JP2018119822A

JP2018119822A - 無停電電源劣化診断システムおよびその診断方法

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Publication number: JP2018119822A
Application number: JP2017010062A
Authority: JP
Inventors: 古田　太; Futoshi Furuta; 太古田; 渡邊　一希; Kazuki Watanabe; 一希渡邊; 実金子; Minoru Kaneko; 一基多田; Kazuki Tada
Original assignee: Hitachi Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Systems Ltd
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2037-01-24
Also published as: JP6953134B2

Abstract

【課題】広く無停電電源装置の蓄鉛電池の劣化をより簡便に検出することができる技術を提供する。【解決手段】無停電電源劣化診断システムであって、蓄鉛電池に増減可能な抵抗負荷を与える負荷付与部と、抵抗負荷が与えられた蓄鉛電池から電圧瞬時値を検出する着脱可能な電圧検出部と、抵抗負荷が与えられた蓄鉛電池から電流瞬時値を検出する着脱可能な電流検出部と、蓄鉛電池において互いに異なる抵抗負荷が与えられた複数の状態で検出された電圧瞬時値の変化の差分および電流瞬時値の変化の差分を用いて直列抵抗を算出する抵抗算出部と、直列抵抗の経時変化に応じて蓄鉛電池の劣化度合いを判定する抵抗判定部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、無停電電源劣化診断システムおよびその診断方法に関するものである。

一般に、コンピュータ機器への急な電源供給停止を回避するために、無停電電源装置が用いられる。無停電電源装置は電源供給が絶たれると接続している機器へ給電を開始し、当該機器の安全な停止までの電力を供給する。しかし、無停電電源装置が有する蓄鉛電池の劣化が著しい場合には、想定量の電力を供給できない場合がある。

特許文献１には、「電源供給部と、この電源供給部の出力を入力とするように互いに並列に接続された複数の蓄電池と、各蓄電池の満充電を検出する手段と、この検出手段により一つの蓄電池が満充電に達したことを検出したとき、その蓄電池を開放すると同時に他の蓄電池を上記電源供給部に接続する接続切り替え手段と、満充電検出後の所定時間経過後に開放電圧を検出する手段と、その検出された開放電圧から蓄電池の容量を算出する手段とを備えていることを特徴とする蓄電池の充電装置」について記載されている。

特開平８−２２８４４１号公報

上記技術では、特別な装置を要することなく、二つの電池の片方を開放して開放電圧を測定し、電圧から劣化を特定することができる。しかし、二つの電池を必要とすること、開放電圧を計測することから、劣化診断のために放電時間を長く要する必要があり、診断の前後の運用負荷が高い。また、劣化診断のためには二つの電池を切り替える「接続切替手段」を必要とするため、劣化診断を行う事ができる無停電電源装置には制限がある。

本発明の目的は、広く無停電電源装置の蓄鉛電池の劣化をより簡便に検出することができる技術を提供することにある。

本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。本発明の一態様に係る無停電電源劣化診断システムは、蓄鉛電池に増減可能な抵抗負荷を与える負荷付与部と、上記抵抗負荷が与えられた上記蓄鉛電池から電圧瞬時値を検出する着脱可能な電圧検出部と、上記抵抗負荷が与えられた上記蓄鉛電池から電流瞬時値を検出する着脱可能な電流検出部と、上記蓄鉛電池において互いに異なる上記抵抗負荷が与えられた複数の状態で検出された上記電圧瞬時値の変化の差分および上記電流瞬時値の変化の差分を用いて直列抵抗を算出する抵抗算出部と、上記直列抵抗の経時変化に応じて上記蓄鉛電池の劣化度合いを判定する抵抗判定部と、を備えることを特徴とする。

また、上記の無停電電源劣化診断システムにおいては、所定の周期で発振する発振部を備え、上記負荷付与部は、上記発振部の発振周期に応じて上記抵抗負荷を増減させる、ことを特徴とするものであってもよい。

また、上記無停電電源劣化診断システムにおいては、上記抵抗判定部は、上記直列抵抗が所定の閾値を超える場合に、上記蓄鉛電池が劣化したと判定する、ことを特徴とするものであってもよい。

また、上記の無停電電源劣化診断システムにおいては、上記抵抗判定部は、上記直列抵抗の増加度合いが所定の閾値を超える場合に、上記蓄鉛電池が劣化したと判定する、ことを特徴とするものであってもよい。

また、本発明の他の態様に係る無停電電源劣化診断システムは、インバーターに接続された蓄鉛電池から電圧瞬時値を検出する着脱可能な電圧検出部と、上記蓄鉛電池から電流瞬時値を検出する着脱可能な電流検出部と、上記電圧瞬時値の上記インバーターの動作によるリップル成分のＲＭＳ（二乗平均平方根（ＲｏｏｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ））値および上記電流瞬時値の上記インバーター動作によるリップル成分のＲＭＳ値を用いて直列抵抗を算出する抵抗算出部と、上記直列抵抗の経時変化に応じて上記蓄鉛電池の劣化度合いを判定する抵抗判定部と、を備えることを特徴とする。

また、上記の無停電電源劣化診断システムにおいては、上記抵抗算出部は、上記インバーターに供給される交流電源の周波数の逆数を用いて移動平均周期を設定し、上記電圧瞬時値および上記電流瞬時値の上記移動平均周期における準直流成分を除外して得られるリップル成分の上記ＲＭＳ値をそれぞれ取得する、ことを特徴とするものであってもよい。

また、上記の無停電電源劣化診断システムにおいては、上記抵抗判定部は、上記直列抵抗が所定の閾値を超える場合に、上記蓄鉛電池が劣化したと判定する、ことを特徴とするものであってもよい。

また、本発明の他の態様に係る無停電電源劣化診断システムを用いた無停電電源の劣化の診断方法は、上記無停電電源劣化診断システムは、蓄鉛電池に増減可能な抵抗負荷を与える負荷付与ステップと、上記抵抗負荷が与えられた上記蓄鉛電池から電圧瞬時値を検出する電圧検出ステップと、上記抵抗負荷が与えられた上記蓄鉛電池から電流瞬時値を検出する電流検出ステップと、上記蓄鉛電池において互いに異なる上記抵抗負荷が与えられた複数の状態で検出された上記電圧瞬時値の変化の差分および上記電流瞬時値の変化の差分を用いて直列抵抗を算出する抵抗算出ステップと、上記直列抵抗の経時変化に応じて上記蓄鉛電池の劣化度合いを判定する抵抗判定ステップと、を実施することを特徴とする。

また、上記の無停電電源の劣化の診断方法においては、上記無停電電源劣化診断システムは、所定の周期で発振する発振部を備え、上記負荷付与ステップでは、上記発振部の発振周期に応じて上記抵抗負荷を増減させる、ことを特徴とするものであってもよい。

また、上記の無停電電源の劣化の診断方法においては、上記抵抗判定ステップでは、上記直列抵抗が所定の閾値を超える場合に、上記蓄鉛電池が劣化したと判定する、ことを特徴とするものであってもよい。

また、上記の無停電電源の劣化の診断方法においては、上記抵抗判定ステップでは、上記直列抵抗の増加度合いが所定の閾値を超える場合に、上記蓄鉛電池が劣化したと判定する、ことを特徴とするものであってもよい。

また、本発明の他の態様に係る無停電電源劣化診断システムを用いた無停電電源の劣化の診断方法は、上記無停電電源劣化診断システムは、インバーターに接続された蓄鉛電池から電圧瞬時値を検出する電圧検出ステップと、上記蓄鉛電池から電流瞬時値を検出する着脱可能な電流検出ステップと、上記電圧瞬時値の上記インバーターの動作によるリップル成分のＲＭＳ値および上記電流瞬時値の上記インバーター動作によるリップル成分のＲＭＳ値を用いて直列抵抗を算出する抵抗算出ステップと、上記直列抵抗の経時変化に応じて上記蓄鉛電池の劣化度合いを判定する抵抗判定ステップと、を実施することを特徴とする。

また、上記の無停電電源の劣化の診断方法においては、上記抵抗算出ステップでは、上記インバーターに供給される交流電源の周波数の逆数を用いて移動平均周期を設定し、上記電圧瞬時値および上記電流瞬時値の上記移動平均周期における準直流成分を除外して得られるリップル成分の上記ＲＭＳ値をそれぞれ取得する、ことを特徴とするものであってもよい。

本発明によると、広く無停電電源装置の蓄鉛電池の劣化をより効率よく検出することができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

第一の実施形態に係る劣化診断システムのブロック図である。劣化診断システムの抵抗値算出部のハードウェア構成例を示す図である。抵抗判定処理のフローを示す図である。抵抗判定部のハードウェア構成例を示す図である。抵抗判定処理の出力画面例を示す図である。第二の実施形態に係る劣化診断システムのブロック図である。抵抗判定処理のフローを示す図である。抵抗判定処理の出力画面例を示す図である。一般的な出力電圧計測による劣化判断可能時期の例を示す図である。

以下に、本発明の第一の実施形態を適用した劣化診断システム１について、図面を参照して説明する。

一般に、ＵＰＳ（ＵｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙ）装置は、交流入力・交流出力のものを指すが、本実施形態では、これに限られず、交流入力・直流出力のものであってもよい。

ＵＰＳ装置は内部に蓄鉛電池等の充電電池を有する装置であり、電源供給が絶たれた場合に、接続する装置の安全な停止に必要な電源を供給する。したがって、当該充電電池が劣化すると接続装置の安全な停止が全うされず、その機能が不十分となってしまうおそれがある。そのため、定期的あるいは定量的な指標による充電電池の交換時期を判断する運用が必須である。

このような運用においては、無停電電源装置に電源が供給されている運用状態では充電電池が満充電となっていることから、電源を供給する対象の装置との接続を解除せず、なるべく放電深度を深くしないで短い時間で簡便に劣化を診断することが求められる。

一方で、充電電池として一般に用いられる蓄鉛電池が放電を開始後、出力する電圧を測ると、初期には急激に電圧が降下し、一定時間経過後の中期にはその電圧降下は緩やかになる。そして、終期には再度急激に電圧が降下することが一般に知られている。劣化している充電電池であってもこの傾向は同様であるが、劣化している充電電池は経過時間に比して終期の到来が早まる傾向にある。また、充電電池の外部に接続される接続抵抗が大きい場合には、充電電池の劣化による電圧低下成分が検出され難い傾向にある。

したがって、電圧のみの降下を計測しても、充電電池の劣化による電圧降下を検出するのは容易ではなく、例えば５００ワットの抵抗負荷が与えられた蓄鉛電池では、電圧降下のみを計測しても劣化電池か否かを判定するのに放電開始から２００秒以上の経時観察が必要な場合が観測されることもある。このような観測例は、図９に示されている。

図９は、一般的な出力電圧計測による劣化判断可能時期の例を示す図である。図９には、縦軸を電池電圧、横軸を経過時間とするグラフ４００が示されている。グラフ４００では、正常な（劣化の度合いが軽度な）充電電池において観測された２回の電圧降下の例と、劣化した（劣化の度合いが重度な）充電電池において観測された２回の電圧降下の例が示されている。

放電初期４１０においては、劣化した充電電池は、正常な充電電池の電圧と比較してもほとんど差が見られなかった。２００秒を経過して以降に、劣化した充電電池の電圧が正常な充電電池の電圧より早期に降下する現象がみられた。これはすなわち、電圧のみを観察しても、放電開始から２００秒までの間に劣化を判断することはできないことを示しているといえる。

蓄鉛電池の劣化は、放電に伴うサルフェーション（非電導性結晶被膜）の発生による電極の有効面積の低下が繰り返されることで、電極にＰｂＳＯ_４（硫酸塩）が固着し、内部抵抗が高くなることで発生すると考えられている。

さらには、劣化した充電電池であれば、固着したサルフェーションが既に電極の有効面積を小さくしているため、さらなる放電で発生するサルフェーションの生成が急激に行われ、内部抵抗の増大が急峻なものとなることが想定される。

図１は、第一の実施形態に係る劣化診断システム１のブロック図である。劣化診断システム１には、無停電電源装置と、劣化診断装置１１０と、が含まれる。無停電電源装置には、充電電池１０と、インバーター１１と、が少なくとも含まれる。また、劣化診断システム１には、無停電電源装置の機能を享受可能に接続されるサーバー装置等の第一の抵抗負荷１２が含まれる。劣化診断装置１１０には、劣化診断のために接続する抵抗器等の第二の抵抗負荷１３と、スイッチ１４と、電流センサ１５と、電圧の差分検出部２１と、抵抗算出回路２３と、電流の差分検出部３１と、抵抗判定部４０と、出力部５０と、が含まれる。なお、無停電電源装置の運用に際しては、充電電池１０と、インバーター１１と、第一の抵抗負荷１２と、が接続された状態で運用される。

電圧の差分検出部２１は、充電電池１０の端子間電圧を取得する着脱可能な電圧センサ１６またはインバーター１１を介して、充電電池１０の電圧瞬時値２０を取得し、スイッチ１４により第二の抵抗負荷１３が与えられた状態と与えられていない状態との電圧瞬時値の差（差分電圧２２）を検出する。

電流の差分検出部３１は、充電電池１０の負極とインバーター１１との間に着脱可能に取り付けられる電流センサ１５またはインバーター１１を介して、充電電池１０が出力する電流瞬時値３０を取得し、スイッチ１４により第二の抵抗負荷１３が与えられた状態と与えられていない状態との電流瞬時値の差（差分電流３２）を検出する。

抵抗算出回路２３は、差分電圧を差分電流で除算し、オームの法則を利用して抵抗値を算出する。抵抗判定部４０は、抵抗算出回路２３において算出された抵抗値を用いて、充電電池１０の劣化を判定する。出力部５０は、抵抗判定部４０においてなされた劣化の判定を受け付けて、所定の出力画面に判定結果を出力する。

図２は、劣化診断システムの抵抗値算出部のハードウェア構成例を示す図である。抵抗値算出部１００では、第二の抵抗負荷１３と、第二の抵抗負荷１３を回路上接続するためのスイッチ１４と、がインバーターに接続される。そして、発振素子の発振に応じてスイッチ１４が開閉されることで電池に掛かる抵抗負荷が変更される。すなわち、スイッチ１４と、第二の抵抗負荷１３とは、蓄鉛電池に増減可能な抵抗負荷を与える負荷付与部であるともいえる。

また、抵抗値算出部１００では、充電電池のインバーター１１または電圧センサ１６に相当する電池側電圧センサと接続され電池の電圧瞬時値２０を取得する電圧の差分検出部２１に相当する差分取得回路と、電流センサ１５に相当する電池側電流センサと接続され電池の電流瞬時値３０を取得する電流の差分検出部３１に相当する差分取得回路と、電圧の差分値を電流の差分値で除して抵抗値として出力する抵抗算出回路２３に相当する除算回路と、を備える。

電圧の差分取得回路は、複数のラッチを備え、発振素子の発振に応じて電池に掛かる抵抗負荷が変更されるごとに以前の抵抗負荷が掛けられた状態との電圧の差分を出力する。すなわち、電圧の差分取得回路は、第一の抵抗負荷１２が電池に掛けられている状態の電圧と、第一の抵抗負荷１２と第二の抵抗負荷１３とが電池に掛けられている状態の電圧と、の差分を取得することができる。

電流の差分取得回路は、複数のラッチを備え、発振素子の発振に応じて電池に掛かる抵抗負荷が変更されるごとに以前の抵抗負荷が掛けられた状態との電流の差分を出力する。すなわち、電流の差分取得回路は、第一の抵抗負荷１２が電池に掛けられている状態で流れる電流と、第一の抵抗負荷１２と第二の抵抗負荷１３とが電池に掛けられている状態で流れる電流と、の差分を取得することができる。また、その取得タイミングは、電圧の差分取得回路と一様に遅延して同期された発振に応じたタイミングとなるため、同様の抵抗負荷状態での電圧瞬時値と電流瞬時値を取得することができる。

除算回路は、オームの法則に従って、電圧を電流で除することにより抵抗を算出する。本実施形態においては、除算回路は、異なる抵抗負荷状態における電圧瞬時値の差分と、異なる抵抗負荷状態における電流瞬時値の差分と、を用いて直列抵抗成分を取得し、抵抗判定部４０へ抵抗値として受け渡すことができるといえる。

図３は、抵抗判定処理のフローを示す図である。抵抗判定処理は、抵抗判定部４０において実行される抵抗判定の情報処理である。抵抗判定部４０は、抵抗判定処理を行う制御部であり、後述する演算装置１１１に処理を行わせるプログラムによって実現される。このプログラムは、後述する主記憶装置１１２、外部記憶装置１１３または図示しないＲＯＭ装置内に記憶され、実行にあたって主記憶装置１１２上にロードされ、演算装置１１１により実行される。

抵抗判定処理の詳細について説明する。まず、抵抗判定部４０は、抵抗値を取得する（ステップＳ１０１）。具体的には、抵抗判定部４０は、抵抗値算出部１００から出力される抵抗値を取得する。

そして、抵抗判定部４０は、移動平均を取得する（ステップＳ１０２）。具体的には、抵抗判定部４０は、抵抗値算出部１００から出力される抵抗値から電源の交流基本周波数（日本の場合には、東日本では５０Ｈｚ（ヘルツ）、西日本では６０Ｈｚ）の逆数（東日本では２０ｍｓ（ミリ秒））を移動平均の区間として抵抗値の移動平均を算出する。これにより、抵抗値から主要なノイズが除去されることとなる。交流基本周波数の整数倍の成分が多くなる傾向にあるためである。

そして、抵抗判定部４０は、所定時間内で初回の処理であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。初回であれば（ステップＳ１０３において「Ｙｅｓ」であれば）、入力値を初期値として設定する（ステップＳ１０４）。具体的には、抵抗判定部４０は、ステップＳ１０２で取得した抵抗値の移動平均を入力値とみなして、抵抗値の初期値に設定する。そして、制御をステップＳ１０５へ進める。

初回でなければ（ステップＳ１０３において「Ｎｏ」であれば）、あるいはステップＳ１０４の実行後には、抵抗判定部４０は、入力値から初期値を減算する（ステップＳ１０５）。電池やその接続状況に応じて電池の内部抵抗や接続抵抗のばらつきがあるため、このようにしてオフセットを除去することでそのばらつきを抑えることができる。

そして、抵抗判定部４０は、所定時間（例えば、３０秒）が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。経過していない場合（ステップＳ１０６にて「Ｎｏ」の場合）には、抵抗判定部４０は、計時を継続したまま制御をステップＳ１０１へ戻す。

そして、抵抗判定部４０は、移動平均抵抗値が所定の閾値内であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。具体的には、抵抗判定部４０は、ステップＳ１０５で算出したオフセット抵抗値を所定の閾値と比較して、所定の閾値より小さい場合（ステップＳ１０７において「Ｙｅｓ」の場合）には、ステップＳ１０９へ制御を進め、電池が正常状態であることを示す表示出力を出力部５０に実行させる。所定の閾値より小さくない場合（ステップＳ１０７において「Ｎｏ」の場合）には、電池が劣化状態にあり正常状態にないことを示す表示出力を出力部５０に実行させる（ステップＳ１０８）。

以上が、抵抗判定処理のフローである。抵抗判定処理によれば、電池の直列抵抗成分の増加が所定以上となっている場合には電池に劣化があると判定し、そうでない場合には電池が正常であると判定することができる。

図４は、抵抗判定部のハードウェア構成例を示す図である。劣化診断装置１１０は、図２に示す抵抗値算出部１００を含み、充電電池１０に着脱可能な電圧センサ１２１および電流センサ１２２を含む。これらはバス１１４を介して、演算装置１１１と、主記憶装置１１２と、外部記憶装置１１３と、接続される。

なお、出力部５０は、劣化診断装置１１０に含まれるものであるが、外部モニタ等により独立した装置を用いて劣化診断システム１を構成することもできる。また、他に、劣化診断装置１１０は、入力装置を備えるものであってもよい。

演算装置１１１は、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などの演算装置である。

主記憶装置１１２は、例えばＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などのメモリ装置である。

外部記憶装置１１３は、デジタル情報を記憶可能な、いわゆるハードディスク（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）やＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）あるいはフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置である。

なお、入力装置は、キーボードやマウス、タッチパネル等の各種入力装置である。

以上が、抵抗判定部４０を含む劣化診断装置１１０のハードウェア構成例である。

劣化診断装置１１０のそれぞれの構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。

また、抵抗判定部４０は、その機能を実現する専用のハードウェア（ＡＳＩＣ、ＧＰＵなど）により構築されてもよい。また、抵抗判定部４０の処理が一つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。

図５は、抵抗判定処理の出力画面例を示す図である。出力画面２００には、診断結果およびその補足情報、例えば具体的に行うべき行動の指示や、診断結果の理解のための補足事項が表示されるメッセージ領域２１０と、実効的な直列抵抗をロギングしたグラフ表示領域２２０と、交換品の注文を行うための入力を開始させる指示を受け付ける注文準備ボタン２３０と、診断を終了させる指示を受け付ける診断終了ボタン２４０と、が表示される。

交換品の注文準備ボタン２３０は、クリック入力あるいはタップ入力等により入力を受け付けると、例えば充電池のオンライン発注を行うことができる購入サイトへ接続する等の制御を開始させる。

以上が、第一の実施形態に係る劣化診断システム１である。劣化診断システム１によれば、ＵＰＳに接続された充電池の劣化を簡便に診断することができる。とくに、劣化診断システム１では、電源供給のための接続状態を変えずにより短期間で診断することができる点において、優れている。

より具体的には、電圧降下のみを計測する場合に、劣化電池か否かを判定するのに放電開始から２００秒以上の経時観察が必要であった無停電電源の蓄鉛電池においても、内部抵抗値を計測する本実施形態に係る劣化診断システム１によれば、３０秒程度の経時観察により劣化を判定することが可能となる。

また、第一の実施形態に係る劣化診断システム１によれば、充電池の出力電圧とともに出力電流も同時に測定しているため、電流変化の絶対値に影響されずに抵抗値を取得することができる。

さらには、第一の実施形態に係る劣化診断システム１によれば、抵抗成分の変化を追跡して劣化を判定するため、配線抵抗や個々の電池の特性に依存する内部抵抗のばらつきを排除して精度高く劣化を判定することができる。

また、本発明は、上記の実施形態に制限されない。上記の実施形態は、本発明の技術的思想の範囲内で様々な変形が可能である。例えば、上記の実施形態においては、第二の抵抗負荷を充電池に掛けることで内部抵抗の算出を行っているが、これに限られるものではない。

例えば、第二の実施形態として、劣化診断システム１´は、インバーターのスイッチングによるリップルを利用して抵抗を算出するものとすることができる。図６〜８を用いて、そのような第二の実施形態について説明する。

図６は、第二の実施形態に係る劣化診断システムのブロック図である。第二の実施形態においては、第一の実施形態と相違する点を中心に説明する。

まず、第二の実施形態においては、第二の抵抗負荷１３が存在しなくてよい。また、電圧の差分検出部２１と、電流の差分検出部３１とは、それぞれ、交流周期の逆数である２０ｍｓ間におけるリップル電圧のＲＭＳを取得するＲＭＳ計算部６０と、その２０ｍｓ間におけるリップル電流のＲＭＳを取得するＲＭＳ計算部７０と、に置換される。また、電池側電圧センサ１６またはインバーター１１から取得する電圧については、例えば２０ｍｓの移動平均との差分をリップル成分として扱う。同様に、電池側電流センサ１５またはインバーター１１から取得する電流についても、例えば２０ｍｓの移動平均との差分をリップル成分として扱う。

なお、リップル電流値を取得する周期は、無停電電源装置が出力する交流周期の高々四分の一倍である。除算回路２３では、リップル電圧のＲＭＳ値をリップル電流のＲＭＳ値で除することで準直流の抵抗値を算出し、抵抗判定部４０へ受け渡す。

また、抵抗判定部４０において行われる抵抗判定処理についても、図７に示すものとすることができる。

図７は、第二の実施形態に係る抵抗判定処理のフローを示す図である。第二の実施形態に係る抵抗判定処理は、基本的に第一の実施形態に係る抵抗判定処理と同じであるが、一部異なっていてもよい。第一の実施形態に係る抵抗判定処理においては、平均抵抗値が所定以上となった場合に劣化と判定したが、これに限られず、平均抵抗値の増加量が所定以上となった場合に劣化と判定してもよい。

図７に示す例では、移動平均をステップＳ１０２において取得した後、抵抗判定部４０が前に取得したデータ（前期間の移動平均）を減ずることで増加量、すなわち傾きを計算する（ステップＳ２０３）。そして、その増加量が所定以上となった場合に劣化を表示する出力を行い（ステップＳ２０７、ステップＳ２０８）、増加量が所定の閾値内の場合には、正常を表示する出力を行う（ステップＳ２０７、ステップＳ２０９）。

図８は、抵抗判定処理の出力画面例を示す図である。出力画面３００には、診断結果およびその補足情報、例えば具体的に行うべき行動の指示や、診断結果の理解のための補足事項が表示されるメッセージ領域３１０と、実効的な直列抵抗をロギングしたグラフ表示領域３２０と、交換品の注文を行うための入力を開始させる指示を受け付ける注文準備ボタン３３０と、診断を終了させる指示を受け付ける診断終了ボタン３４０と、が表示される。

交換品の注文準備ボタン３３０は、クリック入力あるいはタップ入力等により入力を受け付けると、例えば充電池のオンライン発注を行うことができる購入サイトへ接続する等の制御を開始させる。

以上が、第二の実施形態に係る劣化診断システム１´である。第二の実施形態に係る劣化診断システム１´によれば、インバーターのスイッチングによるリップルを利用して抵抗を算出することができるため、診断時においても追加の抵抗負荷を充電池に与える機器等の必要がない。

また例えば、上記した実施形態においてはいずれも、劣化診断システムは単体動作する劣化診断装置を想定しているが、これに限られない。

例えば、ネットワークを介して通信を行い、診断機器の検査ごとの結果を管理するようにしてもよい。そして、劣化度合いが進む程診断頻度を増やすようにしてもよい。このようにすることで、長期的なモニタリングを可能としつつ、劣化を早期に発見することができる。

また、上記した実施形態の技術的要素は、単独で適用されてもよいし、プログラム部品とハードウェア部品のような複数の部分に分けられて適用されるようにしてもよい。

以上、本発明について、実施形態を中心に説明した。

１，１´・・・劣化診断システム、１０・・・充電電池、１１・・・インバーター、１２・・・第一の抵抗負荷、１３・・・第二の抵抗負荷、１４・・・スイッチ、１５・・・電流センサ、２１・・・電圧の差分検出部、２３・・・抵抗算出回路、３１・・・電流の差分検出部、４０・・・抵抗判定部、５０・・・出力部

Claims

蓄鉛電池に増減可能な抵抗負荷を与える負荷付与部と、
前記抵抗負荷が与えられた前記蓄鉛電池から電圧瞬時値を検出する着脱可能な電圧検出部と、
前記抵抗負荷が与えられた前記蓄鉛電池から電流瞬時値を検出する着脱可能な電流検出部と、
前記蓄鉛電池において互いに異なる前記抵抗負荷が与えられた複数の状態で検出された前記電圧瞬時値の変化の差分および前記電流瞬時値の変化の差分を用いて直列抵抗を算出する抵抗算出部と、
前記直列抵抗の経時変化に応じて前記蓄鉛電池の劣化度合いを判定する抵抗判定部と、
を備えることを特徴とする無停電電源劣化診断システム。
請求項１に記載の無停電電源劣化診断システムであって、
所定の周期で発振する発振部を備え、
前記負荷付与部は、前記発振部の発振周期に応じて前記抵抗負荷を増減させる、
ことを特徴とする無停電電源劣化診断システム。
請求項１または２に記載の無停電電源劣化診断システムであって、
前記抵抗判定部は、前記直列抵抗が所定の閾値を超える場合に、前記蓄鉛電池が劣化したと判定する、
ことを特徴とする無停電電源劣化診断システム。
請求項１または２に記載の無停電電源劣化診断システムであって、
前記抵抗判定部は、前記直列抵抗の増加度合いが所定の閾値を超える場合に、前記蓄鉛電池が劣化したと判定する、
ことを特徴とする無停電電源劣化診断システム。
インバーターに接続された蓄鉛電池から電圧瞬時値を検出する着脱可能な電圧検出部と、
前記蓄鉛電池から電流瞬時値を検出する着脱可能な電流検出部と、
前記電圧瞬時値の前記インバーターの動作によるリップル成分のＲＭＳ値および前記電流瞬時値の前記インバーターの動作によるリップル成分のＲＭＳ値を用いて直列抵抗を算出する抵抗算出部と、
前記直列抵抗の経時変化に応じて前記蓄鉛電池の劣化度合いを判定する抵抗判定部と、
を備えることを特徴とする無停電電源劣化診断システム。
請求項５に記載の無停電電源劣化診断システムであって、
前記抵抗算出部は、前記インバーターに供給される交流電源の周波数の逆数を用いて移動平均周期を設定し、前記電圧瞬時値および前記電流瞬時値の前記移動平均周期における準直流成分を除外して得られるリップル成分の前記ＲＭＳ値をそれぞれ取得する、
ことを特徴とする無停電電源劣化診断システム。
請求項５または６に記載の無停電電源劣化診断システムであって、
前記抵抗判定部は、前記直列抵抗が所定の閾値を超える場合に、前記蓄鉛電池が劣化したと判定する、
ことを特徴とする無停電電源劣化診断システム。
請求項５または６に記載の無停電電源劣化診断システムであって、
前記抵抗判定部は、前記直列抵抗の増加度合いが所定の閾値を超える場合に、前記蓄鉛電池が劣化したと判定する、
ことを特徴とする無停電電源劣化診断システム。
無停電電源劣化診断システムを用いた無停電電源の劣化の診断方法であって、
前記無停電電源劣化診断システムは、
蓄鉛電池に増減可能な抵抗負荷を与える負荷付与ステップと、
前記抵抗負荷が与えられた前記蓄鉛電池から電圧瞬時値を検出する電圧検出ステップと、
前記抵抗負荷が与えられた前記蓄鉛電池から電流瞬時値を検出する電流検出ステップと、
前記蓄鉛電池において互いに異なる前記抵抗負荷が与えられた複数の状態で検出された前記電圧瞬時値の変化の差分および前記電流瞬時値の変化の差分を用いて直列抵抗を算出する抵抗算出ステップと、
前記直列抵抗の経時変化に応じて前記蓄鉛電池の劣化度合いを判定する抵抗判定ステップと、
を実施することを特徴とする無停電電源の劣化の診断方法。
請求項９に記載の無停電電源の劣化の診断方法であって、
前記無停電電源劣化診断システムは、
所定の周期で発振する発振部を備え、
前記負荷付与ステップでは、前記発振部の発振周期に応じて前記抵抗負荷を増減させる、
ことを特徴とする無停電電源の劣化の診断方法。
請求項９または１０に記載の無停電電源の劣化の診断方法であって、
前記抵抗判定ステップでは、前記直列抵抗が所定の閾値を超える場合に、前記蓄鉛電池が劣化したと判定する、
ことを特徴とする無停電電源の劣化の診断方法。
請求項９または１０に記載の無停電電源の劣化の診断方法であって、
前記抵抗判定ステップでは、前記直列抵抗の増加度合いが所定の閾値を超える場合に、前記蓄鉛電池が劣化したと判定する、
ことを特徴とする無停電電源の劣化の診断方法。
無停電電源劣化診断システムを用いた無停電電源の劣化の診断方法であって、
前記無停電電源劣化診断システムは、
インバーターに接続された蓄鉛電池から電圧瞬時値を検出する電圧検出ステップと、
前記蓄鉛電池から電流瞬時値を検出する着脱可能な電流検出ステップと、
前記電圧瞬時値の前記インバーターの動作によるリップル成分のＲＭＳ値および前記電流瞬時値の前記インバーターの動作によるリップル成分のＲＭＳ値を用いて直列抵抗を算出する抵抗算出ステップと、
前記直列抵抗の経時変化に応じて前記蓄鉛電池の劣化度合いを判定する抵抗判定ステップと、
を実施することを特徴とする無停電電源の劣化の診断方法。
請求項１３に記載の無停電電源の劣化の診断方法であって、
前記抵抗算出ステップでは、前記インバーターに供給される交流電源の周波数の逆数を用いて移動平均周期を設定し、前記電圧瞬時値および前記電流瞬時値の前記移動平均周期における準直流成分を除外して得られるリップル成分の前記ＲＭＳ値をそれぞれ取得する、
ことを特徴とする無停電電源の劣化の診断方法。
請求項１３または１４に記載の無停電電源の劣化の診断方法であって、
前記抵抗判定ステップでは、前記直列抵抗が所定の閾値を超える場合に、前記蓄鉛電池が劣化したと判定する、
ことを特徴とする無停電電源の劣化の診断方法。
請求項１３または１４に記載の無停電電源の劣化の診断方法であって、
前記抵抗判定ステップでは、前記直列抵抗の増加度合いが所定の閾値を超える場合に、前記蓄鉛電池が劣化したと判定する、
ことを特徴とする無停電電源の劣化の診断方法。