JP3673543B2

JP3673543B2 - Management method of battery used for driving source of moving body

Info

Publication number: JP3673543B2
Application number: JP32713494A
Authority: JP
Inventors: 正裕荒川; 一郎笠間; 良和木津
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2020-07-20
Also published as: JPH08185890A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は移動体の駆動源に用いられるバッテリの管理方法に関し、特に組電池構造としたＮｉ−Ｃｄ系アルカリ蓄電池を駆動源として用いた移動体のバッテリにおける放電電力及び放電深さを算出することによって、バッテリの容量管理と寿命管理とを正確に行い得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工場内を自走するロボットのような移動体の駆動源に用いられるバッテリとして用いられていた鉛蓄電池は、その放電終了点付近でも電圧が緩やかに降下するという放電特性を有している。従って、電圧が或る値まで降下したらその電圧降下を検知して、充電を行わせることができる。また、電池の寿命管理に関しては、一定の放電深さで設計し、定常的な放電深さで放電していると仮定した上での時間的な寿命管理が行われている。
【０００３】
しかし、近年、移動体の駆動源のような電池の消費が一定でない分野では、鉛蓄電池よりもエネルギー密度が高く、比較的寿命の長い蓄電池の使用が望まれ、Ｎｉ−Ｃｄ系のアルカリ蓄電池の使用が増えて来ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、Ｎｉ−Ｃｄ系のアルカリ蓄電池の放電特性を調べてみると、矩形特性に近く、放電終了点に近づくと急激な電圧降下を起こす。そのために充電時期を見極めることが困難で、時には移動体を所定の充電場所まで自走させることができなくなり、移動体を充電不可能な状態にさせてしまうことがある。また、急激な負荷の増加によって過放電が何度も繰り返されたり、逆に放電深さの浅い状態が繰り返し何度も起きた場合などを想定すると、定常的な放電深さで放電しているという仮定に基づく従来の時間的な寿命管理では、正確でかつ十分な管理を行うことができない。何故なら、過放電が何度も繰り返されると、蓄電池の内部物質の活性が衰えて寿命が縮むことになり、放電深さの浅い状態が繰り返し何度も起きると、組電池からなるバッテリのセル間にアンバランスが生じて見かけの放電容量が減少してしまうからである。
【０００５】
本発明は従来技術における上記問題点を解決するために為されたもので、その目的とするところは、緊急時を除く如何なる場合にも過放電を防止するバッテリの容量管理と、放電量（放電深さ）に基づくバッテリの寿命管理を正確かつ十分に行うことができる移動体の駆動源に用いられるバッテリの管理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、移動体の駆動源に用いられるバッテリの管理方法であって、電池の交換または１回の充電から次の充電までを１サイクルとするとき、電池の交換または１回の充電が完了した時点から所定時間間隔毎にその時々の瞬時電流及び瞬時電圧を計測することと、該計測電流及び計測電圧から瞬時放電電力量を計算し、かつ、これを記憶することと、該瞬時放電電力量を積算することによって求められる１サイクル毎の実放電電力量から１サイクル毎の放電深さを求めることと、所定のサイクル回数を繰り返した後に１サイクル毎の平均放電深さを計算することと、放電深さと寿命サイクル数との関係を示すグラフに前記平均放電深さを当てはめて該当する寿命サイクル数を求めることと、求めた寿命サイクル数に基づいて残存寿命サイクル数を算出することの各ステップからなることを特徴とするバッテリの管理方法が提供される。
【０００８】
さらに、本発明によれば、前記残存寿命サイクル数の算出ステップは、前記寿命サイクル数から前記所定サイクル回数及び予備サイクル数を減ずることを含む。
【０００９】
【作用】
本発明のバッテリ管理方法においては、例えば数秒毎の所定時間間隔でバッテリからの瞬時放電電流及び瞬時放電電圧を測定することによって、瞬時の放電電力が算出され、この瞬時放電電力を積算することによって実放電電力量が求められる。これを予め定めた設計放電電力量と比較することによってバッテリの残存容量が正確に判定され得る。また、電池の交換または１回の充電から次の充電までを１サイクルとするとき、所定のサイクル回数を繰り返した後に、１サイクル毎の平均放電深さを算出し、これを放電深さと寿命サイクル数との関係グラフに当てはめることによって寿命サイクル数が求められる。このようにして求めた寿命サイクル数からその時までの所定サイクル数と予備サイクル数とを減じることにより残存寿命サイクル数が算出され得る。従って、バッテリの容量管理と寿命管理とを正確かつ十分に行うことができる。
【００１０】
【実施例】
以下、添付の図面に示した実施例に関連して本発明を更に詳細に説明する。
【００１１】
図１には、本発明のバッテリの管理方法を実施するシステムの概略全体構成がブロック図で示されている。図１において、自走式の移動体１０はＮｉ−Ｃｄ系アルカリ蓄電池を複数個直列に組んだ組電池からなるバッテリ１１を駆動源として搭載している。バッテリ１１からの電源供給出口にはスイッチ１２を介して電流計１３及び電圧計１４が取り付けられていて、バッテリ１１の放電電流及び放電電圧が随時測定されるようになっており、放電電力量（放電電流×放電電圧）の算出も行うことができる。参照符号１５は移動体１０の走行モータや、例えば移動体１０に取り付けられた監視カメラ（図示せず）等、付属物の駆動モータ等からなる負荷装置を示している。
【００１２】
移動体１０には更に、バッテリの瞬時放電電圧ｖ_i 、瞬時放電電流ａ_i 、並びにそのほかの搭載センサからのデータ信号ｘ_i を所定時間（例えば数秒）ｔ₀ 毎に収集し、送受信装置１７及び別体の通信装置３０を介して固定操作側のコントローラ２０へ送るＣＰＵ１６が搭載されている。なお、参照符号１８は充電用端子を示す。
【００１３】
一方、固定操作側のコントローラ２０には、通信装置３０からの信号を入力するデコーダ２１、デコーダによって解読された信号を処理するＣＰＵ２２、並びにＣＰＵ２２によって処理された結果やその他の必要データを記憶する記憶装置２３が少なくとも内蔵されている。この記憶装置２３にはバッテリ１１の規定容量Ｐ₀ （Ｗ×ｈ）、設計放電深さｙ₀ （％）、図４図示の放電深さと寿命サイクル数との関係グラフ等が予め格納されている。
【００１４】
移動体側ＣＰＵ１６から送受信装置１７を介して送る信号は、ＣＰＵ１６と固定操作側ＣＰＵ２２の負荷を考慮して、場合によっては、瞬時放電電圧ｖ_i 及び瞬時放電電流ａ_i の代わりに瞬時放電電力量ｑ_i （＝ａ_i ×ｖ_i ×ｔ₀ ）として送ることもできる。
【００１５】
固定操作側のコントローラ２０では、移動体側から送られてくるデータ信号をデコーダ２１によって解読し、各センサの値として記憶装置２３に保存し、更に場合によっては、瞬時放電電圧ｖ_i 及び瞬時放電電流ａ_i をＣＰＵ２２に送って瞬時放電電力量ｑ_i を算出させ、これもまた記憶装置２３に保存する。
【００１６】
なお、以下の説明の準備として、本発明のバッテリ管理方法を実施するための設計条件を次のように定めて置く。
１．使用電池：Ｎｉ−Ｃｄ系アルカリ蓄電池の組電池、
２．１サイクルあたりの設計放電深さ（ｙ₀ ）：４０％（０．４Ｃ）、
３．上記設計放電深さに該当する寿命サイクル数：約８３００サイクル（図４のグラフからの読み取りによる）。
【００１７】
次に、図２及び図３のフローチャートを参照しながら本発明の第１実施例及び第２実施例を、以下、順に説明する。
【００１８】
最初に、図２に関連して本発明の第１実施例であるバッテリ１１の容量管理から説明すると、電池交換をした直後または１回の充電が完了した直後（ｉ＝０）からスタートし、所定時間ｔ₀ （例えば、数秒）毎に瞬時放電電流ａ_i 及び瞬時放電電圧ｖ_i が電流計１３及び電圧計１４をそれぞれ介して移動体側ＣＰＵ１６に読み取られる（Ｆ−１）。
【００１９】
上記瞬時放電電流ａ_i 及び瞬時放電電圧ｖ_i から瞬時放電電力量ｑ_i （＝ａ_i ×ｖ_i ×ｔ₀ ）をＣＰＵ１６または２２で算出する（Ｆ−２）。
【００２０】
更に、瞬時放電電力量ｑ_i を積算して現時刻ｉｎ時までの実放電電力量Ｑ_n をＣＰＵ２２で算出する（Ｆ−３）。
【００２１】
続いて、上記設計放電深さｙ₀ 及びバッテリ規定容量Ｐ₀ から算出され得る設計放電電力量Ｑ₀ （＝Ｐ₀ ×ｙ₀ ／１００）から予備電力量αを減じた値（Ｑ₀ −α）と実放電電力量Ｑ_n とを比較する（Ｆ−４）。なお、予備電力量αは移動体１０を図示しない充電場所まで戻すための電力量である。
【００２２】
上記比較による結果において、Ｑ_n ＞Ｑ₀ −αでないときは、移動体１０の運転を継続する（Ｆ−５）。
【００２３】
所定時間経過後、再び実放電電力量を算出するかどうかを判断し（Ｆ−６）、通常であれば（Ｆ−３）に戻り、（Ｆ−３）及び（Ｆ−４）の動作を行う。所定時間経過毎に（Ｆ−３）から（Ｆ−６）の一連の動作が（Ｆ−４）においてＱ_n ＞Ｑ₀ −αになるまで繰り返される。一方、緊急時の場合には、オペレータの判断で移動体１０の運転を更に継続する（Ｆ−７）。
【００２４】
移動体１０の運転継続中に再び充電するかどうかをオペレータは随時繰り返して判断する（Ｆ−８）。なお、充電する場合は充電場所まで自走して充電を受ける（Ｆ−１０）。
【００２５】
オペレータの判断で更に移動体１０の運転を継続するうちに、バッテリ１１の容量切れ（過放電）となることがあり得る。その場合、移動体１０はその場に停止して自力走行不可能になる。この状態から、移動体１０を再び自力走行可能にするためには、移動体１０を停止場所から他力によって充電場所までに運び充電を施す必要がある。
【００２６】
一方、前記（Ｆ−４）の比較においてＱ_n ＞Ｑ₀ −αであれば、移動体が自動運転かそれともオペレータによる手動運転かの判断がなされる（Ｆ−９）。
【００２７】
自動運転中であれば、移動体１０は図示しない充電場所に戻されて充電を受ける（Ｆ−１０）。
【００２８】
手動運転中であれば、放電容量の超過をオペレータに知らせるように警報を発する（Ｆ−１１）。
【００２９】
ここでも運転継続の判断はオペレータに委ねられ（Ｆ−１２）、運転中止かそれとも運転継続かの判断が問われる（Ｆ−１３）。運転中止と判断されれば、（Ｆ−１０）の充電動作が行われ、移動体１０及びその付属装置の運転中止ができないような緊急状態であるとオペレータが判断したときは、（Ｆ−７）に戻って運転継続がなされる。
【００３０】
次に、本発明の第２実施例であるバッテリの寿命管理方法を図３のフローチャートに従って説明する。
【００３１】
以下の説明において、バッテリ寿命はサイクル数で示されることになるが、バッテリの１サイクルとは、電池交換または１回の充電から次の充電までの期間を言う。従って、バッテリ１１の寿命管理に際してはこのサイクル数が計測され、かつ、それが記憶装置２３に保存される。
【００３２】
また、バッテリ寿命は各サイクルでの放電深さ（バッテリの消費の仕方）と密接な関係があり、図４に示される放電深さと寿命サイクル数との関係グラフからも明らかなように、バッテリの寿命サイクル数は放電深さによって定まる。
【００３３】
図３において、まず１回目の充／放電サイクルｊが終了した時点で、サイクルｊ内の実放電深さｙ_j を次のようにして算出する。すなわち、前述の容量管理のところで説明したとうり、瞬時放電電流ａ_i 及び瞬時放電電圧ｖ_i から瞬時放電電力量ｑ_i を求め、サイクルｊ内のｑ_i を積算してサイクルｊにおける実放電電力量Ｑ_j を算出する。求めたＱ_j とバッテリ１１の規定容量Ｐ₀ とを用いて次の数式からサイクルｊにおける実放電深さｙ_j を算出する（Ｓ−１）。
【００３４】
【数１】
ｙ_j ＝Ｑ_j ／１００Ｐ₀
僅か１回のサイクルにおける実放電深さだけでは移動体１０に搭載したバッテリ１１の消費の仕方を決定することができないので、その後更に移動体１０を運転してｍサイクル（但し、数１０サイクル≦ｍ≦１００サイクル）分のバッテリの消費（充／放電）を繰り返す（Ｓ−２）。
【００３５】
ｍサイクル内の各サイクルの実放電深さをそれぞれ求め、これらを平均してｍ

１０に搭載したバッテリ１１のその期間の放電深さと決定する（Ｓ−３）。
【００３６】
【数２】

ッテリ１１の寿命サイクル数Ｌを求める（Ｓ−４）。
【００３７】
斯くして、バッテリ１１の残りのサイクル寿命数をＬ−ｍにより求めることができる（Ｓ−５）。
【００３８】
ここで、充電により再使用が可能な鉛蓄電池や本発明で用いられるＮｉ−Ｃｄ系アルカリ蓄電池のような２次電池とは言っても、寿命サイクル数が０に近づくにつれて電解液や内部物質の活性度が衰え、バッテリとしての規定容量が低下してくるので、残りの寿命サイクル数が所定寿命サイクル数β（通常、数１０寿命サイクル数）に達したところで電池交換の必要をオペレータに通報する様にしている。
【００３９】
そこで、本発明の寿命管理においても、上記残りの寿命サイクル数（Ｌ−ｍ）を所定寿命サイクル数βと比較し（Ｓ−６）、Ｌ−ｍ＜βであれば電池交換の必要をオペレータに通報し（Ｓ−７）、電池を交換する（Ｓ−８）。
【００４０】
一方、上記（Ｓ−６）の比較結果がＬ−ｍ＞βであれば、再び（Ｓ−１）の動作に戻って、（Ｓ−１）から（Ｓ−５）までの動作を繰り返すことによって残りの寿命サイクル数の算出を行う。この一連の動作の繰り返しは、（Ｓ−６）における比較結果がＬ−ｍ＜βになるまで行われる。
【００４１】
なお、参考までに図４に示されるグラフを用いてＮｉ−Ｃｄ系アルカリ電池の具体的な寿命サイクル数を求めてみると、設計放電深さを４０％（０．４Ｃ）とすると、寿命サイクル数が約８３００であることが読み取れる。また、寿命サイクル数が１００００の場合のアルカリ電池における放電深さは３５％になることが図４のグラフから読み取ることができる。通常、設計放電深さは２０％〜４０％の間とされる。
【００４２】
以上説明した通り、本発明のバッテリ管理においては放電深さに基づく管理が行われるので、組電池におけるのセル間の不均等にも対処することができる。
【００４３】
すなわち、組電池における特性として、浅い放電及びそれに対応する浅い充電が複数回わたって繰り返されると、組電池の各単体（セル）間に放電容量の不均等が生じる。このような状態になると、通常の充電方法では見かけの充電容量が低下すると言う問題が生じる。
【００４４】
そこで、浅い充／放電が１０回程度繰り返されたら、充電圧を約１．２倍にして充電を行う。この充電によってセル間の放電容量の不均等が是正される。これを均等充電と呼んでいる。
【００４５】
以上の説明は単に本発明の好適な実施例の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。本発明に関する更に多くの変形例や改造例が本発明の範囲を逸脱することなく当該技術の熟達者にとってみれば容易に思い当たるであろう。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、バッテリからの電源供給出口に取りつけられた電圧計と電流計とによってバッテリの放電電力量（電圧×電流）が測定され、それを積算することによって実際の放電量（放電深さ）を正確に管理することができるので、次のような効果を達成することができる。
１．エネルギー密度の高いＮｉ−Ｃｄ系アルカリ蓄電池を移動体の駆動源として用いる場合、予め設定した設計条件に基づいて容量管理を行うことができ、充／放電を適切に行うことができる。
２．移動体が通常とは異なる運転を行い、予め設定した設計放電深さと異なる放電を行う場合でも、それによる寿命の低下を予測することができ、バッテリの状態保全（ＣＢＭ）を行うことができる。
３．浅い放電およびそれを補うための充電が繰り返された場合（１０回程度）でも、電池のセル間の不均等を是正するように、放電深さの管理によって、適宜、電池のセル間の均等充電を実施して、見かけの充電容量の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するシステムの概略全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施例である容量管理に関するフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施例である寿命管理に関するフローチャートである。
【図４】各種電池の放電深さと寿命サイクル数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０移動体
１１バッテリ
１２スイッチ
１３電流計
１４電圧計
１５負荷装置
１６ＣＰＵ（移動体側）
１７送受信装置
１８充電用端子
２０コントローラ
２１デコーダ
２２ＣＰＵ（固定操作側）
２３記憶装置
３０通信装置[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for managing a battery used for a driving source of a moving body, and in particular, to calculate discharge power and discharge depth in a battery of the moving body using a Ni-Cd alkaline storage battery having an assembled battery structure as a driving source. Thus, the battery capacity management and life management can be accurately performed.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a lead-acid battery that has been used as a battery used as a drive source for a moving body such as a robot that runs in a factory has a discharge characteristic that a voltage gradually drops even near the end point of the discharge. . Therefore, when the voltage drops to a certain value, the voltage drop is detected and charging can be performed. In addition, with respect to battery life management, temporal life management is performed on the assumption that the discharge is designed at a constant discharge depth and is discharged at a steady discharge depth.
[0003]
However, in recent years, in a field where battery consumption such as a driving source of a mobile body is not constant, it is desired to use a storage battery having a higher energy density than a lead storage battery and having a relatively long life. Use is increasing.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, when the discharge characteristics of the Ni-Cd alkaline storage battery are examined, the discharge characteristics are close to rectangular characteristics, and when the discharge end point is approached, a rapid voltage drop occurs. For this reason, it is difficult to determine the charging time, and sometimes the mobile body cannot be driven to a predetermined charging place, and the mobile body may be in a state where it cannot be charged. Also, assuming a case where overdischarge is repeated many times due to a sudden increase in load, or conversely a state where the discharge depth is shallow repeatedly occurs, the discharge is performed at a steady discharge depth. With the conventional time life management based on the assumption, accurate and sufficient management cannot be performed. This is because if the overdischarge is repeated many times, the activity of the internal material of the storage battery will be reduced and the life will be shortened. This is because an imbalance occurs between them and the apparent discharge capacity decreases.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and the object of the present invention is to manage the capacity of the battery to prevent overdischarge in any case except in an emergency, and to reduce the discharge amount (discharge). It is an object of the present invention to provide a battery management method used for a driving source of a moving body capable of accurately and sufficiently performing battery life management based on depth.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object , according to the present invention, there is provided a method for managing a battery used as a driving source for a moving body, wherein one cycle is from a battery replacement or one charge to the next charge. Measure the instantaneous current and instantaneous voltage at each predetermined time interval from the time when the battery replacement or one charge is completed, calculate the instantaneous discharge energy from the measured current and measured voltage, and , The discharge depth per cycle is obtained from the actual discharge power amount per cycle obtained by integrating the instantaneous discharge power amount, and the cycle is repeated every cycle after a predetermined number of cycles. Calculating the average discharge depth, applying the average discharge depth to a graph showing the relationship between the discharge depth and the life cycle number, obtaining the corresponding life cycle number, Management method of a battery characterized by comprising the steps of calculating the number of remaining life cycle based on the cycle number is provided.
[0008]
Furthermore, according to the present invention, calculation step of the remaining lifetime cycles involves reducing the number of the predetermined number of cycles and the preliminary cycle from the life cycles.
[0009]
[Action]
In the battery management method of the present invention, for example, instantaneous discharge power is calculated by measuring instantaneous discharge current and instantaneous discharge voltage from the battery at a predetermined time interval every few seconds, and by integrating the instantaneous discharge power. The actual discharge power is required. By comparing this with a predetermined design discharge electric energy, the remaining capacity of the battery can be accurately determined. In addition, when one cycle is from the replacement of a battery or from one charge to the next charge, after repeating a predetermined number of cycles, the average discharge depth for each cycle is calculated, and this is calculated as the discharge depth and life cycle. The number of life cycles can be determined by applying the graph to the relationship with the number. The remaining life cycle number can be calculated by subtracting the predetermined cycle number and the preliminary cycle number from the life cycle number thus obtained. Therefore, battery capacity management and life management can be performed accurately and sufficiently.
[0010]
【Example】
The invention will now be described in more detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic overall configuration of a system that implements the battery management method of the present invention. In FIG. 1, a self-propelled moving body 10 is mounted with a battery 11 made of an assembled battery in which a plurality of Ni—Cd alkaline storage batteries are assembled in series as a drive source. An ammeter 13 and a voltmeter 14 are attached to the power supply outlet from the battery 11 via a switch 12 so that the discharge current and discharge voltage of the battery 11 are measured as needed. It is also possible to calculate (discharge current × discharge voltage). Reference numeral 15 indicates a load device including a traveling motor of the moving body 10 and an accessory driving motor such as a monitoring camera (not shown) attached to the moving body 10.
[0012]
The mobile body 10 further collects the instantaneous discharge voltage v _i of the battery, the instantaneous discharge current a _i , and the data signal x _i from other mounted sensors every predetermined time (for example, several seconds) t ₀ , A CPU 16 for sending to the controller 20 on the fixed operation side via a separate communication device 30 is mounted. Reference numeral 18 denotes a charging terminal.
[0013]
On the other hand, in the controller 20 on the fixed operation side, a decoder 21 for inputting a signal from the communication device 30, a CPU 22 for processing a signal decoded by the decoder, and a memory for storing a result processed by the CPU 22 and other necessary data. The device 23 is built in at least. The storage device 23 stores in advance a specified capacity P ₀ (W × h) of the battery 11, a design discharge depth y ₀ (%), a relationship graph between the discharge depth and the number of life cycles shown in FIG. .
[0014]
The signal sent from the mobile unit side CPU 16 via the transmission / reception device 17 takes into account the load on the CPU 16 and the fixed operation side CPU 22 and in some cases the instantaneous discharge power q q instead of the instantaneous discharge voltage v _i and the instantaneous discharge current a _i. It can also be sent as _i (= a _i × v _i × t ₀ ).
[0015]
In the controller 20 of the stationary operating side, a data signal transmitted from the movable body side and decrypted by decoder 21, and stored in the storage device 23 as the value of each sensor, further optionally, the instantaneous discharge voltage v _i and the instantaneous discharge current a _i is sent to the CPU 22 to calculate the instantaneous electric energy q _i , which is also stored in the storage device 23.
[0016]
In preparation for the following description, design conditions for implementing the battery management method of the present invention are set as follows.
1. Battery used: Ni-Cd alkaline battery assembled battery,
2.1 Design discharge depth per cycle (y ₀ ): 40% (0.4C),
3. The number of life cycles corresponding to the above design discharge depth: about 8300 cycles (by reading from the graph of FIG. 4).
[0017]
Next, the first and second embodiments of the present invention will be described in order below with reference to the flowcharts of FIGS.
[0018]
First, the capacity management of the battery 11 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2, starting from immediately after battery replacement or immediately after one charge is completed (i = 0), Every predetermined time t ₀ (for example, several seconds), the instantaneous discharge current a _i and the instantaneous discharge voltage v _i are read by the mobile CPU 16 via the ammeter 13 and the voltmeter 14 (F-1).
[0019]
The instantaneous discharge power q _i (= a _i × v _i × t ₀ ) is calculated by the CPU 16 or 22 from the instantaneous discharge current a _i and the instantaneous discharge voltage v _i (F-2).
[0020]
Further, the CPU 22 calculates the actual discharge power amount Q _n up to the current time in by integrating the instantaneous discharge power amount q _i (F-3).
[0021]
Subsequently, a value (Q ₀ −α) obtained by subtracting the reserve power α from the design discharge power Q ₀ (= P ₀ × y _0/100 ) that can be calculated from the design discharge depth y ₀ and the battery specified capacity P _0. ) And the actual discharge power amount Q _n (F-4). Note that the reserve power amount α is an amount of power for returning the moving body 10 to a charging place (not shown).
[0022]
If Q _n > Q ₀ −α is not satisfied in the result of the comparison, the operation of the moving body 10 is continued (F-5).
[0023]
After a predetermined time elapses, it is determined whether or not the actual discharge power amount is calculated again (F-6). If normal, the process returns to (F-3), and the operations of (F-3) and (F-4) are performed. Do. A series of operations from (F-3) to (F-6) is repeated every elapse of a predetermined time until Q _n > Q ₀ -α in (F-4). On the other hand, in the case of an emergency, the operation of the moving body 10 is further continued according to the operator's judgment (F-7).
[0024]
The operator repeatedly determines as to whether or not to charge again while the operation of the moving body 10 continues (F-8). In addition, when charging, it self-runs to a charging place and receives charging (F-10).
[0025]
The battery 11 may run out of capacity (over discharge) while the operation of the moving body 10 is further continued by the operator's judgment. In that case, the moving body 10 stops on the spot and cannot run on its own. From this state, in order to enable the mobile body 10 to travel on its own power again, it is necessary to carry the mobile body 10 from the stop location to the charging location by other force and perform charging.
[0026]
On the other hand, if Q _n > Q ₀ -α in the comparison of (F-4), it is determined whether the moving body is an automatic operation or a manual operation by an operator (F-9).
[0027]
If the vehicle is in automatic operation, the mobile unit 10 is returned to a charging place (not shown) and is charged (F-10).
[0028]
If manual operation is in progress, an alarm is issued to notify the operator that the discharge capacity has been exceeded (F-11).
[0029]
Here again, the decision to continue operation is left to the operator (F-12), and it is asked whether the operation is to be stopped or continued (F-13). If it is determined that the operation is to be stopped, the charging operation of (F-10) is performed, and when the operator determines that the emergency state is such that the operation of the moving body 10 and its attached devices cannot be stopped, (F-7) ) And the operation is continued.
[0030]
Next, a battery life management method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0031]
In the following description, the battery life is indicated by the number of cycles. One cycle of the battery refers to a period from battery replacement or one charge to the next charge. Therefore, when managing the life of the battery 11, the number of cycles is measured and stored in the storage device 23.
[0032]
In addition, the battery life is closely related to the discharge depth (battery consumption) in each cycle. As is clear from the relationship graph between the discharge depth and the number of life cycles shown in FIG. The number of life cycles is determined by the discharge depth.
[0033]
In FIG. 3, first, when the first charge / discharge cycle j is completed, the actual discharge depth y _j in the cycle j is calculated as follows. That is, as described in the above capacity management, the instantaneous discharge electric energy q _i is obtained from the instantaneous discharge current a _i and the instantaneous discharge voltage v _i , and the q _i in the cycle j is integrated to obtain the actual discharge power in the cycle j. The quantity Q _j is calculated. Using the obtained Q _j and the specified capacity P _{0 of the} battery 11, the actual discharge depth y _j in the cycle _j is calculated from the following equation (S-1).
[0034]
[Expression 1]
y _j = Q _j / 100P ₀
Since it is not possible to determine how to consume the battery 11 mounted on the mobile body 10 with only the actual discharge depth in only one cycle, the mobile body 10 is further operated thereafter for m cycles (however, several tens of cycles ≦ The battery consumption (charging / discharging) for m ≦ 100 cycles) is repeated (S-2).
[0035]
Obtain the actual discharge depth of each cycle within m cycles, and average these to m

10 is determined as the discharge depth of the battery 11 mounted in the period (S-3).
[0036]
[Expression 2]

The life cycle number L of the battery 11 is obtained (S-4).
[0037]
Thus, the remaining cycle life number of the battery 11 can be obtained by Lm (S-5).
[0038]
Here, even if it is a secondary battery such as a lead-acid battery that can be reused by charging or a Ni-Cd alkaline battery used in the present invention, as the number of life cycles approaches zero, Since the activity decreases and the specified capacity of the battery decreases, the operator is notified that the battery needs to be replaced when the remaining life cycle number reaches a predetermined life cycle number β (usually several tens of life cycle number). Like.
[0039]
Therefore, also in the life management of the present invention, the remaining life cycle number (L−m) is compared with a predetermined life cycle number β (S−6), and if L−m <β, the operator needs to replace the battery. (S-7) and replace the battery (S-8).
[0040]
On the other hand, if the comparison result of (S-6) is Lm> β, the operation returns to the operation of (S-1) again and the operations from (S-1) to (S-5) are repeated. To calculate the remaining number of life cycles. This series of operations is repeated until the comparison result in (S-6) becomes Lm <β.
[0041]
For reference, when the specific life cycle number of the Ni-Cd alkaline battery is determined using the graph shown in FIG. 4, when the design discharge depth is 40% (0.4 C), the life cycle It can be seen that the number is about 8300. Moreover, it can be read from the graph of FIG. 4 that the discharge depth in the alkaline battery when the life cycle number is 10,000 is 35%. Usually, the design discharge depth is between 20% and 40%.
[0042]
As described above, in the battery management of the present invention, the management based on the discharge depth is performed, so that it is possible to deal with the non-uniformity between cells in the assembled battery.
[0043]
That is, as a characteristic of the assembled battery, when a shallow discharge and a corresponding shallow charge are repeated a plurality of times, non-uniform discharge capacities occur between the individual batteries (cells) of the assembled battery. In such a state, there arises a problem that the apparent charge capacity is reduced by a normal charging method.
[0044]
Therefore, when shallow charging / discharging is repeated about 10 times, charging is performed by increasing the charging pressure by about 1.2 times. This charging corrects the uneven discharge capacity between cells. This is called equal charge.
[0045]
The above description is merely illustrative of a preferred embodiment of the present invention and the scope of the present invention is not limited thereto. Many variations and modifications of the present invention will readily occur to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
[0046]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the discharge electric energy (voltage × current) of the battery is measured by the voltmeter and the ammeter attached to the power supply outlet from the battery and integrated. As a result, the actual discharge amount (discharge depth) can be managed accurately, and the following effects can be achieved.
1. When a Ni-Cd alkaline storage battery having a high energy density is used as a driving source for a moving body, capacity management can be performed based on preset design conditions, and charging / discharging can be performed appropriately.
2. Even when the mobile body performs an operation different from the normal operation and performs a discharge different from a preset design discharge depth, it is possible to predict a decrease in the life due to this, and to perform battery state maintenance (CBM).
3. Even when shallow discharge and charging to make up for it are repeated (about 10 times), the charging between the cells of the battery is appropriately controlled by controlling the discharge depth so as to correct the unevenness between the cells of the battery. Can be implemented to prevent the apparent charge capacity from being lowered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic overall configuration of a system for implementing a method of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart regarding capacity management according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a flowchart relating to life management according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the discharge depth and the number of life cycles of various batteries.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mobile body 11 Battery 12 Switch 13 Ammeter 14 Voltmeter 15 Load apparatus 16 CPU (mobile body side)
17 Transmission / Reception Device 18 Charging Terminal 20 Controller 21 Decoder 22 CPU (Fixed Operation Side)
23 storage device 30 communication device

Claims

A method for managing a battery used for a driving source of a mobile body, wherein when one cycle is from a battery replacement or one charge to the next charge, a predetermined period from the time when the battery replacement or one charge is completed Measure the instantaneous current and voltage at each time interval, calculate the instantaneous discharge energy from the measured current and measurement voltage, store this, and integrate the instantaneous discharge energy Calculating the discharge depth for each cycle from the actual discharge electric energy for each cycle, calculating the average discharge depth for each cycle after repeating a predetermined number of cycles, Apply the average discharge depth to the graph showing the relationship with the number of life cycles and calculate the corresponding life cycle number, and calculate the remaining life cycle number based on the obtained life cycle number Management method of a battery characterized by comprising the steps of Rukoto.

The battery management method according to claim 1 , wherein the calculating step of the remaining life cycle number includes subtracting the predetermined cycle number and the reserve cycle number from the life cycle number.