JP3546453B2 - シール鉛電池の寿命判定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はフロートあるいはトリクル充電されているシール鉛電池の寿命判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりフロートあるいはトリクル充電されている鉛電池の寿命判定方法としては電解液の比重を測定する方法がもっとも一般的に行われてきた。ところが完全密閉式のシール鉛電池では電解液の比重を直接測定できないため、電解液比重測定用の二酸化鉛電極を電槽内に設置して電解液比重を測定する方法（特開昭６１−２９４７７１号）、陽極板の伸びを検出する方法（特開平２−１５２１７０号）、インピーダンスを測定する方法（特開平４−１９８７８３号）などが提案されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の寿命判定方法のなかで、電解液比重測定用の電極を電槽内に設置する方法では電池に加工をする必要性がある点と二酸化鉛電極を定期的に充電する必要性がある点から実際的ではなく、陽極板の伸びを検出する方法では同様に電池に加工する必要がある点と全ての陽極板の伸びを検出するのは困難なために信頼性に欠けるという問題点を有していた。
寿命判定で最も確実な方法は放電容量を実測することであるが、放電試験を行うためには機器の運転を止める必要がある点と放電試験に多大の労力と時間を必要とする点で実際的でなかった。この点を解決するために実負荷で放電を行うことも考えられるが、実負荷の放電試験は放電後に回復充電が終了するまで機器をバックアップする時間が定格より短くなるために事実上その期間機器の運転を行えないと云う問題点があった。
【０００４】
短時間の放電から放電容量を推定する試みも行われているが（電気学会論文誌８７，ＮＯ．５，ＶＯＬ．１０７−Ｄ，Ｐ６０６）、精度よく放電容量を推定するには０．１Ｃ放電で１時間以上とかなりの放電時間が必要であった。
又、インピーダンスを測定する方法では放電容量とインピーダンスの相関が必ずしも良くなく、インピーダンスから放電持続時間を推定した場合にはかなり大きい誤差が生じる可能性があり、寿命判定を誤る可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、短時間の測定で機器の運転を止めずに放電容量を精度良く推定するシール鉛電池の寿命判定を行う方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、フロートあるいはトリクル充電状態で５ HZ 以上５００ HZ 以下の周波数で測定したインピーダンスから放電中の平均電圧低下速度を近似し、かつ、所定の電流で短時間放電した時の放電電圧を測定し、前記インピーダンスから近似した平均電圧低下速度と前記所定の電流で放電して測定した放電電圧とから該電流での推定放電持続時間を計算し、該推定放電持続時間が設定値以下になった場合に寿命と判定することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、フロートあるいはトリクル充電状態に５ HZ 以上５００ HZ 以下の周波数で測定したインピーダンス値から放電中の平均電圧低下速度を近似するため、終止電圧に至るまでの放電持続時間を放電初期の電圧値から推定することができ、推定放電持続時間から寿命判定を行うことができる。
又、トリクルあるいはフロート充電状態のインピーダンスを測定する周波数を限定したのは解析の結果、５ HZ 以上５００ HZ 以下の周波数範囲で実測した放電中の平均電圧低下速度とインピーダンスから近似した平均電圧低下速度の相関が良好なためである。
【０００８】
解析結果を図面を用いて説明する。解析を行ったデータは２Ｖ，２００Ａｈ定格の据置シール鉛電池の７１゜Ｃ加速寿命試験のものである。試験した電池数は６個、解析したデータ点数は１５７点である。図２は周波数１６ＨＺのインピーダンスと０．２３Ｃ放電中の平均電圧低下速度との相関を示す特性線図である。この図に示されるように周波数１６ＨＺのインピーダンスと放電中の平均電圧低下速度は相関を有し、図中の曲線で示されるように２次式で近似可能であった。図３はインピーダンスから２次式で近似した平均電圧速度と実測した平均電圧低下速度との相関係数の周波数依存性を示す特性線図である。この図に示されるように請求項２で示す周波数５ＨＺ以上５００ＨＺ以下で相関係数が高い。
【０００９】
本発明での寿命判定方法では、インピーダンス単独あるいは短時間の放電電圧単独から放電持続時間を推定した場合よりも高精度で放電持続時間が推定可能であり、より確実な寿命判定が可能である。
その例を図面を用いて説明する。比較したデータは上述の７１゜Ｃ加速寿命試験のデータである。図４は０．２３Ｃ放電５分目電圧と放電持続時間との相関を示す特性線図であり、この図に示されるように放電５分目電圧と放電持続時間は相関を有し、図中の曲線に示すように２次式で近似可能であるが、２次式で近似しても推定放電持続時間と実測放電持続時間の相関係数は０．８５９、平均誤差は６．４％、最大誤差は６４．９％であった。図５は周波数１６ＨＺのインピーダンスと放電持続時間との相関を示す特性線図である。放電５分目電圧と同様に周波数１６ＨＺのインピーダンスと放電持続時間は相関を有し、２次式で近似可能であるが、２次式で近似した場合の推定放電持続時間と実測放電持続時間の相関係数は０．９００、平均誤差は５．４％、最大誤差は６４．０％と誤差は大きい。又、放電持続時間を２次式で近似した場合の実測放電持続時間と推定放電持続時間の相関係数の周波数依存性を図６に示す。図３と同様に周波数５ＨＺ以上５００ＨＺ以下で相関係数が高くなっているが、最も相関の高い周波数１６ＨＺでのインピーダンスでも最大誤差は大きい。図７に本発明による推定放電持続時間と実測放電持続時間との相関を示す。推定放電持続時間は、０．２３Ｃ放電５分目電圧の実測値と周波数１６ＨＺのインピーダンスから２次式で近似した平均電圧低下速度から、終止電圧に至るまでの時間を計算する方法である。この図に示されるように実測放電持続時間と推定放電持続時間の相関係数は０．９２５、平均誤差は５．１％、最大誤差が３１．０％であり、図５、図６に示す放電５分目電圧およびインピーダンス単独から計算した場合より誤差が小さく相関も良好である。
従って、本発明の寿命判定方法の方が放電５分目電圧あるいはインピーダンス単独から放電持続時間を推定するよりも精度が高く、寿命判定方法として有効である。
【００１０】
【実施例】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は寿命を確認するシール鉛電池の接続図でシール鉛電池１はフロート用充電器２に接続されるとともに負荷３に接続される。シール鉛電池１は２Ｖ、２００Ａｈ定格の据置シール鉛電池を２４セル直列に接続したものである。負荷は、ほぼ０．２３Ｃ放電相当の負荷である。インピーダンス測定装置４は周波数１６ＨＺ、±２Ａの交流電流を電池に通電した時の交流電圧成分を測定してインピーダンスを算出するものである。
【００１１】
実際の測定手段を説明する。まず、フロート充電状態で各電池の周波数１６ＨＺのインピーダンスを測定する。次に電源を遮断し電池を放電状態とし、５分後に各電池の電圧を測定する。周波数１６ＨＺのインピーダンスの測定値の２次近似値から放電中の平均電圧低下速度を推定し、放電５分目電圧から終止電圧に至るまでの推定放電持続時間が計算し、各電池の推定放電持続時間があらかじめ定められた値以下となればその電池は寿命と判定する。
【００１２】
本実施例では電源を遮断することにより放電状態としたが、電源を遮断しなくてもフロート用充電器２とシール鉛電池１の接続を切り放して短時間放電用の負荷を接続して放電５分目電圧を測定してもよい。また、本実施例では放電５分目で電圧を測定したが、５分目に限る必要はなく、放電開始後に電圧がある程度落ち着いた時点の電圧で計算すればよい。
【００１３】
【発明の効果】
上述のように、本発明はその構成を、フロートあるいはトリクル充電状態で５ HZ 以上５００ HZ 以下の周波数で測定したインピーダンスから放電中の平均電圧低下速度を近似し、かつある電流で短時間放電した時の放電電圧を測定し、インピーダンスから近似した平均電圧低下速度と測定された放電電圧から該電流での推定放電持続時間を計算し、推定放電持続時間が設定値以下になった場合に寿命と判定することとしたため、短時間の測定で機器の運転を止めること無く、かつ精度良く放電容量を推定して寿命判定を行うことができる点、工業的価値極めて大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で寿命を確認する場合の接続を示す説明図である。
【図２】周波数１６ＨＺのインピーダンスと０．２３Ｃ放電中の平均電圧低下速度との相関を示す特性線図である。
【図３】インピーダンスから２次近似して計算した平均電圧低下速度と実測の平均電圧低下速度の相関係数の周波数依存性を示す特性線図である。
【図４】０．２３Ｃ放電５分目電圧と０．２３Ｃ放電持続時間との相関を示す特性線図である。
【図５】周波数１６ＨＺのインピーダンスと０．２３Ｃ放電持続時間との相関を示す特性線図である。
【図６】インピーダンスから２次近似して計算した推定放電持続時間と実測の放電持続時間の相関係数の周波数依存性を示す特性線図である。
【図７】本発明の寿命判定方法のなかで推定した推定放電持続時間と実測放電持続時間との相関を示す特性線図である。
【符号の説明】
１はシール鉛電池、２はフロート用充電器、３は負荷、４はインピーダンス測定装置
【産業上の利用分野】
本発明はフロートあるいはトリクル充電されているシール鉛電池の寿命判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりフロートあるいはトリクル充電されている鉛電池の寿命判定方法としては電解液の比重を測定する方法がもっとも一般的に行われてきた。ところが完全密閉式のシール鉛電池では電解液の比重を直接測定できないため、電解液比重測定用の二酸化鉛電極を電槽内に設置して電解液比重を測定する方法（特開昭６１−２９４７７１号）、陽極板の伸びを検出する方法（特開平２−１５２１７０号）、インピーダンスを測定する方法（特開平４−１９８７８３号）などが提案されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の寿命判定方法のなかで、電解液比重測定用の電極を電槽内に設置する方法では電池に加工をする必要性がある点と二酸化鉛電極を定期的に充電する必要性がある点から実際的ではなく、陽極板の伸びを検出する方法では同様に電池に加工する必要がある点と全ての陽極板の伸びを検出するのは困難なために信頼性に欠けるという問題点を有していた。
寿命判定で最も確実な方法は放電容量を実測することであるが、放電試験を行うためには機器の運転を止める必要がある点と放電試験に多大の労力と時間を必要とする点で実際的でなかった。この点を解決するために実負荷で放電を行うことも考えられるが、実負荷の放電試験は放電後に回復充電が終了するまで機器をバックアップする時間が定格より短くなるために事実上その期間機器の運転を行えないと云う問題点があった。
【０００４】
短時間の放電から放電容量を推定する試みも行われているが（電気学会論文誌８７，ＮＯ．５，ＶＯＬ．１０７−Ｄ，Ｐ６０６）、精度よく放電容量を推定するには０．１Ｃ放電で１時間以上とかなりの放電時間が必要であった。
又、インピーダンスを測定する方法では放電容量とインピーダンスの相関が必ずしも良くなく、インピーダンスから放電持続時間を推定した場合にはかなり大きい誤差が生じる可能性があり、寿命判定を誤る可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、短時間の測定で機器の運転を止めずに放電容量を精度良く推定するシール鉛電池の寿命判定を行う方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、フロートあるいはトリクル充電状態で５ HZ 以上５００ HZ 以下の周波数で測定したインピーダンスから放電中の平均電圧低下速度を近似し、かつ、所定の電流で短時間放電した時の放電電圧を測定し、前記インピーダンスから近似した平均電圧低下速度と前記所定の電流で放電して測定した放電電圧とから該電流での推定放電持続時間を計算し、該推定放電持続時間が設定値以下になった場合に寿命と判定することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、フロートあるいはトリクル充電状態に５ HZ 以上５００ HZ 以下の周波数で測定したインピーダンス値から放電中の平均電圧低下速度を近似するため、終止電圧に至るまでの放電持続時間を放電初期の電圧値から推定することができ、推定放電持続時間から寿命判定を行うことができる。
又、トリクルあるいはフロート充電状態のインピーダンスを測定する周波数を限定したのは解析の結果、５ HZ 以上５００ HZ 以下の周波数範囲で実測した放電中の平均電圧低下速度とインピーダンスから近似した平均電圧低下速度の相関が良好なためである。
【０００８】
解析結果を図面を用いて説明する。解析を行ったデータは２Ｖ，２００Ａｈ定格の据置シール鉛電池の７１゜Ｃ加速寿命試験のものである。試験した電池数は６個、解析したデータ点数は１５７点である。図２は周波数１６ＨＺのインピーダンスと０．２３Ｃ放電中の平均電圧低下速度との相関を示す特性線図である。この図に示されるように周波数１６ＨＺのインピーダンスと放電中の平均電圧低下速度は相関を有し、図中の曲線で示されるように２次式で近似可能であった。図３はインピーダンスから２次式で近似した平均電圧速度と実測した平均電圧低下速度との相関係数の周波数依存性を示す特性線図である。この図に示されるように請求項２で示す周波数５ＨＺ以上５００ＨＺ以下で相関係数が高い。
【０００９】
本発明での寿命判定方法では、インピーダンス単独あるいは短時間の放電電圧単独から放電持続時間を推定した場合よりも高精度で放電持続時間が推定可能であり、より確実な寿命判定が可能である。
その例を図面を用いて説明する。比較したデータは上述の７１゜Ｃ加速寿命試験のデータである。図４は０．２３Ｃ放電５分目電圧と放電持続時間との相関を示す特性線図であり、この図に示されるように放電５分目電圧と放電持続時間は相関を有し、図中の曲線に示すように２次式で近似可能であるが、２次式で近似しても推定放電持続時間と実測放電持続時間の相関係数は０．８５９、平均誤差は６．４％、最大誤差は６４．９％であった。図５は周波数１６ＨＺのインピーダンスと放電持続時間との相関を示す特性線図である。放電５分目電圧と同様に周波数１６ＨＺのインピーダンスと放電持続時間は相関を有し、２次式で近似可能であるが、２次式で近似した場合の推定放電持続時間と実測放電持続時間の相関係数は０．９００、平均誤差は５．４％、最大誤差は６４．０％と誤差は大きい。又、放電持続時間を２次式で近似した場合の実測放電持続時間と推定放電持続時間の相関係数の周波数依存性を図６に示す。図３と同様に周波数５ＨＺ以上５００ＨＺ以下で相関係数が高くなっているが、最も相関の高い周波数１６ＨＺでのインピーダンスでも最大誤差は大きい。図７に本発明による推定放電持続時間と実測放電持続時間との相関を示す。推定放電持続時間は、０．２３Ｃ放電５分目電圧の実測値と周波数１６ＨＺのインピーダンスから２次式で近似した平均電圧低下速度から、終止電圧に至るまでの時間を計算する方法である。この図に示されるように実測放電持続時間と推定放電持続時間の相関係数は０．９２５、平均誤差は５．１％、最大誤差が３１．０％であり、図５、図６に示す放電５分目電圧およびインピーダンス単独から計算した場合より誤差が小さく相関も良好である。
従って、本発明の寿命判定方法の方が放電５分目電圧あるいはインピーダンス単独から放電持続時間を推定するよりも精度が高く、寿命判定方法として有効である。
【００１０】
【実施例】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は寿命を確認するシール鉛電池の接続図でシール鉛電池１はフロート用充電器２に接続されるとともに負荷３に接続される。シール鉛電池１は２Ｖ、２００Ａｈ定格の据置シール鉛電池を２４セル直列に接続したものである。負荷は、ほぼ０．２３Ｃ放電相当の負荷である。インピーダンス測定装置４は周波数１６ＨＺ、±２Ａの交流電流を電池に通電した時の交流電圧成分を測定してインピーダンスを算出するものである。
【００１１】
実際の測定手段を説明する。まず、フロート充電状態で各電池の周波数１６ＨＺのインピーダンスを測定する。次に電源を遮断し電池を放電状態とし、５分後に各電池の電圧を測定する。周波数１６ＨＺのインピーダンスの測定値の２次近似値から放電中の平均電圧低下速度を推定し、放電５分目電圧から終止電圧に至るまでの推定放電持続時間が計算し、各電池の推定放電持続時間があらかじめ定められた値以下となればその電池は寿命と判定する。
【００１２】
本実施例では電源を遮断することにより放電状態としたが、電源を遮断しなくてもフロート用充電器２とシール鉛電池１の接続を切り放して短時間放電用の負荷を接続して放電５分目電圧を測定してもよい。また、本実施例では放電５分目で電圧を測定したが、５分目に限る必要はなく、放電開始後に電圧がある程度落ち着いた時点の電圧で計算すればよい。
【００１３】
【発明の効果】
上述のように、本発明はその構成を、フロートあるいはトリクル充電状態で５ HZ 以上５００ HZ 以下の周波数で測定したインピーダンスから放電中の平均電圧低下速度を近似し、かつある電流で短時間放電した時の放電電圧を測定し、インピーダンスから近似した平均電圧低下速度と測定された放電電圧から該電流での推定放電持続時間を計算し、推定放電持続時間が設定値以下になった場合に寿命と判定することとしたため、短時間の測定で機器の運転を止めること無く、かつ精度良く放電容量を推定して寿命判定を行うことができる点、工業的価値極めて大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で寿命を確認する場合の接続を示す説明図である。
【図２】周波数１６ＨＺのインピーダンスと０．２３Ｃ放電中の平均電圧低下速度との相関を示す特性線図である。
【図３】インピーダンスから２次近似して計算した平均電圧低下速度と実測の平均電圧低下速度の相関係数の周波数依存性を示す特性線図である。
【図４】０．２３Ｃ放電５分目電圧と０．２３Ｃ放電持続時間との相関を示す特性線図である。
【図５】周波数１６ＨＺのインピーダンスと０．２３Ｃ放電持続時間との相関を示す特性線図である。
【図６】インピーダンスから２次近似して計算した推定放電持続時間と実測の放電持続時間の相関係数の周波数依存性を示す特性線図である。
【図７】本発明の寿命判定方法のなかで推定した推定放電持続時間と実測放電持続時間との相関を示す特性線図である。
【符号の説明】
１はシール鉛電池、２はフロート用充電器、３は負荷、４はインピーダンス測定装置
Claims (1)
- フロートあるいはトリクル充電状態で５ HZ 以上５００ HZ 以下の周波数で測定したインピーダンスから放電中の平均電圧低下速度を近似し、かつ、所定の電流で短時間放電した時の放電電圧を測定し、前記インピーダンスから近似した平均電圧低下速度と前記所定の電流で放電して測定した放電電圧とから該電流での推定放電持続時間を計算し、該推定放電持続時間が設定値以下になった場合に寿命と判定することを特徴とするシール鉛電池の寿命判定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33409093A JP3546453B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | シール鉛電池の寿命判定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33409093A JP3546453B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | シール鉛電池の寿命判定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07192771A JPH07192771A (ja) | 1995-07-28 |
| JP3546453B2 true JP3546453B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=18273420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33409093A Expired - Fee Related JP3546453B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | シール鉛電池の寿命判定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3546453B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3367320B2 (ja) * | 1996-02-26 | 2003-01-14 | 新神戸電機株式会社 | 密閉型鉛蓄電池の劣化判定方法及び装置 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33409093A patent/JP3546453B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07192771A (ja) | 1995-07-28 |
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