(57)【要約】【課題】電池の交換時期の精度の向上を図ることができる上に、製作費用の抑制を図ることができる電池寿命推定装置の提供。【解決手段】本発明は、計数手段と、温度センサと、配分率算出手段と、寿命算出手段と、比較手段とを備えている。計数手段は、電池の使用開始から現在までの時間を計数する。温度センサは、電池の周囲の温度を検出する。配分率算出手段は、温度センサの検出温度に基づき、電池の使用開始から現在までの温度毎の使用時間の配分率をそれぞれ求める。寿命算出手段は、配分率算出手段で求めた配分率と、電池の温度毎に予め求めてある寿命時間とに基づき、電池の寿命時間を算出する。比較手段は、計数手段の計数時間を寿命算出手段が算出する寿命時間と比較し、計数時間が算出寿命時間以上になったときにその旨の出力信号を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の周囲の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度に基づき、前記電池の使用開始から現在までの温度毎の使用時間の配分率をそれぞれ求める配分率算出手段と、
前記配分率算出手段で求めた配分率と、前記電池の温度毎に予め求めてある寿命時間とに基づき、前記電池の寿命時間を算出する寿命算出手段と、
を備えている電池寿命推定装置。
【請求項２】
前記配分率算出手段が求めた各配分率を記憶する記憶手段を、さらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の電池寿命推定装置。
【請求項３】
電池の使用開始から現在までの時間を計数する計数手段と、
前記計数手段の計数時間を前記寿命算出手段が算出する寿命時間と比較し、前記計数時間が前記算出寿命時間以上になったときにその旨の出力信号を出力する比較手段を、さらに備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池寿命推定装置。
【請求項４】
前記寿命算出手段の算出時期の間隔と、前記比較手段の比較時期の間隔とは異なることを特徴とする請求項３に記載の電池寿命推定装置。
【請求項５】
前記比較手段から前記出力信号が出力されたときに、前記電池が交換時期に達した旨の警報を発生する警報手段を、さらに備えていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電池寿命推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の電子機器に使用される電池の寿命を推定する電池寿命推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の電子機器の一例として、インバータで駆動される電動機を制御する制御装置が知られ、この制御装置にはバックアップ電源として電池が使用されている（特許文献１参照）。バックアップ電源に使用される電池は、消耗品のために寿命があり、寿命が来る前に交換する必要がある。
このために、電池の交換時期を知らせる方法として、電池の使用時間を計測し、この計測時間が所定値に達した場合に電池交換を知らせるもの、あるいは、電池の両端の電圧を検出し、検出電圧が所定値に達した場合に電池交換を知らせるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２５３５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のように、電池の使用時間を計測する方法では、電池の交換時期の精度が悪いという課題がある。また、電池の両端電圧を検出する方法では、電圧検出回路が必要になり、製作費用が嵩むという課題がある。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、電池の交換時期の精度の向上を図ることができる上に、製作費用の抑制を図ることができる電池寿命推定装置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】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような構成からなる。
本発明の電池寿命推定装置は、電池の周囲の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度に基づき、前記電池の使用開始から現在までの温度毎の使用時間の配分率をそれぞれ求める配分率算出手段と、前記配分率算出手段で求めた配分率と、前記電池の温度毎に予め求めてある寿命時間とに基づき、前記電池の寿命時間を算出する寿命算出手段と、を備えている。
【０００６】
本発明では、前記配分率算出手段が求めた各配分率を記憶する記憶手段を、さらに備えている。
また、本発明では、電池の使用開始から現在までの時間を計数する計数手段と、前記計数手段の計数時間を前記寿命算出手段が算出する寿命時間と比較し、前記計数時間が前記算出寿命時間以上になったときにその旨の出力信号を出力する比較手段を、さらに備えている。
そして、本発明では、前記寿命算出手段の算出時期の間隔と、前記比較手段の比較時期の間隔とは異なるようにした。
また、本発明では、前記比較手段から前記出力信号が出力されたときに、前記電池が交換時期に達した旨の警報を発生する警報手段を、さらに備えている。
【発明の効果】
【０００７】
このように、本発明では、温度センサの検出温度に基づき、電池の使用開始から現在までの温度毎の使用時間の配分率をそれぞれ求め、この求めた配分率と、電池について温度毎に予め求めてある寿命時間とに基づき、電池の寿命時間を算出するようにした。このため、本発明によれば、電池の交換時期の精度の向上を図ることができる。
また、本発明では、電池の電圧を検出する電圧検出回路が不要となるので、その分のコストの抑制を図り、全体のコストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態を適用したポンプの制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】電池の温度と自己放電電流との関係の一例を示す図である。
【図３】電池の寿命を温度毎に求めた一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態の動作例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態の構成）
図１は、本発明の実施形態を適用したポンプの制御装置の構成例を示すブロック図である。
この制御装置は、図１に示すように、制御部であるＣＰＵ１と、通信インターフェース２と、インバータ３と、時計ＩＣ４と、温度センサ５と、ＥＥＰＲＯＭ６と、液晶パネル７とを備えている。
【００１０】
そして、この制御装置では、ＣＰＵ１が、通信インターフェース２を介してインバータ３を駆動制御し、ポンプ８の制御を行うようになっている。また、ＣＰＵ１、時計ＩＣ４、温度センサ５、ＥＥＰＲＯＭ６、および液晶パネル７は、本発明の電池寿命推定装置の実施形態として機能するようになっている。
ＣＰＵ１は、インバータ３の駆動制御を行うとともに、例えば図４に示すように予め定めた手順に従い、電池１０の寿命推定に係る処理を行う。ＣＰＵ１には、電源生成回路９が交流電圧から生成する直流電圧が、電源電圧として印加されるようになっている。
【００１１】
時計ＩＣ４は、日時（日と時間など）を出力するとともに、時間を計数して出力するものである。この時計ＩＣ４は、電源電圧として、ダイオードＤ１を介して電源生成回路９の出力電圧が印加され、かつ、ダイオードＤ２を介して補助電源（バックアップ電源）である電池１０の電圧が印加されるようになっている。このため、時計ＩＣ４は、停電やブレーカの遮断により電源生成回路９が使用できなくなった場合でも、電池１０により時計機能を維持できる。
【００１２】
温度センサ５は、電池１０の使用環境での温度、すなわち電池１０の周囲の温度を検出し、この検出温度をＣＰＵ１に出力する。ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory ）６は、情報の書き換えが可能な不揮発性メモリである。このＥＥＰＲＯＭ６には、ポンプの制御装置の出荷時において、出荷年月日や後述の（１）式などを記憶しておき、電池１０を交換したときにはその交換年月日を記憶する。
液晶パネル７は、後述のようにＣＰＵ１から電池１０を交換する旨の出力信号があったときに、電池１０の交換時期に達した旨の警告表示を行う。
【００１３】
次に、本発明の実施形態で寿命推定の処理対象となる電池１０について、図２および図３を参照して説明する。
この処理対象となる電池１０は１次電池であり、例えば日立マクセル株式会社が製造する製品番号「ＥＲ１７／３３」を使用する。この電池「ＥＲ１７／３３」の仕様は、標準容量が１６００〔ｍＡｈ〕、最小容量が１２９２〔ｍＡｈ〕、回路電流が２．７〔μＡ〕である。また、自己放電電流は温度により異なり、温度と自己放電電流との関係は図２に示すようになる。
【００１４】
電池の寿命は、最小容量／（自己放電電流＋電池の回路電流）により求めることができる。このため、図２などを使用して電池「ＥＲ１７／３３」の寿命を温度毎に求めると、図３に示すようになる。
図３によれば、例えば、周囲温度が２０℃の条件の下で電池「ＥＲ１７／３３」を連続使用した場合には、その寿命が２２６６６７時間であることを意味する。
【００１５】
（実施形態の動作）
次に、本発明の実施形態の動作例について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
この実施形態では、図１に示すポンプの制御装置の出荷時に、出荷年月日（出荷時の電池１０の使用開始の年月日）と、後述の（１）式とをＥＥＰＲＯＭ６に予め記憶しておく。また、時計ＩＣ４は、電池１０の使用開始から日時の計数を開始する。
そして、この実施形態では、予め定めたタイミングで、ＣＰＵ１が図４に示す電池１０の寿命推定処理を行う。この処理は、例えば毎日あるいは１週間毎に実施し、その実施時間（実施時刻）は所定の時間とする。その実施間隔や実施時間などは、電池１０が使用される場所などの使用環境や電池１０の仕様特性を考慮して決定するのが好ましい。
【００１６】
図４に示す寿命推定処理が始まると、ステップＳ１では、ＣＰＵ１は温度センサ５が検出する電池１０の周囲の温度を取り込む。
ステップＳ２では、ＣＰＵ１は、その取り込んだ検出温度と、その取り込み時間（時刻）とに基づき、電池１０の使用開始から現在までの全期間における、温度毎（温度別）の電池１０の使用時間の配分率Ｔ１〜Ｔ５〔％〕をそれぞれ算出する。
ここで、その検出温度の取り込み時間は、ＥＥＰＲＯＭ６に記憶される出荷年月日（電池１０の使用開始の年月日）と、上記の寿命推定処理の予め定めたタイミングの間隔（前回から今回までの期間）とに基づいて求めることができる。あるいは、時計ＩＣ４の計数時間を参照するようにしても良い。
【００１７】
温度毎の電池１０の使用時間の配分率Ｔ１〜Ｔ５〔％〕は、例えば図３を参照すれば以下のようになる。
Ｔ１：−１０℃以下での使用時間の全体（全使用時間）に占める比率
Ｔ２：−１０℃以上であって２０℃以下の範囲での使用時間の全体に占める比率
Ｔ３：２０℃以上であって４０℃以下の範囲での使用時間の全体に占める比率
Ｔ４：４０℃以上であって６０℃以下の範囲での使用時間の全体に占める比率
Ｔ５：６０℃以上での使用時間の全体に占める比率
【００１８】
例えば、電池１０の使用開始から現在までの使用時間（経過時間）が１００００時間であり、−１０℃以上であって２０℃以下の範囲での使用時間が２０００時間、２０℃以上であって４０℃以下の範囲での使用時間が５０００時間、４０℃以上であって６０℃以下の範囲での使用時間が３０００時間であったとする。この場合には、Ｔ１＝０〔％〕、Ｔ２＝２０〔％〕、Ｔ３＝５０〔％〕、Ｔ４＝３０〔％〕、Ｔ５＝０〔％〕となる。
【００１９】
ステップＳ３では、ＣＰＵ１は、その算出した配分率Ｔ１〜Ｔ５をＥＥＰＲＯＭ６にそれぞれ記憶させる。ＥＥＰＲＯＭ６にすでに配分率Ｔ１〜Ｔ５などが書き込まれている場合には、ＣＰＵ１は新たな内容に書き換える。このような処理により記憶される今回の配分率Ｔ１〜Ｔ５は、ＣＰＵ１が次回の配分率Ｔ１〜Ｔ５を算出する際に使用できる。
なお、今回算出した配分率Ｔ１〜Ｔ５のＥＥＰＲＯＭ６の書き込みに代えて、今回の配分率Ｔ１〜Ｔ５の算出に使用した温度毎の電池１０の使用時間をＥＥＰＲＯＭ６にそれぞれ書き込むようにしても良い。このようにすれば、それらを次回の配分率Ｔ１〜Ｔ５の算出に使用することができる。
【００２０】
ステップＳ４では、ＣＰＵ１は、その算出した配分率Ｔ１〜Ｔ５を用いて、次の（１）式により電池１０の推定寿命時間〔Ｈ〕を算出する。
推定寿命時間＝１００／〔（Ｔ１／２７４８９４）＋（Ｔ２／２２６６６７）＋（Ｔ３／１６７７９２）＋（Ｔ４／１０１７３２）＋（Ｔ５／６９８３８）〕・・・（１）
ここで、式中の各数値は、温度毎（配分率Ｔ１〜Ｔ５毎）に予め求めてある電池１０の寿命時間であり、この例では図３の値を使用している。
【００２１】
ステップＳ５では、ＣＰＵ１は、時計ＩＣ４の現在の計数時間（電池１０の使用開始から現在までの全時間）を算出した推定寿命時間と比較する。
この比較の結果、計数時間が推定寿命時間以上の場合には、ステップＳ６に進み、ＣＰＵ１は電池１０の交換を警告する旨の信号を液晶パネル７に出力する。これにより、液晶パネル７は、電池１０の交換を警告する警告表示を行う。一方、計数時間が推定寿命時間以下の場合には、今回の一連の処理を終了する。
ここで、ステップＳ５における計数時間と推定寿命時間との比較判定は、計数時間を上記のように算出した推定寿命時間そのものと比較せずに、電池１０の交換時期の安全を見込んで、例えば算出した推定寿命時間の７０％〜９０％（好ましくは８０％）の数値と比較するのが好ましい。
【００２２】
この場合には、ＣＰＵ１は、例えば、計数時間が算出した推定寿命時間の８０％に達したか否かを判定し、それに達したときには電池１０の交換を警告する旨の信号を液晶パネル７に出力する。
なお、上記の警告表示により、電池１０が交換されたときには、ＣＰＵ１は交換年月日をＥＥＰＲＯＭ６に記憶させる。このため、交換された電池１０の使用開始時期は、その交換年月日が基準となり、これに基づいて図４に示すフローチャートの処理が実行されることになる。
【００２３】
（実施形態の効果）
以上のように、本発明の実施形態では、温度センサ５の検出温度に基づき、電池１０の使用開始から現在までの温度毎の使用時間の配分率Ｔ１〜Ｔ５をそれぞれ求め、この求めた配分率Ｔ１〜Ｔ５と、電池１０について温度毎に予め求めてある寿命時間とに基づき、電池１０の寿命時間を算出するようにした。このため、本発明の実施形態によれば、電池１０の交換時期の精度の向上を図ることができる。
また、本発明の実施形態では、電池１０の電圧を検出する電圧検出回路が不要であるので、その電圧検出回路に必要な分のコストの抑制を図ることができる。
【００２４】
（その他の実施形態）
上記の実施形態では、図４に示すようなステップＳ１〜Ｓ６の一連の処理を、所定の期間（所定の周期）ごとに行うようにしたが、これらの一連の処理はほぼ同時に実行する必要はない。
すなわち、ステップＳ１〜Ｓ４の処理については、電池１０の推定寿命時間の算出精度の向上を図る上で、処理の頻度を多くするのが望ましい。一方、ステップＳ５、６の処理については、その処理の頻度をステップＳ１〜Ｓ４に比べて少なくしても実用上差し支えないと考えられる。
【００２５】
言い換えると、ステップＳ１〜Ｓ４の処理時期の間隔やタイミングと、ステップＳ５、Ｓ６の処理時期の間隔やタイミングとを異なるようにしても良い。例えば、ステップＳ１〜Ｓ４の処理は必ず行うが、ステップＳ５、Ｓ６の処理については、ステップＳ１〜Ｓ４の処理のたびに行わず、２回または３回おきに行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００２６】
１…ＣＰＵ、２…通信インターフェース、３…インバータ、４…時計ＩＣ、５…温度センサ、６…ＥＥＰＲＯＭ、７…液晶パネル、８…ポンプ、９…電源生成回路、１０…電池、Ｄ１、Ｄ２…ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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