-
BEZUGNAHME AUF EINE VERBUNDENE ANMELDUNG
-
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nummer 2016-054774, eingereicht am 18.03.2016, deren gesamte Offenbarung als Teil dieser Anmeldung durch Bezugnahme hier eingeschlossen ist.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
(Gebiet der Erfindung)
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation, die eine Degradation einer Sekundärbatterie feststellt, die in einer Notspannungsversorgung oder dergleichen in Rechenzentren, Mobilfunkbasisstationen oder anderen unterschiedlichen Typen von Spannungsversorgungen benutzt wird, bei denen eine stabile elektrische Spannungsversorgung erforderlich ist.
-
(Beschreibung des Standes der Technik)
-
In Rechenzentren, Mobilfunkbasisstationen oder dergleichen ist eine stabile Versorgung mit elektrischer Spannung wichtig. Obwohl eine kommerzielle Wechselspannung-Spannungsversorgung während des stabilen Betriebs benutzt wird, ist ein Rechenzentrum, eine Mobilfunkbasisstation oder dergleichen mit einer Notfallspannungsversorgung versehen, bei der eine Sekundärbatterie als unterbrechungsfreie Spannungsversorgungsvorrichtung benutzt wird, für den Fall, wenn die kommerzielle Wechselspannung-Spannungsversorgung stoppt. Ladeverfahren für die Notfallspannungsversorgung umfassen: Erhaltungsladen, bei dem Laden durchgeführt wird mit einem minimalen Strom durch Benutzen einer Ladeschaltung während eines kontinuierlichen Betriebs; und Erhaltungsladen, bei dem eine elektrische Last und eine Sekundärbatterie parallel zu einem Gleichrichter angeschlossen sind und der Ladevorgang wird durchgeführt, während die elektrische Last in Betrieb ist, wobei ein konstanter Strom angelegt ist. Im Allgemein wird Erhaltungsladen häufiger bei Notfallstromversorgungen eingesetzt.
-
Es ist erforderlich, dass die Notfallstromversorgung eine Spannung und einen Strom aufweist, die die Versorgung einer elektrischen Last ermöglichen, die durch die kommerzielle Stromversorgung angetrieben wird. Da eine einzige Sekundärbatterie (auch als Batterie bezeichnet) eine geringe Spannung und eine geringe Kapazität besitzt, ist die Notfallstromversorgung so konfiguriert, dass eine Mehrzahl von Batteriegruppen parallel angeschlossen ist und jede Batteriegruppe umfasst eine Mehrzahl von Batterien, die in Reihe angeschlossen sind. Die einzelne Batterie ist eine Bleispeicherbatterie, eine Lithiumionenbatterie oder dergleichen.
-
In einer derartigen Notfallstromversorgung verringern sich die Spannungen der Batterien durch Degradation. Daher ist es wünschenswert, um Zuverlässigkeit sicherzustellen, dass eine Bestimmung der Degradation jeder Batterie durchgeführt wird und dass jede Batterie, die degradiert ist, ersetzt wird. Allerdings gibt es bisher keinen Vorschlag für ein Gerät, das eine genaue Bestimmung der Degradation für eine große Anzahl von Batterien bei einer großräumigen Notfallstromversorgung wie in einem Rechenzentrum, einer Mobilfunkbasisstation oder dergleichen vornehmen kann.
-
Beispiele von Vorschlägen für die herkömmliche Bestimmung der Batteriedegradation umfassen: ein Vorschlag eines Batterieüberprüfers auf einem Fahrzeug, der eine Messung der gesamten Batterie durchführt (zum Beispiel siehe Patentdokument 1); ein Vorschlag, bei dem eine pulsförmige Spannung an eine Batterie angelegt wird und die interne Impedanz der gesamten Batterie aus einer Eingangsspannung und einer Antwortspannung berechnet wird (zum Beispiel siehe Patentdokument 2); und ein Vorschlag eines Verfahrens, bei dem der Innenwiderstand aller einzelnen Zellen, die in Reihe angeschlossen sind, gemessen wird, wodurch die Degradation bestimmt wird (zum Beispiel siehe Patentdokument 3). Zur Messung des Innenwiderstands jeder einzelnen Zelle ist ein Wechselspannungsbatterietester nach dem 4-Anschlüsse-Verfahren kommerziell erhältlich (siehe Nicht-Patentdokument 1).
-
In den oben erwähnten Patentdokumenten 1 und 2 wird ebenfalls die drahtlose Datenübertragung vorgeschlagen, und darüber hinaus wird die Reduzierung der Handhabung und von Handarbeit sowie die Datenverarbeitung durch Computer vorgeschlagen.
-
[Zugehörige Dokumente]
-
[Patentdokument]
-
- [Patentdokument 1] veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. JP H10-170615
- [Patentdokument 2] veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2005-100969
- [Patentdokument 3] veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2010-164441
-
[Nicht-Patentdokument]
-
[Nicht-Patentdokument 1] AC 4-terminal-method battery tester, internal resistance measuring instrument IW7807-BP (Rev.1.7.1, February 16, 2015, Tokyo Devices) (https://tokyodevices.jp/system/attachments/files/000/000/298/original/IW7807-BP-F_MANUAL.pdf)
-
Das herkömmliche handliche Messgerät (Nicht-Patentdokument 1) erfordert zu viele Messpositionen und ist somit nicht praktisch für eine Notfallstromversorgung, bei der mehrere zehn oder hunderte Batterien angeschlossen sind. Alle Technologien der Patentdokumente 1 und 2 sind für die Durchführung einer Messung der Gesamtheit einer Spannungsversorgung der Batterien vorgesehen, jedoch nicht für die Durchführung der Messung einzelner Batterien, d. h. einzelner Zellen. Dementsprechend ist die Genauigkeit der Degradationsbestimmung niedrig und einzelne Batterien, die degradiert sind, können nicht identifiziert werden.
-
Im Hinblick auf die Messung des Innenwiderstands aller in Reihe angeschlossenen einzelnen Zellen führt die Technologie gemäß dem Patentdokument 3 zu einer Verbesserung der Genauigkeit bei der Bestimmung der Degradation und zu einer Technologie, die einzelne Batterien identifiziert, die degradiert sind. Allerdings, da das 4-Anschlüsse-Verfahren zur Messung des Innenwiderstands jeder einzelnen Zelle benutzt wird, ist die Konfiguration kompliziert und es ist schwierig, diese Technologie für eine Notfallstromversorgung in einem großen Maßstab zu kommerzialisieren, die mehrere zehn bis mehrere hundert Zellen besitzt.
-
Eine relativ einfache Vorrichtung, die die Degradation von Batterien genau bestimmen kann, beruht auf einem Verfahren, bei dem ein Strom mit einer Wechselstromkomponente wie ein welliger Strom oder ein Pulsstrom an die Batterie angelegt und der Innenwiderstand der Batterie auf der Basis der Wechselspannungskomponente der Spannung zwischen Anschlüssen der Batterie gemessen wird, wodurch die Degradation bestimmt wird. Jedoch wurde bislang keine Technologie vorgeschlagen, die einen welligen Strom erzeugen kann, die einen einfachen Aufbau aufweist und die kostengünstig herstellbar ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien bereitzustellen, die einfach ist und die kostengünstig hergestellt werden kann und die die Degradation aller Batterien in einer Spannungsversorgung genau bestimmen kann, bei der eine Mehrzahl von Batteriegruppen parallel angeschlossen ist, wobei jede Batteriegruppe eine Mehrzahl von Batterien umfasst, die in Reihe angeschlossen sind, wobei jede Batterie eine Sekundärbatterie ist, wobei insbesondere ein Mittel zum Erzeugen eines Messstroms, umfassend eine Wechselstromkomponente, einen einfachen und kompakten Aufbau besitzt.
-
Nachfolgend wird, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, die vorliegende Erfindung zur Vereinfachung unter Bezugnahme auf die in den Ausführungsbeispielen verwendeten Bezugszeichen beschrieben.
-
Eine Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien gemäß der vorliegenden Erfindung ist für Batterien in einer Spannungsversorgung 1, bei der eine Mehrzahl von Batteriegruppen 3 parallel angeschlossen ist oder bei der eine einzelne Batteriegruppe 3 vorgesehen ist, wobei jede Batteriegruppe 3 mit einer elektrischen Last verbunden ist und eine Mehrzahl von Batterien 2 umfasst, die in Reihe angeschlossen sind, jede Batterie 2 ist eine Sekundärbatterie, wobei die Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien in zum Bestimmen der Degradation aller Batterien 2 ausgebildet ist und umfasst:
- eine Mehrzahl von Spannungssensoren 7, die einzeln an die entsprechende Batterie 2 angeschlossen sind und die jeweils konfiguriert sind, eine Spannung einer Wechselstromkomponente einer Spannung zu messen, die an die Batterie angelegt worden ist,
- eine Entladeschaltung 9, die parallel zu der Batteriegruppe 3 angeschlossen und als Reihenschaltung eines Strombegrenzungswiderstands 26 und eines Schaltelements 27 implementiert ist;
- einen Entladungscontroller 11e, der zum Antreiben des Schaltelements 27 konfiguriert ist, um dieses so zu öffnen und zu schließen, dass ein in der Entladeschaltung 9 fließender Strom ein Strom wird, der eine Pulsform oder eine Sinuswellenform besitzt.
-
Eine Berechnungseinheit 13a für den Innenwiderstand, die zum Berechnen eines Innenwiderstands jeder Batterie 2 konfiguriert ist, die mit dem entsprechenden Spannungssensor 7 versehen ist, durch Benutzen eines Messwerts, der von dem Spannungssensor 7 gemessen worden ist; und
eine Bestimmungseinheit 13b, die konfiguriert ist zum Bestimmen der Degradation der Batterie 2 durch Nutzen des Innenwiderstands, der durch den Berechnungsabschnitt 13a für den Innenwiderstand berechnet worden ist.
-
Die Stromversorgung 1 ist eine Notfallstromversorgung, die zum Beispiel bei einem Rechenzentrum oder einer Mobilfunkbasisstation vorgesehen ist.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass die Wechselspannungskomponente eine Komponente ist, bei der sich die Größe der Spannung wiederholt ändert. Die Richtung der Spannung kann immer konstant sein oder die Wechselspannungskomponente kann zum Beispiel ein welliger Strom oder ein Pulsstrom sein. Die „Batterie“ kann aus einer Mehrzahl von Zellen bestehen, die in Reihe angeschlossen sind, oder sie kann eine einzelne Zelle sein.
-
Gemäß diesem Aufbau wird eine Wechselspannungskomponente an jede Batterie 2 angelegt und die Spannung der Wechselspannungskomponente wird durch den entsprechenden Spannungssensor 7 gemessen. Der Innenwiderstand der Batterie 2 wird berechnet, indem dieser Messwert benutzt wird, und eine Degradation der Batterie 2 wird auf der Basis des Innenwiderstands bestimmt. Somit kann eine Degradation genau bestimmt werden. Der Innenwiderstand der Batterie 2 steht in einem engen Zusammenhang zu der Kapazität der Batterie 2, d. h. dem Grad der Degradation, und somit kann die Degradation der Batterie 2 genau bestimmt werden, falls der Innenwiderstand bekannt ist. Zusätzlich wird die Degradation nicht für die Gesamtheit der Spannungsversorgung 1, die der Degradationsbestimmung unterliegt, bestimmt, sondern für alle einzelnen Batterien 2. In dieser Konfiguration wird ein Messstrom erzeugt, der die Wechselstromkomponente enthält, und der Innenwiderstand der Batterie 2 wird gemessen, um die Degradation zu bestimmen, und somit kann die Messung mit einem relativ einfachen Aufbau vorgenommen werden.
-
Obwohl ein Mittel, das die Wechselstromkomponente für die Batterie 2 erzeugt, notwendig ist, wird ein Messstrom durch Entladung erzeugt. Das bedeutet, dass das Schaltelement 27 so angetrieben wird, dass es durch den Entladungscontroller 11e geöffnet und geschlossen wird, sodass ein in die Entladeschaltung 9 fließender Strom ein Strom wird, der eine Pulsform oder eine Sinuswellenform besitzt. Somit ist keine kommerzielle Stromversorgung oder eine Stromversorgungseinrichtung, die einen Messstrom aus einer kommerziellen Stromversorgung produziert, erforderlich, und das Mittel, das den Messstrom erzeugt, kann durch einen einfachen und kompakten Aufbau, der als Entladeschaltung 9 implementiert ist, realisiert werden, wobei der Entladeschaltung 9 durch den Strombegrenzungswiderstand 26 und das Schaltelement 27 gebildet ist. Auf diese Weise kann die Degradation jeder Batterie 2 genau bestimmt werden, und alle Mittel, die die Detektion der Spannung oder dergleichen bis zur Bestimmung der Degradation vornehmen und das Mittel, das den Messstrom erzeugt, sind einfach. Somit kann insgesamt eine Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien realisiert werden, die kostengünstig herstellbar ist.
-
In der vorliegenden Erfindung kann ein Stromsensor 8 mit jeder Batteriegruppe 3 verbunden sein, und der Controller 11 kann umfassen: die Berechnungseinheit 13a für den Innenwiderstand, die den Innenwiderstand jeder Batterie 2 berechnet auf der Basis des Messwerts, gemessen durch einen entsprechenden Spannungssensor 7 und einen Messwert, der durch den Stromsensor 8 einer entsprechenden Batteriegruppe 3 gemessen wird, der mit dem Spannungssensor 7 versehen ist; und den Bestimmungsbereich 13b, der die Degradation jeder Batterie 2 auf der Basis des Berechnungsergebnisses bestimmt, das durch den Berechnungsabschnitt 13a für den Innenwiderstand erhalten worden ist. Selbst in einem Fall, wenn lediglich die Spannung gemessen wird, kann der Innenwiderstand beispielsweise mit der Annahme berechnet werden, dass der Strom einen konstanten Wert besitzt. Jedoch, falls der tatsächlich in der Batterie 2 fließende Strom gemessen wird und sowohl die Spannung als auch der Strom erhalten werden, kann der Innenwiderstand genauer berechnet werden. Da der in den in Reihe angeordneten Batterien fließende Strom gleich ist, ist es erforderlich, dass ein Stromsensor 8 für jede Batteriegruppe 3 vorgesehen ist. Alternativ kann ein einzelner Stromsensor 8 so vorgesehen sein, dass er zum Beispiel zwischen der Parallelschaltung der Batteriegruppen 3 und der Ladeschaltung 6 angeordnet ist.
-
In der vorliegenden Erfindung kann jeder Spannungssensor 7 einen Umwandlungsbereich 7bc umfassen, der zum Umwandeln eines gemessenen Spannungswerts in einen Effektivwert oder einen Durchschnittswert konfiguriert ist, und der Berechnungsbereich 13a für den Innenwiderstand kann den Innenwiderstand der Batterie 2 messen oder berechnen auf der Basis des Effektivwerts oder des Durchschnittswerts. Da der von jedem Spannungssensor 7 gemessene Messwert in einen Effektivwert oder einen Durchschnittswert umgewandelt wird, um wie oben beschrieben übertragen zu werden, im Vergleich mit dem Fall, bei dem ein Signal, das eine Spannungswellenform besitzt, gesendet wird, kann die Menge der Übertragungsdaten signifikant verringert werden. Die Berechnung des Innenwiderstands der Batterie 2 kann genau durch Benutzen des Effektivwerts oder des Durchschnittswerts durchgeführt werden.
-
In der vorliegenden Erfindung kann eine sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinrichtung 10 für jeden Spannungssensor 7 vorgesehen sein, wobei die sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinrichtung 10 dazu konfiguriert sein kann, den Messwert, der durch den entsprechenden Spannungssensor gemessen worden ist, drahtlos zu übertragen. In einer Konfiguration, bei der Daten durch drahtlose Kommunikation empfangen und übertragen werden, selbst wenn die Notfallstromversorgung 1 mehrere zehn bis mehrere hunderte Batterien 2 umfasst, ist es nicht erforderlich, das elektrische Bezugspotenzial (Masseniveau) [Volt] für jede Batterie 2 zu berücksichtigen. Somit ist weder ein differenzieller Betrieb noch ein isolierter Übertrager erforderlich. Zusätzlich, da der durch jeden der mehreren Spannungssensoren 7 gemessene Messwert drahtlos übertragen wird, ist keine komplizierte Verdrahtung erforderlich. Dementsprechend kann ein einfacher und kostengünstiger Aufbau realisiert werden.
-
Die Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien gemäß der vorliegenden Erfindung kann derart aufgebaut sein: eine Mehrzahl der Batteriegruppen 3 ist in Reihe angeschlossen, um einen Reihenschaltungskörper 3A zu bilden; eine Mehrzahl der Reihenschaltungskörper 3A ist parallel angeschlossen, und unter den mehreren Reihenschaltungskörpern 3A sind Abschnitte „a“ zwischen einzelnen Batteriegruppe 3, die einander entsprechen, miteinander angeschlossen; und zwischen den mehreren Reihenschaltungskörpern 3A sind Batteriegruppen 3, die parallel zueinander angeschlossen sind, und einen Parallelschaltungskörper 3B bilden, und die Entladeschaltung 9 ist bei jedem Parallelschaltungskörper 3B vorgesehen.
-
Anders ausgedrückt ist bei diesem Aufbau, falls der Reihenschaltungskörper 3A in der Stromversorgung 1 als eine Batteriegruppe 3 angesehen wird, diese Batteriegruppe 3 in eine Mehrzahl von Batteriegruppen 3a mit geteilten Körpern geteilt, die in Reihenschaltung angeordnet sind, die Batteriegruppen 3a mit geteilten Körpern sind parallel zu den Batteriegruppen 3a mit geteilten Körpern einer anderen Batteriegruppe angeschlossen, und die Entladeschaltung 9 ist parallel an jeden Parallelschaltungskörper 3B der Batteriegruppe 3a mitgeteilten Körpern angeschlossen. Jedoch ist in jeder Batteriegruppe 3a mit geteilten Körpern eine Mehrzahl von Batterien 2 in Reihe angeschlossen.
-
In einem Fall, wenn die Stromversorgung 1 eine Notfallstromversorgung oder dergleichen in einem Rechenzentrum ist, handelt es sich bei der Spannung der Reihenschaltungskörper der Batterien in der Gesamtheit der Stromversorgung 1 um Hochspannung, die zum Beispiel 300 V überschreitet. Dementsprechend, falls die Entladeschaltung 9 für die Gesamtheit der Stromversorgung 1 vorgesehen ist, ist es erforderlich, dass das Schaltelement 27, das als Leistungsteil zum Anlegen des Messstroms dient, eine hohe Spannungsfestigkeit besitzt. Jedoch, durch Verwenden einer Konfiguration, bei der der Reihenschaltungskörper der Batterien 2 in der Reihenschaltung in eine Mehrzahl von Teilen geteilt ist, wie oben beschrieben wurde, ist es möglich, das Schaltelement 27 als Element zu benutzen, das einen geringen Spannungswiderstand besitzt und das als Leistungsteil zum Messen des angelegten Stroms in der Entladeschaltung 9 dient.
-
Jede Kombination von wenigstens zwei Konstruktionen, die in den zugehörigen Patentansprüchen und/oder der Beschreibung und/oder in den zugehörigen Zeichnungen offenbart sind, sollte so verstanden werden, dass sie innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegt. Insbesondere sollte jede Kombination von zwei oder mehreren der zugehörigen Patentansprüche ebenfalls so verstanden werden, als ob sie in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegt.
-
Figurenliste
-
in jedem Fall ist die vorliegende Erfindung einfacher zu verstehen anhand der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen. Allerdings dienen die Ausführungsbeispiele und die Zeichnungen lediglich dem Zweck der Darstellung und Erläuterung, und sie sind nicht so zu verstehen, als ob sie den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einschränken, da der Schutzbereich durch die zugehörigen Patentansprüche festgelegt wird. In den zugehörigen Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen benutzt, um gleiche Bauteile in unterschiedlichen Ansichten zu bezeichnen, wobei:
- 1 ist ein Schaltkreis einer Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist ein Blockdiagramm und zeigt den Konzeptaufbau eines Spannungssensors und eines Controllers der Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien;
- 3 ist ein Flussdiagramm und zeigt ein Beispiel des Betriebs der Vorrichtung zum Bestimmen der Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien;
- 4 ist eine Schaltung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 5 ist eine Schaltung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 6 ist eine Schaltung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 7 ist eine Schaltung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 8 ist eine Schaltung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. In 1 ist eine Spannungsversorgung 1, die der Bestimmung der Degradation unterliegt, als Notfallspannungsversorgung in Rechenzentren, Mobilfunkbasisstationen oder anderen unterschiedlichen Typen von Spannungsversorgungsvorrichtungen ausgebildet ist, bei denen eine stabile elektrische Spannungsversorgung erforderlich ist. Die Spannungsversorgung 1 besitzt eine Mehrzahl von Batteriegruppen 3, die jeweils eine Mehrzahl von Batterien 2 umfassen, die in Reihe angeschlossen sind, wobei jede Batterie 2 eine Sekundärbatterie ist. Diese Batteriegruppen 3 sind parallel angeschlossen und sie sind an eine elektrische Last 4 angeschlossen. Jede Batterie 2 kann eine Batterie sein, die lediglich eine Zelle umfasst oder sie kann eine Batterie sein, in der eine Mehrzahl von Zellen in Reihe angeschlossen ist.
-
Eine Hauptspannungsversorgung 5 besitzt positive und negative Anschlüsse 5A und 5B, die an die positiven und negativen Anschlüsse der elektrischen Last 4 angeschlossen sind. Die Notfallstromversorgung 1 ist über eine Ladeschaltung 6 und eine Diode 15 an den positiven Anschluss 5A und direkt an den negativen Anschluss 5B der Hauptspannungsversorgung 5 angeschlossen. Die Diode 15 ist parallel zu der Ladeschaltung 6 in der Richtung angeschlossen, in der ein Strom veranlasst wird, von der Notfallstromversorgung 1 zu der elektrischen Last 4 zu fließen. Die Hauptspannungsversorgung 5 ist als DC-Spannungsversorgung oder dergleichen ausgebildet, die beispielsweise an eine kommerzielle AC-Spannungsversorgung über eine Gleichrichterschaltung und eine Glättungsschaltung (beide nicht gezeigt) angeschlossen ist, und die eine AC-Leistung in eine DC-Leistung umwandelt.
-
Das positive Potenzial der Notfallstromversorgung 1 ist niedriger als das positive Potenzial der Hauptspannungsversorgung 5 und verursacht normalerweise keinen Fluss zu der elektrischen Last 4. Jedoch, wenn die Hauptspannungsversorgung 5 stoppt oder wenn deren Funktion abnimmt, verringert sich das Potenzial an der Seite der Hauptspannungsversorgung 5 und somit wird eine Speisung über die Diode 15 zu der elektrischen Last 4 mittels der elektrischen Ladung durchgeführt, die in der Notfallstromversorgung 1 gespeichert ist. Das Ladeverfahren der wie oben beschrieben angeschlossenen Ladeschaltung 6 wird auch als Erhaltungsladen bezeichnet.
-
Diese Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien ist eine Vorrichtung, die die Degradation der Batterie 2 in der Spannungsversorgung 1 bestimmt. Die Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien umfasst eine Mehrzahl von Spannungssensoren 7, die einzeln mit den entsprechenden Batterien 2 verbunden sind und eine Mehrzahl von Stromsensoren 8, die jeweils mit den Batteriegruppe 3 verbunden sind. Die Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien umfasst ferner eine Entladeschaltung 9, die einen Messstrom, der eine Wechselspannungskomponente umfasst, an jede Batteriegruppe 3 anlegt und eine sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinrichtung 10, die bei jedem Spannungssensor 7 vorgesehen ist und die einen Messstrom einer Spannung der Wechselspannungskomponente, die gemessen worden ist, drahtlos überträgt. Ein Controller 11, der in der Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien enthalten ist, empfängt den Messwert, der durch jede sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinrichtung 10 übertragen worden ist, die einen Innenwiderstand jeder Batterie 2 durch Benutzen des empfangenen Messwerts berechnet, und der die Degradation der Batterie auf der Basis des Innenwiderstand bestimmt.
-
Die Entladeschaltung 9 ist als Reihenschaltung eines Strombegrenzungssensors 26 und einer Schaltelements 27 ausgebildet und parallel zu jeder Batteriegruppe 3 angeschlossen. Das Schaltelement 27 ist ein Halbleiterbauelement wie ein Thyristor oder ein Transistor. Eine Diode 28 zum Bereitstellen eines Bypasses ist parallel zu dem Schaltelement 27 angeschlossen. Das Schaltelement 27 wird durch einen Entladungscontroller 11e eines Hauptcontrollers 11A des später beschriebenen Controllers 11 geöffnet oder geschlossen, sodass ein Strom, der in der Entladeschaltung 9 fließt, ein Strom wird, der eine Pulsform oder eine Sinuswellenform besitzt. Der Entladungscontroller 11 kann lediglich durch Hardware implementiert sein, oder er kann durch einen Microcomputer oder eine CPU implementiert sein, die den Hauptcontroller 11A bildet.
-
Jeder Spannungssensor 7 detektiert eine Wechselspannungskomponente und eine Gleichspannungskomponente der Spannung und umfasst einen Sensorfunktionsbereich 7a und einen Berechnungsverarbeitungsbereich 7b, wie in 2 gezeigt ist. Der Sensorfunktionsbereich 7a ist als Spannungsdetektionselement oder dergleichen implementiert. Der Berechnungsverarbeitungsbereich 7b ist versehen mit: einem Steuerbereich 7ba, der einen bereitgestellten Befehl ausführt, einem Verzögerungsbereich 7bb, der den Start der Messung durch den Sensorfunktionsbereich 7a um einen festgelegten Zeitraum als Antwort auf den Befehl verzögert; und einen Umwandlungsbereich 7bc, der einen analogen Detektionswert einer Wechselspannung, der durch den Sensorfunktionsbereich 7a detektiert worden ist, in einen Effektivwert oder einen Durchschnittswert in Form eines Digitalsignals umwandelt. Zusätzlich besitzt der Spannungssensor 7 einen Gleichspannungsdetektionsbereich 7c, der eine Gleichspannung detektiert, und der Detektionswert der Gleichspannungskomponente, die von dem Gleichspannungsdetektionsbereich 7c detektiert worden ist, wird auch von der sensorspezifischen drahtlosen Kommunikationseinrichtung 10 übertragen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Sensorfunktionsbereich 7a auch als Gleichspannungsdetektionsbereich 7c dienen kann. Die entsprechenden Spannungssensoren besitzen eine Übertragungsreihenfolge, die vorab in Bezug auf die Übertragungsverzögerungszeit durch den Verzögerungsabschnitt 7bb oder ein anderes Mittel festgelegt worden ist und übertragen sequenziell Messwerte nach der Übertragungsverzögerungszeit in der festgelegten Reihenfolge, sodass die Messwerte im Zeitmultiplexverfahren von den entsprechenden Spannungssensoren 7 übertragen werden.
-
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden ein Temperatursensor 18, der die Temperatur um die Batterie 2 misst, und die Temperatur der Batterie bereitgestellt, und eine Sensoreinheit 17 wird wenigstens durch den Spannungssensor 7 und den Temperatursensor 18 gebildet. Die detektierte Temperatur, die durch den Temperatursensor 18 detektiert worden ist, wird durch die sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinrichtung 10 an den Controller 11 zusammen mit einem Spannungsmesswert übermittelt, der als Effektivwert oder als Durchschnittswert des Spannungssensors 7 ausgedrückt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Controller 11 durch einen Hauptcontroller 11A gebildet, an dem ein Datenserver 13 und ein Monitor 14 über ein Kommunikationsnetzwerk 12 angeschlossen sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kommunikationsnetzwerk 12 als LAN implementiert und besitzt einen Hub 12a. Das Kommunikationsnetzwerk 12 kann ein Weitbereichsnetzwerk sein. Durch das Kommunikationsnetzwerk 12 und andere Kommunikationsnetzwerke kann der Datenserver 13 mit Personal Computern (nicht gezeigt) an entfernten Orten kommunizieren und Daten können von irgendeinem Ort aus überwacht werden.
-
Der Hauptcontroller 11A umfasst: einen Empfangsbereich 11a, der einen Detektionswert empfängt, der durch jeden Spannungssensor 7 detektiert und von einer entsprechenden sensorspezifischen drahtlosen Kommunikationseinheit 10 übertragen worden ist; einen Übertragungsbereich 11b, der den von dem Empfangsbereich 11a empfangenen Messwert zu dem Kommunikationsnetzwerk 12 überträgt; einen Befehlsübertragungsbereich 11c, der einen Befehl wie einen Übertragungsstart an die sensor-spezifische drahtlose Kommunikationseinheit 10 jedes Spannungssensors 7 überträgt; einen Wartebereich 11d, der später beschrieben wird, und einen Entladungscontroller 11e. Der Entladungscontroller 11e steuert das Schaltelement 27, sodass es öffnet und schließt, sodass ein Entladestrom in Form von Pulsen oder der eine Pseudosinuswellenform besitzt, in der Entladeschaltung 9 (1) erzeugt wird. Beispielsweise wird das Schaltelement 27 in einem konstanten Zyklus eingeschaltet und ausgeschaltet. In 2 wird die drahtlose Übertragung und der Empfang durch den Befehlsübertragungsbereich 11c und den Empfangsbereich 11a über die Antenne 19 durchgeführt.
-
Wie in 1 gezeigt ist, ist jeder Stromsensor 8 über eine Leitung mit dem Hauptcontroller 11A verbunden und der Strommesswert wird zusammen mit einem Spannungsmesswert von dem Übertragungsbereich 11b, der in 2 gezeigt ist, übertragen. Der Befehlsübertragungsbereich 11c des Hauptcontrollers 11A kann einen Befehl selbst erzeugen, jedoch überträgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Befehlsübertragungsbereich 11c den Messstartbefehl an die sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinheit 10 jedes Spannungssensors 7 als Antwort auf einen von dem Datenserver 13 übertragenen Messstartbefehl. Es wird darauf hingewiesen, dass der Hauptcontroller 11A jedes Stromsensors 8 mit einem Umwandlungsbereich (nicht gezeigt) versehen ist, der den von dem Stromsensor 8 gemessenen Messwert in einen Effektivwert oder einen Durchschnittswert umwandelt.
-
Wie oben beschrieben ist, besitzt der Controller 11 eine Funktion, um den Befehl an jede sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinrichtung 10 zu übertragen, und die sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinrichtung 10 besitzt eine Funktion, um eine Anweisung, die dem Befehl entspricht, nach dem Empfangen des Befehls, dem Berechnungsverarbeitungsbereich 7b, der in dem Spannungssensor 7 vorgesehen ist, bereitzustellen.
-
Der Datenserver 13 umfasst einen Berechnungsbereich 13a für den Innenwiderstand und einen Feststellungsbereich. Der Berechnungsbereich 13a für den Innenwiderstand berechnet einen Innenwiderstand der Batterie 2 in Übereinstimmung mit einer festgelegten Berechnungsformel, wobei ein Wechselspannungswert (Effektivwert oder Durchschnittswert) benutzt wird, ein Gleichspannungswert (Zellenspannung), eine detektierte Temperatur, und ein Stromwert (Effektivwert oder Durchschnittswert), die von dem Hauptcontroller 11A übertragen und von dem Berechnungsbereich 13a für den Innenwiderstand empfangen worden sind. Die detektierte Temperatur wird für eine Temperaturkorrektur benutzt.
-
Der Bestimmungsbereich 13b stellt fest, dass eine Degradation aufgetreten ist, wenn der berechnete Innenwiderstand nicht kleiner als ein festgelegter Schwellenwert ist. Eine Mehrzahl von Schwellen (für zwei bis drei Stufen beispielsweise) ist vorgesehen und eine Bestimmung der Degradation wird in mehreren Stufen vorgenommen und Alarme, die in den mehreren Stufen erzeugt werden, werden ausgegeben, wie später beschrieben wird. Der Bestimmungsbereich 13b besitzt eine Funktion, um den Monitor 14 zu veranlassen, ein Bestimmungsergebnis über das Kommunikationsnetzwerk 12 oder über eine dedizierte Verkabelung anzuzeigen. Zusätzlich zu dem oben Genannten umfasst der Datenserver 13: einen Befehlsübertragungsbereich 13c, der einen Messstartbefehl an den Hauptcontroller 11A überträgt; und einen Datenspeicherbereich 13d zum Speichern von Daten wie der Spannungswert, der von dem Hauptcontroller 11A übertragen worden ist.
-
In der oben beschriebenen Konfiguration können der Hauptcontroller 11A und die Entladeschaltung 9 als ein integrierter Controller konfiguriert sein, der in einem einzigen Gehäuse aufgenommen ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Controller 11 so konfiguriert, dass er den Hauptcontroller 11A und den Datenserver 13 enthält. Allerdings können der Hauptcontroller 11A und der Datenserver 13 auch als ein Controller 11 konfiguriert sein, der in einem einzigen Gehäuse aufgenommen ist, oder der Hauptcontroller 11A und der Datenserver 13 können ohne getrennt zu sein, als ein Informationsverarbeitungsgerät, das auf einer Platine oder dergleichen gebildet ist, implementiert sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Stromsensor 8 für jede Batteriegruppe 3 vorgesehen, aber ein einzelner Stromsensor 8 kann für die Gesamtheit der Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation vorgesehen sein, und er kann zum Beispiel zwischen der Ladeschaltung 6 und der Parallelschaltung der Batteriegruppe 3 angeordnet sein. Auch in den unten beschriebenen Ausführungsbeispielen kann ein einzelner Stromsensor 8 vorgesehen sein.
-
Der Betrieb der Vorrichtung zum Bestimmen von Degradation, die die oben beschriebene Konfiguration besitzt, wird nun beschrieben. In dieser Konfiguration ist die Wechselspannungskomponente für jede Batterie 2 vorgesehen und die Spannung der Wechselspannungskomponente wird durch den entsprechenden Spannungssensor 7 gemessen. Durch Benutzen dieses Messwerts wird der Innenwiderstand der Batterie 2 berechnet und die Degradation der Batterie 2 wird auf der Basis des Innenwiderstands bestimmt. Somit kann die Degradation genau bestimmt werden. Der Innenwiderstand der Batterie besitzt eine enge Verbindung mit der Kapazität der Batterie 2, d. h. dem Grad ihrer Degradation, und somit kann die Degradation der Batterie 2 genau bestimmt werden, falls der Innenwiderstand bekannt ist. Zusätzlich wird die Degradation nicht für die Gesamtheit der Spannungsversorgung 1 bestimmt, die einer Degradationsbestimmung unterzogen wird, sondern für jede der einzelnen Batterien 2. In dieser Konfiguration wird ein Messstrom, enthaltend die Wechselspannungskomponente, erzeugt, und der Innenwiderstand der Batterie 2 wird gemessen, um die Degradation zu bestimmen, und somit kann die Messung in einer relativ einfachen Konfiguration durchgeführt werden. Obwohl ein Mittel, das die Wechselspannungskomponente für die Batterie 2 erzeugt, erforderlich ist, wird ein Messstrom durch Entladen der Batterie erzeugt. Dies erfolgt, indem das Schaltelement 27 durch den Entladungscontroller 11e so geöffnet und geschlossen wird, dass der Strom eine Pulsform oder eine Sinuswellenform besitzt. Dementsprechend ist kein Stromversorgungsgerät erforderlich, das einen Messstrom aus einer kommerziellen Stromversorgung erzeugt, und das Mittel, das den Messstrom anlegt, kann als einfache und kompakte Konfiguration realisiert werden, die als Entladeschaltung 9 implementiert ist, gebildet durch den Strombegrenzungswiderstand 26 und das Schaltelement 27. Auf diese Weise kann die Degradation jeder Batterie 2 genau bestimmt werden und jedes Mittel, das anhand der Detektion der Spannung oder dergleichen die Bestimmung durchführt und das Mittel, das den Messstrom anlegt, ist einfach. Somit kann insgesamt eine Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation einer Sekundärbatterie, die einfach und kostengünstig herstellbar ist, realisiert werden.
-
3 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels des speziellen Betriebs, der durch die Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation durchgeführt wird. Der Datenserver 13 überträgt einen Messstartbefehl von dem Befehlsübertragungsbereich 13c (Schritt S1). Der Hauptcontroller 11A empfängt den Messstartbefehl von dem Datenserver 13 (Schritt S2) und überträgt den Messstartbefehl an die sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinrichtung 10 jedes Spannungssensors 7 und jedes Stromsensors 8 (Schritt S3). Parallel zu dem Verfahren dieser Übertragung und anschließend bestimmt der Wartebereich 11d, ob eine Wartezeit beendet ist (Schritt S20) und zählt die Wartezeit (Schritt S22). Wenn die festgelegte Wartezeit beendet ist, wird die Entladeschaltung 9 in Betrieb gesetzt (Schritt S 21).
-
Der in dem Schritt S3 übertragene Messstartbefehl wird durch alle Spannungssensoren 7 (Schritt S4) empfangen. Jeder Spannungssensor 7 wartet, bis seine eigene Messverzögerungszeit endet (Schritt S5) und misst eine Gleichspannung (Spannung zwischen den Anschlüssen) der Batterie 2 (Schritt S6). Anschließend wartet der Spannungssensor 7, bis die Wartezeit endet (Schritt S7) und misst die Wechselspannung der Batterie 2 (Schritt S8). Im Hinblick auf die Messung der Wechselspannung wird ein Messwert, der direkt erhalten worden ist, in eine effektive Spannung oder eine Durchschnittsspannung umgewandelt, und der umgewandelte Wert wird als Messwert ausgegeben.
-
Die gemessene Gleichspannung und die Wechselspannung werden drahtlos durch die sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinrichtung 10 übertragen, nachdem die Übertragungsverzögerungszeit des Spannungssensors 7 verstrichen ist (Schritt S9), und sie wird drahtlos von dem Hauptcontroller 11A des Controllers 11 empfangen (Schritt S10). Der Hauptcontroller 11A überträgt die empfangene Gleichspannung und die Wechselspannung an den Datenserver 13 über das Kommunikationsnetzwerk 12, wie ein LAN, zusammen mit Detektionswerten, die durch den Stromsensor 8 und den Temperatursensor 18 (2) detektiert worden sind (Schritt S11). Der Datenserver 13 empfängt Daten, die sequenziell von Sensoren wie der Spannungssensor 7 übertragen worden sind, und speichert die Daten in dem Datenspeicherbereich 13d (Schritt S12). Die Schritte von der drahtlosen Übertragung in dem Schritt S9 durch die Datenspeicherung, die durch den Datenserver 13 durchgeführt werden, werden durchgeführt, bis der Empfang und die Speicherung der Daten aller Spannungssensoren 700 endet (NEIN im Schritt S12).
-
Nachdem der Empfang und die Speicherung beendet sind (JA im Schritt S12), wird ein Endsignal, das das Ende anzeigt, von dem Datenserver 13 an den Hauptcontroller 11A übertragen und ein Stromsteuersignal wird von dem Hauptcontroller 11A ausgegeben, wodurch der durch die Entladeschaltung 9 angelegte Strom ausgeschaltet wird (Schritt S16), und in dem Datenserver 13 wird der Innenwiderstand jeder Batterie 2 durch den Berechnungsbereich 13a für den Innenwiderstand berechnet (Schritt S13).
-
Der Bestimmungsbereich 13b des Datenservers 13 vergleicht den berechneten Innenwiderstand mit einem ersten Schwellwert, der vorab als angemessen festgelegt worden ist (Schritt S14) und wenn der berechnete Innenwiderstand kleiner als der erste Schwellwert ist, bestimmt der Bestimmungsbereich 13b, dass die Batterie 2 normal ist (Schritt S15). Wenn der berechnete Innenwiderstand nicht kleiner als der erste Schwellwert ist, vergleicht der Bestimmungsbereich 13b ferner den berechneten Innenwiderstand mit einem zweiten Schwellwert (Schritt S17). Wenn der berechnete Innenwiderstand kleiner ist als der zweite Schwellwert, wird eine Warnung, die ein Alarm zum Erzeugen von Aufmerksamkeit ist, ausgegeben (Schritt S18). Wenn der berechnete Innenwiderstand nicht kleiner als der zweite Schwellwert ist, wird ein Alarm ausgegeben, der eine stärkere Benachrichtigung als eine Warnung ist (Schritt S19). Der Alarm und die Warnung werden auf dem Monitor 14 angezeigt (1). Wenn die Batterie 2 normal ist, kann eine Anzeige, dass die Batterie 2 normal ist, auf dem Monitor 14 angezeigt werden oder sie kann nicht speziell angezeigt werden. Die Anzeige des Alarms und der Warnung auf dem Monitor 14 können durchgeführt werden durch Benutzen eines Symbols wie ein festgelegtes Zeichen oder sie kann beispielsweise durch Hervorheben eines festgelegten Abschnitts durchgeführt werden. Auf diese Weise kann eine Bestimmung der Degradation betreffend alle Batterien 2 in der Notfallstromversorgung 1 vorgenommen werden. 3 ist ein Beispiel einer zweistufigen Degradationsbestimmung (und einer zweistufigen Anzeige eines Alarms, usw.).
-
Bei dieser Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation von Sekundärbatterien sind die Spannungssensoren 7 für die entsprechenden Batterien 2 vorgesehen und sie empfangen und übertragen jeweils Daten in der Form eines Digitalsignals durch drahtlose Kommunikation. Daher, selbst in dem Fall, wenn die Notfallstromversorgung 1 mit mehreren zehn bis zu mehreren hundert Batterien 2 versehen ist, gibt es keine Notwendigkeit, das elektrische Bezugspotential (Masseniveau) für jede Batterie 2 zu berücksichtigen. Somit ist weder ein differentieller Betrieb noch ein isolierter Umformer erforderlich. Zusätzlich ist keine komplizierte Verdrahtung erforderlich, da der Messwert, der durch jeden der mehreren Spannungssensoren 7 gemessen worden ist, drahtlos übertragen wird. Dementsprechend kann eine einfache und kostengünstige Konfiguration realisiert werden.
-
Der Messwert, der von jedem Spannungssensor 7 gemessen worden ist, wird in einen Effektivwert oder einen Durchschnittswert umgewandelt, der als Digitalsignal angezeigt wird, und das Digitalsignal wird übertragen. Somit ist die Menge der Übertragungsdaten signifikant verringert im Vergleich zu einem Fall, wenn ein Signal, das eine Spannungswellenform besitzt, gesendet wird. Die Berechnung des Innenwiderstands der Batterie 2 kann genau vorgenommen werden durch Benutzen des Effektivwerts oder des Durchschnittswerts. Selbst in dem Fall, wenn lediglich die Spannung gemessen wird, kann der Innenwiderstand der Batterie 2 beispielsweise mit einer Annahme berechnet werden, dass der Strom einen konstanten Wert besitzt. Jedoch, falls der tatsächlich in der Batterie 2 fließende Strom gemessen wird und sowohl die Spannung als auch der Strom erhalten werden, kann der Innenwiderstand genauer berechnet werden. Da der in den Batterien 2, die in Reihe angeordnet sind, fließende Strom gleich groß ist, ist es ausreichend, dass ein Stromsensor 8 für jede Batteriegruppe 3 vorgesehen ist.
-
Der Controller 11 überträgt einen Messstartbefehl an die sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinrichtung 10 jedes Spannungssensors 7 und dieser Befehl verursacht, dass die Messung des Spannungssensors 7 beginnt. Dementsprechend kann der Zeitablauf des Starts der Messung der Spannungssensoren 7, die in großer Zahl vorhanden sind, angepasst werden. In diesem Fall überträgt der Controller 11 gleichzeitig durch serielle Übertragung oder parallele Übertragung den Messstartbefehl an jeden Spannungssensor 7 und jeder Spannungssensor 7 führt gleichzeitig die Messung nach dem Verstreichen einer Messstartverzögerungszeit aus. Nachdem die Messung beendet ist, überträgt der Controller 11 gleichzeitig einen Datenübertragungsanforderungsbefehl an jeden Spannungssensor 7. Der Spannungssensor 7, der den Befehl erhalten hat, überträgt Daten und dieses Verfahren wird wiederholt, wodurch eine Datenkommunikation vorgenommen werden kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Controller 11 nach einem gewissen Zeitablauf nach der Übertragung des Datenübertragungsanforderungsbefehls eine Anfrage zur nochmaligen Datenübertragung an einen Spannungssensor 7 senden, von dem keine Daten empfangen worden sind.
-
Als ein weiteres Beispiel, in einem Fall, wenn eine Messung nach dem Verstreichen lediglich einer Messstartverzögerungszeit durchgeführt wird, die für jeden Spannungssensor 7 festgelegt ist, selbst wenn ein Messstartbefehl gleichzeitig an alle sensorspezifischen drahtlosen Kommunikationseinrichtungen 10 übertragen wird, können die entsprechenden Messungen, die durch eine große Anzahl von Spannungssensoren 7 durchgeführt worden sind, sequentiell ausgeführt werden und die Übertragung kann so ausgeführt werden, dass die drahtlose Übertragung und der Empfang nicht behindert werden. Beispielsweise kann ein Übertragungsstartbefehl ein globaler Befehl sein, der gleichzeitig von jedem Spannungssensor 7 erhalten wird.
-
Nach dem Verstreichen eines bestimmten Zeitraums nach der Übertragung des Messstartbefehls sendet der Controller 11 eine Anfrage zur nochmaligen Datenübertragung an einen Spannungssensor 7, von dem keine Daten erhalten worden sind. Dabei gibt es Fälle, bei denen auf Grund eines temporären Übertragungsversagens oder dergleichen die sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinheit 10 eines Sensors einiger der Spannungssensoren 7 den Messstartbefehl nicht erhalten kann. Selbst in einem derartigen Fall, falls die Anfrage zur nochmaligen Datenübertragung gesendet worden ist, kann eine Spannung gemessen und übertragen werden und somit können Spannungsmesswerte aller Batterien 2 in der Spannungsversorgung erhalten werden. Ob der Messstartbefehl erfolgreich erhalten worden ist oder nicht kann seitens des Controllers 11 auf der Basis bestimmt werden, ob ein Spannungsmesswert erhalten worden ist oder nicht.
-
Anstelle der gleichzeitigen Übertragung des Messstartbefehls, wie oben beschrieben, kann der Controller 11 einen Datenanforderungsbefehl einzeln an die sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinrichtung 10 jedes Spannungssensors 7 senden und er kann Daten sequentiell erhalten. In dieser Konfiguration ist der Verzögerungsbereich 7bb seitens des Spannungssensors 7 nicht notwendig, und die Konfiguration seitens des Spannungssensors 7 ist vereinfacht. Da der Controller 11 einen Alarm ausgibt, der in mehreren Stufen, in Übereinstimmung mit der Größe des berechneten Innenwiderstands erfolgt, ist die Dringlichkeit des Erfordernisses eines Batterieersatzes bekannt. Somit ist es möglich, die Planung und Durchführung der Wartung einfach und schnell durchzuführen, ohne einen unnötigen Batterieaustausch.
-
Der Controller 11 und hier beschriebene Komponenten sind durch Softwarefunktionen in einem Prozessor (nicht gezeigt) oder durch Hardwareschaltungen konfiguriert, die Ergebnisse durch Durchführen einer Berechnung ausgeben können, wobei die folgenden Komponenten benutzt werden: LUTs (look up table), realisiert durch Software oder Hardware; oder festgelegte Übertragungsfunktionen, die in einer Softwarebibliothek gespeichert sind, dazu äquivalente Hardware, oder dergleichen; und, falls erforderlich, Vergleichsfunktionen, arithmetische Rechenfunktionen in einer Bibliothek, äquivalente Hardware dazu oder dergleichen.
-
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel ist die Notfallstromversorgung 1 als eine Batteriegruppe 3 implementiert und es handelt sich um eine Stromversorgung, die für unterschiedliche Zwecke genutzt werden kann, ohne auf einen Notfalleinsatz beschränkt zu sein. Die Notfallstromversorgung 1 ist nicht mit dem Schaltkreis verbunden. Der Controller 11 ist als ein einzelner Computer oder dergleichen implementiert und umfasst den Befehlsübertragungsbereich 11c, den Datenspeicherbereich 13d, den Berechnungsbereich 13a für den Innenwiderstand, und den Bestimmungsbereich 13b, wie in 2 gezeigt, zusätzlich zu dem Entladungscontroller 11e, obwohl dieser nicht gezeigt ist. Wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel besitzt diese Konfiguration den Vorteil, dass die Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation einer Sekundärbatterie mit einer einfachen Konfiguration erhalten werden kann und sie kann kostengünstig produziert werden und sie kann die Degradation jeder einzelnen Batterie 2 in der Stromversorgung 1 genau bestimmen, die der Degradation unterliegt, wobei, insbesondere ein Mittel zum Erzeugen eines Messstroms umfassend eine Wechselstromkomponente, einen einfachen und kompakten Aufbau besetzt. Die anderen Konfigurationen und Wirkungen sind dieselben wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels, das zuvor unter Bezugnahme auf die 1 und 3 beschrieben worden ist.
-
Die 5 bis 8 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel. In diesen Ausführungsbeispielen ist die Konfiguration, abgesehen von den Aspekten, die nachfolgend speziell beschrieben werden, dieselbe wie diejenige in dem ersten Ausführungsbeispiel, das in den 1 bis 3 gezeigt ist, und die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Wirkungen werden erhalten.
-
Bezugnehmend auf 5 sind in der Stromversorgung 1 eine Mehrzahl von Reihenschaltungskörpern 3A parallel angeschlossen, und jeder Reihenschaltungskörper 3A umfasst eine Mehrzahl (zwei in 5) von Batteriegruppen 3, die in Reihe angeschlossen sind. Unter den mehreren Reihenschaltungskörpern 3A sind Abschnitte „a“ zwischen einzelnen Batteriegruppen 3, die einander entsprechen, miteinander verbunden (mit einer Verbindungsleitung), und unter den mehreren Reihenschaltungskörper 3A bilden Batteriegruppen 3, die parallel zueinander angeschlossen sind, einen Parallelschaltungskörper 3B. Die Entladeschaltung 9 ist für jeden Parallelschaltungskörper 3B vorgesehen, und insgesamt existieren zwei Entladeschaltungen 9. Anders ausgedrückt, falls die Reihenschaltungskörper 3A in der Stromversorgung 1 als eine Batteriegruppe 3 angesehen wird, ist diese Batteriegruppe 3 in eine Mehrzahl von (zwei) Batteriegruppen mit geteilten Körpern 3a eingeteilt, die in Reihe verschaltet sind, und die Batteriegruppen mit geteilten Körpern 3a sind parallel zu den Batteriegruppen mit geteilten Körpern 3a einer anderen Batteriegruppe angeschlossen. In dieser Konfiguration ist die Entladeschaltung 9 parallel zu jedem Parallelschaltungskörper 3B der Batteriegruppe mit geteilten Körpern 3a vorgesehen. Die Anzahl der Unterteilungen ist nicht festgelegt, jedoch sind in jeder Batteriegruppe mit geteilten Körpern 3a mehrere Batterien 2 in Reihe angeschlossen.
-
In einem Fall, wenn die Stromversorgung 1 eine Notfallstromversorgung oder dergleichen in einem Rechenzentrum ist, ist die Spannung der Reihenschaltungskörper der Batterien 2 in der Gesamtheit der Stromversorgung 1 eine Hochspannung, die zum Beispiel 300 V übertrifft. Dementsprechend, falls die Entladeschaltung 9 für die Gesamtheit der Stromversorgung 1 vorgesehen ist, ist es erforderlich, dass das Schaltelement 27, das ein Leistungsteil zum Anlegen des Messstroms ist, eine hohe Spannungsfestigkeit besitzt. Jedoch durch Vorsehen einer Konfiguration, bei der der Reihenschaltungskörper der Batterien 2 in zwei Teile in Form einer Reihenschaltung geteilt ist, wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, ist es möglich, ein Element, das eine niedrige Spannungsfestigkeit besitzt, als Schaltelement 27 zu benutzen, das in der Entladeschaltung 9 als Leistungsteil zum Anlegen eines Messstroms dient.
-
In dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Stromversorgung 1 als Reihenschaltungskörper 3A von zwei Batteriegruppen 3 implementiert und es ist eine Stromversorgung, die für unterschiedliche Einsatzzwecke benutzt werden kann, ohne dass sie auf die Benutzung bei Notfällen beschränkt ist. Die Stromversorgung 1 ist nicht an die Ladeschaltung angeschlossen. Der Controller 11 ist als einzelner Computer oder dergleichen implementiert und umfasst, obwohl es in 6 nicht gezeigt ist, den Entladungscontroller 11e, der in Fig. gezeigt ist, und den Befehlsübertragungsbereich 11c, den Datenspeicherbereich 13d, den Berechnungsbereich 13a für den Innenwiderstand, und den Bestimmungsbereich 13b, der in 2 gezeigt ist.
-
Das in 7 gezeigte Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel, in dem im Vergleich mit dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel jeder Reihenschaltungskörper 3A durch drei oder mehr Batteriegruppen 3 gebildet ist, die in Reihe angeschlossen sind. Anders ausgedrückt, falls ein Reihenschaltungskörper 3A der Batterien 2 in der Stromversorgung 1 als eine Batteriegruppe 3 angesehen wird, wird diese Batteriegruppe 3 durch drei oder mehr Batteriegruppen mit geteilten Körpern 3a gebildet. Zwischen den mehreren Reihenschaltungskörpern 3A sind Abschnitte „a“ (eine Mehrzahl von Abschnitten „a“ existiert in einem Reihenschaltungskörper 3A) zwischen einzelnen Batteriegruppen 3, die einander entsprechen, miteinander verbunden (mit zwei oder mehr Verbindungsleitungen), und die Entladeschaltung 9 ist parallel zu jedem Parallelverbindungskörper 3B vorgesehen, und drei oder mehr Entladeschaltungen 9 sind insgesamt enthalten. in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein Schaltelement 27, das eine niedrige Stehspannung besitzt, als Schaltelement 27 benutzt werden, welches das Leistungsteil zum Anlegen des Messstroms ist.
-
Das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel, in dem im Vergleich mit dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der Reihenschaltungskörper 3A durch drei oder mehr Batteriegruppen 3, die in Reihe geschaltet sind, gebildet ist. Anders ausgedrückt, falls der Reihenschaltungskörper 3A der Batterien 2 in der Stromversorgung 1 als eine Batteriegruppe 3 angesehen wird, ist diese Batteriegruppe 3 durch drei oder mehr Batteriegruppen mit geteilten Körpern 3a gebildet. Die Entladeschaltung 9 ist parallel zu jedem Parallelverbindungskörper 3B vorgesehen und drei oder mehr Entladeschaltungen 9 sind insgesamt enthalten. Ferner kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Schaltelement 27, das eine niedrige Stehspannung besitzt, als das Schaltelement 27 benutzt werden, welches das Leistungsteil zum Anlegen des Messstroms ist.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung mit den bevorzugten Beispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben worden ist, die lediglich zu Darstellungszwecken dienen, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet nach dem Lesen der Beschreibung klar, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen offensichtlich sind, die hier zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient. Dementsprechend sind derartige Änderungen und Modifikationen so zu verstehen, als ob sie hier enthalten wären, sofern sie nicht von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung gemäß den angehängten Patentansprüchen abweichen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Stromversorgung
- 2
- Batterie
- 3
- Batteriegruppe
- 3A
- Reihenschaltungskörper
- 3B
- Parallelverbindungskörper
- 4
- elektrische Last
- 5
- Hauptspannungsversorgung
- 5A, 5B
- Anschluss
- 6
- Ladeschaltung
- 7a
- Sensorfunktionsbereich
- 7b
- Berechnungsverarbeitungsbereich
- 7ba
- Steuerbereich
- 7bb
- Verzögerungsbereich
- 7bc
- Umwandlungsbereich
- 7c
- Gleichspannungsdetektionsbereich
- 8
- Stromsensor
- 9
- Entladeschaltung
- 10
- sensorspezifische drahtlose Kommunikationseinrichtung
- 11
- Controller
- 11A
- Hauptcontroller
- 11a
- Empfangsbereich
- 11b
- Übertragungsbereich
- 11c
- Befehlsübertragungsbereich
- 11d
- Wartebereich
- 11e
- Entladungscontroller
- 12
- Kommunikationsnetzwerk
- 13
- Datenserver
- 13a
- Berechnungsbereich für Innenwiderstand
- 13b
- Bestimmungsbereich
- 14
- Monitor
- 15
- Diode
- 17
- Sensoreinheit
- 18
- Temperatursensor
- 19
- Antenne
- 25
- offen/geschlossen-Schalter
- 26
- Strombegrenzungswiderstand
- 27
- Schaltelement
- a
- Abschnitt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2005100969 [0007]
- JP 2010164441 [0007]
