(57)【要約】【課題】機器の動作モードに拘わらず常に正確な電池の残量検出を行う検出装置及びその方法を提案する。【解決手段】機器の動作モードが低負荷モードであるとき、電池の放電電圧をＡ／Ｄ変換してそのデジタル出力に基づき電池残量を演算し、機器の動作モードが高負荷モードであるき、電池の放電電圧を所定の基準出力と比較してその比較結果の出力に基づき割り込み処理を行って電池残量を演算する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器に取付けられた電池の残量を検出する装置であって、
前記機器が低負荷モードであるか又は高負荷モードであるかを特定する動作モード特定装置と、
前記電池の放電電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記電池の放電電圧を所定の基準電圧と比較する比較器と、
前記機器の動作モードが低負荷モードであるとき、前記Ａ／Ｄ変換器のデジタル出力に基づき電池残量を演算し、前記機器の動作モードが高負荷モードであるき、前記比較器からの出力に基づき割り込み処理が行われて電池残量を演算する演算装置と、
を備えてなる、電池の残量検出装置。
【請求項２】
前記電池の温度を測定する温度計が更に備えられ、該温度計の出力が前記電池残量の演算に参照される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記動作モード特定装置は、前記機器の動作を制御するＭＰＵにかかる負荷の大小に基づき動作モードを特定する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記動作モード特定装置は、前記機器の機械的若しくは熱的動作装置のオン・オフに基づき動作モードを特定する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】
高負荷モードの検出に用いられる前記比較器は複数のものが並列に配置される、請求項１〜４のいずれかに記載の装置
【請求項６】
機器に取付けられた電池の残量を検出する装置であって、
前記機器が低負荷モードであるか又は高負荷モードであるかを特定する動作モード特定手段と、
前記電池の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記電池の出力を所定の基準出力と比較する比較手段と、
前記動作モード特定手段により前記機器の動作モードが低負荷モードであると特定されたとき、前記Ａ／Ｄ変換手段のデジタル出力に基づき、所定のルールに従って電池残量を演算し、前記動作モード特定手段により前記機器の動作モードが高負荷モードであると特定されたとき、前記比較手段からの出力に基づき割り込み処理が行われて電池残量を演算する演算手段と、
を備えてなる、電池の残量検出装置。
【請求項７】
機器に取付けられた電池の残量を検出する方法であって、
前記機器が低負荷モードであるか又は高負荷モードであるかを特定し、
前記機器の動作モードが低負荷モードであるとき、前記電池の放電電圧をＡ／Ｄ変換してそのデジタル出力に基づき電池残量を演算し、前記機器の動作モードが高負荷モードであるき、前記電池の放電電圧を所定の基準出力と比較してその比較結果の出力に基づき割り込み処理を行って電池残量を演算する、
電池の残量検出方法。
【請求項８】
前記電池の温度を測定して、その測定結果が前記電池残量の演算に参照される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
機器に取付けられた電池の残量を検出する方法であって、
前記機器が低負荷モードであるか又は高負荷モードであるかを特定する動作モード特定ステップと、
前記電池の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換ステップと、
前記電池の出力を所定の基準出力と比較する比較ステップと、
前記動作モード特定ステップにより前記機器の動作モードが低負荷モードであると特定されたとき、前記Ａ／Ｄ変換ステップにより得られたデジタル出力に基づき、所定のルールに従って電池残量を演算し、前記動作モード特定ステップにより前記機器の動作モードが高負荷モードであると特定されたとき、前記比較ステップにより得られた出力に基づき割り込み処理が行われて電池残量を演算する演算ステップと、
を備えてなる、電池の残量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は機器に取付けられた電池の残量を検出する装置に関する。更に詳しくは、動作モードにより出力が大きく異なるモバイル機器の電池の残量を検出することに好適に用いられる。モバイル機器として小型プリンタやデジタルカメラ等が挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モバイル機器に取付けられた電池の残量を検出するための装置が提案されている。例えば、特許文献１によれば、電池の最大放電電圧に応じて定められたしきい値電圧を基にしきい値電圧より大きい放電電圧の検出に適した第１の電圧検出手段と、しきい値電圧の検出に適した第２の電圧検出手段とを用意する。検出時には、各検出範囲に対応した第１及び第２の電圧検出手段によって放電電圧を検出し、第１及び第２のデジタル値を基に放電電圧がしきい値電圧より大きいか否かを判別する。判別結果に応じて第１又は第２のデジタル値のいずれか一方を選択し、選択されたデジタル値を基に電池の放電電圧を求める。
【０００３】
このように構成された検出装置によれば、放電電圧の検出に２種類の電圧検出手段を使い分けることによりアナログ／デジタル変換回路による分解能精度を高めることができ、放電電圧の検出精度を高めることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３２５１３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の検出装置によれば、電池の放電電圧がＡ／Ｄ変換回路でデジタル信号に変換され、機器に備えられたＭＰＵで常にサンプリングされて予め与えられたルールに基づき電池の残量が演算される。
【０００６】
ところで、小型プリンタ等のモバイル機器においては、プリンタ機構のその動作（高負荷モード）時と待機（低負荷モード）時とでは負荷が大きく異なる。この負荷の変動に伴い電池の放電電圧が大きく変化することはもとより、動作モードにおいては機器のＭＰＵにも大きな負荷が掛かっているので、ＭＰＵの資源を電池の放電電圧のデジタル信号のサンプリングに供することが困難な場合がある。ＭＰＵの負担を軽くするためにサンプリングのインターバルを長くすると、検出の精度が低下し、最大放電負荷時の電圧を検出できない可能性がある。
【０００７】
高負荷モードにおいては放電電圧の変動が激しくなることが多いので、Ａ／Ｄ変換した放電電圧のデジタル信号を一定のタイミングでサンプリングしてＭＰＵでソフト的に処理するだけでは検出精度に限界がある。
【０００８】
また、モバイルタイプの小型プリンタがホストの監視下にあるとき、所定のタイミングで両者の通信が必要となる。つまり、当該通信時においてＭＰＵの負荷に余力が必要である。小型プリンタの動作モードと通信のタイミングは無関係であるので、小型プリンタが高負荷モードのときも当該通信が円滑に行えるように、ＭＰＵの負荷に余力を残さなければならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の一つの目的は、機器の動作モードに拘わらず常に正確な電池の残量検出を行う検出装置及びその方法を提案することにある。
【００１０】
この発明の他の目的は、機器が高負荷モードにあるときにも、機器のＭＰＵに掛かる負荷をできるだけ小さくして、当該ＭＰＵが電池残量検出の演算実行を可能とする検出装置及び検出方法を提案することにある。
【００１１】
電池はその温度変化により放電電圧も変化する。したがって、当該放電電圧のみに基づいて電池残量を検出するときには誤検出の生じるおそれがある。そこでこの発明の更に他の目的は、電池の温度変化に拘わらず、常に正確に電池残量を検出できる検出装置及び検出方法を提案することにある。
【００１２】
この発明は、上記目的の少なくとも一つを達成すべくなされたものである。
【００１３】
第１の局面の発明は次の構成をとる。即ち、
機器に取付けられた電池の残量を検出する装置であって、
前記機器が低負荷モードであるか又は高負荷モードであるかを特定する動作モード特定装置と、
前記電池の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記電池の出力を所定の基準出力と比較する比較器と、
前記機器の動作モードが低負荷モードであるとき、前記Ａ／Ｄ変換器のデジタル出力に基づき電池残量を演算し、前記機器の動作モードが高負荷モードであるき、前記比較器からの出力に基づき割り込み処理が行われて電池残量を演算する演算装置と、
を備えてなる、電池の残量検出装置。
【００１４】
このように構成された電池の残量検出装置によれば、低負荷モードにおいては電池の出力である放電電圧をＡ／Ｄ変換してその出力が演算装置へ入力されて電池残量の演算に用いられる。低負荷モードにおいては、演算装置の負荷も小さいので、Ａ／Ｄ変換器からの出力を短いインターバルでサンプリングして正確に電池残量を求める演算の実行が可能となる。
【００１５】
他方、高負荷モードにおいては、電池の放電電圧を所定の基準電圧（閾値電圧）と比較して比較結果に基づき演算装置に割り込み処理を行なわせる。演算装置は割り込み処理のときだけ当該電池残量を求める演算を実行すればよいので、演算装置の負荷を出来る限り小さくすることができる。
【００１６】
上記において、この発明が適用される機器は電池を電源とするものであり、小型及びモバイルに適している。また、動作モードとして少なくとも低負荷モードと高負荷モードを有しており、高負荷モードにおいてＭＰＵにかかる負担が大きくなる。
【００１７】
かかる機器として、モバイルＰＯＳプリンタやデジタルカメラなどを挙げることができる。
【００１８】
かかる機器に取付けられる電池の種類は特に限定されない。リチウム電池の他に汎用的な電池を用いることができる。
【００１９】
機器の動作モードが低負荷モードであるか或いは高負荷モードであるかの特定方法は、機器の特性に応じて任意に選択することができるが、機器の動作を制御するＭＰＵにかかる負荷の大小に基づき特定することが好ましい。常にＭＰＵの負荷に余裕を持たせることにより、機器の動作の安定性はもとより電池残量検出を高精度に実行できる。ＭＰＵにかかる負荷が小さなときを低負荷モードとしこのときはＭＰＵによりソフト的に電池残量を演算する。他方、ＭＰＵにかかる負荷が大きなときを高負荷モードとしてハード的に電池残量を特定してＭＰＵに掛かる負荷を低減する。
【００２０】
なお、全ての動作モードにおいてハード的に電池残量を特定することも可能であるが、正確な検出を行うためには多数の比較回路が必要となるので、装置の製造コスト等の点から現実的ではない。
【００２１】
ＭＰＵに掛かる負荷の大小は、装置の動作状況（動作モード）により一元的に定めることができる。例えばモバイル用の小型プリンタの場合には、待機状態（ホスト通信時を含む）にはＭＰＵに小さな負荷しか掛からないのに対し（低負荷モード）、紙送り、加熱、印字、オートカッタの状態においてはＭＰＵに大きな負荷が掛かる（高負荷モード）。したがって、小型プリンタのスイッチの状態から装置の動作モードが低負荷モードであるか或いは高負荷モードであるかを特定することができる。
【００２２】
また、上記紙送り、加熱、印字、オートカッタの状態においては、モータやヒータが作動されるので、モータ及び／又はヒータの動作状態がオンのときを高負荷モードとし、オフのときを低負荷モードとしてもよい。即ち、機械的若しくは熱的動作装置のオン・オフに基づき動作モードを特定することができる。
【００２３】
電池はその温度により放電電圧が異なるため、高温状態においては残量が少ないと判断される放電電圧であっても、低温状態においては実質的に残量が充分である場合がある。このような場合の誤検出を防止すために、この発明の他の局面においては、電池の温度が測定される。測定された電池の温度は演算装置に出力され、電池残量を演算するときに参照される。電池の温度を電池残量の演算に反映するためには、当該温度、電池の出力電圧値、及び電池残量レベルを各動作モード毎にテーブル化しておいて、それを参照する。又は、当該電池の温度に基づき電池の出力電圧値自体を補正することもできる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１に実施例の携帯用小型プリンタ１を示す。この小型プリンタ１内にはロール紙２が装填され、このロール紙２は搬送ローラ３により引き出されるとともに、サーマルヘッド４により印刷が施される。ケース５内には電動カッタ（図示せず）が内装され、引き出されたロール紙を所定の位置で切断する。図中の符号６は電池用のカバーを示し、この中にリチウム電池が装填されている。符号７はディスプレイであり、電池の残量を表示する。符号１２は、紙送りスイッチであり、スイッチ１２を押すことにより、搬送ローラ３が回転し、印字することなくロ−ル紙２が引き出される。
【００２６】
この実施例ではディスプレイとして、図２に示すように、３つのＬＥＤ８、９、１０を並べたものを用いた。即ちこのＬＥＤ８、９、１０の点滅を制御することにより電池残量を表示する。
【００２７】
表１に電池残量状態とプリンタの状態との関係を示した。
【００２８】
【表１】
2005010075.tif 000003
【００２９】
図３には、各動作モードにおける電池の放電電圧と電池残量状態（Ｈ，Ｍ，Ｌ，Ｓ，Ｆで表示；表１参照）との関係を示した。
【００３０】
各電池残量状態において、ディスプレイ７は表２に示すように点滅する。
【００３１】
【表２】
2005010075.tif 000004
【００３２】
電池残量表示の方法は上記のディスプレイ７に限定されるものではなく、液晶ディスプレイを用いることで更に多様な表示形態が可能になる。
【００３３】
図４に実施例の小型プリンタ１の動作を説明する機能ブロック図を示した。また、図５には要部の回路構成を示した。
【００３４】
図４に示すように、電池１１の放電出力が低負荷モード電圧検出回路１３と高負荷モード電圧検出回路１５へそれぞれ印加される。低負荷モード電圧検出回路１３により検出された電池１１の放電電圧のアナログ信号はＡ／Ｄ変換器１４でデジタル信号に変換されて制御装置であるＭＰＵ２０へ印加される。より具体的には、図５に示すように、ほぼ１／４に分圧された電池１１の放電電圧のアナログ信号ＡＬがＡ／Ｄ変換器１４に印加されてデジタル信号ＤＬに変換される。
【００３５】
また、電池１１の温度がサーミスタ１８で検出されてアナログ信号ＡＴがＡ／Ｄ変換器へ入力され、電池１１の温度に対応するデジタル信号ＤＴに変換される。なお、この実施例では、Ａ／Ｄ変換器の分解能は１０ビットである。
【００３６】
図４に示すように、ホスト３０から送信された印刷コマンド・印刷データは、小型プリンタ１のインターフェース２２で受信され、ＭＰＵ２０で受信された印刷コマンドを解釈した後、ＭＰＵ２０は、ヘッド４、モータ８を制御し、受信した印刷データに基づいてロール紙２２上に印刷を行なう。例えば、このように印刷コマンドを受信して、ヘッド４又はモータ８等の消費電力の大きな要素を駆動するとき、ＭＰＵ２０は機器の動作モードを、低負荷モードから高負荷モードに変更する。逆に、消費電力の大きな要素を駆動しないとき、ＭＰＵ２０は機器の動作モードを、低負荷モードに設定する。
【００３７】
また、紙送りスイッチ１２の出力は、ＭＰＵ２０の割り込みポートＩＮ４に接続されており、紙送りスイッチ１２の押下げすることにより、紙送りの割り込み処理が行われ、モータ８が駆動される。即ち、印刷コマンドの受信の他に、紙送りスイッチ１２の押下げも、動作モードを低負荷モードから高負荷モードに変更するトリガとなる。更に、小型プリンタ１がオートカッタを備えているときは、ホスト３０から送信された用紙切断コマンドの受信、小型プリンタ１に設けた用紙切断スイッチの押し下げ等も、動作モードを低負荷モードから高負荷モードに変更するトリガとなりえる。
【００３８】
小型プリンタ１の動作モードが低負荷モードであるときは、ＭＰＵ２０はＡ／Ｄ変換器１４からのデジタル信号ＤＬ及びＤＴをサンプリングし、電圧比較回路１７からの信号は無視する。
【００３９】
書換え可能なメモリ２１には低負荷モードにおいて電池残量を定めるためのテーブルデータが保存されている。当該テーブルデータの一例を以下に示す。
【００４０】
【表３】
2005010075.tif 000005
【００４１】
表３において、例えば電池の温度が１１〜１５℃のときはそれに対応するＤＴ値が３８２〜３３６となる。当該ＤＴ値に対して電池放電電圧に対応する信号ＤＬが７．８を超えるとき、電池残量はＨレベルにあると判定される。また、ＤＬ値が７．８以下かつ７．３を超えるとき、７．３以下かつ７．０を越えるとき、７．０以下のときはそれぞれＭレベル、Ｌレベル及びＳレベルと判定される。各レベルについては表１を参照されたい。また、各レベルにおけるディスプレイ７の表示態様については表２を参照されたい。
【００４２】
他方、小型プリンタ１の動作モードが高負荷モードである場合、Ａ／Ｄ変換器１４から送られてくる電池１１の放電電圧に関する信号ＤＬと温度に関する信号ＤＴの入力を無視し、電圧比較回路１７からの割り込み信号のみの入力を受け付ける。
【００４３】
電圧比較回路１７として、図５に示すとおり並列な３つの比較器１７０、１７１及び１７２を用いる。複数の比較器を並列に用いることにより精度の高い電池残量検出が可能となる。閾値設定回路１９として各比較器１７０、１７１及び１７２の一方の入力端子にそれぞれＤ／Ａ変換器１９０、１９１、１９２を連結した。
【００４４】
電池１１の放電電圧信号ＡＣは各比較器１７０、１７１及び１７１の他方の入力端子へ入力される。ここに、比較器１７０はＤ／Ａ変換器１９０からの閾値電圧（比較電圧信号ＡＲ１）より電池１１の放電電圧信号ＡＣの方が小さいとき、パルス信号ＢＡＴ＿ＬＯＷ１を発生する。比較器１７１はＤ／Ａ変換器１９１からの閾値電圧（比較電圧信号ＡＲ２）より電池１１の放電電圧信号ＡＣの方が小さいとき、パルス信号ＢＡＴ＿ＬＯＷ２を発生する。同様に、比較器１７２はＤ／Ａ変換器１９２からの閾値電圧（比較電圧信号ＡＲ３）より電池１１の放電電圧信号ＡＣの方が小さいとき、パルス信号ＢＡＴ＿ＦＡＩＬを発生する。各パルス信号ＢＡＴ＿ＬＯＷ１、ＢＡＴ＿ＬＯＷ２及びＢＡＴ＿ＦＡＩＬはＭＰＵ２０の割り込みポートＩＮ１、ＩＮ２及びＩＮ３にそれぞれ入力される。
当該パルス信号に基づくＭＰＵ２０の処理の方法（演算方法）を表４にまとめている。
【００４５】
【表４】
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【００４６】
表５は、電池１１の温度と各Ｄ／Ａ変換器１９０、１９１、１９２の設定する閾値電圧の一覧である。ＭＰＵ２０は、動作モードが高負荷モードに切り替わる直前に得られた電池１１の温度（電池１１の温度は低負荷モードにおいて常に検出されている）に基づき、各Ｄ／Ａ変換器１９０、１９１、１９２の閾値電圧を表５に記載の値に設定する。各Ｄ／Ａ変換器１９０、１９１、１９２からは所定のタイミングで同期して比較電圧信号ＡＲ１、ＡＲ２及びＡＲ３が出力される。
【００４７】
【表５】
2005010075.tif 000007
【００４８】
低負荷モードから高負荷モードに切り替わると（例えば印刷コマンドを受信し、モータ８が駆動されると）、その直前に検出された電池１１の温度が保存され、当該温度に応じて各Ｄ／Ａ変換器１９０、１９１、１９２の閾値電圧が表５に基づいて特定される。例えば、電池の温度が１１〜１５℃のとき、Ｄ／Ａ変換器１９０、１９１、１９２の閾値電圧はそれぞれ７．２、６．７及び６．４となる。
【００４９】
ここに、電池の放電電圧が７．０のとき、Ｄ／Ａ変換器１９０のみよりパルス信号ＢＡＴ＿ＬＯＷ１が出力される。このパルス信号が３回発生したとき、ＭＰＵ２０は電池残量がＭレベルであると判定して、表２にルールに従ってディスプレイ７にその旨を表示する。
【００５０】
また、電池の放電電圧が６．５のときは、Ｄ／Ａ変換器１９０とＤ／Ａ変換器１９１からそれぞれパルス信号ＢＡＴ＿ＬＯＷ１及びＢＡＴ＿ＬＯＷ２が出力される。ここに、後者のパルス信号ＢＡＴ＿ＬＯＷ２の優先順位が高いので、ＭＰＵ２０は電池残量がＬレベルであると判定して（以上表４参照）、表２にルールに従ってディスプレイ７にその旨を表示する。
【００５１】
高負荷モードの終了後（例えば、プリント終了後）は、低負荷モード（例えば待機状態）が安定した後（例えば１０秒後）に、低負荷モードにおける電池残量検出が再開される。
【００５２】
上記において、ＭＰＵ２０のプロセッサを制御するためのプログラムはＭＰＵ内のＲＯＭに保存されている。書換え可能なメモリ２１には専ら表３、５のテーブルデータが保存されている。これは電池特性が変更されたときに、テーブルデータを変更することが容易であるからである。
【００５３】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施例の小型プリンタを示す斜視図である。
【図２】図２は小型プリンタのディスプレイを示す平面図である。
【図３】図３は電池の放電電圧と電池残量レベルとの関係を示すチャート図である。
【図４】図４は実施例の小型プリンタの動作を説明する機能ブロック図である。
【図５】図５は同じく要部の回路構成図である。
【符号の説明】
１  小型プリンタ
３  搬送ローラ
４  サーマルヘッド
７  ディスプレイ
１７０、１７１、１７２  電圧比較器
１９０、１９１、１９２  Ｄ／Ａ変換器
【図１】
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【図２】
2005010075.tif 000009
【図３】
2005010075.tif 000010
【図４】
2005010075.tif 000011
【図５】
2005010075.tif 000012