(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池に対してリプル電圧を発生させるために一定の交流電流を供給するリプル発生手段と、
供給された交流電流により蓄電池に発生したリプル電圧から蓄電池の劣化を判定する劣化判定回路とを有し、
前記劣化判定回路が、発生したリプル電圧を増幅するリプル電圧増幅回路と、
前記リプル電圧増幅回路の出力電圧を平滑化する平滑回路と、
直列接続された複数のＬＥＤから成る表示部、及び前記平滑回路の出力電圧により前記ＬＥＤを個々に駆動する駆動回路とを有し、
更に前記リプル電圧増幅回路が、非反転増幅回路から成る第１増幅回路、当該第１増幅回路の出力信号を増幅する反転増幅回路から成る第２増幅回路、及び前記蓄電池の出力電圧を最大値として、前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路の出力により変動する電圧を前記平滑回路に出力する出力回路を有し、
前記平滑回路は、前記出力回路の出力を受けて、前記リプル電圧の振幅が増大したら、前記リプル電圧の振幅に反比例して低下する電圧を出力し、前記表示部の点灯するＬＥＤ数が減少することを特徴とする蓄電池劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池の劣化状態を診断する蓄電池劣化診断装置に関し、特に無負荷状態で診断できる蓄電池劣化診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
データセンタや電気自動車、ハイブリッド車、電動自転車等において蓄電池が使用されているし、近年節電や安定した電力の安定化の観点から、太陽光発電や風力発電を系統連系するだけでなく、発電した電力を蓄える蓄電池がある。このように、蓄電池の用途は多様化しており、その劣化状態を正確に把握することが重要となっている。
この蓄電池の劣化を判断する従来の方法に特許文献１の技術がある。これは、蓄電池の充電電圧を一時的に下げ、一定時間経過後に上昇させてリプル電流を発生させることで、蓄電池を流れる電流の変化からインピーダンスを算出して劣化状態を診断するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１０１５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術は、それまでは負荷を接続して実際に通電して判定していた劣化の判断を負荷を接続することなく診断できた。しかしながら、サイリスタ整流器に対して蓄電池の充電電圧を制御する電圧支持信号発生手段に加えて、蓄電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出手段が必要であり、ＣＰＵを使用した複雑な演算回路が必要であった。
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、蓄電池の劣化を簡易な回路で判定できる蓄電池劣化診断装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する為に、請求項１の発明に係る蓄電池劣化診断装置は、蓄電池に対してリプル電圧を発生させるために一定の交流電流を供給するリプル発生手段と、供給された交流電流により蓄電池に発生したリプル電圧から蓄電池の劣化を判定する劣化判定回路とを有し、劣化判定回路が、発生したリプル電圧を増幅するリプル電圧増幅回路と、リプル電圧増幅回路の出力電圧を平滑化する平滑回路と、直列接続された複数のＬＥＤから成る表示部、及び平滑回路の出力電圧によりＬＥＤを個々に駆動する駆動回路とを有し、更にリプル電圧増幅回路が、非反転増幅回路から成る第１増幅回路、当該第１増幅回路の出力信号を増幅する反転増幅回路から成る第２増幅回路、及び蓄電池の出力電圧を最大値として、第１増幅回路及び第２増幅回路の出力により変動する電圧を平滑回路に出力する出力回路を有し、平滑回路は、出力回路の出力を受けて、リプル電圧の振幅が増大したら、リプル電圧の振幅に反比例して低下する電圧を出力し、表示部の点灯するＬＥＤ数が減少することを特徴とする。
この構成によれば、蓄電池の内部インピーダンスの変化をリプル電圧を発生させて検出し、このリプル電圧を受けて発光するＬＥＤの数を変化させて劣化度を診断するため、デジタル演算回路を使用すること無く簡易な回路で蓄電池の劣化状態の判定が可能となり、安価に構成できる。
【０００７】
また、リプル電圧増幅回路が２個のオペアンプで構成でき簡易な回路構成で済む。
【０００８】
加えて、点灯するＬＥＤの数の減少により劣化の進行を認識でき、発光するＬＥＤ数が蓄電池の状態を現し判断し易い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、蓄電池の内部インピーダンスの変化をリプル電圧を発生させて検出し、このリプル電圧を受けて発光するＬＥＤの数を変化させて劣化度を診断するため、デジタル演算回路を使用すること無く簡易な回路で蓄電池の劣化状態の判定が可能となる。そして、アナログ回路により判定回路を構成できるため安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る蓄電池劣化診断装置の一例を示す回路図である。
【図２】リプル電圧増幅回路の説明図である。
【図３】図２に示す回路の主要点の波形説明図であり、（ａ）は蓄電池の劣化が小さい場合、（ｂ）は劣化が大きい場合を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る蓄電池劣化診断装置の一例を示す回路図であり、１は診断対象の蓄電池、２は蓄電池１にリプル電圧を発生させるリプル電流供給回路（リプル発生手段）、３は劣化判定回路であり、リプル電流供給回路２と劣化判定回路３とで蓄電池劣化診断装置を構成している。
【００１２】
リプル電流供給回路２は、例えば周波数１Ｈｚの交流電流を出力して蓄電池１に供給する。
【００１３】
劣化判定回路３は、リプル電流が供給されることで蓄電池１に発生するリプル電圧を増幅するリプル電圧増幅回路３１と、増幅された電圧によりＬＥＤ発光させて劣化状態を表示する劣化度表示部３２とを有している。
【００１４】
リプル電圧増幅回路３１は、非反転増幅回路から成る第１増幅回路Ｑ１、及びこの第１増幅回路Ｑ１の出力を増幅する反転増幅回路から成る第２増幅回路Ｑ２を備えた２段の増幅回路と、直列接続された３個のダイオード（第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２、第３ダイオードＤ３）から成り、双方の増幅回路Ｑ１，Ｑ２の出力電圧を基に劣化度表示部３２の駆動電圧を発生する出力回路３１ａとを有している。
【００１５】
また劣化度表示部３２は、直列接続された複数のＬＥＤ列（ここでは５個のＬＥＤ）から成る表示部３２ａ、それぞれのＬＥＤを駆動させる駆動回路３２ｂ、表示部３２ａを安定して発光させるために出力回路３１ａの変動する出力電圧を平滑化する平滑回路３２ｃを有している。
【００１６】
このように構成されたリプル電圧増幅回路３１は具体的に以下の様に動作する。図２、図３を参照して説明する。図２はリプル電圧増幅回路３１を抜き出した回路図、図３は図２に示す回路の主要点の波形説明図であり、（ａ）は蓄電池の劣化が小さい場合、（ｂ）は劣化が大きい場合を示している。
図３におけるＳ１からＳ６の波形は図２に示す個々の点の波形であり、Ｓ１点は蓄電池１に発生したリプル電圧の波形であり、この波形が第１増幅回路Ｑ１に入力される。Ｓ２点は第１増幅回路Ｑ１の出力電圧波形、Ｓ３点は第２ダイオードＤ２のアノード電圧波形、Ｓ４は第２ダイオードＤ２のカソード電圧波形、Ｓ５は出力回路３１ａの出力電圧波形、Ｓ６は平滑回路３２ｃの出力波形であり、表示部３２ａの駆動電圧波形である。また、Ｍ点は蓄電池１の端子電圧（例えば、１２ボルト）にほぼ等しい一定の電圧が印加されている。
但し、第１増幅回路Ｑ１、及び第２増幅回路Ｑ２の増幅率Ａｖを共に１とし、先ず蓄電池１の劣化度が小さい（劣化していない状態を含む）場合から説明する。
【００１７】
＜劣化度が小さい場合＞
第１増幅回路Ｑ１の利得が１であるため、Ｓ１点の波形に対してＳ２点は同一の波形となる。尚、リプル電流供給回路２が出力する一定の交流電流により、Ｓ１点に発生するリプル電圧の振幅は１ボルトとして説明する。
一方、第２増幅回路Ｑ１の出力は、Ｓ２点がプラス波形の時はマイナス波形となるし、逆にＳ２点がマイナス波形の時はプラス波形となる。この結果、Ｓ３点の電圧はＳ２点がプラス波形のピーク時はほぼＭ点の電圧となり、Ｓ３点から電圧の低いＳ４点に電流（図２に示す矢印Ｈ１）が流れる。
【００１８】
また、Ｓ２点がマイナス波形の時、Ｓ４点はＳ３点より高電位となるが、第２ダイオードＤ２を逆流しないため、第３ダイオードＤ３を介してＭ点に向けて電流が流れる（図２に示す矢印Ｈ２）。そのため、矢印Ｈ１に示す電流の流れが発生した時のＳ４点の電圧を基準（電圧をＶａとする）にすると、図３（ａ）に示すようにＳ３点では第２ダイオードＤ２の電圧降下Ｖｆを加えたＶａ＋Ｖｆの電圧を最大値、Ｖａ＋Ｖｆ−２ボルトの電圧を最小値とする振幅１ボルトのリプル電圧が発生する。
【００１９】
尚、この電圧を蓄電池１が出力する電圧を基準に見ると、Ｍ点の電圧は蓄電池１の出力電圧にほぼ等しい一定電圧（Ｖｍとする）が印加されているため、Ｓ３点には抵抗Ｒ４及び第１ダイオードＤ１の電圧降下分を引いた直流電圧が印加されている。そのため、Ｖｍ−Ｖｆを最大値とする振幅１ボルトのリプル電圧が発生すると見ることもできる。
【００２０】
一方、Ｓ４点で発生する電圧は、矢印Ｈ１の電流によりコンデンサＣ２が充電され電圧が上昇し、Ｓ１点がマイナスの波形になる時点でＶｍ＋Ｖｆの電圧となり、矢印Ｈ２で示す電流の流れが発生する。
こうしてＳ４点は図３（ａ）に示す波形となり、Ｓ５点の波形はＳ３点の波形に準ずる変動を示し、Ｖａ＋Ｖｆをピークとする振幅１ボルトの変化を示す。そして、このＶａ＋ＶｆはＭ点の電圧Ｖｍにほぼ等しく、Ｓ５点はＶｍ〜Ｖｍ−２ボルトの間で変動するとみることができる。
そしてＳ６点の電圧波形は、Ｓ５点の電圧波形が平滑回路３２ｃにより平滑化されてＶｍ−１ボルトの電圧に近い直流電圧Ｖｄの高い電圧となる。この結果、表示部３２ａは例えば５個全てのダイオードが発光する。  
【００２１】
＜劣化度が大きい場合＞
次に蓄電池１の劣化が進んだ場合を説明する。蓄電池１が劣化すると次のような動作となる。劣化が進行すると内部インピーダンスが増加するため、印加するリプル電流が上記劣化小の場合と同一であっても、発生するリプル電圧は大きくなる。図３（ｂ）では、Ｓ１点の電圧波形が一例として振幅２ボルトの場合を示している。
このときＳ２点の波形はＳ１点と同一の波形が出力されるが、第２増幅回路Ｑ２の出力は、上述したように反転した波形となる。この結果、Ｓ３点の電圧はＳ２点がプラス波形の時はほぼＭ点の電圧となり、Ｓ３点からＳ４点に電流（図２に示す矢印Ｈ１）が流れる。
【００２２】
また、Ｓ２点がマイナス波形の時、Ｓ４点はＳ３点より高電位となるが、第２ダイオードＤ２を逆流しないため、第３ダイオードＤ３を介してＭ点に向けて電流が流れる（図２に示す矢印Ｈ２）。そのため、劣化度が小さい場合と同様に、矢印Ｈ１の電流の流れが発生した時のＳ４点の電圧を基準（電圧をＶｂとする）にすると、Ｓ３点では第２ダイオードＤ２の電圧降下Ｖｆを加えたＶｂ＋Ｖｆの電圧を最大値とするリプル電圧が発生する。
【００２３】
尚、この電圧を蓄電池１が出力する電圧を基準に見ると、Ｍ点の電圧はＶｍであるため、Ｓ３点の電圧は抵抗Ｒ４及び第１ダイオードＤ１に電圧降下分を引いた直流電圧が印加されており、Ｖｍ−Ｖｆを最大値とする振幅２ボルト弱の波形が発生すると見ることができる。
【００２４】
一方、Ｓ４点で発生する電圧は、矢印Ｈ１の電流によりコンデンサＣ２が充電されて電圧が上昇し、Ｓ１点がマイナスの波形になる時点でＶｍ＋Ｖｆの電圧となり、矢印Ｈ２の電流の流れが発生する。こうしてＳ３，Ｓ４点は図３（ｂ）に示す波形となり、Ｓ５点の波形はＳ３点の波形に準ずる変動を示す。
但し、Ｓ４点の電圧はＶｍ＋Ｖｆより高い電圧と成ることがないため、Ｓ１点のプラス側波形に追従した波形とならず、プラス側はリプル電圧に比例しなくなる。一方、マイナス側波形はＳ１に追従して変化する。
【００２５】
その結果、Ｓ５点の波形（及びＳ３点の波形も）もプラス側は大きく変化せずマイナス側の振幅のみ入力に比例して大きくなり、Ｓ５点はＶｍ〜Ｖｍ−４ボルトの間で変動するとみることができる。
よって、平滑回路３２ｃによりＳ６点の電圧はＶｍ−２ボルトの電圧に近い直流電圧Ｖｅの電圧となる。この結果、表示部３２ａは例えば５個のダイオードのうち２個が発光する。
【００２６】
このように、蓄電池１の内部インピーダンスの変化をリプル電圧を発生させて検出し、このリプル電圧を受けて表示部３２ａの発光ＬＥＤの数を変化させて劣化度を診断するため、デジタル演算回路を使用すること無く簡易な回路で蓄電池の劣化状態の判定が可能となり安価に構成できる。
また、リプル電圧増幅回路３１が２個のオペアンプで構成でき簡易な回路構成で済むし、点灯するＬＥＤの数の減少により劣化の進行を認識でき、発光するＬＥＤ数が蓄電池の状態を現し判断し易い。
【００２７】
尚、上記実施形態は、増幅回路Ｑ１，Ｑ２の増幅率をいずれも１として説明したが、増幅率の設定は任意である。また発生させるリプル電圧に於いても、正常時は振幅１ボルトとしたが、この発生させるリプル電圧も任意である。
また、リプル電流供給回路２が出力する電流の周波数を１Ｈｚとしたが、０．５〜５Ｈｚの周波数であれば、蓄電池１のインピーダンス上昇を検出し易く劣化を判断し易い。
【符号の説明】
【００２８】
１・・蓄電池、２・・リプル電流供給回路（リプル発生手段）、３・・劣化判定回路、３１・・リプル電圧増幅回路、３２・・劣化度表示部、３２ａ・・表示部、３２ｂ・・駆動回路、３２ｃ・・平滑回路、Ｑ１・・第１増幅回路、Ｑ２・・第２増幅回路。
【図１】
0006655942.tif 000002
【図２】
0006655942.tif 000003
【図３】
0006655942.tif 000004