(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子エネルギー蓄積器を備えた電子機器における状態「エネルギー蓄積器は消耗している」を指示するための方法において、
（ａ）電子エネルギー蓄積器（ＡＫＫ）の放電フェーズの間、該エネルギー蓄積器（ＡＫＫ）の放電電圧曲線（ＥＳＫ）の放電電圧の２階微分値（ＫＲＵ）の実際値（ＩＫＷ）を線形回帰によって求め、
（ｂ）求められた実際値（ＩＫＷ）を、前以って定められている放電電圧の２階微分値（ＫＲＵ）の目標値（ＳＫＷ）と比較し、
（ｃ）前記実際値（ＩＫＷ）の絶対値が、前記目標値（ＳＫＷ）を上回る時、状態「エネルギー蓄積器は消耗している」を指示する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記放電電圧の２階微分値（ＫＲＵ）の実際値（ＩＫＷ）を規則的な時間間隔において連続的に求める請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記放電電圧の２階微分値（ＫＲＵ）の実際値（ＩＫＷ）の算出を、前以て決められた所定値である電圧値（Ｕｋｒ）を下回って漸く開始するようにする請求項１または２項記載の方法。
【請求項４】
電子エネルギー蓄積器が蓄電池である、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
電子エネルギー蓄積器がバッテリーである、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
電子機器がコードレス移動機（ＭＴｍｅ）である、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
状態「エネルギー蓄積器は消耗している」を指示するための、電子エネルギー蓄積器を備えた電子機器において、
（ａ）前記電子エネルギー蓄積器（ＡＫＫ）の放電フェーズの間、該エネルギー蓄積器（ＡＫＫ）の放電電圧曲線（ＥＳＫ）の放電電圧の２階微分値（ＫＲＵ）の実際値（ＩＫＷ）を線形回帰によって求めるための第１の手段（ＳＰＥ，ＭＴＥ，ＥＭＭ）を備え、
（ｂ）前以て決められた、前記放電電圧の２階微分値（ＫＲＵ）の目標値（ＳＫＷ）が記憶されているメモリ（ＳＰ）を備え、
（ｃ）前記第１の手段（ＥＭＭ）と前記メモリ（ＳＰ）とに接続されていて、前記実際値（ＩＫＷ）を前記目標値（ＳＫＷ）と比較する、データを比較するための第２の手段（ＶＧＭ）を備え、
（ｄ）前記第２の手段（ＶＧＭ）と指示装置（ＡＥ）とに接続されていて、前記実際値（ＩＫＷ）の絶対値が前記目標値（ＳＫＷ）を上回るとき、状態「エネルギー蓄積器は消耗している」を指示する、データを指示するための第３の手段（ＡＺＳ）
を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
前記第１ないし第３の手段（ＳＰＥ，ＭＴＥ，ＥＭＭ，ＶＧＭ，ＡＺＳ）および前記メモリ（ＳＰ）はマイクロコントローラ（ＺＳ，μＣ）に集積されかつ実装されている
請求項７記載の電子機器。
【請求項９】
前記第１の手段（ＳＰＥ，ＭＴＥ，ＥＭＭ）は、前記放電電圧の２階微分値（ＫＲＵ）の実際値（ＩＫＷ）が規則的な時間間隔において連続的に求められるように構成されている
請求項７または８記載の電子機器。
【請求項１０】
前記第１の手段（ＳＰＥ，ＭＴＥ，ＥＭＭ）は、前記放電電圧の２階微分値（ＫＲＵ）の実際値（ＩＫＷ）の算出が前以て決められた所定値である電圧値（Ｕｋｒ）を下回った際に漸く開始されるように構成されている
請求項７から９までのいずれか１項記載の電子機器。
【請求項１１】
前記電子エネルギー蓄積器は蓄電池（ＡＫＫ）として形成されている
請求項７から１０までのいずれか１項記載の電子機器。
【請求項１２】
前記電子エネルギー蓄積器はバッテリーとして形成されている
請求項７から１０までのいずれか１項記載の電子機器。
【請求項１３】
前記電子機器はコードレス移動機（ＭＴｍｅ）である、請求項７から１２までのいずれか１項記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
電子エネルギー蓄積器（例えばバッテリーまたは蓄電池）と状態「エネルギー蓄積器は消耗している」を指示するための手段（例えばディスプレイ、ベル等）とを備えた電子機器は例えば移動遠隔通信機器（無線機）である。この場合移動遠隔通信機器は、周波数および／または時分割多重方法または符号多重方法に基づいておりかつ蓄電池またはバッテリーを介して電気エネルギーが供給される。
【０００２】
【数１】
即ち、例えば、ＤＥＣＴ−／ＧＡＰ標準（Digital European Cordless Telecommunication）に従ったコードレス移動機（（１）：Nachrichtentechniki Elektronik ４２（１９９２），１月／２月，No．１，ベルリン、ドイツ連邦共和国、U．Pilger著“Struktur des DECT−Standards”，第２３ないし２９頁；（２）：Philips Telecommunication Review，vol．４９，No．３，１９９１年９月、R．Mulder著“DECT-Universal Cordless Access System”，第６８ないし７３頁／Generic Access Profile；参考ETST-Publikation prETS 300 444，１９９５年４月、最終ドラフト、ETST，FR参照）またはＧＳＭ標準
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【０００３】
【数２】
第１図には、印刷物Components ３１（１９９３）、第６冊、第２１５ないし２１８頁の
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から出発して、例えばシーメンス社のコードレス電話「Ｇｉｇａｓｅｔ  ９５１／９５２」（Siemens−Scnurlostelefon “Gigaset 951/952”）（telecom report １６（１９９３）、第１冊、第２６および２７頁参照）において使用されるコードレス移動機ＭＴの基本回路構成が示されている。
【０００４】
この回路構成は、無線部ＦＫＴと、バーストモードコントローラＢＭＣとして構成されている信号制御部ＳＳＴとＣｏｄｅｃおよびＡＤ／ＤＡ変換器として構成されている信号変換部ＳＵＴとを有する信号処理装置ＳＶＥと、クロック発生器ＴＧと、マイクロコントローラμｃとして構成されている中央制御部ＺＳと、キーボードＴＡと指示装置ＡＥと受話器ＨＫとマイクロホンＭＦと呼び出し音ベルＴＲＫとを備えたユーザインターフェイスＢＯＦに対するＢＯＦインターフェースＢＳＳと、蓄電池（Ａｋｋｕ）を備えた給電部ＳＶとから成っている。これら構成要素は図示のように相互に接続されている。このような構成の回路の基本動作は、例えば、冒頭に挙げた印刷物Components ３１（１９９３）、第６冊、第２１５ないし２１８頁に記載されている。
【０００５】
蓄電池ＡＫＫの代わりに、バッテリーをコードレス移動機ＭＴに対するエネルギー蓄積器として使用することもできる。このバッテリーは、蓄積されたエネルギーが消耗すると、充電ステーションＬＳＴにおいて充電可能な蓄電池とは異なって、新しいバッテリーと交換される。
【０００６】
蓄電池ＡＫＫを充電するために、移動機ＭＴは充電ステーションＬＳＴと共に、移動機ＭＴの蓄電池ＡＫＫが例えばＷＯ９４／１０７８２号から公知の方法に従って充電されるように１つの機能ユニットを形成している。
【０００７】
移動機ＭＴがこのような充電後比較的長い時間間隔にわたって作動しかつそのために蓄電池ＡＫＫの容量が殆ど消耗されると、蓄電池作動される電気機器において一般にそうであるように、状態「蓄電池は消耗している（Low Bat)」が指示される。その際指示は、移動機ＭＴの指示装置（ディスプレイ）ＡＥにおける蓄電池シンボルの表示によって光学的におよび／または移動機ＭＴの呼び出し音ベルＴＲＫを介して指示を送出することによって音響的に実現することができる。その際蓄電池シンボルの表示も、指示トーンの送出も、移動機ＭＴの利用者に対して、移動機が状態「蓄電池は空」に達するまでにまだ残留作動時間を有し、移動機ＭＴの利用者がこの時間を場合によっては通信伝送（状態「蓄電池は消耗している（Low Bat）」が指示されているにも拘わらず、通話の続行）のために使用することができるように適時に行われる。他方において、蓄電池シンボルの表示も、指示トーンの送出も、早すぎて行うことは許されない。というのは、早すぎる指示を移動機ＭＴの利用者が移動機の総作動時間（例えば総通話時間）に関して誤って解釈する可能性があるからである。それ故に、利用者にとって容認できる、移動機ＭＴの正確に選定された残留作動時間（例えば１０分）を厳守することが望まれている。
【０００８】
この要求を満たすために、例えばＧｉｇａｓｅｔ ９５１／９５２の場合のように、蓄電池ＡＫＫから供給される蓄電池電圧が例えば１．１５Ｖの値を前以て決められた時間の間下回ったときに、状態「蓄電池は消耗している」が指示されるようにすることが公知である。前以て決められた時間の間電圧値（１．１５Ｖ）を下回まわることは電圧領域によって定められる。
【０００９】
この手法は、複数の蓄電池ＡＫＫ、所謂蓄電池パック（Akkupacks）が使用される移動機では、蓄電池パックの値が蓄電池電圧に関して狭い許容範囲を持っていることに基づいて十分である。
【００１０】
しかし市販のＭｉｇｎｏｎ蓄電池が移動機に使用されると、Ｍｉｇｎｏｎ蓄電池から供給される蓄電池電圧が前以て決められた値ＵＬＢ（ＵＬｏｗ  Ｂａｔ＝状態「蓄電池は消耗している（Low Bat）」が指示される電圧値Ｕ）をＵＬＢ電圧領域を以て（前以て決められた時間の間電圧値ＵＬＢを下回まわること）下回るとき、状態「Ｍｉｇｎｏｎ蓄電池は消耗している」が指示される。この状況を第２図に基づいて説明する。
【００１１】
第２図には、異なった製造業者のＭｉｇｎｏｎ蓄電池の３つの放電電圧経過（１），（２），（３）およびこれら放電電圧経過（１），（２），（３）に属する３つの斜線が施された領域［１］，［２］，［３］が示されている。斜線が施された領域［１］，［２］，［３］は、状態「蓄電池は消耗している」の検出（指示）後のＭｉｇｎｏｎ蓄電池の残留作動時間、即ち第１の残留作動時間（例えば残留通話時間）ＲＢＺ１、第２の残留作動時間ＲＢＺ２および第３の残留作動時間ＲＢＺ３を表している。第１の残留作動時間ＲＢＺ１は第１の形式の蓄電池（１）に対して例えば最適に（正確な選定および利用者の容認）調整設定されている（ＵＬＢ電圧領域を時間的に最適に通過する）。第２の残留作動時間ＲＢＺ２は長すぎる。というのは、第２の形式の蓄電池（２）の比較的低い電圧レベルに基づいて、ＵＬＢ電圧領域を著しく緩慢に通過するからである。第３の残留作動時間ＲＢＺ３は短かすぎる。というのは、第３の形式の蓄電池（３）の比較的高い電圧レベルに基づいて、ＵＬＢ電圧領域を著しく迅速に通過するからである。
【００１２】
電圧レベルは温度に極めて著しく依存しているので、蓄電池のパック（蓄電池パック）が種々異なる周囲温度において放電されるとき、同じ効果が発生する。
【００１３】
ヨーロッパ特許出願公開第０５５５０１２号公報から、エネルギー蓄積器において、該エネルギー蓄積器と給電すべき電気機器との間の給電接続の中断までに利用可能な全エネルギーを最大化する（依然残っている残留エネルギーの最小化）ようにする、エネルギー蓄積器（例えばバッテリーまたは蓄電池）の放電を指示するための方法が公知である。エネルギー蓄積器は例えば、リチウムエネルギー蓄積器、ニッケル・カドミニウムエネルギー蓄積器またはメタルハイブリッドエネルギー蓄積器とすることができる。エネルギー蓄積器の放電の指示のために、エネルギー蓄積器電圧の、時間に関する変化（勾配ｄｖ／ｄｔの計算）から得られる充電状態が突き止められる。付加的に、勾配の、時間に関する変化（曲率ｄ／ｄｔ（ｄｖ／ｄｔ）の計算）を求めることもできる。
【００１４】
米国特許第５１６６６２３号明細書から、エネルギー蓄積器（バッテリー）の放電状態を指示するための方法が公知であり、ここではエネルギー蓄積器の放電フェーズの間、前以て決められた時点においてその都度、エネルギー蓄積器の放電曲線の勾配を指示する特性量が、勾配に関連した実際値の形において求められる。これに続いて、このようにして求められた勾配が相互に比較される。この比較結果に依存して、状態「使用済み（ＵＳＥＤ）」、「空（ＥＭＰＴＹ）］および「一杯（ＦＵＬＬ）」が指示される。この場合、状態「エネルギー蓄積器は消耗している」に匹敵する状態「空」は、求められた勾配値がその前に求められた勾配値より大きいかないし勾配が上昇したときに指示される。
【００１５】
米国特許第５４３２４５２号明細書ないしヨーロッパ特許出願公開第０５８２５２７号公報から、バッテリーのエレメントの障害を検出するための装置が公知であって、ここではバッテリーの放電電圧曲線の２次導関数がしきい値と比較される。２次導関数がこの前以て決められたしきい値を上回ると、「バッテリーのエレメントの障害が生じている」という指示が行われる。
【００１６】
本発明の基礎としている課題は、電気エネルギーを蓄積するための蓄積器（電子エネルギー蓄積器）を備えた電子機器において、状態「エネルギー蓄積器は消耗している」を、蓄積されたエネルギーを最適にかつ種々様々な形式のエネルギー蓄積器および／または種々異なった作動条件に対して標準化された手法で利用できるように早過ぎもなく遅すぎもなく指示することである。
【００１７】
この課題は、請求項１の特徴および請求項７の特徴によって解決される。
【００１８】
本発明が基礎としている思想は次の点にある：電子エネルギー蓄積器、例えば蓄電池またはバッテリーを備えた電子機器、例えばコードレス移動機において、状態「エネルギー蓄積器は消耗している」を、エネルギー蓄積器の放電フェーズにおける、放電曲線の曲率、即ちエネルギー放電曲線の勾配の時間的な変化を表す実際値の形において、早過ぎもせず、遅すぎもせずに指示する。このことは、エネルギー蓄積器の放電電圧経過の曲率を、例えば連続的して規則的に（請求項２もしくは請求項９）計算しかつ実際値と目標値とを比較することによって行うのである。このようにして、エネルギー蓄積器の形式および周囲温度に無関係に、エネルギー蓄積器（例えば蓄電池）ないし電子機器（例えばコードレス移動機）は近似的に常に同じ残留作動時間を有することが保証されている。
【００１９】
上述の計算および比較は、電子機器のマイクロコントローラにおいて有利にはソフトウェア支援されて行われる。しかしハードウェアによる実施も可能である。
【００２０】
計算の際、エネルギー蓄積器の放電電圧曲線の「電圧屈曲部」における曲率は、曲率は放電電圧経過のその都度の電圧レベルに無関係に常に同じであるという事実が利用される。
【００２１】
その際計算は、線形回帰によって行われる。これにより、機器に使用されているエネルギー蓄積器の放電電圧経過を正確に知っておく必要がないという利点が得られる。
【００２２】
計算を比較的長い時間間隔にわたって実施しないですむようにするために、このことは、請求項３もしくは請求項１１に記載のように、放電電圧曲線が前以て決められた電圧値を下回ったときようやくスタートするようにする。
【００２３】
本発明の有利な実施例は、従属請求項に記載されている。
【００２４】
本発明の実施例を第３図ないし第５図に基づいて説明する。その際：
第３図は、第１図から出発して、状態「蓄電池は消耗している」を検出するための手段を備えた、変形された、拡大コードレス移動機を示し、
第４図は、第３図の検出手段の構成を示し、
第５図は、第３図の蓄電池の放電電圧経過を示している。
【００２５】
第３図には、第１図のコードレス移動機ＭＴから出発して、状態「蓄電池は消耗している」を検出するために手段ＥＫＭを有している、変形された、拡大コードレス移動機ＭＴｍｅが図示されている。検出手段ＥＫＭは中央制御部ＺＳに含まれておりかつ該中央制御部ＺＳと給電部ＳＶとの間の接続線を介して蓄電池ＡＫＫに双方向に接続されている。
【００２６】
第４図には、第３図の検出手段ＥＫＭの構成が示されている。その際検出手段ＥＫＭは、給電部ＳＶに後置接続されている拡大装置ＳＰＥ（レベルシフト装置）、該拡大装置ＳＰＥに後置接続されている平均化装置ＭＴＥおよび該平均化装置ＭＴＥに後置接続されている制御装置ＳＴＥから成っている。制御装置ＳＴＥにおいて、状態「蓄電池は消耗している」の本来の検出が行われる。制御装置ＳＴＥはこのために、算出モジュールＥＭＭ，比較モジュールＶＧＭ，メモリＳＰおよび指示制御部ＡＺＳを有している。検出手段ＥＫＭの作動の仕方を第５図を参照して説明する。
【００２７】
第５図には、第２図から出発して、蓄電池ＡＫＫの放電電圧曲線ＥＳＫが示されている。
【００２８】
状態「蓄電池は消耗している」を検出するために、第２図および第５図の放電電圧曲線の「電圧屈曲部」における、曲率は放電電圧経過のその都度の電圧レベルに無関係に常に同じであるという特性が利用される。その際蓄電池の放電フェーズにおいて（連続的に）、放電電圧曲線のその時点の（瞬時の）放電曲線の曲率を指示する放電電圧曲線の特性量ＫＲＵが曲率に関連した実際値として計算される。その際計算はそれ自体公知の線形回帰を用いて行われる。例えばサンプルアレイを形成し、例えば１分毎にサンプルをシフトしながら計算が行われる。計算された値が所定の負または正の値を上回るかまたは下回ると、状態「蓄電池は消耗している」が通報される。このようにして、蓄電池の形式および周囲温度に無関係に、蓄電池が近似的に常時同じ残留作動時間を有することが保証されるのである。
【００２９】
検出手段ＥＫＭによる蓄電池ＡＫＫの放電電圧曲線ＥＳＫの曲率を指示する特性量ＫＲＵの、線形回帰に基づいている連続計算は詳細には次のように行われる：
放電フェーズの時点ｔｋｒで放電電圧曲線が電圧値Ｕｋｒを下回ったとき、検出手段ＥＫＭは放電曲線の曲率を指示する特性量ＫＲＵの計算を始める。その際時点ｔｋｒおよび電圧値Ｕｋｒは、蓄電池ＡＫＫのｘ個の任意の放電電圧曲線ＥＳＫそれぞれに対していずれの場合にも放電電圧曲線ＥＳＫの「電圧屈曲部」を計算によって評価することができるように選択されている。それ故に、放電電圧曲線ＥＳＫの曲率を指示する特性量ＫＲＵの計算に対するスタート時点を、放電電圧曲線ＥＳＫの、「電圧屈曲部」が始まる場所に出来るだけ接近して設定することが望まれる。これにより、計算を不必要にも実質的に関心のある電圧領域の前に既に実施することはないという利点が得られる。
【００３０】
臨界電圧値Ｕｋｒを下回ることで、放電電圧曲線ＥＳＫの評価する電圧領域が蓄電池ＡＫＫの放電状態の一層良好な評価のために拡大装置ＳＰＥによって電圧に関して拡大される。それに続いて、平均化装置ＭＴＥにおいて、ＡＤ平均化が実施される。その後、制御装置ＳＴＥの算出モジュールＥＭＭが、曲率に関連した実際値（実際曲率値）ＩＫＷを求め、この値は比較モジュールＶＧＭに伝送される。この比較モジュールＶＧＭには更に、メモリＳＰに記憶されている放電曲線の曲率を指示する特性量の目標値（目標曲率値）ＳＫＷが供給されるので、比較モジュールＶＧＭは２つの曲率の値ＩＫＷ，ＳＫＷを相互に比較することができる。
【００３１】
この比較において実際曲率値ＩＫＷが目標曲率値ＳＫＷを上回っているかまたは下回っていると、指示制御部ＡＺＳによってＢＯＦインターフェイスＢＳＳを介して指示装置ＡＥが状態「蓄電池は消耗している」を指示するように活性化される。指示装置ＡＥにおける状態「蓄電池は消耗している」の指示によって、曲率の計算は終了される。コードレス移動機ＭＴｍｅはこの場合、蓄電池ＡＫＫの使用の形式に無関係に、従ってその都度の放電電圧曲線ＥＳＫに無関係に、常に近似的に同じ残留作動時間ＲＢＺを有している。
【００３２】
この比較において実際曲率値ＩＫＷが目標曲率値ＳＫＷを下回っているかまたは上回っていると、曲率の計算は、実際曲率値ＩＫＷが目標曲率値ＳＫＷを上回るかまたは下回るまで、引き続き続けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は、従来のコードレス移動機ＭＴの基本回路構成図である。
【図２】第２図は、異なった製造業者の蓄電池の３つの放電電圧経過を示す図である。
【図３】第３図は、状態「蓄電池は消耗している」を検出するための手段を備えたコードレス移動機を示す図である。
【図４】第４図は、第３図の検出手段の構成を示す図である。
【図５】第５図は、第３図の蓄電池の放電電圧経過を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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