WO2007105456A1 - 電池寿命判定装置及び電池寿命判定方法 - Google Patents

Abstract

　蓄電池の寿命を正確に判定することができる電池寿命判定装置及び電池寿命判定方法を提供する。 　期待寿命値選択部７は、寿命データ記憶部５に記憶されている寿命データを参照し、放電時に蓄電池に印加される負荷電力及び蓄電池３が設置された場所の環境温度に対応する寿命を期待寿命値として選択し、第１寿命低下量算出部１２ａは、蓄電池３の放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関数に基づいて第１寿命低下量を算出し、第２寿命低下量算出部１２ｂは、一定の時間間隔で測定された充放電時又は休止時における蓄電池温度の平均値と、環境温度と、蓄電池３を設置してからの経過時間とに基づいて第２寿命低下量を算出し、残存寿命値算出部１２ｃは、期待寿命値から第１寿命低下量及び第２寿命低下量を減算して残存寿命値を算出する。

Description

明 細 書

電池寿命判定装置及び電池寿命判定方法

技術分野

[0001] 本発明は、無停電電源装置などに用いる蓄電池の寿命を判定する電池寿命判定 装置及び電池寿命判定方法に関するものであり、より詳しくは、ニッケル ·水素蓄電 池独

、て高精度に寿命を判定する電池寿命判定装置及び電池寿 命判定方法に関するものである。

背景技術

[0002] 無停電電源装置 (UPS)などのように、バックアップ用の蓄電池を内蔵した装置に おいては、蓄電池の寿命を検知することが保守点検の上力も重要である。ニッケル' 水素蓄電池の寿命の劣化は、一般的に負極の水素吸蔵合金の腐食が主要因となる 力 使用温度、放電回数、経過時間、及び放電時の負荷電力の大きさなどの要因に より影響されることも多い。このように寿命を判定する要素は多様であり、使用中の蓄 電池の寿命を正確に判定することは容易ではない。

[0003] 従来、ニッケル '水素蓄電池の容量や寿命を判定するため、寿命末期の内部抵抗 増加や、放電時の電圧変化を、寿命を判定するパラメータとして用いることが提案さ れている。例えば、特許文献 1の装置は、複数の放電電流値に対応する放電電圧値 の分布に基づいてその勾配を演算して劣化判定を行っている。また、特許文献 2の 装置は、放電中に測定する内部抵抗や電池電圧を初期と相対比較して劣化判定を 行っている。このような寿命判定方法は、蓄電池の内部抵抗と、これによりもたらされ る電圧変化及び蓄電池の寿命との相関関係に着目したもので、短期間にある程度の 寿命を予測することができるという点では効果がある。

[0004] 一方、放電負荷電力値から期待寿命値を算出し、この期待寿命値と、放電回数を 変数とする一次関数として算出した寿命低下量との差を残存寿命値として算出し、蓄 電池の寿命を判定する方法が提案されている（例えば、特許文献 3参照)。この方法 は、蓄電池を強制的に放電させることなぐ精度の高い期待寿命値を適切に補正し つつ活用できるので、鉛蓄電池などでは効果がある。 [0005] し力しながら、特許文献 1及び 2の方法では、内部抵抗がある程度上昇しないと寿 命の判定ができない上に、寿命劣化の要因となる放電頻度及び蓄電池温度などが 考慮されていない。さらに、特許文献 3の方法では、ニッケル '水素蓄電池独自の劣 化挙動 (負極の水素吸蔵合金の腐食）のため、寿命判定に用いる式は放電回数を変 数とする一次関数にはならない。このため、いずれの場合も残存寿命値が実績値か ら大きく乖離すると 、う問題があった。

特許文献 1：特開平 8— 138759号公報

特許文献 2 :特開 2000— 215923号公報

特許文献 3：特開 2000 - 243459号公報

発明の開示

[0006] 本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、蓄電池の寿命を正確に 判定することができる電池寿命判定装置及び電池寿命判定方法を提供することを目 的とするものである。

[0007] 本発明の一局面に係る電池寿命判定装置は、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 を示す寿命データを記憶する寿命データ記憶部と、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部と、前記環境温度を測定する環境温度測定部と、前 記寿命データ記憶部に記憶されて ヽる前記寿命データを参照し、前記負荷電力測 定部によって測定された負荷電力及び前記環境温度測定部によって測定された環 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部と、前記蓄 電池の放電回数を計数する放電回数計数部と、前記放電回数計数部によって計数 された放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関数に基づいて、前記期 待寿命値を低下させるための第 1寿命低下量を算出する第 1寿命低下量算出部と、 充放電時又は休止時における前記蓄電池の温度の平均値を算出する平均値算出 部と、前記蓄電池を設置してからの経過時間を計数する経過時間計数部と、前記平 均値算出部によって算出された蓄電池温度の平均値と、前記環境温度測定部によ つて測定された環境温度と、前記経過時間計数部によって計数された経過時間と〖こ 基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第 2寿命低下量を算出する第 2寿命 低下量算出部と、前記期待寿命値選択部によって選択された期待寿命値から前記 第 1寿命低下量算出部によって算出された第 1寿命低下量及び前記第 2寿命低下 量算出部によって算出された第 2寿命低下量を減算して残存寿命値を算出する残存 寿命値算出部とを備える。

[0008] 本発明の他の局面に係る電池寿命判定方法は、放電時に蓄電池に印加される負 荷電力を測定する負荷電力測定ステップと、前記蓄電池が設置された場所の環境温 度を測定する環境温度測定ステップと、放電時に前記蓄電池に印加される負荷電力 及び前記蓄電池の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示す寿命データを参 照し、前記負荷電力測定ステップにお!、て測定された負荷電力及び前記環境温度 測定ステップにおいて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ステップと、前記蓄電池の放電回数を計数する放電回数計数 ステップと、前記放電回数計数ステップによって計数された放電回数を時間に変換し た値を変数とする自然対数関数に基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第 1寿命低下量を算出する第 1寿命低下量算出ステップと、充放電時又は休止時にお ける前記蓄電池の温度の平均値を算出する平均値算出ステップと、前記蓄電池を設 置してからの経過時間を計数する経過時間計数ステップと、前記平均値算出ステツ 、て算出された蓄電池温度の平均値と、前記環境温度測定ステップにお!/、て 測定された環境温度と、前記経過時間計数ステップにお!ヽて計数された経過時間と に基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第 2寿命低下量を算出する第 2寿 命低下量算出ステップと、前記期待寿命値選択ステップにおいて選択された期待寿 命値力も前記第 1寿命低下量算出ステップにおいて算出された第 1寿命低下量及び 前記第 2寿命低下量算出ステップにおいて算出された第 2寿命低下量を減算して残 存寿命値を算出する残存寿命値算出ステップとを含む。

[0009] これらの構成によれば、放電時に蓄電池に印加される負荷電力及び蓄電池が設置 された場所の環境温度と、蓄電池の寿命との関係を示す寿命データが寿命データ記 憶部に記憶されている。そして、蓄電池に印加される負荷電力と、環境温度とが測定 され、寿命データ記憶部に記憶されている寿命データが参照され、測定された負荷 電力及び環境温度に対応する寿命が期待寿命値として選択される。蓄電池の放電 回数が計数され、計数された放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関 数に基づいて、期待寿命値を低下させるための第 1寿命低下量が算出される。続い て、充放電時又は休止時における蓄電池の温度の平均値が算出される。蓄電池を 設置してからの経過時間が計数され、算出された蓄電池温度の平均値と、測定され た環境温度と、計数された経過時間とに基づいて、期待寿命値を低下させるための 第 2寿命低下量が算出される。その後、期待寿命値力も第 1寿命低下量及び第 2寿 命低下量が減算されて残存寿命値が算出される。

[0010] したがって、負荷電力及び環境温度に対応する寿命が期待寿命値として選択され

、放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関数に基づいて算出された第

1寿命低下量と、蓄電池温度の平均値と環境温度と経過時間とに基づいて算出され た第 2寿命低下量とが期待寿命値から減算されるので、停電時のバックアップ放電と 、蓄電池を設置してからの環境温度や経過時間などの放電回数とは直接係わらない 因子とが蓄電池の寿命に及ぼす影響を蓄電池の寿命の判定に反映させることができ 、蓄電池の寿命を正確に判定することができる。

[0011] 本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明 白となる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]実施の形態 1における電池寿命判定装置の構成を示すブロック図である。

[図 2]実施の形態 1に係る電池寿命判定装置の動作を説明するためのフローチャート である。

[図 3]実施の形態 2における電池寿命判定装置の構成を示すブロック図である。

[図 4]実施の形態 2に係る電池寿命判定装置の動作を説明するためのフローチャート である。

[図 5]実施の形態 3における電池寿命判定装置の構成を示すブロック図である。

[図 6]実施の形態 3に係る電池寿命判定装置の動作を説明するためのフローチャート である。

[図 7]実施例 6、実施例 1及び参考例において、経過時間に対する残存寿命値の推 移を示す図である。 発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下、本実施の形態に係る電池寿命判定装置について、図面を参照しながら説明 する。なお、本発明はその要点を変更しない範囲において適宜変更して実施するこ とがでさる。

[0014] (実施の形態 1)

図 1は、実施の形態 1における電池寿命判定装置の構成を示すブロック図である。 図 1において、電池寿命判定装置 1は、寿命判定部 2と無停電電源装置に内蔵して いる蓄電池 3とを備える。なお、蓄電池 3は、具体的にはニッケル ·水素蓄電池により 構成される。

[0015] 寿命判定部 2は、負荷電力測定部 4、寿命データ記憶部 5、環境温度測定部 6、期 待寿命値選択部 7、放電回数計数部 8a、経過時間計数部 8b、蓄電池温度測定部 9 、平均値算出部 10、残存寿命表示部 11、制御部 12、充電制御部 13及び通信部 14 を備える。

[0016] 負荷電力測定部 4は、負荷電力の値を測定する。寿命データ記憶部 5は、一定間 隔の環境温度毎に負荷電力と蓄電池寿命との関係を予め求めた寿命データを負荷 電力 蓄電池寿命テーブルの形で記憶する。環境温度測定部 6は、蓄電池 3が設 置された場所の環境温度を測定する。期待寿命値選択部 7は、負荷電力測定部 4で 測定された負荷電力及び環境温度測定部 6で測定された環境温度を基に、寿命デ ータ記憶部 5に記憶された寿命データから期待寿命値を選択する。

[0017] 放電回数計数部 8aは、蓄電池 3の放電回数を計数する。経過時間計数部 8bは、 蓄電池 3を設置してからの経過時間を計数する。蓄電池温度測定部 9は、一定の時 間間隔で蓄電池温度を測定する。平均値算出部 10は、蓄電池温度測定部 9で測定 された蓄電池温度の和を測定回数で割って平均値を算出する。

[0018] 制御部 12は、第 1寿命低下量算出部 12a、第 2寿命低下量算出部 12b及び残存 寿命値算出部 12cを備える。第 1寿命低下量算出部 12aは、放電回数計数部 8aによ つて計数された放電回数を時間に変換して寿命低下量に換算する。第 2寿命低下量 算出部 12bは、平均値算出部 10によって算出された蓄電池温度の平均値と、経過 時間計数部 8bによって計数された経過時間とを寿命低下量に換算する。残存寿命 値算出部 12cは、期待寿命値選択部 7によって選択された期待寿命値から第 1寿命 低下量算出部 12aによって算出された第 1寿命低下量及び第 2寿命低下量算出部 1 2bによって算出された第 2寿命低下量を減算して残存寿命値を算出する。

[0019] 具体的には、期待寿命値を L、放電回数を N、第 1寿命低下量を L、蓄電池を設

0 1

置してからの経過時間を D、一定の時間間隔で測定した充放電時又は休止時の蓄 電池温度の平均値を T、期待寿命値算出時の環境温度を T、第 2寿命低下量を L m 0 2

、残存寿命値を Lとした場合、以下に示すように、第 1寿命低下量 Lは下記の（1)式 で、第 2寿命低下量 Lは下記の（2)式で、残存寿命値 Lは下記の（3)式でそれぞれ

2

表される。

[0020] L =a X ln(b X N) +c- - - (l)

[0021] L =dX D X 2^CTm"^T0/10] - - - (2)

2

[0022] L=L一（L +L ) · · · (3)

0 1 2

[0023] ここで、 a、 b、 c及び dは定数である。また Inは自然対数の関数であることを示す。

[0024] 第 1寿命低下量 Lは、負極の水素吸蔵合金の腐食の程度に応じて増加する。その ため、電池構成条件を変更して腐食を抑制したり、腐食の影響を受けにくくしたりした 場合、値が小さくなる。なお、定数 a, bの値はニッケル ·水素蓄電池の構造、例えば セパレータの厚みによって変わる力 定数 cの値はニッケル '水素蓄電池においては ほぼ一定である。ここで定数 bの値は、放電回数 Nを時間に変換する次元を有する。 第 1寿命低下量算出部 12aは、放電回数計数部 8aによって計数された放電回数 N を時間に変換した値を変数とする自然対数関数力 第 1寿命低下量 Lを算出する。

[0025] さらに、平均値算出部 10は、一定の時間間隔で測定された充放電時又は休止時 の蓄電池温度の平均値 Tを算出し、第 2寿命低下量算出部 12bは、この蓄電池温 度の平均値 τと環境温度の測定値 τとの差を変数とする指数関数の値と、蓄電池 m 0

を設置して力ゝらの経過時間 Dとを乗算して第 2寿命低下量 Lを算出する。残存寿命

2

値算出部 12cは、期待寿命値 Lから第 1寿命低下量 L及び第 2寿命低下量 Lを減

0 1 2 算した値を残存寿命値 Lとして算出し、寿命を判定する。ニッケル '水素蓄電池の寿 命は、電池自身の温度上昇に伴い指数関数的に低下する。これは高温下において 、水素吸蔵合金の腐食が常温下よりも加速されるためである。この要素を第 1寿命低 下量 に加えることにより、ニッケル ·水素蓄電池の寿命を正確に判定することができ る。

[0026] 第 2寿命低下量 Lは、蓄電池温度の平均値 T に応じて変動する。そのため、電池

2 m

の構成条件を変更して発熱を抑制したり放熱性を向上したりした場合、第 2寿命低下 SLは小さくなる。なお、定数 dは蓄電池の種類に応じてほぼ一定の値となる。

2

[0027] 充電制御部 13は、残存寿命値算出部 12cによって算出された残存寿命値に基づ いて蓄電池 3の充電を制御する。通信部 14は、無停電電源装置本体 15と通信する 。通信部 14は、残存寿命値算出部 12cによって算出された残存寿命値を無停電電 源装置本体 15へ送信する。残存寿命表示部 11は、残存寿命値算出部 12cによって 算出された残存寿命値を表示する。

[0028] なお、蓄電池 3は、電池寿命判定装置 1の各部と一体に設けられている。これにより 、蓄電池 3が、電池寿命判定装置 1の各部と一体に設けられているので、取り扱いが 容易となる。また、蓄電池 3と電池寿命判定装置 1の計数部及び測定部とを接続する 距離が短くなり、配線を短くすることができる。

[0029] なお、本実施の形態において、蓄電池 3は、電池寿命判定装置 1の各部と一体に 設けられているが、本発明は特にこれに限定されず、蓄電池を入れ替え (着脱)可能 に構成してもよい。すなわち、電池寿命判定装置 1は、蓄電池 3が入れ替えられたこ とを検知する検知部と、検知部によって蓄電池 3が入れ替えられたことが検知された 場合、放電回数及び経過時間をリセットするリセット部とをさらに備えてもよい。この場 合、新たな蓄電池 3が挿入されたことが検知され、放電回数及び経過時間がリセット されるので、蓄電池の残存寿命値が規定値に達し、寿命と判定されたとしても、蓄電 池を入れ替えることができ、新たな蓄電池の寿命判定を行うことができる。

[0030] 次に、図 1に示す電池寿命判定装置を用いた電池寿命判定方法について、フロー チャートに基づいて具体的に説明する。図 2は、実施の形態 1に係る電池寿命判定 装置の動作を説明するためのフローチャートである。

[0031] 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、電池寿 命判定装置 1が作動を開始し、期待寿命値 Lを求める動作 (ステップ S2〜S5)、第 1

0

寿命低下量 Lを求める動作 (ステップ S6, S7)及び第 2寿命低下量 Lを求める動作 (ステップ S8〜S11)が行われる。なお、本実施の形態では、期待寿命値 Lを求める

0 動作、第 1寿命低下量 Lを求める動作及び第 2寿命低下量 Lを求める動作を時系

1 2

列的に行っているが、本発明は特にこれに限定されず、各動作の順番を入れ替えて もよぐまた、各動作を並列的に行ってもよい。

[0032] まず、制御部 12は、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 電を開始したか否かを判断する (ステップ Sl)。ここで、放電を開始していないと判断 された場合 (ステップ S1で NO)、蓄電池 3が放電を開始するまで待機状態となる。

[0033] 一方、放電を開始したと判断された場合 (ステップ S 1で YES)、環境温度測定部 6 は、蓄電池 3が設置されている場所の環境温度 Tを測定する (ステップ S2)。次に、

0

負荷電力測定部 4は、放電時に蓄電池 3に印加される負荷電力の値を測定する (ス テツプ S3)。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。

[0034] 次に、期待寿命値選択部 7は、負荷電力測定部 4によって測定された負荷電力の 測定値を、環境温度測定部 6によって測定された環境温度に最も近い負荷電力ー蓄 電池寿命テーブルの値と照合する (ステップ S4)。予め、一定間隔の環境温度毎に、 放電時に蓄電池に印加される負荷電力と蓄電池寿命との関係を求め、このデータを メモリなどの寿命データ記憶部 5に負荷電力 蓄電池寿命テーブルとして記憶して おく。つまり、寿命データ記憶部 5は、環境温度毎に負荷電力 蓄電池寿命テープ ルを記憶している。次に、期待寿命値選択部 7は、負荷電力—蓄電池寿命テーブル から負荷電力値に応じた期待寿命値 Lを選択し、制御部 12へ出力する (ステップ S5

0

) o

[0035] 次に、放電回数計数部 8aは、蓄電池 3の放電回数 Nを計数し、制御部 12へ出力 する (ステップ S6)。次に、第 1寿命低下量算出部 12aは、（1)式に基づいて放電回 数 Nを時間に変換したものを変数とする自然対数関数として第 1寿命低下量 Lを算 出する (ステップ S 7)。

[0036] 次に、平均値算出部 10は、一定の時間間隔毎に測定された蓄電池 3の温度（蓄電 池温度）を蓄電池温度測定部 9から取得する (ステップ S8)。蓄電池温度測定部 9は 、一定の時間間隔毎に蓄電池 3の温度を測定している。 [0037] 次に、平均値算出部 10は、蓄電池温度測定部 9によって測定された蓄電池温度と 測定回数とに基づいて平均値 Tを算出する (ステップ S9)。次に、経過時間計数部 8bは、蓄電池 3を設置して力もの経過時間 Dを計数する（ステップ S10)。

[0038] 次に、第 2寿命低下量算出部 12bは、経過時間計数部 8bによって計数された経過 時間 Dと、平均値算出部 10によって算出された蓄電池温度の平均値 Tと、環境温 度測定部 6によって測定された環境温度 Tとを (2)式に代入することにより第 2寿命

0

低下量 Lを算出する (ステップ S 11)。

2

[0039] 次に、残存寿命値算出部 12cは、（3)式に基づいて残存寿命値 Lを算出する。す なわち、残存寿命値算出部 12cは、期待寿命値選択部 7によって選択された期待寿 命値 Lから、第 1寿命低下量算出部 12aによって算出された第 1寿命低下量 L及び

0 1 第 2寿命低下量算出部 12bによって算出された第 2寿命低下量 Lを減算し、残存寿

2

命値 Lを算出する (ステップ S 12)。

[0040] このようにして求めた残存寿命値 Lは、制御部 12から残存寿命表示部 11に出力さ れる。残存寿命表示部 11は、例えば液晶ディスプレイなどで構成され、残存寿命値 算出部 12cによって算出された残存寿命値 Lを画面上に表示する。なお、本実施の 形態では、残存寿命値を表示することにより、ユーザに残存寿命値を報知しているが 、本発明は特にこれに限定されず、 LEDなどの点灯あるいは音などにより使用者に 寿命を告知してもよい。

[0041] 例えば、 LEDを用いて残存寿命値をユーザに報知する場合、制御部 12は、残存 寿命値に応じた色で LEDを発光させたり、残存寿命値が規定値に達したカゝ否かを判 断し、規定値に達した場合に LEDを点灯させたりする。例えば、制御部 12は、残存 寿命値が 0に達した場合に LEDを点灯させる。また、例えば、音声などにより残存寿 命値をユーザに報知する場合、制御部 12は、残存寿命値算出部 12cによって算出 された残存寿命値に応じた音声をスピーカから出力したり、残存寿命値が規定値に 達したカゝ否かを判断し、規定値に達した場合に予め決められている音声をスピーカ 力 出力させたりする。例えば、制御部 12は、残存寿命値が 0に達した場合に予め 決められている音声をスピーカから出力させる。

[0042] また、残存寿命値 Lは、通信部 14を介して無停電電源装置本体 15に送信される。 無停電電源装置本体 15は、通信部 14によって送信された残存寿命値 Lを受信する 。無停電電源装置本体 15は、残存寿命表示部を備えており、受信した残存寿命値 L を残存寿命表示部に表示する。本実施の形態では、電池寿命判定装置 1が残存寿 命表示部 11を備えている。し力しながら、電池寿命判定装置 1が残存寿命表示部を 備えておらず、無停電電源装置本体 15が残存寿命表示部を備えていてもよい。この 場合、無停電電源装置本体 15の残存寿命表示部は、通信部 14によって送信された 残存寿命値 Lを表示する。

[0043] さらに、充電制御部 13は、残存寿命値 Lに基づいて、放電しているニッケル ·水素 蓄電池 3の充電を制御する。例えば、充電制御部 13は、残存寿命値 Lが規定値以下 になった場合に充電を行わな ヽよう制御する。

[0044] なお、一般にニッケル ·水素蓄電池は使用者の目に触れ難い場所に設置されてい るので、無停電電源装置本体の制御部のように、使用者の目に触れ易い部分に残 存寿命表示部 11を設けるのが効果的である。

[0045] (実施の形態 2)

続いて、実施の形態 2に係る電池寿命判定装置について説明する。実施の形態 2 に係る電池寿命判定方法は、ニッケル ·水素蓄電池の寿命をさらに正確に判定する ことができる。実施の形態 2に係る電池寿命判定方法は、環境温度の測定値と蓄電 池温度の平均値との差を変数とする指数関数の値と、初期の期待寿命値とを乗算し て随時期待寿命値を算出し、随時期待寿命値力ゝら第 1寿命低下量及び第 2寿命低 下量を減算した値を残存寿命値として算出し、寿命を判定する。

[0046] 上述した実施の形態 1の電池寿命判定方法における期待寿命値 L (初期期待寿

0

命値と同義）は、厳密には蓄電池の温度履歴により指数関数的に変化する。この要 素を実施の形態 1の電池寿命判定方法に加えることにより、ニッケル ·水素蓄電池の 寿命をさらに正確に判定することができる。

[0047] 図 3は、実施の形態 2における電池寿命判定装置の構成を示すブロック図である。

なお、図 3において、実施の形態 1と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省 略する。

[0048] 図 3に示す寿命判定部 2は、負荷電力測定部 4、寿命データ記憶部 5、環境温度測 定部 6、期待寿命値選択部 7、放電回数計数部 8a、経過時間計数部 8b、蓄電池温 度測定部 9、平均値算出部 10、残存寿命表示部 11、制御部 12、充電制御部 13及 び通信部 14を備える。

[0049] 制御部 12は、第 1寿命低下量算出部 12a、第 2寿命低下量算出部 12b、残存寿命 値算出部 12c及び随時期待寿命値算出部 12dを備える。随時期待寿命値算出部 1 2dは、寿命データ記憶部 5から読み出された期待寿命値に平均値算出部 10からの 情報を加味して随時期待寿命値を算出する。すなわち、随時期待寿命値算出部 12 dは、環境温度測定部 6によって測定された環境温度と平均値算出部 10によって算 出された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、期待寿命値選択 部 7によって選択された期待寿命値とを乗算して随時期待寿命値を算出する。

[0050] 残存寿命値算出部 12cは、随時期待寿命値算出部 12dによって算出された随時 期待寿命値力 第 1寿命低下量算出部 12aによって算出された第 1寿命低下量及び 第 2寿命低下量算出部 12bによって算出された第 2寿命低下量を減算して残存寿命 値を算出する。

[0051] 具体的には、期待寿命値を L、随時期待寿命値を L 、第 1寿命低下量を L、期待

O m l 寿命値 Lの算出時の環境温度を T、充放電時又は休止時の蓄電池温度の平均値

0 0

を T、第 2寿命低下量を L、残存寿命値を Lとした場合、以下に示すように、随時期 m 2

待寿命値 L は下記の（4)式で、残存寿命値 Lは下記の（5)式でそれぞれ表される。

[0052] L =L X 2^CT°"^Tm/10] - - - (4)

m 0

[0053] L = L 一（L +L ) · · · (5)

m 1 2

[0054] 次に、図 3に示す電池寿命判定装置を用いた電池寿命判定方法について、フロー チャートに基づいて具体的に説明する。図 4は、実施の形態 2に係る電池寿命判定 装置の動作を説明するためのフローチャートである。

[0055] 図 4のステップ S21〜S25の処理は、図 2のステップ S1〜S5の処理と同じであるの で説明を省略する。実施の形態 2の電池寿命判定方法では、初期の期待寿命値 L

0 を求める処理 (ステップ S5)までは、実施の形態 1の電池寿命判定方法と同じである 力 それ以降の動作が異なっている。

[0056] 平均値算出部 10は、一定の時間間隔毎に測定された蓄電池 3の温度（蓄電池温 度）を蓄電池温度測定部 9から取得する (ステップ S26)。蓄電池温度測定部 9は、一 定の時間間隔毎に蓄電池 3の温度を測定する。次に、平均値算出部 10は、蓄電池 温度測定部 9によって測定された蓄電池温度と測定回数とに基づいて平均値 Tを 算出する (ステップ S 27)。

[0057] 次に、随時期待寿命値算出部 12dは、環境温度測定部 6によって測定された環境 温度 Tと平均値算出部 10によって算出された蓄電池温度の平均値 Tとを (4)式に

0 m 代入することにより随時期待寿命値 L を算出する (ステップ S 28)。

[0058] なお、図 4のステップ S29〜S32の処理は、図 2のステップ S6, S7, SIO, S11の 処理と同じであるので説明を省略する。

[0059] ついで、残存寿命値算出部 12cは、随時期待寿命値算出部 12dによって算出され た随時期待寿命値 L力ゝら第 1寿命低下量 Lと第 2寿命低下量 Lとを減ずることによ り、残存寿命値 Lを算出し、ニッケル ·水素蓄電池 3の寿命を判定する (ステップ S33) 。ステップ S34の処理は、図 2のステップ S13の処理と同じである。

[0060] 実施の形態 2の電池寿命判定方法によれば、放電時にニッケル '水素蓄電池 3に 印加される負荷電力値から寿命値を算出するのに、予め負荷電力及び環境温度と 寿命との関係を示す寿命データを用意し、この寿命データから負荷電力と環境温度 の測定値に対応する寿命を選択して期待寿命値とするので、寿命を正確に予測する ことができる。し力も、実際の停電によって蓄電池 3が本来のノックアップ機能を発揮 して放電して 、る場合には、その放電により劣化する蓄電池 3の寿命が補正されるの で、ニッケル ·水素蓄電池の寿命を正確に精度よく判定することができる。

[0061] (実施の形態 3)

続いて、実施の形態 3に係る電池寿命判定装置について説明する。実施の形態 3 に係る電池寿命判定方法は、ニッケル ·水素蓄電池の寿命をさらに正確に判定する ことができる。実施の形態 3に係る電池寿命判定方法は、期待寿命値から第 1寿命低 下量及び第 2寿命低下量を減算して残存寿命値を算出した後、残存寿命値を記憶 する。そして、第 1寿命低下量及び第 2寿命低下量を減算する毎に残存寿命値を更 新して寿命を判定する。

[0062] 上述した実施の形態 1の電池寿命判定方法において、第 1寿命低下量及び第 2寿 命低下量を算出し、残存寿命値から第 2寿命低下量を減算する間隔が短い程、残存 寿命値の精度は向上する。この要素を実施の形態 1の電池寿命判定方法に加えるこ とにより、ニッケル ·水素蓄電池の寿命をさらに正確に判定することができる。

[0063] 図 5は、実施の形態 3における電池寿命判定装置の構成を示すブロック図である。

なお、図 5において、実施の形態 1と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省 略する。

[0064] 図 5に示す寿命判定部 2は、負荷電力測定部 4、寿命データ記憶部 5、環境温度測 定部 6、期待寿命値選択部 7、放電回数計数部 8a、経過時間計数部 8b、蓄電池温 度測定部 9、平均値算出部 10、残存寿命表示部 11、制御部 12、充電制御部 13、通 信部 14及び寿命値記憶部 16を備える。制御部 12は、第 1寿命低下量算出部 12a、 第 2寿命低下量算出部 12b及び残存寿命値算出部 12cを備える。

[0065] 寿命値記憶部 16は、残存寿命値算出部 12cによって算出された残存寿命値を記 憶する。残存寿命値算出部 12cは、寿命値記憶部 16に記憶されている前回算出し た残存寿命値を読み出し、読み出した残存寿命値から第 1寿命低下量及び第 2寿命 低下量を減算して最新の残存寿命値を算出する。そして、残存寿命値算出部 12cは 、算出した最新の残存寿命値を寿命値記憶部 16に記憶し、寿命値記憶部 16の内 容を更新する。

[0066] 具体的には、初期の期待寿命値を L、第 1寿命低下量を L、初期期待寿命値 Lの

0 1 0 算出時の環境温度を T、充放電時又は休止時の蓄電池温度の平均値を T、第 2寿

0 m 命低下量を L、最新の残存寿命値を L、前回の残存寿命値を L 、残存寿命値か

2 X X- 1

ら第 2寿命低下量 Lを減算する間隔を Dとした場合、以下に示すように、第 2寿命低

2 X

下量 Lは下記の（6)式で、残存寿命値 Lは下記の（7)式でそれぞれ表される。

2 X

[0067] L =dX D X 2^CTm_T0/10] - - - (6)

2 X

[0068] L =L - (L +L ) {Χ≥1 } · · · (7)

X X- l 1 2

[0069] 次に、図 5に示す電池寿命判定装置を用いた電池寿命判定方法について、フロー チャートに基づいて具体的に説明する。図 6は、実施の形態 3に係る電池寿命判定 装置の動作を説明するためのフローチャートである。

[0070] 図 6のステップ S41の処理は、図 2のステップ S1の処理と同じであるので説明を省 略する。ステップ S42において、制御部 12は、残存寿命値の算出回数 Xが 1であるか 否かを判断する。制御部 12は、残存寿命値の算出回数を記憶している。ここで、算 出回数 Xが 1であると判断された場合、すなわち、残存寿命値を初めて算出する場合 (ステップ S42で YES)、ステップ S43の処理に移行する。ステップ S43〜S46の処 理は、図 2のステップ S2〜S5の処理と同じであるので説明を省略する。

[0071] 一方、算出回数 Xが 1でないと判断された場合 (ステップ S42で NO)、残存寿命値 算出部 12cは、寿命値記憶部 16に記憶されて 、る前回の残存寿命値を読み出す（ ステップ S47)。次に、環境温度測定部 6は、蓄電池 3が設置されている場所の環境 温度 Tを測定する（ステップ S48)。ステップ S49〜S52までの処理は、図 2のステツ

0

プ S6〜S9の処理と同じであるので説明を省略する。

[0072] 次に、経過時間計数部 8bは、残存寿命値の算出回数 Xが 1である場合、蓄電池 3 を設置してからの経過時間 Dを計数し、残存寿命値の算出回数 Xが 1でない場合、

X

前回の残存寿命値が算出されてからの経過時間 Dを計数する (ステップ S53)。経

X

過時間計数部 8bは、前回の残存寿命値が算出された時刻を記憶しており、この時刻 を基に前回の残存寿命値が算出されて力 の経過時間 Dを計数する。

X

[0073] 次に、第 2寿命低下量算出部 12bは、経過時間計数部 8bによって計数された経過 時間 Dと、平均値算出部 10によって算出された蓄電池温度の平均値 Tと、環境温

X m 度測定部 6によって測定された環境温度 Tとを (6)式に代入することにより第 2寿命

0

低下量 Lを算出する (ステップ S54)。

2

[0074] 次に、残存寿命値算出部 12cは、（7)式に基づいて最新の残存寿命値 Lを算出

X

する。すなわち、残存寿命値算出部 12cは、残存寿命値の算出回数 Xが 1である場 合、期待寿命値選択部 7によって選択された期待寿命値 Lから、第 1寿命低下量算

0

出部 12aによって算出された第 1寿命低下量 L及び第 2寿命低下量算出部 12bによ つて算出された第 2寿命低下量 Lを減算し、残存寿命値 Lを算出する。また、残存寿

2

命値算出部 12cは、残存寿命値の算出回数 Xが 1でない場合、寿命値記憶部 16か ら読み出した前回の残存寿命値 L から、第 1寿命低下量算出部 12aによって算出

X- 1

された第 1寿命低下量 L及び第 2寿命低下量算出部 12bによって算出された第 2寿 命低下量 Lを減算し、最新の残存寿命値 Lを算出する (ステップ S55)。 [0075] 次に、残存寿命値算出部 12cは、算出した最新の残存寿命値 Lを寿命値記憶部 1

X

6に記憶し、寿命値記憶部 16の記憶内容を更新する (ステップ S56)。次に、制御部 12は、残存寿命値の算出回数 Xをインクリメントする (ステップ S57)。ステップ S58の 処理は、図 2のステップ S13の処理と同じである。

[0076] 実施の形態 3の電池寿命判定方法によれば、放電時にニッケル '水素蓄電池 3に 印加される負荷電力値から寿命値を算出するのに、予め負荷電力及び環境温度と 寿命との関係を示す寿命データを用意し、この寿命データから負荷電力と環境温度 の測定値に対応する寿命を選択して期待寿命値とするので、寿命を正確に予測する ことができる。し力も、実際の停電によって蓄電池が本来のノ ックアップ機能を発揮し て放電して 、る場合には、その放電により劣化する蓄電池の寿命を補正するので、 ニッケル ·水素蓄電池の寿命を正確に精度よく判定することができる。

[0077] 次に、各実施の形態の電池寿命判定方法において、上述した各式に基づき、様々 な条件下で残存寿命値を算出した実施例について説明する。

[0078] (実施例 1)

実施例 1では、球状水酸ィ匕ニッケル粉末を 3次元多孔体ニッケルに充填した正極と 、水素吸蔵合金粉末をニッケルメツキしたパンチングメタルに塗布した負極とを、それ らの理論容量比が 1Z2 (正極に対して負極が 2倍）となるように組み合わせ、スルホ ン化ポリプロピレン不織布力もなるセパレータを介して捲回し、電極群を構成した。こ の電極群を鉄製でニッケルめつきされた円筒缶に挿入し、 KOHと NaOHの水溶液 力 なる電解液を注入した後、封口板及びガスケットにより缶の開口部を密封した。こ うして直径 17mm、高さ 50mm、セパレータの厚み 0. 18mm,及び公称容量 1800 mAhの円筒型ニッケル ·水素蓄電池 Aを作製した。

[0079] この蓄電池 Aを図 1の電池寿命判定装置に組み込み、電池寿命判定装置と一体化 させた。そして、このニッケル.水素蓄電池に対して、十分に初期活性ィ匕サイクルを経 させた後に、 40°C雰囲気下で下記の充放電試験を行った。期待寿命値 (初期期待 寿命値) Lは、環境温度と、放電電流値の関係から予め抽出した蓄電池の寿命情報

0

とを比較して算出した。

[0080] 充電： 900mA、最高到達電圧から 5mV電圧低下時に充電停止（ 、わゆる 制御方式）

[0081] 休止： 69時間

[0082] 以上の充電及び休止の後、放電電流 1800mAにて 1. OVまで放電を行なった。こ の放電を 300曰、 900曰及び 1500曰繰り返した時点で、図 2のフローチヤ一卜に基 づいて残存寿命値 Lを算出した。この電池寿命判定装置は、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。

[0083] 期待寿命値 L、それを算出する際の環境温度、放電レート（時間率で表示）

0 、及び 寿命判定に用いた（1)式及び（2)式の定数 a, b, c, dの値を下記の表 1の No. 1に 示し、残存寿命値 Lの算出結果を下記の表 2の No. 1に示す。

[0084] (実施例 2)

実施例 2では、実施例 1の電池寿命判定装置及び蓄電池 Aを用い、放電レートを 時間率 X 5及び時間率 X 0. 5に代え、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。期待寿命値 L、算出の条件、及び定数 a, b, c, dの値を下記の表 1の

0

No. 2, 3にそれぞれ示し、残存寿命値 Lの算出結果を下記の表 2の No. 2, 3にそ れぞれ示す。なお、下記の表 1の No. 2は、時間率を 5倍したときの期待寿命値 Lを

0 表し、下記の表 1の No. 3は、時間率を 0. 5倍したときの期待寿命値 Lを表している

0

[0085] (比較例 1)

比較例 1は、実施例 1〜3に対する比較例である。比較例 1では、実施例 1の電池寿 命判定装置及び蓄電池 Aを用い、実施例 1, 2と同様の条件下で、（1)式〜（3)式の 代わりに一次関数 L = L—eNを用いて残存寿命値 Lを算出した。ここで、定数 eは、

0

セパレータの厚みなどニッケル ·水素蓄電池の構造によって変化するとともに、放電 回数 Nを時間に変換する次元を有する。期待寿命値 L、算出の条件及び定数 eの値

0

を下記の表 1の No. 9〜： L 1に示し、残存寿命値 Lの算出結果を下記の表 2の No. 9 〜： L 1に示す。なお、下記の表 1の No. 9は、時間率を 1倍したときの期待寿命値 Lを

0 表し、下記の表 1の No. 10は、時間率を 5倍したときの期待寿命値 Lを表し、下記の

0

表 1の No. 11は、時間率を 0. 5倍したときの期待寿命値 Lを表している。

0

[0086] (実施例 3) 実施例 3では、実施例 1の電池寿命判定装置及び蓄電池 Aを用い、図 4のフローチ ヤートに基づいて残存寿命値 Lを算出した。この際、電池寿命判定装置は、（4)式及 び (5)式を用いて残存寿命値 Lを算出する。期待寿命値 L、算出の条件、及び定数

0

a, b, c, dの値を下記の表 1の No. 4に示し、残存寿命値 Lの算出結果を下記の表 2 の No. 4に示す。なお、蓄電池温度の平均値 Tは、下記の表 2に示すとおりである。

[0087] (実施例 4)

実施例 4では、実施例 1の電池寿命判定装置及び蓄電池 Aを用い、環境温度を 35 °Cに変えた以外は実施例 1と同様の条件で残存寿命値 Lを算出した。期待寿命値 L

0

、算出の条件、及び定数 a, b, c, dの値を下記の表 1の No. 5に示し、残存寿命値 L の算出結果を下記の表 2の No. 5に示す。なお、下記の表 1の No. 5は、環境温度を 35°Cにしたときの期待寿命値 Lを表している。

0

[0088] (比較例 2)

比較例 2は、実施例 4に対する比較例である。比較例 2では、実施例 1の電池寿命 判定装置及び蓄電池 Aを用い、実施例 4と同様の条件で、一次関数 L = L eNを

0

用いて残存寿命値 Lを算出した。なお、定数 eは、比較例 1と同じである。期待寿命値 L、算出の条件及び定数 eの値を下記の表 1の No. 12に示し、残存寿命値 Lの算出

0

結果を下記の表 2の No. 12に示す。なお、下記の表 1の No. 12は、環境温度を 35 °Cにしたときの期待寿命値 Lを表している。

0

[0089] (実施例 5)

実施例 5では、セパレータの厚みが 0. 18mmであり、公称容量が 1600mAhであ る点以外は実施例 1と同様の構造の円筒型ニッケル '水素蓄電池 Bを作製するととも に、セパレータの厚みが 0. 26mmであり、公称容量が 1400mAhである点以外は実 施例 1と同様の円筒型ニッケル '水素蓄電池 Cを作製した。これらの蓄電池 B, こつ いて、実施例 1と同様の条件で残存寿命値 Lを算出した。期待寿命値 L、算出の条

0

件、及び定数 a, b, c, dの値を下記の表 1の No. 6, 7に示し、残存寿命値 Lの算出 結果を下記の表 2の No. 6, 7に示す。なお、下記の表 1の No. 6は、蓄電池 Bを用い たときの期待寿命値 Lを表し、下記の表 1の No. 7は、蓄電池 Cを用いたときの期待

0

寿命値 Lを表している。 [0090] (比較例 3)

比較例 3は、実施例 5に対する比較例である。比較例 3では、実施例 5の電池寿命 判定装置及び蓄電池 B, Cを用い、実施例 5と同様の条件で、一次関数 L = L -eN

0 を用いて残存寿命値 Lを算出した。なお、定数 eは、比較例 1と同様に放電回数 Nを 時間に変換する次元を有している。期待寿命値 L、算出の条件及び定数 eの値を下

0

記の表 1の No. 13， 14に示し、残存寿命値 Lの算出結果を下記の表 2の No. 13， 1 4に示す。なお、下記の表 1の No. 13は、蓄電池 Bを用いたときの期待寿命値 Lを

0 表し、下記の表 1の No. 14は、蓄電池 Cを用いたときの期待寿命値 Lを表している。

0

[0091] (参考例）

参考例では、実施例 1において第 1寿命低下量 Lを算出するための（1)式に代え て、下記の（8)式に基づいて第 1寿命低下量 Lを算出した。（8)式における定数 fは 、定数 bと同様の意味を有しつつも放電回数 Nを時間に変換する次元を有さない。さ らに、参考例では、実施例 1において第 2寿命低下量 Lを算出するための（2)式に

2

代えて、下記の（9)式に基づいて第 2寿命低下量を算出した。なお、（9)式における gは定数である。すなわち残存寿命値 Lを、ー且は放電回数の次元で算出した。その 後 1回の充放電に掛かる時間を 72時間（3日）として時間の次元で寿命を予測するよ うにした。期待寿命値 L、算出の条件、及び定数 a, c, f, gの値を下記の表 1の No.

0

8に示し、残存寿命値 Lの算出結果を下記の表 2の No. 8に示す。

[0092] L =a X ln(f X N) +c- · · (8)

[0093] L =_g X N X 2^CTm"^T0/10] - - - (9)

2

[0094] (実施例 6)

実施例 6では、実施例 1の電池寿命判定装置及び蓄電池 Aを用い、図 6のフローチ ヤートに基づいて残存寿命値 L (L )を算出した。この際、電池寿命判定装置は、 (6)

X

式を用いて第 2寿命低下量 Lを算出し、（7)式を用いて残存寿命値 L (L )を算出し

2 X た。期待寿命値 L、算出の条件、及び定数 a, b, c, dの値を下記の表 1の No. 15に

0

示し、残存寿命値 L (L )の算出結果を下記の表 2の No. 15に示す。

X

[0095] なお、実施例 6では、第 2寿命低下量 Lを 300日毎に算出し、残存寿命値から減算

2

を行った。この際算出した第 2寿命低下量 Lは下記の表 3に示すとおりである。表 3 は、 300日毎に算出した蓄電池温度の平均値 T及び第 2寿命低下量 Lを示してい m 2 る。図 7は、実施例 6、実施例 1及び参考例において、経過時間に対する残存寿命値 の推移を示す図である。図 7において、四角点 71は、実施例 1で算出される残存寿 命値の推移を表し、三角点 72は、参考例で算出される残存寿命値の推移を表し、菱 形点 73は、実施例 6で算出される残存寿命値の推移を表して ヽる。

[0096] 表 2は、上記各実施例 1〜6、比較例 1〜3及び参考例で求めた残存寿命値 Lの値 と実測値との乖離を経過時間（日数)毎に示して 、る。乖離日数は、残存寿命値しに 経過日数を加算した値から実測値を減算することにより算出される。例えば、 No. 1 において、 300日後の残存寿命値 Lは 1061日であり、実測値は 1530日であるので 、残存寿命値 Lに 300日を加算した日数から実測値を減算し、乖離日数は— 169日 となる。

[0097] [表 1]

〔¾〔009

[0099] [表 3]

[0100] 表 2より、 NO. 9〜14に示した比較例 1〜3は実測値との乖離が顕著であるのに対 し、 No. 1〜7に示した実施例 1〜6は実測値との乖離が僅かであることが分かる。こ の傾向は経過時間が増える程強くなる。この理由として、水素吸蔵合金の腐食はサイ クルの繰返しにより沈静ィ匕する一方、放電回数とは係わりなくニッケル ·水素蓄電池を 設置してからの経過時間に依存するため、本実施の形態の関係式に近似できるため であると考えられる。

[0101] その反面、経過時間という放電回数とは係わりのない因子を考慮しな力つた参考例

(No. 8)は、比較例 1〜3ほどではないものの実測値との乖離が顕著であった。特に 本実施例の場合、負極理論容量が正極理論容量の 2倍となるよう電池を構成して ヽ ることから、電池の寿命劣化速度が一次関数力 大きく乖離し、より本実施の形態の 関係式に近づ 、たことが影響したと考えられる。

[0102] また、 No. 1〜3に示す実施例 1, 2の判定結果よりも No. 4に示す実施例 3の判定 結果の方が、経過時間が長くなるほど高精度になっている。この理由としては、実施 例 3が、実施例 1, 2よりも充放電に伴う電池の発熱や環境温度の変化を考慮しやす くなつたためと考えられる。

[0103] さらに、 No. 4に示す実施例 3の判定結果よりも No. 15に示す実施例 6の判定結 果の方が、経過時間が長くなるほど高精度になっている。この理由としては、第 2寿 命低下量 Lを算出する精度が上昇したためと考えられる。つまり、 1200日後の寿命

2

低下量を算出する際、 No. 4では、 1200日の間の蓄電池温度の平均値 Tを算出し て第 2寿命低下量 Lを算出しているのに対し、 No. 15では、 300日毎に蓄電池温度

2

の平均値 Tを算出し 300日毎に第 2寿命低下量 Lを算出している。そして、その第 m 2 2寿命低下量 Lを都度、残存寿命値 Lカゝら減算しているため、残存寿命値 Lの精度

2

が向上したと考えられる。そのため、 1200日後に測定した蓄電池温度の平均値 T が 51°Cであったことに対し、 No. 4より No. 15の方力 第 2寿命低下量 Lを、より精

2 度良く算出できたと考えられる。同様に 1500日後に測定した蓄電池の平均温度が 3 4°Cであったことに対し、 No. 4より No. 15の方が、第 2寿命低下量 Lを、より精度良

2

く算出できたと考えられる。

[0104] なお、本実施例 1〜6では比較的放熱性の高い金属製の電池缶を用いたが、放熱 性の低！ヽ榭脂製の電槽を用いた場合、（4)式及び (5)式による判定の効果がより顕 著になるものと考えられる。

[0105] さらに、本実施例 1〜6では、電池の充電方法として Δν制御方式の間欠充電を 選択したが、温度制御方式である dTZdt制御方式やタイマー制御方式などの間欠 充電、もしくはトリクル充電を行う場合でもほぼ同様な結果が得られる。

[0106] なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている

[0107] 本発明の一局面に係る電池寿命判定装置は、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 を示す寿命データを記憶する寿命データ記憶部と、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部と、前記環境温度を測定する環境温度測定部と、前 記寿命データ記憶部に記憶されて ヽる前記寿命データを参照し、前記負荷電力測 定部によって測定された負荷電力及び前記環境温度測定部によって測定された環 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部と、前記蓄 電池の放電回数を計数する放電回数計数部と、前記放電回数計数部によって計数 された放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関数に基づいて、前記期 待寿命値を低下させるための第 1寿命低下量を算出する第 1寿命低下量算出部と、 充放電時又は休止時における前記蓄電池の温度の平均値を算出する平均値算出 部と、前記蓄電池を設置してからの経過時間を計数する経過時間計数部と、前記平 均値算出部によって算出された蓄電池温度の平均値と、前記環境温度測定部によ つて測定された環境温度と、前記経過時間計数部によって計数された経過時間と〖こ 基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第 2寿命低下量を算出する第 2寿命 低下量算出部と、前記期待寿命値選択部によって選択された期待寿命値から前記 第 1寿命低下量算出部によって算出された第 1寿命低下量及び前記第 2寿命低下 量算出部によって算出された第 2寿命低下量を減算して残存寿命値を算出する残存 寿命値算出部とを備える。

[0108] 本発明の他の局面に係る電池寿命判定方法は、放電時に蓄電池に印加される負 荷電力を測定する負荷電力測定ステップと、前記蓄電池が設置された場所の環境温 度を測定する環境温度測定ステップと、放電時に前記蓄電池に印加される負荷電力 及び前記蓄電池の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示す寿命データを参 照し、前記負荷電力測定ステップにお!、て測定された負荷電力及び前記環境温度 測定ステップにおいて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ステップと、前記蓄電池の放電回数を計数する放電回数計数 ステップと、前記放電回数計数ステップによって計数された放電回数を時間に変換し た値を変数とする自然対数関数に基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第 1寿命低下量を算出する第 1寿命低下量算出ステップと、充放電時又は休止時にお ける前記蓄電池の温度の平均値を算出する平均値算出ステップと、前記蓄電池を設 置してからの経過時間を計数する経過時間計数ステップと、前記平均値算出ステツ 、て算出された蓄電池温度の平均値と、前記環境温度測定ステップにお!/、て 測定された環境温度と、前記経過時間計数ステップにお!ヽて計数された経過時間と に基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第 2寿命低下量を算出する第 2寿 命低下量算出ステップと、前記期待寿命値選択ステップにおいて選択された期待寿 命値力も前記第 1寿命低下量算出ステップにおいて算出された第 1寿命低下量及び 前記第 2寿命低下量算出ステップにおいて算出された第 2寿命低下量を減算して残 存寿命値を算出する残存寿命値算出ステップとを含む。

[0109] これらの構成によれば、放電時に蓄電池に印加される負荷電力及び蓄電池が設置 された場所の環境温度と、蓄電池の寿命との関係を示す寿命データが寿命データ記 憶部に記憶されている。そして、蓄電池に印加される負荷電力と、環境温度とが測定 され、寿命データ記憶部に記憶されている寿命データが参照され、測定された負荷 電力及び環境温度に対応する寿命が期待寿命値として選択される。蓄電池の放電 回数が計数され、計数された放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関 数に基づいて、期待寿命値を低下させるための第 1寿命低下量が算出される。続い て、充放電時又は休止時における蓄電池の温度の平均値が算出される。蓄電池を 設置してからの経過時間が計数され、算出された蓄電池温度の平均値と、測定され た環境温度と、計数された経過時間とに基づいて、期待寿命値を低下させるための 第 2寿命低下量が算出される。その後、期待寿命値力も第 1寿命低下量及び第 2寿 命低下量が減算されて残存寿命値が算出される。

[0110] したがって、負荷電力及び環境温度に対応する寿命が期待寿命値として選択され 、放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関数に基づいて算出された第 1寿命低下量と、蓄電池温度の平均値と環境温度と経過時間とに基づいて算出され た第 2寿命低下量とが期待寿命値から減算されるので、停電時のバックアップ放電と 、蓄電池を設置してからの環境温度や経過時間などの放電回数とは直接係わらない 因子とが蓄電池の寿命に及ぼす影響を蓄電池の寿命の判定に反映させることができ 、蓄電池の寿命を正確に判定することができる。

[0111] また、上記の電池寿命判定装置において、前記第 2寿命低下量算出部は、前記平 均値算出部によって算出された蓄電池温度の平均値と前記環境温度測定部によつ て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、前記経過時間計数部に よって計数された経過時間とを乗算して第 2寿命低下量を算出することが好ましい。

[0112] この構成によれば、算出された蓄電池温度の平均値と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、計数された経過時間とが乗算されて第 2寿命低下量 が算出されるので、第 2寿命低下量を正確に算出することができる。

[0113] また、上記の電池寿命判定装置において、前記環境温度測定部によって測定され た環境温度と前記平均値算出部によって算出された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、前記期待寿命値選択部によって選択された期待寿命値 とを乗算して随時期待寿命値を算出する随時期待寿命値算出部をさらに備え、前記 残存寿命値算出部は、前記随時期待寿命値算出部によって算出された前記随時期 待寿命値力 前記第 1寿命低下量算出部によって算出された第 1寿命低下量及び 前記第 2寿命低下量算出部によって算出された第 2寿命低下量を減算して残存寿命 値を算出することが好ましい。

[0114] この構成によれば、測定された環境温度と算出された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、選択された期待寿命値とが乗算されて随時期待寿命 値が算出される。そして、算出された随時期待寿命値力ゝら第 1寿命低下量及び第 2 寿命低下量が減算されて残存寿命値が算出される。したがって、期待寿命値が随時 適正な値に修正され、適正な値に修正された期待寿命値 (随時期待寿命値)を用い て残存寿命値が算出されるので、残存寿命値の精度をさらに向上させることができる

[0115] また、上記の電池寿命判定装置において、前記残存寿命値算出部によって算出さ れた前記残存寿命値を記憶する寿命値記憶部をさらに備え、前記残存寿命値算出 部は、前記寿命値記憶部に記憶されて！ヽる前回算出した前記残存寿命値を読み出 し、読み出した前記残存寿命値から前記第 1寿命低下量及び前記第 2寿命低下量を 減算して最新の残存寿命値を算出することが好ましい。

[0116] この構成によれば、算出された残存寿命値が寿命値記憶部に記憶される。そして、 寿命値記憶部に記憶されている前回算出した残存寿命値が読み出され、読み出さ れた残存寿命値から第 1寿命低下量及び第 2寿命低下量が減算されて最新の残存 寿命値が算出される。したがって、前回算出した残存寿命値力ゝら第 1寿命低下量及 び第 2寿命低下量が減算されて最新の残存寿命値が算出されるので、残存寿命値 の算出精度を向上させることができ、蓄電池の寿命をさらに正確に判定することがで きる。

[0117] また、上記の電池寿命判定装置において、前記蓄電池は、ニッケル '水素蓄電池 を含むことが好ましい。上述したように、ニッケル ·水素蓄電池の寿命は、負極の水素 吸蔵合金の腐食が主要因となる。水素吸蔵合金は初期の充放電時に水素の吸蔵- 放出に伴う体積変化に起因して、急激に自己粉砕される。この際、水素吸蔵合金の 腐食は加速されるが、ある程度放電回数が重なると、自己粉砕の沈静によって腐食 は抑制される。これに加えて、放電回数とは係わりなくニッケル ·水素蓄電池を設置し て力 の経過時間に伴って、水素吸蔵合金の表面力 金属イオンが溶出する腐食反 応が進行する。この腐食反応は環境温度が高いほど加速される傾向がある。そのた め、活物質が溶解析出することによって充放電が繰り返される鉛蓄電池などとは異な り、ニッケル ·水素蓄電池特有の寿命劣化は、放電回数に基づいて算出される寿命 低下量を、蓄電池を設置して力 の環境温度や経過時間などの放電回数とは直接 係わらない因子によって補正することにより表される。したがって、ニッケル '水素蓄電 池の特性に応じて寿命を正確に算出することができる。

[0118] また、上記の電池寿命判定装置において、前記蓄電池は、前記電池寿命判定装 置の各部と一体に設けられていることが好ましい。この構成によれば、蓄電池が、電 池寿命判定装置の各部と一体に設けられているので、取り扱いが容易となる。また、 蓄電池と電池寿命判定装置の計数部及び測定部とを接続する距離が短くなり、配線 を短くすることができる。

[0119] また、上記の電池寿命判定装置において、前記残存寿命値算出部によって算出さ れた前記残存寿命値をユーザに報知する報知部をさらに備えることが好ましい。この 構成によれば、算出された残存寿命値がユーザに報知されるので、ユーザは蓄電池 の残存寿命を知ることができ、残存寿命が少なくなつた蓄電池に対して適切に対応 することができる。

[0120] また、上記の電池寿命判定装置において、前記残存寿命値算出部によって算出さ れた前記残存寿命値を送信する送信部をさらに備えることが好ま 、。この構成によ れば、算出された残存寿命値が送信されるので、残存寿命値を受信した機器は、残 存寿命値に応じた動作を行うことができる。

[0121] また、上記の電池寿命判定装置において、前記残存寿命値算出部によって算出さ れた前記残存寿命値に基づいて前記蓄電池の充電を制御する充電制御部をさらに 備えることが好ましい。この構成によれば、算出された残存寿命値に基づいて蓄電池 の充電が制御されるので、残存寿命値に応じて蓄電池の充電を制御することができ る。

産業上の利用可能性

[0122] 本発明に係る電池寿命判定装置及び電池寿命判定方法は、蓄電池の寿命を正確 に判定することができ、無停電電源装置などに用いる蓄電池の寿命を判定する電池 寿命判定装置及び電池寿命判定方法として有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 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寿命データを記憶する寿命データ記憶 部と、

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部と、

前記環境温度を測定する環境温度測定部と、

前記寿命データ記憶部に記憶されて ヽる前記寿命データを参照し、前記負荷電力 測定部によって測定された負荷電力及び前記環境温度測定部によって測定された 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部と、 前記蓄電池の放電回数を計数する放電回数計数部と、

前記放電回数計数部によって計数された放電回数を時間に変換した値を変数とす る自然対数関数に基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第 1寿命低下量を 算出する第 1寿命低下量算出部と、

充放電時又は休止時における前記蓄電池の温度の平均値を算出する平均値算出 部と、

前記蓄電池を設置してからの経過時間を計数する経過時間計数部と、 前記平均値算出部によって算出された蓄電池温度の平均値と、前記環境温度測 定部によって測定された環境温度と、前記経過時間計数部によって計数された経過 時間とに基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第 2寿命低下量を算出する 第 2寿命低下量算出部と、

前記期待寿命値選択部によって選択された期待寿命値から前記第 1寿命低下量 算出部によって算出された第 1寿命低下量及び前記第 2寿命低下量算出部によって 算出された第 2寿命低下量を減算して残存寿命値を算出する残存寿命値算出部と を備えることを特徴とする電池寿命判定装置。

[2] 前記第 2寿命低下量算出部は、前記平均値算出部によって算出された蓄電池温 度の平均値と前記環境温度測定部によって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、前記経過時間計数部によって計数された経過時間とを乗算して第 2寿命低下量を算出することを特徴とする請求項 1記載の電池寿命判定装置。

[3] 前記環境温度測定部によって測定された環境温度と前記平均値算出部によって 算出された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、前記期待寿命 値選択部によって選択された期待寿命値とを乗算して随時期待寿命値を算出する 随時期待寿命値算出部をさらに備え、

前記残存寿命値算出部は、前記随時期待寿命値算出部によって算出された前記 随時期待寿命値力 前記第 1寿命低下量算出部によって算出された第 1寿命低下 量及び前記第 2寿命低下量算出部によって算出された第 2寿命低下量を減算して残 存寿命値を算出することを特徴とする請求項 1又は 2記載の電池寿命判定装置。

[4] 前記残存寿命値算出部によって算出された前記残存寿命値を記憶する寿命値記 憶部をさらに備え、

前記残存寿命値算出部は、前記寿命値記憶部に記憶されている前回算出した前 記残存寿命値を読み出し、読み出した前記残存寿命値から前記第 1寿命低下量及 び前記第 2寿命低下量を減算して最新の残存寿命値を算出することを特徴とする請 求項 1〜3のいずれかに記載の電池寿命判定装置。

[5] 前記蓄電池は、ニッケル ·水素蓄電池を含むことを特徴とする請求項 1〜4のいず れかに記載の電池寿命判定装置。

[6] 前記蓄電池は、前記電池寿命判定装置の各部と一体に設けられていることを特徴 とする請求項 1〜5のいずれかに記載の電池寿命判定装置。

[7] 前記残存寿命値算出部によって算出された前記残存寿命値をユーザに報知する 報知部をさらに備えることを特徴とする請求項 1〜6のいずれかに記載の電池寿命判 定装置。

[8] 前記残存寿命値算出部によって算出された前記残存寿命値を送信する送信部を さらに備えることを特徴とする請求項 1〜7のいずれかに記載の電池寿命判定装置。

[9] 前記残存寿命値算出部によって算出された前記残存寿命値に基づいて前記蓄電 池の充電を制御する充電制御部をさらに備えることを特徴とする請求項 1〜8のいず れかに記載の電池寿命判定装置。

[10] 放電時に蓄電池に印加される負荷電力を測定する負荷電力測定ステップと、 前記蓄電池が設置された場所の環境温度を測定する環境温度測定ステップと、 放電時に前記蓄電池に印加される負荷電力及び前記蓄電池の環境温度と、前記 蓄電池の寿命との関係を示す寿命データを参照し、前記負荷電力測定ステップにお V、て測定された負荷電力及び前記環境温度測定ステップにお!/、て測定された環境 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ステップと、 前記蓄電池の放電回数を計数する放電回数計数ステップと、

前記放電回数計数ステップにおいて計数された放電回数を時間に変換した値を変 数とする自然対数関数に基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第 1寿命低 下量を算出する第 1寿命低下量算出ステップと、

充放電時又は休止時における前記蓄電池の温度の平均値を算出する平均値算出 ステップと、

前記蓄電池を設置してからの経過時間を計数する経過時間計数ステップと、 前記平均値算出ステップにお 、て算出された蓄電池温度の平均値と、前記環境温 度測定ステップにお 、て測定された環境温度と、前記経過時間計数ステップにお ヽ て計数された経過時間とに基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第 2寿命 低下量を算出する第 2寿命低下量算出ステップと、

前記期待寿命値選択ステップにおいて選択された期待寿命値から前記第 1寿命低 下量算出ステップにおいて算出された第 1寿命低下量及び前記第 2寿命低下量算 出ステップにおいて算出された第 2寿命低下量を減算して残存寿命値を算出する残 存寿命値算出ステップとを含むことを特徴とする電池寿命判定方法。