(57)【要約】【課題】  バッテリの化学的性質を識別して、複数の化学的性質のいずれをも受入れるバッテリを有する電子機器において残量計測の精度及び効力を向上させる。【解決手段】  電源としてバッテリ(402)を使用する電子機器(401)と共に使用され、電子機器(401)が複数の異なる化学的性質のいずれをも使用することができる残量計測装置(400)であって、バッテリ(402)の特性を監視し測定データを生成するバッテリモニタ(410)と、測定データを受取り、残量計読み値とバッテリ(402)の確定された化学的性質とを含む適応的残量計測を実現し、残量計読み値が確定された化学的性質と測定データとの関数である、コントローラ(420)とを含んでなる残量計測装置を提供する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源としてバッテリを使用する電子機器であって、該バッテリが複数の異なる化学的性質のいずれかである電子機器の残量計測方法であって、
前記電源を提供するバッテリ電圧を１つ又は複数のバッテリ負荷状態下において測定することによりバッテリの化学的性質を確定するステップと、
該確定された化学的性質にバッテリ残量計測を適応させるステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記電子機器の動作モードを確定するステップをさらに含み、前記適応させるステップが、該確定された動作モードに前記残量計測をさらに適応させるステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記化学的性質を確定するステップが、
該測定された特性を、前記機器に使用され得る前記複数の異なる化学的性質についての既知の特性の各々と比較するステップ
を含み、
該測定された特性と該既知の特性の各々の１またはそれ以上との関係が、前記確定された化学的性質と一致する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記化学的性質を確定するステップが、
無負荷状態の前記バッテリの電圧を測定して無負荷バッテリ測定電圧値をもたらすステップと、
負荷状態の前記バッテリの電圧を測定して負荷バッテリ測定電圧値をもたらすステップと、
該無負荷測定電圧値と該負荷測定電圧値との比からバッテリ化学係数を計算するステップと、
該計算されたバッテリ化学係数を、各候補の化学的性質に対応するバッテリ化学係数の範囲のセットと比較するステップと、
を含み、
前記確定された化学的性質が、該計算された係数が入る該係数の範囲に対応する該候補の化学的性質である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記残量計測を適応させるステップが、各異なる確定された化学的性質に対して異なる残量計アルゴリズムを使用し、前記バッテリの残量を計測するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記バッテリの特性を監視し測定データを生成するステップと、
残量計読み値を生成するステップであって、該残量計読み値が前記確定された化学的性質と該測定データとの関数であるステップと
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
バッテリを有し、複数の異なる化学的性質のいずれをも使用することができ、該バッテリによって電源が供給される電子機器と共に使用される残量計測装置であって、
該バッテリの特性を監視し測定データを生成するバッテリモニタと、
該測定データを受取り、適応的残量計測を実現するコントローラであって、該適応的残量計測が、残量計読み値と、前記電源を提供するバッテリ電圧を１つ又は複数のバッテリ負荷状態下において測定して確定された該バッテリの化学的性質と、任意選択的に確定された動作モードとを含み、該残量計読み値が、該測定データと該確定された化学的性質と任意選択的に確定された動作モードとの関数であるコントローラと、
を含んでなる残量計測装置。
【請求項８】
前記コントローラからの前記測定データを格納するメモリと、
該メモリに格納されたコンピュータプログラムと、
をさらに含んでなり、
前記コントローラが、前記コンピュータプログラムを実行することにより前記適応的残量計測を実現する請求項７に記載の残量計測装置。
【請求項９】
前記コンピュータプログラムが、前記バッテリの化学的性質を確定する命令と、前記電子機器の前記動作モードを確定する命令と、該確定された化学的性質と前記確定された動作モードと前記測定データとから前記残量計読み値を生成する命令とを含む請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
適応的残量計測を有する電子機器であって、該電子機器に電力を提供するバッテリを有し、複数の異なる化学的性質のいずれをも使用することができる電子機器であって、
前記電源を提供する該バッテリ電圧を１つ又は複数のバッテリ負荷状態下において測定するバッテリモニタと、
該バッテリモニタから該測定されたバッテリ電圧についてのデータを受取るコントローラと、
該コントローラのための一時的なデータ格納を提供するメモリと、
該コントローラによってもたらされる結果を表示するユーザインタフェースと、
該メモリに格納されており、該適応的残量計測を実現するコンピュータプログラムと
を含み、
該コンピュータプログラムが、該コントローラによって実行されるときに、前記測定されたバッテリ電圧についての前記データに基づいて該バッテリの化学的性質を確定し、該確定された化学的性質に残量計測を適応させ、該適応に基づき該測定されたバッテリ電圧の前記データから該ユーザインタフェースに残量計測結果を生成する命令を含む電子機器。
【請求項１１】
前記コンピュータプログラムが、前記データが測定されたときに、前記機器の動作モードを確定し、さらに該確定された動作モードに前記残量計測を適応させる命令をさらに含む請求項１０に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ駆動電子機器に関する。特に、本発明は、バッテリに残存している充電の量を示すバッテリ残量計測に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照本発明は、２００１年５月１４日に出願された、Ｂｅａｎらによる「A Method Of Battery Chemistry Identification Through Analysis Of Voltage Behavior」と題された同時係属出願、米国特許出願第０９／８５９，０１５号に関連する。本願と同時係属出願は同一出願人による。
【背景技術】
【０００３】
バッテリから動作電源の一部又はすべてを引出す電子機器は、一般に普及しており、広く入手可能であり、かつ広く使用されている。これらいわゆるバッテリ駆動電子機器の多くは、信頼性のあるバッテリ電源を入手することができなければ、ずっと市場性の低いものとなる。実際に、ノートブックコンピュータ及びラップトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ及び個人情報端末（ＰＤＡ）、デジタルカメラ、携帯電話等の多くの一般的な個人電子機器は、信頼性のあるバッテリ電源が無ければ殆ど又はまったく役に立たない。
【０００４】
多くのバッテリ駆動電子機器は、ユーザに対してバッテリ電源の信頼性に関する情報を与えるバッテリ「残量計(fuel gauge)」を提供する。バッテリ残量計は、バッテリの残存しているエネルギー容量又は充電レベルを示すインジケータである。残量計は、機器のユーザに対し、現在のすなわち残存しているバッテリ充電レベルと、引いては電子機器のだいたいの残存動作時間とに関する情報を与えるように意図されている。さらに、残量計、又はより正確には、電子機器によって収集され残量計を生成するために使用されたデータは、バッテリの放電プロファイルにおける所定のカットオフポイントに達したか否かを確定するためにしばしば使用される。カットオフポイントは、バッテリ放電プロファイルにおけるポイントであり、それを超えると、適当な装置動作を確実にするために適切な電力が利用可能でなくなる可能性がある。カットオフポイントに達したか否か及びその達したときを検出することにより、機器は、特に、「ソフトシャットダウン」を開始することができる。かかる機器開始型ソフトシャットダウンは、バッテリの「放電の終了」時又はその近くでの適切な動作電力の予期しない損失という、あらゆる不適当な又は不都合な結果を防止するか又は少なくとも軽減するのに役立つことが可能である。
【０００５】
正確なバッテリ残量計を有することは、電子機器のバッテリ電源の信頼性のために有用でありかつそれを向上させるが、概してかかる残量計を実装することは単純で簡単な事ではない。簡単に言えば、バッテリの現充電レベルを確定又は測定する直接の手段はない。したがって、バッテリ残量計測は、一般に、間接的な方法を採用する。バッテリ残量計は、充電レベルを直接測定する代りに、一般に、バッテリの動的な電気的振舞い又は特性の測定値から充電レベルを予測又は推論しようと試みる。大抵の場合、残量計測は、時間の関数としてバッテリ電圧又はバッテリ電流等のバッテリ特性の監視に基づく。そして、これらバッテリ特性のうちの１つ又は複数を監視することから得られる測定データは、残量計測アルゴリズムを使用して残量計読み値又は結果に変換される。
【０００６】
不都合なことに、バッテリ残量計測の問題は、化学的性質の異なるバッテリのいずれのバッテリも受入れかつ利用することができる機器において、よりいっそう困難になる。簡単に言えば、バッテリは、化学エネルギーを電気エネルギー又は電気に変換するデバイスである。バッテリの「化学的性質」とは、電気を発生するバッテリ内で化学反応を生成し維持するためにバッテリにおいて使用される電解質と電極材料との特定の組合せを言う。目下、アルカリ、高エネルギーアルカリ、水素化メタルニッケル（ＮｉＭＨ）、ニッケル−カドミウム（ＮｉＣｄ）及びフォトリチウム又はリチウム−硫化鉄（Ｌｉ−ＦｅＳ2）を含む種々の異なる化学的性質のバッテリーが購入可能である。さらに、これらの化学的性質の多くは、限定されないが「ＡＡ」サイズを含む種々の共通バッテリサイズ又はフォームファクタで利用可能である。
【０００７】
バッテリの化学的性質は、バッテリの化学反応と電気特性との間の直接の関係により残量計測に関連する。限定されないが、開回路電圧、負荷電圧、充電容量、ピーク電流及び再充電可能性さえも含む、所与のバッテリの実質的にすべての測定可能な電気特性は、バッテリ内で発生する特定の化学反応の直接的な結果である。反応速度、反応経路及び関連する反応物質等、バッテリの化学反応に一意の特質は、時に、まとめてバッテリの「反応速度論(reaction kinetics)」又は単に「速度論」と呼ばれる。バッテリの反応速度論は、バッテリの電気特性を決定する。このため、通常残量測定のために監視される可能性のあるバッテリの電気特性のいずれかが、バッテリの化学的性質によって直接影響を受けることになるか又はバッテリの化学的性質によって決まることになる。
【０００８】
例えば、完全充電(full charge)、中間充電(mid charge)及び放電終了時における開回路電圧は、化学的性質によって異なる可能性がありかつ実際に異なる。さらに、ピーク電流レベルと内部抵抗レベルは、種々の化学的性質の間で異なり、バッテリが負荷状態に置かれるときに測定電圧が異なることになる。このため、１つの化学的性質に対して設計された又は「較正された」残量計測方法は、同じフォームファクタにおいてさえも別の化学的性質に対して特に正確又は有効でない可能性がある。
【０００９】
これらの問題にも関らず、大抵のバッテリ駆動電子機器は、バッテリを監視すること及び残量計測を提供することと共に、２つの方法論のうちの１つ、すなわち電流の監視か又は電圧勾配監視を採用している。時に電力監視と呼ばれる電流監視は、バッテリを出入りする電力又は電流を監視することによりバッテリに残存しているエネルギー容量を確定する。電流監視には、完全に放電される前のバッテリから消費することができるエネルギーのおよその量を知っている必要がある。したがって、電力／電流監視の使用は、概して、特定用途向けバッテリパック等、既知の特性を有するバッテリを利用する電子機器に限定される。特定用途向けバッテリパックは、一般に、電子機器の製造業者の制御下で製造及び／又は配布される。したがって、製造業者は、バッテリパック仕様を制御することができ、そのためバッテリ監視及び残量計測システムの精度に対しかなりの部分を効果的に管理する。本質的に、残量計測は、特定用途向けバッテリパックの性能特性及び化学的性質の先験的な(アプリオリ)知識に基づいて較正することができる。
【００１０】
バッテリ特性の先験的知識は、複数の化学的性質のバッテリーを受入れる機器（すなわち、特定用途向けバッテリパックを使用しない機器）に対して利用可能でないため、一般に、これら機器における残量計測には電流監視方法は使用されない。その代りに、これら機器は一般に、第２の方法論すなわち電圧勾配監視を採用する。電圧勾配監視は、バッテリ放電中の時間の変化にわたるバッテリ電圧の変化（ｄｖ／ｄｔ）を監視する。時間に対する電圧の変化（ｄｖ／ｄｔ）を、バッテリの電圧勾配と呼ぶ。所与の化学的性質に対して電圧勾配特性が既知である場合、バッテリの放電サイクル中の種々のポイントにおける測定電圧にもとづき、電圧レベルに関して適度に正確な予測を行うことができる。したがって、バッテリ電圧の定期的測定値を使用して、バッテリを監視し電子機器のバッテリ残量計測を提供することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
複数の化学的性質のバッテリのうちのいずれをも用いて動作するように設計された機器において、化学的性質は先験的に既知でない可能性がある。かかる複数の化学的性質のバッテリがありえる状況では、バッテリ残量計は一般に、可能性のある化学的性質の間で最小限の共通事項に適応するように設計される。大抵の場合、残量計測は、単純に、機器において一般的に使用される可能性が最も高い化学的性質に対して較正される。その結果、残量計は、較正された化学的性質に対して比較的正確である可能性があるが、他の化学的性質に対しては著しく不正確である可能性がある。言換えれば、かかる残量計の精度は、所与の瞬間において使用されている化学的性質によって直接決まる。
【００１２】
例えば、アルカリバッテリに対して較正された電圧勾配監視を使用する電子機器の残量計を考慮する。アルカリバッテリの代りにリチウム−硫化鉄（Ｌｉ−ＦｅＳ2、すなわちフォトリチウム）バッテリが使用される場合、残量計は、リチウム−硫化鉄バッテリが、およそ９０％放電されるポイントに至るまで、１００％充電されていると報告する可能性がある。そのため、アルカリバッテリ用に較正しフォトリチウムバッテリを使用する結果、化学的性質に関する不正確な仮定のために著しく不正確な残量計測読み値がもたらされる可能性がある。
【００１３】
別の例として、ＮｉＭＨバッテリ用に較正されている電圧勾配ベースの残量計を有する別の機器を考慮する。ＮｉＭＨバッテリの代りにアルカリバッテリが使用される場合、残量計は、アルカリバッテリがおよそ８０％放電されるまで完全に充電されていると報告する可能性がある。この場合も、機器において較正された化学的性質以外の化学的性質のバッテリが使用される場合に、残量計が著しく不正確な結果をもたらす。種々のバッテリ化学的性質の間に不正確性を分散させるように残量計を設計する試みは、概して状況を改善しない。一般に、この方法は、残量計がすべての化学的性質に対して不正確であることを保証するだけである。
【００１４】
したがって、残量計測精度がいずれか１つの特定の化学的性質を有するバッテリを選択することに依存しない、バッテリ駆動電子機器用の残量計測を行うことが有利である。かかる残量計測は、バッテリ駆動電子機器の分野における長い間の切実な需要を解決するであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、適応的残量計測の方法と、適応的残量計測装置と、適応的残量計測を行う電子機器に関する。本発明は、化学的性質の識別を採用して、複数の化学的性質のバッテリのいずれをも受入れるバッテリを有する電子機器において残量計測の精度及び効力を向上させる。さらに、本発明は、電子機器からの動作モード情報を利用して、残量計測をさらに改善する。バッテリの化学的性質の確定と動作モード残量計適応との組合せにより、電子機器に対し従来からの残量計測技術より正確な残量計測がもたらされる。さらに、本発明は、バッテリがカットオフポイントに達したか否かをより適切に検出することができ、それによって所与のバッテリがより最適な放電電圧レベルまで消費されることが可能になる。
【００１６】
本発明の一態様では、バッテリを有する電子機器の適応的残量計測の方法が提供される。本機器は、バッテリ用の複数の異なる化学的性質のうちのいずれをも受入れる。残量計測の方法は、バッテリの化学的性質を確定すること、及び確定された化学的性質にバッテリ残量計測を適応させることを含む。１つ又は複数の実施形態では、残量計測の方法はさらに、バッテリの特性を監視すること、及び監視された特性と確定された化学的性質とに基づいて残量計読み値又は結果を生成することを含む。実施形態のうちの１つ又は複数において、本方法はさらに、電子機器の動作モードを確定することを含む。動作モードが確定されると、生成された残量計読み値もまた確定されたモードにも基づく。特に、生成された結果を使用して、残量計表示を生成しバッテリ放電プロファイルにおけるカットオフポイントに達したか否かを検出することができる。
【００１７】
本発明の他の態様では、バッテリを有する電子機器と共に使用される適応的残量計測装置が提供される。本装置は、バッテリ用の複数の異なる化学的性質のいずれをも受入れる。残量計測装置は、バッテリモニタとコントローラとを含む。バッテリモニタは、バッテリの特性を監視し測定データを生成する。コントローラは、測定データを受取り適応的残量計測を実現する。適応的残量計測は、残量計読み値と、バッテリの確定された化学的性質と、任意に確定された動作モードとを含む。残量計読み値は、測定データと、確定された化学的性質と、任意に確定された動作モードとの関数である。好ましくは、コントローラは、本発明の方法を実現する。
【００１８】
本発明の他の態様では、適応的残量計測を行う電子機器が提供される。本電子機器は、バッテリを有し、複数の異なる化学的性質のいずれをも使用することができる。電子機器は、バッテリモニタと、コントローラと、メモリと、ユーザインタフェースと、メモリに格納された適応的残量計測を実現するコンピュータプログラムとを含む。バッテリモニタは、バッテリの特性を監視し、測定データをコントローラに出力する。コントローラは、バッテリの化学的性質を確定する命令と、確定された化学的性質に残量計測を適応させる命令と、ユーザインタフェースにおいて、適応に基づいて測定されたバッテリ特性のデータから残量計結果を生成する命令とを含むコンピュータプログラムを実行する。１つ又は複数の実施形態では、コンピュータプログラムは、データが測定されたときに機器の動作モードを確定する命令と、確定された動作モードに残量計測をさらに適応させる命令とをさらに含む。好ましくは、コンピュータプログラムは、本発明の方法を実現する命令を含む。場合によっては有利であるが、本発明の適応的残量計測を、既存のバッテリ監視コンポーネントと電子機器の他のコンポーネントとを使用して既存の電子機器に対するファームウェアアップグレードとして実現することができる。
【００１９】
本発明は、複数の方法で、従来からの方法より正確なバッテリ残量計測を提供する。例えば、「最小限の共通事項」か又は最も一般的な化学的性質用に残量計を較正する代りに、本発明は、各特定の確定された化学的性質に調整又は適応させる適応的残量計測を提供する。残量計測を化学的性質に適応させることにより、残量計測はより正確であるだけでなく、より精密な放電終了カットオフの確定に適応する。より正確なカットオフにより、バッテリの寿命末期がより容易に確定可能であり、それによって種々の化学的性質がより最適なレベルまで消費されることが可能になる。また、本発明は、ユーザに対し、電子機器のパフォーマンスに影響を与える可能性のある化学的性質の選択に関しフィードバックを与えることができる。さらに、本発明を採用することにより、再充電不能な化学的性質のバッテリを再充電しようとする誤った試みを防止することができる。
【００２０】
本発明によるバッテリ残量計測の精度は、電子機器の動作モード情報を利用することにより従来からの方法に対してより向上する。動作モード、特に「高」負荷動作対「低から中間」負荷動作は、バッテリの監視された特性に著しく影響を与える可能性がある。本発明は、動作モード情報を採用して残量計測を調整するため、読み値の精度が向上する。本発明のこれら及び他の特徴及び利点を、添付図面を参照して以下に詳述する。
【００２１】
本発明の種々の特徴及び利点は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによってより容易に理解されよう。図面において、同様の参照番号は同様の構造的要素を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、電子機器用の適応的残量計測の方法及び残量計測装置と、その方法及び／又は装置を組込んだ電子機器とである。本発明の方法及び装置は、化学的性質(chemistry)確定又は識別を使用して、複数の異なる化学的性質のいずれをも受入れる、電子機器のためにより正確な残量計測を提供する。１つ又は複数の実施形態において、本発明の方法及び装置は、化学的性質の確定又は識別を電子機器動作モード確定と結合することにより、かかる機器用のより正確な残量計測を提供する。残量計測は、確定された化学的性質に適応し、実施形態によっては、その後機器の動作モードも考慮し又はそれに合せて調整する。本発明は、残量計測精度を向上させるだけでなく、バッテリ寿命末期の検出も向上させ、誤って再充電不能バッテリを再充電しようとすることを避けるために使用することもできる。有利なことには、本発明の方法及び装置は、多くの電子機器と用いることにより、ハードウェア変更を必要とすることなくこれらの電子機器に対するファームウェアアップグレードとして実現することができる。さらに、モード確定と共に、化学的性質及び残量計適応を、バッテリ寿命に影響を与えることなくかつ電子機器の機器動作又はユーザの享楽（enjoyment）を妨げることなく、機器動作中に何度も実行することができる。
【００２３】
本発明の方法及び装置は、すべてのバッテリ駆動電子機器、特に複数の異なる化学的性質の利用可能なバッテリの種類を使用することができるものに対して、適用可能である。さらに、本方法及び装置は、再充電可能なバッテリの種類又は再充電不能なバッテリの種類のいずれも受入れることが可能な電子機器にも適用可能である。電子機器において使用可能な異なる化学的性質の例には、限定されないが、アルカリ、高ドレイン(drain)アルカリ、水素化ニッケルメタル（ＮｉＭＨ）、ニッケル−カドミウム（ＮｉＣｄ）及びフォトリチウム（Ｌｉ−ＦｅＳ2）が含まれ、それらはすべて、「ＡＡ」フォームファクタを含む種々のフォームファクタで購入可能である。本発明の方法及び装置から利益が得られるバッテリ駆動機器の例には、限定されないが、ノートブックコンピュータ及びラップトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ及び個人情報端末（ＰＤＡ）、ビデオカメラを含むデジタルカメラ、及び携帯電話が含まれる。
【００２４】
本発明の一態様では、化学的性質に適応する残量計測の方法１００が提供される。１つ又は複数の実施形態では、本発明の方法１００は、有利に、残量計測を適応させるための基礎として、化学的性質確定を機器の動作モードの検出と結合することができる。適応的残量計測の方法１００は、従来の残量計測方法と比較して残量計全体の精度を向上させる。
【００２５】
図１は、１つ又は複数の好ましい実施形態による、本発明の残量計測の方法１００のフローチャートを示す。残量計測の方法１００は、化学的性質を確定すること１１０を含む。化学的性質を確定するステップ１１０では、バッテリの特性又は特性のセットが、１つ又は複数のバッテリ負荷状態下で測定される。好ましい実施形態では、測定は現場で(in situ)実行され、電子機器の従来からのバッテリ監視回路を使用して実行することができる。測定の結果は、機器が使用することができる化学的性質のセットの「既知の」又は所定の特性と比較される。比較から、化学的性質の確定１１０がなされる。好ましい実施形態では、比較は、候補の化学的性質の特性を格納するルックアップテーブルを使用する。
【００２６】
理想的には、化学的性質は、バッテリが取替えられた場合にのみ確定される必要がある。しかしながら、実際には、確定するステップ１１０は、好ましくは電子機器によって実行される各パワーアップ又は「ブート」シーケンス中に実行される。さらに、バッテリが取替えられている間に動作状態を維持することができる電子機器の場合、確定するステップ１１０は、バッテリが取替えられる度に、あるいは例えばバッテリコンパートメントが開けられるか又は操作される度に実行される。また、化学的性質の確定１１０は、機器動作中の他の時に実行することも可能であり、それもまだ本発明の範囲内にある。
【００２７】
化学的性質を確定する１１０種々の方法があり、それらはすべて本発明の範囲内にある。本発明による確定ステップ１１０の好ましい実施形態のフローチャートを図２に示す。好ましい実施形態では、確定するステップ１１０は、「無負荷」又はアイドル状態のバッテリ電圧を測定すること１１２を含み、無負荷バッテリ測定電圧値をもたらす。確定するステップ１１０は、「負荷」状態のバッテリ電圧を測定すること１１４をさらに含み、負荷バッテリ測定電圧値をもたらす。無負荷状態は、バッテリが低消費電流で使用されている状況として定義され、負荷状態は、バッテリが中位(moderate)から高消費電流で使用されている状況として定義される。代替的に、バッテリ自体にかかる実際の電圧ではなく、バッテリ電圧に比例する電圧が測定されてもよい１１２、１１４。
【００２８】
確定するステップ１１０の好ましい実施形態は、負荷及び無負荷バッテリ電圧の測定値から化学的性質の係数を計算すること１１６をさらに含む。１つのかかる化学的性質の係数は、無負荷及び負荷バッテリ電圧の測定された１１２、１１４値の比をとることによって計算される。当業者は、他の有用なバッテリ化学係数を容易に考案することができ、それらはすべて本発明の範囲内にある。バッテリ化学係数の主な役割は、種々の化学的性質を識別する確実な手段を提供することである。
【００２９】
確定するステップ１１０の好ましい実施形態では、バッテリ化学係数を、候補のバッテリ化学係数のセットか又はより詳細には候補の化学的性質に対するバッテリ化学係数範囲のセットと比較すること１１８をさらに含む。好ましくは、係数範囲は、ルックアップテーブルに格納される。比較するステップ１１８の結果、ルックアップテーブルにおいて係数範囲によって表される可能な候補の化学的性質の間から特定の化学的性質が選択される。実質的に、比較するステップ１１８により、実際の化学的性質の「最良推測(best guess)」がもたらされ、その精度は、バッテリ化学係数の有効な識別力又は能力とルックアップテーブルデータの精度及び適用性とによってのみ制限される。
【００３０】
上に定義したが、無負荷状態及び負荷状態の実際の定義は、通常は機器特異的(specific)である。すでに述べたように、無負荷状態は、負荷状態において明らかであるか又は負荷状態によって表されるより、バッテリにおいて低い負荷又は消費電流を表さなければならない。好ましくは、負荷状態と無負荷状態との間のバッテリ負荷レベルの相対的な差は比較的高い。より好ましくは、負荷レベルの相対的な差は、正常な機器動作中に通常バッテリにもたらされる程度の高さである。
【００３１】
例えば、機器がデジタルカメラである場合、無負荷状態は、スタートアッププロセスの前か又は直後にバッテリにもたらされる負荷であってよい。負荷状態は、レンズエクステンション(lens extension)中か又はフラッシュバルブを作動させるコンデンサの充電中に、バッテリにもたらされる負荷状態として定義されてよい。他の実施例では、コンパクトディスク（ＣＤ）プレイヤの負荷状態は、ＣＤを「スピンアップする(spinning up)」ときに発生するように定義されてよい。同様に、ＣＤプレイヤの無負荷状態は、ＣＤはスピンしていないがプレイヤはＯＮであるときに発生するものと定義されていよい。概して、負荷及び無負荷状態として、機器に通常存在するあらゆる２つの相対的に繰返し可能であるが異なる負荷状態を使用することができる。しかしながら、概して、負荷レベルの差が大きいほど、確定するステップ１１０の結果がより確実になる。
【００３２】
無負荷及び負荷状態の定義が機器特異的であるとすると、ルックアップテーブルにおける係数範囲も同様に機器特異的である。一般に、ルックアップテーブル係数範囲は経験的に生成されることが好ましい。すなわち、好ましくは、ルックアップテーブル係数範囲は、機器においてバッテリにもたらされる特定の負荷及び無負荷状態に対して生成される。このように、確定するステップ１１０の後の適用により、化学的性質が正確に確定される結果となる。当業者は、電子機器のためのこの種の経験的に導出されたルックアップテーブルの構成及び使用を熟知している。
【００３３】
上述したように、化学的性質を確定するために上述したもの以外の他の方法が、確定するステップ１１０に適用可能である。例えば、Ｂｅａｎ等による米国特許第６，２１５，２７５号は、バッテリにおけるいくつかの識別可能な電圧を測定するマイクロコントローラと共に単純な試験回路を利用することにより化学的性質を確定する、化学的性質の確定又は識別の方法を開示する。他の例では、２００１年５月１４日に出願された「A Method OfBattery Chemistry Identification Through Analysis Of Voltage Behavior」と題された米国特許出願第０９／８５９，０１５号の同時係属中出願において、Ｂｅａｎ等は、化学的性質の確定のために種々の負荷及び無負荷バッテリ状態下でのバッテリ電圧のいくつかの現場(in situ)測定を開示する。説明し引用した方法は、各々、当業者が電子機器に挿入されたバッテリの化学的性質を確定するために考案する可能性のあるあらゆる他の方法と同様に、本発明の範囲内にある。
【００３４】
本方法１００は、さらに、確定するステップ１１０において識別された化学的性質に対し残量測定を適応させること１２０を含む。本方法１００は、バッテリ特性測定値を相対的バッテリ充電レベルに関連付ける残量計アルゴリズムを採用する。１つ又は複数の実施形態では、異なる残量計アルゴリズムのセットが採用され、そのセットの各アルゴリズムは、特定の電子機器における特定の化学的性質の特性又は放電プロファイルに対して特別に調整される。確定された１１０化学的性質に基づいてセットから対応するアルゴリズムを選択することにより、残量計測が適応される１２０。１つ又は複数の好ましい実施形態では、異なる化学的性質の各々に対して異なるパラメータ（又は異なるパラメータのセット）を有する１つのアルゴリズムが採用される。好ましい実施形態では、アルゴリズムの各パラメータの値を設定することにより、残量測定が適応される１２０。異なる化学的性質に適応するいかなるかかる残量計アルゴリズム又はそのセットも、本発明の範囲内にある。
【００３５】
残量計測の方法１００はさらに、電子機器が使用されている間にバッテリの特性を監視すること１３０を含む。バッテリは、時間の関数として監視され１３０、監視された１３０特性の測定値が生成される。好ましくは、監視するステップ１３０は、バッテリの１つ又は複数の特性を定期的に測定することを含む。特性が測定される頻度は、機器とその用途によって決まる。測定頻度が低すぎる場合、残量計は非常に遅く応答することとなり、ユーザに対し適時有用な残量計情報を提供することができない可能性がある。一方、測定頻度が高すぎる場合、監視するステップ１３０は、機器の動作を妨げる可能性がある。概して、０．５秒置きから５秒置きのオーダの測定頻度が、一般に大抵のバッテリ駆動機器の大抵の残量測定用途に対して充分である。０．５〜５秒置きより高いか又は低い測定頻度範囲もまた、本発明の範囲内にある。当業者は、必要以上の実験無しに所与の機器に対して適当な監視頻度を容易に確定することができる。
【００３６】
監視するステップ１３０は、バッテリの相対充電レベルに関連するバッテリの多数の異なる特性のうちの１つ又は複数を測定する。好ましくは、バッテリ電圧及び／又はバッテリ電流を監視する１３０。これらの特性は、比較的容易に測定され、その後バッテリ充電レベルと関連付けられるからである。より好ましくは、バッテリ電圧又はバッテリ電圧に比例する電圧が測定されることにより、監視するステップ１３０に対して測定データが生成される。
【００３７】
監視するステップ１３０において、バッテリ電圧を測定するために、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）か又は本技術分野において既知の他の同様のコンポーネントを使用することができる。当業者は、バッテリを監視すること、特に電子機器のＡＤＣ又は他のコンポーネントと共にバッテリ電圧を監視することを熟知している。バッテリの相対充電レベルに関する情報を提供することができるバッテリの特性のかかる監視はすべて、本発明の範囲内にある。
【００３８】
実際に、移動平均か、又は監視するステップ１３０中に取得される測定データを平滑にする傾向のある他の同様の統計的方法が、単に個々の測定値を使用することより好ましい。移動平均の平滑化動作は、監視された特性（例えばバッテリ電圧）におけるスパイク又はノイズを取除くことにより、監視するステップ１３０の結果をよりよくする。移動平均は、好ましくは、測定データの２〜１０個の値（すなわち、現在の値と１〜９個の過去の値）を含む。より好ましくは、約７〜９個の過去の値が、移動平均に含まれる。値の数が多すぎる移動平均は、移動平均の計算の速度を低下させる可能性があり、また移動平均の応答時間もまた低速化する可能性がある。移動平均で使用する値が少なすぎる場合、データのノイズ及び／又はスパイクを十分に取除かない可能性がある。当業者は、移動平均と、ノイズのあるデータを平滑化するそれらの使用とを熟知している。
【００３９】
残量計測の方法１００はさらに、電子機器の動作モードを確定すること１４０を含む。電子機器の動作モードは、バッテリの監視された１３０特性に影響を与える可能性があり実際に影響を与える。例えば、バッテリ電圧は、しばしば、バッテリから高電流を消費する動作モードにおいて低くなる。同様に、バッテリには、しばしば、デジタルカメラの場合のレンズエクステンション等の短期間の高電流又は高消費イベントに続く回復として知られる現象がもたらされる。短期間の高消費イベントに続き、バッテリの電圧は一瞬、イベント前の電圧に比較して低下する。イベント後、バッテリの電圧レベルは、一般に、イベント前の電圧レベルにもっと匹敵する幾分か高いレベルまで徐々に上昇する。バッテリ電圧の低速な上昇は、電圧回復として既知であり、化学的性質の速度論に起因する。このため、動作モードに関する先験的情報又は知識が、監視された特性におけるかかるモード関連の変動が、機器において使用される残量計測に要素分解される(factored into)ことを可能にする。いずれの場合も、当業者は容易に理解することができるように、動作モードは機器特異的である。
【００４０】
好ましい実施形態では、機器の実際の動作モードは、バッテリ特性に対するそれら各々の効果にしたがってグループ化される。例えば、モードは、２つのモード種別、すなわち高消費モードと低消費モード又は静止モードとにグループ化されてよい。モードをグループ化することにより、本発明の方法１００の利点全体に影響を与えることなく検出され適応されなければならないモードの数が低減される。
【００４１】
そして、バッテリ電圧等のバッテリ特性に対するモードの影響は、方法１００により残量計測を実行する際に使用される。さらに、確定するステップ１４０により、機器は、いくつかのイベント中及びその直後の監視するステップ１３０中に取得される測定データを残量計測から削除することが可能となる。デジタルカメラの残量計測から測定データが削除される可能性のある例は、レンズエクステンションか又はストロボイベント（すなわち高消費モード）中及びその直後のときに対応するデータである。
【００４２】
方法１００の代替実施形態では、適応するステップ１２０は、動作モードを確定するステップ１４０と結合される。この実施形態では、適応するステップ１２０は、動作モードと化学的性質との両方を考慮する。主に、方法１００のいずれの実施形態が使用されるかは、残量計測が実現される方法によって決まる。通常、モードは各バッテリ変更に対して何度も変更される可能性があるため、残量計測は、動作モード確定１４０を実現するより化学的性質の確定１１０を実現する方がずっと少ない。したがって、代替実施形態は好ましい実施形態よりは好ましくはない。
【００４３】
電子機器によっては、動作モードが１つだけである可能性があり、あるいは代替的に、種々の動作モードが残量計測に対して殆ど影響を与えないと判断されるものもある。かかる機器の場合、動作モードを確定すること１４０によってほとんど又はまったく何も得られない。したがって、方法１００のさらに他の実施形態では、動作モードを確定するステップ１４０は省略される。当業者は、方法１００の実施形態間で容易に選択することができ、必要以上の実験無しに動作モードを確定するステップ１４０を適用する頻度を確立することができる。
【００４４】
残量計測の方法１００は、さらに、残量計読み値又は結果を生成すること１５０を含む。生成するステップ１５０は、適応された残量計アルゴリズムを使用して、監視するステップ１３０において取得された測定値を相対的なバッテリ充電又は残量レベルに関連付ける。適応された残量計アルゴリズムは、適応するステップ１２０の残量計アルゴリズムである。さらに、生成するステップ１５０は、適用可能な場合は確定された１４０モードを使用して、残量計の読み値を生成する。残量計読み値は、何らかの形態の表示を使用して電子機器のユーザに対して利用可能とされてよい。概して、残量計読み値は、文字数字形式か又はグラフィカル形式のいずれでも表示することができる。例えば、「８０％容量残存」という表示上の読取りは、文字数字形式の残量計表示の一例であり、残存しているバッテリパワーを示す棒グラフは、グラフィカル形式の残量計表示の一例である。場合によっては、文字数字形式とグラフィカル形式とが結合されることにより、ユーザに対する表示された残量計読み値の有用性が増大する。
【００４５】
グラフィカル形式を有する残量計表示は、種々の形で提供され、残量計表示の圧倒的に最も一般的なタイプ又は形である。グラフィカル形式の残量計表示の大半は、アイコニック(iconic)表示か又はグラフ表示のいずれかであるものとして分類することができる。アイコニック残量計表示は、残存しているバッテリパワーの比較的粗い表示を提供し、グラフ表示は、一般に、残量のより詳細なグラフィカルな表示を提供する。本明細書で論考する目的で、機械式メータと機械式メータを模倣する表示とがグラフ表示と共にグループ化される。
【００４６】
図３Ａは、一般的なアイコニック残量計表示３１０の例を示す。図３Ａに示すアイコニック表示３１０は、いわゆる「３レベル」アイコニック表示である。３レベルアイコニック表示３１０は、第１の領域３１２と第２の領域３１４と第３の領域３１６とを有する。各領域３１２、３１４、３１６は、残量計読み値又は結果を示すか又は表示する手段として、照明され又は照明されないことが可能である。かかる３レベルのアイコニック残量計表示３１０は、バッテリが「ＦＵＬＬ（すなわち、完全に充電）、「ＨＡＬＦ ＦＵＬＬ」又は「ＥＭＰＴＹ」であることを示すことができる。
【００４７】
例えば、図３Ａに示すアイコニック表示３１０の３つの領域３１２、３１４、３１６全てが同時に照明される場合、バッテリ充電レベルは、「ＦＵＬＬ」であることが示される。第１及び第２の領域３１２、３１４のみが照明される場合、残量計表示３１０は、バッテリが「ＨＡＬＦ ＦＵＬＬ」であることを示し、第１の領域３１２のみが表示される場合、バッテリが「ＥＭＰＴＹ」又は完全に放電されていることを示す。図３Ａに示すアイコニック表示３１０は、単に例として「ＨＡＬＦ ＦＵＬＬ」という残量計読み値を示し、照明は濃い色で示している。当業者は、３レベルアイコニック表示３１０より多いか又は少ないレベルを有するものを含む、残量計測に有用な他のアイコニック表示を熟知している。かかるすべてのアイコニック表示は、本発明の範囲内にある。
【００４８】
図３Ｂは、グラフ形の残量計表示３２０の実施例を示す。特に、図３Ｂは、棒グラフ残量計表示３２０の実施例を示す。棒グラフ残量計表示３２０は、棒３２２（濃い色で示す）を有し、その長さは、生成された１５０読み値に基づくバッテリに残存している容量にしたがって変化する。このため、棒グラフ表示３２０の棒３２２は、バッテリが「ＦＵＬＬ」であるときに最長でありバッテリが「ＥＭＰＴＹ」であるときに最短である。一般に、棒３２２の長さは、残量計読み値の関数として線形に又は略線形に変化することができ、それによってユーザに対し、残存しているパワーを、一般的なアイコニック表示３１０によって提供することができるより正確に表示することができる。当業者は、限定されないが円グラフ、線グラフ及び領域グラフを含む、残量計測結果を表示するために有用な他のグラフ形表示を熟知している。かかるすべてのグラフ形表示は、本発明の範囲内にある。
【００４９】
上述したように、電子機器は、残量計読み値を使用して、バッテリ放電プロファイルにおけるカットオフポイントに関して機器動作を制御することができる。例えば、生成された１５０残量計読み値又は結果に基づいてバッテリ充電レベルがカットオフポイントより下であることが分かった場合、電子機器を、使用不能とするか、又は可能性として単に通常のスタートアップ又は「ブート」プロセスを行わないようにすることができる。このように、カットオフ以下のバッテリ充電レベルが検出されると、有利には、電子機器はスタートアッププロセスを停止しシャットダウンプロセスを開始することができる。同等に、残量計読み値が動作中にカットオフより下になると、有利には、自動シャットダウンプロセスを開始することができる。上述したように、本発明の残量計測方法１００を使用するバッテリ充電レベルのカットオフ状態の自動検出は、データの損失か又は不十分なバッテリパワーで機器を動作させようと試みることに関する他の問題を防止する役割を果たすことができる。
【００５０】
本発明の他の態様では、化学的性質に適応する残量計装置４００が提供される。装置４００は、バッテリ４０２を有する一般的な電子機器４０１と共に使用され、バッテリは複数の異なる化学的性質のうちのいずれかを有する。図４は、電子機器４０１と共に使用される残量計測装置４００のブロック図を示す。残量計測装置４００は、バッテリモニタ４１０とコントローラ４２０とを備える。バッテリモニタ４１０は、バッテリ４０２の特性を監視し、測定データを出力する。装置４００のコントローラ４２０は、バッテリ４０２の確定された化学的性質に適応し、適用可能な場合は機器４０１の確定された動作モードに適応する、適応的残量計測を実現する。
【００５１】
例えば、バッテリモニタ４１０は、バッテリ４０２の電圧か又はバッテリ電圧に比例する電圧等、バッテリ特性を監視することができる。特性が与えられると、当業者は、必要以上の実験無しにバッテリモニタ４１０の実装を容易に確定することができる。例えば、監視される特性が電圧である場合、バッテリモニタ４１０としてアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を使用することができる。ＡＤＣは、図４において、単に例としてバッテリモニタ４１０として示されている。バッテリモニタ４１０によって生成される測定データは、コントローラ４２０に通信される。
【００５２】
コントローラ４２０は測定データを受取り、好ましくは測定データを使用して本発明の方法１００を実現する。特に、コントローラ４２０は、バッテリ４０２の化学的性質を確定する。化学的性質は、化学的性質の確定に対して上述した方法のいずれかにしたがい、バッテリモニタ４１０によって供給される測定データを使用して確定される。好ましくは、コントローラ４２０は、機器４０１のバッテリ４０２が取除かれた又は取替えられた場合にのみバッテリ４０２の化学的性質を確定する。より好ましくは、コントローラ４２０は、機器４０１に電源が投入される（すなわち、機器４０１がスイッチ「ＯＮ」とされる）ときと機器４０１のバッテリアクセスドアか又はバッテリコンパートメントカバーが開けられた直後とに、化学的性質を確定する。
【００５３】
化学的性質が確定されると、コントローラ４２０は、確定された化学的性質に対し残量計測を適応させる。残量計測は、いくつかの方法のうちのいずれによっても適応させることができる。１つ又は複数の実施形態では、残量計測は、異なる独特の残量計アルゴリズムのセットを、各化学的性質に対し１つのアルゴリズムで採用し、確定されたバッテリのに対応するセットから残量計アルゴリズムを選択することにより、適応される。他の実施形態では、残量計アルゴリズムのパラメータの値は、確定されたバッテリにしたがって適応を達成するように調整され又は設定される。さらに他の実施形態では、独特のアルゴリズムと調整可能なパラメータとの混合が使用される。
【００５４】
また、コントローラ４２０は、機器４０１の動作モードを確定することができる。コントローラ４２０が実現する適応された残量計測は、測定データを使用して残量計結果又は読み値を生成する。適応された残量計測は、また、適用可能な場合、残量計読み値の生成において確定された動作モードを採用してもよい。代替的に、残量計測は、動作モードと化学的性質との両方に適応されることが可能であり、その場合、残量計読み値は、測定データのみからもたらされる。残量計測が動作モードと化学的性質との両方に適応される場合、好ましくは、バッテリ４０２が取除かれ取替えられ（すなわち、バッテリコンパートメントが操作され）及び／又は機器が「ＯＮ」とされる度にだけではなく、モードが変化する度に、適応が発生する。
【００５５】
好ましい実施形態では、装置４００はさらに、メモリ４３０とメモリ４３０に格納されたコンピュータプログラム４４０とを備える。コンピュータプログラム４４０は、好ましくは、本発明の適応的残量計測の方法１００を実現する命令を含む。好ましい実施形態では、コントローラ４２０は、適応的残量計測を実現するコンピュータプログラム４４０を実行する。
【００５６】
本発明のさらに他の態様では、適応的残量計測を行う電子機器５００が提供される。電子機器５００は、バッテリを有し、複数の異なる化学的性質のいずれをも使用することができる。図５は、適応的残量計測を行う電子機器５００のブロック図を示す。機器５００は、バッテリ５０２と、バッテリモニタ５１０と、コントローラ５２０と、メモリ５３０と、ユーザインタフェース５４０と、メモリ５３０に格納されたコンピュータプログラム５５０と、を有する。コンピュータプログラム５５０は、適応的残量計測を実現し、残量計測は、バッテリ５０２の化学的性質に適応される。好ましくは、コンピュータプログラム５５０は、本発明の適応的残量計測の方法１００を実現する。コンピュータプログラム５５０は、ソフトウェア又はファームウェアとしてメモリ５３０に格納することができる。
【００５７】
バッテリモニタ５１０は、バッテリ５０２の特性を監視し、測定データを出力する。コントローラ５２０は、メモリ５３０に格納されたコンピュータプログラム５５０を実行し、バッテリモニタ５１０によって生成されたデータを使用する。また、コントローラ５２０は、機器５００のユーザに対して残量計測結果を表示する目的でユーザインタフェース５４０を制御する。コントローラ５２０は、好ましくは、マイクロプロセッサか又はマイクロコントローラである。代替的に、コントローラ５２０は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）か又はその一部とすることができる。装置４００のコントローラ４２０は、同様に具体化されてよい。
【００５８】
メモリ５３０は、好ましくはコンピュータメモリである。より好ましくは、メモリ５３０は、従来からのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の読み出し／書き込みメモリである。メモリ５３０は、バッテリモニタ５２０によって生成されるデータ等のデータの、及びコンピュータプログラム５５０実行に関連する一時変数の、一時記憶域を可能にする。メモリ５３０はまた、特に機器５００が「ＯＦＦ」とされたときにプログラム５５０を格納するための幾分かのリードオンリメモリ（ＲＯＭ）も含んでよい。装置４００のメモリ４３０は、コンピュータプログラム４４０に関して同様に具体化されてよい。
【００５９】
上述したように、コンピュータプログラム５５０は、好ましくは方法１００を実現する。特に、コンピュータプログラム５５０は、コントローラ５２０によって実行されるとき、すべて上述した種々の実施形態のいずれかにしたがって、化学的性質を確定し、残量計測を化学的性質に適応させ、バッテリモニタ５１０からのデータを使用してバッテリ５０２を監視し、電子機器５００の動作モードを確定し、残量計結果を生成する。コンピュータプログラム５５０は、好ましくはメモリ５３０に格納されたファームウェア又はソフトウェアとして実現されるが、状態機械の形式等、電子機器５００の論理回路において「ハードコード化」されることが可能であり、それもまだ本発明の範囲内にある。
【００６０】
本発明は、多くの電子機器がすでにバッテリ電圧を監視しコンピュータプログラムの形式で従来からの残量計測アルゴリズムを実現する、という事実を利用する。本発明の適応的残量計測は、しばしば、既存の機器要素を使用してこれら従来からの機器において実現することができる。すなわち、本発明にしたがって、電子機器４０１の従来からの残量計測を、従来からの電子機器４０１にすでに存在するバッテリ４０２、バッテリモニタ、コントローラ、メモリ、コンピュータプログラム及びユーザインタフェースを利用して、本発明の方法１００を実現するコンピュータプログラムに対するアップグレードによるか又は既存のファームウェアに対するアップグレードにより、適応的にすることができる。本発明の電子機器５００の一実施形態は、実際には、従来からの機器４０１のかかる適応である。
【００６１】
例示的な目的のために、かつ本発明の機器５００、装置４００及び方法１００をより理解するために、デジタルカメラ５００’の好ましい実施形態に関して電子機器５００を説明する。デジタルカメラ５００’は、電子機器５００に関して上述したように、バッテリ５０２、バッテリモニタ５１０、コントローラ５２０、メモリ５３０及びユーザインタフェース５４０を備える。デジタルカメラ５００’は、さらに、本発明の適応的残量計測の方法１００を実現するコンピュータプログラム５５０を備える。デジタルカメラ５００’は、さらに、光学サブシステム（図示せず）を備える。この実施形態では、光学サブシステムは繰出し可能なレンズを備える。
【００６２】
一例としてのデジタルカメラ５００’実施形態は、３つの異なる化学的性質、すなわちアルカリ（ＡＬＫ）、高エネルギーリチウム（ＨＥＬｉ）及び水素化ニッケルメタル（ＮｉＭＨ）のうちのいずれかを有する「ＡＡ」フォーマットバッテリを受入れそれによって動作する。さらに、デジタルカメラ５００’のユーザインタフェース５４０は、図３Ａに示すものと同様の３次元アイコニック残量計表示に関して説明する表示を備える。したがって、デジタルカメラ５００’の実施例において残量計測によって生成される残量計読み値は、「ＦＵＬＬ」、「ＨＡＬＦ ＦＵＬＬ」又は「ＥＭＰＴＹ」に対応しかつそのように表示される。
【００６３】
この実施例のデジタルカメラ５００’は、後述する３つの動作モード種別に分類することができる動作モードを有する。議論を簡単にするために、本明細書で以下モード種別を単に３つある「モード」と呼ぶことにする。議論の目的のために、デジタルカメラ５００’の３つの動作モードを、ＳＴＡＲＴＵＰ、ＰＲＥＶＩＥＷ及びＮＯＲＭＡＬと呼ぶ。
【００６４】
ＳＴＡＲＴＵＰモードは、電源が投入された（すなわち、カメラが「ＯＮ」とされた）直後にカメラ５００’によって実行される「スタートアップ」プロセス中の短期間に発生する。ＳＴＡＲＴＵＰモードは、相対的に低い消費バッテリ状態であり、かつバッテリが概して、スタートアッププロセスの直前に無負荷状態にあった、という特徴を有する。ＰＲＥＶＩＥＷ及びＮＯＲＭＡＬモードは、スタートアッププロセスが終了すると、カメラ５００’の動作中に発生する可能性のあるすべての正常動作モードを包含する。ＰＲＥＶＩＥＷモードは、バッテリ５０２を相対的に高い消費状態にし、概してレンズエクステンション、イメージ記録又は取込みイベント、及びカメラのユーザインタフェース５４０のイメージ液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を使用するイメージ化された対象の「ライブ・ビデオ・プレビュー」等の動作状態を含む。ＳＴＡＲＴＵＰモードと同様に、ＮＯＲＭＡＬモードは、相対的に低い消費状態という特徴を有するが、ＳＴＡＲＴＵＰモードと異なり、カメラ５００’がある期間バッテリを連続的に作動し消費した状況を含む。
【００６５】
残量計測は、適応された残量計アルゴリズムをもたらしかつ使用して、残量計読み値を生成する。この実施例での適応された残量計アルゴリズムは、バッテリ電圧の測定値をいくつかの閾値と比較することにより残量計読み値を生成する。３つの異なる化学的性質と、３つの異なる動作モードと、３つの異なるバッテリレベルとがあるため、残量計測は、合計２７の閾値を使用する。閾値は、閾値の３つのセットに、化学的性質の各々に対して１セットで分割される。セットの各々には、閾値の３つのサブセットが、各動作モードに対して１つのサブセットで存在する。各サブセットは、３つの個々の閾値を有する。各セットの各サブセットの第１の閾値は、「ＦＵＬＬ」バッテリレベル読み値に対応する。各セットの各サブセットの第２の閾値は、「ＨＡＬＦ ＦＵＬＬ」バッテリレベル読み値に対応し、各セットの各サブセットの第３の閾値は、「ＥＭＰＴＹ」バッテリレベル読み値に対応する。このように、一例としてのカメラ５００’に対し、アルカリ（ＡＬＫ）化学的性質のための９つの閾値の第１のセットと、高エネルギーリチウム（ＨＥＬｉ）化学的性質のための９つの閾値の第２のセットと、水素化ニッケルメタル（ＮｉＭＨ）化学的性質に対応する９つの閾値の第３のセットとがある。
【００６６】
コンピュータプログラム５５０によって実現される残量測定は、確定された化学的性質に基づいて９つの閾値のこれらセットのうちの１つを選択することによって適応される。セットが選択されると、選択された閾値のセットを使用して残量計アルゴリズムのパラメータが確立され、適応された残量計アルゴリズムが生成される。そして、適応された残量計アルゴリズムは、コンピュータプログラム５５０によってアルゴリズムに提供される確定された動作モードしたがって閾値のセット内のサブセット間で選択する。例えば、動作モードがＳＴＡＲＴＵＰであると確定された場合、ＳＴＡＲＴＵＰモードに対応するセットの閾値の第１のサブセットが選択される。代替的に、モードがＰＲＥＶＩＥＷであると確定された場合、第２のサブセットが選択され、モードがＮＯＲＭＡＬであると確定された場合第３のサブセットが選択される。
【００６７】
動作モードに基づいてサブセットを選択すると、適応された残量計アルゴリズムは、測定値をサブセット内３つの閾値と比較する。測定値が第１の閾値より大きい場合、「ＦＵＬＬ」に対応する読み値が生成される。測定値が第１の閾値以下であるがサブセットの第２の閾値より大きい場合、「ＨＡＬＦ ＦＵＬＬ」に対応する読み値が生成される。測定値がサブセットの第２の閾値以下である場合、「ＥＭＰＴＹ」に対応する読み値が生成される。第３の閾値以下の測定値は、バッテリのカットオフポイントに到達したか又はそれを超過したことを示す。この場合、残量計アルゴリズムは、バッテリがカットオフポイントに達したということを検出したという指示と共に、「ＥＭＰＴＹ」に対応する読み値を生成する。
【００６８】
当然ながら、特定の化学的性質、動作モード及びバッテリレベル読み値に対して上に示した定義は、デジタルカメラ５００’の一例としての実施形態に対するものであり、本明細書には例示の目的のみのために含まれる。それらは、決して本発明の範囲を限定するように意図されていない。モードは、カメラタイプにより及び電子機器タイプにより異なる。同様に、使用されてよい化学的性質と生成されるバッテリレベル読み値とは、カメラタイプによって異なる。当業者は、容易に、所与の電子機器に対して適当な動作モード又はモード種別を画定し、バッテリレベル読み値を画定し、必要以上の実験無しに使用可能な又は許容される化学的性質を選択することができる。
【００６９】
電源が投入される（すなわち、カメラがスイッチ「ＯＮ」される）と、カメラ５００’は、スタートアッププロセスを開始し、本発明の残量計測の方法１００を実行し始める。特に、カメラ５００’は、化学的性質を確定するステップ１１０を実行する。この実施例で化学的性質を確定するために、カメラ５００’は、レンズエクステンション前にバッテリモニタ５１０を使用してバッテリ電圧値を測定し１１２、レンズエクステンション中に何度かバッテリ電圧を測定する１１４。レンズエクステンション前に取得された測定された１１２電圧値は、バッテリの無負荷状態の値を表し、レンズエクステンション中に取得されたいくつかの測定された１１４電圧値は、負荷状態の値を表す。いくつかの負荷状態値は、平均されて平均負荷状態値をもたらす。無負荷状態値をＩｎｉｔＢａｔＭｅａｓと呼び、平均負荷状態値をａｖｇＬｏａｄｅｄＢａｔＭｅａｓと呼ぶ。ＩｎｉｔＢａｔＭｅａｓとａｖｇＬｏａｄｅｄＢａｔＭｅａｓ値との比が計算され１１６、この実施例でＢａｔＣｈｅｍと呼ぶバッテリ化学係数がもたらされる。そして、バッテリ化学係数ＢａｔＣｈｅｍが、例えばメモリ５３０に含まれるルックアップテーブルに格納された値の範囲と比較される１１８。範囲は、デジタルカメラ５００’の実施例と共に使用することができるバッテリの化学的性質（すなわち、ＡＬＫ、ＨＥＬｉ及びＮｉＭＨ）の各々を示す。
【００７０】
比較１１８プロセスを例証するために、以下の擬似コードセグメントを考慮する。擬似コードセグメントは、好ましいデジタルカメラ５００’の実施形態に対し計算された１１６バッテリ化学係数ＢａｔＣｈｅｍから化学的性質を確定する１１０、１つの可能な方法を表す。擬似コードセグメントは、値を、確定された１１０化学的性質を示す変数ＢａｔＴｙｐｅに割当てる。
Ｉｆ（ＢａｔＣｈｅｍ＞ＡｌｋＬｉｍｉｔ）ｔｈｅｎ ＢａｔＴｙｐｅ＝ＡＬＫ；
Ｅｌｓｅ ｉｆ（ａｖｇＬｏａｄｅｄＢａｔＭｅａｓ＞ＨＥＬｉＬｉｍｉｔ）
ｔｈｅｎ ＢａｔＴｙｐｅ＝ＨＥＬｉ；
Ｅｌｓｅ ｉｆ（（ＢａｔＣｈｅｍ＋ＳＣＡＬＥ＊ＩｎｉｔＢａｔＭｅａｓ）
）＜＝ＮｉＭＨＬｉｍｉｔ）ｔｈｅｎ ＢａｔＴｙｐｅ＝ＮｉＭＨ；
Ｅｌｓｅ ｉｆ（（（ＢａｔＣｈｅｍ＋ＳＣＡＬＥ＊ＩｎｉｔＢａｔＭｅａｓ）＞ＮｉＭＨＬｉｍｉｔ）ａｎｄ （（ＢａｔＣｈｅｍ＋ＩｎｉｔＢａｔＭｅａｓ）＜ＭａｘＢａｔＬｉｍｉｔ）
）ｔｈｅｎ Ｉｆ（ＰｒｅｖｉｏｕｓＢａｔＴｙｐｅ！＝ＮＵＬＬ）ｔｈｅｎ ＢａｔＴｙｐｅ＝ＰｒｅｖｉｏｕｓＢａｔＴｙｐｅ；
Ｅｌｓｅ ＢａｔＴｙｐｅ＝ＮｉＭＨ；
Ｅｌｓｅ ｉｆ（ＩｎｉｔＢａｔＭｅａｓ＞ＨＥＬｉＬｉｍｉｔ２）ｔｈｅｎ ＢａｔＴｙｐｅ＝ＨＥＬｉ；
Ｅｌｓｅ ＢａｔＴｙｐｅ＝ＡＬＫ；
ここで、過去に確定された化学的性質ＰｒｅｖｉｏｕｓＢａｔＴｙｐｅは、擬似コードの最後の実行からの化学的性質ＢａｔＴｙｐｅであり、変数ＳＣＡＬＥは任意のスケールファクタであり、変数ＡｌｋＬｉｍｉｔ、ＨＥＬｉＬｉｍｉｔ、ＮｉＭＨＬｉｍｉｔ、ＭａｘＢａｔＬｉｍｉｔ及びＨＥＬｉＬｉｍｉｔ２は、特定の用途を考慮して化学的性質間の識別を提供するために見つけられた、経験的に確定されたルックアップテーブル値である。例えば１つの用途では、以下の値が、ルックアップテーブル限界及びスケールファクタ値として作用することが分かっている。
ＳＣＡＬＥ＝０．８２８；
ＡｌｋＬｉｍｉｔ＝１４５；
ＨＥＬｉＬｉｍｉｔ＝７５；
ＮｉＭＨＬｉｍｉｔ＝１８１；
ＭａｘＢａｔＬｉｍｉｔ＝１９８；
ＨＥＬｉＬｉｍｉｔ２＝７７上に列挙した値は、特定ＡＤＣに対する「カウント」という点からみたものであり、例示的な目的のみのために提示する。過去の化学的性質ＰｒｅｖｉｏｕｓＢａｔＴｙｐｅは、値が割当てられていなかった場合（例えば、最初に擬似コードが実行される場合）、この実施例では「ＮＵＬＬ」に等しい。
【００７１】
ルックアップテーブル値を使用して化学的性質を確定する１１０だけでなく、上に提示した一例としての擬似コードは、例として、種々の化学的性質に対して測定することができる値の範囲における曖昧な領域を扱う１つの方法を示す。有利には、一例としての擬似コードは、あり得る曖昧さを扱うために、確定するステップ１１０にいくつかのデフォルト判断を組込む。特に、上記擬似コードにおいて第４の「ｉｆ文」によって画定されるようないくつか条件下では、この実施例に対し十分な確実性で確定１１０を行うことができない。代りに、曖昧条件がもたらされた場合、一例としての擬似コードは、存在するならば過去に確定された化学的性質を使用する（すなわち、ＢａｔＴｙｐｅ＝ＰｒｅｖｉｏｕｓＢａｔＴｙｐｅ）。過去に確定された化学的性質が存在しない場合（すなわち、ＰｒｅｖｉｏｕｓＢａｔＴｙｐｅ＝ＮＵＬＬ）、曖昧条件がもたらされたとき、化学的性質は水素化ニッケルメタルであると仮定される（すなわち、ＢａｔＴｙｐｅ＝ＮｉＭＨ）。ニッケルメタル水素の選択は任意であり、曖昧条件の下で化学的性質の「最も安全な」推測を表す。当業者は、上記一例としての擬似コードによって示されるもの等、ルックアップテーブルを使用する判断ツリーにおけるかかるデフォルト条件の使用を熟知している。さらに、当業者は、必要以上の実験無しに、多数の従来からのコンピュータプログラミング言語のうちのいずれかを使用して、上記擬似コードセグメントを実際のコンピュータプログラムに容易に翻訳することができる。
【００７２】
ＳＴＡＲＴＵＰモード中に化学的性質が確定されると１１０、デジタルカメラ５００’は、上述したように適応された残量計アルゴリズムを生成することにより、コンピュータプログラム５５０によって実現される残量計測を確定された化学的性質に適応させる。そして、コンピュータプログラム５５０は、監視するステップ１３０を実行することにより、バッテリモニタ５１０にバッテリ電圧を測定させる。デジタルカメラ５００がまだスタートアッププロセスを完了中であるため、動作モードは、ＳＴＡＲＴＵＰモードであると確定される１４０。本質的に、モードは先験的に既知であるため、モードを確定するステップ１４０はスタートアッププロセス中に省略することができる。
【００７３】
コンピュータプログラム５５０は、適応された残量計アルゴリズムを使用して残量計読み値を生成する。適応された残量計アルゴリズムは、上述したように、測定電圧値を、確定された１１０化学的性質に関連する３つのＳＴＡＲＴＵＰモード閾値と比較し、後にユーザインタフェース５４０によって表示される残量計読み値を生成する。読み値は、図３Ａに関して説明したような読み値に一致する方法でユーザインタフェース５４０の残量計アイコニック表示を照明することによって表示される。したがって、バッテリカットオフポイントに達したことが検出されると、デジタルカメラ５００’はシャットダウンプロセスを開始する。そうでない場合、デジタルカメラ５００’はスタートアッププロセスを完了し、動作状態になる。
【００７４】
動作中、デジタルカメラ５００’は、定期的に、例えばおよそ２秒置きに１回、バッテリ電圧を監視する１３０。バッテリ電圧が監視される１３０ごとに、バッテリ電圧の測定値が取得され、コンピュータプログラム５５０内で、平均バッテリ電圧を記録する移動平均が更新される。移動平均は、カメラ５００’において、例えば、現在の又は最近測定された電圧値と８つの最近の過去の値とから計算される。このように、移動平均は、一例としてのデジタルカメラ５００’の実施形態に対する９点移動平均である。
【００７５】
移動平均が更新されることに加えて、コンピュータプログラム５５０によってカメラ５００’の動作モードが確定される１４０。適応された残量計アルゴリズムは、上述したように、移動平均値を確定された１４０モードに対応する３つの閾値と比較する。例えば、モードがＰＲＥＶＩＥＷであると確定された場合、移動平均は３つのＰＲＥＶＩＥＷモード閾値と比較される。代替的に、モードがＮＯＲＭＡＬであると確定された場合、移動平均値は３つのＮＯＲＭＡＬモード閾値と比較される。
【００７６】
そして、コンピュータプログラム５５０において具体化される適応された残量計アルゴリズムによって行われた比較により、上述したようにＳＴＡＲＴＵＰモードに類似する方法で結果がもたらされる。このように、「ＦＵＬＬ」、「ＨＡＬＦ ＦＵＬＬ」又は「ＥＭＰＴＹ」に対応する残量計読み値が、移動平均値から生成される。同様に、適応された残量計アルゴリズムは、バッテリがカットオフに達したか否かの指示をもたらす。カットオフポイントが検出された場合、デジタルカメラ５００’はまだ「ＥＭＰＴＹ」レベルを表示するが、有利には、コンピュータプログラム５５０はまた、デジタルカメラ５００’のメモリ５３０に格納されたあらゆるデータを保護するためにシャットダウンプロセスも開始する。
【００７７】
他の実施形態では、デジタルカメラ５００’の各動作モードに対し閾値の１つのセットがある。適応させるステップ１２０中、確定された１４０動作モードに基づいてセットが選択される。そして、その後に又は過去に確定された１１０化学的性質に対し、３つの閾値のサブセットが選択される。したがって、各セットは、動作モードの各々に対し９つの閾値を含む。各セットはさらに、３つのサブセットに、３つの化学的性質の各々に対して１つで分割される。各サブセットは、各々のバッテリパワーレベル、すなわち「ＦＵＬＬ」、「ＨＡＬＦ ＦＵＬＬ」及び「ＥＭＰＴＹ」に対応する別々の値を有する。
【００７８】
さらに他の実施形態では、化学的性質及び動作モードが確定されており１１０、１４０、あるいは既知である。この実施形態では、適応させるステップ１２０は、結合された、確定された化学的性質とモードとに基づいてセットを選択することを含む。この場合、セットは、３つの閾値を、各々のバッテリパワーレベル読み値に対応する各セットにおいて１つの値で有する。当業者は、他のセットの組合せを考案することができ、それらもすべて本発明の範囲内にある。モードの各々に対して及び化学的性質の各々に対して異なるバッテリパワーレベルの閾値は、機器特異的であるため、機器に対して経験的に確定される。
【００７９】
上述したような残量計測、特に残量計測精度に関する特徴及び利点に加えて、本発明の方法１００、装置４００及び電子機器５００、５００’は、有利に、再充電不能バッテリと再充電可能バッテリを識別することができる。したがって、方法１００、装置４００及び機器５００、５００’は、また、「安全な」機器内バッテリ再充電を実現するためにも使用することができる。例えば、装置４００及び方法１００は、バッテリ４０２が化学的性質の確定に基づいて安全に充電することができるか否かを示して、電子機器４０１におけるバッテリ充電サブシステム（図示せず）に情報を提供することができる。同様に、電子機器５００、５００’の組込み化学的性質の確定を採用して、バッテリ５０２が再充電可能であるか否かを自己検出しそれによって再充電が可能であるか否かを充電サブシステムに示すことができる。機器４０１、５００、５００’のバッテリ充電サブシステムはその情報を使用して、機器４０１のバッテリ４０２か又は電子機器５００、５００’のバッテリ５０２をバッテリ充電源に接続するか又はそこから切断する。言換えれば、バッテリ化学的性質に基づいてバッテリ４０２、５０２が充電不可能な種類であると確定された場合、バッテリ充電サブシステムはバッテリ４０２、５０２から切断することにより、再充電不能バッテリを充電しようとすることに関する問題を防止する。さらに、機器５００、５００’のユーザインタフェース５４０は、ユーザに問題を警告するために、「再充電不能バッテリ検出。再充電しようとしてはいけない。」等のメッセージを表示することができる。
【００８０】
このように、適応的残量計測の新規な方法１００と、バッテリ駆動電子機器と共に使用される新規な適応的残量計測装置４００と、適応的残量計測を行う電子機器５００、５００’とを説明した。上述した実施形態は、本発明の原理を表す多くの特定の実施形態のいくつかを単に例示するものである、ということが理解されなければならない。明らかに、当業者は、併記の特許請求の範囲によって画定されるような本発明の範囲から逸脱することなく、多数の他の構成を容易に考案することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の好ましい実施形態による残量計測の方法のフローチャートを示す。
【図２】図１に示す残量計測の方法の化学的性質を確定するステップの実施形態のフローチャートを示す。
【図３Ａ】３レベルアイコニック残量計表示の実施例を示す。
【図３Ｂ】グラフ式残量計表示の実施例を示す。
【図４】本発明の適応的残量計測装置のブロック図を示す。
【図５】本発明の適応的残量計測を行う電子装置のブロック図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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