(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と、該二次電池の電池特性データのデータテーブルを有する記憶部と、前記二次電池の出力電圧が入力され前記データテーブルにより前記二次電池の消耗度を算出する制御部と、該制御部に接続され前記消耗度を表示する表示部とを含む無線機において、前記記憶部が前記電池特性データのデータテーブルの１つである前記二次電池の送信時及び受信時の出力電圧差と前記二次電池の消耗度との関係のデータテーブルを有し、該データテーブルにより前記制御部が前記送信時及び前記受信時の出力電圧差から前記消耗度を算出し、前記表示部が前記消耗度を表示するようにしたことを特徴とする無線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源として異なる複数種ある二次電池の内の１つを選択して使用することができる携帯無線機等の無線機に係り、更に詳しくは、無線機に使用する二次電池の消耗度検出に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数種ある二次電池の内の１つを選択して使用することができる無線機について、図１、２を参照して説明する。図１は、二次電池を電源とする携帯無線機の構成を示すブロック図である。図２は、二次電池の放電特性を示す図である。１は無線機、２は送受信を行う無線部、１０は二次電池、３及び４は二次電池１０の出力電圧を分圧する抵抗、５は分圧された出力電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、７は接続された二次電池１０の電池特性データを記憶する記憶部、８は表示部、６はマイコンである。マイコン６は、無線部２の送受信動作を制御すると共にＡ／Ｄ変換部５で変換された出力電圧データ（デジタルデータ）から二次電池の残量を求めて表示部８に表示させている。図２に示すように従来は、記憶部７に電池特性データとして二次電池１０が充電し終えてからの使用時間（以下、使用時間と称する。）と出力電圧との関係を示すデータ（以下、放電特性データと称する。）を記憶されている。従って、放電特性データを用いることで出力電圧データからマイコン６は二次電池１０の使用時間、残量を算出して表示部８に表示させることができる。二次電池１０の残量の算出、表示については、後で詳細に説明する。
【０００３】
９は二次電池１０の電源を安定化して各ブロックに電源を供給する安定化電源部、１１は安定化電源部９の出力に接続される抵抗、１２は安定化電源部９の出力に接続される抵抗１１を介してＨＩＧＨレベルにプルアップされた電池種別検出端子、１３は二次電池１０に設けられた抵抗、１４は電池種別検出端子１２の電圧値をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、１５は電池種別検出端子１２からの電池種別信号が入力される検出ポートである。電池種別検出端子１２から入力される電池種別信号をＡ／Ｄ変換部１４でデジタル信号に変換した後、検出ポート１５を介してマイコン６に入力される構成になっている。更に、二次電池１０には抵抗１３が設けられていることにより、無線機１に二次電池１０を接続すると電池種別検出端子１２が抵抗１３を介してＧＮＤに接続される構成になっている。この構成により、二次電池１０の種類に応じて抵抗１３の値を変えることで、電池種別信号のレベルからマイコン６は無線機１に接続された二次電池１０の種類を判別することができる。例えば、二次電池１０としてＮｉ−Ｃｄ二次電池を用いたか、Ｌｉ二次電池を用いたか、他の二次電池を用いたかがマイコン６で判別することができる。無線機１に接続される二次電池１０の種類の判別については、後で詳細に説明する。
【０００４】
次に、二次電池の残量の算出、表示について詳細に説明する。マイコン６には二次電池１０からの出力電圧が入力される。従って、記憶部７が図２に示すように二次電池１０の放電特性データまたは残量表示電圧範囲を示すデータを記憶していることにより、マイコン６は二次電池１０の出力電圧から残量を算出し、表示部８に表示することができる。そして例えば、バーグラフで二次電池１０の残量を表示部８へ表示することもできる。この表示によりユーザは二次電池１０の残量を知ることができる。更に、二次電池１０の出力電圧が所定値以下に低下したのをマイコン６が検出したとき、残量表示とは別に電池消耗警告音を鳴らし、ユーザに二次電池１０の充電を促すことができる。
【０００５】
次に、無線機に接続される二次電池の種類の判別について詳細に説明する。二次電池１０に設けられた抵抗１３が無線機１内の抵抗１１に対して十分に低抵抗であるか又はショートしている（電池種別検出端子１２が接地されている）場合、無線機１に二次電池１０を接続すると電池種別信号のレベルがＬＯＷレベルになる。逆に、二次電池１０に設けられた抵抗１３が無線機１内の抵抗１１に対して十分に高抵抗であるか又はオープンである（抵抗１３を介しても介していなくても電池種別検出端子１２がＧＮＤに接続されていない）場合、無線機１に二次電池１０を接続すると電池種別信号のレベルがＨＩＧＨレベルになる。そこで、Ｎｉ−Ｃｄ二次電池とＬｉ二次電池の２種類ある二次電池１０の内の一方を無線機１に接続して使用する場合について述べる。例えば、Ｎｉ−Ｃｄ二次電池を無線機１に接続して使用するときは電池種別信号のレベルがＬＯＷレベルとなるようにし、Ｌｉ二次電池を無線機１に接続して使用するときは電池種別信号のレベルがＨＩＧＨレベルとなるようにする。更に、記憶部７にＮｉ−Ｃｄ二次電池とＬｉ二次電池の放電特性データを記憶させる。その結果、マイコン６は電池種別信号のレベルから無線機１に接続された二次電池１０の種類を判別することができると共に、Ｎｉ−Ｃｄ二次電池が無線機１に接続されたとき、及びＬｉ二次電池が無線機１に接続されたときでも、二次電池１０の残量を表示部８に表示することができる。２種類ある二次電池１０の内の１つを選択して無線機１に接続する場合について述べたが、３種類以上ある二次電池の内の１つを選択して無線機１に接続する場合、二次電池１０の種類毎に抵抗１３が固有の抵抗値を持つようにすると共にＡ／Ｄ変換部１４の出力が２ビット以上となるようにする。更に、記憶部７に３種類以上の二次電池１０の放電特性データを記憶させる。その結果、マイコン６は電池種別信号のレベルから無線機１に接続された二次電池１０の種類を判別することができると共に、どの二次電池が無線機１に接続されたときでも、二次電池１０の残量を表示部８に表示することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、二次電池の種類を判別して残量を表示し、残量が少ない場合は残量警告を行っている。しかし、充放電を繰り返して二次電池を使用することにより劣化して充電して使用することができなくなることがあるが、充電して使用することができなくなるまでの時間（以下、サイクル寿命と称する。）については検出することができない。従って、ユーザは無線機の使用時間が低下したときに二次電池を交換するようにしていたため、効率よく二次電池を使用することができないという欠点がある。
【０００７】
この欠点を除去し二次電池のサイクル寿命を検出するために、一般的にサイクル（充放電）を繰り返すことによって二次電池の内部インピーダンスが上昇することを利用し、二次電池を無線機から取り外して市販されているバッテリチェッカ等の専用の測定器により二次電池の内部インピーダンスを測定することができる。そして、測定した二次電池の内部インピーダンスから二次電池の消耗度を判別することができる。しかし、専用の測定器が必要となるため、コストが高くなると共に手間のかかる測定をわざわざ行わなければならず不便であるという欠点がある。
【０００８】
そこで本発明では、専用の測定器を使用せずに二次電池のサイクル寿命を検出することができるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、二次電池では、使用に伴い増加する内部インピーダンスと、送信時及び受信時の出力電圧差とは１対１に対応していることを利用し、送信時及び受信時の出力電圧差から二次電池のサイクル寿命を算出するようにしたものである。内部インピーダンスと送信時及び受信時の出力電圧差とは１対１に対応しているのは、送受信動作を行う無線部に内蔵されている電力増幅器を送信時には動作させるのに対し受信時には動作させないことにより、送信時の出力電流が受信時の出力電流よりも大きくなるからである。その結果、内部インピーダンスでの電圧降下は送信時の方が受信時よりも大きくなるため、内部インピーダンスの増加に伴い、送信時の出力電圧と受信時の出力電圧との差が大きくなるからである。
更に詳しくは、電池特性データとして全く使用していなかったときからの使用時間（以下、累積使用時間と称する。）と送信時及び受信時の出力電圧差との関係（以下、サイクル特性データと称する。）のデータテーブルを記憶部が有し、このデータテーブルを用いて送信時及び受信時の出力電圧から制御部（マイコン）がサイクル寿命を求め、表示部に表示するようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
複数種ある二次電池の内の１つを選択して使用することができる無線機について、図１〜３を参照して説明する。図１は、二次電池を電源とする携帯無線機の構成を示すブロック図である。図２は、二次電池の放電特性を示す図である。図３は、二次電池のサイクル特性データを示す図である。１は無線機、２は送受信を行う無線部、１０は二次電池、３及び４は二次電池１０の出力電圧を分圧する抵抗、５は分圧された出力電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、７は接続された二次電池１０の電池特性データを記憶する記憶部、８は表示部、６はマイコンである。マイコン６は、無線部２の送受信動作を制御すると共にＡ／Ｄ変換部５で変換された送信時及び受信時の出力電圧データ（デジタルデータ）から二次電池の残量とサイクル寿命を求めて表示部８に表示させている。図２、３に示すように本発明の一実施例である無線機では、記憶部７に電池特性データとして二次電池１０の放電サイクル（充放電の繰り返し）によって増加する内部インピーダンスのサイクル特性データと放電特性データとが記憶されている。記憶部７がサイクル特性データを記憶していることにより、このサイクル特性データを用いることでマイコン６は送信時及び受信時における出力電圧から二次電池１０の累積使用時間、サイクル寿命を算出して表示部８に表示させることができる。サイクル寿命の算出、表示については、後で詳細に説明する。更に、記憶部７は放電特性データを記憶していることにより、この放電特性データを用いることでマイコン６は出力電圧データから二次電池１０の使用時間、残量を算出して表示部８に表示させることができる。残量の算出、表示については、後で詳細に説明する。
【００１１】
９は二次電池１０の電源を安定化して各ブロックに電源を供給する安定化電源部、１１は安定化電源部９の出力に接続される抵抗、１２は安定化電源部９の出力に接続される抵抗１１を介してＨＩＧＨレベルにプルアップされた電池種別検出端子、１３は二次電池１０に設けられた抵抗、１４は電池種別検出端子１２の電圧値をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、１５は電池種別検出端子１２からの電池種別信号が入力される検出ポートである。電池種別検出端子１２から入力される電池種別信号をＡ／Ｄ変換部１４でデジタル信号に変換した後、検出ポート１５を介してマイコン６に入力される構成になっている。更に、二次電池１０には抵抗１３が設けられていることにより、無線機１に二次電池１０を接続すると電池種別検出端子１２が抵抗１３を介してＧＮＤに接続される構成になっている。この構成により、二次電池１０の種類に応じて抵抗１３の値を変えることで、電池種別信号のレベルからマイコン６は無線機１に接続された二次電池１０の種類を判別することができる。例えば、二次電池１０としてＮｉ−Ｃｄ二次電池を用いたか、Ｌｉ二次電池を用いたか、他の二次電池を用いたかがマイコン６で判別することができる。無線機１に接続される二次電池１０の種類の判別については、後で詳細に説明する。
【００１２】
次に、二次電池のサイクル寿命の算出、表示について詳細に説明する。マイコン６には送信時の出力電圧Ｖｔ、受信時の出力電圧Ｖｒが入力される。送信時の出力電圧Ｖｔ、受信時の出力電圧Ｖｒは下記式（１）で示される。
【００１３】
Ｖｔ＝Ｖｏ−Ｉｔ×Ｒ、Ｖｒ＝Ｖｏ−Ｉｒ×Ｒ           ………（１）
Ｖｔ：送信時の出力電圧
Ｖｒ：受信時の出力電圧
Ｖｏ：電源電圧
Ｉｔ：送信時の出力電流（例えば、１．０（Ａ））
Ｉｒ：受信時の出力電流（例えば、５００（ｍＡ）＝０．５（Ａ））
Ｒ：内部インピーダンス
送受信動作を行う無線部に内蔵されている電力増幅器を送信時には動作させるのに対し受信時には動作させないことにより、送信時の出力電流Ｉｔが受信時の出力電流Ｉｒよりも大きくなる。従って、内部インピーダンスＲでの電圧降下は送信時の方が受信時よりも大きくなるため、内部インピーダンスＲの増加に伴い、送信時の出力電圧Ｖｔと受信時の出力電圧Ｖｒとの差が大きくなる。そして、受信時の出力電圧Ｖｒの方が送信時の出力電圧Ｖｔよりも大きくなる。
【００１４】
上記（１）式より、内部インピーダンスＲは下記式（２）で示される。
Ｒ＝（Ｖｒ−Ｖｔ）／（Ｉｔ−Ｉｒ）                   ………（２）
Ｖｔ：送信時の出力電圧
Ｖｒ：受信時の出力電圧
Ｉｔ：送信時の出力電流（例えば、１．０（Ａ））
Ｉｒ：受信時の出力電流（例えば、５００（ｍＡ）＝０．５（Ａ））
Ｒ：内部インピーダンス
上記式（２）より、送信時及び受信時の出力電流の差（Ｉｔ−Ｉｒ）が一定であることにより、時間の経過と共に内部インピーダンスＲが大きくなると、送信時及び受信時の出力電圧差（Ｖｒ−Ｖｔ）が大きくなる。そして、内部インピーダンスＲと送信時及び受信時の出力電圧差（Ｖｒ−Ｖｔ）とは１対１に対応している。従って、記憶部７が図３に示すようにサイクル特性データを記憶していることにより、マイコン６は送信時及び受信時の出力電圧差（Ｖｒ−Ｖｔ）から二次電池１０の累積使用時間、サイクル寿命を算出し、表示部８に表示することができる。例えば、プレストーク方式の無線機の場合、プレストークスイッチを押さなかったことによる受信状態（待ち受け状態）からプレストークスイッチを押したことによる送信状態に変化したときの出力電圧の変化量と記憶部に記憶されたサイクル特性データとを比較し、出力電圧の変化量からサイクル寿命を求め、表示部８に表示することができる。そして、出力電圧の変化量が所定値以上になったとき、マイコンは二次電池の寿命がつきたと判断し、使用不可になったことを表示部に表示する。この表示により、ユーザは二次電池の交換時期を認識することができる。
【００１５】
次に、二次電池の残量の算出、表示について詳細に説明する。マイコン６には二次電池１０からの出力電圧が入力される。従って、記憶部７が図２に示すように二次電池１０の放電特性データまたは残量表示電圧範囲を示すデータを記憶していることにより、マイコン６は二次電池１０の出力電圧から残量を算出し、表示部８に表示することができる。そして例えば、バーグラフで二次電池１０の残量を表示部８へ表示することもできる。この表示によりユーザは二次電池１０の残量を知ることができる。更に、二次電池１０の出力電圧が所定値以下に低下したのをマイコン６が検出したとき、残量表示とは別に電池消耗警告音を鳴らし、ユーザに二次電池１０の充電を促すことができる。
【００１６】
次に、無線機に接続される二次電池の種類の判別については、詳細に説明する。二次電池１０に設けられた抵抗１３が無線機１内の抵抗１１に対して十分に低抵抗であるか又はショートしている（電池種別検出端子１２が接地されている）場合、無線機１に二次電池１０を接続すると電池種別信号のレベルがＬＯＷレベルになる。逆に、二次電池１０に設けられた抵抗１３が無線機１内の抵抗１１に対して十分に高抵抗であるか又はオープンである（抵抗１３を介しても介していなくても電池種別検出端子１２がＧＮＤに接続されていない）場合、無線機１に二次電池１０を接続すると電池種別信号のレベルがＨＩＧＨレベルになる。そこで、Ｎｉ−Ｃｄ二次電池とＬｉ二次電池の２種類ある二次電池１０の内の一方を無線機１に接続して使用する場合について述べる。例えばＮｉ−Ｃｄ二次電池を無線機１に接続して使用するときは電池種別信号のレベルがＬＯＷレベルとなるようにし、Ｌｉ二次電池を無線機１に接続して使用するときは電池種別信号のレベルがＨＩＧＨレベルとなるようにする。更に、記憶部７にＮｉ−Ｃｄ二次電池及びＬｉ二次電池のサイクル特性データと放電特性データとを記憶させる。その結果、マイコン６は電池種別信号のレベルから無線機１に接続された二次電池１０の種類を判別することができると共に、Ｎｉ−Ｃｄ二次電池が無線機１に接続されたとき、及びＬｉ二次電池が無線機１に接続されたときでも、二次電池１０のサイクル寿命、残量を表示部８に表示することができる。２種類ある二次電池１０の内の１つを選択して無線機１に接続する場合について述べたが、３種類以上ある二次電池の内の１つを選択して無線機１に接続する場合、二次電池１０の種類毎に抵抗１３が固有の抵抗値を持つようにすると共にＡ／Ｄ変換部１４の出力が２ビット以上となるようにする。更に、記憶部７に３種類以上の二次電池１０のサイクル特性データ、放電特性データを記憶させる。その結果、マイコン６は電池種別信号のレベルから無線機１に接続された二次電池１０の種類を判別することができると共に、どの二次電池が無線機１に接続されたときでも、二次電池１０のサイクル寿命、残量を表示部８に表示することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、サイクル特性データのデータテーブルを記憶部が有し、このデータテーブルを用いて送信時及び受信時における二次電池の出力電圧からサイクル寿命を制御部（マイコン）が求め、表示部に表示することにより、専用の測定器を使用せずに二次電池のサイクル寿命を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】二次電池を用いた携帯無線機の構成を示すブロック図。
【図２】二次電池の放電特性を示す図。
【図３】二次電池のサイクル特性データを示す図。
【符号の説明】
１：無線機                       ２：無線部
３：抵抗                              ４：抵抗
５：Ａ／Ｄ変換部                 ６：マイコン
７：記憶部                       ８：表示部
９：安定化電源部                 １０：二次電池
１１：プルアップ抵抗                  １２：電池種別検出端子
１３：抵抗                       １４：Ａ／Ｄ変換部
１５：検出ポート
【図１】
0004637387.tif 000002
【図２】
0004637387.tif 000003
【図３】
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