JP2964483B2 - 鉛蓄電池の残存容量検知方法 - Google Patents
鉛蓄電池の残存容量検知方法Info
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- JP2964483B2 JP2964483B2 JP1083491A JP8349189A JP2964483B2 JP 2964483 B2 JP2964483 B2 JP 2964483B2 JP 1083491 A JP1083491 A JP 1083491A JP 8349189 A JP8349189 A JP 8349189A JP 2964483 B2 JP2964483 B2 JP 2964483B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、無停電電源や非常用電源設備などフロート
或いはトリクル使用における鉛蓄電池設備の劣化状況や
停電時の放電可能な時間を検知する検知方法に関するも
のである。
或いはトリクル使用における鉛蓄電池設備の劣化状況や
停電時の放電可能な時間を検知する検知方法に関するも
のである。
従来の技術 従来、鉛蓄電池設備の寿命や放電時の残存容量を検知
する方法としては、蓄電池の電圧のみで単純にある一
定電圧に到達したかどうかにより検知する方法、蓄電
池の電解液である硫酸の比重測定により検知する方法、
微分内部抵抗の測定により、残存容量を検知する方法
（特開昭63−168582号）、鉛蓄電池の正極板の膨張度
合いにより検知する方法（特開昭62−47975号）などが
ある。
する方法としては、蓄電池の電圧のみで単純にある一
定電圧に到達したかどうかにより検知する方法、蓄電
池の電解液である硫酸の比重測定により検知する方法、
微分内部抵抗の測定により、残存容量を検知する方法
（特開昭63−168582号）、鉛蓄電池の正極板の膨張度
合いにより検知する方法（特開昭62−47975号）などが
ある。
発明が解決しようとする課題 上記従来の方法では、鉛蓄電池の特性上、電圧と残
存容量の間に直線的な相関性はなく、放電終了近くまで
蓄電池の電圧に大きな変化がないために、放電終止電圧
近くまで残存容量を検知できずまた放電電流が変動する
負荷では、電圧変動が大きく精度も低いという問題点が
ある。
存容量の間に直線的な相関性はなく、放電終了近くまで
蓄電池の電圧に大きな変化がないために、放電終止電圧
近くまで残存容量を検知できずまた放電電流が変動する
負荷では、電圧変動が大きく精度も低いという問題点が
ある。
また従来の方法では鉛蓄電池の電圧や温度・放電電
流を検出するセンサー以外に比重センサーの取り付けが
必要で、近年増加傾向にあるシール形の鉛蓄電池にはこ
の方法は採用できにくい。また従来の開放形の蓄電池で
も、充電後の比重均一化に長時間を要するので実用的で
ない。
流を検出するセンサー以外に比重センサーの取り付けが
必要で、近年増加傾向にあるシール形の鉛蓄電池にはこ
の方法は採用できにくい。また従来の開放形の蓄電池で
も、充電後の比重均一化に長時間を要するので実用的で
ない。
次に従来の方法については、蓄電池の微分抵抗を測
定するためには、短時間ではあるが大電流を流し、その
時のIRドロップから求めるか、交流法による接点抵抗計
を設置しなければならないこと及び、鉛蓄電池の正極活
物質の軟化など鉛蓄電池劣化原因によっては、蓄電池の
微分抵抗が低いにもかかわらず、放電持続時間は短くな
る場合があり、検知結果の信頼性が低いという欠点があ
る。
定するためには、短時間ではあるが大電流を流し、その
時のIRドロップから求めるか、交流法による接点抵抗計
を設置しなければならないこと及び、鉛蓄電池の正極活
物質の軟化など鉛蓄電池劣化原因によっては、蓄電池の
微分抵抗が低いにもかかわらず、放電持続時間は短くな
る場合があり、検知結果の信頼性が低いという欠点があ
る。
従来の方法については、変移量検出センサーが必要
であることや、変移量から蓄電池の寿命時期は検知でき
ても、停電時の残存容量を検知することはできないとい
う欠点がある。
であることや、変移量から蓄電池の寿命時期は検知でき
ても、停電時の残存容量を検知することはできないとい
う欠点がある。
以上の他に上記４種の方法では、変動する負荷に対し
てリアルタイムに残りの放電可能時間を検知することが
出来ないという欠点がある。
てリアルタイムに残りの放電可能時間を検知することが
出来ないという欠点がある。
本発明者らは、先に上記の欠点を除去する手段とし
て、特開平２−170372号公報に示すように、停電などに
よる蓄電池の放電時において、一定時間ごとに鉛蓄電池
の電圧データー・放電電流データー・温度データーを読
み込み、放電電流データーと経過時間から放電電気量の
積分演算をするとともに、所望の放電終止電圧と現在の
温度データーに近い標準放電特性データー列を選択し、
放電電流データーの実測値の前後２点の標準放電特性デ
ーターと放電電流データーの実測値との交点から放電可
能時間を求め、この放電可能時間と放電電気量から放電
終止電圧までの残りの放電可能時間を逐次計算する方法
を提案した。
て、特開平２−170372号公報に示すように、停電などに
よる蓄電池の放電時において、一定時間ごとに鉛蓄電池
の電圧データー・放電電流データー・温度データーを読
み込み、放電電流データーと経過時間から放電電気量の
積分演算をするとともに、所望の放電終止電圧と現在の
温度データーに近い標準放電特性データー列を選択し、
放電電流データーの実測値の前後２点の標準放電特性デ
ーターと放電電流データーの実測値との交点から放電可
能時間を求め、この放電可能時間と放電電気量から放電
終止電圧までの残りの放電可能時間を逐次計算する方法
を提案した。
しかし前記提案は、定電流負荷に対しては効果的な手
段であるが、市場で実際に使用される負荷は定電力負荷
（電流×電圧＝一定）がほとんどであり、定電力負荷の
場合放電によって蓄電池電圧が低下するに従い、放電電
流値が増加するために、前記提案では残りの放電時間の
計算精度が悪くなるという欠点がある。
段であるが、市場で実際に使用される負荷は定電力負荷
（電流×電圧＝一定）がほとんどであり、定電力負荷の
場合放電によって蓄電池電圧が低下するに従い、放電電
流値が増加するために、前記提案では残りの放電時間の
計算精度が悪くなるという欠点がある。
本発明は、定電力負荷の場合に生じる上記のごとき欠
点を除去して、停電後の残りの放電可能時間を先の提案
よりも高精度に検知する手段を提供することを目的とし
ている。
点を除去して、停電後の残りの放電可能時間を先の提案
よりも高精度に検知する手段を提供することを目的とし
ている。
課題を解決するための手段 本発明者らは、0.25CA以下程度の定電力負荷による放
電電圧カーブが１セル当たり初期2.1V弱から通常放電終
止電圧とされる1.8V前後までの放電可能時間が、１セル
当たり2.0V時の電流値での定電流放電による放電可能時
間とほぼ等しいことに着目し、逐次放電電流データーと
蓄電池電圧データーとから負荷の消費電力値を求め、負
荷の消費電力値から１セル当たり2V時の電流を平均放電
電流として求め、前記平均放電電流による標準放電特性
データー列との比較演算を逐次行い、蓄電池の残りの放
電可能時間を検知し得るものである。
電電圧カーブが１セル当たり初期2.1V弱から通常放電終
止電圧とされる1.8V前後までの放電可能時間が、１セル
当たり2.0V時の電流値での定電流放電による放電可能時
間とほぼ等しいことに着目し、逐次放電電流データーと
蓄電池電圧データーとから負荷の消費電力値を求め、負
荷の消費電力値から１セル当たり2V時の電流を平均放電
電流として求め、前記平均放電電流による標準放電特性
データー列との比較演算を逐次行い、蓄電池の残りの放
電可能時間を検知し得るものである。
作用 本発明は、上記方法により蓄電池設備に比重計や変移
量検出センサーなどを取り付けることなく、また定電力
負荷の設備に対しては、先に提案した方法よりも高い精
度で、停電が発生後、直ちに負荷に応じた蓄電池の残り
の放電可能時間が検知できる。
量検出センサーなどを取り付けることなく、また定電力
負荷の設備に対しては、先に提案した方法よりも高い精
度で、停電が発生後、直ちに負荷に応じた蓄電池の残り
の放電可能時間が検知できる。
実施例 以下本発明の実施例を示す。第１図は本発明の実施例
を示す蓄電池設備の監視装置の残りの放電可能時間検知
部分のブロック図である。第１図において、１は制御部
であるマイクロプロセッサー、２は停電もしくは疑似停
電の検知および停電もしくは疑似停電後、蓄電池の残り
の放電可能時間を逐次演算し、表示するためのプログラ
ムを記憶しているプログラムメモリー、３は蓄電池の温
度別・放電終止電圧別の標準放電特性データー配列を格
納したメモリーである。４は入出力インターフェイス
で、キーボード５などの操作機器や、蓄電池の残りの放
電可能時間などを表示する表示装置６や、温度データー
８、蓄電池電圧データー９、放電電流データー10をコン
ピューターに取り込むA/Dコンバーター７などを接続す
る。
を示す蓄電池設備の監視装置の残りの放電可能時間検知
部分のブロック図である。第１図において、１は制御部
であるマイクロプロセッサー、２は停電もしくは疑似停
電の検知および停電もしくは疑似停電後、蓄電池の残り
の放電可能時間を逐次演算し、表示するためのプログラ
ムを記憶しているプログラムメモリー、３は蓄電池の温
度別・放電終止電圧別の標準放電特性データー配列を格
納したメモリーである。４は入出力インターフェイス
で、キーボード５などの操作機器や、蓄電池の残りの放
電可能時間などを表示する表示装置６や、温度データー
８、蓄電池電圧データー９、放電電流データー10をコン
ピューターに取り込むA/Dコンバーター７などを接続す
る。
次にこの監視装置による停電時の残りの放電可能時間
演算処理プロセスについて第２図のフローチャートを用
いて説明する。
演算処理プロセスについて第２図のフローチャートを用
いて説明する。
S11において、先ず監視装置が接点信号や蓄電池放電
電流データー10の増加などにより停電を検知すると、S1
2において蓄電池電圧データー９・温度データー８・放
電電流データー10を読み込む。
電流データー10の増加などにより停電を検知すると、S1
2において蓄電池電圧データー９・温度データー８・放
電電流データー10を読み込む。
次に、S13において放電電流データー10と蓄電池電圧
データー９の乗算（（放電電流）×（蓄電池電圧））に
より負荷の消費電力値を計算する。
データー９の乗算（（放電電流）×（蓄電池電圧））に
より負荷の消費電力値を計算する。
そして本実施例においては、S14において（負荷の消
費電力値）／（セル当たり2Vの蓄電池総電圧）の値を平
均放電電流とする。
費電力値）／（セル当たり2Vの蓄電池総電圧）の値を平
均放電電流とする。
そして、S15において放電開始からの放電電流データ
ー10と経過時間により放電電気量を積算する。
ー10と経過時間により放電電気量を積算する。
次に、S16において標準放電特性データー配列を格納
したメモリー３の中からあらかじめキーボード５などに
より入力設定された蓄電池の放電終止電圧に該当し、か
つ現在の温度データー８に最も近い温度の標準放電特性
データー列を選択し、選択された標準放電特性データー
列の中からS14において算出した平均放電電流に最も近
い前後２点の標準放電特性データーを取り出し、平均放
電電流との交点を求め、満充電状態での放電可能時間の
演算を行う。
したメモリー３の中からあらかじめキーボード５などに
より入力設定された蓄電池の放電終止電圧に該当し、か
つ現在の温度データー８に最も近い温度の標準放電特性
データー列を選択し、選択された標準放電特性データー
列の中からS14において算出した平均放電電流に最も近
い前後２点の標準放電特性データーを取り出し、平均放
電電流との交点を求め、満充電状態での放電可能時間の
演算を行う。
その後、S17において、S15で積算した放電電気量を平
均放電電流で除算した値を現在すでに経過した時間とし
て用い、S16において求めた満充電状態での放電可能時
間から差し引き、残りの放電可能時間とする。
均放電電流で除算した値を現在すでに経過した時間とし
て用い、S16において求めた満充電状態での放電可能時
間から差し引き、残りの放電可能時間とする。
本実施例においては、S19においてS17で演算された残
りの放電可能時間を表示装置６に表示する。
りの放電可能時間を表示装置６に表示する。
そして、S20において放電電流データー10などにより
停電が復旧したかどうかを判断し、復旧していない場合
はS12の処理に戻り、同じ処理を繰り返し、S19で残りの
放電可能時間を更新して表示する。
停電が復旧したかどうかを判断し、復旧していない場合
はS12の処理に戻り、同じ処理を繰り返し、S19で残りの
放電可能時間を更新して表示する。
なお、停電が回復した場合は、S21において正常時の
監視モードに戻る。
監視モードに戻る。
第１表は、公称48V30Ahの蓄電池設備を定電力負荷を
用いて疑似的に停電状態とし、25℃で720ワットの定電
力負荷で放電し、先に提案した定電力放電対応の検知方
法および前記本発明の方法により、検知した残りの放電
可能時間と実際の放電可能時間および実測値との誤差を
示したものである。この結果からも明らかなように、先
に提案した方法では、放電初期は電流が小さいために、
残りの放電可能時間が、実際の持続時間より大きい方向
で誤差が生じてしまうという欠点がある。一方本発明の
方法では、誤差が５分以内の結果が得られた。
用いて疑似的に停電状態とし、25℃で720ワットの定電
力負荷で放電し、先に提案した定電力放電対応の検知方
法および前記本発明の方法により、検知した残りの放電
可能時間と実際の放電可能時間および実測値との誤差を
示したものである。この結果からも明らかなように、先
に提案した方法では、放電初期は電流が小さいために、
残りの放電可能時間が、実際の持続時間より大きい方向
で誤差が生じてしまうという欠点がある。一方本発明の
方法では、誤差が５分以内の結果が得られた。
なお、本実施例ではセル当たり2V時の電流を平均放電
電流として演算したが、蓄電池の硫酸濃度等の影響によ
る特性差を考慮して、使用される蓄電池設備の特性に合
わせて適宜2.0±0.03V程度の範囲で平均放電電流を計算
するようにプログラミングしたほうがより正確な結果が
得られる。
電流として演算したが、蓄電池の硫酸濃度等の影響によ
る特性差を考慮して、使用される蓄電池設備の特性に合
わせて適宜2.0±0.03V程度の範囲で平均放電電流を計算
するようにプログラミングしたほうがより正確な結果が
得られる。
発明の効果 以上詳述したように、本発明の方法は、定電力負荷に
使用される蓄電池設備の停電時などにおける残りの放電
可能時間を精度高く計算予測することができ、実用的に
極めて有効な手段である。
使用される蓄電池設備の停電時などにおける残りの放電
可能時間を精度高く計算予測することができ、実用的に
極めて有効な手段である。
第１図は本発明の方法による蓄電池設備の監視装置のブ
ロック図、第２図は残りの放電可能時間検知の演算処理
プロセスを示すフローチャートである。 １……マイクロプロセッサー、３……標準放電特性デー
ターを格納した記憶装置、７……温度データー・蓄電池
電圧データー・放電電流データーを読み込むためのA/D
コンバーター。
ロック図、第２図は残りの放電可能時間検知の演算処理
プロセスを示すフローチャートである。 １……マイクロプロセッサー、３……標準放電特性デー
ターを格納した記憶装置、７……温度データー・蓄電池
電圧データー・放電電流データーを読み込むためのA/D
コンバーター。
フロントページの続き (72)発明者 山口 和美 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−262077（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−170372（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 31/36 H02J 7/00 H01M 10/42 - 10/48
Claims (1)
- 【請求項１】温度別に鉛蓄電池の放電電流と放電終止電
圧別の放電可能時間の関係をあらかじめ記憶装置に電流
別・温度別の定電流標準放電特性データー配列として格
納しておき、停電時もしくは疑似停電時の鉛蓄電池の電
圧データー・放電電流データー・温度データーを読み込
み、放電電流データーと蓄電池電圧とから負荷の消費電
力値を計算し、前記負荷の消費電力値から１セル当たり
略2V時の電流を平均放電電流として計算するとともに、
放電電流データーと経過時間から放電電気量の積分演算
をし、所望の放電終止電圧と現在の温度データーに近い
前記標準放電特性データー列を選択し、前記平均放電電
流と前記平均放電電流の前後２点の標準放電特性データ
ーとの交点から放電可能時間を求め、前記放電電気量を
前記平均放電電流で除算した値を経過した時間として用
い、前記放電可能時間からこの経過した時間を差し引き
残りの放電可能時間を求める演算をすることを特徴とす
る鉛蓄電池の残存容量検知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1083491A JP2964483B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 鉛蓄電池の残存容量検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1083491A JP2964483B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 鉛蓄電池の残存容量検知方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02262078A JPH02262078A (ja) | 1990-10-24 |
| JP2964483B2 true JP2964483B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=13803949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1083491A Expired - Lifetime JP2964483B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 鉛蓄電池の残存容量検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2964483B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2794003B2 (ja) * | 1992-07-23 | 1998-09-03 | ４シー テクノロジーズ インコーポレイティド | ニッケル−カドミウム電池の残留容量表示装置 |
| JP3311416B2 (ja) * | 1993-02-12 | 2002-08-05 | オムロン株式会社 | 電池の保持時間予測装置 |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1083491A patent/JP2964483B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02262078A (ja) | 1990-10-24 |
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Legal Events
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