JP3944904B2 - 蓄電池寿命診断装置および寿命診断方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、蓄電池の寿命診断技術に関し、特に、寿命診断の精度の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電源からの電力供給を受ける電子機器において、突然の停電や瞬断が生じる場合がある。このような場合には、コンピュータのデータが消失したり、ハードウェアが故障したりして、電子機器の使用者が被害を受けるおそれがある。かかる問題を解決するために、無停電電源装置が一般に用いられている。無停電電源装置とは、突然の停電や瞬断が生じた場合であっても一定時間電源電力を供給できるように、蓄電池を主電源に予備的に接続した電源装置のことである。
【０００３】
図２０に、無停電電源装置１のブロック図を示す。図２０に示すように、蓄電池１２はインバータ１８、負荷１４および整流器２０、電源１０に対して並列に接続される。これにより、電源１０は、負荷１４に電力を供給しながら、蓄電池１２を常時充電することができる（このような充電方式を「浮動充電方式」という）。蓄電池１２の存在により、停電や瞬断等の緊急時における電力の供給が確保され、その間にデータの保存などを行うことで使用者が受ける被害を最小限に食い止めることができる。
【０００４】
しかし、蓄電池１２は劣化するものであるため、長年の使用によって寿命に近い場合には、停電などの緊急時に正常に作動しないおそれがある。そこで、従来から蓄電池１２の寿命を正確に診断する方法が要求されており、以下の（１）〜（３）のような方法が考えられている。
【０００５】
（１）目視による液面点検、比重測定
（２）電源を切った状態で蓄電池１２を放電させて端子電圧を測定
（３）内部インピーダンスの測定
【発明が解決しようとする課題】
しかし、（１）目視による液面点検、比重計測のような方法は、構造上、制御弁式鉛蓄電池のような密閉方式の蓄電池１２の寿命診断には適さない。また、ユーザーが定期的に目視などによって判断するのは面倒であり、正確な判断も期待できないといった問題がある。
【０００６】
また、（２）電源１０を切った状態で蓄電池１２を放電させ、所定時間経過後の端子電圧を測定する方法は有効な方法であるが、蓄電池１２が放電時に既に寿命に達している場合には、電源１０を切ることによって電力の供給が完全に絶たれてしまうおそれがあり危険である。
【０００７】
（３）内部インピーダンスの測定による方法は、蓄電池１２の内部インピーダンスが劣化が進むと共に増加するという特性を利用しており、内部インピーダンスが所定値以上の場合に寿命に近いと判断される。例えば、特開２０００−４９９６１号公報には、内部インピーダンスの増加値で寿命を判定することが開示されている。また、論文「電源監視システム”パワーシステムマネージャー”の開発」（「ユアサ時報」第８９号の第１４頁から第１９頁）では、蓄電池の内部抵抗に基づいて蓄電池の劣化・寿命診断を行うようにしている。
【０００８】
しかしながら、これでは正確な寿命判断を行うのには不十分である。蓄電池１２に内部短絡が生じているような場合には、現実に劣化が進行していても内部インピーダンスは低く測定されてしまうからである。
【０００９】
このように、従来の蓄電池寿命診断方法では蓄電池１２を交換する時期を正確に判断することは難しかった。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
（１）この発明の蓄電池寿命判断装置は、停電時においても負荷への電力供給が絶たれないように負荷に接続される蓄電池のセル寿命を診断するための蓄電池寿命診断装置であって、
前記蓄電池のセルの端子電圧を測定する端子電圧測定手段と、
前記蓄電池のセルの内部インピーダンスを測定する内部インピーダンス測定手段と、
前記端子電圧の減少率および前記内部インピーダンスの増加率を算出し、当該端子電圧の変化および内部インピーダンスの変化に基づいて、当該セルの寿命を診断する寿命診断手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
したがって、この発明によれば、蓄電池の寿命診断を正確かつ効率的に行うことが可能となる。これにより、停電時などに蓄電池からの電力供給が確実に行うことができ、かつ、蓄電池を最大限利用できる最適な時期に、蓄電池の交換を行うことができる。
【００１２】
（２）この発明の蓄電池寿命判断装置は、前記寿命診断手段が、蓄電池が浮動充電状態にある時の端子電圧の変化および内部インピーダンスの変化に基づいて、寿命を判断するものであることを特徴とする。
【００１３】
したがって、この発明によれば、浮動充電状態における蓄電池の寿命診断を正確に行うことが可能となるため、寿命診断を行うために電源からの電力供給を停止する必要がない。これにより、停電のおそれのない状況下で寿命診断を行うことが可能になる。また、寿命診断のために必要な装置、処理などの簡素化が図られる。
【００１４】
（３）この発明の蓄電池寿命判断装置は、前記寿命診断手段は、前記端子電圧の減少率が所定値以上であり、かつ、前記内部インピーダンスの増加率が所定値以上であるか否かに基づいて、当該セルの寿命を診断することを特徴とする。
【００１５】
したがって、この発明によれば、蓄電池の寿命診断をより正確に行うことが可能となる。
【００１６】
（４）この発明の蓄電池寿命判断装置は、前記寿命診断手段は、少なくとも、前記端子電圧が所定値以上である場合か、前記内部インピーダンスが所定値以下の場合に、前記減少率および前記増加率に基づく判断を行うことを特徴とする。
【００１７】
（５）この発明の蓄電池寿命判断装置は、前記寿命診断手段が、複数の段階を設けて寿命を診断することを特徴とする。
【００１８】
したがって、この発明によれば、蓄電池の寿命診断をより効率的に行うことが可能となる。
【００１９】
（６）この発明の蓄電池寿命診断装置は、前記寿命診断手段が、前記内部インピーダンスの増加率を主たる診断要素とし、前記端子電圧の減少率を従たる診断要素として用いて診断することを特徴とする。
【００２０】
（７）この発明の蓄電池寿命診断装置は、前記寿命診断手段が、前記負荷への電源供給を停止して蓄電池を放電状態とし、所定時間経過後に取得した端子電圧に基づいて残存容量を算出し、当該残存容量も考慮して寿命診断を行うことを特徴とする。
【００２１】
したがって、この発明によれば、蓄電池の寿命診断をより正確に行うことが可能となる。
【００２２】
この実施形態において、「セル（蓄電池）が正常でない」とは、セル（蓄電池）が寿命に達した状態だけでなく、寿命に近い状態をも含む概念である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
[発明の概要]
以下に、図１を用いて、この発明の概要について説明する。図１は、蓄電池１２を備える無停電電源装置１と、この蓄電池１２の寿命診断を行う蓄電池寿命診断装置８の構成を示す図である。
【００２４】
図１に示すように、無停電電源装置１は、電源１０、蓄電池１２およびこれらの電力供給対象である負荷１４を備える。蓄電池１２は、電源１０および負荷１４に対して並列に接続される。
【００２５】
かかる構成により、蓄電池１２は、通常は浮動充電状態にあるが、停電などの際には負荷１４へ電力の供給を行う。しかしながら、蓄電池１２は、使用期間の経過により劣化するものであるため、寿命に達する前に交換する必要がある。
【００２６】
そこで、この発明の蓄電池寿命診断装置８は、浮動充電状態における蓄電池１２のセル１６の内部インピーダンスの増加率および端子電圧の減少率に基づいて、蓄電池１２の寿命診断を行う。
【００２７】
図１に示すように、蓄電池寿命診断装置８は、内部インピーダンス測定手段２、端子電圧測定手段４および寿命診断手段６を備える。内部インピーダンス測定手段２は、蓄電池１２の各セル１６毎に接続され、浮動充電状態における内部インピーダンスを所定時間毎に測定する。同様に、端子電圧測定手段４も、蓄電池１２の各セル１６毎に接続され、浮動充電状態における端子電圧を所定時間毎に測定する。さらに、内部インピーダンス測定手段２および端子電圧測定手段４は、寿命診断手段６に接続される。
【００２８】
寿命診断手段６は、蓄電池１２の寿命診断を行うために、まず、内部インピーダンスおよび端子電圧を、それぞれ内部インピーダンス測定手段２および端子電圧測定手段４から取得する。
【００２９】
つぎに、寿命診断手段６は、蓄電池１２の測定セル１６毎に、端子電圧の減少率及び内部インピーダンスの増加率を算出する。算出した測定セル１６の端子電圧の減少率が所定値以上であり、かつ、内部インピーダンスの増加率が所定値以上である場合には、寿命診断手段６は、当該セル１６を含む蓄電池１２は寿命に近いと診断し、その旨の警告表示を行う。これにより、システム管理者は、寿命に近い蓄電池１２を交換する。
【００３０】
このように、この発明の蓄電池寿命診断装置８によれば、浮動充電状態にある蓄電池１２の寿命診断を確実に行うことができる。これにより、電源電力の停電や瞬断の際に、蓄電池１２から負荷１４への電力供給が行われないような事態を回避することができる。
【００３１】
[蓄電池１２の劣化特性]
つぎに、図２を用いて、浮動充電状態における蓄電池１２中の一セル１６の内部インピーダンスおよび端子電圧が、使用期間の経過と共にどのような変化を示すかについて具体的に説明する。図２は、無停電電源装置１が備える蓄電池１２の劣化セルおよび非劣化セルの浮動充電状態における内部インピーダンスおよび端子電圧の変化を示すグラフである。なお、これらの劣化セルおよび非劣化セルは、セル１６を複数直列接続した蓄電池１２の任意の一セルとする。
【００３２】
図２Aは、劣化セルの使用期間ｔと内部インピーダンスＺ、端子電圧Ｖとの関係を示すグラフである。図２Ｂは、非劣化セルの使用期間ｔと内部インピーダンスＺ、端子電圧Ｖとの関係を示すグラフである。なお、図２において、内部インピーダンスの変化は実線で、端子電圧の変化は鎖線で示している。
【００３３】
まず、端子電圧Ｖの変化について説明する。劣化セルにおいては、使用期間ｔの経過により、過充電による内部短絡や充電不足によるサルフェーションが生じ始める。このため、図２Aに示すように、その端子電圧Ｖは、使用期間ｔの経過と共に徐々に減少してゆく。さらに使用期間が経過すると、端子電圧の減少率ΔＶ（＝|ｄｙ／ｄｘ|）が大きくなる。すなわち、端子電圧の変化を示すグラフ（図２Aの鎖線で示す。）の勾配が急になる。このように、蓄電池１２の任意セルが劣化することにより、最終的には、蓄電池１２全体として停電時に必要とされる電力を蓄積することができなくなり、当該蓄電池１２は寿命に達することとなる。
【００３４】
一方、図２Ｂに示すように、非劣化セルにおいては使用期間ｔの経過と共に、端子電圧Ｖは徐々に増加する。これは、劣化セルの端子電圧Ｖが減少することにより（図２A参照）、その他の非劣化セルの端子電圧Ｖが影響を受けるためである。
【００３５】
例えば、図１において、電源電圧が１２Ｖであり、蓄電池１２が直列接続した６つのセル１６を備える場合について考える。蓄電池１２は、電源１０に並列接続され、浮動充電状態にあるために、一部に劣化セルを含むような場合であっても、蓄電池１２全体の端子電圧Ｖは、見かけ上は常に１２Ｖと測定される。すなわち、浮動充電状態においては、測定する蓄電池１２の全てのセル電圧を合計すると、常に電源電圧と同じ端子電圧である１２Ｖが測定される。しかしながら、各セル電圧を比較すると、劣化セルと非劣化セルの間では端子電圧は異なる。
【００３６】
例えば、内部短絡などの要因により劣化セルの端子電圧が減少して、セル電圧が２Ｖから１Ｖにまで減少したような場合には、その差分の電圧が他の非劣化セルに分配される。非劣化セルの状態が同じであると仮定すると、他の５セルの端子電圧が約０．２Ｖ（＝１Ｖ／５セル）ずつ上昇し、それぞれセル電圧が２．２Ｖとなる。
【００３７】
すなわち、蓄電池１２全体の端子電圧を測定した場合には、電源電圧の値がそのまま測定されるために端子電圧の変化は生じないが、各セル１６毎に端子電圧を測定することにより劣化セルを検出することが可能となる。
【００３８】
つぎに、内部インピーダンスＺの変化について説明する。図２Aに示すように、劣化セルにおいては、水分枯渇、電極等の部品の腐食などの原因によって、その内部インピーダンスＺは、使用期間ｔの経過と共に徐々に増加していく。さらに、使用期間ｔが経過すると、内部インピーダンスの増加率ΔＺ（＝|ｄｙ’／ｄｘ’|）が大きくなる。すなわち、内部インピーダンスＺの変化を示すグラフ（図２Aの実線で示す）の勾配が急になる。このように、蓄電池１２の任意セル１６が劣化することにより、最終的には、蓄電池１２全体として停電時に必要とされる電力を蓄積することができなくなり、当該蓄電池１２は寿命に達する。なお、一般には、内部インピーダンスが使用初期の２倍から数倍に増加したセル１６を劣化セルと判断している。
【００３９】
一方、図２Ｂに示すように、非劣化セルにおいては、使用期間ｔの経過と共に内部インピーダンスがいくらか増加するが、図２Aに示す劣化セルの場合のような、内部インピーダンスの急激な変化は示さない。
【００４０】
このように、蓄電池１２が寿命に近づくまでの間に、劣化セルは、図２に示すように端子電圧の減少率ΔＶ（＝|ｄｙ／ｄｘ|）および内部インピーダンスの増加率ΔＺ（＝|ｄｙ’／ｄｘ’|）が大きくなるという特性を示す。
【００４１】
[システム構成およびハードウェア構成]
つぎに、図３ａなどを用いて、この発明を実施するためのシステム構成およびハードウェア構成について説明する。この発明を実施するためのシステムは、図３ａに示すように、蓄電池１２を備えた無停電電源装置１と、その他の蓄電池寿命診断装置８とに分けられる。
【００４２】
無停電電源装置１は、図３ａに示すように、交流電源１０、整流器２０、蓄電池１２、インバータ１８、負荷１４を備える。
【００４３】
交流電源１０は、負荷１４や蓄電池１２への電力の供給を行うためのものであり、商用電源が用いられる。整流器２０は、交流電源１０からの出力を整流し、直流電力に変換して出力する。また、放電試験が行われる際には、寿命診断ＰＣ６からの要求により、交流電源１０の出力制御を行う。インバータ１８は、整流器２０（停電時には、蓄電池１２）からの直流電力を交流電力に変換して負荷１４に供給する。
【００４４】
蓄電池１２は、負荷１４に対して並列に接続されており、充電方式として浮動充電方式を採用している。このため、交流電源１０の供給が停止した場合には、蓄電池１２から負荷１４に対して電力を自動的に供給することができる。
【００４５】
また、蓄電池１２は、直列接続された６個のセル１６（図３ａ中のＳ１からＳ６）を備える。各セル１６の端子電圧は２Ｖであるため、蓄電池１２全体の端子電圧は１２Ｖとなる。なお、整流器２０から出力された交流電源１０の出力電圧は、１３．２Ｖから１３．７Ｖとなるように設計される。
【００４６】
この実施形態では、蓄電池１２が寿命診断装置８によって正常でないと診断された場合には、蓄電池１２は交換されるが、交換作業は蓄電池１２毎に行われる。したがって、蓄電池１２の一セルのみが寿命に近い場合であっても、セル単位での交換は行われない。
【００４７】
つぎに、蓄電池寿命診断装置８について説明する。蓄電池寿命診断装置８は、図３ａに示すように、寿命診断手段６である寿命診断ＰＣ６、端子電圧測定手段４である端子電圧用テスター４、及び内部インピーダンス測定手段２である内部インピーダンス用テスター２を備える。
【００４８】
図３ａに示すように、蓄電池１２の各セル１６には、端子電圧用テスター４の入力端子４ａおよび内部インピーダンス用テスター２の入力端子２ａが接続される。端子電圧用テスター４は、セル１６の端子電圧を測定するための装置である。内部インピーダンス用テスター２は、セル１６の内部インピーダンスを測定するための装置である。これらのテスターには、一般に市販されているものを用いることができる。さらに、端子電圧用テスター４、内部インピーダンス用テスター２は、図３ａに示すように、Ｉ／Ｏポート３５を介して寿命診断ＰＣ６に接続される。
【００４９】
内部インピーダンス用テスター２および端子電圧用テスター４は、その内蔵回路の接点を各セル１６の入力端子に切り替える機能を備える。これにより、寿命診断ＰＣ６は、各セル１６毎の端子電圧及び内部インピーダンスのデータを取得することができる。
【００５０】
なお、図３ａに示すように、整流器２０もＩ／Ｏポート３５を介して寿命診断ＰＣ６に接続される。寿命診断ＰＣ６が、蓄電池１２が浮動充電状態にあるか否かを検知するためである。また、放電試験時には、寿命診断ＰＣ６からＩ／Ｏポート３５を介して交流電源１０の出力制御も行う。
【００５１】
Ｉ／Ｏポート３５の働きについて、図３ｂを用いて、以下に説明する。図３ｂに示すように、寿命診断ＰＣ６は、Ｉ／Ｏポート３５を介して、内部インピーダンス用テスター２、端子電圧用テスター４に特定セルの内部インピーダンス、端子電圧のデータを要求する（Ｌ１）。これに応じて、内部インピーダンス用テスター２、端子電圧用テスター４は、特定セルに端子を選択して各データを取得し、寿命診断ＰＣ６に出力する（Ｌ２）。さらに、寿命診断ＰＣ６は、図３ｂに示すように、Ｉ／Ｏポート３５を介して、電源電力の供給を停止するように整流器２０を制御を行い（Ｌ３）、また、整流器２０が浮動充電状態にあるか否かの検知を行う（Ｌ４）。
【００５２】
端子電圧用テスター４および内部インピーダンス用テスター２の詳細について、以下に、図４を用いて説明する。図４は、内部インピーダンス用テスター２及び端子電圧用テスター４を取り付けた状態の蓄電池１２を示す図である。
【００５３】
図４Aに示すように、蓄電池１２は、点線で示す６つのセル領域（セル番号Ｓ１〜Ｓ６）を有しており、それぞれについて、内部インピーダンス用テスター２の入力端子２ａ及び端子電圧用テスター４への入力端子４ａが取り付けられる。
【００５４】
図４Ｂは、図４Aに示す蓄電池１２のＸ−Ｘ断面図である。図４Ｂでは、内部インピーダンス用テスター２の入力端子２ａを、セル電極６０とは別途に設けられた２つの内部インピーダンス用電極６２に接続している。なお、内部インピーダンス用電極６２を設けずに、セル電極６０に内部インピーダンス用テスター２の入力端子２ａを接続しても良い。
【００５５】
内部インピーダンス用テスター２は、寿命診断ＰＣ６からの要求により、電解液に浸された内部インピーダンス用電極６２間に交流電流を流して、内部インピーダンスを各セル毎に出力する機能を備える。内部インピーダンスは、内部インピーダンス用テスター２の出力端に接続された寿命診断ＰＣ６（図３ａ参照）に出力される。
【００５６】
また、端子電圧用テスター４の入力端子４ａは、図４Ｂに示すように、セル電極６０に接続される。端子電圧用テスター４は、寿命診断ＰＣ６からの要求により、端子電圧を各セル１６毎に出力する機能を備える。端子電圧は、端子電圧用テスター４の出力端に接続された寿命診断ＰＣ６（図３ａ参照）に出力される。
【００５７】
[寿命診断ＰＣ６のハードウェア構成]
寿命診断手段６である寿命診断ＰＣ６は、図３ａに示すように、ハードディスク３０、CPU３２、メモリ３４、ディスプレイ３６、キーボード／マウス３８、記録媒体リーダ４０、記録媒体４２を備える。
【００５８】
CPU３２は、内部インピーダンスおよび端子電圧を測定するために、各テスター２、４の制御を行う。さらに、CPU３２は、メモリ３４を用いて、各セル１６の端子電圧及び内部インピーダンスの変化率の演算や、演算結果データと寿命判断基準データとの比較などの寿命診断に関する処理を行う。
【００５９】
ディスプレイ３６には、負荷１０への電力供給状態の表示、蓄電池１２が寿命に近い旨の警告表示、端子電圧及び内部インピーダンスの傾向グラフ等の各種表示が行われる。
【００６０】
寿命診断ＰＣ６のハードディスク３０には、マイクロソフト社のウインドウズのようなオペレーションシステム（OS）や、蓄電池１２の寿命診断処理を行う蓄電池寿命管理ソフトなどがインストールされる。これらのソフトウェアのインストールは、例えば、CD-ROM等の記録媒体４２を記録媒体リーダ４０に挿入し、寿命診断ＰＣ６のハードディスク３０にデータをコピーすることによって行われる。
【００６１】
蓄電池寿命管理ソフトは、蓄電池１２の端子電圧データおよび内部インピーダンスデータの管理や、寿命診断に関する処理などを行うソフトウェアであり、図５に、蓄電池寿命管理ソフト５０が備えるモジュールを示す。
【００６２】
図５に示すように、蓄電池寿命管理ソフト５０は、ステータスインフォメーションマネージャ５２、セルボルテージマネージャ５４、セルインピーダンスマネージャ５６、バッテリキャパシティマネージャ５８などのモジュールを備える。これらの各モジュールが備える機能について、簡単に説明する。
【００６３】
ステータスインフォメーションマネージャ５２は、蓄電池１２の寿命診断を行い、さらに、その結果を寿命診断ＰＣ６のディスプレイ３６上に表示する処理などを行う。セルボルテージマネージャ５４は、蓄電池１２の各セル１６の端子電圧の傾向管理のための処理を行う。セルインピーダンスマネージャ５６は、蓄電池１２の各セル１６の内部インピーダンスの傾向管理のための処理を行う。バッテリキャパシティマネージャ５８は、放電試験により蓄電池１２の残存容量を推定するための処理を行う。
【００６４】
[端子電圧および内部インピーダンスの取得の際の処理]
つぎに、寿命診断ＰＣ６が、各セル１６の端子電圧を取得する際に行われる処理について、図６を用いて説明する。なお、これらの処理は、図５に示すセルボルテージマネージャ５４によって行われる。
【００６５】
寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、現在時刻と所定の端子電圧の測定時間Ｔを比較し、現在時刻が予め定められた測定時間であるか否かを常に判断している（ステップＳ１００）。例えば、予め測定時間として設定された毎週月曜日の午前０時であるか否かを判断している。
【００６６】
寿命診断ＰＣ６は、現在時刻が端子電圧の測定時間であると判断した場合には、セル番号Ｓｎのｎを初期値１とする（ステップＳ１０２）。
【００６７】
つぎに、寿命診断ＰＣ６は、端子電圧用テスター４にセルＳ１の端子電圧Ｖ１を要求する（ステップＳ１０４）。セルＳ１の端子電圧用テスター４は、これに応じて端子電圧Ｖ１を測定し、端子電圧データを寿命診断ＰＣ６に送信する（ステップＳ１０６）。寿命診断ＰＣ６は、受信した端子電圧データをハードディスク３０に記憶する（ステップＳ１０８）。
【００６８】
寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、メモリ３４に記憶されたセル番号Ｓ１を読み込んで、端子電圧の測定を終えたセルＳ１が測定する最後のセルか否かを判断する（ステップＳ１１０）。例えば、この実施形態においては、全部で６個のセル１６が存在するので、Ｓ６か否かを判断する。
【００６９】
測定する最後のセルでない場合には、寿命診断ＰＣ６は、ステップＳ１０２において記憶しておいたセル番号Ｓ１に１を加えＳ２とし、ステップＳ１０４に移行する（ステップ１１２）。このようにして、Ｓ１からＳ６までの全てのセル１６の端子電圧（Ｖ１からＶ６）が測定されるまで、ステップＳ１０４以降の処理が繰り返し行われる。
【００７０】
一方、測定する最後のセルＳ６である場合には、端子電圧の測定は終了し、内部インピーダンスを取得するための処理に移る。
【００７１】
図８に、寿命診断ＰＣ６のハードディスク３０に記憶される各セル１６の測定データの例を示す。図８に示すように、例えば、１９９８年６月２２日に測定したセルＳ１のセル電圧Ｖ１が、１．７９[Ｖ]と記録される。
【００７２】
セルボルテージマネージャ５４は、ユーザーからの指示に応じ、記憶された端子電圧データに基づいて、各セル１６の端子電圧の変化を示すグラフをディスプレイ３６上に表示する。図９に、セルＳ１の端子電圧Ｖ１の変化を示すグラフの例を示す。
【００７３】
つぎに、寿命診断ＰＣ６が、各セルＳｎの内部インピーダンスを取得する際に行われる処理について、図７を用いて説明する。なお、図７中の「１」は、図６中の「１」に対応する。なお、これらの処理は、図５に示すセルインピーダンスマネージャ５６によって行われる。
【００７４】
図７に示すように、全てのセル１６の端子電圧を測定した後、寿命診断ＰＣ６は、セル番号Ｓｎのｎを再び初期値１とする（ステップＳ２０２）。
【００７５】
つぎに、寿命診断ＰＣ６は、セルＳ１の内部インピーダンス用テスター２に内部インピーダンスＺ１を要求する（ステップＳ２０４）。セルＳ１の内部インピーダンス用テスター２は、これに応じて内部インピーダンスＺ１を測定し、内部インピーダンスデータを寿命診断ＰＣ６に送信する（ステップＳ２０６）。寿命診断ＰＣ６は、受信した内部インピーダンスデータをハードディスク３０に記憶する（ステップＳ２０８）。
【００７６】
つぎに、寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、メモリ３４に記憶されたセル番号Ｓ１を読み込んで、内部インピーダンスの測定を終えたセルＳ１が測定する最後のセルか否かを判断する（ステップＳ２１０）。この実施形態においては、セル１６は全部で６個存在するので、セルＳ６か否かを判断する。
【００７７】
測定する最後のセルでない場合には、寿命診断ＰＣ６は、ステップＳ２０２において記憶しておいたセル番号Ｓ１に１を加え、Ｓ２とし、ステップＳ２０４に移行する。（ステップ２１２）。
【００７８】
このようにして、Ｓ１からＳ６までの全てのセル１６の内部インピーダンス（Ｚ１からＺ６）が測定されるまで、ステップＳ２０４以降の処理が繰り返し行われる。
【００７９】
一方、測定する最後のセルＳ６である場合には、内部インピーダンスの測定は終了し、蓄電池１２の寿命診断処理に移る。
【００８０】
図８に、寿命診断ＰＣ６のハードディスク３０に記憶されるセルＳ１の測定データの例を示す。図８に示すように、例えば、１９９８年６月２２日に測定を行ったセルＳ１の内部インピーダンスが９．１[ｍΩ]と記録される。
【００８１】
セルインピーダンスマネージャ５６は、ユーザーからの指示に応じ、記憶された内部インピーダンスデータに基づいて、各セル１６の内部インピーダンスＺｎの変化を示すグラフをディスプレイ３６上に表示する。図１０に、セルＳ１の内部インピーダンスＺ１の変化を示すグラフの例を示す。
【００８２】
以上のようにして、浮動充電状態における各セル１６の端子電圧および内部インピーダンスの測定は、所定の測定時間毎に寿命診断ＰＣ６が自動的に行う。
【００８３】
[蓄電池１２の寿命診断処理]
蓄電池１２の寿命診断処理について、図１１などを用いて、以下に説明する。図１１は、蓄電池１２の寿命診断処理を示す図である。なお、図１１中の「２」は、図７中の「２」に対応する。
【００８４】
セルＳ１からＳ６までの各セル１６の端子電圧Ｖおよび内部インピーダンスＺのデータを取得した後、寿命診断ＰＣ６は、セル番号ｎと判定回数Ｎを初期値１とする（ステップＳ３００）。
【００８５】
つぎに、寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、セルＳ１の端子電圧Ｖ１が所定値Ｖｔｈ以上であり、かつ内部インピーダンスＺ１が所定値Ｚｔｈが所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【００８６】
セルＳ１の端子電圧Ｖ１、内部インピーダンスＺ１は、既に寿命診断ＰＣ６のハードディスク３０に記録されている（ステップＳ１０８、Ｓ２０８参照）。所定値Ｖｔｈ、Ｚｔｈの範囲は、明らかに当該セル１６が劣化セルでないと推測できる程度の範囲が予め設定される。例えば、図９の端子電圧のグラフに示す、端子電圧Ｖ１がＶｔｈ以上の範囲、図１０の内部インピーダンスのグラフに示す、内部インピーダンスＺ１がＺｔｈ以下の範囲が、所定値の範囲として設定される。
【００８７】
端子電圧Ｖ１、内部インピーダンスＺ１が双方共に劣化セルである旨を示していない場合には、当該セル１６についてはここで寿命診断を終了し以降の寿命診断を行わない。これにより、以降の寿命診断処理を行うセル数を削減することができ、寿命診断処理全体の効率化が図られる。
【００８８】
セルＳ１の端子電圧Ｖ１が所定値Ｖｔｈ以上であるか、もしくは内部インピーダンスＺ１が所定値Ｚｔｈ以下である場合には、寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、セルＳ１が判定する最後のセルであるか否かを判断する（ステップＳ３０４）。
【００８９】
セルＳｎが判定する最後のセルである場合には、蓄電池１２は寿命に近くないと判定され、寿命診断処理が終了する。一方、セルＳｎが判定する最後のセルでない場合には、寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、ｎに１を加えてそのデータをメモリ３４に記憶し、ステップＳ３０２に移行する（ステップＳ３０６）。これにより、次セルについての寿命診断処理が開始する。
【００９０】
一方、セルＳｎの端子電圧Ｖｎが所定値Ｖｔｈ以下であり、かつ内部インピーダンスＺｎが所定値Ｚｔｈが所定値以上である場合には、寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、蓄電池１２が浮動充電状態であるか否かを判断する（ステップＳ３０８）。蓄電池１２が浮動充電状態でない場合には、放電により電圧降下が生じていることが考えられる等の要因により、本基準では正確な寿命診断を行うことができないからである。
【００９１】
なお、蓄電池１２が浮動充電状態にあるか否かは、寿命診断ＰＣ６から整流器２０にアクセスして、交流電源１０から電力が供給されているかどうかを検知することにより判断することができる。
【００９２】
蓄電池１２が浮動充電状態にある場合には、寿命診断ＰＣ６は、判定回数Ｎが２か否かを判断する（ステップＳ３１０）。Ｎが２でない場合には、寿命診断ＰＣ６は、Ｎに１を加える（ステップＳ３１２）。さらに、当該セルＳｎの端子電圧Ｖｎ、内部インピーダンスＺｎの再測定を行う（ステップＳ３１４）。
【００９３】
再測定の処理は、端子電圧Ｖｎについては、ステップＳ１０４からステップＳ１０８まで（図６参照）の処理と同様である。内部インピーダンスＺｎについてはステップＳ２０４からステップＳ２０８まで（図７参照）の処理と同じである。ここで、２回目の端子電圧Ｖｎ、内部インピーダンスＺｎの測定および判定を行うこととしたのは、最初の測定においては接触不良などの要因による測定ミスが生じる場合があることを考慮したためである。
【００９４】
蓄電池１２が浮動充電状態でない場合には、ステップＳ３０４に移行し、前述したように、当該セル１６についてはここで寿命診断を終了し以降の寿命診断処理を行わず、次セルについての寿命診断処理が開始する。
【００９５】
ステップＳ３１０において、判定回数Ｎが２であると判断された場合には、寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、セルＳｎの端子電圧の減少率ΔＶｎが所定値ΔＶｔｈ以上であり、かつ、内部インピーダンスの増加率ΔＺｎが所定値ΔＺｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１６）。
【００９６】
端子電圧の減少率ΔＶｎは、寿命診断ＰＣ６のCPU３２が、測定時間Ｔにおける端子電圧Ｖｎの変化を示すグラフの勾配α（α=|dy/dx|；図９参照）を算出して取得する。内部インピーダンスの増加率ΔＺｎも、同様に、寿命診断ＰＣ６のCPU３２が、測定時間Ｔにおける内部インピーダンスＺｎの変化を示すグラフの勾配β（β=|dy'/dx'|；図１０参照）を算出して取得する。
【００９７】
一方、所定値ΔＶｔｈおよびΔＺｔｈは、予め浮動充電状態における蓄電池１２の劣化実験を行い決定した値が、無停電電源装置１の管理者により設定される。
【００９８】
セルＳｎの端子電圧の減少率ΔＶｎが所定値ΔＶｔｈ以上であり、かつ、内部インピーダンスの増加率ΔＺｎが所定値ΔＺｔｈ以上であると判断した場合、寿命診断ＰＣ６は、当該セルＳｎを含む蓄電池１２が寿命に近いと判断し、そのディスプレイ３６上に蓄電池１２を交換すべき旨の警告表示を行う（ステップＳ３１８）。
【００９９】
図１２に、ディスプレイ３６上に表示される警告表示の例を示す。蓄電池１２が寿命に近いと判断された場合には、図１２に示すように、ステータスインフォメーションマネージャ５２のウィンドウに「蓄電池が寿命に近いので交換してください。」と表示され、警告ブザーが鳴る。これにより、無停電電源装置１の管理者は、停電時などにおいても、蓄電池１２からの電力供給を確実に行うことができ、かつ、蓄電池１２を最大限利用できる最適な時期に、蓄電池１２を交換することができる。
【０１００】
一方、セルＳｎの端子電圧の減少率ΔＶｎが所定値ΔＶｔｈに満たない場合、もしくは内部インピーダンスの増加率ΔＺｎが所定値ΔＺｔｈに満たない場合には、当該セル１６は非劣化セルと判断されるため、ステップＳ３０４に移行する。このため、当該セル１６についてはここで寿命診断処理が終了する。
【０１０１】
寿命診断ＰＣ６が、ステップ３０４においてセルＳｎが最後のセルであると判断した場合には、当該蓄電池１２についての寿命診断処理を終了する。
【０１０２】
この実施形態における寿命診断の結果を、図１３を用いて説明する。図１３は、寿命診断処理における端子電圧の減少率および内部インピーダンスの増加率に基づく判定（ステップＳ３１６参照）の結果の例を示す図である。
【０１０３】
なお、図１３において、端子電圧の減少率ΔＶｎが所定値ΔＶｔｈ以上である場合、内部インピーダンスの増加率ΔＺｎが所定値ΔＺｔｈ以上である場合（ステップＳ３１６参照）をそれぞれ記号「○」で示し、この条件に該当しない場合を記号「×」で示している。さらに、上記判定がまだ済んでいない場合を「・」で表示している。上記判定に移行する前の段階（ステップＳ３０２など）において、非劣化セルであると判定されたセルＳｎについては、記号「−」で示している。
【０１０４】
まず、図１３に示すように、セルＳ１のΔＶｎの欄には「○」が、ΔＺｎの欄には「×」が表示されている。すなわち、セルＳ１の端子電圧の減少率ΔＶ１は所定値ΔＶｔｈ以上であるが、内部インピーダンスの増加率ΔＺ１は所定値ΔＺｔｈ以上でないため、蓄電池１２が寿命に近いと判断されていない。
【０１０５】
つぎに、セルＳ２のΔＶｎの欄には「−」が、ΔＺｎの欄には「−」が表示されている。すなわち、セルＳ２は、端子電圧の減少率ΔＶ２が所定値ΔＶｔｈ以上であるか、内部インピーダンスの増加率ΔＺ２が所定値ΔＺｔｈ以上であるか否かを判定する前の処理で非劣化セルであると判断されている。
【０１０６】
また、セルＳ３のΔＶｎの欄には「○」が、ΔＺｎの欄には「○」が表示されている。これは、セルＳ３の端子電圧の減少率ΔＶ３が所定値ΔＶｔｈ以上であり、かつ、内部インピーダンスの増加率ΔＺ３が所定値ΔＺｔｈ以上である場合に該当する。これにより、セルＳ３が劣化セルであると判定され、蓄電池１２が寿命に近いと判断されている。
【０１０７】
なお、セルＳ４からＳ６の各欄には「・」が表示されている。これは、セルＳ３で寿命診断処理が終了したために、セルＳ４からＳ６については、上記判定が行われなかったためである。
【０１０８】
以上のように、この発明によれば、端子電圧の増加率および内部インピーダンスの減少率に基づいて、蓄電池１２の寿命診断を正確かつ効率的に行うことが可能となる。
【０１０９】
[蓄電池１２が複数存在する場合の実施形態]
上記実施形態においては、蓄電池１２が１つの場合に寿命診断を行うこととしたが、蓄電池１２が複数存在する場合にも、この発明を用いることができる。以下に、図１４および図１５を用いて、蓄電池１２が複数存在する場合の実施形態について説明する。
【０１１０】
図１４は、無停電電源装置１の複数の蓄電池１２の部分の拡大図である。図１４に示すように、この実施形態の無停電電源装置１は、直列接続された３個の蓄電池１２を備える。図１４に示すように、各蓄電池１２の蓄電池番号をＲ１からＲ３とする。なお、蓄電池１２以外の部分のシステム構成および寿命診断ＰＣ６などのハードウェア構成は、図３ａに示すものと同じである。
【０１１１】
また、前述の実施形態の場合と同様に、各蓄電池１２には、端子電圧用テスター４および内部インピーダンス用テスター２が接続され、図１４に示すように、内部インピーダンス用テスター２の入力端子２ａは各セル１６毎に接続される。しかしながら、端子電圧用テスター４の入力端子４ａは前述の実施形態とは異なり蓄電池１２毎に接続される。この実施形態では、蓄電池１２が複数存在するために、蓄電池１２毎に端子電圧を測定しても、劣化セルの影響が蓄電池Ｒ１からＲ３の間の端子電圧の差としてに現れるからである。ただし、前述の実施形態のようにセル１６毎に端子電圧を測定するようにしてもよい。また、内部インピーダンス用テスター２の入力端子２ａを蓄電池１２毎に接続してシステム構成を簡略化することもできる。
【０１１２】
寿命診断ＰＣ６が蓄電池番号がＲ１からＲ３までの各蓄電池１２の端子電圧を取得する際に行われる処理は、端子電圧が蓄電池１２毎に測定されること以外は、図６に示す各セル１６の端子電圧を取得する際に行われる処理と同じである。すなわち、この実施形態における寿命診断ＰＣ６が各蓄電池１２の端子電圧を取得する際に行われる処理は、図６において、セル番号Ｓｎを蓄電池番号Ｒｎとしたものと同じになる。
【０１１３】
また、寿命診断ＰＣ６が各蓄電池１２の内部インピーダンスを取得する際に行われる処理は、蓄電池番号がＲ１からＲ３までの複数の蓄電池１２の各セル１６について内部インピーダンスを測定すること以外は、図７に示す１つの蓄電池１２の各セル１６の内部インピーダンスを取得する際に行われる処理と同じである。すなわち、この実施形態における寿命診断ＰＣ６が複数の蓄電池１２の各セル１６の内部インピーダンスを取得する際に行われる処理は、図７において、ステップＳ２０２のセル番号Ｓｎおよび蓄電池番号Ｒｎを初期値１とし、さらに、ステップＳ２１０の後にＲｎが測定する最後の蓄電池か否かを判断する処理などを追加したものと同じになる。
【０１１４】
寿命診断ＰＣ６が行う複数の蓄電池１２の寿命診断処理についても、蓄電池番号がＲ１からＲ３までの複数の蓄電池１２に適用できるように、上記と同様の変更を、図１１に示す蓄電池１２が１つの場合の寿命診断処理に行えばよい。
【０１１５】
この実施形態における寿命診断の結果を、図１５を用いて説明する。図１５は、複数の蓄電池１２の寿命診断処理における端子電圧の減少率および内部インピーダンスの増加率に基づく判定（ステップＳ３１６参照）の結果の例を示す図である。なお、図１５に表示された記号の意味は前述の実施形態の場合と同じである。
【０１１６】
まず、図１５に示すように、蓄電池Ｒ１のΔＶの欄には「−」が、各セルＳｎのΔＺｎの欄には「−」が表示されている。すなわち、蓄電池Ｒ１は、各セルＳｎの端子電圧の減少率ΔＶｎが所定値ΔＶｔｈ以上であり、かつ、内部インピーダンスの増加率ΔＺｎが所定値ΔＺｔｈ以上であるか否かを判定する前の処理で寿命近くでないと判断されている。
【０１１７】
つぎに、蓄電池Ｒ２のΔＶｎの欄には「×」が、各セルＳｎのΔＺｎの欄には「・」が表示されている。すなわち、蓄電池Ｒ２は、端子電圧の減少率ΔＶは所定値ΔＶｔｈ以上でないため、寿命に近いと判断されていない。なお、セルΔＺｎの各欄には「・」が表示されているが、これは、蓄電池Ｒ２の端子電圧ΔＶの判定のみで蓄電池１２が寿命に近くにないと判断されたためである。
【０１１８】
また、蓄電池Ｒ３のΔＶの欄には「○」が、セルＳ１からＳ４のΔＺｎの欄には「×」が表示されている。すなわち、蓄電池Ｒ３の端子電圧の減少率ΔＶは所定値ΔＶｔｈ以上であるが、蓄電池Ｒ３のセルＳ１からＳ４の内部インピーダンスの増加率ΔＺｎは所定値ΔＺｔｈ以上でない。このため、セルＳ１からＳ４は非劣化セルであると判定されている。
【０１１９】
一方、蓄電池Ｒ３のΔＶの欄には「○」が、セルＳ５のΔＺｎの欄には「○」が表示されている。これは、蓄電池Ｒ３の端子電圧の減少率ΔＶが所定値ΔＶｔｈ以上であり、かつ、セルＳ３の内部インピーダンスの増加率ΔＺ３が所定値ΔＺｔｈ以上の場合に該当する。これにより、セルＳ５が劣化セルと判定され、蓄電池１２が寿命に近いと判断されている。
【０１２０】
以上のように、蓄電池１２が複数存在するような場合であっても、この発明によれば、端子電圧の増加率および内部インピーダンスの減少率に基づいて、蓄電池１２の寿命診断を正確かつ効率的に行うことが可能となる。
【０１２１】
なお、上記実施形態においては、複数の蓄電池１２を直列接続することとしたが、複数の蓄電池１２を並列接続してもよい。
【０１２２】
［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態においては、端子電圧の減少率が所定値以上で、かつ、内部インピーダンスの増加率が所定値以上である場合に寿命に達したと判断している。つまり、上記各実施形態においては、内部インピーダンスの増加率と端子電圧の減少率を寿命診断において同等に扱うようにした。しかし、内部インピーダンスの増加率を主な判断基準として用い、端子電圧の減少率を補助的な判断基準として用いるようにして、内部インピーダンスの増加率に端子電圧の減少率よりも重みを持たせるようにしてもよい。以下に、図１６〜図１９を用いて、内部インピーダンスの増加率が端子電圧の減少率よりも重みがあるようにした場合の実施形態について説明する。
【０１２３】
この実施形態においては、内部インピーダンスの増加率は、その値により、正常レベル・注意レベル・寿命レベルの何れかの状態に分けられる。例えば、図１６（内部インピーダンスの変化率の時間変化を示すグラフ）に示すように、ΔＺＴＨ１以上が寿命レベル、ΔＺＴＨ１未満ΔＺＴＨ２以上が注意レベル、ΔＺＴＨ２未満が正常レベルといったように分けられる。なお、ΔＺＴＨ１、ΔＺＴＨ２の値は、上記各実施形態と同様に、浮動充電状態における劣化実験の結果から決定される。
【０１２４】
端子電圧の増加率も同様に、正常レベル・注意レベル・寿命レベルの何れかの状態に分けられる。例えば、図１７（端子電圧の変化率の時間変化を示すグラフ）に示すように、ΔＶＴＨ１未満が寿命レベル、ΔＶＴＨ１以上ΔＶＴＨ２未満が注意レベル、ΔＶＴＨ２以上が正常レベルといったように分けられる。なお、ΔＶＴＨ１、ΔＶＴＨ２の値は、上記と同様に、浮動充電状態における劣化実験の結果から決定される。
【０１２５】
図１８は、この実施形態における寿命診断の方法を示すグラフである。この実施形態においては、図１８に示すように、内部インピーダンスの増加率ΔＺおよび端子電圧の減少率ΔＶの上記各状態に基づいて診断結果が得られる。
【０１２６】
この寿命診断グラフの特徴は、内部インピーダンスの増加率が「寿命レベル」である場合には、端子電圧の減少率が何れの状態であっても、「劣化」セルであると判断される等、内部インピーダンスの増加率に端子電圧の減少率よりも重みをつけたものとなっていることである。
【０１２７】
具体的には、図１８に示すように、この寿命診断グラフにより「劣化」セルと判断されるのは、内部インピーダンスの増加率が「寿命レベル」である場合、または、内部インピーダンスの増加率が「注意レベル」にあり、かつ、端子電圧の減少率が「寿命レベル」である場合である。また、「準劣化」セルと判断されるのは、内部インピーダンスの増加率が「注意レベル」である場合（「劣化」セルと判断した場合を除く）、または、内部インピーダンスの増加率が「正常レベル」にあり、かつ、端子電圧の減少率が「寿命レベル」である場合である。
【０１２８】
この寿命診断グラフを用いて寿命判定を行った具体例について、以下に図１９を用いて説明する。図１９は、ある蓄電池の内部インピーダンスの増加率および端子電圧の減少率の算出結果を示すグラフである。なお、このグラフでは、正常レベルが記号「○」、注意レベルが記号「△」、寿命レベルが記号「×」で表されている。
【０１２９】
図１９に示すように、セルＳ１は、内部インピーダンスの増加率ΔＺが「○（正常レベル）」、端子電圧の減少率ΔＶが「×（寿命レベル）」である。一方、セルＳ２は、逆に、内部インピーダンスの増加率ΔＺが「×（寿命レベル）」、端子電圧の減少率ΔＶは「○（正常レベル）」である。つまり、セルＳ１とセルＳ２では、内部インピーダンスの増加率ΔＶと端子電圧の減少率ΔＺの状態が逆になっている。
【０１３０】
これらの条件を図１９に示す寿命判定のグラフに当てはめてみると、セルＳ１はＴＹＰＥ０３に該当するので「準劣化」セルと診断される。一方、セルＳ２はＴＹＰＥ０７に該当するので「劣化」セルと診断される。
【０１３１】
つまり、内部インピーダンスの増加率が「×（寿命レベル）」であるセルＳ１の診断結果の方が、端子電圧の減少率が「×（寿命レベル）」であるセルＳ２の診断結果よりも悪い結果となっている。これは、端子電圧の減少率ΔＺよりも内部インピーダンスの増加率ΔＺの方が、診断結果に及ぼす影響が大きくなるようにしているためである。
【０１３２】
セルＳ４とセルＳ５についても、これと同様のことがいえる。つまり、セルＳ４は、内部インピーダンスの増加率ΔＺが「○（正常レベル）」、端子電圧の減少率ΔＶが「△（注意レベル）」である。一方、セルＳ５は、逆に、内部インピーダンスの増加率ΔＺが「△（注意レベル）」、端子電圧の減少率ΔＶは「○（正常レベル）」である。つまり、セルＳ４とセルＳ５では、セルＳ１とセルＳ２の場合と同様に、内部インピーダンスの増加率ΔＶと端子電圧の減少率ΔＺの状態が逆になっている。
【０１３３】
これらの条件を図１９に示す寿命判定のグラフに当てはめてみると、セルＳ４はＴＹＰＥ０２に該当するので「非劣化」セルと診断される。一方、セルＳ５はＴＹＰＥ０４に該当するので「準劣化」セルと診断される。このように、セルＳ１とセルＳ２の場合と同様に、端子電圧の減少率ΔＺよりも内部インピーダンスの増加率ΔＺの方が診断結果に及ぼす影響が大きくなっている。
【０１３４】
なお、セルＳ３は、内部インピーダンスの増加率ΔＺ、端子電圧の減少率ΔＶが何れも「○（正常レベル）」であり、寿命診断グラフのＴＹＰＥ０１（図１９参照）に該当するので、「正常」セルと判断される。セルＳ６は、内部インピーダンスの増加率ΔＺ、端子電圧の減少率ΔＶが何れも「△（注意レベル）」であり、寿命診断グラフのＴＹＰＥ０１（図１９参照）に該当するので、「準劣化」セルと判断される。
【０１３５】
以上のような寿命診断の結果、セルＳ２が「劣化」セルと判断される。これにより、最終的に当該蓄電池が寿命に近いと判断される。
【０１３６】
なお、上記の各実施形態においては、蓄電池１２の放電試験は行わないこととしたが、さらに放電試験を行うようにしてもよい。すなわち、放電試験により蓄電池１２の残存容量を算出し、寿命診断の際に当該残存容量を考慮するようにしてもよい。これにより、寿命診断の精度をさらに上げることができる。
【０１３７】
蓄電池１２の放電試験を行う方法を、図３ａを用いて説明する。まず、寿命診断ＰＣ６が、整流器２０の制御を行うことにより電源１０からの電力供給を停止させる。これにより、蓄電池１２は放電を開始し、負荷２０への電力供給を行う。寿命診断ＰＣ６は、電源電力の供給が停止してから所定時間が経過後の蓄電池１２の各セル１６の端子電圧を測定することにより、蓄電池１２の残存容量を演算で求める。
【０１３８】
かかる放電試験を行う場合の寿命診断の基準としては、蓄電池１２の残存容量に基づく寿命診断の一般的なものを用いることができる。例えば、残存容量が初期値の８０％以下に低下したときに寿命に近いと判断する基準がある。上記基準による判定を更に行うことで寿命診断をより正確に行うことができる。
【０１３９】
なお、上記各実施形態においては、複数のセル１６を備える蓄電池１２の寿命診断を行うこととしたが、単一のセル１６を備える蓄電池１２について、この発明を用いることもできる。
【０１４０】
なお、上記各実施形態においては、蓄電池１２中の１つのセル１６が劣化セルと判断された場合に、当該セル１６を含む蓄電池１２が寿命に近いと診断されることとした。しかしながら、蓄電池１２中の２以上のセル１６が劣化セルと判断された場合に、当該セル１６を含む蓄電池１２が寿命し近いと診断されるようにしてもよい。
【０１４１】
なお、上記各実施形態においては、端子電圧の減少率および内部インピーダンスの増加率に基づく判定の前に、セルＳｎの端子電圧Ｖｎが所定値Ｖｔｈ以上であり、かつ内部インピーダンスＺｎが所定値Ｚｔｈが所定値以下であるか否かの判定を行うこととしたが、かかる処理を行わないでこの発明を実施してもよい。
【０１４２】
なお、上記各実施形態においては、端子電圧を内部インピーダンスより先に測定することとしたが、内部インピーダンスを端子電圧より先に測定してもよい。
【０１４３】
なお、上記各実施形態においては、セルの内部インピーダンスや端子電圧等に基づいて蓄電池の寿命診断を行うこととしたが、負荷電流を考慮して寿命診断を行うようにしてもよい。
【０１４４】
なお、上記各実施形態においては、蓄電池が寿命に近いか否かを診断することとしたが、蓄電池が寿命に達したか否かを判断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】蓄電池１２を備える無停電電源装置１と、この蓄電池１２の寿命診断を行う蓄電池寿命診断装置８の構成を示す図である。
【図２】無停電電源装置１が備える蓄電池１２の劣化セルと非劣化セルの浮動充電状態における内部インピーダンスおよび端子電圧の変化を示すグラフである。
【図３ａ】この発明を実施するためのシステム構成およびハードウェア構成を示す図である。
【図３ｂ】Ｉ／Ｏポート３５の働きを示す図である。
【図４】内部インピーダンス用テスター２及び端子電圧用テスター４を取り付けた状態の蓄電池１２を示す図である。
【図５】蓄電池寿命管理ソフト５０が備えるモジュールを示す図である。
【図６】寿命診断ＰＣ６が各セルの端子電圧を取得する際に行われる処理を示す図である。
【図７】寿命診断ＰＣ６が各セルの内部インピーダンスを取得する際に行われる処理を示す図である。
【図８】寿命診断ＰＣ６のハードディスク３０に記憶される各セルの測定データの例を示す図である。
【図９】セルＳ１の端子電圧Ｖ１の変化を示すグラフである。
【図１０】セルＳ１の内部インピーダンスＺ１の変化を示すグラフである。
【図１１】蓄電池１２の寿命診断処理を示す図である。
【図１２】ディスプレイ３６上に表示される警告表示の例を示す図である。
【図１３】蓄電池１２の寿命診断処理における端子電圧の減少率および内部インピーダンスの増加率に基づく判定結果の例を示す図である。
【図１４】無停電電源装置１における複数の蓄電池１２の部分の拡大図である。
【図１５】複数の蓄電池１２の寿命診断処理における端子電圧の減少率および内部インピーダンスの増加率に基づく判定結果の例を示す図である。
【図１６】内部インピーダンスの変化率の時間変化を示す図である。
【図１７】端子電圧の変化率の時間変化を示す図である。
【図１８】その他の実施形態における寿命診断の方法を示すグラフである。
【図１９】その他の実施形態における寿命診断の例を示す図である。
【図２０】無停電電源装置１のブロック図である。
【符号の説明】
１・・・・無停電電源装置
２・・・・内部インピーダンス測定手段（内部インピーダンス用テスター）
４・・・・端子電圧測定手段（端子電圧用テスター）
６・・・・寿命診断手段（寿命診断ＰＣ）
８・・・・蓄電池寿命診断装置
１０・・・・電源
１２・・・・蓄電池
１４・・・・負荷
１６・・・・セル
１８・・・・インバータ
２０・・・・整流器
３０・・・・ハードディスク
３２・・・・CPU
３４・・・・メモリ
３５・・・・Ｉ／Ｏポート
３６・・・・ディスプレイ
３８・・・・キーボード／マウス
４０・・・・記録媒体リーダ
４２・・・・記録媒体
【発明が属する技術分野】
この発明は、蓄電池の寿命診断技術に関し、特に、寿命診断の精度の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電源からの電力供給を受ける電子機器において、突然の停電や瞬断が生じる場合がある。このような場合には、コンピュータのデータが消失したり、ハードウェアが故障したりして、電子機器の使用者が被害を受けるおそれがある。かかる問題を解決するために、無停電電源装置が一般に用いられている。無停電電源装置とは、突然の停電や瞬断が生じた場合であっても一定時間電源電力を供給できるように、蓄電池を主電源に予備的に接続した電源装置のことである。
【０００３】
図２０に、無停電電源装置１のブロック図を示す。図２０に示すように、蓄電池１２はインバータ１８、負荷１４および整流器２０、電源１０に対して並列に接続される。これにより、電源１０は、負荷１４に電力を供給しながら、蓄電池１２を常時充電することができる（このような充電方式を「浮動充電方式」という）。蓄電池１２の存在により、停電や瞬断等の緊急時における電力の供給が確保され、その間にデータの保存などを行うことで使用者が受ける被害を最小限に食い止めることができる。
【０００４】
しかし、蓄電池１２は劣化するものであるため、長年の使用によって寿命に近い場合には、停電などの緊急時に正常に作動しないおそれがある。そこで、従来から蓄電池１２の寿命を正確に診断する方法が要求されており、以下の（１）〜（３）のような方法が考えられている。
【０００５】
（１）目視による液面点検、比重測定
（２）電源を切った状態で蓄電池１２を放電させて端子電圧を測定
（３）内部インピーダンスの測定
【発明が解決しようとする課題】
しかし、（１）目視による液面点検、比重計測のような方法は、構造上、制御弁式鉛蓄電池のような密閉方式の蓄電池１２の寿命診断には適さない。また、ユーザーが定期的に目視などによって判断するのは面倒であり、正確な判断も期待できないといった問題がある。
【０００６】
また、（２）電源１０を切った状態で蓄電池１２を放電させ、所定時間経過後の端子電圧を測定する方法は有効な方法であるが、蓄電池１２が放電時に既に寿命に達している場合には、電源１０を切ることによって電力の供給が完全に絶たれてしまうおそれがあり危険である。
【０００７】
（３）内部インピーダンスの測定による方法は、蓄電池１２の内部インピーダンスが劣化が進むと共に増加するという特性を利用しており、内部インピーダンスが所定値以上の場合に寿命に近いと判断される。例えば、特開２０００−４９９６１号公報には、内部インピーダンスの増加値で寿命を判定することが開示されている。また、論文「電源監視システム”パワーシステムマネージャー”の開発」（「ユアサ時報」第８９号の第１４頁から第１９頁）では、蓄電池の内部抵抗に基づいて蓄電池の劣化・寿命診断を行うようにしている。
【０００８】
しかしながら、これでは正確な寿命判断を行うのには不十分である。蓄電池１２に内部短絡が生じているような場合には、現実に劣化が進行していても内部インピーダンスは低く測定されてしまうからである。
【０００９】
このように、従来の蓄電池寿命診断方法では蓄電池１２を交換する時期を正確に判断することは難しかった。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
（１）この発明の蓄電池寿命判断装置は、停電時においても負荷への電力供給が絶たれないように負荷に接続される蓄電池のセル寿命を診断するための蓄電池寿命診断装置であって、
前記蓄電池のセルの端子電圧を測定する端子電圧測定手段と、
前記蓄電池のセルの内部インピーダンスを測定する内部インピーダンス測定手段と、
前記端子電圧の減少率および前記内部インピーダンスの増加率を算出し、当該端子電圧の変化および内部インピーダンスの変化に基づいて、当該セルの寿命を診断する寿命診断手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
したがって、この発明によれば、蓄電池の寿命診断を正確かつ効率的に行うことが可能となる。これにより、停電時などに蓄電池からの電力供給が確実に行うことができ、かつ、蓄電池を最大限利用できる最適な時期に、蓄電池の交換を行うことができる。
【００１２】
（２）この発明の蓄電池寿命判断装置は、前記寿命診断手段が、蓄電池が浮動充電状態にある時の端子電圧の変化および内部インピーダンスの変化に基づいて、寿命を判断するものであることを特徴とする。
【００１３】
したがって、この発明によれば、浮動充電状態における蓄電池の寿命診断を正確に行うことが可能となるため、寿命診断を行うために電源からの電力供給を停止する必要がない。これにより、停電のおそれのない状況下で寿命診断を行うことが可能になる。また、寿命診断のために必要な装置、処理などの簡素化が図られる。
【００１４】
（３）この発明の蓄電池寿命判断装置は、前記寿命診断手段は、前記端子電圧の減少率が所定値以上であり、かつ、前記内部インピーダンスの増加率が所定値以上であるか否かに基づいて、当該セルの寿命を診断することを特徴とする。
【００１５】
したがって、この発明によれば、蓄電池の寿命診断をより正確に行うことが可能となる。
【００１６】
（４）この発明の蓄電池寿命判断装置は、前記寿命診断手段は、少なくとも、前記端子電圧が所定値以上である場合か、前記内部インピーダンスが所定値以下の場合に、前記減少率および前記増加率に基づく判断を行うことを特徴とする。
【００１７】
（５）この発明の蓄電池寿命判断装置は、前記寿命診断手段が、複数の段階を設けて寿命を診断することを特徴とする。
【００１８】
したがって、この発明によれば、蓄電池の寿命診断をより効率的に行うことが可能となる。
【００１９】
（６）この発明の蓄電池寿命診断装置は、前記寿命診断手段が、前記内部インピーダンスの増加率を主たる診断要素とし、前記端子電圧の減少率を従たる診断要素として用いて診断することを特徴とする。
【００２０】
（７）この発明の蓄電池寿命診断装置は、前記寿命診断手段が、前記負荷への電源供給を停止して蓄電池を放電状態とし、所定時間経過後に取得した端子電圧に基づいて残存容量を算出し、当該残存容量も考慮して寿命診断を行うことを特徴とする。
【００２１】
したがって、この発明によれば、蓄電池の寿命診断をより正確に行うことが可能となる。
【００２２】
この実施形態において、「セル（蓄電池）が正常でない」とは、セル（蓄電池）が寿命に達した状態だけでなく、寿命に近い状態をも含む概念である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
[発明の概要]
以下に、図１を用いて、この発明の概要について説明する。図１は、蓄電池１２を備える無停電電源装置１と、この蓄電池１２の寿命診断を行う蓄電池寿命診断装置８の構成を示す図である。
【００２４】
図１に示すように、無停電電源装置１は、電源１０、蓄電池１２およびこれらの電力供給対象である負荷１４を備える。蓄電池１２は、電源１０および負荷１４に対して並列に接続される。
【００２５】
かかる構成により、蓄電池１２は、通常は浮動充電状態にあるが、停電などの際には負荷１４へ電力の供給を行う。しかしながら、蓄電池１２は、使用期間の経過により劣化するものであるため、寿命に達する前に交換する必要がある。
【００２６】
そこで、この発明の蓄電池寿命診断装置８は、浮動充電状態における蓄電池１２のセル１６の内部インピーダンスの増加率および端子電圧の減少率に基づいて、蓄電池１２の寿命診断を行う。
【００２７】
図１に示すように、蓄電池寿命診断装置８は、内部インピーダンス測定手段２、端子電圧測定手段４および寿命診断手段６を備える。内部インピーダンス測定手段２は、蓄電池１２の各セル１６毎に接続され、浮動充電状態における内部インピーダンスを所定時間毎に測定する。同様に、端子電圧測定手段４も、蓄電池１２の各セル１６毎に接続され、浮動充電状態における端子電圧を所定時間毎に測定する。さらに、内部インピーダンス測定手段２および端子電圧測定手段４は、寿命診断手段６に接続される。
【００２８】
寿命診断手段６は、蓄電池１２の寿命診断を行うために、まず、内部インピーダンスおよび端子電圧を、それぞれ内部インピーダンス測定手段２および端子電圧測定手段４から取得する。
【００２９】
つぎに、寿命診断手段６は、蓄電池１２の測定セル１６毎に、端子電圧の減少率及び内部インピーダンスの増加率を算出する。算出した測定セル１６の端子電圧の減少率が所定値以上であり、かつ、内部インピーダンスの増加率が所定値以上である場合には、寿命診断手段６は、当該セル１６を含む蓄電池１２は寿命に近いと診断し、その旨の警告表示を行う。これにより、システム管理者は、寿命に近い蓄電池１２を交換する。
【００３０】
このように、この発明の蓄電池寿命診断装置８によれば、浮動充電状態にある蓄電池１２の寿命診断を確実に行うことができる。これにより、電源電力の停電や瞬断の際に、蓄電池１２から負荷１４への電力供給が行われないような事態を回避することができる。
【００３１】
[蓄電池１２の劣化特性]
つぎに、図２を用いて、浮動充電状態における蓄電池１２中の一セル１６の内部インピーダンスおよび端子電圧が、使用期間の経過と共にどのような変化を示すかについて具体的に説明する。図２は、無停電電源装置１が備える蓄電池１２の劣化セルおよび非劣化セルの浮動充電状態における内部インピーダンスおよび端子電圧の変化を示すグラフである。なお、これらの劣化セルおよび非劣化セルは、セル１６を複数直列接続した蓄電池１２の任意の一セルとする。
【００３２】
図２Aは、劣化セルの使用期間ｔと内部インピーダンスＺ、端子電圧Ｖとの関係を示すグラフである。図２Ｂは、非劣化セルの使用期間ｔと内部インピーダンスＺ、端子電圧Ｖとの関係を示すグラフである。なお、図２において、内部インピーダンスの変化は実線で、端子電圧の変化は鎖線で示している。
【００３３】
まず、端子電圧Ｖの変化について説明する。劣化セルにおいては、使用期間ｔの経過により、過充電による内部短絡や充電不足によるサルフェーションが生じ始める。このため、図２Aに示すように、その端子電圧Ｖは、使用期間ｔの経過と共に徐々に減少してゆく。さらに使用期間が経過すると、端子電圧の減少率ΔＶ（＝|ｄｙ／ｄｘ|）が大きくなる。すなわち、端子電圧の変化を示すグラフ（図２Aの鎖線で示す。）の勾配が急になる。このように、蓄電池１２の任意セルが劣化することにより、最終的には、蓄電池１２全体として停電時に必要とされる電力を蓄積することができなくなり、当該蓄電池１２は寿命に達することとなる。
【００３４】
一方、図２Ｂに示すように、非劣化セルにおいては使用期間ｔの経過と共に、端子電圧Ｖは徐々に増加する。これは、劣化セルの端子電圧Ｖが減少することにより（図２A参照）、その他の非劣化セルの端子電圧Ｖが影響を受けるためである。
【００３５】
例えば、図１において、電源電圧が１２Ｖであり、蓄電池１２が直列接続した６つのセル１６を備える場合について考える。蓄電池１２は、電源１０に並列接続され、浮動充電状態にあるために、一部に劣化セルを含むような場合であっても、蓄電池１２全体の端子電圧Ｖは、見かけ上は常に１２Ｖと測定される。すなわち、浮動充電状態においては、測定する蓄電池１２の全てのセル電圧を合計すると、常に電源電圧と同じ端子電圧である１２Ｖが測定される。しかしながら、各セル電圧を比較すると、劣化セルと非劣化セルの間では端子電圧は異なる。
【００３６】
例えば、内部短絡などの要因により劣化セルの端子電圧が減少して、セル電圧が２Ｖから１Ｖにまで減少したような場合には、その差分の電圧が他の非劣化セルに分配される。非劣化セルの状態が同じであると仮定すると、他の５セルの端子電圧が約０．２Ｖ（＝１Ｖ／５セル）ずつ上昇し、それぞれセル電圧が２．２Ｖとなる。
【００３７】
すなわち、蓄電池１２全体の端子電圧を測定した場合には、電源電圧の値がそのまま測定されるために端子電圧の変化は生じないが、各セル１６毎に端子電圧を測定することにより劣化セルを検出することが可能となる。
【００３８】
つぎに、内部インピーダンスＺの変化について説明する。図２Aに示すように、劣化セルにおいては、水分枯渇、電極等の部品の腐食などの原因によって、その内部インピーダンスＺは、使用期間ｔの経過と共に徐々に増加していく。さらに、使用期間ｔが経過すると、内部インピーダンスの増加率ΔＺ（＝|ｄｙ’／ｄｘ’|）が大きくなる。すなわち、内部インピーダンスＺの変化を示すグラフ（図２Aの実線で示す）の勾配が急になる。このように、蓄電池１２の任意セル１６が劣化することにより、最終的には、蓄電池１２全体として停電時に必要とされる電力を蓄積することができなくなり、当該蓄電池１２は寿命に達する。なお、一般には、内部インピーダンスが使用初期の２倍から数倍に増加したセル１６を劣化セルと判断している。
【００３９】
一方、図２Ｂに示すように、非劣化セルにおいては、使用期間ｔの経過と共に内部インピーダンスがいくらか増加するが、図２Aに示す劣化セルの場合のような、内部インピーダンスの急激な変化は示さない。
【００４０】
このように、蓄電池１２が寿命に近づくまでの間に、劣化セルは、図２に示すように端子電圧の減少率ΔＶ（＝|ｄｙ／ｄｘ|）および内部インピーダンスの増加率ΔＺ（＝|ｄｙ’／ｄｘ’|）が大きくなるという特性を示す。
【００４１】
[システム構成およびハードウェア構成]
つぎに、図３ａなどを用いて、この発明を実施するためのシステム構成およびハードウェア構成について説明する。この発明を実施するためのシステムは、図３ａに示すように、蓄電池１２を備えた無停電電源装置１と、その他の蓄電池寿命診断装置８とに分けられる。
【００４２】
無停電電源装置１は、図３ａに示すように、交流電源１０、整流器２０、蓄電池１２、インバータ１８、負荷１４を備える。
【００４３】
交流電源１０は、負荷１４や蓄電池１２への電力の供給を行うためのものであり、商用電源が用いられる。整流器２０は、交流電源１０からの出力を整流し、直流電力に変換して出力する。また、放電試験が行われる際には、寿命診断ＰＣ６からの要求により、交流電源１０の出力制御を行う。インバータ１８は、整流器２０（停電時には、蓄電池１２）からの直流電力を交流電力に変換して負荷１４に供給する。
【００４４】
蓄電池１２は、負荷１４に対して並列に接続されており、充電方式として浮動充電方式を採用している。このため、交流電源１０の供給が停止した場合には、蓄電池１２から負荷１４に対して電力を自動的に供給することができる。
【００４５】
また、蓄電池１２は、直列接続された６個のセル１６（図３ａ中のＳ１からＳ６）を備える。各セル１６の端子電圧は２Ｖであるため、蓄電池１２全体の端子電圧は１２Ｖとなる。なお、整流器２０から出力された交流電源１０の出力電圧は、１３．２Ｖから１３．７Ｖとなるように設計される。
【００４６】
この実施形態では、蓄電池１２が寿命診断装置８によって正常でないと診断された場合には、蓄電池１２は交換されるが、交換作業は蓄電池１２毎に行われる。したがって、蓄電池１２の一セルのみが寿命に近い場合であっても、セル単位での交換は行われない。
【００４７】
つぎに、蓄電池寿命診断装置８について説明する。蓄電池寿命診断装置８は、図３ａに示すように、寿命診断手段６である寿命診断ＰＣ６、端子電圧測定手段４である端子電圧用テスター４、及び内部インピーダンス測定手段２である内部インピーダンス用テスター２を備える。
【００４８】
図３ａに示すように、蓄電池１２の各セル１６には、端子電圧用テスター４の入力端子４ａおよび内部インピーダンス用テスター２の入力端子２ａが接続される。端子電圧用テスター４は、セル１６の端子電圧を測定するための装置である。内部インピーダンス用テスター２は、セル１６の内部インピーダンスを測定するための装置である。これらのテスターには、一般に市販されているものを用いることができる。さらに、端子電圧用テスター４、内部インピーダンス用テスター２は、図３ａに示すように、Ｉ／Ｏポート３５を介して寿命診断ＰＣ６に接続される。
【００４９】
内部インピーダンス用テスター２および端子電圧用テスター４は、その内蔵回路の接点を各セル１６の入力端子に切り替える機能を備える。これにより、寿命診断ＰＣ６は、各セル１６毎の端子電圧及び内部インピーダンスのデータを取得することができる。
【００５０】
なお、図３ａに示すように、整流器２０もＩ／Ｏポート３５を介して寿命診断ＰＣ６に接続される。寿命診断ＰＣ６が、蓄電池１２が浮動充電状態にあるか否かを検知するためである。また、放電試験時には、寿命診断ＰＣ６からＩ／Ｏポート３５を介して交流電源１０の出力制御も行う。
【００５１】
Ｉ／Ｏポート３５の働きについて、図３ｂを用いて、以下に説明する。図３ｂに示すように、寿命診断ＰＣ６は、Ｉ／Ｏポート３５を介して、内部インピーダンス用テスター２、端子電圧用テスター４に特定セルの内部インピーダンス、端子電圧のデータを要求する（Ｌ１）。これに応じて、内部インピーダンス用テスター２、端子電圧用テスター４は、特定セルに端子を選択して各データを取得し、寿命診断ＰＣ６に出力する（Ｌ２）。さらに、寿命診断ＰＣ６は、図３ｂに示すように、Ｉ／Ｏポート３５を介して、電源電力の供給を停止するように整流器２０を制御を行い（Ｌ３）、また、整流器２０が浮動充電状態にあるか否かの検知を行う（Ｌ４）。
【００５２】
端子電圧用テスター４および内部インピーダンス用テスター２の詳細について、以下に、図４を用いて説明する。図４は、内部インピーダンス用テスター２及び端子電圧用テスター４を取り付けた状態の蓄電池１２を示す図である。
【００５３】
図４Aに示すように、蓄電池１２は、点線で示す６つのセル領域（セル番号Ｓ１〜Ｓ６）を有しており、それぞれについて、内部インピーダンス用テスター２の入力端子２ａ及び端子電圧用テスター４への入力端子４ａが取り付けられる。
【００５４】
図４Ｂは、図４Aに示す蓄電池１２のＸ−Ｘ断面図である。図４Ｂでは、内部インピーダンス用テスター２の入力端子２ａを、セル電極６０とは別途に設けられた２つの内部インピーダンス用電極６２に接続している。なお、内部インピーダンス用電極６２を設けずに、セル電極６０に内部インピーダンス用テスター２の入力端子２ａを接続しても良い。
【００５５】
内部インピーダンス用テスター２は、寿命診断ＰＣ６からの要求により、電解液に浸された内部インピーダンス用電極６２間に交流電流を流して、内部インピーダンスを各セル毎に出力する機能を備える。内部インピーダンスは、内部インピーダンス用テスター２の出力端に接続された寿命診断ＰＣ６（図３ａ参照）に出力される。
【００５６】
また、端子電圧用テスター４の入力端子４ａは、図４Ｂに示すように、セル電極６０に接続される。端子電圧用テスター４は、寿命診断ＰＣ６からの要求により、端子電圧を各セル１６毎に出力する機能を備える。端子電圧は、端子電圧用テスター４の出力端に接続された寿命診断ＰＣ６（図３ａ参照）に出力される。
【００５７】
[寿命診断ＰＣ６のハードウェア構成]
寿命診断手段６である寿命診断ＰＣ６は、図３ａに示すように、ハードディスク３０、CPU３２、メモリ３４、ディスプレイ３６、キーボード／マウス３８、記録媒体リーダ４０、記録媒体４２を備える。
【００５８】
CPU３２は、内部インピーダンスおよび端子電圧を測定するために、各テスター２、４の制御を行う。さらに、CPU３２は、メモリ３４を用いて、各セル１６の端子電圧及び内部インピーダンスの変化率の演算や、演算結果データと寿命判断基準データとの比較などの寿命診断に関する処理を行う。
【００５９】
ディスプレイ３６には、負荷１０への電力供給状態の表示、蓄電池１２が寿命に近い旨の警告表示、端子電圧及び内部インピーダンスの傾向グラフ等の各種表示が行われる。
【００６０】
寿命診断ＰＣ６のハードディスク３０には、マイクロソフト社のウインドウズのようなオペレーションシステム（OS）や、蓄電池１２の寿命診断処理を行う蓄電池寿命管理ソフトなどがインストールされる。これらのソフトウェアのインストールは、例えば、CD-ROM等の記録媒体４２を記録媒体リーダ４０に挿入し、寿命診断ＰＣ６のハードディスク３０にデータをコピーすることによって行われる。
【００６１】
蓄電池寿命管理ソフトは、蓄電池１２の端子電圧データおよび内部インピーダンスデータの管理や、寿命診断に関する処理などを行うソフトウェアであり、図５に、蓄電池寿命管理ソフト５０が備えるモジュールを示す。
【００６２】
図５に示すように、蓄電池寿命管理ソフト５０は、ステータスインフォメーションマネージャ５２、セルボルテージマネージャ５４、セルインピーダンスマネージャ５６、バッテリキャパシティマネージャ５８などのモジュールを備える。これらの各モジュールが備える機能について、簡単に説明する。
【００６３】
ステータスインフォメーションマネージャ５２は、蓄電池１２の寿命診断を行い、さらに、その結果を寿命診断ＰＣ６のディスプレイ３６上に表示する処理などを行う。セルボルテージマネージャ５４は、蓄電池１２の各セル１６の端子電圧の傾向管理のための処理を行う。セルインピーダンスマネージャ５６は、蓄電池１２の各セル１６の内部インピーダンスの傾向管理のための処理を行う。バッテリキャパシティマネージャ５８は、放電試験により蓄電池１２の残存容量を推定するための処理を行う。
【００６４】
[端子電圧および内部インピーダンスの取得の際の処理]
つぎに、寿命診断ＰＣ６が、各セル１６の端子電圧を取得する際に行われる処理について、図６を用いて説明する。なお、これらの処理は、図５に示すセルボルテージマネージャ５４によって行われる。
【００６５】
寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、現在時刻と所定の端子電圧の測定時間Ｔを比較し、現在時刻が予め定められた測定時間であるか否かを常に判断している（ステップＳ１００）。例えば、予め測定時間として設定された毎週月曜日の午前０時であるか否かを判断している。
【００６６】
寿命診断ＰＣ６は、現在時刻が端子電圧の測定時間であると判断した場合には、セル番号Ｓｎのｎを初期値１とする（ステップＳ１０２）。
【００６７】
つぎに、寿命診断ＰＣ６は、端子電圧用テスター４にセルＳ１の端子電圧Ｖ１を要求する（ステップＳ１０４）。セルＳ１の端子電圧用テスター４は、これに応じて端子電圧Ｖ１を測定し、端子電圧データを寿命診断ＰＣ６に送信する（ステップＳ１０６）。寿命診断ＰＣ６は、受信した端子電圧データをハードディスク３０に記憶する（ステップＳ１０８）。
【００６８】
寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、メモリ３４に記憶されたセル番号Ｓ１を読み込んで、端子電圧の測定を終えたセルＳ１が測定する最後のセルか否かを判断する（ステップＳ１１０）。例えば、この実施形態においては、全部で６個のセル１６が存在するので、Ｓ６か否かを判断する。
【００６９】
測定する最後のセルでない場合には、寿命診断ＰＣ６は、ステップＳ１０２において記憶しておいたセル番号Ｓ１に１を加えＳ２とし、ステップＳ１０４に移行する（ステップ１１２）。このようにして、Ｓ１からＳ６までの全てのセル１６の端子電圧（Ｖ１からＶ６）が測定されるまで、ステップＳ１０４以降の処理が繰り返し行われる。
【００７０】
一方、測定する最後のセルＳ６である場合には、端子電圧の測定は終了し、内部インピーダンスを取得するための処理に移る。
【００７１】
図８に、寿命診断ＰＣ６のハードディスク３０に記憶される各セル１６の測定データの例を示す。図８に示すように、例えば、１９９８年６月２２日に測定したセルＳ１のセル電圧Ｖ１が、１．７９[Ｖ]と記録される。
【００７２】
セルボルテージマネージャ５４は、ユーザーからの指示に応じ、記憶された端子電圧データに基づいて、各セル１６の端子電圧の変化を示すグラフをディスプレイ３６上に表示する。図９に、セルＳ１の端子電圧Ｖ１の変化を示すグラフの例を示す。
【００７３】
つぎに、寿命診断ＰＣ６が、各セルＳｎの内部インピーダンスを取得する際に行われる処理について、図７を用いて説明する。なお、図７中の「１」は、図６中の「１」に対応する。なお、これらの処理は、図５に示すセルインピーダンスマネージャ５６によって行われる。
【００７４】
図７に示すように、全てのセル１６の端子電圧を測定した後、寿命診断ＰＣ６は、セル番号Ｓｎのｎを再び初期値１とする（ステップＳ２０２）。
【００７５】
つぎに、寿命診断ＰＣ６は、セルＳ１の内部インピーダンス用テスター２に内部インピーダンスＺ１を要求する（ステップＳ２０４）。セルＳ１の内部インピーダンス用テスター２は、これに応じて内部インピーダンスＺ１を測定し、内部インピーダンスデータを寿命診断ＰＣ６に送信する（ステップＳ２０６）。寿命診断ＰＣ６は、受信した内部インピーダンスデータをハードディスク３０に記憶する（ステップＳ２０８）。
【００７６】
つぎに、寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、メモリ３４に記憶されたセル番号Ｓ１を読み込んで、内部インピーダンスの測定を終えたセルＳ１が測定する最後のセルか否かを判断する（ステップＳ２１０）。この実施形態においては、セル１６は全部で６個存在するので、セルＳ６か否かを判断する。
【００７７】
測定する最後のセルでない場合には、寿命診断ＰＣ６は、ステップＳ２０２において記憶しておいたセル番号Ｓ１に１を加え、Ｓ２とし、ステップＳ２０４に移行する。（ステップ２１２）。
【００７８】
このようにして、Ｓ１からＳ６までの全てのセル１６の内部インピーダンス（Ｚ１からＺ６）が測定されるまで、ステップＳ２０４以降の処理が繰り返し行われる。
【００７９】
一方、測定する最後のセルＳ６である場合には、内部インピーダンスの測定は終了し、蓄電池１２の寿命診断処理に移る。
【００８０】
図８に、寿命診断ＰＣ６のハードディスク３０に記憶されるセルＳ１の測定データの例を示す。図８に示すように、例えば、１９９８年６月２２日に測定を行ったセルＳ１の内部インピーダンスが９．１[ｍΩ]と記録される。
【００８１】
セルインピーダンスマネージャ５６は、ユーザーからの指示に応じ、記憶された内部インピーダンスデータに基づいて、各セル１６の内部インピーダンスＺｎの変化を示すグラフをディスプレイ３６上に表示する。図１０に、セルＳ１の内部インピーダンスＺ１の変化を示すグラフの例を示す。
【００８２】
以上のようにして、浮動充電状態における各セル１６の端子電圧および内部インピーダンスの測定は、所定の測定時間毎に寿命診断ＰＣ６が自動的に行う。
【００８３】
[蓄電池１２の寿命診断処理]
蓄電池１２の寿命診断処理について、図１１などを用いて、以下に説明する。図１１は、蓄電池１２の寿命診断処理を示す図である。なお、図１１中の「２」は、図７中の「２」に対応する。
【００８４】
セルＳ１からＳ６までの各セル１６の端子電圧Ｖおよび内部インピーダンスＺのデータを取得した後、寿命診断ＰＣ６は、セル番号ｎと判定回数Ｎを初期値１とする（ステップＳ３００）。
【００８５】
つぎに、寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、セルＳ１の端子電圧Ｖ１が所定値Ｖｔｈ以上であり、かつ内部インピーダンスＺ１が所定値Ｚｔｈが所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【００８６】
セルＳ１の端子電圧Ｖ１、内部インピーダンスＺ１は、既に寿命診断ＰＣ６のハードディスク３０に記録されている（ステップＳ１０８、Ｓ２０８参照）。所定値Ｖｔｈ、Ｚｔｈの範囲は、明らかに当該セル１６が劣化セルでないと推測できる程度の範囲が予め設定される。例えば、図９の端子電圧のグラフに示す、端子電圧Ｖ１がＶｔｈ以上の範囲、図１０の内部インピーダンスのグラフに示す、内部インピーダンスＺ１がＺｔｈ以下の範囲が、所定値の範囲として設定される。
【００８７】
端子電圧Ｖ１、内部インピーダンスＺ１が双方共に劣化セルである旨を示していない場合には、当該セル１６についてはここで寿命診断を終了し以降の寿命診断を行わない。これにより、以降の寿命診断処理を行うセル数を削減することができ、寿命診断処理全体の効率化が図られる。
【００８８】
セルＳ１の端子電圧Ｖ１が所定値Ｖｔｈ以上であるか、もしくは内部インピーダンスＺ１が所定値Ｚｔｈ以下である場合には、寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、セルＳ１が判定する最後のセルであるか否かを判断する（ステップＳ３０４）。
【００８９】
セルＳｎが判定する最後のセルである場合には、蓄電池１２は寿命に近くないと判定され、寿命診断処理が終了する。一方、セルＳｎが判定する最後のセルでない場合には、寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、ｎに１を加えてそのデータをメモリ３４に記憶し、ステップＳ３０２に移行する（ステップＳ３０６）。これにより、次セルについての寿命診断処理が開始する。
【００９０】
一方、セルＳｎの端子電圧Ｖｎが所定値Ｖｔｈ以下であり、かつ内部インピーダンスＺｎが所定値Ｚｔｈが所定値以上である場合には、寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、蓄電池１２が浮動充電状態であるか否かを判断する（ステップＳ３０８）。蓄電池１２が浮動充電状態でない場合には、放電により電圧降下が生じていることが考えられる等の要因により、本基準では正確な寿命診断を行うことができないからである。
【００９１】
なお、蓄電池１２が浮動充電状態にあるか否かは、寿命診断ＰＣ６から整流器２０にアクセスして、交流電源１０から電力が供給されているかどうかを検知することにより判断することができる。
【００９２】
蓄電池１２が浮動充電状態にある場合には、寿命診断ＰＣ６は、判定回数Ｎが２か否かを判断する（ステップＳ３１０）。Ｎが２でない場合には、寿命診断ＰＣ６は、Ｎに１を加える（ステップＳ３１２）。さらに、当該セルＳｎの端子電圧Ｖｎ、内部インピーダンスＺｎの再測定を行う（ステップＳ３１４）。
【００９３】
再測定の処理は、端子電圧Ｖｎについては、ステップＳ１０４からステップＳ１０８まで（図６参照）の処理と同様である。内部インピーダンスＺｎについてはステップＳ２０４からステップＳ２０８まで（図７参照）の処理と同じである。ここで、２回目の端子電圧Ｖｎ、内部インピーダンスＺｎの測定および判定を行うこととしたのは、最初の測定においては接触不良などの要因による測定ミスが生じる場合があることを考慮したためである。
【００９４】
蓄電池１２が浮動充電状態でない場合には、ステップＳ３０４に移行し、前述したように、当該セル１６についてはここで寿命診断を終了し以降の寿命診断処理を行わず、次セルについての寿命診断処理が開始する。
【００９５】
ステップＳ３１０において、判定回数Ｎが２であると判断された場合には、寿命診断ＰＣ６のCPU３２は、セルＳｎの端子電圧の減少率ΔＶｎが所定値ΔＶｔｈ以上であり、かつ、内部インピーダンスの増加率ΔＺｎが所定値ΔＺｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１６）。
【００９６】
端子電圧の減少率ΔＶｎは、寿命診断ＰＣ６のCPU３２が、測定時間Ｔにおける端子電圧Ｖｎの変化を示すグラフの勾配α（α=|dy/dx|；図９参照）を算出して取得する。内部インピーダンスの増加率ΔＺｎも、同様に、寿命診断ＰＣ６のCPU３２が、測定時間Ｔにおける内部インピーダンスＺｎの変化を示すグラフの勾配β（β=|dy'/dx'|；図１０参照）を算出して取得する。
【００９７】
一方、所定値ΔＶｔｈおよびΔＺｔｈは、予め浮動充電状態における蓄電池１２の劣化実験を行い決定した値が、無停電電源装置１の管理者により設定される。
【００９８】
セルＳｎの端子電圧の減少率ΔＶｎが所定値ΔＶｔｈ以上であり、かつ、内部インピーダンスの増加率ΔＺｎが所定値ΔＺｔｈ以上であると判断した場合、寿命診断ＰＣ６は、当該セルＳｎを含む蓄電池１２が寿命に近いと判断し、そのディスプレイ３６上に蓄電池１２を交換すべき旨の警告表示を行う（ステップＳ３１８）。
【００９９】
図１２に、ディスプレイ３６上に表示される警告表示の例を示す。蓄電池１２が寿命に近いと判断された場合には、図１２に示すように、ステータスインフォメーションマネージャ５２のウィンドウに「蓄電池が寿命に近いので交換してください。」と表示され、警告ブザーが鳴る。これにより、無停電電源装置１の管理者は、停電時などにおいても、蓄電池１２からの電力供給を確実に行うことができ、かつ、蓄電池１２を最大限利用できる最適な時期に、蓄電池１２を交換することができる。
【０１００】
一方、セルＳｎの端子電圧の減少率ΔＶｎが所定値ΔＶｔｈに満たない場合、もしくは内部インピーダンスの増加率ΔＺｎが所定値ΔＺｔｈに満たない場合には、当該セル１６は非劣化セルと判断されるため、ステップＳ３０４に移行する。このため、当該セル１６についてはここで寿命診断処理が終了する。
【０１０１】
寿命診断ＰＣ６が、ステップ３０４においてセルＳｎが最後のセルであると判断した場合には、当該蓄電池１２についての寿命診断処理を終了する。
【０１０２】
この実施形態における寿命診断の結果を、図１３を用いて説明する。図１３は、寿命診断処理における端子電圧の減少率および内部インピーダンスの増加率に基づく判定（ステップＳ３１６参照）の結果の例を示す図である。
【０１０３】
なお、図１３において、端子電圧の減少率ΔＶｎが所定値ΔＶｔｈ以上である場合、内部インピーダンスの増加率ΔＺｎが所定値ΔＺｔｈ以上である場合（ステップＳ３１６参照）をそれぞれ記号「○」で示し、この条件に該当しない場合を記号「×」で示している。さらに、上記判定がまだ済んでいない場合を「・」で表示している。上記判定に移行する前の段階（ステップＳ３０２など）において、非劣化セルであると判定されたセルＳｎについては、記号「−」で示している。
【０１０４】
まず、図１３に示すように、セルＳ１のΔＶｎの欄には「○」が、ΔＺｎの欄には「×」が表示されている。すなわち、セルＳ１の端子電圧の減少率ΔＶ１は所定値ΔＶｔｈ以上であるが、内部インピーダンスの増加率ΔＺ１は所定値ΔＺｔｈ以上でないため、蓄電池１２が寿命に近いと判断されていない。
【０１０５】
つぎに、セルＳ２のΔＶｎの欄には「−」が、ΔＺｎの欄には「−」が表示されている。すなわち、セルＳ２は、端子電圧の減少率ΔＶ２が所定値ΔＶｔｈ以上であるか、内部インピーダンスの増加率ΔＺ２が所定値ΔＺｔｈ以上であるか否かを判定する前の処理で非劣化セルであると判断されている。
【０１０６】
また、セルＳ３のΔＶｎの欄には「○」が、ΔＺｎの欄には「○」が表示されている。これは、セルＳ３の端子電圧の減少率ΔＶ３が所定値ΔＶｔｈ以上であり、かつ、内部インピーダンスの増加率ΔＺ３が所定値ΔＺｔｈ以上である場合に該当する。これにより、セルＳ３が劣化セルであると判定され、蓄電池１２が寿命に近いと判断されている。
【０１０７】
なお、セルＳ４からＳ６の各欄には「・」が表示されている。これは、セルＳ３で寿命診断処理が終了したために、セルＳ４からＳ６については、上記判定が行われなかったためである。
【０１０８】
以上のように、この発明によれば、端子電圧の増加率および内部インピーダンスの減少率に基づいて、蓄電池１２の寿命診断を正確かつ効率的に行うことが可能となる。
【０１０９】
[蓄電池１２が複数存在する場合の実施形態]
上記実施形態においては、蓄電池１２が１つの場合に寿命診断を行うこととしたが、蓄電池１２が複数存在する場合にも、この発明を用いることができる。以下に、図１４および図１５を用いて、蓄電池１２が複数存在する場合の実施形態について説明する。
【０１１０】
図１４は、無停電電源装置１の複数の蓄電池１２の部分の拡大図である。図１４に示すように、この実施形態の無停電電源装置１は、直列接続された３個の蓄電池１２を備える。図１４に示すように、各蓄電池１２の蓄電池番号をＲ１からＲ３とする。なお、蓄電池１２以外の部分のシステム構成および寿命診断ＰＣ６などのハードウェア構成は、図３ａに示すものと同じである。
【０１１１】
また、前述の実施形態の場合と同様に、各蓄電池１２には、端子電圧用テスター４および内部インピーダンス用テスター２が接続され、図１４に示すように、内部インピーダンス用テスター２の入力端子２ａは各セル１６毎に接続される。しかしながら、端子電圧用テスター４の入力端子４ａは前述の実施形態とは異なり蓄電池１２毎に接続される。この実施形態では、蓄電池１２が複数存在するために、蓄電池１２毎に端子電圧を測定しても、劣化セルの影響が蓄電池Ｒ１からＲ３の間の端子電圧の差としてに現れるからである。ただし、前述の実施形態のようにセル１６毎に端子電圧を測定するようにしてもよい。また、内部インピーダンス用テスター２の入力端子２ａを蓄電池１２毎に接続してシステム構成を簡略化することもできる。
【０１１２】
寿命診断ＰＣ６が蓄電池番号がＲ１からＲ３までの各蓄電池１２の端子電圧を取得する際に行われる処理は、端子電圧が蓄電池１２毎に測定されること以外は、図６に示す各セル１６の端子電圧を取得する際に行われる処理と同じである。すなわち、この実施形態における寿命診断ＰＣ６が各蓄電池１２の端子電圧を取得する際に行われる処理は、図６において、セル番号Ｓｎを蓄電池番号Ｒｎとしたものと同じになる。
【０１１３】
また、寿命診断ＰＣ６が各蓄電池１２の内部インピーダンスを取得する際に行われる処理は、蓄電池番号がＲ１からＲ３までの複数の蓄電池１２の各セル１６について内部インピーダンスを測定すること以外は、図７に示す１つの蓄電池１２の各セル１６の内部インピーダンスを取得する際に行われる処理と同じである。すなわち、この実施形態における寿命診断ＰＣ６が複数の蓄電池１２の各セル１６の内部インピーダンスを取得する際に行われる処理は、図７において、ステップＳ２０２のセル番号Ｓｎおよび蓄電池番号Ｒｎを初期値１とし、さらに、ステップＳ２１０の後にＲｎが測定する最後の蓄電池か否かを判断する処理などを追加したものと同じになる。
【０１１４】
寿命診断ＰＣ６が行う複数の蓄電池１２の寿命診断処理についても、蓄電池番号がＲ１からＲ３までの複数の蓄電池１２に適用できるように、上記と同様の変更を、図１１に示す蓄電池１２が１つの場合の寿命診断処理に行えばよい。
【０１１５】
この実施形態における寿命診断の結果を、図１５を用いて説明する。図１５は、複数の蓄電池１２の寿命診断処理における端子電圧の減少率および内部インピーダンスの増加率に基づく判定（ステップＳ３１６参照）の結果の例を示す図である。なお、図１５に表示された記号の意味は前述の実施形態の場合と同じである。
【０１１６】
まず、図１５に示すように、蓄電池Ｒ１のΔＶの欄には「−」が、各セルＳｎのΔＺｎの欄には「−」が表示されている。すなわち、蓄電池Ｒ１は、各セルＳｎの端子電圧の減少率ΔＶｎが所定値ΔＶｔｈ以上であり、かつ、内部インピーダンスの増加率ΔＺｎが所定値ΔＺｔｈ以上であるか否かを判定する前の処理で寿命近くでないと判断されている。
【０１１７】
つぎに、蓄電池Ｒ２のΔＶｎの欄には「×」が、各セルＳｎのΔＺｎの欄には「・」が表示されている。すなわち、蓄電池Ｒ２は、端子電圧の減少率ΔＶは所定値ΔＶｔｈ以上でないため、寿命に近いと判断されていない。なお、セルΔＺｎの各欄には「・」が表示されているが、これは、蓄電池Ｒ２の端子電圧ΔＶの判定のみで蓄電池１２が寿命に近くにないと判断されたためである。
【０１１８】
また、蓄電池Ｒ３のΔＶの欄には「○」が、セルＳ１からＳ４のΔＺｎの欄には「×」が表示されている。すなわち、蓄電池Ｒ３の端子電圧の減少率ΔＶは所定値ΔＶｔｈ以上であるが、蓄電池Ｒ３のセルＳ１からＳ４の内部インピーダンスの増加率ΔＺｎは所定値ΔＺｔｈ以上でない。このため、セルＳ１からＳ４は非劣化セルであると判定されている。
【０１１９】
一方、蓄電池Ｒ３のΔＶの欄には「○」が、セルＳ５のΔＺｎの欄には「○」が表示されている。これは、蓄電池Ｒ３の端子電圧の減少率ΔＶが所定値ΔＶｔｈ以上であり、かつ、セルＳ３の内部インピーダンスの増加率ΔＺ３が所定値ΔＺｔｈ以上の場合に該当する。これにより、セルＳ５が劣化セルと判定され、蓄電池１２が寿命に近いと判断されている。
【０１２０】
以上のように、蓄電池１２が複数存在するような場合であっても、この発明によれば、端子電圧の増加率および内部インピーダンスの減少率に基づいて、蓄電池１２の寿命診断を正確かつ効率的に行うことが可能となる。
【０１２１】
なお、上記実施形態においては、複数の蓄電池１２を直列接続することとしたが、複数の蓄電池１２を並列接続してもよい。
【０１２２】
［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態においては、端子電圧の減少率が所定値以上で、かつ、内部インピーダンスの増加率が所定値以上である場合に寿命に達したと判断している。つまり、上記各実施形態においては、内部インピーダンスの増加率と端子電圧の減少率を寿命診断において同等に扱うようにした。しかし、内部インピーダンスの増加率を主な判断基準として用い、端子電圧の減少率を補助的な判断基準として用いるようにして、内部インピーダンスの増加率に端子電圧の減少率よりも重みを持たせるようにしてもよい。以下に、図１６〜図１９を用いて、内部インピーダンスの増加率が端子電圧の減少率よりも重みがあるようにした場合の実施形態について説明する。
【０１２３】
この実施形態においては、内部インピーダンスの増加率は、その値により、正常レベル・注意レベル・寿命レベルの何れかの状態に分けられる。例えば、図１６（内部インピーダンスの変化率の時間変化を示すグラフ）に示すように、ΔＺＴＨ１以上が寿命レベル、ΔＺＴＨ１未満ΔＺＴＨ２以上が注意レベル、ΔＺＴＨ２未満が正常レベルといったように分けられる。なお、ΔＺＴＨ１、ΔＺＴＨ２の値は、上記各実施形態と同様に、浮動充電状態における劣化実験の結果から決定される。
【０１２４】
端子電圧の増加率も同様に、正常レベル・注意レベル・寿命レベルの何れかの状態に分けられる。例えば、図１７（端子電圧の変化率の時間変化を示すグラフ）に示すように、ΔＶＴＨ１未満が寿命レベル、ΔＶＴＨ１以上ΔＶＴＨ２未満が注意レベル、ΔＶＴＨ２以上が正常レベルといったように分けられる。なお、ΔＶＴＨ１、ΔＶＴＨ２の値は、上記と同様に、浮動充電状態における劣化実験の結果から決定される。
【０１２５】
図１８は、この実施形態における寿命診断の方法を示すグラフである。この実施形態においては、図１８に示すように、内部インピーダンスの増加率ΔＺおよび端子電圧の減少率ΔＶの上記各状態に基づいて診断結果が得られる。
【０１２６】
この寿命診断グラフの特徴は、内部インピーダンスの増加率が「寿命レベル」である場合には、端子電圧の減少率が何れの状態であっても、「劣化」セルであると判断される等、内部インピーダンスの増加率に端子電圧の減少率よりも重みをつけたものとなっていることである。
【０１２７】
具体的には、図１８に示すように、この寿命診断グラフにより「劣化」セルと判断されるのは、内部インピーダンスの増加率が「寿命レベル」である場合、または、内部インピーダンスの増加率が「注意レベル」にあり、かつ、端子電圧の減少率が「寿命レベル」である場合である。また、「準劣化」セルと判断されるのは、内部インピーダンスの増加率が「注意レベル」である場合（「劣化」セルと判断した場合を除く）、または、内部インピーダンスの増加率が「正常レベル」にあり、かつ、端子電圧の減少率が「寿命レベル」である場合である。
【０１２８】
この寿命診断グラフを用いて寿命判定を行った具体例について、以下に図１９を用いて説明する。図１９は、ある蓄電池の内部インピーダンスの増加率および端子電圧の減少率の算出結果を示すグラフである。なお、このグラフでは、正常レベルが記号「○」、注意レベルが記号「△」、寿命レベルが記号「×」で表されている。
【０１２９】
図１９に示すように、セルＳ１は、内部インピーダンスの増加率ΔＺが「○（正常レベル）」、端子電圧の減少率ΔＶが「×（寿命レベル）」である。一方、セルＳ２は、逆に、内部インピーダンスの増加率ΔＺが「×（寿命レベル）」、端子電圧の減少率ΔＶは「○（正常レベル）」である。つまり、セルＳ１とセルＳ２では、内部インピーダンスの増加率ΔＶと端子電圧の減少率ΔＺの状態が逆になっている。
【０１３０】
これらの条件を図１９に示す寿命判定のグラフに当てはめてみると、セルＳ１はＴＹＰＥ０３に該当するので「準劣化」セルと診断される。一方、セルＳ２はＴＹＰＥ０７に該当するので「劣化」セルと診断される。
【０１３１】
つまり、内部インピーダンスの増加率が「×（寿命レベル）」であるセルＳ１の診断結果の方が、端子電圧の減少率が「×（寿命レベル）」であるセルＳ２の診断結果よりも悪い結果となっている。これは、端子電圧の減少率ΔＺよりも内部インピーダンスの増加率ΔＺの方が、診断結果に及ぼす影響が大きくなるようにしているためである。
【０１３２】
セルＳ４とセルＳ５についても、これと同様のことがいえる。つまり、セルＳ４は、内部インピーダンスの増加率ΔＺが「○（正常レベル）」、端子電圧の減少率ΔＶが「△（注意レベル）」である。一方、セルＳ５は、逆に、内部インピーダンスの増加率ΔＺが「△（注意レベル）」、端子電圧の減少率ΔＶは「○（正常レベル）」である。つまり、セルＳ４とセルＳ５では、セルＳ１とセルＳ２の場合と同様に、内部インピーダンスの増加率ΔＶと端子電圧の減少率ΔＺの状態が逆になっている。
【０１３３】
これらの条件を図１９に示す寿命判定のグラフに当てはめてみると、セルＳ４はＴＹＰＥ０２に該当するので「非劣化」セルと診断される。一方、セルＳ５はＴＹＰＥ０４に該当するので「準劣化」セルと診断される。このように、セルＳ１とセルＳ２の場合と同様に、端子電圧の減少率ΔＺよりも内部インピーダンスの増加率ΔＺの方が診断結果に及ぼす影響が大きくなっている。
【０１３４】
なお、セルＳ３は、内部インピーダンスの増加率ΔＺ、端子電圧の減少率ΔＶが何れも「○（正常レベル）」であり、寿命診断グラフのＴＹＰＥ０１（図１９参照）に該当するので、「正常」セルと判断される。セルＳ６は、内部インピーダンスの増加率ΔＺ、端子電圧の減少率ΔＶが何れも「△（注意レベル）」であり、寿命診断グラフのＴＹＰＥ０１（図１９参照）に該当するので、「準劣化」セルと判断される。
【０１３５】
以上のような寿命診断の結果、セルＳ２が「劣化」セルと判断される。これにより、最終的に当該蓄電池が寿命に近いと判断される。
【０１３６】
なお、上記の各実施形態においては、蓄電池１２の放電試験は行わないこととしたが、さらに放電試験を行うようにしてもよい。すなわち、放電試験により蓄電池１２の残存容量を算出し、寿命診断の際に当該残存容量を考慮するようにしてもよい。これにより、寿命診断の精度をさらに上げることができる。
【０１３７】
蓄電池１２の放電試験を行う方法を、図３ａを用いて説明する。まず、寿命診断ＰＣ６が、整流器２０の制御を行うことにより電源１０からの電力供給を停止させる。これにより、蓄電池１２は放電を開始し、負荷２０への電力供給を行う。寿命診断ＰＣ６は、電源電力の供給が停止してから所定時間が経過後の蓄電池１２の各セル１６の端子電圧を測定することにより、蓄電池１２の残存容量を演算で求める。
【０１３８】
かかる放電試験を行う場合の寿命診断の基準としては、蓄電池１２の残存容量に基づく寿命診断の一般的なものを用いることができる。例えば、残存容量が初期値の８０％以下に低下したときに寿命に近いと判断する基準がある。上記基準による判定を更に行うことで寿命診断をより正確に行うことができる。
【０１３９】
なお、上記各実施形態においては、複数のセル１６を備える蓄電池１２の寿命診断を行うこととしたが、単一のセル１６を備える蓄電池１２について、この発明を用いることもできる。
【０１４０】
なお、上記各実施形態においては、蓄電池１２中の１つのセル１６が劣化セルと判断された場合に、当該セル１６を含む蓄電池１２が寿命に近いと診断されることとした。しかしながら、蓄電池１２中の２以上のセル１６が劣化セルと判断された場合に、当該セル１６を含む蓄電池１２が寿命し近いと診断されるようにしてもよい。
【０１４１】
なお、上記各実施形態においては、端子電圧の減少率および内部インピーダンスの増加率に基づく判定の前に、セルＳｎの端子電圧Ｖｎが所定値Ｖｔｈ以上であり、かつ内部インピーダンスＺｎが所定値Ｚｔｈが所定値以下であるか否かの判定を行うこととしたが、かかる処理を行わないでこの発明を実施してもよい。
【０１４２】
なお、上記各実施形態においては、端子電圧を内部インピーダンスより先に測定することとしたが、内部インピーダンスを端子電圧より先に測定してもよい。
【０１４３】
なお、上記各実施形態においては、セルの内部インピーダンスや端子電圧等に基づいて蓄電池の寿命診断を行うこととしたが、負荷電流を考慮して寿命診断を行うようにしてもよい。
【０１４４】
なお、上記各実施形態においては、蓄電池が寿命に近いか否かを診断することとしたが、蓄電池が寿命に達したか否かを判断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】蓄電池１２を備える無停電電源装置１と、この蓄電池１２の寿命診断を行う蓄電池寿命診断装置８の構成を示す図である。
【図２】無停電電源装置１が備える蓄電池１２の劣化セルと非劣化セルの浮動充電状態における内部インピーダンスおよび端子電圧の変化を示すグラフである。
【図３ａ】この発明を実施するためのシステム構成およびハードウェア構成を示す図である。
【図３ｂ】Ｉ／Ｏポート３５の働きを示す図である。
【図４】内部インピーダンス用テスター２及び端子電圧用テスター４を取り付けた状態の蓄電池１２を示す図である。
【図５】蓄電池寿命管理ソフト５０が備えるモジュールを示す図である。
【図６】寿命診断ＰＣ６が各セルの端子電圧を取得する際に行われる処理を示す図である。
【図７】寿命診断ＰＣ６が各セルの内部インピーダンスを取得する際に行われる処理を示す図である。
【図８】寿命診断ＰＣ６のハードディスク３０に記憶される各セルの測定データの例を示す図である。
【図９】セルＳ１の端子電圧Ｖ１の変化を示すグラフである。
【図１０】セルＳ１の内部インピーダンスＺ１の変化を示すグラフである。
【図１１】蓄電池１２の寿命診断処理を示す図である。
【図１２】ディスプレイ３６上に表示される警告表示の例を示す図である。
【図１３】蓄電池１２の寿命診断処理における端子電圧の減少率および内部インピーダンスの増加率に基づく判定結果の例を示す図である。
【図１４】無停電電源装置１における複数の蓄電池１２の部分の拡大図である。
【図１５】複数の蓄電池１２の寿命診断処理における端子電圧の減少率および内部インピーダンスの増加率に基づく判定結果の例を示す図である。
【図１６】内部インピーダンスの変化率の時間変化を示す図である。
【図１７】端子電圧の変化率の時間変化を示す図である。
【図１８】その他の実施形態における寿命診断の方法を示すグラフである。
【図１９】その他の実施形態における寿命診断の例を示す図である。
【図２０】無停電電源装置１のブロック図である。
【符号の説明】
１・・・・無停電電源装置
２・・・・内部インピーダンス測定手段（内部インピーダンス用テスター）
４・・・・端子電圧測定手段（端子電圧用テスター）
６・・・・寿命診断手段（寿命診断ＰＣ）
８・・・・蓄電池寿命診断装置
１０・・・・電源
１２・・・・蓄電池
１４・・・・負荷
１６・・・・セル
１８・・・・インバータ
２０・・・・整流器
３０・・・・ハードディスク
３２・・・・CPU
３４・・・・メモリ
３５・・・・Ｉ／Ｏポート
３６・・・・ディスプレイ
３８・・・・キーボード／マウス
４０・・・・記録媒体リーダ
４２・・・・記録媒体
Claims (12)
- 停電時においても負荷への電力供給が絶たれないように負荷に接続される蓄電池のセル寿命を診断するための蓄電池寿命診断装置であって、
前記蓄電池のセルの端子電圧を測定する端子電圧測定手段と、
前記蓄電池のセルの内部インピーダンスを測定する内部インピーダンス測定手段と、
前記端子電圧の減少率および前記内部インピーダンスの増加率を算出し、当該端子電圧の変化および内部インピーダンスの変化に基づいて、当該セルの寿命を診断する寿命診断手段と、
を備えたことを特徴とする蓄電池寿命診断装置。 - 請求項１の蓄電池寿命診断装置において、
前記寿命診断手段は、蓄電池が浮動充電状態にある時の端子電圧の変化および内部インピーダンスの変化に基づいて、寿命を判断するものであることを特徴とするもの。 - 請求項１または２の蓄電池寿命診断装置において、
前記寿命診断手段は、前記端子電圧の減少率が所定値以上であり、かつ、前記内部インピーダンスの増加率が所定値以上であるか否かに基づいて、当該セルの寿命を診断することを特徴とするもの。 - 請求項３の蓄電池寿命診断装置において、
前記寿命診断手段は、少なくとも、前記端子電圧が所定値以上である場合か、前記内部インピーダンスが所定値以下の場合に、前記減少率および前記増加率に基づく判断を行うことを特徴とするもの。 - 請求項１〜４のいずれかの蓄電池寿命診断装置において、
前記寿命診断手段は、複数の段階を設けて寿命を診断することを特徴とするもの。 - 請求項５の蓄電池寿命診断装置において、
前記寿命診断手段は、前記内部インピーダンスの増加率を主たる診断要素とし、前記端子電圧の減少率を従たる診断要素として用いて診断することを特徴とするもの。 - 請求項１〜６のいずれかの蓄電池寿命診断装置において、
前記寿命診断手段は、前記負荷への電源供給を停止して蓄電池を放電状態とし、所定時間経過後に取得した端子電圧に基づいて残存容量を算出し、当該残存容量も考慮して寿命診断を行うことを特徴とするもの。 - 請求項１〜７のいずれかの蓄電池寿命診断装置において、
前記蓄電池は直列接続された複数のセルを有しており、
前記寿命診断手段は、前記複数のセルの何れか一つでも正常でないと判断した場合には、前記蓄電池全体を正常でないと判断することを特徴とするもの。 - 請求項８の蓄電池寿命診断装置において、
前記負荷には、直列接続された複数の蓄電池が接続されており、
前記寿命診断手段は、正常でないと判断したセルを含む蓄電池を正常でないと診断することを特徴とするもの。 - 停電時においても負荷への電力供給が絶たれないように負荷に接続される蓄電池のセル寿命を診断するための蓄電池寿命診断装置をコンピュータを用いて実現するためのプログラムであって、
前記蓄電池のセルについて測定された端子電圧データ、前記蓄電池のセルの内部インピーダンスについて測定された内部インピーダンスデータを受け、
前記端子電圧の減少率および前記内部インピーダンスの増加率を算出し、当該端子電圧の変化および内部インピーダンスの変化に基づいて、当該セルの寿命を診断する処理をコンピュータに行わせるためのプログラム。 - 請求項１０に記載のプログラムを記録した記録媒体。
- 停電時においても負荷への電力供給が絶たれないように負荷に接続される蓄電池のセル寿命を診断するための蓄電池寿命診断方法であって、
前記蓄電池のセルの端子電圧を測定し、
前記蓄電池のセルの内部インピーダンスを測定し、
前記端子電圧の減少率および前記内部インピーダンスの増加率を算出し、当該端子電圧の変化および内部インピーダンスの変化に基づいて、当該セルの寿命を診断することを特徴とする蓄電池寿命診断方法。
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