(57)【要約】【課題】温度と寿命の関係にさらに別の要素を加味することで蓄電池の寿命切れを的確に高い精度で判定することができ、これにより蓄電池を最後まで有効に使うことができて、投資や資源の有効利用が図れる信頼性および経済性にすぐれた蓄電池監視システムを提供する。【解決手段】組電池３の温度Ｔを検出し、単電池３ａ，３ｂ，…３ｎの電圧Ｅを測定し、単電池３ａ，３ｂ，…３ｎの内部抵抗Ｒを測定する。これら検出結果および測定結果に応じて単電池３ａ，３ｂ，…３ｎの寿命を判定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電池からなる組電池を備えたものにおいて、
前記組電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記各蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
前記各蓄電池の内部抵抗を測定する内部抵抗測定手段と、
前記温度検出手段の検出結果、前記電圧測定手段の測定結果、および前記内部抵抗測定手段の測定結果に応じて、前記各蓄電池の寿命を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする蓄電池監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電池監視システムにおいて、
遠隔監視装置と、
前記判定手段の判定結果を前記遠隔監視装置に報知する報知手段と、をさらに備えていることを特徴とする蓄電池監視システム。
【請求項３】
請求項１に記載の蓄電池監視システムにおいて、
前記各蓄電池の液漏れを検出する液漏れ検出手段と、
遠隔監視装置と、
前記判定手段の判定結果および前記液漏れ検出手段の検出結果を前記遠隔監視装置に報知する報知手段と、をさらに備えていることを特徴とする蓄電池監視システム。
【請求項４】
請求項１に記載の蓄電池監視システムにおいて、
前記判定手段は、
前記温度検出手段の検出結果が寿命切れ条件であるか否かを判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段の判定結果が寿命切れ条件で、前記電圧測定手段の測定結果および前記内部抵抗測定手段の測定結果の少なくとも一方が規定範囲外の場合に、蓄電池が寿命切れであると判定する第２判定手段と、
前記第１判定手段の判定結果が寿命切れ条件であっても、前記電圧測定手段の測定結果および前記内部抵抗測定手段の測定結果がそれぞれ規定範囲内であれば、蓄電池が寿命切れでないと判定する第３判定手段と、
前記第１判定手段の判定結果が寿命切れ条件でなく、前記電圧測定手段の測定結果および前記内部抵抗測定手段の測定結果がそれぞれ規定範囲内であれば、蓄電池が寿命切れでないと判定する第４判定手段と、
前記第１判定手段の判定結果が寿命切れ条件でないのに、前記電圧測定手段の測定結果および前記内部抵抗測定手段の測定結果の少なくとも一方が規定範囲外であれば、蓄電池が異常であると判定する第５判定手段と、を有していることを特徴とする蓄電池監視システム。
【請求項５】
請求項１に記載の蓄電池監視システムにおいて、
前記組電池は、他の電源により運転する機器のバックアップ用電源であることを特徴とする蓄電池監視システム。
【請求項６】
請求項５に記載の蓄電池監視システムにおいて、
前記温度検出手段、前記電圧測定手段、前記内部抵抗測定手段、および前記判定手段を有して前記組電池または前記機器に設けられる蓄電池監視ユニット、をさらに備えていることを特徴とする蓄電池監視システム。
【請求項７】
請求項６に記載の蓄電池監視システムにおいて、
前記蓄電池監視ユニットに設けられ、商用交流電源の電圧または前記組電池の電圧を当該蓄電池監視ユニットの動作用電圧に変換する電源部、をさらに備えていることを特徴とする蓄電池監視システム。
【請求項８】
請求項６に記載の蓄電池監視システムにおいて、
前記蓄電池監視ユニットから離れて設置された遠隔監視装置と、
前記蓄電池監視ユニットに設けられ、前記機器または他の外部機器から警報が発せられるとその旨を前記遠隔監視装置に知らせる情報伝達手段と、をさらに備えていることを特徴とする蓄電池監視システム。
【請求項９】
請求項１に記載の蓄電池監視システムにおいて、
前記組電池は、複数あって、他の電源により運転する複数の機器のそれぞれバックアップ用電源であることを特徴とする蓄電池監視システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の蓄電池監視システムにおいて、
前記温度検出手段、前記電圧測定手段、前記内部抵抗測定手段、および前記判定手段を有して前記各組電池または前記各機器に設けられる複数の蓄電池監視ユニット、をさらに備えていることを特徴とする蓄電池監視システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の蓄電池監視システムにおいて、
前記各蓄電池監視ユニットから離れて設置された遠隔監視装置と、
前記各蓄電池監視ユニットに設けられ、前記各機器または他の外部機器から警報が発せられるとその旨を前記遠隔監視装置に知らせるとともに、各蓄電池監視ユニットの報知情報を前記遠隔監視装置に送るため互いに転送する情報伝達手段と、をさらに備え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】
この発明は、蓄電池の寿命を監視する蓄電池監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、蓄電池は、周囲温度が高いほど劣化が進むことが知られている。このため、蓄電池を搭載した機器では、周囲温度から蓄電池の寿命を予測し、寿命切れと予測される時期に蓄電池を新品と交換する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
温度と寿命の関係については上記したとおりであるが、蓄電池製造メーカは安全性を考慮し、温度に応じた寿命を実際の実力寿命より短く表示あるいはアナウンスしている。
【０００４】
したがって、温度と寿命の関係だけから寿命切れを予測して蓄電池を取り替える単純な処置では、蓄電池を最後まで有効に使い切れていないことがあり、投資や資源の有効利用の面から不利である。
【０００５】
この発明は上記の事情を考慮したもので、温度と寿命の関係にさらに別の要素を加味することで蓄電池の寿命切れを的確に高い精度で判定することができ、これにより蓄電池を最後まで有効に使うことができて、投資や資源の有効利用が図れる信頼性および経済性にすぐれた蓄電池監視システムを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の蓄電池監視システムは、複数の蓄電池からなる組電池を備えたものにおいて、上記組電池の温度を検出する温度検出手段と、上記各蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、上記各蓄電池の内部抵抗を測定する内部抵抗測定手段と、上記温度検出手段の検出結果、上記電圧測定手段の測定結果、および上記内部抵抗測定手段の測定結果に応じて、上記各蓄電池の寿命を判定する判定手段と、を備えている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
［１］以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
１は運転機器たとえば無停電電源装置（ＵＰＳ）で、負荷に対する電力供給を商用交流電源（１００Ｖ）２の停電にかかわらず無瞬断で継続するために、バックアップ電源として組電池３を搭載している。すなわち、無停電電源装置１は、商用交流電源２からの電力供給がある場合には、その商用交流電源２の電圧を整流してその整流後の直流電圧を内部のインバータにより交流電圧に変換して負荷へと供給し、商用交流電源２が停電した場合には、組電池３の電圧を内部のインバータにより交流電圧に変換して負荷へと供給する。
【０００８】
上記組電池３は、複数の蓄電池たとえば鉛蓄電池（以下、単電池という）３ａ，３ｂ，…３ｎを直列接続してなり、定格電圧が例えば４８Ｖである。この組電池３に、各単電池からの電解液漏れをその電解液を通じた電気的な導通に基づいて検出する液漏れ検出シート４が設けられている。また、組電池３の筐体に、その組電池３の温度Ｔを検出するための温度センサ（温度検出手段）５が取付けられている。
【０００９】
このような組電池３を搭載した無停電電源装置１に対し、蓄電池監視ユニット１０が設けられている。そして、この蓄電池監視ユニット１０に対し、交流電源（例えば５０Ｖ）６の交流電圧および組電池３の直流電圧が動作用電圧として供給される。
【００１０】
蓄電池監視ユニット１０は、交流電源６の交流電圧を取込むための運転スイッチ１１、および組電池３の直流電圧を取込むための運転スイッチ１２を有する。
これら運転スイッチ１１，１２がオンされると、それぞれの取込み電圧が電源部１３に供給される。電源部１３は、運転スイッチ１１がオンの場合に交流電源６の交流電圧を整流する整流器１４、運転スイッチ１２がオンの場合に整流器１４の出力端から組電池３側への電流の逆流を防ぐための逆流防止用ダイオード１５、整流器１４の出力電圧（直流電圧）または組電池３の電圧を当該蓄電池監視ユニット１０の動作用電圧Ｖｄに変換（降圧）するＤＣ−ＤＣ変換器１６を有している。運転スイッチ１１，１２が共にオンされている場合は、整流器１４の出力電圧レベルが逆流防止用ダイオード１５のアノード電圧レベルより高くなり、整流器１４の出力電圧がＤＣ−ＤＣ変換器１６に供給される。交流電源６の停電などによって整流器１４の出力電圧レベルが下がると、組電池３の電圧が運転スイッチ１２および逆流防止用ダイオード１５を介してＤＣ−ＤＣ変換器１６に供給される。
【００１１】
また、蓄電池監視ユニット１０は、制御の中枢として制御部２０を備えている。この制御部２０に、液晶表示部２１、液漏れ検出部（液漏れ検出手段）３１、温度検出部３２、電圧測定部（電圧測定手段）３３、内部抵抗測定部（内部抵抗測定手段）３４、切替部３５、警報検出部４１、アナログインタフェース４２、モデム４３、およびインタフェース４４が接続されている。
【００１２】
液漏れ検出部３１は、上記液漏れ検出シート４に信号線接続され、その液漏れ検出シート４の検出結果をデジタル情報として制御部２０に供給する。温度検出部３２は、上記温度センサ５に信号線接続され、その温度センサ５の検出温度Ｔをデジタル情報として制御部２０に供給する。電圧測定部３３は、組電池３における単電池３ａ，３ｂ，…３ｎのそれぞれ両端に電気ケーブルおよび切替部３５を介して接続され、その各単電池の電圧Ｅを切替部３５の切替作動に伴って順次に測定し、その測定結果のデジタル情報を制御部２０に供給する。内部抵抗測定部３４は、組電池３における単電池３ａ，３ｂ，…３ｎのそれぞれ両端に電気ケーブルおよび切替部３５を介して接続され、切替部３５の切替作動に伴って各単電池に順次に測定用電流を流す周知の方法により各単電池の内部抵抗Ｒを順次に測定し、その測定結果のデジタル情報を制御部２０に供給する。切替部３５は、制御部２０から電圧測定指令を受けた場合に各単電池と電圧測定部３３との間の通電を順次に切替えるとともに、制御部２０から内部抵抗測定指令を受けた場合に各単電池と内部抵抗測定部３４との間の通電を順次に切替える。警報検出部４１は、上記無停電電源装置１および他の外部機器６０に信号線接続され、その無停電電源装置１または外部機器６０から警報が発せられた場合に、その警報の旨をデジタル情報として制御部２０に供給する。外部機器６０は、無停電電源装置１が設置されている建物と同じ建物に設置されている各種機器たとえば照明装置、空調装置、セキュリティ装置などである。アナログインタフェース４２は、制御部２０から後述の遠隔監視装置５１に向け発せられる情報たとえば上記警報発生の有無を表わす情報を、アナログ信号に変換して出力する。モデム４３は、インタフェース４４に無線電話機４８が接続された場合に使用されて、制御部２０と無線電話機４８との間の情報伝送を賄う。インタフェース４４は、外部の機器を接続するために用意されている。このインタフェース４４に、パーソナルコンピュータ４５が接続されているとともに、アナログ信号線４６およびデジタル信号線４７を介して管理センタ５０の遠隔監視装置５１が接続されている。パーソナルコンピュータ４５は、寿命の判定に必要な各種基本情報を蓄電池監視ユニット１０に入力するために用意されている。入力された各種基本情報は、制御部２０の内部メモリに記憶される。遠隔監視装置５１には、管理者用の操作部５２および表示部５３が接続されている。
【００１３】
管理センタ５０は、無停電電源装置１が設置されている建物と同じ建物に設置される場合もあれば、別の建物に設置される場合もある。デジタル信号線４７に代えて、蓄電池監視システム１０側に無線電話機４８が接続され、遠隔監視装置５１側に無線電話機５４が接続され、両電話機を通じたデジタル式の公衆無線電話回線により情報伝送が行われることもある。とくに、無停電電源装置１が設置されている建物から遠く離れたところに管理センタ５０が設置される場合には、公衆無線電話回線の利用が最適である。公衆無線電話回線の利用に代えて、通信ネットワークたとえばインターネットの利用も可能である。
【００１４】
なお、複数台の無停電電源装置１が設置されている場合には、その無停電電源装置１ごとに蓄電池監視ユニット１０が用意される。そして、これら複数の蓄電池監視ユニット１０のインタフェース４４がデジタル信号線４９により順次に接続され、端部の１台の蓄電池監視ユニット１０のみが遠隔監視装置５１に接続される。
【００１５】
このような構成の蓄電池監視システムにおいて、蓄電池監視ユニット１０の制御部２０は、主要な機能として次の（１）〜（３）を備えている。
【００１６】
（１）温度センサ５の検出温度Ｔ、電圧測定部３３の各測定電圧Ｅ、および内部抵抗測定部３４の各測定内部抵抗Ｒに応じて、単電池３ａ，３ｂ，…３ｎの寿命を判定する判定手段。具体的には、次の第１ないし第５判定手段からなる。
第１判定手段は、温度センサ５の検出温度Ｔが寿命切れ条件であるか否かを判定する。第２判定手段は、第１判定手段の判定結果が寿命切れ条件で、測定電圧Ｅおよび測定内部抵抗Ｒの少なくとも一方が規定範囲外の場合に、測定対象の蓄電池が寿命切れであると判定する。第３判定手段は、第１判定手段の判定結果が寿命切れ条件であっても、測定電圧Ｅおよび測定内部抵抗Ｒがそれぞれ規定範囲内であれば、測定対象の蓄電池が寿命切れでないと判定する。第４判定手段は、第１判定手段の判定結果が寿命切れ条件でなく、測定電圧Ｅおよび測定内部抵抗Ｒがそれぞれ規定範囲内であれば、測定対象の蓄電池が寿命切れでないと判定する。第５判定手段は、第１判定手段の判定結果が寿命切れ条件でないのに、測定電圧Ｅおよび測定内部抵抗Ｒの少なくとも一方が規定範囲外であれば、測定対象の蓄電池が異常であると判定する。
【００１７】
（２）上記判定手段の判定結果および液漏れ検出部３１の検出結果を、インタフェース４４を介した情報伝送、および液晶表示部２１の表示により、遠隔監視装置５１や保守員に報知する報知手段。
【００１８】
（３）無停電電源装置１または外部機器６０から発せられた警報が警報検出部４１で検出されると、その旨をアナログインタフェース４２を介して遠隔監視装置５１に知らせるとともに、他の蓄電池監視ユニット１０の報知情報を遠隔監視装置５１に送るため互いに転送する情報伝達手段。
【００１９】
つぎに、上記の構成の作用について説明する。
まず、単電池３ａ，３ｂ，…３ｎには、図２に示すように、周囲温度が高いほど寿命が短くなる特性がある。
単電池３ａ，３ｂ，…３ｎの電圧Ｅは、図３に示すように、導入初期および寿命末期において、定格の基準電圧レベルから上下に大きな変動（バラツキ）を生じる特性がある。
単電池３ａ，３ｂ，…３ｎの容量比［＝（使用開始後の実容量）／（定格容量）］と内部抵抗比［＝（使用開始後の内部抵抗Ｒ）／（導入初期の内部抵抗）］との間には、図４に示すように、内部抵抗比が増すほど容量比が減少方向に変化するという特性がある。
【００２０】
以下、図５のフローチャートを参照して説明する。
無停電電源装置１または外部機器６０から警報が発せられると（ステップ１０１のＹＥＳ）、その旨がアナログインタフェース４２およびアナログ信号線４６を介したアナログ信号により遠隔監視装置５１に報知される（ステップ１０２）。
【００２１】
他の蓄電池監視ユニット１０から何らかの報知情報を受けた場合には（ステップ１０３のＹＥＳ）、その報知情報が遠隔監視装置５１に転送される（ステップ１０４）。
【００２２】
組電池３における各単電池のいずれかから電解液が漏れた場合には、その液漏れが液漏れ検出シート４により検出され（ステップ１０５のＹＥＳ）、その検出の旨の情報がインタフェース４４およびデジタル信号線４７を介して遠隔監視装置５１に報知される（ステップ１０６）。
【００２３】
一方、組電池３における各単電池の１つたとえば単電池３ａが測定対象として切替選択される（ステップ１０７）。そして、組電池３の温度Ｔが検出され（ステップ１０８）、その検出温度Ｔが図２に示した周囲温度−寿命特性に基づく寿命切れ条件であるか否かが判定される（ステップ１０９）。続いて、上記切替選択された単電池３ａについて、電圧Ｅが測定され（ステップ１１０）、内部抵抗Ｒが測定されるとともに（ステップ１１１）、その内部抵抗Ｒから容量比が推定される（ステップ１１２）。
【００２４】
温度センサ５の検出温度Ｔが寿命切れ条件で（ステップ１１３のＹＥＳ）、測定電圧Ｅが規定範囲（Ｅ１以上、Ｅ２未満）から外れていれば（ステップ１１４のＮＯ）、あるいは測定内部抵抗Ｒが規定範囲（Ｒ１以上、Ｒ２未満）から外れていれば（ステップ１１５のＮＯ）、蓄電池３ａが寿命切れであると判定される（ステップ１１７）。
【００２５】
ただし、温度センサ５の検出温度Ｔが寿命切れ条件であっても（ステップ１１３のＹＥＳ）、測定電圧Ｅが規定範囲内で（ステップ１１４のＹＥＳ）、しかも測定内部抵抗Ｒが規定範囲内であれば（ステップ１１５のＹＥＳ）、蓄電池３ａが寿命切れでないと判定される（ステップ１１６）。
【００２６】
温度センサ５の検出温度Ｔが寿命切れ条件でなく（ステップ１１３のＮＯ）、測定電圧Ｅが規定範囲内で（ステップ１１８のＹＥＳ）、しかも測定内部抵抗Ｒが規定範囲内であれば（ステップ１１９のＹＥＳ）、蓄電池３ａが寿命切れでないと判定される（ステップ１２０）。
【００２７】
温度センサ５の検出温度Ｔが寿命切れ条件でないのに（ステップ１１３のＮＯ）、測定電圧Ｅが規定範囲から外れていれば（ステップ１１８のＮＯ）、あるいは測定内部抵抗Ｒが規定範囲から外れていれば（ステップ１１９のＮＯ）、蓄電池３ａが異常（不良ともいう）であると判定される（ステップ１２１）。
【００２８】
これら判定結果は、上記推定された容量比と共に、インタフェース４４およびデジタル信号線４７を介して遠隔監視装置５１に報知される（ステップ１２２）。
【００２９】
こうして、単電池３ａに対する寿命判定が終了すると、再びステップ１０１からの処理が繰返されて次の単電池３ｂが測定対象として切替選択され、同様の寿命判定が実施される。以後、単電池３ｃ，…３ｎに対する同様の寿命判定が繰返される。
【００３０】
なお、寿命の判定に必要な各種基本情報として、蓄電池保持時間、蓄電池メーカー名、蓄電池種別、蓄電池製造年月日が予めパーソナルコンピュータ３５から蓄電池監視ユニット１０に入力される。蓄電池保持時間とは、負荷のバックアップ運転に際して組電池３が放電し終わるまでの持続時間のことである。この持続時間が短いほど、寿命切れまでの時間が短くなる。この点を考慮した上で上記寿命判定が実施される。蓄電池メーカー名、蓄電池種別、蓄電池製造年月日なども寿命判定に影響を及ぼす要素であり、これら要素に応じて、測定電圧Ｅに対する規定範囲（Ｅ１以上、Ｅ２未満）および測定内部抵抗Ｒに対する規定範囲（Ｒ１以上、Ｒ２未満）がそれぞれ制御部２０内で可変設定（補正）される。
【００３１】
以上のように、温度センサ５の検出温度Ｔと寿命の関係だけでなく、さらに、電圧測定部３３の測定電圧Ｅおよび内部抵抗測定部３４の測定内部抵抗Ｒをパラメータとして追加して単電池３ａ，３ｂ，…３ｎの寿命を判定することにより、各単電池の寿命切れを的確に高い精度で判定することができる。これにより、各単電池を最後まで有効に使うことができて、投資や資源の有効利用が図れる。各単電池の交換時期や交換回数が適切かつ明確になり、各単電池に対する保守管理が容易になる。
【００３２】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、温度と寿命の関係にさらに別の要素を加味することで蓄電池の寿命切れを的確に高い精度で判定することができ、これにより蓄電池を最後まで有効に使うことができて、投資や資源の有効利用が図れる信頼性および経済性にすぐれた蓄電池監視システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】一実施形態における蓄電池の周囲温度−寿命特性を示す図。
【図３】一実施形態における蓄電池の電圧−寿命特性を示す図。
【図４】一実施形態における蓄電池の容量比−背部抵抗比特性を示す図。
【図５】一実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１…無停電電源装置（機器）、２…商用交流電源、３…組電池、３ａ，３ｂ，…３ｎ……単電池（蓄電池）、４…液漏れ検出シート、５…温度センサ、６…交流電源、１０…蓄電池監視ユニット、１１，１２…運転スイッチ、１３…電源部、１４…整流器、１５…逆流防止用ダイオード、１６…ＤＣ−ＤＣ変換器、２０…制御部、２１…液晶表示部、３１…液漏れ検出部、３２…温度検出部、３３…電圧測定部、３４…内部抵抗測定部、３５…切替部、４１…警報検出部、４２…アナログインタフェース、４４…インタフェース、４５…パーソナルコンピュータ、５０…管理センタ、５１…遠隔監視装置
【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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