JP2001027663A - 組み電池における電池不良検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 個人の能力に頼ることなく、簡単な処理、構
成で、組み電池における電池が不良であるか否かを判定
する。 【解決手段】 組み電池の放電電流量積算値を算出し続
けるとともに、組み電池電圧を測定し続け、組み電池電
圧の変化量が所定の基準値よりも大きいことを条件とし
て変化点としてカウントし、ほぼ同じ放電電流量積算値
において所定回数以上変化点が発生した場合に不良電池
が含まれていることを報知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は複数の電池ユニッ
トを互いに並列に接続してなる組み電池の不良を検出す
るための方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から蓄電式空調システムなどの二次
電池として、複数の電池ユニットを互いに並列に接続し
てなる組み電池が採用されている。ここで、電池ユニッ
トとしては、二次電池として要求される供給電圧に対応
すべく、電池単体もしくは複数の電池を互いに直列接続
してなるものが採用される。

【０００３】このような構成の二次電池を採用した場合
には、長期間使用していると、比較的性能が劣っている
電池が劣化してゆき、組み電池全体として所定の容量を
確保することができなくなってしまう。

【０００４】このような不都合の発生を防止するために
は、組み電池の使用者が容量不足に気づくこと、定期的
に個々の電池の電圧測定を行うこと、所定の回路（例え
ば、各電池の電圧を測定し、測定電圧が所定電圧以下に
なったことに応答して警報を発する回路）を各電池に設
けることなどの対処が必要になる。

【０００５】そして、このような対処を採用すれば、電
池の劣化に起因して組み電池全体として所定の容量を確
保することができなくなったことを検出することがで
き、所定の容量を確保することができなくなった組み電
池を使用し続けるという不都合を未然に防止することが
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、組み電池の使
用者が容量不足に気づくという対処を採用した場合に
は、使用者が長期間にわたって最新の注意を払い続ける
ことが必要になるが、劣化した電池の数が著しく少ない
ような場合には、容量不足を看過してしまう可能性が高
くなってしまうという不都合がある。また、個人差によ
って、容量不足に早く気づいたり、遅く気づいたりする
という不都合がある。

【０００７】また、定期的に個々の電池の電圧測定を行
うという対処を採用した場合には、容量不足を看過する
という不都合、個人差に起因する不都合の発生を防止す
ることができるが、何れかの電池に劣化が発生している
か否かに拘わらず、組み電池を構成する全ての電池の電
圧を測定しなければならないので、電池の数に比例して
作業が煩雑化してしまうとともに、所要時間が長くなっ
てしまう。そして、何れの電池にも劣化が発生していな
い場合には、上記の作業が無駄になってしまう。

【０００８】さらに、所定の回路を各電池に設けるとい
う対処を採用した場合には、特別の作業を行う必要がな
くなるが、電池毎に所定の回路を組み込む必要があるの
で、組み電池全体としてコストアップを招くとともに、
大型化を招いてしまう。

【０００９】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、個人の能力に頼ることなく、簡単な処
理、構成で、組み電池における電池が不良であるか否か
を判定することができる組み電池における電池不良検出
方法およびその装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の組み電池にお
ける電池不良検出方法は、複数の電池ユニットからなる
組み電池の電圧を測定し続け、組み電池電圧が組み電池
の放電に起因する電圧低下よりも急激な電圧低下を示す
か否かを判定し、組み電池電圧が組み電池の放電に起因
する電圧低下よりも急激な電圧低下を示すと判定された
ことに応答して、組み電池における電池が不良であるこ
とを検出する方法である。

【００１１】請求項２の組み電池における電池不良検出
方法は、測定し続けた組み電池電圧に基づいて移動平均
を算出し、算出された移動平均どうしの差分を算出し、
算出された差分が予め設定された基準値よりも大きいか
否かを判定することにより、組み電池電圧が組み電池の
放電に起因する電圧低下よりも急激な電圧低下を示すか
否かを判定する方法である。

【００１２】請求項３の組み電池における電池不良検出
装置は、複数の電池ユニットからなる組み電池の電圧を
測定し続ける電圧測定手段と、組み電池電圧が組み電池
の放電に起因する電圧低下よりも急激な電圧低下を示す
か否かを判定し、組み電池電圧が組み電池の放電に起因
する電圧低下よりも急激な電圧低下を示すと判定された
ことに応答して、組み電池における電池が不良であるこ
とを検出する不良検出手段とを含むものである。

【００１３】請求項４の組み電池における電池不良検出
装置は、前記不良検出手段として、測定し続けた組み電
池電圧に基づいて移動平均を算出し、算出された移動平
均どうしの差分を算出し、算出された差分が予め設定さ
れた基準値よりも大きいか否かを判定することにより、
組み電池電圧が組み電池の放電に起因する電圧低下より
も急激な電圧低下を示すか否かを判定するものを採用す
るものである。

【００１４】

【作用】請求項１の組み電池における電池不良検出装置
であれば、複数の電池ユニットからなる組み電池の電圧
を測定し続け、組み電池電圧が組み電池の放電に起因す
る電圧低下よりも急激な電圧低下を示すか否かを判定
し、組み電池電圧が組み電池の放電に起因する電圧低下
よりも急激な電圧低下を示すと判定されたことに応答し
て、組み電池における電池が不良であることを検出する
のであるから、個人の能力に頼ることなく、簡単な処理
で、組み電池における電池が不良であるか否かを判定す
ることができる。

【００１５】請求項２の組み電池における電池不良検出
方法であれば、測定し続けた組み電池電圧に基づいて移
動平均を算出し、算出された移動平均どうしの差分を算
出し、算出された差分が予め設定された基準値よりも大
きいか否かを判定することにより、組み電池電圧が組み
電池の放電に起因する電圧低下よりも急激な電圧低下を
示すか否かを判定するのであるから、組み電池電圧の変
化の割合が小さくても、外乱の影響を排除して、組み電
池における電池が不良であるか否かを精度よく判定する
ことができる。

【００１６】請求項３の組み電池における電池不良検出
装置であれば、複数の電池ユニットからなる組み電池の
電圧を電圧測定手段によって測定し続け、不良検出手段
によって、組み電池電圧が組み電池の放電に起因する電
圧低下よりも急激な電圧低下を示すか否かを判定し、組
み電池電圧が組み電池の放電に起因する電圧低下よりも
急激な電圧低下を示すと判定されたことに応答して、組
み電池における電池が不良であることを検出することが
できる。 したがって、個人の能力に頼ることなく、簡
単な構成で、組み電池における電池が不良であるか否か
を判定することができる。

【００１７】請求項４の組み電池における電池不良検出
装置であれば、前記不良検出手段として、測定し続けた
組み電池電圧に基づいて移動平均を算出し、算出された
移動平均どうしの差分を算出し、算出された差分が予め
設定された基準値よりも大きいか否かを判定することに
より、組み電池電圧が組み電池の放電に起因する電圧低
下よりも急激な電圧低下を示すか否かを判定するものを
採用するのであるから、組み電池電圧の変化の割合が小
さくても、外乱の影響を排除して、組み電池における電
池が不良であるか否かを精度よく判定することができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明の組み電池における電池不良検出方法およびその装
置の実施の態様を詳細に説明する。

【００１９】図１はこの発明の電池不良検出方法が適用
される電源装置の構成を示すブロック図である。

【００２０】この電源装置は、複数の電池ユニットを互
いに並列に接続してなる組み電池１と、商用交流電圧を
入力として組み電池１に対する充電動作を行うととも
に、空気調和機などの電気機器（図示せず）に対する給
電動作を行い、および／または、組み電池１の出力を入
力として空気調和機などの電気機器に対する給電動作を
行う電源回路２と、組み電池１の電圧および放電電流を
入力として組み電池１の良否を判定する判定部３とを有
している。

【００２１】前記組み電池１を構成する電池ユニット
は、所定の電圧を出力可能とすべく所定個数の二次電池
を直列接続してなるものである。そして、電気機器が必
要とする電流を供給可能とすべく所定個数の電池ユニッ
トを互いに並列接続している。

【００２２】前記電源回路２は、商用交流電圧を入力と
して所定の直流電圧に変換して組み電池１に供給するこ
とにより充電動作を行う機能と、商用交流電圧をそのま
ま電気機器に印加する機能と、組み電池１からの直流電
圧を入力として所定の交流電圧に変換して電気機器に印
加する機能とを有している。

【００２３】前記判定部３は、組み電池１の電圧および
放電電流を監視し続けることにより、組み電池１を構成
する全ての電池が正常であるか、少なくとも１つの電池
が異常であるかを判定するものである。

【００２４】図２は判定部の処理の一例を説明するフロ
ーチャートである。なお、このフローチャートの処理
は、組み電池１から電気機器への給電（組み電池１の放
電）が開始されたことを条件として行われる。また、こ
のフローチャートにおいては、組み電池電圧の変化点
（組み電池電圧の変化量が所定の基準値よりも大きい
点）が１つだけ存在しているものと仮定しているが、２
以上の変化点が存在する場合にも対処することが可能で
ある。

【００２５】ステップＳＰ１において、組み電池１から
の放電電流量の積算を行い、ステップＳＰ２において、
組み電池１の電圧の計測を行い、ステップＳＰ３におい
て、組み電池電圧の変化量を算出し、ステップＳＰ４に
おいて、組み電池電圧の変化量が所定の基準値よりも大
きいか否かを判定する。

【００２６】そして、ステップＳＰ４において組み電池
電圧の変化量が所定の基準値よりも大きくないと判定さ
れた場合には、再びステップＳＰ１の処理を行う。

【００２７】逆に、ステップＳＰ４において組み電池電
圧の変化量が所定の基準値よりも大きいと判定された場
合には、ステップＳＰ５において、その時点における放
電電流量の積算値を記憶するとともに、変化点発生カウ
ンタのカウント値を１だけインクリメントし、ステップ
ＳＰ６において、変化点発生カウンタのカウント値が所
定の基準回数よりも大きいか否かを判定する。

【００２８】そして、ステップＳＰ６において変化点発
生カウンタのカウント値が所定の基準回数よりも大きく
ないと判定された場合には、次回の組み電池１の放電ま
で待機する。

【００２９】逆に、ステップＳＰ６において変化点発生
カウンタのカウント値が所定の基準回数よりも大きいと
判定された場合には、ステップＳＰ７において、不良電
池が発生したことを示す警報を発生し、そのまま一連の
処理を終了する。

【００３０】さらに説明する。

【００３１】通常、組み電池１の充電は定電流で行われ
るが、不良電池は過放電状態から充電されるため、充電
初期に電池電圧が急に上昇することになる。

【００３２】また、組み電池１の放電中においては、全
ての電池が正常な時には一定の電流値での放電を行って
いる時になだらかな電圧の低下を見せるが、不良電池が
容量不足になると、組み電池１の電圧に急激な電圧低下
が発生する。

【００３３】したがって、組み電池１の電圧を常時計測
しておき、組み電池電圧の急激な低下量が所定値以上で
ある場合に、組み電池１に不良電池が含まれている可能
性があることが分かる。

【００３４】通常の場合、不良電池も含め、電池の容量
は短期的に見た場合、急には変化しないため、組み電池
電圧の急激な低下点（変動点）は、充放電それぞれの電
流値がある一定の値に達した時点にほぼ固定される。し
たがって、この点周辺で一定電流で充電あるいは放電さ
れていれば上記変化点は上記の判定によって検知でき
る。そして、以上の処理を複数回繰り返した場合に、変
化点が毎回ほぼ同じ電流量積算値に達した時点で検知さ
れれば、不良電池を検知したことを報知する。

【００３５】例えば、容量が６０Ａｈの組み電池１に不
良電池が含まれていると仮定し、この組み電池で上記変
化点を演算したところ、３０Ａｈ放電した時点で変化点
が検知されたと仮定する。この場合、次の放電において
も３０Ａｈ放電した時点付近で（放電電流の変動や温度
の変動によって、全く同じ電流量積算値で変化点が発生
することは期待できないが、この電流量積算値を基準と
するある幅の範囲で変化点が発生することは十分に期待
できる）再び変化点が発生することが期待できる。した
がって、このことを考慮して変化点を検出するようにす
れば、一時の外乱によるノイズなどで不良電池を誤検知
するという不都合を解消することができる。

【００３６】また、組み電池１の電圧を常時計測してお
き、計測値の移動平均をとり、さらに移動平均どうしの
差分をとることにより、組み電池電圧の急な変動を強調
することが好ましい。この場合には、移動平均をとるこ
とによって高周波のノイズ成分を除去することができ、
差分をとることによって低周波の不良電池電圧低下に起
因する変化点を強調することができる。ただし、電圧変
化の推移をＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理することに
よって周波数成分ごとに分離し、このうち低周波成分の
みに注目し、その大きさを判定し、所定の閾値よりも大
きい場合に変化点が発生したと判定するようにしてもよ
い。

【００３７】さらに、精度を一層向上させるために、組
み電池の周辺の温度を同時に測定し、上記の組み電池電
圧に対する演算を温度に適用することで温度の変化点を
検知し、組み電池電圧の変化点と温度の変化点とを照合
し、両者がほぼ一致した場合には放電条件が変化した
（外乱による変化点である）として、電圧の変化点の候
補から外すことが好ましい。さらにまた、充放電電流の
変化点をも検知して、組み電池電圧の変化点を外乱とし
て処理することも好ましい。

【００３８】図３は５４個の電池からなる組み電池のう
ち、１つの電池（第１０番目の電池）が不良である場合
の組み電池電圧、不良電池電圧、組み電池の放電電流値
の時間経過に伴う変化を示す一具体例である。

【００３９】図３から分かるように、３時２７分付近で
不良電池が放電しきってしまい、この時、組み電池電圧
が若干低下している。また、充電電流が変化した時点で
も組み電池電圧が変化している。

【００４０】したがって、複数回にわたって３時２７分
付近で組み電池電圧が若干低下することを検出した場合
に、組み電池に不良電池が含まれていることを検知する
ことができる。

【００４１】図４は図３の具体例から得られた移動平均
と移動平均どうしの差分とを示す図である。

【００４２】なお、ここで、移動平均値は、時刻の変化
とともに得られた連続する１０個の組み電池電圧の平均
値であり、移動平均どうしの差分は、５つ離れた移動平
均どうしの差である。ただし、１０個未満、または１１
個以上の組み電池電圧の平均値を算出し、５つ以外の数
だけ離れた移動平均どうしの差を算出するようにしても
よいことはもちろんである。そして、これらの数の最適
値は、実験的に定めるようにすればよい。

【００４３】図４から分かるように、不良電池が放電を
終えた時刻と放電電流値が変化した時刻に組み電池電圧
の変化点が強調された状態になっている。

【００４４】したがって、移動平均どうしの差分を算出
することによって、組み電池電圧の変化点を強調するこ
とができ、不良電池が存在しているか否かを高精度に判
定することができる。

【００４５】なお、上記の実施態様を採用した場合に
は、組み電池を構成する電池の何れが不良であるかを検
知することはできない。したがって、この場合には、組
み電池を構成する全ての電池をチェックすることが必要
になるが、不良電池が存在することがほぼ確実である場
合にのみチェックを行うのであるから、チェック作業が
全て無駄になってしまうという不都合はない。また、す
べての電池の状態を判定し続けるのではないから、判定
のための構成を簡単化することができるとともに、処理
をも簡単化することができる。

【００４６】また、上記の実施態様においては、組み電
池電圧の変化点（組み電池電圧の変化量が所定の基準値
よりも大きい点）が１つだけ存在しているものと仮定し
ているが、２以上の変化点が存在する場合にも対処する
ことが可能である。具体的には、この場合には、電流量
積算値ごとに変化点発生カウンタを設けておけばよい。

【００４７】また、差分の大きさを判定することも可能
である。この構成を採用すれば、不良電池が複数存在
し、かつ同時に電圧が低下する場合に対処することがで
き、差分の大きさに基づいて不良電池の個数を判定する
ことができる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１の発明は、個人の能力に頼るこ
となく、簡単な処理で、組み電池における電池が不良で
あるか否かを判定することができるという特有の効果を
奏する。

【００４９】請求項２の発明は、組み電池電圧の変化の
割合が小さくても、外乱の影響を排除して、組み電池に
おける電池が不良であるか否かを精度よく判定すること
ができるという特有の効果を奏する。

【００５０】請求項３の発明は、個人の能力に頼ること
なく、簡単な構成で、組み電池における電池が不良であ
るか否かを判定することができるという特有の効果を奏
する。

【００５１】請求項４の発明は、組み電池電圧の変化の
割合が小さくても、外乱の影響を排除して、組み電池に
おける電池が不良であるか否かを精度よく判定すること
ができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の電池不良検出方法が適用される電源
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】判定部の処理の一例を説明するフローチャート
である。

【図３】５４個の電池からなる組み電池のうち、１つの
電池（第１０番目の電池）が不良である場合の組み電池
電圧、不良電池電圧、組み電池の放電電流値の時間経過
に伴う変化を示す一具体例である。

【図４】図３の具体例から得られた移動平均と移動平均
どうしの差分とを示す図である。

【符号の説明】

１ 組み電池 ３ 判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CA00 CB05 CB13 CB23 CC01 5G003 AA01 BA02 DA04 EA05 EA09 GC05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電池ユニットからなる組み電池の
   電圧を測定し続け、組み電池電圧が組み電池の放電に起
   因する電圧低下よりも急激な電圧低下を示すか否かを判
   定し、組み電池電圧が組み電池の放電に起因する電圧低
   下よりも急激な電圧低下を示すと判定されたことに応答
   して、組み電池における電池が不良であることを検出す
   ることを特徴とする組み電池における電池不良検出方
   法。
2. 【請求項２】 測定し続けた組み電池電圧に基づいて移
   動平均を算出し、算出された移動平均どうしの差分を算
   出し、算出された差分が予め設定された基準値よりも大
   きいか否かを判定することにより、組み電池電圧が組み
   電池の放電に起因する電圧低下よりも急激な電圧低下を
   示すか否かを判定する請求項１に記載の組み電池におけ
   る電池不良検出方法。
3. 【請求項３】 複数の電池ユニットからなる組み電池
   （１）の電圧を測定し続ける電圧測定手段（３）と、組
   み電池電圧が組み電池（１）の放電に起因する電圧低下
   よりも急激な電圧低下を示すか否かを判定し、組み電池
   電圧が組み電池（１）の放電に起因する電圧低下よりも
   急激な電圧低下を示すと判定されたことに応答して、組
   み電池（１）における電池が不良であることを検出する
   不良検出手段（３）とを含むことを特徴とする組み電池
   における電池不良検出装置。
4. 【請求項４】 前記不良検出手段（３）は、測定し続け
   た組み電池電圧に基づいて移動平均を算出し、算出され
   た移動平均どうしの差分を算出し、算出された差分が予
   め設定された基準値よりも大きいか否かを判定すること
   により、組み電池電圧が組み電池（１）の放電に起因す
   る電圧低下よりも急激な電圧低下を示すか否かを判定す
   るものである請求項３に記載の組み電池における電池不
   良検出装置。