JP2002527017A - ファジー・ロジックを用いて複数のバッテリを監視および保守する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数のバッテリを監視および保守する方法および装置を提供する。バッテリは、図のファジー・ロジックに記述された二部分の方法に従って保守される。第１部分において、全バッテリに対して通常分析が行われ（２２）、何れかのバッテリが限界状態であるかが判定される（２３）。限界のバッテリ（１または複数であり得る）が、本方法の第２分析に対して選択され、この第２部分は詳細分析を含む（２４）。限界のバッテリに対して詳細分析が行われる（２５）。次に、限界のバッテリは、詳細分析の結果に従ってサービスを受ける（２６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 関連の出願 本出願は、１９９８年１０月１日に提出された「複数のバッテリを監視および
保守する方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ
Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ａ Ｐｌｕｒａｌ
ｉｔｙ ｏｆ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）」題された合衆国プロビジョナル・アプリ
ケーション６０／１０２６２９の優先権を主張するものであり、その全体を参照
としてここに組み入れる。

【０００２】 発明の分野 本発明は、一般に、電気的バッテリに関し、特に、バッテリを監視および保守
する方法および装置に関する。

【０００３】 発明の背景 バッテリは、アクティブな材質に含まれる化学的エネルギを、酸化還元反応の
電気化学的反応により、直接に電気的エネルギへ変換するデバイスである。この
タイプの反応は、或る材質から別の材質への電子の移動が関係する。当該技術に
おけるバッテリは、一般に、電気化学的オペレーションを用いて、電気エネルギ
を蓄積および解放する。

【０００４】 図１は、典型的なバッテリの電気化学的オペレーションを示す。この図を参照
すると、負の電極（アノード２）が、電子を放棄することができるコンポーネン
トであり、反応の間に酸化される。正の電極（カソード１）は酸化材質から分離
され、このコンポーネントは電子を受け入れることができる。電子の移動は、２
つの材質１と２を接続する外部電気回路１１において行われ、電解質３は、バッ
テリ４における電子の移動のためのイオン媒体を提供する。

【０００５】 バッテリの電気化学的特性により、バッテリは減損する製品であり、保管の間
に進行する化学的作用の結果として劣化する。バッテリの動作および機能の安定
性のためには、適切なメンテナンスが重要である。一般的に、当該技術において
、バッテリを最適に保管および保守することにより、バッテリの機能的安定性を
最大にすることが必要とされている。本発明はその必要性などを満足させる。

【０００６】 本発明の概要 本発明は方法および装置を提供し、それにより、個々のバッテリの動作特性を
診断する。第１の好適な実施形態において、複数のバッテリを保守するための二
部分の方法が提供される。この方法は、第１部分の通常分析と、第２部分の更に
詳細な分析とを備える。最初に、バッテリの状態が監視される。通常分析は、監
視したバッテリ状態を用いて、バッテリに対して行われる。通常分析の結果とし
て、限界にあるものとして検出されたバッテリが選択される。本方法の第２部分
では、限界のバッテリの更なるバッテリ・パラメータが測定される。詳細分析は
、測定した更なるバッテリ・パラメータを用いて、限界のバッテリに対して行わ
れる。詳細分析の結果に従って、限界のバッテリには、サービスを受けさせるた
めのフラグがたてられる。

【０００７】 本発明の特定的な実施形態によると、複数の主バッテリおよび対応する複数の
補助バッテリが保守（維持）される。通常分析は、バッテリ・システムの主バッ
テリの何れかが限界にあるかを判定するために、行われる。限界のバッテリは接
続が解除され、対応する補助バッテリがオンに切り替えられる。次に、限界のバ
ッテリに詳細分析が行われる。限界のバッテリは、詳細分析の結果に従ってサー
ビスを受け、バッテリ・システムにおいて使用可能である。

【０００８】 本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を図面と関連して読むこと
により明らかとなる。図面では、図面全体を通じて、同じ参照符号は同じ構成を
表す。ここにおける図面は、特別に注記していない場合には、尺度を考慮して描
かれたものでないことは理解でき、本発明の原理を示すために強調されている部
分がある。

【０００９】 好適な実施形態の詳細な説明 図２は本発明の方法を示すフロー・チャートである。図２を参照すれば、ステ
ップ２１において、全てのバッテリのバッテリの状態が監視され、その状態から
特定のバッテリが限界であるか否かを検出できる状態を含む。通常分析が全ての
バッテリに対して実行される（ステップ２２）。「通常分析」はバッテリが限界
であるか否かを検出するに十分なバッテリ状態を監視する。「限界の」バッテリ
は、バッテリの所期の目的に対して予め設定された適当な値の所定の範囲外の状
態を有する。ステップ２３は、何れかのバッテリが限界であるか否かを判定する
。もし何れのバッテリも限界バッテリ状態でないとすれば、次いで、制御の流れ
はステップ２１へ戻り、バッテリの状態が引続き監視される。

【００１０】 他方、もしもバッテリが限界であると判定されるとすれば、限界のバッテリの
別のバッテリ・パラメータが、そのバッテリの詳細分析（ステップ２５）におい
て使用するために測定される（ステップ２４）。測定される前記の別のバッテリ
・パラメータの中には、充電状態、電解質レベル、端子抵抗およびバッテリ容量
がある。詳細分析は、限界のバッテリにサービスを行うために必要とされる行動
を決めるため測定されたバッテリ・パラメータを分析することを含む。次いで、
限界のバッテリは、詳細分析の結果に従ってサービスを受けることができる（ス
テップ２６）。バッテリのサービスの目的は、バッテリが限界状態より上で動作
することを保証することである。とかくするうち、全てのバッテリの状態は連続
して監視される。

【００１１】 本発明は、通常分析と、必要に応じてそれに続く詳細分析とを含む、複数のバ
ッテリを保全する二部分からなる方法を提供する。通常分析はバッテリ・システ
ムの通常の動作の間に全てのバッテリに適用される。詳細分析は、通常分析の結
果に基づいて特定のバッテリに対して選択的に実行される。複数のバッテリの中
で限界のバッテリを検出すると、詳細分析が限界のバッテリに対して個々に実行
される。また、詳細分析はオフラインで、あるいはシステムの停止時間の間にも
実行可能である。

【００１２】 図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の方法の好適な実施例を示すフロー・チャート
である。通常分析と詳細分析とを実行するためにとられるステップは、ハードウ
エアあるいはソフトウエアで実行可能である。

【００１３】 図２Ａを参照すれば、ステップ２２１において、例えば電圧、電流および温度
の状態のような幾つかのバッテリ状態が複数のバッテリの各々に対して監視され
、他方、その他の状態はそのような測定から導出される。そのようなバッテリ状
態に対する通常分析はステップ２２３において実行され、この分析は、 （１）バッテリ端子電圧、 （２）負荷の変動に応答したバッテリ端子電圧の挙動、 （３）充電および放電電流、および （４）バッテリの周囲温度 の分析を含む。

【００１４】 測定された電圧、電流および温度のデータを用いて、バッテリの内部抵抗（Ｉ
Ｒ）および充電状態（ＳＯＣ）を、ステップ２２３の通常分析の一部として判定
することが可能である。もし電圧、電流および温度の測定値の何れかが、所定の
範囲および／または残りのバッテリから顕著に逸脱するとすれば、バッテリは限
界であると見なされる。また、もしバッテリが、例えば低いＳＯＣあるいは高い
ＩＲのような故障状態を有するとすれば、バッテリは限界であると見なされる（
ステップ２２５）。その場合、ステップ２２８において、限界のバッテリに対し
て調整を行なうことができる。何れの限界のバッテリも報告され（ステップ２２
７）、影響のあるバッテリに対しての行動を行うことが推奨される（ステップ２
２９）。例えば、もし故障状態と考えられる低いＳＯＣが検出された場合、その
低いＳＯＣが報告される（ステップ２２７）。低いＳＯＣを直す行動、例えば、
限界のバッテリに対して供給される電圧充電（電圧チャージ）を増加したり、限
界バッテリに対して詳細分析を実行すること（ステップＡ）のような行動を推奨
することができる（ステップ２２９）。

【００１５】 バッテリの故障状態はまた、それが発生する前にステップ２２５において予測
することが可能である。故障状態の発生およびそのタイミングは、通常分析の過
程の間に行われる判定によって予測される。例えば、最大ＩＲリミットを各バッ
テリに対して設定可能で、その発生は、当該バッテリに対する電圧、電流および
温度の測定に基づいて予測可能である。特に、ＩＲは、測定した電圧を測定した
電流により除算することによって計算され、この値は温度に対してプロットする
（グラフにする）ことが可能である。図２Ｃを参照されたい。好適には、最大Ｉ
Ｒリミットは、ステップ２２５において故障状態を検出されるようにするものと
して設定されることが好ましい。もし何ら故障状態が検出されないならば、最大
ＩＲリミットは、ステップ２２３の通常の分析の電圧、電流および温度の測定値
を考慮してステップ２２８において任意に調整可能である。一方、全てのバッテ
リのバッテリ状態は連続して監視される。

【００１６】 特定の実施形態において、複数のバッテリが監視され、各バッテリのＩＲが判
定される。各バッテリに対して、電圧、電流および温度の状態を監視することに
よって、所定の間隔で測定が行われる。次いで、各バッテリのＩＲおよびＳＯＣ
は、温度と共に、バッテリ状態が限界であるか否かを判定するために使用される
。ＩＲは、これらのデータに基づいて所定の温度において計算され、基本的なＩ
Ｒ対温度の曲線が、バッテリの現在のＳＯＣに対する温度範囲に亘って、計算さ
れたＩＲに基づいて再構築されうる。ひとたび、測定されたデータからＩＲ対温
度の曲線が得られると、それが、当該システムの要件に基づくＩＲ対温度の基準
の曲線と比較される。このＩＲリミットの分析を用いて、バッテリの寿命がステ
ップ２２５において予測でき、サービスの行動がステップ２２７において予測で
き、報告できる。

【００１７】 図２ＣはバッテリのＩＲと、典型的なバッテリの温度の関数としてのＩＲの最
大の許容可能なリミットとを示す。そのようなグラフは、殆どの市販されている
バッテリの仕様において見出される。所与のバッテリの測定されたＩＲは、その
バッテリ又はそのバッテリのタイプに対するＩＲリミット曲線によって許容され
る最大値と比較される。バッテリがそのＩＲリミットを上回る時点を予測しうる
ように、監視されている温度状態に基づいて、周囲温度とＩＲの双方に対して外
挿を行うことができる。予測された情報に基づいて、動作時間期間を予測するこ
とが可能であり、サービスのために個々のバッテリに対してオフライン時間の予
定をたてることができる。図２Ａのステップ２２８において、予測した情報に従
って調整が行われる。一方、全てのバッテリの状態が連続的に監視される。

【００１８】 一旦、限界のバッテリが検出されると、次に説明するように詳細分析が実行さ
れる。図２Ｂのプロセスは図２Ａのステップ２２９から流れてきている。ステッ
プ２３１において、限界のバッテリに対して負荷が加えられ、それにより限界の
バッテリに対してステップ２２３において別のバッテリ・パラメータが測定可能
なようにされる。別の（更なる）バッテリ・パラメータはＳＯＣ、電解質レベル
、端子抵抗、およびバッテリ容量を含む。この別のバッテリ・パラメータは、ス
テップ２３５における詳細分析のステップで使用され、以下のものを判定する。

【００１９】 （１）不整合（不適当）のセル。例えば、容量レベルが相違しうるバッテリ内
の個々のセル。 （３）鉛−酸バッテリでしばしば見出されるソフト−ショートしたセル。この
ショートしたセルは、充電の間は低容量の通常のセルのように挙動するが、放電
の間や長期の開回路期間の間にデッド・セルとなり電圧を喪失する。

【００２０】 （４）（所期の設置の間の）逆接続（リバース接続）。バッテリの正の端子が
充電器の負の端子に接続され、バッテリの負の端子が充電器の正の端子に接続さ
れる。

【００２１】 （５）システムで使用できる電力を低減する顕著な電圧低下をもたらす高い端
子抵抗。 （６）電解質の濃度に不均一性をもたらし、イオン転移に負の影響を与える低
い電解質レベル、 （７）端子と電線の接続部において抵抗を顕著に増大させる腐食した端子。

【００２２】 （８）バッテリ容量、電解質の適切度および充電状態（ＳＯＣ）のようなバッ
テリの状態、 （８）例えばバッテリの寿命の終わりのような、個々のバッテリの保全／交換
の時期、および （９）電流あるいは電圧のランプ・テスト。 例えば、電流あるいは電圧ランプ・テストは、印加された電流あるいは電圧の増
加する（ランプ・アップ）方向にわたっての、および印加された電流あるいは電
圧の減少する（ランプ・ダウン）方向にわたっての、電流あるいは電圧のプロフ
ィールを提供する。このテストのランプ・ダウン部分の間の電流から、限界のバ
ッテリのＳＯＣが決定される。バッテリ容量はＳＯＣから得られる。

【００２３】 ステップ２３７において、詳細分析の結果が報告され、行動が推奨される。例
えば、故障状態の影響を受けた限界のバッテリは、例えば別のバッテリに切り替
えることにより、交換することができる。もしステップ２３５において逆接続が
検出されたとすれば、その状態が報告され（ステップ２３７）、逆接続が手作業
で修正される。同様に、もし低電解質レベルが検出されたとすれば、その状態が
報告され、電解質が追加される。もし、限界バッテリを保全する時期か又は、例
えば最大ＩＲ限度に達したために、交換する時期であるとすれば、限界のバッテ
リはサービスあるいは交換のために接続が解除される。代替的に、もし高い端子
抵抗あるいは腐蝕した端子状態が検出されたとすれば、そのような状態が報告さ
れ、影響を受けたバッテリはサービス（例えば端子の掃除）のために接続解除さ
れる。限界のバッテリが接続解除されている間のバッテリの電力の不足分は、別
のバッテリ、すなわち補助バッテリに切り替えることにより補給できる。もし不
十分な充電状態（ＳＯＣ）が検出されたとすれば、ステップ２３９において、バ
ッテリ・システムをシャット・ダウンすることにより限界のバッテリをオフライ
ンとする（オフラインに取り出す）か否かが決定される。限界のバッテリをオフ
ラインとできない場合、例えば、当該システムによって供給されているバッテリ
の電力を遮断できない場合には、制御は（ステップＥを介して）図２Ａのステッ
プ２２１まで戻り、そこで全てのバッテリのバッテリ状態が連続して監視される
。

【００２４】 もし限界のバッテリをオフラインとすることができるとすれば、充電／放電サ
イクルが実行され、バッテリ容量が検出され、通常の動作について確認される（
ステップ２３８）。充電／放電サイクルの結果はステップ２３６において評価さ
れる。もし結果が所定の範囲内にあるとすれば、限界のバッテリは充電され、次
いで、バッテリ回路において通常に動作するようインラインに戻される。次いで
、制御の流れは図２Ａのステップ２２１まで戻り、そこで全てのバッテリのバッ
テリ状態が連続して監視される。

【００２５】 もし充電／放電サイクルの結果が所定範囲の外にあるとすれば、限界のバッテ
リは廃棄または交換するようフラグがたてられる（フラグが付けられる）（ステ
ップ２３２）。次いで、制御の流れは（ステップＥを介して）図２Ａのステップ
２２１へ戻り、そこで全てのバッテリのバッテリ状態が連続して監視される。

【００２６】 本発明の方法はまた、一組の主バッテリと一組の補助バッテリとを有する無停
電電力／発電機システム（ＵＰＳ）に対しても適用可能である。図３を参照すれ
ば、ステップ３１において、主バッテリの動作状態が連続的に監視されている。
ステップ３２において通常分析が実行され、ステップ３３において、主バッテリ
の何れかが限界であるか否かの判定が、実質的にステップ２１−２３に関連して
説明したように行われる。もし限界のバッテリが検出されなければ、制御の流れ
は次いでステップ３１へ戻る。

【００２７】 他方、もし限界のバッテリが検出されると、その限界のバッテリが接続解除さ
れ（ステップ３４）、対応する補助バッテリが回路へと切り替えられ、バッテリ
電力の供給を維持する（ステップ３５）。ステップ３６において、影響を受けて
いたバッテリの更なるバッテリ・パラメータが測定され、概ね前述したように、
測定されたかかるバッテリ・パラメータを使用して詳細分析が実行される（ステ
ップ３７）。限界のバッテリは次いで、詳細分析の結果に従ってサービスのため
のフラッグがたてられる。（ステップ３８）。制御の流れは次いでステップ３１
へ戻り、そこで主バッテリの状態が連続して監視される。

【００２８】 図４は本発明のこの実施形態によるシステムを全体的に示すブロック図である
。図４を参照すれば、通常分析制コントローラ４１は、先に述べた通常分析のス
テップを実行する。また通常分析コントローラ４１に接続され、ライン４５で送
られる信号に応答する詳細分析コントローラ４３も設けられており、これは前述
した詳細分析のステップを実行する。複数のバッテリ（ＢＡＴ．１、ＢＡＴ．２
、ＢＡＴ．３、ＢＡＴ．４、．．．）が通常分析コントローラ４１と詳細分析コ
ントローラ４３の双方に接続されている。詳細分析コントローラ４３は、何れか
のバッテリに対してサービスが必要である場合に、通常分析コントローラ４１を
オーバライドする（通常分析コントローラ４１に優先する）。

【００２９】 図５はＵＰＳに対する好適な適用を示す詳細ブロック図である。図５を参照す
れば、通常分析コントローラ５１は複数のバッテリ、ＭＡＩＮ ＢＡＴ．１−４
（主バッテリ１―４）およびＡＵＸ ＧＥＮ． ＢＡＴ．１−４（補助発電バッ
テリ１―４）に結合されている。本システムで使用されるバッテリは、例えば、
ニッケル−カドミウム、ニッケル−水素、ニッケル−亜鉛、ニッケル−鉄、銀−
亜鉛、亜鉛−臭素、亜鉛−塩素、および鉛−酸のバッテリのような当該技術分野
で一般に使用されているタイプの再充電可能なバッテリである。通常分析コント
ローラ５１は連続して一般のバッテリ状態を分析し、前述したように保全および
充電機能を実施する。バッテリ状態は、負荷（例えばＵＰＳ）自体がバッテリの
バンクから電流を取り出すとき、例えば、補助バッテリ（ＡＵＸ ＧＥＮ．）５
３が始動するとき、あるいはＡＣ電源が作動するときに、監視可能である。ＵＰ
Ｓが電力を供給していないときは、通常分析コントローラ５１は温度、電圧およ
び電流の状態の監視および分析を継続する。温度、電圧および電流の状態から、
通常分析コントローラは、温度変化に伴う各バッテリのＩＲとＳＯＣとを判定す
る。次いで、個々のバッテリのＩＲおよびＳＯＣは、温度と共に、バッテリ状態
が限界であるか否かを判定するために使用される。

【００３０】 通常分析コントローラ５１は、例えば低ＳＯＣあるいは高ＩＲのような１つ以
上の故障状態を有していることが判明した複数のバッテリの中の何れかのものを
限界であるとしてフラッグをたてる。通常分析コントローラ５１によって識別さ
れる何れの限界状態あるいは故障状態も、更に詳細に分析するよう詳細分析コン
トローラ５９へ報告される。

【００３１】 ＣＯＭＭ ＬＩＮＫ（通信リンク）５２は通常分析コントローラ５１および詳
細分析コントローラ５９に対して、遠隔通信およびプログラム能力を提供する。
例えば、完全な充電／放電サイクルを、１年に１回のように周期的に、通信リン
ク５２を介して伝送した遠隔コマンドによって実行することが可能である。

【００３２】 通常分析コントローラ５１は詳細分析コントローラ５９に結合されており、詳
細分析コントローラは通常分析コントローラ５１の分析および実施機能をオーバ
ライドすることができる。更に、詳細分析コントローラ５９は、診断分析あるい
は状態変化に応じて、通常分析コントローラ５１のアルゴリズムを再初期設定す
る能力を有している。詳細分析コントローラ５９はまた、スイッチＳＷを介して
固定された負荷４４に結合されている。

【００３３】 詳細分析コントローラ５９は、通常分析コントローラ５２の自動状態監視をオ
ーバライドし、自己テストを呼び出し、自己テストの結果をアップロードし、個
々のバッテリの電圧、電流および温度のデータをアップロードし、電圧あるいは
電流ランプ・テストを実行し、個々のバッテリをディスエーブルとし、通常分析
コントローラ５１に駐在するソフトウエア・アルゴリズムをアップグレードする
ことができる。

【００３４】 例えば、詳細分析コントローラ５９は、前述のように電流あるいは電圧ランプ
・テストを行うことができ、充電状態はランプ・ダウン方向で電流から判定され
る。限界のバッテリのバッテリ容量は、充電状態に基づいて判定される。

【００３５】 ＭＡＩＮ ＢＡＴ．１〜４の主バッテリ群はスイッチング・システム２に結合
されている。ＡＵＸ ＧＥＮ．ＢＡＴ．１〜４の補助バッテリ群は、スイッチン
グ・システム１に結合されている。スイッチング・システム１は補助発電機ＡＵ
Ｘ ＧＥＮ．５３に結合されており、その出力はスイッチング・システム２に結
合されている。スイッチング・システム２は、交流（ＡＣ）生成に対する電力負
荷モジュール、すなわち１３５０Ｗから２０００Ｗの負荷モジュール５７に結合
されている。

【００３６】 バッテリ・システムを動作させる場合、主バッテリ電力（ＭＡＩＮ．ＢＡＴ．
１〜４から）はスイッチング・システム２を通って送られ、該スイッチング・シ
ステムは、ＡＣ電力生成のために負荷モジュール（すなわち、１３５０から２０
００Ｗの負荷モジュール５７）に、あるいは分析および保全のために通常分析コ
ントローラ５１に、主バッテリ電力を接続する。もし限界のバッテリが検出され
ると、スイッチング・システム２は通常分析コントローラ５１によって指令され
て、影響を受けているバッテリを分離し、後にサービスを行うようにする。

【００３７】 補助発電機バッテリ電力（ＡＵＸ ＧＥＮ．ＢＡＴ．１〜４によって発電され
る）もまた、スイッチング・システム（スイッチング・システム１）を通じて送
られる。スイッチング・システム１は、ＡＵＸ ＧＥＮ．ＢＡＴ．１〜４を臨時
の電力生成のために補助発電機（ＡＵＸ．ＧＥＮ．）に接続するか、あるいは通
常分析コントローラ５１に存在するアルゴリズムによって必要とされる分析、充
電あるいは遮断のために通常分析コントローラ５１に接続する。

【００３８】 前述のスイッチング・システムは、バッテリ・システムが各バッテリの状態の
基づいて電力源を割り当てることを可能にすることにより、融通性があり最適な
性能を提供する。例えば、もし主バッテリに欠陥があるか、あるいはそのため故
障が予測される場合には、システムは、単にその主バッテリを使用することから
隔離し、補助発電機バッテリに切り替えることができる。補助発電機バッテリ、
例えばＡＵＸ ＧＥＮ．ＢＡＴ．１は、代替電力生成源としてＡＵＸ ＧＥＮ．
５３を始動させることができる。

【００３９】 図５のＵＰＳにおいて実施した本発明のシステムの動作の例をここに示す。通
常の動作の間、各バッテリは、直ちに使用するように、対応する機能する電力グ
リッドに自動的に接続される。主バッテリ（ＭＡＩＮ ＢＡＴ．１〜４）の状態
は連続して監視される。通常分析コントローラ５１は、監視した状態を用いて主
バッテリ（ＭＡＩＮ ＢＡＴ．１〜４）に対する通常分析を実行する。通常分析
コントローラ５１は主バッテリの何れかが限界であるか否かを判定する。通常分
析コントローラ５１によって実行される通常分析の間に、固定された負荷５５が
自動的にオンとされる。

【００４０】 もし限界のバッテリ（例えばＭＡＩＮ ＢＡＴ．１）が検出されると、スイッ
チング・システム１とスイッチング・システム２とを用いて、限界のバッテリの
接続が解除され、対応する補助バッテリがオンとされてバッテリ電力供給を維持
する。その後、限界のバッテリ（ＭＡＩＮ ＢＡＴ．１）の別のバッテリ・パラ
メータが測定される。詳細分析コントローラ５９は、かかる測定されたバッテリ
・パラメータを用いて、限界のバッテリ（ＭＡＩＮ ＢＡＴ．１）に対する詳細
分析を実行する。次いで、限界のバッテリ（ＭＡＩＮ ＢＡＴ．１）に対して、
詳細分析の結果に従って、サービスするようフラッグがたてられる。

【００４１】 本発明の利点は、充電特性が各バッテリに適合するよう自動的に調整されるこ
とであり、各バッテリは最大の効率および速度で充電される。本発明によると、
バッテリは、それが充電状態の分析後に完全に充電されていると判定された場合
には、再充電はされない。バッテリは、バッテリの寿命を高めてピーク効率で好
適に動作し、本発明によるシステムおよび方法は、連続的に充電する必要性を排
除する。本発明の利点はさらに、バッテリの全体的コストを低減し、かつバッテ
リ寿命を延長させることを含む。更に、全てのテストおよび保全の機能は、 詳細分析コントローラに対して通常分析コントロールにおけるアルゴリズムを改
訂するよう指示することにより、容易に再コンフィギュレーション可能であり、
いつでもアップグレードすることができる。バッテリの寿命の終わり、あるいは
故障は、内部抵抗（ＩＲ）、バッテリ容量およびそれらのそれぞれのリミットを
傾向分析することによって予測される。バッテリの故障（機能不全）が予測され
、そのような故障の前にバッテリの保全（メンテナンス）が予定されるので、バ
ッテリを保全する効率は最適化される。

【００４２】 このように、好適な実施形態に適用された本発明の基本的な新規の特徴が示さ
れ、説明され、かつ指摘されてきたが、本発明の精神と範囲から逸脱することな
く、図示した装置やそれらの動作の形態や細部において、各種の省略、代替、お
よび変更を、当該技術分野の専門家は行うことができる。例えば、同じ結果を達
成するための概ね同じ方法で概ね同じ機能を行うエレメントおよび／またはステ
ップの全ての組み合わせは、本発明の範囲内に入ることが明確に意図されている
。前述した一つの実施例から別の実施例へのエレメントの代替も、完全に本発明
により意図され、かつ企図されている。また、図面は必ずしも尺度通りに描かれ
ておらず、それらは単に概念的なものであることを理解すべきである。従って、
本発明は特許請求の範囲によって示されることによって限定されることを意図す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、従来の電気化学的バッテリの動作を示す。

【図２】 図２は、本発明に従った方法を示すフロー・チャートである。 図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の方法の好適な実施形態を示すフロー・チャー
トである。 図２Ｃは、バッテリの周囲温度と内部抵抗の間の関係を示すグラフである。

【図３】 図３は、主バッテリおよび補助バッテリを有する無停電電力／発電機系統（Ｕ
ＰＳ）のための、図２の方法の特定的な実施形態を示すフロー・チャートである
。

【図４】 図４は、本発明のシステムを全体的に示すブロック図である。

【図５】 図５は、主バッテリおよび補助バッテリを有する無停電電力／発電機系統（Ｕ
ＰＳ）において実現した、本発明の特定の応用を示すブロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 10/48 ３０１ Ｈ０１Ｍ 10/48 ３０１ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ， ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，Ｃ Ｚ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ ，ＧＭ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 パラニサミー，ティルマラニ・ジー アメリカ合衆国ニュージャージー州07960， モーリスタウン，カンターベリー・ウェイ 14 (72)発明者 シング，ハーモハン アメリカ合衆国ニュージャージー州07866， ロックウェイ，シャーブルック・ドライブ 35 (72)発明者 テッゲ，レイナー アメリカ合衆国ニュージャージー州07059， ウォーレン，トレッセン・ロード ６ Ｆターム(参考） 2G016 CA00 CB00 CB01 CC01 CD00 5G003 AA01 BA01 EA09 GC05 5H030 AS20 BB01 BB21 FF22 FF26 FF42

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通常分析を備える第１部分と、詳細分析を備える第２部分と
   を有する、複数のバッテリを保守する２部分の方法であって、 前記複数のバッテリのバッテリ状態を監視するステップと、 監視した前記バッテリ状態を用いて前記複数のバッテリに通常分析を行うステ
   ップと、 前記通常分析により限界であるとして検出された少なくとも１つのバッテリを
   選択するステップと、 前記限界のバッテリのバッテリ・パラメータを測定するステップと、 測定された前記バッテリ・パラメータを用いて前記限界のバッテリに詳細分析
   を行うステップと、 前記詳細分析の結果に従って前記限界のバッテリにサービスを行うためのフラ
   グをたてるステップと を備える方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、前記複数のバッテリの前記
   バッテリ状態は連続的に監視される、方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の方法であって、前記詳細分析は前記通常分
   析に優先する、方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の方法であって、 前記バッテリの各々に電圧充電を選択的に供給するステップと、 前記複数のバッテリの充電状態（ＳＯＣ）を監視するステップと、 監視された前記充電状態（ＳＯＣ）に従って前記電圧充電を調節するステップ
   と を更に備える方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の方法であって、前記限界のバッテリにサー
   ビスを行う行動を推奨するステップを更に備える方法。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の方法であって、前記限界のバッテリが低い
   充電状態（ＳＯＣ）である場合には前記限界のバッテリへの電圧充電を増加する
   ステップを更に備える方法。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の方法であって、監視される状態は、バッテ
   リ端子電圧、バッテリ周囲温度、充電および放電電流を含む、方法。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の方法であって、測定される前記バッテリ・
   パラメータは、バッテリを保守／置換するために、不適当なセル、ソフト−ショ
   ートしたセル、リバース接続、高い端子抵抗、低い電解質レベル、腐食した端子
   、電力システム状態、バッテリ容量、充電状態、および時間を含む、方法。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の方法であって、前記限界のバッテリをオフ
   ラインとすることができるかを判定するステップを更に備える方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の方法であって、 前記限界のバッテリに充電／放電サイクルを行うステップと、 前記限界のバッテリのバッテリ容量を確認するステップと を更に備え、 これにより、前記限界のバッテリをオフラインとすることができるということ
    を判定する、 方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の方法であって、行われた前記充電／放
    電サイクルの結果を評価するステップを更に備える方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の方法であって、評価した前記結果が規
    定範囲内である場合に前記限界のバッテリを充電するステップを更に備える方法
    。
13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の方法であって、評価した前記結果が規
    定範囲外である場合に前記限界のバッテリを置換するステップを更に備える方法
    。
14. 【請求項１４】 請求項１に記載の方法であって、 前記バッテリの内部抵抗（ＩＲ）を分析するステップと、 前記ＩＲがＩＲのリミットに到達する時間を予測するステップと を更に備える方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の方法であって、前記バッテリの使用で
    きる寿命が、前記内部抵抗の分析および前記ＩＲのリミットに基づいて予測され
    る、方法。
16. 【請求項１６】 請求項１に記載の方法であって、プログラムされた機械に
    おいて、 内部抵抗（ＩＲ）対温度曲線を決定するステップと、 前記ＩＲ対温度曲線と、基準のＩＲ対温度曲線を比較するステップと、 ＩＲのリミットに到達する時間を前記の比較から外挿するステップと を更に備える方法。
17. 【請求項１７】 複数の主バッテリおよび対応する複数の補助バッテリを保
    守する方法であって、 前記複数の主バッテリのバッテリ状態を監視するステップと、 監視した前記バッテリ状態を用いて前記複数の主バッテリに通常分析を行うス
    テップと、 前記通常分析により限界であるとして検出された主バッテリを選択するステッ
    プと、 前記限界の主バッテリを補助バッテリと置換するステップと、 前記限界の主バッテリのバッテリ・パラメータを測定するステップと、 測定された前記バッテリ・パラメータを用いて前記限界のバッテリに詳細分析
    を行うステップと、 前記詳細分析の結果に従って前記限界の主バッテリにサービスを行うためのフ
    ラグをたてるステップと を備える方法。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の方法であって、前記複数の主バッテリ
    の前記バッテリ状態は連続的に監視される、方法。
19. 【請求項１９】 請求項１７に記載の方法であって、 前記主バッテリの各々に電圧充電を選択的に供給するステップと、 前記複数の主バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を監視するステップと、 監視された前記充電状態（ＳＯＣ）に従って前記電圧充電を調節するステップ
    と を更に備える方法。
20. 【請求項２０】 請求項１７に記載の方法であって、前記詳細分析は監視さ
    れる前記バッテリ状態に基づく前記通常分析に優先する、方法。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の方法であって、前記詳細分析は、通常
    分析における自己テストの呼び出し、自己テストの結果のアップロード、バッテ
    リの電圧、電流、温度のデータのアップロード、電流ランプ・テストの実施、電
    圧ランプ・テストの実施、個々のバッテリのディスエーブル化、ソフトウエア・
    アルゴリズムのアップグレードを含むグループから選択されたプロセスによって
    、通常分析に優先する、方法。
22. 【請求項２２】 請求項１７に記載の方法であって、監視される状態は、バ
    ッテリ端子電圧、バッテリ周囲温度、充電および放電電流を含む、方法。
23. 【請求項２３】 請求項１７に記載の方法であって、測定される前記バッテ
    リ・パラメータは、バッテリを保守／置換するために、不適当なセル、ソフト−
    ショートしたセル、リバース接続、高い端子抵抗、低い電解質レベル、腐食した
    端子、電力システム状態、バッテリ容量、充電状態、および時間を含む、方法。
24. 【請求項２４】 請求項１７に記載の方法であって、前記通常分析および前
    記詳細分析はソフトウエアで実現される、方法。
25. 【請求項２５】 請求項１７に記載の方法であって、前記限界のバッテリに
    負荷を適用するステップを更に備える方法。
26. 【請求項２６】 複数のバッテリを保守するシステムであって、 前記複数のバッテリのバッテリ状態を監視し、監視した状態に基づいて前記複
    数のバッテリに通常分析を行い、前記通常分析に基づいて少なく１つの限界のバ
    ッテリを選択する通常分析コントローラと、 前記限界のバッテリに詳細分析を行う詳細分析コントローラと を備え、 前記限界のバッテリは、前記詳細分析の結果に従ってサービスを受ける、 システム。
27. 【請求項２７】 請求項２６に記載のシステムであって、前記バッテリ状態
    は連続的に監視される、システム。
28. 【請求項２８】 請求項２６に記載のシステムであって、前記詳細分析コン
    トローラは、前記複数のバッテリに前記通常分析を行う前記通常分析コントロー
    ラに優先する、システム。
29. 【請求項２９】 請求項２８に記載のシステムであって、前記詳細分析コン
    トローラは、通常分析コントロールにおける自己テストの呼び出し、自己テスト
    の結果のアップロード、バッテリの電圧、電流、温度のデータのアップロード、
    電流ランプ・テストの実施、電圧ランプ・テストの実施、個々のバッテリのディ
    スエーブル化、ソフトウエア・アルゴリズムのアップグレードを含むグループか
    ら選択されたプロセスによって、通常分析コントローラに優先する、システム。
30. 【請求項３０】 請求項２６に記載のシステムであって、前記複数のバッテ
    リは複数の主バッテリおよび複数の補助バッテリを含む、システム。
31. 【請求項３１】 請求項３０に記載のシステムであって、スイッチを更に備
    え、該スイッチは、前記通常分析に基づいて選択された前記複数の主バッテリの
    うちの限界のバッテリに対応する前記複数の補助バッテリの１つをオンに切り替
    える、システム。
32. 【請求項３２】 請求項２６に記載のシステムであって、監視される状態は
    、バッテリ端子電圧、バッテリ周囲温度、充電および放電電流を含む、システム
    。
33. 【請求項３３】 請求項２６に記載のシステムであって、測定される前記バ
    ッテリ・パラメータは、バッテリを保守／置換するために、不適当なセル、ソフ
    ト−ショートしたセル、リバース接続、高い端子抵抗、低い電解質レベル、腐食
    した端子、電力システム状態、バッテリ容量、充電状態、および時間を含む、シ
    ステム。
34. 【請求項３４】 請求項２６に記載のシステムであって、前記通常分析コン
    トローラに接続する通信リンクを更に備え、前記通信リンクは、遠隔通信および
    プログラミング能力を提供する、システム。
35. 【請求項３５】 請求項３４に記載のシステムであって、バッテリへのサー
    ビスは、前記通信リンクへコマンドを遠隔から周期的に送ることにより行われる
    、システム。
36. 【請求項３６】 請求項３４に記載のシステムであって、遠隔からコマンド
    を前記通信リンクへ送ることにより充電／放電サイクルが行われる、システム。
37. 【請求項３７】 請求項２６に記載のシステムであって、前記バッテリは、
    ニッケル−カドミウム・バッテリ、ニッケル−水素バッテリ、ニッケル−亜鉛バ
    ッテリ、ニッケル−鉄バッテリ、銀−亜鉛バッテリ、亜鉛−臭素バッテリ、亜鉛
    −塩素バッテリ、および鉛−酸バッテリのグループから選択された再充電可能な
    バッテリである、システム。