JPS58501392A - 電位監視表示装置 - 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】 記述 電位監視表示装置 技術分野 本発明は電位監視表示装置に係り、さらに詳細には、蓄電池の放電電位を監視し かつ表示するための装置に関する。

皇１韮亘 種々の装置において、多くの理由から、エネルギー貯蔵装置内の電位又は残存充 電量に関する情報又はそれらのデータを知ることは重要である。例えば電動式フ ォークリフトトラックのような自動車においては蓄電池の電位又は残存充電量を 監視し、表示して電位低丁により生じる不具合を避けなげればならない。過放電 状態で蓄電池を使用すると、蓄電池だけでなく電動機、制御装置等の蓄電池から 給電されている電気部品にも損傷を与える可能性がある。

電子式監視表示システム又は装置は今までにも開発され、過放電の蓄電池を使用 する結果中じる不具合を予防するために先述のような情報を作り出している。

ある装置では蓄電池の瞬時電圧を基準電圧と比較している。蓄電池の瞬時電圧が 基準電圧以下になると発振器がオンとなりその出力パルスが計数器で計数される 。

計数器の出力はディジタル／アナログ変換器に送られ、そのアナログ出力が蓄電 池の残存充電量指示計の指針を振らせる。変換器の出力はフィードバックされて 基準電圧を変化させる。このように蓄電池が放電すると計数値が更新され、指示 計の指針を完全充電の位置から完全放電の位置に向って移動させ、基準電圧をも 又減少させる。

先述の監視表示装置がかかえている１つの問題はこれが使用される自動車技術の 進展状況に関係している。

技術の進歩につれ、これらの自動車は多種の機能を実行するためのマイクロプロ セッサで構成されたミニコンピユータを搭載するよう（なるであろう。しかしな がら従来の監視表示システムはミニコンピユータと共に使用するようには設計さ れておらず、又高価である。

さらに従来の監視表示システムは特定用途向システムであってこれは特定電圧、 たとえば＋２４Ｖ蓄眠池用に設計されるか調整されている。従来の監視表示シス テムを例えば＋３６Ｖ蓄亀池に使用できるようにするためには、設計変更や調整 値の変更を行なわなければならない。異なる電圧の相異なる蓄電池に使用できる という要求を満す監視表示システムの製造コストハかなり高いものとなる。

本発明は前述の問題の１つ又はそれ以上を克服することを目的としている。

発明の開示 本発明の一考察による電位監視表示装置は、電位を示すデータ表示装置を含み、 入出力端子を有し入力電圧信号に比例した周波数のパルスを出力する電圧／周波 数変換器と、パルス周波数信号に応じて表示装置を制御するためのマイクロゾロ セッサ装置とで構成され、マイクロプロセッサ装置は電位データを生成するソフ トウェアをノログラミングされていることを特徴としている。

本発明のもう一つの考察による電圧周波数変換器は入力電圧に比例したパルス周 波数信号を出力し、第１電源からの第１鑞圧信号又は別の第２鑞源からの第１電 圧信号とは異なる値の第２電圧信号を受け、第１電圧信号及び第２亀田信号を同 一値に変換し、このように電圧値を変換された第１厄圧信号又は第２亀圧信号を 前記入力電圧として供給するように構成された調整回路を含むことを特徴として いる。

従来の電位監視表示システムは、ミニコンピユータやマイクロプロセッサを基本 とした装置ではなく、各各の設計はただ一種類の電圧の蓄電池にのみ適合するも のである。本発明はマイクロプロセッサを基本とした電位監視表示装置で構成さ れ、これは種々の異なった電圧の蓄電池に使用可能な一つの変換器を有している 。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による実施例のグロック図。

第２Ａ図、第２Ｂ図、第６図及び第４図シ土本発明で使用されるソフトウェアを 示すフロー図である。

発明を実現する最良の方法 第１図は電位監視表示装置１０を示し、これはエネルギー貯蔵装置又は電源＋■ の電位又は残存充電量を監視しそれらのデータを表示するために使用される。

−例としては、監視される電源＋Ｖは蓄電池があげられる。

装置１１はその入力信号に比例した出力信号を出力する変換器である。装置１１ は電圧／周波数変換器１２であり、入力１４を有し、入力信号として町変亀圧信 号を入力調整回路１６から受ける、この入力調整回路の入力は電源十■の電圧信 号である。変換器１２はパルス列を出力１８から発生させ、その出力信号の周波 数は入力１４に入力される可変電圧信号に比例したものである。−例として電圧 ／周波数変換器１２としては、カリフォルニア州マウンテイン、ビュー（Ｍｏｕ ｎｔａｉｎ　Ｖｉｅｗ　）のレイセオン社（Ｒａｙｔｈｅｏｎ　Ｃｏ、　）製Ｒ Ｃ４１５１が使用できる。

入力調整回路１６は電源＋Ｖからの電圧信号を受けるための手段２０を有する。

回路１６は又装置２２を有し、これは電源＋Ｖがいかなる種々の異なる亀源例え ば＋２４ＶｉｌＥ源又は＋３６ｖｓｔ源に接続された場合でも入力１４での電位 が同等となるように、前記電圧信号’５ｒＪＫ換する。装置２２は分圧器２４を 有し、ここで電位を同等とする機能を行なう。この分圧器２４は抵抗器２６及び ２８を含み、分圧器２４の出力は入力１４に接続された結合点３０かも取り出さ れる。直列接続された抵抗器３２及びトランジスタ３４が抵抗器２８と並列接続 されている。ツェナーダイオード３６が抵抗器２６と２８に並列にトランジスタ ３４０ベースに接続されているツェナーダイオード３６は手段２０が複数の電源 のうちの１つ例えば＋２４ｅルトの電源十Ｖに接続された時に非導通となり装置 ２０が別の電源例えば＋３６ざル）Ｑｔ源十Ｖに接続された時に導通となるよう に選定されている。抵抗器３２は以下に述べる理由で可変抵抗器である。

手段２０が＋２４ボルト電源十Ｖに接続されているとツェナーダイオ−１”３６ は非導通でありこの電源から受ける電圧信号は分圧器２４の抵抗器２６及び２８ によって変換又は分圧されて入力１４に供給される。

手段２０が５６ｅルト電源＋Ｖに接続されるとツェナーダイオード３６は導通と なり、トランジスタ３４がオンとなって抵抗器３２を抵抗器２８と並列接続させ る。この゛結、果、この電源から受電された電圧信号は変換されて入力１４部に おいて、電源＋■が２４ぜルトに接続された４会と同等電位となる、これは完全 充電された２４ポルト及び３６＆ルト電源に接続された場合の電位である。従っ て、変換器１２は、入力調整回路１６が一電源＋Ｖ又はそれと異なる電源＋Ｖの いづれに接続されているかによらず同一周波数のパルス列を出力１８に発生させ る。可変抵抗器３２は調整抵抗器であって、これは入力１４での電圧信号を、た とえ電源が異なる電源例えｉｆ　＋　３６　ｅルト電源に接続された場合でも同 一とするようにあらかじめ設定されている。

これ以外の電圧の電源＋Ｖに適応するようにツェナーダイオード、トランジスタ 、可変抵抗器で構成された付加回路を組み込むことが可能である。

マイクロゾロセッサ４０のようなデータ処理装置３８にはソフトウェアがプログ ラムされており、表示装置４２に、出力１８から受信されるパルス列の周波数に 応じて電位データを表示するように伝送線４４を介して制御している。マイクロ プロセッサ４０は表示装置４２を制御し、電源＋■の電位又は残存充電量を示す 電位データを表示させる。マイクロプロセッサ４０は例えばテキサス州キャロル トン（Ｃａｒｒｏｌｌｔｏｎ　）のＭＯ８ＴｇＫ社製のＭＫ　３８７０が使用で きるし、表示装置４２は従来型の１．ＥＤ表示装置を使用できる。

マイクロプロセッサ４０には第２Ａ図、第２Ｂ図、で零にセットされ、レジスタ Ｖ１ばあらかじめ定められた最大数にディジタル的にセットされ、レジスタＶ２ はり、チｊ）じめ定められた最小数にディジタル的にセットされる。表示装置４ ２は０から９までの数字を表示し、９は電源十Ｖの完全充電状態を示し、０は電 源十ｖの完全放電状態を示す。初期化処理は又、計数器Ｃをディジタル的に２５ ６にセットする過程を含んでいる。

次に電源電圧データのサンプルがパルス周波数信号の形で伝送線１８からマイク ロプロセッサ４ｏに読み込まれる（ブロック４８）。マイクロプロセッサ４゜は 伝送線１８で受信されるパルス数を一定時間計数する。この計数値に応じて電源 電位を表わすディジタル値カ作うレレシスタＳに貯えられたディジタル数に加算 される（グロック５０）。次に計数器Ｃは１だけ減算されにグロック５２）、仮 に計数器Ｃが零に等しくなけれ・了（ゾロツク５４）、グロック４８．５０゜５ ２．５４を通るゾログラム・ループが再実行される。

このプログラム・ループは計数器Ｃの２５６回実行され、これは電源電圧データ の２５６サンゾルに相当スる。このサンプリングが完了すると、レジスタＳには 電源電圧データの２５６サンプルの合計を示すディジタル数が貯えられ（ゾロツ ク５ｏ）、計数器Ｃは零に等しくなる（グロック５４）。次に、マイクロプロセ ッサ４０はレジスタＳに貯えられた数値を２５６で割り平均電源電圧を計算しこ の平均ディジタル値がレジスタＡに貯えられ（ゾロツク５６）この初期始動期間 が終了する。多数のサンプルを採り平均値を計算することの一つの目的は、種々 の理由で発生する可能性のある異常電圧データの影響を減することである。

次に、レジスタＡ（ゾロツク５６）内のディジタル数は０から９の範囲内のディ ジタル数に規格化しレジスタＤにストアする（ｆロック５８）。仮にレジスタＤ の値が零の場合は（ブロック６０）、電源十Ｖの完全放電状態を示し給電されて いる機材、例えばフォークリフト・トラックのフォークリフト等の運転を不能と する。これは、例えば、電源＋■からの電力を給電されている機材に接続する電 気的接続器（図示せず）を開放にし、電源＋Ｖ又は給電されている機材に損傷を 与えないようにする。仮りにレジスタＤが零に等しくなく（ｆロック６０）又１ にも等しくない場合（グロック６４）（第２Ｂ図）、又は、給電されている機材 を運転停止とした後で、レジスタＤが１に等しくない場合（グロック６４）、に は規格された数字が表示装置４２上に表示される（ゾロツク６６）。

レジスタＤが１に等しい場合（ブロック６４）、電源電圧の低丁を表わし、数字 ０〜９及びアルファベット文字Ａ〜Ｆが連続して順々に表示される（ゾロツク６ ８）。表示装置４２を連続して更新することにより、電源十Ｖが低電圧状態にあ り、給電されている機材が近いうちに運転不能となることを示す警報となる。

この初期始動で、２５６サンゾルの平均が表示されるか（ブロック６６）又は、 数字文字列が順次表示された（ｆロック６８）後、電源＋Ｖの電位読み込みは自 動車がニュートラル（ｎｅｕｔ’ｒａｌ　）−位置にある時にのみ実行される。

ニュートラル位置にある時は、一定電流が引き出されている時で−あって、高電 流の取り出しによる電源＋Ｖ雷電圧低下は生じない。従ってフォークリフト・ト ラックがニュートラル位置にない時（グロック７０）には、プログラムはフォー クリフト・トラッ久がニュートラル位置になるまで待機する（ｆロック７２）。

フォークリフト°トラックがニュートラル位置にあると（ゾロツク７０）、計数 器Ｃは８にセットされる（ブロック７４）。その後電源電圧データのサンゾルが ！ロック４８の場合と同様に読み取られ（ブロック７６）、電源電圧のレベルを 表わす、ディジタル数値を生成する。この数値ｌま先に加算されレジスタＳ内に 貯えられた２５６個のサンプル（グロック５０参照）に加えられ、レジスタＡ内 に貯えられている先の平均値（グロック５６参照）が減算される（ｆロック７８ ）。

次に計数器Ｃは１だげ減算され（ブロック８０）、計数器Ｃの値が零に等しくな い場合（ブロック８２）には、ブロック７６．７８，８０．８２を通るプログラ ム・ループが再実行される。

このループは計数器Ｃの８計数分だけ実行され、これは電源電圧データのサンゾ ルを８個追加することに相当する。レジスタＡ内の平均値を減算する操作（ｆロ ック７８）はこれら８個のサンプル用の余地を作り出す。このサンプリングが完 了すると、計数器Ｃは零に等しくない（ゾロツク８２）、新しい平均値が計算さ れレジスタＡに貯えられる（ブロック８４）’（第３図）。この操作により平均 値がゆっくりと変化し、誤読み込みは表示装置４２に表示されなくなる。又この 結果電源＋■が大規模に使用された場合の回復時間を与えることにもなる。

次にレジスタＡに貯えられた新平均値ｌま０から９の範囲のディジタル値に規格 化されレジスタＤ１に貯えられる（７’ロツク８６）。もしレジスタＤ１の数値 が現在の表示値であるレジスタＤの数値より大きければ（グロック８８）、レジ スタＤ内の数値が連続して表示される（−ｆロック９０）。そうでない場合には レジスタＤ１の数値が表示される（ブロック９２）。従って表示装置４２は単調 変化、すなわち常に減少する一方となり、一度低い数値が表示されたらそれより 大きな数値は、順次表示（ｆロック６８）の時を除いて表示されなくなる。

次に、表示が零に等しげれば（ゾロツク９４）、給電されている機材は運転中止 とされる（グロック９６）。

表示が零でなく、１に等しい場合（ゾロツク９８）、又は給電されている機材を 運転中止とした（ブロック９６）後でかつ表示が１に等しい場合（ブロック９８ ）に東１表示は順次０から９及びＡからＦの連続表示を開始する（ブロック１０ ０）。表示が１に等しくない場合（ブロック９８）、ゾログラムは次にフォーク リフト・トラックがニュートラル位置となった時に割り込み点Ｅ（ブロック７ｏ ）（第２Ｂ図）に入る。

第４図はサンプル続み込み（例えばブロック４８）時のサブルーチンを示す。一 つの計数値が伝送線１８上の周波数信号に応じて得られる、これは電源子Ｖの電 位に比例したものである（ブロック１ｏ２）。仮にこの計数値があらかじめレジ スタｖ１に設定された最大値より大きい時（プロンｒ１０４）には、計数値をこ の最大値に置き変えて（ブロック１０６）、サブルーチンから抜は出す（ブロッ ク１０８）。仮にこの計数値があらかじめレジスタｖ２に設定された最小値より 小さい時（ブロック１１０）には、計数値をこの最小値に置き変えて（ブロック １１２）、サブルーチンから抜は出す（ブロック１０８）。もし計数値が最大値 以上でもなく（ブロック１０４）、又最小値以下でもない時（ブロック１１０） はそのままでサブルーチンから抜は出す（ブロック１０８）。これらの最大値及 び最小値は、システムの始動時に発生することが予想される最高及び最低電圧を 表わしている。もしこの電圧が最大値以上や最小値以下の時にはこれらは過渡的 な誤りか異常とみなす。従って計数値は最大値（グロック１０６）又は最小値（ ゾロツク１１２）にセットされる。

工業的適用性 装置１０は例えば電動式フォークリフトトラックに取付けられ、蓄電池のような 電源子Ｖの電位を監視、表示するために使用することができる。フォークリフト ・トラックが使用され蓄電池が放電すると、電圧７周波数変換器１２はその出力 １８から入力１４電圧信号に比例したパルス周波数信号を発生する。マイクロプ ロセッサ４０はソフトウェアの制御のもと、周期的に周波数信号を電圧レベルデ ：りに変換し伝送線４４に出力する、この電圧レベルは数値０から９の範囲を表 わしこれが表示装置４２に表示される。

蓄電池の電圧が低電位に低下すると、例えばレジスタＤ＝１となると、マイクロ プロセッサ４０は、表示装置量４２に数字０から９及び文字ＡからＦを順次表示 しこの状態を運転者に伝える。蓄電池が完全放電すると、例えばレジスタＤ＝０ となると、マイクロプロセッサ４０は給電されている機材を運転中止にする、例 えばこれはフォークリフトを駆動する電動機に蓄電池の電力を供給している接触 器を開放にして行なわれる。

要約すれば、本発明はマイクロブーセッサを用いた装置１０に関するものであり 、本装置は、種々の電源＋■を監視し、その電位変化を表示し、従来の装置に比 較して安価なものである。さらに又、入力調整回路１６ｊ’！、−融通性を付加 し、同一の変換器１２を異なる電源例えば２４ｖ亀池又は５６ｖ鑞池に接続可能 としている。

本発明のその他の特徴、目的及び長所は添付図、記述内容及び添付の祿壜請求の 範囲から理解されよう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電位を示すデータ表示装置（４２）を含む電位監表メ１置（１０）において ： ａ）入力（１４）及び出力（１８）を有し、前記出力（１８）から前記入力（１ ４）に加えられた第一電圧に比例したパルス周波数信号を発生させるように構成 された電圧／周波数変換器（１２）と；ｂ）前記表示装置４２をパルス周波数信 号に応じて。 制御するためのマイクロプロセッサ装置（３８）と； ｄ）複数個の異なる電源のいずれか１つから供給される第２亀圧受電装置（２０ ）と； ｄ）複数個の異なる電源の、いずれか１つから給電された第２電圧を変換し前記 入力（１４）における第１電圧と同等強度の信号とする変換装置（２２）とで構 成されていることを特徴とする電位監視表示装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の電位監視表示装置（１０）において、前記変 換装置（２２）が：ａ）第１及び第２抵抗器（２６，２８）を有し前記入力（１ ４）が前記第１及び第２抵抗器（２６゜２８）に接続されている分圧器（２４） と；ｂ）前記電位監視表示装置に受電された第２電圧に応じて、前記第２抵抗器 （２８）と並列接続可能な第６抵抗器（３２）とで構成された電位監視表示装置 。 ３）＃ｆ−請求の範囲第２項に記載の電位監視表示装置（１０）において前記変 換装置（２２）が：ａ）前記第３抵抗器（３２）に直列接続されたトランジスタ （３４）で、前記トランジスタ（３４’）と前記第３抵抗器（３２）の直列接続 が前記第２抵抗器（２８）と並列接続されているトランジスタ（３４）と； ｂ）＠記第１抵抗器（２６）と前記第２抵抗器（２８）に並列接続され、前記ト ランジスタ（３４）のペースに接続されたツェナーダイオ−）’（３６）とで構 成された電位監視表示装置。 ４）　４！＃！Ｐ請求の範囲第３項に記載の電位監視表示装置（１０）において 前記第３抵抗器（３４）が可変である電位監視表示装置。 ５）　’ｌ＃Ｆ請求の範囲第１項に記載の電位監視表示装置（１０）において前 記マイクロプロセッサ装置（３８）にソフトウェアがプログラムされ、多数のす ／ノルをパルス周波数信号から採り、前記サンプルを平均して電位データを生成 するようにされた電位監視表示装置。 ６）特許請求の範囲第１項に記載の電位監視表示装置（１０）において前記マイ クロプロセッサ装置（３８）にソフトウェアがプログラムされ、前記表示装置（ ４２）を制御してあらかじめ定められている電位状態を示すようにされた電位監 視表示装置。 ７）廿請求の範囲第１項に記載の電位監視表示装置（１０）において前記マイク ロゾロセッサ装置（３８）にソフトウェアがプログラムされ、前記表示装置（４ ２）を制御して電位データを示す数字のうちのいずれか１つを表示するようにさ れた電位監視表示装置。 ８）＃請求の範囲第７項に記載の電位監視表示装置（１０）において、前記マイ クロプロセッサ装置（３８）にソフトウェアがプログラムされ、前記表示装置（ ４２）を制御してあらかじめ定められた電位状態に応じて前記数字を順々に表示 するようにされた電位監視表示装置。 ９）蓄電池の電位監視表示装置（１ｏ）において：ａ）蓄電池の電位を示す第１ 信号を第２信号に変換するための装置（１１）と； ｂ）前記第２信号に応じて出力電位データを生成するためのマイクロプロセッサ 装置（３８）と；Ｃ）出力電位データを表示する装置とで構成された電位監視表 示装置。 １０）　ｔｈ＃請求の範囲第９項に記載の装置において変換装置（１１）が電圧 ／周波数変換器（１２）で構成されている電位監視表示装置。 １１）　肴許請求の範囲第１０項に記載の装置（１０）において、前記電圧／周 波数変換器が：ａ）第１信号を受ける入力（１４）と；ｂ）第２信号を出力する 出力（１８）と；Ｃ）Ｍ１抵抗器（２６）と第２抵抗器（２８）とを有し、前記 入力（１４）が前記第１抵抗器（２６）と前記第２抵抗器（２８）との間に接続 されている分圧器（２４）と； ｄ）前記第２抵抗器（２８）と並列接続される、互いに直列接続された第３抵抗 器（３２）及びトランジスタ（３４）と； ｅ）前記第１抵抗器（２６）と前記第２抵抗器（２８）とに並列接続され、前記 トランジスタ（３４）のベースに接続されたツェナーダイオード（３６）とで構 成された電位監視装置。 １２）　蓄電池の電位監視表示装置（１０）において：ａ）入力（１４）及び出 力（１８）を有し、前記出力（１８）から前記入力（１４）に加えられた電圧に 比例したパルス周波数信号を発生させるように構成された電圧／周波数変換器（ １２）と；ｂ）入力調整回路（１６）で ｉ）第１抵抗器（２６）と第２抵抗器（２８）とを有し、前記入力（１４）が前 記第１抵抗器（２６）：ど前記第２抵抗器（２８）との間に接続された蓄電池電 圧分゛圧器（２４）と。 １１）前記第２抵抗器（２８）に並列接続された互いに直列接続された第３抵抗 器（３２）とトランジスタ（３４）と。 １１１）前記第１抵抗器（２６）と前記第２抵抗器０２８）とに並列接続され前 記トランジスタ（３４）のベースに接続されたツェナーダイオード（３６）とで 構成された入力調整回路（１６）と； Ｃ）ソフトウェアをプログラムされパルス周波数信号に応じて蓄電池の平均電位 を計算し、計算された平均電位データを定められた範囲の数列内のある数値に基 準化し、あらかじめ定められた基準化されたある数値に応じて前記範囲内の数値 を順に発生するようにされたマイクロプロセッサ（４０）と； ｄ）基準化された数値又は数値の並びを表示する装置ｔ（４２）とで構成された 電位監視表示装置。 １６）　入力（１４）と出力（１８）とを有し、パルス周波数信号を前記出力（ １８）から前記入力（１４）の電圧信号に比例して出力するように構成された電 圧／周波数変換器（１２）において： 入力調整回路（１６）が第１亀王信号を第１亀源から又はそれとは異なる第２電 圧信号を第２電源から受電し、第１電圧信号及び異なる第２亀王信号を同じ値に 変換し電位を変換された第１電圧信号又は第２電圧信号を前記入力（１４）に供 給するように構成されていることを特徴とする成゛庄／周波数変換器。 １４）紳請求の範囲第１６項に記載の電圧／周波数１１１（１２）において前記 入力調整回路（１６）が： ａ）第１抵抗器（２６）と第２抵抗器（２８）とを有し、第１電圧信号又はそれ と相異なる第２成圧信号を受成し、前記入力（１４）が前記第１抵抗器（２６） と前記第２抵抗器（２８）との間に接続されている分圧器（２４）と； ｂ）前記第２抵抗器（２８）に並列接続された、互いに直列接続された第６抵抗 器（３２）とトランジスタ（３４）と； Ｃ）前記第１抵抗器（２６）と前記第２抵抗器（２８）とに並列接続され前記ト ランジスタ（３４）のベースに接続されたツェナーダイオード（３６）とで構成 された電圧／周波数変換器。