(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電池が直列に接続されている蓄電池群を含む蓄電装置を測定対象とする蓄電装置の測定装置において、
一対の電流供給プローブを有する交流電流源と、一対の第１電圧検出プローブを有する交流電圧計と、一対の第２電圧検出プローブを有する直流電圧計とを備え、
上記蓄電池群の一方の出力電極と他方の出力電極とに、それぞれ、上記電流供給プローブと上記第２電圧検出プローブとを接触させ、上記交流電流源より上記蓄電池群に対して測定用の交流電流を供給し、上記直流電圧計にて上記蓄電池群全体の直流電圧を測定するとともに、上記第１電圧検出プローブを上記蓄電池群内の個々の蓄電池の端子に順次交代的に接触させて、個々の蓄電池の内部抵抗測定を行うにあたって、
プローブ支持手段として、少なくとも上記蓄電池群の一方の出力電極と他方の出力電極とにかけて上記蓄電池群の上方に配置されるプローブ移動用のガイドレールを有し、上記ガイドレールに上記電流供給プローブ、上記第１電圧検出プローブおよび上記第２電圧検出プローブが移動可能に支持されていることを特徴とする蓄電装置の測定装置。
【請求項２】
上記プローブ支持手段は、上記ガイドレールを上記各プローブが上記蓄電池群から離れる上昇位置と上記蓄電池群に接触する下降位置とに移動させる昇降手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置の測定装置。
【請求項３】
上記プローブ支持手段は、ともに一方の上記電流供給プローブと上記第２電圧検出プローブの２本のプローブを支持する第１プローブ支持部と、ともに他方の上記電流供給プローブと上記第２電圧検出プローブの２本のプローブを支持する第２プローブ支持部と、上記一方の第１電圧検出プローブを単独で支持する第３プローブ支持部と、上記他方の第１電圧検出プローブを単独で支持する第４プローブ支持部とをさらに備え、上記第１ないし第４の各プローブ支持部が上記ガイドレールに摺動可能に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電装置の測定装置。
【請求項４】
上記プローブ支持手段は、少なくとも上記第３プローブ支持部と上記第４プローブ支持部を上記ガイドレールに沿って個別に移動させるプローブ移動手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置の測定装置。
【請求項５】
上記プローブ移動手段が、上記ガイドレール側に形成されたラック歯と、上記プローブ支持部側に設けられたモータ駆動によるピニオン歯車とからなることを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置の測定装置。
【請求項６】
上記プローブ移動手段が、上記ガイドレールの延在方向に沿って互いに平行となるように上記ガイドレールに配設された２つのボールねじからなり、上記第３プローブ支持部が上記一方のボールねじにより往復的に駆動され、上記第４プローブ支持部が上記他方のボールねじにより往復的に駆動されることを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置の測定装置。
【請求項７】
上記プローブ移動手段が、上記ガイドレールの延在方向に沿って上記ガイドレールに設けられた２つ移動テーブルを有するリニアモータテーブルからなり、上記一方の移動テーブルに上記第３プローブ支持部が搭載され、上記他方の移動テーブルに上記第４プローブ支持部が搭載されることを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電池を含む蓄電装置の測定装置に関し、さらに詳しく言えば、個々の蓄電池の内部抵抗を測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に言って、蓄電池（一次電池、二次電池を含む）の劣化状態は、その内部抵抗（等価直列抵抗）とその端子間直流電圧とにより判定することができる。すなわち、劣化が進むと内部抵抗が高くなる一方で、端子間直流電圧は小さくなる傾向を示す。
【０００３】
特許文献１には、蓄電池の内部抵抗と端子間直流電圧とを１回の操作で同時に測定できるようにした交流４端子法による電池測定装置が提案されており、その構成を図９により概略的に説明する。
【０００４】
この電池測定装置は、被測定素子である電池ＢＴにカップリングコンデンサ１１を介して測定用の交流信号を印加する交流定電流源１０と、その交流電流の印加時における電池ＢＴの端子間に発生する交流電圧をカップリングコンデンサ２３，２４を介して検出する検波回路２６を含む内部抵抗検出部（交流電圧計）２０のほかに、電池ＢＴの端子間直流電圧を検出する電圧検出部（直流電圧計）３０を備えており、ＣＰＵ（制御部）５２は、検出された内部抵抗と端子間直流電圧とにより電池ＢＴの劣化状態を判定する。
【０００５】
なお、交流４端子法、直流４端子法のいずれの場合においても、通常、プローブには２本の導体を１対とするプローブが２対用いられ、各対のプローブのうちの一方の導体が電圧検出側として電圧計に接続され、他方の導体が電流供給側として測定信号源に接続される。一方の電圧検出側の導体は、交流電圧計と直流電圧計とに共用で、交流電圧計はカップリングコンデンサを介して電圧検出側の導体に接続され、直流電圧計は直接電圧検出側の導体に接続される（図９参照）。
【０００６】
このように、特許文献１に記載の電池測定装置によれば、電池ＢＴの内部抵抗と端子間直流電圧とを１回の操作で同時に測定でき、しかもこれらの測定値に基づいて劣化判定までも行うことができる。
【０００７】
しかしながら、実際の蓄電装置（蓄電池設備）等では、図１０に例示するように、複数の蓄電池が所狭しと直並列に接続されているため、個々の蓄電池の内部抵抗等を測定するにあたって、その蓄電池ごとに２対のプローブを接触させることは煩雑な作業となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２８１２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の課題は、複数の蓄電池を含む蓄電装置において、個々の蓄電池の内部抵抗を測定するにあたって、その個々の蓄電池へのプロービング作業を容易にするとともに、蓄電装置全体の直流電圧をも測定できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、複数の蓄電池が直列に接続されている蓄電池群を含む蓄電装置を測定対象とする蓄電装置において、
一対の電流供給プローブを有する交流電流源と、一対の第１電圧検出プローブを有する交流電圧計と、一対の第２電圧検出プローブを有する直流電圧計とを備え、上記蓄電池群の一方の出力電極と他方の出力電極とに、それぞれ、上記電流供給プローブと上記第２電圧検出プローブとを接触させ、上記交流電流源より上記蓄電池群に対して測定用の交流電流を供給し、上記直流電圧計にて上記蓄電池群全体の直流電圧を測定するとともに、上記第１電圧検出プローブを上記蓄電池群内の個々の蓄電池の端子に順次交代的に接触させて、個々の蓄電池の内部抵抗測定を行うにあたって、
プローブ支持手段として、少なくとも上記蓄電池群の一方の出力電極と他方の出力電極とにかけて上記蓄電池群の上方に配置されるプローブ移動用のガイドレールを有し、上記ガイドレールに上記電流供給プローブ、上記第１電圧検出プローブおよび上記第２電圧検出プローブが移動可能に支持されていることを特徴としている。
【００１３】
この蓄電装置の測定装置の好ましい態様によると、上記プローブ支持手段は、上記ガイドレールを上記各プローブが上記蓄電池群から離れる上昇位置と上記蓄電池群に接触する下降位置とに移動させる昇降手段を備えている。
【００１４】
また、より好ましい態様として、上記プローブ支持手段は、ともに一方の上記電流供給プローブと上記第２電圧検出プローブの２本のプローブを支持する第１プローブ支持部と、ともに他方の上記電流供給プローブと上記第２電圧検出プローブの２本のプローブを支持する第２プローブ支持部と、上記一方の第１電圧検出プローブを単独で支持する第３プローブ支持部と、上記他方の第１電圧検出プローブを単独で支持する第４プローブ支持部とをさらに備え、上記第１ないし第４の各プローブ支持部が上記ガイドレールに摺動可能に支持される。
【００１５】
また、好ましくは、上記プローブ支持手段は、少なくとも上記第３プローブ支持部と上記第４プローブ支持部を上記ガイドレールに沿って個別に移動させるプローブ移動手段を備えている。
【００１６】
上記プローブ移動手段として、上記ガイドレール側に形成されたラック歯と、上記プローブ支持部側に設けられたモータ駆動によるピニオン歯車とからなるピニオン・ラック機構が好ましい。
【００１７】
上記プローブ移動手段の別の態様として、上記ガイドレールの延在方向に沿って互いに平行となるように上記ガイドレールに配設された２つのボールねじからなり、上記第３プローブ支持部が上記一方のボールねじにより往復的に駆動され、上記第４プローブ支持部が上記他方のボールねじにより往復的に駆動されるようにしてもよい。
【００１８】
また、上記プローブ移動手段は、上記ガイドレールの延在方向に沿って上記ガイドレールに設けられた２つ移動テーブルを有するリニアモータテーブルからなり、上記一方の移動テーブルに上記第３プローブ支持部が搭載され、上記他方の移動テーブルに上記第４プローブ支持部が搭載される態様であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、測定信号供給用の電流供給プローブと直流電圧検出用の第２電圧検出プローブとを好ましくはハンズフリー式として蓄電池群の一方の出力電極と他方の出力電極とに接触させておき、交流電圧検出用の第１電圧検出プローブのみを個々の蓄電池の端子に順次交代的に接触させればよいため、個々の蓄電池へのプロービング作業を容易に行うことができ、また、個々の蓄電池の内部抵抗測定と蓄電装置全体の直流電圧測定を一度に行え蓄電池劣化の点検工数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による蓄電装置の測定装置の構成を概略的に示す模式図。
【図２】上記測定装置による測定方法の第１例を示す模式図。
【図３】上記測定装置による測定方法の第２例を示す模式図。
【図４】上記測定装置のプローブ支持手段を図解した模式図。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図６】上記プローブ支持手段が備えるプローブ移動手段の一例を示す模式的な側面図。
【図７】上記プローブ移動手段の別の例を示す模式的な平面図。
【図８】上記プローブ移動手段のさらに別の例を示す模式的な平面図。
【図９】従来技術としての電池測定装置を示すブロック線図。
【図１０】複数の蓄電池を直並列に接続してなる蓄電装置の一例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、図１ないし図６により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
図１に示すように、この実施形態に係る蓄電装置の測定装置は、基本的な構成として、交流電流源１００と、交流電圧計２００と、直流電圧計３００と、制御部４００とを備えている。
【００２３】
交流電流源１００は、一対の電流供給プローブ１１０，１２０を有し、少なくともいずれか一方の電流供給経路内にはカップリングコンデンサ１３０が接続されている。
【００２４】
交流電圧計２００は、一対の第１電圧検出プローブ２１０，２２０を有し、それら各電圧検出経路内にはカップリングコンデンサ２３１，２３２が接続されている。交流電圧計２００には、先の図９に示した電池測定装置と同じく、交流電流源１００の位相と同期がとられている検波回路が含まれてよい。なお、以下の説明において、第１電圧検出プローブを「交流電圧検出プローブ」と言うことがある。
【００２５】
交流電流源１００と交流電圧計２００とにより交流４端子法の測定が行われるが、本発明において、交流電流源１００の電流供給プローブ１１０，１２０と、交流電圧計２００の交流電圧検出プローブ２１０，２２０は、後述するように、それぞれが単独のプローブ（接触子）として個別に移動可能である。
【００２６】
また、直流電圧計３００も交流電圧計２００と同様に、一対の第２電圧検出プローブ３１０，３２０を備えている。以下の説明において、第２電圧検出プローブを「直流電圧検出プローブ」と言うことがある。
【００２７】
制御部４００には、マイクロコンピュータもしくはＣＰＵ（中央演算処理ユニット）が用いられ、好ましくは先の図９に示した電池測定装置に設けられているデジタル処理部に相当する機能を備えている。
【００２８】
制御部４００には、交流電圧計２００と直流電圧計３００とからそれぞれ測定電圧が与えられ、また、交流電流源１００からは例えば測定用交流信号の電流値や位相等の情報が与えられる。
【００２９】
制御部４００は、これらの情報に基づいて種々の演算を行うが、その一つとして、交流電圧計２００にて検出される電圧ｖと、測定用交流信号（測定信号）の電流値ｉとから、ｖ／ｉなる演算を行って蓄電池の内部抵抗ｒを算出する。また、制御部４００は、算出された蓄電池の内部抵抗値等に基づいて蓄電池の劣化状態を判定し、その結果を表示部４１０に表示する。
【００３０】
次に、図２および図３を参照して、蓄電装置の測定方法について説明する。なお、ここでの測定対象は、例えば３つの蓄電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を直列に接続した蓄電池群Ｇであり、その両端からは出力電極Ｔ１，Ｔ２が引き出されている。
【００３１】
まず、交流電流源１００の一方の電流供給プローブ１１０と直流電圧計３００の一方の直流電圧検出プローブ３１０とを出力電極Ｔ１に接続し、交流電流源１００の他方の電流供給プローブ１２０と直流電圧計３００の他方の直流電圧検出プローブ３２０とを出力電極Ｔ２に接続し、交流電流源１００から蓄電池群Ｇに測定用の交流信号を印加して、直流電圧計３００にて蓄電池群Ｇの直流電圧を測定できるようにする。
【００３２】
そして、個々の蓄電池Ｂの内部抵抗を例えば順番に測定するとすれば、図２に示すように、まず、蓄電池Ｂ１の両端に交流電圧計２００の交流電圧検出プローブ２１０，２２０を接触させて、測定用の交流信号により蓄電池Ｂ１に生じている電圧を測定し、交流信号の電流値ｉと測定された電圧ｖとから蓄電池Ｂ１の内部抵抗ｒ１を算出する。
【００３３】
蓄電池Ｂ１の内部抵抗の測定が終了したら、図３に示すように、次の蓄電池Ｂ２の両端に交流電圧計２００の交流電圧検出プローブ２１０，２２０を接触させ、上記と同様にして、蓄電池Ｂ２の内部抵抗ｒ２を算出する。この作業を蓄電池Ｂ３についても行ってその内部抵抗ｒ３を算出する。
【００３４】
なお、電流供給プローブ１１０，１２０、直流電圧検出プローブ３１０，３２０は、蓄電池Ｂの内部抵抗測定中は出力電極Ｔ１，Ｔ２に接続され続けるため、クリップ式、ネジ式、クランプ式等のハンズフリー式プローブであることが好ましい。
【００３５】
このように、本発明によれば、各蓄電池Ｂの内部抵抗ｒを測定するにあたって、交流電圧計２００の交流電圧検出プローブ２１０，２２０のみを移動させればよいため、作業性がよく、確実なプロービングを容易に行うことができる。
【００３６】
また、プローブの交換頻度を低く抑えることができる。また、個々の蓄電池Ｂの内部抵抗測定と、蓄電装置全体の直流電圧測定とを一度に行えるため、蓄電池劣化の点検工数を減らすことができる。
【００３７】
次に、図４ないし図６を参照して、上記の内部抵抗測定作業を効率的に行う上で好ましいプローブ支持手段について説明する。なお、図４での蓄電池群Ｇには、複数の短絡板Ｓによって真っ直ぐな一列状態で直列に接続されているｎ個の蓄電池Ｂ１〜Ｂｎが含まれており、この蓄電池群Ｇの設置面をＸとする。また、出力電極Ｔ１，Ｔ２は電極引出板よりなる。
【００３８】
このプローブ支持手段は、蓄電池群Ｇの上方で蓄電池群Ｇの設置面Ｘと平行に配置されるガイドレール５１０を備えている。ガイドレール５１０は、出力電極Ｔ１，Ｔ２間の距離以上の長さを有し、この実施形態において、ガイドレール５１０は、その両端が当該プローブ支持手段の骨格をなす基枠５００に昇降手段であるエアシリンダ５４０を介して支持されている。昇降手段として、エアシリンダに代えて油圧シリンダや送りネジ軸等が用いられてもよい。
【００３９】
ガイドレール５１０には、４つのプローブ支持部５２１，５２２，５３１，５３２が摺動可能に取り付けられている。このうち、プローブ支持部５２１，５２２が支持本数が２本用で、プローブ支持部５３１，５３２が支持本数が１本用である。
【００４０】
すなわち、プローブ支持部５２１に、交流電流源１００の一方の電流供給プローブ１１０と、直流電圧計３００の一方の直流電圧検出プローブ３１０の２本のプローブが支持され、同じく、プローブ支持部５２２に、交流電流源１００の他方の電流供給プローブ１２０と、直流電圧計３００の他方の直流電圧検出プローブ３２０の２本のプローブが支持される。
【００４１】
これに対して、プローブ支持部５３１には、交流電圧計２００の一方の交流電圧検出プローブ２１０が支持され、また、プローブ支持部５３２には、交流電圧計２００の他方の交流電圧検出プローブ２２０が支持される。
【００４２】
プローブ支持部５２１，５２２とプローブ支持部５３１，５３２は、プローブの支持本数は別として、基本的に同じ構成であり、その代表例として、図５にプローブ支持部５３１の断面を示す。
【００４３】
プローブ支持部５３１は、合成樹脂等の電気絶縁材からなり、ガイドレール５１０に沿って摺動する箱状の摺動体５３０を備えている。摺動体５３０の底部に交流電圧検出プローブ２１０が垂直として摺動可能に挿通されている。
【００４４】
交流電圧検出プローブ２１０は、抜け止めとしての頭部２１０ａを有するとともに、摺動体５３０内には、頭部２１０ａに接触して交流電圧検出プローブ２１０を常時下方に向けて付勢する圧縮コイルバネＣが収納されている。
【００４５】
交流電圧検出プローブ２１０は、圧縮コイルバネＣおよびカップリングコンデンサ２３１を含むリード線を介して交流電流計２００に接続される。他のプローブ支持部５２１，５３２，５２２もほぼ同様な構成である。
【００４６】
ガイドレール５１０上において、プローブ支持部５２１，５２２が両側、プローブ支持部５３１，５３２がそれらの間に配置される。例えば蓄電池Ｂ２の内部抵抗ｒ２を測定するには、エアシリンダ５４０に上昇指令を与えて、ガイドレール５１０を各プローブが電池群Ｇから離れる高さ位置にまで上昇させる。
【００４７】
そして、プローブ支持部５２１，５３１，５３２，５２２を手動で移動させて、一方の電流供給プローブ１１０と直流電圧検出プローブ３１０を出力電極Ｔ１の電極板上に、交流電圧検出プローブ２１０，２２０を蓄電池Ｂ２の両側にある短絡板Ｓ，Ｓ上に、他方の電流供給プローブ１２０と直流電圧検出プローブ３２０を出力電極Ｔ２の電極板上に位置させる。
【００４８】
しかる後、エアシリンダ５４０に下降指令を与えてガイドレール５１０を下降させ、プローブ１１０，３１０を出力電極Ｔ１に、プローブ２１０，２２０を蓄電池Ｂ２の短絡版Ｓ，Ｓに、プローブ３２０，１２０を出力電極Ｔ２にそれぞれ接触させ、交流電流源１００より電池群Ｇに測定電流を供給し、交流電圧計２００にて蓄電池Ｂ２の端子間電圧を測定し、測定電流ｉと端子間電圧ｖとから蓄電池Ｂ２の内部抵抗ｒ２を算出するとともに、直流電圧計３００にて電池群Ｇ自体の電圧を測定する。
【００４９】
次に、例えば隣の蓄電池Ｂ３の内部抵抗ｒ３を測定するには、上記と同じく、ガイドレール５１０を所定高さにまで上昇させ、両側のプローブ支持部５２１，５２２の位置はそのままとして、プローブ支持部５３１，５３２を図４において蓄電池１個分右側に移動させた後、ガイドレール５１０を下降させればよい。
【００５０】
なお、プローブ支持部５３１，５３２を自動で移動させて各蓄電池Ｂの内部抵抗ｒを測定するには、図６に示すように、ガイドレール５１０にラック歯５１１を形成するとともに、プローブ支持部５３１，５３２側に図示しないモータにより駆動されラック歯５１１と噛み合うピニオン歯車５１２を設ける。
【００５１】
そして、制御部４００（図１参照）より、ピニオン駆動用の上記モータとガイドレール昇降用のエアシリンダ５４０とに駆動用の制御信号を与え、ガイドレール５１０の上昇→プローブ支持部５３１，５３２の移動→ガイドレール５１０の下降→測定電流の供給・交流電圧測定→ガイドレール５１０の上昇の各ステップを行わせればよい。
【００５２】
なお、両側のプローブ支持部５２１，５２２にも、上記のピニオン・ラック機構を適用して自動で移動させることもできる。また、ピニオン・ラック機構に代えて、ねじ軸，ナットおよびボール等からなるボールねじや、リニアモータテーブルによるリニア移動機構が適用されてもよい。
【００５３】
ボールねじによる場合には、図７に示すように、ガイドレール５１０にその延在方向に沿って２つのボールねじ６１１，６１２を互いに平行となるように架設し、その一方のボールねじ６１１により交流電圧検出プローブ２１０を有するプローブ支持部５３１を往復的に駆動し、他方のボールねじ６１２により交流電圧検出プローブ２２０を有するプローブ支持部５３２を往復的に駆動するようにすればよい。
【００５４】
また、リニアモータテーブルによる場合には、図８に示すように、ガイドレール５１０にその延在方向に沿ってツインテーブル式のリニアモータテーブル、すなわち２つの移動テーブル６２１，６２２を有するリニアモータテーブル６２０を配設し、その一方の移動テーブル６２１に交流電圧検出プローブ２１０を有するプローブ支持部５３１を搭載し、他方の移動テーブル６２２に交流電圧検出プローブ２２０を有するプローブ支持部５３２を搭載すればよい。
【符号の説明】
【００５５】
１００  交流電流源
１１０，１２０  電流供給プローブ
２００  交流電圧計
２０１，２２０  第１電圧検出プローブ（交流電圧検出プローブ）
３００  直流電圧計
３１０，３２０  第２電圧検出プローブ（直流電圧検出プローブ）
４００  制御部
５００  プローブ支持手段の基枠
５１０  ガイドレール
５２１，５２２，５３１，５３２  プローブ支持部
５４０  エアシリンダ（昇降手段）
６１１，６１２  ボールねじ
６２０  リニアモータテーブル
６２１，６２２  移動テーブル
Ｂ（Ｂ１〜Ｂｎ）  蓄電池
Ｓ  短絡板
Ｔ１，Ｔ２  出力電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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