(57)【要約】【課題】電池の内部抵抗を測定することを可能にすると共に、蓄電池バンクの電圧の測定又は負荷電流の測定のような他の測定機能を行うことができる電池テスタを提供する。【解決手段】被測定電池の内部抵抗を測定する場合、電池テスタの試験信号回路が被測定電池の両極に連結されて、測定に用いられる試験信号が被測定電池に送られる。電池テスタの応答感知回路も被測定電池の両極に電気的に連結されて、被測定電池の両極の応答信号を測定する。抵抗測定モジュールが試験信号回路に連結されて応答感知回路により検出された応答信号に基づいて被測定電池の内部抵抗を測定する。電池テスタは、また、試験信号回路を被測定電池から遮断し、抵抗測定モジュールを応答感知回路から遮断する回路遮断器も有する。電池テスタは、更に、抵抗測定モジュールの自動的な保護も提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の抵抗を測定する電池テスタであって、試験信号回路と、応答感知回路と抵抗測定モジュールとからなり、前記試験信号回路が電池テスタと被測定電池の間に試験信号を伝え、前記応答感知回路が被測定電池からの応答信号を検出し、前記抵抗測定モジュールが応答感知回路に電気的に接続されて応答感知回路によって検出された応答信号に基づいて電池抵抗の値を得る電池テスタにおいて、該電池テスタが、更に、電池テスタが電池抵抗を測定するために用いられないときには、オフ状態にあり、試験信号回路を遮断すると共に応答感知回路から抵抗測定モジュールを切り離す回路遮断器を有する電池テスタ。
【請求項２】
電気抵抗を測定するに先立って、応答信号のレベル値が応答感知回路を介して決められ、応答信号の決められたレベル値が閾値を越えている場合には、前記回路遮断器がオフ状態であり、応答信号の決められたレベル値が閾値を越えていない場合には、前記回路遮断器がオン状態であり、試験信号回路がオンに切り替えられ、そして、抵抗測定モジュールが電気的に応答感知回路に接続され電池抵抗を測定することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項３】
前記決められた応答信号のレベル値は、被測定電池の電圧であることを特徴とする前記請求項２に記載の電池テスタ。
【請求項４】
前記抵抗測定モジュールがＡＣ注入方法を用いて電池抵抗を測定し、試験信号回路が電池抵抗を測定するときに試験信号回路を介して交流電流信号を被測定電池に入力するためのＡＣ電流源を有することを特徴とする前記請求項１から３のうちのいずれか一つに記載の電池テスタ。
【請求項５】
前記抵抗測定モジュールがＤＣ放電方法を用いて抵抗を測定し、試験信号回路が試験負荷を有し、電池抵抗を測定するときに被測定電池から出力された放電電流が試験信号回路を経由して試験負荷に流れることを特徴とする前記請求項１から３のうちのいずれか一つに記載の電池テスタ。
【請求項６】
前記回路遮断器がそれぞれ試験信号回路と応答感知回路に連結された２つのリレーによって構成されることを特徴とする前記請求項１から３のうちのいずれか一つに記載の電池テスタ。 
【請求項７】
前記回路遮断器が試験信号回路と応答感知回路のオン／オフ状態を同時に制御する単極双投リレーであることを特徴とする前記請求項１から３のうちのいずれか一つに記載の電池テスタ。
【請求項８】
前記回路遮断器が試験信号回路の阻止コンデンサと応答感知回路のリレーによって構成されることを特徴とする前記請求項４に記載の電池テスタ。
【請求項９】
更に、電池抵抗以外の電池パラメータを測定するための他の測定モジュールを有することを特徴とする前記請求項１から３のうちのいずれか一つに記載の電池テスタ。
【請求項１０】
前記他の測定モジュールが被測定電池の電圧を測定するための電圧測定機器であることを特徴とする前記請求項９に記載の電池テスタ。
【請求項１１】
電池テスタがマルチメータとして使用されることを特徴とする前記請求項９記載の電池テスタ。
【請求項１２】
電池テスタが電池抵抗以外の電池パラメータを測定するために使用されている場合、回路遮断器がオフ状態にあることを特徴とする前記請求項９に記載の電池テスタ。
【請求項１３】
第１の過電圧保護モジュールが試験信号回路に連結されて、回路遮断器がオフ状態にあるときに前記回路遮断器を過電圧から保護することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項１４】
第１の過電圧保護モジュールが応答感知回路に連結されて、回路遮断器がオフ状態にあるときに前記回路遮断器を過電圧から保護することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項１５】
第１の過電圧保護モジュールが試験信号回路と応答感知回路にそれぞれ連結されて、回路遮断器がオフ状態にあるときに前記回路遮断器を過電圧から保護することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項１６】
第１の過電圧保護モジュールの保護電圧の定格値が６００Ｖであることを特徴とする前記請求項１３から１５のうちのいずれか一つに記載の電池テスタ。
【請求項１７】
第１の過電圧保護モジュールは、気体放電管、固体放電管、過度電圧抑制器、ダイオードアレイ、電圧レギュレータ及びバリスタからなる群のうちから選択されることを特徴とする前記請求項１３から１５のうちのいずれか一つに記載の電池テスタ。
【請求項１８】
第１の過電流保護モジュールが試験信号回路に連結されて、回路遮断器がオフ状態にあるときに前記回路遮断器を過電流から保護することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項１９】
第１の過電流保護モジュールが応答感知回路に連結されて、回路遮断器がオフ状態にあるときに前記回路遮断器を過電流から保護することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項２０】
第１の過電流保護モジュールが試験信号回路と応答感知回路にそれぞれ連結されて、回路遮断器がオフ状態にあるときに前記回路遮断器を過電流から保護することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項２１】
第１の過電流保護モジュールが正の温度係数を有するサーミスタ又はフューズから選択されることを特徴とする前記請求項１８から２０のうちの一つに記載の電池テスタ。
【請求項２２】
第２の過電圧保護モジュールが試験信号回路に連結されて、回路遮断器がオン状態にあるときに前記試験信号回路を過電圧から保護することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項２３】
第２の過電圧保護モジュールが応答感知回路に連結されて、回路遮断器がオン状態にあるときに前記応答感知回路を過電圧から保護することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項２４】
第２の過電圧保護モジュールが試験信号回路と応答感知回路にそれぞれ連結されて、回路遮断器がオン状態にあるときに前記試験信号回路と応答感知回路を過電圧から保護することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項２５】
第２の過電圧保護モジュールの保護電圧の定格値が７０Ｖであることを特徴とする前記請求項２２から２４のうちのいずれか一つに記載の電池テスタ。
【請求項２６】
第２の過電圧保護モジュールは、気体放電管、固体放電管、過度電圧抑制器、ダイオードアレイ、電圧レギュレータ及びバリスタからなる群のうちから選択されることを特徴とする前記請求項２２から２４のうちのいずれか一つに記載の電池テスタ。
【請求項２７】
第２の過電流保護モジュールが試験信号回路に連結されて、回路遮断器がオン状態にあるときに前記試験信号回路を過電流から保護することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項２８】
第２の過電流保護モジュールが応答感知回路に連結されて、回路遮断器がオン状態にあるときに前記抵抗測定モジュールを過電流から保護することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項２９】
第２の過電流保護モジュールが試験信号回路と応答感知回路にそれぞれ連結されて、回路遮断器がオン状態にあるときに前記試験信号回路と抵抗測定モジュールを過電流から保護することを特徴とする前記請求項１に記載の電池テスタ。
【請求項３０】
第２の過電流保護モジュールが正の温度係数を有するサーミスタ又はフューズであることを特徴とする前記請求項２７から２９のうちの一つ記載の電池テスタ。
【請求項３１】
更に、負荷電流を測定するために、応答感知回路に電気的に連結された負荷電流測定モジュールを有することを特徴とする前記請求項１から３のうちのいずれか一つに記載の電池テスタ。
【請求項３２】
更に、一対に試験針を有し、それぞれの試験針が試験信号回路と応答感知回路に電気的に連結されることを特徴とする前記請求項１から３のうちのいずれか一つに記載の電池テスタ。
【請求項３３】
更に、応答感知回路によって検出された応答信号のレベル及び／又は電池テスタによって測定された値を表示するディスプレイを有することを特徴とする前記請求項１から３のうちのいずれか一つに記載の電池テスタ。
【請求項３４】
応答信号の決められたレベル値が閾値を越えた場合、電池テスタが警告信号を与えることを特徴とする前記請求項２又は３に記載の電池テスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池テスタに関し、特に、電池の内部抵抗を測定することを可能にする電池テスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電池は、工業生産や輸送や通信などにおいて広範囲に用いられている一種の電力供給源である。前もって蓄電池の電力異常や容量不足を検出するために、そして、それにより生じる潜在的な事故を避けるために、電池の作動パラメータの完全な試験をする必要がある。一般的に、電池の作動状態は電池の内部抵抗を測定することによって評価される。現在電池の内部抵抗を測定するために一般的に使用されている方法には、電流密度（ｄｅｎｓｉｔｙ）方法や開路電圧（ｏｐｅｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｖｏｌｔａｇｅ）方法や直流放電（ＤＣ  ｄｉｓｃｇａｒｇｅ）方法や交流注入（ＡＣ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）方法が含まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許文献1 :特開平９―２９７１６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
無停電電源システム（ＵＰＳ）にとって、電池バンクの電圧は通常４００Ｖから６００Ｖの範囲内にある。しかしながら、電池の内部抵抗を測定する従来の装置は、６０Ｖ以下の電圧しか測定できなかった。被測定電池の両極間の電圧があまりにも高いか若しくは回路内を流れる電流があまりにも大きい場合、測定装置は損傷を受けることもあった。たとえば、ＡＣ電流源は、ＡＣ注入方法を用いて電池の内部抵抗を測定するときにＡＣ注入回路を流れる過度の電流によって破壊されることもあった。ＡＣ電流源がフューズによって保護されている場合であっても、過電流にとって破壊されたフューズをたびたび交換する必要があった。
【０００５】
その上、電池の内部抵抗の測定に加えて、電池の作動状態を測定する際にテスト短針を交換することなく同じ測定機器を用いて電池バンク全体の電圧又は負荷電流のような電池の他のパラメータも測定できることが望ましい。電池の内部抵抗を測定する従来の装置は電池バンクの高電圧を測定することができないので、利用者は、通常、一方が電池の内部抵抗を測定し、他方が電池バンク全体の高電圧を測定する、異なる２つの機器を使用する必要があった。そのような操作は測定方法をより不便なものにしている。
【０００６】
そのように、蓄電池バンクの内部抵抗との高電圧の双方を測定できる電池テスタであって、異なる測定機能を容易に切り替えできると共に回路の構成要素を保護し高電圧／大電流状態の基で電池テスタの損傷を回避することが可能な電池テスタが望まれている。
【０００７】
本願の目的は、電池の内部抵抗と、電池バンクの電圧、特に、高電圧のような電池の他の電気的なパラメータを測定することのできる新たな電池テスタを提供するものである。その上、本願発明に係わる電池テスタは、過電圧及び／又は過電流保護モジュールを有し抵抗測定構成要素を高電圧又は大電流に起因するダメージから保護し、それによって、過電圧及び／又は過電流保護モジュールの頻繁な交換を著しく減らすことを可能にする。本願発明によって、電池テスタの測定電圧範囲は広がり、６００Ｖ又はそれ以上になった。ここに用いられている用語「高電圧」は、６０Ｖ以上の電圧をいい、たとえば、６０Ｖから６００Ｖ迄の範囲の電圧をいう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明は、電池の内部抵抗を測定する電池テスタを提供する。本願発明の一側面によると、この電池テスタは、試験信号回路と、応答感知回路と、抵抗測定モジュールとからなる。試験信号回路は電池テスタと被測定電池の間に試験信号を伝える。応答感知回路は被測定電池からの応答信号を感知する。抵抗測定モジュールは応答感知回路に電気的に接続されて応答感知回路によって感知された応答信号に基づいて電池の内部抵抗値を得る。電池テスタは、更に、電池テスタが電池の内部抵抗を測定していないときには、オフ状態に設定され、試験信号回路を遮断すると共に応答感知回路から抵抗測定モジュールを切り離す回路遮断器を有する。本願発明によれば、この回路遮断器は、自動的に又は利用者により手動で、オン状態とオフ状態を切り替えることが可能である。
【０００９】
本願発明のある実施の形態によると、電気抵抗を測定するに先立って、応答信号のレベル値がまず応答感知回路を介して決められる。応答信号の決められたレベル値が閾値を越えている場合には、回路遮断器はオフのままである。応答信号の決められたレベル値が閾値を越えていない場合には、回路遮断器がオン状態に切り替わり、試験信号回路がオンに切り替えられ、そして、抵抗測定モジュールが電気的に応答感知回路に接続され電池抵抗を測定する。任意には、応答感知回路を介して決められる応答信号のレベル値は、被測定電池の電圧である。ある実施の形態においては、前記閾値は７０Ｖの電圧として設定される。
【００１０】
本願発明のまた別の側面によると、抵抗測定モジュールは、ＡＣ注入方法又はＤＣ放電方法のいずれかを用いて、電池抵抗を測定することができる。ＡＣ注入方法を用いて抵抗を測定する場合、試験信号回路は試験信号回路を介して交流電流信号を被測定電池に送るためのＡＣ電流源を有する。それとは別に、ＤＣ放電方法を用いて抵抗を測定する場合には、試験負荷が試験信号回路に連結されて被測定電池から出力された放電電流が試験信号回路を経由して試験負荷に流れるようにする。
【００１１】
本願発明の更に別の側面によると、試験信号回路及び／又は応答感知回路の回路遮断器はリレーであってもよい。たとえば、２つのリレーがそれぞれ試験信号回路と応答感知回路に連結されてもよい。更に、試験信号回路と応答感知回路は前記回路遮断器として単極双投リレーを共有して試験信号回路と応答感知回路の双方のオン／オフ状態を同時に制御してもよい。それとは別に、ＡＣ注入方法を用いて電池の内部抵抗を測定する場合、たとえば、応答感知回路内に阻止コンデンサを設けることで、抵抗測定モジュールが応答感知回路から切断されるようにしてもよい。
【００１２】
本願発明のまた更なる別の側面によると、本願発明の電池テスタは、更に、電池の内部抵抗以外の電池パラメータを測定するための測定モジュールを有し、多機能テスタにしてもよい。たとえば、被測定電池の電圧が同じ電池テスタを用いて測定されるようにしてもよい。他の例では、電池テスタはマルチメータ機能と電池バンク試験機能を機能的に切り替えるようにしてもよい。
【００１３】
また、本願発明のある実施の形態によると、電池テスタが電池の内部抵抗以外の電池パラメータを測定するために使用されている場合、回路遮断器がオフ状態にある。
【００１４】
また、本願発明の更に別の実施の形態によると、電池バンクの高電圧が回路遮断器を故障させたり電池抵抗測定モジュールにダメージを与えたりしないように、第１の過電圧保護モジュール（たとえば、高電圧保護モジュール）が試験信号回路に連結されて、回路遮断器がオフ状態にあるときに回路遮断器を過電圧から保護する。任意の場合、第１の過電圧保護モジュールの保護電圧の定格値は、６００Ｖである。
【００１５】
本願発明の別の実施の形態によると、第１の過電流保護モジュール（たとえば、大電流保護モジュール）が応答感知回路に連結されて、回路遮断器がオフ状態にあるときに前記回路遮断器を過電流から保護する。たとえば、４４０ｍＡの定格電流を有するフューズプロテクターが第１の過電流保護モジュールとして選択されてもよい。
【００１６】
本願発明の更に別の実施の形態によると、電池抵抗を測定するときに電池抵抗測定モジュールを保護するために、第２の過電圧保護モジュール（たとえば、低電圧保護モジュール）が試験信号回路及び／又は応答感知回路に連結されて、回路遮断器がオン状態にあるときに試験信号回路を過電圧から保護する。たとえば、第２の過電圧保護モジュールの保護電圧の定格値は、７０Ｖである。
【００１７】
本願発明の別の側面によると、第２の過電流保護モジュール（たとえば、小電流保護モジュール）が応答感知回路に連結されて、回路遮断器がオン状態にあるときに前記回路遮断器を過電流から保護する。たとえば、２００ｍＡの定格電流を有する限流抵抗が第２の過電流保護モジュールとして選択されてもよい。
【００１８】
本願発明のまた別の側面によると、第１及び／又は第２の過電圧保護モジュールは、気体放電管、固体放電管、過度電圧抑制器、ダイオードアレイ、電圧レギュレータ及びバリスタからなる群のうちから選択される。
【００１９】
本願発明の別の側面によると、第１及び／又は第２の過電流保護モジュールは、税の温度係数を有するサーミスタ、フューズ及び限流抵抗からなる群のうちから選択される。
【００２０】
本願発明の更に別の側面によると、ここに記載される電池テスタは、更に、負荷電流を測定するために、応答感知回路に電気的に連結された負荷電流測定モジュールを有する。
【００２１】
本願発明のまた別の側面によると、ここに記載される電池テスタは、更に、一対の試験針を有し、それぞれの試験針が試験信号回路と応答感知回路に電気的に連結するようにしてもよい。
【００２２】
本願発明の更に別の側面によると、ここに記載される電池テスタは、応答感知回路によって検出された応答信号のレベル及び／又は電池テスタによって測定された値を表示するディスプレイを有する。ある実施の形態においては、応答信号の決められたレベル値が閾値を越えた場合電池テスタが警告信号を与える。この警告信号は、利用者に警告するための可視の信号でも可聴の信号でもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本願発明の電池テスタは、電池の内部抵抗を正確に測定することができる（たとえば、ＡＤ注入方法又はＤＣ放電方法を用いて内部抵抗を測定することができる）と共に、蓄電池バンクの電圧の測定又は負荷電流の測定のような他の測定機能を行うことができる。被測定電池応答信号が抵抗測定要素の許容レベル範囲を超えた場合、利用者は、そのような状況を知るところとなり、回路遮断機を通じて抵抗測定機能がオフにすることができる。したがって、電池テスタは保護される。そのように、電池の内部抵抗や他の電池パラメータは、同じ測定機器と試験器を用いて、その測定機器を損傷することなく、測定される。その上、本願発明の過電圧保護及び過電流保護の設計が回路遮断機を電池の高電圧及び／又は回路に流れる大電流に起因するダメージから守ることを可能にする。それによって、確実に電圧測定範囲をキロボルト程度の大きさにまで広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本願発明の前記の特徴及び他の特徴は、添付の図面や特許請求の範囲の記載に関連して以下により詳しく説明されることとなる。この添付の図面は本願発明のある実施の形態を単に例示したものにすぎず、本願の特許請求の範囲の記載を制限するように解されるべきではないことが理解される。図中、図示された構成要素は、特に断りのない限り、実際の寸法に必ずしも合致するものではなく、同様の記号は主に同じ構成要素を表している。
【００２５】
【図１】図１は、本願発明の実施の形態に関連する電池テスタの全体構造を例示した略図である。
【図２】図２は、本願発明の実施の形態に関連する、ＡＣ注入方法を用いた電池の内部抵抗を測定する回路を示す回路図である。
【図３】図３は、本願発明の実施の形態に関連する、電池テスタの回路を示す回路図である。
【図４】図４は、本願発明の別の実施の形態に関連する、ＤＣ放電方法を用いた電池の内部抵抗を測定する回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下の詳細な説明は、本願発明の一つの実施の形態として添付の図面に言及している。詳細な説明、添付図面並びに請求の範囲に記載された実施の形態は、制限的に解されるべきではなく、他の実施の形態にも採用可能であるし、本願の精神及び主題から逸脱することのない限り改作もなされうる。ここに記載され、そして、図面に図示された、本願発明の各側面が多くの別々の構成に配置換えされ、置き換えられ、結合され、分離され、及び設計されうることは理解されるべきであり、それらの別々の構成は本願発明内に暗に含まれている。
【００２７】
以下の段落において、いくつかの特別な用語が例示された実施の形態を明確に説明するために用いられている。しかしながら、これらの用語を用いる意図は本願発明の保護範囲を限定すべきではなく、それらの用語の範囲は実質的に同じ方法で実質的に同じ目的を達成する均等な置き換えに迄及んでいるものと解すべきである。
【００２８】
図１は、本願発明の電池テスタ１の全体の設計構造を例示している。電池テスタ１は、ディスプレイ２と機能選択スイッチ３を有する。ディスプレイ２は、可視的な手段で利用者に被測定データを提供することができ、異なる測定機能は機能選択スイッチ３により選択されうる。電池テスタ１は、一対の外部試験針４Ａ、４Ｂを有する。電池の作動パラメータを測定する際、試験針４Ａ、４Ｂはそれぞれ被測定電池５の陽極と陰極に接続する。各試験針はそれぞれ電池テスタ１内の試験信号回路と応答感知回路を電気的に接続するための２本のリード線を埋設している。図１に示すように、ソフトファンクションキーＦ１乃至Ｆ４とレンジ切り替えキー（ＲＡＮＧＥ）は電池テスタ１のパネル上に配設されていて、利用者が異なる測定機能とレンジを選択することを可能にする。図１に示された電池テスタ１のパネル上のキーは、更に、電源キーとバックライトキーとマルチメータ又は電池バンク機能選択キー（ＤＭＭ／Ｓｔｒｉｎｇ）と利用者セットアップキー（ＳＥＴＵＰ）と指示ホールドキー（ＨＯＬＤ）を有する。明らかに、図１に示す電池テスタ１は単なる一例である。いわゆる当業者であれば、本願発明の主題や保護範囲を逸脱することなく、その外観やパネルレイアウトやキー構成などに各種の改作を施すことが可能である。
【００２９】
図２はＡＣ注入方法を用いた電池の内部抵抗を測定する回路を示す回路図である。図２の端子ＳＲＣ＿ＨｉとＳＲＣ＿Ｌｏは、ＡＣ試験電流ＩＳを被測定電池の陽極と陰極に流すように構成されている。端子ＳＲＣ＿Ｈｉは、ＡＣ電流注入回路を介してＡＣ電流源と連結されており、端子ＳＲＣ＿Ｌｏは接地されている。ＡＣ注入方法に用いられているＡＣ電流源は十分に安定的であって、できる限り歪みの少ない波形を有すべきであり、たとえば、１ｋＨｚで１００ｍＡの正弦電流を出力可能である。
【００３０】
応答感知端子ＳＮＳ＿ＨｉとＳＮＳ＿Ｌｏは、被測定電池の両端子間の応答信号を検出するように構成されている。たとえば、電池の両極で検出された電位は、それぞれＶ＿ｈｉとＶ＿ｌｏである。したがって、電圧応答信号は、ΔＶ＝Ｖ＿ｈｉ−Ｖ＿ｌｏとして示される。被測定電池の両端子に注入された正弦電流はＩＳである。オームの法則に従って、電池のインピーダンスは、Ｚ＝ΔＶ／ＩＳとして算出される。ＡＣ電流信号と電圧応答信号の間の位相差がφとすると、電池の内部抵抗はＲ＝Ｚｃｏｓφとして算出される。
【００３１】
ＡＣ電流信号ＩＳと電圧応答信号ΔＶの間の位相差が測定精度に干渉することがあるので、注入されたＡＣ電流ＩＳと検出された電圧応答信号ΔＶは、抵抗測定モジュールにおいて同期をとって復調して測定精度を改善してもよい。たとえば、これら２つの信号がアナログ乗算器に入力されるようにしてもよい。
【００３２】
本願の改良された方法において、注入されたＡＣ電流信号ＩＳをＩＳ＝Ａｃｏｓωｔとすると、測定された電圧応答信号ΔＶは、ΔＶ＝Ｂｃｏｓ（ωｔ＋φ）である。ここで、ＡはＡＣ電流信号ＩＳの最大振幅を示し、Ｂは電圧応答信号ΔＶの最大振幅を示し、ωは注入されたＡＣ電流信号の周波数を示し、φはＡＣ電流信号ＩＳと電圧応答信号ΔＶの間の位相差を示す。同期復調の後に、得られた信号は、
u(ωt) = k × IS × ΔV = kABcosωt × cos(ωt+φ) 
= kAB[cosφ + cos(2ωt+φ)]/2   （式１）
として示される。ここで、ｋはアナログ乗算器の倍率を示す。ローパスフィルタリングで交流成分ωを濾過した後で、この信号は、
ｕ＝ｋＡｃｏｓφ／２        （式２）として得られる。
電池の内部抵抗ＲがＲ＝Ｂｃｏｓφ／Ａとして表されるので、上記式２をこの数式に代入すると、電池の内部抵抗Ｒは、
Ｒ＝２ｕ／（ｋＡ２）        （式３）として算出される。
【００３３】
式３のパラメータｋとＡは既知であり、被測定電池の内部抵抗は単純に測定処理された信号ｕにより算出されるが、ＡＣ信号の位相差φの干渉を排除している。上記の計算は、抵抗測定モジュールにマイクロコントロールユニットを用いることで実現されうる。
【００３４】
図３は、本願発明の実施の形態に関連する、電池テスタの回路を例示する回路図である。図３に示すように、回路遮断機として役立つリレーＫＡ１が試験信号回路に連結されており、更に、回路遮断機として役立つリレーＫＡ２は応答感知回路に連結されている。この実施の形態において、電池テスタが電池バンクの電圧測定のような電池の内部抵抗測定以外の測定機能を行う場合には、これらの２つのリレーＫＡ１とＫＡ２は共にオフ状態である。測定された電気パラメータが図１に示すディスプレイ２によって利用者に表示されるようにしてもよい。
【００３５】
電池の内部抵抗を測定する場合、測定前にリレーＫＡ１とＫＡ２は共にオフにされている。応答電圧の測定値が予め決められている閾値、たとえば７０Ｖの電圧を越えている場合、リレーＫＡ１とＫＡ２はオフに維持され、電池テスタは応答感知端子ＳＮＳ＿ＨｉとＳＮＳ＿Ｌｏで検出された電池応答電圧ΔＶを利用者に表示して警告信号を利用者に送る。測定された応答電圧が閾値電圧を越えていない場合、リレーＫＡ１とＫＡ２はオンにされる。この場合、ＡＣ電流源で発生されたＡＣ電流信号は試験信号回路を介して被測定電池に注入され、そして、応答感知端子ＳＮＳ＿ＨｉとＳＮＳ＿Ｌｏで検出された電池応答電圧が応答感知回路を介して抵抗測定モジュールに案内される。このようにして、電池の内部抵抗は図２に関連して説明された方法で算出され、算出された抵抗はディスプレイ２によって利用者に表示されることが可能となる。任意には、リレーＫＡ１とＫＡ２は再びオフにされ抵抗が測定された後の次の測定の準備をする。任意には、図２に示す２つのリレーＫＡ１とＫＡ２は、端極双投リレーであってもよい。
【００３６】
リレーＫＡ１とＫＡ２の切り替えは、自動的に実行してもよい。たとえば、測定された応答電圧が閾値電圧に達した場合、トリガ信号が自動的に発生されてリレーを応答させるようにしてもよい。それとは別に、リレーＫＡ１とＫＡ２の切り替えは、ディスプレイ上に表示された指示に基づいて利用者により手動で行うようにしてもよい。
【００３７】
ある種の実施の形態において、応答感知回路のリレーＫＡ２は阻止コンデンサに置き換えてもよい。試験信号回路のリレーＫＡ１がオフ状態にある場合、応答感知端子ＳＮＳ＿ＨｉとＳＮＳ＿Ｌｏは、ＡＣ電流が注入されていないので被測定電池のＤＣ電圧のみを検出する。阻止コンデンサは応答感知回路においてＤＣ開路を構成し、それによって、抵抗測定モジュールを切り離す。リレーＫＡ１がオンの場合、ＡＣ電流が注入されているので、阻止コンデンサはＡＣ信号を通過させ、したがって、抵抗測定モジュールは応答感知回路に接続される。
【００３８】
図３において、応答感知端子ＳＮＳ＿Ｈｉによって検出された電圧応答信号は電圧測定機器に案内されて分圧抵抗Ｒｄｉｖ１とＲｄｉｖ２を介して電圧測定を行うことができる。たとえば、本願発明の電池テスタは０乃至６Ｖ、６乃至６０Ｖ、６０乃至６００Ｖの３つの電圧測定レンジを提供することができる。分圧抵抗Ｒｄｉｖ１の抵抗を１０ＭΩに選択したとすると、０乃至６Ｖの電圧測定レンジの場合分圧抵抗Ｒｄｉｖ２の抵抗は１ＭΩに選択して６Ｖの電圧を０．６Ｖに分圧することができる。また、６乃至６０Ｖの電圧測定レンジの場合分圧抵抗Ｒｄｉｖ２の抵抗を１００ｋΩに選択して６０Ｖの電圧を０．６Ｖに分圧することができる。また、６０乃至６００Ｖの電圧測定レンジの場合分圧抵抗Ｒｄｉｖ２の抵抗を１０ｋΩに選択して６００Ｖの電圧を０．６Ｖに分圧することができる。明らかに、本願発明は、異なる用途状況に応じて異なる電圧測定レンジのために分圧抵抗器の構成と抵抗を選択することができる。６０乃至６００Ｖの電圧測定レンジの場合、測定された電圧は本願発明で定義された「高電圧」に属する。したがって、回路遮断器がオフに切り替えられて抵抗測定機能をオフにする。さもなければ、抵抗測定機器がダメージを受けてしまうこともある。
【００３９】
更に、電池テスタを過電圧又は過電流から保護するために、過電圧保護モジュールと過電流保護モジュールの２つのレベルが試験信号回路と応答感知回路の双方において連動される。第１の過電圧保護モジュールと第１の過電流保護モジュールは、回路遮断機（たとえば、リレーＫＡ１とＫＡ２）がオフ状態にあるときに保護を提供するように構成される。試験すべき電池バンクが一般的に高電圧（たとえば、４００Ｖから６００Ｖ）を有するので、第１の過電圧保護モジュールと第１の過電流保護モジュールの設計定格パラメータは高電圧と大電流に耐えねばならない。
【００４０】
図３に示すように、第１の過電圧保護モジュールＤＴ１の定格耐圧電圧は６００Ｖであり、それは、たとえば、気体放電管、固体放電管、過度電圧抑制器（ＴＶＳ機器）、ダイオードアレイ、電圧レギュレータ若しくはバリスタによって構成される。第１の過電流保護モジュールはフューズＲｆにより構成され、それは、たとえば、４４０ｍＡの定格電流に設計されたフューズＲｆであり、６００Ｖの高電圧に耐えることが可能である。試験信号回路に印加された電圧が６００Ｖを越えると、第１の過電圧保護モジュールＤＴ１が応答して、高電圧をアースに逃がすようにし、それによってリレーＫＡ１を過電圧から保護する。同様に、試験信号回路に流れる電流が４００ｍＡを越えると、フューズＲｆが溶解して開路を形成し、それによってリレーＫＡ１を過電流から保護する。
【００４１】
図３に示された応答感知回路において、第１の過電圧保護モジュールＤＴ２の設計は、試験信号回路の過電圧保護モジュールＤＴ１と同じであり、６００Ｖの定格耐圧電圧を有する。第１の過電流保護モジュールは、正の温度係数を有するサーミスタＰＴＣと直列抵抗Ｒｔによって構成される。正の温度係数を有するサーミスタＰＴＣは、たとえば、１．１ｋΩであり、直列抵抗Ｒｔは１ｋΩの抵抗と３Ｗの定格電力を有する。明らかに、直列抵抗は異なる抵抗と定格電力を有するように選択可能であるか、若しくは、省略してもよい。正の温度係数を有するサーミスタＰＴＣは、本願発明において必要な過電流保護機能に影響を与えない場合には、試験信号回路のフューズと交換してもよい。しかしながら、正の温度係数を有するサーミスタＰＴＣがＡＣ電流注入回路に用いられる場合には、より小さな抵抗を選択すべきである。
【００４２】
図３に示すように、回路遮断器がオフ状態にあるときに回路遮断器に対し更なる保護を提供するために、第２の過電圧保護モジュールが試験信号回路と応答感知回路にそれぞれ連結されると共に、第２の過電流保護モジュールが試験信号回路に連結される。
【００４３】
試験信号回路内の第２の過電圧保護モジュールは、応答感知回路のそれと同じか又はそれに類似するものであってもよい。たとえば、第２の過電圧保護モジュールは、７０Ｖの定格耐圧電圧を有するものであってもよい。ここでも、第２の過電圧保護モジュールは、気体放電管、固体放電管、過度電圧抑制器（ＴＶＳ機器）、ダイオードアレイ、電圧レギュレータ若しくはバリスタによって構成される。リレーＫＡ１とＫＡ２がオフになり電池の内部抵抗を測定するとき、第２の過電圧保護モジュールは機能して、試験信号回路と応答感知回路に印加される電圧が７０Ｖを越える場合、ＡＣ電流源と抵抗測定モジュールを過電圧から保護することが可能である。
【００４４】
試験信号回路内の第２の過電流保護モジュールは、フューズ又はＰＴＣによって構成され、たとえば、２００ｍＡの定格耐圧電流を有しリレーＫＡ１がオンになったときに過電流からＡＣ電流源を保護するように構成されている。図３には図示されていないけれども、いわゆる当業者であれば、他の同様の第２の過電流保護モジュールが応答感知回路に連結してリレーＫＡ２がオンになったときに過電流から抵抗測定モジュールを保護することが可能であることを容易に理解できる。
【００４５】
図３には、また、応答感知回路に連結して電池の内部抵抗を測定するときに測定回路内の負荷電流を測定するように構成された負荷電流測定モジュールが示されている。
【００４６】
図４は、ＤＣ放電方法を用いた電池の内部抵抗を測定する、本願発明の別の実施の形態を示している。図４に示すように、試験負荷ＲＬが試験信号回路に連結されている。被測定電池の陽極から出力されたＤＣ電流は試験信号端子ＳＲＣ＿Ｈｉ経由で試験負荷ＲＬに流れ、試験信号端子ＳＲＣ＿Ｌｏ経由で被測定電池の陰極に戻る。被測定電池から出力されたＤＣ電流は試験信号回路のオン／オフ状態を制御することで矩形波となり、それによって、試験負荷ＲＬを流れる試験電流ＩＳを測定する。応答感知電位端子ＳＮＳ＿ＨｉとＳＮＳ＿Ｌｏによって検出された被測定電池の両極の電位を、それぞれＶ＿ｈｉとＶ＿ｌｏであるとすると、電圧応答信号ΔＶはΔＶ＝Ｖ＿ｈｉ−Ｖ＿ｌｏとして表される。試験電流ＩＳと電圧応答信号ΔＶは、アナログ／デジタル変換後にマイクロコントロールユニットに送られる。被測定電池のインピーダンスＺは、Ｚ＝ΔＶ／ＩＬとして表され、オームの法則に基づいてマイクロコントロールユニットによって算出される。
【００４７】
ＤＣ放電方法を用いた抵抗測定は、図３に示された回路に類似した回路によって実施される。たとえば、回路遮断機能はリレーによって行うこともでき、抵抗測定機能と他のパラメータ測定機能の間での切り替えを行い、２つのレベルの過電圧保護と過電流保護による測定回路の保護も行うことが可能である。違うのは、図３の試験信号回路内のＡＣ電流源が試験電流ＩＬに置き換わっていることと、試験信号回路のオン／オフ状態が制御されて矩形波の試験電流を発生することである。
【００４８】
ここに本願発明の各側面や各実施の形態が説明されてきたが、他の側面や他の実施の形態もいわゆる当業者にとっては明らかである。ここに開示された本発明の各側面や各実施の形態は例示目的でのみ開示されたものであり、限定的に解されるべきではない。本願発明の範囲や精神は、以下の特許請求の範囲によって定められる。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・電池テスタ、２・・・ディスプレイ、３・・・機能選択スイッチ、４Ａ、４Ｂ・・・試験針、５・・・被測定電池、Ｒｄｉｖ１、Ｒｄｉｖ２・・・分圧抵抗、ＫＡ１、ＫＡ２・・・リレー、ＤＴ１、ＤＴ２・・・過電圧保護モジュール、ＩＳ、ＩＬ・・・電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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