(57)【要約】【課題】  バッテリー内部抵抗と設定警告抵抗の比較によりバッテリー電力をモニタリングする方法及びその装置の提供。【解決手段】  バッテリーに設定抵抗を具えた外部負荷を直列に接続し、パワートランジスタによりバッテリーに極めて短時間の瞬間大電流を提供してバッテリーの電圧サンプリングを行い、行し、バッテリーの内部抵抗の設定警告値とバッテリーの内部抵抗を比較し、これにより内部抵抗が設定警告値以上であるか否かを判断し、もし設定警告値以上であれば、ディスプレイに警告を表示する。本発明は最少の電流を消耗するだけでドライバーがバッテリー電力を正確に、ほぼリアルタイムで知ることができるようにする。【選択図】        図１
2006038859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリー電力モニタリング方法において、
（ｉ）バッテリータイプに基づき外部負荷の抵抗を設定し、バッテリーの内部抵抗を測定するステップ、
（ｉｉ）被測定バッテリーの内部抵抗を設定するステップ、
（ｉｉｉ）被測定バッテリーの二つの端子間の電圧を、パワートランジスタにより外部負荷に瞬間大電流をＮ回加えてサンプリングし、Ｎ個のサンプル電圧を結んで電圧曲線を得るステップ、
（ｉｖ）外部負荷の抵抗によりサンプル電圧を分割して被測定バッテリーの電流を得て被測定バッテリーの内部抵抗を計算により得るステップ、
（ｖ）得られた被測定バッテリーの内部抵抗を該被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値と比較して前者が該設定警告値以上であるか否かを判断するステップ、
（ｖｉ）（ｖ）のステップで判断が肯定的であれば、警告をディスプレイに表示するステップ、
を包含したことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング方法。
【請求項２】
請求項１記載のバッテリー電力モニタリング方法において、被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値が０．００１Ωから１．５Ωとされ、外部負荷の抵抗が２５μΩから１０００ｍΩの範囲にあることを特徴とする、バッテリー電力モニタリング方法。
【請求項３】
請求項１記載のバッテリー電力モニタリング方法において、外部負荷の抵抗が増幅器に任意的に接続されることを特徴とする、バッテリー電力モニタリング方法。
【請求項４】
請求項１記載のバッテリー電力モニタリング方法において、外部負荷の抵抗がパワートランジスタの内部抵抗とされたことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング方法。
【請求項５】
請求項１記載のバッテリー電力モニタリング方法において、瞬間大電流が１Ａから５００Ａの範囲であり、瞬間サンプリング時間は０．０１秒より短いことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング方法。
【請求項６】
バッテリー電力モニタリング方法において、
（１）プログラムの開始アドレスとして中断因子アドレスを設定することによりシステムが開始するステップ、
（２）抵抗器及び入出力ピンが初期化され、抵抗器の開始値が設定され、中断因子及びタイマーが起動され、入出力ピンの状態及び開始値が規定されるステップ、
（３）外部負荷の抵抗が設定されるステップ、
（４）被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値が設定されるステップ、
（５）複数回、無負荷電圧がサンプリングされ、そのうちサンプリング時間は瞬間サンプリング時間に設定され、パワートランジスタにより瞬間大電流を提供する前に、被測定バッテリーの二つの端子間の無負荷電圧がＫ１回サンプリングされ、そのうちＫ１≧１であり、外部負荷の二つの端子間の無負荷電圧Ｖｏ２がＬ１回サンプリングされ、そのうちＬ１≧１であり、無負荷電圧Ｖｏ１と無負荷電圧Ｖｏ２の平均値が計算され、平均値が保存されるステップ、
（６）外部負荷が加えられパワートランジスタが通電されて瞬間大電流を提供するステップ、
（７）複数回、負荷電圧が瞬間サンプリングされ、そのうち、サンプリング時間は瞬間サンプリング時間として設定され、パワートランジスタにより瞬間大電流が提供された後、被測定バッテリーの二つの端子間の負荷電圧Ｖｉ１がＫ２回サンプリングされ、そのうち、Ｋ２≧１であり、外部負荷の二つの端子間の負荷電圧Ｖｉ２がＬ２回サンプリングされ、そのうちＬ２≧１であり、負荷電圧Ｖｉ１と負荷電圧Ｖｉ２の平均値が計算され、平均値が保存されるステップ、
（８）外部負荷が除去され、パワートランジスタがオフされて瞬間大電流出力が停止されるステップ、
（９）サンプル回数がＮに等しいかが判断され、そのうちＮ≧１であり、等しくなければ（５）のステップに戻るステップ、
（１０）サンプリングされた電圧を瞬間大電流で分割することで、被測定バッテリーの内部抵抗を計算するステップ、
（１１）被測定バッテリーの内部抵抗を被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値と比較して、前者が設定警告値以上であるか否かが判断されるステップ、
（１２）（１１）のステップにおいて判断結果が肯定的であれば、警告をディスプレイに表示するステップ、
（１３）タイマーを起動し計時開始するステップ、
（１４）時間が次のサンプリングの時間Ｔ２に等しいかが判断され、等しければ、（５）のステップに戻り、等しくなければ（１３）のステップに戻るステップ、
以上を包含し、（５）から（９）のステップの電圧サンプリングは一つの周期とされることを特徴とする、バッテリー電力モニタリング方法。
【請求項７】
バッテリー電力モニタリング装置において、
マイクロプロセッサコントロールユニット（ＭＣＵ）であって、バッテリー電力モニタリング装置を制御して設定時間内に測定して被測定バッテリー電圧をサンプリングし、被測定バッテリーの内部抵抗を計算し、該被測定バッテリーの内部抵抗を該被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値と比較する、上記マイクロプロセッサコントロールユニットと、
外部負荷であって、設定抵抗を具え被測定バッテリーに直列に接続され、これにより被測定バッテリーの内部抵抗の計算に供される、上記外部負荷と、
電圧サンプリング回路であって、瞬間大電流で被測定バッテリーの二つの端子間の電圧をサンプリングする、上記電圧サンプリング回路と、
瞬間電流制御回路であって、被測定バッテリーに並列接続されたパワートランジスタを具えてＭＣＵにより制御されて装置のスイッチとして使用され外部負荷の瞬間電流のマグニチュードと被測定バッテリーのサンプル電圧を制御する、上記瞬間電流制御回路と、
ディスプレイであって、ＭＣＵによる比較結果が被測定バッテリーの内部抵抗が被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値以上であることを示す時に警告を表示する、上記ディスプレイと、
を包含することを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置。
【請求項８】
請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、外部負荷が抵抗器とされて該バッテリー電力モニタリング装置が外部負荷に任意的に接続された増幅器を更に包含することを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置。
【請求項９】
請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、外部負荷が被測定バッテリーの二つの端子間に延伸された導線の抵抗に等しい抵抗を具えたことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置。
【請求項１０】
請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、瞬間電流制御回路が一つのパワートランジスタを包含したことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置。
【請求項１１】
請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、瞬間電流制御回路が二つ或いはそれ以上の並列のパワートランジスタを包含したことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置。
【請求項１２】
請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、外部負荷の抵抗が２５μΩから１０００ｍΩの範囲内とされ、被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値が０．００１Ωから１．５Ωであることを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置。
【請求項１３】
請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、外部負荷の抵抗が任意的に増幅器に接続されたことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置。
【請求項１４】
請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、瞬間大電流が１Ａから５００Ａの範囲内であり、電圧サンプリング時間は０．０１秒より短いことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモニタリング装置に係り、特に、外部負荷によってバッテリー内部抵抗を得て、該バッテリー内部抵抗をその設定警告値と比較することでバッテリー電力をモニタリングし、バッテリー電力がエンジン起動より前に設定レベルより低ければ警告を表示する方法に関する。本発明はまたこのようなモニタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を始動させる前にドライバーはエンジンを起動させねばならないことは周知である。また、続いてエンジンを起動させるためには、バッテリーに十分な電力がなければならない。一般的に、バッテリーはその使用寿命を有している。しかし、環境温度、充電条件及び充電時間、及び負荷の放電のような他の因子はいずれもバッテリーの寿命に不利な影響を与えうる。ゆえに、実際の寿命と設定された寿命とは異なり、この違いは時として非常に大きくなる。ゆえに、実際には、ドライバーが（例えベテランの者であっても）エンジン起動前にバッテリーの電力レベルを知る方法はない。一般的に、車両の修理工場で測定装置を用いてしか電力レベルを知ることはできない。このような測定装置はかさばるため車両に搭載するのは無理である。ゆえに、ドライバーはバッテリー電力が足らないことを起動が失敗して始めて知る情況がしばしば発生する。或いは、例え今回の起動が成功しても次の起動前にバッテリーが毀損していることをドライバーが気づかない情況が発生しうる。これは好ましくないばかりかドライバーが遠隔地、山岳地或いは砂漠に車を止める時に危険である。
【０００３】
好都合なことに、車両には必須配備としてバッテリー電力測定装置が設置されている。しかし、バッテリー電力測定はバッテリー電力を消耗しうる。ゆえに、頻繁なバッテリー電力測定は好ましくない。ゆえに、短期間に最小の電力を使用してバッテリー電力を測定できるようにするのが好ましい。本出願人は特許文献１において、車両の電力測定の装置と方法を提供している。それによるとバッテリーの二つの端子で測定した電圧を設定警告値と比較してバッッテリー状態を判断する。本発明はこの特許文献１の技術を更に改良したものである。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，７０４，６２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は一種のバッテリー電力のモニタリング方法を提供することにあり、それは、バッテリーに設定抵抗を具えた外部負荷を直列に接続し、パワートランジスタによりバッテリーに極めて短時間の瞬間大電流を提供してバッテリーの電圧サンプリングを行い、行し、バッテリーの内部抵抗の設定警告値とバッテリーの内部抵抗を比較し、これにより内部抵抗が設定警告値以上であるか否かを判断し、もし設定警告値以上であれば、ディスプレイに警告を表示するものとする。この方法の利用により、ドライバーはバッテリー電力をほぼリアルタイムに知ることができるようになる。
【０００６】
本発明の他の目的は一種のバッテリー電力のモニタリング方法を提供することにあり、それは、バッテリーに非常に小さい抵抗を具えた外部負荷を直列に接続し、パワートランジスタによりバッテリーに極めて短時間の瞬間大電流を提供してバッテリーの電圧サンプリングをＮ回行い、これによりドライバーがエネルギー節約方式でバッテリー電力を正確に知ることができるようにするものとする。
【０００７】
本発明は一方面において、バッテリー電力のモニタリング装置を提供し、それはマイクロプロセッサコントロールユニット（ＭＣＵ）であって、装置を制御して設定時間内に測定してバッテリー電圧をサンプリングし、バッテリーの内部抵抗を計算し、該バッテリーの内部抵抗をバッテリーの内部抵抗の設定警告値と比較する、上記マイクロプロセッサコントロールユニットと、電圧安定化回路であって、操作期間に安定化電圧を装置に提供するため任意に使用される、上記電圧安定化回路と、外部負荷であって、設定抵抗を具え被測定バッテリーに直列に接続される、上記外部負荷と、電圧サンプリング回路であって、瞬間大電流を具え被測定バッテリーの二つの端子間の電圧をサンプリングする、上記電圧サンプリング回路と、瞬間電流制御回路であって、被測定バッテリーに並列接続されたパワートランジスタを具えてＭＣＵにより制御されて装置のスイッチとして使用され外部負荷の瞬間電流のマグニチュードと被測定バッテリーのサンプル電圧を制御する、上記瞬間電流制御回路と、ディスプレイであって、ＭＣＵによる比較結果が被測定バッテリーの内部抵抗が被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値以上であることを示す時に警告を表示する、上記ディスプレイと、を包含する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、バッテリー電力モニタリング方法において、
（ｉ）バッテリータイプに基づき外部負荷の抵抗を設定し、バッテリーの内部抵抗を測定するステップ、
（ｉｉ）被測定バッテリーの内部抵抗を設定するステップ、
（ｉｉｉ）被測定バッテリーの二つの端子間の電圧を、パワートランジスタにより外部負荷に瞬間大電流をＮ回加えてサンプリングし、Ｎ個のサンプル電圧を結んで電圧曲線を得るステップ、
（ｉｖ）外部負荷の抵抗によりサンプル電圧を分割して被測定バッテリーの電流を得て被測定バッテリーの内部抵抗を計算により得るステップ、
（ｖ）得られた被測定バッテリーの内部抵抗を該被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値と比較して前者が該設定警告値以上であるか否かを判断するステップ、
（ｖｉ）（ｖ）のステップで判断が肯定的であれば、警告をディスプレイに表示するステップ、
を包含したことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載のバッテリー電力モニタリング方法において、被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値が０．００１Ωから１．５Ωとされ、外部負荷の抵抗が２５μΩから１０００ｍΩの範囲にあることを特徴とする、バッテリー電力モニタリング方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載のバッテリー電力モニタリング方法において、外部負荷の抵抗が増幅器に任意的に接続されることを特徴とする、バッテリー電力モニタリング方法としている。
請求項４の発明は、請求項１記載のバッテリー電力モニタリング方法において、外部負荷の抵抗がパワートランジスタの内部抵抗とされたことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング方法としている。
請求項５の発明は、請求項１記載のバッテリー電力モニタリング方法において、瞬間大電流が１Ａから５００Ａの範囲であり、瞬間サンプリング時間は０．０１秒より短いことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング方法としている。
請求項６の発明は、バッテリー電力モニタリング方法において、
（１）プログラムの開始アドレスとして中断因子アドレスを設定することによりシステムが開始するステップ、
（２）抵抗器及び入出力ピンが初期化され、抵抗器の開始値が設定され、中断因子及びタイマーが起動され、入出力ピンの状態及び開始値が規定されるステップ、
（３）外部負荷の抵抗が設定されるステップ、
（４）被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値が設定されるステップ、
（５）複数回、無負荷電圧がサンプリングされ、そのうちサンプリング時間は瞬間サンプリング時間に設定され、パワートランジスタにより瞬間大電流を提供する前に、被測定バッテリーの二つの端子間の無負荷電圧がＫ１回サンプリングされ、そのうちＫ１≧１であり、外部負荷の二つの端子間の無負荷電圧Ｖｏ２がＬ１回サンプリングされ、そのうちＬ１≧１であり、無負荷電圧Ｖｏ１と無負荷電圧Ｖｏ２の平均値が計算され、平均値が保存されるステップ、
（６）外部負荷が加えられパワートランジスタが通電されて瞬間大電流を提供するステップ、
（７）複数回、負荷電圧が瞬間サンプリングされ、そのうち、サンプリング時間は瞬間サンプリング時間として設定され、パワートランジスタにより瞬間大電流が提供された後、被測定バッテリーの二つの端子間の負荷電圧Ｖｉ１がＫ２回サンプリングされ、そのうち、Ｋ２≧１であり、外部負荷の二つの端子間の負荷電圧Ｖｉ２がＬ２回サンプリングされ、そのうちＬ２≧１であり、負荷電圧Ｖｉ１と負荷電圧Ｖｉ２の平均値が計算され、平均値が保存されるステップ、
（８）外部負荷が除去され、パワートランジスタがオフされて瞬間大電流出力が停止されるステップ、
（９）サンプル回数がＮに等しいかが判断され、そのうちＮ≧１であり、等しくなければ（５）のステップに戻るステップ、
（１０）サンプリングされた電圧を瞬間大電流で分割することで、被測定バッテリーの内部抵抗を計算するステップ、
（１１）被測定バッテリーの内部抵抗を被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値と比較して、前者が設定警告値以上であるか否かが判断されるステップ、
（１２）（１１）のステップにおいて判断結果が肯定的であれば、警告をディスプレイに表示するステップ、
（１３）タイマーを起動し計時開始するステップ、
（１４）時間が次のサンプリングの時間Ｔ２に等しいかが判断され、等しければ、（５）のステップに戻り、等しくなければ（１３）のステップに戻るステップ、
以上を包含し、（５）から（９）のステップの電圧サンプリングは一つの周期とされることを特徴とする、バッテリー電力モニタリング方法としている。
請求項７の発明は、バッテリー電力モニタリング装置において、
マイクロプロセッサコントロールユニット（ＭＣＵ）であって、バッテリー電力モニタリング装置を制御して設定時間内に測定して被測定バッテリー電圧をサンプリングし、被測定バッテリーの内部抵抗を計算し、該被測定バッテリーの内部抵抗を該被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値と比較する、上記マイクロプロセッサコントロールユニットと、
外部負荷であって、設定抵抗を具え被測定バッテリーに直列に接続され、これにより被測定バッテリーの内部抵抗の計算に供される、上記外部負荷と、
電圧サンプリング回路であって、瞬間大電流で被測定バッテリーの二つの端子間の電圧をサンプリングする、上記電圧サンプリング回路と、
瞬間電流制御回路であって、被測定バッテリーに並列接続されたパワートランジスタを具えてＭＣＵにより制御されて装置のスイッチとして使用され外部負荷の瞬間電流のマグニチュードと被測定バッテリーのサンプル電圧を制御する、上記瞬間電流制御回路と、
ディスプレイであって、ＭＣＵによる比較結果が被測定バッテリーの内部抵抗が被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値以上であることを示す時に警告を表示する、上記ディスプレイと、
を包含することを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置としている。
請求項８の発明は、請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、外部負荷が抵抗器とされて該バッテリー電力モニタリング装置が外部負荷に任意的に接続された増幅器を更に包含することを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置としている。
請求項９の発明は、請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、外部負荷が被測定バッテリーの二つの端子間に延伸された導線の抵抗に等しい抵抗を具えたことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置としている。
請求項１０の発明は、請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、瞬間電流制御回路がパワートランジスタを包含したことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置としている。
請求項１１の発明は、請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、瞬間電流制御回路が二つ或いはそれ以上の並列のパワートランジスタを包含したことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置としている。
請求項１２の発明は、請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、外部負荷の抵抗が２５μΩから１０００ｍΩの範囲内とされ、被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値が０．００１Ωから１．５Ωであることを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置としている。
請求項１３の発明は、請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、外部負荷の抵抗が任意的に増幅器に接続されたことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置としている。
請求項１４の発明は、請求項７記載のバッテリー電力モニタリング装置において、瞬間大電流が１Ａから５００Ａの範囲内であり、電圧サンプリング時間は０．０１秒より短いことを特徴とする、バッテリー電力モニタリング装置としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明はバッテリー内部抵抗と設定警告抵抗の比較によりバッテリー電力をモニタリングする方法及びその装置を提供し、本発明によると、バッテリーに設定抵抗を具えた外部負荷を直列に接続し、パワートランジスタによりバッテリーに極めて短時間の瞬間大電流を提供してバッテリーの電圧サンプリングを行い、行し、バッテリーの内部抵抗の設定警告値とバッテリーの内部抵抗を比較し、これにより内部抵抗が設定警告値以上であるか否かを判断し、もし設定警告値以上であれば、ディスプレイに警告を表示する。本発明は最少の電流を消耗するだけでドライバーがバッテリー電力を正確に、ほぼリアルタイムで知ることができるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１から図８を参照されたい。本発明のバッテリー電力モニタリング方法は以下のステップを包含する。
【００１１】
ステップ１において、バッテリータイプに応じた増幅器が任意に使用され外部負荷の抵抗Ｒが２５μΩから１０００ｍΩに設定され、バッテリーの内部抵抗が測定される。
【００１２】
ステップ２において、被測定バッテリーの内部抵抗ｒの設定警告値が、バッテリータイプに応じて０．００１Ωから１．５Ωに設定される。適切な設定は応用に依存し、これにより設定値、警告範囲、或いは図８に示されるように、放電終了前に多段警告の複数の警告値の一つが提供される。
【００１３】
ステップ３において、パワートランジスタにより外部負荷に瞬間大電流を提供することにより複数回被測定バッテリーの二つの端子間の電圧がサンプリングされ、複数のサンプル電圧が得られる。複数のサンプル電圧が結ばれることで電圧曲線が形成される。
【００１４】
ステップ４において、外部負荷の抵抗Ｒでサンプル電圧が分割されバッテリー電流が得られる。次に、被測定バッテリーの内部抵抗ｒが、サンプル電圧Ｖをバッテリー電流Ｉで分割することにより得られる。
【００１５】
ステップ５において、得られた被測定バッテリーの内部抵抗が被測定バッテリーの内部抵抗ｒの設定警告値と比較され、前者が設定警告範囲内にあるか否かが判断される。設定警告範囲内にあれば、バッテリー電力が足らないかエンジンが故障していることを示す。
【００１６】
ステップ６において、ステップ５の比較結果が設定警告範囲内にあれば、警告が表示される。
【００１７】
図２、７及び図８は上述の方法の詳しいステップを表示する。
【００１８】
ステップ１１において、プログラムの開始アドレスとして中断因子アドレスを設定することによりシステムが開始する。
【００１９】
ステップ１２において、抵抗器及び入出力ピンが初期化され、抵抗器の開始値が設定され、中断因子及びタイマーが活性化され、入出力ピンの状態及び開始値が規定される。
【００２０】
ステップ１３において、必要なバッテリータイプに応じて任意に増幅器が使用されて外部負荷の抵抗Ｒが２５μΩから１０００ｍΩに設定され、バッテリーの内部抵抗が測定される。
【００２１】
ステップ１４において、バッテリータイプに応じて被測定バッテリーの内部抵抗ｒの設定警告値が０．００１Ωから１．５Ωに設定される。適切な設定は応用に依存し、これにより設定値、警告範囲、或いは図８に示されるように、放電終了前に多段警告の複数の警告値の一つが提供される。
【００２２】
ステップ１５において、複数回、無負荷電圧がサンプリングされる。サンプリング時間は瞬間サンプリング時間に設定される。図７に示されるように、パワートランジスタにより瞬間大電流を提供する前、被測定バッテリーの二つの端子間の無負荷電圧がＫ１回サンプリングされ、そのうちＫ１≧１であり、負荷の二つの端子間の無負荷電圧Ｖｏ２がＬ１回サンプリングされ、そのうちＬ１≧１であり、無負荷電圧Ｖｏ１と無負荷電圧Ｖｏ２の平均値が計算され、平均値が保存される。
【００２３】
ステップ１５ａにおいて、抵抗Ｒを具えた外部負荷が加えられパワートランジスタが通電されて瞬間大電流を提供する。
【００２４】
ステップ１５ｂにおいて、瞬間サンプリング時間において負荷電圧がサンプリングされる（図７参照）。該瞬間サンプリング時間は０．０１秒以内とされ電圧サンプリングタイムとして設定される。パワートランジスタにより瞬間大電流が提供され、被測定バッテリーの二つの端子間の負荷電圧Ｖｉ１がＫ２回サンプリングされ、そのうち、Ｋ２≧１であり、負荷の二つの端子間の負荷電圧Ｖｉ２がＬ２回サンプリングされ、そのうちＬ２≧１であり、負荷電圧Ｖｉ１と負荷電圧Ｖｉ２の平均値が計算され、平均値が保存される。瞬間大電流は好ましくは１Ａから５００Ａとされる。
【００２５】
ステップ１５ｃにおいて、抵抗Ｒを具えた外部負荷が除去される。パワートランジスタはオフされて瞬間大電流出力が停止される。
【００２６】
ステップ１５ｄにおいて、サンプル数がＮに等しいかが判断され、そのうちＮ≧１である。等しければ、ステップ１６に進む。等しくなければ、ステップ１５に戻る。
【００２７】
ステップ１６において、被測定バッテリーの内部抵抗ｒの平均値が以下のように図９を参照して計算される。被測定バッテリーの電流Ｉが方程式により得られる。
【００２８】
【数１】
2006038859.tif 000003
【００２９】
さらに、被測定バッテリーの内部抵抗ｒが以下の方程式により求められる。
【００３０】
【数２】
2006038859.tif 000004
【００３１】
ステップ１７において、ステップ１６において得られた被測定バッテリーの内部抵抗ｒが、ステップ１５において求められた被測定バッテリーの内部抵抗の設定警告値と比較されて前者が警告範囲内にあるか否かが判断される。
【００３２】
ステップ１８において、ステップ１７において設定警告値に至っている場合、警告がディスプレイに表示される。
【００３３】
ステップ１９において、タイマーが計時開始する。
【００３４】
ステップ２０において、時間が次のサンプリングの時間Ｔ２に等しいかが判断される。等しければ、ステップ１５に戻り次のサンプリングを行う。等しくなければ、ステップ１９に戻る。
【００３５】
ステップ１５からステップ１５ｄは電圧サンプリングプロセスの一周期とされる。これは図７の本発明のサンプル電圧対サンプル時間の電圧曲線図に示される。電圧曲線Ｖｏは無負荷状態から負荷状態への電圧変化により瞬間大電流が発生した時の被測定バッテリー７の二つの端子間の電圧を代表する（図３、図４参照）。電圧曲線Ｖｉは無負荷状態から負荷状態への電圧変化により瞬間大電流が発生した時の外部負荷の二つの端子間の電圧を代表する（図３、図４参照）。図７のグラフにおいて、電圧Ｖｏ１とＶｏ２はステップ１５において得られ、電圧Ｖｉ１とＶｉ２はステップ１５ｂにおいて得られる。
【００３６】
再び図７の電圧曲線を参照されたい。それぞれの電圧曲線に関するサンプリングが一番理解できる。曲線Ｖｏは被測定バッテリーの電圧曲線であり、曲線Ｖｉは外部負荷Ｒの電圧曲線である。曲線Ｐ１は曲線Ｖｏの一つのセクションであり、本発明のバッテリー電力モニタリング装置のパワートランジスタＱ１が切断された時に測定されるバッテリーの無負荷電圧曲線Ｖｏ１である。すなわち、曲線Ｐ１はＫ１回サンプリングされた電圧曲線Ｖｏ１である。同様に、無負荷電圧曲線Ｖｏ２が同じサンプリング時間で外部負荷Ｒの二つの端子間で測定される。即ち、電圧曲線Ｖｏ２はＬ１回サンプリングされた電圧曲線セクションである。
【００３７】
曲線Ｐ２はパワートランジスタＱ１がオンされた時の瞬間電圧を代表する。曲線Ｐ３はパワートランジスタＱ１がオンされた後のバッテリーの二つの端子間の最低電圧から最高電圧までのセクションを代表する。曲線Ｐ４はパワートランジスタＱ１がオンされた後、測定されるバッテリー電圧と外部負荷Ｒの二つの端子間で測定される電圧のいずれもが安定した時のセクションである。曲線Ｐ５はパワートランジスタＱ２が再度オンされた時の瞬間電圧を代表する（図４参照）。曲線Ｐ６はパワートランジスタＱ２がオンされた後のバッテリーの二つの端子間の最低電圧から最高電圧までのセクションを代表する。曲線Ｐ７はパワートランジスタＱ１及びＱ２がオンされた後、曲線Ｐ７はパワートランジスタＱ１とＱ２のいずれもがオンされた後の安定した電圧のセクションである。曲線Ｐ８はパワートランジスタＱ２がオフされた時の瞬間電圧を代表する。曲線Ｐ９はパワートランジスタＱ２がオフされた後の、被測定バッテリー電圧と外部負荷Ｒの二つの端子間で測定される電圧のいずれもが安定した時のセクションである。曲線Ｐ１０はパワートランジスタＱ１がオフされた時の瞬間電圧を代表する。曲線Ｐ１１はパワートランジスタＱ１とＱ２のいずれもがオフされた後の安定した電圧のセクションを代表する。この時、曲線Ｐ１１に代表される電圧は曲線Ｐ１０に代表されるものと等しい。
【００３８】
図３は本発明のバッテリー電力モニタリング装置６０の第１実施例の電気的ブロック図である。装置６０は、マイクロプロセッサコントロールユニット（ＭＣＵ；ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ）６２、電圧安定化回路６１（実際の応用により任意に接続される）、外部負荷６３、電圧サンプリング回路６４、瞬間電流制御回路６５、ディスプレイ６６を包含する。各部品は以下に詳しく説明される。
【００３９】
ＭＣＵ６２は装置６０を制御し、被測定バッテリー７に信号を送り設定時間内にその電圧をサンプリングし、被測定バッテリー７の内部抵抗ｒを計算し、内部抵抗ｒの警告値を外部負荷の抵抗と比較して必要であれば警告する。該電圧安定化回路６１は操作期間中に装置６０に安定化電圧を提供するため任意に使用され、即ち装置６０が安定化ＤＣ電池或いはバッテリーを使用していれば、該電圧安定化回路６１は省略される。被測定単一バッテリーの外部負荷６３は設定抵抗を具えている。好ましい実施例では、外部負荷６３は抵抗器とされる。外部負荷の抵抗Ｒは２５ｍΩから１０００ｍΩに設定され、直接被測定バッテリーに直列接続され、被測定バッテリーの内部抵抗ｒの計算に供される。注意すべきことは、外部負荷６３は実質上、非常に小さい抵抗を有し、ゆえに非常に短い時間内に被測定バッテリー７の電圧のサンプリングを行うことができることである。例えば、１Ａから５００Ａの瞬間大電流が任意に提供されることで０．０１秒以内に電圧がサンプリングされる。また、外部負荷６３はマンガニン或いは他の任意の合金で形成された抵抗器として実施される。或いは、外部負荷６３は被測定バッテリーの二つの端子の間に延伸された導線の一部により実施され、それは例えば二つの端子６３Ｅと６３Ｆ（無Ｒ）間の導線部分、或いはＡ／Ｄ間の導線、即ち、端子６３Ａ−６３Ｂ、６３Ｃ−６３Ｄ間の導線により実施される。好ましい実施例では、電圧サンプリング回路６４は二つの端子６４Ａの電圧のサンプリングを行う。図３に示されるように、一つの端子６３ＡはＭＣＵ６２のＡ／Ｄピンのポジティブ端子に電気的に接続され、被測定バッテリー７のポジティブ端子ともう一つの端子６４ＡはＭＣＵ６２のＡ／Ｄピンのネガティブ端子に電気的に接続される。最終的に正確な電圧がサンプリングされる。瞬間電流制御回路６５はＭＣＵ６２により制御される。本発明の好ましい実施例では、瞬間電流制御回路６５は被測定バッテリーに直接並列接続されたパワートランジスタＱ１として実施される。瞬間電流制御回路６５は装置のスイッチとして使用されると共に負荷の瞬間電流のマグニチュードを制御する。即ち、調整された瞬間電流が被測定バッテリー７に提供されてサンプリング期間にその電圧がサンプリングされる。ディスプレイ６６はＭＣＵ６２による比較の結果、被測定バッテリーの内部抵抗が該バッテリーの内部抵抗の設定警告値に達している時、警告を表示する。
【００４０】
本発明の装置６０を被測定バッテリー７に接続後、電圧安定化回路６１は操作期間中、必要な電圧をＭＣＵ６１を包含する装置に提供する。ＭＣＵ６２はこれにより、電力モニタリング方法に基づきバッテリーの内部抵抗を外部負荷の抵抗と比較し、上述の操作を実行する。先ず、一時的に外部負荷６３が取り外された時に電圧サンプリング回路６４が被測定バッテリー７の電圧をサンプリングする。外部負荷６３を装置に加えた後、瞬間電流制御回路６５のパワートランジスタＱ１がオンされて瞬間大電流を提供する。次に、電圧サンプリング回路６４が、外部負荷６３が加えられている時、被測定バッテリー７の電圧をサンプリングする。設定時間内にＮ回電圧がサンプリングされた後、ＭＣＵ６２が負荷を除き、サンプリングされた電圧と電気の公式を使用して被測定バッテリー７の内部抵抗ｒを計算する。更に、得られた被測定バッテリー７の内部抵抗ｒを該バッテリーの内部抵抗の設定警告値と比較する。最後に、必要であれば警告がディスプレイ６６に表示される。
【００４１】
図４は本発明のバッテリー電力モニタリング装置６０の第２実施例の電気的ブロック図である。この実施例はほぼ第１実施例と同じ構造を有する。第２実施例の特徴は以下に説明される。装置６０の瞬間電流制御回路６５が二つの並列のパワートランジスタＱ１及びＱ２として実施される。パワートランジスタＱ１とＱ２は順番にオンされ、これにより二つの端子の最低電圧値が得られる。これは図７中の曲線Ｐ３と曲線Ｐ７に示される。
【００４２】
図５は本発明のバッテリー電力モニタリング装置６０の第３実施例の電気的ブロック図である。この実施例はほぼ第２実施例と同じ構造を有する。第３実施例の特徴は以下に説明される。外部負荷６３は非常に低い抵抗を有する。増幅器６７が任意に外部負荷６３とＭＣＵ６２に接続される。好ましくは、外部負荷６３は１０００μΩより低い抵抗を有する。
【００４３】
図６は本発明のバッテリー電力モニタリング装置６０の第４実施例の電気的ブロック図である。この実施例はほぼ第２実施例と同じ構造を有する。第４実施例の特徴は以下に説明される。外部負荷６３は符号６３Ｓで示されるシャントユニットとして実施される。好ましい実施例では、被測定単一バッテリーのシャント負荷がシャント回路として実施されて上述の任意の実施例と同じ効果を得られる。
【００４４】
本発明は上述の実施例により説明されるが、本発明はその特許請求の範囲の記載に基づきその他の実施例において広く実施されうる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のバッテリー電力のモニタリング方法を示すフローチャートである。
【図２】図１の方法の詳細なフローチャートである。
【図３】本発明のバッテリー電力モニタリング装置の第１実施例の電気的ブロック図である。
【図４】本発明のバッテリー電力モニタリング装置の第２実施例の電気的ブロック図である。
【図５】本発明のバッテリー電力モニタリング装置の第３実施例の電気的ブロック図である。
【図６】本発明のバッテリー電力モニタリング装置の第４実施例の電気的ブロック図である。
【図７】本発明のサンプル電圧対サンプル時間の電圧曲線図である。
【図８】本発明のバッテリー内部抵抗対放電百分率の放電曲線図である。
【図９】本発明のバッテリー電力と直列外部負荷の等価電気回路図である。
【符号の説明】
【００４６】
６０  装置
６２  マイクロプロセッサコントロールユニット又はＭＣＵ
６３  外部負荷
６４  電圧サンプリング回路
６５  瞬間電流制御回路
６６  ディスプレイ
７  バッテリー
Ｑ１、Ｑ２  パワートランジスタ
６７  増幅器
６３Ｓ  シャントユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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