JPS62175678A - バツテリの充電状態検知装置 - 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〕 本発明は機械装置に用いられるバッテリの充電状態検知
装置に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

従来、充電可能な２次電源を電源としている機械装置、
例えばバッテリ駆動の無人搬送車や自走式ハンドリング
ロボットではバッテリの残留電気量が少なくなったこと
を検知して、その後充電が行われる。このバッテリの残
留電気量が少なくなったことを検知して充電を行う方式
として無人搬送車の走行距離とか自走式ハンドリングロ
ボソトの動作時間を測定して、これらが既定値に達した
ときに充電を行う方式（特開昭５７−１６８３０８）が
ある。この方式ではバッテリが一定電流で放電される場
合は良いが、無人搬送車が加減速を繰り返す場合とか作
業機をもつ機械装置では放電Ｎ　＆が一定でない為都合
が悪い。

ところでバッテリは放電電流が大きくなっていくと、バ
ッテリの８全は減少するという性質がある。たとえば１
０時間率８０ＡＨのバッテリを考えると、この電池は、
８Ａ一定放電した場合の容量は８０ＡＨであるが、２Ｏ
Ａ一定放電した場合のバッテリ容量はおよそ７０ＡＨ程
度である。この為前述した方式では放電電流によってバ
ッテリ容量か変動するという問題に対応するために放電
電流に「重み」を付けることで解決を試みている。

しかしながらこの場合変動するのはバッテリの容量であ
り放電電流に「重み」を付けても正確にパンテリの容量
を把握しているとはいえない。又この方式では動作開始
時にバッテリが完全充電の状態でない場合には「要充電
」の信号を適切に出せないという問題点もあった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものでその目的と
するところは非常に正確にバッテリの充電状態を検知し
て充電要求信号を出すことができるバッテリの充電状態
検知装置を提供することにある。併せて動作開始時にバ
ッテリが完全充電の状態でない場合にも適切に充電要求
信号を出せるバッテリの充電状態検知装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

前記目的を達成する為に本発明は、バッテリの放電電流
の時間積算値を計測する手段と、この時間積算値を放電
電流量によって変動させることにより充電要求信号を生
成する充電要求信号生成手段とを具備することを特徴と
する。

〔実施例〕

以下図面に基づいて本発明の１実施例を詳細に説明する
。

第１図はバッテリの放電電流又は充電電流の積算値を算
出する手段の回路図である。この電流積算値算出手段１
はバッテリ３、シャント抵抗５、充放電切換スイッチ（
以下スイッチ）７、差動アンプ９、電圧周波数変換器１
１、カウンタ１３を含む。尚符号１５は負荷を表わす。

スイッチ７はバッテリ３の充放電の切換えを行い、スイ
ッチ７か閉のときにはバッテリ１３が放電し負荷１５に
電流が流れ、スイッチ７が開のときに端子１７とアース
間に充電用電源（図示せず）を接続することによりバッ
テリ３の充電を行う。シャント抵抗５は放電時には放電
電流１１が流れ、充電時には充電電流１２が流れこれら
の電流によってその両端に電圧か発生する。差動アンプ
９は内部に絶対値回路を有しておリシャント抵抗５の両
端間の電圧を増幅し放電電流又は充電電流に比例した電
圧■２を出力する。電圧周波数変換器１１は電圧Ｖ２を
その電圧Ｖ２に比例する周波数ｆを有するパルス信号Ｐ
に変換する。カウンタ１３はこのパルス信号Ｐのパルス
数をカウントすることにより放電電流又は充電電流の時
間積算値を算出する。

次にこの電流積算値算出手段１の動作について説明する
。放電時にはスイッチ７を閉じるとバッテリ３から放電
電流１１がシャント抵抗７を経て負荷１５に流れる。こ
のときシャント抵抗５の両端には電圧が発生し差動アン
プ９によって増幅され、差動アンプ９から放電電流に比
例した電圧ｖ２が出力される。この電圧ｖ２は電圧周波
数変換器１１によってパルス信号Ｐに変換され、更にカ
ウンタ１３によってそのパルス信号Ｐのパルス数がカウ
ントされる。しかしてカウンタ１３によって放電電流１
１の時間積算値が計測される。充電時にも同様にしてカ
ウンタ１３によって充電電流１２の時間積算値が計測さ
れる。

尚本回路は充電完了信号を発生させる回路としても使用
できる。即ち放電時にカウンタ１３をアップカウンタと
して使用し、電流積算値を保持する。充電時にダウンカ
ウンタに切り換え、保持した積算値から減算していき、
カウント値がゼロになった時に充電完了信号を発生させ
ればよい。

第２図は前述した電流積算値算出手段によって算出され
た電流積算値を電流値で重みづけして充電要求信号を生
成する充電要求信号生成回路の回路図である。この回路
において端子２１には第１図の周波数ｆのパルス信号Ｐ
が入力され、このノくルス信号Ｐかｍ個のプリセットダ
ウンカウンタ２３−１〜２３−ｍに人力される。ブリセ
・ントダウンカウンタ２３−１〜２３−ｍには夫々所定
の値がプリセットされており、パルス信号Ｐをダウンカ
ウントし、カウント数がゼロになると各プリセットダウ
ンカウンタ２３−１〜２３−ｍに接続されているスイッ
チ２５−１〜２５−ｍを閉じる。

−刃端子２７には前述した電流に比例した電圧ｖ２が入
力され、この電圧ｖ２がコンパレータ２９−１〜２９−
ｍの一方の端子に入力される。

又端子３１には基準電圧ｖ３が入力され、この基準電圧
Ｖ３は抵抗３３−１〜３３−　（ｍ＋１）によって分圧
され、分圧された電圧がコンパレータ２９−１〜２９−
ｍの他方の端子に入力される。

コンパレータ２９−１〜２９−ｍは電圧■２と各分圧電
圧を比較し、分圧電圧の方が電圧ｖ２よりも大きくなる
と出力を行うものである。スイッチ２５−１〜２５−ｍ
の出力側の端子にはオアゲート３５が接続される。

次にこの充電要求信号生成回路の動作について述べる。

放電電流ｉ１　（又は充電電流１２）が第１図に示す回
路で積算算出されると、放＊　’ｙｇ流１１に比較した
周波数ｆを有するパルス信号Ｐが各プリセットダウンカ
ウンタ２３−１〜２３−ｍに入力され各プリセットダウ
ンカウンタ２３−１〜２３−ｍはこのパルス信号をダウ
ンカウトする。プリセットの値はブリセットダウンウカ
ンタ２３−１が一番小さく、添字が大きくなる程プリセ
・ソト数も大きくなるように設定されているので、まず
最初にプリセットダウンカウンタ２３−１がゼロとなり
、スイッチ２５−１が閉じられる。そして順次プリセッ
トダウンカウンタ２３−２．　・・・もセロとなり、ス
イッチ２５−２．・・・が順次閉じられる。

一方コンパレータ２９−１〜２９−ｍの一方の端子には
放電電流ｉ１　（又は充電電流）に比例した電圧ｖ２が
人力されているので、放電７１？　ＩＮ、　ｉ　１か小
さい場合は添字の大きい例えばコンパレータ２９−ｍの
みがオンとなるが、放電電流値１１が大きくなると順次
添字の小さいコンパレータ２９−（ｍ−１）、　・・・
もオンとなっていく。そしてコンパレータ２９−１とこ
れに対応するスイッチ２５−１とか共にオンとなるとオ
アゲート３５の出力がオンとなりこれが充電要求信号と
なる。即ち本回路ではプリセットダウンカウンタ２３−
１〜２３−ｍのプリセント数及び抵抗３３−１〜３３−
（ｍ＋１）の抵抗値とを夫々適宜選択することにより放
電電流の積算値を放電流の変動に応じて変動させて充電
要求信号を得ることができる。

この為非常に正確にバッテリの充電状態を検知すること
ができる。

第２図に示す充電要求信号生成回路ではバッテリ３か動
作開始時に完全充電状態になければならないので、バッ
テリか完全充電状態でないときから動作を開始すること
かあることを考慮し、補助的に第３図に示す充電要求信
号生成回路を用いるとよい。この充電要求信号生成回路
の端子４１には第１図に示す放電電流（又は充電電流）
に比例した電圧ｖ２が入力され、端子４３にはバッテリ
３の端子電圧Ｖ２が入力され、端子４５、及び端子４７
には夫々基ｑ電圧ｖ４．ｖ５が入力される。

電圧ｖ２はコンパレータ４９の一端に人力され、コンパ
レータ４９の他端には基準電圧■４が抵抗５１．５３に
よって分圧された電圧か入力される。

コンパレータ４９は電圧ｖ２の方が分圧電圧よりも大き
いときに出力が１°　となる。コンパレータ４９の出力
はインバータ５５を経てスイッチ５７に人力され、スイ
ッチ５７はインバータ５５の出力が０°のとき開いてお
り、°１′のとき閉じる。コンパレータ５９はスイッチ
５７か閉じているときにバッテリ３の端子電圧ｖ１と基
準電圧Ｖ５を抵抗６１．６３で分圧した電圧とを比較し
、端子電圧ｖ１の方が大きいときに出力か“１゛となる
。コンパレータ５９の出力はインバータ６５を介して端
子６１に出力され、充電要求信号となる。

次に本回路の動作について述べる。放電電流ｉｌが大き
いときには端子４１に入力される電圧Ｖ２も大きく、コ
ンパレータ４９の出力は“１′となりスイッチ５７は開
いている。放電電流１１か小さくなるとコンパレータ４
９の出力は０゜となリスイソチ５７は閉じ、コンパレー
タ５９にはバッテリ３の端子′電圧■１が入力され、こ
のバッテリ３の端子電圧■１が基準電圧■５を分圧した
電圧よりも小さいとコンパレータ５９の出力は０′　と
なり、インバータ６５を介して要充電信号が発せられる
。

第２図に示す充電要求信号生成回路は動作開始時にバッ
テリ３が完全充電状態であることが要求され放電電流か
ある程度大きい場合はバッテリの内部抵抗によって電圧
降下が生じてしまうので、本回路ではまず放電電流を常
時検出し基準電流以下になった時の端子電圧をチェック
し、基準電圧を下まわった時に充電要求信号を発生させ
るようにしたので、動作開始時にバッテリが完全充電状
態でなくてもよい。

第４図は充電電流の積算値の時間変動を検知して「充電
完了信号」を生成する回路のブロック図である。タイマ
７１は時間Ｔ毎に第１ゲーＩ・７３及び遅延回路７５に
信号を送る。端子７７には第１図に示す充電電流に比例
した周波数ｆを有するパルス信号Ｐが加えられる。カウ
ンタ７９はこのパルス信号Ｐをカウントする。第１ゲー
ト７３はタイマ７１から送られる信号により時間Ｔごと
に開き、第ルジスタ８１は第１ゲート７３が開いたとき
のカウンタ７９の内容を記憶する。遅延回路７５はタイ
マ７１から信号が送られると時間τ（τ＜Ｔ）経過した
のち第２ゲート８３及び減算器８５に信号を送る。第２
ゲート８３は遅延回路７５から信号があると開き、第２
レジスタ８７はこのときのカウンタ７９の内容を記憶す
る。減算器８５は第ルジスタ８１と第２レジスタ８７の
内容の差をとり、これが設定値以下であるときに充電完
了信号を発する。

次に本回路の動作について説明する。

周波数ｆを持つパルス信号Ｐは、カウンタ７９で積算さ
れる。タイマ７１によって、時間間隔Ｔごとに第１ゲー
ト７３が開かれカウンタ７９の内容か第ルジスタ８１へ
転送される。時間τ（τ＜Ｔ）が経過すると第２ゲート
８３が開くので、第ルジスタ８１の内容のτ経過後のカ
ウンタ７９の内容が第２レジスタ８７へ転送され、同時
に減算器８５が機動して、第２レジスタ８７と第２レジ
スタ８７の差をとる。この差が基準値よりも小さければ
、単位時間あたりの充電電流変化が十分中さいことを確
認できるので、充電完了信号を発生する。

前述したように充電完了信号は第１図に示す回路からも
得ることかできるが、第１図の回路では、　　動作開始
時にバッテリか完全充電状態であることが要求されるが
本回路ではそのような制約をうけることはない。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば非常に正確に
バッテリの充電状態を検知して充電要求信号を出すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電流積算値検出手段のブロック図、第２図は充
電要求信号生成回路のブロック図、第３図は補助的な充
電要求信号生成回路の回路図、第４図は充電完了信号生
成回路のブロック図である。 ３・・・バッテリ、５・・・シャント抵抗、９・・・差
動アンプ、１１・・・電圧周波数変換器、１３・・・カ
ウンタ、２３−１〜２３−ｍ・・・プリセットダウンカ
ウンタ、２９−１〜２９−ｍ・・・コンパレータ、３５
・・・オアゲート。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）バッテリの放電電流の時間積算値を計測する手段
   と、 この時間積算値を放電電流量によって変動させることに
   より充電要求信号を生成する充電要求信号生成手段と を具備することを特徴とするバッテリの充電状態検知装
   置。
2. （２）バッテリの放電電流と第１の基準値とを比較する
   手段と、バッテリの放電電流が第１の基準値より小さい
   ときにバッテリの端子電圧と第２の基準値とを比較し、
   バッテリの端子電圧の方が第２の基準値よりも小さいと
   きに、充電要求信号を生成する手段を設けることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載のバッテリの充電
   状態検知装置。
3. （３）バッテリの充電電流の積算値の一定時間あたりの
   増加数と基準値とを比較し、増加数の方が基準値よりも
   小さいときに充電完了信号を生成する手段を設けること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項
   記載のバッテリの充電状態検知装置。