JP4815098B2 - モジュラー電子バッテリテスタ - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は、バッテリテスタに関する。特に、本発明は、蓄電池をテストするのに使用される電子バッテリテスタに関する。

蓄電池は、近年の自動車の大事な構成要素である。内燃機関を備えた車両は、エンジンが始動していないときに、該エンジンを始動させたり電気装置を稼働させるために、そのようなバッテリを使用する。電気車両は、電源として、そのようなバッテリを使用する。劣化しているバッテリが検出され使えなくなる前に交換されるように、また電荷量が低減したバッテリが再充電されうるように、蓄電池をテストすることが時々所望される。バッテリのテストは、一般的には、バッテリの製造後に再修正されることができる。

多くのバッテリテスト技術がここ数年来開発されてきた。イリノイ州ウイローブルックのミッドトロニクス株式会社と、ドクター ケイスエス チャンプリンはバッテリテストとこれに関連する技術のパイオニアである。

本発明は、装置の機能性を拡張するために、可搬モジュールを電子バッテリテスタのデータバスに接続されたコネクタを介して選択的にかつ物理的に結合することのできる、蓄電池をテストするための電子バッテリテスタを提供する。

発明の要約
電子バッテリテスタは、蓄電池をテストするために提供される。バッテリテスタ回路は、蓄電池に結合されるように構成され、デジタルプロセッサはバッテリテスト回路を用いて、バッテリの状態を判定する。データバスは、前記デジタルプロセッサに結合し、データを伝送するよう構成される。コネクタは、該データバスに結合し、可搬デジタルモジュールを受け入れるように構成されている。該コネクタは、前記データバスを前記可搬モジュールに結合する電気接続を含む。

本発明によれば、可搬モジュールを電子バッテリテスタのデータバスに接続されたコネクタを介して選択的にかつ物理的に結合することにより、該電子バッテリテスタの機能を大幅に拡張することができる。

好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、装置の機能性を拡張するために可搬モジュールを電子バッテリテスタに選択的に結合することのできる、蓄電池をテストするための電子バッテリテスタを提供する。種々の実施形態において、本発明は、可搬モジュールに結合するように構成された電子バッテリテスタ、可搬モジュールそれ自身、および電子バッテリテスタと可搬モジュールの結合を含んでいる。本発明を、以下にもっと詳細に説明する。しかし、広い観点では、本発明は、特定の形状、すなわちここで説明する例示のモジュールに限定されるものではない。

図１は、蓄電池１０２をテストするために構成されたバッテリテスタ１００の概略図を示す。蓄電池１０２は、端子１０４，１０６を含み、１個のセルまたは複数のセルから構成されている。バッテリテスタ１００は、バッテリ１０２の端子１０４と１０６に、ケルビン接続１１２と１１４を通って、それぞれ電気的に接続されるバッテリテスト回路１１０を含む。一つの例では、テスト回路１１０とバッテリ１０２間の接続は、いかなる任意の手段によってでもよく、前記ケルビン接続に限定されるものではない。例えば、スプリットケルビン構成、非ケルビン接続、および／または電流センサが用いられ得る。一つの特定の実施形態では、回路１１０は、時間関数信号（forcing function signal）をケルビン接続１１２と１１４を介してバッテリ１０２に印加するよう構成された時間関数発生器１２０を含む。そのような実施形態においては、回路１１０はまたケルビン接続１１２と１１４を介してバッテリ１０２に電気的に接続された応答センサ１２２を含む。該応答センサ１２２は印加された時間関数信号に対するバッテリ１０２の電気応答を検出するよう構成されている。該時間関数信号は時間変数を含み、バッテリ１０２に信号を注入するか、または選択的に負荷をかけるかすることにより印加されることができる。

デジタルプロセッサ１４０は、回路１１０に電気的に接続され、蓄電池１０２をテストするように構成されている。プロセッサ１４０はあるタイプのメモリ１４２に蓄積された指令とクロック１４４によって決定されるレートに従って動作する。ある特定の実施形態では、プロセッサ１４０はバッテリ１０２の動的パラメータを測定する。入出力（Ｉ／Ｏ）１４６は、他の装置に接続するため、および／またはユーザによる使用のためにオプションで取り付けられる。

本発明によれば、データバス１６０はプロセッサ１４０をコネクタ１６２に接続するために設けられている。該データバス１６０は、所望のアナログ信号すなわち電力と共にデジタルまたはアナログデータを伝送することができる。コネクタ１６２は、バッテリテスタ１００に機能を付加するべく該バッテリテスタ１００に選択的に接続される可搬モジュール１６４と接続するように構成されている。

図２は、可搬モジュール１６４の一例の概略図であり、モジュール１６４に含まれる種々の構成のブロックを示す。モジュール１６４は、バッテリテスタ１００のコネクタ１６２に適合するように構成されたコネクタ１８０を含み、それによりデータバス１６０との接続がなされる。一つの実施形態では、任意のデジタル回路１８２が設けられ、コネクタ１８０と１６２を通ってデータバス１６０に接続される。同様に、他の実施形態では、任意のアナログ回路１８４が設けられ、コネクタ１８０と１６２を通ってデータバス１６０に接続されることができる。コネクタ１８０と１６２を通ってデータバス１６０に接続することのできる他の任意の回路が、入出力回路１８６として図示されている。可搬モジュール１６４は回路１８２，１８４および１８６を結合したものを含むことができる。さらに、これらの回路は互いに任意に相互接続することができる。

図３は、コネクタ１６２と１８０の一実施形態により提供される特定の電気接続を示す電気回路図である。これらの接続は、例では、一通りのみ示されているが、本発明はこの特定の構成に限定されるものではない。図３に示されている電気接続は、図１および図２に示されるデータバス１６０を形成する。

リセット接続２０２は、一方のユニットが他方のユニットをリセットさせることができるように、バッテリテスタ１００とモジュール１６４間にリセット信号を伝送する。これは、ユニットの一方が応答しない場合に有用である。ライン２０４は、接地電位を伝送し、ライン２０６と２０８は、バッテリテスタ１００からモジュール１６４へ、それぞれ、アナログおよびデジタル電力を伝送する。ライン２１０と２１２は、モジュール１６４からバッテリテスタ１００へアナログ入力を提供する。特定の実施形態においては、これらの入力は、０と５の間の範囲であることができ、アナログ形式で変数を表すよう構成することができる。ライン２１４は、バッテリの中央電圧接続であり、多端子バッテリの中央の端子に接続するために使用される。非調節（unregulated）の電力がライン２１６に供給される。バーコード／ＩＲＤＡ接続がライン２１８に供給され、ＩＲドライバ接続はライン２２０に提供される。バーコード／ＩＲＤＡ接続はデータをモジュール１６４から受信するのに使用されることができ、ＩＲドライバライン２２０は、モジュール１６４を介してプリンタのような外部装置へデータを送るのに使用されることができる。

周波数カウントライン２２２は、周波数に関するデータを移送するために設けられている。ＴＸＤとＲＸＤラインは、モジュール１６４とバッテリテスタ１００間に直列的にデータを移送するためのシリアル接続として設けられている。コネクタ２２６は、ケルビン接続１１２と１１４を通る接続を提供し、Ａ，Ｂ，ＣおよびＤと命名されている。これにより、モジュール１６４は、ケルビン接続１１２と１１４に直接アクセスできるようになる。

２線データバス接続２２８は、バッテリテスタ１００とモジュール１６４間の２方向通信のために、Ｉ^２Ｃ標準に従って設けられている。さらに、５本のラインが、バッテリテスタ１００とモジュール１６４間でデータ通信のＳＰＩ標準に従って動作するデータバス２３０を提供する。シャーシの接地がライン２３２で提供され、負荷制御がライン２３４で提供される。負荷制御ライン２３４は、モジュール１６４中に含まれる負荷の制御に使用される。

図３に示される一例としてのデータバス１６０は、テスタ１００とモジュール１６４間で信号を送るための多数の異なる電気接続を提供する。特定の信号ラインを用いることによって、テスタ１００とモジュール１６４は、良好に構成されることができる。例えば、もしシリアルバス２２４が用いられると、バッテリテスタ１００のプロセッサ１４０とモジュール１６４のデジタル回路１８２は、そのようなシリアル接続と整合する良好な回路を所持することになろう。

一つの実施形態では、モジュール１６４は、標準のバッテリテスタインタフェースを含む。例えば、そのようなインターフェースは、電子機器自身を有しない直接通り抜け接続を提供することができ、標準のバッテリテスタインタフェースは主テスタ本体内に組み立てられる。

他の実施形態では、モジュール１６４は、４２ボルトのバッテリテスタインターフェースを含む。そのような実施形態では、インターフェースは、増幅器および／または割り算器回路網を４２ボルトの入力電圧となるように調節することにより、電圧および／またはコンダクタンスのスケーリングを提供することができる。または、該インターフェースは、標準のバッテリテスタインターフェースで使用できる他の装置を提供することができる。これにより、１個のテスト回路が印加された信号および／または測定値をスケーリングすることにより、異なるバッテリタイプに使用することができるようになる。これは、４２ボルトのバッテリの測定に限定されず、他のバッテリサイズにも適用されることを可能にする。一般に、バッテリテストモジュールは、測定を拡大、縮小できる回路を含む。

モジュール１６４は、ハイブリッド車両のインターフェースを含むことができる。例えば、４２ボルトのバッテリ電圧のスケーリングに代えて、はるかに高い高電圧、例えばハイブリッド車両に存在する２５０ボルト〜４００ボルトに拡大（scaled）されることができる。

モジュール１６４は、バッテリテスタ１００が車両のＯＢＤＩＩデータバスにアクセスできるようにするＯＢＤＩＩコネクタを含む。他の実施形態では、モジュール１６４は、電圧抵抗ミリアンペア計（multimeter）を含み、それによってバッテリテスタ１００にそのような機能を付加する。そのような実施形態では、ケルビン接続１１２と１１４は、接続２２６を介してモジュール１６４に信号を提供するのに使用されることができる。この信号は、デジタル回路１８２を用いてデジタル化されることができる。この情報は、プロセッサ１４０へ返送され、表示されるまたはＩ／Ｏ１４６に出力される。例えば、電圧抵抗または電流が測定されることができる。他の類似する実施形態では、モジュール１６４は、オッシロスコープの機能を提供する。

通信機能は、無線周波数、または赤外線および他の有線または無線通信Ｉ／Ｏのようなモジュール１６４を通って提供される。例えば、モジュール１６４は、インターフェースをプリンタへ提供できる。他の実施形態では、モジュール１６４は、情報を直接プリントできるプリンタを含む。

モジュール１６４は、付加的なソフトウェア機能をバッテリテスタ１００に付加するための特定のソフトウェアを保持するメモリを含むことができる。データのセキュリティ、暗号化、またはソフトウェア解錠キーがまたモジュール１６４中のメモリによって提供されることができる。モジュール１６４は、特定の較正がバッテリテスタ１００上で行えるように、較正された値を含む。例えば、較正基準値はテスタ１００に接続されることができる。基準値は、テスタ１００へデジタル的に通信されることができる。

モジュール１６４は、さらにバッテリテストデータを処理するために、付加的な処理回路を含むことができる。

一実施形態において、アナログ回路１８４はテスト中にバッテリ１０２に選択的に適用される大抵抗負荷を含む。該負荷は、負荷テストを行うために、大電流を吸い出すように構成されている。

可搬モジュール１６４は、またバッテリテスタ１００の回路を作動するためのバックアップバッテリ接続を提供することができる。バーコードリーダはモジュール１６４中に含まれることができ、該モジュール１６４は、例えば車両またはバッテリのバーコード情報を読むのに使用されることができる。この情報は、バッテリテスタ１００により使用されることができ、または将来の使用のために蓄積されることができる。ＵＳＢポートまたはＰＣＭＣＩＡポートのようなデータポートは、モジュール１６４中に含まれることができる。これにより、バッテリテスタ１００をパーソナルコンピュータで使用されかつ広く利用できるモジュラ装置に結合させることが可能になる。該モジュラ１６４は、蓄積またはデータの記録のための付加メモリまたは実時間時計を含むことができる。

モジュール１６４は、また車両のオルタネータまたはスタータなどのテストのような付加的なテストをするための回路または蓄積されたアルゴリズムを含むことができる。

可搬モジュール１６４は、ふさわしい技術を用いてバッテリテスタ１００を測定するために、結合されることができる。例えば、図４Ａは、ネジ３００と３０２によってバッテリテスタ１００に結合するバッテリテストモジュール１６４を示す側面図である。指グリップ（finger grips）３０４と３０６は、オペレータによってネジ３００，３０２をそれぞれ手できつく締めるのに用いられる。図４Ｂは、スプリング付勢部材３１０が凹状受け部３１４にぴったりと適合する突出部３１２を含むような、他の接続技術を示す側面図である。より詳細な図が図４Ｃの断面図で示されている。他の接続技術は、分離ネジ（separate screws）すなわち接続要素、スナップ適合技術などを含むことができる。機構は、バッテリテスタ１００および／または可搬モジュール１６４などのケースにモールドされた、分離要素であることできる。

本発明は好ましい実施例を参照して説明されたが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形状および細部において変更できることを認識するであろう。

バッテリテスタと可搬モジュールの概略のブロック図である。 図１に示される可搬モジュールのより詳細なブロック図である。 バッテリを図１に示される可搬モジュールに接続する電線すなわちコネクタ中の接続を示す電気概念図である。 バッテリテスタと可搬モジュール間の結合を示す。 バッテリテスタと可搬モジュール間の結合を示す。 バッテリテスタと可搬モジュール間の結合を示す。

符号の説明

１００……バッテリテスタ
１０２……１０２
１０４，１０６……端子
１１０……回路
１１２，１１４……ケルビン接続
１２０……時間関数発生器
１２２……応答センサ
１４０……デジタルプロセッサ
１４２……メモリ
１４４……クロック
１４６……入出力（Ｉ／Ｏ）
１６０……データバス
１６２……コネクタ
１６４…… モジュール

Claims (8)

1. 蓄電池をテストする電子バッテリテスタであって、
   バッテリに電気的に結合するように構成された第１および第２のケルビン接続と、
   該ケルビン接続を介して前記バッテリに時間関数信号を印加するように構成された時間関数発生部と、
   前記時間関数信号に対するバッテリの応答を測定するように構成された、前記第１および第２のケルビン接続を介してバッテリに電気的に結合された応答センサと、
   マイクロプロセッサに接続されると共に前記電子バッテリテスタ中のデータを伝送し、かつ前記第１および第２のケルビン接続と電気的に接続されたデータバスと、
   前記データバスに接続され、可搬デジタルモジュールに物理的に結合されるように構成されたコネクタであって、前記データバスを前記可搬デジタルモジュールに接続する電気接続を含むコネクタと、
   前記時間関数信号に対する前記バッテリの測定された応答の関数として、前記バッテリの動的パラメータを決定するように構成された前記応答センサに接続される前記マイクロプロセッサであって、前記可搬デジタルモジュールに結合し、前記データバスで前記可搬デジタルモジュールへデジタルデータを送信または可搬デジタルモジュールからデジタルデータを受信するマイクロプロセッサとを備えた蓄電池をテストする電子バッテリテスタ。
2. 請求項１の電子バッテリテスタであって、
   前記データバスが、シリアル接続、電力供給接続、リセット接続、アナログ電圧接続、バーコードリーダ接続、赤外線ドライバ接続、周波数カウント接続、Ｉ^２Ｃ接続、ＳＰＩ接続、または負荷制御接続を含む電子バッテリテスタ。
3. 請求項１の電子バッテリテスタであって、
   前記マイクロプロセッサは、前記可搬デジタルモジュール中の接続を介して、車両からデータを受信するように構成されている電子バッテリテスタ。
4. 請求項１の電子バッテリテスタであって、
   前記マイクロプロセッサは、前記データバスで、プリンタにデータを送るように構成されている電子バッテリテスタ。
5. 請求項１の電子バッテリテスタであって、
   前記マイクロプロセッサは、前記データバスを介して、前記可搬デジタルモジュールからソフトウェアを受信するように構成されている電子バッテリテスタ。
6. 請求項１の電子バッテリテスタであって、
   前記マイクロプロセッサは、前記データバスを介して、前記可搬デジタルモジュールからソフトウェアキーを受信するように構成されている電子バッテリテスタ。
7. 請求項１の電子バッテリテスタであって、
   前記マイクロプロセッサは、前記可搬デジタルモジュール中の較正基準値に結合することにより、測定値を較正するように構成されている電子バッテリテスタ。
8. 請求項１の電子バッテリテスタであって、
   前記可搬デジタルモジュールは、メモリ、テスト回路、プリンタ、ソフトウェア、ソフトウェアキー、較正基準値、抵抗性負荷、ＵＳＢ接続、ＰＣＭＣＩＡ接続、無線通信、前記可搬デジタルモジュールを前記バッテリテスタに取り付けるように構成されたネジ、前記可搬デジタルモジュールを前記バッテリテスタに取り付けるように構成されたラッチ、またはテスト測定値を拡大または縮小するようにする回路を含む電子バッテリテスタ。

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