JP2848554B2 - 装置に電力を供給するシステムならびに電力貯蔵装置の寿命および容量を評価する方法 - Google Patents

装置に電力を供給するシステムならびに電力貯蔵装置の寿命および容量を評価する方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、装置に電力を供給する
ためのシステムに関する。さらに、本発明は、電力貯蔵
装置の寿命および容量を評価する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】連続電力供給システムは今日、特にデー
タ処理設備が問題なく動作するうえで重要な要件であ
る。一次電力供給の短期的および長期的電力障害は、デ
ータ保持および周辺機器の動作にとって重大な問題であ
る。通常の使用時には一般電源から充電され、システム
が故障したときだけシステムの電力供給を引き継ぐ電池
を使用してこのような電力供給の連続性を提供すること
が多い。
【０００３】そのような連続電力供給システムや一般電
力網とは独立のシステムでの電池の可用性に関する重要
な点は、特に電力貯蔵装置を交換すべきかどうかの決定
に関する電力貯蔵装置の状態および寿命である。
【０００４】米国特許出願第４７１６３５４号は、残り
の電池容量を判定するように設計された電池監視システ
ムを開示している。この場合、電池データを絶えず測定
し、記憶し、計算する必要があると共に、程度の差こそ
あれ電池を完全に放電させるディープ放電サイクルも必
要である。しかし、多くの応用例では、電池を損傷しな
いために、あるいは使用可能な適当な貯蔵電力を有する
ことができるようにするためにディープ放電サイクルを
避けるべきである。そのようなディープ放電は、大量の
電力を貯蔵することもある非常用電力供給システムのエ
ネルギー保存接地に対しても望ましくない。
【０００５】米国特許出願第４９１８３６８号は、電池
が充電または放電される間に電池の電流が定期的に測定
され記憶される、マイクロプロセッサによって制御され
る電池充電システムを開示している。電池の容量は、測
定されたばかりの電流と、以前に測定され記憶されたも
のとから算出される。このシステムの欠点は、電池の電
流を定期的に判定しなければならないことである。これ
は、特に電池の電流が高いものである場合に難しいこと
がある。
【０００６】英国特許出願公開第２２１３６００号は、
電池の電圧が最初の電圧から第２の電圧まで充電するの
にかかった時間を測定する電池試験回路を開示してい
る。このように得られた時間は、電池の寿命を示す。し
かし、この発明の使用は、電池の寿命の推定が意味のあ
るものである場合に電池の負荷電流が一定であることを
条件とする。この論文の理論は、主請求項の見出しを形
成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、装置
に電力を供給するためのシステムと、動作電流とは独立
に電力を貯蔵するための電力貯蔵装置の寿命および容量
を判定する方法とを得ることである。
【０００８】このシステムは、電力貯蔵システムのディ
ープ放電と前記装置の電流の連続測定を不要にすること
もできる。さらに、充電プロセスまたは放電プロセス中
に電力貯蔵装置の容量および寿命を判定することができ
るはずである。また、電圧や電流など使用される電気測
定量は相互に交換可能なはずであり、システムはどんな
タイプの電力貯蔵装置にも使用できるはずである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、電力貯蔵手段
の第１の電気量を測定するための第１の測定手段と、第
１の電気量の第１のレベルに達した時間を判定するため
の時間判定手段と、電力貯蔵装置の第２の電気量を測定
するための第２の測定装置と、判定された時間に対する
第２の電気量を第２の電気量の記憶されている典型的な
時間特性と比較するための比較器とによってこの目的を
達成する。このシステムによって、電力貯蔵装置に接続
された装置の消費電力とは独立に前記電力貯蔵装置の容
量および寿命を判定することができる。
【００１０】このシステムの好都合な実施態様では、第
２の電気量の典型的な時間特性は、枯渇した電力貯蔵装
置の典型的な枯渇特性、または電力貯蔵装置の処女曲線
の典型的な新規特性、あるいはその両方である。これ
は、評価のための意味のある基準特性を得る簡単な方法
である。
【００１１】好都合な実施態様では、システムは、電力
貯蔵装置が程度の差こそあれ完全に放電する（ディープ
放電）ことを防ぐために、第１の電気測定量の最小レベ
ルが測定された直後に電力貯蔵装置を装置から分離する
ための切替え装置も含む。
【００１２】このシステムの他の好都合な実施態様は、
電力貯蔵装置のインピーダンスを判定するためのインピ
ーダンス判定装置も含む。これによって、セル中の短
絡、開路、およびエージングによるインピーダンスの増
加を検出することができる。
【００１３】このシステムの他の好都合な実施態様は、
セル中の短絡および電力貯蔵装置中の過充電を検出する
ための装置も含む。これによって、セル中で発生中の短
絡およびその結果発生する個別のセルのあらゆる過充電
を検出することができる。
【００１４】このシステムの他の好都合な実施態様は、
切替え装置が電力貯蔵装置を装置から切断した後に、誤
って電力貯蔵装置を装置に再接続することを防ぐための
回路ブレーカも含む。これによって、電力貯蔵装置は、
誤動作の後またはディープ放電の前に切断されたままに
なり、誤って再接続されることはなくなる。
【００１５】このシステムの他の好都合な実施態様で
は、電力貯蔵装置が非対称的に充電され、あるいは非対
称的に放電されることを防ぐために、電力貯蔵装置を充
電または放電するための回路が対称的に構成される。
【００１６】このシステムの他の実施態様では、電力貯
蔵装置に接続された回路を電界トランジスタ技法によっ
て実施することが好ましい。これは、電池装置の貯蔵時
の漏れ電流が最小限に抑えられ、したがって早期放電が
抑制される点で特に好都合である。
【００１７】電力貯蔵装置の寿命および容量を評価する
本発明の方法は、第１のステップとして、電力貯蔵装置
の第１の電気量を測定することと、第２のステップとし
て、第１の電気量が第１のレベルに達するのにかかった
時間を判定することと、第３のステップとして、電力貯
蔵装置の第２の電気量を測定することと、第４のステッ
プとして、判定された時間に対する第２の電気量を第２
の電気量の典型的な時間特性と比較することと、第５の
ステップとして、第４のステップで実行した比較を評価
して電力貯蔵装置の寿命および容量を評価することとを
含む。
【００１８】電力貯蔵装置の寿命および容量を判定する
上記の方法は、動作電流条件とは独立のものであり、充
電または放電時に実行することができ、どんなタイプの
電力貯蔵装置にでも適用することができる。さらに、電
圧や電流など使用される電気測定量は相互に交換可能で
ある。
【００１９】この方法の好ましい実施態様では、第５の
ステップにおける評価は、第２の電気量と第２の電気量
の記憶されている典型的な時間特性との間の差に基づく
ものである。これによって、電力貯蔵装置の予想される
寿命に関する定性的な結論（枯渇しているかどうか）だ
けでなく定量的な結論も導くことができる。
【００２０】この方法の他の好都合な実施態様では、電
力貯蔵装置の寿命は、第２の電気量が最大レベルを超え
ない場合にしか評価されない。これは、寿命の評価のた
めの意味のある基準を確立することを目的とするもので
ある。というのは、電流の実質的な増大または電圧の実
質的な増大は、システム中の障害を示すことが多いから
である。
【００２１】この方法の他の好都合な実施態様では、第
２のステップは、第１の電気量が第２のレベルに達した
ときしか実行されない。第２のレベルを慎重に選択する
ことによって、寿命の評価値を予想できる頻度が調整さ
れる。それによって、最小動作期間が経過しなければな
らないようにすることができる。
【００２２】この方法の他の好都合な実施態様では、電
力貯蔵装置はいくつかの個別の電力貯蔵装置を含み、第
１および第２の電気量は単一の個別の電力貯蔵装置から
判定される。これによって、電力装置がいくつかの個別
の電力貯蔵装置で構成されている場合に電力貯蔵装置の
一部のエージングも検出することができる。エージング
が検出されたときは、電力貯蔵装置の一部を交換するだ
けでよい。
【００２３】上述のシステムまたは方法の好ましい実施
態様では、第１の電気量は電圧であり、第２の電気量は
電流である。本発明の利点は、電流や電圧等の電気量が
相互に交換可能であり、応用例の分野に応じて選択でき
ることである。
【００２４】本発明によって構想される上述のシステム
または方法の応用例は、装置に電力を供給するための第
１の装置と装置に電力を供給するための第２の装置とか
ら成り、通常の動作条件の下では、装置が第１の装置に
よって電力を供給され、動作条件が変化したときには、
第２の電力供給装置が装置への電力供給を引き継ぐ、連
続電力供給システムである。電力貯蔵装置の容量および
寿命を評価する結果、エージングおよび残りの容量を適
時に認識することができ、電力貯蔵装置が顕著に経時変
化しているときに電力貯蔵装置を交換することなど適当
な対策をとることができるため、動作信頼性の高い電力
供給システムが得られる。これによって、真に連続的な
動作が保証される。
【００２５】以下の実施態様例は、本発明をさらに明確
に説明するための図面に関するものである。
【００２６】
【実施例】たとえばデータ処理設備を動作させるための
図１に示した連続電力供給システムでは、直流供給バス
１４０に接続された交直流変換器１１０が、それ自体の
入力１０５側の交流供給１０７を直流供給バス１４０で
直流電流に変換する。いくつかのカード１７０および１
７５が、この直流供給バス１４０に接続され、共通直流
電流によって電力を供給されている。これらのカード１
７０および１７５のそれぞれの入力側では、直流供給バ
スと関連する消費者１６０または１６５の間に他の電流
変換器１５０または１５５が結合されている。電流変換
器１５０または１５５は、直流供給バス１４０からの直
流電流を、関連する消費者１６０または１６５によって
必要とされる電圧に変換する。
【００２７】充電装置１３０は、その入力側で、交直流
変換器１１０の出力に接続され、あるいは異なる実施態
様では、交流電流１０７の入力側１０５でこの交流電流
に直接結合されている。充電装置１３０の出力は、リン
ク１３１によって非常用電源装置１００に接続されてい
る。充電装置１３０は、交流電流１０７から変換され、
非常用電源装置１００の充電状態に適切な充電電力を非
常用電源装置１００に供給する。他の実施態様では、非
常用電源装置１００は、交流電流１０７にリンクされ
ず、あるいは定期的にしかリンクされず、次いで交流電
流から電力を供給される。非常用電源装置１００はさら
に、リンク１０１によって直流供給バス１４０に結合さ
れている。
【００２８】電力供給監視装置１２０は、リンク１１１
によって交直流変換器１１０に結合され、リンク１２１
によって非常用電源装置１００に結合されている。本発
明の好ましい実施例では、直流供給バス１４０は、通常
の動作条件では、交直流変換器１１０によってのみ電力
を供給される。電力供給監視装置１２０は、交流電流１
０５または交直流変換器１１０に異常を検出した場合、
補助電源として非常用電源装置１００を直流供給バス１
４０に切り替える。
【００２９】図２は、非常用電源装置１００の構造を示
す。少なくとも１つの電池を含む電池装置２００は、リ
ンク２０１によって、制御可能な切替え装置２１０に、
リンク２２１によって電池監視装置２２０にそれぞれ接
続されている。切替え装置２１０は、リンク１０１によ
って直流供給バス１４０に、リンク１３１によって充電
装置１３０に、リンク２２３および２２４によって電池
監視装置２２０にそれぞれ接続されている。電池監視装
置２２０はさらに、リンク１２１によって電力供給監視
装置１２０にリンクされている。切替え装置２１０は、
リンク２０１への電流の方向と、非常用電源装置１００
の直流供給バス１４０への切替えおよび充電装置１３０
の電池装置２００への切替えとを制御する。
【００３０】電池監視装置２２０の構成を図３に示す。
制御装置３００は、リンク２２４によって切替え装置２
１０に、リンク１２１によって電力供給監視装置１２０
にそれぞれリンクされている。制御装置３００はさら
に、リンク３０１によって電圧測定モジュール３１０
に、リンク３０２によって電流測定モジュール３２０
に、リンク３０３によって比較器３３０に、リンク３０
５によってクロック３６０にそれぞれ結合されている。
他の実施態様では、コンピュータ３５０はリンク３０４
によって制御装置３００に結合されている。コンピュー
タ３５０の動作をさらに以下で説明する。比較器３３０
は、接続部３３１によってデータ・ストア３４０にリン
クされている。電圧測定モジュール３１０および電流測
定モジュール３２０はそれぞれ、リンク２２１および２
２３に接続されている。
【００３１】電池監視装置２２０は、制御装置３００の
制御下で、電池装置２００の全体的な電池電圧と電池装
置２００のそれぞれの個別の電池の全体的な電池電圧を
電圧測定モジュール３１０によって測定し、電流測定モ
ジュール３２０によってリンク２０１中の電流を判定す
る。電池装置２００が急速に放電するのを避けるには、
電池装置２００に接続された電気リンクが電界トランジ
スタ技法を備えれば好ましいはずである。これはもちろ
ん、電池装置２００の貯蔵時の漏れ電流を最小限に抑え
て早期放電を抑制するうえで特に好都合である。電池監
視装置２２０はさらに、クロック３６０によって時間を
判定することができる。
【００３２】制御装置３００は、電流測定モジュール３
２０および電圧測定モジュール３１０によって電流およ
び電圧を収集し、これらをリンク１２１によって電力供
給監視装置１２０に、リンク３０３によって比較器３３
０にそれぞれ渡す。比較器は、データ・ストア３４０に
記憶されているデータと、測定された値を比較する。
【００３３】電池装置２００中の残りの寿命および容量
を評価する手順を図５で説明する。第１のステップ５０
０で、電圧測定モジュール３１０は電池装置２００の電
池電圧Ｕｂを判定する。電池電圧Ｕｂは、電池装置全体
の電圧でも、電池装置２００の一部を形成する個別の電
池の電圧でもよい。
【００３４】特定の電池電圧Ｕ１に到達すると、制御装
置３００は、次のステップ５１０で、電池電圧Ｕｂが第
２の値Ｕ２に達するのにかかった時間ｔ２を判定する。
Ｕ２の値は、時間ｔ２中のリンク３０１中の電力が程度
の差こそあれ一定になるように選択すべきである。電池
電圧Ｕ２に到達すると、電流測定モジュール３２０は、
制御装置３００によって制御され、次のステップ５２０
で、リンク２０１中の電流Ｉ２の強度を判定する。
【００３５】次のステップ５３０で、比較器３３０は、
時間ｔ２に関して、データ・ストア３４０に記憶されて
いる電池電流の典型的な基準値と電流Ｉ２の強度を比較
し、ステップ５４０で２つの電流を比較することによっ
て、電池装置２００の残りの寿命および容量に関する結
論、または電池装置を交換すべきかどうかに関する結論
を導く。導かれた結論は、純粋に定性的なもの（良好／
不良）、または定量的なものであり、残りの寿命および
容量の評価の形をとる。
【００３６】図４は、データ・ストア３４０に記憶され
た電池放電の典型的な電流対時間図を概略的に示す。特
性曲線４００は、ある電池タイプの典型的な処女曲線を
表し、特性曲線４１０は、枯渇した電池の放電特性を示
す。時間ｔ２での測定電流Ｉ２が、特性曲線４１０によ
って与えられた電流Ｉｅｏｌを超えている場合、Ｉ２と
Ｉｅｏｌまたは新規曲線４００の時間ｔ２での電流Ｉｎ
ｅｗとの間の距離によって残りの電池寿命を評価し、あ
るいは枯渇しているかどうかに関する簡単な結論を導く
ことができる。Ｉ２'の値が特性曲線４１０よりも下に
ある場合、電池監視装置２２０は電池装置２００を交換
すべきであるという信号をリンク１２１によって電力供
給監視装置１２０に送る。
【００３７】上述の手順で、放電時の測定によって電池
寿命を評価できるのとまったく同じように、充電時に測
定値をとり、電池の典型的な充電特性と測定値を比較す
ることによって同じ評価を行うことができる。この場合
も、電流や電圧などの電気量は相互に交換することがで
き、すなわち、リンク２０１中の電流が第１の値から第
２の値に変化するのにかかった時間が判定され、第２の
電流値に達したときの電池電圧を、データ・ストア３４
０に記憶されているこの電池タイプの電圧の典型的な時
間特性と比較することによって容量または寿命の評価が
行われる。
【００３８】さらに、本発明は、電力を貯蔵するための
どんな形の電力貯蔵装置にでも適用することができる。
このような装置とは、電池でも、累算器でも、他の形の
電気化学電力貯蔵媒体でも、コンデンサでもよい。
【００３９】本発明の他の実施態様は、残りの寿命およ
び容量に関する意味のある結論を導けるようにするには
測定された電流強度Ｉ２が最大電流強度Ｉｍａｘよりも
小さくなければならないという基準［ｓｉｃ］に基づい
て電池装置２００の容量および寿命を評価するものであ
る。寿命を評価するための他の基準は、充電プロセスま
たは放電プロセスの開始時に電池装置２００を完全に放
電または充電しなければならないことである。この基準
は、測定の最初の条件が常に、程度の差こそあれ同じで
あるため、寿命評価の権威を極めて高める。
【００４０】電池装置２００に対する負荷を最小限に抑
えるために、他の実施態様では、電池装置２００の容量
または寿命の評価は、第１の測定量の値が、電池装置２
００の何らかの最小動作期間の後にしか前記値に達しな
いように選択されるように行われる。前記値に達する
と、タイミングが開始される。これによって、試験は、
長い電池動作期間の後にしか行われないようになる。
【００４１】本発明の他の実施態様では、電池監視装置
２２０は、その放電プロセス中に最小電圧Ｕｍｉｎ（ま
たは最小電流Ｉｍｉｎ）に達したときにリンク１２１に
よって電力供給監視装置１２０に信号を送る。電力供給
監視装置１２０は次いで、数分程度の何らかのタイム・
タブの後に切替え装置２１０によって非常用電源装置１
００からの供給が直流供給バス１４０から切断されると
いう信号を、たとえばデータ処理設備に送る。タイム・
タブが経過する前にリンク２０１中の電圧（または電
流）が第２の値Ｕｃｒｉｔ（またはＩｃｒｉｔ）に達し
た場合、電池装置２００のディープ放電を抑制するため
に電池装置２００が切替え装置２１０によってただちに
直流供給バス１４０から切断される。
【００４２】本発明の他の実施態様では、電池監視装置
２２０は電池装置２００に関するインピーダンス試験を
実行する。この場合、電池装置２００の電池電圧および
電池電流が、同時に判定され、電池のインピーダンスを
算出するためにコンピュータ３５０によって使用され
る。この場合も、電池装置２００の総電圧および総電流
を判定することも、電池装置２００の構成部品の部分電
圧および電流を判定することもできる。
【００４３】電池監視装置２２０は、電池のインピーダ
ンスの増加から電池装置２００のエージングを検出する
ことができる。これは、データ・ストア３４０に記憶さ
れている基準値と、検出されたインピーダンス値を比較
することによって行われる。この基準値からの相対的な
偏差によって、定量的な結果または純粋に定性的な結果
（古い／古くない）を導くことができる。記憶されてい
る基準値は、電池タイプに典型的なエージング値でも、
以前の測定サイクルから得たインピーダンス値でもよ
い。
【００４４】電池監視装置２２０は、インピーダンス測
定によって電池装置２００中の開リンクを検出し、それ
を電力供給監視装置１２０に報告することができる。
【００４５】本発明の他の実施態様として、図６は、再
始動保護を行う切替え装置を示す。このために、切替え
装置２１０は、リンク２２４によって電池監視装置２２
０にリンクされた回路ブレーカ６３０を含む。３つのス
イッチ６００、６１０、６２０はすべて、リンク２０１
によって電池装置２００に接続され、それぞれリンク６
３１、６３２、６３３によって回路ブレーカ６３０に結
合されている。スイッチ６００は、他の接続部により、
リンク１０１によって直流供給バス１４０に、スイッチ
６１０はリンク１３１によって充電装置１３０に、スイ
ッチ６２０はリンク２２３によって電池監視装置２２０
にそれぞれリンクされている。
【００４６】再始動保護の動作は、回路ブレーカ６３０
によって実行される。これによって、リンク２２４によ
って制御装置から回路ブレーカ６３０に到達する信号は
すべて、リンク２２４でハングするよりも長い間、回路
ブレーカ６３０内に保持される。これは、電池監視装置
２２０が、たとえば障害を検出した後に、電池装置２０
０が切替え装置２１０によって直流供給バス１４０から
切断されるという信号を送った後に、誤って電池装置２
００が直流供給バス１４０に再接続されるのを防ぐ。
【００４７】電池装置２００が、直列接続された複数の
電池を含む場合、本発明の他の実施態様は、直列回路中
の個別の電池が非対称的に充電または放電されるのを防
ぐために、対称的に構成された電池の直列回路に結合さ
れた電気リンクを有する。
【００４８】本発明の他の実施態様では、セル中の可能
な短絡やｎ個の同じ電池の直列回路中の電池の過充電を
検出するために、電池監視装置２２０の制御装置３００
は、直列電池回路の測定された総電圧のｎ番目の部分
を、直列接続されたｎ個の電池の測定されたそれぞれの
個別の電池電圧と比較する。制御装置３００は、ｎ個の
個別の電池電圧の総電圧のｎ番目の部分の偏差が公差値
よりも大きいことを検出した場合、電力供給監視装置１
２０に障害を報告する。
【００４９】公差値からの偏差が検出されたときに個別
の電圧が総電圧のｎ番目の部分よりも高い場合、ある個
別の電池が過充電されている可能性がある。しかし、個
別の電圧が総電圧のｎ番目の部分よりも低い場合、個別
の電池の部品がセル中の短絡を示している可能性があ
る。過充電は、他の個別の電池中のセル中の短絡の結果
である可能性がある。
【００５０】ｎ個の電池の直列回路中のすべての電池が
同じタイプのものであるわけではなく、異なる公称電圧
を有する場合、上述の比較でこれを考慮しなければなら
ない。
【００５１】
【発明の効果】本発明により、装置に電力を供給するた
めのシステムと、動作電流とは独立に電力を貯蔵するた
めの電力貯蔵装置の寿命および容量を判定する方法が提
供される。
【００５２】このシステムは、電力貯蔵システムのディ
ープ放電と前記装置の電流の連続測定を不要にすること
もできる。さらに、充電プロセスまたは放電プロセス中
に電力貯蔵装置の容量および寿命を判定することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】データ処理設備用の連続電力供給システム全体
を示す図である。
【図２】別の非常用電源装置の構造を示す図である。
【図３】電池監視装置の構造を示す図である。
【図４】典型的な電流対時間電池放電図である。
【図５】電池の寿命および容量を評価する方法を示すブ
ロック図である。
【図６】再始動保護を含む一実施態様の切替え装置を示
す図である。
【符号の説明】
１００ 非常用電源装置 １０１ リンク １１０ 交直流変換器 １０７ 交流電源 １３０ 充電装置 １４０ 直流供給バス １５０ 電流変換器 １７０ カード ２００ 電池装置 ２１０ 切替え装置 ２２０ 電池監視装置 ３１０ 電圧測定モジュール ３２０ 電流測定モジュール ３６０ クロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワルター・ピーチェマン ドイツ連邦共和国 ディー72160 ホル プ・ビュテルブロン レーマーシュトラ ーセ２ (56)参考文献 特開 昭49−78143（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−20338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−302734（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−95788（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−104481ＪＰ，Ａ) 特開 平４−141966（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−30528（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−125825（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−115737（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−115738（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−145173（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−59568（ＪＰ，Ｕ) 特表 平２−501952（ＪＰ，Ａ) 米国特許4514694（ＵＳ，Ａ) 米国特許4716354（ＵＳ，Ａ) 米国特許5179337（ＵＳ，Ａ) 米国特許5250904（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開385145（ＥＰ，Ａ ２) 欧州特許出願公開447928（ＥＰ，Ａ １) 西独国特許出願公開3624781（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 31/36 H01M 10/42 - 10/48 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 H02J 15/00 ＰＣＩ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】装置（１７０、１７５）に電力を供給する
    ためのシステムにおいて、 電気エネルギーを貯蔵するための電力貯蔵手段（２０
    ０）と、 電力貯蔵手段（２００）の第１の電気量を測定するため
    の第１の測定手段（３１０）と、 第１の電気量の第１のレベルに達した時点を判定するた
    めの時点判定手段（３６０）と、 電力貯蔵手段（２００）の第２の電気量を測定するため
    の第２の測定手段（３２０）と、 判定された時点に対する第２の電気量を第２の電気量の
    記憶されている典型的な時間特性と比較するための比較
    器手段（３３０）とを備えるシステム。
  2. 【請求項２】第２の電気量の典型的な時間特性が、枯渇
    した電力貯蔵装置（２００）の典型的な枯渇特性（４１
    ０）または電力貯蔵装置（２００）の処女曲線の典型的
    な新規特性（４００）であることを特徴とする請求項１
    に記載のシステム。
  3. 【請求項３】さらに、第１の電気量の最小レベルが測定
    されたときに電力貯蔵手段（２００）を装置（１７０、
    １７５）から分離するための切替え装置（２１０）を備
    える請求項１または２に記載のシステム。
  4. 【請求項４】さらに、電力貯蔵装置（２００）のインピ
    ーダンスを判定するためのインピーダンス判定手段（３
    ００、３５０）を備える請求項１ないし３のいずれか一
    項に記載のシステム。
  5. 【請求項５】さらに、セル中の短絡および電力貯蔵手段
    （２００）中の過充電を検出するための手段（３５０）
    を備える請求項１ないし４のいずれか一項に記載のシス
    テム。
  6. 【請求項６】さらに、切替え装置（２１０）が電力貯蔵
    手段（２００）を装置（１７０、１７５）から切断した
    後に、誤って電力貯蔵装置（２００）を装置（１７０、
    １７５）に再接続することを防ぐための回路ブレーカ
    （６３０）を備える請求項１ないし５のいずれか一項に
    記載のシステム。
  7. 【請求項７】電力貯蔵手段（２００）を充電または放電
    するための回路が対称的に構成されることを特徴とする
    請求項１ないし６のいずれか一項に記載のシステム。
  8. 【請求項８】電力貯蔵手段（２００）に接続された回路
    が電界トランジスタ技法を備えることを特徴とする請求
    項１ないし７のいずれか一項に記載のシステム。
  9. 【請求項９】電力貯蔵手段（２００）の寿命および容量
    を評価する方法において、 電力貯蔵手段（２００）の第１の電気量を測定する第１
    のステップ（５００）と、 第１の電気量が第１のレベルに達した時点を判定する第
    ２のステップ（５１０）と、 電力貯蔵手段（２００）の第２の電気量を測定する第３
    のステップ（５２０）と、 判定された時点に対する第２の電気量を第２の電気量の
    典型的な時間特性と比較する第４のステップ（５３０）
    と、 第４のステップの比較を評価して電力貯蔵手段（２０
    ０）の寿命および容量を評価する第５のステップ（５４
    ０）とを含む方法。
  10. 【請求項１０】第５のステップ（５４０）で、評価が、
    第２の電気量と第２の電気量の記憶されている典型的な
    時間特性との間の相対的な差に基づくものであることを
    特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】電力貯蔵手段（２００）の寿命が、第２
    の電気量が最大レベルを超えない場合にしか評価されな
    いことを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】第２のステップ（５１０）が、第１の電
    気量が第２のレベルに達したときしか実行されないこと
    を特徴とする請求項９ないし１１のいずれか一項に記載
    の方法。
  13. 【請求項１３】電力貯蔵手段（２００）がいくつかの個
    別の電力貯蔵装置から成り、 第１および第２の電気量がいくつかの電力貯蔵手段のう
    ちの１つの個別の電力貯蔵手段について決定されること
    を特徴とする請求項９ないし１２のいずれか一項に記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】第１の電気量が電圧であり、 第２の電気量が電流であることを特徴とする請求項１な
    いし８のいずれか一項に記載のシステム。
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100211801B1 (ko) * 1997-03-12 1999-08-02 윤종용 Usb장치의 전원제어장치 및 제어방법
DE19917473A1 (de) * 1999-04-17 2000-10-19 Deutsche Telekom Ag Vorrichtung zur Ermittlung des Ladezustandes eines Akkumulators mit zeitlich veränderlicher maximaler Ladungskapazität
FR2796235B1 (fr) * 1999-07-05 2001-12-28 Sagem Telephone mobile comportant un circuit de charge perfectionne d'une batterie
DE19936542C2 (de) * 1999-08-03 2003-06-26 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes einer Gebrauchs-Batterie
DE10003605A1 (de) * 2000-01-28 2001-08-02 Volkswagen Ag Zwischenspeichereinrichtung
US6586940B2 (en) 2000-03-13 2003-07-01 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Capacity estimation method, degradation estimation method and degradation estimation apparatus for lithium-ion cells, and lithium-ion batteries
DE10110642B4 (de) * 2000-03-13 2005-06-16 Nippon Telegraph And Telephone Corp. Kapazitätsabschätzungsverfahren, Degradationsabschätzungsverfahren und Degradationsabschätzungsvorrichtung für Lithium-Ionenzellen und Lithium-Ionenbatterien
DE10025434B4 (de) * 2000-05-23 2009-01-29 Siemens Ag Stromversorgung für abschaltkritische Systeme
US7024321B1 (en) 2000-07-20 2006-04-04 Qualcomm, Incorporated Battery monitoring system with low power and end-of-life messaging and shutdown
US6844705B2 (en) * 2002-12-09 2005-01-18 Intersil Americas Inc. Li-ion/Li-polymer battery charger configured to be DC-powered from multiple types of wall adapters
US7081761B2 (en) * 2004-07-14 2006-07-25 General Motors Corporation Ultracapacitor useful life prediction
CN1961596B (zh) * 2004-09-24 2010-10-20 中兴通讯股份有限公司 一种基于cdma技术的移动终端通话时长的测量方法
CN101071160B (zh) * 2006-05-10 2010-05-26 盈正豫顺电子股份有限公司 电池健康状态的诊断方法
US8129947B2 (en) * 2008-01-31 2012-03-06 Dell Products L.P. Method and system for utilizing a memory control circuit for controlling data transfer to and from a memory system
US8129946B2 (en) * 2008-01-31 2012-03-06 Dell Products L.P. Method and system for regulating current discharge during battery discharge conditioning cycle
EP2190097B1 (en) * 2008-11-25 2012-05-16 ABB Research Ltd. Method for operating an energy storage system
US8629651B2 (en) * 2010-04-27 2014-01-14 Callpod, Inc. Portable wireless charging device
WO2011158381A1 (ja) * 2010-06-18 2011-12-22 トヨタ自動車株式会社 劣化度合判定装置
CN102765331B (zh) * 2011-05-04 2016-11-02 朴昌浩 一种电池系统在线寿命预测方法
CN104142475B (zh) * 2013-05-06 2017-08-22 广州汽车集团股份有限公司 一种绝缘检测模块评价装置及方法
CN105738823A (zh) * 2016-02-17 2016-07-06 吴伟民 车辆电瓶的电量提示方法及系统
CN105572600A (zh) * 2016-02-29 2016-05-11 深圳天珑无线科技有限公司 一种确定电池损耗的方法和终端设备
GB2547502B (en) * 2016-11-10 2018-05-02 Tanktwo Oy Detection of false reporting in a smart battery system
DE102018132870A1 (de) * 2018-12-19 2020-06-25 Endress+Hauser SE+Co. KG Füllstandsmessgerät
DE102021002742A1 (de) 2020-12-17 2022-06-23 Hans-Peter Beck Verfahren zur Prognose des Innenwiderstands- und Kapazitätsverlaufs von elektrochemischen Systemen, wie Batterien, zur Optimierung von deren Nutzung
KR102903157B1 (ko) * 2023-03-27 2025-12-22 한화솔루션 주식회사 계측 장치의 오설치 여부를 검출하는 에너지 저장 시스템 및 이를 이용하는 오설치 여부 검출 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4514694A (en) 1981-07-23 1985-04-30 Curtis Instruments Quiescent battery testing method and apparatus
DE3624781A1 (de) 1985-08-03 1987-02-12 Volkswagen Ag Verfahren zum erfassen des ladungszustands einer batterie
US4716354A (en) 1985-11-12 1987-12-29 Norand Corporation Automatic voltage regulator means providing a dual low power responsive and output-voltage-controlling regulator signal particularly for a plural source battery powered system
US5179337A (en) 1991-11-13 1993-01-12 International Business Machines Corporation Over-discharge protection for rechargeable batteries
US5250904A (en) 1991-08-08 1993-10-05 Advanced Power Technology Inc. Device for predicting imminent failure of a stationary lead acid battery in a float mode

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2213600B (en) * 1986-01-14 1990-02-21 Eikoh Giken Co Ltd A circuit arrangement for judging the lifetime of a battery in a no-break power supply system
US4918368A (en) * 1986-10-29 1990-04-17 Span, Inc. System for charging batteries and measuring capacities and efficiencies thereof
DE3736481C2 (de) * 1987-10-28 1996-10-02 Graesslin Kg Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung des Energieinhaltswertes von elektrochemischen Energiespeichern
DE3909870A1 (de) * 1989-02-28 1990-08-30 Varta Batterie Akkumulatorenbatterie sowie verfahren zu ihrem betrieb
DE4007883A1 (de) * 1990-03-13 1991-09-19 Moto Meter Ag Verfahren und batteriepruefgeraet zum bestimmen des zustands einer bleibatterie

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4514694A (en) 1981-07-23 1985-04-30 Curtis Instruments Quiescent battery testing method and apparatus
DE3624781A1 (de) 1985-08-03 1987-02-12 Volkswagen Ag Verfahren zum erfassen des ladungszustands einer batterie
US4716354A (en) 1985-11-12 1987-12-29 Norand Corporation Automatic voltage regulator means providing a dual low power responsive and output-voltage-controlling regulator signal particularly for a plural source battery powered system
US5250904A (en) 1991-08-08 1993-10-05 Advanced Power Technology Inc. Device for predicting imminent failure of a stationary lead acid battery in a float mode
US5179337A (en) 1991-11-13 1993-01-12 International Business Machines Corporation Over-discharge protection for rechargeable batteries

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
特開 平４−１０４４８１ＪＰ，Ａ）

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DE4402716A1 (de) 1995-08-03
US5552953A (en) 1996-09-03
KR0146269B1 (ko) 1998-10-01
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CN1111845A (zh) 1995-11-15
DE4402716C2 (de) 1996-08-29

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