JP2003513596A - バッテリーの充電状態を監視するシャント抵抗装置 - Google Patents

バッテリーの充電状態を監視するシャント抵抗装置

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JP2003513596A JP2001533569A JP2001533569A JP2003513596A JP 2003513596 A JP2003513596 A JP 2003513596A JP 2001533569 A JP2001533569 A JP 2001533569A JP 2001533569 A JP2001533569 A JP 2001533569A JP 2003513596 A JP2003513596 A JP 2003513596A
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シー． バトソン，デヴィッド，
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Abstract

(57)【要約】 シャント抵抗器を電流監視ユニットに接続する導体の長さを最小限に抑え、それにより、ＥＭＩの影響を少なくする。電気回路を流れる電流を監視する装置は、この電気回路の少なくとも１個の端子と電気負荷との間に接続された電流シャント・プレート、少なくとも２つの接続点で、この電流シャント・プレートに取り付けられた回路基板、および、該少なくとも２つの接続点間の電圧降下を測定して、この電気回路を流れる電流を決定するようにした、該回路基板上に取り付けられた電流測定装置を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［発明の分野］ 本発明は、一般に、バッテリーなどの電気化学エネルギー蓄積システムに流れ
込むか、あるいは、そのシステムから流れ出す充放電電流を監視するシャント抵
抗装置に関し、詳細には、シャント抵抗器上の電圧検出点を電圧検出装置に接続
する導体の長さを最小限に抑え、それにより、周囲電磁妨害のために測定値に生
じる誤差を少なくするシャント抵抗装置に関する。
【０００２】 ［発明の背景］ いわゆる「スマートバッテリー」技術は、バッテリーシステムに、またはバッ
テリーシステムから移される電荷の量を監視するために、このバッテリーシステ
ムおよび電気負荷に直列に接続された精密抵抗器を流れる電流を監視する電流監
視ユニットをともなう。この電流監視ユニットは、バッテリーシステムの充放電
電流を測定し、正確なタイムベースを用いて、バッテリーシステムを流れる充放
電電流の時間積分を計算する。この電流時間積分は、バッテリーシステムの充放
電効率の数学的モデルを利用することでさらに向上させることができる。この電
流監視ユニットはまた、バッテリーシステムの自己放電率を考慮に入れた補正計
算も実施する場合がある。
【０００３】 この手法の総体的な精度は、一般に「クーロン計数」と呼ばれるものであって
、バッテリーシステムの充電と放電の双方において、バッテリーシステムの全動
作範囲にわたる電流測定の精度によって決まる。一般に、この電流測定装置は、
バッテリーシステムに直列に接続されたシャント抵抗器の両端の電圧を測定して
、その測定された電圧を、バッテリーシステムの充電状態の決定に用いられる電
流に変換する。このような測定方式は、電流測定で誤差を生じさせかねない電磁
ノイズがバッテリーシステムにほとんど現れないラップトップ・コンピュータ、
携帯電話、ポータブル・ビデオカメラ（カムコーダ（camcorder））などの小電
流システムにおいて、充分な働きをする。これらの小型の携帯用電子装置では、
バッテリーの電力と電流は比較的に小さく、それぞれ、約５０Ｗ〜１００Ｗ、１
Ａ〜５Ａの範囲内にある。スマートバッテリーの利用は、これらの携帯用のシス
テム内で広範に受け入れられる。これらの小型システム用の代表的なスマートバ
ッテリー装置は、プリント回路基板（ＰＣＢ）上にじかに取り付けられた小型の
精密シャント抵抗器（１Ｗの定格を持つ約１０〜２５ｍΩ程度）を使用している
。このことから、コンパクトで、かつ組立てが容易な装置が得られる。
【０００４】 しかしながら、自動車の始動、照明、点火（ＳＬＩ）、電気自動車、ハイブリ
ッドカー、定置式の予備電源用バッテリーシステムなどの用途に使用される大型
のバッテリーシステムでは、充電電流や放電電流は、それらの大きさが、携帯用
電子装置の場合よりも、かなり大きくなる。例えば、ＳＬＩバッテリーは、自動
車の始動中に、６００Ａもの電流を流すことが求められる場合がある。電流レベ
ルを高めるには、シャント抵抗器の値をかなり小さくし、かつ電力消費定格をか
なり高める必要がある。このようなシャント抵抗器の抵抗が小さくなると、バッ
テリーシステムの充放電電流の決定のために測定する必要のあるシャント抵抗器
での電圧降下が非常に小さくなる。この測定する必要のある電圧降下は、ときに
は、１０μＶも低いこともある。
【０００５】 さらに多量の熱を消散させる要件から、このような大電流を流す所要の導体断
面積によるだけでなく、熱消散を考慮することによっても、シャント抵抗器をＰ
ＣＢ上にじかに取り付けることはできない。電流検出抵抗器は、一般に、シャン
ト抵抗器を流れる電流に比例したシャント抵抗電圧降下を測定し、変換し、かつ
／または分析する電子回路から遠隔して、取り付けられる。このような配置構成
から、電流検出抵抗と電子監視回路とを電気的に接続するのに利用される導体ま
たは導線として、比較的に長いものが求められる。これらの長い導体または導線
を用いることにより、低電圧測定は、変化する電磁界の存在のもとに、一般に電
磁妨害（ＥＭＩ）の形式の誘導ノイズを受ける。時変磁界にさらされた固定導体
中に起電力（ＥＭＦ）が誘導される場合、以下の関係で与えられるように、上記
の導体中に誘導されるＥＭＩは、導体の長さに比例する：
【０００６】
【数３】
【０００７】 ここで、Ｅは、電界強度であり、ｄｌは導体の長さであり、Ｂは導体表面に直角
な磁束である。
【０００８】 バッテリー監視システムの働きは、バッテリーの充電状態を追跡するために、
バッテリー電流の時間積分を行うことであるから、導体中のＥＭＩによるシャン
ト電流の測定誤差がわずかであっても、一定期間にわたって累積する充電状態測
定では、大きな誤差を引き起こしかねない。このような誤差により、ＥＭＩの存
在のもとでバッテリーシステムの正確な充電状態を監視することは、既存の電流
センサ手法では困難となるか、あるいは不可能となる。
【０００９】 ［発明の概要］ それゆえ、必要とされるものは、シャント抵抗器を電流監視ユニットに接続す
る導体の長さを最小限に抑え、それにより、ＥＭＩの影響を少なくし、バッテリ
ーシステムの充電状態の決定のため、電流監視ユニットが正確な電流測定値を得
られるようにする装置である。
【００１０】 本発明は、自動車の始動、照明、点火（ＳＬＩ）システム、電気自動車、ハイ
ブリッドカー、および、定置式の予備電源装置（ＵＰＳ）システムなどの大電流
システムのバッテリーシステムを流れる充放電電流の監視に使うシャント抵抗器
を対象とする。プリント回路基板上でハイブリッド回路の形式を取る電流測定装
置が、シャント抵抗器上にじかに取り付けられて、少なくとも２つの接続点で、
このシャント抵抗器に電気的に接続される。シャント抵抗器のうち、これらの少
なくとも２つの接続点間の部分は、シャント抵抗を形成し、そのシャント抵抗の
両端の電圧が測定される。この電流測定装置には、Ａ／Ｄコンバータが含まれ、
このＡ／Ｄコンバータは、電流を測定し、この測定値をデジタル形式でマイクロ
プロセッサに提供して、そのマイクロプロセッサに、関連バッテリーシステムの
充電状態を計算させる。
【００１１】 本発明の一態様により、電気回路を流れる電流を監視する装置は、この電気回
路の少なくとも１個の端子と電気負荷との間に接続された電流シャント・プレー
ト、少なくとも２つの接続点で、この電流シャント・プレートに取り付けられた
回路基板、および、前述の少なくとも２つの接続点間の電圧降下を測定して、こ
の電気回路を流れる電流を決定するようにした、該回路基板上に取り付けられた
電流測定装置を含む。
【００１２】 これらの少なくとも２つの接続点間の電流シャント・プレートの一部は、電流
シャント・プレートの幾何学的性質に関係したシャント抵抗Ｒを形成する。シャ
ント抵抗Ｒは、以下の式に基いて、決定される場合がある：
【００１３】
【数４】
【００１４】 ここで、ρは、電流シャント・プレートの材料の抵抗率であり、Ｌは、これらの
少なくとも２つの接続点間のシャント抵抗の長さであり、Ａは、これらの少なく
とも２つの接続点間の電流シャント・プレートの断面積である。この回路基板は
、これらの少なくとも２つの接続点間の電圧降下をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄコンバータ、および、このデジタル信号に基いて、バッテリーシステムの充電
状態を決定するマイクロプロセッサを含む場合がある。この装置は、これらの少
なくとも２つの接続点で、電流シャント・プレートを回路基板に取り付ける電流
測定ピンをさらに含む場合もある。これらの電流測定ピンのそれぞれは、回路基
板と電流シャント・プレート間に電気的隔離、熱的隔離、機械的隔離の少なくと
も１つを施す、回路基板と電流シャント・プレート間に隔離を施すための隔離装
置を含む場合がある。電流シャント・プレートは、ほぼＵ字形であり、また回路
基板は、電流シャント・プレートのトラフに装入される場合がある。
【００１５】 本発明の他の態様により、バッテリーシステムは、少なくとも２個の端子およ
びバッテリーシステムに関連した電気負荷を有するバッテリーと、これらの少な
くとも２個の端子の少なくとも１個と電気負荷との間に接続された電流シャント
抵抗器、少なくとも２つの接続ピンにより電流シャント抵抗器に取り付けられた
回路基板、および、これらの少なくとも２つの接続ピン間の電圧降下を測定して
、このバッテリーの充電状態を決定するために、回路基板上に取り付けられた電
流監視装置を含む。
【００１６】 この電流シャント抵抗器は、両端に取付部分を有するプレートを含んで、バッ
テリーの少なくとも１個の端子と、このバッテリーに関連した電気負荷との間に
、そのプレートを接続する場合がある。これらの少なくとも２つの接続ピン間の
電流シャント・プレートの一部は、シャント抵抗Ｒを形成する。このシャント抵
抗Ｒは、電流シャント・プレートの幾何学的性質に関係するものであって、以下
の式に基いて決定される：
【００１７】
【数５】
【００１８】 ここで、ρは、電流シャント・プレートの材料の抵抗率であり、Ｌは、これらの
少なくとも２つの接続ピン間のシャント抵抗の長さであり、Ａは、これらの少な
くとも２つの接続ピン間の電流シャント・プレートの断面積である。この回路基
板は、これらの少なくとも２つの接続ピン間の電圧降下をデジタル信号に変換す
るＡ／Ｄコンバータ、および、このデジタル信号に基いて、バッテリーシステム
の充電状態を決定するマイクロプロセッサを含む場合がある。これらの接続ピン
のそれぞれは、回路基板と電流シャント抵抗器との間に電気的隔離、熱的隔離、
機械的隔離の少なくとも１つを施す隔離装置を含む場合がある。電流シャント・
プレートは、ほぼＵ字形の場合があり、また回路基板は、電流シャント・プレー
トのトラフに装入される場合がある。バッテリーは、少なくとも２個の端子をそ
れぞれ有する直列に接続された複数の電池セルを含む場合があり、この場合、バ
ッテリー内のこれらの複数の電池セルの任意の２つについて、それらの端子間に
電流シャント抵抗器が接続される。
【００１９】 本発明の上述の目的や他の目的、本発明の様々な特徴、および本発明自体は、
添付図面とともに、以下の説明を読めば、さらに完全に理解できる。
【００２０】 ［好適な実施の形態の詳細な説明］ 「スマート」バッテリーシステムの充電状態を監視するために、電流シャント
抵抗器を、このシステムを形成するバッテリーバンクと直列に接続する。図１に
示されるように、バッテリーシステム１０は、例えば８つの電池セルをそれぞれ
含む３つのバッテリーバンク１２ａ、１２ｂ、１２ｃを含む。バッテリーバンク
１２ａの負端子とバッテリーバンク１２ｂの正端子との間に、第１の電流シャン
ト抵抗器１４ａを接続し、バッテリーバンク１２ｂの負端子とバッテリーバンク
１２ｃの正端子との間に、第２の電流シャント抵抗器１４ｂを接続し、バッテリ
ーバンク１２ｃの負端子とバッテリーシステム１０の負端子との間に、第３の電
流シャント抵抗器１４ｂを接続する。電流シャント抵抗器１４ａ〜１４ｃを使用
して、バッテリーバンク１２ａ〜１２ｃに／から流れる充放電電流を測定する。
各電流シャント抵抗器１４ａ〜１４ｃは、プリント回路基板１６ａ〜１６ｃに関
連する。プリント回路基板１６ａ〜１６ｃはそれぞれ、シャント抵抗器の両端の
電圧とバッテリーバンクの端子電圧を測定して、関連バッテリーバンクの充電状
態を計算する回路を含む。一般に、各プリント回路基板１６ａ〜１６ｃは、一対
の導体１８を用いて、関連電流シャント抵抗器１４ａ〜１４ｃの両端に接続され
る。
【００２１】 このような構成は、ラップトップ・コンピュータ、携帯電話、ポータブル・ビ
デオカメラなどの小電力の用途において、充分な働きをする。なぜなら、小電力
環境は、各シャント抵抗器の両端の正確な電圧測定を潜在的に妨げかねない著し
い量の電磁ノイズを呈さないからである。しかしながら、自動車の始動、照明、
点火（ＳＬＩ）の用途、および「無停電電源装置（ＵＰＳ）」などの大電流用途
の場合には、これらの大電力環境に存在する電磁ノイズは、導体１８の長さが長
いために、このシャント抵抗器の両端の電圧測定に大きな影響を及ぼしかねない
。シャント抵抗器での過度の電圧降下を避けるように、またシャント抵抗器の通
電加熱を減らすように、シャント抵抗器の抵抗は、大電流システムでは、できる
限り小さいものでなければならないから、シャント抵抗器の両端で測定する必要
のある電圧は、大幅に下げられる。よって、シャント抵抗器の両端のこのような
低電圧を正確に測定するために、環境電磁妨害（ＥＭＩ）の影響を少なくしなけ
ればならない。シャント抵抗器での電圧降下の測定に及ぼすＥＭＩの影響を減ら
すために、導体の長さを短くしなければならない。
【００２２】 大電力システムに関連したＥＭＩの影響を少なくするために、本発明は、例え
ば、一対のバッテリーバンクの対向する端子間に接続されたシャント・プレート
を含む。電圧測定装置と充電状態計算装置とを含むプリント回路基板は、この電
流シャント・プレート上にじかに取り付けられ、それにより、このプリント回路
基板を電流シャント抵抗器に接続する導体の長さを大幅に短くする。
【００２３】 図２では、本発明の電流シャント装置が、バッテリーシステムを用いて構成さ
れている。電流シャント装置２０ａは、バッテリーバンク２６ａの負端子２４と
バッテリーバンク２６ｂの正端子２８との間に接続された電流シャント・プレー
ト２２ａを含む。電流シャント装置２０ｂは、バッテリーバンク２６ｂの負端子
３０とバッテリーバンク２６ｃの正端子３２との間に接続された電流シャント・
プレート２２ｂを含む。バッテリーバンク２６ａ〜２６ｃのそれぞれは、単一の
電池セル、または直列に接続された複数の電池セルを含む場合がある。回路基板
３４ａは、接続ピン３８により、電流シャント・プレート２２ａ上に取り付けら
れ、また回路基板３４ｂは、接続ピン３８により、電流シャント・プレート２２
ｂ上に取り付けられる。本発明の電流シャント装置２０ａ、２０ｂは、図３〜図
６を参照するとともに以下でさらに詳しく述べられる。
【００２４】 図３と図４はそれぞれ、電流シャント装置２０の平面図と側面図である。図５
は、図３の線５−５から見た電流シャント装置２０の一部の側面図である。これ
らの図に示されるように、好ましい実施形態では、電流シャント・プレート２２
は、ほぼＵ字形であって、端子取付穴４１ａと４１ｂをそれぞれ有する端子取付
部４０ａと４０ｂを含む。端子取付部４０ａと４０ｂは、回路基板３４が取り付
けられる本体部分４３によって互いに連結されている。電流シャント・プレート
２２は、回路基板を電流シャント・プレート２２のトラフに装入することにより
回路基板を保護するために、概ねＵ字形である。このような形状構成では、以下
に述べられる回路基板３４およびその関連部品は、端子取付部分４０ａと４０ｂ
の表面とほぼ同じ平面に取り付けられる。電流シャント装置２０を上下逆にして
、電流シャント・プレート２２で回路基板３４を遮蔽するようにすることにより
、回路基板３４に対する保護を高めることができる。しかしながら、電流シャン
ト・プレートは、電流シャント装置２０の動作に影響を及ぼさなければ、実質的
に平坦であってもよいものとする。
【００２５】 回路基板３４は、電流測定ピン３８を使って、接続点３６ａ〜３６ｄで電流シ
ャント・プレート２２に電気的に接続される。本体部分４３の、電流測定点３６
ａと３６ｂ間の区域５０は、電流シャント装置のシャント抵抗の働きをする。回
路基板３４は、Ａ／Ｄコンバータを含むマイクロプロセッサ４０、電流処理回路
４２、入力電流フィルタ装置４４、時間基準装置４６、通信接続装置４８を含む
。好ましい実施形態では、Ａ／Ｄコンバータは、１４ビットのコンバータであっ
て、その最下位の１３ビットは、測定された電流の大きさを示し、また、その最
上位のビットは、測定された電流の極性を示す。このことから、Ａ／Ｄコンバー
タの分解能を向上させることができ、それにより、Ａ／Ｄコンバータは、システ
ム内のどんなノイズも非常によく感知できる。例えば、電流シャント装置で測定
されるフルスケール電圧が±１５０ｍＶである用途では、Ａ／Ｄコンバータは、
１８．３μＶ／ビットの分解能を持つことになる。もちろん、Ａ／Ｄコンバータ
の分解能は、測定されるフルスケール電圧の大きさに応じて決まる。
【００２６】 図３に示される電流シャント装置は、４つの接続点３６ａ〜３６ｄを含むが、
それぞれ電流シャント・プレート２２の本体部分４３の両端にある地点３６ａや
３６ｂなどの２つの接続点だけが、本発明の適正な動作に求められるものとする
。Ａ／Ｄコンバータの入力は、本体部分４３の一端において、接続ピン３８の１
つの対応する接続点３６に連絡されるが、一方、本体部分４３の他端にある他の
電流測定ピン３８は接地される。このような構成により、Ａ／Ｄコンバータは、
その入力部で、シャント抵抗５０での電圧降下の値を受け取ることができる。接
続点３６ｃおよび／または３６ｄと、それに対応する電流測定ピン３８を使用す
れば、回路基板３４上の他の要素を別々に接地することができ、それにより、Ａ
／Ｄコンバータの入力部でのデジタルノイズを減らすことができる。回路基板３
４は、電流シャント・プレート２２と回路基板３４との間で、各電流検出ピン３
８上に取り付けられた隔離装置５２により、電流シャント・プレート２２から、
電気的に、熱的に、機械的に隔離される。隔離装置５２は、回路基板３４を電流
シャント・プレート２２から電気的に、熱的に、機械的に隔離する任意の材料（
例えば、ゴム、または、他の任意の非導電性の可撓性材料）で作られることもあ
る。
【００２７】 電流処理回路４２が、電流シャント・プレート２２のシャント抵抗中の電流を
適正に決定できるようにするために、この電流シャント・プレートの抵抗Ｒは、
以下の式に基いて決定される：
【００２８】
【数６】
【００２９】 ここで、ρは、電流シャント・プレートの材料の抵抗率であってオーム・ｃｍの
単位で表わし、Ｌは、図６Ａ（回路基板３４を取り外した電流シャント・プレー
ト２２の平面図である）に示されるように、これらの接続点３６間の抵抗器の長
さであり、Ａは、図６Ｂに示されるように、電流シャント・プレートの断面積で
ある。
【００３０】 動作中、シャント抵抗での電圧降下の大きさと極性は、接続ピン３８間で、Ａ
／Ｄコンバータにより測定され、そのアナログ電圧信号を、Ａ／Ｄコンバータが
１４ビットのデジタル信号に変換して、それを電流処理回路４２に入力する。入
力電流フィルタ装置４４は、Ａ／Ｄコンバータに入力されたアナログ電圧信号を
フィルタリングするために用いられる場合がある。電流処理回路４２は、Ａ／Ｄ
コンバータから得られたデジタル電圧信号に基いて、シャント抵抗器を流れる電
流を決定する。電流処理回路４２は、シャント抵抗中の電流の大きさと極性、お
よび、時間基準装置４６から受け取られたタイムベース基準信号に基いて、バッ
テリーシステムの充電／放電状態を決定する。充電状態信号を、電流処理回路か
ら通信接続装置４８に転送し、この通信接続装置が、その充電状態信号を関連回
路（図示されてない）に出力して、そこで、この充電状態信号が、関連バッテリ
ーシステムの充電状態の視覚表現に変換される場合がある。
【００３１】 代替実施形態では、電流シャント・プレート２２や回路基板３４を含む電流シ
ャント装置２０全体が、ハウジング、すなわちエポキシ樹脂のケースに入れられ
る。このケースは、回路基板の要素を保護し、かつ、バッテリーシステム上に電
流シャント装置を単に設置できるようにしている。
【００３２】 さらに、本発明の電流シャント装置は、バッテリーシステム内の複数のバッテ
リー間に接続されているものとして述べられたが、バッテリーの充電状態を測定
するために、単一のバッテリーの正端子または負端子と、バッテリーの電気負荷
との間にも接続されることもある。
【００３３】 よって、本発明は、シャント抵抗器を電流監視ユニットに接続する導体の長さ
を最小限に抑え、それにより、放射電磁ノイズの影響を少なくし、バッテリーシ
ステムの充電状態の決定のため、電流監視ユニットが正確な電流測定を得られる
ようにする電流シャント装置を提供する。回路基板を電流シャント・プレートに
じかに取り付けることで、自動車の始動、照明、点火システムや、定置式の予備
電源システムなどの大電流システムに存在する電磁ノイズの影響が、大幅に減ら
され、それにより、電流処理回路４２は、関連バッテリーシステムの充電状態を
さらに正確に示すことができる。
【００３４】 本発明は、バッテリーの充電状態を監視する目的で、バッテリーシステムに関
連して述べられているが、本発明のシャント抵抗装置は、任意タイプの電気回路
と関連電気負荷との間に流れる電流を測定することが望ましい場合に、そのよう
な電流を監視するためにも使用できるものとする。
【００３５】 本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することがなければ、他の特定
の形式でも実施できる。それゆえ、本実施形態は、あらゆる点（翻訳者コメント
：原稿では、「respects」の前に「all」が抜けている）で、限定的でなく、例
示と見なされ、本発明の範囲は、上記の説明によってではなくて、併記の特許請
求の範囲によって示される。それゆえ、これらの特許請求の範囲と同等な意味お
よび範囲に入る変更はすべて、本発明に包含されることを意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の充電状態監視装置の図式回路図である。
【図２】 バッテリーシステムに取り付けられた本発明の電流シャント装置を示す図であ
る。
【図３】 本発明による電流シャント装置の平面図である。
【図４】 本発明による電流シャント装置の側面図である。
【図５】 図３の線５−５から見た本発明の電流シャント装置の一部の側面図である。
【図６Ａ】 本発明による電流シャント・プレートの平面図である。
【図６Ｂ】 図６Ａの線６Ｂ−６Ｂで切断した本発明による電流シャント・プレートの断面
図である。
【符号の説明】
２０ 電流シャント装置 ２２ 電流シャント・プレート ３４ 回路基板 ３６ 接続点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2G016 CA00 CB12 CB21 CB31 CC16 CD14 CF00 2G025 AA01 AA07 AA11 AB05 AC01 2G035 AA08 AA17 AB03 AC01 AC02 AD10 AD54 AD65 5G003 BA03 CA01 FA01 5H030 FF42

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気回路を流れる電流を監視する装置であって、 前記電気回路の少なくとも１個の端子と電気負荷との間に接続された電流シャ
    ント・プレートと、 少なくとも２つの接続点で、前記電流シャント・プレートに取り付けられた回
    路基板と、 前記少なくとも２つの接続点間の電圧降下を測定して、前記電気回路を流れる
    前記電流を決定するようにした、前記回路基板上に取り付けられた電流測定装置
    と、 を備える装置。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも２つの接続点間の前記電流シャント・プレー
    トの一部は、シャント抵抗Ｒを形成する請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記シャント抵抗Ｒは、前記電流シャント・プレートの幾何
    学的性質に関係する請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記シャント抵抗Ｒは、以下の式： 【数１】 （式中、ρは、前記電流シャント・プレートの材料の抵抗率であり、Ｌは、前記
    少なくとも２つの接続点間の前記シャント抵抗の長さであり、Ａは、前記少なく
    とも２つの接続点間の前記電流シャント・プレートの断面積である）に基いて、
    決定される請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記回路基板は、前記少なくとも２つの接続点間の電圧降下
    をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ、および、
    前記デジタル信号に基いて、前記バッテリーシステムの充電状態を決定するマイ
    クロプロセッサを含む請求項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記回路基板は、前記少なくとも２つの接続点間の電圧降下
    をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、および、前記デジタル信号に基い
    て、前記バッテリーシステムの充電状態を決定するマイクロプロセッサを含む請
    求項２記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記少なくとも２つの接続点で、前記電流シャント・プレー
    トを前記回路基板に取り付ける電流測定ピンをさらに備える請求項５記載の装置
    。
  8. 【請求項８】 前記電流測定ピンのそれぞれは、前記回路基板と前記電流シ
    ャント・プレート間に隔離を施すための隔離装置を含む請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記隔離装置は、前記回路基板と前記電流シャント・プレー
    ト間に電気的隔離、熱的隔離、機械的隔離の少なくとも１つを施す請求項８記載
    の装置。
  10. 【請求項１０】 前記電流シャント・プレートは、ほぼＵ字形である請求項
    １記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記回路基板は、前記電流シャント・プレートのトラフに
    装入される請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記電気回路は、バッテリーシステムである請求項１記載
    の装置。
  13. 【請求項１３】 前記電流測定装置は、前記バッテリーシステムの充電状態
    を決定する請求項１２記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記電流シャント・プレート、前記回路基板、前記電流測
    定装置を収容するハウジングをさらに備える請求項１記載の装置。
  15. 【請求項１５】 少なくとも２個の端子を有するバッテリーと、 前記少なくとも２個の端子の少なくとも１個と、バッテリーシステムに関連し
    た電気負荷との間に接続された電流シャント抵抗器（current shunt）と、 少なくとも２つの接続ピンにより、前記電流シャント抵抗器に取り付けられた
    回路基板と、 前記少なくとも２つの接続ピン間の電圧降下を測定して、前記バッテリーの充
    電状態を決定するために、前記回路基板上に取り付けられた電流監視装置と、 を備えるバッテリーシステム。
  16. 【請求項１６】 前記電流シャント抵抗器は、両端に取付部分を有するプレ
    ートを備えて、前記プレートを、前記バッテリーの前記少なくとも１個の端子と
    、バッテリーシステムに関連した電気負荷との間に接続する請求項１５記載のバ
    ッテリーシステム。
  17. 【請求項１７】 前記少なくとも２つの接続ピン間の前記電流シャント・プ
    レートの一部は、シャント抵抗Ｒを形成する請求項１６記載のバッテリーシステ
    ム。
  18. 【請求項１８】 前記シャント抵抗Ｒは、前記電流シャント・プレートの幾
    何学的性質に関係する請求項１７記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記シャント抵抗Ｒは、以下の式： 【数２】 （式中、ρは、前記電流シャント・プレートの材料の抵抗率であり、Ｌは、前記
    少なくとも２つの接続ピン間の前記シャント抵抗の長さであり、Ａは、前記少な
    くとも２つの接続ピン間の前記電流シャント・プレートの断面積である）に基い
    て、決定される請求項１８記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記回路基板は、前記少なくとも２つの接続ピン間の電圧
    降下をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、および、前記デジタル信号に
    基いて、前記バッテリーシステムの充電状態を決定するマイクロプロセッサを含
    む請求項１５記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記回路基板は、前記少なくとも２つの接続点間の電圧降
    下をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、および、前記デジタル信号に基
    いて、前記バッテリーシステムの充電状態を決定するマイクロプロセッサを含む
    請求項１７記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記接続ピンのそれぞれは、前記回路基板と前記電流シャ
    ント抵抗器間に隔離を施すための隔離装置を含む請求項１５記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記隔離装置は、前記回路基板と前記電流シャント抵抗器
    間に電気的隔離、熱的隔離、機械的隔離の少なくとも１つを施す請求項２２記載
    の装置。
  24. 【請求項２４】 前記電流シャント・プレートは、ほぼＵ字形である請求項
    １６記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記回路基板は、前記電流シャント・プレートのトラフに
    装入される請求項２４記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記バッテリーは、少なくとも２個の端子をそれぞれ有す
    る直列に接続された複数の電池セルを備える請求項１５記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記電流シャント抵抗器は、前記バッテリー内の前記複数
    の電池セルの任意の２つについて、それらの端子間に接続される請求項２６記載
    の装置。
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