JPH0131147B2 - - Google Patents
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- JPH0131147B2 JPH0131147B2 JP54120677A JP12067779A JPH0131147B2 JP H0131147 B2 JPH0131147 B2 JP H0131147B2 JP 54120677 A JP54120677 A JP 54120677A JP 12067779 A JP12067779 A JP 12067779A JP H0131147 B2 JPH0131147 B2 JP H0131147B2
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- battery
- circuit
- charging
- voltage
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- 238000007600 charging Methods 0.000 claims description 41
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 24
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 11
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 24
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
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- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電動自動車、電動車イス、ゴルフカ
ート等のバツテリー（鉛蓄電池）を電源としてい
る電動車に必要なバツテリーの残量表示に関する
ものである。
ート等のバツテリー（鉛蓄電池）を電源としてい
る電動車に必要なバツテリーの残量表示に関する
ものである。
電動車を使用中に又使用するに当つて正確にバ
ツテリーの残量表示をすることは電動車にとつて
必須のことであり、従来よりフアラデーの法則に
従つてバツテリーの消費電流を積分して初期のバ
ツテリー容量より積分容量を減算した差と初期の
バツテリー容量との比を100分率で表示していた。
表示の方式にはアナログ表示又はデジタル表示の
いずれかの方式が行なわれたが、バツテリーには
容量劣化の性質（充放電をくり返す毎にバツテリ
ー自身が容量劣化を起こし完全充電を行なつても
初期の公称容量まで容量が充電されず実際に取り
出せるバツテリー容量が減少する性質）の為にバ
ツテリーの残量表示装置の表示容量が２０又は１
５を表示しているにもかかわらず走行不能になる
事が多くあつた。本発明はかかる問題を解決する
為のものであり、定電流充電時のバツテリーの充
電端子電圧の末期の値とその時の電解液温度とを
介してバツテリーの残存寿命を算出し （残存寿命＝初期のバツテリー容量―劣化容量／初期の
バツテリー容量 ×100） 放電時には消費電荷量が設定値に達する毎に減
算パルスを放出し（１つの減算パルスを１％に相
当させる。）バツテリーの残存容量を100分率で表
示するものである。バツテリーの残量を表示する
のに〔AH〕で表示するよりバツテリーの残存容
量（パーセント表示）を用いた方が理解しやすい
のでパーセントで表示する。ところでバツテリー
の残存容量は次式のように表示できる。
ツテリーの残量表示をすることは電動車にとつて
必須のことであり、従来よりフアラデーの法則に
従つてバツテリーの消費電流を積分して初期のバ
ツテリー容量より積分容量を減算した差と初期の
バツテリー容量との比を100分率で表示していた。
表示の方式にはアナログ表示又はデジタル表示の
いずれかの方式が行なわれたが、バツテリーには
容量劣化の性質（充放電をくり返す毎にバツテリ
ー自身が容量劣化を起こし完全充電を行なつても
初期の公称容量まで容量が充電されず実際に取り
出せるバツテリー容量が減少する性質）の為にバ
ツテリーの残量表示装置の表示容量が２０又は１
５を表示しているにもかかわらず走行不能になる
事が多くあつた。本発明はかかる問題を解決する
為のものであり、定電流充電時のバツテリーの充
電端子電圧の末期の値とその時の電解液温度とを
介してバツテリーの残存寿命を算出し （残存寿命＝初期のバツテリー容量―劣化容量／初期の
バツテリー容量 ×100） 放電時には消費電荷量が設定値に達する毎に減
算パルスを放出し（１つの減算パルスを１％に相
当させる。）バツテリーの残存容量を100分率で表
示するものである。バツテリーの残量を表示する
のに〔AH〕で表示するよりバツテリーの残存容
量（パーセント表示）を用いた方が理解しやすい
のでパーセントで表示する。ところでバツテリー
の残存容量は次式のように表示できる。
バツテリーの残存容量（パーセント表示）＝バツテ
リーの残存容量／初期のバツテリー容量×100 ＝初期のバツテリー容量―劣化容量―消費容量
／初期のバツテリー容量×100 又表示の方式にはデジタル量の表示とアナログ
量の表示があるが、実施例において主にデジタル
表示で説明する。以下図面を用いて詳細に説明す
る。
リーの残存容量／初期のバツテリー容量×100 ＝初期のバツテリー容量―劣化容量―消費容量
／初期のバツテリー容量×100 又表示の方式にはデジタル量の表示とアナログ
量の表示があるが、実施例において主にデジタル
表示で説明する。以下図面を用いて詳細に説明す
る。
第１図は本発明装置を説明したブロツク図であ
り、第２図は定電流充電をした時のバツテリーの
端子電圧の特性図であり、この場合の充電電流値
は１／10Ｃ（Ｃ＝バツテリー容量）の電流値である。
り、第２図は定電流充電をした時のバツテリーの
端子電圧の特性図であり、この場合の充電電流値
は１／10Ｃ（Ｃ＝バツテリー容量）の電流値である。
横軸に充電時間を示した縦軸に端子電圧を示して
おり、端子電圧は最初急に上昇した後ゆるやかに
上昇し続け、１４Ｖに達した頃から再び急激に上
昇し以後は一定の電圧を持続する。第３図はバツ
テリーの定電流充電による充電末端子電圧とバツ
テリーの残存寿命との関係を示す特性図であり、
縦軸に充電末端子電圧を示し横軸に残存寿命を示
している。電解液の温度が一定であればバツテリ
ーを定電圧充電した時の充電末端子電圧よりバツ
テリーの残存寿命が判る。
おり、端子電圧は最初急に上昇した後ゆるやかに
上昇し続け、１４Ｖに達した頃から再び急激に上
昇し以後は一定の電圧を持続する。第３図はバツ
テリーの定電流充電による充電末端子電圧とバツ
テリーの残存寿命との関係を示す特性図であり、
縦軸に充電末端子電圧を示し横軸に残存寿命を示
している。電解液の温度が一定であればバツテリ
ーを定電圧充電した時の充電末端子電圧よりバツ
テリーの残存寿命が判る。
第２図の特性のバツテリーは（電解液温度25℃
とする）充電末端子電圧が16.5Vであるので残存
寿命はほぼ75％である。いいかえればこのバツテ
リーはそれまでに数十回の充電、放電をくり返し
た為に約25％の容量劣化を起こしている。第１図
にもどり、切り替えスイツチＳを充電側にセツト
してバツテリー３の充電を開始すると、バツテリ
ー３は一定の電流値で充電され、時間の経過に従
つて端子電圧は第２図の如く変化する。充電末端
子電圧検出回路４はバツテリー３の端子電圧が充
電の末期の値になつたことを検出し、この時の端
子電圧と電解液温度とを演算回路５に入力させる
と同時に、切り替えスイツチＳを放電側に切り替
える。演算回路５の出力はＡ―Ｄ変換器５―１を
介してカウンター６に入力され、表示装置１０は
カウンター６を介してバツテリー３の残存寿命を
表示する。切り替えスイツチＳが放電側に切り替
り、電動車のスイツチ（図示せず）をONさせれ
ば負荷に応じた電流が直流電動機７に通電され
る。電流検出回路８はバツテリー３の消費電流を
検出し、該電流値に対応した信号を充放電回路９
へ伝達する。充放電回路９に内蔵の積分コンデン
サーに電荷が蓄積され積分コンデンサーの電圧が
所定値に達すると放電し、該放電パルスがカウン
ター６に伝達され減算を行なう。この場合所定の
電荷量を（初期のバツテリー容量（×１／100とすれ ば放電パルスがカウンター６に入力する毎に表示
装置１０に表示されるバツテリー３の残存容量
（パーセント表示）は１パーセントずつ減少する。
電解液温度とバツテリー容量（取り出し可能容
量）とは比例し、第４図に示すような関係があ
る。縦軸にバツテリー容量を示し、横軸に電解液
温度を示す。バツテリー容量は電解液温度が25℃
の時100〔％〕としている。
とする）充電末端子電圧が16.5Vであるので残存
寿命はほぼ75％である。いいかえればこのバツテ
リーはそれまでに数十回の充電、放電をくり返し
た為に約25％の容量劣化を起こしている。第１図
にもどり、切り替えスイツチＳを充電側にセツト
してバツテリー３の充電を開始すると、バツテリ
ー３は一定の電流値で充電され、時間の経過に従
つて端子電圧は第２図の如く変化する。充電末端
子電圧検出回路４はバツテリー３の端子電圧が充
電の末期の値になつたことを検出し、この時の端
子電圧と電解液温度とを演算回路５に入力させる
と同時に、切り替えスイツチＳを放電側に切り替
える。演算回路５の出力はＡ―Ｄ変換器５―１を
介してカウンター６に入力され、表示装置１０は
カウンター６を介してバツテリー３の残存寿命を
表示する。切り替えスイツチＳが放電側に切り替
り、電動車のスイツチ（図示せず）をONさせれ
ば負荷に応じた電流が直流電動機７に通電され
る。電流検出回路８はバツテリー３の消費電流を
検出し、該電流値に対応した信号を充放電回路９
へ伝達する。充放電回路９に内蔵の積分コンデン
サーに電荷が蓄積され積分コンデンサーの電圧が
所定値に達すると放電し、該放電パルスがカウン
ター６に伝達され減算を行なう。この場合所定の
電荷量を（初期のバツテリー容量（×１／100とすれ ば放電パルスがカウンター６に入力する毎に表示
装置１０に表示されるバツテリー３の残存容量
（パーセント表示）は１パーセントずつ減少する。
電解液温度とバツテリー容量（取り出し可能容
量）とは比例し、第４図に示すような関係があ
る。縦軸にバツテリー容量を示し、横軸に電解液
温度を示す。バツテリー容量は電解液温度が25℃
の時100〔％〕としている。
第５図は本発明装置の一実施例を示す回路図
で、第６図は充電末端子電圧検出回路４を説明す
るパルス波形図である。交流電源１の出力はダイ
オードブリツジ１１で整流され、整流された脈流
はコンデンサー１２で平滑化される。ツエナーダ
イオード１３、トランジスタ１４，１６、抵抗１
５，１７より構成された定電流回路２により切り
替えスイツチＳ及び電流検出用インダクタンス４
１を介してバツテリー３は設定された電流値で充
電される。充電末端子電圧検出回路４はサンプリ
ングホールド回路４ａとシユミツト回路４ｂと切
り替えスイツチ回路４ｃとより構成されバツテリ
ー３の端子電圧が入力されている。サンプリング
ホールド回路４ａはオペアンプOP1，OP2とトラ
ンジスタ２５，１９とコンデンサー１８，２６と
抵抗１９ａ，２０とダイオード１８―１とより構
成され、入力端子Ａに６―ａ図に示すようなパル
スが入力する毎にトランジスタ１９及びトランジ
スタ２５は導通する。コンデンサー２６はバツテ
リー３の端子電圧を記憶する為のものでオペアン
プOP1，OP2を介してトランジスタ２５が導通時
におけるバツテリー３の端子電圧を記憶する。シ
ユミツト回路４ｂはオペアンプOP3と抵抗２１，
２２，２３とより構成されオペアンプOP3の反転
側入力端子は抵抗２１を介して接続点Ｙと接続し
て、オペアンプOP3の非反転入力端子は抵抗２２
を介して接続点Ｘと接続している。オペアンプ
OP3の出力端子はOR回路２８と接続すると同時
に抵抗２３を介してオペアンプOP3の非反転入力
端子と接続している。切り替えスイツチ回路４ｃ
はOR回路２８と抵抗２４とトランジスタ２７と
リレーの励磁コイル２９とより構成され、OR回
路２８にはシユミツト回路４ｂの出力と入力端子
Ａに入力されるパルス信号とが入力される。リレ
ーの励磁コイル２９はトランジスタ２７が導通す
る時通電され電気接点（切り替えスイツチ）Ｓは
切り替えられて端子Saから端子Sbに、即ち放電
側切り替えられる。
で、第６図は充電末端子電圧検出回路４を説明す
るパルス波形図である。交流電源１の出力はダイ
オードブリツジ１１で整流され、整流された脈流
はコンデンサー１２で平滑化される。ツエナーダ
イオード１３、トランジスタ１４，１６、抵抗１
５，１７より構成された定電流回路２により切り
替えスイツチＳ及び電流検出用インダクタンス４
１を介してバツテリー３は設定された電流値で充
電される。充電末端子電圧検出回路４はサンプリ
ングホールド回路４ａとシユミツト回路４ｂと切
り替えスイツチ回路４ｃとより構成されバツテリ
ー３の端子電圧が入力されている。サンプリング
ホールド回路４ａはオペアンプOP1，OP2とトラ
ンジスタ２５，１９とコンデンサー１８，２６と
抵抗１９ａ，２０とダイオード１８―１とより構
成され、入力端子Ａに６―ａ図に示すようなパル
スが入力する毎にトランジスタ１９及びトランジ
スタ２５は導通する。コンデンサー２６はバツテ
リー３の端子電圧を記憶する為のものでオペアン
プOP1，OP2を介してトランジスタ２５が導通時
におけるバツテリー３の端子電圧を記憶する。シ
ユミツト回路４ｂはオペアンプOP3と抵抗２１，
２２，２３とより構成されオペアンプOP3の反転
側入力端子は抵抗２１を介して接続点Ｙと接続し
て、オペアンプOP3の非反転入力端子は抵抗２２
を介して接続点Ｘと接続している。オペアンプ
OP3の出力端子はOR回路２８と接続すると同時
に抵抗２３を介してオペアンプOP3の非反転入力
端子と接続している。切り替えスイツチ回路４ｃ
はOR回路２８と抵抗２４とトランジスタ２７と
リレーの励磁コイル２９とより構成され、OR回
路２８にはシユミツト回路４ｂの出力と入力端子
Ａに入力されるパルス信号とが入力される。リレ
ーの励磁コイル２９はトランジスタ２７が導通す
る時通電され電気接点（切り替えスイツチ）Ｓは
切り替えられて端子Saから端子Sbに、即ち放電
側切り替えられる。
第６―ａ図と第６―ｅ図は入力端子Ａに入力さ
れるパルス波形図、第６―ｂ図及び第６―ｆ図は
接続点Ｘ，Ｙの電圧変化図、第６―Ｃ図と第６―
ｇ図はオペアンプOP3の出力電圧の変化図、第６
−ｄ図と第６−ｈ図はOR回路２８の出力電圧の
変化図である。
れるパルス波形図、第６―ｂ図及び第６―ｆ図は
接続点Ｘ，Ｙの電圧変化図、第６―Ｃ図と第６―
ｇ図はオペアンプOP3の出力電圧の変化図、第６
−ｄ図と第６−ｈ図はOR回路２８の出力電圧の
変化図である。
第６―ａ図に示すパルス信号はパルス発生器
（図示せず）より発生されたバツテリー３が充電
されている間は常に入力端子Ａに入力されてい
る。トランジスタ１９はパルス信号が立ち上がる
時に導通し、導通と同時に接続点Ｘの電位も低下
しトランジスタ２５も導通する。この時のバツテ
リー３の端子電圧をV1とすると、コンデンサー
２６に電圧V1が記憶されオペアンプOP2の出力
電圧もV1となる。次に入力端子Ａにパルス信号
が入力されこの時のバツテリー３の端子電圧を
V2とすると接続点Ｙの電圧はV1からV2に上昇し
接続点Ｘの電圧は一瞬V2から大きく低下し再び
V2まで上昇し、第６―ｂ図に示すように変化す
る。オペアンプOP3の反転入力端子の電圧が非反
転入力端子の電圧よりも高いオペアンプOP3の出
力は低いレベルとなり逆の場合は高いレベルとな
る。従つて接続点Ｘの電圧が低下して接続点Ｙの
電圧よりも低い間はオペアンプOP3の出力は低い
電圧となる。接続点Ｘの電圧が上昇し接続点Ｙの
電圧より高くなるとシユミツト回路４ｂの出力電
圧も高くなる。第６―ｃ図に示すようにオペアン
プOP3の出力は変化し、オペアンプOP3の出力電
圧と入力端子Ａに入力されるパルス信号とを入力
するOR回路２８の出力電圧は第６―ｄ図に示す
ように高い電圧である。従つてトランジスタ２７
は導通せず充電が続けられる。
（図示せず）より発生されたバツテリー３が充電
されている間は常に入力端子Ａに入力されてい
る。トランジスタ１９はパルス信号が立ち上がる
時に導通し、導通と同時に接続点Ｘの電位も低下
しトランジスタ２５も導通する。この時のバツテ
リー３の端子電圧をV1とすると、コンデンサー
２６に電圧V1が記憶されオペアンプOP2の出力
電圧もV1となる。次に入力端子Ａにパルス信号
が入力されこの時のバツテリー３の端子電圧を
V2とすると接続点Ｙの電圧はV1からV2に上昇し
接続点Ｘの電圧は一瞬V2から大きく低下し再び
V2まで上昇し、第６―ｂ図に示すように変化す
る。オペアンプOP3の反転入力端子の電圧が非反
転入力端子の電圧よりも高いオペアンプOP3の出
力は低いレベルとなり逆の場合は高いレベルとな
る。従つて接続点Ｘの電圧が低下して接続点Ｙの
電圧よりも低い間はオペアンプOP3の出力は低い
電圧となる。接続点Ｘの電圧が上昇し接続点Ｙの
電圧より高くなるとシユミツト回路４ｂの出力電
圧も高くなる。第６―ｃ図に示すようにオペアン
プOP3の出力は変化し、オペアンプOP3の出力電
圧と入力端子Ａに入力されるパルス信号とを入力
するOR回路２８の出力電圧は第６―ｄ図に示す
ように高い電圧である。従つてトランジスタ２７
は導通せず充電が続けられる。
充電が進行して充電の末期になるといくら充電
をしてもバツテリーの端子電圧は上昇しなくな
り、その時の電解液温度とバツテリーの劣化状態
によつて決められる充電末期の値となり変化しな
くなる。入力端子Ａに第６―ｅ図に示すパルス信
号が入力されると、接続点Ｘ、接続点Ｙの電圧は
第６―ｆ図に示すように変化する。シユミツト回
路４ｂの有するヒステリシス効果の為接続点Ｘと
接続点Ｙの電圧が同じ時にはオペアンプOP3の出
力電圧は低く第６―ｇ図に示すようになる。OR
回路２８の出力は２つの入力電圧すなわちオペア
ンプOP3の出力電圧と入力端子Ａに入力するパル
スの電圧とが同時に低い時のみ低い電圧となりト
ランジスタ２７は導通する。トランジスタ２７が
導通するとリレーの励磁コイル２９が働き充電状
態から放電状態に変わる。
をしてもバツテリーの端子電圧は上昇しなくな
り、その時の電解液温度とバツテリーの劣化状態
によつて決められる充電末期の値となり変化しな
くなる。入力端子Ａに第６―ｅ図に示すパルス信
号が入力されると、接続点Ｘ、接続点Ｙの電圧は
第６―ｆ図に示すように変化する。シユミツト回
路４ｂの有するヒステリシス効果の為接続点Ｘと
接続点Ｙの電圧が同じ時にはオペアンプOP3の出
力電圧は低く第６―ｇ図に示すようになる。OR
回路２８の出力は２つの入力電圧すなわちオペア
ンプOP3の出力電圧と入力端子Ａに入力するパル
スの電圧とが同時に低い時のみ低い電圧となりト
ランジスタ２７は導通する。トランジスタ２７が
導通するとリレーの励磁コイル２９が働き充電状
態から放電状態に変わる。
演算回路５は差動増幅器として働くオペアンプ
OP4と電解液温度を検出するサーミスター３２と
基準値となるツエナーダイオード３８と抵抗３
０，３１，３３，３４，３５，３６，３７とより
構成されている。第３図に示す特性図よりバツテ
リー残存寿命Ｋと充電末端子電圧Ｖと電解液温度
Ｔとの間にはＫ＝aV＋bT−ｃなる式が求められ
る。（定数ａ，ｂ，ｃはバツテリーの種類により
決められる）演算回路５は上式の演算を行なうも
ので、サーミスター３２と抵抗３０で分圧された
電圧は抵抗３６を介してオペアンプOP4の非反転
入力端子に入力し、同時に充電末端子電圧も抵抗
３５を介してオペアンプOP4の非反転入力端子に
入力し、シエナーダイオード３８による定電圧は
抵抗３３を介して反転入力端子に入力している。
演算回路５の出力はＡ―Ｄ変換器５―１及びカウ
ンター６を介して表示装置１０に伝達されバツテ
リー３の残存寿命が表示される。表示に際してデ
ジタル表示を行なうには表示装置１０に計数数字
表示装置を使用し、アナログ表示を行なうにはＤ
―Ａ変換器とメーターとを設けた表示装置にすれ
ばよい。
OP4と電解液温度を検出するサーミスター３２と
基準値となるツエナーダイオード３８と抵抗３
０，３１，３３，３４，３５，３６，３７とより
構成されている。第３図に示す特性図よりバツテ
リー残存寿命Ｋと充電末端子電圧Ｖと電解液温度
Ｔとの間にはＫ＝aV＋bT−ｃなる式が求められ
る。（定数ａ，ｂ，ｃはバツテリーの種類により
決められる）演算回路５は上式の演算を行なうも
ので、サーミスター３２と抵抗３０で分圧された
電圧は抵抗３６を介してオペアンプOP4の非反転
入力端子に入力し、同時に充電末端子電圧も抵抗
３５を介してオペアンプOP4の非反転入力端子に
入力し、シエナーダイオード３８による定電圧は
抵抗３３を介して反転入力端子に入力している。
演算回路５の出力はＡ―Ｄ変換器５―１及びカウ
ンター６を介して表示装置１０に伝達されバツテ
リー３の残存寿命が表示される。表示に際してデ
ジタル表示を行なうには表示装置１０に計数数字
表示装置を使用し、アナログ表示を行なうにはＤ
―Ａ変換器とメーターとを設けた表示装置にすれ
ばよい。
電流検出回路８はインダクタンス４１とホール
素子４２と可変抵抗４３とより構成されバツテリ
ー３の消費電流を検出する。充放電回路９はトラ
ンジスタ４６とコンデンサー４７とトリガーダイ
オード４８と抵抗４９とツエナーダイオード４４
とサーミスター４５とより構成されている。直流
電動機７と制御回路４０とは端子Ｂ，Ｃを介して
バツテリー３と直列に接続され、インダクタンス
４１には端子Ｄ，Ｅを介してバツテリー３の放電
電流が流れる。インダクタンス４１の磁界下には
ホール素子４２がおかれているのでホール素子４
２には消費電流に比例した電圧が発生する。ホー
ル素子４２の出力電圧によりトランジスタ４６の
コレクタ電流は制御され、コンデンサー４７はコ
レクタ電流により充電される。サーミスター４５
はバツテリー３の電解液温度と比例する位置にお
かれている。サーミスター４５は正の抵抗温度特
性を有しており電解液温度が上昇すればサーミス
ター４５の抵抗は増加しトランジスタ４６のコレ
クタ電流が減少し、コンデンサー４７が設定電圧
が達する時間が長くなる。コンデンサー４７が設
定の電圧値に充電されると、蓄積された電荷はト
リガーダイオード４８、抵抗４９を介して放電さ
れ、抵抗４９を介する電圧パルスがカウンター６
に入力される。電圧パルスが入力される毎にカウ
ンター６は減算を行ない、残存寿命とパルス数と
の差を表示装置１０に表示する。電解液温度が高
いとコンデンサー４７を充電する時間が長くなり
コンデンサー４７の放電回数が減少しカウンター
６の減算数も減少する。従つて放電中に電解液温
度が上昇してバツテリー容量が増加してもカウン
トダウンの減算数を減少さすことができ電解液温
度上昇によるバツテリー容量の増加分を補正して
いる。逆に電解液温度が降下した時はコンデンサ
ー４７の充放電回数を増加させて電解液温度降下
によるバツテリー容量の減少分を補正している。
ツエナーダイオード４４は上述した動作を安定化
させる為のものである。
素子４２と可変抵抗４３とより構成されバツテリ
ー３の消費電流を検出する。充放電回路９はトラ
ンジスタ４６とコンデンサー４７とトリガーダイ
オード４８と抵抗４９とツエナーダイオード４４
とサーミスター４５とより構成されている。直流
電動機７と制御回路４０とは端子Ｂ，Ｃを介して
バツテリー３と直列に接続され、インダクタンス
４１には端子Ｄ，Ｅを介してバツテリー３の放電
電流が流れる。インダクタンス４１の磁界下には
ホール素子４２がおかれているのでホール素子４
２には消費電流に比例した電圧が発生する。ホー
ル素子４２の出力電圧によりトランジスタ４６の
コレクタ電流は制御され、コンデンサー４７はコ
レクタ電流により充電される。サーミスター４５
はバツテリー３の電解液温度と比例する位置にお
かれている。サーミスター４５は正の抵抗温度特
性を有しており電解液温度が上昇すればサーミス
ター４５の抵抗は増加しトランジスタ４６のコレ
クタ電流が減少し、コンデンサー４７が設定電圧
が達する時間が長くなる。コンデンサー４７が設
定の電圧値に充電されると、蓄積された電荷はト
リガーダイオード４８、抵抗４９を介して放電さ
れ、抵抗４９を介する電圧パルスがカウンター６
に入力される。電圧パルスが入力される毎にカウ
ンター６は減算を行ない、残存寿命とパルス数と
の差を表示装置１０に表示する。電解液温度が高
いとコンデンサー４７を充電する時間が長くなり
コンデンサー４７の放電回数が減少しカウンター
６の減算数も減少する。従つて放電中に電解液温
度が上昇してバツテリー容量が増加してもカウン
トダウンの減算数を減少さすことができ電解液温
度上昇によるバツテリー容量の増加分を補正して
いる。逆に電解液温度が降下した時はコンデンサ
ー４７の充放電回数を増加させて電解液温度降下
によるバツテリー容量の減少分を補正している。
ツエナーダイオード４４は上述した動作を安定化
させる為のものである。
温度変化以外にバツテリーには放電電流の大き
さにより取り出せる総放電容量が変化するので電
流値補正を前述の電流検出回路８に行なえばバツ
テリーの残量表示装置はさらに正確になる。
さにより取り出せる総放電容量が変化するので電
流値補正を前述の電流検出回路８に行なえばバツ
テリーの残量表示装置はさらに正確になる。
第７図はバツテリーの放電電流値を変えた場合
の放電特性図であり（20時間率のバツテリー）縦
軸にバツテリー容量（取り出し可能容量）を横軸
に放電電流値を示している。第７図の関係より逆
算して放電電流と電流補正数の関係が求められ
る。基準放電電流（1/20Ｃ，Ｃ：定数）より大き
い放電電流の時は実際に流れた電流値よりβ倍の
見かけ上の電流が放電したとみなして電流補正係
数を求めると、第８図の電流補正係数と放電電流
との関係が求まる。すなわち電流補正係数βと放
電電流Ｉとはβ＝ａ・Ib（ａ，ｂは定数）の指数
関数の式で表示できる。
の放電特性図であり（20時間率のバツテリー）縦
軸にバツテリー容量（取り出し可能容量）を横軸
に放電電流値を示している。第７図の関係より逆
算して放電電流と電流補正数の関係が求められ
る。基準放電電流（1/20Ｃ，Ｃ：定数）より大き
い放電電流の時は実際に流れた電流値よりβ倍の
見かけ上の電流が放電したとみなして電流補正係
数を求めると、第８図の電流補正係数と放電電流
との関係が求まる。すなわち電流補正係数βと放
電電流Ｉとはβ＝ａ・Ib（ａ，ｂは定数）の指数
関数の式で表示できる。
第９図は放電時において電流値補正と温度補正
を行なつた電流検出回路と充放電回路の一実施例
である。端子Ｂは切り替えスイツチＳを介してバ
ツテリー３の（＋）側と接続され端子Ｃはバツテ
リー３の（−）側と接続している。電流検出回路
８は消費電流検出回路８―１と対数演算回路８―
２と係数回路８―３と対数演算回路８―４と差動
増幅回路８―５と逆対数演算回路８―６とより構
成され、電流値補正と温度補正を行なう。直流電
動機７と制御回路４０とは端子Ｂ，Ｃを介してバ
ツテリー３と直列に接続され、インダクタンス４
１には端子Ｄ，Ｅを介してバツテリー３の放電電
流が流れる。インダクタンス４１の磁界下におか
れたホール素子４２には放電電流に比例したホー
ル電圧が発生し、放電電流に比例した電流I1が抵
抗５０，５１，５２と、オペアンプOP5とコンデ
ンサー５３とトランジスタ５４とより構成される
対数演算回路８―２に入力される。対数演算回路
８―２の出力は Vm＝−kT／ｑ（lnI1−lnIe） となり（ｋ：ボルツマン定数、ｑ：電子の電荷、
Ｔ：絶対温度、Ie：トランジスタのエミツタ飽和
電流）抵抗５５，５６，５７とオペアンプOP6と
よりなる係数回路８―３に入力し係数回路８―３
の出力は V1＝（１＋α）Vm＝（１＋α）（−kT／ｑ）（lnI1 −lnIe）となり（α：定数）、抵抗６９を介して
オペアンプOP8の非反転入力端子に入力してい
る。抵抗５８，５９，６１，６４とサーミスター
６０とトランジスタ６３とコンデンサー６２とオ
ペアンプOP7とよりなる対数演算回路８―４はバ
ツテリー３の温度変化に対する容量変化を補正す
る働きをし、抵抗５８と抵抗６１、サーミスター
６０で分圧された電圧値を入力して対数演算す
る。
を行なつた電流検出回路と充放電回路の一実施例
である。端子Ｂは切り替えスイツチＳを介してバ
ツテリー３の（＋）側と接続され端子Ｃはバツテ
リー３の（−）側と接続している。電流検出回路
８は消費電流検出回路８―１と対数演算回路８―
２と係数回路８―３と対数演算回路８―４と差動
増幅回路８―５と逆対数演算回路８―６とより構
成され、電流値補正と温度補正を行なう。直流電
動機７と制御回路４０とは端子Ｂ，Ｃを介してバ
ツテリー３と直列に接続され、インダクタンス４
１には端子Ｄ，Ｅを介してバツテリー３の放電電
流が流れる。インダクタンス４１の磁界下におか
れたホール素子４２には放電電流に比例したホー
ル電圧が発生し、放電電流に比例した電流I1が抵
抗５０，５１，５２と、オペアンプOP5とコンデ
ンサー５３とトランジスタ５４とより構成される
対数演算回路８―２に入力される。対数演算回路
８―２の出力は Vm＝−kT／ｑ（lnI1−lnIe） となり（ｋ：ボルツマン定数、ｑ：電子の電荷、
Ｔ：絶対温度、Ie：トランジスタのエミツタ飽和
電流）抵抗５５，５６，５７とオペアンプOP6と
よりなる係数回路８―３に入力し係数回路８―３
の出力は V1＝（１＋α）Vm＝（１＋α）（−kT／ｑ）（lnI1 −lnIe）となり（α：定数）、抵抗６９を介して
オペアンプOP8の非反転入力端子に入力してい
る。抵抗５８，５９，６１，６４とサーミスター
６０とトランジスタ６３とコンデンサー６２とオ
ペアンプOP7とよりなる対数演算回路８―４はバ
ツテリー３の温度変化に対する容量変化を補正す
る働きをし、抵抗５８と抵抗６１、サーミスター
６０で分圧された電圧値を入力して対数演算す
る。
対数演算回路８―４の出力電圧V2は
V2＝（−kT／ｑ）｛ln（80＋0.8T）−lnIe｝
となり、抵抗６７を介してオペアンプOP8の反転
入力端子に入力している。抵抗６５と抵抗６６と
で分圧される電圧V3はV3＝−kT／ｑln100となるよ うに抵抗値が決められ、抵抗５７を介してオペア
ンプOP8の非反転入力端子に入力している。抵抗
６７，６８，６９，７０とオペアンプOP8より構
成される差動増幅回路８―５の出力電圧V4はV4
＝−kT／ｑ［（α＋１）lnI1−ln（80＋08T）−αlnIe ＋ln100］となる。トランジスタ７１と抵抗７２
とオペアンプOP9とより構成される逆対数演算回
路８―７にV0が入力されると、出力は V5＝RIe(1-〓)［100／80＋0.8T ・I1〓+1］ となる。オペアンプOP9の出力V5はオペアンプ
OP10の非反転入力端子に入力しトランジスタ７
４のコレクタ電流が制御される。充放電回路９は
オペアンプOP10とトランジスタ７４，８０と抵
抗７５，７７，７８，７９とコンデンサー７３と
トリガーダイオード７６とより構成される。トラ
ンジスタ８０及びトランジスタ７４はオペアンプ
OP10により制御される。コンデンサー７３には
トランジスタ８０のコレクタ電流が充電され、コ
ンデンサー７３が所定の電圧に充電されると、ト
リガーダイオード７６を介して放電され、抵抗７
７を介する電圧パルスがカウンター６に入力され
て減算され、この数値が表示装置１０に表示され
る。
入力端子に入力している。抵抗６５と抵抗６６と
で分圧される電圧V3はV3＝−kT／ｑln100となるよ うに抵抗値が決められ、抵抗５７を介してオペア
ンプOP8の非反転入力端子に入力している。抵抗
６７，６８，６９，７０とオペアンプOP8より構
成される差動増幅回路８―５の出力電圧V4はV4
＝−kT／ｑ［（α＋１）lnI1−ln（80＋08T）−αlnIe ＋ln100］となる。トランジスタ７１と抵抗７２
とオペアンプOP9とより構成される逆対数演算回
路８―７にV0が入力されると、出力は V5＝RIe(1-〓)［100／80＋0.8T ・I1〓+1］ となる。オペアンプOP9の出力V5はオペアンプ
OP10の非反転入力端子に入力しトランジスタ７
４のコレクタ電流が制御される。充放電回路９は
オペアンプOP10とトランジスタ７４，８０と抵
抗７５，７７，７８，７９とコンデンサー７３と
トリガーダイオード７６とより構成される。トラ
ンジスタ８０及びトランジスタ７４はオペアンプ
OP10により制御される。コンデンサー７３には
トランジスタ８０のコレクタ電流が充電され、コ
ンデンサー７３が所定の電圧に充電されると、ト
リガーダイオード７６を介して放電され、抵抗７
７を介する電圧パルスがカウンター６に入力され
て減算され、この数値が表示装置１０に表示され
る。
尚、電流値補正と温度補正の手段に対数及び逆
対数演算回路を用いて説明したがダイオードとオ
ペアンプを組み合わせて折れ線関数を求めて演算
を行なつても同様の効果が得られる。
対数演算回路を用いて説明したがダイオードとオ
ペアンプを組み合わせて折れ線関数を求めて演算
を行なつても同様の効果が得られる。
以上の説明より判るように冒頭で述べた本発明
の目的が達成されて実用上効果著しきものがあ
る。
の目的が達成されて実用上効果著しきものがあ
る。
第１図は本発明を説明したブロツク図、第２図
は定電流充電時における端子電圧の特性図、第３
図は定電流充電時における充電末端子電圧と残存
容量との関係を示す特性図、第４図はバツテリー
容量（取り出し可能容量）の温度特性図、第５図
は本発明装置の一実施例である。第６図は入力さ
れるパルス波形図と各端子における電圧変化の説
明図で、第６―ａ図、第６―ｅ図は入力端子Ａに
入力されるパルス波形図、第６―ｂ図、第６―ｆ
図は接続点Ｘ，Ｙの電圧変化図、第６―Ｃ図、第
６―ｇ図はオペアンプOP3の出力電圧の変化図、
第６―ｄ図、第６―ｈ図はOR回路２８の出力電
圧の変化図である。第７図は放電電流値を変えた
場合の放電特性図であり、第８図は放電電流と電
流補正係数の関係図、第９図は電流値補正と温度
補正を行なつた電流検出回路と充放電回路の別の
実施例である。 １……電源、２……定電流充電回路、３……バ
ツテリー、４……充電末端子電圧検出回路、５…
…演算回路、５―１……Ａ―Ｄ変換器、６……カ
ウンター、７……直流電動機、８……電流検出回
路、９……充放電回路、１０……表示装置、１１
……ダイオードブリツジ、１２，４７……コンデ
ンサー、１３，４４，３８……ツエナーダイオー
ド、１４，１６，１９，２５，２７，４６……ト
ランジスタ、１５，１７，１９ａ，２０，２１，
２２，２３，２４，３０，３１，３２，３３，３
４，３５，３６，３７，４９……抵抗、３２，４
５……サーミスター、４２……ホール素子、４８
……トリガーダイオード、OP1，OP2，OP3，
OP4……オペアンプ、５０，５１，５２，５５，
５６，５７，５８，５９，６１，６４，６５，６
６，６７，６８，６９，７０，７２，７５，７
７，７８，７９……抵、５３，６２，７３……コ
ンデンサー、６０……サーミスター、５４，６
３，７１，７４，８０……トランジスター、
OP5，OP6，OP7，OP8，OP9……オペアンプ。
は定電流充電時における端子電圧の特性図、第３
図は定電流充電時における充電末端子電圧と残存
容量との関係を示す特性図、第４図はバツテリー
容量（取り出し可能容量）の温度特性図、第５図
は本発明装置の一実施例である。第６図は入力さ
れるパルス波形図と各端子における電圧変化の説
明図で、第６―ａ図、第６―ｅ図は入力端子Ａに
入力されるパルス波形図、第６―ｂ図、第６―ｆ
図は接続点Ｘ，Ｙの電圧変化図、第６―Ｃ図、第
６―ｇ図はオペアンプOP3の出力電圧の変化図、
第６―ｄ図、第６―ｈ図はOR回路２８の出力電
圧の変化図である。第７図は放電電流値を変えた
場合の放電特性図であり、第８図は放電電流と電
流補正係数の関係図、第９図は電流値補正と温度
補正を行なつた電流検出回路と充放電回路の別の
実施例である。 １……電源、２……定電流充電回路、３……バ
ツテリー、４……充電末端子電圧検出回路、５…
…演算回路、５―１……Ａ―Ｄ変換器、６……カ
ウンター、７……直流電動機、８……電流検出回
路、９……充放電回路、１０……表示装置、１１
……ダイオードブリツジ、１２，４７……コンデ
ンサー、１３，４４，３８……ツエナーダイオー
ド、１４，１６，１９，２５，２７，４６……ト
ランジスタ、１５，１７，１９ａ，２０，２１，
２２，２３，２４，３０，３１，３２，３３，３
４，３５，３６，３７，４９……抵抗、３２，４
５……サーミスター、４２……ホール素子、４８
……トリガーダイオード、OP1，OP2，OP3，
OP4……オペアンプ、５０，５１，５２，５５，
５６，５７，５８，５９，６１，６４，６５，６
６，６７，６８，６９，７０，７２，７５，７
７，７８，７９……抵、５３，６２，７３……コ
ンデンサー、６０……サーミスター、５４，６
３，７１，７４，８０……トランジスター、
OP5，OP6，OP7，OP8，OP9……オペアンプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ バツテリーと、該バツテリーを一定の電流値
で充電する定電流充電回路と、該定電流充電回路
による充電中に充電端子電圧が充電の末期の値に
なることを検出する第１の検出回路と、該第１の
検出回路の出力信号を介して充電状態から放電状
態に切り替える切り替えスイツチと、前記した充
電の末期の値とその時のバツテリー電解液温度を
介してバツテリーの残存容量を算出する演算回路
と、該演算回路の出力信号をデジタル信号に変換
するＡ―Ｄ変換器と、該Ａ―Ｄ変換器を介して計
数を行なうカウンターと、該カウンターの出力信
号によりバツテリーの残存容量を表示する表示装
置と、前記したバツテリーの消費電流に比例した
値を検出する第２の検出回路と、該第２の検出回
路の出力をコンデンサーに充電させ該コンデンサ
ーの充電電圧が所定値に達した時に充電電荷を放
電し放電毎に前記したカウンターを減算させる充
放電回路とより構成されたことを特徴とするバツ
テリーの残量表示装置。 ２ 第１項記載の特許請求の範囲において、パル
ス信号が入力する毎にバツテリーの充電端子電圧
を検出及び記憶するサンプリングホールド回路を
設け、ｎ番目（ｎは整数）に記憶したバツテリー
の充電端子電圧と（ｎ＋１）番目に検出したバツ
テリーの充電端子電圧とを比較するシユミツト回
路を設け、該シユミツト回路の出力と入力される
パルス信号との値に応じて充電状態から放電状態
に切り替える切り替えスイツチ回路を設けたこと
を特徴とするバツテリーの残量表示装置。 ３ 第１項記載の特許請求の範囲において、バツ
テリーの充電端子電圧の末期の値とバツテリーの
電解液温度を検出する第１の温度センサーを介し
て得られる値と所定基準電圧とを加減算する演算
回路を設けてバツテリーの残存容量を算すること
を特徴とするバツテリーの残量表示装置。 ４ 第１項記載の特許請求の範囲において、前記
したバツテリーの消費電流に比例した値を対数演
算する第２の演算回路の出力を係数倍させる第３
の演算回路を設け、第２の温度センサーを介して
得られる出力を対数演算する第４の演算回路を設
け、分圧抵抗を介して得られる定数と第３及び第
４の演算回路との出力を加減算する第５の演算回
路を設け、第５の演算回路の出力を逆対数演算す
る第６の演算回路を設け、第６の演算回路の出力
をコンデンサーに充電させ、該コンデンサーの充
電電圧が所定値に達したときに、充電電荷を放電
し、放電毎に前記したカウンターを減算させる充
放電回路とにより電解液の温度変化によるバツテ
リーの容量変化と消費電流の大小によるバツテリ
ーの容量変化を補正するように構成されたことを
特徴とするバツテリーの残量表示装置。 ５ 第１項記載の特許請求の範囲において、表示
装置にＤ―Ａ変換器とメーターを設けアナログ表
示するように構成したことを特徴とするバツテリ
ーの残量表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12067779A JPS5644868A (en) | 1979-09-21 | 1979-09-21 | Residual amount indicating device of battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12067779A JPS5644868A (en) | 1979-09-21 | 1979-09-21 | Residual amount indicating device of battery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5644868A JPS5644868A (en) | 1981-04-24 |
| JPH0131147B2 true JPH0131147B2 (ja) | 1989-06-23 |
Family
ID=14792202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12067779A Granted JPS5644868A (en) | 1979-09-21 | 1979-09-21 | Residual amount indicating device of battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5644868A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020203684A1 (ja) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 三井化学株式会社 | リチウムイオン電池スタック |
| WO2020203685A1 (ja) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 三井化学株式会社 | リチウムイオン電池用外装フィルム、リチウムイオン電池、及びリチウムイオン電池スタック |
| WO2021193205A1 (ja) | 2020-03-27 | 2021-09-30 | 三井化学株式会社 | リチウムイオン電池用自己消火性フィルム及びその製造方法、並びに、リチウムイオン電池 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4839597B1 (en) * | 1985-07-12 | 1991-03-26 | Battery condition monitoring system | |
| JPH01313783A (ja) * | 1988-06-14 | 1989-12-19 | Philips Kk | 電池の容量計測回路 |
| JP5268085B2 (ja) * | 2007-01-10 | 2013-08-21 | ヤマハモーターパワープロダクツ株式会社 | バッテリの容量管理装置 |
| CN104092253B (zh) * | 2014-06-18 | 2017-02-15 | 惠州Tcl移动通信有限公司 | 动态调整智能移动终端电量显示的方法及智能移动终端 |
-
1979
- 1979-09-21 JP JP12067779A patent/JPS5644868A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020203684A1 (ja) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 三井化学株式会社 | リチウムイオン電池スタック |
| WO2020203685A1 (ja) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 三井化学株式会社 | リチウムイオン電池用外装フィルム、リチウムイオン電池、及びリチウムイオン電池スタック |
| WO2021193205A1 (ja) | 2020-03-27 | 2021-09-30 | 三井化学株式会社 | リチウムイオン電池用自己消火性フィルム及びその製造方法、並びに、リチウムイオン電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5644868A (en) | 1981-04-24 |
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