CN109121450A - 二次电池的劣化抑制装置和单独劣化抑制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种二次电池的劣化抑制装置，其中，可防止：因各自的电池的劣化程度的差，在充电时等的场合，持续劣化部分的电池被加速劣化的情况。一种二次电池的劣化抑制装置，其抑制多个电池(2)串联得到的电源的该电池(2)的劣化，该劣化判断装置包括多个单独劣化抑制装置。单独劣化抑制装置包括：电压计量部(21)，其计量电池(2)的端子之间的DC电压；比较部，其将经过计量的电压与阈值进行比较，判断其是否该电压高于该阈值；放电部(30)，其在通过该比较部而判定该电压高于该阈值时，使上述电池(2)放电。放电部(30)由放电电路(35)和放电管理部(22)构成，该放电电路(35)与电池(2)并联，该放电管理部(22)控制该放电电路(35)。放电电路(35)由电流限制电阻(36)与开关(37)的串联电路构成。

Description

二次电池的劣化抑制装置和单独劣化抑制装置
相关申请
本申请要求申请日为2016年3月22日、申请号为JP特愿2016－056763的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
技术领域
本发明涉及二次电池的劣化抑制装置和单独劣化抑制装置，其一般用于数据中心、便携电话基站或其它的各种的要求电力稳定供给的应急电源、或多个电池串联的电源，抑制在充电时等的场合电池劣化的情况。
背景技术
在数据中心以及便携电话基站等中，电力的稳定供给是重要的，在稳定时采用交流商用电源，但是作为交流商用电源停止的场合的无停电电源装置，装备采用二次电池的应急电源。作为应急电源的充电方式，包括下述类型，采用充电电路，在稳定时，以微小电流而充电的涓流充电的类型；负荷与二次电池相对整流器而并联，一边外加一定的电流，一边使负荷运转而充电的浮充电的类型。一般，应急电源多采用涓流充电的类型
对于上述应急电源，由于要求可进行通过商用电源而驱动的负荷的驱动的电压和电流，一个二次电池(也称为“电池”)的电压低，另外容量也小，故形成多个电池串联的电池组按照多个而并联的结构。各自的电池为铅蓄电池、锂离子电池等。
在这样的应急电源中，由于电池的电压因劣化而降低，故人们希望，为了确保可靠性，进行电池的劣化判断，更换已劣化的电池。但是，人们没有提出有可以良好的精度而判断数据中心、便携电话基站等的大规模的应急电源中的多个电池的劣化的装置。
作为过去的电池的劣化判断的提出方案的例子，人们提出有作为车载电池检测器的一起地计量电池整体的方案(比如，专利文献1)；在电池上外加脉冲状电压，根据输入电压和响应电压计算电池整体的内部阻抗的方案(比如，专利文献2)；计量电池的串联的各自的单元的内部电阻，对其劣化进行判断的方法(比如，专利文献3)等。为了计量各自的单元的内部电阻，采用交流4端子法。另外，作为计量电池的内部电阻等的非常小的电阻值的电池检测器，交流4端子法电池测试器正在商品化(比如，非专利文献1)。
在上述专利文献1、2中，还提出无线的数据发送，也提出组的取回、手工作业的削减、计算机的数据管理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开平10—170615号公报
专利文献2：JP特开2005—100969号公报
专利文献3：JP特开2010—164441号公报
非专利文献1：交流4端子法バッテリーテスタ内部抵抗計測器IW7807-BP(Rev.1.7.1 2015年2月16日東京バイセズ)(https://tokyodevices.jp/system/attachments/files/000/000/298/original/IW7807-BP-F_MANUAL.pdf)
发明内容
发明要解决的课题
像上述那样，人们提出有各种的劣化判断装置或判断方法。但是，具有因各自的电池的劣化程度的差别，在充电时持续劣化部分的电池被加速劣化的问题。针对该情况，具体说明。
几乎在所有场合，应急电源的电池是串联而使用的，在浮充充电、涓流充电中维持平时的充电状态。如果电池劣化，由于内部电阻增加，故端子间电压上升。在串联的场合，对应于串联的个数设定两端的充电电压，但是，各自的电池的端子间电压因内部电阻的影响，产生参差不齐。具有产生劣化的电池的端子间电压高，处于过电压状态的情况。即，具有进一步使产生劣化的电池劣化，加速劣化的问题。
另外，不限于在多个电池串联的电池组的两端外加充电电压的场合，比如，在用于劣化判断的电压计量时，产生下述的问题，即，即使在通过4端子法等，从各电压传感器分别对各电池外加电压的情况下，仍因上述各自的电池的劣化程度的差别，使产生劣化的一部分的电池的劣化加速。
本发明的目的在于提供一种二次电池的劣化抑制装置和单独劣化抑制装置，其中，可防止因各自的电池的劣化程度的差，在充电时等的场合，持续劣化部分的电池被加速劣化的情况。
用于解决课题的技术方案
在下面，为了容易理解，方便上，参照实施方式的标号，对本发明进行说明。
本发明的二次电池的劣化抑制装置抑制由多个电池2串联得到的电源1的上述电池2的劣化，该电池2分别为二次电池；
该二次电池的劣化抑制装置包括多个单独劣化抑制装置7，该多个单独劣化抑制装置7与各电池2连接；
单独劣化抑制装置7包括电压计量部21(比如，直流电压计量部26)、比较部31和放电部30，该电压计量部21计量上述电池2的端子之间的直流电压，该比较部31将通过该电压计量部21而计量的电压与阈值进行比较，判断其该电压是否高于该阈值，该放电部30在通过该比较部31而判定该电压高于阈值时，使上述电池2放电。
另外，上述电压计量部21指比如构成电压传感器的部件中的与电压的计量直接相关的部分。另外，“与阈值相比较，是否高”的判断既可通过是否超过阈值而进行，也可根据是否大于等于阈值而进行。
按照该方案，上述比较部31在充电时等的电压外加时，将通过上述电压计量部21而计量的直流电压(在下面，具有称为“DC电压”的情况)与阈值进行比较，判断该电压是否高于该阈值，如果该电压高于该阈值，则上述放电部30使上述电池2放电。如果上述电池2劣化，由于内部电阻增加，故端子间电压上升。由此，可通过使经过计量的电压高的电池2放电，使串联的各电池2的电压均匀，在充电时等的场合，可防止使产生劣化的一部分的电池2的劣化加速的情况。关于电池2的电压的外加，不限于在电池2串联后的电池组3的两端上外加充电电压的场合，同样在比如，像通过4端子法进行电阻计量的场合等的那样，在各自的电池2上外加充电电压的场合，仍获得上述放电的劣化防止的效果。对于上述电压计量部21，还可针对用于判断作为端子间电压(单元电压)的直流电压的判断的监视，采用比如在电池2的劣化判断等的场合用于交流电压的计量的类型。
此外，在电池2采用恒定电压为2V的单元的场合，该单元的正常范围的电压比如一般在1.8～2.23V的范围。在这样的场合，在该电池2由1个单元构成时，使上述阈值为比如上限值的2.23V，或针对该上限值而考虑充电电流和内部电阻的电压上升量，设定在2.23V～2.4V，由此，进行劣化的电池2的判断。也可在充电中，根据各电池的相对值判断劣化，在此场合，上述阈值在2.23V以下，为上述正常范围的中间值。
另外，在铅电池的场合，正常范围的上限电压为2.23V。在涓流充电的场合，由于经常充电，故将该电压与充电电流和内部电阻的电压相加，这样，阈值大于2.23V。另外，由于本方式即使在充电中，相对充电电流相同的串联的电池，仍可监视端子间电压，相对地进行劣化判断，故也可将阈值设定在2.23V以下。
也可在本发明中，形成下述的结构，其中，上述放电部30由放电电路35与控制该放电电路35的放电管理部22构成，该放电电路35与上述电池2并联，该放电电路35由电流限制电阻36与开关37的串联电路构成。另外，该放电管理部22还可为下述结构，其包括：上述比较部31；放电处理部32，该放电处理部32在通过该比较部31而判定上述已计量的电压高于上述阈值时，使上述开关37打开，在设定时间后，使上述开关37关闭。上述放电部30像这样，由放电电路35和上述放电管理部22构成，上述放电电路35由电流限制电阻36与开关37构成，由此，可通过电流限制电阻36消耗电力，降低电池电压，通过开关37的控制，调整该电压降低，简单地使上述放电适当地进行。另外，由于上述放电管理部22为通过设定时间停止放电的结构，故通过计时器等的简单的结构，进行简单的放电。
另外，还可在像上述那样构成上述放电部30的场合，该放电管理部22包括放电处理部32，该放电处理部32在通过该比较部31而判定为，上述已计量的电压高于上述阈值时，使上述开关37打开，将上述电池2与电流限制电阻36连接。放电处理部32还形成下述的方案，其中，在打开开关37的期间，以一定间隔暂时地关闭上述开关37，再次进行上述电压计量部21的电压计量和上述比较部31的比较，此时，在通过该比较部31而判定上述已计量的电压低于上述阈值时，维持上述开关37的关闭状态，另外在通过该比较部31而判定上述已计量的电压高于上述阈值时，再次使上述开关37打开，反复进行上述一定间隔的暂时的关闭、上述电压计量、上述比较的各过程。在该方案的场合，由于放电处理部22在进行放电的期间，以一定间隔暂时地关闭上述开关37，进行电压计量，将经过计量的电池电压与阈值进行比较，结束放电，故与通过计时器而控制放电时间的场合相比较，可以良好的精度而获得电池2的放电后的电压。由此，能更进一步可靠地防止电池2的劣化。
在该方案的场合，也可为下述的结构，其包括次数管理部33，该次数管理部33通过上述放电处理部32的上述各过程的反复，计量打开上述开关37的放电的次数，在放电次数达到设定值时，使警告机构发出警告。即使于反复多次进行放电的情况下，仍未形成适合的电压的场合属于产生某种异常的场合。由此，通过使警告机构发出警告，作业人员的异常识别快速地进行，可进行早期的应对。另外，“放电次数达到设定值”的判断既可通过是否超过设定值而进行，也可根据是否大于等于设定值而进行。
也可在本发明中，上述放电部30包括与上述电池2并联的放电电路35，该放电电路35由电流限制电阻36和开关37的串联电路构成，在此场合，上述电流限制电阻36与开关37安装于与上述电压计量部21相同的电路衬底7A上。上述电流限制电阻36与开关37以及上述电压计量部21也可为1个芯片。如果在同一电路衬底7A上安装上述电压计量部21和上述电流限制电阻36与开关37，则该劣化抑制装置的结构可更加简单而紧凑地构成。
也可在本发明中，上述放电部30包括与上述电池2并联的放电电路35，该放电电路35由电流限制电阻36和开关37的串联电路构成，在此场合，上述放电电路35和上述电压计量部21的与上述电池2连接的电路连接于同一缆线38。将放电电路35的电流限制电阻36和开关37与电池2连接的电路、与将上述电压计量部21与电池2连接的电路连接余同一缆线38，由此，布线系统简单。
在本发明中，上述电压计量部21也可具有计量外加于上述电池2的端子之间的交流成分的电压的功能。如果上述电压计量部21可计量外加于电池2上的交流成分的电压，则可根据该交流成分的电压值对电池2的内部电压进行运算。通过将该内部电阻与阈值进行比较的方式，进行电池2的劣化的判断。于是，可将该二次电池的劣化抑制装置兼用作劣化判断装置。
在本方案的场合，也可包括无线通信部，该无线通信部通过无线方式发送通过上述电压计量部21而计量的上述交流成分的电压。如果多个电池2串联，由于按照越是离开接地点的电池2，负电位越高的方式施加偏压，故必须要求考虑基准电位(接地电平)，但是，如果以无线方式发送，则不必要求注意基准电位。
在本发明的二次电池的劣化抑制装置中，还可形成下述的方案，其中，上述比较部31计算通过上述单独劣化抑制装置7(比如，电压计量部21)而计量的串联的全部电池2的直流电压的平均值，将已设定的加法运算值与该平均值相加，作为上述阈值。通过各自的电源，适合的电压的范围稍有变化。由此，通过采用平均值，与预定确定的阈值的场合相比较，针对劣化抑制对象的电源1，可按照形成更进一步适合的电压的方式进行放电，劣化抑制更进一步地可靠。
也可在本发明的二次电池的劣化抑制装置中，包括计量用电流外加机构9、内部电阻运算部13a与判断部13b，该计量用电流外加机构9对串联有多个上述电池2的电池组3外加具有交流成分的电流，该内部电阻运算部13a根据通过上述电压计量部21而计量的上述交流成分的电压，对该电池2的内部电阻进行运算，该判断部13b根据通过内部电阻运算部13a而运算的内部电阻判断该电池2的劣化。像这样，通过包括计量用电流外加机构、内部电阻运算部13a和判断部13b，以良好的精度进行电池2的劣化判断。
本发明的二次电池的单独劣化抑制装置7抑制作为二次电池的电池2的劣化；
该二次电池的单独劣化抑制装置7还可包括；电压计量部21、比较部31与放电部30，该电压计量部21计量上述电池2的端子之间的直流电压，该比较部31将通过该电压计量部21而计量的电压与阈值进行比较，判断其该电压是否高于该阈值，该放电部30在通过该比较部31而判定该电压高于该阈值时，使上述电池2放电；
上述放电部30还可由放电电路35和控制该放电电路的放电管理部22构成，该放电电路35由电流限制电阻36和开关37的串联电路构成，该放电电路35与上述电池2并联，该放电管理部22包括上述比较部31与放电处理部32，该放电处理部32在通过该比较部31而判定该电压高于阈值时，使该开关37打开，进行放电，在充分满足已确定的放电的条件时，停止放电的处理。
上述“充分满足已确定的放电的条件”的场合既可指比如，经过设定时间，也可指电池电压低于设定电压。
上述各方案的二次电池的劣化抑制装置通过多个单独劣化抑制装置7构成，但是，即使在单独地采用单独劣化抑制装置7的情况下，仍可获得上述的电池2的劣化抑制效果。
权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。
附图说明
根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。
图1为表示本发明的一个实施方式的二次电池的劣化抑制装置中的单独劣化抑制装置作为用于劣化检测的电压传感器而构成的例子的概况的说明图；
图2为该电压传感器的构思方案的方框图；
图3为表示该电压传感器的并设状态的说明图；
图4为该劣化抑制装置的动作例子的流程图；
图5为该劣化抑制装置的另一动作例子的流程图；
图6为设置该二次电池的劣化抑制装置的二次电池的劣化判断装置的电路图；
图7为表示该劣化抑制装置中的控制器与电压传感器的关系的方框图。
具体实施方式
根据图1～8对本发明的一个实施方式进行说明。图1为表示：将该二次电池的劣化抑制装置中的单独劣化抑制装置作为用于劣化检测的电压传感器7而构成的例子的概况的说明图。图6为兼作设置多个该电压传感器7的劣化判断设备的劣化抑制装置的电路图。
在图6中，构成劣化抑制和劣化判断的对象的电源1为应急电源，该应急电源为数据中心、便携电话基站或其它的各种的要求电力稳定供给的电源装置中的电源。该电源1具有多个电池组3，在该电池组3中，分别串联有多个作为二次电池的电池2，这些电池组3并联，与负荷4连接。各电池2既可为仅仅为1个单元，也可为多个单元串联得到的电池，但是在本例子中，由一个单元构成。
该应急的电源1经由充电电路6和二极管15而与正端子5A连接，与负端子5B直接连接，该正端子5A与负端子5B为，和负荷4的正负的端子连接的主电源5的正负的端子5A、5B中的端子。二极管15以使电流从应急的电源1流向负荷4的朝向，与充电电路6并联。主电源5由比如直流电源等构成，该直流电源经由整流电路和平滑电路(均在图中没有示出)而与交流商用电源连接，变换为直流电。
应急的电源1的正电位低于主电源5的正电位，通常不流向负荷4，但是如果主电源5停止或功能降低，由于主电源5侧的电位降低，故通过积蓄于应急的电源1中的电荷，经由二极管15对负荷4进行供电。另外，像上述那样，连接充电电路6的充电形式称为涓流充电形式。
该二次电池的劣化抑制装置为抑制这样的电源1的各电池2在充电时劣化的装置，其由用于劣化判断的电压传感器7构成。电压传感器7具有多个，它们分别与各电池2连接。
具有该劣化抑制装置的二次电池的劣化判断装置不但包括上述多个电压传感器7，而且包括多个电流传感器8，该多个电流传感器8与每个电池组3连接；计量用电流外加机构9，该计量用电流外加机构9将包括交流成分的计量用电流外加于上述电池组3上；无线通信部24，该无线通信部24设置于各电压传感器7上，通过无线方式而发送经过计量的交流成分的电压的计量值；控制器11，该控制器11接收上述每个无线通信部24发送的上述计量值，采用该已接收的计量值，计算各电池2的内部电阻，根据内部电阻判断上述电池2的劣化。该控制器11在本例子中，由主控制器11A和数据服务器13构成。
控制器11或其内部的组成部件具体来说，包括：通过软件、硬件而实现的LUT(查询表，Look Up Table)、或接收于软件的数据库(Library)中的规定的变换函数、与其等效的硬件等；根据需要采用数据库的比较函数、四则运算函数与其等效的硬件(在下面称为“具体模型”)，可进行运算，输出结果的硬件电路或处理器(在图中没有示出)上的软件函数。
上述计量用电流外加机构9由用于对电源1的电池组3外加规定的电流的放电器或充电器构成。计量用电流外加机构9与电池组3的正负的端子端连接，将具有呈脉冲状甚至正弦波状而变化的交流成分的电流，比如波纹电流提供给电源1。
根据图1和图2，对兼用作上述单独劣化抑制装置的电压传感器7进行说明。该电压传感器7包括计量控制部20与放电电路35。在该计量控制部20中，设置电压计量部21和放电管理部22，该电压计量部21对电池2的电压进行计量，该放电管理部22对应于经过计量的电压，控制放电电路35，放电部30由该放电管理部22和放电电路35构成。上述电压计量部21指构成电压传感器7的部分中的与电压的计量直接相关的部分，或对于电压计量来说必需的部分，其为除了附加的结构以外的部分。另外，还可将上述电压计量部21称为电压传感器，将上述电压传感器7称为传感单元7。
放电电路35由电路限制电阻36和开关37的串联电路构成，其与电池2并联。上述电路限制电阻36也称为分泄电阻。上述开关37由晶体管等的半导体开关元件构成。具有上述电压计量部21的上述计量控制部20通过劣化判断对象的电池2的电力而驱动，从电池2而对该计量控制部20进行供电的电路与构成上述放电电路35的电路相同正负的缆线38连接。
上述计量控制部20具体来说，像图2所示的那样，由上述电压计量部21、运算控制部23与无线通信部24构成。上述运算控制部23由微型计算机等的运算处理装置构成。
运算控制部23或其内部的组成部件具体来说，由可采用上述具体模型进行运算，输出结果的硬件电路或处理器(在图中没有示出)上的软件函数构成。
上述电压计量部21具有计量作用于电池2的端子之间的交流成分的电压(AC电压)的功能、与计量直流成分的电压(DC电压)的功能，具有计量该AC电压的功能的部分作为交流电压计量部25而示出，具有计量DC电压的功能的部分作为直流电压计量部26而示出。交流电压计量部25用于判断电池2的劣化，直流电压计量部26用于劣化抑制和劣化判断。
上述运算控制部23包括上述放电管理部22、控制部27、延迟部28与变换部29。控制部27、延迟部28与变换部29为用于劣化判断的机构，在后面对其进行说明。放电管理部22包括比较部31、放电处理部32与次数管理部33，该比较部31将通过上述电压计量部21而计量的电池2的直流电压与阈值进行比较，判断是否高，该放电处理部32在通过比较部31而判定上述经过计量的(直流)电压高于阈值时，使上述电池2进行放电。上述次数管理部33为下述机构，该机构计量上述放电处理部32的放电的反复次数，在放电次数超过设定值时，使警告机构给出警告。
通过图4、图5中的相应的流程图，表示上述结构的劣化抑制装置的劣化抑制的动作例子。在后面，根据图6～图8，对劣化判断进行说明。在图4的例子中，通过上述比较部31实施步骤Q2，步骤Q3～Q6通过上述放电处理部32而实施，步骤Q7～Q9通过上述次数管理部33而实施。
在图4中的步骤Q1，通过电压传感器7的电压计量部21计量电池2的DC电压。上述放电处理部22(图1、图2)的比较部31(图2、图4)将经过计量的DC电压与预定的阈值进行比较(步骤Q2)，在经过计量的DC电压小于阈值的场合，结束处理。上述阈值为比如，作为电池2的电压的正常范围的上限的值，由于在小于阈值的场合，可假定电池2是正常的，故不进行放电处理而结束。
在经过计量的DC电压大于阈值的场合，通过放电处理部32打开开关37，开始放电(步骤Q3)，使放电处理部32所具有的计时器(在图中没有示出)开始动作(步骤Q4)。通过计时器对经过时间进行计数，如果到达放电设定时间(步骤Q5)，则关闭开关37，停止放电(步骤Q6)。上述计时器的放电设定时间为极短时间，其用于定期地临时停止，以便对放电进行电压计量。
在放电停止(步骤Q6)后，上述次数管理部33使放电处理部32所具有的放电次数计数器递增1(步骤Q7)，判断是否小于预定的计数值(步骤Q8)。上述计数值为下述的次数，该次数作为判断放电次数是否在适合范围内的次数而设定，在小于上述计数值的场合，再次地返回到DC电压的计量过程(步骤Q1)，进行与阈值的比较(步骤Q2)，反复进行前述的各过程。在上述步骤Q8，在放电次数的计数值到达已设定的计数值的场合，通过次数管理部33，在显示面板、声音发生机构等的警告机构中发出警告(步骤Q9)。针对电源1的串联的全部的电池2，分别进行以上的处理。
图5表示放电处理部32(图1、图2)的其它的处理例子。在该图的例子中，通过上述比较部31进行步骤R2～R4，通过上述放电处理部32进行步骤R5～R8，通过上述次数管理部33，进行步骤R9～R11。
由于图5的例子中的仅仅比较部31的处理不同于图4的例子，其它的处理与图4的例子相同，故仅仅对不同的部位进行说明。在图5的例子中，在电压传感器7的电压计量部21的电池2的DC电压的计量(步骤R1)后，比较部31判断是否计量了串联的全部的电池2的DC电压(步骤R2)，在没有达到全部数量的场合，返回到计量过程(步骤R1)，进行剩余的电池2的计量。另外，关于对哪个电池2进行了计量这一点，比如，通过针对每个电池2而设置的标志等而进行管理。另外，经过计量的各电池2的DC电压存储于规定的存储区域。
如果全部的电池2的DC电压的计量完成，则比较部31求出这些全部的电池2的DC电压的平均值(步骤R3)，将该平均值与预定的加法运算值相加而得到的值作为阈值，判断各自的电池2的经过计量的DC电压是否小于阈值(步骤R4)。在具有大于阈值的电池2的场合，关于该电池2，与图4的例子相同，打开开关37，进行放电(步骤R5)。求出上述平均值的步骤R3也可通过多个电压传感器7中的任意一个而进行，各电压传感器7采用该计算结果。
另外，在图4、图5的例子中，均在开始放电后，根据电池2的DC电压判断是否结束放电，但是，放电管理部22也可针对放电停止的判断，不依赖DC电压而在从放电开始起的设定时间后，停止放电。
按照上述各结构的劣化抑制装置，由于均要针对经过计量的电压高的电池2进行放电，故可使串联的各电池2的电压均匀化。比如，像图3的电源1以简化方式而表示的那样，串联的各电池2(21～24)的DC电压分别为V1，V2，V3，V4，如果仅仅V2大于劣化判断的基准值(上述“阈值”)，则仅仅使电池22放电。通过像这样，使各电池2的电压均匀化，在充电时等的场合，可防止加速产生劣化的，端子间电压高的电池22的劣化的情况。
在进行放电的场合，在根据设定时间，停止放电的方案的场合，通过计时器等的简单的结构而进行适合的放电。另外，在放电中，以一定间隔而临时停止放电，计量电池电压，根据该电池电压的判断结果，结束放电的方案的场合(图4，图5的例子)，与通过计时器而控制放电时间的场合相比较，可以良好的精度而获得电池2的放电后的电压。由此，更进一步可靠地防止电池2的劣化。
像图4、图5的例子那样，在放电中，以一定间隔而临时停止放电，计量电池的电压，通过电池电压与阈值的比较而实施放电的停止的场合，在像该图的例子那样，如果放电次数超过设定值，则使警告机构发出警告时，即使在进行放电的情况下，仍可让作业人员快速地识别不属于适合的电压的异常，可进行早期的对应处理。
上述放电部30的电流限制电阻36和开关37、以及构成上述电压计量部21的电路元件21A(图1)也可安装于相同的电路衬底7A上，在此场合，该劣化抑制装置的结构可更加简单，紧凑地构成。另外，在本实施方式中，由于放电电路35、电压计量部21中的与电池2连接的电路与同一正负的缆线38连接，故配线系统简单。
像图5的例子那样，针对判断是否放电的阈值，计算全部的电池2的DC电压的平均值，将已设定的加法运算值与该平均值相加，得到上述阈值，在该场合，与预先确定阈值的场合相比较，可按照形成更进一步适合的电压的方式进行放电。由于因各自的电源1，适合的电压的范围稍有变化，故与预先确定阈值的场合相比较，在采用平均值的场合，可按照形成更加适合的电压的方式进行放电。由此，更进一步可靠地抑制劣化。另外，由于将DC电压的平均值与已设定的加法运算值相加，作为阈值，故即使在充电的情况下，相对充电电流相同的串联的电池，仍可监视端子间电压，相对地判断劣化。
下面根据图6～图8，对采用该劣化抑制装置的二次电池的劣化判断装置的整体进行说明。另外，在本说明书中已描述的事项，省略对其的说明。像图6所示的那样，针对上述控制器11，在本实施方式中，在主控制器11A上，经由通信网络12连接数据服务器13和监视器14。通信网络12由无线LAN等的LAN构成，具有总线12a。通信网络12也可为广域通信网络。数据服务器13可通过上述通信网络12或其它的通信网络，与远程的个人计算机(在图中没有示出)等进行通信，无论从哪里，均可进行数据监视。最好，夹设有通信网络12的主控制器11A与数据服务器13之间的通信通过同步交换(ハンドシェイク：handshake)，进行可靠的通信。
在图7中，主控制器11A包括接收部11a，该接收部11a接收从各无线通信部24而发送的电压传感器7的检测值；转送部11b，该转送部11b将通过接收部11a而接收的计量值转送给通信网络12；命令发送部11c，该命令发送部11c通过无线方式，将发送开始等的命令发送给各电压传感器7的无线通信部24；后述的待机部11d；电流外加控制部11e。电流外加控制部11e控制计量用电流外加机构9(图6)。命令发送部11c和接收部11a的无线发送接收经由天线19而进行。
像图6所示的那样，各电流传感器8通过布线而与主控制器11A连接，该电流的计量值从图7的上述转送部11b与电压计量值一起地转送。上述主控制器11A的上述命令发送部11c也可本身产生命令，但是在本实施方式中，对从数据服务器13而发送的计量开始命令作出响应，将上述计量开始命令转送给各电压传感器7的无线通信部24。另外，在主控制器11A或电流传感器8中设置换算部(在图中没有示出)，该换算部将该电流传感器8的计量值换算为实效值或平均值。
像上述那样，控制器11具有将上述命令发送给无线通信部24的功能，无线通信部24具有在接收该命令时，将与该命令相对应的指令提供给设置于电压传感器7中的运算处理部(在图中没有示出)的功能。
数据服务器13具有内部电阻运算部13a和判断部13b。内部电阻运算部13a采用从主控制器11A发送而接收的交流电压值(实效值或平均值)、直流电压值(单元电压)、检测温度、电流值(实效值或平均值)，按照已确定的计算式，计算电池2的内部电阻。计量温度用于温度补偿。
判断部13b设定阈值，在经计算的内部电阻大于等于阈值时，判定为劣化。对于上述阈值设定多个比如2～3等级，进行多等级的劣化判断，像后述的那样，输出与该多个等级相对应的警报。判断部13b具有将判断结果经由上述通信网络12，或经由专用的布线，显示于监视器14中的功能。此外，数据服务器13包括命令发送部13c，该命令发送部13c将计量开始命令和计量结束命令发送给主控制器11A；数据存储部13d，该数据存储部13d存储从主控制器11A而发送的电压计量值等的数据。
此外，在上述方案中，主控制器11A和计量用电流外加机构9也可构成放入同一外壳内的一体的控制器。另外，控制器11在本实施方式中，由主控制器11A和数据服务器13构成，但是该主控制器11A和数据服务器13既可构成放入同一外壳内的一体的控制器11，也可在不区分主控制器11A和数据服务器13的情况下形成于由一个衬底等构成的一个信息处理装置中。
下面根据图8，对该二次电池的劣化判断设备的动作进行说明。数据服务器13从命令发送部13c(图7)发送计量开始命令(步骤S1)。主控制器11A从数据服务器13接收计量开始命令(步骤S2)，将计量开始命令发送各电压传感器7的无线通信部24与各电流传感器8(步骤S3)。与该发送之后的处理并行，通过待机部11d，进行待机时间的结束判断(步骤S20)和待机时间的计数(步骤S22)。如果已设定的待机时间结束，则通过计量用电流外加机构9进行电流的外加(步骤S21)。对于该电流的外加，如果计量用电流外加机构9为放电装置，则开始放电，如果计量用电流外加器9为充电装置，则开始充电。
通过步骤S3而发送的计量开始命令由全部的电压传感器7接收(步骤S4)，各电压传感器7待机本身的计量延迟时间的结束(步骤S5)，计量电池2的DC电压(端子之间电压)(步骤S6)。然后，电压传感器7待机待机时间的结束(步骤S7)，计量电池2的AC电压(步骤S8)。关于AC电压的计量，将直接的计量值换算为实效电压或平均电压，将该换算值作为计量值而输出。
经过计量的DC电压和AC电压待机本身的发送延迟时间，通过无线通信部24而以无线方式发送(步骤S9)，控制器11的主控制器11A以无线而接收(步骤S10)。主控制器11A将已接收的DC电压和AC电压与电流传感器8的检测值一起地通过LAN等的通信网络12而发送给数据服务器13(步骤S11)。数据服务器13接收依次发送的各电压传感器7等的传感器的数据，将其存储于数据存储部13d中(步骤S12)。进行从上述无线发送的步骤S9到数据服务器13的数据存储的处理，直至全部电压传感器7的数据的接收和存储结束(在步骤S12中为“否”)。
在该数据的接收和存储结束(在步骤S12中为“是”)之后，通过从该结束信号的数据服务器13向主控制器11A的发送信息、以及主控制器11A的电流外加控制信号的输出，停止上述计量用电流外加机构9的电流外加(步骤S16)，在数据服务器13中，通过内部电阻运算部13a对各电池2的内部电阻进行运算(步骤S13)。
数据服务器13的判断部13b将所运算的内部电阻与适当确定的第1阈值进行比较(步骤S14)，在小于第1阈值的场合，判定电池2正常(步骤S15)。在不小于第1阈值的场合，进一步将其与第2阈值进行比较(步骤S17)，在小于第2阈值的场合，输出作为提醒注意的警报的警告(步骤S18)。在不小于第2阈值的场合，输出比警告强的通知的警报(步骤S19)。上述警报和警告通过监视器14(图6)而显示。在上述正常的场合，也可在监视器14中显示正常的内容，另外还可不特别地进行显示。上述监视器14的警报和警告的显示比如既可通过已确定的图标等的标记而实施，也可通过规定的灯的点亮等而实施。像这样，进行应急的电源1的全部的电池2的劣化判定。另外，图8为2级的劣化判定和警报等的显示的例子。
按照该二次电池的劣化判断装置，由于像上述那样，对电池2提供交流成分，通过电压传感器7而计量该交流成分的电压。采用该计量值计算各电池2的内部电阻，根据内部电阻判断上述电池2的劣化。由此，可以良好的精度而判断劣化。电池2的内部电阻与电池2的容量，即劣化的程度具有密切的关系，如果知晓内部电阻，则可以良好的精度而判断电池2的劣化。此外，不对劣化判断对象的应急电源1的整体，而对各自的电池2的劣化进行判断，但是由于形成产生包括交流成分的计量用电流，计量电池2的内部电阻，进行劣化判断的结构，故可通过较简单的结构而进行计量。
在本实施方式中，由于上述电压传感器7针对每个电池2而设置，形成通过无线通信进行数据的收取、转交的方案，故即使在为具有数十～数百个电池2的应急的电源1的情况下，针对各电池2，仍不必要求以电气方式而注意基准电位(接地电平)。由此，不必要求差动运算、绝缘变压器。另外，由于以无线方式而发送这样的具有多个的各自的电压传感器7的计量值，故不必要求复杂的布线。与此相反，在因无线通信，电压传感器7的耗电量多，将判断对象的电池2的电力用于电压传感器7的方案的场合，耗电量的问题更进一步地严重。由此，本实施方式中的设置：以设定时间而隔断电力供给的放电处理部32等造成的耗电量的节减效果更进一步有效。
另外，在本实施方式中，将各电压传感器7计量的上述计量值变换为实效值或平均值，对其进行发送，该场合与发送电压波形的信号的场合相比较，发送数据量显著地少。电池2的内部电阻的计算通过实效值或平均值而以良好的精度进行。与具有这样的变换部29的场合相比较，构成该变换部29的IC(比如，CPU)的耗电量产生问题，本实施方式中的设置以设定时间而隔断电力供给的放电处理部32等造成的耗电量的节减效果是有效的。
由于上述电压传感器7的控制像上述那样，采用计量开始命令和上述计量结束命令而进行，故可在适合的时刻而进行具有多个的各电压传感器7的电压计量。
此外，关于求出电池2的内部电阻，在即使在仅仅是电压的计量的情况下，而假定电流为一定值等的场合，仍可进行计算，计量实际上流过电池2的电流，求出电压和电流的两者，由此可以更进一步良好的精度而计算内部电阻。由于流过串联的各电池的电流相同，故电流传感器8可针对每个电池组3而设置。由于电流传感器8不针对每个电池2，而针对每个电池组3而设置，故个数少，即使在有线的情况下，布线上仍没有障碍。
按照该二次电池的劣化判断设备，还获得下述的作用效果。上述控制器11将计量开始命令发送给上述各电压传感器7的各无线通信部24，通过该命令，开始电压传感器7的计量，故可使具有多个的各电压传感器7的计量开始时刻一致。在此场合，上述控制器11同时地以串行传送或并行传送而将计量开始命令发送给上述各电压传感器7，各电压传感器7在经过计量开始延迟时间之后同时地进行计量。在计量结束后，上述控制器11也可依次将数据发送的请求命令发送给上述各电压传感器7，接收了命令的电压传感器7发送数据，反复进行以上的步骤，由此进行数据通信。在本发明中，上述控制器11还可在从数据发送请求命令的发送起的一定时间后，向无法进行数据接收的上述电压传感器7进行再发送请求。
作为另外的例子，在于要经过针对每个电压传感器7而确定的计量开始时间后进行计量的场合，即使在同时地向各无线通信部24发送计量开始命令的情况下，仍可按照无线接收没有妨碍的方式依次地进行具有多个的各电压传感器7的计量，进行发送。比如，发送开始命令为全程序命令，电压传感器7同时地获得。
上述控制器11在从计量开始命令的发送起的一定时间后，向无法进行数据接收的上述电压传感器7进行再发送请求。具有因某临时的发送的障碍等，无法通过一部分的电压传感器7的各无线通信部24接收计量开始命令的情况。即使在这样的情况下，通过进行上述再次发送请求，可计量电压，对其进行发送，可获得电源的全部的电池2的电压计量值。是否可接收计量开始命令可通过在控制器11侧判断是否接收到电压的计量值的方式进行。
控制器11也可不像前述的那样同时地发送计量开始命令，而向上述各电压传感器7的各无线通信部24分别地发送数据请求命令，依次接收数据。在该方案的场合，在电压传感器7侧，延迟部28是不需要的，简化电压传感器7侧的结构。由于上述控制器11对应于已计算的上述内部电阻的值，输出多等级的警报，故理解电池更换的必要性的紧急度，不进行无用的电池更换，顺利并且快速地进行维护的计划或准备。
另外，在上述实施方式中，对电源1为应急电源，进行涓流充电的场合进行了说明，但是也可为采用浮充充电的形式的电源。另外，不限于应急电源，本发明的二次电池的劣化装置一般适用于作为二次电池的多个电池2串联的电源。
以上，在参照附图的同时，根据实施方式，对用于实施本发明的优选的方式进行了说明，但是，在这里公开的实施方式在全部的方面，是列举性的，没有限定性。本发明的范围不通过上面的描述，而通过权利要求书而给出。如果是本领域的技术人员，在观看本说明书后，会在显然的范围内，容易想到各种变更和修正方式。于是，这样的变更和修正方式应被解释为，属于根据权利要求书确定的本发明的范围内或与其均等的方式。
标号的说明：
标号1表示电源；
标号2表示电池；
标号3表示电池组；
标号4表示负荷；
标号5表示主电源；
标号5A、5B表示端子；
标号6表示充电电路；
标号7表示电压传感器(单独劣化抑制装置)；
标号7A表示电路衬底；
标号8表示电流传感器；
标号9表示计量用电流外加机构；
标号11表示控制器；
标号11A表示主控制器；
标号11a表示接收部；
标号11b表示转送部；
标号11c表示命令发送部；
标号11d表示待机部；
标号11e表示电流外加控制部；
标号12表示通信网络；
标号13表示数据服务器；
标号13a表示内部电阻运算部；
标号13b表示判断部；
标号14表示监视器；
标号15表示二极管；
标号20表示计量控制部；
标号21表示电压计量部；
标号21A表示电路元件；
标号22表示放电管理部；
标号23表示运算控制部；
标号24表示无线通信部；
标号25表示交流电压计量部；
标号26表示直流电压计量部；
标号27表示控制部；
标号28表示延迟部；
标号29表示变换部；
标号30表示放电部
标号31表示比较部；
标号32表示放电处理部；
标号33表示次数管理部；
标号33a表示主电源开关；
标号35表示放电电路；
标号36表示电流限制电阻；
标号37表示开关；
标号38表示缆线。

Claims (11)

1.一种二次电池的劣化抑制装置，该二次电池的劣化抑制装置抑制由多个电池串联得到的电源的上述电池的劣化，该电池分别为二次电池；
该二次电池的劣化抑制装置包括多个单独劣化抑制装置，该多个单独劣化抑制装置与各电池连接；
各单独劣化抑制装置包括电压计量部、比较部和放电部，该电压计量部计量上述电池的端子之间的直流电压，该比较部将通过该电压计量部而计量的电压与阈值进行比较，判断其是否高于该阈值，该放电部在通过该比较部而判定该电压高于阈值时，使上述电池放电。
2.根据权利要求1所述的二次电池的劣化抑制装置，其中，上述放电部由放电电路与控制该放电电路的放电管理部构成，该放电电路与上述电池并联，该放电电路由电流限制电阻与开关的串联电路构成，该放电管理部包括上述比较部和放电处理部，该放电处理部在通过该比较部而判定上述已计量的电压高于上述阈值时，使上述开关打开，在设定时间后，使上述开关关闭。
3.根据权利要求1所述的二次电池的劣化抑制装置，其中，上述放电部由放电电路与控制该放电电路的放电管理部构成，该放电电路与上述电池并联，该放电电路由电流限制电阻与开关的串联电路构成；
该放电管理部包括放电处理部，该放电处理部在通过该比较部而判定为，上述已计量的电压高于上述阈值时，使上述开关打开，将上述电池与电流限制电阻连接，在打开开关的期间，以一定间隔暂时地关闭上述开关，再次进行上述电压计量部的电压计量和上述比较部的比较；
此时，在通过该比较部而判定上述已计量的电压低于上述阈值时，维持上述开关的关闭状态，另外在通过该比较部而判定为上述已计量的电压高于上述阈值时，再次使上述开关打开，反复进行上述一定间隔的暂时的关闭、上述电压计量、上述比较的各过程。
4.根据权利要求3所述的二次电池的劣化抑制装置，其中，包括次数管理部，该次数管理部通过上述放电处理部的上述各过程的反复，计量打开上述开关的放电的次数，在放电次数达到设定值时，使警告机构发出警告。
5.根据权利要求1～4中的任何一项所述的二次电池的劣化抑制装置，其中，上述放电部包括与上述电池并联的放电电路，该放电电路由电流限制电阻和开关的串联电路构成，上述电流限制电阻与开关安装于与上述电压计量部相同的电路衬底上。
6.根据权利要求1～5中的任何一项所述的二次电池的劣化抑制装置，其中，上述放电部包括与上述电池并联的放电电路，该放电电路由电流限制电阻和开关的串联电路构成，上述放电电路和上述电压计量部的与上述电池连接的电路连接于同一缆线。
7.根据权利要求1～6中的任何一项所述的二次电池的劣化抑制装置，其中，上述电压计量部为下述结构，该结构具有计量外加于上述电池的端子之间的交流成分的电压的功能。
8.根据权利要求7所述的二次电池的劣化抑制装置，其中，其包括无线通信部，该无线通信部通过无线方式发送通过上述电压计量部而计量的上述交流成分的电压。
9.根据权利要求1～8中的任何一项所述的二次电池的劣化抑制装置，其中，上述比较部计算通过上述单独劣化抑制装置的上述电压计量部而计量的全部电池的直流电压的平均值，将已设定的加法运算值与该平均值相加，作为上述阈值。
10.根据权利要求1～9中的任何一项所述的二次电池的劣化抑制装置，其中，其包括计量用电流外加机构、内部电阻运算部与判断部，该计量用电流外加机构对串联有多个上述电池的电池组外加具有交流成分的电流，该内部电阻运算部根据通过上述电压计量部而计量的上述交流成分的电压，对该电池的内部电阻进行运算，该判断部根据通过内部电阻运算部而运算的内部电阻判断该电池的劣化。
11.一种二次电池的单独劣化抑制装置，该二次电池的单独劣化抑制装置抑制作为二次电池的电池的劣化；
该二次电池的单独劣化抑制装置包括电压计量部、比较部与放电部，该电压计量部计量上述电池的端子之间的直流电压，该比较部将通过该电压计量部而计量的电压与阈值进行比较，判断该电压是否高于该阈值，该放电部在通过该比较部而判定该电压高于该阈值时，使上述电池放电；
上述放电部由放电电路和控制该放电电路的放电管理部构成，该放电电路由电流限制电阻和开关的串联电路构成，该放电电路与上述电池并联，该放电管理部包括上述比较部与放电处理部，该放电处理部在通过该比较部而判定该电压高于阈值时，使该开关打开，进行放电，在充分满足已确定的放电的条件时，停止放电的处理。
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