JP2012018029A - 電池電圧低下検出装置とそれを使用したガス遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池電圧の検出を安価で精度良く行うことを目的とする。
【解決手段】遮断弁１と同等の負荷値に予め設定した擬似負荷３と、電池電圧を入力し予め自らに設定した電池電圧判定値と比較して次段に出力する電圧検出部６と、一定時間毎に電圧検出部６に電池電圧を印加する信号を出力し、更にその一定時間後に前記の擬似負荷３に動作信号を出力する制御部７と、を含み、電池電圧の検出時には、まず電圧検出部６を電池２に接続しその一定時間後に擬似負荷３を電池２に接続することにより、電圧検出は精度に勝るリセット電圧で検出をすることとなり、精度良く電池電圧を検出することが可能となるため、安価で精度の高い電池電圧低下検出装置を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池を電源として使用する装置における電池の電圧降下を検出する電池電圧検出装置に関する。

従来、この種の電池電圧低下検出装置は、電池を電源として使用する装置の正常な性能を担保するために、電圧低下検出部を所定の時間間隔で電池に接続し、その時の電池電圧を検出している（例えば特許文献１参照）。

図２は、特許文献１に記載されたガス遮断装置に使用した電池電圧低下検出装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、電池電圧低下検出装置である電圧低下検出部１０を電池１１に所定の時間間隔で接続し、検出した電圧によりガス遮断制御部１２が遮断弁１３を遮断する構成である。

特開平１０−１０３５４６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、電池電圧の検出時には、電圧低下検出部１０に一度に電池１０の電圧が印加される構成であり、電圧低下検出部１０の電圧検出素子（例えば電圧検出ＩＣ）に印加される電圧の変化は０Ｖから電池１１が有する電圧への変化となる。

ここで、一般的に電圧検出素子として使用されている電圧検出ＩＣについて説明すると、電圧検出ＩＣは自ら予め電圧判定値を持ち、その値と入力電圧とを比較した結果を次段に出力するように働くが、入力電圧が電圧判定値の近傍になった時に生じるチャタリングを防止するために電圧判定値に一定のヒステリシスを設けている。

そして、入力電圧が高い方から低い方に変化する時の電圧判定値をリセット電圧、その逆の電圧変化の時の電圧判定値をリセット解除電圧と定義しリセット解除電圧はリセット電圧にヒステリシス電圧を加えたものになっている。

また、入力電圧の検出精度はリセットＩＣの部品のバラツキや温度変化等に影響を受けるが、リセット解除電圧はリセット電圧と比較してヒステリシス電圧のバラツキや温度等の影響が加算される分、検出精度が低下する。

以上の電圧検出ＩＣの特性から背景技術を考察すると、電圧検出素子である電圧検出ＩＣに印加される電圧の変化は０Ｖから電池１０が有する電圧への変化であり、電圧検出精度の劣るリセット解除電圧での検出となり電池電圧検出のバラツキが大きい。

このことで、電池電圧が低下して負荷であるガス遮断装置が動作できないと言う最悪の状況を防止するために電池電圧低下検出装置の電池電圧判定値は高い目に設定する必要があり、１ランク大きい電池容量の電池を選択することにつながり、電池の設置スペースの拡大と価格がアップするというという観点からは未だ改善の余地があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、安価で精度良く電池電圧を検出するガス遮断装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電池電圧検出装置は、負荷と同等の負荷値に予め設定された擬似負荷と、電池の電圧を入力し予め自らに設定した電池電圧判定値と比較して次段に出力する電圧検出部と、一定時間毎に電圧検出部に電池電圧を印加する信号を出力し、更にその一定時間後に前記の擬似負荷に動作信号を出力する制御部と、を含み、電池電圧の検出時には、まず電圧検出部を電池に接続しその一定時間後に擬似負荷を電池に接続するようにしている。

こうすれば、電池に擬似負荷を接続していない状態から接続した状態への変化となり、電池電圧は大電流が流れる擬似負荷接続時の方が低下するので、電圧検出部（電圧検出ＩＣ）への印加電圧は高い方から低い方への変化になる。従って、電圧検出は精度に勝るリセット電圧での検出となり精度良く電池電圧を検出できる。

このことで、電池検出部の電池電圧判定値を高い目に設定する必要はなく電池容量を大きくしなくても良い。

また、電圧検出部と擬似負荷とを別に動作させ、電圧検出部と電池とを接続するトランジスタの電流を極端に少なくすることで、電圧検出部を駆動するトランジスタのＶｃｅ間飽和電圧の選定ではバラツキを殆ど配慮する必要がなくなり、安価なトランジスタを選ぶことが出来る。

また、擬似負荷を駆動する側のトランジスタにおいても遮断弁作動時の電流値以上になるようにトランジスタのＶｃｅ間飽和電圧と擬似負荷で選択すれば良いので、擬似負荷を作動させた大電流時のＶｃｅ間飽和電圧のバラツキを配慮する必要なくなり、従来のような高価なトランジスタを選ばなくても良くなる。

本発明の電池電圧検出装置は、精度良く電池電圧を検出できる検出装置を安価に提供することができる。

本発明の実施の形態１におけるガス遮断装置の制御ブロック図 従来のガス遮断装置の制御ブロック図

第１の発明は、電池を電源として動作する負荷に接続し、前記電池の電圧が低下した状態であることを検出する電池電圧検出装置において、前記負荷と同等の負荷値に予め設定された擬似負荷と、前記電池の電圧を入力し予め自らに設定した電池電圧判定値と比較して次段に出力する電圧検出部と、一定時間毎に前記電圧検出部に電池電圧を印加する信号を出力し、更にその一定時間後に前記擬似負荷に作動信号を出力する制御部と、を含み、前記制御部は、前記擬似負荷が作動中の前記電圧検出部からの信号を基に異常状態を判断し前記負荷に遮断信号を出力する電池電圧低下検出装置である。

これにより、電池に擬似負荷を接続していない状態から接続した状態への変化となり、電池電圧は大電流が流れる擬似負荷接続時の方が低下するので、電圧検出部への印加電圧は高い方から低い方への変化になる。従って、電圧検出は精度に勝るリセット電圧での検出となり精度良く電池電圧を検出できる。

また、精度良く電池電圧を検出できるようになることで、電池検出部の電池電圧判定値を高い目に設定する必要はなく電池容量を大きくしなくても良い。

また、電圧検出部と擬似負荷とを別に動作させ、電圧検出部と電池とを接続するトランジスタの電流を極端に少なくすることで、電圧検出部を駆動するトランジスタのＶｃｅ間飽和電圧の選定ではバラツキを殆ど配慮する必要がなくなり、安価なトランジスタを選ぶことが出来る。

また、擬似負荷を駆動する側のトランジスタにおいても遮断弁作動時の電流値以上になるようにトランジスタのＶｃｅ間飽和電圧と擬似負荷で選択すれば良いので、擬似負荷を作動させた大電流時にＶｃｅ間飽和電圧のバラツキを配慮する必要がなくなり、従来のような高価なトランジスタを選ばなくても良くなるので、安価で精度良く電池電圧を検出することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記制御部は、前記電圧検出部に電池電圧を印加する信号を出力後、前記擬似負荷に作動信号を出力し、更にその一定時間後の電前記圧検出部の信号を基に異常状態を判断するものである。

これにより、擬似負荷を作動させた後、電池電圧が安定するまでの一定時間を経過して後の電池電圧を判定するので、より精度良く電池電圧を検出することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の発明において、前記制御部には、前記擬似負荷に作動信号を出力してから、前記電圧検出部の信号を基に判定するまでの一定時間のデータが複数個記憶されているものである。

これにより、電池の種類（例えばＢＲ電池やＣＲ電池等）で電池電圧が安定するまでの一定時間が異なる場合や、擬似負荷の設定値で流れる電流の大きさや擬似負荷の種類（例えば抵抗負荷や抵抗にリアクタンス成分を持った負荷等）で電池電圧が安定するまでの一定時間が異なる場合であっても、予め記憶した複数個の一定時間から該当条件にあった値を選択できるので、装置の電池仕様や擬似負荷仕様の変更にも迅速に対応することができる。

第４の発明は、特に、第２の発明の発明において、前記制御部は、前記擬似負荷に作動信号を出力してから、電圧検出部の信号を基に判定するまでの一定時間を複数個記憶し、外部から設定可能にしたものである。

これにより、負荷や電池の部品バラツキや擬似負荷のバラツキで生じる電池電圧が安定するまでの一定時間の違いを、装置に予め記憶した複数個の一定時間を製造工程等で外部から設定して調整することができる。

このことは、擬似負荷を作動させた後、電池電圧が安定するまでの一定時間を長くすれば電池電圧は安定して精度良く電池電圧を測定できる反面、擬似負荷の作動時間が長くなれば、作動時の電流により電池容量への負担が増大する。しかし、装置としての精度を得るために、考えられる最長の安定時間を設定しなければならないと言う従来の問題を解決し電池容量のアップを防ぎながら、精度良く電池電圧を検出することができるようになる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記擬似負荷に作動信号を出力してから、前記電圧検出部の信号を基に判定するまでの一定時間
を表示する構成とされているものである。

これにより、設定した電池電圧が安定するまでの一定時間を視認することができるようになり、電池電圧低下検出装置に一致した一定時間が設定されているかどうかを確認、検査することが簡単になる。

第６の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記擬似負荷に作動信号を出力してから、前記電圧検出部の信号を基に判定するまでの一定時間を外部に出力する構成とされているものである。

これにより、設定した電池電圧が安定するまでの一定時間を電池電圧低下検出装置外に設けた通信装置等を介して知ることが可能となり、電池電圧低下検出装置に一致した一定時間が設定されているかどうかを外部の検査装置を使って自動判定したり、記憶することができるようになる。

第７の発明は、異常時にガス通路を遮断する遮断弁を前記負荷として備え、第１〜６のいずれか１つの電池電圧低下検出装置が前記遮断弁に接続されているガス遮断装置である。

これにより、安価で精度良く電池電圧を検出することが可能となり、信頼性の高いガス遮断装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるガス遮断装置の制御ブロック図を示すものである。

第１図において、電池２は本装置の動作電力を供給する。擬似負荷３は遮断弁１と同等の負荷値に予め設定した抵抗である。トランジスタ４は電池２と擬似負荷３のオン・オフを行う。トランジスタ５は電圧検出部６と電池２のオン・オフを行う。制御部７は一定時間毎（例えば５０時間）に電圧検出部６に動作信号を、更にその一定時間後（例えば１秒後）に擬似負荷３に動作信号を出力する。また、電圧検出部６からの異常信号を入力した時はトランジスタ８を介して遮断弁１を動作させてガス通路を遮断するように構成している。

以上の用に構成されたガス遮断装置について、以下その動作、作用を説明する。
まず、電池電圧の検出時に、制御部７は電圧検出部６を電池２に接続しその一定時間後に擬似負荷３を電池２に接続するように、信号をトランジスタ５とトランジスタ４に信号出力する。こうすれば、電池２に擬似負荷３を接続していない状態から接続した状態への変化となり、電池電圧は大電流が流れる擬似負荷３を接続した時の方が低下するので、電圧検出部６（電圧検出ＩＣ）への印加電圧は高い方から低い方への変化になる。従って、電圧検出は精度に勝るリセット電圧での検出となり精度良く電池電圧を検出できる。また、電圧検出部６と擬似負荷３とを別に動作させ、電圧検出部６に接続するトランジスタ５の電流を極端に少なくする（例えば従来の約２５０ｍＡから約１０μＡ以下になる）ことで、Ｖｃｅ間飽和電圧のバラツキを殆ど配慮する必要がなくなる。また、擬似負荷３に接続するトランジスタ４においても遮断弁１作動時の電流値以上になるようにトランジスタ４のＶｃｅ間飽和電圧と擬似負荷３で選択すれば良いので、擬似負荷を作動させた大電流時のＶｃｅ間飽和電圧のバラツキを配慮する必要がなくなる。

以上のように、本実施の形態においては、制御部７は電圧検出部６を電池２に接続しその一定時間後に擬似負荷３を電池２に接続することで、電圧検出は精度に勝るリセット電圧での検出することとなり精度良く電池電圧を検出できる。このことで、電池検出部の電池電圧判定値を高い目に設定する必要はなく電池容量を大きくしなくても良い。また、電圧検出部６と擬似負荷３とを別に動作させることで、トランジスタ４、トランジスタ５についてＶｃｅ間飽和電圧のバラツキを殆ど配慮する必要がなくなり、従来に比べ安価なトランジスタを選ぶことが出来るようになり、安価で精度良く電池電圧を検出することができる。

以上のように、本発明にかかるガス遮断装置は、安価で精度良く電池電圧を検出することが可能となるので、ガスに限らず水道や電力、燃焼機器などの電池電圧判定装置等の用途にも適用できる。

１ 遮断弁
２ 電池
３ 擬似負荷
６ 電圧検出部
７ 制御部
８ トランジスタ

Claims (7)

1. 電池を電源として動作する負荷に接続し、前記電池の電圧が低下した状態にあることを検出する電池電圧検出装置において、
   前記負荷と同等の負荷値に予め設定された擬似負荷と、
   前記電池の電圧を入力し予め自らに設定した電池電圧判定値と比較して次段に出力する電圧検出部と、
   一定時間毎に前記電圧検出部に電池電圧を印加する信号を出力し、更にその一定時間後に前記擬似負荷に作動信号を出力する制御部と、を含み、
   前記制御部は、前記擬似負荷が作動中の前記電圧検出部からの信号を基に異常状態を判断し前記負荷に遮断信号を出力する、
   電池電圧低下検出装置。
2. 前記制御部は、前記電圧検出部に電池電圧を印加する信号を出力後、前記擬似負荷に作動信号を出力し、更にその一定時間後の前記電圧検出部の信号を基に異常状態を判断する、
   請求項１に記載の電池電圧低下検出装置。
3. 前記制御部には、前記擬似負荷に作動信号を出力してから、前記電圧検出部の信号を基に判定するまでの一定時間のデータが複数個記憶されている、
   請求項２に記載の電池電圧低下検出装置。
4. 前記制御部は、前記擬似負荷に作動信号を出力してから、前記電圧検出部の信号を基に判定するまでの一定時間を複数個記憶し、外部から設定可能にした、
   請求項２に記載の電池電圧低下検出装置。
5. 前記制御部は、前記擬似負荷に作動信号を出力してから、前記電圧検出部の信号を基に判定するまでの一定時間を表示する構成とされている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池電圧低下検出装置。
6. 前記制御部は、前記擬似負荷に作動信号を出力してから、前記電圧検出部の信号を基に判定するまでの一定時間を外部に出力する構成とされている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池電圧低下検出装置。
7. 異常時にガス通路を遮断する遮断弁を前記負荷として備え、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池電圧低下検出装置が、前記遮断弁に接続されている、
   ガス遮断装置。