JP5852882B2 - A / D conversion circuit, A / D converter error correction device, and battery remaining amount detection device - Google Patents
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Description
本発明は、電流量を検出するためのA/D変換回路、A/D変換器の誤差補正装置および、これを用いた電池残量検出装置に関する。 The present invention relates to an A / D conversion circuit for detecting a current amount, an error correction device for an A / D converter, and a remaining battery level detection device using the same.
従来、バッテリー動作を行なう機器の高機能化が急激に向上し、動作消費電力が増加している。特に、携帯電話装置や携帯ゲーム機などの携帯機器においては、動作消費電力の増加はバッテリー動作時間の低下をもたらし、利便性を低下させることから対策が必要となっている。 Conventionally, high functionality of a battery-operated device has been rapidly improved, and operation power consumption has increased. In particular, in portable devices such as mobile phone devices and portable game machines, an increase in operating power consumption leads to a decrease in battery operating time, and countermeasures are required because it reduces convenience.
その対策方法の一つとして、バッテリーに蓄えられた電力を限界まで使用する対策が挙げられる。この対策の実施方法としてクーロン量を観測し、その測定値を元にバッテリー残量を推測する方法がある。 One countermeasure is to use power stored in the battery to the limit. As a method of implementing this measure, there is a method of observing the amount of coulomb and estimating the remaining battery level based on the measured value.
そのクーロン量の測定は、通常、数十mΩのセンス抵抗の両端電圧を観測する必要があるため、高精度のA/D変換器が必要である。 The measurement of the amount of coulomb usually requires observation of the voltage across the sense resistor of several tens of mΩ, so that a highly accurate A / D converter is required.
一般に、携帯機器は、人間が持ち運ぶことが想定され、周囲温度の変化が大きいと考えられる。また、2次電池などのバッテリーを用いて動作を行なうことから、放電に伴う電源電圧の変化も大きいと考えられる。これらの使用条件の変化は、クーロン量測定に用いるA/D変換器の測定誤差要因になるため、定期的に誤差を補正することにより測定誤差が低下する。 In general, a portable device is assumed to be carried by a person, and it is considered that a change in ambient temperature is large. In addition, since the operation is performed using a battery such as a secondary battery, it is considered that the change in the power supply voltage accompanying the discharge is large. These changes in usage conditions cause measurement error of the A / D converter used for measuring the coulomb amount. Therefore, the measurement error is reduced by periodically correcting the error.
一般的なA/D変換器の誤差補正方法としては、特許文献1に開示されているように一定周期でA/D変換器の入力を短絡し、短絡時の値を誤差として測定値から引くことにより正しい測定値に補正する方法や、特許文献2に開示されているように予め複数の補正テーブルを持ち、動作条件によって異なる補正値を使用するような誤差補正方法もある。
As a general error correction method for an A / D converter, as disclosed in
また、より高度な誤差補正方法としては、特許文献3に開示されているように温度や時間の変化を元に補正用回路を動作させて、補正テーブルを動的に更新して計算する方法が挙げられる。
Further, as a more advanced error correction method, as disclosed in
図4は、特許文献1に開示されている従来のA/D変換器の誤差補正回路の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an error correction circuit of a conventional A / D converter disclosed in
図4に示すように、従来のA/D変換器の誤差補正回路100は、A/D変換器101の入力側に選択信号出力手段102が設けられ、選択信号出力手段102からの選択信号SELによってA/D変換器101への入力電圧を被変換電圧Vと「0」電圧に変えるスイッチ手段103,104およびインバータ105が設けられている。また、A/D変換器101の出力側には、補正演算手段106が設けられている。
As shown in FIG. 4, the
上記構成により、選択信号SELが「L」でA/D変換器101からの変換出力値は、被変換電圧Vのあるべき変換出力値+オフセット電圧値となっている。
With the above configuration, when the selection signal SEL is “L”, the conversion output value from the A /
選択信号SELが「H」でA/D変換器101からの変換出力値は、オフセット電圧値のみとなっている。
When the selection signal SEL is “H”, the conversion output value from the A /
したがって、補正演算手段106によりこれらを差し引くと、オフセット電圧値が相殺されて被変換電圧Vのあるべき変換出力値が得られる。 Therefore, when these are subtracted by the correction calculation means 106, the offset voltage value is canceled out and the converted output value of the converted voltage V is obtained.
図5は、特許文献2に開示されている従来の携帯電話装置本体における電池残量検出装置の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a battery remaining amount detection device in a conventional mobile phone device body disclosed in
図5に示すように、従来の携帯電話装置本体における電池残量検出装置200において、現在の携帯電話装置の状態が通話時であるか待ち受け時であるか、さらに、A/D変換部201を介して得られる温度値が常温、低温の何れを示すかに応じて、制御部202が切替器203に対してテーブル204中の何れかの閾値ROMテーブル204a〜204dに切り替えて比較器205に出力させる。
As shown in FIG. 5, in the conventional battery remaining
電池パック206の電圧値は、A/D変換部207で変換されて比較器205に入力される。比較器205は、切替器203から入力したテーブル204中の何れかの閾値ROMテーブル204a〜204dに設定された閾値と、A/D変換部207を介して入力された電池パック206の電圧値とを比較してその結果を制御部202に通知する。制御部202では、比較器205における判定結果に基づいて電池残量を判定し、表示器208において電池残量を表示させるようになっている。また、電池パック206の電圧値は電源部209にも接続されている。
The voltage value of the
このようにして、比較器205における判定結果に基づいて制御部202が温度変化による影響を考慮して精度良く電池残量を検出して表示器208で電池残量を表示することができる。なお、A/D変換部201は温度測定手段のサーミスタ210に接続され、その測定データは制御部202に入力されている。
In this way, the
図6は、特許文献3に開示されている従来の電流計測回路の構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional current measurement circuit disclosed in
図6に示すように、従来の電流計測回路300において、制御手段としてのCPU301は、温度センサ302と温度用A/D変換器303によって計測される温度を取得し、温度変化を検出する。温度変化が検出された場合、メモリ304を検索して計測温度に対する補正値を取得し、以降の誤差補正に用いる。メモリ304に計測温度に対応する補正値がなかった場合には、CPU301はセレクタ305を制御して、選択出力信号がGNDレベル信号306および、基準電圧発生器307からの基準電圧信号308となるように、セレクタ305を順次切換える。セレクタ305に接続されるA/D変換器309によって変換されたGNDレベル信号306のデータ(オフセット誤差)と、基準電圧信号308のデータから補正値(ゲイン誤差)を算出し、メモリ304に保存すると共に、算出された補正値を以降の誤差補正に用いる。また、セレクタ305には、測定対象のアナログ入力信号(電流信号)310が入力されてA/D変換器309でA/D変換される。これによって、温度変化と経時変化の両方に対応する誤差補正を行うことができる。
As shown in FIG. 6, in the conventional
一般に、クーロン量の測定に用いるセンス抵抗の値は非常に小さいため、その両端電圧は数十〜数百mVである。この微小電圧を高精度に測定するためには、デルタシグマ型のA/D変換器など、精度は高いが応答速度が遅いA/D変換器を用いることになる。このような特性のA/D変換器に対して、特許文献1の誤差補正方法を適用すると、A/D変換器101が連続してどれだけ電流を使ったかをモニタする必要から、センサの不感期間が大きくなり、未測定の時間を推測値で補完する必要があることから誤差測定精度が低下するという問題を有していた。これに加えて、特許文献1の誤差補正方法では、A/D変換器101における、スイッチ手段104を含む短絡回路110の抵抗値をセンス抵抗よりも大幅に小さくしないと、センス抵抗にも電流が流れてしまいオフセットの誤差補正が不十分となるという問題もある。
In general, since the value of the sense resistor used for measuring the amount of coulomb is very small, the voltage between both ends is several tens to several hundreds mV. In order to measure this minute voltage with high accuracy, an A / D converter with high accuracy but slow response speed such as a delta sigma type A / D converter is used. When the error correction method of
また、特許文献2の誤差補正方法では、不感期間は存在しないが、補正テーブルの条件と完全に一致する条件以外では精度が低下するという問題がある。
Further, in the error correction method of
さらに、特許文献3の補正方法では、補正テーブルを動的に切り替えることにより、特許文献2よりも精度を向上することが可能であるものの、補正テーブル数の制約により精度の向上には限界がある。
Further, in the correction method of
これに加えて、特許文献2、3の補正方法では、誤差補正にマイクロコンピュータなどのデバイスを用いる必用があることから機器全体としての消費電流が増加し、動作時間を長くするという本来の目的を阻害する要因となる可能性がある。
In addition, in the correction methods of
以上のように、従来の補正方法では、特に、クーロン量測定のような高精度を要求されるA/D変換器において、精度と消費電力のバランスを保ちながら電池残量を監視することは困難であった。 As described above, with the conventional correction method, it is difficult to monitor the remaining battery level while maintaining a balance between accuracy and power consumption, particularly in an A / D converter that requires high accuracy such as coulomb amount measurement. Met.
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、システムの消費電流を抑えながら高精度で電流量を検出することができるA/D変換回路、A/D変換器の誤差補正装置およびこれを用いた電池残量検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems. An A / D conversion circuit, an A / D converter error correction apparatus, and an A / D converter that can detect a current amount with high accuracy while suppressing current consumption of the system are provided. It aims at providing the used battery remaining charge detection apparatus.
本発明のA/D変換器の誤差補正装置は、電流量を検出可能とするA/D変換器と、該A/D変換器で検出した電流量の大小を判定する電流量判定回路と、該電流量判定回路による判定結果に基づいてオンまたはオフされるタイマー回路と、該タイマー回路からの制御によって該A/D変換器による該電流量の検出と該オフセット値の検出を制御するオフセット検出用回路と、該A/D変換器で検出した電流量と該オフセット値に対して所定の演算を行って現在の使用電流量を計算する現在電流計算回路とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。 An error correction apparatus for an A / D converter according to the present invention includes an A / D converter that can detect a current amount, a current amount determination circuit that determines the magnitude of the current amount detected by the A / D converter, A timer circuit that is turned on or off based on a determination result by the current amount determination circuit, and an offset detection that controls detection of the current amount and detection of the offset value by the A / D converter by control from the timer circuit And a current current calculation circuit for calculating a current use current amount by performing a predetermined calculation on the current amount detected by the A / D converter and the offset value, thereby The above objective is achieved.
また、好ましくは、本発明のA/D変換器の誤差補正装置において、電流量が所定基準値よりも小さいと前記電流量判定回路が判定した場合に前記タイマー回路は一定時間毎に、前記オフセット検出用回路を用いて前記A/D変換器の入力側を短絡して前記オフセット値を検出し、該オフセット値の検出後に該A/D変換器が電流値を検出して、前記現在電流測定回路が、該検出した電流値から該オフセット値を差し引いて誤差補正し、前記電流量が所定基準値以上であると該電流量判定回路が判定した場合に該タイマー回路をオフ状態にして該オフセット値の検出を中断して、前記A/D変換器により電流量を検出する。 Preferably, in the error correction apparatus for an A / D converter according to the present invention, when the current amount determination circuit determines that the current amount is smaller than a predetermined reference value, the timer circuit performs the offset every predetermined time. The input side of the A / D converter is short-circuited using a detection circuit to detect the offset value, and after the offset value is detected, the A / D converter detects a current value, and the current current measurement The circuit corrects the error by subtracting the offset value from the detected current value, and when the current amount determination circuit determines that the current amount is equal to or greater than a predetermined reference value, the timer circuit is turned off to set the offset The detection of the value is interrupted, and the amount of current is detected by the A / D converter.
さらに、好ましくは、本発明のA/D変換器の誤差補正装置における現在電流計算回路が計算した前記現在の使用電流量に基づいて累積電流量を計算する累積電流計算回路を更に有する。 Furthermore, it preferably further includes a cumulative current calculation circuit for calculating a cumulative current amount based on the current use current amount calculated by the current current calculation circuit in the error correction apparatus of the A / D converter of the present invention.
さらに、好ましくは、本発明のA/D変換器の誤差補正装置におけるオフセット検出用回路は、前記A/D変換器の両入力端子間に設けられたセンス抵抗をバイパスして短絡するための第1スイッチ手段と、該センス抵抗をオフして開放するための第2スイッチとを有する。 Further preferably, the offset detection circuit in the error correction apparatus for an A / D converter according to the present invention is a first circuit for bypassing and short-circuiting a sense resistor provided between both input terminals of the A / D converter. 1 switch means and a second switch for turning off and opening the sense resistor.
さらに、好ましくは、本発明のA/D変換器の誤差補正装置におけるオフセット値検出開始時は、前記第1スイッチ手段をオンして前記A/D変換器の両入力端子間を短絡した後に前記第2スイッチ手段を開放し、該オフセット値検出終了時は該第2スイッチ手段をオンして短絡した後に該第2スイッチ手段をオフして開放する。 Further preferably, at the start of offset value detection in the error correction apparatus for an A / D converter of the present invention, the first switch means is turned on and the two input terminals of the A / D converter are short-circuited. The second switch means is opened, and when the offset value detection is completed, the second switch means is turned on and short-circuited, and then the second switch means is turned off and opened.
さらに、好ましくは、本発明のA/D変換器の誤差補正装置において、装置待機時に前記電流量判定回路を介して前記タイマー回路を起動させて前記オフセット検出用回路を制御することにより一定時間毎に前記A/D変換器がオフセット値を検出して前記現在電流計算回路がこれを前記検出した電流量から差し引いて現在の電流量を監視し、装置動作時には、該オフセット検出用回路を制御せずに固定した状態で該A/D変換器が電流量を検出する。 Further preferably, in the error correction apparatus for an A / D converter according to the present invention, when the apparatus is on standby, the timer circuit is activated via the current amount determination circuit to control the offset detection circuit at regular intervals. The A / D converter detects an offset value, and the current current calculation circuit subtracts the offset value from the detected current amount to monitor the current current amount, and controls the offset detection circuit when the apparatus is in operation. The A / D converter detects the amount of current in a fixed state.
本発明の電池残量検出装置は、本発明の上記A/D変換器の誤差補正装置と、該A/D変換器の誤差補正装置における前記現在電流計算回路と前記累積電流計算回路からの各データに基づいて電池残量検出演算処理を行う制御部とを有するであり、そのことにより上記目的が達成される。 The battery remaining amount detection device of the present invention includes an error correction device for the A / D converter of the present invention, and each of the current current calculation circuit and the cumulative current calculation circuit in the error correction device for the A / D converter. And a control unit that performs battery remaining amount detection calculation processing based on the data, thereby achieving the above object.
また、好ましくは、本発明の電池残量検出装置において、前記電流量が所定基準値よりも小さい待機状態開始と同時に前記A/D変換器を用いて誤差補正された累積電流量を前記累積電流計算回路が計算開始し、前記制御部は、待機状態解除と同時に該累積電流計算回路からの待機中の累積電流量を確認すると共に該A/D変換器を用いて電流量を継続的に確認し、両方の測定結果を基に電池残量を計算する。 Preferably, in the battery remaining amount detection device according to the present invention, the accumulated current amount that is error-corrected by using the A / D converter simultaneously with the start of the standby state in which the current amount is smaller than a predetermined reference value is used. The calculation circuit starts to calculate, and the control unit confirms the accumulated current amount in standby from the accumulated current calculation circuit simultaneously with the release of the standby state and continuously confirms the current amount using the A / D converter. Then, the remaining battery level is calculated based on both measurement results.
さらに、好ましくは、本発明の電池残量検出装置において、前記待機状態解除後の前記現在電流計算回路からの電流量計算結果に対して、前記制御部は、現在の温度および電源電圧状態に対応した複数の補正テーブルを用いて補正処理を行って電池残量を計算する。 Further preferably, in the remaining battery level detection device of the present invention, the control unit corresponds to a current temperature and power supply voltage state with respect to a current amount calculation result from the current current calculation circuit after the standby state is released. The remaining battery level is calculated by performing correction processing using the plurality of correction tables.
本発明のA/D変換回路は、A/D変換器の両入力端子間に設けられた電流値検出用のセンス抵抗と、該センス抵抗の両端を短絡可能とするオフセット検出用回路とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。 An A / D conversion circuit according to the present invention includes a sense resistor for detecting a current value provided between both input terminals of an A / D converter, and an offset detection circuit capable of short-circuiting both ends of the sense resistor. Therefore, the above object can be achieved.
また、好ましくは、本発明のA/D変換回路におけるオフセット検出用回路は、前記A/D変換器の両入力端子間に設けられたセンス抵抗の両端をバイパスして短絡するかまたは開放するための第1スイッチ手段と、該センス抵抗を開放または接続するための第2スイッチとを有する。 Preferably, the offset detection circuit in the A / D conversion circuit according to the present invention bypasses and opens or shorts both ends of the sense resistor provided between both input terminals of the A / D converter. First switch means and a second switch for opening or connecting the sense resistor.
さらに、好ましくは、本発明のA/D変換回路において、オフセット値検出開始時は、前記第1スイッチ手段をオンして前記A/D変換器の両入力端子間を短絡した後に前記第2スイッチ手段を開放し、該オフセット値検出終了時以降は該第2スイッチ手段をオンして前記センス抵抗を接続した後に該第1スイッチ手段をオフして該センス抵抗の両端間のバイパスを開放する。 Further preferably, in the A / D conversion circuit according to the present invention, when the offset value detection is started, the first switch means is turned on to short-circuit both input terminals of the A / D converter and then the second switch. After the detection of the offset value, the second switch means is turned on and the sense resistor is connected, and then the first switch means is turned off to open the bypass between both ends of the sense resistor.
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。 With the above configuration, the operation of the present invention will be described below.
本発明においては、電流量を検出可能とするA/D変換器と、A/D変換器で検出した電流量の大小を判定する電流量判定回路と、該電流量判定回路による判定結果に基づいてオンまたはオフされるタイマー回路と、タイマー回路からの制御によってA/D変換器による電流量の検出とオフセット値の検出を制御するオフセット検出用回路と、A/D変換器で検出した電流量とオフセット値に対して所定の演算を行って現在の使用電流量を計算する現在電流計算回路とを有する。 In the present invention, based on the A / D converter that can detect the current amount, the current amount determination circuit that determines the magnitude of the current amount detected by the A / D converter, and the determination result by the current amount determination circuit. Timer circuit that is turned on or off, an offset detection circuit that controls detection of the current amount and offset value by the A / D converter by control from the timer circuit, and current amount detected by the A / D converter And a current current calculation circuit that performs a predetermined calculation on the offset value to calculate the current amount of current used.
これによって、A/D変換器で検出した電流量の大小を電流量判定回路で判定し、電流量判定回路による判定結果に基づいてタイマー回路からの制御によってA/D変換器による電流量の検出とオフセット値の検出を制御して現在の使用電流量を計算するので、システムの消費電流を抑えながら高精度で電池残量など電流量を検出することが可能となる。 Thus, the current amount detected by the A / D converter is determined by the current amount determination circuit, and the current amount is detected by the A / D converter by the control from the timer circuit based on the determination result by the current amount determination circuit. Since the current usage amount is calculated by controlling the detection of the offset value, it is possible to detect the current amount such as the remaining battery level with high accuracy while suppressing the current consumption of the system.
以上により、本発明によれば、A/D変換器で検出した電流量の大小を電流量判定回路で判定し、電流量判定回路による判定結果に基づいてタイマー回路からの制御によってA/D変換器による電流量の検出とオフセット値の検出を制御して現在の使用電流量を計算するため、システムの消費電流を抑えながら高精度で電池残量など電流量を検出することができる。 As described above, according to the present invention, the amount of current detected by the A / D converter is determined by the current amount determination circuit, and A / D conversion is performed by control from the timer circuit based on the determination result by the current amount determination circuit. Since the current usage current amount is calculated by controlling the detection of the current amount and the offset value by the detector, the current amount such as the remaining battery level can be detected with high accuracy while suppressing the current consumption of the system.
以下に、本発明のA/D変換器の誤差補正装置の実施形態1を電池残量検出装置に適用した場合について図面を参照しながら詳細に説明する。 The case where the first embodiment of the error correction device for an A / D converter of the present invention is applied to a battery remaining amount detection device will be described in detail below with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1における電池残量検出装置の要部構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a main part configuration diagram of a remaining battery level detection apparatus according to
図1において、本実施形態1のA/D変換器の誤差補正装置1は、電流量および誤差補正用のオフセット値のいずれかを検出可能とするA/D変換器2(A/D変換回路)と、A/D変換器2で検出した電流量の大小を判定する電流量判定回路3と、その判定結果に基づいてオン・オフされるタイマー回路4と、タイマー回路4からの制御によってA/D変換器2による電流量の検出とオフセット値の検出を制御するオフセット検出用回路5と、A/D変換器2で検出した電流量とオフセット値に対して所定の演算を行って現在の使用電流量を計算する現在電流計算回路6と、その現在の使用電流量に基づいて累積電流量を計算する累積電流計算回路7とを有している。
In FIG. 1, an
本実施形態1における電池残量検出装置10は、A/D変換器2の誤差補正装置1と、A/D変換器2の誤差補正装置1の現在電流計算回路6と累積電流計算回路7からの各データに基づいて電池残量検出処理を行うマイクロコンピュータを構成する制御部(CPU8)とを有している。
The battery remaining
以上のA/D変換器2と、A/D変換器2の両入力端子間に設けられた電流値検出用のセンス抵抗21と、センス抵抗21の両端をオンオフするオフセット検出用回路5とによりA/D変換回路を構成することができる。
By the A /
A/D変換器2は、A/D変換器2の両入力端子間にセンス抵抗21が設けられ、センス抵抗21に電流が流れてその両端に発生する電圧値が両入力端子間に印加されて、連続してどれだけの電流量を使ったかをモニタすることができる。
In the A /
電流量判定回路3は、A/D変換器2で検出した電流量の大小を判定するが、オフセットの影響が大きい微小電流量、例えば携帯電話装置であれば待機時の電流量をA/D変換器2が検出したかどうかを判定する。
The current
タイマー回路4は、電流量判定回路3が所定の微小電流量、例えば待機時の電流量をA/D変換器2が検出したと判定したときに起動を開始し、その起動によりオフセット検出用回路5を制御して第1スイッチ手段としてのスイッチSW51をオフからオン状態にし、第2スイッチ手段としてのスイッチSW52をオンからオフ状態に制御する。これによって、A/D変換器2の入力端子間に設けられたセンス抵抗21間がスイッチSW51によって短絡される。これによって、A/D変換器2から誤差補正用のオフセット値が出力され、その後の所定期間後にタイマー回路4の起動が停止されて、オフセット検出用回路5を制御してスイッチSW51をオンからオフ状態にしスイッチSW52をオフからオン状態に制御する。これでA/D変換器2からはセンス抵抗21を介して検出された電流量が出力されることになる。
The timer circuit 4 starts when the current
オフセット検出用回路5は、センス抵抗21をバイパスするバイパス経路と、このバイパス経路を導通状態とするかまたは非導通状態とする第1スイッチ手段としてのスイッチSW51と、センス抵抗21に電流を流すための電流経路と、この電流経路を導通状態とするかまたは非導通状態とする第2スイッチ手段としてのスイッチSW52とを有している。スイッチSW51をオンにしスイッチSW52をオフにすると、センス抵抗21に電流が流れなくなり、A/D変換器2のオフセット値が検出される。スイッチSW51をオフにしスイッチSW52をオンにすると、センス抵抗21に電流が流れる状態となり、A/D変換器2により電流量の値が検出される。
The offset
現在電流計算回路6は、A/D変換器2で検出した電流量の検出値に対して所定の演算を行って現在の電流量を計算すると共に、この計算した現在の電流量から、A/D変換器2で検出したオフセット値を差し引いて、あるべき現在の電流量を計算する。
The current current calculation circuit 6 performs a predetermined calculation on the detected value of the current amount detected by the A /
累積電流計算回路7は、現在電流測定回路6の電流量の計算値を累積的に計算する。要するに、累積電流計算回路7は、現在電流計算回路6が計算した現在の使用電流量に基づいて累積電流量を計算する。 The cumulative current calculation circuit 7 cumulatively calculates the calculated value of the current amount of the current current measurement circuit 6. In short, the cumulative current calculation circuit 7 calculates the cumulative current amount based on the current use current amount calculated by the current current calculation circuit 6.
要するに、電流量が所定基準値よりも小さいと電流量判定回路3が判定した場合にタイマー回路4は一定時間毎に、オフセット検出用回路5を用いてA/D変換器2の入力側のセンス抵抗21の両端を短絡して誤差補正用のオフセット値を検出し、オフセット値の検出後にはA/D変換器2が電流量の値(電流値)を検出し、電流値に対してオフセット値を現在電流測定回路6が電流値のオフセット補正値として誤差補正し、検出した電流量が所定基準値以上であると電流量判定回路3が判定した場合にタイマー回路4をオフ状態にしてオフセット値の検出を中断し、A/D変換器2により電流量を検出する。
In short, when the current
制御部は、CPU8(中央演算処理装置)で構成され、A/D変換器2の誤差補正装置1における現在電流計算回路6と累積電流計算回路7からの各データに基づいて電池残量検出処理を行う。電流量が所定基準値よりも小さい待機状態開始と同時にA/D変換器2を用いて誤差補正された累積電流量を累積電流計算回路7が計算開始し、制御部としてのCPU8は、待機状態解除と同時に累積電流計算回路7からの待機中の累積電流量を確認すると共にA/D変換器2を用いて電流量を継続的に確認し、両方の測定結果を基に電池残量を計算する。待機状態解除後の現在電流計算回路6からの電流量計算結果に対して、制御部としてのCPU8は、現在の温度および電源電圧状態に対応した複数の補正テーブルを用いて補正処理を行って電池残量を計算するようにしてもよい。
The control unit is composed of a CPU 8 (central processing unit), and based on the data from the current current calculation circuit 6 and the accumulated current calculation circuit 7 in the
A/D変換器2は、図2に示しように、タイマー回路4によってスイッチSW51をオンし、A/D変換器2の出力からは誤差補正用のオフセット値が出力されて、A/D変換器2の電流検知動作をしないセンサの不感期間になる。
As shown in FIG. 2, the A /
ここで、センサの不感期間について図3を用いて説明する。 Here, the sensor dead period will be described with reference to FIG.
図3は、A/D変換器2の入力端子間の短絡によって誤差補正を行なったときのセンサ不感期間を説明するための信号波形図である。
FIG. 3 is a signal waveform diagram for explaining a sensor insensitive period when error correction is performed by a short circuit between the input terminals of the A /
図3に示すように、タイマー回路4によってスイッチSW51をオンしスイッチSW52をオフして、A/D変換器2の両入力端子間を短絡すると共にセンス抵抗21を切り離すと、A/D変換器2への入力値は、信号遷移時間をかけて低下し、A/D変換器2への入力値が低下しきった後に、誤差補正用オフセット測定時間が設けられている。その誤差補正用オフセット測定時間の後に、タイマー回路4によってスイッチSW51をオフしスイッチSW52をオンして、A/D変換器2の両入力端子間の短絡を解除すると共にセンス抵抗21をA/D変換器2の両入力端子間に接続すると、信号遷移時間をかけてA/D変換器2への入力値が復帰する。
As shown in FIG. 3, when the switch SW51 is turned on and the switch SW52 is turned off by the timer circuit 4 so as to short-circuit both input terminals of the A /
このときのセンサ不感期間は、スイッチSW51がオンからスイッチSW51がオフして信号遷移時間をかけてA/D変換器2への入力値が復帰するまでの期間である。センサ不感期間は、一定時間毎に定期的に設定され、A/D変換器2の電流検知動作をしない。
The sensor insensitive period at this time is a period from when the switch SW51 is turned on to when the switch SW51 is turned off until the input value to the A /
上記構成により、オフセットの影響が大きい微小電流量検出時(携帯電話装置などの携帯情報機器であれば待機時)には、タイマー回路4を起動させてオフセット検出用回路5の制御を行うことにより周期的(一定時間毎)にオフセット値を検出してこれを差し引いて電流量を精度良く監視して電池残量を検出し、オフセットの影響をあまり受けない大電流量検出時(携帯電話装置などの携帯情報機器であれば動作時)には、オフセット検出用回路5の制御を非測定側に固定(オフ状態)することにより、オフセット値の測定が副作用として発生する電流量検出、さらには電池残量検出の誤差を無くすことが可能となる。即ち、装置待機時には電流量判定回路3を介してタイマー回路4を起動させてオフセット検出用回路5を制御することにより一定時間毎にA/D変換器2がオフセット値を検出して現在電流計算回路6が、これを、検出した電流量から差し引いて現在の電流量を監視し、また、装置動作時には、オフセット検出用回路5を制御せずに固定した状態でA/D変換器2が電流量を検出するようになっている。
With the above configuration, when detecting a small amount of current that is greatly affected by offset (when waiting for a portable information device such as a mobile phone device), the timer circuit 4 is activated to control the offset
また、システムが待機状態時は電流量が小さいため、累積電流量計算回路7を用いて累積電流をモニタし、待機状態の解除と共に待機中の累積電流量を確認すると同時に、誤差補正回路1の誤差補正機能を動作させないで消費電流をモニタすることにより、機器全体の消費電力を抑えつつ高精度で電池残量を監視することが可能となる。
Since the current amount is small when the system is in the standby state, the cumulative current amount calculation circuit 7 is used to monitor the cumulative current, and at the same time the standby state is canceled and the standby cumulative current amount is confirmed, the
さらに、システムが待機状態でないときには、制御部としてのCPU8を用いて、より高度な補正を合わせて行なうことも可能であるが、追加の補正を行なっても元々の動作状態がCPU8を必要とする状態のため、システムの消費電力は殆ど変化しない。 Further, when the system is not in a standby state, it is possible to perform more advanced correction using the CPU 8 as the control unit, but the original operation state requires the CPU 8 even if additional correction is performed. Due to the state, the power consumption of the system hardly changes.
スイッチSW51とスイッチSW52を用いたオフセット検出用回路5を使用する目的は、センス抵抗21の両端を直接短絡するスイッチSW51を使用するためには、センス抵抗21より十分低い抵抗値を用いる必要があることに対し、オフセット検出用回路5ではオフセット値測定時には、最初に、スイッチSW51を短絡し、その後にスイッチSW52を開放することにより、A/D変換器2の入力側を短絡状態に設定し、その後に、オフセット値の非測定時には、短絡の逆順でスイッチSW51およびスイッチSW52を動作することにより電流の測定状態に設定するという動作を行なうことにより、短絡抵抗値が大きいスイッチSW51を使用することが可能となる。
The purpose of using the offset
よって、短絡抵抗値がセンス抵抗21の抵抗値よりも十分小さいスイッチSW51を用いるならば、単純に、センス抵抗21の両端をショートするだけの回路形式に構成してもよい。 Therefore, if the switch SW51 whose short-circuit resistance value is sufficiently smaller than the resistance value of the sense resistor 21 is used, it may be configured simply by short-circuiting both ends of the sense resistor 21.
また、電流量が小さいときのクーロン量測定を累積する回路を追加することにより、携帯情報機器の待機状態などの消費電力を極力低減することが要求される時は誤差補正回路1による自動補正を使用し、制御用マイクロコンピュータを停止したまま、即ち電気量が小さい待機電力のままで高精度での累積クーロン量を測定するが可能となる。
In addition, by adding a circuit for accumulating the measurement of the coulomb amount when the current amount is small, automatic correction by the
待機状態の解除と共に待機中の累積クーロン量を確認し、オフセット値の影響をあまり受けない大電流量検出時の装置動作中は、誤差補正回路1の誤差補正機能を動作させずに電流量の測定を行なうことにより、誤差補正回路1の誤差補正動作に伴う精度の悪化を防止することができる。
When the standby state is released and the accumulated coulomb amount during standby is checked and the device is operating at the time of detecting a large amount of current that is not significantly affected by the offset value, the error correction function of the
したがって、これらの制御を行なうことにより、機器全体の消費電力を抑えつつ高精度の電池残量を監視をすることが可能となる。 Therefore, by performing these controls, it is possible to monitor the remaining battery level with high accuracy while suppressing the power consumption of the entire device.
なお、待機解除では、マイクロコンピュータが動作するため、A/D変換器2からの検出電流量のデータに基づいて現在電流計算回路6が現在の電流量を計算し、その現在の使用電流量に基づいて累積電流計算回路7が累積電流量を計算する。マイクロコンピュータのCPU8が更に誤差補正することで精度を更に向上させることもできる。
In the standby release, since the microcomputer operates, the current current calculation circuit 6 calculates the current current amount based on the detected current amount data from the A /
この追加の誤差補正例として、温度や電源電圧毎にマイクロコンピュータのCPU8で複数の補正係数を切り替えて使用する例が上げられる。 As an example of this additional error correction, there is an example in which a plurality of correction coefficients are switched and used by the CPU 8 of the microcomputer for each temperature and power supply voltage.
なお、追加の補正には、マイクロコンピュータのCPU8を用いることになるが、本来のマイクロコンピュータ処理に追加で補正動作を行なっても、殆ど消費電流の上昇には繋がらないため、電力消費を悪化させるものではない。 Note that the CPU 8 of the microcomputer is used for the additional correction. However, even if the correction operation is performed in addition to the original microcomputer processing, the current consumption is hardly increased, so that the power consumption is deteriorated. It is not a thing.
以上により、本実施形態1によれば、電流量が所定基準値よりも小さいと電流量判定回路3が判定した場合にタイマー回路4は一定時間毎に、オフセット検出用回路5を用いてA/D変換器2の入力側のセンス抵抗21の両端を短絡して誤差補正用のオフセット値を検出し、オフセット値の検出後にはA/D変換器2が電流量の値(電流値)を検出し、電流値に対してオフセット値を現在電流測定回路6が電流値のオフセット補正値として誤差補正し、検出した電流量が所定基準値以上であると電流量判定回路3が判定した場合にタイマー回路4をオフ状態にしてオフセット値の検出を中断し、A/D変換器2により電流量を検出する。
As described above, according to the first embodiment, when the current
これによって、待機状態では、機器全体の消費電力を抑えつつ、複雑な制御を行なうことなく高い精度のクーロン量監視を行ない、待機状態の解除と共にそれまでの累積値測定結果と動作中のクーロン量監視を行なうことにより、機器全体の消費電力の増加を抑えながら高精度での電池残量の管理が可能となる。 As a result, in the standby state, the power consumption of the entire device is suppressed, and the coulomb amount is monitored with high accuracy without performing complicated control. By performing the monitoring, it is possible to manage the remaining battery level with high accuracy while suppressing an increase in power consumption of the entire device.
以上のように、本発明の好ましい実施形態1を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
As mentioned above, although this invention has been illustrated using
本発明は、電流量を検出するためのA/D変換回路、A/D変換器の誤差補正装置および、これを用いた電池残量検出装置の分野において、システムの消費電流を抑えながら高精度で電池残量など電流量を検出することができる。 The present invention provides high accuracy while suppressing current consumption of a system in the fields of an A / D conversion circuit for detecting a current amount, an error correction device for an A / D converter, and a battery remaining amount detection device using the same. Can detect the amount of current such as the remaining battery level.
1 A/D変換回路の誤差補正回路
2 A/D変換器
21 センス抵抗
3 電流量判定回路
4 タイマー回路
5 オフセット検出用回路
51、52 スイッチSW
6 現在電流計算回路
7 累積電流計算回路
8 制御部(CPU)
10 電池残量検出装置
DESCRIPTION OF
6 Current current calculation circuit 7 Cumulative current calculation circuit 8 Control unit (CPU)
10 Battery level detection device
Claims (11)
前記電流量が所定基準値以上であると該電流量判定回路が判定した場合に該タイマー回路をオフ状態にして該オフセット値の検出を中断して、前記A/D変換器により電流量を検出するA/D変換器の誤差補正装置。 2. The error correction apparatus for an A / D converter according to claim 1, wherein the timer circuit detects the offset at regular intervals when the current amount determination circuit determines that the current amount is smaller than a predetermined reference value. The input side of the A / D converter is short-circuited using a circuit to detect the offset value, and after the offset value is detected, the A / D converter detects a current amount, and the current current calculation circuit Subtract the offset value from the detected current amount to correct the error,
When the current amount determination circuit determines that the current amount is equal to or greater than a predetermined reference value, the timer circuit is turned off to stop detecting the offset value, and the A / D converter detects the current amount. An error correction device for an A / D converter.
前記電流量が所定基準値よりも小さい待機状態開始と同時に前記現在電流計算回路を用いて誤差補正された前記現在の使用電流量に基づいて前記累積電流量を前記累積電流計算回路が計算開始し、前記制御部は、待機状態解除と同時に該累積電流計算回路からの待機中の累積電流量を確認すると共に該A/D変換器を用いて電流量を継続的に確認し、両方の測定結果を基に電池残量を計算する電池残量検出装置。 In the battery remaining charge detection device according to claim 7,
The cumulative current calculation circuit starts calculating the cumulative current amount based on the current use current amount that has been error-corrected using the current current calculation circuit simultaneously with the start of the standby state in which the current amount is smaller than a predetermined reference value. The control unit confirms the accumulated current amount during standby from the accumulated current calculation circuit simultaneously with the cancellation of the standby state and continuously confirms the current amount using the A / D converter, and both measurement results Battery level detection device that calculates the remaining battery level based on the above.
該オフセット検出用回路は、該センス抵抗をバイパスするバイパス経路と、該バイパス経路に設けられ、該バイパス経路を導通状態とするかまたは非導通状態とする第1スイッチ手段と、該センス抵抗に電流を流す電流経路と、該電流経路に設けられ、該電流経路を導通状態とするかまたは非導通状態とする第2スッチ手段とを有するA/D変換回路。 Possess a sense resistor for current value detection provided between the input terminals of the A / D converter, and an offset detection circuit connected to both ends of the sense resistor,
The offset detection circuit includes a bypass path for bypassing the sense resistor, a first switch means provided in the bypass path for bringing the bypass path into a conductive state or a non-conductive state, and a current through the sense resistor. A / D conversion circuit comprising: a current path through which the current flows; and a second switch means provided in the current path for bringing the current path into a conductive state or a non-conductive state .
11. The A / D converter circuit according to claim 10 , wherein at the time of starting offset value detection, the first switch means is turned on to bring the bypass path into a conductive state, and then the second switch means is turned off to pass the current path. It was a non-conductive state, the offset value detection end later and a non-conducting state the bypass passage off the first switch means after the said current path in a conducting state by turning on the second switch means A / D conversion circuit.
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