CN109791182A - 二次电池的劣化判断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供可以良好的精度而判断应急电源等中的各电池的劣化，并且无线部的个数少即可，电源系统也可由简单的结构构成的装置。判断作为电池(2)的串联体的电池组(3)按照多个并联的电源中的各电池(2)的劣化。包括多个电压传感单元(7)，该多个电压传感单元(7)分别通过检测部(7a)而检测电池组(3)的多个电池(2)的端子间电压，根据该已检测的信号，对交流成分进行运算，将运算结果作为计量值，通过一个无线部而对其进行传送。包括：计量用电流外加装置，其将包括交流成分的计量用电流外加于电池组(3)上；控制器，其接收各电压传感单元(7)发送的计量值，采用该计量值，计算各电池(2)的内部电阻，判断电池(2)的劣化。电压传感单元(7)包括电源部(7h)，其从与检测部(7a)连接的电池(2)获得驱动电力。

Description

二次电池的劣化判断装置
相关申请
本申请要求申请日为2016年9月21日、申请号为JP特愿2016－184173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
本发明涉及判断二次电池的劣化的劣化判断装置，该劣化判断装置一般用于数据中心、便携电话基站、或其它的各种要求电力稳定供给的电源装置中的应急电源。
背景技术
在数据中心和便携电话基站等中，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(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或锂离子电池等。
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，事先更换已劣化的电池。但是，人们没有提出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)；计量电池中的串联的各自的单体电池的内部电阻，对其劣化进行判断的方法(比如，专利文献3)等。另外，作为计量电池的内部电阻等的非常小的电阻值的便携检测器，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的方案，也提出缆线的取回、手工作业的削减、计算机的数据管理的方案。
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
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/origin al/IW7807-BP-F_MANUAL.pdf)
发明内容
发明要解决的课题
在过去的便携检查器(非专利文献1)中，在几十个、几百个电池连接的应急电源的场合，计量部位过多，不具有实现性。上述专利文献1、2的技术均计量由电池构成的电源的整体，不进行各自的电池、即各自的电池单元的计量。由此，劣化判断的精度低，另外无法指定已劣化的各自的电池。
专利文献3的技术涉及下述的技术，其中，通过计量串联的各自的电池单元的内部电阻，提高劣化判断的精度，并且指定已劣化的各自的电池。但是，各电压传感器的基准电位(接地电平)为各电池单元的负极端子电位。于是，在该状态，数十～数百个的电池直接连接的电池组的各电池的基准电位全部不同。该基准电位的不同的应对措施没有在该专利文献中公开。一般，为了获得各自的单体电池的电位，必须要求通过差动运算而检测电位差或采用绝缘晶体管，形成复杂而高价格的结构。
作为消除这些课题的方案，人们在先提出有图13、图14所示的二次电池的劣化判断装置(JP特开2017—150925号)。即，该装置涉及判断电源1中的各电池2的劣化的二次电池的劣化判断装置，在该电源1中，分别作为二次电池的多个电池2串联而成的电池组3按照多个而并联，该装置包括：分别与上述各电池2连接的多个电压传感单元7；计量用电流外加装置9，该计量用电流外加装置9针对每个电池组3而外加包括交流成分的计量用电流；传感器对应无线通信机构10A，该传感器对应无线通信机构10A设置于上述各电压传感单元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接收上述传感器对应无线通信机构10A已发送的上述计量值，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。另外，在该图中，与后述的实施方式相对应的部分采用同一标号。
按照该方案，通过无线方式而将电压传感单元7的检测部7a的计量值发送给控制器11。由于像这样而通过无线方式进行发送，故构成电池组3的串联的电池2既可为多个，也可比如在数十～数百个的范围内，各自的检测部7a的基准电位(接地电平)均可共用，不必要求注意基准电位。由此，不必要求差动运算、绝缘变压器。另外，由于通过无线方式而发送具有多个的各自的检测部7a的计量值，故不必要求复杂的布线。由于这些原因，故可形成简单而价格低的结构。另外，由于不判断劣化判断对象的电源1的整体，而判断各自的电池2的劣化，故可以良好的精度而判断电池2的劣化。
但是，由于就针对各自的电池2而设置的每个检测部7a设置电压传感单元7，设置传感器对应无线通信机构10A，故传感器对应无线通信机构10A的个数多，结构复杂，价格高。由于传感器对应无线通信机构10A为进行无线通信的高价的部件，故如果设置多个传感器对应无线通信机构10A，则劣化判断装置的整体的价格高。
另外，在上述提出方案例子中，由于检测部7a检测电池2的端子间电压，故其通过缆线而与端子连接，但是同时，从电池2而获得电压传感单元7的驱动电源。一般，电池具有2V、6V、12V等，但是，在设施的辅助电源等中必须要求容量的场合，采用2V电池。然而，电压传感单元7中的运算部等的电路的驱动电源多为3.3V或5V，在2V电池的场合，必须要求升压。由此，必须要求为了用于2V电池而设置升压电路的类型；为了用于6V、12V而设置降压电路的类型；或按照可全部应对的方式在电源部7h中设置升降压电路。在此场合，特别是对于升压电路，由于为必须要求变压器等的复杂的结构，故其价格高，另外，由于电压传感单元7的数量必须要求多，故也因为该情况，劣化判断装置的整体的价格高。
本发明的目的在于提供一种二次电池的劣化判断装置，其中，提高可以良好的精度而判断由电池的串联体构成的电池组按照多个而并联的电源中的上述各电池的劣化，并且无线部的个数少即可，另外，使电池电压上升或下降的电路是不需要的，比如，即使在2V的电路的情况下，升压电路仍是不需要的，可简单而低价格地制造。
用于解决课题的技术方案
在下面，为了容易理解，适当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判断装置为下述的二次电池的劣化判断装置，在该二次电池的劣化判断装置中，判断电源1中的各电池2的劣化，在该电源1由多个电池组3并联而成，该电池组3由分别作为二次电池的多个电池2串联而成，该二次电池的劣化判断装置包括：
多个电压传感单元7，该电压传感单元7包括：多个检测部7a，该多个检测部7a分别检测上述电池组3中的进行连续而串联的多个电池2的端子间电压；运算部7b，该运算部7b根据通过这些检测部7a而检测的包括上述端子间电压的信号，对交流成分进行运算；无线部10，该无线部10发送该运算部7b的运算结果；
电流传感器8，该电流传感器8检测上述电池组3的电流；
计量用电流外加装置9，该计量用电流外加装置9将包括交流成分的计量用电流外加于上述电池组3上；
控制器11，该控制器11接收上述各电压传感单元7已发送的上述计量值，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。
上述电压传感单元7包括电源部7h，该电源部7h从与上述检测部7a连接的电池获得驱动电力。
另外，在本说明书中所说的交流成分为电压的值反复地变化的成分，既可使电压的朝向经常一定，也可为比如脉动电流或脉冲电流。上述“电池”也可为多个单体电池串联的类型，还可为单独的单体电池。另外，上述“控制器”不限于单体，也可分成为比如：主控制器11A，该主控制器11A具有接收上述计量值的机构；数据服务器13等的信息处理装置，该信息处理装置经由LAN等的通信机构12与该主控制器11A连接，计算上述各电池2的内部电阻。
按照该方案，通过各电压传感单元7的各检测部7a检测各自的电池2的电压，根据已检测的包括上述端子间电压的信号，通过运算部7b对交流成分进行运算，通过无线部10将运算结果作为计量值而发送给控制器11。由于构成电池组3的串联的电池2既可为多个，也可比如在数十～数百个的范围内，以无线方式而进行发送，故由各种的电压传感器等构成的检测部7a的基准电位(接地电平)均可共用，不必要求注意基准电位。由此，不必要求用于考虑基准电位的差动运算、绝缘变压器。
此外，由于以无线方式而发送针对多个电池2的计量值，故不必要求复杂的布线，简化结构，可低价格地制造。在此场合，由于通过一个无线部10而发送针对多个电池2的各自的计量值，故无线部10的数量可以少，劣化判断装置的整体的结构更加简单，可低价格地制造。
另外，不对劣化判断对象的电源1的整体进行判断，而对各自的电池2的劣化进行判断，针对该判断，外加包括交流成分的计量用电流，采用已发送的上述电压的计量值和上述电流传感器8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。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，上述电压传感单元从与上述检测部7a连接的电池2，通过电源部7h而获得驱动电力，但是，由于与多个电池2连接，故即使在各个电池2为2V电池等的低电压的电池的情况下，仍可将与电压传感单元7连接的个数的电池2的串联连接的总电压作为驱动电压而获得。由此，即使在为具有通过高于一个电池2的电压的驱动电力而进行动作的运算部或无线部的方案的情况下，降压电路或作为高价格的部件的升压电路是不需要的，使按照多个而设置的各电压传感单元7的结构简化。也可通过该方式，低价格地制造。
也可在本发明中，上述电源部7h从上述进行连续而串联的多个电池2的最低电位和最大电位获得驱动电力。在该方案的场合，可从上述串联的多个电池2的最低电位和最大电位将该连接的个数的电池2的串联的总电压作为驱动电压而获得。由此，即使在为具有通过高于一个电池2的电压的驱动电力而进行动作的运算部7b或无线部10的方案的情况下，作为高价格的部件的升压电路仍是不需要的，仅仅在上述电源部7h中，根据需要而设置降压电路，即使在各自的电池2为2V电池等的低电压的电池的情况下，仍可施加与上述运算部7b或无线部10的驱动电压相对应的电压。降压电路可由电阻等的简单的电路元件构成。另外，该方案最好适用于上述多个检测部7a和运算部7b为一个芯片或一个电路衬底上一体化的结构的场合。
还可在本发明中，上述电源部7h分别经由开关7s与上述进行连续而串联的多个电池2连接，从这些电池2切换上述开关7s，有选择地获得上述驱动电力。在该方案的场合，通过上述开关7s的切换，可选择上述电源部7h的供给电压。上述开关7s也可为比如手动的开关，在所连接的电池2的电压预先知晓的场合，可对应于该电压切换上述开关，进行劣化检测的运用。
也可在本发明中，上述电源部7h经由仅允许从上述电池2侧向上述电源部7h侧的流动的二极管7t，与进行上述连续而串联的多个电池2的各自的高电位侧的电极连接，并且连接进行上述连续而串联的多个电池2的最低电位的电极。如果为像这样而采用二极管7t的方案，可以无源方式，获得串联的电池2的最大电压。
在该方案的场合，在上述二极管7t和上述电源部7h之间连接有开关7s，上述电源部7h可通过上述开关7s而切换所连接的电压。如果开关7s与各二极管7t相串联，则在首先获得已连接的电池2的最大电压后，通过设置于上述电源部7h中的控制部7u等，切换高电位侧的连接，可切换到效率良好的电压(比如，稍高于驱动电路的电压)。最好，上述开关7s为FET等的半导体开关、继电器等，为可通过操作信号，进行切换的结构。
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为表示本发明的第1实施方式的二次电池的劣化判断装置的电路图；
图2为表示该劣化判断装置中的电压传感单元和电池的连接方式的例子的方框图；
图3为表示该劣化判断装置中的电压传感单元的构思方案的一个例子的方框图；
图4为表示该劣化判断装置中的电压传感单元的构思方案的另一个例子的方框图；
图5为表示该劣化判断装置中的电压传感单元的构思方案和其电源部与电池的连接方式的变形例子的方框图；
图6为表示该劣化判断装置中的电压传感单元的构思方案和其电源部与电池的连接方式的另一变形例子的方框图；
图7为表示在图6的电压传感单元中，减少所连接的电池的个数的状态的方框图；
图8为表示该劣化判断装置中的电压传感单元的构思方案和其电源部与电池的连接方式的还一变形例子的方框图；
图9为表示该劣化判断装置中的电压传感单元和控制器的构思方案的方框图；
图10为表示该二次电池的劣化判断装置的动作例子的流程图；
图11为本发明的第2实施方式的二次电池的劣化判断装置的电路图；
图12为本发明的第3实施方式的二次电池的劣化判断装置的电路图；
图13为参考方案例子的劣化判断装置的电路图；
图14为该参考方案例子的劣化判断装置中的电压传感单元的方框图。
具体实施方式
根据图1～图3与图9～图10，对本发明的第1实施方式的劣化判断装置进行说明。在图1中，劣化判断对象的电源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，构成后述的并联体3B，与负荷4连接。各电池2既可为1个单体电池，也可为多个单体电池串联的电池，但是为相互相同的电压，另外，为比如2V、6V或12V中的任意者的端子间电压的类型。
该应急用的电源1经由充电电路6和二极管15而与主电源5的正负的端子5A、5B中的正端子5A连接，而直接与负端子5B连接，该主电源5与负荷4的正负的端子连接。二极管15为以使电流从应急用的电源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，转换为直流电。
应急用的电源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。
本实施方式的二次电池的劣化判断装置为判断这样的电源1中的各电池2的劣化的装置。该二次电池的劣化判断装置包括：多个电压传感单元7，该多个电压传感单元7分别通过检测部7a而检测上述电池组3中的多个电池2的端子之间的电压，根据该已检测的信号而分别对交流成分进行运算，将运算结果作为计量值，从一个无线部10而对其进行发送；各自的电流传感器8，该各自的电流传感器8检测各自的电池组3的电流；计量用电流外加装置9，该计量用电流外加装置9将包括交流成分的计量用电流外加于上述电池组3上；控制器11，该控制器11接收上述各电压传感单元7发送的上述计量值，采用该已接受的计量值，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。
上述电压传感单元7在本实施方式中，像图3所示那样，包括：多个检测部7a，该多个检测部7a进行上述电池2的端子间电压的各自的检测；多个运算部7b，该多个运算部7b根据通过该各检测部7a而检测的信号，进行上述交流成分的各自的运算。如果对具体例子进行说明，则电压传感单元7的上述检测部7a为下述的电压传感器或差动运算元件，其输出作为上述电压的检测值的交流电压的模拟的检测值，上述运算部7b将模拟信号的检测值转换为数字信号的实效值或平均值。此外，检测部7a具有检测直流电压的功能，上述无线部10经由上述运算部7b，或直接地发送直流成分的检测值。通过上述多个检测部7a和上述多个运算部7b，构成检测运算部7f。上述检测部7a的适合的数量还伴随电池2为2V、6V、12V等中的任意的电压而不同，比如，最好为2个～10个，也可为2～8个，另外还可为4～6个。
上述无线部10不仅具有进行无线通信的功能，而且还可具有实施已提供的命令的控制功能、或相对命令使检测部7a的计量的开始以已确定的时间而延迟的延迟功能等。在此场合，上述无线部10也可按照发送延迟时间而设定比如预先发送顺序，按照已设定的顺序而在发送延迟时间后依次发送各检测部7a的计量值。上述无线部10包括天线10a。
上述检测运算部7f由比如在一个集成电路芯片或一个衬底上组装全部的电路元件的传感阵列(也称为“传感模块”)构成。该检测运算部7f和无线部10与图2所示的电源部7h安装于相同的衬底上，或装载于相同的外壳(在图中没有示出)的内部，构成一体的电压传感单元7。电压传感单元7的整体也可作为一个集成电路芯片而构成。在作为一体的部件的电压传感单元7的场合，操纵性、保管性优良。
上述电源部7h按照根据进行上述连续而串联的多个电池2的整体的最低电位与最大电位而获得驱动电力的方式构成。具体来说，上述电压传感单元7包括与各自的电池2连接的端子，在其中的电池2的最低电位和最大电位的电极7hL、7hH上通过导电路(在图2中由粗线表示)而连接有电源部7h。上述电源部7h在本实施方式中，由降压电路构成，该降压后的电压输入到由上述传感阵列等构成的检测运算部7f的电路电源端子中。上述降压电路由比如调节器、分压电阻等构成。
在像上述那样而共用上述那样的无线部10的方案中，如果为多个检测部7a和运算部7b作为传感阵列或传感模块而一体化的结构，则可采用将多个电池2串联的电压，升压电路是不需要的。对于降压电路，虽然具有必须要求的情况，但是，如果为降压电路，则不同于升压电路，变压器等的复杂的结构是不需要的，为调节器或分压电阻等的简单的结构便可。
另外，电压传感单元7还可包括温度传感器(在图中没有示出)，该温度传感器计量电池2的周围的温度、电池的温度。该温度传感器的检测温度与根据上述检测部7a的检测信号，通过运算部7b而运算的上述实效值或平均值的电压计量值一起地，通过上述无线部10发送给上述控制器11。
在图1中，上述计量用电流外加装置9与电池组3的正负的端子端连接，将具有呈脉冲状或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。该计量用电流外加装置9比如由根据交流的商用电源形成包括交流成分的计量用电流，将其外加给上述各电池组3(充电)的结构或进行劣化判断对象的电源1的放电的放电电路而构成。在采用上述交流的商用电源的结构中，更具体地说，上述计量用电流外加装置9由变压器(在图中没有示出)、电容器(在图中没有示出)与电阻等的电流限制部(在图中没有示出)构成，该变压器按照上述交流的商用电源的电压适合于上述应急用的电源1的电压的方式进行电压转换，该电容器从通过该变压器而转换的电流中，仅仅分离交流成分，将其外加于上述各电池组3中，该电流限制部限制外加于上述各电池组3上的电流。在上述变压器的一次电路中，设置使商用电源开闭的开闭开关(在图中没有示出)。上述开闭开关的开闭通过控制器11中的后述的主控制器11A的上述电流外加控制部11e(参照图9)而进行控制。
在为上述放电电路的场合，比如，像通过后述的实施方式的图12所示的那样，计量用电流外加装置9由放电电路构成，该放电电路由电流限制用电阻26和开关元件27的串联电路构成，该放电电路与上述电池组3并联。在开关元件27中设置旁路用的二极管28。通过控制器11中的上述的主控制器11A(参照图12)中的上述电流外加控制部(放电控制机构)11e，按照流过放电电路的电流为脉冲状或正弦波状的电流的方式使上述开关元件27进行开闭驱动。另外，在此场合，电流外加控制部11e为按照构成脉冲状或正弦波状的电流的方式，提供驱动开关元件27的指令的结构。另外，在后面，对图12的实施方式的剩余结构进行说明。
在图1中，在上述控制器11中，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在本实施方式中由LAN构成，具有集线器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，无论在哪里均可监视数据。
像图9所示的那样，主控制器11A包括：接收部11a，该接收部11a接收从各无线部10而发送的电压传感单元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给各电压传感单元7的无线部10；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装置9(图1)。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。
上述主控制器11A中的上述命令发送部11c本身也可形成命令，但是，在本实施方式中，对应于从数据服务器13而发送的计量开始命令，将上述计量开始命令转送给各电压传感单元7的无线部10。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。
数据服务器13包括内部电阻计算部13a和判断部13b。内部电阻计算部13a采用从主控制器11A而发送而接收的交流电压值(实施值或平均值)、直流电压值(单体电池电压)、检测温度、电流值(实施值或平均值)，按照已确定的计算式计算电池2的内部电阻。检测温度用于温度补偿。获得上述电流值的各电流传感器8(参照图1)通过有线的布线而与主控制器11A连接，该电流的计量值从图9的上述转送部11b与电压计量值一起地转送。
判断部13b设定阈值，如果已计算的内部电阻大于等于阈值，则判定为劣化。上述阈值按照多个，比如2～3个等级而设定，进行多等级的劣化判断。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向主控制器11A发送计量开始命令；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。
另外，在上述方案中，主控制器11A和计量用电流外加装置9也可作为放入同一外壳内的一体的控制器而构成。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，而该主控制器11A和数据服务器13也可作为放入同一外壳内的一体的控制器11而构成，此外，对于由一个衬底等构成的一个信息处理装置，还可在没有区分主控制器11A和数据服务器13的情况下构成。
对上述结构的劣化判断装置的动作进行说明。图10为该动作的一个例子的流程图。数据服务器13向命令发送部11c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)，从命令发送部11c向各电压传感单元7的无线部10、以及各电流传感器8发送计量开始命令(步骤S3)。与该发送之后的处理并行地，通过待机部11d进行待机时间的结束判断(步骤S20)和待机时间的计时(步骤S22)。如果已设定的待机时间结束(在步骤S20中，为“是”)，则通过计量用电流外加装置9而进行电流的外加(步骤S21)。对于该电流的外加，如果计量用电流外加装置9为放电装置，则进行放电的开始，如果为充电装置，则进行充电的开始。
全部数量的电压传感单元7接收在步骤S3而发送的计量开始命令(步骤S4)，各电压传感单元7等待本身的各自的检测部7a的计量延迟时间的结束(步骤S5)，计量电池2的DC电压(端子间电压)(步骤S6)。然后，电压传感单元7等待待机时间的结束(步骤S7)，计量电池2的AC电压(步骤S8)。针对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电压以比如本身的上述发送延迟时间而进行等待，通过无线部10而以无线方式进行发送(步骤S9)，控制器11中的主控制器11A以无线方式而进行接收(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和温度传感器(在图中没有示出)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单元7等的传感器的数据，将其存储于数据存储部13d中(步骤S12)。从上述无线发送的步骤S9到数据服务器13的数据存储，进行全部电压传感单元7的数据的接收和存放，直至结束(在步骤S12中，为“否”)。
在该接收和存储的结束(在步骤S12中，为“是”)后，通过从该结束的信号的数据服务器13向主控制器11A的发送、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装置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将经过运算的内部电阻与适当确定的第1阈值进行比较(步骤S14)，在其小于第1阈值的场合(在步骤S14中，为“是”)，判定电池2正常(步骤S15)。在经过运算的内部电阻不小于第1阈值的场合(在步骤S14中，为“否”)，另外将经过运算的内部电阻与第2阈值进行比较(步骤S17)，在经过运算的内部电阻小于第2阈值的场合(在步骤S17中，为“是”)，输出呼唤注意的警告(步骤S18)。在经过运算的内部电阻不小于第2阈值的场合(在步骤S17中，为“否”)，输出作为强于警告的消息的警报(步骤S19)。上述警报和警告在监视器14(图1)中进行显示。在于步骤S15中判定经过运算的内部电阻正常的场合，既可在监视器14中显示为正常的内容，也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进行，也可通过规定部位的点灯等而进行。像这样，进行应急的电源1的全部的电池2的劣化判断(在本例子中，采用2个阈值的2级劣化判断)。
按照本2次电池的劣化判断装置，由于像这样，在各电压传感单元7中，检测部7a针对每个电池2而设置，通过无线通信，借助数字信号而进行数据的接收、交接，故即使在为具有从数十个到数百个电池2的应急的电源1的情况下，针对各电池2，仍不必要求以电学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，由于通过无线方式而发送像这样的具有多个的各自的检测部7a的计量值，故不必要求复杂的布线。由于这些原因，可形成简单而价格低的结构。
在此场合，由于通过1个无线部10而发送针对多个电池2的各自的计量值，故无线部10的个数可以少，劣化判断装置的整体结构更加简化，可低价格地制造。
另外，由于可不判断劣化判断对象的电源1的整体，而判断各自的电池2的劣化，另外针对该判断，外加包括交流成分的计量用电流，采用各无线部10已发送的上述计量值，对各电池2的内部电阻进行运算，根据内部电阻判断上述电池2的劣化，故以良好的精度而进行劣化判断。电池2的内部电阻与电池2的容量、即劣化的程度有密切的关系，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，将各检测部7a已计量的上述计量值转换为通过数字信号而表示的实效值或平均值，对其进行发送，故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即可。关于电池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。关于电池2的内部电阻的计算，即使在仅仅计量电压的情况下，仍可将电流假定为一定值，但是，可通过计量实际上流过电池2的电流，求出电压和电流的两者，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2的电流相同，故电池传感器8针对每个电池组3而设置一个便可。
针对各电压传感单元7的电源，像图2那样，从分别与上述各检测部7a连接的电池2中，借助电源部7h而获得驱动电力，但是由于从串联的多个电池2中的，其最低电位和最大电位获得驱动电压，故即使在各自的电池2为2V电池等的低电压的电池的情况下，仍可将与该电压传感单元7连接的个数的电池2的串联的总电压作为驱动电压而获得。由此，即使在为具有通过高于一个电池2的电压的驱动电力而进行动作的运算部7b、无线部10的结构的情况下，作为高价格的部件的升压电路仍是不需要的，在按照多个而设置的电压传感单元7中，使电源系统简化，借此，即使通过该方式，仍可低价格地制造。
由于上述控制器11向上述电压传感单元7的无线部10发送计量开始命令，通过该命令，开始各检测部7a的计量，故可使具有多个的各检测部7a的计量开始时刻一致。在此场合，上述控制器11同时地通过串行传送或并行传送而向上述各电压传感单元7，发送各自的检测部7a的计量开始命令，各检测部7a在经过计量开始延迟时间后同时地进行计量。也可在计量结束后，上述控制器11依次地，向上述各电压传感单元7发送数据发送的要求命令，接收了命令的电压传感单元7发送与命令相对应的检测部7a的运算部7b的运算后的数据，反复进行以上的处理，由此进行数据的通信。在本实施方式中，上述控制器11也可在从数据发送要求命令的发送起一定时间后，向无法接收数据的上述电压传感单元7进行再次发送请求。
作为另一例子，在经过以针对各电压传感单元7的各检测部7a而确定的计量开始延迟时间后，进行计量的场合，即使在同时地向各无线部10发送计量开始命令的情况下，仍可按照无线的发送接收没有妨碍的方式依次地进行具有多个的各电压传感单元7的各检测部7a的计量，对其进行发送。比如，发送开始命令为全局命令，电压传感单元7同时地获得该命令。
上述控制器11在从上述计量开始命令的发送起一定时间后，向无法接收数据的上述电压传感单元7进行再次发送请求。具有因某个的临时的发送的障碍等，通过一部分的电压传感单元7的无线部10，无法接收计量开始命令的情况。即使在这样的情况下，仍可通过进行上述再次发送请求，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。是否接收计量开始命令可通过控制器11判断是否接收电压的计量值的方式而进行。
控制器11也可不像前述那样，同时地发送计量开始命令，而向上述各电压传感单元7的无线部10，分别发送数据请求命令，而依次接收数据。在该方案的场合，在电压传感单元7侧，上述延迟功能是不需要的，电压传感单元7侧的结构简化。由于上述控制器11对应于已计算的上述内部电阻的值，输出多级的警报，故知晓电池更换的必要性的紧急度，不进行白白的电池更换，顺利而快速地进行维修的计划、准备。
图4、图5表示上述电压传感单元7的变形例子。在本例子中，上述电压传感单元7为下述的结构，其包括：多个检测部7a，该多个检测部7a进行电池2的端子间电压的各自的检测；数据选择部7d，该数据选择部7d可切换由该各检测部7a而检测的信号，选择而输出该信号；一个运算部7b，该运算部7b根据通过上述数据选择部7d而选择的信号，进行上述交流成分的各自的运算。此外，包括存储部7e，该存储部7e存储通过运算部7b而运算的结果，通过各检测部7a而检测、通过数据选择部7d而选择、通过运算部7b而转换为执行值等的各电池2的电压计量值一旦存储于存储部7e中，从无线部10依次输出。上述检测部7a由差动运算电路构成，通过由这些差动运算电路构成的多个检测部7a，构成由传感阵列或传感模块等构成的差动运算部7aA。
上述多个检测部7a、数据选择部7d、运算部7b、存储部7d、以及无线部10安装于共同的衬底上，构成传感单元主体7A(图5)，在该传感单元主体7A的电源端子n(低电位侧)、p(高电位侧)连接有电源部7h。电源部7h分别经由开关7s而与劣化检测对象的进行连续而串联的多个电池2连接，从这些电池2切换上述开关7s，有选择地获得驱动电力。上述开关7s为比如手动开关。电源部7h由降压电路构成。
在像本例子的这样，设置数据选择部7d的场合，运算部7为一个便可。由此，构成上述检测部7a、运算部7b或数据选择部7d的电路元件的个数少便可。针对电源，可通过上述开关7s的切换，选择向上述电源部7h的供电电压。在电源1中的电池2的电压在劣化检测之前而预先知晓的场合，可对应于该电压，切换上述开关7s，进行劣化检测的运用。
图6、图7表示电压传感单元7的另一变形例子。在该变形例子中，代替设置图4、图5的实施方式中的开关7s，电源部7h经由仅仅允许从电池2侧，向电源部7h侧的流动的二极管7t而与上述进行连续而串联的多个电池2中的各自的高电位侧的电极连接，并且直接连接有上述串联的多个电池2的最低电位的电极。
如果为像这样，采用二极管7t的结构，则即使在像图6那样，全部的检测部7a与电池2连接的情况下，另外即使在像图7那样，仅仅一部分的检测部7a与电池2连接的情况下，可以无源的方式获得串联的电池2的最大电压。
图8表示电压传感单元7中的又一变形例子。在该变形例子中，针对经由图6、图7的二极管7t而连接的结构，在各二极管7t和电源部7h之间连接开关7s。开关7s采用可通过操作信号而切换的结构的类型，比如，FET等的半导体开关、继电器等，可通过设置于电源部7h上的控制部7u而进行开闭。
如果像上述那样，开关7s与各二极管7t串联，则首先，在获得已连接的电池2的串联体的最大电压后，可通过设置于电源部7h中的控制部7u，通过开关7s而切换高电位侧的适当的连接，切换到效率良好的电压(比如，稍高于驱动电路的电压)。
图11表示本发明的第2实施方式。在本实施方式中，代替在图1所示的第1实施方式中，针对各自的电池组3而设置电流传感器8的结构，而针对劣化检测对象的电源1，电流传感器8为一个。针对电池组3的电流的检测，像该图的例子那样，在电源1的全部中，电流传感器8为一个，即使在要检测流过电池组3的电流的情况下，与针对各个电池组3而设置电流传感器8的场合相比较，具有针对求出各电池2的内部电阻的方面，在实用上，几乎不产生差别的可能性。由此，电流传感器8在电源1整体中，为一个，由此，在维持劣化检测的精度的同时，谋求电流传感器8的削减带来的结构的简化和成本的降低。
如果具体说明，则在像图12所示的那样，比如，上述计量用电流施加装置9由放电电路构成，采用电流限制电阻26的场合，由于电流限制电阻26充分地大于电池2的内部电阻，故即使在电池内部电阻因劣化而变化的情况下，仍几乎不对电流值产生影响。由此，即使在多个电池组3并联的情况下，仍可在放电电路(计量用电流施加装置9)的位置，测定电流值，将除以电池组3的并列个数而得到的值作为各自的电池2的测定用电流。
比如，在电流限制电阻26在20～30Ω的范围内的场合，由于电池内部电阻在数m～10mΩ的范围内，故在电池内部电阻为10mΩ时，在150个串联时，其内部电阻为1.5Ω。如果3个并联，则其内部电阻为0.5Ω，小于电流限制电阻26。在这里，对于10％的电阻，因劣化，内部电阻为2倍，即使在该情况下，该电阻仍为0.55Ω，总阻抗为20.5Ω，但是，其为20.55Ω的程度，对测定用电流的影响小。由此，也可使电流传感器8是共用的。图11的实施方式的其它的事项与图1的实施方式相同。
图12表示本发明的第3实施方式。在本实施方式中，除了特别说明的事项，其它的方面与结合图1等而说明的第1实施方式相同。另外，一个无线部10(和与其连接的天线)在图12中，针对每个电池2而设置，但是也可像第1、第2实施方式的那样，针对每个电压传感单元7而设置。
在图12中，在电源1中，多个电池组3串联，构成串联体3A，该电池组3的串联体3A按照多排而并联。在各电池组3的串联体3A之间，相互对应的各自的上述电池组3之间的部位a相互连接，上述电池组3并联，构成并联体3B。针对该一个电池组3的每个并联体3B，设置上述计量用电流外加装置9和电流传感器8。计量用电流外加装置9在本例子中，由上述的放电电路构成。
换言之，如果将上述电源1中的串联体3A视为一个电池组3，则该一个电池组3分成在串联方向并列的多个(2个)电池组分割体3a，该电池组分割体3a与构成另一电池组3的电池组分割体3a并联。形成下述的结构，其中，针对这些电池组分割体3a并联的连接体(即，并联体3B)的每个，并列地设置上述计量用电流外加装置9(放电电路)。无论分割的数量，在各自的电池组分割体3a中，上述电池2按照多个而串联。
在上述电源1为数据中心的应急电源等的场合，电源1的整体的电池2的串联体的电压为比如超过300V的高电压。由此，如果相对上述电源1的整体设置电流外加装置9(放电电路)，则必须要求作为用于外加测定电流的电源元件的上述开关元件27的耐压高。但是，通过像本实施方式那样，形成将电池2的串联体在串联方向而分割为2个的结构，在上述计量用电流外加装置9(放电电路)中的作为测定电流外加用的电源元件的上述开关元件27可采用耐压低的类型。
如上面所述，在参照附图的同时，对优选的实施方式进行了说明，但是，在不脱离本发明的实质的范围内，可进行各种的追加、变更、删除。于是，这样的方案也包括在本发明的范围内。
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表示电压传感单元；
标号7a表示检测部；
标号7b表示运算部；
标号7c表示切换部；
标号7d表示数据选择部；
标号7e表示存储部；
标号7h表示电源部；
标号7s表示开关；
标号7A表示传感单元主体；
8表示电流传感器；
标号9表示计量用电流外加装置；
标号10表示无线部；
标号11表示控制器；
标号11A表示主控制器；
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表示内部电阻计算部；
标号13b表示判断部。

Claims (5)

1.一种二次电池的劣化判断装置，在该二次电池的劣化判断装置中，判断电源中的各电池的劣化，该电源由多个电池组并联而成，该电池组由分别作为二次电池的多个电池串联而成，该二次电池的劣化判断装置包括：
多个电压传感单元，该电压传感单元包括：多个检测部，该多个检测部分别检测上述电池组中的连续而串联的多个电池的端子间电压；运算部，该运算部根据通过这些检测部而检测的包括上述端子间电压的信号，对交流成分进行运算；无线部，该无线部发送该运算部的运算结果；
电流传感器，该电流传感器检测上述电池组的电流；
计量用电流外加装置，该计量用电流外加装置将包括交流成分的计量用电流外加于上述电池组上；
控制器，该控制器接收上述各电压传感单元已发送的上述计量值，采用该已接收的计量值，计算各电池的内部电阻，根据内部电阻判断上述电池的劣化；
上述电压传感单元包括电源部，该电源部从与上述检测部连接的电池获得驱动电力。
2.根据权利要求1所述的二次电池的劣化判断装置，其中，上述电源部从进行上述连续而串联的多个电池的最低电位和最大电位获得驱动电力。
3.根据权利要求1所述的二次电池的劣化判断装置，其中，上述电源部分别经由开关与进行上述连续而串联的多个电池连接，从这些电池切换上述开关，有选择地获得上述驱动电力。
4.根据权利要求1所述的二次电池的劣化判断装置，其中，上述电源部经由仅允许从上述电池侧向上述电源部侧的流动的二极管，与进行上述连续而串联的多个电池的各自的高电位侧的电极连接，并且连接进行上述连续而串联的多个电池的最低电位的电极。
5.根据权利要求4所述的二次电池的劣化判断装置，其中，在上述二极管和上述电源部之间连接有开关，上述电源部能通过上述开关而切换所连接的电压。
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