JP5608935B2

JP5608935B2 - 高精度テスター

Info

Publication number: JP5608935B2
Application number: JP2011087913A
Authority: JP
Inventors: 賢芳盛; 遠誠蕭
Original assignee: 昶懋國際股▲分▼有限公司
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: JP2012220391A

Description

本発明は、バッテリーテスターに関し、より詳細には高精度な検出結果を提供するバッテリーテスターに関する。

市場には、異なる能力を有する多くのタイプの充電式バッテリーが存在する。バッテリーテスターは、充電式バッテリーの状態を決定すべく、充電式バッテリーの残留容量を検出するために使われる。しかしながら、異なる充電式バッテリーを検出するために、従来のバッテリーテスターは１つの方法しか使わず、不正確なテスト結果を生じ易い。

一般的に、従来のバッテリーテスターは、充電式バッテリーの状態を検出するために、１／２コールドクランキングアンペア（以下ＣＣＡと称す。）テスト方法を使用する。この方法は、（ａ）１５秒間、１／２ＣＣＡアンペアの電流を流す負荷をつなぐことによってバッテリーを放電すべく、前記負荷を該バッテリーの２つの電極に付加すること、及び（ｂ）放電グラフによってバッテリーの状態を決定することのステップを有する。

前記バッテリーテスターによって実施された従来のテスト方法では、負荷抵抗及び該負荷抵抗をバッテリーに接続する時間は、固定されている。そのため、前記バッテリーテスターがそれぞれ異なる能力を有する充電式バッテリーを検出する場合、放電グラフの数値は正確ではない。従来のバッテリーテスターの前記テスト精度は、すべての充電式バッテリーに理想的ではない。前記欠点を克服すべく、本発明は、前記した問題を緩和しあるいは除去するために、高精度のバッテリーテスターを提供する。本発明の従来技術は下記の非特許文献１（電子ブック）の３０頁に示されている。

″BATTERY SERVICE MANUAL″Battery Council International(BCI),pp30, URL：WWW..batterycouncil.org

従来のバッテリーテスターの前述した欠点に鑑み、本発明の主たる目的は、高精度なバッテリーテスターを提供することにある。

バッテリーテスターは、入力装置及び２本の検出用電線が設けられたケーシングと、マイクロプロセッサーと、可変負荷ユニットと、バッテリーパワー状態検出ユニットとを備える。前記マイクロプロセッサーは、CCA_Bと、バッテリー電圧と、１／ＮＣＣＡ及び入力装置から入力した負荷時間とに従って、バッテリーのための負荷の適切な抵抗値を決定するために、内部に重要な決定プロセスを構築する。前記負荷の抵抗値が決定されると、前記マイクロプロセッサーは、前記可変負荷ユニットの抵抗値を計算された前記負荷の抵抗値に従って調整する。バッテリーの状態を決定するために、検出波形を得るための検出プロセスを、マイクロプロセッサーはさらに実行する。従って、前記バッテリーテスターは、異なる能力のバッテリーを検出するために、固定抵抗値を有する負荷を使用せず、正確な検出結果をもたらす。

本発明の他の目的、利点及び斬新な特徴は、添付図面に関連しての以下の詳細な説明から、より明白になるであろう。

本発明に係るバッテリーテスターの斜視図である。本発明に係るバッテリーテスターの機能ブロック図である。図１に示されたテスターで実施される重要な決定プロセスのフローチャートである。本発明に係るバッテリーテスターの可変負荷ユニットの第１の実施例の回路図である。本発明に係るバッテリーテスターの可変負荷ユニットの第２の実施例の回路図である。本発明に係るバッテリーテスターの可変負荷ユニットの第３の実施例の回路図である。本発明に係るバッテリーテスターの可変負荷ユニットの第４の実施例の回路図である。本発明に係る図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃに示された第１検出モードの重要な決定プロセスのフローチャートである。本発明に係るバッテリーテスターの検査グラフである。本発明に係る検出プロセスのフローチャートである。

図１及び２を参照するに、本発明に係る高精度なバッテリーテスターの第１の実施例は、ケーシング１０、マイクロプロセッサー２０、負荷ユニット２１、スイッチ２１１及びバッテリーパワー状態検出ユニット２２を備える。

ケーシング１０には、入力装置１１及び２本の検出用電線１２が設けられている。ユーザは、入力装置１１を用いて特定のバッテリー容量を選択する。検出用電線１１２は、バッテリー３０の２つの電極３１にそれぞれ電子的に接続される。第１の実施例では、２本の検出用電線１２は、バッテリー３０の２つの電極３１をそれぞれ挟み込む。ケーシング１０には、さらにディスプレイ１３、コンピュータコネクタ１４及びアラーム１５が設けられている。コンピュータコネクタ１４は、コンピュータ又は携帯電話などの外部の電子機器を接続するために使われる。

マイクロプロセッサー２０は、その内部に、重要な決定プロセスと、検出プロセスとを構築する。

可変負荷ユニット２１は、バッテリー３０の電圧及び電流変化を検出すべく、マイクロプロセッサー２０と、バッテリー３０とに接続されており、結果的に前記電圧及び電流の両値でマイクロプロセッサー２０に反応する。

バッテリーパワー状態検出ユニット２２は、前記バッテリー電圧値及び／又は電流値を検出するために、検出用電線１２とマイクロプロセッサー２０との間に接続されている。さらに、バッテリーパワー状態検出ユニット２２は、マイクロプロセッサー２０に内蔵することができる。

さらに、図３を参照するに、マイクロプロセッサー20は重量な決定プロセスを実行し、次の以下のステップを備える。
（ａ）入力装置１１から入力されたＣＣＡ_Ｂと、バッテリーパワー状態検出ユニット２２からの現在のバッテリーのバッテリー電圧（Ｖ_Ｂ）と、入力装置１１から入力された１／ＮＣＣＡ及び負荷時間とを得ること（Ｓ１０）、
（ｂ）現バッテリー３０のための適切な負荷抵抗値を得るために、前記バッテリー容量、初期電圧及び前記検出要件を用いて、負荷抵抗値の等式を計算すること、そして計算された負荷抵抗に従って可変負荷ユニット21の抵抗を調整すること（Ｓ１１）、及び
（ｃ）検出波形を得るために検出プロセスを実行すること（Ｓ１２）の各ステップである。ここで前記等式は、負荷抵抗値＝｛Ｖ_Ｂ／[ＣＣＡ_Ｂ×（１／Ｎ）]｝である。

図４を参照するに、可変の負荷ユニット２１は、可変抵抗器２１ａ及びスイッチ２１１を有する。可変抵抗器２１ａは、検出用電線１２に電子的に接続されている。可変抵抗器２１ａは、マイクロプロセッサー２０に電子的に接続されている。スイッチ２１１は、検出用電線１２の一本と、可変抵抗器２１ａの対応する端部との間で電子的に接続されている。マイクロプロセッサー２０は可変抵抗器２１ａの抵抗値を調整する。マイクロプロセッサー２０は、さらに、スイッチ２１１の断続を制御する。

例えば、ユーザが、１２Ｖ／１０００ＣＣＡの現バッテリー３０の状態を検出する場合、ユーザは、バッテリー３０を検出するために、入力デバイス１１によって１／２のＣＣＡを選ぶことができる。その結果、前記バッテリーテスターのマイクロプロセッサー２０は、ＣＣＡ_Ｂ＝１０００ＣＣＡ、Ｖ_Ｂ＝１２Ｖ、１／ＮＣＣＡ＝１／２ＣＣＡの検出要件を得て、前記負荷抵抗の等式によって、適切な負荷抵抗値を計算し、０．０２４オームの抵抗値が得られる。マイクロプロセッサー２０は、可変抵抗器２１ａが０．０２４オームとなるように該可変抵抗器２１ａを調整すべく制御する。検出用電線１２が、バッテリー３０の電極３１にクリップ留めされるように使用されると、０．０２４オームの値を示す可変抵抗器２１ａがバッテリー３０に接続される。

他の例では、ユーザが１２Ｖ／９００ＣＣＡの現バッテリー３０の状態を検出する場合、ユーザは、バッテリー３０を検出するために入力デ装置１１によって１／３のＣＣＡを選ぶことができる。その結果、前記バッテリーテスターのマイクロプロセッサー２０は、ＣＣＡ_Ｂ＝９００ＣＣＡ、Ｖ_Ｂ＝１２Ｖ、１／ＮＣＣＡ＝１／３ＣＣＡの検出要件を得て、前記負荷抵抗の等式によって、適切な負荷抵抗値を計算し、０．０４オームの抵抗値が得られる。マイクロプロセッサー２０は、可変抵抗器２１ａが０．０４オームとなるように該可変抵抗器２１ａを調整すべく制御する。検出用電線１２が、バッテリー３０の電極３１にクリップ留めされるように使用されると、０．０４オームの値を示す可変抵抗器２１ａがバッテリー３０に接続される。

前記２つの例によれば、前記可変抵抗器の抵抗値は、バッテリーの異なる能力に応じて変更することができる。

さらに、図５Ａを参照するに、可変負荷ユニット２１の他の実施例は、複数の抵抗器２１ｂ及びスイッチング素子２１ｃを有する。各抵抗器２１ｂの一端は、一方の検出用電線１２に電子的に接続されており、各抵抗器２１ｂの他端は、対応するスイッチング素子２１ｃを経て、他方の検出用電線１２それぞれに電子的に接続されている。各スイッチング素子２１ｃは、マイクロプロセッサー２０に電子的に接続されている。マイクロプロセッサー２０は、いずれの１つの抵抗器２１ｂがバッテリー３０の２つの電極３１に接続されるか、あるいはいずれの抵抗器２１ｂがバッテリー３０の２つの電極３１に電子的に並列に接続されるかを決定するために、各スイッチング素子２１ｃを断続すべく該スイッチング素子を駆動する。適切な負荷抵抗値がマイクロプロセッサー２０によって決定されると、マイクロプロセッサー２０は、該負荷抵抗値に従って１つ又は複数のスイッチング素子２１ｃがターンオンするように、該スイッチング素子を駆動する。２つ以上のスイッチング素子２１ｃが、同時にターンオンするように駆動されると、前記可変負荷ユニットの抵抗値は、一つの抵抗器２１ｂの値より小さくなる。

図５Ｃを参照するに、可変の負荷ユニットの他の実施例は、プログラム可能な可変抵抗器２１ｅ及びスイッチ２１１を有する。プログラム可能な可変抵抗器２１ｅは、検出用電線１２に電子的に接続されている。プログラム可能な可変抵抗器２１ｅの制御端は、マイクロプロセッサー２０に接続されている。マイクロプロセッサー２０は、プログラム化可能な可変抵抗器２１ｅの抵抗値を直接的に調整し、プログラム化可能な可変抵抗器２１ｅがバッテリー３０に接続されるか否かを決定するために、スイッチ２１１が断続するように該スイッチを駆動する。さらに、マイクロプロセッサー２０は、バッファー２１ｆを経てプログラム可能な可変抵抗器２１ｅの前記制御端に接続されている。

例えば、抵抗器２１ｂが図５Ａに示されたと同じような抵抗値を有し、抵抗値が０．０８オームである場合、１２Ｖ／７５０ＣＣＡの１つのバッテリーが図５Ａに示すようなバッテリーテスターによって検出される。ユーザは、テストプロセスに入るために入力デバイス１１を使って１／２ＣＣＡ及び１５秒の負荷時間を選ぶ。

抵抗器２１ｂが同じ抵抗値を有するので、マイクロプロセッサー２０が一つのスイッチ２１ｃをターンオンするように駆動すると、前記バッテリーの負荷は０．０８オームとなる。マイクロプロセッサー２０は、パワー状態検出ユニット２２に０．０８オームで現バッテリー３０の現電流値を検出させる。電流値が１００Ａに等しいとき、マイクロプロセッサー２０は、適切な負荷抵抗値を計算し、その計算プロセスは以下のステップを有する。
（ａ）０．０８オームを有する抵抗器の数を予想する。ここで、[７５０×(１／２)]／１００＝３．７５である。
（ｂ）１／２ＣＣＡ及び１５秒で、全体の検出パワーを計算する。ここで、全体の検出パワーは、[７５０×(１／２)]×１５＝５６２５（Ａ秒）である。

マイクロプロセッサー２０は、バッテリー３０に並列に接続するために単に３本の抵抗器２１ｂを選択するので、ユーザによって入力された初期の検出要件は変更される。式、５６２５／３００＝１８．７５秒によって計算されるように、新しい負荷時間は１８．７５秒に変更される。

この例では、マイクロプロセッサー２０は３つのスイッチ２１ｃをターンオンし、また３本の抵抗器２１ｂは１８．７５秒間バッテリー３０と電子的に並列に接続される。

さらに、図５Ｂを参照するに、前記可変負荷ユニットの他の実施例は、直列に接続された複数の抵抗器２１ｂと、１からＸのマルチプレクサー（選択回路）２１ｄとを備え、該マルチプレクサーは1つの共通端子ＣＯＭ及び切り換え端子Ｓ１からＳＸを有する。Ｘは抵抗器２１ｂの数である。一連の抵抗器の一端Aは一方の検出用電線１２に接続され、他方の検出用電線１２はマルチプレクサー２１ｄの共通端子ＣＯＭに接続されている。マルチプレクサー２１ｄの切り換え端子Ｓ１からＳＸは、前記一連の抵抗器２１ｂの直列ノード及び前記一連の抵抗器２１ｂの他端Bにそれぞれ接続されている。前記可変の負荷ユニットの抵抗値を決定すべく、マイクロプロセッサー２０は、切り換え端子Ｓ１からＳＸの１つをつなぐために、共通端子ＣＯＭを駆動する。

例えば、抵抗器２１ｂは互いに同じ抵抗値（０．０８オーム）を有し、１２Ｖ／１０００ＣＣＡのバッテリーが検出される。ユーザは、バッテリー３０の状態を検出するために、１／２ＣＣＡ及び１５秒の負荷時間を選択する。

前記可変負荷ユニットは複数の抵抗器２１ｂを有するので、マルチプレクサー２１ｄを動かすことによって、先ず１つの抵抗器２１ｂがバッテリー３０に接続され、現電流値が１２／０．０８＝１５０Ａを達成するかどうかを検出する。前記電流値が１５０Ａを達成するなら、マイクロプロセッサー２０は、さらに現バッテリー３０のために、適切な負荷を計算する。計算プロセスは、以下のステップを有する。
（ａ）１０００／２×１５＝７５００（Ａ秒）及び
（ｂ）７５００／１５０＝５０（秒）

マイクロプロセッサー２０が負荷プロセスを実行するとき、マイクロプロセッサー２０はマルチプレクサー２１ｄを駆動し、共通端子ＣＯＭは、第１の切り換え端子Ｓ１に接続される。１つの抵抗器２１ｂが、検出用電線１２を経てバッテリー３０に接続するために、選ばれる。さらに、初期の負荷時間（１５秒）は、新しい負荷時間として５０秒に変更される。

他の例として、１２Ｖ／１００ＣＣＡを有する他のバッテリー３０を検出のために、マイクロプロセッサー２０は、マルチプレクサー２１ｄを駆動し、現電流値（１２Ｖ／０．２４＝５０Ａ）を検出すべく、バッテリー３０に接続するために、３本の抵抗器２１ｂを選択する。現電流値によって、マイクロプロセッサー２０は適切な負荷抵抗値を計算する。計算方法は以下のステップを有する。
（ａ）１００／２×１５＝７５０（Ａ）及び
（ｂ）７５０／５０＝１５（秒）ここで、確定負荷時間は、ユーザによって選ばれた初期の負荷時間と等しい。よって、負荷時間は変更されない。

マイクロプロセッサー２０が負荷プロセスを実行するとき、マイクロプロセッサー２０はマルチプレクサー２１ｄを駆動し、共通端子ＣＯＭは、第３の切り換え端子Ｓ３に接続される。前記一連の３本の抵抗器２１ｂは、バッテリー３０の劣化を検出するために、検出用電線１２を経てバッテリー３０に接続するために、選択される。

前記したところによれば、可変の負荷ユニット２１は複数の抵抗器２１ｂを有するが、マイクロプロセッサー２０は、抵抗器２１ｂの数を調整し、またユーザによって選択された初期の負荷時間を変更すべく、前記重要な決定プロセスを実行する。したがって、マイクロプロセッサー２０は、異なる能力のバッテリー３０に拘わらず、該バッテリーのための正確な検出波形を得る。

図１、７及び８を参照するに、マイクロプロセッサー２０によって得られた検出波形及び検出プロセスのフローチャートが示されている。検出プロセスでは、バッテリー３０は最初に全容量に充電され、直ちに充電器から取り外される。次に、可変の負荷ユニット２１は、バッテリー３０に接続される。マイクロプロセッサー２０は、可変の負荷ユニット２１を通してバッテリー３０の放電パワーを検出し、バッテリー３０の放電パワーがパワーしきい値の谷(Ｖe2)になるか否かを監視する。放電パワーが前記パワーしきい値(Ｖe2)になると、スイッ２１cは前記バッテリーを切り離すので可変の負荷ユニット２１は前記バッテリーから切り離される（Ｓ４０）。したがって、バッテリー３０は、浮遊充電電圧を全く有しない。次に、バッテリー３０の複数の電圧値と電流値とを検出するために、可変のユニット２１がバッテリー３０に選択的に接続される（Ｓ４１）。最終的に、検出波形は電圧値及び／又は電流値によって完成され、前記マイクロプロセッサーは前記検出波形によってバッテリー状態を決定する（Ｓ４２）。

本発明の多くの特徴及び利点が、本発明の構成及び作用の詳細と共に、前述の説明に記述されたが、開示は例示に過ぎない。変更は、細部にわたって、特に、付加された特許請求の範囲の用語の広義の一般的な意味によって示された充分な範囲に至る本発明の原理内で、部分の形状、寸法及び配置についてなすことができる。

１０ケーシング
１１入力装置
１２検出用電線
１３ディスプレイ
１４コンピュータコネクタ
１５アラーム
２０マイクロプロセッサー
２１可変の負荷ユニット
２１ａ、２１ｂ抵抗器
２１ｃスイッチング素子
２１ｄマルチプレクサー
２２バッテリーパワー状態検出ユニット
３０バッテリー
３１バッテリー電極
２１１スイッチ

Claims

入力装置(11)と２本の検出用電線(12)とが設けられたケーシング(10)と、マイクロプロセッサー(20)と、可変の負荷ユニット(21)と、バッテリーパワー状態検出ユニット(22)とを含む高精度なバッテリーテスターであって、
前記検出用電線(12)は、バッテリ(30)の２つの電極(31)にそれぞれ接続されるように適用され、
可変の負荷ユニット(21)は、前記マイクロプロセッサー(20)及び前記検出用電線(12)に電子的に接続され、
バッテリーパワー状態検出ユニット(22)は、前記バッテリー（30）のバッテリー電圧（VB）とバッテリー電流（IB）を検出して、前記バッテリー電圧（VB）と前記バッテリー電流（IB）を前記マイクロプロセッサー（20）に伝えるために、前記マイクロプロセッサー（20）に電子的に接続されており、
そして前記バッテリーテスターは、以下の特徴を備えるものであり、
前記入力装置(11)は、CCABと1/N CCAの異なる仕様を提供し、そして前記マイクロプロセッサー(20)は、重要な決定プロセスを内部に格納し、前記重要な決定プロセスは、以下の各ステップを含むものであり、その各ステップは、
(a) 前記バッテリー(30)の前記バッテリー電圧VBを得て、前記入力装置(11)から前記CCABと前記1/N CCAを読み取る(S10) 、
(b) 前記バッテリー(30)のための適切な負荷抵抗値を得るために、前記CCABと、初期のバッテリー電圧(VB)と、前記1/N CCAとを用いて、負荷抵抗値の等式を計算し、前記計算された負荷抵抗値に従って前記可変の負荷ユニット(21)の抵抗器を調整し (S11)、
(c) 検出波形を得るために検出プロセスを実行する(S12) 。
前記可変の負荷ユニット(21) は、可変抵抗器を備え、
該可変抵抗器(21a)は、
前記検出用電線(12)にそれぞれ接続される両端と、
前記マイクロプロセッサー(20)が前記可変抵抗器(21a)の抵抗値を調整するように、前記マイクロプロセッサー(20)に電子的に接続された１つの制御端とを有する、請求項１に記載の高精度バッテリーテスター。
前記可変の負荷ユニット(21)は、複数の抵抗器(21b)と、前記マイクロプロセッサー(20)に電子的に接続された複数のスイッチ(21c)とを備え、各抵抗器(21b)の一端は一方の前記検出用電線(12)に接続され、前記抵抗器(21b)の他端は前記スイッチ(21c).を経て他方の前記検出用電線(12)にそれぞれ接続されている、請求項１に記載のバッテリーテスター。
前記可変の負荷ユニット(21)は、
直列に接続された一連の複数の抵抗器(21b)であって該一連の抵抗器(21b)の一端は一方の前記検出用電線(12)に接続された複数の抵抗器(21b)と、
マルチプレクサー(21d)と、
他方の前記検出用電線(12)に接続された共通端子と、
前記一連の抵抗器(21b)の他端及び該一連の抵抗器(21b)の直列ノードにそれぞれ接続され複数の切り換え端子と、
いずれの前記切り換え端子が前記共通端子に接続されるかを決定するために、前記マイクロプロセッサー(20)が、前記マルチプレクサー(21d)を駆動するように、前記マイクロプロセッサー(20)に電子的に接続される制御端子とを備える、請求項１に記載のバッテリーテスター。
前記可変の負荷ユニット(21)は、
前記マイクロプロセッサー(20)に電子的に接続される制御端を有するプログラム可能な可変抵抗器(21e) と、
前記プログラム可能な可変抵抗器と前記検出用電線(12)との間に接続され、また前記マイクロプロセッサー(20)に電子的に接続されたスイッチ(211)とを備える、請求項１に記載のバッテリーテスター。
前記可変の負荷ユニット(21)は、
前記検出用電線(12)にそれぞれ接続される両端と、前記マイクロプロセッサー(20)に電子的に接続された制御端とを有するプログラム可能の可変抵抗器(21e)と、
前記マイクロプロセッサー(20)と前記プログラム可能の可変抵抗器(21e)の前記制御端との間に電子的に接続されたバッファー(21f)と、
前記プログラム可能な可変抵抗器(21e)の一端と前記検出用電線(12)との間に接続され、また前記マイクロプロセッサー(20)に電子的に接続されたスイッチ(211)とを備える、請求項１に記載のバッテリーテスター。
前記検出プロセスは、
（ａ）前記バッテリーを最初に全容量に充電し、次に充電器から前記バッテリーを取り外すこと(S40)、
（ｂ）前記バッテリーの放電のために前記可変の負荷ユニットを前記バッテリーに接続し、前記バッテリーの放電パワーがパワーしきい値になるか否かを監視すること(S40)、
（ｃ）前記放電パワーが前記パワーしきい値に達すると、前記可変の負荷ユニットを前記バッテリーから切り離すこと(S40)、
（ｄ）複数の電圧値と電流値とを検出するために、前記可変の負荷ユニットを選択的に前記バッテリーに接続すること(S41)、及び
（ｅ）前記電圧値及び電流値によって前記検出波形を完成すること(S42).を含む、請求項２に記載のバッテリーテスター。
前記ケーシングには、さらにディスプレイ(13)、コンピュータコネクタ(14)及びアラーム(15)が設けられている、請求項１に記載のバッテリーテスター。