JP3545449B2 - 深サイクルアプリケーション用充電状態インジケータ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は概して、減損し得るエネルギ源の充電状態が所定しきい値以下に低下したときに指示を与えるための充電状態インジケータに関する。さらに具体的に言えば、本発明は、深サイクルアプリケーション（ｄｅｅｐ ｃｙｃｌｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）に使用されるバッテリによって生成された電圧をモニタし、該バッテリの充電状態が所定のしきい値以下に低下したときに指示を与えるための充電状態インジケータに向けられている。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリのような減損し得るエネルギ源の充電状態は、バッテリ内に残存する使用可能なエネルギの相対量を指示するものである。充電状態は、バッテリが完全に充電されているときのバッテリ内の使用可能なエネルギ量に対するバッテリ内に残存するその時に使用可能なエネルギ量の割合に等しいパーセンテージとして与えられる。従って、完全に充電されているバッテリは１００％の充電状態にあり、完全に放電されているバッテリは０％の充電状態にあり、その完全な充電状態の半分に等しいレベルまで充電されているバッテリは５０％の充電状態にある。
【０００３】
バッテリは、深サイクルアプリケーションにおいて、電気的エネルギを電気モータまたは非常灯のような電気的装置に給電するために使用されることが多い。深サイクルアプリケーションにおいて、バッテリは、定常的且つ反復的に比較的低い充電状態になるまで放電されたり、ほぼ１００％に近い充電状態に再充電されたりする。他のアプリケーションにおいては、例えば自動車の起動バッテリのようなバッテリは、自動車の起動モータに電気エネルギを供給するために間欠的にしか使用されない。これらの瞬間的、間欠的使用を除けば、通常そのようなバッテリはほぼ１００％の充電状態に維持されている。反対に深サイクルアプリケーションにおいては、通常の使用の間にバッテリを定常的に低充電状態になるまで放電する。
【０００４】
バッテリの典型的な深サイクルアプリケーションには、釣り用ボート内の電気トローリングモータへの給電、バッテリ駆動車椅子の電気駆動システムへの給電、または保安システムへの非常用電力の供給が含まれている。そのようなアプリケーションにおいては、バッテリが数時間の使用に耐える電流を供給する必要がある。この電流を供給することにより、バッテリは比較的低い充電状態になるまで放電される。後でバッテリはほぼ１００％の充電状態まで再充電される。この同一の放電／再充電サイクルがバッテリの寿命が尽きるまで何回も繰り返される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの典型的なアプリケーションを考慮に入れると、バッテリに充電状態インジケータを備えることが有利である。そのようなインジケータは、バッテリの充電状態が所定のしきい値以下に低下したときに可視または可聴指示を与える。使用者は該指示によって、バッテリが低充電状態にあり、再充電が火急に必要とされることを知らされる。該指示により、使用可能な電力を供給するには不十分なレベルまたはバッテリに回復不能な損害を与えるレベルまでバッテリが放電してしまうという危険が減少する。
【０００６】
バッテリが広範囲に亘った負荷電流を強いられているときに低充電状態条件についてのタイムリーな指示を与え得る深サイクルアプリケーション用充電状態インジケータが必要とされている。
【０００７】
さらに、低充電状態の指示を低充電状態設定点のあたりで変動させる可能性がある電圧の変動に感応しない低充電状態インジケータも必要とされている。充電状態インジケータは、例えば、バッテリの充電状態が５０％の充電状態である設定点以下に低下したときに指示を与える。バッテリの充電状態がこの設定点以下に低下したときに、バッテリによって供給される過渡電流のために、バッテリによって供給された電圧が設定点以上の充電状態であると間違って指示されてしまう可能性がある。従って、低充電状態の指示をラッチし、バッテリが充電状態設定点を充分上回るレベルに再充電されるまでラッチされた状態をリセットしない充電状態インジケータが必要とされる。
【０００８】
通常、本発明の充電状態インジケータは、バッテリの電圧を測定し、該電圧を対応する特定の時間間隔でさまざまな予設定電圧値と比較し、バッテリの電圧が予設定電圧値以上か以下かを評価する。予設定電圧値および対応する特定の時間間隔が、所定のタイプのバッテリおよび充電状態設定点について経験的に決定される。評価の結果は、例えばシフトレジスタに入力される。シフトレジスタ内の低指示の数が合計され、評価される。合計が所定の累積ステータスしきい値を超えた場合に、低充電状態条件を示す出力指示が与えられる。低充電状態の指示が与えられた場合に、この出力指示は、充電状態インジケータによりバッテリが所定の充電状態設定点を充分上回るレベルまで再充電されたことを検出するまでラッチされる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、減損し得るエネルギ源の電圧をモニタし、減損し得るエネルギ源が所定のしきい値レベル以下に低下したときに指示を与える充電状態インジケータを提供する。充電状態インジケータは、減損し得るエネルギ源の電圧を読み取って、数段階を含むモニタシステムに信号を送る入力システムを含んでいる。モニタシステムの各段階で、読み取られた電圧信号を該段階についての対応しきい値電圧と比較する。各段階はさらに、該段階について定期的な時間間隔での比較結果を記憶するための記憶システムを含んでいる。記憶システムは、該段階についての比較の短期間の過程を示す有限数の結果を記憶する。充電状態インジケータはさらに、全ての個々の段階の記憶システムに接続された出力システムを含んでいる。全段階について記憶された結果が合計されて累積ステータスが生成される。出力システムは、累積ステータスが累積ステータスしきい値を超えたときに指示を与える。充電状態インジケータはさらに、入力システムに接続されていると共に減損し得る電力源が再充電されたかどうかを判定するための再充電モニタシステムを備えている。出力システムは、累積ステータスがもはや累積ステータスしきい値を超えなくなり、且つ再充電モニタシステムが減損し得るエネルギ源が再充電されたことを指示するまで指示を出し続ける。
【００１０】
本発明は、減損し得るエネルギ源によって生成された電圧をモニタし、減損し得るエネルギ源の充電状態が所定のしきい値以下に低下したときに指示を与える充電状態インジケータを提供する。充電状態インジケータは、電圧を読み取って、複数のタップ電圧を生成するための入力システムと、該入力システムに接続されていると共に各タップ電圧を対応しきい値電圧に比較してその対応しきい値電圧以下に低下している各タップ電圧についての結果を生成するためのモニタシステムとを含んでいる。充電状態インジケータはさらに、対応する所定の時間間隔で各々の結果を記憶し、累積ステータスを生成する記憶システムと、該記憶システムに接続されていると共に累積ステータスしきい値を超える累積ステータスに応答して指示を与えるための出力システムとを含んでいる。
【００１１】
本発明によれば、充電状態インジケータの入力システムはさらに再充電タップ電圧を生成する。さらに本発明の充電状態インジケータは、累積ステータスがもはや累積ステータスしきい値を超えなくなり、且つ再充電タップ電圧が再充電しきい値以下に留まっているときに出力システムが指示を出し続けるようにする再充電モニタシステムを含んでいる。
【００１２】
本発明はさらに、バッテリの充電状態が所定のしきい値レベル以下に低下したときに指示を与えるための充電状態インジケータを提供する。充電状態インジケータは、バッテリによって生成された電圧を読み取り、複数のタップ電圧を生成する入力システムと、該入力システムに接続されていると共に共通の出力を有する複数のモニタ段階とを含んでいる。各モニタ段階は、複数のタップ電圧の中の一つのタップ電圧を読み取り、該一つのタップ電圧が所定のしきい値以下に低下したときに結果を生成するための感知システムを含んでいる。さらに各モニタ段階は、感知システムに接続されていると共に対応する時間間隔で各結果を記憶するための記憶システムを含んでいる。記憶システムは、共通出力に接続されていると共に累積ステータスを供給するための出力を有している。充電状態インジケータはさらに、共通出力に接続されていると共に累積ステータスが所定の累積ステータスしきい値を超えたときに信号を生成するための比較器システムと、該比較器システムに接続されていると共に信号に応答して指示を与えるための出力システムとを含んでいる。
【００１３】
さらに本発明は、減損し得るエネルギ源によって生成された電圧をモニタし、減損し得るエネルギ源の充電状態が所定のしきい値以下に低下したときに指示を与えるための方法を提供する。該方法は、電圧を読み取る段階と、複数のタップ電圧を生成する段階と、各タップ電圧を対応しきい値電圧と比較してその対応するしきい値電圧以下に低下している各タップ電圧についての結果を生成する段階と、結果の累積ステータスを生成する段階と、累積ステータスが累積ステータスしきい値を超えたときに指示を与える段階とを含んでいる。
【００１４】
新規であると信ずる本発明の特徴は、請求の範囲に詳細に記載されている。
【００１５】
【実施例】
本発明並びにその目的および利点は、添付図面に関連した下記の説明を参照することによって最もよく理解されるであろう。
【００１６】
単一の図面（図１）を参照すると、該図面は、本発明を実施する充電状態インジケータ１０を示している。充電状態インジケータ１０は、バッテリ１１のような減損し得るエネルギ源によって生成された電圧をモニタし、減損し得るエネルギ源の充電状態が所定のしきい値以下に低下したときに指示を与えるタイプのものである。
【００１７】
充電状態インジケータ１０は概して、入力システム１３と、しきい値生成システム４６と、モニタシステム６５と、比較器システム１３４と、出力システム１５２とを含んでいる。モニタシステム６５は、第１のモニタ段階６６、第２のモニタ段階６８および第３のモニタ段階７０のような一つ以上のモニタ段階を含んでいる。さらに充電状態インジケータ１０は、再充電モニタシステム１６８と、クロックシステム１７８とを含んでいる。
【００１８】
充電状態インジケータ１０の入力システム１３は、正入力１２と、負入力１４と、レジスタ１８、２４、３０、３６および４２とを含んでいる。正入力１２および負入力１４は減損し得るエネルギ源１１のターミナルに接続するのが好ましい。負入力１４はシステムの接地を形成するか、または接地を提供することが好ましい。正入力１２はレジスタ１８の第１の端子１６に接続されている。レジスタ１８の第２の端子２０はレジスタ２４の第１の端子２２に接続されている。レジスタ２４の第２の端子２６はレジスタ３０の第１の端子２８に接続されている。レジスタ３０の第２の端子３２はレジスタ３６の第１の端子３４に接続されている。レジスタ３６の第２の端子３８はレジスタ４２の第１の端子４０に接続されている。レジスタ４２の第２の端子４４は負入力１４に接続されている。レジスタ１８、レジスタ２４、レジスタ３０、レジスタ３６およびレジスタ４２は、正入力１２と負入力１４との間の電圧を読み取り、複数のタップ電圧を生成するための入力システム１３を形成している。
【００１９】
しきい値生成システム４６もまた正入力１２に接続されている。しきい値生成システム４６は、ダイオード４８と、レジスタ５２と、ツェナダイオード５０、６０および６２と、コンデンサ５８とを含んでいる。ダイオード４８のアノードは正入力１２に接続されている。ダイオード４８のカソードはツェナダイオード５０のカソードと、レジスタ５２の第１の端子５３とに接続されている。ツェナダイオード５０のアノードは負入力１４に接続されている。レジスタ５２の第２の端子５６はＶＣＣノード５４に接続されている。ＶＣＣノード５４は、＋５ボルトの電圧を有し、正の供給電圧を充電状態インジケータ１０の他の部品に供給するのが好ましい。コンデンサ５８は、レジスタ５２の第２の端子５６と負入力１４との間で接続されている。ツェナダイオード６０のカソードはレジスタ５２の第２の端子５６に接続されている。ツェナダイオード６０のアノードは規準ノード６４に接続されている。ツェナダイオード６２のカソードは規準ノード６４に接続されている。ツェナダイオード６２のアノードは負入力１４に接続されている。
【００２０】
しきい値生成システム４６の動作中、規準電圧が規準ノード６４で与えられる。この規準電圧は従来技術において周知であるように温度および電流に対して補償されるのが好ましい。この規準電圧は、入力システム１３によって生成された各タップ電圧に対応するしきい値電圧を生成するために使用される。
【００２１】
規準ノード６４はモニタシステム６５に接続されている。モニタシステム６５は、第１、第２および第３のモニタ段階６６、６８および７０を含んでいる。
【００２２】
第１のモニタ段階６６は、モニタシステム７４と記憶システム７５とを含んでいる。記憶システム７５は、シフトレジスタ８２と、レジスタ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄ、８８ｅ、８８ｆ、８８ｇおよび８８ｈとを含んでいる。第１のモニタ段階６６において、レジスタ７２は規準ノード６４とモニタシステム７４との間で接続されている。モニタシステム７４は、演算増幅器７６と帰還レジスタ７８とを含んでいる。モニタシステム７４の出力はシフトレジスタ８２の入力８０に接続されている。シフトレジスタ８２もまたクロック入力８４を有している。シフトレジスタ８２はさらに、それぞれレジスタ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄ、８８ｅ、８８ｆ、８８ｇおよび８８ｈに接続された出力８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅ、８６ｆ、８６ｇおよび８６ｈを有しており、該出力は共通の結線を有して第１のモニタ段階６６の出力９０を形成している。
【００２３】
第２のモニタ段階６８は、モニタシステム９４と記憶システム９５とを含んでいる。記憶システム９５は、シフトレジスタ１０２と、レジスタ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、１０８ｅ、１０８ｆ、１０８ｇおよび１０８ｈとを含んでいる。第２のモニタ段階６８において、レジスタ９２は規準ノード６４とモニタシステム９４との間で接続されている。モニタシステム９４は、演算増幅器９６と帰還レジスタ９８とを含んでいる。モニタシステム９４の出力はシフトレジスタ１０２の入力１００に接続されている。シフトレジスタ１０２もまたクロック入力１０４を有している。シフトレジスタ１０２は、それぞれレジスタ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、１０８ｅ、１０８ｆ、１０８ｇおよび１０８ｈに接続された出力１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０ｅ、１０６ｆ、１０６ｇおよび１０６ｈを有しており、該出力は共通の結線を有して第２のモニタ段階６８の出力１１０を形成している。
【００２４】
第３のモニタ段階７０はモニタシステム１１４と記憶システム１１５とを含んでいる。記憶システム１１５は、シフトレジスタ１２２と、レジスタ１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ、１２８ｄ、１２８ｅ、１２８ｆ、１２８ｇおよび１２８ｈとを含んでいる。第３のモニタ段階７０において、レジスタ１１２は規準ノード６４とモニタシステム１１４との間で接続されている。モニタシステム１１４は演算増幅器１１６と帰還レジスタ１１８とを含んでいる。モニタシステム１１４の出力はシフトレジスタ１２２の入力１２０に接続されている。シフトレジスタ１２２もまたクロック入力１２４を有している。シフトレジスタ１２２は、それぞれレジスタ１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ、１２８ｄ、１２８ｅ、１２８ｆ、１２８ｇおよび１２８ｈに接続された出力１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、１２６ｄ、１２６ｅ、１２６ｆ、１２６ｇおよび１２６ｈを有しており、該出力は共通の結線を有して第３のモニタ段階７０の出力１３０を形成している。
【００２５】
第１のモニタ段階６６の出力９０、第２のモニタ段階６８の出力１１０および第３のモニタ段階７０の出力１３０は、互いに接続されて共通出力１３２を形成している。共通出力１３２は比較器システム１３４に接続されている。比較器システム１３４は、レジスタ１３６と、演算増幅器１３８と、帰還レジスタ１４０と、レジスタ１４４とを含んでいる。演算増幅器１３８の反転入力は規準ノード６４に接続されている。演算増幅器１３８は、レジスタ１４４の第１の端子１４６に接続されている出力１４２を有している。レジスタ１４４の第２の端子１４８はノード１５０に接続されている。
【００２６】
ノード１５０は出力システム１５２に接続されている。出力システム１５２はラッチシステム１５４と出力デバイス１６２とを含んでいる。ラッチシステム１５４は演算増幅器１５６と帰還レジスタ１５８とを含んでいる。ラッチシステム１５４の出力はレジスタ１６０に接続されている。レジスタ１６０はさらに、電界効果トランジスタのようなスイッチデバイスであってよい出力デバイス１６２に接続されている。図面に示されている実施例において、出力デバイス１６２は発光ダイオード１６４に接続されている。発光ダイオード１６４のアノードは限流レジスタ１６６に接続されている。レジスタ１６６は正入力１２に接続されている。従って、出力システム１５２が低充電状態の指示を与えると、発光ダイオード１６４が発光する。低充電状態の指示は、可視信号、電気信号、可聴信号または使用者に低充電状態条件を指示することが可能な他の信号であってよい。
【００２７】
充電状態インジケータ１０は再充電モニタシステム１６８をさらに含んでいる。入力システム１３のレジスタ４２の第１の端子４０もまた再充電モニタシステム１６８に接続されている。再充電モニタシステム１６８は、レジスタ１７０と、演算増幅器１７２と、帰還レジスタ１７４と、レジスタ１７６とを含んでいる。演算増幅器１７２の反転入力は規準ノード６４に接続されている。再充電モニタシステム１６８は、レジスタ１７６の第１の端子１７５に接続されている。レジスタ１７６の第２の端子１７７はノード１５０に接続されている。
【００２８】
最後に、充電状態インジケータ１０は、複数のクロック信号を供給するためのクロックシステム１７８を含んでいる。クロックシステム１７８は、レジスタ１８０と、コンデンサ１８２と、クロック生成器１８４とを含んでいる。クロック生成器１８４は、出力１８６、１８８および１９０上でクロック信号を供給する。出力１８６はシフトレジスタ８２のクロック入力８４に接続されている。出力１８８はシフトレジスタ１０２のクロック入力１０４に接続されている。出力１９０はシフトレジスタ１２２のクロック入力１２４に接続されている。クロック生成器１８４は、レジスタ１８０とコンデンサ１８２との値によって決定された割合でクロック信号を生成する。出力１８６、１８８および１９０上で供給されるクロック信号の周波数は異なっているのが好ましい。出力１９０上で供給されるクロック信号の周波数は、出力１８８上で供給されるクロック信号の周波数より低いのが好ましい。さらに、出力１８８上で供給されるクロック信号の周波数は出力１８６上で供給されるクロック信号の周波数より低いのが好ましい。
【００２９】
減損し得るエネルギ源によって生成された電圧をモニタし、減損し得るエネルギ源の充電状態が所定のしきい値以下に低下したときに指示を与えるために、正入力１２および負入力１４は減損し得るエネルギ源の出力ターミナルに接続されている。レジスタ１８、２４、３０、３６および４２は分圧器を形成している。分圧器は、正入力１２と負入力１４との間の電圧に比例してタップ電圧を生成する。第１のタップ電圧はレジスタ１８の第２の端子２０で生成され、第１のモニタ段階６６のモニタシステム７４の演算増幅器７６の反転入力に供給される。モニタシステム７４は、従来技術において公知であるヒステリシス比較器を形成している。演算増幅器７６の反転入力に供給されるタップ電圧の大きさは、演算増幅器７６の非反転入力におけるしきい値電圧と比較される。正入力１２および負入力１４に接続された減損し得るエネルギ源の充電状態の値が減少する場合のような、モニタシステム７４に供給されるタップ電圧がモニタシステム７４に供給されるしきい値電圧より高いときに、モニタシステム７４の出力は論理値０に対応する電圧になるであろう。モニタシステム７４に供給されるタップ電圧がモニタシステム７４に供給されるしきい値電圧より低いときに、モニタシステム７４の出力は論理値１に対応する電圧になるであろう。
【００３０】
モニタシステム７４によって生成された出力はシフトレジスタ８２の入力８０に供給される。シフトレジスタ８２は、それぞれが高位から低位への結合順位を有する複数の記憶場所を含んでいることが好ましい。クロック入力８４で受信したクロック信号に応答して、シフトレジスタ８２は最高位の記憶場所の内容を破棄し、各記憶場所の内容を次高位の記憶場所へと順次移動させ、入力８０で供給された論理値を最下位の記憶場所に記憶する。シフトレジスタ８２が八つのそのような記憶場所を含むことが好ましい。各々のそのような記憶場所の内容はそれぞれ出力８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅ、８６ｆ、８６ｇおよび８６ｈに供給される。シフトレジスタ８２の八つの記憶場所の内容の合計に対応する電圧が第１のモニタ段階６６の出力９０に供給される。
【００３１】
従って、第１のモニタ段階６６は、レジスタ１８の第２の端子２０における電圧を対応しきい値電圧と比較し、結果を生成する。クロックシステム１７８からのクロック信号に応答して、第１のモニタ段階６６は八つの先行比較の結果を記憶する。これらの比較の結果が合計され、該合計に対応する電圧が出力９０に供給される。
【００３２】
同様な方法で、第２のモニタ段階６８は、レジスタ２４の第２の端子２６におけるタップ電圧を対応するしきい値電圧と比較し、結果を生成する。クロックシステム１７８からのクロック信号に応答して、第２のモニタ段階６８は八つの先行比較の結果を記憶する。これらの記憶結果が合計され、該合計に対応する電圧が出力１１０に供給される。
【００３３】
同様な方法で、第３のモニタ段階７０は、レジスタ３０の第２の端子３２におけるタップ電圧を対応するしきい値電圧と比較し、結果を生成する。クロックシステム１７８からのクロック信号に応答して、第３のモニタ段階７０は八つの先行比較結果を記憶する。これらの記憶結果が合計され、該合計に対応する電圧が出力１３０に供給される。
【００３４】
上記に説明したように、クロックシステム１７８の出力１８６、１８８および１９０で、それぞれ第１のモニタ段階６６、第２のモニタ段階６８および第３のモニタ段階７０に供給されたクロック信号が、異なる周波数を有するのが好ましい。第１のモニタ段階６６に供給されたクロック信号が、第２のモニタ段階６８に供給されたクロック信号より高い周波数を有し、第２のモニタ段階６８に供給されたクロック信号が第３のモニタ段階７０に供給されたクロック信号より高い周波数を有することが好ましい。従って、対応する最高の電圧の大きさを有するタップ電圧を最低の電圧の大きさを有するしきい値電圧と比較する第１のモニタ段階６６は、最も高い頻度で比較の結果を記憶する。同様に、対応する最低の電圧の大きさを有するタップ電圧を最高の電圧の大きさを有するしきい値電圧と比較する第３のモニタ段階７０は、最も低い頻度で比較の結果を記憶する。
【００３５】
バッテリの放電サイクルの間に、バッテリの電圧は、バッテリの充電状態が所定の放電率で低下するにつれ低下する。同様に、所定の充電状態条件に対して放電率が増大するにつれ電圧は低下する。各段階は、バッテリの電圧を異なる率で異なるしきい値電圧と比較する。比較的低いバッテリ電圧は、放電率が高いか、またはバッテリの充電状態が低いかの二つの条件に起因すると考えられる。これらの条件のどちらも、バッテリの充電状態が所定の充電状態しきい値を充分下回るレベルに低下する前にバッテリモニタが指示を与えるためには、低しきい値電圧による段階についてのサンプリング速度が比較的速いことを必要とする。反対に、比較的高いバッテリ電圧は、バッテリの充電状態が高いか、または放電率が低いかを示している。これら二つの条件は、高しきい値による段階についてのサンプリング速度が比較的遅いことを必要とする。この第２のシナリオにおいては、バッテリの充電状態が所定の充電状態しきい値以下に低下する前に低充電状態条件を識別するための充分な時間がある。しきい値電圧と記憶率とを適切に選択することにより、放電条件を高レベルの精度で変動させるために所定の充電状態を正しく識別することが可能になる。
【００３６】
図面に示されている本発明の実施例は、第１のモニタ段階６６と、第２のモニタ段階６８と、第３のモニタ段階７０との三つのモニタ段階を含んでいる。当業者には本発明から逸脱しなければ、異なる数のモニタ段階の使用が可能であることが理解されるであろう。必要とされる段階と数は、充電状態インジケータ１０に接続されたバッテリが使用されるアプリケーションによる。広範な電流範囲を有する、即ち、使用中の電流が０から１５０アンペアの範囲であるアプリケーション、またはバッテリが供給する電流が大きく変動する、即ち、使用中の電流の変動が０〜７５から２５〜１００アンペアに変動するアプリケーションにおいては、さらに多くのモニタ段階が必要とされよう。さらに、充電状態インジケータは、充電状態インジケータの正確度を高めることが望ましいアプリケーションにおいてはさらに多くの段階を必要とするであろう。
【００３７】
クロックシステム１７８によって供給されるクロック周波数および各タップ電圧に対応する所定のしきい値電圧は、充電状態インジケータ１０が接続されるバッテリの既知の特性に基づいて選択される。周波数およびしきい値電圧もまた、充電状態インジケータ１０が０％〜１００％の範囲の所定のレベルの充電状態で、且つ所定の充電状態レベルについて５％帯域のようなレベルの精度で充電状態の指示を与えるように選択されることが好ましい。
【００３８】
比較器システム１３４は、第１のモニタ段階６６、第２のモニタ段階６８および第３のモニタ段階７０の共通出力１３２で生成された累積ステータスをモニタする。累積ステータスは演算増幅器１３８の非反転入力に供給される。規準ノード６４上の規準電圧は演算増幅器１３８の反転入力に供給される。累積ステータスの電圧の大きさがノード６４における規準電圧の電圧の大きさより小さいときには、演算増幅器１３８の出力は論理値０に対応する。この論理０という値は、充電状態インジケータが低充電状態条件を検出していないことを示している。累積ステータスの電圧の大きさが規準電圧より大きいときには、演算増幅器１３８の出力は論理値１に対応する値を有するであろう。この論理１という値は、充電状態インジケータ１０が低充電状態の指示を検出したことを示している。
【００３９】
再充電モニタシステム１６８は、レジスタ３６の第２の端子３８で生成された再充電タップ電圧をモニタする。再充電タップ電圧は演算増幅器１７２の非反転入力に供給される。規準電圧は、規準ノード６４上で演算増幅器１７２の非反転入力に供給される。再充電タップ電圧が規準ノード６４上で供給された規準電圧より大きい電圧の大きさを有しているときに、演算増幅器１７２の出力は論理値１を有する。再充電タップ電圧が規準電圧より小さい電圧の大きさを有しているときに、演算増幅器１７２の出力は論理値０を有する。演算増幅器１７２の出力における論理１という値は、正入力１２と負入力１４との間で接続されている減損し得るエネルギ源が充電中であるか、または完全に充電されていることを示している。演算増幅器１７２の出力における論理０という値は、減損し得るエネルギ源が充電中ではないか、または完全には充電されていないことを示している。再充電モニタシステム１６８は、累積ステータスがもはや累積ステータスしきい値を超えなくなっているとき、および再充電タップ電圧が再充電しきい値以下に低下したときに、出力デバイス１６２が低充電状態の指示を出し続けるようにするために使用される。従って、演算増幅器１７２の出力は再充電信号を供給する。
【００４０】
本発明の重要な側面は、ラッチシステム１５４によって与えられる。ラッチシステム１５４は、比較器システム１３４および再充電モニタシステム１６８に応答して出力デバイス１６２を制御するための出力制御システムを形成している。ラッチシステム１５４の演算は真理値表（表Ｉ）に示されている。
【００４１】
表１
前の出力 充電 累積ステータス 次の出力
（１５６） （１７２） （１３８） （１５６）
０ ０ ０ ０
０ ０ １ １
０ １ ０ ０
０ １ １ １
１ ０ ０ １
１ ０ １ １
１ １ ０ ０
１ １ １ １
表Ｉからわかるように、次の出力、即ち、演算増幅器１５６の出力は、演算増幅器１５６の出力である前の出力、演算増幅器１７２の出力である再充電信号および演算増幅器１３８の出力である累積ステータスの関数である。次の出力が論理値０を有するときには、出力デバイス１６２は低充電状態の指示は出さない。同様に、次の出力が論理値１を有するときには、出力デバイス１６２は低充電状態の指示を出す。
【００４２】
従って、表Ｉを見てわかるように、次の出力の状態は概して累積ステータスの状態に従う。しかし、累積ステータスが０の場合には、バッテリがそのときは低充電状態を有していないことを示しており、充電出力が０である場合には、バッテリが再充電中ではないか、または完全に充電されてはいないことを示しており、前の出力が１であった場合には、低充電状態を示しており、次の出力が論理１のままでいる場合には、低充電状態であることを示している。従って、充電状態インジケータ１０は、減損し得るエネルギ源の出力電圧の短期変動には不感応にされている。一旦充電状態インジケータ１０が低充電状態を検出し、出力デバイス１６２から指示が与えられると、低充電状態はラッチシステム１５４によってラッチされる。ラッチシステム１５４は、演算増幅器１７２の出力である充電出力上の論理値１によってリセットされるだけである。
【００４３】
上記の説明から、本発明が、減損し得るエネルギ源によって生成された電圧をモニタし、減損し得るエネルギ源の充電状態が所定のしきい値以下に低下したときに指示を与えるための新規且つ改良型充電状態インジケータを提供することがわかるであろう。さらに、本発明の充電状態インジケータは、減損し得るエネルギ源が所定の設定点を充分上回るレベルに再充電されるまで低充電状態であるという指示を確実に与え続ける。
【００４４】
本発明の特定の実施例を示し且つ記載したが、修正も可能であり、従って、本発明の真実の精神および範囲内に含まれる全てのそうした変更および修正は請求の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を本発明の好ましい実施例に従ってハードウェアの形態で実行する方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１０ 充電状態インジケータ
１１ バッテリ
１３ 入力システム
６５ モニタシステム
６６、６８、７０ モニタ段階
７５、９５、１１５ 記憶システム
９０、１１０、１３０ 記憶システムの出力
１３２ 共通出力
１３４ 比較器システム
１５２ 出力システム

Claims (11)

1. バッテリ（１１）の充電状態が所定のしきい値レベル以下に低下したときに指示を与えるための充電状態インジケータ（１０）であって、
   バッテリ（１１）によって生成された電圧を読み取って、複数のタップ電圧を生成するための入力システム（１３）と、
   該入力システムに接続されていると共に共通出力（１３２）を有している複数のモニタ段階（６６、６８、７０）であって、該複数のモニタ段階の各々が、複数のタップ電圧の中の一つのタップ電圧を読み取って、該一つのタップ電圧が所定のしきい値以下に低下したときに結果を生成するためのモニタシステムと、各結果を記憶するために該モニタシステムに接続されており、累積ステータスを供給するための共通出力（１３２）に接続されている出力（９０、１１０、１３０）を有している記憶システム（７５、９５、１１５）とを含んでいる複数のモニタ段階（６６、６８、７０）と、
   共通出力（１３２）に接続されており、累積ステータスが所定の累積ステータスしきい値を超えたときに信号を発生するための比較器システム（１３４）と、比較器システム（１３４）に接続されており、前記信号に応答して指示を与えるための出力システム（１５２）とを備えたこと
   を特徴とする充電状態インジケータ。
2. 再充電モニタシステム（１６８）は、複数のタップ電圧の中の一つのタップ電圧をモニタするべく入力システム（１３）に接続されており、該複数のタップ電圧の中の一つのタップ電圧が再充電しきい値を超えたときに再充電信号を発生することを特徴とする請求項１に記載の充電状態インジケータ（１０）。
3. 出力制御システム（１５２）は、比較器システム（１３４）および再充電モニタシステム（１６８）に応答して、比較器システム（１３４）がもはや信号を発生していないときに出力デバイス（１６２）が指示を出し続けるようにすることによって出力デバイス（１６２）を制御すべく、比較器システム（１３４）と、出力デバイス（１６２）と、再充電モニタシステム（１６８）とに接続されていることを特徴とする請求項２に記載の充電状態インジケータ（１０）。
4. 前記記憶システムは、記憶場所と同数の複数の結果を記憶するための複数の記憶場所（７５、９５、１１５）を含んでおり、該複数の記憶場所の中の各記憶場所が最高位から最下位への結合順位を有しており、該記憶システムは、クロック信号（８４、１０４、１２４）に応答して、最高位の記憶場所の内容を破棄し、複数の記憶場所（７５、９５、１１５）の各記憶場所の内容を次高位の記憶場所へと順次移動させ、最下位の記憶場所にその結果を記憶させ、複数の記憶場所（７５、９５、１１５）の各記憶場所は、共通出力（１３２）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の充電状態インジケータ（１０）。
5. 記憶システム（７５、９５、１１５）はシフトレジスタ（８２、１０２、１２２）を含んでおり、複数のモニタ段階（６６、６８、７０）の各記憶システムがクロックシステム（１７８）によって生成された複数のクロック信号（８４、１０４、１２４）の異なるクロック信号に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の充電状態インジケータ（１０）。
6. 複数のモニタ段階（６６、６８、７０）の各モニタシステムは、しきい値生成システム（４６）によって生成された複数の所定しきい値の異なる所定しきい値に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の充電状態インジケータ（１０）。
7. 電圧を読み取り、複数のタップ電圧を生成する段階と、
   複数のタップ電圧の各タップ電圧を対応しきい値電圧と比較し、その対応しきい値電圧以下に低下しているタップ電圧の各々について結果を生成する段階と、
   該結果から累積ステータスを生成する段階と、
   累積ステータスが累積ステータスしきい値を超えたときに指示を与える段階とを備えたことを特徴とする、減損し得るエネルギ源（１１）によって生成された電圧をモニタし、減損し得るエネルギ源の充電状態が所定のしきい値以下に低下したときに指示を与える方法。
8. 定期的に結果を記憶し、該結果を統合して累積ステータスを生成する段階を備えたことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 結果の定期的記憶をクロックするためのクロック（１７８）を生成する段階を備えたことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 複数のタップ電圧の中の一つのタップ電圧をモニタし、複数のタップ電圧の中の該一つのタップ電圧が再充電しきい値を超えたときに再充電信号を発生する段階を備えたことを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 累積ステータスがもはや累積ステータスしきい値を超えずに且つ一つのタップ電圧が再充電しきい値を超えないときに、出力システム（１５２）が指示を出し続けるようにする段階を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の方法。

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