JP2008286621A

JP2008286621A - 電池電圧低下検出装置

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Publication number: JP2008286621A
Application number: JP2007131341A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Inuzuka; 和宏犬塚
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2007-05-17
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2027-05-17
Also published as: JP5481018B2

Abstract

【課題】電池電圧低下検出後も警報動作に十分な電池容量を確保して確実にユーザーに電池電圧低下を報知できる電池電圧低下検出装置を提供すること。
【解決手段】電池（１）に疑似負荷（４）を接続して疑似負荷電流を流した際の電池電圧が電池電圧低下検出しきい値以下になったことが検出された場合に電池電圧低下の報知を行う電池電圧低下検出装置であって、環境温度を検出する温度検出手段（１４）と、温度検出手段（１４）で検出された環境温度に応じて疑似負荷電流を変更する疑似負荷電流変更手段（２，９，１０）とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池電圧低下検出装置に関し、特に電池式警報器における電池電圧低下検出装置に関するものである。

ガス警報器や火災警報器等の電池式警報器は、電池電圧低下（電池切れ）をユーザーに確実に知らせ、製品交換または電池交換をしてもらう必要がある。この場合、ユーザーに確実に電池電圧低下を気づいてもらうために、ＬＥＤ等による表示や音声等による警報等の報知を、ある程度の期間行う必要がある。したがって、電池電圧低下後も、所定の期間だけＬＥＤ表示や音声警報をするのに十分な電池容量が必要となる。

図７は、従来の電池電圧低下検出装置の構成例を示すブロック図である。図７において、電池電圧低下検出装置は、電池１に接続されたＣＰＵ２、トランジスタ３、疑似負荷抵抗４、電池電圧低下検出ＩＣ５、トランジスタ６，ＬＥＤ７、抵抗８を備えている。

ＣＰＵ２は、図８に示すように、ガス監視中（待機中）（ステップＳ５１）に、内蔵タイマにより２５時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ５３）、経過していれば、トランジスタ３をオン制御して疑似負荷抵抗４を電池１に接続し、最大実負荷と同じまたはそれ以上の疑似負荷電流を流す（ステップＳ５５）。そして、その際の電池電圧低下を電池電圧低下検出ＩＣ５で検出する。電池電圧低下検出ＩＣ５は、疑似負荷抵抗４を接続した場合の電池１の電池電圧が、予め設定された電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下に低下したことを検出すると、検出信号をＣＰＵ２へ出力する。ＣＰＵ２は、電池電圧低下検出ＩＣ５より検出信号の入力があるか否かを判定する（ステップＳ５７）。検出信号の入力がなければ、次いで処理を終了し、入力があれば、次いで、ＣＰＵ２は、ローレベルの出力電圧を出力してトランジスタ６をオンとし、ＬＥＤ７および抵抗８に電流を流す。それにより、ＬＥＤ７が点灯し、電池電圧低下警報の表示が行われる（ステップＳ５９）。

疑似負荷抵抗４に流す電流値は、電池電圧低下警報後も所定の期間（たとえば、数日間）警報器として動作可能な値に設定される。また、ＣＰＵ２は、内蔵タイマでカウントした２５時間経過毎にパルス的に疑似負荷抵抗４に疑似負荷電流が流れるように制御し、毎日１時間ずつ電池電圧低下検出タイミングをずらして、２５日間で１日２４時間のうちの１時間ずつ異なる時刻に電池電圧低下検出を行っている。

図９は、電池の放電負荷特性を示すグラフである。放電負荷特性において、一般に、電池電圧および放電容量は、環境温度が下がるにしたがって、また放電電流が大きくなるにしたがって低下することが知られている。図９において、電池１の常温での電池電圧は３Ｖであり、２．６Ｖが電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈであり、２．４Ｖが警報器の最低動作電圧Ｖｅであり、疑似負荷パルス電流は１００ｍＡである。図９では、＋２３℃の環境温度における待機時（疑似負荷４の非接続時）の電池１のベース電圧と、＋２３℃、０℃および−１０℃におけるパルス電圧（疑似負荷抵抗４の接続時の電池１の電池電圧）の推移が示されている。この場合、−１０℃で電池電圧低下を検出した場合は、最低動作電圧Ｖｅ（２．４Ｖ）に電池電圧が低下するまでの間に２７０ｍＡｈの電池容量があり、＋２３℃で検出した場合は、１００ｍＡｈの電池容量となる。この２７０ｍＡｈや１００ｍＡｈが、それぞれの環境温度での電池電圧低下検出後に最低動作電圧Ｖｅに低下するまでの間に、ＬＥＤ表示や音声による電池電圧低下警報を行わせるのに必要な電池容量となる。すなわち、図６に示す電池電圧低下検出装置は、電池電圧低下検出の動作において、電池電圧低下検出後から最低動作電圧までに警報を行うことができる警報可能時間は、環境温度の変化の影響を受け、環境温度が上がるにつれて短くなる。

そこで、他の従来の電池電圧低下検出装置として、このような環境温度の変化の影響を補正した電池電圧低下検出装置も提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。このような電池電圧低下検出装置では、たとえば図１０（Ａ）に示すように、電池電圧低下検出しきい値（図１０の基準電圧Ｖｚ）を所定温度（たとえば、０℃）以上で一定電圧に固定し、所定温度以下で低下するように補正している。
特開平６−５１０３９号公報

しかしながら、図７に示す電池電圧低下検出装置では、高い環境温度の時に電池電圧低下を検出すると、電池電圧低下検出後に最低動作電圧に低下するまでの間に警報器が動作できる電池容量が少なくなり、低い環境温度の時に比べて電池電圧低下を警報できる警報可能時間が短くなり、ユーザーが気づかないうちに警報器が動作しなくなると言う問題があった。

また、上述の環境温度の変化の影響を補正した電池電圧低下検出装置では、所定温度以上では電池電圧低下検出しきい値（図１０の基準電圧Ｖｚ）を一定電圧に固定しているために、図１０（Ａ）に示す低温領域では、温度が低くなりすぎると電池電圧検出電圧が下がり、電池電圧低下検出をしないまま、最低動作電圧に近づくかまたはそれ以下になり、高負荷で動作することができなくなるおそれがある。また、図１０（Ａ）に示す高温領域では、環境温度の影響を補正できないという問題がある。

そこで、たとえば図１０（Ｂ）に示すように、一定電圧Ｖｚ１に固定する環境温度を図１０（Ａ）よりも高い温度に設定することも考えられるが、この場合には高温側の温度の影響の補正範囲が広がるが、低温領域における問題は解決されず、また電池電圧低下検出しきい値を高温側で上げすぎて、早く電池電圧低下を検出することになり、製品寿命が短くなるという結果を招くおそれがある。また、環境温度対電池電圧特性（負荷特性）は比例関係にないので、基準電圧の設定、温度補正直線の設定が難しいという問題もある。

そこで本発明は、上述した課題に鑑み、電池電圧低下検出後も警報動作に十分な電池容量を確保して確実にユーザーに電池電圧低下を報知できる電池電圧低下検出装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、電池に疑似負荷を接続して疑似負荷電流を流した際の電池電圧が電池電圧低下検出しきい値以下になったことが検出された場合に電池電圧低下の報知を行う電池電圧低下検出装置であって、環境温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された前記環境温度に応じて前記疑似負荷電流を変更する疑似負荷電流変更手段と、を備えていることを特徴とする。

請求項１記載の発明においては、電池に疑似負荷を接続して疑似負荷電流を流した際の電池電圧が電池電圧低下検出しきい値以下になったことが検出された場合に電池電圧低下の報知を行う電池電圧低下検出装置は、温度検出手段で環境温度を検出し、検出された環境温度に応じて疑似負荷電流変更手段で疑似負荷電流を変更する。それにより、電池電圧低下検出後も警報動作に十分な電池容量を確保して確実にユーザーに電池電圧低下を報知できる。

上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、請求項１記載の電池電圧低下検出装置において、前記温度検出手段で検出された前記環境温度に応じて前記電池電圧低下検出しきい値を変更する電池電圧低下検出しきい値変更手段をさらに備えていることを特徴とする。

請求項２記載の発明においては、電池電圧低下検出装置は、温度検出手段で検出された環境温度に応じて電池電圧低下検出しきい値を変更する電池電圧低下検出しきい値変更手段をさらに備えている。それにより、電池電圧低下検出後に最低動作電圧に至るまでの間に電池電圧低下の報知を行わせるのに必要な電池容量を増やすことができ、十分な時間ユーザーに電池電圧低下の報知をすることができる。

請求項１記載の発明によれば、電池電圧低下検出後も警報動作に十分な電池容量を確保し、電池電圧低下検出後に警報を行うことができる警報可能時間が従来の電池電圧低下検出装置より長くなるので、確実にユーザーに電池電圧低下を報知できる。

請求項２記載の発明によれば、電池電圧低下検出後に最低動作電圧に至るまでの間に電池電圧低下の報知を行わせるのに必要な電池容量を増やすことができ、十分な時間ユーザーに電池電圧低下の報知をすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電池電圧低下検出装置の構成を示す回路図である。図１において、電池電圧低下検出装置は、ガス警報器の電池１に接続されたＣＰＵ２、ｐｎｐ型トランジスタ３、疑似負荷抵抗４、電池電圧低下検出ＩＣ５、ｐｎｐ型トランジスタ６、ＬＥＤ７、抵抗８、ｐｎｐ型トランジスタ９、疑似負荷抵抗１０、ｐｎｐ型トランジスタ１１、基準電圧部１２、抵抗１３、サーミスタ１４およびコンパレータ１５を備えている。

ｐｎｐ型トランジスタ３のエミッタは電池１に接続され、コレクタは疑似負荷抵抗４を介して接地され、ベースはＣＰＵ２に接続されている。ｐｎｐ型トランジスタ９および疑似負荷抵抗１０は、疑似負荷電流設定手段として働く。ｐｎｐ型トランジスタ６のエミッタは電池１に接続され、コレクタはＬＥＤ７および抵抗８を介して接地され、ベースはＣＰＵ２に接続されている。ｐｎｐ型トランジスタ９のエミッタは電池１に接続され、コレクタは疑似負荷抵抗１０を介して接地され、ベースはＣＰＵ２に接続されている。ｐｎｐ型トランジスタ９および疑似負荷抵抗１０は、請求項における疑似負荷電流変更手段の一部に相当する。

ｐｎｐ型トランジスタ１１のエミッタは電池１に接続され、コレクタは基準電圧部１２の入力端子に接続され、ベースはＣＰＵ２に接続されている。基準電圧部１２の出力端子は、抵抗１３およびサーミスタ１４を介して接地されると共に、抵抗１５および１６を介して接地されている。抵抗１５および１６の接続点は、オペアンプからなるコンパレータ１５の一方の入力端子（反転入力端子）に接続されている。サーミスタ１４は、請求項における温度検出手段に相当する。コンパレータ１５の他方の入力端子（非反転入力端子）は、抵抗１３およびサーミスタ１４の接続点に接続され、出力端子はＣＰＵに接続されている。

ＣＰＵ２は、制御プログラムを格納するＲＯＭ、および処理過程で発生するデータ等を格納するＲＡＭ等の記憶手段と、電池電圧低下検出装置を所定のインターバル（たとえば、この実施形態では２５時間毎）で動作させるための時間をカウントするタイマとを内蔵している。ＣＰＵ２は、請求項における疑似負荷電流変更手段の一部に相当する。

ＣＰＵ２は、内蔵タイマでカウントした２５時間経過毎にパルス的に電池１に疑似負荷電流が流れるように制御し、毎日１時間ずつ電池電圧低下検出タイミングをずらして、２５日間で、１日２４時間のうちの１時間ずつ異なる時刻に電池電圧低下検出を行う。

電池電圧低下検出ＩＣ５は、たとえば図２に示すように構成されている。すなわち、電池電圧低下検出ＩＣ５は、入力端子Ｖ_DDに入力される電圧（電池１の電圧）により生成される基準電圧Ｖ_REFと、入力端子Ｖ_DDに入力される電圧（電池１の電圧）を分圧抵抗Ｒ_A，Ｒ_B，Ｒ_Cによって分圧した分圧電圧とを比較するオペアンプからなるコンパレータＣＰを有する。また、電池電圧低下検出ＩＣ５は、コンパレータＣＰの出力がＨレベルのときオンして、ＬレベルのときオフするＰｃｈトランジスタＴｒ５およびＴｒ６と、コンパレータＣＰの出力がＬレベルのときオンして、ＨレベルのときオフするＮｃｈトランジスタＴｒ７およびＴｒ８とを有する。コンパレータＣＰの出力がＨレベルの間は、ＰｃｈトランジスタＴｒ５およびＴｒ６がオンして、ＮｃｈトランジスタＴｒ７およびＴｒ８がオフするため、出力Ｖｏとして入力端子Ｖ_DDに入力される電圧（電池１の電圧）が出力され、Ｈレベルになる。

一方、コンパレータＣＰの出力がＬレベルの間は、ＮｃｈトランジスタＴｒ７およびＴｒ８がオンして、ＰｃｈトランジスタＴｒ５およびＴｒ６がオフするため、出力Ｖｏとして入力端子Ｖ_SSに供給される接地電圧が出力され、Ｌレベルになる。

また、分圧抵抗Ｒ_CにはＮｃｈトランジスタＴｒ９が並列に接続され、コンパレータＣＰの出力がＨレベルのときオフして、Ｌレベルのときオンする。このＮｃｈトランジスタＴｒ９のオン／オフによって、コンパレータＣＰに供給する入力電圧の分圧比が変更される。

上記構成により、電池電圧低下検出ＩＣ５は、電池電圧低下検出手段として働き、電池１の電池電圧Ｖが、電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になった時に出力ＶｏとしてＬレベルの接地電圧が出力され、電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になっていない場合は、Ｈレベルの電池電圧が出力される。電池電圧低下検出ＩＣ５の出力端子は、ＣＰＵ２に接続され、電池１の電池電圧Ｖが電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になった時に、Ｌレベルの接地電圧が検出信号としてＣＰＵ２へ出力される。

次に、上述の構成を有する電池電圧低下検出装置の動作を、図３に示すＣＰＵ２の処理のフローチャートを参照しながら説明する。まず、ガス監視中（待機中）（ステップＳ１）に、ＣＰＵ２は、内蔵タイマの時間カウントにより電池電圧低下検出インターバルとなる所定時間、たとえば２５時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３）。２５時間が経過していなければステップＳ１に戻り、経過していれば、次に、ＣＰＵ２は、環境温度Ｔが予め設定された所定温度（たとえば、２３℃）Ｔｔｈ以上になっている（Ｔ≧Ｔｔｈ）か否かを判定する（ステップＳ５）。この判定は、ＣＰＵ２によりトランジスタ１１がガス検出および警報中はオフ制御されているがガス監視中（待機中）はオン制御されることにより基準電圧部１２で発生する基準電圧を抵抗１５および１６で分圧した値と、この基準電圧を抵抗１３およびサーミスタ１４で分圧した分圧電圧とをコンパレータ１５で比較し、環境温度Ｔが上述の所定温度を超えることにより分圧電圧が基準電圧を上回った時にコンパレータ１５からハイレベルの出力電圧がＣＰＵ２に入力されると、環境温度Ｔが所定温度（たとえば、２３℃）Ｔｔｈ以上になったと判定されるものである。

環境温度Ｔが予め設定された所定温度（たとえば、２３℃）Ｔｔｈ以上になっていなければ、次いで、ＣＰＵ２は、ｐｎｐ型トランジスタ３にローレベルのパルス電圧を数１０ミリ秒間供給し、ｐｎｐ型トランジスタ３をオンにし、疑似負荷抵抗４を電池１に接続する（ステップＳ７）。疑似負荷抵抗４の抵抗値は、電池１に接続された時に、ガス警報器としての動作時の最大実負荷に流れる電流と同じまたはそれ以上の電流値であって、電池電圧低下警報後も所定の期間、たとえば、１週間位ガス警報器として動作可能な電流値の疑似負荷パルス電流が数１０ミリ秒間流れるように設定される。たとえば、この実施形態では、電池１の電池電圧は初期値３Ｖであり、疑似負荷抵抗４の接続時に流れる疑似負荷パルス電流は１００ｍＡに設定されている。

このように、疑似負荷抵抗４を電池１に接続して１００ｍＡの疑似負荷パルス電流が流れた時の電池１の電池電圧低下状態を、電池電圧低下検出ＩＣ５で検出する。すなわち、電池電圧低下検出ＩＣ５は、電池１の電池電圧が供給され、疑似負荷抵抗４を電池１に接続した時の電池電圧が電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になっていない場合は、ＣＰＵ２へ検出信号を出力しない。それにより、ｐｎｐ型トランジスタ６はオフ状態を維持し、ＬＥＤ７に電流が流れないので、ＬＥＤ７は消灯したままとなり、電池電圧低下の警報表示は行われない。また、電池電圧が電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になっていれば、電池電圧低下検出ＩＣ５は、Ｌレベルの接地電圧を検出信号としてＣＰＵ２へ出力する。ＣＰＵ２は、電池電圧低下検出ＩＣ５より検出信号の入力があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。検出信号の入力がなければ、次いで処理を終了し、入力があれば、次いで、ＣＰＵ２は、ローレベルの出力電圧を出力してトランジスタ６をオンとし、ＬＥＤ７および抵抗８に電流を流す。それにより、ＬＥＤ７が点灯し、電池電圧低下警報の表示が行われる（ステップＳ１３）。すなわち、ＬＥＤ７は、電池電圧低下の報知手段として働く。

一方、ステップＳ５で、環境温度Ｔが予め設定された所定温度（たとえば、２３℃）Ｔｔｈ以上になっていると判定された場合は、次いで、ＣＰＵ２は、ｐｎｐ型トランジスタ３および９の両方にローレベルのパルス電圧を数１０ミリ秒間供給し、ｐｎｐ型トランジスタ３および９を共にオンにし、疑似負荷抵抗４および１０を電池１に接続する（ステップＳ８）。疑似負荷抵抗１０の抵抗値は、疑似負荷抵抗４と疑似負荷抵抗１０に流れる電流により、電池電圧を低下させ、電池電圧低下が検出された時は、１週間位ガス警報器として動作可能な電流値の疑似負荷パルス電流が電池１に数１０ミリ秒間流れるように設定される。たとえば、この実施形態では、電池１の電池電圧は初期値３Ｖであり、疑似負荷抵抗４および１０の接続時に電池１に流れる疑似負荷パルス電流は、疑似負荷抵抗４のみが接続された場合の１００ｍＡよりも大きい１５０ｍＡに設定されている。

このように、疑似負荷抵抗４および１０を電池１に接続して１５０ｍＡの疑似負荷パルス電流が流れた時の電池１の電池電圧低下状態を、同様に電池電圧低下検出ＩＣ５で検出する。この場合、すなわち、電池電圧低下検出ＩＣ５は、疑似負荷抵抗４および１０を電池１に接続した時の電池電圧が電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になっていない場合は、ＣＰＵ２へ検出信号を出力しない。それにより、ｐｎｐ型トランジスタ６はオフ状態を維持し、ＬＥＤ７に電流が流れないので、ＬＥＤ７は消灯したままとなり、電池電圧低下の警報表示は行われない。また、電池電圧が電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になっていれば、電池電圧低下検出ＩＣ５は、Ｌレベルの接地電圧を検出信号としてＣＰＵ２へ出力する。ＣＰＵ２は、電池電圧低下検出ＩＣ５より検出信号の入力があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。検出信号の入力がなければ、次いで処理を終了し、入力があれば、次いで、ＣＰＵ２は、ローレベルの出力電圧を出力してトランジスタ６をオンとし、ＬＥＤ７および抵抗８に電流を流す。それにより、ＬＥＤ７が点灯し、電池電圧低下警報の表示が行われる（ステップＳ１３）。

以上のように、タイマのカウントによる２５時間経過毎に毎日１時間ずつずれた時刻になると、電池電圧低下検出が行われる。したがって、１日の環境温度の低い時間帯（たとえば、深夜、朝方等）や高い時間帯（たとえば、昼間）のいずれにおいても電池電圧低下検出が行われる。そして、環境温度Ｔが所定温度（たとえば、２３℃）Ｔｔｈより高い時に電池電圧低下検出を行う際には、環境温度Ｔが所定温度（たとえば、２３℃）Ｔｔｈより低い時よりも電池１に接続する疑似負荷を増やし、疑似負荷パルス電流を大きくすることにより、環境温度Ｔが所定温度より低い時に疑似負荷抵抗４のみを接続して電池電圧低下検出を行った場合より早く、電池電圧Ｖが電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈより低下したことを検出することができると共に、電池電圧低下検出後に最低動作電圧に至るまでの間に電池電圧低下警報を行わせるのに必要な電池容量を増やすことができる。

図４は、本実施形態における電池の放電負荷特性を示すグラフである。図４において、電池１の常温での電池電圧は３Ｖであり、２．６Ｖが電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈであり、２．４Ｖが警報器の最低動作電圧Ｖｅであり、疑似負荷パルス電流は、疑似負荷抵抗４接続時は１００ｍＡ、疑似負荷抵抗４および１０接続時は１５０ｍＡである。図４では、＋２３℃の環境温度における待機時（疑似負荷４および１０の非接続時）の電池１のベース電圧と、＋２３℃、０℃および−１０℃におけるパルス電圧（疑似負荷抵抗４の接続時の電池１の電池電圧）の推移が実線で示され、＋２３℃におけるパルス電圧（疑似負荷抵抗４および１０の接続時の電池１の電池電圧）の推移が点線で示されている。

図４から分かるように、＋２３℃における疑似負荷抵抗４のみを接続した時の放電負荷特性においては、電池電圧低下警報後に最低動作電圧Ｖｅに低下するまでの間の容量が１００ｍＡｈであるのに対して、＋２３℃における疑似負荷抵抗４および１０を接続した時の放電負荷特性においては、その容量が１５０ｍＡｈとなる。

したがって、本実施形態の電池電圧低下検出装置は、所定温度（たとえば、２３℃）以上の環境温度では従来装置よりも早く電池電圧低下警報を報知できると共に、環境温度の変化にかかわらず電池電圧低下検出後も警報動作に十分な電池容量を確保し、電池電圧低下検出後に警報を行うことができる警報可能時間が従来の電池電圧低下検出装置より長くなるので、確実にユーザーに電池電圧低下を報知でき、電池交換または警報器の製品交換を促すことができる。また、電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈは環境温度にかかわらず一定であるので、従来のように低温領域で実際の動作できなくなる電圧まで電池電圧を下げすぎたり、高温領域で電池電圧低下検出しきい値を上げすぎて電池電圧低下検出警報が早く報知されて警報器の製品寿命が短くなったりすることがなくなる。さらに、電池電圧低下検出は常時行わず、また疑似負荷電流もパルス的に数１０ミリ秒間しか流さないため、高温時に疑似負荷パルス電流を増やすことによる電池容量への影響はほとんどない。

また、最大実負荷が小さい警報器においては、常温以上の環境温度で疑似負荷を接続した時の電池電圧が待機時の電池１のベース電圧とほぼ同じ特性となるため、電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になることがなく電池電圧低下を検出できない場合があるが、本実施形態によれば、所定温度以上では疑似負荷を増やして電池電圧を低下させるので、高温領域でも確実に電池電圧低下を検出することができる。

（第２の実施形態）次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る電池電圧低下検出装置の構成を示す回路図である。図５において、電池電圧低下検出装置は、ガス警報器の電池１に接続されたＣＰＵ２、ｐｎｐ型トランジスタ３、疑似負荷抵抗４、ｐｎｐ型トランジスタ６、ＬＥＤ７、抵抗８、ｐｎｐ型トランジスタ９、疑似負荷抵抗１０、ｐｎｐ型トランジスタ１１、基準電圧部１２、抵抗１３およびサーミスタ１４を備えている。

ｐｎｐ型トランジスタ３のエミッタは電池１に接続され、コレクタは疑似負荷抵抗４を介して接地され、ベースはＣＰＵ２に接続されている。ｐｎｐ型トランジスタ６のエミッタは電池１に接続され、コレクタはＬＥＤ７および抵抗８を介して接地され、ベースはＣＰＵ２に接続されている。ｐｎｐ型トランジスタ９のエミッタは電池１に接続され、コレクタは疑似負荷抵抗１０を介して接地され、ベースはＣＰＵ２に接続されている。

ｐｎｐ型トランジスタ１１のエミッタは電池１に接続され、コレクタは基準電圧部１２の入力端子に接続され、ベースはＣＰＵ２に接続されている。基準電圧部１２の第１の出力端子は、抵抗１３およびサーミスタ１４を介して接地されている。

ＣＰＵ２は、制御プログラムを予め格納したＲＯＭ、および処理過程で発生するデータ等を格納するＲＡＭ等の記憶手段と、電池電圧低下検出装置を所定のインターバル（たとえば、この実施形態では２５時間毎）で動作させるための時間をカウントするタイマとを内蔵している。ＲＯＭには、制御プログラムに加えて、抵抗１３とサーミスタ１４の接続点電圧対環境温度Ｔを表す慣用温度テーブルと、環境温度Ｔ対電池電圧低下検出しきい値を表す電池電圧低下検出しきい値テーブルも予め格納されている。

ＣＰＵ２は、上述の第１の実施形態における電池電圧低下検出ＩＣ５の機能も持たせている。ＣＰＵ２は、抵抗１３とサーミスタ１４の接続点電圧が入力されると、その電圧をＡ／Ｄ変換して読み取り、読み取った電圧値からＲＯＭに予め格納されている接続点電圧に対する環境温度Ｔを表す環境温度テーブルを参照して環境温度Ｔを読み取る。また、ＣＰＵ２は、読み取った環境温度Ｔの変化に対応して、ＲＯＭに予め格納されている環境温度Ｔ対電池電圧低下検出しきい値を表す電池電圧低下検出しきい値テーブルを参照して電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈの値を変更する。ＣＰＵ２は、請求項における疑似負荷電流変更手段の一部と、電池電圧低下検出しきい値変更手段に相当する。

次に、上述の構成を有する電池電圧低下検出装置の動作を、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、ガス監視中（待機中）（ステップＳ２１）に、ＣＰＵ２は、内蔵タイマの時間カウントにより電池電圧低下検出インターバルとなる所定時間、たとえば２５時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２３）。２５時間が経過していなければステップＳ２１に戻り、経過していれば、次に、ＣＰＵ２は、環境温度Ｔを測定する（ステップＳ２５）。この測定は、待機中にオンとなるｐｎｐ型トランジスタ１１を介して電池１の電池電圧が供給される基準電圧部１２で生成された基準電圧が抵抗１３およびサーミスタ１４の直列回路に印加されるので、ＣＰＵ２は、抵抗１３とサーミスタ１４の接続点電圧をＡ／Ｄ変換して読み取り、読み取った電圧値からＲＯＭに予め格納されている接続点電圧に対する環境温度Ｔを表す環境温度テーブルを参照して環境温度Ｔを読み取ることにより行われる。

次に、ＣＰＵ２は、ＲＯＭに予め格納されている環境温度Ｔ対電池電圧低下検出しきい値を表す電池電圧低下検出しきい値テーブルを参照して、読み取った環境温度Ｔに対応する電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈを設定する（ステップＳ２７）。電池電圧低下検出しきい値テーブルは、例として、警報器の使用温度範囲が−１０℃〜＋４０℃の場合、環境温度Ｔが−１０℃〜＋５℃では電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ＝２．６Ｖ、＋５℃〜＋２０℃では２．６５Ｖ、＋２０℃〜＋４０℃では２．７Ｖとし、環境温度Ｔが高くなるにつれて電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈが高くなるように設定されている。したがって、たとえば、測定された環境温度Ｔが＋１０℃ならば、電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈは２．６５Ｖに設定される。

次に、ＣＰＵ２は、測定された環境温度Ｔが予め設定された所定温度（たとえば、２３℃）Ｔｔｈ以上になっている（Ｔ≧Ｔｔｈ）か否かを判定する（ステップＳ２９）。環境温度Ｔが予め設定された所定温度（たとえば、２３℃）Ｔｔｈ以上になっていなければ、次いで、ＣＰＵ２は、ｐｎｐ型トランジスタ３にローレベルのパルス電圧を数１０ミリ秒間供給し、ｐｎｐ型トランジスタ３をオンにし、疑似負荷抵抗４を電池１に接続する（ステップＳ３１）。疑似負荷抵抗４の抵抗値は、電池１に接続された時に最大実負荷と同じまたはそれ以上の疑似負荷パルス電流が数１０ミリ秒間流れるように設定される。たとえば、この実施形態では、電池１の電池電圧は初期値３Ｖであり、疑似負荷抵抗４の接続時に流れる疑似負荷パルス電流は１００ｍＡに設定されている。

次に、ＣＰＵ２は、疑似負荷抵抗４を電池１に接続して１００ｍＡの疑似負荷パルス電流が流れた時の電池１の電池電圧を測定する（ステップＳ３５）。すなわち、ＣＰＵ２は、駆動電源として電池１の電池電圧が供給されているので、この電池電圧をＡ／Ｄ変換して読み取る。次に、ＣＰＵ２は、疑似負荷抵抗４を電池１に接続した時に測定した電池電圧が電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になっているか否かを判定する（ステップＳ３７）。電池電圧が電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になっていない場合は、ステップＳ２１に戻る。電池電圧が電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になっていれば、次いで、ＣＰＵ２は、ｐｎｐ型トランジスタ６のベースにＬレベルの制御電圧を出力する。それにより、ｐｎｐ型トランジスタ６はオフ状態からオン状態になり、ＬＥＤ７に電流が流れて点灯し、電池電圧低下の警報表示が行われる（ステップＳ３９）。

一方、ステップＳ２９で、環境温度Ｔが予め設定された所定温度（たとえば、２３℃）Ｔｔｈ以上になっていると判定された場合は、次いで、ＣＰＵ２は、ｐｎｐ型トランジスタ３および９の両方にローレベルのパルス電圧を数１０ミリ秒間供給し、ｐｎｐ型トランジスタ３および９を共にオンにし、疑似負荷抵抗４および１０を電池１に接続する（ステップＳ３３）。それにより、電池１には、疑似負荷抵抗４のみが接続された場合よりも大きい疑似負荷パルス電流が数１０ミリ秒間流れる。たとえば、この実施形態では、疑似負荷抵抗４および１０の接続時に流れる疑似負荷パルス電流は１５０ｍＡに設定されている。

次に、ＣＰＵ２は、このように疑似負荷抵抗４および１０を電池１に接続して１５０ｍＡの疑似負荷パルス電流が流れた時の電池１の電池電圧を測定する（ステップＳ３５）。次に、ＣＰＵ２は、疑似負荷抵抗４および１０を電池１に接続した時に測定した電池電圧が電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になっているか否かを判定する（ステップＳ３７）。電池電圧が電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になっていない場合は、ステップＳ２１に戻る。電池電圧が電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈ以下になっていれば、次いで、ＣＰＵ２は、ｐｎｐ型トランジスタ６のベースにＬレベルの制御電圧を出力する。それにより、ｐｎｐ型トランジスタ６はオフ状態からオン状態になり、ＬＥＤ７に電流が流れて点灯し、電池電圧低下の警報表示が行われる（ステップＳ３９）。

以上のように、本実施形態では、環境温度の変化に応じて電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈを変更すると共に、環境温度が所定温度より高い時に電池電圧低下検出を行う際には、環境温度が所定温度より低い時よりも電池１に接続する疑似負荷を増やし、疑似負荷パルス電流を大きくすることにより、環境温度が所定温度より低い時に疑似負荷抵抗４のみを接続して電池電圧低下検出を行った場合より早く、電池電圧Ｖが電池電圧低下検出しきい値Ｖｔｈより低下したことを検出することができ、電池電圧低下検出後に最低動作電圧に至るまでの間に電池電圧低下警報を行わせるのに必要な電池容量を増やすことができ、十分な時間ユーザーに電池電圧低下の報知をすることができる。

以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。

たとえば、上述の実施形態では、所定の温度は＋２３℃に設定されているが、これに限らず適宜変更することができる。

また、上述の実施形態では、疑似負荷抵抗を環境温度の変化に応じて１個または２個の疑似負荷抵抗が電池１に接続されるように構成しているが、その個数は適宜変更することができる。

また、上述の実施形態では、環境温度の変化に応じて電池１に流す疑似負荷電流が１００ｍＡおよび１５０ｍＡに変更されるように構成されているが、これに限らず電流値を適宜変更することができる。

また、環境温度の変化に応じて連続的に疑似負荷電流値を変化させ、電池電圧低下警報後に最低動作電圧Ｖｅに低下するまでの間の容量が、環境温度の変化にかかわらずほぼ同じになるように構成しても良い。

また、上述の第２の実施形態において、電池電圧低下検出ＩＣ５の入力端子Ｖ_DDと電池１の間に、ＣＰＵ２の制御でオン／オフ制御されるスイッチ素子を設け、このスイッチ素子を疑似負荷パルス電流が電池１に流れる間のみオン制御して、電池電圧低下検出ＩＣ５に電池１の電池電圧が供給されるように構成しても良い。この場合、電池１の消費電力を節約することができる。

また、上述の第２の実施形態において、測定した環境温度に基づき警報器の使用温度範囲以外（−１０℃以下および＋４０℃以上）では、ＣＰＵ２は、ＬＥＤ７による電池電圧低下の警報表示を禁止したり、電池電圧低下検出動作そのものを行わないようにしたりしても良い。この場合、使用温度範囲外における電池電圧低下の誤判定が回避され、確実な電池寿命判定が可能となる。

また、上述の実施形態では、電池電圧低下の報知をＬＥＤによる表示で行っているが、これに代えてまたはこれに加えて、ブザーやスピーカによる音声警報で報知するように構成しても良い。

また、上述の実施形態では、本発明の電池電圧低下検出装置をガス警報器に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、他の警報器や他の機器に適用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る電池電圧低下検出装置の構成を示す回路図である。（第１の実施形態）図１の電池電圧低下検出装置における電池電圧低下検出ＩＣの構成例を示す回路図である。（第１の実施形態）図１の電池電圧低下検出装置におけるＣＰＵの処理を示すフローチャートである。（第１の実施形態）図１の電池電圧低下検出装置の動作を説明するための電池の放電負荷特性を示すグラフである。（第１の実施形態）本発明の第２の実施形態に係る電池電圧低下検出装置の構成を示す回路図である。（第２の実施形態）図２の電池電圧低下検出装置におけるＣＰＵの動作を示すフローチャートである。（第２の実施形態）従来の電池電圧低下検出装置の構成例を示す回路図である。（従来技術）図６の電池電圧低下検出装置におけるＣＰＵの動作を示すフローチャートである。（従来技術）電池の放電負荷特性を示すグラフである。（従来技術）（Ａ）および（Ｂ）は、従来の他の電池電圧低下検出装置の動作を説明する環境温度対基準電圧の特性を示すグラフである。（他の従来技術）

符号の説明

１電池
２ＣＰＵ（疑似負荷電流変更手段の一部、電池電圧低下検出しきい値変更手段）
３ｐｎｐ型トランジスタ
４疑似負荷抵抗
５電池電圧低下検出ＩＣ
９ｐｎｐ型トランジスタ（疑似負荷電流変更手段の一部）
１０疑似負荷抵抗（疑似負荷電流変更手段の一部）
１４サーミスタ（温度検出手段）

Claims

電池に疑似負荷を接続して疑似負荷電流を流した際の電池電圧が電池電圧低下検出しきい値以下になったことが検出された場合に電池電圧低下の報知を行う電池電圧低下検出装置であって、
環境温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出された前記環境温度に応じて前記疑似負荷電流を変更する疑似負荷電流変更手段と、
を備えていることを特徴とする電池電圧低下検出装置。
請求項１記載の電池電圧低下検出装置において、
前記温度検出手段で検出された前記環境温度に応じて前記電池電圧低下検出しきい値を変更する電池電圧低下検出しきい値変更手段をさらに備えていることを特徴とする電池電圧低下検出装置。