DE112008003165T5

DE112008003165T5 - System zum Schätzen des Degradationszustands eines Akkumulators

Info

Publication number: DE112008003165T5
Application number: DE112008003165T
Authority: DE
Inventors: Tsurayoshi Imanishi; Shinichi Kitamura
Original assignee: Nipro Corp; Nipron Co Ltd
Current assignee: Nipro Corp; Nipron Co Ltd
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-12-23
Anticipated expiration: 2028-11-27
Also published as: WO2009069615A1; US20100256935A1; JP5076835B2; US8396679B2; CN101874210A; DE112008003165B4; CN101874210B; JP2009128250A

Abstract

System zum Schätzen des Degradationszustands eines Akkumulators, mit:
einer Betriebsinformationsmesseinrichtung zum Messen von Betriebsinformation für einen Akkumulator, wobei die Betriebsinformation mindestens zwei Elemente aus der folgenden Gruppe umfasst: Temperatur des Akkumulators, Herstellungsdatum oder die seit der Installation verstrichene Zeit, Entladungstiefe und Entladekapazität;
einer Degradationswertberechnungseinrichtung zum Berechnen von Degradationswerten des Akkumulators, die mindestens zwei Messwerten entsprechen, die durch die Betriebsinformationsmesseinrichtung gemessen werden, basierend auf den Messwerten;
einer Degradationsakkumulationswertspeichereinrichtung zum Speichern von Degradationsakkumulationswerten, die durch jeweiliges Akkumulieren der durch die Degradationswertberechnungseinrichtung berechneten Degradationswerte erhalten werden;
einer Hauptakkumulationswertauswahleinrichtung zum Auswählen eines größten Degradationsakkumulationswertes aus mindestens zwei der durch die Degradationsakkumulationswertspeichereinrichtung akkumulierten Degradationsakkumulationswerte als Hauptakkumulationswert; und
einer Gesamtdegradationswertberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Gesamtdegradationswertes basierend auf dem durch die Degradationsakkumulationswertauswahleinrichtung ausgewählten Hauptakkumulationswert und dem Degradationswert, der dem Degradationsakkumulationswert entspricht, der nicht als Hauptakkumulationswert ausgewählt wurde.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Schätzen des Degradationszustands eines Akkumulators. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Schätzung eines Degradationszustands eines als eine Notstromversorgung verwendeten Akkumulators.
Hintergrundtechnik
Gegenwärtig wird ein Akkumulator, wie beispielsweise ein Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, ein Lithium-Ionen-Akkumulator und ein Bleiakkumulator, als Notstromversorgung, z. B. als unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem (UPS), verwendet, so dass Computer und ähnliche Geräte im Fall ei nes unerwarteten Ereignisses, z. B. eines Spannungsausfalls, durch die Entladungsenergie des Akkumulators betrieben werden können.
Derartige Notstromversorgungen sollten Computern und ähnlichen Geräten auch dann Leistung zuführen, wenn ein unerwartetes Ereignis auftritt. Hinsichtlich einer geeigneten Wartung ist es wichtig, den richtigen Zeitpunkt zu kennen, zu dem der Akkumulator ersetzt werden sollte, so dass es er wünscht ist, den Degradationszustand des Akkumulators exakt zu erfassen.
Es ist jedoch bekannt, dass die Degradation eines Akkumulators kompliziert ist und mehrere Faktoren dabei eine Rolle spielen, wie z. B. die Temperatur, die Entladekapazität, die Entladungstiefe, die verstrichene Zeit, die Anzahl der Entladungen bzw. die Entladungshäufigkeit, usw. Es ist außerdem bekannt, dass es schwierig ist, den Degradationszustand eines Akkumulators exakt zu erfassen.
Ein Beispiel einer Vorrichtung zum Schätzen der Lebensdauer eines Akkumulators ist beispielsweise eine im Patentdokument 1 beschriebene Vorrichtung zum Schätzen der Lebensdauer eines Akkumulators.
Mit der im Patentdokument 1 beschriebenen Vorrichtung zum Schätzen der Lebensdauer eines Akkumulators wird eine erwartete Lebensdauer basierend auf einer einem Akkumulator zugeführten Lastspannung und einer Umgebungstemperatur berechnet. Die Anzahl der Entladungen des Akkumulators wird gemessen, und ein erster Lebensdauerminderungswert wird basierend auf der gemessenen Anzahl der Entladungen berechnet. Ein zweiter Lebensdauerminderungswert wird basierend auf einer mittleren Temperatur des Akkumulators in einem Lade-/Entlademodus oder in einem Bereitschaftsmodus, einer seit der Installation des Akkumulators verstrichenen Zeitdauer und der Umgebungstemperatur berechnet. Eine Restlebensdauer wird dann durch Subtrahieren des ersten Lebensdauerminderungswertes und des zweiten Lebensdauerminderungswertes von der erwarteten Lebensdauer berechnet.
Der erste Lebensdauerminderungswert L₁ und der zweite Lebensdauerminderungswert L₂ können durch die folgenden Gleichungen erhalten werden:
wobei, N die Anzahl der Entladungen, D die verstrichene Zeit, Tm den Temperaturmittelwert des Akkumulators in einem Lade-/Entlademodus oder in einem Bereitschaftsmodus, gemessen in vorgegebenen Zeitintervallen, T0 die Umgebungstemperatur während der Berechnung der erwarteten Lebensdauer und a, b, c und d Konstanten bezeichnen.

Patentdokument 1: JP-A Nr. 2007-263952

Kurze Beschreibung der Erfindung
Zu lösende technische Probleme
Bis vor einigen Jahren sind häufig unterbrechungsfreie Notstromversorgungen für Computer verwendet worden, die in einer stabilen Temperaturumgebung installiert sind, wie beispielsweise in einem Server-Betriebsraum, so dass es nicht erforderlich gewesen ist, ihre Verwendung in einer ungünstigen Umgebung zu betrachten. Mit der weiten Verbreitung von Computern und der damit verbundenen Erfordernis für eine Datensicherung und unterbrechungsfreie Arbeitsabläufe ist auch die allgemeine Notwendigkeit von Notstromversorgungen deutlich geworden, so dass nun Notstromversorgungen allgemein verwendet werden. Infolgedessen werden nun Notstromversorgungen in verschiedenartigen Umgebungen eingesetzt.
In Patentdokument 1 werden eine Umgebungstemperatur, die Anzahl von Entladungen, eine mittlere Temperatur und eine verstrichene Zeit gemessen, und basierend auf den gemes senen Daten wird eine Restlebensdauer berechnet. Die weitverbreitete Verwendung von unterbrechungsfreien Notstromsystemen beinhaltet jedoch auch ihre Verwendung in einer Hochtemperaturumgebung. In einer derartigen ungünstigen Betriebsumgebung weicht ein tatsächlicher Degradationszustand manchmal wesentlich von einem erwarteten Degradationszustand ab.
Hinsichtlich des vorstehend beschriebenen Problems ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Schätzen des Degradationszustands eines Akkumulators bereitzustellen, durch das ein Degradationszustand in verschiedenartigen Umgebungen geschätzt werden kann.
Maßnahmen zum Lösen der Probleme
Ein erfindungsgemäßes System zum Schätzen des Degradationszustands eines Akkumulators weist auf:
eine Betriebsinformationsmesseinrichtung zum Messen von Betriebsinformation für den Akkumulator, wobei die Betriebsinformation mindestens zwei Elemente aus der folgenden Gruppe umfasst: Temperatur des Akkumulators, Herstellungsdatum oder die seit der Installation verstrichene Zeit, Entladungstiefe und Entladekapazität;
eine Degradationswertberechnungseinrichtung zum Berechnen von Degradationswerten des Akkumulators, die mindestens zwei Messwerten entsprechen, die durch die Betriebsinformationsmesseinrichtung gemessen werden, basierend auf den Messwerten;
eine Degradationsakkumulationswertspeichereinrichtung zum Speichern von Degradationsakkumulationswerten, die durch jeweiliges Akkumulieren der durch die Degradationswertberechnungseinrichtung berechneten Degradationswerte erhalten werden;
eine Hauptakkumulationswertauswahleinrichtung zum Auswählen eines größten Degradationsakkumulationswertes aus mindestens zwei der durch die Degradationsakkumulationswertspeichereinrichtung akkumulierten Degradationsakkumulationswerte als ein Hauptakkumulationswert; und
eine Gesamtdegradationswertberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Gesamtdegradationswertes basierend auf dem durch die Degradationsakkumulationswertauswahleinrichtung ausgewählten Hauptakkumulationswert und dem Degradationswert, der dem Degradationsakkumulationswert entspricht, der nicht als Hauptakkumulationswert ausgewählt wurde.
Daher werden die Degradationsakkumulationswerte jeweils basierend auf mehreren Betriebsinformationen für den Akkumulator gespeichert, und der größte Degradationsakkumulationswert davon wird als der Hauptakkumulationswert gesetzt. D. h., Daten, die den größten Degradationsfaktor darstellen, können bei der Schätzung des Degradationszustands am stärksten berücksichtigt werden. Außerdem kann, weil der andere Degradationsfaktor (die anderen Degradationsfaktoren) ebenfalls bei der Schätzung des Degradationszustands berücksichtigt wird (werden), der Degradationszustand exakter geschätzt werden.
Die Gesamtdegradationswertberechnungseinrichtung kann den Hauptakkumulationswert und den Degradationswert addieren, der dem Degradationsakkumulationswert entspricht, der nicht als Hauptakkumulationswert ausgewählt wurde.
Das System zum Schätzen des Degradationszustands eines Akkumulators kann ferner eine Datentabellenspeichereinrichtung zum Speichern einer Datentabelle aufweisen, in der die durch die Betriebsinformationsmesseinrichtung gemessenen Messwerte mit den Degradationswerten des Akkumulators in Beziehung gesetzt sind, wobei die Degradationswertberechnungseinrichtung die Degradationswerte basierend auf der in der Datentabellenspeichereinrichtung gespeicherten Datentabelle berechnen kann.
Der Akkumulator kann ein Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, ein Lithium-Ionen-Akkumulator oder ein Nickel-Cadmium-Akkumulator sein.
Der Akkumulator kann in einem Gehäuse eines Computers oder in einem Steuergerät des Computers untergebracht sein.
Wirkungen der Erfindung
Im erfindungsgemäßen System zum Schätzen des Degradationszustands eines Akkumulators mit der vorstehend beschriebenen Struktur werden die Degradationsakkumulationswerte jeweils basierend auf mehreren Betriebsinformationen für den Akkumulator gespeichert, und der größte Degradationsakkumulationswert davon wird als der Hauptakkumulationswert gesetzt. D. h., die Daten, die den größten Degradationsfaktor darstellen, können bei der Schätzung des Degradationszustands am stärksten berücksichtigt werden. Außerdem kann, weil der andere Degradationsfaktor (die anderen Degradationsfaktoren) ebenfalls bei der Schätzung des Degradationszustands berücksichtigt wird (werden), der Degradationszustand im Vergleich zu einem Fall, in dem der Degradationszustand basierend auf nur einem Messdatenelement geschätzt wird, exakter geschätzt werden.
Außerdem kann, weil die Berechnung nicht einfach basierend auf mehreren Messwerten ausgeführt wird, sondern stattdessen durch Auswählen des Datenelements des Hauptakkumulationswertes ausgeführt wird, das die Degradation am stärksten beeinflusst, der Degradationszustand für verschiedene Betriebsumgebungen des Akkumulators geschätzt werden.
Außerdem kann (können), weil die Summe der Degradationswerte, die nicht als Hauptakkumulationswert ausgewählt werden, zum Hauptakkumulationswert addiert wird, um einen Gesamtdegradationswert zu erhalten, der Degradationsfaktor (die Degradationsfaktoren), der (die) nicht als der Hauptakkumulationswert ausgewählt wird (werden), ebenfalls bei der Schätzung des Degradationszustands berücksichtigt werden.
Außerdem ist durch das Bereitstellen der Datentabelle keine Recheneinheit erforderlich, die eine Hochleistungs-Rechenverarbeitung ausführt, und kann ein kosteneffizientes System zum Schätzen eines Degradationszustands implementiert werden.
Darüber hinaus kann, wenn ein Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, ein Lithium-Ionen-Akkumulator oder ein Nickel-Cadmium-Akkumulator als Akkumulator ausgewählt wird, im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Bleiakkumulator verwendet wird, eine Notstromversorgung implementiert werden, die der globalen Umweltverschmutzung Rechnung trägt.
Außerdem muss, weil der Akkumulator im Inneren des Gehäuses oder des Steuergeräts des Computers installiert ist, kein Installationsraum für die Notstromversorgung bereitgestellt werden. Außerdem kann, auch in einer Umgebung mit sich ändernden Temperaturen oder Entladungshäufigkeiten, wie beispielsweise im Inneren eines Computergehäuses, die Schätzung gemäß der Installationsumgebung oder eines Nutzungszustands geeignet ausgeführt werden, weil der größte Degradationswert als Hauptakkumulationswert zum Schätzen des Degradationszustands gesetzt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein erläuterndes Diagramm einer in einem Gehäuse eines Computers installierten Notstromversorgung;
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems zum Schätzen des Degradationszustands eines Akkumulators; und
3 zeigt ein Diagramm zum Erläutern der Schätzung des Degradationszustands eines Akkumulators.

1: Gehäuse
2: Steuergerät
3: Akkumulator
4: Degradationszustandschätzsystem
5: Betriebsinformationsmesseinrichtung
5a: Temperaturmesseinheit
5b: Einheit zum Messen einer verstrichenen Zeit
5c: Entladungstiefenmesseinheit
5d: Entladekapazitätsmesseinheit
6: Datentabellenspeichereinrichtung
7: Degradationswertberechnungseinrichtung
7a: Einheit zum Berechnen eines auf der Temperatur basierenden Degradationswertes
7b: Einheit zum Berechnen eines auf der verstrichenen Zeit basierenden Degradationswertes
7c: Einheit zum Berechnen eines auf der Entladungstiefe basierenden Degradationswertes
7d: Einheit zum Berechnen eines auf der Entladekapazität basierenden Degradationswertes
8: Degradationsakkumulationswertspeichereinrichtung
8a: Einheit zum Speichern eines auf der Temperatur basierenden Degradationsakkumulationswertes
8b: Einheit zum Speichern eines auf der verstrichenen Zeit basierenden Degradationsakkumulationswertes
8c: Einheit zum Speichern eines auf der Entladungstiefe basierenden Degradationsakkumulationswertes
8d: Einheit zum Speichern eines auf der Entladekapazität basierenden Degradationsakkumulationswertes
9: Hauptakkumulationswertauswahleinrichtung
10: Gesamtdegradationswertberechnungseinrichtung
11: Degradationszustandschätzeinrichtung
12: Degradationszustandausgabeeinrichtung
13: Displayeinheit
14: Degradationsakkumulationswerte
14a: Auf der Temperatur basierender Degradationsakkumulationswert
14b: Auf der verstrichenen Zeit basierender Degradationsakkumulationswert
14c: Auf der Entladungstiefe basierender Degradationsakkumulationswert
14d: Auf der Entladekapazität basierender Degradationsakkumulationswert
15: Degradationswerte
15a: Auf der Temperatur basierender Degradationswert
15b: Auf der verstrichenen Zeit basierender Degradationswert
15c: Auf der Entladungstiefe basierender Degradationswert
15d: Auf der Entladekapazität basierender Degradationswert
16: Hauptakkumulationswert
17: Nebendegradationswert
18: Gesamtdegradationswert
19: Entscheidungskriterium
20: Stromversorgung
21: Kommunikationseinheit
22: Lautsprecher
C: Computer

Bestes Ausführungsbeispiel zum Implementieren der Erfindung
Wie in 1 dargestellt ist, weist das erfindungsgemäße System zum Schätzen des Degradationszustands eines Akkumulators im Inneren eines Gehäuses 1 eines Computers C ein Steuergerät 2 auf, das einen Akkumulator 3 aufnimmt, und ist derart konfiguriert, dass Ladezustände 13a und 13b und ein Degradationszustand (eine Restlebensdauer) 13c auf einer Displayeinheit 13 dargestellt werden.
Der Akkumulator 3 ist im Inneren eines Gehäuses des Steuergeräts 2 aufgenommen. Der Akkumulator 3 kann durch von einer Spannungsversorgung 20 des Computers C zugeführte Leistung aufgeladen werden und gibt im Fall eines Spannungsausfalls Leistung an die Spannungsversorgung 20 ab und dient so als Notstromversorgung.
Der Akkumulator 3 ist ein umweltfreundlicher Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, d. h. er ist im Vergleich beispielsweise zu einem Bleiakkumulator umweltfreundlicher. Obwohl hierin ein Nickel-Metallhydrid-Akkumulator als Akkumulator 3 verwendet wird, können verschiedenartige Akkumulatoren verwendet werden, wie beispielsweise ein Lithium-Ionen-Akkumulator, ein Nickel-Cadmium-Akkumulator oder ein ähnlicher Akkumulator.
Wie in 1 dargestellt ist, muss, weil der Akkumulator 3 im Inneren des Gehäuses 1 des Computers C aufgenommen ist, kein Installationsraum für ein unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem bereitgestellt werden.
Alternativ kann der Akkumulator 3 in einer vom Gehäuse 1 verschiedenen Komponente untergebracht werden, so dass er durch die im Inneren des Computers C erzeugte Wärme nicht beeinflusst wird, wodurch die durch die Temperatur verursachte Degradation des Akkumulators 3 unterdrückt wird.
Wie in 2 dargestellt ist, weist das Degradationszustandschätzsystem 4 eine Betriebsinformationsmesseinrichtung 5, eine Datentabellenspeichereinrichtung 6, eine Degradationswertberechnungseinrichtung 7, eine Degradationsakkumulationswertspeichereinrichtung 8, eine Hauptakkumulationswertauswahleinrichtung 9, eine Gesamtdegradationswertberechnungseinrichtung 10, eine Degradationszustandschätzeinrichtung 11 und eine Degradationszustandausgabeeinrichtung 12 auf.
Die Betriebsinformationsmesseinrichtung 5 misst Betriebsinformation für den Akkumulator 3, die die Temperatur des Akkumulators 3, die seit dem Datum der Herstellung verstrichene Zeit, die Entladungstiefe, die Entladekapazität und ähnliche Parameter enthält.
Die Betriebsinformationsmesseinrichtung 5 weist eine Temperaturmesseinheit 5a, die die Ist-Temperatur des Akkumulators misst, eine Einheit 5b zum Messen einer verstrichenen Zeit, die eine seit dem Datum der Herstellung des Akkumulators 3 verstrichene Zeit misst, eine Entladungstiefenmesseinheit 5c, die die Entladungstiefe des Akkumulators 3 misst, und eine Entladekapazitätsmesseinheit 5d auf, die die Entladekapazität des Akkumulators 3 misst.
Die Einheit 5b zum Messen einer verstrichenen Zeit misst die verstrichene Zeit basierend auf im Akkumulator 3 gespeicherter Herstellungsdatuminformation. Alternativ kann sie die Zeit messen, die seit der Installation des Akkumulators 3 im Steuergerät 2 verstrichen ist.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform vier Betriebsinformationselemente gemessen werden, d. h., die Temperatur, die verstrichene Zeit, die Entladungstiefe und die Entladekapazität, wird die Messung von mindestens zwei Betriebsinformationselementen ausreichend sein. Je größer die Anzahl der gemessenen Betriebsinformationselemente ist, desto höher ist die Genauigkeit der Schätzung des Degradationszustands.
Die Datentabellenspeichereinrichtung 6 speichert eine Datentabelle, in der durch die Betriebsinformationsmesseinrichtung 5 gemessene Messwerte und Degradationswerte miteinander in Beziehung gesetzt sind. Die Datentabelle besteht aus einer Temperaturdatentabelle, einer Datentabelle für die verstrichene Zeit, einer Entladungstiefendatentabelle und einer Entladekapazitätsdatentabelle.
Die Degradationswertberechnungseinrichtung 7 besteht aus einer Einheit 7a zum Berechnen eines auf der Temperatur basierenden Degradationswertes, einer Einheit 7b zum Berechnen eines auf der verstrichenen Zeit basierenden Degradationswertes, einer Einheit 7c zum Berechnen eines auf der Entladungstiefe basierenden Degradationswertes und einer Einheit 7d zum Berechnen eines auf der Entladekapazität basierenden Degradationswertes und ist dafür konfiguriert, nach dem Empfang von Messsignalen, die die Temperatur, die verstrichene Zeit, die Entladungstiefe und die Entladekapazität anzeigen, die durch die Messeinheiten 5a, 5b, 5c bzw. 5d der Betriebsinformationsmesseinrichtung 5 gemessen werden, einen auf der Temperatur basierenden Degradationswert, einen auf der verstrichenen Zeit basierenden Degradationswert, einen auf Entladungstiefe basierenden Degradationswert und einen auf Entladekapazität basierenden Degradationswert für die jeweiligen empfangenen Messwerte zu berechnen.
Wenn die Datentabellenspeichereinrichtung 6 bereitgestellt wird, werden die Degradationswerte basierend auf den Datentabellen berechnet. Alternativ kann eine beliebige Rechenformel zum Berechnen der Degradationswerte von den Messwerten vorgespeichert werden, um die Degradationswerte basierend auf dieser Rechenformel zu berechnen.
Durch das Bereitstellen einer Datentabelle kann eine Recheneinheit eliminiert werden, die eine Hochleistungs-Rechenverarbeitung ausführt, und ein kosteneffizientes Degradationszustandschätzsystem konfiguriert werden.
Die Degradationsakkumulationswertspeichereinrichtung 8 besteht aus einer Einheit 8a zum Speichern eines auf der Temperatur basierenden Degradationsakkumulationswertes, einer Einheit 8b zum Speichern eines auf der verstrichenen Zeit basierenden Degradationsakkumulationswertes, einer Einheit 8c zum Speichern eines auf der Entladungstiefe basie renden Degradationsakkumulationswertes und einer Einheit 8d zum Speichern eines auf der Entladekapazität basierenden Degradationsakkumulationswertes und ist dafür konfiguriert, die durch die Degradationswertberechnungseinheiten 7a, 7b, 7c bzw. 7d der Degradationswertberechnungseinrichtung 7 berechneten jeweiligen Degradationswerte zu akkumulieren und zu speichern.
Die Hauptakkumulationswertauswahleinrichtung 9 wählt den größten Degradationsakkumulationswert als Hauptakkumulationswert aus den in der Degradationsakkumulationswertspeichereinrichtung 8 gespeicherten Degradationsakkumulationswerten aus. Die Akkumulationswerte, die nicht als der Hauptakkumulationswert ausgewählt werden, werden als Nebenakkumulationswerte gesetzt.
Die Gesamtdegradationswertberechnungseinrichtung 10 berechnet einen Gesamtdegradationswert basierend auf dem durch die Hauptakkumulationswertauswahleinrichtung 9 ausgewählten Hauptakkumulationswert und den (nachstehend als ”Nebendegradationswerte” bezeichneten) Degradationswerten, die den (nachstehend als ”Nebenakkumulationswerte” bezeichneten) anderen Akkumulationswerten entsprechen, die nicht als der Hauptakkumulationswert ausgewählt werden.
Eine exemplarische Berechnung des Gesamtdegradationswertes kann darin bestehen, den Hauptakkumulationswert und alle Nebendegradationswerte aufzuaddieren, wie später unter Bezug auf 3 beschrieben wird.
Die Degradationszustandschätzeinrichtung 11 schätzt den aktuellen Degradationszustand basierend auf dem durch die Gesamtdegradationswertberechnungseinrichtung 10 berechneten Gesamtdegradationswert und einem vorgegebenen Entscheidungskriterium. Jedes durch die Betriebsinformationsmesseinrichtung 5 gemessene Betriebsinformationselement kann auf der Displayeinheit 13 dargestellt werden.
Die Degradationszustandausgabeeinrichtung 12 ist dafür. konfiguriert, das Schätzergebnis der Degradationszustandschätzeinrichtung 11 auszugeben und kann dafür konfiguriert sein, das Schätzergebnis auf der Displayeinheit 13 darzu stellen, um einen Warnton oder ein ähnliches Signal über einen Lautsprecher 22 auszugeben und/oder verschiedenartige Signale, z. B. ein Warnsignal, über eine Kommunikationseinheit 21 nach außen zu übertragen.
Nachstehend wird unter Bezug auf die 2 und 3 ein spezifisches Beispiel zum Schätzen des Degradationszustands des Akkumulators 3 beschrieben.
Zunächst messen die Messeinheiten 5a bis 5d der Betriebsinformationsmesseinrichtung 5 die Temperatur, die verstrichene Zeit, die Entladungstiefe bzw. die Entladekapazität. Die gemessenen Datenelemente werden durch die Degradationswertberechnungseinheiten 7a bis 7d der Degradationswertberechnungseinrichtung 7 verarbeitet, um einen auf der Temperatur basierenden Degradationswert 15a, einen auf der verstrichenen Zeit basierenden Degradationswert 15b, einen auf der Entladungstiefe basierenden Degradationswert 15c und einen auf der Entladekapazität basierenden Degradationswert 15d zu berechnen. 3 zeigt die berechneten Werte: der auf der Temperatur basierende Degradationswert 15a hat den Wert ”24”, der auf der verstrichenen Zeit basierende Degradationswert 15b hat den Wert ”52”, der auf der Entladungstiefe basierende Degradationswert 15c hat den Wert ”41” und der auf der Entladekapazität basierende Degradationswert 15d hat den Wert ”22”.
Außerdem akkumuliert die Degradationsakkumulationswertspeichereinrichtung die Degradationswerte 15a bis 15d und speichert einen auf der Temperatur basierenden Degradationsakkumulationswert 14a, einen auf der verstrichenen Zeit basierenden Degradationsakkumulationswert 14b, einen auf der Entladungstiefe basierenden Degradationsakkumulationswert 14c und einen auf der Entladekapazität basierenden Degradationsakkumulationswert 14d. 3 zeigt, dass der auf der Temperatur basierende Degradationsakkumulationswert 14a als Wert ”01234567” gespeichert wird, der auf der verstrichenen Zeit basierende Degradationsakkumulationswert 14b als Wert ”05234567” gespeichert wird, der auf der Entladungstiefe basierende Degradationsakkumulationswert 14c als Wert ”08234567” gespeichert wird und der auf der Entladekapazität basierende Degradationsakkumulationswert 14d als Wert ”02234567” gespeichert wird. Immer wenn die Degradationswerte 15 berechnet werden, werden die berechneten Degradationswerte 15 jeweils zu den Degradationsakkumulationswerten 14 addiert.
Die Hauptakkumulationswertauswahleinrichtung 9 wählt den größten Degradationsakkumulationswert als den Hauptakkumulationswert aus den in den Degradationsakkumulationswertspeichereinheiten 8a bis 8d gespeicherten Degradationsakkumulationswerten aus. In 3 wird, weil der Akkumulationswert des auf der Entladungstiefe basierenden Degradationsakkumulationswertes 14c am größten ist, der auf der Entladungstiefe basierende Degradationsakkumulationswert 14c als der Hauptakkumulationswert gesetzt, und die anderen Werte, d. h. der auf der Temperatur basierende Degradationsakkumulationswert 14a, der auf der verstrichenen Zeit basierende Degradationsakkumulationswert 14b und der auf der Entladekapazität basierende Degradationsakkumulationswert 14d werden als die Nebendegradationswerte gesetzt.
Nach der Auswahl des Hauptakkumulationswertes wählt die Gesamtdegradationswertberechnungseinrichtung 10 die den Nebenakkumulationswerten entsprechenden Degradationswerte aus und addiert sie zum Hauptakkumulationswert. In 3 werden der auf der Temperatur basierende Degradationswert 15a mit dem Wert ”24”, der auf der verstrichenen Zeit basierende Degradationswert 15b mit dem Wert ”52” und der auf der Entladekapazität basierende Degradationswert 15d mit dem Wert ”22” ausgewählt, um einen Nebendegradationswert 17 mit dem Wert ”98” zu erhalten. Der Nebendegradationswert 17 und der Hauptakkumulationswert 14c mit dem Wert ”08234567” werden addiert, wodurch der Wert ”82345665” als Gesamtdegradationswert 18 erhalten wird.
Dann wird der aktuelle Degradationszustand durch die Degradationszustandschätzeinrichtung 11 basierend auf dem Gesamtdegradationswert 18 und einem vorgegebenen Entscheidungskriterium geschätzt. Das Schätzschema kann wie in 3 dargestellt ist, darin bestehen, ein einziges Entscheidungskriterium oder mehrere Entscheidungskriterien 19 (19a, 19b, 19c) vorzuspeichern, um das Entscheidungskriterium/die Entscheidungskriterien 19 mit dem Gesamtdegradationswert 18 zu vergleichen und zu entscheiden, ob der Gesamtdegradationswert 18 das Entscheidungskriterium/die Entscheidungskriterien 19 überschreitet.
Dann stellt die Degradationszustandausgabeeinrichtung 12 das Schätzergebnis der Degradationszustandschätzeinrichtung 11 auf der Displayeinheit 13 dar. Obwohl der Degradationszustand einfach durch Anzeigen lediglich des berechneten Gesamtdegradationswertes dargestellt werden kann, wird hier eine Einheit zum Berechnen einer erwarteten Lebensdauer des Akkumulators 3 bereitgestellt, die dann in eine Zeit umgewandelt und wie in 1 dargestellt auf der Displayeinheit 13c angezeigt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn die Degradationszustandschätzeinrichtung 11 entscheidet, dass der Gesamtdegradationswert größer ist als das Entscheidungskriterium/die Entscheidungskriterien 19, veranlasst werden kann, dass die Beleuchtung der Displayeinheit 13 blinkt, der Laut sprecher 22 einen Warnton ausgibt oder die Kommunikationseinheit 21 ein Warnsignal nach außen überträgt, um anzuzeigen, dass der Akkumulator 3 ersetzt werden sollte.
Obwohl im vorstehend beschriebenen exemplarischen Fall der auf der Entladungstiefe basierende Degradationsakkumulationswert 14c am größten ist und daher dieser Degradationsakkumulationswert als Hauptakkumulationswert ausgewählt wird, gilt das gleiche auch für die anderen Degradationsakkumulationswerte, d. h. für den auf der Temperatur basierenden Degradationsakkumulationswert 14a, den auf der verstrichenen Zeit basierenden Degradationsakkumulationswert 14b und den auf der Entladekapazität basierenden Degradationsakkumulationswert 14d.
Auf diese Weise wird durch Auswählen des Faktors, der die Degradation am stärksten beeinflusst, aus den mehreren Degradationsfaktoren des Akkumulators 3 der Hauptfaktor der Degradation spezifiziert. Insbesondere wird in 3 die auf der Entladungstiefe basierende Degradation als der am stärksten beeinflussende Degradationsfaktor erkannt, so dass der Degradationszustand basierend darauf bestimmt wird.
Beispielsweise wird, wenn der Akkumulator 3 für eine lange Zeitdauer in einer Hochtemperaturumgebung installiert worden ist, auch wenn eine schwache Entladung vorliegt, der numerische Wert des auf der Temperatur basierenden Degradationsakkumulationswertes 14a größer als derjenige der anderen Akkumulationswerte 14b, 14c und 14d. In diesem Fall kann der auf der Temperatur basierende Degradationsakkumulationswert 14a als der Hauptakkumulationswert gesetzt werden, so dass er bei der Schätzung der Degradation am stärksten berücksichtigt wird.
Außerdem werden die den Nebenakkumulationswerten entsprechenden Degradationswerte aufaddiert, um den Nebendegradationswert 17 zu erhalten. Dann wird basierend auf dem Ne bendegradationswert 17 und dem Hauptakkumulationswert 16 der Gesamtdegradationswert 18 erhalten. Daher kann auch die Wirkung der anderen Degradationsfaktoren bei der Schätzung der Degradation berücksichtigt werden.
Insbesondere ist, wenn der Akkumulator 3 im Gehäuse eines Computers installiert ist, kein Installationsraum für die Notstromversorgung erforderlich. Auch in anderen Umgebungen, in denen die Temperatur oder die Entladungshäufigkeiten sich ändern, wie beispielsweise im Inneren des Gehäuses eines Computers, kann die Schätzung gemäß der Installationsumgebung oder dem Verwendungszustand geeignet ausgeführt werden, weil der größte Degradationsakkumulationswert als der Hauptakkumulationswert zum Schätzen des Degradationszustands gesetzt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl beschrieben worden ist, dass einfach alle den Nebenakkumulationswerten entsprechenden Degradationswerte aufaddiert werden, diese auch mit jeweiligen Koeffizienten multipliziert werden können, die gemäß der Folge der Nebenakkumulationswerte im Voraus gesetzt werden, um den Nebendegradationswert 17 zu erhalten.
Zusammenfassung
System zum Schätzen des Degradationszustands eines Akkumulators
Durch die vorliegende Erfindung wird ein System zum Schätzen des Degradationszustands eines Akkumulators bereitgestellt, mit: einer Betriebsinformationsmesseinrichtung (5) zum Messen von Betriebsinformation für einen Akkumulator (3), wie beispielsweise einer Temperatur, einer verstrichenen Zeit, einer Entladungstiefe und einer Entladekapazität des Akkumulators; einer Degradationswertberechnungseinrichtung (7) zum Berechnen von den Messwerten entsprechenden Degradationswerten (15) basierend auf den Messwerten; einer Degradationsakkumulationswertspeichereinrichtung (8) zum Speichern von Degradationsakkumulationswerten (14), die für jeden der berechneten Degradationswerte akkumuliert werden; einer Hauptakkumulationswertauswahleinrichtung (9) zum Auswählen des größten Degradationsakkumulationswertes als Hauptakkumulationswert aus den Degradationsakkumulationswerten; und einer Gesamtdegradationswertberechnungseinrichtung (10) zum Berechnen eines Gesamtdegradationswertes (18) basierend auf dem ausgewählten Hauptakkumulationswert und einem Degradationswert, der den Degradationsakkumulationswerten entspricht, die nicht als Hauptakkumulationswert ausgewählt wurden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2007-263952 A [0007]

Claims

System zum Schätzen des Degradationszustands eines Akkumulators, mit: einer Betriebsinformationsmesseinrichtung zum Messen von Betriebsinformation für einen Akkumulator, wobei die Betriebsinformation mindestens zwei Elemente aus der folgenden Gruppe umfasst: Temperatur des Akkumulators, Herstellungsdatum oder die seit der Installation verstrichene Zeit, Entladungstiefe und Entladekapazität; einer Degradationswertberechnungseinrichtung zum Berechnen von Degradationswerten des Akkumulators, die mindestens zwei Messwerten entsprechen, die durch die Betriebsinformationsmesseinrichtung gemessen werden, basierend auf den Messwerten; einer Degradationsakkumulationswertspeichereinrichtung zum Speichern von Degradationsakkumulationswerten, die durch jeweiliges Akkumulieren der durch die Degradationswertberechnungseinrichtung berechneten Degradationswerte erhalten werden; einer Hauptakkumulationswertauswahleinrichtung zum Auswählen eines größten Degradationsakkumulationswertes aus mindestens zwei der durch die Degradationsakkumulationswertspeichereinrichtung akkumulierten Degradationsakkumulationswerte als Hauptakkumulationswert; und einer Gesamtdegradationswertberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Gesamtdegradationswertes basierend auf dem durch die Degradationsakkumulationswertauswahleinrichtung ausgewählten Hauptakkumulationswert und dem Degradationswert, der dem Degradationsakkumulationswert entspricht, der nicht als Hauptakkumulationswert ausgewählt wurde.
System nach Anspruch 1, wobei die Gesamtdegradationswertberechnungseinrichtung den Hauptakkumulationswert und den Degradationswert addiert, der dem Degradationsakkumulationswert entspricht, der nicht als Hauptakkumulationswert ausgewählt wurde.
System nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einer Datentabellenspeichereinrichtung zum Speichern einer Datentabelle, in der die durch die Betriebsinformationsmesseinrichtung gemessenen Messwerte mit den Degradationswerten des Akkumulators in Beziehung gesetzt sind, wobei die Degradationswertberechnungseinrichtung die Degradationswerte basierend auf der in der Datentabellenspeichereinrichtung gespeicherten Datentabelle berechnet.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Akkumulator ein Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, ein Lithium-Ionen-Akkumulator oder ein Nickel-Cadmium-Akkumulator ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Akkumulator in einem Gehäuse eines Computers oder in einem Steuergerät des Computers aufgenommen ist.