JPH11344545A

JPH11344545A - バッテリーパックの電流測定方法及び装置

Info

Publication number: JPH11344545A
Application number: JP10154923A
Authority: JP
Inventors: Shunichiro Doi; 俊一郎土居
Original assignee: Fujifilm Celltec Co Ltd; Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp; Fujifilm Celltec Co Ltd
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】経時変化や環境温度による電流測定装置のド
リフトを補正する。【解決手段】測定用抵抗に流れる電流はオペアンプで
電圧に変換される。Ｖーｆ変換器は、オペアンブの出力
電圧に応じた周波数のパルスを発生する。カウンタは、
パルスを一定時間だけカウントする。カウント値をＣと
すると、電流演算式は、Ｉ＝（ＣーＤＯＳ）／ＤＧとな
る。ＤＯＳはドリフト補正時に求めたオフセット補正値
であり、ＤＧはゲイン補正値である。基板検査時に、０
ｍＡと３０００ｍＡの充電電流を実際に流したときのカ
ウント値と、０ｍＡに相当した電圧と３０００ｍＡに相
当した電圧のカウント値を調べる。３０秒毎にドリフト
補正を実行し、０ｍＡに相当した電圧と３０００ｍＡに
相当した電圧のカウント値を調べる。これらのカウント
値からＤＯＳ，ＤＧが求まる。３０秒毎に求めた新しい
ＤＯＳ，ＤＧで電流演算式を更新し、２２０ｍｓ毎に電
流を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリーパック
の電流測定方法及び装置に関し、更に詳しくは経時変化
や環境温度による測定値のドリフトを補正して、充放電
電流を正確に測定するための方法及び装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】携帯用電子機器の電源として、リチウム
イオン電池等の二次電池を内蔵したバッテリーパックが
広く用いられている。最近のバッテリーパックには、リ
チウムイオン電池の状態（電圧，電流，温度等）を監視
して充放電を制御する監視回路の他に、電池残容量演算
機能や通信機能を備え、電池残容量等の電池情報を電子
機器に送るようにしたものがある。電子機器では、バッ
テリーパックから送られてきた電池残容量を電池マーク
等によってディスプレイに表示するから、電池残容量が
少なくなってきたときに、電子機器の使用を止めたり、
あるいは事前にデータ保存をすることが可能となる。

【０００３】充放電電流の大きさを測定したり、あるい
は電池残容量を演算するために、バッテリーパックには
電流測定装置が設けられている。電流測定装置は、例え
ば特開平７−９９０６６号公報に記載されているよう
に、二次電池と直列に接続された測定用抵抗と、オペア
ンプとから構成されている。測定用抵抗に充放電電流が
流れると、この電流の大きさに比例した電圧降下が発生
する。

【０００４】オペアンプは、二次電池の充電時又は放電
時に、測定用抵抗に流れる電流を電圧に変換し、この電
圧をマイクロコンピュータに送る。マイクロコンピュー
タは、電圧と測定用抵抗の抵抗値とから電流値を算出す
る。

【０００５】充放電電流の測定を一定時間毎に行い、得
られた各測定電流に測定間隔を乗算することで、所定時
間当たりの放電容量が求められる。そして、メモリに記
憶されている電池残容量から、放電容量を引くことで、
現在の電池残容量が算出される。この新しい電池残容量
は、電子機器に送られるとともに、更新データとしてメ
モリ内に書き込まれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電流測定装置は、使用
によって経時変化したり、あるいは測定時の環境温度の
影響を受けて、測定値にドリフトが発生するため、正し
い電流値を測定することができないという問題が発生す
る。したがって、例えば電池残容量の誤測定により、バ
ッテリーパックからの電池情報では給電が可能になって
いるにもかかわらず、電子機器の給電が停止して、デー
タ消失等が発生することがある。

【０００７】本発明は、経時変化や環境温度によって発
生するドリフトを補正し、二次電池の電流を正しく測定
することができるようにしたバッテリーパックの電流測
定方法及び装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の電流測定方法では、二次電池に直列
に接続された測定用抵抗と、この測定用抵抗に流れる電
流を電圧に変換する電圧変換部と、この電圧に応じた周
波数のパルスを発生するＶーｆ変換器と、パルスを一定
時間カウントするカウンタと、このカウンタのカウント
値Ｃを用いて二次電池の電流値Ｉを算出する演算部とを
備えたバッテリーパックにおいて、演算部は次式から電
流値Ｉを算出する。

【０００９】Ｉ＝（ＣーＤＯＳ）／ＤＧここで、各記号は次の通りである。ＤＯＳ＝ＤＣ₀ーＩＶ₀×ＤＧＤＧ＝（ＤＣ_CーＤＣ₀）／（ＩＶ_CーＩＶ₀）ＩＶ₀＝（Ｃ₀ーＣＣ₀）／ＧＩＶ_C＝ＩＣ＋（Ｃ_CーＣＣ_C）／ＧＧ＝（ＣＣ_CーＣＣ₀）／ＩＣＣ₀：工場での検査時に、０ｍＡに相当する電圧を電圧
変換部に入力したときのカウント値Ｃ_C：工場での検査時に、所定電流ＩＣｍＡに相当する
電圧を電圧変換部に入力したときのカウント値ＣＣ₀：工場での検査時に、測定用抵抗に０ｍＡの充電
電流を流したときのカウント値ＣＣ_C：工場での検査時に、測定用抵抗にＩＣｍＡの充
電電流を流したときのカウント値ＤＣ₀：ドリフト補正時に、０ｍＡに相当する電圧を電
圧変換部に入力したときのカウント値ＤＣ_C：ドリフト補正時に、ＩＣｍＡに相当する電圧を
電圧変換部に入力したときのカウント値

【００１０】請求項２記載の電流測定方法では、ドリフ
ト補正が所定時間Ｔ１毎に行われ、また電流測定が所定
時間Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）毎に行われる。次のドリフト補
正が行われるまでは、各電流測定に際して前回のドリフ
ト補正で求めたオフセット補正値ＤＯＳ，ゲイン補正値
ＤＧを用いて電流値Ｉを算出する。

【００１１】請求項３記載の電流測定装置では、二次電
池に直列に接続された測定用抵抗と、この測定用抵抗の
電流を電圧に変換する電圧変換部と、電圧に応じた周波
数のパルスを発生するＶーｆ変換器と、パルスを一定時
間カウントするカウンタと、このカウンタのカウント値
Ｃを用いて二次電池の電流値Ｉを算出する演算部と、Ｏ
Ｎしたときに電圧変換部の２つの入力端子に測定用抵抗
の両端を接続する第１のスイッチと、ＯＮしたときに電
圧変換部の２つの入力端子を接地して、０ｍＡに相当す
る電圧を入力するための第２のスイッチと、第２のスイ
ッチとともにＯＮしたときに電圧変換部の一方の入力端
子に所定の電流（ＩＣｍＡ）に相当する電圧を入力する
第３のスイッチとが設けられている。

【００１２】請求項４記載の電流測定装置では、マイク
ロコンピュータは、カウンタと演算部とを備え、工場で
の検査時に第１のスイッチだけをＯＮさせて、検査器具
からの０ｍＡとＩＣｍＡの電流を測定用抵抗にそれぞれ
流してカウント値ＣＣ₀，ＣＣ_Cを測定する。また、第
２のスイッチだけをＯＮにしたときのカウント値Ｃ
₀と、第２及び第３のスイッチだけをＯＮしたときのカ
ウント値Ｃ_Cとを測定する。ドリフト補正時には、第２
のスイッチだけをＯＮしたときのカウント値ＤＣ₀と、
第２及び第３のスイッチをＯＮしたときのカウント値Ｄ
Ｃ_Cとを測定する。ドリフト補正後の電流測定時には、
第１のスイッチだけをＯＮにしてカウント値Ｃを測定
し、演算部により次式を演算して電流値Ｉを算出する。

【００１３】Ｉ＝（ＣーＤＯＳ）／ＤＧここで、各記号は次の通りである。ＤＯＳ＝ＤＣ₀ーＩＶ₀×ＤＧＤＧ＝（ＤＣ_CーＤＣ₀）／（ＩＶ_CーＩＶ₀）ＩＶ₀＝（Ｃ₀ーＣＣ₀）／ＧＩＶ_C＝ＩＣ＋（Ｃ_CーＣＣ_C）／ＧＧ＝（ＣＣ_CーＣＣ₀）／ＩＣ

【００１４】

【発明の実施の形態】図１において、バッテリーパック
１０には、プラス端子１１，マイナス端子１２，通信端
子１３とが設けられている。このバッテリーパック１０
内には、複数の二次電池、例えば３個のリチウムイオン
電池１４〜１６が収納されており、これらは直列に接続
されている。

【００１５】前記リチウムイオン電池１４のプラス極
と、プラス端子１１との間には、放電停止用ＦＥＴ１
８，充電停止用ＦＥＴ１９が直列に接続されている。こ
れらのＦＥＴ１８，１９は、Ｐチャンネルであり、ゲー
トに「Ｌ」の信号が入力されるとＯＮし、そして「Ｈ」
の信号が入力されるとＯＦＦする。また、リチウムイオ
ン電池１６のマイナス極と、マイナス端子１２との間に
は、抵抗値が小さい電流測定用の抵抗２０が接続されて
いる。なお、リチウムイオン電池１６のマイナス極は接
地されている。

【００１６】放電停止用ＦＥＴ１８は、バッテリーパッ
ク１０の放電を強制的に停止させて、電子機器やバッテ
リーパックが危険な状態に陥るのを防止したり、故障や
短寿命化を防止する。この放電が強制的に停止されるケ
ースとしては、３個のリチウムイオン電池１４〜１６の
いずれか１つが放電停止電圧（例えば２．２Ｖ）まで低
下したとき、又は放電中に過電流値（例えば８Ａ）を越
える電流（過電流）が流れたときである。

【００１７】同様に、充電停止用ＦＥＴ１９は、バッテ
リーパック１０の充電を強制的に停止させて、バッテリ
ーパック１０が危険な状態に陥るのを防止したり、故障
や短寿命化を防止する。この充電が強制的に停止される
ケースとしては、３個のリチウムイオン電池１４〜１６
のいずれか１つが充電停止電圧（例えば４．２Ｖ）に達
したとき、又は充電中に過電流が流れたときである。

【００１８】各リチウムイオン電池１４〜１６のプラス
極とマイナス電極は、電圧測定回路２３にそれぞれ接続
されている。この電圧測定回路２３は、２つの電圧の差
を求める少なくとも３個のオペアンプから構成され、３
個のリチウムイオン電池１４〜１６の電圧ＶＨ，ＶＭ，
ＶＬをそれぞれ測定する。

【００１９】マイクロコンピュータ２４は、放電中には
各電圧ＶＨ，ＶＭ，ＶＬが放電停止電圧まで低下したか
どうかを判定する。もし、リチウムイオン電池１４〜１
６のいずれか１つが放電停止電圧まで低下すると、マイ
クロコンピュータ２４は「Ｈ」の信号を放電停止用ＦＥ
Ｔ１８に与えて、これをＯＦＦにして放電を停止させ
る。

【００２０】また、マイクロコンピュータ２４は、充電
中には各電圧ＶＨ，ＶＭ，ＶＬが充電停止電圧まで昇圧
したかどうかを判定する。もし、リチウムイオン電池１
４〜１６のいずれか１つが、充電停止電圧まで低下する
と、マイクロコンピュータ２４は「Ｈ」の信号を充電停
止用ＦＥＴ１９に与え、これをＯＦＦにして充電を停止
させる。

【００２１】放電時又は充電時に、測定用抵抗２０に電
流が流れると電圧降下が発生し、この電圧降下の大きさ
は電流に比例する。この測定用抵抗２０の両端に過電流
検出回路２５が接続されている。この過電流検出回路２
５は、コンパレータから構成され、充電電流又は放電電
流が過電流値を越えたときに、過電流状態を表す「Ｌ」
の信号を発生する。マイクロコンピュータ２４は、
「Ｌ」の信号を受け取ると、放電中には放電停止用ＦＥ
Ｔ１８をＯＦＦにし、充電中には充電停止用ＦＥＴ１９
をＯＦＦにする。

【００２２】また、バッテリーパック１０の電流を測定
するために、測定用抵抗２０の両端がオペアンプ２７に
接続されている。このオペアンプ２７は、測定用抵抗２
０に流れる電流を電圧に変換する。この電圧は、Ｖーｆ
変換器２８に送られ、電圧に応じた周波数のパルスに変
換される。このパルスは，マイクロコンピュータ２４の
カウンタ２９に送られる。

【００２３】カウンタ２９は、一定時間毎にリセットさ
れることで、カウント動作を周期的に繰り返す。このカ
ウント動作は、バッテリーパック１０の放電又は充電に
関係なく行われ、Ｖーｆ変換器２８からのパルスをカウ
ントする。各カウント動作で求めたカウント値は、測定
用抵抗２０に流れる電流値に対応している。これらの測
定用抵抗２０，オペアンプ２７，Ｖーｆ変換器２８，マ
イクロコンピュータ２４によって、電流測定装置が構成
される。

【００２４】オペアンプ２７やＶーｆ変換器２８等は、
経時変化したり、環境温度によって出力が変動する。こ
の出力の変動はドリフトと呼ばれている。そこで、演算
部３０は、予めメモリ３１に書き込んでおいたバラメー
タを用いて、ドリフト補正して正しい電流値を算出す
る。

【００２５】ドリフト補正に用いられるバラメータは、
電流測定装置を用いて測定したデータから設定される。
この測定には、工場での基板検査時にする測定と、ドリ
フト補正時にする測定とがある。基板検査時の測定デー
タから求めたパラメータは、そのまま使われる。ドリフ
ト補正は一定時間例えば３０秒毎に行われ、前回の測定
で設定した古いパラメータは、新しいものと更新され
る。なお、カウンタ２９のリセットは２２０ｍＳ毎に行
われ、したがって２２０ｍＳ間隔で電流測定が行われる
ことになる。

【００２６】ドリフト補正の測定において、オペアンプ
２７と測定用抵抗２０との接続を切り離すために、スイ
ッチ３２，３３が設けられている。また、オペアンプ２
７に、接地電圧（０ｍＡ相当の電圧）を入力するため
に、一対のスイッチ３４，３５が設けられている。更
に、オペアンプ２７に、３０００ｍＡ相当の電圧を入力
するためのスイッチ３６が設けられている。これらのス
イッチ３２〜３６としては、マイクロコンピュータ２４
によってＯＮ・ＯＦＦが制御されるスイッチング素子、
例えばＦＥＴが用いられる。

【００２７】レギュレータ３７は、リチウムイオン電池
１４〜１６の直列電圧を、所定の電圧に変換して出力す
る。このレギュレータ３７は、電圧測定回路２３，マイ
クロコンピュータ２４，過電流検出回路２５等を給電す
る。また、レギュレータ３７は、充電電流が０ｍＡの場
合、スイッチ３２，３３がＯＦＦしている場合に、オペ
アンプ２７の＋入力端子側に給電する。

【００２８】オペアンプ２７の＋入力端子のオフセット
電圧を調整するために、抵抗３８〜４０が直列に接続さ
れている。また、抵抗３９と４０との接続点４１には、
抵抗４２が接続されている。この抵抗４２には、スイッ
チ３６を介して抵抗４３が並列に接続されている。これ
らの抵抗は、充電電流が０ｍＡのときに、カウンタ２９
の最大カウント値のほぼ半分となるように、その抵抗値
が決められている。

【００２９】図１では、検査器具４５が示されている
が、この検査器具４５にもプラス端子４６，マイナス端
子４７，通信端子４８が設けられている。バッテリーパ
ック１０の各端子１１〜１３と、検査器具４５の各端子
４６〜４８とは、バッテリーパック１０が検査機器４５
に正常に装填されたときに、対応するもの同志が接続さ
れるように配置されている。検査器具４５には、充電電
流の大きさを設定したり、検査モードの種類を指定した
りするためのスイッチ４９が設けられている。

【００３０】次に、バッテリーパック１０の作用につい
て説明する。電池工場では、電池製造後に、各リチウム
イオン電池を満充電のほぼ半分程度に充電する。充電済
みの各リチウムイオン電池は、電池検査を受けてから、
バッテリーパック組立てラインに送られる。この組立て
ラインでは、まず、リチウムイオン電池１４〜１６の電
極に、金属板の接続端子がスポット溶接される。

【００３１】リチウムイオン電池１４〜１５の取付け後
に、接続端子をプリント基板に半田付けする。このプリ
ント基板には、図１に示す電流測定装置や保護回路等が
予め実装されており、また各部が正常に動作するかの検
査工程を経ている。リチウムイオン電池１４〜１６を保
持したプリント基板は、ほぼ四角形をしたプラスチック
製のケース（図示せず）に収納され、バッテリーパック
１０が完成する。このケースは、バッテリーパック１０
の装填ミスをなくすために、左右・上下が非対称な形状
をしている。

【００３２】個々の電流測定装置は、オペアンプ２７の
入出力特性のバラツキ，各抵抗の抵抗値のバラツキ等に
よって、所期の測定特性から僅かであるがずれている。
この測定特性のずれはドリフトに呼ばれており、このド
リフトによって測定誤差が発生する。このずれは、バッ
テリーパック毎に異なっているため、検査器具を用いた
基板検査を行って、個々の電流測定装置の測定特性を調
べる。そして、測定特性に応じて電流演算式のパラメー
タを修正することで、ドリフト補正をする。

【００３３】検査器具４５にバッテリーパック１０を装
填してから、検査器具４５のスイッチ４９を操作して、
バッテリーパック１０に供給する充電電流を０ｍＡにセ
ットする。この場合に、検査器具４５は、充電停止と同
じ状態となるから、バッテリーパック１０には充電電流
が流れない。

【００３４】他方、検査器具４５は、通信端子４８を介
して、ＣＣ₀の測定モードであることを、バッテリーパ
ック１０のマイクロコンピュータ２４に通信する。この
カウント値ＣＣ₀は、充電電流が０ｍＡのときのカウン
タ２９のカウント値である。マイクロコンピュータ２４
は、ＣＣ₀の測定モードでは、スイッチ３２，３３だけ
をＯＮにし、スイッチ３４〜３６をＯＦＦにする。ま
た、放電停止用ＦＥＴ１８，充電停止用ＦＥＴ１９とを
ＯＮさせる。

【００３５】レギュレータ３７は、一定の電圧を出力し
ているため、抵抗４２を通った電流は、接続点４１で抵
抗４０に流れる電流と、抵抗３９に流れる電流とに分流
される。抵抗３９を流れた電流は、抵抗３８，測定用抵
抗２０を通り、リチウムイオン電池１６のマイナス極に
流れる。オペアンプ２７は、抵抗３８と３９との接続点
４４の電圧を増幅してから、Ｖーｆ変換器２８に送る。
このＶーｆ変換器２８は、オペアンプ２７の出力電圧に
応じた周波数のパルスを発生する。マイクロコンピュー
タ２４のカウンタ２９は、これらのパルスをカウントす
る。

【００３６】マイクロコンピュータ２４は、カウンタ２
９のリセット後に、一定時間だけカウンタ２９のカウン
ト動作を行わせて、カウント値ＣＣ₀を得る。実際に
は、精度良い測定をするために、１回だけのカウントで
はなく、複数回のカウントを行い、その平均値を用い
る。例えば、マイクロコンピュータ２４は、２２０ｍＳ
毎にカウンタ２９をリセットし、そして各リセットの直
前のカウント値を取り込む。例えば５個のカウント値を
用い、その最大値と最小値となるものを除いた残りのカ
ウント値の平均値を用いる。

【００３７】次に、検査器具４５のスイッチ４９を操作
して、バッテリーパック１０に供給する充電電流を３０
００ｍＡにセットする。この検査器具４５は、通信端子
４８を介して、カウント値ＣＣ_Cの測定モードであるこ
とを、バッテリーパック１０のマイクロコンピュータ２
４に通信する。このカウント値ＣＣ_Cは、バッテリーパ
ック１０に３０００ｍＡの充電電流を流したときのカウ
ンタ２９のカウント値である。マイクロコンピュータ２
４は、ＣＣ_Cの測定モードでは、スイッチ３２，３３だ
けをＯＮにし、スイッチ３４〜３６をＯＦＦにする。ま
た、放電停止用ＦＥＴ１８，充電停止用ＦＥＴ１９とを
ＯＮさせる。

【００３８】検査器具４５は、３０００ｍＡの充電電流
をバッテリーパック１０に供給する。この充電電流は、
プラス端子１１，充電停止用ＦＥＴ１９，放電停止用Ｆ
ＥＴ１８を介してリチウムイオン電池１４〜１６に流
れ、これらのリチウムイオン電池１４〜１６を充電す
る。この充電時に、３０００ｍＡの電流が測定用抵抗２
０に流れる。この電流の一部は、抵抗３８，３９，４０
を流れる。接続点４４の電圧は、オペアンプ２７で増幅
されてから、Ｖーｆ変換器２８でパルスに変換される。
マイクロコンピュータ２４は、Ｖーｆ変換器２８のパル
スを一定時間だけカウントしてカウント値ＣＣ_Cを得
る。

【００３９】次に、検査器具４５のスイッチ４９を操作
して、カウント値Ｃ₀の測定モードであることを、マイ
クロコンピュータ２４に通信する。カウント値Ｃ₀は、
０ｍＡに相当する電圧をオペアンプ２７に入力したとき
のカウント値であり、測定用抵抗２０に０ｍＡの充電電
流を流した場合とほぼ同じ状態にしたときのカウント値
である。なお、これらの測定のときには、検査器具４５
は充電をしないから、マイクロコンピュータ２４に測定
モードを直接に指示すれば、バッテリーパック１０を検
査器具４５から外して測定することができる。

【００４０】カウント値Ｃ₀の測定モードでは、マイク
ロコンピュータ２４は、スイッチ３４，３５をＯＮに
し、スイッチ３２，３３，３６をＯＦＦにする。このと
きには、レギュレータ３７からの電流が抵抗４２を通っ
てから、接続点４１で抵抗４０を通る電流と、抵抗３
９，３８，スイッチ３５を通る電流に分流される。この
ときに、接続点４４には、測定用抵抗２０に０ｍＡの充
電電流を流したときに相当した電圧が発生し、この電圧
に応じた周波数のパルスが発生する。このパルスをカウ
ントすることでカウント値Ｃ₀が得られる。

【００４１】カウント値Ｃ₀の測定後に，検査器具４５
のスイッチ４９を操作して、カウント値Ｃ_Cの測定モー
ドにセットする。このカウント値Ｃ_Cは、３０００ｍＡ
に相当する電圧をオペアンプ２７に入力したときのカウ
ント値である。マイクロコンピュータ２４は、スイッチ
３４，３５，３６をＯＮにし、スイッチ３２，３３をＯ
ＦＦにする。スイッチ３６のＯＮにより、抵抗４３が抵
抗４２に並列に接続されるから、カウント値Ｃ₀の測定
モードに比べて、接続点４４の電圧が高くなり、３００
０ｍＡに相当する電圧が発生する。この電圧に応じた周
波数のパルスを一定時間カウントすることでカウント値
Ｃ_Cが得られる。

【００４２】以上の測定によって、カウント値ＣＣ₀，
ＣＣ_C，Ｃ₀，Ｃ_Cが得られる。図２は、縦軸をカウン
ト値とし、横軸を電流値としたグラフである。符号５５
は、カウント値ＣＣ₀，ＣＣ_Cを通る直線であり、基板
検査時における電流測定装置の測定特性を示す。

【００４３】各カウント値の測定後に、マイクロコンピ
ュータ２４の演算部３０は、パラメータＧ，ＩＶ₀，Ｉ
Ｖ_Cを算出する。パラメータＧは、基板検査時の電流変
換係数（カウント値／ｍＡ）である。これは、いわゆる
ゲイン補正値に相当しており、次式（１）から求められ
る。Ｇ＝（ＣＣ_CーＣＣ₀）／３０００・・・（１）パラメータＩＶ₀は、０ｍＡに対する基板検査時の電流
換算値（ｍＡ）である。これは、０ｍＡに相当した電圧
を電流値に変換すると何ｍＡになるかを表すものであ
り、次式（２）から求められる。ＩＶ₀＝（Ｃ₀ーＣＣ₀）／Ｇ・・・（２）パラメータＩＶ_Cは、３０００ｍＡに対する基板検査時
の電流換算値（ｍＡ）である。これは、３０００ｍＡに
相当した電圧を電流値に変換すると何ｍＡになるかを表
すものであり、次式（３）から求められる。ＩＶ_C＝３０００＋（Ｃ_CーＣＣ_C）／Ｇ・・・（３）

【００４４】前記パラメータＩＶ₀は、直線５５上にお
いて、カウント値Ｃ₀に相当する電流値である。また、
パラメータＩＶ_Cは、直線５５上においてカウント値Ｃ
_Cに相当する電流値である。これらのパラメータは、図
２に示してある。なお、ΔＩＶ₀は、０ｍＡとＩＶ₀ｍ
Ａとの差であり、またΔＩＶ_Cは３０００ｍＡとＩＶ _C
ｍＡとの差である。これらのパラメータＧ，ＩＶ₀，Ｉ
Ｖ_Cと、カウント値ＣＣ₀とはメモリ３１に書き込まれ
る。

【００４５】バッテリーパック１０は、前述した基板検
査後に検査器具４５から外されて、電子機器の製造工場
や電池販売店に向けて出荷される。また、バッテリーパ
ック１０は、基板検査後から電流測定を開始する。この
電流測定では、マイクロコンピュータ２４は、スイッチ
３２，３３をＯＮにし、スイッチ３４〜３６をＯＦＦに
する。マイクロコンピュータ２４は、カウンタ２９を一
定時間例えば２２０ｍＳ毎にリセットし、各リセット時
のカウント値Ｃから電流値を算出する。

【００４６】２２０ｍＳ間隔の電流測定において、カウ
ント値Ｃから電流値Ｉ（ｍＡ）を求めるには、単位ｍＡ
当たりのカウント数を表す電流変換係数Ｇで、測定した
カウント値Ｃを割ればよい。しかし、図２に示すよう
に、０ｍＡのときのカウント値がＣＣ₀であるから、測
定したカウント値ＣからＣＣ₀を引いたものを電流変換
係数Ｇで割ることが必要である。このカウント値ＣＣ₀
は、基板検査時のオフセット補正値に相当する。なお、
電流変換係数Ｇは、基板検査時のゲイン補正値に相当す
る。

【００４７】そこで、各電流測定では、演算部３０は、
メモリ３１から読み出したパラメータＧ及びＣＣ₀と、
測定したカウント値Ｃとを用い、次の電流演算式（４）
から電流値Ｉ（ｍＡ）を算出する。Ｉ＝（ＣーＣＣ₀）／Ｇ・・・（４）

【００４８】図３は、電流測定装置における測定特性の
ドリフトを表すものであり、直線５５は図２に示す基板
検査時の測定特性を示し、直線５６は現在の測定特性を
示す。このドリフトは、電流測定装置の経時変化や環境
温度等によって発生する。したがって、現在の測定特性
は基板検査時の測定特性から変動しているから、基板検
査時に作成した電流演算式（４）をそのまま用いると、
測定誤差が発生する。

【００４９】測定特性のドリフトを是正して電流値Ｉを
正しく測定するには、基板検査時の測定特性から求めた
電流演算式（４）を、現在の測定特性に基づいて書き換
えることが必要である。そこで、マイクロコンピュータ
２４は、一定時間例えば３０秒毎に割り込み処理を実行
してドリフト補正をする。

【００５０】このドリフト補正は、バッテリーパック１
０が単体のまま保管されている場合，充電器に装填され
て充電状態にある場合，あるいは電子機器に装填されて
放電状態にある場合等に行われる。したがって、基板検
査時のように、所定の充電電流を流すことができないた
め、基板検査時に求めたパラメータＩＶ₀，ＩＶ_Cと、
ドリフト補正時に測定したカウント値ＤＣ₀，ＤＣ_Cと
を用いて、測定特性の変動による測定誤差を吸収するよ
うに、電流演算式（４）を書き換える。

【００５１】カウント値ＤＣ₀は、０ｍＡに相当する電
圧をオペアンプ２７に入力したときのカウント値であ
り、この測定に際してマイクロコンピュータ２４は、ス
イッチ３４，３５だけをＯＮにし、スイッチ３２，３
３，３６をＯＦＦにする。この状態で、Ｖーｆ変換器２
８からのパルスをカウンタ２９で測定してカウント値Ｄ
Ｃ ₀を求める。

【００５２】次に、マイクロコンピュータ２４は、スイ
ッチ３４〜３６をＯＮにし、スイッチ３２，３３をＯＦ
Ｆにする。この状態で、Ｖーｆ変換器２８からのパルス
をカウンタ２９で測定してカウント値ＤＣ_Cを求める。
このカウント値ＤＣ_Cは、３０００ｍＡに相当する電圧
をオペアンプ２７に入力したときのカウント値である。
なお、実際には、カウント値ＤＣ₀，ＤＣ_Cとしては、
連続して複数回の測定をし、その平均値が用いられる。

【００５３】カウント値ＤＣ₀，ＤＣ_Cの測定後に，演
算部３０は、ドリフト補正時の電流変換係数（ゲイン補
正値）ＤＧを次式（５）から算出し、またドリフト補正
時のオフセット補正値ＤＯＳを次式（６）から算出し、
これらをメモリ３１に書き込む。ＤＧ＝（ＤＣ_CーＤＣ₀）／（ＩＶ_CーＩＶ₀）・・・（５）ＤＯＳ＝ＤＣ₀ーＩＶ₀×ＤＧ・・・（６）

【００５４】電流演算式（４）において、基板検査時の
オフセット補正値ＣＣ₀を、ドリフト補正時のオフセッ
ト補正値ＤＯＳに置き換え、基板検査時の電流変換係数
Ｇをドリフト補正時の電流変換係数ＤＧに置き換えれ
ば、現在の測定特性を考慮した電流演算式（７）が得ら
れる。Ｉ＝（ＣーＤＯＳ）／ＤＧ・・・（７）

【００５５】以上のように、基板検査後は、電流演算式
（４）を用いて、２２０ｍＳ毎に電流を測定する。各測
定で得られた電流値Ｉに、測定間隔（２２０ｍＳ＝０．
００３６６６Ｈ）を乗算することで電気容量（ｍＡＨ）
が求まる。電流値Ｉの符号は、プラスのときには充電で
あり、マイナスのときには放電となる。メモリ３１から
読み出した電池残容量（ｍＡＨ）に、今回の測定で求め
た電気容量（ｍＡＨ）を加算することで、現在の電池残
容量が求まる。この新しい電池残容量で、メモリ３１内
にある電池残容量がデータ更新される。これを繰り返す
ことで、電池残容量のデータが２２０ｍＳ毎に更新され
てゆく。

【００５６】基板検査後から３０秒が経過すると、マイ
クロコンピュータ２４は、割り込み処理によって前述し
たドリフト補正を実行し、パラメータを書き換えた電流
演算式（７）を算出する。この第１回目のドリフト補正
後は、２２０ｍＳ毎にカウント値Ｃを測定し、これを演
算式（７）に代入して電流値Ｉを求め、更に電池残容量
を算出する。第１回目のドリフト補正から３０秒が経過
すると、第２回目のドリフト補正を実行し、新しいパラ
メータで演算式（７）を書き換える。こうして、一定時
間毎にドリフト補正を実行し、経時変化や環境温度に起
因する測定誤差のない電流測定をする。

【００５７】次に、保護回路の作用について簡単に説明
する。バッテリーパック１０は、ノートパソコン，カム
コーダ等の携帯型電子機器に装填され、その電源装置と
して用いられる。各リチウムイオン電池１４〜１６の電
圧ＶＨ，ＶＭ，ＶＬが充放電可能電圧範囲内にあるとき
には、マイクロコンピュータ２４は２つのＦＥＴ１８，
１９をＯＮにする。各リチウムイオン電池１４〜１６か
らの放電電流は、矢線で示すように、ＦＥＴ１８，１９
を通り、プラス端子１１を介して電子機器に流れる。

【００５８】電子機器の給電中に、バッテリーパック１
０は、通信端子１３を介して電子機器との間で、各種の
通信を行う。例えば、電子機器から電池情報の提供が要
求されると、算出した電池残容量，電池電圧（ＶＨ＋Ｖ
Ｍ＋ＶＬ），放電電流値等を電子機器に送る。

【００５９】電圧測定回路２３は、各リチウムイオン電
池１４〜１６の電圧ＶＨ，ＶＭ，ＶＬを測定してマイク
ロコンピュータ２４に送る。各リチウムイオン電池１４
〜１６のいずれか１つが放電停止電圧まで低下すると、
マイクロコンピュータ２４は、「Ｈ」の信号を放電停止
用ＦＥＴ１８のゲートに送る。この放電停止用ＦＥＴ１
８は、ＯＮからＯＦＦに反転して、電子機器への給電を
停止する。

【００６０】また、過電流検出回路２５は、測定用抵抗
２０の両端の電圧から放電電流を測定し、この放電電流
が過電流値（例えば８Ａ）になると，過電流状態を表す
信号をマイクロコンピュータ２４に送る。マイクロコン
ピュータ２４は、放電停止用ＦＥＴ１８をＯＦＦにし
て、電子機器への給電を停止する。

【００６１】バッテリーパック１０の電池残容量が少な
くなると、充電器によってバッテリーパック１０が充電
される。各リチウムイオン電池１４〜１６の電圧ＶＨ，
ＶＭ，ＶＬが充放電可能電圧範囲内にあるときは、マイ
クロコンピュータ２４は、２つのＦＥＴ１８，１９をＯ
Ｎにするから、充電器からの充電電流がプラス端子１
１，ＦＥＴ１９，ＦＥＴ１８を通って各リチウムイオン
電池１４〜１６に流れる。

【００６２】リチウムイオン電池１４〜１６のいずれか
１つが放電停止電圧以下になっている場合は、マイクロ
コンピュータ２４は放電停止用ＦＥＴ１８をＯＦＦにし
ている。この放電停止用ＦＥＴ１８には、ドレインとソ
ース間に寄生ダイオードが存在するから、これを通って
比較的に小さな充電電流が流れる。そして、各リチウム
イオン電池１４〜１６が充電され、全てが充放電可能電
圧範囲内になると、放電停止用ＦＥＴ１８がＯＮするか
ら、比較的に大きな充電電流が流れ、充電が迅速に進行
する。

【００６３】バッテリーパック１０の充電が進行して、
リチウムイオン電池１４〜１６のいずれか１つが充電停
止電圧になると、マイクロコンピュータ２４は充電停止
用ＦＥＴ１９をＯＦＦにして充電を停止させる。また、
バッテリーパック１０の充電中に、過電流検出回路２５
が過電流状態を検出すると、マイクロコンピュータ２４
は充電停止用ＦＥＴ１９をＯＦＦにする。

【００６４】前述した例では、ドリフト補正が３０秒毎
に行われ、電流測定が２２０ｍＳ間隔で行われるが、こ
れらの期間は適当に変更することができる。また、ドリ
フト補正のために３０００ｍＡの電流を測定している
が、例えば２０００ｍＡであっても、４０００ｍＡ等で
あってもよい。専用のカウンタを設け、このカウント値
をマイクロコンピュータ２４に入力してもよい。

【００６５】

【発明の効果】本発明は、経時変化や環境温度に起因す
る電流測定装置のドリフトを補正するから、二次電池の
電流を正しく測定することができる。また、ドリフト補
正を一定時間毎に行うから、現在の電流測定装置の測定
特性を考慮した最適なドリフト補正を行うことができ
る。更に、高価な電気部品を使用して回路的にドリフト
補正を行うものに比べて、装置のコストを安くすること
ができる。ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバッテリーパックの一例を示す回路図
である。

【図２】基板検査時の電流測定装置の測定特性を示すグ
ラフである。

【図３】ドリフト補正時の電流測定装置の測定特性を示
すグラフである。

【符号の説明】

１０バッテリーパック１４〜１６リチウムイオン電池１８放電停止用ＦＥＴ１９充電停止用ＦＥＴ２０測定用抵抗２７オペアンプ２８Ｖーｆ変換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池に直列に接続された測定用抵抗
と、この測定用抵抗に流れる電流を電圧に変換する電圧
変換部と、この電圧に応じた周波数のパルスを発生する
Ｖーｆ変換器と、パルスを一定時間カウントするカウン
タと、このカウンタのカウント値Ｃを用いて二次電池の
電流値Ｉを算出する演算部とを備えたバッテリーパック
において、前記演算部は次式から電流値Ｉを算出することを特徴と
する電流測定方法。Ｉ＝（ＣーＤＯＳ）／ＤＧここで、各記号は次の通りである。ＤＯＳ＝ＤＣ₀ーＩＶ₀×ＤＧＤＧ＝（ＤＣ_CーＤＣ₀）／（ＩＶ_CーＩＶ₀）ＩＶ₀＝（Ｃ₀ーＣＣ₀）／ＧＩＶ_C＝ＩＣ＋（Ｃ_CーＣＣ_C）／ＧＧ＝（ＣＣ_CーＣＣ₀）／ＩＣＣ₀：工場での検査時に、０ｍＡに相当する電圧を電圧
変換部に入力したときのカウント値Ｃ_C：工場での検査時に、所定電流ＩＣｍＡに相当する
電圧を電圧変換部に入力したときのカウント値ＣＣ₀：工場での検査時に、測定用抵抗に０ｍＡの充電
電流を流したときのカウント値ＣＣ_C：工場での検査時に、測定用抵抗にＩＣｍＡの充
電電流を流したときのカウント値ＤＣ₀：ドリフト補正時に、０ｍＡに相当する電圧を電
圧変換部に入力したときのカウント値ＤＣ_C：ドリフト補正時に、ＩＣｍＡに相当する電圧を
電圧変換部に入力したときのカウント値
【請求項２】前記ドリフト補正は所定時間Ｔ１毎に行
われ、また電流測定は所定時間Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）毎に
行われ、次のドリフト補正が行われるまでは、各電流測
定に際して前回のドリフト補正で求めたＤＯＳ，ＤＧを
用いて、電流値Ｉを算出することを特徴とする請求項１
記載の電流測定方法。
【請求項３】充放電可能な少なくとも１個の二次電池
を有するバッテリーパックにおいて、前記二次電池に直列に接続された測定用抵抗と、前記測定用抵抗に流れる電流を電圧に変換する電圧変換
部と、前記電圧に応じた周波数のパルスを発生するＶーｆ変換
器と、前記パルスを一定時間カウントするカウンタと、前記カウンタのカウント値Ｃを用いて、二次電池の電流
値Ｉを算出する演算部と、ＯＮしたときに電圧変換部の２つの入力端子を測定用抵
抗の両端に接続する第１のスイッチと、ＯＮしたときに電圧変換部の２つの入力端子を接地し
て、０ｍＡに相当する電圧を入力するための第２のスイ
ッチと、第２のスイッチとともにＯＮしたときに、電圧変換部の
一方の入力端子に所定電流（ＩＣｍＡ）に相当する電圧
を入力する第３のスイッチとを設けたことを特徴とする
電流測定装置。
【請求項４】前記カウンタと演算部とを有し、第１な
いし第３のスイッチをＯＮ・ＯＦＦさせるためのマイク
ロコンピュータを備え、工場での検査時に、第１のスイッチだけをＯＮさせた状
態で、検査器具からの０ｍＡとＩＣｍＡの電流を測定用
抵抗にそれぞれ流してカウント値ＣＣ₀，ＣＣ _Cを測定
し、また第２のスイッチだけをＯＮにしたときのカウン
ト値Ｃ₀と、第２及び第３のスイッチだけをＯＮしたと
きのカウント値Ｃ_Cとを測定し、ドリフト補正時に、第２のスイッチだけをＯＮしたとき
のカウント値ＤＣ₀と、第２及び第３のスイッチだけを
ＯＮしたときのカウント値ＤＣ_Cとをそれぞれ測定し、電流測定時に、第１のスイッチだけをＯＮにしてカウン
ト値Ｃを測定し、前記演算部は、カウント値Ｃを含む次式を演算して電流
値Ｉを算出することを特徴とする請求項３記載の電流測
定装置。Ｉ＝（ＣーＤＯＳ）／ＤＧここで、各記号は次の通りである。ＤＯＳ＝ＤＣ₀ーＩＶ₀×ＤＧＤＧ＝（ＤＣ_CーＤＣ₀）／（ＩＶ_CーＩＶ₀）ＩＶ₀＝（Ｃ₀ーＣＣ₀）／ＧＩＶ_C＝ＩＣ＋（Ｃ_CーＣＣ_C）／ＧＧ＝（ＣＣ_CーＣＣ₀）／ＩＣ