JP3135442B2 - Battery life detector - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ポータブルタイプの情
報処理装置などの電源、または電源オフ時や停電時のメ
モリバックアップなどに用いられる電池、特にＮｉ−Ｃ
ｄ電池などの充電ができる二次電池の寿命検知装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery used for a power source of a portable type information processing device or the like, or a memory used for power backup or memory backup at the time of power failure, especially Ni-C.
The present invention relates to a secondary battery life detecting device capable of charging a d-battery or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、電子回路技術が急速に発展し回路
の省電力化が進むと共に、ポータブルタイプの情報処理
装置などの２電源方式が増えてきている。オフィス内で
はＡＣ電源で使用し、車や電車の中では電池で使用する
というものである。このようなことから装置には充電可
能な、複数の直列セルで構成された二次電池が内蔵さ
れ、それを充電する充電回路，電池の残量検知回路，お
よび電池の寿命検知回路などを付加する必要性がでてき
た。その中でも電池の寿命検知については、その代表的
な検知方法として、充電と放電の量を常に監視して、初
期の状態に対する放電の量で判断する方法や、ある一定
量の充電を行い専用の放電回路により放電し、その放電
量で判断する方法などがある。また、特開昭６２−１０
０６７０公報に示されるように、複数の直列セルよりな
るアルカリ蓄電池パックを２組の組電池に分割し、アル
カリ蓄電池パックへ断続的に充電、または放電を行いそ
の時に生じる、一方の組電池と他方の組電池の差電圧を
測定しその絶対値が、定められた基準電圧を越えること
により、電池寿命と判断する方法がしられている。2. Description of the Related Art In recent years, with the rapid development of electronic circuit technology and the reduction of power consumption of circuits, the use of dual-power-supply systems such as portable information processing devices has been increasing. It uses AC power in offices and uses batteries in cars and trains. For this reason, the device has a built-in rechargeable rechargeable battery composed of a plurality of series cells, and adds a charging circuit for charging it, a remaining battery level detection circuit, and a battery life detection circuit. There is a need to do so. Among them, battery life detection is a typical detection method that constantly monitors the amount of charge and discharge and determines the amount of discharge relative to the initial state, or a method that performs a certain amount of charge and There is a method of discharging by a discharge circuit and making a judgment based on the amount of discharge. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-10 / 1987
As disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 0670, an alkaline storage battery pack composed of a plurality of series cells is divided into two assembled batteries, and the alkaline storage battery pack is intermittently charged or discharged, and one of the assembled batteries and the other is generated at that time. The method of measuring the difference voltage of the assembled battery and determining that the battery life is reached when the absolute value exceeds a predetermined reference voltage has been performed.
【０００３】さらに、装置に寿命を検知する機能を持た
せず電池での使用時間が短くなってきた場合や、電池で
使用できなくなり、装置が動作しなくなった場合を電池
寿命と判断するという方法も取られている。Further, a method of judging the life of a battery when the device does not have a function of detecting the life and the operating time with a battery is shortened, or when the device cannot be used with the battery and the device does not operate. Has also been taken.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、電
池の寿命を検知する場合、充電した後に放電する必要が
あり、必要に応じては専用の充電回路や放電回路を設け
なければならない。また、充電と放電の量を検出する回
路およびその検出結果を演算し電池の寿命を判定するソ
フトウェアが必要になることから、回路規模，開発工数
の増大となりコストアップとなっていた。In the above prior art, when the life of a battery is detected, it is necessary to discharge after charging, and a dedicated charging circuit and discharging circuit must be provided as necessary. Further, since a circuit for detecting the amount of charge and discharge and software for calculating the detection result and determining the life of the battery are required, the circuit scale and the number of man-hours for development are increased, and the cost is increased.
【０００５】また、上記公報に示された方法では、分割
された２つの組電池内にそれぞれ劣化したセルが同数、
例えば１個ずつ含まれている場合には、２つの組電池の
差電圧が小さいため、電池寿命を検知することができ
ず、寿命検知の確実性に問題があった。In the method disclosed in the above publication, the number of deteriorated cells in each of the two divided batteries is the same,
For example, when one battery is included, the difference in voltage between the two assembled batteries is small, so that the battery life cannot be detected, and there is a problem in the reliability of the life detection.
【０００６】さらに、コストを重視し装置に電池の寿命
検知機能を持たせない場合については、ユーザー自身が
電池使用時間の判断をしなければならず、また警告もな
く突然装置が動作しなくなったり、バックアップしてい
たデータなどが消えてしまうという問題点があり、この
方法はユーザーの使い勝手に対する考慮がたりなかっ
た。[0006] Further, when the apparatus is not provided with a battery life detecting function in consideration of cost, the user has to judge the battery usage time, and the apparatus suddenly stops operating without warning. However, there is a problem that data that has been backed up is lost, and this method has no consideration for user convenience.
【０００７】本発明の第１の目的は、電池に特定の充電
や放電を行うことなく、また簡単な回路構成によって複
数の直列セルから構成された電池の寿命を確実に検知で
きる、電池寿命検知装置を提供することにある。A first object of the present invention is to provide a battery life detecting system capable of reliably detecting the life of a battery composed of a plurality of series cells without performing specific charging or discharging on the battery and using a simple circuit configuration. It is to provide a device.
【０００８】また、本発明の第２の目的は、さらに加え
て、きめ細かに電池の寿命を検知できる、電池寿命検知
装置を提供することにある。It is a second object of the present invention to provide a battery life detecting device capable of detecting the life of a battery in a detailed manner.
【０００９】さらに、本発明の第３の目的は、さらに加
えて、取扱いが容易な電池寿命検知装置を提供するにあ
る。Still another object of the present invention is to provide a battery life detecting device which is easy to handle.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本発明は、複数の直列セルより構成された電池
全体の電圧を検出する第１の電圧検出手段と、複数の直
列セルのうちの任意の１つのセルの電圧を検出する第２
の電圧検出手段と、第１の電圧検出手段で検出された電
圧を１つのセルに相当する電圧に分圧するか、あるいは
第２の電圧検出手段で検出された１つのセルの電圧を電
池全体に相当する電圧に増幅する分圧手段あるいは増幅
手段と、分圧手段で分圧された電圧と第２の電圧検出手
段で検出された１つのセルの電圧を比較するか、あるい
は増幅手段で増幅された電圧と第１の電圧検出手段で検
出された電池全体の電圧を比較する第１の比較手段と、
所定の基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、上記基
準電圧と第２の電圧検出手段で検出された１つのセルの
電圧を比較する第２の比較手段とを備え、第１および第
２の比較手段による比較結果に基づいて電池寿命を判定
するようにしたことを特徴とする。In order to achieve the first object, the present invention provides first voltage detecting means for detecting the voltage of the whole battery comprising a plurality of series cells, and a plurality of series cells. Detecting the voltage of any one of the cells
And the voltage detected by the first voltage detecting means is divided into a voltage corresponding to one cell, or the voltage of one cell detected by the second voltage detecting means is applied to the entire battery. Voltage dividing means or amplifying means for amplifying to a corresponding voltage, and comparing the voltage divided by the voltage dividing means with the voltage of one cell detected by the second voltage detecting means, or amplifying by the amplifying means. First comparing means for comparing the detected voltage with the voltage of the entire battery detected by the first voltage detecting means;
A reference voltage generating means for generating a predetermined reference voltage; and a second comparing means for comparing the reference voltage with the voltage of one cell detected by the second voltage detecting means. The battery life is determined based on the comparison result by the comparing means.
【００１１】また、上記第２の目的を達成するため、本
発明は、分圧手段によって分圧されるか、あるいは増幅
手段によって増幅される電圧、および基準電圧発生手段
によって発生する基準電圧のレベルを外部信号により可
変にする手段を備え、より具体的には、上記外部信号
は、当該電池で電力供給されるワードプロセッサなどの
負荷を制御するマイクロコンピュータから発生すること
を特徴とする。In order to achieve the second object, the present invention relates to a voltage divided by a voltage dividing means or amplified by an amplifying means, and a level of a reference voltage generated by a reference voltage generating means. Is varied by an external signal. More specifically, the external signal is generated from a microcomputer that controls a load such as a word processor powered by the battery.
【００１２】さらに、上記第３の目的を達成するため、
本発明は、電池全体、第１の電圧検出手段、第２の電圧
検出手段、分圧手段あるいは増幅手段、第１の比較手段
および第２の比較手段をユニット化し、電池全体の両端
端子、基準電圧を第２の比較手段に入力するための端子
および上記比較結果を出力するための端子をそれぞれ設
け、より具体的には、ユニット化された電池全体を除く
上記各手段を基板上に形成し、この基板上に形成された
上記各手段と電池全体を、上記各端子を露出させた状態
で、合成樹脂で一体に成形したことを特徴とする。Further, in order to achieve the third object,
According to the present invention, the entire battery, first voltage detecting means, second voltage detecting means, voltage dividing means or amplifying means, first comparing means and second comparing means are unitized, and both terminals of the whole battery, A terminal for inputting a voltage to the second comparison means and a terminal for outputting the comparison result are respectively provided. More specifically, each of the means except for the unitized battery is formed on a substrate. Each of the means and the entire battery formed on the substrate is integrally formed of a synthetic resin with the terminals being exposed.
【００１３】[0013]
【作用】複数の直列セルから構成された電池の電圧は、
電池１セルの電圧と電池のセル数との積で求められる。
電池が劣化し寿命となると複数の直列セルから構成され
ている電池の中で、あるいくつかのセルの電圧が正常な
セルの電圧より低くなり、当然電池全体の電圧も電池１
セルの電圧と電池のセル数との積より低くなる。The voltage of a battery composed of a plurality of series cells is
It is determined by the product of the voltage of one battery cell and the number of cells of the battery.
When the battery deteriorates and reaches the end of its life, the voltage of some cells among the batteries composed of a plurality of series cells becomes lower than the voltage of the normal cell, and the voltage of the entire battery naturally decreases.
It is lower than the product of the cell voltage and the number of cells of the battery.
【００１４】本発明は、複数の直列セルから構成された
電池全体の電圧を電池１セル相当に分圧した電圧と電池
１セルの電圧を比較している。電池が寿命になっている
場合、電池１セル相当に分圧した電圧は電池１セルの電
圧より低くなる。この電圧の差をみているので、電池の
寿命検知ができる。また、本発明は、電池１セルの電圧
を電池全体相当に増幅した電圧と電池全体の電圧を比較
している。電池が寿命になっている場合、電池全体の電
圧は電池１セルの電圧を電池全体相当に増幅した電圧よ
り低くなる。この電圧の差をみているので、電池の寿命
検知ができる。しかも、比較に用いた電池１セルが寿命
になった場合についても、同様に電圧が下がってくる。
この電圧を任意の基準電圧と比較しているので、この電
池１セルの寿命検知もできる。The present invention compares the voltage of one battery cell with the voltage obtained by dividing the voltage of the entire battery composed of a plurality of series cells into one battery cell. When the battery has reached the end of its life, the voltage divided into one cell of the battery is lower than the voltage of one cell of the battery. Since the difference between the voltages is observed, the life of the battery can be detected. Further, in the present invention, a voltage obtained by amplifying the voltage of one cell of the battery to be equivalent to the whole battery is compared with the voltage of the whole battery. When the battery has reached the end of its life, the voltage of the entire battery is lower than the voltage obtained by amplifying the voltage of one cell of the battery corresponding to the entire battery. Since the difference between the voltages is observed, the life of the battery can be detected. In addition, the voltage similarly drops when one cell of the battery used for comparison has reached the end of its life.
Since this voltage is compared with an arbitrary reference voltage, the life of one cell of the battery can be detected.
【００１５】また、本発明は、電池全体の電圧を電池１
セル相当に分圧した電圧あるいは電池１セルの電圧を電
池全体相当に増幅した電圧、および基準電圧のレベルを
外部信号により可変にしたので、電池の寿命を検知する
電圧レベルを任意に設定し、きめ細かな電池の寿命検知
を行なうことができる。Further, according to the present invention, the voltage of the whole battery
Since the voltage obtained by dividing the voltage of the cell or the voltage of one cell of the battery is amplified by the entire battery, and the level of the reference voltage is made variable by an external signal, the voltage level for detecting the life of the battery is set arbitrarily. Detailed battery life detection can be performed.
【００１６】さらに、本発明は、電池側に電池寿命検知
のための各手段を取り込んで、これらをユニット化した
ので、電池を使用する装置側では、電池の寿命という電
池側で発生する問題のために設けられていた電池寿命検
知のための各手段を省略することができ、その製作や取
扱いが容易になる。Further, according to the present invention, each unit for detecting the battery life is incorporated into the battery side, and these are unitized. Therefore, in the apparatus using the battery, the problem of the battery life which occurs on the battery side is solved. Therefore, the means for detecting the battery life provided for this purpose can be omitted, and the manufacture and handling thereof can be facilitated.
【００１７】[0017]
【実施例】以下本発明の実施例について、図面をもとに
説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１８】図１は本発明の一実施例に係る電池寿命検
知装置の全体構成を示す電気回路図である。図１におい
て、１は直流電源であり、逆流防止ダイオード２を介し
て充電回路３およびＤＣ／ＤＣコンバータ４に電力を供
給している。充電回路３は、Ｎｉ−Ｃｄ電池５に充電を
行う。Ｎｉ−Ｃｄ電池５は、複数の直列セルから構成さ
れており、直流電源１から電力の供給がなくなった場
合、入力切替スイッチ６またはダイオード７よりＤＣ／
ＤＣコンバータ４に電力を供給している。５１はＮｉ−
Ｃｄ電池５のセルの中でマイナス端子が接地されている
１セルである（以下基準セルという）。８はコンパレー
タで、このコンパレータ８には基準セル５１の出力電圧
と、基準電源９から基準電圧が供給される。ＤＣ／ＤＣ
コンバータ４は、直流電源１またはＮｉ−Ｃｄ電池５か
ら供給される電圧を任意の直流電圧に変換し、ワードプ
ロセッサなどの負荷１２に電力を供給している。１０は
比較回路で、この比較回路１０にＮｉ−Ｃｄ電池５の出
力電圧と、基準セル５１の出力電圧が供給される。１１
はコンパレータ８，比較回路１０の出力端子であり、コ
ンパレータ８，比較回路１０のＯＲが出力され電池寿命
検知結果が出力される。１６，１７はＮｉ−Ｃｄ電池の
（＋）端子と（−）端子、９１は基準電圧端子である。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an entire configuration of a battery life detecting device according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a DC power supply, which supplies power to a charging circuit 3 and a DC / DC converter 4 via a backflow prevention diode 2. The charging circuit 3 charges the Ni-Cd battery 5. The Ni-Cd battery 5 is composed of a plurality of series cells, and when power is not supplied from the DC power supply 1, the DC / DC
Power is supplied to the DC converter 4. 51 is Ni-
This is one cell of the Cd battery 5 whose negative terminal is grounded (hereinafter referred to as a reference cell). Reference numeral 8 denotes a comparator to which the output voltage of the reference cell 51 and a reference voltage from a reference power supply 9 are supplied. DC / DC
The converter 4 converts a voltage supplied from the DC power supply 1 or the Ni-Cd battery 5 into an arbitrary DC voltage and supplies power to a load 12 such as a word processor. Reference numeral 10 denotes a comparison circuit to which the output voltage of the Ni-Cd battery 5 and the output voltage of the reference cell 51 are supplied. 11
Is an output terminal of the comparator 8 and the comparison circuit 10, and the OR of the comparator 8 and the comparison circuit 10 is output to output a battery life detection result. 16 and 17 are (+) and (-) terminals of the Ni-Cd battery, and 91 is a reference voltage terminal.
【００１９】図２は比較回路１０の詳細の一例を示す電
気回路図である。比較回路１０にはＮｉ−Ｃｄ電池５の
出力電圧と基準セル５１の出力電圧が供給されており、
Ｎｉ−Ｃｄ電池５の出力電圧は分圧器１０１によって任
意の電圧に分圧され、コンパレータ１０２に接続され
る。コンパレータ１０２のもう一つの端子には、基準セ
ル５１の出力電圧が接続されている。他の部分について
は図１と同じである。FIG. 2 is an electric circuit diagram showing an example of the details of the comparison circuit 10. As shown in FIG. The output voltage of the Ni-Cd battery 5 and the output voltage of the reference cell 51 are supplied to the comparison circuit 10.
The output voltage of the Ni-Cd battery 5 is divided by the voltage divider 101 into an arbitrary voltage and connected to the comparator 102. The output voltage of the reference cell 51 is connected to another terminal of the comparator 102. Other parts are the same as those in FIG.
【００２０】以上のように構成された電池寿命検知装置
の電池寿命検知について、図３を用いてその動作を説明
する。The operation of the battery life detecting device constructed as described above for detecting the battery life will be described with reference to FIG.
【００２１】図３は一般的なＮｉ−Ｃｄ電池の充電前と
充電後の電圧値の変化を表したものであり、５セル直列
接続時を例に上げている。縦軸に電池電圧、横軸に充電
前と充電後の時点を表している。電圧値は、１セル毎に
分割しており、充電前＝０．８Ｖ、充電後＝１．５Ｖに
している。また、一番下のセル電圧は基準セルの電圧で
ある。（ａ）は正常な電池の場合、（ｂ）は基準セル以
外のセルが劣化した場合、（ｃ）は基準セルが劣化した
場合であり、斜線部が劣化したセルの電圧を表してい
る。（ａ）により正常な電池の場合について説明する。
充電前、充電後ともに電池全体の出力電圧Ｖ５ａは、電
池１セルの電圧Ｖ１ａと電池のセル数Ｎ５により、Ｖ５
ａ＝Ｖ１ａ×Ｎ５、すなわち、充電前Ｖ５ａ（＝４．
０）＝Ｖ１ａ×Ｎ５（＝０．８×５）、充電後Ｖ５ａ
（＝７．５）＝Ｖ１ａ×Ｎ５（＝１．５×５）の関係が
常に成り立っている。FIG. 3 shows a change in the voltage value of a general Ni-Cd battery before and after charging, and exemplifies a case where five cells are connected in series. The vertical axis represents the battery voltage, and the horizontal axis represents the times before and after charging. The voltage value is divided for each cell, and is set to 0.8 V before charging and 1.5 V after charging. The bottom cell voltage is the voltage of the reference cell. (A) shows the case of a normal battery, (b) shows the case where cells other than the reference cell have deteriorated, and (c) shows the case where the reference cell has deteriorated. The case of a normal battery will be described with reference to FIG.
Both before and after charging, the output voltage V5a of the entire battery is V5 based on the voltage V1a of one battery and the number N5 of cells of the battery.
a = V1a × N5, that is, V5a before charging (= 4.
0) = V1a × N5 (= 0.8 × 5), V5a after charging
(= 7.5) = V1a × N5 (= 1.5 × 5) always holds.
【００２２】次に電池が劣化し寿命の場合について、
（ｂ），（ｃ）により説明する。（ｂ）は基準セル以外
のセルが劣化した場合で、斜線部が劣化したセルの電圧
である。充電前は（ａ）の正常の電池の場合と同じであ
るが、充電後は電池全体の出力電圧Ｖ５ｂと、電池１セ
ルの電圧Ｖ１ｂおよび電池のセル数Ｎ５の関係は、Ｖ５
ｂ＜Ｖ１ｂ×Ｎ５、すなわち、Ｖ５ｂ（＝６．８）＜Ｖ
１ｂ×Ｎ５（＝１．５×５＝７．５）となり、（ａ）の
正常な電池とは異なった関係になることがわかる。ま
た、充電後のＶ５ｂは６．８Ｖを示しており、Ｎｉ−Ｃ
ｄ電池５セル接続時の定格電圧値である６．０Ｖを越え
ていることから、電池全体の電圧を測定しただけでは電
池寿命の判断は困難であることもわかる。この理由は、
（充電後の電池１セルの電圧−電池１セルの定格電圧）
×電池のセル数｛＝（１．５−１．２）×５＝１．５｝
≧電池１セルの定格電圧（＝１．２）の関係にあるから
で、上記判断の困難さは電池のセル数に比例しており、
電池のセル数が増えるほど顕著になる。（ｃ）は基準セ
ルが劣化し寿命となった場合で、現象は（ｂ）の基準セ
ル以外のセルが劣化した場合と基本的に同じである。Next, regarding the case where the battery has deteriorated and has reached the end of its life,
This will be described with reference to (b) and (c). (B) is a case where cells other than the reference cell are deteriorated, and the shaded portion is the voltage of the deteriorated cell. Before charging, it is the same as in the case of the normal battery in (a), but after charging, the relationship between the output voltage V5b of the whole battery, the voltage V1b of one battery and the number N5 of batteries is V5.
b <V1b × N5, that is, V5b (= 6.8) <V
1b × N5 (= 1.5 × 5 = 7.5), which indicates that the relationship is different from that of the normal battery in FIG. V5b after charging indicates 6.8 V, and Ni-C
Since the rated voltage value exceeds 6.0 V, which is the rated voltage value when five batteries are connected, it can be understood that it is difficult to determine the battery life by merely measuring the voltage of the entire battery. The reason for this is
(Voltage of one battery cell after charging-Rated voltage of one battery cell)
× number of cells of battery ｛= (1.5−1.2) × 5 = 1.5｝
≧ Because the relationship of the rated voltage of one battery cell (= 1.2), the difficulty of the above determination is proportional to the number of battery cells,
It becomes remarkable as the number of cells of the battery increases. (C) shows the case where the reference cell has deteriorated and the life has expired, and the phenomenon is basically the same as the case where the cells other than the reference cell in (b) have deteriorated.
【００２３】次にこのような特性を持ったＮｉ−Ｃｄ電
池の寿命検知装置の動作について、図２，図３により説
明する。Next, the operation of the device for detecting the life of a Ni-Cd battery having such characteristics will be described with reference to FIGS.
【００２４】まず、図３の（ｂ）の基準セル以外のセル
の寿命検知について説明する。Ｎｉ−Ｃｄ電池５の
（＋）出力は比較回路１０の中の分圧器１０１に接続さ
れ、抵抗ＲａとＲｂにより分圧された電圧が、コンパレ
ータ１０２のプラス端子に接続されている。コンパレー
タ１０２のマイナス端子には基準セル５１の出力が接続
されている。コンパレータ１０２は基準セル５１の電圧
と分圧器１０１により分圧された電圧を比較することに
なる。通常、分圧器１０１の抵抗ＲａとＲｂの比は、電
池のセル数をｎとすると計算式１で表すことができる。First, the life detection of cells other than the reference cell shown in FIG. 3B will be described. The (+) output of the Ni-Cd battery 5 is connected to the voltage divider 101 in the comparison circuit 10, and the voltage divided by the resistors Ra and Rb is connected to the plus terminal of the comparator 102. The output of the reference cell 51 is connected to the minus terminal of the comparator 102. The comparator 102 compares the voltage of the reference cell 51 with the voltage divided by the voltage divider 101. Normally, the ratio between the resistances Ra and Rb of the voltage divider 101 can be expressed by Equation 1 where n is the number of cells of the battery.
【００２５】 Ｒａ：Ｒｂ＝ｎ−１：１………………………………計算式１ また、電池５全体の電圧をＶＢＡＴ，基準セル５１の電
圧をＶＳとすると計算式２の関係が成り立つ。Ra: Rb = n−1: 1 Formula 1 When the voltage of the entire battery 5 is VBAT and the voltage of the reference cell 51 is VS, the formula 2 The relationship holds.
【００２６】 ＶＢＡＴ＝ＶＳ×ｎ……………………………………計算式２ 正常な電池では、計算式２の条件を常に満足しており、
計算式２からＶＢＡＴ÷ｎ＝ＶＳという式に変形するこ
とができる。電池５の劣化が進んでくると、ＶＢＡＴ÷
ｎ＜ＶＳとなり、計算式２の条件が満足できなくなる。
この電圧の変化を利用してコンパレータ１０２により、
基準セル５１の電圧と分圧器１０１で分圧された電圧を
比較し、分圧器１０１で分圧された電圧が基準セル５１
の電圧より下がった場合、電池の寿命を検知し、その結
果であるＬレベルを出力１１に出すことができる。抵抗
ＲａとＲｂの比は、計算式２より電池の電圧ＶＢＡＴと
電池のセル数ｎが比例関係にあることから、計算式１，
２より算出することができる。例えば、ＶＢＡＴの値が
定格電圧の９０％になったとき検知するように、抵抗Ｒ
ａとＲｂの比を算出してみると、０．９×ＶＢＡＴ＝
０．９×ｎが成立ち Ｒａ：Ｒｂ＝０．９×ｎ−１：１ となり、電池を寿命であると検知したい電圧レベルに応
じて設定することができる。以上のことから、比較回路
１０では、基準セル５１以外のセルが劣化し寿命になっ
たことを検知することができる。VBAT = VS × n Formula 2 Formula 2 In a normal battery, the condition of Formula 2 is always satisfied.
The formula 2 can be modified to the formula VBAT ÷ n = VS. As the deterioration of the battery 5 progresses, VBAT ÷
n <VS, and the condition of Expression 2 cannot be satisfied.
Using the change in the voltage, the comparator 102
The voltage of the reference cell 51 is compared with the voltage divided by the voltage divider 101, and the voltage divided by the voltage divider 101 is compared with the voltage of the reference cell 51.
In this case, the battery life is detected, and the L level as a result can be output to the output 11. The ratio of the resistances Ra and Rb is calculated by the formulas 1 and 2 since the voltage VBAT of the battery and the number n of cells of the battery are proportional to each other according to the formula 2.
2 can be calculated. For example, when the value of VBAT becomes 90% of the rated voltage, the resistance R
When calculating the ratio of a to Rb, 0.9 × VBAT =
0.9 × n is satisfied, and Ra: Rb = 0.9 × n−1: 1, which can be set according to the voltage level at which the life of the battery is to be detected. From the above, the comparison circuit 10 can detect that the cells other than the reference cell 51 have deteriorated and have reached the end of their life.
【００２７】次に図３の（ｃ）の基準セルの寿命検知に
ついて説明する。基準セル５１の出力は、コンパレータ
８のプラス端子へ接続されている。コンパレータ８のマ
イナス端子には、基準電源９から任意の基準電圧が接続
されている。基準セル５１の場合は、電池１セルの出力
電圧という条件になるため、電圧測定で判断することが
できる。したがって、基準セル５１の電圧と基準電源９
の基準電圧をコンパレータ８で比較し、基準セル５１の
電圧が基準電源９の基準電圧より下がった場合、基準セ
ルの寿命を検知し、その結果であるＬレベルを出力１１
に出すことができる。この時の基準電源９の基準電圧
は、比較回路１０と同様に基準セルを寿命であると検知
したい電圧レベルに応じて設定することができる。以上
のことから、コンパレータ８では、基準セル５１が劣化
し寿命になったことを検知することができる。Next, detection of the life of the reference cell shown in FIG. 3C will be described. The output of the reference cell 51 is connected to the plus terminal of the comparator 8. An arbitrary reference voltage from a reference power supply 9 is connected to the minus terminal of the comparator 8. In the case of the reference cell 51, since the condition is the output voltage of one battery cell, it can be determined by voltage measurement. Therefore, the voltage of the reference cell 51 and the reference power supply 9
Are compared by the comparator 8, and when the voltage of the reference cell 51 falls below the reference voltage of the reference power supply 9, the life of the reference cell is detected, and the L level which is the result is output to the output 11.
Can be put out. At this time, the reference voltage of the reference power supply 9 can be set according to the voltage level at which the reference cell is to be detected as having a lifetime, similarly to the comparison circuit 10. From the above, the comparator 8 can detect that the reference cell 51 has deteriorated and has reached the end of its life.
【００２８】この実施例では電池１セルのみが寿命にな
った場合について説明したが、複数のセルが寿命になた
場合においても同様に検知することが可能である。ま
た、電圧を比較する回路手段としてコンパレータを用い
て説明したが、同様に電圧の比較ができるオペアンプな
どを使用してもよい。In this embodiment, the case where only one cell of the battery has reached the end of its life has been described. However, the same detection can be made when a plurality of cells have reached the end of their life. Further, although the description has been made using the comparator as the circuit means for comparing the voltages, an operational amplifier or the like capable of comparing the voltages may be used.
【００２９】さらに、基準セルとして電池５の中でマイ
ナス端子が接地されている側の１セルを選択した場合に
ついて説明したが、これに限らず電池５の中の任意の１
セルを基準セルとして選択することもできる。Further, a case has been described in which one cell of the battery 5 on the side where the negative terminal is grounded is selected as the reference cell.
A cell can also be selected as a reference cell.
【００３０】さらにまた、上記実施例では、電池５全体
の出力電圧を分圧器１０１で１セルに相当する電圧に分
圧し、この電圧を基準セル５１の出力電圧と比較してい
るが、これとは逆に、基準セル１の出力電圧を増幅器で
電池５全体に相当する電圧に増幅し、この電圧を電池５
全体の出力電圧と比較し、電池５全体の出力電圧が上記
の増幅された電圧より下がった場合、電池の寿命を検知
し、その結果であるＬレベルを出力１１に出すこともで
きる。Further, in the above embodiment, the output voltage of the entire battery 5 is divided by the voltage divider 101 into a voltage corresponding to one cell, and this voltage is compared with the output voltage of the reference cell 51. Conversely, the output voltage of the reference cell 1 is amplified by an amplifier to a voltage corresponding to the entire battery 5, and this voltage is amplified by the battery 5.
When the overall output voltage of the battery 5 falls below the amplified voltage as compared with the overall output voltage, the life of the battery can be detected, and the L level as a result can be output to the output 11.
【００３１】図４はマイクロコンピュータを利用した他
の実施例に係る電池寿命検知装置の電気回路図である。
基本的な回路構成および動作は、図１，図２の場合と同
一である。マイクロコンピュータ１３はワードプロセッ
サなどの負荷１２に内蔵されて通常その制御を行うと同
時に、分圧器１０１と基準電源９および充電回路３の制
御も行っている。すなわち、マイクロコンピュータ１３
は分圧器１０１に分圧切替信号２００を発生し、常時電
池の劣化具合を分圧比を変えて出力１１を監視してい
る。出力１１から出力がなかった場合はそれを無視し負
荷１２の制御を続行し、出力１１から出力があった場合
は分圧切替信号２００の信号に応じた、負荷１２への警
告動作（例えば電池の容量が約５０％，電池寿命等）を
行い電池寿命時に備える。同様に基準電源９において
も、基準電圧切替信号２０１を発生し、常時電池の劣化
具合を基準電圧を可変して出力１１を監視しており、分
圧器１０１の時と同様な警告動作処理を行う。また、充
電回路３には充電停止信号２０２を発生し、出力１１の
出力結果に応じて、充電停止処理を行う。FIG. 4 is an electric circuit diagram of a battery life detecting device according to another embodiment using a microcomputer.
The basic circuit configuration and operation are the same as those in FIGS. The microcomputer 13 is built in the load 12 such as a word processor and normally controls the same, and also controls the voltage divider 101, the reference power supply 9 and the charging circuit 3. That is, the microcomputer 13
Generates a voltage division switching signal 200 in the voltage divider 101, and constantly monitors the output 11 by changing the voltage division ratio for the degree of battery deterioration. If there is no output from the output 11, the control of the load 12 is ignored ignoring it, and if there is an output from the output 11, a warning operation to the load 12 according to the signal of the voltage division switching signal 200 (for example, battery Is about 50%, battery life, etc.) to prepare for battery life. Similarly, the reference power supply 9 also generates the reference voltage switching signal 201, constantly monitors the output 11 by varying the reference voltage to determine the degree of battery deterioration, and performs the same warning operation processing as in the case of the voltage divider 101. . In addition, the charging circuit 3 generates a charging stop signal 202 and performs a charging stop process according to the output result of the output 11.
【００３２】図５は電池寿命検知装置を電池側に取り込
んでユニット化した電池パックの一例を示す斜視図であ
る。電池パック１５は電力の供給源である（＋）端子１
６と（−）端子１７の他に、基準電圧端子９１と電池寿
命検知出力端子１１、電池寿命検知装置の各回路素子が
実装されたプリント基板１８により構成されており、上
記各端子１１，１６，１７，９１を露出させた状態で合
成樹脂により一体に成形されている。このように電池パ
ックに電池寿命検知装置を取り込むことにより、電池を
使用する装置側では、電池の寿命という電池側で発生す
る問題のために設けていた、電池寿命検知装置やその周
辺回路を省くことができる。FIG. 5 is a perspective view showing an example of a unitized battery pack in which the battery life detecting device is incorporated into the battery side. The battery pack 15 has a (+) terminal 1 which is a power supply source.
6 and a (-) terminal 17, a reference voltage terminal 91, a battery life detection output terminal 11, and a printed circuit board 18 on which circuit elements of the battery life detection device are mounted. , 17, 91 are integrally formed of synthetic resin in a state where they are exposed. By incorporating the battery life detecting device in the battery pack in this way, the device using the battery eliminates the battery life detecting device and its peripheral circuits provided for the problem of the battery life that occurs on the battery side. be able to.
【００３３】図６は図５の電池パックの内部回路構成を
示すものであり、図２において説明した電池寿命検知回
路と同一のものである。FIG. 6 shows the internal circuit configuration of the battery pack of FIG. 5, which is the same as the battery life detecting circuit described in FIG.
【００３４】以上説明したように電池寿命検知装置は、
電池の劣化を検知し、その結果を出力することができ
る。As described above, the battery life detecting device includes:
Battery deterioration can be detected and the result can be output.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明によれば、複数の直列セルから構
成された電池の電圧を、電池全体の電圧と電池１セルの
電圧の２点について検出し、電池全体はその電圧を電池
１セルに相当する電圧に分圧して電池１セルの電圧と比
較できる構成とするか、あるいは電池１セルの電圧を電
池全体に相当する電圧に増幅して電池全体の電圧と比較
できる構成とし、比較に用いる電池１セルの電圧は、基
準電源より供給される基準電圧と比較するので、電池を
放電することなく、電圧を検出するだけで電池の寿命を
確実に検知することができる。さらに、電圧を検出する
だけで電池の寿命を検知できることから、電池の状態が
充電中や放電中でも電池の寿命を検知することができ
る。また、一般的なコンパレータ等を用いた簡単な比較
回路で構成でることから、回路の簡素化が図れる。さら
に、上記した電池１セル相当に分圧した電圧や電池全体
相当に増幅した電圧、および基準電圧のレベルを外部信
号により可変したので、電池の劣化に応じた複数モード
の検知を行うことによりユーザーに対し、更に的確な警
告を知らせることができる。さらにまた、電池側に電池
寿命検知のための各手段を取り込んで、これらをユニッ
ト化したので、電池を使用する装置側に設けられていた
電池寿命検知の各手段を省略でき、その製作や取扱いが
容易になる。According to the present invention, the voltage of a battery composed of a plurality of series cells is detected at two points, that is, the voltage of the entire battery and the voltage of one cell of the battery. Or a configuration in which the voltage of one cell of the battery can be compared with the voltage of one cell by dividing the voltage to a voltage corresponding to Since the voltage of one cell used is compared with a reference voltage supplied from a reference power source, the life of the battery can be reliably detected only by detecting the voltage without discharging the battery. Furthermore, since the life of the battery can be detected only by detecting the voltage, the life of the battery can be detected even when the state of the battery is charging or discharging. Further, since the circuit is constituted by a simple comparison circuit using a general comparator or the like, the circuit can be simplified. Further, since the voltage divided into one cell, the voltage amplified to the whole battery, and the level of the reference voltage are varied by an external signal, the user can detect a plurality of modes according to the deterioration of the battery. , A more accurate warning can be notified. Furthermore, since various means for detecting the life of the battery are incorporated into the battery and these are unitized, the means for detecting the life of the battery provided on the side of the device using the battery can be omitted. Becomes easier.
【図１】本発明の一実施例に係る電池寿命検知装置の全
体構成を示す電気回路図である。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an overall configuration of a battery life detecting device according to one embodiment of the present invention.
【図２】比較回路１０の詳細の一例を示す電気回路図で
ある。FIG. 2 is an electric circuit diagram showing an example of details of a comparison circuit 10;
【図３】一般的なＮｉ−Ｃｄ電池の充電前と充電後の電
圧値の変化を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a change in a voltage value of a general Ni—Cd battery before and after charging.
【図４】本発明の他の実施例に係る電池寿命検知装置の
全体構成を示す電気回路図である。FIG. 4 is an electric circuit diagram showing an overall configuration of a battery life detecting device according to another embodiment of the present invention.
【図５】電池寿命検知装置を電池側に取り込んで一体化
した電池パックの一例を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an example of a battery pack in which a battery life detecting device is incorporated into a battery side and integrated.
【図６】図５の電池パックの内部回路構成を示す電気回
路図である。6 is an electric circuit diagram showing an internal circuit configuration of the battery pack of FIG.
５ Ｎｉ−Ｃｄ電池 ８ コンパレータ ９ 基準電源 １０ 比較回路 １１ 電池寿命検知結果出力端子 １２ 負荷 １３ マイクロコンピュータ ５１ 基準セル １０１ 分圧器 １０２ コンパレータ Reference Signs List 5 Ni-Cd battery 8 Comparator 9 Reference power supply 10 Comparison circuit 11 Battery life detection result output terminal 12 Load 13 Microcomputer 51 Reference cell 101 Voltage divider 102 Comparator
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−268470（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−100670（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52777（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−105975（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−74231（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−218331（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−21177（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−39686（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 31/36 Continuation of the front page (56) References JP-A-4-268470 (JP, A) JP-A-62-100670 (JP, A) JP-A-60-52777 (JP, A) JP-A-57-105975 (JP) JP-A-51-74231 (JP, A) JP-A-1-218331 (JP, A) JP-A-60-21177 (JP, U) JP-A-63-39686 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01R 31/36
Claims (8)
命を検知する電池寿命検知装置において、上記電池全体
の電圧を検出する第１の電圧検出手段と、上記複数の直
列セルのうちの任意の１つのセルの電圧を検出する第２
の電圧検出手段と、上記第１の電圧検出手段で検出され
た電池全体の電圧を１つのセルに相当する電圧に分圧す
る分圧手段と、この分圧手段で分圧された電圧と上記第
２の電圧検出手段で検出された１つのセルの電圧を比較
する第１の比較手段と、所定の基準電圧を発生する基準
電圧発生手段と、上記基準電圧と上記第２の電圧検出手
段で検出された１つのセルの電圧を比較する第２の比較
手段とを備え、上記第１および第２の比較手段による比
較結果に基づいて電池寿命を判定するようにしたことを
特徴とする電池寿命検知装置。1. A battery life detecting device for detecting the life of a battery composed of a plurality of series cells, a first voltage detecting means for detecting a voltage of the whole battery, and an arbitrary one of the plurality of series cells. Of detecting the voltage of one cell of the second
A voltage detecting means, a voltage dividing means for dividing the voltage of the whole battery detected by the first voltage detecting means to a voltage corresponding to one cell, and a voltage divided by the voltage dividing means First comparing means for comparing the voltage of one cell detected by the second voltage detecting means, reference voltage generating means for generating a predetermined reference voltage, detection by the reference voltage and the second voltage detecting means And a second comparing means for comparing the voltage of one of the selected cells, wherein the battery life is determined based on the comparison result by the first and second comparing means. apparatus.
命を検知する電池寿命検知装置において、上記電池全体
の電圧を検出する第１の電圧検出手段と、上記複数の直
列セルのうちの任意の１つのセルの電圧を検出する第２
の電圧検出手段と、上記第２の電圧検出手段で検出され
た１つのセルの電圧を電池全体に相当する電圧に増幅す
る増幅手段と、この増幅手段で増幅された電圧と上記第
１の電圧検出手段で検出された電池全体の電圧を比較す
る第１の比較手段と、所定の基準電圧を発生する基準電
圧発生手段と、上記基準電圧と上記第２の電圧検出手段
で検出された１つのセルの電圧を比較する第２の比較手
段とを備え、上記第１および第２の比較手段による比較
結果に基づいて電池寿命を判定するようにしたことを特
徴とする電池寿命検知装置。2. A battery life detecting device for detecting the life of a battery composed of a plurality of series cells, a first voltage detecting means for detecting a voltage of the whole battery, and an arbitrary one of the plurality of series cells. Of detecting the voltage of one cell of the second
Voltage detecting means, amplifying means for amplifying the voltage of one cell detected by the second voltage detecting means to a voltage corresponding to the whole battery, and a voltage amplified by the amplifying means and the first voltage First comparing means for comparing the voltage of the entire battery detected by the detecting means, reference voltage generating means for generating a predetermined reference voltage, and one reference voltage detected by the reference voltage and the second voltage detecting means. A battery life detecting device comprising: a second comparing means for comparing cell voltages; and wherein a battery life is determined based on a comparison result by the first and second comparing means.
て分圧される電圧および上記基準電圧発生手段によって
発生する基準電圧のレベルを外部信号により可変にする
手段を備えたことを特徴とする電池寿命検知装置。3. The battery according to claim 1, further comprising means for varying the level of the voltage divided by the voltage dividing means and the level of the reference voltage generated by the reference voltage generating means by an external signal. Life detection device.
て増幅される電圧および上記基準電圧発生手段によって
発生する基準電圧のレベルを外部信号により可変にする
手段を備えたことを特徴とする電池寿命検知装置。4. The battery life detecting device according to claim 2, further comprising means for varying the level of the voltage amplified by the amplifying means and the level of the reference voltage generated by the reference voltage generating means by an external signal. apparatus.
の項において、上記外部信号は、当該電池で電力供給さ
れる負荷を制御するマイクロコンピュータから発生する
ことを特徴とする電池寿命検知装置。5. The battery life detecting device according to claim 3, wherein the external signal is generated from a microcomputer that controls a load supplied with power by the battery. .
の電圧検出手段、第２の電圧検出手段、分圧手段、第１
の比較手段および第２の比較手段をユニット化し、上記
電池全体の両端端子、上記基準電圧を第２の比較手段に
入力するための端子および比較結果を出力するための端
子をそれぞれ設けたことを特徴とする電池寿命検知装
置。6. The battery as claimed in claim 1, wherein
Voltage detecting means, second voltage detecting means, voltage dividing means, first voltage detecting means,
The comparison means and the second comparison means are unitized, and both terminals of the whole battery, a terminal for inputting the reference voltage to the second comparison means, and a terminal for outputting a comparison result are provided. Characteristic battery life detecting device.
の電圧検出手段、第２の電圧検出手段、増幅手段、第１
の比較手段および第２の比較手段をユニット化し、上記
電池全体の両端端子、上記基準電圧を第２の比較手段に
入力するための端子および比較結果を出力するための端
子をそれぞれ設けたことを特徴とする電池寿命検知装
置。7. The battery according to claim 2, wherein
Voltage detecting means, second voltage detecting means, amplifying means,
The comparison means and the second comparison means are unitized, and both terminals of the whole battery, a terminal for inputting the reference voltage to the second comparison means, and a terminal for outputting a comparison result are provided. Characteristic battery life detecting device.
の項において、上記ユニット化された電池全体を除く上
記各手段を基板上に形成し、この基板上に形成された上
記各手段と電池全体を、上記各端子を露出させた状態
で、合成樹脂で一体に成形したことを特徴とする電池寿
命検知装置。8. The method according to claim 6, wherein each of the units except for the unitized battery is formed on a substrate, and the units are formed on the substrate. A battery life detecting device, wherein the whole battery is integrally formed of a synthetic resin in a state where the terminals are exposed.
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|---|---|---|---|
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