JP2001043904A - 電流モニター回路 - Google Patents
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 二次電池の充放電電流をモニターする電流モ
ニター回路に関し，高精度なモニターを実現しつつ，回
路規模の増大を抑えた回路を実現する。 【解決手段】 増幅部１６は，充放電電流によって生じ
る電流センス抵抗１４の電圧を，複数種類の増幅度で増
幅する。比較部１７は，増幅部１６の出力電圧と基準電
圧とを比較し，制御部１１はこの比較結果により各部へ
供給する基準電圧の制御，増幅部１６の増幅度の制御等
を行う。Ａ／Ｄ変換部１８は，増幅部１６の出力電圧を
Ａ／Ｄ変換し，数値変換部１９は，制御部１１の制御の
もとにＡ／Ｄ変換部１８で変換したデジタル値を，充放
電電流に相当した数値に変換する。過電流が検出された
場合には，スイッチ部１２を非導通状態にし，電池１３
と外部装置とを切り離す。
ニター回路に関し，高精度なモニターを実現しつつ，回
路規模の増大を抑えた回路を実現する。 【解決手段】 増幅部１６は，充放電電流によって生じ
る電流センス抵抗１４の電圧を，複数種類の増幅度で増
幅する。比較部１７は，増幅部１６の出力電圧と基準電
圧とを比較し，制御部１１はこの比較結果により各部へ
供給する基準電圧の制御，増幅部１６の増幅度の制御等
を行う。Ａ／Ｄ変換部１８は，増幅部１６の出力電圧を
Ａ／Ｄ変換し，数値変換部１９は，制御部１１の制御の
もとにＡ／Ｄ変換部１８で変換したデジタル値を，充放
電電流に相当した数値に変換する。過電流が検出された
場合には，スイッチ部１２を非導通状態にし，電池１３
と外部装置とを切り離す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，携帯情報端末に内
蔵される二次電池の充放電電流をモニターする電流モニ
ター回路に関するものである。
蔵される二次電池の充放電電流をモニターする電流モニ
ター回路に関するものである。
【０００２】近年，携帯情報端末においては，電源管理
のための規格整備に伴い，二次電池の高精度な残容量検
出が要求されている。このため，二次電池に流れる充放
電電流を高精度にモニターする必要がある。
のための規格整備に伴い，二次電池の高精度な残容量検
出が要求されている。このため，二次電池に流れる充放
電電流を高精度にモニターする必要がある。
【０００３】
【従来の技術】従来の二次電池を内蔵する携帯情報端末
においては，電池と直列に接続された電流センス用抵抗
や，充放電経路遮断用ＦＥＴ(Field Effect Transiste
r）のＯＮ抵抗に，充放電電流が流れた際に発生する電
圧を増幅し，アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換し，マ
イクロプロセッサ（ＭＰＵ）などで較正していた。
においては，電池と直列に接続された電流センス用抵抗
や，充放電経路遮断用ＦＥＴ(Field Effect Transiste
r）のＯＮ抵抗に，充放電電流が流れた際に発生する電
圧を増幅し，アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換し，マ
イクロプロセッサ（ＭＰＵ）などで較正していた。
【０００４】ところが，充放電電流のモニターに関し，
大充放電電流モニター用の増幅回路のみを用いた場合に
は，Ａ／Ｄ変換器の入力範囲や分解能の制限から小充放
電電流モニター時の精度が得られなかった。一方，大電
流充電・大電流放電・小電流充放電モニター用など，そ
の用途別に増幅度の異なる増幅回路を用いて高精度を実
現しようとした場合には，回路規模が増大していた。
大充放電電流モニター用の増幅回路のみを用いた場合に
は，Ａ／Ｄ変換器の入力範囲や分解能の制限から小充放
電電流モニター時の精度が得られなかった。一方，大電
流充電・大電流放電・小電流充放電モニター用など，そ
の用途別に増幅度の異なる増幅回路を用いて高精度を実
現しようとした場合には，回路規模が増大していた。
【０００５】図１６は，従来の電流モニター回路の例を
示す。図１６に示す電流モニター回路は，精度重視型の
ものである。動作は，以下のとおりである。
示す。図１６に示す電流モニター回路は，精度重視型の
ものである。動作は，以下のとおりである。
【０００６】電池３２に流れる電流Ｉにより，抵抗３３
（抵抗値Ｒ）の両端に±ＩＲの電圧Ｖ１が０Ｖを中心に
発生する。レベルシフタ３４は，電圧Ｖ１を後段の増幅
器３５〜３７で扱える電圧範囲（例えば２．５Ｖ中心）
に変換する。ただし，増幅器３５〜３７が±ＩＲの電圧
Ｖ１を扱える場合，レベルシフタ３４は設ける必要はな
い。
（抵抗値Ｒ）の両端に±ＩＲの電圧Ｖ１が０Ｖを中心に
発生する。レベルシフタ３４は，電圧Ｖ１を後段の増幅
器３５〜３７で扱える電圧範囲（例えば２．５Ｖ中心）
に変換する。ただし，増幅器３５〜３７が±ＩＲの電圧
Ｖ１を扱える場合，レベルシフタ３４は設ける必要はな
い。
【０００７】大電流充電用増幅器３５は，増幅度大の小
電流充放電用増幅器３７が出力範囲外のときに，充電電
流（に相当する電圧）を増幅度小で増幅する。また，大
電流放電用増幅器３６は，増幅度大の小電流充放電用増
幅器３７が出力範囲外のときに，放電電流（に相当する
電圧）を増幅度小で増幅する。小電流充放電用増幅器３
７は，大電流充電用増幅器３５および大電流放電用増幅
器３６の出力では電流モニター精度が得られない小さな
充放電電流（に相当する電圧）を増幅度大で増幅する。
電流充放電用増幅器３７が出力範囲外のときに，充電電
流（に相当する電圧）を増幅度小で増幅する。また，大
電流放電用増幅器３６は，増幅度大の小電流充放電用増
幅器３７が出力範囲外のときに，放電電流（に相当する
電圧）を増幅度小で増幅する。小電流充放電用増幅器３
７は，大電流充電用増幅器３５および大電流放電用増幅
器３６の出力では電流モニター精度が得られない小さな
充放電電流（に相当する電圧）を増幅度大で増幅する。
【０００８】過充電電流検出用比較器３８は，大電流充
電用増幅器３５の出力電圧と，過充電電流を表す閾値電
圧とを比較し，閾値以上（または以下）のときに過充電
電流と認識し，充電経路遮断スイッチ３１を非導通にす
る。
電用増幅器３５の出力電圧と，過充電電流を表す閾値電
圧とを比較し，閾値以上（または以下）のときに過充電
電流と認識し，充電経路遮断スイッチ３１を非導通にす
る。
【０００９】また，過放電電流検出用比較器３９は，大
電流放電用増幅器３６の出力電圧と，過放電電流を表す
閾値電圧とを比較し，閾値以下（または以上）のときに
過放電電流と認識し，放電経路遮断スイッチ３０を非導
通にする。
電流放電用増幅器３６の出力電圧と，過放電電流を表す
閾値電圧とを比較し，閾値以下（または以上）のときに
過放電電流と認識し，放電経路遮断スイッチ３０を非導
通にする。
【００１０】選択器４０は，各増幅器３５〜３７の出力
から，最適なモニター範囲を得られるものを選択し，Ａ
／Ｄ変換器４１に供給する。Ａ／Ｄ変換器４１は，選択
器４０の出力を受けて，アナログ（電圧）値をデジタル
値に変換する。マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４２は，
Ａ／Ｄ変換器４１の出力であるデジタル値に対し，モニ
ター誤差を補正したり，電池３２の残容量の計算をす
る。
から，最適なモニター範囲を得られるものを選択し，Ａ
／Ｄ変換器４１に供給する。Ａ／Ｄ変換器４１は，選択
器４０の出力を受けて，アナログ（電圧）値をデジタル
値に変換する。マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４２は，
Ａ／Ｄ変換器４１の出力であるデジタル値に対し，モニ
ター誤差を補正したり，電池３２の残容量の計算をす
る。
【００１１】図１７は，従来の他の電流モニター回路の
例を示す。図１７に示す電流モニター回路は，回路規模
重視型のものである。動作は，以下のとおりである。
例を示す。図１７に示す電流モニター回路は，回路規模
重視型のものである。動作は，以下のとおりである。
【００１２】電池５２に流れる電流Ｉにより，抵抗５３
（抵抗値Ｒ）の両端に±ＩＲの電圧Ｖ１が０Ｖを中心に
発生する。レベルシフタ５４は，電圧Ｖ１を後段の回路
で扱える電圧範囲（例えば２．５Ｖ中心）に変換する。
（抵抗値Ｒ）の両端に±ＩＲの電圧Ｖ１が０Ｖを中心に
発生する。レベルシフタ５４は，電圧Ｖ１を後段の回路
で扱える電圧範囲（例えば２．５Ｖ中心）に変換する。
【００１３】大電流充放電用増幅器５５は，充電電流
（に相当する電圧）を増幅度小で増幅する。過充電電流
検出用比較器５６は，大電流充放電用増幅器５５の出力
電圧と，過充電電流を表す閾値電圧とを比較し，閾値以
上（または以下）のときに過充電電流と認識し，充電経
路遮断スイッチ５１を非導通にする。また，過放電電流
検出用比較器５７は，大電流充放電用増幅器５５の出力
電圧と，過放電電流を表す閾値電圧とを比較し，閾値以
下（または以上）のときに過放電電流と認識し，放電経
路遮断スイッチ５０を非導通にする。
（に相当する電圧）を増幅度小で増幅する。過充電電流
検出用比較器５６は，大電流充放電用増幅器５５の出力
電圧と，過充電電流を表す閾値電圧とを比較し，閾値以
上（または以下）のときに過充電電流と認識し，充電経
路遮断スイッチ５１を非導通にする。また，過放電電流
検出用比較器５７は，大電流充放電用増幅器５５の出力
電圧と，過放電電流を表す閾値電圧とを比較し，閾値以
下（または以上）のときに過放電電流と認識し，放電経
路遮断スイッチ５０を非導通にする。
【００１４】Ａ／Ｄ変換器５８は，大電流充放電用増幅
器５５の出力を受けて，アナログ（電圧）値をデジタル
値に変換する。マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５９は，
Ａ／Ｄ変換器５８の出力であるデジタル値に対し，モニ
ター誤差を補正したり，電池５２の残容量の計算をす
る。
器５５の出力を受けて，アナログ（電圧）値をデジタル
値に変換する。マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５９は，
Ａ／Ｄ変換器５８の出力であるデジタル値に対し，モニ
ター誤差を補正したり，電池５２の残容量の計算をす
る。
【００１５】図１８は，図１６および図１７に示す回路
に用いられる増幅器の回路構成の例を示す。この回路
は，一般的なインスツルメンテーションアンプである。
に用いられる増幅器の回路構成の例を示す。この回路
は，一般的なインスツルメンテーションアンプである。
【００１６】図中のＡＭＰ101 〜ＡＭＰ103 はオペアン
プである。各抵抗の抵抗値には，Ｒ101 ＝Ｒ102 ，Ｒ10
4 ＝Ｒ105 ，Ｒ106 ＝Ｒ107 の関係がある。図１６また
は図１７に示すレベルシフタ３４，５４の出力をＶinと
すると，増幅器の出力Ｖoutは，次のような値になる。
プである。各抵抗の抵抗値には，Ｒ101 ＝Ｒ102 ，Ｒ10
4 ＝Ｒ105 ，Ｒ106 ＝Ｒ107 の関係がある。図１６また
は図１７に示すレベルシフタ３４，５４の出力をＶinと
すると，増幅器の出力Ｖoutは，次のような値になる。
【００１７】Ｖout ＝（Ｒ106 ／Ｒ104 ）×（１＋２Ｒ
101 ／Ｒ103 ）×Ｖin＋Ｖref ここで，レベルシフタ３４，５４の出力Ｖinの中心値
は，Ｖref とする。ただし，ＡＭＰ101 ，ＡＭＰ102 が
±数百ｍＶの入力を許す場合，レベルシフタ３４，５４
は不要である。
101 ／Ｒ103 ）×Ｖin＋Ｖref ここで，レベルシフタ３４，５４の出力Ｖinの中心値
は，Ｖref とする。ただし，ＡＭＰ101 ，ＡＭＰ102 が
±数百ｍＶの入力を許す場合，レベルシフタ３４，５４
は不要である。
【００１８】例えば，入力電圧Ｖin＝＋０．２〜−０．
２Ｖで，Ｒ101 〜Ｒ107 ＝１０ｋΩとすると，ＶinとＶ
out の関係は，図１９に示すようになる。すなわち， Ｖout ＝（Ｒ106 ／Ｒ104 ）×（１＋２Ｒ101 ／Ｒ103 ）×Ｖin＋Ｖref ＝10ｋΩ／10ｋΩ×（１＋２・10ｋΩ／10ｋΩ）×Ｖin＋Ｖref ＝３・Ｖin＋Ｖref レベルシフタありの場合，図１８のＶin＋をレベルシフ
タの出力，図１８のＶin−をＶref とすると，Ｖin＝Ｖ
ref −０．２Ｖのとき，Ｖout ＝Ｖref −０．６Ｖとな
り，Ｖin＝Ｖref ＋０．２Ｖのとき，Ｖout ＝Ｖref ＋
０．６Ｖとなる。
２Ｖで，Ｒ101 〜Ｒ107 ＝１０ｋΩとすると，ＶinとＶ
out の関係は，図１９に示すようになる。すなわち， Ｖout ＝（Ｒ106 ／Ｒ104 ）×（１＋２Ｒ101 ／Ｒ103 ）×Ｖin＋Ｖref ＝10ｋΩ／10ｋΩ×（１＋２・10ｋΩ／10ｋΩ）×Ｖin＋Ｖref ＝３・Ｖin＋Ｖref レベルシフタありの場合，図１８のＶin＋をレベルシフ
タの出力，図１８のＶin−をＶref とすると，Ｖin＝Ｖ
ref −０．２Ｖのとき，Ｖout ＝Ｖref −０．６Ｖとな
り，Ｖin＝Ｖref ＋０．２Ｖのとき，Ｖout ＝Ｖref ＋
０．６Ｖとなる。
【００１９】また，レベルシフタなしの場合，図１８の
Ｖin＋をセンス抵抗３３，５３の両端電圧とすると，Ｖ
in＝−０．２Ｖのとき，Ｖout ＝Ｖref −０．６Ｖとな
り，Ｖin＝＋０．２Ｖのとき，Ｖout ＝Ｖref ＋０．６
Ｖとなる。
Ｖin＋をセンス抵抗３３，５３の両端電圧とすると，Ｖ
in＝−０．２Ｖのとき，Ｖout ＝Ｖref −０．６Ｖとな
り，Ｖin＝＋０．２Ｖのとき，Ｖout ＝Ｖref ＋０．６
Ｖとなる。
【００２０】電流モニター回路において複数の増幅器が
必要な場合，図１８に示す構成の回路を必要数並列に接
続して使用する。
必要な場合，図１８に示す構成の回路を必要数並列に接
続して使用する。
【００２１】図２０は，図１６および図１７に示す回路
に用いられる比較器の回路構成の例を示す。この回路
は，コンパレータＣＭＰ101 を用いた一般的な電圧比較
器である。
に用いられる比較器の回路構成の例を示す。この回路
は，コンパレータＣＭＰ101 を用いた一般的な電圧比較
器である。
【００２２】この比較器の出力Ｖout は，増幅器出力Ｖ
inが基準電圧Ｖref より大のときＨ（Ｈｉｇｈ）にな
り，増幅器出力Ｖinが基準電圧Ｖref より小のときＬ
（Ｌｏｗ）になる。複数の比較器が必要な場合，この構
成の回路を必要数並列に接続して使用する。必要に応じ
てヒステリシスを持たせたものもある。
inが基準電圧Ｖref より大のときＨ（Ｈｉｇｈ）にな
り，増幅器出力Ｖinが基準電圧Ｖref より小のときＬ
（Ｌｏｗ）になる。複数の比較器が必要な場合，この構
成の回路を必要数並列に接続して使用する。必要に応じ
てヒステリシスを持たせたものもある。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】電流モニター回路を，
図１６に示す精度重視型で構成する場合，高精度な充放
電電流モニターが可能であるというメリットがあるが，
回路規模が大きくなるというデメリットがある。また，
図１７に示す回路規模重視型で構成する場合，回路規模
が小さいというメリットがあるが，充放電電流モニター
精度が低いというデメリットがある。
図１６に示す精度重視型で構成する場合，高精度な充放
電電流モニターが可能であるというメリットがあるが，
回路規模が大きくなるというデメリットがある。また，
図１７に示す回路規模重視型で構成する場合，回路規模
が小さいというメリットがあるが，充放電電流モニター
精度が低いというデメリットがある。
【００２４】すなわち，従来の電流モニター回路では，
回路規模の増大を抑えようとすると，電流モニター精度
が得られず，その結果，電池の残容量値に誤差が生じ
る。また，複数の増幅度の異なる増幅回路を用いた場合
には，回路規模の増大から高コストになるといった問題
を生じていた。
回路規模の増大を抑えようとすると，電流モニター精度
が得られず，その結果，電池の残容量値に誤差が生じ
る。また，複数の増幅度の異なる増幅回路を用いた場合
には，回路規模の増大から高コストになるといった問題
を生じていた。
【００２５】本発明は上記問題点の解決を図り，高精度
かつ低コストな二次電池の充放電電流モニター回路を提
供することを目的とする。
かつ低コストな二次電池の充放電電流モニター回路を提
供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段を，図１に示す本発明の構成例に従って説明す
る。
の手段を，図１に示す本発明の構成例に従って説明す
る。
【００２７】図１に示す回路は，充放電可能な電池１３
の電流をモニターする回路である。電流センス抵抗１４
は，電池１３に直列に接続される。レベルシフト部１５
は，電流センス抵抗１４に充放電電流が流れることで発
生する電圧Ｖ１のＤＣレベルを，後段の増幅部１６の動
作範囲内にシフトする。増幅部１６が，電圧Ｖ１を入力
電圧として扱える場合には，レベルシフト部１５は不要
である。
の電流をモニターする回路である。電流センス抵抗１４
は，電池１３に直列に接続される。レベルシフト部１５
は，電流センス抵抗１４に充放電電流が流れることで発
生する電圧Ｖ１のＤＣレベルを，後段の増幅部１６の動
作範囲内にシフトする。増幅部１６が，電圧Ｖ１を入力
電圧として扱える場合には，レベルシフト部１５は不要
である。
【００２８】増幅部１６は，レベルシフト部１５から供
給される電圧または電圧Ｖ１を，複数種類の増幅度で増
幅する機能を持つ。比較部１７は，増幅部１６から供給
される電圧と基準電圧とを比較する。Ａ／Ｄ変換部１８
は，増幅部１６から供給される電圧をアナログ値からデ
ジタル値に変換する。数値変換部１９は，Ａ／Ｄ変換部
１８で変換したデジタル値を，充放電電流に相当した数
値に変換する。
給される電圧または電圧Ｖ１を，複数種類の増幅度で増
幅する機能を持つ。比較部１７は，増幅部１６から供給
される電圧と基準電圧とを比較する。Ａ／Ｄ変換部１８
は，増幅部１６から供給される電圧をアナログ値からデ
ジタル値に変換する。数値変換部１９は，Ａ／Ｄ変換部
１８で変換したデジタル値を，充放電電流に相当した数
値に変換する。
【００２９】基準電圧生成部１０は，増幅部１６，比較
部１７等で用いる所定の基準電圧を生成する回路であ
る。制御部１１は，各部へ供給する基準電圧の制御，増
幅部１６の増幅度の制御，数値変換部１９でＡ／Ｄ変換
部１８の出力電圧を充放電電流に相当した数値に変換す
る制御を行う。
部１７等で用いる所定の基準電圧を生成する回路であ
る。制御部１１は，各部へ供給する基準電圧の制御，増
幅部１６の増幅度の制御，数値変換部１９でＡ／Ｄ変換
部１８の出力電圧を充放電電流に相当した数値に変換す
る制御を行う。
【００３０】増幅部１６の出力電圧を，比較部１７で基
準電圧と比較する。その結果によって，制御部１１は増
幅部１６の増幅度を変える。これにより，精度重視型の
電流モニター回路を，従来よりも小さい回路規模で実現
することができる。
準電圧と比較する。その結果によって，制御部１１は増
幅部１６の増幅度を変える。これにより，精度重視型の
電流モニター回路を，従来よりも小さい回路規模で実現
することができる。
【００３１】例えば，制御部１１は，小充電電流，小放
電電流，大充電電流，大放電電流，過充電電流，過放電
電流を，必要に応じて切り替えてモニターできるよう
に，増幅部１６，比較部１７，数値変換部１９を制御す
る。
電電流，大充電電流，大放電電流，過充電電流，過放電
電流を，必要に応じて切り替えてモニターできるよう
に，増幅部１６，比較部１７，数値変換部１９を制御す
る。
【００３２】基準電圧生成部１０で生成する基準電圧
は，小さな充放電電流モニター時に増幅部１６で使用す
る基準電圧と，比較部１７で充電または放電検出用に使
用する基準電圧とで共用する。また，Ａ／Ｄ変換部１８
に小充電電流，小放電電流，大充電電流，大放電電流，
過充電電流または過放電電流のどれを入力するかの切り
替えと，大充電電流または大放電電流モニター時に増幅
部１６で使用する基準電圧とで，同じ基準電圧を用い
る。
は，小さな充放電電流モニター時に増幅部１６で使用す
る基準電圧と，比較部１７で充電または放電検出用に使
用する基準電圧とで共用する。また，Ａ／Ｄ変換部１８
に小充電電流，小放電電流，大充電電流，大放電電流，
過充電電流または過放電電流のどれを入力するかの切り
替えと，大充電電流または大放電電流モニター時に増幅
部１６で使用する基準電圧とで，同じ基準電圧を用い
る。
【００３３】基準電圧を各部で共用することにより，全
体の回路規模を小さくすることができる。
体の回路規模を小さくすることができる。
【００３４】スイッチ部１２は，電池１３の充放電経路
を導通または遮断するスイッチである。制御部１１は，
大充電電流または大放電電流モニター範囲を超えたこと
を比較部１７が検出すると，増幅部１６の増幅度を下げ
てさらに大電流をモニターできるように制御し，また，
予め決められた過充放電電流が流れたことを比較部１７
で検出すると，スイッチ部１２の充電経路または放電経
路を遮断し，予め決められた過充放電電流が流れなくな
ったことを比較部１７で検出すると，スイッチ部１２の
遮断している充電経路または放電経路を導通させるよう
に制御する。
を導通または遮断するスイッチである。制御部１１は，
大充電電流または大放電電流モニター範囲を超えたこと
を比較部１７が検出すると，増幅部１６の増幅度を下げ
てさらに大電流をモニターできるように制御し，また，
予め決められた過充放電電流が流れたことを比較部１７
で検出すると，スイッチ部１２の充電経路または放電経
路を遮断し，予め決められた過充放電電流が流れなくな
ったことを比較部１７で検出すると，スイッチ部１２の
遮断している充電経路または放電経路を導通させるよう
に制御する。
【００３５】これにより，増幅部１６で小電流の充放電
を精度よく検出するとともに，過充電電流や過放電電流
を検出したときに，スイッチ部１２によって電池１３を
保護することができる。
を精度よく検出するとともに，過充電電流や過放電電流
を検出したときに，スイッチ部１２によって電池１３を
保護することができる。
【００３６】チャタリング除去部２０は，比較部１７の
入力電圧変動が緩やかでかつ閾値近傍である場合に，比
較部１７の出力に発生するチャタリングを除去する回路
である。このチャタリング除去部２０は，動作周波数を
決定するクロックと，比較部１７の比較出力とを入力信
号に持ち，１クロック周期前の比較部１７の出力の状態
を保持し，保持している値と現在の比較部１７出力の状
態を比較し，その比較した結果が，等しい場合には計数
を開始し，異なる場合には計数をクリアし，計数値が所
定の値に達した場合にのみ比較部１７の出力をチャタリ
ング除去部２０の出力に反映する。
入力電圧変動が緩やかでかつ閾値近傍である場合に，比
較部１７の出力に発生するチャタリングを除去する回路
である。このチャタリング除去部２０は，動作周波数を
決定するクロックと，比較部１７の比較出力とを入力信
号に持ち，１クロック周期前の比較部１７の出力の状態
を保持し，保持している値と現在の比較部１７出力の状
態を比較し，その比較した結果が，等しい場合には計数
を開始し，異なる場合には計数をクリアし，計数値が所
定の値に達した場合にのみ比較部１７の出力をチャタリ
ング除去部２０の出力に反映する。
【００３７】または，チャタリング除去部２０は，動作
周波数を決定するクロックと，比較部１７の比較出力と
を入力信号に持ち，一度出力が変化すると，再度入力信
号である比較部１７の出力に変化があるまで計数動作を
しないようにラッチ動作をし，入力信号である比較部１
７の出力に変化があった後に，ラッチ動作を解除し，そ
の後は，１クロック前と現在との比較部１７の出力の状
態を比較し，等しい場合には計数を開始し，異なる場合
には計数をクリアし，計数値が所定の値に達した場合に
のみ比較部１７出力をチャタリング除去部２０の出力に
反映する。
周波数を決定するクロックと，比較部１７の比較出力と
を入力信号に持ち，一度出力が変化すると，再度入力信
号である比較部１７の出力に変化があるまで計数動作を
しないようにラッチ動作をし，入力信号である比較部１
７の出力に変化があった後に，ラッチ動作を解除し，そ
の後は，１クロック前と現在との比較部１７の出力の状
態を比較し，等しい場合には計数を開始し，異なる場合
には計数をクリアし，計数値が所定の値に達した場合に
のみ比較部１７出力をチャタリング除去部２０の出力に
反映する。
【００３８】このチャタリング除去部２０は，クロック
周波数または計数の閾値を設定する設定部（図示省略）
を持つ。クロック周波数または計数の閾値を変えること
で，無効期間の設定変更が可能であり，容易に調整する
ことができる。
周波数または計数の閾値を設定する設定部（図示省略）
を持つ。クロック周波数または計数の閾値を変えること
で，無効期間の設定変更が可能であり，容易に調整する
ことができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下，図１に示す各部の実施の形
態について，図面を参照して説明する。
態について，図面を参照して説明する。
【００４０】図２は，図１に示す回路の概略動作フロー
を示す。この例では，増幅部１６は，小充放電電流のモ
ニター用と，大充放電電流のモニター用の２種類の増幅
度の切り替えが可能に構成されているものとする。図２
に示す点線の上部と下部とで，増幅度が異なる。小充放
電電流を観測するときの状態を，小充放電電流モニター
モードといい，大充放電電流を観測するときの状態を，
大充電電流モニターモードまたは大放電電流モニターモ
ードという。
を示す。この例では，増幅部１６は，小充放電電流のモ
ニター用と，大充放電電流のモニター用の２種類の増幅
度の切り替えが可能に構成されているものとする。図２
に示す点線の上部と下部とで，増幅度が異なる。小充放
電電流を観測するときの状態を，小充放電電流モニター
モードといい，大充放電電流を観測するときの状態を，
大充電電流モニターモードまたは大放電電流モニターモ
ードという。
【００４１】最初，小充放電電流モニターモードの状態
であったとする（図２のＳ１）。充電の場合（Ｓ２），
小充電電流をモニターし，電流値が小充電電流モニター
範囲外の値になった場合（Ｓ３）には，Ｓ５の大充電電
流モニターモードへ移る。また，放電の場合（Ｓ２），
小放電電流をモニターし，電流値が小放電電流モニター
範囲外の値になった場合（Ｓ４）には，Ｓ１０の大放電
電流モニターモードへ移る。
であったとする（図２のＳ１）。充電の場合（Ｓ２），
小充電電流をモニターし，電流値が小充電電流モニター
範囲外の値になった場合（Ｓ３）には，Ｓ５の大充電電
流モニターモードへ移る。また，放電の場合（Ｓ２），
小放電電流をモニターし，電流値が小放電電流モニター
範囲外の値になった場合（Ｓ４）には，Ｓ１０の大放電
電流モニターモードへ移る。
【００４２】大充電電流モニターモード（Ｓ５）では，
大充電電流をモニターし，電流値が大充電電流モニター
範囲内でない値になった場合（Ｓ６）には，小充電電流
モニターモードへ移る。大充電電流モニター範囲内であ
れば，さらに過充電電流状態かどうかをチェックし（Ｓ
７），過充電電流状態でない場合には，図１に示すスイ
ッチ部１２の充電経路を導通状態のままとする（Ｓ
８）。一方，過充電電流状態である場合には，スイッチ
部１２により充電経路を遮断し（Ｓ９），電池１３を過
充電電流から保護する。
大充電電流をモニターし，電流値が大充電電流モニター
範囲内でない値になった場合（Ｓ６）には，小充電電流
モニターモードへ移る。大充電電流モニター範囲内であ
れば，さらに過充電電流状態かどうかをチェックし（Ｓ
７），過充電電流状態でない場合には，図１に示すスイ
ッチ部１２の充電経路を導通状態のままとする（Ｓ
８）。一方，過充電電流状態である場合には，スイッチ
部１２により充電経路を遮断し（Ｓ９），電池１３を過
充電電流から保護する。
【００４３】また，大放電電流モニターモード（Ｓ１
０）では，大放電電流をモニターし，電流値が大放電電
流モニター範囲内でない値になった場合（Ｓ１１）に
は，小放電電流モニターモードへ移る。大放電電流モニ
ター範囲内であれば，さらに過放電電流状態かどうかを
チェックし（Ｓ１２），過放電電流状態でない場合に
は，図１に示すスイッチ部１２の放電経路を導通状態の
ままとする（Ｓ１３）。一方，過放電電流状態である場
合には，スイッチ部１２により放電経路を遮断し（Ｓ１
４），電池１３を過放電電流から保護する。
０）では，大放電電流をモニターし，電流値が大放電電
流モニター範囲内でない値になった場合（Ｓ１１）に
は，小放電電流モニターモードへ移る。大放電電流モニ
ター範囲内であれば，さらに過放電電流状態かどうかを
チェックし（Ｓ１２），過放電電流状態でない場合に
は，図１に示すスイッチ部１２の放電経路を導通状態の
ままとする（Ｓ１３）。一方，過放電電流状態である場
合には，スイッチ部１２により放電経路を遮断し（Ｓ１
４），電池１３を過放電電流から保護する。
【００４４】図１に示す回路において，Ａ／Ｄ変換部１
８の入力電圧範囲を１〜４Ｖとする。また，電流センス
抵抗１４の抵抗値を４０ｍΩとする。本回路による充放
電電流モニター範囲を，充電１０Ａ〜放電１０Ａの範囲
とすると，電流センス抵抗１４の両端電圧Ｖ１は，充電
時１０Ａのときの−４００ｍＶから放電時１０Ａのとき
の＋４００ｍＶまでの範囲となる。なお，ここで説明す
る抵抗値等のパラメータは，説明を簡単にするために挙
げた例であり，もちろん本発明はこれらの値に限られる
わけではない。
８の入力電圧範囲を１〜４Ｖとする。また，電流センス
抵抗１４の抵抗値を４０ｍΩとする。本回路による充放
電電流モニター範囲を，充電１０Ａ〜放電１０Ａの範囲
とすると，電流センス抵抗１４の両端電圧Ｖ１は，充電
時１０Ａのときの−４００ｍＶから放電時１０Ａのとき
の＋４００ｍＶまでの範囲となる。なお，ここで説明す
る抵抗値等のパラメータは，説明を簡単にするために挙
げた例であり，もちろん本発明はこれらの値に限られる
わけではない。
【００４５】図３は，図１に示すレベルシフト部１５の
構成例を示す。図中，Ｒ１，Ｒ２は抵抗，ＡＭＰ１はオ
ペアンプである。レベルシフト部１５の入力Ａ１は，電
流センス抵抗１４の電池１３側ではない方の端子に現れ
る電圧である。ここで，例えば，抵抗Ｒ１＝Ｒ２＝１０
ｋΩ，基準電圧Ｖref1＝１．２５Ｖとし，前述のよう
に，充放電電流モニター範囲が充電１０Ａ〜放電１０Ａ
の範囲で，電流センス抵抗１４の抵抗値が４０ｍΩであ
るとすると，Ａ１には充電１０Ａ時に−４００ｍＶ，放
電１０Ａ時に＋４００ｍＶの範囲の電圧が現れる。この
とき，レベルシフト部１５の出力Ｖout1は，充電時には
２．５Ｖより大きい値，放電時には２．５Ｖより小さい
値であり，充電１０Ａのときの２．９Ｖから放電１０Ａ
のときの２．１Ｖまでの範囲の値となる。
構成例を示す。図中，Ｒ１，Ｒ２は抵抗，ＡＭＰ１はオ
ペアンプである。レベルシフト部１５の入力Ａ１は，電
流センス抵抗１４の電池１３側ではない方の端子に現れ
る電圧である。ここで，例えば，抵抗Ｒ１＝Ｒ２＝１０
ｋΩ，基準電圧Ｖref1＝１．２５Ｖとし，前述のよう
に，充放電電流モニター範囲が充電１０Ａ〜放電１０Ａ
の範囲で，電流センス抵抗１４の抵抗値が４０ｍΩであ
るとすると，Ａ１には充電１０Ａ時に−４００ｍＶ，放
電１０Ａ時に＋４００ｍＶの範囲の電圧が現れる。この
とき，レベルシフト部１５の出力Ｖout1は，充電時には
２．５Ｖより大きい値，放電時には２．５Ｖより小さい
値であり，充電１０Ａのときの２．９Ｖから放電１０Ａ
のときの２．１Ｖまでの範囲の値となる。
【００４６】図４は，図１に示す増幅部１６の構成例を
示す。図中，ＡＭＰ２〜ＡＭＰ５はオペアンプ，Ｒ３〜
Ｒ１３は抵抗，ＩＮＶ２はインバータ，ＳＷ１１，ＳＷ
１２はトランジスタ等によって構成されるスイッチを表
す。図４に示すように，インスツルメンテーションアン
プの一部を並列に設け，小充放電電流モニター用と大充
放電電流モニター用に，異なる増幅度を持たせている。
増幅部１６の出力Ｖout11 は，後述する比較部１７の出
力Ｖout7により，スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２で切り替
える方法をとっている。
示す。図中，ＡＭＰ２〜ＡＭＰ５はオペアンプ，Ｒ３〜
Ｒ１３は抵抗，ＩＮＶ２はインバータ，ＳＷ１１，ＳＷ
１２はトランジスタ等によって構成されるスイッチを表
す。図４に示すように，インスツルメンテーションアン
プの一部を並列に設け，小充放電電流モニター用と大充
放電電流モニター用に，異なる増幅度を持たせている。
増幅部１６の出力Ｖout11 は，後述する比較部１７の出
力Ｖout7により，スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２で切り替
える方法をとっている。
【００４７】例えば，図４に示す抵抗Ｒ３〜Ｒ１３の抵
抗値を，以下のように定める。
抗値を，以下のように定める。
【００４８】 Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５＝Ｒ６＝Ｒ７＝Ｒ１０＝Ｒ１１＝１０ｋΩ Ｒ８＝Ｒ９＝５０ｋΩ Ｒ１２＝Ｒ１３＝１２．５ｋΩ また，基準電圧Ｖref2を，２．５Ｖとする。このとき，
オペアンプＡＭＰ２およびＡＭＰ３絡みの増幅度は３
倍，オペアンプＡＭＰ４絡みの増幅度は５倍，オペアン
プＡＭＰ５絡みの増幅度は１．２５倍，であり，小充放
電電流モニター用の増幅部１６の出力Ｖout2は， Ｖout2＝４Ｖ（充電２．５Ａ時）〜１Ｖ（放電２．５Ａ
時）， 大充放電電流モニター用の増幅部１６の出力Ｖout3は， Ｖout3＝４Ｖ（充電１０Ａ時）〜１Ｖ（放電１０Ａ
時）， となる。
オペアンプＡＭＰ２およびＡＭＰ３絡みの増幅度は３
倍，オペアンプＡＭＰ４絡みの増幅度は５倍，オペアン
プＡＭＰ５絡みの増幅度は１．２５倍，であり，小充放
電電流モニター用の増幅部１６の出力Ｖout2は， Ｖout2＝４Ｖ（充電２．５Ａ時）〜１Ｖ（放電２．５Ａ
時）， 大充放電電流モニター用の増幅部１６の出力Ｖout3は， Ｖout3＝４Ｖ（充電１０Ａ時）〜１Ｖ（放電１０Ａ
時）， となる。
【００４９】図５は，図１に示す増幅部１６の別の構成
例を示す図であって，図４の回路に，過電流検出機能を
追加し，過充放電電流も測定することができる構成とし
たものである。すなわち，図４の増幅部に対して，図５
の増幅部では，過電流検出制御信号によって開閉するス
イッチＳＷ１４，ＳＷ１５と，これらのスイッチＳＷ１
４，ＳＷ１５を介して，抵抗Ｒ１２，Ｒ１３にそれぞれ
並列に接続される抵抗Ｒ１４，Ｒ１５が加えられてい
る。
例を示す図であって，図４の回路に，過電流検出機能を
追加し，過充放電電流も測定することができる構成とし
たものである。すなわち，図４の増幅部に対して，図５
の増幅部では，過電流検出制御信号によって開閉するス
イッチＳＷ１４，ＳＷ１５と，これらのスイッチＳＷ１
４，ＳＷ１５を介して，抵抗Ｒ１２，Ｒ１３にそれぞれ
並列に接続される抵抗Ｒ１４，Ｒ１５が加えられてい
る。
【００５０】通常の大充放電電流モニター時には，スイ
ッチＳＷ１４，ＳＷ１５は非導通状態にある。大充放電
電流モニター範囲外であると検出された場合，スイッチ
ＳＷ１４，ＳＷ１５は導通状態になり，抵抗Ｒ１２とＲ
１４，抵抗Ｒ１３とＲ１５は並列に接続される。この並
列接続による抵抗値は，元の抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の抵抗
値よりそれぞれ小さくなるため，スイッチＳＷ１４，Ｓ
Ｗ１５が導通状態のときのオペアンプＡＭＰ５絡みの増
幅度は，非導通状態のときの増幅度より小さくなり，大
充放電電流モニター時よりも大きな電流，すなわち過電
流が検出できるようになる。
ッチＳＷ１４，ＳＷ１５は非導通状態にある。大充放電
電流モニター範囲外であると検出された場合，スイッチ
ＳＷ１４，ＳＷ１５は導通状態になり，抵抗Ｒ１２とＲ
１４，抵抗Ｒ１３とＲ１５は並列に接続される。この並
列接続による抵抗値は，元の抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の抵抗
値よりそれぞれ小さくなるため，スイッチＳＷ１４，Ｓ
Ｗ１５が導通状態のときのオペアンプＡＭＰ５絡みの増
幅度は，非導通状態のときの増幅度より小さくなり，大
充放電電流モニター時よりも大きな電流，すなわち過電
流が検出できるようになる。
【００５１】図６は，図１に示す比較部１７の構成例を
示す。比較部１７は，コンパレータＣＭＰ１〜ＣＭＰ３
を持つ。コンパレータＣＭＰ１は，増幅部１６の出力Ｖ
out2を，例えば２．５Ｖの基準電圧Ｖref2と比較し，比
較結果をＶout4として出力する。この出力Ｖout4は，充
電中であるか放電中であるかを示す充放電フラグであ
り，Ｈｉｇｈのとき充電中，Ｌｏｗのとき放電中である
ことを示す。
示す。比較部１７は，コンパレータＣＭＰ１〜ＣＭＰ３
を持つ。コンパレータＣＭＰ１は，増幅部１６の出力Ｖ
out2を，例えば２．５Ｖの基準電圧Ｖref2と比較し，比
較結果をＶout4として出力する。この出力Ｖout4は，充
電中であるか放電中であるかを示す充放電フラグであ
り，Ｈｉｇｈのとき充電中，Ｌｏｗのとき放電中である
ことを示す。
【００５２】コンパレータＣＭＰ２は，後述する制御部
１１の出力Ｖout5とＶout6とを比較し，図４および図５
に示すスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を開閉するための増
幅部出力切替え信号Ｖout7を出力する。
１１の出力Ｖout5とＶout6とを比較し，図４および図５
に示すスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を開閉するための増
幅部出力切替え信号Ｖout7を出力する。
【００５３】コンパレータＣＭＰ３は，後述する制御部
１１の出力Ｖout8とＶout9とを比較し，過電流アラーム
を発するための信号Ｖout10 を出力する。
１１の出力Ｖout8とＶout9とを比較し，過電流アラーム
を発するための信号Ｖout10 を出力する。
【００５４】図７は，図１に示す制御部１１の構成例を
示す。図中，ＳＷ３〜ＳＷ１０はスイッチ，ＩＮＶ１は
インバータ，ＡＮＤはアンド回路である。制御部１１
は，図７に示す回路により，スイッチＳＷ３〜ＳＷ１０
で比較部１７に対する出力Ｖout5，Ｖout6，Ｖout8，Ｖ
out9を切り替えたり，基準電圧Ｖref3を切り替えたりす
る。
示す。図中，ＳＷ３〜ＳＷ１０はスイッチ，ＩＮＶ１は
インバータ，ＡＮＤはアンド回路である。制御部１１
は，図７に示す回路により，スイッチＳＷ３〜ＳＷ１０
で比較部１７に対する出力Ｖout5，Ｖout6，Ｖout8，Ｖ
out9を切り替えたり，基準電圧Ｖref3を切り替えたりす
る。
【００５５】以下，比較部１７と制御部１１の動作例
を，図８に示す例に従って説明する。比較部１７への入
力となるＶout5およびＶout6は，図８（Ａ）のように決
定される。充電時には，充放電フラグＶout4がＨ（Ｈｉ
ｇｈ）であるため，スイッチＳＷ３はＯＮ，ＳＷ４はＯ
ＦＦ，ＳＷ５はＯＦＦ，ＳＷ６はＯＮとなる。したがっ
て，Ｖout5には，小充放電電流モニター用の増幅部出力
Ｖout2が出力され，Ｖout6には４．０Ｖが出力される。
一方，放電時には，充放電フラグＶout4がＬ（Ｌｏｗ）
であるため，スイッチＳＷ３はＯＦＦ，ＳＷ４はＯＮ，
ＳＷ５はＯＮ，ＳＷ６はＯＦＦとなり，Ｖout5には１．
０Ｖが出力され，Ｖout6には小充放電電流モニター用の
増幅部出力Ｖout2が出力される。
を，図８に示す例に従って説明する。比較部１７への入
力となるＶout5およびＶout6は，図８（Ａ）のように決
定される。充電時には，充放電フラグＶout4がＨ（Ｈｉ
ｇｈ）であるため，スイッチＳＷ３はＯＮ，ＳＷ４はＯ
ＦＦ，ＳＷ５はＯＦＦ，ＳＷ６はＯＮとなる。したがっ
て，Ｖout5には，小充放電電流モニター用の増幅部出力
Ｖout2が出力され，Ｖout6には４．０Ｖが出力される。
一方，放電時には，充放電フラグＶout4がＬ（Ｌｏｗ）
であるため，スイッチＳＷ３はＯＦＦ，ＳＷ４はＯＮ，
ＳＷ５はＯＮ，ＳＷ６はＯＦＦとなり，Ｖout5には１．
０Ｖが出力され，Ｖout6には小充放電電流モニター用の
増幅部出力Ｖout2が出力される。
【００５６】比較部１７が出力する増幅部出力切替え信
号のＶout7は，図８（Ｂ）に示すように決定される。小
充電時には，Ｖout5とＶout6の関係は，Ｖout2（＝Ｖou
t5）＜４．０Ｖ（＝Ｖout6) であるため，Ｖout7はＬと
なる。大充電時には，Ｖout5とＶout6の関係は，Ｖout2
（＝Ｖout5）＞４．０Ｖ（＝Ｖout6) であるため，Ｖou
t7はＨとなる。また，小放電時には，Ｖout5とＶout6の
関係は，１．０Ｖ（＝Ｖout5）＜Ｖout2（＝Ｖout6) で
あるため，Ｖout7はＬとなる。大放電時には，Ｖout5と
Ｖout6の関係は，１．０Ｖ（＝Ｖout5）＞Ｖout2（＝Ｖ
out6) であるため，Ｖout7はＨとなる。
号のＶout7は，図８（Ｂ）に示すように決定される。小
充電時には，Ｖout5とＶout6の関係は，Ｖout2（＝Ｖou
t5）＜４．０Ｖ（＝Ｖout6) であるため，Ｖout7はＬと
なる。大充電時には，Ｖout5とＶout6の関係は，Ｖout2
（＝Ｖout5）＞４．０Ｖ（＝Ｖout6) であるため，Ｖou
t7はＨとなる。また，小放電時には，Ｖout5とＶout6の
関係は，１．０Ｖ（＝Ｖout5）＜Ｖout2（＝Ｖout6) で
あるため，Ｖout7はＬとなる。大放電時には，Ｖout5と
Ｖout6の関係は，１．０Ｖ（＝Ｖout5）＞Ｖout2（＝Ｖ
out6) であるため，Ｖout7はＨとなる。
【００５７】比較部１７への入力となるＶout8およびＶ
out9は，図８（Ｃ）のように決定される。充電時，スイ
ッチＳＷ７，ＳＷ１０がＯＮ，スイッチＳＷ８，ＳＷ９
がＯＦＦとなる。したがって，出力Ｖout8には，Ｖout3
が出力され，出力Ｖout9には，４．０Ｖが出力される。
このとき，Ｖout3＞４．０Ｖであり比較部出力Ｖout10
がＨであれば，過充電電流アラームＯＣＣ＿ＡＬＭが出
力される。また，放電時，スイッチＳＷ７，ＳＷ１０が
ＯＦＦ，スイッチＳＷ８，ＳＷ９がＯＮとなる。したが
って，出力Ｖout8には，１．０Ｖが出力され，出力Ｖou
t9には，Ｖout3が出力される。このとき，比較部出力Ｖ
out10 がＨであれば，過放電電流アラームＯＤＣ＿ＡＬ
Ｍが出力される。
out9は，図８（Ｃ）のように決定される。充電時，スイ
ッチＳＷ７，ＳＷ１０がＯＮ，スイッチＳＷ８，ＳＷ９
がＯＦＦとなる。したがって，出力Ｖout8には，Ｖout3
が出力され，出力Ｖout9には，４．０Ｖが出力される。
このとき，Ｖout3＞４．０Ｖであり比較部出力Ｖout10
がＨであれば，過充電電流アラームＯＣＣ＿ＡＬＭが出
力される。また，放電時，スイッチＳＷ７，ＳＷ１０が
ＯＦＦ，スイッチＳＷ８，ＳＷ９がＯＮとなる。したが
って，出力Ｖout8には，１．０Ｖが出力され，出力Ｖou
t9には，Ｖout3が出力される。このとき，比較部出力Ｖ
out10 がＨであれば，過放電電流アラームＯＤＣ＿ＡＬ
Ｍが出力される。
【００５８】以上の例のように，各モニターモード（小
電流／大電流／過電流）で同じ基準電圧を使用する。基
準電圧の共通化によって，基準電圧生成部１０の回路規
模を低減することが実現されている。
電流／大電流／過電流）で同じ基準電圧を使用する。基
準電圧の共通化によって，基準電圧生成部１０の回路規
模を低減することが実現されている。
【００５９】図９は，図１に示すＡ／Ｄ変換部１８およ
び数値変換部１９の説明図である。数値変換部１９によ
って，Ａ／Ｄ変換部１８の出力電圧を充放電電流に相当
した数値に変換する。
び数値変換部１９の説明図である。数値変換部１９によ
って，Ａ／Ｄ変換部１８の出力電圧を充放電電流に相当
した数値に変換する。
【００６０】前述した設定値の場合，小充放電電流と大
充電電流と大放電電流のモニター時において，Ａ／Ｄ変
換部１８に入力される電圧と充放電電流の関係は，図９
（Ａ）に示すようになる。
充電電流と大放電電流のモニター時において，Ａ／Ｄ変
換部１８に入力される電圧と充放電電流の関係は，図９
（Ａ）に示すようになる。
【００６１】すなわち，Ａ／Ｄ変換部１８の入力電圧が
４．０Ｖとなるのは，小充放電電流で充電２．５Ａ，大
充電電流で充電１０Ａ，大放電電流で０Ａのときであ
る。また，Ａ／Ｄ変換部１８の入力電圧が２．５Ｖとな
るのは，小充放電電流で０Ａ，大充電電流で充電５Ａ，
大放電電流で５Ａのときである。Ａ／Ｄ変換部１８の入
力電圧が１．０Ｖとなるのは，小充放電電流で放電２．
５Ａ，大充電電流で０Ａ，大放電電流で放電１０Ａのと
きである。
４．０Ｖとなるのは，小充放電電流で充電２．５Ａ，大
充電電流で充電１０Ａ，大放電電流で０Ａのときであ
る。また，Ａ／Ｄ変換部１８の入力電圧が２．５Ｖとな
るのは，小充放電電流で０Ａ，大充電電流で充電５Ａ，
大放電電流で５Ａのときである。Ａ／Ｄ変換部１８の入
力電圧が１．０Ｖとなるのは，小充放電電流で放電２．
５Ａ，大充電電流で０Ａ，大放電電流で放電１０Ａのと
きである。
【００６２】これらの各々の電圧を，Ａ／Ｄ変換部１８
が８ビットのデジタル値で出力すると，例えば図９
（Ｂ）に示すようになる。数値変換部１９は，Ａ／Ｄ変
換部１８の出力であるデジタル値８ビットを，充放電フ
ラグであるＶout4と，増幅部出力切替え信号であるＶou
t7とによって，例えば図９（Ｃ）に示すように，９ビッ
トのデジタル値に変換する。変換結果は，Ｖout4がＭＳ
Ｂ（Most Significant Bit）となる。
が８ビットのデジタル値で出力すると，例えば図９
（Ｂ）に示すようになる。数値変換部１９は，Ａ／Ｄ変
換部１８の出力であるデジタル値８ビットを，充放電フ
ラグであるＶout4と，増幅部出力切替え信号であるＶou
t7とによって，例えば図９（Ｃ）に示すように，９ビッ
トのデジタル値に変換する。変換結果は，Ｖout4がＭＳ
Ｂ（Most Significant Bit）となる。
【００６３】図１０は，数値変換部１９の変換方法を示
すフローチャートである。まず，Ａ／Ｄ変換部１８の出
力を入力し（Ｓ２０），増幅部出力切替え信号Ｖout7が
Ｈであれば（Ｓ２１），変換出力をＤ９＿Ｄ８Ｄ７…Ｄ
１とする（Ｓ２２）。ＭＳＢのＤ９は，Ｖout4であり，
Ｄ８Ｄ７…Ｄ１はＡ／Ｄ変換部１８からの８ビットの出
力である。
すフローチャートである。まず，Ａ／Ｄ変換部１８の出
力を入力し（Ｓ２０），増幅部出力切替え信号Ｖout7が
Ｈであれば（Ｓ２１），変換出力をＤ９＿Ｄ８Ｄ７…Ｄ
１とする（Ｓ２２）。ＭＳＢのＤ９は，Ｖout4であり，
Ｄ８Ｄ７…Ｄ１はＡ／Ｄ変換部１８からの８ビットの出
力である。
【００６４】増幅部出力切替え信号Ｖout7がＬで，充放
電フラグＶout4がＨであれば（Ｓ２３），変換結果出力
をＤ９＿Ｅ９Ｅ９＿Ｄ７Ｄ６…Ｄ２とする（Ｓ２４）。
Ｅ９は，Ｄ９を反転した値である。また，増幅部出力切
替え信号Ｖout7がＬで，充放電フラグＶout4がＬであれ
ば（Ｓ２３），変換結果出力をＤ９＿Ｅ９Ｅ９＿Ｅ７Ｅ
６…Ｅ２とする（Ｓ２５）。Ｅ７Ｅ６…Ｅ２は，Ｄ７Ｄ
６…Ｄ２の１の補数である。
電フラグＶout4がＨであれば（Ｓ２３），変換結果出力
をＤ９＿Ｅ９Ｅ９＿Ｄ７Ｄ６…Ｄ２とする（Ｓ２４）。
Ｅ９は，Ｄ９を反転した値である。また，増幅部出力切
替え信号Ｖout7がＬで，充放電フラグＶout4がＬであれ
ば（Ｓ２３），変換結果出力をＤ９＿Ｅ９Ｅ９＿Ｅ７Ｅ
６…Ｅ２とする（Ｓ２５）。Ｅ７Ｅ６…Ｅ２は，Ｄ７Ｄ
６…Ｄ２の１の補数である。
【００６５】図１１は，図１に示すスイッチ部１２の構
成例を示す。スイッチ部１２は，制御部１１が出力する
過充電電流アラームＯＣＣ＿ＡＬＭ，過放電電流アラー
ムＯＤＣ＿ＡＬＭによって外部の充電器や電力を消費す
る装置と電池１３とを切り離すスイッチＳＷ３０および
ＳＷ３１を備える。
成例を示す。スイッチ部１２は，制御部１１が出力する
過充電電流アラームＯＣＣ＿ＡＬＭ，過放電電流アラー
ムＯＤＣ＿ＡＬＭによって外部の充電器や電力を消費す
る装置と電池１３とを切り離すスイッチＳＷ３０および
ＳＷ３１を備える。
【００６６】次に，比較部１７の出力（Ｖout4／Ｖout7
／Ｖout10 ）のチャタリングを除去するチャタリング除
去部２０について説明する。このチャタリング除去部２
０は，比較部１７の内部に設けてもよい。
／Ｖout10 ）のチャタリングを除去するチャタリング除
去部２０について説明する。このチャタリング除去部２
０は，比較部１７の内部に設けてもよい。
【００６７】図１２は，チャタリング除去部２０の動作
原理を示すフローチャートである。まず，チャタリング
除去部２０が持つカウンタの値（計数）をクリアする
（Ｓ３０），次に比較部出力である入力が，１クロック
前の入力と同じ値であるかどうかをチェックし（Ｓ３
１），値が変わっていれば，Ｓ３０へ戻って計数をクリ
アする。値が同じであれば，計数（カウンタの値をイン
クリメント）し（Ｓ３２），計数がある値になるまで，
Ｓ３１，Ｓ３２のステップを繰り返す（Ｓ３３）。計数
がある値になったときに，比較部１７からの入力を，チ
ャタリング除去部２０の出力に反映する。
原理を示すフローチャートである。まず，チャタリング
除去部２０が持つカウンタの値（計数）をクリアする
（Ｓ３０），次に比較部出力である入力が，１クロック
前の入力と同じ値であるかどうかをチェックし（Ｓ３
１），値が変わっていれば，Ｓ３０へ戻って計数をクリ
アする。値が同じであれば，計数（カウンタの値をイン
クリメント）し（Ｓ３２），計数がある値になるまで，
Ｓ３１，Ｓ３２のステップを繰り返す（Ｓ３３）。計数
がある値になったときに，比較部１７からの入力を，チ
ャタリング除去部２０の出力に反映する。
【００６８】図１３は，チャタリング除去部２０の回路
構成例を示す。図中，ＤＦＦ１〜ＤＦＦ４はＤ型フリッ
プフロップ，ＩＮＶ１０〜ＩＮＶ３０はインバータ，Ｅ
ＸＯＲ１，ＥＸＯＲ２は排他論理和回路，ＮＯＲ１，Ｎ
ＯＲ２はノア回路である。チャタリング除去部２０の入
力信号をＩＮ，出力信号をＯＵＴ，クロック信号をＣＬ
Ｋ，クリア信号をＣＬＲとする。
構成例を示す。図中，ＤＦＦ１〜ＤＦＦ４はＤ型フリッ
プフロップ，ＩＮＶ１０〜ＩＮＶ３０はインバータ，Ｅ
ＸＯＲ１，ＥＸＯＲ２は排他論理和回路，ＮＯＲ１，Ｎ
ＯＲ２はノア回路である。チャタリング除去部２０の入
力信号をＩＮ，出力信号をＯＵＴ，クロック信号をＣＬ
Ｋ，クリア信号をＣＬＲとする。
【００６９】クリア信号ＣＬＲがＨ（Ｈｉｇｈ）で，ク
リア動作がなされる。フリップフロップＤＦＦ１〜ＤＦ
Ｆ３は，各フリップフロップのＣＬＲ端子がＬ（Ｌｏ
ｗ）でクリアされ，ＣＫ端子に入る信号の立ち上がりエ
ッジに同期して動作する。フリップフロップＤＦＦ１が
１クロック前の信号を保持し，排他論理回路ＥＸＯＲ１
が現在の入力信号ＩＮと，フリップフロップＤＦＦ１で
保持している１クロック前の入力信号とを比較する。
リア動作がなされる。フリップフロップＤＦＦ１〜ＤＦ
Ｆ３は，各フリップフロップのＣＬＲ端子がＬ（Ｌｏ
ｗ）でクリアされ，ＣＫ端子に入る信号の立ち上がりエ
ッジに同期して動作する。フリップフロップＤＦＦ１が
１クロック前の信号を保持し，排他論理回路ＥＸＯＲ１
が現在の入力信号ＩＮと，フリップフロップＤＦＦ１で
保持している１クロック前の入力信号とを比較する。
【００７０】排他論理回路ＥＸＯＲ２とフリップフロッ
プＤＦＦ２，ＤＦＦ３とで，２ビットカウンタを構成し
ており，フリップフロップＤＦＦ１で保持している１ク
ロック前の入力信号と現在の入力信号ＩＮとが等しい場
合に計数を開始する。
プＤＦＦ２，ＤＦＦ３とで，２ビットカウンタを構成し
ており，フリップフロップＤＦＦ１で保持している１ク
ロック前の入力信号と現在の入力信号ＩＮとが等しい場
合に計数を開始する。
【００７１】ノア回路ＮＯＲ２は，２ビットカウンタの
出力を監視する働きをしており，カウンタがある値にな
ると，フリップフロップＤＦＦ４のクロック信号を生成
すると同時に，カウンタのクリア信号を生成するための
１信号となる。ノア回路ＮＯＲ１は，２ビットカウンタ
のクリア信号を生成しており，本回路のクリア信号ＣＬ
ＲがＨの場合，もしくはフリップフロップＤＦＦ１が保
持している１クロック前の入力信号と現在の入力信号Ｉ
Ｎが異なる場合，または２ビットカウンタがある閾値ま
で計数した場合に，カウンタはクリアされる。
出力を監視する働きをしており，カウンタがある値にな
ると，フリップフロップＤＦＦ４のクロック信号を生成
すると同時に，カウンタのクリア信号を生成するための
１信号となる。ノア回路ＮＯＲ１は，２ビットカウンタ
のクリア信号を生成しており，本回路のクリア信号ＣＬ
ＲがＨの場合，もしくはフリップフロップＤＦＦ１が保
持している１クロック前の入力信号と現在の入力信号Ｉ
Ｎが異なる場合，または２ビットカウンタがある閾値ま
で計数した場合に，カウンタはクリアされる。
【００７２】フリップフロップＤＦＦ４は，カウンタが
ある値まで計数（入力信号ＩＮに変化のない時間がある
期間経過）した場合に，入力信号を取り込み保持する。
ある値まで計数（入力信号ＩＮに変化のない時間がある
期間経過）した場合に，入力信号を取り込み保持する。
【００７３】図１４は，チャタリング除去部２０の消費
電力を削減するため，前述したチャタリング除去部２０
をさらに改良したものの動作フローを示す。ステップＳ
４０〜Ｓ４４の動作は，図１２で説明したＳ３０〜Ｓ３
４と同様である。比較部１７の出力である本回路の入力
を，出力に反映させると（Ｓ４４），再度入力信号であ
る比較部１７の出力に変化があるまで（Ｓ４６），計数
動作をしないようにラッチする（Ｓ４５）。比較部１７
の出力に変化があると，計数動作のラッチを解除し（Ｓ
４７），計数をクリアして（Ｓ４０），同様に繰り返
す。
電力を削減するため，前述したチャタリング除去部２０
をさらに改良したものの動作フローを示す。ステップＳ
４０〜Ｓ４４の動作は，図１２で説明したＳ３０〜Ｓ３
４と同様である。比較部１７の出力である本回路の入力
を，出力に反映させると（Ｓ４４），再度入力信号であ
る比較部１７の出力に変化があるまで（Ｓ４６），計数
動作をしないようにラッチする（Ｓ４５）。比較部１７
の出力に変化があると，計数動作のラッチを解除し（Ｓ
４７），計数をクリアして（Ｓ４０），同様に繰り返
す。
【００７４】このチャタリング除去部２０に，クロック
周波数または計数の閾値を設定する設定部を設けること
により，クロック周波数または計数の閾値を変え，無効
期間の設定変更を可能とし，最適な調整を可能とするこ
ともできる。また，同じ回路構成で無効期間の長さが異
なるチャタリング除去部２０を容易に構成することがで
き，回路の共通化を図ることができる。
周波数または計数の閾値を設定する設定部を設けること
により，クロック周波数または計数の閾値を変え，無効
期間の設定変更を可能とし，最適な調整を可能とするこ
ともできる。また，同じ回路構成で無効期間の長さが異
なるチャタリング除去部２０を容易に構成することがで
き，回路の共通化を図ることができる。
【００７５】以上のチャタリング除去部２０の特徴を列
挙すると，以下のとおりである。
挙すると，以下のとおりである。
【００７６】（１）チャタリング除去部は，動作周波数
を決定するクロックと，比較部の比較出力とを入力信号
に持ち，１クロック周期前の前記比較部出力の状態を保
持し，保持している値と現在の前記比較部出力の状態を
比較し，その比較した結果が，等しい場合には計数を開
始し，異なる場合には計数をクリアし，計数値が所定の
値に達した場合にのみ前記比較部出力を当該チャタリン
グ除去部の出力に反映する。
を決定するクロックと，比較部の比較出力とを入力信号
に持ち，１クロック周期前の前記比較部出力の状態を保
持し，保持している値と現在の前記比較部出力の状態を
比較し，その比較した結果が，等しい場合には計数を開
始し，異なる場合には計数をクリアし，計数値が所定の
値に達した場合にのみ前記比較部出力を当該チャタリン
グ除去部の出力に反映する。
【００７７】（２）または，チャタリング除去部は，動
作周波数を決定するクロックと，比較部の比較出力とを
入力信号に持ち，一度出力が変化すると，再度入力信号
である前記比較部出力に変化があるまで計数動作をしな
いようにラッチ動作をし，入力信号である前記比較部出
力に変化があった後に，ラッチ動作を解除し，その後
は，１クロック前と現在との前記比較部出力の状態を比
較し，等しい場合には計数を開始し，異なる場合には計
数をクリアし，計数値が所定の値に達した場合にのみ前
記比較部出力を当該チャタリング除去部の出力に反映す
る。
作周波数を決定するクロックと，比較部の比較出力とを
入力信号に持ち，一度出力が変化すると，再度入力信号
である前記比較部出力に変化があるまで計数動作をしな
いようにラッチ動作をし，入力信号である前記比較部出
力に変化があった後に，ラッチ動作を解除し，その後
は，１クロック前と現在との前記比較部出力の状態を比
較し，等しい場合には計数を開始し，異なる場合には計
数をクリアし，計数値が所定の値に達した場合にのみ前
記比較部出力を当該チャタリング除去部の出力に反映す
る。
【００７８】（３）さらに，チャタリング除去部は，ク
ロック周波数または計数の閾値を設定する設定部を持
ち，無効期間の設定変更が可能となる構成である。
ロック周波数または計数の閾値を設定する設定部を持
ち，無効期間の設定変更が可能となる構成である。
【００７９】図１５は，本発明を適用した電池パックの
一例を示す全体ブロック図である。この電池パック２１
は，例えば携帯情報端末等の電源として用いられるもの
である。図１５において，電流モニター回路２２は図１
に示すものであり，図中，図１と同符号のものは図１に
示すものに対応する。電圧モニター回路２３は，電池１
３の電圧を測定する回路である。ＭＰＵ２４は，電池パ
ック２１全体を管理し，電流モニター回路２２による電
流の測定結果や，電圧モニター回路２３による電圧の測
定結果などから電池パック２１の電池の残容量等の状態
を，本体装置である携帯情報端末等に通知する機能を持
つマイクロプロセッサである。電圧モニター回路２３
は，従来知られている回路で構成することができるの
で，ここでの詳細な説明は省略する。
一例を示す全体ブロック図である。この電池パック２１
は，例えば携帯情報端末等の電源として用いられるもの
である。図１５において，電流モニター回路２２は図１
に示すものであり，図中，図１と同符号のものは図１に
示すものに対応する。電圧モニター回路２３は，電池１
３の電圧を測定する回路である。ＭＰＵ２４は，電池パ
ック２１全体を管理し，電流モニター回路２２による電
流の測定結果や，電圧モニター回路２３による電圧の測
定結果などから電池パック２１の電池の残容量等の状態
を，本体装置である携帯情報端末等に通知する機能を持
つマイクロプロセッサである。電圧モニター回路２３
は，従来知られている回路で構成することができるの
で，ここでの詳細な説明は省略する。
【００８０】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
二次電池の充放電電流をモニターする際に，増幅器や比
較器や基準電圧を共通化し，高精度なモニターを実現し
つつ回路規模の増大を抑えた低コストな電流モニター回
路を実現することができる。
二次電池の充放電電流をモニターする際に，増幅器や比
較器や基準電圧を共通化し，高精度なモニターを実現し
つつ回路規模の増大を抑えた低コストな電流モニター回
路を実現することができる。
【図１】本発明の構成例を示す図である。
【図２】図１に示す回路の概略動作フローを示す図であ
る。
る。
【図３】レベルシフト部の構成例を示す図である。
【図４】増幅部の構成例を示す図である。
【図５】増幅部の別の構成例を示す図である。
【図６】比較部の構成例を示す図である。
【図７】制御部の構成例を示す図である。
【図８】比較部と制御部の動作例を説明する図である。
【図９】Ａ／Ｄ変換部および数値変換部の説明図であ
る。
る。
【図１０】数値変換部の変換方法を示すフローチャート
である。
である。
【図１１】スイッチ部の構成例を示す図である。
【図１２】チャタリング除去部の動作原理を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図１３】チャタリング除去部の回路構成例を示す図て
ある。
ある。
【図１４】改良したチャタリング除去部の動作フローチ
ャートである。
ャートである。
【図１５】本発明を適用した電池パックの一例を示す全
体ブロック図である。
体ブロック図である。
【図１６】従来の電流モニター回路の例を示す図であ
る。
る。
【図１７】従来の他の電流モニター回路の例を示す図で
ある。
ある。
【図１８】従来の増幅器の回路構成の例を示す図であ
る。
る。
【図１９】増幅器の入力と出力の関係を示す図である。
【図２０】従来の比較器の回路構成の例を示す図であ
る。
る。
１０ 基準電圧生成部 １１ 制御部 １２ スイッチ部 １３ 電池 １４ 抵抗 １５ レベルシフト部 １６ 増幅部 １７ 比較部 １８ Ａ／Ｄ変換部 １９ 数値変換部 ２０ チャタリング除去部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CB21 CB31 CC01 CC04 CC05 CC07 CC12 CC14 CC16 CC21 CC27 CD06 CD14 5G003 AA01 BA01 CC02 DA04 FA04 GC05 5H030 AA06 AS14
Claims (5)
- 【請求項１】 充放電可能な電池の電流をモニターする
回路であって，前記電池と直列に接続された電流センス
抵抗に，充放電電流が流れることで発生する電圧または
その電圧のレベルを所定の範囲内にシフトした電圧を，
複数種類の増幅度で増幅する機能を持つ増幅部と，前記
増幅部から供給される電圧と与えられた基準電圧を比較
する比較部と，前記増幅部から供給される電圧をＡ／Ｄ
変換するＡ／Ｄ変換部と，前記Ａ／Ｄ変換部で変換した
デジタル値を，充放電電流に相当した数値に変換する数
値変換部と，所定の電圧を生成する基準電圧生成部と，
各部へ供給する基準電圧の制御，前記増幅部の増幅度の
制御，および前記数値変換部で前記Ａ／Ｄ変換部の出力
電圧を充放電電流に相当した数値に変換する制御を行う
制御部とを備えることを特徴とする電流モニター回路。 - 【請求項２】 請求項１記載の電流モニター回路におい
て，前記制御部は，小充電電流，小放電電流，大充電電
流，大放電電流，過充電電流または過放電電流のうちの
少なくともいずれか複数を，切り替えてモニターできる
ように前記各部を制御することを特徴とする電流モニタ
ー回路。 - 【請求項３】 請求項１記載の電流モニター回路におい
て，前記基準電圧生成部で生成する基準電圧が，小さな
充放電電流モニター時に前記増幅部で使用する基準電圧
と，前記比較部で充電または放電検出用に使用する基準
電圧とで共通に用いられ，前記Ａ／Ｄ変換部に小充電電
流，小放電電流，大充電電流，大放電電流，過充電電流
または過放電電流のどれを入力するかの切り替えと，過
充放電電流検出用と，大充電電流または大放電電流モニ
ター時に前記増幅部で使用する基準電圧とに対して共通
に用いられることを特徴とする電流モニター回路。 - 【請求項４】 請求項１記載の電流モニター回路におい
て，前記電池の充放電経路を導通または遮断するスイッ
チ部を備え，前記制御部は，大充電電流または大放電電
流モニター範囲を超えたことを前記比較部が検出する
と，増幅部の増幅度を下げてさらに大電流をモニターで
きるように制御し，予め決められた過充放電電流が流れ
たことを前記比較部で検出すると，前記スイッチ部の充
電経路または放電経路を遮断し，予め決められた過充放
電電流が流れなくなったことを前記比較部で検出する
と，前記スイッチ部の遮断している充電経路または放電
経路を導通させるように制御することを特徴とする電流
モニター回路。 - 【請求項５】 請求項１記載の電流モニター回路におい
て，前記比較部の入力電圧変動が緩やかでかつ閾値近傍
である場合に前記比較部出力に発生するチャタリングを
除去するチャタリング除去部を有することを特徴とする
電流モニター回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21655399A JP3999414B2 (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 電流モニター回路 |
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| TW089115133A TW483213B (en) | 1999-07-30 | 2000-07-28 | Current monitoring circuit for secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21655399A JP3999414B2 (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 電流モニター回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001043904A true JP2001043904A (ja) | 2001-02-16 |
| JP3999414B2 JP3999414B2 (ja) | 2007-10-31 |
Family
ID=16690250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21655399A Expired - Fee Related JP3999414B2 (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 電流モニター回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6335611B1 (ja) |
| JP (1) | JP3999414B2 (ja) |
| TW (1) | TW483213B (ja) |
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| JP6465262B1 (ja) * | 2018-02-22 | 2019-02-06 | 三菱電機株式会社 | 測定装置 |
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| US11821951B2 (en) | 2021-09-29 | 2023-11-21 | Rosemount Inc. | Field device switch monitoring |
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|---|---|---|---|---|
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- 1999-07-30 JP JP21655399A patent/JP3999414B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
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