JPH11248806A - 電量分析の手法を用いた電池の充電状態計測装置及び方法 - Google Patents
電量分析の手法を用いた電池の充電状態計測装置及び方法Info
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- JPH11248806A JPH11248806A JP10347547A JP34754798A JPH11248806A JP H11248806 A JPH11248806 A JP H11248806A JP 10347547 A JP10347547 A JP 10347547A JP 34754798 A JP34754798 A JP 34754798A JP H11248806 A JPH11248806 A JP H11248806A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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Abstract
(57)【要約】
【課題】放電電流が微小であったり短時間の一時的パル
スがある場合でも、電池の充電状態を正確に計測できる
ようにする。 【解決手段】電池１０に流出入する電流に応じた電圧信
号を与える抵抗器１３と、電圧信号を積分する積分回路
としての演算増幅器１４と、演算増幅器１４の出力が上
側または下側のしきい値電圧レベルに達するたびに出力
信号を出力するコンパレータ１８〜２０と、コンパレー
タ１８〜２０の出力信号を利用して、電池充電状態につ
いてのデジタルモデルを構築するＡＳＩＣ（特定用途向
け集積回路）２５と、演算増幅器１４に対する抵抗器１
３の接続を周期的に逆転させることで、演算増幅器１４
の入力での電圧オフセットの効果を打ち消すスイッチ装
置２６，２７とを設ける。
スがある場合でも、電池の充電状態を正確に計測できる
ようにする。 【解決手段】電池１０に流出入する電流に応じた電圧信
号を与える抵抗器１３と、電圧信号を積分する積分回路
としての演算増幅器１４と、演算増幅器１４の出力が上
側または下側のしきい値電圧レベルに達するたびに出力
信号を出力するコンパレータ１８〜２０と、コンパレー
タ１８〜２０の出力信号を利用して、電池充電状態につ
いてのデジタルモデルを構築するＡＳＩＣ（特定用途向
け集積回路）２５と、演算増幅器１４に対する抵抗器１
３の接続を周期的に逆転させることで、演算増幅器１４
の入力での電圧オフセットの効果を打ち消すスイッチ装
置２６，２７とを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電量分析的な(cou
lometric)手法によって電池の充電状態を計測する装置
及び方法に関し、例えば携帯通信機器で使用される二次
電池の充電状態を計測する装置及び方法に関する。
lometric)手法によって電池の充電状態を計測する装置
及び方法に関し、例えば携帯通信機器で使用される二次
電池の充電状態を計測する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電池の充電状態の測定は、電池両
端の電圧の測定をするか、あるいは、電池電流を測定す
るとともに電池をモデル化した装置での充電または放電
にその電池電流をあてはめることによって、行われてい
る。電池電圧のみに基づいて電池の充電状態を判断する
のは、電池電圧が負荷と温度によって変動するために、
困難である。電池の使用履歴も電池電圧に関係する。さ
らに、電圧の変化が小さいことから、高いレベルの正確
さで電圧測定を行う必要がある。
端の電圧の測定をするか、あるいは、電池電流を測定す
るとともに電池をモデル化した装置での充電または放電
にその電池電流をあてはめることによって、行われてい
る。電池電圧のみに基づいて電池の充電状態を判断する
のは、電池電圧が負荷と温度によって変動するために、
困難である。電池の使用履歴も電池電圧に関係する。さ
らに、電圧の変化が小さいことから、高いレベルの正確
さで電圧測定を行う必要がある。
【０００３】一方、電池のモデルとなる電池モデリング
装置を用いるいわゆる電量分析的な計測では、実際の電
池に流れ込みあるいは電池から流れ出す電流に応じて、
モデリング装置が充電されあるいは放電する。従来、モ
デリング装置は、アナログ装置であったが、携帯通信装
置で使用するには、デジタルモデルの方がより適してい
る。
装置を用いるいわゆる電量分析的な計測では、実際の電
池に流れ込みあるいは電池から流れ出す電流に応じて、
モデリング装置が充電されあるいは放電する。従来、モ
デリング装置は、アナログ装置であったが、携帯通信装
置で使用するには、デジタルモデルの方がより適してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デジタ
ルモデルを使用し、周期的に電池電流をサンプリング
し、サンプリングした電流値をデジタル処理向けにデジ
タル形式に変換することには、様々な問題がある。計測
プロセスで消費する電力をできるだけ小さくするために
はサンプリング頻度を低くしなければならないが、そう
すると、サンプル間の発生する短い電流パルスのため
に、計測が不正確になる可能性がある。変換の正確さも
高くする必要があるが、電流レベルが非常に低いことか
ら、サンプリング回路のアナログ部品によって生じる小
さな誤差が無視できないものになる場合がある。
ルモデルを使用し、周期的に電池電流をサンプリング
し、サンプリングした電流値をデジタル処理向けにデジ
タル形式に変換することには、様々な問題がある。計測
プロセスで消費する電力をできるだけ小さくするために
はサンプリング頻度を低くしなければならないが、そう
すると、サンプル間の発生する短い電流パルスのため
に、計測が不正確になる可能性がある。変換の正確さも
高くする必要があるが、電流レベルが非常に低いことか
ら、サンプリング回路のアナログ部品によって生じる小
さな誤差が無視できないものになる場合がある。
【０００５】本発明は、上記の問題を克服して、電池の
充電状態を正確に計測するための方法および装置を提供
することを目的とするものである。
充電状態を正確に計測するための方法および装置を提供
することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の電池充電状態計
測装置は、電池の充電状態を計測する装置であって、電
池に流れ込みまたは前記電池から流れ出る電流に応じた
電圧信号を与える電池電流センサーと、電圧信号を積分
する積分器と、積分器の出力が上側または下側のしきい
値電圧レベルに達するたびに出力信号を出力するウィン
ドウ検出器手段と、ウィンドウ検出器の出力信号を利用
して、電池充電状態についてのデジタルモデルを構築す
るデジタル処理手段と、積分器に対する前記電池電流セ
ンサーの接続を周期的に逆転させることで、積分器の出
力信号における電圧オフセットの効果を打ち消すスイッ
チ手段と、を有する。
測装置は、電池の充電状態を計測する装置であって、電
池に流れ込みまたは前記電池から流れ出る電流に応じた
電圧信号を与える電池電流センサーと、電圧信号を積分
する積分器と、積分器の出力が上側または下側のしきい
値電圧レベルに達するたびに出力信号を出力するウィン
ドウ検出器手段と、ウィンドウ検出器の出力信号を利用
して、電池充電状態についてのデジタルモデルを構築す
るデジタル処理手段と、積分器に対する前記電池電流セ
ンサーの接続を周期的に逆転させることで、積分器の出
力信号における電圧オフセットの効果を打ち消すスイッ
チ手段と、を有する。
【０００７】本発明においては、ウィンドウ検出器手段
は、好ましくは、上側しきい値レベル検出器と、下側し
きい値レベル検出器と、積分器の出力が上側または下側
のしきい値電圧レベルに達するたびに積分器の出力を中
間の電圧レベルにリセットする手段と、を備える。
は、好ましくは、上側しきい値レベル検出器と、下側し
きい値レベル検出器と、積分器の出力が上側または下側
のしきい値電圧レベルに達するたびに積分器の出力を中
間の電圧レベルにリセットする手段と、を備える。
【０００８】本発明の電池充電状態計測方法は、電池の
充電状態を計測する方法であって、電池に流れ込むまた
は電池から流れ出す電流に応じて電圧信号を発生させる
段階と、電圧信号を積分する段階と、積分した電圧信号
が上側または下側しきい値電圧レベルに達した時点を検
出して、関連する検出信号を出力する段階と、検出信号
をデジタル的に処理して、電池充電状態のデジタルモデ
ルを形成する段階と、積分の方向を周期的に逆転させて
オフセット電圧の効果を消去する段階と、を有する。
充電状態を計測する方法であって、電池に流れ込むまた
は電池から流れ出す電流に応じて電圧信号を発生させる
段階と、電圧信号を積分する段階と、積分した電圧信号
が上側または下側しきい値電圧レベルに達した時点を検
出して、関連する検出信号を出力する段階と、検出信号
をデジタル的に処理して、電池充電状態のデジタルモデ
ルを形成する段階と、積分の方向を周期的に逆転させて
オフセット電圧の効果を消去する段階と、を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施の形
態について、図面を参照して説明する。図１に示したよ
うに、本発明の実施の一形態の電池充電状態計測装置で
は、充電状態の計測対象となる電池１０は、抵抗値が非
常に低くかつ高精度な抵抗器１３を介して、充電器入力
部１１および各種の負荷１２に接続されている。この抵
抗器１３は、電流センサーの検出部となるものであり、
電流が流れる方向に応じた極性で、電池１０に流れ込む
または電池１０から流れ出る電流に正比例した大きさの
電圧信号を発生する。演算増幅器１４が接続されて積分
回路として動作することで、演算増幅器１４は、抵抗器
１３の両端電圧の時間積分に応じた出力電圧信号を発生
する。そのために、演算増幅器１４の２個の入力端子
が、２個の抵抗器１５，１６と反転スイッチ装置とを介
して、抵抗器１３の両端にそれぞれ接続されている。演
算増幅器１４の出力端子と反転入力端子との間には、帰
還コンデンサ１７が挿入されている。
態について、図面を参照して説明する。図１に示したよ
うに、本発明の実施の一形態の電池充電状態計測装置で
は、充電状態の計測対象となる電池１０は、抵抗値が非
常に低くかつ高精度な抵抗器１３を介して、充電器入力
部１１および各種の負荷１２に接続されている。この抵
抗器１３は、電流センサーの検出部となるものであり、
電流が流れる方向に応じた極性で、電池１０に流れ込む
または電池１０から流れ出る電流に正比例した大きさの
電圧信号を発生する。演算増幅器１４が接続されて積分
回路として動作することで、演算増幅器１４は、抵抗器
１３の両端電圧の時間積分に応じた出力電圧信号を発生
する。そのために、演算増幅器１４の２個の入力端子
が、２個の抵抗器１５，１６と反転スイッチ装置とを介
して、抵抗器１３の両端にそれぞれ接続されている。演
算増幅器１４の出力端子と反転入力端子との間には、帰
還コンデンサ１７が挿入されている。
【００１０】３つの電圧コンパレータ回路１８，１９，
２０と相互に直列接続した抵抗器２１，２２，２３，２
４とを有するウィンドウ検出器回路が、積分回路の演算
増幅器１４の出力端子に接続されており、ＡＳＩＣ（Ap
plication Specific Integrated Circuit: 特定用途向
け集積回路）２５に対して３つの入力信号を供給してい
る。図示するように、コンパレータ１８は、演算増幅器
１４の出力端子に接続された非反転入力端子と、および
直列抵抗器の一点に接続された反転入力端子を有し、こ
れにより、積分回路の演算増幅器１４の出力が上側しき
い値電圧レベル以下の場合には、コンパレータ１８の出
力はローレベルとなる。コンパレータ１９が同様に接続
されていることにより、演算増幅器１４の出力が中間電
圧レベル以下の場合には、コンパレータ１９の出力がロ
ーレベルとなる。他方、コンパレータ２０は演算増幅器
１４の出力端子に接続された反転入力端子を有し、これ
により、演算増幅器１４の出力が下側しきい値レベルよ
り上の場合は、必ず、コンパレータ２０の出力がローレ
ベルとなる。抵抗器２２，２３は、好ましくは同じ抵抗
値を有し、これによって、前述の中間電圧が上側および
下側のしきい値電圧レベルのちょうど中間、すなわちこ
れらしきい値電圧の中点となるようにする。
２０と相互に直列接続した抵抗器２１，２２，２３，２
４とを有するウィンドウ検出器回路が、積分回路の演算
増幅器１４の出力端子に接続されており、ＡＳＩＣ（Ap
plication Specific Integrated Circuit: 特定用途向
け集積回路）２５に対して３つの入力信号を供給してい
る。図示するように、コンパレータ１８は、演算増幅器
１４の出力端子に接続された非反転入力端子と、および
直列抵抗器の一点に接続された反転入力端子を有し、こ
れにより、積分回路の演算増幅器１４の出力が上側しき
い値電圧レベル以下の場合には、コンパレータ１８の出
力はローレベルとなる。コンパレータ１９が同様に接続
されていることにより、演算増幅器１４の出力が中間電
圧レベル以下の場合には、コンパレータ１９の出力がロ
ーレベルとなる。他方、コンパレータ２０は演算増幅器
１４の出力端子に接続された反転入力端子を有し、これ
により、演算増幅器１４の出力が下側しきい値レベルよ
り上の場合は、必ず、コンパレータ２０の出力がローレ
ベルとなる。抵抗器２２，２３は、好ましくは同じ抵抗
値を有し、これによって、前述の中間電圧が上側および
下側のしきい値電圧レベルのちょうど中間、すなわちこ
れらしきい値電圧の中点となるようにする。
【００１１】ＡＳＩＣ２５は、信号のデジタル処理を行
うことによって、電池充電状態のデジタルモデルを実現
するものである。ＡＳＩＣ２５は、ウィンドウ検出器回
路から受け取った信号を処理し、前述の反転スイッチ装
置と以下に説明する積分回路のリセットスイッチ装置を
制御するようプログラムされている。
うことによって、電池充電状態のデジタルモデルを実現
するものである。ＡＳＩＣ２５は、ウィンドウ検出器回
路から受け取った信号を処理し、前述の反転スイッチ装
置と以下に説明する積分回路のリセットスイッチ装置を
制御するようプログラムされている。
【００１２】反転スイッチ装置は、切換スイッチとして
作動するよう接続された２個の電子スイッチ装置２６，
２７を有する。演算増幅器１４の反転入力端子は、抵抗
器１３のいずれかの端子にスイッチ装置２６によって接
続することができ、演算増幅器１４の非逆転入力端子、
スイッチ装置２７によって、抵抗器１３のスイッチ装置
２６では選択されなかった方の端子に接続される。
作動するよう接続された２個の電子スイッチ装置２６，
２７を有する。演算増幅器１４の反転入力端子は、抵抗
器１３のいずれかの端子にスイッチ装置２６によって接
続することができ、演算増幅器１４の非逆転入力端子、
スイッチ装置２７によって、抵抗器１３のスイッチ装置
２６では選択されなかった方の端子に接続される。
【００１３】リセットスイッチ装置は、別の２個の電子
スイッチ装置２８，２９を有する。スイッチ装置２８
は、一端が電池１０の陰極端子に接続され、他端が抵抗
器３０を介して電池１０の陽極端子に接続されている。
直列接続されたコンデンサ３１および抵抗器３２は、こ
のスイッチ装置２８の他端を抵抗器１５に接続するもの
である。スイッチ装置２９は、電池１０の陽極端子と抵
抗器１５の間で抵抗器３３と直列に接続されている。ス
イッチ装置２８が閉じている時は、コンデンサ３１が電
池１０の陰極端子に直接接続されて、積分回路の演算増
幅器１４の加算点からの電流の引出しをもたらすことか
ら、演算増幅器１４の出力電圧が急速に上昇する。一方
で、スイッチ装置２９によって積分回路の演算増幅器１
４の加算点に電流が注入されることで、演算増幅器１４
の出力電圧が急速に低下する。
スイッチ装置２８，２９を有する。スイッチ装置２８
は、一端が電池１０の陰極端子に接続され、他端が抵抗
器３０を介して電池１０の陽極端子に接続されている。
直列接続されたコンデンサ３１および抵抗器３２は、こ
のスイッチ装置２８の他端を抵抗器１５に接続するもの
である。スイッチ装置２９は、電池１０の陽極端子と抵
抗器１５の間で抵抗器３３と直列に接続されている。ス
イッチ装置２８が閉じている時は、コンデンサ３１が電
池１０の陰極端子に直接接続されて、積分回路の演算増
幅器１４の加算点からの電流の引出しをもたらすことか
ら、演算増幅器１４の出力電圧が急速に上昇する。一方
で、スイッチ装置２９によって積分回路の演算増幅器１
４の加算点に電流が注入されることで、演算増幅器１４
の出力電圧が急速に低下する。
【００１４】電池１０の放電中、抵抗器１３の図示右側
の端子の電圧は、図示左側の端子での電圧よりも高い。
の端子の電圧は、図示左側の端子での電圧よりも高い。
【００１５】この計測装置の各動作サイクルは、コンパ
レータ１９が設定した中間電圧レベルよりわずかに上の
値に設定された演算増幅器１４の出力で開始する。スイ
ッチ装置２６，２７は、ＡＳＩＣ２５によって、積分回
路の演算増幅器１４の反転入力端子を抵抗器１３の電圧
が低い方の端子に接続したり、反転入力端子を電圧が高
い方の端子に接続するよう設定されている。そこで、積
分回路の出力は、電池電流によって決定される速度で上
昇する。積算回路の出力がコンパレータ１８によって設
定された上側しきい値電圧レベルに達すると、ＡＳＩＣ
２５は、スイッチ装置２９を動作させることによって積
分回路の出力電圧を急速に低下させて、コンパレータ１
９によって設定された中間電圧レベル以下とする。その
時点でＡＳＩＣ２５は、スイッチ装置２９への駆動信号
を終了させ、スイッチ装置２６，２７を操作して、積分
回路の演算増幅器１４と抵抗器１３との間の接続関係を
逆転させる。ここで、演算増幅器１４の出力は下降し
て、コンパレータ２０によって設定された下側しきい値
レベルに達する。その時点で、ＡＳＩＣ２５はスイッチ
装置２８を操作して、積分回路の出力電圧を中間値にリ
セットし、演算増幅器１４と抵抗器１３の間の接続を元
の設定に戻す。
レータ１９が設定した中間電圧レベルよりわずかに上の
値に設定された演算増幅器１４の出力で開始する。スイ
ッチ装置２６，２７は、ＡＳＩＣ２５によって、積分回
路の演算増幅器１４の反転入力端子を抵抗器１３の電圧
が低い方の端子に接続したり、反転入力端子を電圧が高
い方の端子に接続するよう設定されている。そこで、積
分回路の出力は、電池電流によって決定される速度で上
昇する。積算回路の出力がコンパレータ１８によって設
定された上側しきい値電圧レベルに達すると、ＡＳＩＣ
２５は、スイッチ装置２９を動作させることによって積
分回路の出力電圧を急速に低下させて、コンパレータ１
９によって設定された中間電圧レベル以下とする。その
時点でＡＳＩＣ２５は、スイッチ装置２９への駆動信号
を終了させ、スイッチ装置２６，２７を操作して、積分
回路の演算増幅器１４と抵抗器１３との間の接続関係を
逆転させる。ここで、演算増幅器１４の出力は下降し
て、コンパレータ２０によって設定された下側しきい値
レベルに達する。その時点で、ＡＳＩＣ２５はスイッチ
装置２８を操作して、積分回路の出力電圧を中間値にリ
セットし、演算増幅器１４と抵抗器１３の間の接続を元
の設定に戻す。
【００１６】図２は、そのような動作サイクルを説明す
るタイミングチャートである。コンパレータ１８，１
９，２０の出力端子をそれぞれＡ点、Ｂ点、Ｃ点とし、
積分回路の出力すなわち演算増幅器１４の出力端子をＤ
点としている。
るタイミングチャートである。コンパレータ１８，１
９，２０の出力端子をそれぞれＡ点、Ｂ点、Ｃ点とし、
積分回路の出力すなわち演算増幅器１４の出力端子をＤ
点としている。
【００１７】ＡＳＩＣ２５が保持している電池充電状態
モデルは、そのような各動作サイクル後に更新される。
ＡＳＩＣ２５は、動作サイクルでの２つの部分の長さを
用いて、サイクル中に電池１０から取り出された電荷量
を測定する。電池から取り出された電荷は、下記式によ
って求められる。
モデルは、そのような各動作サイクル後に更新される。
ＡＳＩＣ２５は、動作サイクルでの２つの部分の長さを
用いて、サイクル中に電池１０から取り出された電荷量
を測定する。電池から取り出された電荷は、下記式によ
って求められる。
【００１８】
【数１】 Ｑ＝Ｋ＊（（１／Ｔ1）＋（１／Ｔ2））／（Ｔ1＋Ｔ2） 式中、Ｔ1およびＴ2は、図２に示すようにサイクルの第
１の部分および第２の部分の長さ（継続時間）であり、
Ｋは定数である。各サイクルで計算された量を、ＡＳＩ
Ｃ２５の内部でそれまでの充電状態を表わすレジスタに
保持された値から引く。
１の部分および第２の部分の長さ（継続時間）であり、
Ｋは定数である。各サイクルで計算された量を、ＡＳＩ
Ｃ２５の内部でそれまでの充電状態を表わすレジスタに
保持された値から引く。
【００１９】一方、電池１０が充電中のときは、スイッ
チ装置２６，２７が上述と同じように設定されるとし
て、積分回路の出力は上述とは反対となるように変化す
る。電池１０に加えられる電荷の計算値を、ＡＳＩＣ２
５中のレジスタに保持された値に加算する。
チ装置２６，２７が上述と同じように設定されるとし
て、積分回路の出力は上述とは反対となるように変化す
る。電池１０に加えられる電荷の計算値を、ＡＳＩＣ２
５中のレジスタに保持された値に加算する。
【００２０】この計測装置では、周期的なサンプリング
ではなく、電池電流を連続的にモニタリングすることか
ら、短時間の過渡的な電流パルスを見逃すことはないこ
とは明らかである。非常に低レベルの電流を正確に感知
することができ、電池から使用されあるいは電池に加え
た電荷の正確な計算を行ってモデルを更新することがで
きる。計算において誤差をもたらしていた可能性のある
積分回路の入力でのオフセット電圧は、各測定サイクル
の途中で積分方向が反転することで補償される。動作サ
イクルの第１の部分Ｔ1を短くする誤差が生じると、そ
のサイクルでの第２の部分Ｔ2が長くなる。
ではなく、電池電流を連続的にモニタリングすることか
ら、短時間の過渡的な電流パルスを見逃すことはないこ
とは明らかである。非常に低レベルの電流を正確に感知
することができ、電池から使用されあるいは電池に加え
た電荷の正確な計算を行ってモデルを更新することがで
きる。計算において誤差をもたらしていた可能性のある
積分回路の入力でのオフセット電圧は、各測定サイクル
の途中で積分方向が反転することで補償される。動作サ
イクルの第１の部分Ｔ1を短くする誤差が生じると、そ
のサイクルでの第２の部分Ｔ2が長くなる。
【００２１】電力節減ための「スリープ（休眠）」モー
ドを有する携帯通信機器で、本発明が特に有用であるこ
とは、注目すべき点である、そのような装置では、回路
機構のほとんどが、その装置が実際に通話に係わってい
ない休止期間では節電状態となる。そのスリープモード
は、例えばキーの押下などの各種事象、およびこの装置
の場合ではウィンドウ検出器回路のしきい値通過事象に
よって、早期に終了する場合がある。スリープモード
中、電池から取り出される電流は非常に小さいが、スリ
ープ期間が終了すると一時的な電流ピークがある。上述
した電流モニタリング用の積分回路およびウィンドウ検
出器回路は、スリープモード中であっても節電状態には
ならないと考えられることから、このような場合でもや
はり使用された電荷を正確に評価することができる。ス
リープモード中にしきい値通過事象が起こった場合、タ
イミングを決定して電荷使用計算を行うことができるよ
うにするために、そのスリープモードは早期に終了す
る。
ドを有する携帯通信機器で、本発明が特に有用であるこ
とは、注目すべき点である、そのような装置では、回路
機構のほとんどが、その装置が実際に通話に係わってい
ない休止期間では節電状態となる。そのスリープモード
は、例えばキーの押下などの各種事象、およびこの装置
の場合ではウィンドウ検出器回路のしきい値通過事象に
よって、早期に終了する場合がある。スリープモード
中、電池から取り出される電流は非常に小さいが、スリ
ープ期間が終了すると一時的な電流ピークがある。上述
した電流モニタリング用の積分回路およびウィンドウ検
出器回路は、スリープモード中であっても節電状態には
ならないと考えられることから、このような場合でもや
はり使用された電荷を正確に評価することができる。ス
リープモード中にしきい値通過事象が起こった場合、タ
イミングを決定して電荷使用計算を行うことができるよ
うにするために、そのスリープモードは早期に終了す
る。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、電池に流
れ込むまたは電池から流れ出す電流に応じた電圧信号を
発生させてこれを積分し、積分値が上側または下側のし
きい値レベルに時点を検出し、その検出信号をデジタル
的に処理して電池充電状態のデジタルモデルを形成し、
さらに、積分の方向を周期的に逆転させてオフセット電
圧の効果を消去することにより、非常に低レベルの放電
電流や短時間の一時的パルスがあるような場合であって
も、電池に流れ込んだあるいは電池から流れ出した電荷
量を正確に計算でき、電池の充電状態を正確に計測でき
るようになる、という効果がある。
れ込むまたは電池から流れ出す電流に応じた電圧信号を
発生させてこれを積分し、積分値が上側または下側のし
きい値レベルに時点を検出し、その検出信号をデジタル
的に処理して電池充電状態のデジタルモデルを形成し、
さらに、積分の方向を周期的に逆転させてオフセット電
圧の効果を消去することにより、非常に低レベルの放電
電流や短時間の一時的パルスがあるような場合であって
も、電池に流れ込んだあるいは電池から流れ出した電荷
量を正確に計算でき、電池の充電状態を正確に計測でき
るようになる、という効果がある。
【図１】本発明の実施の一形態の電池充電状態計測装置
の構成を示す回路図である。
の構成を示す回路図である。
【図２】図１に示した装置の動作を説明するタイミング
チャートである。
チャートである。
１０ 電池 １１ 充電器入力 １２ 負荷 １３，１５，１６，２１〜２４，３０，３２，３３
抵抗器 １４ 演算増幅器 １７ 帰還コンデンサ １８〜２０ コンパレータ ２５ ＡＳＩＣ ２６〜２９ スイッチ装置 ３１ コンデンサ
抵抗器 １４ 演算増幅器 １７ 帰還コンデンサ １８〜２０ コンパレータ ２５ ＡＳＩＣ ２６〜２９ スイッチ装置 ３１ コンデンサ
Claims (7)
- 【請求項１】 電池の充電状態を計測する装置であっ
て、 電池に流れ込みまたは前記電池から流れ出る電流に応じ
た電圧信号を与える電池電流センサーと、 前記電圧信号を積分する積分器と、 前記積分器の出力が上側または下側のしきい値電圧レベ
ルに達するたびに出力信号を出力するウィンドウ検出器
手段と、 前記ウィンドウ検出器の出力信号を利用して、電池充電
状態についてのデジタルモデルを構築するデジタル処理
手段と、 前記積分器に対する前記電池電流センサーの接続を周期
的に逆転させることで、前記積分器の出力信号における
電圧オフセットの効果を打ち消すスイッチ手段と、を有
する電池充電状態計測装置。 - 【請求項２】 前記ウィンドウ検出器手段が、上側しき
い値レベル検出器と、下側しきい値レベル検出器と、前
記積分器の出力が前記上側または下側のしきい値電圧レ
ベルに達するたびに前記積分器の出力を中間の電圧レベ
ルにリセットする手段と、有する請求項１に記載の電池
充電状態計測装置。 - 【請求項３】 前記デジタル処理手段が、前記ウィンド
ウ検出器手段から受け取った信号に応じて前記スイッチ
手段の制御も行う請求項２に記載の電池充電状態計測装
置。 - 【請求項４】 前記中間の電圧レベルが、前記上側しき
い値電圧レベルと前記下側しきい値電圧レベルの中点の
電圧レベルである、請求項２に記載の電池充電状態計測
装置。 - 【請求項５】 電池の充電状態を計測する方法であっ
て、 電池に流れ込むまたは前記電池から流れ出す電流に応じ
て電圧信号を発生させる段階と、 前記電圧信号を積分する段階と、 前記積分した電圧信号が上側または下側しきい値電圧レ
ベルに達した時点を検出して、関連する検出信号を出力
する段階と、 前記検出信号をデジタル的に処理して、電池充電状態の
デジタルモデルを形成する段階と、 前記積分の方向を周期的に逆転させてオフセット電圧の
効果を消去する段階と、を有する電池充電状態計測方
法。 - 【請求項６】 前記積分器の出力が前記上側または下側
のしきい値電圧レベルに達するたびに前記積分器の出力
を中間の電圧レベルにリセットする段階をさらに有する
請求項５に記載の電池充電状態計測方法。 - 【請求項７】 前記中間の電圧レベルが、前記上側しき
い値電圧レベルと前記下側しきい値電圧レベルの中点の
電圧レベルである、請求項６に記載の電池充電状態計測
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9726104A GB2332283A (en) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | Coulometric battery state of charge metering |
| GB9726104/4 | 1997-12-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248806A true JPH11248806A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=10823395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10347547A Pending JPH11248806A (ja) | 1997-12-10 | 1998-12-07 | 電量分析の手法を用いた電池の充電状態計測装置及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5998971A (ja) |
| JP (1) | JPH11248806A (ja) |
| AU (1) | AU759637B2 (ja) |
| GB (1) | GB2332283A (ja) |
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| US8253368B2 (en) | 2004-01-28 | 2012-08-28 | Irobot Corporation | Debris sensor for cleaning apparatus |
| US8368339B2 (en) | 2001-01-24 | 2013-02-05 | Irobot Corporation | Robot confinement |
| US8374721B2 (en) | 2005-12-02 | 2013-02-12 | Irobot Corporation | Robot system |
| US8380350B2 (en) | 2005-12-02 | 2013-02-19 | Irobot Corporation | Autonomous coverage robot navigation system |
| US8386081B2 (en) | 2002-09-13 | 2013-02-26 | Irobot Corporation | Navigational control system for a robotic device |
| US8382906B2 (en) | 2005-02-18 | 2013-02-26 | Irobot Corporation | Autonomous surface cleaning robot for wet cleaning |
| US8390251B2 (en) | 2004-01-21 | 2013-03-05 | Irobot Corporation | Autonomous robot auto-docking and energy management systems and methods |
| US8387193B2 (en) | 2005-02-18 | 2013-03-05 | Irobot Corporation | Autonomous surface cleaning robot for wet and dry cleaning |
| US8396592B2 (en) | 2001-06-12 | 2013-03-12 | Irobot Corporation | Method and system for multi-mode coverage for an autonomous robot |
| US8412377B2 (en) | 2000-01-24 | 2013-04-02 | Irobot Corporation | Obstacle following sensor scheme for a mobile robot |
| US8417383B2 (en) | 2006-05-31 | 2013-04-09 | Irobot Corporation | Detecting robot stasis |
| US8418303B2 (en) | 2006-05-19 | 2013-04-16 | Irobot Corporation | Cleaning robot roller processing |
| US8874264B1 (en) | 2004-07-07 | 2014-10-28 | Irobot Corporation | Celestial navigation system for an autonomous robot |
| US9008835B2 (en) | 2004-06-24 | 2015-04-14 | Irobot Corporation | Remote control scheduler and method for autonomous robotic device |
| US9038233B2 (en) | 2001-01-24 | 2015-05-26 | Irobot Corporation | Autonomous floor-cleaning robot |
| US9128486B2 (en) | 2002-01-24 | 2015-09-08 | Irobot Corporation | Navigational control system for a robotic device |
| US10314449B2 (en) | 2010-02-16 | 2019-06-11 | Irobot Corporation | Vacuum brush |
| US10524629B2 (en) | 2005-12-02 | 2020-01-07 | Irobot Corporation | Modular Robot |
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| FR2788926B1 (fr) * | 1999-01-22 | 2001-03-02 | Sagem | Dispositif de mesure de la consommation electrique d'un terminal portable de traitement de donnees ou de signaux |
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-
1997
- 1997-12-10 GB GB9726104A patent/GB2332283A/en not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-12-07 JP JP10347547A patent/JPH11248806A/ja active Pending
- 1998-12-09 AU AU96999/98A patent/AU759637B2/en not_active Ceased
- 1998-12-10 US US09/209,173 patent/US5998971A/en not_active Expired - Fee Related
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| GB2332283A (en) | 1999-06-16 |
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