JP3195130B2 - バッテリセルの停電検出装置 - Google Patents

バッテリセルの停電検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はバッテリセルの停電（fa
ilure ）を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特に、無停電電源（UPS;Uninterruptibl
e Power Supplies）として使用される蓄電バッテリは、
一般に、直列に接続された複数のセルから構成される。
今日に至るまで、一つ或は複数のバッテリセルの停電の
検出は各セルの端末の所の個々の電圧を監視することに
よってのみ遂行することができた。これは多数の電圧を
測定すること、及び異なるセルの端子にアクセスできる
ことを必要とした。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的は
より単純で上に述べた短所を持たない一つ或は複数のバ
ッテリセルの停電を検出するための装置を提供すること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によると、この目
的は、装置が、バッテリが放電しているときバッテリの
端子の所の電圧を測定するための手段、前記電圧の二次
導関数を表わす量を計算するための手段、前記二次導関
数を表わす量を事前に設定された正或はゼロのしきい値
と比較するための手段、及び前記量が前記しきい値より
も大きなとき停電を示すための手段、を含むことによっ
て達成される。
【０００５】一つの好ましい実施例によると、この装置
は事前に設定された時間間隔にてバッテリの端末の所で
測定された電圧の３つの一連の値を格納し、これら３つ
の一連の値から電圧の一次導関数を表わす量の２つの一
連の値を計算する。装置は、次にこの一次導関数を表わ
す量のこれら２つの一連の値の間の差を計算することに
よって二次導関数を表わす量を計算する。
【０００６】本発明のその他の長所及び特徴は、制限を
目的とするのでなく、一例として示される本発明の一つ
の実施例の以下の説明を図面を参照しながら読むことに
よって一層明白となるものである。
【０００７】
【実施例】図１は、装置１をＵＰＳのバッテリ２への一
つ或は複数のバッテリセルの停電を検出するために応用
するところを図解する。図面内に簡略的に示される従来
のタイプのＵＰＳはＡＣ電圧源３からの供給を受け、Ｄ
Ｃ−ＡＣコンバータ、すなわちインバータ５と直列に接
続されたＡＣ−ＤＣコンバータ４、及び負荷６を含み、
バッテリ２はコンバータ４の出力に接続される。
【０００８】装置１は、ディスプレイ装置８に接続され
るマイクロプロセッサを有する電子処理回路７を含む。
電子処理回路７は入力上にバッテリの端子の所の電圧Ｕ
を表わす入力信号を受信する。
【０００９】バッテリが電圧Ｕと時間の関係を表わす曲
線Ｕ（ｔ）のスロープ内のブレーク（break ）において
放電すると、一つ或は複数のバッテリセルの停電が起こ
る。スロープ内のこのようなブレークは曲線Ｕ（ｔ）の
二次導関数を計算することによって検出することができ
る。通常の動作においては、電圧の二次導関数はバッテ
リが放電のコースにあるときは常に負である。放電の過
程において二次導関数が正になった場合、これはバッテ
リの一つ或は複数のセルが停電したことを表わす。
【００１０】図２は、マイクロプロセッサ７によって実
行される流れ図の一つの好ましい実施例を示す。図２に
おいて、停電の検出はフェーズＦ１から開始されるが、
フェーズ１において、マイクロプロセッサ７によってバ
ッテリ２の端子の所の電圧Ｕの第一の測定Ｕ３が行なわ
れる。このフェーズＦ１に、事前に設定された時間間隔
△ｔ後におけるバッテリの端子の所の電圧Ｕの第二の測
定Ｕ２から構成されるフェーズ２が続く。次に、マイク
ロプロセッサはＵ２とＵ３との間の差Ｄ２を計算する
（Ｆ３）。２つの続く測定間の時間間隔△ｔは事前に設
定され、一定であり、差Ｄ２は曲線Ｕ（ｔ）の導関数を
表わす。
【００１１】マイクロプロセッサは次にバッテリ２の端
子の所の電圧Ｕの第三の測定Ｕ１を行なう（Ｆ４）。こ
こで、時間間隔△ｔがＵ１とＵ２の測定を隔てる。次
に、マイクロプロセッサは（Ｆ５において）Ｕ１とＵ２
との間の差Ｄ１を計算し、（Ｆ６において）Ｄ１とＤ２
との間の差Ｄの計算を行なう。差Ｄは一定の事前に設定
された時間間隔△ｔにおいて測定され、例えば、ＲＡＭ
９内に格納された３つの続く測定値Ｕ３、Ｕ２及びＵ１
から構成される曲線Ｕ（ｔ）の二次導関数を表わす。次
に、ＤがフェーズＦ７においてしきい値、好ましくは、
ゼロと比較される。
【００１２】Ｄがしきい値よりも低い場合（Ｆ７の出力
Ｎ）は、バッテリセルは良好な動作秩序にあるものと見
なされる。第二の測定値Ｕ２にて処理回路７のメモリ９
内の値Ｕ３が置換される（Ｆ８）。次にフェーズ９（Ｆ
９）において、第一の測定値Ｕ１にてメモリ９内の値Ｕ
２が置換され、差Ｄ１にて差Ｄ２が置換される。こうし
て、最後の二つの測定値がそれらの差とともに格納さ
れ、マイクロプロセッサはＦ４において二次導関数Ｄ２
をＵ１の新たな測定によって決定するための新たなサイ
クルを再開することができるが、ここで、時間間隔△ｔ
が二つの続く測定を隔てる。一例として、△ｔは約２０
或は３０秒とされるが、これは制限を意味するものでな
い。
【００１３】このようにして、二次導関数が各新たな測
定Ｕ１において自動的に計算される。
【００１４】Ｄがしきい値よりも大きな場合（Ｆ７の出
力Ｙ）は、例えば、ディスプレイ手段８上に表示するこ
とによって停電が示される（Ｆ１０）。
【００１５】この表示は、当然、任意の他の適当な手段
によって、視覚的、聴覚的、ローカル的或は遠隔的に達
成することもできる。
【００１６】図２に示される実施例においては、停電を
表わすしきい値は０である。ある種の誤った（spuriou
s）警告を回避するために、好ましくは、しきい値がゼ
ロよりも少し大きな値に選択される。
【００１７】二次導関数Ｄが停電をうまく表わすことを
実験的に知ることができる。一例として、図３は２９個
のセルユニットから構成されるインバータバッテリの端
子の所で実験的に得られた放電曲線Ｕ（ｔ）を表わす。
【００１８】一分間の時間間隔△ｔにて測定されたＵの
一連の値、及びＤ１及びＤの一連の計算値は以下の通り
である。
【００１９】
【表１】 以下の時間：つまり、６−８−１０−１２−１３−１８
及び２０分の所で異常（Ｄ＞０）が観察される。
【００２０】図４はこの放電期間の際の５セルユニット
の端子の所の電圧の変動を表わす曲線Ｕｅ（ｔ）を示
す。大きな電圧降下（Ｕｅ＞１０Ｖ）が以下の時間：つ
まり、５−１１−１２−１７−１９及び２０分におい
て、これらセルユニットの少なくとも一つの所で観察さ
れる。図示されていないが、残りのセルユニットの端子
の所の電圧は、大きな電圧降下を示さない。
【００２１】バッテリによって送られるパワーが大きく
変更されたような場合は、二次導関数の計算は停電の誤
った指示を与えることがある。従って、このようなケー
スにおいては、この指示を抑止することが望ましい。図
５に示されるように、図２の流れ図内に、例えば、フェ
ーズＦ５或はＦ６の後に、追加の抑止フェーズを挿入す
ることができる。この抑止フェーズはバッテリによって
送られる電流Ｉｂを電流センサ１０によって測定するこ
とから構成される（Ｆ１１）。次に、マイクロプロセッ
サは（Ｆ１２において）送られたパワーＰ１＝Ｕ１・Ｉ
ｂを計算し、次に（Ｆ１３において）このパワーと前の
測定サイクルにおいて測定されたパワーとの間の差△ｐ
を計算する。次に（Ｆ１４において）△ｐが事前に設定
されたしきい値Ａと比較される。△ｐがこのしきい値よ
りも大きくないときは（Ｆ１４の出力Ｎ）、マイクロプ
ロセッサは図２内の流れ図に従って正常に継続し、フェ
ーズＦ７へと進む。一方、△ｐがしきい値よりも大きな
場合（Ｆ１４の出力Ｙ）は、フェーズＦ７及びＦ１０は
短絡され、マイクロプロセッサはフェーズ８に直接に進
み、こうして、停電の指示を抑止する。フェーズＦ９が
次に次のサイクルのためにＰ１をＰ２内に格納すること
によって完結される。
【００２２】上述した検出装置はバッテリバックアップ
時間を決定するためのマイクロプロセッサをベースとす
る装置と組合わせて使用することができる。実際、この
タイプの装置はバッテリのバックアップ時間を電圧Ｕの
測定、バッテリによって送られる電流Ｉｂの測定、及び
送られたパワーの計算から決定する。従って、現在の流
れ図は、一つ或は複数のバッテリセルの停電の指示を達
成するために、単に、二次導関数の計算、及びこれの事
前に設定されたしきい値との比較によって完結されるこ
とのみを要求する。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の電池の停電
検出装置によれば、１つ或は複数の電池の個々の端子電
圧を測定せずとも、電池電源の放電電圧の変化率（２次
微分値）を監視することによって電池の停電を検出する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う装置を含む設備をブロック図形式
にて示す。
【図２】本発明を実現するための流れ図の一つの特定の
実施例を示す。
【図３】バッテリの端子の所の電圧の時間に対する変動
曲線を示す。
【図４】いくつかのバッテリセルの端子の所で測定され
た電圧の時間に対する変動曲線を示す。
【図５】本発明の一つの特定の実施例の追加のフェーズ
を示す。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】バッテリセルの停電を検出するための装置
    であって、この装置がバッテリが放電しているときに、
    バッテリの端子の所で電圧（Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３）を測定
    するための手段、前記電圧の二次導関数を表わす量
    （Ｄ）を計算するための手段（Ｆ３、Ｆ５、Ｆ６）、前
    記二次導関数を表わす量を事前に設定された正或はゼロ
    のしきい値と比較するための手段、及び前記の量（Ｄ）
    が前記しきい値よりも大きな場合、停電を示すための手
    段（Ｆ１０、８）を含むことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】前記電圧を測定するための手段が事前に設
    定された時間間隔（△ｔ）にて電圧を測定するための手
    段及びこの電圧の３つの一連の値（Ｕ３、Ｕ２、Ｕ１）
    を格納するための手段（９、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ８、
    Ｆ９）を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】前記二次導関数を表わす量（Ｄ）を計算す
    るための手段が電圧の一次導関数を表わす量（Ｄ１）を
    計算するための手段（Ｆ５）を含むことを特徴とする請
    求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】前記一次導関数を表わす量（Ｄ１）を計算
    するための手段（Ｆ５）が二つの一連の電圧値（Ｕ１、
    Ｕ２）の間の差を計算するための手段を含むことを特徴
    とする請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】前記二次導関数を表わす量（Ｄ）を計算す
    るための手段が一次導関数を表わす量の二つの一連の値
    （Ｄ１、Ｄ２）の間の差を計算するための手段（Ｆ６）
    を含むことを特徴とする請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】前記計算するための手段がマイクロプロセ
    ッサ（７）を含むことを特徴とする請求項１記載の装
    置。
  7. 【請求項７】バッテリの放電電流（Ｉｂ）を測定するた
    めの手段（１０、Ｆ１１）、バッテリによって送られた
    パワー（Ｐ１）を計算するための手段（Ｆ１２）、バッ
    テリによって前に送られたパワー（Ｐ２）を格納するた
    めの手段（Ｆ９）、二つの一連のパワー値（Ｐ１、Ｐ
    ２）の間の差△ｐを計算するための手段（Ｆ１３）、パ
    ワー差（△ｐ）を事前に設定されたしきい値（Ａ）と比
    較するための手段（Ｆ１４）及びパワー差（△ｐ）が前
    記のパワーしきい値（Ａ）よりも大きいとき、停電の表
    示を抑止するための手段（Ｆ１４のＹ）を含むことを特
    徴とする請求項１記載の装置。
JP19045293A 1992-08-05 1993-07-30 バッテリセルの停電検出装置 Expired - Lifetime JP3195130B2 (ja)

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