JPWO2006013881A1 - ニッケル・水素蓄電池の寿命判定方法および寿命判定装置 - Google Patents
ニッケル・水素蓄電池の寿命判定方法および寿命判定装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
(a)放電時に蓄電池に印加される負荷電力及び前記蓄電池が設置された場所の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示すデータを予め用意する
(b)前記蓄電池の放電時の負荷電力及び環境温度を測定する
(c)前記負荷電力及び環境温度の測定値に対応する寿命を前記データから選択して期待寿命値とする
(d)前記蓄電池の放電回数を変数とする自然対数関数から第1寿命低下量を算出する
(e)前記期待寿命値から前記第1寿命低下量を引いた値を残存寿命値とする
L1=a×ln(b×N)+c ・・・(1)
L=L0−L1 ・・・(2)
ここでa、b、cは定数である。またlnは自然対数の関数であることを示す。
L2=d×N×2[(Tm−T0)/10] ・・・(3)
L=L0−(L1+L2) ・・・(4)
ここでdは定数である。
Lm=L0×2[(T0−Tm)/10] ・・・(5)
L=Lm−(L1+L2) ・・・(6)
放電時に蓄電池に印加される負荷電力および前記蓄電池の設置された場所の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示すデータを記憶する記憶手段と、
前記蓄電池に印加される負荷電力を測定する負荷電力測定手段と、
前記環境温度を測定する環境温度測定手段と、
前記記憶手段に記憶されたデータから、測定された負荷電力および環境温度に対応する寿命を期待寿命値として選択する期待寿命値選択手段と、
前記蓄電池の放電回数を計数する放電回数計数手段と、
前記放電回数計数手段で計数された放電回数を変数とする自然対数関数から第1寿命低下量を算出する第1寿命低下量算出手段と、
前記の期待寿命値と第1寿命低下量との差から残存寿命値を算出する残存寿命値算出手段とを備えたものである。
上記本発明の寿命判定装置では、第1寿命低下量を活用することにより、停電時のバックアップ放電が蓄電池の寿命に及ぼす影響を、ニッケル・水素蓄電池の寿命判定に反映させることができる。
充放電時もしくは休止時の蓄電池温度を一定の時間間隔で測定する蓄電池温度測定手段と、
測定した蓄電池温度とその測定回数から蓄電池温度の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記蓄電池温度の平均値と環境温度との差を変数とする指数関数の値と、放電回数との積から第2寿命低下量を算出する第2寿命低下量算出手段を加えたものである。
上記本発明の寿命判定装置では、前記の期待寿命値と第1寿命低下量および第2寿命低下量との差から残存寿命値を算出することにより、蓄電池温度を反映させることができるので、残存寿命値の精度が向上する。
記憶手段に記憶されたデータから、測定された負荷電力および環境温度に対応する蓄電池の寿命を選択して初期期待寿命値とし、環境温度と蓄電池温度の平均値の差とを変数とする指数関数の値と、初期期待寿命値との積から随時期待寿命値を算出する随時期待寿命値算出手段を加えたものである。
上記本発明の寿命判定装置では、前記の随時期待寿命値および第1寿命低下量ならびに第2寿命低下量から残存寿命値を算出することにより、期待寿命値を随時適正化できるので、残存寿命値の精度がさらに向上する。
図1は本発明の寿命判定装置のブロック図である。図1において、寿命判定装置1は寿命判定部2と無停電電源装置に内蔵しているニッケル・水素蓄電池3により構成される。
(実施の形態1)
無停電電源装置に内蔵しているニッケル・水素蓄電池3が放電を始めると、寿命判定装置1が作動を開始し、初期期待寿命値L0を求める動作(ルートA)と第1寿命低下量L1を求める動作(ルートB)が作動する。
最初に、環境温度測定手段6で蓄電池3が設置されている場所の環境温度T0を測定し(ステップS21)、次に負荷電力測定手段4で負荷電力の値を測定する(S22)。通常、負荷電力の値は、放電レートを表す放電電流の時間率で示される。
(実施の形態2)
第2の寿命判定方法では、第1の寿命判定方法で説明したルートA、Bの動作にルートCの動作が加わる。ルートCの動作では、ルートAと同様、最初に環境温度測定手段6で環境温度T0を測定し(S31)、蓄電池温度測定手段9で一定の時間間隔毎に蓄電池温度を測定した後、平均値算出手段10で蓄電池温度の平均値Tmを算出する(S32)。この蓄電池温度の平均値Tmと環境温度T0および、ルートBのS25で測定済の放電回数Nを用いて式(3)より第2寿命低下量L2を求める(S33)。そして、求められた期待寿命値L0と第1寿命低下量L1および第2寿命低下量L2に基づき、残存寿命値算出手段12dにより式(4)から残存寿命値Lを算出する(S34)。以後の処理は実施の形態1と同様であるため、省略する。
(実施の形態3)
第3の寿命判定方法では、ルートAの動作において初期の期待寿命値L0を求めるステップ(S24)までは第1、第2の寿命判定方法と同じであるが、それ以降の動作が異なっている。具体的には、随時期待寿命値算出手段12cは、S21で測定した環境温度T0とルートCのS32で算出した蓄電池温度の平均値Tmを用いて式(5)より随時期待寿命値Lmを求める(S41)。ついで、残存寿命値算出手段12dにおいて、求めた随時期待寿命値Lmから第1寿命低下量L1と第2寿命低下量L2とを減ずることにより、残存寿命値Lを算出してニッケル・水素蓄電池の寿命を判定する(S42)。以後の処理は実施の形態1と同様である。
休止:3日
以上の充電および休止を繰り返し、10サイクルに1度、放電電流1800mAにて1.0Vまで放電を行なった。この放電を10回、30回、及び50回繰り返した時点で、図2のフローチャートに基づいて残存寿命値Lを算出した。この寿命判定装置は、ニッケル・水素蓄電池の残存容量が1080mAh(公称容量の60%)に達した時点をもって寿命と判断した。
(比較例1)
(比較例2)
(比較例3)
(a)放電時に蓄電池に印加される負荷電力及び前記蓄電池が設置された場所の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示すデータを予め用意する。
(b)前記蓄電池の放電時の負荷電力及び環境温度を測定する。
(c)前記負荷電力及び環境温度の測定値に対応する寿命を前記データから選択して期待寿命値とする。
(d)前記蓄電池の放電回数を変数とする自然対数関数から第1寿命低下量を算出する。
(e)前記期待寿命値から前記第1寿命低下量を引いた値を残存寿命値とする。
L1=a×ln(b×N)+c ・・・(1)
L=L0−L1 ・・・(2)
ここでa、b、cは定数である。またlnは自然対数の関数であることを示す。
L2=d×N×2[(Tm-T0)/10] ・・・(3)
L=L0−(L1+L2) ・・・(4)
ここでdは定数である。
Lm=L0×2[(T0-Tm)/10] ・・・(5)
L=Lm−(L1+L2) ・・・(6)
放電時に蓄電池に印加される負荷電力および前記蓄電池の設置された場所の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示すデータを記憶する記憶手段と、
前記蓄電池に印加される負荷電力を測定する負荷電力測定手段と、
前記環境温度を測定する環境温度測定手段と、
前記記憶手段に記憶されたデータから、測定された負荷電力および環境温度に対応する寿命を期待寿命値として選択する期待寿命値選択手段と、
前記蓄電池の放電回数を計数する放電回数計数手段と、
前記放電回数計数手段で計数された放電回数を変数とする自然対数関数から第1寿命低下量を算出する第1寿命低下量算出手段と、
前記の期待寿命値と第1寿命低下量との差から残存寿命値を算出する残存寿命値算出手段とを備えたものである。
上記本発明の寿命判定装置では、第1寿命低下量を活用することにより、停電時のバックアップ放電が蓄電池の寿命に及ぼす影響を、ニッケル・水素蓄電池の寿命判定に反映させることができる。
充放電時もしくは休止時の蓄電池温度を一定の時間間隔で測定する蓄電池温度測定手段と、
測定した蓄電池温度とその測定回数から蓄電池温度の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記蓄電池温度の平均値と環境温度との差を変数とする指数関数の値と、放電回数との積から第2寿命低下量を算出する第2寿命低下量算出手段を加えたものである。
上記本発明の寿命判定装置では、前記の期待寿命値と第1寿命低下量および第2寿命低下量との差から残存寿命値を算出することにより、蓄電池温度を反映させることができるので、残存寿命値の精度が向上する。
記憶手段に記憶されたデータから、測定された負荷電力および環境温度に対応する蓄電池の寿命を選択して初期期待寿命値とし、環境温度と蓄電池温度の平均値の差とを変数とする指数関数の値と、初期期待寿命値との積から随時期待寿命値を算出する随時期待寿命値算出手段を加えたものである。
上記本発明の寿命判定装置では、前記の随時期待寿命値および第1寿命低下量ならびに第2寿命低下量から残存寿命値を算出することにより、期待寿命値を随時適正化できるので、残存寿命値の精度がさらに向上する。
図1は本発明の寿命判定装置のブロック図である。図1において、寿命判定装置1は寿命判定部2と無停電電源装置に内蔵しているニッケル・水素蓄電池3により構成される。
(実施の形態1)
無停電電源装置に内蔵しているニッケル・水素蓄電池3が放電を始めると、寿命判定装置1が作動を開始し、初期期待寿命値L0を求める動作(ルートA)と第1寿命低下量L1を求める動作(ルートB)が作動する。
最初に、環境温度測定手段6で蓄電池3が設置されている場所の環境温度T0を測定し(ステップS21)、次に負荷電力測定手段4で負荷電力の値を測定する(S22)。通常、負荷電力の値は、放電レートを表す放電電流の時間率で示される。
(実施の形態2)
第2の寿命判定方法では、第1の寿命判定方法で説明したルートA、Bの動作にルートCの動作が加わる。ルートCの動作では、ルートAと同様、最初に環境温度測定手段6で環境温度T0を測定し(S31)、蓄電池温度測定手段9で一定の時間間隔毎に蓄電池温度を測定した後、平均値算出手段10で蓄電池温度の平均値Tmを算出する(S32)。この蓄電池温度の平均値Tm と環境温度T0 および、ルートBのS25で測定済の放電回数Nを用いて式(3)より第2寿命低下量L2を求める(S33)。そして、求められた期待寿命値L0と第1寿命低下量L1および第2寿命低下量L2に基づき、残存寿命値算出手段12dにより式(4)から残存寿命値Lを算出する(S34)。以後の処理は実施の形態1と同様であるため、省略する。
(実施の形態3)
第3の寿命判定方法では、ルートAの動作において初期の期待寿命値L0を求めるステップ(S24)までは第1、第2の寿命判定方法と同じであるが、それ以降の動作が異なっている。具体的には、随時期待寿命値算出手段12cは、S21で測定した環境温度T0とルートCのS32で算出した蓄電池温度の平均値Tmを用いて式(5)より随時期待寿命値Lmを求める(S41)。ついで、残存寿命値算出手段12dにおいて、求めた随時期待寿命値Lmから第1寿命低下量L1と第2寿命低下量L2とを減ずることにより、残存寿命値Lを算出してニッケル・水素蓄電池の寿命を判定する(S42)。以後の処理は実施の形態1と同様である。
(実施例1)
休止:3日
以上の充電および休止を繰り返し、10サイクルに1度、放電電流1800mAにて1.0Vまで放電を行なった。この放電を10回、30回、及び50回繰り返した時点で、図2のフローチャートに基づいて残存寿命値Lを算出した。この寿命判定装置は、ニッケル・水素蓄電池の残存容量が1080mAh(公称容量の60%)に達した時点をもって寿命と判断した。
(実施例2)
(比較例1)
(実施例3)
(実施例4)
(実施例5)
(比較例2)
(実施例6)
(比較例3)
Claims (18)
- 以下の各ステップを含むニッケル・水素蓄電池の寿命判定方法。
(a)放電時に蓄電池に印加される負荷電力及び前記蓄電池が設置された場所の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示すデータを予め用意する
(b)前記蓄電池の放電時の負荷電力及び環境温度を測定する
(c)前記負荷電力及び環境温度の測定値に対応する寿命を前記データから選択して期待寿命値とする
(d)前記蓄電池の放電回数を変数とする自然対数関数から第1寿命低下量を算出する
(e)前記期待寿命値から前記第1寿命低下量を引いた値を残存寿命値とする - 以下の各ステップを含むニッケル・水素蓄電池の寿命判定方法。
(a)放電時に蓄電池に印加される負荷電力及び前記蓄電池が設置された場所の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示すデータを予め用意する
(b)前記蓄電池の放電時の負荷電力及び環境温度を測定する
(c)前記負荷電力及び環境温度の測定値に対応する寿命を前記データから選択して期待寿命値とする
(d)前記蓄電池の放電回数を変数とする自然対数関数から第1寿命低下量を算出する
(e)一定の時間間隔で測定された充放電時もしくは休止時の蓄電池温度の平均値を算出し、この蓄電池温度の平均値と前記環境温度の測定値との差を変数とする指数関数の値と、前記放電回数との積から第2寿命低下量を算出する
(f)前記期待寿命値から前記第1寿命低下量および第2寿命低下量を引いた値を残存寿命値とする - 以下の各ステップを含むニッケル・水素蓄電池の寿命判定方法。
(a)放電時に蓄電池に印加される負荷電力及び前記蓄電池が設置された場所の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示すデータを予め用意する
(b)前記蓄電池の放電時の負荷電力及び環境温度を測定する
(c)前記負荷電力及び環境温度の測定値に対応する寿命を前記データから選択して初期期待寿命値とする
(d)一定の時間間隔で測定された充放電時もしくは休止時の蓄電池温度の平均値を算出し、前記環境温度の測定値と前記蓄電池温度の平均値との差を変数とする指数関数の値と、前記初期期待寿命値との積から随時期待寿命値を算出する
(e)前記蓄電池の放電回数を変数とする自然対数関数から第1寿命低下量を算出する
(f)前記蓄電池温度の平均値と前期環境温度の測定値の差を変数とする指数関数の値と前記放電回数との積から第2寿命低下量を算出する
(g)前記随時期待寿命値から前記第1寿命低下量および第2寿命低下量を引いた値を残存寿命値とする - 放電時に蓄電池に印加される負荷電力および前記蓄電池が設置された場所の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示すデータを記憶する記憶手段と、
前記蓄電池に印加される負荷電力を測定する負荷電力測定手段と、
前記環境温度を測定する環境温度測定手段と、
前記記憶手段に記憶されたデータから前記負荷電力測定手段で測定された負荷電力および前記環境温度測定手段で測定された環境温度に対応する寿命を期待寿命値として選択する期待寿命値選択手段と、
前記蓄電池の放電回数を計数する放電回数係数手段と、
前記放電回数係数手段で計数された放電回数を変数とする自然対数関数から第1寿命低下量を算出する第1寿命低下量算出手段と、
前記期待寿命値選択手段で選択した期待寿命値及び前記第1寿命低下量算出手段で算出した第1寿命低下量から残存寿命値を算出する残存寿命値算出手段とを備えたニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。 - 前記各手段が前記蓄電池と一体に設けられた請求項4に記載のニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。
- 残存寿命値を表示する手段を備えた請求項4に記載のニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。
- 残存寿命値を通信する手段を備えた請求項4に記載のニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。
- 残存寿命値により前記蓄電池の充電を制御する手段を備えた請求項4に記載のニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。
- 放電時に蓄電池に印加される負荷電力および前記蓄電池が設置された場所の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示すデータを記憶する記憶手段と、
前記蓄電池に印加される負荷電力の値を測定する負荷電力測定手段と、
前記環境温度を測定する環境温度測定手段と、
前記記憶手段に記憶されたデータから前記負荷電力測定手段で測定された負荷電力および前記環境温度測定手段で測定された環境温度に対応する寿命を期待寿命値として選択する期待寿命値選択手段と、
前記蓄電池の放電回数を計数する放電回数係数手段と、
前記放電回数係数手段で計数された放電回数を変数とする自然対数関数から第1寿命低下量を算出する第1寿命低下量算出手段と、
充放電時もしくは休止時の蓄電池温度を一定の時間間隔で測定する蓄電池温度測定手段と、
前記蓄電池温度測定手段で測定された蓄電池温度と測定回数から蓄電池温度の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記平均値算出手段で算出された蓄電池温度の平均値と前記環境温度測定手段で測定された環境温度との差を変数とする指数関数の値と、前記放電回数係数手段で計数された放電回数との積から第2寿命低下量を算出する第2寿命低下量算出手段と、
前記期待寿命値選択手段で選択された期待寿命値から前記第1寿命低下量算出手段で算出された第1寿命低下量及び前記第2寿命低下量算出手段で算出された第2寿命低下量を引いて残存寿命値を算出する残存寿命値算出手段とを備えたニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。 - 前記各手段が前記蓄電池と一体に設けられた請求項9に記載のニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。
- 残存寿命値を表示する手段を備えた請求項9に記載のニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。
- 残存寿命値を通信する手段を備えた請求項9に記載のニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。
- 残存寿命値により前記蓄電池の充電を制御する手段を備えた請求項9に記載のニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。
- 放電時に蓄電池に印加される負荷電力および前記蓄電池が設置された場所の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示すデータを記憶する記憶手段と、
前記蓄電池に印加される負荷電力の値を測定する負荷電力測定手段と、
前記環境温度を測定する環境温度測定手段と、
前記記憶手段に記憶されたデータから前記負荷電力測定手段で測定された負荷電力および前記環境温度測定手段で測定された環境温度に対応する寿命を初期期待寿命値として選択する期待寿命値選択手段と、
前記蓄電池の放電回数を計数する放電回数係数手段と、
前記放電回数係数手段で計数された放電回数を変数とする自然対数関数から第1寿命低下量を算出する第1寿命低下量算出手段と、
充放電時もしくは休止時の蓄電池温度を一定の時間間隔で測定する蓄電池温度測定手段と、
前記蓄電池温度測定手段で測定された蓄電池温度と測定回数から蓄電池温度の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記環境温度測定手段で測定された環境温度と前記平均値算出手段で算出された蓄電池温度の平均値の差とを変数とする指数関数の値と、前記期待寿命値選択手段で選択された初期期待寿命値との積から随時期待寿命値を算出する随時期待寿命値算出手段と、
前記平均値算出手段で算出された蓄電池温度の平均値と前記環境温度測定手段で測定された環境温度との差を変数とする指数関数の値と、前記放電回数係数手段で計数された放電回数との積から第2寿命低下量を算出する第2寿命低下量算出手段と、
前記随時期待寿命値算出手段で算出された随時期待寿命値から前記第1寿命低下量算出手段で算出された第1寿命低下量及び前記第2寿命低下量算出手段で算出された第2寿命低下量を引いて残存寿命値を算出する残存寿命値算出手段とを備えたニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。 - 前記各手段が前記蓄電池と一体に設けられた請求項14に記載のニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。
- 残存寿命値を表示する手段を備えた請求項14に記載のニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。
- 残存寿命値を通信する手段を備えた請求項14に記載のニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。
- 残存寿命値により前記蓄電池の充電を制御する手段を備えた請求項14に記載のニッケル・水素蓄電池の寿命判定装置。
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