JP3305403B2 - 蓄電池容量試験装置 - Google Patents
蓄電池容量試験装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通信用電源装置やＵＰ
Ｓ用電源装置などに用いられる蓄電池の容量測定を行う
蓄電池容量試験装置に関するものである。
Ｓ用電源装置などに用いられる蓄電池の容量測定を行う
蓄電池容量試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、蓄電池容量の実測は蓄電池定格
容量に対する一定の割合（０．１Ｃ）の電流を放電して
蓄電池端子電圧が放電終止電圧に至る時間と前記放電電
流との積にて表し、実容量を決定している。図３（ａ）
（ｂ）（ｃ）は蓄電池の放電特性の一例であって、図３
（ａ）は放電特性曲線、ａ，ｂ，ｃが平行して変化する
場合であり、放電開始ｔ0 後、蓄電池端子電圧が安定す
る時刻ｔ1 における端子電圧がわかれば、実容量を予測
することは比較的容易である。しかし、図３（ｂ）に示
すように蓄電池のばらつきにより、時刻ｔ1 以降におい
て、端子電圧が減少する過程で、前記放電特性曲線ｄ，
ｅ，ｆが上下逆転する現象が生ずる場合がある。また、
蓄電池の放電特性は図３の（ｃ）に示すように、温度依
存性があることが知られている。即ち、温度がＴ1 ＞Ｔ
2 ＞Ｔ3 のように温度が低下する程、実容量は減少す
る。
容量に対する一定の割合（０．１Ｃ）の電流を放電して
蓄電池端子電圧が放電終止電圧に至る時間と前記放電電
流との積にて表し、実容量を決定している。図３（ａ）
（ｂ）（ｃ）は蓄電池の放電特性の一例であって、図３
（ａ）は放電特性曲線、ａ，ｂ，ｃが平行して変化する
場合であり、放電開始ｔ0 後、蓄電池端子電圧が安定す
る時刻ｔ1 における端子電圧がわかれば、実容量を予測
することは比較的容易である。しかし、図３（ｂ）に示
すように蓄電池のばらつきにより、時刻ｔ1 以降におい
て、端子電圧が減少する過程で、前記放電特性曲線ｄ，
ｅ，ｆが上下逆転する現象が生ずる場合がある。また、
蓄電池の放電特性は図３の（ｃ）に示すように、温度依
存性があることが知られている。即ち、温度がＴ1 ＞Ｔ
2 ＞Ｔ3 のように温度が低下する程、実容量は減少す
る。
【０００３】一般に、被試験蓄電池の特性は蓄電池定格
, 設置環境, メーカ, 保守条件等が異なり、これら条件
の異なる被試験蓄電池を所定の条件で放電試験を開始
し、放電終止に至るある途中の時刻、例えば図３（ａ）
（ｂ）（ｃ）のｔn における蓄電池端子電圧と放電終止
電圧まで試験した実容量との関係は、図４に示すように
相関関係は認められるものの高い精度で容量予測するこ
とは困難であり、図４に示す相関関係は、放電開始後の
時間が小さい程悪くなることが知られている。
, 設置環境, メーカ, 保守条件等が異なり、これら条件
の異なる被試験蓄電池を所定の条件で放電試験を開始
し、放電終止に至るある途中の時刻、例えば図３（ａ）
（ｂ）（ｃ）のｔn における蓄電池端子電圧と放電終止
電圧まで試験した実容量との関係は、図４に示すように
相関関係は認められるものの高い精度で容量予測するこ
とは困難であり、図４に示す相関関係は、放電開始後の
時間が小さい程悪くなることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述したように従来の
蓄電池容量試験装置は放電終止時点を高い精度で予測す
ることが困難であると共に、実容量測定に７〜１０時間
もの長時間を要しており、作業効率が極めて悪いもので
あった。本発明は、種々の放電特性の蓄電池であって
も、また試験環境温度が一定でなくとも放電終止時点を
高い精度で予測し得ると共に、予測結果の誤差範囲も含
めて知ることができるようにし、かつこれらの試験を短
時間で行ない得るようにした蓄電池容量試験装置を提供
することを目的とするものである。
蓄電池容量試験装置は放電終止時点を高い精度で予測す
ることが困難であると共に、実容量測定に７〜１０時間
もの長時間を要しており、作業効率が極めて悪いもので
あった。本発明は、種々の放電特性の蓄電池であって
も、また試験環境温度が一定でなくとも放電終止時点を
高い精度で予測し得ると共に、予測結果の誤差範囲も含
めて知ることができるようにし、かつこれらの試験を短
時間で行ない得るようにした蓄電池容量試験装置を提供
することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の蓄電池容量試験
装置は、蓄電池を充電する充電回路と、前記蓄電池より
定電流で放電する放電回路と、前記充電回路および放電
回路とを制御すると共に前記蓄電池の実容量を予測する
ための計測部を含む制御回路部を有する蓄電池容量試験
装置において、前記制御回路部は、前記蓄電池の放電開
始後所定の単位時間をカウントするタイマーと、前記蓄
電池の放電電流，端子電圧および温度を測定する計測部
と、所定数のサンプル蓄電池について充電後予め定めら
れた定電流で放電終止電圧まで放電させ、その放電の所
定時間毎に得られた前記サンプル蓄電池の端子電圧と前
記所定時間経過前後における該端子電圧の電圧変化幅お
よび温度のデータを独立変数とする回帰分析による容量
予測式を求めこれを記憶する第１のメモリと、被試験蓄
電池の前記所定時間毎の端子電圧と前記所定時間経過前
後における該端子電圧の電圧変化幅および温度の計測値
を記憶する第２のメモリと、前記第１のメモリに記憶さ
れている容量予測式に前記第２のメモリに記憶されてい
る被試験蓄電池の計測値を代入して被試験蓄電池の容量
予測値を算出する演算部とを備えているものである。
装置は、蓄電池を充電する充電回路と、前記蓄電池より
定電流で放電する放電回路と、前記充電回路および放電
回路とを制御すると共に前記蓄電池の実容量を予測する
ための計測部を含む制御回路部を有する蓄電池容量試験
装置において、前記制御回路部は、前記蓄電池の放電開
始後所定の単位時間をカウントするタイマーと、前記蓄
電池の放電電流，端子電圧および温度を測定する計測部
と、所定数のサンプル蓄電池について充電後予め定めら
れた定電流で放電終止電圧まで放電させ、その放電の所
定時間毎に得られた前記サンプル蓄電池の端子電圧と前
記所定時間経過前後における該端子電圧の電圧変化幅お
よび温度のデータを独立変数とする回帰分析による容量
予測式を求めこれを記憶する第１のメモリと、被試験蓄
電池の前記所定時間毎の端子電圧と前記所定時間経過前
後における該端子電圧の電圧変化幅および温度の計測値
を記憶する第２のメモリと、前記第１のメモリに記憶さ
れている容量予測式に前記第２のメモリに記憶されてい
る被試験蓄電池の計測値を代入して被試験蓄電池の容量
予測値を算出する演算部とを備えているものである。
【０００６】また、本発明の蓄電池容量試験装置は、前
記制御回路部に、前記サンプル蓄電池のデータを蓄電池
の製造メーカ別，電池の型式，設置の環境などの特性要
因によりグループ化し、このグループ化した各グループ
の容量予測値の平均値と、全データの容量予測値の平均
値との差の誤差平均値を記憶する第３のメモリを設け、
被試験蓄電池が対応する前記グループの第３のメモリに
記憶された誤差平均値を、前記演算部において被試験蓄
電池の前記容量予測値に加減算して修正された容量予測
値を算出するようにしたものである。また、本発明の蓄
電池容量試験装置は、前記制御回路部に、前記サンプル
蓄電池のデータの正規分布の標準偏差に基づいて容量予
測値に対する誤差推定式を求めこれを記憶する第４のメ
モリを設け、前記演算部においてこの誤差推定式に基づ
き前記被試験蓄電池の容量予測値の誤差範囲を推定する
ようにしたものである。
記制御回路部に、前記サンプル蓄電池のデータを蓄電池
の製造メーカ別，電池の型式，設置の環境などの特性要
因によりグループ化し、このグループ化した各グループ
の容量予測値の平均値と、全データの容量予測値の平均
値との差の誤差平均値を記憶する第３のメモリを設け、
被試験蓄電池が対応する前記グループの第３のメモリに
記憶された誤差平均値を、前記演算部において被試験蓄
電池の前記容量予測値に加減算して修正された容量予測
値を算出するようにしたものである。また、本発明の蓄
電池容量試験装置は、前記制御回路部に、前記サンプル
蓄電池のデータの正規分布の標準偏差に基づいて容量予
測値に対する誤差推定式を求めこれを記憶する第４のメ
モリを設け、前記演算部においてこの誤差推定式に基づ
き前記被試験蓄電池の容量予測値の誤差範囲を推定する
ようにしたものである。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の実施例であって、１は定電流
Ｉc にて充電する充電回路、２は定電流ＩL にて放電す
る放電回路、３は充電回路１と放電回路２の制御および
充放電条件の設定機能，被試験蓄電池５の状態をモニタ
する機能等を有する制御回路部である。４は被試験蓄電
池５の電流検出器、６は液温またはケース温度を検出す
る温度センサーである。なお、前記制御回路部３は電流
検出器４による充放電電流Ｉ，蓄電池端子電圧Ｖ，温度
センサー６による温度Ｔを連続的に検出し、制御回路部
３のメモリ部に記憶されているサンプルデータと比較
し、放電開始後一定時間毎に被試験蓄電池５の容量予測
とその誤差範囲の推定を行うものである。図２は図１の
制御回路部３の一例を示すブロック回路図であって、被
試験蓄電池５の放電開始後、タイマー３１で検出する時
刻ｔ1 ，ｔ2 ，……ｔn の各時刻において、当該被試験
蓄電池５の放電電流Ｉ，端子電圧Ｖ，温度ＴをＡ／Ｄ変
換器３３を介して計測部３５で検出すると共に、メモリ
部３４より、該当時刻の容量予測式および誤差推定式を
呼び出し、演算部３２で被試験蓄電池の容量予測と誤差
範囲の推定を行うものである。そして、この演算部３２
で算出された試験結果は、液晶やＬＥＤ等を用いた表示
部３６に表示される。なお、メモリ部３４は、後述する
ように蓄電池の容量予測値を求めるうえで重要となる３
要素、即ち蓄電池の端子電圧と、この端子電圧の所定時
間後の電圧変化幅および蓄電池の温度を、所定数のサン
プル蓄電池について放電開始から放電終止電圧までの
間、所定時間毎に測定し、この各要素毎のサンプルデー
タを独立変数とする回帰分析による容量予測式を求めて
記憶させる第１のメモリ３４１と、被試験蓄電池の所定
時間における前記３要素である蓄電池の端子電圧、所定
時間後の電圧変化幅および温度の計測値を記憶させる第
２のメモリ３４２とから構成される。しかし更に容量予
測値の精度を高める場合は、蓄電池の特性要因によりサ
ンプルデータをグループ化し、このグループ化した各グ
ループの容量予測値の平均値と、全サンプルデータの容
量予測値の平均値との差の誤差平均値を記憶する第３の
メモリ３４３をメモリ部３４に設け、被試験蓄電池が対
応する前記グループの第３のメモリに記憶された誤差平
均値を前記被試験蓄電池の容量予測値に加減算して、修
正された容量予測値を演算部３２で求めるようにしても
よい。また、前記容量予測値の誤差範囲をも推定する場
合は、前記サンプルデータから誤差範囲を推定する誤差
推定式を記憶させる第４のメモリ３４４を設け、前記被
試験蓄電池の容量予測値の誤差範囲を演算部３２で求め
るようにしてもよい。
Ｉc にて充電する充電回路、２は定電流ＩL にて放電す
る放電回路、３は充電回路１と放電回路２の制御および
充放電条件の設定機能，被試験蓄電池５の状態をモニタ
する機能等を有する制御回路部である。４は被試験蓄電
池５の電流検出器、６は液温またはケース温度を検出す
る温度センサーである。なお、前記制御回路部３は電流
検出器４による充放電電流Ｉ，蓄電池端子電圧Ｖ，温度
センサー６による温度Ｔを連続的に検出し、制御回路部
３のメモリ部に記憶されているサンプルデータと比較
し、放電開始後一定時間毎に被試験蓄電池５の容量予測
とその誤差範囲の推定を行うものである。図２は図１の
制御回路部３の一例を示すブロック回路図であって、被
試験蓄電池５の放電開始後、タイマー３１で検出する時
刻ｔ1 ，ｔ2 ，……ｔn の各時刻において、当該被試験
蓄電池５の放電電流Ｉ，端子電圧Ｖ，温度ＴをＡ／Ｄ変
換器３３を介して計測部３５で検出すると共に、メモリ
部３４より、該当時刻の容量予測式および誤差推定式を
呼び出し、演算部３２で被試験蓄電池の容量予測と誤差
範囲の推定を行うものである。そして、この演算部３２
で算出された試験結果は、液晶やＬＥＤ等を用いた表示
部３６に表示される。なお、メモリ部３４は、後述する
ように蓄電池の容量予測値を求めるうえで重要となる３
要素、即ち蓄電池の端子電圧と、この端子電圧の所定時
間後の電圧変化幅および蓄電池の温度を、所定数のサン
プル蓄電池について放電開始から放電終止電圧までの
間、所定時間毎に測定し、この各要素毎のサンプルデー
タを独立変数とする回帰分析による容量予測式を求めて
記憶させる第１のメモリ３４１と、被試験蓄電池の所定
時間における前記３要素である蓄電池の端子電圧、所定
時間後の電圧変化幅および温度の計測値を記憶させる第
２のメモリ３４２とから構成される。しかし更に容量予
測値の精度を高める場合は、蓄電池の特性要因によりサ
ンプルデータをグループ化し、このグループ化した各グ
ループの容量予測値の平均値と、全サンプルデータの容
量予測値の平均値との差の誤差平均値を記憶する第３の
メモリ３４３をメモリ部３４に設け、被試験蓄電池が対
応する前記グループの第３のメモリに記憶された誤差平
均値を前記被試験蓄電池の容量予測値に加減算して、修
正された容量予測値を演算部３２で求めるようにしても
よい。また、前記容量予測値の誤差範囲をも推定する場
合は、前記サンプルデータから誤差範囲を推定する誤差
推定式を記憶させる第４のメモリ３４４を設け、前記被
試験蓄電池の容量予測値の誤差範囲を演算部３２で求め
るようにしてもよい。
【０００８】次に、被試験蓄電池の容量予測の方法につ
いて、前述した従来方法との比較を含めて説明する。被
試験蓄電池５は、蓄電池定格容量，設置温度，メーカ型
式，保守条件等が異なるものであるが、運用後一定の期
間が経過したこれら被試験蓄電池５について、充電回路
１において所定の充電を行った後、放電を開始してから
放電終止電圧に至るまで連続的に蓄電池端子電圧Ｖおよ
びその電圧変化幅ΔＶと温度Ｔを観測しながら、実容量
を測定する。これらの放電試験を統計的処理に充分なサ
ンプル数Ｎが１００以上になるように実施し、図３
（ａ）（ｂ）（ｃ）で示した時刻ｔ1 ……ｔn の各時刻
毎に、前記サンプル数Ｎ個の端子電圧Ｖ1 ……Ｖn ，変
化幅ΔＶ1 ……ΔＶn ，温度Ｔ1 ……Ｔn を測定し、こ
れら測定データをひとまとめとして、端子電圧Ｖ，変化
幅ΔＶおよび温度Ｔを独立変数として、回帰分析を行な
い実容量Ｙとの相関関係を調査する。
いて、前述した従来方法との比較を含めて説明する。被
試験蓄電池５は、蓄電池定格容量，設置温度，メーカ型
式，保守条件等が異なるものであるが、運用後一定の期
間が経過したこれら被試験蓄電池５について、充電回路
１において所定の充電を行った後、放電を開始してから
放電終止電圧に至るまで連続的に蓄電池端子電圧Ｖおよ
びその電圧変化幅ΔＶと温度Ｔを観測しながら、実容量
を測定する。これらの放電試験を統計的処理に充分なサ
ンプル数Ｎが１００以上になるように実施し、図３
（ａ）（ｂ）（ｃ）で示した時刻ｔ1 ……ｔn の各時刻
毎に、前記サンプル数Ｎ個の端子電圧Ｖ1 ……Ｖn ，変
化幅ΔＶ1 ……ΔＶn ，温度Ｔ1 ……Ｔn を測定し、こ
れら測定データをひとまとめとして、端子電圧Ｖ，変化
幅ΔＶおよび温度Ｔを独立変数として、回帰分析を行な
い実容量Ｙとの相関関係を調査する。
【０００９】ここで、端子電圧の変化幅ΔＶは単位時間
Δｔ＝ｔn −ｔn-1 の前後における端子電圧の差 Δ
Ｖ＝Ｖn-1 −Ｖn , 又は端子電圧Ｖが安定する時刻ｔ1
の端子電圧Ｖ1 を基準値として観測時刻ｔn での端子電
圧Ｖn との差、即ち ΔＶ＝Ｖ1 −Ｖn のいずれでも良
く、実容量との相関関係が大きい方を選択する。回帰の
一般式は容量予測値をＹx とすると、容量予測値Ｙx と
端子電圧Ｖとの回帰式は（１）式に、容量予測値Ｙx と
端子電圧Ｖ，温度Ｔのそれは（２）式に、容量測定値Ｙ
x と端子電圧Ｖ，電圧変化幅ΔＶ，温度Ｔのそれは
（３）式にて表示される。
Δｔ＝ｔn −ｔn-1 の前後における端子電圧の差 Δ
Ｖ＝Ｖn-1 −Ｖn , 又は端子電圧Ｖが安定する時刻ｔ1
の端子電圧Ｖ1 を基準値として観測時刻ｔn での端子電
圧Ｖn との差、即ち ΔＶ＝Ｖ1 −Ｖn のいずれでも良
く、実容量との相関関係が大きい方を選択する。回帰の
一般式は容量予測値をＹx とすると、容量予測値Ｙx と
端子電圧Ｖとの回帰式は（１）式に、容量予測値Ｙx と
端子電圧Ｖ，温度Ｔのそれは（２）式に、容量測定値Ｙ
x と端子電圧Ｖ，電圧変化幅ΔＶ，温度Ｔのそれは
（３）式にて表示される。
【００１０】
【数１】 Ｙx ＝Ａ0 ＋Ａ1 Ｖ ……（１） Ｙx ＝Ｂ0 ＋Ｂ1 Ｖ＋Ｂ2 Ｔ ……（２） Ｙx ＝Ｃ0 ＋Ｃ1 Ｖ＋Ｃ2 Ｔ＋Ｃ3 ΔＶ ……（３） ここで、Ａ0 およびＡ1 は（１）式の係数、Ｂ0 ，Ｂ1
およびＢ2 は（２）式の係数、Ｃ0 ，Ｃ1 ，Ｃ2 および
Ｃ3 は（３）式の係数である。表１は被試験蓄電池Ｎ個
のサンプルデータの一例である実容量Ｙ1 ，Ｙ2 ，……
ＹN に対し、前記（１）〜（３）式に観測時刻ｔn にお
ける端子電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，……Ｖn 、電圧変化幅Δ
Ｖ1 ，ΔＶ2 ，……ΔＶn 、温度Ｔ1 ，Ｔ2 ……ＴN の
それぞれの値を代入して求めた容量予測値をＹ11……Ｙ
N3とし、相関係数ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，実容量と予測値と
の誤差ｅ11……ｅN3と標準誤差σ1 ，σ2 ，σ3 を示し
たものである。
およびＢ2 は（２）式の係数、Ｃ0 ，Ｃ1 ，Ｃ2 および
Ｃ3 は（３）式の係数である。表１は被試験蓄電池Ｎ個
のサンプルデータの一例である実容量Ｙ1 ，Ｙ2 ，……
ＹN に対し、前記（１）〜（３）式に観測時刻ｔn にお
ける端子電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，……Ｖn 、電圧変化幅Δ
Ｖ1 ，ΔＶ2 ，……ΔＶn 、温度Ｔ1 ，Ｔ2 ……ＴN の
それぞれの値を代入して求めた容量予測値をＹ11……Ｙ
N3とし、相関係数ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，実容量と予測値と
の誤差ｅ11……ｅN3と標準誤差σ1 ，σ2 ，σ3 を示し
たものである。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１において、相関係数ｒはｒ1 ＜ｒ2 ＜
ｒ3 となり、（３）式による相関関係が良いことを示し
ている。図５は表１に示した各回帰式による予測誤差分
布を示したものであり、曲線１，２，３はそれぞれ回帰
式（１），（２），（３）より求めたものである。サン
プルデータＮはＮ＞１００とすれば図５に示す曲線１，
２，３は正規分布となり、標準誤差σはσ1 ＞σ2 ＞σ
3 になる。従って、蓄電池の端子電圧Ｖのみにより実容
量を予測する従来の試験方法よりも、蓄電池の端子電圧
Ｖと温度Ｔとによる予測結果の方がよく、更に所定放電
時間前後の端子電圧の変化幅ΔＶをも加えて予測した曲
線３が最も回帰式の当てはめが良いことを示している。
従って、この（３）式をメモリ部３４の第１のメモリ３
４１に記憶させるものである。そして、図１に示した蓄
電池容量試験装置に配置された被試験蓄電池５を定電流
で放電させた場合における、端子電圧と、その端子電圧
の所定時間前後の電圧変化幅および温度の各計測値を第
２のメモリ３４２に記憶させ、その各計測値を計測時間
に対応する第１のメモリ３４１に記憶されている（３）
式に代入して、容量予測値を演算部３２において算出さ
れるものである。
ｒ3 となり、（３）式による相関関係が良いことを示し
ている。図５は表１に示した各回帰式による予測誤差分
布を示したものであり、曲線１，２，３はそれぞれ回帰
式（１），（２），（３）より求めたものである。サン
プルデータＮはＮ＞１００とすれば図５に示す曲線１，
２，３は正規分布となり、標準誤差σはσ1 ＞σ2 ＞σ
3 になる。従って、蓄電池の端子電圧Ｖのみにより実容
量を予測する従来の試験方法よりも、蓄電池の端子電圧
Ｖと温度Ｔとによる予測結果の方がよく、更に所定放電
時間前後の端子電圧の変化幅ΔＶをも加えて予測した曲
線３が最も回帰式の当てはめが良いことを示している。
従って、この（３）式をメモリ部３４の第１のメモリ３
４１に記憶させるものである。そして、図１に示した蓄
電池容量試験装置に配置された被試験蓄電池５を定電流
で放電させた場合における、端子電圧と、その端子電圧
の所定時間前後の電圧変化幅および温度の各計測値を第
２のメモリ３４２に記憶させ、その各計測値を計測時間
に対応する第１のメモリ３４１に記憶されている（３）
式に代入して、容量予測値を演算部３２において算出さ
れるものである。
【００１３】次に、この図５に示す曲線３の予測情報を
更に向上させるための方法について説明する。図６は蓄
電池の特性要因の一例として、蓄電池メーカＡ社，Ｂ
社，Ｃ社別に、実容量と（３）式による予測値との誤差
を層別して、メーカ毎に相対度数分布として表示したも
のである。図６において、Ａ，Ｂ，Ｃ社の誤差平均値は
それぞれバーｅA ，バーｅB ，バーｅC で表され、バー
ｅ3 は全社のサンプル数の誤差を合計して、平均化した
誤差平均値であり、統計的には約０である。前記バーｅ
A ，バーｅB はバーｅ3 より左側（−誤差）にあり、こ
れはＡ，Ｂ社製の蓄電池容量は実容量より小さく予測さ
れることを示していて、反対にＣ社製はバーｅ3 より右
側（＋誤差）にあり、実容量より大きく予測する傾向が
あることを示している。上記の傾向を利用して、前記Ｎ
個のサンプルと同一の母集団より、ある被試験蓄電池を
選択した時、それがＣ社製であったと仮定すると、上記
のメーカ別の誤差平均値を用いて容量予測値を修正する
ことが可能である。
更に向上させるための方法について説明する。図６は蓄
電池の特性要因の一例として、蓄電池メーカＡ社，Ｂ
社，Ｃ社別に、実容量と（３）式による予測値との誤差
を層別して、メーカ毎に相対度数分布として表示したも
のである。図６において、Ａ，Ｂ，Ｃ社の誤差平均値は
それぞれバーｅA ，バーｅB ，バーｅC で表され、バー
ｅ3 は全社のサンプル数の誤差を合計して、平均化した
誤差平均値であり、統計的には約０である。前記バーｅ
A ，バーｅB はバーｅ3 より左側（−誤差）にあり、こ
れはＡ，Ｂ社製の蓄電池容量は実容量より小さく予測さ
れることを示していて、反対にＣ社製はバーｅ3 より右
側（＋誤差）にあり、実容量より大きく予測する傾向が
あることを示している。上記の傾向を利用して、前記Ｎ
個のサンプルと同一の母集団より、ある被試験蓄電池を
選択した時、それがＣ社製であったと仮定すると、上記
のメーカ別の誤差平均値を用いて容量予測値を修正する
ことが可能である。
【００１４】図７はその修正方法を説明するもので、前
記被試験蓄電池を放電させ時刻ｔnにおける端子電圧Ｖ
＝Ｖn ，電圧幅ΔＶ＝ΔＶn ，温度Ｔ＝Ｔn とし（３）
式で示した各時刻毎の係数をＣ0n ,Ｃ1n ,Ｃ2n ,Ｃ3nと
すると、容量予測値Ｙxnは前記（３）式を用いて（４）
式にて与えられる。
記被試験蓄電池を放電させ時刻ｔnにおける端子電圧Ｖ
＝Ｖn ，電圧幅ΔＶ＝ΔＶn ，温度Ｔ＝Ｔn とし（３）
式で示した各時刻毎の係数をＣ0n ,Ｃ1n ,Ｃ2n ,Ｃ3nと
すると、容量予測値Ｙxnは前記（３）式を用いて（４）
式にて与えられる。
【数２】 Ｙxn＝ＣOn＋Ｃ1nＶn ＋Ｃ2nＴn ＋Ｃ3nΔＶn ……（４） 即ち、図７でこの蓄電池の端子電圧ＶはＶn より点線で
示すＳ１曲線にて減少し、放電終止電圧にて容量Ｙxnに
なると予測しているが、前記Ｃ社製である点を考慮する
と、図６で示した誤差平均バー値ｅc だけ＋誤差となっ
ていることがわかっているので、修正された予測値
Ｙxn’は（５）式にて表されているように、図６にて端
子電圧Ｖはその後曲線Ｓ２のようになりＹxnより減少し
た値となると考えられる。
示すＳ１曲線にて減少し、放電終止電圧にて容量Ｙxnに
なると予測しているが、前記Ｃ社製である点を考慮する
と、図６で示した誤差平均バー値ｅc だけ＋誤差となっ
ていることがわかっているので、修正された予測値
Ｙxn’は（５）式にて表されているように、図６にて端
子電圧Ｖはその後曲線Ｓ２のようになりＹxnより減少し
た値となると考えられる。
【数３】 即ち、図６に示してあるサンプル全体の容量予測値の平
均バーｅ3 と、各グループのそれぞれの容量予測値の平
均との差の誤差平均値を、バーｅA 〜バーｅCを第３の
メモリ３４３に記憶させ、被試験蓄電池５の対応するグ
ループの誤差平均値を、前述した被試験蓄電池５の容量
測定値に演算部で加減算して、当該容量予測値を修正す
るようにするものである。
均バーｅ3 と、各グループのそれぞれの容量予測値の平
均との差の誤差平均値を、バーｅA 〜バーｅCを第３の
メモリ３４３に記憶させ、被試験蓄電池５の対応するグ
ループの誤差平均値を、前述した被試験蓄電池５の容量
測定値に演算部で加減算して、当該容量予測値を修正す
るようにするものである。
【００１５】次に、表１にもとづき得られた結果と図
５，図６を参考としてＮ個のサンプルの母集団である被
試験蓄電池の誤差の推定法について説明する。（３）式
によって得られた予測値に対する誤差はサンプルデータ
Ｎが充分大きいとき、図５，図６に示したように正規分
布となり、その誤差の下限値ｍ1 ，上限値ｍ2 は（６）
式にて与えられる。
５，図６を参考としてＮ個のサンプルの母集団である被
試験蓄電池の誤差の推定法について説明する。（３）式
によって得られた予測値に対する誤差はサンプルデータ
Ｎが充分大きいとき、図５，図６に示したように正規分
布となり、その誤差の下限値ｍ1 ，上限値ｍ2 は（６）
式にて与えられる。
【００１６】
【数４】 ここで、ｘはサンプルデータの誤差平均値を表し、この
場合統計的に約０となる。Ｚ（α／２）は有意水準αを
α／２とし、標準正規分布表から得られる値で、α＝
０．０５（信頼度９５％）と仮定すると、Ｚ（α／２）
＝１．９６となる定数である。σの標準偏差で（３）式
により得られた予測値と実容量との誤差は表１にて示さ
れ、σ＝σ3 である。また、Ｎはサンプル数で誤差範囲
（ｍ2 −ｍ1)は√Ｎに逆比例しているためサンプル数Ｎ
が大きい程、誤差範囲推定の結果は良くなることがわか
る。従って、図７に示す時刻ｔn における予測値Ｙxnは
（４）式と（６）式より、（７）式のように表される。
場合統計的に約０となる。Ｚ（α／２）は有意水準αを
α／２とし、標準正規分布表から得られる値で、α＝
０．０５（信頼度９５％）と仮定すると、Ｚ（α／２）
＝１．９６となる定数である。σの標準偏差で（３）式
により得られた予測値と実容量との誤差は表１にて示さ
れ、σ＝σ3 である。また、Ｎはサンプル数で誤差範囲
（ｍ2 −ｍ1)は√Ｎに逆比例しているためサンプル数Ｎ
が大きい程、誤差範囲推定の結果は良くなることがわか
る。従って、図７に示す時刻ｔn における予測値Ｙxnは
（４）式と（６）式より、（７）式のように表される。
【００１７】
【数５】 従って、この（７）式をメモリ部３４の第４のメモリ３
４４に記憶させるものである。そして、この（７）式に
基づいて、前述したようにして求められた被試験蓄電池
５の容量測定値の誤差範囲を演算部３２で算出させるも
のである。
４４に記憶させるものである。そして、この（７）式に
基づいて、前述したようにして求められた被試験蓄電池
５の容量測定値の誤差範囲を演算部３２で算出させるも
のである。
【００１８】被試験蓄電池がＣ社製と判明している場合
は、上述のように予測値は（５）式からＹxn’で与えら
れている。この時の誤差範囲の推定は前記サンプルＮが
Ｃ社製をも含んでいるので、被試験蓄電池のＣ社製もサ
ンプルＮの誤差範囲の推定は（６）式に含まれると考え
られる。従って、Ｙxn’における誤差範囲の推定は
（７）式を求めたと同様に（８）式にて表される。
は、上述のように予測値は（５）式からＹxn’で与えら
れている。この時の誤差範囲の推定は前記サンプルＮが
Ｃ社製をも含んでいるので、被試験蓄電池のＣ社製もサ
ンプルＮの誤差範囲の推定は（６）式に含まれると考え
られる。従って、Ｙxn’における誤差範囲の推定は
（７）式を求めたと同様に（８）式にて表される。
【００１９】
【数６】
【００２０】図８（ａ）は（７）式、図８（ｂ）は
（８）式の結果を図示したものであって、Ｃ社製の容量
予測値Ｙxn’とその誤差範囲は両式で得られた最大共通
区間を修正された誤差範囲と推定することができる。そ
の値は次の（９）式によって得られる。
（８）式の結果を図示したものであって、Ｃ社製の容量
予測値Ｙxn’とその誤差範囲は両式で得られた最大共通
区間を修正された誤差範囲と推定することができる。そ
の値は次の（９）式によって得られる。
【００２１】
【数７】
【００２２】図８（ｃ）は（９）式の結果を図示したも
ので、（７）式，（８）式より誤差範囲は狭くなってい
て、推定精度の向上を図ったものと言える。この誤差範
囲の推定は、前述したように第４のメモリに記憶された
（７）式によって推定された、被試験蓄電池５の（３）
式によって求められた容量予測値に対する誤差範囲と、
被試験蓄電池５の対応グループの容量予測値の誤差平均
値にシフトされた誤差範囲との、最大共通区間を演算部
３２で算出して誤差範囲を修正して、その精度を向上さ
せるものである。
ので、（７）式，（８）式より誤差範囲は狭くなってい
て、推定精度の向上を図ったものと言える。この誤差範
囲の推定は、前述したように第４のメモリに記憶された
（７）式によって推定された、被試験蓄電池５の（３）
式によって求められた容量予測値に対する誤差範囲と、
被試験蓄電池５の対応グループの容量予測値の誤差平均
値にシフトされた誤差範囲との、最大共通区間を演算部
３２で算出して誤差範囲を修正して、その精度を向上さ
せるものである。
【００２３】上記のように、蓄電池特性要因としてメー
カを例として層別し、サンプルＮと被試験蓄電池との相
違を見つけることにより、修正された予測値と、その誤
差範囲を求めることができたが、他の要因として、例え
ば蓄電池の型式や環境を取り扱ってもよく、また、これ
等を複合包含することも可能であり、同様の手順で行う
ことにより、前記目的を達せられることは明白である。
また、被試験蓄電池の放電時刻ｔn を大きくするに従っ
て、それぞれの時刻における容量予測式を前記図２の制
御回路部３から呼び出し算出することにより、より精度
の良い予測結果が得られることは言うまでもない。
カを例として層別し、サンプルＮと被試験蓄電池との相
違を見つけることにより、修正された予測値と、その誤
差範囲を求めることができたが、他の要因として、例え
ば蓄電池の型式や環境を取り扱ってもよく、また、これ
等を複合包含することも可能であり、同様の手順で行う
ことにより、前記目的を達せられることは明白である。
また、被試験蓄電池の放電時刻ｔn を大きくするに従っ
て、それぞれの時刻における容量予測式を前記図２の制
御回路部３から呼び出し算出することにより、より精度
の良い予測結果が得られることは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように本発明により、放電終
止電圧まで放電しなくても、放電開始後の短い時間で容
量予測が可能となり、蓄電池保守上、決められた管理水
準と比較して試験の中止や継続を自由に行えるので、試
験時間の短縮が図れる。また、実容量測定する規格で決
められた定電流（０．１Ｃ）で放電を行っているので、
予測精度も高いと言える。また、容量予測とともに予測
結果の誤差範囲をも知ることができるため、更に予測精
度を高めることができる。従って、短時間で精度良く測
定できるので、通信電源用蓄電池、ＵＰＳ用蓄電池等の
実用容量測定に用いてその効果は極めて大きいものであ
る。
止電圧まで放電しなくても、放電開始後の短い時間で容
量予測が可能となり、蓄電池保守上、決められた管理水
準と比較して試験の中止や継続を自由に行えるので、試
験時間の短縮が図れる。また、実容量測定する規格で決
められた定電流（０．１Ｃ）で放電を行っているので、
予測精度も高いと言える。また、容量予測とともに予測
結果の誤差範囲をも知ることができるため、更に予測精
度を高めることができる。従って、短時間で精度良く測
定できるので、通信電源用蓄電池、ＵＰＳ用蓄電池等の
実用容量測定に用いてその効果は極めて大きいものであ
る。
【図１】本発明による蓄電池容量試験装置の一実施例の
ブロック回路図である。
ブロック回路図である。
【図２】図１に示したブロック回路図の制御回路部の詳
細ブロック回路図である。
細ブロック回路図である。
【図３】蓄電池の放電特性図である。
【図４】蓄電池実容量と端子電圧との相関関係図であ
る。
る。
【図５】容量予測回帰式（１）（２）（３）による誤差
の相対度数分布図である。
の相対度数分布図である。
【図６】容量予測回帰式（３）による誤差分布を、メー
カ別に層別した相対度数分布図である。
カ別に層別した相対度数分布図である。
【図７】蓄電池の未知容量の放電特性予測図である。
【図８】本発明による、容量予測と誤差範囲の推定を説
明する図である。
明する図である。
１ 充電回路 ２ 放電回路 ３ 制御回路部 ４ 電流検出部 ５ 被試験蓄電池 ６ 温度センサー ３１ タイマー ３２ 演算部 ３３ Ａ／Ｄ変換器 ３４ メモリ部 ３５ 計測部 ３６ 表示部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川越 祐司 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式 会社エヌ・ティ・ティファシリティーズ 内 (72)発明者 末永 裕章 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式 会社エヌ・ティ・ティファシリティーズ 内 (72)発明者 曽根 正裕 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式 会社エヌ・ティ・ティファシリティーズ 内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 31/36
Claims (4)
- 【請求項１】 蓄電池を充電する充電回路と、前記蓄電
池より定電流で放電する放電回路と、前記充電回路およ
び放電回路とを制御すると共に前記蓄電池の実容量を予
測するための計測部を含む制御回路部を有する蓄電池容
量試験装置において、前記制御回路部は、前記蓄電池の
放電開始後所定の単位時間をカウントするタイマーと、
前記蓄電池の放電電流，端子電圧および温度を測定する
計測部と、所定数のサンプル蓄電池について充電後予め
定められた定電流で放電終止電圧まで放電させ、その放
電の所定時間毎に得られた前記サンプル蓄電池の端子電
圧と前記所定時間経過前後における該端子電圧の電圧変
化幅および温度のデータを独立変数とする回帰分析によ
る容量予測式を求めこれを記憶する第１のメモリと、被
試験蓄電池の前記所定時間毎の端子電圧と前記所定時間
経過前後における該端子電圧の電圧変化幅および温度の
計測値を記憶する第２のメモリと、前記第１のメモリに
記憶されている容量予測式に前記第２のメモリに記憶さ
れている被試験蓄電池の計測値を代入して被試験蓄電池
の容量予測値を算出する演算部とを備えていることを特
徴とする蓄電池容量試験装置。 - 【請求項２】 前記制御回路部に、前記サンプル蓄電池
のデータを蓄電池の製造メーカ別，電池の型式，設置の
環境などの特性要因によりグループ化し、このグループ
化した各グループの容量予測値の平均値と、全データの
容量予測値の平均値との差の誤差平均値を記憶する第３
のメモリを設け、被試験蓄電池が対応する前記グループ
の第３のメモリに記憶された誤差平均値を、前記演算部
において被試験蓄電池の前記容量予測値に加減算して修
正された容量予測値を算出することを特徴とする請求項
１に記載の蓄電池容量試験装置。 - 【請求項３】 前記制御回路部に、前記サンプル蓄電池
のデータの正規分布の標準偏差に基づいて容量予測値に
対する誤差推定式を求めこれを記憶する第４のメモリを
設け、前記演算部においてこの誤差推定式に基づき前記
被試験蓄電池の容量予測値の誤差範囲を推定するように
したことを特徴とする請求項２に記載の蓄電池容量試験
装置。 - 【請求項４】 前記第４のメモリに記憶された誤差推定
式に基づき、前記被試験蓄電池の前記容量予測値および
前記修正された容量予測値のそれぞれの誤差範囲を前記
演算部において推定し、その両誤差範囲の共通区間を、
前記被試験蓄電池の修正された容量予測値の誤差範囲と
推定するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の
蓄電池容量試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08951693A JP3305403B2 (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | 蓄電池容量試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08951693A JP3305403B2 (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | 蓄電池容量試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06281709A JPH06281709A (ja) | 1994-10-07 |
| JP3305403B2 true JP3305403B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=13972966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08951693A Expired - Lifetime JP3305403B2 (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | 蓄電池容量試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3305403B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08136629A (ja) * | 1994-11-11 | 1996-05-31 | Kyushu Electric Power Co Inc | 蓄電池寿命診断装置 |
| FR2881528B1 (fr) * | 2005-02-01 | 2007-03-23 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Systeme et procede d'estimation de la charge d'une batterie |
| JP5190635B2 (ja) * | 2007-09-26 | 2013-04-24 | テンパール工業株式会社 | 抵抗分地絡電流を検出する装置 |
| EP3863102B1 (en) * | 2018-11-01 | 2023-07-26 | Guangdong HYNN Technologies Co., Ltd. | Temperature compensation system and method for lithium battery capacity measurement, and storage medium |
| CN115166548B (zh) * | 2022-07-13 | 2023-04-07 | 楚能新能源股份有限公司 | 一种温度敏感型动力锂电池容量测试补偿方法 |
-
1993
- 1993-03-25 JP JP08951693A patent/JP3305403B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06281709A (ja) | 1994-10-07 |
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