JP2001091603A - 電流積算値検出装置及び電流値検出装置及びそれらを用いた電池パック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】増幅器のオフセットに対して不感応であり、か
つ、広範囲の電流値変化に対しても十分な精度を得るこ
とができる電流積算値検出装置及び電流値検出装置及び
それらを用いた電池パックを提供することである。 【解決手段】電池１などの電流通路に挿入した電流検出
抵抗２と、その両端の電位を基準クロック周期のＭ倍
（Ｍは１以上の整数）期間毎に反転させて積分器５に導
く入力反転器４と、積分コンデンサ６と、基準クロック
周期のＭ倍期間毎に積分電圧のサンプルホールドと積分
リセットを行う手段７と、サンプルホールド電圧をディ
ジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器１２と、反転期間毎に
ディジタル値を逐次積算するディジタル積算器と、ディ
ジタル積算値から電流積算値又は電流値を算出する算出
手段１３とを備える。これより、オフセット成分を含ま
ない電流検出電圧成分の積分値に対応するディジタル値
が、基準クロック周期の２Ｍ倍期間毎に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯情報端末等に用
いられる一次電池又は二次電池の残容量を表示させるた
めの電流積算値検出装置及びそれを用いた電池パックに
関し、特に、検出回路の望ましくないオフセットに対し
て不感応にし、かつ、広範囲に変化する電流値に対して
も十分に高い精度を得る回路技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノート型パソコンに代表される携帯情報
端末では、使用中の電池が今どれだけの残容量を有し、
あとどの位使用できるのかが、使用者にとって大変気に
なるところである。残容量が所定値以下になったら使用
者にそれを警告し、また、データをバックアップする等
の処置をすることが必要である。そのためには、電池の
残容量を出来るだけ正確に知りうる方法が必要である。

【０００３】そこで従来、電池の充放電電流を常に監視
して、これを積算し、電池の残容量を表示することが考
えられていて、その一例として、特開平７−１９１１１
０号公報が知られている。その中で、電池の充放電電流
を検出する方法として、電池の電流通路に直列に電流検
出用の抵抗を挿入し、そこに発生する電圧を所定倍に増
幅し、該増幅された電圧をディジタル値に変換して残容
量演算回路に取り込み、電流値と時間の積を逐次加算又
は減算して残容量を得る方法が示されている。又、増幅
器のオフセットの影響を取り除く方法として、入力電圧
を一時的にゼロにするスイッチを設け、その時のディジ
タル値をディジタル電流値から差し引くことが示されて
いる。

【０００４】更に、増幅器のオフセットの影響を取り除
く他の方法として、特開平６−３０７８６１号公報が知
られている。その中で、積分アンプと積分コンデンサを
接続するスイッチと、同期入力される交流信号の正、負
に応じて前記スイッチを制御し、積分アンプに対する積
分コンデンサの接続方向を切り換える制御手段とを設
け、同期入力される交流信号が正の時と負の時とで積分
アンプに対する積分コンデンサの接続方向を切り換える
ことにより、オフセットキャンセルを行わせることが示
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電池の電流通路に直列
に挿入される電流検出用の抵抗は、電圧降下による電力
損失を出来るだけ小さく抑えるために、あまり大きな抵
抗値に出来ない。ノート型パソコンの例では、２０ミリ
オーム程度の微少値に設定され、数ミリアンペアから数
アンペアまで変化する負荷電流に対応して、０．１ミリ
ボルトから１００ミリボルト程度の電圧を得ている。一
方、増幅器のオフセットはプラスマイナス５ミリボルト
程度は避けられないのが通常であり、前記の０．１ミリ
ボルトから１００ミリボルト程度という入力電圧に対し
て、このオフセットは極めて大きな悪影響をもたらす。
前記の公知例はいずれもこのオフセットの影響を回避す
る手段を提供しているものの、０．１ミリボルトから１
００ミリボルト迄の３桁にも及ぶ広範囲の入力電圧に対
して十分な精度を確保する手段には言及していない。

【０００６】本発明が対象とする課題は、増幅器のオフ
セットに対して不感応であり、かつ、広範囲の電流値変
化に対しても十分な精度を得ることができる電流積算値
検出装置及び電流値検出装置及びそれらを用いた電池パ
ックを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による電流積算値検出装置及び電流値検出装
置及びそれらを用いた電池パックでは、電流検出電圧が
入力される入力端子対と、積分器と、該電流検出電圧を
基準クロック周期のＭ倍（Ｍは１以上の整数）期間毎に
非反転と反転を交互に切り換えて該積分器に導く入力反
転器と、該積分器に接続した積分コンデンサと、該基準
クロック周期のＭ倍期間毎のタイミング、及び該積分器
の出力電圧がプラス側しきい値とマイナス側しきい値の
いずれかを越えた時刻以降に到来するＮ個目（Ｎは１以
上の整数）の基準クロックのタイミングで、積分電圧の
サンプルホールドと積分リセットの指令を出す積分リセ
ットタイミング生成手段と、該積分リセットタイミング
生成手段の指令に応動して該積分コンデンサの積分電荷
をクリアする積分リセット手段と、該積分リセット手段
が積分電荷をクリアする直前の該積分コンデンサに蓄積
された積分電圧をサンプルホールドするサンプルホール
ド手段と、該サンプルホールド手段の出力電圧をディジ
タル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、該非反転入力の期間
の積分電圧に対応する該ディジタル値を逐次加算して積
算し、該反転入力の期間の積分電圧に対応する該ディジ
タル値を逐次減算して積算するディジタル積算器と、該
積算値から電流積算値を得る電流積算値算出手段、又
は、基準クロック周期の２Ｍ倍期間又はその整数倍の期
間の該積算値を該積算期間で除することで電流値を得る
電流値算出手段と、を備える。

【０００８】該入力反転器が非反転の状態にある期間を
ａ期間（Ｔａ）、反転の状態にある期間をｂ期間（Ｔ
ｂ）とすると、ＴａとＴｂは等しく、電流検出電圧をＴ
ａの期間で積分した積分値からＴｂの期間で積分した積
分値を減算すると、入力反転器の状態に影響されないオ
フセット成分がキャンセルされ、電流検出電圧成分の積
分値のみが得られる。それ故、ＴａとＴｂを合わせた期
間はオフセットキャンセル周期と呼ばれる。

【０００９】このことに照らして、上記した本発明の構
成では、該オフセットキャンセル周期の１周期の期間に
わたって連続して積分が行われるわけではなく、積分が
開始されてから該積分器の出力電圧がプラス側しきい値
とマイナス側しきい値のいずれかを越えた時刻以降に到
来する基準クロックタイミングの最初又はＮ個目で積分
がリセットされ、この積分と積分リセットが該オフセッ
トキャンセル周期の１周期の期間に複数回繰り返される
のであるが、１回の積分リセット毎に積分リセット直前
の積分電圧をサンプルホールドし、それをディジタル値
に変換して逐次積算していくことによって、実質的にオ
フセットキャンセル周期の１周期の期間を連続して積分
したものと等価な効果が得られる。なお、ａ期間とｂ期
間の末尾時刻、即ち基準クロック周期のＭ倍期間毎のタ
イミングでは、積分電圧が該プラス側しきい値とマイナ
ス側しきい値のいずれにも到達していなくても、必ずサ
ンプルホールドと積分リセットが為される。

【００１０】これにより、該ディジタル積算器において
は、オフセット成分を含まない電流検出電圧成分の積分
値に対応するディジタル値が該オフセットキャンセル周
期、即ち基準クロック周期の２Ｍ倍期間毎に得られる。
そして、繰り返し続くオフセットキャンセル周期の該デ
ィジタル値を継続的に積算することにより、その継続期
間の電流積算値を得る。また、オフセットキャンセル周
期又はその整数倍の期間の該積算値を該積算期間で除す
ることで該積算期間の平均電流値を得る。

【００１１】本発明によれば、積分電圧がしきい値を越
えるレベルでサンプルホールドされるので、小さな電池
電流から大きな電池電流までどんな電流値に対しても適
量の電圧値が得られ、Ａ／Ｄ変換器のディジタル変換精
度も十分なレベルが得やすくなる。また、サンプルホー
ルドのタイミングが基準クロックに同期しているので、
ディジタル値への変換タイミングとの整合性が良いと言
う利点がある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により本発明を
詳細に説明する。

【００１３】図１は本発明の第１の実施形態を示す図で
ある。同図において、１は電池、２は電流検出抵抗、３
は負荷、４は入力反転器、５は積分器、６は積分コンデ
ンサ、７は積分リセット手段、８は基準クロック発生手
段、９は積分リセットタイミング生成手段、１０はオフ
セットキャンセルタイミング生成手段、１１はサンプル
ホールド手段、１２はＡ／Ｄ変換器、１３は電流積算値
又は電流値算出手段、１４は充電器、１５は充放電切り
換え器、１６は積分電圧レベル判定手段である。

【００１４】電池１は単一のセルであっても良いし、ま
たは複数のセルを直列に積み重ねたものであっても良
い。又、１次電池、２次電池のどちらであっても良い。

【００１５】電流検出抵抗２は電池１と負荷３又は充電
器１４との間に直列に挿入されている２０ミリオーム程
度の抵抗値（ＲＳＥＮＳ）の抵抗器であって、電池１か
ら負荷３に供給されるか又は充電器１４から電池１に供
給されるかのいずれかの電池電流値（ＩＳ）との積に等
しい電流検出電圧（ＶＳ）をその両端に発生する。

【００１６】入力反転器４は電流検出抵抗２の両端に発
生した電流検出電圧（ＶＳ）をオフセットキャンセルタ
イミング生成手段１０の指令に従って非反転でまたは反
転して積分器５の入力へ導くものであって、ａ状態では
電流検出抵抗２の両端に発生している電流検出電圧（Ｖ
Ｓ）を非反転で積分器５の入力へ導き、ｂ状態では極性
反転して積分器５の入力へ導く。

【００１７】積分器５は電流検出抵抗２の両端に発生し
た電流検出電圧（ＶＳ）を入力反転器４を介して積分器
の入力端子に受け、該入力端子の電圧を時間積分した値
に対応する電圧を出力端子に発生する。積分器の構成要
素である５０２は電圧電流変換増幅器であり、入力電圧
に比例した電流を出力する。これは電子回路学では相互
コンダクタンス（ｇｍ）として表記されるものである
が、差動トランジスタ対による電流出力型の差動増幅器
等がその具体例である。同じく積分器の構成要素である
５０１はオペアンプであり、その出力端子からその反転
入力端子へ負帰還路を構成するように積分コンデンサ６
が設けられている。そして該電圧電流変換増幅器５０２
の出力が該オペアンプ５０１の反転入力端子に接続され
ている。該オペアンプ５０１の入力インピーダンスと増
幅度が十分高く設計されているので、該電圧電流変換増
幅器５０２の出力電流は実質的にその全部が積分コンデ
ンサ６に流入し、該電流の積分値に等しい電荷として蓄
えられる。従って、該積分器の出力には、該電流積分値
を積分コンデンサの容量値で除した値に相当する電圧が
基準電圧（図示の例では２．５Ｖ）に重畳されて得られ
る。なお、積分コンデンサ６は、前述のごとく、積分器
５の一構成要素であるが、積分リセット手段７との関連
を明示するために図示のごとく積分器５の外に配置して
表記している。

【００１８】積分電圧レベル判定手段１６は基準電圧
（２．５Ｖ）を基準にしてプラス側しきい値（＋１．２
５Ｖ）とマイナス側しきい値（−１．２５Ｖ）によって
該積分器出力電圧レベルを判定するものであって、該基
準電圧を原点として推移する該積分器出力電圧が該どち
らかのしきい値を越えたときにそれを示す出力を積分リ
セットタイミング生成手段９に向けて発する。積分リセ
ットタイミング生成手段９は基準クロック発生手段８が
発生する基準クロックと該積分電圧レベル判定手段１６
が発する出力を受けて動作し、基準クロックタイミング
の中からＭ発目毎の基準クロックタイミングと該積分電
圧レベル判定手段１６が発する出力を受けた時刻以降に
到来する基準クロックタイミングの最初又はＮ個目を積
分リセットタイミングとして選定し、積分リセット指令
とサンプルホールド指令を発する。なお、通常の場合Ｎ
は１であるが、電池電流が小さくて積分器出力電圧の推
移が緩やかな場合など、適宜大きな整数にしても良い。

【００１９】図２は本実施形態の動作を説明する図であ
る。図２において、基準クロックはＴｃｌｋを周期とす
る矩形波形で示され、矢印を付された立ち上がりエッジ
をもって基準クロックタイミングとして定義されてい
る。オフセットキャンセルタイミングは基準クロックタ
イミングのＭ発目毎にハイ／ローに遷移する矩形波形で
示され、ハイの期間をａ期間（Ｔａ）、ローの期間をｂ
期間（Ｔｂ）としている。オフセットキャンセル周期は
（２Ｍ・Ｔｃｌｋ）である。図２中段に積分電圧の鋸歯
状の推移波形が示されている。これは電池電流が電池か
ら負荷に向かって流れる放電のケースを例示しており、
ａ期間では積分電圧は基準電圧を原点としてプラス側に
推移し、ｂ期間ではマイナス側に推移している。なお、
オフセット成分は省略して表示されている。また、電流
値は必ずしも一定ではなく、ａ期間の前半で電流値が一
時的に減少するケースを例示している。積分電圧がプラ
ス側又はマイナス側のしきい値を越えた次の基準クロッ
クタイミングで基準電圧（２．５Ｖ）にリセットされて
いる。また、積分リセットはＭ発目毎の基準クロックタ
イミングでも為されている。それらを合わせた積分リセ
ットタイミングが図２最下段に矢印で示されている。各
リセットタイミングでは、リセット直前の積分電圧がサ
ンプルホールドされる。サンプルホールドされた積分電
圧は図１に示されるＡ／Ｄ変換器１２でディジタル値に
変換され、更に電流積算値又は電流値算出手段１３にお
いて、ａ期間の積分電圧に対応する該ディジタル値は逐
次加算して積算され、ｂ期間の積分電圧に対応する該デ
ィジタル値は逐次減算して積算される。ｂ期間では電流
検出電圧の極性が反転されており、ｂ期間の積分電圧に
対応する該ディジタル値を逐次減算することは実効的に
ｂ期間の電流積分値をａ期間の電流積分値と同極性で加
算したことに等しい。一方、オフセット成分は入力反転
器の状態に関係なく一様であるので、上記のｂ期間での
ディジタル値の逐次減算によって相殺される。

【００２０】このディジタル値の積算はオフセットキャ
ンセル周期を１単位として行われ、更にそれが繰り返し
行われる。その結果得られる該積算値から電流積算値を
得、オフセットキャンセル周期又はその整数倍の期間の
該積算値を該積算期間で除することで電流値を得てい
る。

【００２１】次に本発明の第２の実施形態を図３を用い
て説明する。図３において、１７は電池パックであり、
前述の第１の実施形態とほぼ同等の要素で構成されてい
る。１８はノート型パソコンやビデオカメラ等の前記電
池パックを電力源として動作する携帯機器であり、その
中に電源１８１，ホストコンピュータ１８２，表示装置
その他１８３を含む。１９は電池パック１７と携帯機器
１８の間で情報のやり取りをする通信手段である。電池
パック１７は、通常は、携帯機器１８に装着された状態
で使われる。電池パック１７内の電池１の電力は携帯機
器１８の電源１８１へ供給され、携帯機器で必要な幾通
りかの電源電圧に変換されて各部へ供給される。電池パ
ック内の算出手段１３では電流積算値、電流値、電池残
量値などが算出され、それらのデータは携帯機器のホス
トコンピュータの要求指令に応じて通信手段１９を介し
てホストコンピュータに送られる。ホストコンピュータ
は表示装置その他１８３上に適宜電池残量値や現在消費
されている電流値又は電力値等を表示する。

【００２２】次に本発明の第３の実施形態を図４を用い
て説明する。図４において、７で示される枠は積分リセ
ット手段、１１で示される点線枠はサンプルホールド手
段であり、これらの内容が前記の第２又は第２のの実施
形態に対して新規の部分である。以下、この新規の積分
リセット手段７及びサンプルホールド手段について説明
する。同図において、７１及び７２はコンデンサ選択ス
イッチ、７３は放電抵抗、７４はスイッチ制御回路、６
０１及び６０２は積分コンデンサＣｘとＣｙである。な
お、これらの積分コンデンサは積分リセット手段７の枠
内に記載されているが、これは図面表記の便宜のためで
あり、前出の図１における積分コンデンサ６に対応する
ものである。また、７５はサンプルホールドスイッチで
ある。

【００２３】２個の積分コンデンサＣｘとＣｙは同一容
量で、機能的にも同一であるが、コンデンサ選択スイッ
チの状態と対応づけて説明する便宜上、添え字ｘとｙを
付して区別している。コンデンサ選択スイッチ７１，７
２は共にスイッチ制御回路７４により制御されていて、
コンデンサＣｘが積分器５側に接続されているときは、
積分コンデンサＣｙは放電抵抗７３及びサンプルホール
ドスイッチ７５側に接続される。コンデンサ選択スイッ
チ７１が反転すると積分コンデンサＣｘとＣｙは互いに
入れ替わって接続される。スイッチ制御回路７４は積分
リセットタイミング生成手段９から与えられるタイミン
グパルスに同期して、上記のようにコンデンサ選択スイ
ッチ７１、７２を反転させる。

【００２４】図５に図示するタイミング図を参照しなが
ら積分リセットとサンプルホールドの動作を説明する。
図５は積分リセットタイミングに対するコンデンサ選択
スイッチ、及びサンプルホールドスイッチの状態を示
し、それぞれの実線と点線のハイ期間は図４に図示され
るコンデンサ選択スイッチ、サンプルホールドスイッチ
の実線矢印と点線矢印のスイッチ状態にそれぞれ対応す
る。サンプルホールドスイッチはコンデンサ選択スイッ
チの２倍の周波数で動作し、各積分リセット周期の前半
期間でサンプルホールド側に接続し、後半期間で放電抵
抗側に接続する。

【００２５】コンデンサ選択スイッチが実線ハイの期間
では積分コンデンサＣｙが放電抵抗７３及びサンプルホ
ールドスイッチ７５側に接続されており、更に同じ期間
内の前半のサンプルホールドスイッチが実線ハイの期間
ではサンプルホールド側に接続され、積分コンデンサＣ
ｙに前の積分リセット周期に蓄積された積分電圧が基準
電圧に重畳してサンプルホールドされる。また、同じ期
間内の後半のサンプルホールドスイッチが点線ハイの期
間では放電抵抗に接続され、積分コンデンサＣｙに蓄積
された積分電荷が放電抵抗を通してクリアされる。な
お、上に述べたコンデンサ選択スイッチが実線ハイの期
間では、積分コンデンサＣｘが積分器側に接続されてい
て、電池電流の積分が上述したサンプルホールド並びに
電荷クリアの一連の動作と並行して進行している。

【００２６】次にコンデンサ選択スイッチが点線ハイの
期間に遷移すると、電荷がクリア済みの積分コンデンサ
Ｃｙが積分コンデンサ反転手段側に接続され、他方積分
電荷が蓄積された積分コンデンサＣｘが放電抵抗側及び
サンプルホールドスイッチ側に接続される。このこと
は、積分器５から見ると、コンデンサ選択スイッチが反
転した時に積分コンデンサの電荷がほぼ瞬時にゼロにク
リアされたことに等価であり、前記の第１乃至第２の実
施形態における積分リセット手段と同様の機能を得たこ
とになる。

【００２７】なお、放電抵抗７３の抵抗値は積分コンデ
ンサの静電容量値との積で決まる時定数が積分リセット
周期の最短時間の１０パーセント程度以下に短時間であ
ることが望ましい。一方、抵抗値が低いと放電時のピー
ク電流が大きくなるので、両者の兼ね合いで決めるのが
よい。

【００２８】本実施形態を要約すると、２個の積分コン
デンサを備え、一方のコンデンサが積分電荷を蓄積する
期間に他方のコンデンサは前の積分期間で蓄積した積分
電圧をサンプルホールド手段に供給し、その後その蓄積
電荷をクリアし、積分リセットタイミングの都度該２個
のコンデンサを入れ替えることで、積分リセットと積分
電圧のサンプルホールドを行うことである。

【００２９】本実施形態の利点は、積分リセットが実効
的にほぼ瞬時に行われること、サンプルホールドの時間
を十分に確保できること、蓄積電荷のクリアをゆっくり
と時間をかけて行えるのでリセットスイッチでコンデン
サを短絡したときのようなパルス状の大電流の発生が無
いこと、及び、スイッチの導通抵抗はリセットスイッチ
の場合に比べ高抵抗が許されることなどである。

【００３０】なお、各スイッチは、ＮＭＯＳとＰＭＯＳ
のトランジスタを並列接続して１単位のスイッチを構成
し、これを複数個用い、これらの断続を組み合わせるこ
とで実現できることが周知である。

【００３１】次に本発明の第４の実施形態を図６を用い
て説明する。図６において、７で示される点線枠は積分
リセット手段であり、この中にはサンプルホールド手段
も含まれている。以下、この積分リセット手段７及びサ
ンプルホールド手段について説明する。同図において、
７３は放電抵抗、７４はスイッチ制御回路である。６０
１、６０２及び６０３は積分コンデンサＣｘとＣｙとＣ
ｚである。３個の積分コンデンサは同一容量で、機能的
にも同一であるが、選択スイッチと対応づけて説明する
便宜上、添え字ｘ，ｙ，ｚを付して区別している。７６
は合計６個の電子式ロータリースイッチから成る選択ス
イッチ群で、該接続されている積分コンデンサと対応づ
けてそれぞれをＳＷｘ，ＳＷｙ，ＳＷｚと呼称する。各
スイッチには、ｓｈ（サンプルホールド），ｃｌｒ（電
荷クリア），ｉｎｔ（積分）の選択位置があり、各選択
位置はそれぞれサンプルホールドアンプ、放電抵抗、積
分器へ接続されている。選択スイッチの選択位置はスイ
ッチ制御回路７４により制御されている。

【００３２】以下に図７に図示するタイミング図を参照
しながら本実施形態における積分リセットとサンプルホ
ールドの動作を説明する。図７は積分リセットタイミン
グに対する選択スイッチ群の各スイッチの選択位置を示
すもので、矩形波形のハイレベルの期間でｓｈ，ｃｌ
ｒ，ｉｎｔのそれぞれの位置を選択することを意味す
る。各スイッチは、積分リセットタイミングでｓｈ−ｃ
ｌｒ−ｉｎｔ−ｓｈの順で選択位置を巡回する。ＳＷｙ
はＳＷｘに対して１位相だけ遅れた位置を選択し、ＳＷ
ｚは更に１位相遅れた位置を選択する。例えば、あるリ
セットタイミングでＳＷｙがｉｎｔの位置を選択したと
き、ＳＷｘはｓｈの位置を選択し、ＳＷｚはｃｌｒの位
置を選択する。これにより、Ｃｙは積分器５に接続され
て積分電荷の蓄積を開始し、同時に、Ｃｘはサンプルホ
ールドアンプに接続されて、前の積分リセット周期で積
分して蓄積した積分電圧をサンプルホールドアンプに送
出し、同時に、Ｃｚは放電抵抗に接続されて蓄積電荷が
クリアされる。次の積分リセットタイミングでは全選択
スイッチは１位相ずつ選択位置を進め、Ｃｙはサンプル
ホールド、Ｃｘはクリア、Ｃｚは積分のそれぞれの動作
状態に移る。以上のことは積分リセットタイミングが到
来する都度巡回して行われる。

【００３３】これにより、積分、サンプルホールド、蓄
積電荷クリアの３様の動作が並行して進行するので、瞬
時に積分リセットしたのと等価の効果が得られる。ま
た、サンプルホールドは積分リセット周期の全期間にわ
たって保持されるので、前記第３の実施形態との比較に
おいて、Ａ／Ｄ変換器との整合性が一層良好である。

【００３４】なお、選択スイッチ群はＮＭＯＳとＰＭＯ
Ｓのトランジスタを並列接続して１単位のスイッチを構
成し、これを複数個用い、これらの断続を組み合わせる
ことで実現できることは前記第３の実施形態と同様であ
る。また、図６に図示した選択スイッチの構成はコンデ
ンサにつながる端子をスイッチの共通端子として表示し
ているが、これと等価なスイッチはｓｈ，ｃｌｒ，ｉｎ
ｔの端子を共通端子として構成できることは自明であ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、オ
フセット成分を含まない電流検出電圧成分の積分値に対
応するディジタル値が、オフセットキャンセル周期、即
ち基準クロック周期の２Ｍ倍期間毎に得られる。これを
繰り返し、続く複数のオフセットキャンセル周期にわた
って継続的に積算することにより、その継続期間の電流
積算値が得られ、また、オフセットキャンセル周期又は
その整数倍の期間の積算値を積算期間で除することで積
算期間の平均電流値が得られる。

【００３６】更に本発明によれば、積分電圧がしきい値
を越えるレベルでサンプルホールドされるので、小さな
電池電流から大きな電池電流までどんな電流値に対して
も適量の電圧値が得られ、Ａ／Ｄ変換器のディジタル変
換精度も十分なレベルが得やすくなる。また、サンプル
ホールドのタイミングが基準クロックに同期しているの
で、ディジタル値への変換タイミングとの整合性が良い
と言う利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す図。

【図２】第１の実施形態の動作を説明する図。

【図３】本発明の第２の実施形態を示す図。

【図４】本発明の第３の実施形態を示す図。

【図５】タイミング図。

【図６】本発明の第４の実施形態を示す図。

【図７】タイミング図。

【符号の説明】

１ 電池 ２ 電流検出抵抗 ３ 負荷 ４ 入力反転器 ５ 積分器 ５０１ オペアンプ ５０２ 電圧電流変換増幅器 ６ 積分コンデンサ ７ 積分リセット手段 ７１ コンデンサ選択スイッチ ７２ コンデンサ選択スイッチ ７３ 放電抵抗 ７４ スイッチ制御回路 ７５ サンプルホールドスイッチ ７６ 選択スイッチ群 ８ 基準クロック発生手段 ９ 積分リセットタイミング生成手段 １０ オフセットキャンセルタイミング生手段 １１ サンプルホールド手段 １２ Ａ／Ｄ変換器 １３ 電流積算値又は電流値算出手段 １４ 充電器 １５ 充放電切り換え器 １６ 積分電圧レベル判定手段 １７ 電池パック １８ 携帯機器 １８１ 電源 １８２ ホストコンピュータ １８３ 表示装置その他 １９ 通信手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CA00 CB12 CB13 CB22 CB32 CC01 CC05 CC12 CC16 CD10 5G003 AA01 BA01 EA05 GC05 5H030 AA08 AS11 FF42 FF52

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電流検出電圧が入力される入力端子対と、 積分器と、 該電流検出電圧を基準クロック周期のＭ倍（Ｍは１以上
   の整数）期間毎に非反転と反転を交互に切り換えて該積
   分器に導く入力反転器と、 該積分器に接続した積分コンデンサと、 該基準クロック周期のＭ倍期間毎のタイミング、及び該
   積分器の出力電圧がプラス側しきい値とマイナス側しき
   い値のいずれかを越えた時刻以降に到来するＮ個目（Ｎ
   は１以上の整数）の基準クロックのタイミングで、積分
   電圧のサンプルホールドと積分リセットの指令を出す積
   分リセットタイミング生成手段と、 該積分リセットタイミング生成手段の指令に応動して該
   積分コンデンサの積分電荷をクリアする積分リセット手
   段と、 該積分リセット手段が積分電荷をクリアする直前の該積
   分コンデンサに蓄積された積分電圧をサンプルホールド
   するサンプルホールド手段と、 該サンプルホールド手段の出力電圧をディジタル値に変
   換するＡ／Ｄ変換器と、 該非反転入力の期間の積分電圧に対応する該ディジタル
   値を逐次加算して積算し、該反転入力の期間の積分電圧
   に対応する該ディジタル値を逐次減算して積算するディ
   ジタル積算器と、 該積算値から電流積算値を得る電流積算値算出手段と、
   を備えて構成されることを特徴とする電流積算値検出装
   置。
2. 【請求項２】電流検出電圧が入力される入力端子対と、 積分器と、 該電流検出電圧を基準クロック周期のＭ倍（Ｍは１以上
   の整数）期間毎に非反転と反転を交互に切り換えて該積
   分器に導く入力反転器と、 該積分器に接続した積分コンデンサと、 該基準クロック周期のＭ倍期間毎のタイミング、及び該
   積分器の出力電圧がプラス側しきい値とマイナス側しき
   い値のいずれかを越えた時刻以降に到来するＮ個目（Ｎ
   は１以上の整数）の基準クロックのタイミングで、積分
   電圧のサンプルホールドと積分リセットの指令を出す積
   分リセットタイミング生成手段と、 該積分リセットタイミング生成手段の指令に応動して該
   積分コンデンサの積分電荷をクリアする積分リセット手
   段と、 該積分リセット手段が積分電荷をクリアする直前の該積
   分コンデンサに蓄積された積分電圧をサンプルホールド
   するサンプルホールド手段と、 該サンプルホールド手段の出力電圧をディジタル値に変
   換するＡ／Ｄ変換器と、 該非反転入力の期間の積分電圧に対応する該ディジタル
   値を逐次加算して積算し、該反転入力の期間の積分電圧
   に対応する該ディジタル値を逐次減算して積算するディ
   ジタル積算器と、 基準クロック周期の２Ｍ倍期間又はその整数倍の期間の
   該積算値を該積算期間で除することで電流値を得る電流
   値算出手段と、を備えて構成されることを特徴とする電
   流値検出装置。
3. 【請求項３】電池と、該電池の電流積算値検出装置また
   は電流値検出装置を備えてなり、 該電流積算値検出装置または電流値検出装置は、 該電池の電流通路に直列に挿入された電流検出抵抗と、 積分器と、 基準クロック発生手段と、 該電流検出電圧を基準クロック周期のＭ倍（Ｍは１以上
   の整数）期間毎に非反転と反転を交互に切り換えて積分
   器に導く入力反転器と、 該積分器に接続した積分コンデンサと、 基準クロック周期のＭ倍期間毎のタイミング、及び該積
   分器の出力電圧がプラス側しきい値とマイナス側しきい
   値のいずれかを越えた時刻以降に到来する基準クロック
   タイミングのＮ個目（Ｎは１以上の整数）で、積分電圧
   のサンプルホールドと積分リセットの指令を出す積分リ
   セットタイミング生成手段と、 該積分リセットタイミング生成手段の指令に応動して該
   積分コンデンサの積分電荷をクリアする積分リセット手
   段と、 該積分リセット手段が積分電荷をクリアする直前の該積
   分コンデンサに蓄積された積分電圧をサンプルホールド
   するサンプルホールド手段と、 該サンプルホールド手段の出力電圧をディジタル値に変
   換するＡ／Ｄ変換器と、 該非反転入力の期間の積分電圧に対応する該ディジタル
   値を逐次加算して積算し、該反転入力の期間の積分電圧
   に対応する該ディジタル値を逐次減算して積算するディ
   ジタル積算器と、 該積算値から電流積算値を得る電流積算値算出手段、又
   は、基準クロック周期の２Ｍ倍期間又はその整数倍の期
   間の該積算値を該積算期間で除することで電流値を得る
   電流値算出手段と、を備えて構成されることを特徴とす
   る電池パック。
4. 【請求項４】電池と、 該電池の電流通路に直列に挿入された電流検出抵抗と、 積分器と、 該電流検出電圧を基準クロック周期のＭ倍（Ｍは１以上
   の整数）期間毎に非反転と反転を交互に切り換えて積分
   器に導く入力反転器と、 該積分器に接続した積分コンデンサと、 基準クロック周期のＭ倍期間毎のタイミング及び該積分
   器の出力電圧がプラス側しきい値とマイナス側しきい値
   のいずれかを越えた時刻以降に到来する基準クロックタ
   イミングのＮ個目（Ｎは１以上の整数）で積分電圧のサ
   ンプルホールドと積分リセットの指令を出す積分リセッ
   トタイミング生成手段と、 該積分リセットタイミング生成手段の指令に応動して該
   積分コンデンサの積分電荷をクリアする積分リセット手
   段と、 該積分リセット手段が積分電荷をクリアする直前の該積
   分コンデンサに蓄積された積分電圧をサンプルホールド
   するサンプルホールド手段と、 該サンプルホールド手段の出力電圧をディジタル値に変
   換するＡ／Ｄ変換器と、 該非反転入力の期間の積分電圧に対応する該ディジタル
   値を逐次加算して積算し、該反転入力の期間の積分電圧
   に対応する該ディジタル値を逐次減算して積算するディ
   ジタル積算器と、 該積算値から電流積算値を得る電流積算値算出手段と、 該電流検出抵抗を介して電池の電力が供給される電源回
   路とホストコンピュータと表示装置を含む携帯機器と、 該電流積算値算出手段と該携帯機器との間で情報のやり
   取りをする通信手段とを備えてなり、 該携帯機器は該通信手段を介して電流積算値又は電池残
   量値に関する情報を受け取り、該情報を直接に又は加工
   して該表示装置に表示することを特徴とする電流積算値
   検出装置。
5. 【請求項５】請求項１又は４に記載の電流積算値検出装
   置において、 該積分コンデンサは２個のコンデンサで成り、 該積分リセット手段は、該２個のコンデンサの一方が積
   分電荷を蓄積する期間に他方のコンデンサの蓄積電荷を
   クリアし、該積分リセットタイミング生成手段が積分リ
   セット指令を出力したときに該２個のコンデンサを互い
   に入れ替えることで積分リセットを行ない、 該サンプルホールド手段は、該積分リセット手段が該他
   方のコンデンサの蓄積電荷をクリアするのに先立って、
   該他方のコンデンサの蓄積電圧をサンプルホールドする
   ことを特徴とする電流積算値検出装置。
6. 【請求項６】請求項２に記載の電流値検出装置におい
   て、 該積分コンデンサは２個のコンデンサで成り、 該積分リセット手段は、該２個のコンデンサの一方が積
   分電荷を蓄積する期間に他方のコンデンサの蓄積電荷を
   クリアし、該積分リセットタイミング生成手段が積分リ
   セット指令を出力したときに該２個のコンデンサを互い
   に入れ替えることで積分リセットを行ない、 該サンプルホールド手段は、該積分リセット手段が該他
   方のコンデンサの蓄積電荷をクリアするのに先立って、
   該他方のコンデンサの蓄積電圧をサンプルホールドする
   ことを特徴とする電流値検出装置。
7. 【請求項７】請求項３に記載の電池パックにおいて、 該積分コンデンサは２個のコンデンサで成り、 該積分リセット手段は、該２個のコンデンサの一方が積
   分電荷を蓄積する期間に他方のコンデンサの蓄積電荷を
   クリアし、該積分リセットタイミング生成手段が積分リ
   セット指令を出力したときに該２個のコンデンサを互い
   に入れ替えることで積分リセットを行ない、 該サンプルホールド手段は、該積分リセット手段が該他
   方のコンデンサの蓄積電荷をクリアするのに先立って、
   該他方のコンデンサの蓄積電圧をサンプルホールドする
   ことを特徴とする電池パック。
8. 【請求項８】請求項１又は４に記載の電流積算値検出装
   置において、 該積分コンデンサは同一容量の３個のコンデンサで成
   り、 該積分リセット手段は、該３個のコンデンサのそれぞれ
   の一つを積分器とサンプルホールド手段と放電手段のそ
   れぞれの一つに１対１に選択的に接続する選択スイッチ
   を備え、 該選択スイッチは、該積分リセットタイミング生成手段
   が積分リセット指令を出力した都度に、該３個のコンデ
   ンサのそれぞれの接続先を積分器−サンプルホールド手
   段−放電手段の順で巡回的に切り換えることを特徴とす
   る電流積算値検出装置。
9. 【請求項９】請求項２に記載の電流値検出装置におい
   て、 該積分コンデンサは同一容量の３個のコンデンサで成
   り、 該積分リセット手段は、該３個のコンデンサのそれぞれ
   の一つを積分器とサンプルホールド手段と放電手段のそ
   れぞれの一つに１対１に選択的に接続する選択スイッチ
   を備え、 該選択スイッチは、該積分リセットタイミング生成手段
   が積分リセット指令を出力した都度に、該３個のコンデ
   ンサのそれぞれの接続先を積分器−サンプルホールド手
   段−放電手段の順で巡回的に切り換えることを特徴とす
   る電流値検出装置。
10. 【請求項１０】請求項３に記載の電池パックにおいて、 該積分コンデンサは同一容量の３個のコンデンサで成
    り、 該積分リセット手段は、該３個のコンデンサのそれぞれ
    の一つを積分器とサンプルホールド手段と放電手段のそ
    れぞれの一つに１対１に選択的に接続する選択スイッチ
    を備え、 該選択スイッチは、該積分リセットタイミング生成手段
    が積分リセット指令を出力した都度に、該３個のコンデ
    ンサのそれぞれの接続先を積分器−サンプルホールド手
    段−放電手段の順で巡回的に切り換えることを特徴とす
    る電池パック。