JPH09133739A

JPH09133739A - 電池の寿命判定方法及び電池寿命判定装置

Info

Publication number: JPH09133739A
Application number: JP7317462A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Arisaka; 寛有坂
Original assignee: Tokyo Eletech Corp
Current assignee: Tokyo Eletech Corp
Priority date: 1995-11-10
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】電池の寿命を適切に判定するとともに構成簡
易で調整個所の少ない安価な判定器を提供できる方法
と、これを用いた判定容易な使い勝手の良い寿命判定装
置を提案する。【解決手段】電池寿命判定装置を、交流定電流を被測
定電池(BT)の正負両極間に流す交流定電流駆動回路(2)
と、駆動電流に対応して被測定電池(BT)の両端に生じる
電位差を整流する整流器(5) と、一方の入力端子には前
記整流器(5) の出力が接続され他方の入力端子には比較
すべき基準レベルとして所定出力電圧(Vr)の基準電圧源
(6) が接続されたコンパレータ(10)と、一方の入力端子
には前記整流器(5) の出力が接続され他方の入力端子に
は前記基準電圧源(6) の所定出力電圧(Vr)を一定倍
（α）した電圧(Vr') が比較すべき基準レベルとして入
力されたコンパレータ(8) と、このコンパレータ(8) の
出力により駆動される発光表示器(9) とを含み構成す
る。倍率αを外部から整数倍にするのも良い。倍率αを
外部から可変可能にするのも良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケルカドミウ
ム電池等の二次電池や一次電池等の電池の寿命判定方法
および電池寿命判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、停電時の非常用電源とし
て或いは携帯用電子機器の電源として再充電可能な二次
電池がひろく使用されている。こうした用途には鉛蓄電
池、ニッケルカドミウム電池等が用いられており、特
に、携帯機器用には小形で保守が容易なことから、ニッ
ケルカドミウム電池あるいはより高容量化が図れるニッ
ケル水素電池、リチウムイオン電池等がもっぱら使用さ
れている。

【０００３】こうした二次電池は、使用に伴う度重なる
充放電の結果劣化し、使用可能な電池容量が少なくなり
寿命にいたり初期の性能が得られなくなってしまい、機
器が期待した時間だけ動作せず予期せぬ不都合が生じた
り、非常用の用途では真に必要となる緊急時に期待通り
動作しない等の危険な状況となる。従って、劣化し寿命
のきた電池は速やかに新しいものと交換しなければなら
ない。

【０００４】電池の劣化は徐々に進み連続的であるため
寿命の判定は容易ではない。二次電池の寿命は、満充電
状態から規定連続放電を続け所定端子電圧値に降下する
までの継続時間で評価することができるが、実際には時
間が係るとの難点があり、また、寿命判定の対象となる
電池の種類や用途（使用法）によっては適用できない。
このため、電池の種類や用途に応じて従来から電池寿命
判定のための方法や装置が極めて多く提案されている。

【０００５】こうした、従来の電池寿命判定方法の一つ
として内部インピーダンスを測定する方法が知られてい
る。これは、電池の劣化状態に応じて電池の内部インピ
ーダンスが増加することに着目して、外部より電池に流
れ込む電流とこの時の電池端子電圧より内部インピーダ
ンスを算出し、この値の大小により電池の劣化状態を判
定するもので、駆動信号源（電流）としては直流・交流
のどちらも用いられる。

【０００６】このような、内部インピーダンス測定によ
る電池寿命判定方法及び装置は、本出願人によっても提
案されている（特願平７−９４５１１号：二次電池の寿
命判定方法及び寿命判定装置）。この既提案では、交流
信号源による測定に関し、駆動信号源に複合交流波を用
い定電流駆動することにより、従来の単一周波数による
測定に比べて高い判定精度を得ている。

【０００７】上記既提案を含めて、発光ダイオードを点
灯させる等に依り寿命の判定結果のみを得るためには、
一般には被測定電池の寿命の臨界値に相当する内部イン
ピーダンスを決めて、コンパレータを用いて前記臨界イ
ンピーダンスに相当する計測出力電圧を越える（構成に
よっては越えない）電圧が得られた場合に発光ダイオー
ドを点灯させるように構成されている。

【０００８】このため、上記コンパレータに与える基準
電圧は測定対象となる電池の種類（化学的材質、構造形
状）及び単位電池の積層数に対応させて決定され調整さ
れてる。即ち、電池の種類や出力電圧に応じて設定され
る基準電圧は異なっている。なお、この基準電圧の調整
手段は装置内部に設けられており、調整は専ら装置製造
時に製造者側で行われている。

【０００９】従って、同種の電池であっても一つの装置
で異なる電圧の電池（積層数の異なる電池）を対象とし
て寿命判定を行うためには、対象電圧値の数に応じて同
数の上述基準電圧設定手段と、使用者によって操作され
る基準電圧設定スイッチが必要となる。例えば、同じ単
位セルを用いたニッケルカドミウム電池でも、積層数が
異なる４種の電池を対象とするのであれば、４つの基準
電圧出力とこれらを切換えるスイッチが必要となる。

【００１０】また、更に異なる種類（化学的組成等）の
電池を対象に判定可能とするためには電池の種類毎に上
述基準電圧の製造時調整と使用時の切り替えが必要とな
る。なお、同一製造者による同一組成の電池であっても
種類毎に容量や電極形状等の差異に応じて種類毎に内部
インピーダンスは異なるので、これにも対応するために
は更に数多くの調整要素と切り替え要素が必要となって
しまう。なお、寿命判定需要が多い二次電池を例に説明
したが一次電池についても寿命判定が必要な場合があ
り、この場合やはり同様な状況にある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、一つの装
置で種類の異なる電池を対象として寿命判別を行うため
には、極めて多くの調整箇所が必要で装置の部品費と調
整工数の増加を招き高価格化の原因となっていた。本発
明では、多種の電池を対象にその電池寿命を判定可能で
ありながら、調整要素数を少なくした該当部構成簡易で
安価な電池寿命判定方法及び対応する装置を提案するこ
とを目的とする。

【００１２】また、特に使用者側で随時、判定すべき電
池に応じて容易に判定レベルを再設定することができる
ようにした使い勝手の良い電池寿命判定装置を提案する
ことも目的とする。その他、上述構成に伴って必要とな
る新規な整流回路を併せて提案する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の電池寿命判定方法では、交流定電流を被測定
電池(BT)の正負両極間に流し、該被測定電池(BT)の内部
インピーダンスにより発生する電位差の大小より該被測
定電池(BT)の寿命を判定する電池の寿命判定方法におい
て、被測定電池(BT)の呈する上記電位差が、同種類の未
使用電池(BTr) が呈する上記電位差の一定倍率（α）以
上となった場合に該被測定電池(BT)を寿命に達したもの
と判定するようにする。

【００１４】また、上記方法を具現化するため本発明の
電池寿命判定装置は、交流定電流を被測定電池(BT)の正
負両極間に流す交流定電流駆動回路(2) と、駆動電流に
対応して被測定電池(BT)の両端に生じる電位差を整流す
る整流器(5) と、一方の入力端子には前記整流器(5) の
出力が接続され他方の入力端子には比較すべき基準レベ
ルとして所定出力電圧(Vr)の基準電圧源(6) が接続され
たコンパレータ(10)と、一方の入力端子には前記整流器
(5) の出力が接続され他方の入力端子には前記基準電圧
源(6) の所定出力電圧(Vr)を一定倍した電圧(Vr') が比
較すべき基準レベルとして入力されたコンパレータ(8)
と、このコンパレータ(8) の出力により駆動される発光
表示器(9) とを含み構成される。更には、上記装置に於
いて前記基準電圧源(6) の出力電圧(Vr)を複数の段階的
設定値から選択可能にする切替スイッチ(6A)を具備させ
れば、多種の電池に対応可能となる。

【００１５】また、他の発明では電池寿命判定装置を、
交流定電流を被測定電池(BT)の正負両極間に流す交流定
電流駆動回路(2) と、駆動電流に対応して被測定電池(B
T)の両端に生じる電圧を整流する整流器(5) と、一方の
入力端子には前記整流器(5)の出力が接続され他方の入
力端子には比較すべき基準レベルとして所定出力電圧(V
r)の基準電圧源(6) が接続されたコンパレータ(10)と、
一方の入力端子には前記整流器(5) の出力が接続され他
方の入力端子には前記基準電圧源(6) の所定出力電圧(V
r)を一定倍した電圧(Vr') が比較すべき基準レベルとし
て入力されたコンパレータ(8) と、このコンパレータ
(8) の出力により駆動される発光表示器(9) と、前記コ
ンパレータ(10)の出力により駆動される発光表示器(11)
と、前記基準電圧源(6) の出力電圧を外部から可変する
調整手段(6B)とを含み構成する。

【００１６】前記各装置において、前記整流器(5) を、
前記被測定電池(BT)の一端に順次接続されたキャパシタ
(C5)と抵抗(R9)及び抵抗(R11) と、この抵抗(R11) に反
転入力端子が接続され非反転入力端子が接地された増幅
器(IC4) と、この増幅器(IC4) の出力端子にアノードを
そして反転入力端子にカソードを接続されたダイオード
(D1)と、カソードが前記増幅器(IC4) の出力端子にアノ
ードが抵抗(R10) を介して前記抵抗(9) と抵抗(R11) の
接続点に接続されたダイオード(D2)と、このダイオード
(D2)のアノードから接地点に順に直列接続された抵抗(R
12) 及びキャパシタ(C6)とで構成されて前記抵抗(R12)
とキャパシタ(C6)の接続点を出力とした構成にすること
ができ、整流効率が良く従ってダイナミックレンジが広
くとれ高精度な装置とすることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例をあげ添附図面に沿っ
て詳細に説明する。図１は本発明装置の一実施例である
電池寿命判定装置の概略構成を示す機能ブロック図であ
り、図２はその外観の一例を示す三面図である。図１に
おいて、符号(1) を付したのは、複合波発生器であり、
この複合波発生器(1) の出力は交流定電流駆動回路(2)
に接続されている。交流定電流駆動回路(2) の出力は高
域通過フィルタ(3) を介して、被測定対象となる二次電
池その他の被測定電池(BT)の一方の端子(T1)に印加され
後述するように規定波形の交流電流を流す。

【００１８】前記高域通過フィルタ(3) の出力端子（測
定時には被測定電池(BT)の端子(T1)と同じ）は、別の高
域通過フィルタ(4) を介して必要に応じて増幅されて整
流器(5) に入力されている。整流器(5) の出力はコンパ
レータ(8) 及びコンパレータ(10)夫々の入力端子の一方
に入力されている。前記コンパレータ(8) の残る入力端
子には、基準電圧源(6) の出力が直流増幅器(7) で所定
倍率増幅されたのち比較用の基準電圧として入力されて
いる。一方、前記コンパレータ(10)では残る入力端子に
は、前記基準電圧源(6) の出力が直接に比較用の基準電
圧として入力されている。そして、前記コンパレータ
(8) の出力は発光表示器(9) が、またコンパレータ(10)
の出力は発光表示器(11)がそれぞれ接続されている。な
お、符号(11)は電源で、各部に電圧を供給する。

【００１９】実施例では、前述既提案と同様に交流複合
波形の定電流を二次電池の正負両極間に印加する。従っ
て、二次電池にはその内部インピーダンスの大小に依存
することなく規定の交流電流が流れる。従って、該二次
電池の両端では内部インピーダンスに対応した電位差
（端子電圧）が表れるから、この端子電圧を整流する等
してレベルの大小に基づき、換言すれば新品電池の呈す
る内部インピーダンスからの内部インピーダンスの増加
量により電池の劣化状態を知る。試験信号は特定な単一
周波数を用いず所定周波数差の２以上の周波数成分を含
む複合波であるから、応答信号は電池の内部インピーダ
ンスが呈する共振現象の影響を受けにくく、正確な判定
ができる。

【００２０】そして、予め設定された内部インピーダン
スになったことを判定時の端子電圧値として知るのであ
るが、判定の容易化と視認性向上のため、コンパレータ
により判定結果をクラス分けして対応する発光表示器を
発光させる。従って、使用者が簡便に電池が使用可能か
を知ることができる。特に、本発明方法では被測定電池
(BT)の呈する上記電位差が、同種類の未使用電池(BTr)
が呈する上記電位差の一定倍率（α）以上となった場合
に該被測定電池(BT)を寿命に達したものと判定してい
る。このように電位差（即ち、内部インピーダンス）が
一定倍率まで増加した場合を判定基準とした結果、積層
数が異なる電池に対応させる場合でも電池の種類に応じ
て単位セルに対応した（基本）基準レベルを一度だけ設
定（調整）すれば良く積層数の違う電池に対しては単に
基準レベルを積層数に比例して増加させるだけで良いか
ら、簡単な分圧回路網の分圧点を切り換えて基準レベル
にする簡易な構成、或いは基本基準レベルを直流増幅し
て基準レベルとして用いその際の増幅度を切り換える簡
易な構成にて積層数の異なる複数タイプの電池に対応す
ることができる。

【００２１】また、本発明方法によれば、同種類の未使
用電池(BTr) が呈する上記電位差を基準としているの
で、現場の使用者が対象電池に応じて基準レベルを調節
することが可能になる（後に詳述）。即ち、使用者が一
度だけ同種類の未使用電池(BTr) を用いて基準レベルを
設定し直すことで、同種の被測定電池を正確に寿命判定
することができどの様な電池に対しても寿命判定が行え
ることになる。

【００２２】上述各部中、主要部について更に説明す
る。なお、図３は参考までに示すより具体的な回路構成
例を示した回路図であり、各機能部分には図１と概略対
応させた符号を付している。なお、複合波発生器(1) 、
交流定電流駆動回路(2) については、先に挙げた特願平
７−９４５１１号にも同等のものが開示されている。

【００２３】複合波発生器(1) は、試験信号としての所
定周波数差の２以上の周波数成分を含む交流複合波を発
生する交流発振回路で、複数の正弦波発振部（発振周波
数は、例えば0.6kHz、1.0kHz、1.4kHz）と各出力を加算
混合する加算部で構成することができる。実施例では、
高精度を得るために整流回路(5) との兼ね合いから、複
数の正弦波が加算された定常性が高いものを用いてい
る。なお、精度があまり要求されない用途であれば、測
定に好適な周波数範囲の主周波数を中心に周波数変調し
た複合波を用いることもできる。要は、特定な単一周波
数でなく周波数成分がある程度の帯域に広がった交流複
合波が電圧出力として得られれば良い。

【００２４】この複合波発生器(1) に後続する交流定電
流駆動回路(2) は、測定（判定）のために接続される被
測定電池(BT)に対して定電流を流すためのものであり、
例えば図３に示すように２個のオペアンプを主体に構成
することができる。ここで、定電流とは負荷によらず規
定電流を流すことを意味しており、直流一定値電流の意
味では無い。即ち、交流定電流駆動回路(2) は、被測定
電池の状態例えば使用開始後の経時状態や、測定時の保
持電池容量あるいは個体差等の影響を受けることなく複
合波発生器(1) の出力電圧に正確に対応する交流電流を
被測定電池(BT)に流すように駆動するための回路で、図
３の回路では最終駆動段から強力に帰還をかけることで
実現している。

【００２５】被測定電池(BT)の端子(T1)に生じる交流電
圧は、必要に応じて増幅器(IC3) で増幅（併せて調整）
されて整流器(5) により整流されて直流に変換される。
図３の回路図で示す整流器(5) は、オペアンプと帰還回
路中のダイオードを用いた整流効率が良く従って微少レ
ベルまでリニアリティが良く広いダイナミックレンジに
わたって精度良いものとなっている。

【００２６】即ち、図では整流器(5) は、測定時には被
測定電池(BT)の一端に増幅部を介して接続されている。
増幅部は、被測定電池(BT)の一端に接続されるキャパシ
タ(C4)及び直列接続された抵抗(R7)と、該抵抗(R7)に反
転入力端子が接続され抵抗(R8)により出力から負帰還が
かけられるとともに非反転入力端子が接地された増幅器
(IC3) で構成されている。整流器(5) はこの増幅部の出
力に接続されており、前記増幅器(IC3) の出力に順次接
続されたキャパシタ(C5)と抵抗(R9)及び抵抗(R11) と、
この抵抗(R11) に反転入力端子が接続され非反転入力端
子が接地された増幅器(IC4) と、この増幅器(IC4) の出
力端子にアノードをそして反転入力端子にカソードを接
続されたダイオード(D1)と、カソードが前記増幅器(IC
4) の出力端子にアノードが抵抗(R10) を介して前記抵
抗(9) と抵抗(R11) の接続点に接続されたダイオード(D
2)と、このダイオード(D2)のアノードから接地点に順に
直列接続された抵抗(R12) 及びキャパシタ(C6)とで構成
されていて、前記抵抗(R12)とキャパシタ(C6)の接続点
が出力として後述する各コンパレータ(8,10)の一方の入
力端子に接続されている。

【００２７】この整流器(5) では、変動波形の実効値を
得るための一般的な意味での整流とは若干意味あいの異
なる動作となっている。即ち、上述したように、比較的
大容量（例えば、0.1 μＦ）のキャパシタ(C5)と例えば
820 ｋオームの抵抗(R11) との接続点に増幅器(IC4) の
出力からダイオード(D2)を介して負帰還がかけられてい
ることから、整流波形は入力された交流波形の最下端電
位部分が“０”電位となるようにクランプされた全体が
正電圧側の波形となり、一種の整流（ピーク保持整流）
が行われることになる。この整流作用は、通常行われて
いる絶対値検波より効率が良く４０％程度（波形に依
る）高い出力が得られる。従って、微少レベルまでリニ
アリティが良くダイナミックレンジが広くとれる。この
整流波形は後段の平滑要素で略直線状の脈流にと平滑さ
れる。前記整流波形は、信号として被側電池の端子に現
れる電位差波形と相似であり駆動信号源波形とは電池イ
ンピーダンスに応じた比の比例関係にあるから前記脈流
波の直流レベルも電池インピーダンスに比例した電圧を
示す。本回路は実施例装置はもとより、一般に定常的な
繰り返し波形を対象とした直流化の場合であれば、信号
レベルに比例した直流電圧が得られリニアリティの良い
直流化を行うことができて極めて有効である。

【００２８】なお、整流器(5) の構成中で整流部分に続
く後段部は整流波形平滑のためのリップル重畳部とし、
整流（直流レベル化）後の検出出力に所定の一定微少振
幅の交流波形（交流変動：リップル）が重畳されるよう
にしても良く、整流部に続く抵抗(R12) とキャパシタ(C
6)による平滑部の時定数を適切に設定することで交流定
電流駆動回路(2) の出力に含まれる信号波のうち高周波
数の成分に対応する交流変動の一部が残るように設定す
れば、コンパレータへの入力直流信号が所定微少振幅の
リップル成分が含有するようにして装置調整時の利便性
が向上する。この点については、前出の既提案に説明さ
れており重ねての説明は省略する。

【００２９】上述したように直流信号（微少脈流を含
む）のレベルの大小には、被測定電池の内部インピーダ
ンス従って相関関係にある電池劣化状態が反映されてい
るのでこれを基に、電池が寿命（適宜事前に決定した規
定寿命に達しているか否か、或いはその過程上での位置
（状態）を推定することができるのであるが、最終利用
者の知りたいのは専ら該電池が使用に耐え得るか否か即
ちまだ寿命が有るか否かであるから、既述したように実
施例の表示にはコンパレータと発光ダイオード等の発光
表示器を用いて判定結果のみを視認容易に発光表示する
簡易な使い勝手のよいものにしている。

【００３０】このためには、測定すべき電池に応じて適
切な基準レベルが設定されてコンパレータに入力されて
いなければならないが、対象とする被測定電池（単位電
池）の種類毎に適切なコンパレータの基準レベルを決定
するには、事前に相当数の電池について充放電を繰り返
して定めねばならず、大変な作業となっていたのであ
る。しかし、本発明方法を適用した本発明装置では、こ
の基準レベルの決定や設定が極めて容易になっている。

【００３１】また、電池積層数の異なる被測定電池を対
象とするためには、従来は同一種類電池（単位電池は同
じ）であっても電池積層数の違いに応じて夫々に適切な
コンパレータの基準レベルを設定する必要があり、調整
箇所が極めて多くなり、極めて多くの製造工数がかかっ
ていた。上記本発明方法の更なる実用上の利点は、電池
積層数の異なる複数種類の電池を測定対象とする装置と
して具現化する場合でも、積層数の増加に比例して基準
レベル（電圧）を増加させれば良いから、簡単な直流増
幅器を用いて調整は基準電圧源１ヵ所のみで電池積層数
に応じて前記直流増幅器の増幅度を切り換えるのみで積
層数毎の適切な基準レベルが得られ調整工数の削減がで
きる点にある。

【００３２】次に、この目的のための判定・表示部につ
いて説明する。判定・表示部を構成しているコンパレー
タ(8) 及びコンパレータ(10)は、所定の基準電圧を基に
して入力信号レベルが該基準電圧より大か小かを鋭敏に
判定し出力を反転させる既知回路で図３ではオペアンプ
を帰還なしに用いる既知技術で実現している。夫々のコ
ンパレータの出力には発光表示器(9;LED1)及び(11;LED
1) が接続されていて夫々電池が寿命に達していること
或いは電池が未使用に近いことを明示する。発光表示器
としては視認容易な発光ダイオードを用いている。

【００３３】なお、図３の例示回路では、寿命の有無だ
けでなく中間段階にあることも明示できるように第３の
コンパレータ(IC8) を用いて出力で発光ダイオード(LED
2)を駆動するようにし、被測定電池(BT)の端子で得られ
る信号のレベルを３段階に弁別して、どの段階であるか
を夫々の段階に対応する発光色が異なる３個の発光ダイ
オード(LED1,LED2,LED3)のどれかを発光させることで、
被測定電池の状態を知らせるようになっている。

【００３４】即ち、電池がまだ十分に使用できる寿命の
あるものであれば緑色の発光ダイオード(LED3)が点灯
し、規定寿命（規定インピーダンス以上）となった電池
に対しては赤色の発光ダイオード(LED1)が赤く点灯し、
規定寿命に近づいている電池に対応しては黄色の発光ダ
イオード(LED2)が点灯するようにする。なお、内部イン
ピーダンスと規定寿命の対応については、電池の種類に
よって適正値が異なるし用途や安全率の設定量によって
も異なるが、電池の内部インピーダンスが初期値のα倍
となるところを寿命とする。例えば電池内部インピーダ
ンスが初期値の２倍の値となる時点を寿命として設定す
ると多くの場合に実状に適合する。無論、状況や用途に
よって適切な補正量を組み入れるようにして倍率αを決
定し実情に合わせる。

【００３５】コンパレータ(8) と(10)への基準レベル
は、基準電圧源(6) に基づき与えられα倍の関係にす
る。基準電圧源(6) は、定電圧ダイオード等を用いて安
定化された直流電圧を供給するもので、出力電圧が測定
対象とする電池の単位セルに対応する電圧に設定可能に
調整部（図３では可変抵抗器(VR1) ）を備えている。こ
こで、単位セルに対応する電圧とはある種類の未使用電
池１ユニットが呈する内部インピーダンスに対応して、
前段の回路各部の設定により定まる電圧を意味してい
る。この基準電圧源(6) の出力電圧は、前記コンパレー
タのうちで、コンパレータ(10)には直接に基準レベル(V
r)として入力される。

【００３６】また、上記基準電圧源(6) の出力には、直
流増幅器(7) が接続されている。直流増幅器(7) の増幅
度は全体としてオペアンプの反転入力を接地する可変
抵抗器(VR2) で連続的に、また切換スイッチ(SW1) で帰
還抵抗(RA1〜RA4)を切換えて整数比で切換可能となって
いる。即ち、切換スイッチ(SW1) にて増幅度を、α,2
α,3α,4αに段階的に可変でき、αは可変抵抗器(VR2)
で連続的に調整できる。最少値αは予め決められた電池
寿命臨界値に対応した一定倍率に設定されている。この
倍率（α）は、電池の種類や用途に応じて適宜決定され
るが、おおよそ1.6 倍〜2.4 倍が実状に合った範囲とな
る。直流増幅器(7) の出力は、コンパレータ(8) に基準
レベル(Vr') として入力される。

【００３７】コンパレータ(8) 及びこの出力により駆動
される発光表示器(9) は、被測定電池が寿命がきたもの
であることを明示するためのもので、表示器には赤色発
光の発光ダイオード(LED1)を用いている。コンパレータ
(8) の一方の入力端子には前記整流器(5) の出力が接続
されており、また、他方の入力端子には、電池寿命がき
ているか否かの判定のための基準レベルとして既述した
ように直流増幅器(7)の出力(Vr') が接続されている。
一方、コンパレータ(10)及びこの出力により駆動される
発光表示器(11)は、被測定電池が略新品に近いものであ
ることを明示するためのもので、表示器には緑色発光の
発光ダイオード(LED3)を用いている。既述した如くにコ
ンパレータ(10)の一方の入力端子には前記整流器(5) の
出力が接続されており、また、他方の入力端子には判定
のための基準レベルとして基準電圧源(6) の出力(Vr)が
接続されている。なお、コンパレータ(IC8) は、中間状
態にあることを明示するもので、コンパレータ(11)が動
作しコンパレータ(8) が動作しない状態に対応して出力
がローレベルとなり接続された黄色発光の発光ダイオー
ド（発光表示器(LED2)）を点灯させる。

【００３８】なお、コンパレータ(8) 及びコンパレータ
(10)に加える基準レベルを生成する構成としては、上述
した以外の構成とすることもできる。例えば、図４に主
要部のみ示す如く、定電圧ダイオード等を用いて構成さ
れ、出力電圧が測定対象とする電池の適宜積層数（例え
ば単位セル積層数が３層）に対応する電圧（未使用電池
の内部インピーダンスに対応）に設定可能な調整部を備
え安定化された直流電圧を供給する基準電圧部と、この
基準電圧部の出力を分圧して（例えば）１／３単位の電
圧を取り出す切換スイッチ(SW2) とで基準電圧源(6A)を
構成し、前記切換スイッチ(SW2) を介して基準電圧源(6
A)に接続され増幅度が予め決められた電池寿命臨界値に
対応した一定倍率（α）に設定された直流増幅器(7A)で
構成することができる。この直流増幅器(7A)の出力を、
コンパレータ(8) に基準レベル(Vr') として入力する。
コンパレータ(10)には前記切換スイッチ(SW2) からの出
力を直接入力する。以上のような構成にても実施例回路
と同等の作用を得ることができる。倍率（α）は可変抵
抗器(VR2) で可変可能で種々の電池に高精度で対応でき
る。

【００３９】図３中その他の部分について簡略に触れる
と、コンパレータ(IC9) は、電池に短絡等の異常があっ
た場合に発光表示をするもので、被測定電池(BT)の端子
電圧が直流的に入力されていて、電池短絡時には出力に
接続された赤色の発光ダイオード(LED4)を発光させてこ
れを知らせる。コンパレータ(IC10)は、電源電圧が適正
である場合に接続された緑色の発光ダイオード(LED5)を
発光させる電圧チェッカで、動作中であることのインジ
ケータも兼ねて機能する。

【００４０】以上説明した各部は例えば図２の外観図に
示すようにケース(18)に収納して携帯用機器とすると使
い勝手が良く好適である。図２の電池寿命判定装置(20)
において、箱形のケース(18)の内部には電子回路部が収
容され、上面には各発光ダイオード(LED1,LED2,LED3,LE
D4,LED5)が一列に取り付けられている。上面には、前述
した切換スイッチ(SW1) （若しくは(SW2) ）を操作する
ための操作摘み(21)も設けられており、被測定電池の積
層数に応じて切換え操作される。なお、表示には電池電
圧等を表示しても良い。また、上面に前述した可変抵抗
器(VR2) を操作する操作部(22)も配置されており、この
操作部(22)は通常は回転しないように小形ドライバで操
作するようになっている。あるいは、ロック可能な構成
とするのでも良い。

【００４１】また、(19)は電源スイッチ、(13)は測定用
のプローブ部を接続するコネクタ、(14)は外部電源の接
続端子、(15)は内蔵電池収容部の蓋である。前記コネク
タ(13)には夫々先端に接触子(17,17) を付けた二本のリ
ード線(16,16) とコネクタ(13 ´) で構成したプローブ
が接続される。

【００４２】電池寿命の判定（測定）には、二次電池寿
命判定装置(20)の電源スイッチ(19)を操作して電源を入
れ、（必要があれば前記操作部(22)で設定を行い）恒常
的な電池種類の判定であれば、前記操作摘み(21)の切換
位置を確かめた後、接触子(17,17) 夫々を被測定電池(B
T)の正極端子及び負極端子に接触させるのみでよく、該
電池の状態に応じて表面の３つの発光ダイオード(LED1,
LED2,LED3)の何れか一つが点灯する。使用者は、点灯し
たのが緑色或いは黄色であれば電池の寿命がまだあると
知り、赤色であれば電池寿命がきており継続使用が不適
切であると判る。なお、電池に短絡異常があれば発光ダ
イオード(LED4)が点灯してこれを知らせる。

【００４３】判定対象電池が積層数が異なり従って出力
電圧が異なる場合には、前記操作摘み(21)により適合す
るポジションに切り換えて判定を行う。また、判定する
電池の種類が設定されたものと異なる場合（単位セルの
組成が異なる場合や、単位セルの容量・形状が異なる場
合）には、判定する前に操作部(22)によって基準の再調
整を行う。この再調整は、同種の未使用電池を用いて簡
易に行うことができる。即ち、未使用電池に応じて操作
摘み(21)を操作して出力電圧を合わせ、該未使用電池の
正負の端子に前記接触子(17,17) を接触させたまま前記
操作部(22)を回して黄色の発光ダイオード(LED2)が点灯
した状態から緑色の発光ダイオード(LED3)が点灯した状
態に切り替わる位置を見出して操作部(22)を固定する。
この操作にて同時に、寿命がきたことを示す赤色の発光
ダイオード(LED1)に対応する判別レベルも未使用電池の
内部インピーダンスのα倍に対応した適正なレベルに自
動的に設定されている。以降は寿命を判定したい電池に
接触子(17,17) を接触させるのみで該電池の寿命を高精
度に判定することができる。積層数（電圧値）のみ異な
る電池に対しては、前記操作摘み(21)を適切な位置に合
わせるのみで、同様に寿命判定ができる。

【００４４】なお、以上の説明中で、発光表示器として
説明したものは、判定状態をオン・オフ２状態で明瞭に
目視可能とするためのものであり、周知の液晶表示器も
同等機能を有するから、本発明で言う発光表示器とは目
視にて２状態を容易に視認可能な表示機能部を意図する
もので、発光はしないものの液晶表示器を用いた表示部
分も含むものとする。

【００４５】以上の実施例では調整可能な基礎増幅度α
を基にして積層数等に応じて派生する基準レベルを得る
ために増幅した例を説明したが、反対に減衰させてこれ
を得るようにしても良い。即ち、増幅度が１以下の線形
回路（例えば、抵抗分圧回路）を後続させて各基準値を
得るようにしても良い。

【００４６】また、実施例では、基礎となる増幅度αの
調整手段は使用者側にて外部から可変でき、また一個所
であり、増幅度を外部から整数倍に可変可能とした構成
を説明しているが、用途に応じて適宜変更することもで
きる。即ち、判定対象が特定種類の電池（例えば、ニッ
ケルカドミウム電池）に限定されている場合には増幅度
αを外部から可変にする必要は無く、内部の調整要素で
製造時に一度調整すれば良い。端子電圧の異なる数種の
電池、容量の異なる電池に対応させるには同一の基礎と
なる基準電圧に基づき夫々の電池毎に対応して生成され
た副次的基準電圧を切換えるスイッチを設ければ良い。
このような場合でも、調整個所数は常に半分で済む。

【００４７】組成等が大きくことなる電池（例えば、ニ
ッケルカドミウム電池とリチウムイオン電池）を対象と
する場合には、内部インピーダンスの増加と寿命の相関
関係が大きく異なるから、基礎となる増幅度αを電池種
類に応じて切り換えるように構成すれば良い。

【００４８】以上、どのような場合でも本発明方法・装
置に依れば、未使用電池の内部インピーダンスに対応す
るレベルを定める（調整）のみで、対応して寿命のきた
電池を判別するレベルが自動的に定まるので、調整個所
は必ず半分となり構成と調整の簡易化に寄与する。

【００４９】極端な場合ではただ１種類１タイプだけの
電池を対象とした単能器であるが、この場合でも、外部
から使用者が増幅度αを随時調整可能に構成しておけ
ば、前述した使用時の再調整を行うことでどのような電
池を対象としてでも寿命判定が行える汎用性に優れた装
置となる。この場合は製造者側での調整部分は一切不要
となる。

【００５０】以上の説明では触れなかったが、同一組成
の電池種類でも容量（原則的には正負電極の面積と対面
間隙に対応）の差に応じて夫々の内部インピーダンスが
異なるので、基準電圧は異なったものとなる。従って、
幾つかの容量値の種類に対応させる場合であれば、相応
数の切換えが可能なスイッチが必要となるが積層数の場
合と同様で基礎増幅度αは一定で良いから調整個所も一
個所で良く前述したと全く同様に構成及び調整の簡略化
ができる。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から判るように、本発明方法
では、交流定電流を被測定電池(BT)の正負両極間に流
し、該被測定電池(BT)の内部インピーダンスにより発生
する電位差の大小より該被測定電池(BT)の寿命を判定す
るにあたって、被測定電池(BT)の呈する上記電位差が、
同種類の未使用電池(BTr) が呈する上記電位差の一定倍
率（α）以上となった場合に該被測定電池(BT)を寿命に
達したものと判定するようにする。これにより、複数種
類の電池を判別対象とした構成が簡易で調整個所を半減
し調整工数を減じた電池寿命判定装置、或いはタイプの
異なる電池に対応し得る汎用性の高い電池寿命判定装置
が実現できる。

【００５２】また、実施例をあげて説明したように、本
発明装置は、交流定電流を被測定電池(BT)の正負両極間
に流す交流定電流駆動回路(2) と、駆動電流に対応して
被測定電池(BT)の両端に生じる電位差を整流する整流器
(5) と、一方の入力端子には前記整流器(5) の出力が接
続され他方の入力端子には比較すべき基準レベルとして
所定出力電圧(Vr)の基準電圧源(6) が接続されたコンパ
レータ(10)と、一方の入力端子には前記整流器(5) の出
力が接続され他方の入力端子には前記基準電圧源(6) の
所定出力電圧(Vr)を一定倍した電圧(Vr') が比較すべき
基準レベルとして入力されたコンパレータ(8) と、この
コンパレータ(8) の出力により駆動される発光表示器
(9) とを含み構成され、前記基準電圧源(6) の出力電圧
(Vr)を複数の段階的設定値から選択可能にする切替スイ
ッチ(6A)を具備しており、構成が簡易で調整工数が少な
い判定容易な電池寿命判定装置となっている。

【００５３】また、交流定電流を被測定電池(BT)の正負
両極間に流す交流定電流駆動回路(2) と、駆動電流に対
応して被測定電池(BT)の両端に生じる電圧を整流する整
流器(5) と、一方の入力端子には前記整流器(5) の出力
が接続され他方の入力端子には比較すべき基準レベルと
して所定出力電圧(Vr)の基準電圧源(6) が接続されたコ
ンパレータ(10)と、一方の入力端子には前記整流器(5)
の出力が接続され他方の入力端子には前記基準電圧源
(6) の所定出力電圧(Vr)を一定倍した電圧(Vr')が比較
すべき基準レベルとして入力されたコンパレータ(8)
と、このコンパレータ(8) の出力により駆動される発光
表示器(9) と、前記コンパレータ(10)の出力により駆動
される発光表示器(11)と、前記基準電圧源(6) の出力電
圧を外部から可変する調整手段(6B)とを含み構成したも
のでは、タイプの異なる電池に対応し得る汎用性が高い
判定容易な電池寿命判定装置となっている。

【００５４】また、各電池寿命判定装置において、前記
整流器(5) が、前記被測定電池(BT)の一端に順次接続さ
れたキャパシタ(C5)と抵抗(R9)及び抵抗(R11) と、この
抵抗(R11) に反転入力端子が接続され非反転入力端子が
接地された増幅器(IC4) と、この増幅器(IC4) の出力端
子にアノードをそして反転入力端子にカソードを接続さ
れたダイオード(D1)と、カソードが前記増幅器(IC4) の
出力端子にアノードが抵抗(R10) を介して前記抵抗(9)
と抵抗(R11) の接続点に接続されたダイオード(D2)と、
このダイオード(D2)のアノードから接地点に順に直列接
続された抵抗(R12) 及びキャパシタ(C6)とで構成され、
前記抵抗(R12) とキャパシタ(C6)の接続点を出力とすれ
ば、整流部での整流効率が良くダイナミックレンジが広
くとれて様々な種類と様々な出力電圧の電池を対象とし
て高い精度で寿命判定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池寿命判定装置の一実施例を示す回
路部機能ブロック図である。

【図２】本発明の電池寿命判定装置の一実施例を示す外
観図（三面図）である。

【図３】本発明の電池寿命判定装置の具体的回路の一例
を示す電気回路図である。

【図４】本発明に用いて好適な判定・表示部分の他の例
を示す電気回路図である。

【符号の説明】

(1) …複合波発生器 (2) …交流定電流駆動回路 (5) …整流器 (6) …基準電圧源 (8,10)…コンパレータ (9,11)…発光表示器（発光ダイオード） (10)…表示器 (20)…電池寿命判定装置 (SW2) …切替スイッチ (VR1,VR1A)…調整手段キャパシタ(C5)(C6)… (R9,R11,R12)…抵抗 (IC4) …増幅器 (D1,D2) …ダイオード (BT)…被測定電池 (BTr) …被測定電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流定電流を被測定電池(BT)の正負両極
間に流し、該被測定電池(BT)の内部インピーダンスにより発生する
電位差の大小より該被測定電池(BT)の寿命を判定する電
池の寿命判定方法であって、被測定電池(BT)の呈する上記電位差が、同種類の未使用
電池(BTr) が呈する上記電位差の一定倍率（α）以上と
なった場合に該被測定電池(BT)を寿命に達したものと判
定することを特徴とする電池の寿命判定方法。
【請求項２】交流定電流を被測定電池(BT)の正負両極
間に流す交流定電流駆動回路(2) と、駆動電流に対応し
て被測定電池(BT)の両端に生じる電位差を整流する整流
器(5) と、一方の入力端子には前記整流器(5) の出力が
接続され他方の入力端子には比較すべき基準レベルとし
て所定出力電圧(Vr)の基準電圧源(6)が接続されたコン
パレータ(10)と、一方の入力端子には前記整流器(5) の
出力が接続され他方の入力端子には前記基準電圧源(6)
の所定出力電圧(Vr)を一定倍した電圧(Vr') が比較すべ
き基準レベルとして入力されたコンパレータ(8) と、こ
のコンパレータ(8) の出力により駆動される発光表示器
(9) とを含み構成された電池寿命判定装置。
【請求項３】前記基準電圧源(6) の出力電圧(Vr)を複
数の段階的設定値から選択可能にする切替スイッチ(SW
2) を有することを特徴とする請求項２に記載の電池寿
命判定装置。
【請求項４】交流定電流を被測定電池(BT)の正負両極
間に流す交流定電流駆動回路(2) と、駆動電流に対応し
て被測定電池(BT)の両端に生じる電圧を整流する整流器
(5) と、一方の入力端子には前記整流器(5) の出力が接
続され他方の入力端子には比較すべき基準レベルとして
所定出力電圧(Vr)の基準電圧源(6) が接続されたコンパ
レータ(10)と、一方の入力端子には前記整流器(5) の出
力が接続され他方の入力端子には前記基準電圧源(6) の
所定出力電圧(Vr)を一定倍した電圧(Vr') が比較すべき
基準レベルとして入力されたコンパレータ(8) と、この
コンパレータ(8) の出力により駆動される発光表示器
(9) と、前記コンパレータ(10)の出力により駆動される
発光表示器(11)と、前記基準電圧源(6) の出力電圧を外
部から可変する調整手段(VR1,VR1A)とを含み構成された
電池寿命判定装置。
【請求項５】前記整流器(5) が、前記被測定電池(BT)
の一端に順次接続されたキャパシタ(C5)と抵抗(R9)及び
抵抗(R11) と、この抵抗(R11) に反転入力端子が接続さ
れ非反転入力端子が接地された増幅器(IC4) と、この増
幅器(IC4) の出力端子にアノードをそして反転入力端子
にカソードを接続されたダイオード(D1)と、カソードが
前記増幅器(IC4) の出力端子にアノードが抵抗(R10) を
介して前記抵抗(9) と抵抗(R11) の接続点に接続された
ダイオード(D2)と、このダイオード(D2)のアノードから
接地点に順に直列接続された抵抗(R12) 及びキャパシタ
(C6)とで構成され、前記抵抗(R12) とキャパシタ(C6)の
接続点を出力としたことを特徴とする請求項２〜請求項
４のいずれか１項に記載の電池寿命判定装置。