JP4891315B2 - 蓄電池の取り替え判定装置および取り替え判定方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の蓄電池の取り替え判定方法は、判定対象の1以上の蓄電池を充電する第1の充電ステップと、前記蓄電池の充電停止時から一定時間の電圧変化値を測定する第1の電圧測定ステップと、前記蓄電池の充電終了時または充電中断時の表面温度を測定する第1の温度測定ステップと、取り替え基準容量値未満の蓄電池の表面温度と電圧変化値との関係および前記表面温度の測定値に基づいて得られた電圧変動値を、基準電圧変化値とする算出ステップと、前記電圧変化値が1以上の所定回数連続して基準電圧変化値以上になった場合に、前記蓄電池を取り替える必要があると判定する判定ステップとを有するものである。
まず、バックアップ用のニッケル水素蓄電池の充電方法について説明する。一般に、小型のニッケル水素蓄電池ではトリクル充電も用いられるが、大型のニッケル水素蓄電池では0.1Cないし0.2C程度の定電流で満充電となるまで充電し、その後放置して、自己放電によって電圧または放電深度がある値まで低下したら再び定電流で充電するという間欠充電法が採られることが多い。第1実施例に係るバッテリーシステムに含まれる電池モジュールを上記の間欠充電法により充電する。更に、当該電池モジュールでは、満充電の検出法として、dT/dt法、すなわち、一定時間の温度上昇が所定値を超えたら充電を終了させる方法を採用する。これにより、ニッケル水素蓄電池の過充電を最小にできる。また、第1実施例に係るバッテリーシステムに含まれる電池モジュールでは、上記の間欠充電法による、ニッケル水素蓄電池が満充電となるまで実施する1段目の充電をdT/dt法により終了した後、更に0.03C程度の低電流で2時間程度、2段目の充電を実施している。これにより、各セル間の充電状態のばらつきを小さくしている。
図6のシステムでは、制御部16の制御に応じて、電池モジュール10が充放電器11を介して整流器18の出力によって充電され、また電池モジュール10が充放電器11を介して負荷19へ電力を供給するように構成されている。
次に、本発明の第2実施例に係るバッテリーシステムの取り替え判定装置および取り替え判定方法について、第1実施例と異なる点を中心に図10を参照して説明する。なお、本実施例の取り替え判定装置および取り替え判定方法は、第1実施例の取り替え判定装置および取り替え判定方法と基本的には同じである。
次に、本発明の第3実施例に係るバッテリーシステムの取り替え判定装置および取り替え判定方法について、第2実施例と異なる点を中心に説明する。なお、本実施例の取り替え判定装置および取り替え判定方法は、第2実施例の取り替え判定装置および取り替え判定方法と基本的には同じである。
Claims (22)
- 判定対象の1以上の蓄電池を充電する充電手段と、
前記蓄電池の充電停止時から一定時間の電圧変化値を測定する電圧測定手段と、
前記蓄電池の充電終了時または充電中断時の表面温度を測定する温度測定手段と、
取り替え基準容量値未満の蓄電池の表面温度と電圧変化値との関係および前記表面温度の測定値に基づいて得られた電圧変動値を、基準電圧変化値とする算出手段と、
前記電圧変化値が1以上の所定回数連続して基準電圧変化値以上になった場合に、前記蓄電池を取り替える必要があると判定する判定手段とを有することを特徴とする蓄電池の取り替え判定装置。 - 請求項1に記載の蓄電池の取り替え判定装置において、
前記蓄電池の充電停止時は、所定の充電終了条件を満足した充電終了時であることを特徴とする蓄電池の取り替え判定装置。 - 請求項1に記載の蓄電池の取り替え判定装置において、
前記蓄電池の充電停止時は、充電を開始した後に前記蓄電池の単位時間当たりの表面温度上昇が所定の値以上になって充電を中断したときであることを特徴とする蓄電池の取り替え判定装置。 - 請求項1に記載の蓄電池の取り替え判定装置において、
さらに、前記温度測定手段が測定した表面温度と蓄電池の電圧変化値との関係を求める導出手段を有し、
前記温度測定手段は、蓄電池の充電終了時の表面温度を測定し、
前記充電手段は、前記判定対象の蓄電池について電圧変化値の測定をする前に、蓄電池を取り替える基準の容量である取り替え基準容量値未満になった蓄電池を周囲温度一定で充電する手段を備え、
前記温度測定手段は、前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の充電終了時の表面温度を測定する手段を備え、
前記電圧測定手段は、前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の充電終了時から一定時間の電圧変化値を測定する手段を備え、
前記導出手段は、前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の充電と表面温度の測定と電圧変化値の測定とを周囲温度を変えて繰り返し実施した結果から、前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の表面温度と電圧変化値との関係を求める手段を備えることを特徴とする蓄電池の取り替え判定装置。 - 請求項3に記載の蓄電池の取り替え判定装置において、
さらに、前記温度測定手段が測定した表面温度と蓄電池の電圧変化値との関係を求める導出手段を有し、
前記温度測定手段は、蓄電池の充電中断時の表面温度を測定し、
前記充電手段は、前記判定対象の蓄電池について電圧変化値の測定をする前に、蓄電池を取り替える基準の容量である取り替え基準容量値未満になった蓄電池を周囲温度一定で充電し、この蓄電池の単位時間当たりの表面温度上昇が所定の値以上になった場合に充電を中断する手段を備え、
前記温度測定手段は、前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の充電中断時の表面温度を測定する手段を備え、
前記電圧測定手段は、前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の充電中断時から一定時間の電圧変化値を測定する手段を備え、
前記導出手段は、前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の充電と表面温度の測定と電圧変化値の測定とを周囲温度を変えて繰り返し実施した結果から、前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の表面温度と電圧変化値との関係を求める手段を備えることを特徴とする蓄電池の取り替え判定装置。 - 請求項4に記載の蓄電池の取り替え判定装置において、
前記導出手段は、前記表面温度をTとすると、前記関係を前記表面温度Tの関数f(T)で近似する手段を備えることを特徴とする蓄電池の取り替え判定装置。 - 請求項5に記載の蓄電池の取り替え判定装置において、
前記導出手段は、前記表面温度をTとすると、前記関係を前記表面温度Tの関数f(T)で近似する手段を備えることを特徴とする蓄電池の取り替え判定装置。 - 請求項6に記載の蓄電池の取り替え判定装置において、
前記関数f(T)は、最小二乗法により最適化した放物線式f(T)=aT2−bT+cであることを特徴とする蓄電池の取り替え判定装置。 - 請求項7に記載の蓄電池の取り替え判定装置において、
前記関数f(T)は、最小二乗法により最適化した放物線式f(T)=aT2−bT+cであることを特徴とする蓄電池の取り替え判定装置。 - 請求項1に記載の蓄電池の取り替え判定装置において、
前記判定手段は、前記判定対象の複数の蓄電池の内、所定の数の蓄電池について、前記電圧変化値が前記基準電圧変化値以上になった場合に、前記蓄電池を取り替える必要があると判定する手段を備えることを特徴とする蓄電池の取り替え判定装置。 - 請求項1に記載の蓄電池の取り替え判定装置において、
前記一定時間は、5分〜1時間のいずれかであることを特徴とする蓄電池の取り替え判定装置。 - 判定対象の1以上の蓄電池を充電する第1の充電ステップと、
前記蓄電池の充電停止時から一定時間の電圧変化値を測定する第1の電圧測定ステップと、
前記蓄電池の充電終了時または充電中断時の表面温度を測定する第1の温度測定ステップと、
取り替え基準容量値未満の蓄電池の表面温度と電圧変化値との関係および前記表面温度の測定値に基づいて得られた電圧変動値を、基準電圧変化値とする算出ステップと、
前記電圧変化値が1以上の所定回数連続して基準電圧変化値以上になった場合に、前記蓄電池を取り替える必要があると判定する判定ステップとを有することを特徴とする蓄電池の取り替え判定方法。 - 請求項12に記載の蓄電池の取り替え判定方法において、
前記蓄電池の充電停止時は、所定の充電終了条件を満足した充電終了時であることを特徴とする蓄電池の取り替え判定方法。 - 請求項12に記載の蓄電池の取り替え判定方法において、
前記蓄電池の充電停止時は、充電を開始した後に前記蓄電池の単位時間当たりの表面温度上昇が所定の値以上になって充電を中断したときであることを特徴とする蓄電池の取り替え判定方法。 - 請求項12に記載の蓄電池の取り替え判定方法において、
さらに、前記第1の充電ステップと前記第1の電圧測定ステップと前記第1の温度測定ステップと前記算出ステップと前記判定ステップの前に、
蓄電池を取り替える基準の容量である取り替え基準容量値未満になった蓄電池を周囲温度一定で充電する第2の充電ステップと、
前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の充電終了時の表面温度を測定する第2の温度測定ステップと、
前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の充電終了時から一定時間の電圧変化値を測定する第2の電圧測定ステップと、
前記第2の充電ステップと前記第2の温度測定ステップと前記第2の電圧測定ステップとを周囲温度を変えて繰り返し実施した結果から、前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の表面温度と電圧変化値との関係を求める導出ステップとを有することを特徴とする蓄電池の取り替え判定方法。 - 請求項14に記載の蓄電池の取り替え判定方法において、
さらに、前記第1の充電ステップと前記第1の電圧測定ステップと前記第1の温度測定ステップと前記算出ステップと前記判定ステップの前に、
蓄電池を取り替える基準の容量である取り替え基準容量値未満になった蓄電池を周囲温度一定で充電し、この蓄電池の単位時間当たりの表面温度上昇が所定の値以上になった場合に充電を中断する第2の充電ステップと、
前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の充電中断時の表面温度を測定する第2の温度測定ステップと、
前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の充電中断時から一定時間の電圧変化値を測定する第2の電圧測定ステップと、
前記第2の充電ステップと前記第2の温度測定ステップと前記第2の電圧測定ステップとを周囲温度を変えて繰り返し実施した結果から、前記取り替え基準容量値未満の蓄電池の表面温度と電圧変化値との関係を求める導出ステップとを有することを特徴とする蓄電池の取り替え判定方法。 - 請求項15に記載の蓄電池の取り替え判定方法において、
前記導出ステップは、前記表面温度をTとすると、前記関係を前記表面温度Tの関数f(T)で近似するステップを含むことを特徴とする蓄電池の取り替え判定方法。 - 請求項16に記載の蓄電池の取り替え判定方法において、
前記導出ステップは、前記表面温度をTとすると、前記関係を前記表面温度Tの関数f(T)で近似するステップを含むことを特徴とする蓄電池の取り替え判定方法。 - 請求項17に記載の蓄電池の取り替え判定方法において、
前記関数f(T)は、最小二乗法により最適化した放物線式f(T)=aT2−bT+cであることを特徴とする蓄電池の取り替え判定方法。 - 請求項18に記載の蓄電池の取り替え判定方法において、
前記関数f(T)は、最小二乗法により最適化した放物線式f(T)=aT2−bT+cであることを特徴とする蓄電池の取り替え判定方法。 - 請求項12に記載の蓄電池の取り替え判定方法において、
前記判定ステップは、前記判定対象の複数の蓄電池の内、所定の数の蓄電池について、前記電圧変化値が前記基準電圧変化値以上になった場合に、前記蓄電池を取り替える必要があると判定するステップを含むことを特徴とする蓄電池の取り替え判定方法。 - 請求項12に記載の蓄電池の取り替え判定方法において、
前記一定時間は、5分〜1時間のいずれかであることを特徴とする蓄電池の取り替え判定方法。
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