JP2005127894A - 鉛蓄電池の状態管理装置及び鉛蓄電池の劣化状態検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】温度センサ3が検出した温度値Tに基づいて、その温度値における鉛蓄電池1の理想的な状態での内部抵抗値を推定した理想内部抵抗値RTを導出し、鉛蓄電池1からパルス放電を行わせるのに同期して、電圧センサ5及び電流センサ6を介して、放電の開始前の鉛蓄電池1の出力電圧(第1の電圧値V1)と、放電開始直後における鉛蓄電池1の出力電圧(第2の電圧値V2)及び放電電流値Iとを取得し、その取得した第1の電圧値V1、第2の電圧値V2及び放電電流値Iに基づいて、鉛蓄電池1の実際の内部抵抗を推定した値である推定内部抵抗値RPを導出し、導出した理想内部抵抗値RT及び推定内部抵抗値RPの比に基づいて、鉛蓄電池1の劣化度を判定する。
【選択図】図1
Description
RT=c1T2+c2T+c3
RT:理想内部抵抗値
T:検出温度値
c1,c2,c3:予め設定された係数
により、前記温度検出手段が検出した温度値Tに基づいて、その温度値Tにおける前記理想内部抵抗値RTを導出するのがよい。
RP=cR((V1-V2)/I)
RP:推定内部抵抗値
V1:第1の電圧値
V2:第2の電圧値
I:放電電流値
cR:予め設定された係数
により、前記第1の電圧値V1、前記第2の電圧値V2及び前記放電電流値Iに基づいて前記推定内部抵抗値RPを導出するのがよい。
RT=c1T2+c2T+c3 (1)
RT:理想内部抵抗値(単位:mΩ)
T:検出温度値(単位:K)
c1,c2,c3:予め設定された係数(正又は負の数値)
を予め設定しておき、その多項式式(1)により、温度センサ3が検出した温度値Tに基づいて、その温度値Tにおける鉛蓄電池1の劣化のない理想的な内部抵抗値を推定した理想内部抵抗値RTを導出するようにした。各係数c1,c2,c3の値は、上記式(1)が図3の計測結果により得られた内部抵抗と温度との関係に最も適合するように設定され、例えば、
c1=0.008,c2=-5.015,c3=803.51
が設定される(図3の曲線G2に対応)。
R1=(V1-V2)/I (2)
に代入して内部抵抗値R1を導出すると、導出した内部抵抗値R1と鉛蓄電池1の実際の内部抵抗値との間にずれが生じてしまう。
RP=cR((V1-V2)/I) (3)
に代入して、前記推定内部抵抗値RPを導出するようにした。ここで、上記式(2)における係数cRは、予め設定された補正のための比例係数であり、0.3〜0.9の範囲内の値(例えば、0.8)に設定される。なお、図5のグラフG3はcR=0.8の直線に対応している。
RT/Rp
の値が所定の基準値b以上である場合には劣化度が許容範囲内と判定され、RT/Rpの値が基準値b未満である場合には劣化度が許容範囲外と判定されるようになっている。基準値bは、例えば0.2〜0.5の範囲内に設定され、より具体的には、例えば0.5に設定される。
上式(4)におけるE以外の変数は、
aav1:硫酸の平均活量、
aav2:水の平均活量、
n:反応に関与する電子数(ここではn=2)、
F:ファラデー定数(9.648×104Cmol-1)、
R:気体定数(8.314Jmol-1K-1)、
E0:鉛蓄電池の標準起電力(単セル2.0485Vで6セルで12.291V)、
T:鉛蓄電池の溶液温度、
である。
E=E0+(RT/F)×ln(aav1) (5)
の関係が得られる。これをaav1(以下、単に「aav」と記載する)について解くと、
aav=exp((F/RT)×(E-E0)) (6)
が得られる。
上式(7)において、変数A,Bは、平均活量値aavと推定濃度値mとの関係式を規定するための係数であり、上式(7)における平均活量値aavと推定濃度値mの関係が実測値に近接するような値に予め設定されている。また、この係数A,Bは、鉛蓄電池1の異なる温度ごとに設定される。図9には、−30℃、25℃、65℃における係数A,Bの値が例示的に示されている。また、図10及び図11は、鉛蓄電池1の温度と係数A,Bの値の関係を示している。なお、係数A,Bは、必要な温度範囲内において設定された複数温度について上述の図6ないし図8のグラフに示すような実測を行って、その実測結果に基づいてその複数温度における係数A,Bを決定し、必要な温度範囲内における他の温度における係数A,Bの値は、その実測により決定した係数A,Bの値から推定して決定するのが効率的で好ましい。
上式(8)におけるm以外の変数は、
mf:鉛蓄電池の満充電時における硫酸の質量モル濃度値
me:鉛蓄電池の完全に放電した定格容量放電時における硫酸の質量モル濃度値
である。上式(8)に含まれる変数のうち、mは関係式(7)による導出値であり、SOCは導出すべき目的値であり、mf,meは実測により設定された既知の値である。
3 温度センサ
5 電圧センサ
6 電流センサ
7 処理部
9 出力部
Claims (9)
- 鉛蓄電池の劣化状態を検出する鉛蓄電池の状態管理装置であって、
前記鉛蓄電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段が検出した温度値に基づいて、その温度値における前記鉛蓄電池の理想的な状態での内部抵抗値を推定した理想内部抵抗値を導出する導出処理手段と、
前記鉛蓄電池の実際の内部抵抗値を推定した推定内部抵抗値を検出する内部抵抗検出手段と、
前記導出処理手段によって導出された前記理想内部抵抗値と、前記内部抵抗検出手段によって検出された前記推定内部抵抗値とに基づいて、前記鉛蓄電池の劣化度を判定する判定処理手段と、
を備える、ことを特徴とする鉛蓄電池の状態管理装置。 - 請求項1に記載の鉛蓄電池の状態管理装置において、
前記導出処理手段は、
予め設定された式
RT=c1T2+c2T+c3
RT:理想内部抵抗値
T:検出温度値
c1,c2,c3:予め設定された係数
により、前記温度検出手段が検出した温度値Tに基づいて、その温度値Tにおける前記理想内部抵抗値RTを導出する、ことを特徴とする鉛蓄電池の状態管理装置。 - 請求項1又は2に記載の鉛蓄電池の状態管理装置であって、
前記鉛蓄電池の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記鉛蓄電池から放電される電流を検出する電流検出手段と、
をさらに備え、
前記内部抵抗検出手段は、
前記鉛蓄電池から放電が行われるのに同期して、前記電圧検出手段及び前記電流検出手段を介して、放電の開始前又は終了後における前記鉛蓄電池の出力電圧である第1の電圧値と、放電が行われている途中における前記鉛蓄電池の出力電圧である第2の電圧値及び前記鉛蓄電池から放電される電流の放電電流値とを取得し、その取得した前記第1の電圧値、前記第2の電圧値及び前記放電電流値に基づいて、前記鉛蓄電池の実際の内部抵抗値を推定した推定内部抵抗値を導出する、ことを特徴とする鉛蓄電池の状態管理装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の鉛蓄電池の状態管理装置において、
前記判定処理手段は、
前記理想内部抵抗値と前記推定内部抵抗値との比に基づいて、前記鉛蓄電池の劣化度を判定する、ことを特徴とする鉛蓄電池の状態管理装置。 - 請求項3に記載の鉛蓄電池の状態管理装置において、
前記内部抵抗検出手段は、
予め設定された式
RP=cR((V1-V2)/I)
RP:推定内部抵抗値
V1:第1の電圧値
V2:第2の電圧値
I:放電電流値
cR:予め設定された係数
により、前記第1の電圧値V1、前記第2の電圧値V2及び前記放電電流値Iに基づいて前記推定内部抵抗値RPを導出する、ことを特徴とする鉛蓄電池の状態管理装置。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載の鉛蓄電池の状態管理装置において、
前記内部抵抗検出手段は、
前記鉛蓄電池からパルス状の放電が行われるのに同期して、前記電圧検出手段及び前記電流検出手段を介して、前記第1の電圧値、前記第2の電圧値及び前記放電電流値を取得する、ことを特徴とする鉛蓄電池の状態管理装置。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載の鉛蓄電池の状態管理装置において、
前記鉛蓄電池の残存容量を検出する残存容量検出手段をさらに備え、
前記判定処理手段は、
前記残存容量検出手段によって検出された前記残存容量のレベルに応じて、前記鉛電池の劣化度の判定を行うか否かを判断する、ことを特徴とする鉛蓄電池の状態管理装置。 - 請求項7に記載の鉛蓄電池の状態管理装置において、
前記残存容量検出手段は、
前記温度検出手段によって検出された前記鉛蓄電池の温度値と、前記鉛蓄電池の出力電圧値とに基づいて、前記鉛蓄電池の硫酸の平均活量値を導出し、
前記平均活量値に基づいて、前記鉛蓄電池の硫酸濃度を推定した推定濃度値を導出し、
前記推定濃度値に基づいて、前記鉛蓄電池の残存容量を推定した推定残存容量値を導出する、ことを特徴とする鉛蓄電池の状態管理装置。 - 鉛蓄電池の劣化状態を検出する鉛蓄電池の劣化状態検出方法であって、
所定の温度検出手段が検出した温度値に基づいて、その温度値における前記鉛蓄電池の理想的な状態での内部抵抗値を推定した理想内部抵抗値を導出し、
前記鉛蓄電池の実際の内部抵抗値を推定した推定内部抵抗値を検出し、
取得した前記理想内部抵抗値と前記推定内部抵抗値とに基づいて、前記鉛蓄電池の劣化度を判定する、ことを特徴とする鉛蓄電池の劣化状態検出方法。
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