JP4719972B2 - Charge / discharge current measuring device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯用電子機器の電源として使用される二次電池の充電電流及び放電電流を測定する充放電電流測定装置に関し、特に携帯用電子機器の二次電池の残存容量を算出する際に使用される充放電電流測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
携帯用電子機器の電源として使用される二次電池の残存容量を算出する電池残量表示装置には、従来から例えば特開平6−176798号公報(特許番号第2932872号)により開示されたものがある。図3は、この電池残量表示装置を示すブロック構成図である。
【0003】
二次電池101と直列に接続された電流検出抵抗102には、二次電池101の充放電電流が流れる。充放電電流検出手段103は、電流検出抵抗102の両端に発生する微少電圧を入力とする充電電流検出用の演算増幅器131と、放電電流検出用の演算増幅器132とから構成されている。電圧低下検出手段104は、放電の進行に伴う二次電池101の電圧低下を監視するものである。
【0004】
図示しない充電器が端子113に接続されると、電気量算出手段106では演算増幅器131より出力された充電電流値に所定時間を乗じて電気量を算出し、さらにこの電気量に充電電流の大きさと温度検出手段105より出力される温度情報とで決まる充電効率を乗じて最終的な充電電気量とし、これを電気量積算手段110へ信号出力する。充電完了検出手段107は、演算増幅器131より充電電流信号が入力されることで信号出力をリセットする。112はマイコンであり、電気量算出手段106、充電完了検出手段107、放電電気量積算手段108、容量記憶手段109および電気量積算手段110に相当する回路を構成している。
【0005】
図示しない携帯機器が端子113に接続されると、放電電気量積算手段108は所定時間毎に放電電気量の積算を行う。電気量積算手段110では、電気量算出手段106より信号出力される充電電気量を所定時間毎に加算するとともに、放電電気量を減算することで、容量記憶手段109の記憶値に対する割合に応じた容量残量値を決定する。表示手段111は、電気量積算手段110で決定された残量情報に基づいて容量残量を段階的に表示する。
【0006】
この従来装置では、電池の正確な最新容量を記憶することで、残量表示精度の高い電池残量表示装置を構成できる反面、充放電電流検出手段103において充電用と放電用の2つの演算増幅器131,132を用いているため、コスト面で問題があった。
【0007】
また、携帯用電子機器の電源では、二次電池の残存容量を知るために、通常、数mA程度から数A程度までの電流の測定が必要とされ、そのための電流検出抵抗102は、二次電池の効率を考慮して小さな抵抗値のもの、例えば数10[mΩ]程度の抵抗が使用される。したがって、検出抵抗の両端電圧は、100[μV]乃至100[mV](1:1000)となる。検出される電流の最小値が数ミリアンペア[mA]程度の場合には、検出アンプのゲインが仮に200倍であっても、その出力値は20[mV]程度の小さな値となる。すなわち、演算増幅器131,132に通常の汎用オペアンプを使用して、その電源を0[V]−Vdd[V]とした場合、出力電圧の範囲が電源電圧の範囲より狭くなるため、0[V]付近の測定値を正確に出力できない。そこで、二次電池の効率を考慮して、電源電圧範囲での出力を可能とするために、レールtoレールという特別なオペアンプを用いた場合には、コスト面での問題が生じる。
【0008】
さらに、電流積分方式での容量残量測定方法では、電流検出手段のオフセット電圧が測定電流値の誤差要因となる。そこで、オフセット電圧の小さい、高精度のオペアンプを用いる方法、電池パックの製造時に、オペアンプのオフセット電圧をゼロに調整しておく方法、或いはあらかじめオペアンプのオフセット電圧を測定して、マイコンにより測定電流値からオフセット電圧分を差し引く方法が考えられる。しかし、いずれの方法を採用した場合でも従来装置のコスト増を招くという問題があった。
【0009】
別の従来例として、安価な測定回路構成で二次電池の残存容量を精度よく測定評価する電力貯蔵用二次電池の充放電電流測定方法が知られている(特開平8−17478号公報)。図4は、この電池残量の測定回路を示すブロック構成図である。
【0010】
この方法は、充放電回路202から二次電池201に流れる充放電電流をシャント抵抗204で電圧値に変換している点では、前者のものと同様であるが、充放電切換装置203からの情報に基づいて極性反転回路206を動作させて、絶縁アンプ208に対して常に同極性の信号を入力するように構成されている点で異なる。電圧測定器209は絶縁アンプ208の出力値を増幅し、演算装置210は電圧測定器209の電圧測定値を電流絶対値に変換演算する。このとき、制御装置207の制御により、充電と放電との条件に応じて、電流絶対値が積算の正方向と負方向とに切り換えられる。
【0011】
積分装置211は演算装置210の出力側に接続され、この積分装置211により電流値が積算される。そして、あらかじめ満充電完了時点で二次電池201の定格容量値を設定しておけば、この積算により二次電池201の残存容量が求められる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
この電力貯蔵用二次電池の充放電電流測定方法を携帯用電子機器の電源に応用すれば、二次電池の残存容量を測定する場合も検出アンプが一つで済むから、コストを低減できる利点がある。しかし、前者の従来技術と同様に、電流検出手段のオフセット電圧が測定電流値の誤差要因となるだけでなく、携帯用電子機器の電源効率を考慮した場合には、コスト増を回避することが容易ではないという問題があった。
【0013】
この発明の目的は、低コストで高精度の測定が可能な充放電電流測定装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、携帯用電子機器の電源として使用される二次電池の充電電流及び放電電流を測定する充放電電流測定装置が提供される。この充放電電流測定装置は、前記二次電池と直列接続され、その充放電電流を微少電圧信号に変換する電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗に生じる前記微少電圧信号の極性を前記二次電池が充電状態か放電状態かに応じて一定極性方向に切り換え可能であるとともに、前記電流検出抵抗を後段回路から切り離すことが可能な切換手段と、前記切換手段によって一定極性とされた前記微少電圧信号を所望するゲインに設定して増幅する演算増幅手段と、前記演算増幅手段のオフセット調整の際に前記演算増幅手段への入力を短絡するとともにグランドに落とすオフセット調整手段と、レベル調整信号が供給され、前記演算増幅手段の出力電圧レベルが前記レベル調整信号に応じて読み取り可能な電圧値になるよう、レベルシフト量を調整するレベルシフト量調整手段と、前記演算増幅手段の出力電圧をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換手段と、前記演算増幅手段に設定されたゲインに応じて前記レベルシフト量調整手段へ供給される前記レベル調整信号に対応する大きさのレベルシフト量を記憶する記憶手段と、前記切換手段の極性切り換えおよび切り離し前記演算増幅手段でのゲイン設定、及び前記レベルシフト量調整手段での調整を指示する演算手段とから構成される。この充放電電流測定装置では、レベルシフト量の調整設定処理の後に、電流計測による残存容量演算実行すれば、携帯用電子機器の二次電池の充電電流及び放電電流が高精度で測定され、或いは二次電池の残存容量が高精度で算出できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、この発明の充放電電流測定装置の構成を示すブロック図である。
【0016】
図において、1は、二次電池2と直列接続され、その充放電電流を微少電圧に変換する電流検出抵抗である。この電流検出抵抗1には、二次電池2が図示しない充電器或いは携帯用電子機器等の負荷と接続されたとき、充電電流或いは放電電流が図示の方向に流れる。
【0017】
3は入力極性反転回路であって、電流検出抵抗1の両端に発生する微少電圧信号を、充電状態か放電状態かによって、常に一定極性方向に切り換え、或いは電流検出抵抗1の両端に発生する微少電圧信号を後に続く演算増幅回路から切り離す切換手段を構成している。図の入力極性反転回路は充電状態を示している。
【0018】
5は演算増幅回路であって、オペアンプ6と、ゲイン切換回路7と、複数の抵抗器R1,R2から構成されている。ここで、R1で示す抵抗器の抵抗値をR1、R2で示す抵抗器の抵抗値をR2とする。この演算増幅回路5は入力極性反転回路3の第1出力端31、第2出力端32と接続され、いずれも抵抗器R1を介してそれぞれオペアンプ6の正負の入力端子に一定の極性方向とされた微少電圧信号が供給されている。また、オペアンプ6のゲインを切り換えるために、ゲイン切換回路7は抵抗器R1とスイッチ8の直列回路で構成されている。
【0019】
ここではゲイン切換回路7は、次に述べるように、20倍と220倍の二段階の切り換えであるが、三段階或いはそれ以上でもよい。
入力極性反転回路3は、具体的にはアナログスイッチで構成されるので、オン抵抗が存在し、演算増幅回路5のゲイン誤差の原因になる。このオン抵抗の影響を小さくするためには、演算増幅回路5のゲイン設定抵抗の抵抗値R1を大きくすればよい。しかし、集積回路化したときにはチップ面積やコストの面で制約を受けるので、例えば抵抗値R1は100[kΩ]に、抵抗値R2は1[MΩ]に設定される。
【0020】
ゲイン切換回路7は、低ゲインを選択する場合には、スイッチ8を開放状態に切り換えることで、次式(1)から、
(2・R2)/R1=20 …(1)
演算増幅回路5のゲインを20倍とすることができる。
【0021】
ゲイン切換回路7で高ゲインを選択する場合には、スイッチ8を短絡状態に切り換える。すると次式(2)から、
2・{1+1/(1/10)}・(R2/R1)=220 …(2)
演算増幅回路5のゲインは220倍となる。
【0022】
9は演算増幅回路5のオフセット調整回路であり、オフセット調整状態のときにそれぞれオペアンプ6の正負の入力端子をそれぞれ短絡し、かつグランドに落とす一対のスイッチから構成されている。
【0023】
10は、演算増幅回路5の出力電圧のレベルシフト量を調整できるレベルシフト量調整回路である。このレベルシフト量調整回路10には、第1の基準電位V1と後述するCPUからのレベル調整信号が供給されている。
【0024】
11は、演算増幅回路5の出力信号Voutをディジタル量に変換するアナログディジタル変換回路(以下、AD変換回路という。)である。このAD変換回路11には、第2の基準電位V2が供給されている。
【0025】
12はAD変換回路11の出力信号を取りこむCPUである。ここには、演算増幅回路5の所望のゲインに対するレベルシフト量調整回路10のレベルシフト量を記録しておく不揮発性メモリ13と、その他の必要なデータを一時保存するメモリ14とが接続されている。
【0026】
以上のように構成された充放電電流測定装置の動作について説明する。
まず、電流検出処理、或いは残存容量演算処理を実行する前に、最初の一回だけ以下のようにレベルシフト量の調整設定処理がなされる。
【0027】
レベルシフト量の調整設定処理では、入力極性反転回路3により、電流検出抵抗1の両端と演算増幅回路5の入力とを切り離して、オフセット調整回路9により演算増幅回路5の入力を短絡し、かつグランドに落とす。ゲイン切換回路7により演算増幅回路5を所望のゲインに設定し、そのときの演算増幅回路5の出力値が読み取り可能な電圧値になるように、レベルシフト量調整回路10により調整を行う。調整が完了した後、設定された演算増幅回路5のゲイン値に対する調整設定されたレベルシフト量の調整値を不揮発性メモリ13に記憶しておく。
【0028】
オフセット量計測処理では、CPU12は、入力極性反転回路3を切り換えて電流検出抵抗1の両端と演算増幅回路5の入力との接続を切り離すとともに、オフセット調整回路9を用いて演算増幅回路5の入力を短絡して、オペアンプ6の正負の入力端子をグランドに落とす。CPU12は、ゲイン切換回路7のスイッチ8により演算増幅回路5のゲインを所望の値に設定する。
【0029】
さらにCPU12は、設定したゲイン値に応じたレベルシフト量を不揮発性メモリ13から読み出し、レベルシフト量調整回路10を用いて読み出されたレベルシフト量を設定する。この状態で、AD変換回路11の出力をCPU12に読み込んで、その値をオフセット量としてメモリ14に記憶しておく。
【0030】
このようにして得られたオフセット量は、レベルシフト量調整回路10で設定したレベルシフト量と、演算増幅回路5で演算され、AD変換回路11で変換されたオフセット量とが加算された値となっている。したがって、次に述べる電流計測処理では、測定値からメモリ14に記憶されたオフセット量を減算することで、演算増幅回路5及びAD変換回路11での温度ドリフト成分を含んだオフセット量がキャンセルされる。このオフセット量計測処理は、次に述べる電流計測処理の間の適当なタイミングで実施される。
【0031】
電流計測処理では、CPU12は、充電状態か放電状態かに応じて入力極性反転回路3に極性反転信号を出力して切り換え、電流検出抵抗1の両端に発生する微少電圧信号を常に一定極性方向にする。また、CPU12は電流値の大きさに応じたゲイン切換信号によってゲイン切換回路7を制御して、演算増幅回路5のゲインの大きさを設定する。さらに、CPU12は、設定したゲイン値に応じたレベルシフト量を不揮発性メモリ13から読み出してレベル調整信号をレベルシフト量調整回路10に出力し、読み出されるレベルシフト量Vsiftを設定する。
【0032】
その後、CPU12はAD変換回路11からの出力信号を読み取り、その読み取り値からメモリ14に記憶されたオフセット量を減算し、減算結果を電流測定値とする。この電流計測処理は一定時間間隔で実施される。
【0033】
ところで、上述した充放電電流測定装置において、電流検出抵抗1は二次電池2の充放電経路に直列に配置され、充放電電流を微少電圧に変換するものである。携帯用電子機器では、このような電流検出抵抗1での発生電力はロスとなるため、その抵抗値Rcsは通常、数10[mΩ]程度の小さな値に設定される。また、演算増幅回路5のオペアンプ6は、汎用のオペアンプを用いて差動増幅回路が構成されており、その入力オフセット電圧は最大で±5[mV]程度である。二次電池2の残量を計測するための測定電流は数[mA]〜5,6[A]程度におよぶので、演算増幅回路5を構成するオペアンプ6には1:1000という広いダイナミックレンジが必要とされる。
【0034】
ここでは、演算増幅回路5のゲインを20倍に設定したときに、入力オフセット電圧は最大で±0.1[V]発生し、ゲインが220倍であれば、最大で±1.1[V]発生する。一方でオペアンプ6を駆動する電源は、IC化されることを想定した場合には単電源であって、その電圧値は3[V]を想定している。汎用のオペアンプを使用した場合に、その出力範囲は電源電圧より少し狭くなり、実際の出力オフセット電圧としては、ゲインが20倍のときに0.05[V]〜0.1[V]、ゲインが20倍のときに0.05[V]〜1.1[V]となる。すなわち、出力オフセット電圧が負の値をとろうとする場合は、測定そのものが不可能となる領域が生じる。
【0035】
そこで、レベルシフト量調整回路10では、レベル調整信号に応じて出力電圧Vsiftでレベルシフト量を決定している。すなわち、ゲインが20倍において、オペアンプ8のオフセット電圧の大きさにかかわらず、入力電圧がゼロのとき、演算増幅回路5の出力が約0.1[V]になるように、レベルシフト量を調整している。その場合に、出力オフセット電圧が−0.1[V]のとき、出力電圧Vsiftを0.2[V]とし、出力オフセット電圧が+0.1[V]のとき、出力電圧Vsiftを0[V]とする必要がある。したがって、レベルシフト量の出力電圧Vsift範囲は0[V]〜0.2[V]となる。
【0036】
つぎにゲインが220倍において、オペアンプ6のオフセット電圧の大きさにかかわらず、入力電圧がゼロのとき、演算増幅回路5の出力が約1.1[V]になるように、レベルシフト量を調整している。その場合に、出力オフセット電圧が−1.1[V]のとき、出力電圧Vsiftを2.2[V]とし、出力オフセット電圧が+1.1[V]のとき、出力電圧Vsiftを0[V]とする必要がある。したがって、レベルシフト量の出力電圧Vsift範囲は0[V]〜2.2[V]となる。
【0037】
このように、ここではゲインの大きさにかかわらずレベルシフト量調整回路10を共通して使用しているので、その出力電圧Vsift範囲は0[V]〜2.2[V]であればよい。
【0038】
つぎに、レベルシフト量調整回路10の具体的な構成について説明する。図2は、レベルシフト量調整回路の構成を示すブロック図である。
レベルシフト量調整回路は、3ビットの信号入力端子を備えたデコーダ16、基準電位(2.2[V])を8分割するための抵抗器R1〜R7、デコーダ16の8本の出力によりオンオフされるスイッチSW1〜SW8、及び出力アンプ17から構成されている。抵抗器R1〜R7は、CPU12からデコーダ16への3ビットの信号入力によって選択され、基準電位を8分割した電圧値として出力できる。
【0039】
ここで、レベルシフト量調整の目的が測定不可能な領域をなくすことであるため、設定分解能をそれほど高くする必要はない。なぜならば、測定系のオフセットのキャンセルは、オフセット量計測処理で測定されたオフセット量をプログラム上で減算すれば実現できるからである。
【0040】
図2のレベルシフト量調整回路は、0[V]〜2.2[V]の範囲を0.314[V]のきざみ幅で分圧して出力するものであり、ゲインを20倍とした場合に入力オフセット電圧がゼロであっても、レベルシフト量としては0.314[V]に設定するしかないが、後述するように、その場合でもダイナミックレンジは確保できる。
【0041】
つぎに、ゲインを切り換えて充放電電流を測定する場合に、ゲインを切り換える具体的な電流値の大きさについて考察する。
例えば電流検出抵抗1の抵抗値Rcsを20[mΩ]とし、検出電流値の幅を5[mA]〜5[A]とする。すると、検出すべき電流検出抵抗1の両端電圧は、100[μV]〜0.1[V]の変動幅を有することになる。そこで、検出電流値が小さいとき、すなわち検出電圧値が小さければ、演算増幅回路5のゲインを220倍とするが、反対に検出電流値が大きくなり、検出電圧値が大きいときは演算増幅回路5のゲインを20倍とする。
【0042】
いま、検出電流値が小さいとした場合に、オペアンプ6の入力オフセット電圧をVoffsetとすれば、演算増幅回路5の出力電圧Voutは、次の式(3)で表される。
【0043】
Vout=I・Rcs・220+Vsift−220・Voffset …(3)
ただし、Iは二次電池2の充放電電流、Vsiftはレベルシフト量調整回路10の出力電圧である。
【0044】
演算増幅回路5に設定すべきレベルシフト量Vsiftの値は、入力オフセット電圧Voffsetの大きさによって変り、(Vsift−220・Voffset)の値が凡そ1.1[V]になるように設定される。したがって、上の(3)式は以下の式(4)に書き換えられる。
【0045】
Vout=I・Rcs・220+約1.1 …(4)
オフセット量計測処理では、二次電池2の充放電電流Iはゼロであるから、Voutは約1.1[V]となる。そこでこの値を、AD変換回路11を介してCPU12からメモリ14に保存しておく。
【0046】
電流計測処理では、充放電電流Iの大きさに応じた電圧値VoutがCPU12に入力される。そこで、オフセット量計測処理で保存した約1.1[V]をメモリ14から取り出して減算処理することにより、電流測定値に相当する(4)式の第1項を求めることができる。
【0047】
ここで、検出可能な最小電流値(=5[mA])のとき、演算増幅回路5の出力電圧Voutは22[mV]+約1.1[V]となる。この出力電圧値VoutがAD変換回路11を介してCPU12に入力される。したがって、出力電圧Voutからメモリ14に保存されたオフセット電圧値(約1.1[V])を減算することで、実際の電流測定値に相当する22[mV]を求めることができる。
【0048】
なお、AD変換回路11は例えば10ビットの逐次比較型の回路を想定し、基準電圧を3[V]としている。したがって、1ビット当りの分解能は2.93[mV]であり、最小検出電流値に対してディジタル値としては7〜8ビットとなり、計測可能といえる。
【0049】
検出電流値が大きい場合には、測定できる最大電流値は次の不等式(5)から算出できる。
Vout=I・Rcs・220+約1.1<約2.8 …(5)
ここで、不等式(5)の右辺の値は、電源電圧が3[V]のときの、オペアンプ6の最大出力電圧値を表す。ここから、最大測定電流値は約380[mA]となる。このことは、充放電電流が5[mA]から380[mA]まではゲイン220倍で測定し、充放電電流が380[mA]以上になったときにゲインを20倍に切り換えて測定すればよいことがわかる。
【0050】
演算増幅回路5のゲインが20倍のとき、演算増幅回路5の出力電圧値Voutは、次の式(6)で表される。
Vout=I・Rcs・20+Vsift−20・Voffset …(6)
演算増幅回路5に設定すべきレベルシフト量Vsiftの値は、入力オフセット電圧Voffsetの大きさによって変り、(Vsift−20・Voffset)の値が凡そ0.1[V]になるように設定される。このようにレベルシフト量Vsiftの値を設定するのがダイナミックレンジを最良にするうえで好ましい。しかし、レベルシフト量調整回路10は、2つのゲインの間で共通に利用しており、しかもその出力のきざみ幅は0.314[V]である。そのため、(Vsift−20・Voffset)の値は、最大で0.364[V](=0.314+0.05)程度となる。このとき、式(6)は次の式(7)に書き換えられ、ダイナミックレンジは最悪になる。
【0051】
Vout=I・Rcs・20+約0.364 …(7)
また、測定可能な最大電流値は次の式(8)から求められる。
Vout=I・Rcs・20+約0.364<約2.8 …(8)
この式(8)から最大測定電流値は6.09[A]となり、仕様の5[A]以上である。最小測定電流値は、式(8)の第1項の値が誤差1%以内に収まるとした場合には、AD変換回路11の分解能(=2.93[mA]/bit)から計算できる。すなわち、
(2.93/2)/(I・Rcs・20)<1% …(9)
となるので、Rcsを20[mΩ]で計算すれば、I>370[mA]となる。したがって、電流値が370[mA]以下に減少した場合に、ゲインを20倍から220倍に切り換えればよい。なお、ここではゲイン切換時のヒステリシス幅は、(380−370)=10[mA]程度である。
【0052】
この発明の充放電電流測定装置では、さらに測定された充放電電流値に電流計測処理の起動時間間隔を乗算することで、電流計測処理毎に充放電電気量を求め、それらの差によって二次電池の残存容量を測定することも可能である。
【0053】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の充放電電流測定装置は入力極性反転手段を用いて、充電状態と放電状態のいずれであっても常に入力電圧信号を一定極性方向に切り換えて演算増幅手段に入力するようにしたため、電流検出用のオペアンプを一つだけにすることができ、コストを低減できる。
【0054】
また、レベルシフト量調整手段を用いて演算増幅手段の動作点をバイアスすることにより、汎用オペアンプのオフセット電圧が存在していても正確な充放電電流の測定が可能になる。また、電源電圧範囲での出力を可能とするレールtoレール出力のオペアンプを用いなくても正確な電流測定ができるので、装置のコストをさらに低減できる。
【0055】
さらに、この発明の充放電電流測定装置では、適宜にオペアンプのオフセット電圧やレベルシフト量を検出し、電流測定値から減算する構成であるため、汎用のオペアンプを用いて低コストで検出回路オフセットの温度ドリフトの影響を受けない高精度の測定が可能である。
【0056】
しかも、ゲインを切り換える電流値にヒステリシス特性を持たせたことにより、切り換えポイント近辺で電流を測定する場合でも、頻繁に切り替えが発生することを防止でき、プログラム処理時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】レベルシフト量調整手段の構成を示すブロック図である。
【図3】従来の電池残量表示装置の構成を示すブロック図である。
【図4】従来の充放電測定装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 電流検出抵抗
2 二次電池
3 入力極性反転回路
5 演算増幅回路
6 オペアンプ
7 ゲイン切換回路
8 スイッチ
9 オフセット調整回路
10 レベルシフト量調整回路
11 アナログディジタル変換回路
12 CPU
13 不揮発性メモリ
14 メモリ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charge / discharge current measuring device for measuring a charging current and a discharging current of a secondary battery used as a power source of a portable electronic device, and particularly when calculating a remaining capacity of a secondary battery of a portable electronic device. The present invention relates to a charge / discharge current measuring device used.
[0002]
[Prior art]
As a battery remaining amount display device for calculating the remaining capacity of a secondary battery used as a power source of a portable electronic device, a device disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-176798 (Patent No. 2932872) has been disclosed. is there. FIG. 3 is a block diagram showing the battery remaining amount display device.
[0003]
The charge / discharge current of the secondary battery 101 flows through the current detection resistor 102 connected in series with the secondary battery 101. The charging / discharging current detection means 103 includes a charging current detection operational amplifier 131 that receives a minute voltage generated at both ends of the current detection resistor 102 and a discharge current detection operational amplifier 132. The voltage drop detection unit 104 monitors a voltage drop of the secondary battery 101 as the discharge progresses.
[0004]
When a charger (not shown) is connected to the terminal 113, the electric quantity calculating means 106 calculates the electric quantity by multiplying the charging current value output from the operational amplifier 131 by a predetermined time, and further, this electric quantity is the magnitude of the charging current. And the charging efficiency determined by the temperature information output from the temperature detection means 105 are multiplied to obtain a final charge electricity amount, which is output as a signal to the electricity amount integration means 110. The charging completion detection unit 107 resets the signal output when the charging current signal is input from the operational amplifier 131. Reference numeral 112 denotes a microcomputer, which constitutes a circuit corresponding to the electric quantity calculation means 106, the charging completion detection means 107, the discharge electric quantity integration means 108, the capacity storage means 109, and the electric quantity integration means 110.
[0005]
When a portable device (not shown) is connected to the terminal 113, the discharge electricity amount integrating means 108 integrates the discharge electricity amount every predetermined time. The electric quantity integrating means 110 adds the charged electric quantity output as a signal from the electric quantity calculating means 106 every predetermined time and subtracts the discharged electric quantity, thereby depending on the ratio to the stored value of the capacity storage means 109. Determine the remaining capacity value. The display unit 111 displays the remaining capacity in a stepwise manner based on the remaining amount information determined by the electricity amount integrating unit 110.
[0006]
In this conventional device, a battery remaining amount display device with high remaining amount display accuracy can be configured by storing the accurate latest capacity of the battery, but on the charge / discharge current detection means 103, two operational amplifiers for charging and discharging are provided. Since 131 and 132 were used, there was a problem in cost.
[0007]
In addition, in order to know the remaining capacity of the secondary battery, the power source of the portable electronic device usually needs to measure a current from about several mA to several A, and the current detection resistor 102 for that purpose is used as the secondary battery. In consideration of the efficiency of the battery, a resistor having a small resistance value, for example, a resistance of about several tens [mΩ] is used. Therefore, the voltage across the detection resistor is 100 [μV] to 100 [mV] (1: 1000). When the minimum value of the detected current is about several milliamps [mA], even if the gain of the detection amplifier is 200 times, the output value is a small value of about 20 [mV]. That is, when a general general-purpose operational amplifier is used for the operational amplifiers 131 and 132 and the power supply is set to 0 [V] −Vdd [V], the output voltage range becomes narrower than the power supply voltage range. ] Measured values near cannot be output accurately. Thus, in consideration of the efficiency of the secondary battery, when a special operational amplifier called rail-to-rail is used in order to enable output in the power supply voltage range, there is a problem in terms of cost.
[0008]
Furthermore, in the capacity remaining amount measuring method using the current integration method, the offset voltage of the current detection means becomes an error factor of the measured current value. Therefore, a method of using a high-precision operational amplifier with a small offset voltage, a method of adjusting the offset voltage of the operational amplifier to zero when manufacturing the battery pack, or measuring the operational amplifier offset voltage in advance and measuring the current value using a microcomputer It is conceivable to subtract the offset voltage from. However, in any case, there is a problem that the cost of the conventional apparatus is increased.
[0009]
As another conventional example, a method for measuring charge / discharge current of a secondary battery for power storage that accurately measures and evaluates the remaining capacity of the secondary battery with an inexpensive measurement circuit configuration is known (Japanese Patent Laid-Open No. 8-17478). . FIG. 4 is a block diagram showing the battery remaining amount measuring circuit.
[0010]
This method is the same as the former one in that the charge / discharge current flowing from the charge / discharge circuit 202 to the secondary battery 201 is converted into a voltage value by the shunt resistor 204, but information from the charge / discharge switching device 203 is used. This is different in that the polarity inversion circuit 206 is operated based on the above and a signal having the same polarity is always input to the isolation amplifier 208. The voltage measuring device 209 amplifies the output value of the insulation amplifier 208, and the arithmetic unit 210 converts the voltage measurement value of the voltage measuring device 209 into a current absolute value and calculates. At this time, under the control of the control device 207, the absolute value of the current is switched between the positive direction and the negative direction according to the charging and discharging conditions.
[0011]
The integrating device 211 is connected to the output side of the computing device 210, and the integrating device 211 integrates the current value. If the rated capacity value of the secondary battery 201 is set in advance at the time of completion of full charge, the remaining capacity of the secondary battery 201 is obtained by this integration.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
If this method for measuring the charge / discharge current of a secondary battery for power storage is applied to the power source of a portable electronic device, the cost can be reduced because only one detection amplifier is required to measure the remaining capacity of the secondary battery. There is. However, as with the former prior art, the offset voltage of the current detection means not only causes an error in the measured current value, but also increases the cost when considering the power efficiency of the portable electronic device. There was a problem that it was not easy.
[0013]
An object of the present invention is to provide a charge / discharge current measuring apparatus capable of measuring with high accuracy at low cost.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, there is provided a charge / discharge current measuring device for measuring a charge current and a discharge current of a secondary battery used as a power source of a portable electronic device. The discharge current measuring device, which is connected secondary batteries in series, a current detection resistor for converting a charging and discharging current of it to the small voltage signal, said current detecting said polarity of resistance occurring the small voltage signal secondary with batteries can be switched to a predetermined polarity direction depending on whether the charge state or discharging state, said a switching means capable of disconnecting the current detection resistor from the subsequent circuit, the small voltage that is constant polarity by said switching means an operational amplifier means for amplifying by a gain setting for the desired signal, and an offset adjusting means for dropping to the ground as well as short-circuiting the input to the operational amplifier means when the offset adjustment of the operational amplifier means, the level adjustment signal supplied It is such that the output voltage level of the operational amplifier means is readable voltage value according to the level adjustment signal, Le for adjusting the level shift amount And Rushifuto amount adjusting means, the arithmetic output voltage of the amplifying means and the analog-to-digital conversion means for converting into a digital signal, the level adjustment to be supplied to the level shift amount adjusting means according to the set gain to the operational amplifier means storage means for storing a level shift amount of size corresponding to the signal, the polarity switching and disconnecting in said switching means, the gain setting in the operational amplification means, and operation for instructing the adjustment at the level shift amount adjusting means Means. This charge-discharge current measuring device, after the adjustment setting processing of the level shift amount, executing the remaining capacity calculation by current measurement, charging current and discharging current of the secondary battery of the portable electronic device is measured with high precision Alternatively, the remaining capacity of the secondary battery can be calculated with high accuracy .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a charge / discharge current measuring apparatus according to the present invention.
[0016]
In the figure, reference numeral 1 denotes a current detection resistor that is connected in series with the secondary battery 2 and converts the charge / discharge current into a minute voltage. When the secondary battery 2 is connected to a load such as a charger or a portable electronic device (not shown), a charging current or a discharging current flows in the current detection resistor 1 in the direction shown in the drawing.
[0017]
Reference numeral 3 denotes an input polarity inverting circuit, in which a minute voltage signal generated at both ends of the current detection resistor 1 is always switched to a constant polarity direction depending on whether it is in a charged state or a discharged state, or a minute voltage signal generated at both ends of the current detection resistor 1. Switching means for separating the voltage signal from the subsequent operational amplifier circuit is configured. The input polarity inversion circuit in the figure shows the state of charge.
[0018]
Reference numeral 5 denotes an operational amplifier circuit, which comprises an operational amplifier 6, a gain switching circuit 7, and a plurality of resistors R1 and R2. Here, the resistance value of the resistor indicated by R1 is R1, and the resistance value of the resistor indicated by R2 is R2. The operational amplifier circuit 5 is connected to the first output terminal 31 and the second output terminal 32 of the input polarity inverting circuit 3, both of which are connected to the positive and negative input terminals of the operational amplifier 6 through the resistor R 1 with a constant polarity direction. A very small voltage signal is supplied. In order to switch the gain of the operational amplifier 6, the gain switching circuit 7 is composed of a series circuit of a resistor R 1 and a switch 8.
[0019]
Here, the gain switching circuit 7 is switched in two steps of 20 times and 220 times as described below, but may be in three steps or more.
Since the input polarity inverting circuit 3 is specifically composed of an analog switch, there is an ON resistance, which causes a gain error of the operational amplifier circuit 5. In order to reduce the influence of the on-resistance, the resistance value R1 of the gain setting resistor of the operational amplifier circuit 5 may be increased. However, when an integrated circuit is formed, there are restrictions in terms of chip area and cost. For example, the resistance value R1 is set to 100 [kΩ] and the resistance value R2 is set to 1 [MΩ].
[0020]
When the gain switching circuit 7 selects a low gain, the switch 8 is switched to the open state to obtain the following equation (1):
(2.R2) / R1 = 20 (1)
The gain of the operational amplifier circuit 5 can be 20 times.
[0021]
When the high gain is selected by the gain switching circuit 7, the switch 8 is switched to a short circuit state. Then, from the following equation (2),
2 · {1 + 1 / (1/10)} · (R2 / R1) = 220 (2)
The gain of the operational amplifier circuit 5 is 220 times.
[0022]
Reference numeral 9 denotes an offset adjustment circuit of the operational amplifier circuit 5, which is composed of a pair of switches for short-circuiting the positive and negative input terminals of the operational amplifier 6 and dropping them to the ground in the offset adjustment state.
[0023]
Reference numeral 10 denotes a level shift amount adjustment circuit that can adjust the level shift amount of the output voltage of the operational amplifier circuit 5. The level shift amount adjustment circuit 10 is supplied with a first reference potential V1 and a level adjustment signal from a CPU described later.
[0024]
Reference numeral 11 denotes an analog-digital conversion circuit (hereinafter referred to as an AD conversion circuit) that converts the output signal Vout of the operational amplifier circuit 5 into a digital quantity. The AD converter circuit 11 is supplied with a second reference potential V2.
[0025]
Reference numeral 12 denotes a CPU that captures an output signal of the AD conversion circuit 11. A non-volatile memory 13 for recording the level shift amount of the level shift amount adjusting circuit 10 for a desired gain of the operational amplifier circuit 5 and a memory 14 for temporarily storing other necessary data are connected. Yes.
[0026]
The operation of the charge / discharge current measuring apparatus configured as described above will be described.
First, before executing the current detection process or the remaining capacity calculation process, the level shift amount adjustment setting process is performed only once as follows.
[0027]
In the level shift amount adjustment setting process, both ends of the current detection resistor 1 and the input of the operational amplifier circuit 5 are separated by the input polarity inverting circuit 3, the input of the operational amplifier circuit 5 is short-circuited by the offset adjustment circuit 9, and Drop it to the ground. The operational amplifier circuit 5 is set to a desired gain by the gain switching circuit 7, and the level shift amount adjusting circuit 10 performs adjustment so that the output value of the operational amplifier circuit 5 at that time becomes a readable voltage value. After the adjustment is completed, the adjustment value of the level shift amount adjusted and set with respect to the set gain value of the operational amplifier circuit 5 is stored in the nonvolatile memory 13.
[0028]
In the offset amount measurement process, the CPU 12 switches the input polarity inverting circuit 3 to disconnect the both ends of the current detection resistor 1 from the input of the operational amplifier circuit 5 and uses the offset adjustment circuit 9 to input the operational amplifier circuit 5. And the positive and negative input terminals of the operational amplifier 6 are dropped to the ground. The CPU 12 sets the gain of the operational amplifier circuit 5 to a desired value by using the switch 8 of the gain switching circuit 7.
[0029]
Further, the CPU 12 reads the level shift amount corresponding to the set gain value from the nonvolatile memory 13 and sets the read level shift amount using the level shift amount adjustment circuit 10. In this state, the output of the AD conversion circuit 11 is read into the CPU 12, and the value is stored in the memory 14 as an offset amount.
[0030]
The offset amount obtained in this way is a value obtained by adding the level shift amount set by the level shift amount adjustment circuit 10 and the offset amount calculated by the operational amplifier circuit 5 and converted by the AD conversion circuit 11. It has become. Therefore, in the current measurement process described below, the offset amount including the temperature drift component in the operational amplifier circuit 5 and the AD conversion circuit 11 is canceled by subtracting the offset amount stored in the memory 14 from the measured value. . This offset amount measurement process is performed at an appropriate timing during the current measurement process described below.
[0031]
In the current measurement process, the CPU 12 outputs and switches the polarity inversion signal to the input polarity inversion circuit 3 depending on whether it is in the charge state or the discharge state, and the minute voltage signal generated at both ends of the current detection resistor 1 is always in the constant polarity direction. To do. Further, the CPU 12 controls the gain switching circuit 7 with a gain switching signal corresponding to the magnitude of the current value, and sets the magnitude of the gain of the operational amplifier circuit 5. Further, the CPU 12 reads the level shift amount corresponding to the set gain value from the nonvolatile memory 13 and outputs a level adjustment signal to the level shift amount adjustment circuit 10 to set the read level shift amount Vshift.
[0032]
Thereafter, the CPU 12 reads the output signal from the AD conversion circuit 11, subtracts the offset amount stored in the memory 14 from the read value, and sets the subtraction result as the current measurement value. This current measurement process is performed at regular time intervals.
[0033]
By the way, in the charging / discharging current measuring apparatus mentioned above, the current detection resistor 1 is arrange | positioned in series with the charging / discharging path | route of the secondary battery 2, and converts charging / discharging electric current into a minute voltage. In a portable electronic device, the generated power in such a current detection resistor 1 becomes a loss, and thus the resistance value Rcs is normally set to a small value of about several tens [mΩ]. The operational amplifier 6 of the operational amplifier circuit 5 is a differential amplifier circuit using a general-purpose operational amplifier, and its input offset voltage is about ± 5 [mV] at the maximum. Since the measurement current for measuring the remaining amount of the secondary battery 2 ranges from several [mA] to 5, 6 [A], the operational amplifier 6 constituting the operational amplifier circuit 5 has a wide dynamic range of 1: 1000. Needed.
[0034]
Here, when the gain of the operational amplifier circuit 5 is set to 20 times, the input offset voltage is generated up to ± 0.1 [V], and when the gain is 220 times, up to ± 1.1 [V ]appear. On the other hand, the power source for driving the operational amplifier 6 is a single power source when it is assumed to be an IC and its voltage value is assumed to be 3 [V]. When a general-purpose operational amplifier is used, its output range is slightly narrower than the power supply voltage, and the actual output offset voltage is 0.05 [V] to 0.1 [V] when the gain is 20 times. Is between 0.05 [V] and 1.1 [V] when 2 is 20 times. That is, when the output offset voltage is going to take a negative value, a region where measurement itself is impossible occurs.
[0035]
Therefore, the level shift amount adjustment circuit 10 determines the level shift amount by the output voltage Vshift according to the level adjustment signal. That is, the level shift amount is set so that the output of the operational amplifier circuit 5 becomes about 0.1 [V] when the gain is 20 times and the input voltage is zero regardless of the offset voltage of the operational amplifier 8. It is adjusted. In this case, when the output offset voltage is −0.1 [V], the output voltage Vshift is 0.2 [V], and when the output offset voltage is +0.1 [V], the output voltage Vshift is 0 [V]. It is necessary to do. Therefore, the output voltage Vshift range of the level shift amount is 0 [V] to 0.2 [V].
[0036]
Next, when the gain is 220 times, the level shift amount is set so that the output of the operational amplifier circuit 5 becomes about 1.1 [V] when the input voltage is zero regardless of the magnitude of the offset voltage of the operational amplifier 6. It is adjusted. In this case, when the output offset voltage is −1.1 [V], the output voltage Vshift is 2.2 [V], and when the output offset voltage is +1.1 [V], the output voltage Vshift is 0 [V]. It is necessary to do. Therefore, the output voltage Vshift range of the level shift amount is 0 [V] to 2.2 [V].
[0037]
As described above, since the level shift amount adjustment circuit 10 is commonly used regardless of the magnitude of the gain, the output voltage Vshift range may be 0 [V] to 2.2 [V]. .
[0038]
Next, a specific configuration of the level shift amount adjustment circuit 10 will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the level shift amount adjusting circuit.
The level shift amount adjustment circuit is turned on / off by the decoder 16 having a 3-bit signal input terminal, resistors R1 to R7 for dividing the reference potential (2.2 [V]) into eight, and eight outputs of the decoder 16. The switches SW1 to SW8 and the output amplifier 17 are configured. The resistors R1 to R7 are selected by a 3-bit signal input from the CPU 12 to the decoder 16, and can output a voltage value obtained by dividing the reference potential into eight.
[0039]
Here, since the purpose of the level shift amount adjustment is to eliminate the region that cannot be measured, it is not necessary to increase the setting resolution so much. This is because the offset of the measurement system can be canceled by subtracting the offset amount measured in the offset amount measurement process on the program.
[0040]
The level shift amount adjusting circuit in FIG. 2 outputs a voltage divided by a step width of 0.314 [V] in the range of 0 [V] to 2.2 [V], and the gain is set to 20 times. Even if the input offset voltage is zero, the level shift amount can only be set to 0.314 [V]. However, as will be described later, the dynamic range can be secured even in that case.
[0041]
Next, when the charge / discharge current is measured by switching the gain, the specific magnitude of the current value for switching the gain will be considered.
For example, the resistance value Rcs of the current detection resistor 1 is set to 20 [mΩ], and the width of the detected current value is set to 5 [mA] to 5 [A]. Then, the voltage across the current detection resistor 1 to be detected has a fluctuation range of 100 [μV] to 0.1 [V]. Therefore, when the detected current value is small, that is, when the detected voltage value is small, the gain of the operational amplifier circuit 5 is increased by 220 times. Conversely, when the detected current value is large and the detected voltage value is large, the operational amplifier circuit 5 is increased. The gain is set to 20 times.
[0042]
Now, assuming that the detected current value is small, if the input offset voltage of the operational amplifier 6 is Voffset, the output voltage Vout of the operational amplifier circuit 5 is expressed by the following equation (3).
[0043]
Vout = I · Rcs · 220 + Vshift−220 · Voffset (3)
Here, I is the charge / discharge current of the secondary battery 2, and Vshift is the output voltage of the level shift amount adjustment circuit 10.
[0044]
The level shift amount Vshift to be set in the operational amplifier circuit 5 varies depending on the magnitude of the input offset voltage Voffset, and is set so that the value of (Vshift−220 · Voffset) is approximately 1.1 [V]. . Therefore, the above equation (3) can be rewritten as the following equation (4).
[0045]
Vout = I · Rcs · 220 + about 1.1 (4)
In the offset amount measurement process, since the charging / discharging current I of the secondary battery 2 is zero, Vout is about 1.1 [V]. Therefore this value, keep the C PU12 to the memory 14 via the AD converter 11.
[0046]
In the current measurement process, a voltage value Vout corresponding to the magnitude of the charge / discharge current I is input to the CPU 12. Therefore, by taking out about 1.1 [V] stored in the offset amount measurement process from the memory 14 and performing a subtraction process, the first term of the equation (4) corresponding to the current measurement value can be obtained.
[0047]
Here, at the minimum detectable current value (= 5 [mA]), the output voltage Vout of the operational amplifier circuit 5 is 22 [mV] + about 1.1 [V]. This output voltage value Vout is input to the CPU 12 via the AD conversion circuit 11. Therefore, 22 [mV] corresponding to the actual current measurement value can be obtained by subtracting the offset voltage value (about 1.1 [V]) stored in the memory 14 from the output voltage Vout.
[0048]
The AD conversion circuit 11 is assumed to be a 10-bit successive approximation type circuit, for example, and the reference voltage is set to 3 [V]. Therefore, the resolution per bit is 2. It is 93 [mV], and the digital value is 7 to 8 bits with respect to the minimum detected current value, which can be measured.
[0049]
When the detected current value is large, the maximum current value that can be measured can be calculated from the following inequality (5).
Vout = I · Rcs · 220 + about 1.1 <about 2.8 (5)
Here, the value on the right side of inequality (5) represents the maximum output voltage value of the operational amplifier 6 when the power supply voltage is 3 [V]. From this, the maximum measured current value is about 380 [mA]. This means that when the charge / discharge current is 5 [mA] to 380 [mA], the gain is measured 220 times, and when the charge / discharge current is 380 [mA] or more, the gain is switched to 20 times and measured. I know it ’s good.
[0050]
When the gain of the operational amplifier circuit 5 is 20 times, the output voltage value Vout of the operational amplifier circuit 5 is expressed by the following equation (6).
Vout = I · Rcs · 20 + Vshift− 20 · Voffset (6)
The value of the level shift amount Vshift to be set in the operational amplifier circuit 5 varies depending on the magnitude of the input offset voltage Voffset, and is set so that the value of (Vshift- 20 · Voffset) is approximately 0.1 [V]. . It is preferable to set the value of the level shift amount Vshift in this way in order to optimize the dynamic range. However, the level shift amount adjustment circuit 10 is commonly used between the two gains, and the output step size is 0.314 [V]. Therefore, the value of (Vshift- 20 · Voffset) is about 0.364 [V] (= 0.314 + 0.05) at the maximum. At this time, equation (6) is rewritten to the following equation (7), and the dynamic range becomes the worst.
[0051]
Vout = I · Rcs · 20 + about 0.364 (7)
Further, the maximum measurable current value is obtained from the following equation (8).
Vout = I · Rcs · 20 + about 0.364 <about 2.8 (8)
From this equation (8), the maximum measured current value is 6.09 [A], which is 5 [A] or more of the specification. The minimum measured current value can be calculated from the resolution (= 2.93 [mA] / bit) of the AD conversion circuit 11 when the value of the first term of the equation (8) is within an error of 1%. That is,
(2. 93/2) / ( I · Rcs · 20) <1% ... (9)
Therefore, if Rcs is calculated with 20 [mΩ], I> 370 [mA]. Therefore, when the current value decreases to 370 [mA] or less, the gain may be switched from 20 times to 220 times. Here, the hysteresis width at the time of gain switching is about (380-370) = 10 [mA].
[0052]
In the charge / discharge current measuring apparatus of the present invention, the charge / discharge current value is further multiplied by the activation time interval of the current measurement process by multiplying the measured charge / discharge current value, and the charge / discharge electric quantity is obtained for each current measurement process. It is also possible to measure the remaining capacity of the battery.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, the charge / discharge current measuring device of the present invention uses the input polarity reversing means to always switch the input voltage signal in a constant polarity direction to the operational amplification means regardless of whether it is in a charged state or a discharged state. Since the input is made, only one operational amplifier for current detection can be provided, and the cost can be reduced.
[0054]
Further, by biasing the operating point of the operational amplifier means using the level shift amount adjusting means, it is possible to accurately measure the charge / discharge current even if the offset voltage of the general-purpose operational amplifier exists. In addition, since the current can be accurately measured without using a rail-to-rail output operational amplifier that enables output in the power supply voltage range, the cost of the apparatus can be further reduced.
[0055]
Furthermore, since the charge / discharge current measuring device of the present invention is configured to appropriately detect the offset voltage and level shift amount of the operational amplifier and subtract from the current measurement value, it is possible to reduce the detection circuit offset at low cost using a general-purpose operational amplifier. High-precision measurement that is not affected by temperature drift is possible.
[0056]
In addition, since the gain switching current value has a hysteresis characteristic, frequent switching can be prevented even when the current is measured near the switching point, and the program processing time can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of level shift amount adjusting means.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional battery remaining amount display device.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional charge / discharge measuring apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current detection resistor 2 Secondary battery 3 Input polarity inversion circuit 5 Operation amplification circuit 6 Operational amplifier 7 Gain switching circuit 8 Switch 9 Offset adjustment circuit 10 Level shift amount adjustment circuit 11 Analog digital conversion circuit 12 CPU
13 Nonvolatile memory 14 Memory

Claims (5)

携帯用電子機器の電源として使用される二次電池の充電電流及び放電電流を測定する充放電電流測定装置において、
前記二次電池と直列接続され、その充放電電流を微少電圧信号に変換する電流検出抵抗と、
前記電流検出抵抗に生じる前記微少電圧信号の極性を前記二次電池が充電状態か放電状態かに応じて一定極性方向に切り換え可能であるとともに、前記電流検出抵抗を後段回路から切り離すことが可能な切換手段と、
前記切換手段によって一定極性とされた前記微少電圧信号を所望するゲインに設定して増幅する演算増幅手段と、
前記演算増幅手段のオフセット調整の際に前記演算増幅手段への入力を短絡するとともにグランドに落とすオフセット調整手段と、
レベル調整信号が供給され、前記演算増幅手段の出力電圧レベルが前記レベル調整信号に応じて読み取り可能な電圧値になるよう、レベルシフト量を調整するレベルシフト量調整手段と、
前記演算増幅手段の出力電圧をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換手段と、
前記演算増幅手段に設定されたゲインに応じて前記レベルシフト量調整手段へ供給される前記レベル調整信号に対応する大きさのレベルシフト量を記憶する記憶手段と、
前記切換手段の極性切り換えおよび切り離し前記演算増幅手段でのゲイン設定、及び前記レベルシフト量調整手段での調整を指示する演算手段と
を備えたことを特徴とする充放電電流測定装置。
In a charging / discharging current measuring device for measuring charging current and discharging current of a secondary battery used as a power source for portable electronic devices,
Said connected secondary batteries in series, a current detection resistor for converting a charging and discharging current of it to the small voltage signal,
The polarity of the minute voltage signal generated in the current detection resistor can be switched in a fixed polarity direction depending on whether the secondary battery is in a charged state or a discharged state , and the current detection resistor can be disconnected from the subsequent circuit. Switching means;
An operational amplifier means for amplifying set to a desired gain the small voltage signal constant polarity by said switching means,
An offset adjusting means for short-circuiting the input to the operational amplifying means at the time of offset adjustment of the operational amplifying means and dropping it to the ground;
Level shift amount adjusting means for adjusting the level shift amount so that the level adjustment signal is supplied and the output voltage level of the operational amplifier means becomes a readable voltage value according to the level adjustment signal ;
Analog-digital conversion means for converting the output voltage of the operational amplification means into a digital signal;
Storage means for storing a level shift amount of a magnitude corresponding to the level adjustment signal supplied to the level shift amount adjustment means according to a gain set in the operational amplification means;
Arithmetic means for instructing polarity switching and disconnection at the switching means , gain setting at the operational amplification means , and adjustment at the level shift amount adjusting means ,
A charge / discharge current measuring apparatus comprising:
前記記憶手段が不揮発性メモリであることを特徴とする請求項1記載の充放電電流測定装置。  The charge / discharge current measuring apparatus according to claim 1, wherein the storage unit is a nonvolatile memory. 前記電流検出抵抗と前記演算増幅手段とを切り離した状態で、前記演算増幅手段の入力を短絡するとともにグランドに接続して、前記演算増幅手段をその出力電圧が読み取り可能な電圧値になるように前記レベルシフト量調整手段によってレベルシフト量を調整し、レベルシフト量の調整値を前記不揮発性メモリに保存することを特徴とする請求項2記載の充放電電流測定装置。In a state of disconnecting the said operational amplifier means and said current detecting resistor, said operational amplifier means input connected to the ground as well as shorting of the operational amplifier means to a becomes the voltage value that can be output voltage read of their wherein the level shift amount adjusting means adjusts the level Cie shift amount, the charge and discharge current measuring device according to claim 2, wherein the adjustment value of the level shift amount, characterized in that stored in the nonvolatile memory. 前記演算増幅手段は、ゲイン切換手段を備えていることを特徴とする請求項1記載の充放電電流測定装置。  The charge / discharge current measuring apparatus according to claim 1, wherein the operational amplification means includes gain switching means. 前記ゲイン切換手段は、ゲインを切り換える際の基準となる電流値の大きさにヒステリシスを持たせたことを特徴とする請求項4記載の充放電電流測定装置。5. The charge / discharge current measuring apparatus according to claim 4, wherein the gain switching means has a hysteresis in a magnitude of a current value serving as a reference when switching the gain.
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