JP2003157910A - 鉛蓄電池負極板劣化判定方法 - Google Patents

鉛蓄電池負極板劣化判定方法

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JP2003157910A
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battery
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deterioration
potential
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Yasushi Uraoka
靖 浦岡
Takayuki Arai
孝之 新井
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Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
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    • G01R31/379Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator for lead-acid batteries
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    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉛蓄電池がその使用装置に搭載されていない
状態で、負極板の劣化度合いを判定することができる鉛
蓄電池負極板劣化判定方法を得る。 【解決手段】 使用中または使用済み鉛蓄電池に対して
放電と充電を複数サイクル行い、その時の電位カーブ
を、参照電極を用いて測定し、その負極側の電位カーブ
と未使用電池の負極側の電位カーブとを比較して放電末
期の電位変化と充電初期の電位変化から負極板劣化状態
を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば12V系の
自動車用鉛蓄電池の如き鉛蓄電池の負極板の劣化度合い
を判定する鉛蓄電池負極板劣化判定方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車の電装品が増加し、自動車
用鉛蓄電池(以下、電池という。)への負荷が高まって
きている。それに伴いバッテリーあがり等で交換や補充
電が増加し、迅速な劣化判定方法が必要になっている。
【0003】一般的に、電池の劣化度合いを判定する手
法としては、電解液である希硫酸の比重、電池電圧の測
定が広く行われている。しかし、比重が高くても始動が
できないもの、低くても少し充電すれば始動が可能なも
の等、寿命品か回復可能品かの判定が困難であった。
【0004】そこで、電池電圧、内部抵抗(交流印加)
等を測定し、予め決められた基準あるいは演算式で求め
る電池の劣化判定方法がある。
【0005】例えば、特開平5-322999号に開示されてい
るエンジン停止時の電池電圧とエンジン始動時の電池電
圧とから電池の劣化の有無を判定する電池の劣化判定方
法がある。具体的には、電池容量の低下か、電池の充電
不足によるものかを検出し、前者ならば電池を交換し、
後者ならば電池の補充電や車両の充電系統の補正を行う
ものである。また、電池が劣化している場合には、エン
ジン始動時の電池電圧のデータから、エンジンの始動が
不可能になる時期を予測する機能も付与している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の電池
の劣化判定方法では、エンジン停止時とエンジン始動時
の電池電圧が必要である。つまり、チェックの際には、
車両搭載が必須事項である。しかしながら、車両の充電
回路や始動回路はメーカや車種によって異なり、さらに
電池電圧は温度にも影響される。従来技術が提示してい
る寿命予測をするためには、車両固有のデータがあらか
じめ必要で、汎用性に乏しく、電圧の温度補正をしなけ
れば誤った予測をする可能性がある。
【0007】また、少し充電すれば始動が可能になる電
池の場合、負極板の劣化に起因することが多く、電池電
圧だけでは判断するのは難しい。
【0008】本発明の目的は、鉛蓄電池がその使用装置
に搭載されていない状態で、負極板の劣化度合いを判定
することができる鉛蓄電池負極板劣化判定方法を提供す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る鉛蓄電池負
極板劣化判定方法は、使用中または使用済み鉛蓄電池に
対して放電と充電を複数サイクル行い、その時の電位カ
ーブを、参照電極を用いて測定し、その負極側の電位カ
ーブと未使用電池の負極側の電位カーブとを比較して放
電末期の電位変化と充電初期の電位変化から負極板劣化
状態を判定することを特徴とする。
【0010】また、本発明に係る鉛蓄電池負極板劣化判
定方法は、使用中または使用済み鉛蓄電池に対して5s
ec放電と20sec充電を複数サイクル(好ましく
は、数サイクル)行い、その時の電位カーブを、参照電
極を用いて測定し、その負極側の電位カーブと未使用電
池の負極側の電位カーブとを比較して放電末期の電位変
化と充電初期の電位変化から負極板劣化状態を判定する
ことを特徴とする。
【0011】この場合、負極板の劣化を判定する鉛蓄電
池は、12V系の自動車用鉛蓄電池であることが好まし
い。また、放電電流は80A以上120A以下、充電電
流は20A以上30A以下であることが好ましい。さら
に、参照電極は、電池の電解液である希硫酸に対する溶
解度が低く、電池での電位変動の影響が少ないものであ
ることが好ましい。
【0012】このような鉛蓄電池負極板劣化判定方法に
よれば、鉛蓄電池が自動車等の使用装置に搭載されてい
ない状態で、負極板の劣化度合いを判定することができ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の各例
について説明する。
【0014】本例では、直流電流を印加する電源装置と
しては、耐電圧50V、許容電流最大100Aの仕様の
電源装置を用いた。試験の結果、図1に示す充放電のサ
イクルパターンを選択した。即ち、この充放電のサイク
ルパターンは、5sec放電で、20sec充電を数サ
イクル行うパターンである。この場合、電流値は、放電
電気量=充電電気量となるようにする。
【0015】(実施の形態1)新品の電池(型式40B
19、公称電圧12V)を用意し、前記電源装置に電流
線及び電圧測定線を接続する。単極電位の測定には、C
d参照電極を用いた。このCd参照電極1は、図2に示
す円筒状の金属Cd2を耐酸性の絶縁容器3に挿入し、
容器3には希硫酸に接触できるように数ヶ所穴4が設け
たものである。円筒状の金属Cd2の片端は、測定すべ
き電池の希硫酸と同じ比重に浸してCdSOを生成
させる。金属Cd2のもう片方の端は、リード線5を半
田付けし外部へ出す。このCd/CdSOの参照電
極1は、希硫酸に対する溶解度が低く、電池への電位変
動の影響が少ないという特性を有する。
【0016】このCd/CdSOの参照電極1の使
用方法を、図3で説明する。測定する電池6の正極端子
6aと負極端子6bに電圧測定線7を介して電圧計8を
接続し、電池電圧V1を計測する。
【0017】次に、負極端子6bのセルの液口栓をはず
し、液口栓孔6cに前記Cd/CdSOの参照電極
1を挿入する。この時、リード線5は希硫酸に触れない
ようにする。このリード線5と負極端子6bとに負極電
位測定線9を介して電圧計10を接続し、負極電位V2
を計測する。
【0018】電池の環境温度を20〜25℃に保ち、図
1に示す充放電のサイクルを5サイクル行い、電池電
圧、負極電位を測定する。
【0019】図4にサイクル時の負極電位の時間変化を
示し、図5に或る1サイクルの負極電位カーブの模式図
を示す。
【0020】負極板が劣化すると、放電末期電位が大き
くなり、充電時間が短くなる。初期の1〜2サイクルは
電池の充電状態レベル(以下、SOCレベルと称す
る。)などの影響により安定しないので、劣化判定は3
サイクル目のデータから判断する。
【0021】(実施の形態2)次に、自動車に15ヶ月
年搭載してエンジン始動がしにくくなった電池(実車使
用電池Aとする。)を、実施の形態1と同様に、図1の
充放電サイクルを行った時の3サイクル目の負極電位カ
ーブを図6に示す。この図6は、図4と比較して、放電
電位は1.5倍以上増加し、充電時間は0.75倍短く
なっている。これは、放電特性、充電特性ともに悪くな
っている証拠である。この電池は、補充電によって回復
が可能であるが、負極の劣化が進んでおり、交換時期が
近いと判断できる。
【0022】(実施の形態3)次に、自動車に36ヶ月
搭載し、エンジン始動ができなくなった電池(実車使用
電池Bとする。)を、実施例1同様に、図1の充放電サ
イクルを行った時の3サイクル目の負極電位カーブを図
7に示す。この図7は、図4と比較して、放電電位は倍
以上の値まで増加し、充電時間は0.5倍短くなってい
る。このような電池は、劣化が進行しているので、補充
電での回復は困難で、早期の交換が必要であると判断す
る。
【0023】なお、このサイクルパターンはB19形電
池に用いたものであるが、広く用いられているD23、
D26形電池でも適用可能である。これ以上の大きさの
電池についても、電流値を上げることで対応が可能であ
る。
【0024】また、本例では、参照電極1として金属C
d/CdSOを用いたが、硫酸に対する溶解度が低
く、電池への電位変動の影響が少ないという特性を具備
すれば他のものを用いても同様の効果が得られる。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明の鉛蓄電池負極板劣
化判定方法では、鉛蓄電池に対して放電と充電を数サイ
クル行い、その時の電位カーブを、参照電極を用いて測
定し、その負極側の電位カーブと未使用電池の負極側の
電位カーブとを比較して放電末期の電位変化と充電初期
の電位変化から負極板劣化状態を判定するので、鉛蓄電
池がその使用装置に搭載されていない状態で、負極板の
劣化度合いを判定することができる。また、判定時の劣
化度合いに応じて継続使用に注意を喚起することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で電池に行った放電と充電とのサイクル
パターンの一例を示した図である。
【図2】本発明で測定に用いた参照電極であるCd/C
dSOの構造を示した側面図である。
【図3】本発明で、電池電圧と負極電位の測定を行う装
置の概略構成を示す平面図である。
【図4】本発明で測定した新品電池のサイクル中3サイ
クル目の負極電位カーブ図である。
【図5】或る1サイクルの負極電位カーブの模式図であ
る。
【図6】実車使用電池Aのサイクル中3サイクル目の負
極電位カーブ図である。
【図7】実車使用電池Bのサイクル中3サイクル目の負
極電位カーブ図である。
【符号の説明】
1 参照電極 2 金属Cd 3 絶縁容器 4 穴 5 リード線 6 電池 6a 正極端子 6b 負極端子 6c 液口栓孔 7 電圧測定線 8 電圧計 9 負極電位測定線 10 電圧計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G016 CA03 CB01 CB02 CB03 CB04 CB05 CB11 CB12 CC01 CC04 CC23 CF03 5H030 AA06 AS08 FF41

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 使用中または使用済み鉛蓄電池に対して
    放電と充電を複数サイクル行い、その時の電位カーブ
    を、参照電極を用いて測定し、その負極側の電位カーブ
    と未使用電池の負極側の電位カーブとを比較して放電末
    期の電位変化と充電初期の電位変化から負極板劣化状態
    を判定することを特徴とする鉛蓄電池負極板劣化判定方
    法。
  2. 【請求項2】 使用中または使用済み鉛蓄電池に対して
    5sec放電と20sec充電を複数サイクル行い、そ
    の時の電位カーブを、参照電極を用いて測定し、その負
    極側の電位カーブと未使用電池の負極側の電位カーブと
    を比較して放電末期の電位変化と充電初期の電位変化か
    ら負極板劣化状態を判定することを特徴とする鉛蓄電池
    負極板劣化判定方法。
  3. 【請求項3】 前記鉛蓄電池が、12V系の自動車用鉛
    蓄電池であることを特徴とする請求項1または2に記載
    の鉛蓄電池負極板劣化判定方法。
  4. 【請求項4】 前記放電電流が80A以上120A以
    下、充電電流が20A以上30A以下であることを特徴
    とする請求項2または3に記載の鉛蓄電池負極板劣化判
    定方法。
  5. 【請求項5】 前記参照電極は電池の電解液である希硫
    酸に対する溶解度が低く、電池での電位変動の影響が少
    ないものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれ
    か1項に記載の鉛蓄電池負極板劣化判定方法。
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