JP2007080814A - Device and method for simulating battery tester using constant resistance load - Google Patents

Device and method for simulating battery tester using constant resistance load Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for simulating a battery tester using a constant resistance load such as a load tester widely used in Japan for evaluating the intensity of a battery in Japan classified based on Japanese Industrial Standards (JIS). <P>SOLUTION: The device is simulated without applying a large current load and a sure test is provided by finding usual results and utilizing an exiting data base. This method contains the estimation of a load test voltage of a battery as a function of a dynamic parameter of the measured battery, open circuit voltage, a load resistance value of a load tester, and the temperature of the battery. The bounce back voltage (BBV) of the battery is estimated. The intensity of the battery is evaluated by using the BBV, the load voltage, and battery temperature. In one example, in order to make more correct the test result of the full charged battery, the recharging result of the discharge battery is estimated without actually recharging. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は蓄電池のテストに関する。より詳しくは、本発明は、日本工業規格(JIS)に基づいて分類される日本の電池の強度を評価するために広く用いられている日本の負荷テスタ等の定抵抗負荷を用いるバッテリテスタの模擬(simulating)に関する。本発明は、大きな電流負荷を掛けることなく該装置を模擬し、通常のよくある結果を出し、既存のデータベースを利用し、より確実なテストを提供する。   The present invention relates to storage battery testing. More specifically, the present invention simulates a battery tester using a constant resistance load such as a Japanese load tester widely used for evaluating the strength of Japanese batteries classified based on Japanese Industrial Standards (JIS). (Simulating). The present invention simulates the device without subjecting it to a large current load, produces the usual good results, utilizes existing databases, and provides more reliable testing.

一般的に、バッテリの健全性の判断はバッテリの評価規格に基づいて行われる。日本のバッテリ製造業者は日本工業規格(JIS)に従ってバッテリの設計及び製造を行う。自動車の始動、点灯及び点火等の目的で用いられる鉛酸蓄電池はJIS規格D5301で規定されている。この規格は、JIS規格のバッテリの性能、試験、構造及び尺度のラベリングを定めるものである。   Generally, the determination of the soundness of the battery is performed based on the evaluation standard of the battery. Japanese battery manufacturers design and manufacture batteries according to Japanese Industrial Standards (JIS). A lead acid storage battery used for the purpose of starting, lighting, and igniting an automobile is defined in JIS standard D5301. This standard defines JIS standard battery performance, test, structure and scale labeling.

日本のバッテリテスタの1つのタイプとして、抵抗型負荷下でのバッテリ電圧およびその後の回復電圧を測定し、JIS規格のバッテリとしてのサービスの実行可能性を見るものがある。該テスタは、JIS規格番号で区分されるバッテリ寸法の幾つかの範囲、および複数の温度範囲に対応できる。バッテリは、その応答に応じて「良」、「まもなく交換」、「交換」等と判断される。   One type of battery tester in Japan is to measure the battery voltage under a resistive load and the subsequent recovery voltage to see the feasibility of service as a JIS standard battery. The tester can accommodate several ranges of battery dimensions, separated by JIS standard numbers, and multiple temperature ranges. The battery is determined to be “good”, “soon to be replaced”, “replaced” or the like according to the response.

このテスタは、相当な速さでバッテリを放電する定負荷抵抗器であるため(例えば150アンペアで5〜6秒)、かなり大型であり、またテストを繰り返すと熱くなる場合がある。さらに、負荷および回復時間が完了するのを待つのに適度な時間がかかり、またバッテリの充電量が消耗する。さらに、このテスタはバッテリと直接接続されない電圧検出リードを有するため、バッテリ端末で電圧を正確に読み取るには、ケーブルがオーム的(ohmically)に完璧で電流が正確にわからなければならない。また、テスタがテストするバッテリから電力を供給される場合、高負荷によって弱いまたは放電されたバッテリは消耗され、テスタは制御回路の動作を維持するための十分な電力を失い、リセットされる。   Since this tester is a constant load resistor that discharges the battery at a considerable rate (eg, 5 to 6 seconds at 150 amps), it is quite large and may become hot when the test is repeated. Furthermore, it takes a reasonable time to wait for the load and recovery time to complete, and the battery charge is depleted. In addition, since the tester has voltage sensing leads that are not directly connected to the battery, in order to accurately read the voltage at the battery terminal, the cable must be ohmically perfect and the current accurately known. Also, when the tester is powered from the battery being tested, the weak or discharged battery due to high load is consumed and the tester loses enough power to maintain the operation of the control circuit and is reset.

従って、より制御しやすいテスト技術を用いる、上述の日本の負荷テスタ及び他の同様の負荷テスタが提供されることが望ましい。   Accordingly, it would be desirable to provide the Japanese load tester described above and other similar load testers that use test techniques that are easier to control.

日本工業規格(JIS)に基づいて分類される日本の電池の強度を評価する、広範に用いられている日本の負荷テスタ等の定抵抗負荷を用いるバッテリテスタを模擬するための方法及び装置を提供する。   A method and apparatus for simulating a battery tester using a constant resistance load such as a widely used Japanese load tester for evaluating the strength of Japanese batteries classified based on Japanese Industrial Standards (JIS) To do.

本発明は、大きな電力負荷を掛けることなく前述のような装置を模擬し、通用のよくある結果を出し、既存のデータベースを利用して、より確実なテストを提供する。この方法は、測定したバッテリの動的パラメータ、開放電圧、負荷テスタの負荷抵抗値、およびバッテリの温度の関数として、バッテリの負荷テスト電圧を推定することを含む。該バッテリのバウンスバック電圧(BBV:bounceback voltage)も予測する。バウンスバック電圧、負荷電圧及びバッテリ温度を用いて、該バッテリの強度を評価する。さらに、実質的に放電されたバッテリのテスト結果をより正確にするために、実際には再充電せずに、放電されたバッテリを再充電する結果を予測する。
さらに、本発明の装置及び方法は、各寸法区分の基準CCA(Cold Cranking Amps)の範囲を用いることで、JIS規格外のバッテリに用いることも可能である。
The present invention simulates a device such as that described above without imposing a significant power load, yields common results and provides more reliable testing using an existing database. The method includes estimating a battery load test voltage as a function of measured battery dynamic parameters, open circuit voltage, load tester load resistance, and battery temperature. The battery's bounceback voltage (BBV) is also predicted. The bounceback voltage, load voltage and battery temperature are used to evaluate the strength of the battery. Furthermore, in order to make the test result of the substantially discharged battery more accurate, the result of recharging the discharged battery is predicted without actually recharging.
Furthermore, the apparatus and method of the present invention can be used for a battery outside the JIS standard by using the range of the standard CCA (Cold Cranking Amps) of each dimension category.

本発明は、日本工業規格(JIS)に基づいて分類される日本のバッテリの強度を評価する日本の負荷テスタ等の、定抵抗負荷を用いるバッテリテスタを模擬する装置及び方法を提供する。本発明のバッテリテスタは、日本工業規格(JIS)に従って評価されるバッテリの、コンダクタンス等の動的パラメータを評価し、模擬されるテスタの負荷の抵抗、JIS規格のバッテリの開放電圧(open circuit voltage)及び温度と共に、JIS寸法区分番号の分類に従ってJIS規格のバッテリの強度を評価するために用いられる算出値を出力する。さらに、該テスタは、各寸法区分の基準CCA(Cold Cranking Amps)範囲を用いることによりJIS規格外のバッテリにも用いることができる。   The present invention provides an apparatus and method for simulating a battery tester that uses a constant resistance load, such as a Japanese load tester that evaluates the strength of Japanese batteries that are classified based on Japanese Industrial Standards (JIS). The battery tester of the present invention evaluates dynamic parameters such as conductance of a battery evaluated according to the Japanese Industrial Standard (JIS), and simulates the tester load resistance, open circuit voltage of the JIS standard battery (open circuit voltage). ) And the temperature, and a calculated value used for evaluating the strength of the JIS standard battery according to the classification of the JIS dimension classification number. Further, the tester can be used for a battery outside the JIS standard by using a reference CCA (Cold Cranking Amps) range of each dimension classification.

図1は、本発明の1つの実施形態に係るバッテリテスト回路16の簡略化されたブロック図である。図1において、装置16は、正端子22及び負端子24を有するバッテリ12と連結されている。バッテリ12は、JIS規格のバッテリでも、またはCCA規格のバッテリ等、JIS規格外のバッテリでもよい。   FIG. 1 is a simplified block diagram of a battery test circuit 16 according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, the device 16 is connected to a battery 12 having a positive terminal 22 and a negative terminal 24. The battery 12 may be a JIS standard battery or a non-JIS standard battery such as a CCA standard battery.

好ましい実施例では、回路16は、以下に述べられるような例外および追加を含む、チャンプリン博士(Dr. Champlin)およびミッドトロニクス インコーポレイテッド(Midtronics, Inc.)などによって取得されている米国特許の1つまたは複数に述べられているバッテリテスト方法によって作動する。   In the preferred embodiment, circuit 16 is one of the US patents obtained by Dr. Champlin and Midtronics, Inc., including exceptions and additions as described below. Operates with one or more of the battery test methods described.

回路16は、本発明の1つの実施形態に従って作動し、バッテリ12のコンダクタンス(G)、バッテリ12の端子22、24間の開放電圧(OCV)、およびバッテリ12のバウンスバック電圧(bounceback voltage)(バッテリが負荷から開放された時から一定時間(例えば3秒)が経過するまでの電圧の変化)を測定する。回路16は、電流源50、差動増幅器52、A/D変換器54、及びマイクロプロセッサ56を備える。増幅器52は、コンデンサC、Cを介してバッテリ12に容量結合される。増幅器52は、A/D変換器54の入力と接続される出力を有する。マイクロプロセッサ56は、システムクロック58、メモリ60、及びA/D変換器54と接続されている。また、マイクロプロセッサ56は、入力装置66、68からの入力を受け取ることもできる。さらに、マイクロプロセッサ56は出力装置72にも接続されている。 The circuit 16 operates in accordance with one embodiment of the present invention and includes the conductance (G) of the battery 12, the open circuit voltage (OCV) between the terminals 22, 24 of the battery 12, and the bounceback voltage of the battery 12 ( A change in voltage from when the battery is released from the load until a certain time (for example, 3 seconds) elapses is measured. The circuit 16 includes a current source 50, a differential amplifier 52, an A / D converter 54, and a microprocessor 56. Amplifier 52 is capacitively coupled to battery 12 via capacitors C 1 and C 2 . The amplifier 52 has an output connected to the input of the A / D converter 54. The microprocessor 56 is connected to the system clock 58, the memory 60, and the A / D converter 54. Microprocessor 56 can also receive input from input devices 66, 68. Further, the microprocessor 56 is also connected to an output device 72.

作動すると、電流源50はマイクロプロセッサ56によって制御され、図1の矢印で示される方向に電流Iを供給する。1つの実施形態において、これは方形波またはパルスである。差動増幅器52は、各コンデンサC、Cを介してバッテリ12の各端子22、24とそれぞれ接続され、端子22、24間の電圧電位差に関する出力を提供する。1つの好適な実施形態において、増幅器52は高い入力インピーダンスを有する。回路16は、各端子24、22にそれぞれ接続される反転および非反転入力を有する差動増幅器70を備える。増幅器70は、端子22、24間におけるバッテリ12のOCVを測定するよう接続される。増幅器70の出力はA/D変換器54に供給され、端子22、24間の電圧がマイクロプロセッサ56で測定される。 In operation, the current source 50 is controlled by the microprocessor 56 to supply the current I in the direction indicated by the arrow in FIG. In one embodiment, this is a square wave or pulse. The differential amplifier 52 is connected to the terminals 22 and 24 of the battery 12 via the capacitors C 1 and C 2 , respectively, and provides an output related to the voltage potential difference between the terminals 22 and 24. In one preferred embodiment, amplifier 52 has a high input impedance. Circuit 16 includes a differential amplifier 70 having inverting and non-inverting inputs connected to terminals 24 and 22, respectively. Amplifier 70 is connected to measure the OCV of battery 12 between terminals 22 and 24. The output of the amplifier 70 is supplied to the A / D converter 54, and the voltage between the terminals 22 and 24 is measured by the microprocessor 56.

回路16は、ケルビン接続として周知の4点接続技術によってバッテリ12へ接続されている。このケルビン接続により、電流Iが第1の対の端子を介してバッテリ12に注入され、端子22、24間の電圧Vが第2の対の接続によって測定される。増幅器52を流れる電流がほんのわずかであるため、増幅器52への入力間の電圧降下は、バッテリ12の端子22、24間の電圧降下と実質的に同じである。差動増幅器52の出力はディジタル形式に変換され、マイクロプロセッサ56に提供される。マイクロプロセッサ56は、システムクロック58で決定された周波数で、メモリ60に格納されるプログラムの指示に従って作動する。   The circuit 16 is connected to the battery 12 by a four-point connection technique known as Kelvin connection. With this Kelvin connection, the current I is injected into the battery 12 via the first pair of terminals, and the voltage V between the terminals 22, 24 is measured by the second pair of connections. Since the current flowing through amplifier 52 is negligible, the voltage drop across the input to amplifier 52 is substantially the same as the voltage drop across terminals 22, 24 of battery 12. The output of the differential amplifier 52 is converted to digital form and provided to the microprocessor 56. The microprocessor 56 operates at the frequency determined by the system clock 58 according to the instructions of the program stored in the memory 60.

マイクロプロセッサ56は、電流源50を用いて電流パルスIを印加することによって、バッテリ12のコンダクタンスを測定する。マイクロプロセッサ56は、増幅器52及びA/D変換器54を用いて電流パルスIによるバッテリ電圧の変化を測定する。電流源50によって生成される電流Iの値は既知であり、メモリ60内に格納されている。マイクロプロセッサ56は次の式を用いてバッテリ12のコンダクタンスを算出する。

Conductance=G=ΔI/ΔV (式1)
Microprocessor 56 measures the conductance of battery 12 by applying current pulse I using current source 50. The microprocessor 56 uses the amplifier 52 and the A / D converter 54 to measure the change in battery voltage due to the current pulse I. The value of the current I generated by the current source 50 is known and stored in the memory 60. The microprocessor 56 calculates the conductance of the battery 12 using the following equation.

Conductance = G = ΔI / ΔV (Formula 1)

ここで、ΔIは電流源50によりバッテリ12を流れる電流の変化、ΔVは印加される電流ΔIによるバッテリ電圧の変化を示す。本発明の1つの好適な実施形態において、バッテリ12の温度は、例えばテスタ使用者によって入力装置66から入力される。別の実施形態では、バッテリ12と温度的に結合可能な、マイクロプロセッサ56と結合される温度センサ74を回路16に備えることにより、バッテリ12の温度を測定して、該バッテリ温度の測定値をマイクロプロセッサ56に提供する。1つの実施形態では、バッテリの温度は、バッテリの外部からの赤外線信号を用いて測定される。また、マイクロプロセッサ56は、例えば操作者が入力装置66から提供する他の入力情報を用いることもできる。この情報には、バッテリの具体的な種類、位置、時間、操作者名、バッテリの寸法区分番号、バッテリ温度などが含まれる。   Here, ΔI represents a change in current flowing through the battery 12 by the current source 50, and ΔV represents a change in battery voltage due to the applied current ΔI. In one preferred embodiment of the present invention, the temperature of the battery 12 is input from the input device 66 by, for example, a tester user. In another embodiment, the circuit 16 includes a temperature sensor 74 coupled to the microprocessor 56 that is thermally coupled to the battery 12 to measure the temperature of the battery 12 and to provide a measurement of the battery temperature. Provided to the microprocessor 56. In one embodiment, the temperature of the battery is measured using an infrared signal from outside the battery. The microprocessor 56 can also use other input information provided by the operator from the input device 66, for example. This information includes the specific type of battery, position, time, operator name, battery dimension number, battery temperature, and the like.

マイクロプロセッサ56の制御の下で、バッテリテスタ16は、バッテリ12の負荷電圧を、バッテリのコンダクタンスG(式1)、OCV、模擬されるテスタ負荷の抵抗、及びバッテリ温度の関数として推定する。さらに、バッテリテスタ16は、上述の通り、バッテリのバウンスバック電圧を予測する。バッテリテスタ16のマイクロプロセッサ56は、バウンスバック電圧、負荷電圧、及びバッテリ温度を用いて、JIS寸法区分番号の分類に従ってバッテリの強度を評価する。バッテリ12のバウンスバック電圧および負荷電圧を推定するためにバッテリテスタ16が用いるアルゴリズムの一例の導出について、以下に詳述する。以下に示すアルゴリズムは、一般的な日本のバッテリ負荷テスタの分析により導出されたものである。   Under the control of the microprocessor 56, the battery tester 16 estimates the load voltage of the battery 12 as a function of battery conductance G (Equation 1), OCV, simulated tester load resistance, and battery temperature. Further, the battery tester 16 predicts the bounceback voltage of the battery as described above. The microprocessor 56 of the battery tester 16 uses the bounceback voltage, the load voltage, and the battery temperature to evaluate the strength of the battery according to the classification of the JIS dimension classification number. Derivation of an example of an algorithm used by the battery tester 16 to estimate the bounceback voltage and load voltage of the battery 12 will be described in detail below. The algorithm shown below is derived from the analysis of a general Japanese battery load tester.

日本の負荷テスタの分析
日本の負荷テスタでは、使用者はケーブルクランプをバッテリに接続した後、バッテリの寸法及び温度を入力する必要がある。そして、使用者がスタートボタンを押すと、テスタは5〜6秒間、バッテリに負荷を与え、その後、負荷電圧(LV)を記録する。そして、テスタは2.5秒後にバウンスバック電圧または回復電圧を見て、該バッテリに関する判断を行う。
Analysis of Japanese load tester In Japanese load tester, the user needs to input the size and temperature of the battery after connecting the cable clamp to the battery. When the user presses the start button, the tester applies a load to the battery for 5 to 6 seconds, and then records the load voltage (LV). The tester then makes a judgment on the battery by looking at the bounceback voltage or the recovery voltage after 2.5 seconds.

上記のように、使用者は、バッテリの寸法を入力する。具体的には、クランキング電力幅が徐々に増加する10段階の寸法区分(0〜9)をバッテリに入力する。ただし、各区分はテスタにプリントされる様々なJISバッテリ番号と厳密に結び付いている。下記の表1は様々な寸法区分の範囲を示す。   As described above, the user enters the dimensions of the battery. Specifically, 10-stage size categories (0 to 9) in which the cranking power width gradually increases are input to the battery. However, each section is strictly associated with various JIS battery numbers printed on the tester. Table 1 below shows the range of various dimension categories.

Figure 2007080814
Figure 2007080814

上記のように、使用者は寸法区分に加えて温度も入力する。温度は、4区分で使用者により入力される(表2参照)。   As described above, the user inputs the temperature in addition to the dimension category. The temperature is input by the user in four categories (see Table 2).

Figure 2007080814
Figure 2007080814

バッテリが負荷を受けている間にテスタを作動する十分な電圧を供給するなら、テスタは、回復後に、低電圧と報告される11.5ボルト(V)まで降下させたバッテリのテストを可能にする。実際に電圧が非常に低くなった場合、負荷テスタはリセットするだけであり、何も報告しない。   If the battery supplies enough voltage to operate the tester while it is under load, the tester can test a battery that has dropped to 11.5 volts (V), which is reported as low voltage after recovery. To do. If the voltage actually becomes very low, the load tester will only reset and report nothing.

このタイプのテスタに関する寸法区分(0〜9)と温度(℃)との基本的な関係は、次の関係を有する。   The basic relationship between dimensional categories (0-9) and temperature (° C.) for this type of tester has the following relationship:

良好な電圧の場合(Vgボルト):

Vg=8.8+0.1×GroupSize+0.02×TempC (式2)

ここで、GroupSize=バッテリの寸法区分(上記表1)、TempC=バッテリの摂氏温度(上記表2)である。
For good voltage (Vg volts):

Vg = 8.8 + 0.1 × GroupSize + 0.02 × TempC (Formula 2)

Here, GroupSize = battery size category (above Table 1), TempC = battery temperature in the battery (above Table 2).

電圧を交換する場合(Vrボルト):

Vr=Vg−0.3 (式3)

ただし、バッテリは放電または他の問題を伴う場合があるため、測定された回復電圧またはバウンスバック電圧(BBV)を評価し、寸法区分の基準及び温度と組み合わせて次のような結果を出す(下記表3を参照)。
When replacing voltage (Vr volts):

Vr = Vg−0.3 (Formula 3)

However, since the battery may be accompanied by discharge or other problems, the measured recovery voltage or bounceback voltage (BBV) is evaluated and combined with the dimensional criteria and temperature to produce the following results (see below) (See Table 3).

Figure 2007080814
Figure 2007080814

本発明によるバッテリテスタのアルゴリズム例
上記のように、本発明のバッテリテスタは、バッテリのOCV、コンダクタンス、及び温度(測定または使用者が入力)の測定値を用いて負荷電圧(LV)を予測することによって機能する。
負荷電圧をボルトで予測するために、次の関係が用いられる。

LV=Vact−I×R (式4)

ここで、Vact=活性化電圧、I=負荷電流、R=バッテリ抵抗である。

Vact=K1×OCV2+K2×OCV+K3×TempC−K4 (式5)

ここで、K1、K2、K3及びK4は定数であり、その値は模擬されるバッテリテスタの種類に基づいて選択される。
Example of Battery Tester Algorithm According to the Present Invention As described above, the battery tester of the present invention predicts load voltage (LV) using measured values of battery OCV, conductance, and temperature (measured or input by the user). By functioning.
In order to predict the load voltage in volts, the following relationship is used:

LV = Vact−I × R (Formula 4)

Here, Vact = activation voltage, I = load current, and R = battery resistance.

Vact = K1 × OCV 2 + K2 × OCV + K3 × TempC-K4 (Formula 5)

Here, K1, K2, K3 and K4 are constants, and their values are selected based on the type of battery tester to be simulated.

バッテリのコンダクタンス(G)は、式1を用いて前記の通り測定される。バッテリの抵抗は、100Hzで測定されたコンダクタンスを用いて、次の式により推定される。

R=K5/G+K6 (式6)

ここで、K5及びK6は定数である。ただし、日本のテスタは定負荷抵抗を用いるため、電流はバッテリの抵抗によって変動する。従って、負荷電流は最初に推定する必要がある。
これは、次の関係を用いて行うことができる。

I=Vact/(R+R1) (式7)

ここで、R1は負荷テスタの抵抗をオームで推定したものである。
The conductance (G) of the battery is measured using Equation 1 as described above. The resistance of the battery is estimated by the following equation using the conductance measured at 100 Hz.

R = K5 / G + K6 (Formula 6)

Here, K5 and K6 are constants. However, since the Japanese tester uses a constant load resistance, the current varies depending on the resistance of the battery. Therefore, the load current needs to be estimated first.
This can be done using the following relationship:

I = Vact / (R + R1) (Formula 7)

Here, R1 is the resistance of the load tester estimated in ohms.

一般的に、負荷は110〜160アンペアの間で変動することがわかっている。110アンペアより低い場合、負荷テスタはリセットされる。従って、負荷電圧を推定して、これをバッテリ強度の評価に用いることができる。   In general, the load has been found to vary between 110-160 amps. If it is below 110 amps, the load tester is reset. Therefore, the load voltage can be estimated and used for battery strength evaluation.

さらに、開放電圧及び温度を用いて、二次方程式によって回復電圧またはバウンスバック電圧(BBV)を推定できることがわかっている。

BBV=K7×OCV+K8×OCV−K9+K10×(TempC−K11)
(式8)

ここで、K7、K8、K9、K10及びK11は定数である。
Furthermore, it has been found that the recovery voltage or bounceback voltage (BBV) can be estimated by a quadratic equation using the open circuit voltage and temperature.

BBV = K7 × OCV + K8 × OCV−K9 + K10 × (TempC−K11)
(Formula 8)

Here, K7, K8, K9, K10 and K11 are constants.

従って、これらの計算(式1及び4〜8)を用いることにより、高負荷を掛けることなく、日本の負荷テスタによって得られる値を予測することができる。   Therefore, by using these calculations (Equations 1 and 4 to 8), it is possible to predict a value obtained by a Japanese load tester without applying a high load.

図2は、本発明の1つの実施形態に従ってバッテリテスタ16をプログラムする方法のステップを示すフローチャート100である。フローチャート100に示すように、ステップ102で、バッテリのコンダクタンス、温度、及びOCVから負荷電圧を推定するための数学的関係が確立される(上記式1及び4〜7)。ステップ104で、バッテリのバウンスバック電圧を推定するための数学的関係が確立される(式8)。ステップ106で、これらの数学的関係がバッテリテスタ16のメモリ60にプログラムされる。この時点で、バッテリテスタ16は、バッテリの負荷電圧及びバウンスバック電圧を推定し、該推定したバウンスバック電圧、負荷電圧、及びバッテリ温度を用いてJIS寸法区分番号の分類に従ってバッテリの強度を評価する用意が整う。   FIG. 2 is a flowchart 100 illustrating the steps of a method for programming a battery tester 16 in accordance with one embodiment of the present invention. As shown in flowchart 100, at step 102, a mathematical relationship is established for estimating load voltage from battery conductance, temperature, and OCV (Equations 1 and 4-7 above). At step 104, a mathematical relationship is established for estimating the bounceback voltage of the battery (Equation 8). In step 106, these mathematical relationships are programmed into the memory 60 of the battery tester 16. At this time, the battery tester 16 estimates the load voltage and bounceback voltage of the battery, and evaluates the strength of the battery according to the classification of the JIS dimension classification number using the estimated bounceback voltage, load voltage, and battery temperature. Ready.

図3は、本発明の1つの実施形態に従ってバッテリをテストする方法のステップを示すフローチャート150である。ステップ152で、バッテリの動的パラメータを測定する。ステップ154で、バッテリの開放電圧を得る。ステップ156で、バッテリの温度を得る。ステップ157で、テスタの負荷抵抗値を設定する。これは、模擬する負荷テスタに適当な所定の負荷抵抗値である。ステップ158で、バッテリの負荷電圧を、測定したバッテリの動的パラメータ、バッテリの開放電圧、負荷抵抗及びバッテリ温度の関数として推定する。ステップ160で、バッテリのバウンスバック電圧を予測する。ステップ162で、バウンスバック電圧、負荷電圧、及びバッテリ温度を用いてJIS寸法区分番号の分類に従ってバッテリの強度を評価する。本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、実質的に同様の機能を維持しながら、異なる技術を用いて図3のフローチャートに示すステップを実行することも可能であり、その幾つかは上述されている。   FIG. 3 is a flowchart 150 illustrating the steps of a method for testing a battery according to one embodiment of the invention. In step 152, the battery dynamic parameters are measured. In step 154, the open circuit voltage of the battery is obtained. In step 156, the temperature of the battery is obtained. In step 157, the load resistance value of the tester is set. This is a predetermined load resistance value suitable for the load tester to be simulated. At step 158, the battery load voltage is estimated as a function of the measured battery dynamic parameters, battery open voltage, load resistance and battery temperature. At step 160, the battery bounceback voltage is predicted. In step 162, the strength of the battery is evaluated according to the classification of the JIS dimension classification number using the bounceback voltage, the load voltage, and the battery temperature. It is possible to perform the steps shown in the flowchart of FIG. 3 using different techniques, while maintaining substantially similar functionality, without departing from the scope and spirit of the present invention, some of which are described above. ing.

さらに、本発明のテスタからは負荷が掛からないため、該テスタは、標準的な負荷テスタであればリセットされるエリアにおいても判定を行うことができ、標準的な負荷テスタより改良されている。特に、バウンスバック電圧が11.5V以上で、負荷電圧が極めて低い(<7V)場合、該バッテリが「不良/交換」の要因になることは確実である。バウンスバック電圧が11.5Vより低く、OCVが11Vを超え、負荷電圧がVrより低く推定された場合、判断は延期され、該バッテリは「充電して再テスト」のカテゴリーに入れられる。さらに、テスタは、OCVが11Vより低い場合、重要なコンダクタンスを見つけることによってショートする可能性のあるバッテリを検出することができる。これらは「不良/交換」のカテゴリに入れられる。電圧が極めて低い場合でコンダクタンスがほとんど存在しない場合、該バッテリは「充電して再テスト」のカテゴリーに入れられる。改良された、より具体的な比較及び結果を下記の表4に示す。   Furthermore, since no load is applied from the tester of the present invention, the tester can perform determination even in an area to be reset if it is a standard load tester, which is an improvement over the standard load tester. In particular, if the bounceback voltage is 11.5V or higher and the load voltage is very low (<7V), it is certain that the battery will be a factor of “bad / replacement”. If the bounceback voltage is less than 11.5V, the OCV is greater than 11V, and the load voltage is estimated to be less than Vr, the decision is postponed and the battery is placed in the “charge and retest” category. In addition, the tester can detect a battery that can be shorted by finding an important conductance if the OCV is below 11V. These are placed in the category “Bad / Replaced”. If the voltage is very low and there is little conductance, the battery is placed in the “charge and retest” category. Improved and more specific comparisons and results are shown in Table 4 below.

Figure 2007080814
Figure 2007080814

前記の本発明による実施形態の例はバッテリのコンダクタンスの測定値に基づく負荷電圧の推定に関するものだが、本発明の精神及び範囲を逸脱することなくバッテリのコンダクタンス以外の動的パラメータを用いることも可能である。他の動的パラメータの例としては、動的抵抗、アドミタンス、インピーダンス、リアクタンス、サセプタンス、またはこれらの組み合わせ等がある。本発明の好適な実施形態において、バッテリテスタ16は比較的小型で携帯できるものである。   While the above example embodiments according to the present invention relate to load voltage estimation based on battery conductance measurements, dynamic parameters other than battery conductance may be used without departing from the spirit and scope of the present invention. It is. Examples of other dynamic parameters include dynamic resistance, admittance, impedance, reactance, susceptance, or combinations thereof. In a preferred embodiment of the present invention, the battery tester 16 is relatively small and portable.

前記の本発明による実施形態は主に、日本の負荷テスタの模擬に関して説明したものである。しかし、本発明の意義は必ずしも日本のテスタを模倣することではなく、一般的に、定抵抗負荷を用いるあらゆるテスタを模倣することである。一般的に、定抵抗負荷を用いるテスタの模擬には、(1)バッテリからどれ位の電流が流れるかを測定し(上記式7)、(2)かかる負荷の下でバッテリがどれ位の電圧に達するかを測定する(上記式4)、2段階のプロセスがある。従来技術のアルゴリズムの多くは、負荷電流を規定して電圧を予測ことを前提としている。   The above-described embodiment according to the present invention is mainly described with respect to the simulation of a Japanese load tester. However, the significance of the present invention is not necessarily imitating a Japanese tester, but generally imitating any tester using a constant resistance load. In general, to simulate a tester using a constant resistance load, (1) measure how much current flows from the battery (Equation 7 above), and (2) how much voltage the battery has under such load. (Equation 4 above), there is a two-step process. Many prior art algorithms assume that the voltage is predicted by defining the load current.

追加の実施例
前述の電子バッテリテスタの実施例は、日本のバッテリテスト市場において一般的に使用されている負荷テスタを模擬することができる。前述のように、これらのバッテリテスタの実施例は、実際の負荷を掛けることなく負荷テストの結果を極めて良好に複製することができる。
Additional Embodiments The above-described electronic battery tester embodiment can simulate a load tester commonly used in the Japanese battery test market. As mentioned above, these battery tester embodiments can replicate load test results very well without the actual load.

負荷テスタおよび前述の模擬負荷テスタの実施例のどちらにおいても、バッテリが実質的に放電されていると、テスト結果は、不都合な影響を受けることがある。したがって、さらに以下に図4に関して述べる実施例においては、前述の負荷テスト模擬装置の実施例が、実際には放電されたバッテリを再充電することなく、再充電後の結果を予測できるように変更されている。   In both the load tester and the simulated load tester embodiments described above, the test results can be adversely affected if the battery is substantially discharged. Therefore, in the embodiment described further below with respect to FIG. 4, the load test simulator embodiment described above is modified so that the result after recharging can be predicted without actually recharging the discharged battery. Has been.

この変更は、バッテリの開放電圧および温度(f(OCV,Temp))に基づいてバッテリのコンダクタンスを補償するための関数を使用することによりなされる。放電されたバッテリは、通常は、低いコンダクタンス値を有するので、この関数は、完全に充電されたバッテリのコンダクタンス値まで上昇させたコンダクタンス値を予測する。(いくつかの実施例では約12.8Vである)完全に充電されたバッテリの電圧に接続された、この予測値は、完全に充電された時の負荷電圧の予測値を生成するために、前述のアルゴリズムの中に入れられる。それから、回復またはバウンスバック電圧を、完全充電時のパラメータを用いて計算する。これらの2つの電圧が、バッテリカテゴリの基準を順次通過すると、バッテリは、適切に再充電された後に、良好であると判断されることができる。   This change is made by using a function to compensate the battery conductance based on the open circuit voltage and temperature of the battery (f (OCV, Temp)). Since discharged batteries typically have a low conductance value, this function predicts a conductance value that has been raised to the conductance value of a fully charged battery. Connected to the voltage of a fully charged battery (which in some embodiments is about 12.8V), this predicted value produces a predicted value of the load voltage when fully charged: Put in the above algorithm. The recovery or bounceback voltage is then calculated using the full charge parameters. As these two voltages pass sequentially through the battery category criteria, the battery can be determined to be good after being properly recharged.

図4は、本発明の実施例による放電補償を備えた負荷テスタ模擬方法のフローチャート400である。ステップ402で、バッテリの動的パラメータを測定する。ステップ404で、バッテリの開放電圧を取得する。ステップ406で、バッテリの温度を取得する。ステップ410で、バッテリの完全充電動的パラメータおよび完全充電OCVを推定する。ステップ412で、推定した充電されたバッテリの動的パラメータ、充電されたバッテリの開放電圧、テスタの負荷抵抗、およびバッテリの温度の関数として、バッテリの負荷電圧を推定する。その後、ステップ414で、バッテリの完全充電バウンスバック電圧を予測する。ステップ416で、完全充電バウンスバック電圧および第2の負荷電圧を用いて、バッテリの強度を評価する。   FIG. 4 is a flowchart 400 of a load tester simulation method with discharge compensation according to an embodiment of the present invention. In step 402, the dynamic parameters of the battery are measured. In step 404, the open circuit voltage of the battery is acquired. In step 406, the temperature of the battery is obtained. At step 410, the battery full charge dynamic parameters and the full charge OCV are estimated. In step 412, the battery load voltage is estimated as a function of the estimated charged battery dynamic parameters, the charged battery open voltage, the tester load resistance, and the battery temperature. Thereafter, in step 414, the battery's full charge bounceback voltage is predicted. At step 416, the battery strength is evaluated using the fully charged bounceback voltage and the second load voltage.

図4に関連して説明された前述の実施例は、図1に示されたものと類似のバッテリテスタを用いて実行することができる。しかしながら、図4の実施例を実行するために、マイクロプロセッサ56は、メモリ60に記憶されたプログラミング命令で作動するように構成されており、それらは、図4の方法を実施するように変更されている。   The foregoing embodiment described in connection with FIG. 4 can be performed using a battery tester similar to that shown in FIG. However, to implement the embodiment of FIG. 4, the microprocessor 56 is configured to operate with programming instructions stored in memory 60, which are modified to implement the method of FIG. ing.

本発明は好適な実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく形式及び詳細の変更が可能であることは認識されるであろう。   Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, workers 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.

本発明に係るバッテリテスト回路を示す簡略化された模式図である。FIG. 2 is a simplified schematic diagram illustrating a battery test circuit according to the present invention. 本発明に係るバッテリテスタをプログラムする方法のステップを示す簡略化されたブロック図である。FIG. 6 is a simplified block diagram illustrating the steps of a method for programming a battery tester according to the present invention. 本発明に係るバッテリをテストする方法のステップを示す簡略化されたブロック図である。FIG. 4 is a simplified block diagram illustrating the steps of a method for testing a battery according to the present invention. 本発明の実施例による放電補償を備えた負荷テスタ模擬方法のフローチャートである。3 is a flowchart of a load tester simulation method with discharge compensation according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

12……バッテリ、16……バッテリテスト回路、22……正端子、24……負端子、50……電流源、52……差動増幅器、54……A/D変換器、56……マイクロプロセッサ、58……システムクロック、60……メモリ、66,68……入力装置、70……増幅器、72……出力装置、74……、バッテリ12と温度的に結合可能な、マイクロプロセッサ56と結合される、C、C……コンデンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Battery, 16 ... Battery test circuit, 22 ... Positive terminal, 24 ... Negative terminal, 50 ... Current source, 52 ... Differential amplifier, 54 ... A / D converter, 56 ... Micro Processor 58 58 System clock 60 Memory 68 66 Input device 70 Amplifier 72 Output device 74 Thermally coupleable to battery 12 Microprocessor 56 Combined, C 1 , C 2 ... capacitor

Claims (8)

バッテリ評価規格を用いてバッテリをテストする方法であって、
(a)バッテリの動的パラメータを測定するステップと、
(b)前記バッテリの開放電圧を得るステップと、
(c)前記バッテリの温度を得るステップと、
(d)所定の負荷抵抗値を設定するステップと、
(e)前記バッテリの完全充電動的パラメータおよび完全充電開放電圧を推定するステップと、
(f)前記推定した充電されたバッテリの動的パラメータ、前記充電されたバッテリの開放電圧、負荷抵抗値及びバッテリ温度の関数として、前記バッテリの負荷電圧を推定するステップと、
(g)前記完全充電バッテリのバウンスバック(bounceback)電圧を予測するステップと、
(h)前記完全充電バウンスバック電圧、負荷電圧を用いて、前記バッテリの強度を評価するステップとを含む方法。
A method for testing a battery using a battery evaluation standard,
(A) measuring a dynamic parameter of the battery;
(B) obtaining an open circuit voltage of the battery;
(C) obtaining the temperature of the battery;
(D) setting a predetermined load resistance value;
(E) estimating a fully charged dynamic parameter and a fully charged open voltage of the battery;
(F) estimating the load voltage of the battery as a function of the estimated dynamic parameters of the charged battery, the open voltage of the charged battery, the load resistance value and the battery temperature;
(G) predicting a bounceback voltage of the fully charged battery;
(H) evaluating the strength of the battery using the fully charged bounceback voltage and the load voltage.
ステップ(d)における前記所定の負荷抵抗値の設定が、模擬される負荷テスタにとって適当な負荷抵抗値を設定することを含む請求項1の方法。   The method of claim 1, wherein the setting of the predetermined load resistance value in step (d) includes setting an appropriate load resistance value for the simulated load tester. ステップ(a)における前記動的パラメータの測定が、印加される電流パルスに対するバッテリの応答を測定することを含む請求項1の方法。   The method of claim 1, wherein measuring the dynamic parameter in step (a) comprises measuring a battery response to an applied current pulse. 前記測定されるバッテリの動的パラメータ値がバッテリのコンダクタンスである請求項1の方法。   The method of claim 1, wherein the measured battery dynamic parameter value is battery conductance. 前記測定されるバッテリの動的パラメータ値がバッテリの抵抗値である請求項1の方法。   The method of claim 1, wherein the measured dynamic parameter value of the battery is a resistance value of the battery. 電子バッテリテスタであって、
バッテリの正端子に結合するように構成された正コネクタと、
前記バッテリの負端子に結合するように構成された負コネクタと、
前記バッテリの開放電圧を測定するよう構成される電圧センサと
前記バッテリの温度を得るよう構成される入力と、
バッテリテスト回路とを具備し、
該バッテリテスト回路が、
(a)第1及び第2のコネクタを用いて前記バッテリの動的パラメータを測定し、
(b)前記バッテリの完全充電動的パラメータおよび完全充電開放電圧を推定し、
(c)前記推定した充電されたバッテリの動的パラメータ、前記充電されたバッテリの開放電圧、負荷抵抗値及びバッテリ温度の関数として、前記バッテリの負荷電圧を推定し、
(d)前記バッテリの完全充電バウンスバック電圧を予測し、
(d)前記完全充電バウンスバック電圧および前記負荷電圧を用いて前記バッテリの強度を評価するよう構成された電子バッテリテスタ。
An electronic battery tester,
A positive connector configured to couple to the positive terminal of the battery;
A negative connector configured to couple to the negative terminal of the battery;
A voltage sensor configured to measure an open voltage of the battery; an input configured to obtain a temperature of the battery;
A battery test circuit,
The battery test circuit
(A) measuring the dynamic parameters of the battery using the first and second connectors;
(B) estimating the fully charged dynamic parameters and fully charged open voltage of the battery;
(C) estimating the load voltage of the battery as a function of the estimated dynamic parameters of the charged battery, the open voltage of the charged battery, the load resistance value and the battery temperature;
(D) predicting the full charge bounceback voltage of the battery;
(D) An electronic battery tester configured to evaluate the strength of the battery using the fully charged bounceback voltage and the load voltage.
前記入力が使用者から前記バッテリ温度を得るよう構成された請求項6の装置。   The apparatus of claim 6, wherein the input is configured to obtain the battery temperature from a user. 前記入力が温度センサから前記バッテリ温度を得るよう構成された請求項6の装置。   The apparatus of claim 6, wherein the input is configured to obtain the battery temperature from a temperature sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104698392A (en) * 2015-03-20 2015-06-10 丹阳琦瑞机械有限公司 Secondary electricity testing machine

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