JP2002209340A - 蓄電池の充電電流及び放電電流を測定する方法及び装置 - Google Patents
蓄電池の充電電流及び放電電流を測定する方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い抵抗値の抵抗での電流検出を可能とす
る。 【解決手段】 充電電流Ichのレプリカ電流Irepを発生
し、ここでIrep＝Ich／Ｎ（ここでＮ＞１）であり、測
定抵抗Rmeas２を流れるレプリカ電流Irepによって誘起
される電圧降下Vmeas２を測定し、充電電流Ichの値を制
御するためにその測定電圧降下値を使用する充電電流源
に結合した入力ノードを持つ第１デバイスMsw２と、充
電電流源に結合した入力ノードを持つ第２デバイスMrep
２を共に同一の制御信号で駆動する。制御信号は、測定
抵抗を通る測定電圧降下の関数として制御されるパルス
幅を持つパルス幅変調信号、又は、調整可能電圧値を持
つ直流電圧である。第２デバイスの出力ノードに現れる
電位を第１デバイスの出力ノードに現れる電位と等しく
するようにサーボループが制御される。蓄電池放電測定
回路は、蓄電池充電回路と同じ原理に従って動作する。
る。 【解決手段】 充電電流Ichのレプリカ電流Irepを発生
し、ここでIrep＝Ich／Ｎ（ここでＮ＞１）であり、測
定抵抗Rmeas２を流れるレプリカ電流Irepによって誘起
される電圧降下Vmeas２を測定し、充電電流Ichの値を制
御するためにその測定電圧降下値を使用する充電電流源
に結合した入力ノードを持つ第１デバイスMsw２と、充
電電流源に結合した入力ノードを持つ第２デバイスMrep
２を共に同一の制御信号で駆動する。制御信号は、測定
抵抗を通る測定電圧降下の関数として制御されるパルス
幅を持つパルス幅変調信号、又は、調整可能電圧値を持
つ直流電圧である。第２デバイスの出力ノードに現れる
電位を第１デバイスの出力ノードに現れる電位と等しく
するようにサーボループが制御される。蓄電池放電測定
回路は、蓄電池充電回路と同じ原理に従って動作する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には蓄電池
の充電回路と充電方法に関し、特に蓄電池の充電電流及
び蓄電池の放電電流を測定するための方法及び装置に関
する。
の充電回路と充電方法に関し、特に蓄電池の充電電流及
び蓄電池の放電電流を測定するための方法及び装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】この教示に最も関連する蓄電池の充電回
路は、移動ステーション又はパーソナル発信機とも呼ば
れている無線端末で使用されているものである。充電操
作中において、比較的大電流、典型的には数百ミリアン
ペア（ｍＡ）かそれ以上、を測定し且つモニターするこ
とが必要となる。図１を参照するに、従来では、充電器
１として示される充電電流源と関連の充電器スイッチ
（Msw）２の間に直列抵抗（Rmeas）が置かれている。充
電器スイッチMswは再充電される蓄電池３に結合されて
いる。蓄電池の充電電流（Ich）は直列抵抗Rmeasを流
れ、直列抵抗Rmeasに生ずる電圧降下（Vmeas）が充電サ
イクルを制御するために感知される。例えば、Ａ−Ｄ変
換器（ＡＤＣ）４は、電圧降下Vmeasをデジタル表示値
に変換するために使用され、ディジタル表示値はさらに
パルス幅変調器（ＰＷＭ）５からの信号出力のパルス幅
を変調するために使用される。電圧降下Vmeasは又、充
電器電圧の測定値としても使用される。パルス幅変調器
５は、充電器スイッチMswへ切替信号（Vcntrl）を供給
するために直接的に使用でき、又は充電制御器６によっ
て更に調整することができる。このようにして、充電器
スイッチMswの伝導度は、蓄電池３が完全充電に達する
と充電器スイッチMswの閉路時間が徐々に減少して最終
的に充電器スイッチMswが蓄電池３に維持（細流）充電
を供給するように変動する。他の実施形態において、直
列抵抗Rmeasから切替信号Vcntrlへの帰還ループを、全
アナログ形式で実現することができ、又はアナログ／デ
ジタル混合形式で実施できる。
路は、移動ステーション又はパーソナル発信機とも呼ば
れている無線端末で使用されているものである。充電操
作中において、比較的大電流、典型的には数百ミリアン
ペア（ｍＡ）かそれ以上、を測定し且つモニターするこ
とが必要となる。図１を参照するに、従来では、充電器
１として示される充電電流源と関連の充電器スイッチ
（Msw）２の間に直列抵抗（Rmeas）が置かれている。充
電器スイッチMswは再充電される蓄電池３に結合されて
いる。蓄電池の充電電流（Ich）は直列抵抗Rmeasを流
れ、直列抵抗Rmeasに生ずる電圧降下（Vmeas）が充電サ
イクルを制御するために感知される。例えば、Ａ−Ｄ変
換器（ＡＤＣ）４は、電圧降下Vmeasをデジタル表示値
に変換するために使用され、ディジタル表示値はさらに
パルス幅変調器（ＰＷＭ）５からの信号出力のパルス幅
を変調するために使用される。電圧降下Vmeasは又、充
電器電圧の測定値としても使用される。パルス幅変調器
５は、充電器スイッチMswへ切替信号（Vcntrl）を供給
するために直接的に使用でき、又は充電制御器６によっ
て更に調整することができる。このようにして、充電器
スイッチMswの伝導度は、蓄電池３が完全充電に達する
と充電器スイッチMswの閉路時間が徐々に減少して最終
的に充電器スイッチMswが蓄電池３に維持（細流）充電
を供給するように変動する。他の実施形態において、直
列抵抗Rmeasから切替信号Vcntrlへの帰還ループを、全
アナログ形式で実現することができ、又はアナログ／デ
ジタル混合形式で実施できる。
【０００３】この形式の従来の充電回路を使用し操作す
ることについての大きな欠点は、直列抵抗Rmeasが低い
抵抗値で高精度の抵抗器である必要があるということで
ある。直列抵抗Rmeasを流れる電流値が相当に大きいの
で、それは発生する熱を放散するためにサイズが大きい
ことも要求される。サイズの大きい抵抗器を使用するこ
とは、集積された部品ではなく、分かれた、個別の部品
を使用することを意味し、これは製造及び試験操作のコ
ストを増大し複雑さも増す。更に、隣接の回路部品を熱
し過ぎないように、直列抵抗Rmeasを注意深く配置しな
ければならない。加えて、直列抵抗Rmeasの抵抗値が小
さいために、発生する電圧降下Vmeasも小さく、これは
充電電流Ichの精確な測定値を得るために高分解能のＡ
−Ｄ変換器４を必要とすることとなる。
ることについての大きな欠点は、直列抵抗Rmeasが低い
抵抗値で高精度の抵抗器である必要があるということで
ある。直列抵抗Rmeasを流れる電流値が相当に大きいの
で、それは発生する熱を放散するためにサイズが大きい
ことも要求される。サイズの大きい抵抗器を使用するこ
とは、集積された部品ではなく、分かれた、個別の部品
を使用することを意味し、これは製造及び試験操作のコ
ストを増大し複雑さも増す。更に、隣接の回路部品を熱
し過ぎないように、直列抵抗Rmeasを注意深く配置しな
ければならない。加えて、直列抵抗Rmeasの抵抗値が小
さいために、発生する電圧降下Vmeasも小さく、これは
充電電流Ichの精確な測定値を得るために高分解能のＡ
−Ｄ変換器４を必要とすることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明の第１の目的
と利点は、改良された蓄電池エネルギー管理回路を提供
することである。
と利点は、改良された蓄電池エネルギー管理回路を提供
することである。
【０００５】この発明の他の目的及び利点は、前述の問
題等を解消する無線端末に使用する改良された蓄電池の
充電回路を提供することである。
題等を解消する無線端末に使用する改良された蓄電池の
充電回路を提供することである。
【０００６】この発明の更なる目的及び利点は、蓄電池
容量等の測定を実施するために使用される改良された蓄
電池の放電回路を提供することである。
容量等の測定を実施するために使用される改良された蓄
電池の放電回路を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の実施による方
法及び装置によって、上述のそして他の問題は克服さ
れ、そして上述の目的及び利点は実現される。
法及び装置によって、上述のそして他の問題は克服さ
れ、そして上述の目的及び利点は実現される。
【０００８】本明細書には、蓄電池に充電する方法及び
その方法を行うための回路構成が開示されている。その
方法は、（ａ）蓄電池のための充電電流（Ich）を発生
し、（ｂ）充電電流Ichのレプリカ電流（Irep）を発生
し、ここでIrep＝Ich／Ｎ（ここでＮ＞１）であり、
（ｃ）測定抵抗を通るレプリカ電流Irepによって誘起さ
れる電圧降下を測定し、及び（ｄ）充電電流Ichの値を
制御するためにその測定電圧降下を使用する各ステップ
を含んでいる。好ましくはＮは約１０より大きく、より
好ましくは Ｎは約１００より大きく、そして最も好ま
しい実施形態では、Ｎは約１００乃至約１０００の範囲
にある。充電電流（Ich）を発生するステップは、充電
電流源に結合した入力ノードを持つ第１デバイスを制御
するステップを含み、レプリカ電流（Irep）を発生する
ステップは、充電電流源に結合した入力ノードを持つ第
２デバイスを制御するステップを含み、ここで第１デバ
イスと第２デバイスは共に同一の制御信号で駆動され
る。制御信号は、測定抵抗を通る測定電圧降下の関数と
して制御されるパルス幅を持つパルス幅変調信号であ
る。該制御信号は、測定抵抗を通る測定電圧降下の関数
として制御される調整可能電圧値を持つ直流電圧で置換
され得る。好適な実施例において、レプリカ電流（Ire
p）を発生するステップは、第２デバイスの出力ノード
に現れる電位を第１デバイスの出力ノードに現れる電位
と等しくするようにサーボループを制御するステップを
含んでいる。
その方法を行うための回路構成が開示されている。その
方法は、（ａ）蓄電池のための充電電流（Ich）を発生
し、（ｂ）充電電流Ichのレプリカ電流（Irep）を発生
し、ここでIrep＝Ich／Ｎ（ここでＮ＞１）であり、
（ｃ）測定抵抗を通るレプリカ電流Irepによって誘起さ
れる電圧降下を測定し、及び（ｄ）充電電流Ichの値を
制御するためにその測定電圧降下を使用する各ステップ
を含んでいる。好ましくはＮは約１０より大きく、より
好ましくは Ｎは約１００より大きく、そして最も好ま
しい実施形態では、Ｎは約１００乃至約１０００の範囲
にある。充電電流（Ich）を発生するステップは、充電
電流源に結合した入力ノードを持つ第１デバイスを制御
するステップを含み、レプリカ電流（Irep）を発生する
ステップは、充電電流源に結合した入力ノードを持つ第
２デバイスを制御するステップを含み、ここで第１デバ
イスと第２デバイスは共に同一の制御信号で駆動され
る。制御信号は、測定抵抗を通る測定電圧降下の関数と
して制御されるパルス幅を持つパルス幅変調信号であ
る。該制御信号は、測定抵抗を通る測定電圧降下の関数
として制御される調整可能電圧値を持つ直流電圧で置換
され得る。好適な実施例において、レプリカ電流（Ire
p）を発生するステップは、第２デバイスの出力ノード
に現れる電位を第１デバイスの出力ノードに現れる電位
と等しくするようにサーボループを制御するステップを
含んでいる。
【０００９】この教示による蓄電池の充電回路は、第１
デバイスのオンオフ時間及び／又はその伝導度を制御
し、従って、再充電されている蓄電池への供給充電電流
Ichの量を制御する制御信号によって駆動される第１デ
バイスを含んでいる。第１デバイスは、充電電流源に結
合した入力ノードと再充電されている蓄電池へ充電電流
Ichを結合するための出力ノードとを持つ。更に充電回
路は、制御信号によって駆動されると共に充電電流源に
結合した入力ノードと測定抵抗に結合した出力ノードと
を持つ第２デバイスを含んでいる。測定抵抗を通る電流
値Irepによる測定抵抗の電圧降下は、第１デバイスの伝
導を制御するために感知される。
デバイスのオンオフ時間及び／又はその伝導度を制御
し、従って、再充電されている蓄電池への供給充電電流
Ichの量を制御する制御信号によって駆動される第１デ
バイスを含んでいる。第１デバイスは、充電電流源に結
合した入力ノードと再充電されている蓄電池へ充電電流
Ichを結合するための出力ノードとを持つ。更に充電回
路は、制御信号によって駆動されると共に充電電流源に
結合した入力ノードと測定抵抗に結合した出力ノードと
を持つ第２デバイスを含んでいる。測定抵抗を通る電流
値Irepによる測定抵抗の電圧降下は、第１デバイスの伝
導を制御するために感知される。
【００１０】好ましくは、Irep＝Ich /Ｎであり、ここ
でＮは１より大きいスケーリング係数である。
でＮは１より大きいスケーリング係数である。
【００１１】回路は更に、第１デバイスの出力ノードに
結合した第１入力端、第２デバイスの出力ノードに結合
した第２入力端、及び測定抵抗に直列に結合したトラン
ジスタの制御端に結合した出力端を持つ差動増幅器を有
する。差動増幅器は、第２デバイスの出力ノードに現れ
る電圧電位を第１デバイスの出力ノードに現れる電圧電
位に等しくなるようにするためにトランジスタを制御す
る。
結合した第１入力端、第２デバイスの出力ノードに結合
した第２入力端、及び測定抵抗に直列に結合したトラン
ジスタの制御端に結合した出力端を持つ差動増幅器を有
する。差動増幅器は、第２デバイスの出力ノードに現れ
る電圧電位を第１デバイスの出力ノードに現れる電圧電
位に等しくなるようにするためにトランジスタを制御す
る。
【００１２】測定抵抗は第２デバイスの出力ノードとト
ランジスタの入力ノードとの間に直列に結合でき、又は
トランジスタは、第２デバイスの出力ノードと測定抵抗
との間に直列に結合することができる。
ランジスタの入力ノードとの間に直列に結合でき、又は
トランジスタは、第２デバイスの出力ノードと測定抵抗
との間に直列に結合することができる。
【００１３】開示された回路構成部分及び方法は、蓄電
池容量試験を実施可能とするための蓄電池の放電測定回
路を提供するために拡張することができる。
池容量試験を実施可能とするための蓄電池の放電測定回
路を提供するために拡張することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】先ず、この発明の教示に従う蓄電
池充電回路の回路図を、部分的にはブロック図形式で、
示すために図２を参照する。図１にも見出される要素は
それに従って番号が付されている。
池充電回路の回路図を、部分的にはブロック図形式で、
示すために図２を参照する。図１にも見出される要素は
それに従って番号が付されている。
【００１５】図２において、Irepで指示された、充電電
流Ichの縮小レプリカは、要素Mrep１０、Adiff１２及び
Mctl１４として実現されているサーボ制御回路の助けに
よって発生される。電流IchでなくIrepは、測定抵抗Rme
as２を流れる。Msw２とMrep１０が、それぞれの入力ノ
ード及びそれぞれの出力ノード（Ｎ１とＮ２）において
同一の端子電位を有しているから、充電電流のレプリカ
Irepは、実際の充電電流Ichの正確な再現である。即
ち、両トランジスタMsw２、Mrep１０は、それらの入力
端及びゲート（Ｇ）端（又はVcntl）において同一の電
圧を得、それぞれの出力端（Ｎ１とＮ２）は、サーボ回
路によって形成される帰還によって同じ電圧となる。特
に、ノードＮ１とＮ２に現れる電位間の差を表す差動信
号を出力する差動増幅器Adiff１２は、トランジスタMct
lと組合わさって、ノードＮ２の電位をノードＮ１の電
位に等しくさせる。結果として、レプリカ電流Irepは、
充電電流Ich/Ｎに等しくなるが、ここでＮは、スケーリ
ング係数又は次に説明される比率である。
流Ichの縮小レプリカは、要素Mrep１０、Adiff１２及び
Mctl１４として実現されているサーボ制御回路の助けに
よって発生される。電流IchでなくIrepは、測定抵抗Rme
as２を流れる。Msw２とMrep１０が、それぞれの入力ノ
ード及びそれぞれの出力ノード（Ｎ１とＮ２）において
同一の端子電位を有しているから、充電電流のレプリカ
Irepは、実際の充電電流Ichの正確な再現である。即
ち、両トランジスタMsw２、Mrep１０は、それらの入力
端及びゲート（Ｇ）端（又はVcntl）において同一の電
圧を得、それぞれの出力端（Ｎ１とＮ２）は、サーボ回
路によって形成される帰還によって同じ電圧となる。特
に、ノードＮ１とＮ２に現れる電位間の差を表す差動信
号を出力する差動増幅器Adiff１２は、トランジスタMct
lと組合わさって、ノードＮ２の電位をノードＮ１の電
位に等しくさせる。結果として、レプリカ電流Irepは、
充電電流Ich/Ｎに等しくなるが、ここでＮは、スケーリ
ング係数又は次に説明される比率である。
【００１６】電流のスケーリングは、電流模写トランジ
スタ即ちデバイスＭrep１０の大きさ（チャネル幅／長
さ比）を、充電トランジスタ即ちデバイスＭsw２との幅
／長さ比に関して、スケーリング係数、又は比率Ｎで小
さくすることによって達成される。一般に、Ｎは１より
も大きい。好ましくはＮは約１０より大きく、そしてよ
り好ましくはＮは約１００より大きい。最も好ましく
は、スケーリング係数又は比率（Ｎ）は、例えば約１０
０乃至約１０００のオーダーの範囲にある。
スタ即ちデバイスＭrep１０の大きさ（チャネル幅／長
さ比）を、充電トランジスタ即ちデバイスＭsw２との幅
／長さ比に関して、スケーリング係数、又は比率Ｎで小
さくすることによって達成される。一般に、Ｎは１より
も大きい。好ましくはＮは約１０より大きく、そしてよ
り好ましくはＮは約１００より大きい。最も好ましく
は、スケーリング係数又は比率（Ｎ）は、例えば約１０
０乃至約１０００のオーダーの範囲にある。
【００１７】電流はトランジスタのチャネルの幅に関し
て線形に増減するので、そして例えば、スケーリング係
数を５００とすると、２００ｍＡの充電電流Ichに対し
て、レプリカ電流Irepは、４００マイクロアンペア（４
００μＡ）になる。測定又は感知抵抗Rmeas２を通る電
流値のこの大きな減少が、測定抵抗 Rmeas２に使用され
る抵抗値を（図１の従来技術の回路に対比して）十分大
きくし、そして更に電力の損失を相当に小さくする。例
えば、測定抵抗Rmeas２についての１．５ｋΩの値はレ
プリカ電流Irepの値を４００μＡと仮定すると、Ｖmeas
２として６００ｍＶの値をもたらす。１０ビットのＡ−
Ｄ変換器ＡＤＣ４は、このようにして明らかに Vmeas２
の値を精確にデジタル化するに適している。
て線形に増減するので、そして例えば、スケーリング係
数を５００とすると、２００ｍＡの充電電流Ichに対し
て、レプリカ電流Irepは、４００マイクロアンペア（４
００μＡ）になる。測定又は感知抵抗Rmeas２を通る電
流値のこの大きな減少が、測定抵抗 Rmeas２に使用され
る抵抗値を（図１の従来技術の回路に対比して）十分大
きくし、そして更に電力の損失を相当に小さくする。例
えば、測定抵抗Rmeas２についての１．５ｋΩの値はレ
プリカ電流Irepの値を４００μＡと仮定すると、Ｖmeas
２として６００ｍＶの値をもたらす。１０ビットのＡ−
Ｄ変換器ＡＤＣ４は、このようにして明らかに Vmeas２
の値を精確にデジタル化するに適している。
【００１８】上述するように、本発明のこの態様は又、
使用される抵抗要素の物理的な寸法を十分に小さくする
ことを可能とする。物理的に小さい抵抗要素を使用する
と、例えば、エネルギー管理集積回路に抵抗を組み込む
ことを可能とし、これは物理的に別体の抵抗を装備する
必要性を無くす。集積された抵抗が測定抵抗Rmeas２に
使用されるとき、Ａ−Ｄ変換器ＡＤＣ４の出力のアナロ
グ／抵抗器校正又はデジタル校正のどちらかを行うのが
望ましい。
使用される抵抗要素の物理的な寸法を十分に小さくする
ことを可能とする。物理的に小さい抵抗要素を使用する
と、例えば、エネルギー管理集積回路に抵抗を組み込む
ことを可能とし、これは物理的に別体の抵抗を装備する
必要性を無くす。集積された抵抗が測定抵抗Rmeas２に
使用されるとき、Ａ−Ｄ変換器ＡＤＣ４の出力のアナロ
グ／抵抗器校正又はデジタル校正のどちらかを行うのが
望ましい。
【００１９】本発明の種々の実施形態において、充電ト
ランジスタＭsw、電流模写トランジスタＭrep及び制御
デバイスＭctlは、ＮＭＯＳ型デバイス、又はＰＭＯＳ
型デバイスが可能であり、更にＮＰＮ又はＰＮＰデバイ
スでも良い。これらの変形のすべては、差動増幅器Ａdi
ff１２に対し対応する適切な極性を与えることにより、
この教示に従って機能するようにすることができる。デ
バイス型式の最適な選択は、一般に適用分野及び半導体
技術に依存する。
ランジスタＭsw、電流模写トランジスタＭrep及び制御
デバイスＭctlは、ＮＭＯＳ型デバイス、又はＰＭＯＳ
型デバイスが可能であり、更にＮＰＮ又はＰＮＰデバイ
スでも良い。これらの変形のすべては、差動増幅器Ａdi
ff１２に対し対応する適切な極性を与えることにより、
この教示に従って機能するようにすることができる。デ
バイス型式の最適な選択は、一般に適用分野及び半導体
技術に依存する。
【００２０】図２に示された実施形態において、フロー
ティングセンスアップ（図示しない。）が、Ａ−Ｄ変換
器ＡＤＣ４（図１に図示）への入力に先立ってＶmeas２
をバッファリングするために使用されるのが好ましい。
ティングセンスアップ（図示しない。）が、Ａ−Ｄ変換
器ＡＤＣ４（図１に図示）への入力に先立ってＶmeas２
をバッファリングするために使用されるのが好ましい。
【００２１】測定抵抗Rmeas２と制御デバイスMctlの位
置は又、図３に示された実施例に描かれているように、
Ｖmeas２ のシングルエンドの測定を実現するために置
き換えられる。
置は又、図３に示された実施例に描かれているように、
Ｖmeas２ のシングルエンドの測定を実現するために置
き換えられる。
【００２２】以下の表は、図１に示された従来の充電器
配置と図３の新規な充電器配置との差異を説明するのに
有用である。 表 測定抵抗における電力損失とＡ−Ｄ変換電圧範囲（図１） 測定抵抗Rmeasにおける電力損失： Pdis＝Ich＊Ich ＊Rmeas 電圧範囲 ： Vrange＝ Ich＊Rmeas 測定抵抗における電力損失とＡ−Ｄ変換電圧範囲（図２） 測定抵抗Rmeas２における電力損失：Pdis＝Ich/N＊Ich/N＊Rmeas＊M ＝Irep＊Irep＊Rmeas２ 電圧範囲 ： Vrange＝Ich/N＊Rmeas＊M ＝ Irep＊Rmeas２ この好適な実施形態において、測定抵抗（Rmeas２）に
おける電力損失及び電圧範囲は独立して、電流模写トラ
ンジスタMrep１０（Ｎにより）及び測定抵抗Rmeas２
（Ｍにより）を別個にスケーリングすることにより選択
することができる。このようにして、スケーリング係数
を選択することにより低い電力損失と広い電圧範囲とを
同時に実現することができる。測定抵抗Rmeas２ におけ
る低い電力損失は、物理的に小さい外部抵抗又は集積化
抵抗を使用可能とする一方、増大した測定電圧範囲は、
センスアンプとＡ−Ｄ変換器ＡＤＣ４のオフセットと精
度要求を緩和する。Ａ−Ｄ変換器ＡＤＣ４に対する分解
能の適当なビット数は１０ビットであるが、１０ビット
以上又は以下も使用できる。
配置と図３の新規な充電器配置との差異を説明するのに
有用である。 表 測定抵抗における電力損失とＡ−Ｄ変換電圧範囲（図１） 測定抵抗Rmeasにおける電力損失： Pdis＝Ich＊Ich ＊Rmeas 電圧範囲 ： Vrange＝ Ich＊Rmeas 測定抵抗における電力損失とＡ−Ｄ変換電圧範囲（図２） 測定抵抗Rmeas２における電力損失：Pdis＝Ich/N＊Ich/N＊Rmeas＊M ＝Irep＊Irep＊Rmeas２ 電圧範囲 ： Vrange＝Ich/N＊Rmeas＊M ＝ Irep＊Rmeas２ この好適な実施形態において、測定抵抗（Rmeas２）に
おける電力損失及び電圧範囲は独立して、電流模写トラ
ンジスタMrep１０（Ｎにより）及び測定抵抗Rmeas２
（Ｍにより）を別個にスケーリングすることにより選択
することができる。このようにして、スケーリング係数
を選択することにより低い電力損失と広い電圧範囲とを
同時に実現することができる。測定抵抗Rmeas２ におけ
る低い電力損失は、物理的に小さい外部抵抗又は集積化
抵抗を使用可能とする一方、増大した測定電圧範囲は、
センスアンプとＡ−Ｄ変換器ＡＤＣ４のオフセットと精
度要求を緩和する。Ａ−Ｄ変換器ＡＤＣ４に対する分解
能の適当なビット数は１０ビットであるが、１０ビット
以上又は以下も使用できる。
【００２３】次に、図４を参照するに、本発明の教示
は、蓄電池３がこれから供給される電流の電流消費部と
して機能する電力供給回路２０に向かって電流を供給す
る、蓄電池３の放電試験を行う技術にも適用されること
も理解すべきである。全ての他の点において、放電回路
は図２に示された実施例に従って、又は図３に示された
シングルエンドの測定の実施例に従って構成されること
ができる。放電試験において、測定抵抗Rmeas２は、充
電器放電電流（Idisch）を感知するために使用され、こ
れはVmeas２の数値に反映される。放電電流は、蓄電池
３の電圧測定と組み合せれば、残っている充電器容量の
値を予測するのに役に立つ。この実施例において、蓄電
池放電電流は放電試験の間は小さいので、残留充電器電
力の使用が節約される。
は、蓄電池３がこれから供給される電流の電流消費部と
して機能する電力供給回路２０に向かって電流を供給す
る、蓄電池３の放電試験を行う技術にも適用されること
も理解すべきである。全ての他の点において、放電回路
は図２に示された実施例に従って、又は図３に示された
シングルエンドの測定の実施例に従って構成されること
ができる。放電試験において、測定抵抗Rmeas２は、充
電器放電電流（Idisch）を感知するために使用され、こ
れはVmeas２の数値に反映される。放電電流は、蓄電池
３の電圧測定と組み合せれば、残っている充電器容量の
値を予測するのに役に立つ。この実施例において、蓄電
池放電電流は放電試験の間は小さいので、残留充電器電
力の使用が節約される。
【００２４】充電器トランジスタ即ちデバイスMswと模
写トランジスタ即ちデバイスMrepは、それらがVcntrlに
よってオンオフされるような形でVcntrlによって制御す
ることができると指摘される。しかしながら、充電器ト
ランジスタ即ちデバイスMswと模写トランジスタ即ちデ
バイスMrepを線形モードで（即ちオンオフしないで）制
御することも又この教示の範囲内にある。このケースに
おいて、Vcntrlは、デバイスMsw、Mrepの伝導度を変え
る調整可能な電圧値の直流電圧として発生される。しか
しながら、この後者の選択は、線形モードにおける制御
が一般により多くの電力を消費し、よく知られているよ
うにオンオフにおける制御よりも多くの熱を発生するの
で幾つかの応用分野には望ましくない。
写トランジスタ即ちデバイスMrepは、それらがVcntrlに
よってオンオフされるような形でVcntrlによって制御す
ることができると指摘される。しかしながら、充電器ト
ランジスタ即ちデバイスMswと模写トランジスタ即ちデ
バイスMrepを線形モードで（即ちオンオフしないで）制
御することも又この教示の範囲内にある。このケースに
おいて、Vcntrlは、デバイスMsw、Mrepの伝導度を変え
る調整可能な電圧値の直流電圧として発生される。しか
しながら、この後者の選択は、線形モードにおける制御
が一般により多くの電力を消費し、よく知られているよ
うにオンオフにおける制御よりも多くの熱を発生するの
で幾つかの応用分野には望ましくない。
【００２５】この発明の教示は、携帯電話やパーソナル
発信機のような無線端末に使用される蓄電池充電回路の
文脈で説明されてきたが、当業者はこの一つの重要な使
用例だけに限定されることはなく、個人用の補助デジタ
ルコンピュータ、ラップトップコンピュータ及びノート
ブック型コンピュータや種々の型式の玩具のような再充
電可能な蓄電池によって電力供給される広範囲のデバイ
スにも代わって使用され得ることを理解しよう。
発信機のような無線端末に使用される蓄電池充電回路の
文脈で説明されてきたが、当業者はこの一つの重要な使
用例だけに限定されることはなく、個人用の補助デジタ
ルコンピュータ、ラップトップコンピュータ及びノート
ブック型コンピュータや種々の型式の玩具のような再充
電可能な蓄電池によって電力供給される広範囲のデバイ
スにも代わって使用され得ることを理解しよう。
【００２６】このように、本発明は好適な実施例に関連
して示され、説明されたが、形態や細部での変形が、発
明の範囲及び精神を逸脱することなく為されうることは
当業者に理解されよう。
して示され、説明されたが、形態や細部での変形が、発
明の範囲及び精神を逸脱することなく為されうることは
当業者に理解されよう。
【図１】従来の蓄電池充電器配置を示す、部分的にブロ
ックダイヤ図形式の回路図である。
ックダイヤ図形式の回路図である。
【図２】この発明の教示に従う蓄電池充電回路を示す、
部分的にブロック図形式の回路図である。
部分的にブロック図形式の回路図である。
【図３】図２の測定抵抗とサーボループトランジスタMc
tlの代替配置を示す図である。
tlの代替配置を示す図である。
【図４】この発明の教示に従う蓄電池放電回路を示す、
部分的にブロック図形式の回路図である。
部分的にブロック図形式の回路図である。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CB21 CB31 CC01 CC05 CC07 CC15 CC16 CC23 CD04 CD06 CD14 5G003 AA01 BA01 CA02 GA01 GB04 5H030 AA03 AA04 AS18 BB01 BB21 FF42
Claims (25)
- 【請求項１】 制御信号によって駆動され、充電電流源
に結合される入力ノードと再充電される蓄電池へ充電電
流Ichを結合する出力ノードとを持つ第１デバイス、並
びに前記制御信号によって駆動され、前記充電電流源に
結合される入力ノードと測定抵抗に結合される出力ノー
ドとを持つ第２デバイスを有し、前記測定抵抗を通る電
流Irepによる前記測定抵抗の電圧降下が、前記第１デバ
イスを流れる電流を制御するために感知され、そして電
流Irepが充電電流Ich／Nに等しく、ここでNが１より大
きい蓄電池の充電回路。 - 【請求項２】 前記第１デバイスの前記出力ノードに結
合される第１入力端、前記第２デバイスの前記出力ノー
ドに結合される第２入力端、及び前記測定抵抗に直列に
結合したトランジスタの制御端に結合される出力端を持
つ差動増幅器を更に有し、前記差動増幅器は、前記第２
デバイスの前記出力ノードに現れる電圧電位を前記第１
デバイスの前記出力ノードに現れる電圧電位に等しくす
るように前記トランジスタを制御する請求項１の蓄電池
の充電回路。 - 【請求項３】 前記測定抵抗が、前記第２デバイスの前
記出力ノードと前記トランジスタの入力ノードとの間に
直列に結合されている請求項２の蓄電池の充電回路。 - 【請求項４】 前記トランジスタが、前記第２デバイス
の前記出力ノードと前記測定抵抗との間に直列に結合さ
れている請求項２の蓄電池の充電回路。 - 【請求項５】 Nが約１０より大きい請求項１の蓄電池
の充電回路。 - 【請求項６】 Nが約１００より大きい請求項１の蓄電
池の充電回路。 - 【請求項７】 Nが約１００乃至約１０００の範囲内に
ある請求項１の蓄電池の充電回路。 - 【請求項８】 前記測定抵抗が集積回路の中に位置して
いる請求項１の蓄電池の充電回路。 - 【請求項９】 蓄電池用の充電電流（Ich）を発生し、 充電電流（Ich）のレプリカ電流（Irep）を発生し、こ
こで Irep＝Ich/Ｎ、Ｎ＞１ であり、 測定抵抗を通るレプリカ電流（Irep）によって誘起され
る電圧降下を測定し、そして、 充電電流（Ich）の値を制御するために測定電圧降下値
を使用する各ステップからなる蓄電池を充電する方法。 - 【請求項１０】 Nが約１０より大きい請求項９の方
法。 - 【請求項１１】 Nが約１００より大きい請求項９の方
法。 - 【請求項１２】 Nが約１００乃至約１０００の範囲内
にある請求項９の方法。 - 【請求項１３】 該充電電流（Ich）を発生する該ステ
ップが、充電電流源に結合した入力ノードを持つ第１デ
バイスを制御するステップを含み、該レプリカ電流（Ir
ep）を発生する該ステップが該充電電流源に結合した入
力ノードを持つ第２デバイスを制御するステップを含
み、そして該第１デバイスと該第２デバイスとが同一の
制御信号によって駆動される請求項９の方法。 - 【請求項１４】 該制御信号が、該測定抵抗を通る測定
電圧降下値の関数として制御されるパルス幅を持つパル
ス幅変調信号の一つであり、又は該測定抵抗を通る測定
電圧降下値の関数として制御される調整可能な電圧値を
持つ直流電圧である請求項１３の方法。 - 【請求項１５】 該レプリカ電流（Irep）を発生する該
ステップが、該第２デバイスの出力ノードに現れる電位
を該第１デバイスの出力ノードに現れる電位と等しくす
るようにサーボループを制御するステップを含む請求項
１３の方法。 - 【請求項１６】 制御信号によって駆動され、放電試験
が為される蓄電池に結合される入力ノードと蓄電池放電
電流Idischを電流消費部に結合する出力ノードとを持つ
第１デバイス、並びに前記制御信号によって駆動され、
前記蓄電池に結合される入力ノードと測定抵抗に結合さ
れる出力ノードとを持つ第２デバイスを有し、前記測定
抵抗を通る電流Irepによる前記測定抵抗を通る電圧降下
が、前記第１デバイスを流れる電流を制御するために感
知され、そして電流Irepが充電電流Ich／Nに等しく、こ
こでNが１より大きい蓄電池の放電電流を測定する回
路。 - 【請求項１７】 前記第１デバイスの前記出力ノードに
結合される第１入力端、前記第２デバイスの前記出力ノ
ードに結合される第２入力端、及び前記測定抵抗に直列
に結合したトランジスタの制御端に結合される出力端を
持つ差動増幅器を更に有し、前記差動増幅器は、前記第
２デバイスの前記出力ノードに現れる電圧電位を前記第
１デバイスの前記出力ノードに現れる電圧電位に等しく
するように前記トランジスタを制御する請求項１６の蓄
電池の放電回路。 - 【請求項１８】 前記測定抵抗が、前記第２デバイスの
前記出力ノードと前記トランジスタの入力ノードとの間
に直列に結合されている請求項１７の蓄電池の放電回
路。 - 【請求項１９】 前記トランジスタが、前記第２デバイ
スの前記出力ノードと前記測定抵抗との間に直列に結合
されている請求項１７の蓄電池の放電回路。 - 【請求項２０】 Nが約１０より大きい請求項１６の蓄
電池の放電回路。 - 【請求項２１】 Nが約１００より大きい請求項１６の
蓄電池の放電回路。 - 【請求項２２】 Nが約１００乃至約１０００の範囲内
にある請求項１６の蓄電池の放電回路。 - 【請求項２３】 前記測定抵抗が集積回路の中に位置し
ている請求項１６の蓄電池の放電回路。 - 【請求項２４】 該制御信号が、該測定抵抗を通る測定
電圧降下値の関数として制御されるパルス幅を持つパル
ス幅変調信号の一つであり、又は該測定抵抗を通る測定
電圧降下値の関数として制御される調整可能な電圧値を
持つ直流電圧である請求項１６の蓄電池の放電回路。 - 【請求項２５】 該第２デバイスの出力ノードに現れる
電位を該第１デバイスの出力ノードに現れる電位と等し
くするように制御するサーボループを更に有する請求項
１６の蓄電池の放電回路。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US25911000P | 2000-12-29 | 2000-12-29 | |
| US60/259110 | 2000-12-29 | ||
| US09/772249 | 2001-01-29 | ||
| US09/772,249 US6407532B1 (en) | 2000-12-29 | 2001-01-29 | Method and apparatus for measuring battery charge and discharge current |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002209340A true JP2002209340A (ja) | 2002-07-26 |
Family
ID=26947086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001324446A Pending JP2002209340A (ja) | 2000-12-29 | 2001-10-23 | 蓄電池の充電電流及び放電電流を測定する方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6407532B1 (ja) |
| EP (2) | EP1223654A3 (ja) |
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| CN (2) | CN1361572A (ja) |
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- 2001-12-24 EP EP01310890.7A patent/EP1227563B1/en not_active Expired - Lifetime
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