TWI229742B - Current detector and residue detecting system - Google Patents

Description

1229742 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種根據電流偵測用電阻元件的端子 間電壓計算流過電源線的放電電流，從算出的電流値計算 電池的電池殘量的殘量偵測系統和其中使用的電流偵測裝 置。 【先前技術】 作爲對於攜帶電話或數位相機等攜帶型機器的電源， 常常使用電池。因爲這樣的電池是蓄電池，所以1次使用 中允許使用的電池容量有限制，在殘量到底前，必須充電。 因此，用戶有必要始終確認電池的電池殘量，因而在搭載 在機器上的顯示裝置中顯示電池的殘量。作爲用於進行這 樣的顯示的電池殘量的偵測，周知的現有技術中有一種偵 測流過連接在電池上的電源線的放電電流的電流量，並從 該偵測電流量計算電池的殘量的方法（例如，日本專利特 開平4-323580號公報）。 圖3是表示以往的電池殘量偵測系統的槪略結構一例 的框圖。機器主體1例如是攜帶電話或數位相機等，在其 內部具有擔負攜帶電話或數位相機的本來功能的主體負載 27、統一控制機器主體1全體的動作的控制微型計算機 22、顯示攜帶電話的接收等待畫面或用相機拍攝的圖像的 顯示裝置23等。 電池組2對於機器主體1可拆卸，在其內部具有電池 11、電流偵測用電阻元件24、電流偵測電路21、以及殘 量運算微型計算機12。電流偵測用電阻元件24是插入電 12775pif.doc/008 5 1229742 源線28中的微小電阻，通過電流偵測電路21取出微小電 阻的端子間電壓。電流偵測電路21具有放大器25、A/D 轉換器（analog-to-digital converter)26。放大器 25 連接在 電流偵測用電阻元件24上，把從電流偵測用電阻元件24 取出的電壓Vi放大，並輸出放大電壓Vi’。A/D轉換器26 把從放大器25輸出的放大電壓Vi規格化，變換爲數位資 料，作爲電壓資料D(Vi)輸出。殘量運算微型計算機12取 得從電流偵測電路21輸出的電壓資料D(Vi)，並根據電壓 資料D(Vi)計算流向電源線28的放電電流I。然後從放電 電流的電流量I計算電池11的電池殘量。 根據以上構成，可計算出電池11的電池殘量。然後， 把算出的電池殘量通過通信線向控制微型計算機22傳輸， 在顯示裝置23上顯示電池11的殘量。 在上述的電池殘量偵測系統中，有時在電流偵測電路 21的放大器25會産生增益誤差，它招致放電電流的偵測 誤差，發生無法正確偵測電池殘量的問題。此外，當對於 A/D轉換器26的參考電壓Vr變動時，會因此在電壓資料 D(Vi)中産生誤差，由此，在電池殘量中也會發生偵測誤 差，而得出不正確的結果。 作爲用於避免它的方法，可採用增益誤差小的放大 器，或使用沒有輸出電壓變動的電壓源來作爲對於A/D轉 換器26的參考電壓的供給源。可是，該方法有必要對放 大器及電壓源使用高精度的，所以引起成本上升的問題。 【發明內容】 12775pif.doc/008 6 1229742 因此，本發明的目的在於：提供不受放大器的增益誤 差或A/D轉換器的輸出誤差的影響，能正確計算流過電源 線的電流値的殘量偵測系統和電流偵測裝置。 本發明是爲了解決上述課題中的至少一個而形成的， =特徵在於：在將表示流過與所述電池連接的電源線的放 電電流量的資料、供給到計算電池的殘量的殘量偵測裝置 的電流偵測裝置中，包括：産生基準電壓的基準電壓發生 電路；和生成與插入所述電源線中的電流偵測用電阻元件 的W子間電壓對應的第一資料、並且生成與所述基準電壓 對應的桌一資料的A/D轉換電路。 此外，在具有：供給表示流過電池上連接的電源線中 _夂電電流量_料的電流麵赌、和㈣所述電流偵 測隨嶋tBgf算卿電池關觸雜讎裝置的殘量 偵測系統中，所述電流偵測裝置包含：産生基準電壓的基 準電壓發生電路；邮與默所述麵線巾的電流偵測用 電阻兀件的軒間電職細第，並且生成與所述 =十电1£對應的第—資料的A/D轉換電路；所述殘量偵測 簡計算所述放電電流量，並通 過累5十^獅電流量，i+_述電池的殘量。 曰爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 說明如下。 【實施方式】 圖1是表不本發明實施例的結構的框圖。須指出的是， 12775pif.doc/008 1229742 在本圖中，對於與圖3相同的結構，採用相同的符號，省 略說明。 機器主體Γ例如是攜帶電話或數位相機，除了主體負 載27和控制微型計算機22，作爲用於偵測流過電源線28 的電流量的構成，具有電流偵測用電阻元件24和電流偵 測電路30。 電流偵測用電阻元件24，是插入電源線28中的微小 電阻。其端子間電壓Vi由電流偵測電路30取出。 電流偵測電路30具有基準電壓發生部31、選擇器 32(選擇電路）、放大器25、A/D轉換器26和輸出部33。 基準電壓發生部31由機器主體Γ一側的電源電壓生成基 準電壓Vb。該基準電壓發生部31例如是能帶間隙型的基 準電壓發生源，對於溫度變化、電源電壓變動、製造離差， 能取得穩定的輸出。此外，雖然也可考慮把該能帶隙型的 基準電壓發生源作爲對於A/D轉換器26的參考電源Vr的 電壓源，但是能帶隙型的基準電壓發生源’因其特性上的 原因，若不使輸出電壓爲i.2V左右’就無法對溫度變化 等取得穩定的輸出。因此，對於有必要把高於L2V的電 壓作爲參照電壓的A/D轉換器，無法作爲參考電源％的 電壓源使用。 選擇器32具有兩個輸入端子Sa、Sb，第一輸入端子 Sa連接在電流偵測用電阻元件24的一方的端子上，第二 輸入端子Sb船妾在基準電壓發生咅31白勺輸出上。該選擇 器32回應由控制微型計算機22生成的選擇f目號SEL工 8 12775pif.doc/008 1229742 作，選擇任意一方的輸入而輸出。放大器25連接在選擇 器32的輸出上，把電流偵測用電阻元件24的端子間電壓 Vi放大，生成第一放大電壓Vi’，並且放大基準電壓Vb， 生成第二放大電壓Vb’。A/D轉換器26接收由電源線28 生成的參考電壓Vr進行工作，把從放大器25輸出的第一 和第二放大電壓Vi’、Vb’變換爲數位資料，輸出第一和第 二電壓資料D(Vi)、D(Vb)。輸出部33連接在A/D轉換器 26的輸出上，接收第一和第二電壓資料D(Vi)、D(Vb)， 實施串列/並行變換等格式變換，向通信線29輸出。 電池組2’對於機器主體1’可拆卸，在其內部具有電池 11和殘量運算微型計算機34。殘量運算微型計算機34接 收通過通信線29傳輸的兩種資料，計算這兩種資料的比 D(Vi)/D(Vb)。然後根據計算出的資料，計算流過電源線28 的放電電流I，從電流値1計算電池殘量，通過通信線29 向機器主體1’一側的控制微型計算機22輸出。· 此外，在本實施例中，爲了謀求搭載在電池組2’一側 的裝置的小型化’分開搭載殘量運算微型計算機34和電 流偵測電路30，把電流偵測電路30搭載在機器主體1’一 側’把殘量運算微型S十昇機3 4 ί合載在電池組2 ’ 一*側。 圖2是說明圖1的動作的程式流程圖。須指出的是， 在圖1的結構中，圖2的步驟S1〜步驟S4的處理爲機器 主體1，一側的處理’步驟S5〜步驟S7的處理爲電池組2’ 一側的處理。 在步驟S1中，用選擇器32選擇第一輸入端子Sa，把 12775pif.doc/008 9 1229742 第一電壓Vi向放大器25輸出。 在步驟S2中，用放大器25把第一電壓Vi放大，生 成第一放大電壓Vi’，向A/D轉換器26輸出。然後，用A/D 轉換器26將其變換爲數位資料，通過輸出部33把第一電 壓資料D(Vi)向通信線29輸出。 在步驟S3中，用選擇器32選擇第二輸入端子813, 把第二電壓Vb向放大器25輸出。 在步驟S4中，用放大器25把第二電壓Vb放大，生 成第二放大電壓Vb’，向A/D轉換器26輸出。然後，用 A/D轉換器26變換爲數位資料，通過輸出部33把第二電 壓資料D(Vb)向通信線29輸出。 在步驟S5中，殘量運算微型計算機34對接收的第一 和第二電壓資料D(Vi)、D(Vb)進行計算，計算第一電壓資 料D(Vi)和第二電壓資料D(Vb)的比D(Vi)/D(Vb)。在殘量 運算微型計算機34中，保持由步驟S2輸出的第一電壓資 料D(Vi)，通過把保持的資料D(Vi)除以在步驟S4中輸出 的第二電壓資料D(Vb)，導出D(Vi)/D(Vb)。 在步驟S6中，計算流過電源線28的放電電流I。在 步驟S6中，首先，根據由步驟S5中計算的兩個電壓資料 的比D(Vi)/D(Vb)，通過計算取得電流偵測用電阻元件24 的端子間電壓Vi。這裏，說明端子間電壓Vi的計算原理。 首先，若設放大器的增益爲Ga、由A/D轉換器26輸出的 數位資料的位元數位N，則步驟S2中的第二電壓資料D(Vi) 的値可用式（1)表示。 12775pif.doc/008 10 1229742 D(Vi)=(^r>IV …(1) 而步驟S4的第一電壓資料D(Vb)的値可由式（2)表示。 (Vr/

• •⑵ 這裏，把（式1)除以（式2)，把左邊作爲Vi整理，則變 爲式（3)。

Vi = Vb / D(Vil. V D(Vb) • (3) 因此，根據式（3)，就能計算端子間電壓Vi。須指出 的是，基準電壓Vb雖然是基準電壓發生部31的輸出電壓， 但因始終是一定値的電壓，所以將該値通過數位値，用殘 量運算微型計算機34預先存儲’能執行式（3)的運算。 接著，由計算出的端子間電壓Vi，計算流過電流偵測 用電阻元件24的電流，也就是算出流過電源線28的放電 電流I。關於該電流I的計算，使用I=Vi/R(R :電流偵測 用電阻元件24的電阻値)進行。 在步驟S7中，使用電流I計算電池11的殘量。例如， 若設從電流偵測電路30發送的第一和第二電壓資料 D(Vi)、D(Vb)的時間間隔爲At，第η次的電流偵測發送的 第一和第二電壓資料爲D(Viii)、D(Vbn)，從這兩個電壓資 料計算出的電流値爲I(n)，則在從第η次的電流偵測到第 η+1次的電流偵測的At期間所放電的電流累計量爲Ι(η)· △ t。然後，通過從預先在電池11的充電時計測、累計的 12775pif.doc/008 11 1229742 電池殘量中減去該放電電流累計量Ι(η)·Δ〇計算出電池11 的電池殘量。 根據以上的實施例，在電流偵測電路30中設置基準 電壓發生部31，輸出第一和第二電壓資料D(Vi)、D(Vb)， 可以在殘量運算微型計算機34使用第一和第二電壓資料 的比D(Vi)/D(Vb)，計算端子間電壓Vi。據此，能不受放 大器25的增益誤差、或參考電壓Vr對於A/D轉換器26 的變動引起的輸出誤差的影響，取得放電電流I。也就是 說，第一和第二電壓資料D(Vi)、D(Vb)，因實質上都僅包 含同一量的放大器25的增益誤差或A/D轉換器26的輸出 誤差，所以通過採用兩個電壓資料的比D(Vi)/D(Vb)，各 電壓資料中包含的誤差部分相互抵消。而且，對於該比乘 上由殘量運算微型計算機34存儲的基準電壓Vb，計算端 子間電壓Vi，因而，在端子間電壓Vi中不包含誤差部分， 成爲真値。因此，能正確導出流過電源線28的放電電流I， 能正確計算電池殘量。 須指出的是，在本實施例中，把在機器主體Γ一側搭 載電流偵測電路30的情形作爲實施例表示，但是並不局 限於此。即如圖3所示，也可以在電池組2’一側搭載電流 偵測電路30。此外，雖然由殘量運算微型計算機34進行 求出第一和第二電壓資料D(Vi)、D(Vb)的比的處理，但是 也可以在電流偵測電路30內設置運算用的電路，由電流 偵測電路30進行。 根據本發明，能不受放大器的增益誤差或A/D轉換器 12775pif.doc/008 12 1229742 的輸出誤差的影響，正確計算流過電源線的放電電流的 値。因此，可始終正確地計算連接電源線的電池的電池殘 量。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 【圖式簡單說明】 圖1是表示本發明實施例的結構的框圖。 圖2是說明圖1的動作的程式流程圖。 圖3是表示以往的電池殘量偵測系統的結構的框圖。 【圖式標示說明】 1、 Γ :機器主體 2、 2,：電池組 11 :電池 12、34 :殘量運算微型計算機 21、30 :電流偵測電路 22 :控制微型計算機 23 :顯示裝置 25 :放大器 26 : A/D轉換器 27 :主體負載 28 :電源線 29 :通信線 31 :基準電壓發生部 12775pif.doc/008 13 1229742 32 :選擇器 33 :輸出部 12775pif.doc/008 14

Claims (1)

1229742 拾、申請專利範圍： 1. 一種電流偵測裝置，將表示流過與一電池連接的一 電源線的放電電流量的資料，供給到計算該電池的殘量的 一殘量偵測裝置，其特徵在於包括： 一基準電壓發生電路，以産生一基準電壓；以及 一 A/D轉換電路，生成與插入與該電源線中的一電流 偵測用電阻元件的端子間電壓相對應的一第一資料，並且 生成與該基準電壓相對應的一第二資料的一 A/D轉換電 路。 2. 如申請專利範圍第1項所述的電流偵測裝置，其特 徵在於更包括= 一選擇電路，把該電流偵測用電阻元件的端子間電壓 與該基準電壓有選擇地供給至該A/D轉換電路， 該A/D轉換電路以時間劃分系統生成該第一和第二資 料。 3. 如申請專利範圍第1或2項所述的電流偵測裝置， 其特徵在於更包括： 一放大電路，分別對該電流偵測用電阻元件的端子間 電壓和該基準電壓進行放大，以供給至該A/D轉換電路。 4. 一種殘量偵測系統，具有：供給表示流過與一電池 連接的一電源線中的一放電電流量的資料的一電流偵測裝 置；以及根據該電流偵測裝置的輸出計算該電池的殘量的 一殘量偵測裝置，其特徵在於： 該電流偵測裝置包含： 12775pif.doc/008 15 1229742 一基準電壓發生電路，以産生一基準電壓；以及 一 A/D轉換電路，生成與插入該電源線中的一電流偵 測用電阻元件的端子間電壓對應的一第一資料，並且生成 與該基準電壓對應的一第二資料， 該殘量偵測裝置根據該第一資料和該第二資料計算該 放電電流量，並通過累計所計算出的電流量來計算該電池 的殘量。 5. 如申請專利範圍第4項所述的殘量偵測系統，其特 徵在於： 該電流偵測裝置，還包含一選擇電路，有選擇地向該 A/D轉換電路供給該電流偵測用電阻元件的端子間電壓和 該基準電壓， 該A/D轉換電路以時間劃分系統輸出該第一和第二資 料。 6. 如申請專利範圍第4或5項所述的殘量偵測系統， 其特徵在於： 該電流偵測裝置，還包括一放大電路，分別對該電流 偵測用電阻元件的端子間電壓和該基準電壓進行放大，以 供給至該A/D轉換電路。 7. 如申請專利範圍第4或5項所述的殘量偵測系統， 其特徵在於： 該電流偵測裝置與該殘量偵測裝置搭載在彼此不同的 機器上，並且各機器間用一通信線連接； 該電流偵測裝置還具有一輸出電路，對該第一資料和 12775pif.doc/008 16 1229742 該第二資料進行格式轉換，輸出至該通信線；以及 該殘量偵測裝置通過該通信線取得該第一資料和該第 12775pif.doc/008 17