(57)【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、
前記各蓄電池の電圧を検出する蓄電池電圧検出手段と、
前記組電池の総電圧を検出する総電圧検出手段と、
前記組電池の運転状態が浮動充電状態、放電状態、回復充電状態のいずれであるかを前記総電圧検出手段の検出電圧に応じて判定する運転状態判定手段と、
この運転状態判定手段の判定結果が浮動充電状態のとき、前記蓄電池電圧検出手段の各検出結果と第１の低電圧設定値との比較により前記各蓄電池の不良を検出する不良検出手段と、
前記運転状態判定手段の判定結果が浮動充電状態のとき、前記蓄電池電圧検出手段の各検出結果と高電圧設定値との比較により前記各蓄電池の不良を検出する不良検出手段と、
前記運転状態判定手段の判定結果が放電状態のとき、その放電状態開始時の所定時間を除き、前記蓄電池電圧検出手段の各検出結果と第２の低電圧設定値（＜第１の低電圧設定値）との比較により前記各蓄電池の不良を検出する不良検出手段と、
前記総電圧検出手段の検出電圧が上限値以上の状態を一定時間継続しているか否かに応じて前記組電池の電圧異常を検出する異常検出手段と、
前記総電圧検出手段の検出電圧が下限値未満の状態を一定時間継続しているか否かに応じて前記組電池の電圧異常を検出する異常検出手段と、
前記各蓄電池の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段の検出温度に応じて前記各蓄電池の寿命を判定する寿命判定手段と、
前記各不良検出手段の検出結果、前記各異常検出手段の検出結果、および前記寿命判定手段の判定結果を報知する報知手段と、
を具備したことを特徴とする蓄電池管理装置。
【請求項２】
複数の蓄電池からなる組電池を備えたものにおいて、
前記各蓄電池の電圧を検出する蓄電池電圧検出手段と、
前記組電池の総電圧を検出する総電圧検出手段と、
前記組電池の運転状態が浮動充電状態、放電状態、回復充電状態のいずれであるかを前記総電圧検出手段の検出電圧に応じて判定する運転状態判定手段と、
この運転状態判定手段の判定結果が浮動充電状態のとき、前記蓄電池電圧検出手段の各検出結果が第１の低電圧設定値未満に低下すると、前記各蓄電池が不良であると判定する不良検出手段と、
前記運転状態判定手段の判定結果が浮動充電状態のとき、前記蓄電池電圧検出手段の各検出結果が高電圧設定値以上に上昇すると、前記各蓄電池が不良であると判定する不良検出手段と、
前記運転状態判定手段の判定結果が放電状態のとき、その放電状態開始時の所定時間を除き、前記蓄電池電圧検出手段の各検出結果が第２の低電圧設定値（＜第１の低電圧設定値）未満に低下すると、前記各蓄電池が不良であると判定する不良検出手段と、
前記総電圧検出手段の検出電圧が上限値以上の状態を一定時間継続した場合に前記組電池の総電圧が異常であると判定する異常検出手段と、
前記総電圧検出手段の検出電圧が下限値未満の状態を一定時間継続した場合に前記組電池の総電圧が異常であると判定する異常検出手段と、
前記各蓄電池の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段の検出温度に応じて前記各蓄電池の寿命を判定する寿命判定手段と、
前記各不良検出手段の検出結果、前記各異常検出手段の検出結果、および前記寿命判定手段の判定結果を報知する報知手段と、
を具備したことを特徴とする蓄電池管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無停電給電システム等の蓄電池の保守に用いる蓄電池管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の蓄電池を直列または並列に接続してなる組電池を備え、商用交流電源の停電にかかわらず機器の運転を継続する無停電給電システムがある。
この無停電給電システムで使用される蓄電池が正常状態にあるかどうかを点検する方法として、（１）電槽の亀裂・腐食の有無・端子接続部の酸化等の黙視確認、（２）比重の測定、（３）蓄電池の電圧（いわゆるセル電圧）および浮動充電電圧の測定、（４）充電電流測定、（５）液温測定、（６）補水量測定などがある。
これらの点検は、保守員により定期点検時に実施される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、無停電給電システムで使用する蓄電池として、密閉形のシール鉛蓄電池が導入されるようになり、上記の（１）（２）（５）（６）の点検を行うことができなくなった。蓄電池の保守点検項目としては、（３）（４）の電圧測定および電流測定と電槽の温度測定に限定されてしまう。
【０００４】
しかも、シール鉛蓄電池は密閉形であるから、内部の電極の腐食、電解液の不足等については点検できない。このため、蓄電池の不良（製造不良を含む）や寿命を発見することが非常に難しい。
【０００５】
無停電給電システムにおいて、蓄電池の不良や寿命によりその能力が低下している場合、停電等が発生した場合にシステムダウンを起こし、無停電給電システムの機能を失うおそれがある。
【０００６】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、各蓄電池の不良および組電池の電圧異常を保守員の作業を要することなく的確に検出して報知することができ、さらに各蓄電池の寿命についても保守員の作業を要することなく的確に判定して報知することができ、蓄電池を高い信頼性をもって自動管理することができる蓄電池管理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明（請求項１）の蓄電池管理装置は、複数の蓄電池からなる組電池を備えたものにおいて、各蓄電池の電圧を検出する蓄電池電圧検出手段と、組電池の総電圧を検出する総電圧検出手段と、組電池の運転状態が浮動充電状態、放電状態、回復充電状態のいずれであるかを上記総電圧検出手段の検出電圧に応じて判定する運転状態判定手段と、この運転状態判定手段の判定結果が浮動充電状態のとき、上記蓄電池電圧検出手段の各検出結果と第１の低電圧設定値との比較により各蓄電池の不良を検出する不良検出手段と、上記運転状態判定手段の判定結果が浮動充電状態のとき、上記蓄電池電圧検出手段の各検出結果と高電圧設定値との比較により各蓄電池の不良を検出する不良検出手段と、上記運転状態判定手段の判定結果が放電状態のとき、その放電状態開始時の所定時間を除き、上記蓄電池電圧検出手段の各検出結果と第２の低電圧設定値（＜第１の低電圧設定値）との比較により各蓄電池の不良を検出する不良検出手段と、上記総電圧検出手段の検出電圧が上限値以上の状態を一定時間継続しているか否かに応じて組電池の電圧異常を検出する異常検出手段と、上記総電圧検出手段の検出電圧が下限値未満の状態を一定時間継続しているか否かに応じて組電池の電圧異常を検出する異常検出手段と、各蓄電池の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出温度に応じて各蓄電池の寿命を判定する寿命判定手段と、上記各不良検出手段の検出結果、上記各異常検出手段の検出結果、および上記寿命判定手段の判定結果を報知する報知手段と、を備える。
【００１０】
第２の発明（請求項２）の蓄電池管理装置は、複数の蓄電池からなる組電池を備えたものにおいて、各蓄電池の電圧を検出する蓄電池電圧検出手段と、組電池の総電圧を検出する総電圧検出手段と、組電池の運転状態が浮動充電状態、放電状態、回復充電状態のいずれであるかを上記総電圧検出手段の検出電圧に応じて判定する運転状態判定手段と、この運転状態判定手段の判定結果が浮動充電状態のとき、上記蓄電池電圧検出手段の各検出結果が第１の低電圧設定値未満に低下すると、各蓄電池が不良であると判定する不良検出手段と、上記運転状態判定手段の判定結果が浮動充電状態のとき、上記蓄電池電圧検出手段の各検出結果が高電圧設定値以上に上昇すると、各蓄電池が不良であると判定する不良検出手段と、上記運転状態判定手段の判定結果が放電状態のとき、その放電状態開始時の所定時間を除き、上記蓄電池電圧検出手段の各検出結果が第２の低電圧設定値（＜第１の低電圧設定値）未満に低下すると、各蓄電池が不良であると判定する不良検出手段と、上記総電圧検出手段の検出電圧が上限値以上の状態を一定時間継続した場合に組電池の総電圧が異常であると判定する異常検出手段と、上記総電圧検出手段の検出電圧が下限値未満の状態を一定時間継続した場合に組電池の総電圧が異常であると判定する異常検出手段と、各蓄電池の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出温度に応じて各蓄電池の寿命を判定する寿命判定手段と、上記各不良検出手段の検出結果、上記各異常検出手段の検出結果、および上記寿命判定手段の判定結果を報知する報知手段と、を備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明する。
図１に示すように、商用交流電源１に整流装置２が接続され、その整流装置２の出力端子Ｐ，Ｎ間に直流電源ラインＬ1 ，Ｌ2 を介してインバータ３が接続される。インバータ３は、整流装置２の出力電圧（直流電圧）をスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換し、出力する。この出力は負荷４に供給される。
【００１２】
そして、直流電源ラインＬ1 ，Ｌ2 間に組電池１０が接続される。組電池１０は、複数の蓄電池Ｓａ，Ｓｂ，…Ｓｎを直列接続してなる。
組電池１０の運転状態として、整流装置２の出力電圧により充電される浮動充電状態、整流装置２の出力電圧が低下または零のとき（停電時等）の放電状態、放電後に整流装置２の出力電圧により充電される回復充電状態がある。
【００１３】
これら整流装置２、インバータ３、および組電池１０により、商用交流電源１の停電にかかわらず負荷４の運転を継続する無停電給電システムが構成される。
この無停電給電システムにおいて、組電池１０の蓄電池（以下、セルと称す）Ｓａ，Ｓｂ，…Ｓｎに対し、それぞれのセル電圧を個別に検出するセル電圧検出部（蓄電池電圧検出手段）１１ａ，１１ｂ，…１１ｎが設けられる。さらに、各セルの電槽の温度を個別に検出する温度検出部１２が設けられる。
【００１４】
直流電源ラインＬ1 ，Ｌ2 間に、組電池１０の総電圧を検出する総電圧検出部１３が接続される。
一方、制御部２０に、計測部２１、条件設定部２２、表示部２３、および警報出力部２４が接続される。
【００１５】
計測部２１は、セル電圧検出部１１ａ，１１ｂ，…１１ｎの検出結果、温度検出部１２の各検出結果、総電圧検出部１３の検出結果をそれぞれＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換して制御部２０に供給する。
【００１６】
条件設定部２２は、制御部２０の処理に関する各種条件（パラメータ）を設定するためのものである。
表示部２３は、制御部２０の処理結果を表示する。
【００１７】
警報出力部２４は、制御部２０の不良検出や異常検出に際しての警報信号を発する。この警報信号は保守員が待機する集中管理室などに伝送される。
そして、制御部２０は、主要な機能手段として次の［１］〜［８］を備える。
【００１８】
［１］組電池１０の運転状態が浮動充電状態、放電状態、回復充電状態のいずれであるかを総電圧検出部１３の検出電圧に応じて判定する運転状態判定手段。
［２］運転状態判定手段の判定結果が浮動充電状態のとき、セル電圧検出部１１ａ，１１ｂ，…１１ｎの各検出結果が予め定められた第１の低電圧設定値未満の状態にあるか否かに応じてセルＳａ，Ｓｂ，…Ｓｎの不良を個別に検出する不良検出手段。
【００１９】
［３］運転状態判定手段の判定結果が浮動充電状態のとき、セル電圧検出部１１ａ，１１ｂ，…１１ｎの各検出結果が予め定められた高電圧設定値以上であるか否かに応じてセルＳａ，Ｓｂ，…Ｓｎの不良を個別に検出する不良検出手段。
【００２０】
［４］運転状態判定手段の判定結果が放電状態のとき、その放電状態開始時の所定時間を除き、セル電圧検出部１１ａ，１１ｂ，…１１ｎの各検出結果が予め定められた第２の低電圧設定値（＜第１の低電圧設定値）未満であるか否かに応じてセルＳａ，Ｓｂ，…Ｓｎの不良を個別に検出する不良検出手段。
【００２１】
［５］総電圧検出部１３の検出電圧が予め定められた上限値以上の状態を一定時間（警報マスク時間）継続しているか否かに応じて組電池１０の電圧異常を検出する異常検出手段。
【００２２】
［６］総電圧検出部１３の検出電圧が下限値未満の状態を一定時間継続しているか否かに応じて組電池１０の電圧異常を検出する異常検出手段。
［７］温度検出部１２の各検出温度を一定時間たとえば１時間ごとに取込んでそれぞれ平均値を算出し、その各算出結果およびアレニウス則の関係に基づいてセルＳａ，Ｓｂ，…Ｓｎの寿命を個別に判定する寿命判定手段。
【００２３】
［８］各不良検出手段の検出結果、各異常検出手段の検出結果、および寿命判定手段の判定結果を表示部２３および警報出力部２４を用いて報知する報知手段。
【００２４】
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
（１）まず、運転状態の判定について図２により説明する。
総電圧検出部１３の検出電圧（以下、総電圧と称す）と予め定められた放電終了検出電圧および放電検出電圧とが比較される。
【００２５】
総電圧が放電終了検出電圧以上の状態にあれば、組電池１０が浮動充電状態にあると判定される。
総電圧が放電終了検出電圧未満に低下してから放電検出電圧以上に上昇するまでの期間、組電池１０が放電状態にあると判定される。
【００２６】
総電圧が放電検出電圧以上に上昇すると、組電池１０が回復充電状態にあると判定される。この回復充電状態は、一定時間たとえば48時間維持される。
そして、判定結果が浮動充電状態のとき、セル異常検出動作の基準として、第１の低電圧設定値が選定される。
【００２７】
判定結果が放電状態のとき、セル異常検出動作の基準として、第２の低電圧設定値（＜第１の低電圧設定値）が選定される。ただし、放電状態開始時の所定時間（浮動充電状態における総電圧の下降開始から例えば１分間）は検出マスクがかけられる。回復充電状態においても、検出マスクがかけられる。
【００２８】
（２）浮動充電状態での電圧降下に係るセル異常検出動作
浮動充電状態のとき、図３に示すように、セル電圧検出部１１ａ，１１ｂ，…１１ｎの各検出結果のいずれかが上記選定された第１の低電圧設定値未満に低下すると、対応するセルが不良であると判定され、その旨が表示されるとともに警報信号が発せられる。
【００２９】
（３）放電状態での電圧降下に係るセル異常検出動作
放電状態のとき、図４に示すように、初めの所定時間を除き、セル電圧検出部１１ａ，１１ｂ，…１１ｎの各検出結果のいずれかが上記選定された第２の低電圧設定値（＜第１の低電圧設定値）未満に低下すると、対応するセルが不良であると判定され、その旨が表示されるとともに警報信号が発せられる。
【００３０】
（４）浮動充電状態での電圧上昇に係るセル異常検出動作
浮動充電状態のとき、図５に示すように、セル電圧検出部１１ａ，１１ｂ，…１１ｎの各検出結果が予め定められた高電圧設定値以上に上昇すると、対応するセルが不良であると判定され、その旨が表示されるとともに警報信号が発せられる。
【００３１】
（５）総電圧異常の検出
図６に示すように、総電圧検出部１３の検出電圧が予め定められた上限値以上の状態を一定時間（警報マスク時間）継続すると、総電圧が異常であると判定され、その旨が表示されるとともに警報信号が発せられる。
【００３２】
総電圧検出部１３の検出電圧が予め定められた下限値未満の状態を一定時間（警報マスク時間）継続すると、総電圧が異常であると判定され、警報信号が発せられる。
【００３３】
（６）寿命判定
温度検出部１２の各検出温度が一定時間たとえば１時間ごとに取込まれてそれぞれ平均値が算出され、その各算出結果およびアレニウス則の関係に基づいてセルＳａ，Ｓｂ，…Ｓｎの寿命が個別に判定される。セルのいずれかが寿命であると判定された場合、その旨が表示されるとともに警報信号が発せられる。
【００３４】
（７）このように、各セルの不良および組電池１０の電圧異常を保守員の作業を要することなく的確に検出して報知することができる。また、各セルの寿命についても、保守員の作業を要することなく的確に判定して報知することができる。
【００３５】
したがって、各セルおよび組電池１０を高い信頼性をもって自動管理することができる。
なお、上記実施例では、無停電給電システムへの適用を例に説明したが、蓄電池を備えるものであれば、他の機器にも同様に適用可能である。
その他、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変更実施可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、複数の蓄電池からなる組電池を備えたものにおいて、各蓄電池の電圧を検出する蓄電池電圧検出手段と、組電池の総電圧を検出する総電圧検出手段と、上記蓄電池電圧検出手段の各検出結果に応じて各蓄電池の不良を検出する不良検出手段と、上記総電圧検出手段の検出電圧に応じて組電池の電圧異常を検出する異常検出手段と、各蓄電池の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出温度に応じて各蓄電池の寿命を判定する寿命判定手段と、上記不良検出手段の検出結果、上記異常検出手段の検出結果、および上記寿命判定手段の判定結果を報知する報知手段とを備えたので、各蓄電池の不良および組電池の電圧異常を保守員の作業を要することなく的確に検出して報知することができ、さらに各蓄電池の寿命についても保守員の作業を要することなく的確に判定して報知することができ、蓄電池を高い信頼性をもって自動管理することができる信頼性にすぐれた蓄電池管理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の構成を示すブロック図。
【図２】同実施例における総電圧に応じた運転状態の判定を説明するための図。
【図３】同実施例における浮動充電状態での電圧降下に係るセル異常検出動作を説明するための図。
【図４】同実施例における放電状態でのセル異常検出動作を説明するための図。
【図５】同実施例における浮動充電状態での電圧上昇に係るセル異常検出動作を説明するための図。
【図６】同実施例における総電圧異常の検出を説明するための図。
【符号の説明】
１…商用交流電源
２…整流装置
３…インバータ
４…負荷
１０…組電池
Ｓａ，Ｓｂ，…Ｓｎ…蓄電池
１１ａ，１１ｂ，…１１ｎ…セル電圧検出部（蓄電池電圧検出手段）
１２…温度検出部
１３…総電圧検出部
２０…制御部
２３…表示部
２４…警報出力部
【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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