特許 6689989 二次電池の充電及び放電時の電流を測定するための電子回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6689989

(24)【登録日】2020年4月10日

(45)【発行日】2020年4月28日

(54)【発明の名称】二次電池の充電及び放電時の電流を測定するための電子回路

(51)【国際特許分類】

   G01R 19/00 20060101AFI20200421BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20200421BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20200421BHJP

   G01R 15/00 20060101ALI20200421BHJP

【ＦＩ】

   G01R19/00 B

   H01M10/48 P

   H02J7/00 Q

   G01R15/00 500

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-535864(P2018-535864)

(86)(22)【出願日】2017年1月4日

(65)【公表番号】特表2019-510200(P2019-510200A)

(43)【公表日】2019年4月11日

(86)【国際出願番号】IB2017050021

(87)【国際公開番号】WO2017118925

(87)【国際公開日】20170713

【審査請求日】2018年8月17日

(31)【優先権主張番号】16150388.3

(32)【優先日】2016年1月7日

(33)【優先権主張国】EP

(31)【優先権主張番号】16200738.9

(32)【優先日】2016年11月25日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】508117514

【氏名又は名称】ブラウン ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フェルディナンド ハーマン

(72)【発明者】

【氏名】トルステン クレム

【審査官】 島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０７０４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５１７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９０８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−００９６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１９０３６９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １９／００

Ｇ０１Ｒ １５／００

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次電池（３０７）の充電及び放電時の電流を測定するための電子回路であって、
前記二次電池（３０７）と、
前記二次電池（３０７）の放電時の第１の電流を判定するための第１のシャント（３１３）と、
前記二次電池（３０７）の充電時の第２の電流を判定するための第２のシャント（３１２）と、
切替可能な電気負荷（３０５）と、
前記二次電池（３０７）を充電するために、切替可能な電源（３０４）を前記電子回路（３０１）に接続するための２つのコネクタ（３０２及び３０３）と、
電圧測定装置（３１０）と、を備え、
前記第１のシャント（３１３）は、前記切替可能な電気負荷（３０５）と前記二次電池（３０７）との間で直列に接続され、
前記第２のシャント（３１２）は、前記切替可能な電源（３０４）に接続するための前記２つのコネクタ（３０３）のうちの一方と前記二次電池（３０７）との間で直列に接続され、
前記第１のシャント（３１３）及び前記第２のシャント（３１２）は、前記二次電池（３０７）の２つの電池端子のうちの同じ１つに接続され、
前記電圧測定装置（３１０）は、前記第１のシャント（３１３）と前記切替可能な電気負荷（３０５）との間の電線管に接続され、かつ前記電圧測定装置の接地電位によって定義される接地に対する電位を測定する電圧タップであって、前記二次電池が放電しているときに前記第１のシャントの第１の電圧降下を測定し、前記二次電池が充電しているときに前記第２のシャントの第２の電圧降下を測定するように構成された電圧タップを１つしか備えないことを特徴とする、電子回路。

【請求項2】

前記第１のシャント（３１３）及び前記第２のシャント（３１２）は、前記二次電池（３０７）の陰極の前記電池端子に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電子回路。

【請求項3】

前記第２のシャント（３１２）に接続されている前記切替可能な電源を接続するための２つのコネクタ（３０３）のうち一つは、前記切替可能な電源（３０４）の前記陰極に接続可能であることを特徴とする、請求項２に記載の電子回路。

【請求項4】

充電時に、前記切替可能な電気負荷（３０５）をオフに切り替えるように適合された制御ユニットによって特徴付けられる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子回路。

【請求項5】

前記電圧測定装置（３１０）は、シングルエンドアナログデジタル変換器であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子回路。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電子回路（３０１）を用いて二次電池（３０７）の充電電流及び放電電流を測定する方法であって、
充電時に、前記電圧測定装置（３１０）が前記１つの電圧タップを用いて前記第２のシャント（３１２）の電圧降下のみを測定するように、前記切替可能な電気負荷（３０５）に電流が流れないことと、
前記切替可能な電気負荷（３０５）の使用時に、前記電圧測定装置（３１０）が前記１つの電圧タップを用いて前記第１のシャント（３１３）の第一の電圧降下のみを測定するように、前記切替可能な電源（３０４）によって電流が送達されないことと、を特徴とし、
前記第１のシャント（３１３）の第一の電圧降下及び前記第２のシャント（３１２）の第二の電圧降下は、前記充電電流及び前記放電電流に対し同じ極性を示す、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池の充電及び放電時の電流であって、充電又は放電する際に二次電池を介してそれぞれ対向方向に流れる電流（対向電流）を測定するための、請求項１のプリアンブルに記載の電子回路に関する。電気回路は、シャント上の電圧降下を測定することで電池の充電及び／又は放電中に電流を判定するための少なくとも１つのシャントと、切り替え可能な電気負荷と、好ましくは切り替え可能な電源を、二次電池を充電するために電子回路に接続するための２つのコネクタと、電圧測定装置と、を有する。シャントは、電流を測定するために使用される電気抵抗器であり、好ましくは低電気抵抗を有する。シャントを流れる電流は、電流に比例する電圧降下をそれによって引き起こす。この電圧降下を、電圧測定装置で測定する。本発明は更に、前に記載された電気回路を有する二次電池の充電電流及び放電電流を測定するための方法に関する。好ましくは、電子回路は、典型的にこれらすべてが二次電池を有するかみそり又はシェーバ、特に電気かみそり若しくはシェーバ、電気脱毛器などの脱毛装置、又は電動歯ブラシなどの口腔ケア装置に組み入れられる。

【背景技術】

【0002】

電池駆動式の装置では、充電中の電流の方向は、負荷がオンに切り替えられたときの、装置の使用中の方向に対して逆である。使用中、典型的には、モータ又はその類似するものなどの切り替え可能な電気負荷は、オンに切り替えられている。いくつかの理由から、充電電流及び放電電流の両方を高精度で測定することが重要である。第１に、二次電池の充電電流及び放電電流の知識が、クーロンカウンタ方式により充電レベルを判定したり、充電終了を検出したりする際に必要とされ得る。それに加えて、電気負荷がモータである場合には、放電電流とある程度同一であるモータ電流の値が、回転数制御や過負荷に使用され得る。典型的には、電気負荷の制御及び測定は、装置内のマイクロコントローラにより遂行される。

【0003】

両方向の電流（本出願では対向電流としても示される）を測定するためには、いくつかの可能性が知られている。第１の解決策は、シャントと、典型的にマイクロコントローラに組み込まれる、差動チャネルを有するアナログ−デジタル変換器（analog-digital converter、ＡＤＣ）とを含む。このような差動チャネルを有するＡＤＣは、ＡＤＣの２つの入力ピン間で両極の電圧を測定することができる。シャント抵抗器は、例えば二次電池の２つの端子のうちのいずれかに配置され、ＡＤＣの入力ピンは、シャントの一端にそれぞれ接続される。このような電子回路では、充電電流及び放電電流は共にシャントを通過しなければならず、それによりシャント上での電圧降下がもたらされる。この電圧降下は、充電と放電とでは逆の極性を有し、そのために両方の極性の電圧を取り出すことができる差動ＡＤＣを必要とする。しかしながら、差動ＡＤＣを有するマイクロコントローラはシングルエンドＡＤＣよりも高価であり、それを用いる電子回路はマイクロコントローラのピンを２つ占めることになる。

【0004】

一方又は他方のシャント抵抗器上の電圧さを測定する差動チャネルを有するＡＤＣを使用して、二次電池を通って対向方向に流れる充電電流及び放電電流をそれぞれ測定するための２つのシャント抵抗器を有する、対応する電子回路が米国特許出願公開第２００７／０１９０３９６（Ａ１）号に記載されている。

【0005】

かかるタスクのための別の電子回路は、負の電圧の問題を回避するために演算増幅器を用いる。演算増幅器は非常に高価な部品であるだけでなく、製造中に調整されなければならず、結果的に費用が更に嵩み、安価な大量生産製品での使用に適さないものとなる。

【0006】

代替的な電子回路は、２つのシングルエンドＡＤＣ、又は２つのシングルエンドＡＤＣと同等に用いることができる２つの入力ピンを有する１つのシングルエンドＡＤＣを用いる。このような回路は２つのシャントを更に備えており、１つは充電するためのものであり、１つはモータ又は負荷を介して放電するためのものである。シャントのうちの１つである電池シャントは、電池に直列に配置され、第１のＡＤＣは、充電時に正の電圧を有するシャント側に接続される。他方のシャントであるモータ又は負荷シャントは、モータ又は負荷に直列に配置され、第２のＡＤＣは、装置の使用時に正の電圧を有するシャント側に接続される。この電子回路は、２つのマイクロコントローラのピンを使用するという欠点がある。それに加えて、装置の使用時に、モータ又は同様の負荷が実行しているとき、電流は両方のシャントを通過しなければならず、結果的に測定回路による電力損失を倍にする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００７／０１９０３９６（Ａ１）号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、本発明の目的は、上記の欠点なく、両方向の電流を効率的に測定するための電子回路を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この目的は、請求項１に記載の電子回路及び請求項６に記載の方法により解決される。

【0010】

提案された電子回路は、外部エネルギー源が接続されていないときに装置に電力供給をするための二次電池を有し、これは、装置の使用前及び／又は使用後に再充電することができる。回路は、電池の充電及び放電時の電流を判定するための、少なくとも第１及び第２のシャントを更に備える。シャントは、好ましくは低電気抵抗を有する、電気抵抗器であり得る。

【0011】

シャントを通って流れる電流は、電流に比例した、シャント上の電圧降下を引き起こす。この電圧降下をその後に測定して、シャントを通る電流を判定することができる。電子回路は、電気モータ又は複数の同様の装置のような切り替え可能な電気負荷と、電気負荷をアクティブ化／非アクティブ化するための切り替え手段とを更に備える。

【0012】

二次電池を充電するために、電子回路は、電子回路に電源を接続するための２つのコネクタを有する。この回路はまた、電圧を測定するための装置を有する。これは、マイクロコントローラの一部であり得るアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）であり得る。このマイクロコントローラは、装置を更に制御するために使用されてもよい。このようなＡＤＣは典型的には非常に高い入力抵抗を有し、結果的に測定電流は極めて低くなる。本提案に則して、任意の他の種類の電圧測定装置、例えば、単純な可動コイル検流計もまた可能である。第１のシャントは、第１のシャントに流れる電流が電気負荷に流れる電流と等しくなるように、電気負荷と二次電池との間に直列に接続されている。第２のシャントは、第２のシャントに流れる電流が充電時に電源によって送達される電流と等しくなるように、電源を二次電池に接続するための２つのコネクタのうちの１つと二次電池との間で直列に接続されている。第１及び第２のシャントは共に、電池端子の同じ１つの極に接続されている。したがって、シャントのこれらの端子もまた、互いに接続されている。

【0013】

電圧測定装置は、二次電池の充電及び放電時の対向電流を測定するために適合及び使用される電圧タップを１つしか有しない。そのために、その１つの電圧タップは、第１のシャントと切り替え可能な電気負荷との間の電線管に接続されている。したがって、電圧測定装置は、基準電位に対する電位を測定する。この基準電位は、電圧測定装置、例えば、ＡＤＣを含む電圧測定装置又はマイクロコントローラの接地コネクタの接地電位によって定義される接地である。電圧測定装置の接地コネクタは、第２のシャントも接続されている電源に接続するためのコネクタに内部接続可能である。電子回路を閉じるには、２つのシャントに接続されていない、２つの電池端子のうちの他方が、切り替え可能な負荷及び電源を接続するための２つのコネクタのうちの他方に接続される。よって、切り替え可能な負荷もまた、２つの電池端子間で直列に接続される。

【0014】

よって、本発明による提案において、電圧測定装置は、第１及び第２のシャント上でそれぞれ測定される電圧が、充電電流及び放電電流の両方、すなわち両方の対向電流に対して同じ極性を有するように、電子回路に接続される。この特徴は、１つのみのシングルエンドＡＤＣ、すなわち１つの電圧タップを有するＡＤＣの使用を許容し、定義された基準電位（接地）に対するタップされた電圧を測定する。

【0015】

本提案は、特に、電気かみそり又は脱毛器又は電動歯ブラシを対象としている。これらはそれぞれ、電子部品及び二次電池用に限られた空間しかなく、使用時と充電時とで異なる電流方向（対向電流）を有する、一般的なユーザ家電である。本提案は、（非差動）ＡＤＵチャネルを１つしか必要としない、１つの単一かつ低コストのマイクロコントローラなどの測定装置で（対向方向の）両方の電流の測定を可能とする。

【0016】

本提案の好ましい実施形態では、第１のシャント及び第２のシャントは、電池の負極に接続される。これによって、電圧測定装置の電圧タップにて正の電位がもたらされる。このことにより、正の電圧しか測定できない電圧測定装置を使用することができる。

【0017】

別の好ましい実施形態では、第２のシャントに接続された電源を接続するためのコネクタは、電源の負極に接続可能であるか又は接続されている。更に、二次電池を充電するための電源は、切り替え可能であってもよく、つまりオンオフを切り替えることができる。これは、マイクロコントローラなどの統合制御ユニットによって行うことができる。

【0018】

別の好ましい実施形態では、電子回路は、充電時に切り替え可能な負荷をオフに切り替えるように適合された制御ユニットを含んでもよい。電力源が回路に、例えば固定接続によって組み込まれているとき、制御ユニットはまた、負荷がオンに切り替わっている間に電源をオフに切り替えることで、充電をオフに切り替えるように適合され得る。よって、充電時には第１のシャントには電流が流れず、第２のシャントにのみ電流が流れる。放電時には、第２のシャントには電流は流れず、第１のシャントに電流が流れる。

【0019】

好ましい実施形態では、電圧測定装置は、シングルエンドのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）である。このようなＡＤＣは、一般的なマイクロコントローラの一部であってもよく、マイクロコントローラのピンを１つのみ使用して、マイクロコントローラに組み込むことができる。ＡＤＣはその後、所定の基準電圧に対して測定している。

【0020】

本発明はまた、上記の本発明の電子回路のいずれかを用いて電池の充電電流及び放電電流を測定するための方法に関する。

【0021】

充電時には、電流は電気負荷に流れず、よって第１のシャントを通って流れていない。よって、第１のシャントでは電圧降下がなく、結果的に、この第１のシャントの第１の端部及びこの第１のシャントの第２の端部において同じ電位がもたらされる。したがって、電圧測定装置は、第２のシャント上の電圧降下のみを測定する。第２のシャントの電圧降下は、電源と電池との間の第２のシャントを通って流れる充電電流に比例する。両方の電圧降下は、電気回路の同一の単一電圧タップで測定され、同じ極性を示す。

【0022】

電気負荷の使用時に、すなわち切り替え可能な電気負荷のオンに切り替えられているときに、電源によって電流は送達されていない。電源は、第２のシャントに電流が流れないように、コネクタを介して接続されていないか、又は非アクティブ化されている場合がある。そうなると、電流は、電池と電気的に切り替え可能な負荷とを接続する第１のシャントにのみ流れる。よって、電圧測定装置は、第１のシャントの電圧降下のみを測定する。

【0023】

本提案に則して、装置は使用されるか再充電されるかのいずれかであり、両方同時にはされない。これは、供給電流が充電電流と等しく、電気負荷電流が放電電流に等しいことを意味する。シャントの抵抗は既知であるため、当業者に一般的に知られているオームの法則に従って、電圧降下から電流を算出することができる。

【0024】

好ましい実施形態では、充電電流及び／又は放電電流の測定値は、クーロンカウント方式によって電池の状態を判定するため、充電の終了を検出するため、又は他の理由のために用いられてもよい。別の好ましい実施形態では、電気負荷は電気モータであってよく、測定された放電電流は、モータの回転数の制御、又は過負荷の検出に用いられる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】差動ＡＤＣを用いて充電電流及び放電電流を測定するための既知の電子回路の一例を示す。

【図2】２つのＡＤＣを用いて充電電流及び放電電流を測定するための既知の電子回路の一例を示す。

【図3】本提案による、シングルエンドＡＤＣを用いて充電電流及び放電電流を測定するための電子回路の一例を示す。

【図4】充電時の、図３の回路図を示す。

【図5】モータ使用時の、図３の回路図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図１は、電池駆動式の再装填可能な装置の既知の電子回路１０１を示している。電子回路１０１は、二次電池１０７と、スイッチ１０６を有する、モータ１０５の形態の切り替え可能な電気負荷と、シャント抵抗１１２と、電源１０４を接続するためのコネクタ１０２、１０３と、を有する。二次電池１０７の充電及び放電時の電流１１４、１１５を測定するために、シャント抵抗１１２はその負極にて電池１０７に直列に接続している。電子回路１０１は、その二次電池１０７の充電及び放電時の電流１１４、１１５を測定するために、差動チャネル又は電圧タップ１１０、１１１を有するアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を備えている。これは、ＡＤＣが２つのピン１１０、１１１を有し、これら２つの点の間の電位、すなわち電圧の差を、デジタル値に変換することを意味する。このようなＡＤＣ １１０、１１１により、両極の電圧を測定することができる。第１のＡＤＣピン１１０はシャント１１２の第１の端部に接続され、第２のＡＤＣピン１１１はシャント１１２の第２の端部に接続されている。

【0027】

電源１０４が接続されておらず、スイッチ１０６が、モータ１０５が作動するようにオン状態にあるときは、モータ１０５に流れる電流はシャント１１２に流れる電流、また電池１０７の放電電流１１５にも等しい。電流の方向は、電池１０７の正極から、電気負荷１０５を通り、シャント１１２を通って電池１０７の負極に向けられている。このため、シャント１１２に流れる電流は第２のＡＤＣピン１１１に接続されているシャント１１２の第２の端部から、第１のＡＤＣピン１１０に接続されているシャント１１２の第１の端部に流れる。この結果、第２のＡＤＣピン１１１に対して、第１のＡＤＣピン１１０にて負の電圧でシャント１１２上の電圧降下が生じる。

【0028】

スイッチ１０６を用いてモータ１０５をオフにし、電源１０４が接続されていると、電池１０７は充電電流１１４で電源１０４により充電される。充電電流１１４は、放電電流１１５と逆の方向を有する。また、それに従って、シャント１１２にも逆方向に流れている。この結果、第２のＡＤＣピン１１１に対して、第１のＡＤＣピン１１０にて正の電圧でシャント１１２の電圧降下が生じる。

【0029】

差動チャネル１１０、１１１を有するＡＤＣは、負及び正の電圧を取り出してデジタル値に変換することができる。このデジタル値は次に、例えば、プロセッサによって解釈されて、充電電流及びモータ／放電電流を計算することができる。

【0030】

図２は、電池駆動式の再装填可能な装置の別の既知の電子回路２０１を示している。電流２１４、２１５をその電池２０７の充電時及びモータ２０５の使用時に計測するために、２つのシングルエンドＡＤＣ ２１０、２１１、及び２つのシャント２１２、２１３を備えている。電池シャント２１２は、第１のＡＤＣ ２１０と共に電池２０７の負極に接続されている。このシャント２１２及びＡＤＣ ２１０は、充電時の電流２１４を判定するために用いられる。モータシャント２１３は、第２のＡＤＣ ２１１と共に、スイッチ２０６を介してモータ２０５の負の電圧入力に接続されている。このシャント２１３及びＡＤＣ ２１１は、モータの使用時の電流２１５を判定するために用いられる。

【0031】

電源２０４が接続されておらず、モータ２０５が作動するようにスイッチ２０６がオンにされると、モータ２０５を通る電流は、シャント２１２、２１３を通る電流及び電池２０７の放電電流２１５と同じになる。電流の方向は電池２０７の正極から、スイッチ２０６を有するモータ２０５を通り、モータシャント２１３、及び電池シャント２１２から、電池２０７の負極までである。このため、電池シャント２１２を流れる電流は、モータシャント２１３に接続しているシャント２１２の第２の端部から流れ、第１のＡＤＣ ２１０に接続しているシャント２１２の第１の端部に流れる。この結果、第１のＡＤＣ ２１０にて負の電圧で、電池２１２上の電圧降下が生じる。このため、シングルエンドＡＤＣ ２１０でこの電圧を測定することができない。モータシャント２１３を通る電流２１５は、スイッチ２０６を有するモータ２０５に接続されている第１の端部から、電池シャント２１２に接続されている第２の端部に流れる。この結果、第２のＡＤＣ ２１１にて正の電圧で、モータシャント２１３上の電圧降下が生じる。これにより、放電電流２１５を第２のシングルエンドＡＤＣ ２１１で測定することができる。放電／モータ電流２１５は、モータ２０５の使用時には両方のシャントを流れなければならない。

【0032】

モータ２０５がスイッチ２０６でオフに切り換えられて電源２０４が接続されているとき、電池２０７は充電電流２１４で、電源２０４により充電される。充電電流２１４は、放電電流とは逆方向に電池シャント２１２を通る。この結果、第１のＡＤＣ ２１０にて正の電圧で、電池シャント２１２により電圧降下が生じる。このために、充電電流２１４は、第１のＡＤＣ ２１０で測定することができる。

【0033】

図３は、本発明による提案の好ましい実施形態にかかる、電池駆動式の再装填可能な装置のための電子回路３０１を示している。回路は、電源３０４用の２つのコネクタ３０２、３０３と、スイッチ３０６を有するモータ３０５と、二次電池３０７と、電圧タップ（電圧測定装置３１０の）としてのシングルエンドＡＤＣと、第２の又は電池シャント３１２と、第１の又はモータシャント３１３と、を備える。下記において、（シングルエンド）ＡＤＣは、図３で図示される測定装置の唯一の部分であるため、参照数値３１０でも示される。

【0034】

電池３０７の正極は第１の電源コネクタ３０２に接続され、これは電源３０４の正極に接続可能され得る。更に、電池３０７の正極はスイッチ３０６を介してモータ３０５の正入力に接続されている。電池３０７の負極は、モータシャント３１３を介してモータ３０５の負入力に接続されている。更に、電池３０７の負極は電池シャント３１２を介して第２の電源コネクタ３０３に接続されており、これは電源３０４の負極に接続され得る。シングルエンドＡＤＣ ３１０のピンは、モータ３０５の負入力とモータシャント３１３との間の電線管に接続されている。したがって、このシングルエンドＡＤＣ ３１０のピンは、二次電池３０７の充電及び放電時の両方の対向電流を測定するための１つの電圧タップである。好ましくは、コネクタ３０３は、接地レベルＧＮＤに接続される。これにより、接地レベルＧＮＤは、電圧測定器３１０の基準電位（電圧タップ）である。

【0035】

電源３０４は、図示しない適合するスイッチング素子を用いてオンオフを切り替えられるようにする意味で、切り替え可能な電源３０４であってもよい。電源のオンオフを切り替えることにより、例えば二次電池の充電を制御することができる。

【0036】

図４は、スイッチ３０６が閉じられておらず、電源３０４が接続されているときの、図３の電子回路３０１の等価回路図を示している。この状態においてモータ３０５に電流が流れることができないため、明確化のためにこれらの構成要素は図４の等価回路３０１の図では省略されている。ＡＤＣ ３１０は、マイクロコントローラの任意の典型的なＡＤＣのように、数ＭΩの非常に高い入力抵抗を有し、結果的に非常に小さな入力電流となる。このため、モータシャント３１３上の電圧降下は軽微であり、等価回路３０１の図面からも省略できる。

【0037】

したがって、充電時には、電源３０４は、その正極が電池３０７の正極に接続され、その負極が電池シャント３１２を介して電池３０７の負極に接続される。ＡＤＣ ３１０は、電池シャント３１２と電池３０７の負極との間に接続されている。電流は、電源３０４の正極から電池３０７の正極に、また電池３０７の負極から電池シャント３１２を介して電源３０４の負極に流れ、結果としてＡＤＣ ３１０にて正の電圧で電池シャント３１２上の電圧降下が生じる。

【0038】

図５は、電源３０４が接続されておらず、モータ３０５が作動するようにスイッチ３０６が閉じているときの、図３の電気回路３０１の等価回路図を示している。電池シャント３１２と電源コネクタ３０２、３０３との間で電流が流れないため、これらの構成要素は等価回路図の図面において省略されている。

【0039】

モータ３０５の使用時には、電池３０７の正極は、したがって、スイッチ３０６を介してモータ３０５の正入力に接続され、電池３０７の負極は、モータシャント３１３を介してモータ３０５の負極に接続されている。ＡＤＣ ３１０はモータシャント３１３とモータ３０５との間に接続されている。電流は、電池３０７の正極から、スイッチ３０６を有するモータ３０５及びモータシャント３１３を介して、電池３０７の負極に流れる。この結果、ＡＤＣ ３１０で正の電圧にて、モータシャント３１３上の電圧降下が生じる。

【0040】

このため、充電時及び放電時の両方において、ＡＤＣ ３１０入力（又は電圧タップ）での電圧は正であり、シングルエンドＡＤＣ ３１０で取り出すことが可能になる。

【0041】

本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らない限り、そのような各寸法は、記載された値とその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】