JP3363583B2 - ２次電池のローバッテリー検出装置及びその方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２次電池を使用時にお
ける、ローバッテリー検出装置及びその方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】２次電池は、充電と放電を交互に行うこ
とで、繰り返し使用が可能な電池である。通常、この放
電から充電への切り替えは、電池の容量が低下し、ロー
バッテリー状態となった時点で行われる。

【０００３】一般に、ローバッテリー検出は、以下のよ
うにしている。

【０００４】まず、図４は、一般的な２次電池の放電カ
ーブ（２次電池の放電電圧の時間的変化）を表わすグラ
フである。ローバッテリーの検出は、この放電カーブを
観測することで行なわれる。具体的なシーケンスを示
す。

【０００５】（１）２次電池の端子電圧Ｖbattを検出す
る。

【０００６】（２）Ｖbattを、ある一定の値電圧Ｖend
と比較する。

【０００７】（３）そして、その比較結果に基づいて次
の判断処理が行われる。

【０００８】 Ｖbatt＞Ｖendの場合、２次電池の放電継続 Ｖbatt≦Ｖendの場合、２次電池の放電終了（ローバッ
テリー状態） 尚、ここでいう放電継続とは、例えばその２次電池を搭
載した電子機器がパーソナルコンピュータ等である場合
には、動作継続することを意味する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一般に、上記ローバッ
テリーの検出に用いられた２次電池の端子電圧Ｖbatt
は、以下のような数式で表われさる。

【００１０】Ｖbatt＝Ｅ−ｒ・Ｉ −（＊） ここで、Ｅ（２次電池の起電力）、ｒ（２次電池の内部
抵抗）、Ｉ（放電電流）である。よって、２次電池の端
子電圧Ｖbattは、内部抵抗ｒと放電電流Ｉに依存してい
ることになる。

【００１１】また、内部抵抗ｒは、放電電流Ｉや周囲の
温度Ｔの変化などに対して非線形に依存する値であり、
以下のような特質を有している。

【００１２】 ・放電電流Ｉが多いとき、内部抵抗ｒの値は大 ・周囲の温度Ｔが低いとき、内部抵抗ｒの値は大 以上のようなｒの性質、および式（＊）が原因で、上記
ローバッテリー検出法には以下のような欠点が存在し
た。

【００１３】（Ｉ）見かけ上の放電容量の低下 ２次電池を、高率放電（Ｉが多い）や、低温環境下（Ｔ
が低い）において使用する場合。上記ｒの性質により、
起電力Ｅからの電圧降下分（式（＊）第２項：ｒ・Ｉ）
は大きくなる。よって、実際に検出される２次電池の端
子電圧Ｖbattは、起電力と比較して、非常に小さな値に
なる。ゆえに、起電力Ｅが、あまり低減していない状態
でも、ローバッテリー（Ｖbatt≦Ｖend）が検出され易
くなる。

【００１４】これは、２次電池のエネルギーを十分取り
出さずに、放電を終了させること（見かけ上の放電容量
の低下）と同じである。

【００１５】（ＩＩ）２次電池の温度上昇に伴う内部抵
抗の減少 また、低温環境下や、非常に高率な放電（大電流放電）
を行う場合、以下に表わされるような内部抵抗ｒの変化
が起こる場合がある。

【００１６】（１）放電初期における内部抵抗ｒは、非
常に大きな値をもつ。

【００１７】（２）ある程度の時間、放電を持続する
と、内部抵抗ｒの発熱により電池の温度が上昇する。そ
のため、内部抵抗ｒの値は減少し始める。

【００１８】（３）暫くすると、２次電池温度と周囲の
温度との間で平衡がとれ、内部抵抗ｒの値は一定にな
る。

【００１９】この時の、２次電池の端子電圧Ｖbattの時
間変化を図５に示す。

【００２０】状態（１）では、ｒが非常に大きいため、
Ｖbattは急激に減少する。状態（２）では、内部抵抗ｒ
の変化分が、起電力Ｅの減少分よりも大きくなり、Ｖba
ttは緩やかに増加する。状態（３）では、内部抵抗の変
化がおさまったので、Ｖbattは再び減少する（この時の
減少率は、（１）の場合よりも少ない）。

【００２１】図５のように、２次電池の端子電圧Ｖbatt
が２段落ち的な変化をする場合、状態（１）の状態でロ
ーバッテリー（Ｖbatt≦Ｖend）となることがある。し
かしながら、ここでは、まだ、事実上のローバッテリー
状態ではないので、ここで放電を停止すると、２次電池
のエネルギーを十分使用していないことになる。

【００２２】問題点 上記２つの例のように、２次電池の容量を十分放電せず
に電池の使用を継続すると、以下の問題を引き起こす。

【００２３】・２次電池のサイクル利用効率（仕事量／
ｃｙｃｌｅ）が低下する。

【００２４】・Ｎｉ−Ｃｄ２次電池やＮｉ−ＭＨ２次電
池では、メモリ効果の原因となる。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点に
鑑みなされたものであり、２次電池のローバッテリー状
態を正確に検出し、そのサイクル利用効率を向上、及び
メモリ効果を防止することを可能にする２次電池のロー
バッテリー検出装置及びその方法を提供しようとするも
のである。

【００２６】この課題を解決するため、例えば本発明の
２次電池のローバッテリー検出装置は以下に示す構成を
備える。すなわち、電子機器に電力を供給する２次電池
のローバッテリー検出装置であって、前記２次電池の放
電動作中、所定時間毎に前記２次電池からの放電電圧値
を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段で検出し
た前回の放電電圧値と今回検出した放電電圧値の差を求
め、その差を所定の基準値と比較し、前記２次電池がロ
ーバッテリー状態にあるかどうかを判断する第１の判断
手段と、前記２次電池の放電開始後、所定期間経過する
までの期間では、前記第１の判断手段による前記２次電
池のローバッテリーにあるかどうかの判断を禁止し、前
記第１の判断手段とは別の、前記２次電池がローバッテ
リーにあるかどうかを判断する第２の判断手段とを備
え、 当該第２の判断手段は、 前記電圧検出手段で検出し
た前回の放電電圧値と今回検出した放電電圧値の差を求
め、その差を第１の閾値と比較し、当該差が前記第１の
閾値以下の場合には、前記差と前記第１の閾値との比較
動作を継続する第１の手段と、 該第１の手段における繰
り返し処理中において、前記前回の放電電圧値と今回の
放電電圧値との差が、前記第１の閾値より大きいと判断
した場合、前記差が異常放電を示す第２の閾値を越える
か否かを判断し、前記差が前記第２の閾値を越えると判
断した場合には、前記２次電池に対する負荷が異常に大
きいと判断し、放電を停止させる第２の手段と、 該第１
の手段における繰り返し処理中において、前記前回の放
電電圧値と今回の放電電圧値との差が、前記第１の閾値
以下であると判断した場合、今回の放電電圧値が前回の
放電電圧値に対して減少しているか増加しているか、及
び、今回の放電電圧値が第３の閾値以上であるか否かに
応じて、前記２次電池の放電電圧の変化が二段落ち状態
にあるかどうかを判断し、二段落ち状態にある判断した
場合には放電を継続する第３の手段とを備える。

【００２７】また、本発明の２次電池のローバッテリー
検出方法は以下の構成を備える。すなわち、電子機器に
電力を供給する２次電池のローバッテリー検出方法であ
って、前記２次電池の放電動作中、所定時間毎に前記２
次電池からの放電電圧値を検出する電圧検出工程と、前
記電圧検出工程で検出した前回の放電電圧値と今回検出
した放電電圧値の差を求め、その差を所定の基準値と比
較し、前記２次電池がローバッテリー状態にあるかどう
かを判断する第１の判断工程と、前記２次電池の放電開
始後、所定期間経過するまでの期間では、前記第１の判
断工程による前記２次電池のローバッテリーにあるかど
うかの判断を禁止し、前記第１の判断工程とは別の、前
記２次電池がローバッテリーにあるかどうかを判断する
第２の判断工程とを備え、 当該第２の判断工程は、 前記
電圧検出工程で検出した前回の放電電圧値と今回検出し
た放電電圧値の差を求め、その差を第１の閾値と比較
し、当該差が前記第１の閾値以下の場合には、前記差と
前記第１の閾値との比較動作を継続する第１の工程と、
該第１の工程における繰り返し処理中において、前記前
回の放電電圧値と今回の放電電圧値との差が、前記第１
の閾値より大きいと判断した場合、前記差が異常放電を
示す第２の閾値を越えるか否かを判断し、前記差が前記
第２の閾値を越えると判断した場合には、前記２次電池
に対する負荷が異常に大きいと判断し、放電を停止させ
る第２の工程と、 該第１の工程における繰り返し処理中
において、前記前回の放電電圧値と今回の放電電圧値と
の差が、前記第１の閾値以下であると判断した場合、今
回の放電電圧値が前回の放電電圧値に対して減少してい
るか増加しているか、及び、今回の放電電圧値が第３の
閾値以上であるか否かに応じて、前記２次電池の放電電
圧の変化が二段落ち状態にあるかどうかを判断し、二段
落ち状態にある判断した場合には放電を継続する第３の
工程とを備える。

【００２８】

【００２９】

【実施例】以下、添付図面に従って参考例を示し、その
後で本発明に係る実施例を詳細に説明する。

【００３０】＜参考例の装置構成の説明＞ 図１は、本発明を実現するための装置の構成図を示して
いる。

【００３１】図中、１は２次電池、２は放電手段（例え
ばパーソナルコンピュータやプリンタ等の電子機器）で
あって、２次電池１によって駆動されるものである。３
は２次電池１から放電手段２に供給される電力線であ
る。

【００３２】次に、ローバッテリーを検出する要素につ
いてだが、４はこのシステム全体を統括するＭＰＵ、５
はＭＰＵ４から各構成要素へ命令を送信するバスライ
ン、６は２次電池１の端子電圧を検出する手段、８は２
次電池１から放電手段２へ供給される電流を検出する手
段、そして、７は前記構成要素に検出されたデータをあ
る値と比較する手段である。尚、図示では、ＭＰＵ４は
放電手段２とは別個になっているが、放電手段２として
パーソナルコンピュータやプリンタを適応する場合、そ
れらには専用のＭＰＵが備わっているので、それでもっ
て代行しても構わない。

【００３３】さて、図１中の各種データの流れについて
説明すると、Ｄ１が２次電池１の端子電圧の値Ｖbatt、
Ｄ７は２次電池１から放電手段２へ供給される電流値Ｉ
batt、Ｄ２は電圧検出手段６に検出された値（Ｖbatt）
で比較手段７に送信されるデータ、Ｄ８は電流検出手段
８に検出された値（Ｉbatt）で比較手段７に送信される
データ、そして、Ｄ５は比較手段の解決結果でＭＰＵ４
に送られるものである。

【００３４】ＭＰＵ４が下す命令は、電圧検出手段６の
制御命令Ｄ３、電流検出手段８の制御命令Ｄ９、比較手
段７の制御命令Ｄ４、そして、放電手段２の駆動を制御
する命令Ｄ６がある。

【００３５】尚、ＭＰＵ４内には、その動作処理手順
（後述する各フローチャートに対応するプログラム）を
記憶したＲＯＭ、及び、ワークエリアとして使用される
ＲＡＭが備えられている。

【００３６】＜動作説明＞ 以上の構成における参考例の動作を図６のフローチャー
トに従って説明する。

【００３７】まず、ＭＰＵ４は、装置（放電手段２）を
駆動するに当たり、ローバッテリー検出が必要かを判断
する（ステップＳＳ１１）。ここで、装置が不図示のＡ
Ｃアダプタ（ＡＣ／ＤＣ変換器）等から電力供給を受け
ている場合には、この後のシーケンスは行わない。つま
り、ステップＳ１１の判断結果は“Ｎｏ”になる。

【００３８】さて、装置駆動を２次電池１で行うため、
ローバッテリー検出が必要な場合（Ｓ１１→Ｙｅｓ）、
まず、ＭＰＵ４はローバッテリー検出のタイミングを計
測する（ステップＳＳ１２）。ローバッテリー検出は、
ある一定の時間（Δｔ）毎に行なわれる。

【００３９】ローバッテリー検出のタイミングになった
ら、まず、電流検出手段８が、放電手段２（装置）に供
給される電流値Ｉbatt（Ｄ７）の検出を行う（ステップ
Ｓ１３）。

【００４０】次に、検出結果（電流検出手段８からの信
号Ｄ８（＝Ｉbatt））は比較手段７に送信され、比較手
段７は、ある値Ｉth（ＭＰＵ４がＤ４を用いて指定す
る）とＩbattとの比較を行う（ステップＳ１４）。尚、
この閾値Ｉthは、２次電池の種類や、放電手段２の負荷
等によって決定されるものである。

【００４１】そして、この比較結果（Ｄ５）はＭＰＵ４
に送信される。これを基に、ＭＰＵ４は、ステップＳ１
５−１、Ｓ１５ー２において、放電終止電圧Ｖendを以
下のようにして決定をする。

【００４２】Ｉbatt≦Ｉthの場合（Ｓ１４→Ｎｏ）→Ｖ
end＝Ｖ１（Ｓ１５−１） Ｉbatt＞Ｉth（Ｓ１４→Ｙｅｓ）→Ｖend＝Ｖ２（Ｓ１
５−２） ただし、Ｖ２はＶ１より小さい値である。

【００４３】この後、電圧検出手段６によって２次電池
１の端子電圧Ｖbatt（Ｄ１）を検出させ（ステップＳ１
６）、その検出結果（Ｄ２）は、比較手段７に供給させ
る。これにより、比較手段７は、ステップＳ１５−１も
しくはステップＳ１５−２のいずれかで決定された放電
終止電圧Ｖend（ＭＰＵ４がＤ４で送信）とＶｂｔｔの
比較を行う（ステップＳ１７）。

【００４４】この比較の結果（Ｄ５）はＭＰＵ４に送信
されるので、これを基に、ＭＰＵ４は次のような判断を
行う。

【００４５】すなわち、Ｖbatt＞Ｖend（Ｓ１７→Ｙｅ
ｓ）の場合、２次電池１はローバッテリー状態ではない
と判断し、シーケンスはステップＳＳ１２の状態に戻さ
れ、ローバッテリー検出は継続される。

【００４６】また、Ｖbatt≦Ｖend（Ｓ１７→Ｎｏ）の
場合、２次電池１はローバッテリー状態であると判断
し、ＭＰＵ４は放電手段２の駆動停止命令（Ｄ６）を送
出し、２次電池１の放電を終了させる（Ｓ１８）。

【００４７】尚、放電を終了させるとき、つまり、駆動
停止命令Ｄ６を検出した放電手段２が、パーソナルコン
ピュータであれば、２次電池の放電が進んでこれ以上作
業を行うことができない旨のメッセージ表示やブザー等
を鳴らすようにしても良い。

【００４８】上記の通りであるが、各処理段階における
若干の説明を行う。

【００４９】ステップＳＳ１２について 通常、装置（放電手段２）の負荷は、ある一定の時間周
期をもつ変動負荷である場合が多い。そのため、ローバ
ッテリー検出は、毎回、放電手段２が同じ動作を行う場
所で比較されるよう、タイミングを合わせる必要があ
る。

【００５０】ステップＳ１３〜Ｓ１７について ここは、実際にローバッテリー検出を行なっている部分
であるが、放電負荷がある程度大きい場合（Ｉbatt＞Ｉ
th）は、電圧降下分（ｒＩ）が増加するのを見込んで放
電終止電圧Ｖendを通常より低めに設定（Ｖend＝Ｖ１→
Ｖ２，Ｖ１＞Ｖ２）するようになっている。当然、Ｖen
dが低下した分、２次電池１より取り出される電気容量
は増加する。

【００５１】よって、高率放電を行なっている場合で
も、ローバッテリーが検出され、２次電池１の放電が終
了された時点での残存電気容量は、十分少ないものにな
る。

【００５２】以上説明したように参考例によれば、２次
電池のローバッテリー状態を一義的な電圧と比較するこ
となしに、２次電池１から放電手段２への電流に依存し
て、ローバッテリー検出のための閾値を調整すること
で、より正確なローバッテリー状態を検出することが可
能になる。

【００５３】［第１の実施例の説明］ 次に第１の実施例を説明する。

【００５４】＜装置構成の説明＞ 図２は、本発明を実現するための構成図である。上記参
考例との比較を簡単にするため、ほぼ同じ意味の構成要
素については、同一符号を付した。

【００５５】図示において、１は２次電池、２は２次電
池１によって駆動を行なわれる放電手段（パーソナルコ
ンピュータやプリンタ等）、そして、３は２次電池１か
ら放電手段２に供給される電力線である。

【００５６】次に、ローバッテリーを検出する要素につ
いてだが、４はこのシステム全体を統括するＭＰＵ、５
はＭＰＵ４から各構成要素へ命令を送信するバスライ
ン、６は２次電池１の端子電圧を検出する手段、７は任
意の２つの値の大きさを比較する手段、９は電圧検出手
段６が観測した値を一時保存しておくためのメモリ、１
０は任意の２つの値の差を求める演算手段である。

【００５７】次に、図２中の各種データの流れについて
説明する。Ｄ１は、２次電池１の端子電圧の値Ｖbatt。
Ｄ２，Ｄ１０，Ｄ１１は電圧検出手段６で検出された結
果（Ｖbatt）で、各々、比較手段７、演算手段１０、メ
モリ９に送信される。Ｄ１２はメモリの出力データで、
演算手段１０に送信される。Ｄ１３は演算手段１０の計
算結果で、比較手段７に出力される。そして、Ｄ５は比
較手段の解析データでＭＰＵ４に送られるものである。

【００５８】ＭＰＵ４が下す命令は、電圧検出手段６の
制御命令Ｄ３、演算手段１０の制御命令Ｄ１４、メモリ
９の制御命令Ｄ１５、比較手段７の制御命令Ｄ４、そし
て、放電手段２の駆動を制御する命令Ｄ６である。

【００５９】＜動作説明＞以下、上記構成における動作
を図７に示すフローチャートに従って説明する。尚、同
フローチャートに従った手順はＭＰＵ４内の不図示のＲ
ＯＭに記憶されているものである。

【００６０】まず、ＭＰＵ４は、装置（放電手段２）を
駆動するに当たり、ローバッテリー検出が必要かを判断
する（ステップＳ２１）。ＡＣアダプタ等で駆動する場
合、この後のシーケンスは行なわれない（Ｓ２１→Ｎ
ｏ）。

【００６１】また、装置駆動を２次電池１で行うため、
ローバッテリー検出が必要な場合、つまり、ステップＳ
２１の判断結果がＹｅｓの場合は、ＭＰＵ４は、電圧検
出手段６に、放電開始直前の２次電池１の電圧を検出を
行なわせ（ＳステップＳ２２）、その検出値Ｖ（０）を
メモリ９に一時蓄えさせる（ステップＳ２３）。

【００６２】次に、２次電池１により、装置（放電手段
２）の駆動を開始する（ステップＳ２４）。ＭＰＵ４
は、ローバッテリー検出のタイミングを計測する。検出
は、ある一定の時間（Δｔ）毎に行なわれる（ステップ
Ｓ２５）。

【００６３】ここで、ローバッテリー検出のタイミング
になったら、電圧検出手段８に２次電池１の端子電圧Ｖ
（ｔ）の検出を行わせる（ステップＳ２６）。

【００６４】この後、ＭＰＵ４は、メモリ９により、前
回検出した２次電池１の端子電圧値Ｖ（ｔ−Δｔ）を取
り出し（ステップＳ２６）、演算手段１０に送信させ
る。

【００６５】この結果、演算手段１０は、メモリ９より
送信された値Ｖ（ｔ−Δｔ）と、電圧検出手段６より検
出された最新の電圧値Ｖ（ｔ）との差（ΔＶ＝Ｖ（ｔ−
Δｔ）−Ｖ（ｔ））を求める（ステップＳ２８）。

【００６６】この計算結果ΔＶは比較手段７に送信さ
れ、比較手段７は、ある値ＶendとΔＶとの比較を行う
（ステップＳ２９）。尚、この場合のＶendは、先に説
明した参考例とはその意味が異なる。

【００６７】そして、この比較の結果（Ｄ５）はＭＰＵ
４に送信される。これを基に、ＭＰＵ４は次のような判
断を行う。

【００６８】先ず、ΔＶ≦Ｖend（Ｓ２９→Ｎｏ）の場
合、２次電池１はローバッテリー状態ではないと判断す
る。そこで、ＭＰＵ４は、Ｖ（ｔ）をメモリに一時蓄え
る（Ｓ２１０）。その後、シーケンスはステップＳ２５
の状態に戻され、ローバッテリー検出は継続される。

【００６９】また、ΔＶ＞Ｖend（Ｓ２９→Ｙｅｓ）の
場合、２次電池１はローバッテリー状態である。ＭＰＵ
４は放電手段２の駆動停止命令（Ｄ６）を出し、２次電
池１の放電を終了させる（Ｓ２１１）。

【００７０】以上の処理における本第１の実施例の作用
を以下に説明する。

【００７１】本第１の実施例における、ローバッテリー
検出に用いているΔＶは、（＊）式により、 ΔＶ＝Ｖ（ｔ−Δｔ）−Ｖ（ｔ） ＝｛Ｅ（ｔ−Δｔ）−ｒＩ（ｔ−Δｔ）｝−｛Ｅ（ｔ）−ｒＩ（ｔ）｝ ＝｛Ｅ（ｔ−Δｔ）−Ｅ（ｔ）｝−ｒ｛Ｉ（ｔ−Δｔ）−Ｉ（ｔ）｝ ここで、Δｔの条件として、 Ｉ（ｔ−Δｔ）｝−Ｉ（ｔ）＝０→ΔＶ＝Ｅ（ｔ−Δｔ）−Ｅ（ｔ） となるようローバッテリー検出の制御を行なえば（ステ
ップＳ２５）、ΔＶは、放電電流値Ｉや内部抵抗ｒの値
に無関係なパラメータとなる。

【００７２】また、２次電池の特性に、「２次電池がロ
ーバッテリー状態近傍なると、起電力が低下により、放
電カーブ（図４参照）が急峻な減少を見せる」というも
のがある。つまり、 通常 … ΔＶは非常に小さい ローバッテリー近傍 … ΔＶは大きい値をもつ よって、ΔＶを監視することで、放電電流値Ｉや２次電
池１の内部抵抗ｒの値の変化と無関係に、ローバッテリ
ー検知が可能である。つまり、高率放電時（Ｉが大のと
き）においてもローバッテリーは検出され易くならず、
２次電池の電気容量を十分に使用することが可能であ
る。

【００７３】以上説明したように、本第１の実施例によ
れば、ローバッテリー近傍にまで電力供給が低下してき
た場合における、２次電池の正確なローバッテリー状態
を検出することが可能になる。

【００７４】［第２の実施例の説明］ 次に第２の実施例を説明する。

【００７５】＜装置構成の説明＞ 図３は、本第２の実施例における装置の構成図である。
本第２の実施例における構成要素中、上記参考例、第１
の実施例と対応する部分に関しては、同一符号を付して
ある。

【００７６】図示において、１は２次電池、２は２次電
池１によって駆動を行なわれる放電手段（パーソナルコ
ンピュータやプリンタ等）、そして、３は２次電池１か
ら放電手段２に供給される電力である。

【００７７】次に、ローバッテリーを検出する要素につ
いてだが、４はこのシステム全体を統括するＭＰＵ、５
はＭＰＵ４から各構成要素へ命令を送信するバスライ
ン、６は２次電池１の端子電圧を検出する手段、７は任
意の２つの値の大きさを比較する手段、９は電圧検出手
段６が観測した値を一時保存しておくためのメモリ、１
０は任意の２つの値の差を求める演算手段である。

【００７８】そして、本第２の実施例のイニシャライズ
動作に用いられる構成要素として、１３が２次電池１の
初期状態を判別するためのダミー抵抗、１２は２次電池
１からダミー抵抗１３に供給される電力、そして、１１
は２次電池の電力を供給する構成（放電手段２かダミー
抵抗１３）を選択するセレクタである。

【００７９】次に、図３中の各種データの流れについて
説明する。Ｄ１は、２次電池１の端子電圧の値Ｖbatt。
Ｄ２，Ｄ１０，Ｄ１１は電圧検出手段６で検出された結
果（Ｖbatt）で、それぞれ比較手段７、演算手段１０、
メモリ９に送信される。Ｄ１２はメモリの出力データ
で、演算手段１０に送信される。Ｄ１３は演算手段１０
の計算結果で、比較手段７に出力される。そして、Ｄ５
は比較手段の解析データでＭＰＵ４に送られるものであ
る。

【００８０】ＭＰＵ４が下す命令は、電圧検出手段６の
制御命令Ｄ３、演算手段１０の制御命令Ｄ１４、メモリ
９の制御命令Ｄ１５、比較手段７の制御命令Ｄ４、セレ
クタ１１の制御命令Ｄ１６、そして、放電手段２の駆動
を制御する命令Ｄ６である。

【００８１】＜動作説明＞ 以下、図８〜図１０のフローチャートに従って本第２の
実施例の動作を説明する。尚、かかる処理手順（プログ
ラム）がＭＰＵ４内の不図示のＲＯＭに格納されている
のは、上記参考例、第１の実施例と同様である。

【００８２】先ず、イニシャライズ動作を図８のフロー
チャートに従って説明する。

【００８３】まず、ＭＰＵ４は、装置（放電手段２）を
駆動するに当たり、ローバッテリー検出が必要かを判断
する（ステップＳ３０１）。尚、ＡＣアダプタ等で駆動
する場合、これ以降のシーケンスは行なわれない（ステ
ップＳ３０１→Ｎｏ）。

【００８４】さて、装置駆動を２次電池１で行うため、
ローバッテリー検出が必要な場合（ステップＳ３０１→
Ｙｅｓ）には、まず、ＭＰＵ４は、電圧検出手段６に放
電開始直前の２次電池の電圧Ｖ（０）を検出させる（ス
テップＳ３０２）。電圧検出手段６は、検出結果（Ｄ
２）を比較手段７に送信する。比較手段７は、Ｖ（０）
とある値Ｖcharge（ＭＰＵ４がＤ４にて指定）との比較
を行う（ステップＳ３０３）。この比較の結果（Ｄ５）
は、ＭＰＵ４に送信される。これを基に、ＭＰＵ４は以
下のような制御を行う。

【００８５】Ｖ（０）＞Ｖchargeではない（ステップＳ
３０３→Ｎｏ）場合、２次電池１は、十分に充電されて
おらず、装置（放電手段２）を駆動可能な状態ではな
い。従って、ＭＰＵ４は装置の駆動を行なわせない（ス
テップＳ３０４）。

【００８６】一方、Ｖ（０）＞Ｖcharge（ステップＳ３
０３→Ｙｅｓ）の場合には、２次電池１は、十分に充電
されている。従って、ＭＰＵ４はシステムを動作させ、
次の段階に処理を進める。

【００８７】先ず、メモリ９に、Ｖ（０）を一時格納さ
せ（ステップＳ３０５）、セレクタ１１に、２次電池１
をダミー抵抗１３に接続させ、放電を行なわさせる（ス
テップＳ３０６）。そして、ある一定の時間ｔobserve
経過後（ステップＳ３０７）、電圧検出手段６に２次電
池１の端子電圧値Ｖ(ｔobserve)を検出させる（ステッ
プＳ３０８）。そして、ＭＰＵ４は、メモリ９よりＶ
（０）を取り出し（ステップＳ３０９）、それを演算手
段１０に送信させる。

【００８８】演算手段１０では、以下の計算を行わせる
（ステップＳ３１０）。

【００８９】ΔＶ＝Ｖ（０）−Ｖ(tobserve) この計算結果ΔＶは比較手段７に送信され、比較手段７
に、ある値ＶlifeとΔＶとの比較を行う（ステップＳ３
１０）。

【００９０】この比較の結果（Ｄ５）はＭＰＵ４に送信
され、これを基に、ＭＰＵ４は次のような制御を行う。

【００９１】ΔＶ≧Ｖlife（ステップＳ３１１→Ｎｏ）
の場合、２次電池１は寿命であり、装置（放電手段２）
を駆動可能な状態ではないと判断する。従って、ＭＰＵ
４は装置の駆動を行なわせない（ステップＳ３０４）。

【００９２】ΔＶ＜Ｖlife（ステップＳ３１１→Ｙｅ
ｓ）の場合、２次電池１は寿命ではないと判断できるの
で、ＭＰＵ４はシステムの状態を次に進める（図９の
「ＭＡＩＮ ＲＯＵＴＩＮ」へと処理を進める）。

【００９３】次に、上記ステップＳ３１１において、２
次電池１が寿命ではないと判断された場合の処理「ＭＡ
ＩＮ ＲＯＵＴＩＮ」（ローバッテリー検出動作）を、
図９のフローチャートに従って説明する。

【００９４】まず、ＭＰＵ４は、電圧検出手段６に放電
開始直前の２次電池１の電圧Ｖ（ｔ０）を検出させ（ス
テップＳ３２１）、その検出された値Ｖ（ｔ０）をメモ
リ９に格納させる（ステップＳ３２２）。

【００９５】次に、ＭＰＵ４は、システムの初期化を行
う（ステップＳ３２３）。このとき、ＭＰＵ４内の不図
示のＲＡＭ中に確保された変数ｎを“０”にリセットす
る処理も行う。

【００９６】次に、２次電池１により、装置（放電手段
２）の駆動を開始する（ステップＳ３２４）。

【００９７】この後、ＭＰＵ４は、ローバッテリー検出
のタイミングを計測する（ステップＳ３２５）。この検
出は、ある一定の時間（Δｔ）毎に行なわれ、その検出
する度に変数を１インクリメント（ｎ＝ｎ＋１）させる
（ステップＳ３２６）。

【００９８】こうして、ローバッテリー検出のタイミン
グになったら、電圧検出手段６は２次電池１の端子電圧
Ｖ（ｔ０＋ｎΔｔ）の検出を行う（ステップＳ３２
７）。そして、ＭＰＵ４は、メモリ９より、前回検出し
た２次電池１の端子電圧値Ｖ（ｔ０＋（ｎ−１）Δｔ）
を取り出し（ステップＳ３２８）、それを演算手段１０
に供給する。

【００９９】この結果、演算手段１０は、以下の計算を
行う（ステップＳ３２９）。

【０１００】ΔＶ＝Ｖ（ｔ０＋（ｎ−１）Δｔ）−Ｖ
（ｔ０＋ｎΔｔ） つまり、前回検出した電圧との差を求める。

【０１０１】次に、ＭＰＵ４は、時間の計測を行い、上
記処理を開始してから所定期間経過したかどうかを判断
する（ステップＳ３３０）。この判断は、例えば、上記
変数ｎの値が所定値になったかどうかでもって判断す
る。すなわち、変数ｎの値と予め設定された値ｍを比較
する（換言すれば、ステップＳ３２５でサンプリングを
開始してからｍΔｔが経過したかどうかを判断する）。

【０１０２】ここで、所定時間経過していない、つま
り、ｎ≦ｍである場合には、次のステップＳ３３１の判
断を行う。

【０１０３】ここでは、先のステップＳ３２９による演
算結果ΔＶと、予め設定された値Ｖthを比較手段７で比
較させる。

【０１０４】この比較結果（Ｄ５）は、ＭＰＵ４に送信
され、ＭＰＵ４はこれを基にして次のような判断を行
う。

【０１０５】ΔＶ≦Ｖth（ステップＳ３３１→Ｎｏ）の
場合、放電手段２の負荷の大きさは通常であると判断す
る。従って、システムの状態はステップＳ３３２へ移行
する。

【０１０６】また、ΔＶ＞Ｖth（ステップＳ３３１→Ｙ
ｅｓ）の場合、放電手段２の負荷は、かなり大きい。２
次電池１は高率放電状態にあり、放電電圧が２段落ち
（図５参照）する可能性がある。そこで、ＭＰＵ４は、
後述する「ＳＵＢＲＯＵＴＩＮ」（図１０のフローチャ
ート）へと移行させる。

【０１０７】一方、放電を開始してからの経過時間（ｍ
Δｔ）経過したと判断した場合（ステップＳ３３０→Ｙ
ｅｓ）、ＭＰＵ４は、比較手段７に、ΔＶと予め設定さ
れた値Ｖend（ＭＰＵ４が指定）との比較を行わさせる
（ステップＳ３３３）。

【０１０８】この比較の結果（Ｄ５）はＭＰＵ４に送信
され、ＭＰＵ４はこれを基にして次のような判断を行
う。

【０１０９】ΔＶ≦Ｖend（ステップＳ３３３→Ｎｏ）
の場合、２次電池１はローバッテリー状態ではないと判
断し、ＭＰＵ４は、Ｖ（ｔ０＋ｎΔｔ）をメモリ９に一
時蓄える（ステップＳ３３２）。その後、シーケンスは
ステップＳ３２５の状態に戻り、上記処理を繰りかえ
す。

【０１１０】また、ΔＶ＞Ｖend（ステップＳ３３３→
Ｙｅｓ）の場合、２次電池１はローバッテリー状態であ
ると判断できる。ＭＰＵ４は放電手段２の駆動停止命令
（Ｄ６）を検出し、２次電池１の放電を終了させる（ス
テップＳ３３４）。

【０１１１】次に、上記ステップＳ３３１の判断結果が
Ｙｅｓ、すなわち、所定期間（ｍΔｔ）内にΔＶ＞Ｖth
になったと判断された場合に読出される処理（図５に示
すような２段落ち現象回避動作）を図１０に従って説明
する。

【０１１２】先ず、ＭＰＵ４は、Ｖ（ｔ０＋ｎΔｔ）を
メモリに一時蓄える（ステップＳ３４１）。この後、Ｍ
ＰＵ４は、２次電池１の端子電圧検出のタイミングを計
測する（ステップＳ３４２）。検出は、ある一定の時間
（Δｔ）毎に行なわれ、その回数は毎回カウント（ｎ＝
ｎ＋１）される（ステップＳ３４３）。

【０１１３】こうして、２次電池１の端子電圧検出のタ
イミングになったら、電圧検出手段６に、端子電圧Ｖ
（ｔ０＋ｎΔｔ）の検出を行わせる（ステップＳ３４
４）。

【０１１４】次に、ＭＰＵ４は、メモリ９より、前回検
出した２次電池１の端子電圧値Ｖ（ｔ０＋（ｎ−１）Δ
ｔ）を取り出し（ステップＳ３４５）、演算手段１０に
送信させる。

【０１１５】この結果、演算手段１０は、以下の計算を
行う（ステップＳ３４６）。

【０１１６】ΔＶ＝Ｖ（ｔ０＋（ｎ−１）Δｔ）−Ｖ
（ｔ０＋ｎΔｔ） ＭＰＵ４は、比較手段７に、得られたΔＶと、ある値Ｖ
danger（ＭＰＵ４が指定）との比較を行わさせる（ステ
ップＳ３４７）。この比較の結果（Ｄ５）はＭＰＵ４に
送信され、ＭＰＵ４はこの結果に基づいて次のような判
断を行う。

【０１１７】ΔＶ≦Ｖdanger（ステップＳ３４７→Ｎ
ｏ）の場合、システムの状態をステップＳ３４９に移行
する。

【０１１８】ΔＶ＞Ｖdanger（ステップＳ３４７→Ｙｅ
ｓ）の場合、放電手段２の負荷が、極端に大きい状態に
あり、危険であると判断し、２次電池１の放電を停止さ
せる（ステップＳ３４８）。

【０１１９】処理がステップＳ３４９に来た場合には、
ＭＰＵ４は、比較手段７に、以下の比較を行なわさせ
る。

【０１２０】ΔＶ＜０かどうか（ステップＳ３４９）、
つまり、２次電池１のの端子電圧は、減少しているか、
増加しているかを判断する。

【０１２１】また、Ｖ（ｔ０＋ｎΔｔ）＞Ｖrefかどう
か（ステップＳ３５０）、つまり、２次電池１の端子電
圧は、ある値Ｖref（２段落ち状態からの回復基準電
圧）より上にあるかどうかを判断する。

【０１２２】以上の比較の結果（Ｄ５）は、ＭＰＵ４に
送信される。これを基に、ＭＰＵ４は次のような判断を
行う。

【０１２３】ステップＳ３４９とステップＳ３５０のど
ちらかがＮｏの場合、２次電池１の起電力は、まだ、２
段落ちしている最中（図５の（１）〜（２）の状態）で
あると判断する。従って、システムの状態は、ステップ
Ｓ３４１に戻る。

【０１２４】また、ステップＳ３４９とステップＳ３５
０の両方がＹｅｓの場合、２次電池の起動力は、２段落
ちを終了している（図５の（３）の状態）と判断でき、
システムの状態は、ＭＡＩＮ ＲＯＵＴＩＮに戻され
る。

【０１２５】以上の通りであるが、ここで本第２の実施
例における作用を説明する。

【０１２６】ｉ．イニシャライズ動作 ここでは、次の２点についての判断を行なっている。

【０１２７】（ａ）２次電池１が、放電手段２に電力供
給ができる程度に、充電された状態にあるか？ （ｂ）２次電池１は、まだ、サイクル寿命ではないか？ （ａ）については、放電開始直前の２次電池１の端子電
圧値Ｖ（０）がＶcharge以下の場合、２次電池は充電不
良状態と判別している。また（ｂ）については、２次電
池１から、ダミー抵抗に電流（０．２Ｃ程度）を流し、
ある一定時間ｔobserve内にＶlife以上の電圧降下が観
測された場合、そのバッテリーは寿命だと判断させてい
る。

【０１２８】この２つのイニシャライズ動作は、図１０
のフローチャートのシーケンスを完全に行うために必要
なものである（２次電池１が、充電不良の場合、もしく
は、サイクル寿命になっている場合は、さほど大きな負
荷が印荷されなくとも非常に大きな電圧降下が観測され
るからである）。

【０１２９】ｉｉ．ローバッテリー検出動作 基本的なシーケンスは、第１の実施例に同じである。た
だし、２次電池の放電開始後、ある一定の時間ｍΔｔが
経過するまでは、負荷の大きさのみ観測し、ローバッテ
リー検出は行なわない。この時、あまりにも負荷が大き
い場合は、図５のような現象が発生することを想定し、
図１０のフローチャートの動作を行う。 ｉｉｉ．２段落ち現象回避動作 高率放電時における、２次電池端子電圧の２段落ち現象
による、ローバッテリー状態の誤検知を回避するための
シーケンスである。

【０１３０】具体的な方法として、以下の制御を行なっ
ている。

【０１３１】・２次電池の端子電圧の時間変化が、減少
から増加に転ずる場合の検知 ・さらに、２次電池の端子電圧が、ある一定のレベルＶ
refまで上昇したら、元のローバッテリー検出のシーケ
ンスに戻る点 上記手段をとれば、ローバッテリーの誤検知を防ぐこと
が可能であり、本来のローバッテリーレベルまで放電が
できる。つまり、２次電池の電気容量を十分に使用でき
る。

【０１３２】以上説明したように、本第２の実施例によ
れば、放電手段２、つまり、２次電池によって駆動され
る装置や電子機器の電源投入時からその処理中における
２次電池の出力電位の推移から、各段階における２次電
池のローバッテリーかどうかを正確に判断することが可
能になる。

【０１３３】従って、充電のタイミングを最適なものと
することが可能になり、２次電池のサイクル利用効率
（仕事量／ｃｙｃｌｅ）の低下、Ｎｉ−Ｃｄ２次電池や
Ｎｉ−ＭＨ２次電池等のメモリ効果の抑制に寄与するこ
とが可能になる。

【０１３４】尚、上記第１、第２の実施例では、充電に
かかる処理は特に説明しなかったが、これは、本願発明
の主旨は、如何にして本当の意味のローバッテリーを検
出するか、換言すれば、充電開始時期をいつにするかを
決定することに特徴があるのであって、充電処理自身に
ないからである。

【０１３５】また、各実施例におけるＭＰＵ４は、放電
手段２内のＭＰＵとは別個でも、同一のものを使用して
も良い。後者の場合、その動作処理手順は、外部からプ
ログラム（例えばフロッピーやプログラムカード等）と
して供給することでも実現できるから、必ずしもＲＯＭ
に記憶させておく必要ない。

【０１３６】但し、放電手段２の実際の動作をも制御す
るのであれば、それらは別個にした方が良い。

【０１３７】また、実施例における２次電池は、一般的
なものでも良いが、特に、Ｎｉ−Ｃｄ２次電池、Ｎｉ−
ＭＨ２次電池において、その効果が大である。

【０１３８】更に、上記実施例では、放電手段２が、パ
ーソナルコンピュータやプリンタとして説明したが、２
次電池によって駆動可能な電子機器であればこれに限る
ものではない。但し、ＭＰＵ等の演算処理装置を搭載し
た、安定した電力供給を要求する装置であることが望ま
しい。

【０１３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
次電池のローバッテリー状態を正確に検出することが可
能になるので、そのサイクル利用効率を向上、及びメモ
リ効果を防止させることが可能になる。

【０１４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例における装置の構成を示す図であ
る。

【図２】第２の実施例における装置の構成を示す図であ
る。

【図３】第３の実施例における装置の構成を示す図であ
る。

【図４】一般的な２次電池の放電による端子電圧の推移
を示す図である。

【図５】電池の放電電圧が２段落ちする様子を示す図で
ある。

【図６】第１の実施例における動作処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図７】第２の実施例における動作処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図８】第３の実施例における動作処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図９】第３の実施例における動作処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図１０】第３の実施例における動作処理手順を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ ２次電池 ２ 放電手段 ３ ２次電池１から放電手段２へ供給される電力 ４ ＭＰＵ ５ ＭＰＵが各構成要素をコントロールするためのバス
ライン ６ 電圧検出手段 ７ 比較手段 ８ 電流検出手段 ９ メモリ １０ 演算手段 １１ セレクタ １２ ２次電池１からダミー抵抗１３へ供給される電力 １３ ダミー抵抗

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子機器に電力を供給する２次電池のロ
   ーバッテリー検出装置であって、 前記２次電池の放電動作中、所定時間毎に前記２次電池
   からの放電電圧値を検出する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段で検出した前回の放電電圧値と今回検
   出した放電電圧値の差を求め、その差を所定の基準値と
   比較し、前記２次電池がローバッテリー状態にあるかど
   うかを判断する第１の判断手段と、 前記２次電池の放電開始後、所定期間経過するまでの期
   間では、前記第１の判断手段による前記２次電池のロー
   バッテリーにあるかどうかの判断を禁止し、前記第１の
   判断手段とは別の、前記２次電池がローバッテリーにあ
   るかどうかを判断する第２の判断手段とを備え、 当該第２の判断手段は、 前記電圧検出手段で検出した前回の放電電圧値と今回検
   出した放電電圧値の差を求め、その差を第１の閾値と比
   較し、当該差が前記第１の閾値以下の場合には、前記差
   と前記第１の閾値との比較動作を継続する第１の手段
   と、 該第１の手段における繰り返し処理中において、前記前
   回の放電電圧値と今回の放電電圧値との差が、前記第１
   の閾値より大きいと判断した場合、前記差が異常放電を
   示す第２の閾値を越えるか否かを判断し、前記差が前記
   第２の閾値を越えると判断した場合には、前記２次電池
   に対する負荷が異常に大きいと判断し、放電を停止させ
   る第２の手段と、 該第１の手段における繰り返し処理中において、前記前
   回の放電電圧値と今回の放電電圧値との差が、前記第１
   の閾値以下であると判断した場合、今回の放電電圧値が
   前回の放電電圧値に対して減少しているか増加している
   か、及び、今回の放電電圧値が第３の閾値以上であるか
   否かに応じて、前記２次電池の放電電圧の変化が二段落
   ち状態にあるかどうかを判断し、二段落ち状態にある判
   断した場合には放電を継続する第３の手段と を備えるこ
   とを特徴とする２次電池のローバッテリー検出装置。
2. 【請求項２】 電子機器に電力を供給する２次電池のロ
   ーバッテリー検出方法であって、 前記２次電池の放電動作中、所定時間毎に前記２次電池
   からの放電電圧値を検出する電圧検出工程と、 前記電圧検出工程で検出した前回の放電電圧値と今回検
   出した放電電圧値の差を求め、その差を所定の基準値と
   比較し、前記２次電池がローバッテリー状態にあるかど
   うかを判断する第１の判断工程と、 前記２次電池の放電開始後、所定期間経過するまでの期
   間では、前記第１の判断工程による前記２次電池のロー
   バッテリーにあるかどうかの判断を禁止し、前記第１の
   判断工程とは別の、前記２次電池がローバッテリーにあ
   るかどうかを判断する第２の判断工程とを備え、 当該第２の判断工程は、 前記電圧検出工程で検出した前回の放電電圧値と今回検
   出した放電電圧値の差を求め、その差を第１の閾値と比
   較し、当該差が前記第１の閾値以下の場合には、前記差
   と前記第１の閾値との比較動作を継続する第１の工程
   と、 該第１の工程における繰り返し処理中において、前記前
   回の放電電圧値と今回の放電電圧値との差が、前記第１
   の閾値より大きいと判断した場合、前記差が異常放電を
   示す第２の閾値を越えるか否かを判断し、前記差が前記
   第２の閾値を越えると判断した場合には、前記２次電池
   に対する負荷が異常に大きいと判断し、放電を停止させ
   る第２の工程と、 該第１の工程における繰り返し処理中において、前記前
   回の放電電圧値と今回の放電電圧値との差が、前記第１
   の閾値以下であると判断した場合、今回の放電電圧値が
   前回の放電電圧値に対して減少しているか増加している
   か、及び、今回の放電電圧値が第３の閾値以上であるか
   否かに応じて、前記２次電池の放電電圧の変化が二段落
   ち状態にあるかどうかを判断し、二段落ち状態にある判
   断した場合には放電を継続する第３の工程と を備えるこ
   とを特徴とする２次電池のローバッテリー検出方法。