JP2021124322A - 電池診断装置、及び電池診断方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電池の劣化状態を精度良く判定し、電池を寿命の直前又は近くまで使用できる電池診断装置、及び電池診断方法を提供する。
【解決手段】電源電圧が所定電圧未満から所定電圧以上になったことを検知する電源監視部５と、電源電圧が所定電圧以上になったことを検知した後の所定期間に電池電圧を測定し、電池電圧に基づき電池１の残容量に関する電力を算出し、電池１の残容量に関する電力に基づき電池１の劣化判定を行う制御部４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、電池診断装置、及び電池診断方法に関する。
電池を備える装置において、電池の残容量が所定値よりも低下している状態（以下、劣化状態という）を判定するために、主に以下の２つの方式が用いられている。ひとつは、装置のファームウェアによる消費電荷量積算方式である。これは、電池の満状態の容量（公称容量）及び各動作で使用する電荷量を固定値として、装置により消費された電荷量を積算することにより電池の劣化状態を判定する方式である。他方は、定期診断内部抵抗方式である（例えば特許文献１）。定期診断内部抵抗方式は、定期的に電池の内部抵抗を測定し、予め設定された閾値と比較することにより電池の劣化状態を判定する方式である。
特開２００９−６３４６０
電荷積算方式では、電池の満状態の容量及び各動作で使用する電荷量を固定値として消費電荷量を計算する必要がある。しかしながら電池の種類、保管環境、使用環境等によっては、各動作で使用する電荷量が変動してしまうため電池の劣化状態を精度良く判定することは困難になり得る。
また定期診断内部抵抗方式では、部品のばらつきを考慮した閾値が設定されるため、装置に用いられている各部品によって理想的な劣化検出タイミングから大きく外れてしまう恐れがある。また電池の内部抵抗を正確に算出するには、周囲温度及び電流負荷を高精度に測定する必要があり、回路規模及びコストの増大を招く。
そこで本開示は、電池の劣化状態を精度良く判定し、電池を寿命の直前又は近くまで使用できる電池診断装置、及び電池診断方法を提供することを目的とする。
幾つかの実施形態に係る電池診断装置は、電源電圧が所定電圧未満から前記所定電圧以上になったことを検知する電源監視部と、
前記電源電圧が前記所定電圧以上になったことを検知した後の所定期間に電池電圧を測定し、前記電池電圧に基づき電池の残容量に関する電力を算出し、前記電池の残容量に関する電力に基づき前記電池の劣化判定を行う制御部と、
を備える。
このように、幾つかの実施形態に係る電池診断装置は、ＣＰＵリセット後に電池電圧を測定し、該電池電圧から算出した供給可能電力に基づき電池の劣化判定を行うため、電池の劣化状態を精度良く判定し、電池を寿命の直前又は近くまで使用できる。
一実施形態において、前記制御部は、前記電池の残容量に関する電力が閾値未満である場合に前記電池が劣化状態であると判定し、
前記電池が劣化状態であると判定された場合にアラートを出力する出力部を備えてもよい。
このように、制御部が電池の供給可能電力を閾値と比較し、電池の残容量に関する電力が閾値未満である場合に前記電池が劣化状態であると判定することで、電池の劣化状態を精度よく判定し、電池を寿命の直前又は近くまで使用できる。
一実施形態において、前記制御部は、前記電池の残容量に関する電力が閾値未満である場合が所定回数連続して発生した場合に前記電池が劣化状態であると判定してもよい。
このように、制御部が電池の供給可能電力を閾値と比較し、電池の残容量に関する電力が閾値未満であることが所定回数連続で発生した場合に前記電池が劣化状態であると判定することで、電池の劣化状態を精度よく判定し、電池を寿命の直前又は近くまで使用できる。
一実施形態において、前記電池は、塩化チオニルリチウム一次電池であり、
前記制御部は、前記電池の残容量に関する電力が前記閾値未満である場合又は所定回数連続して発生した場合、リフレッシュ電流を流した後に測定した電池電圧で再度算出した電力に基づき、前記劣化判定を行ってもよい。
このように、電池が塩化チオニルリチウム一次電池である場合に、リフレッシュ電流を流し電池の回復を試みた後に劣化判定をすることで、より精度良く電池の劣化状態を判定し、電池を寿命の直前又は近くまで使用することが可能となる。
一実施形態において、前記制御部は、前記電池が劣化状態であると判定した場合に自装置の動作モードを省電力モードに移行させてもよい。
このように、前記電池が劣化状態であると判定した場合に制御部が自装置の動作モードを省電力モードに移行させて消費電力を抑制することで、劣化状態の電池であっても残容量を有効活用できる。
一実施形態において、前記制御部は、前記電池の残容量に関する電力と複数の閾値レベルとを比較し、前記電池の劣化の程度をレベル分けし、前記劣化の程度に応じて自装置の動作モードを変更してもよい。
このように、制御部が電池の劣化の程度に応じて自装置の動作モードを切り替え、消費電力を抑制することで、劣化状態の程度に応じて電池の残容量を有効活用できる。
一実施形態において、前記制御部はさらに、前記電池の開放電圧に基づき前記劣化判定を行ってもよい。
このように、電池の開放電圧も用いて電池の劣化判定を行うことで、電池の劣化状態をより精度良く判定し、電池を寿命の直前又は近くまで使用することができる。
一実施形態において、前記制御部はさらに、定期的に測定された前記電池の残容量に関する電力の推移に基づき前記劣化判定を行うか否かを決定してもよい。
このように、電池の残容量に関する電力のトレンドを用いて電池の劣化判定を行うか否かを決定することで、電池の経年変化の考慮不足を防ぐことができる。
一実施形態において、前記制御部はさらに、前記電池の周囲温度に基づき前記劣化判定を行うか否かを決定してもよい。
このように、電池の周囲温度を用いて電池の劣化判定を行うか否かを決定することで、温度変化の考慮不足を防ぐことができる。
幾つかの実施形態に係る電池診断方法は、
電源電圧が所定電圧未満から前記所定電圧以上になったことを検知するステップと、
前記電源電圧が前記所定電圧以上になったことを検知した後の所定期間に電池電圧を測定し、電池の残容量に関する電力を算出するステップと、
前記電池の残容量に関する電力に基づき、前記電池の劣化判定を行うステップと、
を含む。
このように、ＣＰＵリセット後に電池電圧を測定し、該電池電圧から算出した供給可能電力に基づき電池の劣化判定を行うため、電池の劣化状態をより精度良く判定でき、従来よりも電池寿命の直前又は近くまで電池を使用することが可能となる。
本開示によれば、電池の劣化状態をより精度良く判定し、電池を寿命の直前又は近くまで使用できることが可能な電池診断装置、及び電池診断方法を提供することができる。
本開示の一実施形態に係る電池診断装置の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態に係る電池診断方法を示すフローチャートである。 劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。 第１の変形例に係る劣化判定処理を示すフローチャートである。 第２の変形例に係る劣化判定処理を示すフローチャートである。
以下、本開示の実施形態に係る電池診断装置１０について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施形態に係る電池診断装置１０の構成を説明する。
本実施形態に係る電池診断装置１０は、電池１と、定電圧回路部２と、負荷電流回路３と、制御部４と、電源監視部５と、定電圧回路一次側電圧保持手段６と、出力部７と、記憶部８とを備える。
電池１は、例えば塩化チオニルリチウム一次電池である。以下本実施形態において電池１を塩化チオニルリチウム一次電池１ともいうが、電池の種類はこれに限られない。換言すると本実施形態にかかる電池診断装置１０は、任意の種類の一次電池及び二次電池の診断が可能である。塩化チオニルリチウム一次電池１は、定電圧回路一次側電圧保持手段６を介して定電圧回路部２の入力に接続される。塩化チオニルリチウム一次電池１は出力電圧が高く、また自己放電が少なく長期間の使用が可能という特徴を持ち、長期間の安定動作が求められるプラント及び工場で使用される無線装置の電源に適している。塩化チオニルリチウム一次電池１は主に以下の３つの特徴を有するため、電池の劣化状態を把握することが一般的に困難とされている。
（１）電池の周囲温度により、公称容量（例えば満状態の容量）が大きく変化する。例えば高温環境で保管した場合は公称容量が半分以下に減少する。
（２）高温環境で使用すると、電池内部に塩化被膜が生成されて内部抵抗が上昇し、大電流使用時に電圧が低下する。この状態で装置が急激に高負荷動作に遷移した場合、所望の電圧を保つことができず、安定動作を維持できなくなる恐れがある。この場合、電池内に十分な容量が残っていても、電池を使用することができない。
（３）電池の容量がなくなる直前又は近くまで、ほぼ一定の開放電圧を維持するため、電池電圧測定では、劣化状態を把握することが困難である。
このように塩化チオニルリチウム一次電池１の場合は公称容量が周囲温度及び負荷条件により大きく変化するため、温度変化の激しい環境では塩化チオニルリチウム一次電池１の劣化状態を精度良く判定できない。さらに内部抵抗が増加せずに電池１が劣化するような場合、定期診断内部抵抗方式では劣化状態を検出できない。塩化チオニルリチウム一次電池１の場合は、電池劣化には塩化膜が成長し内部抵抗が増大するモードと周囲温度又は寿命の影響で開放電圧が低下するモードが存在する。定期診断内部抵抗方式では、後者の劣化モードを検出することができない。また電荷積算方式も、使用した電荷量を電池の満状態から減算していくため、中古電池又は保管状態が悪い電池が実装された場合も劣化状態を精度よく判定することが困難である。
定電圧回路部２は、塩化チオニルリチウム一次電池１の出力電圧を所定電圧（例えば３．３Ｖ）に変換して、制御部４、電源監視部５、出力部７、及び記憶部８の電源として出力する。
負荷電流回路３は、放電用抵抗３１と放電用スイッチ３２とを備える。放電用スイッチ３２は、後述する放電電流制御部１１３の制御に基づきＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。放電用スイッチ３２は、例えばＦＥＴ（Field effect transistor）である。放電用スイッチ３２をＯＮにすることで、有負荷時（放電用抵抗３１に電流を流している時）の電池電圧が測定される。
制御部４はＣＰＵ（central processing unit）であり又はＣＰＵの一部を構成し、電池診断装置１０の各部を制御しながら、電池診断装置１０の動作に関わる処理を実行する。制御部４は、ＡＤ変換部１１１と、計数部１１２と、放電電流制御部１１３と、リセット管理部１１４と、温度測定部１１５と、電池診断部１１６とを備える。
ＡＤ変換部１１１は、電池電圧のアナログデータをデジタルデータに変換し、当該デジタルデータを計数部１１２に渡す。計数部１１２は、ＡＤ変換部１１１から渡されたデジタルデータに基づき、塩化チオニルリチウム一次電池１から残容量に関する電力を算出する。電力の算出は以下の式（１）により行う。
Pbat = Vb2/R・・・・・・・・・・・・・・（１）
Pbatは、塩化チオニルリチウム一次電池１の残容量に関する電力であり、Vbは有負荷時の電池電圧であり、Rは負荷電流回路３の放電用抵抗３１の抵抗値である。計数部１１２は、算出した電力値（Pbat）を電池診断部１１６に渡す。なお、Pbatは、塩化チオニルリチウム一次電池１から電池診断装置１０の内部に供給可能な電力である。
放電電流制御部１１３は、負荷電流回路３の放電用スイッチ３２のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。当該制御により制御部４は、塩化チオニルリチウム一次電池１の有負荷時の電池電圧を測定する。具体的には放電電流制御部１１３は、電源電圧が低下したことにより実行されたＣＰＵリセット後に放電用スイッチ３２をＯＮにする。この制御により制御部４は、電源電圧が低下したことにより実行されたＣＰＵリセット後の所定期間に電池電圧を測定する。当該所定期間は、ＣＰＵリセット後から通常起動の間の期間である。あるいは当該期間は、ＣＰＵリセット後からリフレッシュ電流を流すまでの間の期間であってもよい。リフレッシュ電流は、塩化チオニルリチウム一次電池１の内部抵抗を低下させるために流す電流である。なお、初期起動時では、放電電流制御部１１３は、電源電圧がゼロボルト付近の低電圧であることにより実行されたＣＰＵリセット後に放電用スイッチ３２をＯＮにしてもよい。
リセット管理部１１４は、電源監視部５による監視結果に基づき、電源電圧が低下した場合ＣＰＵリセット（制御部４の再起動）を実行する。電源監視部５は、装置の電源電圧を定期的に監視している。リセット管理部１１４は、ＣＰＵリセットを実行する場合、ＣＰＵリセットの原因に係る情報を記憶部８に記憶する。具体的には例えばリセット管理部１１４は、電源異常に係るビットの情報を記憶部８に記憶する。なお、初期起動時でも、リセット管理部１１４は、同様の動作が可能である。
温度測定部１１５は、塩化チオニルリチウム一次電池１の周囲温度を測定し、測定した周囲温度値を電池診断部１１６に渡す。なお、周囲温度とは、塩化チオニルリチウム一次電池１の表面温度、又は電池１の近傍の温度であってもよい。
電池診断部１１６は、計数部１１２から渡されたPbat、及び任意ではあるが温度測定部１１５から渡された周囲温度値に基づき、塩化チオニルリチウム一次電池１の劣化判定を行う。劣化判定は種々の方法を取り得る。例えば、電力に係る閾値とPbatとを比較し、Pbatが閾値未満である場合に塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態であると判定してもよい。かかる閾値は、装置で必要とする動作の電力により定まる値である。例えば閾値は、装置で電力を最も必要とする動作の電力としてもよい。また閾値は、装置の各部のうち少なくとも一部が動作するのに必要な動作の電力としてもよい。当該閾値は予め定めた固定値であってもよく、あるいは温度測定部１１５から渡された周囲温度値に基づき算出することにより定められてもよい。
電源監視部５は、装置の電源電圧（例えば、定電圧回路部２の出力電圧）を監視する。電源監視部５は、電源電圧が所定電圧未満の場合、例えば電源電圧の低下を検出した場合、及び電源電圧が所定電圧以上になったことを検出した場合、リセット管理部１１４に検出結果を渡す。リセット管理部１１４は、当該検出結果に基づきＣＰＵリセットを実行する。なお、初期起動時でも、電源監視部５は、同様の動作が可能である。ここで、例えば、ＣＰＵリセット後とは、電源監視部５が、電源電圧が所定電圧未満から所定電圧以上になったことを検出した後を指す。
定電圧回路一次側電圧保持手段６は、ダイオード６１及びコンデンサ６２を組み合わせた構成であり、電池電圧を測定する際に制御部４に駆動電流を供給する。またコンデンサ６２からはダイオード６１によって負荷電流回路３には電流が流れない。そのため負荷電流回路３の放電用スイッチ３２がＯＮのときに塩化チオニルリチウム一次電池１から供給される電流は、全て負荷電流回路３に流れる。定電圧回路一次側電圧保持手段６において、電池１に接続される側が一次側、定電圧回路部２に接続される側が二次側である。
出力部７は、電池診断装置１０の動作によって得られるデータを出力する。具体的には例えば出力部７は、制御部４により塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態であると判定された場合、電池の劣化状態を報知するアラートを出力する。当該アラートは種々の態様を取り得る。例えばアラートは、電池残量が低いことを示してもよい。またアラートは、電池残量が例えば１％であることを示してもよい。当該電池残量は、計算値でなくてもよい。例えば電池残量は、ユーザに電池交換を促すのに十分な低い値であればよい。
出力部７は、通信用インタフェースであってもよい。通信用インタフェースは、例えばＬＡＮインタフェース、ＷＡＮインタフェース、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th generation）、若しくは５Ｇ（5th generation）などの移動通信規格に対応したインタフェース、又は近距離無線通信に対応したインタフェースである。通信用インタフェースは、一般的に工業製品で採用されている通信プロトコル（ISA100、LoRa通信、Fieldbus/Profibus, HART, Brain等）により、上位システムと通信してもよい。上位システムは、出力部７から出力したアラートに基づき、ユーザに当該アラートを報知する。例えば上位システムは、電池残量が１％であることを表示出力してもよい。
また出力部７は、ディスプレイ、スピーカ等であってもよい。ディスプレイは、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）又は有機ＥＬ（electro luminescence）ディスプレイである。出力部７がディスプレイである場合、出力部７が電池の電力低下を示すマークを表示し、現場作業員が電池１を交換すべき機器を特定しやすくしてもよい。
記憶部８には、少なくとも１つの半導体メモリ、少なくとも１つの磁気メモリ、少なくとも１つの光メモリ、又はこれらのうち少なくとも２種類の組み合わせが含まれる。半導体メモリは、例えば、ＲＡＭ（random access memory）又はＲＯＭ（read only memory）である。ＲＡＭは、例えば、ＳＲＡＭ（static random access memory）又はＤＲＡＭ（dynamic random access memory）である。ＲＯＭは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read only memory）、ＦｌａｓｈＲＯＭ、ＦＲＡＭ（登録商標）（Ferroelectric RAM）である。記憶部８は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能する。記憶部８には、電池診断装置１０の動作に用いられるデータと、電池診断装置１０の動作によって得られたデータとが記憶される。
次に、本開示の一実施形態に係る電池診断装置１０によって実行される電池診断方法について説明する。図２に本開示の一実施形態に係る電池診断方法に係るフローチャートを示す。
はじめに制御部４のリセット管理部１１４は、電源監視部５による監視結果に基づき、装置の電源電圧の低下を検出した場合及び電源電圧が所定電圧以上になったことを検出した場合、ＣＰＵリセットを実行する（ステップＳ１００）。リセット管理部１１４は、ＣＰＵリセットを実行する場合、ＣＰＵリセットの原因に係る情報を記憶部８に記憶する。具体的には例えばリセット管理部１１４は、電源異常に係るビットの情報を記憶部８に記憶する。
次に制御部４は、ＣＰＵリセットの原因が電源電圧の低下によるものであるか否かを判定する（ステップＳ２００）。具体的には制御部４は、記憶部８に記憶された電源異常に係るビットの情報を参照し、ＣＰＵリセットの原因を判定する。ＣＰＵリセットの原因が電源電圧の低下であると判定した場合、プロセスはステップＳ３００に進む。ＣＰＵリセットの原因が電源電圧の低下でないと判定した場合、プロセスはステップＳ６００に進む。
ＣＰＵリセットの原因が電源電圧の低下であると判定した場合、制御部４は、電池電圧（例えば、定電圧回路部２の出力電圧）を測定し、供給可能電力を算出する（ステップＳ３００）。具体的には放電電流制御部１１３は、ＣＰＵリセット後に負荷電流回路３の放電用スイッチ３２をＯＮに切り替える。当該制御により制御部４は、ＣＰＵリセット後の所定期間における塩化チオニルリチウム一次電池１の有負荷時の電池電圧を測定する。ＡＤ変換部１１１は、電池電圧のアナログデータをデジタルデータに変換し、該デジタルデータを計数部１１２に渡す。計数部１１２は、ＡＤ変換部１１１から渡されたデジタルデータに基づき、塩化チオニルリチウム一次電池１の残容量に関する電力を算出する。電力の算出は上述の式（１）により行う。
電池診断部１１６は、計数部１１２から渡されたPbat、及び任意ではあるが温度測定部１１５から渡された周囲温度値に基づき、塩化チオニルリチウム一次電池１の劣化判定処理を行う（ステップＳ４００）。図３に劣化判定処理の一例を示す。ステップＳ４０１において電池診断部１１６は、電池電圧から算出した残容量に関する電力（Pbat）と電力に係る閾値とを比較し、Pbatが閾値未満であるか否かにより劣化状態を判定する。Pbatが閾値未満である場合、電池診断部１１６は、塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態であると判定し（ステップＳ４０２）、劣化判定処理が終了する。他方で、ステップＳ４０１においてPbatが閾値未満でない場合、電池診断部１１６は、塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態でないと判定し（ステップＳ４０３）、劣化判定処理が終了する。
図２を再び参照し、出力部７は、劣化判定処理の結果に応じてアラートを出力する（ステップＳ５００）。具体的には出力部７は、制御部４により塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態であると判定された場合、電池の劣化状態を報知するアラートを出力する。他方で出力部７は、制御部４により塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態でないと判定された場合、かかるアラートを出力しない。当該アラートは種々の態様を取り得る。例えばアラートは、電池残量が低いことを示してもよい。またアラートは、電池残量が例えば１％であることを示してもよい。当該電池残量は計算値でなくてもよい。例えば電池残量は、ユーザに電池交換を促すのに十分な低い値であればよい。そして制御部４は、装置を通常起動し（ステップＳ６００）、プロセスが終了する。なお、例えば、通常起動後、電池診断装置１０は、内蔵又は外付けされたセンサ（不図示）から得られたセンサデータに基づくデータを、出力部７を介して上位システム等へ送信してもよい。また、通常起動後、電池診断装置１０は、上位システム等から出力部７を介して種々の設定データを受信し、記憶部８に記憶してもよい。
このように、本実施形態によれば、ＣＰＵリセット後に電池電圧を測定し、該電池電圧から算出した供給可能電力に基づき電池１の劣化判定を制御部４が行うため、電池１の劣化状態を精度良く判定できる。また、制御部４が電池の供給可能電力を閾値と比較し、電池１の残容量に関する電力が閾値未満の場合にアラートを出力部７により出力するため、従来よりも電池寿命の直前又は近くでユーザに迅速に注意喚起でき、電池寿命の直前又は近くで電池１を交換させることができる。換言すると本実施形態によれば、従来よりも電池寿命の直前又は近くまで電池１を使用することが可能となる。
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成又はステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
例えば第１の変形例として、劣化判定処理において制御部４は、電池１の残容量に関する電力が閾値未満であることが所定回数連続して発生した場合に塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態であると判定してもよい。図４は、第１の変形例に係る劣化判定処理を示すフローチャートである。
はじめに電池診断部１１６は、電池電圧から算出した電池１の残容量に関する電力（Pbat）が閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ４１１）。Pbatが閾値未満である場合、電池診断部１１６はカウンタの値をインクリメントする（ステップＳ４１２）。カウンタの値は、電池１の残容量に関する電力が連続して閾値未満であることを検知した回数を示す。例えば、カウンタの値は、ステップＳ４１１における判定によって、ステップＳ４１２の処理が連続して実行された回数を示す。カウンタは、記憶部８に記憶される。
ステップＳ４１２に続いて電池診断部１１６は、カウンタの値が所定回数以上であるか否かを判定する（ステップＳ４１４）。カウンタの値が所定回数以上である場合、プロセスはステップＳ４１５に進む。この場合、電池診断部１１６は塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態であると判定し（ステップＳ４１５）、劣化判定処理が終了する。
ステップＳ４１４においてカウンタの値が所定回数以上でない場合、電池診断部１１６は、塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態でないと判定し（ステップＳ４１６）、劣化判定処理が終了する。
また、ステップＳ４１１においてPbatが閾値未満である場合、電池診断部１１６は、カウンタの値をリセットする（ステップＳ４１３）。そして電池診断部１１６は、電池１が劣化状態でないと判定し（ステップＳ４１６）、劣化判定処理が終了する。
このように制御部４が電池の供給可能電力を閾値と比較し、電池１の残容量に関する電力が閾値未満であることが所定回数連続で発生した場合にアラートを出力部７により出力する。そのため、電池寿命のより直前でユーザに迅速に注意喚起でき、電池寿命の直前又は近くで塩化チオニルリチウム一次電池１を交換させることができる。
また例えば第２の変形例として、劣化判定処理において制御部４は、電池１の残容量に関する電力が閾値未満である場合にリフレッシュ電流を流して回復を試みてから、再度算出した電力に基づき、電池１の劣化状態を判定してもよい。一般的に電池１は内部抵抗を有しており、劣化と共に内部抵抗が上昇する。新品電池においても、長期間未使用だった場合(電流が流れていない状態)、環境条件(極度な高温低温及び急激な温度変動)等によっても内部抵抗は上昇しやすい。電池１の電荷量が十分ある場合であれば、強制的に電池１から電流（リフレッシュ電流）を流して放電することで、電池１の内部に蓄えられた皮膜を破壊し内部抵抗を低下できる効果が知られている。そのため、電池１が劣化状態と一度判定された後に一旦強制放電を行い、再度診断を実施し、最終的な劣化判定をしてもよい。図５は、第２の変形例に係る劣化判定処理を示すフローチャートである。
はじめに電池診断部１１６は、電池電圧から算出した電池１の残容量に関する電力（Pbat）が閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ４２１）。Pbatが閾値未満である場合、電池診断部１１６は、電池１が劣化状態であると仮判定する（ステップＳ４２２）。他方でPbatが閾値未満でない場合、電池診断部１１６は、塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態でないと判定し（ステップＳ４２３）、劣化判定処理が終了する。
ステップＳ４２２に続いて制御部４は、塩化チオニルリチウム一次電池１においてリフレッシュ電流を流す（ステップＳ４２４）。続いて制御部４は、リフレッシュ電流を停止した後、電池電圧を測定し、供給可能電力を算出する（ステップＳ４２５）。具体的には放電電流制御部１１３は、例えば、リフレッシュ電流を流す回路（不図示）を用いて流し、リフレッシュ電流を流した後に負荷電流回路３の放電用スイッチ３２をＯＮに切り替える。なお、リフレッシュ電流を流す回路は、負荷電流回路３を用いてもよい。当該制御により制御部４は、リフレッシュ電流を流した後における塩化チオニルリチウム一次電池１の有負荷時の電池電圧を測定する。ＡＤ変換部１１１は、電池電圧のアナログデータをデジタルデータに変換し、当該デジタルデータを計数部１１２に渡す。計数部１１２は、ＡＤ変換部１１１から渡されたデジタルデータに基づき、塩化チオニルリチウム一次電池１から残容量に関する電力を算出する。電力の算出は上述の式（１）により行う。
続いて電池診断部１１６は、電池電圧から算出した電池１の残容量に関する電力（Pbat）が閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ４２６）。Pbatが閾値未満である場合、電池診断部１１６は、塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態であると判定し（ステップＳ４２７）、劣化判定処理が終了する。他方でPbatが閾値未満でない場合、電池診断部１１６は、塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態でないと判定し（ステップＳ４２３）、劣化判定処理が終了する。
このように、ＣＰＵリセット後に前記電池にリフレッシュ電流を流した後の時点の電池電圧により塩化チオニルリチウム一次電池１の残容量に関する電力を算出し、塩化チオニルリチウム一次電池１の回復を試みた後に制御部４が劣化判定を行う。このようにすることで、塩化チオニルリチウム一次電池１の劣化状態をより精度良く判定することが可能となる。また、リフレッシュ電流を流すことによって、電池内部で蓄積された皮膜を除去して内部抵抗を低減して電池１の回復を試みることによって、電池１の寿命を延ばせることが可能となる。
なお、リフレッシュ電流を流し再度診断を実施する処理の回数に制限を設けてもよい。具体的には制御部４がリフレッシュ電流を流した回数をカウントし、リフレッシュ電流を流した回数が一定回数に達した場合、制御部４は、劣化状態と仮判定した後において回復を試みず、塩化チオニルリチウム一次電池１が劣化状態であると判定してもよい。
また第３の変形例として、図１から図４において、例えば制御部４は、電池１が劣化状態であると判定した場合に装置の動作モードを通常動作モードから省電力モードに移行させてもよい。例えば、通常動作モードとは、装置が備える全部の機能を動作させ、省電力モードとは、装置が備える一部の機能のみを動作させ、他の機能を停止させる動作モードである。劣化状態の電池１の交換は、必ずしもすぐに実施できるとは限らない。そのため電池１が劣化状態となった場合に、省電力モードに移行する制御を行ってもよく、交換までの電池の寿命を延ばせることが可能となる。省電力モードにおいて停止させる機能は、無線通信機能であってもよい。例えば、出力部７がアラートを無線通信により出力した後、制御部４は、通常の通信(例えばセンサの出力値の送信等)を停止させてもよい。これにより装置の消費電力を抑制することができる。また省電力モードにおいて停止させる機能は測定機能であってもよい。例えば制御部４は、温度測定部１１５の温度測定周期を変更してもよい。制御部４は、測定部が例えば１０分周期で通常動作している場合に、当該周期を２４時間周期に変更してもよい。このように制御部４が測定部の動作周期を変更することで電力を抑制できる。なお省電力モードにおいて制限対象となる機能は、通信機能、測定機能に限られず、装置が備える他の任意の機能が制限されてよい。
また第４の変形例として、図１から図４において、例えば、電池１の劣化判定に用いる電力の閾値レベルは複数設けられてもよい。具体的には制御部４は、複数の閾値レベルとして、複数の閾値を設け、複数の閾値と電池１の残容量に関する電力とを比較し、電池１の劣化の程度をレベル分けしてもよい。また制御部４は、電池１の劣化の程度に応じて使用できる機能を制限してもよい。換言すると制御部４は、電池１の残容量に関する電力と複数の閾値レベルとを比較することで電池１の劣化の程度をレベル分けし、劣化の程度に応じて装置の動作モードを変更してもよい。装置の各部が利用する電力はそれぞれ異なる。例えば、無線通信部、測定部、及び記憶部が消費する電力がそれぞれ50mW、30mW、10mWであるとする。この場合、これらの消費電力に応じた３段階の閾値を設けることで制御部４は各閾値に応じた電池１の劣化の程度を段階的にレベル分けし、動作モードの変更として、各レベルに応じて利用できない機能のみを停止させることで、一時的に装置の動作を継続する制御を行うことができる。このように制御部４が電池の劣化の程度に応じて装置の動作モードを切り替え、消費電力を抑制することで、劣化状態の程度に応じて電池１の残容量を有効活用できる。例えば、残容量が50mW未満の場合、無線通信部の機能を停止させる。
また第５の変形例として、図１から図４及び第３から第４の変形例において、例えば制御部４は、電池１の劣化判定の際に、負荷電流回路３のスイッチをＯＦＦしたまま電池の電圧（以下、開放電圧という）を測定し、当該開放電圧にも基づき劣化判定を行ってもよい。換言すると制御部４は、電池１の残容量に関する電力及び開放電圧に基づき電池１の劣化判定を行ってもよい。例えば、電池１の開放電圧を測定し、開放電圧が閾値レベル以下であれば、制御部４は電池１の残容量に関する電力が閾値以上であっても電池１の寿命が近いことを通知するアラートを出力部７により出力してもよい。このように、電池１の開放電圧も用いて電池１の劣化判定を行うことで、電池１の劣化状態をより精度良く判定することができる。
また第６の変形例として、図１から図４及び第３から第５の変形例において、例えば制御部４は、定期的に電力測定を行うことで、電力低下のトレンドを予測し、電池１の劣化判定の判断基準に用いてもよい。具体的には制御部４は、図２に示すステップＳ４００の劣化判定処理の前に、電力低下のトレンドに基づき劣化判定処理を行うか否かを決定してもよい。このようにすることで、経年変化を加味した診断を行うことができる。例えば新品電池と使い込んだ電池とでは、電力測定値が異なり、劣化が進んでいる場合判定値に近づくことがわかっている。このような変化が観測されていない場合は、急激な環境変化、利用者の操作ミス等による影響も考えられる。この場合に制御部４は、経年変化の考慮不足を防ぐため電池１の劣化判定を行わずに見送ってもよい。換言すると制御部４は、定期的に測定された電池１の残容量に関する電力の推移に基づき電池１の劣化判定を行うか否かを決定してもよい。このように電池１の残容量に関する電力のトレンドを用いて電池１の劣化判定を行うか否かを決定することで、電池１の経年変化の考慮不足を防ぐことができる。さらに制御部４は、当該トレンドに基づくアラートを出力部７から出力し、電池交換を事前に促してもよい。また、制御部４は、当該トレンドから推定した経年変化を記憶部８に保存してもよい。
また第７の変形例として、図１から図４及び第３から第６の変形例において、例えば、急峻な温度変化が生じた場合、一時的に電池１の電力低下が生じる可能性がある。そのため急激な温度変化を検出した場合には、制御部４は、温度変化の考慮不足を防ぐため劣化判定を行わずに見送ってもよい。換言すると制御部４は、電池１の周囲温度に基づき劣化判定を行うか否かを決定してもよい。具体的には制御部４は図２に示すステップＳ４００の劣化判定処理の前に、電池１の周囲温度に基づき劣化判定処理を行うか否かを決定してもよい。このように電池１の周囲温度を用いて電池１の劣化判定を行うか否かを決定することで、温度変化の考慮不足を防ぐことができる。また例えば制御部４は、製品の仕様範囲を超えた環境条件(例えば温度、振動等)が発生している場合、劣化判定を行わずに見送ってもよい。また、かかる状態を検出した場合、制御部４は、使用範囲を超えた環境条件である旨のアラートを出力部７により出力してもよい。
１ 塩化チオニルリチウム一次電池（電池）
２ 定電圧回路部
３ 負荷電流回路
４ 制御部
５ 電源監視部
６ 定電圧回路一次側電圧保持手段
７ 出力部
８ 記憶部
１０ 電池診断装置
３１ 放電用抵抗
３２ 放電用スイッチ
６１ ダイオード
６２ コンデンサ
１１１ ＡＤ変換部
１１２ 計数部
１１３ 放電電流制御部
１１４ リセット管理部
１１５ 温度測定部
１１６ 電池診断部

Claims (10)

  1. 電源電圧が所定電圧未満から前記所定電圧以上になったことを検知する電源監視部と、
    前記電源電圧が前記所定電圧以上になったことを検知した後の所定期間に電池電圧を測定し、前記電池電圧に基づき電池の残容量に関する電力を算出し、前記電池の残容量に関する電力に基づき前記電池の劣化判定を行う制御部と、
    を備える電池診断装置。
  2. 請求項１に記載の電池診断装置であって、
    前記制御部は、前記電池の残容量に関する電力が閾値未満である場合に前記電池が劣化状態であると判定し、
    前記電池が劣化状態であると判定された場合にアラートを出力する出力部を備える、
    電池診断装置。
  3. 請求項２に記載の電池診断装置であって、
    前記制御部は、前記電池の残容量に関する電力が閾値未満である場合が所定回数連続して発生した場合に前記電池が劣化状態であると判定する電池診断装置。
  4. 請求項２又は３に記載の電池診断装置であって、
    前記電池は、塩化チオニルリチウム一次電池であり、
    前記制御部は、前記電池の残容量に関する電力が前記閾値未満である場合又は所定回数連続して発生した場合、リフレッシュ電流を流した後に測定した電池電圧で再度算出した電力に基づき、前記劣化判定を行う、電池診断装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電池診断装置であって、
    前記制御部は、前記電池が劣化状態であると判定した場合に自装置の動作モードを省電力モードに移行させる電池診断装置。
  6. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電池診断装置であって、
    前記制御部は、前記電池の残容量に関する電力と複数の閾値レベルとを比較し、前記電池の劣化の程度をレベル分けし、前記劣化の程度に応じて自装置の動作モードを変更する電池診断装置。
  7. 請求項１乃至６に記載の電池診断装置において、
    前記制御部はさらに、前記電池の開放電圧に基づき前記劣化判定を行う、電池診断装置。
  8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電池診断装置であって、
    前記制御部はさらに、定期的に測定された前記電池の残容量に関する電力の推移に基づき前記劣化判定を行うか否かを決定する、電池診断装置。
  9. 請求項１乃至８に記載の電池診断装置において、
    前記制御部はさらに、前記電池の周囲温度に基づき前記劣化判定を行うか否かを決定する、電池診断装置。
  10. 電源電圧が所定電圧未満から前記所定電圧以上になったことを検知するステップと、
    前記電源電圧が前記所定電圧以上になったことを検知した後の所定期間に電池電圧を測定し、電池の残容量に関する電力を算出するステップと、
    前記電池の残容量に関する電力に基づき、前記電池の劣化判定を行うステップと、
    を含む電池診断方法。
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