JP2009044902A - 蓄電池の特性測定装置、直流電力供給システム及び蓄電池の特性測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蓄電池を切り離さない状態で、蓄電池の放電電流を一定値に維持し又は任意に制御することで蓄電池の特性、特に蓄電池電圧の情報を劣化判定の資料とすることができる。そこで、上記目的を達成するため、本発明は、蓄電池の放電電流を一定又は任意に制御して蓄電池の劣化判断を行うこととした。
【選択図】図1
Description
5a、負荷電流Ioを検出する電流検出器(シャント) 5b、整流器2bの出力電流Ir、負荷電流Io、蓄電池電圧Vb及び蓄電池温度tbを監視して運転状況や停電時の蓄電池残容量などの情報を図示しない総合監視局と通信する監視器1を備える。
図8(a)はこの試験方法による蓄電池電圧Vbの変化、図8(b)は蓄電池放電電流Ibを示す。試験開始時刻t0から、定電流、例えば0.1Cで放電させ、試験開始直後から規定時間t1後の蓄電池の蓄電池電圧を測定し、浮動充電電圧値v1からの落ち込み電圧値v4とする。特性測定方法1では、落ち込み電圧値v4を蓄電池情報とする。落ち込み電圧v4が、予め決められた値より大きい場合は、劣化と判定する。過去に測定した落ち込み電圧値v4を予め決められた値としてもよい。また、落ち込み電圧値v4ではなく蓄電池電圧Vbの値を管理してもよい。
図8において、時刻t0を起点とする時間的変化量ΔVを計測して、変化量が大きい場合に劣化と判定する。特性測定方法2では、時間的変化量ΔVを蓄電池情報とする。
図9(a)はこの試験方法による蓄電池電圧Vbの変化、図9(b)は蓄電池放電電流Ibを示す。定格容量QAhの蓄電池の実際容量を測定する。蓄電池の定格容量は、例えば10時間率容量で定義され、所定温度25℃で0.1C放電した場合、10時間で放電終止電圧に至る。試験開始時刻t0から、定電流、例えば0.1Cで放電させ、試験開始直後から蓄電池電圧Vbを継続して計測する。この電圧は、しだいに低下していき、ある時刻t1で放電終止電圧veに達する。放電終止電圧veを超えて放電させてしまうと、蓄電池が劣化してしまう為、試験終了し、再充電を行う。
図10(a)はこの試験方法による蓄電池電圧Vbの変化、図10(b)は蓄電池放電電流Ibを示す。蓄電池容量を所定時間放電させて、そのときの蓄電池電圧降下率から、放電終止電圧に至る時間を予測して、蓄電池容量を測定することができる。例えば、試験開始時刻t0から、定電流、例えば0.1Cで放電させ、試験開始直後から1時間後の時刻t1まで電圧を継続して計測する。この低下する蓄電池電圧Vbの傾向から放電終止電圧veに至る時間を予測する。特性測定方法4では、この予測される時間を蓄電池情報とする。例えば、予測方法として直線近似する。実際にはこの電圧降下特性は直線的でなく、放電終止電圧veに至る電圧特性を直線的に延長することはできないが、新品時の蓄電池情報と相対比較すれば、十分に予測精度をあげることができる。直流電力供給システムの蓄電池を全容量放電する必要がないため、試験直後に停電があっても、蓄電池でバックアップできる利点がある。
放電電流が一定でなく、複数段階、例えば2段階に変化させて、そのときの複数の電圧情報を分析して使うこともできる。図11(a)はこの試験方法による蓄電池電圧Vbの変化、図11(b)は蓄電池放電電流Ibを示す。図11(a)のように蓄電池放電電流Ibを2段階に変化させた。1ステップ目の蓄電池放電電流の電流値をib1、
そのときの蓄電池電圧の電圧値をvb1、2ステップ目の蓄電池放電電流の電流値をib2、そのときの蓄電池電圧の電圧値をvb2とするとき、(vb1−vb2)/(ib1−ib2)は蓄電池の動的インピーダンスを表わす。特性測定方法5では、この動的インピーダンスを蓄電池情報とする。このインピーダンス値を新設時で測定し、予め決められた値として記憶する。運転稼動後定期的に再度測定し、インピーダンス値の変化から蓄電池の劣化を判定することもできる。なお、図11では、説明のため、放電電流Ibの電流値ib1及び電流値ib2における蓄電池電圧Vbが一定(電圧値vb1及び電圧値vb2)であるように示しているが、実際には右肩下がりに低下するので、電圧測定タイミングを放電電流Ibの流れ始めから一定時間にすることが望ましい。
2:直流電源
2a:商用交流電源
2b:整流器
3:負荷
4:蓄電池
5:電流検出器
5a:第一電流検出器
5b:第二電流検出器
7:温度センサ
8A、8B、8C:逆流防止回路
9:蓄電池電圧検出手段
11:蓄電池の特性測定装置
12:劣化判定回路
13:蓄電池電流演算回路
14:比較演算器
15:出力電圧制御回路
16:表示操作パネル
17:満充電判別器
18:タイミング制御回路
19:放電電流基準器
20:記憶手段
25:電圧制御端子
31:端子
51、52、53、54:電圧降下曲線
55:矢印
B1、B2:電圧源
Sg1:試験信号
Sg2:満充電信号
Sc:電圧制御信号
T:試験開始から放電終止電圧に至るまでの時間
T’:判定時間
tb:蓄電池温度
Ir:出力電流
ir:出力電流Irの検出値
Io:負荷電流
io:負荷電流Ioの検出値
Ib:蓄電池放電電流
ib:蓄電池放電電流Ibの計算値
Ic1、Ic2:充電電流
iS:放電電流基準値
i2:所定電流値
ib1、ib2:電流値
Vr:出力電圧
Vb:蓄電池電圧(蓄電池の出力端子における電圧)
vb、vb1、vb2:蓄電池電圧の電圧値
Vbo:蓄電池の内部電圧
Vo、Vo1、Vo2:負荷電圧
ve:放電終止電圧値
v1:浮動充電電圧値
v2〜v4、v11、v12:電圧値
Claims (11)
- 負荷に対して、電圧制御端子に入力された電圧制御信号により出力電圧を制御できる直流電源と並列接続される蓄電池の特性を測定する蓄電池の特性測定装置であって、
前記蓄電池からの放電電流を検出する蓄電池電流検出手段と、
前記蓄電池の蓄電池電圧を検出する蓄電池電圧検出手段と、
前記直流電源の出力電圧を一時的に低下させて前記直流電源及び前記蓄電池で負荷に並列給電させるとともに前記蓄電池からの放電電流が設定値になるように前記直流電源の出力電圧を制御する出力電圧制御回路と、
前記蓄電池が設定された放電電流で放電するときの前記蓄電池の蓄電池電圧もしくはその変化または設定された放電電流で放電するときの前記蓄電池の蓄電池電圧が規定電圧に達する時間から前記蓄電池の特性を判定する劣化判定回路と、
を備えることを特徴とする蓄電池の特性測定装置。 - 前記蓄電池電流検出手段は、前記直流電源の出力電流を検出する第一電流検出器、前記負荷への負荷電流を検出する第二電流検出器及び前記第一電流検出器の検出する出力電流と前記第二電流検出器の検出する負荷電流との差分を前記蓄電池からの放電電流として算出する蓄電池電流演算回路を有することを特徴とする請求項1に記載の蓄電池の特性測定装置。
- 前記出力電圧制御回路の動作タイミングを制御し、前記蓄電池の蓄電池電圧が所定値にまで低下するまでの前記蓄電池の放電可能時間を測定するタイミング制御回路をさらに備えており、
前記劣化判定回路は、前記タイミング制御回路が測定する前記蓄電池の放電可能時間が予め決められた値より短いときに、前記蓄電池が劣化したと判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電池の特性測定装置。 - 前記劣化判定回路は、前記蓄電池の所定時間の放電で、前記蓄電池の蓄電池電圧が予め決められた値より小さいときに、前記蓄電池が劣化したと判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電池の特性測定装置。
- 前記出力電圧制御回路は、前記蓄電池の放電電流が電流値ib1及び電流値ib2となるように前記直流電源の出力電圧を2段階に制御し、
前記蓄電池電圧検出手段は、前記蓄電池の放電電流が電流値ib1のときの蓄電池電圧を電圧値vb1として測定し、前記蓄電池の放電電流が電流値ib2のときの蓄電池電圧を電圧値vb2として測定し、
前記劣化判定回路は、(vb1−vb2)/(ib2−ib1)の値が予め決められた値より大きいときに、前記蓄電池が劣化したと判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電池の特性測定装置。 - 前記劣化判定回路は、劣化判定する蓄電池の過去のデータを前記予め決められた値として前記蓄電池の劣化を判定することを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載の蓄電池の特性測定装置。
- 負荷に対して、電圧制御端子に入力された電圧制御信号により出力電圧を制御できる直流電源と、
前記直流電源と並列接続される蓄電池と、
前記直流電源の出力電圧を制御し、前記蓄電池の特性を測定する請求項1から6のいずれかに記載の蓄電池の特性測定装置と、
を含む直流電力供給システム。 - 直流電源と並列接続される蓄電池の特性測定方法であって、
前記直流電源の出力電圧を一時的に低下させて前記直流電源及び前記蓄電池で負荷に並列給電させるとともに前記蓄電池からの放電電流が設定値になるように前記直流電源の出力電圧を制御し、設定された放電電流における前記蓄電池の蓄電池電圧の蓄電池情報から蓄電池の特性を測定することを特徴とする蓄電池の特性測定方法。 - 直流電源と並列接続される蓄電池の特性測定方法であって、
前記直流電源の出力電圧を一時的に低下させて前記直流電源及び前記蓄電池で負荷に並列給電させるとともに前記蓄電池からの放電電流が設定値になるように前記直流電源の出力電圧を制御し、設定された放電電流で所定時間放電した後の前記蓄電池の蓄電池電圧の蓄電池情報から蓄電池の特性を測定することを特徴とする蓄電池の特性測定方法。 - 直流電源と並列接続される蓄電池の特性測定方法であって、
前記直流電源の出力電圧を一時的に低下させて前記直流電源及び前記蓄電池で負荷に並列給電させるとともに前記蓄電池の放電電流が電流値ib1及び電流値ib2となるように前記直流電源の出力電圧を2段階に制御し、前記蓄電池の放電電流が電流値ib1のときの蓄電池電圧を電圧値vb1として測定し、前記蓄電池の放電電流が電流値ib2のときの蓄電池電圧を電圧値vb2として測定し、(vb1−vb2)/(ib2−ib1)の値の蓄電池情報から蓄電池の特性を測定することを特徴とする蓄電池の特性測定方法。 - 過去に測定した前記蓄電池情報と比較することで前記蓄電池の劣化を判定することを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載の蓄電池の特性測定方法。
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