(57)【要約】【課題】バッテリやコンデンサ等の充放電特性を測定する電流検出測定装置に関し、廉価な構成により、低損失且つ安定動作を可能とする。【解決手段】  試験装置とバッテリやコンデンサ等の被測定物との間に複数種類の電流測定用抵抗を接続し、これらの電流測定用抵抗の両端の電圧により、被測定物に流れる電流を検出又は測定する電流検出測定装置であって、試験測定電源部と被測定物との間に接続した電流測定用抵抗の両端を、オン状態に於いて短絡する電界効果トランジスタと、この電界効果トランジスタの寄生ダイオードの順方向とは逆方向の順方向の極性のダイオードとを並列に接続し、このダイオードと電界効果トランジスタの寄生ダイオードとのそれぞれの順方向電圧により、異常電圧上昇を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験装置と被測定物との間に複数種類の電流測定用抵抗を接続し、該電流測定用抵抗の両端の電圧により前記被測定物に流れる双方向の電流を検出又は測定する電流検出測定装置に於いて、
前記試験装置と前記被測定物との間に接続した前記電流測定用抵抗の両端を、オン状態に於いて短絡する電界効果トランジスタと、
該電界効果トランジスタの寄生ダイオードの順方向とは逆方向の順方向の極性のダイオードとを並列に接続した構成とを備えた
ことを特徴とする電流検出測定装置。
【請求項２】
前記複数種類の電流測定用抵抗の中の最小値の抵抗を除く他の抵抗値の抵抗のそれぞれ両端間を短絡する為の電界効果トランジスタと、該電界効果トランジスタの寄生ダイオードの順方向とは逆方向の順方向の極性のダイオードとを並列に接続した構成を備えていることを特徴とする請求項１記載の電流検出測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリやコンデンサ等の被測定物に対する充電電流又は放電電流の検出又は測定を、低損失且つ安定に行う電流検出測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種構成のバッテリやコンデンサ等を直流電源として利用する各種の装置が知られており、従って、直流電源として利用するバッテリやコンデンサ等を被測定物として充放電特性を予め測定することが必要となる。このような充放電特性等を測定する手段としては、既に各種の手段が提案され、且つ実用化されている。一般的には、抵抗を直列に接続して、その抵抗を介して被測定物に流れる電流の大きさに対応した抵抗の両端間の電圧を測定し、抵抗値との関係に従って電流を求める手段が一般的であり、検出又は測定する電流範囲が広い場合は、抵抗値が異なる複数の抵抗を、検出又は測定の範囲対応に切替える手段が適用されている。
【０００３】
図５は、従来例のバッテリの充放電特性の試験装置として適用されている要部を示し、２１は試験測定電源部、２２は被試験バッテリ、２３は試験測定部、２４は試験制御部、Ｑ０１は電界効果トランジスタ、Ｒ０１，Ｒ０２は電流測定用の抵抗を示す。この抵抗Ｒ０１，Ｒ０２の抵抗値は、例えば、Ｒ０１＞Ｒ０２として、小電流測定時は、抵抗Ｒ０１の両端の電圧を試験測定部２３により測定し、又大電流測定時は、抵抗Ｒ０２の両端の電圧を試験測定部２３により測定する。この大電流測定時には、小電流測定用の抵抗値が大きい抵抗Ｒ０１の両端の電圧が高くなるから、試験測定部２３の制御により、トランジスタＱ０１をオンとして、抵抗Ｒ０１を短絡状態とする。それによって、試験測定部２３に入力される大電流測定時の高電圧入力を回避することが可能となる。
【０００４】
図６は、従来例の他の充放電特性の試験装置として適用されている要部を示し、３１は試験測定電源部、３２は被試験バッテリ、３３は試験測定部、３４は試験制御部、３５は切替制御部、Ｒ３１，Ｒ３２は電流測定用の抵抗、Ｑ３１，Ｑ３２は切替スイッチＳＷ３１を構成する電界効果トランジスタ、Ｑ３３，Ｑ３４は切替スイッチＳＷ３２を構成する電界効果トランジスタを示す。切替制御部３５により、一方の切替スイッチＳＷ３１（電界効果トランジスタＱ３１，Ｑ３２）をオン、他方の切替スイッチＳＷ３２（電界効果トランジスタＱ３３，Ｑ３４）をオフとするように、電界効果トランジスタを制御すると、抵抗Ｒ３１を介して被試験バッテリ３２に電流が流れ、それによる抵抗Ｒ３１の両端の電圧を試験測定部３３に入力することにより、被試験バッテリ３２に流れる電流を測定することができ、又一方の切替スイッチＳＷ３１（電界効果トランジスタＱ３１，Ｑ３２）をオフとし、他方の切替スイッチＳＷ３２（電界効果トランジスタＱ３３，Ｑ３４）をオンとするように制御すると、被試験バッテリ３２に流れる電流は、抵抗Ｒ３２を介して流れ、その抵抗Ｒ３２の両端の電圧を試験測定部３３に入力することにより、被試験バッテリ３２に流れる電流を測定することができる。
【０００５】
又前述の図５に示す構成と類似した構成を備え、抵抗値がＲ０１＞Ｒ０２の関係を有するように構成した抵抗Ｒ０１の両端の電圧と基準電圧とを比較し、抵抗Ｒ０１の両端の電圧が基準電圧を超えた場合、設定した電流値を超える電流が流れたことを示すことから、その場合は、抵抗値の高い抵抗Ｒ０１と並列に接続した電界効果トランジスタＱ０１をオンとする制御構成によって、抵抗Ｒ０１に流れる電流を、オン状態に制御した電界効果トランジスタによってバイパスし、抵抗値の高い抵抗Ｒ０１の両端に生じる電圧の上昇を、自動的に抑制する手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５０７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バッテリやコンデンサに対して、充電特性と放電特性とについて、広範囲の試験が可能であることが要望されている。この場合、充電特性試験時の電流方向と、放電特性試験時の電流方向とは反対であり、何れの方向に流れる電流についても測定可能とする必要がある。又各種の容量のバッテリやコンデンサに対しても測定可能の構成が要望される。又バッテリやコンデンサの充放電容量は、多種類であることから、試験測定範囲の拡大も要望され、且つ安全性の確保も重要である。例えば、従来例の図５に示す構成に於いては、試験開始時に、抵抗Ｒ０１をバイパスする為の電界効果トランジスタＱ０１はオフ状態で、その時に、被試験バッテリ２２と試験測定電源部２１との間で突入電流が流れると、高抵抗値の抵抗Ｒ０１の両端の電圧が異常な高電圧となって、障害発生の原因となる可能性が高い問題があり、又高抵抗値の抵抗Ｒ０１が焼損する可能性が高くなる問題もあった。又従来例の図６に示す構成に於いては、充電方向と放電方向との反転する電流方向に対して切替える為のスイッチ回路を構成するには、２個の電界効果トランジスタをそれぞれの寄生ダイオードの極性が反対となるようにして直列的に接続する必要があり、コストアップとなる問題がある。
【０００８】
本発明は、前述の従来例の問題点を解決することを目的とし、比較的簡単な構成で且つ廉価な構成により、充放電特性試験を可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電流検出測定装置は、試験装置と被測定物との間に複数種類の電流測定用抵抗を接続し、該電流測定用抵抗の両端の電圧により前記被測定物に流れる電流を検出又は測定する電流検出測定装置であって、前記試験装置と前記被測定物との間に接続した前記電流測定用抵抗の両端を、オン状態に於いて短絡する電界効果トランジスタと、該電界効果トランジスタの寄生ダイオードの順方向とは逆方向の順方向の極性のダイオードとを並列に接続した構成を備えている。
【００１０】
又前記複数種類の電流測定用抵抗の中の最小値の抵抗を除く他の抵抗値の抵抗のそれぞれ両端間を短絡する為の電界効果トランジスタと、該電界効果トランジスタの寄生ダイオードの順方向とは逆方向の順方向の極性のダイオードとを並列に接続した構成を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
電流測定用抵抗の両端の電圧により、被測定物のバッテリやコンデンサの充電電流又は放電電流を測定する構成に於いて、大電流測定用の抵抗に比較して小電流測定用の抵抗は、その抵抗値が大きいものであり、従って、同一の電流が流れても、小電流測定用の抵抗の両端の電圧は高くなる。このような電圧上昇の回避と、電流測定範囲の切替えとを行う為の構成として、電界効果トランジスタと、その寄生ダイオードの順方向とは逆方向の順方向の極性のダイオードとを並列に接続した比較的簡単な構成によって、測定電流範囲の切替えと、測定用抵抗の両端の異常電圧上昇の抑制とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１の説明図である。
【図２】本発明の実施例１の切替部の要部説明図である。
【図３】本発明の実施例１の切替えによる作用説明図である。
【図４】本発明の実施例２の説明図である。
【図５】従来例の説明図である。
【図６】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の電流検出測定装置は、試験装置と被測定物との間に複数種類の電流測定用抵抗を接続し、該電流測定用抵抗の両端の電圧により前記被測定物に流れる電流を検出又は測定する電流検出測定装置であって、前記試験装置と前記被測定物との間に接続した前記電流測定用抵抗の両端を、オン状態に於いて短絡する電界効果トランジスタと、該電界効果トランジスタの寄生ダイオードの順方向とは逆方向の順方向の極性のダイオードとを並列に接続した構成を備えている。
【００１４】
又複数種類の電流測定用抵抗の中の最小値の抵抗を除く他の抵抗値の抵抗のそれぞれ両端間を短絡する為の電界効果トランジスタと、該電界効果トランジスタの寄生ダイオードの順方向と逆方向の順方向の極性のダイオードとを並列に接続した構成を備えている。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は測定電源部、２は被試験バッテリ、３は測定制御部、４は測定検出部、５，６は切替部、Ｒ１，Ｒ２は電流測定用抵抗、Ｑ１は電界効果トランジスタ、Ｄ１はダイオード、Ｄ２は電界効果トランジスタの寄生ダイオードを示し、ダイオードＤ１の順方向極性が、電界効果トランジスタＱ１の寄生ダイオードＤ２と反対となるように接続する。なお、電流測定用抵抗Ｒ２と並列に接続した切替部６は、切替部５と同様の構成を備えているものであるが、電界効果トランジスタやダイオード等は図示を省略している。又被試験バッテリ２は、充放電を行う被試験コンデンサとすることも可能であり、以下充放電試験の被試験体として、バッテリを用いる場合について説明する。又測定電源部１は、内部構成について図示を省略しているが、既に知られている被試験体としてのバッテリ２やコンデンサに対する充電制御及び放電制御を行う制御構成を含むものである。なお、被試験バッテリ２を被測定物とすると、測定電源部１と測定制御部３と測定検出部４とを含めて試験装置に相当する者となる。
【００１６】
測定電源部１と被試験バッテリ２との間に接続した電流測定用抵抗Ｒ１，Ｒ２は、例えば、Ｒ１＞Ｒ２の抵抗値の関係として、抵抗Ｒ１を小電流測定用、抵抗Ｒ２を大電流測定用とする。従って、小電流測定時は、一方の切替部５の電界効果トランジスタＱ１はオフ、他方の切替部６の電界効果トランジスタ（図示を省略）はオンとするように、測定制御部３によって制御し、電流測定用抵抗Ｒ１の両端の電圧Ｖｒ１を測定制御部３に加えて、Ｖｒ１／Ｒ１の演算により、被試験バッテリ２に流れる電流を求めることができる。又大電流測定時は、切替部５の電界効果トランジスタＱ１はオン、他方の切替部６の図示を省略した電界効果トランジスタはオフとするように、測定制御部３によって制御し、電流測定用抵抗Ｒ２の両端の電圧Ｖｒ２を測定制御部３に加えて、Ｖｒ２／Ｒ２の演算によって、被試験バッテリ２に流れる電流を求めることができる。
【００１７】
電流測定用抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れる電流は、被試験バッテリ２に対する充電試験時と放電試験時とは、方向が反転するもので、図示の電界効果トランジスタＱ１の接続状態の場合、放電試験時には、電界効果トランジスタＱ１をオフ状態に制御した場合でも、寄生ダイオードＤ２に対しては順方向となり、抵抗Ｒ１の両端の電圧は、寄生ダイオードＤ２によって抑制することが可能となる。同様に、切替部６に於いても、抵抗Ｒ２の両端の電圧は、図示を省略したダイオード及び電界効果トランジスタの寄生ダイオードによって、異常な電圧上昇を抑制することができる。又測定電源部１から被試験バッテリ２に対して例えば、高電圧を急に印加した場合、電界効果トランジスタＱ１がターンオンする前であると、電流測定用抵抗Ｒ１，Ｒ２に大きな電流が流れて、焼損する状態となる。しかし、前述のように、ダイオードＤ１と電界効果トランジスタＱ１の寄生ダイオードとにより、電流が何れの方向に流れる場合でも、ダイオードの順方向電圧により、抵抗Ｒ１，Ｒ２の両端の電圧が抑制されるから、電流測定用抵抗Ｒ１，Ｒ２の焼損を回避することができる。
【００１８】
又前述の切替部５の要部構成を図２の（Ａ）に示すもので、電界効果トランジスタＱ１とその寄生ダイオードＤ２と追加接続のダイオードＤ１とを含む切替部は、従来は、図６又は図２の（Ｂ）に示すように、２個の電界効果トランジスタＱ０１，Ｑ０２（図６に於ける電界効果トランジスタＱ３１，Ｑ３２又は電界効果トランジスタＱ３３，Ｑ３４）を、それぞれの寄生ダイオードの順方向極性が反対方向となるように接続した構成としなければ、電流方向が反転する回路の切替スイッチとして充分な機能を発揮できないものであったが、本発明に於いては、図２の（Ａ）に示すように、１個の電界効果トランジスタＱ１と１個のダイオードＤ１とにより構成することが可能となり、小型化とコストダウンとを図ることができる。
【００１９】
図３は、３個のそれぞれ異なる抵抗値の電流測定用抵抗Ｒ１〜Ｒ３を直列に接続した場合の電圧Ｖ１〜Ｖ３と、電界効果トランジスタの寄生ダイオード及び並列接続のダイオードとの順方向電圧Ｖｆとについての説明図であり、電流測定用抵抗Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれの抵抗値は、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３の関係の場合を示し、従って、同一電流が流れた場合の各電流測定用抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の両端の電圧は、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３の関係となる。しかし、図１及び図２の（Ａ）に示すように、電界効果トランジスタＱ１とその寄生ダイオードＤ２と、ダイオードＤ１とにより、それぞれの順方向電圧をＶｆとすると、各抵抗Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれの両端の電圧をＶｆとして示すように抑圧することが可能となり、従って、各抵抗Ｒ１〜Ｒ３を大電力用の構成とすることなく、突入電流等による焼損防止も可能となる。なお、流れる電流測定時の電圧は、前述の順方向電圧Ｖｆ以下の電圧として電流測定を行うものである。
【実施例２】
【００２０】
図４は、本発明の実施例２の説明図であり、Ｒ１０〜Ｒ１２は電流測定用抵抗、１１は測定電源部、１２は被試験バッテリ、１３は測定制御部、Ｒ１０〜Ｒ１２は電流測定用抵抗、Ｑ１１，Ｑ１２は電界効果トランジスタ、Ｄ１１，Ｄ１２はダイオード、Ａ１１，Ａ１２は演算増幅器、Ｖｒ１１，Ｖｒ１２は基準電圧を示す。なお、電界効果トランジスタＱ１１，Ｑ１２のそれぞれの寄生ダイオードは図示を省略しているが、並列接続のダイオードＤ１１,Ｄ１２とは順方向がそれぞれ逆方向となる。又抵抗Ｒ１０は、抵抗値を最小とした大電流測定用の抵抗であり、通常の電流測定範囲を多少超えたとしても、異常電圧とはならない低抵抗値を有する場合を示す。従って、この抵抗Ｒ１０の両端間を短絡する為の電界効果トランジスタ等は省略した場合を示すものであるが、他の抵抗Ｒ１１，Ｒ１２と同様に、並列に電界効果トランジスタとダイオードとを接続することもできる。又測定電源部１１と被試験バッテリ１２との間に、電流測定用抵抗Ｒ１０〜Ｒ１２を直列に接続し、抵抗値が最小の電流測定用抵抗Ｒ１０は、大電流測定用として、通常の電流測定制御に於いては、前述のように、異常な電圧とならないような低抵抗値の場合を示すもので、Ｒ１０＜Ｒ１１＜Ｒ１２の抵抗値の関係とした電流測定用抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の両端の電圧は、大きな電流が流れることにより、異常上昇する可能性があるから、それを抑制する為のダイオードＤ１１，Ｄ１２と電界効果トランジスタＱ１１，Ｑ１２とを接続し、演算増幅器Ａ１１，Ａ１２は、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の両端の電圧が、基準電圧Ｖｒ１１，Ｖｒ１２を超えたことを検出して、電界効果トランジスタＱ１１，Ｑ１２をオンとすると共に、その情報を測定制御部１３に入力する。
【００２１】
この実施例２に於いても、電界効果トランジスタＱ１１，Ｑ１２と並列に、それらの寄生ダイオードと逆極性のダイオードＤ１１，Ｄ１２を並列に接続した構成として、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の両端の電圧が、寄生ダイオード及びダイオードＤ１１，Ｄ１２の順方向電圧に抑制されるから、異常電圧の発生の回避及び電流測定用の抵抗の焼損の回避を図ることが可能となり、それによって、信頼性向上と共に、装置構成のコストダウンを図ることができる。
【符号の説明】
【００２２】
１  測定電源部
２  被試験バッテリ
３  測定制御部
４  測定検出部
５，６  切替部
Ｒ１，Ｒ２  電流測定用抵抗
Ｄ１  ダイオード
Ｄ２  寄生ダイオード
Ｑ１  電界効果トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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