JP2015070638A - 蓄電池監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で蓄電池の劣化状態を判定でき、コスト低減に有利な蓄電池監視装置を提供する。【解決手段】電力を蓄電池に充電し、前記蓄電池に充電した電力を負荷に放電する充放電サイクルが繰り返される前記蓄電池を監視する蓄電池監視装置が、充放電サイクル毎に、前記蓄電池の放電直前電圧Ｖ１、放電直後電圧Ｖ２、及び、放電終了直前電圧Ｖ３を監視し、監視した電圧Ｖ１〜Ｖ３に基づいて前記蓄電池の状態を判定する監視制御部を備えるようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電池を監視する蓄電池監視装置に関する。

周知の如く、太陽電池と、この太陽電池に電気的に接続された変換器と、この変換器に電気的に接続された負荷と、前記変換器に電気的に接続された蓄電池と、この蓄電池に電気的に接続された外部発電装置とを備えたソーラーシステムが知られている。
ここで、蓄電池は使用頻度、使用条件、及び、経年変化により劣化し、蓄電池が劣化した場合には太陽光パネルで発電された電力を効率良く蓄電することができず、また、所定の電圧を出力できず、負荷を正常に作動させることができなくなる場合がある。従って、蓄電池に劣化の兆候が確認された場合にはいち早くこれを検出して、蓄電池をメンテナンスするか、或いは交換する必要がある。

そこで、太陽電池で発電される電力を蓄電し、蓄電した電力を負荷に供給するバッテリ（蓄電池）の劣化状態を検出するバッテリ監視システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、バッテリの出力電圧とバッテリに流れる電流から内部抵抗を算出し、更に、この内部抵抗を温度補正してバッテリの劣化状態を検出している。

特開２０１１−２５４６５１号公報

しかしながら、従来の構成は、劣化状態を検出するために、バッテリ（以下、蓄電池と言う）の内部抵抗を算出する装置や、蓄電池の電流、電圧、温度を測定する装置が必要であった。このため、部品点数が増えるとともに構成が複雑化し、コスト低減に不利であった。また、劣化状態を判定するアルゴリズム作成のために大量のデータの取得も必要であった。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で蓄電池の劣化状態を判定でき、コスト低減に有利な蓄電池監視装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明は、電力を蓄電池に充電し、前記蓄電池に充電した電力を負荷に放電する充放電サイクルが繰り返される前記蓄電池を監視する蓄電池監視装置において、前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定部と、前記充放電サイクル毎に、前記蓄電池の放電直前電圧、放電直後電圧、及び、放電終了直前電圧を監視し、監視した前記電圧に基づいて前記蓄電池の状態を判定する監視制御部とを備えることを特徴とする。この構成によれば、電流や温度を測定する構成が不要であり、劣化状態を判定するアルゴリズム作成のために大量のデータ（例えば、温度補正用のデータ）を取得することが不要である。また、充放電サイクル中の３箇所の電圧を測定するだけで良いので、測定回数も少なくて済む。これらにより、簡易な構成で蓄電池の劣化状態等を判定することができ、コスト低減に有利である。

上記構成において、前記監視制御部は、前記放電直前電圧に基づいて充電不足か否かを判定し、充電不足と判定した場合、以降のサイクルでの前記放電直前電圧に基づいて充電不足が解消されたと判定されるまで、前記放電直後電圧と放電終了直前電圧の測定をキャンセルするようにしても良い。この構成によれば、充電不足を原因として低下することが明らかな放電直後電圧や放電終了直前電圧を測定すること、及び、これら電圧に基づいて電池異常や劣化を判定する処理を行ってしまうことを避けることができる。

また、上記構成において、前記監視制御部は、前記放電直後電圧に基づいて前記蓄電池に異常が生じているか否かを判定するようにしても良い。この構成によれば、電池異常が生じているか否かを早期に検知することができる。

また、上記構成において、前記監視制御部は、前記放電終了直前電圧に基づいて前記蓄電池の劣化状態を判定するようにしても良い。この構成によれば、精度良く劣化状態を判定することができる。

また、上記構成において、前記負荷は、航空障害灯であっても良い。この構成によれば、航空障害灯に使用される蓄電池の状態を、簡易な構成で判定できる蓄電池監視装置を提供することができる。

また、上記構成において、センター局と通信可能な通信部を備え、前記通信部は、前記監視制御部の監視結果、前記蓄電池の放電直前電圧、前記放電直後電圧、及び、前記放電終了直前電圧を前記センター局に送信するようにしても良い。この構成によれば、センター局側で蓄電池を容易に遠隔監視することができる。

本発明によれば、簡易な構成で蓄電池の劣化状態を判定でき、コスト低減に有利な蓄電池監視装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る蓄電池監視システムを示すブロック図である。 蓄電池が未劣化の場合の一日の電圧変動の一例を示した図である。 蓄電池監視装置の劣化判定処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る蓄電池監視システムを示すブロック図である。
この蓄電池監視システム１０は、山間部の鉄塔等に設置される航空障害灯（光源３１）の電源として使用される鉛蓄電池２１を監視するシステムである。図１に示すように、この蓄電池監視システム１０は、航空障害灯システムを構成する負荷回路２０と、鉛蓄電池２１と、鉛蓄電池２１を監視する蓄電池監視装置２２と、蓄電池監視装置２２とセンター局２３との間の通信を中継する中継局２４とを備えている。

負荷回路２０は、鉄塔等に設置されるＬＥＤの光源（負荷）３１と、鉛蓄電池２１の電力で光源３１を点灯駆動する駆動部３２と、太陽光を受光して直流電力を生成するソーラーパネル（発電装置）３３と、充放電制御部３４とを有している。
充放電制御部３４は、ソーラーパネル３３の発電電力で鉛蓄電池２１を充電（蓄電）し、また、鉛蓄電池２１の電力を駆動部に出力する制御を実行する。この充放電制御部３４は、蓄電池監視装置２２の制御の下、ソーラーパネル３３が発電する昼間の時間帯は、鉛蓄電池２１を充電する制御を行い、周囲が暗い夜間の時間帯は、鉛蓄電池２１の電力で光源３１を点灯駆動させる制御を行う。
本実施形態では、周囲の明るさを検出する照度センサー（不図示）を備え、この照度センサーの検出結果に基づいて蓄電池監視装置２２が、昼間の時間帯か夜間の時間帯かを判定する自動消灯タイプに構成されている。

なお、充放電制御部３４が、照度センサーの検出結果に基づいて昼間の時間帯か夜間の時間帯かを判定し、この判定結果に基づいて、充電する制御と点灯駆動させる制御とを自律的に切り替えるようにしても良い。
また、照度センサーを用いる方法に代えて、蓄電池監視装置２２又は充放電制御部３４の少なくとも一方がタイマー回路を備え、予め設定された昼間の時間帯に鉛蓄電池２１を充電する制御を行い、予め設定された夜間の時間帯に光源３１を点灯駆動させる制御を行うようにしても良い。
また、充放電制御部３４が昼間の時間帯か夜間の時間帯かを判定する場合には、その判定結果を蓄電池監視装置２２に通知し、蓄電池監視装置２２側でも昼間の時間帯か夜間の時間帯かを特定可能に構成される。

鉛蓄電池２１は、航空障害灯システムの駆動に適した容量を有するサイクルユース用の６セル１２Ｖ系の鉛蓄電池である。より具体的には、この鉛蓄電池２１は、無日照日が連続しても航空障害灯システムを駆動し続けられるように余裕のある容量を有し、例えば、連続無日照日が５日の場合でも、光源を駆動し続けられる容量に構成されている。
ソーラーパネル３３は、一日で鉛蓄電池２１を満充電可能な発電量を得ることが可能なソーラーパネルである。このため、少なくとも平均的な日照時間が得られた場合に、鉛蓄電池２１は満充電される。

蓄電池監視装置２２は、鉛蓄電池２１の近傍に配置され、鉛蓄電池２１の劣化状態を監視する装置である。この鉛蓄電池２１の劣化状態を監視するための構成や劣化判定処理については、後段に詳述する。
この蓄電池監視装置２２は、鉛蓄電池２１の情報等を送信するための通信部４１を備えている。この通信部４１は、中継局２４と無線通信することで、中継局２４を介してセンター局２３と通信する。ここで、蓄電池監視装置２２がセンター局２３に送信する情報には、鉛蓄電池２１の劣化状態の判定結果、鉛蓄電池２１の電圧（後述する電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）、鉛蓄電池２１が充電不足か否か等を示す情報が含まれる。なお、中継局２４とセンター局２３との間の通信は、有線通信となっている。

このように、負荷回路２０の近傍に蓄電池監視装置２２を設置し、この蓄電池監視装置２２が無線通信により中継局２４と無線通信するため、負荷回路２０から離れた位置に中継局２４を設置できる。従って、山間部以外のエリアに中継局２４を設置することが可能である。また、この中継局２４を、鉄塔毎に設置される複数台の蓄電池監視装置２２の通信エリア内に配置することで、複数台の蓄電池監視装置２２が単一の中継局２４を介してセンター局２３と通信することが可能になる。

センター局２３は、有線通信網を介して中継局２４に接続され、中継局２４を介して複数台の蓄電池監視装置２２から送信された情報を管理する。より具体的には、センター局２３は、各蓄電池監視装置２２から送信された鉛蓄電池２１の情報を蓄積し、蓄積した情報を、作業者等が操作する端末装置（不図示）に表示させる。これにより、遠隔地に設置された鉛蓄電池２１の情報を作業員等に知らせることができる。
作業員等は、鉛蓄電池２１の情報を確認することで、鉛蓄電池２１を遠隔監視し、必要に応じて鉛蓄電池２１の交換等の対応を採る。

ところで、鉛蓄電池２１の劣化状態を検出するための情報としては、従来、鉛蓄電池２１の内部抵抗、鉛蓄電池２１の電流、鉛蓄電池２１の電圧、鉛蓄電池２１の温度等がある。そして、この種の鉛蓄電池２１の劣化判定には、電流と電圧と温度を測定し、測定された電流と電圧から内部抵抗を算出し、更に、この内部抵抗を温度補正して鉛蓄電池２１の劣化状態を判定する方法が採用されている。
しかし、この方法は、電流と電圧と温度を測定する必要があるため、部品点数が増えて構成が複雑化してしまう。また、劣化状態を判定するアルゴリズム作成のために大量のデータ（例えば、温度補正用のデータ）の取得が必要であり、アルゴリズム作成作業が繁雑になり易い。

一方、航空障害灯用の鉛蓄電池２１を監視する蓄電池監視装置２２は、コスト低減や装置の小型化や故障原因の削減等の観点から、簡易な構成にすることが望まれる。簡易な構成にする方法として、例えば、鉛蓄電池２１の電流又は鉛蓄電池２１の電圧のいずれか一方だけを検出し、所定時点の電流又は電圧が予め定めた閾値を下回っている場合に、劣化状態と判定するように構成することが考えられる。
しかしながら、この構成では、電流又は電圧が閾値を下回る原因が、鉛蓄電池２１の劣化なのか、鉛蓄電池２１の充電不足なのかが判らず、劣化か否かを精度良く判定できない。
そこで、本実施形態では、簡易な構成で劣化状態を判定可能にするために、鉛蓄電池２１の電圧だけを測定する構成にし、且つ、充放電（蓄放電）のサイクル毎に、鉛蓄電池２１の放電直前電圧Ｖ１、放電直後電圧Ｖ２、及び、放電終了直前電圧Ｖ３を監視するようにしている。

本発明において前記放電直前電圧Ｖ１、放電直後電圧Ｖ２、放電終了直前電圧Ｖ３は鉛蓄電池２１の放電特性データに基づきそれぞれ規定したものであり、鉛蓄電池電圧による判定基準として使用するものである。
放電直前電圧Ｖ１は、鉛蓄電池２１が充電不足か否かを判定する閾値であり、その値を１２．６Ｖとし、鉛蓄電池２１の電圧が１２．６Ｖ以上であれば充電不足ではないとし、鉛蓄電池２１の電圧が１２．６Ｖ未満であれば充電不足と判定する。
放電直後電圧Ｖ２は、鉛蓄電池２１が異常であるか否かを判定する閾値であり、その値を１１．７Ｖとし、蓄電池２１の電圧が１２．７Ｖ以上であれば鉛蓄電池２１は異常なしとし、鉛蓄電池２１の電圧が１１．７Ｖ未満であれば異常（鉛蓄電池２１劣化も含む）と判定する。
放電終了直前電圧Ｖ３は、鉛蓄電池２１が正常レベルであるか否かを判定する閾値であり、その値を１２．０Ｖとし、鉛蓄電池２１の電圧が１２．０Ｖ以上であれば鉛蓄電池２１は正常レベルとし、蓄電池２１の１２．０Ｖ未満であれば予め設定した注意レベル下限値と比較し、下限値以上であれば注意レベル、下限値未満であれば劣化レベルと判定する。

次に、蓄電池監視装置２２の通信部４１以外の構成を説明する。
図１に示すように、蓄電池監視装置２２は、鉛蓄電池２１の電圧を測定する電圧測定部４２と、劣化判定処理等を行う監視制御部４３とを備えている。
電圧測定部４２は、監視制御部４３の制御の下、鉛蓄電池２１の電圧（出力電圧）を測定するものであり、公知の電圧測定回路を広く適用可能である。監視制御部４３は、劣化判定処理等を行う演算処理部として機能するだけでなく、電池監視装置２２の制御中枢としても機能する。この監視制御部４３は、ＣＰＵやメモリー（ＲＯＭやＲＡＭ等）を備えたコンピューター構成を具備し、ＣＰＵがメモリーに記録された制御プログラムを実行することにより、劣化判定処理や各部（電圧測定部４２や通信部４１）の制御を行う。
なお、本発明において、前記電圧測定部４２で放電直前電圧Ｖ１、放電直後電圧Ｖ２、放電終了直前電圧Ｖ３を測定するのは、前記するように単に電流や電圧が予め定めた閾値を下回る原因が充電不足によるものか、劣化によるものかを判定することが困難であり、鉛蓄電池の放電特性から放電電流、放電時間が一定の負荷を用いた場合、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３より充電不足や劣化判断を推測することができるからである。

図２は、鉛蓄電池２１が未劣化の場合の一日の電圧変動の一例を示した図であり、横軸が時間ｔを示し、縦軸が鉛蓄電池２１の電圧Ｖを示している。
図２中、時刻ｔ１は、照度センサー（不図示）の検出値が、充電終了タイミングを規定する第１閾値を下回ったタイミングであり、ソーラーパネル３３が発電しない明るさに至ったタイミングに設定されている。また、時刻ｔ２は、照度センサーの検出値が、航空障害灯システムの点灯開始タイミングを規定する第２閾値を下回ったタイミングである。また、時刻ｔ３は、航空障害灯システムの点灯終了タイミングであって、充電開始タイミングを規定する第３閾値を上回ったタイミングである。

蓄電池監視装置２２の監視制御部４３は、上記の照度センサーの検出値に基づいて時刻ｔ１に至るまでは、充放電制御部３４により鉛蓄電池２１を充電させる。これによって、図２に示すように、鉛蓄電池２１の電圧Ｖは徐々に上昇する。
監視制御部４３は、照度センサーの検出値に基づいて時刻ｔ１に至ると、鉛蓄電池２１の充電を停止させる。鉛蓄電池２１の充電を停止させた後は、図２に示すように、暗電流により鉛蓄電池２１の電圧Ｖは低下していく。
次いで、監視制御部４３は、照度センサーの検出値に基づいて時刻ｔ２に至ると、充放電制御部３４により駆動部３２に鉛蓄電池２１の電力を供給させ、負荷である航空障害灯（光源３１）を点灯させる。このため、鉛蓄電池２１は放電を開始し、図２に示すように、鉛蓄電池２１の電圧Ｖは徐々に低下していく。

続いて、照度センサーの検出値に基づいて時刻ｔ３に至ると、監視制御部４３は、光源３１の点灯を停止させた後（放電停止）、充放電制御部３４により鉛蓄電池２１を充電させる。これによって、鉛蓄電池２１の蓄電が開始され、鉛蓄電池２１の電圧Ｖは徐々に上昇する。
このようにして、鉛蓄電池２１の充電（蓄電）と放電のサイクルが繰り返し実行される。このサイクルによれば、一日毎の充電や放電のタイミングが同様となり、各日の充電時間、及び、放電時間は同様とみなすことができる。上記したように、ソーラーパネル３３は、一日で鉛蓄電池２１を満充電可能な発電量を得る仕様に構成されるため、雨天の日を除けば、各日の充電後は満充電となる。また、一日当たりの航空障害灯（光源）の消費電力も同様とみなせるため、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３時点の鉛蓄電池２１の電圧Ｖは、鉛蓄電池２１が未劣化であれば、各日で同様とみなすことができる。

図３は、蓄電池監視装置２２の劣化判定処理を示すフローチャートである。
図３に示すように、監視制御部４３は、鉛蓄電池２１の放電直前電圧Ｖ１を、電圧測定部４２により取得する（ステップＳ１）。
この放電直前電圧Ｖ１は、鉛蓄電池２１の充電後、鉛蓄電池２１が負荷（光源３１）に放電する前の電圧であり、図２に示すように、時刻ｔＡ（時刻ｔ１以降、時刻ｔ２以前の範囲内）のタイミングで測定される。本実施形態では、時刻ｔＡは、光源３１の点灯開始（時刻ｔ２）から所定時間前（１０分前）に設定される。
この放電直前電圧Ｖ１を取得する具体的な方法としては、電圧測定部４２によって、充電後に継続的に鉛蓄電池２１の電圧を測定してメモリー（不図示）に一時的に格納しておき、時刻ｔ１の確定後にその１０分前の電圧を、放電直前電圧Ｖ１として取得する方法がある。また、タイマー処理により、時刻ｔ２の１０分前のタイミングで測定した電圧を、放電直前電圧Ｖ１として取得する方法等を適用しても良い。

次いで、監視制御部４３は、放電直前電圧Ｖ１と予め設定した充電量判定閾値とを比較することにより、充電不足か否かを判定する（ステップＳ２）。つまり、この充電量判定閾値は、鉛蓄電池２１が充電不足か否かを判定する値であり、本実施形態では、１２．６Ｖに設定される。このため、放電直前電圧Ｖ１が１２．６Ｖ未満であれば充電不足と判定する（ステップＳ３）。
充電不足と判定した場合には、放電時の鉛蓄電池２１の電圧Ｖが極端に低下しても、その原因が鉛蓄電池２１の劣化によるものか、雨天を原因とした充電不足によるものかを判別不能である。このため、監視制御部４３は、ステップＳ４以降の処理をスキップし、次のサイクルにおいて上記ステップＳ１及びＳ２の処理を再開する。

一方、放電直前電圧Ｖ１が１２．６Ｖ以上の場合は、充電不足ではないため、監視制御部４３は、次のステップＳ４の処理に移行する。
ステップＳ４では、監視制御部４３は、鉛蓄電池２１の放電直後電圧Ｖ２を、電圧測定部４２により取得する。
この放電直後電圧Ｖ２は、負荷（光源３１）に電力供給後の電圧であり、図２に示すように、時刻ｔＢ（時刻ｔ２以降、且つ、時刻ｔ２近傍）のタイミングで測定される。より具体的には、時刻ｔＢは、光源３１の点灯開始（時刻ｔ２）から所定時間後（５分後〜１０分後の範囲内）に設定される。
この放電直後電圧Ｖ２を取得する具体的な方法としては、時刻ｔ２に至った時点から上記の所定時間後（５分後〜１０分後の範囲内）をカウントし、カウント後の鉛蓄電池２１の電圧を測定すれば良い。

次いで、監視制御部４３は、放電直後電圧Ｖ２と予め設定した電池異常判定閾値とを比較することにより、電池異常か否かを判定する（ステップＳ５）。
この電池異常判定閾値は、何らかの不具合（電池劣化も含む）により鉛蓄電池２１の電圧が放電後に想定以上に低下したことを検出するための閾値であり、本実施形態では、１１．７Ｖに設定される。
このため、放電直後電圧Ｖ２が１１．７Ｖ未満の場合（ステップＳ５；ＮＯ）、監視制御部４３は、電池異常と判定する（ステップＳ６）。

電池異常と判定した場合、監視制御部４３は、その旨を通信部４１によりセンター局２３へ送信する。これにより、放電開始後、速やかに電池異常を検出してセンター局２３へ通知することができる。
また、上記の１１．７Ｖは、航空障害灯（光源３１）を点灯不能な低い電圧でもある。このため、放電開始後（航空障害灯の点灯を開始すべき時間の後）、速やかに電池異常をセンター局２３へ通知することにより、航空障害灯が点灯不能であることをセンター局２３側で迅速に把握することも可能になる。なお、電池異常の判定結果に加えて、放電直後電圧Ｖ２をセンター局２３へ送信するようにしても良い。

また、電池異常と判定した場合、監視制御部４３は、ステップＳ７以降の処理をスキップし、次のサイクルにおいて上記ステップＳ１〜Ｓ６の処理を行う。このため、再びステップＳ６で電池異常と判定された場合、その旨がセンター局２３へ送信される。

一方、電池異常と判定されなかった場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、監視制御部４３は、次のステップＳ７の処理に移行する。
ステップＳ７では、監視制御部４３は、鉛蓄電池２１の放電終了直前電圧Ｖ３を、電圧測定部４２により取得する。
この放電終了直前電圧Ｖ３は、負荷（光源３１）への電力供給停止前の電圧であり、図２に示すように、時刻ｔＣ（時刻ｔ３前、且つ、時刻ｔ３近傍）のタイミングで測定される。より具体的には、時刻ｔＣは、光源３１の点灯終了（時刻ｔ３）から所定時間前（３０分前）に設定される。
この放電終了直前電圧Ｖ３を取得する具体的な方法としては、電圧測定部４２によって、放電時に継続的に鉛蓄電池２１の電圧を測定してメモリー（不図示）に一時的に格納しておき、時刻ｔ３の確定後にその３０分前の電圧を、放電終了直前電圧Ｖ３として取得する方法がある。また、タイマー処理により、時刻ｔ３の３０分前のタイミングで測定した電圧を、放電終了直前電圧Ｖ３として取得する方法等を適用しても良い。

次いで、監視制御部４３は、放電終了直前電圧Ｖ３と予め設定した正常レベル下限値（本実施形態では１２．０Ｖ）とを比較することにより、放電終了直前電圧Ｖ３が正常レベルか否かを判定する（ステップＳ８）。監視制御部４３は、放電終了直前電圧Ｖ３が正常レベル下限値より大きい場合に、正常レベルであると判定する。
正常レベルと判定した場合（ステップＳ９）、監視制御部４３は、その旨を通信部４１によりセンター局２３へ送信する。これにより、鉛蓄電池２１が正常である旨をセンター局２３へ通知することができる。

正常レベルでないと判定した場合（ステップＳ８；ＮＯ）、監視制御部４３は、放電終了直前電圧Ｖ３と予め設定した注意レベル下限値（本実施形態では１１．７Ｖ）とを比較する。そして、監視制御部４３は、放電終了直前電圧Ｖ３が注意レベル下限値以上であれば、鉛蓄電池２１の劣化の可能性を示す注意レベルと判定する（ステップＳ１１）。つまり、１１．７Ｖ≦Ｖ３≦１２．０Ｖの場合に注意レベルと判定する。

また、監視制御部４３は、放電終了直前電圧Ｖ３が注意レベル下限値未満であれば（ステップＳ１０；ＮＯ）、放電終了直前電圧Ｖ３が、鉛蓄電池２１が劣化していることを示す劣化レベルと判定する（ステップＳ１２）。つまり、Ｖ３＜１１．７Ｖの場合に劣化レベルと判定する。
このようにして、注意レベル又は劣化レベルのいずれかと判定すると、監視制御部４３は、判定結果を通信部４１によりセンター局２３へ送信する。これにより、鉛蓄電池２１が注意レベル又は劣化レベルである旨をセンター局２３へ通知することができる。この場合、放電終了直前電圧Ｖ３もセンター局２３へ送信するようにしても良い。以上が図３に示すフローチャートの説明である。

以上説明したように、本実施形態では、蓄電池監視装置２２の監視制御部４３が、鉛蓄電池２１の蓄放電のサイクル毎に、鉛蓄電池２１の放電直前電圧Ｖ１、放電直後電圧Ｖ２、及び、放電終了直前電圧Ｖ３を監視し、監視した電圧Ｖ１〜Ｖ３に基づいて鉛蓄電池２１の状態を判定する。これにより、電流や温度を測定する構成が不要であり、劣化状態を判定するアルゴリズム作成のために大量のデータ（例えば、温度補正用のデータ）を取得することが不要である。また、充放電のサイクル中の３箇所の電圧Ｖ１〜Ｖ３を測定するだけで良いので、測定回数も少なくて済む。これらにより、簡易な構成で鉛蓄電池２１の劣化状態等を判定することができ、コスト低減に有利である。

ここで、本実施形態では、放電直前電圧Ｖ１から充電不足と判定した場合、以降のサイクルで充電不足が解消されたと判定されるまで、即ち放電前電圧Ｖ１が１２．６Ｖ以上となるまで放電直後電圧Ｖ２、放電終了直前電圧Ｖ３の測定をキャンセルする（図３のステップＳ３）。これにより、充電不足により低い電圧となる放電直後電圧Ｖ２や放電終了直前電圧Ｖ３を測定すること、及び、これら電圧Ｖ２、Ｖ３に基づいて電池異常や劣化を判定する処理を行ってしまうことを避けることができる。従って、無駄な測定を回避でき、且つ、電池異常の誤検知や電池劣化の誤検知を回避し、判定精度を向上することができる。

また、放電直後電圧Ｖ２に基づいて電池異常が生じているか否かを判定するので、図２に示すように、鉛蓄電池２１が放電を開始した後、速やかに電池異常が生じているか否かを検知することができる。このことは、負荷（光源３１）の駆動を開始すべき時間の後、速やかに電池異常を検知することに相当するため、負荷への悪影響を速やかに検知することができる。
しかも、本実施形態では、放電直後電圧Ｖ２が負荷（光源３１）を駆動不能な低い電圧の場合に（放電直後電圧Ｖ２が１１．７Ｖ未満の場合に）、電池異常と判定するので、負荷を駆動不能であることを迅速に検出することができる。従って、負荷が駆動不能であることをセンター局２３側で迅速に把握することが可能になる。

なお、この電池異常か否かの判定は、１回の放電直後電圧Ｖ２が電池異常判定値（図３）未満になった場合に電池異常と判定する方法に限らず、連続する複数回のサイクルに渡って測定した放電直後電圧Ｖ２がいずれも電池異常と判定された場合に、電池異常と確定判定するようにしても良い。この場合、蓄電池監視装置２２の判定精度がより向上する。

また、本実施形態では、放電終了直前電圧Ｖ３に基づいて鉛蓄電池２１の劣化状態を判定するので、図２に示すように、鉛蓄電池２１の電圧Ｖが最も低く、且つ、放電中の状態、つまり、鉛蓄電池２１にとって最も厳しい条件のときの電圧Ｖに基づいて劣化状態を判定することができる。これにより、劣化状態を良好に判定することができる。
なお、この劣化状態の判定においても、１回の放電終了直前電圧Ｖ３だけで劣化状態を判定する方法に限らず、連続する複数回のサイクルに渡って測定した放電終了直前電圧Ｖ３から同じ判定結果が得られた場合に、その判定結果を確定するようにしても良い。この場合、蓄電池監視装置２２の劣化判定精度がより向上する。

また、本実施形態の蓄電池監視装置２２は、放電電流、放電時間等が一定の負荷として、例えば航空障害灯システムに適用されるので、放電直前電圧Ｖ１、放電直後電圧Ｖ２、及び、放電終了直前電圧Ｖ３の変動要因が限定される。従って、これら電圧Ｖ１〜Ｖ３に基づいて鉛蓄電池２１の状態（充電不足、電池異常、電池劣化）を簡易に判定することができ、劣化状態を判定するアルゴリズムも簡易化できる。
このようにして、航空障害灯システムに使用される鉛蓄電池２１の状態を、簡易な構成で判定できる蓄電池監視装置２２を提供することができる。

また、蓄電池監視装置２２は、センター局２３と通信可能な通信部４１を備え、通信部４１は、監視制御部４３の監視結果や測定電圧Ｖ１〜Ｖ３をセンター局２３に送信するので、センター局２３側で鉛蓄電池２１を容易に遠隔監視することができる。なお、本実施形態では、中継局２４を設ける場合を説明したが、中継局２４を設けるか否かは、立地条件や通信環境、或いは、どのような通信システムを採用するかによって判断すれば良く、公知の通信形態を広く適用可能である。

以上、本発明を実施するための形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、蓄電池監視装置２２が、監視制御部４３の監視結果や放電直前電圧Ｖ１、放電直後電圧Ｖ２、及び、放電終了直前電圧Ｖ３をセンター局２３に送信する場合を説明したが、これに限らず、送信する情報は、適宜に増減や変更すれば良い。

また、上記実施形態において、放電直前電圧Ｖ１、放電直後電圧Ｖ２、及び、放電終了直前電圧Ｖ３は、上記実施形態の時刻ｔＡ、ｔＢ、ｔＣから若干ずれた時点の電圧に変更しても良い。例えば、放電直前電圧Ｖ１を、時刻ｔ２を基準にした３０分前以内の電圧、或いは、その範囲内の複数の測定電圧の平均電圧としても良い。同様に、放電直後電圧Ｖ２を、時刻ｔ２を基準にした３０分経過以内の電圧、或いは、その範囲内の複数の測定電圧の平均電圧としても良い。また、放電終了直前電圧Ｖ３についても、時刻ｔ３を基準にした３０分経過以内の電圧、或いは、その範囲内の複数の測定電圧の平均電圧としても良い。
要は、放電直前電圧Ｖ１は、鉛蓄電池２１の充電電圧を検知可能な電圧であれば良いし、放電直後電圧Ｖ２は、放電直後の電圧の急低下を検知可能な電圧であれば良いし、放電終了直前電圧Ｖ３は、放電終了前の電圧の過度な低下を検知可能な電圧であれば良い。

また、上記実施形態では、負荷として、航空障害灯を例に挙げて説明したが、これに限らず、屋外用照明等の他の負荷を適用しても良い。例えば、負荷が屋外用照明の場合も、放電電流、放電時間等が一定の負荷であれば、本発明の蓄電池監視装置を適用できる。なお、鉛蓄電池２１以外の蓄電池を監視する蓄電池監視装置に本発明を適用しても良い。

１０ 蓄電池監視システム
２０ 負荷回路（航空障害灯システム）
２１ 鉛蓄電池（蓄電池）
２２ 蓄電池監視装置
２３ センター局
２４ 中継局
３１ 光源（負荷、航空障害灯）
３２ 駆動部
３３ ソーラーパネル（発電装置）
３４ 充放電制御部
４１ 通信部
４２ 電圧測定部
４３ 監視制御部
Ｖ１ 放電直前電圧
Ｖ２ 放電直後電圧
Ｖ３ 放電終了直前電圧

Claims (6)

1. 電力を蓄電池に充電し、前記蓄電池に充電した電力を負荷に放電する充放電サイクルが繰り返される前記蓄電池を監視する蓄電池監視装置において、
   前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定部と、
   前記充放電サイクル毎に、前記蓄電池の放電直前電圧、放電直後電圧、及び、放電終了直前電圧を監視し、監視した前記電圧に基づいて前記蓄電池の状態を判定する監視制御部とを備えることを特徴とする蓄電池監視装置。
2. 前記監視制御部は、前記放電直前電圧に基づいて充電不足か否かを判定し、充電不足と判定した場合、以降のサイクルでの前記放電直前電圧に基づいて充電不足が解消されたと判定されるまで、前記放電直後電圧と放電終了直前電圧の測定をキャンセルすることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池監視装置。
3. 前記監視制御部は、前記放電直後電圧に基づいて前記蓄電池に異常が生じているか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電池監視装置。
4. 前記監視制御部は、前記放電終了直前電圧に基づいて前記蓄電池の劣化状態を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電池監視装置。
5. 前記負荷は、航空障害灯であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蓄電池監視装置。
6. センター局と通信可能な通信部を備え、
   前記通信部は、前記監視制御部の監視結果、前記蓄電池の放電直前電圧、前記放電直後電圧、及び、前記放電終了直前電圧を前記センター局に送信することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蓄電池監視装置。

Images