DE69933326T2

DE69933326T2 - Mittel zur Bestimmung des Stromintegralwerts, Mittel zur Bestimmung der Stromstärke und eine diese Mittel verwendende Batterieeinheit

Info

Publication number: DE69933326T2
Application number: DE69933326T
Authority: DE
Inventors: Masaru Naka-gun Noda; Takashi Takeuchi; Shinji Tanaka; Mitsunori Higashiyamanashi-gun Tsuchiya; Takeshi Yamaguchi
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi ULSI Systems Co Ltd; Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Maxell Holdings Ltd; Hitachi Solutions Technology Ltd
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2019-03-17
Also published as: EP0952456A2; EP0952456B1; CN1245900A; KR19990078450A; US6157170A; DE69933326D1; US6285164B1; CN1136460C; EP0952456A3; KR100318177B1; TW419592B; ID22309A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes, ein Mittel zum Erkennen des Stromflusswertes und ein Batteriepack, welches diese Mittel verwendet, wobei jedes von ihnen dem Anzeigen der Daten dient, die sich auf den Batterieenergierest von einer primären oder einer sekundären Batterie/wiederaufladbaren Batterie beziehen, die für die Verwendung in tragbaren Informationsendgeräten und ähnlichem ist, und insbesondere auf die Schaltungstechnologie zum Herstellen jedes von einem Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes und einem Mittel zum Erkennen des Stromflusswertes, welche insensitiv sind gegenüber dem unerwünschten Offset einer Erkennungsschaltung.
In einem tragbaren Informationsendgerät, welches veranschaulicht wird durch einen Mitteilungstyp-Personal-Computer, ist ein Benutzer sehr besorgt darüber, wie viel Batterieenergierest die verwendete Batterie aufweist und wie lange die Batterie, die verwendet wird, benutzt werden kann. Dann, wenn der Batterieenergierest gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert geworden ist, ist es nötig, Maßnahmen zum Warnen eines Benutzers bezüglich dieser Tatsache zu ergreifen und ebenfalls die Daten zu sichern. Aus diesem Grund wird dort ein Verfahren benötigt, wobei der Batterieenergierest der Batterie so präzise wie möglich bewusst sein kann.
Dann ist zuvor das Verfahren vorgeschlagen worden, in dem der Lade-/Entladestrom der Batterie zu allen Zeiten beobachtet wird, um integriert zu werden, um die Daten anzuzeigen, die sich auf den Batterieenergierest beziehen. Als ein Beispiel davon ist das Verfahren bekannt, das in JP-A-6-258410 offenbart ist. In der JP-A-6-258410 ist das Verfahren gezeigt, wobei ein Widerstand zum Er kennen des Stromflusses eingefügt ist in Serie mit einem Stromteil einer Batterie; die Spannung, die sich über den Widerstand aufbaut, wird verstärkt um einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor; die so verstärkte Spannung wird geliefert als eine Steuerspannung an einen spannungsgesteuerten Oszillator; und als ein Ergebnis wird ein Pulsoszillationssignal erhalten, das eine Frequenz aufweist entsprechend zu dem Lade-/Entladestromwert. Zusätzlich ist dort ebenfalls das Verfahren gezeigt, bei dem der integrierte Stromflusswert durch Zählen der Anzahl der Pulse des Pulsoszillationssignals erhalten wird.
In einem getrennten Dokument des Standes der Technik offenbart US 3,895,284 eine Vorrichtung, die auf den Strom reagiert, der zu und durch eine Speicherbatterie geliefert wird, die Temperatur und die Entladungsratenfaktoren, um so einen Wert der Gesamtladung zu berechnen und anzuzeigen, der gegenwärtig in einer Speicherbatterie ist, als eine genaue Vorhersage basierend auf Faktoren, die diese Ladung beeinflussen.
In einem weiteren anderen Dokument des Standes der Technik offenbart US 4,153,867 ein Gerät zum Bestimmen des Ladungszustands einer sekundären elektrischen Speicherbatterie, welches einen digitalen Integrator einschließt, der einen Pulserzeuger zum Produzieren von Pulsen umfasst bei einer Frequenz, die proportional ist zu der Größe des gegenwärtigen Batteriestroms. Das Gerät schließt weiter ein Hoch/Herunterzähler zum Zählen der Pulse in einem der Sensoren in Abhängigkeit von der Batteriestromrichtung. Weiterhin arbeitet eine Schaltanordnung zum selektiven Koppeln vom Pulserzeuger (oder einem Anpassungspulserzeuger) mit dem Zähler. Ein Komparator steuert die Lieferung von Pulsen an und die Richtung des Zählens in dem Zähler, wenn der Anpassungspulserzeuger daran gekoppelt ist in Übereinstimmung mit dem Ergebnis eines Vergleichs der Zählereinstellung und eines funktionalen Signals.
Der Widerstandswert des Widerstands zum Erkennen des Stromflusswertes kann nicht überaus groß gemacht werden, um Energieverlust so weit wie möglich zu unterdrücken aufgrund des Spannungsabfalls über dem Widerstand. In einem Beispiel des Mitteilungstyp-Personal-Computers ist der Widerstandswert dieses Widerstands eingestellt auf einen sehr kleinen Wert von ungefähr 20 mΩ, und die darüber aufgebaute Spannung in dem Bereich von ungefähr 1 mV bis ungefähr 100 mV wird erhalten in Übereinstimmung mit dem Laststrom, welcher sich verändert von einigen zehn mA zu einigen wenigen A. Diese Spannung wird geliefert als die Steuerspannung entweder direkt oder nachdem sie eine vorbestimmte Anzahl von Malen verstärkt worden ist an den oben genannten spannungsgesteuerten Oszillator. Auf der anderen Seite kann normalerweise für einen Operationsverstärker zur Verwendung bei der Verstärkung oder einen Operationsverstärker zur Verwendung in einer Konfiguration eines spannungsgesteuerten Oszillators nicht vermieden werden, dass dieser den Offset von ungefähr ±5 mV aufgrund der Streuung bei der Herstellung von Halbleitergeräten und anderen Gründen aufweist. Dann wird für die oben genannte Steuerspannung von ungefähr 1 mV bis ungefähr 100 mV der negative Einfluss, der durch den Offset bereitgestellt wird, so groß werden, dass er nicht vernachlässigt werden kann. Im Übrigen entspricht in dem Fall, in dem der Widerstandswert des Widerstands zum Erkennen des Stromflusswertes 20 mΩ ist, wie oben beschrieben, der Offset von 5 mV 250 mA in Stromerkennungsfehler.
Der Einfluss des Stromerkennungsfehlers aufgrund des Offsets wird weiter erhöht, wenn der integrierte Stromflusswert ermittelt wird. Zum Beispiel tatsächlich ebenfalls in dem Fall, in dem der Laststrom null ist, kann der Laststrom fehlerhafterweise wahrgenommen werden, als ob der Strom von 250 mA kontinuierlich verbraucht wird, und folglich kann der Laststrom als der integrierte Wert in einigen Fällen den großen Wert aufweisen.
In diesem Zusammenhang, während die Hauptursache des Erzeugens des Offsets die Unausgewogenheit der Schwellspannung eines Paares von differentiellen Transistoren bei der ersten Stufe ist, die den Operationsverstärker bildet, kann die Hauptursache für jedes Schaltkonfigurationsverfahren zusätzlich variieren.
Das Motiv der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Mittel zum Erkennen des Stromflusswertes und ein Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes bereitzustellen, wobei jedes insensitiv ist gegenüber dem Offset dieser Operationsverstärker und ähnlichem.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes gemäß Anspruch 1, ein Mittel zum Erkennen des Stromflusswertes gemäß Anspruch 5 und ein Batteriepack gemäß Anspruch 8.
Um die oben genannten Probleme, die mit dem Stand der Technik verbunden sind, zu mindern, kann jedes von dem Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes, dem Mittel zum Erkennen des Stromflusswertes und dem Batteriepack einschließen: einen Stromsensorwiderstand, der eingefügt ist in Reihe zu einem Strompfad einer Batterie; einen Integrator; einen Eingangszustandsselektor, über den eine Spannung, die sich über dem Stromsensorwiderstand aufgebaut hat, eingefügt wird in einen Eingang eines Integrators; eine Integationskapazität, die mit dem Integrator verbunden ist; einen Verbindungspolaritätsinverter für den Integrationskondensator, der bereitgestellt ist zwischen dem Integrator und dem Integrationskondensator, zum Schalten der Verbindungspolarität des Integrationskondensators; einen ersten Spannungskomparator zum Ausgeben, wenn eine Ausgangsspannung des Integrators, die sich mit dem Verstreichen der Zeit ändert, eine erste vorbestimmte Schwellspannung erreicht hat zum Integrationszurücksetzen, die auf der Plus-Seite mit Bezug auf die Ausgangsspannung als die Referenzspannung des Integrators lokalisiert ist, welche erhalten wird durch Leeren der elektrischen Ladungen des Integrationskondensators, wobei ein Spannungsübergang diese Tatsache anzeigt; einen zweiten Spannungskomparator zum Ausgeben, wenn die Ausgangsspannung des Integrators eine zweite vorbestimmte Schwellspannung erreicht hat zum Integrationszurücksetzen, die lokalisiert ist auf der Minus-Seite mit Bezug auf die Referenzspannung, wobei ein Spannungsübergang diese Tatsache anzeigt; Integrationszurücksetzmittel zum Leeren der angesammel ten elektrischen Ladungen in dem Integrationskondensator, wenn der erste oder zweite Spannungskomparator den Spannungsübergang ausgibt; einen Pulszähler zum Hochzählen von Pulsen, die erzeugt werden bei einem Ausgang des ersten oder zweiten Spannungskomparators bei einer Betriebsfrequenz des Integrationszurücksetzmittels, der Ausgangspulse von einem Spannungskomparator und zum Herunterzählen der Ausgangspulse des anderen Spannungskomparators; und einen Hoch/Herunter-Inverter zum Invertieren des Hoch/Herunterzähleingangs des Pulszählers.
Der Eingangszustandsselektor schaltet regelmäßig alternierend zwei Zustände um von einem Zustand a und einem Zustand b und führt in dem Zustand a eine Batteriestromsensorspannung ein, die sich über Anschlüssen des Stromsensorwiderstands in dem Integrator aufgebaut hat. Auf der anderen Seite invertiert in dem Zustand b der Eingangszustandsselektor entweder die Polarität der Batteriestromsensorspannung, die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands aufgebaut hat, um die resultierende Spannung in den Integrator einzuführen, oder führt die Spannung von null in den Eingang des Integrators ein. Spezifischer wird die Spannung bei einem der Anschlüsse des Stromsensorwiderstands eingeführt in ein Paar von Eingangsanschlüssen des Integators.
Der Verbindungspolaritätsinverter des Integrationskondensators schaltet alternierend die Verbindungspolarität des Ingetrationskondensators synchron mit dem Zustand a und dem Zustand b des Eingangszustandsselektors.
Dann integriert der Integrator über die Zeit während einer Zeitperiode des Zustands a den Strom entsprechend zu dem Batteriestrom zusammen mit dem Strom aufgrund des oben genannten unerwünschten Offsets, um die resultierenden elektrischen Ladungen anzusammeln als die elektrischen Integrationsladungen in dem Integrationskondensator, während er in dem Zustand b den Strom über die Zeit integriert, der erhalten wird durch Invertieren des Stroms, der dem Batteriestrom entspricht, zusammen mit dem Strom aufgrund des oben genannten unerwünsch ten Offsets, oder er integriert nur den Strom aufgrund des Offsets über die Zeit, um die resultierenden elektrischen Ladungen anzusammeln als die elektrischen Integrationsladungen in dem Integrationskondensator. Jedoch wird die Verbindungspolarität des Integrationskondensators invertiert in Übereinstimmung mit dem Zustand a und dem Zustand b durch den Verbindungspolaritätsinverter des Integrationskondensators. Als ein Resultat mit Bezug auf die Komponente des Stroms aufgrund des oben genannten Offsets subtrahieren sich die elektrischen Integrationsladungen in dem Zustand a und die elektrischen Integrationsladungen in dem Zustand b voneinander. Sowohl der Mechanismus des Erzeugens des Offsets wie auch der Offset-Betrag sind im Wesentlichen invariabel zwischen dem Zustand a und dem Zustand b. Dann werden die Zeitperiode des Zustands a und die Zeitperiode des Zustands b gleich gewählt, wodurch die elektrischen Integrationsladungen des Stroms aufgrund des oben genannten Offsets sich perfekt auslöschen. Auf der anderen Seite, mit Bezug auf die Komponente des Batteriestroms, in dem Fall, in dem in dem Zustand b sowohl die Polaritäten der Batteriestromsensorspannung bei dem Eingang des Integrators und des Integrationskondensators invertiert werden, werden die elektrischen Integrationsladungen, die sich ansammeln in dem Integrationskondensator während der Zeitperiode des Zustands b, hinzugefügt bei der gleichen Polarität wie derjenigen in dem Zustand a, während in dem Fall, in dem in dem Zustand b die Spannung bei dem Eingang des Integrators auf null gesetzt wird, nur die elektrischen Integrationsladungen der Komponente des Batteriestroms während der Zeitperiode des Zustands a angesammelt werden in dem Integrationskondensator.
Als ein Resultat kann die Spannung entsprechend zu dem zeitintegrierten Wert der Batteriespannung, die überhaupt nicht durch den Offset beeinflusst ist, erhalten werden bei dem Ausgang des Integrators. Diese Spannung ändert sich mit dem Verstreichen von Zeit, und wenn diese Spannung die erste oder zweite Schwellspannung zum Integrationszurücksetzen erreicht, gibt der erste oder zweite Spannungskomparator den Spannungsübergang aus, der diese Tatsache anzeigt, und zu der gleichen Zeit wird das Integrationszurücksetzmittel eingeschaltet, so dass in nerhalb einer sehr kurzen Zeitperiode die elektrischen Integationsladungen völlig entleert werden, die sich in dem Integationskondensator angesammelt haben. Durch Entleeren der elektrischen Integationsladungen auf eine solche Weise kehrt die Ausgangsspannung des Integators unmittelbar zu der initialen Spannung zurück, und die Ausgangsspannung des zugehörigen Spannungskomparators kehrt ebenfalls unmittelbar zu der Originalspannung zurück, um das Integationszurücksetzmittel auszuschalten. Danach schreitet die Operation zu dem nächsten Zyklus der Batteriestromintegation fort.
Zusammen mit dem Fortschreiten der Reihe von Operationen wird bei jedem Integationszurücksetzen ein Puls erzeugt bei dem Ausgang des ersten oder zweiten Spannungskomparators. Die Pulse, die erzeugt worden sind bei dem Ausgang des ersten Spannungskomparators während der Zeitperiode des Zustands a des Eingangszustandsselektors werden hochgezählt durch den Pulszähler, und ähnlich werden die Pulse, die erzeugt worden sind bei dem Ausgang des zweiten Spannungskomparators während der Zeitperiode des Zustands a, heruntergezählt. Auf der anderen Seite, während der Zeitperiode des Zustands b, werden das Hohlzählen und das Herunterzählen invers kombiniert. Der oben genannte Hoch/Herunter-Inverter arbeitet synchron mit dem Schalten des Eingangszustandsselektors, um die Hoch/Herunter-Inversion durchzuführen.
Der integrierte Wert des Batteriestroms für eine Zeitperiode, die von einem bestimmten Integrationszurücksetzen bis zum nächsten Integrationszurücksetzen reicht, hängt ab von dem Batteriestrom und den Auslegungsobjekten, wie z.B. dem Widerstandswert des Stromsensorwiderstands, dem Gewinn des Integators, dem Kapazitätswert des Integationskondensators und der vorbestimmten Schwellspannung für Integationszurücksetzen. Da diese Auslegungsobjekte festgelegt werden können, kann der integrierte Wert des Batteriestroms über eine lange Zeitperiode erhalten werden in der Form des digitalen Werts durch Zählen der Anzahl der Pulse. Zusätzlich, durch Messen der Anzahl der Pulse, die erzeugt werden innerhalb einer Zeiteinheit (d.h. der Frequenz), kann der Batteriestromwert zur gewünschten Zeit erhalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden schneller ersichtlich werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn genommen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, wobei:
1 ein Blockdiagramm ist, teilweise in Schaltbildform, das eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A, 2B und 2C jeweils Blockdiagramme sind, teilweise in Schaltbildform, die konkrete Konfigurationen von Beispielen eines Eingangszustandsselektors zeigen;
3A, 3B und 3C jeweils Schaltbilder sind, die konkrete Konfigurationen von Beispielen eines Integrators zeigen;
4A und 4B jeweils Diagramme sind, die Wellenformen eines Integrationskondensators und eines Integrators zeigen, wenn. der Offset bezüglich Polarität der gleiche ist wie die Batteriestromsensorspannung;
5A und 5B jeweils Diagramme sind, die Wellenformen eines Integrationskondensators und eines Integrators zeigen, wenn der Offset bezüglich Polarität entgegengesetzt ist zu der Batteriestromsensorspannung;
6 ein Diagramm ist, das eine Wellenform eines Integrators zeigt;
7 ein Diagramm ist, das eine Wellenform eines Integrators zeigt;
8 ein Diagramm ist, das eine Wellenform eines Integrators zeigt;
9 ein Diagramm ist, das eine Wellenform eines Integrators zeigt;
10 ein Diagramm ist, das eine Wellenform eines Integrators zeigt;
11 ein Blockdiagramm ist, teilweise ein Schaltbildform, das eine Konfiguration einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12A und 12B jeweils Diagramme sind, die Wellenformen eines Integrationskondensators und eines Integrators zeigen;
13A und 13B jeweils Diagramme sind, die Wellenformen eines Integrators zeigen;
14 ein Blockdiagamm ist, teilweise in Schaltbildform, das eine Konfiguration einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 ein Schaltbild ist, teilweise in Blockdiagrammform, das eine Konfiguration einer Modifikation eines Integrationszurücksetzmittels zeigt;
16 ein Schaltbild ist, das eine Konfiguration einer Ausführungsform zeigt, in der ein Integrationsauswahlschalter und ein Entladungsauswahlschalter gebildet werden durch MOS-Transistoren;
17 ein Blockdiagramm ist, teilweise ein Schaltbildform, das eine Konfiguration einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
18 ein Blockdiagramm ist, teilweise in Schaltbildform, das eine Konfiguration einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hierin nachstehend im Detail mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
1 ist ein Blockdiagramm, teilweise in Schaltbildform, das eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Batterie; Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Stromsensorwiderstand; Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Last; Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Eingangszustandsselektor; Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Integrator; Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Integrationskondensator; Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Verbindungspolaritätsinverter des Integrationskondensators; Bezugszeichen 8 bezeichnet einen ersten Spannungskomparator; Bezugszeichen 9 bezeichnet eine erste Schwellspannung zum Integrationszurücksetzen; Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Integrationszurücksetzmittel; Bezugszeichen 11 einen Pulszähler; Bezugszeichen 12 Zählwertlesemittel; Bezugszeichen 13 Mittel zum Berechnen eines Strommittelwerts pro Zeiteinheit; Bezugszeichen 14 ein Batterieladegerät; Bezugszeichen 15 eine Lade-/Entladeschalteinheit; Bezugszeichen 16 einen zweiten Spannungskomparator; Bezugszeichen 17 eine zweite Schwellspannung zum Integrationszurücksetzen; Bezugszeichen 18 ein ODER-Gatter; und Bezugszeichen 19 einen Hoch/Herunter-Inverter. In diesem Zusammenhang, wie für das Verfahren des Realisierens des Integrationszurücksetzmittels 10, während dort eine Mehrzahl von Verfahren denkbar ist, wie später beschrieben werden wird, ist in der ersten Ausführungsform das Integrationszurücksetzmittel veranschaulicht in der Form eines Zurücksetzschalters, wie gezeigt in der Figur, und wird dargestellt durch das Integrationszurücksetzmittel 10.
Die Batterie kann entweder eine einzelne Zelle oder eine Mehrzahl von Zellen sein, die in Reihe aufgebaut sind. Zusätzlich kann die Batterie 1 eine primäre Batterie oder eine sekundäre Batterie/wiederaufladbare Batterie sein.
Der Stormsensorwiderstand 2 ist der Widerstand, welcher einen Widerstandswert (R_SENS) von ungefähr 20 mΩ aufweist, welcher eingefügt ist in Serie zwischen der Batterie 1 und der Last 3 und über dessen Anschlüssen sich die Sensorspannung (Vs) aufbaut, die gleich ist dem Produkt des Widerstandwertes von ungefähr 20 mΩ und einem Wert (Is) eines Batteriestroms, der entweder geliefert wird von der Batterie 1 zu der Last 3 oder geliefert wird von dem Batterieladegerät 14 zu der Batterie 1.
Der Eingangszustandsselektor 4 führt die Sensorspannung (Vs), die sich aufbaut über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands 2, in einen Eingang des Integrators 5 ein und schaltet regelmäßig alternierend einen Zustand a und einen Zustand b. In dem Zustand a führt der Eingangszustandsselektor 4 die Sensorspannung (Vs), die sich aufgebaut hat über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands 2, in den Eingang des Integrators 5 ein, während er in dem Zustand b die Polarität der Sensorspannung invertiert, um die resultierende Spannung einzuführen in den Eingang des Integrators 5, oder er stellt den Zustand der Annahme bereit, dass der Batteriestromwert (Is) null ist, d.h. den Verbindungszustand, in dem die Sensorspannung (Vs) im Wesentlichen gleich wird zu null, unabhängig von dem tatsächlichen Batteriestromwert Is, um die resultierende Spannung, die sich darauf bezieht, in den Eingang des Integrators 5 einzuführen.
Beispiele von konkreten Konfigurationen des oben genannten Eingangszustandsselektors 4 werden jeweils in 2A und 2C gezeigt. In den Figuren bezeichnet Bezugszeichen 401 eine Polaritätsinverterschalter, Bezugszeichen 402 und 495 bezeichnen jeweils Widerstände und Bezugszeichen 404 und 405 bezeichnen jeweils Schalter, und andere Bezugszeichen sind die gleichen wie diejenigen in 1.
Als erstes wird der Betrieb des Beispiels der Konfiguration, die in 2A gezeigt wird, hierin nachstehend beschrieben werden. Der Polaritätsinverterschalter 401 arbeitet so, um die zwei Eingangsleitungen für den Zustand a und den Zustand b zu schalten, wodurch in dem Zustand b die Sensorspannung (Vs) in Polarität invertiert wird, um eingegeben zu werden über den Eingangsanschlüssen des Integrators 5.
Als nächstes wird der Betrieb des Beispiels der Konfiguration, die in 2B gezeigt ist, hierin nachstehend beschrieben werden. In dem Zustand a ist der Schalter 404 geschaltet zu einer Position a, um in dem Aus-Zustand zu sein, und die Sensorspannung (Vs), die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands 2 aufgebaut hat, wird eingeführt in den Integrator 5 über die Widerstände 402 und 403. Auf der anderen Seite wird in Zustand b der Schalter 404 in eine Position b geschaltet, um in dem AN-Zustand zu sein, und folglich ist die Mitte des Pfades kurzgeschlossen, durch die sich die Sensorspannung (Vs) aufgebaut hat über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands 2, welche in den Integrator 5 eingeführt wird. Als ein Resultat wird die Sensorspannung (Vs), die eingeführt wird in den Integrator 5, im Wesentlichen gleich null, unabhängig von dem Batteriestromwert (Is), und folglich kann der Verbindungszustand des Annehmens, dass der Batteriestromwert (Is) null ist, erzielt werden. In diesem Zusammenhang ist jeder der Widerstände 402 und 403 bereitgestellt, um das Problem zu verhindern, dass der Kurzschluss durch den Schalter 404 mangelhaft wird, da der Stromsensorwiderstand 2 den geringen Widerstandswert von ungefähr 20 mΩ aufweist und folglich im Prinzip vernachlässigt werden kann.
Als nächstes wird der Betrieb des Beispiels der Konfiguration, die in 2C gezeigt ist, hierin nachstehend beschrieben werden. In dem Zustand a ist der Schalter 405 geschaltet zu einer Position a, und folglich wird die Sensorspannung (Vs), die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands 2 aufgebaut hat, eingeführt in den Integrator 5. Auf der anderen Seite, in dem Zustand b, ist der Schalter 405 geschaltet. zu einer Position b, und folglich ist die Spannung, die eingeführt wird über den Eingangsanschlüssen des Integrators 5, in diesem Zustand b nicht die Sensorspannung, die sich aufgebaut hat über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands 2, sondern die Spannung bei einem der Anschlüsse des Stromsensorwiderstands 2. Auf eine solche Weise ist die Tatsache, dass die Spannung bei einem der Anschlüsse des Stromsensorwiderstands eingeführt wird in ein Paar von Eingangsanschlüssen des Integrators 5, im Wesentlichen gleich zu derjenigen in dem Zustand a, wobei der Widerstandswert (R_SENS) des Stromsensorwiderstands 2 zu null gemacht wird. Daher kann dort ein Verbindungszustand erreicht werden, in dem angenommen wird, dass der Batteriestromwert (Is) null ist, unabhängig von dem tatsächlichen Batteriestromwert (Is).
Wiederum bezugnehmend auf die 1 empfängt der Integrator 5 die Sensorspannung (Vs), die sich aufgebaut hat über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands 2, bei seinen Eingangsanschlüssen über den Eingangszustandsselektor 4 und erzeugt dann über seinen Ausgangsanschlüssen die Spannung entsprechend zu dem Wert, der erhalten worden ist durch Zeitintegrieren der Spannung, die sich über den Eingangsanschlüssen aufgebaut hat.
Beispiele von konkreten Konfigurationen des oben genannten Integrators sind jeweils gezeigt in 3A, 3B und 3C. In den Figuren bezeichnet Bezugszeichen 501 einen Operationsverstärker, Bezugszeichen 502 bezeichnet einen Widerstand, und Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Integrationskondensator. In diesem Zusammenhang, während in 1 der Integrationskondensator 6 so illustriert ist, dass er getrennt ist von dem Integrator 5, ist die Funktion des Integationskondensators 5, der in den Figuren gezeigt ist, die gleiche wie diejenige des Integrationskondensators 5, der in 1 gezeigt ist.
Zuallererst ist der Integrator, der in 3A illustriert ist, ebenfalls bekannt als der Integrator, der einen Operationsverstärker verwendet. In dieser Schaltung bildet der Integrationskondensator 6 den negativen Rückkoppelpfad, der sich von einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 501 erstreckt zu einem Eingangsanschluss negativer Polarität, so dass, wenn von außerhalb betrachtet, die Eingangsanschlüsse des Operationsverstärkers dort eine sehr niedrige Eingangsimpedanz aufweisen. Und die Eingangsanschlüsse können betrachtet werden wie in dem vorgeblichen Kurzschlusszustand. Daher, wenn die Spannung an den Integrator 5 angelegt wird, fließt der Strom, dessen Wert erhalten wird durch Dividieren der angelegten Spannung durch den Widerstandswert (Rg) des Widerstands 502, in den Integrationskondensator 6 durch den Widerstand 502, und dann sammeln sich die elektrischen Ladungen, die gleich sind zu dem integrierten Stromflusswert, an in dem Integrationskondensator 6. Als ein Resultat, wenn die Eingangsspannung Vs ist, ist der Widerstandswert des Widerstands 502 Rg, und der Kapazitätswert des Integrationskondensators 6 ist G, wobei die angesammelten elektrischen Ladungen (Q) in dem Integrationskondensator und die Ausgangsspannung (Vo) des Integrators 5 jeweils ausgedrückt werden durch die folgenden Gleichungen. Q = ∫(Vs/Rg)dt V0 = –(1/C)∫(Vs/Rg)dt (1)
Wie ausgedrückt durch die obigen Gleichungen, wird die Spannung entsprechend zu dem zeitintegrierten Wert der Ausgangsspannung erhalten über den Ausgangsanschlüssen.
Dann wird üblicherweise der Operationsverstärker, der diesen Integrator bildet, mehr oder weniger begleitet durch einen Offset-Fehler. Der Offset-Fehler wird ausgedrückt durch Vd, die äquivalente Eingangs-Offset-Spannung, die definiert ist, so dass Vd angelegt wird an den Eingangsanschluss positiver Polarität des idealen Operationsverstärkers, der frei ist von dem Offset-Fehler, die den gleichen Offset-Fehler erzeugt wie der tatsächliche Operationsverstärker. In diesem Fall werden die angesammelten elektrischen Ladungen (Q) des Integrationskondensators 6 und die Ausgangsspannung (Vo) des Integratars 5 jeweils ausgedrückt wie folgt in Übereinstimmung mit dem Ausdruck (1). Q = ∫((Vs – Vd)/Rg)dt V0 = –(1/C)∫((Vs – Vd/Rg)dt (2)
Als nächstes wird der Integrator, der in 3B illustriert ist, hierin nachstehend beschrieben werden. In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 503 einen Spannungs-zu-Strom-Wandlungsverstärker, der einen Strom ausgibt proportional zu der Eingangsspannung. Während dies durch das konkrete Beispiel bezeichnet ist durch die Steilheit (gm) in den elektrischen Schaltungen, kann der stromausgangstypdifferentielle Verstärker, der gebildet wird durch das differentielle Transistorpaar, und ähnliches genommen werden als die konkreten Beispiele davon. Der Betrieb des Operationsverstärkers 501 und des Integrationskondensators 6 sind die gleichen wie diejenigen, die in 3A gezeigt sind, wie bereits beschrieben worden ist. Daher fließt der Ausgangsstrom von dem Spannungs-zu-Strom-Wandlungsverstärker 503 in den Integrationskondensator 6, der bereitgestellt ist, um so den negativen Rückkoppelpfad zu bilden, der sich erstreckt von einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 501 zu einem Eingangsanschluss negativer Polarität davon, um darin angesammelt zu werden in der Form von elektrischen Ladungen, die gleich sind dem integrierten Wert dieses Stroms. Als ein Resultat werden die angesammelten elektrischen Ladungen (Q) des Integrationskondensators 6 und die Ausgangsspannung (Vo) jeweils ausgedrückt durch die folgenden Gleichungen. Q = ∫(Vs·gm)dt V0 = –(1/C)∫(Vs·gm)dt (3)
Wie ausgedrückt durch Ausdruck (3), kann die Spannung erhalten werden, die dem zeitintegrierten Wert der Eingangsspannung zu dem Spannungs-zu-Strom-Wandlungsverstärker 503 entspricht. In der gleichen Weise wie oben beschrieben werden die angesammelten elektrischen Ladungen (Q) in dem Integrationskondensator 6 und die Ausgangsspannung (Vo) des Integrators 5, wenn die äquivalente Eingangs-Offset-Spannung des Spannungs-zu-Strom-Wandlungsverstärkers 503 Vd ist, ausgedrückt wie folgt in Übereinstimmung mit Ausdruck (3). Q = ∫((Vs + Vd)·gm)dt V0 = –(1/C)∫((Vs + Vd)·gm)dt (4)
Als nächstes wird der Integrator, der in 3C illustriert ist, hierin nachstehend beschrieben werden. In der Figur bezeichnen Bezugszeichen 504 und 505 jeweils Operationsverstärker, und Bezugszeichen 506 und 507 bezeichnen jeweils FETs. Die vorliegende Schaltung arbeitet auf eine solche Weise, dass die Gleichspannung auf der Eingangsanschlussseite die niedrige Spannung nahe 0 V ist und die Betriebsreferenzspannung des Integrators die mittlere Spannung (2,5 V) ist. Ein Gate des FETs 507 wird gesteuert durch den Operationsverstärker 505, und der Stromwert wird auf eine solche Weise bestimmt, dass die Spannung einer Drain (auf einem Widerstand mit 100-kΩ-Seite) mit der Referenzspannung (2,5 V) übereinstimmt. Auf der anderen Seite wird ein Gate des FETs 506 gesteuert durch den Operationsverstärker 504, und der Stromwert wird auf eine solche Weise bestimmt, dass die Spannung einer Source (auf einem Widerstand mit 5-kΩ-Seite) mit der Spannung einer Source des FETs 507 übereinstimmt. Wenn nun die Eingangsspannung angelegt wird über den Eingangsanschlüssen, dann wird der Strom, der durch den FET 506 fließt, gesteuert, um die Spannungen der Source des FETs 506 und der Source des FETs 597 aneinander anzupassen, und als ein Resultat tritt die Änderung in dem Strom auf, die dem Wert entspricht, welcher erhalten wird durch Dividieren der Eingangsspannung durch Rg, welcher Strom geliefert wird von der Drain des FETs 506 an den invertierten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 501. In diesem Zusammenhang ist die Integrationsoperation des Operationsverstärkers 501 die gleiche wie diejenige des oben genannten Beispiels.
Wieder bezugnehmend auf die 1, während der Integrationskondensator 6, der in der 1 gezeigt ist, bereits beschrieben worden ist, ist als ein einzelnes Element des Integrators 5, um die Beziehung zwischen dem Integrationskondensator 6 und dem Verbindungspolaritätsinverter 7 des Integrationskondensators klar zu demonstrieren, wie gezeigt in der Figur, der Integrationskondensator 6 illustriert, so dass er außerhalb des Integrators 5 bereitgestellt ist.
Der Verbindungspolaritätsinverter 7 des Integrationskondensators invertiert die Verbindungspolarität des Integrationskondensators 6 synchron mit dem Zustand des Schaltens, das durch den oben genannten Eingangszustandsselektor 4 hergestellt wird.
Einstweilen wird hierin nachstehend die Beschreibung gegeben werden mit Bezug auf den Betrieb desjenigen Teils, der durch die oben genannten einzelnen Elemente 1 bis 7 gebildet wird.
Die Beschreibung wird nun gegeben werden mit Bezug auf den spezifischen Fall, in dem der Eingangszustandsschalter 4 die Konfiguration aufweist, die in 2C gezeigt ist, und der Integrator 5 die Konfiguration aufweist, die in 3A gezeigt ist. Wenn die Richtung des Stroms, der veranlasst wird, durch den Pfad zu fließen, der sich von der Batterie 1 zu der Last 3 erstreckt, definiert ist, positiv zu sein, und dieser Strom bezeichnet wird durch (Is) und die Spannung (Vs), die sich aufgebaut hat über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands 2, ebenfalls definiert ist mit dem Anschluss auf der Batterie-1-Seite als Referenz, wird die folgende Beziehung erhalten. Vs = –RSENS·Is (5)
Es wird nun eine Zeitperiode (Ta) betrachtet, wenn der Eingangszustandsschalter 4 in dem Zustand a (angezeigt durch einen Pfeil mit durchgezogener Linie in der Figur) ist und der Verbindungspolaritätsinverter 7 des Integrationskondensators ebenfalls synchron damit in dem Zustand a ist (angezeigt durch die Pfeile mit durchgezogenen Linien in der Figur). Dann wird die Sensorspannung (Vs), die ausgedrückt wird durch Ausdruck (5), eingeführt in den Integrator 5, der die Konfiguration aufweist, die in 3A gezeigt ist, und der Integrator 5 veranlasst den Strom, dessen Wert erhalten wird durch Dividieren der Sensorspannung (Vs) durch Rg, zum Fließen in den Integrationskondensator 6, in dem die elektrischen Ladungen, die gleich sind zu dem integrierten Wert des Stroms von Interesse, angesammelt werden. Dann ändert sich die Spannung, die sich aufgebaut hat über den Ausgangsanschlüssen des Integrators 5, mit dem Übergang der Ansammlung der elektrischen Ladungen, und der Betrag der Spannungsänderung entspricht dem integrierten Wert der Sensorspannung (Vs).
Zusätzlich, da der Operationsverstärker 501 als das einzelne Element des Integrators die äquivalente Eingangs-Offset-Spannung Vd aufweist, werden die elektrischen Ladungen angesammelt entsprechend dem integrierten Wert der äquivalenten Eingangs-Offset-Spannung Vd zusammen mit den oben genannten elektrischen Ladungen in dem Integrationskondensator 6, und die daraus resultierende Spannungsänderung wird hinzuaddiert zu dem Betrag der Spannungsänderung, die erzeugt wird bei den Ausgangsanschlüssen.
Lasst uns als nächstes eine Zeitperiode (Tb) betrachten, nachdem der Eingangszustandsschalter 4 den Übergang zu dem Zustand b (angezeigt durch einen Pfeil mit gestrichelter Linie in der Figur) gemacht hat und der Verbindungspolaritätsinverter 7 des Integrationskondensators ebenfalls den Übergang zu dem Zustand b (angezeigt durch Pfeile mit gestrichelter Linie in der Figur) synchron damit macht. Da der Eingangszustandsschalter 4 in dem Zustand bist, wird die Sensorspannung (Vs) nicht in den Integrator 5 eingeführt, sondern stattdessen wird die Spannung von null eingegeben in den Integrator 5. Als ein Resultat integriert der Integrator 5 nur die äquivalente Eingangs-Offset-Spannung (Vd) des Operationsverstärkers 501 als das einzelne Element des Integrators 5. Da jedoch in dem Zustand b die Verbindung des Integrationskondensators invertiert ist. durch den Verbindungspolaritätsinverter des Integrationskondensators, während der Zeitperiode (Tb) des Zustands b, sammelt der Integrationskondensator 6 darin die elektrischen Ladungen auf eine solche Weise an, um so die elektrischen Ladungen zu subtrahieren, die gleich dem integrierten Wert des Stromflusses sind, dessen Wert erhalten wird durch Dividieren der äquivalenten Eingangs-Offset-Spannung (Vd) durch Rg, von den angesammelten elektrischen Ladungen als dem Initialwert, die angesammelt wurden bei der vorherigen Zeit der Zeitperiode (Ta) des vorherigen Zustands a. Im Übrigen, strikter ausgedrückt, „werden die elektrischen Ladungen, die erhalten werden durch Invertieren der Polarität der angesammelten elektrischen Ladungen, welche angesammelt wurden bei dem letzten Mal der Zeitperiode (Ta) des vorherigen Zustands a, behandelt als der initiale Wert, und unter diesen Bedingungen sammelt während der Zeitperiode (Tb) des Zustands b der Integrationskondensator 6 darin die elektrischen Ladungen auf solch eine Weise an, um so die elektrischen Ladungen, die gleich sind dem integrierten Wert des Stromflusses, dessen Wert erhalten wird durch Dividieren der äquivalenten Eingangs-Offset-Spannung (Vd) durch Rg, zu dem initialen Wert hinzuzuaddieren". Die wichtigen Punkte sind jedoch, dass die angesammelten. elektrischen Ladungen für den Offset-Fehler in der Zeitperiode (Tb) des Zustands b in Polarität entgegengesetzt sind zu den angesammelten elektrischen Ladungen für den Offset-Fehler in der Zeitperiode (Ta) des Zustands a und dass der Wert, der schließlich erhalten werden soll, die Gesamtsumme des integrierten Werts in der Zeitperiode (Ta) des Zustands a ist. Daher ist es angemessen, den Ausdruck mit der Polarität der angesammelten elektrischen Ladungen während der Zeitperiode in dem Zustand a als die Referenz zu erstellen, wie oben beschrieben.
Als ein Resultat werden die elektrischen Ladungen, die angesammelt sind in dem Integrationskondensator 6 zu einer Zeit, direkt nachdem die Zeitperiode (Tb) des Zustands b verstrichen ist und der Übergang gemacht ist zu dem nächsten Zustand a, erhalten durch Subtrahieren der elektrischen Ladungen, die dem integrierten Wert der äquivalenten Eingangs-Offset-Spannung (Vd) entsprechen, welche elektrischen Ladungen angesammelt werden während der Zeitperiode (Tb) des Zustands b, von den elektrischen Ladungen, die dem Wert entsprechen, der erhalten wird durch Addieren des integrierten Wertes der äquivalenten Eingangs-Offset-Spannung (Vd) zu dem integrierten Wert der Sensorspannung (Vs), welche elektrischen Ladungen angesammelt wurden während der Zeitperiode (Ta) des initialen Zustands a. In diesem Zusammenhang, durch Gleichsetzen der Zeitperiode (Ta) des Zustands a und der Zeitperiode (Tb) des Zustands b zueinander, kann der Ein fluss der äquivalenten Eingangs-Offset-Spannung (Vd) perfekt ausgelöscht werden, um nur die elektrischen Ladungen anzusammeln, die dem integrierten Wert der Sensorspannung (Vs) in dem Integrationskondensator 6 entsprechen. Im Zusammenhang damit wird ebenfalls in der Spannung, die sich aufbaut über den Ausgangsanschlüssen des Integrators 4, der Einfluss der äquivalenten Eingangs-Offset-Spannung (Vd) perfekt beseitigt.
Durch alternierendes Wiederholen der Zeitperiode (Ta) des Zustands a der Zeitperiode (Tb) des Zustands b kann die Integration der Sensorspannung (Vs), d.h. die Integration des Batteriestroms, fortgesetzt werden, während der Einfluss der äquivalenten Eingangs-Offset-Spannung (Vd) beseitigt wird. Natürlich, solange die Zeitperiode, wenn der Batteriestrom integriert wird, die Zeitperiode (ΣTa) ist, welche erhalten wird durch Aufaddieren der Zeitperioden (Ta) des Zustands a und folglich eine Hälfte der Gesamtzeit ist, ist die Umwandlung davon nur hinreichend durch Verdoppeln des Integrationswerts. Mit Bezug auf diese Tatsache kann bewiesen werden aus der Stichprobentheorie, dass für die Aufladeperiode des Batteriestroms der Zyklus der Zeitperiode (Ta) des Zustands a nur gleich oder kleiner als eine Hälfte gemacht werden muss. Zusätzlich ist in dem normalen Fall die Veränderung des Batteriestroms langsam, und folglich ist es unüblich, dass diese Tatsache ein Problem wird.
Der Offset-Fehler-Auslöschmechanismus wird wie folgt durch Ausdrücke beschrieben werden.
Angenommen, dass die Zeitperioden des Zustands a in der Reihenfolge der Widerholung Ta1, Ta2, Ta3, ..., TaN sind, die Zeitperioden des Zustands b in der Reihenfolge der Wiederholung Tb1, Tb2, Tb3, ... TbN sind, die angesammelten elektrischen Ladungen in den jeweiligen Zeitperioden Qa1, Qa2, Qa3, ... QaN und Qb1, Qb2, Qb3, ..., QbN sind und die Beträge der Änderungen der Ausgangsspannung des Integrators der jeweiligen Zeitperioden Voa1, Voa1, Voa3, ..., VoaN und Vob1, Vob2, Vob3, ..., VobN sind, werden die folgenden Gleichungen etabliert. QaN = ∫TaN(RSENS·IS/Rg)dt + ∫TaN(Vd/Rg)dt QbN = –∫TbN(Vd/Rg)dt VOaN = (1/C)∫TaN(RSENS·Is/Rg)dt + (1/C)∫TaN(Vd/Rg)dt VObN = –∫TbN(Vd/Rg)dt Σ(QaN + QbN) = ∫Ta(RSENS·IS/Rg)dt Σ(VOaN + VObN) = (1/C)∫Ta(RSENS·IS/Rg)dt (6)
In den obigen Ausdrücken bedeutet TaN oder TbN, welche hinzugefügt sind unten rechts zu dem Integrationszeichen ∫, dass der Eingangszustandsselektor in dem N-ten Zustand a oder dem N-ten Zustand b ist, und die jeweiligen Integrationsperioden davon sind TaN oder TbN. Zusätzlich bedeutet Ta, welches unten rechts zu dem Integrationszeichen ∫ hinzugefügt ist, dass alle Zeitperioden des Zustands a integriert werden. Dies wird ebenfalls angewendet auf die Markierungen, die unten rechts hinzugefügt werden von Q und Vo.
Jeder der ersten Ausdrücke der rechten Seiten der ersten Gleichung und der dritten Gleichung in Ausdruck (6) entspricht dem Integrationswert der Batteriestromsensorspannung, und jeder der zweiten Ausdrücke davon entspricht der Integrationsspannung des Offset-Fehlers des Integrators. Die fünfte Gleichung von Ausdruck (6) bedeutet, dass, wenn die Gesamtsumme der angesammelten elektrischen Ladungen des Zustands a und die angesammelten elektrischen Ladungen des Zustands b erhalten sind, dann der Wert entsprechend zu dem Integrationswert des Batteriestroms, bei dem der Einfluss des Offset-Fehlers beseitigt ist, erhalten werden kann. Ähnlich bedeutet die sechste Gleichung, dass, wenn die Gesamtsumme der Änderung in der Integratorausgangsspannung des Zustands a und die Änderung in der Integratorausgangsspannung des Zustands b erhalten ist, dann die Spannung entsprechend dem Integrationswert des Batteriestroms, bei dem der Einfluss des Offset-Fehlers beseitigt ist, erhalten werden kann.
Als nächstes wird der oben beschriebene Betrieb hierin nachstehend beschrieben werden mit Bezug auf Wellenformdiagramme. 4A ist ein Wellenformdiagramm, das den Übergang der elektrischen Ladungen zeigt, die sich in dem Integrationskondensator ansammeln, und 4B ist ein Wellenformdiagramm, das den Übergang der Ausgangsspannung des Integrators zeigt.
In 4A repräsentiert eine gestrichelte Linie den Übergang der elektrischen Ladungen, wenn der Fall angenommen wird, dass der Offset-Fehler nicht vorhanden ist, während eine durchgezogene Linie den Übergang der elektrischen Ladungen repräsentiert, wenn der Offset-Fehler vorhanden ist, welcher die gleiche Polarität aufweist wie diejenige der Sensorspannung des Batteriestroms und dessen Betrag davon die Hälfte ist. Während einer Zeitperiode (Ta1) des Zustands a wird die Komponente der Sensorspannung integriert zusammen mit der Offset-Komponente, und folglich vollzieht die durchgezogene Linie den Übergang mit einem Gradienten, der 1,5 Mal so groß ist wie derjenige der gestrichelten Linie. Während der nachfolgenden Zeitperiode (Tb1) des Zustands b wird nur die Komponente des Offset-Fehlers integriert, um angesammelt zu werden in dem Integrationskondensator mit umgekehrter Polarität, und folglich werden die elektrischen Ladungen stärker reduziert bei der letzten Zeit von Tb1, wobei die elektrischen Ladungen den Fall treffen, wenn angenommen wird, dass der Offset-Fehler, der durch die gestrichelte Linie angezeigt wird, abwesend ist. Das heißt für die elektrischen Ladungen, die in dem Integrationskondensator angesammelt sind, wenn betrachtet über die Zeitperiode Ta1 und die Zeitperiode Tb1, ist der Einfluss des Offset-Fehlers beseitigt, und die elektrischen Ladungen können erhalten werden, was erhalten wird durch Integrieren nur der Sensorspannung des Batteriestroms. Dies wird angewendet auf die nächsten Zeitperioden Ta2 und Tb2 und auf die Zeitperioden nach den Zeitperioden Ta2 und Tb2, und folglich werden die elektrischen Ladungen, die dem Wert entsprechen, der erhalten wird durch Integrieren nur der Sensorspannung des Batteriestroms, welcher frei ist von dem Einfluss des Offset-Fehlers, sukzessiv addiert.
4B illustriert den Übergang der Ausgangsspannung des Integrators in dem gleichen Fall, der in 4A gezeigt ist. Der Ursprung 0 der Ausgangsspannung stellt die Ausgangsspannung dar, wenn die initialen elektrischen Ladungen des Integationskondensators zu null entleert sind, und folglich zeigt er nicht das Massepotential an. In der Figur zeigt die gestrichelte Linie den Fall, in dem der Offset-Fehler nicht vorhanden ist, während die durchgezogene Linie den Fall zeigt, in dem der Offset-Fehler vorhanden ist, welcher die gleiche Polarität aufweist wie diejenige der Sensorspannung des Batteriestroms und dessen Betrag die Hälfte desjenigen der Sensorspannung des Batteriestroms ist. Da, wenn der Übergang von dem Zustand a zu dem Zustand b gemacht wird oder von dem Zustand b zu dem Zustand a, die Verbindungspolarität des Integrationskondensators invertiert wird wie angezeigt durch Pfeile in der Figur, wird die Ausgangsspannung jedes Mal invertiert, wenn der Übergang gemacht wird. Wenn der Übergang von Ta1 zu Tb1 gemacht wird, wird nur die Integration der Komponente des Offset-Fehlers einem Übergang unterzogen mit der Spannung als Startpunkt, die erhalten wird durch Invertieren der Ausgangsspannung bei der letzten Zeit von Ta1, und bei der letzten Zeit Tb1 stimmt der Spannungsübergang, wenn der Offset-Fehler vorhanden ist, mit der Ausgangsspannung überein, wenn der Offset-Fehler nicht vorhanden ist, wie angezeigt durch die gestrichelte Linie. Direkt nachdem der Übergang von Tb2 zu Ta2 gemacht worden ist, stimmt der Spannungsübergang, wenn der Offset-Fehler vorhanden ist, mit der Ausgangsspannung überein, wenn der Offset-Fehler nicht vorhanden ist bei der letzten Zeit von Ta1. Danach wird wiederum die gleiche Wiederholung gemacht werden, und bei der initialen Zeit jeder Zeitperiode des Zustands a kann die Ausgangsspannung erhalten werden, die dem Wert entspricht, der erhalten wird durch Integrieren nur der Sensorspannung des Batteriestroms, welcher frei ist von dem Einfluss des Offset-Fehlers.
Als nächstes wird in den 5A und 5B der Fall gezeigt, wo der Offset-Fehler zugegen ist, um so entgegengesetzt zu sein in Polarität zu der Sensorspannung des Batteriestroms. Die Figuren illustrieren den spezifischen Fall, in dem der Betrag des Offset-Fehlers ¼ desjenigen der Sensorspannung des Batteriestroms ist. In den Figuren ist der Gradient während der Zeitperiode des Zustands a in dem Fall, der angezeigt wird durch die durchgezogene Linie, kleiner als derjenige in dem Fall, der angezeigt wird durch die gestrichelte Linie, im Gegensatz zu dem Beispiel, das in 4A und 4B gezeigt ist. Zusätzlich ist der Gradient während der Zeitperiode des Zustands b entgegengesetzt zu demjenigen in dem Beispiel von 4A und 4B. Der Effekt, durch den der Einfluss des Offset-Fehlers beseitigt wird, ist jedoch ganz der gleiche.
Dann, bei Betrachten entweder der 4A und 4B oder der 5A und 5B steigen sowohl die elektrischen Ladungen, die angesammelt werden in dem Integrationskondensator, als auch die Ausgangsspannung des Integrators mit dem Verlauf der Zeit an, und folglich kann vorausgesehen werden, dass sowohl die elektrischen Ladungen des Integrationskondensators als auch die Ausgangsspannung schließendlich die Betriebsgrenze der Schaltung erreichen werden, so dass der Schaltungsbetrieb versagen wird. Daher ist es bei Verwendung der interessierenden Schaltung eine Maßnahme, dass die Zeitperiode beim Ausführen der Integration beschränkt ist auf den Bereich, in dem der Schaltungsbetrieb überhaupt nicht versagt. Zusätzlich ist ein anderes Verfahren das Verfahren, bei dem immer, wenn der Integrationswert einen vorbestimmten Wert erreicht, Zurücksetzen der elektrischen Ladungen in dem Integrationskondensator wiederholt ausgeführt wird und der Zählwert der Anzahl der Zurücksetzungen verwendet wird in Kombination damit. Dieses Verfahren wird hierin nachstehend beschrieben werden mit Bezugnahme wiederum zurück auf 1.
In 1 vergleicht der erste Spannungsvergleicher 8 die Ausgangsspannung des Integrators 5 mit einer ersten Schwellspannung zum Integrationszurücksetzen (V_RESET1) und macht einen Übergang von der Ausgangsspannung von NIEDRIG zu HOCH bei der Zeit, wenn die Ausgangsspannung des Integrators 5 angestiegen ist von einem niedrigen Niveau zum Erreichen von V_RESET1 mit dem Verlauf der Zeit. Zu der Zeit, wenn die Ausgangsspannung des ersten Spannungsvergleichers 8 HOCH erreicht hat, wird der Integrationszurücksetzschalter 10 eingeschaltet, und die elektrische Ladung, die sich in dem Integrationskondensator 6 angesammelt hat, wird substantiell unmittelbar auf null zurückgesetzt. Zu der Zeit, wenn die elektrischen Ladungen in dem Integrationskondensator 6 auf null zurückgesetzt worden sind, wird die Eingangsspannung des Integrators 5 der initiale Wert (null), und dann macht der erste Spannungskomparator 8 den Übergang für die Ausgangsspannung zu NIEDRIG. Dann wird der Integrationszurücksetzschalter 10 zurückgeschaltet auf aus, und die nächste Integration wird fortgeführt. In diesem Zusammenhang benötigt es eine Zeitspanne, auch wenn es eine kurze Zeitperiode ist, um die elektrischen Ladungen in dem Integrationskondensator zurückzusetzen, und für diese Zeitperiode muss der Ausgang des ersten Spannungskomparators 8 auf HOCH beibehalten werden. Dies ist die notwendige Bedingung. In diesem Zusammenhang ist es üblich, dass glücklicherweise der Operationsverstärker als das konstituierende Element des Integrators 5 nicht schnell darauf reagieren kann, so dass das Vornehmen des Übergangs leicht verzögert ist für den ersten Spannungskomparator 8 zu NIEDRIG, wodurch die obige notwendige Bedingung erfüllt wird. Damit die oben genannte notwendige Bedingung sicherer erfüllt wird, kann eine Halteschaltung für eine fixe Zeit, wie z. B. eine metastabile Kippschaltung, eingefügt werden in der Mitte des Pfades, über den der Ausgang des ersten Spannungskomparators 8 eingeführt wird, in den Integrationszurücksetzschalter 10.
Durch Wiederholen der oben genannten Integration und des Zurücksetzens ist es möglich, das Problem zu vermeiden, dass die Ausgangsspannung des Integrators 5 mehr und mehr erhöht wird, wodurch der Schaltungsbetrieb zusammenbricht, und es ist ebenfalls möglich, mit der Integration fortzufahren. Zusätzlich ist es durch Zählen der Zurücksetzungen möglich, den Integrationswert der Gesamtzeit zu erhalten. Nun, wenn der Zählwert der Anzahl der Zurücksetzungen K ist, kann die folgende Gleichung erstellt werden, wenn Ausdruck (6) angewendet wird. K·VRESET1 + (Ausgangsspannung des Integrators nach dem letzten Zurücksetzen) = (1/C)∫Ta(RSENS·Is/Rg)dt (7)
Wenn K so groß ist, um gleich oder größer zu sein als ein Mehrfaches von zehn in Ausdruck (7), wenn die Ausgangsspannung des Integrators nach dem letzten Zurücksetzen vernachlässigt werden kann, und der integrierte Wert des Batteriestroms (Is) erhalten wird wie folgt durch Verwenden des Zählwerts (K) der Anzahl der Zurücksetzungen. ∫Ta(IS)dt = K·VRESET1·C·Rg/RSENS (8)
In diesem Zusammenhang ist die notwendige Bedingung, dass K so groß sein muss oder größer als ein Vielfaches von zehn, unter Berücksichtigung der ursprünglichen Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mehr als genug erfüllt, da K natürlicherweise die größere Zahl ist, wenn ein Benutzer besorgt ist über den Batterieenergierest. Wenn durch den speziellen Fall das kleine Integrationswertgebiet gemessen wird, ist es möglich, dies zu bewältigen durch Einstellen des Kapazitätswertes des Integationskondensators und anderer Konstanten in Übereinstimmung damit.
Nun wird die Situation des oben erwähnten Integrationszurücksetzens hierin nachstehend detaillierter beschrieben werden mit Bezugnahme auf ein Wellenformdiagramm.
6 ist ein Wellenformdiagramm der Ausgangsspannung des Integrators, wenn unter den gleichen Bedingungen wie denjenigen, die bereits beschrieben worden sind mit Bezugnahme auf 4A und 4B, das oben genannte Integrationszurücksetzen angewendet wird. In der Figur stellt der Ursprung 0 auf der Or dinate, die die Ausgangsspannung angibt, die Ausgangsspannung dar beim Leeren der initialen elektrischen Ladungen, die in dem Integrationskondensator angesammelt sind, wie ebenfalls gezeigt in 4 und 5. Die erste Schwellspannung für Integrationszurücksetzen (V_RESET1) ist ebenfalls ähnlich definiert, und in diesem Beispiel ist sie auf 3 V gesetzt. Die Größe des Offset-Fehlers ist die Hälfte der Sensorspannung des Batteriestroms, und die Polarität des Offset-Fehlers ist ebenfalls die gleiche wie diejenige der Sensorspannung des Batteriestroms. Die gestrichelte Linie während der Zeitperiode Ta1. in der Figur zeigt die Ausgangsspannung an, die in dem Integrationswert nur der Sensorspannung entspricht, wenn angenommen wird, dass der Offset-Fehler des Batteriestroms nicht vorhanden ist, und die Erhöhung in der Spannung während der Zeitperiode Ta1 ist 1 V. Auf der anderen Seite repräsentiert die durchgezogene Linie die Ausgangsspannung, die dem Integrationswert entspricht, der darin den Offset-Fehler enthält, und die Erhöhung in der Spannung während der gleichen Zeitperiode Ta1 ist 1,5 V. Die Ausgangsspannung des Integrators hat in der Mitte der Zeitperiode Ta3 V_RESET1 erreicht, und folglich wird die Ausgangsspannung des Integrators auf null zurückgesetzt. Dies ist die erste Zurücksetzung. Dann tritt die zweite Zurücksetzung in der Mitte der Zeitperiode Ta6 auf, wenn eine Zeit, die 3 Mal so groß ist wie (Ta + Tb), verstrichen ist von dem ersten Zurücksetzen. Nach diesem erfolgt das dritte Zurücksetzen bei dem gleichen Zyklus, und dann wird solches Zurücksetzen wiederholt ausgeführt werden. Dieses Zurücksetzen wird illustriert in der Form von Zurücksetzpulsen im unteren Bereich der Figur.
Die Zeitperiode TaN und die Zeitperiode TbN werden gepaart, um den Offset auszulöschen, und folglich wird z.B. die Gesamtsumme von integrierten Werten bis zu der Endzeit von Tb9, welche erhalten wird auf der Basis des Zählwerts der Anzahl der Zurücksetzungen, verglichen mit derjenigen, die erhalten wird auf der Basis der vorgeblichen Werte (angezeigt durch die gestrichelte Linie in der Figur), welche frei von dem Offset-Fehler sind. Zuallererst ist in dem Vorhergehenden die Gesamtsumme der Integrationswerte 9 V, da der Zählerwert K 3 ist, V_RESET1 = 3 V ist und die Spannung bei der Endzeit von Tb9 null ist. Auf der anderen Seite ist in dem Letzteren, da die Erhöhung der Spannung während der Zeitperiode Ta1 1 V ist und wiederholt wird für die neun Zeitperioden, die Gesamtsumme der integrierten Werte 9 V. Auf solche Weise wird verstanden, dass die Gesamtsumme der integrierten Werte, die erhalten werden auf der Basis des Zählwerts, mit der Gesamtsumme übereinstimmt der integrierten Werte der vorgeblichen Werte, die frei von dem Offset-Fehler sind.
Der Fall von 6 wie oben beschrieben ist der Fall, in dem der Zyklus des Schaltens von Ta und Tb eingestellt ist, um kurz zu sein, in einer solchen Weise, dass eine Mehrzahl von Zeitperioden Ta und Tb zwischen dem Zurücksetzzyklus zugegen sind. Als nächstes wird hierin nachstehend die Beschreibung gegeben werden mit Bezug auf den Fall, in dem umgekehrt der Zyklus des Schaltens Ta und Tb eingestellt ist, länger zu sein.
7 ist ein Wellenformdiagramm der Ausgangsspannung des Integrators in dem Fall, in dem der Zyklus des Schaltens von Ta und Tb eingestellt ist, um länger zu sein als der Zurücksetzzyklus. Die Definition des Ursprungs der Ordinate ist ähnlich zu derjenigen der 6. Die erste Schwellspannung zum Integrationszurücksetzen (V_RESET1) ist auf 3 V eingestellt. Ebenfalls ist die Größe des Offset-Fehlers 1/5 der Sensorspannung des Batteriestroms, und die Polarität des Offset-Fehlers ist die gleiche wie diejenige der Sensorspannung des Batteriestroms. Während der ersten Zeitperiode (Ta1) des Zustands a wird der Offset-Fehler hinzuaddiert zu der Sensorspannung des Batteriestroms bei dem Verhältnis von 0,2:1, und der resultierende Wert wird integriert. Dann wird, wann immer die Integrationsausgangsspannung V_RESET1 erreicht hat, das Zurücksetzen ausgeführt, und als ein Resultat ist für diese Zeitperiode die Anzahl der Zurücksetzungen 4. Während der nachfolgenden Zeitperiode Tb1 wird nur die Offset-Komponente integriert, und bei der initialen Zeit von Ta2 wird die Ausgangsspannung des Integrators erhalten, bei der sich die Offset-Komponente während Ta1 und Tb1 auslöscht. Hiernach wird diese Operation wiederholt ausgeführt, um die Offset-Komponente auszulöschen, und durch Zählen der Anzahl der Zurücksetzungen kann ebenfalls der Integrationswert nur von der Batteriestromkomponente erhalten werden. In dem Beispiel, das in der Figur gezeigt ist, ist die Gesamtsumme der Ausgangsspannungen des Integrators für die Zeitperiode, die von Ta1 bis Tb4 reicht, 45 V, da K = 15 und V_RESET1 = 3 V.
Auf eine solche Weise, wie verstanden aus den Fällen von 6 und 7, kann mit Bezug auf die Längenrelation zwischen dem Zyklus des Schaltens des Zustands a und des Zustands b und dem Zurücksetzzyklus einer von ihnen länger sein, oder einer von ihnen kann kürzer sein.
Wiederum zurück bezugnehmend auf 1 zählt der Pulszähler 11 die Anzahl der Zurücksetzpulse, welche erzeugt werden bei dem Ausgangsanschluss des ersten Spannungskomparators 8. Das Zählwertlesemittel 12 verrastet den Zählwert des Pulszählers 11 zu der Zeit des Empfangs einer Leseanweisung. Durch Verriegeln des Ausgangs ist es möglich, sich des angesammelten Werts des Batteriestroms bewusst zu sein bis zu der Zeit des Empfangens der Leseanweisung. Das Mittel 13 zum Berechnen eines Zeiteinheitsstrommittelwerts speichert den batteriestromangesammelten Wert, der ausgelesen worden ist in Übereinstimmung mit der letzten Leseanweisung, und berechnet eine Differenz zwischen dem letzten batteriestromangesammelten Wert und dem neuesten batteriestromangesammelten Wert. Durch Dividieren der Differenz durch das Zeitintervall der Leseanweisung ist es möglich, sich des Zeiteinheitsstrommittelwerts bewusst zu sein. Zusätzlich, wenn das Leseanweisungsintervall geeignet auf eine kleine Zeit gesetzt ist, dann kann dieser Zeiteinheitsstrommittelwert betrachtet werden als im Wesentlichen der gegenwärtige Stromwert.
Als nächstes wird hierin nachstehend die Beschreibung gegeben werden mit Bezug auf den Fall, in dem in 1 der Operationsmodus geschaltet wird von dem Entlademodus, in dem die Auflade/Entlade-Schalteinheit 15 den Batteriestrom an die Last liefert zu dem Lademodus, in dem das Batterieladegerät 14 den Ladestrom veranlasst, in die Batterie 1 zu fließen. In diesem Zusammenhang wird es angenommen, dass der Eingangszustandsselektor 4 von dem Typ ist, der in 2C gezeigt ist, ähnlich zu der vorhergehenden Beschreibung.
In diesem Fall ist die Batterie 1 eine aufladbare sekundäre Batterie/wiederaufladbare Batterie. Dann wird der Aufladebetrieb hierin nachstehend beschrieben werden. Da in dem Aufladebetrieb der Strom, der veranlasst wird, durch den Stromsensorwiderstand 2 zu fließen, in der Richtung entgegengesetzt ist zu dem Entladestrom, ist die Sensorspannung natürlich in der Richtung entgegengesetzt dazu. Daher sind die elektrischen Ladungen, die integriert werden in dem Integrator 5, um in dem Integrationskondensator 6 angesammelt zu werden, ebenfalls in Polarität entgegengesetzt zu den elektrischen Ladungen in dem Entladebetrieb, und folglich ist der Übergang der Ausgangsspannung des Integrators geändert im Gegensatz zu demjenigen des Entladebetriebs, d.h. in der Minus-Richtung. Der zweite Spannungskomparator 16 vergleicht die Ausgangsspannung, welche den Übergang in die Minus-Richtung macht, mit einer zweiten Schwellspannung zum Integrationszurücksetzen (V_RESET2) und macht den Übergang für die Ausgangsspannung des Integrators 5 von NIEDRIG zu HOCH bei der Zeit, wenn die Ausgangsspannung des Integrators 5 gefallen ist von dem höheren Niveau zum Erreichen von V_RESET2 mit dem Verlauf der Zeit. Bei der Zeit, wenn die Ausgangsspannung des zweiten Spannungskomparators 16 auf NOCH gegangen ist, vollzieht der Ausgang des ODER-Gatters 18 den Übergang von NIEDRIG nach HOCH, und zu der gleichen Zeit wird der Integrationszurücksetzschalter 10 angeschaltet, um die elektrischen Ladungen des Integrationskondensators 6 zu entleeren. Der Betrieb von nun an ist der gleiche wie derjenige in dem Fall des oben genannten Entladungsmodus.
In diesem Zusammenhang, wenn die Ausgangsspannung des Integators bei Löschen der initialen elektrischen Ladungen in dem Integrationskondensator als die Referenzspannung verwendet wird, sind dann V_RESET1 und V_RESET2 jeweils lokalisiert bei der Plus- und Minus-Spannung, die symmetrisch sind mit Bezug auf die Referenzspannung.
Der Pulszähler 11 ist ein Hoch/Herunter-Typ in dieser Ausführungsform. Der Ausgang des ersten Spannungskomparators 8 und der Ausgang des zweiten Spannungskomparators 16 werden jeweils verbunden zu einem Hochzählanschluss und einem Herunterzählanschluss des Pulszählers 11. Bei dem Aufladebetrieb wie oben beschrieben wird der Betrieb des Integrationszurücksetzens gesteuert durch den zweiten Spannungskomparator 16 und den Puls, der eingegeben wird zu dem Herunterzähleingangsanschluss des Pulszählers 11. Daher, immer wenn als Prozess der Aufladeoperation das Integrationszurücksetzen erzeugt wird, wird der Zählwert des Pulszählers 11 je um eins reduziert. In diesem Fall bedeutet die Reduktion des Zählwerts, dass die Batterie nur für die Reduktion aufgeladen worden ist. In dem Fall, in dem die Vorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, umgeschaltet wird von dem Betriebsmodus (dem Entlademodus) zu dem Aufladungsmodus in der Mitte des Betriebs, schreitet der Pulszähler 11 fort von dem Hochzählen zu dem Herunterzählen, um das Zählen fortzuführen. Als ein Resultat ist es möglich, generell die Zunahme oder die Abnahme der elektrischen Ladungen zu messen aufgrund der Entladung und der Aufladung, welches darin resultiert, dass man sich des Batterieenergierests bewusst sein kann.
8 zeigt ein Wellenformdiagramm der Ausgangsspannung des Integrators, wenn der Betriebsmodus geschaltet wird von dem Entladungsmodus zu dem Aufladungsmodus. Das heißt, dass dort der Fall gezeigt ist, in dem bei der Endzeit von Tb2 der Betriebsmodus geschaltet wird von dem Entladungsmodus zu dem Aufladungsmodus. In diesem Fall ist V_RESET1 3 V, und V_RESET2 ist –3 V.
Als nächstes wird hierin nachstehend die Beschreibung gegeben werden mit Bezug auf den Betrieb und die Effekte des Hoch/Herunter-Inverters 19. Der Eingangszustandsselektor 4 ist von dem Typ, der in 2C gezeigt ist, ähnlich zu der vorherigen Beschreibung.
Der Hoch/Herunter-Inverter 19 arbeitet synchron mit dem Zustandsschalten des Eingangszustandsselektors 4 und wirkt zum Alternieren des Hochzähleingangs und des Herunterzähleingangs des Pulszählers 11 für den Zustand a und den Zustand b. In dem Beispiel, wie in der Figur gezeigt, in dem Zustand a werden der Ausgang des ersten Spannungskomparators 8 und der Ausgang des zweiten Spannungskomparators 16 jeweils verbunden mit dem Hochzähleingangsanschluss und dem Herunterzähleingangsanschluss des Pulszählers 11, und in dem Zustand b wird die Verbindung umgekehrt.
9 ist ein Wellenformdiagramm der Ausgangsspannung des Integrators in dem Fall, wo in dem Endladungsmodus die Sensorspannung (Vs) des Entladungsstroms und die Offset-Fehlerspannung (Vd) das Verhältnis von 1:1 haben in Größe und ihre Richtungen ebenfalls identisch sind. Während der Zeitperiode von Ta werden Vs und Vd zueinander addiert, um integriert zu werden, während während der Zeitperiode Tb nur Vd integriert wird. In dieser Figur bezeichnen die Bezugssymbole p1, p2, ... die Zurücksetzpulse, die erzeugt werden während der Zeitperioden von Ta, und die Bezugssymbole q1, q2, ... bezeichnen die Zurücksetzpulse, die erzeugt werden während der Zeitperioden von Tb. Auf der Basis des Betriebs des Hoch/Herunter-Inverters 19 werden p1, p2, ... hochgezählt, während q1, q2, ... heruntergezählt werden.
Zuerst, obwohl in der vorliegenden ersten Ausführungsform die Spannungsänderung aufgrund der Integration während der Zeitperioden von Tb subtrahiert wird von der Spannungsänderung aufgrund der Integration während der Zeitperiode Ta in dem Fall, in dem, wie in der Figur gezeigt, die Zurücksetzpulse erzeugt werden während der Zeitperioden von Tb, ist es korrekt, dass der Zählwert während der Zeitperiode Tb subtrahiert wird von dem Zählwert während der Zeitperioden von Ta, und folglich ist die vorliegende Ausführungsform vernünftig.
Als nächstes zeigt 10 ein Wellenformdiagramm der Ausgangsspannung des Integrators in dem Fall, in dem in dem Aufladungsmodus die Größe der Sensor spannung (Vs) des Ladestroms 3 Mal so groß ist wie die der Offset-Fehlerspannung (Vd). In diesem Fall wird angenommen, dass die Offset-Fehlerspannung (Vd) die gleiche ist wie die in dem Fall, der in 9 gezeigt ist. Während der Zeitperioden von Ta werden, wann immer die Ausgangsspannung V_RESET2 erreicht hat, die Zurücksetzpulse p1, p2, ... aufeinanderfolgend erzeugt, welche Pulse heruntergezählt werden durch den Pulszähler 11. Obwohl während der Zeitperioden von Tb, wann immer die Ausgangsspannung V_RESET1 erreicht hat, die Zurücksetzpulse q1, q2, ... sukzessiv erzeugt werden, werden diese Zurücksetzpulse heruntergezählt durch den Betrieb des Hoch/Herunter-Inverters 19.
Als nächstes wird der Fall, in dem der Eingangszustandsselektor 4 von dem Typ ist, der in 2A gezeigt ist, und der Integrator 5 von dem Typ ist, der in 3B gezeigt ist, gezeigt als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in 11. In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 4 den Eingangszustandsselektor, in dem die Verbindungspolarität invertiert wird zwischen dem Zustand a und dem Zustand b. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet den Integrator, der von der gleichen Art ist wie derjenige, der mit Bezug auf 3B beschrieben worden ist. Die Eingangsspannung wird gewandelt in den Strom, dessen Größe gm Mal so groß ist wie die Eingangsspannung, durch den Spannungs-zu-Strom-Wandlungsverstärker 503, um geliefert zu werden an den Minus-Anschluss des Operationsverstärkers 501, um angesammelt zu werden in der Form der elektrischen Integrationsladungen in dem Integrationskondensator 6. Andere Bezugszeichen sind die gleichen wie diejenigen in 1.
Lasst uns nun die Zeitperiode (Ta) betrachten, wenn der Eingangszustandsselektor 4 in dem Zustand a ist (angezeigt durch die Pfeile mit durchgezogener Linie in der Figur) und der Verbindungspolaritätsinverter 7 für den Integrationskondensator ebenfalls in. dem Zustand a ist (angezeigt durch die Pfeile mit durchgezogener Linie in der Figur), synchron mit dem Betrieb des Eingangszustandsselektors 4. Dann wird die Sensorspannung (Vs), die ausgedrückt wird durch den oben genannten Ausdruck (5), eingeführt in den Integrator 5, welcher wiederum den Strom veranlasst, dessen Wert erhalten wird durch Multiplizieren der Sensorspannung (Vs) mit gm, durch den Integrationskondensator 6 zu fließen, und dann werden die elektrischen Ladungen, die gleich dem Integrationswert des Stroms sind, angesammelt in dem Integrationskondensator 6. Dann ändert sich mit dem Übergang der elektrischen Ladungen die Spannung, die sich über den Ausgangsanschlüssen des Integrators 5 aufgebaut hat, und der Betrag der Spannung ändert sich entsprechend zu dem Integrationswert der Sensorspannung (Vs).
Zusätzlich, da der Spannungs-zu-Strom-Wandlungsverstärker 503 als das einzelne Element des Integrators 5 die äquivalente Eingangs-Offset-Spannung Vd aufweist, werden die elektrischen Ladungen entsprechend zu dem Integrationswert der äquivalenten Eingangs-Offset-Spannung Vd angesammelt zusammen mit den elektrischen Ladungen entsprechend zu dem integrierten Wert der Sensorspannung in dem Integrationskondensator 6, und die Spannungsänderung aufgrund dessen wird addiert zu dem Betrag der Spannungsänderung, die erzeugt wird über den Ausgangsanschlüssen.
Lasst uns als nächstes die Zeitperiode (Tb) betrachten, nachdem der Eingangszustandsselektor 4 den Übergang zu dem Zustand b (angezeigt durch Pfeile mit gestrichelten Linien in der Figur) gemacht hat und der Verbindungspolaritätsinverter 7 für den Integrationskondensator ebenfalls den Übergang zu dem Zustand b (angezeigt durch Pfeile mit gestrichelten Linien in der Figur) gemacht hat synchron mit dem Betrieb des Eingangszustandsselektors 4. Da der Eingangszustandsselektor 4 in dem Zustand b ist, wird die Sensorspannung (Vs) invertiert in der Polarität, um eingegeben zu werden zu dem Integrator 5. Daher integriert der Integrator 5 die Sensorspannung (–Vs), welche erhalten worden ist durch Invertieren der Polarität, zusammen mit der äquivalenten Eingangs-Offset-Spannung (Vd) des Spannungs-zu-Strom-Wandlungsverstärkers 503 als das einzelne Element des Integrators 5. Da jedoch in dem Zustand b die Verbindungspolarität des Integrationskondensators invertiert wird durch den Verbindungspolaritätsinverter für den Integrationskondensator, führt der Integrationskondensator 6 die Ansammlung der elektrischen Ladungen in einer solchen Weise durch, dass die elektrischen Ladungen, die darin angesammelt sind bei der letzten Zeit der Zeitperiode (Ta) des vorherigen Zustands a, behandelt werden als der initiale Wert, und während der Zeitperiode (Tb) des Zustands b, mit Bezug auf die Offset-Komponente, werden die elektrischen Ladungen, die gleich dem Integrationswert des Stroms sind, der den Wert aufweist, welcher erhalten wird durch Multiplizieren der äquivalenten Eingangs-Offset-Spannung (Vd) mit gm, subtrahiert von den elektrischen Ladungen als dem Initialwert. Mit Bezug auf die Komponente des Batteriestroms werden sowohl die Sensorspannung als auch die Verbindungspolarität des Integrationskondensators invertiert, und folglich werden die elektrischen Integrationsladungen während der Zeitperiode (Tb) des Zustands b addiert zu den elektrischen Integrationsladungen während der Zeitperiode (Ta) des Zustands a.
Als ein Resultat löschen sich die elektrischen Integrationsladungen der Offset-Komponente perfekt aus über die Zeitperiode (Ta) des Zustands a und die Zeitperiode (Tb) des Zustands b, und nur die elektrischen Integrationsladungen der Batteriestromkomponente werden aufaddiert über die Zeitperiode (Ta) des Zustands a und die Zeitperiode (Tb) des Zustands b.
Die Spannung, die sich aufgebaut hat über den Ausgangsanschlüssen des Integrators 5, weist die Wellenform auf, in der die Polarität der Integrationsspannung der oben genannten Batteriestromkomponente invertiert ist, wann immer die Zeitperiode (Ta) und die Zeitperiode (Tb) alternierend auftreten. Das Vorhergehende ist illustriert in 12, die ein Operationswellenformdiagramm zeigt, in welchem die Operation des Integrationszurücksetzens nicht berücksichtigt ist, damit die Operationen des Auslöschens des Offsets und der Integration der Batteriestromkomponente einfach verstanden werden kann. 12A zeigt den Übergang der elektrischen Ladungen in dem Integrationskondensator. In der Figur repräsentiert eine dünne Linie die elektrischen Integrationsladungen nur von der Batteriestromkomponente, eine gestrichelte Linie repräsentiert die elektrischen Integrationsladungen nur der Offset-Komponente, und eine dicke Linie repräsentiert die elektri schen Gesamtladungen der beiden elektrischen Ladungen. Die elektrischen Integrationsladungen der Offset-Komponente löschen sich über die Zeitperioden Ta und Tb aus. Daher stimmen die gesamten elektrischen Integrationsladungen der elektrischen Integrationsladungen der Batteriestromkomponente und der elektrischen Integrationsladungen der Offset-Komponente überein mit den elektrischen Integrationsladungen nur von der Batteriestromkomponente bei der Endzeit der Zeitperiode Tb. 12B zeigt den Übergang der Ausgangsspannung des Integrators. Der Ursprung 0 der Ordinate in der Figur repräsentiert die Ausgangsspannung beim Leeren der elektrischen Ladungen, die in dem Integrationskondensator angesammelt sind, auf null und stimmt überein mit der Referenzspannung, die in 11 gezeigt ist. In der Figur bezeichnet eine dünne Linie die Spannung, wenn angenommen wird, dass nur die Batteriestromkomponente integriert wird, und eine dicke Linie repräsentiert die Gesamtausgangsspannung, die darin die Integration der Offset-Komponente beinhaltet. Aus dieser Figur wird verstanden, dass bei der letzten Zeit der Zeitperiode Tb oder der initialen Zeit der Zeitperiode Ta die Gesamtausgangsspannung die Spannung wird, die erhalten wird beim Integrieren nur der Batteriestromkomponente.
Es wird wiederum zurück Bezug genommen auf 11, und die Beschreibung wird hierin nachstehend gegeben werden bezüglich des Betriebs, einschließlich des Integrationszurücksetzens und des Pulszählens. Der erste Spannungskomparator 8 und der zweite Spannungskomparator 16 arbeiten mit den Schwellspannungen für Integrationszurücksetzen (V_RESET1 und V_RESET2) als den jeweiligen Vergleichsreferenzspannungen, die jeweils auf der Plus- und der Minus-Spannung lokalisiert sind, welche symmetrisch sind mit Bezug auf die Referenzspannung in der Figur. Dann, zu der Zeit, wenn die Ausgangsspannung des Integrators auf V_RESET1 angestiegen ist, macht der Ausgang des ersten Spannungskomparators 8 den Übergang zu HOCH, während bei der Zeit, wenn die Ausgangsspannung des Integrators auf V_RESET2 gefallen ist, der Ausgang des zweiten Spannungskomparators 16 den Übergang zu HOCH macht. Dann, zu der Zeit, wenn einer der Ausgänge des ersten und zweiten Spannungskomparators 8 und 16 den Übergang zu HOCH gemacht hat, wird der Integrationsschalter 10 angeschaltet, um die elektrischen Ladungen in dem Integrationskondensator 6 zu entleeren, wodurch die Integration zurückgesetzt wird. Zu dieser Zeit ist die Operation, bei der der Puls erzeugt wir, bei dem Ausgang des zugehörigen Spannungskomparators, die gleiche wie die der obigen Beschreibung.
Der Hoch/Herunter-Inverter 19 arbeitet synchron mit dem Zustandsschalten des Eingangszustandsselektors 4 und wirkt zum alternierenden Ändern des Hochzähleingangs und des Herunterzähleingangs des Pulszählers 11. In diesem Beispiel, das in der Figur gezeigt ist, in dem Zustand a, sind der Ausgang des ersten Spannungskomparators 8 und der Ausgang des zweiten Spannungskomparators 16 jeweils verbunden zu dem Hochzähleingangsanschluss und dem Herunterzähleingangsanschluss des Pulszählers 11, während in dem Zustand b die Verbindung umgekehrt ist. Da der Zustand b der Zeitperiode entspricht, wenn die Sensorspannung des Batteriestroms integriert wird, wobei ihre Polarität invertiert ist, und die Richtung der Änderung der Ausgangsspannung des Integrators während dieser Zeitperiode ebenfalls invertiert ist, werden die Zurücksetzpulse, die während dieser Zeitperiode erzeugt werden, gezählt mit invertiertem Hoch/Herunter. Ebenfalls mit Bezug auf die Zurücksetzpulse, die aufgrund der Offset-Komponente erzeugt werden, wird das Zählen davon mit invertiertem Hoch/Herunter durchgeführt, da die Zeitperiode des Zustands b die Zeitperiode ist, wenn die Subtraktion gemacht wird für die Offset-Komponente. Dies ist sinnvoll.
13A ist ein Wellenformdiagramm der Ausgangsspannung des Integrators in dem Fall, in dem in dem Entladungsmodus die Sensorspannung (Vs) des Entladungsstroms und die Offset-Fehlerspannung (Vd) das Verhältnis von 2:1 in Größe aufweisen und die Richtungen der Sensorspannung (Vs) und der Offset-Fehlerspannung (Vd) identisch zueinander sind. Während der Zeitperiode Ta werden Vs und Vd zueinander addiert, um integriert zu werden, während während der Zeitperiode Tb – Vs und Vd zueinander addiert werden, um integriert zu werden. In der Figur bezeichnen die Bezugssymbole p1, p2, ... die Zurücksetzpulse, die erzeugt werden während der Zeitperioden Ta, wohingegen die Bezugssymbole q1, q2, ... die Zurücksetzpulse bezeichnen, die erzeugt werden während der Zeitperioden Tb. Auf der Basis des Betriebs des Hoch/Herunter-Inverters 19 werden die Zurücksetzpulse p1, p2, ... hochgezählt, und die Zurücksetzpulse q1, q2, ... werden ebenfalls hochgezählt.
Im Übrigen sind die anderen Operationen in der zweiten Ausführungsform die gleichen wie diejenigen der oben genannten ersten Ausführungsform, und deshalb wird die Beschreibung davon hier aus Gründen der Einfachheit ausgelassen.
13B ist ein Wellenformdiagramm der Ausgangsspannung des Integrators in dem Fall, in dem in dem Entladungsmodus die Sensorspannung (Vs) des Entladungsstroms und die Offset-Fehlerspannung (Vd) das Verhältnis von 1:3 in Größe haben und die Richtungen der Sensorspannung (Vs) und der Offset-Fehlerspannung (Vd) identisch zueinander sind. Während der Zeitperiode Ta werden Vs und Vd zusammenaddiert, um integriert zu werden, während während der Zeitperiode Tb – Vs und Vd zusammenaddiert werden, um integriert zu werden. In der Figur bezeichnen die Bezugssymbole p1, p2, ... die Zurücksetzpulse, die erzeugt werden während den Zeitperioden Ta, während die Referenzsymbole q1, q2, ... die Zurücksetzpulse bezeichnen, die erzeugt werden während den Zeitperioden Tb. Auf der Basis der Operation des Hoch/Herunter-Zählers 19 werden die Bezugssetzpulse p1, p2, ... hochgezählt, während die Zurücksetzpulse q1, q2, ... heruntergezählt werden.
Ein anderer Punkt, dem Aufmerksamkeit gewidmet werden sollte in dem Fall, der in 13B gezeigt ist, ist, dass es von dem ersten und zweiten Spannungskomparator, dem/den Spannungskomparator(en), der/die die Zurücksetzpulse erzeugt/erzeugen, nur der erste Komparator ist, der betrieben wird mit V_RESET1 als der Vergleichsreferenzspannung. Dieses Phänomen tritt auf, wenn die Bedingung erfüllt ist, bei der der Absolutwert der Offset-Fehlerspannung (Vd) größer ist als derjenige der Sensorspannung (Vs) des Entladestroms. Dies legt nahe, dass, wenn die Vorspannung willentlich angelegt wird auf eine solche Weise, dass die Offset-Fehlerspannung (Vd) erzeugt wird, um vorgespannt zu sein zu einer von der Plus-Seite oder der Minus-Seite, dann einer der zwei Spannungskomparatoren nur in dem Fall der Messung des kleinen Stromflussgebiets weggelassen werden kann, bei dem der Absolutwert der Sensorspannung (Vs) kleiner ist als derjenige der Offset-Fehlerspannung (Vd).
In diesem Zusammenhang, während in der obigen Beschreibung der Hoch/Herunter-Typ-Pulszähler beschrieben worden ist in der Form eines Pulszählers, der in einer solchen Weise ausgelegt ist, dass, immer wenn der Puls eingegeben wird zu seinem Hochzähleingangsanschluss, der Zählwert aufeinanderfolgend eins um eins erhöht wird, während, immer wenn der Puls eingegeben wird zu seinem Herunterzähleingangsanschluss, der Zählwert aufeinanderfolgend eins um eins reduziert wird, sollte es festgestellt werden, dass der Hoch/Herunter-Typ-Pulszähler nicht auf diesen Typ beschränkt ist. Zum Beispiel ist das Hoch/Herunter-Typ-Pulszählmittel wohlbekannt, das ausgelegt ist in einer solchen Weise, um einen Pulzähler zum Zählen in einer Richtung der Pulse, die eingegeben werden zu seinem Hochzähleingangsanschluss, und einen Pulszähler zum Zählen in einer Richtung der Pulse, die eingegeben werden zu seinem Herunterzähleingangsanschluss, zu beinhalten. In diesem Hoch/Herunter-Typ-Pulszähler kann durch Subtrahieren des Zählwerts des anderen Pulszählers von dem Zählwert des einen Pulszählers von den zwei Pulszählern die Funktion erhalten werden, die im Wesentlichen gleich ist zu derjenigen des einzelnen Hoch/Herunter-Typ-Pulszählers, wie oben beschrieben.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hierin nachstehend beschrieben werden mit Bezug auf 14. In 14 repräsentiert ein Rahmen, der durch Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, ein Integrationszurücksetzmittel, und seine Inhalte sind das neue Teil, das unterschiedlich ist in der Konstruktion von der oben genannten zweiten Ausführungsform. Dann wird das neue Integrationszurücksetzmittel 10 hierin nachstehend beschrieben werden. In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 110 Kondensatorauswahlmittel zum Integrieren, Bezugszeichen 111 und 112 bezeichnen jeweils Integrationsauswahlschalter, Bezugszeichen 120 bezeichnet Mittel zum Entladen von elektrischen Kondensatorladungen, Bezugszeichen 121 und 122 bezeichnen jeweils Entladungsauswahlschalter, Bezugszeichen 123 bezeichnet einen Entladungswiderstand, Bezugszeichen 130 bezeichnet eine Schaltsteuerschaltung und Bezugszeichen 601 und 602 bezeichnen jeweils Integrationskondensatoren Cx und Cy. In diesem Zusammenhang, während sowohl der Integrationskondensator Cx als auch der Integrationskondensator Cy illustriert sind in dem Rahmen des Integrationszurücksetzmittels 10, ist dies aus dem Grund der Einfachheit der Illustration in der Figur, und folglich entsprechen diese Integrationskondensatoren dem Integrationskondensator 6, der in 11 gezeigt ist, wie bereits beschrieben worden ist.
Während die zwei Integrationskondensatoren Cx und Cy die gleiche Kapazität aufweisen und identisch in Funktion zueinander sind, werden zum Zweck der Einfachheit des Vornehmens der Beschreibung in Übereinstimmung mit den Zuständen der Integrationsauswahlschalter und der Entladungsauswahlschalter diese Kondensatoren voneinander unterschieden durch Hinzufügen der Suffixe x und y jeweils dazu. Die Integrationsauswahlschalter 111, 112 und die Entladungsauswahlschalter 121, 122 werden beide gesteuert durch die Schaltsteuerschaltung 130 in einer solchen Weise, dass, wenn die Integrationsauswahlschalter die Integrationskapazität Cx auswählen, die Entladungsauswahlschalter die Integrationskapazität Cy auswählen, während, wenn die Integrationsschalter Cy auswählen, die Entladungsauswahlschalter Cx auswählen.
Die Schaltsteuerschaltung 130 wird angetrieben durch den Ausgangspuls als den Trigger des ODER-Gatters 18, und, wann immer der Träger dazu eingegeben wird, schaltet HOCH und NIEDRIG der zwei Ausgänge x und y um. Dies ist realisiert in der Form einer Flip-Flop-Schaltung. In diesem Zusammenhang, während im Allgemeinen der Trigger die Führungs- oder Rückflanke des Pulses ist, hängt die Auswahl dazwischen ab von der Logikkonfiguration der Gesamtschaltung und ist folglich nicht wesentlich. Da in dem Beispiel, das in der Figur gezeigt ist, die führende Flanke des Pulses als der Trigger verwendet wird, wird die Beschreibung hierin nachstehend gegeben werden unter der Annahme, dass der Trigger der führenden Flanke des Pulses entspricht.
Durch Anwenden einer solchen Konfiguration werden, immer wenn der Ausgang des ODER-Gatters 18 den Übergang gemacht hat von NIEDRIG zu HOCH, NIEDRIG und HOCH der Ausgänge x und y der Schaltsteuerschaltung 130 zueinander umgeschaltet, und als ein Resultat wird zu der Zeit, wenn der Integrationsauswahlschalter geschaltet worden ist von x zu y, der Entladungsauswahlschalter geschaltet von y zu x, oder bei der Zeit, wenn der Integrationsauswahlschalter geschaltet wird von y zu x, wird der Entladungsauswahlschalter von x zu y geschaltet.
Die elektrischen Ladungen, die in dem Integrationskondensator angesammelt sind, welcher ausgewählt ist durch den Entladungsauswahlschalter, werden entladen über den Entladungswiderstand 123 während der Zeitperiode des Auswählens der Entladung, um die elektrischen Ladungen, die darin angesammelt sind, perfekt zu entleeren. Daher werden als nächstes zu der Zeit, wenn der Ausgang des ODER-Gatters 130 den Übergang von NIEDRIG zu HOCH macht, die Integrationsauswahlschalter und die Entladungsauswahlschalter beide invertiert, so dass der Integrationskondensator geschaltet wird von dem Integrationskondensator, in dem die elektrischen Ladungen angesammelt worden sind bis zu der Zeit, zu dem Integrationskondensator, in dem die elektrischen Ladungen bereits entleert worden sind. Wenn betrachtet von dem Integrator 5, ist dies äquivalent zu der Tatsache, dass die elektrischen Ladungen näherungsweise sofort zu null entleert werden, welches im Erlangen der gleichen Funktion resultiert wie derjenigen des Integrationszurücksetzschalters in jeder der ersten und zweiten Ausführungsformen.
In diesem Zusammenhang ist es für den Widerstandswert des Entladungswiderstands 123 wünschenswert, dass die Zeitkonstante, die erhalten wird durch das Produkt des Widerstandswert und des Kapazitätswerts des Integrationskondensators, eine solch kurze Zeit ist, um gleich oder kürzer zu sein als ungefähr 10% der kürzesten Zeit des Integrationszurücksetzzyklus. Auf der anderen Seite, da, wenn der Widerstandswert so niedrig ist, dann der Spitzenstrom während der Entladung groß wird, ist es besser, dass der Widerstandswert bestimmt wird auf der Basis des Gleichgewichts dazwischen. In einem Wort, die vorliegende Ausführungsform ist so, dass zwei Integrationskondensatoren bereitgestellt sind und während der Zeitperiode, wenn die elektrischen Ladungen angesammelt werden in einem Integrationskondensator, die elektrischen Ladungen, die in dem anderen Integrationskondensator angesammelt sind, entleert werden und, wann immer die Ausgangsspannung des Integrators die Schwellspannung für Integrationszurücksetzen erreicht hat, die zwei Integrationskondensatoren aufeinander umgeschaltet werden, wodurch das Integrationszurücksetzen ausgeführt wird.
Die Vorteile der vorliegenden Ausführungsform sind, dass das Integrationszurücksetzen effektiv ausgeführt wird, näherungsweise in einem Augenblick; dass, da Zeit für Entleeren der angesammelten elektrischen Ladungen aufgewendet werden kann, es dort keine Erzeugung des pulsähnlichen großen Stroms gibt wie in dem Fall, in dem der Kondensator kurzgeschlossen wird durch den Zurücksetzschalter; dass für den Leitungswiderstand des Schalters der höhere Widerstand erlaubt ist als der für den Zurücksetzschalter; usw.
15 zeigt eine Modifikation der Integrationsauswahlschalter und der Entladungsauswahlschalter in der oben genannten dritten Ausführungsform. In diesem Zusammenhang ist dort die Modifikation gezeigt, wobei die Integrationsauswahlschalter und die Entladungsauswahlschalter so illustriert sind, dass sie einander funktional überlappen.
16 zeigt eine Ausführungsform, wobei sowohl die Integrationsauswahlschalter als auch die Entladungsauswahlschalter aus MOS-Transistoren gebildet sind. In dieser Ausführungsform ist eine Schalteinheit gebildet durch Verbinden eines NMOS-Transistors und eines PMOS-Transistors parallel zueinander, und dann wird eine Mehrzahl von Einheiten von Schaltern verwendet, und Aus und An davon sind ebenfalls kombiniert, um jeden der Auswahlschalter zu realisieren.
In diesem Zusammenhang kann eine solche Schalterschaltung, welche gebildet wird durch die MOS-Transistoren, ebenfalls verwendet werden für den Eingangszustandsselektur 4 und den Verbindungspolaritätsinverter 7 für den Integrationskondensator, wie oben beschrieben.
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hierin nachstehend beschrieben werden mit Bezugnahme auf 17. In 17 bezeichnet Bezugszeichen 10 ein Integrationszurücksetzmittel, und Bezugszeichen 601 und 602 bezeichnen jeweils zwei Integrationskondensatoren. In diesem Zusammenhang ist das Teil, das das Integrationszurücksetzmittel 10 einschließt, und die zwei Integrationskondensatoren 601 und 602 gleich zu jeder der Schaltungen, die in 14 bis 16 der oben genannten dritten Ausführungsform gezeigt sind. Bezugszeichen 21 bezeichnet ein Schaltpulserzeugungsmittel, Bezugszeichen 22 bezeichnet ein serielles Kommunikationsmittel, Bezugszeichen 23 bezeichnet einen IC zum Erkennen des angesammelten Stromwerts, Bezugszeichen 24 bezeichnet einen Mikrocomputer, Bezugszeichen 25 bezeichnet einen EEPROM (einen elektrisch löschbaren und programmierbaren ROM), Bezugszeichen 241 bezeichnet Mittel zum Berechnen des Batterieenergierests, Bezugszeichen 242 bezeichnet Kalibriermittel, usw. Andere einzelne Elemente sind die gleichen wie diejenigen, die beschrieben worden sind in der ersten bis dritten Ausführungsform.
Der Laststrom (der Entladungsstrom) oder der Aufladestrom der Batterie wird veranlasst, durch die Schleife zu fließen, die illustriert ist in der unteren linken Ecke in der Figur mit einer dicken Linie und die gebildet wird durch die Batterie 1, den Stromsensorwiderstand 2, die Last 3 oder das Batterieladegerät 14 und die Lade/Entladeschalteinheit 15.
Die Stromsensorspannung, die sich aufgebaut hat über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands 2, wird eingeführt in den Integrator 5 über den Eingangszustandsselektor 4. Die Schaltung, die umrahmt ist mit einer zweifach gepunkteten Kettenlinie in der Figur, ist der Integrator 5, und dieser Integrator 5 ist von dem gleichen Typ wie derjenige, der in 3C gezeigt ist. Die beiderseitige Leitfähigkeit dieses Teils ist definiert auf der Basis von Rg = 5 kΩ und ist folglich 0,2 ms (Milli-Siemens). Die Referenzspannung des Operationsverstärkers 501 ist 2,5 V, und die Ausgangsspannung des Integrators bei Integrationszurücksetzen wird 2,5 V.
Der erste Spannungskomparator 8 und der zweite Spannungskomparator 16 haben als die Schwellspannungen für Integrationszurücksetzen die Spannungen von ±2 V, welche symmetrisch sind mit Bezug auf die jeweilige Referenzspannung von 2,5 V (d.h. 4,5 V und 0,5 V).
Der Eingangszustandsselektor 4, der Verbindungspolaritätsinverter 7 des Integrationskondensators und der Hoch/Herunter-Inverter 19 werden gesteuert auf der Basis von Pulsen a und b, welche illustriert sind in der Figur und welche erzeugt werden durch das Schaltpulserzeugungsmittel 21 und welche synchron geschaltet werden.
Die Daten von dem Pulszähler 11 werden übertragen zu dem Mikrocomputer 24 über das serielle Kommunikationsmittel 22 und ähnliches, so dass die Programme des Berechnens des Batterieenergierests, des Berechnens des Zeiteinheitsstrommittelwerts, der Kalibrierung der Verstärkung und ähnlichem ausgeführt werden, wodurch die jeweiligen Berechnungsergebnisse erhalten werden. Für die Kalibrierung der Verstärkung, in dem Prozess des Anpassens der Schaltungsvorrichtung, in dem die vorliegende Erfindung implementiert ist, wird der Referenzstrom zum Kalibrieren veranlasst, durch den Stromsensorwiderstand 2 zu fließen, und auf der Basis des Verhältnisses des Kalibrierungsmesswerts, der gemessen wird zu dieser Zeit als der Zeiteinheitsstrommittelwert, zu dem Kalibrierungsreferenzwert wird ein Korrekturfaktor k erhalten. Dieser Korrekturfaktor k wird gespeichert in dem EEPROM 15, und bei dem gegenwärtigen Betrieb wird dieser Wert ausgelesen zu dem Mikrocomputer, um die Verstärkung zu korrigieren.
Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hierin nachstehend beschrieben werden mit Bezugnahme auf 18. In 18 bezeichnet Bezugszeichen 23 einen IC zum Erkennen des integrierten Werts des Stromflusses, dessen Inhalte die gleichen sind wie diejenigen des ICs 23, der in 17 gezeigt ist. Bezugszeichen 26 bezeichnet ein Kommunikationsmittel, über das die Information übertragen wird zwischen dem IC 23 zum Erkennen des integrierten Werts des Batteriestromflusses und dem Mikrocomputer 24. Die Batterie 1, der Stromsensorwiderstand 2, der IC 23 zum Erkennen des integrierten. Wertes des Stromflusses, der Mikrocomputer 24 und das Kommunikationsmittel 26 bilden das Batteriepack 27. Bezugszeichen 29 bezeichnet ein tragbares Informationsendgerät, wie z.B. einen Mitteilungstyp-Personal-Computer, der darin eine Energiequelle 291, einen Host-Computer 292 und ein Anzeigegerät 293 einschließt. Bezugszeichen 28 bezeichnet ein anderes Kommunikationsmittel, über das die Information übertragen wird zwischen dem Batteriepack 27 und dem tragbaren Informationsendgerät 29. Das Batteriepack 27 wird üblicherweise verwendet, indem das Batteriepack 27 an dem tragbaren Informationsendgerät 29 angebracht ist. Die elektrische Energie der Batterie 1 in dem Batteriepack 27 wird geliefert an die Energiequelle des tragbaren Informationsendgeräts 29 und wird dann gewandelt in unterschiedliche Arten von notwendigen Energiequellspannungen in dem tragbaren Informationsgerät, um geliefert zu werden an die verbundenen Teile. Der integrierte Wert des Batteriestromflusses wird erkannt in dem IC zum Erkennen des integrierten Werts des Stromflusses, und die Daten, die sich auf den integrierten Wert des Stromflusses beziehen, welcher erhalten wird durch Wandeln des Integrationswerts in den Pulszählwert, wird gesendet an den Mikrocomputer 24 über das Kommunikationsmittel 26. In dem Mikrocomputer werden der Batterieenergierest und der Zeiteinheitsstrommittelwert berechnet, und dann werden die so erhaltenen Daten gesendet an den Host-Computer über das Kommunikationsmittel 23 in Übereinstimmung mit der Anforderungsanweisung, die gegeben worden ist von dem Host-Computer des tragbaren Informationsgeräts. Durch die Operation des Host-Computers stellt das Anzeigegerät 293 darauf geeignet die Daten dar, die sich auf den Batterieenergierest beziehen, die Werte des Stroms oder elektrischer Energie, die gegenwärtig verbraucht wird, und ähnliches.
Wie hierin zuvor dargelegt, werden gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt: ein Stromsensorwiderstand, welcher eingefügt wird in Serie zu einem Strompfad in einer Batterie; ein Integrator; ein Eingangszustandsselektor zum Einführen einer Spannung darüber, die sich aufgebaut hat über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands, in Eingangsanschlüsse des Integrators; einen Integrationskondensator, der verbunden ist mit dem Integrator; und einen Verbindungspolaritätsinverter für den Integrationskondensator, welcher bereitgestellt ist zwischen dem Integrator und dem Integrationskondensator und welcher dem Schalten der Verbindungspolarität des Integrationskondensators dient, wobei der Eingangszustandsselektor regelmäßig alternierend zwei Zustände von einem Zustand a und einem Zustand b schaltet und in dem Zustand a die Batteriestromsensorspannung, die sich aufgebaut hat über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands, einführt in den Integrator, während er in dem Zustand b die Polarität der Batteriestromsensorspannung invertiert, die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands aufgebaut hat, um die resultierende Spannung in den Integrator einzuführen, oder den Zustand annimmt, dass der Batteriestromwert null ist, und in diesem vorgeblichen Zustand die Spannung einführt, die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands aufgebaut hat, in den Integrator.
Der Verbindungspolaritätsinverter für den Integrationskondensator nimmt alternierend Inversion synchron mit dem Zustand a und dem Zustand b des Eingangszustandsselektors vor, um alternierend die Verbindungspolarität des Integrationskondensators zu schalten, und als ein Resultat zeitintegriert der Integrator während der Zeitperiode des Zustands a den Strom entsprechend zu dem Batterie strom zusammen mit dem Strom aufgrund des ungewünschten Offsets, um die resultierenden elektrischen Ladungen anzusammeln als die elektrischen Integrationsladungen in dem Integrationskondensator, und zeitintegriert während der Zeitperiode des Zustands b den Strom, welcher erhalten wird durch Invertieren des Stroms entsprechend zu dem Batteriestrom zusammen mit dem Strom aufgrund des ungewünschten Offsets, oder zeitintegriert nur den Strom aufgrund des Offsets, um die resultierenden elektrischen Ladungen anzusammeln als die elektrischen Integrationsladungen in dem Integrationskondensator. Daher, mit Bezug auf die Komponente des Stroms aufgrund des oben genannten Offsets werden die elektrischen Integrationsladungen des Zustands a und die elektrischen Integrationsladungen des Zustands b voneinander subtrahiert, so dass die elektrischen Integrationsladungen des Stroms aufgrund des Offsets sich perfekt auslöschen, und folglich baut sich über den Ausgangsanschlüssen des Integrators der zeitintegrierte Wert des Batteriestroms auf, welcher überhaupt nicht beeinflusst ist durch den Offset, d.h. die Spannung entsprechend zu dem integrierten Wert des Stromflusses. Auf der anderen Seite, mit Bezug auf die Komponente des Batteriestroms, werden in dem Fall, in dem in dem Zustand b, wo sowohl die Batteriestromsensorspannung, die sich über den Eingangsanschlüssen des Integrators aufgebaut hat, und der Integrationskondensator in der Polarität invertiert sind, die elektrischen Integrationsladungen, die sich angesammelt haben in dem Integrationskondensator während der Zeitperiode des Zustands b, hinzuaddiert mit der gleichen Polarität wie derjenigen in dem Zustand a, während in dem Fall, in dem in dem Zustand b die Batteriestromsensorspannung, die sich aufgebaut hat über den Eingangsanschlüssen des Integrators, effektiv zu null gemacht wird, die elektrischen Integrationsladungen der Batteriestromkomponente während der Zeitperiode des Zustands a angesammelt werden in dem Integrationskondensator. Daher baut sich die Spannung, die nur der Batteriestromkomponente entspricht, die nicht beeinflusst ist durch den Offset-Fehler auf über den Ausgangsanschlüssen des Integrators.
Zusätzlich werden dort bereitgestellt: zwei Spannungskomparatoren zum Ausgeben, wenn die Ausgangsspannung des Integrators, die sich mit Verlauf der Zeit ändert, eine erste oder zweite vorbestimmte Schwellspannung für Integrationszurücksetzen erreicht hat, die in den Plus- und Minus-Spannungen lokalisiert sind, welche symmetrisch sind mit Bezug auf die Ausgangsspannung als die Referenzspannung, welche erhalten wird durch Leeren der elektrischen Ladungen in dem Integrationskondensator des Integrators, wobei der Spannungsübergang diese Tatsache anzeigt; und Integrationszurücksetzmittel zum Leeren, wenn die Spannungskomparatoren den Spannungsübergang ausgegeben haben, der elektrischen Integrationsladungen in dem Integrationskondensator zu null. Daher kann die Integration des Stroms fortgesetzt werden, während die Ausgangsspannung des Integrators in dem vorbestimmten Spannungsbereich beibehalten wird. Zusätzlich wird dort ein Pulszähler bereitgestellt zum Hochzählen oder Herunterzählen der Pulse, die erzeugt werden bei den Ausgängen der zwei Spannungskomparatoren bei der Operationsfrequenz des Integrationszurücksetzmittels. Daher kann durch Zählen der Anzahl der Pulse der integrierte Wert des Lade/Entladestroms der Batterie über eine lange Zeitperiode erhalten werden in der Form des digitalen Werts. Zusätzlich kann durch Messen der Anzahl der Pulse, die erzeugt werden innerhalb einer Zeiteinheit (d.h. der Frequenz), der Batteriestromwert zu dieser Zeit erhalten werden.
Die Erfindung kann verkörpert werden in anderen spezifischen Formen, ohne von wesentlichen Eigenschaften davon abzuweichen. Die Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht-beschränkend zu betrachten, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung eher angezeigt wird durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorhergehende Beschreibung, und alle Anderungen, die unter die Ansprüche fallen, sind daher gedacht, darin eingeschlossen zu sein.

Claims

Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes, umfassend: ein Paar von Eingangsanschlüssen, durch die eine Stromsensorspannung eingegeben wird; einen Integrator (5); einen Eingangszustandsselektor (4), um dadurch die Stromsensorspannung, die sich über dem Paar der Eingangsanschlüsse aufgebaut hat, in einen Eingang des Integrators einzubringen; einen Integrationskondensator (6), der zu dem Integrator verbunden ist; einen Verbindungspolaritätsinverter (7) des Integrationskondensators, der bereitgestellt ist zwischen dem Integrator und dem Integrationskondensator, zum Umschalten der Verbindungspolarität des Integrationskondensators; einen ersten Spannungskomparator (8) zum Ausgeben, wenn eine Ausgangsspannung des Integrators, die sich mit dem Übergang der Zeit ändert, eine erste vorbestimmte Schwellspannung zum Integrations-Rücksetzen erreicht, des Spannungsübergangs, der diese Tatsache anzeigt; Integrations-Rücksetzmittel (10) zum Leeren, wenn der erste Spannungskomparator den Spannungsübergang ausgegeben hat, der elektrischen Integrationsladungen, die sich in dem Integationskondensator angesammelt haben; einen Impulszähler (11) zum Hoch- oder Herunterzählen der eingegebenen Impulse; und einen Aufwärts/Abwärts-Inverter (19), um dadurch selektiv die Impulse, die erzeugt werden beim Ausgang des Spannungskomparators, bei der Betriebsfrequenz der Integrations-Rücksetzmittel in einen Aufwärts-Zähleingang oder einen Abwärts-Zähleingang des Impulszählers, wobei der Eingangszustandsselektor (4) regelmäßig alternierend schaltet zwischen zwei Zuständen von einem Zustand a und einem Zustand b, und dadurch im Zustand a die Spannung einbringt, welche der Stromsensorspannung entspricht, die über dem Paar der Eingangsanschlüsse anliegt, in den Integrator (5), während dem Zustand b die Stromsensorspannung, die über dem Paar der Eingangsanschlüsse anliegt, gewandelt wird, um dadurch die resultierende Spannung einzugeben in den Eingang des Integrators, oder um dadurch die Spannung von Null in den Eingang des Integrators einzugeben, der Verbindungspolaritätsinverter (7) für den Integrationskondensator (6) schaltet alternierend die Verbindungspolarität des Integrationskondensators um synchron mit dem Zustand a und dem Zustand b des Eingangszustandsselektors (4), der Aufwärts/Abwärts-Inverter (19) invertiert alternierend den Aufwärts/Abwärts-Zähleingang synchron mit dem Zustand a und dem Zustand b des Eingangszustandsselektors (4), und der integrierte Stromflusswert wird erhalten auf der Basis des Zählwerts des Impulszählers.
Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes nach Anspruch 1, wobei die erste vorbestimmte Schwellspannung lokalisiert ist auf der Plusseite mit Bezug auf die Ausgangsspannung, als die Referenzspannung, des Integrators, welche erhalten wird beim Leeren der elektrischen Ladungen, die in dem Integrationskondensator angesammelt sind, und wobei die Mittel weiter einschließen einen zweiten Spannungskomparator (16) zum Ausgeben, wenn die Ausgangsspannung des Integrators eine zweite vorbestimmte Schwellspannung erreicht hat, zum Integrations-Rücksetzen, die auf der Minusseite mit Bezug auf die Referenzspannung lokalisiert ist, des Spannungsübergangs, der diese Tatsache anzeigt; und Integrations-Rücksetzmittel (10) zum Leeren, wenn der erste und der zweite Spannungskomparator den Spannungsübergang ausgegeben haben, der elektrischen Integrationsladungen, die sich in dem Integrationskondensator angesammelt haben.
Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes nach Anspruch 1, weiter einschließend: einen Stromsensorwiderstand (2), der in Serie zu einem Strompfad eingefügt ist; einen Eingangszustandsselektor (4), um dadurch die Spannung, die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands aufgebaut hat, in einen Eingang des Integrators einzubringen; wobei die erste vorbestimmte Schwellspannung lokalisiert ist auf der positiven Seite mit Bezug auf die Ausgangsspannung, als die Referenzspannung, des Integrators, die erhalten wird beim Leeren der angesammelten elektrischen Ladungen in dem Integrationskondensator; und die Mittel schließen ebenfalls ein einen zweiten Spannungskomparator (16) zum Ausgeben, wenn die Ausgangsspannung des Integrators eine zweite vorbestimmte Schwellspannung erreicht hat zum Integrations-Rücksetzen, die lokalisiert ist auf der Minusseite mit Bezug auf die Referenzspannung, des Spannungsübergangs, der diese Tatsache anzeigt; Integrations-Rücksetzmittel (10) zum Leeren, wenn der erste oder der zweite Spannungskomparator den Spannungsübergang ausgegeben hat, der elektrischen Integrationsladungen, die sich in dem Integrationskondensator angesammelt haben.
Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes nach Anspruch 1, weiter einschließend: einen Stromsensorwiderstand (2), der in Serie zu einem Strompfad einer Batterie (1) einfügbar ist; einen Eingangszustandsselektor (4) zum dadurch Einfügen der Spannung, die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands aufgebaut hat, in einen Eingang des Integrators; wobei die erste vorbestimmte Schwellspannung lokalisiert ist auf der Plusseite mit Bezug auf die Ausgangsspannung, als die Referenzspannung, des Integrators, die erhalten wird beim Leeren der elektrischen Ladungen, die sich in dem Integationskondensator angesammelt haben; und die Mittel schließen weiter ein einen zweiten Spannungskomparator (16) zum Ausgeben, wenn die Ausgangsspannung des Integrators eine zweite vorbestimmte Schwellspannung erreicht hat zum Integrations-Rücksetzen, die erhalten wird auf der Minusseite mit Bezug auf die Referenzspannung, des Spannungsübergangs, der diese Tatsache anzeigt; Zählwertlesemittel (12) zum Lesen eines Zählwerts des Impulszählers; einen Mikrocomputer (24); ein tragbares Informationsendgerät (29), das eine Energiequellenschaltung (291), zu der die elektrische Energie der Batterie durch den Stromsensorwiderstand geliefert wird, einen Host-Computer (292) und ein Anzeigegerät (293) einschließt; und Kommunikationsmittel (28), durch die die Information übertragen wird zwischen dem Mikrocomputer und dem tragbaren Informationsendgerät, wobei der Eingangszustandsselektor regelmäßig alternierend umschaltet zwischen zwei Zuständen von einem Zustand a und einem Zustand b, und in dem Zustand a die Batteriestromsensorspannung dadurch einbringt, die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands entwickelt, in einen Eingang des Integrators, während in dem Zustand b die Polarität der Batteriestromsensorspannung invertiert wird, die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands aufbaut, um dadurch die resultierende Spannung einzubringen in den Eingang des Integrators, oder die Spannung von Null dadurch einzubringen in den Eingang des Integrators, der Verbindungspolaritätsinverter für den Integrationskondensator schaltet alternierend die Verbindungspolarität des Integrationskondensators um synchron mit dem Zustand a und dem Zustand b des Eingangszustandsselektors, der Aufwärts/Abwärts-Inverter invertiert alternierend den Aufwärts/Abwärts-Zähleingang synchron mit dem Zustand a und dem Zustand b des Eingangszustandsselektors, der Mikrocomputer empfängt die Daten, welche die Zählwertauslesemittel ausgelesen haben von dem Impulszähler, um den Batterie-Energierest zu berechnen, und das tragbare Informationsendgerät ruft die Daten ab, die sich auf den Batterie-Energierestwert beziehen, der berechnet worden ist durch den Mikrocomputer, in dem Host-Computer durch die Kommunikationsmittel, und zeigt die Daten an, die sich auf den Batterie-Energierestwert beziehen, auf dem Anzeigegerät.
Mittel zum Erkennen des Stromflusswertes, umfassend: einen Stromsensorwiderstand (2), der in Reihe zu einem Strompfad eingefügt ist; einen Integrator (5); einen Eingangszustandsselektor (4) zum dadurch Einbringen der Spannung, die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands aufgebaut hat, in einen Eingang des Integrators; einen Integrationskondensator (6), der mit dem Integrator verbunden ist; einen Verbindungspolarisationsinverter (7) des Integrationskondensators, der bereitgestellt ist zwischen dem Integrator und dem Integrationskonden sator, zum Umschalten der Verbindungspolarität des Integrationskondensators; ein erster Spannungskomparator (8) zum Ausgeben, wenn eine Eingangsspannung des Integrators, die sich mit dem Übergang der Zeit ändert, eine erste vorbestimmte Schwellspannung erreicht zum Integrations-Rücksetzen, des Spannungsübergangs, der die Tatsache anzeigt; Integrations-Rücksetzmittel (10) zum Leeren, wenn der erste Spannungskomparator den Spannungsübergang ausgegeben hat, der elektrischen Integrationsladungen, die sich in dem Integrationskondensator angesammelt haben; einen Impulszähler (11) zum Hochzählen oder Herunterzählen der eingegebenen Impulse; einen Aufwärts/Abwärts-Inverter (19), um dadurch selektiv die Impulse einzubringen, die erzeugt worden sind beim Ausgang des Spannungskomparators (8), bei der Operationsfrequenz der Integrations-Rücksetzmittel (10) in einen Aufwärts-Zähleingang oder einen Abwärts-Zähleingang des Impulszählers; und Zeiteinheit-Strommittelwerts-Berechnungsmittel (13) zum Berechnen eines Zeiteinheit-Strommittelwerts auf der Basis des Zählwertes des Impulszählers, wobei der Eingangszustandsselektor (4) regelmäßig alternierend zwei Zuständen umschaltet von einem Zustand a und einem Zustand b, und in dem Zustand a dadurch einbringt die Stromsensorspannung, die sich aufgebaut hat über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands (2), in einen Eingang des Integrators (5), während in dem Zustand b die Polarität der Stromsensorspannung, die sich über dem Stromsensorwiderstand (2) aufgebaut hat, invertiert wird, um dadurch die resultierende Spannung einzubringen in den Eingang des Integrators, oder um dadurch die Spannung von Null in den Eingang des Integrators einzubringen, der Verbindungspolaritätsinverter (7) für den Integrationskondensator (6) schaltet alternierend die Verbindungspolarität des Integrationskondensators um synchron mit dem Zustand a und dem Zustand b des Eingangszustandsselektors (4), der Aufwärts/Abwärts-Inverter (19) invertiert alternierend den Aufwärts/Abwärts-Zähleingang synchron mit dem Zustand a und dem Zustand b des Eingangszustandsselektors (4), und die Zeiteinheit-Strommittelwert-Berechnungsmittel (13) lesen die Zählwerte des Impulszählers (11) zu vorbestimmten Zeitintervallen aus und dividieren eine Differenz zwischen dem letzten gelesenen Zählwert und dem neuesten gelesenen Zählwert durch das vorbestimmte Zeitintervall, wodurch der Zeiteinheits-Strommittelwert berechnet wird.
Mittel zum Erkennen des Stromflusswertes nach Anspruch 5, wobei die erste vorbestimmte Schwellspannung lokalisiert ist auf der Plusseite mit Bezug auf die Ausgangsspannung, als die Referenzspannung, des Integators, die erhalten wird beim Leeren der elektrischen Ladungen, die in dem Integrationskondensator angesammelt sind; und die Mittel schließen weiter ein einen zweiten Spannungskomparator (16) zum Ausgeben, wenn die Ausgangsspannung des Integrators eine zweite vorbestimmte Schwellspannung erreicht hat für Integations-Rücksetzen, welche lokalisiert ist auf der Minusseite mit Bezug auf die Referenzspannung, des Spannungsübergangs, der die Tatsache anzeigt; und wobei die Integrations-Rücksetzmittel (10) zum Leeren der elektrischen Integrationsladungen sind, die sich in der Integrationskapazität angesammelt haben, wenn der erste und der zweite Spannungskomparator den Spannungsübergang ausgegeben haben.
Mittel zum Erkennen des Stromflusswertes nach Anspruch 5, wobei der Stromsensorwiderstand (2) in Serie einsetzbar ist zu einem Strompfad einer Batterie (1); wobei die erste vorbestimmte Schwellspannung lokalisiert ist auf der Plusseite mit Bezug auf die Ausgangsspannung, als die Referenzspannung, des Integrators, die Erhalten wird beim Leeren der elektrischen Ladungen, die sich in dem Integrationskondensator angesammelt haben; und die Mittel schließen weiter ein einen zweiten Spannungskomparator (16) zum Ausgeben, wenn die Ausgangsspannung des Integrators eine zweite vorbestimmte Schwellspannung erreicht zum Integrations-Rücksetzen, die lokalisiert ist auf der Minusseite mit Bezug auf die Referenzspannung, des Spannungsübergangs, der die Tatsache anzeigt; und wobei die Integrations-Rücksetzmittel (10) zum Leeren der elektrischen Integrationsladungen sind, die sich in dem Integrationskondensator angesammelt haben, wenn der erste und der zweite Spannungskomparator den Spannungsübergang ausgegeben haben; und wobei die Mittel weiter einschließen: Zählwert-Lesemittel (12) zum Lesen eines Zählwertes des Impulszählers; einen Mikrocomputer (24); ein tragbares Informationsendgerät (29), das darin eine Energieversorgungsschaltung (291), zu der die elektrische Energie der Batterie lieferbar ist durch den Stromsensorwiderstand, einen Host-Computer (292) und ein Anzeigegerät (293) einschließt; und Kommunikationsmittel (28), durch die die Information übertragen wird zwischen dem Mikrocomputer und dem tragbaren Informationsendgerät; wobei der Mikrocomputer die Daten empfängt, die die Zählwert-Lesemittel ausgelesen haben von dem Impulszähler, um den Zeiteinheit-Strommittelwert zu berechnen; und das tragbare Informationsendgerät die Daten abruft, die sich auf den Zeiteinheit-Strommittelwert beziehen, welcher berechnet worden ist durch den Mikrocomputer, in dem Host-Computer durch die Kommunikationsmittel, und die Daten anzeigt, die sich auf den Zeiteinheit-Strommittelwert beziehen, auf dem Anzeigegerät.
Batteriepack umfassend: eine Batterie (1); und Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes der Batterie oder ein Mittel zum Erkennen des Stromflusswertes der Batterie, wobei das Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes oder das Mittel zum Erkennen des Stromflusswertes umfassen; einen Stromsensorwiderstand (2), der in Reihe zu einem Strompfad der Batterie (1) eingefügt ist; einen Integrator (5); einen Eingangszustandsselektor (4), um die Spannung dadurch einzubringen, die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands aufgebaut hat, in einen Eingang des Integrators; einen Integrationskondensator (6), der mit dem Integrator verbunden ist; einen Integrationspolaritätsinverter (7) des Integrationskondensators (6), der bereitgestellt ist zwischen dem Integrator (5) und dem Integrationskondensator (6) zum Umschalten der Verbindungspolarität des Integrationskondensators; einen ersten Spannungskomparator (8) zum Ausgeben, wenn eine Ausgangsspannung des Integrators, die sich mit dem Übergang der Zeit ändert, eine erste vorbestimmte Schwellspannung erreicht hat, zum Integrations-Rücksetzen, des Spannungsübergangs, der diese Tatsache anzeigt; Integrations-Rücksetzmittel (10) zum Leeren, wenn der erste Spannungskomparator den Spannungsübergang ausgegeben hat, der elektrischen Integrationsladungen, die sich in dem Integrationskondensator angesammelt haben; einen Impulszähler (11) zum Aufwärts- oder Abwärtszählen der eingegebenen Impulse; und einen Aufwärts/Abwärts-Inverter (19) zum selektiven Einbringen der Impulse dadurch, die erzeugt worden sind beim Ausgang des ersten Spannungskomparators, bei der Betriebsfrequenz der Integrations-Rücksetzmittel in einen Aufwärts-Zähleingang oder einen Abwärts-Zähleingang des Impulszählers; Zählwert-Lesemittel (12) zum Lesen eines Zählwerts des Impulszählers; und einen Mikrocomputer (24), wobei der Eingangszustandsselektor (4) regelmäßig alternierend zwischen den zwei Zustände umschaltet von einem Zustand a und einem Zustand b, und dadurch im Zustand a die Batteriestromsensorspannung einbringt, die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands (2) aufgebaut hat, in einen Eingang des Integrators (5), während in dem Zustand b die Polarität der Batteriestromsensorspannung, die sich über den Anschlüssen des Stromsensorwiderstands aufgebaut hat, invertiert wird, um dadurch die resultierende Spannung einzubringen in den Eingang des Integrators, oder um dadurch die Spannung von Null einzubringen in den Eingang des Integrators, der Verbindungspolaritätsinverter (7) des Integrationskondensators (6) schaltet alternierend die Verbindungspolarität des Integrationskondensators um synchron mit dem Zustand a und dem Zustand b des Eingangszustandsselektors, der Aufwärts/Abwärts-Inverter (19) invertiert alternierend den Aufwärts/Abwärts-Zähleingang synchron mit dem Zustand a und dem Zustand b des Eingangszustandsselektors (4), und der Mikrocomputer weist Berechnungsmittel (13, 241) auf zum Empfangen der Daten, die die Zählwertlesemittel (12) ausgelesen haben von dem Impulszähler (11), um den Batterie-Energierest zu berechnen oder den Zeiteinheit-Strommittelwert.
Batteriepack nach Anspruch 8, wobei der Integrationskondensator aus zwei Kondensatoren (601, 602) hergestellt ist, und die Integrations-Rücksetzmittel die Integrations-Rücksetzung in einer solchen Weise durchführen, dass die Integrations-Rücksetzmittel während einer Zeitperiode des Ansammelns der elektrischen Integrationsladungen in einem der zwei Kondensatoren die angesammelten elektrischen Ladungen in dem anderen Kondensator entleeren und die zwei Kondensatoren zueinander umschalten, wenn der Spannungskomparator den Spannungsübergang ausgegeben hat.
Batteriepack nach Anspruch 8, wobei die erste vorbestimmte Schwellspannung lokalisiert ist auf der Plusseite mit Bezug auf die Ausgangsspannung, als die Referenzspannung, des Integrators, die erhalten wird beim Leeren der elektrischen Ladungen, die sich angesammelt haben in dem Integrationskondensator; wobei die Mittel weiter einschließen: einen zweiten Spannungskomparator (16) zum Ausgeben, wenn die Ausgangsspannung des Integrators eine zweite vorbestimmte Schwellspannung erreicht zum Integrations-Rücksetzen, die lokalisiert ist auf der Minusseite mit Bezug auf die Referenzspannung, des Spannungsübergangs, der diese Tatsache anzeigt; und worin die Integrations-Rücksetzmittel (10) zum Leeren der elektrischen Integrationsladungen sind, die sich in dem Integrationskondensator angesammelt haben, wenn der erste oder der zweite Spannungskomparator den Spannungsübergang ausgegeben hat.
Batteriepack nach Anspruch 10, wobei der Mikrocomputer Kalibrierungsmittel (242) zum Korrigieren des Berechnungswertes der Berechnungsmittel einschließt, und wobei die Kalibrierungsmittel, wenn der Referenzstromfluss zum Kalibrieren veranlasst wird, durch das Stromsensorregister zu fließen bei der initialen Beurteilungsstufe im Herstellungsprozess des Batteriepacks, einen Korrekturfaktor k erhalten auf der Basis des Verhältnisses des Zeiteinheit- Strommittelswertes, der berechnet wird durch die Mittel zum Erkennen des Stromflusswertes bei der Zeit zu dem Referenzstromwert, und speichern dann den Korrekturfaktor k in nichtflüchtigen Speichermitteln (25), und senden ebenfalls den Korrekturfaktor k, der in den nichtflüchtigen Speichermitteln gespeichert ist, an die Berechnungsmittel bei der Stufe der Erkennung des integrierten Stromflusswertes oder des Stromflusswertes in dem Batteriepack.
Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, wobei der Integrationskondensator aus zwei Kondensatoren (601, 602) besteht, und die Integrations-Rücksetzmittel die Integrations-Rücksetzung in einer solchen Weise durchführen, dass die Integrations-Rücksetzmittel während einer Zeitperiode des Ansammelns der elektrischen Integrationsladungen in einem der beiden Kondensatoren die angesammelten elektrischen Ladungen in dem anderen Kondensator leeren und die zwei Kondensatoren aufeinander umschalten, wenn einer der Spannungskomparatoren den Spannungsübergang ausgegeben hat.
Mittel zum Erkennen des Stromflusswertes nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Integrationskondensator aus zwei Kondensatoren (601, 602) hergestellt ist, und die Integrations-Rücksetzmittel die Integrations-Rücksetzung in einer solchen Weise durchführen, dass die Integrations-Rücksetzmittel während einer Zeitperiode des Ansammelns der elektrischen Integrationsladungen in einem der zwei Kondensatoren die angesammelten elektrischen Ladungen in dem anderen Kondensator leeren und die zwei Kondensatoren aufeinander umschalten, wenn einer der ersten oder zweiten Spannungskomparatoren den Spannungsübergang ausgegeben hat.
Batteriepack nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Integrationskondensator aus zwei Kondensatoren (601, 602) hergestellt ist, und die Integrations-Rücksetzmittel die Integrations-Rücksetzung in einer solchen Weise durchführen, dass die Integrations-Rücksetzmittel während einer Zeitperiode des Ansammelns der elektrischen Integrationsladungen in einem der zwei Kondensatoren die angesammelten elektrischen Ladungen in dem anderen Kondensator leeren und die zwei Kondensatoren aufeinander umschalten, wenn einer der ersten oder zweiten Spannungskomparatoren den Spannungsübergang ausgegeben hat.
Mittel zum Erkennen des integrierten Stromflusswertes nach Anspruch 2, wobei der Integrator darin ein Paar Eingangsanschlüsse des Integrators, einen Ausgangsanschluss des Integrators, einen ersten und einen zweiten Transistor (506, 507), einen ersten, einen zweiten und einen dritten Operationsverstärker (504, 505, 501), einen ersten und einen zweiten Widerstand (Rg), die den gleichen Widerstandswert aufweisen, einen dritten und einen vierten Widerstand, die den gleichen Widerstandswert aufweisen, und einen Integrationskondensator (6) einschließen, und wobei der erste Widerstand zwischen einer Source des ersten Transistors und einem Eingangsanschluss des Paares der Eingangsanschlüsse des Integrators eingefügt ist; der zweite Widerstand zwischen einer Source des zweiten Transistors und dem anderen Eingangsanschluss des Paares der Eingangsanschlüsse des Integrators eingefügt ist; in dem ersten Operationsverstärker ist sein Eingangsanschluss positiver Polarität verbunden mit der Source des zweiten Transistors, sein Eingangsanschluss negativer Polarität ist verbunden mit der Source des ersten Transistors und sein Ausgangsanschluss ist verbunden mit einem Gate des ersten Transistors; in dem zweiten Operationsverstärker ist sein Eingangsanschluss positiver Polarität verbunden mit einer Drain des zweiten Transistors, sein Ausgangsanschluss ist verbunden mit einem Gate des zweiten Transistors, sein Eingangsanschluss negativer Polarität ist vorgespannt, zusammen mit einem Eingangsanschluss einer positiven Polarität des dritten Operationsverstärkers, bei der Integrationsreferenzspannung sind ein Eingangsanschluss des dritten und des vierten Widerstands vorgespannt bei der Energiequellen spannung, und die anderen Anschlüsse davon sind jeweils verbunden mit den Drains des ersten und des zweiten Transistors; und in dem dritten Operationsverstärker ist sein Eingangsanschluss negativer Polarität verbunden mit der Drain des ersten Transistors, sein Ausgangsanschluss ist verbunden mit dem Ausgangsanschluss des zweiten Integrators und der Integrationskondensator ist verbunden über den Ausgangsanschluss des dritten Operationsverstärkers und des Eingangsanschlusses negativer Polarität davon zu dem Verbindungspolaritätsinverter des Integrationskondensators.