(57)【要約】【課題】蓄電池群を構成する各単位蓄電池に対して、内部インピーダンスの測定結果をより正確に温度補正することができる方法を比較的安価に提供する。【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を測定する蓄電池の内部インピーダンス測定方法において、各単位蓄電池の内部インピーダンスの測定と同時に単位蓄電池の温度を測定し、一定期間における各単位蓄電池の内部インピーダンスデータと温度データとの相関関係から温度補正係数を求めて各単位蓄電池の内部インピーダンスを基準温度における値に補正する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
起電力の最小単位となる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を測定する蓄電池の内部インピーダンス測定方法において、
各単位蓄電池の内部インピーダンスの測定と同時に蓄電池の温度を測定し、一定期間における各単位蓄電池の内部インピーダンスデータと温度データとの相関関係から温度補正係数を求めて各単位蓄電池の内部インピーダンスを基準温度における値に補正することを特徴とする蓄電池の内部インピーダンス測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電池の内部インピーダンスを測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
起電力の最小単位となる単位蓄電池が複数個直列接続された蓄電池群における各単位蓄電池の内部インピーダンスを測定する方法として、いわゆる交流４端子法が知られている。
【０００３】
交流４端子法とは、内部インピーダンス測定対象の単位蓄電池に交流電流を流し、その際の発生起電力を計測することにより単位蓄電池の内部インピーダンスを求める手法である。
【０００４】
交流４端子法による蓄電池の内部インピーダンス測定の原理図を図７に示す。図７において、１は単位蓄電池、２は蓄電池群、３は交流電流供給手段、４は交流電圧計測手段であり、単位蓄電池１と並列に交流電流供給手段３および交流電圧計測手段４が接続されている。
【０００５】
ここで、蓄電池群２とは、目的の電圧値を得るために起電力の最小単位となる単位蓄電池１が複数個直列接続されたものである。例えば、鉛蓄電池の場合は単位蓄電池１個あたりの起電力が約２Ｖであり、これを６個直列接続して約１２Ｖの起電力を得るようにしたものなどを本明細書では蓄電池群２と定義している。
【０００６】
交流電流発生手段３は、単位蓄電池１の内部インピーダンスを測定するための交流電流（本明細書では計測電流と表記する）を発生させるものである。交流電流発生手段３は、例えば交流定電流源として機能するものであって、原理的に内部インピーダンスは無限大である。
【０００７】
交流電圧計測手段４は、交流電流発生手段３が発生した電流により単位蓄電池１に生じた起電力を計測するものである。交流電圧計測手段４は、例えば交流電圧計として機能するものであって、原理的に内部インピーダンスは無限大である。
【０００８】
ところで、蓄電池の内部インピーダンスは、蓄電池自体の温度および使用環境温度により変化することが知られており、この問題点を解決するために、例えば蓄電池自体の温度により内部インピーダンスの測定結果を補正することが知られている。（特許文献１および特許文献２参照）。特に、特許文献１には、あらかじめ準備された温度補正用のデータテーブルを用いて温度補正を行うことが示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１９４４２８号公報（６ページ９欄２９行〜７ページ１１欄１行、図７〜図９参照）
【特許文献２】特開平１１−７９８５号公報（２ページ１欄３２行〜２欄２５行、図１〜図２参照）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１および特許文献２には、蓄電池自体の温度により内部インピーダンスの測定結果を補正する技術思想は示されているが、上記文献に記載された技術のみでは、蓄電池の内部インピーダンスの測定結果を精度よく補正することは困難である。
【００１１】
周知のとおり、個々の蓄電池で内部インピーダンスの値がばらつくのと同様、個々の蓄電池で内部インピーダンスの温度特性もばらつくものであり、上記文献に記載された技術に基づいて、あらかじめ準備された温度補正用のデータテーブルを用いて温度補正を精度よく行うためには、例えば蓄電池の選別をする必要があるが、蓄電池の選別のために蓄電池の内部インピーダンスを測定する場合には、測定センサなどの取り付け方や測定機器の内部誤差などにより大きな測定誤差が生じて、蓄電池の選別をすることができなくなることがある。
【００１２】
そこで、本発明では、蓄電池群を構成する各単位蓄電池に対して、内部インピーダンスの測定結果をより正確に温度補正することができる方法を比較的安価に提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、起電力の最小単位となる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を測定する蓄電池の内部インピーダンス測定方法において、各単位蓄電池の内部インピーダンスの測定と同時に蓄電池の温度を測定し、一定期間における各単位蓄電池の内部インピーダンスデータと温度データとの相関関係から温度補正係数を求めて各単位蓄電池の内部インピーダンスを基準温度における値に補正することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の蓄電池の内部インピーダンスの測定方法が適用されるブロック図の一例を示す概略説明図である。図１において、１は単位蓄電池、２は蓄電池群、３は交流電流供給手段、４は交流電圧計測手段であり、単位蓄電池１と並列に交流電流供給手段３および交流電圧計測手段４が接続されている点は、図７に示される原理図と同様である。さらに、図１において、５は蓄電池の温度を計測する温度計測手段であり、６は交流電圧計測手段４および温度計測手段５から送られた信号を処理する演算部である。
【００１６】
蓄電池群２を構成する各単位蓄電池１としては、鉛蓄電池などが用いられるが、液面の変化などで劣化の判断をすることが困難な密閉型鉛蓄電池を用いることが効果的である。
【００１７】
蓄電池群２とは、前述のとおり、目的の電圧値を得るために単位蓄電池１が複数個直列接続されたものである。単位蓄電池１が起電力約２Ｖの鉛蓄電池の場合、６個、１２個、２４個直列接続してそれぞれ約１２Ｖ、約２４Ｖ、約４８Ｖの起電力を得ることができる。
【００１８】
交流電流発生手段３は、前述のとおり、単位蓄電池１の内部インピーダンスを測定するための交流電流を発生させるものであって、交流定電流源として機能する。この交流電流発生手段３は、単位蓄電池１に対して交流電流を供給するようにしても、単位蓄電池１から交流電流を放電させるようにしてもよい。
【００１９】
交流電流発生手段３から供給する交流電流の波形は、実質的に正弦波とすることが、高調波成分の影響を受けることなく単位蓄電池１の内部インピーダンスを測定する観点から望ましい。
【００２０】
交流電圧計測手段４は、前述のとおり、交流電流発生手段３が発生した電流により単位蓄電池１に生じた起電力を計測するものである。
【００２１】
温度計測手段５は、前述のとおり、蓄電池の温度を計測するものであり、例えば温度センサなどにより構成される。なお、本明細書における「蓄電池の温度」とは、内部インピーダンス測定対象の単位蓄電池１の温度を意味するほか、蓄電池群２を構成する任意の単位蓄電池１の温度や、蓄電池群２の周辺温度をも意味する。すなわち、内部インピーダンス測定対象の単位蓄電池１と温度計測対象の単位蓄電池１とは必ずしも一致している必要はない。
【００２２】
演算部６は、交流電流発生手段３が発生した電流値と交流電流発生手段３が発生した電流により単位蓄電池１に生じた被測定起電力との関係から単位蓄電池１の内部インピーダンスデータを算出する機能と、温度計測手段５により計測された蓄電池１の温度から蓄電池１の温度データを算出する機能を有する。
【００２３】
さらに、演算部６は、一定期間における特定の単位蓄電池１の内部インピーダンスデータと蓄電池の温度データとの相関関係から温度補正係数を求める機能と、単位蓄電池１の内部インピーダンスデータを温度補正係数により補正する機能とを有する。なお、これらの機能は、演算部６の内部でなく外部で持たせるようにしてもよい。
【００２４】
このように、本実施形態は、一定期間における単位蓄電池１の内部インピーダンスデータと温度データとの相関関係から温度補正係数を求めて単位蓄電池１の内部インピーダンスデータを補正することができるため、前述の特許文献１および特許文献２に示された発明と比較して、例えば蓄電池群２を構成する各単位蓄電池１の選別をすることなく、蓄電池群２を構成する各単位蓄電池１に対する内部インピーダンスの測定結果の温度補正時の誤差を小さくすることを、比較的安価に実現することができる。
【００２５】
次に、本発明の蓄電池の内部インピーダンスの測定方法を、測定データを例示しながら説明する。なお、以下の測定データは、単位蓄電池１として密閉型鉛蓄電池を使用し、蓄電池群２を構成する単位蓄電池１の数が１３個である場合の一例を示すものであるが、実際には、単位蓄電池１の種類や蓄電池群２を構成する単位蓄電池１の数などはどのようなものであっても差し支えない。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態における、内部インピーダンスの測定結果の一例を示すグラフである。図２は、ある年の１月下旬から９月上旬までの特定の単位蓄電池１の内部インピーダンスを１日１回測定した結果である。
【００２７】
次に、単位蓄電池１の内部インピーダンスの測定と同時に温度測定をした結果を示す。図３は、本発明の実施形態における、蓄電池の温度の測定結果の一例を示すグラフである。図２と図３とを比較すると、単位蓄電池１の温度が低くなると内部インピーダンスが高くなる傾向があることがわかる。
【００２８】
次に、単位蓄電池１の内部インピーダンスの温度補正係数を求めるため、内部インピーダンスと温度との相関関係を利用する。図４は、本発明の実施形態における、内部インピーダンスと温度との相関関係の一例を示すグラフである。図４は、ある年の１月下旬から５月上旬までの特定の単位蓄電池１の内部インピーダンスと温度との相関関係を示したものである。
【００２９】
図４において、点で表示されているのが実データ、線で表されているのが近似曲線であり、本実施形態では、この近似曲線を温度補正係数として単位蓄電池１の内部インピーダンスの温度補正を行っている。図４のとおり、内部インピーダンスと温度との関係は、ほぼ直線的に近似されることがわかる。
【００３０】
なお、図４において、単位蓄電池１の内部インピーダンスと温度との相関関係を求めるため、２２日分のデータを用いたが、実際には、１５個程度のデータがあれば、単位蓄電池１の内部インピーダンスと温度との相関関係を求めることは可能である。
【００３１】
また、１つの期間（図４においては２２日間）ごとに温度補正係数を求める必要はない。温度補正係数を求める方法については、例えば、直近の期間の測定データから求めてもよく、同時に複数の期間の測定データを用いてこれらの平均値から求めてもよい。
【００３２】
最後に、求められた温度補正係数により温度補正された単位蓄電池１の内部インピーダンスの測定結果を示す。図５は、本発明の実施形態における、内部インピーダンスの温度２５℃換算値の一例を示すグラフである。図５において、点で表示されているのが温度補正されたデータそのもの、線で表されているのが温度補正されたデータの近似曲線である。図５のように、単位蓄電池１の内部インピーダンスの温度２５℃換算値の近似曲線は、やや下に凸の放物線状になっていることがわかる。
【００３３】
また、ここでは図示しないが、蓄電池群２を構成する残りの１２個の単位蓄電池１についても、図５とほぼ同様に、内部インピーダンスの温度２５℃換算値の近似曲線を得ることができ、蓄電池群２を構成する各単位蓄電池１に対する内部インピーダンスの測定結果の温度補正時の誤差が小さくなっている。
【００３４】
図６は、更に使用後５年目、７年目、８年目および９年目の各単位蓄電池の内部インピーダンスと温度との相関関係を示したものである。使用年数を経ることにより内部インピーダンスが上昇する傾向にあることがわかる。従って、寿命期に到達した単位蓄電池をその上昇した内部インピーダンスを求められた温度補正係数により基準温度における値に補正することで精度良く判断することができる。
【００３５】
本実施形態では、このようにして実測データに基づいて蓄電池の内部インピーダンスを基準温度における値に補正することができるため、蓄電池群２を構成する各単位蓄電池１に対する内部インピーダンスの測定結果の温度補正時の誤差を小さくすることができる。また、この温度補正された結果を用いて、蓄電池群２を構成する各単位蓄電池１の寿命を正確に把握することも可能となり、蓄電池群２の保守管理を最適化することもできる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、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事項の範囲内で、適宜変更してもよいことはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、各単位蓄電池の内部インピーダンスの測定と同時に蓄電池の温度を測定し、一定期間における各単位蓄電池の内部インピーダンスデータと温度データとの相関関係から温度補正係数を求めて各単位蓄電池の内部インピーダンスを基準温度における値に補正するため、蓄電池群を構成する各単位蓄電池に対する内部インピーダンスの測定結果の温度補正時の誤差を小さくすることを、比較的安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄電池の内部インピーダンスの測定方法が適用されるブロック図の一例を示す概略説明図である。
【図２】本発明の実施形態における、内部インピーダンスの測定結果の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態における、蓄電池の温度の測定結果の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態における、内部インピーダンスと温度との相関関係の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態における、内部インピーダンスの温度２５℃換算値の一例を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態における、各経年時の内部インピーダンスと温度との相関関係の一例を示すグラフである。
【図７】交流４端子法による蓄電池の内部インピーダンス測定の原理を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１  単位蓄電池
２  蓄電池群
３  交流電流供給手段
４  交流電圧計測手段
５  温度計測手段
６  演算部
【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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