JP3213910B2 - バッテリー診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電算機等に使用さ
れる無停電電源（ＵＰＳ）または無停電電源用以外の他
の目的で使用されるバッテリーを、診断するためのバッ
テリー診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電算機等に使用される無停電電源
（ＵＰＳ）において、バッテリーが重要な役割を果たし
ており、バッテリーの状況を把握することは高い信頼度
で運転するための必須条件である。バッテリーのチェッ
クは、単に各セルの開放電圧を測定するだけであった
り、または内部抵抗を測定するために、高周波の微小な
電流を流して電圧を測定する方法などがあった。これら
の方法は簡単ではあるが、バッテリーの実負荷状態の実
情を把握できないという欠点があった。

【０００３】さらに、詳細に調査するためには多くのバ
ッテリーセル群から、何個か抜き取り、解体調査などを
実施して全体の状況を把握しようとする方法が採られて
いたが、この方法はバッテリーの破壊検査であって、診
断に要する時間と工数が膨大であるという問題があっ
た。また、この方法は多数のうちから数個を取り出して
検査するので、その数個の検査結果から残り大多数の状
況を推定するには無理があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、無停電電源
装置などでは、数１０個ないしそれ以上のバッテリーセ
ルが直列に接続使用されており、さらに直列接続された
ものが並列接続されている場合もある。このようなバッ
テリーの点検は、できる限り運転を止めることなく行う
ことが望ましい。また、バッテリーの端子電圧と電流と
の関係は、リニアではなく、内部抵抗の測定を行う場合
でも、実際にバッテリーの使用状態での電流値に近い電
流を流して行うことが、診断の精度を上げるために重要
な条件である。

【０００５】診断のために長い時間を要することは、電
源装置の信頼度の低下を来すことがあり、極力短時間で
診断できることが必要である。

【０００６】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、これを有効に解決するべく、バッテリーの
診断時間が極力短縮され、電源装置の信頼度にはほとん
ど影響なく、診断精度が高く、診断値の信頼性が高いバ
ッテリー診断装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、半導体素子が用いられ被診断バッ
テリーの端子間に接続され診断に必要な電流に制御する
電流制御部と、前記被診断バッテリーの端子間および電
流制御部との間に設けられオン・オフ動作可能な断路器
と、前記被診断バッテリーの端子間の極性および電圧を
確認し、診断を開始する際に前記電流制御部の出力を零
とし、回路構成後前記断路器をオンとし、前記電流制御
部より診断に必要な一定電流を出力しつつ、または回路
抵抗値が一定となるような所定の電流を出力しつつ短時
間の放電を行い、その電圧と電流とから前記被診断バッ
テリーの状況診断を行う主制御部とを備えたことを特徴
とするバッテリー診断装置である。

【０００８】本発明の一実施形態によれば、主制御部
ば、一回の放電期間中に複数回の電圧電流を測定する。

【０００９】本発明の他の実施形態によれば、主制御部
は、複数回の放電作業を間欠的に繰り返しその一回の放
電ごとに複数回の電圧電流を測定する。

【００１０】本発明のさらに他の実施形態によれば、主
制御部は、測定した電圧電流などの測定データを半導体
メモリまたは磁気記憶装置に記憶させ、その測定データ
を容易に取り出し処理し得る。

【００１１】本発明のさらに他の実施形態によれば、主
制御部は、放電特性をグラフ表示する。

【００１２】本発明のさらに他の実施形態によれば、主
制御部は、所要の差をもった２種類の電流値になるよう
に時系列的に階段状に短時間放電させ、そのときの電圧
の差を電流差で除して、被診断バッテリーの内部抵抗を
求める機能を有する。

【００１３】本発明のさらに他の実施形態によれば、主
制御部は、複数個直列接続された被診断バッテリーに対
して１個の放電回路を備え前記複数の被診断バッテリー
を同時に放電させ、バッテリーの個数と同数の絶縁され
た電圧測定素子により、同時に複数個の電圧、電流を測
定する。

【００１４】本発明のさらに他の実施形態によれば、複
数の被診断バッテリーに個体認識コードが添付され、バ
ッテリー診断装置内に被診断バッテリーの個体識別を容
易とするバーコードリーダを設ける。

【００１５】本発明のさらに他の実施形態によれば、被
診断バッテリーから放電電流を取り出す電流用クリップ
内に、電圧検知用接触子を埋め込み一体化する。

【００１６】従って、本発明によれば、被診断バッテリ
ーが浮動充電されている状態で、１個ないし数個のバッ
テリーの診断が極めて短時間の放電で、測定を行うこと
ができるから、電源装置の信頼性には殆ど影響を及ぼす
ことなく、負荷装置に擾乱を与えることがない。また、
放電電流は半導体素子で制御されているために、電磁接
触器のような磨耗部分がなく、測定値の信頼性が高い。
なお、診断時の放電電流は、実際の使用電流に近い電流
としているので、バッテリーの真の状況が把握できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て、詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明の一実施形態の構成要素を示
すブロック図である。図において１は半導体素子を用い
た電流制御部、２は電流検出・計測部、３は電圧検出・
計測部、４は断路部、５は主制御部、６ａ，６ｂは被診
断バッテリー７の＋極端子部および−極端子部で、７は
被測定（被診断）バッテリーである。

【００１９】電流制御部１は主制御部５の制御指令信号
によって駆動され、被測定バッテリー７の等価負荷抵抗
となるものである。

【００２０】端子部６ａ，６ｂを挟持する鰐口クリップ
８が図３（ａ），（ｂ）に示されている。この鰐口クリ
ップ８は、主としてバッテリー７の大電流を流す鰐口部
である電流測定端子８ａと、この電流測定素子８ａの内
側に埋め込まれバッテリー端子部６ａ，６ｂの電圧を検
知する接触子（電圧測定端子）８ｂとが一体的に構成さ
れて、測定のための手数の短縮と、電圧測定の精度の向
上とを可能とするものである。

【００２１】被測定バッテリー７の両端子部６ａ，６ｂ
を鰐口クリップ８で挟持することによって、＋極端子部
６ａより断路器４および電流制御部１を経て、バッテリ
ー７の−極端子６ｂへ電流が流れる回路が構成される。
なお、９は鰐口クリップ８で端子部６ａ，６ｂに押圧を
与えるスプリングで、１０は電流用リード線、１１は電
圧用リード線である。

【００２２】断路器４はバツテリー７と電流制御部１と
の間に設けられている。また、断路器４と電流制御部１
との中間には、電流を測定する電流検出・計測部２が挿
入されており、バッテリー７の両端電圧は鰐口クリップ
８に取り付けられた接触子８ｂによって取り出される。
取り出された電圧は電圧検出・計測部３へ導入される。

【００２３】電流検出・計測部２にて計測された電流に
関する信号と、電圧検出・計測部３にて測定された電圧
に関する信号とは主制御部５に導入される。主制御部５
には、バッテリー７の診断機能である図示省略の入力処
理部が内蔵されていて、所要の電流になるように、電流
制御部１に指令を送る。

【００２４】電流制御部１は、この指令信号に基づい
て、自己の有する特性に従い電流を制御する。この電流
制御部１を流れる電流は電流検出・計測部２により検出
される。

【００２５】このように構成された主制御部５は、被測
定バッテリー７の端子間６ａ，６ｂの極性および電圧範
囲を確認し、診断を開始する際に電流制御部１の出力を
零として、回路構成が０Ｋであれば、断路器４をオンと
し、電流制御部１が動作して半導体素子による電流が零
から診断に必要な一定電流を出力しつつ、短時間の放電
を行い、その電圧と電流とから、被測定バッテリー７の
状況判断を行うものである。

【００２６】従って、断路器４がオンしている状態で
は、すべての部分が閉回路を構成しているから、流れる
電流が連続的に適正に制御される。なお、診断を終了す
る際には、電流制御部１の出力を零としてから断路器４
をオフとする。

【００２７】図２は本発明の他の実施形態の構成要素を
示すブロック図である。図において複数個、本実施例で
は３個の被診断バッテリー７ａ，７ｂ，７ｃを一括して
同時に測定する場合を示す。被診断バッテリー７ａ，７
ｂ，７ｃと同数の電圧検出・計測部３ａ，３ｂ，３ｃが
接続され、各被診断バッテリー７ａ，７ｂ，７ｃの両端
電圧が主制御部５に導入される。主制御部５は、接続さ
れる電圧検出・計測部３ａ，３ｂ，３ｃと同数の図示省
略の入力処理部が内蔵されている。この制御動作は、図
１とほぼ同様である。

【００２８】図４は本発明の診断開始からデータ登録ま
での操作手順のフローシートを示す。 図において細枠
は操作者が行うもので、太枠は診断装置が自動的に行う
動作である。診断装置の電源が投入され、被測定バッテ
リー７の端子部６ａ，６ｂに電流測定端子８ａおよび電
圧測定端子８ｂを接続し、端子間の極性および電圧範囲
を自動的に確認し、断路器４を投入する。

【００２９】被測定バッテリー７の診断に必要な一定電
流に制御しつつ，短時間の放電停止を行いその電圧と電
流とから，または回路抵抗値が一定となるように電流制
御しつつ，短時間の放電停止を行いその電圧と電流とか
ら，被診断バッテリー７の状況診断を行うものである。

【００３０】図５は図１に示すバッテリー診断装置の構
成要素の詳細ブロック図である。図において本主制御部
５は、診断動作中連続して一定電流を放電させる場合
と、間欠的に電流を流す場合とに適用されるものであ
る。電流検出器２ａおよび絶縁増幅器２ｂを経て電流値
が主制御器５へ導入されると共に、表示器１５の電流メ
モリ１６および電流表示器１６ａへ導入される。また、
電圧検出器（絶縁増幅器）３ｄを経て電圧値が主制御器
５へ導入されると共に、表示器１５の電圧メモリ１７お
よび電圧表示器１７ａへ導入される。

【００３１】図６は図１に示すバッテリー診断装置の他
の構成要素の詳細ブロック図である。図において本主制
御部５ａは、診断動作中連続して放電回路の抵抗を一定
値として診断する場合と、一定の抵抗値の放電回路に間
欠的に放電する場合とに適用されるものである。

【００３２】上述のような主制御部５，５ａは、一回の
放電期間中に複数回の電圧・電流測定を行うものとす
る。または複数回の放電動作を間欠的に繰り返し、その
電圧と電流とを測定しバッテリー７の状況判断を行うも
のである。

【００３３】また、測定された測定データの電圧・電流
などは、半導体メモリまたは磁気記憶装置などに記憶さ
せると共に、そのデータを容易に取り出し得るものとす
る。なお、複数の測定データの例えば電圧の時間的変位
（放電特性）をヒストグラフに表示することも可能であ
る。

【００３４】さらに、主制御部５，５ａは、所要の差を
もった２種類の電流値になるように時系列的に階段状に
短時間放電させ、そのときの電圧の差を電流差で除し
て、被測定バッテリーの内部抵抗を求める機能を有する
ものとする。

【００３５】さらにまた、主制御部５，５ａは、複数個
直列接続された被測定バッテリー７に対して１個の放電
回路を備え前記複数の被測定バッテリー７を同時に放電
させ、バッテリー７の個数と同数の絶縁された電圧測定
素子により、同時に複数個の電圧、電流を測定するもの
とする。

【００３６】さらになお、複数の被測定バッテリー７に
図示省略の個体認識コードが添付され、バッテリー診断
装置内に被測定バッテリー７の個体識別を容易とする図
示省略のバーコードリーダを設けるものとする。

【００３７】バッテリー診断装置の上記のような機能
は、必要に応じて単独にまたは複数組合わせて製品化す
るものである。

【００３８】なお、本発明は上述の実施形態に限定され
るものではなく、適宜の設計的変更を行うことにより、
他の形態においても実施し得るものである。

【００３９】

【発明の効果】上述のように、本発明のバッテリー診断
装置は、半導体素子が用いられ被診断バッテリーの端子
間に接続され診断に必要な電流に制御する電流制御部を
設け、被診断バッテリーと電流制御部との間にオン・オ
フ動作可能な断路器を設け、前記被診断バッテリーの端
子間の極性および電圧範囲を確認し、診断を開始する際
に電流制御部の出力を零とし回路構成後断路器をオンと
し、電流制御部より診断に必要な一定電流を出力しつ
つ、または回路抵抗値が一定となるような所定の電流を
出力しつつ短時間の放電を行い、その電圧と電流とから
被診断バッテリーの状況診断を行う主制御部を設け、主
制御部は一回の放電期間中に複数回の電圧電流を測定
し、または主制御部は複数回の放電作業を間欠的に繰り
返しその一回の放電ごとに複数回の電圧電流を測定し、
なお主制御部は測定した電圧電流などの測定データを半
導体メモリまたは磁気記憶装置に記憶させ、その測定デ
ータを容易に取り出し処理することによって、従来技術
の問題点が有効に解決され、被測定バッテリーが浮動充
電されている状態で、１個ないし数個のバッテリー診断
が極めて短時間の放電で測定することができるから、電
源装置の信頼性には殆ど影響を及ぼすことがなく、負荷
装置に擾乱を与えることがない。また、放電電流は半導
体素子で制御されているために、電磁接触器のような摩
擦部分がなく、測定値の信頼性が高い。なお、診断時の
放電電流は、実際の使用電流に近い電流としているの
で、バッテリーの真の状況が把握できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成要素を示すブロック
図である。

【図２】本発明の他の実施形態の構成要素を示すブロッ
ク図である。

【図３】端子部を挟持する鰐口クリップの概要図を示
し、同図（Ａ）はその構成図で、同図（Ｂ）は端子部挟
持状態図である。

【図４】本発明の診断開始からデータ登録までの操作手
順のフローシートである。

【図５】図１に示すバッテリー診断装置の構成要素の詳
細ブロック図である。

【図６】図１に示すバッテリー診断装置の他の構成要素
の詳細ブロック図である。

【符号の説明】

１ 電流制御部 ２ 電流検出・計測部 ３ 電圧検出・計測部 ４ 断路器 ５ 主制御器 ６ａ，６ｂ 端子部 ７，７ａ，７ｂ，７ｃ 被測定バッテリー ８ 鰐口クリップ

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子が用いられ被診断バッテリー
   の端子間に接続され診断に必要な電流に制御する電流制
   御部と、前記被診断バッテリーと電流制御部との間に設
   けられたオン・オフ動作可能な断路器と、前記被診断バ
   ッテリーの端子間の極性および電圧範囲を確認し、診断
   を開始する際に前記電流制御部の出力を零とし、回路構
   成後前記断路器をオンとし、前記電流制御部より診断に
   必要な一定電流を出力しつつ、または回路抵抗値が一定
   となるような所定の電流を出力しつつ短時間の放電を行
   い、その電圧と電流とから前記被診断バッテリーの状況
   診断を行う主制御部とを備えたことを特徴とするバッテ
   リー診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、主制御部は、
   一回の放電期間中に複数回の電圧電流を測定することを
   特徴とするバッテリー診断装置。
3. 【請求項３】 請求項１の記載において、主制御部は、
   複数回の放電作業を間欠的に繰り返しその一回の放電ご
   とに複数回の電圧電流を測定することを特徴とするバッ
   テリー診断装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかの記載にお
   いて、主制御部は、測定した電圧電流などの測定データ
   を半導体メモリまたは磁気記憶装置に記憶させ、その測
   定データを容易に取り出し処理し得ることを特徴とする
   バッテリー診断装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかの記載にお
   いて、主制御部は、放電特性をグラフ表示することを特
   徴とするバッテリー診断装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし３のいずれかの記載にお
   いて、主制御部は、所要の差をもった２種類の電流値に
   なるように時系列的に階段状に短時間放電させ、そのと
   きの電圧の差を電流差で除して、被診断バッテリーの内
   部抵抗を求める機能を有することを特徴とするバッテリ
   ー診断装置。
7. 【請求項７】 請求項１の記載において、主制御部は、
   複数個直列接続された被診断バッテリーに対して１個の
   放電回路を備え前記複数の被診断バッテリーを同時に放
   電させ、バッテリーの個数と同数の絶縁された電圧測定
   素子により、同時に複数個の電圧、電流を測定すること
   を特徴とするバッテリー診断装置。
8. 【請求項８】 請求項１の記載において、複数の被診断
   バッテリーに個体認識コードが添付され、バッテリー診
   断装置内に被診断バッテリーの個体識別を容易とするバ
   ーコードリーダを設けることを特徴とするバッテリー診
   断装置。
9. 【請求項９】 請求項１の記載において、被診断バッテ
   リーから放電電流を取り出す電流用クリップ内に、電圧
   検知用接触子をうめ込み一体化することを特徴とするバ
   ッテリー診断装置。