JP2004028663A

JP2004028663A - 電子制御回路

Info

Publication number: JP2004028663A
Application number: JP2002182500A
Authority: JP
Inventors: Akira Matsuda; 松田　明; Goji Honda; 本田　剛司; Hirosumi Nakamura; 中村　廣純; Kazunori Kamiyama; 上山　和則
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】本発明はリチウム電池等放電容量の進み具合により電池電圧の変化が少ない電池応用機器において、正確に電池寿命の予測が出来ないことを課題とするものである。
【解決手段】電池１の寿命の予測に電池内部抵抗を測定する内部抵抗測定回路４を用いて交流法で測定する。従って、電池寿命の予測が正確に出来ると共に、非常に少ない電流で可能で、その計測を頻繁に行うことができシステムの電池寿命にまつわる安全性を高め、かつ電池寿命も長く出来るという効果がある。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池応用機器の特に電池の放電深度により電圧変化の少ない機器の電子制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の電子回路は電池の寿命が来る前にシステムを安全に停止させるため、電池の電圧を計測する電池電圧計測回路を有しているものが一般的であった。この電池電圧計測回路は図４に示すようにそのシステムの最大の負荷を印加した時の電池電圧を計測するように構成されている。
【０００３】
１は電池、２はシステムの負荷を駆動するトランジスタ、３は負荷、５はマイクロコンピュータを含む主制御回路、６は電池寿命が末期であることを警告するＬＥＤを示す。また、９はトランジスタ、１０はシステムの最大負荷であるガス弁、１１は電池電圧計測回路である電圧検知ＩＣを示す。
【０００４】
そして上記電池電圧計測回路が電池寿命と判定した場合、システムを停止するかまたは警告を発するようにようになっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の電池電圧計測回路では、電池の寿命の進み具合に対し電池電圧の変化が少ないので、誤判定となり、電池寿命がまだ有るのに停止したり、すでに電池寿命がないのにシステムを作動させ中途半端な動作をさせるという課題があった。また、電池電圧を計測する時に、そのシステムの最大の負荷を印加するため、電池電圧を計測するために電池の容量を多く消費し、無駄であると共にその計測のインターバルも長くとる必要もあり、インターバルの途中の電池寿命に対しては対処出来なかった。
【０００６】
リチウム電池の特性を図５に示す。システムの通常駆動時は省エネモードのためほとんど電流を消費しないようにしてマイコン負荷が３００ｋΩと軽いため、通常時の電池電圧は電池の放電容量を消費して行ってもほとんど低下せずに３Ｖを保っている（図５（ａ））。しかし、ガス漏れ等が発生し、ガス弁を閉じる時はガス弁の負荷が４Ωと重いため大電流を消費し電池電圧は２Ｖ程度にドロップする（図５（ｂ））。そして、放電容量が進み電池寿命末期になるとこのドロップは更に大きくなり、動作下限電圧以下になるとガス弁を閉じることが出来なくなる（図５（ｃ））。従って、従来は図４に示すように１０の弁負荷相当のダミー抵抗に１または２日毎に電流を流して電池電圧を１１の電圧計測回路により監視していた。そして、負荷時の電池電圧が動作下限値を割る前に６のＬＥＤで警告表示する。しかし、弁相当のダミー負荷に大電流を流す必要があるため、電池の寿命は短くなる。
【０００７】
またその計測のインターバルは１〜２日と長く、それより細かい時間間隔の電池電圧の変動を検知できなかった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため電池計測制御回路に電池残存容量の計測を交流法により電池内部抵抗を計測する電池内部抵抗計測回路を設けたものである。
【０００９】
また、同時に電圧や温度も組み合わせたものである。さらに、測定周波数を複数としたものもある。
【００１０】
上記発明によれば電池残存容量の計測を交流法により電池内部抵抗を計測するするため、僅かな電流で正確に計測することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる電子制御回路は交流法による電池内部抵抗計測回路を有する。
【００１２】
そして、電池内部抵抗計測回路が電池の内部抵抗を検出し、主制御回路に伝達し電池電圧がシステムの動作下限値を下回る前に処置するため、システムの電池寿命にまつわるトラブルを安全に解消することができる。電池寿命と直接関係のある電池内部抵抗を計測するので正確に電池寿命の予測が可能である。加えて、非常に少ない電流で計測できるのでシステムの電池寿命を長くできると共に、計測のインターバルを短く出来て電池寿命にまつわるトラブルを防ぐことが出来る。
【００１３】
本発明の請求項２にかかる電子制御回路は電圧計測回路を有する。
【００１４】
そして、電圧計測回路が電池の電圧を検出し、主制御回路に伝達し電池内部抵抗と併せて処置するため、更に正確にシステムの電池寿命にまつわるトラブルを安全に解消することができる。電池寿命の予測を電池内部抵抗と電池電圧をみることによりさらに正確にその予測ができる。
【００１５】
本発明の請求項３にかかる電子制御回路は温度計測回路を有する。
【００１６】
そして、温度計測回路がし電池の温度を計測し、主制御回路に伝達するため、更に正確にシステムの電池寿命にまつわるトラブルを安全に解消することができる。電池の温度依存性を考慮可能でさらに正確に電池寿命の予測ができる。
【００１７】
本発明の請求項４にかかる電子制御回路は電池内部抵抗を計測する交流の周波数を複数の周波数で計測を行う。
【００１８】
そして、主制御回路がこれらの計測値を処置し、システムの停止または電池寿命が末期であることを表示警告するため、更に正確にシステムの電池寿命にまつわるトラブルを安全に解消することができる。電池の内部抵抗が周波数により異なる点を更に正確に計測できる。
【００１９】
発明の請求項５にかかる電子制御回路はマイコンメータに適用する。
【００２０】
そして、電池内部抵抗計測回路が電池の内部抵抗を検出し、主制御回路に伝達し電池電圧がシステムの動作下限値を下回る前に処置するため、システムの電池寿命にまつわるトラブルを安全に解消することができる。リチウム電池の電池寿命を正確に予測出来る。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１〜図３の電子制御回路の図において、１は電池、２はシステムの負荷を駆動するトランジスタ、３は負荷、４は交流法による電池内部抵抗計測回路、５はマイクロコンピュータを含む主制御回路、６は電池寿命が末期であることを警告するＬＥＤを示す。７は電圧計測回路、８は温度計測回路を示す。また、９はトランジスタ、１０はシステムの最大負荷であるガス弁、１１は電圧計測回路である電圧検知ＩＣを示す。
【００２３】
次にリチウム電池の特性を図５に示す。システムの通常駆動時は省エネモードのためほとんど電流を消費しないようにしてマイコン負荷が３００ｋΩと軽いため、通常時の電池電圧は電池の放電容量を消費して行ってもほとんど低下せずに３Ｖを保っている（図５（ａ））。しかし、ガス漏れ等が発生し、ガス弁を閉じる時はガス弁の負荷が４Ωと重いため大電流を消費し電池電圧は２Ｖ程度にドロップする（図５（ｂ））。そして、放電容量が進み電池寿命末期になるとこのドロップは更に大きくなり、動作下限電圧以下になるとガス弁を閉じることが出来なくなる（図５（ｃ））。
【００２４】
本発明を図１について説明すると、電池の寿命を交流法による電池内部抵抗測定する４の内部抵抗計測回路を有する。図５（ｄ）に示すように電池内部抵抗は電池寿命末期になると１Ω以上となるため、大きな電流を必要とせず電池寿命が予測でき、警告を発することができる。ここでは交流周波数は１ｋΩ、電圧（振幅）は０．０２Ｖとしている。また計測のインターバルを１時間毎としているがこれに限定しない。
【００２５】
また、図２に示すように更に７の電圧計測回路と組み合わせると正確な予測が可能となる。また、電池電圧は温度により影響され、低温では電圧が低下するが、温度計測回路（図示していない）により補正をかければさらに正確を期することができる。例えば、温度によって補正値を変更し低温であれば電池寿命警告をより厳密に行う。また、電池内部にはコンデンサ分も含んでおり、異なった周波数で計測すれば更に正確となる。例えば、複数回計測して最大値で判断する、最小値で判断する、平均値で判断するなどである。
【００２６】
温度計測回路の手段、電圧計測の手段については一般的によく知られているので詳細な説明は省く。
【００２７】
なお、前記各実施例において電池はリチウム電池としたが、水素電池、ニッケル水素電池、その他燃料電池とすることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電子制御回路は電池計測制御回路に交流法により電池内部抵抗を計測する電池内部抵抗計測回路を設けた構成としているので、電池寿命と直接関係のある電池内部抵抗を計測するので正確に電池寿命の予測が可能であるという効果がある。またさらに、非常に少ない電流で計測できるのでシステムの電池寿命を長くできると共に、計測のインターバルを短く出来て電池寿命にまつわるトラブルを防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における電子制御回路図
【図２】同実施例の別の形態の電子制御回路図
【図３】同実施例の別の形態の電子制御回路図
【図４】従来の同電子制御回路図
【図５】リチウム電池の特性図
【符号の説明】
１　電池電源
２　電池内部抵抗計測回路
３　ガス弁
４　交流法による内部抵抗測定回路
５　制御回路
６　ＬＥＤ
７　電圧計測回路
８　温度計測回路

Claims

電源と、その電池電源により作動するシステムと、そのシステムを制御する電子制御回路と、その電子制御回路に前記電池電源の残存容量を計測して制御する電池計測制御回路と、この電池計測制御回路に前記電池電源の電池残存容量の計測を交流法により電池内部抵抗を計測する電池内部抵抗計測回路を設けたことを特徴とする電子制御回路。
前記電池計測制御回路に前記電池電源の電圧計測回路を含むことを特徴とする請求項１記載の電子制御回路。
前記電池計測制御回路に前記電池電源の温度計測回路を含むことを特徴とする請求項１または２記載の電子制御回路。
電池内部抵抗計測回路が複数の周波数で計測を行う請求項１ないし３のいずれか１項記載の電子制御回路。
前記電池電源により作動するシステムが、マイコンメータである請求項１ないし４のいずれか１項記載の電子制御回路。