JP2008196853A - 蓄電池状態測定装置、蓄電池劣化判定方法、蓄電池劣化判定プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部抵抗計測手段11は、蓄電池3の内部抵抗を所定の間隔で定期的に測定し、その内部抵抗データをその測定日時とともに内部抵抗記憶手段12に記憶させ、劣化状態判定手段14は、内部抵抗計測手段11による内部抵抗の計測値から、蓄電池3の放電が行われた後の所定期間内の計測値を除外した内部抵抗データに基づいて、蓄電池の劣化状態を判定する。
【選択図】 図1
Description
ここで、組電池を構成する単位電池全体に均一な劣化が進行する場合、組電池を1つ単位として管理し、組電池の劣化を判定することができる。
このような現象は、要求された機能に対する組電池としての放電時間の短縮に繋がる。これは、組電池が非常用電源設備として要求された機能を満足できないことを意味し、放電終止電圧までの持続時間を維持することができなくなることから、重大事故を引き起こす原因となる。
一方、メンテナンス工数を削減するために、制御弁式鉛蓄電池が非常用電源として用いられた場合には、単位電池の劣化に伴って内部抵抗が顕著に増加する現象が確認されていることから、単位電池の内部抵抗の変化を監視することで、単位電池の劣化を検出することができる。
ここで、鉛蓄電池が非常用電源として用いられる場合、通常では浮遊充電状態が継続し、測定される内部抵抗の値もほぼ安定した推移をたどることから、鉛蓄電池の残寿命期間の予測精度を確保することができる。なお、浮遊充電は通常状態の蓄電池の電圧を維持するための充電であることから、浮遊充電時の充電電流は0.01C以下程度に抑制される。
そこで、本発明の目的は、内部抵抗の測定値を用いた蓄電池の残寿命の推定精度を向上させることが可能な蓄電池状態測定装置、蓄電池劣化判定方法、蓄電池劣化判定プログラムを提供することである。
図1は、本発明の一実施形態に係る蓄電池状態測定装置が用いられる蓄電池のシステムの概略構成を示すブロック図である。
図1において、電力系統1は、100Vまたは200Vの交流電圧を供給することができる。また、充電器2は、蓄電池3の充電時に蓄電池3に接続され、電力系統1から供給される交流電圧を直流電圧に変換してから蓄電池3に出力することができる。また、蓄電池3は、インバータ4を介して交流負荷5に接続されるとともに、直流負荷6に直接接続される。なお、蓄電池3は、鉄道用非常用電源などのように計画的に停電が頻繁に繰り返されるような非常用電源設備として用いることができる。
すなわち、蓄電池状態測定装置7には、浮遊充電状態の蓄電池3の内部抵抗を計測する内部抵抗計測手段11、内部抵抗計測手段11にて計測された内部抵抗の計測値をその計測日時とともに記憶する内部抵抗記憶手段12、蓄電池3の放電が行われた放電日時を記憶する放電日時記憶手段13および内部抵抗計測手段11による内部抵抗の計測値から、蓄電池3の放電発生後の所定期間内の計測値が除外されたデータに基づいて、蓄電池3の劣化状態を判定する劣化状態判定手段14が設けられている。
なお、蓄電池3の放電は、例えば、非常用電源設備の運転確認試験を行うための計画的な停電時などに実施することができる。また、蓄電池3の放電が行われた後の所定期間内とは、蓄電池3の放電時から内部抵抗が元のレベルに復帰するまでの数日間であることが好ましい。すなわち、蓄電池3の放電が行われた後に5日以上あれば、蓄電池3の放電後に内部抵抗が元のレベルに復帰することが確認されているので、蓄電池3の放電が行われた後の所定期間内としては、例えば、蓄電池3の放電が行われた後の少なくとも5日間とすることができる。
図2において、蓄電池3では放電後に内部抵抗が一時的に低下する傾向が認められる。すなわち、蓄電池3の放電後は、蓄電池3の充電により電池容量を回復させるため、通常の浮遊充電状態よりも充電電流が大幅に増加し、電極活性化が図られることから内部抵抗が低下する。
このため、蓄電池3の内部抵抗データに基づいて蓄電池の劣化状態を判定する時に、蓄電池3の放電が行われた後の所定期間TD内の計測値を除外する場合、所定期間TDとしては、蓄電池3の放電が行われた後の少なくとも5日とすることが好ましい。
なお、劣化状態判定手段14は、これらのブロックで行われる処理を遂行させる命令が記述されたプログラムをコンピュータに実行させることにより実現することができる。
また、劣化状態判定手段14で行われる処理を遂行させる命令が記述されたプログラムをコンピュータに実行させる場合、スタンドアロン型コンピュータで実行させるようにしてもよく、ネットワークに接続された複数のコンピュータに分散処理させるようにしてもよい。
この直流電源装置を構成する各単位電池について、交流四端子法にて定期的(1回/時間)に内部抵抗を測定し、その測定データを1日分ごとに平均化してメモリに記憶させることにより、直流電源装置を構成する各単位電池の内部抵抗データを集積した。
図2において、4日目に蓄電池の放電が発生したため、蓄電池の内部抵抗が一時的に低下した。そして、蓄電池の放電後の約10日間は、蓄電池の放電直前よりも内部抵抗が低くなる状態が継続していることが判る。
そして、蓄電池の寿命が実際よりも長くなるように推定されると、既に寿命が過ぎている蓄電池が非常用電源としてそのまま使用されることから、重大事故を引き起こす原因となる。
一方、蓄電池の放電が発生した後の所定期間内の内部抵抗データを放電直前の内部抵抗データで代用して蓄電池の寿命を推定することにより、蓄電池の寿命が実際よりも長くなるように推定される危険性を低減することができ、重大事故の発生を防止することができる。
例えば、蓄電池の運用開始後48カ月目の内部抵抗データをそのまま用いて蓄電池の寿命を推定した場合、期待寿命が7年の蓄電池で残推定寿命が100ヶ月という結果が得られた。この結果は、蓄電池の期待寿命が7年に対して、約12年強の寿命があることを意味している。
そして、2回/月程度の頻度で蓄電池の放電が繰り返されたために、1ヶ月分のほぼ半分の内部抵抗データについては、蓄電池の劣化に伴う内部抵抗の上昇傾向が反映されないようになり、内部抵抗の上昇幅が実際よりも抑制されたようにみえたために、蓄電池の劣化が検出されないことが判った。
2 充電器
3 蓄電池
4 インバータ
5 交流負荷
6 直流負荷
7 蓄電池状態測定装置
11 内部抵抗計測手段
12 内部抵抗記憶手段
13 放電日時記憶手段
14 劣化状態判定手段
Claims (4)
- 浮遊充電状態の蓄電池の内部抵抗を計測する内部抵抗計測手段と、
前記内部抵抗計測手段による内部抵抗の計測値から、前記蓄電池の放電発生後の所定期間内の計測値が除外されたデータに基づいて、前記蓄電池の劣化状態を判定する蓄電池状態判定手段とを備えることを特徴とする蓄電池状態測定装置。 - 浮遊充電状態の蓄電池の内部抵抗を計測する内部抵抗計測手段と、
前記内部抵抗計測手段による内部抵抗の計測値に基づいて、前記蓄電池の劣化状態を判定する蓄電池状態判定手段とを備え、
前記蓄電池状態判定手段は、前記蓄電池の劣化状態を判定するに際し、前記蓄電池の放電が検出された後に一時的に低下した内部抵抗の計測値を除外することを特徴とする蓄電池状態測定装置。 - 浮遊充電状態の蓄電池の内部抵抗を計測するステップと、
前記浮遊充電状態の蓄電池の内部抵抗の計測値から、前記蓄電池の放電発生後の所定期間内の計測値を除外するステップと、
前記浮遊充電状態の蓄電池の内部抵抗の計測値から、前記蓄電池の放電発生後の所定期間内の計測値が除外されたデータに基づいて、前記蓄電池の劣化状態を判定するステップとを備えることを特徴とする蓄電池劣化判定方法。 - 浮遊充電状態の蓄電池の内部抵抗を計測させるステップと、
前記浮遊充電状態の蓄電池の内部抵抗の計測値から、前記蓄電池の放電発生後の所定期間内の計測値を除外するステップと、
前記浮遊充電状態の蓄電池の内部抵抗の計測値から、前記蓄電池の放電発生後の所定期間内の計測値が除外されたデータに基づいて、前記蓄電池の劣化状態を判定するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする蓄電池劣化判定プログラム。
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