JPH02226080A - バッテリ残存容量指示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バッテリ（蓄電池）の残存容量を指示するた
めの装置に係り、特に指示の安定したバッテリ残存容量
指示装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、電動車椅子や電動運搬車等の電動車軸の電源とし
て使用されるバッテリの残存容量を指示させるための装
置としては、単なるアナログ式またはディジタル式の電
圧計、一部の電圧範囲を拡大して表示するアナログ式ま
たはディジタル式の電圧計、ヒータとバイメタルを用い
た電圧計、放電電流量をディジタル値で加算または減算
して残存容量を表示する装置等が用いられている。

第８図に従来例を示す。この従来例は、バイメタル式の
バッテリ残存容量指示計を示したものであって、第８図
（１）は不使用時を示し、第８図（２）は使用時を示し
ている。

バイメタルからなる指示部２１は、その下端を支持部２
２に固定されているとともに、その中間部分の周囲にヒ
ータ２３を設けられている。ヒータ２３はスイッチ２４
を経てバッテリ２５に接続されるようになっている。

第８図（１）に示すようにスイッチ２４ガオフの状態で
は、バイメタル２１は変形せず、その先端の指針２６は
スケール２７上のＥ（エンプティ）の位置を指す、第８
図ｃｂ＞に示すようにスイッチ２４をオンにすると、バ
ッテリ２５から電流が流れてヒータ２３が加熱され、バ
イメタル２１は温度上昇に伴って変形して、指針２６は
Ｆ（フル）側を指す。この際の指示値はバッテリ２５の
電圧が高いほどＦに近く、これによってパンテリ２５の
残存容量を知ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

バッテリの残存容量の計測は、パンテリ電圧の検知によ
って行うのが最も簡便であり、そのため上記のような各
種の電圧測定用計器が、従来からパンテリ残存容量指示
用装置として用いられている。

しかしながら、バッテリ電圧は負荷の変動に応じてその
値が大きく変化し、その場合の応答も早い。

そのため、忠実に電圧を指示するアナログ式またはディ
ジタル式の計器では、その指示のふらつきが大きく正確
な偵を知り難いという問題がある。

第８図に示されたバイメタル式の計器の場合は、応答が
遅いため、指示のふらつきの問題を生じないが、加熱用
ヒータにある程度の発熱量を要求されるため損失が大き
いだけでなく、一般にその精度は悪い。

また、前述の電流量計測方式の場合は正確であるが、コ
スト高を招くという不都合がある。

〔発明の目的〕

本発明は、このような従来技術の課題を解決しようとす
るものであって、指示が正確でしかも安定しているとと
もに、損失が少なくかつ安価なバッテリ残存容量指示装
置を提供することを、その目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のバッテリ残存容量指示装置は、第１図にその実
施例を示されるように、バッテリの出力電圧によって該
バッテリの残存容量を指示する装置において、直列に接
続されたトランジスタを経て１ｆｆｌ電されるヒータと
、該ヒータの温度を検知する一方のポジスタと、少なく
とも該バッテリにおける計測すべき電圧範囲において直
線的に変化するデユーティをヒータに与えるようにトラ
ンジスタの導通を制御する手段と、前述した一方のポジ
スタと同一特性を有し雰囲気温度を検知する他方のポジ
スタと、この他方のポジスタにそれぞれ定電流を流す手
段とを備えている。そして、該両ポジスタの発生電圧の
差を検出してバッテリの残存容量として指示する手段を
装備する、という構成を採っている。これによって前述
した目的を達成しようとするものである。

（実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第７図に基づい
て説明する。これらの図において、符号１は電圧測定用
の一方のポジスタを示す。この−方のポジスタ１は第２
図に示すようにその周囲にヒータ２を電気的に絶縁して
装備している。そして、この゛ポジスタｌとヒータ２の
全体を樹脂等からなるモールディング２Ａによって包囲
し固定して一体化することによって、センサ部３が形成
されている。ここで、ヒータ２はポジスタ１に対して、
極力接近させた状態で装備されている。

ヒータ２は、第３図に示すように、そのデユーティがバ
ッテリ電圧を計測すべき電圧範囲より僅かに広いΔ■、
の範囲内においてほぼ直線的に変化するようにその電流
を制御されている。また符号４は温度補償用の他方のポ
ジスタであって、ポジスタｌと同一特性を有し、周囲の
雰囲気の温度を検知するような状態に設けられている。

そして、第１図においてスイッチ５をオンすると、バッ
テリ６によって電圧■、が印加され、ヒータ２およびト
ランジスタ７を経て電流ｉＨが流れる。これによってヒ
ータ２が加熱されてポジスタｌの温度が上昇する。ポジ
スタ１は、例えば第４図に示すような抵抗−温度特性を
有しており、従ってその抵抗値が増加する。一方、ポジ
スタ４は、周囲温度に応じた抵抗値を保っている。

両ポジスタ１．４は、それぞれ定電流設定手段７１を成
す抵抗Ｒ１，Ｒ２を経て定電圧■。から定電流を供給さ
れているので、その両端に、それぞれの温度に対応する
電圧降下を発生する。演算増幅器ＩＣ１は、差動増幅器
を形成し、両ポジスタ１．４の電圧降下の差に相当する
電圧■２を発生する。第５図はこの場合におけるバッテ
リ電圧（Ｖ、）と検出電圧（ｖ２）との関係の一例を示
したものである。

アナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換器８はアナログ電圧
ｖ２をディジタル信号に変換する。デイスプレィ９はＡ
／Ｄ変換器８のディジタル出力によって、例えばその値
に応じて発光範囲を変化することによってバッテリ電圧
を表示し、これによってバッテリの残存容量を指示する
。このＩＣＩとＡ／Ｄ変換器８とデイスプレィ９とによ
り容量指示手段が形成されている。ここで、Ａ／Ｄ変換
器８を省いて、出力電圧Ｖｔによって直接アナログ計器
を動作させて指示するようにしてもよい。

さらに、第１図において１０は定電圧回路であって、バ
ッテリ電圧から定電圧Ｖｃｃを発生するために設けられ
ているものである。

ポジスタ１の抵抗値は、前述したように周囲温度の影響
を受けるが、同一特性のポジスタ４によってその影響を
補償されるので、正しくバッテリ電圧を表すことができ
る。この場合、ポジスタ１の抵抗値の変化は、ポジスタ
１およびヒータ２とモールディング２Ａの熱容量と熱遮
蔽とによって応答が緩やかであり、バッテリ電圧ｖ、の
変動に基づくデイスプレィ９の指示のふらつきを防止す
ることができる。

第６図は第１図の回路における各都電圧、電流の時間的
変化を示したものであって、同図（ａ）に示すバッテリ
電圧Ｖ、の変化に対して、同図ら）に示すようなヒータ
電流ｉＨの変化を生じるが、これによる検出電圧ｖｔの
変化は同図（ｃ）に示すように緩やかなものとなり、バ
ッテリ電圧Ｖ、の変動の影響が除去されている。

第１図において演算増幅器ＩＣ２は、差動増幅器を形成
し、定電圧■。とバッテリ電圧Ｖ、との差を増幅して出
力ｖ４を発生することによって、第３図に示されたデユ
ーティ特性におけるΔＶ。

の電圧範囲で、演算増幅器ＩＣ３から出力ｖ、を発生し
てトランジスタ７をオンさせてヒータ電流ｉ、を流すよ
うに作用する。

演算増幅器ＩＣ４は、発振器を形成し、抵抗Ｒ３゜コン
デンサＣＩおよび抵抗Ｒ４，コンデンサＣ２の時定数に
よって定まる周期の鋸歯状波信号を発生する。演算増幅
器ＩＣ３は、比較器を形成し、演算増幅器［Ｃ４の黒山
状波出力と演算増幅器ＩＣ２の出力ｖ４とを比較するこ
とによって、出力ｖ４の大きさに応じたパルス幅のＰＷ
Ｍ（パルス幅変調）信号を発生する。このＩＣ２〜ＩＣ
４により、トランジスタ７用の導通制御手段７０の主要
部が構成されている。トランジスタ７は、このＰＷＭ信
号に応じてオン、オフを行うことによって、第３図に示
されたΔＶ、の電圧範囲で０−１００％に直線的に変化
するデユーティを与えるように、ヒータ２の加熱制御を
行う。

また、コンデンサＣ３及び抵抗Ｒ５は、微分回路を構成
し、電源オン時、数秒間トランジスタ７を強制的にオン
にする。これによって、ヒータ２は、第６図ら）に示す
時間も、の間デユーティ１００％で動作し、急速に加熱
して本装置の動作を早く初期状態にさせる。

第７図は、バッテリ電流の変化によってバッテリ電圧の
変化を補償する場合の付加回路を示したものである。

この第７図において、シャント抵抗Ｒ６は、バッテリ６
および負荷１１と直列に接続され、バッテリ電流に応じ
た大きさの電圧を発生する。この電圧は、演算増幅器Ｉ
Ｃ５で増幅され、その出力は、抵抗Ｒ７，コンデンサＣ
４からなる積分回路で平滑化され、電圧フォロアを形成
する演算増幅器■Ｃ６を経て第１図のＡ点に加えられる
ことによって、バッテリ電圧に加算される。

従って、第７図の回路を付加した場合には、バッテリ電
流の２．変によるバッテリ電圧の変動は、第７図の回路
の出力電圧によって補償され、第１図の回路の指示値の
変化をより緩やかなものとすることができる。この場合
、電圧検出部分との動作時間の相違による過渡的な誤差
は、ポジスタを用いた検出部の応答が遅いので、その影
響が現れることはない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、バッテリ電圧によ
ってバッテリの残存容量を指示させる場合に、バッテリ
電圧の変化による指示のふらつきを防止して、安定した
指示を行わせることができるとともに機械的な可動部が
ないので耐久性増大を図ることができ、電圧検出用ポジ
スタとして正確な特性を有するものを使用すれば、正し
い表示を行わせることができ、また、ポジスタに高感度
なものを使用すれば、ヒータの消費電力を極小にするこ
とができ、かつ局部的な加熱を行えばよいので小型化も
容易であって、ポジスタとヒータを含むセンサ部を回路
基板上に設けることも可能となるという従来にない優れ
たバッテリざんりょう容量支持装置を徒供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す回路図、第２図
はポジスタとヒータとからなるセンサ部の構造を例示す
る断面図、第３図はヒータのデユーティ特性を示す線図
、第４図はポジスタの抵抗温度特性の一例を示す線図、
第５図はバッテリ電圧と検出電圧との特性を示す線図、
第６図（ａ）　（ｂ）（ｃ）は各々第１図の回路におけ
る各部電圧及び電流の変化を示す線図、第７図は電流補
償を行う場合の付加回路の構成を示す回路図、第８図（
１）（２）は従来のバッテリ残存容量指示計を示す説明
図である。 １．４・−ポジスタ、２−ヒータ、３・・−センサ部、
６−・・バッテリ、７・・−トランジスタ、８−・−ア
ナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換器、９−・・デイスプ
レィ、ＩＯ−・・定電圧回路、ＩＩ・・・負荷、７０・
・・導通制御手段、７１・・・定電流設定手段、７２−
・−容量指示手段。 第 図 第 図 第４図 とヒーｑａデエーテｌ符任ｔホず閏） （ＲツスダＩ）ゼ（宥ｔ−１す１１Ｎ壬、乞伊りあする
ｒｔｔ＞Ｖ！ 一ツ１躍（１Ｃ） 第５図 （バ・ｌテ帽圧（νＳａｔ樗妃１后妃１厄片氷１出）第 図 時間（Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、バッテリの出力電圧によって該バッテリの残存
   容量を指示する装置において、 直列に接続されたトランジスタを経て通電されるヒータ
   と、該ヒータの温度を検知するポジスタと、少なくとも
   該バッテリにおける計測すべき電圧範囲において直線的
   に変化するデューティを前記ヒータに与えるように前記
   トランジスタの導通を制御する手段と、前記ポジスタと
   同一特性を有し雰囲気温度を検知するポジスタと、前記
   ポジスタにそれぞれ定電流を流す手段とを備え、 該両ポジスタの発生電圧の差を検出してバッテリの残存
   容量として指示する手段とを装備したことを特徴とする
   バッテリ残存容量指示装置。