JPH07128414A - バッテリ試験装置及び同試験装置を内蔵した電力装置 - Google Patents

バッテリ試験装置及び同試験装置を内蔵した電力装置

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JPH07128414A
JPH07128414A JP5294100A JP29410093A JPH07128414A JP H07128414 A JPH07128414 A JP H07128414A JP 5294100 A JP5294100 A JP 5294100A JP 29410093 A JP29410093 A JP 29410093A JP H07128414 A JPH07128414 A JP H07128414A
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battery
power
test device
circuit
ram
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JP5294100A
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English (en)
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Kiyotsugu Ozu
清嗣 小津
Kimisada Kobayashi
公禎 小林
Masahiro Sasaki
正博 佐々木
Kazuo Takano
和夫 高野
Tsutomu Ogata
努 尾形
Masaru Kono
勝 河野
Nobuo Inagaki
伸夫 稲垣
Yoshiya Yamano
佳哉 山野
Yukio Tada
幸生 多田
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AFUTEI KK
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Japan Storage Battery Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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AFUTEI KK
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Japan Storage Battery Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、比較的低速のサンプルホールド回
路及びＡＤ変換器でサンプリングを行い、例えばコンデ
ンサと抵抗からなる積分回路でフィルタ効果を利用し、
サンプリングポイント及びサンプリングされた検出デー
タ数を少なくすることで、データ蓄積専用ＲＡＭを削
減、システムを小型化し、さらに高周波ノイズに強くし
たバッテリ試験装置、および同試験装置を内蔵して、信
頼性の向上を計った電力装置を提供することを目的とす
る 【構成】 バッテリ電圧検出回路からの出力信号とバッ
テリ電流検出回路からの出力信号は、１組のマルチプレ
クサにより交互に切替えられ、１組の低速のサンプルホ
ールド回路によりホールドされた後、１組のＡＤ変換器
によりディジタル信号に変換され、データ蓄積専用ＲＡ
Ｍにより保管することなく、直接マイクロプロセッサの
周辺として位置づけられたＲＡＭに保管し、ディジタル
データを一括処理するように構成したバッテリ試験装置
及び同試験装置を内蔵した電力装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バッテリ残容量判定又
は劣化判定を行うバッテリ試験装置、および同試験装置
を内蔵した電力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来のバッテリ試験装置に於け
る検出方法の一例を示すブロック図である。図４におい
て、１はバッテリ電流検出回路、２，８は高速広帯域オ
ペアンプ、３，９は高速のサンプルホールド回路、４，
１０は高速のＡＤ変換器、５はデータ処理回路、６，１
１はデータ蓄積専用ＲＡＭ、７はバッテリ電圧検出回
路、１２はマイクロプロセッサである。
【０００３】所定の期間に、バッテリの充放電電流Ｉ
BATTは、バッテリ電流検出回路１に於てシャント抵抗あ
るいはホール素子等の検出方法で電流電圧変換され、該
電圧は、高速広帯域オペアンプ２に於て、高速に、かつ
後段の回路が処理できる範囲の適当な電圧値まで増幅さ
れる。増幅された該電圧は、高速のサンプルホールド回
路３により、例えば１０ＭＨｚサンプリングのような高
速動作でサンプリング（１００ｎｓサンプリング）さ
れ、かつホールドされる。ホールドされたデータは、高
速のＡＤ変換器４によりディジタル変換され、データ処
理回路５の選択回路によりデータ蓄積専用ＲＡＭ６に逐
次保管される。
【０００４】この間は、例えば５０μｓ間内に５００デ
ータの収集で、１データ当たりの検出から保管までのト
ータル処理時間は１００ｎｓと極めて高速に行う。一
方、バッテリの端子電圧ＶBATTは、前記バッテリの充放
電電流検出と同様の所定の期間に、バッテリ電圧検出回
路７において直接若しくは抵抗分圧回路等の検出方法で
高速広帯域オペアンプ８に送られ、バッテリの充放電電
流の検出方法と同様に、高速広帯域オペアンプ８に於
て、高速に、かつ後段の回路が処理できる範囲の適当な
電圧値まで増幅される。増幅された該電圧は、高速のサ
ンプルホールド回路９により、例えば１０ＭＨｚサンプ
リングのような高速動作でサンプリングされ、かつホー
ルドされる。ホールドされたデータは、高速のＡＤ変換
器１０によりディジタル変換され、データ処理回路５の
選択回路によりデータ蓄積専用ＲＡＭ１１に逐次保管さ
れる。
【０００５】以上の方法で検出したＲＡＭ６，１１内の
バッテリ端子電圧及びバッテリ充放電電流のデータを、
所定の期間内の検出が終了した時点で、データ処理回路
５を通してマイクロプロセッサ１２の周辺として位置づ
けられたＲＡＭ（図示せず）に逐次保管又は加算され、
マイクロプロセッサ１２で一括処理される。そして該バ
ッテリ端子電圧及びバッテリ充放電電流の平均値を計算
し、バッテリの内部抵抗を算出することにより、バッテ
リの残容量判定若しくは劣化判定を行うものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の技術は
以下のごとき欠点を有していた。 量子化誤差を減らすために、所定の期間内でのサンプ
リングを多くすると、高速広帯域オペアンプ及び、高速
動作可能なサンプルホールド回路及びＡＤ変換器が必要
になる。 所定の期間内でサンプリングされた、多くのデータを
収集し一括処理するため、データを保管するためのデー
タ蓄積専用ＲＡＭが必要である。 通常の高速サンプリングでは、電流出力回路と電圧出
力回路の各々の系統に高速広帯域オペアンプ、サンプル
ホールド回路及び高速ＡＤ変換器を必要とした。また、
更に高速化することは回路構成が複雑になり一般的でな
い。
【０００７】以上の要因は全てシステムが大型化して、
しかも高価になりやすく、又多数の高速で動作する個別
部品を使用する事により、部品間の配線からの高周波ノ
イズの送受信が行われ、高周波ノイズに弱い原因にな
る。
【０００８】従って、本発明は、上記問題点を解決する
ため、比較的低速のオペアンプやサンプルホールド回路
及びＡＤ変換器でサンプリングやＡＤ変換を行う。サン
プルホールド回路はコンデンサと抵抗からなる積分回路
を用いているので、そのフィルタ効果によりサンプリン
グされたデータを平均化するので、サンプルデータ数を
少なくすることが出来、データ蓄積専用ＲＡＭを削減
し、システムを小型化にし、さらに高周波ノイズに強く
することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は上記
の目的に対応して次の様な手段を有している。本発明の
バッテリ試験装置はバッテリ端子により、バッテリ電圧
とバッテリ充電電流又は放電電流を検出し、前記バッテ
リの内部抵抗を算出し、該バッテリの残容量判定又は劣
化判定を行うバッテリ試験装置に於て、前記バッテリ電
圧検出回路からの出力信号と前記バッテリ電流検出回路
からの出力信号は、１組のアナログマルチプレクサによ
り交互に切替え入力された後、１組の低速のサンプルホ
ールド回路により、前記アナログマルチプレクサからの
出力信号はホールドされた後、１組のＡＤ変換器により
ディジタル信号に変換され、前記ディジタル信号をデー
タ蓄積用ＲＡＭに保管することなく、直接マイクロプロ
セッサの周辺として位置づけられたＲＡＭに保管し、該
ＲＡＭに保管されたディジタルデータを前記マイクロプ
ロセッサで一括処理することにより、前記バッテリ残容
量判定又は劣化判定を行うことを特徴としている。
【００１０】さらに本発明の電力装置は交流入力を電源
とし、直流出力を得るＡＣ／ＤＣコンバータ、又は交流
出力を得るＡＣ／ＡＣコンバータが、蓄電池を充電しな
がら負荷に電力を供給し、前記交流入力停電時には前記
蓄電池を電源とし、直流又は交流電力を負荷に供給する
様構成された電力装置が前記バッテリ試験装置を内蔵
し、前記バッテリ試験装置は前記蓄電池の残容量の推定
判定又は劣化状態を観測し、その測定結果を前記電力装
置より外部に送出する機能を備えたことを特徴としてい
る。
【００１１】
【作用】バッテリ内部抵抗を算出する為のバッテリ電流
検出値とバッテリ電圧検出値を、１組のマルチプレクサ
で交互切替えして取出し、積分回路を有するサンプルホ
ールド回路によって、低速かつ少ない検出データを有効
に取り出し、ＡＤ変換器によりデジタル信号に変換す
る。このデジタル信号は低速である為、データ蓄積用Ｒ
ＡＭに保管する事なく、直接、マイクロプロセッサで処
理し、バッテリ内部抵抗演算を行う事を可能にしたバッ
テリ試験装置である。
【００１２】又、上記作用を行う、バッテリ試験装置を
電力装置に内蔵して、電力装置内に収納され、停電時バ
ックアップ電源としてのバッテリ内部抵抗を観測し、こ
の測定データを電力装置より外部に送出する様に構成さ
れ、電力装置の信頼性向上を計っている。
【００１３】
【実施例】図１は本発明のバッテリ試験装置の実施例で
あって、１はバッテリ電流検出回路、１３，１４はオペ
アンプ、１５はアナログマルチプレクサ、１６は低速の
サンプルホールド回路、１７はＡＤ変換器、７はバッテ
リ電圧検出回路、１２はマイクロプロセッサである。
【００１４】次にその動作を説明する。所定の期間内
で、バッテリの充放電電流ＩBATTは、バッテリ電流検出
回路１においてシャント抵抗若しくはホール素子等の検
出方法で電流電圧変換され、オペアンプ１３に於て、後
段の回路が処理できる範囲の適当な電圧値まで増幅され
る。
【００１５】一方、バッテリの端子電圧ＶBATTは、所定
の期間内で、バッテリ電圧検出回路７において直接若し
くは抵抗分圧回路等の検出方法でオペアンプ１４に送ら
れ、バッテリの充放電電流の検出方法と同様に、後段の
回路が処理できる範囲の適当な電圧値まで増幅される。
【００１６】次に、バッテリ電流の増幅された電圧値と
バッテリ電圧の増幅された電圧値は、一組のアナログマ
ルチプレクサ１５に入力され、該バッテリ電流とバッテ
リ電圧が低速のサンプルホールド回路１６にて、交互に
サンプリングされ、かつホールドされる。ホールドされ
たデータは、ＡＤ変換器１７によりディジタル変換さ
れ、従来と同様マイクロプロセッサ１２の周辺として位
置づけられたＲＡＭ（図示せず）に逐次保管又は加算さ
れ、マイクロプロセッサ１２を介して処理される。
【００１７】この間は例えば試験用バッテリの充放電電
流の上昇又は降下時間の１００μｓを除いて、４００μ
ｓの時間内で２８データの収集で、１データ当たり検出
から保管まで１４μｓと低速である。また、サンプリン
グデータ数が少ないため、収集したデータのためのデー
タ蓄積専用ＲＡＭは必要とせず、サンプルホールド回路
１６はコンデンサと抵抗からなる積分回路により低速に
動作するから、その効果として高周波のノイズに対して
頑強になる。
【００１８】又、従来回路では高速サンプリングを行っ
ており、サンプリングを高速化する為には、システムの
大型化をまねいた。しかし、本発明の回路はサンプルホ
ールド回路の積分回路により、サンプリングデータを平
均化する事が出来るため、サンプリングの低速化が可能
であるので、電流検出信号と電圧検出信号は、アナログ
マルチプレクサにより交互に切替え処理が可能なので、
１系統のサンプルホールド回路及びＡＤ変換器で構成す
ることができる。
【００１９】尚、検出からデータ処理までの一連の動作
は、市販のシングルチップマイコン１８に置き換えると
システムが簡素化される。しかしこれらのシングルチッ
プマイコンは最大１０ビットが一般的である。従って、
測定精度を上げるためには図２のようにマイクロプロセ
ッサ１２を別チップとし、他の部分をＡＤ変換チップ１
９とすれば、最大１６ビットが可能となり測定精度を上
げることができる。
【００２０】図３は本発明のバッテリ試験装置を内蔵し
た電力装置の一実施例である。図において、２０は交流
入力であり、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１、蓄電池２２に
前記バッテリ試験装置２３を組込んだものが電力装置２
４である。尚２５は負荷である。
【００２１】交流入力２０を受電し、ＡＣ／ＤＣコンバ
ータ２１より負荷２５に電力を供給しながら蓄電池２２
を充電し、交流入力２０が停電時には蓄電池２２より負
荷２５に電力を供給する電力装置にバッテリ試験装置２
３を組み込んだものである。
【００２２】バッテリ試験装置２３は、例えば各電池毎
に配線を設けておき、蓄電池２２の単セル毎の残容量又
は劣化状態を定期的に測定し、結果を外部に転送した
り、あるいはタイマーを内蔵し、周期毎に測定を自動的
に行う等して、監視強化を図り、装置全体の信頼性を向
上させると共に、蓄電池劣化による電力装置のトラブル
を未然に防ぐことができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、汎用のオペアンプ、低
速のサンプルホールド回路及びＡＤ変換器を使用し、さ
らにデータ蓄積専用ＲＡＭを必要としない為、バッテリ
試験装置は低価格になり、システムが小型化される。
又、サンプルホールド回路はコンデンサと抵抗の積分回
路により低速動作するから、高周波ノイズに対して頑強
になり、耐ノイズ性が改善されることが期待される。ま
た、このバッテリ試験装置を電力装置に組み込むことに
より、監視強化が図られるため電力装置全体の信頼性を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッテリ試験装置に於ける実施例を示
すブロック図。
【図２】本発明のバッテリ試験装置に於ける他の実施例
を示すブロック図。
【図３】本発明の電力装置システム図。
【図４】従来のバッテリ試験装置に於ける検出方法の一
例を示すブロック図。
【符号の説明】
１ バッテリ電流検出回路 ２ 高速広帯域オペアンプ ３ 高速のサンプルホールド回路 ４ 高速のＡＤ変換器 ５ データ処理回路 ６ データ蓄積専用ＲＡＭ ７ バッテリ電圧検出回路 ８ 高速広帯域オペアンプ ９ 高速のサンプルホールド回路 １０ 高速のＡＤ変換器 １１ データ蓄積専用ＲＡＭ １２ マイクロプロセッサ １３ オペアンプ １４ オペアンプ １５ アナログマルチプレクサ １６ 低速のサンプルホールド回路 １７ ＡＤ変換器 １８ シングルチップマイコン １９ ＡＤ変換チップ ２０ 交流入力 ２１ ＡＣ／ＤＣコンバータ ２２ 蓄電池 ２３ バッテリ試験装置 ２４ 電力装置 ２５ 負荷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000004282 日本電池株式会社 京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町 １番地 (72)発明者 小津 清嗣 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業株 式会社工場内 (72)発明者 小林 公禎 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業株 式会社工場内 (72)発明者 佐々木 正博 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業株 式会社工場内 (72)発明者 高野 和夫 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 尾形 努 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 河野 勝 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 稲垣 伸夫 東京都武蔵野市緑町三丁目９番11号 株式 会社アフティ内 (72)発明者 山野 佳哉 京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町 １番地 日本電池株式会社内 (72)発明者 多田 幸生 京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町 １番地 日本電池株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バッテリ端子により、バッテリ電圧とバ
    ッテリ充電電流又は放電電流を検出し、前記バッテリの
    内部抵抗を算出し、該バッテリの残容量判定又は劣化判
    定を行うバッテリ試験装置に於いて、前記バッテリ電圧
    検出回路からの出力信号と前記バッテリ電流検出回路か
    らの出力信号は、１組のアナログマルチプレクサにより
    交互に切替え入力された後、１組の低速のサンプルホー
    ルド回路により、前記アナログマルチプレクサからの出
    力信号はホールドされた後、１組のＡＤ変換器によりデ
    ィジタル信号に変換され、直接マイクロプロセッサの周
    辺として位置づけられたＲＡＭに保管し、該ＲＡＭに保
    管されたディジタルデータを前記マイクロプロセッサで
    一括処理することにより、前記バッテリ残容量判定又は
    劣化判定を行うことを特徴とするバッテリ試験装置。
  2. 【請求項２】 交流入力を電源とし、直流出力を得るＡ
    Ｃ／ＤＣコンバータ、又は交流出力を得るＡＣ／ＡＣコ
    ンバータが、蓄電池を充電しながら負荷に電力を供給
    し、前記交流入力停電時には前記蓄電池を電源とし、直
    流又は交流電力を負荷に供給する様構成された電力装置
    に於いて、特許請求の範囲第一項記載のバッテリ試験装
    置を内蔵し、該バッテリ試験装置は前記蓄電池の残容量
    の判定又は劣化状態を観測し、測定結果を前記電力装置
    より外部に送出する機能を備えたことを特徴とする電力
    装置。
JP5294100A 1993-10-29 1993-10-29 バッテリ試験装置及び同試験装置を内蔵した電力装置 Pending JPH07128414A (ja)

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