JP3238867B2 - 電池電圧測定方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池電圧測定方法お
よび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば携帯電話器等のデジタル通
信機器に使用されるバッテリ（電池）の負荷電流は、デ
ジタル信号をメインに扱うことから、パルス状になる。
このような機器に使用されるバッテリの性能を調べる方
法としてパルス状負荷電流時のバッテリの端子間電圧を
測定する方法が知られている。

【０００３】バッテリの端子間電圧の変動は、バッテリ
の容量減少や劣化等により次第に大きくなる。従って、
上述のような用途に使用するバッテリの能力を試験する
ために、バッテリにパルス状の負荷電流を流し、その時
の端子間電圧の変動を測定する。これによってバッテリ
の状態を評価し、判断することができる。バッテリの端
子間電圧を測る方法としては、一般的には電圧計やオシ
ロスコープ等で観測する方法が知られているが、これは
高分解能の測定値が要求される上述のような用途の場合
には適用できない。

【０００４】高分解能を有する従来の電池電圧測定方法
として、ピーク検出回路を用いて、無負荷時の端子間電
圧とフル負荷時の端子間電圧との差を検出する方法が知
られている（例えば、特開平７−５５８５０号公報参
照）。このピーク検出回路は、電池の端子間電圧をサン
プルし、コンデンサにホールドする。このピーク検出回
路の出力はＡ／Ｄ変換器等の電圧測定手段に供給する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のピーク検出回路
を用いた従来の電池電圧測定方法においては、ピーク検
出回路のコンデンサにホールドした電圧が時間の経過に
従って降下する。したがって、上記ピーク検出回路にお
いて、比較的短い周期でサンプリングを行った場合と、
比較的長い周期でサンプリングを行った場合とでは、Ａ
／Ｄ変換器に供給するホールド電圧（のドループ）は異
なったものとなる。そのため、サンプリング周期の長短
によって電圧測定結果が異なってしまい、信頼性に欠け
ることになる。また、サンプリングをランダムに行う、
いわゆるランダムサンプリングの場合は、例えば、電池
の負荷条件を変化させたときに、必ずしもその条件の変
わったポイントの電池電圧をサンプリングできていると
いう確証は全く無く、信頼性は極めて低い。そこで本発
明の目的は以上のような問題を解消した電池電圧測定方
法および装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明は、複数の値の定電流が順次変化する電
流を電池に繰り返し供給し、Ａ／Ｄ変換可能なタイミン
グで、前記複数の値の定電流のいずれかを供給している
間、前記電池の端子間電圧をサンプルホールドし、前記
各サンプルホールドによって得られた電圧を、当該各サ
ンプルホールドのタイミングから一定のタイミングでＡ
／Ｄ変換して測定値として出力することを特徴とする。

【０００７】また、請求項２の発明は、複数の値の定電
流が順次変化する電流を電池に繰返し供給する定電流供
給手段と、前記電池の端子間電圧を検出する電圧検出手
段と、前記電圧検出手段の出力をサンプルホールドする
サンプルホールド手段と、前記サンプルホールド手段の
アナログ出力をデジタル出力に変換するＡ／Ｄ変換手段
と、測定すべき値の定電流供給タイミングと前記Ａ／Ｄ
変換手段の待機中のタイミングとが一致したときに前記
Ａ／Ｄ変換手段の変換を開始させる制御手段と、前記Ａ
／Ｄ変換手段のデジタル出力を測定値として出力する出
力手段とを具えたことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した電池電圧
測定装置のブロック図であり、１対の電池入力端に電源
１（Ｖｃｃ）と定電流コントローラ２との直列回路が接
続されている。この１対の電池入力端には、外部から測
定すべき電池３が接続される。また、１対の測定入力端
には、電池３の両端子から直接導いたリード線が接続さ
れる。

【０００９】定電流コントローラ２は、外部からの基準
値に応答する電流が電池３に流れるように制御する。電
圧検出用の増幅器４は、１対の測定入力端からの電圧を
入力し、出力として電池３の端子間の電圧検出値を出力
する。５はサンプルホールド回路であって、入出力端間
に接続されたスイッチ５Ａと、入力端に入力された増幅
器４からの出力をスイッチ５Ａを介してホールドするた
めのコンデンサ５Ｂとを有し、スイッチ５Ａは、入力端
からコンデンサ５Ｂへの信号の供給をオンオフ制御す
る。サンプルホールド回路５のアナログ出力は、Ａ／Ｄ
変換器６に入力され、そこでデジタル値に変換され、Ａ
／Ｄ変換後の電圧値はＣＰＵ７に入力される。ＣＰＵ７
は、ＲＯＭ８内に格納された図２に示す如き制御手順を
実行する。また、ＣＰＵ７は外部のホストコンピュータ
との間で情報を交換し、サンプルホールド回路５のスイ
ッチ５Ａの開閉をコントロールし、Ａ／Ｄ変換器６の変
換開始をコントロールし、さらにタイマを内蔵してい
る。

【００１０】９はＲＡＭであって、ＣＰＵ７の作業領域
の他に後述する電流値レジスタ、設定時間、計測値ポイ
ンタ、および計測結果等の記憶領域を有する。電流値レ
ジスタはａ〜ｄの４つの値を格納し、計測値ポインタは
前記ａ〜ｄのうちの１つを順番に示すことを繰返す。

【００１１】１０はＤ／Ａ変換器であって、ＣＰＵ７か
らの電流設定値を設定時間だけＤ／Ａ変換して、定電流
コントローラ２に基準値として供給する。

【００１２】図３は図１の構成の各部における信号波形
およびタイミングを示すものであって、Ａはａ〜ｄの４
段階に順次変化し、これを繰返す定電流コントローラ２
の基準値としての設定電流波形であり、ＢはＡの電流を
定電流コントローラ２によって電池３に流したときの電
池３の端子間電圧波形（電圧検出用の増幅器４の出力波
形）であり、ＣはＡ／Ｄ変換器６の状態、すなわち、Ａ
／Ｄ変換中か、待機中かを示すものであり、Ｄはサンプ
ルホールド回路５のサンプルホールド電圧であって、記
号ａ′〜ｄ′はＢのａ′〜ｄ′の電圧のサンプルホール
ド電圧であることを示すものであり、Ｅはサプルホール
ド回路５のスイッチ５Ａのオン期間、すなわち、サンプ
ル期間（アクイジションタイム）を示すものであり（各
期間は全て同じ値である）、ＦはＡ／Ｄ変換器６に供給
するＡ／Ｄ変換開始のための信号である。

【００１３】ついで、図２，図３を参照して本装置の動
作を説明する。

【００１４】まず、ＣＰＵ７は、ホストコンピュータか
ら、定電流コントローラ２に対する基準値としての電流
値およびその時間幅のデータを受信してＲＡＭ９に格納
する。その電流値は図３のＡに示す通りであって、ａ〜
ｄの順次小さくなる４段階の値である。なお、計測値ポ
インタは初期値としてａを示す。

【００１５】ついでＣＰＵ７は測定を開始し（スター
ト）、まず、電流値レジスタにａを設定し、ａに対応す
る信号をＤ／Ａ変換器１０に供給し、これに応答してＤ
／Ａ変換器１０はａに相当する基準値を定電流コントロ
ーラ２に供給開始する（Ｓ１）。ついでＳ２で電流値ａ
に対応する時間幅をタイマに設定する。ついで、サンプ
ルホールド実行判定を行う（Ｓ３）。すなわち、Ａ／
Ｄ変換器６からの待機中（すなわち、変換可能である）
であることを示す信号ＡＤＲＤＹが入力されていると
き、現在設定中の電流値と計測値ポインタの示す値と
が一致している、以上のかつであるときはＳ４に進
み、それ以外のときはＳ８に進む。

【００１６】Ｓ３において判定を行うことによりＡ／Ｄ
変換器６が待機中であり、かつ電流値レジスタが現在設
定中の電流値と計測値ポインタの示す値とが一致してい
るときはＳ４に進み、サンプルホールド回路５のスイッ
チ５Ａを一定時間（アクイジションタイム）の間、閉じ
る（図３中、ｔ１〜ｔ２）。これによって、コンデンサ
５Ｂに定電流コントローラ２によって流された電流ａに
応答して生じた電池３の両端電圧ａ′に相当する測定電
圧がホールドされる。ついでＳ５でＡ／Ｄ変換回路６に
変換開始信号を送出し、これを受けてＡ／Ｄ変換器６は
サンプルホールド回路５の出力（ホールド電圧）をＡ／
Ｄ変換開始する。

【００１７】ついでＳ６でタイマを監視して現在電流値
レジスタに設定中の電流値（ａ）に対応する時間幅が経
過するまで待ち、ついでＳ７で計測値ポインタをａから
次のｂに更新すると共に電流値レジスタをａからｂに更
新し、Ｓ１に戻る。

【００１８】Ｓ３でＡ／Ｄ変換器６がＡ／Ｄ変換中であ
るとき、および／または電流値レジスタが現在設定中の
電流値と計測値ポインタの示す値とが一致していないと
き（例えば図３中、ｔ４）はＳ８に進み、タイマを監視
して電流値レジスタに設定中の電流値（ｂ）に対応する
時間幅が経過するまで待ち、Ｓ９で電流値レジスタを
（ｂからｃに）更新し、Ｓ１に戻る。Ｓ３において、例
えば、図３中、ｔ５のタイミングであって（すなわち、
Ａ／Ｄ変換器６は待機中で電流値レジスタはｂを設定
中）、計測値ポインタがｂを示していれば、Ｓ４に進
み、電流値ｂについて前述したと同様の処理（Ｓ４〜Ｓ
７）が行われる。このようにして計測値ポインタが示す
順、すなわち、電流値ａからｄの順にＡ／Ｄ変換が行わ
れ、これが繰返される。また、サンプルホールド回路５
によるサンプル開始のタイミングおよびアクイジション
タイムが定電流コントローラ２による各定電流（ａ〜
ｄ）のタイミングに対して常に一定であり、Ａ／Ｄ変換
の開始タイミングがサンプルホールドのタイミングに対
して常に一定であるので、Ａ／Ｄ変換器６には、常に安
定な状態で、すなわち、サンプルホールド回路５からの
出力電圧（コンデンサ５Ｂのドループ）が常に一定の状
態で入力されることになり、このため非常に正確なＡ／
Ｄ変換値が得られる。

【００１９】なお、Ａ／Ｄ変換器６のＡ／Ｄ変換終了時
点で、その変換した電圧値はＣＰＵ７に供給され、ＲＡ
Ｍ９の所定の記憶領域に記憶される。この所定の領域に
は、Ａ／Ｄ変換器６からのＡ／Ｄ変換後の電圧値が順番
に（すなわちａ，ｂ，ｃ，ｄ，ａ，…）記憶され、例え
ばＣＰＵ７は、Ａ／Ｄ変換後の電圧値が所定領域に記憶
される毎に、または、外部のホストコンピュータから要
求がある毎に、この所定領域からＨｉｇｈ電圧値とし
て、ａについての最も新しい電圧値を読み出し、Ｌｏｗ
電圧としてｄについての最も新しい電圧値を読み出し
て、これを測定値として外部のホストコンピュータに送
出する。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
池電圧を極めて正確に測定することができる。

【００２１】また、各定電流の値および時間幅を広範囲
に採用しても安定な測定を行うことができる。このこと
は電池電圧測定時のトリガポイント、ゲートタイムなど
の煩わしい設定を全く必要としないということであっ
て、極めて操作性に優れている。

【００２２】さらに、例えばピーク電圧とディップ電圧
とを比較選出することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置のブロック図である。

【図２】同装置の動作フローチャートである。

【図３】同装置の各部の信号波形を示す図である。

【符号の説明】

１ 電源 ２ 定電流コントローラ ３ 電池 ４ 増幅器 ５ サンプルホールド回路 ６ Ａ／Ｄ変換器 ７ ＣＰＵ ８ ＲＯＭ ９ ＲＡＭ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の値の定電流が順次変化する電流を
   電池に繰り返し供給し、 Ａ／Ｄ変換可能なタイミングで、前記複数の値の定電流
   のいずれかを供給している間、前記電池の端子間電圧を
   サンプルホールドし、 前記各サンプルホールドによって得られた電圧を、当該
   各サンプルホールドのタイミングから一定のタイミング
   でＡ／Ｄ変換して測定値として出力することを特徴とす
   る電池電圧測定方法。
2. 【請求項２】 複数の値の定電流が順次変化する電流を
   電池に繰返し供給する定電流供給手段と、 前記電池の端子間電圧を検出する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段の出力をサンプルホールドするサンプ
   ルホールド手段と、 前記サンプルホールド手段のアナログ出力をデジタル出
   力に変換するＡ／Ｄ変換手段と、 測定すべき値の定電流供給タイミングと前記Ａ／Ｄ変換
   手段の待機中のタイミングとが一致したときに前記Ａ／
   Ｄ変換手段の変換を開始させる制御手段と、 前記Ａ／Ｄ変換手段のデジタル出力を測定値として出力
   する出力手段とを具えたことを特徴とする電池電圧測定
   装置。