(57)【要約】【課題】回路構成を簡素化することが可能であり、また回路基板のレイアウト設計も容易とすることが可能な残存容量検出装置を提供する。【解決手段】充放電回路２からの放電電圧と所定電圧とを比較し、放電電圧が前記所定電圧以下もしくは前記所定電圧より小さい場合に信号を発する比較手段４と、充放電回路２の充電時間である第１の時間を計数し、前記第１の時間経過後にスイッチ手段３ａを動作させ充放電回路２を放電状態に切り換えるとともに、充放電回路２を前記放電状態に切り換えた時点から比較手段４からの前記信号が入力までの時間を計測して放電時間である第２の時間を求め、前記第１の時間と前記第２の時間とに基づいて蓄電池１の残存電圧を検出する残存電圧検出手段４ｃとを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池に接続される充放電回路と、
前記充放電回路と前記蓄電池との間に配設され前記充放電回路における充電及び放電を切り換えるスイッチ手段と、
前記充放電回路からの放電電圧と所定電圧とを比較し、前記放電電圧が前記所定電圧以下もしくは前記所定電圧より小さい場合に動作する比較手段と、
前記充放電回路の充電時間である第１の時間を計数し、前記第１の時間経過後に前記スイッチ手段を動作させ前記充放電回路を放電状態に切り換えるとともに、前記充放電回路を前記放電状態に切り換えた時点から前記比較手段からの前記動作に応じた信号が入力されるまでの時間を計測して放電時間である第２の時間を求め、前記第１の時間と前記第２の時間とに基づいて前記蓄電池の残存容量を検出する残存容量検出手段と、を備えてなることを特徴とする残存容量検出装置。
【請求項２】
蓄電池に接続される充放電回路と、
前記充放電回路に設けられ充電電圧をバイパスさせるバイパス手段と、
前記充放電回路と前記蓄電池との間に配設され前記充放電回路における充電及び放電を切り換えるスイッチ手段と、
前記充放電回路からの放電電圧と所定電圧とを比較し、前記放電電圧が前記所定電圧以下もしくは前記所定電圧より小さい場合に動作する比較手段と、
前記充放電回路による充電後に前記スイッチ手段を動作させ前記充放電回路を放電状態に切り換えるとともに、前記充放電回路を前記放電状態に切り換えた時点から前記比較手段からの前記動作に応じた信号が入力されるまでの時間を計測して放電時間を求め、前記放電時間に基づいて前記蓄電池の残存容量を検出する残存容量検出手段と、を備えてなることを特徴とする残存容量検出装置。
【請求項３】
前記蓄電池の前記残存容量を表示する表示手段を備えてなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の残存容量検出装置。
【請求項４】
前記充放電回路は、抵抗とコンデンサとから構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の残存容量検出装置。
【請求項５】
前記充放電回路は、抵抗と、コンデンサと、前記コンデンサに並列に接続される前記バイパス手段であるダイオードと、から構成されてなることを特徴とする請求項２に記載の残存容量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電池を使用した電子機器に搭載され、前記蓄電池の残存容量を検出する残存容量検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蓄電池を使用した装置としては、ワイヤレスリモコン（遠隔操作装置），携帯電話及びパーソナルコンピュータ等の電子機器があり、これらの電子機器の利用は益々増加傾向にある。このような電子機器における前記蓄電池の残存容量検出装置としては、特許文献１に開示されるものがある。
【０００３】
この残存容量検出装置としては、蓄電池の電圧を前記電子機器の制御用のマイクロコンピュータ（以下、マイコン）に入力し、前記蓄電池の残存容量を監視するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−３３３１１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記マイコンに前記電圧を入力する場合には、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器を含む特殊な回路構成が必要となるため、装置における回路設計が複雑になるとともに、前記回路構成の複雑化に伴って製造コストが高くなってしまうといった問題点を有している。また、装置の小型化が望まれる近年において、電子部品を実装する回路基板も小型化し、前記回路構成に伴う複数の電子部品を実装する前記回路基板のレイアウト設計も複雑になってしまうといった問題点を有している。
【０００６】
そこで、本発明は前述した問題点に着目し、回路構成を簡素化することが可能であり、また回路基板のレイアウト設計も容易とすることが可能な残存容量検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、請求項１に記載した残存容量検出装置のように、蓄電池に接続される充放電回路と、前記充放電回路と前記蓄電池との間に配設され前記充放電回路における充電及び放電を切り換えるスイッチ手段と、前記充放電回路からの放電電圧と所定電圧とを比較し、前記放電電圧が前記所定電圧以下もしくは前記所定電圧より小さい場合に動作する比較手段と、前記充放電回路の充電時間である第１の時間を計数し、前記第１の時間経過後に前記スイッチ手段を動作させ前記充放電回路を放電状態に切り換えるとともに、前記充放電回路を前記放電状態に切り換えた時点から前記比較手段からの前記動作に応じた信号が入力されるまでの時間を計測して放電時間である第２の時間を求め、前記第１の時間と前記第２の時間とに基づいて前記蓄電池の残存容量を検出する残存容量検出手段と、を備えてなるものである。
【０００８】
また、請求項２に記載した残存容量検出装置のように、蓄電池に接続される充放電回路と、前記充放電回路に設けられ充電電圧をバイパスさせるバイパス手段と、前記充放電回路と前記蓄電池との間に配設され前記充放電回路における充電及び放電を切り換えるスイッチ手段と、前記充放電回路からの放電電圧と所定電圧とを比較し、前記放電電圧が前記所定電圧以下もしくは前記所定電圧より小さい場合に動作する比較手段と、前記充放電回路による充電後に前記スイッチ手段を動作させ前記充放電回路を放電状態に切り換えるとともに、前記充放電回路を前記放電状態に切り換えた時点から前記比較手段からの前記動作に応じた信号が入力されるまでの時間を計測して放電時間を求め、前記放電時間に基づいて前記蓄電池の残存容量を検出する残存容量検出手段と、を備えてなるものである。
【０００９】
また、請求項３に記載した残存容量検出装置のように、請求項１もしくは請求項２に記載の残存容量検出装置において、前記蓄電池の前記残存容量を表示する表示手段を備えてなるものである。
【００１０】
また、請求項４に記載した残存容量検出装置のように、請求項１に記載の残存容量検出装置において、抵抗とコンデンサとから構成されてなるものである。
【００１１】
また、請求項５に記載した残存容量検出装置のように、請求項２に記載の残存容量検出装置において、前記充放電回路は、抵抗と、コンデンサと、前記コンデンサに並列に接続される前記バイパス手段であるダイオードと、から構成されてなるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、残存容量検出装置の第１の実施形態を示すブロック図である。残存容量検出装置Ａは、蓄電池１と、充放電回路２と、制御手段３と、比較手段４と、表示手段５とから主に構成されており、この残存容量検出装置Ａは、ワイヤレスリモコン，携帯電話及びパーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載される。
【００１４】
蓄電池１は、充電することによって繰り返し使用可能なバッテリーや使い捨ての乾電池等から構成され、前記電子機器の電源となる。
【００１５】
充放電回路２は、抵抗体（抵抗）２ａとコンデンサ２ｂとを直列接続してなるものであり、充放電回路２の一端側（抵抗体２ａ側）は、後で詳述するスイッチ手段を介して蓄電池１に接続され、また他端側（コンデンサ２ｂ側）は、グランド（ＧＮＤ）に接続されている。
【００１６】
制御手段（残存容量検出手段）３は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ及び入出力部を有するマイクロコンピュータから構成されるものである。制御手段３は、蓄電池１と充放電回路２とを電気的に接続、もしくは電気的に分断する出力部であるスイッチ手段３ａと、後述する各時間を計測するための時間計測手段３ｂと、後述する残存電圧（残存容量）を求める残存電圧検出手段３ｃとを備えている。また、制御手段３は、後で詳述する比較手段４の比較結果に基づいて発せられる信号を入力部を介して入力する。
【００１７】
スイッチ手段３ａは、制御手段３の前記ＣＰＵの指示に従って動作するフォトトランジスタ，トランジスタ，リレー等の切換手段からなるもので、前記ＲＯＭに記憶された後で詳述する処理プログラムに基づいて蓄電池１と放充電回路２とを接続することで充放電回路２を充電状態に移行させ、またグランドに接続することで放充電回路２を放電状態に移行させるものである。
【００１８】
時間計測手段３ｂは、基準クロックを発振する水晶振動子（図示しない）の前記基準クロックを計数する内部カウンタによって構成されるものであり、この時間計測手段３ｂは、前記内部カウンタにより構成されるものであったり、制御手段３の外部に設けられる専用のタイマーによって構成されるものであっても良い。
【００１９】
残存電圧検出手段３ｃは、前記ＣＰＵによって実行される前記処理プログラムに基づいて残存電圧を算出する演算処理手段からなるものである。
【００２０】
比較手段４は、コンパレータ等の比較器により構成されるものであり、予め定められる所定電圧（例えば０．５Ｖ）と、充放電回路２を構成するコンデンサ２ｂからの放電電圧とを比較し、前記放電電圧が前記所定電圧以下、もしくは前記所定電圧を下回る場合に制御手段３へ信号を与えるものである。
【００２１】
表示手段５は、液晶表示素子や有機ＥＬ素子を用いた表示器から構成され、前記制御手段３により検出される残存電圧を表示するものであり、例えばワイヤレスリモコンに設けられる各種設定用の表示手段と兼用するものであったり、また専用に設けられるものであっても良い。
【００２２】
以上の各部によって残存容量検出装置Ａが構成されている。次に、図２及び図３を用いて、制御手段３による処理動作である残存電圧（残存容量）の検出方法について詳述する。
【００２３】
制御手段３は、スイッチ手段３ａを動作させることによって充放電回路２を充電状態に移行させるとともに、充電時間となる予め定められる第１の時間（例えば、１秒）Ｔ１の計数を前記内部カウンタにより開始する（ステップＳ１、図３（ａ），（ｂ））。尚、スイッチ手段４は、「ＯＮ：動作中」の場合に充放電回路２を充電状態とし、また「ＯＦＦ：非動作中」の場合に放電状態にするものとする。
【００２４】
次に、制御手段３は、ステップＳ１による計数結果が第１の時間Ｔ１に達しているか否か（第１の時間が経過したか否か）を判定し（ステップＳ２）、第１の時間Ｔ１に達していると判断すると、スイッチ手段４の動作を中止して充放電回路２を放電状態に移行させるとともに、放電時間となる第２の時間Ｔ２の計測を開始する（ステップＳ３、図３（ａ），（ｂ））。
【００２５】
制御手段３は、放電時間となる第２の時間Ｔ２を計測する場合において、比較手段４からの信号入力に基づき充放電回路２の放電完了を認識可能とするものである（図３（ｃ））。比較手段４は、予め定められる閾値電圧Ｖ１と充電電圧ＶＨ及び放電電圧ＶＬとを比較し、この比較結果に基づいて制御手段３に信号を発するものである。本実施の形態における比較手段４は、充放電回路２の充電状態において、充電電圧ＶＨが閾値電圧Ｖ１以上、もしくは閾値電圧Ｖ１を上回った場合に制御手段３に対して「Ｈ」なる信号を出力し、充放電回路２の放電状態において、放電電圧ＶＬが閾値電圧Ｖ１以下、もしくは閾値電圧Ｖ１を下回った場合に制御手段３に対して「Ｌ」なる信号を出力するものである。即ち制御手段３は、第２の時間Ｔ２の計測において、比較手段４の信号が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わった際に前記放電完了を認識することが可能となる。
【００２６】
制御手段３は、比較手段４からの信号が入力されるか否かを判定し（ステップＳ４）、ステップＳ３によるスイッチ手段４の動作を中止してから比較手段４からの信号が入力されるまでの時間、即ち第２の時間Ｔ２を算出する（ステップＳ５）。
【００２７】
制御手段３は、第２の時間Ｔ２を求めた後、第１の時間Ｔ１及び第２の時間Ｔ２に基づいて、蓄電池１の残存電圧Ｖｄを以下の式によって算出する（ステップＳ６）。
充放電回路２の第１の時間Ｔ１間の充電電圧ＶＨは、蓄電池１の残存電圧をＶｄとした場合に、（１）式によって表すことができ、第１の時間Ｔ１が経過した場合の充電電圧ＶＨ１は、（２）式によって表すことができる。
ＶＨ＝Ｖｄ・（１−ｅ−ｔ／ＣＲ）・・・（１）
ＶＨ１＝Ｖｄ・（１−ｅ−Ｔ１／ＣＲ）・・・（２）
また、第２の時間Ｔ２間の放電電圧ＶＬは、（３）式によって表すことができ、第２の時間Ｔ２が経過した場合の電圧ＶＬ１（＝Ｖ１）は、（４）式によって表すことができる。
2004361359.tif 000003
従って、蓄電池１の残存電圧Ｖｄは、（５）式よって求めることが可能となる。
Ｖｄ＝ＶＬ１・ｅＴ２／ＣＲ  ／（１−ｅ−Ｔ１／ＣＲ）・・・（５）
【００２８】
次に、制御手段３は、前ステップにて求めた蓄電池１の残存電圧Ｖｄを表示手段５にて表示させるべく、表示手段５の図示しない駆動回路に表示のための駆動信号を出力するものである（ステップＳ７）。
【００２９】
制御手段３は、前述したステップＳ１からステップＳ７を繰り返し処理することによって、蓄電池１の残存電圧Ｖｄを所定の時間毎に求めることが可能となる。
【００３０】
かかる残存容量検出装置Ａは、蓄電池１に接続される充放電回路２と、充放電回路２と蓄電池１との間に配設され充放電回路２における充電及び放電を切り換えるスイッチ手段３ａと、充放電回路２からの放電電圧ＶＬと所定電圧Ｖ１とを比較し、放電電圧ＶＬが所定電圧Ｖ１以下もしくは所定電圧Ｖ１より小さい場合に信号を発する比較手段４と、充放電回路２の充電時間である第１の時間Ｔ１を計数し、第１の時間Ｔ１経過後にスイッチ手段３ａを動作させ充放電回路２を放電状態に切り換えるとともに、充放電回路２を前記放電状態に切り換えた時点から比較手段４からの前記信号が入力までの時間を計測して放電時間である第２の時間Ｔ２を求め、第１の時間Ｔ１と第２の時間Ｔ２とに基づいて蓄電池１の残存電圧を検出する残存電圧検出手段３ｃと、を備えてなるものであり、また、充放電回路２は、抵抗体２ａとコンデンサ２ｂとを少なくとも有してなるものである。
【００３１】
従って、抵抗体２ａとコンデンサ２ｂとから構成される充放電回路２と、比較器からなる比較手段４と、スイッチ手段３ａ，時間計測手段３ｂ及び残存電圧検出手段３ｃを有する制御手段３と備える簡単な構成によって、蓄電池１の残存電圧Ｖｄを検出することが可能となることから、従来のような蓄電池１の残存電圧をマイコン内に取り込むために必要であったＡ／Ｄ変換器を含む特殊な回路構成を必要としないことから装置における回路構成及び回路設計を簡素化することが可能となり、また装置の製造コストも低く抑えることが可能となる。
【００３２】
また、回路構成の簡素化に伴って回路基板への実装部品を減らすことが可能となり、回路基板のレイアウト設計も容易とすることが可能であり、しかも前記回路基板の実装スペースを小さく確保することが可能となることから装置の小型化を可能とする。
【００３３】
また、蓄電池１の残存電圧Ｖｄを表示する表示手段５を備えることから、蓄電池１の残存電圧Ｖｄを装置の利用者に容易に知らせることが可能となる。
【００３４】
次に、図４及び図５を用いて本発明の第２の実施形態について説明するが、前述した実施の形態と同様もしくは相当個所には同一符号を付してその詳細な説明は省く。
【００３５】
ここで説明する残存容量検出装置Ａ’が前述した残存容量検出装置Ａと比べ異なる点は、充放電回路の構成にある。即ち、充放電回路６は、抵抗体６ａとコンデンサ６ｂとを直列接続し、充放電回路６の一端側（抵抗体６ａ側）をスイッチ手段３ａを介して蓄電池１に接続し、また他端側（コンデンサ６ｂ側）をグランドに接続し、抵抗体６ａと並列にダイオード（バイパス手段）６ｃが接続することで構成される。ダイオード６ｃは、蓄電池１側をアノードとし、コンデンサ６ｂ側をカソードとし、抵抗体６ａと並列に接続される。
【００３６】
かかる残存容量検出装置Ａ’制御手段３の残存電圧（残存容量）の検出方法について説明する。
制御手段３は、充放電回路６の放電時間である第３の時間Ｔ３に基づいて、蓄電池１の残存電圧Ｖｄを以下の式によって算出する。尚、充放電回路６はダイオード６ｃが抵抗体６ａに並列に接続されているため、前述した第１の実施形態のように充電に要する時間（第１の時間Ｔ１）は発生しない。  第３の時間Ｔ３が経過した場合の電圧ＶＬ１（＝Ｖ１）は、（６）式によって表すことができる。
ＶＬ１＝Ｖｄ・ｅ−Ｔ３／ＣＲ  ・・・（６）
従って、蓄電池１の残存電圧Ｖｄは、（７）式よって求めることが可能となる。
Ｖｄ＝ＶＬ１・ｅＴ３／ＣＲ・・・（７）
尚、制御手段３における第３の時間Ｔ３の計測にあっては、前述した第１の実施形態と同様に、ステップＳ３からステップＳ５の処理によって求めることができる。
【００３７】
かかる充放電回路６を備える残存容量検出装置Ａ’においても前述した残存容量検出装置Ａと同様な効果が得られるものである。また、充放電回路６にダイオード６ｃを設けることから前述した第１の実施形態にように充放電回路２における充電時間Ｔ１を設けなくとも良く、蓄電池１の残存電圧Ｖｄの計測周期を早めることが可能となる。
【００３８】
尚、前述した各実施形態において、制御手段３は比較手段４からの「Ｈ」から「Ｌ」に転じる際の信号を入力することで放電完了を認識するようにしたが、比較手段４の後段に反転回路を備えるように構成し、「Ｌ」から「Ｈ」に転じる際の信号によって放電完了を認識するものであっても良い。
【００３９】
また、前述した各実施形態では、表示手段５によって残存電圧Ｖｄを単に表示させるものであったが、制御手段３は、残存電圧Ｖｄが所定の電圧以下になった際に表示手段５における表示部を点灯あるいは点滅表示させる警告表示を行うことで、利用者に対して蓄電池１の交換時期あるいは充電時期を容易に知らせることが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、蓄電池を使用した電子機器に搭載され、前記蓄電池の残存容量を検出する残存容量検出装置に関し、回路構成を簡素化することが可能であり、また回路基板のレイアウト設計も容易とすることが可能な残存容量検出装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の残存容量検出装置を示すブロック図。
【図２】同上第１の実施形態における残存容量検出装置の制御手段の処理動作を示す図。
【図３】同上第１の実施形態における残存容量検出装置の充放電状態を示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態の残存容量検出装置を示すブロック図。
【図５】同上第２の実施形態における残存容量検出装置の放電状態を示す図。
【符号の説明】
Ａ，Ａ’  残存容量検出装置
１    蓄電池
２，６    充放電回路
２ａ，６ａ  抵抗体（抵抗）
２ｂ，６ｂ  コンデンサ
６ｃ  ダイオード（バイパス手段）
３  制御手段（残存容量検出手段）
３ａ  スイッチ手段
３ｂ  時間計測手段
３ｃ  残存電圧検出手段
４  比較手段
５  表示手段
【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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