JP6314390B2

JP6314390B2 - 蓄電設備の充放電状態監視制御方式

Info

Publication number: JP6314390B2
Application number: JP2013175764A
Authority: JP
Inventors: 泰弘高林; 謙二馬場; 徹引地
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2033-08-27
Also published as: JP2015045523A

Description

この発明は、リチウムイオン電池（ここでは、単に「電池」と称することもある）を備えた蓄電設備の電池の充放電動作状態、すなわち、電池の充電量の残存状態、特性変化（劣化）進行状態、放電可能時間等を監視、制御するための蓄電設備の充放電状態監視制御方式に関する。

リチウムイオン電池を備えた蓄電設備を有効に使用するためには、電池の充放電状態を可能な限り正確に監視することが必要である。このような電池の充放電状態を監視するものとして、既に特許文献１に示すものが知られている。

この特許文献１に記載の蓄電設備の充放電状態監視方式は、基準となるリチウムイオン電池の内部抵抗を基準内部抵抗値として設定し、この設定した基準内部抵抗値と所定の充放電電流とに基づき予め基準Ｉ‐Ｖ特性パターンを作成し、この基準Ｉ‐Ｖ特性パターンと、別途検出された電池の動作中の実際の電圧、電流で示される動作点または、同電圧、電流から作成された実際のＩ‐Ｖ特性パターンとを比較してリチウムイオン電池の充放電状態を監視するものである。

しかし、この特許文献１の発明では、リチウムイオン電池の充電量の残存状態、特性変化（劣化）進度、使用可能時間等を監視することは行われていない。

特開２０１２‐１７２９９１号公報

この発明は、蓄電設備におけるリチウムイオン電池の充電量の残存状態、特性変化（劣化）進度、使用可能時間等を監視把握することができ、これにより、蓄電設備におけるリチウムイオン電池の充放電動作を最適に保ち、電池の寿命を延伸することのできる蓄電設備の充放電監視制御方式を提供することを課題とするものである。

このような課題を達成するため、請求項１の発明は、リチウムイオン電池を備えた蓄電設備において、前記リチウムイオン電池の充放電中の電池の充放電電圧、充放電電流等の検出データからこの電池の起電圧と内部抵抗を求め、前記起電圧から電池の残存充電量を判定し、さらに、この判定した残存充電量を前記内部抵抗の変化量によって補正し、この補正した残存充電量によって前記リチウムイオン電池の充放電状態を監視することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、予め前記リチウムイオン電池の使用初期、使用中期および使用終期における基準となる基準内部抵抗、基準起電圧、基準起電圧に対する基準充電量等の基準データを設定し、この基準データと前記リチウムオン電池の充放電動作中に取得した実電池電圧および実電池電流から実内部抵抗、電池内部電圧降下、実起電圧等の実データ求め、前記基準起電圧と実起電圧とを比較して現在の電池の残存充電量を判定し、この判定した電池の残存充電量を前記基準内部抵抗と実内部抵抗を比較して求めた内部抵抗変化量に基づいて補正することを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記基準内部抵抗と実内部抵抗とを比較して求めた内部抵抗変化量によって前記リチウムイオン電池の特性変化（劣化）進度を判定するようにしたことを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れか１つの発明において、前記判定した電池の残存充電量を予め定めた放電電流で除して放電可能時間を求めることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れか１つの発明において、予め前記リチウムイオン電池の電圧の上限レベル（Ｌ０）、通常使用レベル（Ｌｌ）、使用下限レベル（Ｌ２）、使用限界レベル（Ｌ３）を設定し、前記リチウムイオン電池の充電動作中に前記実電池電圧が前記通常使用レベル（Ｌ１）から前記上限レベル（Ｌ０）の範囲にあるときは、前記実電池電圧が前記上限レベル（Ｌ０）を越えないように前記リチウムイオン電池の充電動作を継続し、前記実電池電圧が前記上限レベル（Ｌ０）を越えたときは警告を発するとともに電池の充電動作を停止し、前記リチウムイオン電池の放電動作中に、前記実電池電圧が通常使用レベル（Ｌｌ）から使用下限レベル（Ｌ２）の範囲にあるときは、前記実電池電圧が使用下限レベル（Ｌ２）より低下しないように前記リチウムイオン電池の放電動作を継続し、前記実電池電圧が前記使用下限レベル（Ｌ２）から使用限界レベル（Ｌ３）の範囲にあるときは警報を発するとともに前記リチウムイオン電池の放電動作を使用限界レベル（Ｌ３）を越えないように制限し、使用限界レベル（Ｌ３）に達したときは警告を発するとともに前記リチウムイオン電池の放電動作を停止止することを特徴とするものである。

リチウムイオン電池の特性は、その起電圧、内部抵抗値によって変化し、電池内部抵抗値は使用時間経過によるカレンダ寿命、充放電回数によるサイクル寿命、温度変化によって増加し、一旦増加した内部抵抗は低下することなく特性劣化が進行するので、この発明のようにリチウムイオン電池の動作中の起電圧、内部抵抗から電池の残存充電量を求めて監視するようにすると、電池の充電量の残存状態を常に把握することができ、そして、蓄電設備における電池の特性劣化の状態を把握することが可能となる。

さらに、この電池の残存充電量を内部抵抗変化量によって補正を行うようにすると、より正確に電池の残存充電量を把握できるとともに、内部抵抗変化量によって特性劣化の進行、したがって電池の余寿命を判定することができる。

この発明の実施例を示すブロック構成図。この発明の動作説明に用いる特性線図。この発明の定電流、定電圧充電動作時の動作波形図。この発明の充電電流変化時の動作波形図。この発明の定電流放電動作時の動作波形図。この発明の放電電流変化時の動作波形図。この発明の充放電動作時の動作波形図。

この発明の実施例について説明する前に、リチウムイオン電池の基本特性について説明する。

リチウムイオン電池の基本特性である起電圧は電池内部抵抗の増減によって変化し、また、残存充電量は起電圧によって変化するから、電池の起電圧および残存充電量は電池の電池内部抵抗によって変化することになる。

電池の特性を左右する電池内部抵抗は次の要因によって変化する。
１）充電量と電池内部抵抗の変化
電池内部抵抗は充電量すなわち残存する充電量が多い領域（満充電領域）では小さく、充電量（残存充電量）の少ない領域（放電終止領域）では大きくなり、充電量に応じて変化することが知られている。
２）使用期間経過に伴う電池内部抵抗の変化
また、電池内部抵抗は、電池の使用時間に基づくカレンダ寿命および充放電回数に基づくサイクル寿命によって変化し、余寿命が短くなるほど増加する。
３）温度変化と内部抵抗変化
温度変化によって電池内部抵抗は変化する。

このように電池内部抵抗は、電池の充電状態、経年変化、温度変化によって変化する。

また、充放電動作による電池充電量、すなわち残存充電量が変化すると電池内部抵抗が変化する。すなわち、充電動作によって残存充電量が増加すれば起電圧が上昇して内部抵抗は低下し、放電動作によって残存充電量が減少すれば起電圧が低下して内部抵抗は増加する。

このように電池の特性は起電圧と内部抵抗との相関によって変化することから、次の方法によって電池動作状態の監視、評価、管理を行うことができる。
ァ）起電圧と内部抵抗の相関によって蓄電池の残存充電量を予測することができる。
イ）内部抵抗変化によって電池の特性変化（劣化）進度から余寿命を予測することができる。
ウ）残存充電量から放電可能時間を予測することができる。

電池容量（充電容量）は、Ａｈ（アンペアアワー：電流時間積）で表される。

例えば、電池容量が１００Ａｈの電池は、１００Ａの放電電流で１時間放電できる容量と定義され、仮に充放電効率が１００％とすれば、電池を１００Ａの充電電流で１時間充電すれば満充電にすることができることになる。

当然、電池には内部抵抗などの内部損失が内在するから充放電効率が１００％になることはない。

電池の充放電動作における一般式は
放電動作式
ＶＢ＝ｅＢ−ＩＢ×ＲＢ・・・・（１）
∴ｅＢ＝ＶＢ＋ＩＢ×ＲＢ・・・・（２）
充電動作式
ＶＢ＝ｅＢ＋ＩＢ×ＲＢ・・・・（３）
∴ｅＢ＝ＶＢ−ＩＢ×ＲＢ・・・・（４）
で示される。ここで、ＶＢ：電池端子電圧、ｅＢ：電池起電圧、ＩＢ：充放電電流、ＲＢ
：電池内部抵抗である。

前記の（２）、（４）式から電池の起電圧ｅＢは内部抵抗ＲＢと充放電電流ＩＢで決まることが明らかである。

また、電池の起電圧ｅＢは、図２に特性線Ａｅ、Ｂｅ、Ｃｅで示すように残存充電量によって変化する特性を有する。

図２は電池の起電圧と残存充電量との関係および内部抵抗と残存充電量との関係を示す。

図２における特性線Ａｅ、Ｂｅ、Ｃｅは、それぞれ、予めリチウムイオン電池の設計データ、または試験データに基づいて求めた、電池の使用初期Ａ、使用中期Ｂおよび使用終期Ｃにおける電池の起電圧ｅＢと基準充電量ＱＶの関係を示す基準起電圧特性線である。

また、特性線ＡＲ、ＢＲ、ＣＲは、同様に予めリチウムイオン電池の設計データ、または試験データに基づいて求めた、電池の使用初期Ａ、使用中期Ｂおよび使用終期Ｃにおける電池の内部抵抗ＲＢと基準充電量ＱＶとの関係を示す基準内部抵抗特性線である。

図２に示すように、使用初期Ａにおける基準起電圧特性線Ａｅでは、起電圧ｅＢが１００％のとき、基準充電量ＱＶが１００％となるが、使用期間Ｂの基準起電圧特性線Ｂｅでは、起電圧ｅＢが１０0％のとき、基準充電量ＱＶは６７％に、そして、使用終期Ｃにおける基準起電圧特性線Ｃｅでは、起電圧ｅＢが１００％のとき、基準充電量ＱＶは５０％に減少する特性となる。

また、内部抵抗特性線ＡＲ、ＢＲ、ＣＲは、図２に示すように、使用初期Ａにおける満充電状態（充電量１００％）での内部抵抗ＲＢを抵抗指数１としたとき、使用中期Ｂにおける満充電状態（充電量６７％）での内部抵抗ＲＢが抵抗指数１．５、使用終期Ｃにおける満充電状態（充電量５０％）での内部抵抗ＲＢが抵抗指数２となるように、使用時間の増加とともに内部抵抗ＲＢが増大するものとして設定している。

この図２から、充放電動作において内部抵抗の大きい電池は内部電圧降下の増加により起電圧が低下し、起電圧の低下した電池は残存充電量が低下することが理解できる。

当然、残存充電量の低下した電池は、内部電圧降下が大きくかつ起電圧が低いため、放電可能時間は短くなる。

この図２において、通常使用範囲の起電圧のレベルをＬ０レベル（起電圧１００％）からＬｌレベル（起電圧８６％）とし、通常使用下限レベルをＬｌレベルからＬ２レベル（起電圧８４％）とし、使用限界レベルをＬ２レベルからＬ３レベル（起電圧７４％）とすれば、同じ起電圧レベルにおいて、使用時間の経過に伴って内部抵抗が増加することにより、それぞれ使用初期Ａ、使用中期Ｂ、使用終期Ｃにおける起電圧‐充電量特性が、特性線Ａｅ、Ｂｅ、Ｃｅで示すように変化し、満充電時の充電量が次第に減少する。これは、内部抵抗によって電池の充電量を補正できることを示している。

充放電動作のとき、充電量と起電圧の関係を示す起電圧特性線Ａｅ、Ｂｅ、Ｃｅおよび、充電量と内部抵抗の関係を示す内部抵抗特性線ＡＲ、ＢＲ、ＣＲは、それぞれ、Ｌ０〜Ｌｌレベル間はおおむね直線的に変化する特性を示し、Ｌｌ〜Ｌ２間はＬ０〜Ｌｌ間よりも起電圧、内部抵抗の変化量が増加する特性を示し、Ｌ２〜Ｌ３間は、さらに変化量が急激に増加する特性を示す。

起電圧特性線Ａｅ、Ｂｅ、Ｃｅで示すように、使用期間Ａにおける満充電量は、充電量１００％であるのに対して、使用中期Ｂにおける満充電量は、使用初期Ａにおける満充電量１００％の１／１．５＝６７％に減少し、使用終期Ｃにおける満充電量は、さらに、使用初期Ａにおける満充電量１００％の１／２＝５０％に減少する。そして、このとき、内部抵抗ＲＢは、使用初期Ａにおいて満充電時（充電量１００％）に内部抵抗は抵抗指数１であるが、使用中期Ｂにおいては、満充電時（充電量６７％）に内部抵抗は抵抗指数１．５となり、使用終期Ｃにおいては満充電時（充電量５０％）に内部抵抗は抵抗指数２に大幅に増大する。

また、使用期間Ａ、Ｂ、Ｃの起電圧レベルを同一値のＬ０レベル：ｅＢＬ０（起電圧１００％）、Ｌ１レベル：ｅＢＬｌ（起電圧８６％）、Ｌ２レベル：ｅＢＬ２（起電圧８４％）、Ｌ３レベル：ｅＢＬ３（起電圧７４％）とすれば、満充電時の充電量が、起電圧特性線Ａｅ、Ｂｅ、Ｃｅから理解できるように、使用初期Ａでは１００％、使用中期Ｂでは６７％、使用終期Ｃでは５０％と低下し、そして、これに合わせて、内部抵抗ＲＢが内部抵抗特性ＡＲ、ＢＲ、ＣＲで示すようにＢＬＯＡからＢＬＯＢ、ＢＬＯＣに増加する。

したがって、充電量補正は使用初期における内部抵抗を基準内部抵抗に設定し、増加した内部抵抗を基準内部抵抗に対する指数として表すと、この内部抵抗指数に応じて充電量の補正を行うことができる。

この発明は、このようなリチウムイオン電池の特性を利用して、電池の充放電動作を監視制御するものであり、図１に、この発明の実施例による電池の充放電動作状態監視制御装置のブロック構成図を示す。

図１において、２０は、動作状態の監視対象となる蓄電設備である。この蓄電設備２０は、起電圧ｅＢを生じ、内部抵抗ＲＢを有するリチウムイオン電池２１と、この電池２１を充電する発電装置２２、電池２１から供給される電力により駆動される推進装置２３および補助動力機器２４とで構成される。さらに、電池の端子電圧ＶＢを検出する電圧検出器ＶＤと電池の充放電電流ＩＢを検出する電流検出器ＳＨが設けられている。

このような蓄電設備２０の電池の基準となるデータを設定する手段として、基準内部抵抗パターン設定部１、基準起電圧パターン設定部８および基準電圧設定部９が設けられている。

基準内部抵抗パターン設定部１は、設計、または試験で得られた電池の使用初期Ａにおける基準内部抵抗特性線ＡＲ、およびこれを基準として予想される使用中期Ｂにおける基準内部抵抗特性線ＢＲ、使用終期Ｃにおける基準内部抵抗特性線ＢＲを夫々基準内部抵抗パターンとして設定する手段である。

基準起電圧パターン設定部８には、予め設定された図２に示す、電池２１の使用初期Ａにおける起電圧特性線Ａｅ、使用中期Ｂにおける起電圧特性線Ｂｅ、使用終期Ｃにおける起電圧特性線Ｃｅのパターンおよび管理電圧レベルＬ０〜Ｌ３などが基準起電圧データとして設定される。

例えば、使用初期Ａの起電圧特性線Ａｅであれば、Ｌ０レベル＝起電圧ｅＢＬ０（起電圧１００％）＝充電量１００％、Ｌｌレベル＝起電圧ｅＢＬｌ（起電圧８６％）＝充電量３０％等のデータおよび特性線Ａｅのパターンを設定する。また、使用中期Ｂの起電圧特性線Ｂｅや、使用終期Ｃの起電圧特性線Ｃｅもそのパターンを設定記憶する。さらに、通常使用範囲のＬ０〜Ｌｌレベルは、起電圧が１００％から８６％に、充電量が１００％から３０％に、および内部抵抗ＲＢがＲＢＬ０ＡからＲＢＬ１Ａに略直線的に変化する範囲であり、使用下限レベルのＬｌ〜Ｌ２レベルは、起電圧が８６％から８４％へ、充電量が３０％から２０％へ減少する範囲、使用限界レベルのＬ２〜Ｌ３レベルは起電圧が８４％から７４％へ、充電量は２０％〜１０％以下へ急激に減少する範囲とした基準動作パターンも設定格納しておく。

基準電圧設定部９には、図２に示すＬ０レベルの起電圧を基準起電圧ｅＢＬ０として設定する。設定した基準起電圧ｅＢＬ０は使用する電池の使用初期Ａにおける充電量１００％となる満充電時の最高電圧とし、全動作範囲の基準電圧（１００％起電圧）とする他、電池の上限電圧とする。

微小電流検出部２は、電流検出器ＳＨで検出された電池の充放電電流ＩＢｉが微小電流になったことを検出するもので、これを検出したとき検出信号Ｓ１を発生する。微小電流は、この発明では、電池の定格電流値の数％、例えば５％程度以下の電流に設定している。

近似起電圧検出部３は、この微小電流検出部２から微小電流検出信号Ｓ１を受けたとき、電圧検出器ＶＤで検出された電池の端子電圧ＶＢｉを読取り、これを電池の近似起電圧ｅＢｒｉとして保持する手段である。

実電圧電流記憶部４は、電池状態監視処理部１３が常時監視している電流検出器ＳＨで検出される電池２１の充放電電流ＩＢｉの変化を検知したときこれから出力される計測指令信号Ｓに基づいて電圧検出器ＶＤおよび電流検出器ＳＨで検出された電池の実電圧ＶＢｉおよび実電流ＩＢｉを読取って、記憶する手段である。実電圧電流記憶部４は、今回の計測指令信号Ｓで読取り、記憶した実電圧ＶＢｉ２、実電流ＩＢｉ２と、直前の計測指令信号Ｓで読取り、記憶した実電圧ＶＢｉ１および実電流ＩＢｉ１とを保持する。したがって、実電圧電流記憶部４は、電池２１の電流ＩＢｉの変化の直前の実電圧ＶＢｉ１および実電流ＩＢｉ１と、直後の実電圧ＶＢｉ２、実電流ＩＢｉ２とを記憶、保持する。

実内部抵抗演算部５は、実電圧電流記憶部４に記憶された電流変化の直前の実電圧ＶＢｉ１、実電流ＩＢｉ１と、直後の実電圧ＶＢｉ２、実電流ＩＢｉ２に基づいて、次の（５）または（６）式の何れかを用いて演算により実内部抵抗ＲＢｉを求める手段である。

ＲＢｉ＝（ＶＢｉ２−ＶＢｉ１）÷（ＩＢｉ２−ＩＢｉ１）・・・・（５）
ＲＢｉ＝（ＶＢｉ１−ＶＢｉ２）÷（ＩＢｉ１−ＩＢｉ２）・・・・（６）
なお、（５）式は、変化直前の実電圧ＶＢｉ１より直後実電圧ＶＢｉ２が高いときに用い、（６）式は、直後実電圧ＶＢｉ２が変化直前の実電圧ＶＢｉ１より高いときに用いる。

実電圧降下演算部６は、内部抵抗演算部５で求められた実内部抵抗ＲＢｉと、実電圧電流記憶部４から読取った実電流ＩＢｉ１、ＩＢｉ２とから次の（７）または（８）式の何れかを用いて演算により実電圧降下ＶＢＤｉを求める手段である。

ＶＢＤｉ＝ＲＢｉ×ＩＢｉ２・・・・（７）
ＶＢＤｉ＝ＲＢｉ×ＩＢｉ１・・・・（８）
実起電圧演算部７は、実電圧降下演算部６で求められた実電圧降下ＶＢＤｉと実電圧電流記憶部４に記憶された前後の計測指令Ｓで検出した実電圧ＶＢｉ１、ＶＢｉ２とから充電時は（９）式、また放電時は（１０）式を用いて実起電圧ｅＢｉを演算により求める手段である。

ｅＢｉ＝ＶＢｉ１−ＶＢＤｉ・・・・（９）
ｅＢｉ＝ＶＢｉ２＋ＶＢＤｉ・・・・（１０）
実起電圧演算部７で求められた実起電圧ｅＢｉは状態監視処理部１３および比較補正演算部１１に与えられる。

内部抵抗比較部１０は、基準内部抵抗パターン設定部１に設定された基準内部抵抗特性線ＡＲ、ＢＲ、ＣＲと実内部抵抗演算部５により求められた実内部抵抗ＲＢｉとを比較して、実内部抵抗ＲＢｉに近い基準抵抗値ＲＢＬを選択し、選択した基準抵抗値ＲＢＬに対する実内部抵抗ＲＢｉの変化比率を求め、これを充電量補正値Ｓ２として比較補正演算部１１に出力する。

例えば、図２において実内部抵抗ＲＢｉが抵抗指数１．０５であったとすれば、この実内部抵抗ＲＢｉに最も近い基準内部抵抗ＲＢＬ０Ａ（使用初期Ａにおける基準内部抵抗）を選択して抵抗変化比率演算を行えば、基準値（抵抗指数１．０）に対する実内部抵抗（抵抗指数１．０５）の変化比率は、１.０５÷１＝１．０５となり、実内部抵抗ＲＢｉが基準内部抵抗ＲＢＬに対して５％増加しているので、これの逆数１／１．０５を充電量補正値Ｓ２として出力する。

比較補正演算部１１は基準起電圧データ設定部８に設定された図２に示す起電圧‐充電量の関係を示す起電圧特性線Ａｅ〜Ｃｅから、実起電圧ｅＢｉに対する基準充電量ＱＶを求め、これに、内部抵抗比較部１０からの補正値Ｓ２を乗じて、実内部抵抗ＲＢｉの基準内部抵抗に対する増減比率による基準充電量ＱＶの補正演算を行い、補正充電量ＱＺを求める。

例えば、使用初期Ａにおいて、図２で実起電圧ｅＢｉがｅＢＬｌ＝８６％、実内部抵抗ＲＢｉが抵抗指数で１．１であれば、使用初期Ａの起電圧特性線Ａｅと実起電圧８６％の交点Ｐ０から基準充電量ＱＶ＝３０％が求まる。次に、内部抵抗比較部１０で、使用初期Ａの内部抵抗特性線ＡＲから、この特性線上の基準充電量ＱＶ＝３０％となるＲＢＬ１Ａ点の基準内部抵抗（＝抵抗指数１．１）を読取って基準内部抵抗ＲＢＬを抵抗指数で１．１とする。これに基づいて、充電量補正値Ｓ２は、実内部抵抗ＲＢｉと基準内部抵抗ＲＢＬとの比として求まれるので、この場合の補正値Ｓ２は次の式のとおり１となる。

補正値Ｓ２＝（実内部抵抗ＲＢｉ＝１．１）÷
（基準内部抵抗ＲＢＬ＝１．１）＝１．０
起電圧特性線Ａｅ上の実起電圧ｅＢｉ＝８６％の点Ｐ０の基準充電量ＱＶは３０％であるから、比較補正演算部１１で、これに補正値Ｓ＝１．０を乗じて求めた補正充電量ＱＺは３０％となりこれが状態監視処理部１３に出力される。

電流積算充電量演算部１２は、検出した電池の実際の充放電電流ＩＢｉを、この電流が流れている時間の間、充電時は加算方向に積算し、放電時は減算方向に積算して、実電流積算充電量ＱＨを求める動作をする。このような残存充電量の求め方を、ここでは、ＡＨ方式と呼ぶ。そして、ＡＨ方式により求めた電流積算充電量ＱＨと補正充電量ＱＺとの偏差が大きくなった場合は、電流積算充電量ＱＨを補正充電量ＱＺに置きかえることにより補正し、補正された電流積算充電量ＱＨｅを求めるものである。したがって、ＱＨｅは、ＱＺと等しい値をとる。ここで求めたＱＨおよびＱＨｅは状態監視処理部１３へ出力される。電流積算充電量演算部１２では、このようにして、電流積算充電量ＱＨの補正が行われた後は、この補正された電流積算充電量ＱＨｅを基にして、充放電電流ＩＢｉを積算して電流積算充電量ＱＨが求められる。

状態監視処理部１３は、前記の各部で検出された検出値、設定された設定値や、演算により求められた電池の実電圧ＶＢｉ、実電流ＩＢｉ、基準起電圧ｅＢＬ、基準内部抵抗ＲＢＬ、実起電圧ｅＢｉ、実内部抵抗ＲＢｉ、その他を全部読取って記憶し、各データの監視制御、表示部１４の制御、およびその他の制御処理を行う。

この状態監視処理部１３には、放電可能時間を予測する機能が備えられている。すなわち、比較補正演算部１１で求められた補正充電量ＱＺ、あるいは電流積算充電量演算部１２で求められた実電流積算充電量ＱＨまたは補正電流積算充電量ＱＨｅを、放電電流設定部１６に予め設定された放電電流Ｉｓで除算することにより放電可能時間Ｈを求め、これを表示部１４に表示し、操作員に報知する。

表示記録部１４は、監視処理部１３に集められた監視データを表示して蓄電設備の操作員の監視操作を援助するとともに、異常状態があれば、警報部１５を作動させて操作員へ警報を報知する。

次に具体的な監視制御項目について説明する。
１）充電量監視
従来から用いられている電池の充電量監視方式は、図１に示す電流積算充電量演算部１２でＡＨ方式により求めた電流積算充電量ＱＨを監視する方式が一般的であるが、このＡＨ方式による充電量ＱＨを監視する方式では電池の劣化に伴う充電量ＱＨの補正が行われない。

この発明では、充電量の監視を起電圧による充電量Ｑを監視する方式（起電圧方式）とＡＨ方式による充電量ＱＨによる方式を併用することにして、起電圧方式とＡＨ方式の両方式において電池劣化に伴う充電量の低下の補正を行うことにしている。

この発明では、電池の起電圧値により充電量（残存充電量）ＱＶを求め、この残存充電量を内部抵抗の変化比率により補正した補正残存充電量ＱＺを監視するようにしているが、充電量監視に起電圧方式とＡＨ方式を併用して、ＡＨ方式は比較的短期間の充放電サイクルの充電量監視に用い、起電圧方式は電池の使用開始から使用終期に至る長期間に亘る充電量監視に用いるようにすることもできる。

なぜなら、ＡＨ方式は、特性のバラツキのある電池が繰り返し充放電動作を積算するので、電流積算のたびに特性のバラツキが積算されて拡大するから、適当な短期間でリセット、すなわち、補正残存充電量ＱＺに置き換える補正を行いながら充電量の監視、管理を行うのに適し、起電圧方式は長期間で変化する内部抵抗の増加によって変化する充電量の監視、管理に適しているから両方式を併用することにより、より的確な充電量の監視ができるようになるからである。

放電電流指定部１６に放電電流ＩＢｓを指定し、この電流で、起電圧方式で求めた基準充電量ＱＶとＡＨ方式で求めた充電量ＱＨを除算（充電量ＱＶまたはＱＨ）÷（放電電流ＩＢｓ）することにより放電可能時間Ｈを求めることができるので、これで放電可能時間Ｈを予測することがきる。この演算処理は、状態監視処理部１３で行う。

また、実放電電流ＩＢｉを用いて放電可能時間時間Ｈ＝ＱＶ÷ＩＢｉを演算すれば、実放電電流ＩＢｉによる放電可能時間Ｈを予測することができる。
２）充電動作
２−１）定電流、定電圧充電動作（図３参照）
定電流充電‐定電圧充電を行った場合の動作波形を図３に示す。図３の（ａ）は、電池起電圧ｅＢと電池端子電圧ＶＢの時間的変化を示し、（ｂ）は充電電流ＩＢ、（ｃ）は内部抵抗ＲＢ、（ｄ）は電圧降下ＶＢＤの時間的変化を示す。

定電流充電期間ｔｌ〜ｔ２〜ｔ４で、充電により電池端子電圧ＶＢが所定電圧ＶＢＣに達したことを検出すると、充電監視処理部１３は、発電装置２２への充電制御指令を定電流充電制御指令から定電圧充電制御指令に切り替え、ｔ２〜ｔ４〜ｔ５〜ｔ７において定電圧充電を行い、電池電圧ＶＢが満充電電圧ＶＢＦに達したところで、満充電と判定して充電を完了する。

図３（ａ）における実線の特性線Ａｅは、この時の使用初期Ａにおける起電圧の変化を示し、点線の特性線ＡＶは同じく使用初期Ａにおける電池端子電圧の変化を示す。また、特性線ＢｅおよびＢＶは、それぞれ使用中期Ｂにおける起電圧および端子電圧の変化を示す。そして、特性線ＣｅおよびＣＶは、それぞれ使用終期Ｃにおける起電圧および端子電圧の変化を示し、内部抵抗の増加に伴い起電圧が低下する傾向を示している。

内部抵抗ＲＢは、図３（ｃ）に示すように時間の経過とともに充電が進むにしたがって減少する。ここに示す特性線ＡＲ、ＢＲ、ＣＲはそれぞれ使用初期Ａ、使用中期Ｂ、使用終期Ｃの特性を示す。

また、電池内部電圧降下ＶＢＤは、図３（ｄ）に示すように内部抵抗の変化と同じく、充電時間が進むにしたがって減少する特性を示す。ここに示す特性線ＡＤ、ＢＤ、ＣＤはそれぞれ使用初期Ａ、使用中期Ｂ、使用終期Ｃの特性を示す。

使用初期Ａにおける場合、ｔ５時点で充電が完了し、充電電流が微小になり、微小電流検出部２がこれを検出して信号Ｓｌを近似起電圧検出部３に与えると、近似起電圧検出部３は、このときの電池端子電圧ＶＢｉが実起電圧に近似するので、この端子電圧ＶＢｉを近似起電圧ｅＢｒｉとして保持する。

すなわち、充電電流が微小となる充電終止領域では、電池内部電圧降下ＶＢＤ（＝ＩＢｉ×ＲＢ）が微小となるから、端子電圧ＶＢｉと起電圧ｅＢｉとがほぼ等しくなるので、この時読取った端子電圧ＶＢｉを近似起電圧ｅＢｒｉとし、これを比較補正演算部１１に与える。比較補正演算部１１では、図２に示す起電圧特性線から、この近似起電圧ｅＢｒｉに対応する充電量ＱＶを求める。

この近似起電圧検出部３で検出された近似起電圧ｅＢＲｉは、比較補正演算部１１で、実起電圧演算部７で演算により求められた実起電圧ｅＢｉと比較して、この実起電圧ｅＢｉを近似起電圧ｅＢｒｉで補正されるので、より正確な実起電圧ｅＢｉを求めることができる
２−２）充電電流変化充電動作（図４参照）
充電動作中の充電電流が変化した際の動作波形を図４に示す。

図４において、充電開始初期のｔｌ〜ｔ２点間では、充電電流が微小のＩＢ１（例えば電池の定格電流の５％程度の電流）となっているので、この微小電流ＩＢ１を微小電流検出部２が検出して信号Ｓｌを近似起電圧検出部３に与える。近似起電圧検出部３は、この信号Ｓ１が与えられた時の電圧検出器ＶＤで検出された電池端子電圧ＶＢｉを読取って、これを近似起電圧ｅＢｉｒとして保持する。

ｔ２点で充電電流がＩＢｌからＩＢ２へ増加すると、状態監視処理部１３がこの電流変化を検知して計測指令Ｓを実電圧実電流検出記憶部４、実内部抵抗演算部５、実電圧降下演算部６、実起電圧演算部７、内部抵抗比較部１０、比較補正演算部１１に与えて比較、演算等を行う。

計測指令Ｓを受けた実電圧実電流検出記憶部４は、その直後の電圧検出器ＶＤおよび電流検出器ＳＨで検出した実電圧ＢＶｉ２、実電流ＩＢｉ２を読取って記憶、保持する。実電圧実電流検出記憶部４は、今回の計測指令Ｓで読取って記憶された実電圧ＶＢｉ２、実電流ＩＢｉ２とともに、直前の回の計測指令Ｓで読取って記憶した直前の実電圧ＶＢｉ１、実電流ＩＢｉ１も記憶、保持している。

計測指令Ｓにしたがって実内部抵抗演算部５は、実電圧電流記憶部４に記憶された今回の計測信号Ｓの直前、直後、すなわち、電流変化の直前、直後の実電圧ＶＢｉ１、ＶＢｉ２と、実電流ＩＢｉ１、ＩＢｉ２を読取り、これらに基づいて、前記の（５）または（６）式により内部抵抗ＲＢｉを演算により求める動作をする。

実電圧降下演算部６も計測指令Ｓにしたがって、実内部抵抗演算部５から与えられた実内部抵抗ＲＢｉと実電圧電流記憶部４から読取った電流変化の直前、直後の実電流ＩＢｉ１、ＩＢｉ２とから前記の（７）または（８）式を用いて実電圧降下ＶＢＤｉを求める演算を行う。

さらに、実起電圧演算部７は、計測指令Ｓにしたがって実電圧降下演算部６で求められた実電圧降下ＶＢＤｉと実電圧電流記憶部４から読取った電流変化の直前、直後の実電圧ＶＢｉ１、ＶＢｉ２とから前記の（９）または（１０）式により実起電圧ｅＢｉを求める演算処理をする。

比較補正演算部１１は図２に示す起電圧特性線、内部抵抗特性線と、実内部抵抗演算部５で求めた実内部抵抗ＲＢｉおよび実起電圧演算部７で求めた実起電圧ｅＢｉとを比較して残存基準充電量ＱＶおよび補正残存充電量ＱＺを求める演算処理をする。

例えば、図２において、実起電圧ｅＢｉが使用初期Ａの起電圧特性線Ａｅ上のｅＢＬｌ（起電圧８６％）、実内部抵ＲＢｉが抵抗指数１．１であれば、起電圧特性線Ａｅと実起電圧ｅＢＶ＝ｅＢＬｌ（起電圧８６％）とが交わる点Ｐ０から残存基準充電量ＱＶ＝３０
％が求まる。

実内部抵抗ＲＢｉ＝抵抗指数１．１と、充電量３０％の縦線と交わる内部抵抗特性線上の内部抵抗と最も近い抵抗として、内部抵抗特性線ＡＲの基準抵抗ＲＢＬ１Ａ点が選択され、この基準内部抵抗が抵抗指数１．１と判定される。実内部抵抗ＲＢｉ＝１．１の基準内部抵抗ＲＢＬ１Ａ＝１．１に対する比率は１となるため充電量補正値は１となる。

このため、比較補正演算部１１で求められる補正充電量ＱＺは
補正基準充電量ＱＶ＝（残存基準充電量ＱＶ＝３０％）×（補正値＝１）＝３０％
から３０％が求まる。この場合は、実内部抵抗ＲＢｉと基準内部抵抗ＲＢＬとが等しいたため補正値が１となり、補正充電量ＱＺが残存基準充電量ＱＶと等しくなる。

さらに、ｔ３点で充電電流が、さらにＩＢ２からＩＢ３へ増加すると、この電流変化を状態監祝処理部１３が検知して計測指令Ｓを出力し、前記と同様に変化時点の直前、直後の実電圧、実電流を読取って記憶を更新し、この更新したデータによって各部で演算処理を行う。

このときのデータが、例えば、使用初期Ａであり、電池の実起電圧ｅＢが９４％電圧、実内部抵抗ＲＢｉが抵抗指数１．２であったとした場合の補正残存充電量ＱＺは、比較補正演算部１１で次のような演算処理により求められる。

まず、基準起電圧パターン設定部８に設定されている図２に示す使用初期Ａの起電圧特性線Ａｅと起電圧９４％が交わる点Ｐ１から７０％の残存基準充電量ＱＶが求められる。そしてこの充電量７０％の縦線と実内部抵抗＝抵抗指数１．２の横線との交点Ｐ２に実内部抵抗点が求まる。このＰ２点の内部抵抗＝抵抗指数１．２は、図２に示した使用初期Ａの基準内部内部抵抗線ＡＲと充電量７０％の縦線との交点Ｐ３の基準抵抗＝抵抗指数１．０５に最も接近している。

そこで、内部抵抗比較部１０でこの実内部抵抗＝抵抗指数１．２に最も近い基準内部抵抗としてＰ３点の抵抗指数１．０５を選定し、これに基づいて充電量補正値Ｓ２を求める演算処理を行う。このときの充電量補正値Ｓ２は、
充電量補正値Ｓ２＝（実内部抵抗ＲＢｉ＝抵抗指数１．２）
÷（基準内部抵抗ＲＢＬ＝抵抗指数１．０５）＝１．１４
となる
この補正値Ｓ２に基づいて比較補正演算部１１で補正充電量ＱＺが求められる。補正充電量ＱＺは、
補正残存充電量ＱＺ＝（残存基準充電量ＱＶ＝７０％）×
１÷（補正値Ｓ２＝１．１４）＝６１％
により求まり、６１％となる。

この場合は、実内部抵抗ＲＢｉが、基準内部抵抗ＲＢＬより増加しているため、補正残存充電量ＱＺが残存基準充電量ＱＶより減少側に補正される。

次の例は、使用終期Ｃでの使用中に、計測、演算により求められた実起電圧ｅＢｉが９４％電圧、実内部抵抗ＲＢｉが抵抗指数２．０である場合の演算処理手順である。

前記の場合と同様に、まず、基準データ設定部８に設定されている図２に示す使用初期Ｃの起電圧特性線Ｃｅと起電圧９４％の交点Ｐ４から３３％の残存基準充電量ＱＶが求められる。そしてこの充電量３３％の縦線と実内部抵抗＝抵抗指数２の横線との交点Ｐ５に実内部抵抗点がプロットされる。この交点Ｐ５の実内部抵抗＝２は、図２に示した使終期期Ｃの基準内部抵抗線ＣＲと充電量３３％の縦線との交点Ｐ６の基準抵抗＝抵抗指数２．０５に最も接近している。

そこで、内部抵抗比較部１０で、この実内部抵抗＝抵抗指数２に最も近い基準内部抵抗として抵抗指数２．０５を選定して充電量補正値Ｓ２求める演算処理を行う。

ここで、求めた充電量補正値Ｓ２は、
充電量補正値Ｓ２＝（実内部抵抗ＲＢｉ＝抵抗指数２）÷
（基準内部抵抗ＲＢＬ＝抵抗指数２．０５）＝０．９８
となる
この補正値Ｓ２に基づいて比較補正演算部１１で求められる補正残存充電量ＱＺは、
補正残存充電量ＱＺ＝（残存基準充電量ＱＶ＝３３％）×
１÷（補正値Ｓ２＝０．９８）＝３４％
となる。

この場合は、実内部抵抗ＲＢｉが基準内部抵抗ＲＢＬより増加していないため、補正残存充電量ＱＺが残存基準充電量ＱＶより増加側に補正される。

当然、各演算部５、６、７、１１では、電流変化前のデータはリセットして変化時点のデータで演算処理を行うが、変化前のデータは状態監視処理部１３で記憶して時系列で変化するデータにより電池の動作状態の履歴を監視できるようにする。

さらに、ｔ４点で充電電流ＩＢがＩＢ３から微小充電電流ＩＢ４に移行し、またはｔ５点で微小放電電流IＢ５へ移行したときは、微小電流になるため微小電流検出部２と電圧検出部３によってｔ４、ｔ５点でそれぞれ実電圧ＶＢｉを読取って近似起電圧ｅＢｉｒとして保持する。
３）定電流放電動作（図５参照）
図５は、ｔ０点のＬ０レベルの起電圧ｅＢＬ０からＬｌレベルの起電圧ｅＢＬｌまで定電流で放電したとき、使用初期Ａの電池ではｔ３点、使用中期Ｂの電池ではｔ２点、使用終期Ｃの電池ではｔｌ点まで放電できることを示している。ここで、特性線Ａｅ、Ｂｅ，Ｃｅは、それぞれ、使用初期Ａ、使用中期、使用終期Ｃにおける電圧の内部起電圧ｅＢの変化を示す特性線である。また。特性線ＡＶ、ＢＶ、ＣＶは、それぞれ、使用初期Ａ、使用中期、使用終期Ｃにおける電圧の端子電圧ＶＢの変化を示す特性線である。内部抵抗ＲＢを示す特性線ＡＲ、ＢＲ、ＣＲおよび電圧降下ＶＢＤの変化を示す特性線ＡＶＤ、ＢＶＤ、ＣＶＤも、それぞれ使用初期Ａ、使用中期、使用終期Ｃにおける内部抵抗および電圧降下の変化を示すものである。

ｔｌ〜ｔ３点の何れかの点で放電電流が電池の使用期間に対応してＩＢ０から微小電流のＩＢ１Ｃ、ＩＢ１Ｂ、ＩＢ１Ａに低下したとき、それぞれ、微小電流検出部２と近似起電圧検出部３の動作により実電圧ＶＢｉを読取って近似起電圧ｅＢｉｒとして保持する。

当然、実内部抵抗演算部５で求めた実内部抵抗ＲＢｉを内部抵抗比較部１０、比較補正演算部１１に与えて、前記説明の電池内部抵抗、起電圧、充電量補正データを求めて電池の動作状態を監視する。
４）電流変化放電動作（図６参照）
図６におけるｔ０〜ｔｌ点間において微小電流で放電動作しているときに、微小電流検出部２と近似起電圧検出部３が、実電圧ＶＢｉを読取って近似起電圧ｅＢｉｒとして保持する。

ｔｌ点で放電電流がＩＢｌからＩＢ２へ増加すると状態監視処理部１３が電流変化を検知して計測指令Ｓを出力し、実電圧実電流記憶部４に記憶された電流変化の直前および直後の実電圧、実電流データによって各演算部５、６、７、１１でそれぞれの演算処理を行う。

前記の説明と同様、変化直前の記憶データと変化直後の実電圧、実電流データからの演算値と基準データを比較補正演算部１１で演算処理して求めた特性劣化進度値ＣＶ、残存基準充電量ＱＶ、補正残存充電量ＱＺを電池動作状態処理部１３に与えて電池動作状態の監視、管理を行う。

電流ＩＢのｔ２点でＩＢ２からＩＢ３へ増加し、ｔ３点でＩＢ３からＩＢ４へ減少する電流変化時点で、それぞれ、前記と同様に実電圧ＶＢｉ、実電流ＩＢｉの読込みを行い、各演算部で必要なデータを求めて電池の状態を監視、管理する。

また、ｔ４点で微小放電ＩＢ５となると、微小電流検出部２によってこれが検知され、近似起電圧検出部３によってそのときの実電圧ＶＢｉが近似起電圧ｅＢｉｒとして取り込み保持される。
５）充放電動作（図７参照）
図７を参照して充放電動作について説明する。

図７のｔ０〜ｔｌ点間では、微小電流−ＩＢ１で放電動作を、ｔｌ〜ｔ２点間では発電装置２２を運転して充電電流を０Ａにして浮動充電動作を行っているので、微小電流検出部２によってこれが検知され、近似起電圧検出部３によってそのときの実電圧ＶＢｉを近似起電圧ｅＢｉｒとして取り込み保持し、近似起電圧ｅＢｉｒが比較補正演算部１１に与えられる。

ｔ２点において充電電流を定電流の＋ＩＢ１にして、電池２１への印加電圧（端子電圧）ＶＢをＶＢ２にして定電流充電を開始すると、この時点で状態監視処理部１３が電流の変化を検知して計測指令信号Ｓを出力し、前記と同様に各演算部５、６、７で実内部抵抗ＲＢｉ、実電圧降下ＶＢＤｉ、実起電圧ｅＢｉの演算を行う。

また、実起電圧演算部７で演算した実起電圧ｅＢｉと、ｔ０〜ｔｌ点で計測した近似起電圧ｅＢｉと基準データとを比較して、電池の劣化状態を確認することができる。

充電の進行によって起電圧ｅＢが上昇すると実内部抵抗ＲＢは減少し、実電圧降下ＶＢＤは低下する。

定電流充電が完了したｔ３点において充電電流が０Ａとなって浮動充電へ移行すると、前記と同様、状態監視処理部１３が電流変化を検出して計測指令信号Ｓを出力して演算部５、６、７で実内部抵抗ＲＢｉ、実電圧降下ＶＢＤｉ、実起電圧ｅＢｉの演算を行う。

また、比較補正演算部１１は、実起電圧ｅＢｉと基準データ設定部８に設定された基準起電圧パターンＡｅ、Ｂｅ、Ｃｅとから残存基準充電量ＱＶを求め、さらに、この基準充電量ＱＶを内部抵抗比較部１０で求められた充電量補正値Ｓ２により補正して補正残存充電量ＱＺ、および、特性変化進度値ＣＶを求めて、状態監視処理部１３に与えて表示、記録などを行う。

比較補正演算部１１では、内部抵抗変化量＝内部抵抗指数＝内部抵抗増加値によって特性変化進度値ＣＶが求められる。状態監視処理部１３でこの特性変化進度値ＣＶを監視することにより、電池劣化進度を把握する。

例えば、電池２１の使用開始時の内部抵抗ＲＢｉを内部抵抗指数１であり、その後のある使用時間経過後の、実内部抵抗指数が１．５であったとすれば、電池劣化進度値ＣＶは、両者の比率で示されるので、
電池劣化進度量ＣＶ＝（使用開始時の内部抵抗ＲＢｉ＝内部抵抗指数１）÷
（使用時間経過後の内部抵抗ＲＢｉ＝内部抵抗指数１．５）＝６７（％）
を演算することにより求めることができる。これにより求められた電池劣化進度値ＣＶ＝６７％から、電池容量が当初容量の６７％に減少するまで劣化が進行していることを把握することができる。

ｔ５点で、電池電流が−ＩＢ２で放電する動作に移行すると、状態監視処理部１３は、この電流変化を検出して計測指令信号Ｓを各演算部に出力して前記と同様に実内部抵抗ＲＢｉ、実電圧降下ＶＢＤｉ、実起電圧ｅＢｉを求める演算処理を行う。これにより、電池２１の電圧ＶＢがＶＢ４、起電圧ｅＢがｅＢ４へ低下したことが検知される。また、放電
動作が進行するにしたがって内部抵抗ＲＢ、電圧降下ＶＢＤが増加する。

ｔ６点で微小電流に移行すると状態監視処理部１３は、この電流変化を検出して計測指令信号Ｓを各演算部に出力して前記と同様に実内部抵抗ＲＢｉ、実電圧降下ＶＢＤｉ、実起電圧ｅＢｉを求める演算処理を行う。また、近似起電圧検出部３で近似起電圧ｅＢｒｉの検出、保持が行われる。

また、ｔ６〜ｔ８点間の微小電流で浮動充電を行う期間では、ここで求めた起電圧データを電池状態監視処理１３で読取って、監視・表示・記録部１４によって監視、表示、記録を行う。

ｔ８〜ｔ９点間は、定電流で充電を行う期間、ｔ９〜ｔｌｌ点間は定電流充電が完了して、浮動充電動作状態となる期間である。さらに、ｔ１１〜ｔ１２点間で定電流放電動作状態、ｔ１２〜ｔ１４点間で浮動充電動作状態、ｔ１４〜ｔ１５点間で定電流充電状態のように充放電動作が変わり、電池電流ＩＢが変化する各時点で実電圧ＶＢｉ、実電流ＩＢｉ、これらから求めた実起電圧ｅＢｉ、実内部抵抗ＲＢｉ、および予め設定した基準起電圧ＶＢＬ、基準内部抵抗ＲＢＬ等の変化を監視し、電池動作状態監視・処理・表示・記録を行う。

次に図１に示す電池状態監視処理１３、表示記録部１４にて行う、電池状態監視処理・表示・記録の動作について説明する。
１）基準値管理と実動作管理
前記で説明した基準起電圧ｅＢＬ、基準充電量ＱＶ、基準内部抵抗ＲＢＬ（使用初期Ａ／使用中期Ｂ／使用終期Ｃ）の基準データを基準内部抵抗パターン設定部１、基準起電圧パターン設置部８、基準起電圧設置部９等に格納しておき、これらの基準値データＣＳと実起電圧ｅＢｉ、使用初期Ａ、使用中期Ｂ、使用終期Ｃの実内部抵抗ＲＢｉとを比較補正演算部１１で比較演算して求めた充電量ＱＶ、補正充電量ＱＺ、特性変化進度値ＣＶに基づいて、状態監視処理部１３によって電池の動作状態変化の監視、管理を行う。

例えば、図２に示す基準起電圧特性線Ａｅ、Ｂｅ、Ｃｅの表示された表示部１４上に演算部７で求められた実起電圧ｅＢｉを☆マーク等で表示することにより、現在の動作状況を直感的に把握することができる。
２）特性変化(劣化進度)進度の管理
特性変化（劣化進度）は内部抵抗の変化によって判定する。

すなわち、予め設定した電池２１の使用初期Ａ、使用中期Ｂおよび使用終期Ｃのそれぞれにおける基準内部抵抗特性線ＡＲ、ＢＲおよびＣＲ上の基準内部抵抗ＲＢＬとその都度測定した電池２１の端子電圧ＶＢｉ、充放電電流ＩＢｉから演算により求めた実内部抵抗ＲＢｉとを比較して、その比率を求め、実内部抵抗の基準内部抵抗に対する百分率を電池の特性劣化進度値ＣＶとして監視、管理するのである。このデータを時系列的に記録、保持することにより時系列による特性変化を把握、監視することができる。
３）実電流積算（ＡＨ）充電量とＡＨ充電量の補正
前記で説明した充放電量演算部１２で求めた電流積算（ＡＨ）充電量ＱＨによる充電量の監視は、比較的短期間、例えば充放電１サイクルの充放電動作における充電量管理に用いる。

図１の充放電量演算部１２は計測した充放電電流ＩＢ（Ａ）を時間（Ｈ）で積算して求めた実電流積算（ＡＨ）充電量ＱＨを比較演算部１１で求めた補正充電量ＱＺで置き換えることにより補正し、この補正ＡＨ充電量ＱＨｅによる電池の残存充電量の監視・記録、表示を行う。
４）基準充電量ＱＶと充電量の補正
前記で説明した電池の起電圧により求めた基準充電量ＱＶを監視する方式は、基準起電圧値ｅＢＬと実起電圧ｅＢｉから得た基準充電量ＱＶと、これを基準抵抗値ＲＢＬと実内部抵抗ＲＢｉの比較演算して求めた補正値Ｓ２により補正した充電量ＱＺを状態監視処理部１３で監視、管理し、表示記録部１４で記録、表示を行う。

なお、起電圧により求めた基準充電量ＱＶの監視は、長期間（カレンダ寿命）の監視を目的とし、電流を積算して求めたＡＨ充電量ＱＨによる充電量の監視は、短期間の監視を目的とするので、両方を併用して監視、記録、表示を行うのがよい。
５）放電可能時間の予測
前記で説明したように、起電圧方式による基準充電量ＱＶを内部抵抗の変化に基づいて補正した補正（残存）充電量ＱＺが定格容量の４０％であったとすれば、ＱＺ４０％を定格ＡＨ充電量ＱＨの４０％に換算して、この補正したＡＨ充電量ＱＨｅを図１に示す放電電流指定部１６で指定した放電電流Ｄｓで除算（ＡＨ÷Ａ）して求めた時間Ｈにより、おおよその放電可能時間Ｈを予測する。
６）実電圧ＶＢｉ、実電流ＩＢｉの監視、管理、記録、表示
実電圧ＶＢｉ、実電流ＩＢｉは次のように監視、管理する。
ァ）前記で説明した実電圧ＶＢｉ、実電流ＩＢｉの実電流の変化時点で計測した実電圧ＶＢｉ、実電流ＩＢｉから実内部抵抗ＲＢｉ、実電圧降ＶＢＤｉ、実起電圧ｅＢｉを演算により求める。
イ）図２に示す電池電圧のＬ０〜Ｌ３レベルを監視する。

例えば、充電動作において実起電圧ｅＢｉがＬ０以上を示せば過充電状態であるから、図１の警報部１５から警報、警告を発するようにする。

また、この警報、警告と連動して発電機制御指令信号ＳＧを発電機制御装置２２に与えて電池の起電圧ｅＢｉがＬ０レベル（図２）を超過しないように発電機電圧を制限し、万一、電池起電圧ｅＢｉがｅＢＬ０を超過した場合には発電機の出力電圧を低下する等して充電を停止する処理を行う。

放電動作においては、起電圧が充電量ＱＶの少ない起電圧レベルであるＬ１〜Ｌ２の領域に至れば、警報部１５から警報、警告を発するようにする。

例えば、この警報、警告と連動して電動機制御指令信号ＳＭを電動機制御装置１８に与えて電池電圧がＬ２より低下しないように電動機回転速度を低下、すなわち、電池の負荷を低下させて放電電流ＩＢを抑制する制御を行う。

さらに、電池起電圧がレベルＬ３（ｅＢＬ３）より低下したときは電動機を停止させるなどして、電池電流を遮断する処理を行う。
７）特性劣化進度の監視
前記で説明したように、リチウムイオン電池の特性変化、すなわち特性劣化進度ＣＶは内部抵抗の増加の比率で示される。したがって、基準内部抵抗と実内部抵抗を比較、補正演算部１０で比較、演算した特性劣化進度値ＣＶによって特性変化進度を監視する。

１：基準抵抗パターン設定部２：微小電流検出部３：近似起電圧検出部４：実電圧電流記憶部５：実内部抵抗演算部６：実電圧降下演算部実起電圧演算部８：基準起電圧パターン設定部９：基準起電圧設置部１０：内部抵抗比較部１１：比較補正演算部１２：電流積算充電量演算部１３：状態監視処理部１４：表示記録部 15：警報部２０：蓄電設備２１：リチウムイオン電池。

Claims

リチウムイオン電池を備えた蓄電設備の充放電状態監視制御方式において、予め前記リチウムイオン電池の使用初期、使用中期および使用終期における基準となる基準内部抵抗、基準起電圧、基準起電圧に対する基準充電量の基準データを設定し、前記リチウムイオン電池の充放電動作中の実電池電圧、実電池電流の検出データを取得し、前記基準データと前記検出データから実内部抵抗、電池内部電圧降下、実起電圧の実データを求め、前記基準起電圧と前記実起電圧とを比較して電池の残存充電量を判定し、さらに、前記判定した残存充電量を前記基準内部抵抗と実内部抵抗を比較して求めた内部抵抗変化量によって補正し、前記補正した残存充電量によって前記リチウムイオン電池の充放電状態を監視することを特徴とする蓄電設備の充放電状態監視制御方式。
請求項１に記載の蓄電設備の充放電状態監視制御方式において、前記基準内部抵抗と前記実内部抵抗とを比較して求めた内部抵抗変化量によって前記リチウムイオン電池の特性変化（劣化）進度を判定するようにしたことを特徴とする蓄電設備の充放電状態監視制御方式。
請求項１または２に記載の蓄電設備の充放電状態監視制御方式において、前記判定した電池の残存充電量を予め定めた放電電流で除して放電可能時間を求めることを特徴とする蓄電設備の充放電状態監視制御方式。
請求項１ないし３の何れか１つに記載の蓄電設備の充放電状態監視制御方式において、予め前記リチウムイオン電池の電圧の上限レベル（Ｌ０）、通常使用レベル（Ｌｌ）、使用下限レベル（Ｌ２）、使用限界レベル（Ｌ３）を設定し、前記リチウムイオン電池の充電動作中に前記実電池電圧が前記通常使用レベル（Ｌ１）から前記上限レベル（Ｌ０）の範囲にあるときは、前記実電池電圧が前記上限レベル（Ｌ０）を越えないように前記リチウムイオン電池の充電動作を継続し、前記実電池電圧が前記上限レベル（Ｌ０）を越えたときは警告を発するとともに電池の充電動作を停止し、前記リチウムイオン電池の放電動作中に、前記実電池電圧が通常使用レベル（Ｌｌ）から使用下限レベル（Ｌ２）の範囲にあるときは、前記実電池電圧が使用下限レベル（Ｌ２）より低下しないように前記リチウムイオン電池の放電動作を継続し、前記実電池電圧が前記使用下限レベル（Ｌ２）から使用限界レベル（Ｌ３）の範囲にあるときは警報を発するとともに前記リチウムイオン電池の放電動作を使用限界レベル（Ｌ３）を越えないように制限し、使用限界レベル（Ｌ３）に達したときは警告を発するとともに前記リチウムイオン電池の放電動作を停止することを特徴とする蓄電設備の充放電状態監視制御方式。