JP2004200159A - バッテリテストモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの使用状況をモニタしたり、充電状態や健全性を判断できるバッテリテストモジュールを提供する。
【解決手段】蓄電池１０は、バッテリハウジング体１８と、蓄電池の端子１２，１４に電気接続した前記バッテリハウジング体内に複数の電気化学セル３０とを備える。このバッテリハウジング体には、バッテリテストモジュール１６が搭載されており、このモジュールはケルビン接続３８、４０により前記端子に電気結合されている。また、バッテリテストモジュールからの蓄電池状態の情報を出力するために、表示装置やその他の出力部が設置されている。前記バッテリテストモジュールは、蓄電池の電極延長部３２，３４，３６を介して蓄電池端子に接続している。
【選択図】 図３

Description

本発明は蓄電池に関し、より具体的には、一体型バッテリテスタを備えた蓄電池に関する。

鉛蓄電池などの蓄電池は、自動車や予備電源といった多様なアプリケーションで利用されている。一般的な蓄電池は、直列に電気接続された複数の個別蓄電セルからなる。それぞれのセルは、例えば、およそ２．１ボルトの電圧電位の出力が可能である。これらのセルを直列に接続すると、各セルの電圧が累算式に加算される。この場合、一般的な自動車用蓄電池では６つの蓄電セルを使用するので、合計１２．６ボルトの電圧が供給可能である。前記複数のセルはハウジング体に格納されており、この組合せ全体を通常「電池」と称する。

蓄電池の状態の保全が頻繁に要求されるため、これまでに数々の検査方法が開発されてきた。一例には、湿度計を使って電池内の酸混合物の比重を測定する方法がある。また、より精度の高い電池検査法として、電気的検査も利用されている。非常に簡単な電気的検査では、単に電池の電圧を測定し、この測定値が特定のしきい値以下であれば、その電池の状態が不良であると決定する。また別の検査方法に、負荷テストと呼ばれるものがある。この負荷テストでは、公知の負荷を使って電池を放電し、放電中にモニタした電圧値から電池の状態を判断する。

一般的にバッテリテスタは、蓄電池間で移動できる、蓄電池から取外し可能な別個の部品であり、蓄電池に電気接続させて使用する。つまり、従来技術によるテスタでは、蓄電池をテストするさいに別個のテスト機器が必要となるのである。

蓄電池は、バッテリハウジング体と、前記ハウジング体に格納されバッテリ端子に電気的に接続する複数の電気化学セルとで構成される。前記バッテリハウジング体にはバッテリテストモジュールが取付けられており、このモジュールはケルビン接続により前記バッテリ端子に電気的に接続している。また、前記バッテリテストモジュールから伝送される電池状態に関する情報を出力するために、表示装置やその他の出力部が設置されている。

本発明の別の実施形態では、埋め込まれた電子部品を有する可撓性多層バッテリテストモジュールを備えている。

本発明による蓄電池の特徴の１つは、蓄電池の電気セルでバッテリテストを実行するための、一体型バッテリテストモジュールを提供することである。ここで使用する「一体型」という用語には、蓄電池のハウジング体に装着させるような個別型のモジュールも含まれる。本発明の一実施形態では、このバッテリテストモジュールは、ケルビン接続により蓄電池の電気セルに電気接続している。しかしながら、ケルビン接続を使用しない別の実施形態も可能である。バッテリテストモジュールを蓄電池と一体形成した場合には、オペレータは外付けのバッテリテスト機器に依存せずテストを実行することができる。また、専門技術をもたないオペレータでも、前記バッテリテストを容易に実行できるような実施形態も可能である。バッテリテストモジュールは、蓄電池の製造コストを極端に上げず、蓄電池に一体化するような低コスト技術を用いて製造されることが好ましい。さらに、バッテリテストモジュールは、蓄電池状態の情報を、バッテリハウジング体に装着されているおよび／または蓄電池から離れた場所に設置される個別の出力部に設置された出力装置に出力する機能をもつ。ここで言う蓄電池状態の情報とは、バッテリテストモジュールで得られるバッテリテストの様々な結果や、そこで得られた様々な情報である。例をあげると、テストモジュールで測定されたリアルタイムの測定値（蓄電池の電圧、電流、温度など）や、テストモジュールで得られた中間測定結果および最終テスト結果などである。

図１は、本発明による蓄電池１０の側面図である。この蓄電池１０には、正（＋）端子１２と負（−）端子１４が備わり、蓄電池のハウジング体１８には、バッテリテストモジュール１６が取付けられている。

図２Ａと図２Ｂは、図１に示す蓄電池１０の上側平面図である。図２Ａに示すように、バッテリテストモジュール１６には、オプション入力部２０とオプション出力部２２、２４が備わっている。入力部２０には、オペレータによる起動やシステムによる自動操作が可能な入力部や押しボタンを採用できる。出力部２２には、ＬＥＤやその他のバッテリテスト結果である合格／不合格を示す視覚表示素子を利用できる。しかしながら別例として、適当な技術を使用して、データを出力部２４から遠隔地のコンピュータやモニタ装置へ送信することも可能である。また、出力部２４から、バッテリテストの定量出力値を提供することもできる。図２Ｂでは、前記出力部２２が、一列に配置された出力部２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄで構成されており、この出力部は発光ダイオード（ＬＥＤ）であっても構わない。

図３は、図２の破線３に沿った蓄電池１０の側断面図である。図３に示すように、蓄電池１０は、鉛電池などの蓄電池であり、導線３２で直列に電気接続された複数の電気化学セルを備えている。つまり、片端が導線３４を介して正端子１２に電気接続し、他端が導線３６を介して負端子１４に電気接続した複数のセル３０が列を形成しているのである。図３に示すように、バッテリテストモジュール１６は、ケルビン接続３８および４０である２対の電気接続を経由して端子１２と１４に結合している。なお、端子１２と１４への接続は、外部電池電極１２または１４への直接接合、電池電極１２や１４に工具形成、モールド形成、または、一体形成された電極延長部を介した接続、電池電極１２または１４への直接の内部または外部配線接続、あるいは、電池電極１２または１４と電池ケースの一体構造接続などにより実現することができる。

実際の動作においては、ユーザがバッテリテストモジュール１６を使って、蓄電池１０の状態をテストすることができる。例えばボタン２０や別の入力装置を介して起動させれば、蓄電池のテストを実行できるのである。このバッテリテストの結果は、出力部２２または２４に表示される。別の実施形態として、バッテリテストモジュール１６が蓄電池をモニタリングし、この蓄電池が使用されていなかったり、蓄電池が接続される電気システムに過度のノイズが存在していなければ、一時停止した後バッテリテストを実行する。このバッテリテストの結果はメモリに記憶され、出力部２２か２４で表示される。このような実施形態では、テストの実行に入力部２０などの入力器を必要としないが、長い時間に渡って、テストモジュール１６に内蔵の回路が蓄電池を放電するおそれがある。

図２Ｂに示す実施形態では、バッテリテストモジュール１６において、端子１２と端子１４との間の電圧値を、複数の異なるしきい値電圧と比較する。そして、蓄電池１０の電圧値に応じて、テストモジュール１６上のＬＥＤ２３Ａ〜Ｄが所定数だけ点灯する。各ＬＥＤはそれぞれ異なるしきい値に対応させておくことが可能である。このしきい値については、所望の間隔で設定できる。また、ＬＥＤ２３Ａ〜Ｄは、例えば２３Ａを赤色ＬＥＤ、２３Ｄを緑色ＬＥＤというようにそれぞれ異なる色に設定することも可能である。もう少し複雑な実施形態として、電圧の測定中または測定前に、モジュール１６中の負荷抵抗などの負荷が蓄電池１０に加えられることができる。この場合のモジュール１６の出力値は、印加された負荷の関数となる。

また別の実施形態では、所定しきい値に到達するまで、テストモジュール１６の出力部２３Ａ〜Ｄを連続的に点灯させる。また、より理想的なユーザインターフェースを提供するために、各ＬＥＤが点灯する間隔をすこし遅延させることも可能である。点灯タイミングは適当でよい。バッテリテストの結果は、出力部２３Ａ〜Ｄにおいて、ユーザがその結果を確認できるような十分な長さの、所望する時間のあいだ保持することもできる。さらに別の実施形態として、テストが終了するまで所定数のＬＥＤを点灯したままに保持する。また、一度に１つのＬＥＤしか点灯させない実施形態も可能である。つまり、これらＬＥＤやしきい値の数は任意で選択すればよいのである。さらに、記号や警告を示すＬＥＤを点灯させて、オペレータに追加の情報を伝達するような実施形態でもよい。

図２Ｂの実施形態におけるバッテリテスタの回路は、当業者には自明であるような簡単なコンパレータとタイミング回路とにより実現できる。より複雑な実施形態として、小型マイクロプロセッサの採用も可能である。一般的にバッテリテストモジュール１６の回路は、蓄電池１０から電力が供給される。

図４には、前記蓄電池１０における、バッテリテストモジュール１６とセル３０との電気接続をより詳細に示す。図中では、セル３０を電池の電気記号で表示してある。バッテリテストモジュール１６は、ケルビン接続３８および４０によって電気化学セル３０に結合している。

前記バッテリテストモジュール１６のマイクロプロセッサーは、後で検索できるように情報をメモリ４４に蓄積できる。例えば、電池の使用履歴および充電履歴に関する情報を、後で取り出せるようメモリに保存しておくことができる。このデータを出力部２２や２４、または、その他の出力部に出力するには、特別なアクセスコードをユーザ入力部に入力すればよい。前記出力が、連続する音色や予め録音された音声などの音響出力であるような実施形態も可能である。また、前記入力部を、特定のボタン列、または、ボタンを押すタイミングで構成することもできる。さらに、この入力部には、ＩＲセンサ、振動センサ、磁気スイッチ、外部装置などに誘導結合する近接レシーバなどを利用することも可能である。前記出力は、外部装置で読み取られるデジタル記号に応じたＬＥＤの点灯により表示できる。他の種類の出力部として、ＩＲリンク、誘導結合などの近接通信技術等によっても実現できる。前記以外の出力技術には、シリアル出力、または、ハードワイヤ出力、ＲＦ出力、光学出力がある。さらに、前記いずれかの通信技術を用いて、遠隔コンピュータまたはその他の回路から入力部２０や２６を経由して受信された入力信号に基きバッテリテストを開始することも可能である。同様の技術を使って、メモリに記憶されている情報のデータ廃棄も実行できる。また、正端子１２および負端子１４にてデータ変調を行い、テストモジュール１６へ出力および入力することもできる。前記データは、バッテリモジュール１６内の送受信回路により受信または送信する。前記データ変調技術については、様々なものが当業者において知られている。さらにまた、蓄電池１０が接続できる外部回路に干渉しない変調技術を選択できるような実施形態も可能である。

前記データの記録／報告技術を使えば、製造者がバッテリの使用状況をモニタすることもできる。例えば、バッテリの故障の原因となるような、バッテリが販売前に長期間にわたって未充電状態で放置されていたかどうかを製造者が判別できる。バッテリ１８の寿命中に発生する様々な事象を日付で特定できるよう、日付データがバッテリテストモジュール１６のマイクロプロセッサに記憶されている場合、前記メモリに記憶されたデータを日付情報に関連付けすることも可能である。メモリ４４に記憶可能なその他の情報には、製造日、バッテリ定格、別のＩＤであるバッテリ通し番号、販売網などがある。

図４は、本発明の別の実施例を示す。つまり、図４の素子１０は、内部バッテリ３０を備えたスタンバイジャンパ、つまり、補助システム１０である。ジャンパケーブルや、その他タバコ点火用アダプターなどの出力部を内部バッテリ３０に結合すれば、自動車の補助電源としても使用可能である。このような装置は、たとえば自動車への短時間の充電や、バッテリの故障した別の自動車の始動、つまり「ジャンプスタート」にも使用できる。前記ような装置は、当業者には公知のものであり、内部電池を備えた一般的に小型で持ち運び可能なものである。この内部電池には、ゲルセル、ＮＩＣＡＤ電池、ニッケル水素電池、または、その他の種類の電池を採用できる。しかしながら、このような補助電源装置の問題点の１つは、ユーザが気付かないうちに内部電池が故障する可能性があることである。つまり、補助電源装置を使用する必要が生じたときに、その電池が壊れてしまっているかもしれないのである。さらにその故障は、正常な電圧値を出力しながら必要な電流がまったく供給できないという、発見しにくいものである可能性がある。しかしながら本発明においては、装置１０に、電池３０をテストするためのテストモジュール１６を装備することもできる。このような実施形態においては、故障していないことを確認するため、ユーザによる定期的な電池３０のテストが実行できるのである。さらに、テストモジュール１６では、定期的なテストの結果、電池３０が故障していた場合には、警告音や点滅ライトにより警告を発する。また、本発明の特徴の１つとして、補助電池装置のテストで使用するバッテリテスタの種類は問わないことである。

本発明の一つの特徴は、前記バッテリテストモジュールが、図４に示すような時間依存強制関数（time varying forcing function）Ｆを使って得られる電池の測定値、つまり、電池の動的パラメータに基いて、電池の状態を判定できることである。図４の測定結果の信号は、前記動的パラメータの判定に利用できる。動的パラメータとして、例えば、動的コンダクタンス、レジスタンス、インピーダンス、アドミタンスなどがある。別の例では、電池における測定に単接点を使用することも可能である。

メモリ４４などテストモジュール１６に備わるメモリには、電池１０の定格などの電池の固有情報を蓄積できる。これらの情報は、製造過程で永久メモリに取込むことが可能である。そのため、ユーザは電池に関する情報を何も入力する必要がない。前記情報は、バッテリテストの実施、および、電池の質に関する出力値をユーザに提供できる。

出力部２２には、視覚的出力器などあらゆる種類の出力器具を採用できる。例えば、２色または３色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用してもよい。このＬＥＤの発光色により、良好、不良、低充電量、（低量過ぎるため）測定不能、または、その他の電池状態および測定結果を示せる。また、ＬＥＤの点滅を使って、システムノイズや不良セル、その他の電池状態および測定結果を表示することもできる。ユーザ入力部２０の使用中は、起動されないかぎり回路から電池へのドレイン供給は行われない。しかしながら、スイッチなどの入力部を採用した場合、コストの増加と、高システムノイズ発生中などの不適切な時にユーザがテストを実行しかねないという欠点がある。

入力部２０を備えない実施形態では、テストモジュール１６を、静止時間、または、テスト実施に適した時間だけ、待機状態にできる。測定結果は、内部メモリに記憶され、定期的に出力部２２／２４で短時間表示される。しかしながら、テストモジュールを長時間作動させると、蓄電池が消耗する。実施形態の１つとして、蓄電池充電中の電圧上昇時に、スタートアップ回路は、テストモジュールを「起動」させるように、トリガされることができる。この回路は、充電終了後など充電が行われていない間は、節電のため「スリープ」モードに入ることができる。

本発明によるバッテリテストモジュールは、蓄電池と一体形成されることが好ましい。例えば、前記モジュールは、ハウジング、例えばその上カバー部に取り付けることが可能である。その他の実施形態として、前記モジュールをハウジング体に内蔵したり、ハウジング体内の個別の仕切部分に収容したりしても構わない。前記ケルビン接続は、外部または内部の導線を介して前記電池の端子に結合できる。

前記テスト回路とテストモジュールは、当然、蓄電池の収納体の変更を必要としない技術を含む、あらゆる技術を用いて前記蓄電池に取付け可能である。例えば、ボルトを使った蓄電池の電極への固定や、電極への圧着つまり「トラップ」構造による固定が利用できる。このように、前記回路は、既存のバッテリに随意に取り付けることが可能なのである。

さらに、本発明の特徴として、冷クランク電流（cold cranking amps；ＣＣＡ）などの電池の状態に関するデータ出力の提供、および／または、電池への結合のためのケルビン接続の使用が可能な、電池と一体型形成または電池に半永久的に固定されたあらゆるテスタを提供する。

図５は、テストモジュール１６の簡略化された回路図である。図中のモジュール１６は蓄電池１０に接続されており、本発明の実施例にしたがって作動し、蓄電池１０のコンダクタンス（Ｇ_BAT）と、端子１２と１４との間の電圧電位（Ｖ_BAT）とを測定する。モジュール１６には、電流源５０、差動増幅器５２、アナログ／デジタル変換器５４、および、マイクロプロセッサ５６が備わる。増幅器５２は、キャパシタＣ₁およびＣ₂を介して蓄電池１０に容量接続している。また、増幅器５２は、アナログ／デジタル変換器５４の入力部に接続する出力部を備える。マイクロプロセッサ５６は、システムクロック５８、メモリ６０、視覚出力部６２、アナログ／デジタル変換器５４とに接続している。さらに、マイクロプロセッサ５６は、入力装置２６からの入力信号を受信する機能も備えている。また前記プロセッサには、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポート６７が備わっている。

実際の動作において、電流源５０は、マイクロプロセッサ５６で制御され、図５の矢印で示した方向に電流を供給する。実施形態では、この電流が方形波またはパルス波形をもつ。差動増幅器５２は、蓄電池１０の端子２２と２４にそれぞれキャパシタＣ₁とＣ₂を介して接続しており、端子１２と１４との間の電圧の電位差に関する出力を行う。増幅器５２が高入力インピーダンスをもつような好適実施形態も可能である。回路１６には、端子１４と１２にそれぞれ接続された反転および非反転入力端を有する差動増幅器７０が備わる。この増幅器７０は、端子１２と１４との間の蓄電池１０の開回路の電位圧（Ｖ_BAT）を測定するために、接続されている。増幅器７０の出力は、マイクロプロセッサ５６で端子１２と１４との間の電圧を測定するために、アナログ／デジタル変換器５４へ送られる。

モジュール１６は、ケルビン接続で知られる４端子接続技術により、蓄電池１０に接続されている。このケルビン接続により、電流Iは第１対端子を経由して蓄電池１０へ流れ、端子１２と１４の間の電圧Ｖが第２対接続端子にて測定される。増幅器５２にはわずかな電流しか流れないため、入力部から増幅器５２における電圧降下は、バッテリ１２の端子１２と１４との間の電圧降下とほぼ同等である。差動増幅器５２の出力信号は、デジタル形式に変換され、マイクロプロセッサ５６へ入力される。マイクロプロセッサ５６は、システムクロック５８で定められた周波数で、メモリ６０に記憶されたプログラム指示に従って動作する。

マイクロプロセッサ５６は、電流源５０を使って電流パルスＩを流すことにより、蓄電池１０のコンダクタンスを決定する。また、該マイクロプロセッサは、増幅器５２とアナログ／デジタル変換器５４とを使って、電流パルスＩによるバッテリ電圧の変化を測定する。電流源５０で生成される電流Ｉの値は公知のものであり、メモリ６０に記憶されている。一実施形態として、蓄電池１０に負荷をかけることで電流Ｉを生成することもできる。マイクロプロセッサ５６では、下記の式により蓄電池１０のコンダクタンスを算出する。

コンダクタンス＝Ｇ_BAT＝ΔＩ／ΔＶ （式１）

ただし、ΔＩは、電流源５０により蓄電池１０を流れる電流の変動値であり、ΔＶは、電流ΔＩが流れることによる蓄電池の電圧の変動値である。蓄電池１０に温度センサ６２を熱接続して、蓄電池における測定を補正することも可能である。この温度測定値は、後で検索できるようメモリ６０に記憶しておいても構わない。

本発明は、テストモジュール１６に、蓄電池の充電／放電電流値を測定する電流センサ６３を備えるような実施形態も可能である。この蓄電池の電流測定値は、蓄電池１０の健全性や充電状態を比較的正確に判定するために、マイクロプロセッサ５６で処理される。

図６は、図２Ｂに示すモジュール１６の一実施形態の概略図である。コンパレータ９０では、定期的に電圧測定値を複数の参照数値と比較し、それに応じて蓄電池１０の状態を表示できるようＬＥＤ２３Ａ〜Ｄを駆動させる。この表示装置は、スイッチやその他の設定により実現または作動できる。なお、これまで示した図におけるすべての特徴と説明は、別の適切な構造にも適用できるもので、ここに挙げた特定の実施例のみに限定されるものではない。

本発明の特徴の１つは、バッテリテストモジュール１６が、自動車の製造過程および／または搬送中でも使用できることである。モジュール１６は、自動車製造工程において、蓄電池１０に装着可能である。自動車が組立ラインを移動する間には、例えばラジオがオンになる、スタータが駆動する、ヘッドライトが点灯するといったように、多様な負荷が電気システムに加わる。このときバッテリが放電した場合にはモジュール１６が表示を出すので、ディーラへ搬入したり顧客に販売する前に、再充電（故障、または、故障しそうな場合は交換）しなくてはならない。モジュール１６は、蓄電池１０が放電し再充電が必要であることを示す、視覚的出力などの出力を行う。

モジュール１６を、特定の蓄電池１０の定格に基く情報を記憶するように設定することも可能である。この情報はバッテリテストにおいて、蓄電池の再充電が必要かどうかを判断するのに使用できる。モジュール１６は、自動車の組立てや搬入が終わると蓄電池１０から取り外しでき、組立ラインの別の車両に接続し直して再使用することができる。

車両の製造過程や運搬中に使用されるモジュールを含む本発明の様々な実施例においても、モジュール１６は、単数または複数の彩色ＬＥＤにより、簡単な合格／不合格の視覚出力を提供できる。また、ＩＲ、ＲＦ、外部データバスまたは接続を介して車両のデータバスに接続して、追加データを別の装置へ出力させることも可能である。また、バッテリの温度、使用履歴、サイクル履歴などに関する情報等の追加データを、後で検索できるよう記憶しておける。前記データは、タイムスタンプ処理または日付スタンプ処理をして、車両製造中に発生しがちな共通の故障を診断するのにも使用できる。シリアル番号、複数の蓄電池特性、自己学習機能などの追加情報も、メモリに記憶することができる。

一般的に、モジュール１６において実行される測定や算定は、タイムスタンプ処理または日付スタンプ処理することが可能である。このタイムスタンプ処理や日付スタンプ処理された情報に基いて、モジュール１６は、車両に装着後の蓄電池の未使用期間、蓄電池の在庫期間、蓄電池が完全に放電状態にあった期間等に関するデータ出力を行う。

図７は、本発明による蓄電池の別の実施形態を示す。図７に示す複数の部品は、図１〜図６に示したものと同様であるため、同じ参照番号を付けてある。加えて図７には、テストモジュール１６がそれぞれ通信リンク９１と９３を介して通信可能な、遠隔に設置した出力部９２および入力部９４も示す。テストモジュール１６は、出力部２２／２４、および／または、遠隔出力装置９２へ、蓄電池状態の情報を出力できる。前記遠隔出力装置として、ゲージ、メータ、スピーカなどのあらゆる出力装置を採用できる。遠隔出力装置９２は、例えば、蓄電池１０を装備する車の運転席や、ダッシュボードなどに設置してもよい。前記遠隔出力装置９２は、アナログ出力装置やデジタル出力装置であっても構わない。通信リンク９１には、ワイヤレス通信リンク、結線通信リンク、光通信リンクなど、あらゆるタイプの通信リンクの使用が可能である。また、通信リンク９１は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス、ローカルインターコネクトネットワーク（ＬＩＮ）バスなど、車両搭載バスであってもよい。テストモジュール１６は、通信リンク９１および遠隔出力装置９２の種類に応じた形式で、テスト状況の情報を遠隔出力部９２へ送信できる。つまり、テスト状況の情報は、アナログ形式、デジタル形式、ＲＦ信号形式、ＩＲ信号、音響信号などで伝送可能なのである。また、テストモジュール１６は、通信リンク９３を介して、遠隔入力装置９４から起動信号を受信することができる。前記通信リンク９１と同様に通信リンク９３は、遠隔入力部９４からテストモジュール１６への起動信号を伝送できる通信リンクであれば、どんなものでも構わない。例えば、通信リンク９３を介してテストモジュール１６に起動信号を発信するような、遠隔地に設置された押しボタン式起動装置で入力部９４を構成できる。また、蓄電池１０を装備した車両が走行または停止すると、遠隔入力部９４が自動的に起動信号を発信するような例でも構わない。この起動信号は、ＲＦ信号、ＩＲ信号、音響信号、デジタル信号、ＣＡＮバス信号、ＬＩＮバス信号などの形式であってもよい。前記遠隔入力部９４は、蓄電池１０を装備した車の運転席やダッシュボードなどに設置することができる。入力部２０／２６には、所定時間を過ぎると起動信号を発信するよう設定されたタイミングコントローラを装備してもよい。また、遠隔入力部９４にも、所定時間を過ぎると起動信号を発信するよう設定されたタイミングコントローラを装備できる。テストモジュール１６は、通信リンク９１を介して、蓄電池状態の履歴情報を遠隔出力装置９２へ伝送することも可能である。本発明の実施形態では、蓄電池のテスト装置を、テストモジュール１６、通信リンク９１および９３、遠隔出力装置９２、遠隔入力装置９４で構成しても構わない。

図８は、異なる出力部に伝送された蓄電池状態の情報内容を示すブロック図である。図８に示すように、蓄電池状態の情報９６には、ブロック９７に表示されるリアルタイムの測定値（バッテリ電流値、電圧値など）と算出結果、および、ブロック９８に表示されるメモリ４４に記憶された測定値と結果とがある。バッテリテストモジュール１６は、蓄電池状態の情報９６を、出力部２２、２４、９２など別々の出力部に伝送することもできる。

図９は、本発明のさらに別の実施形態である一体型バッテリテストモジュールを備えた蓄電池を示す。なお、図９中の図１〜図７に示すものと同様の部品には、同じ番号を付けてある。図９には、テストモジュール１６が通信リンク１０２を介して通信できる、外部蓄電池チャージャ／テスタ１００も示してある。

通信リンク１０２は、通信リンク９１と９３（図７）で説明したように、あらゆる形式の結線リンクまたはワイヤレスリンクであってもよく、テストモジュール１６からの蓄電池状態の情報を、外部の蓄電池チャージャ／テスタ１００に伝送する機能をもつ。さらに、通信リンク１０２を介して、外部の蓄電池チャージャ／テスタ１００からのデータをテストモジュール１６で受信することもできる。また、蓄電池状態の情報に、蓄電池１０の品質保証コードを含むような実施例も可能である。この品質保証コードは、テストモジュール１６または外部の蓄電池チャージャ／テスタ１００で決定できる。バッテリモジュール１６は、さらに、蓄電池状態の履歴情報を、メモリ４４から外部の蓄電池チャージャ／テスタ１００へ伝送する機能ももつ。前述のように、この履歴情報は、蓄電池の使用状態をモニタし、蓄電池の寿命期間で発生する様々な出来事の記録を保持するのに利用できる。本発明の別の実施形態として、バッテリテストモジュール１６に、外部の蓄電池チャージャ／テスタ１００の計算アルゴリズムとほぼ同様で、互換性のある１つまたは複数の計算アルゴリズムを実行させることも可能である。さらに別の実施例として、前記互換性計算アルゴリズムで、蓄電池１００の健全性や充電状態を判断することもできる。このような計算アルゴリズムの互換性により、テストモジュール１６と外部の蓄電池チャージャ／テスタ１００との間での、中間計算や計算結果の交換が可能となる。これらの交換された中間値や計算結果は、テストモジュール１６と外部の蓄電池チャージャ／テスタ１００で追加の計算を行うために使用されることができる。

前述した本発明の実施形態では、前記テストモジュールについて、例えば蓄電池の電極にボルトで脱着可能に取り付けられた、または、バッテリに半永久的に固定された装置であると説明してきた。これらの実施形態におけるバッテリテストモジュールは、通常、電子部品が搭載された固体プリント基板（ＰＣＢ）を備えているため、そのサイズは比較的大きい。一般的に、前記ようなバッテリテストモジュールにバッテリハウジング体を一体化させるには、バッテリケースやハウジング体の変更が必要がある。さらに、蓄電池は外部寸法に基いてサイズ分類されているため、比較的大きいバッテリテストモジュールを取付けると、その蓄電池のサイズ分類が変ってしまうことがある。そのため、前記バッテリテストモジュールは、蓄電池と別個の部品である従来のものよりも優れた点があるにも関わらず、その製造および搭載にかかるコストが高くなってしまう。そこで、バッテリケースの変更が不用で、蓄電池サイズ分類に影響せず、どのようなサイズ分類の蓄電池にも取り付け可能な本発明の実施形態について、図１０を用いて説明する。

図１０は、バッテリテストモジュール１０４を装着した蓄電池１０の側面図である。この実施形態におけるバッテリテストモジュール１０４の構成部品は、前記バッテリテストモジュール１６のものと同様の機能をもつ。しかしながら、バッテリテストモジュール１０４は、フレキシブル回路技術および／またはフリップチップ技術により形成され、埋込み電子部品を備えた柔軟性のある「バッテリラベル」形式である。そのため、バッテリテストモジュール１０４は、ワンサイズで製造でき、どんな分類サイズの蓄電池のハウジング体の壁面にも装着可能である。さらに、このモジュール１０４は比較的薄いラベル形状であるため、モジュールを装着するバッテリの寸法つまり分類サイズの変更は必要ない。前述した利点により、バッテリテストモジュール１０４は、比較的低コストで大量生産が可能なのである。バッテリテストモジュール１０４を蓄電池１０に機械的および電気的に接続する技術については、図１１に関連して以下に説明する。

図１１は、図１０の蓄電池１０の上側平面図である。図から分るように、バッテリテストモジュール１０４は、テストモジュール１６（図２Ａ）のものと同様の部品から構成されているが、テストモジュール１０４は複数の前記柔軟層から形成されている。このバッテリテストモジュール１０４は、番号１０６と１０８で示す「トラップ」構造により、蓄電池電極１２および１４に嵌合されている。電極つまり端子の把持部１０６と１０８は、バッテリテストモジュール１０４中の溝からなり、電極１２と１４に電気接続できるように、その溝に出っ張る導電歯部が設けられている。バッテリテストモジュール１０４の把持部は、異なる蓄電池サイズの電極に接続できるよう弾力性をもたせても構わない。また、このテストモジュール１０４の底面を、適当な接着剤で蓄電池１０の表面に接着することもできる。別の実施形態として、バッテリテストモジュール１０４の第１部分を蓄電池のハウジング体の表面に接着し、その残りの部分を湾曲させて前記ハウジング体の側面に接着することも可能である。さらに、バッテリテストモジュール１０４が、バッテリハウジング体の外面（上面と側面）上の凸凹と整合できるよう薄く柔軟性をもつような実施形態でも構わない。本発明のさらに別の実施形態として、バッテリテストモジュール１０４を蓄電池１０のハウジング体に半永久的に接着することもできる。またさらに、バッテリテストモジュール１０４を、蓄電池１０のハウジング体に一時的に固定したり、または、随意に脱着可能とする実施形態も可能である。

図１２は、テストモジュール１０４の実施形態の部分断面図である。図から分るように、テストモジュール１０４は、熱拡散層１１０、接着層１１２、フレキシブル基板１１４、フレキシブル回路１１６、保護層１１８からなる多層構造をもつ。バッテリテストを実行するためにテストモジュール１０４を起動させる押しボタン２０などの部品は、フレキシブル回路１１６の表面に載置され、演算増幅器５２および７０とマイクロプロセッサ５６などの部品はフレキシブル回路の底面に設置されており、フレキシブル基板１１４と封止材１２４にて支持されている。増幅器５２と７０、マイクロプロセッサ５６のような部品を封止することで、テストモジュール１０４の強度が向上し、部品にかかるストレスが軽減される。増幅器５２、７０、およびマイクロプロセッサ５６などの部品は、フリップチップ技術、表面搭載技術、その他当業者に公知の工業技術、または将来開発される技術により、フレキシブル回路１１６に搭載しても構わない。前記部品の搭載にフリップチップ技術を採用する例は、米国特許第６，４１０，４１５号、『フリップチップ搭載技術』で解説してある。

フレキシブル回路１１６は多層構造であって、前述のようにその上にはレジスタや（２０のような）押しボタンのような部品が加減形成法によって形成され、（増幅器５２、７０、およびマイクロプロセッサ５６などの）他の部品が搭載されている。フレキシブル回路の形成法の一例は、米国特許第６，１５０，０７１号、『フレックス回路アプリケーションの製造工程』に説明されている。

図１２に関連したテストモジュール１０４の実施形態は、本発明の一実施例にすぎない。本発明の本質や範囲から逸脱することなく、これらの層の数や種類の変更や、（２０、５２、５６、７０などの）部品の異なる層への配置、および、各層の形成には別の適当な素材（混合材でもよい）を使用することも可能である。

本発明について、好適な実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明の本質と範囲から逸脱することなく、その形式と細部への変更が可能であることは当業者にとって明白であろう。なお、蓄電池１０については、複数の電気化学セルを備えた形態で説明してきたが、単体の電気化学セルからなる蓄電池１０を採用する実施形態も可能であることを付け加えておく。

本発明によるバッテリテストモジュールを備えた蓄電池の側面図である。 図１の蓄電池を上側平面図である。 図１の蓄電池を上側平面図である。 図１および図２の蓄電池を、図２中の点線３に沿って切断した側断面図である。 本発明による蓄電池を示すブロック図である。 本発明の実施形態の１つを示す回路図である。 本発明の別の実施形態を示す回路図である。 本発明の別の実施形態による蓄電池を示すブロック図である。 バッテリテストモジュールから発信される多様なバッテリテスト状況の情報を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による外部チャージャ／テスタと通信可能なバッテリテストモジュールを備えた蓄電池を示す概略ブロック図である。 バッテリテストモジュールを装着する蓄電池の側面図である。 図１０の蓄電池の上側平面図である。 前記テストモジュールの部分断面図である。

符号の説明

１０……蓄電池、１２……正（＋）端子、１４……負（−）端子、１６……バッテリテストモジュール、１８……ハウジング体、２０……オプション入力部、２２，２４……オプション出力部、２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ……一列に配置された出力部、３０……セル、３２，３４，３６……導線、３８，４０……ケルビン接続

Claims (17)

1. 蓄電池であって、
   蓄電池ハウジング体と、
   前記蓄電池の正端子と負端子に直列に電気的に接続された、前記蓄電池ハウジング体内の少なくとも１個の電気化学セルと、
   前記蓄電池の正端子に結合された第１ケルビン接続部と、
   前記蓄電池の負端子に結合された第２ケルビン接続部と、
   前記第１と第２のケルビン接続部をそれぞれ経由して前記正端子と負端子に電気的に接続され、前記蓄電池ハウジング体に固定され、かつ埋め込まれた電子部品を有する可撓性多層構造である蓄電池テストモジュールと、
   蓄電池状態情報を出力できるよう形成された前記蓄電池テストモジュールからの出力部とからなる蓄電池。
2. 蓄電池のテスト装置であって、
   前記蓄電池の正端子に接続された第１ケルビン接続部と、
   前記蓄電池の負端子に接続された第２ケルビン接続部と、
   前記第１と第２のケルビン接続部をそれぞれ経由して前記正端子と負端子に電気的に接続され、蓄電池の蓄電池ハウジング体に固定され、かつ埋め込まれた電子部品を有する可撓性多層構造である蓄電池テストモジュールと、
   蓄電池状態情報を出力できるよう形成された前記蓄電池テストモジュールからの出力部とからなる蓄電池テスト装置。
3. 前記蓄電池テストモジュールがフレックス回路を含む請求項１または２に記載の装置。
4. 前記電子部品が前記フレックス回路上に実装された請求項３に記載の装置。
5. 前記電子部品が、フリップチップ技術を用いて、前記フレックス回路上に実装された請求項３に記載の装置。
6. 前記電子部品が、表面実装技術を用いて、前記フレックス回路上に実装された請求項３に記載の装置。
7. 前記蓄電池テストモジュールが熱拡散層を含む請求項１または２に記載の装置。
8. 前記電子部品がカプセル化することによって支持される請求項１または２に記載の装置。
9. 前記蓄電池テストモジュールが前記蓄電池状態情報を出力するための表示装置を含む請求項１または２に記載の装置。
10. 前記蓄電池テストモジュールが接着剤で前記蓄電池ハウジング体に固定された請求項１または２に記載の装置。
11. 前記蓄電池テストモジュールが、前記蓄電池と前記蓄電池テストモジュールとの間に電気的に接続されるように、前記正端子および負端子上にぴったり合う溝を含む請求項１または２に記載の装置。
12. 前記蓄電池テストモジュールの結合が様々な向きの蓄電池の各部とそれぞれ可能になるように、前記蓄電池テストモジュールの複数の部分が実質的に弾性を有する請求項１または２に記載の装置。
13. 前記電池テストモジュールが、前記蓄電池ハウジング体の両側を覆うのに十分な可撓性を有する請求項１または２に記載の装置。
14. 前記電池テストモジュールが、前記蓄電池ハウジング体の外側表面に不規則な状態を作り出すのに十分な可撓性を有する請求項１または２に記載の装置。
15. 前記電池テストモジュールが、実質的に前記蓄電池ハウジング体にしっかりと永久的に固定された請求項１または２に記載の装置。
16. 前記電池テストモジュールが、前記蓄電池ハウジング体から選択的に取り外し可能な請求項１または２に記載の装置。
17. 補助電力装置であって、
    補助蓄電池と、
    前記補助蓄電池に電気接続され、前記補助蓄電池の電池テストを行なって電池テスト値を出力できるよう形成され、かつ前記補助蓄電池に固定され、埋め込まれた電子部品を有する可撓性多層構造である電池テストモジュールと、
    前記電池テスト結果を出力できるよう形成された出力部とからなる補助電力装置。

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