(57)【要約】      （修正有）【課題】あらゆる二次電池に適応でき、電池の周辺回路を安価に設計でき、素早く判定できる２次電池の劣化判定回路を提供する。【解決手段】２次電池の機器接続時間を計測する手段と、接続時から劣化判定までの２次電池の平均温度演算手段と、接続時から劣化判定までの２次電池の各放電における平均放電深度演算手段と、本体装置接続時間と平均温度をパラメータとして内部抵抗ＩＲ１を選定する手段と、平均放電深度と充放電サイクルカウント値をパラメータとして内部抵抗ＩＲ２を選定する手段と、ＩＲ１とＩＲ２を加算する手段と、ＩＲ１とＩＲ２の加算結果が所定の数値に等しくなるか、又は大きくなった時に電池が劣化したことを判断する手段とを有する２次電池の劣化判定回路とした。【選択図】  図１
2005037151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個、又は複数の組になった２次電池の劣化判定回路であって、前記２次電池の温度測定手段と、放電深度測定手段と、充放電サイクルカウント手段と、
本体装置に使用される２次電池を本体装置に接続した時間と、本体装置に接続した時から劣化判定を行なう時までの２次電池の平均温度とをパラメータにして予め測定した内部抵抗（ＩＲ１）のデータテーブルを記憶する手段と、
本体装置に使用される２次電池の放電深度と、充放電サイクルカウント値をパラメータにして予め測定した内部抵抗（ＩＲ２）のデータテーブルを記憶する手段と、
前記２次電池が本体装置に接続した時間を計測する手段と、
本体装置に接続した時から劣化判定を行なう時までの前記２次電池の平均温度を演算する手段と、
本体装置に接続した時から劣化判定を行なう時までの前記２次電池が充放電を繰り返した時の各放電における平均放電深度を演算する手段と、
本体装置接続時間と、前記２次電池の平均温度をパラメータとして記憶手段よりＩＲ１を選定する手段と、
前記２次電池の平均放電深度と充放電サイクルカウント値をパラメータとして記憶手段よりＩＲ２を選定する手段と、
ＩＲ１とＩＲ２を加算する手段と、
ＩＲ１とＩＲ２の加算した結果が所定の数値と等しくなるか、又は大きくなった時に前記２次電池が劣化したことを判断する手段とを有する２次電池の劣化判定回路。
【請求項２】
１個、又は複数の組になった２次電池の劣化判定回路であって、前記２次電池の温度測定手段と、放電深度測定手段と、充放電サイクルカウント手段と、
２次電池を本体装置に接続する前の初期の内部抵抗（ＩＲ０）を記憶する手段と、
本体装置に使用される２次電池を本体装置に接続した時間と、本体装置に接続した時から劣化判定を行なう時までの２次電池の平均温度とをパラメータにして、予め測定した内部抵抗（ＩＲ１）からＩＲ０を減算したデータテーブル（ΔＩＲ１データテーブル）を記憶する手段と、
本体装置に使用される２次電池の放電深度と、充放電サイクルカウント値をパラメータにして予め測定した内部抵抗（ＩＲ２）からＩＲ０を減算したデータテーブル（ΔＩＲ２データテーブル）を記憶する手段と、
前記２次電池が本体装置に接続した時間を計測する手段と、
本体装置に接続した時から劣化判定を行なう時までの前記２次電池の温度の平均を演算する手段と、
本体装置に接続した時から劣化判定を行なう時までの前記２次電池が充放電を繰り返した時の各放電における放電深度の平均を演算する手段と、
前記２次電池の装置接続時間と、平均温度をパラメータとして記憶手段よりΔＩＲ１を選定する手段と、
前記２次電池の平均放電深度と充放電サイクルカウント値をパラメータとして記憶手段よりΔＩＲ２を選定する手段と、
ΔＩＲ１とΔＩＲ２を加算する手段と、
加算した結果が所定の数値に等しくなるか、又は大きくなった時に前記２次電池が劣化したことを判断する手段とを有する２次電池の劣化判定回路。
【請求項３】
放電深度を一定値としたことを特徴とする請求項１または２記載の２次電池の劣化判定回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次電池の劣化判定装置の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、２次電池は、携帯用機器、動力機器の電源、および商用電源が停止した際などに使用されるバックアップ電源等幅広く使用されている。
【０００３】
２次電池を繰り返し充放電することや、本体機器に接続して電池自体に負荷をかけなくても放電する自己放電分の充電を繰り返し行うことによって、２次電池が劣化し寿命となり、新しい２次電池に交換することになる。
【０００４】
この２次電池の劣化を判定する技術としてトリクル充電時の電圧で寿命を判断する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２９３３２９号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、いくつかの課題がある。
【０００７】
この劣化判定を行うためには、充電電流は定電流充電である必要があり、アルカリ蓄電池以外には適用出来ない場合がある。
【０００８】
また、充電電流が変化すれば電圧が変動する。電池の内部抵抗（ＩＲ）は、例えばニッケル−水素蓄電池のＡサイズでは約２０ｍΩであり、充電電流を１Ａとすると、劣化判定を行うには数十ｍＶの電流検出精度が必要となり、充電電流の変動を抑える必要があるために、充電回路は高価になってしまうという欠点があった。
【０００９】
さらに、この方法では、電池を充電しているときしか劣化判定が行えないと言う欠点がある。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、あらゆる二次電池に適応でき、電池の周辺回路を安価に設計でき、素早く判定できる２次電池の劣化判定回路を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、１個、又は複数の組になった２次電池の劣化判定回路として、前記２次電池の温度測定手段と、放電深度測定手段と、充放電サイクルカウント手段と、本体装置に使用される２次電池の本体装置に接続した時間と本体装置に接続した時から劣化判定を行なう時までの２次電池の平均温度とをパラメータにして予め測定した内部抵抗（ＩＲ１）のデータテーブルを記憶する手段と、本体装置に使用される２次電池の放電深度と、充放電サイクルカウント値をパラメータにして予め測定した内部抵抗（ＩＲ２）のデータテーブルを記憶する手段と、前記２次電池が本体装置に接続した時間を計測する手段と、本体装置に接続した時から劣化判定を行なう時までの前記２次電池の平均温度を演算する手段と、本体装置に接続した時から劣化判定を行なう時までの前記２次電池が充放電を繰り返した時の各放電における平均放電深度を演算する手段と、本体装置接続時間と、前記２次電池の平均温度をパラメータとして記憶手段よりＩＲ１を選定する手段と、前記２次電池の平均放電深度と、充放電サイクルカウント値をパラメータとして記憶手段よりＩＲ２を選定する手段と、ＩＲ１とＩＲ２を加算する手段と、ＩＲ１とＩＲ２の加算した結果が所定の数値と等しくなるか、又は大きくなった時に電池が劣化したことを判断する手段とを有する２次電池の劣化判定回路とした。
【００１２】
また本発明は、１個、又は複数の組になった２次電池の劣化判定回路であって、前記２次電池の温度測定手段と放電深度測定手段と充放電サイクルカウント手段と、２次電池の本体装置に接続する前の初期の内部抵抗（ＩＲ０）を記憶する手段と、本体装置に使用される２次電池の本体装置に接続した時間と、本体装置に接続した時から劣化判定を行なう時までの２次電池の平均温度とをパラメータにして、予め測定した内部抵抗（ＩＲ１）からＩＲ０を減算したデータテーブル（ΔＩＲ１データテーブル）を記憶する手段と、本体装置に使用される２次電池の放電深度と、充放電サイクルカウント値をパラメータにして予め測定した内部抵抗（ＩＲ２）からＩＲ０を減算したデータテーブル（ΔＩＲ２データテーブル）を記憶する手段と、前記２次電池が本体装置に接続した時間を計測する手段と、本体装置に接続した時から劣化判定を行なう時までの前記２次電池の温度の平均を演算する手段と、本体装置に接続した時から劣化判定を行なう時までの前記２次電池が充放電を繰り返した時の各放電における放電深度の平均を演算する手段と、前記２次電池の装置接続時間と、平均温度をパラメータとして記憶手段よりΔＩＲ１を選定する手段と、前記２次電池の平均放電深度と充放電サイクルカウント値をパラメータとして記憶手段よりΔＩＲ２を選定する手段と、ΔＩＲ１とΔＩＲ２を加算する手段と、加算した結果が所定の数値と等しくなるか、又は大きくなった時に前記２次電池が劣化したことを判断する手段とを有する２次電池の劣化判定回路とした。
【００１３】
上記の放電深度については、バックアップ電源などのストレージシステムでは、放電深度を一定とした、２次電池の劣化判定回路とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における２次電池の劣化判定回路のブロック構成図を示すものである。
【００１６】
劣化判定回路１について、以下に詳しく説明する。組み電池２は、＋側接続端子３、−側接続端子４により、本体装置５に接続される。組み電池２を本体装置５に接続した時から劣化判定を行なう時までの時間（ｔ１）は、接続時間計測手段６によって計測される。接続時間計測手段６は、タイマー等の構成により容易に計測できる。
【００１７】
温度測定手段７は、サーミスタ等で構成され、組み電池２の温度を測定する。温度測定手段７で測定された温度は、温度平均演算手段８により、接続時間計測手段６で計測された時間ｔ１の間の平均演算がなされる。本体装置に使用される電池を用いて、装置接続時間と、温度をパラメータとして、予め内部抵抗（ＩＲ１）を測定し、ＩＲ１データテーブル記憶手段９にデータを保存する。
【００１８】
図２は、ニッケル−水素蓄電池のＡサイズの電池を使用してデータを取得し、作成した装置接続時間と平均温度をパラメータとしたＩＲ１のデータテーブルの一例である。
【００１９】
図２において、装置接続期間は３６ヶ月、すなわち３年までのデータとなっているが、それ以後のデータは、実測値が揃えば装置接続時間を拡張することができるが、実測値が揃わない場合は推定で求めることもできる。
【００２０】
また、図２において、ＩＲ１のデータは、平均温度や装置接続時間の補間を取って、さらに細かい区割りのデータとなり得る。このテーブルは、電池の種類に応じて、事前に作成することができる。接続時間計測手段６によって求められたｔ１と、温度平均演算手段８で求められた平均温度を用いて、ＩＲ１選定手段１０により、ＩＲ１データテーブル記憶手段９に記憶されたデータを参照し、ＩＲ１が選定される。
【００２１】
電池の放電深度は、放電深度測定手段１１により測定される。放電深度測定手段１１の一例について図３にブロック図を示し、これを用いて説明する。
【００２２】
組み電池を構成する電池の容量は、電池により異なるが、電池総容量記憶手段１１１に記憶されている。電池総容量とは、満充電された時の電池容量のことである。
【００２３】
電流測定手段１１２により測定された放電電流は、電流積算手段１１３により時間積算され、放電容量演算手段１１４により、放電容量の演算がなされる。放電容量は、除算手段１１５により、電池総容量記憶手段１１１に記憶された容量による除算がなされ、放電深度記憶手段１１６に記憶される。
【００２４】
放電深度測定手段１１により測定、記憶された放電深度は、放電深度平均演算手段１２により、前記装置接続時間ｔ１の間の平均演算がなされる。また充放電サイクルカウント手段１３は、前記装置接続時間ｔ１の間の充放電回数をカウントする。
【００２５】
本体装置に使用される電池を用いて、平均放電深度と、充放電サイクルカウント値をパラメータとして、予め内部抵抗（ＩＲ２）を測定し、ＩＲ２データテーブル記憶手段１４にデータを保存する。
【００２６】
図４は、ニッケル−水素蓄電池のＡサイズの電池を使用してデータを取得し、作成した平均放電深度と充放電サイクルカウント値をパラメータとしたＩＲ２のデータテーブルの一例である。このテーブルも、電池の種類に応じて、事前に作成することができる。
【００２７】
放電深度平均演算手段１２で求められた平均放電深度と、充放電サイクルカウント手段１３で求められた充放電サイクルカウント値を用いて、ＩＲ２選定手段１５により、ＩＲ２データテーブル記憶手段１４に記憶されたデータを参照し、ＩＲ２が選定される。
【００２８】
ＩＲ１とＩＲ２は、加算手段１６により加算される。
メモリー１７に、予め測定によって得られた、電池劣化を判定する内部抵抗値を記憶させる。ニッケル−水素蓄電池のＡサイズ電池の場合は、５０〜６０ｍΩの値を記憶させることが多い。メモリー１７に記憶された値は、内部抵抗設定手段１８に設定される。加算手段１６により加算された内部抵抗値（ＩＲ１＋ＩＲ２）は、比較手段１９により、内部抵抗設定手段１８の設定値と比較され、設定値と同じ値になるか大きい値になった時に、電池の劣化を判定し、表示回路２０に出力される。
【００２９】
（実施の形態２）
劣化判定回路３１について、以下に詳しく説明する。実施の形態１と同じ構成のものは、説明を省略する。
【００３０】
本体装置に使用される電池を用いて、本体装置５に接続する前の電池の内部抵抗（ＩＲ０）を予め測定する。ニッケル−水素蓄電池のＡサイズ電池の場合、ＩＲ０は約２０ｍΩである。装置接続時間と、温度をパラメータとして、予め内部抵抗（ＩＲ１）を測定し、ＩＲ１からＩＲ０を減算し、ΔＩＲ１（ΔＩＲ１＝ＩＲ１−ＩＲ０）をデータテーブル記憶手段３２にデータを保存する。
【００３１】
図６は、ニッケル−水素蓄電池のＡサイズの電池を使用したデータを取得して作成した装置接続時間と、平均温度をパラメータとしたＩＲ１のデータテーブルの一例である。接続時間計測手段６によって求められたｔ１と温度平均演算手段８で求められた平均温度を用いて、ΔＩＲ１選定手段３３により、ΔＩＲ１データテーブル記憶手段３２に記憶されたデータを参照し、ΔＩＲ１が選定される。
【００３２】
本体装置に使用される電池を用いて、平均放電深度と、充放電サイクルカウント値をパラメータとして、予め内部抵抗（ＩＲ２）を測定し、ＩＲ２から前記ＩＲ０を減算し、ΔＩＲ２データテーブル記憶手段３４にデータを保存する（ΔＩＲ２＝ＩＲ２−ＩＲ０）。
【００３３】
図７は、ニッケル−水素蓄電池のＡサイズの電池を使用してデータを取得して作成した平均放電深度と、充放電サイクルカウント値をパラメータとしたΔＩＲ２のデータテーブルの一例である。
【００３４】
放電深度平均演算手段１２で求められた平均放電深度と、充放電サイクルカウント手段１３で求められた充放電サイクルカウント値を用いて、ΔＩＲ２選定手段３５により、ΔＩＲ２データテーブル記憶手段３４に記憶されたデータを参照し、ΔＩＲ２が選定される。ΔＩＲ１とΔＩＲ２は、加算手段１６により加算される。
【００３５】
メモリー１７に、予め測定によって得られた、電池劣化を判定する内部抵抗増加値を記憶させる。ニッケル−水素蓄電池のＡサイズ電池の場合は、３０〜４０ｍΩの値を記憶させることが多い。メモリー１７に記憶された値は、内部抵抗増加値設定手段３６に設定される。加算手段１６により加算された内部抵抗増加値（ΔＩＲ１＋ΔＩＲ２）は、比較手段１９により、内部抵抗増加値設定手段３６の設定値と比較され、設定値と同じ値になるか、又は大きい値になった時に、電池の劣化と判定し、表示回路２０に出力する。
【００３６】
（実施の形態３）
図８は本発明の実施の形態３における２次電池の劣化判定回路のブロック構成図を示すものである。
【００３７】
劣化判定回路３７を、以下に詳しく説明する。実施の形態１と同じ構成のものは、説明を省略する。
【００３８】
本発明の実施の形態３は、放電深度が一定値の場合における実施の形態例である。商用電源が停電した場合の電源バックアップを２次電池で行なう場合、放電が一定の場合がある。例えば、コンピュータの動作時に停電が生じて、コンピュータのシャットダウン処理に、２次電池がバックアップ電源として使われる場合、シャットダウン処理を行なう際の放電は、一定であることが多い。
【００３９】
この場合、図８に示す用に、放電深度測定、放電深度平均演算は不要である。放電深度が一定の場合は、実施の形態１と同じように、図４を用いて、充放電サイクルカウント値と一定の放電深度とを参照して、ＩＲ２を求めることができる。
【００４０】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４における２次電池の劣化判定回路のブロック構成図を示すものである。
【００４１】
３８の劣化判定回路を、以下に詳しく説明する。実施の形態２と同じ構成のものは、説明を省略する。
【００４２】
本発明の実施の形態４は、放電深度が一定値の場合における、実施の形態例である。商用電源が停電した場合の電源バックアップにおいて、２次電池を用いて行なう場合、放電深度が一定の場合がある。例えば、コンピュータの動作時に停電が生じて、コンピュータのシャットダウン処理に、２次電池をバックアップ電源として使用する場合、シャットダウン処理を行なう際の放電は、一定であることが多い。この場合、図９に示す用に、放電深度測定、放電深度平均演算は不要である。放電深度が一定の場合は、実施例２と同じように、図７を用いて、充放電サイクルカウント値と一定の放電深度とを参照して、ΔＩＲ２を求めることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、２次電池の種類によらず、簡単な周辺回路で、しかも素早く判定できる２次電池の劣化判定回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における２次電池の劣化判定回路のブロック構成図
【図２】装置接続時間と平均温度をパラメータとしたＩＲ１のデータテーブルを示す図
【図３】放電深度測定手段のブロック図
【図４】平均放電深度と充放電サイクルカウント値をパラメータとしたＩＲ２のデータテーブルを示す図
【図５】本発明の実施の形態２における２次電池の劣化判定回路のブロック構成図
【図６】装置接続時間と平均温度をパラメータとしたΔＩＲ１のデータテーブルを示す図
【図７】平均放電深度と充放電サイクルカウント値をパラメータとしたΔＩＲ２のデータテーブルを示す図
【図８】本発明の実施の形態３における２次電池の劣化判定回路のブロック構成図
【図９】本発明の実施の形態４における２次電池の劣化判定回路のブロック構成図
【符号の説明】
１  劣化判定回路
２  組み電池
３  ＋側接続端子
４  −側接続端子
５  本体装置
６  接続時間計測手段
７  温度測定手段
８  温度平均演算手段
９  ＩＲ１データテーブル記憶手段
１０  ＩＲ１選定手段
１１  放電深度測定手段
１２  放電深度平均演算手段
１３  充放電サイクルカウント手段
１４  ＩＲ２データテーブル記憶手段
１５  ＩＲ２選定手段
１６  加算手段
１７  メモリー
１８  内部抵抗設定手段
１９  比較手段
２０  表示回路
【図１】
2005037151.tif 000003
【図２】
2005037151.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005037151.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005037151.tif 000008
【図７】
2005037151.tif 000009
【図８】
2005037151.tif 000010
【図９】
2005037151.tif 000011