JP3340504B2 - 鉛蓄電池の劣化判定方法 - Google Patents

鉛蓄電池の劣化判定方法

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JP3340504B2
JP3340504B2 JP09173693A JP9173693A JP3340504B2 JP 3340504 B2 JP3340504 B2 JP 3340504B2 JP 09173693 A JP09173693 A JP 09173693A JP 9173693 A JP9173693 A JP 9173693A JP 3340504 B2 JP3340504 B2 JP 3340504B2
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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、鉛蓄電池の充電率を測
定し、予め求めておいた充電率と蓄電池容量との相関関
係から、当該鉛蓄電池の蓄電池容量を推定して短時間に
容易に鉛蓄電池の劣化状態を判定する方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来から、鉛蓄電池の劣化状態を判定す
る方法として、容量試験による方法がある。これは、完
全充電を行ない、規定の状態(温度、比重等)に調節し
た鉛蓄電池を一定の電流(例えば10時間率電流(以
下、0.1CAと記す))で放電し、規定の放電終止電
圧になるまでの時間を規定して蓄電池容量を算出し、こ
の蓄電池容量が別に定められた値以下になった時、劣化
したと判定する方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の容量試験による鉛蓄電池の劣化判定方法は、鉛蓄電
池の劣化状態を正確に知ることができるが、放電に10
時間前後、放電後の回復充電に10〜20時間要し、さ
らに準備期間を入れると、全体の試験時間は長時間を要
し、しかもこの間、鉛蓄電池本来の目的(停電対策等)
に使用できないという問題があった。
【0004】そこで、本発明は、上記の問題を解決し、
短時間で容易に鉛蓄電池の劣化状態を判定できる方法を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では鉛蓄電池の充電率を用いて劣化状態を判
定する手段を用いる。
【0006】すなわち、本発明の鉛蓄電池の劣化判定方
法は、まず、劣化状態の異なる複数の鉛蓄電池を用いて
充電率と蓄電池容量との相関関係を測定により求めてお
き、次に、劣化判定対象鉛蓄電池を一定の放電電流で一
定時間放電して放電量を求め、次に、一定の充電電圧
で、最大の充電電流を定めて前記劣化判定対象鉛蓄電池
を一定時間充電して充電量を求め、次に、前記放電量に
対する前記充電量の比である充電率を算出し、次に、前
記算出した充電率より前記相関関係を用いて前記劣化判
定対象鉛蓄電池の蓄電池容量を推定し、次に、前記推定
した蓄電池容量より劣化状態を判定することを特徴とす
る。
【0007】
【作用】鉛蓄電池を使用していると、正極格子の伸びや
切損が起き、これによって活物質の脱落が生じる。さら
に正負両極の活物質は不可逆性の硫酸鉛に変化するた
め、極板の有効反応面積が減少し、容量が低下してく
る。このため、劣化した鉛蓄電池は、劣化前の状態に比
べ充電時に有効反応面積中の電流密度が増大し、分極が
大きくなるので、同一充電電圧における充電電流が小さ
くなる。
【0008】本発明の鉛蓄電池の劣化判定方法では、こ
のことに着目し、一定放電電流で一定時間放電した後、
最大充電電流を定めて一定時間定電圧充電し、放電量に
対する充電量の比、すなわち充電率から、予め求めてお
いた充電率と蓄電池容量の相関関係を用いて鉛蓄電池の
劣化程度を判定することにより、放電終始電圧まで放電
させる必要性をなくして劣化判定を短時間に容易に行え
るようにしている。
【0009】
【実施例】以下、具体的に実施例を用いて本発明を説明
する。
【0010】まず、本発明の原理を示す。そのために、
鉛蓄電池の劣化品と良品とでは、充放電特性にどのよう
な差違があるかを試験により確かめた結果を図2に示
す。ここで、試験に用いた鉛蓄電池は、公称電圧2V、
定格容量200Ahのシール鉛蓄電池である。良品Aに
は新品を使用し、劣化品Bには実験室の恒温槽を用い
て、50℃の雰囲気中で充電電流0.02CA(10時
間率電流×1/5、本例では4A)で長時間充電を行
い、良品を過充電により劣化させたものを使用してい
る。
【0011】図2は、完全充電された良品および劣化品
の鉛蓄電池各1個を用い、一定の放電電流0.1CA
(10時間率電流、20A)で10分間放電し(放電量
約3.3Ah)、その後充電電圧を2.23V、充電電
流の最大値を0.1CA(20A)に設定した最大電流
制限付定電圧充電器により10分間充電した場合の充電
電流の変化を図示したものである。図2の縦軸は充電電
流、横軸充電時間である。図2から劣化品Bは良品Aに
比較して早く充電電流が減少することがわかる。このこ
とは、放電電流の時間積分である放電量を同じにした場
合、充電電流の時間積分である充電量が、劣化品になる
と良品より少なくなることを示している。あるいは、放
電量に対する充電量の比(充電量/放電量)を充電率と
呼ぶことにすると、この充電率が劣化品の場合に良品よ
り小さくなることを示している。
【0012】そこで、次の(1)〜(6)の手順により
充電率と蓄電池容量との関係を求める。この試験では、
良品のシール鉛蓄電池を9個用い、このうち3個を前記
と同様な方法で過充電することにより劣化状態の異なっ
た劣化品として用いている。もちろん、実際の使用によ
り種々に異なる劣化状態となった複数の鉛蓄電池を用い
ても良いことは言うまでもない。
【0013】(1)9個の鉛蓄電池をそれぞれ完全充電
状態にする。ここで、完全充電状態とは、それぞれ一定
の充電電圧(例えば、2.23V)で充電し、充電電流
がほぼ一定になった状態をいう。または、完全充電状態
であることを確認する。
【0014】(2)9個の鉛蓄電池をそれぞれ一定の放
電電流で一定時間放電し、放電量Dを求める。たとえ
ば、0.1CA(20A)で10分間放電した場合、放
電量D[Ah]は約3.3Ahとなる。
【0015】(3)手順(2)で放電した鉛蓄電池をそ
れぞれ一定の充電電圧のもとで充電電流の最大値を設定
した最大電流制限付定電圧充電器により一定時間充電
し、この時の充電量Cを求める。たとえば、充電電圧
2.23Vで、最大充電電流を0.1CA(20A)に
設定し、10分間充電する。この場合の各鉛蓄電池の充
電量C[Ah]は、充電電流の時間積分で求める。
【0016】(4)9個の鉛蓄電池を手順(1)と同じ
ようにそれぞれ完全充電状態にする。
【0017】(5)9個の鉛蓄電池をそれぞれ容量試験
する。すなわち、放電電流を10時間率電流(0.1C
A)とし、放電終止電圧まで放電し、蓄電池容量を求め
る。例えば、0.1CA(20A)で放電終止電圧1.
80Vに達するまでの放電時間が10.5時間とする
と、蓄電池容量は210Ah(定格容量200Ahに対
して、105%)となる。
【0018】(6)9個の鉛蓄電池について手順(2)
の放電量Dに対する手順(3)の充電量Cの比から充電
率を求め、この充電率[%]と手順(5)で求めた蓄電
池容量[%]との関係をプロットする。
【0019】このようにして求めたグラフが、図3であ
る。図中の直線は最小自乗法により求めた回帰直線であ
る。図3から鉛蓄電池が劣化し、定格容量に対する蓄電
池容量が[%]が減少するほど充電率[%]が小さくな
る傾向があることがわかり、充電率を知れば、蓄電池容
量が推定でき、従って鉛蓄電池の劣化が判定できる。
【0020】図3を用いて鉛蓄電池を劣化判定する手順
を図1のフローチャートで示す。(a)〜(f)はその
手順である。
【0021】(a)まず、劣化判定対象鉛蓄電池を完全
充電する。完全充電する方法は前記した手順(1)と同
じである。あるいは、完全充電状態にあることを確認す
る。確認の方法は、劣化判定対象鉛蓄電池の使用状況や
履歴データ等を参照して判断する。
【0022】(b)次に、前記した手順(2)と同じ方
法により、一定の放電電流Id[A]で一定時間Td
[h]放電し、放電量D[Ah]=Id×Tdを求め
る。
【0023】(c)続いて、前記した手順(3)と同じ
方法で、充電電圧をVc[V]、最大充電電流をIc
[A]に設定した定電圧充電器により、一定時間Tc
[h]充電し、充電電流の時間積分である充電量C[A
h]=∫0 Tccdtを求める。ここで、icは充電電流
[A]、tは時間[h]を示す。
【0024】(d)次に、手順(b),(c)で求めた
放電量、充電量から充電率[%]=(C/D)×100
を算出する。
【0025】(e)次に、この充電率より、あらかじめ
求めておいた図2の充電率対蓄電池容量の相関曲線を用
いて蓄電池容量を推定する。この充電率が、例えば、4
0%とすると、図3から蓄電池容量は87%となる。す
なわち、定格容量200Ahの鉛蓄電池の場合174A
hとなる。
【0026】(f)そこで、例えば、劣化判定基準を定
格容量の90%未満と定めれば、充電率43%未満が劣
化した鉛蓄電池、43%以上が良品と判定できる。従っ
て上記の40%は劣化品と判定する。
【0027】なお、以上の実施例では、充電率から鉛蓄
電池の劣化を判定する方法について説明したが、常に同
一量の放電量で試験すれば一定時間の充電量より劣化を
判定できることは明らかである。ただし、この場合も実
質的に充電率から劣化を判定していることには変わりは
ない。このように、本発明は、その趣旨に沿って種々に
応用され、種々の実施態様をとりうる。
【0028】
【発明の効果】本発明の鉛蓄電池の劣化判定方法は、以
上述べたように、従来の容量試験による劣化判定方法と
は異なって、放電終始電圧まで放電を行う必要がないた
め、短時間でしかも簡単に鉛蓄電池の劣化判定ができる
利点がある。また、同様に、鉛蓄電池を完全に放電させ
ずに劣化判定が可能であることから、試験に要する稼動
や充放電に伴う電気的損失も少なくて済む利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鉛蓄電池の劣化判定方法の一実施例の
手順を示すフローチャート
【図2】本発明の原理を示すために鉛蓄電池の良品と劣
化品の充放電特性を試験した結果を示す図
【図3】上記実施例で用いる充電率と鉛蓄電池容量との
相関関係例を示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾形 努 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−215083(JP,A) 特開 平2−262279(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/42 - 10/48 G01R 31/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 まず、劣化状態の異なる複数の鉛蓄電池
    を用いて充電率と蓄電池容量との相関関係を測定により
    求めておき、 次に、劣化判定対象鉛蓄電池を一定の放電電流で一定時
    間放電して放電量を求め、 次に、一定の充電電圧で、最大の充電電流を定めて前記
    劣化判定対象鉛蓄電池を一定時間充電して充電量を求
    め、 次に、前記放電量に対する前記充電量の比である充電率
    を算出し、 次に、前記算出した充電率より前記相関関係を用いて前
    記劣化判定対象鉛蓄電池の蓄電池容量を推定し、 次に、前記推定した蓄電池容量より劣化状態を判定する
    ことを特徴とする鉛蓄電池の劣化判定方法。
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