JP4648858B2

JP4648858B2 - 電池電圧低下検知方法及び電池電圧低下検知装置

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Publication number: JP4648858B2
Application number: JP2006068259A
Authority: JP
Inventors: 和行守谷; 英俊田辺
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2026-03-13
Also published as: JP2007248074A

Description

本発明は、電池電圧低下検知方法及び電池電圧低下検知装置に係り、特に、入力電圧と閾値とを比較すると共に、大小２つの閾値を有して、前記閾値が前記大閾値に設定されている場合に前記入力電圧が前記大閾値以上になると前記閾値を前記大閾値から前記小閾値に切り換えて、前記閾値が前記小閾値に設定されている場合に前記入力電圧が前記小閾値以下になると前記閾値を前記小閾値から前記大閾値に切り換えるヒステリシス付き比較手段を用いて間欠的に負荷接続時の電池電圧低下を検知する電池電圧低下検知方法及び該方法を実施した電池電圧低下検知装置に関するものである。

電池は、商用電源への接続が困難な負荷に電源を供給する場合や、商用電源とは異なる電圧・電流を負荷に供給する場合などに広く用いられており、その一例として、各家庭等に設けられて一酸化炭素（以下ＣＯ）の漏洩を検出・警報するＣＯ警報器がある。

このＣＯ警報器は、雰囲気中のＣＯ濃度を検出し、ＣＯ漏洩の発生を検出する漏洩検出手段及びＣＯ漏洩の発生を報知する報知手段等を有している。これら漏洩検出手段、報知手段等は、ＣＯ警報器に内蔵された電池から電源供給を受けて動作する。このためＣＯ警報器は、上記電池電圧の低下を検知する電池電圧低下検知装置をさらに備えている。

上述した電池電圧低下検知装置としては、例えば、図６に示されたように負荷接続時の電池電圧の低下を検知するものが一般に知られている。図中引用符号ＢがＣＯ警報器に内蔵されている例えば６Ｖ程度の電池である。また、１０は定電圧源であり、定電圧源１０は電池Ｂから例えば３．２Ｖ程度の定電圧を作り出して、ＣＰＵ１１に供給する。また、定電圧源１０は抵抗Ｒ１、平滑コンデンサＣを介して接地されている。

また、図６に示すように、電池Ｂは、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ１のエミッタ−コレクタ、疑似負荷抵抗Ｒｇを介して接地されている。上述したトランジスタＴｒ１のベース−エミッタ間はバイアス抵抗Ｒ２を介して接続されている。また、トランジスタＴｒ１のベースは、抵抗Ｒ３、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間を介して接地されている。上述したトランジスタＴｒ２のベース−エミッタ間はバイアス抵抗Ｒ４を介して接続されている。トランジスタＴｒ２のベースは、抵抗Ｒ５を介してＣＰＵ１１に接続されている。

また、上記疑似負荷抵抗Ｒｇは電池Ｂと接続されるとＣＯ警報器内の電気回路の最大電流が電池Ｂに流れるような抵抗値に設定されている。疑似負荷抵抗Ｒｇは電池Ｂと接続されるとその両端に、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が現れる。

疑似負荷抵抗Ｒｇの両端は比較手段としての電圧検知ＩＣ１２に接続されている。以上の構成によれば、疑似負荷抵抗Ｒｇが電池Ｂに接続されると、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が電圧検知ＩＣ１２の入力電圧として入力される。電圧検知ＩＣ１２は、その出力Ｖｏが抵抗Ｒ１と平滑コンデンサＣとの接続点を介してＣＰＵ１１に供給されている。つまり、ＣＰＵ１１には平滑コンデンサＣによって平滑化された出力Ｖｏが供給される。電圧検知ＩＣ１２は、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が閾値としての低下判定電圧以下となるとＬレベルの出力ＶｏをＣＰＵ１１に供給し、電池電圧低下の旨を伝える。

上述した構成の従来の電池電圧低下検知装置の動作について以下説明する。まず、ＣＰＵ１１は、間欠的にトランジスタＴｒ２のベースに対して駆動信号Ｓ１を出力する。この駆動信号Ｓ１によってバイアス抵抗Ｒ４にバイアス電流が流れトランジスタＴｒ２がオンする。トランジスタＴｒ２がオンすると、バイアス抵抗Ｒ２にバイアス電流が流れトランジスタＴｒ１がオンして、電池Ｂに疑似負荷抵抗Ｒｇが接続される。このとき疑似負荷抵抗Ｒｇの両端電圧には疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が現れる。疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が低下判定電圧以下となっていれば、電圧検知ＩＣ１２は、電圧検知ＩＣ１２の出力ＶｏはＬレベルとなる。ＣＰＵ１１は電圧検知ＩＣ１２のＬレベルの出力Ｖｏにより電池電圧の低下を検知する。

ところで、上述した電圧検知ＩＣ１２にはヒステリシスを持たせてある。電圧検知ＩＣ１２は、低下判定電圧（＝小閾値）と該低下判定電圧よりも高い判定解除電圧（＝大閾値）との大小２つの閾値を有している。電圧検知ＩＣ１２は、閾値が判定解除電圧に設定されている場合に入力電圧が判定解除電圧以上になると閾値を判定解除電圧から低下判定電圧に切り換えて、閾値が低下判定電圧に設定されている場合に入力電圧が低下判定電圧以下になると閾値を低下判定電圧から判定解除電圧に切り換える機能を有している。

つまり、図３に示すように、電圧検知ＩＣ１２は、閾値として低下判定電圧Ｖｏｎが設定されている場合に入力電圧が判定解除電圧Ｖｏｆｆ以上であれば入力電圧が出力Ｖｏとして出力される（Ｈレベルが出力される）。また、入力電圧が判定解除電圧Ｖｏｆｆ以下になっても低下判定電圧Ｖｏｎ以上であれば入力電圧が出力Ｖｏとして出力される。

電圧検知ＩＣ１２は、入力電圧が低下して低下判定電圧Ｖｏｎ以下になるとＬレベルが出力Ｖｏとして出力される。このとき閾値を低下判定電圧Ｖｏｎから判定解除電圧Ｖｏｆｆに切り換える。その後、入力電圧が増加して低下判定電圧Ｖｏｎ以上になっても電圧検知ＩＣ１２の出力ＶｏはＬレベルのままである。また、入力電圧がさらに増加して判定解除電圧Ｖｏｆｆ以上になると電圧検知ＩＣ１２の出力Ｖｏが入力電圧となり、Ｈレベルが出力される。このとき閾値を判定解除電圧Ｖｏｆｆから低下判定電圧Ｖｏｎに切り換える。

以上のようにヒステリシスを持たせるのは以下に示す理由である。電圧検知ＩＣ１２にヒステリシスがなく閾値が一つしかない場合、図７に示すように、温度変化などに起因して疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が低下判定電圧Ｖｏｎを下回ったり、越えたりが繰り返されると（図７（ａ））、電圧検知ＩＣ１２の出力ＶｏがＨレベルとＬレベルとが繰り返されるチャタリングが生じることがある（図７（ｂ））。この結果、平滑コンデンサＣにより平滑された出力ＶｏがＬレベル（グランドレベル）にならず閾値以下であっても電池電圧低下を検知することができない。また、平滑コンデンサＣを用いない場合でも、ＣＰＵ１１があるタイミングで出力Ｖｏを読み取ったときチャタリング中のたまたまＨレベルのときであった場合、閾値以下であっても電池電圧低下を検知することができない。

これに対して、電圧検知ＩＣ１２にヒステリシスを持たせた場合、図８に示すように、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が低下判定電圧Ｖｏｎ以下となると、閾値が低下判定電圧Ｖｏｎから判定解除電圧Ｖｏｆｆに切り換えられるため、以降疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が閾値を下回ったり、越えたりが繰り返されてもチャタリングが生じず常にＬレベルを出力することができる。

ところが、上述したように電圧検知ＩＣ１２にヒステリシスを持たせ、さらに間欠的に疑似負荷抵抗Ｒｇを電池Ｂに接続することに起因して以下に示す問題点が生じてしまう。この問題点について図７〜図９を参照に説明する。図９（ａ）、図１０（ａ）は駆動信号Ｓ１のタイムチャートである。図９（ｂ）、図１０（ｂ）は電圧検知ＩＣ１２に入力される入力電圧のタイムチャートである。図９（ｃ）、図１０（ｃ）は出力Ｖｏのタイムチャートである。

図９（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、駆動信号Ｓ１は間欠的に出力される。これにより、疑似負荷抵抗Ｒｇは間欠的に電池Ｂに接続される。また、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示すように、電圧検知ＩＣ１２には疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧の入力とグランドレベルの入力とが交互に繰り返される。今、低下判定電圧Ｖｏｎが実線で示す電池電圧の低下を検知したいレベルに設定されている。

まず、図９に示すように、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が十分あり、常に判定解除電圧Ｖｏｆｆを上回っている間（図９（ｂ））は、駆動信号Ｓ１が出力されているほぼ同じ時間、電圧検知ＩＣ１２の出力Ｖｏが疑似負荷抵抗Ｒｇの両端電圧を出力する（図９（ｃ））。このため出力コンデンサＣによる平滑後の出力ＶｏはＨレベルとなり、ＣＰＵ１１によって電池電圧が正常であることが検知される。

図１０に示すように、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が低下して常に判定解除電圧Ｖｏｆｆと低下判定電圧Ｖｏｎとの間となる場合（図１０（ｂ））、入力電圧が上昇時に判定解除電圧Ｖｏｆｆを越えないため駆動信号Ｓ１が出力されても電圧検知ＩＣ１２の出力ＶｏはＬレベル（グランドレベル）を保持する（図１０（ｃ））。このため出力コンデンサＣによる平滑後の出力ＶｏもＬレベルとなり、ＣＰＵ１１によって電池電圧の低下が検知される。疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が低下判定電圧Ｖｏｎ以下になっていない、つまり実線で示す電池電圧の低下を検知したいレベル以下になっていないのに電池電圧が低下されたと判断されてしまう。このため、まだ電池電圧があるにも拘わらず低下検知されてしまい、電池の寿命まで十分に使用することができないという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、正確に電圧低下を検知することができ、電池の寿命まで十分に使用することができる電池電圧低下方法及び当該方法を実施した装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、入力電圧と閾値とを比較すると共に、大小２つの閾値を有して、前記閾値が前記大閾値に設定されている場合に前記入力電圧が前記大閾値以上になると前記閾値を前記大閾値から前記小閾値に切り換えて、前記閾値が前記小閾値に設定されている場合に前記入力電圧が前記小閾値以下になると前記閾値を前記小閾値から前記大閾値に切り換えるヒステリシス付き比較手段を用いて間欠的に負荷接続時の電池電圧低下を検知する電池電圧低下検知方法において、間欠的に前記比較手段の前記入力電圧として前記電池電圧を入力し、前記電池電圧の入力が開始される毎に、前記入力されてから所定時間経過後に前記負荷を前記電池に接続して、そして、前記電池電圧が前記閾値以上との前記比較手段の比較結果を得たとき正常とし、前記電池電圧が前記閾値以下との前記比較手段の比較結果を得たとき前記電池電圧低下を検知することを特徴とする電池電圧低下検知方法に存する。

請求項１記載の発明によれば、間欠的にヒステリシス付き比較手段の入力電圧として電池電圧を入力する。入力開始時の電池には負荷が接続されていない。つまり、比較手段には電池の開回路電圧が入力される。この電池の開回路電圧は当然、負荷接続時の電池電圧よりも高い。比較手段に開回路電圧が入力されてから所定時間経過後に負荷を電池に接続すると、比較手段には負荷接続時の電池電圧が入力される。そして、比較手段による電池電圧と閾値との比較結果に基づいて電池電圧低下を検知する。従って、負荷接続時の電池電圧が比較手段の大閾値と小閾値との間であっても、比較手段に対する電池電圧入力開始から所定時間経過後の電池に対する負荷の接続までの間、比較手段の入力電圧として負荷接続時の電池電圧よりも高い、つまり、大閾値以上の電池電圧を供給することができる。これにより、負荷接続時の電池電圧が比較手段の大閾値と小閾値との間であっても、電池電圧低下が検知されることなく、正常とすることができる。

請求項２記載の発明は、入力電圧と閾値とを比較すると共に、大小２つの閾値を有して、前記閾値が前記大閾値に設定されている場合に前記入力電圧が前記大閾値以上になると前記閾値を前記大閾値から前記小閾値に切り換えて、前記閾値が前記小閾値に設定されている場合に前記入力電圧が前記小閾値以下になると前記閾値を前記小閾値から前記大閾値に切り換えるヒステリシス付き比較手段を備え、該比較手段を用いて間欠的に負荷接続時の電池電圧低下を検知する電池電圧低下検知装置において、間欠的に前記比較手段の前記入力電圧として前記電池電圧を入力する電池電圧入力手段と、該電池電圧入力手段によって前記電池電圧の入力が開始される毎に、前記入力されてから所定時間経過後に前記負荷を前記電池に接続する負荷接続手段と、前記電池電圧が前記閾値以上との前記比較手段の比較結果を得たとき正常とし、前記電池電圧が前記閾値以下との前記比較手段の比較結果を得たとき前記電池電圧低下を検知する検知手段とを備えたことを特徴とする電池電圧低下検知装置に存する。

請求項２記載の発明によれば、電池電圧入力手段が、間欠的にヒステリシス付き比較手段の入力電圧として電池電圧を入力する。この電池電圧入力手段による入力開始時の電池には負荷が接続されていない。つまり、比較手段には電池の開回路電圧が入力される。この電池の開回路電圧は当然、負荷接続時の電池電圧よりも高い。負荷接続手段が、比較手段に開回路電圧が入力されてから所定時間経過後に負荷を電池に接続すると、比較手段には負荷接続時の電池電圧が入力される。検知手段が、比較手段による電池電圧と閾値との比較結果に基づいて電池電圧低下を検知する。従って、負荷接続時の電池電圧が比較手段の大閾値と小閾値との間であっても、比較手段に対する電池電圧入力開始から所定時間経過後の電池に対する負荷の接続までの間、比較手段の入力電圧として負荷接続時の電池電圧よりも高い、つまり、大閾値以上の電池電圧を供給することができる。これにより、負荷接続時の電池電圧が比較手段の大閾値と小閾値との間であっても、電池電圧低下が検知されることなく、正常とすることができる。

請求項３記載の発明は、前記負荷接続手段は前記比較手段の入力電圧を積分する積分回路を有し、該積分回路の積分値が所定値を越えると前記電池に前記負荷を接続することを特徴とする請求項２記載の電池電圧低下検知装置に存する。

請求項３記載の発明によれば、負荷接続手段は比較手段の入力電圧を積分する積分回路を有し、該積分回路の積分値が所定値を越えると電池に負荷を接続する。従って、所定時間をカウントするタイマを設けることなく、積分回路という簡単な構成で比較手段の入力電圧として電池電圧の入力を開始してから所定時間後に電池に負荷を接続することができる。

以上説明したように請求項１及び２記載の発明によれば、負荷接続時の電池電圧が比較手段の大閾値と小閾値との間であっても、比較手段に対する電池電圧入力開始から所定時間経過後の電池に対する負荷の接続までの間、比較手段の入力電圧として負荷接続時の電池電圧よりも高い、つまり、大閾値以上の電池電圧を供給することができる。これにより、負荷接続時の電池電圧が比較手段の大閾値と小閾値との間であっても、電池電圧低下が検知されることなく、正常とすることができるので、ヒステリシスの影響をなくして正確に電圧低下を検知することができ、電池の寿命まで十分に使用することができる。

請求項３記載の発明によれば、所定時間をカウントするタイマを設けることなく、積分回路という簡単な構成で比較手段の入力電圧として電池電圧の入力を開始してから所定時間後に電池に負荷を接続することができるので、コストダウンを図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による電池電圧低下検知方法を実施した電池電圧低下検知装置の一実施の形態を示す回路図である。同図において、図６について上述したものと同一の部分には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図中引用符号ＢがＣＯ警報器に内蔵されている例えば６Ｖ程度の電池である。また、１０は定電圧源であり、定電圧源１０は電池Ｂから例えば３．２Ｖ程度の定電圧を作り出して、ＣＰＵ１１に供給する。また、定電圧源１０は抵抗Ｒ１、平滑コンデンサＣを介して接地されている。

また、図１に示すように、電池Ｂのプラス端子は、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ１のエミッタ−コレクタ、負荷としての疑似負荷抵抗Ｒｇを介して接地されている。この疑似負荷抵抗Ｒｇは電池Ｂと接続されるとＣＯ警報器内の電気回路の最大電流が電池Ｂに流れるような抵抗値に設定されている。上述したトランジスタＴｒ１のベース−エミッタ間はバイアス抵抗Ｒ２を介して接続されている。また、トランジスタＴｒ１のベースは、抵抗Ｒ３、トランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間を介して接地されている。

また、トランジスタＴｒ１のエミッタと電池Ｂのプラス端子との接続点は、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ３のエミッタ−コレクタ間を介して電圧検知ＩＣ１２の入力端子Ｖ_DDに接続されている。上述したトランジスタＴｒ３のベース−エミッタ間はバイアス抵抗Ｒ６を介して接続されている。

トランジスタＴｒ３のベースは、抵抗Ｒ７、トランジスタＴｒ４のコレクタ−エミッタ間を介して接地されている。トランジスタＴｒ４のベース−エミッタ間はバイアス抵抗Ｒ８を介して接続されている。トランジスタＴｒ４のベースは抵抗Ｒ９を介してＣＰＵ１１に接続されている。上述した電圧検知ＩＣ１２の入力端子Ｖ_SSは接地されている。

また、電圧検知ＩＣ１２の入力端子Ｖ_DDは抵抗Ｒ１０及びコンデンサＣ２から構成される積分回路１３を介してトランジスタＴｒ２のベースに接続される。上記積分回路１３は、電圧検知ＩＣ１２の入力端子Ｖ_DDに入力される入力電圧を積分し、その積分値をトランジスタＴｒ２のベースに供給する。電圧検知ＩＣ１２は、その出力Ｖｏが抵抗Ｒ１と平滑コンデンサＣとの接続点を開始ＣＰＵ１１に供給される。ＣＰＵ１１には平滑コンデンサＣによって平滑化された出力Ｖｏが供給される。

上述した比較手段としての電圧検知ＩＣ１２は、図２に示すように構成されている。同図に示すように、電圧検知ＩＣ１２は、基準電圧Ｖ_REFと分圧抵抗Ｒ_A、Ｒ_B、Ｒ_Cによって分圧した入力電圧とを比較するコンパレータＣＰを備えている。

また、電圧検知ＩＣ１２は、コンパレータＣＰの出力がＨレベルのときオンして、ＬレベルのときオフするＰｃｈトランジスタＴｒ５及びＴｒ６と、コンパレータＣＰの出力がＬレベルのときオンして、ＨレベルのときオフするＮｃｈトランジスタＴｒ７及びＴｒ８とを備えている。コンパレータＣＰの出力がＨレベルの間は、ＰｃｈトランジスタＴｒ５及びＴｒ６がオンして、ＮｃｈトランジスタＴｒ７及びＴｒ８がオフするため、出力Ｖｏとして入力端子Ｖ_DDに対する入力電圧が出力される。即ち、電圧検知ＩＣ１２の出力ＶｏがＨレベルになる。

一方、コンパレータＣＰの出力がＬレベルの間は、ＮｃｈトランジスタＴｒ７及びＴｒ８がオンして、ＰｃｈトランジスタＴｒ５及びＴｒ６がオフするため、出力Ｖｏとして入力端子Ｖ_SSに供給される接地電圧が出力される。即ち、電圧検知ＩＣ１２の出力ＶｏがＬレベルになる。

また、分圧抵抗Ｒ_CにはＮｃｈトランジスタＴｒ９が並列に接続され、ＮｃｈトランジスタＴｒ９のオンオフによってコンパレータＣＰに供給する入力電圧の分圧比が変更される。このＮｃｈトランジスタＴｒ９はコンパレータＣＰの出力がＨレベルのときオフして、Ｌレベルのときオンする。

コンパレータＣＰの出力がＨレベルで、ＮｃｈトランジスタＴｒ９がオフのときは、コンパレータＣＰに供給される電圧は以下の式（１）に示すようになる。
（Ｒ_B＋Ｒ_C）・Ｖ_DD／（Ｒ_A＋Ｒ_B＋Ｒ_C） …（１）

このときコンパレータＣＰは、入力端子Ｖ_DDに入力される入力電圧が上記式（１）に示す電圧と基準電圧Ｖ_REFとによって決まる低下判定電圧Ｖｏｎ以下になるとＨレベルからＬレベルに反転する。

一方、コンパレータＣＰの出力がＬレベルで、ＮｃｈトランジスタＴｒ９がオンのときは、コンパレータＣＰに供給される電圧は以下の式（２）に示すようになる。
Ｒ_B・Ｖ_DD／（Ｒ_A＋Ｒ_B） …（２）

このときコンパレータＣＰは、入力端子Ｖ_DDに入力される入力電圧が上記式（２）に示す電圧と基準電圧Ｖ_REFとによって決まる判定解除電圧以上になるとＬレベルからＨレベルに出力が反転する。

つまり、上述した電圧検知ＩＣ１２にはヒステリシスを持たせてある。電圧検知ＩＣ１２は、低下判定電圧Ｖｏｎ（＝小閾値）と該低下判定電圧Ｖｏｎよりも高い判定解除電圧Ｖｏｆｆ（＝大閾値）との大小２つの閾値を有している。電圧検知ＩＣ１２は、閾値が判定解除電圧Ｖｏｆｆに設定されている場合に入力電圧が判定解除電圧Ｖｏｆｆ以上になると閾値を判定解除電圧Ｖｏｆｆから低下判定電圧Ｖｏｎに切り換えて、閾値が低下判定電圧Ｖｏｎに設定されている場合に入力電圧が低下判定電圧Ｖｏｎ以下になると閾値を低下判定電圧Ｖｏｎから判定解除電圧Ｖｏｆｆに切り換える機能を有している。

次に、上述した構成の電池電圧低下検知装置の動作について図４のタイムチャートを参照して以下説明する。まず、ＣＰＵ１１は電池電圧入力手段として働き、図４（ａ）に示すように、間欠的に駆動信号Ｓ１を出力する。この駆動信号Ｓ１の出力によってバイアス抵抗Ｒ９にバイアス電流が流れトランジスタＴｒ４がオンする。トランジスタＴｒ４がオンすると、バイアス抵抗Ｒ６にバイアス電流が流れトランジスタＴｒ３がオンして、電圧検知ＩＣ１２の入力端子Ｖ_DDに電池電圧が入力される。トランジスタＴｒ３及びＴｒ４は、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、駆動信号Ｓ１が供給されている間にオンして、駆動信号Ｓ１が供給されていない間にオフする。

また、電圧検知ＩＣ１２に電池電圧が入力されると、積分回路１３によって電池電圧が積分される。この積分値がトランジスタＴｒ２のバイアス電圧を越え、抵抗Ｒ４にバイアス電流が流れると、トランジスタＴｒ２がオンする。このトランジスタＴｒ２がオンすると、バイアス抵抗Ｒ２にバイアス電流が流れトランジスタＴｒ１がオンして、電池Ｂに疑似負荷抵抗Ｒｇが接続される。トランジスタＴｒ２及びＴｒ１は、図４（ｄ）及び（ｅ）に示すように、電圧検知ＩＣ１２に電池電圧が入力されてから積分回路１３の抵抗Ｒ１０及びコンデンサＣ２によって決まる所定時間Ｔ経過後にオンされる。

以上のことから明らかなように、駆動信号Ｓ１を出力するＣＰＵ１１と、駆動信号Ｓ１の出力に応じてオンして、電圧検知ＩＣ１２に電池電圧を入力するトランジスタＴｒ３及びＴｒ４とが請求項中の電池電圧入力手段に相当する。また、電圧検知ＩＣ１２の入力電圧を積分する積分回路１３と、積分回路１３の積分値が所定値を越えたときオンして、電池Ｂに疑似負荷抵抗Ｒｇを接続するトランジスタＴｒ１及びＴｒ２とが請求項中の負荷接続手段に相当する。

駆動信号Ｓ１の出力に応じてトランジスタＴｒ３及びＴｒ４がオンすると、図４（ｆ）に示すように、電圧検知ＩＣ１２には電池電圧が入力される。電圧検知ＩＣ１２に対する電池電圧の入力開始時の電池Ｂには、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２はオフ状態であり、疑似負荷抵抗Ｒｇが接続されていない。つまり、電圧検知ＩＣ１２には電池Ｂの開回路電圧が供給される。この電池Ｂの開回路電圧は、当然、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧よりも高い。この理由は、電池Ｂに疑似負荷抵抗Ｒｇを接続すると、電池Ｂの内部抵抗に放電電流が流れ、この内部抵抗に発生する電圧降下分、電池電圧が低下するからである。

入力開始から所定時間Ｔ遅れてトランジスタＴｒ１及びＴｒ２がオンして、電池Ｂに疑似負荷抵抗Ｒｇが接続されると、電圧検知ＩＣ１２に疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が入力される。疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧は、電池Ｂの開回路電圧よりも低い。その後、駆動信号Ｓ１の出力停止に応じてトランジスタＴｒ３及びＴｒ４がオフすると、電圧検知ＩＣ１２に対する電池Ｂの接続が切り離され、電圧検知ＩＣ１２にはグランドレベルが入力される。

つまり、図４（ｆ）に示すように、電圧検知ＩＣ１２の入力端子Ｖ_DDには、駆動信号Ｓ１が立ち上がってから所定時間Ｔ経過するまでの間には疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧よりも高い電池Ｂの開回路電圧が入力され、所定時間Ｔ経過すると電池Ｂに疑似負荷抵抗Ｒｇが接続されて、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が入力される。

電圧検知ＩＣ１２は、上述したようにヒステリシスを持っている。入力端子Ｖ_DDに対する電池電圧の入力開始前の入力電圧はほぼ０であり、低下判定電圧Ｖｏｎよりも低いため電圧検知ＩＣ１２の閾値としては判定解除電圧Ｖｏｆｆが設定されている。まず、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が判定解除電圧Ｖｏｆｆ以上の場合について説明する。この場合、疑似負荷抵抗Ｒｇが接続されていない状態での電池電圧（＝開回路電圧）も判定解除電圧Ｖｏｆｆ以上である。

従って、入力端子Ｖ_DDに対する電池電圧の入力が開始されると、入力電圧が上昇して、判定解除電圧Ｖｏｆｆ以上になる。このとき電圧検知ＩＣ１２の出力Ｖｏから入力電圧である電池電圧が出力される。また、閾値が判定解除電圧Ｖｏｆｆから低下判定電圧Ｖｏｎに切り換えられる。その後、電池Ｂに疑似負荷抵抗Ｒｇが接続されて、電池電圧が下がっても低下判定電圧Ｖｏｎ以下にはならないため、出力Ｖｏからは入力電圧が出力し続け、閾値も低下判定電圧Ｖｏｎのままである。さらに時間が経過して、入力端子Ｖ_DDに対する電池電圧の入力が終了すると、入力電圧が下降して低下判定電圧Ｖｏｎ以下となる。このとき電圧検知ＩＣ１２の出力ＶｏがＬレベルとなる。また、閾値が低下判定電圧Ｖｏｎから判定解除電圧Ｖｏｆｆに切り換えられる。

即ち、この場合、電圧検知ＩＣ１２は、駆動信号Ｓ１の立ち上がってから立ち下がるまでの期間とほぼ同じ間、入力された電池電圧を出力Ｖｏとして出力する（Ｈレベルを出力する）。電圧検知ＩＣ１２の出力Ｖｏは平滑コンデンサＣによって平滑化されＣＰＵ１１に供給される。ＣＰＵ１１はこの平滑化された電池電圧である出力Ｖｏの供給を受けて電池電圧が正常であるとする。また、ＣＰＵ１１は平滑化された電池電圧である出力Ｖｏから電池Ｂの残量を求め、図示しない表示手段にその残量を表示する。

次に、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が判定解除電圧Ｖｏｆｆと低下判定電圧Ｖｏｎとの間である場合にについて図５を参照して説明する。この場合、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が判定解除電圧Ｖｏｆｆ以下であっても、疑似負荷抵抗Ｒｇが接続されていない状態での電池電圧（＝開回路電圧）が判定解除電圧Ｖｏｆｆ以上であれば、入力端子Ｖ_DDに対する電池電圧の入力が開始されると、入力電圧が上昇して、判定解除電圧Ｖｏｆｆ以上になる。このとき電圧検知ＩＣ１２の出力Ｖｏから入力電圧である電池電圧が出力される。また、閾値が判定解除電圧Ｖｏｆｆから低下判定電圧Ｖｏｎに切り換えられる。その後、電池Ｂに疑似負荷抵抗Ｒｇが接続されて電池電圧が下がっても低下判定電圧Ｖｏｎ以下にはならないため、出力Ｖｏからは入力電圧が出力し続け、閾値も低下判定電圧Ｖｏｎのままである。さらに時間が経過して、入力端子Ｖ_DDに対する電池電圧の入力が終了すると、入力電圧が下降して低下判定電圧Ｖｏｎ以下となる。このとき電圧検知ＩＣ１２の出力ＶｏがＬレベルとなる。また、閾値が低下判定電圧Ｖｏｎから判定解除電圧Ｖｏｆｆに切り換えられる。

即ち、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が判定解除電圧Ｖｏｆｆと低下判定電圧Ｖｏｎとの間にある場合も、判定解除電圧Ｖｏｆｆ以上の場合と同様に、電圧検知ＩＣ１２は、駆動信号Ｓ１の立ち上がってから立ち下がるまでの期間とほぼ同じ間、入力された電池電圧を出力Ｖｏとして出力する（Ｈレベルを出力する）。電圧検知ＩＣ１２の出力Ｖｏは平滑コンデンサＣによって平滑化されＣＰＵ１１に供給される。ＣＰＵ１１はこの平滑化された電池電圧である出力Ｖｏの供給を受けて電池電圧が正常であるとする。また、ＣＰＵ１１は平滑化された電池電圧である出力Ｖｏから電池Ｂの残量を求め、図示しない表示手段にその残量を表示する。

従って、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が電圧検知ＩＣ１２の判定解除電圧Ｖｏｆｆと低下判定電圧Ｖｏｎとの間であっても、従来のように電池電圧低下が検知されることなく、正常とすることができる。即ち、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が低下判定電圧Ｖｏｎ以下になっていない、つまり実線で示す電池電圧の低下を検知したいレベル以下になっていないのに電池電圧が低下されたと判断されてしまうことがない。従って、ヒステリシスの影響をなくして正確に電圧低下を検知することができ、電池の寿命まで十分に使用することができる。

さらに、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が電圧検知ＩＣ１２の低下判定電圧Ｖｏｎ以下である場合について考えてみる。このとき、たとえ電圧検知ＩＣ１２に入力される電池電圧が、その入力開始時に判定解除電圧Ｖｏｆｆ以上となったとしても、疑似負荷抵抗Ｒｇが接続されれば低下判定電圧Ｖｏｎ以下となり出力Ｖｏもグランドレベル（Ｌレベル）となる。この出力Ｖｏは平滑コンデンサＣによって平滑化され、連続的にＬレベルとなった出力ＶｏがＣＰＵ１１に供給される。ＣＰＵ１１はこの平滑化され、連続的にＬレベルとなった出力Ｖｏの供給を受けて電池電圧が低下していることを検知する。

また、電池電圧低下検知装置によれば、積分回路１３の積分値が所定値を越えると電池Ｂに疑似負荷抵抗Ｒｇを接続するようになっている。所定時間をカウントするタイマを設けることなく、積分回路１３という簡単な構成で電圧検知ＩＣ１２の入力電圧として電池電圧の供給を開始してから所定時間後に電池に負荷を接続することができる。

なお、上述した実施形態によれば、比較手段としてヒステリシス付きの電圧検知ＩＣ１２を用いていたが、本発明はこの限りではない。即ち、比較手段としては入力電圧と閾値とを比較すると共に大小２つの閾値を有して、閾値が大閾値に設定されている場合に入力電圧が大閾値以上になると閾値を大閾値から小閾値に切り換えて、閾値が小閾値に設定されている場合に入力電圧が小閾値以下になると閾値を小閾値から大閾値に切り換えるものであればよく、例えば、ヒステリシス付きコンパレータを用いてもよい。

また、上述した実施形態によれば、電圧検知ＩＣ１２に対する入力電圧を積分する積分回路１３を用いて、電圧検知ＩＣ１２に対して電池電圧を供給してから所定時間経過後に電池Ｂに疑似負荷抵抗Ｒｇを接続するようにしていたが、本発明はこの限りではない。例えば、電圧検知ＩＣ１２に対して電池電圧を供給開始してからの経過時間をカウントするタイマを用いて、所定時間経過後に電池Ｂに疑似負荷抵抗Ｒｇを接続するようにしてもよい。

また、上述した実施形態によれば、電池電圧入力手段をＣＰＵ１１とトランジスタＴｒ３及びＴｒ４とから構成していたが、本発明はこの限りではない。つまり、電池電圧入力手段としては、間欠的に比較手段としての電圧検知ＩＣ１２の入力電圧として電池電圧を入力する構成であればよい。

さらに、上述した実施形態によれば、負荷接続手段を積分回路１３とトランジスタＴｒ１及びＴｒ２とから構成していたが、本発明はこの限りではない。つまり、負荷接続手段としては、間欠的に比較手段としての電圧検知ＩＣ１２に電池電圧の入力が開始される毎に、入力されてから所定時間経過後に負荷としての疑似負荷抵抗Ｒｇを電池Ｂに接続する構成であればよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明による電池電圧低下検知方法を実施した電池電圧低下検知装置の一実施の形態を示す回路図である。図１に示す電池電圧低下検知装置を構成する電圧検知ＩＣ１２の詳細を示す回路図である。電圧検知ＩＣのヒステリシスについて説明するためのグラフである。図１に示す電池電圧低下検知装置の各部の状態を示すタイムチャートである。（ａ）及び（ｂ）は各々、疑似負荷抵抗Ｒｇ接続時の電池電圧が判定解除電圧と低下判定電圧との間のときの電圧検知ＩＣに対する入力電圧と電圧検知ＩＣの出力とのタイムチャートを示す。従来の電池電圧低下検知装置の一例を示す回路図である。（ａ）及び（ｂ）は各々、ヒステリシスを持たない電圧検知ＩＣを用いたときの電圧検知ＩＣに対する入力電圧と電圧検知ＩＣの出力とを示すタイムチャートである。（ａ）及び（ｂ）は各々、ヒステリシスを持つ電圧検知ＩＣを用いたときの電圧検知ＩＣに対する入力電圧と電圧検知ＩＣの出力とを示すタイムチャートである。（ａ）は駆動信号のタイムチャートであり、（ｂ）は電圧検知ＩＣの入力電圧のタイムチャートであり、（ｃ）は電圧検知ＩＣの出力のタイムチャートである。（ａ）は駆動信号のタイムチャートであり、（ｂ）は電圧検知ＩＣの入力電圧のタイムチャートであり、（ｃ）は電圧検知ＩＣの出力のタイムチャートである。

符号の説明

１１ＣＰＵ（電池電圧入力手段、検知手段）
１２電圧検知ＩＣ（比較手段）
１３積分回路（負荷接続手段）
Ｂ電池
Ｒｇ疑似負荷抵抗（負荷）
Ｔｒ１トランジスタ（負荷接続手段）
Ｔｒ２トランジスタ（負荷接続手段）
Ｔｒ３トランジスタ（電池電圧入力手段）
Ｔｒ４トランジスタ（電池電圧入力手段）
Ｖｏｎ低下判定電圧（小閾値）
Ｖｏｆｆ判定解除電圧（大閾値）

Claims

入力電圧と閾値とを比較すると共に、大小２つの閾値を有して、前記閾値が前記大閾値に設定されている場合に前記入力電圧が前記大閾値以上になると前記閾値を前記大閾値から前記小閾値に切り換えて、前記閾値が前記小閾値に設定されている場合に前記入力電圧が前記小閾値以下になると前記閾値を前記小閾値から前記大閾値に切り換えるヒステリシス付き比較手段を用いて間欠的に負荷接続時の電池電圧低下を検知する電池電圧低下検知方法において、
間欠的に前記比較手段の前記入力電圧として前記電池電圧を入力し、
前記電池電圧の入力が開始される毎に、前記入力されてから所定時間経過後に前記負荷を前記電池に接続して、
そして、前記電池電圧が前記閾値以上との前記比較手段の比較結果を得たとき正常とし、前記電池電圧が前記閾値以下との前記比較手段の比較結果を得たとき前記電池電圧低下を検知することを特徴とする電池電圧低下検知方法。
入力電圧と閾値とを比較すると共に、大小２つの閾値を有して、前記閾値が前記大閾値に設定されている場合に前記入力電圧が前記大閾値以上になると前記閾値を前記大閾値から前記小閾値に切り換えて、前記閾値が前記小閾値に設定されている場合に前記入力電圧が前記小閾値以下になると前記閾値を前記小閾値から前記大閾値に切り換えるヒステリシス付き比較手段を備え、該比較手段を用いて間欠的に負荷接続時の電池電圧低下を検知する電池電圧低下検知装置において、
間欠的に前記比較手段の前記入力電圧として前記電池電圧を入力する電池電圧入力手段と、
該電池電圧入力手段によって前記電池電圧の入力が開始される毎に、前記入力されてから所定時間経過後に前記負荷を前記電池に接続する負荷接続手段と、
前記電池電圧が前記閾値以上との前記比較手段の比較結果を得たとき正常とし、前記電池電圧が前記閾値以下との前記比較手段の比較結果を得たとき前記電池電圧低下を検知する検知手段とを備えたことを特徴とする電池電圧低下検知装置。
前記負荷接続手段は前記比較手段の入力電圧を積分する積分回路を有し、該積分回路の積分値が所定値を越えると前記電池に前記負荷を接続することを特徴とする請求項２記載の電池電圧低下検知装置。