JPH08504507A - 充電状態表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、電気器具内の電池（Ｂ）の充電状態を表示するための回路構成を提供する。本回路構成は、ヒステリシスを有し電池電圧（ＵＢ）を検出するための電圧コンパレータ（Ｋ）と、上記電圧コンパレータ（Ｋ）によって駆動される発振器（Ｓ１、Ｃ１、Ｒ５）と、表示装置（ＬＣＤ）とを備えている。上記発振器は、上記電圧が第１のしきい値電圧より高い場合に発振して上記表示装置（ＬＣＤ）を活動状態にスイッチさせる。上記発振器は、上記電圧が第２のしきい値電圧より低い場合に発振を阻止されて上記表示装置（ＬＣＤ）を受動状態にスイッチさせる。

Description

【発明の詳細な説明】 充電状態表示装置 本発明は、例えば電池給電式シェービング装置のような電気器具内の一次電池 もしくは二次電池（再充電可能な蓄電池）の充電状態表示装置のための回路構成 に関する。 電気器具の動作中の電池の充電状態を１もしくは数段階で検出し、この充電状 態を恒久的にもしくは間欠的に表示する、及び／または電気器具の電源を切った 後に指定された充電状態を表示するような電圧依存電池監視装置が知られている 。 電気器具の電源を切った後に数段階で充電状態を恒久的に表示する表示装置は 、高度な技術的複雑さ（マイクロコントローラ）を必要とし、従って高価である 。一方、安価な表示装置は、電気器具の電源を切った後に恒久的に表示させよう とすると電池から大きい電流を引き出すために、そのような表示は短時間に限ら れる。 本発明の目的は、簡単且つ安価な構造であり、電気器具の電源を切った後に接 続しても電池から低電流しか引き出さないので、電気器具を電池に接続したまま とすることができる充電状態表示装置のための回路構成を提供することである。 この目的は、請求項１に記載の特色によって達成される。 特に有利なことには、この回路構成は、表示装置の受動的な状態において目に 見える記号が印刷されている表示装置として役立ち、蓄電池（二次電池）が再充 電の必要があること、もしくは電池（一次電池）が交換の必要があることをユー ザに対して知らせる液晶表示装置（ＬＣＤ）を使用することができる。 さらなる有利な実施例は従属請求項及び以下の説明に記載されている。 以下に添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。 図１は、本発明の一実施例を示す。 図２は、受動状態で可視の液晶表示装置上の印影の例を示す。 図３は、図１の回路構成内の信号波形を示す。 図１において、電圧コンパレータＫは、電池Ｂに並列に接続されている２つの 抵抗Ｒ１／Ｒ２からなる分圧回路の接合点に接続されている。この電池Ｂは、例 えば電気シェービング装置の２セル蓄電池である。コンパレータＫは、参照電圧 及び出力ドライバを有するシュミットトリガからなる市販の構成要素（電圧検出 器）である。分圧回路Ｒ１／Ｒ２は、電池電圧ＵＢを分割してコンパレータＫに 適合する値まで低下させる。コンパレータＫの出力は抵抗Ｒ３を通して電池Ｂの 正極に接続され、減結合用ダイオードＤ２を通して発振器に接続され、そして抵 抗Ｒ４及びダイオードＤ１から形成されている直列回路構成を通して入力にフィ ードバックされている。 発振器は、反転出力を有するシュミットトリガＳ１と、シュミットトリガＳ１ の出力と入力との間に挿入されている抵抗Ｒ５と、シュミットトリガＳ１の入力 と参照電位（電池Ｂの負極）との間に接続されているコンデンサＣ１とからなっ ている。 発振器の出力Ａは、表示装置の第１の端子（本実施例では液晶表示装置（ＬＣ Ｄ））と、反転出力を有するシュミットトリガＳ２を通してＬＣＤ装置の第２の 端子とに接続されている。ＬＣＤ装置の端子に直列に接続されているコンデンサ Ｃ２は、ＬＣＤが受動状態にある時に印加される許容し難い高い直流電圧を減結 合するのに投立っている。 ２セル蓄電池の電池電圧ＵＢは、電池が完全に充電されている場合には約2.7 乃至2.8Ｖである。電池電圧ＵＢが、例えば2.5Ｖのような第１のしきい値電圧Ｕ Ｂ１より高い限り、電池Ｂは「十分な容量を使用可能」な充電状態にある。電池 電圧ＵＢが、例えば2.3Ｖのような第２のしきい値電圧ＵＢ２より低い値まで低 下すると（これを「低充電」と呼ぶ）、これは電池がその容量の10乃至20％まで 放電したことを意味する。電圧がこの「低充電」状態以下に低下したことをユー ザに警告することは特に有利である。 第１のしきい値電圧ＵＢ１より上では、コンパレータＫの出力は「高」レベル （正電位）であり、シュミットトリガＳ１、抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ１からな る発振器が発振する。図３ａに示す信号は、発振器の出力Ａの波形であり、図３ ｂに示す信号はシュミットトリガＳ２の出力Ｃの波形である。従ってＬＣＤ装置 は図３ｃに示す交流電圧で駆動され、活動状態にスイッチされる。 電池電圧ＵＢが第２のしきい値ＵＢ２（２．３Ｖ）以下に低下すると、コンパ レータＫの出力は「高」レベルから「低」レベル（参照電位）へ移行し、発振器 の発振が停止してその出力Ａには直流電圧ＵＢが現れる。シュミットトリガＳ２ の出力ＣにはＯ電位（「低」＝参照電位）が現れる。コンデンサＣ２が挿入され ていない場合には、電池電圧がＬＣＤ装置に印加されてＬＣＤを破壊する恐れが ある。この危険性を排除するためにコンデンサＣ２を挿入し、このようにして形 成された容量性分圧回路を通してＬＣＤに加わる直流電圧を許容できる大きさに 低下させているのである。Ｃ２の容量は次のようにして決定される。 Ｃ２＝（ＵＢ／ＵＬＣＤ）・ＣＬＣＤ ここに、Ｃ２は直列コンデンサの容量であり、ＵＢは電池電圧であり、ＵＬＣＤ はＬＣＤに許容される静的直流電圧であり、そしてＣＬＣＤはＬＣＤ表面の容量 である。 ＬＣＤはその受動状態にあり、ＬＣＤ上に印刷された例えば図２に示すような プラグ記号が見えるようになり、電池が再充電もしくは交換の必要があることを ユーザに警告する。 電池Ｂが再充電される際に、電池電圧ＵＢが上側の、即ち第１のしきい値電圧 ＵＢ１（2.5Ｖ）に到達するまでは、抵抗Ｒ４及びダイオードＤ１によって生ず るヒステリシスがコンパレータＫをその他方の状態へスイッチさせなくする。そ のため、十分な容量が再び使用可能になるレベルに電池Ｂが充電されるまで、Ｌ ＣＤ装置はその活動状態（この状態になると図２に示すプラグ記号は最早見えな くなる）を再開することは許されない。 電力消費が極めて低いことから、本回路構成は電気器具の全ての動作状態の下 で（及び電気器具の電源が切られている時にも）電池に接続したままにすること ができ、従ってユーザは常時電池の充電状態を知ることができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１１月２８日 【補正内容】 明細書 充電状態表示装置 本発明は、例えば電池給電式シェービング装置のような電気器具内の一次電池 もしくは二次電池（再充電可能な蓄電池）の充電状態表示装置のための回路構成 に関する。 電気器具の動作中の電池の充電状態を１もしくは数段階で検出し、この充電状 態を恒久的にもしくは間欠的に表示する、及び／または電気器具の電源を切った 後に指定された充電状態を供給するような電圧依存電池監視装置が知られている 。 電気器具の電源を切った後に数段階で充電状態を恒久的に表示する表示装置は 、高度な技術的複雑さ（マイクロコントローラ）を必要とし、従って高価である 。一方、安価な表示装置は、電気器具の電源を切った後に恒久的に表示させよう とすると電池から大きい電流を引き出すために、そのような表示は短時間に限ら れる。 更に、1990年８月20日付ＥＤＮ誌（Electrical Design News，Vol.35，No.17 ，Newton，MA，US，pp 151）から、電池電圧を分圧回路へ印加し、この分圧回路 から取り出した電圧をマイクロコントローラ入力へ供給する表示装置が知られて いる。このマイクロコントローラは、他の電圧値をも受信してヒステリシスを有 するコンパレータを構成し、また適用可能な場合には表示装置として投立つ発光 ダイオードを動作させる外部発振周波数を供給する。この表示装置は、電池電圧 が臨界値まで低下すると活動にされる。この従来装置は、表示装置をこの外部発 振周波数で間欠的に動作させることによって、表示装置の電力消費を低下させて いる。 本発明の目的は、簡単且つ安価な構造であり、電気器具の電源を切った後に接 続しても電池から低電流しか引き出さないので、電気器具を電池に接続したまま とすることができる充電状態表示装置のための回路構成を提供することである。 この目的は、請求項１に記載の特色によって達成される。 特に有利なことには、この回路構成は、表示装置の受動的な状態で目に見える 記号が印刷されている表示装置として役立ち、蓄電池（二次電池）が再充電の必 要があること、もしくは電池（一次電池）が交換の必要があることをユーザに対 して知らせる液晶表示装置（ＬＣＤ）を使用することができる。 さらなる有利な実施例は従属請求項及び以下の説明に記載されている。 以下に添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。 図１は、本発明の一実施例を示す。 図２は、受動状態で可視の液晶表示装置上の印影の例を示す。 図３は、図１の回路構成内の信号波形を示す。 図１において、電圧コンパレータＫは、電池Ｂに並列に接続されている２つの 抵抗Ｒ１／Ｒ２からなる分圧回路の接合点に接続されている。この電池Ｂは、例 えば電気シェービング装置の２セル蓄電池である。コンパレータＫは、参照電圧 及び出力ドライバを有するシュミットトリガからなる市販の成分（電圧検出器） である。分圧回路Ｒ１／Ｒ２は、電池電圧ＵＢを分割してコンパレータＫに適合 する値まで低下させる。コンパレータＫの出力は抵抗Ｒ３を通して電池Ｂの正極 に接続され、減結合用ダイオードＤ２を通して発振器に接続され、そして抵抗Ｒ ４及びダイオードＤ１から形成されている直列回路構成を通して入力にフィード バックされている。 発振器は、反転出力を有するシュミットトリガＳ１と、シュミットトリガＳ１ の出力と入力との間に挿入されている抵抗Ｒ５と、シュミットトリガＳ１の入力 と参照電位（電池Ｂの負極）との間に接続されているコンデンサＣ１とからなっ ている。 発振器の出力Ａは、表示装置の第１の端子（本実施例では液晶表示装置（ＬＣ Ｄ））と、反転出力を有するシュミットトリガＳ２を通してＬＣＤ装置の第２の 端子とに接続されている。ＬＣＤ装置の端子に直列に接続されているコンデンサ Ｃ２は、ＬＣＤが受動状態にある時に印加される許容し難い高い直流電圧を減結 合するのに投立っている。 ２セル蓄電池の電池電圧ＵＢは、電池が完全に充電されている場合には約2.7 乃至2.8Ｖである。電池電圧ＵＢが、例えば2.5Ｖのような第１のしきい値電圧Ｕ Ｂ１より高い限り、電池Ｂは「十分な容量を使用可能」な充電状態にある。電池 電圧ＵＢが、例えば2.3Ｖのような第２のしきい値電圧ＵＢ２より低い値まで低 下すると（これを「低充電」と呼ぶ）、これは電池がその容量の10乃至20％まで 放電したことを意味する。電圧がこの「低充電」状態以下に低下したことをユー ザに警告することは特に有利である。 第１のしきい値電圧ＵＢ１より上では、コンパレータＫの出力は「高」レベル （正電位）であり、シュミットトリガＳ１、抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ１からな る発振器が発振する。図３ａに示す信号は、発振器の出力Ａの波形であり、図３ ｂに示す信号はシュミットトリガＳ２の出力Ｃの波形である。従ってＬＣＤ装置 は図３ｃに示す交流電圧で駆動され、活動状態にスイッチされる。 電池電圧ＵＢが第２のしきい値ＵＢ２（2.3Ｖ）以下に低下すると、コンパレ ータＫの出力は「高」レベルから「低」レベル（参照電位）へ移行し、発振器の 発振が停止してその出力Ａには直流電圧ＵＢが現れる。シュミットトリガＳ２の 出力ＣにはＯ電位（「低」＝参照電位）が現れる。コンデンサＣ２が挿入されて いない場合には、電池電圧がＬＣＤ装置に印加されてＬＣＤを破壊する恐れがあ る。この危険性を排除するためにコンデンサＣ２を挿入し、このようにして形成 された容量性分圧回路を通してＬＣＤに加わる直流電圧を許容できる大きさに低 下させているのである。Ｃ２の容量は次のようにして決定される。 Ｃ２＝（ＵＢ／ＵＬＣＤ）・ＣＬＣＤ ここに、Ｃ２は直列コンデンサの容量であり、ＵＢは電池電圧であり、ＵＬＣＤ はＬＣＤに許容される静的直流電圧であり、そしてＣＬＣＤはＬＣＤ表面の容量 である。 ＬＣＤはその受動状態にあり、ＬＣＤ上に印刷された例えば図２に示すような プラグ記号が見えるようになり、電池が再充電もしくは交換の必要があることを ユーザに警告する。 電池Ｂが再充電される際に、電池電圧ＵＢが上側の、即ち第１のしきい値電圧 ＵＢ１（2.5Ｖ）に到達するまでは、抵抗Ｒ４及びタイオードＤ１によって生ず るヒステリシスがコンパレータＫをその他方の状態へスイッチさせなくする。そ のため、十分な容量が再び使用可能になるレベルに電池Ｂが充電されるまで、Ｌ ＣＤ装置はその活動状態を再開する（この状態になると図２に示すプラグ記号は 最早見えなくなる）ことが許されない。 電力消費が極めて低いことから、本回路構成は電気器具の全ての動作状態の下 で（及び電気器具の電源が切られている時にも）電池に接続したままにすること ができ、従ってユーザは常時電池の充電状態を知ることができる。 請求の範囲 (1)電気器具内の電池（Ｂ）の充電状態を表示する回路構成において、上記回路 回路構成はヒステリシスを有し電池電圧（ＵＢ）を検出するための電圧コンパレ ータ（Ｋ）、並びに上記電圧コンパレータ（Ｋ）によって駆動される発振器（Ｓ １、Ｃ１、Ｒ５）と、表示装置（ＬＣＤ）とを含み、上記発振器は上記電圧が第 １のしきい値電圧より高い場合に発振して上記表示装置（ＬＣＤ）を活動状態に スイッチさせ、上記発振器は上記電圧が第２のしきい値電圧より低い場合に発振 を阻止されて上記表示装置（ＬＣＤ）を受動状態にスイッチさせ、上記第１のし きい値電圧の絶対値は上記第２のしきい値の絶対値より大きいことを特徴とする 回路構成。 (2)上記電圧コンパレータ（Ｋ）の入力は電池（Ｂ）と並列回路構成の分圧回路 （Ｒ１／Ｒ２）の接合点に接続され、上記電圧コンパレータ（Ｋ）の出力は第１ の抵抗（Ｒ３）を通して電池（Ｂ）の一方の極（正極）に接続されていることを 特徴とする請求項１に記載の回路構成。 (3)上記電圧コンパレータ（Ｋ）の上記ヒステリシスは、上記コンパレータの出 力から上記コンパレータの入力へフィードバックされている第２の抵抗（Ｒ４） 及び第１のダイオード（Ｄ１）からなる直列回路構成によって発生されることを 特徴とする請求項１に記載の回路構成。 (4)上記発振器は、反転出力（Ａ）を有する第１のシュミットトリガ（Ｓ１）と 、出力と入力との間に挿入されているフィードバック抵抗（Ｒ５）と、その入力 と電池（Ｂ）の他方の極即ち参照電位との間に接続されている第１のコンデンサ （Ｃ１）とからなることを特徴とする請求項１に記載の回路構成。 (5)上記発振器の出力（Ａ）は、上記表示装置（ＬＣＤ）の第１の端子と、反転 出力（Ｃ）を有する第２のシュミットトリガ（Ｓ２）を通して上記表示装置（Ｌ ＣＤ）の第２の端子の両方に印加されることを特徴とする請求項１もしくは請求 項４に記載の回路構成。 (6)上記電圧コンパレータ（Ｋ）の出力と上記発振器の入力とは、第２のダイオ ード（Ｄ２）を通して互いに減結合されていることを特徴とする請求項１に 記載の回路構成。 (7)上記表示装置（ＬＣＤ）は液晶表示装置であることを特徴とする請求項１に 記載の回路構成。 (8)第２のコンデンサ（Ｃ２）が上記表示装置（ＬＣＤ）の端子と直列に接続さ れていることを特徴とする請求項７に記載の回路構成。 (9)上記表示装置（ＬＣＤ）上には記号が印刷されており、上記記号は表示装置 の受動状態において可視であることを特徴とする請求項１もしくは請求項７に記 載の回路構成。 (10)上記電池へのその接続は、上記電気器具が遮断された後にも常に維持されて いることを特徴とする請求項１に記載の回路構成。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 (1)電気器具内の電池（Ｂ）の充電状態を表示する回路構成において、ヒステリ シスを有し電池電圧（ＵＢ）を検出するための電圧コンパレータ（Ｋ）と、上記 電圧コンパレータ（Ｋ）によって駆動される発振器（Ｓ１、Ｃ１、Ｒ５）と、表 示装置（ＬＣＤ）とを備え、上記発振器は上記電圧が第１のしきい値電圧より高 い場合に発振して上記表示装置（ＬＣＤ）を活動状態にスイッチさせ、上記発振 器は上記電圧が第２のしきい値電圧より低い場合に発振を阻止されて上記表示装 置（ＬＣＤ）を受動状態にスイッチさせる回路構成。 (2)上記電圧コンパレータ（Ｋ）の入力は電池（Ｂ）と並列回路構成の分圧回路 （Ｒ１／Ｒ２）の接合点に接続され、上記電圧コンパレータ（Ｋ）の出力は第１ の抵抗（Ｒ３）を通して電池（Ｂ）の一方の極（正極）に接続されていることを 特徴とする請求項１に記載の回路構成。 (3)上記電圧コンパレータ（Ｋ）の上記ヒステリシスは、上記コンパレータの出 力から上記コンパレータの入力へフィードバックされている第２の抵抗（Ｒ４） 及び第１のダイオード（Ｄ１）からなる直列回路構成によって発生されることを 特徴とする請求項１に記載の回路構成。 (4)上記発振器は、反転出力（Ａ）を有する第１のシュミットトリガ（Ｓ１）と 、入力と出力との間に挿入されているフィードバック抵抗（Ｒ５）と、その入力 と電池（Ｂ）の他方の極（参照電位）との間に接続されている第１のコンデンサ （Ｃ１）とからなることを特徴とする請求項１に記載の回路構成。 (5)上記発振器の出力（Ａ）は、上記表示装置（ＬＣＤ）の第１の端子と、反転 出力（Ｃ）を有する第２のシュミットトリガ（Ｓ２）を通して上記表示装置（Ｌ ＣＤ）の第２の端子とに印加されることを特徴とする請求項１もしくは請求項４ に記載の回路構成。 (6)上記電圧コンパレータ（Ｋ）の出力と上記発振器の入力とは、第２のダイオ ード（Ｄ２）を通して減結合されていることを特徴とする請求項１に記載の回路 構成。 (7)上記表示装置（ＬＣＤ）は液晶表示装置であることを特徴とする請求項１に 記載の回路構成。 (8)第２のコンデンサ（Ｃ２）が上記表示装置（ＬＣＤ）の端子と直列に接続さ れていることを特徴とする請求項７に記載の回路構成。 (9)上記表示装置（ＬＣＤ）上には記号が印刷されており、上記記号は表示装置 の受動状態において可視であることを特徴とする請求項１もしくは請求項７に記 載の回路構成。 (10)上記電池へのその接続は、上記電気器具が遮断された後にも常に維持されて いることを特徴とする請求項１に記載の回路構成。