切なことである。

【０００９】 この考案は、このことを実現するために開発されたものである。この考案の重 要な目的は、簡単な表示手段でもって残存容量と絶対容量の両方を表示して便利 に使用でき、しかも安価に多量生産できるバッテリーパックを提供することにあ る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

この考案のバッテリーパックは、前述の目的を達成するために下記の構成を備 える。バッテリーパックは、残容量表示ボタン１を押すと、電池の残存容量が表 示される表示手段２を備える。表示手段２は、タイマー３とカウンター４の何れ かを備える。

【００１１】 タイマー３は、残容量表示ボタン１を連続して押す時間を計測する。残容量表 示ボタン１の押し時間が設定時間以上であると、タイマー３は絶対容量表示信号 を出力する。タイマー３が絶対容量表示信号を出力すると、表示手段２は電池の 絶対容量を表示する。

【００１２】 さらにカウンター４は、設定時間内に残容量表示ボタン１の押された回数をカ ウントする。設定時間に残容量表示ボタン１が設定回数以上押されると、カウン ター４は絶対容量表示信号を出力する。カウンター４が絶対容量表示信号を出力 すると、表示手段２は電池の絶対容量を表示する。

【００１３】

【作用】

この考案のバッテリーパックは、残容量表示ボタン１を押す状態を変えること によって、一つの表示手段２で、残存容量と絶対容量の両方を表示する。例えば 、残容量表示ボタン１を１回押すと残存容量が表示され、２回押すと絶対容量が 表示される。押す回数によらず、残容量表示ボタン１を押し続ける時間で残存容 量と絶対容量とを表示することもできる。たとえば、残容量表示ボタン１を押し た最初には残存容量を表示し、一定時間以上残容量表示ボタン１を押し続けると 、絶対容量が表示される。

【００１４】

【実施例】

以下、この考案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、この考案の技術思想を具体化するためのバッテリーパックを例示するもの であって、この考案のバッテリーパックは、回路構成、構成部品の形状、構造、 配置等を下記のものに特定するものでない。この考案のバッテリーパックは、実 用新案登録請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【００１５】 さらに、この明細書は、実用新案登録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、「実用新案登録請求の範囲の欄」、「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、実用新案登録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。

【００１６】 この考案のバッテリーパックの外観を図２に示している。この図に示すバッテ リーパックは、ケーシングにニッケルカドミウム電池等の二次電池（図示せず） を内蔵する。ケーシングは、外部に表出して、表示手段の表示部材６として発光 ダイオード５を設けている。また、発光ダイオード５に隣接して残容量表示ボタ ン１を設けている。

【００１７】 バッテリーパックの回路図を図３に示している。この図に示すバッテリーパッ クは、二次電池７と、表示手段２と、残容量表示ボタン１とを備える。表示手段 ２は、二次電池７と直列に接続された電流検出抵抗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８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９と、充電電流検出回路８および放電電流検出回路９の 出力信号を演算して電池の容量を表示するマイクロコンピューター１０と、マイ クロコンピューター１０で計算された二次電池７の残存量を表示する表示部材６ を備える。

【００１８】 電流検出抵抗Ｒの両端には、二次電池７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７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８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９に入力される。

【００１９】 電流検出抵抗Ｒは、二次電池７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７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８と放電電流検出回路９ とで増幅して、マイクロコンピューター１０に入力する。

【００２０】 マイクロコンピューター１０は、タイマー３と演算手段１１とを内蔵する。タ イマー３は、残容量表示ボタン１に接続されている。タイマー３は、残容量表示 ボタン１が連続的に押される時間を検出して、残容量表示ボタン１が設定時間よ りも長く押されると、絶対容量表示信号を出力する。タイマー３は、残容量表示 ボタン１が押される時間が設定時間よりも短いと、残存容量表示信号を出力する 。

【００２１】 演算手段１１は、Ａ／Ｄコンバータ（図示せず）を内蔵している。Ａ／Ｄコン バータは、充電電流検出回路８と放電電流検出回路９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。演算手段１１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。演算手段１１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７の充電電流と放 電電流とを測定する。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して、残存容量と 絶対容量とを計算する。演算手段１１は、下記の式に示す計算式で、電池の残存 容量を計算する。 残存容量＝（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容量を計算すると、前回に満充電した電池を完全に放電 した絶対容量を１００％とする。

【００２２】 絶対容量は、電池を満充電して完全放電するまでの容量を演算手段１１で計算 する。演算手段１１は、前回の満充電から完全放電までの容量を絶対容量として 記憶し、タイマー３から絶対容量表示信号が出力されると表示部材６に出力する 。

【００２３】 残存容量と絶対容量とを計算した演算手段１１は、図３に示すように、表示部 材６である５個の発光ダイオード５を点灯して残存容量と絶対容量とを表示する 。５個の発光ダイオード５は、残存容量が絶対容量に対して２０％減少すると、 １個の発光ダイオード５を消灯する。絶対容量は、公称容量に対して２０％減少 すると１個の発光ダイオード５を消灯する。すなわち、発光ダイオード５は下記 の状態で容量を表示する。

【００２４】 容量が０％〜２０％のとき…………１個の発光ダイオード点灯 容量が２０％〜４０％のとき………２個の発光ダイオード点灯 容量が４０％〜６０％のとき………３個の発光ダイオード点灯 容量が６０％〜８０％のとき………４個の発光ダイオード点灯 容量が８０％〜１００％のとき……５個の発光ダイオード点灯

【００２５】 図３に示すバッテリーパックは、５個の発光ダイオード５を表示部材６に使用 して容量を表示する。発光ダイオード５を表示部材６に使用する場合、発光ダイ オード５の数を多くして、より正確に残存容量と絶対容量とを表示できる。例え ば、１０個の発光ダイオードを使用することによって、１０％ピッチで残存容量 と絶対容量とを正確に表示できる。表示部材は、発光ダイオードに代わってラン プやメーターも使用できる。さらに、発光ダイオード等の点灯数に代わって、数 値で残存容量と絶対容量とを表示することもできる。

【００２６】 バッテリーパックのマイクロコンピューターは、図４に示すフローチャートで 、残存容量と絶対容量とを表示する。 ［Ｎ１］ 満充電した状態から、放電電流を演算して残存容量を計算する。 ［Ｎ２］ 残容量表示ボタン１が押されたかどうかを判断する。残容量表示ボタ ン１が押されないと、Ｎ１のステップにループする。 ［Ｎ３］ 残容量表示ボタン１が押されると、タイマー３は、残容量表示ボタン １の押された時間が設定時間（Ｔ）をこえたかどうかを判定する。タイマー３の 設定時間（Ｔ）は、例えば、０．５秒〜５秒、好ましくは１秒〜３秒の範囲に設 定する。 ［Ｎ４］ 残容量表示ボタン１を押す時間が、タイマー３の設定時間（Ｔ）より も短いと、タイマー３は残存容量表示信号を出力し、表示部材６は残存容量を表 示する。 ［Ｎ５］ 残容量表示ボタン１を押す時間が、タイマー３の設定時間（Ｔ）以上 であると、タイマー３が絶対容量表示信号を出力して、表示部材６は絶対容量を 表示する。

【００２７】 図５のバッテリーパックのマイクロコンピューター１０は、タイマーに代わっ てカウンター４を内蔵する。カウンター４は、設定時間に残容量表示ボタン１が 押された回数をカウントし、設定時間に残容量表示ボタン１が２回以上押される と、絶対容量表示信号を出力する。このバッテリーパックは、下記のフローチャ ートで残存容量と絶対容量とを表示する。 ［Ｎ１］ 満充電した状態から、放電電流を演算して残存容量を計算する。 ［Ｎ２］ 残容量表示ボタン１が押されたかどうかを判断する。残容量表示ボタ ン１が押されないと、Ｎ１のステップにループする。 ［Ｎ３］ 残容量表示ボタン１が押されると、カウンター４は、設定時間に残容 量表示ボタン１の押された回数をカウントする。 ［Ｎ４］ 設定時間に残容量表示ボタン１を押す回数が、１回であると、カウン ター４は残存容量表示信号を出力して、表示部材６は残存容量を表示する。残容 量表示ボタン１が押された回数をカウントするカウンター４の設定時間は、０． ５秒〜１０秒、好ましくは１〜５秒の範囲に設定される。 ［Ｎ５］ 設定時間に残容量表示ボタン１を押す回数が２回以上であると、カウ ンターは、絶対容量表示信号を出力し、表示部材６で絶対容量を表示する。

【００２８】 以上の実施例は、残容量表示ボタンを１回押すと残存容量を、２回以上押すと 絶対容量を表示する。ただ、この考案のバッテリーパックは、必ずしも、残容量 表示ボタンの押す回数を以上のように設定する必要はない。たとえば、残容量表 示ボタンを２回押すと残存容量を表示し、３回以上押すと絶対容量を表示するよ うにすることもできる。

【００２９】

【考案の効果】

この考案のバッテリーパックは、残容量表示ボタンを押す状態を変えて、表示 手段でもつて、残存容量と絶対容量の両方を表示できる。このため、使用するに したがって絶対容量の減少したバッテリーパックの実際の使用時間を正確に表示 できる特長がある。それは、残存容量のみでなく、満充電して完全放電するまで の電池の絶対容量も表示できるからである。

【００３０】 さらに、この考案のバッテリーパックの特筆すべき特長は、表示手段を簡素化 して、安価に多量生産できることにある。それは、残容量表示ボタンを押す状態 を変更して残存容量と絶対容量の表示を切り換えるので、単一の表示部材でもっ て残存容量と絶対容量の両方を表示でき、さらに、単一の残容量表示ボタンを使 用して、残存容量と絶対容量とを表示できるからである。したがって、表示手段 の回路を著しく簡素化できることに加えて、表示部材と残容量表示ボタンとに使 用する電子部品点数を少なくでき、組立工数と部品コストとを低減して安価に多 量生産できる。

【００３１】 さらにまた、この考案のバッテリーパックは、残容量表示ボタンを押す状態を 変更して残存容量と絶対容量とを表示するので、複雑な操作を必要とせず、極め て簡単な操作で残存容量と絶対容量とを表示できる特長も実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】残存容量を表示する従来のバッテリーパックを
示すブロック線図

【図２】この考案のバッテリーパックの一例を示す斜視
図

【図３】残存容量と絶対容量とを表示するバッテリーパ
ックを示すブロック線図

【図４】図３に示すバッテリーパックが残存容量と絶対
容量とを表示するフローチャート図

【図５】残存容量と絶対容量とを表示するバッテリーパ
ックを示すブロック線図

【符号の説明】

１…残容量表示ボタン ２…表示手段 ３…タイマー ４…カウンター ５…発光ダイオード ６…表示部材 ７…二次電池 ８…充電電流検出回路 ９…放電電流検出回路 １０…マイクロコンピューター １１…演算手段

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 残容量表示ボタン(1)を押すと、表示手
   段(2)に電池の残存容量が表示されるように構成された
   バッテリーパックにおいて、 表示手段(2)が、残容量表示ボタン(1)の連続押し時間を
   計測し、残容量表示ボタン(1)の押し時間が設定時間以
   上であると絶対容量表示信号を出力するタイマー(3)を
   備えており、タイマー(3)が絶対容量表示信号を出力す
   ると、表示手段(2)でもって電池の絶対容量を表示する
   ように構成されたことを特徴とする容量表示機能付のバ
   ッテリーパック。
2. 【請求項２】 残容量表示ボタン(1)を押すと、表示手
   段(2)に電池の残存容量が表示されるように構成された
   バッテリーパックにおいて、 表示手段(2)が、設定時間内に残容量表示ボタン(1)の押
   された回数をカウントし、設定時間に残容量表示ボタン
   (1)が設定回数以上押されると絶対容量表示信号を出力
   するカウンター(4)を備えており、カウンター(4)が絶対
   容量表示信号を出力すると、表示手段(2)でもって電池
   の絶対容量を表示するように構成されたことを特徴とす
   る容量表示機能付のバッテリーパック。