JPS5923268A - 蓄電池監視装置 - 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】 本発明は蓄電池の残存容量をメータあるいはデジタルで
表示する蓄電池監視装置で、特に放電時、休止時いずれ
の場合でも蓄電池の残存容量を表示する機能を備えた蓄
電池監視装置に関するものである。

蓄電池の容量を監視する場合、最も一般的なものは電解
液比重を測定し、そして測定した電解液比重値より蓄電
池容量を推定する方法で、現在でもこの方法が一番正確
な方法とされている。

従来、このため電解液比重を電気的に計測し、電解液比
重値をそのまま、あるいは電解液比重値を容量に換算し
て表示する方法として、フロート等よりなるセンサーを
直接電解液に挿入し、フロートの変位を電気信号に変換
、増幅して電解液比重値あるいは容量として表示する方
法が考えられている。しかし、この方法はフロートの変
位を電気信号に変換するのが複雑で、また気温が上昇す
ると、溶存酸素が泡となってフロートの表面に付着し、
誤差の原因となったり、また温度換算などが必要で、さ
らに振動を受ける移動用蓄電池には不適当であるといっ
た問題がある。また電解液の屈折率を応用した方法も考
えられているが、この方法でもプリズムが汚れ、光源の
光量変化による誤差が大きく、また増幅装置等が必要で
、装置自体かなり複雑となるといった問題がある。この
ように従来考案されているいずれの方法をとっても多く
の問題が残されている。

本発明は上記した如き従来の問題点を解消した蓄電池監
視装置、即ち、蓄電池の開路電圧から一定電圧を差引い
た電圧を得るための蓄電池の両端に接続される回路と、
前記回路に逆流防止素子と高抵抗を並列接続したものを
介して並列に接続され且つ前記回路で得られた電圧で充
電される第一のコンデンサと前記第一のコンデンサに高
抵抗を介して並列に接続された第一のコンデンサと、前
記第二のコンデンサの電圧をインピーダンス変換するた
めの前記第二のコンデンサに接続されたオペアンプ等の
増幅装置と、前記増幅装置の出力に接続されたメータ等
の表示器を備える蓄電池監視装置を提供するものである
。

即ち、本発明は電気車用、電気自動車用等の蓄電池のよ
うに間歇放電される蓄電池においては休止時の開路電圧
（無負荷電圧）の安定したピーク部の電圧は蓄電池の容
量あるいは電解液比重値と理論的に比例の関係を持ち、
容量の低下あるいは電解液比重値の低下に従い前記ピー
ク部の電圧値も低下するといったことに着目し、この休
止時の開路電圧の安定したピーク部の電圧を第一のコン
デンサに記憶させ、この第一のコンデンサと並列に第二
のコンデンサを超高抵抗を介して接続することにより、
第二のコンデンサにも前記電圧を遅延して記憶させ、こ
の第二のコンデンサの電圧をオペアンプ等の増幅装置の
内部のインピーダンス等を通して放電させることにより
インピーダンス変換して仮想の放電カーブを作り、この
仮想の放電カーブをメータ等の表示器で表示することに
より蓄電池状態を表示するようにしたものである。

また蓄電池の放電時の電圧は、放電々流の大小によって
大巾に変化するので、この放電時の電圧によって容量等
を監視することができないが、前記した仮想の放電カー
ブにより蓄電池の放電時においても蓄電池の容量を監視
できるようにしたものである。さらに再度、休止状態に
なったときには、その休止時の開路電圧の安定したピー
ク部の電圧で前記第一、第二のコンデンサが再び充電さ
れて、仮想の放電カーブは補正されるようにし、できる
だけ正確に監視できる、ようにしたものである。

このように本発明蓄電池監視装置は、従来のように蓄電
池内に比重を測定するセンサーを挿入することもなく、
また従来のＡｈ計のように主回路に電流検出用のシャン
トを挿入することもなく、ただ蓄電池の端子に接続する
だけで蓄電池の容量しいては電解液比重値も監視できる
ようにしたものである。

以下、本発明蓄電池監視装置を図面に示す一実施例を用
いて具体的に説明する。

第１図は本発明蓄電池監視装置の一実施例を示すもので
、（１）は被監視蓄電池（以下、単に蓄電池という）、
（２）は負荷、（３）は負荷投入スイッチである。（４
）は蓄電池（１）の開路電圧、即ち、蓄電池（１）に負
荷（２）が接続されていないときの蓄電池電圧から一定
電圧を差引いた電圧を得るための回路で、蓄電池（１）
の両端に接続される。該回路（４）としては種々の回路
構成のものが考えられるが、例えば定電圧ダイオードと
抵抗の直列回路により構成し、定電圧ダイオードで一定
電圧を差引き、残りの電圧を抵抗の両端から得るように
構成してもよい。また回路（４）を設けるのは、例えば
蓄電池（１）として２４セルのものを用いた場合、この
蓄電池の開路電圧の実使用での変化は約５１Ｖ〜４７Ｖ
と小さく、この電圧変化幅近辺で後述するメータ等の表
示器をフルスケールで動かすためである。（５）は回路
（４）で得られた電圧で充電される第一のコンデンサで
、該第一のコンデンサは例えばシリコンダイオード等の
逆流防止素子（６）と高抵抗（７）とを並列接続したも
のを介して回路（４）に並列に接続されている。

従って、第一のコンデンサ（５）は回路（４）で得られ
る蓄電池の開路電圧から一定電圧を差引いた残りの安定
したピーク部の電圧で充電され、蓄電池（１）の負荷（
２）接続による端子電圧の低下により回路（４）で得ら
れる電圧が前記第一のコンデンサ充電時の電圧より低下
した場合、第一のコンデンサ（５）に充電された電荷は
高抵抗（７）を通して放電する。（８）は第二のコンデ
ンサで、高抵抗（９）を介して第一のコンデンサ（５）
に並列に接続されている。該第二のコンデンサ（８）は
高抵抗（９）を通して接続されているため、長時間安定
状態では第一のコンデンサ（５）と同電位まで充電され
る。（１０）及び（１１）は蓄電池（１）の端子に負荷
（２）における回生制動あるいはチョッパ制御等で、無
負荷電圧より高い電圧が発生した場合のパルス電圧を吸
収するフィルター回路を構成するコンデンサおよび抵抗
である。（１２）はオペアンプ等を応用した増幅装置で
第二のコンデンサ（８）に接続されている。（１３）は
増幅装置（１２）に接続されたメータである、メータ（
１３）としては指針表示方式のもの或いはＬＥＤ等によ
るデジタル表示方式のものを用いる。

かかる本発明実施例において、本装置を蓄電池（１）の
両端子Ａ、Ｂに接続すると、蓄電池（１）が２４セルの
場合で且つ完全に充電されていると約５１．５Ｖの電圧
が得られる。この無負荷の電圧は完全充電時５１．５Ｖ
、完全放電時約４７■と約４〜５Ｖ程度の小さな変化し
かない。この小さな変化を正確に検出するため、回路（
４）で一定電圧を差し引き、りの電圧、即ち本回路のＣ
、Ｄ間の電圧でフィルター用の抵抗（１１）、コンデン
サ（１０）を通して第一のコンデンサ（５）は充電され
る。第一のコンデンサ（５）の充電は、Ｃ、Ｄ間の電圧
が例えば第一のコンデンサ（５）の電圧よりも上昇した
場合に逆流防止素子（６）を通して急速に行なわれる。

一方、Ｃ、Ｄ間の電圧が例えば第一のコンデンサ（５）
の電圧よりも低下すると、第一のコンデンサ（５）に充
電された電荷は高抵抗（７）を通して放電する。このよ
うに第一のコンデンサ（５）は常に回復電圧でピーク値
充電されるため、ほゞ蓄電池（１）の開路電圧に近似し
た電圧値を示す。第二のコンデンサ（８）は高抵抗（９
）を介して接続されているため、長時間安定状態では第
一のコンデンサ（５）と同電位となる。つまり第二のコ
ンデンサ（８）も約蓄電池（１）の開路電圧値を示す。

蓄電池（１）の放電時、Ｃ、Ｄ間の電圧が低下すると、
第二のコンデンサ（８）は高抵抗（９）、（１１）を通
して放電すると同時に、増幅装置（１２）の内部インピ
ーダンスを通し放電し、第二のコンデンサ（８）の電圧
も蓄電池（１）の開路電圧の低下に比例して低下する。

よって、増幅装置（１２）の出力も第二のコンデンサ（
８）の電圧に比例した電流が得られ、この電流によりメ
ータ（１３）を動作させば、第二のコンデンサ（８）の
電圧に比例した指示がメータ（１３）に得られる。よっ
て第二のコンデンサ（８）放電を蓄電池（１）の放電に
近似するように調整すれば、メータ（１３）には蓄電池
（１）の放電状態に近似した値が得られる。

前記した如き放電により発生した第二のコンデンサ（８
）の損失電圧は、次回蓄電池（１）の放電がたとえば長
時間休止した時、この時の開路電圧により再度充電され
補正される。

また蓄電池（１）の充電時、Ｃ、Ｄ間の電圧上昇により
第一のコンデンサ（５）の電圧は急激に上昇するが、第
二のコンデンサ（８）の電圧は高抵抗（９）が設けられ
ているため、急激に上昇せず、また抵抗（９）の抵抗値
を調整しておくことによりほゞ充電の進行速度と同等の
速度で第二のコンデンサ（８）は充電することができる
ため、増幅装置の出力は充電、放電、放置のいかなる状
態においても蓄電池（１）の開路電圧に近似したものと
なる。

なお、蓄電池（１）の開路電圧は、Ｅ＝０．８４＋ＳＧ
（電解液比重値）の近似式で表わされるように、電解液
比重および容量と比例の関係があり、第二のコンデンサ
（８）の電圧を検出することは蓄電池（１）の容量ある
いは電解液比重を検出することになる。

また本実施例では、表示に必要な蓄電池の容量範囲をメ
ータ（１３）においてフルケースで表示するので読み取
りが容易であり、従って、蓄電池（１）の状態を正確に
監視することができる。

このように本発明実施例においては、本装置を蓄電池（
１）に接続するだけで、蓄電池（１）の放電状態（残存
容量）を検出でき、回路（４）と増幅装置（１２）の温
度係数をゼロに設定すると、回路（４）より得られる電
圧変化は蓄電池（１）そのものの特性を示すため、メー
タ（１３）に表示される値は蓄電池（１）の温度補正を
した値が得られる。この他、本装置は消費電力が数ｍＡ
で、放電中、放置中いずれの場合でも正確に表示できる
大きな特長を持つ。

以上述べた如く本発明蓄電池監視装置は、従来のように
蓄電池内に比重を測定するセンサーを挿入することもな
く、また従来のＡｈ計のように主回路にシャントを挿入
することもなく、ただ蓄電池の端子に接続するだけで蓄
電池の容量しいては電解液比重値を蓄電池の放置中、放
電中、充電中でも正確に監視することができるといった
すぐれた利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明監視装置の一実施例を示す回路図である
。 （１）・・・被監視蓄電池、（２）・・・負荷、（４）
・・・蓄電池の回路電圧から一定電圧を差引いた残りの
電圧を得るための回路、（５）・・・第一のコンデンサ
、（６）・・・逆流防止素子、（７）・・・高抵抗、（
８）・・・第二のコンデンサ、（９）・・・高抵抗、（
１２）・・・増幅装置、（１３）・・・メータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蓄電池の開路電圧から一定電圧を差引いた電圧を得るた
   めの蓄電池の両端に接続される回路と、前記回路に逆流
   防止素子と高抵抗を並列接続したものを介して並列に接
   続され且つ前記回路で得られた電圧で充電される第一の
   コンデンサと、前記第一のコンデンサに高抵抗を介して
   並列に接続された第二のコンデンサと、前記第二のコン
   デンサの電圧をインピーダンス変換するための前記第二
   のコンデンサに接続されたオペアンプ等の増幅装置と前
   記増幅装置の出力に接続されたメータ等の表示器を備え
   る蓄電池監視装置。