JPH06188031A - 電池の保護回路 - Google Patents

電池の保護回路

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JPH06188031A
JPH06188031A JP43A JP35443992A JPH06188031A JP H06188031 A JPH06188031 A JP H06188031A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 35443992 A JP35443992 A JP 35443992A JP H06188031 A JPH06188031 A JP H06188031A
Authority
JP
Japan
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battery
storage means
secondary battery
protection circuit
state
Prior art date
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Pending
Application number
JP43A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Uesawa
寿幸 上沢
Toshio Shudo
敏雄 首藤
Kazuo Matsubara
一雄 松原
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Atom Corp
Atom Medical Corp
Original Assignee
Atom Corp
Atom Medical Corp
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Publication date
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Publication of JPH06188031A publication Critical patent/JPH06188031A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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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  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】二次電池の放電度即ち使用状態を監視して、二
次電池の劣化を防止する。 【構成】充電器1からの定電流を保護回路2の制御下で
二次電池3に供給する。使用終了直前の負荷状態の二次
電池3の電圧が比較回路10に入力され、比較データが
制御回路11を経由してメモリ13に記憶される。比較
結果が低電圧状態でも、その後しばらく経過して再度使
用した時には二次電池の電圧が正常状態に回復する。こ
の再使用時の比較データと、メモリ13内の比較データ
とを比較し、再使用時の比較データが正常でも、メモリ
13内の比較データとを優先する。従って、充電を要請
する警報回路14が作動する。充電時の充電量をタイマ
15でモニタする。比較回路10の代わりにA/D変換
器を用いる。二次電池3と負荷のオンオフを負荷検出器
16で検出し、オンオフ信号を制御回路11に送る。メ
モリ13にEEPROM、NVRAM或はバックアップ
されたRAMを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二次電池を内蔵した機
器において、電池の放電度即ち使用状態を監視する電池
の保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】電源として二次電池(充電可能な電池)
を内蔵した機器は、電池の電圧をモニターして過放電に
よる電池の劣化等をおさえている。二次電池が一般に機
器の負荷に接続されて放電状態にある場合には、まず電
池の電圧値と使用限界近くの低電圧値とが比較される。
【0003】この電池の電圧値が低電圧値より低い場合
に、低電圧状態とみなして低電圧警報を発生している。
更に、電池の電圧値が電池の劣化限界の終止電圧値より
低い場合に、終止電圧状態とみなして二次電池を機器の
負荷から切り離して、機器の動作を停止させている。従
って、低電圧値は終止電圧値より少し高く設定される。
【0004】
【発明が解決しようする課題】二次電池は、放電状態か
ら無負荷状態にすると、電圧が回復すると言う性質を持
っている。このため、放電状態が続いて低電圧状態或は
終止電圧状態となった後無負荷状態にし、その後充分に
電池を充電する事無く再度放電状態とすると、電池電圧
が回復している。
【0005】従って、この状態の二次電池は、負荷に接
続されると、速やかに低電圧状態及び終止電圧状態に移
行する事が出来ず、しばらくの間、さも正常電圧状態で
在るがごとく機器を駆動する事になる。この様な状態が
何度か続くと、二次電池は、容量がカラッポに近い状態
(過放電)となって劣化が始まり、更に機器の負荷変動
に電池の電圧が追従できず機器の誤動作を引き起こす原
因となる。
【0006】本発明は、低電圧状態或は終止電圧状態で
使用を終了した二次電池を所定の待機期間を経て使用す
る場合に、先の使用状態を検出し得る二次電池の保護回
路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】本発明による電池の保護
回路は、停止状態(無負荷状態の一種)となる直前の電
池電圧と低電圧値もしくは終止電圧値の比較データを停
止状態中でも記憶保持する記憶手段を備えている。
【0008】また、保護回路は、過充電防止機能とは異
なる充電量を検出する手段も備えている。従って、低電
圧状態及び終止電圧状態になった場合、その後ある一定
の充電量が充電されない限り低電圧状態及び終止電圧状
態を記憶保持し続ける事が可能となる。
【0009】一実施態様の電池の保護回路は、使用終了
直前で負荷状態の電池の電圧値を記憶する記憶手段と、
この記憶手段からの電圧値と、電源投入時の電池の電圧
値とを比較して比較結果を出力する比較手段と、この比
較結果に基づいて前記電池の使用状態を判定する制御手
段とを備える。
【0010】別の実施態様の保護回路は、使用終了直前
で負荷状態の電池の電圧値を基準電圧値と比較する比較
手段と、この比較結果を記憶する記憶手段と、この記憶
手段からの比較結果と、電源投入時に得られる比較結果
とに基づいて前記電池の使用状態を判定する制御手段と
を備える。
【0011】更なる実施態様の保護回路は、使用終了直
前で負荷状態の電池の電圧値をデジタル値にA/D変換
するA/D変換手段と、このデジタル値を記憶する記憶
手段と、この記憶手段からのデジタル値と、電源投入時
に得られるデジタル値とを比較して比較結果を出力する
比較手段と、この比較結果に基づいて前記電池の使用状
態を判定する制御手段とを備える。
【0012】前記記憶手段は、NVRAM、EEPRO
M或は、メモリバックアップされたRAMである。
【0013】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1には、本発明による二次電池の保護回路を用
いた医療機器のブロック図が示される。
【0014】図において、充電器1は、図示しないAC
100V電源に接続されて、保護回路2の制御下で所定
の定電流を二次電池3に供給することができる。この二
次電池3は、保護回路2を経由して負荷4に接続するこ
とができ、保護回路2が例えば10.4〜8.8ボルト
間で変化し得る二次電池3の電池電圧を常時モニタして
る。
【0015】この充電器1は、図2に示すように、AC
電源が供給されている充電状態の場合に二値論理のH
(1)の充電信号を出力し、二次電池3を充電する。A
C電源が供給されていない非充電状態の場合には二値論
理のL(0)の充電信号を出力して二次電池3を充電し
ない。
【0016】保護回路2は、第1及び第2の比較器によ
って、二次電池3の電池電圧値と2つの低電圧値及び終
止電圧値とを各々比較して2ビットの比較データを出力
する比較回路10を備える。第1の比較器には、第1基
準電源から得られる例えば8.8ボルトの終止電圧値が
入力される。第2の比較器には、第2基準電源から得ら
れる例えば9ボルトの低電圧値が入力される。これら基
準電源には、所定のツェナ電圧を持つツェナダイオー
ド、或は電圧値が自由に設定できるTL431等の可変
シャント型のレギュレータが用いられる。
【0017】二次電池3は、通常ニッケルカドミウム電
池が用いられ、医療機器の負荷4に電力を供給する給電
状態が長く続いた時に、電池電圧値が図3に示すように
減少する。この電池電圧値が低電圧値より低くなった場
合には、比較回路10より比較データのロー(10)信
号が制御回路11に出力される。更に、電池電圧値が終
止電圧値より低くなった場合には、比較回路10より比
較データのカット(11)信号が出力される。或は、比
較回路10は、二次電池3の電池電圧値が低電圧値より
高い場合に00のノーマル信号を制御回路11に出力す
る。
【0018】この制御回路11は、ノーマル信号からロ
ー信号に変化した時点で、ロー信号に対応するコード
(少なくとも2ビット)をデータバス12に出力してメ
モリ13の所定のアドレスに書込む。同様に、ロー信号
からカット信号に変化した時点では、カット信号に対応
するコードをメモリ13の所定のアドレスに書込んでい
る。カット信号を書き込んだ後には、負荷4への給電が
強制的に遮断されて、機器が終止電圧状態に移行する。
この終止電圧状態は、その前の低電圧状態で二次電池の
充電が実施されるので、通常移行しない。従って、操作
者は、低電圧状態で負荷への給電を停止して、停止状態
に移行する。
【0019】このメモリ13には、不揮発性RAM(N
VRAM)或は電気的消去型ROM(EEPROM)が
用いられる。また、メモリバックアップ回路を付加し
て、通常の低消費電力型SRAMを使用する事が出来
る。従って、機器に電力を供給しない停止状態となった
場合でも、メモリ13には、停止状態となる直前のデー
タが保持されている。
【0020】その後、制御回路11は、機器を使用する
ために電源を投入した時に、メモリ13の内容を読込ん
で、二次電池3の充電度を判定する。この時、二次電池
3の電圧が回復し、比較回路10より比較データのノー
マル(00)信号が出力されたとしても、警報回路14
は、データバス12のデータから、低電圧状態を速やか
に検知して、「要充電」等の警報を発している。
【0021】即ち、二次電池3が充電される事無く再び
使用状態となった場合には、その低電圧状態のデータが
データバス12に送られて、警報回路14が二次電池3
の低電圧状態と判定して、警報が発せられる。操作者は
充電器1をAC電源に接続して二次電池3の充電を開始
する。
【0022】タイマ15は、データバス12のデータが
低電圧状態もしくは終止電圧状態を示している時に、充
電状態を示すHの充電信号を検出すると時間計測を開始
し、ある一定時間充電状態を継続した後、Hの時間信号
を制御回路11に出力する。また、充電量は充電電流と
充電時間より求められる。充電量=充電電流×充電時間
【0023】従って、あとは充電時間を計測するだけで
良い。或は、電池電圧を検出する事によっても充電量を
知る事が出来る。
【0024】制御回路11は、Hの時間信号によってデ
ータバス12に、ノーマル信号と対応した正常電圧状態
のコードを出力して、メモリ13の内容も正常電圧状態
のコードに書き換える。データバス12が正常電圧状態
になると、タイマ15がリセットされて、Lの時間信号
を制御回路11に出力する。
【0025】負荷検出器16は、負荷4に電力が供給さ
れる給電状態の場合にHの負荷信号を制御回路11に出
力する。非給電状態では負荷信号がLになる。
【0026】従って、この制御回路11は、機器を使用
する時にメモリ13の内容を読出している。二次電池3
を充電する時には、開始時点でタイマ15をセットし、
所定の時間充電した後に制御回路11がメモリ13の内
容を正常電圧状態に書き換えている。従って、メモリ1
3には、正常電圧状態、低電圧状態、終止電圧状態のど
れかが記憶されている。もし、給電中に比較データがカ
ット信号になった場合には、データバス12を終止電圧
状態のコードに設定すると共にメモリ13の内容も終止
電圧状態のコードに書き換えている。
【0027】警報回路14は、データバス12の内容に
より、その医療機器に一番適した動作を行う。例えば、
データバス12が低電圧状態であれば低電圧表示器を点
灯し、その状態を超音波、赤外線或は無線等で室内に設
けられセンサに送り、各センサを集中管理するナースセ
ンタに音或は光の警報を送ることができる。データバス
12が終止電圧状態になれば、その直前でもっと強力な
緊急警報をナースセンターに送出する。
【0028】図示しないが、医療機器の二次電池3に
は、保護回路2に常時一定の電圧例えば12V及び5V
を供給するスイッチングレギュレータと、負荷への給電
をオンオフできる別のスイッチングレギュレータとが接
続されている。また、二次電池は、充電状態が時間計測
の代りに電池電圧を利用してもよく、従来の過充電防止
回路を付加してもよい。
【0029】図4は、別の実施例の電池の保護回路を示
している。図4において、図1或は図2に示す部品と対
応するものには同一の符号が付してある。この保護回路
は、二次電池3と負荷4との間に接続されるSW(スイ
ッチング)レギュレータ20と、二次電池3に接続され
て、電池電圧値を例えば8ビットのデジタル値にA/D
変換して、CPUシステム21のデータバスに出力し得
るA/D変換器22と、CPUシステム21のデータバ
ス及びアドレスバスに接続されるNVRAM23とを備
えている。
【0030】スイッチングレギュレータ20は、負荷4
への給電をオンオフできる機能を持ち、10.4〜8.
8ボルト間で変化し得る二次電池の電圧から一定の例え
ば5VにDC/DC変換している。図示しない別のスイ
ッチングレギュレータは、例えば5ボルトをCPUシス
テム21と、A/D変換器22と、NVRAM23及び
関連の昇圧型書込回路(図示略)に供給している。従っ
て、これら部品は低消費電力型が用いられる。
【0031】CPUシステム21は、CMOS型ワンチ
ップマイクロプロセッサが用いられ、通常、警報プログ
ラム、図2に示すタイマ15、I/Oポート及び制御回
路11の機能を実施し得るプログラムが焼き付けられた
ROMを内蔵している。I/Oポートは、負荷検出器1
6の代りにスイッチングレギュレータ20をオンオフす
る信号を出力する。また、I/Oポートの別の端子から
は、警報時に、LEDを点灯する信号及び、所定のパル
ス列で超音波拡声器、赤外線表示器或は微弱な電界の無
線発振器を駆動する信号が各々出力される。
【0032】A/D変換器22は、5ボルトの単一電源
型を用いた場合に、二次電池3との間に分圧回路が介挿
される。この分圧回路が電池電圧を所定の比率で降圧さ
せる。従って、電池電圧は、A/D変換器22において
例えば8ビットのデジタル値に変換され、これをROM
内に予め記憶された低電圧値或は終止電圧値に対応する
デジタル値と比較することによって、比較回路10の機
能が代用される。
【0033】NVRAM23は、図2に示すメモリ13
に対応し、例えばEEPROM或はリード線付きのニッ
ケルカドミウム電池によってメモリバックアップされた
SRAMと置換してもよい。
【0034】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による電池の
保護回路は、使用開始時に、前回使用した時の二次電池
の状態が解るので、二次電池の自己回復電圧に惑わされ
る事なく適切な充電措置をとることができる。従って、
このような機器例えば輸液ポンプ等の医療機器は低電圧
状態による不安定状態例えば誤表示、誤警報或は誤動作
が致命的であるが、本発明によれば、二次電池の自己回
復による誤表示、誤表示及び誤動作が回避され、また二
次電池の劣化も防止できて、高信頼性の機器が得られる
利点を持っている。更に、誤表示、誤警報或は誤動作し
たようにみえた医療機器は、故障と見なされて使用者を
困惑させるだけでなく、サービスマンの検査等に多大な
時間を消費することとなる。これらの時間の無駄が本発
明による二次電池の保護回路によって回避される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の電池の保護回路を用いた機
器のブロック図である。
【図2】図1に示す保護回路の一実施例のブロック図で
ある。
【図3】ニッケルカドミウム電池の放電特性図である。
【図4】図1に示す本発明による別の実施例の保護回路
のブロック図である。
【符号の説明】
1 充電器 2 保護回路 3 二次電池 4 負荷 10 比較回路 11 制御回路 13 メモリ 21 CPUシステム 22 A/D変換器 23 NVRAM

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】停止状態となる直前の電池電圧と低電圧値
    もしくは終止電圧値の比較データを停止状態中でも記憶
    保持する記憶手段を備えた電池の保護回路。
  2. 【請求項2】上記電池の充電量を検出する手段を更に備
    えた請求項1に記載の保護回路。
  3. 【請求項3】使用終了直前で負荷状態の電池の電圧値を
    記憶する記憶手段と、 この記憶手段からの電圧値と、電源投入時の電池の電圧
    値とを比較して比較結果を出力する比較手段と、 この比較結果に基づいて前記電池の使用状態を判定する
    制御手段とを備えた電池の保護回路。
  4. 【請求項4】使用終了直前で負荷状態の電池の電圧値を
    基準電圧値と比較する比較手段と、 この比較結果を記憶する記憶手段と、 この記憶手段からの比較結果と、電源投入時に得られる
    比較結果とに基づいて前記電池の使用状態を判定する制
    御手段とを備えた電池の保護回路。
  5. 【請求項5】前記記憶手段はNVRAMである請求項4
    に記載の保護回路。
  6. 【請求項6】前記記憶手段はEEPROMである請求項
    4に記載の保護回路。
  7. 【請求項7】使用終了直前で負荷状態の電池の電圧値を
    デジタル値にA/D変換するA/D変換手段と、 このデジタル値を記憶する記憶手段と、 この記憶手段からのデジタル値と、電源投入時に得られ
    るデジタル値とを比較して比較結果を出力する比較手段
    と、 この比較結果に基づいて前記電池の使用状態を判定する
    制御手段とを備えた電池の保護回路。
  8. 【請求項8】前記記憶手段はNVRAMである請求項7
    に記載の保護回路。
  9. 【請求項9】前記記憶手段はEEPROMである請求項
    7に記載の保護回路。
  10. 【請求項10】前記記憶手段はメモリバックアップされ
    たRAMであることを特徴とする請求項7に記載の保護
    回路。
JP43A 1992-12-16 1992-12-16 電池の保護回路 Pending JPH06188031A (ja)

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