JP2010019735A - 消費電池容量推定方法、電池持続時間推定装置、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電気機器の最低動作電圧や、消費電流の特性に影響されることなく、正確かつ容易に電池の持続時間を測定する技術を提供する。
【解決手段】所定の電気機器で使用する前の電池の電池容量を使用前電池容量として、該電気機器で所定の使用時間だけ使用した該電池の残りの電池容量を使用後電池容量として取得し、前記使用前電池容量から前記使用後電池容量を減算した値を前記電気機器で消費された消費電力として取得し、前記消費電力を前記使用時間で除した値を前記電気機器において単位時間当たりに消費される消費電池容量として取得する、消費電池容量推定方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機器で使用したときの電池の持続時間を測定する技術に関する。

乾電池駆動の電気機器の電池持続時間を求める方法として、非特許文献１に開示されているように、乾電池メーカが提供する放電特性曲線グラフを用いる技術が広く用いられている。このグラフは、縦軸に電池の持続時間、横軸に連続放電電流（消費電流）が描かれ、使用する電気機器の消費電流値を当てはめると電池の持続時間を得られるようになっている。ここで、電池の持続時間は、電池の使用を開始してから、電池の端子電圧が電気機器の最低動作電圧以下に電圧降下するまでに経過する時間である。
松下電池工業、"アルカリ乾電池の放電特性曲線"、[online]、平成１９年、[平成２０年６月２３日検索]、インターネット＜URL:http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf/AAC4000/AAC4000PJ2.pdf＞

しかし、非特許文献１に記載のグラフを使用する方法では、電池の持続時間を正確に把握できないことがあった。

詳細には、メーカが提供する放電特性曲線では、電気機器の最低動作電圧を所定の値（例えば、０．９Ｖ）に想定して、放電終止電圧を決定しているが、電気機器の最低動作電圧は様々な値をとるので、放電終止電圧が最低動作電圧と異なる値の場合、放電特性曲線から算出される持続時間は、実際の持続時間と一致しなくなる。

また、電気機器の消費電流が不連続な場合、または変動する場合にも、放電特性曲線により算出される持続時間と実際の持続時間との間にずれが生じる。

実際に電気機器で電池を使用して持続時間を測定すれば正確な値が得られるが、持続時間が非常に長い場合は試験時間が長期間となってしまう。

このため、電池の持続時間を正確に推定することが困難であるという問題があった。

本発明は、電気機器の最低動作電圧や、消費電流の特性に影響されることなく、正確かつ容易に電池の持続時間を推定する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の消費電池容量推定方法は、所定の電気機器で使用する前の電池の電池容量を使用前電池容量として、該電気機器で所定の使用時間だけ使用した該電池の残りの電池容量を使用後電池容量として取得し、前記使用前電池容量から前記使用後電池容量を減算した値を前記電気機器で消費された消費電力として取得し、前記消費電力を前記使用時間で除した値を前記電気機器において単位時間当たりに消費される消費電池容量として取得する、消費電池容量推定方法、方法である。

本発明の電池持続時間推定装置は、所定の電気機器で使用する前の電池の電池容量を使用前電池容量として、該電気機器で所定の使用時間だけ使用した該電池の残りの電池容量を使用後電池容量とし、該使用前電池容量から該使用後電池容量を減算した値を前記電気機器で消費された消費電力として取得する消費電力取得手段と、前記消費電力取得手段により取得された前記消費電力を前記使用時間で除した値を前記電気機器において前記電池が単位時間当たりに消費する消費電池容量として取得する消費電池容量取得手段と、前記使用前電池容量を、消費電池容量取得手段により取得された前記消費電池容量で除した値を、前記電池が前記電気機器で使用された場合に、使用開始から、該電池の端子電圧が該電気機器の最低動作電圧以下の電圧になるまでの持続時間として出力する電池持続時間出力手段と、を有する。

本発明のプログラムは、所定の電気機器で使用する前の電池の電池容量を使用前電池容量として、該電気機器で所定の使用時間だけ使用した該電池の残りの電池容量を使用後電池容量とし、該使用前電池容量から該使用後電池容量を減算した値を前記電気機器で消費された消費電力として取得する消費電力取得手順、前記消費電力取得手段で取得された前記消費電力を前記使用時間で除した値を前記電気機器において前記電池が単位時間当たりに消費する消費電池容量として取得する消費電池容量取得手順、及び前記使用前電池容量を、消費電池容量取得手順で取得された前記消費電池容量で除した値を、前記電池が前記電気機器で使用された場合に、使用開始から、該電池の端子電圧が該電気機器の最低動作電圧以下の電圧になるまでの持続時間として出力する電池持続時間出力手順、として動作させるためのプログラムである。

本発明によれば、電池持続時間推定装置は、電気機器で電池を所定時間だけ使用する前後の使用前電池容量および使用後電池容量を取得し、使用前電池容量から使用後電池容量を減じた値を所定時間で除した値を、単位時間当たりの消費電池容量として取得し、使用前電池容量を消費電池容量で除した値を持続時間として出力する。使用前後の電池容量の差に基づいて計算するので、電気機器の最低動作電圧にかかわらず、正確な値を推定できる。所定の時間だけ電池を使用するので、試験時間は短くて済み、推定が容易である。また、電池持続時間推定装置は、電池の消費電流が急速に変動する期間においても、その期間の消費電池容量を求めることで、消費電流の特性に影響されることなく、正確かつ容易に電池の持続時間を推定できる。

本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態の電池持続時間推定装置１の構成を示すブロック図である。同図を参照すると、電池持続時間推定装置１は、所定の電気機器で使用する際の電池の持続時間を算出する装置である。測定対象の電池は、例えば、単三型のアルカリ乾電池である。この電池持続時間推定装置１は、入力部１１、演算部１３、および出力部１５を有する。

なお、測定対象の電池は、乾電池のような一次電池に限らず、二次電池であってもよい。二次電池の場合、測定者は、測定前に電池を予め充電しておく。

また、測定対象の電池はアルカリ乾電池に限らず、複数の電気機器で使用されうる電池であれば、酸化銀電池、水銀電池、リチウム電池、ニッケルーカドミウム電池、ニッケルー水素化金属電池など、他の種類の電池であってもよい。また、測定対象の電池は単三型に限らず、単一型、単四型など、他のサイズの電池であってもよいのは勿論である。

入力部１１は、キーボードやマウスなどの入力機器を有し、測定データ１１１と電池を電気機器で使用した時間とを電池持続時間推定装置１に入力する。測定データ１１１は、電気機器で所定時間使用する前の電池容量の測定値（以下、「使用前電池容量」という）と、所定時間使用した後の電池容量の測定値（以下、「使用後電池容量」という）とを含むデータである。

電池容量は、放電試験機で、端子電圧が所定の終止電圧となるまでの放電試験を行うことにより測定される。放電開始から終止電圧となるまでの放電電力が、測定の時点における電池容量である。

演算部１３は、消費電力算出部１３１と、単位消費電池容量算出部１３３と、電池持続時間算出部１３５とを有する。

消費電力算出部１３１は、使用前電池容量および使用後電池容量を測定値データ１１１から読み出し、使用前電池容量から使用後電池容量を減算した値を、所定時間に電気機器で消費された消費電力として算出する。

単位消費電池容量算出部１３３は、消費電力算出部１３１で算出された消費電力を入力部１１で入力された使用時間で除算した値を、電気機器において単位時間当たりに消費される消費電池容量として算出する。

電池持続時間算出部１３５は、使用前電池容量を消費電池容量で除算した値を、使用前の電池が該電気機器に最低動作電圧以上の電圧を供給できる持続時間として出力する。

出力部１５は、単位消費電池容量算出部１３３および電池持続時間算出部１３５で算出された単位消費電池容量および推定持続時間を含む持続時間データ１５１を出力する。

図２〜図４を参照して、電池容量を測定して測定データ１１１を取得する方法について説明する。図２は、測定対象の電池が使用される電気機器の仕様を示した図である。同図を参照すると、この電気機器の最低動作電圧は２．１Ｖで、３種類の動作モード１、２、または３のいずれかで動作する。動作モード１、２、および３は、それぞれ、１５ｍ、２ｍＡ、および１．５ｍＡの動作電流で電気機器を動作させるモードである。また、この電気機器は、直列接続の単三乾電池２本で動作する。つまり、電池一本あたりの最低動作電圧は、１．０５Ｖである。

なお、電池が使用される電気機器の仕様は図２に示した仕様に限られない。

図３は、本実施形態の電池容量の測定方法を説明するための図である。同図を参照すると、測定者は、単三乾電池Ｂ１〜Ｂ８と、電気機器Ｄ１〜Ｄ３と、放電試験器Ｔ１とを用意する。

単三乾電池Ｂ１〜Ｂ８は、いずれも未使用の単三アルカリ乾電池である。電気機器Ｄ１〜Ｄ３は、全て図２で示した仕様の同じ電気機器である。

図４は、放電試験器Ｔ１の仕様を示す図である。放電試験器Ｔ１は、所定の放電電流で、測定対象の電池を放電させ、端子電圧が所定の電圧（放電終止電圧）以下になるまで、所定の周期でそれらの電池の端子電圧および放電電力を測定し、測定値を出力する。測定者は、放電終止電圧になったときの放電電力の値を、測定対象の電池の電池容量として電池持続時間推定装置１に入力する。放電終止電圧は、測定対象の電池が使用される電気機器Ｄ１〜Ｄ３の、電池１本当たりの最低動作電圧と同じ値に設定する。消費電力（電池容量）の測定単位は、例えば、ｍＡｈとする。

例えば、放電試験器Ｔ１は、１〜４本の単三電池を同時に測定でき、１０ｍＡまたは４０ｍＡのいずれかの放電電流を放電できる。放電終止電圧は、電池１本当たりの最低動作電圧、すなわち１．０５Ｖである。電池の端子電圧および放電電力の測定の周期は、１０分である。

図３に戻り、測定者は、電気機器Ｄ１の動作モードを「１」に、電気機器Ｄ２の動作モードを「２」に、電気機器Ｄ３の動作モードを「３」に設定する。そして、測定者は、８本の単三電池Ｂ１〜Ｂ８のうち、Ｂ３およびＢ４を電気機器Ｄ１に挿入し、Ｂ５およびＢ６を電気機器Ｄ２に挿入し、Ｂ７およびＢ８を電気機器Ｄ３に挿入する。

続いて、測定者は、電気機器Ｄ１〜Ｄ３を２９日間（６９６時間）動作させる。その後、測定者は、放電試験器Ｔ１の放電電流を１０ｍＡに設定して単三電池Ｂ１、Ｂ３、Ｂ５、およびＢ７の電池容量を測定する。そして、測定者は、放電試験器Ｔ１の放電電流を４０ｍＡに設定して、単三電池Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、およびＢ８の電池容量を測定する。そして、測定者は、単三電池Ｂ１〜Ｂ８について測定した電池容量を示す測定データ１１１を電池持続時間推定装置１に入力する。

放電電流（１０ｍＡまたは４０ｍＡ）を、電気機器の動作電流（１．５ｍＡ、２ｍＡ、または１５ｍＡ）より大きくするのは、放電試験の試験時間を短縮するためである。１０ｍＡ、４０ｍＡの２種類の放電電流で試験を行ったのは、放電電流を動作電流より大きく設定した場合、持続時間の計算においてある程度の誤差も生じうるが、放電電流の増加に対する誤差の大きさの変動を確認するためである。誤差が一定範囲内に収まるのであれば、４０ｍＡ以上の高い放電電流で放電試験を行うこともできる。

未使用の電池（Ｂ１およびＢ２）についても、電池容量を測定するのは、カタログに記載の初期状態における電池容量を使用すると、電池持続時間推定装置１が正確な持続時間を算出できないためである。具体的には、カタログでは、通常、定格電圧（約１．５Ｖ）から、一般的な電気機器の最低動作電圧（例えば、０．９Ｖ）まで放電させたときの放電電力を電池容量として記載しているが、電気機器の種別により、最低動作電圧は異なる。このため、カタログ記載の電池容量をそのまま使用して電池の持続時間を計算すると、実際の持続時間と異なる値となってしまう。そこで、使用する電気機器ごとに正確な電池の持続時間を求める目的で、未使用の電池（Ｂ１およびＢ２）についても、電池容量を測定しておく。

次に、図５〜図１０を参照して、電池容量の測定結果について説明する。図５は、未使用の単三電池Ｂ１の電池容量を、放電電流１０ｍＡで測定した結果を示す図である。図６は、電気機器Ｄ２で２９日間使用した単三電池Ｂ５の電池容量を、放電電流１０ｍＡで測定した結果を示す図である。図７は、電気機器Ｄ３で２９日間使用した単三電池Ｂ７の電池容量を、放電電流１０ｍＡで測定した結果を示す図である。

図８は、未使用の単三電池Ｂ２の電池容量を、放電電流４０ｍＡの放電試験器Ｔ１で測定した結果を示す図である。図９は、電気機器Ｄ２で２９日間使用した単三電池Ｂ６の電池容量を、放電電流４０ｍＡの放電試験器Ｔ１で測定した結果を示す図である。図１０は、電気機器Ｄ３で２９日間使用した単三電池Ｂ８の電池容量を、放電電流４０ｍＡの放電試験器Ｔ１で測定した結果を示す図である。

動作モード「１」に対応する電気機器Ｄ１で使用した単三電池Ｂ３およびＢ４は、測定開始時の端子電圧が１．０５Ｖ（放電終止電圧）未満であったため、これらの電池の電池容量は測定していない。電気機器Ｄ１の動作モード１での電池の持続時間は２９日間未満であると推定される。

図５〜図１０において、縦軸は、端子電圧または電池容量（放電電力）であり、横軸は、放電時間である。また、図５〜図１０において、実線は電池容量の測定値の時間変化を示し、点線は端子電圧の時間変化を示す。図５を参照すると、端子電圧が放電終止電圧（１．０５Ｖ）以下となるまでの放電電力、すなわち単三電池Ｂ１の電池容量の測定値は、２４２６．３ｍＡｈである。同様に図６を参照すると、動作モード「２」の電気機器Ｄ２で使用した単三電池Ｂ５の電池容量の測定値は、１６７７．６ｍＡｈである。図７を参照すると、動作モード「３」の電気機器Ｄ３で使用した単三電池Ｂ７の電池容量の測定値は、１８４７．６ｍＡｈである。

図８を参照すると、未使用の単三電池Ｂ２の電池容量の測定値は、２２６８．０ｍＡｈである。図９を参照すると、動作モード「２」の電気機器Ｄ２で使用した単三電池Ｂ６の電池容量の測定値は、１５４９．８ｍＡｈである。図１０を参照すると、動作モード「３」の電気機器Ｄ３で使用した単三電池Ｂ８の電池容量の測定値は、１７４４．３ｍＡｈである。

図１１は、測定データ１１１の示す内容をまとめた表である。同図を参照すると、測定データ１１１は、「動作モード」と、「放電電流」の組み合わせである測定条件に対する「残容量」の各測定値とを含む。また、測定データ１１１の「備考」欄に、各測定条件に関する付加的な情報が記載されている。

「動作モード」は、「０」〜「４」のいずれかの値である。「０」は、電気機器（Ｄ１〜Ｄ３）で使用されていない電池であることを意味する。「１」〜「３」は、電気機器（Ｄ１〜Ｄ３）の動作モードの値である。

「放電電流」は、放電試験における放電試験器Ｔ１の放電電流である。「残容量」は、放電試験器Ｔ１を使用して測定された電池容量である。「備考」は、測定者により入力された実験時の状況である。

例えば、放電電流「１０ｍＡ」で測定した、動作モード「０」〜「４」に対応する電池Ｂ１、Ｂ３、Ｂ５、およびＢ７の電池容量は、それぞれ「２４２６．３（ｍＡｈ）」、「０．０（ｍＡｈ）」、「１６７７．６（ｍＡｈ）」、および「１８４７．６（ｍＡｈ）」である。動作モード「１」に対応する単三電池Ｂ３の電池容量が０ｍＡｈであるのは、測定開始時の端子電圧が、放電終止電圧１．０５Ｖ未満であったためである。

放電電流「４０ｍＡ」で測定した、動作モード「０」〜「４」に対応する電池Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、およびＢ８の、電池容量は、それぞれ「２２６８．０（ｍＡｈ）」、「０．０（ｍＡｈ）」、「１５４９．８（ｍＡｈ）」、および「１７４４．３（ｍＡｈ）」である。動作モード「１」に対応する単三電池Ｂ３の電池容量が０ｍＡｈであるのは、測定開始時の端子電圧が、放電終止電圧１．０５Ｖ未満であったためである。

図１に戻り、演算部１３は、下記（１）式を使用して、単位時間当たりの消費電池容量を算出する。

（単位消費電池容量）＝[（使用前電池容量）−（使用後電池容量）]／（使用時間）・・・（１）
（１）式において、「単位消費電池容量」は、電気機器（Ｄ１〜Ｄ３）において、単位時間（１日）に消費される単三電池（Ｂ１〜Ｂ８）の電池容量である。「使用前電池容量」は、未使用の単三電池（Ｂ１またはＢ２）の電池容量である。「使用後電池容量」は、電気機器（Ｄ１〜Ｄ３）で所定時間（２９日間）使用した単三電池（Ｂ３〜Ｂ８）の電池容量である。「使用時間」は、電気機器（Ｄ１〜Ｄ３）を単三電池で動作させた時間(２９日間)である。

そして、演算部１３は、下記（２）式を使用して、推定持続時間を算出する。

（推定持続時間）＝（使用前電池容量）／（単位消費電池容量）・・・（２）
（２）式において、「推定持続時間」は、電気機器（Ｄ１〜Ｄ８）で所定時間だけ使用された単三電池（Ｂ３〜Ｂ８）を、その電気機器で連続して使用できる時間の推定値である。

出力部１５は、（１）式および（２）式で算出された単位消費電池容量および推定持続時間を示す持続時間データ１５１を出力する。

図１２は、持続時間データ１５１の示す内容をまとめた表である。同図を参照すると、持続時間データ１５１は「動作モード」および「放電電流」の組み合わせごとに算出された「単位消費電池容量」および「推定持続時間」を含む。

例えば、動作モード「１」で使用され、放電電流「１０ｍＡ」で測定された単三電池（Ｂ３）は、測定開始時の電圧が放電終止電圧（１．０５Ｖ）に満たなかったため、電池容量が測定されず、推定持続時間は「２９日未満」である。

動作モード「２」で使用され、放電電流「１０ｍＡ」で測定された単三電池（Ｂ５）の単位消費電池容量として、（１）式より「２５．８（ｍＡ／日）」が算出され、（２）式より推定持続時間として「９４．０（日）」が算出されている。

動作モード「３」で使用され、放電電流「１０ｍＡ」で測定された単三電池（Ｂ７）の単位消費電池容量として、（１）式より「２０．０（ｍＡ／日）」が算出され、（２）式より推定持続時間として「１２１．６（日）」が算出されている。

動作モード「１」で使用され、放電電流「４０ｍＡ」で測定された単三電池（Ｂ４）は、測定開始時の電圧が放電終止電圧（１．０５Ｖ）に満たなかったため、電池容量が測定されず、推定持続時間は「２９日未満」である。

動作モード「２」で使用され、放電電流「４０ｍＡ」で測定された単三電池（Ｂ６）の単位消費電池容量として、（１）式より「２４．８（ｍＡ／日）」が算出され、（２）式より推定持続時間として「９１．６（日）」が算出されている。

動作モード「３」で使用され、放電電流「４０ｍＡ」で測定された単三電池（Ｂ８）の単位消費電池容量として、（１）式より「１８．１（ｍＡ／日）」が算出され、（２）式より推定持続時間として「１２５．６（日）」が算出されている。

続いて、図１３を参照して、電池持続時間推定装置１の動作について説明する。同図は、電池持続時間推定装置１の動作を示すフローチャートである。この動作は、所定のアプリケーションが実行されたときに開始する。同図を参照すると、電池持続時間推定装置１は、未使用の電池（Ｂ１およびＢ２）の電池容量の測定値の入力を受け付ける（ステップＳ１）。次に、電池持続時間推定装置１は、電気機器（Ｄ１〜Ｄ３）で所定時間使用した電池（Ｂ３〜Ｂ８）の電池容量の測定値の入力を受け付ける（ステップＳ３）。

入力部１１により、使用前後の電池容量が入力されると、演算部１３は、（１）式を使用して、単位時間当たりの消費電池容量を算出する（ステップＳ５）。算出部１５は、算出した値を示す持続時間データ１５１を出力する（ステップＳ７）。

以上、説明したように、本実施形態によれば、電池持続時間推定装置１は、電気機器（Ｄ１〜Ｄ３）で電池を所定時間（２９日間）だけ使用する前後の使用前電池容量および使用後電池容量を取得し、使用前電池容量から使用後電池容量を減じた値を所定時間で除した値を単位時間当たりの消費電池容量として取得し、使用前電池容量を消費電池容量で除した値を持続時間として出力する。電池持続時間推定装置１は、使用前後の電池容量の差に基づいて計算するので、電気機器の最低動作電圧（１．０５Ｖ）にかかわらず、正確な値を推定できる。所定の時間だけ電池を使用するので、試験時間は短くて済み、推定が容易である。また、電池持続時間推定装置１は、電池の消費電流が急速に変動する期間においても、その期間の消費電池容量を求めることで、消費電流の特性に影響されることなく、正確かつ容易に電池の持続時間を推定できる
また、乾電池は、最低動作電圧や消費電流の特性が異なる様々な電気機器に使用されるので、特に乾電池を測定対象とする場合、最低動作電圧や消費電流の特性にかかわらず、正確かつ容易に電池の持続時間を測定できる。

（第２の実施形態）
図１４および図１５を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の電池持続時間推定装置の構成は、第1の実施形態の電池持続時間推定装置１と同様である。但し、本実施形態の測定方法は、電気機器での使用前に測定対象の電池を所定容量だけ放電させておく点で、第1の実施形態の測定方法と異なる。

本実施形態において測定者は、図１４に示すように、単三電池Ｂ１〜Ｂ４を、放電試験器Ｔ１で所定容量だけ放電させる。そして、測定者は、単三電池Ｂ３およびＢ４を電気機器Ｄ１に挿入し、所定の時間動作させる。測定者は、残りの単三電池Ｂ１およびＢ２（第１の電池）の電池容量を放電試験により測定し、使用前電池容量として、電池持続時間推定装置１に入力する。

続いて、図１５に示すように、測定者は、所定時間動作させた単三電池Ｂ３およびＢ４（第２の電池）を電気機器Ｄ１から取り出し、その電池容量を放電試験により測定する。測定者は、測定した電池容量を、使用後電池容量として、電池持続時間推定装置１に入力する。

事前に所定容量だけ放電させるのは、電池の持続時間を正確に測定し、また、所定の時点での電池寿命を効率よく測定するためである。詳細には、電気機器での使用により電池容量が減ってくると、ある時点を境に、単位時間当たりの消費電池容量が急激に大きくなる。このため、その時点以前の測定点で測定した電池寿命は、実際の持続時間と一致しない。持続時間を正確に測定するには、電池寿命の終末近くまで、電気機器を動作させてから放電試験を行う必要があるが、測定点を１つ測定するたびに、その測定時点まで電気機器を連続して動作させる方法では、全体の試験時間が非常に長くなり、測定の効率が落ちる。そこで、測定の効率の向上を図る目的で、測定者は、電気機器の動作電流より高い放電電流で、測定時点に相当する所定の容量だけ事前に放電（加速放電）させておく。

なお、電池寿命の終末近くまで事前放電させるのでなく、電池を使用し始めてから一定以上の時間が経過した時点に相当する事前放電を行ってもよい。モーターの駆動時の電流が、定常状態での電流より大きくなるなどの理由により、使用開始直後から、しばらくは電気機器の単位時間当たりの消費電力が比較的大きくなる場合がある。この場合、使用開始直後の期間で持続時間を測定すると、実際の電池寿命と一致しなくなるので、単位時間当たりの消費電力が一定となる時点まで事前放電を行う。そして、この場合、電池時速時間推定装置１は、上記（１）式においては、事前放電後で未使用の電池容量を使用前電池容量とし、上記（２）式では、事前放電前の電池容量を使用前電池容量として代入して計算する。

以上説明したように、本実施形態によれば、事前放電を行い、試験時間を短縮することで、電池持続時間推定装置1は、効率的かつ正確に電池の持続時間を推定できる。

また、事前放電の放電電流を電気機器（Ｄ１）の動作電流より高くするので、測定時点に相当する容量の放電に必要な時間は、その時点まで電気機器を実際に動作させる時間より短くなり、試験時間を短縮できる。

（第３の実施形態）
図１６を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態の電池持続時間推定装置の構成は、第２の実施形態の電池持続時間推定装置１と同様である。但し、本実施形態の測定方法は、電気機器Ｄ１が動作しなくなるまで、単三電池（Ｂ３およびＢ４）を使用し、使用後の単三電池の電池容量を計測しない点で、実施形態２の計測方法と異なる。

本実施形態の演算部１５は、上記（１）式および（２）式の代わりに下記（３）式を使用して、電池の持続時間を算出する。

（推定持続時間）＝（使用前電池容量）／（使用時間）・・・（３）
図１６は、本実施形態の電池持続時間推定装置１の動作を示すフローチャートである。同図を参照すると、本実施形態の電池持続時間推定装置１の動作は、ステップＳ３を実行せず、ステップＳ５の代わりにステップＳ５aを実行する以外は、第1の実施形態の電池持続時間推定装置１の動作と同様である。同図を参照すると、入力部１１により、使用前の電池容量が入力されると、演算部１３は、（３）式を使用して、電池の持続時間を算出する（ステップＳ５a）。

以上説明したように、本実施形態によれば、使用前の電池容量と、電気機器Ｄ１が動作を停止するまでの使用時間とから推定持続時間を算出でき、使用後の電池容量を測定しなくてよいので、測定の効率が向上する。

（第４の実施形態）
図１７〜図２２を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。図１７は本実施形態の電池持続時間推定装置１aの構成である。同図を参照すると、電池持続時間推定装置１aは、入力部１１で、測定データ１１１aの入力を受け付け、演算部１３が設定データ１３７を有し、出力部１５が持続時間データ１５１aを出力する以外は、第２の実施形態の電池持続時間推定装置１と同様である。本実施形態の電池容量の測定方法は、第２の実施形態の測定方法と同様である。

図１８は、測定データ１１１aの示す内容をまとめた表である。同図を参照すると、測定データ１１１aは、「事前放電時間」と、1以上の「連続動作時間」と、事前放電時間および連続放電時間に対応する「残容量」とを含む。

「事前放電時間」は、電気機器での使用前に電池を放電させた時間である。「連続使用時間」は、放電後の電池を電気機器で連続して使用した時間である。「残容量」は、所定の時点における電池容量であり、測定者が放電試験により測定する。

図１９は、設定データ１３７の内容を示す表である。同図を参照すると、設定データ１３７は、「放電前電池容量」、「単位消費電池容量」、「単位時間」、および「測定回数」を含む。

「放電前電池容量」は、事前放電を行う前における電池の電池容量であり、予め測定者が放電試験により測定しておく。「単位消費電池容量」は、電池の消耗が加速する前における、単位時間当たりの電気機器の消費電力である。「単位時間」は、電気機で使用された電池容量の測定における、前回の測定時点から次の測定時点までの時間である。「測定回数」は、単位時間当たりの消費電池容量を測定する回数である。測定者は、放電前電池容量だけ放電させた電池（第２の電池）を、測定回数の分だけ用意する。単位時間に測定回数を乗算した期間が、電池容量の測定期間である。

なお、本実施形態では単位時間の倍数の時間だけ使用する構成としているが、第２の電池の使用時間を任意のそれぞれ異なる複数の時間としてもよい。

この設定データ１３７は、測定者が、入力部１１を操作することにより、更新することもできる。

図２０は、持続時間データ１５１aの構成を示す図である。同図を参照すると、持続時間データ１５１aは、１以上の「連続動作時間」と、連続動作時間に対応する「残容量」、「単位消費電池容量」、および「推定持続時間」とを含む。

「連続動作時間」は、電気機器を連続動作させる時間である。「残容量」は、連続動作時間だけ電気機器で使用された電池の残りの電池容量である。「単位消費電池容量」は、単位時間における単位消費電池容量である。「推定持続時間」は、連続動作時間だけ電気機器で使用された電池の残りの持続時間の推定値である。

演算部１３は、「事前放電時間」と「単位時間」とから下記の（４）式を使用して、自然数の変数「ｉ」の値を算出する。

ｉ＝（事前放電時間）／（単位時間）・・・（４）
演算部１３は、次に下記の（５）式が成立するか否かを判断する。

（放電前電池容量）−ｉ×（単位時間）×（単位消費電池容量）＝（残容量）・・・（５）
上記（５）式が成立しない場合、事前放電時間における放電電流は、電気機器の動作電流と一致しないので、事前放電時間は、測定時点まで電気機器を実際に動作させる時間と同じ値とならない。そこで、実際の動作時間に対応した「ｉ」の値とするため、演算部１３は、下記（６）式を使用して整数の変数「ｍ」を算出し、「ｉ」に「ｍ」を加算した値で初期値の「ｉ」を置き換える。

ｍ＝[｛（放電前電池容量）−（残容量）｝／｛（単位消費電池容量）×（単位時間）｝−ｉ]・・・（６）
上記（６）式において、右辺は、小数点１桁目で四捨五入して整数とした値である。

次いで、演算部１３は、下記（７）式を使用して、測定期間において、各単位時間に対応する、単位消費電池容量を算出する。

（単位消費電池容量(ｉ)）＝[（残容量（ｉ））−（残容量（ｉ＋１））]／（単位時間）・・・（７）
上記（７）式において、「単位消費電池容量（ｉ）」は、ｉに単位時間を乗算した時点から、次の測定時点までの期間における、単位消費電池容量である。「残容量（ｉ）」、「残容量（ｉ＋１）」は、ｉ、ｉ＋１に単位時間を乗算した時点で測定された、残りの電池容量である。

演算部１３は、下記の（８）式を使用して、測定期間において、各単位時間に対応する、それぞれの推定持続時間を算出する。

（推定持続時間（ｉ））＝（残容量（ｉ））／（単位消費電池容量（ｉ））・・・（８）
上記（８）式において、「推定持続時間（ｉ）」は、ｉに単位時間を乗算した時点における、電池の推定持続時間である。

上記（４）式〜（８）式を使用して、電池の持続時間を算出した結果の一例について説明する。

例えば、設定データ１３７において、放電前電池容量を「２４２６．３（ｍＡｈ）」、単位消費電池容量を「３（ｍＡ／ｈ）」、単位時間を「２４（時間）」、測定回数を「５（回）」に設定しておく。この場合、測定期間は、「２４」に「５」を乗算した１２０時間である。

測定者により、測定データ１１１ａにおいて、事前放電が２４０時間行われ、そのときの残容量として「８８８（ｍＡｈ）」が測定された。測定者は、放電後の電池を電気機器で、単位時間の倍数だけの時間使用し、単位時間ごとに、残容量を測定する。放電後の単位時間（２４時間）ごとの残容量の測定値は、例えば、連続使用時間が「２４（時間）」および「４８（時間）」のとき、それぞれ「８１６（ｍＡｈ）」および「７８６（ｍＡｈ）」であった。

測定者により、これらの測定値が入力されると、演算部１３は、事前放電時間（２４０時間）および単位時間（２４時間）を（４）式に代入することで、「ｉ」として「１０」を算出する。

演算部１３は、放電前電池容量「２４２６．３（ｍＡｈ）」、ｉの値「１０」、単位消費電池容量「３（ｍＡ／ｈ）」、および残容量「８８８（ｍＡｈ）」を上記（５）式に代入して、「ｍ」として「１１」の値を算出する。演算部１３は、ｉ（１０）にｍ（１１）の値を加算した値（２１）をｉに代入する。

次いで、演算部１３は、ｉが「２１」のときの残容量「８８８（ｍＡｈ）」、ｉが「２２」のときの残容量「８１６（ｍＡｈ）」、および単位時間「２４時間」の値を上記（７）式に代入することで、ｉが「２１」から「２２」の区間における単位消費電流として「３（ｍＡ）」を算出する。演算部１３は、同様の方法で、測定期間内の、各区間の単位消費電流を算出する。

そして、演算部１３は、ｉが「２１」のときの残容量「８８８（ｍＡｈ）」と、ｉが「２１」から「２２」の区間における単位消費電流「３（ｍＡ）」とを（８）式に代入することで、ｉが「２１」のときの推定持続時間として「２９６（時間）」を算出する。演算部１３は、同様の方法で、測定期間内の、各時間における推定持続時間を算出する。

図２１を参照して、電池持続時間推定装置１ａの動作について説明する。同図は、電池持続時間推定装置１ａの動作を示すフローチャートである。この動作は、所定のアプリケーションが実行されたときに開始する。同図を参照すると、電池持続時間推定装置１ａは、測定データ１１１ａの入力を受け付ける（ステップＳ１ａ）。入力部１１により、測定データ１１ａが入力されたとき、演算部１３は、上記（４）式を使用して、変数「ｉ」を算出する（ステップＳ３ａ）。そして、演算部１３は、上記（５）式が成立するか否かを判断する（ステップＳ５ａ）。

上記（５）式が成立しないのであれば（ステップＳ５ａ：ＮＯ）、演算部１３は、上記（６）式を使用して「ｍ」を算出し、変数「ｉ」に「ｉ＋ｍ」を代入する。演算部１３は、整数の変数「ｋ」に初期値「０」を代入する（ステップＳ７ａ）。

上記（５）式が成立する場合（ステップＳ５ａ：ＹＥＳ）、またはステップＳ７ａの後、演算部１３は、上記（７）式を使用して、「単位消費電池容量（ｉ）」を算出する（ステップＳ９ａ）。次いで、演算部１３は、上記（８）式を使用して、「推定持続時間（ｉ）」を算出する（ステップＳ１１ａ）。演算部１３は、変数「ｉ」および変数「ｋ」をインクリメントする（ステップＳ１３ａ）。演算部１３は、変数「ｋ」が測定期間を超えているか否かを判断する（ステップＳ１５ａ）。

変数「ｋ」が測定期間を超えているならば（ステップＳ１５ａ：ＹＥＳ）、出力部１５は、算出した値を示す持続時間データ１５１ａを出力する（ステップＳ１７ａ）。変数「ｋ」が測定期間を超えていない場合（ステップＳ１５ａ：ＮＯ）、演算部１３はステップＳ９ａに戻る。電池持続時間推定装置１ａは、ステップＳ１７ａの後、動作を終了する。

図２２は、電池持続時間推定装置１ａにより出力された算出値を示す折れ線グラフである。同図を参照すると、縦軸は、推定持続時間であり、横軸は電気機器の動作時間である。同図に示すように、動作時間が比較的短い期間では、動作時間の増加量は、推定持続時間の減少量にほぼ等しいが、点線で示す時点（５２８時間）を経過すると、動作時間の増加量に対する持続時間の減少量が次第に大きくなっていく。

以上説明したように、本実施形態によれば、使用後の電池容量を単位時間で複数回測定するので、測定期間内の消費電池容量の特性をより正確に求めることができる。

なお、図１３、図１６、および図２１で示したフローチャートは、コンピュータプログラムの実行により実現することもできる。

また、上記実施形態では、放電終止電圧を、電気機器の最低動作電圧としているが、第１、第２、および第４実施形態においては、放電終止電圧は、放電試験を開始する時点での端子電圧より小さく、且つ、使用前後の放電試験で電圧値を同じにするのであれば、他の値であってもよい。

第１の実施形態の電池持続時間推定装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の電気機器の仕様を示す図である。 第１の実施形態の電池容量の測定方法を説明するための図である。 第１の実施形態の放電試験器の仕様を示す図である。 第1の実施形態の電池容量の測定結果を示す図である。 第1の実施形態の電池容量の測定結果を示す図である。 第1の実施形態の電池容量の測定結果を示す図である。 第1の実施形態の電池容量の測定結果を示す図である。 第1の実施形態の電池容量の測定結果を示す図である。 第1の実施形態の電池容量の測定結果を示す図である。 第1の実施形態の測定データの示す内容をまとめた表である。 第1の実施形態の持続時間データの示す内容をまとめた表である。 第1の実施形態の電池持続時間推定装置の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態の電池容量の測定方法を説明するための図である。 第２の実施形態の電池容量の測定方法を説明するための図である。 第３の実施形態の電池持続時間推定装置の動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態の電池持続時間推定装置の構成を示すブロック図である。 第４の実施形態の測定データの内容を示す図である。 第４の実施形態の設定データの内容を示す図である。 第４の実施形態の持続時間データの構成を示す図である。 第４の実施形態の電池持続時間推定装置の動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態の電池持続時間推定装置の算出値に基づく折れ線グラフである。

符号の説明

１ 電池持続時間推定装置
１１ 入力部
１３ 演算部
１５ 出力部
１１１、１１１ａ 測定データ
１３１ 消費電力算出部
１３３ 単位消費電池容量算出部
１３５ 電池持続時間算出部
１３７ 設定データ
１５１、１５１ａ 持続時間データ
Ｂ１〜Ｂ８ 単三電池
Ｄ１〜Ｄ３ 電気機器
Ｔ１ 放電試験器
Ｓ１〜Ｓ７、Ｓ５ａ、Ｓ１ａ〜Ｓ１７ａ ステップ

Claims (10)

1. 所定の電気機器で使用する前の電池の電池容量を使用前電池容量として、該電気機器で所定の使用時間だけ使用した該電池の残りの電池容量を使用後電池容量として取得し、
   前記使用前電池容量から前記使用後電池容量を減算した値を前記電気機器で消費された消費電力として取得し、
   前記消費電力を前記使用時間で除した値を前記電気機器において単位時間当たりに消費される消費電池容量として取得する、消費電池容量推定方法。
2. 所定容量だけ放電させた第１の電池の電池容量を前記使用前電池容量として、該所定容量だけ放電させた後に前記電気機器で前記使用時間だけ使用した、該第１電池と同じ種類の第２電池の残りの電池容量を前記使用後電池容量として取得する、請求項１に記載の消費電池容量推定方法。
3. 前記所定容量だけ放電させた後に前記電気機器で、それぞれ異なる前記使用時間だけ使用した複数の前記第２の電池の残りの各電池容量を前記使用後電池容量として取得し、
   前記電気機器で消費された消費電力と、前記電気機器において単位時間当たりに消費される消費電池容量とを、複数の前記第２の電池のそれぞれについて算出する、請求項２に記載の消費電池容量推定方法。
4. それぞれ異なる前記使用時間は、所定の単位時間の倍数とする、請求項３に記載の消費電池容量推定方法。
5. 前記使用前電池容量及び使用後電池容量は、前記電池の端子電圧が前記電気機器の最低動作電圧となるまで放電させるのに要する放電電力であり、
   前記使用時間は、前記所定容量だけ放電させた前記第２の電池が前記電気機器で使用された場合に、使用開始から、該電池の端子電圧が前記最低動作電圧以下になるまでの時間である、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の消費電池容量推定方法。
6. 前記第１の電池または前記第２の電池を前記所定容量だけ放電させるとき、前記電気機器の動作電流より高い放電電流で放電させる、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の消費電池容量推定方法。
7. 前記電池は、乾電池である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の消費電池容量推定方法。
8. 前記使用前電池容量を単位時間当たりに消費される前記消費電池容量で除した値を、前記電池が前記電気機器で使用された場合に、使用開始から、該電池の端子電圧が該電気機器の最低動作電圧以下の電圧になるまでの持続時間として取得する、請求項１乃至７のいずれか1項に記載の消費電池容量推定方法。
9. 所定の電気機器で使用する前の電池の電池容量を使用前電池容量として、該電気機器で所定の使用時間だけ使用した該電池の残りの電池容量を使用後電池容量とし、該使用前電池容量から該使用後電池容量を減算した値を前記電気機器で消費された消費電力として取得する消費電力取得手段と、
   前記消費電力取得手段により取得された前記消費電力を前記使用時間で除した値を前記電気機器において前記電池が単位時間当たりに消費する消費電池容量として取得する消費電池容量取得手段と、
   前記使用前電池容量を、消費電池容量取得手段により取得された前記消費電池容量で除した値を、前記電池が前記電気機器で使用された場合に、使用開始から、該電池の端子電圧が該電気機器の最低動作電圧以下の電圧になるまでの持続時間として出力する電池持続時間出力手段と、
   を有する電池持続時間推定装置。
10. コンピュータを、
    所定の電気機器で使用する前の電池の電池容量を使用前電池容量として、該電気機器で所定の使用時間だけ使用した該電池の残りの電池容量を使用後電池容量とし、該使用前電池容量から該使用後電池容量を減算した値を前記電気機器で消費された消費電力として取得する消費電力取得手順、
    前記消費電力取得手段で取得された前記消費電力を前記使用時間で除した値を前記電気機器において前記電池が単位時間当たりに消費する消費電池容量として取得する消費電池容量取得手順、及び
    前記使用前電池容量を、消費電池容量取得手順で取得された前記消費電池容量で除した値を、前記電池が前記電気機器で使用された場合に、使用開始から、該電池の端子電圧が該電気機器の最低動作電圧以下の電圧になるまでの持続時間として出力する電池持続時間出力手順、
    として動作させるためのプログラム。

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