JPH03131771A - 電池電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電池電圧検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来、電池の端子電圧を検出する場合、コンパレータを
用いて端子電圧をリファレンス電圧と比較していた。

［解決しようとする課題］ 上記従来の検出方法では、負荷を交流的に駆動する場合
に、電池の端子電圧が変動するため、正確な端子電圧の
検出ができなかった。

また、端子電圧の絶対値を検出することができなかった
。

本発明の第１の目的は、負荷を交流的に駆動する場合で
も確実に端子電圧の検出ができる電池電圧検出装置を得
ることである。

本発明の第２の目的は、端子電圧の絶対値を検出するこ
とができる電池電圧検出装置を得ることである。

［課題を解決するための手段〕 本発明は、基準電圧を生じる基準電圧部を積分回路に接
続してから積分回路の出力が所定の電圧“Ｖｒｒ“にな
るまでの時間″Ｔｂｓ”と、電池を積分回路に接続して
から積分回路の出力が所定の電圧“Ｖｒｆ””になるま
での時間“Ｔｂｔ“とをそれぞれ測定し、“Ｔｂｓ“と
“Ｔ　ｂｔ−とから電池の端子電圧を算出するものであ
る。例えば、“Ｔｂｓ”と“Ｔｂｔ”との比から電池の
端子電圧を算出するものである。

［実施例３ 以下、添付図面に基いて本発明の詳細な説明をする。

第１図は実施例を示した電気回路図である。

１１は電池であり、その端子電圧は“Ｖｂｊ“である。

１２は基準電圧部であり、基準電圧“Ｖｂｓ”を生じる
ものである。

１３は積分回路であり、抵抗１３ａおよびキャパシタ１
３ｂで構成されている。

１４は切換え手段であり、アナログスイッチ１４ａおよ
び１４ｂで構成されている。

１５はトランジスタであり、キャパシタ１３ｂに蓄積さ
れている電荷を放電するものである。

１６はコンパレータ回路であり、積分回路１３の出力電
圧を後述のリファレンス電圧“ｖｒｆ“と比較するもの
である。

１７はリファレンス電圧部であり、コンパレタ回路１６
に入力されるリファレンス電圧“Ｖｒｆ”“を生じるも
のである。

１８はクロック発生回路であり、クロックパルスを生じ
るものである。

１９は計測手段であり、カウンタ回路で構成されている
。

２０はアンドゲートである。

２１は制御回路であり、各種の制御を行うとともに、電
池１１の端子電圧“Ｖｂｔ”を算出する演算手段を構成
するものである。この制御手段２１はマイクロプロセッ
サで構成されている。

２２は記憶回路であり、電池１１の端子電圧“ｖｂ↑”
を算出するためのデータが記憶されているものである。

この記憶回路２２はＲＯＭ（ｒｅａｄｏｎｌｙ　ＩＩｌ
ｅｍｏｒｙ）を用いて構成されている。

２３は設定手段であり、電池１１の端子電圧を算出する
際に補正条件を設定するものである。

なお、上記各要素に供給される電力は、電池１１により
与えられるものである。

つぎに、第１図に示した実施例の動作説明をする。

トランジスタ１５を通してキャパシタ１３ｂの電荷が完
全に放電された後、トランジスタ１５はオフ状態となる
。放電中は、アナログスイッチ１４ａおよびアナログス
イッチ１４ｂはオフ状態であり、また、カウンタ回路１
９はリセット状態となっている。

続いて、アナログスイッチ１４ａがオン状態となり、同
時にカウンタ回路１９のリセット状態が解除される。こ
のとき、コンパレータ回路１６の出力は“１“となって
いるため、カウンタ回路１９はクロック発生回路１８が
らのクロック信号に従ってカウントアツプされる。また
、キャパシタ１３ｂでは、基準電圧部１２からの電流に
より充電が開始される。充電に伴い、積分回路１３の出
力電圧すなわち第１図ａ点の電圧は徐々に上昇する。積
分回路１３の出力電圧がリファレンス電圧“Ｖ　ｒｆ”
を越えると、コンパレータ回路１６の出力は“１”から
“０“に反転する。その結果、ゲート回路２０が閉じ、
カウンタ回路１９へのクロック人力は禁止される。この
時点でのカウント値は、アナログスイッチ１４ａがオン
状態となってから積分回路１３の出力電圧がリファレン
ス電圧“Ｖｒｌ’“を越えるまでの時間を表している。

この時間“Ｔｂｓ″は制御回路２１に記憶される。

以上の動作が終了すると、トランジスタ１５がオフ状態
となり、キャパシタ１３ｂに充電されている電荷が放電
される。キャパシタ１３ｂの電荷が完全に放電された後
、トランジスタ１５はオフ状態となる。放電中は、アナ
ログスイッチ１４ａおよびアナログスイッチ１４ｂはオ
フ状態であり、また、カウンタ回路１９はり′セット状
態となっている。

続いて、アナログスイッチ１４ｂがオン状態となり、同
時にカウンタ回路１９のリセット状態が解除される。こ
のとき、コンパレータ回路１６の出力は“１″となって
いるため、カウンタ回路１９はクロック発生回路１８か
らのクロック信号に従ってカウントアツプされる。また
、キャパシタ１３ｂでは、電池１１からの電流により充
電が開始される。充電に伴い、積分回路１３の出力電圧
は徐々に上昇する。積分回路１３の出力電圧がリファレ
ンス電圧“Ｖｒｌ”″を越えると、コンパレータ回路１
６の出力は“１°から“０”に反転し、カウンタ回路１
９へのクロック入力は禁止される。

この時点でのカウント値は、アナログスイッチ１４ｂが
オン状態となってから積分回路１３の出力電圧がリファ
レンス電圧“Ｖｒｆ”を越えるまでの時間を表している
。この時間“Ｔｂｔ”は、制御回路２１に記憶される。

以上述べた動作により、制御回路２１には、時間“Ｔ　
ｂｓ”および時間“Ｔｂｔ“がそれぞれ記憶されている
ことになる。

時間“Ｔｂｓ”および時間“Ｔｂｔ”は、積分回路１３
の時定数ＲＣを用いて以下のように表すことができる。

Ｔｂ５＝−ＲＣ−１ｎ　　（１−Ｖｒｌ’／Ｖｂｓ）・
・・・・・（１） Ｔｂｔ＝−ＲＣ−、ｉ２ｎ　　（１−Ｖｒｌ’／Ｖｂｔ
）・・・・・・（２） １ｎ：自然対数 Ｒ：抵抗１３ａの値 Ｃ：キャパシタ１３ｂの値 Ｖｒｒ：リファレンス電圧 Ｖ　ｂｓ　：基準電圧部１２の基４電圧Ｖ　ｂｔ　：電
池１１の端子電圧 ここで両式の比“Ａｏを求めると、 Ａ　−Ｔ　ｂｓ／　Ｔ　ｂｔ −１２ｎ　（１−Ｖｒｆ／Ｖｂｓ） ／ｆｎ　（１−Ｖｒｒ／Ｖｂｔ）　　−＝　（３）とな
る。“Ｖｒｆ“および“Ｖｂｓ”の値は既知であり、“
Ａ“の値は“Ｔ　ｂｓ／　Ｔ　ｂｔ”の計算から求めら
れるので、“Ｖｂｔ”の値すなわち電池１１の端子電圧
を求めることができる。

なお、時間“Ｔｂｓ“および時間“Ｔｂｔ”の測定を１
夏数回行い、それぞれの平均時間を“Ｔ　ｂｓ′”およ
び時間“Ｔｂｔ″２としたとき、 Ａ　−−Ｔｂ５−　／　Ｔｂｔ −１２ｎ　　（１−Ｖｒｒ／Ｖｂｓ） ／ＩＩ　ｎ　（１−Ｖｒｒ／Ｖｂｔ）　　−（３−）と
考えることができる。従って、このようにしても“Ｖｂ
ｔ“の値すなわち電池１１の端子電圧を求めることがで
きる。

また、時間“Ｔｂｓ”および時間“Ｔｂｔ″の測定を複
数回行い、各４１１１定毎に“Ａ“の値を計算してその
平均値を“Ａｏ“　としたとき、 Ａ””ｆ　ｎ　（１−Ｖｒｒ／Ｖｂｓ）／ｆｎ（１−Ｖ
ｒｒ／Ｖｂｔ）　　−（３”）と考えることができる。

従って、このようにしても“Ｖｂｔ“の値すなわち電池
１１の端子電圧を求めることができる。

電池１１の端子電圧“Ｖｂｔ”の値は、（３）式、（３
゛）式または（３”）式を用いて、制御回路２１で計算
を行って求めてもよいが、以下に示す方法で求めること
もできる。

例えば、Ｖｒｆ’−１，５（ボルト）　、Ｖｂｓ−５，
０（ボルト）として、（３）式より“Ｖｂｔ”と“Ａ“
との関係を求めると第２図のようになる。この関係を、
例えば第３図に示すようにして記憶回路２２に記憶して
おけば、第４図に示した手順で電池１１の端子電圧“Ｖ
　ｂｔ”の値を求めることができる。

まず、制御回路２１に記憶されている時間“Ｔｂｓ”と
時間“Ｔｂｔ”との比“Ａｘ”を、制御回路２１で計算
する（ａ）。ここでは、“Ａｘ”の値を“０．２５０”
とする。つぎに、記憶回路２２のアドレス“０”を指定
する（ｂ）。指定アドレスすなわちアドレス“０”に記
憶されているデータ”Ａｍ　　を読出す（ｃ）ｏデータ
“Ａ　１１（０，２２９）と計算値“Ａｘ　　　（０，
２５０）とを比較する（ｄ）。ＡＩＤ　＜ＡＸなので、
アドレス値に“＋１＃を加算する（ｅ）。このようにし
て、Ａ１１−ＡＸまたはＡｍ　＞ＡＸとなるまで順次記
憶データ“Ａｍ”が読出され、計算値“Ａｘ　　　（０
，２５０）と比較される。アドレス“２”に記憶されて
いるデータ“Ａｍ　　　（０，２５７）を読出しくＣ）
、計算値“Ａｘ　　　（０，２５０）と比較する（ｄ）
と、ＡＩａ＞Ａｘであることがわかる。このときの記憶
データ“ＡＩＤ　　　（０，２５７）が計算値”Ａｘ　
　とみなされ、以後の処理が行われる。

つぎに、アドレス値に“＋１０”を加算しくｆ）、指定
アドレスすなわちアドレス“１２″に記憶されているデ
ーラダＶｌｌｌ”　（２，００）を読出す（ｇ）、第３
図かられかるように、アドレス　ｎ　　（ｎ−０，１，
・・・・・・）には第２図の比“Ａｏの値が記憶され、
この比“Ａｏに対応して、アドレス　ｎ＋１０″には第
２図の端子電圧“ｖｂｔ“の値が記憶されている。従っ
て、アドレス“１２“に記憶されているデータ“２．０
０°が、電池１１の端子電圧“ｖｂｔ”であると判断さ
れる。引き続き、上記データ“２．００”を表示用のデ
ータに変換する等のデータ処理を行う（ｈ）。

以上の手順により、電池１１の端子電圧“Ｖｂｔ“の値
を求めることができる。

ところで、第１図に示した回路をプリント基板に実装す
る場合、配線抵抗等の影響で電池１１の端子電圧“Ｖｂ
ｔ”に誤差が生じることがある。また、基準電圧部１２
の基準電圧Ｖｂｓに偏差が生じることもある。このよう
な場合には、計算によって求めた値“Ａｘ　　に対して
適当な補正値を加算または減算し、上記手順と同様な手
順で基準電圧Ｖｂｓを求めることができる。例えば、第
１図に示した設定手段２３をマニュアルスイッチで構成
し、端子“十″をアクティブにしたときには補正値を加
算し、端子“−をアクティブにしたときには補正値を減
算し、端子“−をアクティブにしたときには補正を行わ
ないようにすればよい。なお、一 設定手段２３をＥ　　　Ｐ　ＲＯＭ　（ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃａｌ　ｅｒａｓａｂｌｅ　−ｐｒｏｇｒａｂｌｅ　　
ＲＯＭ　）を用いて構成し、細かく区切った補正値を記
憶しておいてもよい。

［効果］ 本発明では、基準電圧を生じる基準電圧部を積分回路に
接続してから積分回路の出力が所定の電圧“Ｖ「「°に
なるまでの時間“Ｔｂｓ”と、電池を積分回路に接続し
てから積分回路の出力が所定の電圧“Ｖｒｆ”″になる
までの時間”Ｔｂｔ”とをそれぞれ測定し、“Ｔｂｓ”
と“Ｔｂｔ”とから電池の端子電圧を算出するものであ
る。従って、電池の端子電圧の絶対値を検出することが
できるとともに、負荷を交流的に駆動する場合でも確実
に端子電圧の検出ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示した電気回路図、第２図は
電池の端子電圧“ｖｂピと時間比“Ｔｂｓ／Ｔｂｔ”と
の関係図、第３図は記憶回路の記憶内容を示した説明図
、第４図は実施例の動作を説明したフローチャートであ
る。 １２・・・・・・基窄電圧部 １３・・・・・・積分回路 １４・・・・・切換え手段 １９・・・・・・計測手段 ２１・・・・・・制御手段（演算手段）以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準電圧を生じる基準電圧部と、 電池または上記基準電圧部に接続されたときに積分動作
   をする積分回路と、 上記積分回路の接続を電池または上記基準電圧部のいず
   れかに切換える切換え手段と、 上記積分回路と上記基準電圧部とが接続されてから上記
   積分回路の出力電圧が予め設定された設定電圧に等しく
   なるまでの時間“Ｔｂｓ”、および、上記積分回路と上
   記電池とが接続されてから上記積分回路の出力電圧が上
   記設定電圧に等しくなるまでの時間“Ｔｂｔ”を計測す
   る計測手段と、上記時間“Ｔｂｓ”と上記時間“Ｔｂｔ
   ”とから電池の端子電圧を算出する演算手段と からなる電池電圧検出装置。
2. （２）上記演算手段は、上記時間“Ｔｂｓ”と上記時間
   “Ｔｂｔ”との比を算出し、この算出値から電池の端子
   電圧を算出するものである、請求項１に記載の電池電圧
   検出装置。（３）上記演算手段は、上記時間“Ｔｂｓ”
   を複数回計測したときの平均時間“Ｔｂｓ′”と上記時
   間“Ｔｂｔ”を複数回計測したときの平均時間“Ｔｂｔ
   ′”との比を算出し、この算出値から電池の端子電圧を
   算出するものである、請求項１に記載の電池電圧検出装
   置。