JP2001257010A

JP2001257010A - 二次電池状態判定方法およびその装置

Info

Publication number: JP2001257010A
Application number: JP2000076394A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Otsuka; 啓右大塚
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】二次電池の状態を正確に判定する。【解決手段】二次電池の充放電を反復した結果、放電
終止電圧を検出した場合に、強制均等充電を行った後に
強制放電を行って放電Ａｈ値を検出してその時点におけ
る定格容量を得ることができる。そして、この定格容量
値に対して放電Ａｈ量を設定するとともに、Ａｈ均等充
電を行った後に通常の充放電サイクルを反復して、二次
電池に対する充電および二次電池からの放電を行わせ
る。【効果】該当する時点での実放電実用量に従った定格
放電量を設定することにより最適な定格容量が設定で
き、常にその二次電池での最大限の放電容量を確保する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は二次電池の充放電
を長期間にわたって行う場合において、二次電池の状態
を判定するための方法およびその装置に関し、さらに詳
細に言えば、二次電池の容量を検出する方法、二次電池
の異常を判定する方法、二次電池の寿命を判定する方法
およびこれらの装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、二次電池は種々の分野におい
て補助電源などとして広く使用されている。電力需要の
平準化を達成できるようにした蓄電空調機に用いられる
二次電池（一般的には蓄電池が使用される）もこのよう
な二次電池の一種である。

【０００３】蓄電空調機に採用される二次電池には、大
容量、長寿命、低コストなどの特徴が求められるが、こ
れらの特徴に最も合致した二次電池は鉛蓄電池である。

【０００４】そして、鉛蓄電池は、長期間にわたって充
放電を繰り返すうちに、極板の腐食や電解液の減少など
に起因して徐々に放電容量が低下する。

【０００５】したがって、蓄電空調機の稼働時間に対す
る放電容量の低下を予め考慮し、徐々に定格容量を下げ
た充放電パラメータで蓄電空調機を運転するようにして
いる。

【０００６】また、定格放電量が、例えば初期容量の８
０％になった時に鉛蓄電池が寿命がつきたと判定し、蓄
電空調機の運転を停止するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】放電量や充電量を定格
容量から計算して充放電するＡｈ制御では、定格容量
（その時点の放電可能容量）の見極めが重要であるが、
充放電サイクルの中で、「その時点の二次電池容量（放
電可能容量）」を正確に把握することが非常に困難であ
る。

【０００８】このため、蓄電空調機の稼働時間に対する
放電容量の低下を予め考慮し、徐々に定格容量を下げた
充放電パラメータを設定することが多いが、実際の二次
電池の容量が標準以上（容量余裕が大きい）の場合に
は、その容量余裕分を無駄にしてしまうことになる。逆
に、実際の二次電池の容量が不足気味の場合には、頻繁
に強制均等充電を行うことになるので、二次電池の寿命
をさらに低下させるおそれがある。なぜならば、強制均
等充電は、一時的な二次電池容量の低下を元に戻すため
の過充電モードであり、強制的に過充電を行うので二次
電池電圧が上昇し、これにより発熱と正極板の腐食とを
より促進してしまう（二次電池の寿命に悪影響を与えて
しまう）からである。

【０００９】また、二次電池の寿命を放電量の低下（そ
の時点における放電可能容量）で判断すると、一時的な
放電量の低下で寿命判定（二次電池の寿命がきたと誤判
定）を行ってしまう可能性があり、正確な電池寿命の判
定を行うことが非常に困難である。

【００１０】

【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、二次電池容量、二次電池異常、二次電池
寿命など、二次電池の状態を正確に判定することができ
る二次電池状態判定方法およびその装置を提供すること
を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の二次電池状態
判定方法は、二次電池に対する強制均等充電を行った
後、この二次電池を強制放電させ、放電終止電圧を検出
するまで強制放電を継続させ、この強制放電によるＡｈ
量を二次電池の定格容量として検出する方法である。

【００１２】請求項２の二次電池状態判定方法は、二次
電池に対する充放電を反復した結果、放電終止電圧が検
出されたことを条件として、二次電池に対する強制均等
充電を行う方法である。

【００１３】請求項３の二次電池状態判定方法は、強制
放電によるＡｈ量を二次電池容量として検出した後に、
Ａｈ充電を行って充電所要時間を計測し、この充電所要
時間から二次電池が異常か否かを判定する方法である。

【００１４】請求項４の二次電池状態判定方法は、強制
放電によるＡｈ量を二次電池容量として検出した後に、
Ａｈ充電を行って充電所要時間を計測し、次いで通常の
放電を行って実放電容量を検出し、得られた充電所要時
間および実放電容量から二次電池が寿命か否かを判定す
る方法である。

【００１５】請求項５の二次電池状態判定装置は、二次
電池に対する強制均等充電を行う強制均等充電手段と、
強制均等充電後に、この二次電池を強制放電させ、放電
終止電圧を検出するまで強制放電を継続させる強制放電
手段と、この強制放電によるＡｈ量を二次電池容量とし
て検出する二次電池容量検出手段とを含むものである。

【００１６】請求項６の二次電池状態判定装置は、二次
電池に対する充放電を反復した結果、放電終止電圧が検
出されたことを条件として、二次電池に対する強制均等
充電を行わせる条件判定手段をさらに含むものである。

【００１７】請求項７の二次電池状態判定装置は、二次
電池容量検出後にＡｈ充電を行って充電所要時間を計測
する充電所要時間計測手段と、この充電所要時間から二
次電池が異常か否かを判定する二次電池異常判定手段と
をさらに含むものである。

【００１８】請求項８の二次電池状態判定装置は、二次
電池容量検出後にＡｈ充電を行って充電所要時間を計測
する充電所要時間計測手段と、二次電池の実放電容量を
検出する実容量検出手段と、得られた充電所要時間およ
び実放電容量から二次電池が寿命か否かを判定する二次
電池寿命判定手段とをさらに含むものである。

【００１９】

【作用】請求項１の二次電池状態判定方法であれば、二
次電池に対する強制均等充電を行った後、この二次電池
を強制放電させ、放電終止電圧を検出するまで強制放電
を継続させ、この強制放電によるＡｈ量を二次電池の定
格容量として検出するのであるから、二次電池の定格容
量を正確に検出することができる。

【００２０】請求項２の二次電池状態判定方法であれ
ば、二次電池に対する充放電を反復した結果、放電終止
電圧が検出されたことを条件として、二次電池に対する
強制均等充電を行うのであるから、充放電を反復して二
次電池の放電可能容量が低下した場合にのみ二次電池の
定格容量を正確に検出することができる。

【００２１】請求項３の二次電池状態判定方法であれ
ば、強制放電によるＡｈ量を二次電池容量として検出し
た後に、Ａｈ充電を行って充電所要時間を計測し、この
充電所要時間から二次電池が異常か否かを判定するので
あるから、請求項１または請求項２の作用に加え、内部
抵抗上昇などの二次電池の異常を正確に判定することが
できる。

【００２２】請求項４の二次電池状態判定方法であれ
ば、強制放電によるＡｈ量を二次電池容量として検出し
た後に、Ａｈ充電を行って充電所要時間を計測し、次い
で通常の放電を行って実放電容量を検出し、得られた充
電所要時間および実放電容量から二次電池が寿命か否か
を判定するのであるから、請求項１または請求項２の作
用に加え、二次電池が寿命であるか否かを正確に判定す
ることができる。

【００２３】請求項５の二次電池状態判定装置であれ
ば、強制均等充電手段によって二次電池に対する強制均
等充電を行い、強制均等充電後に、強制放電手段によっ
てこの二次電池を強制放電させ、放電終止電圧を検出す
るまで強制放電を継続させる。そして、二次電池容量検
出手段によって、この強制放電によるＡｈ量を二次電池
の定格容量として検出することができる。

【００２４】したがって、二次電池の定格容量を正確に
検出することができる。

【００２５】請求項６の二次電池状態判定装置であれ
ば、二次電池に対する充放電を反復した結果、放電終止
電圧が検出されたことを条件として、二次電池に対する
強制均等充電を行わせる条件判定手段をさらに含むので
あるから、充放電を反復して二次電池の放電可能容量が
低下した場合にのみ二次電池の定格容量を正確に検出す
ることができる。

【００２６】請求項７の二次電池状態判定装置であれ
ば、二次電池容量検出後にＡｈ充電を行って充電所要時
間を計測する充電所要時間計測手段と、この充電所要時
間から二次電池が異常か否かを判定する二次電池異常判
定手段とをさらに含むのであるから、請求項５または請
求項６の作用に加え、内部抵抗上昇などの二次電池の異
常を正確に判定することができる。

【００２７】請求項８の二次電池状態判定装置であれ
ば、二次電池容量検出後にＡｈ充電を行って充電所要時
間を計測する充電所要時間計測手段と、二次電池の実放
電容量を検出する実容量検出手段と、得られた充電所要
時間および実放電容量から二次電池が寿命か否かを判定
する二次電池寿命判定手段とをさらに含むのであるか
ら、請求項５または請求項６の作用に加え、二次電池が
寿命であるか否かを正確に判定することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明の二次電池状態判定方法およびその装置に実施の態
様を詳細に説明する。

【００２９】図１はこの発明の二次電池状態判定装置が
組み込まれた蓄電空調システムの構成の一例を示すブロ
ック図である。

【００３０】この蓄電空調システムは、系統電源ＡＣに
接続されて直流電圧を出力する整流部１と、整流部１か
らの直流電圧が供給される電流可逆チョッパー２と、電
流可逆チョッパー２と接続される二次電池３と、電流可
逆チョッパー２からの出力を入力とするインバータ４
と、インバータ４からの出力を入力として所定の動作を
行う圧縮機５と、電流可逆チョッパー２の動作を制御す
る制御部６とを有している。

【００３１】前記制御部６は、所定量の放電（スケジュ
ール放電）および放電量に対応する量の充電（満充電を
行わない充電）を行わせるべく電流可逆チョッパー２を
制御するスケジュール充放電制御部と、スケジュール放
電終了前に放電終止電圧（放電を許容する最低電圧）が
検出されたか否かを判定する放電終止電圧判定部と、ス
ケジュール放電終了前に放電終止電圧が検出されたこと
を示す放電終止電圧判定部からの判定結果信号に応答し
て、過充電（強制均等充電と称する）を行わせるべく電
流可逆チョッパー２を制御する強制均等充電部と、強制
均等充電後に強制放電を行わせるべく電流可逆チョッパ
ー２を制御する強制放電部と、強制放電時におけるＡｈ
量を定格容量として検出する定格容量検出部と、強制放
電後に、通常の充電量に所定量を加算した量の充電（Ａ
ｈ均等充電と称する）をおこなわせるべく電流可逆チョ
ッパー２を制御するＡｈ均等充電部と、Ａｈ均等充電の
所要時間を計測して二次電池が異常か否かを判定する二
次電池異常判定部と、Ａｈ均等充電の所要時間および実
放電量に基づいて二次電池が寿命か否かを判定する寿命
判定部とを有している。

【００３２】上記の構成の蓄電空調システムの作用は次
のとおりである。

【００３３】系統電源ＡＣを整流部１により整流し、制
御部６により制御される電流可逆チョッパー２によっ
て、蓄電池などからなる二次電池３に適宜充電すること
ができる。具体的には、例えば、図示しないタイマーな
どの計時手段によって夜間電力時間帯を検出し、夜間電
力時間帯を検出したことに応答してチョッパー動作を行
って充電に適した電圧を発生し、二次電池３に対する充
電動作を行う。

【００３４】また、二次電池３に対する充電動作を行っ
ていない期間は、電流可逆チョッパー２からの出力をイ
ンバータ４に供給して圧縮機５を駆動し、空気調和動作
を行わせることができる。この場合における電力の供給
は、系統電源ＡＣおよび／または二次電池３から行われ
る。そして、この場合における、電力供給源の配分は、
外気温および湿度に基づいて定まる不快指数などと、適
宜選択された放電パターンとにより決定される。

【００３５】図２はこの発明の二次電池状態判定方法の
一実施態様を説明するフローチャートである。

【００３６】ステップＳＰ１において、次のスケジュー
ル充電がＡｈ均等充電か否かを判定し、Ａｈ均等充電で
ないと判定された場合には、ステップＳＰ２において通
常のスケジュール充電を行う。

【００３７】逆に、ステップＳＰ１において次のスケジ
ュール充電がＡｈ均等充電であると判定された場合に
は、ステップＳＰ３において、Ａｈ均等充電を開始し、
ステップＳＰ４において、Ａｈ均等充電が完了するまで
待ち、ステップＳＰ５において、前回の二次電池容量検
出のための強制放電モードから１００日以上経過したか
否かを判定し、１００日以上経過したと判定された場合
には、ステップＳＰ６において、次のスケジュール放電
を二次電池容量検出のための強制放電モードにセット
し、ステップＳＰ７においてスケジュール放電を行い、
ステップＳＰ８において、Ａｈ均等充電の翌日のスケジ
ュール放電を行うことができたか否かを判定し、スケジ
ュール放電を行うことができたと判定された場合には、
ステップＳＰ９において、放電終止電圧を検出するまで
放電することができたか否かを判定する。

【００３８】そして、ステップＳＰ９において放電終止
電圧を検出するまで放電することができたと判定された
場合には、ステップＳＰ１０において、放電Ａｈ値を今
後の定格容量値として採用する（定格容量を変更する）
とともに、次のスケジュール充電をＡｈ均等充電にセッ
トし、逆に、ステップＳＰ９において放電終止電圧を検
出するまで放電することができなかったたと判定された
場合には、ステップＳＰ１１において、次のスケジュー
ル充電をＡｈ均等充電にセットする。

【００３９】ステップＳＰ１０の処理が行われた場合、
またはステップＳＰ１１の処理が行われた場合には、ス
テップＳＰ１２において、Ａｈ均等充電が完了するまで
待ち、ステップＳＰ１４において、二次電池の充電を完
了する。その後は、二次電池の放電を行う。

【００４０】ステップＳＰ５において前回の二次電池容
量検出のための強制放電モードから１００日以上経過し
ていないと判定された場合、またはステップＳＰ８にお
いてＡｈ均等充電の翌日のスケジュール放電を行うこと
ができなかったと判定された場合には、ステップＳＰ１
３においてスケジュール充電を行う。

【００４１】また、ステップＳＰ２の処理が行われた場
合、ステップＳＰ１２の処理が行われた場合、またはス
テップＳＰ１３の処理が行われた場合には、そのままス
テップＳＰ１４の処理を行う。

【００４２】したがって、二次電池の充放電を反復した
結果、放電終止電圧を検出した場合に、強制均等充電を
行った後に強制放電を行って放電Ａｈ値を検出してその
時点における定格容量を得ることができる。そして、こ
の定格容量値に対して放電Ａｈ量を設定するとともに、
Ａｈ均等充電を行った後に通常の充放電サイクルを反復
して、二次電池に対する充電および二次電池からの放電
を行わせることができる。

【００４３】この結果、該当する時点での実放電実容量
に従った定格放電量を設定することにより最適な定格容
量が設定でき、常にその二次電池での最大限の放電容量
を確保することができる。

【００４４】また、強制均等充電を行った場合にのみ二
次電池の容量の検出を行うのであるから、通常の充放電
サイクルにおける制御を簡単化することができる。

【００４５】さらに、強制均等充電後に二次電池の容量
が上がるような場合にも、正確に容量を検出することが
できる。もちろん、夏と冬などの温度の違いに起因する
容量の違いにも対処することができる。換言すれば、温
度が変わっても常に最適な定格容量で二次電池の充放電
を行うことができる。

【００４６】図３はこの発明の二次電池状態判定方法の
他の実施態様を説明するフローチャートである。

【００４７】ステップＳＰ１において二次電池の放電を
行い、ステップＳＰ２において、二次電池の容量低下を
検出したか否かを判定する。具体的には、例えば、放電
終止電圧を検出したか否かを判定する。そして、ステッ
プＳＰ２において二次電池の容量低下を検出していない
と判定された場合には、ステップＳＰ３において、通常
のスケジュール充電を行う。

【００４８】逆に、ステップＳＰ２において二次電池の
容量低下を検出したと判定された場合には、ステップＳ
Ｐ４において、次のスケジュール充電を強制均等充電に
セットするとともに、強制均等充電の翌日のスケジュー
ル放電を二次電池容量検出のための強制放電にセット
し、ステップＳＰ５においてスケジュール充電を行い、
ステップＳＰ６において、強制均等充電の翌日のスケジ
ュール放電を行うことができたか否かを判定する。そし
て、ステップＳＰ６において強制均等充電の翌日のスケ
ジュール放電を行うことができたと判定された場合に
は、ステップＳＰ７において、放電終止電圧を検出する
まで放電することができたか否かを判定する。

【００４９】ステップＳＰ７において放電終止電圧を検
出するまで放電することができなかった（放電終止電圧
検出前に放電が終了した）と判定された場合には、ステ
ップＳＰ８において、次のスケジュール充電をＡｈ均等
充電にセットする。

【００５０】逆に、ステップＳＰ７において放電終止電
圧を検出するまで放電することができたと判定された場
合には、ステップＳＰ９において、放電Ａｈ値を今後の
定格容量値として採用することにより定格容量を変更
し、ステップＳＰ１０において、次のスケジュール充電
をＡｈ均等充電にセットして二次電池のＡｈ均等充電を
行い、ステップＳＰ１１において、強制均等充電、強制
放電後の最初のＡｈ均等充電１段目の充電の所要時間が
所定時間（１段目に充電すべき量に基づいて定まる時
間）以下か否かを判定する。

【００５１】そして、ステップＳＰ１１においてＡｈ均
等充電１段目の充電の所要時間が所定時間以下であると
判定された場合には、ステップＳＰ１２において、二次
電池が寿命であると判定し、以降は強制充電を行わない
「安楽死モード」に移行する。

【００５２】また、ステップＳＰ３の処理が行われた場
合、ステップＳＰ６において強制均等充電の翌日のスケ
ジュール放電を行うことができなかったと判定された場
合、ステップＳＰ８の処理が行われた場合、またはステ
ップＳＰ１１においてＡｈ均等１段目の充電の所要時間
が所定時間以下でないと判定された場合には、ステップ
ＳＰ１３において二次電池の充電を完了し、再びステッ
プＳＰ１の処理を行う。

【００５３】したがって、二次電池の充放電を反復した
結果、放電終止電圧を検出した場合に、強制均等充電を
行った後に強制放電を行って放電Ａｈ値を検出してその
時点における定格容量を得ることができる。そして、こ
の定格容量値に対して放電Ａｈ量を設定するとともに、
Ａｈ均等充電を行った後に通常の充放電サイクルを反復
して、二次電池に対する充電および二次電池からの放電
を行わせることができる。

【００５４】この結果、該当する時点での実放電実容量
に従った定格放電量を設定することにより最適な定格容
量が設定でき、常にその二次電池での最大限の放電容量
を確保することができる。

【００５５】また、強制均等充電を行った場合にのみ二
次電池の容量の検出を行うのであるから、通常の充放電
サイクルにおける制御を簡単化することができる。

【００５６】また、定格容量検出後におけるＡｈ均等充
電１段目の充電の所要時間および実放電量に基づいて二
次電池が寿命か否かを正確に判定することができる。換
言すれば、一時的に放電量が低下しているような場合に
二次電池が寿命であると誤判定するおそれがなくなる。

【００５７】

【発明の効果】請求項１の発明は、二次電池の定格容量
を正確に検出することができるという特有の効果を奏す
る。

【００５８】請求項２の発明は、充放電を反復して二次
電池の放電可能容量が低下した場合にのみ二次電池の定
格容量を正確に検出することができるという特有の効果
を奏する。

【００５９】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の効果に加え、内部抵抗上昇などの二次電池の異常を
正確に判定することができるという特有の効果を奏す
る。

【００６０】請求項４の発明は、請求項１または請求項
２の効果に加え、二次電池が寿命であるか否かを正確に
判定することができるという特有の効果を奏する。

【００６１】請求項５の発明は、二次電池の定格容量を
正確に検出することができるという特有の効果を奏す
る。

【００６２】請求項６の発明は、充放電を反復して二次
電池の放電可能容量が低下した場合にのみ二次電池の定
格容量を正確に検出することができるという特有の効果
を奏する。

【００６３】請求項７の発明は、請求項５または請求項
６の効果に加え、内部抵抗上昇などの二次電池の異常を
正確に判定することができるという特有の効果を奏す
る。

【００６４】請求項８の発明は、請求項５または請求項
６の効果に加え、二次電池が寿命であるか否かを正確に
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】この発明の二次電池状態判定装置が組み込まれ
た蓄電空調システムの構成の一例を示すブロック図であ
る。

【図２】この発明の二次電池状態判定方法の一実施態様
を説明するフローチャートである。

【図３】この発明の二次電池状態判定方法の他の実施態
様を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

２電流可逆チョッパー３二次電池６制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池（３）に対する強制均等充電を
行った後、この二次電池（３）を強制放電させ、放電終
止電圧を検出するまで強制放電を継続させ、この強制放
電によるＡｈ量を二次電池（３）の定格容量として検出
することを特徴とする二次電池状態判定方法。
【請求項２】二次電池（３）に対する充放電を反復し
た結果、放電終止電圧が検出されたことを条件として、
二次電池（３）に対する強制均等充電を行う請求項１に
記載の二次電池状態判定方法。
【請求項３】強制放電によるＡｈ量を二次電池容量と
して検出した後に、Ａｈ充電を行って充電所要時間を計
測し、この充電所要時間から二次電池（３）が異常か否
かを判定する請求項１または請求項２に記載の二次電池
状態判定方法。
【請求項４】強制放電によるＡｈ量を二次電池容量と
して検出した後に、Ａｈ充電を行って充電所要時間を計
測し、次いで通常の放電を行って実放電容量を検出し、
得られた充電所要時間および実放電容量から二次電池
（３）が寿命か否かを判定する請求項１または請求項２
に記載の二次電池状態判定方法。
【請求項５】二次電池（３）に対する強制均等充電を
行う強制均等充電手段（２）（６）と、強制均等充電後
に、この二次電池（３）を強制放電させ、放電終止電圧
を検出するまで強制放電を継続させる強制放電手段
（２）（６）と、この強制放電によるＡｈ量を二次電池
容量として検出する二次電池容量検出手段（６）とを含
むことを特徴とする二次電池状態判定装置。
【請求項６】二次電池（３）に対する充放電を反復し
た結果、放電終止電圧が検出されたことを条件として、
二次電池（３）に対する強制均等充電を行わせる条件判
定手段（６）をさらに含む請求項５に記載の二次電池状
態判定装置。
【請求項７】二次電池容量検出後にＡｈ充電を行って
充電所要時間を計測する充電所要時間計測手段（６）
と、この充電所要時間から二次電池が異常か否かを判定
する二次電池異常判定手段（６）とをさらに含む請求項
５または請求項６に記載の二次電池状態判定装置。
【請求項８】二次電池容量検出後にＡｈ充電を行って
充電所要時間を計測する充電所要時間計測手段（６）
と、二次電池の実放電容量を検出する実容量検出手段
（６）と、得られた充電所要時間および実放電容量から
二次電池が寿命か否かを判定する二次電池寿命判定手段
（６）とをさらに含む請求項５または請求項６に記載の
二次電池状態判定装置。