JP5724796B2 - バッテリテスタ - Google Patents
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Description
図1に示すように、本実施形態のバッテリテスタ1は、矩形状のテスタ本体と、テスタ本体から導出されテスト(検査)対象となるバッテリの正負極外部端子にそれぞれ接続するための2つのクリップとを有している。
図2に示すように、バッテリテスタ1は、自動車用のテスト対象バッテリ(以下、単にバッテリという。)10の正極外部端子および負極外部端子にそれぞれ正負極クリップを介して接続される。図2では、オペレータ(ユーザ)により正負極クリップを介してバッテリテスタ1がバッテリ10の正負極外部端子にそれぞれ接続された状態を示している。
図4に示すように、0.5ms30Aと0.5s2Aのパルスを組み合わせた波形を、JIS−D5301の通常自動車用鉛蓄電池80D26に印加した。30A、2Aとした理由については後述する(「2.第1、第2の通電回路の抵抗の抵抗値」参照)。電気化学セルの抵抗は一般に時間依存性があり、複素インピーダンスの周波数分散解析がバッテリの特性評価に用いられる。図5に示すように、80D26の虚数部−実数部インピーダンス応答は、円弧とその右側に伸びる直線からなっており、1Hzで虚数部が極小値をとり、1kHzで虚数部がゼロとなる。これは、一般に知られるランドレス(Randles)等価回路と呼ばれる、電気化学システム等価回路モデルに対応するものであり、高周波側の虚数部がゼロのときの実数部の抵抗がオーミックな抵抗Rohmで、より低周波数側での虚数部が極小値をとっている周波数での実数部の値が、オーミックな抵抗Rohmと電荷移動抵抗Retの和である。
バッテリ10に通電する電流は複数回連続でも単発でも構わないが、時間を短くするという意図と、バッテリテスタ1の温度が上昇することによる制御・測定系への悪影響を除くため、温度上昇が5K以下になるよう波形連続印加回数を設定することが望ましい。また、短時間でオペレータが多数のバッテリを連続テストする可能性もあるので、その場合でも温度が異常に高くならないように余裕をもった設計とする必要がある。温度上昇を抑制するため、バッテリテスタ1の内部は熱伝導率および熱容量が比較的大きな材料で充填されていることが望ましい。このような材料には、例えば、シリコン粒子をフィラーに使ったエポキシ樹脂が挙げられる。以下の式(1)によって、1回のテストでの波形連続印加回数nの上限が概算できる。
次に、マイクロプロセッサ2のCPU(以下、単にCPUという。)が実行するバッテリ状態推定ルーチンについて説明する。オペレータが正負極クリップをそれぞれ正負極端子に接続すると、図示を省略した電圧センサがバッテリ10の電圧を感知し内蔵電池による電力を上述した各部に供給することでマイクロプロセッサ2のROMに格納されたプログラムやデータをRAMに展開する等の初期設定処理を経てバッテリ状態推定ルーチンが開始される。
次に、本実施形態のバッテリテスタ1の作用効果等について説明する。
2 マイクロプロセッサ(制御手段、記憶手段、取得手段の一部)
3 電圧測定回路(電圧測定手段の一部)
6 入力操作部(入力手段)
7 液晶表示装置(表示手段)
8 ミニプリンタ
10 バッテリ
11 USB端子(取得手段の一部)
12 表示部(第2の表示手段)
41 第1電流測定回路(電流測定手段の一部)
42 第2電流測定回路(電流測定手段の一部)
R1 第1の抵抗(定抵抗の一部)
R2 第2の抵抗(定抵抗の一部)
SW1 第1のスイッチ
SW2 第2のスイッチ
Claims (10)
- 定抵抗を有しバッテリに並列接続される複数の通電回路と、
前記バッテリの開回路電圧(OCV)および前記通電回路の定抵抗の両端電圧を測定する電圧測定手段と、
前記通電回路に流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記バッテリの種類を特定するための情報を入力するための入力手段と、
判定マップを記憶した記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された判定マップを用いて前記バッテリの状態を推定する制御手段と、
を備え、
前記記憶手段は、バッテリのOCVまたは充電状態(SOC)と、バッテリのコールドクランキングアンペア(CCA)または健康度(SOH)または内部抵抗(Ir)と、バッテリの状態との関係を定めたマップであって、前記バッテリの状態に要充電しきい値を介して隣接する良好領域と要充電領域とを含み、バッテリの種類に対応して少なくとも前記要充電しきい値が異なる複数の判定マップを記憶しており、
前記制御手段は、前記電圧測定手段で測定された前記バッテリのOCVおよび前記定抵抗の両端電圧、並びに、前記電流測定手段で測定された前記通電回路に流れる電流の値から前記バッテリのCCAまたはSOHまたはIrの値を算出するとともに、必要に応じて前記電圧測定手段で測定された前記バッテリのOCVから前記バッテリのSOCの値を算出し、前記入力手段で入力された前記バッテリの種類を特定するための情報に応じて前記判定マップを切り替え、該切り替えた判定マップに前記測定されたOCVまたは前記算出したSOC、および前記算出したCCAまたはSOHまたはIrの値を当てはめて前記バッテリの状態を推定する、
ことを特徴とするバッテリテスタ。 - 前記バッテリの種類を特定するための情報に、バッテリの型式、バッテリのタイプおよびバッテリが搭載された車両のタイプの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1に記載のバッテリテスタ。
- 前記バッテリのタイプにアイドルストップ・スタート(ISS)車用バッテリおよび充電制御車用バッテリの少なくとも一方を含み、前記バッテリが搭載された車両のタイプにISS車および充電制御車の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項2に記載のバッテリテスタ。
- 前記入力手段によりオペレータに前記バッテリの種類を特定するための情報を選択させるための画面を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のバッテリテスタ。
- 前記バッテリの種類を特定するための情報を外部から取得するための取得手段をさらに備え、前記制御手段は、前記取得手段で取得した前記バッテリの種類を特定するための情報に応じて前記判定マップを切り替え、該切り替えた判定マップに前記測定されたOCVまたは前記算出したSOC、および前記算出したCCAまたはSOHまたはIrの値を当てはめて前記バッテリの状態を推定することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のバッテリテスタ。
- 前記制御手段は、前記電圧測定手段で測定された前記バッテリのOCVおよび前記定抵抗の両端電圧、並びに、前記電流測定手段で測定された前記通電回路に流れる電流の値から前記バッテリのオーミックな抵抗値および電荷移動抵抗値を算出し、前記電圧測定手段で測定された前記バッテリのOCV、前記算出したオーミックな抵抗値および電荷移動抵抗値から前記バッテリのCCAまたはSOHまたはIrの値を算出するとともに、必要に応じて前記電圧測定手段で測定された前記バッテリのOCVから前記バッテリのSOCの値を算出することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のバッテリテスタ。
- 前記記憶手段に記憶された複数の判定マップは、OCVと、CCAと、バッテリの状態との関係を定めたマップであり、前記制御手段は、前記測定されたOCVと、前記算出したオーミックな抵抗値および電荷移動抵抗値とからCCAの値を算出し、前記切り替えた判定マップに前記測定されたOCVおよび前記算出したCCAの値を当てはめて前記バッテリの状態を推定することを特徴とする請求項6に記載のバッテリテスタ。
- 前記記憶手段に記憶された複数の判定マップは、SOCと、SOHまたはIrと、バッテリの状態との関係を定めたマップであり、前記記憶手段は、バッテリのOCVとSOCとの関係を定めた第1の関係マップ、およびバッテリの電荷移動抵抗とSOHまたはIrとの関係を定めた第2の関係マップをさらに記憶しており、前記制御手段は、前記測定されたOCVを前記第1の関係マップに当てはめて前記バッテリのSOCの値を算出するとともに、前記算出した電荷移動抵抗値を前記第2の関係マップに当てはめて前記バッテリのSOHまたはIrの値を算出し、前記切り替えた判定マップに前記算出したSOC、およびSOHまたはIrの値を当てはめて前記バッテリの状態を推定することを特徴とする請求項6に記載のバッテリテスタ。
- 前記制御手段による前記バッテリの状態の推定結果を表示する第2の表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のバッテリテスタ。
- 前記第2の表示手段は、前記バッテリが良好な状態にあることを表示するためのLED、前記バッテリが要充電状態にあることを表示するためのLED、および前記バッテリが要交換状態にあることを表示するためのLEDを有することを特徴とする請求項9に記載のバッテリテスタ。
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