JP4799286B2 - センシング装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ａ／Ｄ変換ポートに与えられたアナログ電気量をデジタル変換してその内部に取り込むＡ／Ｄ変換機能を備えたマイクロプロセッサに、アナログ電気量を発生する複数の電気素子を接続して構成されるセンシング装置に関する。

近時、Ａ／Ｄ変換機能を備えたマイクロプロセッサ（ＩＣ）が開発されている。この種のマイクロプロセッサは、そのＡ／Ｄ変換ポートに与えられたアナログ電気量（電圧）をデジタル変換して内部に取り込むものであり、例えばサーミスタ（感温素子）を用いて検出される温度情報（アナログ電圧値）を入力して各種の制御を行う場合に用いられる。
具体的には図３に示すように二次電池ＢＡＴを構成する複数の電池セルの端子電圧Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３とその充放電電流Ｉを検出して上記二次電池ＢＡＴの充放電を制御するに際して、上記各電池セルの電池温度をサーミスタＴを用いてそれぞれ検出し、検出した温度情報を用いて充放電制御を実行する上での電池特性を補正したり、或いは二次電池ＢＡＴに対する保護回路を作動させることが行われる。このような充放電制御装置における主制御部として前述したマイクロプロセッサが用いられる。

尚、プリント回路基板に搭載された各種電子部品の温度を検出し、その検出温度に従って上記電子部品、例えば充放電制御用トランジスタや電流検出用抵抗の動作特性や、動作保証温度を監視することも行われる。

ところで複数のサーミスタ（感温素子）によりそれぞれ検出される温度情報（アナログ電圧値）を前述したマイクロプロセッサに入力する場合、一般的には図４に示すように複数のサーミスタ（感温素子）をマイクロプロセッサの複数のＡ／Ｄ変換ポートにそれぞれ接続している。具体的には２つのサーミスタＴ１,Ｔ２に固定抵抗Ｒ１,Ｒ２をそれぞれ直列に接続し、これらの各直列回路にアナログ回路Ａの出力ポートから出力される一定の直流電圧Ｖを印加することで各サーミスタＴ１,Ｔ２を駆動する。そして温度によって抵抗値が変化するサーミスタＴ１,Ｔ２と固定抵抗Ｒ１,Ｒ２とにより分圧された電圧（サーマスタの出力電圧）Ｖ１,Ｖ２を、フィルタ回路Ｆ１,Ｆ２を介してマイクロプロセッサＭの２つのＡ／Ｄ変換ポートにそれぞれ入力するようにしている。

しかしながらこのようにして複数のサーミスタＴによりそれぞれ検出される温度情報をマイクロプロセッサＭに取り込む場合、複数のサーミスタＴの数に応じて複数の固定抵抗Ｒやフィルタ回路Ｆをそれぞれ設けることが必要であり、しかもマイクロプロセッサＭのＡ／Ｄ変換ポートも増やすことが必要である。これ故、その構成が複雑化することが否めない。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数のサーミスタによりそれぞれ求められる温度情報のようなアナログ電気量（電圧）を、その構成の複雑化や部品点数の増大を招来することなく効果的にマイクロプロセッサに取り込むことのできる簡易な構成のセンシング装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係るセンシング装置は、例えば二次電池の充放電制御装置に組み込まれて上記二次電池の温度を検出して充放電制御に利用する用途に好適なものであって、基本的にはＡ／Ｄ変換ポートに与えられたアナログ電気量をデジタル変換してその内部に取り込むＡ／Ｄ変換機能を備えたマイクロプロセッサに、アナログ電気量を発生する複数の電気素子、例えばサーミスタを接続して構成される。

特に前記複数の電気素子を、前記マイクロプロセッサの内部スイッチにより選択的に接地される該マイクロプロセッサの複数のスイッチポートにそれぞれ接続し、上記内部スイッチの選択的な切り替えにより前記電気素子に発生したアナログ電気量（電圧）を前記マイクロプロセッサのＡ／Ｄ変換機能に選択的に取り込むように構成したことを特徴としている。

好ましくは前記複数の電気素子が、温度に応じて抵抗値が変化する感温素子（サーミスタ）である。

マイクロプロセッサにおける前記複数のスイッチポートが前記Ａ／Ｄ変換ポートを兼ねる場合には、一端に一定電圧が印加される固定抵抗の他端に上記複数の感温素子の一端をそれぞれ接続すると共に、これらの各感温素子の他端を前記複数のスイッチポートにそれぞれ個別に接続して構成される。

このように構成されたセンシング装置によれば、マイクロプロセッサの内部スイッチにより複数のスイッチポートを選択的に接地するだけで、複数の電気素子（感温素子；サーミスタ）の中の１つだけを駆動することができるので、その電気素子（感温素子；サーミスタ）に生じたアナログ電気量（電圧）をマイクロプロセッサのＡ／Ｄ変換機能に効果的に取り込むことができる。従って電気素子（感温素子；サーミスタ）の数に応じて固定抵抗やフィルタ回路を準備する必要がなくなり、部品点数の低減と回路構成の簡素化を図ることが可能となる。またマイクロプロセッサにおけるＡ／Ｄ変換ポートの数を減らして、その構成の簡素化を図ることが可能となる等の効果が奏せられる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るセンシング装置について、２つの感温素子（サーミスタ）Ｔ１,Ｔ２を用いて互いに異なる部位の温度をそれぞれ検出し、これらの温度情報（サーミスタに生じた電圧値）をマイクロプロセッサＭに取り込む場合を例に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示すもので、Ｔ１,Ｔ２はアナログ電気量を発生する電気素子としてのサーミスタである。これらの２つのサーミスタＴ１,Ｔ２は、その一端を共通に接続し、アナログ回路Ａから出力される一定の電圧（例えば電源電圧）Ｖを上記共通接続点（各サーミスタＴ１,Ｔ２の一端側）に固定抵抗Ｒを介して印加されて駆動されるように構成される。また上記各サーミスタＴ１,Ｔ２の共通接続された一端側は、フィルタ回路Ｆを介してマイクロプロセッサＭのＡ／Ｄ変換ポートＰadcに接続される。更に前記各サーミスタＴ１,Ｔ２の他端は、マイクロプロセッサＭの２つのスイッチポートＰsw１,Ｐsw２にそれぞれ接続される。

マイクロプロセッサＭのＡ／Ｄ変換ポートＰadcは、該Ａ／Ｄ変換ポートＰadcに印加されたアナログ電圧をデジタル変換してその内部に取り込むＡ／Ｄ変換機能を備えたものである。またマイクロプロセッサＭの前述した２つのスイッチポートＰsw１,Ｐsw２は、内部スイッチＳＷ１,ＳＷ２によってこれらのスイッチポートＰsw１,Ｐsw２を選択的に接地する機能を備えたものである。

尚、マイクロプロセッサＭは、予めプログラムされたソフトウェアに従って各種の処理データに対する演算・比較処理を実行し、その処理結果を出力することで、例えば二次電池に対する充放電制御を実行する演算処理部（図示せず）を主体とするものである。特にこのマイクロプロセッサＭは、前述したＡ／Ｄ変換ポートＰadcから入力された情報を取り込むＡ／Ｄ変換機能に加えて、前記内部スイッチＳＷ１,ＳＷ２を選択的にオン・オフする機能を備えて構成される。

かくしてこのような構成されたセンシング装置によれば、アナログ回路Ａの出力ポートから一定の電圧Ｖを出力して２つのサーミスタＴ１,Ｔ２を駆動する際、一方の内部スイッチＳＷ１を導通（オン）させてスイッチポートＰsw１を接地し、他方の内部スイッチＳＷ２を遮断（オフ）させてスイッチポートＰsw２を開放すると、一方のサーミスタＴ１にだけ電流が流れる。この結果、一方のサーミスタＴ１と固定抵抗Ｒとによって前述した出力ポートから印加される電圧Ｖが分圧され、その分圧電圧（サーミスタＴ１の出力）がフィルタ回路Ｆを介してＡ／Ｄ変換ポートＰadcに入力される。また逆に他方の内部スイッチＳＷ２を導通（オン）させてスイッチポートＰsw２を接地し、一方の内部スイッチＳＷ１を遮断（オフ）させてスイッチポートＰsw１を開放すると、他方のサーミスタＴ２にだけ電流が流れる。そして他方のサーミスタＴ２と固定抵抗Ｒとによって前述した出力ポートから印加される電圧Ｖが分圧され、その分圧電圧（サーミスタＴ２の出力）がフィルタ回路Ｆを介してＡ／Ｄ変換ポートＰadcに入力される。

従ってマイクロプロセッサＭが１つのＡ／Ｄ変換ポートＰadcしか備えていない場合であっても、内部スイッチＳＷ１,ＳＷ２の選択的な切り替え制御だけで２つのサーミスタＴ１,Ｔ２の出力を選択的にマイクロプロセッサＭに取り込むことが可能となる。また２つのサーミスタＴ１,Ｔ２の一端側を共通に接続しているので、１つの固定抵抗Ｒと１つのフィルタ回路Ｆを用いるだけで、サーミスタＴ１,Ｔ２の選択的な駆動と、その出力の取り込みを行うことができるので、構成部品点数の削減とその構成の簡素化を図ることができる。

尚、３つ以上のサーミスタＴ１,Ｔ２〜Ｔｎを用いる場合には、その数に応じたスイッチポートＰsw１,Ｐsw２〜Ｐswｎを準備しておけば良く、個々にＡ／Ｄ変換機能を備えた複数のＡ／Ｄ変換ポートＰadcを備えたマイクロプロセッサＭを実現する場合よりも、遙かにその構成の簡素化を図ることができる。従って製造コストの低減を図る上でも非常に好適である。

図２はマイクロプロセッサＭが備える複数のスイッチポートＰswがそれぞれＡ／Ｄ変換ポートＰadcを兼ねた構成である場合の、本発明の第２の実施形態を示している。ちなみにこれらのスイッチポートＰswは、これらの各スイッチポートＰswにそれぞれ接続された内部スイッチＳＷを選択的にオン・オフすることで、複数のスイッチポートＰswの１つをマイクロプロセッサＭが備えたＡ／Ｄ変換機能の入力ラインを選択接続するマルチプレクサとしての機能を備えたものである。

このような構成のマイクロプロセッサＭを用いる場合には、１つの固定抵抗Ｒに、その一端側を共通接続した２つのサーミスタＴ１,Ｔ２の他端をマイクロプロセッサＭの上述したスイッチポートＰsw１,Ｐsw２にそれぞれ接続し、これらのスイッチポートＰsw１,Ｐsw２間にフィルタとしてのコンデンサＣを接続する。そしてアナログ回路Ａの出力ポートから固定抵抗Ｒを介して前記サーミスタＴ１,Ｔ２に電圧を印加するようにする。

このように構成されたセンシング装置によれば、一方の内部スイッチＳＷ１を導通（オン）させてスイッチポートＰsw１を接地し、他方の内部スイッチＳＷ２を遮断（オフ）させてスイッチポートＰsw２を開放すると、一方のサーミスタＴ１にだけ電流が流れる。そして一方のサーミスタＴ１と固定抵抗Ｒとによって前述した出力ポートから印加される電圧Ｖが分圧される。しかしスイッチポートＰsw１は上述したように接地されているので、該スイッチポートＰsw１にはサーミスタＴ１に発生した電圧が加わることがなく、固定抵抗ＲとサーミスタＴ１とにより分圧された電圧（サーミスタＴ１の出力）は、他方のサーミスタＴ２とコンデンサＣとにより構成されるフィルタ回路Ｆを介して他方のスイッチポートＰsw２に加わる。この結果、スイッチポートＰsw２を介してサーミスタＴ１の出力電圧がマイクロプロセッサＭに取り込まれることになる。

逆に他方の内部スイッチＳＷ２を導通（オン）させてスイッチポートＰsw２を接地し、一方の内部スイッチＳＷ１を遮断（オフ）させてスイッチポートＰsw１を開放すると、他方のサーミスタＴ２にだけ電流が流れる。そしてこの場合には、固定抵抗ＲとサーミスタＴ２とにより分圧された電圧（サーミスタＴ２の出力）は、開放されたサーミスタＴ１とコンデンサＣとにより構成されるフィルタ回路Ｆを介して一方のスイッチポートＰsw１に加わり、マイクロプロセッサＭに取り込まれることになる。

従ってマイクロプロセッサＭが備える複数のスイッチポートＰswがそれぞれＡ／Ｄ変換ポートＰadcを兼ねる場合には、これらのスイッチポートＰswに接続された内部スイッチＳＷ１,ＳＷ２を選択的にオン・オフするだけで、２つのサーミスタＴ１,Ｔ２の出力を選択的にマイクロプロセッサＭに取り込むことが可能となる。またこの場合においても２つのサーミスタＴ１,Ｔ２の一端側を共通に接続しているので、１つの固定抵抗Ｒを用いるだけで良く、また開放した側のサーミスタＴとコンデンサＣとを用いてフィルタ回路Ｆを構成するので、更に構成部品点数の削減とその構成の簡素化を図ることができる。

尚、３つ以上のサーミスタＴ１,Ｔ２〜Ｔｎを用いる場合には、その数に応じたスイッチポートＰsw１,Ｐsw２〜Ｐswｎを準備しておけば良く、これらのスイッチポートＰsw１,Ｐsw２〜Ｐswｎにそれぞれ接続された内部スイッチＳＷの１つだけを接地し、残りの内部スイッチＳＷを開放した状態において、接地したスイッチポートＰswを除くスイッチポートＰswのいずれかから、接地したスイッチポートＰswに接続されたサーミスタＴの出力を取り込むようにすれば良い。しかしこの場合、マイクロプロセッサＭのポート数を削減できるものの、複数のスイッチポートＰswのそれぞれに対応するＡ／Ｄ変換機能が必要となるので、現実的には２つのサーミスタＴ１,Ｔ２を用いる場合に好適な構成であると言える。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。ここではアナログ電気量を発生する電気素子としてサーミスタを用いた例について示したが、他のセンシング素子の出力（アナログ電気量）をマイクロプロセッサに取り込む場合にも同様に適用することができる。また二次電池の充放電制御回路のみならず、種々の制御回路に適用可能なことは言うまでもない。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の第１の実施形態に係るセンシング装置の要部概略構成図。 本発明の第２の実施形態に係るセンシング装置の要部概略構成図。 センシング装置を組み込んだ二次電池の充放電制御装置の例を示す図。 従来のセンシング装置の要部概略構成図。

符号の説明

Ｔ サーミスタ（感温素子；電気素子）
Ｍ マイクロプロセッサ
Ｒ 固定抵抗
Ｆ フィルタ回路
Ｃ コンデンサ
Ａ アナログ回路
Ｐadc Ａ／Ｄ変換ポート
Ｐsw スイッチポート
ＳＷ 内部スイッチ

Claims (1)

1. Ａ／Ｄ変換ポートに与えられたアナログ電気量をデジタル変換してその内部に取り込むＡ／Ｄ変換機能を備えたマイクロプロセッサに、アナログ電気量を発生する複数の電気素子を接続して構成されるセンシング装置であって、
   前記複数の電気素子を、前記マイクロプロセッサの内部スイッチにより選択的に接地される該マイクロプロセッサの複数のスイッチポートにそれぞれ接続し、上記内部スイッチの選択的な切り替えにより前記電気素子に発生したアナログ電気量を前記マイクロプロセッサのＡ／Ｄ変換機能に取り込むようにし、
   前記複数の電気素子は、温度に応じて抵抗値が変化する感温素子であって、
   前記複数のスイッチポートが前記Ａ／Ｄ変換ポートを兼ねる場合には、一端に一定電圧が印加される固定抵抗の他端に上記複数の感温素子の一端をそれぞれ接続すると共に、これらの各感温素子の他端を前記複数のスイッチポートにそれぞれ個別に接続してなることを特徴とするセンシング装置。

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