JP5852882B2 - Ａ／ｄ変換回路、ａ／ｄ変換器の誤差補正装置および電池残量検出装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開平４−９１６号公報 特開２０００−９２７２１号公報 特開２００５−２４４７７１号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。

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。

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。

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。

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。 図１のＡ／Ｄ変換器の入力端子間をスイッチで短絡する場合の回路図である。 Ａ／Ｄ変換器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。 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。 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。 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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (11)

1. 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、該タイマー回路によって、該Ａ／Ｄ変換器にて該電流量の検出と該Ａ／Ｄ変換器のオフセット値の検出とが行われるように制御され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し、該タイマー回路は、該判定結果が大であるときオフして、該オフセット検出用回路を該電流量の検出が該Ａ／Ｄ変換器にて行われる状態に固定し、該判定結果が小であるときオンして、該オフセット検出用回路を、該電流量の検出と該オフセット値の検出とが該Ａ／Ｄ変換器にて定期的に切り替えて行われるように制御するＡ／Ｄ変換器の誤差補正装置。
2. 請求項１に記載のＡ／Ｄ変換器の誤差補正装置において、前記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変換器が電流量を検出して、前記現在電流計算回路が、該検出した電流量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Ａ／Ｄ変換器の誤差補正装置。
3. 請求項１に記載のＡ／Ｄ変換器の誤差補正装置において、前記現在電流計算回路が計算した前記現在の使用電流量を時系列に累積的に計算して累積電流量を得る累積電流計算回路を更に有するＡ／Ｄ変換器の誤差補正装置。
4. 請求項１または２に記載のＡ／Ｄ変換器の誤差補正装置において、前記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スイッチ手段とを有するＡ／Ｄ変換器の誤差補正装置。
5. 請求項４に記載のＡ／Ｄ変換器の誤差補正装置において、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バイパス経路を導通状態とした後に前記第２スイッチ手段をオフして前記電流経路を非導通状態とし、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該電流経路を導通状態とした後に該第１スイッチ手段をオフして該バイパス経路を非導通状態とするＡ／Ｄ変換器の誤差補正装置。
6. 請求項１に記載のＡ／Ｄ変換器の誤差補正装置において、前記判定結果が小である場合の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変換器が前記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、該判定結果が大である場合の装置動作時には、該オフセット検出用回路が該Ａ／Ｄ変換器による電流量の検出が行われる状態に該タイマー回路により固定された状態で該Ａ／Ｄ変換器が電流量を検出するＡ／Ｄ変換器の誤差補正装置。
7. 請求項３に記載の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電池残量検出装置。
8. 請求項７に記載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。
9. 請求項８に記載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電池残量検出装置。
10. 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に接続されたオフセット検出用回路とを有し、
    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。
11. 請求項１０に記載の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バイパス経路を導通状態とした後に前記第２スイッチ手段をオフして前記電流経路を非導通状態とし、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該電流経路を導通状態とした後に該第１スイッチ手段をオフして該バイパス経路を非導通状態とするＡ／Ｄ変換回路。
    

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