(57)【要約】【課題】増幅器のゲイン誤差やＡ／Ｄ変換器の出力誤差の影響を受けることなく、電源ラインに流れる放電電流を正確に算出する。【解決手段】電池残量検出システムは、機器本体１’側に搭載される電流検出回路３０と、バッテリパック２’側に搭載される残量演算マイコン３４と、を備えて構成される。電流検出回路３０は、基準電圧Ｖｂを発生する基準電圧発生部３１と、基準電圧Ｖｂ及び電流検出用抵抗素子２４の端子間電圧Ｖｉをデジタルデータに変換し、第１及び第２の電圧データＤ（Ｖｉ）、Ｄ（Ｖｂ）として出力するＡ／Ｄ変換器２６と、を備える。そして、残量演算マイコン３４は、第１及び第２の電圧データＤ（Ｖｉ）、Ｄ（Ｖｂ）に基づいて、電源ライン２８に流れる放電電流Ｉを算出する。【選択図】  図１
2004191241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の残量を算出する残量検出装置に対して、前記電池に接続された電源ラインに流れる放電電流量を表すデータを供給する電流検出装置において、
基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、
前記電源ラインに挿入される電流検出用抵抗素子の端子間電圧に対応した第１のデータを生成すると共に、前記基準電圧に対応した第２のデータを生成するＡ／Ｄ変換回路と、を備えたことを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電流検出装置において、
前記電流検出用抵抗素子の端子間電圧及び前記基準電圧を前記Ａ／Ｄ変換回路へ選択的に供給する選択回路を更に備え、
前記Ａ／Ｄ変換回路は、前記第１及び第２のデータを時分割で生成することを特徴とする電流検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電流検出装置において、
前記電流検出用抵抗素子の端子間電圧及び前記基準電圧をそれぞれ増幅し、前記Ａ／Ｄ変換回路へ供給する増幅回路を更に備えたことを特徴とする電流検出装置。
【請求項４】
電池に接続された電源ラインに流れる放電電流量を表すデータを供給する電流検出装置と、前記電流検出装置の出力に基づいて前記電池の残量を算出する残量検出装置と、を有する残量検出システムにおいて、
前記電流検出装置は、
基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、
前記電源ラインに挿入される電流検出用抵抗素子の端子間電圧に対応した第１のデータを生成すると共に、前記基準電圧に対応した第２のデータを生成するＡ／Ｄ変換回路と、を含み、
前記残量検出装置は、前記第１及び第２のデータに基づいて前記放電電流量を算出し、算出した電流量を積算して前記電池の残量を算出することを特徴とする残量検出システム。
【請求項５】
請求項４に記載の残量検出システムにおいて、
前記電流検出装置は、前記電流検出用抵抗素子の端子間電圧及び前記基準電圧を前記Ａ／Ｄ変換回路へ選択的に供給する選択回路を更に含み、前記Ａ／Ｄ変換回路が前記第１及び第２のデータを時分割で出力することを特徴とする残量検出システム。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の残量検出システムにおいて、前記電流検出装置は、前記電流検出用抵抗素子の端子間電圧及び前記基準電圧をそれぞれ増幅し、前記Ａ／Ｄ変換回路へ供給する増幅回路を更に含むことを特徴とする残量検出システム。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６の何れかに記載の残量検出システムにおいて、
前記電流検出装置及び前記残量検出装置が互いに異なる機器に搭載されると共に、各機器間が通信ラインで接続され、
前記電流検出装置は、前記第１及び第２のデータをフォーマット変換して前記通信ラインに出力する出力回路を更に含み、
前記残量検出装置は、前記通信ラインを介して前記第１及び第２のデータを受け取ることを特徴とする残量検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、電流検出用抵抗素子の端子間電圧に基づいて電源ライン流れる放電電流を算出し、算出した電流値から電池の電池残量を算出する残量検出システム及びこれに用いられる電流検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機やデジタルカメラなどの持ち運びが自由な機器に対する電源としてバッテリが多く用いられている。このようなバッテリは、蓄電池であるため、１度の使用で許容される電池容量に限りがあり、残量が底を付く前に充電して補充しなければならない。このため、バッテリの電池残量をユーザーが常時確認し得る必要があり、機器に搭載される表示装置にバッテリの残量表示がなされる。このような表示を行うためのバッテリの残量検出として、従来より、バッテリに接続された電源ラインに流れる放電電流の電流量を検出し、この検出電流量からバッテリの残量を算出する手法が知られている（例えば、特開平４−３２３５８０号公報）。
【０００３】
図３は、従来の電池残量検出システムの概略構成の一例を示すブロック図である。機器本体１は、例えば、携帯電話機やデジタルカメラなどであり、その内部に、携帯電話機やデジタルカメラの本来の機能を担う本体負荷２７、機器本体１全体の動作を統括的に制御する制御マイコン２２、携帯電話機の待ち受け画面やカメラで撮像した画像を表示する表示装置２３などを備える。
【０００４】
バッテリパック２は、機器本体１に対して着脱可能に構成され、その内部に電池１１、電流検出用抵抗素子２４、電流検出回路２１、残量演算マイコン１２を備える。電流検出用抵抗素子２４は、電源ライン２８に挿入される微少抵抗であり、微少抵抗の端子間の電圧Ｖｉが電流検出回路２１によって取り出される。電流検出回路２１は、増幅器２５、Ａ／Ｄ変換器２６及び出力部２７を備える。増幅器２５は、電流検出用抵抗素子２４に接続され、電流検出用抵抗素子２４から取り出される電圧Ｖｉを増幅し、増幅電圧Ｖｉ’を出力する。Ａ／Ｄ変換器２６は、増幅器２５から出力される増幅電圧Ｖｉを規格化し、デジタルデータに変換して電圧データＤ（Ｖｉ）として出力する。残量演算マイコン１２は、電流検出回路２１から出力される電圧データＤ（Ｖｉ）を受け取り、電圧データＤ（Ｖｉ）に基づいて電源ライン２８に流れる放電電流Ｉを算出する。そして、放電電流の電流量Ｉから電池１１の電池残量を算出する。
【０００５】
こういった構成により、電池１１の電池残量が算出される。そして、算出された電池残量が通信ライン２９を介して制御マイコン２２に転送され、表示装置２３に電池１１の残量が表示される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−３２３５８０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような電池残量検出システムでは、電流検出回路２１の増幅器２５でゲイン誤差が生じることがあり、これが放電電流の検出誤差を招いて電池残量を正確に検出することができなくなる不都合が生じ得る。また、Ａ／Ｄ変換器２６に対するリファレンス電圧Ｖｒが変動した場合、これによって電圧データＤ（Ｖｉ）に誤差が生じ、これによっても電池残量に検出誤差が発生して不正確なものとなるといった問題がある。
【０００８】
これを回避するための方法として、ゲイン誤差の少ない増幅器や、Ａ／Ｄ変換器２６に対するリファレンス電圧の供給源として、出力電圧の変動がない電圧源を用いるといったことが考えられる。しかしながら、この方法は、増幅器及び電圧源に高精度なものが必要となることから、コストアップを招くといった不具合がある。
【０００９】
そこで、本願発明は、増幅器のゲイン誤差やＡ／Ｄ変換器の出力誤差の影響を受けることなく、電源ラインに流れる電流の値を正確に算出することができる残量検出システム及び電流検出装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、上述の課題の少なくとも１つを解決すべく成されたものであり、その特徴とするところは、電池の残量を算出する残量検出装置に対して、前記電池に接続された電源ラインに流れる放電電流量を表すデータを供給する電流検出装置において、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、前記電源ラインに挿入される電流検出用抵抗素子の端子間電圧に対応した第１のデータを生成すると共に、前記基準電圧に対応した第２のデータを生成するＡ／Ｄ変換回路と、を備えたことにある。
【００１１】
また、電池に接続された電源ラインに流れる放電電流量を表すデータを供給する電流検出装置と、前記電流検出装置の出力に基づいて前記電池の残量を算出する残量検出装置と、を有する残量検出システムにおいて、前記電流検出装置は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、前記電源ラインに挿入される電流検出用抵抗素子の端子間電圧に対応した第１のデータを生成すると共に、前記基準電圧に対応した第２のデータを生成するＡ／Ｄ変換回路と、を含み、前記残量検出装置は、前記第１及び第２のデータに基づいて前記放電電流量を算出し、算出した電流量を積算して前記電池の残量を算出することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本願発明の実施形態を示すブロック図である。尚、この図において、先の図３と同一の構成については、同じ符号が付してあり、その説明を割愛する。
【００１３】
機器本体１’は、例えば、携帯電話機やデジタルカメラであり、本体負荷２７や制御マイコン２２の他に、電源ライン２８を流れる電流量を検出するための構成として、電流検出用抵抗素子２４及び電流検出回路３０を備える。
【００１４】
電流検出用抵抗素子２４は、電源ライン２８に挿入される微少抵抗であり、端子間電圧Ｖｉが電流検出回路３０によって取り出される。
【００１５】
電流検出回路３０は、基準電圧発生部３１、セレクタ３２、増幅器２５、Ａ／Ｄ変換器２６及び出力部３３を備える。基準電圧発生部３１は、機器本体１’側の電源電圧から基準電圧Ｖｂを生成する。この基準電圧発生部３１は、例えば、バンドギャップ型の基準電圧発生源であり、温度変化、電源電圧変動、製造バラツキに対して、安定した出力を得ることができる。尚、このバンドギャップ型の基準電圧発生源をＡ／Ｄ変換器２６に対するリファレンス電圧Ｖｒの電圧源とすることが考えられるが、バンドギャップ型の基準電圧発生源は、その特性上、出力電圧を１．２Ｖ程度としないと温度変化等に対して安定した出力を得ることができない。このため、１．２Ｖより高い電圧をリファレンス電圧として必要とするＡ／Ｄ変換器に対しては、リファレンス電圧Ｖｒの電圧源として用いることができない。
【００１６】
セレクタ３２は、２つの入力端子Ｓａ、Ｓｂを有し、第１の入力端子Ｓａに基準電圧発生部３１の出力に接続されると共に、第２の入力端子Ｓｂが電流検出用抵抗素子２４の一方の端子に接続される。このセレクタ２３は、例えば、制御マイコン２２によって生成される選択信号ＳＥＬに応答して動作し、何れか一方の入力を選択して出力する。増幅器２５は、セレクタ３２の出力に接続され、電流検出用抵抗素子２４の端子間電圧Ｖｉを増幅して第１の増幅電圧Ｖｉ’を生成すると共に、基準電圧Ｖｂを増幅して第２の増幅電圧Ｖｂ’を生成する。Ａ／Ｄ変換器２６は、電源ライン２８から生成されるリファレンス電圧Ｖｒを受けて動作し、増幅器２５から出力される第１及び第２の増幅電圧Ｖｉ’、Ｖｂ’をデジタルデータに変換して第１及び第２の電圧データＤ（Ｖｉ）、Ｄ（Ｖｂ）を出力する。出力部３３は、Ａ／Ｄ変換器２６の出力に接続され、第１及び第２の電圧データＤ（Ｖｉ）、Ｄ（Ｖｂ）を受け取り、パラレル／シリアル変換などのフォーマット変換を施して通信ライン２９に出力する。
【００１７】
バッテリパック２’は、機器本体１’に対して着脱可能に構成され、その内部に電池１１及び残量演算マイコン３４を備える。残量演算マイコン３４は、通信ライン２９を介して転送される２つのデータを受け取り、これら２つのデータの比Ｄ（Ｖｉ）／Ｄ（Ｖｂ）を算出する。そして、算出したデータに基づいて電源ライン２８に流れる放電電流Ｉを算出し、電流値Ｉから電池残量を算出して通信ライン２９を介して機器本体１’側の制御マイコン２２に出力する。
【００１８】
尚、本実施携帯においては、バッテリパック２’側に搭載される装置の小型化を図るため、残量演算マイコン３４及び電流検出回路３０をそれぞれ分けて搭載し、電流検出回路３０を機器本体１’側に搭載し、残量演算マイコン３４をバッテリパック２’側に搭載している。
【００１９】
図２は、図１の動作を説明するフローチャートである。尚、図１の構成にあっては、図２のステップＳ１〜ステップＳ４の処理が機器本体１’側での処理となり、ステップＳ５〜ステップＳ７の処理がバッテリパック２’側での処理となる。
【００２０】
ステップＳ１では、セレクタ３２にて第１の入力端子Ｓａを選択し、第１の電圧Ｖｉを増幅器２５へ出力する。
【００２１】
ステップＳ２では、第１の電圧Ｖｉを増幅器２５で増幅して第１の増幅電圧Ｖｉ’を生成し、Ａ／Ｄ変換器２６へ出力する。そして、Ａ／Ｄ変換器２６でデジタルデータに変換し、出力部３３を介して第１の電圧データＤ（Ｖｉ）を通信ライン２９へ出力する。
【００２２】
ステップＳ３では、セレクタ３２にて第２の入力端子Ｓｂを選択し、第２の電圧Ｖｂを増幅器２５へ出力する。
【００２３】
ステップＳ４では、第２の電圧Ｖｂを増幅器２５で増幅して第２の増幅電圧Ｖｂ’を生成し、Ａ／Ｄ変換器２６へ出力する。そして、Ａ／Ｄ変換器２６でデジタルデータに変換し、出力部３３を介して第２の電圧データＤ（Ｖｂ）を通信ライン２９へ出力する。
【００２４】
ステップＳ５では、残量演算マイコン３４が、受け取った第１及び第２の電圧データＤ（Ｖｉ）、Ｄ（Ｖｂ）に演算を施し、第１の電圧データＤ（Ｖｉ）と第２の電圧データＤ（Ｖｂ）との比Ｄ（Ｖｉ）／Ｄ（Ｖｂ）を算出する。残量演算マイコン３４では、ステップＳ２で出力された第１の電圧データＤ（Ｖｉ）を保持しており、この保持したデータＤ（Ｖｉ）をステップＳ４で出力された第２の電圧データＤ（Ｖｂ）で除算することによってＤ（Ｖｉ）／Ｄ（Ｖｂ）を導き出す。
【００２５】
ステップＳ６では、電源ライン２８を流れる放電電流Ｉを算出する。このステップＳ６では、先ず、ステップＳ５で算出された２つの電圧データの比Ｄ（Ｖｉ）／Ｄ（Ｖｂ）に基づいて、電流検出用抵抗素子２４の端子間電圧Ｖｉを算出によって取得する。ここで、端子間電圧Ｖｉの算出原理について説明する。先ず、ステップＳ２における第２の電圧データＤ（Ｖｉ）の値は、増幅器のゲインをＧａ、Ａ／Ｄ変換器２６から出力されるデジタルデータのビット数をＮとすると、
【００２６】
【数１】
2004191241.tif 000003
【００２７】
と表される。一方、ステップＳ４のおける第１の電圧データＤ（Ｖｂ）の値は、
【００２８】
【数２】
2004191241.tif 000004
【００２９】
と表される。ここで、式[1]を式[2]で除算し、左辺をＶｉとして整理すると、
【００３０】
【数３】
2004191241.tif 000005
【００３１】
となる。したがって、式[3]に基づいて端子間電圧Ｖｉを算出することができる。尚、基準電圧Ｖｂは、基準電圧発生部３１の出力電圧であるが、常時一定の値を示す電圧であるため、この値をデジタル値によって残量演算マイコン３４で予め記憶しておくことにより、式[3]の演算を実行することができる。
【００３２】
続いて、算出した端子間電圧Ｖｉから、電流検出用抵抗素子２４を流れる電流、即ち、電源ライン２８を流れる放電電流Ｉを算出する。この電流Ｉの算出については、Ｉ＝Ｖｉ／Ｒ（Ｒ：電流検出用抵抗素子２４の抵抗値）を用いて行う。
【００３３】
ステップＳ７では、電流Ｉを用いて電池１１の残量を算出する。例えば、電流検出回路３０から第１及び第２の電圧データＤ（Ｖｉ）、Ｄ（Ｖｂ）が送信されてくる時間間隔をΔｔ、ｎ回目の電流検出によって送信される第１及び第２の電圧データをＤ（Ｖｉｎ）、Ｄ（Ｖｂｎ）、これら２つの電圧データから計算された電流値をＩ（ｎ）とすると、ｎ回目の電流検出からｎ＋１回目の電流検出までのΔｔ間に放電された電流積算量は、Ｉ（ｎ）・Δｔとなる。そして、この放電電流積算量Ｉ（ｎ）・Δｔを、予め電池１１の充電時に計測、積算しておいた電池残量から減算していくことにより、電池１１の電池残量を算出する。
【００３４】
以上のような実施形態によれば、電流検出回路３０に基準電圧発生部３１を備え、第１及び第２の電圧データＤ（Ｖｉ）、Ｄ（Ｖｂ）を出力することにより、残量演算マイコン３４で第１及び第２の電圧データの比Ｄ（Ｖｉ）／Ｄ（Ｖｂ）を用いて端子間電圧Ｖｉの算出を行うことができる。これにより、増幅器２５のゲイン誤差や、Ａ／Ｄ変換器２６に対するリファレンス電圧Ｖｒの変動による出力誤差の影響を受けることなく、放電電流Ｉを取得することができる。即ち、第１及び第２の電圧データＤ（Ｖｉ）、Ｄ（Ｖｂ）は、増幅器２５のゲイン誤差やＡ／Ｄ変換器２６の出力誤差を実質的に同一量だけ共に含むため、２つの電圧データの比Ｄ（Ｖｉ）／Ｄ（Ｖｂ）を採用することによって、各電圧データに含まれる誤差分が相殺される。そして、この比に対して残量演算マイコン３４で記憶しておいた基準電圧Ｖｂを乗算して端子間電圧Ｖｉを算出するため、端子間電圧Ｖｉには、誤差分が含まれることがなく、真の値となる。よって、電源ライン２８を流れる放電電流Ｉを正確に導き出すことができ、ひいては、正確な電池残量の算出が可能となる。
【００３５】
尚、本実施形態においては、電流検出回路３０を機器本体１’側に搭載する場合を実施例として例示したが、これに限られるものではない。即ち、先の図３に示すように、電流検出回路３０をバッテリパック２’側に搭載しても良い。また、第１及び第２の電圧データＤ（Ｖｉ）、Ｄ（Ｖｂ）の比を求める処理を残量演算マイコン３４が行うようにしたが、電流検出回路３０内に演算用の回路を設け、電流検出回路３０が行っても良い。
【００３６】
【発明の効果】
本願発明によれば、増幅器のゲイン誤差やＡ／Ｄ変換器の出力誤差の影響を受けることなく、電源ラインに流れる放電電流の値を正確に算出することができる。したがって、電源ラインが接続される電池の電池残量を、常時、正確に算出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の動作を説明するフローチャートである。
【図３】従来の電池残量検出システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、１’：機器本体、２、２’：バッテリパック、１１：電池、１２、３４：残量演算マイコン、２１、３０：電流検出回路、２５：増幅器、２６：Ａ／Ｄ変換器、２７：本体負荷、２８：電源ライン、２９：通信ライン、３１：基準電圧発生部、３２：セレクタ、３３：出力部
【図１】
2004191241.tif 000006
【図２】
2004191241.tif 000007
【図３】
2004191241.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月3日(2003.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、電流検出用抵抗素子の端子間電圧に基づいて電源ラインに流れる放電電流を算出し、算出した電流値から電池の電池残量を算出する残量検出システム及びこれに用いられる電流検出装置に関する。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
バッテリパック２は、機器本体１に対して着脱可能に構成され、その内部に電池１１、電流検出用抵抗素子２４、電流検出回路２１、残量演算マイコン１２を備える。電流検出用抵抗素子２４は、電源ライン２８に挿入される微少抵抗であり、微少抵抗の端子間の電圧Ｖｉが電流検出回路２１によって取り出される。電流検出回路２１は、増幅器２５、Ａ／Ｄ変換器２６を備える。増幅器２５は、電流検出用抵抗素子２４に接続され、電流検出用抵抗素子２４から取り出される電圧Ｖｉを増幅し、増幅電圧Ｖｉ’を出力する。Ａ／Ｄ変換器２６は、増幅器２５から出力される増幅電圧Ｖｉを規格化し、デジタルデータに変換して電圧データＤ（Ｖｉ）として出力する。残量演算マイコン１２は、電流検出回路２１から出力される電圧データＤ（Ｖｉ）を受け取り、電圧データＤ（Ｖｉ）に基づいて電源ライン２８に流れる放電電流Ｉを算出する。そして、放電電流の電流量Ｉから電池１１の電池残量を算出する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
セレクタ３２は、２つの入力端子Ｓａ、Ｓｂを有し、第１の入力端子Ｓａが電流検出用抵抗素子２４の一方の端子に接続されると共に、第２の入力端子Ｓｂが基準電圧発生部３１の出力に接続される。このセレクタ２３は、例えば、制御マイコン２２によって生成される選択信号ＳＥＬに応答して動作し、何れか一方の入力を選択して出力する。増幅器２５は、セレクタ３２の出力に接続され、電流検出用抵抗素子２４の端子間電圧Ｖｉを増幅して第１の増幅電圧Ｖｉ’を生成すると共に、基準電圧Ｖｂを増幅して第２の増幅電圧Ｖｂ’を生成する。Ａ／Ｄ変換器２６は、電源ライン２８から生成されるリファレンス電圧Ｖｒを受けて動作し、増幅器２５から出力される第１及び第２の増幅電圧Ｖｉ’、Ｖｂ’をデジタルデータに変換して第１及び第２の電圧データＤ（Ｖｉ）、Ｄ（Ｖｂ）を出力す
る。出力部３３は、Ａ／Ｄ変換器２６の出力に接続され、第１及び第２の電圧データＤ（Ｖｉ）、Ｄ（Ｖｂ）を受け取り、パラレル／シリアル変換などのフォーマット変換を施して通信ライン２９に出力する。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
尚、本実施形態においては、バッテリパック２’側に搭載される装置の小型化を図るため、残量演算マイコン３４及び電流検出回路３０をそれぞれ分けて搭載し、電流検出回路３０を機器本体１’側に搭載し、残量演算マイコン３４をバッテリパック２’側に搭載している。


【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004191241.tif 000009
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004191241.tif 000010