(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の劣化状態判定システムであって、
前記二次電池の温度、製造年月日又は設置してからの経過時間、放電深度、放電容量の中から少なくとも２以上からなる二次電池の稼働情報を測定する稼働情報測定手段と、
前記稼働情報測定手段によって測定された２以上の測定値のそれぞれに対応した前記二次電池の劣化値を、当該測定値に基づいて演算する劣化値演算手段と、
前記劣化値演算手段によって演算された劣化値を、当該劣化値毎に積算した劣化積算値を記憶する劣化積算値記憶手段と、
前記劣化積算値記憶手段によって積算された２以上の劣化積算値の中から最も大きい劣化積算値を主積算値として選択する主積算値選択手段と、
前記主積算値選択手段によって選択された主積算値と、当該主積算値として選択されなかった劣化積算値に対応する劣化値とに基づいて総合劣化値を演算する総合劣化値演算手段とを備えることを特徴とする二次電池の劣化状態判定システム。
【請求項２】
前記総合劣化値演算手段は、前記主積算値と、当該主積算値として選択されなかった劣化積算値に対応した劣化値とを加算してなる請求項１記載の二次電池の劣化状態判定システム。
【請求項３】
前記稼働情報測定手段によって測定された測定値と、前記二次電池の劣化値とを対応させたデータテーブルを記憶するデータテーブル記憶手段を備え、
前記劣化値演算手段は、前記データテーブル記憶手段に記憶されたデータテーブルに基づいて劣化値を演算してなる請求項１又は２記載の二次電池の劣化状態判定システム。
【請求項４】
前記二次電池が、ニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池、ニッケルカドミウム二次電池のいずれかである請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池の劣化状態判定システム。
【請求項５】
前記二次電池は、コンピュータの筐体内又は制御装置内に収納されてなる請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池の劣化状態判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の劣化状態判定システムに関するものであり、より詳しくはバックアップ用電源に使用される二次電池の劣化状態を判定するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、無停電電源装置（ＵＰＳ）等のバックアップ用の電源には、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池等の二次電池が用いられ、停電等の不測の事態が発生した時には、二次電池からの放電エネルギーにより、コンピュータ等を稼働させている。
上記のようなバックアップ用電源は、不測の事態においも確実にコンピュータ等に電力供給する必要があり、保守点検の観点から二次電池の適切な交換時期を知ることは重要なことであり、その劣化状態を正確に検出することが望まれている。
【０００３】
しかしながら、二次電池の劣化に関しては、温度、放電容量、放電深度、経過時間、放電回数等の多様な要因が複雑に関係していることは知られ、二次電池の劣化状態を正確に検出することは難しいことも知られている。
【０００４】
二次電池の寿命を判定する装置としては、例えば特許文献１記載の電池寿命判定装置が提案されている。
この特許文献１記載の電池寿命判定装置では、二次電池に印加される負荷電力と環境温度とに基づき期待寿命値を演算する。また、二次電池の放電回数を計測し、計測した放電回数に基づき第１寿命低下量を演算する。また、二次電池の充放電時や休止時における平均温度と、二次電池を設置してからの経過時間と、前記環境温度とに基づき第２寿命低下量を演算する。さらに、前記期待寿命値から、前記第１寿命低下量と第２寿命低下量とを減算して残存寿命を演算している。
前記第１寿命低下量Ｌ1と、第２寿命低下量Ｌ2は、
Ｌ1＝ａ×ｌｎ（ｂ×Ｎ）＋ｃ
Ｌ2＝ｄ×Ｄ×２(Tm-T0/10)
によって求められる。なお、Ｎは放電回数、Ｄは経過時間、Ｔmは一定の時間感覚で測定した充放電時または休止時の二次電池温度の平均値、Ｔ0は期待寿命算出時の環境温度、ａ，ｂ，ｃ，ｄは定数である。
【特許文献１】特開２００７−２６３９５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
数年前までは無停電電源装置は、いわゆるサーバルームのような安定した温度環境に設置されたコンピュータに用いられることが多く、過酷な環境での使用をあまり想定する必要性もなかった。しかし、コンピュータが一般的に使われるにしたがって、データの保護や連続運転の必要性も求められるようになり、バックアップ用電源の必要性が一般的にも認識され広く使用されるにしたがって、様々な環境で使用されている。
【０００６】
上記特許文献１では、環境温度、放電回数、平均温度、経過時間を測定し、この測定したデータから残存寿命値を算出しているが、無停電電源装置が広く一般に使われるようになると高温環境において使用する場合もあり、過酷な設置環境では予想した劣化値と実際の劣化状態とに大きなズレが発生することもあった。
【０００７】
本発明は、係る問題に鑑み、多種多様な環境においても劣化状態を判定可能な二次電池の劣化状態判定システム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】
本発明に係る二次電池の劣化状態判定システムは、二次電池の温度、製造年月日又は設置してからの経過時間、放電深度、放電容量の中から少なくとも２以上からなる二次電池の稼働情報を測定する稼働情報測定手段と、前記稼働情報測定手段によって測定された２以上の測定値のそれぞれに対応した前記二次電池の劣化値を、当該測定値に基づいて演算する劣化値演算手段と、前記劣化値演算手段によって演算された劣化値を、当該劣化値毎に積算した劣化積算値を記憶する劣化積算値記憶手段と、前記劣化積算値記憶手段によって積算された２以上の劣化積算値の中から最も大きい劣化積算値を主積算値として選択する主積算値選択手段と、前記主積算値選択手段によって選択された主積算値と、当該主積算値として選択されなかった劣化積算値に対応する劣化値とに基づいて総合劣化値を演算する総合劣化値演算手段とを備えることを特徴とするものである。
したがって、二次電池の複数の稼働情報に基づいて劣化積算値をそれぞれ記憶し、その中から最も大きい劣化積算値を主積算値としている。つまり、最も劣化の要因となっているデータを劣化状態の判定に反映させることができる。さらに、他の劣化要因に関しても、劣化状態の判定に反映させているので、より正確な劣化状態を判定することができる。
【０００９】
また、前記総合劣化値演算手段は、前記主積算値と、当該主積算値として選択されなかった劣化積算値に対応した劣化値とを加算してもよい。
【００１０】
また、前記稼働情報測定手段によって測定された測定値と、前記二次電池の劣化値とを対応させたデータテーブルを記憶するデータテーブル記憶手段を備え、前記劣化値演算手段は、前記データテーブル記憶手段に記憶されたデータテーブルに基づいて劣化値を演算してもよい。
【００１１】
また、前記二次電池が、ニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池、ニッケルカドミウム二次電池のいずれかであってもよい。
【００１２】
また、前記二次電池が、コンピュータの筐体内又は制御装置内に収納されてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上にしてなる本発明に係る二次電池の劣化状態判定システムは、二次電池の複数の稼働情報に基づいて劣化積算値をそれぞれ記憶し、その中から最も大きい劣化積算値を主積算値としている。つまり、最も劣化の要因となっているデータを劣化状態の判定に反映させることができる。さらに、他の劣化要因に関しても、劣化状態の判定に反映させているので、１つの測定データに基づいて劣化状態を判定するときに比べて正確に劣化状態を判定することができる。
また、複数の測定値に基づいて単に演算するのではなく、最も劣化に影響している主積算値のデータを選択しているので、二次電池の様々な稼働環境に応じて劣化状態を判定することができる。
【００１４】
また、主積算値に選択されなかった劣化値の合計を、主積算値に加算して総合劣化値を求めているので、主積算値に選択されなかった劣化要因も劣化状態の判定に反映させることができる。
【００１５】
また、データテーブルを備えているので、高度な演算処理をする演算部を備えさせる必要性がなくなり、安価な劣化状態判定システムとすることができる。
【００１６】
また、二次電池としてニッケル水素電池、又はリチウムイオン二次電池、もしくはニッケルカドミウム二次電池を選んだ場合、鉛蓄電池に比べ地球環境に優しいバックアップ用電源になる。
【００１７】
また、二次電池は、コンピュータの筐体内や制御装置内に備えられているので、バックアップ用電源の設置スペースを設ける必要性がない。また、コンピュータの筐体内のような温度や放電頻度などが多様な環境においても、最も劣化積算値が高いものを主積算値として劣化状態を判定するので、設置環境や使用状態に応じて適切に判定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明にかかる二次電池の劣化状態判定システムは、図１に示すように、コンピュータＣの筐体１内に、二次電池３を備えた制御装置２が備えられ、充電状態１３ｂ，１３ｃや劣化状態（残寿命状体）１３ａを表示部１３に表示する。
制御装置２は、制御装置２のケーシング内部に二次電池３を備えている。二次電池３は、コンピュータＣの電源装置２０からの電力により充電が可能で、かつ、停電時には、電源装置２０に対して放電し、バックアップ用電源として機能する。
【００１９】
二次電池３は、ニッケル水素電池であり、環境問題などの点から鉛蓄電池に比べて地球環境に優しいというメリットがある。二次電池３として、ニッケル水素電池を用いているが、リチウムイオン二次電池やニッケルカドミウム二次電池の他、各種の二次電池を用いてもよい。
【００２０】
図１では、コンピュータＣの筐体１内に二次電池３を備えさせているので、無停電電源装置としての設置スペースを新たに設ける必要性がなくなる。
一方、筐体１とは別体の装置に備えさせ、コンピュータＣ内部での発熱の影響をさけ、二次電池３の温度による劣化を低減させてもよい。
【００２１】
二次電池の劣化状態判定システム４は、図２に示すように、稼働情報測定手段５と、データテーブル記憶手段６、劣化値演算手段７、劣化積算値記憶手段８、主積算値選択手段９、総合劣化値演算手段１０、劣化状態判定手段１１、劣化状態通知手段１２とを備えている。
【００２２】
前記稼働情報測定手段５は、二次電池３の温度、製造年月日からの経過時間、放電深度、放電容量等から構成される二次電池３の稼働情報を測定する。
稼働情報測定手段５は、現在の二次電池の温度を測定する温度測定部５ａ、二次電池３の製造年月日からの経過時間を測定する経過時間測定部５ｂ、二次電池３の放電深度を測定する放電深度測定部５ｃ、二次電池３の放電容量を測定する放電容量測定部５ｄとを備えている。
経過時間測定部５ｂは、二次電池３に記憶された製造年月日情報に基づいて経過時間を測定するが、二次電池３を制御装置２に設定した時間からの経過時間を測定してもよい。
本実施例では、温度、経過時間、放電深度、放電容量の４つの稼働情報を測定しているが、２つ以上の稼働情報を測定していればよい。なお、測定する稼働情報が多いほど劣化状態の判定精度を高めることができる。
【００２３】
前記データテーブル記憶手段６は、前記稼働情報測定手段５によって測定された測定値と、劣化値とを対応させたデータテーブルを記憶する。このデータテーブルは、温度データテーブル、経過時間データテーブル、放電深度データテーブル、放電容量データテーブルから構成される。
【００２４】
前記劣化値演算手段７は、温度劣化値演算部７ａ、経過時間劣化値演算部７ｂ、放電深度劣化値演算部７ｃ、放電容量劣化値演算部７ｄとから構成され、前記稼働情報測定手段５の各測定部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄによって測定された温度、経過時間、放電深度、放電容量の測定信号が入力されると、当該測定値毎に、温度劣化値、経過時間劣化値、放電深度劣化値、放電容量劣化値をそれぞれ演算する。
前記データテーブル記憶手段６を備えているときには、各データテーブルに基づいて劣化値を演算するが、測定値から劣化値を演算する演算式を予め記憶させておき、当該演算式に基づいて劣化値を演算してもよい。
前記データテーブルを備えることにより、高度な演算処理をする演算部を備えさせる必要性がなくなり、安価な劣化状態判定システムを構成することができる。
【００２５】
前記劣化積算値記憶手段８は、温度劣化積算値記憶部８ａ、経過時間劣化積算値記憶部８ｂ、放電深度劣化積算値記憶部８ｃ、放電容量劣化積算値記憶部８ｄとから構成され、前記劣化値演算手段７の各劣化値演算部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄによって演算された劣化値を、劣化値毎に積算して記憶する。
【００２６】
前記主積算値選択手段９は、前記劣化積算値記憶手段８に記憶された劣化積算値の中から最も大きい値の劣化積算値を主積算値として選択する。また、主積算値として選択されなかった積算値を副積算値とする。
【００２７】
前記総合劣化値演算手段１０は、前記主積算値選択手段９によって選択された主積算値と、主積算値として選択されなかった他の積算値（以下、「副積算値」と称す。）に対応する劣化値（以下、「副劣化値」と称す。）とに基づいて総合劣化値を演算する。
総合劣化値の演算の一例としては、図３に後述するように、前記主積算値と副劣化値のすべてを加算する方式が挙げられる。
【００２８】
前記劣化状態判定手段１１は、前記総合劣化値演算手段１０によって演算された総合劣化値と、予め設定された判定基準とに基づいて、現在の劣化状態を判定する。また、前記稼働情報測定手段５によって測定された各稼働情報を表示部１３に表示させてもよい。
【００２９】
前記劣化状態通知手段１２は、前記劣化状態判定手段１１による判定結果を通知するものであり、判定結果を表示部１３に表示したり、スピーカ２２から警告音等を発したり、通信部２１から警告信号等の各種信号を外部に発信してもよい。
【００３０】
次に、図２と図３に基づいて、二次電池３の劣化状態の判定の具体例を説明する。
まず、稼働情報測定手段５の各測定部５ａ〜５ｄが、温度、経過時間、放電深度、放電容量を測定する。測定されたデータは、劣化値演算手段７の各劣化値演算部７ａ〜７ｄにて、温度劣化値１５ａ、経過時間劣化値１５ｂ、放電深度劣化値１５ｃ、放電容量劣化値１５ｄが演算される。図３では、温度劣化値１５ａが「２４」、経過時間劣化値１５ｂが「５２」、放電深度劣化値１５ｃが「４１」、放電容量劣化値１５ｄが「２２」と演算されていることを説明している。
さらに、劣化積算値記憶手段が、各劣化値１５ａ〜１５ｄを積算し、温度劣化積算値１４ａ、経過時間劣化積算値１４ｂ、放電深度劣化積算値１４ｃ、放電容量劣化積算値１４ｄをそれぞれ記憶する。図３では、温度劣化積算値１４ａが「０１２３４５６７」、経過時間劣化積算値１４ｂが「０５２３４５６７」、放電深度劣化積算値１４ｃが「０８２３４５６７」、放電容量劣化積算値１４ｄが「０２２３４５６７」が記憶される。この各劣化積算値１４は、劣化値１５が演算される毎に、演算された劣化値１５が加算される。
【００３１】
そして、主積算値選択手段９は、各劣化積算値記憶部８ａ〜８ｄに記憶されている劣化積算値の中から最も数値が大きい劣化積算値を主積算値として選択する。図３では、放電深度劣化積算値１４ｃの積算値が最も大きいので、この放電深度劣化積算値１４ｃが主積算値となり、他の温度劣化積算値１４ａ、経過時間劣化積算値１４ｂ、放電容量劣化積算値１４ｄは副劣化値となる。
【００３２】
主積算値が選択されると、総合劣化値演算手段１０は、前記副積算値に対応する劣化値を選択し、前記主積算値に加算する。図３では、温度劣化値１５ａの「２４」、経過時間劣化値１５ｂの「５２」、放電容量劣化値１５ｄの「２２」をそれぞれ選択し、副劣化値１７の「９８」を求め、この副劣化値１７と主積算値１４ｃの「０８２３４５６７」を加算して総合劣化値１８「８２３４６６５」を求める。
【００３３】
そして、劣化状態判定手段１１によって、前記総合劣化値１８と予め設定された判定基準に基づいて現在の劣化状態を判定する。判定の方式としては、図３に示しているように、単又は複数の判定基準１９（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）を予め記憶しておき、当該判定基準１９と総合劣化値１８とを比較し、判定基準１９を超過しているか否かを判定してもよい。
【００３４】
そして、劣化状態通知手段１２は、表示部１３に劣化状態判定手段１１による判定結果を表示する。劣化状態の表示は、単に演算された総合劣化値を表示するだけでもよいが、二次電池３の期待寿命を演算する期待寿命演算部を備えさせ、二次電池３の期待寿命値を演算し、図１に示した表示部１３ｃのように、期待寿命値を時間に換算して表示する。
なお、前記劣化状態判定手段１１にて、総合劣化値が各判定基準１９を超過した場合には、表示部１３の照明を点滅させたり、スピーカ２２から警告音を発したり、通信部２１から外部へ警告信号を通信出力し、二次電池３の交換時期が迫っていることを通知してもよい。
【００３５】
上述の例では、放電深度劣化積算値１４ｃの値が最も大きく、当該劣化積算値を主積算値として選択したが、他の温度劣化積算値１４ａ、経過時間劣化積算値１４ｂ、放電容量劣化積算値１４ｄでも同様である。
【００３６】
このように、二次電池３の複数の劣化要因の中から最も劣化に影響している要因を選択することにより、劣化の主要因を特定している。つまり、図３では放電深度による劣化を一番の劣化要因としてとらえ、劣化状態を判断している。
例えば、放電を殆どしなくても高温環境に長時間設置しているときには、温度劣化積算値１４ａの数値が他の積算値１４ｂ，１４ｃ，１４ｄより高くなる。このときは、この温度劣化積算値１４ａを主積算値とし、劣化判定に大きく反映させることができる。
さらに、副積算値に対応する劣化値を加算して副劣化値１７を求め、この副劣化値１７と主積算値１６とから総合劣化値１８を求めているので、他の劣化要因の影響も劣化判定に反映させることができる。
特に、コンピュータの筐体内に二次電池３が設置されたときには、バックアップ用電源の設置スペースを設ける必要性がない。また、コンピュータの筐体内のような温度や放電頻度などが多様な環境においても、最も劣化積算値が高いものを主積算値として劣化状態を判定するので、設置環境や使用状態に応じて適切に判定できる。
【００３７】
なお、副積算値に対応した劣化値をすべて加算しているだけであったが、副積算値の順位によって予め設定された係数をそれぞれ掛けて、副劣化値１７を求めてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】コンピュータの筐体内に設置されたバックアップ用電源の説明図である。
【図２】二次電池の劣化状態判定システムのブロック図である。
【図３】二次電池の劣化状態の判定についての説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    筐体
２    制御装置
３    二次電池
４    劣化状態判定システム
５    稼働情報測定手段
５ａ  温度測定部
５ｂ  経過時間測定部
５ｃ  放電深度測定部
５ｄ  放電容量測定部
６    データテーブル記憶手段
７    劣化値演算手段
７ａ  温度劣化値演算部
７ｂ  経過時間劣化値演算部
７ｃ  放電深度劣化値演算部
７ｄ  放電容量劣化値演算部
８    劣化積算値記憶手段
８ａ  温度劣化積算値記憶部
８ｂ  経過時間劣化積算値記憶部
８ｃ  放電深度劣化積算値記憶部
８ｄ  放電容量劣化値記憶部
９    主積算値選択手段
１０    総合劣化値演算手段
１１    劣化状態判定手段
１２    劣化状態通知手段
１３    表示部
１４    各劣化積算値
１４ａ  温度劣化積算値
１４ｂ  経過時間劣化積算値
１４ｃ  放電深度劣化積算値
１４ｄ  放電容量劣化積算値
１５    劣化値
１５ａ  温度劣化値
１５ｂ  経過時間劣化値
１５ｃ  放電深度劣化値
１５ｄ  放電容量劣化値
１６    主積算値
１７    副劣化値
１８    総合劣化値
１９    判定基準
２０    電源装置
２１    通信部
２２    スピーカ
Ｃ    コンピュータ
【図１】
0005076835.tif 000002
【図２】
0005076835.tif 000003
【図３】
0005076835.tif 000004