JPH0410029B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蓄電池の残存容量をメータあるいはデ
ジタルで表示する蓄電池監視装置で、特に放電
時、休止時いずれの場合でも蓄電池の残存容量を
表示する機能を備えた蓄電池監視装置に関するも
のである。

蓄電池の容量を監視する場合、最も一般的なも
のは電解液比重を測定し、そして測定した電解液
比重値より蓄電池容量を推定する方法で、現在で
もこの方法が一番正確な方法とされている。

従来、このため電解液比重を電気的に計測し、
電解液比重値をそのまま、あるいは電解液比重値
を容量に換算して表示する方法として、フロート
等よりなるセンサーを直接電解液に挿入し、フロ
ートの変位を電気信号に変換、増幅して電解液比
重値あるいは容量として表示する方法が考えられ
ている。しかし、この方法はフロートの変位を電
気信号に変換するのが複雑で、また気温が上昇す
ると、溶存酸素が泡となつてフロートの表面に付
着し、誤差の原因となつたり、また温度換算など
が必要で、さらに振動を受ける移動用蓄電池には
不適当であるといつた問題がある。また電解液の
屈折率を応用した方法も考えられているが、この
方法でもプリズムが汚れ、光源の光量変化による
誤差が大きく、また増幅装置等が必要で、装置自
体かなり複雑となるといつた問題がある。このよ
うに従来考案されているいずれの方法をとつても
多くの問題が残されている。

本発明は上記した如き従来の問題点を解消した
蓄電池監視装置、即ち、蓄電池の開路電圧から一
定電圧を差引いた電圧を得るための蓄電池の両端
に接続される回路と、前記回路に逆流防止素子と
高抵抗を並列接続したものを介して並列に接続さ
れ、且つ前記回路で得られた電圧で充電される第
一のコンデンサと、前記第一のコンデンサに高抵
抗を介して並列に接続された第二のコンデンサ
と、前記第二のコンデンサの電圧をインピーダン
ス変換するための前記第二のコンデンサに接続さ
れたオペアンプ等の増幅装置と、前記増幅装置の
出力に接続されたメータ等の表示器を備える蓄電
池監視装置を提供するものである。

即ち、本発明は電気車用、電気自動車用等の蓄
電池のように間歇放電される蓄電池においては休
止時の開路電圧（無負荷電圧）の安定したピーク
部の電圧は蓄電池の容量あるいは電解液比重値と
理論的に比例の関係を持ち、容量の低下あるいは
電解液比重値の低下に従い前記ピーク部の電圧値
も低下するといつたことに着目し、この休止時の
開路電圧の安定したピーク部の電圧を第一のコン
デンサに記憶させ、この第一のコンデンサと並列
に第二のコンデンサを超高抵抗を介して接続する
ことにより、第二のコンデンサにも前記電圧を遅
延して記憶させ、この第二のコンデンサの電圧を
オペアンプ等の増幅装置の内部のインピーダンス
等を通して放電させることによりインピーダンス
変換して仮想の放電カーブを作り、この仮想の放
電カーブをメータ等の表示器で表示することによ
り蓄電池状態を表示するようにしたものである。
また蓄電池の放電時の電圧は、放電々流の大小に
よつて大巾に変化するので、この放電時の電圧に
よつて容量等を監視することができないが、前記
した仮想の放電カーブにより蓄電池の放電時にお
いても蓄電池の容量を監視できるようにしたもの
である。さらに再度、休止状態になつたときに
は、その休止時の開路電圧の安定したピーク部の
電圧で前記第一、第二のコンデンサが再び充電さ
れて、仮想の放電カーブは補正されるようにし、
できるだけ正確に監視できるようにしたものであ
る。

このように本発明蓄電池監視装置は、従来のよ
うに蓄電池内に比重を測定するセンサーを挿入す
ることもなく、また従来のAh計のように主回路
に電流検出用のシヤントを挿入することもなく、
ただ蓄電池の端子に接続するだけで蓄電池の容量
しいては電解液比重値も監視できるようにしたも
のである。

以下、本発明蓄電池監視装置を図面に示す一実
施例を用いて具体的に説明する。

第１図は本発明蓄電池監視装置の一実施例を示
すもので、１は被監視蓄電池（以下、単に蓄電池
という）、２は負荷、３は負荷投入スイツチであ
る。４は蓄電池１の開路電圧、即ち、蓄電池１に
負荷２が接続されていないときの蓄電池電圧から
一定電圧を差引いた電圧を得るための回路で、蓄
電池１の両端に接続される。該回路４としては
種々の回路構成のものが考えられるが、例えば定
電圧ダイオードと抵抗の直列回路により構成し、
定電圧ダイオードで一定電圧を差引き、残りの電
圧を抵抗の両端から得るように構成してもよい。
また回路４を設けるのは、例えば蓄電池１として
24セルのものを用いた場合、この蓄電池の開路電
圧の実使用での変化は約51V〜47Vと小さく、こ
の電圧変化幅近辺で後述するメータ等の表示器を
フルスケールで動かすためである。５は回路４で
得られた電圧で充電される第一のコンデンサで、
該第一のコンデンサは例えばシリコンダイオード
等の逆流防止素子６と高抵抗７とを並列接続した
ものを介して回路４に並列に接続されている。

従つて、第一のコンデンサ５は回路４で得られ
る蓄電池１の開路電圧から一定電圧を差引いた残
りの安定したピーク部の電圧で充電され、電圧池
１の負荷２接続による端子電圧の低下により回路
４で得られる電圧が前記第一のコンデンサ充電時
の電圧より低下した場合、第一のコンデンサ５に
充電された電荷は高抵抗７を通して放電する。８
は第二のコンデンサで、高抵抗９を介して第一の
コンデンサ５に並列に接続されている。該第二の
コンデンサ８は高抵抗９を通して接続されている
ため、長時間安定状態では第一のコンデンサ５と
同電位まで充電される。１０及び１１は蓄電池１
の端子に負荷２における回生制動あるいはチヨツ
パ制御等で、無負荷電圧より高い電圧が発生した
場合のパルス電圧を吸収するフイルター回路を構
成するコンデンサおよび抵抗である。１２はオペ
アンプ等を応用した増幅装置で第二のコンデンサ
８に接続されている。１３は増幅装置１２に接続
されたメータである。メータ１３としては指針表
示方式のもの或いはLED等によるデジタル表示
方式のものを用いる。

かかる本発明実施例において、本装置を蓄電池
１の両端子Ａ，Ｂに接続すると、蓄電池１が24セ
ルの場合で且つ完全に充電されていると約51.5V
の電圧が得られる。この無負荷の電圧は完全充電
時51.5V、完全放電時約47Vと約４〜5V程度の小
さな変化しかない。この小さな変化を正確に検出
するため、回路４で一定電圧を差し引き、残りの
電圧、即ち本回路のＣ，Ｄ間の電圧でフイルター
用の抵抗１１、コンデンサ１０を通して第一のコ
ンデンサ５は充電される。第一のコンデンサ５の
充電は、Ｃ，Ｄ間の電圧が例えば第一のコンデン
サ５の電圧よりも上昇した場合に逆流防止素子６
を通して急速に行なわれる。一方、Ｃ，Ｄ間の電
圧が例えば第一のコンデンサ５の電圧よりも低下
すると、第一のコンデンサ５に充電された電荷は
高抵抗７を通して放電する。このように第一のコ
ンデンサ５は常に回復電圧でピーク値充電される
ため、ほゞ蓄電池１の開路電圧に近似した電圧値
を示す。第二のコンデンサ８は高抵抗９を介して
接続されているため、長時間安定状態では第一の
コンデンサ５と同電位となる。つまり第二のコン
デンサ８も約蓄電池１の開路電圧値を示す。蓄電
池１の放電時、Ｃ，Ｄ間の電圧が低下すると、第
二のコンデンサ８は高抵抗９，１１を通して放電
すると同時に、増幅装置１２の内部インピーダン
スを通し放電し、第二のコンデンサ８の電圧も蓄
電池１の開路電圧の低下に比例して低下する。よ
つて、増幅装置１２の出力も第二のコンデンサ８
の電圧に比例した電流が得られ、この電流により
メータ１３を動作させば、第二のコンデンサ８の
電圧に比例した指示がメータ１３に得られる。よ
つて第二のコンデンサ８放電を蓄電池１の放電に
近似するように調整すれば、メータ１３には蓄電
池１の放電状態に近似した値が得られる。

前記した如き放電により発生した第二のコンデ
ンサ８の損失電圧は、次回蓄電池１の放電がたと
えば長時間休止した時、この時の開路電圧により
再度充電され補正される。

また蓄電池１の充電時、Ｃ，Ｄ間の電圧上昇に
より第一のコンデンサ５の電圧は急激に上昇する
が、第二のコンデンサ８の電圧は高抵抗９が設け
られているため、急激に上昇せず、また抵抗９の
抵抗値を調整しておくことによりほゞ充電の進行
速度と同等の速度で第二のコンデンサ８は充電す
ることができるため、増幅装置の出力は充電、放
電、放置のいかなる状態においても蓄電池１の開
路電圧に近似したものとなる。

なお、蓄電池１の開路電圧は、Ｅ＝0.84＋SG
（電解液比重値）の近似式で表わされるように、
電解液比重および容量と比例の関係があり、第二
のコンデンサ８の電圧を検出することは蓄電池１
の容量あるいは電解液比重を検出することにな
る。

また本実施例では、表示に必要な蓄電池の容量
範囲をメータ１３においてフルケースで表示する
ので読み取りが容易であり、従つて、蓄電池１の
状態を正確に監視することができる。

このように本発明実施例においては、本装置を
蓄電池１に接続するだけで、蓄電池１の放電状態
（残存容量）を検出でき、回路４と増幅装置１２
の温度係数をゼロに設定すると、回路４より得ら
れる電圧変化は蓄電池１そのものの特性を示すた
め、メータ１３に表示される値は蓄電池１の温度
補正をした値が得られる。この他、本装置は消費
電力が数mAで、放電中、放置中いずれの場合で
も正確に表示できる大きな特長を持つ。

以上述べた如く本発明蓄電池監視装置は、従来
のように蓄電池内に比重を測定するセンサーを挿
入することもなく、また従来のAh計のように主
回路にシヤフトを挿入することもなく、ただ蓄電
池の端子に接続するだけで蓄電池の容量しいては
電解液比重値を蓄電池の放置中、放電中、充電中
でも正確に監視することができるといつたすぐれ
た利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明監視装置の一実施例を示す回路
図である。 １……被監視蓄電池、２……負荷、４……蓄電
池の回路電圧から一定電圧を差引いた残りの電圧
を得るための回路、５……第一のコンデンサ、６
……逆流防止素子、７……高抵抗、８……第二の
コンデンサ、９……高抵抗、１２……増幅装置、
１３……メータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蓄電池の開路電圧から一定電圧を差引いた電
   圧を得るための蓄電池の両端に接続される回路
   と、前記回路に逆流防止素子と高抵抗を並列接続
   したものを介して並列に接続され且つ前記回路で
   得られた電圧で充電される第一のコンデンサと、
   前記第一のコンデンサに高抵抗を介して並列に接
   続された第二のコンデンサと、前記第二のコンデ
   ンサの電圧をインピーダンス変換するための前記
   第二のコンデンサに接続されたオペアンプ等の増
   幅装置と前記増幅装置の出力に接続されたメータ
   等の表示器を備える蓄電池監視装置。