JP2650505B2 - 蓄電池残存容量計 - Google Patents

蓄電池残存容量計

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JP2650505B2 JP3093167A JP9316791A JP2650505B2 JP 2650505 B2 JP2650505 B2 JP 2650505B2 JP 3093167 A JP3093167 A JP 3093167A JP 9316791 A JP9316791 A JP 9316791A JP 2650505 B2 JP2650505 B2 JP 2650505B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は蓄電池残存容量計に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車やフォークリフト等の電動車
や電子機器等に用いられる蓄電池の残存容量計として
は、蓄電池の放電電気量を測定して行う方法、放電中の
蓄電池の端子電圧を測定して行う方法、蓄電池の電解液
比重を測定して行う方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した各方法による
残存容量計のうち、蓄電池の放電電気量を測定して行う
方法は、蓄電池の放電時間率の大小によって実質残存容
量が変化するという問題があった。また、放電中の蓄電
池の端子電圧を測定して行う方法は、端子電圧を一定の
設定電流による放電で表示するための換算回路を設けな
ければならないという問題があった。さらに、蓄電池の
電解液比重を測定して行う方法は、高精度な比重センサ
を使用しなければならないという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、満充電時の蓄電池の残存容量に対応する
残存容量対応電圧を、蓄電池の放電時間率に対応させて
変化させて放電時間率対応電圧とする放電時間率対応電
圧可変部を有するとともに、この放電時間率対応電圧可
変部からの放電時間率対応電圧を放電時の蓄電池の端子
電圧に対応する検出電圧と比較してパルス周期可変信号
を出力するパルス周期設定部と、このパルス周期設定部
からのパルス周期可変信号を入力してパルス周期を変化
させ、前記放電時間率に対応する放電時間で出力信号が
送出されるタイマー部と、前記検出電圧が所定値以上に
なるまで前記タイマー部にリセット信号を送出させない
ようにしたリセット部とを有し、前記放電時間率対応電
圧は前記タイマー部から送出される出力信号に対応する
タイマー出力電圧を前記放電時間率対応電圧可変部に入
力し、前記タイマー出力電圧と残存容量対応電圧とを差
動増幅することによって得るようにし、かつ前記リセッ
ト信号がタイマー部に送出され、このリセット信号によ
るタイマー出力電圧が前記放電時間率対応電圧可変部に
入力されるまでは蓄電池が満充電であることを表示でき
る満充電対応電圧にリセットされないようにし、蓄電池
の放電時間率に対応させて残存容量を表示させるように
構成したことを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】本発明は、放電時の蓄電池の端子電圧に対応す
る検出電圧と蓄電池の放電時間率に対応する放電時間率
対応電圧とを比較し、この放電時間率に対応する放電時
間で出力信号を送出させるようにタイマー部を構成する
とともに、前記検出電圧が所定値以上になるまで前記タ
イマー部にリセット信号を送出させないようにしたリセ
ット部を設けたから、放電時間率に対応した残存容量を
表示させることができるとともに、途中で放電を停止さ
せても検出電圧が所定値以上まで上昇しない限り直前の
残存容量の表示を保持させることができる。
【０００６】また、前記放電時間率対応電圧は、前記タ
イマー部からの出力信号に対応するタイマー出力電圧と
満充電時の蓄電池の残存容量に対応する残存容量対応電
圧とを差動増幅することによって変化させているので、
放電時間率の変化に対応させて残存容量を表示させるこ
とができる。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明の蓄電池残存容量計の回路図
である。
【０００８】図１において、１は蓄電池、２は負荷、３
は蓄電池１の負荷２に対する放電を制御するコントロー
ラである。
【０００９】前記蓄電池１の端子電圧に対応する検出電
圧は、前記コントローラ３によって蓄電池１が放電時の
み、その端子電圧が抵抗５１，５２、可変抵抗器５３か
らなる分圧回路５０に入力され、分圧して得ている。
【００１０】前記蓄電池１の放電時間率に対応する放電
時間率対応電圧は、蓄電池１の端子電圧を抵抗５４、定
電圧ダイオード５５、トランジスタ５６からなる定電圧
回路６０で定電圧化し、これを抵抗５７，５８、可変抵
抗器５９からなる分圧回路７０で分圧し、ボルテージフ
ォロワとしての演算増幅器９を介して満充電時の蓄電池
１の残存容量に対応する残存容量対応電圧とし、この残
存容量対応電圧と後述するタイマー部３０からの出力信
号に対応するタイマー出力電圧とを差動増幅して得てい
る。
【００１１】前記検出電圧は、パルス周期設定部１０内
の比較器４，５，６，７，８の反転入力端子に入力され
る。
【００１２】前記満充電時の蓄電池１の残存容量に対応
する残存容量対応電圧は、放電時間率対応電圧可変部２
０内の差動増幅器２１の非反転入力端子に入力される。
また、該端子には、後述するタイマー部３０からの出力
信号に対応するタイマー出力電圧が抵抗２３を介して入
力される。
【００１３】前記差動増幅器２１の反転入力端子には、
後述するタイマー部３０からの出力信号に対応するタイ
マー出力電圧が抵抗２４を介して入力され、タイマー出
力電圧が０Ｖの時に差動増幅器２１の出力、すなわち放
電時間率対応電圧を蓄電池１が満充電であることを表示
できる満充電対応電圧になるように可変抵抗器２２を調
整する。
【００１４】この差動増幅器２１の出力は、抵抗３１，
３２，３３，３４，３５，３６、可変抵抗器３７で分圧
されて前記比較器４，５，６，７，８の非反転入力端子
に入力される。
【００１５】前記比較器４の出力は、後述するタイマー
部３０内のタイマーＩＣ１１のストップ端子（ＳＴ）に
入力される。このストップ端子（ＳＴ）は、Ｈレベル信
号が入力されるとタイマーＩＣ１１による時間の計測を
開始し、Ｌレベル信号が入力されるとタイマーＩＣ１１
による時間の計測を停止するように制御するものであ
る。
【００１６】前記比較器５，６，７，８の出力は、アナ
ログスイッチＩＣ１２，１３，１４，１５の入力端子
（ＩＮ）に入力される。この入力端子（ＩＮ）は、Ｈレ
ベル信号が入力されるとアナログスイッチＩＣ１２，１
３，１４，１５がオンし、Ｌレベル信号が入力されると
アナログスイッチＩＣ１２，１３，１４，１５がオフす
るように制御するもので、各アナログスイッチＩＣ１
２，１３，１４，１５と直列に接続された抵抗２５，２
６，２７，２８を、順次タイマーＩＣ１１のパルス周期
設定用抵抗２９に並列に接続してタイマーＩＣ１１のパ
ルス周期を変化させる。なお、３８はこのパルス周期設
定用コンデンサである。
【００１７】前記タイマーＩＣ１１は、ストップ端子
（ＳＴ）にＨレベル信号が入力されると、パルス周期設
定用コンデンサ３８とパルス周期設定用抵抗２９および
その時にこの抵抗２９に並列に接続されるいずれかの抵
抗２５〜２８の合成抵抗で定められるパルス周期で時間
の計測を開始し、一定時間が経過するごとに出力０１か
ら出力０５へ順次Ｈレベルの出力信号が発生するように
構成され、出力０１から出力０５の出力信号に対応する
タイマー出力電圧は抵抗６１，６２，６３，６４，６５
と抵抗２４とを介して前記差動増幅器２１の反転入力端
子に、抵抗６１，６２，６３，６４，６５と抵抗２３と
を介して非反転入力端子に入力される。なお、出力０６
は前記０１〜０５の各出力がＨレベルになった時にＬレ
ベルの出力信号が発生するように構成されている。
【００１８】また、前記検出電圧は、抵抗６７，６８で
分圧されてリセット部４０内の比較器１６の反転入力端
子に入力される。
【００１９】前記比較器１６の非反転入力端子には、前
記定電圧回路６０の出力を抵抗４７，４８、可変抵抗器
４９からなる分圧回路８０で分圧して得られる所定値が
入力される。この所定値は前記タイマーＩＣ１１にリセ
ット信号を送出するための上限値である。
【００２０】この比較器１６の出力は、ダイオード６６
を介して前記タイマー部３０内のタイマーＩＣ１１のリ
セット端子（ＲＳ）に入力される。このリセット端子
（ＲＳ）は、Ｌレベル信号が入力されるとタイマーＩＣ
１１の出力信号がリセットされ、Ｈレベル信号が入力さ
れるとその時点からカウント動作を開始するように制御
するものである。すなわち、リセットされると、タイマ
ーＩＣ１１の出力０１〜０５のタイマー出力電圧は０Ｖ
となる。
【００２１】前記タイマーＩＣ１１の各出力０１〜０５
には、抵抗４１，４２，４３，４４，４５を介して発光
ダイオード７１，７２，７３，７４，７５が接続され、
出力０１〜０５にＨレベル信号が発生すると順次消灯
し、出力０５にＨレベル信号が発生すると出力０６にＬ
レベル信号が発生して発光ダイオード７６が点灯するよ
うに構成されている。
【００２２】次に、上記構成からなる残存容量計の動作
を説明する。
【００２３】今、蓄電池１を上記のように接続すると、
定電圧回路６０が動作して比較器４，５，６，７，８，
１６、演算増幅器９、タイマーＩＣ１１、アナログスイ
ッチＩＣ１２，１３，１４，１５、差動増幅器２１に電
源を供給するとともに、比較器１６の非反転入力端子に
タイマーＩＣ１１をリセットするための所定値を与え
る。この電源の供給によってタイマーＩＣ１１の出力０
１〜０５のタイマー出力電圧は０Ｖとなり、アナログス
イッチＩＣ１２，１３，１４，１５はすべてオフとな
る。この定電圧回路６０は蓄電池１でバックアップされ
た構成になっている。
【００２４】前記定電圧回路６０の出力は、分圧回路７
０で分圧され、ボルテージフォロワとしての演算増幅器
９を介して満充電時の蓄電池１の残存容量に対応する残
存容量対応電圧として差動増幅器２１の非反転入力端子
に入力される。また、タイマーＩＣ１１の出力０１〜０
５からの出力信号に対応するタイマー出力電圧は抵抗２
４を介して前記差動増幅器２１の反転入力端子に入力さ
れ、前記タイマー出力電圧が０Ｖの時に、前記差動増幅
器２１の出力、すなわち放電時間率対応電圧を蓄電池１
が満充電であることを表示できる満充電対応電圧になる
ように可変抵抗器２２を調整する。この満充電対応電圧
は、鉛蓄電池では１セル当たり２．１３Ｖ、ニッケル−
カドミウム蓄電池では１セル当たり１．３２Ｖに設定す
る。
【００２５】一方、前記抵抗６７，６８で分圧された分
圧回路５０からの分圧電圧は、蓄電池１が放電時に前記
比較器１６の反転入力端子に入力され、この電圧が所定
値以下であれば、比較器１６の出力はＨレベルとなって
タイマーＩＣ１１のリセット端子（ＲＳ）にＨレベル信
号が入力されてカウント動作を開始させる。なお、前記
分圧電圧がこの所定値以上であれば、比較器１６の出力
はＬレベルとなるので、タイマーＩＣ１１はリセットさ
れ、出力０１〜０５のタイマー出力電圧は０Ｖとなる。
この所定値は、鉛蓄電池では１セル当り２．４０Ｖ、ニ
ッケルーカドミウム蓄電池では１セル当り１．６０Ｖに
設定する。
【００２６】従って、蓄電池１を放電させ、タイマーＩ
Ｃ１１のカウント動作を開始させると、最初に比較器４
の反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧より低く
なるので、比較器４の出力がＨレベルとなり、タイマー
ＩＣ１１のストップ端子（ＳＴ）にＨレベル信号が入力
されて時間の計測を開始する。この時、比較器５，６，
７，８の出力はＬレベルであるので、アナログスイッチ
ＩＣ１２，１３，１４，１５はオフで、抵抗２９とコン
デンサ３８とで定まるパルス周期で時間の計測が行われ
る。
【００２７】こうして計測される時間は、満充電対応電
圧に対する検出電圧の低下幅、すなわち放電時間率に比
例するため、この放電時間率で放電が継続すると、タイ
マーＩＣ１１は出力０１から０５へ順次出力信号が発生
し、発光ダイオード７１，７２，７３，７４，７５の消
灯とともに残存容量表示を１００％から０％に移行さ
せ、残存容量表示が０％で発光ダイオード７６を点灯さ
せるように動作する。従って、放電時間率に等しい放電
時間で残存容量表示を１００％から０％に移行させるよ
うに動作させることができる。なお、蓄電池の過放電を
防止するために残存容量表示が２０％で発光ダイオード
７６を点灯させるように調整することも容易である。
【００２８】そして、放電中に放電時間率が大きくなる
と、満充電対応電圧に対する検出電圧の低下幅が大きく
なり、比較器５，６，７，８の出力が順次Ｈレベルにな
り、アナログスイッチＩＣ１２，１３，１４，１５が順
次オンになってコンデンサ３８と抵抗２９によって定め
られるタイマーＩＣ１１の時間の計測のパルス周期は前
記抵抗２９に抵抗２５，２６，２７，２８が順次並列に
接続されることによって短かくなる。すなわち、タイマ
ーＩＣ１１の出力０１から０５へ順次出力信号が送出さ
れるのに要する時間が短かくなり、残存容量表示を１０
０％から０％に移行させるのに要する時間が短かくなる
ように動作する。
【００２９】そして、タイマーＩＣ１１の出力０１〜０
５は抵抗６１，６２，６３，６４，６５と抵抗２４とを
介して差動増幅器２１の反転入力端子に、抵抗６１，６
２，６３，６４，６５と抵抗２３とを介して非反転入力
端子に入力されるので、放電中に放電時間率が大きくな
ってタイマーＩＣ１１の出力０１〜０５が順次Ｈレベル
になるまでの時間が短かくなると、抵抗６１，６２，６
３，６４，６５と抵抗２４との接続点の電位が順次上昇
するまでの時間が短かくなり、それによって差動増幅器
２１の出力電圧は前記接続点の電位の上昇幅に比例して
それが順次低下するまでの時間が短かくなる。従って、
放電時間率が大きくなり、実質的に残存容量が小さくな
ると、差動増幅器２１の出力電圧は放電開始時の満充電
対応電圧からその時の放電時間率に対応した放電時間率
対応電圧となり、放電時間率の変化による残存容量の変
化に対応した残存容量の表示を行うことができる。な
お、抵抗２３はタイマーＩＣ１１の出力０１〜０５が順
次Ｈレベルに変化した時に差動増幅器２１の反転入力端
子と非反転入力端子との間に過電圧が印加されないよう
にするためのものである。
【００３０】次に、残存容量計の動作中にコントローラ
３によって蓄電池１の放電を停止させた場合について説
明する。
【００３１】蓄電池１の放電を停止させると、検出電圧
は上昇して比較器４，５，６，７，８の出力はＬレベル
となり、タイマーＩＣ１１の時間の計測は停止するが、
比較器１６により前記検出電圧が所定値以上まで上昇し
ない限り、タイマーＩＣ１１はリセットされないため、
放電を停止させる直前の状態を保持させることができ
る。
【００３２】前記所定値はコントローラ３の動作とは無
関係であるので、蓄電池１の放電の停止による影響を受
けずにリセット部４０をバックアップすることができ
る。
【００３３】なお、蓄電池１を交換した場合は、前記所
定値を含めてすべての電圧が０Ｖとなるので、新たな蓄
電池を接続することによってタイマーＩＣ１１はリセッ
トされることになる。
【００３４】
【発明の効果】上記した如く、本発明は、放電時間率の
変化に応じて蓄電池の残存容量を正確に表示することが
でき、特に放電中に停止させても、その直前の状態を保
持させることができるので、電動車や電子機器等に用い
られる蓄電池の残存容量計として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の残存容量計の回路図である。
【符号の説明】
１ 蓄電池 １０ パルス周期設定部 ２０ 放電時間率対応電圧可変部 ３０ タイマー部 ４０ リセット部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 満充電時の蓄電池の残存容量に対応する
    残存容量対応電圧を、蓄電池の放電時間率に対応させて
    変化させて放電時間率対応電圧とする放電時間率対応電
    圧可変部を有するとともに、この放電時間率対応電圧可
    変部からの放電時間率対応電圧を放電時の蓄電池の端子
    電圧に対応する検出電圧と比較してパルス周期可変信号
    を出力するパルス周期設定部と、このパルス周期設定部
    からのパルス周期可変信号を入力してパルス周期を変化
    させ、前記放電時間率に対応する放電時間で出力信号が
    送出されるタイマー部と、前記検出電圧が所定値以上に
    なるまで前記タイマー部にリセット信号を送出させない
    ようにしたリセット部とを有し、前記放電時間率対応電
    圧は、前記タイマー部から送出される出力信号に対応す
    るタイマー出力電圧を前記放電時間率対応電圧可変部に
    入力し、前記タイマー出力電圧と前記残存容量対応電圧
    とを差動増幅することによって得るようにし、かつ前記
    リセット信号がタイマー部に送出され、このリセット信
    号によるタイマー出力電圧が前記放電時間率対応電圧可
    変部に入力されるまでは蓄電池が満充電であることを表
    示できる満充電対応電圧にリセットされないようにし、
    蓄電池の放電時間率に対応させて残存容量を表示させる
    ように構成したことを特徴とする蓄電池残存容量計。
  2. 【請求項２】 タイマー部とリセット部の電源およびリ
    セット部からリセット信号を送出する基準の所定値は蓄
    電池の端子電圧を定電圧化する定電圧回路から得ている
    ことを特徴とする請求項１記載の蓄電池残存容量計。
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