(57)【要約】【課題】スペース、コスト及び人的稼動を削減しつつ、蓄電池の劣化判定を行うこと。【解決手段】充電システム１０は、組電池１と、充電器２と、温度計測部３と、劣化判定部４とを有する。組電池１は、複数の単電池５を直列に接続して構成される。充電器２は、組電池１が有する各単電池５を充電する。温度計測部３は、複数の単電池５の温度を計測する。劣化判定部４は、温度計測部３により計測された複数の単電池５の温度を監視し、複数の単電池５の平均温度を含む設定範囲を逸脱した温度の単電池５を検知した場合に、その単電池５が劣化していると判定する劣化判定処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電池を直列に接続して構成される組電池と、
前記組電池が有する各蓄電池を充電する充電器と、
前記複数の蓄電池の温度を計測する温度計測部と、
前記温度計測部により計測された前記複数の蓄電池の温度を監視し、該複数の蓄電池の平均温度を含む設定範囲を逸脱した温度の蓄電池を検知した場合に、該蓄電池が劣化していると判定する劣化判定処理を行う劣化判定部と
を有することを特徴とする充電システム。
【請求項２】
前記充電器の出力電圧は、前記蓄電池の満充電電圧と該蓄電池の数との積により得られる電圧設定値に設定され、
前記劣化判定部は、前記充電器の出力電圧が前記電圧設定値である場合に、前記劣化判定処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
前記劣化判定部は、前記充電器の出力電流が所定の電流閾値以下である場合に、前記劣化判定処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の充電システム。
【請求項４】
前記劣化判定部は、前記劣化判定処理を行った結果、劣化していると判定された蓄電池があった場合に、前記充電器による充電を停止するよう制御することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の充電システム。
【請求項５】
前記劣化判定部は、前記劣化判定処理を行った結果、劣化していると判定された蓄電池があった場合に、警報を発出するよう制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の充電システム。
【請求項６】
複数の蓄電池を直列に接続して構成される組電池と該組電池が有する各蓄電池を充電する充電器とを有する充電システムに適用される蓄電池劣化判定方法であって、
前記複数の蓄電池の温度を計測するステップと、
計測された前記複数の蓄電池の温度を監視し、該複数の蓄電池の平均温度を中心とした設定範囲を逸脱した温度の蓄電池を検知した場合に、該蓄電池が劣化していると判定する劣化判定処理を行うステップと
を含んだことを特徴とする蓄電池劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電システム及び蓄電池劣化判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の蓄電池から構成される組電池がある。例えば、組電池は、交流電源から出力される交流電力を直流電力に変換して負荷へ供給する電源システムなどにおいて、バックアップ用の電源として用いられる。かかる組電池は、例えば、整流器や充電器などによって充電される。
【０００３】
ここで、組電池が充電される際には、組電池ごと充電電圧が印加されるので、組電池が有する個々の蓄電池に印加される電圧の大きさは不明である。各蓄電池が同一のものであれば、それぞれに印加される電圧も同一であることが期待される。しかし、製造上のばらつき及び運用上の取り扱いの差によって、組電池を構成する各蓄電池の充電電圧にばらつきが生じる場合がある。この充電電圧のばらつきが顕著になると、充電電圧が高い蓄電池は過充電となり、充電電圧が低い蓄電池は充電不足になり、いずれの場合でも蓄電池の劣化が促進される。
【０００４】
劣化が生じた蓄電池は、早期に交換することが要求される。そのため、従来、蓄電池の劣化を判定する各種の方法が提案されている。例えば、測定対象電池の劣化状態を測定する方法として、負荷に電力を供給する整流器の出力にさらに擬似負荷装置を接続し、負荷と擬似装置とに放電する放電電流に基づいて、電池の残存容量を算出する方法がある。また、劣化判定装置が、ユーザから、測定対象電池の放電条件情報の入力を受け付け、測定対象電池に基づいて接続された測定対象電池の端子電圧に基づいて、残存容量を算出する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０７８６７２号公報
【特許文献２】特開２００６−３００５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の充電システムでは、スペース、コスト及び人的稼動を削減しつつ、蓄電池の劣化判定を行うことができないという課題があった。例えば、擬似負荷装置を用いた方法では、擬似負荷装置の設置によるスペース及びコストが増大する。また、劣化判定装置を用いた方法では、作業者が現場において測定対象の電池ごとに劣化判定装置を接続する作業を行う必要があるため、人的稼動が大きい。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スペース、コスト及び人的稼動を削減しつつ、蓄電池の劣化判定を行うことが可能な充電システム及び蓄電池劣化判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る充電システムは、複数の蓄電池を直列に接続して構成される組電池と、前記組電池が有する各蓄電池を充電する充電器と、前記複数の蓄電池の温度を計測する温度計測部と、前記温度計測部により計測された前記複数の蓄電池の温度を監視し、該複数の蓄電池の平均温度を含む設定範囲を逸脱した温度の蓄電池を検知した場合に、該蓄電池が劣化していると判定する劣化判定処理を行う劣化判定部とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る蓄電池劣化判定方法は、複数の蓄電池を直列に接続して構成される組電池と該組電池が有する各蓄電池を充電する充電器とを有する充電システムに適用される蓄電池劣化判定方法であって、前記複数の蓄電池の温度を計測するステップと、計測された前記複数の蓄電池の温度を監視し、該複数の蓄電池の平均温度を中心とした設定範囲を逸脱した温度の蓄電池を検知した場合に、該蓄電池が劣化していると判定する劣化判定処理を行うステップとを含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スペース、コスト及び人的稼動を削減しつつ、蓄電池の劣化判定を行うことが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例に係る充電システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施例に係る劣化判定部による制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は、図２に示した劣化判定処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る充電システム及び蓄電池劣化判定方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１３】
まず、図１を用いて、本実施例に係る充電システムの構成例について説明する。図１は、本実施例に係る充電システムの構成例を示す図である。図１に例示するように、本実施例に係る充電システム１０は、組電池１と、充電器２と、温度計測部３と、劣化判定部４とを有する。
【００１４】
組電池１は、複数の単電池５を直列に接続して構成される。本実施例では、組電池１は、１２個の単電池５を直列に接続して構成される。また、本実施例では、単電池５として、満充電電圧が４．１［Ｖ（ボルト）］、定格電圧が４．０［Ｖ］、定格容量が２００［Ａｈ（アンペアアワー）］のリチウムイオン蓄電池が用いられる。したがって、本実施例では、組電池１の満充電電圧は４９．２［Ｖ］となり、定格電圧は４８．０［Ｖ］となり、定格容量は２００［Ａｈ］となる。
【００１５】
充電器２は、組電池１が有する各単電池５を充電する。この充電器２は、出力電圧が単電池５の満充電電圧と単電池５の数との積により得られる電圧設定値に設定される。本実施例では、充電器２の出力電圧は、単電池５の満充電電圧４．１［Ｖ］と単電池５の直列数１２の積により得られる４９．２［Ｖ］に設定される。また、充電器２の最大出力電流は２０［Ａ（アンペア）］に設定される。
【００１６】
充電器２によって組電池１の充電が開始された直後は、充電当初は組電池１の電圧が低いため、充電器２の出力電圧は垂下して組電池１の電圧に一致する。その後、組電池１は一定の電流で充電され、充電が進行するにつれて組電池１の電圧が上昇する（定電流充電）。そして、組電池１の電圧が満充電電圧に達すると、充電電流は減少に転じる。その後は、一定の電圧で組電池１の充電が継続される（定電圧充電）。
【００１７】
温度計測部３は、組電池１が有する複数の単電池５の温度を計測する。本実施例では、単電池５の数と同じ数だけ温度計測部３が設けられる。各温度計測部３は、組電池１が有する複数の単電池５それぞれに接続され、各単電池５の温度を計測して劣化判定部４に通知する。
【００１８】
劣化判定部４は、温度計測部３により計測された複数の単電池５の温度を監視し、複数の単電池５の平均温度を含む設定範囲を逸脱した温度の蓄電池を検知した場合に、その単電池５が劣化していると判定する劣化判定処理を行う。
【００１９】
具体的には、劣化判定部４は、複数の温度計測部３それぞれから各単電池５の温度を取得し、複数の単電池５の平均温度を算出する。また、劣化判定部４は、算出した平均温度を含む設定範囲を算出する。例えば、劣化判定部４は、平均温度を中心にして上下それぞれに一定の幅を有する設定範囲を設定する。本実施例では、劣化判定部４は、平均温度から±５［℃］の範囲を設定範囲として設定する。また、劣化判定部４は、組電池１が有する複数の単電池５の中で、設定範囲を逸脱する温度の単電池５があるか否かを判定する。そして、劣化判定部４は、設定範囲を逸脱する温度の単電池５があった場合に、その単電池５が劣化していると判定する。
【００２０】
例えば、ある時点において、１２個の単電池５の温度がそれぞれ２２．０［℃］、２３．２［℃］、２４．１［℃］、２１．８［℃］、２５．４［℃］、２２．６［℃］、２４．１［℃］、２３．３［℃］、２３．１［℃］、２１．７［℃］、２２．０［℃］、２３．１［℃］であったとする。
【００２１】
この場合には、劣化判定部４は、平均温度を２３．０［℃］と算出する。そして、この時点では、平均温度から最も逸脱しているのは温度が２５．４［℃］の単電池５であり、この単電池５の温度の平均温度からの乖離は２．４［℃］である。つまり、この時点では、全ての単電池５の温度が平均温度±５［℃］の設定範囲内にある。したがって、この時点では、劣化判定部４は、いずれの単電池５についても、劣化していると判定しない。
【００２２】
また、別の時点において、例えば、１２個の単電池５の温度がそれぞれ２２．０［℃］、２３．２［℃］、２４．１［℃］、２１．８［℃］、２８．４［℃］、２２．６［℃］、２４．１［℃］、２３．３［℃］、２３．１［℃］、２１．７［℃］、２２．０［℃］、２３．１［℃］であったとする。
【００２３】
この場合には、劣化判定部４は、平均温度を２３．３［℃］と算出する。そして、この時点では、平均温度から最も逸脱しているのは温度が２８．４［℃］の単電池５であり、この単電池５の温度の平均温度からの乖離は５．１［℃］である。つまり、この時点では、この温度が２８．４［℃］の単電池５が平均温度±５［℃］の設定範囲を逸脱している。したがって、この時点では、劣化判定部４は、この温度が２８．４［℃］の単電池５が劣化していると判定する。
【００２４】
次に、図２を用いて、本実施例に係る劣化判定部４による制御について説明する。図２は、本実施例に係る劣化判定部４による制御の流れを示すフローチャートである。例えば、劣化判定部４は、あらかじめ決められた周期で、以下で説明する制御を実行する。
【００２５】
図２に示すように、まず、劣化判定部４は、充電器２の出力電圧が電圧設定値であるか否かと、充電器２の出力電流が所定の電流閾値以下であるか否かとをそれぞれ判定する（ステップＳ１１）。
【００２６】
前述したように、電圧設定値は、単電池５の満充電電圧と単電池５の数との積により得られる電圧値である。また、所定の電流閾値は、充電器２が垂下している間の一定電流より低い電流値とする。つまり、充電器２の出力電圧が電圧設定値にある状態、又は、充電器２の出力電流が所定の電流閾値以下である状態は、充電器２の垂下が停止している状態を示している。すなわち、劣化判定部４は、ステップＳ１１の判定を行うことで、充電器２の垂下が停止しているか否かを判定する。
【００２７】
そして、劣化判定部４は、充電器２の出力電圧が電圧設定値以下であるか、又は、充電器２の出力電流が所定の電流閾値以下であった場合に（ステップＳ１１，Ｙｅｓ）、単電池５の劣化を判定する劣化判定処理を行う（ステップＳ１２）。続いて、劣化判定部４は、劣化判定処理を行った結果、劣化していると判定された単電池５があったか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００２８】
そして、劣化していると判定された単電池５があった場合に（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、劣化判定部４は、充電器２による充電を停止するよう制御する（ステップＳ１４）。例えば、劣化判定部４は、充電器２に対して、充電を停止するよう指示する制御信号を送信する。また、劣化していると判定された単電池５があった場合に（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、劣化判定部４は、警報を発出するよう制御する（ステップＳ１５）。例えば、劣化判定部４は、充電システム１０の外部に設けられた警報装置に対して、警報の発出を指示する外部信号を送信する。
【００２９】
一方、劣化していると判定された単電池５がなかった場合には（ステップＳ１３，Ｎｏ）、劣化判定部４は、処理を終了する。
【００３０】
次に、図３を用いて、図２に示した劣化判定処理について説明する。図３は、図２に示した劣化判定処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すように、まず、劣化判定部４は、複数の温度計測部３それぞれから各単電池５の温度を取得する（ステップＳ２１）。そして、劣化判定部４は、取得した温度の平均値を算出する（ステップＳ２２）。
【００３１】
続いて、劣化判定部４は、算出した平均値から一定範囲を逸脱した単電池５があるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、一定範囲を逸脱した単電池５がなかった場合には（ステップＳ２３，Ｎｏ）、劣化判定部４は、一定範囲を逸脱した単電池５が検出されるまで、この判定を繰り返す。
【００３２】
そして、劣化判定部４は、平均値から一定範囲を逸脱した単電池５があった場合には（ステップＳ２３，Ｙｅｓ）、その単電池５を劣化と判定する（ステップＳ２４）。一方、平均値から一定範囲を逸脱した単電池５がなかった場合には（ステップＳ２３，Ｎｏ）、劣化判定部４は、いずれの単電池５についても、劣化していると判定しない。
【００３３】
上述したように、本実施例に係る充電システム１０は、組電池１と、充電器２と、温度計測部３と、劣化判定部４とを有する。組電池１は、複数の単電池５を直列に接続して構成される。充電器２は、組電池１が有する各単電池５を充電する。温度計測部３は、複数の単電池５の温度を計測する。劣化判定部４は、温度計測部３により計測された複数の単電池５の温度を監視し、複数の単電池５の平均温度を含む設定範囲を逸脱した温度の単電池５を検知した場合に、その単電池５が劣化していると判定する劣化判定処理を行う。
【００３４】
このように、本実施例では、各単電池５の温度に基づいて劣化の判定が行われるので、追加で必要となる要素は温度検知部のみで済む。したがって、劣化判定用の装置によるスペース及びコストを削減することができる。また、単電池５の温度が平均値から一定範囲を逸脱した場合に、単電池５の劣化が自動的に判定されるので、人的稼動を削減することができる。このように、本実施例によれば、スペース、コスト及び人的稼動を削減しつつ、蓄電池の劣化判定を行うことが可能になる。また、バックアップ用の電源として電源システムに接続されている組電池を充電対象とした場合には、バックアップ能力を低下させずに、単電池の劣化判定を行うことができる。
【００３５】
また、本実施例では、充電器２の出力電圧は、単電池５の満充電電圧と単電池５の数との積により得られる電圧設定値に設定され、劣化判定部４は、充電器２の出力電圧が所定の電圧閾値以下である場合に、劣化判定処理を行う。また、本実施例では、劣化判定部４は、充電器２の出力電流が所定の電流閾値以下である場合に、劣化判定処理を行う。したがって、本実施例によれば、充電器２の垂下が停止しているときに単電池５の劣化判定が行われるので、より正確に劣化判定を行うことができる。
【００３６】
また、本実施例では、劣化判定部４は、劣化判定処理を行った結果、劣化していると判定された単電池５があった場合に、充電器２による充電を停止するよう制御する。したがって、本実施例によれば、劣化している単電池５が検出された場合に、自動的に組電池１の充電を停止することができる。
【００３７】
また、本実施例では、劣化判定部４は、劣化判定処理を行った結果、劣化していると判定された単電池５があった場合に、警報を発出するよう制御する。したがって、本実施例によれば、劣化している単電池５が検出された場合に、その旨をユーザに報知することができる。これにより、例えば、ユーザに対して劣化している単電池５の交換や点検を促すことが可能になる。
【００３８】
なお、本実施例では、単電池５としてリチウムイオン蓄電池が用いられる場合の例を示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、単電池５として他の２次電池が用いられる場合でも、本発明を同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  充電システム
１  組電池
２  充電器
３  温度計測部
４  劣化判定部
５  単電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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