(57)【要約】【課題】電源装置に用いられる蓄電池の使用状態を単位蓄電池ごとに監視する蓄電池の監視技術を、蓄電池の種類および設置環境に影響されることなく適用可能とする手法を提案する。【解決手段】単位蓄電池が複数直列接続された蓄電池群に負荷を接続した状態で、各単位蓄電池の内部インピーダンスおよび各単位蓄電池の設置環境パラメータを常時監視する監視装置を用いた蓄電池監視システムであって、前記監視装置は、監視装置本体とデータ測定部とに分離され、前記監視装置本体と前記データ測定部との相互間の通信が可能とされていることを特徴とした監視システムとする。【選択図】　図１
2004119228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位蓄電池が複数直列接続された蓄電池群に負荷を接続した状態で、各単位蓄電池の内部インピーダンスおよび各単位蓄電池の設置環境パラメータを常時監視する監視装置を用いた蓄電池監視システムであって、
前記監視装置は、監視装置本体とデータ測定部とに分離され、前記監視装置本体と前記データ測定部との相互間の通信が可能とされていることを特徴とする蓄電池監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電池の監視技術に関する。具体的には、通信設備、情報システム、制御システム、社会インフラ設備等に用いられる電源装置の停電対策として非常時に電力を供給する蓄電池をその使用中に監視するシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電話交換機、携帯電話基地局などの通信設備、コンピュータなどの情報システムや制御システム、消防設備、照明設備などの社会インフラ設備では、これらのシステムや機器に電力を送る電源装置は、商用電源が停電しても停止しないようにするために、蓄電池が設けられている。この蓄電池は、電源装置の補助電源として利用するために蓄電池の最小単位である単位蓄電池を複数個直列にした蓄電池群として用いられている。
【０００３】
蓄電池の品質を確認するための方法については、蓄電池の寿命、例えば蓄電池容量の減少を判断する手法が進歩し、蓄電池の内部インピーダンスが蓄電池の残存容量と強い相関があることが判明し、内部インピーダンスの測定が一般化しつつある。可搬形の蓄電池内部インピーダンス測定器もあり、これで定期的に内部インピーダンスを測定する方法も知られている。
【０００４】
しかし、この内部インピーダンス測定器は、非常に取り扱いが面倒で、また測定された内部インピーダンスの値は、蓄電池の劣化以外の要素によっても影響を受けている可能性がある。一般には蓄電池の内部インピーダンスは１０ｍΩ以下であることが多く、例えば測定の度に測定値が異なるなど、測定の信頼度が十分ではない。
【０００５】
内部インピーダンスと容量の関係は、蓄電池の製法や組成などの要素により変動するので、内部インピーダンスが一定値を越えた場合でもすべての蓄電池が劣化しているとは限らず、単に内部インピーダンス測定器を用いても、蓄電池についての製法や組成などの情報が明らかでない場合、蓄電池の劣化について精度の高い判断をすることは不可能に近い。
【０００６】
また、単位蓄電池を複数直列接続して構成された蓄電池群の内部インピーダンスを測定する方法も知られているが、この方法では各単位蓄電池の寿命を把握することは実際に不可能である。すなわち、蓄電池の内部インピーダンスは、単位蓄電池ごとに測定しなければならない。
【０００７】
ところで、単位蓄電池ごとに測定を行う場合、蓄電池に使用される単位蓄電池の数は数十個となることもあり、測定に手間がかかるので、頻繁に測定することはできず、測定回数は多くても年１回程度であり、蓄電池の取替をこの結果で行うとしても、かなり余裕をみて行わなければならない。また、突然起こるような障害には対応することができない。
【０００８】
また、蓄電池の寿命は、蓄電池が設置される環境における温度、湿度等のパラメータ（本明細書では「設置環境パラメータ」とする）、とりわけ周囲温度には大きく影響を受けるが、この周囲温度の管理に大きな注意が払われていないことが多い。蓄電池の寿命は、周囲温度が１０度上昇すれば１／２になると言われており、この改善も大変重要な事項であるが、常時監視をしない従来の方法では何もできていないのが実状である。
【０００９】
そこで、本発明者らは、特願２００１−３１１５８３号において、蓄電池の使用状態を監視装置により単位蓄電池ごとにオンラインで正確に把握し、データの解析を行って蓄電池の設置環境や単位蓄電池ごとの寿命を判断する蓄電池の保守管理方法を提案している。
【００１０】
図４は先願の蓄電池の保守管理方法に使用される監視装置の一例を示す概略説明図である。図４において、監視装置４０は、データ測定部４１とデータ処理部４２とからなる。
【００１１】
データ測定部４１は、アナログ信号、デジタル信号相互間の変換を行うコンバータ４１１と、蓄電池群４３の各単位蓄電池の内部抵抗を測定する内部抵抗検出手段４１２と、蓄電池群４３の使用環境温度または蓄電池温度を測定する温度検出手段４１３とからなる。
【００１２】
また、内部抵抗検出手段４１２には内部抵抗センサ４１４が接続され、温度検出手段４１３には温度センサ４１５がそれぞれ接続されている。
【００１３】
データ処理部４２は、演算部４２１、記憶部４２２、インターフェイス部４２３、表示制御部４２４からなり、演算部４２１は、記憶部４２２、インターフェイス部４２３、表示制御部４２４とそれぞれ接続されている。
【００１４】
また、表示制御部４２４は、監視装置４０の設置場所で作業者が蓄電池群４３の状態を確認するために用いられる。表示制御部４２４の制御は演算部４２１により行われる。また、表示制御部４２４には、作業者が操作キー４２５を操作することにより作動する発光ダイオード４２６、ブザー４２７、表示器４２８が接続されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記先願に記載された監視装置は、内部抵抗センサの配線を極力短くするために、蓄電池群の近傍に設置される。このため、監視装置の耐環境性（温度、湿度等）を蓄電池群の設置環境に適合させる必要が生じ、蓄電池群の設置環境によっては、監視装置の耐環境性向上のためのコストが上昇する問題点があるが、上記先願に記載された範囲ではこの問題点は解決できない。
【００１６】
そこで、本発明では、電源装置に用いられる蓄電池の使用状態を単位蓄電池ごとに監視する蓄電池の監視装置を、蓄電池の種類および設置環境に影響されることなく適用可能とする手法を提案することを目的とする。
【００１７】
【問題を解決するための手段】
請求項１の発明は、単位蓄電池が複数直列接続された蓄電池群に負荷を接続した状態で、各単位蓄電池の内部インピーダンスおよび各単位蓄電池の設置環境パラメータを常時監視する監視装置を用いた蓄電池監視システムであって、前記監視装置は、監視装置本体とデータ測定部とに分離され、前記監視装置本体と前記データ測定部との相互間の通信が可能とされていることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、請求項１の発明は、蓄電池群の各単位蓄電池の内部インピーダンスおよび各単位蓄電池の設置環境パラメータを、監視装置本体とこの監視装置本体から分離されたデータ測定部とからなる監視装置のデータ測定部により検知し、このデータ測定部と監視装置本体との間で通信を行うことにより、蓄電池の設置環境等に影響されることなく、蓄電池の正確な監視が可能な蓄電池監視システムを提供するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１は本発明の実施形態である蓄電池監視システムの全体構成の一例を示す概略説明図である。図１において、蓄電池設置場所１内には、負荷設備２、電源装置３、蓄電池群４、監視装置本体５およびデータ測定部６からなる監視装置７、停電検知装置８が含まれる。
【００２０】
負荷設備２は、電源装置３に接続されている。電源装置３は、通常時は蓄電池設置場所１の外部から供給される商用電源を用いて、電力を負荷設備２に送るとともに蓄電池群４に充電し、停電等の非常時には蓄電池群４に充電されていた電力を負荷設備２に送るものである。蓄電池群４は、電源装置３で利用するために蓄電池の最小単位である単位蓄電池を複数個直列接続したものである。
【００２１】
また、図１における蓄電池の監視は、主に監視装置本体５とデータ測定部６とにより行われる。データ測定部６には、内部インピーダンスセンサ６１と温度センサ６２とが接続され、蓄電池群４の各単位蓄電池の内部インピーダンスおよび蓄電池群４の設置された箇所の使用環境温度を測定する機能を有する。監視装置本体５とデータ測定部６とは分離されており、両者間に配置された通信線路５０を通じて通信することにより監視装置７として機能する。
【００２２】
ここで、通信線路５０を通じて通信することは、監視装置本体５からデータ測定部６に指令を送り、この指令に基づいてデータ測定部６が蓄電池群４の各単位蓄電池の内部インピーダンスおよび蓄電池群４の設置箇所の使用環境温度などの設置環境パラメータを検知し、検知した結果をデータ測定部６から監視装置本体５へ応答することを意味する。
【００２３】
８は停電検知装置で、電源装置３に接続された商用電源の停電を検知してその情報を監視装置本体５へ送るものである。
【００２４】
なお、監視装置本体５は、例えばあらかじめ設定されたプログラムに基づいて蓄電池群４の各単位蓄電池の内部インピーダンスおよび蓄電池群４の設置された箇所の使用環境温度を測定する機能のほか、監視装置本体５を操作して特定の単位蓄電池の内部インピーダンスおよび蓄電池群４の設置された箇所の使用環境温度をその都度測定する機能および蓄電池群４の各単位蓄電池の内部インピーダンスおよび蓄電池群４の設置された箇所の使用環境温度の測定結果を表示する機能を有する。
【００２５】
次に、他の蓄電池監視システムの例を説明する。図２は本発明の実施形態である蓄電池監視システムの全体構成の他の一例を示す概略説明図である。図２の蓄電池監視システムは、図１の蓄電池監視システムを拡張したものである。
【００２６】
図２において、蓄電池設置場所１内には、図１に示した各構成のほか、表示部９、有線通信部１０、無線通信部１１が含まれる。
【００２７】
また、図２において、蓄電池設置場所１の外部に、通信網１２、無線基地局１３、サービスプロバイダ１４、サーバ１５、管理センタ１６、診断装置１７を用いることにより、蓄電池群４の状態を蓄電池設置場所１の外部から監視することも可能となる。
【００２８】
図２において、表示部９は蓄電池設置場所で各種データを見る為の表示部である。また、監視装置本体５に接続された有線通信部１０は、直接有線で通信網１２に接続されている。無線基地局１３は、監視装置本体５に接続された無線通信部１１との間で通信可能となっている。
【００２９】
また、サービスプロバイダ１４内のサーバ１５および管理センタ１６内の診断装置１７は、通信網１２に接続されている。
【００３０】
なお、有線通信または無線通信のいずれかの通信が可能となっていれば十分であるため、蓄電池設置場所１の内部の有線通信部１０または無線通信部１１の一方は省略することも可能である。
【００３１】
また、図２において、サーバ１５はサービスプロバイダ１４内に設置されているが、管理センタ１６内に設置されていてもよい。
【００３２】
診断装置１７は、サーバ１５から転送された測定データを受信し、解析診断して蓄電池群４の監視を行う。また、メンテナンスの要否等を判定することも可能である。
【００３３】
また、蓄電池設置場所１の内部のみで蓄電池の監視を行う場合には、蓄電池設置場所１の内部には、有線通信部１０および無線通信部１１は不要となる。
【００３４】
次に、本発明の実施形態である蓄電池監視装置のブロック図の一例を図３に示す。図３において、蓄電池監視装置７は、監視装置本体５と、データ測定部６とからなる。
【００３５】
また、監視装置本体５は、演算部５１、記憶部５２、データ測定部接続用インターフェイス部５３、外部インターフェイス部５４、表示制御部５５からなる。
【００３６】
演算部５１は、記憶部５２に記憶されたプログラムに基づき、データ測定部６に、蓄電池群４の各単位蓄電池の内部インピーダンスおよび蓄電池群４の使用環境温度の測定を開始させるための指令をデータ測定部接続用インターフェイス部５３に発信する。また、データ測定部６からの測定データをデータ測定部接続用インターフェイス部５３を通して受信し、記憶部５２に記憶するとともに外部インターフェイス部５４に発信する。
【００３７】
記憶部５２は、演算部５１を動作させるためのプログラムを格納する機能と、演算部５１がデータ測定部６からデータ測定部接続用インターフェイス部５３を通して受け取ったデータを格納する機能とを有する。
【００３８】
データ測定部接続用インターフェイス部５３は、監視装置本体５とデータ測定部６との接続を行うためのもので、監視装置本体５からデータ測定部６への指令およびデータ測定部６から監視装置本体５への応答に用いられる信号が伝送されるようなものであればよい。このデータ測定部接続用インターフェイス部５３は図３においては有線通信に適したものとされるが、この必要はなく、無線通信に適したものとすることもできる。
【００３９】
また、データ測定部接続用インターフェイス部５３には、複数のデータ測定部６を接続することができる。
【００４０】
外部インターフェイス部５４は、監視装置本体５の外部との接続を行うためのもので、例えばＩＥＥＥ８０２．３またはその拡張規格に対応したネットワークコントローラ、またはＲＳ−２３２Ｃ、ＳＣＳＩ、カードコネクタ等のインターフェイスが用いられる。また、監視装置本体５を複数用いる場合のインターフェイスも含まれる。
【００４１】
外部インターフェイス部５４としてネットワークコントローラを用いた場合は有線通信部１０を経由して通信網１２に接続することが可能であり、ＲＳ−２３２Ｃ、ＳＣＳＩ等を用いた場合は、無線通信部１１および無線基地局１３を経由して通信網１２に接続することが可能であり、カードコネクタ等を用いた場合は、カードに測定データを記録することが可能である。また、これらのインターフェイスは図２に例示したように複数用いることが可能である。
【００４２】
表示制御部５５は、監視装置本体５の設置場所で作業者が蓄電池群４の状態を確認するために用いられる。また、監視装置本体５の外部インターフェイス部５４にパーソナルコンピュータ等を接続して表示制御部５５の代用とすることも可能である。蓄電池群４の状態を確認することもできる。表示制御部５５の制御は演算部５１により行われる。また、表示制御部５５には、操作キー５６、発光ダイオード５７、ブザー５８、表示器５９が接続されており、作業者が操作キー５６を操作することにより、発光ダイオード５７、ブザー５８、表示器５９が作動する。
【００４３】
データ測定部６は、蓄電池群４の各単位蓄電池の内部インピーダンスを測定する内部インピーダンス検出手段６３と、蓄電池群４の使用環境温度を測定する温度検出手段６４と、アナログ信号、デジタル信号相互間の変換を行うコンバータ６５とからなる。コンバータ６５は監視装置本体５とのインターフェイスの機能も有している。
【００４４】
ここで、内部インピーダンス検出手段６３は停電検知機能を有していてもよく、温度検出手段６４は使用環境温度の代わりに、蓄電池温度を検出するようにしてもよい。
【００４５】
コンバータ６５は、内部インピーダンス検出手段６３に定電流を供給可能とするために監視装置本体５から送られた指令であるデジタル信号をアナログ信号に変換し、内部インピーダンス検出手段６３および温度検出手段６４により測定されたデータをアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００４６】
内部インピーダンス検出手段６３には、蓄電池群４の各単位蓄電池の内部インピーダンスが測定可能となるように内部インピーダンスセンサ６１が接続され、温度検出手段６４には、蓄電池群４の使用環境温度等が測定可能となるように温度センサ６２が接続されている。
【００４７】
また、蓄電池の内部インピーダンス測定方法としては、蓄電池に一定の交流電流を印加し、その際に各単位蓄電池の端子間に生じる交流電圧を測定し、この電流と電圧から各単位蓄電池の内部インピーダンスを演算して求めることができる。この場合、蓄電池に印加する交流電流の波形は正弦波であることが、測定誤差を小さくする観点から望ましい。
【００４８】
なお、本発明の実施形態は上述したものに限られず、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００４９】
例えば、監視対象の蓄電池として、密閉鉛蓄電池のほか従来型の液式鉛蓄電池なども適用可能である。この場合、データ測定部６の全体をモールドするなどの耐環境処理を施すことが望ましいが、監視装置本体５には耐環境処理を施す必要がなくなるので、蓄電池の監視が高信頼性かつ低コストで実現可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、蓄電池群の各単位蓄電池の内部インピーダンスおよび各単位蓄電池の設置環境パラメータを、監視装置本体とこの監視装置本体から分離されたデータ測定部とからなる監視装置のデータ測定部により検知し、このデータ測定部と監視装置本体との間で通信を行うことにより、蓄電池の設置環境等に影響されることなく、蓄電池の正確な監視が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄電池管理システムの全体構成の一例を示す概略説明図である。
【図２】本発明の蓄電池管理システムの全体構成の他の一例を示す概略説明図である。
【図３】本発明で使用される監視装置の一例を示す概略説明図である。
【図４】先願において提案された監視装置の一例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１　蓄電池設置場所
２　負荷設備
３　電源装置
４　蓄電池群
５　監視装置本体
６　データ測定部
７　監視装置
８　停電検知装置
９　表示部
１０　有線通信部
１１　無線通信部
１２　通信網
１３　無線基地局
１４　サービスプロバイダ
１５　サーバ
１６　管理センタ
１７　診断装置
５０　通信線路
５１　演算部
５２　記憶部
５３　データ測定部接続用インターフェイス部
５４　外部インターフェイス部
５５　表示制御部
５６　操作キー
５７　発光ダイオード
５８　ブザー
５９　表示器
６１　内部インピーダンスセンサ
６２　温度センサ
６３　内部インピーダンス検出手段
６４　温度検出手段
６５　コンバータ
４０　監視装置
４１　データ測定部
４１１　コンバータ
４１２　内部抵抗検出手段
４１３　温度検出手段
４１４　内部抵抗センサ
４１５　温度センサ
４２　データ処理部
４２１　演算部
４２２　記憶部
４２３　インターフェイス部
４２４　表示制御部
４２５　操作キー
４２６　発光ダイオード
４２７　ブザー
４２８　表示器
４３　蓄電池群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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