(57)【要約】【課題】突入電流の流入に起因する火花の発生を回避すると共に消費電力の増大を抑制する。【解決手段】第１端子２２ａ，２２ｂを介してバッテリ１００に測定電流Ｉｍを供給する電流供給部２と、測定電流Ｉｍの供給時におけるバッテリ１００の内部抵抗Ｒｘを測定するＣＰＵ９と、第１端子２２ａ，２２ｂおよびバッテリ１００の接続を検出する接続検出部３とを備え、電流供給部２は、バッテリ１００に測定電流Ｉｍを供給する電流源１１と、電流源１１および第１端子２２ａの間に直列に接続されたコンデンサ１２および抵抗１３と、抵抗１３の両端間を短絡可能に構成されたスイッチ回路１４とを備え、ＣＰＵ９は、接続検出部３によって第１端子２２ａ，２２ｂおよびバッテリ１００の接続が検出されると共に所定条件が満たされたときに、スイッチ回路１４を制御して抵抗１３の両端間を短絡させた後に内部抵抗Ｒｘを測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定用端子を介して測定対象体としての電池に測定電流を供給する電流供給部と、前記測定電流の供給時における前記電池についての電気的パラメータを測定する測定部と、前記測定用端子および前記電池の接続を検出する接続検出部と、制御部とを備えて構成された測定装置であって、
前記電流供給部は、前記電池に前記測定電流を供給する電流源と、前記電流源および前記測定用端子の間に直列に接続されたコンデンサおよび抵抗と、前記抵抗の両端間を短絡可能に構成されたスイッチ回路とを備え、
前記制御部は、前記接続検出部によって前記測定用端子および前記電池の接続が検出されると共に所定条件が満たされたときに、前記スイッチ回路を制御して前記抵抗の両端間を短絡させた後に前記測定部に対して前記電気的パラメータを測定させる測定装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記スイッチ回路を制御して前記抵抗の両端間を短絡させた後に前記電流源を制御して前記測定電流の電流値を増加させ、その後に、前記測定部に対して前記電気的パラメータを測定させる請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記接続検出部によって前記測定用端子および前記電池の接続が検出された時点から所定時間を経過したときに、前記所定の条件が満たされたとして、前記測定処理を実行する請求項１または２記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定用端子を介して測定対象体としての電池に測定電流を供給する電流供給部と、測定電流の供給時における電池についての電気的パラメータを測定可能に構成された測定部とを備えた測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の測定装置として、出願人は、電池についての電気的パラメータを測定可能な電池測定装置を特開平９−２８１２０２号公報に開示している。この電池測定装置は、電流源（同公報における「交流定電流源」）、増幅器および検波回路を備えて、電気的パラメータとしての内部抵抗を測定可能に構成されている。この場合、電流源が、カップリングコンデンサを介して測定信号（交流信号）を電池に供給する。また、増幅器が、電池の内部抵抗による測定信号の電圧降下分を増幅し、検波回路が、増幅器によって増幅された電圧降下分を交流電流源の位相と同期して検波する。これにより、この電池測定装置では、電池の内部抵抗（実効抵抗）が測定（検出）される。
【特許文献１】特開平９−２８１２０２号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記の電池測定装置には、以下の改善すべき課題がある。すなわち、この種の測定装置では、カップリングコンデンサを介して電池を電流源に接続したときに、初期状態のカップリングコンデンサは充電されていないため、そのカップリングコンデンサに電池からの電流が突入的に流入する。この際に、電流源側の測定用端子と電池の端子との接点に過大な突入電流が流れるため、この突入電流の流入に起因する火花が両端子の接点に発生するおそれがある。この場合、例えば電池に接続させる測定用端子とカップリングコンデンサとの間に電流制限用の抵抗を設けることにより、電池からカップリングコンデンサに流入する電流の電流値を低下させて、突入電流の流入に起因する火花の発生を回避することが可能となる。しかしながら、この構成では、測定電流を電流制限用の抵抗に流すことに起因して電力が余分に消費するため、測定時における測定装置全体としての消費電力が増大する。この場合、この種の測定装置では、一般的に、携帯して使用する使用形態が想定されると共に電池を測定装置の駆動源とする構成が採用されているため、消費電力を低く抑えるのが好ましい。
【０００４】
また、測定対象体としての一般的な電池はその内部抵抗が非常に小さいため、その内部抵抗を正確に測定するためには十分な測定電流を電池に供給しなければならない。この場合、火花の発生を回避するために電流制限用の抵抗の抵抗値をある程度大きくする必要があるが、その抵抗値を大きくするほど消費電力も増大することとなる。
【０００５】
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、突入電流の流入に起因する火花の発生を回避すると共に消費電力の増大を抑制しつつ、電池についての電気的パラメータを正確に測定させ得る測定装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく請求項１記載の測定装置は、測定用端子を介して測定対象体としての電池に測定電流を供給する電流供給部と、前記測定電流の供給時における前記電池についての電気的パラメータを測定する測定部と、前記測定用端子および前記電池の接続を検出する接続検出部と、制御部とを備えて構成された測定装置であって、前記電流供給部は、前記電池に前記測定電流を供給する電流源と、前記電流源および前記測定用端子の間に直列に接続されたコンデンサおよび抵抗と、前記抵抗の両端間を短絡可能に構成されたスイッチ回路とを備え、前記制御部は、前記接続検出部によって前記測定用端子および前記電池の接続が検出されると共に所定条件が満たされたときに、前記スイッチ回路を制御して前記抵抗の両端間を短絡させた後に前記測定部に対して前記電気的パラメータを測定させる。
【０００７】
また、請求項２記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、前記制御部は、前記スイッチ回路を制御して前記抵抗の両端間を短絡させた後に前記電流源を制御して前記測定電流の電流値を増加させ、その後に、前記測定部に対して前記電気的パラメータを測定させる。
【０００８】
また、請求項３記載の測定装置は、請求項１または２記載の測定装置において、前記制御部は、前記接続検出部によって前記測定用端子および前記電池の接続が検出された時点から所定時間を経過したときに、前記所定の条件が満たされたとして、前記測定処理を実行する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の測定装置では、制御部が、電流供給部によって測定用端子と電池との接続が検出されると共に所定条件が満たされたときに、スイッチ回路を制御して抵抗の両端間を短絡させた後に測定部に対して電気的パラメータを測定させる。この場合、測定用端子と電池とが接続されたときから、所定条件を満たすまでの間では、抵抗を介してコンデンサと電池とが接続される。このため、抵抗の電流制限機能によって電池からコンデンサに対して突入的に電流が流れ込むのを回避することができる。したがって、この測定装置によれば、電流の流入に起因する火花の発生を回避することができる。また、電気的パラメータの測定時には、抵抗の両端間を短絡することにより、抵抗に測定電流を流すことに起因する余計な電力の消費を回避することができる。このため、電池の内部抵抗を正確に測定させるためにより大きな測定電流を電池に供給したとしても、消費電力の増大を抑制することができる。したがって、この測定装置によれば、電流の流入に起因する火花の発生を回避すると共に消費電力の増大を抑制しつつ、電気的パラメータを正確に測定させることができる。
【００１０】
また、請求項２記載の測定装置によれば、制御部が電気的パラメータの測定に先立って測定電流の電流値を増加させることにより、例えば測定電流にノイズが重畳していたとしても、測定の際のＳ／Ｎ比を大きく維持することができる結果、電気的パラメータを一層正確に測定させることができる。
【００１１】
また、請求項３記載の測定装置では、制御部が接続検出部によって測定用端子および電池の接続が検出された時点から予め規定された充電時間を経過したときに測定処理を実行することにより、電池からの電流によってコンデンサの充電が完了するのに十分な時間を充電時間として規定しておくことで、制御部が充電時間を経過したか否かを判別する簡易な処理を実行するだけで、測定処理開始の適否を判別できる結果、測定装置を簡易に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る測定装置の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１３】
最初に、本発明に係る測定装置の一例としてのバッテリテスタ１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すバッテリテスタ１は、本発明に係る測定装置の一例であって、同図に示す測定対象体としてのバッテリ（本発明における電池の一例）１００の内部抵抗（本発明における電気的パラメータの一例）Ｒｘを４端子法によって測定可能に構成されている。具体的には、バッテリテスタ１は、同図に示すように、電流供給部２、接続検出部３、電圧検出部４、ＲＡＭ５、ＲＯＭ６、操作部７、表示部８およびＣＰＵ９を備えて構成されている。
【００１５】
電流供給部２は、電流源１１、コンデンサ１２、抵抗１３およびスイッチ回路１４を備え、交流の測定電流Ｉｍを出力可能に構成されている。また、電流供給部２には、バッテリ１００に接続される一対の第１端子２２ａ，２２ｂ（本発明における測定用端子。図１参照：以下、区別しないときには「第１端子２２」ともいう）が接続される。この場合、電流供給部２は、この第１端子２２を介してバッテリ１００に測定電流Ｉｍを供給する。
【００１６】
電流源１１は、例えば交流定電流源で構成されて、ＣＰＵ９の制御に従って測定電流Ｉｍの電流値を可変可能に構成されている。コンデンサ１２は、その容量が例えば１５０μＦで測定電流Ｉｍを通過させて直流電流の通過を阻止するカップリングコンデンサであって、電流源１１と抵抗１３との間に接続されている。抵抗１３は、その抵抗値が例えば３０Ωの電流制限用抵抗であって、コンデンサ１２と第１端子２２ａとの間に接続されている。この場合、抵抗１３は、バッテリ１００からコンデンサ１２に流れる直流の電流Ｉｄ（図２参照）に対して電流制限を行う機能を有する。なお、コンデンサ１２および抵抗１３の接続はこれに限らず、電流源１１および第１端子２２ａ（測定用端子）の間に直列にコンデンサ１２および抵抗１３が接続されていればよく、抵抗１３および第１端子２２ａの間にコンデンサ１２が接続されていてもよい。スイッチ回路１４は、例えばリレーで構成されて、抵抗１３と並列に接続されて、ＣＰＵ９の制御に従って抵抗１３の両端間を短絡する。
【００１７】
接続検出部３は、測定電流Ｉｍが流れたときに抵抗１３の両端間電圧を検出して所定電圧以上のときに検出信号Ｓ１をＣＰＵ９に出力する。電圧検出部４は、例えば増幅回路およびＡ／Ｄ変換回路等（いずれも図示せず）を備え、測定電流Ｉｍがバッテリ１００に供給されたときにバッテリ１００の両端子間に発生する端子間電圧Ｖｂ（図１，３参照）を検出して電圧データＤｖとしてＣＰＵ９に出力する。また、電圧検出部４には、バッテリ１００に接続される一対の第２端子２３ａ，２３ｂ（図１参照：以下、区別しないときには「第２端子２３」ともいう）が接続される。この場合、電圧検出部４は、ＣＰＵ９の制御に従い、第２端子２３を介してバッテリ１００の端子間電圧Ｖｂを検出する。
【００１８】
ＲＡＭ５は、バッテリ１００の内部抵抗Ｒｘの抵抗値を示す抵抗データＤｒを記憶する。ＲＯＭ６は、所定の充電時間（本発明における所定時間に相当）を示す充電時間データＤｔを記憶する。ここで、この充電時間は、コンデンサ１２の容量値と抵抗１３の抵抗値とで決定される時定数に基づいて電流Ｉｄによるコンデンサ１２の充電を完了させるのに十分な時間に規定されている。操作部７は、電源スイッチなどの各種のスイッチを備えて構成されると共に、各スイッチの操作に対応する操作信号Ｓ２をＣＰＵ９に出力する。表示部８は、例えばＬＣＤパネルで構成され、ＣＰＵ９の制御に従い、各種の画像（例えば、内部抵抗Ｒｘの抵抗値に示す画像）を表示する。
【００１９】
ＣＰＵ９は、本発明における制御部および測定部として機能し、電圧検出部４、表示部８、電流源１１およびスイッチ回路１４を制御する。具体的には、ＣＰＵ９は、接続検出部３によって第１端子２２とバッテリ１００との接続が検出されると共に所定条件が満たされたときに、所定の測定処理を実行する。この場合、ＣＰＵ９は、接続検出部３によって第１端子２２とバッテリ１００との接続が検出された時点（つまり検出信号Ｓ１が出力された時点）から上記の充電時間を経過したことを所定条件が満たされたとして、測定処理を実行する。この測定処理では、ＣＰＵ９は、スイッチ回路１４を制御して抵抗１３の両端間を短絡させると共に、電圧データＤｖの示す端子間電圧Ｖｂの電圧値と、測定電流Ｉｍの電流値とに基づいてバッテリ１００の内部抵抗Ｒｘの抵抗値を算出（測定）する。また、ＣＰＵ９は、測定処理の実行時において、内部抵抗Ｒｘの算出処理に先立ち、電流源１１を制御して、接続検出部３から検出信号Ｓ１が出力される前に出力させていた測定電流Ｉｍの電流値よりもより大きな電流値に増加させる。
【００２０】
次に、バッテリ１００の内部抵抗Ｒｘをバッテリテスタ１を用いて測定する方法について、図面を参照して説明する。
【００２１】
まず、第１端子２２がバッテリ１００に接続されていない状態において操作部７の電源スイッチを操作する。この際に、操作部７が電源スイッチに対応する操作信号Ｓ２をＣＰＵ９に出力する。この際には、ＣＰＵ９は、スイッチ回路１４を非作動状態に制御することによって抵抗１３の両端間を非短絡状態に維持させると共に、電流源１１を制御して所定電流（例えば低電流の一例として５０ｍＡ）の測定電流Ｉｍを出力させる。この場合、測定電流Ｉｍが抵抗１３を流れないため、抵抗１３の両端間電圧が所定電圧未満となる結果、接続検出部は、検出信号Ｓ１を出力しない。したがって、ＣＰＵ９は、第１端子２２がバッテリ１００に接続されていないと判別する。
【００２２】
次いで、図１に示すように、第１端子２２ａ，２２ｂおよび第２端子２３ａ，２３ｂがバッテリ１００に接続された際には、図２に破線で示すように、測定電流Ｉｍが、電流源１１の一方の出力端子、コンデンサ１２、抵抗１３、第１端子２２ａ、バッテリ１００、第１端子２２ｂおよび電流源１１の他方の出力端子ならなる電流経路を流れる。このため、抵抗１３の両端間電圧が所定電圧以上となる結果、接続検出部３が検出信号Ｓ１をＣＰＵ９に出力する。次いで、ＣＰＵ９は、第１端子２２がバッテリ１００に接続されたと判別して、ＲＯＭ６から充電時間データＤｔを読み込み、この充電時間データＤｔの示す充電時間のカウントを開始する。
【００２３】
一方、この際には、図２に一点鎖線で示すように、バッテリ１００の起電力Ｖｘに基づく直流の電流Ｉｄが第１端子２２ａ、抵抗１３、コンデンサ１２、電流源１１および第１端子２２ｂからなる電流経路を流れる。この場合、コンデンサ１２に流れ込む電流Ｉｄは、抵抗１３によって電流制限される。したがって、このバッテリテスタ１では、バッテリ１００からの電流Ｉｄの流入に起因する火花の発生が回避される。
【００２４】
次いで、上記の充電時間を経過したときには、電流Ｉｄによるコンデンサ１２への充電が完了して電流供給部２内への電流Ｉｄの流入が規制される。また、ＣＰＵ９は、充電時間を経過したときに上記の所定条件が満たされたとして、測定処理を実行する。この場合、電流Ｉｄによってコンデンサ１２が充電されるのに十分な時間を充電時間として予め規定しているため、ＣＰＵ９は、充電時間を経過したか否かを判別する簡易な処理を実行するだけで、測定処理開始の適否を判別可能となる。
【００２５】
測定処理においては、ＣＰＵ９は、スイッチ回路１４を制御することにより、抵抗１３の両端間を短絡させる。この際には、図３に破線で示すように、測定電流Ｉｍは、電流源１１の一方の出力端子、コンデンサ１２、スイッチ回路１４、第１端子２２ａ、バッテリ１００、第１端子２２ｂおよび電流源１１の他方の出力端子からなる電流経路を流れて、バッテリ１００に供給される。
【００２６】
次いで、ＣＰＵ９は、電流源１１を制御することにより、初期の電流値（この場合５０ｍＡ）よりも大きい所定の電流値（例えば大きい電流の一例として１５０ｍＡ）となるように測定電流Ｉｍの電流値を増加させる。この場合、測定処理に際して、測定電流Ｉｍを大きくすることで、例えば測定電流Ｉｍにノイズが重畳されていたとしても、測定の際のＳ／Ｎ比を大きく維持することができる。続いて、ＣＰＵ９は、電圧検出部４を制御することによって電圧データＤｖを出力させ、この電圧データＤｖの示す端子間電圧Ｖｂの電圧値と、測定電流Ｉｍの電流値（この場合１５０ｍＡ）とに基づいてバッテリ１００の内部抵抗Ｒｘの抵抗値を算出する。次いで、ＣＰＵ９は、内部抵抗Ｒｘの抵抗値を示す抵抗データＤｒをＲＡＭ５に記憶させると共に、表示部８を制御して内部抵抗Ｒｘの抵抗値に示す画像を表示させて、この測定処理を終了する。
【００２７】
このように、このバッテリテスタ１では、ＣＰＵ９が、電流供給部２によって第１端子２２とバッテリ１００との接続が検出されると共に所定条件が満たされたときに、スイッチ回路１４を制御して抵抗１３の両端間を短絡させた後に内部抵抗Ｒｘを測定する。この場合、第１端子２２とバッテリ１００とが接続されたときから、所定条件を満たすまでの間では、抵抗１３を介してコンデンサ１２とバッテリ１００とが接続される。このため、抵抗１３の電流制限機能によってバッテリ１００からコンデンサ１２に対して突入的に電流Ｉｄが流れ込むのを回避することができる。したがって、このバッテリテスタ１によれば、電流Ｉｄの流入に起因する火花の発生を回避することができる。また、内部抵抗Ｒｘの測定時には、抵抗１３の両端間を短絡することにより、抵抗１３に測定電流Ｉｍを流すことに起因する余計な電力の消費を回避することができる。このため、バッテリ１００の内部抵抗を正確に測定させるためにより大きな測定電流Ｉｍをバッテリ１００に供給したとしても、消費電力の増大を抑制することができる。したがって、このバッテリテスタ１によれば、電流Ｉｄの流入に起因する火花の発生を回避すると共に消費電力の増大を抑制しつつ、内部抵抗Ｒｘを正確に測定させることができる。
【００２８】
また、このバッテリテスタ１によれば、ＣＰＵ９が内部抵抗Ｒｘの測定に先立って測定電流Ｉｍの電流値を増加させることにより、例えば測定電流Ｉｍにノイズが重畳していたとしても、測定の際のＳ／Ｎ比を大きく維持することができる結果、内部抵抗Ｒｘを一層正確に測定させることができる。
【００２９】
また、このバッテリテスタ１では、ＣＰＵ９が接続検出部３によって第１端子２２およびバッテリ１００の接続が検出された時点から予め規定された充電時間を経過したときに測定処理を実行することにより、電流Ｉｄによってコンデンサ１２の充電が完了するのに十分な時間を充電時間として規定しておくことで、ＣＰＵ９が充電時間を経過したか否かを判別する簡易な処理を実行するだけで、測定処理開始の適否を判別できる結果、バッテリテスタ１を簡易に構成することができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、内部抵抗Ｒｘを測定させるバッテリテスタ１に本発明を適用した例について上記したが、電圧、電流および温度等の各種の電気的パラメータを測定可能な測定装置に適用することができる。また、これらの各種のパラメータを２種類以上測定可能な測定装置に適用することもできる。また、４端子法で内部抵抗Ｒｘを測定させるバッテリテスタ１を例に挙げて説明したが、２端子法で各種の電気的パラメータを測定させる測定装置に適用することもできる。
【００３１】
また、スイッチ回路１４を用いて抵抗１３の両端間を短絡する構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、スイッチ回路１４がオン状態のときに、抵抗１３よりも抵抗値の小さな抵抗を抵抗１３に並列接続する構成を採用することもできる。この構成であっても、上記の構成と同様にして、抵抗１３に測定電流Ｉｍが流れることに起因する電力消費を抑制することができる。
【００３２】
また、上記の充電時間が経過したときに所定の条件が満たされたとして測定処理を実行する構成について上記したが、本発明はこれに限定されない。例えば、直流の電流Ｉｄを測定して、電流Ｉｄの電流値が予め規定された基準値以下に低下したときに所定の条件が満たされたとしてＣＰＵ９が測定処理を実行する構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】バッテリテスタ１の構成を示す構成図である。
【図２】スイッチ回路１４がオフ状態のときにおいて流れる電流Ｉｄおよび測定電流Ｉｍの電流経路を示す回路図である。
【図３】スイッチ回路１４がオン状態のときにおいて流れる測定電流Ｉｍの電流経路を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  バッテリテスタ
２  電流供給部
３  接続検出部
４  電圧検出部
９  ＣＰＵ
１１  電流源
１２  コンデンサ
１３  抵抗
１４  スイッチ回路
２２ａ，２２ｂ第１端子
２３ａ，２３ｂ  第２端子
１００  バッテリ
Ｄｔ  充電時間データ
Ｉｍ  測定電流
Ｉｄ  電流
Ｒｘ  内部抵抗
【図１】
2007256218.tif 000003
【図２】
2007256218.tif 000004
【図３】
2007256218.tif 000005