JPH06140081A - 電池残容量表示装置 - Google Patents

電池残容量表示装置

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JPH06140081A
JPH06140081A JP4307822A JP30782292A JPH06140081A JP H06140081 A JPH06140081 A JP H06140081A JP 4307822 A JP4307822 A JP 4307822A JP 30782292 A JP30782292 A JP 30782292A JP H06140081 A JPH06140081 A JP H06140081A
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JP
Japan
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battery
remaining capacity
voltage
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display device
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JP4307822A
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Inventor
Riyouya Nakazawa
亮冶 中沢
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Original Assignee
Sony Corp
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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

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数個の電池セルの接続を直列/並列に切換
えることにより、出力端子電圧として、例えば高電圧と
低電圧のような異なる値の電圧出力が可能な電池装置の
電池残容量表示装置において、出力端子電圧の変化によ
って生じる電流変化を考慮し、電池の残容量の正確な表
示を可能にする。 【構成】 電圧検出手段の出力と電流検出手段の出力と
に基いて複数個の電池セルの残容量を計算する計算制御
部と、計算に必要な情報を記憶する記憶部と、計算され
た残容量の表示部を有する残容量表示回路とで構成す
る。 【効果】 電圧と電流とを用いて計算するので、正確な
残容量が表示できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、複数個の電池セルの
接続を直列/並列に切換えることにより、出力端子電圧
として、例えば高電圧と低電圧のように、異なる値の電
圧出力が可能な電池装置の電池残容量表示装置の改良に
係り、特に、出力端子電圧の変化によって生じる電流変
化を考慮することによって、電池の残容量の正確な表示
を可能にした電池残容量表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】複数個の電池セル(組電池、電池の最小
単位)の接続を直列/並列に切換える電池装置を構成す
れば、出力端子電圧として、高電圧と低電圧のように、
異なる値の電圧出力が可能な電池装置を構成することが
できる。このような電池装置自体は、必ずしも公知の技
術であるとはいえないが、一応、技術的水準からみて、
一つの従来技術と想定される。
【0003】このような構成の電池装置は、例えば、電
池セルを1.2Vとすれば、12V電池を作るために
は、10セルを使用し、5セルずつを直列に接続して6
Vの出力が可能な電池(基本電池)を、さらに、直列に
接続する。また、6Vの出力にするとときは、直列に接
続された5セルの基本電池を、並列接続に切換える。
【0004】この電池装置は、2次電池、いわゆるリチ
ャージャブル・バッテリーであり、充電動作と放電動作
によって、その残容量が変化する。そして、次の充電時
期を判断するためには、電池残容量を示す表示装置等が
必要である。
【0005】このような電池残容量の表示装置として
は、現在の電圧を表示すれば、一応の目安を示すことが
できる。この電池残容量表示装置についても、従来の技
術は、必ずしも明確でない。その理由は、先に述べたよ
うに、電池セルの接続を直列/並列に切換えることによ
り、出力端子電圧として、高電圧と低電圧のように、異
なる値の電圧出力を可能にした電池装置自体が、実用化
されていないからである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明では、電池セ
ルの接続を直列/並列に切換えることにより、出力端子
電圧として、高電圧と低電圧のように、異なる値の電圧
出力を可能にした電池装置を前提とし、その電池装置で
使用する電池残容量表示装置を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、第1に、外
部機器に接続されて充放電電流が流入流出される入出力
端子と、該入出力端子に接続される複数個の電池セル
と、該複数個の電池セルの接続を直列/並列に切換える
直並列切換え手段と、上記入出力端子の一方に関連した
電位と接地間の電圧を検出する電圧検出手段と、上記入
出力端子と電池セルとの間に直列に接続され上記入出力
端子を通じて流入または流出される電流の方向およびそ
の値を検出する電流検出手段と、上記電圧検出手段の出
力と上記電流検出手段の出力とに基いて上記複数個の電
池セルの残容量を計算する計算制御部と、該計算制御部
の計算に必要な情報を記憶する記憶部と、計算された残
容量を表示する表示部を有する残容量表示回路、とを備
えた構成である。
【0008】第2に、上記第1の電池残容量表示装置に
おいて、安定化電源素子を備え、上記電池セルから安定
化電源素子を介して上記残容量表示回路に電源を供給す
ることによって、該残容量表示回路の電源を安定化する
ように構成している。
【0009】第3に、上記第1の電池残容量表示装置に
おいて、上記残容量表示回路は、上記電圧検出手段およ
び上記電流検出手段の出力をアナログ−デジタル変換す
るAD変換部を有している構成である。
【0010】第4に、上記第1の電池残容量表示装置に
おいて、上記計算制御部は、上記電圧検出手段の出力と
上記電流検出手段の出力とを乗算し、該乗算による積を
累積加減算する演算手段を有している構成である。
【0011】
【作用】この発明では、電池セルの接続を直列/並列に
切換えることにより、出力端子電圧として、高電圧と低
電圧のように、異なる値の電圧出力を可能にした電池装
置について、その残容量を正確に表示するために、出力
端子電圧の変化によって生じる電流変化を考慮して、残
容量を累積計算する。例えば、先に述べた高電圧(12
V)と低電圧(6V)の出力が可能な電池装置は、充電
時に、直列接続の状態にして、電流1Aで、10時間充
電すると、充電効率を無視すれば、電池容量は、10A
Hである。
【0012】この電池装置を、同じく直列接続の状態で
放電すれば、正確な残容量は容易に計算できる。ところ
が、5セルずつの並列接続にして放電するときは、電圧
が直列接続時の1/2(6V)になり、電池容量は、2
倍の20AHになる。
【0013】そして、この並列接続のときも、直列接続
と同じ放電電流1Aで累積減算を行うと、電池の残容量
はまだ1/2容量(20AH−10AH=10AH)あ
るのに、表示は「0」になってしまい、実際の残容量と
不一致になる。この発明では、このように、実際の残容
量と表示のための計算による残容量とが不一致にならな
いように、充放電時に、その電圧と電流とを測定し、こ
れらの測定値による乗算を行う(請求項1から請求項4
の発明)。
【0014】すなわち、低電圧出力時の並列接続のとき
は、出力端子電圧は、直列接続時の1/2となり、電池
容量は2倍になるので、充放電時に、その電圧と電流と
を測定し、これらの測定値を乗算して累積加減算を行っ
て電池の残容量を表示する。また、高電圧出力時の直列
接続のときの電圧と電流を1とすれば、並列接続時に
は、電池容量が2倍で、端子電圧は1/2になるので、
この並列接続時に電流値を2倍にして計算すれば、充放
電の電流測定のみを行い、その測定値を乗算して累積加
減算を行う。
【0015】以上のように、その電圧と電流とを測定し
たり、並列接続時に電流値を2倍にして計算したりし
て、これらの測定値を乗算して累積加減算を行い、電池
の残容量を計算して表示するとにより、実際の充放電に
よって生じる残容量に極めて近い値が得られるので、正
確な残容量の表示が可能になる。
【0016】
【実施例】この発明の電池残容量表示装置について、図
面を参照しながらその実施例を詳細に説明する。この実
施例は、請求項1から請求項4の発明に対応している。
【0017】図1は、この発明の電池残容量表示装置に
ついて、その要部構成の一実施例を示す機能ブロック図
である。図において、1はA/Dコンバータ、2は制御
計算部、3は記憶部、4は表示部、PB1とPB2は電
池、SW1とSW2は電圧切換えスイッチ、PSTは安
定電源素子、OP1とOP2は非反転増幅器、R1〜R
7は抵抗器、Cはコンデンサ、(+)と(−)は電池端
子を示す。
【0018】この図1で、電池PB1,PB2は、それ
ぞれ同電圧、同容量、同種類の組電池であり、例えば
1.2Vのセルが5個ずつ直列に接続されている。電圧
切換えスイッチSW1,SW2は、連動して動作するス
イッチである。安定電源素子PSTは、この図1に示し
た残容量表示回路の電源電圧を安定させるための素子で
ある。
【0019】非反転増幅器OP1,OP2は、充放電電
流検出用の増幅器である。A/Dコンバータ1は、アナ
ログ信号をデジタル信号に変換する変換器で、入力され
たアナログ電圧をデジタル電圧に変換する。制御計算部
2は、A/Dコンバータ1から与えられるデジタル信号
を演算したり、記憶部3に記憶されたデータを読み出し
て演算したり、その演算結果を表示部4へ出力する。
【0020】記憶部3は、演算値や計算式を記憶し、制
御計算部2との間で、電池残容量を表示するのに必要な
信号のやり取りを行う。表示部4は、与えられた演算結
果である電池残容量を可視的に表示する。また、抵抗器
R1は、電流検出用の抵抗器であり、抵抗器R2〜R7
は、回路抵抗である。
【0021】以上が、図1に示したこの発明の電池残容
量表示装置における各部の機能の概要である。次に、こ
の発明の電池残容量表示装置の動作を説明する。ここ
で、電圧切換えスイッチSW1を接点a側に接続し、同
様に、スイッチSW2も接点a側に接続すると、電池P
B1と電池PB2は、直列接続となり、出力端子の電圧
は、高電圧(例えば12V)となる。
【0022】この状態では、A/Dコンバータ1の入力
端子cは、電池電圧を抵抗器R2とR3で分圧した電圧
が与えられている。したがって、現在の電池の電圧が、
A/Dコンバータ1によってアナログ検知され、デジタ
ル信号に変換された電圧の出力が得られる。
【0023】ここで、電池端子(+),(−)に充電器
を接続して、充電を開始すると、抵抗器R1の一端のA
点には、電流の大きさに応じた(+)電圧値のアナログ
電圧が生じる。そのため、充放電電流検出用の増幅器で
ある非反転増幅器OP2から、(+)電圧値のアナログ
電圧が発生する。
【0024】この(+)電圧値のアナログ電圧が、A/
Dコンバータ1の入力端子bへ与えられ、デジタル信号
に変換された電流の出力が得られる。制御計算部2で
は、A/Dコンバータ1の入力端子cに与えられてデジ
タル信号に変換された電圧値と、A/Dコンバータ1の
入力端子bへ与えられてデジタル信号に変換された電流
値とを用いて乗算を行い、記憶部3に保持されている電
池の残容量の値と累積加算して、現在の電池容量を算出
し、その計算結果を表示部4へ出力して、残容量を表示
する。
【0025】また、電池端子(+),(−)に負荷を接
続すると、放電が開始する。放電が行われると、抵抗器
R1の一端のA点に、電流の大きさに応じた(−)電圧
値のアナログ電圧が生じる。
【0026】この放電時には、他方の充放電電流検出用
の増幅器である非反転増幅器OP1から、(+)電圧値
のアナログ電圧が発生する。この(+)電圧値のアナロ
グ電圧が、A/Dコンバータ1の入力端子aへ与えら
れ、デジタル信号に変換された電流の出力が得られる。
【0027】この放電時にも、現在の電池の電圧値は、
充電時と同様で、A/Dコンバータ1の入力端子cへ与
えられたアナログ値が、デジタル変換された出力で検出
される。したがって、制御計算部2では、A/Dコンバ
ータ1の入力端子cに与えられてデジタル信号に変換さ
れた電圧値と、A/Dコンバータ1の入力端子aへ与え
られてデジタル信号に変換された電流値とを用いて、同
様の乗算と累積減算とを行い、計算結果を表示部4へ出
力して、残容量を表示する。
【0028】以上のように、充放電時に、電圧と電流と
を測定し、これらの値を乗算して、現在の残容量と累積
加減算すれば、実際の電力量を累積加減算することが可
能になる。したがって、電池容量の表示誤差を減少させ
ることができ、正確な残容量が表示される。
【0029】以上の実施例では、電池の残容量の計算
に、電圧と電流とを測定しする場合を説明した。しか
し、この電池装置では、5セルを並列接続に切換える
と、電圧は直列接続時の1/2(6V)になり、電池容
量は2倍(20AH)になる。
【0030】このように、電池装置の出力端子の電圧
は、電池セルの直列接続と並列接続とで一定の関係にあ
り、また、接続状態は、電圧切換えスイッチSW1,S
W2の接続位置から簡単に検知することができる。実際
には、電圧切換えスイッチSW1,SW2の切換え制御
信号を利用すればよい。
【0031】すなわち、電圧については、電圧切換えス
イッチSW1,SW2の接続位置によって検知し、例え
ば、直列接続のときの電圧を基準の1とし、並列接続の
ときは、電圧を1/2として計算する。そして、電流の
みを測定して両者を乗算し、累積加減算すれば、正確な
残容量が得られる。
【0032】同様に、電流値も、直列接続と並列接続と
で一定の関係にあるので、電圧切換えスイッチSW1,
SW2の接続位置(切換え制御信号)によって、現在の
接続状態を検知し、接続状態に応じて、測定電流を何倍
にするか決定すれば、誤差を防止することができる。こ
の関係は、電池容量についても、全く同様であり、直列
接続のときの電池容量を基準の1とし、並列接続のとき
は、その1/2として計算すればよい。
【0033】
【発明の効果】請求項1の電池残容量表示装置では、外
部機器に接続されて充放電電流が流入流出される入出力
端子と、該入出力端子に接続される複数個の電池セル
と、該複数個の電池セルの接続を直列/並列に切換える
直並列切換え手段と、上記入出力端子の一方に関連した
電位と接地間の電圧を検出する電圧検出手段と、上記入
出力端子と電池セルとの間に直列に接続され上記入出力
端子を通じて流入または流出される電流の方向およびそ
の値を検出する電流検出手段と、上記電圧検出手段の出
力と上記電流検出手段の出力とに基いて上記複数個の電
池セルの残容量を計算する計算制御部と、該計算制御部
の計算に必要な情報を記憶する記憶部と、計算された残
容量を表示する表示部を有する残容量表示回路、とを備
えている。
【0034】そして、電圧検出手段から得られる電圧値
と、電流検出手段から得られる電流値とを用いて、残容
量を計算して表示している。したがって、電池セルの直
列/並列に応じて変化される入出力電圧と、その電圧に
対応した電流とから電池の残容量が計算されるので、正
確な残容量を表示することができる。
【0035】請求項2の発明では、請求項1の電池残容
量表示装置において、安定化電源素子を設け、残容量表
示回路に供給する電圧を安定化している。したがって、
請求項1の発明の効果に加えて、残容量表示回路の電圧
変動が減少され、より正確な残容量の表示が可能にな
る。
【0036】請求項3の発明では、請求項1の電池残容
量表示装置において、残容量表示回路は、電圧検出手段
および電流検出手段の出力をアナログ−デジタル変換す
るAD変換部を有している。したがって、請求項1の発
明の効果に加えて、残容量を計算をデジタル処理が行う
ことが可能となり、同様に、正確な残容量を表示するこ
とができる。
【0037】請求項4の発明では、請求項1の電池残容
量表示装置において、計算制御部の構成として、電圧検
出手段の出力と電流検出手段の出力とを乗算し、乗算に
よる積を累積加減算する演算手段を有している。したが
って、請求項1の発明の効果と同様に、正確な残容量を
表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の電池残容量表示装置について、その
要部構成の一実施例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
1 A/Dコンバータ 2 制御計算部 3 記憶部 4 表示部 PB1とPB2 電池 SW1とSW2 電圧切換えスイッチ PST 安定電源素子 OP1とOP2 非反転増幅器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部機器に接続されて充放電電流が流入
    流出される入出力端子と、 該入出力端子に接続される複数個の電池セルと、 該複数個の電池セルの接続を直列/並列に切換える直並
    列切換え手段と、 上記入出力端子の一方に関連した電位と接地間の電圧を
    検出する電圧検出手段と、 上記入出力端子と電池セルとの間に直列に接続され上記
    入出力端子を通じて流入または流出される電流の方向お
    よびその値を検出する電流検出手段と、 上記電圧検出手段の出力と上記電流検出手段の出力とに
    基いて上記複数個の電池セルの残容量を計算する計算制
    御部と、 該計算制御部の計算に必要な情報を記憶する記憶部と、 計算された残容量を表示する表示部を有する残容量表示
    回路、とを備えたことを特徴とする電池残容量表示装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1の電池残容量表示装置におい
    て、 安定化電源素子を備え、 上記電池セルから安定化電源素子を介して上記残容量表
    示回路に電源を供給することによって、該残容量表示回
    路の電源を安定化することを特徴とする電池残容量表示
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項1の電池残容量表示装置におい
    て、 上記残容量表示回路は、上記電圧検出手段および上記電
    流検出手段の出力をアナログ−デジタル変換するAD変
    換部を有していることを特徴とする電池残容量表示装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1の電池残容量表示装置におい
    て、 上記計算制御部は、上記電圧検出手段の出力と上記電流
    検出手段の出力とを乗算し、該乗算による積を累積加減
    算する演算手段を有していることを特徴とする電池残容
    量表示装置。
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