JPH065312A - 蓄電池監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性の高い蓄電池監視装置を提供する。 【構成】 蓄電池の開路電圧から一定の割合で分割した
電圧を得るために蓄電池の両端に接続された電圧検出手
段４と、電圧検出手段４で得られる電圧の変化幅を一定
倍に増幅する増幅手段５と、これに逆流防止素子７を介
して並列に接続されたコンデンサ６と、コンデンサ６の
電荷を減衰させて所定の仮想放電カーブを得るためにコ
ンデンサ６に並列に接続した放電回路１２と、このコン
デンサ電圧をインピーダンス変換し、かつ、この電圧変
化に応答してＬＥＤや液晶などか表示器を変化させるた
めの出力として複数のコンパレータ又はレベルＩＣを有
する表示器回路１１とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蓄電池の残存容量をＬＥ
Ｄ（発光ダイオード）、液晶等のデジタルで表示する蓄
電池監視装置で、特に放電時、休止時のいずれの場合で
も蓄電池の残存容量を表示する機能を備えた蓄電池監視
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】蓄電池の容量を監視する場合、最も一般
的なものは電解液比重を測定し、そして測定した電解液
比重より蓄電池容量を推定する方法で、現在でもこの方
法が一番正確な方法とされている。この他、電解液の屈
折率を応用するものや、蓄電池の放電々圧から換算する
ものや、仮想放電カーブを利用するもの等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題術】電解液比重を電気的
に計測し、電解液比重値をそのまま、あるいは電解液比
重値を蓄電池容量に換算して表示する方法としては、フ
ロート等よりなるセンサーを直接電解液に挿入し、フロ
ートの変位を電気信号に変換、増幅して表示する方法が
考えられている。しかし、この方法には、フロートの変
位を電気信号に変換するのが複雑なことや、気温が上昇
して溶存酸素が泡となりフロートの表面に付着し誤差を
生じることや、温度換算が必要なことや、振動を受ける
移動用蓄電池には不適当なことといった問題がある。

【０００４】電解液の屈折率を応用する方法には、プリ
ズムが汚れ光源の光量変化による誤差が大きいこと、増
幅装置等が必要で装置自体がかなり複雑になることとい
った問題がある。しかも、最近は蓄電池の密閉化が進み
電解液比重値の測定が困難となるケースが多く、このよ
うな蓄電池監視装置は今では極く限られた一部でしか利
用されていない。

【０００５】上記のような欠点を補った簡易形の放電計
として、蓄電池の放電々圧を検出し、その電圧を平滑化
し、記憶させた値を蓄電池容量に換算するものが、米国
で広く用いられている。しかし、この放電計には、放電
末期の表示が急激に低下し、電気量（Ａｈ）を正しく検
出できないという問題がある。

【０００６】これとは別に、蓄電池の開路電圧又は開路
電圧から一定電圧を差し引いた電圧を得、この電圧で充
電されるコンデンサを逆流防止素子を介して並列に接続
し、コンデンサの内部インピーダンスによってコンデン
サの電圧を減衰させて仮想放電カーブを作り、それにも
とづく電圧をインピーダンス変換及び増幅し、ＬＥＤ点
灯用レベルＩＣ等に接続することによりＬＥＤの点灯位
置又は点灯数を変化させて蓄電池の容量を表示する方法
が考えられている。この方法によれば、蓄電池の容量変
化にともなう電圧変化幅とコンデンサに記憶させる電圧
変化幅とは等しくなる。ところが、この蓄電池の開路電
圧の実使用での変化は、６セルのものを用いた場合、約
１２．７Ｖ〜１１．７Ｖと小さく、この電圧変化幅を表
示器のフルスケールで動かす必要がある。しかし、コン
デンサに記録させた電圧をコンデンサの内部インピーダ
ンスによって減衰させ仮想放電カーブを作った場合、コ
ンデンサの内部インピーダンス値のバラツキ及び周囲温
度変化にともなうインピーダンス値の変化により、仮想
放電カーブが変化することは避けられない。このため、
開路電圧の変化幅とコンデンサに記憶させる電圧の変化
幅が等しいこの方法は、容量表示の精度が低いという欠
点を持っている。

【０００７】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、その目的とするところは、信
頼性の高い蓄電池監視装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、蓄電池の開路電
圧から一定の割合で分割した電圧を得るために蓄電池の
両端に接続された電圧検出手段と、電圧検出手段で得ら
れる電圧の変化幅を一定倍に増幅する増幅手段と、増幅
手段に逆流防止素子を介して並列に接続されたコンデン
サとコンデンサの電荷を減衰させて所定の仮想放電カー
ブを得るためにコンデンサに並列に接続された放電回路
と、このコンデンサ電圧をインピーダンス変換し、か
つ、この電圧変化に応答してＬＥＤや液晶などからなる
表示器を変化させるための出力として複数のコンパレー
タ又はレベルＩＣを有する表示器回路とを備える蓄電池
監視装置、とすることにより、上記課題を解決するもの
である。

【０００９】

【作用】電気車用、電気自動車用等の蓄電池のように間
欠放電される蓄電池においては、放電休止時の開路電圧
（無負荷電圧）の安定したピーク部の電圧は蓄電池の容
量あるいは電解液比重値と理論的に比例の関係を持ち、
容量の低下あるいは電解液比重値の低下に従い前記ピー
ク部の電圧値も低下するといったことに着目し、本発明
にかかる蓄電池監視装置は、この放電休止時の開路電圧
の安定したピーク部の電圧をコンデンサと並列に接続し
た放電回路を通して減衰させることにより仮想の放電カ
ーブを作り、この仮想放電カーブをＬＥＤや液晶からな
る表示器で表示できるように出力部を設けたものであ
る。蓄電池の放電時の電圧は、放電々流の大小によって
大幅に変化するので、この放電時の電圧によって容量を
監視することはできないが、仮想放電カーブを設定する
ことにより、放電時においても蓄電池の容量を監視する
ことができる。再度放電休止状態になったときには、そ
の休止時の回路電圧の安定したピーク部の電圧により前
記コンデンサが再び充電されて、仮想の放電カーブは補
正されるので、正確に監視することができる。

【００１０】

【実施例】本発明にかかる蓄電池監視装置を図面により
詳述する。図１において、１は被監視蓄電池（以下、単
に蓄電池という）、２は負荷、３は負荷投入スイッチで
ある。

【００１１】４は、蓄電池１の開路電圧、即ち、蓄電池
１に負荷２が接続されていないときの蓄電池電圧から一
定の割合で分割した電圧を得るための回路で、蓄電池の
両端に接続されている。該回路４としては種々の回路構
成のものが考えられるが、例えば２つの抵抗の直列回路
により構成し、抵抗と抵抗の間から分割した電圧を得る
ように構成してもよい。

【００１２】５は回路４で得られる電圧の変化幅を一定
倍した電圧を得るための回路で、この実施例では、ツェ
ナー電圧を基準電圧とし、回路４で得た電圧との差をオ
ペアンプを用いて増幅している。回路５を用いて電圧変
化幅を拡大するのは、例えば蓄電池１として６セルのも
のを用いた場合、この蓄電池の開路電圧の実使用での変
化は約１２．７Ｖ〜１１．７Ｖと小さく、電圧変化幅近
辺を、後述する表示器への出力とし、数段階に分割する
必要があるためである。回路４は、回路５の基準電圧と
の差を小さくし電圧変化幅の増幅を大きくするためのも
のである。

【００１３】６は回路５で得られた電圧で充電されるコ
ンデンサであり、例えばシリコンダイオード等の逆流防
止素子７を介して回路５に並列に接続されている。従っ
て、コンデンサ６は回路５で得られる蓄電池１の開路電
圧の変化が一定倍に増幅して変化するようになった電圧
で充電され、蓄電池への負荷２の接続による端子電圧の
低下により開路５で得られる電圧が前記コンデンサ充電
時の電圧より低下しても、コンデンサ６に充電された電
荷は回路５側に放電しない。

【００１４】８は、蓄電池１の端子に負荷２における回
生制動あるいはチョッパ制御等で無負荷電圧より高いパ
ルス電圧が発生した場合のパルス電圧を吸収するコンデ
ンサである。回路９はコンデンサ６の電圧を吸収するコ
ンデンサである。

【００１５】回路９はコンデンサ６の電圧をインピーダ
ンス変換するためのものである。ここではオペアンプを
用いているが、後述する回路１０の入力インピーダンス
が非常に高い場合は回路１０で兼ねることができる。

【００１６】回路１０は、回路９で得られる電圧の変化
に応答してＬＥＤや液晶などからなる表示器の表示を変
化させるための出力を得る部分である。ここでは５個の
コンパレータと抵抗を用いて５段階に表示が順次増減す
るようにしたものであるが、例えば表示器の表示内容に
合わせて順次移動する表示にすることも可能であり、ま
た任意の数に段階を分割して表示することも可能であ
る。又、コンパレータと抵抗の組み合わせではなく、Ｌ
ＥＤ点灯用レベルＩＣに置き換えることも可能である。

【００１７】回路１１は、オペアンプ，コンパレータ等
の電源供給用の定電圧回路である。ここではＩＣへ安定
した電源電圧を供給するためのものとして電源レギュレ
ーター用ＩＣを使用している。しかし、定電圧が得られ
るものであれば、どの様なものでもよい。

【００１８】前記コンデンサ６に充電された電圧は抵抗
１２を介して徐々に放電し、その結果、コンデンサ６の
電圧は徐々に低下する。このコンデンサ６の電圧低下が
仮想放電カーブとなる。また、コンデンサ６の電圧低下
の度合はコンデンサ６の容量及び抵抗１２の抵抗値を変
えることにより任意に調整できるため、仮想放電カーブ
も任意に選定できる。さらにコンデンサ６の電圧低下に
より、これに応答して回路１０の複数の出力部の電圧レ
ベルが変化する。このため回路１０の出力部にＬＥＤや
液晶などからなる表示器を接続しておくと、表示内容が
順次変化することになる。この表示の変化を見ることに
より、コンデンサ６の電圧、しいては蓄電池１の開路電
圧を知ることができる。さらにコンデンサ６に発した損
失電圧は次回蓄電池１の放電が休止した時、この時の開
路電圧により再度充電され補正される。よって、コンデ
ンサ６の電圧は常に蓄電池１の開路電圧の変化に同期し
たものとなる。なお、蓄電池１の開路電圧は、Ｅ＝０．
８４＋S.G.（電解液比重値）の近似式で現されるよう
に、電解液比重値および容量と比例関係があり、コンデ
ンサ６の電圧変化を見ることは、蓄電池１の容量あるい
は電解液比重値の変化を見ることになる。また、Ｒおよ
びｒは電流制限用の抵抗でＤは逆流防止用のダーオード
である。

【００１９】上記したように本実施例においては、蓄電
池１の開路電圧の変化に同期し拡大した電圧をコンデン
サ６に記憶させ、このコンデンサ６の電圧を抵抗１２を
通して放電させることにより仮想放電カーブを作り、こ
の電圧をインピーダンス変換して、回路１０で電圧変化
幅を複数段階に分割して出力するようにしたもので、こ
の回路１０の出力部にＬＥＤや液晶などからなる表示器
接続すればその表示内容の変化で蓄電池１の放電状態を
知ることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上に述べた如く、本発明にかかる蓄電
池監視装置は、従来のように蓄電池内に比重を測定する
センサーを挿入することもなく、また従来のＡｈ計のよ
うに主回路にシャントを挿入することもなく、また、従
来のＡｈ計のように主回路にシャットを挿入することも
ない。ただ蓄電池端子に接続するだけで、蓄電池の容量
を、蓄電池の放置中でも放電中でも、なおかつ、蓄電池
の開路電圧の実使用変化幅の非常小さい６セル又はそれ
以下のものでも、正確に監視することができる。さら
に、出力部の数及び変化を自由に設定できるため、出力
部に接続する表示器は、ＬＥＤや液晶などどの様なもの
にも使用でき、表示内容も階段状のものなど図形で容量
を表示できるといったすぐれた利点を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明蓄電池監視装置の一実施例を示す回路図
である。

【符号の説明】

１ 被監視蓄電池 ２ 負荷 ４ 蓄電池の開路電圧から一定の割合で分割した電圧を
得るための回路 ５ 電圧の変化幅を一定倍にした電圧を得るための回路 ６ コンデンサ ７ 逆流防止素子 ９ インピーダンス変換回路 １０ 出力回路 １１ 定電圧回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄電池の開路電圧から一定の割合で分割
   した電圧を得るために蓄電池の両端に接続された電圧検
   出手段（４）と、 電圧検出手段（１）で得られる電圧の変化幅を一定倍に
   増幅する増幅手段（５）と、 増幅手段（５）に逆流防止素子（７）を介して並列に接
   続されたコンデンサ（６）とコンデンサ（６）の電荷を
   減衰させて所定の仮想放電カーブを得るためにコンデン
   サ（６）に並列に接続された放電回路（１２）と、 このコンデンサ電圧をインピーダンス変換し、かつ、こ
   の電圧変化に応答してＬＥＤや液晶などからなる表示器
   を変化させるための出力として複数のコンパレータ又は
   レベルＩＣを有する表示器回路（１１）と、 を備える蓄電池監視装置。