JP3260053B2 - 電気機器の電池電圧検出回路 - Google Patents

電気機器の電池電圧検出回路

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JP3260053B2 JP03168295A JP3168295A JP3260053B2 JP 3260053 B2 JP3260053 B2 JP 3260053B2 JP 03168295 A JP03168295 A JP 03168295A JP 3168295 A JP3168295 A JP 3168295A JP 3260053 B2 JP3260053 B2 JP 3260053B2
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気機器の電池電圧検出
回路に係り、特に携帯用AV機器などで電池と外部電源
を両用できる電気機器において、電池の電圧を検出し、
電池が切れかかったときの警告、電池の充電制御などを
行うのに好適な電気機器の電池電圧検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】直流電源で動作する携帯用AV機器等の
電気機器は電池とACアダプターによる外部電源を両用
とする場合が多い。図2に従来の2電源方式の電気機器
の電源供給系を示す。1は直列接続された2つのセルで
2.4Vを発生する電池(ここでは再充電可能な2次電
池とする)、2はACアダプター(図示せず)の電源出
力端子が着脱自在に接続される外部電源入力端子として
のジャックであり、ACアダプターで形成された直流
5.4Vの外部電源を入力する。ジャック2のバネ性を
有する負端子3は機器のGNDと接続されている。ジャ
ック2にACアダプターの電源出力端子が接続されてい
ないとき、負端子3がジャック2の接点4と接続状態と
なり、ACアダプターの電源出力端子が接続されたと
き、負端子3と接点4が開放状態となる。ジャック2の
正端子5とGNDの間には外部電源電圧のリップルを除
去し、直流3.9Vを出力する安定化電源回路6が接続
されており、該安定化電源回路6の出力側には入力電圧
を4Vに昇圧して各部の負荷に給電するDC/DCコン
バータ7が設けられている。電池1の正極は安定化電源
回路6の出力側と接続され、負極はジャック2の接点4
と接続されている。
【0003】ジャック2にACアダプターの電源出力端
子が接続されていないとき、負端子3と接点4が接触
し、電池1の電圧に基づきDC/DCコンバータ7が4
Vの電圧を形成して各部に給電する。逆に、ジャック2
にACアダプターの電源出力端子が接続されていると
き、負端子3が接点4から離れ、外部電源を安定化電源
回路6で安定化した電圧に基づきDC/DCコンバータ
7が4Vの電圧を形成して各部に給電する。
【0004】ところで、二次電池は放電により1セル当
たり1Vの終止電圧を下回ると、性能が著しく劣化し、
例えば、充放電繰り返し可能回数が500 回から300 回に
少なくなってしまう。そこで、図2の電気機器には電池
電圧検出回路8が設けてあり、この回路で検出した電池
1の電圧をマイコン構成のコントローラ10が所定の基
準電圧と比較し、基準電圧以下となった場合に表示器1
1に警告表示をしたり、充電回路(図示せず)を作動さ
せて電池1の充電を行うようになっている。
【0005】電池電圧検出回路8は、オペアンプ9を中
心に構成されており、電池1の負極が抵抗R1を介して
反転入力端子と接続され、正極が抵抗R1を介して非反
転入力端子と接続されている。そして、オペアンプ9の
出力端子がフィードバック抵抗R2を介して反転入力と
接続され、非反転入力端子が抵抗R2を介してGNDと
接続されている。このように構成された電池電圧検出回
路8によれば、電池1の正極の電位をV+ 、負極の電位
をV- とすると、ジャック2にACアダプターの電源出
力端子が接続されているか否かに関わらず(接点4が負
端子3と接続状態にあるか、開放状態にあるかに関わら
ず)、出力電圧VOUT が次式、 の如くなり、電池1の両極間電圧に比例した値を検出す
ることができる。
【0006】コントローラ10はA/Dコンバータ12
にてVOUT をA/D変換してディジタル電圧値VOUT ´
としたあと、制御部13にて所定のディジタル基準電圧
値VC ´(VC ´は電池1の両極間電圧が2Vのときの
OUT ´に設定されている)と比較し、基準電圧値Vc
´を下回っているとき表示器11に電池切れマークを表
示させる。また、電気機器が電池1の充電回路付の場
合、充電回路をオン制御し、ジャック2にACアダプタ
ーの電源出力端子が接続されているときに充電回路によ
り電池1を充電させる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した電
池電圧検出回路8の場合、オペアンプ9にはCMOSタ
イプとバイポーラトランジスタタイプのいずれも使用可
能であるが、CMOSタイプは極めて高価である。そこ
で、従来はオペアンプ9に価格の安いバイポーラトラン
ジスタタイプを用いていた。けれども、バイポーラトラ
ンジスタタイプのオペアンプ9は動作電流I1 が3.5
mAもの大きな値となってしまい、とくにACアダプタ
ーの非使用時、DC/DCコンバータ7による入出力電
流の変換効率が50%程度であることから、I1 に伴う
電池1の消費電流が7mA程度の大きなものとなってし
まう。従って、電池1の消耗が速く、電池1による連続
動作時間が短くなってしまうという問題があった。本発
明は上記した従来技術の問題に鑑み、電池の消耗を遅く
することのできる電気機器の電池電圧検出回路を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の電機機器の電池
電圧検出回路では、電池と、外部電源入力端子と、外部
電源入力端子に外部電源が接続されていないとき、電池
の負極をGNDと接続し、外部電源入力端子に外部電源
が接続されているとき電池の負極をGNDから開放する
接続・開放手段とを有し、外部電源入力端子の正極側ま
たは外部電源から所定の電源電圧を形成する電源回路の
出力側に電池の正極側が接続された電機機器において、
電池の正極電位をA/D変換する第1のA/D変換手段
と、電池の負極電位をA/D変換する第2のA/D変換
手段と、第1のA/D変換手段と第2のA/D変換手段
の出力からディジタル演算により電池電圧を求めるディ
ジタル演算手段と、を備え、第1のA/D変換手段の前
段と第2のA/D変換手段の前段に各々分圧比が同一の
分圧手段を設けたこと、を特徴としている。
【0009】
【0010】
【作用】本発明の電機機器の電池電圧検出回路によれ
ば、電池の正極電位を分圧手段で分圧後、第1のA/D
変換手段でA/D変換するとともに、電池の負極電位を
正極側と同じ分圧比の分圧手段で分圧後、第2のA/D
変換手段でA/D変換し、ディジタル演算手段により第
1のA/D変換手段と第2のA/D変換手段の出力から
電池電圧を検出する。これにより、第1,第2のA/D
変換手段、ディジタル演算手段にはCMOSタイプ等、
動作電流の小さなものを使用できるので、従来の如きオ
ペアンプを用いる場合に較べて電池の消耗を大幅に抑え
ることができ、電機機器の連続動作時間を長くすること
ができる。また、電池の正極電位と負極電位を同じ分圧
比で分圧したあと第1のA/D変手段と第2のA/D変
換手段に入力したので、電池の正極電位または負極電位
に較べて、第1のA/D変手段または第2のA/D変換
手段のダイナミックレンジが狭くても、正確に電池電圧
を検出可能となる。
【0011】
【0012】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る2電源方式の
電気機器の電源供給系の回路図である。なお、図2の従
来例と同一の構成部分には同一の符号が付してある。1
は繰り返し充放電の可能な二次電池、2はACアダプタ
ーの直流5.4Vの電源出力端子が着脱自在に接続され
る外部電源入力端子としてのジャック、6は外部電源電
圧のリップルを除去し、直流3.9Vを出力する安定化
電源回路、7は入力電圧を4Vに昇圧して各部の負荷に
給電するDC/DCコンバータである。10AはDC/
DCコンバータ7からの4Vの給電で動作するマイコン
構成のコントローラであり、このコントローラ10Aは
後述するように電池電圧検出機能の一部を有している。
【0013】14は抵抗R1,R2から成る第1の分圧
回路、15は抵抗R1,R2から成る第2の分圧回路、
16は第1の分圧回路14で分圧された電池1の正極側
電位をA/D変換する第1のA/Dコンバータ、17は
第2の分圧回路15で分圧された電池1の負極側電位を
A/D変換する第2のA/Dコンバータ、18はハード
回路で構成されたディジタル演算部であり、第1,第2
のA/Dコンバータ16,17の出力の差をディジタル
演算し、電池1の検出電圧として制御部13に出力す
る。第1,第2の分圧回路14,15、第1,第2のA
/Dコンバータ16,17、ディジタル演算部18によ
り、電池電圧検出回路8Aが構成されている。第1,第
2の分圧回路14,15は電池1の正極側電位,負極側
電位が比較的高い場合に、第1,第2のA/Dコンバー
タ16,17のダイナミックレンジを補うためのもので
ある。その他の構成部分は図2と全く同一である。
【0014】次に、上記した実施例の動作を説明する。
今、電池1の正極電位をV+ 、負極電位をV- とする
と、ジャック2にACアダプターの電源出力端子が接続
されているか否かに関わらず(ジャック2の接点4と負
端子3が接続状態と開放状態のいずれとなっているかに
関わらず)、ディジタル演算部18の出力VOUT ´が次
式、 の如くなり、電池1の両極間電圧に比例した値を検出す
ることができる。
【0015】コントローラ10Aの制御部13はディジ
タル演算部18から入力したディジタル電圧値VOUT ´
を所定のディジタル基準電圧値VC ´(VC ´は電池1
の両極間電圧が2VのときのVOUT ´に設定されてい
る)と比較し、基準電圧値Vc´を下回っているとき表
示器11に電池切れマークを表示させる。また、電気機
器が電池1の充電回路付の場合、充電回路をオン制御
し、ジャック2にACアダプターの電源出力端子が接続
されているときに充電回路により電池1を充電させる。
【0016】この実施例によれば、第1,第2のA/D
コンバータ16,17、ディジタル演算部18に動作電
流の小さなCMOSタイプを使用することで、従来の如
きオペアンプを用いる場合に較べて電池1の消費電流を
7mA近く減らし、電池の消耗を大幅に抑えることがで
き、電気機器の連続動作時間を長くすることができる。
また、電池1の正極側電位,負極側電位を第1,第2の
分圧回路14,15で分圧したあと第1,第2のA/D
コンバータ16,17に入力するようにしたので、電池
1の正極側電位,負極側電位に比して第1,第2のA/
Dコンバータ16,17のダイナミックレンジが狭くて
も正確な電池電圧の検出が可能となる。
【0017】なお、上記した実施例では、ディジタル演
算部18をハード回路で構成したが、マイコンのソフト
処理で実現するようにしても良い。この場合、A/Dコ
ンバータ内蔵の安価なワンチップマイコンによりコント
ローラを構成することができる。また、電池1の正極側
電位,負極側電位に比して第1,第2のA/Dコンバー
タ16,17のダイナミックレンジが十分の場合、第
1,第2の分圧回路14,15のいずれか一方、または
両方を省略することもできる。
【0018】
【発明の効果】本発明の電機機器の電池電圧検出回路に
よれば、電池の正極電位を分圧手段で分圧後、第1のA
/D変換手段でA/D変換するとともに、電池の負極電
位を正極側と同じ分圧比の分圧手段で分圧後、第2のA
/D変換手段でA/D変換し、ディジタル演算手段によ
り第1のA/D変換手段と第2のA/D変換手段の出力
から電池電圧を検出する。これにより、第1,第2のA
/D変換手段、ディジタル演算手段にはCMOSタイプ
等、動作電流の小さなものを使用できるので、従来の如
きオペアンプを用いる場合に較べて電池の消耗を大幅に
抑えることができ、電機機器の連続動作時間を長くする
ことができる。また、電池の正極電位と負極電位を同じ
分圧比で分圧したあと第1のA/D変手段と第2のA/
D変換手段に入力したので、電池の正極電位または負極
電位に較べて、第1のA/D変手段または第2のA/D
変換手段のダイナミックレンジが狭くても、正確に電池
電圧を検出可能となる。
【0019】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る2電源方式の電気機器
の電源供給系の回路図である。
【図2】従来の2電源方式の電気機器の電源供給系の回
路図である。
【符号の説明】
1 電池 2 ジャック 3 負端子 4 接点 5 正端子 6 安定化電源回
路 7 DC/DCコンバータ 8A 電池電圧検
出回路 10A コントローラ 11 表示器 13 制御部 14 第1の分圧
回路 15 第2の分圧回路 16 第1のA/
Dコンバータ 17 第2のA/Dコンバータ 18 ディジタル
演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−245407(JP,A) 特開 平5−103429(JP,A) 特開 平5−52914(JP,A) 特開 昭58−186064(JP,A) 特開 昭63−110918(JP,A) 特開 平7−203632(JP,A) 特開 平2−95138(JP,A) 実開 平2−57233(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 H01M 10/48 G01R 31/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池と、外部電源入力端子と、外部電源
    入力端子に外部電源が接続されていないとき、電池の負
    極をGNDと接続し、外部電源入力端子に外部電源が接
    続されているとき電池の負極をGNDから開放する接続
    ・開放手段とを有し、外部電源入力端子の正極側または
    外部電源から所定の電源電圧を形成する電源回路の出力
    側に電池の正極側が接続された電機機器において、 電池の正極電位をA/D変換する第1のA/D変換手段
    と、 電池の負極電位をA/D変換する第2のA/D変換手段
    と、 第1のA/D変換手段と第2のA/D変換手段の出力
    ディジタル演算により電池電圧を求めるディジタル演
    算手段と、 を備え 第1のA/D変換手段の前段と第2のA/D変換手段の
    前段に各々分圧比が同一の分圧手段を設けたこと、 を特徴とする電機機器の電池電圧検出回路。
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