(57)【要約】【課題】リチウム電池の周囲温度が変化しても電池電圧低下を正確に検出することが可能な電池電圧検出回路を提供する。【解決手段】電池電圧検出回路は、リチウム電池１１の出力電圧の低下を、その出力電圧を電圧検出素子１３の閾値（電圧検出レベル）と比較することで検出する。この電池電圧検出回路は、リチウム電池１１の周囲温度に応じた負荷電流を流す負荷回路を備え、リチウム電池１１の出力電圧を周囲温度に応じて変化させる。この負荷回路は、例えば、温度特性をもつ抵抗体（サーミスタ１０）とその抵抗体に一定電圧を供給する定電圧素子１２とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウム電池の出力電圧の低下を、閾値との比較により検出する電池電圧検出回路であって、前記リチウム電池の周囲温度に応じた負荷電流を流す負荷回路を備え、前記リチウム電池の出力電圧を前記周囲温度に応じて変化させることを特徴とする電池電圧検出回路。
【請求項２】
前記負荷回路は、温度特性をもつ抵抗体と、該抵抗体に一定電圧を供給する定電圧素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の電池電圧検出回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電池電圧検出回路と、前記リチウム電池とを備えた電池駆動式機器であって、前記リチウム電池で動作することを特徴とする電池駆動式機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池電圧検出回路及び電池駆動式機器に関し、より詳細には、一次又は二次のリチウム電池に対する電池電圧検出回路、及びリチウム電池で駆動している電池駆動式機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム一次電池、或いはリチウムイオン二次電池やリチウムイオンポリマー二次電池といったリチウム電池は、電源用やメモリバックアップ用などとして様々な電子機器に搭載されている。例えば、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノート型パーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）、リモコン、カメラなどをはじめ、都市ガスやＬＰガス分野においてもガスメータや警報器など、様々な機器にリチウム電池が搭載されている。このような電池駆動式の機器には、電池残量検出装置が具備されているものがある。
【０００３】
電池残量検出装置の一例として、特許文献１には、電池に擬似的に最大負荷電流を通電して、又は実際の負荷電流を流した状態において、その垂下量又は復帰量から電池残量を検出する装置が開示されている。この電池残量検出装置は、負荷に通電され、使用に入る前に通電表示信号を出力する通電表示信号出力手段と、その通電表示信号出力手段から出力される通電表示信号に応答して電池電圧の垂下量又は復帰量を検出する検出手段と、その検出手段から出力される垂下量又は復帰量に応答してその報知信号を出力する報知手段とを備えるものである。
【０００４】
図６は、従来の電池駆動式機器の内部構成を示す回路図である。図６で示す電池駆動式機器２は、リチウム電池２１、定電流素子２２、電圧検出素子２３、制御部２４、及びその他の内部回路２５を備える。
【０００５】
電池駆動式機器２における電池電圧低下の検出は、定電流素子２２と電圧検出素子２３と制御部２４で行われる。すなわち、定電流素子２２によりリチウム電池２１に一定負荷電流をかけ、負荷電流により降下したリチウム電池２１の電圧と予め既定した電圧検出素子２３の電圧検出レベルとを比較する。そして、制御部２４は、電圧検出素子２３の電圧検出レベルをリチウム電池２１の電圧が下回った場合に、電池電圧が所定電圧より低下したと判定（検知）する。
【特許文献１】特開平７−２３９３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、リチウム電池２１の周囲温度は、温度管理をした場所に機器を設置しない限り、通常変動する。そして、リチウム電池の温度に応じた放電特性を図２に示す通り、図６の電池駆動式機器２においても、リチウム電池２１の出力電圧は、周囲温度が低温となると低くなり、周囲温度が高温となると高くなる。
【０００７】
従って、特許文献１をはじめとする従来技術のように、リチウム電池の電圧と比較して電池電圧の低下を判定している機器では、周囲温度の変動があった場合、既定した使用量での正確な判定はなされないことが分かる。例えば、高温時には常温時の既定使用量を上回った値にならないと電圧低下を検知せず、低温時には常温時の既定使用量を下回る値で電圧低下を検知してしまう。
【０００８】
このように、リチウム電池で駆動している従来の機器は、電池電圧の低下判定を、或る負荷電流をかけた状態のリチウム電池の電圧とリチウム電池の使用量で既定した電圧の閾値とを比較することで行っているが、周囲温度の影響でリチウム電池自体の出力電圧が変動するため、正確に判定できない。
【０００９】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、リチウム電池の周囲温度が変化しても電池電圧低下を正確に検出することが可能な電池電圧検出回路、並びにその回路及びリチウム電池を備えた電池駆動式機器の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述のごとき課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、リチウム電池の出力電圧の低下を、閾値との比較により検出する電池電圧検出回路であって、前記リチウム電池の周囲温度に応じた負荷電流を流す負荷回路を備え、前記リチウム電池の出力電圧を前記周囲温度に応じて変化させることを特徴としたものである。
【００１１】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記負荷回路は、温度特性をもつ抵抗体と、該抵抗体に一定電圧を供給する定電圧素子とを有することを特徴としたものである。
【００１２】
第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段における電池電圧検出回路と、前記リチウム電池とを備えた電池駆動式機器であって、前記リチウム電池で動作することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、リチウム電池の周囲温度が変化しても電池電圧低下を正確に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係る電池駆動式機器の内部構成例を示す回路図である。また、図２は、リチウム電池の温度に応じた放電特性を示すグラフ、図３は、リチウム電池の負荷電流に応じた放電特性を示すグラフである。さらに、図４は、周囲温度が低い場合の図１の電池駆動式機器に搭載されたリチウム電池の出力電圧の特性を示すグラフ、図５は、周囲温度が高い場合の図１の電池駆動式機器に搭載されたリチウム電池の出力電圧の特性を示すグラフである。
【００１５】
図１で例示する電池駆動式機器１は、リチウム電池１１で駆動（動作）する機器であり、リチウム電池１１の他に、本発明に係る電池電圧検出回路（電池電圧低下検出回路、或いは電池残量検出回路とも言う）と、その他の内部回路１５とを備える。
【００１６】
本発明に係る電池電圧検出回路は、電圧検出素子１３及び制御部１４を備える。電圧検出素子１３及び制御部１４は、リチウム電池１１の出力電圧の低下を、その出力電圧を電圧検出素子１３の閾値（電圧検出レベル）と比較することで検出するために、リチウム電池１１に接続されているものである。例えば、電圧検出素子１３は、リチウム電池１１の出力電圧と予め既定した電圧検出レベルとを比較し、この電圧検出レベルをリチウム電池１１の電圧が下回った場合に制御部１４に対して検知信号を発する。そして、制御部１４は、この検知信号により、電池電圧が所定電圧より低下したと判定（検知）し、電池起動式機器１のユーザに図示しない表示部や音声出力部等で表示やアラームなどで報知する制御を行う。なお、制御部１４は、ここで説明する電池電圧低下検出以外に、内部回路１５の制御も行ってもよい。
【００１７】
図２に示す通り、リチウム電池１１自体の出力電圧は、リチウム電池１１の周囲温度が低温となると低くなり周囲温度が高温となると高くなるため、電池電圧の正確な検出が行えない。
【００１８】
本発明に係る電池電圧検出回路では、このような周囲温度の影響を無くすために、図３に示すようなリチウム電池１１の負荷電流に応じた放電特性を利用する。すなわち、本発明では、リチウム電池１１の出力電圧の電圧降下が、リチウム電池１１の負荷電流が低くなれば小さくなり、リチウム電池１１の負荷電流が高くなれば大きくなるといった図３のごとき放電特性を利用して、リチウム電池１１の周囲温度の影響を取り除いた電池電圧低下検出を行う。
【００１９】
そのため、本発明に係る電池電圧検出回路は、電圧検出素子１３及び制御部１４の他に、リチウム電池１１に対して負荷をかける回路として、リチウム電池１１の周囲温度に応じた負荷電流を流す負荷回路を備える。そして、この負荷回路は、温度変化に対して負荷電流を変動させるといった温度特性をもつため、図３で示した放電特性によりリチウム電池１１の出力電圧を周囲温度に応じて変化させることができ、結果として、既定の使用量での正常な判定を可能にする。
【００２０】
このような負荷回路は、例えば、温度特性をもつサーミスタ１０とそのサーミスタ１０に一定電圧を供給する定電圧素子１２とで構成できる。サーミスタ１０は、周囲の温度変動に対応し抵抗値が変わる特性をもつ抵抗体の例であり、所謂サーミスタと呼ばれるような温度変化に対する電気抵抗の変化が大きい抵抗体でなくても、通常の抵抗器でも温度特性をもっていれば代用できる。抵抗体は、組み込むリチウム電池１１の温度特性などにより適切な温度特性をもつものを選別して組み込むとよい。定電圧素子１２は、サーミスタ１０に一定電圧を供給する素子であり、定電圧ダイオードをはじめ、ＤＣ−ＤＣコンバータやレギュレータなども適用できる。
【００２１】
定電圧素子１２からサーミスタ１０へ一定電圧が供給されるが、サーミスタ１０は温度の変動によりその抵抗値が変動するため、リチウム電池１１への負荷電流が変動する。この変動により図３で示したようにリチウム電池１１の出力電圧も変動するため、結果的にリチウム電池１１の出力電圧が温度により変動する。電圧検出素子１３及び制御部１４では、その電圧値を予め使用量で既定していた電圧出力レベルと比較するため、温度変化に応じた電池電圧低下検出を行うことができる。
【００２２】
例えば、サーミスタ１０として、温度に対して負特性（負の温度特性）をもつものを使用し、電圧検出素子１３として、或る既定する使用量で電圧低下判定する際の電圧出力レベルを、使用温度範囲（その電池電圧検出回路を使用する温度範囲）の中心値又は常温のときの電圧出力レベルとして既定しておく。
【００２３】
リチウム電池１１の周囲温度が使用温度範囲の中心値又は常温であった場合には、サーミスタ１０の抵抗値、リチウム電池１１への負荷電流、及びリチウム電池１１の出力電圧も変動しないが、元々想定している周囲温度であるため、正確な電池電圧低下検出が可能である。
【００２４】
これに対し、電池電圧検出回路の周囲温度（実際にはリチウム電池１１の周囲温度）が予め設定した温度から低温方向となった場合には、図４に示すように、温度に対して負特性を持つサーミスタ１０の抵抗値は大きくなり、リチウム電池１１への負荷電流は小さくなる。リチウム電池１１は、元々周囲温度で出力電圧が降下しているが、負荷電流が小さくなったことで出力電圧が元に戻る。
【００２５】
また、周囲温度が予め設定した温度から高温方向となった場合には、図５に示すように、温度に対して負特性を持つサーミスタ１０の抵抗値は小さくなり、リチウム電池１１への負荷電流は大きくなる。リチウム電池１１は、元々周囲温度で出力電圧が増加しているが、負荷電流が大きくなったことで出力電圧が元に戻る。
【００２６】
このように、本発明に係る電池電圧低下回路は、周囲温度の変化に起因するリチウム電池１１の出力電圧の変動分を、電池電圧検出回路の負荷を変動させることで補正している。
【００２７】
なお、図２乃至図５で例示した特性は、広義のリチウム電池全てにおいて同様の傾向にあり、同様にして負荷変動で電池電圧低下を検出することができる。従って、上述したリチウム電池１１としては、リチウム一次電池、或いはリチウムイオン二次電池やリチウムイオンポリマー二次電池等のリチウム二次電池が適用できる。また、簡略化のため、電圧検出素子１３が一つの比較用閾値（電圧検出レベル）をもつことを前提として説明したが、複数の閾値（電圧検出レベル）をもたせるよう構成することで、電池電圧の単なる既定使用量からの低下だけでなく、実際の使用量を検出することもできる。
【００２８】
以上、本発明によれば、リチウム電池１１の電圧低下の検出を周囲温度によって変化させているため、リチウム電池１１の周囲温度が変化しても、既定する使用量で正確に電池電圧低下を検出（検知）することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る電池駆動式機器の内部構成例を示す回路図である。
【図２】リチウム電池の温度に応じた放電特性を示すグラフである。
【図３】リチウム電池の負荷電流に応じた放電特性を示すグラフである。
【図４】周囲温度が低い場合の、図１の電池駆動式機器に搭載されたリチウム電池の出力電圧の特性を示すグラフである。
【図５】周囲温度が高い場合の、図１の電池駆動式機器に搭載されたリチウム電池の出力電圧の特性を示すグラフである。
【図６】従来の電池駆動式機器の内部構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…電池駆動式機器、１０…サーミスタ、１１…リチウム電池、１２…定電圧素子、１３…電圧検出素子、１４…制御部、１５…その他の内部回路。
【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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【図６】
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