JP2020071035A - Long-term deterioration detection device, life-time prediction device and life-time prediction method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は経年劣化検知装置、寿命予測装置および寿命予測方法に関する。 The present disclosure relates to an aged deterioration detection device, a life prediction device, and a life prediction method.
携帯端末には、二次電池からなる電池パック(バッテリとも称される)が搭載されていて、この電池パックから電力が供給されることにより、かかる携帯端末が動作可能となる。携帯端末の電池パックに採用されている二次電池としてはリチウムイオン電池が最も主流である。リチウムイオン電池は、小型化や軽量化という点において優れ、且つ高電圧が得られ、高エネルギ密度であるという利点を有する。その一方、リチウムイオン電池では、長期間の使用等により充電回数が積算されていくと徐々に劣化が進行し、劣化が極度に進行すると膨張による変形が生じ、ひいては発熱や発煙、破裂等の不具合が発生することがある(例えば、特開2013−191364号公報(特許文献1)、特開2001−243991号公報(特許文献2))。 A battery pack (also referred to as a battery) including a secondary battery is mounted on the mobile terminal, and when the power is supplied from the battery pack, the mobile terminal can operate. Lithium-ion batteries are the most mainstream secondary batteries used in battery packs for mobile terminals. The lithium-ion battery has advantages in that it is excellent in miniaturization and weight reduction, can obtain high voltage, and has high energy density. On the other hand, with lithium-ion batteries, deterioration gradually progresses as the number of times of charging is accumulated due to long-term use, etc., and if deterioration deteriorates extremely, deformation occurs due to expansion, which eventually causes heat generation, smoke generation, rupture, etc. May occur (for example, JP2013-191364A (Patent Document 1) and JP2001-243991A (Patent Document 2)).
特許文献1では、電池パックが膨張すると電池パックの下面に設けられた導電性薄膜が電池パック収容部の端子に接して通電することにより電池パックの膨張を検知することが提案されている。
特許文献2では、二次電池本体が膨張すると二次電池本体の外表面に設けられた感圧抵抗素子の抵抗値が所定値になることにより二次電池本体の膨張を検知することが提案されている。
特許文献1および特許文献2のいずれも、電池パックまたは二次電池本体(物体)と接触して検知するものであり、物体の経年劣化による組成または内部構造の変化、もしくは可動物体の経年劣化を検知することができない。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。
Both
Other problems and novel features will be apparent from the description of the present disclosure and the accompanying drawings.
本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、経年劣化検知装置は、物体と間隙により隔たれて設けられる第一電極および第二電極と、前記物体を含む前記第一電極と前記第二電極間の電極間結合容量を検知する容量センサユニットと、前記容量センサユニットで検知する容量に基づいて前記物体の組成、内部構造または体積の経時変化を検知する制御ユニットと、を備える。前記第一電極および前記第二電極は、経時変化前および経時変化後において、前記物体と間隙により隔てられている。
Of the present disclosure, the outline of a typical one will be briefly described as follows.
That is, the aged deterioration detecting device includes a first electrode and a second electrode that are provided separated from an object by a gap, and a capacitance sensor unit that detects an interelectrode coupling capacitance between the first electrode and the second electrode including the object. And a control unit for detecting a change over time in the composition, internal structure, or volume of the object based on the capacitance detected by the capacitance sensor unit. The first electrode and the second electrode are separated from the object by a gap before and after aging.
上記経年劣化検知装置によれば、物体の経年劣化による組成または内部構造の変化、もしくは可動物体の経年劣化を検知することが可能である。 According to the aging deterioration detecting device, it is possible to detect a change in composition or internal structure due to aging of an object, or an aging deterioration of a movable object.
以下、実施形態、実施例および変形例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments, examples, and modified examples will be described with reference to the drawings. However, in the following description, the same components may be assigned the same reference numerals and repeated description may be omitted. In addition, in order to make the description clearer, the drawings may schematically show the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the actual mode, but this is merely an example, and the interpretation of the present invention will be understood. It is not limited.
実施形態は、経年劣化を伴う物体において劣化の経時変化が組成や内部構造、体積に表われる物体(例えば、バッテリ、ゴムローラなど)の劣化の検知および劣化(寿命)の予測を行う。図1は実施形態に係る物体の経年劣化を検知する装置の構成を説明する図である。 The embodiment detects the deterioration of an object (eg, battery, rubber roller, etc.) and predicts the deterioration (lifetime) of the object whose deterioration over time is represented by the composition, internal structure, and volume of the deterioration over time. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a device for detecting aged deterioration of an object according to an embodiment.
図1に示すように、実施形態の装置1は、物体(OBJ)2と隔たれて設けられる一対の電極(ELC)3,4と、物体2を含む電極3,4の間の電極間結合容量を検知する容量センサユニット(CSU)5と、容量センサユニット5で検知する電極間結合容量に基づいて物体2の経時変化を検知する制御ユニット(CU)6と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
装置1は、対向する両面または一面に少なくとも一対の電極3,4が形成されている空間内に物体2を配置し、該空間内の物体2の劣化による組成、内部構造、体積の経時変化を、該一対の電極3,4間に存在する該物体2とその他の物質(例えば空気や水)の比誘電率に応じた静電容量の変化として捉える。静電容量を計測することにより劣化を検知する。また、装置1は予め評価された基準容量変化曲線に基づいて物体の劣化(寿命)を予測する。さらに、使用履歴情報または周囲環境に基づいて劣化(寿命)予測を補正する。
The
実施形態は、下記のうちの少なくとも一つの効果を奏する。
(1)物体の体積の経時変化を非接触、非破壊で検知することが可能である。
(2)物体の組成の経時変化を検知することが可能であるので、例えば、バッテリの液漏れ、浸水、結露など物体の組成的な異常を検知することが可能である。
(3)物体の形状に応じ、電極の配置や形状、サイズを設計することが可能である。
(4)静電容量センサユニットを内蔵するマイクロコントローラと電極パターンのみの低コストで検知することが可能である。
(5)例えば、バッテリの加圧を検知してユーザに対しアラート出力し、バッテリの爆発を防止することが可能である。
(6)物体の劣化や寿命予測をすることが可能である。
(7)物体の劣化を抑えるガイダンスをすることが可能である。
The embodiment has at least one of the following effects.
(1) It is possible to detect a change over time in the volume of an object in a non-contact and non-destructive manner.
(2) Since it is possible to detect a change in the composition of the object with time, it is possible to detect a compositional abnormality of the object such as liquid leakage of the battery, water immersion, and condensation.
(3) The arrangement, shape, and size of the electrodes can be designed according to the shape of the object.
(4) It is possible to detect at low cost only with the microcontroller and the electrode pattern that incorporate the capacitance sensor unit.
(5) For example, it is possible to prevent the battery from exploding by detecting the pressurization of the battery and outputting an alert to the user.
(6) It is possible to predict the deterioration and life of an object.
(7) It is possible to provide guidance for suppressing deterioration of an object.
第一実施例では物体の一例であるバッテリが携帯端末に収納される例について説明する。
図2はバッテリとそれを収容するバッテリ収容部の構成を示す図であり、図2(A)は上面図であり、図2(B)はバッテリの非膨張時の図2(A)のD−D断面図であり、図2(C)はバッテリの膨張時の図2(A)のD−D断面図である。図3(A)は図2(B)の拡大図であり、バッテリ収容部を省略した図である。図3(B)は図2(B)の拡大図であり、バッテリ収容部を省略した図である。
In the first embodiment, an example in which a battery, which is an example of an object, is stored in a mobile terminal will be described.
2A and 2B are diagrams showing a configuration of a battery and a battery accommodating portion for accommodating the battery, FIG. 2A is a top view, and FIG. 2B is a D of FIG. 2A when the battery is not expanded. 2D is a sectional view taken along line D-D, and FIG. 2C is a sectional view taken along line D-D in FIG. 2A when the battery is inflated. FIG. 3 (A) is an enlarged view of FIG. 2 (B) with the battery accommodating portion omitted. FIG. 3 (B) is an enlarged view of FIG. 2 (B) with the battery accommodating portion omitted.
図2に示すように、携帯端末の筐体に形成されるバッテリ収容部160に、リチウムイオン電池からなるバッテリ100が収容される。バッテリ100の上面100aの周辺部がバッテリ収容部160の上壁160aの内面に当接し、下面100bの周辺部がバッテリ収容部160の底壁160bの内面に当接する。バッテリ100の上面100aの中央部とバッテリ収容部160の上壁160aとの間に間隙120があり、中心部ほど間隙が大きくなっている。バッテリ100の下面100bの中央部とバッテリ収容部160の底壁160bとの間に間隙121があり、中心部ほど間隙が大きくなっている。また、バッテリ収容部160の上壁160aの外面に相互容量送信電極110を有し、バッテリ収容部160の底壁160bの外面に相互容量受信電極111を有する。
As shown in FIG. 2, a
バッテリ100は、高さ(縦幅)がH0、幅(横幅)がW0、厚みがT0の直方体(四角柱)形状であり、これらのH0、W0およびT0は、バッテリ収容部160の高さ(縦幅)、幅(横幅)および厚みよりも小さい。また、バッテリ100は、H0がW0よりも明確に大きい場合を例示しているが、これに限定されず、H0およびW0がほぼ等しくてもよい。
The
上述したようにバッテリ100はリチウムイオン電池からなるため、長期間の使用等により劣化が極度に進行すると、図2(C)に示すように膨張によって中央部近傍が膨らむような球面状の変形が生じ、ひいては不具合が発生するおそれがある。この劣化を予想すべく、バッテリ収容部160は、以下に説明するようにバッテリ100の膨張を検知するための構成を有する。
As described above, since the
バッテリ100は相互容量送信電極110と相互容量受信電極111の間に一定距離で設置されている。言い換えると、相互容量送信電極110と相互容量受信電極111はバッテリ100を挟んで対向配置されている。
The
相互容量送信電極110と相互容量受信電極111の電極間結合容量を計測する。相互容量送信電極110と相互容量受信電極111の間に存在する空気層からなる間隙120とバッテリ100と空気層からなる間隙121の比誘電率により電極間結合容量が変化する。ここで、図3(A)に示すように、通常時の相互容量送信電極110からバッテリ100の間の間隙120の厚さをT1と、バッテリ100の厚さをT0と、バッテリ100から相互容量受信電極111の間の間隙121の厚さをT2とする。
The inter-electrode coupling capacitance of the mutual
バッテリ100が充放電されると、図3(B)に示すようにバッテリ100の体積が膨張する。これに伴い、間隙120の厚さがT11に減少し、バッテリ100の厚さがT01に増加し、間隙121の厚さがT21に減少する(T1>T11、T0<T01、T2>T21)。よって、通常時の間隙120とバッテリ100と間隙121の体積比率が、膨張後の間隙120とバッテリ100と間隙121の体積比率と異なるため、電極間結合容量の変化を検知することができる。バッテリ100の表面は導電体で構成されているため、バッテリ100が膨張し体積が増加してもバッテリ100の比誘電率の変化はない。そのため、体積変化による電極間結合容量の変化を検知することできる。ここで、バッテリ100の体積が膨張すると電極間結合容量は増加する。これによって、バッテリの膨張(経年劣化)を検知することが可能である。
When the
次に、電極間結合容量の計測について図4、5を用いて説明する。図4は第一実施例のバッテリの経年劣化を検知する装置の構成を示すブロック図である。図5は図4の静電容量センサユニットの構成を示すブロック図である。 Next, measurement of inter-electrode coupling capacitance will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for detecting aged deterioration of a battery according to the first embodiment. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the capacitance sensor unit of FIG.
第一実施例の装置10は、バッテリ100と隔たれて設けられる相互容量送信電極110および相互容量受信電極111と、バッテリ100を含む相互容量送信電極110と相互容量受信電極111の間の電極間結合容量を検知するマイクロコントローラ500と、を備える。
The
電極間結合容量はマイクロコントローラ500に内蔵される静電容量センサユニット503で計測される。静電容量センサユニット(CSU)503はメモリ(MEMORY)502に格納されるソフトウェアプログラムを実行する制御ユニットであるCPU501により制御される。静電容量センサユニット503はスイッチトキャパシタ回路(Switched Capacitor Circuit:SC)504と、SC504を利用した容量−電流変換器(Capacitance-Current Converter)505と、SC504に同期してパルス出力可能なパルス生成器(Pulse Generator)506と、を備える。容量−電流変換器505は電流量に変換された容量を電流量に応じて発振周波数が変化する回路とその回路から出力されるパルスをカウントするカウンタを用いて数値化する。パルス生成器506は相互容量送信電極110に駆動パルスを送信する。
The inter-electrode coupling capacitance is measured by a
図6は膨張量曲線を示す図である。
バッテリの充放電回数とバッテリの膨張量には相関関係があり、バッテリの充放電回数が多くなると膨張量も多くなる。バッテリの充放電回数とバッテリの膨張量の相関性を示す膨張量曲線を事前に評価して、基準容量変化曲線である膨張量曲線を、例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。図6に示すように、膨張量曲線は、例えば膨張量が+50%に到達する充放電回数(N50)や膨張量が+90%に到達する充放電回数(N90)を求めることができる。CPU501はバッテリ100のバッテリ膨張量の変化を段階的に検知することができるので、メモリに格納された膨張量曲線に基づいてバッテリの残された充放電回数(寿命)を推測することが可能になる。
FIG. 6 is a diagram showing an expansion amount curve.
There is a correlation between the number of times the battery is charged and discharged and the amount of expansion of the battery, and the amount of expansion increases as the number of times the battery is charged and discharged increases. An expansion amount curve showing the correlation between the number of times the battery is charged and discharged and the expansion amount of the battery is evaluated in advance, and the expansion amount curve that is the reference capacity change curve is stored in, for example, the
図7(A)は膨張量曲線を示す図であり、図7(B)はバッテリ劣化曲線を示す図である。図8は寿命予測曲線を示す図である。 FIG. 7A is a diagram showing an expansion amount curve, and FIG. 7B is a diagram showing a battery deterioration curve. FIG. 8 is a diagram showing a life prediction curve.
図7(A)の膨張量曲線は図6の膨張量曲線と同様に求める。図7(B)に示すように、バッテリの充放電回数とバッテリの充電可能容量(mAh)には相関関係があり、バッテリの充放電回数が多くなるとバッテリの充電可能容量は少なくなる。バッテリの充放電回数とバッテリの充電可能容量には相関性を示すバッテリ劣化曲線を事前に評価して、基準容量変化曲線であるバッテリ劣化曲線を、例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。図7(A)の膨張量曲線と図7(B)のバッテリ劣化曲線から相関性を事前に評価し、図8に示す膨張量と充電可能容量の関係性を示す寿命予測曲線を、例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。これらにより、CPU501は膨張量(電極間結合容量)から充電可能容量を求めることが可能になり寿命予測が可能になる。
The expansion amount curve of FIG. 7A is obtained in the same manner as the expansion amount curve of FIG. As shown in FIG. 7B, there is a correlation between the number of times the battery is charged and discharged and the chargeable capacity (mAh) of the battery, and as the number of times the battery is charged and discharged increases, the chargeable capacity of the battery decreases. A battery deterioration curve showing a correlation between the number of times of charge and discharge of the battery and the chargeable capacity of the battery is evaluated in advance, and a battery deterioration curve which is a reference capacity change curve is stored in, for example, the
なお、膨張曲線、バッテリ劣化曲線および寿命予測曲線を予めメモリ502に格納しておいてもよいし、膨張曲線およびバッテリ劣化曲線を予めメモリ502に格納してCPU501が寿命予測曲線を算出するようにしてもよいし、寿命予測曲線のみを予めメモリ502に格納しておいてもよい。
The expansion curve, the battery deterioration curve, and the life prediction curve may be stored in the
寿命の推測はCPU501ではなく、携帯端末が備える他のCPUや携帯端末と通信可能な他の装置のCPUであってもよい。その場合、膨張量曲線、バッテリ劣化曲線、寿命予測曲線等は夫々のCPUがアクセスするメモリに格納してもよい。
The estimation of the life may be performed by the CPU of the mobile terminal or the CPU of another device capable of communicating with the mobile terminal, instead of the
<第一実施例の変形例>
以下、第一実施例の代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の第一実施例にて説明されているものと同様の構成および機能を有する部分に対しては、上述の第一実施例と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の第一実施例における説明が適宜援用され得るものとする。また、上述の第一実施例の一部、および、複数の変形例の全部または一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
<Modification of the first embodiment>
Hereinafter, some typical modifications of the first embodiment will be illustrated. In the following description of the modified examples, the same reference numerals as those in the above-described first embodiment may be used for the portions having the same configurations and functions as those described in the above-mentioned first embodiment. And The description of the above-described first embodiment may be appropriately applied to the description of such a part within a technically consistent range. Further, a part of the above-described first embodiment and all or part of the plurality of modified examples can be appropriately combined and applied within a technically consistent range.
(第一変形例)
実際にはバッテリの膨張量および充電可能容量は、使用履歴である放電電流や充電電流、MAX充電状態での長時間放置時間、MIN充電状態での長時間放置時間、など充放電回数以外の要因でも劣化速度が左右されるため、第一変形例では使用履歴情報から寿命予測を補正し予測精度を高める。
(First modification)
Actually, the expansion amount and chargeable capacity of the battery are factors other than the number of times of charging / discharging, such as discharge current and charging current which are usage history, long time left in MAX charge state, and long time left in MIN charge state. However, since the deterioration rate is affected, the lifetime prediction is corrected from the usage history information to improve the prediction accuracy in the first modification.
図9(A)は膨張量曲線を示す図であり、図9(B)はバッテリ劣化曲線を示す図である。図10(A)は使用履歴による補正表である。図10(B)は寿命予測曲線を示す図である。 9A is a diagram showing an expansion amount curve, and FIG. 9B is a diagram showing a battery deterioration curve. FIG. 10A is a correction table based on usage history. FIG. 10B is a diagram showing a life prediction curve.
図10(A)に示すように、充電電流または放電電流が大きい場合、もしくはMAX充電状態での長時間放置時間またはMIN充電状態での長時間放置時間が多い場合、ワースト条件の曲線に近づいていく。充電電流または放電電流が小さい場合、もしくはMAX充電状態での長時間放置時間またはMIN充電状態での長時間放置時間が少ない場合、ベスト条件の曲線に近づいていく。充電電流または放電電流が中の場合、もしくはMAX充電状態での長時間放置時間またはMIN充電状態での長時間放置時間が中の場合、標準条件の曲線に近づいていく。 As shown in FIG. 10A, when the charging current or the discharging current is large, or when the MAX charging state is left for a long time or the MIN charging state is left for a long time, the curve approaches the worst condition. Go When the charging current or the discharging current is small, or when the MAX charging state has a long standing time or the MIN charging state has a long standing time, the curve approaches the best condition. When the charging current or the discharging current is medium, or when the MAX charging state is left for a long time or the MIN charging state is left for a long time, the curve of the standard condition is approached.
使用履歴による寿命予測の補正について説明する。 Correction of life prediction based on usage history will be described.
第一実施例と同様に、図9(A)の膨張量曲線と図9(B)のバッテリ劣化曲線から相関性を事前に評価し、図10(B)に示す膨張量と充電可能容量の関係性を示す寿命予測曲線を、例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。
Similar to the first embodiment, the correlation is evaluated in advance from the expansion amount curve of FIG. 9 (A) and the battery deterioration curve of FIG. 9 (B), and the expansion amount and the chargeable capacity shown in FIG. The life prediction curve indicating the relationship is stored in the
図9に示すように、充放電回数がN回に到達したとき、標準条件での使用では、バッテリ劣化曲線DSに示すように、バッテリ充電可能容量(mAh)が40%であるのに対し、例えば、充電/放電電流が大きいワースト条件ではバッテリ劣化曲線DWに示すようにバッテリ充電可能容量が0%となる。このため、標準条件の特性データ(膨張曲線ES、バッテリ劣化曲線DS)に基づいた寿命予測曲線CSのみからでは予測に誤差が発生する。このため、図10(B)に示すように、充電/放電電流等の使用履歴によるワースト条件、ベスト条件の特性データ(膨張曲線EW,EB、バッテリ劣化曲線DW,DB)に基づいた寿命予測曲線CW、CBを例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。CPU501は、寿命予測曲線CW、CBにより寿命予測を行う、すなわち、使用履歴で寿命予測曲線の補正を行うことで寿命予測の精度向上が可能となる。
As shown in FIG. 9, when the number of charging / discharging times reaches N times, the battery chargeable capacity (mAh) is 40% under the use under standard conditions as shown in the battery deterioration curve DS. For example, under the worst condition where the charge / discharge current is large, the battery chargeable capacity is 0% as shown by the battery deterioration curve DW. Therefore, an error occurs in the prediction only from the life prediction curve CS based on the characteristic data (expansion curve ES, battery deterioration curve DS) of the standard condition. Therefore, as shown in FIG. 10B, the life prediction curve based on the characteristic data (expansion curves EW, EB, battery deterioration curves DW, DB) of the worst condition and the best condition according to the usage history of the charge / discharge current and the like. CW and CB are stored in the
(第二変形例)
また、充放電回数と使用履歴以外で環境による条件の変化がバッテリの劣化に影響を与える可能性があるため、環境条件を検出しその結果で劣化予測を補正しても良い。環境条件とはバッテリが存在する周囲環境を指し、温度や湿度、結露、浸水、粉塵、空気構成などに依存して変化する。
(Second modified example)
Further, since changes in conditions due to the environment other than the number of times of charge / discharge and the usage history may affect the deterioration of the battery, the environmental conditions may be detected and the deterioration prediction may be corrected based on the result. Environmental conditions refer to the surrounding environment in which the battery exists, and change depending on temperature, humidity, condensation, water immersion, dust, air composition, and the like.
図11(A)は使用履歴および環境条件による補正表である。図11(B)はバッテリの膨張量とバッテリの充電可能容量との関係曲線を示す図である。図12はバッテリの膨張量とバッテリの充電/放電温度から充電可能容量を求めるテーブルである。 FIG. 11A is a correction table based on usage history and environmental conditions. FIG. 11B is a diagram showing a relationship curve between the expansion amount of the battery and the chargeable capacity of the battery. FIG. 12 is a table for obtaining the chargeable capacity from the expansion amount of the battery and the charging / discharging temperature of the battery.
図11(A)に示すように、充電電流または放電電流が大きい場合、もしくはMAX充電状態での長時間放置時間またはMIN充電状態での長時間放置時間が多い場合、もしくは充電温度または放電温度が高い場合、ワースト条件の曲線に近づいていく。充電電流または放電電流が小さい場合、もしくはMAX充電状態での長時間放置時間またはMIN充電状態での長時間放置時間が少ない場合、もしくは充電温度または放電温度が低い場合、ベスト条件の曲線に近づいていく。充電電流または放電電流が中の場合、もしくはMAX充電状態での長時間放置時間またはMIN充電状態での長時間放置時間が中の場合、もしくは充電温度または放電温度が中の場合、標準条件の曲線に近づいていく。 As shown in FIG. 11A, when the charging current or the discharging current is large, or when the MAX charging state has a long standing time or the MIN charging state has a long standing time, or the charging temperature or the discharging temperature is high. If it is higher, it approaches the worst condition curve. If the charging current or discharging current is small, or if the MAX charging state is left for a long time or the MIN charging state is left for a long time, or if the charging temperature or discharging temperature is low, approach the best condition curve. Go If the charging current or discharging current is medium, or if the MAX charging state is left for a long time or the MIN charging state is left for a long time, or if the charging temperature or discharging temperature is medium, the standard condition curve Approaching.
使用履歴および環境条件による寿命予測の補正について説明する。 Correction of life prediction based on usage history and environmental conditions will be described.
第一変形例と同様に、膨張量曲線とバッテリ劣化曲線から相関性を事前に評価し、図11(B)に示す膨張量と充電可能容量の関係性を示す寿命予測曲線を、例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。
Similar to the first modified example, the correlation is evaluated in advance from the expansion amount curve and the battery deterioration curve, and the life prediction curve showing the relationship between the expansion amount and the chargeable capacity shown in FIG. It is stored in the
第一変形例と同様に、図11(B)に示すように、環境条件の充電/放電温度のワースト条件、ベスト条件で補正された寿命予測曲線CW,CBを例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。CPU501は、寿命予測曲線CW,CBに基づいて寿命予測を行う。具体的には、例えば、図12に示すように、膨張度、充電/放電温度、充電可能容量の関係を事前に評価して、膨張曲線、バッテリ劣化曲線および寿命曲線を補正する。使用履歴および環境条件で寿命予測の補正を行うことで寿命予測の精度向上が可能となる。
Similar to the first modification, as shown in FIG. 11B, the life prediction curves CW and CB corrected under the worst conditions and the best conditions of the charge / discharge temperature of the environmental conditions are stored in, for example, the
図12の充電可能容量のテーブルでは、充電/放電温度が−20〜−11℃において、膨張度が+0%の場合の充電可能容量が+100%、膨張量が+100%の場合の充電可能容量が0%である。また、膨張量が+0%の場合の充電可能容量は、充電/放電温度に拘らず+100%である。図12に示すように、充電温度または放電温度が高くなるにつれて充電可能容量(%)は小さくなり、膨張量が大きい場合、充電可能容量(%)は0%以下になる。 In the table of the chargeable capacity of FIG. 12, the chargeable capacity when the expansion / contraction degree is + 0% is + 100% and the chargeable capacity when the expansion amount is + 100% at the charge / discharge temperature of −20 to −11 ° C. It is 0%. The chargeable capacity when the expansion amount is + 0% is + 100% regardless of the charge / discharge temperature. As shown in FIG. 12, the chargeable capacity (%) decreases as the charge temperature or the discharge temperature increases, and when the expansion amount is large, the chargeable capacity (%) becomes 0% or less.
(第三変形例)
バッテリ延命ガイドの例について図13、14を用いて説明する。図13(A)は膨張量曲線を示す図であり、図13(B)はバッテリ劣化曲線を示す図である。図14(A)は使用履歴による環境条件の表である。図14(B)は寿命予測曲線を示す図である。
(Third modification)
An example of the battery life extension guide will be described with reference to FIGS. FIG. 13A is a diagram showing an expansion amount curve, and FIG. 13B is a diagram showing a battery deterioration curve. FIG. 14A is a table of environmental conditions according to usage history. FIG. 14B is a diagram showing a life prediction curve.
図14(A)に示すように、充電電流または放電電流が大きい場合、もしくはMAX充電状態での長時間放置時間またはMIN充電状態での長時間放置時間が多い場合、もしくは充電温度または放電温度が高い場合、ワースト条件の曲線に近づいていく。充電電流または放電電流が小さい場合、もしくはMAX充電状態での長時間放置時間またはMIN充電状態での長時間放置時間が少ない場合、もしくは充電温度または放電温度が低い場合、ベスト条件の曲線に近づいていく。 As shown in FIG. 14A, when the charging current or the discharging current is large, or when the MAX charging state has a long standing time or the MIN charging state has a long standing time, or the charging temperature or the discharging temperature is high. If it is higher, it approaches the worst condition curve. If the charging current or discharging current is small, or if the MAX charging state is left for a long time or the MIN charging state is left for a long time, or if the charging temperature or discharging temperature is low, approach the best condition curve. Go
使用履歴および環境条件により寿命の予測およびそれに基づく延命ガイドについて説明する。 Prediction of life according to usage history and environmental conditions and life extension guide based on it will be explained.
図13(A)の膨張量曲線と図13(B)のバッテリ劣化曲線と図13(B)の寿命予測曲線とを、例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に予め格納しておく。
The expansion amount curve of FIG. 13A, the battery deterioration curve of FIG. 13B, and the life prediction curve of FIG. 13B are stored in advance in, for example, the
例えば、図13(A)(B)に示すように、ワースト条件下で充放電をM回繰り返し、バッテリ膨張量が+50%に到達した場合(矢印C)、バッテリ充電可能容量は28%である。このまま同条件で使用を継続する場合、バッテリの充電可能容量が0%に到達する予測充放電回数はN回となる。M回以降は使用条件を改善し(ベスト条件にして)使用する場合(矢印G)、バッテリの充電可能容量が0%に到達する予測充放電回数はN+α回(α>0)になる。 For example, as shown in FIGS. 13A and 13B, when charging / discharging is repeated M times under the worst condition and the battery expansion amount reaches + 50% (arrow C), the battery chargeable capacity is 28%. .. If the battery is continuously used under the same condition as it is, the expected number of times of charge / discharge at which the chargeable capacity of the battery reaches 0% is N times. After M times, when the usage condition is improved (best condition) and used (arrow G), the estimated number of charge / discharge times at which the rechargeable capacity of the battery reaches 0% is N + α times (α> 0).
そこで、CPU501は、ユーザに対し、このまま同条件で使用を継続しバッテリの充電可能容量が0%に到達した場合の予測充放電回数(N回)と、M回以降は使用条件を改善しバッテリの充電可能容量0%に到達した場合の予測充放電回数(N+α回)とを提示する。CPU501は、図14(B)に示すように、延命のために使用条件を改善する具体的な使用例(例えば、充電/放電電流を小さくし、MIN/MAX充電状態での長時間放置時間を少なくし、充電/放電温度を低くする等の使用条件および環境条件)をガイドする。これにより、バッテリの寿命を長くすることが可能となる。
Therefore, the
(第四変形例)
バッテリの劣化予測のための電極で、バッテリ収容部への加圧を検知することが可能になる。バッテリ収容部への加圧検知について図15を用いて説明する。図15(A)はバッテリの非膨張時かつ非加圧時の図2(A)のD−D断面図であり、図15(B)はバッテリの非膨張時かつ加圧時の図2(A)のD−D断面図であり、バッテリ収容部を省略した図である。図15(C)はバッテリの膨張時かつ非加圧時の図2(A)のD−D断面図であり、図15(D)はバッテリの膨張時かつ加圧時の図2(A)のD−D断面図であり、バッテリ収容部を省略した図である。
(Fourth modification)
The electrode for predicting the deterioration of the battery can detect the pressurization to the battery housing portion. The detection of pressure applied to the battery storage unit will be described with reference to FIG. FIG. 15A is a sectional view taken along the line D-D of FIG. 2A when the battery is not inflated and is not pressurized, and FIG. 15B is FIG. 2B when the battery is not inflated and is pressurized. It is the DD sectional view of A), and the figure which abbreviate | omitted the battery accommodating part. FIG. 15C is a sectional view taken along the line D-D of FIG. 2A when the battery is inflated and not pressurized, and FIG. 15D is FIG. 2A when the battery is inflated and pressurized. 6 is a sectional view taken along line D-D of FIG.
図15(B)(D)に示すように、バッテリ100を収容しているバッテリ収容部160に圧力がかかり、相互容量送信電極110と相互容量受信電極111の距離が短くなると、非膨張時および膨張時に拘らず、相互容量送信電極110と相互容量受信電極111の電極間結合容量が急激に増加する。この場合の増加速度は、バッテリの充放電に伴う膨張により生じるに電極間結合容量の増加速度とは異なるためバッテリの加圧を検知することが可能となる。
As shown in FIGS. 15B and 15D, when pressure is applied to the
この事象を検知することで、バッテリ搭載製品を誤って踏んでしまったり、製品の上に座ってしまったり、幼児による製品を噛んでしまったりする等によるバッテリ加圧時に、ユーザに対して加圧の原因を取り除くアナウンスを行い、加圧から発生する恐れのあるバッテリの爆発や液漏れなどを未然に防止することが可能となる。 By detecting this event, the user can press the battery-equipped product by accidentally stepping on the product, sitting on the product, or biting the product by an infant when pressing the battery. It is possible to prevent the explosion of the battery and the leakage of the liquid, which may be caused by the pressurization, by making an announcement to eliminate the cause.
(第五変形例)
バッテリの劣化予測のための電極で、バッテリの液漏れやバッテリ収容部への浸水を検知することが可能になる。バッテリ液漏れ/浸水の検知について図16を用いて説明する。図16(A)はバッテリの非膨張時かつ非液漏れ/浸水時の図2(A)のD−D断面図であり、図16(B)はバッテリの非膨張時かつ液漏れ/浸水時の図2(A)のD−D断面図であり、バッテリ収容部を省略した図である。図16(C)はバッテリの膨張時かつ非液漏れ/浸水時の図2(A)のD−D断面図であり、図16(D)はバッテリの膨張時かつ液漏れ/浸水時の図2(A)のD−D断面図であり、バッテリ収容部を省略した図である。
(Fifth Modification)
The electrode for predicting the deterioration of the battery makes it possible to detect the liquid leakage of the battery and the infiltration of water into the battery housing portion. Detection of battery fluid leakage / water infiltration will be described with reference to FIG. FIG. 16 (A) is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 2 (A) when the battery is non-expanding and non-leakage / water immersion, and FIG. 16 (B) is a battery non-expansion and liquid leakage / water immersion. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line D-D of FIG. 2A, in which the battery storage portion is omitted. FIG. 16 (C) is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 2 (A) when the battery is inflated and when non-leakage / water immersion, and FIG. 16 (D) is a diagram when the battery is inflated and liquid leakage / water immersion. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line D-D of FIG.
図16(B)(D)に示すように、バッテリの液漏れまたは浸水が発生すると、非膨張時および膨張時に拘らず、それまで、空気層からなる間隙120、バッテリ100、空気層からなる間隙121で構成されていた電極間結合容量が、液漏れの電解水や浸水の水か追加され、空気層からなる間隙120、液体150、バッテリ100、液体150、空気層からなる間隙121で構成される電極間結合容量となり、容量変化が発生する。ほとんどの液体の比誘電率は原則的にどれも高く、液体の性質上バッテリ収容部において広範囲に液体が付着し、必然的に電極間結合容量は大きく増加することが予想される。この事象を検知し、ユーザに対してバッテリの交換や浸水の除去などをガイドすることにより、製品の故障、バッテリ接点の腐食による劣化やその他製品内部の破損、劣化、浸水による電源や信号の短絡による製品内部の破損などを未然に防止することが可能となる。
As shown in FIGS. 16 (B) and 16 (D), when liquid leakage or flooding of the battery occurs, the
(第六変形例)
バッテリの劣化予測のための電極で、バッテリやバッテリ収容部の結露を検知することが可能になる。バッテリ結露の検知について図17を用いて説明する。図17(A)はバッテリの非膨張時かつ非結露時の図2(A)のD−D断面図であり、図17(B)はバッテリの非膨張時かつ結露時の図2(A)のD−D断面図であり、バッテリ収容部を省略した図である。図17(C)はバッテリの膨張時かつ非結露時の図2(A)のD−D断面図であり、図17(D)はバッテリの膨張時かつ結露時の図2(A)のD−D断面図であり、バッテリ収容部を省略した図である。
(Sixth modification)
The electrode for predicting the deterioration of the battery can detect the dew condensation of the battery and the battery housing portion. Detection of battery condensation will be described with reference to FIG. FIG. 17 (A) is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 2 (A) when the battery is non-expanded and non-condensing, and FIG. 17 (B) is FIG. 2 (A) when the battery is non-expanded and condensed. 6 is a sectional view taken along line D-D of FIG. FIG. 17C is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 2A when the battery is inflated and there is no dew condensation, and FIG. 17D is D in FIG. 2A when the battery is inflated and dew condensation occurs. It is a -D sectional view, and is a figure in which a battery storage part was omitted.
図17(B)(D)に示すように、バッテリに結露が発生すると、非膨張時および膨張時に拘らず、それまで、空気層120、バッテリ100、空気層121で構成されていた電極間結合容量が、結露の水滴または水膜か追加され、空気層120、結露151、バッテリ100、結露151、空気層121で構成される電極間結合容量となり、容量変化が発生する。水の比誘電率は原則的にどれも高く、液体の性質上バッテリ収容部において広範囲に結露が付着し、必然的に電極間結合容量は大きく増加することが予想される。この事象を検知し、ユーザに対して結露の除去などをガイドすることにより、製品の故障、電源や信号の短絡による製品内部の破損などを未然に防止することが可能となる。
As shown in FIGS. 17B and 17D, when dew condensation occurs on the battery, the inter-electrode coupling that has been made up of the
(第七変形例)
バッテリ寿命予測について図18A、18Bを用いて説明する。図18Aはバッテリ寿命予測の前半のフローチャートであり、図18Bはバッテリ寿命予測の後半のフローチャートである。
(Seventh modification)
Battery life prediction will be described with reference to FIGS. 18A and 18B. FIG. 18A is a first half flowchart of battery life prediction, and FIG. 18B is a second half flowchart of battery life prediction.
図18Aに示すように、CPU501は、静電容量センサユニット503により、第一実施例で説明したように相互容量送信電極110と相互容量受信電極111との電極間結合容量を所定時間ごとに計測し、メモリ502に格納する(ステップS11)。CPU501はメモリ502に格納されている電極間結合容量の時間履歴に基づいて容量変化である増加速度を求める(ステップS12)。CPU501は、第四変形例で説明したように増加速度から加圧かどうかを判断する(ステップS13)。CPU501は、加圧検知した場合、加圧アラートを発し、ユーザに対して加圧の原因を取り除く等のアナウンスを行う(ステップS14)。
As shown in FIG. 18A, the
CPU501は加圧検知でない場合、第五変形例および第六変形例で説明したように、非誘電率の変化に基づく電極間結合容量の変化を検知し、浸水/液漏れ/結露かどうかを判断する(ステップS15)。CPU501は、浸水を検知した場合、浸水アラートを発し、ユーザに対して浸水の原因を取り除く等のアナウンスを行う(ステップS16)。CPU501は、液漏れを検知した場合、液漏れアラートを発し、ユーザに対してバッテリの交換等のアナウンスを行う(ステップS17)。CPU501は、結露を検知した場合、浸水アラートを発し、ユーザに対して結露の除去等のアナウンスを行う(ステップS18)。
When the pressurization is not detected, the
CPU501は、浸水/液漏れ/結露を検知しない場合、第二変形例で説明したような充電/放電電流補正を行うかどうかを判断する(ステップS19)。YESの場合、CPU501は、充電/放電電流補正処理を行う(ステップS20)。NOの場合、図18BのステップS21に移る。
When the
図18Bに示すように、CPU501は、第一変形例で説明したようなMIN/MAX容量長時間放置補正を行うかどうかを判断する(ステップS21)。YESの場合、CPU501は、MIN/MAX容量長時間放置補正処理を行う(ステップS22)。NOの場合、ステップS23に移る。
As shown in FIG. 18B, the
CPU501は、第一変形例で説明したような充電/放電温度補正を行うかどうかを判断する(ステップS23)。YESの場合、CPU501は、充電/放電温度補正処理を行う(ステップS24)。NOの場合、ステップS25に移る。
The
CPU501は充電可能容量等の寿命予測を更新する(ステップS25)。CPU501は寿命予測に基づいて寿命が経過したどうかを判断する(ステップS26)。YESの場合、CPU501は、寿命ガイダンス処理を行う(ステップS27)。NOの場合、ステップS28に移る。
The
CPU501は第三変形例で説明したような延命ガイドを行うかどうかを判断する(ステップS28)。YESの場合、CPU501は、延命ガイド処理を行う(ステップS29)。NOの場合、処理を終了する。
The
(第八変形例)
第一実施例では電極は曲面であるが、平面であってもよい。
(Eighth modification)
Although the electrodes are curved in the first embodiment, they may be flat.
図19は直方体型バッテリ及び平面対向電極配置された電極の設置例を示す図であり、図19(A)は斜視図であり、図19(B)は非膨張時の断面図であり、図19(C)は膨張時の断面図であり、バッテリ収容部を省略した図である。 19: is a figure which shows the installation example of the rectangular parallelepiped battery and the electrode arrange | positioned at a plane counter electrode, FIG. 19 (A) is a perspective view, FIG. 19 (B) is a sectional view at the time of non-expansion, FIG. 19 (C) is a cross-sectional view at the time of expansion, in which the battery accommodating portion is omitted.
バッテリ100は第一実施例と同様であるが、相互容量送信電極110A、相互容量受信電極111Aは平面形状をしている。よって、図19(B)の非膨張時、相互容量送信電極110Aとバッテリ100との対向面、相互容量受信電極111Aとバッテリ100との対向面は平行である。第一実施例と同様に、バッテリの膨張等の経年劣化を電極間結合容量で検知することが可能であり、寿命予測等も可能である。
The
(第九変形例)
第一実施例では電極はバッテリを挟んで対向しているが、電極は隣接配置であってもよい。
(Ninth modification)
In the first embodiment, the electrodes face each other across the battery, but the electrodes may be arranged adjacent to each other.
図20は直方体型バッテリ及び平面隣接電極配置された電極の設置例を示す図であり、図20(A)は斜視図であり、図20(B)は非膨張時の断面図であり、図20(C)は膨張時の断面図であり、バッテリ収容部を省略した図である。 20A and 20B are diagrams showing an installation example of a rectangular parallelepiped battery and electrodes arranged on adjacent electrodes on a plane, FIG. 20A is a perspective view, and FIG. 20B is a cross-sectional view at the time of non-expansion. 20 (C) is a cross-sectional view at the time of expansion and is a view in which the battery housing portion is omitted.
バッテリ100は第一実施例と同様であり、相互容量送信電極110Bおよび相互容量受信電極111Bは第八変形例と同様に平面形状であるが、相互容量送信電極110Bおよび相互容量受信電極111Bは隣接配置されている。第一実施例と同様に、バッテリの膨張等の経年劣化を電極間結合容量で検知することが可能であり、寿命予測等も可能である。
The
(第十変形例)
第一実施例ではバッテリは直方体型であるが、円柱型であってもよい。
(Tenth modification)
Although the battery is a rectangular parallelepiped type in the first embodiment, it may be a columnar type.
図21は円柱体型バッテリ及び曲面対向電極配置された電極の設置例を示す図であり、図21(A)は斜視図であり、図21(B)は非膨張時の断面図であり、図21(C)は膨張時の断面図であり、バッテリ収容部を省略した図である。 FIG. 21 is a diagram showing an installation example of a cylindrical battery and electrodes arranged on opposite electrodes of a curved surface, FIG. 21 (A) is a perspective view, and FIG. 21 (B) is a cross-sectional view at the time of non-expansion. 21 (C) is a cross-sectional view at the time of expansion, in which the battery accommodating portion is omitted.
バッテリ101は円柱型であり、相互容量送信電極110Cおよび相互容量受信電極111Cは第一変形例と同様に曲面対向電極配置である。第一実施例と同様に、バッテリの膨張等の経年劣化を電極間結合容量で検知することが可能であり、寿命予測等も可能である。
The
第二実施例では物体の他の一例であるプリンタや複合機などの紙送り用ゴム製のローラの例について説明する。紙送り用ゴム製のローラなどのゴム車輪部の摩耗量や組成変化レベルを対向電極等の配置で検知する。 In the second embodiment, an example of a paper feed rubber roller of a printer or a multifunction peripheral, which is another example of an object, will be described. The amount of wear and composition change level of rubber wheels such as rubber rollers for paper feeding are detected by the arrangement of counter electrodes.
まず、ローラおよびその周辺のローラ部の構成について図22、23を用いて説明する。図22はローラ部の構成を示す斜視図であり、ハウジングを省略した図である。図23はローラとそれを覆うハウジングの構成を示す図であり、図23(A)は上面図であり、図23(B)は正面図であり、図23(C)は図23(A)のE−E断面図である。 First, the configuration of the roller and the roller portion around the roller will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is a perspective view showing the structure of the roller portion, with the housing omitted. 23A and 23B are views showing a configuration of a roller and a housing that covers the roller, FIG. 23A is a top view, FIG. 23B is a front view, and FIG. 23C is FIG. 23A. FIG.
一対のゴム製のローラ300はローラ軸310に取り付けられ、ローラ300は紙400を送るため、下部側を除いて所定間隔を開けてハウジング320によって覆われている。ハウジング320の側面に相互容量送信電極112および相互容量受信電極113を取り付け、ハウジング320の前面および後面に相互容量送信電極114および相互容量受信電極115が取り付けられている。相互容量送信電極114および相互容量受信電極115は曲面電極であり、それらが対向するように配置され、ローラ300の摩耗量の経時変化を検知するのに用いられる摩耗量計測用電極である。相互容量送信電極112および相互容量受信電極113は平面電極であり、それらが対向するように配置され、ローラ300の水分量や油分量などの組成物質変化量の経時変化を検知するのに用いられる組成物質変化量計測用電極である。
A pair of
次に、ローラ300の摩耗量の計測方法の例について図24を用いて説明する。図24(A)はローラの非摩耗時の図23(A)のE−E断面図であり、図24(B)はローラの摩耗時の図23(A)のE−E断面図であり、ハウジングを省略した図である。
Next, an example of a method of measuring the wear amount of the
ローラ300の曲面対向に一定距離を開けて配置された相互容量送信電極114および相互容量受信電極115は、相互容量送信電極114と、ローラ300との間の空気層からなる間隙122と、ローラ300と、ローラ300から相互容量受信電極115の間の空気層からなる間隙123と、の電極間結合容量を計測する。
The mutual-
排紙等により相互容量送信電極114と相互容量受信電極115との間のローラ300の表面が摩耗することにより、図24(B)に示すようにローラ軸厚(T03)が非摩耗時のローラ軸厚(T02)よりも薄くなり、間隙122の厚さ(T13)および間隙123の厚さ(T23)は非摩耗時の間隙122の厚さ(T12)および間隙123の厚さ(T22)よりも厚くなる。その結果、相互容量送信電極114と相互容量受信電極115との間の物体と空気層の体積比率が変化することで電極間の物体の比誘電率が変化し電極間結合容量も変化し、ローラ300の摩耗の変化が非接触かつ経時的に検知・計測することができる。
The surface of the
次に、ローラ300の組成変化レベルの計測方法の例について図25を用いて説明する。図25(A)はローラの非組成変質時の正面図であり、図25(B)はローラの組成変質時時の正面図であり、ハウジングを省略した図である。
Next, an example of a method of measuring the composition change level of the
ローラ300の対向に一定距離を開けて配置された相互容量送信電極112および相互容量受信電極113は、相互容量送信電極112とローラ300との間の空気層からなる間隙124と、ローラ300と、ローラ300から相互容量受信電極113の間の空気層からなる間隙125と、の電極間結合容量を計測する。
The mutual-
経年劣化によりローラ300の水分量や油分量などの組成物質量が変化する。一方、組成変質時のローラ300の幅(W1)は非組成変質時のローラ300の幅(W0)とほぼ同じであり、ローラ300と相互容量送信電極112および相互容量受信電極113との間の距離もほぼ同じである。ローラ300の組成変質によるローラ300の比誘電率が変化する。その結果、相互容量送信電極114と相互容量受信電極115との間の電極間結合容量が変化し、ローラ内の水分量、油分量など組成の変化が非接触かつ経時的に検知・計測することができる。
The amount of constituent substances such as the amount of water and the amount of oil in the
次に、電極間結合容量の計測について図26を用いて説明する。図26は第二実施例に係る物体の経年劣化を検知する装置の構成を示すブロック図である。 Next, the measurement of the inter-electrode coupling capacitance will be described with reference to FIG. FIG. 26 is a block diagram showing the arrangement of an apparatus for detecting aged deterioration of an object according to the second embodiment.
第二実施例の装置20は、ローラ300と隔たれて設けられる相互容量送信電極112および相互容量受信電極113と、相互容量送信電極114および相互容量受信電極115と、ローラ300を含む相互容量送信電極112と相互容受信信電極113の間の電極間結合容量および互容量送信電極114と相互容量受信電極115の間の電極間結合容量を検知するマイクロコントローラ500と、を備える。
The
相互容量送信電極114と相互容量受信電極115との電極間結合容量およびは相互容量送信電極112と相互容量受信電極113との電極間結合容量は、第一実施例と同様に、マイクロコントローラ500に内蔵される静電容量センサユニット503で計測される。
The inter-electrode coupling capacitance between the mutual-
相互容量送信電極114と相互容量受信電極115とでローラ300の摩耗量を検知し、相互容量送信電極112と相互容量受信電極113とでローラ300の水分量や油分量など組成物質変化量の経時変化を検知して、ローラ300の摩耗や変質などの劣化の検知が可能となる。非接触でセンシングが可能なためローラ等の可動部への応用が容易である。
The mutual
次に、ローラ300の寿命(劣化)予測について図27を用いて説明する。図27(A)は摩耗量曲線を示す図であり、図27(B)は組成変化量曲線を示す図であり、図27(C)はローラ交換判定曲線を示す図である。
Next, life (deterioration) prediction of the
図27(A)に示すように、ローラ300の累積回転数とローラ300の摩耗量には相関関係があり、累積回転数が多くなると摩耗量も多くなる。ローラ300の累積回転数とローラ300の摩耗量の関係を示す摩耗量曲線を事前に評価して、基準容量変化曲線である摩耗量曲線を、例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。摩耗量しきい値(Ta)に達する累積回転数(CR)が寿命であり、ローラ300の交換時期である。これにより、CPU501はローラ300の交換時期を推定することが可能になる。
As shown in FIG. 27A, there is a correlation between the cumulative number of rotations of the
また、図27(B)に示すように、ローラ300の使用経過期間(経過時間)と水分量または油分量から定義するローラ300のゴムの変質(劣化)レベルには相関関係があり、経過時間が多くなると水分量または油分量は少なくなる。新品時を0%とし、最大劣化時を100%とする。ローラ300の使用経過期間とローラ300のゴムの変質(劣化)レベルの関係を示す組成変化量曲線を事前に評価して、基準容量変化曲線である組成変化量曲線を、例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。組成変質しきい値(Tc)に達する経過時間(ET)が寿命であり、ローラ300の交換時期である。これにより、CPU501はローラ300の交換時期を推定することが可能になる。
Further, as shown in FIG. 27B, there is a correlation between the elapsed use time (elapsed time) of the
ローラ300は、ローラ300の摩耗量や累積回転数とは関係なく、時間が経過するにつれてローラ300内部の水分量・油分量が少なくなってしまい、ローラ300の摩耗量に拘らず、一定の変質レベル以下になった場合、ローラ300を取り換える必要がある場合がある。
Regardless of the amount of wear of the
図27(A)の摩耗量曲線と、図27(B)の組成変化量曲線から相関性を事前に評価し、図27(C)に示す変質レベルに相関する経過時間と摩耗量に相関する累積回転数の関係をローラ交換判定曲線として、例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。CPU501は経過時間と累積回転数からローラ300の交換時期を推定する。
The correlation is evaluated in advance from the wear amount curve of FIG. 27 (A) and the composition change amount curve of FIG. 27 (B), and it is correlated with the elapsed time and the wear amount correlated with the alteration level shown in FIG. 27 (C). The relationship of the cumulative number of rotations is stored as a roller replacement determination curve in the
ローラ300の物理的摩耗と組成変質の複数の要因で劣化レベルを判定することにより、より精度の高い寿命予測を行うことが可能となる。
By determining the deterioration level based on a plurality of factors such as physical wear and composition deterioration of the
なお、摩耗量曲線、組成変化量曲線およびローラ交換判定曲線を予めメモリ502に格納しておいてもよいし、摩耗量曲線および摩耗量曲線を予めメモリ502に格納してCPU501がローラ交換判定曲線を算出するようにしてもよいし、ローラ交換判定曲線のみを予めメモリ502に格納しておいてもよい。
The wear amount curve, the composition change amount curve, and the roller replacement determination curve may be stored in advance in the
<第二実施例の変形例>
以下、第二実施例の代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の第二実施例にて説明されているものと同様の構成および機能を有する部分に対しては、上述の第二実施例と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の第二実施例における説明が適宜援用され得るものとする。また、上述の第二実施例の一部、および、複数の変形例の全部または一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
<Modification of Second Embodiment>
Hereinafter, some typical modified examples of the second embodiment will be illustrated. In the following description of the modified examples, the same reference numerals as those in the above-mentioned second embodiment can be used for the portions having the same configurations and functions as those described in the above-mentioned second embodiment. And The description of the above-described second embodiment can be appropriately applied to the description of such a part within a technically consistent range. In addition, a part of the second embodiment described above and all or part of the plurality of modified examples can be appropriately combined and applied within a technically consistent range.
(第十一変形例)
同一累積回転数でもローラ300の材質に応じて摩耗量が変化する。すなわち、実使用環境においてローラ300の摩耗量や変質レベルは、ローラ300の材質や排紙する紙の材質、ローラ300がおかれている環境(温度や湿度)などローラ300の累積回転数やローラ300の使用経過時間以外でもローラ300の交換時期が左右される。このため、第十一変形例ではローラの材質等の情報から寿命予測を補正し予測精度を高める。
(Eleventh modification)
Even with the same cumulative rotation speed, the amount of wear changes depending on the material of the
図28(A)は摩耗量曲線を示す図であり、図28(B)は組成変化量曲線を示す図である。図29(A)はローラの材質等による補正表である。図29(B)はローラ交換判定曲線を示す図である。 FIG. 28 (A) is a diagram showing a wear amount curve, and FIG. 28 (B) is a diagram showing a composition change amount curve. FIG. 29A is a correction table according to the material of the roller and the like. FIG. 29B is a diagram showing a roller replacement determination curve.
図29(A)に示すように、使用経過期間が長い場合、またはゴム材質が柔らかい場合、またはゴム気泡量が多い場合、ワースト条件の曲線に近づく。使用経過期間が短い場合、またはゴム材質が硬い場合、またはゴム気泡量が少ない場合、ベスト条件の曲線に近づく。使用経過期間が中の場合、またはゴム材質が中の場合、またはゴム気泡量が中の場合、標準条件の曲線に近づく。なお、ゴム材質が柔らかい、およびゴム気泡量が多い場合は、ローラ300は摩耗しやすい。
As shown in FIG. 29 (A), when the elapsed use period is long, the rubber material is soft, or the amount of rubber bubbles is large, the curve approaches the worst condition curve. When the elapsed usage period is short, the rubber material is hard, or the amount of rubber bubbles is small, the curve approaches the best condition. If the elapsed usage period is medium, the rubber material is medium, or the amount of rubber bubbles is medium, the curve approaches the standard condition. When the rubber material is soft and the amount of rubber bubbles is large, the
ローラの材質等による寿命予測の補正について説明する。
第二実施例と同様に、図28(A)の摩耗量曲線と図28(B)の組成変化量曲線から相関性を事前に評価し、例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。
The correction of the life prediction based on the material of the roller will be described.
Similar to the second embodiment, the correlation is evaluated in advance from the wear amount curve of FIG. 28 (A) and the composition change amount curve of FIG. 28 (B) and stored in the
例えば、図28(A)に示すように、ローラ300の累積回転数がK回に到達したとき、標準条件の摩耗量曲線ASでは摩耗量しきい値(Ta)よりも少ないX%の摩耗量であるのに対し、材質等が摩耗し易いワースト条件の摩耗量曲線AWではローラ300の摩耗量が摩耗量しきい値(Tw)に達する。このため、標準条件の特性データ(摩耗量曲線AS)のみからでは予測に誤差が発生する。
For example, as shown in FIG. 28A, when the cumulative number of rotations of the
そこで、CPU501は、図29(B)に示すように、ローラ300の材質等によるワースト条件、ベスト条件の特性データ(摩耗量曲線AW,AB)および組成変化量曲線に基づいたローラ交換判定曲線RW,RBを例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。CPU501は、ローラ交換判定曲線RW,RBにより劣化予想を行う。すなわち、ローラ300の材質等から劣化予測の補正を行うことで劣化予測の精度向上が可能となる。なお、図29(B)のローラ交換判定曲線RB’は、ワースト条件のローラ交換判定曲線RBで稼働し途中から稼働しなくなった場合、ローラ300の摩耗量に変化なくても経時組成変質により、水分量または油分量が減少して変質レベルが低下することを表している。
Therefore, as shown in FIG. 29B, the
第十一変形例では、ローラ300の摩耗量と組成変化量と合わせて部品の材質などから、ゴムの摩耗量や水分量の減少や油分量の減少による組成変質量を補正し、物理的摩耗と組成変質の複数の要因で劣化レベルを判定し、より精度の高い寿命予測を行うことが可能となる。
In the eleventh modified example, the composition change mass due to the decrease in the wear amount of rubber, the decrease in the amount of water and the decrease in the amount of oil is corrected from the material of the parts together with the wear amount and the change amount of composition of the
(第十二変形例)
また、ローラ300の累積回転数、変質レベルとローラ300の材質等以外で環境による条件の変化がローラ300の交換時期に影響を与える可能性があるため、第十二変形例では環境条件を検出しその結果で劣化予測を補正する。環境条件とはローラ300が存在する周囲環境を指し、温度や湿度、紙くずなどなどに依存して変化する。水分量や油分量の減少速度に影響する要因として、例えば高温や乾燥など環境による条件の変化が組成変質レベルに影響を与える可能性があるため、環境条件を検出しその結果で劣化予測を補正しても良い。
(Twelfth modification)
Further, since changes in conditions due to the environment other than the cumulative number of revolutions of the
環境条件による寿命予測の補正について説明する。
図30(A)は摩耗量曲線を示す図であり、図30(B)は組成変化量曲線を示す図である。図31(A)は環境条件による補正表である。図31(B)はローラ交換判定曲線を示す図である。
Correction of life prediction based on environmental conditions will be described.
FIG. 30 (A) is a diagram showing a wear amount curve, and FIG. 30 (B) is a diagram showing a composition change amount curve. FIG. 31A is a correction table according to environmental conditions. FIG. 31B is a diagram showing a roller replacement determination curve.
図31(A)に示すように、使用経過期間が長い場合、またはゴム材質が柔らかい場合、またはゴム気泡量が多い場合、または湿度が低い(乾燥)場合、または温度が高い場合、ワースト条件の曲線に近づく。使用経過期間が短い場合、またはゴム材質が硬い場合、またはゴム気泡量が少ない場合、または湿度が高い(高湿)場合、または温度が低い場合、ベスト条件の曲線に近づく。使用期間が中の場合、またはゴム材質が中の場合、またはゴム気泡量が中の場合、または湿度が中の場合、または温度が中の場合、標準条件の曲線に近づく。 As shown in FIG. 31A, when the elapsed use period is long, the rubber material is soft, the amount of rubber bubbles is large, the humidity is low (dry), or the temperature is high, the worst condition Approach the curve. When the elapsed use period is short, the rubber material is hard, the amount of rubber bubbles is small, the humidity is high (high humidity), or the temperature is low, the curve approaches the best condition. When the service life is medium, the rubber material is medium, the amount of rubber bubbles is medium, the humidity is medium, or the temperature is medium, the curve of the standard condition is approximated.
第二実施例と同様に、図30(A)の摩耗量曲線と図30(B)の組成変化量曲線から相関性を事前に評価し、例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。
Similar to the second embodiment, the correlation is evaluated in advance from the wear amount curve of FIG. 30A and the composition change amount curve of FIG. 30B and stored in the
例えば、図30(B)に示すように、ローラ300の経過時間がL時間に達したとき、標準条件の組成変化量曲線OSでは組成変質しきい値(Tc)よりも多いY%の組成変質量であるのに対し、高温または乾燥のワースト条件の組成変化量曲線OWでのローラの組成変質量が組成変質しきい値(Tc)に達する。このため、標準条件の特性データ(組成変化量曲線OS)のみからでは予測に誤差が発生する。
For example, as shown in FIG. 30 (B), when the elapsed time of the
そこで、CPU501は、図31(B)に示すように、高温または乾燥のワースト条件、低温または高湿のベスト条件の特性データ(組成変化量曲線OW,OB)および摩耗量曲線に基づいたローラ交換判定曲線RW,RBを例えばマイクロコントローラ500のメモリ502に格納しておく。CPU501は、ローラ交換判定曲線RW,RBにより劣化予想を行う。すなわち、環境変化から劣化予測の補正を行うことで予測精度向上が可能となる。なお、図31(B)のローラ交換判定曲線RW’は、図29(B)と同様なワースト条件のローラ交換判定曲線RWで稼働し途中から稼働しなくなった場合、ローラ300の摩耗量に変化なくても経時組成変質により、水分量または油分量が減少して変質レベルが低下することを表している。
Therefore, as shown in FIG. 31 (B), the
第十二変形例では、ローラ300の摩耗量と組成変化量と合わせて環境条件などから、ゴムの摩耗量や水分量の減少や油分量の減少による組成変質量を補正し、物理的摩耗と組成変質の複数の要因で劣化レベルを判定し、より精度の高い寿命予測を行うことが可能となる。
In the twelfth modified example, the composition change mass due to the decrease in the wear amount of rubber, the decrease in the amount of water, and the decrease in the amount of oil are corrected based on the environmental conditions together with the amount of change in the amount of wear and the amount of change in composition of the
(第十三変形例)
ローラの劣化予測について図32A、32Bを用いて説明する。図32Aローラの劣化予測の前半のフローチャートであり、図32Bはローラの劣化予測の後半のフローチャートである。
(Thirteenth modification)
Roller deterioration prediction will be described with reference to FIGS. 32A and 32B. 32A is a first half flowchart of roller deterioration prediction, and FIG. 32B is a second half flowchart of roller deterioration prediction.
まず、CPU501はローラ300の経過時間を参照し(ステップS31)、ローラ300の摩耗量を参照し(ステップS32)、ローラ300の変質量を参照する(ステップS33)。
First, the
CPU501は、第十一変形例で説明したようなゴム材質/組成変化補正を行うかどうかを判断する(ステップS34)。YESの場合、CPU501は、ゴム材質/組成変化補正処理を行う(ステップS35)。NOの場合、ステップS36に移る。
The
CPU501は、第十二変形例で説明したような湿度補正を行うかどうかを判断する(ステップS36)。YESの場合、CPU501は、湿度補正処理を行う(ステップS37)。NOの場合、図32BのステップS38に移る。
The
CPU501は、第十二変形例で説明したような温度補正を行うかどうかを判断する(ステップS38)。YESの場合、CPU501は、温度補正処理を行う(ステップS39)。NOの場合、ステップS40に移る。
The
CPU501はローラ300の寿命予測を更新する(ステップS40)。CPU501は寿命予測に基づいて摩耗寿命が経過したどうかを判断する(ステップS41)。YESの場合、CPU501は、寿命ガイダンス処理を行う(ステップS43)。NOの場合、ステップS42に移る。
The
CPU501は寿命予測に基づいて変質寿命が経過したどうかを判断する(ステップS42)。YESの場合、CPU501は、寿命ガイダンス処理を行う(ステップS43)。NOの場合、処理を終了する。
The
(第十四変形例)
第十四変形例ではゴムと発泡ゴムの種類の層のゴムで構成される紙送り用ゴム製のローラの例について説明する。紙送り用ゴム製のローラなどのゴム車輪部の摩耗量を隣接電極配置で検知する。
(14th modification)
In the fourteenth modified example, an example of a paper feed rubber roller composed of rubber and rubber of layers of foamed rubber will be described. The amount of wear of rubber wheels such as rubber rollers for paper feeding is detected by the adjacent electrode arrangement.
まず、ローラおよびその周辺のローラ部の構成について図33、34を用いて説明する。図33(A)はローラ部の構成を示す斜視図であり、ハウジングを省略した図である。図34はローラとそれを覆うハウジングの構成を示す図であり、図34(A)は上面図であり、図34(B)は正面図であり、図34(C)は図34(A)のF−F断面図である。 First, the configuration of the roller and the roller portion around the roller will be described with reference to FIGS. FIG. 33 (A) is a perspective view showing the structure of the roller portion, and is a view with the housing omitted. 34A and 34B are diagrams showing a configuration of a roller and a housing that covers the roller, FIG. 34A is a top view, FIG. 34B is a front view, and FIG. 34C is FIG. 34A. FIG. 8 is a sectional view taken along line FF of
ローラ300は、周辺部のゴム層302と、ローラ軸310とゴム層302との間の発砲ゴム層303と、で形成されている。発泡ゴムは通常のゴムに気泡がある分比誘電率が小さい。ローラ300は紙400を送るため、下部側を除いて所定間隔を開けてハウジング320によって覆われている。ハウジング320の側面に相互容量送信電極112および相互容量受信電極113を取り付け、ローラ300の下方に相互容量送信電極116および相互容量受信電極117が取り付けられている。相互容量送信電極116および相互容量受信電極117は平面電極であり、それらが隣接するように配置(隣接電極配置)され、ローラ300の摩耗量の経時変化を検知するのに用いられる摩耗量計測用電極である。相互容量送信電極112および相互容量受信電極113は平面電極であり、それらが対向するように配置され、ローラ300の水分量や油分量などの組成物質変化量の経時変化を検知するのに用いられる組成物質変化量計測用電極である。
The
検知時は相互容量送信電極116および相互容量受信電極117とローラ300との距離を同じにするため、例えば相互容量送信電極116および相互容量受信電極117とローラ300とを接触させたり、相互容量送信電極116および相互容量受信電極117を設けた基板等をローラ300と接触させたりする。
In order to make the distance between the mutual
次に、ローラ300の摩耗量の計測方法の例について図35を用いて説明する。図35(A)はローラの非摩耗時の図34(A)のF−F断面図であり、図35(B)はローラの摩耗時の図34(A)のF−F断面図であり、ハウジングを省略した図である。
Next, an example of a method of measuring the amount of wear of the
ローラ300と一定距離に隣接配置された相互容量送信電極116および相互容量受信電極117は、相互容量送信電極116と、ローラ300のゴム層302と、発砲ゴム層303と、ゴム層302と、の電極間結合容量を計測する。ここでは、相互容量送信電極116および相互容量受信電極117は、ローラ300のゴム層302に接して配置されている。
The mutual
排紙等によりローラ300の表面が摩耗することにより、図35(B)に示すようにゴム層302の厚さ(T05)が非摩耗時のゴム層302の厚さ(T04)よりも薄くなる。その結果、相互容量送信電極116と相互容量受信電極117との間のゴム層302と発砲ゴム層303との体積比率が変化することで電極間の物質の比誘電率が変化し電極間結合容量が変化し、ローラ300の摩耗の変化が非接触かつ経時的に検知・計測することができる。
As the surface of the
ローラ300の組成変化レベルの計測方法は第二実施例と同様である。摩耗量だけでなく対向電極配置された相互容量送信電極112および相互容量受信電極113で、ゴム製のローラ300の水分量や油分量の減少など組成物質量の経時変化を検知してゴム部の劣化検知が可能となる。
The method of measuring the composition change level of the
(第十五変形例)
第十五変形例では縦半分がゴムと発泡ゴムの複数種類の層のゴムで構成される紙送り用ゴム製のローラの例について説明する。紙送り用ゴム製ローラなどのゴム車輪部のすり減り量を隣接電極配置検知する。
(Fifteenth modification)
In the fifteenth modified example, an example of a roller made of rubber for paper feeding, the vertical half of which is composed of rubber of a plurality of types of layers of rubber and foamed rubber will be described. Adjacent electrode placement is detected for the amount of wear of rubber wheels such as paper feed rubber rollers.
まず、ローラおよびその周辺のローラ部の構成について図36を用いて説明する。図36(A)はローラ部の構成を示す斜視図であり、ハウジングを省略した図である。図36(B)はローラの非摩耗時の断面図であり、図36(C)はローラの摩耗時の断面図であり、ハウジングを省略した図である。 First, the configuration of the roller and the roller portion around the roller will be described with reference to FIG. FIG. 36 (A) is a perspective view showing the structure of the roller portion, and is a view with the housing omitted. FIG. 36 (B) is a sectional view when the roller is not worn, and FIG. 36 (C) is a sectional view when the roller is worn, with the housing omitted.
ローラ300は、縦半分が周辺部のゴム層302とローラ軸310とゴム層302との間の発砲ゴム層303とで形成され、残りの縦半分はゴム層302で形成されている。発泡ゴムは通常のゴムに気泡がある分比誘電率が小さい。ローラ300は紙400を送るため、下部側を除いて所定間隔を開けてハウジング320によって覆われている。ローラ300の下方に相互容量送信電極116a,116bおよび相互容量受信電極117a,117bが取り付けられている。相互容量送信電極116a,116bおよび相互容量受信電極117a,117bは平面電極であり、それらが隣接するように配置(隣接電極配置)され、ローラ300の摩耗量の経時変化を検知するのに用いられる摩耗量計測用電極である。組成物質変化量計測用電極である相互容量送信電極112および相互容量受信電極113は、第十四変形例と同様である。
A vertical half of the
検知時は相互容量送信電極116a,116bおよび相互容量受信電極117a,117bとローラ300との距離を同じにするため、例えば相互容量送信電極116a,116bおよび相互容量受信電極117a,117bとローラ300とを接触させたり、相互容量送信電極116a,116bおよび相互容量受信電極117a,117bを設けた基板等をローラ300と接触させたりする。
In order to make the distance between the mutual
次に、ローラ300の摩耗量の計測方法の例について図36(B)、36(C)を用いて説明する。
Next, an example of a method of measuring the amount of wear of the
ローラ300と一定距離に隣接配置された相互容量送信電極116aおよび相互容量受信電極117aは、相互容量送信電極116aと、ローラ300のゴム層302と、発砲ゴム層303と、ゴム層302と、の電極間結合容量を計測する。相互容量送信電極116bおよび相互容量受信電極117bは、相互容量送信電極116bと、ローラ300のゴム層302と、の電極間結合容量を計測する。ここでは、相互容量送信電極116a,116bおよび相互容量受信電極117a,117bは、ローラ300のゴム層302に接して配置されている。
The mutual
排紙等によりローラ300の表面が摩耗することにより、図36(C)に示すようにゴム層302の厚さ(T05)が非摩耗時のゴム層302の厚さ(T04)よりも薄くなる。その結果、相互容量送信電極116aと相互容量受信電極117aとの間のゴム層302と発砲ゴム層303との体積比率が変化することで電極間結合容量が変化する。一方、相互容量送信電極116bと相互容量受信電極117bとの間はゴム層302のみであり、電極間結合容量は少ない。相互容量送信電極116aと相互容量受信電極117aとの電極間結合容量と、相互容量送信電極116bと相互容量受信電極117bとの電極間結合容量と、を比較することで、ローラ300の摩耗の変化が非接触かつ経時的に検知・計測することができる。
As the surface of the
ローラ300の組成変化レベルの計測方法は第二実施例と同様である。摩耗量だけでなく対向電極配置された相互容量送信電極112および相互容量受信電極113で、ゴム製のローラ300の水分量や油分量の減少など組成物質量の経時変化を検知してゴム部の劣化検知が可能となる。
The method of measuring the composition change level of the
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態、実施例および変形例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態、実施例、変形例および応用例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、第二実施例のハウジング320の上部全体が覆われているが、電極112,113,114,115の固定に必要ない部分はなくてもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the example and the modification, the invention is not limited to the embodiment, the example, the modification and the application. Needless to say, various changes are possible.
For example, the entire upper portion of the
1・・・装置
2・・・物体
3・・・電極
4・・・電極
5・・・容量センサユニット
6・・・制御ユニット
1 ...
Claims (19)
前記物体を含む前記第一電極と前記第二電極との間の電極間結合容量を検知する容量センサユニットと、
前記容量センサユニットで検知する容量に基づいて前記物体の組成、内部構造または体積の経時変化を検知する制御ユニットと、
を備え、
前記第一電極および前記第二電極は、経時変化前および経時変化後において、前記物体と間隙により隔てられている経年劣化検知装置。 A first electrode and a second electrode that are provided separated from the object by a gap,
A capacitance sensor unit for detecting inter-electrode coupling capacitance between the first electrode and the second electrode including the object,
A control unit that detects the composition of the object based on the capacity detected by the capacity sensor unit, the internal structure or the change over time of the volume,
Equipped with
The aged deterioration detection device in which the first electrode and the second electrode are separated from the object by a gap before and after the change over time.
さらに、バッテリ収納部を備え、
前記物体はバッテリであり、前記バッテリ収納部に収納され、
前記第一電極および前記第二電極は前記バッテリ収納部の対向する二つの壁のそれぞれに設けられ、
前記二つの壁の前記第一電極および前記第二電極が設けられる部分は前記バッテリと隔てられている経年劣化検知装置。 The aged deterioration detection device according to claim 1,
Furthermore, it is equipped with a battery compartment,
The object is a battery, housed in the battery housing,
The first electrode and the second electrode are provided on each of two opposing walls of the battery housing,
An aged deterioration detection device in which the portions of the two walls where the first electrode and the second electrode are provided are separated from the battery.
さらに、バッテリ収納部を備え、
前記物体はバッテリであり、前記バッテリ収納部に収納され、
前記第一電極および前記第二電極は前記バッテリ収納部の一つの壁に設けられ、
前記一つの壁の前記第一電極および前記第二電極が設けられる部分は前記バッテリと隔てられている経年劣化検知装置。 The aged deterioration detection device according to claim 1,
Furthermore, it has a battery compartment,
The object is a battery, housed in the battery housing,
The first electrode and the second electrode are provided on one wall of the battery housing,
The aged deterioration detecting device, wherein a portion of the one wall where the first electrode and the second electrode are provided is separated from the battery.
さらに、メモリを備え、
前記制御ユニットは前記電極間結合容量を所定時間ごとに計測して前記メモリに格納し、前記電極間結合容量の時間履歴に基づいて前記バッテリ収納部への加圧、浸水または結露、もしくは前記バッテリの液漏れを検知する寿命予測装置。 The aged deterioration detection device according to claim 2 or 3,
In addition, equipped with memory,
The control unit measures the inter-electrode coupling capacity at predetermined time intervals and stores the inter-electrode coupling capacity in the memory, and pressurizes, infiltrates or condenses the battery storage portion based on the time history of the inter-electrode coupling capacity, or the battery. Life Prediction Device to Detect Liquid Leakage.
前記物体から離れて覆うカバーと、
第三電極および第四電極と、
を備え、
前記物体は円柱状のゴム製のローラであり、
前記第一電極および前記第二電極は前記カバーの壁に対向するように設けられ、
前記第三電極および第四電極は前記カバーの対向する二つの壁のそれぞれに設けられている経年劣化検知装置。 The aged deterioration detection device according to claim 1, further comprising:
A cover that covers away from the object,
A third electrode and a fourth electrode,
Equipped with
The object is a cylindrical rubber roller,
The first electrode and the second electrode are provided so as to face the wall of the cover,
The aging detection device, wherein the third electrode and the fourth electrode are provided on each of two opposing walls of the cover.
前記物体から離れて覆うカバーと、
第三電極および第四電極と、
を備え、
前記物体は円柱状のゴム製のローラであり、
前記第一電極および前記第二電極は隣接するように設けられ、
前記第三電極および第四電極は前記カバーの対向する二つの壁のそれぞれに設けられ、
前記ローラの中心部側は発砲ゴム層で形成され、周辺部側はゴム層で形成されている経年劣化検知装置。 The aged deterioration detection device according to claim 1, further comprising:
A cover that covers away from the object,
A third electrode and a fourth electrode,
Equipped with
The object is a cylindrical rubber roller,
The first electrode and the second electrode are provided so as to be adjacent to each other,
The third electrode and the fourth electrode are provided on each of two opposing walls of the cover,
An aged deterioration detecting device in which the center side of the roller is formed of a foamed rubber layer and the peripheral side is formed of a rubber layer.
前記物体から離れて覆うカバーと、
第三電極および第四電極と、
第五電極および第六電極と、
を備え、
前記物体は円柱状のゴム製のローラであり、
前記第一電極および前記第二電極はお互いに隣接するように設けられ、
前記第三電極および第四電極は前記カバーの対向する二つの壁のそれぞれに設けられ、
前記第五電極および前記第六電極はお互いに隣接するように設けられ、
前記ローラの前記第三電極側の第一部分は、中心部側は発砲ゴム層で形成され、周辺部側はゴム層で形成され、
前記ローラの前記第四電極側の第二部分はゴム層で形成され、
前記第一電極および前記第二電極は前記第一部分と対向して配置され、
前記第五電極および前記第六電極は前記第二部分と対向して配置されている経年劣化検知装置。 The aged deterioration detection device according to claim 1, further comprising:
A cover that covers away from the object,
A third electrode and a fourth electrode,
A fifth electrode and a sixth electrode,
Equipped with
The object is a cylindrical rubber roller,
The first electrode and the second electrode are provided so as to be adjacent to each other,
The third electrode and the fourth electrode are provided on each of two opposing walls of the cover,
The fifth electrode and the sixth electrode are provided so as to be adjacent to each other,
The first portion of the roller on the side of the third electrode is formed of a foam rubber layer on the center side and is formed of a rubber layer on the peripheral side,
The second portion of the roller on the side of the fourth electrode is formed of a rubber layer,
The first electrode and the second electrode are arranged facing the first portion,
The aged deterioration detecting device, wherein the fifth electrode and the sixth electrode are arranged so as to face the second portion.
前記物体と隔たれて設けられる第一電極および第二電極と、
前記物体を含む前記第一電極と前記第二電極との間の電極間結合容量を所定時間ごとに検知する容量センサユニットと、
前記容量センサユニットで検知する電極間結合容量と予め評価した容量と劣化との関係を示す基準変化曲線とに基づいて前記物体の寿命を予測する制御ユニットと、
を備える寿命予測装置。 An object whose composition, internal structure or volume changes with time due to aging,
A first electrode and a second electrode provided separately from the object,
A capacitance sensor unit that detects inter-electrode coupling capacitance between the first electrode and the second electrode including the object at predetermined time intervals,
A control unit that predicts the life of the object based on a reference change curve indicating the relationship between the interelectrode coupling capacitance detected by the capacitance sensor unit, the previously evaluated capacitance, and the deterioration,
Life prediction device.
さらに、前記基準変化曲線が格納されるメモリを備え、
前記物体はバッテリであり、
前記基準変化曲線は、前記バッテリの充電回数と前記バッテリの膨張量との関係性を示す膨張曲線と、前記バッテリの充電回数と前記バッテリの充電可能容量との関係性を示すバッテリ劣化曲線と、に基づいて求められた前記膨張量と前記充電可能容量との関係性を示す寿命予測曲線であり、
前記制御ユニットは、前記寿命予測曲線に基づいて前記バッテリの寿命を予測する寿命予測装置。 In the life prediction device according to claim 8,
Further, a memory for storing the reference change curve is provided,
The object is a battery,
The reference change curve is an expansion curve showing the relationship between the number of times the battery is charged and the amount of expansion of the battery, and a battery deterioration curve showing the relationship between the number of times the battery is charged and the chargeable capacity of the battery, Is a life prediction curve showing the relationship between the expansion amount and the chargeable capacity obtained based on,
The control unit is a life prediction device that predicts the life of the battery based on the life prediction curve.
前記メモリは、使用履歴または環境条件に基づいて前記膨張曲線を補正した補正膨張曲線と、前記使用履歴または前記環境条件に基づいて前記バッテリ劣化曲線を補正した補正バッテリ劣化曲線と、に基づいて前記寿命予測曲線を補正した補正寿命予測曲線を格納しており、
前記制御ユニットは、前記補正寿命予測曲線に基づいて前記バッテリの寿命を予測する寿命予測装置。 The life prediction device according to claim 9,
The memory is based on a corrected expansion curve obtained by correcting the expansion curve based on a usage history or an environmental condition, and a corrected battery deterioration curve obtained by correcting the battery deterioration curve based on the usage history or the environmental condition. It stores the corrected life expectancy curve that is the corrected life expectancy curve.
The control unit is a life prediction device that predicts the life of the battery based on the corrected life prediction curve.
前記メモリは、使用履歴または環境条件に基づいて前記膨張曲線を補正した補正膨張曲線と、前記使用履歴または前記環境条件に基づいて前記バッテリ劣化曲線を補正した補正バッテリ劣化曲線と、前記補正膨張曲線および前記補正バッテリ劣化曲線に基づいて前記寿命予測曲線を補正した補正寿命予測曲線と、を格納しており、
前記制御ユニットは、前記補正バッテリ劣化曲線に基づいて予測充放電回数を提示し、前記補正寿命予測曲線に基づいて延命のための使用条件をガイドする寿命予測装置。 The life prediction device according to claim 9,
The memory includes a corrected expansion curve obtained by correcting the expansion curve based on usage history or environmental conditions, a corrected battery deterioration curve obtained by correcting the battery deterioration curve based on the usage history or the environmental conditions, and the corrected expansion curve. And a corrected life prediction curve obtained by correcting the life prediction curve based on the corrected battery deterioration curve,
The life prediction apparatus, wherein the control unit presents a predicted number of times of charge and discharge based on the corrected battery deterioration curve, and guides usage conditions for life extension based on the corrected life prediction curve.
さらに、前記物体と隔たれて設けられる第三電極および第四電極と、前記基準変化曲線が格納されるメモリと、を備え、
前記物体は円柱状のゴム製のローラであり、
前記基準変化曲線は、前記ローラの累積回転数と前記ローラの摩耗量との関係性を示す摩耗量曲線と、経過時間と前記ローラの変質レベルとの関係性を示す組成変化量曲線と、に基づいて求められた前記経過時間と前記累積回転数との関係性を示すローラ交換判定曲線であり、
前記摩耗量は前記第一電極と前記第二電極との間の電極間結合容量により計測され、
前記変質レベルは前記第三電極と前記第四電極との間の電極間結合容量によりを計測され、
前記制御ユニットは、前記ローラ交換判定曲線に基づいて前記ローラの劣化を予測する寿命予測装置。 In the life prediction device according to claim 8,
Furthermore, a third electrode and a fourth electrode provided separately from the object, and a memory storing the reference change curve,
The object is a cylindrical rubber roller,
The reference change curve, a wear amount curve showing the relationship between the cumulative number of revolutions of the roller and the wear amount of the roller, and a composition change amount curve showing the relationship between the elapsed time and the alteration level of the roller, Is a roller replacement determination curve showing the relationship between the elapsed time and the cumulative number of revolutions obtained based on,
The amount of wear is measured by the inter-electrode coupling capacitance between the first electrode and the second electrode,
The alteration level is measured by the inter-electrode coupling capacitance between the third electrode and the fourth electrode,
The control unit is a life prediction device that predicts deterioration of the roller based on the roller replacement determination curve.
前記メモリは、前記ローラの材質または環境条件に基づいて前記摩耗量曲線を補正した補正摩耗量曲線と、前記材質または前記環境条件に基づいて前記組成変化量曲線を補正した補正組成変化量曲線と、に基づいて前記ローラ交換判定曲線を補正した補正寿命予測曲線を格納しており、
前記制御ユニットは、前記ローラ交換判定曲線に基づいて前記ローラの劣化を予測する寿命予測装置。 The life prediction device according to claim 12,
The memory includes a corrected wear amount curve in which the wear amount curve is corrected based on the material of the roller or environmental conditions, and a corrected composition change amount curve in which the composition change amount curve is corrected based on the material or the environmental conditions. Stores a correction life prediction curve obtained by correcting the roller replacement determination curve based on
The control unit is a life prediction device that predicts deterioration of the roller based on the roller replacement determination curve.
前記物体はバッテリであり、
前記基準変化曲線は、前記バッテリの充電回数と前記バッテリの膨張量との関係性を示す膨張曲線と、前記バッテリの充電回数と前記バッテリの充電可能容量との関係性を示すバッテリ劣化曲線と、に基づいて求められた前記膨張量と前記充電可能容量との関係性を示す寿命予測曲線であり、
前記寿命予測曲線に基づいて前記バッテリの寿命を予測する寿命予測方法。 The life prediction method according to claim 14,
The object is a battery,
The reference change curve is an expansion curve showing the relationship between the number of times the battery is charged and the amount of expansion of the battery, and a battery deterioration curve showing the relationship between the number of times the battery is charged and the chargeable capacity of the battery, Is a life prediction curve showing the relationship between the expansion amount and the chargeable capacity obtained based on,
A life prediction method for predicting the life of the battery based on the life prediction curve.
使用履歴または環境条件に基づいて前記膨張曲線を補正した補正膨張曲線と、前記使用履歴または前記環境条件に基づいて前記バッテリ劣化曲線を補正した補正バッテリ劣化曲線と、に基づいて前記寿命予測曲線を補正した補正寿命予測曲線を求め、
前記補正寿命予測曲線に基づいて前記バッテリの寿命を予測する寿命予測方法。 The life prediction method according to claim 15,
A correction expansion curve obtained by correcting the expansion curve based on usage history or environmental conditions, and a correction battery deterioration curve obtained by correcting the battery deterioration curve based on the usage history or the environmental conditions, Calculate the corrected life expectancy curve,
A life prediction method for predicting the life of the battery based on the corrected life prediction curve.
使用履歴または環境条件に基づいて前記膨張曲線を補正して補正膨張曲線を求め、前記使用履歴または前記環境条件に基づいて前記バッテリ劣化曲線を補正した補正バッテリ劣化曲線を求め、前記補正膨張曲線および前記補正バッテリ劣化曲線に基づいて前記寿命予測曲線を補正した補正寿命予測曲線を求め、
前記補正バッテリ劣化曲線に基づいて予測充放電回数を提示し、前記補正寿命予測曲線に基づいて延命のための使用条件をガイドする寿命予測方法。 The life prediction method according to claim 15,
The expansion curve is corrected based on usage history or environmental conditions to obtain a corrected expansion curve, and the correction battery deterioration curve obtained by correcting the battery deterioration curve based on the usage history or the environmental conditions is calculated. Obtaining a corrected life prediction curve obtained by correcting the life prediction curve based on the corrected battery deterioration curve,
A life prediction method for presenting a predicted number of times of charge and discharge based on the corrected battery deterioration curve, and guiding use conditions for life extension based on the corrected life prediction curve.
前記物体は円柱状のゴム製のローラであり、
前記基準変化曲線は、前記ローラの累積回転数と前記ローラの摩耗量との関係性を示す摩耗量曲線と、経過時間と前記ローラの変質レベルとの関係性を示す組成変化量曲線と、に基づいて求められた前記経過時間と前記累積回転数との関係性を示すローラ交換判定曲線であり、
前記摩耗量は前記第一電極と前記第二電極との間の電極間結合容量により計測され、
前記変質レベルは前記ローラと隔てられて設けられた第三電極と第四電極との間の電極間結合容量によりを計測され、
前記ローラ交換判定曲線に基づいて前記ローラの劣化を予測する寿命予測方法。 The life prediction method according to claim 14,
The object is a cylindrical rubber roller,
The reference change curve, a wear amount curve showing the relationship between the cumulative number of revolutions of the roller and the wear amount of the roller, and a composition change amount curve showing the relationship between the elapsed time and the alteration level of the roller, Is a roller replacement determination curve showing the relationship between the elapsed time and the cumulative number of revolutions obtained based on,
The amount of wear is measured by the inter-electrode coupling capacitance between the first electrode and the second electrode,
The alteration level is measured by the inter-electrode coupling capacitance between the third electrode and the fourth electrode provided separately from the roller,
A life prediction method for predicting deterioration of the roller based on the roller replacement determination curve.
前記ローラの材質または環境条件に基づいて前記摩耗量曲線を補正した補正摩耗量曲線と、前記材質または前記環境条件に基づいて前記組成変化量曲線を補正した補正組成変化量曲線と、に基づいて前記ローラ交換判定曲線を補正した補正寿命予測曲線を求め、
前記ローラ交換判定曲線に基づいて前記ローラの劣化を予測する寿命予測方法。 The life prediction method according to claim 18,
Based on a corrected wear amount curve in which the wear amount curve is corrected based on the material or environmental conditions of the roller, and a corrected composition change amount curve in which the composition change amount curve is corrected based on the material or the environmental conditions, Obtaining a corrected life prediction curve that is obtained by correcting the roller replacement determination curve,
A life prediction method for predicting deterioration of the roller based on the roller replacement determination curve.
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JP2020136149A (en) * | 2019-02-22 | 2020-08-31 | ミツミ電機株式会社 | Electronic device and method of determining state of the same |
CN113608137A (en) * | 2021-07-30 | 2021-11-05 | 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 | Proton exchange membrane fuel cell stack life prediction method |
WO2023031990A1 (en) * | 2021-08-30 | 2023-03-09 | TeraWatt Technology株式会社 | Deterioration state estimation device, deterioration state estimation method, and program |
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