(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックアップ電源としての二次電池を備え負荷に電力を供給する電力供給システムにおける二次電池管理装置であって、
前記負荷と並列に接続されて別に設けられる負荷装置と、
前記負荷に流れる電流についての負荷電流パターンと、前記負荷に流れる電流の最大値である最大電流とを記憶する電池データ記憶部と、
整流器出力低下による電池放電実施時期と、負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期を取得する測定条件設定値入力部と、
前記二次電池が充放電を行っていない待機状態にある場合には前記二次電池の温度の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量及び残存寿命を算出し、前記二次電池が放電状態にある場合には前記二次電池からの放電電流の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量を算出し、前記二次電池が充電状態にある場合には前記二次電池への充電電流の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量を算出する演算部と、
前記測定条件設定値入力部が取得した前記整流器出力低下による電池放電実施時期となった場合には、前記電池データ記憶部に記憶されている前記負荷電流パターンと、前記最大電流とを参照して、前記負荷に流れる電流と前記負荷装置に流れる電流の合計が前記最大電流になるように前記負荷装置に電流を流した際の前記二次電池の電圧を測定し、測定した該電圧に基づいて前記二次電池の容量を算出する容量算出部と、
前記測定条件設定値入力部が取得した前記負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期となった場合には、前記電池データ記憶部に記憶されている負荷電流パターンに沿った放電を仮定して算出した放電電気量が前記二次電池の容量と等しくなるまでの時間を前記二次電池の放電持続可能時間として算出する放電持続可能時間算出部と、
を具備することを特徴とする二次電池管理装置。
【請求項２】
前記二次電池の温度を測定する温度測定部と、
前記二次電池の電圧を測定する電圧測定部と、
前記温度測定部が測定した温度が所定値よりも大きい場合、又は、前記電圧測定部が測定した電圧が所定値よりも大きい場合に、前記二次電池への充放電を停止する制御部と、
を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の二次電池管理装置。
【請求項３】
前記二次電池の経年変化に基づいて、前記二次電池の放電持続可能時間を補正する第１の補正手段を更に具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池管理装置。
【請求項４】
前記二次電池の周囲温度に基づいて、前記放電持続可能時間を補正する第２の補正手段を更に具備することを特徴とする請求項１から３までのいずれかの項に記載の二次電池管理装置。
【請求項５】
前記二次電池の放電持続可能時間が所定時間よりも短い場合に、警報を出力する警報出力手段を更に具備することを特徴とする請求項１から４までのいずれかの項に記載の二次電池管理装置。
【請求項６】
二次電池を管理するための二次電池管理方法であって、
前記負荷に流れる電流についての負荷電流パターンと、前記負荷に流れる電流の最大値である最大電流とを記憶し、
整流器出力低下による電池放電実施時期と、負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期を取得し、
前記二次電池が充放電を行っていない待機状態にある場合には前記二次電池の温度の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量及び残存寿命を算出し、前記二次電池が放電状態にある場合には前記二次電池からの放電電流の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量を算出し、前記二次電池が充電状態にある場合には前記二次電池への充電電流の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量を算出し、
前記整流器出力低下による電池放電実施時期となった場合には、記憶されている前記負荷電流パターンと、前記最大電流とを参照して、前記負荷に流れる電流と前記負荷装置に流れる電流の合計が前記最大電流になるように前記負荷装置に電流を流した際の前記二次電池の電圧を測定し、測定した該電圧に基づいて前記二次電池の容量を算出し、
前記負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期となった場合には、記憶されている前記負荷電流パターンに沿った放電を仮定して算出した放電電気量が前記二次電池の容量と等しくなるまでの時間を前記二次電池の放電持続可能時間として算出することを特徴とする二次電池管理方法。
【請求項７】
前記二次電池の温度を測定し、
前記二次電池の電圧を測定し、
前記温度が所定値よりも大きい場合、又は、前記電圧が所定値よりも大きい場合に、前記二次電池への充放電を停止することを特徴とする請求項６に記載の二次電池管理方法。
【請求項８】
前記二次電池の経年変化に基づいて、前記二次電池の放電持続可能時間を補正することを特徴とする請求項６又は７に記載の二次電池管理方法。
【請求項９】
前記二次電池の周囲温度に基づいて、前記放電持続可能時間を補正することを特徴とする請求項６から８までのいずれかの項に記載の二次電池管理方法。
【請求項１０】
前記二次電池の放電持続可能時間が所定時間よりも短い場合に、警報を出力することを特徴とする請求項６から９までのいずれかの項に記載の二次電池管理方法。
【請求項１１】
二次電池を管理するためのコンピュータプログラムであって、
前記負荷に流れる電流についての負荷電流パターンと、前記負荷に流れる電流の最大値である最大電流とを記憶する第１のステップと、
整流器出力低下による電池放電実施時期と、負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期を取得する第２のステップと、
前記二次電池が充放電を行っていない待機状態にある場合には前記二次電池の温度の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量及び残存寿命を算出し、前記二次電池が放電状態にある場合には前記二次電池からの放電電流の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量を算出し、前記二次電池が充電状態にある場合には前記二次電池への充電電流の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量を算出する第３のステップと、
前記整流器出力低下による電池放電実施時期となった場合には、記憶されている前記負荷電流パターンと、前記最大電流とを参照して、前記負荷に流れる電流と前記負荷装置に流れる電流の合計が前記最大電流になるように前記負荷装置に電流を流した際の前記二次電池の電圧を測定し、測定した該電圧に基づいて前記二次電池の容量を算出する第４のステップと、
前記負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期となった場合には、記憶されている前記負荷電流パターンに沿った放電を仮定して算出した放電電気量が前記二次電池の容量と等しくなるまでの時間を前記二次電池の放電持続可能時間として算出する第５のステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池をバックアップに備えた電力供給システムにおける、二次電池、特にリチウムイオン電池の二次電池管理装置、二次電池管理方法及びプログラムに関する。特に、本発明は通信用等の種々の電源において、バックアップ用として使用されるリチウムイオン電池の組電池について、状態管理を行う二次電池管理装置、二次電池管理方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通信用電源や非常用電源においては、バックアップ用として二次電池が使用されてきており、この様な目的で設置された二次電池としては、鉛蓄電池が主流になっている。鉛蓄電池は、使用実績も多く、長期間使用した際の性能も安定しており、信頼度の高いものである。鉛蓄電池の最も特徴的なことは、出力電圧が２Ｖと低いものの、数千Ａｈという大容量の電池の作製が可能であること、特別な電池保護装置を設置すること無しに単純に充電器と接続した状態で充電を行う事ができること、水溶液電解液の使用による電圧上昇の抑制が可能であること、等が挙げられる。特に、水溶液系の電解液を使用すると、万一、整流器の障害によって電池の過充電が行われても、電池の充電反応完了後は水の電気分解反応に移行するので、端子電圧の最大上昇値はこの反応の進行電圧（約３Ｖ）となって、それ以上の電圧上昇は抑制されるという安全動作が有る。
この様に、鉛蓄電池は、電源システム内で使用する場合、非常に使いやすい特徴を備えている。しかし、電池の大半が、電極材料である鉛系材料で占められているため、単位エネルギ当たりの電池重量・体積が大きい。即ち、同一のエネルギを貯蔵する場合、電池の占有領域が大きく、重量がかさむということになる。この様な問題は、単位エネルギ当たりの電池重量・体積が小さい、言い換えれば、単位重量・体積当たりの放電エネルギが大きい二次電池を使用すれば、解決可能である。
【０００３】
二次電池の中でエネルギ密度が大きい電池としては、リチウムイオン電池がある。リチウムイオン電池は、正極にリチウムと金属の酸化物、負極に炭素系材料を使用して構成された電池であり、正極の材料から遊離したリチウムイオンの負極と正極での移動によって充放電時の反応が行われる。充電時は、リチウムイオンが炭素内へ捕捉され、放電時は、リチウムイオンが正極酸化物に移動し、内部に取り込まれる。
このリチウムイオン電池は、エネルギ密度が大きいことから搭載装置の小型軽量化に大きく貢献し、携帯電話端末、パソコン等に広く使用されてきている。この様な小型機器では、機器の動作電圧が低く、リチウムイオン電池の出力電圧が４Ｖ程度有るため、電池を１個、ないしは３個程度直列に接続するだけで機器の動作が可能である。リチウムイオン電池は、この様に機器の小型化に貢献しているが、鉛蓄電池と異なり有機液体を主成分とした電解液が使用されるため、充電時に、鉛蓄電池の様な端子電圧の上昇抑制機能が働かない。従って、充電時には、端子電圧の監視と上昇防止対策が必要である。また、放電時には、端子電圧が一定値まで低下したら放電を停止させる事が必要である。これは、電極から負荷への電気の通路となる導電材として使用される銅（負極側）が、先の電圧以下でイオンとして溶解し始めるためである。溶解した銅イオンは、不純物として電池反応の阻害要因となる。
【０００４】
この様に、このリチウムイオン電池の使用にあたっては、電圧の監視によって充放電の制御を行うことが必要である。また、温度監視を行い、一定の温度まで到達した場合には、電池の充電を停止させる等の対策も必要である。従来、携帯電話では、温度監視等によるリチウムイオン電池の充電制御が行われている（例えば、非特許文献１参照）。また、この様なリチウムイオン電池用の充電制御用として専用のＩＣも開発されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００５】
一方、近年、電気自動車用として容量が１００（Ａｈ）のリチウムイオン電池の開発が進められている。この様なリチウムイオン電池の組電池においては、組電池の充電制御回路と共に使用するようになっており、充放電制御や各セル電圧の監視が行われている（例えば、非特許文献３参照）。しかし、電気自動車用として使用される電池の使用形態は、充放電の繰り返しであり、充電の制御と放電の管理が行われている程度である。
【０００６】
この様な中で、近年、一般の電源に使用されるバックアップ用としてのリチウムイオン電池の製造も行われつつある。一方、電話交換等の通信用機器に直接電力を供給する直流電力供給システムにおけるバックアップ用二次電池は、浮動充電方式によって維持され、整流器２００の出力側に負荷設備と二次電池が並列に接続されている。そして、常時、整流器２００が負荷に直流電力を供給すると共に、二次電池の充電状態に合わせて電池が完全充電となるように必要な充電電流が供給されている。このシステムでは、停電や、整流器２００の故障が起きると、その瞬間に二次電池からの放電が行われ、一瞬でも負荷設備への電力供給が途絶えることがない。これは、直流電力供給システムが必要とする時間の間だけ、二次電池からの放電によって電力が可能なような二次電池容量が選定されていることによる。
【０００７】
このような、信頼性が求められるシステムにおいては、バックアップ用電源で使用する場合、二次電池の状態把握として、これまで上で述べてきたような充放電制御以外にも、二次電池の残使用可能年数、残容量把握、等が望まれる。通信用の電源システムでは、予備電源として使用されるシール鉛蓄電池を対象とした、遠隔監視装置が有り、二次電池の端子電圧や内部抵抗の測定等が行われている（例えば、非特許文献４参照）。
また、バックアップ用二次電池の状態把握法の一つとして、電源システムが電力を供給中に整流器の出力電圧を所定の時間だけ低下させることによって、二次電池からの放電を行わせ、その際の電圧特性から、電池からの電力供給の正常性を確認するものがあった（非特許文献１参照）。
また、ユーザボード単独での停電バックアップ（リチウム電池からＤＣ／ＤＣモジュールに電圧を供給する。）を可能にして、装置の信頼性を高め、フロントエンド部の小型化および軽量化が図れる電力変換装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００８】
しかし、リチウムイオン電池に関しては、この電池がバックアップ用で使用された例がほとんど無かったため、リチウムイオン電池を対象にした管理装置は開発されていなかった。また、二次電池の残容量を把握することによって、二次電池の性能が十分発揮できるか否かを求め、システムの状態を把握しておくことが望ましいが、この様な方法も提案されていないばかりか実現されていなかった。
【特許文献１】特開２００４−６４９７８号公報  （要約書  図１）
【非特許文献１】カズヒコ  タケノ、他（Kazuhiko Takeno, et-al），「携帯電話の商用リチウムイオン電池パックのためのエネルギー保護及び管理方法（Methods of Energy Conservation and Management for Commercial Li-ion Battery Packs of Mobile Phones）」，INTELE03会報（Proceeding of INTELE03），１５−１，ｐｐ．３１０
【非特許文献２】「２００１バッテリー技術シンポジウム」，４−２−１，日本能率協会
【非特許文献３】ＧＳニューステクニカルレポート（GS News Technical Report），Ｖｏｌ．５９，Ｎｏ２，ｐｐ．２３，２０００年
【非特許文献４】キヨシ  タカハシ（Kiyoshi Takahashi），ユウイチ  ワタカベ（Yuichi Watakabe），「商用ＶＲＬＡバッテリーストリングのためのＳＯＨ監視システムの開発（Development of SOH Monitoring System for Industrial VRLA Battery String）」，INTELEC03会報（Proceeding of INTELEC03），３５−１，ｐｐ．６６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、電源システムでバックアップ用としてリチウムイオン電池を使用したときの管理システムとして、充放電制御の他、二次電池の残使用可能年数、残容量把握、等を行うことが望まれていた。
しかしながら、従来、この電池がバックアップ用で使用された事がほとんど無かったため、リチウムイオン電池を対象にした専用の管理装置は開発されていなかった。このため、リチウムイオン電池を組電池としてバックアップ電源に組み込んで使用した場合、日常の電池の状態管理、放電・回復充電時の電池の残容量把握等が行えず電池の管理が困難であった。
【００１０】
また、上述した従来技術における、整流器の出力電圧を所定の時間だけ低下させることで二次電池からの放電を行わせる方式は、二次電池の充放電回路の正常性を確認することが目的であり、二次電池の残容量について把握することができないという問題があった。
この最大の原因は、実負荷に直接放電させた際の放電電流値が必ずしも一定値となる保証が無いことと、例え、放電電流が一定に制御されたとしても、二次電池の電圧特性と残存容量との関係が明確にされていなかったことである。
その上、従来の方法によって二次電池容量の算出を行っておいても実際の負荷電流変化は容量計算時の電流値と異なる可能性があり、その場合、実際の運用において、負荷電流が予測より増加すると所望する放電持続時間が確保できなくなり、バックアップ電源として目的を果たせなくなるという問題が生じる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リチウムイオン電池等の二次電池をバックアップ用として使用する際の管理を行うことができ、負荷電流に状況変化が生じても二次電池の放電持続可能時間のより正確な算出を可能とし、負荷電流が予測より増加し、所望する放電持続時間を確保することができなくなる前に警報を発出することができる二次電池管理装置、二次電池管理方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、バックアップ電源としての二次電池を備え負荷に電力を供給する電力供給システムにおける二次電池管理装置であって、前記負荷と並列に接続されて別に設けられる負荷装置と、前記負荷に流れる電流についての負荷電流パターンと、前記負荷に流れる電流の最大値である最大電流とを記憶する電池データ記憶部と、整流器出力低下による電池放電実施時期と、負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期を取得する測定条件設定値入力部と、前記二次電池が充放電を行っていない待機状態にある場合には前記二次電池の温度の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量及び残存寿命を算出し、前記二次電池が放電状態にある場合には前記二次電池からの放電電流の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量を算出し、前記二次電池が充電状態にある場合には前記二次電池への充電電流の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量を算出する演算部と、前記測定条件設定値入力部が取得した前記整流器出力低下による電池放電実施時期となった場合には、前記電池データ記憶部に記憶されている負荷電流を前記負荷装置に流すことにより前記二次電池の劣化判定を行う第１の制御部と、前記測定条件設定値入力部が取得した前記負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期となった場合には、前記電池データ記憶部に記憶されている負荷電流パターンを使用して前記二次電池の放電継続時間を算出する第２の制御部とを具備することを特徴とする。
【００１３】
また、二次電池管理装置は、前記二次電池の温度を測定する温度測定部と、前記二次電池の電圧を測定する電圧測定部と、前記温度測定部が測定した温度が所定値よりも大きい場合、又は、前記電圧測定部が測定した電圧が所定値よりも大きい場合に、前記二次電池への充放電を停止する第３の制御部と、を更に具備することを特徴とする。
【００１４】
また、二次電池管理装置は、前記二次電池の経年変化に基づいて、前記二次電池の放電持続可能時間を補正する第１の補正手段を更に具備することを特徴とする。
【００１５】
また、二次電池管理装置は、前記二次電池の周囲温度に基づいて、前記放電持続可能時間を補正する第２の補正手段を更に具備することを特徴とする。
【００１６】
また、二次電池管理装置は、前記二次電池の放電可能時間が所定時間よりも短い場合に、警報を出力する警報出力手段を更に具備することを特徴とする。
【００１７】
また、二次電池管理方法は、二次電池を管理するための二次電池管理方法であって、前記負荷に流れる電流についての負荷電流パターンと、前記負荷に流れる電流の最大値である最大電流とを記憶し、整流器出力低下による電池放電実施時期と、負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期を取得し、前記二次電池が充放電を行っていない待機状態にある場合には前記二次電池の温度の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量及び残存寿命を算出し、前記二次電池が放電状態にある場合には前記二次電池からの放電電流の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量を算出し、前記二次電池が充電状態にある場合には前記二次電池への充電電流の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量を算出し、前記整流器出力低下による電池放電実施時期となった場合には、前記負荷電流を負荷装置に流すことにより前記二次電池の劣化判定を行い、前記負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期となった場合には、前記負荷電流パターンを使用して前記二次電池の放電継続時間を算出することを特徴とする。
【００１８】
また、二次電池管理方法は、前記二次電池の温度を測定し、前記二次電池の電圧を測定し、前記温度が所定値よりも大きい場合、又は、前記電圧が所定値よりも大きい場合に、前記二次電池への充放電を停止することを特徴とする。
【００１９】
また、二次電池管理方法は、前記二次電池の経年変化に基づいて、前記二次電池の放電持続可能時間を補正することを特徴とする。
【００２０】
また、二次電池管理方法は、前記二次電池の周囲温度に基づいて、前記放電持続可能時間を補正することを特徴とする。
【００２１】
また、二次電池管理方法は、前記二次電池の放電可能時間が所定時間よりも短い場合に、警報を出力することを特徴とする。
【００２２】
また、コンピュータプログラムは、二次電池を管理するためのコンピュータプログラムであって、前記負荷に流れる電流についての負荷電流パターンと、前記負荷に流れる電流の最大値である最大電流とを記憶する第１のステップと、整流器出力低下による電池放電実施時期と、負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期を取得する第２のステップと、前記二次電池が充放電を行っていない待機状態にある場合には前記二次電池の温度の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量及び残存寿命を算出し、前記二次電池が放電状態にある場合には前記二次電池からの放電電流の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量を算出し、前記二次電池が充電状態にある場合には前記二次電池への充電電流の測定値の情報を基に前記二次電池の残存容量を算出する第３のステップと、前記整流器出力低下による電池放電実施時期となった場合には、前記負荷電流を負荷装置に流すことにより前記二次電池の劣化判定を行う第４のステップと、前記負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期となった場合には、前記負荷電流パターンを使用して前記二次電池の放電継続時間を算出する第５のステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、二次電池管理装置は、リチウムイオン電池等の二次電池の充放電が行われていない待機状態においては、二次電池の温度の測定値から残存容量及び残存寿命を算出し、放電状態においては、二次電池の放電電流の測定値から残存容量を算出し、充電状態においては、二次電池の充電電流の測定値から残存容量を算出するようにしたため、二次電池の残存寿命、残存容量などの電池状態を総合的に把握することができる。これにより、必要に応じて二次電池をメンテナンスする事が可能となり、二次電池の管理において大きな利点がある。
【００２４】
また、本発明によれば、負荷装置を備えるようにしたので電池からの放電電流を一定に調整することができ、精度良く放電電圧特性を得ることができる。
また、本発明によれば、電池から負荷と負荷装置とに電力を供給している場合において、電池の電圧が所定値以下に低下した場合に整流器２００の電圧低下を解除する。従って、劣化判定の処理が完了した後に電池から放電する状況であっても、負荷を駆動できなくなるほど電池の残量が低下してしまうことを防止することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、バックアップ電源としての二次電池を備えた電力供給システムにおける負荷電流を計測し、負荷電流と計測時間とに基づいて放電持続時間の算出を行うことができる。したがって、負荷電流値が電源システムの設計当初から変化しても、二次電池の放電持続可能時間を正確に算出することができるという効果が得られる。
また、本発明によれば、二次電池の経年変化に基づいて、前記放電持続可能時間を補正することができる。したがって、二次電池の放電持続可能時間をより正確に算出することができるという効果が得られる。
【００２６】
また、本発明によれば、周囲温度に基づいて、前記放電持続可能時間を補正することができる。したがって、二次電池の放電持続可能時間をより正確に算出することができるという効果が得られる。
また、本発明によれば、警報手段により、放電持続時間だけ放電可能でないと判定された場合、警報を発出することができる。したがって、負荷電流に状況変化が生じ、負荷電流が予測より増加し、所望する放電持続時間を確保することができなったとしても、事前に警報を発出することができるという効果が得られる。
【００２７】
以上述べたように、この管理装置をリチウムイオン電池の充電用装置に適用することで、リチウムイオン電池を使用した電源設備の信頼性の向上に大きく貢献することが出来、産業上、極めて大きな利点を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、二次電池としてリチウムイオン電池を用いる場合について説明する。
本実施形態における管理装置は、リチウムイオン電池の二次電池管理装置であり、リチウムイオン電池の充放電が行われていない待機状態においては、
（１）リチウムイオン電池の温度の測定値から残存容量及び残存寿命の算出を行う。また、（２）短時間放電による電圧特性の測定と求めた電圧特性からの残容量推定を行う。また、（３）負荷電流の計測によるシステムの負荷電流パターンの作成とリチウムイオン電池からの放電持続時間の推定を行う。
また、リチウムイオン電池からの放電が進行している状態においては、リチウムイオン電池の放電電流の測定値から残存容量を算出し、放電終了後の回復充電状態においては、リチウムイオン電池の充電電流の測定値から残存容量を算出する。これによって、リチウムイオン電池の残存容量、残存寿命などの電池状態を総合的に把握する。
【００２９】
上記（２）については、指定する任意の時刻に、指定する任意の電流で、任意の時間だけ二次電池の放電を行わせ、この時の放電特性から二次電池の劣化状態を推定する。すなわち、負荷設備に電力を供給している間に二次電池からの放電を行わせるため、本実施形態では、動作中の整流器の出力電圧を負荷が許容する電圧範囲内で、指定の値まで低下させる。これによって二次電池からの放電を行わせる。しかし、この状態では、二次電池の放電電流は、負荷が必要とする電流値のままであるため、本実施形態では、負荷装置を設け、指定する任意の一定電流で二次電池からの放電が行われるように電流調整する。これにより、一定の電流で放電させることができ、いわゆる「定電流放電特性」を求めることができる。二次電池の劣化状態は、定電流放電中の電圧の経時変化曲線に現れるので、指定する任意の経過時間において、対象とする電池の端子電圧を測定する。測定した端子電圧値から、予め求めておいた、二次電池の劣化と端子電圧との関係を示す電池データに照合させて、対象電池の容量を推定する。
【００３０】
上記（３）については、本実施形態では、リチウムイオン電池の充放電が行われていない待機状態において、負荷電流計測手段によりバックアップ電源としての二次電池を備えた電力供給システムにおける負荷電流を計測し、負荷電流と同時に計測される時間とに基づいて負荷電流パターンを作成し、さらに、単位時間当たりの電気量を算出し、保有している電池の容量から順次差し引き、二次電池の放電持続可能時間を算出する。
【００３１】
そして、本実施形態によれば、算出された放電持続可能時間が記憶部に記憶されている放電持続時間を満足するものであるか否かを判定し、負荷電流が予測より増加し、所望する放電持続時間を確保することができなったと予測された場合、警報手段により警報を発出する。
【００３２】
以下、本実施形態における二次電池管理装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態による二次管理装置１００を適用した、直流電源装置１の構成を示す概略ブロック図である。
同図は、リチウムイオン電池（二次電池）である組電池６００が、充電器（整流器２００）の出力に負荷４００と並列に接続される、いわゆる浮動充電方式における例である。この例の他、二次電池である組電池６００が負荷４００と接続されないで独立して充電される事で維持される「トリクル充電方式」があるが、電池の管理に関する基本的な概念は、いずれの充電方式とも同一である。
【００３３】
直流電源装置１は、二次電池管理装置１００、交流電源１０９、整流器２００、交流電源３００、負荷４００、負荷装置５００、組電池６００、回路切り離しスイッチ７００、負荷電流センサ８００、組電池放電電流センサ８１０、温度センサ８２０、電圧センサ８３０、組電池切り離しスイッチ８４０によって構成される。
【００３４】
交流電源３００から供給される交流電力は、整流器２００によって直流電力に変換され、組電池６００および負荷４００に供給される。組電池６００は、複数個のリチウムイオン電池を直列に接続して構成されており、整流器２００と負荷４００とに接続され、充電、放電が可能である。
交流電源１０９は、交流電流を二次電池管理装置１００に供給する。
負荷装置５００は、二次電池管理装置１００からの負荷制御信号に基づいて、負荷４００と該負荷装置５００との電流値の総和が所定の電流値になるように二次電池からの放電を行わせる。
回路切り離しスイッチ７００は、負荷制御信号に含まれるオン、オフの信号に基づいてオン、オフし、オフの場合に負荷装置５００をシステムから切り離す。組電池切り離しスイッチ８４０は、制御部が電池の温度上昇や電圧上昇を検出し、スイッチ開放信号を発出した際に開放し、二次電池の過充電や過放電から二次電池を保護する。
【００３５】
負荷電流測定部８００は、負荷４００に供給される電流値を測定し、測定結果を二次電池管理装置１００に出力する。組電池の充放電電流測定部８１０は、組電池６００から供給される電流を検出し、検出結果を二次電池管理装置１００に出力する。
温度測定部８２０は、組電池６００の温度を測定し、測定結果を二次電池管理装置１００に出力する。
電圧測定部８３０は、組電池６００の電圧を検出し、検出結果を二次電池管理装置１００に出力する。
【００３６】
負荷電流センサ８００は、負荷電流を検出し、二次電池管理装置１００に出力する。二次電池管理装置１００では負荷電流センサ８００によって検出された負荷電流を基に、同時に計測された時間データを併用し、一日、または一週間の負荷電流パターンが作成される。次に、二次電池管理装置１００の構成を説明する。
【００３７】
図２は、本実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。データ読み込み部１０１は、負荷電流センサ８００（図１）、組電池の充放電電流センサ８１０、温度測定部８２０、電圧測定部８３０から出力される測定結果を入力し、制御部１０３と演算部１０５に出力する。測定条件設定値入力部１０２は、ユーザからの入力を受け付ける機能を有し、キーボード、ファンクションキー等で構成される。制御部１０３は、整流器出力制御信号を整流器２００に出力し、測定条件設定値入力部１０２から入力された設定値の範囲内で整流器２００からの出力電圧を低下させる機能を有する。また、制御部１０３は、負荷制御信号を負荷装置５００（図１）に出力して負荷４００と負荷装置５００とに流れる電流の総和が測定条件設定値入力部１０２から入力された設定値になるように制御する。
【００３８】
電池データ記憶部１０４は、標準温度での寿命期間データ、温度と連続寿命期間の関係データ（後述する図６参照）、容量低下特性データ（後述する図８参照）、および、二次電池容量の温度変化特性データ（後述する図９参照）を記憶している。電池の標準温度での寿命期間データは、例えば、「標準温度２５℃の一定温度において連続１０年」等、決められた標準温度におけるリチウムイオン電池の使用可能期間の事であり、標準温度における寿命期間を示す単一の数値データ、もしくは、温度と連続寿命期間の相関関係を示すデータ（後述する図６参照）の一部としてデータ化され記憶される。
電池データ記憶部１０４は、電池データとして、例えば、製造メーカ、製造年、機種、製造ロット、設置年数などの各種情報を記憶する。
【００３９】
さらに、電池データ記憶部１０４は、「任意の時間における端子電圧の差と種々の容量を有する電池容量との関係」を示す電池データや「新品電池（容量１００％）の開放電圧と、種々の容量の電池を放電させた際の端子電圧差の関係」、さらに「維持充電時の充電電圧（以下、本文、もしくは図中において、「維持充電電圧」と簡略化した表現とする場合もある。）と種々の容量の電池を放電させた際の端子電圧差の関係」の電池データを記憶する。
【００４０】
演算部１０５は、負荷電流パターンのデータが作成されると、指定された計算開始時刻からの放電開始を想定し、二次電池の放電持続可能時間Ｔを計算する。表示部１０６は、電池データ記憶部１０４に記憶されている各種データや計算された放電持続可能時間Ｔ等を表示する。また、表示部１０６は、上記放電持続可能時間Ｔが十分でないと判定された場合に、その旨を通知（警報）する。電池の各種データ、負荷電流パターン上の計算開始時刻等の入力は、測定条件設定値入力部１０２から行われる。
【００４１】
図３は、各放電時間における、初期状態にある電池の端子電圧と劣化した状態にある電池の端子電圧との差ΔＶ、および維持充電電圧と劣化した状態にある電池の端子電圧との差ΔＶ’を示す図である。図３に示したグラフの関係から、以下に述べるデータが、電池データ記憶部１０４に記憶される。
電池データ記憶部１０４には、電池データとして、劣化した状態にある電池の端子電圧と容量の関係を示すデータが記憶される。この電池データの一例を図４に示す。図４は、図３において任意の放電時間Ｔｎにおける各容量の電池の端子電圧を読み取って作成されたものである。
また、電池データ記憶部１０４には、電池データとして、任意の放電経過時間における１００％容量電池の開放電圧と端子電圧と、容量が低下した電池の端子電圧の差の関係が記憶される。この電池データの一例を図５に示す。図５は、任意の放電経過時間における、１００％容量電池の開放電圧と容量の低下した電池の端子電圧の差を示す図である。「維持充電時の充電電圧と容量が低下した電池の端子電圧の差」も、図５と類似した形式の図となる。
【００４２】
このように、基準とする電圧と容量の低下した二次電池の端子電圧の差の関係を示す電池データが、電池データ記憶部１０４（図２）に記憶される。
この電池データは、任意の電流値Ｉ１〜Ｉｎの場合について、電池の機種（Ａ〜Ｘ）毎に記憶される。また、必要により、種々の温度Ｔｅ（ｎ）毎に作成される。
さらに、電池データ記憶部１０４には、負荷電流の計測、および同時に求められる時間データによって作成された電源システムの負荷電流パターンや、負荷電流パターンに基づいて算出される放電持続時間等の各種計測値や、算出値が適宜記憶される。
【００４３】
演算部１０５は、電池データ記憶部１０４に記憶された、各種データを参照し、各種測定部からの入力値を利用して、二次電池であるリチウムイオン電池の保有容量、残存寿命、放電電気量、充電電気量、充電された割合等の計算や、放電持続時間、充電経過時間の計測を行う。
【００４４】
演算部１０５は、データ読み込み部１０１から出力される組電池６００（図１）の端子電圧値を計測する機能と、計測した端子電圧値と電池データ記憶部１０４に格納されたデータとを比較して測定対象電池の残存容量を算出し、劣化判定を行う機能を有する。
【００４５】
表示部１０６は、演算部１０５の演算結果を表示画面に表示する。電源部１０７は、交流電源１０９が出力するＡＣ１００（Ｖ）を直流電源に変換し、二次電池管理装置１００の内部電源を供給する。データ送信部１１０は、外部通信インタフェース１０８を介して監視センタの端末に接続され、演算部１０５の演算結果となるデータを監視センタの端末に送信する。外部通信インタフェース１０８としては、例えばモデムが用いられる。
次に、二次電池管理装置１００の演算部１０５が実行する、リチウムイオン電池６００の残存寿命の計算方法について述べる。
【００４６】
図６は、本実施形態による二次電池管理装置１００の電池データ記憶部１０４に記憶される温度と連続寿命期間の関係の一例を示す図である。演算部１０５は、残存寿命の計算において、同図に示す温度と連続寿命期間の関係データを使用する。連続寿命期間とは、ある温度においてリチウムイオン電池である組電池６００を連続使用したときの寿命を示す。同図に示す温度と連続寿命期間の関係データは、標準温度（例：２５℃）における寿命とこれ以上の温度における寿命の関係を示しており、設置するリチウムイオン電池について求められ、二次電池管理装置１００内の電池データ記憶部１０４に記憶される。寿命の判定基準は、初期容量から３０％低下した時点等、使用条件に応じて定まる。
【００４７】
なお、二次電池が鉛蓄電池の場合には、「３０％容量低下」、「２０％容量低下」等が判定基準になっている。この温度と連続寿命期間の関係データを使用すると、各温度である期間使用した際の物理的な時間を、標準状態で、すなわち、標準温度で使用した場合に相当する期間に換算することができる。この換算は、標準温度で定まる連続寿命期間を「Ｌｓ」、標準温度より高い温度ｔで定まる連続使用時の連続寿命期間を「Ｌｔ」、前述の標準温度より高い温度ｔでの使用期間を「Ｄ」とすると、前述の標準温度より高い温度での使用期間「Ｄ」に、前述の連続寿命期間の比「Ｌｓ／Ｌｔ」を乗算して算出することにより行う。
【００４８】
即ち、
６０℃（＝ｔ）：連続寿命期間１年（Ｌｔ）、・・・（中間：略）・・・・・、２５℃（標準温度）：連続寿命期間１０年（Ｌｓ）
のような、関係が求まっており、温度と連続寿命期間の関係データで示されているとする。このとき、標準温度より高い温度６０℃で０．５年（Ｄ）使用された場合、この期間の標準温度２５℃における換算使用期間は、（式１）により算出される。
【００４９】
標準温度における換算使用期間＝Ｄ×（Ｌｓ／Ｌｔ）＝０．５×（１０／１）＝５（年）    ・・・（式１）
【００５０】
実際には設置環境によって、温度の経時変化がある。そこで、二次電池管理装置１００の演算部１０５は、一日における温度変化に対応して換算使用期間を算出し、リチウムイオン電池の推定寿命を算出する。
【００５１】
図７は、実設置環境の１日における温度変化の一例を示す図である。
同図において、区間Ａは、環境温度が標準寿命規定温度を下回る区間、区間Ｂは、環境温度が標準寿命規定温度を上回る区間である。標準寿命規定温度＝標準温度とすると、区間Ａにおいては、電池寿命は標準温度での寿命になるので、この区間の使用時間はそのまま積算する。一方、区間Ｂにおける時間は温度を考慮した上記の換算を行う。
即ち、区間Ｂの中のある小さい時間「Ｄ」（例えば、１時間、３０分など）は、この時間Ｄにおける平均温度であるｔ℃での時間と考えられる。そこで、この時間「Ｄ」を（式１）を用い、Ｄ×（Ｌｓ／Ｌｔ）（時間）として標準寿命規定温度における使用時間（以下、「換算時間」と記載）に換算する。
以上は、一日における温度変化とそれに対する時間の補正であり、演算部１０５は、この様な計算を、年間を通じた期間について行う。演算部１０５は、この補正した換算時間を用い、（式２）によりリチウムイオン電池の残存寿命Ｌ（ｌｅｆｔ）、すなわち、リチウムイオン電池の使用可能期間の推定を行う。また、表示部１０６により算出結果の表示を行う。
【００５２】
残存寿命Ｌ（ｌｅｆｔ）＝標準寿命規定温度で定まる連続寿命期間Ｌｓ−Σ区間Ａの時間−Σ区間Ｂの換算時間    ・・・（式２）
【００５３】
設置環境の年間の温度変化が特定できれば、上記（式２）内の（Σ区間Ａの時間）と（Σ区間Ｂの換算時間）は精度良く計算できるので、同一設置環境で連続使用した場合における残存寿命も精度良く容易に計算できる。演算部１０５は、図示しない設置環境の温度センサにより測定した、あるいは、外部の装置や記録媒体から取得した設置環境の年間の温度変化の情報を用いて、（式２）によりリチウムイオン電池の残存寿命を算出する。
【００５４】
次に、二次電池管理装置１００の演算部１０５が実行する、リチウムイオン電池の保有容量の計算について述べる。
図８は、本実施形態による二次電池管理装置１００の電池データ記憶部１０４に記憶される容量低下特性データの一例を示す図である。この図は、二次電池であるリチウムイオン電池の使用年数と電池容量の関係を示している。つまり、使用年数が長くなるに従い、電池容量が低下することを示すものである。
【００５５】
図９は、本実施形態による二次電池管理装置１００の電池データ記憶部１０４に記憶されている二次電池容量の温度変化特性データの一例を示す図である。この図は、二次電池であるリチウムイオン電池の電池温度と電池容量の関係を示している。つまり、電池温度が高くなるに従い、電池容量が高くなることを示している。
保有容量の計算においては、上で述べた、標準寿命規定温度（標準温度）に換算された使用年数の算出値と、電池データ記憶部１０４に記憶されている、容量低下特性データ（図８）、および、二次電池容量の温度変化特性データ（図９）を使用する。すなわち、設置二次電池であるリチウムイオン電池の標準寿命規定温度での使用年数をｎとすると、この使用年数ｎは、（式２）内の（Σ区間Ａの時間＋Σ区間Ｂの換算時間）により求められる。演算部１０５は、図８に示す、使用年数と電池容量の関係を用いて、この使用年数ｎに対応する電池容量ａ１（Ａｈ）を求めることにより、その時点での電池容量ａ１（Ａｈ）を求めることができる。
【００５６】
次に、演算部１０５は、リチウムイオン電池の設置環境の温度測定値から、先に求めた電池容量ａ１（Ａｈ）の補正を行い、その時点での「保有容量」を求める。補正は、図９の二次電池容量の温度変化特性データによって行う。例えば、温度０℃：電池容量ｃ（Ａｈ）、・・・、温度２５℃（標準寿命規定温度）：電池容量ａ２（Ａｈ）、・・・、温度４５℃：電池容量ｂ（Ａｈ）、・・・という関係が二次電池容量の温度変化特性データとして記憶されていた場合、電池の温度測定部８２０により測定された温度が４５℃であれば、「保有容量」はｂ（Ａｈ）となる。
【００５７】
この様に、二次電池であるリチウムイオン電池に保存されている容量、すなわち、「保有容量」が求まると、停電等で二次電池放電が開始された際の、放電持続時間の推定も可能になる。演算部１０５は、この算出を、充放電電流測定部８１０で実測される実放電電流測定値を利用し、上記により算出した「保有容量」をこの実放電電流で除算することで行う。
【００５８】
図１０及び図１１は、二次電池であるリチウムイオン電池の放電特性の一例を示す図である。図１０は、放電容量と端子電圧の関係を、図１１は、放電電流と放電容量の関係を示している。図１０においては、充電電圧４．１Ｖ、放充電温度２５℃において、リチウムイオン電池の放電電流が０．１ＣＡ、０．２ＣＡ、０．５ＣＡ、１ＣＡ、３ＣＡ（Ｃは、電池の容量（Ａｈ）を示す）のときの放電容量と端子電圧の関係を示している。図１０に示す放電電流と放電容量の関係をプロットしたものが、図１１に示す２５℃のときの組電池６００であるリチウムイオン電池の放電電流と放電容量の関係である。図１０及び図１１に示すように、リチウムイオン電池の放電特性は、「電流（Ａ）」×「時間（ｈ）」で表される「放電容量（Ａｈ）」が、放電電流によらずほぼ一定という特性を有している。従って、「保有容量」が求まれば、放電電流で除算することで、放電持続時間の算出が可能である。鉛蓄電池の場合、放電電流が大きくなるにつれて、放電で取り出せる電気量が低下するので、放電持続時間の算出にあたっては「容量低下率」の概念の導入が必要である。しかし、リチウムイオン電池では、この様な概念の必要性が無い。
【００５９】
一方、二次電池からの放電が終了し、充電が行われた場合、演算部１０５は、先に述べた放電時の電気量の換算とは逆に、放電終了時の電気量を基礎として、充放電電流測定部８１０により実測される「充電電流」と「充電時間」を乗算して求まる充電された電気量を加算していく。
【００６０】
図１２は、リチウムイオン電池の充電電圧と放電電気量の関係を示す図である。
同図に示すリチウムイオン電池の充電電圧と放電電気量の関係は、リチウムイオン電池の充電特性が、通電された電気量がほぼそのまま、有効電気量として充電され次回の放電に使われる（即ち、充電効率はほぼ１００％）という特性に基づいている。
リチウムイオン電池の充電割合は、先に述べた、「保有容量」を１００％とし、充電で通電された電気量を加算した値の割合を表示する。
一方、容量は、使用年数によって、初期から低下しているので、設置した際の初期の容量を１００％として、上記の充電割合を算出及び表示しても良い。なお、二次電池管理装置１００は、リチウムイオン電池の端子電圧を監視する機能も備えている。
【００６１】
図１３は、維持充電中の高電圧検出の状況を示す図であり、図１４は、放電中の放電終止電圧検出の状況を示す図である。演算部１０５の端子電圧の監視機能は、常時、電池の電圧測定部８３０を用いてリチウムイオン電池の電圧を監視し、維持充電中にあっては電池電圧があらかじめ決定された所定の値（例えば、４．２〜４．５Ｖ）以上、または、放電中にあっては、あらかじめ決定された所定の値（例えば、３．０〜２．８Ｖ）以下になったら表示部１０６などにより警報発出、もしくは監視センタなどの外部への警報転送を行う。
二次電池管理装置１００の演算部１０５は、上記のような所定の範囲を超えた電圧を検知すると、組電池切り離しスイッチ８４０を動作させて、リチウムイオン電池の充電、または放電を停止させる。
【００６２】
図１５〜図２１は、本実施形態における処理の一例を示すフローチャートである。
始めに、二次電池管理装置１００の測定条件設定値入力部（図２）から、データの入力を行う（図１５のステップＳ０１）。ステップＳ０１では、二次電池データ（例えば、メーカ、製造年、製造ロット、設置年数）、放電持続時間の計算開始時刻の設定値、負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期、整流器出力低下による電池放電実施時期の入力を行う。また、ステップＳ０１では、警報の発出レベル（例えば、７０％、８０％等）の入力を行う。また、ステップＳ０１では、システムの設計時の放電持続時間の入力を行う。
【００６３】
次に、リチウムイオン電池が待機状態にある場合に、電池データを生成して、電池データ記憶部１０４に記憶する（ステップＳ０２）。待機状態とは、商用電源３００または整流器２００から負荷４００へ正常に給電が行われており、リチウムイオン電池が放電後の充電や放電を行っていない状態である。ステップＳ０２では、図１６のステップＳ０２ａ〜Ｓ０２ｆの処理を行う。すなわち、二次電池管理装置１００の演算部１０５は、内部に備える時計などにより時間の計測を行うとともに、電池温度測定部８２０が測定したリチウムイオン電池の温度の情報をデータ読み込み部１０１から取得し（ステップＳ０２ａ）、残存容量（Ａ）の計算と残存寿命の計算を行う（ステップＳ０２ｂ）。また、負荷電流の計測を行い（ステップＳ０２ｃ）、負荷電流パターンを作成し（ステップＳ０２ｄ）、最大電流（Ｉｍａｘ）を算出する（ステップＳ０２ｅ）。そして、ステップＳ０２ｂで計算した残存容量（Ａ）及び残存寿命と、ステップＳ０２ｄで作成した負荷電流パターンと、ステップＳ０２ｅで算出した最大電流（Ｉｍａｘ）とを、電池データとして電池データ記憶部１０４に記憶する（ステップＳ０２ｆ）。
【００６４】
図１５に戻り、ステップＳ０２の処理後、演算部１０５は、停電検出センサ（図示省略）から停電を検出した旨の通知がなく、また、充放電電流測定部８１０において充放電の電流が検出されていないことにより待機状態を判定する。演算部１０５は、取得した測定温度の情報により、温度異常がないかを判定する（ステップＳ０３）。これは、例えば、測定温度が所定の範囲内であるか否かによって行う。温度異常が検出された場合（ステップＳ０３：Ｎｏ）、演算部１０５は、組電池切り離しスイッチ８４０の開放の指示を出力する（ステップＳ０４）。組電池切り離しスイッチ８４０は、二次電池管理装置１００からの指示を受けて開放される。
【００６５】
温度異常が検出されなかった場合（ステップＳ０３：Ｙｅｓ）、演算部１０５は、電池電圧測定部（図示省略）が測定したリチウムイオン電池の電圧の情報をデータ読み込み部１０１から取得する。演算部１０５は、取得した測定電圧の情報により、電圧異常がないかを判定する（ステップＳ０５）。これは、例えば、測定電圧が所定の範囲内であるか否かによって行う（図１２参照）。電圧異常が検出された場合（ステップＳ０５：Ｎｏ）、演算部１０５は、組電池切り離しスイッチ８４０の開放の指示を出力する（ステップＳ０６）。この指示を受け、組電池切り離しスイッチ８４０は開放される。
【００６６】
電圧異常が検出されなかった場合（ステップＳ０５：Ｙｅｓ）、演算部１０５は、停電が発生したか否かを判定する（ステップＳ０７）。これは、データ読み込み部１０１を介して停電検出センサから停電の発生の情報を受信したか否かにより行う。
【００６７】
停電が発生したと判定した場合（ステップＳ０７：Ｙｅｓ）、サブルーチンＳＡへ進む（ステップＳ０８）。図１７及び図１８に示すサブルーチンＳＡでは、ステップＳ０８ａ〜Ｓ０８ｑの処理を行うことにより、放電中及び放電後の電気量の管理を行う。つまり、演算部１０５は、充放電電流測定部８１０が測定したリチウムイオン電池の放電電流の情報をデータ読み込み部１０１から取得することにより、リチウムイオン電池の放電電流（以下、「二次電池放電電流」と記載）（Ｉｄ）及び放電持続時間（ｈｄ）の計測を行う（ステップＳ０８ａ）。さらに、演算部１０５は、電池温度測定部８２０が測定したリチウムイオン電池の測定温度の情報をデータ読み込み部１０１から取得し、温度異常がないかを判定する（ステップＳ０８ｂ）。温度異常が検出された場合（ステップＳ０８ｂ：Ｎｏ）、演算部１０５は、組電池切り離しスイッチ８４０の開放の指示を出力する（ステップＳ０８ｃ）。また、温度異常が検出されなかった場合（ステップＳ０８ｂ：Ｙｅｓ）、演算部１０５は、電池電圧センサ８が測定したリチウムイオン電池の電圧の情報をデータ読み込み部１０１から取得し、電圧異常がないかを判定する（ステップＳ０８ｄ）。電圧異常が検出された場合（ステップＳ０８ｄ：Ｎｏ）、演算部１０５は、組電池切り離しスイッチ８４０の開放の指示を出力する（ステップＳ０８ｅ）。
【００６８】
電圧異常が検出されなかった場合（ステップＳ０８ｄ：Ｙｅｓ）、演算部１０５は、放電中のリチウムイオン電池の残存容量（Ｂ）を計算するとともに（ステップＳ０８ｆ）、その計算結果をディスプレイなどの表示部１０６に出力する。放電中の残存容量（Ｂ）は、以下に示す（式３）により算出される。
【００６９】
放電中の残存容量（Ｂ）＝待機状態における残存容量計算値（Ａ）−（二次電池放電電流計測値（Ｉｄ）×放電持続時間計測値（ｈｄ））  ・・・（式３）
【００７０】
続いて、演算部１０５は、停電が終了し、リチウムイオン電池において二次電池充電が開始したか否かを判定する（ステップＳ０８ｇ）。これは、データ読み込み部１０１を介して停電検出センサから停電の終了の情報を受信し、かつ、充放電電流測定部８１０において充電電流が測定された旨の情報を受信したか否かにより行うにより行う。演算部１０５は、停電が終了しておらず、また、リチウムイオン電池において二次電池充電が開始していないと判定した場合（ステップＳ０８ｇ：Ｎｏ）、二次電池管理装置１００は、ステップＳ０８ａからの処理を繰り返す。
【００７１】
一方、停電が終了し、リチウムイオン電池において二次電池充電が発生したと判定した場合（ステップＳ０８ｇ：Ｙｅｓ）、充電状態となる。
図１７において、演算部１０５は、電流センサ６が測定した充電電流の情報をデータ読み込み部１０１から取得することにより、リチウムイオン電池の充電電流（以下、「二次電池充電電流」と記載）（Ｉｃ）及び充電経過時間（ｈｃ）の計測を行う（ステップＳ０８ｈ）。
演算部１０５は、電池温度測定部８２０が測定したリチウムイオン電池の測定温度の情報をデータ読み込み部１０１から取得し、温度異常がないかを判定する（図１８のステップＳ０８ｉ）。温度異常が検出された場合（ステップＳ０８ｉ：Ｎｏ）、演算部１０５は、組電池切り離しスイッチ８４０の開放の指示を出力する（ステップＳ０８ｊ）。また、温度異常が検出されなかった場合（ステップＳ０８ｊ：Ｙｅｓ）、演算部１０５は、電池電圧センサ８が測定したリチウムイオン電池の電圧の情報をデータ読み込み部１０１から取得し、電圧異常の有無を判定する（ステップＳ０８ｋ）。電圧異常と判定された場合（ステップＳ０８ｋ：Ｎｏ）、演算部１０５は、組電池切り離しスイッチ８４０の開放の指示を出力する（ステップＳ０８ｌ）。
【００７２】
電圧異常と判定されなかった場合（ステップＳ０８ｋ：Ｙｅｓ）、演算部１０５は、充電中のリチウムイオン電池の残存容量（Ｃ）を計算するとともに（ステップＳ０８ｍ）、その計算結果をディスプレイなどの表示部１０６に出力する。充電中の残存容量（Ｃ）は、以下の（式４）により算出される。但し、後述するサブルーチンＳＢ（図１８）を経由した場合は、以下に示す（式５）により算出される。
【００７３】
充電中の残存容量（Ｃ）＝放電状態における残存容量計算値（Ｂ）＋（二次電池充電電流計測値（Ｉｃ）×充電経過時間計測値（ｈｃ））  ・・・（式４）
【００７４】
充電中の残存容量（Ｃ）＝放電状態における残存容量計算値（Ｄ）＋（二次電池充電電流計測値（Ｉｃ）×充電経過時間計測値（ｈｃ））  ・・・（式５）
【００７５】
続いて、充電状態において、演算部１０５は、停電が発生し、リチウムイオン電池からの放電が行われたか否かを判定する（ステップＳ０８ｎ）。これは、データ読み込み部１０１を介して停電検出センサから停電の発生の情報を受信し、かつ、充放電電流測定部８１０において放電電流が測定された旨の情報を受信したか否かにより行う。
【００７６】
停電及び放電が発生していないと判定した場合（ステップＳ０８ｎ：Ｎｏ）、演算部１０５は、総放電電気量に相当する放電電気量が通電されたか否かを判定する（ステップＳ０８ｑ）。総放電電気量は、図１７のステップＳ０８ｆにおける（式３）の中で用いられている（二次電池放電電流計測値（Ｉｄ）×放電持続時間計測値（ｈｄ））の積算によって算出される。また、放電電気量は、ステップＳ０８ｍにおける（式４）または（式５）の中で用いられている（二次電池充電電流計測値（Ｉｃ）×充電経過時間計測値（ｈｃ））の積算によって算出される。演算部１０５は、総放電電気量に相当する放電電気量が通電されていないと判定した場合（ステップＳ０８ｑ：Ｎｏ）、充電状態を継続し、ステップＳ０８ｈ（図１７）からの処理を繰り返す。また、総放電電気量に相当する放電電気量が通電されたと判定した場合（ステップＳ０８ｑ：Ｙｅｓ）、待機状態となり、図１５に示すステップＳ０２からの処理を繰り返す。
【００７７】
一方、ステップＳ０８ｎにおいて、演算部１０５は、停電が発生し、リチウムイオン電池からの放電が行われたと判定した場合（ステップＳ０８ｎ：Ｙｅｓ）、リチウムイオン電池の残存容量をステップＳ０８ｍにおいて算出した充電中の残存容量（Ｃ）とし（ステップＳ０８ｏ）、充電状態において放電が行われたときの残存容量（Ｄ）を算出するためのサブルーチンＳＢ（図１９）を実行する（ステップＳ０８ｐ）。
【００７８】
図１９は、充電状態において放電が行われたときの残存容量を算出するためのサブルーチンＳＢにおける処理フローを示す図である。
同図において、演算部１０５は、充放電電流測定部８１０が測定した放電電流の情報をデータ読み込み部１０１から取得することにより、リチウムイオン電池の放電電流である二次電池放電電流（Ｉｄ）及び放電持続時間（ｈｄ）の計測を行う（ステップＳ０８ｐ１）。さらに、電池温度測定部８２０が測定したリチウムイオン電池の測定温度の情報をデータ読み込み部１０１から取得し、温度異常がないかを判定する（ステップＳ０８ｐ２）。温度異常が検出された場合（ステップＳ０８ｐ２：Ｎｏ）、演算部１０５は、組電池切り離しスイッチ８４０の開放の指示を出力する（ステップＳ０８ｐ３）。また、温度異常が検出されなかった場合（ステップＳ０８ｐ２：Ｙｅｓ）、演算部１０５は、電池電圧センサ８が測定したリチウムイオン電池の電圧の情報をデータ読み込み部１０１から取得し、電圧異常がないかを判定する（ステップＳ０８ｐ４）。電圧異常が検出された場合（ステップＳ０８ｐ４：Ｎｏ）、演算部１０５は、組電池切り離しスイッチ８４０の開放の指示を出力する（ステップＳ０８ｐ５）。
【００７９】
電圧異常が検出されなかった場合（ステップＳ０８ｐ４：Ｙｅｓ）、演算部１０５は、放電中のリチウムイオン電池の残存容量（Ｄ）を計算するとともに（ステップＳ０８ｐ６）、その計算結果をディスプレイなどの表示部１０６に出力する。放電中の残存容量（Ｄ）は、以下の（式６）により算出される。
【００８０】
放電中の残存容量（Ｄ）＝充電状態における残存容量計算値（Ｃ）−（二次電池放電電流計測値（Ｉｄ）×放電持続時間計測値（ｈｄ））  ・・・（式６）
【００８１】
続いて、演算部１０５は、停電が終了し電池の充電が開始したか否かを判定する（ステップＳ０８ｐ７）。停電が終了しておらず、リチウムイオン電池において充電が開始していないと判定した場合（ステップＳ０８ｐ７：Ｎｏ）、ステップＳ０８ｐ１からの処理を繰り返す。
一方、停電が終了した場合、図１７に示す充電状態におけるステップＳ０８ｈからの処理を繰り返す。ただし、図１８のステップＳ０８ｍにおいては、上述した（式５）を用いて、充電中のリチウムイオン電池の残存容量（Ｃ）を計算するとともに、その計算結果をディスプレイなどの表示部１０６に出力する。
【００８２】
なお、上述した二次電池管理装置１００は、リチウムイオン電池について、残存容量、残存寿命等の計算を主とした装置であるが、リチウムイオン電池の充電制御を行う装置や、内部抵抗の測定を行う装置、等と組み合わせることで使用することを妨げる物でなく、それらの装置との共用は一向に差し支えない事は言うまでもないことである。
また、上記実施の形態では、リチウムイオン電池をリチウムイオン電池の組電池としたが、複数の単電池が一体の容器に収納された、モノブロック構造の１つのリチウムイオン電池であってもよい。
【００８３】
上述するように、二次電池管理装置１００は、商用電源や充電器が正常に動作している間は、管理対象となるリチウムイオン電池の温度を測定し、この測定した温度からリチウムイオン電池の残存容量及び残存寿命の計算を行い、商用電源３００の停電や整流器２００の故障によってリチウムイオン電池の放電が行われた際には放電電流を計測し、この放電電流に基づいた残存容量の計算を行い、商用電源３００が回復し、リチウムイオン電池の充電が行われる場合には、リチウムイオン電池への充電電流を計測し、この充電電流に基づいたリチウムイオン電池の容量の計算を行う。
【００８４】
また、二次電池管理装置１００の演算部１０５は、残存寿命等の容量算出にあたって、電池データ記憶部１０４に、標準温度での寿命期間データ、及び、温度と連続寿命期間の関係データを格納しておき、リチウムイオン電池の標準寿命規定温度以下の使用期間については、そのままの使用期間を積算し、標準寿命規定温度以上となる期間については、その期間を標準寿命規定温度における期間に換算して積算し、この様にして求めた積算期間を、電池基礎データ記憶部２から取得した標準状態での寿命期間から差し引いて残存寿命、すなわち、使用可能期間を算出する。標準寿命規定温度以上で使用された期間を標準寿命規定温度での期間に換算する方法としては、各温度で定まる連続使用時の寿命期間Ｌｔと標準寿命規定温度で定まる期間Ｌｓの比、Ｌｓ／Ｌｔを、前記の標準寿命規定温度以上で使用された期間に乗算して換算している。
【００８５】
また、二次電池放電が行われた際のリチウムイオン電池の残存容量は、電池データ記憶部１０４に、経時的な容量低下特性データと、二次電池容量の温度変化特性データを記憶しておき、まず、前述した方法でリチウムイオン電池の標準状態での使用年数を算出し、容量低下特性データから、この算出された使用年数に相当する時点の二次電池容量を取得する。さらに、この取得した二次電池容量を、二次電池容量の温度変化特性データを用いて、実測温度における容量に換算することで取得する。
さらに、放電が進行中のリチウムイオン電池の残存容量は、リチウムイオン電池の放電電流を実測し、実測値と放電持続時間から算出される電気量を前述した残存容量から減じることで更新する。
また、商用電源３００が回復し、充電が行われた場合のリチウムイオン電池の残存容量は、商用電源３００が回復した時点で算出されているリチウムイオン電池の残存容量に、充電電流の実測値と充電時間の積から求められる電気量を加算することにより算出する。
【００８６】
図１５に戻り、ステップＳ０７で停電が発生していないと判定した場合（ステップＳ０７：Ｎｏ）、二次電池管理装置１００の制御部１０３は、整流器出力低下による電池放電実施時期か否かについて判定する（ステップＳ０９）。ここで、整流器出力低下による電池放電実施時期は、ステップＳ０１において設定したデータを使用する。
整流器出力低下による電池放電実施時期である場合（ステップＳ０９：Ｙｅｓ）には、サブルーチンＳＣ（図２０）の処理を行う（ステップＳ１１０）。
【００８７】
図２０は、サブルーチンＳＣの処理を示すフローチャートである。
始めに、二次電池管理装置１００の測定条件設定値入力部１０２は、ユーザによって入力される、整流器２００から出力される電圧低下の継続時間（すなわち、放電時間）の設定値、放電電流の設定値を受け付ける。これにより、劣化判定をスタートする（ステップＳ１０ａ）。
次に、制御部１０３は、整流器２００の出力電圧を下げるように整流器２００に整流器出力制御信号を出力する（ステップＳ１０ｂ）。
整流器２００からの出力電圧に伴い、組電池６００からの放電が開始される。制御部１０３は、負荷４００と負荷装置５００との電流値の合計（負荷電流測定部８００からの検出結果と組電池の充放電電流測定部８１０からの検出結果の合計値）が、指定された一定の電流値となるように負荷装置５００が分担する電流値を負荷制御信号によって適宜制御する（ステップＳ１０ｃ）。ここでは、一定の電流値として、ステップＳ０２ｅ（図１６）で算出した最大電流Ｉｍａｘを使用している。
【００８８】
制御部１０３は、また、劣化判定処理が開始された時点から、二次電池放電時間のカウントを開始する（ステップＳ１０ｄ）。そして、充放電電流測定部８１０によって組電池６００の端子電圧を計測し（ステップＳ１０ｅ）、組電池６００の電圧が所定の値まで低下したか否かを検出する（ステップＳ１０ｆ）。電池６００の電圧が所定の値まで低下した場合には（ステップＳ１０ｆ：Ｙｅｓ）、整流器２００の電圧低下を解除して整流器２００出力電圧を通常電圧に戻すとともに、警報を監視センタの端末に転送し（ステップＳ１０ｇ）、図１５のステップＳ０２に移行する。
【００８９】
一方、組電池６００の電圧が所定の値以上である場合（ステップＳ１０ｆ：Ｎｏ）、二次電池放電時間のカウント値が測定条件設定値入力部１０２から入力された放電時間に達したか否かを検出する（ステップＳ１０ｈ）。カウント値が放電時間に達していない場合は（ステップＳ１０ｈ：Ｎｏ）、ステップＳ１０ｃに移行する。
一方、カウント値が放電時間に達した場合（ステップＳ１０ｈ：Ｙｅｓ）、その放電時間における対象電池の端子電圧を電圧測定部８３０によって測定し、温度測定部８２０の測定結果と、測定結果の電圧値を記録する（ステップＳ１０ｉ）。温度測定部８２０の検出結果、電池電圧が記録されると、演算部１０５は、測定時間、測定温度に対応する電池データを電池データ記憶部１０４に記憶された電池データを参照し、記録された電池電圧に基づいて、電池容量の算出を行う（ステップＳ１０ｊ）。
この電池の容量の算出には、種々の容量を有する二次電池の放電特性（端子電圧の時間変化特性）から求まる、「任意の放電経過時間における端子電圧と電池容量の関係」が使用できるため、任意の放電電流、任意の周囲温度で上記の関係を求めておけばよい。
なお、「新品電池（容量が１００％）の端子電圧と種々の容量の電池を放電させた際の端子電圧差と電池容量の関係」を用いて、残容量の算出を行うことも可能である。さらに、「維持充電時の充電電圧と種々の容量の電池を放電させた際の端子電圧差と電池容量の関係」から、残容量の算出を行うことも可能である。また、ここでは、温度測定部８２０の測定結果、測定条件設定値入力部１０２から入力される電池機種に基づき、合致する条件の電池データが選択されて参照される。
【００９０】
電池容量が算出されると、制御部１０３は、整流器２００の出力電圧を通常の出力電圧値に戻した後（ステップＳ１０ｋ）、算出した電池容量の値を出力する（ステップＳ１０ｌ）。この出力は、表示部１０６による表示とデータ送信部１１０から外部の監視センタの端末への送信によって行われる。
そして、測定結果が出力されると、制御部１０３は、劣化判定処理を終了する（ステップＳ１０ｍ）。
なお、この処理の進行中、停電発生や整流器２００の故障検出についても並行して行われる。そして、ひとたび上記の障害が発生した場合、二次電池から負荷への電力供給が継続して行われ、この処理での容量推定作業は中止される。停電終了後は、整流器２００の出力電圧は通常の値（該移行前の値：Ｓ１０ａより前の値）に設定され、負荷への電力供給と二次電池の充電が行われる。
【００９１】
ここで、二次電池劣化診断機付き直流電源装置１の動作について図２２を用いてさらに説明する。
時刻Ｔ１において劣化判定試験が開始されると、制御部１０３からの指示に従い、整流器２００の出力電圧が低下する（符号ａ）。出力電圧が低下すると、組電池６００から電力が供給されることにより、二次電池電流が出力され（符号ｂ）、負荷消費電流が発生する（符号ｃ）。そして、指定された放電時間が経過し、時刻Ｔ２において試験が終了すると、制御部１０３からの指示に基づいて、整流器２００の出力電圧は通常の電圧に戻り、組電池６００に充電が開始される（符号ｅ）。そして負荷装置５００の回路切り替えスイッチ７００がオフになることにより、負荷消費電流が０になる（符号ｆ）。なお、この図においては、二次電池の放電電流ＩＢ＝負荷電流ＩＤＬ＋負荷電流ＩＬである。
【００９２】
さらに、放電試験中の各設定電圧と二次電池の放電電圧の関係を、図２３を用いて説明する。同図は、直流給電システムにおける電圧供給電圧の上下限と通常の整流器２００の動作電圧ＶＮ、さらに試験実施時の整流器２００の電圧ＶＴを示している。試験実施時の整流器２００の電圧ＶＴは、システムの下限電圧よりも高い値に設定される。試験の開始に伴い、整流器２００出力電圧は、試験電圧ＶＴに設定されると、これと同時に二次電池放電が開始される。極端に容量が失われていない正常な二次電池の場合、電圧の経時変化は、放電カーブ（符号ａ）に沿って変化し、所定の時間Ｔ２において試験が終了する。容量が低下している電池の場合、放電カーブ（符号ｂ）のようなプロファイルで放電が進行し、設定放電時間より短い時間で試験が終了する（Ｂ点）。Ｂ点では整流器２００出力電圧と同じ電圧になるので、二次電池のみからの放電は行えなくなり、実効的に試験は終了となる。制御系はこの状態を検出し、容量推定はこの時間Ｔ３以前の段階で行い、さらに、整流器２００の電圧低下動作は終了し、通常の電圧ＶＮに戻す。一方、Ｂ点に至った状態を制御系が見落とした場合に備え、異常検出電圧ＶＢを設定し、システムの保護を行う。この例は、放電カーブ（符号ｃ）に示される。即ち、Ｂ’点で、制御系が試験の終了を検出し損なった場合、さらに放電が進行する。システムの最低電圧ＶＬまで低下すると、負荷に影響を及ぼす恐れがある。そこで、異常検出電圧ＶＢを設定し、システムからの出力がこの電圧に低下するような事があったら、試験を終了し、整流器２００の出力低下の停止・警報発出等の処置を行う。
【００９３】
ここで、上述した容量推定を行う計算は、試験開始時に設定された放電時間の最大値以内で有れば、一回でなく、数回行うことも可能である。また数回の容量推定によって、算出値が目標とする精度以内に収まった場合に、設定放電時間内でも試験を終了することも可能である。一方、目標制度内に収まっていない場合は、設定放電時間いっぱいの放電を行い、容量推定を行って試験を終了する。
【００９４】
以上説明した実施形態によれば、電池容量を算出した後、制御部１０３が整流器２００の出力電圧を適正な値に戻すようにした。これにより、整流器２００からは負荷への電力供給とともに二次電池の充電が行われ、負荷側に供給する電力の品質には影響が生じない。
また、この実施形態によれば、組電池６００の電池電圧が所定の値まで低下した場合には、制御部１０３は、整流器２００への出力電圧を元に戻すので、二次電池を放電するにあたり、放電試験後の停電等に備え、二次電池が完全放電とならないようにすることができる。さらに、いくつかの検出電圧の設定により、試験によりシステムに問題が生じることを防止するようにした。
【００９５】
なお、上述した実施形態において、容量推定のために電池データ記憶部１０４に記憶される残存容量を求めるための電池データについて説明する。具体的には、前述した図３の関係から求まる特性を利用する。図３において、Ｖｃｎ（Ｔｎ）とは、残存容量がＣｎである電池を放電した際の、放電時間Ｔｎ経過時における端子電圧を意味する。すなわち、電池機種や放電電流毎に、残存容量と種々の経過時間における端子電圧の関係を求める。図３において、放電時間Ｔｎ経過時における、初期状態にある電池の端子電圧をＶ１００（Ｔｎ）と示し、劣化して残存容量が８０％になった電池の端子電圧はＶ８０（Ｔｎ）、残存容量が６０％になった電池の端子電圧はＶ６０（Ｔｎ）と示してある。また、同図において、放電時間Ｔｎ経過時における、初期状態にある電池の端子電圧Ｖ１００（Ｔｎ）と、劣化状態にある電池の端子電圧Ｖ６０（Ｔｎ）との電圧差ΔＶを、矢印ｂで示す。同様に、維持充電電圧との差をｃとする。
【００９６】
このような放電特性を利用し、各残存容量を持つ電池における、放電経過時間と放電途中の端子電圧との関係を求めることができる。この関係が前述した図４である。このように各放電電流において予め求められた関係によって、指定された放電時間が経過した時点での端子電圧を測定し、容量を推定することができる。
また、任意の放電経過時間における、１００％容量電池の端子電圧と容量の低下した電池の端子電圧の差から推定することもできる。さらに、各放電時間における、電池の維持充電電圧Ｖｆｌｏａｔと劣化状態にある電池の端子電圧との電圧差ΔＶ’（図３の符号ｃ）と、残存容量の関係を示した情報を用いるようにしてもよい。これら２つのパラメータによる電圧差と容量の関係は、いずれも、前述した図５で表される。
【００９７】
このように求めた電池データは、電池データ記憶部１０４に記憶しておく。この記憶される電池データの一例は前述した図５のようになる。これらの電池データは電池機種毎に作成される。実際の電源システムにおいては、電池は整流装置等の充電装置によって維持されているので、「維持充電時の充電電圧」との関係の方が実用的である。
【００９８】
図１５に戻り、ステップＳ０９で整流器出力低下による電池放電実施時期ではないと判定した場合（ステップＳ０９：Ｎｏ）、二次電池管理装置１００の制御部１０３は、負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期か否かについて判定する（ステップＳ１１）。ここで、負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期は、ステップＳ０１において設定したデータを使用する。
負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期ではない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）には、ステップＳ０２へ進む。
一方、負荷電流パターンを利用した電池容量チェックの実施時期である場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）には、サブルーチンＳＤ（図２１）の処理を行う（ステップＳ１２）。
【００９９】
図２１は、サブルーチンＳＤの処理を示すフローチャートである。始めに、ステップＳ０２ｄ（図１６）で作成した負荷電流のパターンに基づいて、仮想的に設定された停電発生時刻以降の放電持続可能時間を計算する（ステップＳ１２ａ）。次に、放電持続可能時間の計算値を表示部６に表示し（ステップＳ１２ｂ）、ステップＳ０１（図１５）で入力した放電持続時間（必要される放電時間）よりも、ステップＳ１２ａで計算した放電持続可能時間が長いか否かを判定する（ステップＳ１２ｃ）。つまり、放電持続時間の計算値がシステムの要求する持続時間を満足するか否かについて判定する。
ステップＳ０１で入力した放電持続時間よりも、ステップＳ１２ａで計算した放電持続可能時間が短い場合（ステップＳ１２ｃ：Ｎｏ）には、警報を発出し（ステップＳ１２ｄ）、ステップＳ０２（図１５）へ進む。一方、ステップＳ０１で入力した放電持続時間よりも、ステップＳ１２ａで計算した放電持続可能時間が長い場合（ステップＳ１２ｃ：Ｙｅｓ）には、ステップＳ０２（図１５）へ進む。
【０１００】
図２１のステップＳ１２ｃでは、以下に説明する方法により、ステップＳ０１（図１５）で入力した放電持続時間よりも、ステップＳ１２ａで計算した放電持続可能時間が長いか否かを判定する。二次電池管理装置１００の電池データ記憶部１０４には、図２４に示すような、時刻と電流の関係を表す負荷電流パターンが記憶される。この負荷電流パターンは、図１６のステップＳ０２ｄで作成される。この負荷電流パターンに基づいて、放電持続時間計算開始時刻以降の放電持続可能時間を求め、この値がステップＳ０１（図１５）で入力した放電持続時間よりも大きい場合、ステップＳ１２ａにおいて、計算した放電持続可能時間が長いと判定する。
【０１０１】
上述した説明において、仮想的に設定された停電発生時刻以降の放電持続可能時間は、設置した二次電池の容量（または、放電可能容量）から、各微小時間Ｄにおける微小時間Ｄと放電電流Ｉｎの積を順次差し引いて、二次電池の容量の残量が０となる時刻までとして算出される。つまり、計測した負荷電流に沿って放電が行われたと仮定し、設置された二次電池の容量から、放電開始後の電気量（電流と時間の積。電流変化がある場合、各電流ステップ毎に求めた電気量の和）を差し引き、０となるまでの時間である。
【０１０５】
なお、負荷電流のパターンは、連続した数日の平均として、各曜日のパターンとして求めても良い。上述した、電流と時間の積による電気量を二次電池の容量から順次差し引く算出法を、第２の特徴としている。
当初の電池容量の計算においては、想定された負荷電流において、所定の持続時間の確保が求められている。しかし、負荷電流が増加した場合、この時間の確保が困難になる。そこで、上記計算によって、このような状態が検出された場合、警報を発出する。
【０１０６】
警報発出の基準としては、当初設定された時間の７０％もしくは８０％が妥当と考えられる。これは、電池が劣化して容量が低下した場合の更改基準がこれらの値になっていることによる。すなわち、電池容量が７０％もしくは８０％まで低下した場合、負荷が当初の値から変化しなくとも、保持時間は、当初の設計値の７０％もしくは８０％まで低下していることになる。但し、任意の値に設定することも可能である。
【０１０７】
電池容量は、図８に示すように、設置後経年的に低下する。したがって、本実施形態では、計算時に、経年変化を考慮して電池の残容量を求める。経年による容量低下は、使用年数の平方根に比例する関係を有していることから、図２５に示すように推定式から計算しても良いし、先に示した図８の外挿によって求めることもできる。
また、本願の有する、定期的な二次電池放電時の放電途中における維持充電電圧と端子電圧との差から求まる電池の残存容量を、この時点の電池容量としてデータに採用することも可能である。さらに、電池容量は、温度に影響されるので、上記方法で求めた容量の温度補正を行う。これには、図9に示す温度依存性の関係を使用する。そして、このようにして求めた容量を基準として、負荷電流パターンによる放電持続可能時間を求める。
なお、監視センタに、本実施形態による二次電池劣化判の機能が設けられる場合には、予め、電流計測と放電可能時間算出のインターバルを設定しておいてもよい。
【０１０８】
図２６〜図２８は、本実施形態による二次電池管理装置１００の表示部１０６に表示される画像の一例を示す図である。図２６は、図１５のステップＳ０２〜Ｓ１１２のように、二次電池管理装置１００が待機状態にある場合に表示部１０６に表示される画像を示している。また、図２７は、図１７のステップＳ０８ａ〜Ｓ０８ｇのように、二次電池が放電状態にある場合、二次電池管理装置１００が表示部１０６に表示する画像を示している。また、図２８は、図１７及び図１８のステップＳ０８ｈ〜Ｓ０８ｑのように、二次電池が充電状態にある場合、二次電池管理装置１００が表示部１０６に表示する画像を示している。
【０１０９】
なお、以上説明した実施形態では、負荷４００に供給する電力が直流である場合について説明したが、直流供給系のみならず、交流供給系にも適用可能である。図２９、図３０は、交流電力供給装置における電池管理装置の適用例を示す概略ブロック図である。同図２９、図３０に示すバックアップ用二次電池の専用充電器９００、ＤＣ／ＡＣ変換器９０１、電圧調整器９０２を備えた交流電力供給システムでは、直流供給系における整流器２００の電圧調整に代わって、専用充電器９００が充電電圧の調整を行い、さらに、二次電池の放電が実負荷４００ではなく専用の負荷装置５００に対して行われるが、二次電池の定電流放電によって容量を推定することは基本的に同じである。
なお、試験のための放電中の過放電等による負荷４００への影響を防ぐため組電池６００の総電圧を測定し、予め設定された危険予知のための電圧値まで低下したら二次電池放電を停止させることもできる。
【０１１０】
上記実施の形態によれば、リチウムイオン電池をバックアップ用電池として使用した場合に、残存使用年数、保有電気量、二次電池放電時における放電持続時間、回復充電進行中の充電割合、等、リチウムイオン電池の電池状態を総合的に把握し、必要に応じて修理・補修をする事が可能となり、大きな利点がある。
本実施の形態による二次電池管理装置１００を電池の充電用装置に適用することで、リチウムイオン電池を使用した電源設備の信頼性の向上に大きく貢献することができ、産業上、極めて大きな利点を得ることができる。
【０１１１】
上述した実施形態によれば、電池を設置してから、負荷電流に状況変化が生じて当初の保持時間が確保できなくなり、保守上の問題が生じる可能性があるような場合であっても、定期的に負荷電流の計測を行い、必要とされるバックアップ時間が確保されている否かのチェックを行うことにより、放電持続可能時間（電池容量）を算出することができ、放電持続可能時間が不足する場合、警報を発出するようにしたので、常に、電池と負荷の関係が適正に管理でき、信頼性の高い電源システムを構築することができる。
【０１１２】
なお、以上説明した実施形態において、図２のデータ読み込み部１０１、測定条件設定値入力部１０２、制御部１０３、電池データ記憶部１０４、演算部１０５、表示部１０６、電源部１０７、データ送信部１１０の機能又はこれらの機能の一部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより二次電池管理装置１００の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１１３】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１１４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施形態による二次管理装置１００を適用した、直流電源装置１の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】各放電時間における、初期状態にある電池の端子電圧と、劣化した状態にある電池の端子電圧との差ΔＶを示す図である。
【図４】初期状態にある電池の放電曲線と、各残存容量における劣化状態にある電池の放電曲線を模式的に示した図である。
【図５】任意の放電経過時間における、１００％容量電池の開放電圧と容量の低下した電池の端子電圧の差を示す図である。
【図６】本実施形態による二次電池管理装置１００の電池データ記憶部１０４に記憶される温度と連続寿命期間の関係の一例を示す図である。
【図７】実設置環境の１日における温度変化の一例を示す図である。
【図８】本実施形態による二次電池管理装置１００の電池データ記憶部１０４に記憶される容量低下特性データの一例を示す図である。
【図９】本実施形態による二次電池管理装置１００の電池データ記憶部１０４に記憶されている二次電池容量の温度変化特性データの一例を示す図である。
【図１０】リチウムイオン電池の放電特性の一例を示す図である。
【図１１】リチウムイオン電池の放電特性の一例を示す図である。
【図１２】リチウムイオン電池の充電電圧と放電電気量の関係を示す図である。
【図１３】維持充電中の高電圧検出の状況を示す図である。
【図１４】放電中の放電終止電圧検出の状況を示す図である。
【図１５】本実施形態における処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】本実施形態における処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】本実施形態における処理の一例を示すフローチャートである。
【図１８】本実施形態における処理の一例を示すフローチャートである。
【図１９】本実施形態における処理の一例を示すフローチャートである。
【図２０】本実施形態における処理の一例を示すフローチャートである。
【図２１】本実施形態における処理の一例を示すフローチャートである。
【図２２】二次電池管理装置付き直流電源装置１の動作について説明するための図面である。
【図２３】放電試験中の各設定電圧と二次電池の放電電圧の関係を説明するための図面である。
【図２４】本実施形態による電池データ記憶部１０４に記憶される負荷電流パターンの一例を示す図である。
【図２５】推定式から容量を推定するための概念図である。
【図２６】本実施形態による二次電池管理装置１００の表示部１０６に表示される画像の一例を示す図である。
【図２７】本実施形態による二次電池管理装置１００の表示部１０６に表示される画像の一例を示す図である。
【図２８】本実施形態による二次電池管理装置１００の表示部１０６に表示される画像の一例を示す図である。
【図２９】交流電力供給装置における電池管理装置の適用例を示す概略ブロック図である。
【図３０】交流電力供給装置における電池管理装置の適用例を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１・・・二次電池管理装置付き直流電源装置、１００・・・二次電池管理装置、１０１・・・データ読み込み部、１０２・・・測定条件設定値入力部、１０３・・・制御部、１０４・・・電池データ記憶部、１０５・・・演算部、１０６・・・表示部、１０７・・・電源部、１０８・・・外部通信インタフェース、１０９・・・電源、２００・・・整流器、３００・・・商用電源、４００・・・負荷、５００・・・負荷装置、６００・・・組電池、７００・・・回路切り離しスイッチ、８００・・・負荷電流測定部、８１０・・・組電池充放電電流測定部、８２０・・・温度測定部、８３０・・・電圧測定部、９００・・・充電器、９０１・・・ＤＣ／ＡＣ変換器、９０２・・・電圧調整器
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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