JP2002334725A - 鉛蓄電池の状態監視方法 - Google Patents
鉛蓄電池の状態監視方法Info
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Abstract
こと。 【解決手段】 内部抵抗が一定値以上になった時からの
内部抵抗と残存容量の相関関係近似式を求め、これを基
に鉛蓄電池の残存容量を監視すると共に、残存容量が初
期値の85%以下になった時にそれ以前の一定期間の内
部抵抗の推移より内部抵抗と残存容量の相関関係近似式
を求め、その近似式により寿命時期を予想し表示するこ
と。
Description
量や寿命等の状態を監視する状態監視方法に関するもの
である。
使用される場合がある。この据置用鉛蓄電池は、負荷に
対し商用電源と並列接続され、通常は商用電源によりフ
ロート充電と呼ばれる小さな電流で充電され、その鉛蓄
電池の容量を100%の状態に維持され、商用電源に停
電等の異常事態が発生した時に該商用電源に代わり鉛蓄
電池から負荷へ電力を供給するものである。
を直列接続して用いられる。そしてこの様な鉛蓄電池
は、絶えずフロート充電を行っているとは言え或いは行
っている為に、鉛蓄電池は除除に劣化しやがては負荷へ
の充分な電力を供給出来ない状態に至ることは知られて
いる。その為、商用電源の異常時に実際に充分な電力を
供給し得るか否かを、蓄電池の電圧を測ったり内部抵抗
を測定してその結果から残存容量を導く方法によって鉛
蓄電池の状態を監視し、残存容量が所定の値以下になっ
た時を寿命と判断し鉛蓄電池を交換している。
据置用の鉛蓄電池の長期使用が望まれ、より正確な状態
監視が望まれている。
決する為に、請求項1に記載の発明では内部抵抗と残存
容量の相関関係を近似するに当たり、内部抵抗値が小さ
い初期の値は無視し、その内部抵抗値が大きくなり始め
の値以降の値を用いて相関関係を近似して、残存容量を
監視するものであり、請求項2に記載の発明では、請求
項1に記載の方法によって計測した残存容量が初期値の
85%以下になった時に、その時から以前の一定期間の
内部抵抗値のデータを基に近似した近似式により所定の
末期となる残存容量値に到達する時間を算出し寿命の予
測をしたものである。
電池の内部抵抗を計測し、これから個々の鉛蓄電池の残
存容量と寿命予測をしたものである。
の据置用鉛蓄電池に交流電圧を印加し、その電圧と電流
から内部抵抗を求めることが出来る。この内部抵抗は鉛
蓄電池の充電状態、即ち残存容量に対し相関関係を有す
る。従って、鉛蓄電池の内部抵抗を測定することにより
鉛蓄電池の残存容量を監視することが出来る.しかしな
がら実際に鉛蓄電池をの内部抵抗と残存容量の関係を調
べて見ると、内部抵抗値が低い初期の状態では、明確な
相関はなく、ある程度内部抵抗が高くなってからである
とより明確な相関関係にあることが分かった。そこで、
内部抵抗値が低い状態の数値を削除し、ある一定値以上
になってから以後の相関関係から近似式を求めたら、高
い相関関係が得られた。そして、内部抵抗値が低い期間
は、残存容量が100%であるとしても実用上問題のな
いことを確認した。
常時に負荷へ電力を供給するものであるので、負荷への
充分な電力量を供給し得る残存容量が要求され、それを
下回った場合は、これを寿命として交換する必要があ
る。この場合、上記内部抵抗の測定による鉛蓄電池の状
態監視のみでは、寿命に至った時期は確認し得るも、寿
命に何時なるのかと言った予想はつかず、従来は経験に
頼っている。そこで、本発明者らは、寿命末期に至る前
の状態に至った鉛蓄電池の寿命末期を予測すべく、測定
時期から過去の一定期間の内部抵抗を基に、新たに近似
式を作成し、これを基に寿命時期を予測したものであ
る。
電池を用い、加速寿命試験により鉛蓄電池の残存容量と
内部抵抗の推移を図1に示した。横軸は鉛蓄電池の内部
抵抗、縦軸は0.16Cの電流で放電した時の放電容量
を示す。加速寿命試験の条件は、65℃の水槽中に鉛蓄
電池を入れ、これに1Aの小さな電流を流し続けた。ま
た、内部抵抗は20Hzの一定周波数の交流電流を印加
し、その時の応答電圧、位相差により内部抵抗を算出し
た。そして、内部抵抗値の小さい初期の値の部分、実施
例では0.568mΩ以下の部分を削除し、それより大きい
内部抵抗値を基に内部抵抗と残存容量との相関関係の近
似曲線を求めた。結果はy=314.8e- 0.7409x(y=残
存容量、x=内部抵抗)の相関近似式が求められ、相関
係数は0.953となり、従来の初期の内部抵抗をも入れた
場合に比し高い相関関係が得られた。尚、内部抵抗は温
度補正した値である。又、相関関係は1.000が実際との
ずれが無い場合を示し、これから外れる程ずれが大きい
ことを示す。
に予め入力した。上記公称容量200AHの密閉鉛蓄電
池に接続し、そして各鉛蓄電池の正負極端子に交流電流
入力線を接続し、1Aの電流でのフロート充電を継続
し、1日1回、鉛蓄電池に20Hzの交流電流を印加し
た際の応答電圧および印加した交流電流の値等を演算部
へ入力し、該演算部で演算して内部抵抗を求め、予め入
力された記憶部の近似式を基に相応する鉛蓄電池の残存
容量を演算し、これを表示部へ表示し、各鉛蓄電池の状
態を監視することが出来た。この表示値は、実際に鉛蓄
電池を0.16Cの放電電流により調べた残存容量試験
の結果と大差なく、実用し得ることを確認した。
る。実施例1における鉛蓄電池の寿命を残存容量が初期
値の80%に達した時点とした。図2は、実施例1の鉛
蓄電池を12個近接して並べ、互いに直列接続し、これ
に1Aの電流でフロート充電している時に、それぞれの
鉛蓄電池に20Hzの交流電流を印加し、場所の異なる
3個の電池について内部抵抗(R)と残存容量の推移を
見たものである。横軸に実施例1の加速寿命試験の月数
(その下に実際の予測年数併記)を、縦軸には左右にお
のおの内部抵抗(R)と放電容量を示す。各鉛蓄電池が
異なる内部抵抗値の推移を示していることが分かる。こ
れは、場所により鉛蓄電池の環境、特にフロート充電中
の場所に起因する鉛蓄電池の温度の影響によるものと思
われる。この結果から、単純に内部抵抗の値から残存容
量が初期値の80%になるであろう時期を予測するのは
実際と掛け離れることが明白である。即ち、ある鉛蓄電
池は、内部抵抗の立ち上がりが早く、比較的早く寿命の
残存容量になったり、ある鉛蓄電池は急な立ち上がりを
見せたかと思えばまた立ち上がりがゆっくりとなる等、
鉛蓄電池の設置される環境等によりその挙動を異にする
為である。そこで、寿命末期の近傍、本実施例では、少
なくとも寿命に至るまでに1年の有余が確保出来る残存
容量が85%の時期を捉え、この状態になった鉛蓄電池
のその後の状態を、それ以前の半年間の内部抵抗の推移
から寿命を予測し、以後この予測を、データー採取時期
以前の半年間のデーターを基に予測を更新していくもの
である。このとこにより、より正確な寿命予測が可能と
成る。
は整流・制御部2を介して負荷3に接続されると共に、
鉛蓄電池4を、負荷とは並行に接続されている。鉛蓄電
池4は満充電された公称容量200AHの密閉形鉛蓄電
池を12個直列に接続し、各鉛蓄電池の正負極端子の交
流電流印加線5を接続し、直流接続された鉛蓄電池4に
1Aのフロート充電電流を流し続けた。そして、タイマ
ーにより1日一回、計測部6から印加線5より各鉛蓄電
池4に20Hzの交流電流を印加し、応答電圧及び位相
差の情報を演算部へ入力し、計測日と内部抵抗を記憶部
RAM8に記憶すると共に、各鉛蓄電池の電槽側面に固
定したサーミスタ(図示せず)より各鉛蓄電池の温度を
計測し、これを演算部に入れ、予め記憶部RAM8に記
憶された温度と内部抵抗の相関関係を示す検量線により
前記測定した内部抵抗を温度補正して、同様に予め記憶
部RAM8に入力された内部抵抗と残存容量の相関関係
を示す近似式により、プログラムが記憶されたROM9
により鉛蓄電池の残存容量を求めた。その結果をデータ
として記憶部RAM8に記憶すると共に、残存容量が初
期の容量より85%に低下するまでは、「良好」の表示
を、85%〜80%の範囲は「警告」を表示部10に表
示するようにした。そして、「警告」の表示中は、それ
より以前の半年間の内部抵抗値より、上記近似式とは別
に、二次関数の近似式を求め、寿命である残存容量が8
0%になる時期を計算して、その結果を寿命予想として
寿命まであと「何年」と表示部10に表示した。この時
の抵抗値は温度補正のしない値で近似式を求めた。この
ことによりより実際に近い寿命予測を可能にすることが
出来る。
ログラムにより図4に示すフローチャートにより演算す
る。まず、鉛蓄電池がフロート充電されているか否かを
見る。鉛蓄電池は、先に説明した通り、商用電源が停電
等の異常事態になった時に放電し、負荷へ電力を供給す
るものである。そして、商用電源が復旧した後は、該商
用電源により充電され満充電になった時再びフロート充
電されるが、鉛蓄電池の放電時や充電時には交流電流の
印加をせず、内部抵抗の測定はしない。このようにする
為に、鉛蓄電池がフロート充電状態時のみ定期的に交流
電流を印加する。このフロート充電の状態は鉛蓄電池の
電圧を監視することで判断した。そして、該鉛蓄電池の
状態がフロート充電である時は、交流電流を印加し、各
鉛蓄電池の内部抵抗を演算測定し、予め入力している内
部抵抗と残存容量との相関近似式により残存容量を求め
る。次いで、求めた残存容量が寿命と定めた残存容量8
0%以上か否かを判断し、以下ならば、寿命の表示を
し、警報する。80%以上の場合は、次いで残存容量が
85%以上か否かを判断し、以上ならば、良好の表示を
する。以下ならば警告の表示をし、その時点で、それよ
り半年間の内部抵抗値の推移から内部抵抗と残存容量の
相関関係を二次関数の近似式としてを求め、この近似式
から残存容量が80%となる時期を計算し、現在から差
し引いて寿命時期を予測し、予測寿命を表示する。以後
この演算を繰り返し実行するものである。
て、残存容量が85%になった時の近似式による寿命予
測と実測した寿命年を加速寿命試験により確認した結果
は表1の通りであり、予測と実測の誤差が約0.2年以
内とほぼ満足する結果が得られた。
を用いて、その容量と表示状態を調べた結果を表2に示
した。
その都度の値を用いたが、例えば1週間分の内部抵抗の
データを平均した値、或いは1月の平均した値を用いて
も良い。
の状態監視方法として鉛蓄電池の残存容量および寿命予
測を正確に表示することが出来、鉛蓄電池の状態を正確
に監視出来る等の効果を相するものである。又、各鉛蓄
電池の個々の状態を監視することで、組電池としての群
監視ではなく、個々の蓄電池への適切な対応が出来る等
の効果を奏するものである。
Claims (3)
- 【請求項1】 鉛蓄電池の内部抵抗を測定し、予め求め
た内部抵抗と鉛蓄電池の残存容量の相関関係を示す近似
式により前記測定した内部抵抗における鉛蓄電池の残存
容量等鉛蓄電池の状態を監視する鉛蓄電池の状態監視方
法おいて、内部抵抗と鉛蓄電池の残存容量の相関関係の
近似式は、内部抵抗が一定値以上になった時からの近似
式を求め、この近似式により鉛蓄電池の残存容量を監視
するとともに、内部抵抗が一定値以下の場合は、残存容
量が満充電であると判定することを特徴とする鉛蓄電池
の状態監視方法。 - 【請求項2】 鉛蓄電池の内部抵抗を測定し、予め求め
た内部抵抗と鉛蓄電池の残存容量の相関関係を示す近似
式により前記測定した内部抵抗における鉛蓄電池の残存
容量等鉛蓄電池の状態を監視する鉛蓄電池の状態監視方
法おいて、残存容量が初期容量の85%に低下した時点
から、それより一定期間前の内部抵抗の変化状態に基づ
き内部抵抗と残存容量の相関関係を示す近似式を求め、
それに基づき鉛蓄電池の寿命を予測することを特徴とす
る鉛蓄電池の状態監視方法。 - 【請求項3】 鉛蓄電池の状態監視を個々の鉛蓄電池に
行うことを特徴とする請求項1および請求項2に記載の
鉛蓄電池の状態監視方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001136451A JP4011303B2 (ja) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | 鉛蓄電池の状態監視方法 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002334725A true JP2002334725A (ja) | 2002-11-22 |
JP4011303B2 JP4011303B2 (ja) | 2007-11-21 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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