JPH0438129A - バッテリ電圧モニタ装置 - 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］ 本発明はバッテリの電圧モニタ装置に関し、特にバッテ
リの充電機能を備えたバッテリ電圧装置に関する。

［従来の技術］ 第２図を参照して、従来の技術による充電機能を備えた
バッテリ駆動回路の直流駆動回路５８はバッテリ５１に
よって駆動されるか、バッテリ電圧モニタについて説明
する。バッテリの電圧が一定値以下に下かった時は、バ
ッテリの充電を行なってバッテリ電圧を確保する。バッ
テリの例として、以下Ｎｉ−Ｃｄ２次電池について説明
する。

Ｎｉ−Ｃｄ電池は放電時の電圧安定性がよく、２次電池
として広く使用されている。

Ｎ１−Ｃｃｌ電池の端子間電圧モニタおよび充電は、た
とえば第２図（Ａ）に示すような回路で行なわれる。直
流電源回路５２は充電用の最大電圧、最大電流の容量を
持つ電圧Ｖａ端子と、より小電流、低電圧ｖｂの端子を
有する。バッテリ５１は負荷を有するスイッチング回路
５３を介して直流電源回路５２のＶａ端子に接続される
。バッテリ５１の出力端子５６．５７間に接続された直
流駆動回路５８は充電中に切り離されてもよい。コント
ローラ５４は、直流電源回路５２から電源として電圧ｖ
ｂを供給され、バッテリ５１の端子間電圧を端子５６．
５７から入力する。バッテリ５１の充電時にはスイッチ
ング回路５３が閉成され、バッテリ５１の端子間電圧Ｖ
Ｂをコントローラ５４がモニタし、バッテリ５１の端子
間電圧ＶＢに所定の現象が生じた時に充電コントローラ
５４の判別回路６４は満充電を検出し、制御信号をスイ
ッチング回路５３に送って、充電回路５３を開路させる
。このようにして、バッテリ５１の過充電が防止される
。

満充電の検出はいくつかの方法があるが、Ｎｉ−Ｃｄ電
池の場合には、−ΔＶの検出によって行なうのが適して
いる。

第２図　（Ｂ）にＮｉ−Ｃｄ電池の充電特性を示す。

充電を始めると、端子間電圧ＶＢは徐々に上昇し、満充
電の状態で最大値を取り、やがて下降する。

この電圧降下−ΔＶは略一定の割合で起るので、端子間
電圧ＶＢが明らかに減少した時、満充電を検出したこと
とする。電圧か所定の値に達したことにより満充電を判
別することも不可能ではないが、電池によるバラツキ等
があり、正確な判断が難しい。端子間電圧の絶対値によ
る判別に比べ、相対的な−ΔＶの検出は、確実である。

このため、Ｎｉ−Ｃｄ電池の急速充電においては、はと
んどの場合満充電検出は−ΔＶの検出によって行なわれ
ている。

以上説明した回路は、直流電源の接地電位を共通電位と
して動作させるものであった。

各回路の基準電位（接地電位）を共通として接続する回
路形式は安定性に優れているが、回路構成が複雑になる
傾向がある。これに対して、チョッパ一方式等の簡便な
回路においては、基準電位を随時変更する回路形式がと
られる。

第３図は、従来の技術による他のバッテリ電圧モニタ回
路を示す。

第３図（Ａ）は、回路構成を示す。第２図（Ａ）と同等
の番号は同等の部品を表す。直流電源回路５２は電圧Ｖ
ａと■ｂ゛　を発生する。この直流電源回路５２の出力
電圧ＶａとＶｂ゛は２直接バツテリ５１の陽極に接続さ
れ、バッテリ５１の陰極と直流電源回路５２の陰極（接
地端子）との間にスイッチと負荷とを有するスイッチン
グ回路５３ａが接続される。このような構成とした場合
、電源回路５２の接地電位６５とバッテリ５１の陰極の
電圧Ｖｃとはもはや等しくない。このため、バッテリの
電圧モニタはバッテリの陽極端子の電圧Ｖａを基準とし
て測定する必要かある。したかって、コントローラ５４
は直流電源回路５２の陽極電圧Ｖａを基準電位６７とし
、バッテリ５１の陰極電圧Ｖｃを端子５７から入力して
電圧計て測定する。基準電位６７に対する端子電圧ＶＣ
の値が、バッテリ５１の端子間電圧となる。バッテリの
全電圧範囲でコントローラ５４を動作可能とするために
電圧ｖｂ°は電圧ｖｂ°よりも高く設定する。

判別回路６４が端子間電圧に所定の変化を認めた時、コ
ントローラ５４は指令を発し、スイッチング手段５３ａ
を遮断して充電回路を開路する。

第３図（Ａ）の回路においては、バッテリ５１の陽極電
位が基準電位となるため、モニタする電位は基準電位に
対して負の電位となる。第３図（Ｂ）は、バッテリ５１
が充電されるに従って、その端子間電圧かどのように変
化するかを示す充電特性を示す。第３図（Ｂ）の充電特
性は、第２図（Ｂ）の充電特性を反転したものと同様の
形状を有する。

Ｎｉ−Ｃｄ電池の場合、所定の一へＶを検出した時、満
充電と判断し、充電を停止させる。

第３図（Ａ）に示すような回路においては、回路によっ
て基準電位か正極側であったり、負極側であったりし、
特別の考慮を必要とする。また、陽極側直結型の充電回
路と陰極側直結型の充電回路とてそれぞれ専用の部分を
必要とする。

［発明か解決しようとする課題］ 以上説明したように、従来の技術によれは、直流電源回
路とバッテリとを接続する充電回路中において、スイッ
チング手段を陽極側に設けるか、陰極側に設けるかによ
って回路形式か変化し、部品数も変化した。

本発明の目的は、直流電源回路とバッテリとを含む充電
回路のバッテリ電圧モニタ装置において、スイッチング
手段が陽極側にあるか、陰極側にあるかにかかわらず、
多くの回路形式を同等に構成することの出来るバッテリ
電圧モニタ装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明のバッテリ電圧モニタ装置は、充電可能なバッテ
リと、直流電流を供給することのできる直流電源回路と
、前記バッテリを前記直流電源回路に、陽極間を直結し
、陰極間をスイッチング手段を介して接続する充電回路
と、前記バッテリに並列に接続された発光素子と、前記
発光素子からの光を受ける受光素子と、前記受光素子と
前記直流電源回路の陰極との間に接続された負荷と、前
記負荷の端子間電圧をモニタするモニタ手段とを含む。

［作用］ スイッチング手段を直流電源回路の陰極と、ノ１ッテリ
の陰極との間に接続すると、電流が流れることによって
、直流電源回路の陰極の電位とバッテリの陰極の電位と
は異なるものとなる。

しかしなから、バッテリに並列に発光素子を接続し、発
光させることによってバ・ソテリの端子間電圧を発光素
子の発光量に変換することかできる。

この発光素子からの光を受光素子によって受光すること
によって、バッテリの端子間電圧は受光素子の光電流に
変換することかできる。この受光素子の光電流を直流電
源回路の陰極に接続された負荷に流すことにより、バッ
テリの端子間電圧を直流電源回路の陰極を基準電位とし
た電圧に変換することかできる。

このようにして、スイッチング手段を直流電源回路の陰
極側に接続した場合も、陽極側に接続した場合と同様バ
ッテリの端子間電圧を接地電位を基準とした電位に変換
することができ、多くの回路形式を同等のものとするこ
とかできる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の実施例によるバッテリ電圧モニタ装
置を示す。

第１図（Ａ）は回路構成を示す。直流電源回路１２は、
直流電圧Ｖａとｖｂを発生する。直流電圧Ｖａは、バッ
テリ１１の陽極に接続され、さらにホトカプラー１８の
発光ダイオード（ＬＥＤ）１６とホトトランジスター１
７のコレクタ端子に接続される。バッテリ１１の陰極は
、スイッチングトランジスタ１３のコレクターエミツタ
路を介して負荷１４を通り、直流電源回路１２の陰極（
接地端子）に接続される。トランジスタ１３と負荷抵抗
１４とが形成するスイッチング手段１５は、充電コント
ローラ２５からの制御信号によって制御される。ＬＥＤ
の陰極は、負荷抵抗１９を介してバッテリ１１の陰極に
接続される。また、ホトトランジスタ１７のエミッタは
、負荷抵抗２１を介して直流電源回路１２の接地電位２
３に接続される。負荷抵抗２１の端子間電圧は、接地電
位２３を基準として生じ、充電コントローラ２５に接続
され、その一方は基準電位として接地され、他方の電圧
か電圧計２６でモニタされる。判別回路２７は、電圧計
２６の電圧をモニタし、所定の変化を検出した時、制御
信号を発生して、スイッチングトランジスタ１３を開路
する。なお、ホトカプラー１８のホトトランジスタ１７
の電源は、Ｖａ端子の代りにｖｂ端子からとってもよい
。バッテリ１１に直流駆動回路か接続されていてもよい
。

第１図（Ａ）に示す回路の動作を以下に説明する。バッ
テリ１１の端子間電圧か低下し、充電か必要となった時
には、充電コントローラ２５から信号か発生し、スイッ
チングトランジスタ１３かオンになる。従って、直流電
源回路１２のＶａ端子から直流電流かバッテリ１１に供
給され、バッテリ１１の充電か開始する。充電電流は、
バッテリ１１、スイッチングトランジスタ１３、負荷抵
抗１４を通って直流電源回路１２に戻る。ハッチリ１１
の端子間電圧に比例した電圧は、ホトカプラー１８のＬ
ＥＤ１６と負荷抵抗１９を含む辺にも印加される。従っ
て、ＬＥＤ１６はバッテリ１１の端子間電圧に比例した
電圧を受け、それに対応した光を発光する。このＬＥＤ
１６の発光は、ホトトランジスタ１７の受光面に入射さ
れ、ホトトランジスタ１７の光励起ベース電流を制御す
る。

従って、受光量に応じた光電流がホトトランジスタ１７
を流れ、従って、負荷抵抗２１を流れる。

負荷抵抗２１の抵抗をＲとした時、光電流ｉが流れると
、負荷抵抗２１の両端にｉＲの電圧降下が生じる。負荷
抵抗２１は、接地電位２３に接続されているので、ｉＲ
は、接地電位を基準とした電位として提供される。必要
に応じこの電位を増幅、ないし減衰することにより、接
地側にバッテリ１１が接続されたのと同様の回路を用い
ることができる。

第１図（Ａ）に示した回路のバッテリ電圧変換モニタの
概念を第１図（Ｂ）に簡略化して示す。

すなわち、バッテリ１１の端子間電圧は、先ず、ＬＥＤ
１６の発光光量に変換され、この発光光量がホトトラン
ジスタ１７の光電流に変換される。

この光電流が負荷抵抗２１の端子間電圧として表れる。

充電コントローラ２５はこの負荷抵抗２１の端子間電圧
を測定して充電操作を制御する。

なお、第１図に示す回路において、ＬＥＤとホトトラン
ジスタで構成されたホトカプラーを用いる場合を示した
が、他の構成のホトカプラーを用いてもよい。たとえば
、ホトトランジスタの代りに、ＡＰＤ等のホトタイオー
ド、ホトセルや光導電セル等を用いることができる。ま
た、充電電流のスイッチング手段としてトランジスタを
用いる構成を示したか、同等の機能を果せるものであれ
ば、他のものであってもかまわない。たとえば、サイリ
スタ等を用いることもできる。また、第１図（Ａ）の回
路には、充電回路部分のみを示したが、バッテリ１１に
直流駆動回路か接続される構成等であってもよい。

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこ
れらに制限されるものではない。たとえば、種々の変更
、改良、組合せ等か可能なことは当業者に自明であろう
。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、直流電源回路と
バッテリの陰極間をスイッチング手段を介して接続する
にもかかわらず、バッテリ端子間電圧に対応した検出電
圧を直流電源回路の接地電位を基準として得ることかで
きる。

このため、スイッチング手段をバッテリの陽極側に接続
するか、陰極側に接続するかにかかわらず、多くの回路
構成を同等のものとすることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　、（Ｂ）は、本発明の実施例−によるバ
ッテリ電圧モニタ装置を示し、第１図（Ａ）は、回路構
成を示す回路図、第１図（Ｂ）は、モニタ電圧の変換態
様を示す概念図、 第２図（Ａ）　、（Ｂ）は、従来の技術によるバッテリ
の電圧モニタを説明する図であり、第２図（Ａ）は、回
路構成を示す回路図、第２図（Ｂ）は充電特性を示すグ
ラフ、 第３図は、従来の技術による他のバッテリ電圧モニタを
説明するための図であり、第３図（Ａ）は回路構成を示
す回路図、第３図（Ｂ）は充電特性を示すグラフである
。 図において、 １９．２１ バッテリ 直流電源回路 スイッチングトランジスタ 負荷抵抗 スイッチング手段 発光ダイオード ホトトランジスタ ホトカブラ− 負荷抵抗 充電コントローラ 電圧計 ５６、 判別回路 バッテリ 直流電源回路 スイッチング手段 ］ントローラ 電圧端子 直流駆動回路 判別回路 接地電位 基準電位 特許出願人　　　日本電産株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、充電可能なバッテリと、 直流電流を供給できる直流電源回路と、 前記バッテリを前記直流電源回路に、陽極間を直結し、
   陰極間をスイッチング手段を介して接続する充電回路と
   、 前記バッテリに並列に接続された発光素子と、前記発光
   素子からの光を受ける受光素子と、前記受光素子と前記
   直流電源回路の陰極との間に接続された負荷と、 前記負荷の端子間電圧をモニタするモニタ手段とを含む
   バッテリ電圧モニタ装置。