(57)【要約】【課題】蓄電池状態監視システムに関して、蓄電池の内部インピーダンスの測定精度を向上または確保できる技術を提供する。【解決手段】蓄電池状態監視システムは、測定装置４を用いて、対象の蓄電池５について、２種の測定周波数の電流波形に対する応答波形として、２種の内部インピーダンス測定値を含む測定データを取得する。２種の測定周波数は、第１測定周波数Ｆ１および第２測定周波数Ｆ２である（Ｆ１＜Ｆ２）。第１測定周波数Ｆ１および第２測定周波数Ｆ２は、蓄電池群５０が電気的接続される商用電源７１の商用電源周波数の整数倍の周波数以外の周波数であり、第２測定周波数Ｆ２は、１０×Ｆ１≦Ｆ２＜２００Ｈｚの範囲から選択される。例えば、第１測定周波数Ｆ１が１１Ｈｚ、第２測定周波数Ｆ２が１１０Ｈｚである。上位装置１０は、測定データを用いて高率放電容量を推定する。【選択図】図１
2019190939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池群の対象の蓄電池について、２種類の測定周波数の電流波形を用いて、前記電流波形に対する応答波形として、２種類の内部インピーダンス測定値を含む測定データを取得し、
前記２種類の測定周波数は、第１測定周波数（Ｆ１）および前記第１測定周波数よりも大きい第２測定周波数（Ｆ２）であり、
前記第１測定周波数（Ｆ１）および前記第２測定周波数（Ｆ２）は、前記蓄電池群が電気的接続される商用電源の商用電源周波数の整数倍の周波数以外の周波数であり、
前記第２測定周波数（Ｆ２）は、１０×Ｆ１≦Ｆ２＜２００Ｈｚの範囲から選択される周波数である、
蓄電池状態監視システム。
【請求項２】
請求項１記載の蓄電池状態監視システムにおいて、
前記第１測定周波数（Ｆ１）は、１Ｈｚ＜Ｆ１の範囲から選択される周波数である、
蓄電池状態監視システム。
【請求項３】
請求項２記載の蓄電池状態監視システムにおいて、
前記第１測定周波数（Ｆ１）は素数周波数である、
蓄電池状態監視システム。
【請求項４】
請求項３記載の蓄電池状態監視システムにおいて、
前記第１測定周波数（Ｆ１）は１１Ｈｚであり、
前記第２測定周波数（Ｆ２）は１１０Ｈｚである、
蓄電池状態監視システム。
【請求項５】
請求項１記載の蓄電池状態監視システムにおいて、
前記蓄電池群に対して接続される複数の測定装置と、
前記複数の測定装置に対して接続される上位装置と、
を備え、
前記複数の測定装置の各々の測定装置は、前記対象の蓄電池について、前記２種類の測定周波数を用いて、前記２種類の内部インピーダンス測定値を含む測定データを取得して、前記上位装置に送信し、
前記上位装置は、前記測定装置から取得した前記測定データを用いて、前記対象の蓄電池の高率放電容量を推定する、
蓄電池状態監視システム。
【請求項６】
請求項５記載の蓄電池状態監視システムにおいて、
前記蓄電池群と前記複数の測定装置とを搭載する機器を備え、
前記蓄電池群は、複数の蓄電池が直列に接続された組電池を有し、
前記組電池は、正極および負極の端子が制御電源装置に接続され、前記制御電源装置を通じて、負荷への放電が制御され、
１つの前記測定装置には、前記組電池における所定数の蓄電池が接続される、
蓄電池状態監視システム。
【請求項７】
請求項１記載の蓄電池状態監視システムにおいて、
前記蓄電池群は、リプル電圧が印加される特性を有し、
前記２種類の内部インピーダンス測定値を測定する測定回路を備え、
前記測定回路は、前記蓄電池の正極および負極の端子に電気的接続されて前記応答波形を出力するアンプ回路を含み、前記リプル電圧の影響を防止または低減するように、前記アンプ回路のゲインが制限される、
蓄電池状態監視システム。
【請求項８】
請求項７記載の蓄電池状態監視システムにおいて、
前記アンプ回路の前段または後段に、前記アンプ回路のゲインを制限するスイッチド・キャパシタ・フィルタが設けられている、
蓄電池状態監視システム。
【請求項９】
請求項１記載の蓄電池状態監視システムにおいて、
前記蓄電池は鉛蓄電池である、
蓄電池状態監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池の状態を監視する蓄電池状態監視システム等の技術に関し、バックアップや出力変動緩和等の用途で常に負荷に接続される蓄電池群を対象として、通電して蓄電池の内部インピーダンス等の測定や推定を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電池状態監視システムでは、監視の１つとして、蓄電池の放電容量を推定して、蓄電池の寿命や劣化等の状態を検出することが重要である。放電容量（discharged capacity）は、蓄電池の使用開始から使用終了までに放電で取り出せる電気量である。特に、高率放電容量（high rate discharged capacity）は、停電時等に高率放電（大電流放電とも呼ばれる）を行う蓄電池の場合の放電容量である。蓄電池は、使用初期には起電力として所定の初期電圧を出力するが、放電が何回も行われるにつれて電圧が徐々に降下してゆき、ある程度の電圧を境にして急激に降下して終止電圧に至る。すなわち、その蓄電池は寿命に至る。放電容量（Ｑ＝Ｉ×ｔ，単位：Ａｈ（アンペア時））は、単純には、放電時の電流（Ｉ）と終止電圧に達するまでの時間（ｔ）との積で表される。放電容量は、放電持続時間（ｔ＝Ｑ／Ｉ）としても表現できる。放電容量および放電持続時間は、詳しくは、時間放電率や蓄電池の高率放電特性等を考慮して計算される。
【０００３】
蓄電池状態監視システムに係わる先行技術例として、特開２００５−２６１５３号公報（特許文献１）が挙げられる。特許文献１には、蓄電池監視システムとして、複数の蓄電池からなる組電池の温度を検出し、各単電池の電圧や内部抵抗を測定し、単電池の寿命を判定する旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術例の蓄電池状態監視システムでは、蓄電池の高率放電容量を推定する場合、２種以上の測定周波数を用いて、内部インピーダンスを測定する必要がある。例えば、内部インピーダンス測定値に重み付けを行って高率放電容量または高率放電持続時間を推定する計算が行われる。内部抵抗値は、例えばインピーダンス実数部として計算される。２種の測定周波数としては、例えば、１００Ｈｚ以下の範囲内の比較的に低周波数と、１００Ｈｚ以上２０００Ｈｚ以下の範囲内の比較的に中周波数または高周波数とを用いている。３種以上の測定周波数を用いる場合もある。測定周波数の選び方に応じて、インピーダンスおよび高率放電容量に関する測定や推定の精度、時間効率に影響する。従来技術例の測定周波数の設計に関しては、改善余地がある。
【０００６】
また、従来技術例の蓄電池状態監視システムでは、監視対象の蓄電池システムの電源装置および制御電源装置において、サイリスタ方式の電源が用いられる場合等に、リプル（ripple）電圧（リプルノイズとも呼ばれる）の影響を受ける場合がある。制御電源装置は、商用電源（電力系統）から供給される交流電圧を、電源装置の蓄電池群の直流電圧に合わせるように変換する。その際、直流電圧に重畳されたリプル電圧を発生させる場合がある。
【０００７】
蓄電池状態監視システムの測定装置は、対象の蓄電池の内部インピーダンスを測定する際、測定周波数の電流波形を対象の蓄電池に通電し、その電流波形に対する応答波形を測定する。その際、応答波形に重畳されるリプル電圧の影響を受けて、測定の精度が低下する場合がある。その結果、高率放電容量等の推定精度が低下する。従来技術例の測定装置では、上記リプル電圧の影響および測定精度に関して、改善余地がある。
【０００８】
本発明の目的は、蓄電池状態監視システムに関して、蓄電池の内部インピーダンスの測定精度を向上または確保できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のうち代表的な実施の形態は、蓄電池状態監視システムであって、以下に示す構成を有することを特徴とする。一実施の形態の蓄電池状態監視システムは、蓄電池群の対象の蓄電池について、２種類の測定周波数の電流波形を用いて、前記電流波形に対する応答波形として、２種類の内部インピーダンス測定値を含む測定データを取得し、前記２種類の測定周波数は、第１測定周波数（Ｆ１）および前記第１測定周波数よりも大きい第２測定周波数（Ｆ２，Ｆ１＜Ｆ２）であり、前記第１測定周波数（Ｆ１）および前記第２測定周波数（Ｆ２）は、前記蓄電池群が電気的接続される商用電源の商用電源周波数の整数倍の周波数以外の周波数であり、前記第２測定周波数（Ｆ２）は、１０×Ｆ１≦Ｆ２＜２００Ｈｚの範囲から選択される周波数である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のうち代表的な実施の形態によれば、蓄電池状態監視システムに関して、蓄電池の内部インピーダンスの測定精度を向上または確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の蓄電池状態監視システムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１で、実装例の蓄電池状態監視システムの構成を示す図である。
【図３】実施の形態１で、測定装置（子機）と複数の蓄電池との接続の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態１で、電源装置の構成例を示す図である。
【図５】実施の形態１で、測定装置（子機）の構成を示す図である。
【図６】実施の形態１で、鉛蓄電池のインピーダンス等価回路等を示す図である。
【図７】実施の形態１で、寿命試験中の各測定周波数のインピーダンス軌跡（コール・コール・プロット）の例を示す図である。
【図８】実施の形態１で、高率放電容量と指標値との関係を示す図である。
【図９】実施の形態１で、シミュレーションの各条件におけるリプル電圧周波数による測定結果への影響を示す図である。
【図１０】実施の形態１で、リプル電圧の例について示す図である。
【図１１】実施の形態１の第１変形例で、測定装置の回路構成を示す図である。
【図１２】実施の形態１の第２変形例で、測定装置の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１〜図１２を用いて、本発明の実施の形態１の蓄電池状態監視システムについて説明する。
【００１４】
［概要］
実施の形態１の蓄電池状態監視システムは、蓄電池群に対して設置される測定装置（蓄電池状態測定装置）を用いて、２種の測定周波数を用いて蓄電池の内部インピーダンスを測定する機能と、上位装置を用いて、そのインピーダンス測定値を用いて蓄電池の高率放電容量を推定する機能とを有する。また、測定装置は、そのインピーダンス測定の際に、電源のリプル電圧等の影響を防止または低減する回路構成を有する。
【００１５】
実施の形態１の蓄電池状態監視システムは、測定装置を用いて蓄電池の内部インピーダンスを測定する際、蓄電池に２種の２つの測定周波数（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ１＜Ｆ２）の電流波形をそれぞれ通電し、その際のそれぞれの内部インピーダンス応答波形を測定する。２つの測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）の設計条件として以下である。
【００１６】
（１）第１測定周波数Ｆ１および第２測定周波数Ｆ２は、商用電源周波数（５０Ｈｚ，６０Ｈｚ）の整数倍（５０，６０，１００，１２０，１５０，１８０，２００Ｈｚ，……）の周波数以外の周波数とする。第２測定周波数Ｆ２は、１０×Ｆ１≦Ｆ２＜２００Ｈｚの範囲から選択される周波数とする。
【００１７】
（２）第１測定周波数Ｆ１は、１Ｈｚよりも大きい周波数（１Ｈｚ＜Ｆ１）とし、特に１１Ｈｚ以上の周波数（１１Ｈｚ≦Ｆ１）とする。第２測定周波数Ｆ２は、特に１１０Ｈｚ以下の周波数（Ｆ２≦１１０Ｈｚ）とする。
【００１８】
（３）第１測定周波数Ｆ１は、素数（2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47,53,59,61,67,71,73,79,83,89,97,101,103,107,109,……）の周波数とする。特に、実施の形態１での実装例としては、（１）〜（３）の条件を満たすように、第１測定周波数Ｆ１は１１Ｈｚ、第２測定周波数Ｆ２は１１０Ｈｚとする。
【００１９】
［蓄電池状態監視システム（１）］
図１は、実施の形態１の蓄電池状態監視システムの全体の構成の概要を示す。実施の形態１の蓄電池状態監視システムは、上位装置１０と、電源装置４０（特にそのうちの複数の測定装置４）とを有し、これらが通信網１０２を通じて接続されている。電源装置４０は、監視対象である蓄電池群５０と、蓄電池群５０に接続される複数（ｍ個）の測定装置４とを有し、それらが接続されている。蓄電池群５０は、直列接続された複数（ｎ個）の蓄電池５である組電池を有し、それらが制御電源装置６０と接続されている。制御電源装置６０は、通信網１０２と接続されている。
【００２０】
顧客拠点（顧客環境）等において、常時稼働の必要がある重要な機器やシステム等（一例としてデータセンタ）である負荷７２を有する。負荷７２には、蓄電池群５０を含む電源装置４０、および制御電源装置６０が接続される場合がある。電源装置４０の蓄電池群５０は、制御電源装置６０を通じて、負荷７２等に常に電気的接続されている。
【００２１】
制御電源装置６０は、例えば無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）、電力制御装置（ＰＣＳ：Power Conditioning System）、直流電源装置等である。制御電源装置６０は、充放電制御部６１を含み、蓄電池群５０に対する充電および放電を制御する装置である。制御電源装置６０は、電力系統（商用電源）７１、負荷７２、発電装置７３等と接続されている。電力系統（商用電源）７１は、交流電力を供給する。負荷７２は、バックアップや出力変動緩和等の対象となる、顧客拠点の任意の機器やシステムである。発電装置７３は、無い場合もあるが、発電電力を供給する。制御電源装置６０は、電力系統７１からの充電や、発電装置７３からの発電電力による充電を行い、負荷７２に対する放電を行う。制御電源装置６０は、例えば、顧客環境の停電の検出時には、蓄電池群５０に充電されている電力に基づいて、負荷７２への放電を行う。制御電源装置６０は、例えば、停電からの復帰の検出時には、電力系統７１等からの電力に基づいて、蓄電池群５０への充電を行う。充電によって蓄電池５の充電状態が１００％に近付けられる。
【００２２】
蓄電池群５０は、通常時には、制御電源装置６０の制御に基づいて、商用電源７１からの供給電力による充電の動作が行われる。蓄電池群５０は、非常時等には、制御電源装置６０の制御に基づいて、負荷７２への放電の動作が行われる。例えば、停電や瞬断等、商用電源７１からの電力供給が途絶えた場合、あるいはその電力を利用しない場合や利用できない場合（「非常時」）が発生し得る。非常時等の場合にも、電源装置４０から制御電源装置６０を通じて負荷７２に電力供給を継続できる。なお、電源装置４０および制御電源装置６０等を含むシステムを、蓄電池システムと記載する場合がある。なお、蓄電池群５０は、並列接続された組電池を有してよい。
【００２３】
また、制御電源装置６０は、充電や放電に係わる状態検出値や情報（充放電情報ＩＮＦとする）を有し、その充放電情報ＩＮＦを出力する機能を有する。上位装置１０等の装置は、通信網１０２を通じて、制御電源装置６０から、充放電情報ＩＮＦを取得して、監視等に利用することができる。充放電情報ＩＮＦは、例えば、充電や放電の有無や日時、充放電の際に蓄電池群５０に流れる電流の検出値、等が挙げられる。なお、蓄電池５の内部抵抗のうちの直流成分である直流抵抗値については、充放電情報ＩＮＦに基づいて、蓄電池５の充放電時の電圧値、電流値を用いて計算できる。
【００２４】
蓄電池５は、高率放電が何回も行われるにつれて、放電容量が徐々に低下し、寿命に近付く。また、蓄電池５は、非動作状態でも経年劣化する。蓄電池５の放電容量の低下による寿命や、劣化による故障等の状態になった場合、電源装置４０の蓄電池群５０による最適な放電動作ができない。そのため、蓄電池状態監視システムを用いて、自動的に、蓄電池群５０の状態を監視し、蓄電池５の寿命や劣化等を検出することが有効である。蓄電池状態監視システムは、蓄電池５の電圧、温度、内部インピーダンス等を測定し、測定値を用いて、蓄電池５の充電状態（State of charge）や高率放電容量を推定する。これにより、蓄電池状態監視システムは、蓄電池５の寿命等を判定し、ユーザに対して出力する。
【００２５】
電源装置４０において、複数の測定装置４における各測定装置４は、蓄電池状態測定装置である。測定装置４は、所定の複数（３個または４個）の蓄電池５と接続されている。図１の構成例では、１つの測定装置４は、３個の蓄電池５と接続されている。測定装置４は、蓄電池５毎に、電圧、温度（近傍温度）、内部インピーダンスを測定する。
【００２６】
測定装置４は、内部インピーダンス測定部１４０を備える。内部インピーダンス測定部１４０は、測定装置４に接続されている測定対象の複数の各々の蓄電池５について、内部抵抗に対応する内部インピーダンス（出力インピーダンス等と呼ばれる場合もある）を測定する。測定装置４は、インピーダンス測定値（それに対応するインピーダンス応答波形の電圧値のデジタルデータ）を含む測定データを記憶保持し、上位装置１０に送信する。
【００２７】
実施の形態１では、測定装置４の内部インピーダンス測定部１４０は、２種の測定周波数（第１測定周波数Ｆ１、第２測定周波数Ｆ２）を用いて、それぞれの測定周波数での内部インピーダンス（第１インピーダンスＺ１、第２インピーダンスＺ２）を測定する。実施の形態１では、相対的に小さい方の第１測定周波数Ｆ１が１１Ｈｚであり、大きい方の第２測定周波数Ｆ２が１１０Ｈｚである。
【００２８】
上位装置１０は、監視対象となる電源装置４０の蓄電池群５０の状態に係わる監視処理を行う監視処理装置である。上位装置１０は、測定装置４から測定データを取得して記憶手段に保存し、蓄電池５毎の状態を監視する。上位装置１０は、測定データに基づいて、各蓄電池５の状態を推定する計算処理を行い、蓄電池５の健全性確認、寿命推定、異常等の判定、検出を行う。上位装置１０は、推定結果等の監視情報を保存し、ユーザに対して出力する。
【００２９】
上位装置１０は、監視アプリケーション１０１を備える。監視アプリケーション１０１は、上位装置１０のハードウェア（ＣＰＵ等）に基づいたソフトウェアプログラム処理によって、監視処理を行う。監視アプリケーション１０１は、機能ブロックとして、測定データ取得部１０１Ａ、高率放電容量推定部１０１Ｂ、ＧＵＩ部１０１Ｃを含む。
【００３０】
測定データ取得部１０１Ａは、通信網１０２を通じた複数の各測定装置４との通信に基づいて、蓄電池５の各パラメータ（電圧、温度、内部インピーダンス）の測定値を含む測定データを取得する。
【００３１】
高率放電容量推定部１０１Ｂは、測定データ等を用いて、蓄電池５毎の高率放電容量等を推定する計算処理を行い、推定結果情報を含む監視情報を得る。上位装置１０（監視アプリケーション１０１）は、測定データや監視情報等を、記憶手段に保持する。
【００３２】
ＧＵＩ部１０１Ｃは、ユーザ（監視作業者等）に対するグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）としての画面等を提供する。ＧＵＩ部１０１Ｃは、上位装置１０に内蔵または接続される入力機器や出力機器の入出力インタフェースを含む。ＧＵＩ部１０１Ｃは、ユーザの入力操作による指示等を受け付ける。ＧＵＩ部１０１Ｃは、測定データや監視情報を、所定の形式でまとめて、画面に表示する。ユーザは、画面を見ることで、電源装置４０の蓄電池群５０の状態を認識できる。
【００３３】
測定装置４の内部インピーダンス測定部１４０は、上位装置１０からの指令や設定に基づいた所定のタイミングおよび周期（例えば１日１回）で、蓄電池５の内部インピーダンスを測定する。その際、測定装置４は、２種の２つの測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）を用いて、蓄電池５毎の内部インピーダンス（Ｚ１，Ｚ２）を測定する。例えば、内部インピーダンス測定部１４０は、第１タイミングで、第１測定周波数Ｆ１での電流波形を蓄電池５の端子間に通電し、それに対する応答波形の電圧を入力して、第１インピーダンス測定値（Ｚ１）を得る。続けて、第２タイミングで、内部インピーダンス測定部１４０は、第２測定周波数Ｆ２での電流波形を蓄電池５の端子間に通電し、それに対する応答波形の電圧を入力して、第２インピーダンス測定値（Ｚ２）を得る。
【００３４】
なお、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）での逐次的な測定の順番は、上記（Ｆ１→Ｆ２）とは逆（Ｆ２→Ｆ１）としてもよい。また、変形例として、測定装置４は、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）での測定を同時並行で行う回路構成を備えてもよい。
【００３５】
また、測定装置４の内部インピーダンス測定部１４０は、インピーダンス測定の際、蓄電池５の正極および負極の両端子からの測定電流を、内部抵抗測定系を構成するアンプ部に入力して増幅する。内部インピーダンス測定部１４０は、その増幅後の出力電圧（応答波形）を、ＡＤＣに入力してアナログ・デジタル変換してデジタルデータを得る。その際、アンプ部では、蓄電池に印加されているリプル電圧（リプルノイズ）の影響を防止または低減するように、ゲインが制限される。サイリスタ方式等の制御電源装置６０の場合に、蓄電池群５０に印加される直流電圧には、リプル電圧が重畳されている場合がある。測定装置４の回路では、そのリプル電圧の影響を防止または低減するように、アンプ部の抵抗の定数による増幅率が、マイコンからの制御によって決定される。
【００３６】
［蓄電池状態監視システム（２−１）］
図２は、実施の形態１の蓄電池状態監視システムの実装構成例を示す。図２の構成と図１の構成との対応関係としては、図１の上位装置１０が、図２では、遠隔監視サーバ１、統括親機２、および親機３等で構成されている。図１の複数の測定装置４は、図２では複数の子機４として構成されている。図２のシステムの場合、複数の顧客拠点の各蓄電池システムの状態を遠隔で一括して監視し、一元管理することができる。図２のシステムは、装置および通信に関するツリー状の階層構成を有する。
【００３７】
図２の蓄電池状態監視システムを含むシステム全体は、遠隔監視サーバ１、ユーザ端末９、顧客拠点毎の蓄電池システムを有し、これらが広域通信網９０を介して接続されている。広域通信網９０は、インターネットやモバイル網等のインフラを含む。蓄電池システムは、制御装置２０、複数の親機３、電源装置４０、制御電源装置６０等を含む。電源装置４０は、複数の蓄電池装置６を含む。蓄電池装置６は、子機４と複数の蓄電池５とを含む。
【００３８】
遠隔監視サーバ１は、クラウドコンピューティングシステム上のクラウドサーバとして構成されている。遠隔監視サーバ１は、対象となる顧客拠点の電源装置４０の蓄電池群５０について、遠隔監視処理を行うサーバ装置である。遠隔監視サーバ１は、設定情報、構成情報、測定データ、監視情報等のデータ／情報を、データベース（ＤＢ）１００に格納し管理する。遠隔監視サーバ１は、図１の監視アプリケーション１０１に対応するアプリ（遠隔監視アプリケーション）を備える。遠隔監視サーバ１は、蓄電池５毎の状態の傾向管理を行い、閾値管理に基づいて蓄電池５毎の劣化、異常、および寿命を含む状態を推定し検出する。アプリは、監視処理機能として、高率放電容量等の状態の推定や、異常や劣化等の状態の判定、検出を行う機能を有する。また、アプリは、測定値や計算値等のデータをグラフや表等の形式にして画面に表示する機能を有する。また、この蓄電池状態監視システムは、各装置の接続の構成や、各装置間の通信異常も検出可能である。
【００３９】
ユーザ端末９は、ユーザ（遠隔監視作業者）が操作するクライアント端末であり、遠隔監視サーバ１等にアクセスする。遠隔監視サーバ１は、ユーザ端末９に対し、監視情報等を表示するＧＵＩ画面（例えばＷｅｂページ）を提供する。
【００４０】
制御装置２０は、蓄電池システムの制御装置であり、統括親機２と、オプション構成の場合の現地監視ＰＣ２１とを含む。現地監視ＰＣ２１は、蓄電池状態監視システムにおけるオプション機能として顧客拠点での現地監視を行う場合に設けられる装置である。顧客毎に、遠隔監視サーバ１の代わりに現地監視ＰＣ２１を使用してもよいし、使用しなくてもよいし、両方を使用してもよい。現地監視ＰＣ２１には、遠隔監視サーバ１の機能と類似の監視処理機能を有する。現地監視ＰＣ２１を使用する場合、遠隔監視はできないが、状態推定等の基本的な監視機能を利用でき、外部への通信接続が不要であり、顧客拠点内で閉じた運用が可能である。例えば、顧客拠点で、セキュリティ等の観点から、外部との通信が制限される場合、現地監視ＰＣ２１が使用される。
【００４１】
統括親機２は、下位に接続される複数の親機３を統括制御する装置であり、広域通信網９０と接続して通信するゲートウェイ機能を備える。なお、統括親機２とは別にゲートウェイ機器が設けられてもよい。統括親機２は、上位の遠隔監視サーバ１と通信し、遠隔監視サーバ１からの指令に従って、複数の親機３と通信する。統括親機２は、複数の親機２から測定データ等を取得し、遠隔監視サーバ１に送信する。統括親機２は、複数（例えば最大８台）の親機３との通信が可能である。統括親機２と遠隔監視サーバ１との通信は、公共のモバイル通信を使用しつつ、セキュリティが確保される。統括親機２は、設定された所定のスケジュールで、下位の装置群から測定データを収集する。
【００４２】
通信網７０は、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）が用いられる。通信網７０を通じて、統括親機２、複数の親機３、制御電源装置６０が接続され、相互通信可能である。
【００４３】
複数の親機３と複数の子機４とは、無線通信網８０を通じて無線接続され、相互通信可能である。無線通信網８０は、例えばＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠する無線通信網である。親機３は無線通信親機であり、子機４は無線通信子機である。複数の親機３として、例えば、２つの親機３（ＩＤ＝Ｐ１，Ｐ２）を有する。親機３は、下位の複数の子機４から測定データ等を取得し、統括親機２へ送信する。親機３と子機４との間では、設定された無線周波数のチャネルで無線通信処理を行う。
【００４４】
複数（２つ）の親機３は、複数（ｎ個）の子機４との通信を分担する構成を有する。例えば、一方の親機３（Ｐ１）が半分の数（ｎ／２）の子機４を担当し、他方の親機３（Ｐ２）が他の半分の数（ｎ／２）の子機４を担当する。あるいは、複数（２つ）の親機３は、複数（ｎ個）の子機４との通信を重複して担当する多重化構成を有する。例えば、一方の親機３（Ｐ１）および他方の親機３（Ｐ２）がそれぞれ同じ複数（ｎ個）の子機４と通信する。この場合、測定データ取得等の信頼性が高められる。親機３は、複数（例えば最大２７０台）の子機４との無線通信が可能である。
【００４５】
顧客拠点の蓄電池システムでは、図１の負荷７２に対して接続される、１つ以上の電源装置４０を有する。電源装置４０は、複数（ｍ個）の子機（測定装置）４と、複数（ｎ個）の蓄電池５が直列接続された組電池である蓄電池群５０とを備え、それらが図１と同様に接続されている。電源装置４０の蓄電池郡５０は、制御電源装置６０と接続され、前述のように充放電が制御される。複数の蓄電池５と１つの子機４とを含む部分が、蓄電池装置（測定装置付き蓄電池）６として構成されている。すなわち、電源装置４０は、複数の蓄電池装置６を備える。
【００４６】
複数（ｍ個）の子機４（ＩＤ＝Ｃ１，Ｃ２，……，Ｃｍ）は、それぞれ前述の蓄電池状態測定装置である。子機４は、接続されている各蓄電池５の電圧（端子間電圧）、温度（近傍温度）、および内部インピーダンスを測定し、測定データを記憶し、無線通信で親機３へ送信する。子機４は、蓄電池５の電圧および温度を常時に測定する。例えば、子機４は、１００ミリ秒毎の時間単位で電圧を測定し、１秒毎の時間単位で温度を測定し、測定値を保持する。子機４は、親機３からの指令や設定に基づいて、所定の周期（例えば５分１回）のタイミングで、電圧および温度の測定データを、親機３へ送信する。また、子機４は、親機３からの指令や設定に基づいて、所定の周期（例えば１日１回）のタイミングで、インピーダンスを測定し、インピーダンスの測定データを親機３へ送信する。
【００４７】
上位装置１０、または遠隔監視サーバ１や統括親機２等の装置では、顧客拠点の蓄電池システムの設置時に、統括親機２、親機３、子機４、蓄電池５等の各装置を含むシステムの構成情報が設定される。この構成情報は、各装置のＩＤ（識別情報）や通信アドレスや数や種類、直列接続数や並列接続数、接続関係、子機セル数、等の情報を含む。例えば、遠隔監視サーバ１と統括親機２は、相互通信で、それぞれ構成情報を把握する。遠隔監視サーバ１は、ＤＢ１００に構成情報を格納し、構成変更の際には適宜に更新する。子機セル数は、子機４に接続される蓄電池５（単セルの鉛蓄電池）の数（例えば３個または４個）である。
【００４８】
本システムの各装置は、階層的に下位の装置の構成を把握し、上位の装置へ通知する機能を有する。例えば、子機４は、接続される蓄電池５のＩＤ、数（子機セル数）、種類等を把握し、親機３へ通知する。遠隔監視サーバ１は、統括親機２からの通知に基づいて各蓄電池システムの構成情報を把握し、一元管理する。
【００４９】
上位装置１０の設定情報として判定用閾値を含む。判定用閾値は、上位装置１０の監視アプリケーション１０１等における、高率放電容量等の推定計算等の機能に関する閾値である。判定用閾値は、本システムの固定の設定情報としてもよいし、ユーザ設定機能を用いて可変のユーザ設定情報としてもよい。ユーザは、ＧＵＩ画面で、上記各種の情報の確認や設定が可能である。判定用閾値としては、蓄電池５の種類毎の設定値を有する。
【００５０】
［蓄電池状態監視システム（２−２）］
図２の蓄電池状態監視システムでの動作概要は以下である。基本的に、設定に基づいて、自動的な測定および推定等の動作が実現される。
【００５１】
（１）遠隔監視サーバ１から、統括親機２、親機３、子機４の順で上位から下位へ通信し、設定や指令を送信する。なお、上位装置１０（遠隔監視サーバ１等）から下位の子機４等に対しては、通信を通じて各種の設定を行うことができる。また、下位の子機４等から上位装置１０に対しては、通信を通じて、構成情報の通知も可能である。
【００５２】
（２）子機４は、常時測定に基づいて、所定の周期（５分）の時間毎に、蓄電池５（単セル）の電圧および温度の測定値を含む測定データを、親機３へ送信する。
【００５３】
（３）子機４は、所定の周期（１日１回）での親機３からの指令（インピーダンス測定指令）に基づいて、蓄電池５毎に、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）を用いて、内部インピーダンス（インピーダンス応答波形の電圧値のデジタルデータ）を測定し、記憶保持する。子機４は、そのインピーダンス測定値（Ｚ１，Ｚ２）を含む測定データを、親機３へ送信する。
【００５４】
（４）親機３は、統括親機２の指令に基づいて、下位の複数の子機４と無線通信して、各子機４から測定データ（電圧、温度、および内部インピーダンスの測定値を含む）を取得する。親機３は、取得した測定データを記憶すると共に、統括親機２へ送信する。
【００５５】
（５）統括親機２は、遠隔監視サーバ１の指令に基づいて、下位の複数の親機３と通信して親機３を制御し、親機３から上記測定データを取得する。統括親機２は、取得した測定データを記憶すると共に、遠隔監視サーバ１へ送信する。
【００５６】
（６）遠隔監視サーバ１のアプリは、統括親機２と通信して、統括親機２から上記測定データを取得し、ＤＢ１００に格納する。
【００５７】
（７）遠隔監視サーバ１のアプリは、測定データを用いて、遠隔監視処理の１つとして、蓄電池５毎の高率放電容量（または高率放電持続時間）の推定処理を行う。アプリは、推定結果の高率放電容量から、蓄電池５の寿命時期を推定し、寿命に近付いた状態や保守時期等を判定する。
【００５８】
（８）遠隔監視サーバ１のアプリは、推定結果を含む監視情報をＤＢ１００に格納し、監視情報を含むＧＵＩ画面を構成する。ユーザは、ユーザ端末９からＧＵＩ画面で蓄電池５の状態を確認できる。
【００５９】
［子機と蓄電池との接続］
図３は、１つの子機（測定装置）４と複数の蓄電池５との接続構成例、および蓄電池５の外観構成例を示す。実施の形態１では、１つの子機４は、最大４個の蓄電池５との接続が可能なインタフェース部３０１を備える。実装例では、電源装置４０全体で、各子機４には、３個または４個のいずれかの数の蓄電池５が接続される。図３の例では、ある子機３（ＩＤ＝Ｃ１）に、インタフェース部３０１の複数の端子および接続線３０２を通じて、３個の単セルタイプの蓄電池５（ＩＤ＝Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）が１ユニットとして接続されている。各蓄電池５の正極および負極の各端子に、接続線３０２が接続され、インタフェース部３０１の対応する各端子と接続されている。１つの蓄電池装置６は、１つの子機４と複数（３個）の蓄電池３とで構成されている。インタフェース部３０１の４番目の２つの端子には非接続状態である。
【００６０】
実施の形態１では、蓄電池５は、鉛蓄電池である。この鉛蓄電池は、例えば、電圧が６Ｖまたは１２Ｖのモノブロックタイプの電池が適用できる。あるいは、この鉛蓄電池は、電圧が２Ｖの単セルタイプの電池が適用できる。モノブロックタイプの場合、１つの子機４に、モノブロックタイプの１個の蓄電池５が接続される。単セルタイプの場合、１つの子機４に、単セルタイプの複数（３個または４個）の蓄電池５が接続される。単セルの複数の蓄電池５が直列接続されたものを１ユニットとも称する。図３の例では、１つの蓄電池５は、単セルタイプであり、電圧が２Ｖである。１つの子機４に３個の単セルの蓄電池５が１ユニットとして接続されている。子機（測定装置）４は、この単セルの蓄電池５毎の状態を測定する。上位装置１０は、この単セルの蓄電池５毎の状態を推定する。
【００６１】
蓄電池５は、外観としては、電槽５０１と蓋部５０２とを有する。蓋部５０２には、正極および負極の端子を備える。直列接続される蓄電池３の正極、負極の端子間は電源ケーブルで接続される。電槽５０１内部では、公知の構造例として、電解液中に浸された状態で正極板および負極板が配列され、ストラップを通じて正極端子や負極端子と接続されている。なお、蓄電池５の電槽５０１または蓋部５０２の面やその近傍の位置には、後述の温度センサが設置される場合がある。
【００６２】
また、子機４は、電源オンで起動された時等に、インタフェース部３０１の各端子に蓄電池５が接続されているか否かを、対応する入力電気信号の有無等によって把握する機能を有する。これにより、子機４での蓄電池５の接続数（子機セル数）が把握される。
【００６３】
子機４による蓄電池５の電圧等の測定は、モノブロック単位またはセル単位で可能である。蓄電池５の内部抵抗は、例えば０．１〜３０ｍΩの範囲で測定可能である。なお、適用される蓄電池５のタイプに応じた子機４の構成を有する。すなわち、単セルの蓄電池５に接続される子機４と、モノブロックの蓄電池５に接続される子機４とを有する。実施の形態１では、単セルの蓄電池５に接続される子機４およびそれを含むシステムの構成を説明するが、モノブロックの蓄電池５に接続される子機４およびシステムの構成についても概略同様である。
【００６４】
なお、単セルの蓄電池５毎に子機４を接続する構成を考えた場合、全体で必要な子機４の数が多くなるので、コストや電波干渉等の観点で不利である。１つの子機４で複数の蓄電池５（単セル）の測定をカバーする構成とすることで、コストや電波干渉等の観点で有利としている。
【００６５】
なお、蓄電池５における内部抵抗やトリクル電流の特性としては、使用開始後に低下する期間と、その後に徐々に上昇する期間と、その後に急に上昇する期間とを有する。急に上昇する期間は、寿命時期に対応する。寿命時期の状態で蓄電池５を使用すると、発熱等の可能性もある。そのため、蓄電池状態監視システムでは、高率放電容量等の推定に基づいて、蓄電池５が寿命時期に至る状態を検出し、蓄電池５の保守や更新や交換等の時期（保守時期と記載する）を判断してユーザに対してアナウンスする。蓄電池状態監視システムは、蓄電池５の使用時間に応じた標準的な更新時期をユーザに対してアナウンスする。それだけでなく、蓄電池状態監視システムは、蓄電池５の高率放電容量に基づいて蓄電池５が寿命に近付いた状態を検出した場合に、その状態および保守時期をユーザに対してアナウンスする。
【００６６】
［電源装置］
図４は、電源装置４０の構成例を示す。電源装置４０の筐体における、複数の蓄電池５および子機４（一例として１台のみ）の配置構成例を示す。電源装置４０の筐体は、フレーム８０１、平面板８０２、図示しない側壁や扉等の部材で構成されている。平面板８０２は、高さ方向（Ｚ方向）に多段の構成が可能である。平面板８０２上に、複数の蓄電池５が配置可能である。本例では、ある１段の平面板８０２上において、正面でみたＸ方向の１列で５個、側面でみてＹ方向の４列で、５×４＝２０個の蓄電池５が配列されている。図３と同様に、複数の蓄電池５（例えば４個）を１ユニットとして、接続線３０２を通じて、１台の子機４が接続されている。子機４の設置位置は、例えば、いずれかの蓄電池５の側面あるいは上面である。これに限らず、子機４の設置位置は、電源装置４０の筐体のいずれかの位置としてもよい。
【００６７】
［子機（測定装置）］
図５は、実施の形態１での子機（測定装置）４の詳しい構成（第１実装例）を示す。子機４は、マイコン４１、アンテナ４２、Ｖ／Ｉ変換部４３、レギュレータ４４、マルチプレクサ４５、差動アンプ４６、ＡＣ差動アンプ４７、温度センサ４１１、温度センサ４１２等を備える。この子機４では、マイコン４１等によって図１の内部インピーダンス測定部１４０が実装されている。なお、図５の構成例では、１つの子機４に、直列接続された４個の単セルの蓄電池５（ＩＤ＝Ｂ１〜Ｂ４）が１ユニットとして各接続線３０２を通じて接続されている。なお、３個の蓄電池５が１ユニットとして接続される場合、測定装置４内の一部の回路（例えばＡＣ差動アンプ＃４）を使用しない構成となる。
【００６８】
マイコン４１は、公知のＣＰＵ等の他に、ＤＡＣ４０１、メモリ４０２、ＲＦ部４０３、ＡＤＣ４０４等を備える。ＤＡＣ４０１は、デジタル・アナログ変換器であり、分解能が１２bitのものを用いている。ＡＤＣ４０４は、アナログ・デジタル変換器であり、分解能が１６bitのものを用いている。メモリ４０２は、不揮発性メモリ等であり、測定データ等が記憶保持される。ＲＦ部４０３は、アンテナ４２と接続された高周波（Radio frequency：ＲＦ）部であり、アンテナ４２を用いて無線通信網８０の無線通信インタフェースでの通信処理を行う。ＲＦ部４０３は、オンボード（マイコン４１内蔵）で実装されている。アンテナ４２は、パターンアンテナを用いて子機４の筐体内に実装されている。
【００６９】
マイコン４１は、内部インピーダンスの測定の際に、ＤＡＣ４０１を用いて、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）に対応する正弦波電圧波形４２１を発生する。Ｆ１＝１１Ｈｚ、Ｆ２＝１１０Ｈｚである。
【００７０】
Ｖ／Ｉ変換部４３は、電圧／電流変換部であり、ＤＡＣ４０１からの測定周波数（Ｆ１またはＦ２）の正弦波電圧波形４２１を入力し、その正弦波電圧波形４２１を電流に変換して電流波形として出力する。Ｖ／Ｉ変換部４３の出力線は、インタフェース部３０１の対応する端子および接続線３０２を通じて、１ユニットの蓄電池５（そのうちの第１の蓄電池Ｂ１）の正極端子に接続されている。１ブロックの蓄電池５（そのうちの第４の蓄電池Ｂ４）の負極端子は、接続線３０２およびインタフェース部３０１の対応する端子を通じて、接地（ＧＮＤ）されている。すなわち、測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）に対応する電流波形は、１ユニットの４個の蓄電池５に対して共通に流れる。
【００７１】
実施の形態１では、子機４は、自身の動作用の内部電源として、自身に接続されている蓄電池５の電力を使用する。１ユニットの蓄電池５の正極端子は、インタフェース部３０１の対応する端子等を通じて、レギュレータ４４に接続されている。レギュレータ４４を通じて蓄電池５から入力されて一定電圧として出力される電力が、子機４の内部電源として使用される。
【００７２】
マルチプレクサ４５は、複数（例えば２つ）のマルチプレクサ回路（ＭＵＸ１，ＭＵＸ２）で構成される。各マルチプレクサ回路は、複数の入力端子と１つの出力端子と選択制御端子を有し、マイコン４１からの制御に基づいて複数の入力のうち選択された１つを出力する。マルチプレクサ４５は、入力端子側が、１ユニットの各蓄電池５の正極および負極の端子と、インタフェース部３０１の対応する端子等を通じて接続されている。マルチプレクサ４５は、出力端子側が、差動アンプ４６の入力端子と接続されている。例えば、第１マルチプレクサ回路ＭＵＸ１は、４つの入力端子が、４個の蓄電池５（Ｂ１〜Ｂ４）の正極端子と接続されている。第２マルチプレクサ回路ＭＵＸ２は、４つの入力端子が、４個の蓄電池５（Ｂ１〜Ｂ４）の負極端子と接続されている。マイコン４１からの制御に基づいて、マルチプレクサ４５の選択状態に応じて、１ユニットの４個の蓄電池５のうちの１つ、または直列接続された複数（２個、３個、または４個）の蓄電池５を選択できる。そして、選択された蓄電池５の電圧（端子間電圧）を差動アンプ４６に入力することができる。なお、マイコン４１によるマルチプレクサ４５の選択制御例としては、４個の蓄電池５（Ｂ１〜Ｂ４）から順に１個ずつ選択される。これにより、１個の単セルの蓄電池５毎の電圧が測定される。
【００７３】
差動アンプ４６は、２つの入力端子がマルチプレクサ４５と接続され、１つの出力端子がＡＤＣ４０４と接続されている。差動アンプ４６は、マルチプレクサ４５からの２つの信号の差分を増幅して、測定対象の蓄電池５の端子間電圧（電圧Ｖｉで表す）として出力する。
【００７４】
ＡＤＣ４０４は、差動アンプ４６からのアナログの電圧Ｖｉを入力してアナログ・デジタル変換によってデジタルの電圧値に変換する。この電圧値が測定電圧値である。マイコン４１は、測定電圧値をメモリ４０２に記憶する。
【００７５】
ＡＣ差動アンプ４７として、複数（４個）のＡＣ差動アンプ４７（＃１〜＃４）を有する（ＡＣ：交流）。それぞれのＡＣ差動アンプ４７は、入力端子側が、１ユニットのうちの対応する１つの蓄電池５（Ｂ１〜Ｂ４）と接続されている。例えば、第４のＡＣ差動アンプ４７（＃４）の２つの入力端子は、第４の蓄電池Ｂ４の正極および負極の端子と、インタフェース部３０１の対応する端子等（マルチプレクサ４５と共通）を通じて接続されている。それぞれのＡＣ差動アンプ４７の出力端子は、ＡＤＣ４０４と接続されている。各ＡＣ差動アンプ４７は、対応する蓄電池５の正極および負極の端子から、各測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）での応答波形の電流信号（対応する電圧波形４２３）を入力する。ＡＣ差動アンプ４６は、２つの電流信号の入力の差分に基づいて、出力端子から、各測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）のインピーダンス応答波形４２２の電圧信号を出力する。
【００７６】
ＡＤＣ４０４は、それぞれのＡＣ差動アンプ４７からのインピーダンス応答波形４２２のアナログ電圧信号を入力して、アナログ・デジタル変換（サンプリング）によってデジタルの電圧値にし、インピーダンス測定値とする。マイコン４１は、そのデジタルのインピーダンス測定値を、メモリ４０２に記憶する。マイコン４１（または上位装置１０）は、そのインピーダンス測定値に基づいて、対象の蓄電池５の各測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）での内部インピーダンス値（Ｚ１，Ｚ２）を計算する。
【００７７】
図５の子機４の構成では、４個の蓄電池５について、蓄電池５毎に、端子間電圧（電圧Ｖｉ）、近傍温度（温度Ｔｉ）、および２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）での内部インピーダンス（Ｚ１，Ｚ２）を測定する。図５の子機４の回路構成では、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）について順にインピーダンス測定を行う。また、この子機４は、複数（４個）の蓄電池５について順に測定を行う。この構成例では、各蓄電池５の電圧Ｖｉを順に測定するように、マルチプレクサ４５での切り替えによって対象の蓄電池５を選択している。なお、変形例として、子機４は、複数（４個）の蓄電池５について同時並列に測定する回路構成としてもよい。
【００７８】
温度センサ４１１は、子機４が設置されている環境における環境温度を常時に測定する。マイコン４１は、温度センサ４１１による温度測定値（Ｔ０とする）を入力し、メモリ４０２に記憶する。また、１ユニットの複数の蓄電池５の近傍位置に少なくとも１つの温度センサ４１２が設置されている。蓄電池５毎に温度センサ４１２が設置されてもよい。温度センサ４１２は、蓄電池５の近傍位置での近傍温度を、近似的蓄電池温度として常時に測定する。マイコン４１は、温度センサ４１２の温度測定値（Ｔｉとする）を入力し、メモリ４０２に記憶する。なお、子機４または上位装置１０は、温度測定値Ｔ０および温度測定値Ｔｉから、所定の計算によって、蓄電池５内部温度を推定してもよい。
【００７９】
メモリ４０２には、測定データとして、例えば、測定日時の時系列で、蓄電池５（Ｂ１〜Ｂ４）毎に、電圧測定値（Ｖｉ：Ｖ１〜Ｖ４）、温度測定値（Ｔ０，Ｔｉ）、インピーダンス測定値（Ｚ１｛Ｚ１１〜Ｚ１４｝，Ｚ２｛Ｚ２１〜Ｚ２４｝）を有する。例えば、インピーダンス測定値Ｚ１は、第１測定周波数Ｆ１での第１の蓄電池Ｂ１のインピーダンス測定値Ｚ１１等を含む。マイコン４１は、蓄電池５毎の各パラメータの測定値を含む測定データを、ＲＦ部４０３による無線通信処理を通じて、親機３へ送信する。
【００８０】
さらに、測定装置（子機）４は、内部インピーダンスの測定の際に、蓄電池群５０に印加されているリプル電圧（リプルノイズ）の影響を防止または低減する回路構成を有する。すなわち、測定装置４は、内部インピーダンス測定系を構成するアンプ部（図５のＡＣ差動アンプ４７）のゲインを制限する回路構成を有する。このアンプ部のゲイン制限の特性（ローパスフィルタ等の設計）は、蓄電池群５０に印加されるリプル電圧の影響を防止または低減するものである。これにより、従来よりも耐ノイズ性能が高められている。測定装置４では、蓄電池群５０に接続された制御電源装置６０や商用電源７１の構成に応じたリプルノイズの影響を防止または低減して、内部抵抗の正しい高精度の測定が可能である。
【００８１】
本システムでは、適用する制御電源装置６０の種類、および商用電源７１の周波数やノイズを考慮して、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）が選択、設計されている。それと共に、子機４の回路構成において、内部インピーダンス測定系を構成するアンプ部であるＡＣ差動アンプ４７におけるゲインが制限される。詳しくは後述する。
【００８２】
なお、本システムは、変形例として、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）のみに限らず、これらとは異なる他の測定周波数でのインピーダンス測定機能を追加的に具備してもよい。例えば、第３測定周波数Ｆ３として１ｋＨｚとする。子機４では、第３測定周波数Ｆ３を含む３種の測定周波数でそれぞれの内部インピーダンスを測定してもよい。また、他の機能、変形例として、測定装置４または上位装置１０では、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）でのインピーダンス測定値（Ｚ１，Ｚ２）に基づいて、第３測定周波数Ｆ３でのインピーダンス測定値を、換算や推定等の計算によって得る機能を設けてもよい。この機能を持つシステムの場合、過去のシステムでの第３測定周波数Ｆ３でのインピーダンス測定値との互換性を得ることができる。
【００８３】
［鉛蓄電池のインピーダンス等価回路］
図６の（Ａ）は、蓄電池５である鉛蓄電池のインピーダンス等価回路の構成を示す。図６の（Ｂ）は、（Ａ）に基づいて、測定可能な周波数帯域を考慮した等価回路の構成を示す。（Ａ）で、この等価回路は、負極端子ＴＮと正極端子ＴＰとの間において、回路部６０１、回路部６０２、抵抗Ｒ４、回路部６０３、回路部６０４が接続されている。回路部６０１は、負極格子（負極板）またはストラップの抵抗Ｒ１およびインダクタンスＬ１である。回路部６０２は、負極活物質と電解液との間の電気二重層容量としての容量Ｃ１と、容量Ｃ１に並列で、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３とを有する。抵抗Ｒ２は、負極活物質と電解液との間の充放電反応抵抗である。抵抗Ｒ３は、電解液の拡散抵抗成分である。抵抗Ｒ４は、電解液の抵抗である。回路部６０３は、正極活物質と電解液との間の電気二重層容量としての容量Ｃ２と、容量Ｃ２に並列で、抵抗Ｒ５および抵抗Ｒ６とを有する。抵抗Ｒ５は、電解液の拡散抵抗成分である。抵抗Ｒ６は、正極活物質と電解液との間の充放電反応抵抗である。回路部６０４は、正極格子（正極板）またはストラップの抵抗Ｒ７およびインダクタンスＬ２である。
【００８４】
（Ｂ）で、この等価回路は、負極端子ＴＮと正極端子ＴＰとの間において、回路部６１１、回路部６１２が接続されている。回路部６１１は、格子またはストラップのインダクタンス成分であり、インダクタンスＬ２と抵抗Ｒ８とを有する。抵抗Ｒ８は、格子またはストラップまたは電解液等の純抵抗成分である。回路部６１２は、負極活物質と電解液との間の電気二重層容量としての容量Ｃ３と、容量Ｃ３に並列で、抵抗Ｒ９とを有する。抵抗Ｒ９は、負極活物質と電解液との間の充放電反応インピーダンスである。
【００８５】
［高率放電特性、インピーダンス、測定周波数］
蓄電池５である鉛蓄電池の高率放電特性および内部インピーダンスには、鉛蓄電池の負極の劣化状況が支配的な影響を及ぼす。鉛蓄電池の負極の劣化状況は、図６の（Ｂ）のような等価回路に基づいて推定できる。負極の劣化状況は、低い測定周波数（例えば１Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度）における負極のインピーダンス測定値に現れる。鉛蓄電池の各測定周波数の負極のインピーダンス値をプロットしたもの（インピーダンス軌跡）は、一般にコール・コール・プロットと呼ばれる。寿命試験等に基づいた既知のコール・コール・プロットに、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）の各蓄電池５の内部インピーダンス測定値（Ｚ１，Ｚ２）を適用することで、各蓄電池５の高率放電容量の推定が可能である。言い換えると、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）の内部インピーダンス測定値（Ｚ１，Ｚ２）から、所定の相関関係を表す関係式、関数、ルックアップテーブル等の計算に基づいて、高率放電容量または高率放電持続時間の推定が可能である。
【００８６】
また、上記のように鉛蓄電池の負極界面インピーダンスが律速（支配的な影響を及ぼす）であるため、本システムでは、１１０Ｈｚ以下の低い周波数である上記２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）を、内部抵抗の測定に用いる。ただし、低い周波数といっても、１１Ｈｚ未満（特に１Ｈｚ以下）の測定周波数とする場合、測定時間、測定周期が長くなってしまい、時間効率が悪い。また、その場合、直流電源の電圧変動の影響によって、測定が不安定になる恐れがある。そのため、１１Ｈｚ以上の測定周波数とする。
【００８７】
また、２つの測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）の差（後述の差分値Ｄ２）がなるべく大きい方が、高精度の推定ができるので、条件を満たす範囲内で、第１測定周波数Ｆ１をなるべく小さい値、第２測定周波数Ｆ２をなるべく大きい値として選択する。
【００８８】
また、１１０Ｈｚの第２測定周波数Ｆ２でのインピーダンス測定値におけるインピーダンス実数部は、１ｋＨｚの測定周波数のインピーダンス測定値のインピーダンス実数部とほぼ同等である。そのため、１１０Ｈｚの第２測定周波数Ｆ２のインピーダンス測定値は、従来一般に用いられている鉛蓄電池用の内部抵抗測定装置の１ｋＨｚの測定周波数での測定結果との互換性が得られる。また、１１０Ｈｚの第２測定周波数Ｆ２は、低い周波数であるため、ノイズ（例えば制御電源装置のインバータの高周波ノイズ）の影響も受けにくく、測定しやすい。
【００８９】
本システムでは、蓄電池５の高率放電容量を推定するために用いる内部インピーダンス測定用の周波数として、比較的低い周波数として、上記２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）を用いる。本システムでは、上記２種の測定周波数およびコール・コール・プロットを用いた高率放電容量の推定方式を用いる。これにより、本システムでは、詳細は後述するが、従来の２種以上の測定周波数、例えば２００Ｈｚ以上の中周波数や１ｋＨｚ以上の高周波数を用いるシステムの場合や、３種以上の測定周波数を用いるシステムの場合よりも、測定時間や測定周期を短縮できる。また、測定プログラムの簡略化が図れる。また、本システムでは、従来技術例のようにインピーダンス測定値に重み付けをして高率放電容量を推定する方式を用いずに、高率放電容量の推定が可能である。
【００９０】
さらに、本システムでは、測定装置４のアンプ部のゲインを制限する回路構成によって、リプルノイズの影響を防止または低減して、蓄電池５の内部抵抗の正しい測定が可能である。そのため、本システムは、サイリスタ方式等を採用する蓄電池システム（制御電源装置６０等）に、好適に適用可能である。
【００９１】
［インピーダンス軌跡］
図７は、蓄電池５である鉛蓄電池の寿命試験中の各測定周波数でのインピーダンスをプロットしたインピーダンス軌跡（コール・コール・プロット）を示す。横軸がインピーダンス実数部、縦軸がインピーダンス虚数部を示す。実線の円（○）のプロットは実測値７０１、破線の三角（△）のプロットは等価回路計算値７０２を示す。０．１〜１ｋＨｚ程度の各測定周波数でのプロットを示す。蓄電池５の使用時間および放電（特に高率放電）の繰り返しによって負極の劣化が進み寿命に近付くにつれて、このプロットにおける楕円曲線７０３の半楕円部の直径Ｄ１が大きくなる傾向がある。鉛蓄電池の負極の劣化状況は、高率放電特性と相関を持つ。鉛蓄電池の高率放電特性に影響を及ぼす負極の劣化状況は、このようなプロットの楕円曲線７０３の半楕円部の直径Ｄ１に現れることが知られている。蓄電池５の負極のインピーダンスは、正極のインピーダンスよりも大きい。負極のインピーダンスに関する楕円曲線７０３の半楕円部は、測定周波数が１〜１００Ｈｚの付近に存在する。高率放電容量は、このような負極のインピーダンスの特性に依存している。
【００９２】
本システムでは、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）のインピーダンス測定値（Ｚ１，Ｚ２）のインピーダンス実数部（ＺＲ１，ＺＲ２）を用いて、所定の指標値ＳＨが定義される。第１測定周波数Ｆ１＝１１Ｈｚでのインピーダンス実数部ＺＲ１＝ＺＲ１１とし、第２測定周波数Ｆ２＝１１０Ｈｚでのインピーダンス実数部ＺＲ２＝ＺＲ１１０とする。この指標値ＳＨは、負極のインピーダンスの楕円曲線７０３の半楕円部の直径Ｄ１（あるいは半径Ｄ１／２）と概ね比例する関係を持つ。黒点で示す２つのインピーダンス実数部（ＺＲ１，ＺＲ２）の差分値Ｄ２（＝ＺＲ１−ＺＲ２）を示す。
【００９３】
２つの測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）での内部インピーダンス測定値（Ｚ１，Ｚ２）から、それぞれのインピーダンス実数部（ＺＲ１，ＺＲ２）を測定（演算）して、それらの差分値Ｄ２が得られる。その差分値Ｄ２を用いた指標値ＳＨが得られる。鉛蓄電池の負極のインピーダンス特性により、直径Ｄ１と差分値Ｄ２とは、比例関係を有する。指標値ＳＨから、相関によって、半楕円部の直径Ｄ１（または半径Ｄ１／２）が得られる。直径Ｄ１は、鉛蓄電池の負極の劣化状況を表し、高率放電容量と高い相関を持つ。直径Ｄ１から、相関によって、高率放電特性（高率放電容量ＣＨまたは高率放電持続時間ＴＨ）が得られる。指標値ＳＨと高率放電容量ＣＨ（高率放電持続時間ＴＨ）とは、良い相関を持つ。
【００９４】
すなわち、高率放電容量ＣＨまたは高率放電持続時間ＴＨは、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）によるインピーダンス測定値（Ｚ１，Ｚ２）に基づいた指標値ＳＨから、所定の相関関係を表す関係式での計算によって、高精度に推定可能である。高率放電特性から、蓄電池５の寿命が推定できる。
【００９５】
鉛蓄電池の負極の劣化は、例えば添加剤の溶出による負極板の比表面積の低下が一原因である。負極の活物質の面積が減少することで、高率放電容量が低下する。電気二重層容量の低下および充放電反応抵抗の増大によって、図７の１〜１００Ｈｚ付近にみられる半楕円部の半径（直径Ｄ１）が増加する。鉛蓄電池の高率放電特性は、負極の有効範囲表面積と相関している。その指標として、電気二重層容量および電荷移動抵抗があることがわかっている。本システムでは、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）でのインピーダンス測定値（Ｚ１，Ｚ２）の特にインピーダンス実数部（ＺＲ１，ＺＲ２）の差分値Ｄ２は、負極の電荷移動抵抗に相当する。すなわち、この差分値Ｄ２を用いた指標値ＳＨによって、高率放電容量ＣＨ（高率放電持続時間ＴＨ）を、高精度に推定できる。
【００９６】
なお、蓄電池５における高率放電としては、例えば、定格０．１Ｃの電流で５分放電する場合を想定している。
【００９７】
［高率放電容量推定計算］
上位装置１０において高率放電容量ＣＨまたは高率放電持続時間ＴＨを推定する計算の詳細については以下である。２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）でのインピーダンス測定値（Ｚ１，Ｚ２）として、第１測定周波数Ｆ１＝１１Ｈｚでのインピーダンス測定値Ｚ１、第２測定周波数Ｆ２＝１１０Ｈｚでのインピーダンス測定値Ｚ２とする。インピーダンス測定値の実数部と虚数部とをみる。第１インピーダンス測定値Ｚ１の実数部をＺＲ１＝ＺＲ１１とし、第２インピーダンス測定値Ｚ２の実数部をＺＲ２＝ＺＲ１１０とする。高率放電持続時間ＴＨに比例する指標値を指標値ＳＨとする。蓄電池５毎に指標値ＳＨが計算される。指標値ＳＨの計算式は、ＳＨ＝１／（ＺＲ１−ＺＲ２）＝１／（ＺＲ１１−ＺＲ１１０）とする。
【００９８】
本システムでは、上記インピーダンス軌跡（コール・コール・プロット）に基づいて、予め、蓄電池５の種類毎に、指標値ＳＨと高率放電持続時間ＴＨとの相関を表す関係式が定義され、設定されている。
【００９９】
図８は、指標値ＳＨと高率放電持続時間ＴＨとの関係式の例を示す。この関係式は、線形の一次関数で表される。この関係式として、ＳＨ＝ｘ、ＴＨ＝ｙとした場合に、ｙ＝0.5692ｘ−48.396、相関係数：Ｒ２＝0.9844である。上位装置１０の監視アプリケーション１０１は、測定データに基づいた指標値ＳＨと、上記蓄電池５の種類毎の関係式に基づいて、高率放電持続時間ＴＨを計算する。
【０１００】
上位装置１０（例えば遠隔監視サーバ１）は、計算した高率放電持続時間ＴＨと、規定の判定用閾値（寿命判定用閾値）である閾値ＴＨＬとを比較する。高率放電持続時間ＴＨが閾値ＴＨＬ以下になった場合（ＴＨ≦ＴＨＬ）、その蓄電池５が寿命に達したと判定できる。
【０１０１】
以下には、１２Ｖ，４００Ａｈの蓄電池５の場合の寿命推定の計算例を示す。上記高率放電持続時間ＴＨの推定計算は、図１の上位装置１０の監視アプリケーション１０１、あるいは図２の遠隔監視サーバ１の同様のアプリで実行される。
【０１０２】
第１例として、ある蓄電池５が寿命に達していない（劣化していない）場合の例は以下である。子機４での対象の蓄電池５のインピーダンス測定値からのインピーダンス実数部において、ＺＲ１１＝2.98ｍΩ、ＺＲ１１０＝2.01ｍΩであったとする。指標値ＳＨ＝１／（0.00298−0.00201）＝1031である。高率放電持続時間ＴＨ＝0.569×1031−48.4＝538秒である。閾値ＴＨＬ＝420秒とする。ＴＨ＝538＞ＴＨＬ＝420である。そのため、この蓄電池５は寿命に達していないと判定される。
【０１０３】
第２例として、ある蓄電池５が寿命に達している（劣化している）場合の例は以下である。子機４での対象の蓄電池５のインピーダンス測定値からのインピーダンス実数部において、ＺＲ１１＝3.56ｍΩ、ＺＲ１１０＝2.08ｍΩであったとする。指標値ＳＨ＝１／（0.00356−0.00208）＝676である。高率放電持続時間ＴＨ＝0.569×676−48.4＝336秒である。閾値ＴＨＬ＝420秒とする。ＴＨ＝336≦ＴＨＬ＝420である。そのため、この蓄電池５は寿命に達していると判定される。
【０１０４】
［インピーダンス演算］
上位装置１０の監視アプリケーション１０１では、インピーダンス測定結果を解析および表示する処理等を行う。この処理では、ＬＳＩ等のハードウェアの演算機能を利用しながら、浮動小数点演算（インピーダンスの実数部および虚数部の計算に係わる演算）を行う。すなわち、実施の形態１では、子機４でのインピーダンス測定値（測定データ）は、図５のインピーダンス応答波形４２２のデジタルデータである。上位装置１０は、その測定データを取得して、浮動小数点演算を行って、インピーダンス実数部の値（ＺＲ１，ＺＲ２）を得る。
【０１０５】
なお、変形例として、この浮動小数点演算を含む処理は、上位装置１０で行うことに限らず、図２の統括親機２、親機３、または子機４等のいずれかの装置で行ってもよい。例えば、子機４で行う場合、子機４は、図５のインピーダンス応答波形４２２のデータから、浮動小数点演算を行って、インピーダンス実数部の値を得て、測定データとする。統括親機２で行う場合、統括親機２は、親機３を通じて、子機４から、測定データを取得し、浮動小数点演算を行って、インピーダンス実数部の値を得て、測定データとする。
【０１０６】
また、上記浮動小数点演算を含む計算処理は、インピーダンス、指標値ＳＨ、高率放電持続時間ＴＨ等の各分解能に応じて、整数型での計算（演算）としてもよい。また、上記推定計算処理は、インピーダンス実数部でなくインピーダンス絶対値を用いてもよい。
【０１０７】
また、蓄電池５の近傍温度に応じてインピーダンスが変化する。そのため、上記計算処理は、以下のように行われてもよい。すなわち、本システムで、予め、蓄電池５の温度とインピーダンスとの関係を、関係式として求めて設定しておく。そして、本システムでは、その関係式に基づいて、インピーダンス測定値を、標準温度として２５℃を基準とした値に補正および変換する。上位装置１０は、その２５℃基準のインピーダンス測定値を用いて推定計算を行う。
【０１０８】
［２種の測定周波数の設計］
２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）の設計の詳細については以下である。
【０１０９】
（１）測定周波数に必要な条件について。（１ａ）図７の楕円曲線７０３の半楕円部の直径Ｄ１を正確に算出するためには、２つの測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）の差が大きいことが必要である。そのため、前述のように、他の条件を満たす範囲内で、第１測定周波数Ｆ１はなるべく小さく例えば１１Ｈｚ、第２測定周波数Ｆ１はなるべく大きく例えば１１０Ｈｚとする。
【０１１０】
（１ｂ）リプル電圧は、商用電源７１の交流方式が３相である場合では、商用電源周波数（５０Ｈｚ，６０Ｈｚ）の６倍の周波数成分が多くなり、単相の場合では商用電源周波数の２倍の成分周波数が多くなる。このことから、商用電源周波数が５０Ｈｚの場合では、リプル電圧周波数が３００Ｈｚと１００Ｈｚ、商用電源周波数が６０Ｈｚの場合では、リプル電圧周波数が３５０Ｈｚと１２０Ｈｚである。このようなリプル電圧周波数と測定周波数とが一致する場合、インピーダンスが測定不可能となる。よって、これらのリプル電圧周波数（１００，１２０，３００，３５０Ｈｚ）およびそれに近い範囲（所定の±％の範囲）での周波数を測定周波数にすることは避けるべきである。
【０１１１】
また、商用電源周波数の整数倍（５０，６０，１００，１２０，１５０，１８０，２００Ｈｚ，……）の周波数成分についても、測定への影響が考えられるので、測定周波数としては避けるべきである。また、特に、素数周波数から測定周波数を選択すれば、商用電源周波数の整数倍の周波数にはならないので、測定精度低下を防止できると考えられる。
【０１１２】
（２）測定に与える影響について。測定周波数が低い場合、その分、測定時間を要する。ノイズ影響を除去するために、平均化も必要であり、測定周波数の下限（低い値）としては１０Ｈｚ程度が限界である。測定周波数が低くなる場合、拡散に起因するインピーダンスも測定値に入ってしまう。その場合、前述の半楕円部の直径または半径を正確に算出できなくなり、高率放電持続時間ＴＨとの相関性が悪くなる。
【０１１３】
（３）測定周波数とリプル電圧周波数とが近接する場合の影響を以下にシミュレーションする。リプル電圧の大きさにも依るが、リプル電圧の振幅が、リプル無しの応答波形の振幅と同一の場合とする。その場合で、リプル電圧周波数が、測定周波数と±２％以上離れる場合、インピーダンス測定値の誤差は±１０％未満となる。すなわち、測定周波数は、リプル電圧周波数に対して±２％以上離れた値とするとよい。
【０１１４】
シミュレーション条件は以下である。第２測定周波数Ｆ２を例えば１１０Ｈｚとする場合で、１１０Ｈｚ応答成分（第２測定周波数Ｆ２でのインピーダンス応答波形４２２）を、以下のような方法で算出する。子機４（マイコン４１）は、１周期、１１０Ｈｚの１２８分割したｓｉｎテーブルとｃｏｓテーブルの値を、応答波形に乗算し、各々の積算値を算出する演算を行う。上記演算が、１１０Ｈｚの１２８周期分、積分として実行される。ｓｉｎ積算値からインピーダンス実数部（ＺＲ１１０）が算出される。ｓｉｎ積算値とｃｏｓ積算値の２乗平均値からインピーダンス絶対値が算出される。こうして１１０Ｈｚ応答成分が得られる。
【０１１５】
測定抵抗を以下とする。（１）第１測定抵抗＝１ｍΩ、（２）第２測定抵抗＝１０ｍΩとする。周波数（周波数範囲）を１００〜１２０Ｈｚとする。この周波数範囲で、１Ｈｚステップとし、１０８〜１１２Ｈｚでは０．２Ｈｚステップとする。振幅を以下とする。（１）第１振幅として測定波形と同一の振幅とする。第１測定抵抗＝１ｍΩでは0.343［mVp-p］、第２測定抵抗＝１０ｍΩでは3043［mVp-p］である。（２）第２振幅として、測定波形の１０倍の振幅とする。第１測定抵抗＝１ｍΩのみでの第２振幅とする。
【０１１６】
シミュレーション結果は以下である。１０８〜１１２Ｈｚの測定周波数では、±１０％以上の誤差となった。振幅が測定抵抗の１０倍の場合では、±１００％以上の誤差となった。１１０Ｈｚおよび１２０Ｈｚでは、測定波形以下の振幅で、数％の誤差となった。
【０１１７】
図９の（Ａ）〜（Ｃ）は、上記シミュレーションに関して、上記各条件におけるリプル電圧周波数の影響を表すグラフを示す。上記各条件として、（Ａ）は、第２測定抵抗＝１０ｍΩで、測定波形と同一の振幅の場合、（Ｂ）は、第１測定抵抗＝１ｍΩで、測定波形と同一の振幅の場合、（Ｃ）は、第１測定抵抗＝１ｍΩで、測定波形の１０倍の振幅の場合である。グラフの横軸が測定周波数（Hz）、縦軸が誤差（％）である。実線の四角（□）点のプロットはインピーダンス絶対値を示し、破線の菱形（◆）点のプロットはインピーダンス実数部を示す。
【０１１８】
上記シミュレーションに基づいた結論として、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）の選択について以下である。
【０１１９】
第１測定周波数Ｆ１に関する測定周波数第１条件として、１００Ｈｚ以下で、１Ｈｚより大きい周波数とする（１Ｈｚ＜Ｆ１≦１００Ｈｚ）。また、第１測定周波数Ｆ１として、特に素数周波数とする。測定周波数第１条件の設定根拠は以下である。１Ｈｚ以下の場合、測定時間がかかりすぎる。また、１Ｈｚ以下の場合、図７の半楕円部以外の成分も含まれるため、高率放電容量との相関性が悪くなる。
【０１２０】
第２測定周波数Ｆ２に関する測定周波数第２条件として、１００，１２０，３００，３６０Ｈｚの各周波数の±２％範囲の周波数を避けた周波数とする。測定周波数第２条件の設定根拠は以下である。すなわち、想定される商用電源７１の単相および３相の各リプル電圧から±２％離れる場合、上記シミュレーション結果のようにインピーダンス測定値の誤差が１０％以上と比較的大きくなってしまうためである。実施の形態１では、第１条件を満たすように、第１測定周波数Ｆ１として１１Ｈｚとする。
【０１２１】
測定周波数第２条件の付帯条件は以下である。すなわち、リプル電圧の振幅が、インピーダンス測定波形の振幅よりも小さい場合とする。この付帯条件を満たさない場合には、測定用の交流電流を大きくすることで対応することができる。
【０１２２】
測定周波数第２条件の付帯条件は以下である。すなわち、第１条件の第１測定周波数Ｆ１と、第２条件の第２測定周波数Ｆ２との差（Ｆ１−Ｆ２）が小さい場合、図７の半楕円部の直径Ｄ１または半径を正確または高精度に算出することができない。そのため、それらの差（Ｆ１−Ｆ２）をなるべく大きくするように、第１測定周波数Ｆ１および第２測定周波数Ｆ２が選択される。測定時間と精度とのバランスを考慮して、例えば第１測定周波数Ｆ１＝１１Ｈｚが選択され、第２測定周波数Ｆ２＝１１０Ｈｚが選択される。
【０１２３】
上記２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）の設計に関する注意補足事項として以下である。測定周波数が１００Ｈｚ程度の場合では、インピーダンス実数部とインピーダンス絶対値とがほぼ等しい。そのため、インピーダンス実数部の算出は必須ではなく、インピーダンス実数部とインピーダンス絶対値とのいずれを用いてもよい。
【０１２４】
また、上記計算および結果は、１２８周期積分した場合の結果であり、積分回数を大きくする場合、誤差は小さくなる。ただし、積分回数を大きくするほど測定時間も長くなる。そのため、上記測定時間以上に伸ばすことは、現実的、効率的ではない。
【０１２５】
［リプル電圧の影響］
リプル電圧の影響について説明する。蓄電池システムの電源装置４０および制御電源装置６０は、サイリスタ方式（例えばサイリスタを用いて導通角を制御する方式）等を適用する場合、リプル電圧（リプルノイズ）が発生する場合がある。リプル電圧の大きさや周波数成分は、電源の種類により異なる。商用電源７１の交流電圧の周波数（商用電源周波数：５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）に応じて、異なるリプル電圧が生じる。例えば、サイリスタを用いる方式では、サイリスタ等を用いて、制御整流回路を構成する。制御整流回路は、交流を直流に変換する整流回路を制御する。サイリスタを用いる方式では、整流回路の出力電圧を連続的に変えることができる。しかしながら、サイリスタ方式等では、リプル電圧が発生する。制御電源装置６０に接続されている蓄電池群５０の直流電圧に、そのリプル電圧が重畳される場合がある。
【０１２６】
図５のように、蓄電池５に接続された測定装置４は、各測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）の正弦波電圧波形４２１に基づいた電流波形を対象の蓄電池５に通電して、その応答の電圧波形４２３から、アンプ部を通じて、インピーダンス応答波形４２２として測定する。その際、その電圧波形４２３にリプル電圧が重畳されて影響している場合には、インピーダンス測定精度が低下してしまう場合がある。測定周波数によっては測定できない場合がある。本システムでは、測定周波数を含む測定方式を好適に設計することで、内部インピーダンスの測定精度を高めている。
【０１２７】
図１０は、リプル電圧（リプルノイズ）の例について模式的に示す。交流電圧に基づいた出力の電圧波形１０００において、リプル１００１、ノイズ１００２、リプルノイズ（リプル電圧）１００３を示す。出力の電圧波形１０００に重畳されている波状変動分をリプル１００１といい、周波数成分としては、交流入力周波数（例えば商用電源周波数）の整数倍である。例えば、制御電源装置６０の回路で、商用電源７１からの交流電圧を直流電圧に変換する際に、元の交流成分が少し残ってしまい、出力の電圧波形１０００にリプル電圧１００３として現れる。
【０１２８】
このようなリプル電圧が蓄電池群５０に印加されている場合がある。この状態で測定装置４がインピーダンス測定を行う場合、図５の電圧波形４２３には、このようなリプル電圧が含まれる。そのため、比較例としてアンプ部のゲイン制限機能が無い構成の場合、マイコン４１のＡＤＣ４０４で、ＡＣ差動アンプ４７からのインピーダンス応答波形４２２を入力してサンプリングでデジタルデータを得る際に、リプル電圧値が入力される場合がある。そのため、リプル電圧を含んだインピーダンス応答波形４２２のデータしか得られず、ＡＤＣ４０４のサンプリング分解能に対してリプル電圧値が大きい場合等にはサンプリングができない。すなわち、正確で高精度なインピーダンス測定はできない。ＡＤＣ４０４の入力電圧範囲は、例えば１６bitで表現される場合に、０〜３．３Ｖである。
【０１２９】
実施の形態１では、図５の測定装置４の回路構成で、蓄電池５の両端子からの応答の電流波形に基づいた電圧波形４２３をＡＣ差動アンプ４７で入力し増幅してインピーダンス応答波形４２２を出力する際に、上記リプル電圧の影響を防止または低減するように、ゲインが制限されている。マイコン４１からの制御によってＡＣ差動アンプ４７のゲインが制限される。これにより、ＡＤＣ４０４に入力されるインピーダンス応答波形４２２の電圧は、リプル電圧の影響が防止または低減されている。ＡＤＣ４０４では、入力電圧範囲内で、正しいサンプリングができる。すなわち、インピーダンス測定精度が確保または向上される。
【０１３０】
［ＧＵＩ画面］
遠隔監視サーバ１が出力するＧＵＩ画面には、監視情報として、蓄電池システムおよび蓄電池５（ＩＤ）毎に、電圧、温度、および内部インピーダンスの各測定値や、推定された高率放電容量等の状態が、表やグラフ等で整理された形式で表示される。また、画面には、図７のプロットに対応する差分値Ｄ２や指標値ＳＨ、各測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）での各インピーダンス実数部（ＺＲ１，ＺＲ２）等の値も表示可能である。画面には、ＤＢ１００に格納されている設定情報、構成情報、測定データ等を含む各種の情報が表示可能である。保守時期等のアナウンス情報は、画面に限らず、メール通知等でも出力可能である。ＧＵＩ画面やアナウンス情報では、推定した蓄電池５の寿命時期だけでなく、寿命に達するよりも前の時期として、推奨する保守時期を出力することができる。ユーザは、蓄電池５の寿命時期や保守時期を前もって知ることができ、保守対応が容易になる。
【０１３１】
［効果等］
上記のように、実施の形態１の蓄電池状態監視システムによれば、蓄電池５の内部インピーダンスの測定精度を向上または確保できる。子機４では、好適に設計された２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）を用いて内部インピーダンスを高精度に測定する。これにより、高率放電容量の推定精度を高めている。高率放電容量に基づいて蓄電池５毎の寿命を高精度に推定できるので、蓄電池５の交換を含む蓄電池システムの保守や更新を効率的に実現できる。
【０１３２】
他の実施の形態（変形例）の蓄電池状態監視システムとして以下も可能である。変形例のシステムとして、図２の統括親機２と複数の各親機３とが、有線の通信網ではなく、無線通信網で接続されてもよい。図２の複数の親機３と複数の子機４とが、無線通信網ではなく有線通信網で接続されてもよい。また、統括親機２、親機３、子機４といった３階層の構成としたが、これに限らず、複数階層（例えば２階層や４階層）の構成としてもよい。例えば、統括親機２と遠隔監視サーバ１（または現地監視ＰＣ２１）が１つの装置に統合されてもよい。例えば、統括親機２と親機３とが１つの装置に統合されてもよい。測定装置４と上位装置１０とが１つの装置に統合されてもよい。
【０１３３】
変形例のシステムとして、測定装置（子機）４での測定処理のうちの一部を、上位装置１０（遠隔監視サーバ１、統括親機２、または親機３）で行わせるようにしてもよい。また、上位装置１０（遠隔監視サーバ１、統括親機２、または親機３）での推定処理等の一部を、測定装置（子機）４で行わせるようにしてもよい。
【０１３４】
変形例として、子機４は、測定装置と通信装置とで分けて構成されてもよい。その測定装置は、蓄電池５のパラメータを測定し、測定データを記憶する。その通信装置は、その測定装置から測定データを取得して親機３へ送信する。
【０１３５】
他の実施の形態では、蓄電池５は、鉛蓄電池に限らず、他の種類の蓄電池が適用可能である。また、子機４に、蓄電池５の電流値を測定する機能や、直流抵抗値を計算する機能等を追加してもよい。また、子機４のメモリ４０２または外部メモリ等に格納された測定データ等を、ユーザが必要時に手動で読み出して取得可能な形態としてもよい。
【０１３６】
変形例のシステムとして、２種の測定周波数（Ｆ１，Ｆ２）についてユーザによる可変設定を可能としてもよい。その場合、上位装置１０（遠隔監視サーバ１等）から子機４へ通信を通じて２種の測定周波数の設定が可能である。上位から子機４へ、測定周波数の指定と共にインピーダンス測定指令を与えてもよい。前述の条件を満たす２種の測定周波数を、複数のパターンで設定し、使い分けてもよい。
【０１３７】
［変形例（１）］
図１１は、第１変形例として、測定装置（子機）４の他の回路構成例を示す。この子機４は、図５に対する異なる構成点としては、ＡＣ差動アンプ４７（複数の各ＡＣ差動アンプ４７（＃１〜＃４））と蓄電池５（複数の各蓄電池Ｂ１〜Ｂ４）の端子との間に、スイッチド・キャパシタ・フィルタ（ＳＣＦ）４８が設けられている。ＳＣＦ４８の制御クロック入力端子には、マイコン４１の出力ポートから出力される制御クロックが入力される。ＳＣＦ４８は、その制御クロックに基づいて制御される。図１１では、例えば、第４の蓄電池Ｂ４の正極および負極の端子からの接続線と、第４のＡＣ差動アンプ４７（＃４）との間に、ＳＣＦ４８が接続されている。同様に、他のＡＣ差動アンプ４７の前段にもＳＣＦ４８が接続されている。
【０１３８】
ＳＣＦ４８は、前述と同様のゲイン制限機能を実現する。すなわち、ＳＣＦ４８は、インピーダンス測定時の蓄電池５の両端子からの電流波形（電圧波形４２３）について、リプル電圧の影響を防止または低減するように、ゲインを制限する。この第１変形例のように、ＡＣ差動アンプ４７の前段または後段の位置にＳＣＦ４８が設けられた構成としてもよい。
【０１３９】
公知のＳＣＦは、入力信号における所定の不要成分を除去し、必要な成分を取り出して出力するためのフィルタ回路であり、スイッチド・キャパシタを実現するアナログフィルタまたはデジタルフィルタである。公知のスイッチド・キャパシタは、コンデンサとスイッチの組み合わせによって、電流または電圧を制限する電子回路である。スイッチド・キャパシタの特性（カットオフ周波数等）は、コンデンサまたはスイッチ等の素子の値で設計されている。ＳＣＦでは、スイッチが電子的な制御（制御クロックに基づいた切り替え）で実現される。ＳＣＦは、低消費電力動作が実現できる。ＳＣＦは、例えばスイッチド・キャパシタ部（フィルタ部）と外部抵抗との組み合わせで、バンドパス、ローパス、ハイパス、およびノッチの標準的な２次機能を実現する。ＳＣＦのサンプリング（カットオフ）は、制御クロックの周波数の２倍の周波数で行われる。
【０１４０】
［変形例（２）］
図１２は、第２変形例として、測定装置（子機）４の他の回路構成例を示す。この子機４は、図５、図１１に対する異なる構成点としては、マルチプレクサ４５を通じて、差動アンプ４６と、ＡＣ差動アンプ４７およびＳＣＦ４８とを共用する構成を有する。図１２の回路構成では、マルチプレクサ４５の後段において、差動アンプ４６と共に、ＡＣ差動アンプ４７が分岐して並列で接続されている。この構成では、ＡＣ差動アンプ４７は単一でよく、回路が効率化されている。その単一のＡＣ差動アンプ４７の後段に、ＳＣＦ４８が接続されている。ＳＣＦ４８の出力がＡＤＣ４０４に入力される。
【０１４１】
例えば、マルチプレクサ４５の第１マルチプレクサ回路ＭＵＸ１の出力端子は、接続線を通じて、差動アンプ４６の第１入力端子とＡＣ差動アンプ４７の第１入力端子とに接続されている。インピーダンス測定の際には、マイコン４１からの制御に基づいて、測定対象の蓄電池５がマルチプレクサ４５で選択され、選択された蓄電池５からの出力電圧波形が、ＡＣ差動アンプ４７に入力される。
【０１４２】
以上、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前述の実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。本発明の構成要素の追加や削除や置換、分離や併合、各種の組み合わせ等が可能である。
【符号の説明】
【０１４３】
４…測定装置（蓄電池状態測定装置）、５…蓄電池、１０…上位装置（監視処理装置）、４０…電源装置、５０…蓄電池群、６０…制御電源装置、６１…充放電制御部、７１…商用電源（電力系統）、７２…負荷、７３…発電装置、１０１…監視アプリケーション、１０２…通信網、１０１Ａ…測定データ取得部、１０１Ｂ…高率放電容量推定部、１０１Ｃ…ＧＵＩ部、１４０…内部インピーダンス測定部。
【図１】
2019190939.tif 000003
【図２】
2019190939.tif 000004
【図３】
2019190939.tif 000005
【図４】
2019190939.tif 000006
【図５】
2019190939.tif 000007
【図６】
2019190939.tif 000008
【図７】
2019190939.tif 000009
【図８】
2019190939.tif 000010
【図９】
2019190939.tif 000011
【図１０】
2019190939.tif 000012
【図１１】
2019190939.tif 000013
【図１２】
2019190939.tif 000014