JPH0741479U - 電池残量監視回路 - Google Patents
電池残量監視回路Info
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- JPH0741479U JPH0741479U JP6978593U JP6978593U JPH0741479U JP H0741479 U JPH0741479 U JP H0741479U JP 6978593 U JP6978593 U JP 6978593U JP 6978593 U JP6978593 U JP 6978593U JP H0741479 U JPH0741479 U JP H0741479U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】外気温等の影響を受けず、異なった電圧の電池
でも、その残量を正確に計ることができる電池残量監視
回路を提供する。 【構成】回路において、C1>C2,R1=R3,R2
=R41+R42で、可変抵抗R5によって変動電圧gは基
準電圧fよりも若干高く設定されている。基準電圧fが
変動電圧gより大きくなった時に、コンパレータ1は異
常検出信号hを出力するよう構成されている。先ず、電
池2の容量が十分で内部インピーダンスrが小さい時
は、負荷3が急に重くなっても変動電圧gはあまり下が
らず、基準電圧fより小さくならない。しかし、電池2
の容量が少なく内部インピーダンスrが大きくなると、
負荷3の過重で電池電圧eが降下すると共に変動電圧g
も降下し、C1 >C2 のために電圧降下が遅れる基準電
圧fより瞬間的に小さくなる。そのため、コンパレータ
1より警報が出力される。
でも、その残量を正確に計ることができる電池残量監視
回路を提供する。 【構成】回路において、C1>C2,R1=R3,R2
=R41+R42で、可変抵抗R5によって変動電圧gは基
準電圧fよりも若干高く設定されている。基準電圧fが
変動電圧gより大きくなった時に、コンパレータ1は異
常検出信号hを出力するよう構成されている。先ず、電
池2の容量が十分で内部インピーダンスrが小さい時
は、負荷3が急に重くなっても変動電圧gはあまり下が
らず、基準電圧fより小さくならない。しかし、電池2
の容量が少なく内部インピーダンスrが大きくなると、
負荷3の過重で電池電圧eが降下すると共に変動電圧g
も降下し、C1 >C2 のために電圧降下が遅れる基準電
圧fより瞬間的に小さくなる。そのため、コンパレータ
1より警報が出力される。
Description
【0001】
本考案は、電子機器の電源としての電池の容量を監視する回路に関するもので ある。
【0002】
従来から多く用いられている電池残量監視回路は、現在の電池電圧またはその 分圧を、定電圧ダイオード等によって一定の電位に保った基準電圧と比較して、 それが基準電圧以下になったときに検出信号を出力し、電池容量の残りが少ない ことを知らせるように構成されているものである。これは、電池容量が少なくな ると電池電圧が低下する、という性質を利用しているものである。
【0003】
しかし、上記のような回路では、電池容量が少なくなった場合に限らず、例え ば、容量が十分残っているにも関わらず、たまたま外気温が低くなって電池内部 の化学反応が緩やかになり電圧が低下してしまった場合にも、誤って検出信号を 出力する恐れがあった。また、電子機器はそれに使用する電池の種類や個数によ って供給電圧は異なるので、その供給電圧ごとに基準電圧を調節して設定する必 要があった。
【0004】 本考案は、上記の課題にかんがみて提案されたもので、電池の種類や個数によ る電池電圧の違いや、外気温等の影響による電圧の変動に関わらず、使用されて いる電池の容量が残り少ないことを正確に検出することができる電池残量監視回 路を提供することを目的とするものである。
【0005】
上記課題を解決するため、請求項1の電池残量監視回路においては、監視対象 の電池電圧の変動を時間的に遅延させて遅延基準信号として出力する第1の遅延 検出手段と、前記電池電圧の変動を前記第1の遅延検出手段より短い時間遅延さ せて遅延変動信号として出力する第2の遅延検出手段と、前記遅延基準信号と遅 延変動信号とを比較して、所定値以上の偏差が生じたときに異常検出信号を出力 する比較手段と、を備えるという手段を講じた。
【0006】 本考案において、偏差とは遅延基準信号と遅延変動信号の定常状態の電位差の 値からどの程度ずれているかを、相対的に示す数値のことである。なお、第2の 遅延検出手段の遅延時間は0を含むものとする。
【0007】 また、請求項2の電池残量監視回路においては、監視対象の電池電圧の変動を 所定の時定数で平均化して平均基準信号として出力する第1の平均検出手段と、 前記電池電圧の変動を前記第1の平均検出手段より小さい時定数で平均化して平 均変動信号として出力する第2の平均検出手段と、前記平均基準信号と平均変動 信号とを比較して、所定値以上の偏差が生じたときに異常検出信号を出力する比 較手段と、を備えるという手段を講じた。
【0008】 本考案において、偏差とは平均基準信号と平均変動信号の定常状態の電位差の 値からどの程度ずれているかを、相対的に示す数値のことである。なお、第2の 平均検出手段の時定数は0を含むものとする。 また、電池とは、マンガン乾電池や銀電池等の一次電池はもちろん、鉛蓄電池 ,ニッケルカドミウム電池等の二次電池も含んでいる。
【0009】
請求項1の電池残量監視回路によれば、遅延変動信号の遅延時間は、遅延基準 信号の遅延時間より短く設定されている。ここで、電池電圧が変動すると、上記 2つの信号も変動する。しかし、2つの信号には遅延時間の差が設けられており 、遅延変動信号は遅延基準信号より常に速く変動するので、例えば、電池電圧が 降下すると、遅延変動信号は遅延基準信号より早く降下する。そのため、上記2 信号の電位差に偏差が生じる。
【0010】 電気的容量が減って内部インピーダンスが増大した電池においては、その出力 電流が急に変動すると、電池電圧は出力電流の増加分と内部インピーダンスとの 積だけ大きく急に変動するため、上記2信号の電位差に大きな偏差が生じる。そ の偏差が予め決められた所定値以上になると、比較手段が異常検出信号を出力す る。
【0011】 請求項2の電池残量監視回路によれば、平均変動信号の時定数は、平均基準信 号の時定数より小さく設定されている。ここで、電池電圧が変動すると、上記2 つの信号も変動する。しかし、2つの信号には時定数の差が設けられており、平 均変動信号は平均基準信号より常に速く変動するので、例えば、電池電圧が降下 すると平均変動信号は平均基準信号より速く降下する。そのため、上記2信号の 電位差に偏差が生じる。
【0012】 電気的容量が減って内部インピーダンスが増大した電池においては、その出力 電流が急に変動すると、平均変動信号は出力電流の増加分と内部インピーダンス との積だけ大きく急に変動し、それにつれて偏差はさらに大きくなる。その偏差 が予め決められた所定値以上になると、比較手段が異常検出信号を出力する。
【0013】
本考案の電池残量監視回路は、電池の容量が少なくなるとその内部インピーダ ンスが大きくなる性質を利用したものである。 以下に本考案を、実施例を示した図面に基づいて詳細に説明する。
【0014】 (実施例1) 図1は本考案にかかる電池残量監視回路の実施例1のブロック図,図2はその 動作のタイムチャートである。本実施例は、第2の遅延検出手段の遅延時間が0 の場合の例である。 図1において、aは電池電圧,bは遅延基準信号,cは遅延変動信号,dは異 常検出信号である。1aは遅延基準信号bと遅延変動信号cの差に応じた電圧を 出力するOPアンプ,1bはOPアンプ1aの入力の差の絶対値が所定電位差V m 以上になった時に異常検出信号dを出力する判別回路である。2は起電力がE で内部インピーダンスがrの電池である。3は変動する負荷,4は負荷3のため のスイッチである。5は電気信号の変動を時間的に遅延させるBBD(Bucket B rigade Device )である。6aは電池2への影響を,6bはBBD5への影響を 少なくするために設けた入力インピーダンスの高いバッファで、バッファ6bの 出力電圧(遅延基準信号b)は電池電圧aに比例している。7はその遅延基準信 号bの電圧にレベルを合わせるために、抵抗で構成された分圧回路で、電池2の 負荷にならないよう高抵抗で構成されている。所定電位差Vm の設定は判別回路 1bで行うことができる。なお、電池残量監視回路の消費電流は、負荷3の消費 電流に比べて十分小さいものとする。
【0015】 ここで、BBD5とバッファ6a,6bが第1の遅延検出手段に、OPアンプ 1aと判別回路1bが比較手段に、分圧回路7が第2の遅延検出手段に、所定電 位差が所定値に対応している。また、本実施例の定常状態では、遅延基準信号b と遅延変動信号cの電位差を0に設定してあり、2つの信号の電位差の大きさが 偏差に対応している。
【0016】 以上のように構成された電池残量監視回路について、以下その動作を図1と共 に図2によって説明する。 本考案の電池残量監視回路は、常時通電されている。電池電圧aは、起電力の 電圧Eから電池残量監視回路の消費電流と内部抵抗rによって起きる電圧降下分 を引いたものである。
【0017】 図2(A),(B)に示すように、遅延変動信号cは、分圧回路7によってタ イミングT1まで、遅延基準信号bと同レベルの電圧V0 に設定されているので 、この時の電位差は0であり、偏差は生じていない。
【0018】 先ず、電池2の容量が十分あって、内部インピーダンスrが小さい時の動作を 、図2(A)で説明する。 タイミングT1で、スイッチ4を入れると、負荷3に電流が流れる。負荷が急 に重くなって電池2の出力電流が増えても、内部インピーダンスrが小さいので 電池電圧aは少しダウンするだけである。この時、遅延変動信号cは遅延時間が 0なので、同時に電圧降下して電圧V1 になる。
【0019】 一方、遅延基準信号bはBBD5の作用によって、タイミングT1から所定の 遅延時間分遅れ、タイミングT2で電圧が降下する。そのため、タイミングT1 からタイミングT2まで、遅延基準信号bは遅延変動信号cより電位差(V0 − V1 )だけ高くなり、偏差が生じる。その時、OPアンプ1aからは電位差(V 0 −V1 )に応じた電圧が出力され、判別回路1bに入力されるが、電位差(V 0 −V1 )は所定電位差Vm 以下なので、異常検出信号dは出力されない。
【0020】 次に、電池2の容量が少なくなって、内部インピーダンスrが大きくなった時 の動作を、図2(B)で説明する。 タイミングT1で、スイッチ4を入れると、負荷3に電流が流れる。すると、 内部インピーダンスrが大きくなった電池2の電池電圧aは、負荷3の消費電流 による電圧降下によって大きくダウンする。同時に、遅延変動信号cは電圧V0 から電圧V2 まですぐ降下する。
【0021】 一方、遅延基準信号bは所定の遅延時間分遅れてタイミングT2で電圧が降下 するので、タイミングT1からタイミングT2まで、遅延基準信号bは遅延変動 信号cより電位差(V0 −V2 )だけ高くなり、偏差が生じる。その時、OPア ンプ1aからは電位差(V0 −V2 )に応じた電圧が出力され、判別回路1bに 入力される。この時、電位差(V0 −V2 )は所定電位差Vm 以上なので、図2 (C)の異常検出信号dが出力され、電池2の容量が少なくなってきたことを知 らせる。
【0022】 本実施例の電池残量監視回路において、スイッチ4が切られて消費電流が減り 電池電圧aが急上昇したときは、上記の例と逆に遅延変動信号cが遅延基準信号 bよりも高くなる。その電位差の絶対値が所定電位差Vm 以上になった時も、判 別回路1bが動作して異常検出信号dを出力する。
【0023】 本実施例においては、第1の遅延検出手段にBBD素子を用いて電池電圧の変 動を時間的に遅延させたが、リングバッファを用いてCPUで制御処理してもよ いし、サンプルアンドホールド回路を用いて変動前の電池電圧を一時保持させて 使ってもよい。また、本実施例においては、電池残量監視回路は常時ONの状態 であるが、負荷3への通電時より先に動作すればよいだけで、常時通電している 必要はない。
【0024】 また、OPアンプ1aと判別回路1bの代わりに、ウインドコンパレータを用 いてもよく、また、分圧回路7を調節して遅延変動信号cにバイアス電圧を与え たもとで、コンパレータを用いてもよい。
【0025】 (実施例2) 図3は本考案にかかる電池残量監視回路の実施例2の回路図,図4はそのタイ ムチャートである。 図3において、eは電池電圧,fは抵抗R2の両端に発生する基準電圧,gは 抵抗(R41+R42)と可変抵抗R5の両端に発生する変動電圧,hは異常検出信 号である。
【0026】 電池2,負荷3は実施例1と同様である。また、1は基準電圧fが変動電圧g より高くなった場合に異常検出信号hを出力するコンパレータである。4aは全 体の電源をオンオフするスイッチである。また、Aは抵抗R1,R2とコンデン サC1から構成されて基準電圧fを検出する基準電圧検出手段である。Bは抵抗 R3,R41,R42と可変抵抗R5 とコンデンサC2から構成されて変動電圧 gを検出する変動電圧検出手段で、可変抵抗R5で基準信号fとの定常状態にお ける所定電位差Vn を調節する。Cはコンパレータ1から出力された異常検出信 号hを出力状態に保持するホールド回路,Dはコンパレータ1の異常検出信号h の出力を受けて電池容量の警報をLEDで表示する表示回路である。
【0027】 ここでは、基準電圧fが平均基準信号に,変動電圧gが平均変動信号に,基準 電圧検出手段Aが第1の平均検出手段に,変動電圧検出手段Bが第2の平均検出 手段に,コンパレータ1が比較手段に対応している。また、本実施例の定常状態 では、基準電圧fと変動電圧gに予め電位差Vn を設定してあり、この所定電位 差Vn からの電位差の変動が偏差に対応している。
【0028】 本実施例の電池残量監視回路の基準電圧検出手段Aと変動電圧検出手段Bの各 回路定数は、負荷3の消費電流の最大値と最小値との割合やその他の条件によっ て最終的に決定されるが、その基本的条件は以下のとおりである。 R1 =R3 ,R2 =R41+R42 (なお、R1 :R2 =R3 :(R41+R42)であればよい。) (各抵抗は電池2の負荷にならないように、ある程度大きくしておく。) ここで、R41≫R42 R5 >0 (所定電位差調整用可変抵抗) C1 >C2 なお、コンデンサC2 はなくても動作するが、なくすると電池残量監視回路の 動作が過敏になって、誤作動が増えるおそれがある。
【0029】 以上のように構成された電池残量監視回路について、以下その動作を図3と共 に、変動電圧gと基準電圧fを表した図4を使って説明する。 本実施例の電池残量監視回路の各回路定数が設定された後、定常状態における 変動電圧gと基準電圧fとの電位差Vn を、可変抵抗R5 で調整する。
【0030】 先ず、タイミングT3でスイッチ4aを入れると、負荷3と電池残量監視回路 に電流が流れ、電池電圧eが表れる。基準電圧検出手段Aでは、電池電圧eが抵 抗R1 ,R2 で分圧されて基準電圧fが表れ、コンデンサC1 を充電すると同時 に、コンパレータ1に入力される。同様に、変動電圧検出手段Bでも抵抗(R41 +R42)と可変抵抗R5の両端に変動電圧gが表れ、コンデンサC2 が充電され ると同時に、コンパレータ1のもう一方に入力される。基準電圧fと変動電圧g の2つの電圧の上昇する様子は、図4(A),(B)に示したとおりである。コ ンデンサC2 はコンデンサC1 より容量が小さいので、変動電圧gの上昇の度合 いは基準電圧fより急である。
【0031】 タイミングT3からタイミングT4までは、変動電圧gは常に基準電圧fより 大きいので、コンパレータ1から異常検出信号hは出力されない。また、定常状 態に達した変動電圧gの大きさは電圧V3である。この定常状態の時の基準電圧 fと変動電圧gの差の電圧が所定電位差Vn で、現在、偏差は生じていない。
【0032】 先ず、電池2の容量が十分あって、内部インピーダンスrが低い時の動作を図 4の(A)を使って説明する。 タイミングT4で、負荷3が急に重くなると電池2の出力電流が増えるため、 電池電圧eが少し下がる。そのため、変動電圧gも電圧V4まで下がり、その降 下の度合いにより偏差が生じる。しかし、内部インピーダンスrは小さいので、 変動電圧gの電圧降下は小さく、タイミングT5で変動電圧gが電圧V4まで下 がった状態でも、基準電圧fより小さくなることはない。よって、コンパレータ 1から異常検出信号hが出力されることはなく、表示回路Dも動作しない。
【0033】 次に、電池2の容量が少なくなって、内部インピーダンスrが大きくなってい る時の動作を、図4(B)を使って説明する。 タイミングT4で、負荷が急に重くなって電池2の出力電流が増えると、今度 は内部インピーダンスrが大きくなっているため電池電圧eは大きく低下し、そ のため基準電圧fと変動電圧gも大きく降下する。しかし、C1 >C2 より、降 下の度合いは変動電圧gの方が早く、基準電圧fはコンデンサC2 の放電によっ て電圧の降下が遅れる。そのため、タイミングT5で変動電圧gが基準電圧fよ り小さくなり、図4(C)のように異常検出信号hが出力され、表示回路Dが動 作する。この状態における偏差は、所定電位差Vn 以上になったことになる。
【0034】 タイミングT5で異常検出信号hが一旦出力されると、ホールド回路Cのトラ ンジスタがその信号によってONし、抵抗R42と抵抗R5 が短絡されるので、変 動電圧gは強制的にV5より低い状態にされて、基準電圧fより小さいままにな る。そのため異常検出信号hは出たままで、表示回路9のLEDが点灯し続ける 。ホールド回路Cがない場合、変動電圧gは破線で示したように、最終的に電圧 V5となる。
【0035】 表示回路9の警報に従って、一度スイッチ4を切ると、それによって出力され ていた異常検出信号hはキャンセルされ、本回路はリセットされた状態になる。 2次電池を充電するか、あるいは新しい乾電池を入れても、表示回路9のLED は消灯したままで、上記の動作を繰り返す。
【0036】 実施例2において、異常検出信号hをそのままCPUに入力し処理すると、ホ ールド回路Cは必要でなくなる。 また、コンパレータ1の代わりにOPアンプと判別回路を用いて、2信号の差 を検出、増幅して、所定電位差を基に判別し、異常検出信号hを出力させてもよ い。その場合、定常状態において基準電圧fと変動電圧gの電位差が0になるよ う変動電圧検出手段Bの抵抗で調節する。
【0037】 本実施例の電池残量監視回路を常時電池に接続させた状態にすると、消費電流 の変動が小さい機器においても良好に動作する。即ち、無負荷の状態から負荷の かかった状態にした時の電池電圧の急降下や、長時間の消費が続いた後に負荷を 0にした(スイッチを切った)時の電池電圧の急上昇の変化を、2つの信号電圧 の偏差で検出するのである。
【0038】
【考案の効果】 本考案の電池残量監視回路においては、監視対象の電池の容量の残りを、遅延 時間の差を持たせた遅延基準信号と遅延変動信号の偏差、または、時定数の差を 持たせた平均基準信号と平均変動信号の偏差によって判断するので、電池の種類 や個数による電池電圧の違いによって動作点の設定を変える必要がなく、しかも 外気温等の影響も受けないで、電池の容量を正確に監視することができ、適切な 電池の管理ができる。
【図1】本考案にかかる電池残量監視回路の実施例1の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図2】図1の電池残量監視回路のタイムチャートであ
る。
る。
【図3】本考案にかかる電池残量監視回路の実施例2の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図4】図3の電池残量監視回路のタイムチャートであ
る。
る。
a,e 電池電圧 b 遅延基準信号 c 遅延変動信号 d,h 異常検出信号 f 基準電圧(平均基準信号) g 変動電圧(平均変動信号) 1 コンパレータ(比較手段) 1a OPアンプ(比較手段) 1b 判別回路(比較手段) 2 電池 3 負荷 4,4a スイッチ 5 BBD(第1の遅延検出手段) 6a,6b バッファ(第1の遅延検出手段) 7 分圧回路(第2の遅延検出手段) A 基準電圧検出手段(第1の平均検出手段) B 変動電圧検出手段(第2の平均検出手段) Vm ,Vn 所定電位差(所定値)
Claims (2)
- 【請求項1】監視対象の電池電圧の変動を時間的に遅延
させて遅延基準信号として出力する第1の遅延検出手段
と、 前記電池電圧の変動を前記第1の遅延検出手段より短い
時間遅延させて遅延変動信号として出力する第2の遅延
検出手段と、 前記遅延基準信号と遅延変動信号とを比較して、所定値
以上の偏差が生じたときに異常検出信号を出力する比較
手段と、を備えたことを特徴とする電池残量監視回路。 - 【請求項2】監視対象の電池電圧の変動を所定の時定数
で平均化して平均基準信号として出力する第1の平均検
出手段と、 前記電池電圧の変動を前記第1の平均検出手段より小さ
い時定数で平均化して平均変動信号として出力する第2
の平均検出手段と、 前記平均基準信号と平均変動信号とを比較して、所定値
以上の偏差が生じたときに異常検出信号を出力する比較
手段と、を備えたことを特徴とする電池残量監視回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6978593U JPH0741479U (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 電池残量監視回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6978593U JPH0741479U (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 電池残量監視回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0741479U true JPH0741479U (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=13412769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6978593U Pending JPH0741479U (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 電池残量監視回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0741479U (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113785209A (zh) * | 2019-06-24 | 2021-12-10 | 三星Sdi株式会社 | 用于检测异常电池单体的方法 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP6978593U patent/JPH0741479U/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113785209A (zh) * | 2019-06-24 | 2021-12-10 | 三星Sdi株式会社 | 用于检测异常电池单体的方法 |
CN113785209B (zh) * | 2019-06-24 | 2024-03-15 | 三星Sdi株式会社 | 用于检测异常电池单体的方法 |
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