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CN106687816A - 电池检查器 - Google Patents

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CN106687816A
CN106687816A CN201580048502.4A CN201580048502A CN106687816A CN 106687816 A CN106687816 A CN 106687816A CN 201580048502 A CN201580048502 A CN 201580048502A CN 106687816 A CN106687816 A CN 106687816A
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battery
voltage
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electric power
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CN201580048502.4A
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野田浩行
水谷政敏
森夏比古
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NTN Corp
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Abstract

在电池检查器(1)中，设置电压施加机构(3)，其对计量对象的电池(2)施加交流的电压；脉动电压计量机构(4)，该机构计量上述电池(2)的端子电压所包含的脉动电压；蓄电程度检测机构(5)，该机构将所计量的脉动电压与设定基准(R)进行比较，检测电池(2)的蓄电程度。电压施加机构(3)由变压器(8)和输出电路(9)构成，该变压器(8)将对商用交流电源等的交流电源(7)的交流进行变压，该输出电路(9)将该变压的交流施加给电池(2)。

Description

电池检查器
相关申请
本发明要求申请日为2014年9月12日、申请号为JP特愿2014—186347号申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
技术领域
本发明涉及检测蓄电程度的电池检查器，该蓄电程度为电动车、智能手机、充电式干电池、DIY电动工具等的具有充电式电池的各种设备中的上述电池的充电时的满充电或电池剩余量等的蓄电程度。
背景技术
在过去，在电池的充电中，采用经过整流并且进行平滑处理的直流电源，通过确认电池的端子电压，确认电池的满充电等的蓄电状态(比如，参照专利文献1、2)。另外，作为针对研究、实验用途而设计，计量电池的内部电阻等的非常小的电阻值的设备，在市场上销售有采用交流4端子法的电池测试仪、内部电阻计量器(非专利文献1)。
已有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2004—38029号公报
专利文献2：JP特开平10—170615号文献
非专利文献
非专利文献1：交流4端子法バッテリテスタ·内部抵抗計測器(東京デバイセズIW7807)、東京デバイセズ、http：//tokyodevices.jp/categories/battery-testers(2014年6月13日检索)
发明内容
发明要解决的课题
在过去的通过电池的端子电压而确认蓄电状态的方法中，难以把握正确的蓄电状态，由此，具有特别是在急速充电时产生过充电，缩短电池的寿命的课题。于是，本发明人考虑着眼于电池的内部电阻与蓄电程度成比例的关系，检测内部电阻，检测蓄电程度。对于电池的内部电阻，如果采用内部电阻计量器，则可以良好的精度而进行检测。
但是，过去的内部电阻计量器为研究、实验用的设备，其价格高，难以用于普通用途，此外，因端子的冲击的电阻值的变动等，计量值变动，普通人难以正确地计量。
本发明是为了消除上述课题而提出的，本发明的目的在于提供一种电池检查器，其能以良好的精度而检测电池的蓄电程度，充电时的过充电的防止能通过简单的结构实现。
用于解决课题的技术方案
本发明的电池检查器包括：电压施加机构，该电压施加机构对计量对象的电池施加交流的电压；脉动电压计量机构，该脉动电压计量机构计量上述电池的端子电压所包含的脉动电压；蓄电程度检测机构，该蓄电程度检测机构将通过该脉动电压计量机构所计量的脉动电压与设定基准进行比较，检测上述电池的蓄电程度。上述脉动电压计量机构还可连接于上述电压施加机构中的与上述电池连接的输出端子之间。
另外，本说明书、权利要求书中所说的“脉动电压”指与直流成分重叠、周期地变动的电压。
本结构的电池检查器着眼于电池的内部电阻与充电状态成比例的关系，通过检测内部电阻，检测蓄电程度，在于交流的状态施加计量用的电压，从而可正确而简单地计量内部电阻。如果施加交流电压，则电池的端子电压产生脉动电压。该脉动电压的变动幅度，即振幅与电池的内部电阻成比例。另外，电池的内部电阻伴随充电的进行而变小。由此，通过上述脉动电压计量机构计量电池的端子电压的变动幅度，通过上述蓄电程度检测机构而将已检测的脉动电压与设定基准进行比较，由此，可正确地检测电池的蓄电的程度。
上述设定基准是为了判断通过脉动电压和内部电阻的关系而了解的蓄电程度而适当制作的基准，但是也可为特别是不将内部电阻作为电阻值而表示，而直接表示脉动电压与蓄电程度的关系的基准。另外，上述设定基准既可通过曲线而表示脉动电压和蓄电程度的关系，也可为通过脉动电压的一定的阈值而表示仅仅满充电等的规定的蓄电状态的值。
由于可像这样，正确地检测电池的蓄电的程度，故以良好的精度而检测充电时的满充电，可避免急速充电等的过充电，可防止电池的寿命的降低。另外，通过仅仅设置施加交流的电压施加机构、与上述结构的脉动电压计量机构和蓄电程度检测机构的简单的结构，能进行上述正确的蓄电程度的检测。
在本发明的一个实施方式的电池检查器中，上述电压施加机构还可由变压器和输出电路构成，该变压器将交流电源的电压变换为适用于上述电池电压的电压，该输出电路将通过该变压器所变换的交流电压施加给上述电池。
在该结构的场合，上述交流电源采用普通家庭用等的交流100V的商用电源等，由此，上述电压施加机构为仅仅变压器和单纯地输出其变压的交流的电路的简单的结构便可。
在本发明的一个实施方式的电池检查器中，上述蓄电程度检测机构还可为下述结构，其包括：基准存储机构，该基准存储机构存储多个按电池种类区分的基准，该基准作为上述设定基准，与检测对象或计量对象的电池的种类相对应；基准切换机构，该基准切换机构切换该多个按电池种类区分的基准。
伴随铅电池、锰电池、锂离子电池等的电池的种类，或伴随电池内的单元(cell)的叠层个数的电压的不同等，脉动电压与内部电阻的关系不同。由此，通过设置多个按电池种类区分的基准，设置上述基准切换机构，可适用于各种的电池。另外，上述基准切换机构既可每当使用时切换，还可在一次切换后，将一个按电池种类区分的基准固定而使用，用作规定的电池专用的电池检查器。
还可在本发明的一个实施方式的电池检查器中，上述脉动电压计量机构包括：电容器，该电容器与上述电池的正极侧的输出端子连接；放大器，该放大器对上述电容器和上述电池的负极侧端子之间的电压进行放大；电压计，该电压计计量通过该放大器而放大的脉动电压。由于通过在电池与放大器之间夹设上述电容器，不对放大器施加电池的直流电压，而对放大器仅仅施加电池的脉动电压，故能以良好的精度计量脉动电压。
权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。
附图说明
根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。
图1为通过电路和方框而表示本发明的电池检查器的电路结构的说明图。
具体实施方式
根据附图，对本发明的一个实施方式进行说明。该电池检查器1包括：电压施加机构3，该电压施加机构3对计量对象的电池2施加交流的电压；脉动电压计量机构4，该脉动电压计量机构4计量该电池2的端子电压中包括的脉动电压；蓄电程度检测机构5，该蓄电程度检测机构5将通过上述脉动电压计量机构4所计量的脉动电压与设定基准R进行比较，检测上述电池2的蓄电程度。此外，包括蓄电程度通报机构6，该蓄电程度通报机构6让人们知晓通过该蓄电程度检测机构5而检测的蓄电程度。电池2设置于电池装备设备15中，但是其也可处于单独的状态。如果电池装备设备15为具有可充电的电池2的设备，则也可为任意的设备，比如为电动车、智能手机、个人计算机、DIY电动工具、充电式干电池的充电用插座等。
电压施加机构3由变压器8与输出电路9构成，该变压器8将交流电源7的电压变换为适合于上述电池2的电压检查的电压，该输出电路9将通过该变压器8而进行电压变换的交流施加给上述电池。适合于上述电池2的电压检查的电压还因电池2的容量而不同，其为相对比如电池2的满充电时的电压，高出数V(2～3V)的程度的电压。交流电源7为比如100V或200V的单相的交流商用电源。在变压器8的上游侧设置插入上述交流电源7的布线的插座(在图中未示出)中的插头等的输入端子10。
输出电路9可为将通过上述变压器8而变压的交流施加给上述电池2或电池装备设备15的输出端子11的结构。在图示的例子中，在输出电路9中，在输出端子11、11与变压器8的次级线圈之间设置电流限制用的电阻12、与用于不使电池2的直流电压通过的电容器16。对于电流限制用的电阻12，为了对应于电池2，确定波动的电流值，可替换为电阻值不同的类型。
脉动电压计量机构4由通过运算放大器等构成的放大器17、电容器13与电压计4a构成。放大器17为将2个差动输入的端子之间的电压放大的放大器，电池2的正极侧的输出端子11(11p)经由上述电容器13与放大器17的正极侧的输入端子连接，电池2的负极侧的输出端子11(11n)直接地与放大器17的负极侧的输入端子连接。在电池2与放大器17之间夹设上述电容器13，由此，不对放大器17施加电池2的直流电压，而对放大器17仅仅施加电池2的脉动电压。像这样通过放大器17而放大的脉动电压通过电压计4a所计量。电池2的输出端子11、11之间的电压通过连接于其之间的另一电压计18所计量。
蓄电程度检测机构5包括：基准存储机构19，该基准存储机构19存储多个按电池种类区分的基准Ra，该基准Ra作为上述设定基准R，与计量对象的电池2的各种类相对应；基准切换机构14，该基准切换机构14切换该多个按电池种类区分的基准Ra。基准存储机构19包括具有存储上述设定基准R的存储元件的电子电路、微型计算机等。上述基准切换机构14由比如作业人员所操作的操作件、与对应于作业人员的操作来切换按电池种类区分的基准Ra的电路或程序等(均在图中没有示出)构成。
上述设定基准R是为了表示根据脉动电压和内部电阻的关系而知晓的蓄电程度而适当制作的基准，但是也可为不特别地将内部电阻作为电阻值而表示，而直接地表示脉动电压和蓄电程度的关系的基准。另外，上述设定基准R既可为通过曲线而表示脉动电压和蓄电电压的关系的基准，也可为单纯地通过脉动电压的一定的阈值而表示满充电的值。
上述设定基准R中的多个按电池种类区分的基准Ra对应于比如铅电池、锰电池、锂离子电池等的电池的种类、电池2内的单元的叠层个数的电压的不同或这两者而设定。另外，上述基准切换机构14还可每当使用时进行切换，也可在一次切换后，将一个按电池种类区分的基准固定而使用，用作规定的电池专用的电池检查器。
蓄电程度通报机构6为将表示通过蓄电程度检测机构5而检测的蓄电的程度的信息传递给人或设备的机构，其由通过线条图等的图像而表示蓄电的程度的液晶画面的图像显示装置、或根据蓄电的程度而切换亮灯个数或亮灯、熄灭等的1个或多个灯等构成。蓄电程度通报机构6还可具有在蓄电程度为满充电的场合，停止充电装置(在图中未示出)的充电的功能。
按照本结构的电池检查器1，由于将交流施加于电池2上，故使电池2的端子电压产生脉动电压。即，如果将图1的交流a施加于电池2上，则产生在该图1中呈现波形的脉动电压b。该脉动电压的变动幅度，即振幅与电池2的内部电阻r成比例。另外，电池2的内部电阻r伴随充电的进行而减小。由此，伴随充电的进行，脉动电压b按照呈现由“b’”表示的波形的方式减小。
由此，通过上述脉动电压计量机构4计量电池2的端子电压的变动幅度，通过蓄电程度检测机构5而将已检测的脉动电压与设定基准进行比较，由此可正确地检测电池2的蓄电的程度。
由于可像这样正确地检测电池2的蓄电的程度，故能以良好的精度而检测充电时的满充电，避免急速充电等的过充电，防止电池2的寿命的降低。另外，通过设置施加交流的电压施加机构3、与上述结构的脉动电压计量机构4和蓄电程度检测机构5的简单的结构，进行上述的正确的蓄电程度的检测。
由于上述电压施加机构3在本例子中，由对交流电源7的电压进行变换的变压器8、以及将通过该变压器8而变换的电压施加给上述电池2的输出电路9构成，故上述交流电源7可采用普通家庭用等的交流100V的商用电源等。由此，电压施加机构3由简单的结构构成便可。
由于上述蓄电程度检测机构5具有与检测对象的电池2的种类相对应的多个按电池种类区分的基准Ra、与切换多个按电池种类区分的基准Ra的基准切换机构14，故可适用于各种的电池2。
如上面所述，在参照附图的同时，对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，在观看本说明书后而会在显然的范围内容易想到各种变更和修正方式。于是，这样的变更和修正方式应被解释为属于根据权利要求书确定的本发明的范围内。
标号的说明：
标号1表示电池检查器；
标号2表示电池；
标号3表示电压施加机构；
标号4表示脉动电压计量机构；
标号4a表示电压计；
标号5表示蓄电程度检测机构；
标号6表示蓄电程度通报机构；
标号7表示交流电源；
标号8表示变压器；
标号9表示输出电路；
标号11p表示电池的正极侧输出端子；
标号11n表示电池的负极侧输出端子；
标号15表示电池装备设备；
标号19表示基准存储机构；
符号R表示设定基准；
符号Ra表示按电池种类区分的基准。

Claims (4)

1.一种电池检查器，该电池检查器包括：电压施加机构，该电压施加机构对计量对象的电池施加交流的电压；脉动电压计量机构，该脉动电压计量机构计量上述电池的端子电压所包含的脉动电压；蓄电程度检测机构，该蓄电程度检测机构将通过该脉动电压计量机构所计量的脉动电压与设定基准进行比较，检测上述电池的蓄电程度。
2.根据权利要求1所述的电池检查器，其中，上述电压施加机构由变压器和输出电路构成，该变压器将交流电源的电压变换为适用于上述电池电压的电压，该输出电路将通过该变压器所变换的交流电压施加给上述电池。
3.根据权利要求1或2所述的电池检查器，其中，上述蓄电程度检测机构包括：基准存储机构，该基准存储机构存储多个按电池种类区分的基准，该基准作为上述设定基准，与计量对象的电池种类相对应；基准切换机构，该基准切换机构切换该多个按电池种类区分的基准。
4.根据权利要求1～3中的任何一项所述的电池检查器，其中，上述脉动电压计量机构包括：电容器，该电容器与上述电池的正极侧的输出端子连接；放大器，该放大器对上述电容器和上述电池的负极侧端子之间的电压进行放大；电压计，该电压计计量通过该放大器而放大的脉动电压。
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