DE112021003562T5 - Electrical load for an electronic battery tester and electronic battery tester including such an electrical load - Google Patents

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Abstract

Eine Vorrichtung (10) zum Testen einer Speicherbatterie (12) in einem Kraftfahrzeug (300) beinhaltet eine steuerbare elektrische Last (70), die ausgebildet ist, um elektrisch mit der Speicherbatterie (12) des Fahrzeugs (300) zu koppeln. Ein Stromsensor ist ausgebildet (304), um elektrisch mit einem Anschluss (22) der Batterie (12) zu koppeln und Stromfluss durch die Batterie (12) zu messen. Eine Steuerung (56) ist angeordnet, um eine elektrische Last (RL) an die Batterie (12) unter Verwendung der steuerbaren Last (70) anzulegen und die elektrische Last (RL) anzupassen, während der durch den Stromsensor (70) sensierte elektrische Strom überwacht wird, um einen an die Batterie (12) durch einen Generator des Fahrzeugs (300) angelegten Ladestrom zu bestimmen, und ist weiterhin ausgebildet, um einen Test an der Batterie (12) durchzuführen. Ein Verfahren zum Testen einer Speicherbatterie (12) in einem Kraftfahrzeug (300) beinhaltet Verbinden einer steuerbaren elektrischen Last (70) mit der Speicherbatterie (12), Verbinden eines Stromsensors (304) mit einer Verbindung an einem Anschluss (22) der Batterie (12), Anlegen einer elektrischen Last (RL) an die Batterie (12) unter Verwendung der steuerbaren elektrischen Last (70), Anpassen der elektrischen Last (RL) während Überwachens eines Ausgangs von dem Stromsensor (304), um einen an die Batterie (12) durch einen Generator des Fahrzeugs (304) angelegten Ladestrom zu bestimmen, und Durchführen eines Tests an der Batterie (12).A device (10) for testing a storage battery (12) in a motor vehicle (300) includes a controllable electrical load (70) which is designed to electrically couple to the storage battery (12) of the vehicle (300). A current sensor is configured (304) to electrically couple to a terminal (22) of the battery (12) and to measure current flow through the battery (12). A controller (56) is arranged to apply an electrical load (RL) to the battery (12) using the controllable load (70) and to adjust the electrical load (RL) while the electrical current sensed by the current sensor (70). is monitored to determine a charging current applied to the battery (12) by a generator of the vehicle (300), and is further configured to carry out a test on the battery (12). A method for testing a storage battery (12) in a motor vehicle (300) includes connecting a controllable electrical load (70) to the storage battery (12), connecting a current sensor (304) to a connection at a terminal (22) of the battery (12 ), applying an electrical load (RL) to the battery (12) using the controllable electrical load (70), adjusting the electrical load (RL) while monitoring an output from the current sensor (304) to generate a current applied to the battery (12 ) determining charging current applied by an alternator of the vehicle (304), and performing a test on the battery (12).

Description

Hintergrundbackground

Die vorliegende Erfindung betrifft Speicherbatterien. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf elektronische Batterietester, die zum Testen von Speicherbatterien verwendet werden.The present invention relates to storage batteries. More specifically, the present invention relates to electronic battery testers used to test storage batteries.

Speicherbatterien, wie z.B. Blei-Säure-Speicherbatterien, werden in einer Mehrzahl von Anwendungen, wie z.B. in Kraftfahrzeugen und Notstromquellen, eingesetzt. Typische Speicherbatterien bestehen aus einer Mehrzahl von einzelnen Speicherzellen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Jede Zelle kann ein Spannungspotential von z.B. 2,1 Volt haben. Durch die Reihenschaltung der Zellen werden die Spannungen der einzelnen Zellen kumulativ addiert. In einer typischen Kfz-Speicherbatterie werden zum Beispiel sechs Speicherzellen verwendet, um eine Gesamtspannung von etwa 12,6 Volt zu erreichen. Die einzelnen Zellen befinden sich in einem Gehäuse, und die gesamte Baugruppe wird gemeinhin als „Batterie“ bezeichnet.Storage batteries, such as lead-acid storage batteries, are used in a variety of applications such as in automobiles and emergency power sources. Typical storage batteries consist of a plurality of individual storage cells that are electrically connected in series. Each cell may have a voltage potential of, for example, 2.1 volts. By connecting the cells in series, the voltages of the individual cells are cumulatively added. For example, in a typical automotive storage battery, six storage cells are used to achieve a total voltage of approximately 12.6 volts. The individual cells are housed in a housing and the entire assembly is commonly referred to as a "battery".

Häufig ist es wünschenswert, den Zustand einer Speicherbatterie festzustellen. Im Laufe der langen Geschichte der Speicherbatterien wurden verschiedene Prüfverfahren entwickelt. Eine Technik umfasst beispielsweise die Verwendung eines Hygrometers, mit dem das spezifische Gewicht des Säuregemischs in der Batterie gemessen wird. Elektrische Tests wurden ebenfalls eingesetzt, um weniger invasive Batterietestverfahren zu entwickeln. Ein sehr einfacher elektrischer Test besteht darin, einfach die Spannung an der Batterie zu messen. Liegt die Spannung unter einem bestimmten Schwellenwert, gilt die Batterie als defekt. Eine andere Technik zur Prüfung einer Batterie ist der so genannte Belastungstest. Bei einem Belastungstest wird die Batterie mit einer bekannten Last entladen. Während die Batterie entladen wird, wird die Spannung an der Batterie überwacht und zum Bestimmen des Batteriezustands verwendet. In jüngerer Zeit haben Dr. Keith S. Champlin und Midtronics, Inc. aus Willowbrook, Illinois, Pionierarbeit bei der Prüfung einer Speicherbatterie geleistet, indem sie einen dynamischen Parameter der Batterie, wie z.B. den dynamischen Leitwert der Batterie, gemessen haben.It is often desirable to determine the condition of a storage battery. Various test methods have been developed over the long history of storage batteries. For example, one technique involves using a hygrometer to measure the specific gravity of the mixed acid in the battery. Electrical testing has also been used to develop less invasive battery testing methods. A very simple electrical test is to simply measure the voltage across the battery. If the voltage is below a certain threshold, the battery is considered defective. Another technique used to test a battery is what is known as a stress test. A load test discharges the battery with a known load. As the battery is discharged, the voltage across the battery is monitored and used to determine battery health. More recently, dr. Keith S. Champlin and Midtronics, Inc. of Willowbrook, Illinois, pioneered testing of a storage battery by measuring a dynamic parameter of the battery, such as the battery's dynamic conductance.

ZusammenfassungSummary

Eine Vorrichtung zum Testen einer Speicherbatterie in einem Kraftfahrzeug umfasst eine steuerbare elektrische Last, die so ausgebildet ist, dass sie mit der Speicherbatterie des Fahrzeugs elektrisch gekoppelt ist. Ein Stromsensor ist so ausgebildet, dass er elektrisch mit einem Pol der Batterie verbunden ist und den Stromfluss durch die Batterie misst. Ein Steuergerät ist so angeordnet, dass es die Batterie mit Hilfe der steuerbaren Last elektrisch belastet und die elektrische Last einstellt, während es den von dem Stromsensor erfassten elektrischen Strom überwacht, um einen Ladestrom zu bestimmen, der der Batterie von einem Generator des Fahrzeugs zugeführt wird, und ferner so angeordnet ist, dass es einen Test an der Batterie durchführt. Ein Verfahren zum Testen einer Speicherbatterie in einem Kraftfahrzeug beinhaltet das Anschließen einer steuerbaren elektrischen Last an die Speicherbatterie, das Anschließen eines Stromsensors an eine Verbindung mit einer Klemme der Batterie, das Anlegen einer elektrischen Last an die Batterie unter Verwendung der steuerbaren elektrischen Last, das Einstellen der elektrischen Last, während ein Ausgangssignal des Stromsensors überwacht wird, um einen Ladestrom zu bestimmen, der von einem Generator des Fahrzeugs an die Batterie angelegt wird, und das Durchführen eines Tests an der Batterie.An apparatus for testing a storage battery in a motor vehicle includes a controllable electrical load configured to be electrically coupled to the vehicle's storage battery. A current sensor is designed to be electrically connected to one terminal of the battery and to measure the current flow through the battery. A controller is arranged to electrically load the battery using the controllable load and to adjust the electrical load while monitoring the electrical current sensed by the current sensor to determine a charging current supplied to the battery from an alternator of the vehicle , and further arranged to perform a test on the battery. A method of testing a storage battery in a motor vehicle includes connecting a controllable electrical load to the storage battery, connecting a current sensor to a connection to a terminal of the battery, applying an electrical load to the battery using the controllable electrical load, adjusting the electrical load while monitoring an output signal of the current sensor to determine a charging current applied to the battery from an alternator of the vehicle, and performing a test on the battery.

Es wird eine elektrische Lastanordnung zur Verwendung durch einen elektronischen Batterietester bereitgestellt, der zur Durchführung eines elektronischen Batterietests an einer Speicherbatterie verwendet wird. Die elektrische Baugruppe umfasst einen Lastdraht, der einen elektrischen Lastwiderstand liefert, und ein Gehäuse, das den Lastdraht zumindest teilweise umschließt. In dem Gehäuse ist in der Nähe des Lastdrahtes ein Luftstromdurchgang bereitgestellt. Elektrische Verbindungen, die mit dem Lastdraht verbunden sind, sind so ausgebildet, dass sie mit dem elektronischen Batterietester verbunden sein können.An electrical load assembly is provided for use by an electronic battery tester used to perform an electronic battery test on a storage battery. The electrical assembly includes a load wire that provides an electrical load resistance and a housing that at least partially encloses the load wire. An airflow passage is provided in the housing near the load wire. Electrical connections connected to the load wire are configured to be connected to the electronic battery tester.

Ein elektronischer Batterietester zum Testen einer Speicherbatterie beinhaltet erste und zweite Kelvin-Verbindungen, die so ausgebildet sind, dass sie mit der Batterie verbunden werden können. Eine Zwangsfunktion legt ein zeitlich veränderliches Signal über die ersten und zweiten Kelvin-Verbindungen an die Batterie an. Darüber hinaus ist die elektrische Baugruppe so ausgebildet, dass sie über die ersten und zweiten Pole der Batterie geschaltet wird und einen relativ hohen Strom zieht. Die Speicherbatterie wird in Abhängigkeit von einem dynamischen Parameter, der über die ersten und zweiten Kelvin-Verbindungen gemessen wird, und in Abhängigkeit von der Reaktion der Speicherbatterie auf den relativ großen Strom, der durch die ohmsche Last fließt, geprüft.An electronic battery tester for testing a storage battery includes first and second Kelvin connections configured to connect to the battery. A forcing function applies a time varying signal to the battery across the first and second Kelvin connections. In addition, the electrical assembly is configured to be switched across the first and second poles of the battery and draw a relatively high current. The storage battery is tested as a function of a dynamic parameter measured across the first and second Kelvin connections and as a function of the storage battery's response to the relatively large current flowing through the resistive load.

Diese Zusammenfassung dient dazu, eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die weiter unten in der detaillierten Beschreibung beschrieben sind. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu gedacht, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch soll sie als Hilfe bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands dienen. Der beanspruchte Gegenstand ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, die einige oder alle in der Hintergrundbeschreibung genannten Nachteile beseitigen.This summary is provided to introduce a selection of concepts in a simplified form that are further described in the detailed description below. This summary is not intended to identify key features or essential features of the claimed subject matter, nor is it intended to provide any assistance used to determine the scope of the claimed subject matter. The claimed subject matter is not limited to embodiments that solve any or all disadvantages noted in the background description.

Figurenlistecharacter list

  • 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das einen elektronischen Batterietester gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 12 is a simplified block diagram showing an electronic battery tester according to an embodiment of the present invention.
  • 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das Schritte in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung zeigt. 2 Figure 12 is a simplified block diagram showing steps in accordance with one aspect of the invention.
  • 3A, 3B, 3C und 3D sind Ansichten in Perspektive, im Grundriss, von der Seite und von oben als Explosionsdarstellung einer elektrischen Lastanordnung zur Verwendung mit, beispielsweise, dem oben erörterten elektronischen Batterietester. 3A , 3B , 3C and 3D 12 are perspective, plan, side, and exploded top views of an electrical load assembly for use with, for example, the electronic battery tester discussed above.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Batterietesters einschließlich einer einstellbaren Last in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Konfiguration. 4 14 is a perspective view of an electronic battery tester including an adjustable load in accordance with an example configuration.
  • 5 veranschaulicht eine beispielhafte Benutzerschnittstelle zur Verwendung mit dem elektronischen Batterietester. 5 illustrates an example user interface for use with the electronic battery tester.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht des elektronischen Batterietesters einschließlich einer einstellbaren Last. 6 12 is a cross-sectional view of the electronic battery tester including an adjustable load.

Detaillierte Beschreibung illustrativer AusführungsformenDetailed Description of Illustrative Embodiments

Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Elemente, die unter Verwendung derselben oder ähnlicher Bezugszeichen gekennzeichnet sind, beziehen sich auf dieselben oder ähnliche Elemente. Einige Elemente sind nicht in allen Figuren dargestellt, um die Darstellungen zu vereinfachen.Embodiments of the present disclosure are described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Elements identified using the same or similar reference numbers refer to the same or similar elements. Some elements are not shown in all figures to simplify the illustrations.

Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können in vielen verschiedenen Formen verkörpert sein, und sollten nicht als auf die hierin dargelegten spezifischen Ausführungsformen beschränkt verstanden werden. Vielmehr sind diese Ausführungsformen bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist, und dem Fachmann den Umfang der vorliegenden Offenbarung vollständig vermittelt.The various embodiments of the present disclosure may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the specific embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the present disclosure to those skilled in the art.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine elektrische Lastanordnung zur Verwendung mit einem elektronischen Batterietester, der zum Testen einer Speicherbatterie verwendet wird. Die elektrische Lastanordnung beinhaltet einen Lastdraht, der einen elektrischen Lastwiderstand in einem Gehäuse bereitstellt, das den Lastdraht zumindest teilweise umschließt. Ein Luftstromdurchlass ist in dem Gehäuse angrenzend an den Lastdraht bereitgestellt, so dass Luft entlang dem Lastdraht geleitet werden kann. Elektrische Verbindungen sind zum Verbinden des Lastdrahts mit dem elektronischen Batterietester bereitgestellt. Unter verschiedenen Aspekten ist auch ein elektronischer Batterietester bereitgestellt, der einen dynamischen Parameter einer Batterie misst, wie der, welcher in US-Patent Nr. 6,456,045 , erteilt am 24. September 2002, beschrieben ist. Der dynamische Parameter wird in Reaktion auf eine kleine an der Batterie angelegten Zwangsfunktion gemessen. Die Zwangsfunktion beinhaltet eine zeitlich veränderliche Komponente und kann jede Art von periodischem oder transientem Signal mit einer solchen Komponente sein. Typischerweise hat die Zwangsfunktion eine relativ kleine Amplitude und kann jede Art von Spannungs- oder Stromsignal sein, das der Batterie entweder entnommen oder an sie angelegt wird. Der Lastdraht wird verwendet, um der Batterie einen großen Strom zu entziehen. An der Batterie wird ein Batterietest durchgeführt, der ein Prüfergebnis als eine Funktion sowohl des dynamischen Parameters als auch einer Reaktion der Batterie des angelegten Lastwiderstands bereitstellt. Die beobachtete bestimmte Reaktion oder Anwendung der Last kann für verschiedene Ausführungsformen variieren. In einem Aspekt wird der dynamische Parameter unter Verwendung von Kelvin-Verbindungen an der Batterie gemessen. In einigen Ausführungsformen ist die Widerstandslast unter Verwendung derselben Kelvin-Verbindungen an die Batterie angeschlossen. Die Kombination eines Tests, der sowohl einen dynamischen Parameter als auch einen Lastwiderstand verwendet, kann eine verbesserte Genauigkeit beim Bestimmen des Zustands der Speicherbatterie bereitstellen. Die interne Widerstandslast kann auch zum Testen von Generator und Anlasser angelegt werden, um das Ladesystem und den Startermotor eines Kraftfahrzeugs zu testen. Ein entsprechendes Gerät ist in der US-Veröffentlichung Nr. 2018/0113171 dargestellt. Es besteht jedoch ein ständiger Bedarf an verbesserten Prüftechniken.The present invention includes an electrical load assembly for use with an electronic battery tester used to test a storage battery. The electrical load assembly includes a load wire that provides an electrical load resistance in a housing that at least partially encloses the load wire. An air flow passage is provided in the housing adjacent the load wire so that air can be directed along the load wire. Electrical connections are provided for connecting the load wire to the electronic battery tester. Also provided in various aspects is an electronic battery tester that measures a dynamic parameter of a battery, such as that disclosed in U.S. Patent No. 6,456,045 , issued September 24, 2002. The dynamic parameter is measured in response to a small forcing function applied to the battery. The forcing function includes a time-varying component and can be any type of periodic or transient signal with such a component. Typically, the forcing function is of relatively small amplitude and can be any type of voltage or current signal either drawn from or applied to the battery. The load wire is used to draw a large current from the battery. A battery test is performed on the battery, providing a test result as a function of both the dynamic parameter and a response of the battery to the applied load resistance. The particular response or application of the load observed may vary for different embodiments. In one aspect, the dynamic parameter is measured using Kelvin connections on the battery. In some embodiments, the resistive load is connected to the battery using the same Kelvin connections. The combination of a test using both a dynamic parameter and a load resistance can provide improved accuracy in determining the condition of the storage battery. The internal resistive load can also be applied to test the alternator and starter to test the charging system and the starter motor of an automobile. A corresponding device is described in US publication no. 2018/0113171 shown. However, there is a continuing need for improved testing techniques.

1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines elektronischen Batterietesters 10 gemäß einem Aspekt der Erfindung. Prüfgerät 10 beinhaltet elektronische Batterietestschaltung 16, die über Kelvin-Verbindungen 18 mit Batterie 12 koppelt. Schaltkreis 16 bestimmt den Batterieleitwert einer Batterie 12. Schaltkreis 16 beinhaltet Zwangsfunktion 50, Differenzverstärker 52, Analog-Digital-Wandler 54 und Mikroprozessor 56. Verstärker 52 ist über Kapazität C1 und C2 kapazitiv mit Batterie 12 gekoppelt, und hat einen Ausgang, der mit einem Eingang von Analog-Digital-Wandler 54 verbunden ist. Mikroprozessor 56 ist mit Systemuhr 58, Speicher 60 und Warnanzeige 62 sowie einem Eingang 66 verbunden und stellt einen Datenausgang bereit, z.B. für eine Anzeige. 1 1 is a simplified block diagram of an electronic battery tester 10 in accordance with an aspect of the invention. Tester 10 includes battery test electronic circuitry 16 that couples to battery 12 via Kelvin connections 18 . Circuit 16 determines the conductance of a battery 12. Circuit 16 includes forcing function 50, differential amplifier 52, analog to digital converter 54 and microprocessor 56. Amplifier 52 is capacitively coupled to battery 12 through capacitance C1 and C2, and has an output connected to a Input of analog-to-digital converter 54 is connected. microprocess sensor 56 is connected to system clock 58, memory 60 and warning display 62 and an input 66 and provides a data output, eg for a display.

Im Betrieb wird Zwangsfunktion 50 durch Mikroprozessor 56 gesteuert und stellt einen Strom in der durch den Pfeil in der Figur gezeigten Richtung bereit. In einer Ausführungsform ist dies eine Rechteckwelle oder ein Puls. Typischerweise ist Quelle 50 eine kleine Last, die an die Batterie 12 angelegt ist. Differenzverstärker 52 ist mit Verbindungen 22 und 24 von Batterie 12 verbunden und stellt einen Ausgang bereit, der auf die Spannungsdifferenz zwischen diesen Verbindungen bezogen ist. Verstärker 52 hat eine hohe Eingangsimpedanz. Es ist zu beachten, dass Schaltkreis 16 mit Batterie 12 über eine Vier-Punkt-Verbindungstechnik verbunden ist, die als eine Kelvin-Verbindung bekannt ist. Da durch Verstärker 52, der eine hohe Eingangsimpedanz hat, ein sehr geringer Strom fließt, ist der Spannungsabfall durch seine Verbindungen an Batterie 12 unbedeutend. Der Ausgang von Differenzverstärker 52 wird in digitales Format umgewandelt und Mikroprozessor 56 bereitgestellt. Mikroprozessor 56 arbeitet bei einer Frequenz, die durch Systemtakt 58 gemäß im Speicher 60 gespeicherten Programmanweisungen bestimmt ist.In operation, forcing function 50 is controlled by microprocessor 56 and provides current in the direction shown by the arrow in the figure. In one embodiment, this is a square wave or a pulse. Typically source 50 is a small load applied to battery 12 . Differential amplifier 52 is connected to connections 22 and 24 of battery 12 and provides an output related to the voltage difference between those connections. Amplifier 52 has a high input impedance. Note that circuit 16 is connected to battery 12 via a four-point connection technique known as a Kelvin connection. Because very little current flows through amplifier 52, which has a high input impedance, the voltage drop through its connections to battery 12 is insignificant. The output of differential amplifier 52 is converted to digital format and provided to microprocessor 56. Microprocessor 56 operates at a frequency determined by system clock 58 in accordance with program instructions stored in memory 60.

Mikroprozessor 56 bestimmt den dynamischen Leitwert von Batterie 12 durch Anlegen eines Strompulses mit Zwangsfunktion 50. Zwangsfunktion 50 umfasst eine kleine Last oder eine aktive Quelle. Der Mikroprozessor bestimmt die Änderung hinsichtlich Batteriespannung aufgrund des Stromimpulses unter Verwendung von Verstärker 52 und Analog-Digital-Wandler 54. Die von Zwangsfunktion 50 erzeugte Menge an Strom I ist bekannt oder kann gemessen und in Speicher 60 gespeichert werden. Mikroprozessor 56 berechnet den Leitwert der Batterie 12 wie folgt: L e i t w e r t = G = Δ I Δ V

Figure DE112021003562T5_0001
wobei ΔI die Änderung im Strom ist, der durch Batterie 12 aufgrund Zwangsfunktion 50 fließt, und ΔV ist die Änderung in Batteriespannung aufgrund von angelegtem Strom ΔI. Der relative Leitwert von Batterie 12 kann unter Verwendung der Gleichung berechnet werden: R e l a t i v e r   L e i t w e r t ( % ) = G g e m e s s e n G B e z u g × 100
Figure DE112021003562T5_0002
wobei Ggemessen der gemessene Batterieleitwert in Übereinstimmung mit Gleichung 1 und Greference ein im Speicher 60 gespeicherter Referenzleitwert ist, der durch Eingang 66 empfangen werden kann. Im Allgemeinen wird dieser Referenzleitwert auf der Grundlage des Typs und der Eigenschaften von Batterie 12 bestimmt. Mikroprozessor 56 kann auch unter Verwendung von Impedanz-, Admittanz- oder Widerstandsmessungen arbeiten.Microprocessor 56 determines the dynamic conductance of battery 12 by applying a current pulse with forcing function 50. Forcing function 50 includes a small load or active source. The microprocessor determines the change in battery voltage due to the current pulse using amplifier 52 and analog to digital converter 54. The amount of current I produced by forcing function 50 is known or can be measured and stored in memory 60. Microprocessor 56 calculates the conductance of battery 12 as follows: L e i t w e right t = G = Δ I Δ V
Figure DE112021003562T5_0001
where ΔI is the change in current flowing through battery 12 due to forcing function 50 and ΔV is the change in battery voltage due to applied current ΔI. The relative conductance of battery 12 can be calculated using the equation: R e l a t i v e right L e i t w e right t ( % ) = G G e m e s s e n G B e e.g and G × 100
Figure DE112021003562T5_0002
where G measured is the measured battery conductance in accordance with Equation 1 and G reference is a reference conductance stored in memory 60 and receivable through input 66 . Generally, this reference conductance is determined based on the battery 12 type and characteristics. Microprocessor 56 can also operate using impedance, admittance, or resistance measurements.

1 zeigt auch einen Lastwiderstand 70 mit der Bezeichnung RL, der über Verbindungen 22 und 24 der Batterie 12 und in Reihe mit Schalter 72 gekoppelt ist. Dieser kann in der hier besprochenen elektrischen Lastanordnung verkörpert sein. Schalter 72 ist gekoppelt mit und gesteuert durch Mikroprozessor 56, um Widerstandslast RL in Reihe mit Batterie 12 wahlweise zu schalten. Mikroprozessor 56 arbeitet, um die verschiedenen Tests wie oben beschriebenen durchzuführen, um den Zustand der Batterie 12 zu bestimmen. Ein Stromsensor 305 ist angeordnet, um Strom durch Widerstand RL 70 zu messen. In einer anderen Konfiguration kann Sensor 305 Spannungsabfall an Widerstand 70 sensieren, um Stromfluss zu bestimmen. 1 12 also shows a load resistor 70, labeled R L , coupled across connections 22 and 24 of battery 12 and in series with switch 72. FIG. This can be embodied in the electrical load arrangement discussed here. Switch 72 is coupled to and controlled by microprocessor 56 to selectively connect resistive load R L in series with battery 12. Microprocessor 56 operates to perform the various tests described above to determine the condition of battery 12. A current sensor 305 is arranged to measure current through resistor R L 70 . In another configuration, sensor 305 can sense voltage drop across resistor 70 to determine current flow.

2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm 100, das Schritte veranschaulicht, die durch Mikroprozessor 56 auf der Grundlage von in Speicher 60 gespeicherten Anweisungen in einer beispielhaften Ausführungsform ausgeführt sind. Der Testvorgang beginnt bei Block 102, wobei Steuerung an Block 104 übergeben ist. Ein dynamischer Parameter von Batterie 12 wird gemessen, unter Verwendung irgendeiner geeigneten Technik, wie die oben erörterte Technik. Bei Block 106 wird Lastwiderstand 70 RL von Mikroprozessor 56 durch die Betätigung von Schalter 72 angelegt. Mikroprozessor 56 beobachtet eine Reaktion von Batterie 12. Zum Beispiel kann der Mikroprozessor 56, in der in 1 gezeigten Ausführungsform, die Spannung oder Spannungsänderung an Batterie 12 in Reaktion auf den angelegten Widerstand RL unter Verwendung Analog-Digital-Wandler 54 beobachten. Bei Block 108 stellt Mikroprozessor 56 eine Testergebnisausgabe bereit, z.B. an dem Datenausgang, des bei Schritt 104 gemessenen dynamischen Parameters und des Lastwiderstands 70 und von Reaktion beobachtet bei Schritt 106. Die jeweilige Reihenfolge der durchgeführten Schritte oder Tests kann entsprechend geändert werden. Das Verfahren endet bei Block 110. 2 10 is a simplified block diagram 100 illustrating steps performed by microprocessor 56 based on instructions stored in memory 60 in an example embodiment. The testing process begins at block 102 with control passed to block 104 . A dynamic parameter of battery 12 is measured using any suitable technique, such as the technique discussed above. At block 106, load resistor 70 R L is applied by microprocessor 56 through switch 72 actuation. Microprocessor 56 observes a response from battery 12. For example, microprocessor 56, in which 1 1 embodiment, observe the voltage or change in voltage across battery 12 in response to applied resistance R L using analog to digital converter 54 . At block 108, microprocessor 56 provides a test result output, eg, at the data output, the dynamic parameter measured at step 104 and the load resistance 70 and response observed at step 106. The particular order of steps or tests performed may be altered accordingly. The method ends at block 110.

Der spezielle Test, der unter Verwendung der Hinzufügung des Lastwiderstands 70 durchgeführt wird, kann ein beliebiger Batterietest sein, der ein Ergebnis bereitstellt, das eine Funktion einer Messung eines dynamischen Parameters und/oder der angelegten Last 70 ist. In einem Beispiel ist das Batterietestergebnis eine Funktion des gemessenen dynamischen Parameters, wobei die Widerstandslast RL mit der Batterie 12 verbunden ist. Dies kann mit einer dynamischen Parametermessung kombiniert sein, bei der die Widerstandslast von der Batterie 12 getrennt ist. Andere beispielhafte Lastmessungen, die mit der dynamischen Parametermessung kombiniert sein können, beinhalten Überwachen der Batteriespannung über eine einstellbare Zeitperiode, während die Last 70 angelegt ist. Dies kann mit Überwachen der Spannung während einer Erholungsphase kombiniert sein, nachdem die Last 70 entfernt ist. In einer Ausführungsform ist Last RL eine variable Last 70, die z.B. durch Mikroprozessor 56 während des Prüfverfahrens gesteuert werden kann. Die Reaktion der Batterie 12 auf das Anlegen der variablen Last 70 und Ändern der variablen Last 70 kann ebenso überwacht werden wie ihre Reaktion, sobald die Last 70 entfernt ist. In einem konkreten Beispiel kann der in Übereinstimmung mit Gleichung 2 bestimmte relative Leitwert als ein Multiplikator gegen die Nennspannung der Batterie, z.B. 12,7 Volt, verwendet und wiederum mit einer Konstante multipliziert werden. Dieser Wert kann dann mit der Spannung der Batterie 12 verglichen werden, die zu einem bestimmten Zeitpunkt während Anlegens des Lastwiderstands oder nach dessen Entfernung gemessen wurde. Die verschiedenen Messungen können auch mit dem Allgemeinzustand und/oder der Betterielebenserwartung korreliert sein, die dann als Ausgabe bereitgestellt werden können.The particular test performed using the addition of the load resistor 70 may be any battery test that provides a result that is a function of a dynamic parameter measurement and/or the load 70 applied. In one example, with the resistive load R L connected to the battery 12, the battery test result is a function of the measured dynamic parameter. This can be combined with a dynamic parameter measurement where the resistive load is disconnected from the battery 12. Other exemplary load measurements Genes that may be combined with the dynamic parameter measurement include monitoring the battery voltage over an adjustable period of time while the load 70 is applied. This may be combined with monitoring the voltage during a recovery period after the load 70 is removed. In one embodiment, load R L is a variable load 70 that can be controlled, for example, by microprocessor 56 during the testing process. The response of the battery 12 to the application of the variable load 70 and changing the variable load 70 can be monitored, as can its response once the load 70 is removed. In a specific example, the relative conductance determined in accordance with Equation 2 can be used as a multiplier against the nominal voltage of the battery, eg 12.7 volts, and in turn multiplied by a constant. This value can then be compared to the battery 12 voltage measured at a particular point in time during the application of the load resistor or after its removal. The various measurements may also be correlated to general health and/or battery life expectancy, which may then be provided as an output.

Die Spannung, wenn die Last 70 angelegt ist, kann auch mit einem Spannungsbereich verglichen werden, der anzeigen kann, dass die Batterie 12 eine schlechte Zelle hat. Dies kann dann als eine Ausgabe bereitgestellt werden oder es kann eine Warnung unter Verwendung von Ausgang 62 angezeigt werden. In einem spezifischeren Beispiel kann eine defekte Zelle detektiert werden, wenn eine mit der angelegten Last 70 zu einem ersten Zeitpunkt gemessene Spannung und eine zu einem zweiten Zeitpunkt gemessene Spannung innerhalb eines Bereichs sind, wie z.B. 8,0 Volt bis 8,8 Volt (zwei defekte Zellen), oder 10,1 Volt bis 10,9 Volt (eine defekte Zelle), Mikroprozessor 56 kann bestimmen, dass eine defekte Zelle in Batterie 12 existiert, und kann eine entsprechende Ausgabe bereitstellen. Darüber hinaus kann Mikroprozessor 56 bestimmen, falls eine Batterie einen offenen Stromkreis hat, durch Verwenden des gemessenen dynamischen Parameters in Verbindung mit der Änderung hinsichtlich Spannung an Batterie 12 mit und ohne angelegter Widerstandslast RL. Der Widerstand RL kann auch verwendet werden, um eine Oberflächenladung (eine positive Spannungspolarisierung) auf der Batterie 12 zu entfernen. Sobald die Oberflächenladung entfernt ist, kann der Mikroprozessor 56 die dynamische Parametermessung durch Bestimmen von Batteriezustand auf der Grundlage der gemessenen Spannung nach Entfernen von Oberflächenladung kompensieren.The voltage when the load 70 is applied can also be compared to a voltage range that can indicate that the battery 12 has a bad cell. This can then be provided as an output or a warning can be displayed using output 62. In a more specific example, a defective cell may be detected when a voltage measured with the load 70 applied at a first time and a voltage measured at a second time are within a range, such as 8.0 volts to 8.8 volts (two defective cells), or 10.1 volts to 10.9 volts (a defective cell), microprocessor 56 can determine that a defective cell exists in battery 12 and can provide an appropriate output. In addition, microprocessor 56 can determine if a battery has an open circuit by using the measured dynamic parameter in conjunction with the change in voltage across battery 12 with and without the resistive load R L applied. The resistor R L can also be used to remove a surface charge (a positive voltage polarization) on the battery 12. Once the surface charge is removed, the microprocessor 56 can compensate for the dynamic parameter measurement by determining battery condition based on the measured voltage after surface charge is removed.

Die Korrelation zwischen dem dynamischen Parameter und durchgeführter Messungen, die eine Funktion des Lastwiderstands RL zum Zustand der Batterie 12 sind, durchgeführt werden, kann durch wiederholte Labortests ermittelt werden, um Trends oder Gleichungen zu entwickeln, die die Beziehung beschreiben. Jede geeignete Technik kann verwendet werden, einschließlich Modelle, die die Batterie modellieren, die Verwendung mehrerer Messungen zur Entwicklung eines Modells, neuronale Netze usw. Obwohl der Lastwiderstand RL in 1 als über die Kelvin-Verbindungen 18 mit der Batterie 12 gekoppelt dargestellt ist, kann jede geeignete elektrische Kopplungstechnik verwendet werden. Dies beinhaltet die Verwendung von fünften oder sechsten zusätzlichen elektrischen Kontakten zu Verbindungen 22 und 24. Außerdem werden in einer Ausführungsform alle vier der in den Kelvin-Verbindungen 18 dargestellten elektrischen Kontakte verwendet, um die Widerstandslast RL mit der Batterie 12 zu koppeln. Die Dauer des Anlegens der Widerstandslast RL oder Häufigkeit des Anlegens kann entsprechend dem gewünschten Testformat ausgewählt sein.The correlation between the dynamic parameter and measurements made that are a function of the load resistance R L to the condition of the battery 12 can be determined through repeated laboratory testing to develop trends or equations that describe the relationship. Any suitable technique can be used, including models that model the battery, using multiple measurements to develop a model, neural networks, etc. Although the load resistance R L in 1 as shown coupled to battery 12 via Kelvin connections 18, any suitable electrical coupling technique may be used. This includes the use of fifth or sixth additional electrical contacts to connections 22 and 24 . The duration of application of the resistive load R L or frequency of application can be selected according to the test format desired.

In einem Aspekt stellt die Schaltung 10 einen Generatortester zum Testen eines Generators eines Fahrzeugs bereit. In einer solchen Ausführungsform wird der Lastwiderstand RL verwendet, um eine zusätzliche Last auf das elektrische System des Fahrzeugs aufnzuwenden. Die Reaktion des Generators und Reglers des Kraftfahrzeugs kann beobachtet werden, und der Mikroprozessor 56 kann einen Ausgabe bereitstellen, die den Zustand des Generators und/oder des Reglers anzeigt. Wenn der Lastwiderstand RL ein variabler Widerstand ist, kann die Spannung an der Batterie 12 oder einem anderen Punkt im elektrischen System beobachtet werden, wenn verschiedene Widerstandslasten auf dem System platziert werden.In one aspect, circuit 10 provides an alternator tester for testing an alternator of a vehicle. In such an embodiment, the load resistance R L is used to place an additional load on the vehicle's electrical system. The response of the motor vehicle's alternator and regulator can be observed and the microprocessor 56 can provide an output indicative of the state of the alternator and/or regulator. If the load resistance R L is a variable resistance, the voltage across the battery 12 or other point in the electrical system can be observed when various resistive loads are placed on the system.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete dynamische Parameter kann in Übereinstimmung mit jeder geeigneten Technik ermittelt werden.The dynamic parameter used in the present invention can be determined in accordance with any suitable technique.

In verschiedenen Aspekten wird der dynamische Parameter vor, während oder nach dem Anlegen des Lastwiderstands 70 an Verbindungen der Batterie 12 gemessen. Weiterhin kann der gemessene dynamische Parameter mit dynamischen Parametern verglichen werden, die zu anderen Zeitpunkten gemessen wurden, z.B. können dynamische Parameter, die vor, während oder nach dem Anlegen des Lastwiderstands erhalten wurden, miteinander verglichen werden. Es können Spannungsmessungen erhalten werden, wobei eine Steigung der Spannungsmessung berechnet und im Batterietest verwendet werden kann. In einem Beispiel ist der Batterietest eine Funktion einer Steigung der gemessenen Spannung, während der Lastwiderstand an der Batterie angelegt ist. Die Änderung hinsichtlich Spannungsanstieg kann für den Batterietest verwendet werden. Der Spannungsanstieg kann nach Trennen des Lastwiderstands von der Batterie gemessen werden. Der Batterietest kann eine Funktion einer Differenz hinsichtlich gemessener Spannung sein, während der Lastwiderstand 70 an der Batterie angelegt ist, und eine Spannung, die nach Trennen der Last gemessen ist. In einem Aspekt kann die Ausgabe des Batterietests einen Hinweis darauf bereitstellen, dass die Batterie sulfatiert worden ist. Der Spannungsanstieg, der vor, während oder nach dem Trennen des Lastwiderstands gemessen wird, kann für den Batterietest verwendet werden. Der Spannungsanstieg, insbesondere der Spannungsanstieg nach Trennen der Last von der Batterie, kann als Hinweis auf einen offenen Stromkreis verwendet werden. In einer Ausführungsform befindet sich der in 1 gezeigte Lastwiderstand 70 außerhalb des Batterietesters. Beispielsweise ist der Lastwiderstand 70 direkt in der für die Kelvin-Verbindungen 18 verwendeten Kabelanordnung platziert.In various aspects, the dynamic parameter is measured before, during, or after the load resistor 70 is applied to battery 12 connections. Furthermore, the measured dynamic parameter can be compared with dynamic parameters that were measured at other points in time, eg dynamic parameters that were obtained before, during or after the application of the load resistance can be compared with one another. Voltage measurements can be obtained where a slope of the voltage measurement can be calculated and used in battery testing. In one example, the battery test is a function of a slope of the measured voltage while the load resistance is applied to the battery. The change in voltage rise can be used for the battery test. The voltage increase can be after Tren The load resistance of the battery can be measured. The battery test may be a function of a difference in voltage measured while the load resistor 70 is applied to the battery and a voltage measured after the load is disconnected. In one aspect, the battery test output may provide an indication that the battery has become sulfated. The voltage rise measured before, during or after disconnecting the load resistor can be used for the battery test. The increase in voltage, particularly the increase in voltage after the load is disconnected from the battery, can be used as an indication of an open circuit. In one embodiment, the in 1 Load resistor 70 shown outside of the battery tester. For example, the load resistor 70 is placed directly in the cable assembly used for the Kelvin connections 18.

3A, 3B, 3C und 3D sind Ansichten in der Perspektive, Grundriss, von der Seite und von oben als Explosionsdarstellung einer elektrischen Lastanordnung 200 zur Verwendung beispielsweise mit dem oben beschriebenen elektronischen Batterietester 10. Die in den 3A bis D gezeigte Anordnung 200 beinhaltet ein Gehäuse 202 mit einer Abdeckung 204, die einen Lastdraht 208 unterstützt, der aus einem gewickelten Nickelchromdraht gebildet ist. Dieser stellt den Lastwiderstand 70 bereit. Das Gehäuse 202 stellt einen Abstandsbereich 206 um den Draht 208 herum bereit, der einen Luftstromdurchgang dort hindurch bereitstellt. Endverbindungen 210, 212 sind für elektrisches Verbinden des Lastdrahtes 208 an den elektronischen Batterietester bereitgestellt. Die Anschlüsse 210, 212 können auch Thermistoren 214, 216 zur Messung der Temperatur an den Verbinderstellen beinhalten. Es können auch andere Arten von Temperatursensoren 214, 216 verwendet und/oder an anderen Stellen positioniert sein. Typischerweise benötigt jeder Temperatursensor 214, 216 zwei elektrische Verbindungen 220, 222, jedoch können diese Verbindungen in bestimmten Konfigurationen mit anderen elektrischen Verbindungen geteilt werden. Wie in 3A dargestellt, sind Verbindungen 230, 232 für die Verbindung mit dem Lastdraht 208 sowie mit den Thermistoren 214, 216 bereitgestellt. Ein oder mehrere Lüfter 240 können neben der elektrischen Lastanordnung positioniert sein, um einen konstanten und/oder steuerbaren Luftstrom durch das Gehäuse 202 bereitzustellen. Das Gebläse kann unabhängig arbeiten oder unter der Steuerung des elektronischen Batterietesters 10 arbeiten. 3A , 3B , 3C and 3D 12 are perspective, plan, side, and exploded top views of an electrical load assembly 200 for use, for example, with the electronic battery tester 10 described above 3A until D The assembly 200 shown includes a housing 202 having a cover 204 supporting a load wire 208 formed from coiled nichrome wire. This provides the load resistor 70 ready. The housing 202 provides a clearance area 206 around the wire 208 that provides an airflow passage therethrough. End connections 210, 212 are provided for electrically connecting the load wire 208 to the electronic battery tester. Terminals 210, 212 may also include thermistors 214, 216 for measuring the temperature at the connector locations. Other types of temperature sensors 214, 216 may also be used and/or positioned in different locations. Typically, each temperature sensor 214, 216 requires two electrical connections 220, 222, however, these connections may be shared with other electrical connections in certain configurations. As in 3A As shown, connections 230,232 are provided for connection to the load wire 208 as well as to the thermistors 214,216. One or more fans 240 may be positioned adjacent the electrical load assembly to provide constant and/or controllable airflow through the enclosure 202 . The blower can operate independently or operate under the control of the electronic battery tester 10.

Die elektrische Last 70, die von der Lastanordnung 200 bereitgestellt ist, kann in einer Reihe von Konfigurationen verwendet werden. Es kann eine Leitwert-Profilierungstechnik verwendet werden, bei der eine Last (z.B. 10 bis 20 Ampere) gezogen wird, während das Verhalten beobachtet und die Messung mit einer dynamischen Leitwertmessung kombiniert wird. Die Lastanordnung 200 kann innerhalb oder außerhalb des Batterietesters 10 positioniert sein, zum Beispiel in der Nähe eines elektrischen Anschlusses an den Tester 10. Während Betriebs erzeugt die Lastanordnung 200 eine beträchtliche Wärmemenge. Der Luftdurchlass 200, einschließlich des optionalen Lüfters 240, kann jedoch zur Ableitung dieser Wärme verwendet werden. Das Gebläse 240 kann ein beliebiges geeignetes Gebläse sein, einschließlich eines Kasten- oder Muffengebläses. Der Lastdraht 208 kann aus jedem geeigneten Verdrahtungsmaterial, wie z.B. einem Nickel-Chrom-Draht, gebildet sein, wobei der Tunnel 206 und das Gehäuse 202, 204 hitzebeständig sein sollten. Das Gehäuse 202, 204 kann aus einem Hochtemperatur-Kunststoff wie Ryton, Metall oder ABS-Kunststoff mit einer Isolierschicht aus Glimmerpapier gebildet sein.The electrical load 70 provided by the load assembly 200 can be used in a number of configurations. A conductance profiling technique can be used, where a load (e.g. 10 to 20 amps) is drawn while observing the behavior and combining the measurement with a dynamic conductance measurement. The load assembly 200 may be positioned inside or outside the battery tester 10, for example, near an electrical connection to the tester 10. During operation, the load assembly 200 generates a significant amount of heat. However, the air vent 200, including the optional fan 240, can be used to dissipate this heat. The fan 240 can be any suitable fan, including a box or sleeve fan. The load wire 208 may be formed from any suitable wiring material, such as nickel-chromium wire, and the tunnel 206 and housing 202, 204 should be heat resistant. The housing 202, 204 may be formed from a high temperature plastic such as Ryton, metal or ABS plastic with an insulating layer of mica paper.

Die verschiedenen Komponenten, wie die elektrischen Verbindungen, Thermistoren und Verbindungen zum Lastdraht, können teilweise oder vollständig auf einer oder mehreren Leiterplatten 250 hergestellt sein. Diese Leiterplatten können Schraubanschlüsse für die Montage der Thermistoren beinhalten, und können verwendet werden, um die verschiedenen Komponenten in dem Gehäuse zu unterstützen.The various components, such as the electrical connections, thermistors, and connections to the load wire, may be partially or fully fabricated on one or more printed circuit boards 250 . These circuit boards can include screw terminals for mounting the thermistors, and can be used to support the various components in the case.

Die Temperatursensoren 214, 216 können verwendet werden, um Temperatur der Vorrichtung 200 zu messen. Die Temperatursensoren 214, 216 können zur Diagnose verwendet werden, zum Beispiel um festzustellen, ob eine bestimmte Stelle zu heiß wird, oder sich nicht ausreichend erwärmt. Darüber hinaus kann eine Temperaturdifferenz zwischen zwei Stellen auch für Diagnosezwecke verwendet werden, z.B. zum Bestimmen des Luftstroms oder zur Bereitstellung von Feedback für Lüftersteuerung. Dies kann auch verwendet werden, um festzustellen, ob der Durchgang 206 verstopft ist oder ob der Lüfter 240 ausgefallen ist. Obwohl nur ein Gebläse 240 und ein Durchgang 206 dargestellt sind, können auch mehrere Gebläse 240 und/oder mehrere Luftdurchgänge 206 implementiert sein. Zwischen dem Lastdraht 208 und dem Gehäuse 202 können Wärmeisolatoren 260 bereitgestellt sein. Diese können z.B. aus Glimmerpapier bestehen.Temperature sensors 214, 216 may be used to measure device 200 temperature. The temperature sensors 214, 216 can be used for diagnostics, such as determining if a particular location is getting too hot, or not heating up enough. In addition, a temperature difference between two locations can also be used for diagnostic purposes, e.g. to determine airflow or to provide feedback for fan control. This can also be used to determine if passageway 206 is clogged or if fan 240 has failed. Although only one fan 240 and one passage 206 are shown, multiple fans 240 and/or multiple air passages 206 may also be implemented. Thermal insulators 260 may be provided between load wire 208 and housing 202 . These can be made of mica paper, for example.

In noch einer weiteren Konfiguration kann der Batterietester 10 ausgebildet sein, um mit relativ hoher Genauigkeit zu arbeiten, wobei der Bediener nur minimale Entscheidungen treffen muss, selbst wenn es an ein Fahrzeug angeschlossen ist und der Motor läuft. In vielen Fällen bringt zum Beispiel ein Autobesitzer sein Fahrzeug in eine Werkstatt und gibt an, dass er Schwierigkeiten beim Starten des Fahrzeugs hat. Es kann sein, dass der Besitzer sein Fahrzeug nur ungern abstellt, weil eine Starthilfe erforderlich war, oder dass der Besitzer große Schwierigkeiten hatte, den Motor zu starten. Tankstellen oder Autoteileläden verfügen unter Umständen nur über begrenztes Personal und einen Mitarbeiter, der nur wenige Minuten Zeit für die Diagnose eines Fahrzeugs hat. In einer solchen Situation kann es sein, dass der Bediener nicht genügend Zeit oder Wissen hat, um Batteriewert oder andere Informationen einzugeben.In yet another configuration, the battery tester 10 can be configured to operate with relatively high accuracy, requiring the operator to make minimal decisions, even when connected to a vehicle and the engine is running. In many cases, for example, a car owner brings his vehicle to a workshop and states that he is having difficulty starting the vehicle. The owner may be reluctant to park their vehicle because a jump start was required, or the owner may have had great difficulty starting the engine. Gas stations or auto parts stores may have limited staff and an employee who only has a few minutes to diagnose a vehicle. In such a situation, the operator may not have sufficient time or knowledge to enter battery reading or other information.

Der Batterietester aus 1 kann als ein kleines, leichtes, programmierbares Entladegerät ausgebildet sein, das an die zu prüfende Batterie angeschlossen wird und keine externe Stromquelle benötigt. 4 zeigt eine Konfiguration des Batterietesters 10, bei der eine Mehrzahl von Spulen 306 in einem Gehäuse 350 angeordnet sind. Ein großes Gebläse (siehe Gebläse 240 in 3A) ist in dem Gehäuse angeordnet und bläst Luft über die Spulen 306. Die Spulen 306 arbeiten wie die in 1 gezeigte Last 70, wobei das Gebläse mit Strom aus der zu prüfenden Batterie betrieben ist. Eine solche Konfiguration kann beispielsweise 3.600 Watt abführen, wobei die aus dem Gerät austretende Luft nur leicht warm ist. Die elektrischen Verbindungen 18, die zur Kopplung mit der Batterie oder zur Kopplung der Last 70 mit der Batterie verwendet werden, sind vorzugsweise kurz und können hohe Ströme leiten, z.B. AWG4-Drähte. Außerdem sollte der Schaltkreis im Batterietester 10 ausgebildet sein, um unabhängig von der Polarität der Verbindung zur Batterie 12 zu arbeiten. In der Beispielkonfiguration sind acht einzelne 35-Ampere-Lasten 306 bereitgestellt und können einzeln gesteuert werden. Zusätzlich kann eine einzelne 10-Ampere-Last bereitgestellt sein, um zu den aktuellen Batterieleistungsdaten zu passen.The battery tester off 1 can be designed as a small, lightweight, programmable discharger that connects to the battery under test and does not require an external power source. 4 FIG. 12 shows a configuration of the battery tester 10 in which a plurality of coils 306 are arranged in a housing 350. FIG. A large fan (see fan 240 in 3A) is located in the housing and blows air over the coils 306. The coils 306 operate like those in 1 load 70 shown, with the blower being powered by power from the battery under test. Such a configuration can, for example, dissipate 3,600 watts, with the air leaving the device only slightly warm. The electrical connections 18 used to couple to the battery or to couple the load 70 to the battery are preferably short and capable of carrying high currents, such as AWG4 wires. In addition, the circuitry in the battery tester 10 should be designed to operate regardless of the polarity of the connection to the battery 12. In the example configuration, eight individual 35 amp loads 306 are provided and can be controlled individually. Additionally, a single 10 amp load may be provided to match current battery performance data.

In einer solchen Konfiguration und unter Bezugnahme auf 1 kann der Batterietester 10 eine Stromklemme oder anderen Stromsensor 304 beinhalten, der ausgebildet ist, um den Strom zu messen, der in die oder aus der Batterie 12 von einem elektrischen System 302 eines Kraftfahrzeugs 300 fließt. Eine andere Stromklemme/ein anderer Stromsensor 305 kann verwendet werden, um den durch die Widerstandslast 70 fließenden Strom zu messen.In such a configuration and with reference to 1 For example, the battery tester 10 may include a current clamp or other current sensor 304 configured to measure current flowing into or out of the battery 12 from an electrical system 302 of a motor vehicle 300 . Another current clamp/sensor 305 can be used to measure the current flowing through the resistive load 70 .

Um die Batterie 12 zu testen, ist es wünschenswert, den Strom zu bestimmen, der aufgrund der Batterie in den Batterietester 10 fließt, und jeglichen Strom zu eliminieren, der aufgrund des elektrischen Systems 302 des Fahrzeugs, einschließlich des Generators des Fahrzeugs, in die (oder aus der) Batterie 12 fließt. Bei Leerlaufdrehzahl kann ein typischer Fahrzeuggenerator beispielsweise einen Ladestrom in der Größenordnung von 50 Ampere liefern. Durch Erhöhen des Werts von RL der Last 70 kann, bis sich der vom Stromsensor 304 erfasste Strom nicht mehr ändert, festgestellt werden, dass die maximale Strommenge, die der Generator liefern kann, erreicht wurde. An diesem Punkt kann eine zusätzliche zustandsabhängige oder zeitlich veränderliche Last (Zwangsfunktion) an die Batterie 12 angelegt werden, um den Leitwert wie hier beschrieben zu bestimmen oder andere Tests durchzuführen. Dies kann mit der Zwangsfunktion 50 oder der Last 70 geschehen.In order to test the battery 12, it is desirable to determine the current flowing into the battery tester 10 due to the battery and to eliminate any current flowing into the ( or from the) battery 12 flows. For example, at idle speed, a typical vehicle alternator may supply a charge current on the order of 50 amps. By increasing the value of R L of the load 70 until the current sensed by the current sensor 304 stops changing, it can be determined that the maximum amount of current that the generator can supply has been reached. At this point, an additional state-dependent or time-varying load (forcing function) may be applied to the battery 12 to determine conductance as described herein or to perform other tests. This can be done with the forcing function 50 or the load 70.

Bei starker Belastung ist es auch möglich, festzustellen, ob die Batterie 12 einen Kurzschluss aufweist. Bei einer Batterie mit einem Kurzschluss fällt die Batteriespannung unter Last deutlich ab.Under heavy loads, it is also possible to determine whether the battery 12 has a short circuit. If a battery is shorted, the battery voltage will drop significantly under load.

Unter Verwendung der einstellbaren Last, die durch die Last 70 bereitgestellt ist, ist es auch möglich, Batterien zu charakterisieren, um den Ladezustand der Batterie sowie die Reservekapazität abzuleiten oder vorherzusagen. Beispielsweise kann die Spannung und/oder der Strom überwacht werden, wenn die angelegte Last erhöht oder verringert wird, und mit einem ungefähren Wert des Ladezustands der Batterie oder der Reservekapazität korreliert werden. Diese Korrelation kann auch die Messung eines dynamischen Parameters unter Verwendung einer angewandten Zwangsfunktion 50 und/oder der Zeit während der Einstellung der Widerstandslast 70 beinhalten.Using the adjustable load provided by load 70, it is also possible to characterize batteries to infer or predict the battery's state of charge and reserve capacity. For example, the voltage and/or current may be monitored as the applied load is increased or decreased and correlated to an approximate value of the battery's state of charge or reserve capacity. This correlation may also include measuring a dynamic parameter using an applied forcing function 50 and/or time during resistive load 70 adjustment.

Die Last 70 kann verwendet werden, um die Batterie zumindest teilweise zu entladen. Wenn die Last entfernt ist, kann der von dem Generator gelieferte Ladestrom mit dem Sensor 304 gemessen und die Ladeakzeptanzrate der Batterie 12 überwacht werden. Die Ladeakzeptanzrate der Batterie 12 kann als Hinweis auf den Zustand der Batterie 12 verwendet werden.The load 70 can be used to at least partially discharge the battery. With the load removed, the charging current provided by the generator can be measured with the sensor 304 and the charge acceptance rate of the battery 12 monitored. The charge acceptance rate of the battery 12 can be used as an indication of the condition of the battery 12.

Durch Überwachung des in die Batterie 12 fließenden Stroms mit dem Sensor 304 kann außerdem festgestellt werden, ob der Generator mit voller Kapazität arbeitet.Also, by monitoring the current flowing into the battery 12 with the sensor 304, it can be determined whether the alternator is operating at full capacity.

Da der Mikroprozessor 56 für seinen Betrieb Strom benötigt, ist es möglich, dass der Mikroprozessor 56 sich abschaltet und neu startet, wenn die von der Batterie 12 gelieferte Spannung beim Anlegen der Last 70 erheblich abfällt. Um ein solches Ereignis zu vermeiden, kann ein großer Kondensator in den Stromversorgungsschaltkreis 309 beinhaltet sein, der es dem Mikroprozessor 56 ermöglicht, den vorübergehenden Spannungsabfall zu „überbrücken“, während die Last 70 entfernt wird.Because the microprocessor 56 requires power to operate, it is possible for the microprocessor 56 to shut down and restart if the voltage provided by the battery 12 drops significantly when the load 70 is applied. To avoid such an event, a large capacitor may be included in the power supply circuit 309, allowing the microprocessor 56 to "ride" the transient voltage drop while the load 70 is removed.

Um die Einfachheit einer Bedienung zu erhöhen, kann der Ausgang 62 aus einer Reihe von Lichtern bestehen, die den Fortschritt des Testens anzeigen. Während einer anfänglichen Verbindung kann ein erste Licht aufleuchten und eingeschaltet bleiben. Während das Gerät die Last 70 erhöht, um den von dem Generator bereitgestellten Strom zu addressieren, kann ein zweites Licht aufleuchten, oder das erste Licht beginnt zu blinken und leuchtet, wenn dieser Schritt abgeschlossen ist. Ein zusätzlicher Code oder zusätzliche Leuchten können verwendet werden, um zusätzliche Informationen zu liefern. Am Ende des Tests kann eine rote oder grüne Leuchte anzeigen, ob der Test bestanden wurde oder nicht. Es können zusätzliche Informationen über den Zustand des Generators oder andere Testinformationen bereitgestellt werden. Falls gewünscht, können die vom Mikroprozessor ausgegebenen Daten über I/O 67 drahtlos an ein Kassensystem oder ein anderes Datenerfassungsgerät übermittelt werden. Dies kann auch verwendet werden, um dem Tester spezifische Informationen über das Fahrzeug oder die Batterie zur Verfügung zu stellen, die, falls verfügbar, heruntergeladen werden können.In order to increase the ease of operation, the output 62 can consist of a series of lights tern showing the progress of testing. During an initial connection, an initial light may turn on and remain on. As the device increases the load 70 to address the current provided by the generator, a second light may illuminate, or the first light will begin flashing and illuminating when this step is complete. An additional code or lights may be used to provide additional information. At the end of the test, a red or green light can indicate whether the test passed or failed. Additional information about the condition of the generator or other test information may be provided. If desired, the data output from the microprocessor can be transmitted wirelessly via I/O 67 to a POS system or other data collection device. This can also be used to provide the tester with specific information about the vehicle or battery, which can be downloaded if available.

Um ein einfaches Verfahren zum Bereitstellen zusätzlicher Informationen über die Batterie 12 bereitzustellen, kann der Eingang 66 verwendet werden. Beispielsweise könnte der Eingang 66 einfach ein Schalter mit drei Positionen sein, den ein Bediener einstellt, um anzuzeigen, ob das Fahrzeug einen Motor mit 4, 6 oder 8 Zylindern hat. Solche Informationen können allgemein mit der geeigneten Größe der Batterie 12 in Verbindung gebracht werden, da sie sich auf die Motorgröße beziehen.To provide a simple method of providing additional information about the battery 12, the input 66 can be used. For example, input 66 could simply be a three-position switch that an operator adjusts to indicate whether the vehicle has a 4, 6, or 8 cylinder engine. Such information can be generally associated with the appropriate size of the battery 12 as it relates to engine size.

Die hierin beschriebene Einrichtung kann den Zustand einer Batterie unter Verwendung von Lasttests und/oder optionalen leitwertbasierten Tests in einer sehr kurzen Zeitdauer bestimmen, und ohne dem Erfordernis, dass die Batterie 12 vom Fahrzeug abgeklemmt werden muss. Die Einrichtung kann von der Batterie 12 selbst mit Strom versorgt werden und benötigt keine externe Energiequelle. Der Speicher 60 kann einen nichtflüchtigen Speicher beinhalten, so dass die Einrichtung 10 nicht irgendwelche internen Batterien benötigt. Außerdem besteht kein Erfordernis, dass das Fahrzeug zum Testen abgestellt werden muss. Dies ist besonders vorteilhaft in Situationen, in denen ein Bediener befürchten muss, dass die Batterie nicht genügend Reservekapazität hat, um das Fahrzeug zu starten. Unter Verwendung von Eingang 66 und Ausgang 62 kann eine sehr einfache Benutzerschnittstelle bereitgestellt sein, so dass keine Schulung erforderlich ist. Der Ausgang 62 kann jede Art von Benutzerausgang sein, einschließlich einer Anzeige, Audioausgang, einer Reihe visueller Komponenten usw. Die Verbinder 18 können ausgebildet sein, so dass sie entweder mit dem Plus- oder Minuspol der Batterie 12 verbunden werden können. Der Eingang 66 und der Datenein- bzw. -ausgang 67 können eine drahtlose Komponente wie Bluetooth, WiFi usw. beinhalten, die das Hoch- oder Herunterladen von Daten nach Wunsch ermöglicht.The apparatus described herein can determine the condition of a battery using load tests and/or optional conductance-based tests in a very short amount of time, and without requiring the battery 12 to be disconnected from the vehicle. The device can be powered by the battery 12 itself and does not require an external power source. Memory 60 may include non-volatile memory such that device 10 does not require any internal batteries. Additionally, there is no requirement that the vehicle be parked for testing. This is particularly advantageous in situations where an operator is concerned that the battery does not have enough reserve capacity to start the vehicle. A very simple user interface can be provided using input 66 and output 62 such that no training is required. The output 62 can be any type of user output, including a display, audio output, a variety of visual components, etc. The connectors 18 can be configured to connect to either the positive or negative battery 12 terminal. Input 66 and data in/out 67 may include a wireless component such as Bluetooth, WiFi, etc., allowing data to be uploaded or downloaded as desired.

In einigen Situationen ist eine hochgenaue Prüfung nicht erforderlich. In solchen Situationen ist ein Techniker nicht erforderlich, dass ein Techniker irgendwelche spezifischen Informationen hinsichtlich der im Test befindlichen bestimmten Batterie 12 eingibt. Stattdessen arbeitet die Einrichtung unter Verwendung von allgemein akzeptablen Parametern für Fahrzeuge. In einer Konfiguration kann die Last 70 von ausreichender Größe sein, so dass der gesamte von einem Generator des Fahrzeugs erzeugte Strom, der zum Laden der Batterie verwendet wird, von der Batterie weg und durch die Last 70 geleitet wird. In einer solchen Konfiguration kann die Last 70 dann weiter erhöht oder verringert werden, so dass die Batterie 12 selbst entladen oder geladen wird. Während dieser Entladung können zusätzliche Messungen von Strom, Spannung und dynamischen Parametern erhalten werden, um die Batterie 12 zu testen.In some situations, high accuracy testing is not required. In such situations, a technician is not required to enter any specific information regarding the particular battery 12 under test. Instead, the device operates using generally acceptable parameters for vehicles. In one configuration, the load 70 may be of sufficient size such that all current generated by a vehicle's alternator and used to charge the battery is directed away from the battery and through the load 70 . In such a configuration, the load 70 can then be further increased or decreased such that the battery 12 is self-discharging or charging. During this discharge, additional measurements of current, voltage, and dynamic parameters can be obtained to test the battery 12.

Um einen konventionellen Leitwerttest an einer Autobatterie durchzuführen, wird die Batterie typischerweise isoliert getestet, ohne irgendwelche signifikanten externen parallelen Pfade, die den beobachteten Widerstand der zu prüfenden Batterie effektiv verringern oder ändern würden. Dies ist ein Problem, das sich hinter dem „Systemrauschen“ verbirgt, das genaues Testen in bestimmten Szenarien erschwert. Ein Generator, der parallel zu einem laufenden Motor betrieben wird, stellt eine annähernd ideale Spannungsquelle dar. Die definierende Eigenschaft einer idealen Spannungsquelle besteht darin, dass sie, unabhängig vom entnommenen Strom, die gleiche Spannung bereitstellt. Dies führt effektiv zu einer Impedanz von Null an der Batterie, oder zu einem „unendlichen“ Leitwert, der eine herkömmliche Leitwertmessung unmöglich macht. Im Gegensatz dazu stellt eine „ideale Stromquelle“ unabhängig von der eingeprägten Spannung einen konstanten Strom bereit. Diese stellt eine unendliche Impedanz dar, und wird, bei Parallelschaltung, effektiv aus dem zu prüfenden Stromkreis entfernt. Wenn der laufende Generator von einer idealen Spannungsquelle in eine ideale Stromquelle umgewandelt werden könnte, könnte sie praktisch von der Batterie getrennt werden.To perform a conventional conductance test on an automotive battery, the battery is typically tested in isolation, without any significant external parallel paths that would effectively decrease or change the observed resistance of the battery under test. This is an issue hidden behind "system noise" that makes accurate testing in certain scenarios difficult. A generator that is operated in parallel with a running engine represents an approximately ideal voltage source. The defining characteristic of an ideal voltage source is that it provides the same voltage, regardless of the current drawn. This effectively results in zero impedance at the battery, or "infinite" conductance, making conventional conductance measurement impossible. In contrast, an "ideal current source" provides a constant current regardless of the applied voltage. This represents an infinite impedance and, when connected in parallel, is effectively removed from the circuit under test. If the running generator could be converted from an ideal voltage source to an ideal current source, it could be practically disconnected from the battery.

Jeder Generator in einem Kraftfahrzeug hat einen maximalen Betriebsstrom. Dieser Strom wird erreicht, wenn der Generator über einer bestimmten Mindestdrehzahl rotiert, wobei der Generator voll ausgelastet ist (Bedarf ist auf 100 % eingestellt). Typische Höchstwerte für Kfz-Generatoren liegen bei 60 - 140 Ampere. Wenn der Motor im Leerlauf ist, bleibt die maximale Leistung des Generators gleich (je nach Generatortyp) oder ist wesentlich geringer, typischerweise im Bereich von 40 - 60 Ampere.Every alternator in a motor vehicle has a maximum operating current. This current is reached when the generator is rotating above a certain minimum speed, with the generator fully loaded (demand is set to 100%). Typical maximum values for car generators are 60 - 140 amps. When the engine is idling, the maximum output of the generator remains the same (depending on the generator type) or is substantial lower, typically in the 40-60 amp range.

Das Kirchhoff'sche Stromgesetz besagt, dass die algebraische Summe eines durch eine Verbindungsstelle fließenden Stroms gleich Null ist. Wenn also ein Strom bereitgestellt werden kann, der gleich groß und entgegengesetzt zu dem von dem Generator gelieferten ist, befindet sich die Batterie gewissermaßen in einem offenen Stromkreis.Kirchhoff's current law states that the algebraic sum of a current flowing through a junction is zero. So if a current can be provided that is equal and opposite to that provided by the alternator, the battery is effectively in an open circuit.

Unter Verwendung einer Beispielkonfiguration mit den folgenden Parametern:

  • • Generator-Ausgang - 91,3 Ampere
  • • Zweiter Lastbox-Impulsstrom = 84 Ampere
  • • Delta-Batteriespannung = 0,48 VDC
  • • Leitwert = 84/0,48 = 175 mho
  • • CCA(100) = (100/12)*500/160 = 26 CCA
    • ◯ (Geschätzter Überstrom nach Null)
  • • CCA = (175*500/160) - 26 = 521 CCA
    • ◯ 15% hoch
Using an example configuration with the following parameters:
  • • Generator output - 91.3 amps
  • • Second load box impulse current = 84 amps
  • • Delta battery voltage = 0.48 VDC
  • • Conductance = 84/0.48 = 175 mho
  • • CCA(100) = (100/12)*500/160 = 26 CCA
    • ◯ (Estimated post-zero overcurrent)
  • • CCA = (175*500/160) - 26 = 521CCA
    • ◯ 15% high

In einem weiteren Beispiel-Test:

  • • Generator-Ausgang - 14,2 Ampere
  • • Zweiter Lastbox-Impulsstrom = 83 Ampere
  • • Delta-Batteriespannung = 0,40 VDC
  • • Leitwert = 83/0,40 = 208 mhos
  • • CCA(100) = (100/12)*500/160 = 26 CCA
    • • (Geschätzter Überstrom nach Null) CCA = (208*500/160) - 26 = 624 CCA
    • • 11% hoch
In another sample test:
  • • Generator output - 14.2 amps
  • • Second load box impulse current = 83 amps
  • • Delta battery voltage = 0.40 VDC
  • • Conductance = 83/0.40 = 208 mhos
  • • CCA(100) = (100/12)*500/160 = 26 CCA
    • • (Estimated post-zero overcurrent) CCA = (208*500/160) - 26 = 624 CCA
    • • 11% high

In einem spezifischen Beispiel kann die Erfindung zum Bestimmen des ungefähren Kaltstartstroms der Batterie 12 unter Verwendung der folgenden Gleichungen verwendet werden:

  • • Leerlaufspannung (kann nicht direkt gemessen werden, da Generator in Betrieb)
    • ◯ Vbat= (V1*I2-V2*I1)/(I2-I1)
  • • CCA
    • ◯ Rbat= (Vbat-V2)/I2
    • ◯ CCAbat= (1/Rbat)*500/160
  • • Definitionen:
    • ◯ Vorlast
      • • Laststrom IL > Generator-Maximalstrom
  • • Impuls
    • ◯ Ungefähr 100 Ampere-Stufenlast über Vorlaststrom
  • • V1 = Vorlastspannung, Kelvin-Verbindung
  • • V2 = Impulsspannung, Kelvin-Verbindung
  • • I1 = Imdt-ABS(lalt) während Vorlast
  • • I2 = Imdt-ABS(lalt) während Impuls
  • • Imdt = interner Strom, gemessen mit Sensor 305
  • • Ialt = externer Strom, gemessen mit Verstärkerklemmensensor 304.
In a specific example, the invention may be used to determine the approximate cold cranking current of the battery 12 using the following equations:
  • • No-load voltage (cannot be measured directly as the generator is in operation)
    • ◯ Vbat= (V1*I2-V2*I1)/(I2-I1)
  • • CCA
    • ◯ Rbat= (Vbat-V2)/I2
    • ◯ CCAbat= (1/Rbat)*500/160
  • • Definitions:
    • ◯ Preload
      • • Load current I L > maximum generator current
  • • Impulse
    • ◯ Approximately 100 amp step load over preload current
  • • V1 = preload voltage, Kelvin connection
  • • V2 = pulse voltage, Kelvin connection
  • • I1 = Imdt-ABS(lalt) during preload
  • • I2 = Imdt-ABS(lalt) during impulse
  • • Imdt = internal current measured with sensor 305
  • • Iold = external current measured with amplifier clamp sensor 304.

Wie in 4 dargestellt ist, können mehrere Lasten 306 beinhaltet und selektiv unter Verwendeung von Schalter 72 geschaltet werden. Mehrere Schalter 72 können vom Mikroprozessor 56 bereitgestellt und betrieben und zum Verbinden der Lasten 306 angeordnet sein, in Reihe und/oder parallel wie es gewünscht ist, um die gewünschte Widerstandslast RL 70 zu erreichen. Ein großer Kondensator im Energieversorgungsschaltkreis 309 kann ebenfalls bereitgestellt sein, um die von der Einrichtung 10 im Betrieb verbrauchte Energie zu glätten und, falls gewünscht, mehr Energie bereitzustellen.As in 4 As shown, multiple loads 306 may be included and selectively switched using switch 72 . Multiple switches 72 may be provided and operated by microprocessor 56 and arranged to connect loads 306 in series and/or in parallel as desired to achieve desired resistive load R L 70 . A large capacitor in power supply circuit 309 may also be provided to smooth the power consumed by device 10 during operation and to provide more power if desired.

In einer Konfiguration ist es möglich, die Notwendigkeit eines externen Stromsensors oder einer Verstärkerklemme zu eliminieren, um von dem Fahrzeug in die Batterie fließenden Strom zu messen. Dies kann erreicht werden durch schrittweises Erhöhen des Stroms durch die an die Batterie angelegte Last und Messen des Leitwerts an jedem Punkt. Die Leitwertmessung kann eine dynamische Parameter-basierte Messung sein, oder kann eine statisch-basierte Messung sein, indem die angelegte Last erhöht wird und die resultierende Spannung gemessen wird. Sobald ein stabiler Wert für den Leitwert beobachtet wird, kann festgestellt werden, dass der Generator eine maximale Strommenge liefert, wobei jede daraus resultierende Spannungsänderung das Ergebnis nur der Batterie ist. Sobald der Laststrom, der von dem Generator in die Batterie fließt, beseitigt worden ist, kann ein Batterietest wie oben beschrieben durchgeführt werden, einschließlich Leitwert-, Last- oder weiterer Tests. In einer weiteren Beispielkonfiguration wird der Strom, der durch die an das System angelegte Last fließt, wie oben beschrieben, schrittweise erhöht. Die Spannung an der Batterie wird nach jeder Erhöhung gemessen. Sobald eine wesentliche Änderung der an der Batterie gemessenen Spannung beobachtet wird, kann gefolgert werden, dass der Generator eine maximale Leistung erreicht hat, wobei alle weiteren Spannungsänderungen allein auf die Batterie zurückzuführen sind.In one configuration, it is possible to eliminate the need for an external current sensor or amplifier clamp to measure current flowing into the battery from the vehicle. This can be achieved by incrementally increasing the current through the load applied to the battery and measuring the conductance at each point. The conductance measurement can be a dynamic parameter-based measurement, or can be a static-based measurement by increasing the applied load and measuring the resulting voltage. Once a stable value for conductance is observed, it can be determined that the alternator is delivering a maximum amount of current, with any resultant change in voltage being the result of the battery alone. Once the load current flowing into the battery from the alternator has been eliminated, a battery test can be performed as described above, including conductance, load or other tests. In another example configuration, the current flowing through the load applied to the system is incremented as described above. The voltage on the battery is measured after each increase. As soon as a significant change in the voltage measured at the battery is observed, it can be concluded that the generator has reached maximum performance, with all further voltage changes due to the battery alone.

5 zeigt eine Beispiel-Benutzerschnittstelle 400, die unter Verwendung von Komponenten 62 und 66 der 1 gebildet sein kann. In der Beispiel-Benutzerschnittstelle kann ein Bediener verschiedene Teststandards basierend auf der Anzahl von Zylindern des Fahrzeugs durch Drücken der entsprechenden in 5 dargestellten Taste 402 auswählen. Diese Information kann vom Tester verwendet werden, um die geeignete Batterieleistung für das Fahrzeug basierend auf einer Motorgröße zu bestimmen. Visuelle Ausgänge sind bereitgestellt, um anzuzeigen, dass die Einrichtung eingeschaltet ist, und um einen Testablauf anzuzeigen. Schließlich wird ein Prüfergebnis bereitgestellt, das veranschaulicht, dass die Batterie entweder in Ordnung ist, ersetzt oder wieder aufgeladen werden sollte. Vorzugsweise ist die Benutzerschnittstelle 400 wasserdicht. Außerdem kann eine Energieanzeige 404 angeordnet sein, um nur dann aufzuleuchten, wenn die Kelvin-Verbinder 18 ordnungsgemäß mit den Batterieverbindungen 22, 24 verbunden sind. In einer spezifischen Konfiguration können, sobald die Verstärkerklemme 304 ordnungsgemäß angeschlossen ist, die 4-6-8 ZYLINDER-Tasten 402 nacheinander aufleuchten, um anzuzeigen, dass eine von ihnen gedrückt werden muss, um den Test einzuleiten, wobei zu diesem Zeitpunkt die jeweilige Taste 402 beleuchtet bleibt. 5 FIG. 4 shows an example user interface 400 implemented using components 62 and 66 of FIG 1 can be formed. In the bei game user interface, an operator can select different test standards based on the number of cylinders of the vehicle by pressing the corresponding in 5 button 402 shown. This information can be used by the tester to determine the appropriate battery rating for the vehicle based on an engine size. Visual outputs are provided to indicate that the device is powered up and to indicate test progress. Finally, a test result is provided, illustrating that the battery is either good, should be replaced, or should be recharged. Preferably, user interface 400 is waterproof. In addition, a power indicator 404 may be arranged to illuminate only when the Kelvin connectors 18 are properly connected to the battery connections 22,24. In a specific configuration, once the amplifier clamp 304 is properly connected, the 4-6-8 CYLINDER buttons 402 may light up in sequence to indicate that one of them must be pressed to initiate the test, at which point the respective button 402 remains lit.

Verschiedene Ablaufbalken 406, die in dem Testablaufabschnitt der Benutzerschnittstelle 400 angedeutet sind, können verwendet werden, um verschiedene Schritte in dem Testablauf anzuzeigen. Dies kann z.B. Stromnullung, Generatortest, Leitwerttesten, Strompulsierung, Rampentesten, Lastabkühlung usw. beinhalten. Wie zuvor erwähnt, wird eines der drei Prüfergebnis-Symbole 408 aufleuchten, sobald der Test abgeschlossen ist.Various progress bars 406 indicated in the test flow portion of user interface 400 can be used to indicate various steps in the test flow. This can include e.g. As previously mentioned, once the test is complete, one of the three test result icons 408 will be illuminated.

6 ist eine Querschnittsansicht des elektronischen Batterietesters 10 und veranschaulicht die Anordnung eines Lüfters 250, der ein Drehlüfter ist, der innerhalb eines zylindrischen Gehäuse 350 positioniert ist. Wie oben erörtert, stellen Spulen 306 die Last 70 bereit und sind innerhalb des Gehäuses 350 angeordnet. Schalter 72 sind angeordnet, um die Spulen 306 selektiv mit der Batterie 12 zu verbinden, so dass eine gewünschte Last RL wie gewünscht erreicht wird. Die Spulen können parallel, in Reihe und/oder in Reihe parallel angeordnet sein, um bestimmte Widerstandswerte zu erreichen. 6 illustriert auch, dass das Display 400 in einem Griff 450 des Testers 10 aufgenommen ist. Dies ermöglicht, dass das Display während Betätigung auf einfache Weise sichtbar ist. Verschiedene Kabelverbindungen sind ebenfalls für den Stromsensor 304 und die Kelvin-Verbindungen 18 bereitgestellt. 6 12 is a cross-sectional view of the electronic battery tester 10 and illustrates the arrangement of a fan 250, which is a rotary fan positioned within a cylindrical housing 350. FIG. As discussed above, coils 306 provide load 70 and are disposed within housing 350 . Switches 72 are arranged to selectively connect coils 306 to battery 12 such that a desired load R L is achieved as desired. The coils can be arranged in parallel, in series and/or in series in parallel in order to achieve specific resistance values. 6 also illustrates that the display 400 is received in a handle 450 of the tester 10 . This allows the display to be easily viewed during actuation. Various cable connections are also provided for the current sensor 304 and Kelvin connections 18 .

Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass Änderungen in Form und Detail gemacht werden können, ohne von dem Grundgedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Obwohl spezifische Ausführungsformen ein Erhöhen der Last oder des Stroms beschreiben, sollte davon ausgegangen werden, dass die Änderung in einer angelegten Last oder einem aufgenommenen Strom entweder zunehmend oder abnehmend sein kann.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that changes may be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention. Although specific embodiments describe increasing load or current, it should be understood that the change in applied load or current drawn may be either increasing or decreasing.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 6456045 [0010]US6456045 [0010]
  • US 2018/0113171 [0010]US2018/0113171 [0010]

Claims (42)

Vorrichtung zum Testen einer Speicherbatterie in einem Kraftfahrzeug, umfassend: eine steuerbare elektrische Last, die ausgebildet ist, um elektrisch mit der Speicherbatterie des Fahrzeugs zu koppeln; einen Stromsensor, der ausgebildet ist, um sich elektrisch an einen Anschluss der Speicherbatterie zu verbinden, und der ausgebildet ist, um ein Stromfluss zu messen; eine Steuerung, die angeordnet ist, um eine elektrische Last an die Speicherbatterie unter Verwendung der steuerbaren Last anzulegen und die elektrische Last anzupassen, während der vom Stromsensor erfasste elektrische Strom überwacht wird, um einen Ladestrom zu bestimmen, der von einem Generator des Fahrzeugs an die Speicherbatterie angelegt wird, und weiterhin ausgebildet ist, um einen Test an der Speicherbatterie durchzuführen.Device for testing a storage battery in a motor vehicle, comprising: a controllable electrical load configured to electrically couple to the vehicle's storage battery; a current sensor configured to electrically connect to a terminal of the storage battery and configured to measure current flow; a controller arranged to apply an electrical load to the storage battery using the controllable load and to adjust the electrical load while monitoring the electrical current sensed by the current sensor to determine a charging current to be supplied from an alternator of the vehicle to the Storage battery is applied, and is further designed to carry out a test on the storage battery. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stromsensor einen ersten Stromsensor beinhaltet, der angeordnet ist, um einen von einem elektrischen System des Fahrzeugs gelieferten Strom zu messen.device after claim 1 , wherein the current sensor includes a first current sensor arranged to measure a current provided by an electrical system of the vehicle. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stromsensor einen ersten Stromsensor beinhaltet, der angeordnet ist, um einen durch die steuerbare elektrische Last fließenden Strom zu messen.device after claim 1 , wherein the current sensor includes a first current sensor arranged to measure a current flowing through the controllable electrical load. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung die steuerbare elektrische Last anpasst, so dass im Wesentlichen der gesamte Ladestrom durch die steuerbare elektrische Last fließt.device after claim 1 , wherein the controller adjusts the controllable electrical load such that substantially all charging current flows through the controllable electrical load. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Test an der Speicherbatterie durchgeführt ist, während im Wesentlichen der gesamte Ladestrom durch die steuerbare elektrische Last fließt.device after claim 4 , wherein the test is performed on the storage battery while substantially all charging current is flowing through the controllable electrical load. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Speicherbatterieprüfung ein Messen eines Parameters der Speicherbatterie umfasst, während Änderns eines Widerstands der steuerbaren elektrischen Last.device after claim 5 , wherein the storage battery test comprises measuring a parameter of the storage battery while changing a resistance of the controllable electrical load. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Parameter einen dynamischen Parameter umfasst.device after claim 6 , where the parameter comprises a dynamic parameter. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Parameter eine Spannung umfasst, die an Klemmen der Speicherbatterie gemessen ist.device after claim 6 , wherein the parameter includes a voltage measured at terminals of the storage battery. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Parameter ein Bestimmen eines durch die Speicherbatterie fließenden Stroms umfasst.device after claim 6 , wherein the parameter includes determining a current flowing through the storage battery. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Test ein Identifizieren einer kurzgeschlossenen Zelle in der Speicherbatterie beinhaltet.device after claim 1 , wherein the test includes identifying a shorted cell in the storage battery. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Test eine Ladungsakzeptanzrate der Speicherbatterie umfasst.device after claim 1 , wherein the test includes a charge acceptance rate of the storage battery. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Test ein Bestimmen eines Ladezustands der Speicherbatterie umfasst.device after claim 1 , wherein the test includes determining a state of charge of the storage battery. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Test ein Bestimmen einer Speicherbatteriekapazität umfasst.device after claim 1 , wherein the test comprises determining a storage battery capacity. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Test einen Belastungstest umfasst.device after claim 1 , where the test includes a stress test. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Test an der Speicherbatterie durchgeführt wird, während ein Motor des Fahrzeugs läuft.device after claim 1 , wherein the test is performed on the storage battery while an engine of the vehicle is running. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung von der Speicherbatterie mit Energie versorgt wird.device after claim 1 , wherein the controller is powered by the storage battery. Vorrichtung nach Anspruch 16 einschließlich eines Kondensators, um Energie von der Speicherbatterie zu speichern.device after Claim 16 including a capacitor to store energy from the storage battery. Vorrichtung nach Anspruch 1 einschließlich eines Eingangs, der ausgebildet ist, um Informationen über einen Motor des Fahrzeugs zu empfangen.device after claim 1 including an input configured to receive information about an engine of the vehicle. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Information eine Anzahl von Zylindern des Motors des Fahrzeugs umfasst.device after Claim 18 , wherein the information includes a number of cylinders of the engine of the vehicle. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die steuerbare elektrische Last unter Verwendung von Kelvin-Verbindungen an die Speicherbatterie gekoppelt ist.device after claim 1 , wherein the controllable electrical load is coupled to the storage battery using Kelvin connections. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die steuerbare elektrische Last verwendet ist, um eine Zwangsfunktion auf die Speicherbatterie anzuwenden.device after claim 1 , wherein the controllable electrical load is used to apply a forcing function to the storage battery. Vorrichtung nach Anspruch 1 einschließlich Bereitstellen eines Bestanden/Nicht-Bestanden-Ausgangs basierend auf des an der Speicherbatterie durchgeführten Tests.device after claim 1 including providing a pass/fail output based on the test performed on the storage battery. Vorrichtung nach Anspruch 1 einschließlich eines Ausgangs, der ausgebildet ist, um einen Fortschritt des an der Speicherbatterie durchgeführten Tests anzuzeigen.device after claim 1 including an output configured to indicate a progress of the test performed on the storage battery. Vorrichtung nach Anspruch 1 einschließlich eines zylindrischen Gehäuses, das angeordnet ist, um die steuerbare elektrische Last unterzubringen.device after claim 1 including a cylindrical housing arranged to house the controllable electrical load. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei das Gehäuse einen Drehventilator beinhaltet, der angeordnet ist, um Luft über die steuerbare elektrische Last zu leiten.device after Claim 24 wherein the housing includes a rotary fan arranged to direct air over the controllable electrical load. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die steuerbare elektrische Last eine Mehrzahl von Drahtspulen umfasst.device after claim 1 , wherein the controllable electrical load comprises a plurality of coils of wire. Vorrichtung nach Anspruch 1, einschließlich eines drahtlosen Eingang-/Ausgang-Schaltkreises.device after claim 1 , including a wireless input/output circuit. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung die steuerbare elektrische Last steuert, um einen Stromimpuls zu verursachen, um durch die Speicherbatterie zu fließen.device after claim 1 , wherein the controller controls the controllable electrical load to cause a current pulse to flow through the storage battery. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung den an die Speicherbatterie angelegten Ladestrom bestimmt durch Ändern der steuerbaren elektrische Last und durch Beobachten einer Änderung in einem gemessenen Parameter der Batterie.device after claim 1 wherein the controller determines the charging current applied to the storage battery by changing the controllable electrical load and by observing a change in a measured parameter of the battery. Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei der gemessene Parameter eine Leitfähigkeit umfasst.device after claim 29 , wherein the measured parameter comprises a conductivity. Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei der gemessene Parameter eine Spannung umfasst.device after claim 29 , where the measured parameter comprises a voltage. Verfahren zum Testen einer Speicherbatterie in einem Kraftfahrzeug, umfassend: Verbinden einer steuerbaren elektrischen Last an der Speicherbatterie; Verbinden eines Stromsensors an eine Verbindung zu einem Anschluss der Speicherbatterie; Anlegen einer elektrischen Last an die Speicherbatterie unter Verwendung der steuerbaren elektrischen Last; Anpassen der elektrischen Last während Überwachens eines Ausgangs von dem Stromsensor, um einen Ladestrom zu bestimmen, der an die Speicherbatterie über einen Generator des Fahrzeugs an die Speicherbatterie angelegt wird; und Durchführen eines Tests an der Speicherbatterie.A method for testing a storage battery in a motor vehicle, comprising: connecting a controllable electrical load to the storage battery; connecting a current sensor to a connection to a terminal of the storage battery; applying an electrical load to the storage battery using the controllable electrical load; adjusting the electrical load while monitoring an output from the current sensor to determine a charging current applied to the storage battery via an alternator of the vehicle to the storage battery; and Performing a test on the backup battery. Verfahren nach Anspruch 32, wobei der Stromsensor einen ersten Stromsensor beinhaltet, um einen Strom zu messen, der von einem elektrischen System des Fahrzeugs geliefert wird.procedure after Claim 32 , wherein the current sensor includes a first current sensor to measure a current provided by an electrical system of the vehicle. Verfahren nach Anspruch 33, wobei der Stromsensor einen zweiten Stromsensor beinhaltet, der angeordnet ist, um einen Strom zu messen, der durch die steuerbare elektrische Last fließt.procedure after Claim 33 , wherein the current sensor includes a second current sensor arranged to measure a current flowing through the controllable electrical load. Verfahren nach Anspruch 32 einschließlich Anpassens der steuerbaren elektrischen Last, so dass im Wesentlichen der gesamte Ladestrom durch die steuerbare elektrische Last fließt.procedure after Claim 32 including adjusting the controllable electrical load such that substantially all charging current flows through the controllable electrical load. Verfahren nach Anspruch 35, wobei der Test an der Speicherbatterie durchgeführt wird, während im Wesentlichen der gesamte Ladestrom durch die steuerbare elektrische Last fließt.procedure after Claim 35 , wherein the test is performed on the storage battery while substantially all charging current is flowing through the controllable electrical load. Verfahren nach Anspruch 32 einschließlich Empfangens eines Eingangs, der Informationen hinsichtlich eines Motors des Fahrzeugs umfasst.procedure after Claim 32 including receiving an input comprising information regarding an engine of the vehicle. Verfahren nach Anspruch 37, wobei die Informationen eine Anzahl von Zylindern des Motors des Fahrzeugs umfassen.procedure after Claim 37 , wherein the information includes a number of cylinders of the engine of the vehicle. Verfahren nach Anspruch 32, wobei die steuerbare elektrische Last verwendet wird, um eine Zwangsfunktion an der Speicherbatterie anzuwenden.procedure after Claim 32 , wherein the controllable electrical load is used to apply a forcing function to the storage battery. Vorrichtung zum Testen einer Speicherbatterie in einem Kraftfahrzeug, umfassend: eine steuerbare elektrische Last, die ausgebildet ist, um die Speicherbatterie des Fahrzeugs elektrisch zu koppeln; ein Stromsensor, der elektrisch mit der steuerbaren elektrischen Last verbunden und ausgebildet ist, um Stromfluss durch die steuerbare elektrische Last zu messen; einen Spannungssensor, der ausgebildet ist, um elektrisch mit Verbindungen der Speicherbatterie zu verbinden und eine Spannung an der Speicherbatterie zu messen; und eine Steuerung, die angeordnet ist, um die steuerbare elektrische Last anzupassen, während Überwachens des sensierten Stroms und der sensierten Spannung, und um einen Ladestrom zu bestimmen, der an die Speicherbatterie von einem Generator des Fahrzeugs basierend auf der gemessenen Spannung und des gemessenen Stroms angelegt ist.Device for testing a storage battery in a motor vehicle, comprising: a controllable electrical load configured to electrically couple the vehicle's storage battery; a current sensor electrically connected to the controllable electrical load and configured to measure current flow through the controllable electrical load; a voltage sensor configured to electrically connect to connections of the storage battery and measure a voltage across the storage battery; and a controller arranged to adjust the controllable electrical load while monitoring the sensed current and the sensed voltage and to determine a charging current applied to the storage battery from an alternator of the vehicle based on the measured voltage and the measured current is. Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei der Ladestrom basierend auf einer dynamischen Parametermessung bestimmt wird.device after Claim 40 , where the charging current is determined based on a dynamic parameter measurement. Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei der Ladestrom basierend auf einer gemessenen Leitfähigkeit bestimmt wird.device after Claim 40 , where the charging current is determined based on a measured conductivity.
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