專利名稱：電流積算值檢測裝置和電流檢測裝置及采用它們的電池組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于顯示攜帶式信息終端等所采用的一次電池或二次電池的剩余容量的電流積算值檢測裝置和電流檢測裝置及采用該檢測裝置的電池組，尤其是涉及不受檢測電路中不希望發(fā)生的偏移的影響的電路技術。
在以筆記本式個人用計算機為代表的攜帶式信息終端中，使用中的電池當前還有多少電池剩余量、以后還能使用多久，對使用者來說是隨時都很擔心的事情。一當電池剩余量減少到規(guī)定值以下時，就必須對使用者發(fā)出警告，還要對數(shù)據(jù)進行備份等處理。為此，需要有一種能盡量精確地檢測電池剩余量的方法。
因此，在現(xiàn)有技術中，曾設想隨時監(jiān)視電池充的放電電流并對其進行積算從而顯示電池剩余量，作為其一例，已知有公開的專利公報即特開平6-258410。在該專利公報中，作為電池充放電電流的檢測方法，公開了一種在電池的電流通路上串聯(lián)插入一個用于檢測電流的電阻、將該電阻上產(chǎn)生的電壓放大到規(guī)定倍并將該放大后的電壓作為控制電壓施加于電壓控制型振蕩器從而得到其頻率與充放電電流值對應的脈沖振蕩信號的方法。進一步，還給出一種通過對脈沖振蕩信號的脈沖數(shù)進行計數(shù)而求得電流積算值的方法。
串聯(lián)插入電池的電流通路的用于檢測電流的電阻，不能取太大的電阻值，以便盡可能地減小因電壓降而產(chǎn)生的功率損耗，。在筆記本式個人計算機的例中，設定為20毫歐左右的微小值，對應于從幾十毫安到幾安培變化的負載電流，可得到從1毫伏到100毫伏左右的電壓。該電壓直接或被放大到規(guī)定倍后作為控制電壓施加于上述的電壓控制型振蕩器。另一方面，在供放大用的運算放大器或用于構成電壓控制型振蕩器的運算放大器中，通常不可避免地伴隨有因半導體的制造不合規(guī)格或其他原因產(chǎn)生的正負5毫伏左右的偏移，對于上述從1毫伏到100毫伏左右的控制電壓來說，該偏移造成的惡劣影響已大到不能忽略的程度。附帶說一下，在如上所述的電流檢測電阻為20毫歐的情況下，5毫伏的偏移，如換算為電流檢測誤差，則相當于250毫安。
該偏移引起的電流檢測誤差，在求取電流積算值的情況下影響更大。例如，即使在實際上負載電流為零的情況下，也會誤認為連續(xù)消耗著250毫安的電流，作為積算值往往顯示很大的值。
另外，偏移發(fā)生的主要原因是構成運算放大器的初級差動晶體管對的閾值電壓不平衡，但除此以外在每一種電路構成方法中其原因也可能是各種各樣的。
作為本發(fā)明對象的課題，是提供一種不受上述運算放大器等的偏移的影響的電流檢測裝置和電流積算值檢測裝置。
為解決上述課題，本發(fā)明的電流積算值檢測裝置和電流檢測裝置及采用該檢測裝置的電池組，備有串聯(lián)插入電池的電流通路的電流檢測電阻；積分器；將電流檢測電阻兩端的電位導向積分器輸入端的輸入狀態(tài)選擇器；與積分器連接的積分電容器；設置在積分器與積分電容器之間用于切換積分電容器的連接極性的積分電容器反相裝置；當隨時間的推移而變化的積分器輸出電壓達到以積分電容器的電荷被清除時得到的積分器輸出電壓為基準電位并在其正側的第1規(guī)定的積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第1比較器；當?shù)竭_在同一基準電位的負側的第2規(guī)定的積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第2比較器；當?shù)?或第2比較器輸出電壓轉換時將積分電容器的積分電荷清除為零的積分復位裝置；以積分復位裝置的動作頻度對在第1或第2比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖中的一個比較器的輸出脈沖進行遞增計數(shù)而對另一個比較器的輸出脈沖進行遞減計數(shù)的脈沖計數(shù)器；及使對脈沖計數(shù)器的遞增/遞減計數(shù)輸入反向的遞增/遞減反向裝置。
輸入狀態(tài)選擇器，有規(guī)律地交替切換狀態(tài)a和狀態(tài)b兩種狀態(tài)，并在狀態(tài)a中將在電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓導向積分器的輸入端。另一方面，在狀態(tài)b中，將在電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓的極性反相后導向積分器的輸入端，或者假想電池電流值為零的狀態(tài)并將該假想狀態(tài)下的電流檢測電阻的端子間電壓導向積分器的輸入端。具體地說，例如，將電流檢測電阻的任何一個端子的電壓導向積分器的輸入端。
積分電容器反相裝置，以與輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式交替地切換積分電容器的連接極性。
因此，積分器，在狀態(tài)a期間，將與電池電流對應的電流和因上述不希望發(fā)生的偏移引起的電流加在一起進行時間積分并作為積分電荷存儲在積分電容器內(nèi)，在狀態(tài)b期間，將與電池電流對應的電流反相后的電流和因上述不希望發(fā)生的偏移引起的電流加在一起進行時間積分，或者僅對因偏移引起的電流進行時間積分并作為積分電荷存儲在積分電容器內(nèi)。然而，因積分電容器的連接極性由積分電容器反相裝置相對于狀態(tài)a和狀態(tài)b而反相，所以，對于上述因偏移引起的電流分量，狀態(tài)a的積分電荷與狀態(tài)b的積分電荷將彼此相減。偏移發(fā)生的機理或偏移量，在狀態(tài)a和狀態(tài)b中基本不變，所以，在使狀態(tài)a和狀態(tài)b的時間相同的情況下，可將因偏移引起的電流的積分電荷完全消除。另一方面，對于電池電流分量，在狀態(tài)b中，在使積分器輸入端的電池電流檢測電壓和積分電容器兩者都反相的情況下將在狀態(tài)b期間存儲在積分電容器內(nèi)的積分電荷以與狀態(tài)a相同的極性相加，并在狀態(tài)b中在使積分器輸入端的電池電流檢測電壓實際上為零的情況下將在狀態(tài)a期間的電池電流分量的積分電荷存儲在積分電容器內(nèi)。
因此，在積分器的輸出端，可以得到不受偏移影響的與電池電流的時間積分值對應的電壓。該電壓隨積分的時間推移而變化，并當其到達上述第1或第2規(guī)定積分復位電壓時，由第1或第2比較器輸出對其進行指示的電壓轉換，同時，使上述積分復位裝置接通并在極短的時間內(nèi)將積分電容器的積分電荷清除。隨著積分電荷的清除，積分器輸出電壓瞬時返回初始電位，比較器的輸出電位也瞬時返回原來的電位，且使積分復位裝置斷開。然后，進入接續(xù)的電池電流積分的下一個周期。
伴隨著這一連串的動作，每當進行一次積分復位時在第1或第2比較器的輸出端產(chǎn)生一個脈沖。在輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a期間，由脈沖計數(shù)器對在第1比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖進行遞增計數(shù)，并在該狀態(tài)a期間對在第2比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖進行遞減計數(shù)。在狀態(tài)b期間，使遞增計數(shù)和遞減計數(shù)變?yōu)槠浞聪虻慕M合。上述遞增/遞減反向裝置，以與輸入狀態(tài)選擇器的切換同步的方式動作，進行該遞增/遞減的反向。
從積分復位到下一次積分復位之間的電池電流積算值，決定于電流檢測電阻值、積分器增益、積分電容器電容值、及規(guī)定的積分復位電壓等各設計參數(shù)，可以為固定值。因此，通過對脈沖數(shù)進行計數(shù)，可以將電池電流的長時間的積算值作為數(shù)字值求得。此外，通過對在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)(即，頻率)進行計量，可以求得在該時刻的電池電流值。
從以下配合附圖所進行的詳細的說明，可以更清楚地看出本發(fā)明的上述和其他目的、特點和優(yōu)點。


圖1是表示本發(fā)明第1實施形態(tài)的圖。
圖2A～圖2C是分別表示輸入狀態(tài)選擇器的具體構成例的圖。
圖3A～圖3C是分別表示積分器的具體構成例的圖。
圖4A和圖4B是分別表示偏移為相同極性時的積分器波形的圖。
圖5A和圖5B是分別表示偏移為相反極性時的積分器波形的圖。
圖6是表示積分器波形的圖。
圖7是表示積分器波形的圖。
圖8是表示積分器波形的圖。
圖9是表示積分器波形的圖。
圖10是表示積分器波形的圖。
圖11是表示本發(fā)明第2實施形態(tài)的圖。
圖12A和圖12B是分別表示積分器波形的圖。
圖13A和圖13B是表示積分器波形的圖。
圖14是表示本發(fā)明第3實施形態(tài)的圖。
圖15是表示積分復位裝置的變形形態(tài)的圖。
圖16是表示積分選擇開關及放電選擇開關采用MOS晶體管的實施形態(tài)的圖。
圖17是表示本發(fā)明第4實施形態(tài)的圖。
圖18是表示本發(fā)明第5實施形態(tài)的圖。
以下，根據(jù)實施形態(tài)對本發(fā)明進行詳細說明。
圖1是表示本發(fā)明第1實施形態(tài)的圖。在該圖中，1是電池，2是電流檢測電阻，3是負載，4是輸入狀態(tài)選擇器，5是積分器，6是積分電容器，7是積分電容器反相裝置，8是第1比較器，9是第1積分復位電壓源，10是積分復位裝置，11是脈沖計數(shù)器，12是計數(shù)值讀取裝置，13是單位時間平均電流值計算裝置，14是充電器，15是充放電切換器。16是第2比較器，17是第2積分復位電壓源，18是OR門，19是遞增/遞減反向裝置。作為實現(xiàn)積分復位裝置10的方法，有如后文所述的多種方法，但在本第1實施形態(tài)中，以如圖所示的復位開關為代表，并標記為積分復位開關10。
電池1，可以是單個的電池，或者也可以將多個電池串聯(lián)疊置。此外，可以是一次電池、二次電池中的任何一種。
電流檢測電阻2，是在電池1和負載3之間串聯(lián)插入的電阻值(Rsens)為20毫歐左右的電阻器，在其兩端產(chǎn)生與從電池1供給負載3或者從充電器14供給電池1的電池電流值(Is)之乘積相等的檢測電壓(Vs)。
輸入狀態(tài)選擇器4，用于將在電流檢測電阻2的兩端產(chǎn)生的檢測電壓(Vs)導向積分器5的輸入端，并且有規(guī)律地交替切換狀態(tài)a和狀態(tài)b兩種狀態(tài)。該輸入狀態(tài)選擇器4，在狀態(tài)a中，將在電流檢測電阻2的兩端產(chǎn)生的檢測電壓(Vs)導向積分器5的輸入端，在狀態(tài)b中，將該檢測電壓的極性反相后導向積分器5的輸入端，或者，構成將上述Is假想為零的狀態(tài)、即不管實際的Is如何而Vs實質上等于零的連接狀態(tài)，并將其導向積分器5的輸入端。
在圖2A～圖2C中示出上述輸入狀態(tài)選擇器4的具體構成例。在該圖中，401是極性反相開關，402、403是電阻器，404、405是開關，其他已標出過的符號與圖1相同。
首先，說明圖2A的構成例的動作。極性反相開關401的動作，是按狀態(tài)a和狀態(tài)b切換2條輸入線，因此，在狀態(tài)b中，可將檢測電壓(Vs)的極性反相后導入積分器5。
其次，說明圖2B的構成例的動作。在狀態(tài)a中，開關404是在a位置的斷開狀態(tài)，因而將在電流檢測電阻2的兩端產(chǎn)生的檢測電壓(Vs)通過電阻402、403導向積分器5。在狀態(tài)b中，開關401是在b位置的接通狀態(tài)，因而使電流檢測電阻2兩端產(chǎn)生的檢測電壓(Vs)在導向積分器5的途中成為短路狀態(tài)。因此，不管電池電流值(Is)如何，被導向積分器5的檢測電壓(Vs)實質上等于零，因而獲得將電池電流值(Is)假想為零的連接狀態(tài)。這里，由于電流檢測電阻2是20毫歐左右的低電阻，所以，電阻器402、403是為防止發(fā)生開關401的短路不完全的問題而設置的，從原理上說即使不設置也可以。
接著，說明圖2C的構成例的動作。在狀態(tài)a中，開關405處在a位置，因而將在電流檢測電阻2的兩端產(chǎn)生的檢測電壓(Vs)導向積分器5。在狀態(tài)b中，開關405處在b位置，因而在該狀態(tài)下導向積分器5的輸入端的不是電流檢測電阻2兩端產(chǎn)生的檢測電壓，而是電流檢測電阻2的一個端子的電位。這種所謂的將電流檢測電阻2的一個端子的電位導向積分器5的一對輸入端，是與在狀態(tài)a中使電流檢測電阻2的電阻值(RSENS)為零等效的。因此，構成了不管實際的電池電流值(Is)如何而將電池電流值(Is)假想為零的連接狀態(tài)。
再回到圖1進行說明。積分器5，在積分器的輸入端子上通過輸入狀態(tài)選擇器4接受在電流檢測電阻2的兩端產(chǎn)生的檢測電壓(Vs)，并在輸出端子上產(chǎn)生與對該輸入端子的電壓進行時間積分后的值對應的電壓。
在圖3A～圖3C中示出上述積分器5的具體構成例。在該圖中，501是運算放大器，502是電阻器，6是積分電容器。此外，在圖1中積分電容器6是與積分器5分開示出的，但作為功能來說，是相同的。
首先，圖3A所示的積分器，作為采用運算放大器的積分器是眾所周知的。在該電路中，積分電容器6構成從運算放大器501的輸出端子到負極性輸入端子的負反饋回路，由此，在從外向內(nèi)觀察運算放大器的輸入端子時，可將該輸入端子間看成一種假想的短路狀態(tài)。因此，當對積分器5施加電壓時，其值為該施加電壓除以電阻器502的電阻值(Rg)的電流通過電阻器502流入積分電容器6，并將等于電流的積分值的電荷存儲在積分電容器6內(nèi)。作為其結果，當設輸入電壓為Vs、電阻器502的電阻值為Rg、積分電容器6的電容值為C時，積分電容器6的存儲電荷(Q)及輸出電壓(Vo)，分別以下式表示。Q＝∫(Vs/Rg)dtVo＝-(1/C)∫(Vs/Rg)dt如上式所示，在輸出端得到與輸入電壓的時間積分值對應的電壓。
可是，在構成該積分器的運算放大器中，通常多少總會伴有偏移誤差，所以可用Vd將該偏移誤差表示運算放大器的輸入換算偏移電壓。所謂輸入換算偏移電壓，指的是將偏移誤差換算為施加于沒有偏移誤差的理想放大器的+輸入端子的偏移電壓后表示的電壓。這時的積分電容器6的存儲電荷(Q)及積分器輸出電壓(Vo)，與式1對應地表示如下。Q＝∫((Vs-Vd)/Rg)dtVo＝-(1/C)∫((Vs-Vd)/Rg)dt其次，說明圖3B所示的積分器。在該圖中，503是電壓電流變換放大器，輸出與輸入電壓成比例的電流。在電子電路學中將其表示為互導(gm)，由差動晶體管對構成的電流輸出型差動放大器等是其具體例。運算放大器501及積分電容器6的動作，與前面說明過的圖3A的情況相同，該電壓電流變換放大器503的輸出電流，流過為構成從該運算放大器501的輸出端子到其反相輸入端子的負反饋回路而設置的積分電容器6，并作為與該電流的積分值相等的電荷進行存儲，其結果是，積分電容器6的存儲電荷(Q)及輸出電壓(Vo)，可分別以下式表示。Q＝∫(Vs·gm)dtVo＝-(1/C)∫(Vs·gm)dt如式3所示，得到了與電壓電流變換放大器503的輸入電壓的時間積分值對應的電壓。與上述一樣，電壓電流變換放大器503的輸入換算偏移電壓為Vd時的積分電容器6的存儲電荷(Q)及積分器輸出電壓(Vo)，與式(3)、式(4)對應地表示如下。Q＝∫((Vs+Vd)·gm)dtVo＝-(1/C)∫((Vs+Vd)·gm)dt其次，說明圖3C所示的積分器。在該圖中，504、505是運算放大器，506、507是FET。本電路，在輸入端子側的直流電位為接近0V的低電位、積分器的動作基準電位為中電位(2.5V)下進行動作。FET507的柵極由運算放大器505控制，并決定使其漏電極(100k側)的電位與基準電位(2.5V)一致的電流值。FET506的柵極由運算放大器504控制，并決定使其源電極(5k側)的電位與FET507的源電極電位一致的電流值。這時，如在輸入端子間施加輸入電壓，則為使兩個FET的源電極電位一致而控制FET506的電流，并由此而產(chǎn)生與輸入電壓除以Rg后的值相當?shù)碾娏髯兓?，將其從FET506的漏電極供給到運算放大器501的負輸入端子。運算放大器501中的積分動作，與上述的例相同。
再回到圖1進行說明。在圖1中，積分電容器6雖然如上所述是積分器5的一個構成要素，但為了明確地表示出與積分電容器反相裝置7的關系，如圖所示，將其配置和標記在積分器5之外。
積分電容器反相裝置7，與上述輸入狀態(tài)選擇器4的狀態(tài)切換同步地使積分電容器6的連接極性反相。
以下，先說明由以上的構成要素(1-7)構成的部分的動作。
根據(jù)輸入狀態(tài)開關4為圖2C、積分器5為圖3A的情況進行說明。如設從電池1流向負載3的電流的方向為正(Is)，且在電流檢測電阻2的端子間產(chǎn)生的電壓(Vs)以電池1側的端子為基準來決定，則下式成立。
Vs＝-RSENS·Is現(xiàn)考慮輸入狀態(tài)開關4處在狀態(tài)a(圖中實線箭頭)而積分電容器反相裝置7也與其同步地處在狀態(tài)a(圖中實線箭頭)的期間(Ta)。以式5表示的檢測電壓(Vs)，被導向圖3A所示形式的積分器5，在積分器5中，使其值為該檢測電壓(Vs)除以Rg的電流流向積分電容器6，并將與該電流的積分值相等的電荷存儲在積分電容器6內(nèi)。然后，積分器5的輸出端子電壓隨著該電荷的不斷存儲而變化，該電壓變化量對應于檢測電壓(Vs)的積分值。
另外，作為積分器構成要素的運算放大器501具有輸入換算偏移電壓為Vd，所以與該輸入換算偏移電壓為Vd的積分值對應的電荷也一并存儲在積分電容器6內(nèi)，因而在輸出端子上產(chǎn)生的電壓變化量中也要加上由此而產(chǎn)生的電壓變化。
接著，考慮輸入狀態(tài)開關4轉換到狀態(tài)b(圖中虛線箭頭)而積分電容器反相裝置7也與其同步地轉換到狀態(tài)b(圖中虛線箭頭)后的期間(Tb)。因輸入狀態(tài)開關4處在狀態(tài)b，所以不是將檢測電壓(Vs)導向積分器5而是將零電壓輸入積分器5。因此，積分器5僅對作為積分器構成要素的運算放大器501的輸入換算偏移電壓(Vd)進行積分。然而，在狀態(tài)b中，因積分電容器的連接由積分電容器反相裝置反相，所以，積分電容器6的存儲方式是以在先前的狀態(tài)a期間(Ta)的最終時刻存儲的存儲電荷為初始值并在狀態(tài)b期間(Tb)減去與其值為輸入換算偏移電壓(Vd)除以Rg的電流的積分值相等的電荷。如更為嚴密地表達，則應為「存儲方式是以在先前的狀態(tài)a期間(Ta)的最終時刻存儲的存儲電荷的反相后的狀態(tài)為初始值并在狀態(tài)b期間(Tb)加上與其值為輸入換算偏移電壓(Vd)除以Rg的電流的積分值相等的電荷。」，但這里重要的是，當狀態(tài)b期間(Tb)的偏移誤差部分的存儲電荷與狀態(tài)a期間(Ta)的偏移誤差部分的存儲電荷正好極性相反時，最終想要求得的是狀態(tài)a期間(Ta)的積分值的總和，所以，如上所述的將狀態(tài)a期間內(nèi)的存儲電荷的極性作為基準的表達方式是適當?shù)摹?br> 因此，在狀態(tài)b期間(Tb)結束并剛轉換到下一個狀態(tài)a之后的時刻，存儲在積分電容器6內(nèi)的電荷變?yōu)閺脑谧畛醯臓顟B(tài)a期間(Ta)中存儲的與檢測電壓(Vs)的積分值和輸入換算偏移電壓(Vd)的積分值相加的值相當?shù)拇鎯﹄姾蓽p去在狀態(tài)b期間(Tb)中存儲的與輸入換算偏移電壓(Vd)的積分值相當?shù)拇鎯﹄姾珊蟮闹?。這里，由于將狀態(tài)a的期間(Ta)與狀態(tài)b的期間(Tb)設定得相等，所以，能將輸入換算偏移電壓(Vd)的影響完全消除，并可以只將與檢測電壓(Vs)的積分值對應的電荷存儲在積分電容器6內(nèi)。與此同時，在積分器5的輸出端子上得到的電壓，也消除了輸入換算偏移電壓(Vd)的影響。
通過使上述狀態(tài)a的期間(Ta)與狀態(tài)b的期間(Tb)交替地反復，可以一面消除輸入換算偏移電壓(Vd)的影響，一面持續(xù)進行檢測電壓(Vs)的積分、即電池電流的積分。當然，對檢測電流進行積分的期間是將狀態(tài)a期間(Ta)加在一起的期間(∑Ta)，即等于全部時間的一半，但對其補正時只要將積分值加倍就足夠了。對此只須使Ta的反復周期為電池電流變化周期的一半以下即可，關于這一點可以由采樣理論加以證明。而在通常情況下，電池電流變化緩慢，所以在這方面出現(xiàn)問題的情況很少。
對如上所述的偏移誤差消除機理，可用公式說明如下。
設使狀態(tài)a的期間依次反復為Ta1、Ta2、Ta3、…、TaN、使狀態(tài)b的期間依次反復為Tb1、Tb2、Tb3、…、TbN、各期間的存儲電荷為Qa1、Qa2、Qa3、…、QaN及Qb1、Qb2、Qb3、…、QbN、各期間的積分器輸出電壓變化量為Voa1、Voa2、Voa3…、VoaN及Vob1、Vob2、Vob3、…、VobN，則下式成立。[式6]QaN＝∫TaN(RSENS·Is/Rg)dt+∫TaN(Vd/Rg)dtQbN＝∫TbN(Vd/Rg)dtVoaN＝(1/C)∫TaN(RSENS·Is/Rg)dt+(1/C)∫TaN(Vd/Rg)dtVobN＝-∫TbN(Vd/Rg)dt∑(QaN+QbN)＝∫Ta(RSENS·Is/Rg)dt∑(VoaN+VobN)＝(1/C)∫Ta(RSENS·Is/Rg)dt在上式中，在積分符號∫的右下方標記的TaN、TbN，意味著輸入狀態(tài)選擇器具有第N次的狀態(tài)a或狀態(tài)b、其積分時間為TaN、TbN。此外，在積分符號∫的右下方標記的Ta，意味著在整個狀態(tài)a期間進行積分。在Q、Vo的右下方標記的各類符號，意義也相同。
式6的第1式和第3式的右邊第1項及第2項，分別對應于電池電流檢測電壓的積分值及積分器的偏移誤差的積分值。式6的第5式表示，當求取狀態(tài)a的存儲電荷與狀態(tài)b的存儲電荷的總和時，應求得與消除了偏移誤差的影響的電池電流的積分值對應的值。同樣，第6式表示，當求取狀態(tài)a的積分器輸出電壓變化與狀態(tài)b的積分器輸出電壓變化的總和時，應求得與消除了偏移誤差的影響的電池電流的積分值對應的電壓。
以下，用波形圖說明以上情況。圖4A示出積分電容器的電荷變化波形，圖4B示出積分器輸出電壓的變化波形。
在圖4A中，虛線是假想偏移誤差不存在的情況時的電荷變化，與此相反，實線是具有極性與電池電流檢測電壓相同而大小為其一半的偏移誤差時的電荷變化。在狀態(tài)a期間(Ta1)，將檢測電壓分量與偏移分量加在一起進行積分，所以實線以虛線的1.5倍的斜率變化。接著，在狀態(tài)b期間(Tb1)，僅對偏移誤差分量進行積分并以相反的極性存儲在積分電容器內(nèi)，因此電荷僅減少與其相當?shù)牟糠?，在Tb1的最終時刻，與虛線的假想偏移誤差不存在的情況時的電荷一致。即，通過期間Ta1和Tb1后所看到的積分電容器的電荷，消除了偏移誤差的影響，因而得到僅對電池電流的檢測電壓進行積分的值。在接著的Ta2、Tb2期間及其以后的期間，也以同樣的方式將不受偏移誤差影響的與僅對電池電流的檢測電壓進行積分的值相當?shù)碾姾刹粩嗟叵嗉印?br> 圖4B是表示與上述圖4的情況相同時的積分器輸出電壓的圖。輸出電壓的原點0，表示將積分電容器的初始電荷清除為零時的輸出電壓，并不表示接地電位。虛線為無偏移誤差的情況，實線為具有極性與電池電流檢測電壓相同而大小為其一半的偏移誤差的情況。當從狀態(tài)a轉換到狀態(tài)b時、或從狀態(tài)b轉換到狀態(tài)a時，因積分電容器的連接反相，所以如圖中的箭頭所示，在上述每個轉換時刻輸出電壓反相。當從Ta1轉換到Tb1時，以Ta1的最終時刻的輸出電壓反相后的電壓為起點而變化，并僅對偏移誤差分量進行積分，在Tb1的最終時刻與用虛線表示的無偏移誤差時的輸出電壓一致。從Tb1剛轉換到Ta2后，與Ta1的最后時刻的無偏移誤差時的輸出電壓一致。以后也依次同樣地反復進行，并在狀態(tài)a的各期間的初始時刻得到不受偏移誤差影響的與僅對電池電流檢測電壓進行積分的值相當?shù)妮敵鲭妷骸?br> 其次，在圖5A和圖5B中示出偏移誤差以與電池電流檢測電壓相反的極性存在的情況。圖中示出的是偏移誤差的大小等于電池電流檢測電壓的1/4的情況。在狀態(tài)a期間，與上述圖4的例相反，實線一方的斜率小。另外，在狀態(tài)b期間的斜率與上述圖4的例相反。但是，在消除偏移誤差影響的效果方面完全相同。
可是，從圖4A～圖5B都可以看出，積分電容器電荷及輸出電壓都是隨時間的推移而增大，因而可以預見到最終將到達電路的動作極限而使動作失敗。因此，作為一種對策，在使用時可將執(zhí)行積分的時間限定于使電路動作不失敗的范圍內(nèi)。另一種方法是，每當積分值達到預定值時反復將積分電容器的電荷復位，并同時使用該復位次數(shù)的計數(shù)值。再回到圖1對其進行說明。
在圖1中，第1比較器8，對積分器5的輸出電壓和第1積分復位電壓(VRESET1)進行比較，當積分器5的輸出電壓隨時間的推移從低的值上升而達到VRESET1時，使輸出電壓從低電平轉換為高電平。當?shù)?比較器8的輸出電壓變?yōu)楦唠娖綍r，積分復位開關10接通，并將積分電容器6的電荷大體上瞬時地復位為零。當積分電容器6的電荷復位為零時，積分器5的輸出電壓變?yōu)槌跏贾?零)，第1比較器8，使其輸出電壓轉換為低電平。于是，積分復位開關10返回斷開狀態(tài)，繼續(xù)進行下一步的積分。為將積分電容器的電荷復位，盡管時間短但仍需要一定的時間，并且在該時間內(nèi)使第1比較器8的輸出保持高電平是必要條件，對此通過嚴格地使作為積分器5的構成要素的運算放大器不能急速地響應而將第1比較器8轉換為低電平延遲，一般能滿足上述必要條件。為了更加可靠，只需在將第1比較器8的輸出導向復位開關10的途中插入單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器等能保持一定時間的電路即可。
通過反復進行上述積分和復位，可以防止發(fā)生因積分器5的輸出電壓不斷增大而使動作失敗的問題，并能繼續(xù)進行積分。而且，通過對復位次數(shù)進行計數(shù)，可以求得全部時間的積分值。當設復位次數(shù)的計數(shù)值為K時，如應用上述的式6的第6式，則下式成立。[式7]K·VRESET1+(最終復位后的積分器出力電壓)＝(1/C)∫Ta(RSENS·Is/Rg)dt在上式中，如使K增大到幾十以上，則可將最終復位后的積分器輸出電壓忽略，并使用復位次數(shù)計數(shù)值(K)用下式求取電池電流(Is)的積分值。[式8]∫Ta(Is)dt＝K·VRESET1·C·Rg/RSENS如從作為本發(fā)明的基本目的的電池剩余量計量來看，則更為重要的是作為積分值能得到較大的值，因而計數(shù)值當然也是較大的值，所以使K大到幾十以上的必要條件，可以充分地得到滿足。假定，在特殊的用法中，在對小的積分值范圍進行計量的情況下，可以與之相應地將積分電容器的電容值設定為其他常數(shù)。
用波形圖更為詳細地說明上述積分復位的情況。
圖6是在與前面圖4所述相同的條件下采用上述積分復位時的積分器輸出電壓波形圖。表示輸出電壓的縱軸的原點0，與前面給出的圖4A～圖5B相同，表示將積分電容器的初始電荷清除為零時的輸出電壓。也同樣地定義了第1積分復位電壓(VRESET1)，在本例中設定為3V。偏移誤差的大小為電池電流檢測電壓的一半而極性相同。圖中Ta1期間的虛線，是假想不存在電池電流的偏移誤差時的僅與檢測電壓的積分值對應的輸出電壓，Ta1期間中的電壓增加為1V。另一方面，實線是與含有偏移誤差的積分值對應的輸出電壓，在該同一期間中的電壓增加為1.5V。在Ta3期間中，積分器輸出電壓達到VRESET1，因而將積分器輸出電壓復位為零。這是第1次復位。第2次復位，發(fā)生在從第1次復位起經(jīng)過(Ta+Tb)的3倍時間后的Ta6期間內(nèi)。在這之后，以相同的周期發(fā)生第3次復位，并反復進行。在該圖的下部，以復位脈沖的形式示出。
由于使TaN和TbN為一對并將偏移消除，所以，對例如到Tb9結束時刻為止的積分值總和，試將根據(jù)復位次數(shù)計數(shù)值求得的值與從不存在偏移誤差時的假想值(圖中虛線)求得的值進行比較。首先，前者，計數(shù)值為K＝3，VRESET1＝3V，且Tb9結束時刻的電壓為零，所以積分值的總和為9V。另一方面，后者，Ta1期間中的電壓增加為1V，由于這里是9個期間，所以積分值的總和為9V。因此，可以看出，從計數(shù)值求得的積分值總和與不存在偏移誤差時的假想值的積分值總和一致。
在以上說明的圖6的情況中，為了能在復位的周期時間內(nèi)具有多個Ta和Tb期間，將Ta和Tb的切換周期設定得較短。下面，與之相反，說明將Ta和Tb的切換周期設定得較長的情況。
圖7是將Ta和Tb的切換周期設定得比復位周期長的情況下的積分器輸出電壓波形圖。縱軸原點的定義與圖6的情況相同。第1積分復位電壓(VRESET1)設定為3V。偏移誤差的大小為電池電流檢測電壓的1/5而極性相同。在最初的狀態(tài)a期間(Ta1)，對1個單位的電池電流檢測電壓加上0.2個單位的偏移誤差并進行積分，每當積分輸出電壓達到VRESET1時進行復位，在該期間內(nèi)的復位次數(shù)為4。接著，在Tb1期間，僅對偏移分量進行積分，因而，在Ta2的最初時刻，變?yōu)樵赥a1和Tb1中將偏移誤差消除后的積分器輸出電壓。在這之后，通過反復進行以下動作而將偏移分量消除，同時對復位次數(shù)進行計數(shù)，從而僅求得電池電流分量的積分值。在圖示的例中，因K＝15、VRESET1＝3V，所以，從Ta1到Tb4的期間內(nèi)的積分器輸出電壓的總和為45V。
這樣，從圖6和圖7的情況可以看出，狀態(tài)a和狀態(tài)b的切換周期與復位周期的大小關系，哪個大哪個小都可以。
再回到圖1進行說明。脈沖計數(shù)器11，對在比較器8的輸出端產(chǎn)生的復位脈沖數(shù)進行計數(shù)。計數(shù)值讀取裝置12，在接收到讀取指令的時刻，鎖存脈沖計數(shù)器11的計數(shù)值。通過觀察其輸出，可以得知在接收到上述讀取指令的時刻前的電池電流積算值。單位時間平均電流值計算裝置13，存儲根據(jù)前一個讀取指令讀出的電池電流積算值，并計算與最新的電池電流積算值的差分。將該差分除以上述讀取指令的時間間隔，即可得知單位時間平均電流值。進一步，如果將讀取指令間隔適當?shù)卦O定為較短的時間，則實際上可以將該單位時間平均電流值看作瞬時電流值。
以下，說明在圖1中從由充放電切換器15向負載側供給電池電流的放電模式切換為由充電器14使充電電流流向電池的充電模式的情況。假定輸入狀態(tài)選擇器4具有與前面的說明相同的圖2C的形式。
在這種情況下，電池1是可充電的二次電池。以下，說明充電時的動作。充電時流過電流檢測電阻2的電流的方向與放電時相反，所以，檢測電壓當然也反相。因此，在積分器5中積分并存儲在積分電容器6內(nèi)的電荷的極性也與放電時反相，因而積分器輸出電壓的變化，也與放電時相反而向負的方向改變。第2比較器16，將該向負方向變化的輸出電壓與第2積分復位電壓(VRESET2)進行比較，當積分器5的輸出電壓隨時間的推移從高的值下降而達到VRESET2時，使輸出電壓從低電平轉換為高電平。當?shù)?比較器16的輸出電壓變?yōu)楦唠娖綍r，OR門18的輸出從低電平轉換為高電平，同時使積分復位開關10接通，并將積分電容器6的電荷清除。在這之后的動作，與上述放電模式的情況一樣。
另外，如假定將積分電容器的初始電荷清除時的積分器輸出電壓為基準電位，則VRESET1和VRESET2相對于該基準電位而位于正/負對稱的電位。
脈沖計數(shù)器11，在本實施形態(tài)中為遞增/遞減型，并分別將比較器8的輸出連接于遞增計數(shù)輸入端子，將比較器16的輸出連接于遞減計數(shù)輸入端子。在充電時，如上所述，積分復位由第2比較器16的輸出控制，并將脈沖輸入到遞減計數(shù)輸入端子。因此，隨著充電的進行，每當發(fā)生積分復位時脈沖計數(shù)器11的計數(shù)值減1。在這種情況下，計數(shù)值的減少，意味著電池與該減少部分對應地進行充電。采用了本發(fā)明的裝置，當在運行過程中從工作模式(放電模式)切換為充電模式時，脈沖計數(shù)器11從遞增計數(shù)轉換為遞減計數(shù)并繼續(xù)進行計數(shù)。因此，可以綜合地計量放電和充電引起的電荷量增減，其結果是，可以得知電池的剩余量。
從放電模式切換為充電模式時的積分器輸出電壓波形圖示于圖8。該圖是在Tb2的結束時刻從放電模式切換為充電模式的情況。是VRESET1為3V、VRESET2為-3V的情況。
以下，說明圖1中的遞增/遞減反向裝置19的作用和效果。假定輸入狀態(tài)選擇器4具有與前面的說明相同的圖2C的形式。
遞增/遞減反向裝置19，以與輸入狀態(tài)選擇器4的狀態(tài)切換同步的方式動作，其作用是使脈沖計數(shù)器11的遞增計數(shù)輸入和遞減計數(shù)輸入在狀態(tài)a和狀態(tài)b中相互切換。在圖示的例中，在狀態(tài)a，分別將第1比較器8的輸出連接于遞增計數(shù)輸入端子，將第2比較器16的輸出連接于遞減計數(shù)輸入端子，而在狀態(tài)b中將其反向連接。
圖9是在放電模式中使放電電流的檢測電壓(Vs)與偏移誤差電壓(Vd)為1比1且方向也相同的情況下的積分器輸出電壓波形圖。在Ta期間將Vs和Vd相加并進行積分，在Tb期間僅對Vd進行積分。圖中以p1、p2、…表示的是在Ta期間產(chǎn)生的復位脈沖，以q1、q2、…表示的是在Tb期間產(chǎn)生的復位脈沖。在遞增/遞減反向裝置19的作用下，對p1、p2、…進行遞增計數(shù)，對q1、q2、…進行遞減計數(shù)。
在本第1實施形態(tài)中，其作用原本是從由Ta期間的積分產(chǎn)生的電壓變化減去由Tb期間的積分產(chǎn)生的電壓變化，但如圖所示當在Tb期間中發(fā)生復位時，其計數(shù)值也要從Ta期間中的計數(shù)值減去才是正確的，本實施形態(tài)正符合這個原理。
其次，在圖10中同樣地示出在充電模式中使充電電流的檢測電壓(Vs)的大小為偏移誤差電壓(Vd)的3倍的情況下的積分器輸出電壓波形圖。在這種情況下，假定偏移誤差電壓(Vd)與圖9的情況相同。在Ta期間，當輸出電壓達到VRESET2時，產(chǎn)生復位脈沖p1、p2、…，并由脈沖計數(shù)器11對該復位脈沖進行遞減計數(shù)。在Tb期間，當輸出電壓達到VRESET1時，產(chǎn)生復位脈沖q1、q2、…，通過遞增/遞減反向裝置19的作用，對該復位脈沖進行遞減計數(shù)。
接著，作為本發(fā)明的第2實施形態(tài)，在圖11中示出輸入狀態(tài)選擇器4為圖2A、積分器5為圖3B的情況。在該圖中，4是輸入狀態(tài)選擇器，用于使狀態(tài)a和狀態(tài)b中的連接極性反相。5是與圖3B所述相同的積分器。由電壓電流變換放大器503將輸入電壓變換為gm倍的電流后供給到運算放大器501的負端子，并作為積分電荷存儲在積分電容器6內(nèi)。其他符號與上述圖1相同。
現(xiàn)考慮輸入狀態(tài)選擇器4處在狀態(tài)a(圖中實線箭頭)、積分電容器反相裝置7也與其同步地處在狀態(tài)a(圖中實線箭頭)的期間(Ta)。以上述的式(5)表示的檢測電壓(Vs)被導向積分器5，積分器5使其值為該檢測電壓(Vs)乘以gm的電流流過積分電容器6，并將等于該電流的積分值的電荷存儲在積分電容器6內(nèi)。于是，積分器5的輸出端子電壓隨著該電荷的不斷存儲而變化，該電壓變化量對應于檢測電壓(Vs)的積分值。
另外，作為積分器構成要素的電壓電流變換放大器503，具有輸入換算偏移電壓Vd，所以與該輸入換算偏移電壓Vd的積分值對應的電荷也一并存儲在積分電容器6內(nèi)，因而在輸出端子產(chǎn)生的電壓變化量中也要加上由此而產(chǎn)生的電壓變化。
接著，考慮輸入狀態(tài)選擇器4轉換到狀態(tài)b(圖中虛線箭頭)、且積分電容器反相裝置7也與其同步地轉換到狀態(tài)b(圖中虛線箭頭)后的期間(Tb)。因輸入狀態(tài)選擇器4處在狀態(tài)b，所以將檢測電壓(Vs)的極性反相并輸入到積分器5。因此，積分器5將該極性反相后的檢測電壓(-Vs)和作為該積分器構成要素的電壓電流變換放大器503的輸入換算偏移電壓(Vd)相加并進行積分。然而，在狀態(tài)b中，積分電容器的連接由積分電容器反相裝置反相，所以，積分電容器6的存儲方式是以在先前的狀態(tài)a期間(Ta)的最終時刻存儲的存儲電荷為初始值并在狀態(tài)b期間(Tb)減去與其值為有關偏移分量的輸入換算偏移電壓(Vd)乘以gm的電流的積分值相等的電荷。對電池電流分量，因檢測電壓與積分電容器的連接極性同時反相，所以將狀態(tài)b期間(Tb)的積分電荷與狀態(tài)a期間(Ta)的積分電荷相加。
因此，偏移分量的積分電荷，在狀態(tài)a的期間(Ta)和狀態(tài)b的期間(Tb)中完全消除，只有電池電流分量的積分電荷通過狀態(tài)a的期間(Ta)和狀態(tài)b的期間(Tb)相加。
在積分器5的輸出端子上產(chǎn)生的電壓，為上述電池電流分量的積分電壓的極性在每個期間(Ta)期間(Tb)反相的形式。在圖12A和圖12B中以動作波形圖表示出上述情況。這里，為便于理解偏差的消除及電池電流分量的積分作用，沒有考慮積分復位的作用。圖12A示出積分電容器的電荷變化，圖中的細線表示僅電池電流分量的積分電荷，虛線表示僅偏移分量的積分電荷，粗線表示兩者的總計電荷。偏移分量的積分電荷，在Ta加Tb的整個期間中被消除。因此，電池電流分量和偏移分量的總計積分電荷，在Tb的結束時刻與僅電池電流分量的積分電荷一致。圖12B示出積分器輸出電壓的變化。該圖的縱軸原點0是將積分電容器的電荷清除為零時的輸出電壓，與圖11所示的基準電壓一致。圖中的細線表示假想僅對電池電流分量進行積分時的電壓，粗線表示包含偏移分量的積分的總計輸出電壓。從該圖可以看出，在Tb的最終時刻或Ta的最初時刻，變?yōu)榕c僅對電池電流分量進行積分的值相等的電壓。
再回到圖11，說明包含積分復位及脈沖計數(shù)時的動作。第1比較器8和第2比較器16，以相對于圖中的基準電壓處在正側負側對稱電位的積分復位電壓(VRESET1、VRESET2)為各自的比較基準電壓而進行動作，當積分器輸出電壓上升并達到VRESET1時，第1比較器8的輸出轉換為高電平，當積分器輸出電壓下降并達到VRESET2時，第2比較器16的輸出轉換為高電平。并且，當任何一個比較器的輸出轉換為高電平時，積分復位開關10接通，并將積分電容器6的電荷清除，從而使積分復位。這時，在比較器的輸出端產(chǎn)生脈沖的情況，與以上的說明相同。
遞增/遞減反向裝置19，以與輸入狀態(tài)選擇器4的狀態(tài)切換同步的方式動作，其作用是使脈沖計數(shù)器11的遞增計數(shù)輸入和遞減計數(shù)輸入在狀態(tài)a和狀態(tài)b中相互切換。在圖示的例中，在狀態(tài)a，分別將第1比較器8的輸出連接于遞增計數(shù)輸入端子，將第2比較器16的輸出連接于遞減計數(shù)輸入端子，而在狀態(tài)b中將其反向連接。狀態(tài)b是使電池電流檢測電壓的極性反相后進行積分的期間，由于該期間的積分器輸出電壓的變化方向也被反轉，所以是在將遞增/遞減反向后對該期間內(nèi)產(chǎn)生的復位脈沖進行計數(shù)。對于由偏移分量產(chǎn)生的復位脈沖，由于狀態(tài)b期間是將偏移部分減去的期間，所以將遞增/遞減反向后進行計數(shù)也是符合原理的。
圖13A是在放電模式中使放電電流的檢測電壓(Vs)與偏移誤差電壓(Vd)的大小為2比1且方向相同的情況下的積分器輸出電壓波形圖。在Ta期間將Vs和Vd相加并進行積分，在Tb期間將-Vs和Vd相加并進行積分。圖中以p1、p2…表示的是在Ta期間產(chǎn)生的復位脈沖，以q1、q2、…表示的是在Tb期間產(chǎn)生的復位脈沖。在遞增/遞減反向裝置19的作用下，對p1、p2…進行遞增計數(shù)，對q1、q2、…也進行遞增計數(shù)。
在本第2實施形態(tài)中，其他動作與上述第1實施形態(tài)相同，故將其說明省略。
圖13B是在放電模式中偏移誤差電壓Vd為放電電流檢測電壓(Vs)的3倍而方向相同的情況下的積分器輸出電壓波形圖。在Ta期間Vs與Vd相加后進行積分，在Tb期間-Vs與Vd相加后進行積分。圖中p1、p2……表示的是在Ta期間產(chǎn)生的復位脈沖，q1、q2……表示的是在Tb期間產(chǎn)生的復位脈沖。通過遞增/遞減反向裝置19的作用，p1、p2……進行遞增計數(shù)，q1、q2……進行遞減計數(shù)。
在圖13B所示情況下應注意的一種情況是在第一和第二兩個比較器內(nèi)，產(chǎn)生偏移脈沖的僅是以VRESET1為比較基準電位進行動作的第一比較器。這種現(xiàn)像是在滿足了所說的偏移誤差電壓(Vd)的絕對值大于放電電流檢測電壓(Vs)的絕對值的條件時而產(chǎn)生的。因此，假若故意地使偏移誤差電壓(Vd)向正側或負側任何一側發(fā)生偏移，則只限于檢測電壓(Vs)的絕對值小于Vd的絕對值的電流區(qū)域的計測，可以啟示我們省略二個比較器中的一個。
在以上的說明中，說明了作為1個脈沖計數(shù)器的遞增/遞減型脈沖計數(shù)器，其構成形式是，每當在其遞增計數(shù)輸入端子上輸入脈沖時使計數(shù)值增1，每當在遞減計數(shù)器輸入端子上輸入脈沖時使計數(shù)值依次減1。但遞增/遞減型脈沖計數(shù)器不限于這種形式。例如，眾所周知，在由對遞增計數(shù)器輸入端子上所輸入的脈沖進行單向計數(shù)的脈沖計數(shù)器和對遞減計數(shù)器輸入端子上所輸入的脈沖進行單向計數(shù)的脈沖計數(shù)器構成并從該2個脈沖計數(shù)器中的一個的計數(shù)值減去另一個的計數(shù)值的情況下，可以獲得實質上與上述的1個遞增/遞減型脈沖計數(shù)器等效的功能。
以下，參照圖14說明本發(fā)明的第3實施形態(tài)。在圖14中，用10指示的方框是積分復位裝置，其內(nèi)容是對上述第2實施形態(tài)新設置的部分。以下，對該新設置的積分復位裝置10進行說明。在該圖中，110是積分用電容器選擇裝置，111和112是積分選擇開關，120是電容器電荷放電裝置，121和122是放電選擇開關，123是放電電阻，130是開關控制電路，601和602是積分電容器Cx和Cy。這兩個積分電容器雖然表示在積分裝置10的方框內(nèi)，但這只是為了在圖上標記的方便，它們與前面示出的圖11中的積分電容器6相對應。
2個積分電容器Cx和Cy具有相同的電容值，在功能上也相同，但為了與積分選擇開關及放電選擇開關的狀態(tài)相對應且便于說明，附加下標字母x和y以示區(qū)別。積分選擇開關111、112和放電選擇開關121、122都由開關控制電路130控制，當積分選擇開關選擇積分電容器Cx時，放電選擇開關選擇積分電容器Cy，而當積分選擇開關選擇相反一側時，放電選擇開關也選擇相反一側。
開關控制電路130，以OR門18的輸出脈沖作為觸發(fā)信號而被驅動，每次輸入該觸發(fā)信號時，切換x、y兩個輸出的高、低電平。這將由觸發(fā)電路實現(xiàn)。另外，觸發(fā)信號一般是脈沖的上升沿或下降沿，但利用其中的哪一個則取決于總體電路的邏輯結構，并沒有本質上的區(qū)別。在圖示的例中，以上升沿作為觸發(fā)信號，所以以其為前提進行說明。
按照上述結構，每當OR門18的輸出從低電平轉換高電平時，切換開關控制電路130的x、y輸出的高低電平，因此，使積分選擇開關從x切換到y(tǒng)，同時放電選擇開關從y切換到x，或者，積分選擇開關從y切換到x，同時放電選擇開關從x切換到y(tǒng)。
由放電選擇開關選定的積分電容器的電荷，在選擇著放電的期間中通過放電電阻123完全放電并將電荷清除。因此，當下一次OR門18的輸出從低電平轉換為高電平時，積分選擇開關、放電選擇開關同時反相，并從在此之前存有積分電荷的積分電容器切換到已將電荷清除的積分電容器。在這種情況下，如從積分器5觀察，則與將積分電容器的電荷基本上瞬時清除為零的情況等效，因而可以得到與上述第1乃至第2實施形態(tài)的積分復位開關同樣的功能。
另外，由放電電阻123的電阻值與積分電容器的靜電電容值之乘積決定的時間常數(shù)，最好是在積分復位周期的最短時間的大約10％以下的較短時間。而從另一方面看，如電阻值低，則放電時的峰值電流大，所以在決定時可兼顧這兩個方面。
概括地說，本實施形態(tài)備有2個積分電容器，在一個電容器對積分電荷進行存儲的期間，另一個電容器將其存儲電荷清除，每當積分器輸出電壓達到積分復位電壓時，通過切換該2個電容器進行積分復位。
本實施形態(tài)的優(yōu)點是積分復位能有效地基本上瞬時進行；因存儲電荷的清除須慢慢地花費時間進行，所以當由復位開關將電容器短路時不會發(fā)生脈沖狀的大電流；開關的導通電阻，與復位開關的情況相比，容許高的電阻等。
圖15是表示上述第3實施形態(tài)的積分選擇開關及放電選擇開關的變形形態(tài)的圖。將積分選擇開關和放電選擇開關在功能上疊加示出。
圖16是表示積分選擇開關和放電選擇開關采用MOS晶體管的實施形態(tài)的圖。將NMOS和PMOS晶體管并聯(lián)連接而構成1個單位開關，采用多個單位開關并對其斷續(xù)進行組合，從而實現(xiàn)選擇開關。
另外，這種由MOS晶體管構成的開關電路，也可以在上述狀態(tài)選擇器4及積分電容器反相裝置中使用。
以下，參照圖17說明本發(fā)明的第4實施形態(tài)。在圖17中，10是積分復位裝置，601、602是2個積分電容器，由該10、601、602構成的部分，與上述第3實施形態(tài)中圖14至圖16所示的電路等效。21是開關脈沖發(fā)生裝置，22是串行通信裝置，23是電流積算值檢測IC，24是微型計算機，25是EEPROM(電可擦可編程ROM)，241是剩余量運算裝置，242是校準裝置。其他與在第1至第3實施形態(tài)中說明過的基本相同。
在圖中左下部用粗線示出的由電池1、電流檢測電阻2、負載3或充電器14、充放電切換器15構成的回路中，流過電池的負載電流(放電電流)或充電電流。
將電流檢測電阻2兩端產(chǎn)生的電流檢測電壓通過輸入狀態(tài)選擇器4導向積分器5。圖中用雙點鎖線邊框包圍的電路是積分器5，該電路與在前面圖3(C)中示出的電路相同。該部分的互導，由圖示的Rg＝5kΩ決定，為0.2ms(毫西門子)。運算放大器501的基準電位為2.5V，積分復位時的積分器輸出電壓為2.5V。
第1比較器8、第2比較器16，將相對于2.5V基準電位的正負2V的電位(分別為4.5V、0.5V)作為積分復位電壓。
輸入狀態(tài)選擇器4、積分電容器反相裝置7、遞增/遞減反向裝置19，由開關脈沖發(fā)生裝置21產(chǎn)生的圖中所示的脈沖a、b控制，并同步地進行切換。
脈沖計數(shù)器11的數(shù)據(jù)，通過串行通信裝置22等傳送到微型計算機24，執(zhí)行電池剩余量計算、單位時間平均電流值計算、增益校準等程序，并取得各運算結果。增益的校準，在實施本發(fā)明的電路裝置的調(diào)整過程中，使校準用的基準電流流過電流檢測電阻2，并根據(jù)作為此時的單位時間平均電流值測定的結構測定值與結構基準值之比求得校正系數(shù)k。將該校正系數(shù)k保存在EEPROM25內(nèi)，在實際工作時將該值讀入微型計算機，以進行增益校正。
以下，參照圖18說明本發(fā)明的第5實施形態(tài)。在圖18中，23是電流積算值檢測IC，其結構與圖17所示相同。26是在電池電流檢測IC23與微型計算機24之間進行信息交換的通信裝置。由電池1、電流檢測電阻2、電流積算值檢測IC23、微型計算機24、通信裝置26構成電池組27。29是筆記本式個人計算機等的攜帶式信息終端，其中包括電源291、主機292、顯示裝置293。28是在電池組27與攜帶式信息終端29之間進行信息交換的通信裝置。電池組27，通常以安裝在攜帶式信息終端29內(nèi)的狀態(tài)使用。電池組27內(nèi)的電池1的電力，供給到攜帶式信息終端29的電源，并在攜帶式信息終端內(nèi)變換為所需的幾路電源電壓后供給各個部分。電池電流的積分值，由電流積算值檢測IC檢出，將其變換為脈沖計數(shù)值后的電流積算值數(shù)據(jù)，通過通信裝置26傳送到微型計算機24。在微型計算機中，計算電池剩余量和單位時間平均電流值，并根據(jù)攜帶式信息終端的主機的請求指令將這些數(shù)據(jù)通過通信裝置28傳送到主機。主機將適當?shù)碾姵厥Ｓ嗔康闹岛彤斍跋牡碾娏髦祷蚬β手碉@示在顯示裝置293上。
如上所述，按照本發(fā)明，備有在電池的電流通路上串聯(lián)插入的電流檢測電阻、積分器、將在該電流檢測電阻兩端的電位導向該積分器的輸入端的輸入狀態(tài)選擇器、與積分器連接的積分電容器、及設置在該積分器和該積分電容器之間用于切換該積分電容器的連接極性的積分電容器反相裝置，該輸入狀態(tài)選擇器，有規(guī)律地交替切換狀態(tài)a和狀態(tài)b兩種狀態(tài)，在狀態(tài)a中，將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓導向該積分器的輸入端。另一方面，在狀態(tài)b中，將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓的極性反相后導向該積分器的輸入端、或者假想電池電流值為零的狀態(tài)并將在該假想狀態(tài)下的該電流檢測電阻的端子間電壓導向該積分器的輸入端。
該積分電容器反相裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式交替地反相，并交替地切換該積分電容器的連接極性，因此，該積分器，在狀態(tài)a期間將與電池電流對應的電流和因上述不希望發(fā)生的偏移引起的電流加在一起進行時間積分并作為積分電荷存儲在該積分電容器內(nèi)，在狀態(tài)b期間，將與電池電流對應的電流反相后的電流和因上述不希望發(fā)生的偏移引起的電流加在一起進行時間積分，或者僅對因偏移引起的電流進行時間積分并作為積分電荷存儲在該積分電容器內(nèi)，所以，對上述因偏移引起的電流分量，狀態(tài)a的積分電荷與狀態(tài)b的積分電荷將彼此相減，從而可將因偏移引起的電流的積分電荷完全消除，因此可在該積分器的輸出端得到不受偏移影響的與電池電流的時間積分值、即與電流積算值對應的電壓。另一方面，對于電池電流分量，在狀態(tài)b中，在使積分器輸入端的電池電流檢測電壓和積分電容器兩者都反相的情況下將在狀態(tài)b期間存儲在積分電容器內(nèi)的積分電荷以與狀態(tài)a相同的極性相加，并在狀態(tài)b中在使積分器輸入端的電池電流檢測電壓實際上為零的情況下將在狀態(tài)a期間的電池電流分量的積分電荷存儲在積分電容器內(nèi)，因此可在積分器的輸出端得到不受偏移誤差影響的僅與電池電流分量對應的電壓。
另外，還備有當隨時間的推移而變化的積分器輸出電壓達到以該積分器的積分電容器的電荷被清除時的輸出電壓為基準電位并位于正負對稱電位的第1或第2規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的2個比較器、及該比較器輸出該電壓轉換時將該積分電容器的積分電荷清除為零的積分復位裝置，因此，可以一面使積分器輸出電壓保留在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)，一面繼續(xù)進行電流積算，另外，還備有以該積分復位裝置的動作頻度對該2個比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖進行遞增計數(shù)或遞減計數(shù)的脈沖計數(shù)器，因此，通過對該脈沖數(shù)進行計數(shù)，可以將電池的充放電電流的長時間的積算值作為數(shù)字值求得。此外，通過對在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)(即，頻率)進行計量，可以求得在該時刻的電池電流值。
本發(fā)明能以其他特定的形式實施，而不偏離本發(fā)明的主旨或其基本特征。因此，本實施形態(tài)在各方面都應看作是例證性的，并不附加任何限制，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是前面的說明限定，因此，在與權利要求等效的意義和范圍內(nèi)的所有變更均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種電流積算值檢測裝置，其特征在于，備有輸入電流檢測電壓的輸入端子對；積分器；將該輸入端子對的電流檢測電壓導向該積分器輸入端的輸入狀態(tài)選擇器；與積分器連接的積分電容器；設置在該積分器和該積分電容器之間用于切換該積分電容器的連接極性的積分電容器反相裝置；當隨時間的推移而變化的該積分器輸出電壓達到以該積分電容器的電荷被清除時得到的該積分器輸出電壓為基準電位并在其正側的第1規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第1比較器；當?shù)竭_在該同一基準電位的負側的第2規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第2比較器；當該第1或第2比較器輸出該電壓轉換時將該積分電容器的積分電荷清除的積分復位裝置；以該積分復位裝置的動作頻度對在該第1或第2比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖中的一個比較器的輸出脈沖進行遞增計數(shù)而對另一個比較器的輸出脈沖進行遞減計數(shù)的脈沖計數(shù)器；及使對該脈沖計數(shù)器的遞增/遞減計數(shù)輸入反向的遞增/遞減反向裝置；該輸入狀態(tài)選擇器，有規(guī)律地交替切換狀態(tài)a和狀態(tài)b兩種狀態(tài)，并在狀態(tài)a中將施加于該輸入端子對的電流檢測電壓導向該積分器的輸入端，另一方面，在狀態(tài)b中，將施加于該輸入端子對的電流檢測電壓反相后導向該積分器的輸入端，或者，假想電流檢測電壓為零的狀態(tài)并將該零電壓導向該積分器的輸入端，該積分電容器反相裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式交替地切換該積分電容器的連接極性，該遞增/遞減反向裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式使該遞增/遞減計數(shù)輸入交替地反向，并根據(jù)該脈沖計數(shù)器的計數(shù)值得到電流積算值。
2.一種電流積算值檢測裝置，其特征在于，備有串聯(lián)插入電流通路的電流檢測電阻；積分器；將該電流檢測電阻兩端的電位導向該積分器輸入端的輸入狀態(tài)選擇器；與積分器連接的積分電容器；設置在該積分器和該積分電容器之間用于切換該積分電容器的連接極性的積分電容器反相裝置；當隨時間的推移而變化的該積分器輸出電壓達到以該積分電容器的電荷被清除時得到的該積分器輸出電壓為基準電位并在其正側的第1規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第1比較器；當?shù)竭_在該同一基準電位的負側的第2規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第2比較器；當該第1或第2比較器輸出該電壓轉換時將該積分電容器的積分電荷清除的積分復位裝置；以該積分復位裝置的動作頻度對在該第1或第2比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖中的一個比較器的輸出脈沖進行遞增計數(shù)而對另一個比較器的輸出脈沖進行遞減計數(shù)的脈沖計數(shù)器；及使對該脈沖計數(shù)器的遞增/遞減計數(shù)輸入反向的遞增/遞減反向裝置；該輸入狀態(tài)選擇器，有規(guī)律地交替切換狀態(tài)a和狀態(tài)b兩種狀態(tài)，并在狀態(tài)a中將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電流檢測電壓導向該積分器的輸入端，另一方面，在狀態(tài)b中，將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電流檢測電壓的極性反相后導向該積分器的輸入端，或者，假想電流值為零的狀態(tài)并將該假想狀態(tài)下的該電流檢測電阻的端子間電壓導向該積分器的輸入端，該積分電容器反相裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式交替地切換該積分電容器的連接極性，該遞增/遞減反向裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式使該遞增/遞減計數(shù)輸入交替地反向，并從該脈沖計數(shù)器的計數(shù)值得到電流積算值。
3.一種電流積算值檢測裝置，其特征在于，備有串聯(lián)插入電池的電流通路的電流檢測電阻；積分器；將該電流檢測電阻兩端的電位導向該積分器輸入端的輸入狀態(tài)選擇器；與積分器連接的積分電容器；設置在該積分器和該積分電容器之間用于切換該積分電容器的連接極性的積分電容器反相裝置；當隨時間的推移而變化的該積分器輸出電壓達到以該積分電容器的電荷被清除時得到的該積分器輸出電壓為基準電位并在其正側的第1規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第1比較器；當?shù)竭_在該同一基準電位的負側的第2規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第2比較器；當該第1或第2比較器輸出該電壓轉換時將該積分電容器的積分電荷清除的積分復位裝置；以該積分復位裝置的動作頻度對在該第1或第2比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖中的一個比較器的輸出脈沖進行遞增計數(shù)而對另一個比較器的輸出脈沖進行遞減計數(shù)的脈沖計數(shù)器；使該脈沖計數(shù)器的遞增/遞減計數(shù)輸入反向的遞增/遞減反向裝置；讀取該脈沖計數(shù)器的計數(shù)值的計數(shù)值讀取裝置；微型計算機；包含通過該電流檢測電阻供給電池電力的電源電路、主機和顯示裝置的攜帶式信息終端；及在該微型計算機與該攜帶式信息終端之間進行信息交換的通信裝置；該輸入狀態(tài)選擇器有規(guī)律地交替切換狀態(tài)a和狀態(tài)b兩種狀態(tài)，并在狀態(tài)a中將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓導向該積分器的輸入端，另一方面，在狀態(tài)b中，將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓的極性反相后導向該積分器的輸入端，或者，假想電池電流值為零的狀態(tài)并將該假想狀態(tài)下的該電流檢測電阻的端子間電壓導向該積分器的輸入端，該積分電容器反相裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式交替地切換該積分電容器的連接極性，該遞增/遞減反向裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式使該遞增/遞減計數(shù)輸入交替地反向，該微型計算機，接受由該計數(shù)值讀取裝置從該脈沖計數(shù)器讀取的數(shù)據(jù)，并進行計算電池剩余量的運算，該攜帶式信息終端，將由該微型計算機計算出的與電池剩余量有關的數(shù)據(jù)通過該通信裝置傳取入該主機內(nèi)，并在該顯示裝置上顯示與該電池剩余量有關的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的電流積算值檢測裝置，其特征在于該積分器，具有積分器輸入端子對、積分器輸出端子、第1、第2晶體管、第1、第2、第3運算放大器、電阻值相同的第1、第2電阻、另外的電阻值相同的第3、第4電阻、及積分電容器，該第1電阻插入該第1晶體管的源電極和該積分器輸入端子對的一個端子之間，該第2電阻插入該第2晶體管的源電極和該積分器輸入端子對的另一個端子之間，該第1運算放大器，其正極性輸入端子連接于該第2晶體管的源電極，而其負極性輸入端子連接于該第1晶體管的源電極，其輸出端子與該第1晶體管的柵電極連接，該第2運算放大器，其正極性輸入端子連接于該第2晶體管的漏電極，其輸出端子連接于該第2晶體管的柵極，而其負極性輸入端子與該第3運算放大器的正極性輸入端子一起接通著積分基準電位，該第3、第4電阻，其一端接通著電源電位，而另一端分別連接于該第1、第2晶體管的漏電極，該第3運算放大器，其負極性輸入端子連接于該第1晶體管的漏電極，而其輸出端子與該積分器輸出端子連接，該積分電容器，通過該積分電容器反相裝置與該第3運算放大器的輸出端子及負極性輸入端子連接。
5.一種電流值檢測裝置，其特征在于，備有串聯(lián)插入電流通路的電流檢測電阻；積分器；將該電流檢測電阻兩端的電位導向該積分器輸入端的輸入狀態(tài)選擇器；與積分器連接的積分電容器；設置在該積分器和該積分電容器之間用于切換該積分電容器的連接極性的積分電容器反相裝置；當隨著時間的推移而變化的該積分器輸出電壓達到以該積分電容器的電荷被清除時得到的該積分器輸出電壓為基準電位并在其正側的第1規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第1比較器；當?shù)竭_在該同一基準電位的負側的第2規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第2比較器；當該第1或第2比較器輸出該電壓轉換時將該積分電容器的積分電荷清除的積分復位裝置；以該積分復位裝置的動作頻度對在該第1或第2比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖中的一個比較器的輸出脈沖進行遞增計數(shù)而對另一個比較器的輸出脈沖進行遞減計數(shù)的脈沖計數(shù)器；使對該脈沖計數(shù)器的遞增/遞減計數(shù)輸入反向的遞增/遞減反向裝置；及根據(jù)該脈沖計數(shù)器的計數(shù)值計算單位時間平均電流值的單位時間平均電流值計算裝置；該輸入狀態(tài)選擇器，有規(guī)律地交替切換狀態(tài)a和狀態(tài)b兩種狀態(tài)，并在狀態(tài)a中將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電流檢測電壓導向該積分器的輸入端，另一方面，在狀態(tài)b中，將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電流檢測電壓的極性反相后導向該積分器的輸入端，或者，假想電流值為零的狀態(tài)并將該假想狀態(tài)下的該電流檢測電阻的端子間電壓導向該積分器的輸入端，該積分電容器反相裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式交替地切換該積分電容器的連接極性，該遞增/遞減反向裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式使該遞增/遞減計數(shù)輸入交替地反向，該單位時間平均電流值計算裝置，以規(guī)定的時間間隔讀入該脈沖計數(shù)器的計數(shù)值，并將該前后讀入的計數(shù)值的差分除以該規(guī)定時間間隔，從而計算單位時間平均電流值。
6.一種電流值檢測裝置，其特征在于，備有串聯(lián)插入電池的電流通路的電流檢測電阻；積分器；將該電流檢測電阻兩端的電位導向該積分器輸入端的輸入狀態(tài)選擇器；與積分器連接的積分電容器；設置在該積分器和該積分電容器之間用于切換該積分電容器的連接極性的積分電容器反相裝置；當隨時間的推移而變化的該積分器輸出電壓達到以該積分電容器的電荷被清除時得到的該積分器輸出電壓為基準電位并在其正側的第1規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第1比較器；當?shù)竭_在該同一基準電位的負側的第2規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第2比較器；當該第1或第2比較器輸出該電壓轉換時將該積分電容器的積分電荷清除的積分復位裝置；以該積分復位裝置的動作頻度對在該第1或第2比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖中的一個比較器的輸出脈沖進行遞增計數(shù)而對另一個比較器的輸出脈沖進行遞減計數(shù)的脈沖計數(shù)器；使對該脈沖計數(shù)器的遞增/遞減計數(shù)輸入反向的遞增/遞減反向裝置；讀取該脈沖計數(shù)器的計數(shù)值的計數(shù)值讀取裝置；微型計算機；包含通過該電流檢測電阻供給電池電力的電源電路、主機和顯示裝置的攜帶式信息終端；及在該微型計算機與該攜帶式信息終端之間進行信息交換的通信裝置；該輸入狀態(tài)選擇器有規(guī)律地交替切換狀態(tài)a和狀態(tài)b兩種狀態(tài)，并在狀態(tài)a中將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓導向該積分器的輸入端，另一方面，在狀態(tài)b中，將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓的極性反相后導向該積分器的輸入端，或者，假想電池電流值為零的狀態(tài)并將該假想狀態(tài)下的該電流檢測電阻的端子間電壓導向該積分器的輸入端，該積分電容器反相裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式交替地切換該積分電容器的連接極性，該遞增/遞減反向裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式使該遞增/遞減計數(shù)輸入交替地反向，該微型計算機，接受由該計數(shù)值讀取裝置從該脈沖計數(shù)器讀取的數(shù)據(jù)，并進行計算單位時間平均電流值的運算，該攜帶式信息終端，將由該微型計算機計算出的與單位時間平均電流值有關的數(shù)據(jù)通過該通信裝置傳送到該主機內(nèi)，并在該顯示裝置上顯示與該單位時間平均電流值有關的數(shù)據(jù)。
7.一種電池組，其特征在于，備有電池及該電池的電流積算值檢測裝置或電流值檢測裝置，該電流積算值檢測裝置和電流值檢測裝置，具有串聯(lián)插入該電池的電流通路的電流檢測電阻；積分器；將該電流檢測電阻兩端的電位導向該積分器輸入端的輸入狀態(tài)選擇器；與積分器連接的積分電容器；設置在該積分器和該積分電容器之間用于切換該積分電容器的連接極性的積分電容器反相裝置；當隨時間的推移而變化的該積分器輸出電壓達到以該積分電容器的電荷被清除時得到的該積分器輸出電壓為基準電位并在其正側的第1規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第1比較器；當?shù)竭_在該同一基準電位的負側的第2規(guī)定積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的第2比較器；當該第1或第2比較器輸出該電壓轉換時將該積分電容器的積分電荷清除的積分復位裝置；以該積分復位裝置的動作頻度對在該第1或第2比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖中的一個比較器的輸出脈沖進行遞增計數(shù)而對另一個比較器的輸出脈沖進行遞減計數(shù)的脈沖計數(shù)器；使對該脈沖計數(shù)器的遞增/遞減計數(shù)輸入反向的遞增/遞減反向裝置；讀取該脈沖計數(shù)器的計數(shù)值的計數(shù)值讀取裝置；及微型計算機；該輸入狀態(tài)選擇器有規(guī)律地交替切換狀態(tài)a和狀態(tài)b兩種狀態(tài)，并在狀態(tài)a中將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓導向該積分器的輸入端，另一方面，在狀態(tài)b中，將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓的極性反相后導向該積分器的輸入端，或者，假想電池電流值為零的狀態(tài)并將該假想狀態(tài)下的該電流檢測電阻的端子間電壓導向該積分器的輸入端，該積分電容器反相裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式交替地切換該積分電容器的連接極性，該遞增/遞減反向裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式使該遞增/遞減計數(shù)輸入交替地反向，該微型計算機，具有接受由該計數(shù)值讀取裝置從該脈沖計數(shù)器讀取的數(shù)據(jù)并計算電池剩余量或單位時間平均電流值的運算裝置。
8.根據(jù)權利要求7所述的電池組，其特征在于該微型計算機備有用于校正該運算裝置的計算值的校準裝置，該校準裝置的構成方式是，在電流積算值檢測裝置或電流值檢測裝置的初始調(diào)整階段，使校正用基準電流流過該電流檢測電阻，并根據(jù)此時由該電流值檢測裝置計算出的單位時間平均電流值與該校正用的基準電流值之比求得校正系數(shù)k，將其存儲在非易失性存儲器內(nèi)，而在由電流積算值檢測裝置或電流值檢測裝置檢測該電池的電流積算值或電流值的階段，將存儲在該非易失性存儲器內(nèi)的該校正系數(shù)k傳送到該運算裝置。
9.根據(jù)權利要求1、2或3中任何一項所述的電流積算值檢測裝置，其特征在于該積分電容器由2個電容器構成，該積分復位裝置，在該2個積分電容器中的一個電容器對積分電荷進行存儲的期間將另一個電容器的存儲電荷清除，當該第1或第2比較器中的任何一個輸出該電壓轉換時將該2個電容器相互切換，從而進行積分復位。
10.根據(jù)權利要求5或6所述的電流值檢測裝置，其特征在于該積分電容器由2個積分電容器構成，該積分復位裝置，在該2個積分電容器中的一個電容器對積分電荷進行存儲的期間將另一個電容器的存儲電荷清除，當該第1或第2比較器中的任何一個輸出該電壓轉換時將該2個電容器相互切換，從而進行積分復位。
11.根據(jù)權利要求7或8所述的電池組，其特征在于該積分電容器由2個積分電容器構成，該積分復位裝置，在該2個積分電容器中的一個電容器對積分電荷進行存儲的期間將另一個電容器的存儲電荷清除，當該第1或第2比較器中的任何一個輸出該電壓轉換時將該2個電容器相互切換，從而進行積分復位。
12.一種電流積算值檢測裝置，其特征在于，備有輸入電流檢測電壓的輸入端子對；積分器；將該輸入端子對的電流檢測電壓導向該積分器輸入端的輸入狀態(tài)選擇器；與積分器連接的積分電容器；設置在該積分器和該積分電容器之間用于切換該積分電容器的連接極性的積分電容器反相裝置；當隨時間的推移而變化的該積分器輸出電壓達到規(guī)定的積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的比較器；當該比較器輸出該電壓轉換時將該積分電容器的積分電荷清除的積分復位裝置；以該積分復位裝置的動作頻度將在該比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖有選擇地導向該脈沖計數(shù)器的遞增計數(shù)輸入端和遞減計數(shù)輸入端的遞增/遞減反向裝置；該輸入狀態(tài)選擇器，有規(guī)律地交替切換狀態(tài)a和狀態(tài)b兩種狀態(tài)，并在狀態(tài)a中將施加于該輸入端子對的電流檢測電壓導向該積分器的輸入端，另一方面，在狀態(tài)b中，將施加于該輸入端子對的電流檢測電壓反相后導向該積分器的輸入端，或者，將零電壓導向該積分器的輸入端，該積分電容器反相裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式交替地切換該積分電容器的連接極性，該遞增/遞減反向裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式使該遞增/遞減計數(shù)輸入交替地反向，并根據(jù)該脈沖計數(shù)器的計數(shù)值得到電流積算值。
13.一種電流值檢測裝置，其特征在于，備有串聯(lián)插入電流通路的電流檢測電阻；積分器；將該電流檢測電阻兩端的電位導向該積分器輸入端的輸入狀態(tài)選擇器；與該積分器連接的積分電容器；設置在該積分器和該積分電容器之間用于切換該積分電容器的連接極性的積分電容器反相裝置；當隨著時間的推移而變化的該積分器輸出電壓達到規(guī)定的積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的比較器；當該比較器輸出該電壓轉換時將該積分電容器的積分電荷清除的積分復位裝置；對所輸入的脈沖進行遞增計數(shù)或遞減計數(shù)的脈沖計數(shù)器；以該積分復位裝置的動作頻度對將該比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖有選擇地導向該脈沖計數(shù)器的遞增計數(shù)輸入端和遞減計數(shù)輸入端的遞增/遞減反向裝置；及根據(jù)該脈沖計數(shù)器的計數(shù)值計算單位時間平均電流值的單位時間平均電流值計算裝置；該輸入狀態(tài)選擇器，有規(guī)律地交替切換狀態(tài)a和狀態(tài)b兩種狀態(tài)，并在狀態(tài)a中將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電流檢測電壓導向該積分器的輸入端，另一方面，在狀態(tài)b中，將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電流檢測電壓的極性反相后導向該積分器的輸入端，或者將零電壓導向該積分器的輸入端，該積分電容器反相裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式交替地切換該積分電容器的連接極性，該遞增/遞減反向裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式使該遞增/遞減計數(shù)輸入交替地反向，該單位時間平均電流值計算裝置，以規(guī)定的時間間隔讀入該脈沖計數(shù)器的計數(shù)值，并將該前后讀入的計數(shù)值的差分除以該規(guī)定時間間隔，從而計算單位時間平均電流值。
14.一種電池組，其特征在于，備有電池及該電池的電流積算值檢測裝置或電流值檢測裝置，該電流積算值檢測裝置或電流值檢測裝置，具有串聯(lián)插入該電池的電流通路的電流檢測電阻；積分器；將該電流檢測電阻兩端的電位導向該積分器輸入端的輸入狀態(tài)選擇器；與該積分器連接的積分電容器；設置在該積分器和該積分電容器之間用于切換該積分電容器的連接極性的積分電容器反相裝置；當隨時間的推移而變化的該積分器輸出電壓達到規(guī)定的積分復位電壓時輸出對其進行指示的電壓轉換的比較器；當該比較器輸出該電壓轉換時將該積分電容器的積分電荷清除的積分復位裝置；對所輸入的脈沖進行遞增計數(shù)或遞減計數(shù)的脈沖計數(shù)器；以該積分復位裝置的動作頻度將在該比較器的輸出端產(chǎn)生的脈沖有選擇地導向該脈沖計數(shù)器的遞增計數(shù)輸入端和遞減計數(shù)輸入端的遞增/遞減反向裝置；讀取該脈沖計數(shù)器的計數(shù)值的計數(shù)值讀取裝置；及微型計算機；該輸入狀態(tài)選擇器有規(guī)律地交替切換狀態(tài)a和狀態(tài)b兩種狀態(tài)，并在狀態(tài)a中將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓導向該積分器的輸入端，另一方面，在狀態(tài)b中，將在該電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓的極性反相后導向該積分器的輸入端，或者將零電壓導向該積分器的輸入端，該積分電容器反相裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式交替地切換該積分電容器的連接極性，該遞增/遞減反向裝置，以與該輸入狀態(tài)選擇器的狀態(tài)a和狀態(tài)b同步的方式使該遞增/遞減計數(shù)輸入交替地反向，該微型計算機，具有接受由該計數(shù)值讀取裝置從該脈沖計數(shù)器讀取的數(shù)據(jù)并計算電池剩余量或單位時間平均電流值的運算裝置。
15.根據(jù)權利要求14所述的電池組，其特征在于該積分電容器由2個電容器構成，該積分復位裝置，在該2個積分電容器中的一個電容器對積分電荷進行存儲的期間將另一個電容器的存儲電荷清除，當輸出該電壓轉換時將該2個電容器相互切換，從而進行積分復位。
全文摘要
提供一種不受運算放大器等的偏移的影響的電流積算值檢測裝置和電流值檢測裝置。備有:電流檢測電阻;積分器;輸入狀態(tài)選擇器;積分電容器;積分電容器反相裝置。輸入狀態(tài)選擇器,在狀態(tài)a中將電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電壓導向該積分器的輸入端,在狀態(tài)b中,將電流檢測電阻兩端產(chǎn)生的電池電流檢測電壓反相后導向積分器的輸入端,或者,將假想電池電流值為零的狀態(tài)下電流檢測電阻端子間電壓導向積分器輸入端,積分電容器反相裝置,交替地切換該積分電容器的連接極性。
文檔編號G01R31/36GK1245900SQ9910462
公開日2000年3月1日 申請日期1999年3月31日 優(yōu)先權日1998年3月31日
發(fā)明者野田勝, 竹內(nèi)崇, 土屋光典, 山口剛史, 田中伸児 申請人:株式會社日立制作所, 日立馬庫塞魯株式會社, 株式會社日立超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)