JP2022054682A - 二次電池の劣化判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のバッテリが直列に接続されたバッテリ群を備える電源等に適用される。個々のバッテリの充電状態による内部抵抗の違いによる影響をできるだけ緩和し、精度の良い劣化判定が行えるようにした二次電池の劣化判定装置を提供する。【解決手段】各バッテリ２に個別に接続された複数の電圧センサ７と、計測用電流をバッテリ群に印加する放電回路等の計測用電流印加装置９とを備える。計測値を用いて各バッテリ２の劣化を判定するコントローラ１１を備える。コントローラ１１は、交流成分の電圧の計測値の平均値からの乖離度、または交流成分の電圧の計測値から求められる各バッテリ２の内部抵抗の平均値からの乖離度、またはこれら交流成分の電圧の計測値の平均値からの乖離度、および内部抵抗の平均値からの乖離度の両方で各バッテリ２の劣化の判定を行う。【選択図】図１

Description

この発明は、データセンタ、携帯電話基地局、またはその他各種の電力安定供給が求められる電源装置における非常用電源等に用いられる二次電池の劣化を判定する劣化判定装置に関する。

データセンタおよび携帯電話基地局等では、電力の安定供給が重要であり、定常時には交流商用電源が用いられるが、交流商用電源が停止した場合の無停電装置として、二次電池を用いた非常用電源が装備される。非常用電源の充電方式としては、充電回路を用いて定常時に微小電流で充電するトリクル充電の形式と、整流器に対して負荷と二次電池を並列に接続し、一定電流を印加して負荷を運転させつつ充電するフロート充電の形式とがある。一般的に非常用電源にはトリクル充電の形式が多く採用されている。

前記非常用電源は、商用電源で駆動される負荷の駆動が可能な電圧と電流が要求され、一つの二次電池であるバッテリの電圧は低く、また容量も小さいため、複数のバッテリが直列接続されたバッテリ群を複数並列に接続した構成とされる。個々のバッテリは、鉛蓄電池やリチウムイオン電池である。

このような非常用電源において、バッテリは劣化によって電圧が低下するため、信頼性確保のために、バッテリの劣化判定を行い、劣化したバッテリを交換しておくことが望まれる。しかし、データセンタ、携帯電話基地局等の大規模な非常用電源における多数のバッテリを精度良く劣化判定できる装置は、提案されるに至っていない。

従来のバッテリの劣化判定の提案例としては、車載バッテリチェッカーとして、バッテリ全体を纏めて計測する提案（例えば、特許文献１）、バッテリにパルス状電圧を印加し、入力電圧と応答電圧とからバッテリの内部インピーダンスを算出する提案（例えば、特許文献２）、バッテリにおける直列接続された個々のセルの内部抵抗を計測し、劣化判定する方法（例えば、特許文献３）等が提案されている。また、バッテリの内部抵抗等の非常に小さな抵抗値を計測するハンディチェッカーとして、交流４端子法バッテリテスタが商品化されている（例えば、非特許文献１）。

前記特許文献１，２では、無線によるデータ送信も提案され、ケーブルの取り回しや手作業の削減、コンピュータによるデータ管理も提案されている。

従来の前記ハンディチェッカー（非特許文献１）は、バッテリが何十、何百と接続された非常用電源では、計測箇所が多くなり過ぎ、実現性がない。
特許文献１，２の技術は、いずれも、バッテリからなる電源の全体を計測するものであり、個々のバッテリ、つまり個々のセルの計測を行うものではない。そのため、劣化判定の精度が低く、また劣化した個々のバッテリを特定することができない。

特許文献３の技術は、直列接続された個々のセルの内部抵抗を計測することでは、劣化判定の精度向上、および劣化した個々のバッテリを特定する技術に繋がる。
しかし、各電圧センサの基準電位（グランドレベル）は、各セルのマイナス端子電位となる。よって、そのままでは数十～数百個のバッテリが直接接続されたバッテリ群の各バッテリの基準電位が全て異なる。この基準電位の相違への対処は、同文献には開示されていない。一般的には、個々のセルの電位を取得するためには、差動演算で電位差を検出するか、絶縁トランスを使用する必要があり、複雑で高価な構成となる。

これらの課題を解消するものとして、特許文献４が提案されている。同文献は、図２０に示すように、それぞれ二次電池である複数のバッテリ２が直列接続されたバッテリ群３が複数並列に接続された電源１における前記各バッテリ２の劣化を判定する二次電池の劣化判定装置である。各バッテリ２に個別に接続された複数の電圧センサ７と、交流成分を含む計測用電流を前記バッテリ群３に印加する計測用電流印加装置（例えば放電回路）９と、前記各電圧センサ７に設けられ計測された交流成分の電圧の計測値を無線で送信するセンサ毎無線通信手段１０Ａと、前記各センサ毎無線通信手段１０Ａの送信した前記計測値を受信し、この受信した計測値を用いて各バッテリ２の内部抵抗を算出し、内部抵抗から前記バッテリ２の劣化を判定するコントローラ１１とを備える。
また、同文献には、複数のバッテリ２が直列接続されたバッテリ群３は、図示は省略するが、中間点で上下を分離し、かつすべての中間点を接続して１つの計測用電流印加装置９で制御することで、計測用電流印加装置（放電回路）９のスイッチング素子であるパワー素子の耐圧を下げることについても提案されている。
なお、同図において、後述の実施形態と対応する部分は、同一の符号を付してある。

また、同図のようなバッテリ群３が複数並列に接続された電源１に対して、交流成分を含む計測用電流を前記バッテリ群３に印加し、内部抵抗から前記バッテリ２の劣化を判定する二次電池の劣化判定装置が、特許文献５～７等においても提案されている。
これら特許文献４～７の劣化判定装置では、劣化判定対象の電源１の全体ではなく、個々のバッテリ２の劣化を判定するため、バッテリ２の劣化をある程度精度良く判定することができる。

特開平１０－１７０６１５号公報 特開２００５－１００９６９号公報 特開２０１０－１６４４４１号公報 特開２０１７－２１５２７６号公報 特開２０１７－１５０９２５号公報 特開２０１８－０６６６２６号公報 特開２０１７－１６７０７３号公報

"内部抵抗計測器・バッテリテスタ IW7807 東京デバイセズ"、[online]、東京デバイセズ［平成２８年５月３０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｔｏｋｙｏｄｅｖｉｃｅｓ. ｊｐ／ｉｔｅｍｓ／３７＞

バッテリの内部抵抗は、バッテリの充電状態、つまり満充電に対してどの程度の充電がなされているかによって変化する。各バッテリにつき、常に満充電状態として内部抵抗を測定できれば、前記の充電状態による内部抵抗の違いがあっても正確な内部抵抗の計測が行える。
しかし、複数のバッテリが直列に接続されたバッテリ群では、バッテリ群を構成する個々のバッテリの劣化の程度や固体差等によって、バッテリ群内の個々のバッテリの充電状態に違いが生じる。すなわち、バッテリ群として両端電圧が満充電状態における電圧となるまで充電しておいても、直列接続された個々のバッテリについては満充電状態になっていない物が生じる。そのため、満充電状態におけるバッテリの内部抵抗の基準値に対して、個々のバッテリの内部抵抗を比較し、劣化判断を行うと、満充電状態となっていないバッテリに関して正確な劣化判断が行えないという課題がある。

また、次の課題がある。前記計測用電流印加装置は、スイッチング素子の数Ｈｚ～数百Ｈｚのスイッチング動作で充放電を繰り返することで交流成分を得て、直流電圧に重畳させ、その重畳された交流成分の電圧を計測して劣化判断している。この場合、小さな電圧値の違い、例えばミリボルト単位の電圧の計測を行う必要があって、精度の良い電圧計が必要であるうえ、ノイズも乗り易く、精度良く計測することが難しい。そのため、劣化判定装置が高価になると言う課題がある。

この発明の目的は、個々のバッテリの充電状態による内部抵抗の違いの影響をできるだけ緩和し、精度の良い劣化判定が行えるようにした二次電池の劣化判定装置を提供することである。
この発明の他の目的は、耐ノイズに性に優れた精度の良い劣化判定が行える二次電池の劣化判定装置を提供することである。

この発明の第１の二次電池の劣化判定装置は、それぞれ二次電池である複数のバッテリ２が直列接続されたバッテリ群３が複数並列に接続された電源１における前記各バッテリ２の劣化を判定する二次電池の劣化判定装置であって、
前記各バッテリ２に個別に接続された複数の電圧センサ７と、
交流成分を含む計測用電流を前記バッテリ群３に印加する計測用電流印加装置９と、
前記電圧センサ７で計測された交流成分または直流成分または交流成分と直流成分の両方の電圧の計測値を送信するセンサ通信手段１０と、
前記センサ通信手段１０の送信した前記計測値を受信し、この受信した計測値を用いて前記各バッテリ２の劣化を判定するコントローラ１１とを備え、
前記コントローラ１１は、受信した交流成分の電圧の計測値の平均値からの乖離度、または前記受診した交流成分の電圧の計測値から求められる前記各バッテリ２の内部抵抗の平均値からの乖離度、またはこれら交流成分の電圧の計測値の平均値からの乖離度、および前記内部抵抗の平均値からの乖離度の両方から前記各バッテリ２の劣化の判定を行う。

なお、この明細書で言う交流成分は、電圧の大きさが繰り返し変化する成分であり、電圧の向きが常に一定であっても良く、例えばリップル電流やパルス電流であっても良い。前記「バッテリ２」は、複数のセルが直列接続されたものであっても、セル単独であってもよい。前記計測用電流印加装置９は、放電回路であっても充電回路であってもよい。前記乖離度は、前記電圧または内部抵抗にばらつきがある場合における、平均値からのずれ量であり、電圧または抵抗の単位であってもよく、また電圧または抵抗の定められたずれ量に対する割合であってもよい。

この構成によると、前記コントローラ１１は、受信した交流成分の電圧の計測値の平均値からの乖離度、または前記受診した交流成分の電圧の計測値から求められる前記各バッテリ２の内部抵抗の平均値からの乖離度、またはこれら交流成分の電圧の計測値の平均値からの乖離度、および前記内部抵抗の平均値からの乖離度の両方から前記各バッテリ２の劣化の判定を行う。このように平均値からの乖離度で劣化の判定を行うため、複数のバッテリ２が直列に接続されたバッテリ群３において、個々のバッテリ２の劣化の程度や固体差等によって個々のバッテリ２の充電状態に違いが生じていても、満充電状態におけるバッテリ２の内部抵抗や電圧を基準値として劣化判定を行う場合に比べて、個々のバッテリ２の劣化の判定を精度良く行える。
乖離度で劣化の判定を行う場合、計測時にバッテリ２を必ずしも満充電させておく必要がないと言う利点も得られ、また平均値に対する相対的な計測で良いため、電圧計についても、広範な計測を高い分解能で行える物でなくてもよく、比較的に簡易な構成の物で済むと言う利点も得られる。
また、劣化判定対象の電源１の全体ではなく、個々のバッテリ２の劣化を判定するようにし、またその判定については、交流成分を含む計測用電流を印加し、送信した前記電圧の計測値と前記電流センサ８の計測値とを用いて各バッテリ２の内部抵抗を算出し、内部抵抗から前記バッテリ２の劣化を判定するため、精度良く劣化を判定することができる。バッテリ２の内部抵抗は、バッテリ２の容量、つまり劣化の程度と密接な関係があり、内部抵抗が分かれば、バッテリ２の劣化を精度良く判定できる。

この発明の第２の二次電池の劣化判定装置は、それぞれ二次電池である複数のバッテリ２が直列接続されたバッテリ群３が複数並列に接続された電源１における前記各バッテリ２の劣化を判定する二次電池の劣化判定装置であって、
前記各バッテリ２に個別に接続された複数の電圧センサ７と、
直流成分を含む計測用電流を各バッテリ群３毎に印加する計測用電流印加装置９と、
前記電圧センサ７で計測された直流成分の電圧の計測値を送信するセンサ通信手段１０と、
前記電圧センサ通信手段１０の送信した前記計測値を受信し、この受信した計測値を用いて各バッテリ２の劣化を判定するコントローラ１１とを備え、
前記コントローラ１１は、前記受信した直流成分の電圧の計測値を基準値と比較して前記各バッテリ２の劣化の判定を行う。
前記計測用電流印加装置９は、前記計測用電流の直流成分を与え続ける間隔を、少なくとも確実に直流として取り扱うことが可能な時間だけ、例えば数十秒～数分間、または１時間程度、または数日程度、連続的に前記各バッテリ群３に印加する。

直流に重畳された交流成分の電圧を計測して劣化判断する場合、小さな電圧値の違い、例えばミリボルト単位の電圧の計測を行う必要があって、精度の良い電圧計が必要であるうえ、ノイズも乗り易く、精度良く計測することが難しい。しかし、バッテリ２が劣化した場合、その劣化による内部抵抗の増加は、印加された直流成分の電圧にも明確に現れる。そのため、直流成分の電圧値を計測することによっても、バッテリ２の劣化の程度が判定できる。また、直流成分で劣化判定を行うため、ノイズが載ることによる判定精度の低下がない。このように、広範囲の検出が高い分解能で検出される電圧計が不要で、耐ノイズに性にも優れた二次電池の劣化判定装置となる。

前記第１の発明に係る交流成分による劣化判定に加えて、第２の発明に係る直流成分による劣化判定を加えてもよい。
すなわち、前記第１の発明において、前記コントローラ１１は、前記各バッテリ２の劣化の判定につき、前記各乖離度からの判定に加えて、前記受信した直流成分の電圧の計測値を基準値と比較して前記各バッテリ２の劣化の判定を行う処理を含むようにしてもよい。
第１の発明に係る交流成分による劣化判定に加えて、第２の発明に係る直流成分による劣化判定を加えると、第２の発明における耐ノイズ性に優れた劣化判定が行え、より一層精度の良い劣化判定が行える。
前記交流成分による劣化判定と前記直流成分による劣化判定とは、両方の劣化判定の結果を総合して最終的な劣化判定を行うようにしてもよく、またいずれか片方の劣化判定を主に用い、もう片方の劣化判定を補助的に用いるようにしてもよい。
前記計測用電流印加装置９は、交流成分による劣化判定用と直流成分による劣化判定用とに別々に設けてもよく、また同じ計測用電流印加装置９を用い、直流成分による劣化判定用時は、スイッチング動作の時間間隔を大きくしてもよい。

前記コントローラ１１は、前記直流成分の電圧の計測値を比較する場合に、その比較の前記基準値を、絶対的な値としてもよく、また前記各バッテリ２の前記直流成分の電圧の計測値の平均値とし、前記受信した直流成分の電圧の計測値の前記平均値からの乖離で前記劣化の判定を行うようにしてもよい。

直流電圧の絶対的な値で直流電圧の変化を検出しようとすると、高精度な検出を行うには、広範囲の検出が行えてかつ分解能にも優れた電圧計が必要となる。これに対し、直流成分の電圧の計測値の平均値からの電圧の乖離度で劣化の判定を行うようにすれば、前記平均値を基準としてバッテリ２の劣化による電圧の変化が予想される範囲の電圧を計測可能な電圧計を用いればよく、広範囲な検出は不要となる。そのため、簡易な構成の電圧計で足り、コスト低下が図れる。

前記第１の発明および第２の発明に係る二次電池の劣化判定装置において、前記バッテリ群３を互いに直列に並ぶ複数のバッテリ群区分体３ａに区分し、各バッテリ群区分体３ａの両端間に前記計測用電流印加装置９を設けてもよい。
例えば、バッテリ群３を２つのバッテリ群区分体３ａに区分した場合は、両バッテリ群区分体３ａ間の区分点Ｐと前記バッテリ群３の正負の各端部との間に前記計測用電流印加装置９を設ける。バッテリ群３を３つ以上の前記バッテリ群区分体３ａに区分する場合においては、さらに隣合う前記区分点Ｐ間毎に前記計測用電流印加装置９を設ける。前記バッテリ群３を２つのバッテリ群区分体３ａに区分するについては、区分点Ｐをバッテリ群３の中点（バッテリ群３を２つに等分する点）とすることが好ましいが、必ずしも中点でなくてもよい。

このようにバッテリ群３を複数のバッテリ群区分体３ａに区分し、バッテリ群区分体３ａ毎に一つの計測用電流印加装置９を設けた場合、個々のバッテリ群区分体３ａの両端間に計測用電流印加装置９を設けた回路が、互いに独立した閉回路となるため、バッテリ群３やバッテリ群区分体３ａの相互間に放電電流の回り込みが発生することが、より一層確実に回避される。そのため、個々のバッテリ２の劣化状況を、より一層正確に測定することができる。また、バッテリ群３が複数のバッテリ群区分体３ａに分割されることで、計測用電流印加装置９を構成するパワー素子からなるスイッチング素子２７の耐圧を下げることができる。

この発明において、前記計測用電流印加装置９が、パワー素子からなるスイッチング素子２７と電流制限抵抗２６とで構成される放電回路であってもよい。
具体的に説明すると、例えば前記計測用電流印加装置９が放電回路で構成されて電流制限抵抗２６を用いる場合、電流制限抵抗２６は、バッテリ２の内部抵抗に比べて十分大きいため、バッテリ内部抵抗が劣化により変化しても電流値への影響はほとんどない。そのため、複数のバッテリ群３が並列接続されていても、電流値を放電回路（計測用電流印加装置９）の位置で測定し、バッテリ群３の並列個数で割った値を個々のバッテリ２の測定用電流とすることが出来る。
例えば、電流制限抵抗２６を２０～３０Ωとした場合、バッテリ内部抵抗は数ｍ～１０ｍΩ程度であるため、１０ｍΩとして１５０個直列接続で１．５Ωである。３並列であれば０．５となり、電流制限抵抗２６に比べ小さい。ここで１０％の抵抗が劣化により内部抵抗が２倍になったとしても、０．５５Ωであり、総インピーダンスは２０．５Ωが２０．５５Ωとなる程度であり、測定用電流への影響は小さい。そのため、電流センサ８を共通としてもよい。

この発明において、前記センサ通信手段１０が、前記電圧センサ７で計測された直流成分の電圧の計測値を無線で通信する構成であってもよい。
バッテリ群３を構成する直列に接続されたバッテリ２が多数であっても、例えば数十～数百であっても、無線で送信するため、個々の電圧センサ７の基準電位（グランドレベル）がいずれも共通化でき、基準電位を気にする必要がない。そのため、差動演算や絶縁トランスの必要がない。また、複数ある個々の電圧センサ７の計測値を無線で送信するため、複雑な配線の必要がない。これらにより、簡単で安価な構成とできる。

この発明の第１の二次電池の劣化判定装置は、それぞれ二次電池である複数のバッテリが直列接続されたバッテリ群が複数並列に接続された電源における前記各バッテリの劣化を判定する二次電池の劣化判定装置であって、前記各バッテリに個別に接続された複数の電圧センサと、交流成分を含む計測用電流を前記バッテリ群に印加する計測用電流印加装置９と、前記電圧センサで計測された交流成分または直流成分または交流成分と直流成分の両方の電圧の計測値を送信するセンサ通信手段と、前記センサ通信手段の送信した前記計測値を受信し、この受信した計測値を用いて前記各バッテリの劣化を判定するコントローラとを備え、前記コントローラは、受信した交流成分の電圧の計測値の平均値からの乖離度、または前記受診した交流成分の電圧の計測値から求められる前記各バッテリの内部抵抗の平均値からの乖離度、またはこれら交流成分の電圧の計測値の平均値からの乖離度および前記内部抵抗の平均値からの乖離度の両方から前記各バッテリの劣化の判定を行うため、個々のバッテリの充電状態による内部抵抗の違いによる影響をできるだけ緩和し、精度の良い劣化判定が行える。

この発明の第２の二次電池の劣化判定装置は、それぞれ二次電池である複数のバッテリが直列接続されたバッテリ群が複数並列に接続された電源における前記各バッテリの劣化を判定する二次電池の劣化判定装置であって、前記各バッテリに個別に接続された複数の電圧センサと、直流成分を含む計測用電流を前記各バッテリ群毎、または前記各バッテリ群を直列に並ぶ複数のバッテリ群区分体毎に印加する計測用電流印加装置と、前記電圧センサで計測された直流成分の電圧の計測値を送信するセンサ通信手段と、前記電圧センサ通信手段の送信した前記計測値を受信し、この受信した計測値を用いて各バッテリの劣化を判定するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記受信した直流成分の電圧の計測値を基準値と比較して前記各バッテリの劣化の判定を行うようにするため、耐ノイズに性にも優れた精度の良い劣化判定が行える。

この発明の第１の実施形態に係る二次電池の劣化判定装置の回路図である。 同二次電池の劣化判定装置におけるコントローラと電圧センサの概念構成を示すブロック図である。 同二次電池の劣化判定装置の動作例を示す流れ図である。 他の実施形態に係る二次電池の劣化判定装置の回路図である。 同二次電池の劣化判定装置におけるコントローラと電圧センサの概念構成を示すブロック図である。 さらに他の実施形態に係る二次電池の劣化判定装置の回路図である。 さらに他の実施形態に係る二次電池の劣化判定装置の回路図である。 直流利用の実施形態に係る二次電池の劣化判定装置の回路図である。 バッテリの正常時における直流の計測用電流印加による内部抵抗と電圧の変化を示すグラフである。 バッテリの劣化初期における直流の計測用電流印加による内部抵抗と電圧の変化を示すグラフである。 バッテリの劣化状態における直流の計測用電流印加による内部抵抗と電圧の変化を示すグラフである。 直流利用の他の実施形態に係る二次電池の劣化判定装置の回路図である。 直流利用のさらに他の実施形態に係る二次電池の劣化判定装置の回路図である。 同実施形態に係る二次電池の劣化判定装置におけるコントローラと電圧センサの概念構成を示すブロック図である。 同実施形態の総合劣化判定の一例を示す流れ図である。 直流利用のさらに他の実施形態に係る二次電池の劣化判定装置の回路図である。 同二次電池の劣化判定装置におけるコントローラと電圧センサの概念構成を示すブロック図である。 さらに他の実施形態に係る二次電池の劣化判定装置におけるコントローラと電圧センサの概念構成を示すブロック図である。 同二次電池の劣化判定装置の動作例を示す流れ図である。 従来例の回路図である。

この発明の二次電池の劣化判定装置の第１の実施形態を、図１ないし図３と共に説明する。図１において、劣化判定対象の電源１は、データセンタ、携帯電話基地局、またはその他各種の電力安定供給が求められる電源装置における非常用電源である。この電源１は、それぞれ二次電池である複数のバッテリ２が直列接続されたバッテリ群３を複数有し、これらバッテリ群３が並列に接続され負荷４に接続される。各バッテリ２は、一つのセルであっても良く、また複数のセルが直列接続されたものであっても良い。

この非常用の電源１は、負荷４の正負の端子に接続された主電源５の正負の端子５Ａ，５Ｂのうち、正の端子５Ａには充電回路６とダイオード１５とを介して接続され、負の端子５Ｂには直接に接続されている。ダイオード１５は非常用の電源１から負荷４に電流を流す向きで、充電回路６と並列に接続されている。主電源５は、例えば交流商用電源に整流回路および平滑回路（いずれも図示せず）介して接続されて直流電力に変換する直流電源等からなる。
非常用の電源１の正電位は、主電源５の正電位と同等もしくは低く、通常は負荷４には流れないが、主電源５が停止または機能低下すると、主電源５側の電位が低下することから、非常用の電源１に蓄電した電荷により、ダイオード１５を介して負荷４に給電される。なお、上記のように充電回路６を接続した充電形式は、トリクル充電形式と呼ばれる。

この二次電池の劣化判定装置は、このような電源１における各バッテリ２の劣化を判定する装置である。この二次電池の劣化判定装置は、前記各バッテリ２に個別に接続された複数の電圧センサ７と、交流成分を含む計測用電流を前記バッテリ群３に印加する計測用電流印加装置９と、各電圧センサ７毎に設けられ計測した交流成分の電圧の計測値を無線で送信するセンサ通信手段１０と、前記各電圧センサ通信手段１０の送信した前記計測値を受信し、この受信した計測値を用いて前記各バッテリ２の劣化を判定するコントローラ１１とを備える。コントローラ１１は、この実施形態では、主コントローラ１１Ａとデータサーバ１３とで構成される。前記計測用電流印加装置９は、各バッテリ群３に設けられている。この他に、バッテリ群３に流れる電流を検出する電流センサ８が設けられている。

前記コントローラ１１は、概要を説明すると、受診した交流成分の電圧の計測値から求められる前記各バッテリの内部抵抗の平均値からの乖離度でバッテリ２の劣化を判定する乖離度判定部１１ｂｂとを備える。乖離度判定部１１ｂｂは、主コントローラ１１Ａに設けられている。内部抵抗の平均値を求める平均値演算部１３ａ（図２参照）、および平均値からの乖離度を求める乖離度演算部１３ｂはデータサーバ１３に設けられている。

なお、コントローラ１１は、受信した交流成分の電圧の計測値の平均値からの乖離度を求め、この電圧の計測値の平均値からの乖離度でバッテリ２の劣化を判定するようにしてもよい。その場合、データサーバ１３の平均値演算部１３ａは受信した交流成分の電圧の計測値の平均値を演算し、乖離度演算部１３ｂは電圧の計測値の平均値からの乖離度を求め、主コントローラ１１Ａに設けられた乖離度判定部１１ｂｂは、前記電圧の計測値の平均値からの乖離度によってバッテリ２の劣化を判定する。
また、コントローラ１１は、前記内部抵抗の平均値からの乖離度と、前記電圧の計測値の平均値からの乖離度との両方を用いてバッテリ２の劣化を判定するようにしてもよい。その場合、データサーバ１３の前記平均値演算部１３ａは、電圧の計測値の平均値、および内部抵抗の平均値の両方を演算する。乖離度演算部１３ｂは、前記内部抵抗の平均値からの乖離度、および前記電圧の計測値の平均値からの乖離度の両方を演算する。主コントローラ１１Ａに設けられた乖離度判定部１１ｂｂは、前記内部抵抗の平均値からの乖離度と、前記電圧の平均値からの乖離度との両方を用いてバッテリ２の劣化を判定する。両方を用いる判定の形態としては、内部抵抗の乖離度と電圧の乖離度のうち、適宜定められた基準でいずれか大きい方、またはいずれか小さい方の乖離度で判定するようにしても、また両方の乖離度の平均で判定するようにしてもよい。
前記「乖離度」は、内部抵抗の場合は抵抗の単位、電圧の場合は電圧の単位としてもよく、また適宜設定された内部抵抗または電圧の想定最大値等の基準値を「乖離度１」とし、「０．４」等の割合（無単位）としてもよい。

前記計測用電流印加装置９を設けるにつき、この実施形態では、各バッテリ群３は互いに直列に並ぶ２つのバッテリ群区分体３ａ，３ａに区分され、これらバッテリ群区分体３ａ，３ａ間の区分点Ｐとバッテリ群３の両側の端部との間、つまり個々のバッテリ群区分体３ａの両端の端子間に、前記計測用電流印加装置９が設けられている。バッテリ群３は、３つ以上のバッテリ群区分体３ａに区分してもよく、その場合も、個々のバッテリ群区分体３ａの両端の端子間に、前記計測用電流印加装置９が設けられる。なお、 バッテリ群３を区分せずに、一つのバッテリ群３に対して一つの計測用電流印加装置９を設けてもよい。

前記計測用電流印加装置９は、電源１の個々のバッテリ群３に電流を印加する放電回路または充電回路からなる。バッテリ群３が複数のバッテリ群区分体３ａに分割されている場合は、前記計測用電流印加装置９は、個々のバッテリ群区分体３ａに電流を印加する放電回路または充電装置からなる。計測用電流印加装置９は、バッテリ群３またはバッテリ群区分体３ａの正負の端子間に接続され、パルス状ないし正弦波状に変化する交流成分を有する電流、例えばリップル電流を電源１に与える。
計測用電流印加装置９は、この実施形態では、バッテリ群区分体３ａの両端の端子間を接続する回路部分に介在した電流制限抵抗２６とスイッチング素子２７の直列回路からなる放電回路である。スイッチング素子２７は、パワー素子であり、図の例ではＭＯＳ型電解効果トランジスタが用いられている。

電流検出手段には電流センサ８を用い、個々のバッテリ群区分体３ａに、つまりバッテリ群区分体３ａの両端間を接続して計測用電流印加装置９が介在した回路部分毎に電流センサ８が設けられている。
電流センサ８は、各バッテリ群３にそのバッテリ群区分体３ａ毎に設けられ、対応するバッテリ群３の主コントローラ１１Ａに配線で接続される。その電流の計測値は図２の前記転送部１１ａｂから電圧計測値と共にデータサーバ１３に転送される。

電圧センサ７は、電圧の交流成分と直流成分の検出を行うセンサであり、図２に示すように、センサ機能部７ａと演算制御部７ｂとを有する。センサ機能部７ａは、電圧検出素子等からなる。演算制御部７ｂは、与えられたコマンドを実行する制御部７ｂａと、コマンドに対してセンサ機能部７ａの計測の開始を、定められた時間だけ遅延させる遅延部７ｂｂと、前記センサ機能部７ａで検出した交流電圧のアナログの検出値を、ディジタル信号による実効値または平均値に変換する変換部７ｂｃとが設けられている。ここで言う「平均値」は、個々のバッテリ２における交流電圧の平均値である。電圧センサ７は、この他に直流電圧を検出する直流検出部７ｃを有し、直流検出部７ｃで検出した直流成分の検出値も、前記センサ通信手段１０から送信される。なお、直流検出部７ｃはセンサ機能部７ａが兼ねるようにしても良い。また、各電圧センサ７は、前記遅延部７ｂｂにより、または他の手段により、予め送信順が送信遅延時間で設定されており、計測値を、設定された順に送信遅延時間後に順次送信する。

また、この実施形態では、バッテリ２の周囲の温度やバッテリの温度を計測する温度センサ１８が設けられ、電圧センサ７と、温度センサ１８と、センサ通信手段１０とでセンサユニット１７を構成している。温度センサ１８の検出温度は、電圧センサ７の前記実効値または平均値による電圧計測値と共に、センサ通信手段１０でコントローラ１１へ送信される。

前記主コントローラ１１Ａは、バッテリ群３毎に１台ずつ対応して設けられている。各主コントローラ１１は、図１に示すように通信網１２を介してデータサーバ１３およびモニタ１４に接続されている。通信網１２は、この実施形態ではＬＡＮからなり、ハブ１２ａを有している。通信網１２は広域通信網であっても良い。データサーバ１３は、前記通信網１２や他の通信網により、遠隔地のパーソナルコンピュータ（図示せず）等と通信可能であり、どこからでもデータ監視できる。前記各主コントローラ１１Ａと、データサーバ１３と、通信網１２とで、コントローラ１１が構成される。

主コントローラ１１Ａは、図２に示すように通信手段１１ａと演算制御手段１１ｂとを備える。
通信手段１１ａは、各電圧センサ７と無線通信を行う機能と、通信網１２を介してデータサーバ１３と通信を行う機能とを有し、各電圧センサ７のセンサ通信手段１０から送信された検出値を受信する受信部１１ａａと、受信部１１ａａで受信した計測値を通信網１２へ転送する転送部１１ａｂと、各電圧センサ７のセンサ通信手段１０に無線で送信開始等のコマンドを送信するコマンド送信部１１ａｃと、待機部１１ａｄとを有している。コマンド送信部１１ａｃおよび受信部１１ａａの無線送受は、アンテナ１９を介して行われる。

前記コマンド送信部１１ａｃは、自己でコマンドを生成しても良いが、この実施形態では、データサーバ１３から送信された計測開始コマンドに応答して各電圧センサ７のセンサ通信手段１０へ前記計測開始コマンドを転送する。
なお、コントローラ１１または電流センサ８に、この電流センサ８の計測値を実効値または平均値に換算する換算部（図示せず）が設けられている。

演算制御手段１１ｂは、ＣＰＵとそのプログラム等で構成され、電流印加制御部１１ｂａと、前記乖離度からバッテリ２の劣化の判定を行う乖離度判定部１１ｂｂとを有する。電流印加制御部１１ｂａは、計測用電流印加装置９（図１）を制御する手段であり、電流印加制御部１１ｂａにおける前記スイッチング素子２７の開閉の指令を行う。

乖離度判定部１１ｂｂは、各バッテリ２の抵抗値の平均値からの乖離度で個々のバッテリ２の劣化の判定を行う。前記平均値と乖離度は、後に説明するように、電圧センサ７で計測された電圧と、電流センサ８で検出された電流により、データサーバ１３に記憶された各種のデータを用い、データサーバ１３によって行われる。
乖離度判定部１１ｂｂは、前記乖離度のしきい値が設定され、データサーバ１３で算出された内部抵抗の乖離度がしきい値以上であると劣化と判定する。前記しきい値は、複数、例えば２～３段階に設けられ、複数段階の劣化判定を行う。
乖離度判定部１１ｂｂは、この他に、前記通信網１２を介して、または専用の配線を介して判定結果をモニタ１４に表示させる機能を有する。なお、前記内部抵抗および乖離度の算出は、主コントローラ１１Ａの乖離度判定部１１ｂｂが行うようにしてもよい。

データサーバ１３は、平均値演算部１３ａと、乖離度演算部１３ｂと、コマンド送信部１３ｃと、データ各格納部１３ｄとを有する。
平均値演算部１３ａは、コントローラ１１から受診した交流電圧値（実行値または平均値）と、直流電圧値（セル電圧）と、検出温度と、電流値（実行値または平均値）とを用い、定められた計算式に従ってバッテリ２の内部抵抗を算出する。この後、一つのバッテリ群３ａを構成する全てのバッテリ２の内部抵抗の平均値を計算する。平均値は、バッテリ群区分体３ａを構成する全てのバッテリ２の内部抵抗の平均値としてもよい。計算した個々のバッテリ２の内部抵抗は、平均値演算部１３ａまたはデータ格納部１３ｄに記憶しておく。検出温度は、バッテリ２の内部抵抗の温度補正に用いられる。内部抵抗演算部１３ａは、データサーバ１３に設ける代わりにコントーラ１１に設け、内部抵抗の算出を、コントローラ１１で行うようにしてもよい。
乖離度演算部１３ｂは、個々のバッテリ２の内部抵抗の前記平均値からの乖離度を演算する。個々のバッテリ２の内部抵抗には、前記平均値演算部１３ａで演算した値を用いる。なお、個々のバッテリ２の内部抵抗は、乖離度演算部１３ｂで演算し、平均値演算部１３ａは乖離度演算部１３ｂで演算した内部抵抗の平均値を演算するようにしてもよい。
コマンド送信部１３ｃは、コントローラ１１へ計測開始コマンドを送信する。データ各格納部１３ｄは、コントローラ１１から送信された電圧計測値などのデータを格納する。例えば、図１に示すように、交流電圧値（実効値）、直流電圧値（セル電圧）、温度、電流値（実効値）、演算結果となる内部抵抗等を記憶しておく。

なお、上記構成において、主コントローラ１１Ａと計測用電流印加装置９の前記スイッチング素子２７とは、同一ケース４５（図１）に入れた一体のコントローラユニットとして構成しても良い。計測用電流印加装置９の電流制限抵抗２６は、前記コントローラユニットに組み込んでもよいが、適用する電源１の電圧や蓄電電力等によって適切な抵抗値が異なるため、前記コントローラユニットに組み込まずに外付けとすることが好ましい。
また、この実施形態ではコントローラ１１を主コントローラ１１Ａとデータサーバ１３とに分けたが、分けることなく、データサーバ１３が持つ機能を主コントローラ１１Ａに持たせて一つのコントローラ１１としてもよい。また一つの基板等で構成される一つのコントローラ１１に、前記主コントローラ１１Ａとデータサーバ１３との区別なく設けてもよい。

上記構成の劣化判定装置の動作を説明する。図３は、その動作の一例である。データサーバ１３は、コマンド送信部１１ｃから計測開始コマンドを送信する（ステップＳ１）。計測開始コマンドを送信は、各主コントローラ１１Ａに対して計測時間をずらせて行うように順次送信しても、また同時に送信してもよい。
各主コントローラ１１Ａは、データサーバ１３から計測開始コマンド受信し（ステップＳ２）、各電圧センサ７のセンサ通信手段１０、および電圧センサ７へ計測開始コマンドを送信する（ステップＳ３）。主コントローラ１１Ａから電圧センサ７への計測開始コマンドの送信は、バッテリ群３を構成する複数のバッテリ群区分体３ａ毎に、そのバッテリ群区分体３ａを構成する全ての電圧センサ７を同時に行う。
この送信以降の処理と並行して、待機部１１ａｄにより待機時間の終了判定（ステップＳ２０）および待機時間のカウント（ステップＳ２２）を行う。設定された待機時間が終了すると、計測用電流印加装置９により電流の印加を行う（ステップＳ２１）。この電流の印加は、計測用電流印加装置９が放電回路であれば放電の開始、充電装置であれば充電の開始を行う。

ステップＳ３で送信された計測開始コマンドは、対応するバッテリ群区分体３ａを構成する全数の電圧センサ７が受信し（ステップＳ４）、各電圧センサ７は、自己の計測遅延時間の終了を待って（ステップＳ５）、バッテリ２のＤＣ電圧（端子間電圧）を計測する（ステップＳ６）。この後、電圧センサ７は、待機時間の終了を待って（ステップＳ７）、バッテリ２のＡＣ電圧を計測する（ステップＳ８）。ＡＣ電圧の計測については、直接の計測値を実効電圧または平均電圧に換算し、その換算値を計測値として出力する。電流の印加を行う過程（ステップＳ２１）はバッテリ２のＡＣ電圧を計測する過程（ステップＳ８）のタイミング合わすように設定することが望ましい。

計測したＤＣ電圧およびＡＣ電圧は、センサ通信手段１０により無線で送信し（ステップＳ９）、主コントローラ１１Ａが無線で受信する（ステップＳ１０）。主コントローラ１１Ａは、受信したＤＣ電圧およびＡＣ電圧を、電流センサ８および温度センサ１８（図２）の検出値と共に、データサーバ１３へＬＡＮ等の通信網１２で送信する（ステップＳ１１）。データサーバ１３は、順に送信される各電圧センサ７等のセンサのデータを受信してデータ格納部１３ｄに格納する（ステップＳ１２）。前記無線送信のステップＳ９からデータサーバ１３によるデータ格納（ステップＳ１２）までは、個々のバッテリ群区分体３ａまたはバッテリ群３の全電圧センサ７のデータの受信および格納が終了するまで行う。

この受信および格納の終了（ステップＳ１２）の後、その終了信号のデータサーバ１３から主コントローラ１１Ａへの送信、および主コントローラ１１Ａの電流印加制御信号の出力によって、前記計測用電流印加装置９の電流印加をオフにし（ステップＳ１６）、データサーバ１３では平均値演算部１３ａで各バッテリ２の内部抵抗を演算し、各バッテリ２の内部抵抗の平均値を求め、かつ乖離度演算部１３ｂによって、各バッテリ２の内部抵抗の乖離度を演算する（ステップＳ１３）。ここで、電流の印加を行う過程（ステップＳ２１）はＡＣ電圧を計測する過程（ステップＳ８）の間だけとすることが最も低消費電力となることから、ＡＣ電圧を計測する過程（ステップＳ８）の終了に合わせて電流印加をオフ（ステップＳ１６）してもよい。

主コントローラ１１Ａの乖離度判定部１１ｂｂは、演算された内部抵抗の乖離度を、適宜定められた第１しきい値と比較し（ステップＳ１４）、第１しきい値よりも小さい場合は、バッテリ２が正常であると判定する（ステップＳ１５）。第１しきい値よりも小さくない場合は、さらに第２しきい値と比較し（ステップＳ１７）、第２しきい値より小さい場合、注意を喚起する警報である警告を出力する（ステップＳ１８）。第２しきい値よりも小さくない場合は、警告よりも強い知らせである警報を出力する（ステップＳ１９）。前記警報および警告は、モニタ１４（図１）で表示する。正常な場合は、モニタ１４に正常である旨を表示しても、また特に表示しなくても良い。前記モニタ１４による警報および警告の表示は、例えば定められたアイコン等のマークにより行っても、所定部位の点灯等で行っても良い。このようにして、非常用の電源１の全てのバッテリ２の劣化判定を行う。

この二次電池の劣化判定装置によると、各バッテリ２の内部抵抗の平均値からの乖離度で各バッテリ２の劣化の判定を行うため、複数のバッテリ２が直列に接続されたバッテリ群において、個々のバッテリ２の劣化の程度や固体差等によって個々のバッテリ２の充電状態に違いが生じていても、満充電状態におけるバッテリ２の内部抵抗や電圧を基準値として劣化判定を行う場合に比べて、個々のバッテリ２の劣化の判定を精度良く行える。バッテリ群３のうちのバッテリ群区分体３ａ毎に前記平均値を求めてその平均値からの劣化の判断を行う場合も、前記と同様に個々のバッテリ２の劣化の判定を精度良く行える。
乖離度で劣化の判定を行う場合、計測時にバッテリ２を必ずしも満充電させておく必要がないという利点も得られ、また平均値に対する相対的な計測で良いため、電圧計センサ７についても、広範な計測を高い分解能で行える物でなくてもよく、比較的に簡易な構成の物で済むという利点も得られる。
また、劣化判定対象の電源１の全体ではなく、個々のバッテリ２の劣化を判定するようにし、かつその判定については、交流成分を含む計測用電流を印加し、送信した前記電圧の計測値と前記電流センサ８の計測値とを用いて各バッテリ２の劣化を判定するため、精度良く劣化を判定することができる。バッテリ２の内部抵抗は、バッテリ２の容量、つまり劣化の程度と密接な関係があり、内部抵抗が分かれば、バッテリ２の劣化を精度良く判定できる。

また、この実施形態の場合、各バッテリ群３を複数のバッテリ群区分体３ａに区分し、バッテリ群区分体３ａ毎に計測用電流印加装置９のスイッチング素子２７を開閉し、計測用電流の放電を行うようにしたため、複数のバッテリ群３の相互間、および複数のバッテリ群区分体３ａの相互間で計測用電流の回り込みを生じることなく、個々のバッテリ２の電圧を測定することができて、個々のバッテリ２の劣化状態の判定が精度良く行える。また、バッテリ群３を複数のバッテリ群区分体３ａに区分して計測用電流を印加するようにしたため、計測用電流印加装置９を構成するパワー素子であるスイッチング素子２７が耐圧の低いもので済む。
さらに、主コントローラ１１Ａをバッテリ群３毎に設けたため、バッテリ群区分体３ａ毎に別々にバッテリ電圧を計測する制御が簡単に行える。

各電圧センサ７は、無線通信によりディジタル信号でデータの受け取り、受け渡しをするため、数十から数百個のバッテリ２を備える非常用の電源１であっても、各バッテリ２につき、電気的に基準電位（グランドレベル）を気にする必要がない。そのため、差動演算や絶縁トランスの必要がない。また、複数ある個々の電圧センサ７の計測値を無線で送信するため、複雑な配線の必要がない。これらにより、簡単で安価な構成とできる。

また、各電圧センサ７の計測した前記計測値を、ディジタル信号で表される実効値または平均値に変換し、送信するため、電圧波形の信号を送る場合に比べて飛躍的に送信データ量が少なくて済む。バッテリ２の内部抵抗の算出は実効値または平均値で精度良く行える。
バッテリ２の内部抵抗の算出については、電圧の計測だけであっても、電流を一定値に仮定することなどで可能ではあるが、バッテリ２に実際に流れる電流を計測し、電圧と電流との両方を求めることで、内部抵抗をより一層精度良く算出することができる。
電流センサ８は、バッテリ群区分体３ａ毎に設けたため、バッテリ群区分体３ａ毎に流れる電流を精度良く検出することができる。

前記主コントローラ１１Ａは、前記各電圧センサ７の各センサ通信手段１０に計測開始コマンドを送信し、このコマンドによって電圧センサ２の計測を開始させるため、多数存在する各電圧センサ２の計測開始タイミングを整えることができる。
この場合に、前記主コントローラ１１Ａは、前記各電圧センサ７に計測開始コマンドを同時にシリアル伝送またはパラレル伝送で送信し、各電圧センサ７は、計測開始遅延時間経過後に同時に計測を行う。計測終了後、前記主コントローラ１１Ａは、順に前記各電圧センサ７にデータ送信の要求コマンドを送信し、コマンドを受けた電圧センサ７がデータを送信し、以上を繰り返すことで、データ通信を行ってもよい。この実施形態において、前記主コントローラ１１Ａは、データ送信要求コマンドの送信から一定時間後に、データ受信できなかった前記電圧センサ７に対し再送信要求を行うようにして良い。
別の例として、各電圧センサ７毎に定められた計測開始遅延時間だけ経過後に計測を行うようにする場合は、各センサ通信手段１０へ同時に計測開始コマンドを送信しても、多数ある各電圧センサ７の計測を、無線送受に支障がないように順に行い、送信することができる。例えば、送信開始コマンドはグローバルコマンドであり、電圧センサ７は同時に取得する。

前記主コントローラ１１Ａは、前記計測開始コマンドの送信から一定時間後に、データ受信できなかった前記電圧センサ７に対し再送信要求を行う。何らかの一時的な送信の障害等により、一部の電圧センサ７のセンサ通信手段１０で計測開始コマンドを受信できない場合がある。そのような場合でも、前記再送信要求を行うことで、電圧を計測して送信でき、電源の全てのバッテリ２の電圧計測値を得ることができる。計測開始コマンドを受信できたか否かは、主コントローラ１１Ａ側で、電圧の計測値が受信されたか否かを判断することで行えば良い。

主コントローラ１１Ａは、前記のように計測開始コマンドを同時に送信するのではなく前記各電圧センサ７のセンサ通信手段１０に個別にデータ要求コマンドを送信し、順にデータを受信するようにしても良い。この構成の場合、電圧センサ７側に遅延部７ｂｂが不要となり、電圧センサ７側の構成が簡素化される。
前記主コントローラ１１Ａは、算出した前記内部抵抗の前記乖離度の大きさに応じて複数段階の警報を出力するため、バッテリ交換の必要性の緊急度がわかり、無駄なバッテリ交換を行うことなく、保守の計画や準備が円滑かつ迅速に行える。

以下、この発明における他の各実施形態を説明する。これらの実施形態において、特に説明する事項の他は、第１の実施形態と同様である。対応する図の対応箇所には同一符号が付してある。

図４，図５は、第２の実施形態を示す。この実施形態は、複数設けられた全てのバッテリ群３の全てのバッテリ群区分体３ａに対して設けられた計測用電流印加装置９の制御および各バッテリ２の劣化の判定を、一つの主コントローラ１１Ａで行うようにしている。換言すれば、図１の実施形態における３つの主コントローラ１１Ａが行う処理を、一つの主コントローラ１１Ａで行うようにしている。
この構成の場合、主コントローラ１１Ａが一つで済むため、それだけ構成が簡素化される。

図６に示す実施形態は、図１に示す第１の実施形態において、電流センサ８を省略し、電流を演算によって求めるようにした例である。この例では、バッテリ群３の両端間に電圧計測用抵抗３０（３０ａ，３０ｂ）を設けると共に、バッテリ群３の両端間の電圧と前記電圧計測用抵抗３０の抵抗値とから電流を演算する電流演算手段８Ａａを主コントローラ１１Ａに設け、これら電圧計測用抵抗３０と電流演算手段８Ａａとで電流検出手段８Ａを構成している。

すなわち、（バッテリ群３の両端電圧）／（電圧計測用抵抗３０の抵抗値）、から演算によって、バッテリ群３に流れる電流を求める。電圧計測用抵抗３０の抵抗値は固定値であり、各主コントローラ１１Ａまたはデータサーバ１３にパラメータ入力しておく。バッテリ群３の両端電圧は計測する。計測は電流を印加するタイミングでも、電流を流す前に予め測定しておいてもよい。両端電圧は分圧方式でも、各バッテリ２のＤＣ電圧測定値の和をとってもよい。
分圧方式の場合は、基準電位（ＧＮＤ）を基準とし、中間点より低電圧側は、中間点とＧＮＤ間を抵抗分圧して求める。高電圧側は、高電圧部とＧＮＤ間を抵抗分圧して求めた電位から低電圧側の測定結果を引くことで求めることが出来る。ここで抵抗分圧には、１ＭΩ程度の高抵抗を用いてバッテリ２の漏れ電流を小さくする。高電圧側も高電圧部と中間点間に低電圧側の抵抗分圧に用いた抵抗値と同等の抵抗を配置しバッテリの負荷のバランスをとる。

前記電圧計測用抵抗３０として、具体的には、複数のバッテリ群３の並列接続体の一箇所で、分圧抵抗３０ａ，３０ｂを設けており、これら分圧抵抗３０ａ，３０ｂの中間の電圧ＶＨが、前記中点となる区分点Ｐの電圧となる。また、個々のバッテリ群３毎に、負側のバッテリ群区分体３ａの両端間に分圧抵抗３０ｃ，３０ｄを設け、バッテリ群区分体３ａの中間の電圧ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３を求めようにしている。

この構成の場合、電気部品として高価な電流計を省略できるので、コスト低下を図ることができる。

図７に示す実施形態は、図４，５と共に説明した実施形態において、バッテリ群３を複数のバッテリ群区分体３ａに区分せずに、計測用電流印加装置９によりバッテリ群３の全体に前記計測用電流を印加するように構成した例である。
この構成の場合、バッテリ群区分体３ａに区分することによる利点は得られないが、平均値からの乖離度によって劣化の判定をすることで、個々のバッテリ２の充電状態による内部抵抗の違いによる影響をできるだけ緩和し、精度の良い劣化判定が行えると言う効果は前記と同様に得られる。
なお、この実施形態は、図２０と共に説明した従来の二次電池の劣化判定装置において、個々のバッテリ２の内部抵抗または電圧で劣化を判定する構成に代えて、内部抵抗または交流成分の電圧の平均値からの乖離度によって劣化の判定をするようにした構成に相当する。

図８は、さらに他の実施形態を示し、この発明の第２の二次電池の劣化判定装置（直流利用）に対応する。この劣化判定装置は、それぞれ二次電池である複数のバッテリ２が直列接続されたバッテリ群３が複数並列に接続された電源１における前記各バッテリ２の劣化を判定する二次電池の劣化判定装置であって、
前記各バッテリ２に個別に接続された複数の電圧センサ７と、
直流成分を含む計測用電流を各バッテリ群３毎に印加する計測用電流印加装置９と、
前記電圧センサ７で計測された直流成分の電圧の計測値を送信するセンサ通信手段１０と、
前記電圧センサ通信手段１０の送信した前記計測値を受信し、この受信した計測値を用いて各バッテリ２の劣化を判定するコントローラ１１とを備え、
前記コントローラ１１は、前記受信した直流成分の電圧の計測値を基準値と比較して前記各バッテリ３の劣化の判定を行う。

劣化判定対象の電源１は、データセンタ、携帯電話基地局、またはその他各種の電力安定供給が求められる電源装置における非常用電源である。前記バッテリ群３の並列接続体は負荷４に接続される。各バッテリ２は、一つのセルであっても良く、また複数のセルが直列接続されたものであっても良い。

前記非常用の電源１は、負荷４の正負の端子に接続された主電源５の正負の端子５Ａ，５Ｂのうち、正の端子５Ａには充電回路６とダイオード１５とを介して接続され、負の端子５Ｂには直接に接続されている。ダイオード１５は非常用の電源１から負荷４に電流を流す向きで、充電回路６と並列に接続されている。主電源５は、例えば交流商用電源に整流回路および平滑回路（いずれも図示せず）介して接続されて直流電力に変換する直流電源等からなる。
非常用の電源１の正電位は、主電源５の正電位よりも低く、通常は負荷４には流れないが、主電源５が停止または機能低下すると、主電源５側の電位が低下することから、非常用の電源１に蓄電した電荷により、ダイオード１５を介して負荷４に給電される。なお、上記のように充電回路６を接続した充電形式は、トリクル充電形式と呼ばれる。

前記センサ通信手段１０は、電圧センサ７毎に設けられ、電圧センサ７の計測値を無線で送信する。
計測用電流印加装置９は、例えば図２の例に示す電流制限抵抗２６とスイッチング素子２７の直列回路からなる放電回路であり、バッテリ群３の両端の端子間を接続する回路部分に介在する。前記スイッチング素子２７は、パワー素子であり、図の例ではＭＯＳ型電解効果トランジスタが用いられている。

コントローラ１１は、例えばＣＰＵとそのプログラムと、電子回路等によって構成される。コントローラ１１は、電流印加制御部９ａと、対センサ通信手段２１と、判定部２２とを備える。なお、コントローラ１１は、前記各実施形態と同様に、主コントローラ１１Ａとサーバ１３とに分けてもよい。
電流印加制御部９ａは、前記計測用電流印加装置９のスイッチング素子の開閉を制御する手段であり、前記計測用電流の直流成分を与え続ける間隔を、その与えられた計測用電流が少なくとも確実に直流として取り扱うことが可能な時間だけ、例えば数十秒～数分間、または１時間程度、または数日程度、スイッチオンとする。
対センサ通信手段２２は、電源１の個々のバッテリ２に対して設けられたセンサ通信手段１０から、電圧の計測値を無線で受信する手段であり、適切な受信のために必要となるセンサ通信手段１０との信号の送受や、受信タイミングの制御等を行う機能を備える。

判定部２２は、前記受信した直流成分の電圧の計測値を基準値と比較して前記各バッテリ２の劣化の判定を行う。例えば前記電圧の計測値が基準値を超えると、そのバッテリ２が劣化していると判定する。前記「基準値」は設計により適宜定められる値である。前記「基準値」は、絶対的な固定値であってもよく、またバッテリ群３または電源１を構成する全てバッテリ２の前記電圧の計測値を前記基準値とし、基準値からの計測値の乖離度で劣化の判定を行うようにしてもよい。

図９～図１１は、バッテリ２（具体的にはセル）に一定の時間間隔ｔ（図示の例ではｔ＝１時間）で一定の電圧を印加した場合における、バッテリ２の電圧と内部抵抗のとの関係例を示す。図９は正常時、図１０は劣化初期、図１１は劣化状態をそれぞれ示す。横軸は時間、縦軸は電圧（mmｖ）および内部抵抗（Ω）を示す。縦軸に付した数字は、前記電圧と内部抵抗とに共通である。すなわち、共通となるように、セル電圧の曲線と内部抵抗の曲線を示している。

同図から分かるように、同じ電圧の計測用電流を印加しても、内部抵抗が大きい場合、バッテリ（セル）２の電圧の変化が明確に大きくなっている。内部抵抗が大きいことは、バッテリ（セル）２の劣化が進んでいることを示す。
したがって、コントローラ１１が受信した直流成分の電圧の計測値を基準値と比較することで、各バッテリ２の劣化の判定を行うことができる。

図１２の実施形態は、図８の実施形態において、各バッテリ群３を、互いに直列に並ぶ複数のバッテリ群区分体３ａに区分し、各バッテリ群区分体３ａの両端間に前記計測用電流印加装置９を設けている。具体的には両バッテリ群区分体３ａ間の区分点Ｐと前記バッテリ群３の正負の各端部との間に前記計測用電流印加装置９を設ける。なお、バッテリ群３を３つ以上の前記バッテリ群区分体３ａに区分する場合においては、さらに隣合う前記区分点Ｐ間毎に前記計測用電流印加装置９を設ける。前記バッテリ群３を２つのバッテリ群区分体３ａに区分するについては、区分点Ｐをバッテリ群３の中点（バッテリ群を２つに等分する点）とすることが好ましいが、必ずしも中点でなくてもよい。その他の構成は、図８の実施形態と同様である。

このようにバッテリ群３を複数のバッテリ群区分体３ａに区分し、バッテリ群区分体３ａ毎に一つの計測用電流印加装置９を設けた場合、個々のバッテリ群区分体３ａの両端間に計測用電流印加装置９を設けた回路が、互いに独立した閉回路となるため、バッテリ群３やバッテリ群区分体３ａの相互回に放電電流の回り込みが発生することが、より一層確実に回避される。そのため、個々のバッテリ２の劣化状況を、より一層正確に測定することができる。また、バッテリ群３が複数のバッテリ群区分体３ａに分割されることで、計測用電流印加装置９を構成するパワー素子からなるスイッチング素子２７の耐圧を下げることができる。

図１３～図１５に示す実施形態は、図１の実施形態において、コントローラ１１に、前記受信した直流成分の電圧の計測値を基準値と比較して前記各バッテリ２の劣化の判定を行う機能を追加した例である。具体的には、図１の実施形態において、主コントローラ１１Ａに、図１４の直流利用判定部１１ｂｃと、総合劣化判定部１１ｄとを加え、かつ電流印加制御部１１ｂａに、図１の実施形態と同様に計測用電流印加装置９を制御する機能に加えて、直流として取り扱うことが可能な時間だけ、例えば数十秒～数分間、または１時間程度、または数日程度、連続的に前記各バッテリ群３に印加する機能を持たせている。

電流印加制御部１１ｂａは、直流利用判定部１１ｂｃで判定するために計測用電流印加装置９でバッテリ群３に電流を印加する処理と、乖離度判定部１１ｂｂで判定するために計測用電流印加装置９でバッテリ群３に電流を印加する処理とは、時間をずらせて行う。例えば、直流利用判定部１１ｂｃによる電源１の各バッテリ２の劣化判定が完了した後
に 、乖離度判定部１１ｂｂによる劣化判定を行うようにしている。

乖離度判定部１１ｂｂは、図１の実施形態と同様の判定を行う。
直流利用判定部は１１ｂｃは、例えば図１２または図１３の例と同様に劣化の判定を行う。

総合劣化判定部１１ｄは、直流利用判定部１１ｂｃの判定結果と、乖離度判定部１１ｂｂの判定結果との両方を用いて、バッテリ２の劣化の判定を行う。
例えば、図１５に示すように、直流利用判定部１１ｂｃによる判定を行い（ステップＲ１）、その後、乖離度判定部１１ｂにより交流成分を利用した前記乖離度による劣化判定（ステップＲ２）を行い、総合劣化判定部１１ｂｄによる総合劣化判定（ステップＲ３）を行う。総合劣化判定（ステップＲ３）は、例えば直流利用判定部１１ｂｃと乖離度判定部１１ｂとの両方で劣化していると判定されたバッテリ２を劣化と判断するようにしてもよく、また直流利用判定部１１ｂｃと乖離度判定部１１ｂとのいずれか一方で劣化と判定されたバッテリ２を劣化と判定するようにしてもよい。また、直流利用判定部１１ｂｃによる劣化判定と乖離度判定部１１ｂによる劣化判定とに、重みつけを行って総合劣化判断を行うようにしてもよい。
このように、直流成分利用劣化判定と、交流成分利用劣化判定とを併用することで、より精度の良い劣化判定や、広範な面から判定が行える。

なお、総合劣化判定部１１ｂｄは、直流利用判定部１１ｂｃと乖離度判定部１１ｂｂの一部として設けてもよい。例えば、直流利用判定部１１ｂｃによる劣化判定の後、乖離度判定部１１ｂｂによる劣化判定を行う場合に、直流利用判定部１１ｂｃで劣化と判定されたバッテリ２を記憶しておき、直流利用判定部１１ｂｃで劣化と判定されたバッテリ２のみ乖離度判定部１１ｂｂで劣化と判定するようにしてもよい。

図１８，図１９に示す実施形態は、図１６、図７の実施形態に係る二次電池の劣化判定装置において、乖離度判定部１１ｂｂによる平均値からの乖離度で劣化判断を行う処理に代えて、内部抵抗演算部１３ｅで演算された内部抵抗を、交流利用判定部１１ｂｅにより、設定された基準値と比較して劣化の判定を行うようにしている。その他は、図１８，図１９の実施形態と同様である。

この例では、例えば、図１９のステップＳ１４，Ｓ１７により劣化として判定して警告（ステップ１８）や警報（ステップ１９）を行う場合に、直流利用判定部１１ｂｃで劣化と判定されたバッテリ２のみ、警告（ステップ１８）や警報（ステップ１９）のステップに移るようにしてもよい。
この構成の場合も、直流成分利用劣化判定と、交流成分利用劣化判定とを併用することで、より精度の良い劣化判定や、広範な面から判定が行える。

以上、実施形態に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…電源、２…バッテリ、３…バッテリ群、３ａ…バッテリ群区分体、４…負荷、５…主電源、５Ａ，５Ｂ…端子、６…充電回路、７…電圧センサ、８…電流センサ、８Ａ…電流検出手段、９…計測用電流印加装置、９ａ…計測用電流印加装置、１０…センサ通信手段、１１…コントローラ、１１Ａ…主コントローラ、１１ｂｂ…乖離度判定部、１２…通信網、１３…データサーバ、１３ａ…平均値演算部、１３…乖離度演算部、１４…モニタ、１９…アンテナ、２２…判定部、２６…電流制限抵抗、４２…電流制限抵抗、Ｐ…区分点

Claims (7)

1. それぞれ二次電池である複数のバッテリが直列接続されたバッテリ群が複数並列に接続された電源における前記各バッテリの劣化を判定する二次電池の劣化判定装置であって、 前記各バッテリに個別に接続された複数の電圧センサと、
   交流成分を含む計測用電流を前記バッテリ群に印加する計測用電流印加装置と、
   前記電圧センサで計測された交流成分または直流成分または交流成分と直流成分の両方の電圧の計測値を送信するセンサ通信手段と、
   前記センサ通信手段の送信した前記計測値を受信し、この受信した計測値を用いて前記各バッテリの劣化を判定するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、受信した交流成分の電圧の計測値の平均値からの乖離度、または前記受診した交流成分の電圧の計測値から求められる前記各バッテリの内部抵抗の平均値からの乖離度、またはこれら交流成分の電圧の計測値の平均値からの乖離度、および前記内部抵抗の平均値からの乖離度の両方から前記各バッテリの劣化の判定を行う二次電池の劣化判定装置。
2. それぞれ二次電池である複数のバッテリが直列接続されたバッテリ群が複数並列に接続された電源における前記各バッテリの劣化を判定する二次電池の劣化判定装置であって、 前記各バッテリに個別に接続された複数の電圧センサと、
   直流成分を含む計測用電流を前記各バッテリ群毎、または前記各バッテリ群を直列に並ぶ複数のバッテリ群区分体毎に印加する計測用電流印加装置と、
   前記電圧センサで計測された直流成分の電圧の計測値を送信するセンサ通信手段と、
   前記電圧センサ通信手段の送信した前記計測値を受信し、この受信した計測値を用いて各バッテリの劣化を判定するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記受信した直流成分の電圧の計測値を基準値と比較して前記各バッテリの劣化の判定を行う二次電池の劣化判定装置。
3. 請求項１に記載の二次電池の劣化判定装置において、前記コントローラは、前記各バッテリの劣化の判定につき、前記各乖離度からの判定に加えて、前記受信した直流成分の電圧の計測値を基準値と比較して前記各バッテリの劣化の判定を行う処理を含む二次電池の劣化判定装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の二次電池の劣化判定装置において、前記コントローラは、前記直流成分の電圧の計測値を比較する基準値を、前記各バッテリの前記直流成分の電圧の計測値の平均値とし、前記受信した直流成分の電圧の計測値の前記平均値からの乖離度で前記劣化の判定を行う二次電池の劣化判定装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の二次電池の劣化判定装置において、前記バッテリ群を互いに直列に並ぶ複数のバッテリ群区分体に区分し、各バッテリ群区分体の両端間に前記計測用電流印加装置を設けた二次電池の劣化判定装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の二次電池の劣化判定装置において、前記計測用電流印加装置が、パワー素子からなるスイッチング素子と、電流制限抵抗とで構成される放電回路である二次電池の劣化判定装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の二次電池の劣化判定装置において、前記センサ通信手段が、前記電圧センサで計測された直流成分の電圧の計測値を無線で通信する二次電池の劣化判定装置。

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