JP2019203719A - 蓄電池の容量把握方法および容量監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電池を構成する特定の単電池が過放電になって蓄電池の寿命に悪影響を与えることのない蓄電池の容量把握方法および容量監視装置を提供する。【解決手段】 産業用コンピュータ８は、充放電装置３を制御して、規定の放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルより高い所定範囲（例えば１．９〜１．８[Ｖ]／セル）における特定の放電終止電圧（例えば１．８６[Ｖ]／セル）で定電流放電を停止させて、簡易容量試験を行う。そして、簡易容量試験により得られる容量Ｑ[Ａｈ]に、放電終止電圧補正係数α、温度補正係数β、および、容量劣化補正係数γを掛け合わせて、規定の放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルで定電流放電を停止させて行われる正規容量試験により得られるＳＯＨ[Ａｈ]を推定する。【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄電池の容量を把握する蓄電池の容量把握方法、および蓄電池の容量を監視する容量監視装置に関するものである。

従来、蓄電池の容量把握方法としては、例えば、特許文献１に開示されたバッテリ残容量算出方法がある。

このバッテリ残容量算出方法では、まず、コントローラによりバッテリの劣化度が算出される。バッテリの劣化度は、バッテリの内部抵抗の初期抵抗値からの上昇率が用いられて算出されたり、放電電圧が規定の放電終止電圧に至るまで定電流でバッテリを放電させた際の容量が測定されて、算出される。次に、バッテリの現在の充電状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）がコントローラによって算出される。そして、新品時における満充電のバッテリの初期容量と、算出されたＳＯＣとが用いられて、バッテリの基本残容量がコントローラによって算出される。次に、バッテリの劣化度が用いられて、バッテリの容量劣化状態に基づく第一補正値がコントローラによって算出される。次に、放電電流および劣化度が用いられて、放電状態に基づく第二補正値がコントローラによって算出される。そして、算出されたバッテリの基本残容量に第一補正値と第二補正値とが乗算されて、バッテリの実残容量がコントローラによって算出される。

特開２０１６−１４５６７号公報

しかしながら、定電流でバッテリを放電させた際の容量が測定されて、バッテリの劣化度が算出される場合、単電池が複数直列に接続されたバッテリであると、規定の放電終止電圧に至るまで放電すると、端子電圧が低い傾向の単電池が過放電になる。このため、過放電になる単電池の劣化が進み、バッテリの寿命に悪影響を与える。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
規定の放電終止電圧より高い放電終止電圧で蓄電池の定電流放電を停止させて行われる簡易容量試験により得られる容量に、各放電終止電圧に応じて予め定められた放電終止電圧補正係数、各蓄電池温度に応じて予め定められた温度補正係数、および、蓄電池の各容量劣化状態に応じて予め定められた容量劣化補正係数を掛け合わせて、規定の放電終止電圧で蓄電池の定電流放電を停止させて行われる正規容量試験により得られる容量を推定する蓄電池の容量把握方法を構成した。

また、本発明は、
蓄電池を充放電させる充放電装置と、
充放電装置による充放電によって蓄電池に流れる電流を測定する電流センサと、
蓄電池の端子間電圧を測定する電圧センサと、
蓄電池の温度を測定する温度センサと、
各放電終止電圧に応じて予め定められた放電終止電圧補正係数、各蓄電池温度に応じて予め定められた温度補正係数、および、蓄電池の各容量劣化状態に応じて予め定められた容量劣化補正係数を記憶する記憶装置と、
電流センサによって測定される電流値、電圧センサによって測定される電圧値、および温度センサによって測定される温度に基づいて充放電装置を制御する充放電制御手段、充放電制御手段を制御して、規定の放電終止電圧より高い放電終止電圧で蓄電池の定電流放電を停止させて簡易容量試験を行う容量試験制御手段、並びに、簡易容量試験により得られる容量に記憶装置に記憶された放電終止電圧補正係数、温度補正係数、および、容量劣化補正係数を掛け合わせて、規定の放電終止電圧で定電流放電を停止させて行う正規容量試験により得られる容量を推定する蓄電池容量把握手段を有する制御装置と
を備えて、蓄電池の容量監視装置を構成した。

本構成によれば、規定の放電終止電圧より高い放電終止電圧まで定電流放電を行って得られる容量に、予め定められた放電終止電圧補正係数、温度補正係数、および容量劣化補正係数を掛け合わせることで、規定の放電終止電圧まで定電流放電を行って得られる蓄電池の容量を推定することができる。このため、蓄電池を構成する特定の単電池が過放電になって蓄電池の寿命に悪影響を与えることなく、蓄電池の容量を把握することが可能になる。

また、本発明は、容量劣化補正係数が、未劣化状態の蓄電池および未劣化状態から劣化させた容量劣化状態の異なる蓄電池について所定温度の環境下で容量試験を行って、放電終止電圧に至るまでの所定範囲の各放電電圧と各放電電圧における容量との関係を各容量劣化状態毎に測定し、前記所定範囲における特定の放電電圧についての容量または所定範囲における複数の放電電圧に対する容量の平均値と蓄電池の実容量との比から、各容量劣化状態毎に算出することを特徴とする。

本構成によれば、未劣化状態の蓄電池および劣化させた容量劣化状態の異なる蓄電池について、放電終止電圧に至るまでの所定範囲の各放電電圧と各放電電圧における容量との関係を各容量劣化状態毎に測定することで、適正な容量劣化補正係数を算出することができる。

また、本発明は、所定温度の環境下で未劣化の蓄電池について容量試験を行って前記所定範囲の各放電電圧に対する基準の測定容量を計測しておき、所定温度の環境下で被測定蓄電池について容量試験を行って前記所定範囲内の特定の放電電圧における放電時間と放電電流から特定の放電電圧に対する実測の測定容量を算出し、算出した実測の測定容量と計測しておいた特定の放電電圧に対する基準の測定容量との比から被測定蓄電池の容量劣化状態を推測し、推測した容量劣化状態に対する容量劣化補正係数を用いることを特徴とする。

本構成によれば、容量劣化状態が判明しない被測定蓄電池についても、算出した実測の測定容量と計測しておいた基準の測定容量との比から、被測定蓄電池の容量劣化状態を推測することができる。したがって、推測した容量劣化状態に基づいて容量劣化補正係数を特定して、容量劣化補正係数を用いることができる。

また、本発明は、被測定蓄電池が、使い始めてから所定期間を経過したもの、または、前回行った容量の推定結果が所定の容量以下のものであることを特徴とする。

本構成によれば、使い始めてから所定期間を経過して容量劣化状態を特定し難くなった蓄電池、または、前回行った容量劣化状態の推定結果が所定の容量劣化状態以下で劣化の進行度合いが早まり、容量劣化状態が特定し難くなった蓄電池について、容量劣化状態を推測することができる。したがって、これらの蓄電池についても、推測した容量劣化状態に基づいて容量劣化補正係数を特定して、容量劣化補正係数を用いることができる。

また、本発明は、放電終止電圧補正係数が、所定温度の環境下で未劣化の蓄電池について容量試験を行って計測した各放電電圧に対する基準の測定容量と定格容量との比から算出することを特徴とする。

本構成によれば、各放電電圧に対する基準の測定容量と定格容量との比から、適正な放電終止電圧補正係数を算出することができる。

また、本発明は、温度補正係数が、蓄電池の使用可能な温度範囲内における複数の温度の環境下でそれぞれ未劣化の蓄電池について容量試験を行って計測した各温度における測定容量と、所定温度の環境下で未劣化の蓄電池について容量試験を行って計測した定格容量との比から算出することを特徴とする。

本構成によれば、蓄電池の使用可能な各温度における測定容量と所定温度における定格容量との比から、適正な温度補正係数を算出することができる。

また、本発明は、測定容量が、容量試験を開始した後、所定時間以内に測定した複数の温度の環境下で計測されることを特徴とする。

容量試験は、蓄電池を満充電する時に蓄電池に発生する熱を放熱させて、環境温度に戻した後に行われるが、容量試験の放電時においても、化学反応によって蓄電池に熱が発生する。しかし、本構成により、容量試験を開始した後、所定時間以内に測定した温度の環境下で測定容量を計測することで、放電による熱の影響を受けない適正な温度補正係数を算出することができる。

本発明によれば、蓄電池を構成する特定の単電池が過放電になって蓄電池の寿命に悪影響を与えることなく、蓄電池の容量を把握できる蓄電池の容量把握方法、および蓄電池の容量を監視する容量監視装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態による鉛蓄電池の容量監視装置のブロック図である。 図１に示す産業用コンピュータに備えられる記憶装置に記憶されるデータを表す表図である。 一実施の形態による鉛蓄電池の容量把握方法および容量監視装置に用いられる容量劣化補正係数を算出する際に測定される鉛蓄電池の放電電圧と放電時間との関係を示すグラフである。

次に、本発明による蓄電池の容量把握方法および容量監視装置を鉛蓄電池に適用した一実施の形態について説明する。

図１は、この一実施の形態による鉛蓄電池１の容量監視装置２の概略構成を示すブロック図である。

鉛蓄電池１は、単位電池１ａが複数直列に接続されて組電池として構成されている。容量監視装置２は、充放電装置３、電流センサ４、電圧センサ５、温度センサ６、データロガー７、および産業用コンピュータ８から構成される。

充放電装置３は鉛蓄電池１を充放電させる。電流センサ４は、鉛蓄電池１と充放電装置３との間に設けられ、充放電装置３による充放電によって鉛蓄電池１に流れる電流Ｉを測定する。電圧センサ５は鉛蓄電池１の端子間電圧Ｖを測定し、温度センサ６は鉛蓄電池１の温度を測定する。データロガー７は、電流センサ４によって測定される鉛蓄電池１に流れる電流Ｉの電流値、電圧センサ５によって測定される鉛蓄電池１の端子間電圧Ｖの電圧値、および、温度センサ６によって測定される鉛蓄電池１の温度を収集し、産業用コンピュータ８に転送する。

産業用コンピュータ８は、充放電制御手段、容量試験制御手段、および蓄電池容量把握手段を有する制御装置を構成し、記憶装置を備える。充放電制御手段は、データロガー７によって転送される鉛蓄電池１を流れる電流Ｉの電流値、鉛蓄電池１の電圧値、および鉛蓄電池１の温度に基づいて、充放電装置３を制御する。容量試験制御手段は、充放電制御手段を制御して、規定の放電終止電圧より高い放電終止電圧で鉛蓄電池１の定電流放電を停止させて、鉛蓄電池１について簡易容量試験を行う。正規の容量試験は、日本工業規格ＪＩＳ Ｃ ８７０４−２−１に規定されており、規定の放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルで鉛蓄電池１の定電流放電を停止させて、鉛蓄電池１の容量を測定することで行われる。

記憶装置には、図２（ａ）に示す、鉛蓄電池１の各放電終止電圧に応じて予め定められた放電終止電圧補正係数α、図２（ｂ）に示す、鉛蓄電池１の各温度に応じて予め定められた温度補正係数β、および、図２（ｃ）に示す、鉛蓄電池１の各容量劣化状態に応じて予め定められた容量劣化補正係数γが記憶されている。蓄電池容量把握手段は、簡易容量試験により得られる測定容量Ｑに、記憶装置に記憶された放電終止電圧補正係数α、温度補正係数β、および、容量劣化補正係数γを次の（１）式に示されるように掛け合わせて、正規容量試験により得られる容量をＳＯＨ（State Of Health）[Ａｈ]として推定する。
ＳＯＨ[Ａｈ]＝測定容量Ｑ[Ａｈ]×放電終止電圧補正係数α×温度補正係数β
×容量劣化補正係数γ …（１）

ＳＯＨは鉛蓄電池１の容量劣化状態を表し、その初期値は、未劣化であることを表す１００％である。産業用コンピュータ８は、簡易容量試験を実施して（１）式によってＳＯＨを算出する毎に、その算出結果を記憶装置に記憶して、更新する。

図２（ａ）に示す放電終止電圧補正係数αは、所定温度の環境下で未劣化の鉛蓄電池１について容量試験を行って計測した各放電電圧[Ｖ]に対する基準の測定容量[Ａｈ]と、定格容量[Ａｈ]との比から算出することができる。

例えば、２５℃の雰囲気温度で、未劣化で定格容量１０００[Ａｈ]の鉛蓄電池１について、端子間の電圧Ｖが規定の放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルになるまで、０．１ＣＡの放電レート、つまり１００[Ａ]の定電流で放電して、容量試験を行う。この容量試験時における各時間に１００[Ａ]の電流を乗算することで、図２（ｄ）に示す単位電池１ａの端子間電圧[Ｖ]と基準の測定容量[Ａｈ]との関係が得られる。この関係において、端子間電圧[Ｖ]が１．８[Ｖ]の基準の測定容量[Ａｈ]は定格容量である。図２（ａ）に示す放電終止電圧補正係数αは、図２（ｄ）に示す各放電電圧[Ｖ]に対する基準の測定容量[Ａｈ]と定格容量[Ａｈ]との比である１．００（＝１０００／１０００）、１．０２（＝１０００／９８０）、１．０６（＝１０００／９４３）、１．１２（＝１０００／８９３）、１．１８（＝１０００／８４７）、１．２２（＝１０００／８２０）から、算出される。本実施形態では、このように、各放電電圧[Ｖ]に対する基準の測定容量[Ａｈ]と定格容量[Ａｈ]との比から、適正な放電終止電圧補正係数αを算出することができる。

図２（ｂ）に示す温度補正係数βは、鉛蓄電池１の使用可能な温度範囲内における複数の温度の環境下で、それぞれ未劣化の鉛蓄電池１について容量試験を行って計測した各温度における測定容量[Ａｈ]と、所定温度の環境下で未劣化の蓄電池について容量試験を行って計測した定格容量[Ａｈ]との比から、算出することができる。

例えば、−５℃の温度の環境下で、未劣化で定格容量１０００[Ａｈ]の鉛蓄電池１について、端子間の電圧Ｖが規定の放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルになるまで０．１ＣＡの放電レートの定電流で放電させたところ、鉛蓄電池１の容量は８００[Ａｈ]であった。また、５℃、２５℃の温度の環境下で、同様な容量試験を行ったところ、鉛蓄電池１の容量は９３０[Ａｈ]、１０００[Ａｈ]であった。２５℃の所定温度の環境下で計測した１０００[Ａｈ]は定格容量である。したがって、図２（ｂ）に示す温度補正係数βは、各温度における測定容量[Ａｈ]と所定温度における定格容量[Ａｈ]との比である１．２５（＝１０００／８００）、１．０８（＝１０００／９３０）、１．００（＝１０００／１０００）から、算出される。この際、各温度における測定容量[Ａｈ]は、容量試験を開始した後、所定時間以内、例えば１０分以内に測定した複数の温度の環境下で計測される。この所定時間は１０分よりも短い方が好ましい。

本実施形態では、このように、鉛蓄電池１の使用可能な各温度における測定容量[Ａｈ]と所定温度における定格容量[Ａｈ]との比から、適正な温度補正係数βを算出することができる。また、容量試験は、鉛蓄電池１を満充電する時に鉛蓄電池１に発生する熱を放熱させて、環境温度に戻した後に行われるが、容量試験の放電時においても、化学反応によって鉛蓄電池１に熱が発生する。しかし、上記のように、容量試験を開始した後、所定時間以内に測定した温度の環境下で測定容量[Ａｈ]を計測することで、放電による熱の影響を受けない適正な温度補正係数βを算出することができる。

図２（ｃ）に示す容量劣化補正係数γは、その算出に当たり、未劣化状態の鉛蓄電池１、および未劣化状態からサイクル試験によって徐々に劣化させた容量劣化状態の異なる鉛蓄電池１について、それぞれ所定温度の２５℃の環境下で容量試験を行う。そして、放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルに至るまでの所定範囲（例えば１．９〜１．８[Ｖ]／セル）の各放電電圧Ｖと各放電電圧Ｖにおける容量Ｑとの関係を、各容量劣化状態毎に測定する。容量劣化補正係数αは、測定した放電電圧Ｖと容量Ｑとの関係に基づき、所定範囲（例えば１．９〜１．８[Ｖ]／セル）における特定の放電電圧（例えば１．８６[Ｖ]／セル）についての容量と蓄電池の実容量との比から、各容量劣化状態毎に算出する。

例えば、２５℃の雰囲気温度で、未劣化で定格容量１０００[Ａｈ]の鉛蓄電池１について、端子間の電圧Ｖが規定の放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルになるまで、０．１ＣＡの放電レート、つまり１００[Ａ]の定電流で放電し、容量試験を行う。この容量試験時における各時間に電圧センサ５によって測定される電圧により、例えば、図３に示すグラフの充放電カーブＡが単位電池１ａについて得られる。同グラフの横軸は放電時間[ｈ]、縦軸は単位電池１ａの端子間電圧（放電電圧）Ｖである。また、サイクル試験によって定格容量が９００[Ａｈ]、８００[Ａｈ]、７００[Ａｈ]に劣化した鉛蓄電池１について、端子間の電圧Ｖが規定の放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルになるまで、０．１ＣＡの放電レートでそれぞれ同様な容量試験を行うと、図３に示すグラフの充放電カーブＢ、Ｃ、Ｄが単位電池１ａについて得られる。

各充放電カーブＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの特性を呈する鉛蓄電池１のＳＯＨは、それぞれ１００％、９０％、８０％、７０％となり、それらの実容量[Ａｈ]は、１０００[Ａｈ]、９００[Ａｈ]、８００[Ａｈ]、７００[Ａｈ]となる。また、１．９〜１．８[Ｖ]の所定範囲における特定の放電電圧を所定範囲の略中間の１．８６[Ｖ]とすると、放電電圧が１．８６[Ｖ]となる容量は、各充放電カーブＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄから、放電電流１００[Ａ]に各時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を乗算することで、８９３[Ａｈ]、７８９[Ａｈ]、６７８[Ａｈ]、５６４[Ａｈ]と求まる。したがって、容量劣化補正係数γは、特定の放電電圧１．８６[Ｖ]についての容量と鉛蓄電池１の実容量との比から、図２（ｃ）に示すように、１．１２（＝１０００／８９３）、１．１４（＝９００／７８９）、１．１８（＝８００／６７８）、１．２４（＝７００／５６４）と、各容量劣化状態毎に算出することができる。

また、容量劣化補正係数γは、所定範囲（例えば１．９〜１．８[Ｖ]／セル）における複数の放電電圧Ｖに対する、例えば、測定点ａ，ｂ，ｃ，ｄ（図３参照）における容量の平均値と、鉛蓄電池１の実容量との比からも、各容量劣化状態毎に算出することができる。

本実施形態では、このように、未劣化状態の鉛蓄電池１および劣化させた容量劣化状態の異なる鉛蓄電池１について、放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルに至るまでの１．９〜１．８[Ｖ]の所定範囲の各放電電圧[Ｖ]と各放電電圧[Ｖ]における容量[Ａｈ]との関係を、図３に示すグラフのように各容量劣化状態毎に測定することで、適正な容量劣化補正係数γを算出することができる。

また、鉛蓄電池１の新規導入時、ＳＯＨ[％]は１００％もしくは１００％以上と想定できるので、容量劣化補正係数γは図２（ｃ）から１．１２と規定できる。また、ＳＯＨ[％]の値が８５％以上であれば、１年〜２年前における容量試験の結果から、図２（ｃ）を参照することで、容量劣化補正係数γを求めることが可能である。しかし、容量試験実施の時間間隔が２年以上あいた場合、鉛蓄電池１の劣化が進み、前回の容量試験の結果と実際の容量とが大きく乖離している可能性がある。また、鉛蓄電池１の容量が８５％を下回ると、鉛蓄電池１の劣化の進行が早くなる可能性があり、１年〜２年前における容量試験の結果から、容量劣化補正係数γを求めることはできない。

このため、本実施形態では、このような場合、所定温度の環境下で未劣化の鉛蓄電池１について容量試験を行って、図２（ｄ）に示すように、所定範囲（例えば１．９〜１．８[Ｖ]／セル）の各放電電圧[Ｖ]に対する基準の測定容量[Ａｈ]を計測する。そして、所定温度の環境下で被測定対象となる鉛蓄電池１について容量試験を行って、所定範囲内の特定の放電電圧[Ｖ]における放電時間と放電電流から、特定の放電電圧[Ｖ]に対する実測の測定容量[Ａｈ]を算出する。そして、算出した実測の測定容量[Ａｈ]と、計測しておいた特定の放電電圧[Ｖ]に対する基準の測定容量[Ａｈ]との比から、被測定対象となる鉛蓄電池１の容量劣化状態であるＳＯＨを推測し、推測したＳＯＨに対する容量劣化補正係数γを用いる。

例えば、２５℃の所定温度の環境下で、未劣化で定格容量１０００[Ａｈ]の鉛蓄電池１について、０．１ＣＡの放電レートで１００[Ａ]の定電流で放電する容量試験を、１．９〜１．８[Ｖ]／セルの所定範囲内の特定の放電電圧１．９[Ｖ]／セルになるまで行った。その結果、放電時間と１００[Ａ]の放電電流との積から、７３０[Ａｈ]の実測の測定容量が得られた。この場合、図２（ｄ）に示す放電電圧[Ｖ]と基準の測定容量[Ａｈ]との関係から、放電電圧Ｖが１．９[Ｖ]の時には８２０[Ａｈ]が基準の測定容量となる。したがって、被測定対象となる鉛蓄電池１の容量劣化状態であるＳＯＨは、特定の放電電圧１．９[Ｖ]に対する実測の測定容量である７３０[Ａｈ]と、計測しておいた特定の放電電圧１．９[Ｖ]に対する基準の測定容量８２０[Ａｈ]との比から、８９％（＝１００×７３０／８２０）と推定される。このため、図２（ｃ）に示すＳＯＨ[％]と容量劣化補正係数γとの関係における、８０％と９０％との間の補正係数γの直線近似により、推定した８９％のＳＯＨに対して１．１４４の容量劣化補正係数γが求められる。

このように容量劣化状態（ＳＯＨ）が判明しない鉛蓄電池１についても、算出した実測の測定容量７３０[Ａｈ]と、計測しておいた基準の測定容量８２０[Ａｈ]との比から、被測定対象となる鉛蓄電池１のＳＯＨ[％]を推測することができる。したがって、推測したＳＯＨ[％]に基づいて上記のように容量劣化補正係数γを特定して、容量劣化補正係数γを用いることができる。

すなわち、運用を開始してから所定期間例えば２年を経過して容量劣化状態を特定し難くなった鉛蓄電池１、または、前回行った容量劣化状態の推定結果が所定の容量劣化状態以下、例えばＳＯＨが８５％以下で劣化の進行度合いが早まり、容量劣化状態が特定し難くなった鉛蓄電池１について、ＳＯＨ[％]を推測することができる。したがって、これらの鉛蓄電池１についても、推測したＳＯＨ[％]に基づいて容量劣化補正係数γを特定して、容量劣化補正係数γを用いることができる。

本実施形態では、産業用コンピュータ８により、次のようにして、定格容量１０００[Ａｈ]の鉛蓄電池１のその時々における容量が把握される。まず、産業用コンピュータ８により、充放電装置３が制御されて鉛蓄電池１が満充電状態にされる。その後、温度センサ６により測定される温度が所定温度になるまで鉛蓄電池１が放熱される。鉛蓄電池１が環境温度になると、産業用コンピュータ８により、充放電装置３が制御されて簡易容量試験が行われる。つまり、鉛蓄電池１が０．１ＣＡの放電レートで放電され、電圧センサ５によって鉛蓄電池１の端子間電圧Ｖが規定の放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルより高い特定の放電終止電圧になるのが検知されると、放電が停止される。鉛蓄電池１は、その後、充放電装置３の制御によって充電が行われ、ＳＯＣが回復される。また、産業用コンピュータ８は、簡易容量試験時の１００[Ａ]の放電電流と放電時間とから、鉛蓄電池１の容量[Ａｈ]を測定する。

すなわち、産業用コンピュータ８は、規定の放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルより高い特定の放電終止電圧で定電流放電を停止させて行われる簡易容量試験により得られる容量Ｑ[Ａｈ]に、放電終止電圧補正係数α、温度補正係数β、および、容量劣化補正係数γを（１）式に示されるように掛け合わせて、規定の放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルで定電流放電を停止させて行われる正規容量試験により得られるＳＯＨ[Ａｈ]を推定する。

例えば、規定の放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルより高い特定の放電終止電圧を１．８６[Ｖ]／セルとすると、放電終止電圧補正係数αは図２（ａ）に示す関係から１．１２、温度補正係数βは図２（ｂ）に示す関係から２５℃に対する１．００となる。また、前回行った容量試験により得られたＳＯＨ[％]を９０％とすると、図２（ｃ）に示す関係から容量劣化補正係数γは１．１４となる。したがって、その時の鉛蓄電池１のＳＯＨ[Ａｈ]は、（１）式に各係数値を代入すると、次の（２）式に表される。
ＳＯＨ[Ａｈ]＝測定容量Ｑ[Ａｈ]×１．１２×１．００×１．１４ …（２）

運用実績のある定格容量１０００[Ａｈ]の鉛蓄電池１を用意し、規定の放電終止電圧１．８[Ｖ]／セルまで放電を行って正規容量試験を行ったところ、測定容量Ｑは９００[Ａｈ]であった。この場合、正確な容量測定はできるが、特定の単電池１ａの劣化が進んだ状態で実施すると、端子間電圧の低い単電池１ａが過放電となり、鉛蓄電池１の寿命が短くなる。このため、このような単電池１ａの劣化を防ぐため、放電終止電圧を１．８６[Ｖ]／セルとして簡易容量試験を行ったところ、測定容量Ｑは７１０[Ａｈ]であった。正規容量試験と簡易容量試験との結果には、１９０[Ａｈ]以上の誤差が生じている。

しかし、上記の（２）式により、簡易容量試験における測定容量Ｑを補正すると、鉛蓄電池１のＳＯＨ[Ａｈ]は、次の（３）式に示すように９０６．５[Ａｈ]となる。
ＳＯＨ[Ａｈ]＝７１０[Ａｈ]×１．１２×１．００×１．１４＝９０６．５ …（３）

このため、正規容量試験による実測値９００[Ａｈ]とは６．５[Ａｈ]の誤差となり、誤差を縮小することができる。このため、本実施形態による蓄電池の容量把握方法および容量監視装置２によれば、規定の放電終止電圧より高い放電終止電圧まで定電流放電を行って得られる容量[Ａｈ]に、予め定められた放電終止電圧補正係数α、温度補正係数β、および容量劣化補正係数γを掛け合わせることで、規定の放電終止電圧まで定電流放電を行って得られる鉛蓄電池１の容量[Ａｈ]を推定することができる。このため、鉛蓄電池１を構成する特定の単電池１ａが過放電になって鉛蓄電池１の寿命に悪影響を与えることなく、鉛蓄電池１の容量[Ａｈ]を把握することが可能になる。

１…鉛蓄電池、１ａ…単電池、２…容量監視装置、３…充放電装置、４…電流センサ、５…電圧センサ、６…温度センサ、７…データロガー、８…産業用コンピュータ

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
所定の放電終止電圧より高い放電終止電圧で蓄電池の定電流放電を停止させて行われる簡易容量試験により得られる容量に、各放電終止電圧に応じて予め定められた放電終止電圧補正係数、各蓄電池温度に応じて予め定められた温度補正係数、および、蓄電池の各容量劣化状態に応じて予め定められた容量劣化補正係数を掛け合わせて、所定の放電終止電圧で蓄電池の定電流放電を停止させて行われる正規容量試験により得られる容量を推定する蓄電池の容量把握方法を構成した。

また、本発明は、
蓄電池を充放電させる充放電装置と、
充放電装置による充放電によって蓄電池に流れる電流を測定する電流センサと、
蓄電池の端子間電圧を測定する電圧センサと、
蓄電池の温度を測定する温度センサと、
各放電終止電圧に応じて予め定められた放電終止電圧補正係数、各蓄電池温度に応じて予め定められた温度補正係数、および、蓄電池の各容量劣化状態に応じて予め定められた容量劣化補正係数を記憶する記憶装置と、
電流センサによって測定される電流値、電圧センサによって測定される電圧値、および温度センサによって測定される温度に基づいて充放電装置を制御する充放電制御手段、充放電制御手段を制御して、所定の放電終止電圧より高い放電終止電圧で蓄電池の定電流放電を停止させて簡易容量試験を行う容量試験制御手段、並びに、簡易容量試験により得られる容量に記憶装置に記憶された放電終止電圧補正係数、温度補正係数、および、容量劣化補正係数を掛け合わせて、所定の放電終止電圧で定電流放電を停止させて行う正規容量試験により得られる容量を推定する蓄電池容量把握手段を有する制御装置と
を備えて、蓄電池の容量監視装置を構成した。

本構成によれば、所定の放電終止電圧より高い放電終止電圧まで定電流放電を行って得られる容量に、予め定められた放電終止電圧補正係数、温度補正係数、および容量劣化補正係数を掛け合わせることで、所定の放電終止電圧まで定電流放電を行って得られる蓄電池の容量を推定することができる。このため、蓄電池を構成する特定の単電池が過放電になって蓄電池の寿命に悪影響を与えることなく、蓄電池の容量を把握することが可能になる。

Claims (8)

1. 規定の放電終止電圧より高い放電終止電圧で蓄電池の定電流放電を停止させて行われる簡易容量試験により得られる容量に、各放電終止電圧に応じて予め定められた放電終止電圧補正係数、各蓄電池温度に応じて予め定められた温度補正係数、および、蓄電池の各容量劣化状態に応じて予め定められた容量劣化補正係数を掛け合わせて、規定の放電終止電圧で蓄電池の定電流放電を停止させて行われる正規容量試験により得られる容量を推定する蓄電池の容量把握方法。
2. 前記容量劣化補正係数は、未劣化状態の蓄電池および未劣化状態から劣化させた容量劣化状態の異なる蓄電池について所定温度の環境下で容量試験を行って、放電終止電圧に至るまでの所定範囲の各放電電圧と各放電電圧における容量との関係を各容量劣化状態毎に測定し、前記所定範囲における特定の放電電圧についての容量または前記所定範囲における複数の放電電圧に対する容量の平均値と蓄電池の実容量との比から、各容量劣化状態毎に算出することを特徴とする請求項１に記載の蓄電池の容量把握方法。
3. 所定温度の環境下で未劣化の蓄電池について容量試験を行って前記所定範囲の各放電電圧に対する基準の測定容量を計測しておき、所定温度の環境下で被測定蓄電池について容量試験を行って前記所定範囲内の特定の放電電圧における放電時間と放電電流から特定の放電電圧に対する実測の測定容量を算出し、算出した実測の測定容量と計測しておいた特定の放電電圧に対する前記基準の測定容量との比から前記被測定蓄電池の容量劣化状態を推測し、推測した容量劣化状態に対する前記容量劣化補正係数を用いることを特徴とする請求項２に記載の蓄電池の容量把握方法。
4. 前記被測定蓄電池は、使い始めてから所定期間を経過したもの、または、前回行った容量の推定結果が所定の容量以下のものであることを特徴とする請求項３に記載の蓄電池の容量把握方法。
5. 前記放電終止電圧補正係数は、所定温度の環境下で未劣化の蓄電池について容量試験を行って計測した各放電電圧に対する基準の測定容量と定格容量との比から算出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蓄電池の容量把握方法。
6. 前記温度補正係数は、蓄電池の使用可能な温度範囲内における複数の温度の環境下でそれぞれ未劣化の蓄電池について容量試験を行って計測した各温度における測定容量と、所定温度の環境下で未劣化の蓄電池について容量試験を行って計測した定格容量との比から算出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の蓄電池の容量把握方法。
7. 前記測定容量は、容量試験を開始した後、所定時間以内に測定した前記複数の温度の環境下で計測されることを特徴とする請求項６に記載の蓄電池の容量把握方法。
8. 蓄電池を充放電させる充放電装置と、
   前記充放電装置による充放電によって蓄電池に流れる電流を測定する電流センサと、
   蓄電池の端子間電圧を測定する電圧センサと、
   蓄電池の温度を測定する温度センサと、
   各放電終止電圧に応じて予め定められた放電終止電圧補正係数、各蓄電池温度に応じて予め定められた温度補正係数、および、蓄電池の各容量劣化状態に応じて予め定められた容量劣化補正係数を記憶する記憶装置と、
   前記電流センサによって測定される電流値、前記電圧センサによって測定される電圧値、および前記温度センサによって測定される温度に基づいて前記充放電装置を制御する充放電制御手段、前記充放電制御手段を制御して、規定の放電終止電圧より高い放電終止電圧で蓄電池の定電流放電を停止させて簡易容量試験を行う容量試験制御手段、並びに、前記簡易容量試験により得られる容量に前記記憶装置に記憶された前記放電終止電圧補正係数、前記温度補正係数、および、前記容量劣化補正係数を掛け合わせて、規定の放電終止電圧で定電流放電を停止させて行う正規容量試験により得られる容量を推定する蓄電池容量把握手段を有する制御装置と
   を備えて構成される蓄電池の容量監視装置。

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