JP4044429B2 - 二次電池の残寿命推定装置及びその残寿命推定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の残寿命推定装置及びその残寿命推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池を用いたバックアップ用電源は停電時の非常用電源として使用されるため、通常は使用されない。二次電池を用いたバックアップ用電源を有するシステムにおいては、二次電池の残寿命を正確に測定し、出力することが、運用上極めて重要である。誤って実際よりも長い残寿命を推定し、使用者に提示していると、推定された時より早く実際の寿命が尽きてしまい、停電時に使用しようとした時、二次電池の寿命が尽きていて使用できないというトラブルが発生する恐れがある。バックアップ電源用の二次電池の劣化診断方法としては、内部抵抗に基づく方法が一般的である。しかし、この方法では二次電池の劣化診断はできるが、残寿命の値を算出することができない。二次電池の寿命は電池温度によって大きく変化するため、従来、電池の設置環境温度に基づいて残寿命を推定する方法が提案されている。例えば、一定期間ごとに電池の表面温度を測定し、平均温度を算出するとともに、予め設定した各温度における寿命の縮み度合いを表す係数を演算式に当てはめて残寿命を算出する方法があげられる。
【０００３】
特開平５−３１５０１５号公報には、従来例１の蓄電池の容量劣化率演算方法が記載されている。従来例１の蓄電池の容量劣化率演算方法は、Ｙｂ＝ａ−ｂ×ｌｏｇｔの式（Ｙｂは初期容量維持期間、ａ、ｂは実験定数、ｔは蓄電池表面の平均温度）により、トリクル或いはフロート使用の鉛蓄電池の寿命を計算している。
【０００４】
特開平７−３１２２３３号公報には、従来例２の蓄電池の劣化診断装置が記載されている。従来例２の蓄電池の劣化診断装置は、平均温度ｔに対応付けられた蓄電池の標準寿命年数に基づいて、トリクルあるいはフロート使用の鉛蓄電池の寿命を計算している。
【０００５】
特開平９−２１１０９１号公報には、従来例３の蓄電池の寿命予告方法が記載されている。従来例３の蓄電池の寿命予告方法は、一定時間毎に測定された蓄電池の表面温度と寿命加速係数とに基づいて寿命減算値をもとに蓄電池の寿命を予告する。
【０００６】
特開２０００−１２１７１０号公報には、従来例４のバックアップ電源用電池管理装置が記載されている。従来例４のバックアップ電源用電池管理装置は、二次電池を定電流でパルス放電させ、二次電池の内部抵抗値を算出し、得られた内部抵抗値を予め設定されたデータテーブルと比較し、二次電池の劣化の程度を診断する。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−３１５０１５号公報
【特許文献２】
特開平７−３１２２３３号公報
【特許文献３】
特開平９−２１１０９１号公報
【特許文献４】
特開２０００−１２１７１０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、二次電池の設置環境温度に着目した残寿命演算方法には、複雑な指数演算や乗算を行うため、プログラム容量が増大するという欠点があった。また、電池が設置されてからの温度の経年平均値に基づいて残寿命を推定する方法では、二次電池の設置環境温度が激しく時間変化する場合に実際の寿命との差が大きくなる場合があった。演算式から算出される残寿命と実際の残寿命とにズレがある場合に、蓄電池試験などから得られた放電容量の実測値を反映して残寿命を補正することができなかった。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、実際の残寿命と誤差の少ない残寿命を推定する残寿命推定装置及び残寿命推定方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、電池温度又は放電容量等の実測値を考慮して残寿命の予測を修正することにより、誤差の少ない残寿命を推定する簡便な残寿命推定装置及び残寿命推定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
請求項１に記載の発明は、所定の標準寿命を有し、使用時間の増加に伴って放電容量が減少する二次電池の残寿命を推定して出力する二次電池の残寿命推定装置において、前記二次電池が満充電状態から完全放電状態になるまでに放出した電気量を測定して前記二次電池の放電容量測定値として出力する電気量測定部と、前記二次電池の使用時間と前記二次電池の放電容量との間の関係を示す表又は関数を参照して、所定の使用時間における前記二次電池の放電容量を推定して放電容量推定値として出力する容量推定部と、前記標準寿命から前記所定の使用時間を減じることにより、前記所定の使用時間における前記二次電池の残寿命を推定して出力する残寿命推定部と、前記残寿命の情報を出力する出力部とを有し、前記残寿命推定部は、前記放電容量測定値に対して、充電時の前記二次電池の温度に基づいて、所定の温度における前記二次電池の放電容量に換算するように補正し、（ａ）前記二次電池が完全放電した後に、前記二次電池が自己放電状態から充電状態に変化した回数又は充電状態から自己放電状態に変化した回数、及び（ｂ）自己放電状態での前記二次電池の温度に基づいて、メモリ効果による容量減少量を補うように補正し、前記補正後の放電容量測定値を前記所定の使用時間における前記放電容量測定値とし、前記残寿命推定部は、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と前記所定の使用時間における前記放電容量推定値とを比較し、前記放電容量測定値が前記放電容量推定値より小さいときは、前記表又は関数を参照して、前記放電容量測定値における前記二次電池の使用時間を算出して前記所定の使用時間とすることにより前記残寿命を減らすことを特徴とする二次電池の残寿命推定装置である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記残寿命推定部は、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と、前記所定の使用時間より前の使用時間における前記放電容量測定値との差を算出し、前記差の大きさが所定の閾値以上のときは、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値を前記残寿命の推定に用いないことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の残寿命推定装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記残寿命推定部は、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値及び前記所定の使用時間より前の使用時間における少なくとも１つの前記放電容量測定値の平均値を算出して、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二次電池の残寿命推定装置である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記残寿命推定部は、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と前記所定の使用時間における前記放電容量推定値とを比較し、前記放電容量測定値が前記放電容量推定値以上のときは、前記所定の使用時間において前記残寿命を変更しないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定装置である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記二次電池の温度を測定して出力する温度測定部をさらに有し、前記残寿命推定部は、前記二次電池の所定の温度の継続時間と前記二次電池の劣化度合いを示す劣化係数との間の関係を示す表又は関数を参照して、前記所定の使用時間より前の使用時間から前記所定の使用時間までの期間における前記温度に基づいて、前記劣化係数を算出し、前記算出した劣化係数に基づいて前記所定の使用時間を増加させ、前記増加した所定の使用時間を前記残寿命の推定に用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定装置である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記二次電池がニッケル−金属水素化物電池であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定装置である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、所定の標準寿命を有し、使用時間の増加に伴って放電容量が減少する二次電池の残寿命を推定して出力する二次電池の残寿命推定方法において、前記二次電池が満充電状態から完全放電状態になるまでに放出した電気量を測定して前記二次電池の放電容量測定値として出力する電気量測定ステップと、前記二次電池の使用時間と前記二次電池の放電容量との間の関係を示す表又は関数を参照して、所定の使用時間における前記二次電池の放電容量を推定して放電容量推定値として出力する容量推定ステップと、前記標準寿命から前記所定の使用時間を減じることにより、前記所定の使用時間における前記二次電池の残寿命を推定して出力する残寿命推定ステップと、前記残寿命の情報を出力する出力ステップとを有し、前記残寿命推定ステップにおいて、前記放電容量測定値に対して、充電時の前記二次電池の温度に基づいて、所定の温度における前記二次電池の放電容量に換算するように補正し、（ａ）前記二次電池が完全放電した後に、前記二次電池が自己放電状態から充電状態に変化した回数又は充電状態から自己放電状態に変化した回数、及び（ｂ）自己放電状態での前記二次電池の温度に基づいて、メモリ効果による容量減少量を補うように補正し、前記補正後の放電容量測定値を前記所定の使用時間における前記放電容量測定値とし、前記残寿命推定ステップにおいて、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と前記所定の使用時間における前記放電容量推定値とを比較し、前記放電容量測定値が前記放電容量推定値より小さいときは、前記表又は関数を参照して、前記放電容量測定値における前記二次電池の使用時間を算出して前記所定の使用時間とすることにより前記残寿命を減らすことを特徴とする二次電池の残寿命推定方法である。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、前記残寿命推定ステップにおいて、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と、前記所定の使用時間より前の使用時間における前記放電容量測定値との差を算出し、前記差の大きさが所定の閾値以上のときは、前記所定の使用時間において前記残寿命を変更しないことを特徴とする請求項７に記載の二次電池の残寿命推定方法である。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、前記残寿命推定ステップにおいて、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値及び前記所定の使用時間より前の使用時間における少なくとも１つの前記放電容量測定値の平均値を算出して、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値とすることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の二次電池の残寿命推定方法である。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は前記残寿命推定ステップにおいて、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と前記所定の使用時間における前記放電容量推定値とを比較し、前記放電容量測定値が前記放電容量推定値以上のときは、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値を前記残寿命の推定に用いないことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定方法である。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、前記二次電池の温度を測定して出力する温度測定ステップをさらに有し、前記残寿命推定ステップにおいて、前記二次電池の所定の温度の継続時間と前記二次電池の劣化度合いを示す劣化係数との間の関係を示す表又は関数を参照して、前記所定の使用時間より前の使用時間から前記所定の使用時間までの期間における前記温度に基づいて、前記劣化係数を算出し、前記算出した劣化係数に基づいて前記所定の使用時間を増加させ、前記増加した所定の使用時間を前記残寿命の推定に用いることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定方法である。
【００２３】
請求項１２に記載の発明は、前記二次電池がニッケル−金属水素化物電池であることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定方法である。
【００２４】
本発明は、実際の残寿命と誤差の少ない残寿命を推定する残寿命推定装置及び残寿命推定方法を実現できるという作用を有する。さらに本発明は、電池温度又は放電容量等の実測値を考慮して残寿命の予測を修正することにより、誤差の少ない残寿命を推定する簡便な残寿命推定装置及び残寿命推定方法を実現できるという作用を有する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施例について、図面とともに記載する。
【００２６】
《実施例》
図１〜図６を用いて、本発明の実施例の残寿命演算装置及びその残寿命演算方法を説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施例の残寿命推定装置１００を含むバックアップ電源用電池管理装置の構成図である。図１において、１００は残寿命推定装置、１０１は二次電池、１０２は電源監視制御部、１０５は放電器、１０６は充電器、１０７は表示部、１０８は商用電源、１０９は整流器である。残寿命推定装置１００は、電池監視部１０３及び温度測定部１０４を有する。電池監視部１０３は、入出力部１１１、時間（日数）の基準となるクロックを出力するタイマ部１１３、残寿命推定部１２０、容量推定部１２１及び電気量測定部１２２を有する。二次電池１０１としては、具体的にはニッケル−金属水素化物電池を使用する。
【００２８】
残寿命推定部１２０は、二次電池１０１の残存容量を推定する。入出力部１１１は残寿命の情報を電源監視制御部１０２に送信する。二次電池１０１の残寿命の情報は、表示部１０７に表示される。表示方法は、定量的な表示（例えば日を単位とする値の表示）であっても良く、定性的な表示（例えば赤色発光ダイオードを点滅させて残寿命が少ないことを示す表示）でも良い。残寿命の情報の出力は、例えば直接ユーザが視覚的又は聴覚的に認識可能なように表示しても良く、ホスト装置等に残寿命の情報を送信しても良い。
【００２９】
温度測定部１０４は、二次電池１０１の内部温度、二次電池１０１の表面温度又は雰囲気温度のいずれかを測定し、電池監視部１０３の入出力部１１１に送信する。実施例において温度測定部１０４は二次電池１０１の表面温度を測定する。以下、温度測定部１０４が測定した温度をＴｂとする。
【００３０】
通常、負荷１１０には商用電源１０８が供給されている。商用電源１０８からの交流電流は整流器１０９で直流電流に変換され、負荷１１０に供給される。商用電源１０８が供給されている期間、二次電池１０１は間欠充電されている。この期間二次電池１０１は使用されないが、自己放電によりその残存容量は少しずつ減少する。二次電池１０１の残存容量が所定の閾値まで減ると、二次電池は充電される。停電時は、二次電池１０１がバックアップ用電源として働く。
【００３１】
残寿命推定部１２０は数日に１回、電池温度Ｔｂに基づく残寿命推定を行い、数ヶ月に１回、二次電池の放電容量実測値に基づいて残寿命推定を行う。
【００３２】
二次電池１０１の寿命は高温にさらされるほど縮む。残寿命推定部１２０は、電池がさらされた温度に基づいて電池の実質使用日数（電池を実際に使用した日数に寿命の伸び縮みを加味した日数）を算出し、その値を標準寿命から差し引くことで定期的に（例えば３日に１回）残寿命を計算する。
【００３３】
一方、電源監視制御部１０２は定められた時期に、蓄電池試験を行う。蓄電池試験は、二次電池１０１を充電器１０６によって満充電した後に、放電器１０５を用いて完全放電することによって行う。この時に、電池監視部１０３は二次電池の放電容量を測定し、得られた放電容量の実測値に基づいて残寿命を推定する。例えば二次電池がメモリ効果を有する場合、メモリ効果を解消するために定期的に（例えば２ヶ月に１回）満充電からの完全放電を実行する。この機会を利用して、二次電池の放電容量を実測する。
【００３４】
はじめに、図２及び図３を用いて、本発明の実施例の残寿命推定方法のうち、電池温度Ｔｂに基づく方法を説明する。図２は、本発明の実施例の残寿命推定方法を示す第１のフローチャートである。図３は、本発明の実施例の残寿命推定方法の具体例を示す図である。
【００３５】
ステップ２０１で、前回推定した実質使用日数をＬＴに代入する。ステップ２０２で、前回寿命推定を行った時点からの経過日数をΔＬＴに代入する。ステップ２０３で、二次電池１０１の劣化度合いを表すカウント値Ｉに０を初期値として代入する。
【００３６】
ステップ２０４で、前回残寿命を推定した日からｎ日目の温度Ｔｂが１日通して５０℃以上か否か判断する。該当する場合はステップ２０５でカウント値Ｉに１を加算し、ステップ２０６に進む。該当しない場合はステップ２０５を飛ばし、ステップ２０６に進む。ステップ２０６で、１日のうち温度Ｔｂが５５℃以上だった時間をＨ５５とし、Ｈ５５を１２で割った値を切り捨て整数化し、Ｊに代入する。ステップ２０７で、カウント値Ｉに、Ｊを２倍した値を加算する。例えば、１日のうち温度Ｔｂが１２時間以上２４時間未満５５℃以上だった場合にはカウント値Ｉに２を加算し、２４時間５５℃以上だった場合には４を加算する。ステップ２０８で、１日のうち温度Ｔｂが６０℃以上だった時間をＨ６０とし、Ｈ６０を３で割った値を切り捨て整数化し、Ｊに代入する。ステップ２０９で、カウント値Ｉに、Ｊを５倍した値を加算する。例えば、１日のうち温度Ｔｂが３時間以上６時間未満６０℃以上だった場合にはカウント値Ｉに５を加算し、２４時間６０℃以上だった場合には４０を加算する。
【００３７】
前回推定した実質使用日数ＬＴに、前回寿命推定を行った時点からの経過日数ΔＬＴと、二次電池１０１の劣化度合いを表すカウント値Ｉを１０で割った値を加算し、新しい実質使用日数とする（ステップ２１０）。そして、二次電池１０１の標準寿命からＬＴを引き残寿命とする（ステップ２１１）。残寿命推定部１２０は入出力部１１１を介して残寿命の値を電源監視制御部１０２に送信する。電源監視制御部１０２は残寿命の値を受信し、表示部１０７に送信する。表示部１０７は残寿命の値を表示し（ステップ２１２）、フローチャートを終了する。
【００３８】
図３を用いて、二次電池１０１の劣化度合いを表すカウント値Ｉの加算方法を具体的に説明する。１日目（ｎが１のとき）は、１日通してＴｂが５０℃以上５５℃未満であるので、カウント値Ｉに１を加算する。２日目（ｎが２のとき）は、１日通してＴｂが５０℃以上かつ、５５℃以上６０℃未満の時間が１２時間であるのでカウント値Ｉに３を加算する。３日目（ｎが３のとき）は、Ｔｂが５０℃以上の時間が１９時間、かつ５５℃以上の時間が１６時間、かつ６０℃以上の時間が３時間であるのでカウント値Ｉに７を加算する。したがって、３日間でカウント値Ｉの合計は１１となる。この例では、電池が高温にさらされたため残寿命が３日（暦の上で経過した日数）＋１．１日減少する。
【００３９】
次に、図４〜図６を用いて、二次電池の放電容量実測値に基づく本発明の実施例の残寿命推定方法を説明する。
【００４０】
図４は、実施例の残寿命推定方法を示す第２のフローチャートである。ステップ４０１で、残寿命推定部１２０は蓄電池試験の回数を表すカウント値ｉに初期値１を代入する。ステップ４０２で電気量測定部１２２が、二次電池１０１の容量が満充電時の容量から下限値（典型的には完全放電状態）以下に低下したか否か、つまり蓄電池試験が行われたかどうか判断する。低下しなかった場合は再びステップ４０２に戻り、二次電池１０１の容量を監視し続ける。低下した場合は、ステップ４０３に進み、電気量測定部１２２は、満充電時から下限値までに二次電池が放電した電気量（放電容量ＳＯＣ（ｉ））を測定する。
【００４１】
二次電池１０１の充電効率は温度によって異なるので、満充電容量は温度によって異なる。従って、蓄電池試験で得られる放電容量には充電時の電池温度の影響が含まれている。そこで、ステップ４０４で残寿命推定部１２０はｉ回目の蓄電池試験で得られた放電容量ＳＯＣ（ｉ）に、蓄電池試験での充電時の温度Ｔｂによる補正を施す。図５は、本発明の実施例で使用する放電容量の補正値を示す図である。補正値は、放電容量が最大となる温度で１となるように規格化されている。温度測定部１０４が測定した充電時の温度に基づいて図５から補正値を読み取り、放電容量ＳＯＣ（ｉ）を補正値（図５）で割って、正規化された放電容量ＳＯＣ（ｉ）を求める。正規化された放電容量ＳＯＣ（ｉ）は、２０℃に換算された放電容量である。
【００４２】
二次電池１０１が、完全放電を含まない充電と自己放電を繰り返した後、メモリ効果により容量が実効的に減少する電池の場合、ステップ４０５で残寿命推定部１２０は放電容量ＳＯＣ（ｉ）に、メモリ効果による容量減少量分の補正を施す。ニッケル−金属水素化物電池は、メモリ効果を有する二次電池である。前記メモリ効果は自己放電時電池温度が高温であるほど促進される。また、自己放電の回数ｎにも依存する。特に小さな値の回数ｎがインクリメントされた時に大きく変化する。そこで、前回の完全放電以降の自己放電回数（充電回数でも良い。）及び自己放電時の温度に基づいてメモリ効果による容量減少量を推定し、放電容量ＳＯＣ（ｉ）を補正する。具体的には、ステップ４０４で得られた放電容量ＳＯＣ（ｉ）に、メモリ効果による容量減少量分を加算した値を、補正後の放電容量ＳＯＣ（ｉ）とする。
【００４３】
ステップ４０６で残寿命推定部１２０は、補正後の放電容量ＳＯＣ（ｉ）が７０Ａｈ以下か否か判断する。残寿命推定部１２０が記憶する７０Ａｈは、二次電池の寿命時の容量の値である。７０Ａｈ以下の場合は、寿命が尽きていると判断し、ステップ４０７で残寿命を０とする。７０Ａｈより大きい場合は、ステップ４１０に進む。二次電池１０１が寿命であるか否か判断するための、放電容量の閾値は電池の種類によって変更してよい。
【００４４】
前回及び前々回の補正後の放電容量測定値をそれぞれＳＯＣ（ｉ−１）及びＳＯＣ（ｉ−２）とする。ステップ４１０で残寿命推定部１２０は前回と前々回の放電容量測定値の平均値から最新の放電容量測定値を引き、閾値（実施例では１０Ａｈ）以上か否か判断する。閾値以上の場合は最新の放電容量測定値の誤差が大きいと判断しステップ４０２に戻る。新たに測定した前記放電容量を用いて残寿命を補正しない。閾値未満の場合はステップ４１１に進む。残寿命推定部１２０は、最新、前回及び前々回の放電容量測定値の平均値ＳＯＣａｖを計算する。以後の残寿命推定ではＳＯＣａｖを、最新の放電容量測定値として使用する。ステップ４１０及びステップ４１１の処理により、放電容量測定値の誤差が残寿命推定に及ぼす影響を小さくできる。
【００４５】
図６は、本発明の実施例の残寿命推定方法を示す概念図である。曲線６０１は二次電池１０１の寿命推定曲線の例である。寿命容量をＳＯＣｊとすると、寿命推定曲線６０１が寿命容量ＳＯＣｊを下回る時の使用日数が標準寿命である。容量推定部１２１はステップ４１２で、現在の実質使用日数ＬＴに基づいて、寿命推定曲線６０１から期待される二次電池１０１の容量ＳＯＣｅｓｔを推定する。
【００４６】
ステップ４１３で残寿命推定部１２０は、ＳＯＣａｖがＳＯＣｅｓｔより小さいか否か判断する。ＳＯＣａｖがＳＯＣｅｓｔ以上の場合は二次電池１０１の寿命が標準寿命より延びたことを意味する。しかし、バックアップ用電源として二次電池１０１を使用する場合、使用者に確実に電池交換を促す必要があるので寿命を延ばす計算は行わず、ステップ４０９に進む。ＳＯＣａｖがＳＯＣｅｓｔよりも大きい場合は、残寿命推定部１２０は残寿命を変更しない。逆に、ＳＯＣａｖがＳＯＣｅｓｔより小さい場合は寿命推定曲線６０１から推定されるよりも早く寿命が縮んだことを意味する。ＳＯＣａｖがＳＯＣｅｓｔより小さい場合は、ステップ４１４に進む。ステップ４１４で残寿命推定部１２０は、容量がＳＯＣａｖのときの実質使用日数を寿命推定曲線６０１から算出し、ＬＴをその値にする。標準寿命からＬＴを差し引き、残寿命とする（ステップ４１５）。ステップ４０８に進む。
【００４７】
残寿命推定部１２０は入出力部１１１を介して残寿命の値を電源監視制御部１０２に送信する。電源監視制御部１０２は残寿命の値を受信し、表示部１０７に送信する。表示部１０７は残寿命の値を表示する（ステップ４０８）。更に、ステップ４０９で残寿命推定部１２０はカウント値ｉに１を加算し、ステップ４０２に戻る。
【００４８】
本実施例では二次電池１０１の劣化度合いをカウント値Ｉで表し、二次電池１０１がさらされた温度が高いほどカウント値Ｉを大きく設定した。温度Ｔｂとカウント値Ｉへの加算値の対応関係は二次電池１０１の特性にあうように設定する必要がある。本実施例の第１のフローチャートによれば、残寿命演算を主にカウント値の加算で行うので、従来よりもプログラム容量を小さくできる。残寿命推定曲線６０１の替わりに、使用日数に対する電池容量の表を使用しても良い。本実施例によれば、放電容量測定値を残寿命推定に反映できるので、より正確な残寿命の値を得ることができる。第１のフローチャート及び第２のフローチャートの実行間隔は、電池の劣化が激しいときほど短くすると良い。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、実際の残寿命と誤差の少ない残寿命を推定する残寿命推定装置及び残寿命推定方法を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、電池温度又は放電容量等の実測値を考慮して残寿命の予測を修正することにより、複雑な演算を行うことなく、誤差の少ない残寿命を推定する簡便な残寿命推定装置及び残寿命推定方法を実現できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の残存寿命推定装置を含むバックアップ電源用電池管理装置の構成図
【図２】本発明の実施例の残寿命推定方法を示す第１のフローチャート
【図３】本発明の実施例の残寿命推定方法の具体例を示す図
【図４】本発明の実施例の残寿命推定方法を示す第２のフローチャート
【図５】本発明の実施例で使用する放電容量の補正値を示す図
【図６】本発明の実施例の残寿命推定方法を示す概念図
【符号の説明】
１００ 残寿命推定装置
１０１ 二次電池
１０２ 電源監視制御部
１０３ 電池監視部
１０４ 温度測定部
１０５ 放電器
１０６ 充電器
１０７ 表示部
１０８ 商用電源
１０９ 整流器
１１０ 負荷
１１１ 入出力部
１１３ タイマ部
１２０ 残寿命推定部
１２１ 容量推定部
１２２ 電気量測定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の残寿命推定装置及びその残寿命推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池を用いたバックアップ用電源は停電時の非常用電源として使用されるため、通常は使用されない。二次電池を用いたバックアップ用電源を有するシステムにおいては、二次電池の残寿命を正確に測定し、出力することが、運用上極めて重要である。誤って実際よりも長い残寿命を推定し、使用者に提示していると、推定された時より早く実際の寿命が尽きてしまい、停電時に使用しようとした時、二次電池の寿命が尽きていて使用できないというトラブルが発生する恐れがある。バックアップ電源用の二次電池の劣化診断方法としては、内部抵抗に基づく方法が一般的である。しかし、この方法では二次電池の劣化診断はできるが、残寿命の値を算出することができない。二次電池の寿命は電池温度によって大きく変化するため、従来、電池の設置環境温度に基づいて残寿命を推定する方法が提案されている。例えば、一定期間ごとに電池の表面温度を測定し、平均温度を算出するとともに、予め設定した各温度における寿命の縮み度合いを表す係数を演算式に当てはめて残寿命を算出する方法があげられる。
【０００３】
特開平５−３１５０１５号公報には、従来例１の蓄電池の容量劣化率演算方法が記載されている。従来例１の蓄電池の容量劣化率演算方法は、Ｙｂ＝ａ−ｂ×ｌｏｇｔの式（Ｙｂは初期容量維持期間、ａ、ｂは実験定数、ｔは蓄電池表面の平均温度）により、トリクル或いはフロート使用の鉛蓄電池の寿命を計算している。
【０００４】
特開平７−３１２２３３号公報には、従来例２の蓄電池の劣化診断装置が記載されている。従来例２の蓄電池の劣化診断装置は、平均温度ｔに対応付けられた蓄電池の標準寿命年数に基づいて、トリクルあるいはフロート使用の鉛蓄電池の寿命を計算している。
【０００５】
特開平９−２１１０９１号公報には、従来例３の蓄電池の寿命予告方法が記載されている。従来例３の蓄電池の寿命予告方法は、一定時間毎に測定された蓄電池の表面温度と寿命加速係数とに基づいて寿命減算値をもとに蓄電池の寿命を予告する。
【０００６】
特開２０００−１２１７１０号公報には、従来例４のバックアップ電源用電池管理装置が記載されている。従来例４のバックアップ電源用電池管理装置は、二次電池を定電流でパルス放電させ、二次電池の内部抵抗値を算出し、得られた内部抵抗値を予め設定されたデータテーブルと比較し、二次電池の劣化の程度を診断する。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−３１５０１５号公報
【特許文献２】
特開平７−３１２２３３号公報
【特許文献３】
特開平９−２１１０９１号公報
【特許文献４】
特開２０００−１２１７１０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、二次電池の設置環境温度に着目した残寿命演算方法には、複雑な指数演算や乗算を行うため、プログラム容量が増大するという欠点があった。また、電池が設置されてからの温度の経年平均値に基づいて残寿命を推定する方法では、二次電池の設置環境温度が激しく時間変化する場合に実際の寿命との差が大きくなる場合があった。演算式から算出される残寿命と実際の残寿命とにズレがある場合に、蓄電池試験などから得られた放電容量の実測値を反映して残寿命を補正することができなかった。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、実際の残寿命と誤差の少ない残寿命を推定する残寿命推定装置及び残寿命推定方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、電池温度又は放電容量等の実測値を考慮して残寿命の予測を修正することにより、誤差の少ない残寿命を推定する簡便な残寿命推定装置及び残寿命推定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
請求項１に記載の発明は、所定の標準寿命を有し、使用時間の増加に伴って放電容量が減少する二次電池の残寿命を推定して出力する二次電池の残寿命推定装置において、前記二次電池が満充電状態から完全放電状態になるまでに放出した電気量を測定して前記二次電池の放電容量測定値として出力する電気量測定部と、前記二次電池の使用時間と前記二次電池の放電容量との間の関係を示す表又は関数を参照して、所定の使用時間における前記二次電池の放電容量を推定して放電容量推定値として出力する容量推定部と、前記標準寿命から前記所定の使用時間を減じることにより、前記所定の使用時間における前記二次電池の残寿命を推定して出力する残寿命推定部と、前記残寿命の情報を出力する出力部とを有し、前記残寿命推定部は、前記放電容量測定値に対して、充電時の前記二次電池の温度に基づいて、所定の温度における前記二次電池の放電容量に換算するように補正し、（ａ）前記二次電池が完全放電した後に、前記二次電池が自己放電状態から充電状態に変化した回数又は充電状態から自己放電状態に変化した回数、及び（ｂ）自己放電状態での前記二次電池の温度に基づいて、メモリ効果による容量減少量を補うように補正し、前記補正後の放電容量測定値を前記所定の使用時間における前記放電容量測定値とし、前記残寿命推定部は、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と前記所定の使用時間における前記放電容量推定値とを比較し、前記放電容量測定値が前記放電容量推定値より小さいときは、前記表又は関数を参照して、前記放電容量測定値における前記二次電池の使用時間を算出して前記所定の使用時間とすることにより前記残寿命を減らすことを特徴とする二次電池の残寿命推定装置である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記残寿命推定部は、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と、前記所定の使用時間より前の使用時間における前記放電容量測定値との差を算出し、前記差の大きさが所定の閾値以上のときは、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値を前記残寿命の推定に用いないことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の残寿命推定装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記残寿命推定部は、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値及び前記所定の使用時間より前の使用時間における少なくとも１つの前記放電容量測定値の平均値を算出して、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二次電池の残寿命推定装置である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記残寿命推定部は、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と前記所定の使用時間における前記放電容量推定値とを比較し、前記放電容量測定値が前記放電容量推定値以上のときは、前記所定の使用時間において前記残寿命を変更しないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定装置である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記二次電池の温度を測定して出力する温度測定部をさらに有し、前記残寿命推定部は、前記二次電池の所定の温度の継続時間と前記二次電池の劣化度合いを示す劣化係数との間の関係を示す表又は関数を参照して、前記所定の使用時間より前の使用時間から前記所定の使用時間までの期間における前記温度に基づいて、前記劣化係数を算出し、前記算出した劣化係数に基づいて前記所定の使用時間を増加させ、前記増加した所定の使用時間を前記残寿命の推定に用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定装置である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記二次電池がニッケル−金属水素化物電池であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定装置である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、所定の標準寿命を有し、使用時間の増加に伴って放電容量が減少する二次電池の残寿命を推定して出力する二次電池の残寿命推定方法において、前記二次電池が満充電状態から完全放電状態になるまでに放出した電気量を測定して前記二次電池の放電容量測定値として出力する電気量測定ステップと、前記二次電池の使用時間と前記二次電池の放電容量との間の関係を示す表又は関数を参照して、所定の使用時間における前記二次電池の放電容量を推定して放電容量推定値として出力する容量推定ステップと、前記標準寿命から前記所定の使用時間を減じることにより、前記所定の使用時間における前記二次電池の残寿命を推定して出力する残寿命推定ステップと、前記残寿命の情報を出力する出力ステップとを有し、前記残寿命推定ステップにおいて、前記放電容量測定値に対して、充電時の前記二次電池の温度に基づいて、所定の温度における前記二次電池の放電容量に換算するように補正し、（ａ）前記二次電池が完全放電した後に、前記二次電池が自己放電状態から充電状態に変化した回数又は充電状態から自己放電状態に変化した回数、及び（ｂ）自己放電状態での前記二次電池の温度に基づいて、メモリ効果による容量減少量を補うように補正し、前記補正後の放電容量測定値を前記所定の使用時間における前記放電容量測定値とし、前記残寿命推定ステップにおいて、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と前記所定の使用時間における前記放電容量推定値とを比較し、前記放電容量測定値が前記放電容量推定値より小さいときは、前記表又は関数を参照して、前記放電容量測定値における前記二次電池の使用時間を算出して前記所定の使用時間とすることにより前記残寿命を減らすことを特徴とする二次電池の残寿命推定方法である。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、前記残寿命推定ステップにおいて、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と、前記所定の使用時間より前の使用時間における前記放電容量測定値との差を算出し、前記差の大きさが所定の閾値以上のときは、前記所定の使用時間において前記残寿命を変更しないことを特徴とする請求項７に記載の二次電池の残寿命推定方法である。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、前記残寿命推定ステップにおいて、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値及び前記所定の使用時間より前の使用時間における少なくとも１つの前記放電容量測定値の平均値を算出して、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値とすることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の二次電池の残寿命推定方法である。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は前記残寿命推定ステップにおいて、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と前記所定の使用時間における前記放電容量推定値とを比較し、前記放電容量測定値が前記放電容量推定値以上のときは、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値を前記残寿命の推定に用いないことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定方法である。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、前記二次電池の温度を測定して出力する温度測定ステップをさらに有し、前記残寿命推定ステップにおいて、前記二次電池の所定の温度の継続時間と前記二次電池の劣化度合いを示す劣化係数との間の関係を示す表又は関数を参照して、前記所定の使用時間より前の使用時間から前記所定の使用時間までの期間における前記温度に基づいて、前記劣化係数を算出し、前記算出した劣化係数に基づいて前記所定の使用時間を増加させ、前記増加した所定の使用時間を前記残寿命の推定に用いることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定方法である。
【００２３】
請求項１２に記載の発明は、前記二次電池がニッケル−金属水素化物電池であることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定方法である。
【００２４】
本発明は、実際の残寿命と誤差の少ない残寿命を推定する残寿命推定装置及び残寿命推定方法を実現できるという作用を有する。さらに本発明は、電池温度又は放電容量等の実測値を考慮して残寿命の予測を修正することにより、誤差の少ない残寿命を推定する簡便な残寿命推定装置及び残寿命推定方法を実現できるという作用を有する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施例について、図面とともに記載する。
【００２６】
《実施例》
図１〜図６を用いて、本発明の実施例の残寿命演算装置及びその残寿命演算方法を説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施例の残寿命推定装置１００を含むバックアップ電源用電池管理装置の構成図である。図１において、１００は残寿命推定装置、１０１は二次電池、１０２は電源監視制御部、１０５は放電器、１０６は充電器、１０７は表示部、１０８は商用電源、１０９は整流器である。残寿命推定装置１００は、電池監視部１０３及び温度測定部１０４を有する。電池監視部１０３は、入出力部１１１、時間（日数）の基準となるクロックを出力するタイマ部１１３、残寿命推定部１２０、容量推定部１２１及び電気量測定部１２２を有する。二次電池１０１としては、具体的にはニッケル−金属水素化物電池を使用する。
【００２８】
残寿命推定部１２０は、二次電池１０１の残存容量を推定する。入出力部１１１は残寿命の情報を電源監視制御部１０２に送信する。二次電池１０１の残寿命の情報は、表示部１０７に表示される。表示方法は、定量的な表示（例えば日を単位とする値の表示）であっても良く、定性的な表示（例えば赤色発光ダイオードを点滅させて残寿命が少ないことを示す表示）でも良い。残寿命の情報の出力は、例えば直接ユーザが視覚的又は聴覚的に認識可能なように表示しても良く、ホスト装置等に残寿命の情報を送信しても良い。
【００２９】
温度測定部１０４は、二次電池１０１の内部温度、二次電池１０１の表面温度又は雰囲気温度のいずれかを測定し、電池監視部１０３の入出力部１１１に送信する。実施例において温度測定部１０４は二次電池１０１の表面温度を測定する。以下、温度測定部１０４が測定した温度をＴｂとする。
【００３０】
通常、負荷１１０には商用電源１０８が供給されている。商用電源１０８からの交流電流は整流器１０９で直流電流に変換され、負荷１１０に供給される。商用電源１０８が供給されている期間、二次電池１０１は間欠充電されている。この期間二次電池１０１は使用されないが、自己放電によりその残存容量は少しずつ減少する。二次電池１０１の残存容量が所定の閾値まで減ると、二次電池は充電される。停電時は、二次電池１０１がバックアップ用電源として働く。
【００３１】
残寿命推定部１２０は数日に１回、電池温度Ｔｂに基づく残寿命推定を行い、数ヶ月に１回、二次電池の放電容量実測値に基づいて残寿命推定を行う。
【００３２】
二次電池１０１の寿命は高温にさらされるほど縮む。残寿命推定部１２０は、電池がさらされた温度に基づいて電池の実質使用日数（電池を実際に使用した日数に寿命の伸び縮みを加味した日数）を算出し、その値を標準寿命から差し引くことで定期的に（例えば３日に１回）残寿命を計算する。
【００３３】
一方、電源監視制御部１０２は定められた時期に、蓄電池試験を行う。蓄電池試験は、二次電池１０１を充電器１０６によって満充電した後に、放電器１０５を用いて完全放電することによって行う。この時に、電池監視部１０３は二次電池の放電容量を測定し、得られた放電容量の実測値に基づいて残寿命を推定する。例えば二次電池がメモリ効果を有する場合、メモリ効果を解消するために定期的に（例えば２ヶ月に１回）満充電からの完全放電を実行する。この機会を利用して、二次電池の放電容量を実測する。
【００３４】
はじめに、図２及び図３を用いて、本発明の実施例の残寿命推定方法のうち、電池温度Ｔｂに基づく方法を説明する。図２は、本発明の実施例の残寿命推定方法を示す第１のフローチャートである。図３は、本発明の実施例の残寿命推定方法の具体例を示す図である。
【００３５】
ステップ２０１で、前回推定した実質使用日数をＬＴに代入する。ステップ２０２で、前回寿命推定を行った時点からの経過日数をΔＬＴに代入する。ステップ２０３で、二次電池１０１の劣化度合いを表すカウント値Ｉに０を初期値として代入する。
【００３６】
ステップ２０４で、前回残寿命を推定した日からｎ日目の温度Ｔｂが１日通して５０℃以上か否か判断する。該当する場合はステップ２０５でカウント値Ｉに１を加算し、ステップ２０６に進む。該当しない場合はステップ２０５を飛ばし、ステップ２０６に進む。ステップ２０６で、１日のうち温度Ｔｂが５５℃以上だった時間をＨ５５とし、Ｈ５５を１２で割った値を切り捨て整数化し、Ｊに代入する。ステップ２０７で、カウント値Ｉに、Ｊを２倍した値を加算する。例えば、１日のうち温度Ｔｂが１２時間以上２４時間未満５５℃以上だった場合にはカウント値Ｉに２を加算し、２４時間５５℃以上だった場合には４を加算する。ステップ２０８で、１日のうち温度Ｔｂが６０℃以上だった時間をＨ６０とし、Ｈ６０を３で割った値を切り捨て整数化し、Ｊに代入する。ステップ２０９で、カウント値Ｉに、Ｊを５倍した値を加算する。例えば、１日のうち温度Ｔｂが３時間以上６時間未満６０℃以上だった場合にはカウント値Ｉに５を加算し、２４時間６０℃以上だった場合には４０を加算する。
【００３７】
前回推定した実質使用日数ＬＴに、前回寿命推定を行った時点からの経過日数ΔＬＴと、二次電池１０１の劣化度合いを表すカウント値Ｉを１０で割った値を加算し、新しい実質使用日数とする（ステップ２１０）。そして、二次電池１０１の標準寿命からＬＴを引き残寿命とする（ステップ２１１）。残寿命推定部１２０は入出力部１１１を介して残寿命の値を電源監視制御部１０２に送信する。電源監視制御部１０２は残寿命の値を受信し、表示部１０７に送信する。表示部１０７は残寿命の値を表示し（ステップ２１２）、フローチャートを終了する。
【００３８】
図３を用いて、二次電池１０１の劣化度合いを表すカウント値Ｉの加算方法を具体的に説明する。１日目（ｎが１のとき）は、１日通してＴｂが５０℃以上５５℃未満であるので、カウント値Ｉに１を加算する。２日目（ｎが２のとき）は、１日通してＴｂが５０℃以上かつ、５５℃以上６０℃未満の時間が１２時間であるのでカウント値Ｉに３を加算する。３日目（ｎが３のとき）は、Ｔｂが５０℃以上の時間が１９時間、かつ５５℃以上の時間が１６時間、かつ６０℃以上の時間が３時間であるのでカウント値Ｉに７を加算する。したがって、３日間でカウント値Ｉの合計は１１となる。この例では、電池が高温にさらされたため残寿命が３日（暦の上で経過した日数）＋１．１日減少する。
【００３９】
次に、図４〜図６を用いて、二次電池の放電容量実測値に基づく本発明の実施例の残寿命推定方法を説明する。
【００４０】
図４は、実施例の残寿命推定方法を示す第２のフローチャートである。ステップ４０１で、残寿命推定部１２０は蓄電池試験の回数を表すカウント値ｉに初期値１を代入する。ステップ４０２で電気量測定部１２２が、二次電池１０１の容量が満充電時の容量から下限値（典型的には完全放電状態）以下に低下したか否か、つまり蓄電池試験が行われたかどうか判断する。低下しなかった場合は再びステップ４０２に戻り、二次電池１０１の容量を監視し続ける。低下した場合は、ステップ４０３に進み、電気量測定部１２２は、満充電時から下限値までに二次電池が放電した電気量（放電容量ＳＯＣ（ｉ））を測定する。
【００４１】
二次電池１０１の充電効率は温度によって異なるので、満充電容量は温度によって異なる。従って、蓄電池試験で得られる放電容量には充電時の電池温度の影響が含まれている。そこで、ステップ４０４で残寿命推定部１２０はｉ回目の蓄電池試験で得られた放電容量ＳＯＣ（ｉ）に、蓄電池試験での充電時の温度Ｔｂによる補正を施す。図５は、本発明の実施例で使用する放電容量の補正値を示す図である。補正値は、放電容量が最大となる温度で１となるように規格化されている。温度測定部１０４が測定した充電時の温度に基づいて図５から補正値を読み取り、放電容量ＳＯＣ（ｉ）を補正値（図５）で割って、正規化された放電容量ＳＯＣ（ｉ）を求める。正規化された放電容量ＳＯＣ（ｉ）は、２０℃に換算された放電容量である。
【００４２】
二次電池１０１が、完全放電を含まない充電と自己放電を繰り返した後、メモリ効果により容量が実効的に減少する電池の場合、ステップ４０５で残寿命推定部１２０は放電容量ＳＯＣ（ｉ）に、メモリ効果による容量減少量分の補正を施す。ニッケル−金属水素化物電池は、メモリ効果を有する二次電池である。前記メモリ効果は自己放電時電池温度が高温であるほど促進される。また、自己放電の回数ｎにも依存する。特に小さな値の回数ｎがインクリメントされた時に大きく変化する。そこで、前回の完全放電以降の自己放電回数（充電回数でも良い。）及び自己放電時の温度に基づいてメモリ効果による容量減少量を推定し、放電容量ＳＯＣ（ｉ）を補正する。具体的には、ステップ４０４で得られた放電容量ＳＯＣ（ｉ）に、メモリ効果による容量減少量分を加算した値を、補正後の放電容量ＳＯＣ（ｉ）とする。
【００４３】
ステップ４０６で残寿命推定部１２０は、補正後の放電容量ＳＯＣ（ｉ）が７０Ａｈ以下か否か判断する。残寿命推定部１２０が記憶する７０Ａｈは、二次電池の寿命時の容量の値である。７０Ａｈ以下の場合は、寿命が尽きていると判断し、ステップ４０７で残寿命を０とする。７０Ａｈより大きい場合は、ステップ４１０に進む。二次電池１０１が寿命であるか否か判断するための、放電容量の閾値は電池の種類によって変更してよい。
【００４４】
前回及び前々回の補正後の放電容量測定値をそれぞれＳＯＣ（ｉ−１）及びＳＯＣ（ｉ−２）とする。ステップ４１０で残寿命推定部１２０は前回と前々回の放電容量測定値の平均値から最新の放電容量測定値を引き、閾値（実施例では１０Ａｈ）以上か否か判断する。閾値以上の場合は最新の放電容量測定値の誤差が大きいと判断しステップ４０２に戻る。新たに測定した前記放電容量を用いて残寿命を補正しない。閾値未満の場合はステップ４１１に進む。残寿命推定部１２０は、最新、前回及び前々回の放電容量測定値の平均値ＳＯＣａｖを計算する。以後の残寿命推定ではＳＯＣａｖを、最新の放電容量測定値として使用する。ステップ４１０及びステップ４１１の処理により、放電容量測定値の誤差が残寿命推定に及ぼす影響を小さくできる。
【００４５】
図６は、本発明の実施例の残寿命推定方法を示す概念図である。曲線６０１は二次電池１０１の寿命推定曲線の例である。寿命容量をＳＯＣｊとすると、寿命推定曲線６０１が寿命容量ＳＯＣｊを下回る時の使用日数が標準寿命である。容量推定部１２１はステップ４１２で、現在の実質使用日数ＬＴに基づいて、寿命推定曲線６０１から期待される二次電池１０１の容量ＳＯＣｅｓｔを推定する。
【００４６】
ステップ４１３で残寿命推定部１２０は、ＳＯＣａｖがＳＯＣｅｓｔより小さいか否か判断する。ＳＯＣａｖがＳＯＣｅｓｔ以上の場合は二次電池１０１の寿命が標準寿命より延びたことを意味する。しかし、バックアップ用電源として二次電池１０１を使用する場合、使用者に確実に電池交換を促す必要があるので寿命を延ばす計算は行わず、ステップ４０９に進む。ＳＯＣａｖがＳＯＣｅｓｔよりも大きい場合は、残寿命推定部１２０は残寿命を変更しない。逆に、ＳＯＣａｖがＳＯＣｅｓｔより小さい場合は寿命推定曲線６０１から推定されるよりも早く寿命が縮んだことを意味する。ＳＯＣａｖがＳＯＣｅｓｔより小さい場合は、ステップ４１４に進む。ステップ４１４で残寿命推定部１２０は、容量がＳＯＣａｖのときの実質使用日数を寿命推定曲線６０１から算出し、ＬＴをその値にする。標準寿命からＬＴを差し引き、残寿命とする（ステップ４１５）。ステップ４０８に進む。
【００４７】
残寿命推定部１２０は入出力部１１１を介して残寿命の値を電源監視制御部１０２に送信する。電源監視制御部１０２は残寿命の値を受信し、表示部１０７に送信する。表示部１０７は残寿命の値を表示する（ステップ４０８）。更に、ステップ４０９で残寿命推定部１２０はカウント値ｉに１を加算し、ステップ４０２に戻る。
【００４８】
本実施例では二次電池１０１の劣化度合いをカウント値Ｉで表し、二次電池１０１がさらされた温度が高いほどカウント値Ｉを大きく設定した。温度Ｔｂとカウント値Ｉへの加算値の対応関係は二次電池１０１の特性にあうように設定する必要がある。本実施例の第１のフローチャートによれば、残寿命演算を主にカウント値の加算で行うので、従来よりもプログラム容量を小さくできる。残寿命推定曲線６０１の替わりに、使用日数に対する電池容量の表を使用しても良い。本実施例によれば、放電容量測定値を残寿命推定に反映できるので、より正確な残寿命の値を得ることができる。第１のフローチャート及び第２のフローチャートの実行間隔は、電池の劣化が激しいときほど短くすると良い。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、実際の残寿命と誤差の少ない残寿命を推定する残寿命推定装置及び残寿命推定方法を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、電池温度又は放電容量等の実測値を考慮して残寿命の予測を修正することにより、複雑な演算を行うことなく、誤差の少ない残寿命を推定する簡便な残寿命推定装置及び残寿命推定方法を実現できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の残存寿命推定装置を含むバックアップ電源用電池管理装置の構成図
【図２】本発明の実施例の残寿命推定方法を示す第１のフローチャート
【図３】本発明の実施例の残寿命推定方法の具体例を示す図
【図４】本発明の実施例の残寿命推定方法を示す第２のフローチャート
【図５】本発明の実施例で使用する放電容量の補正値を示す図
【図６】本発明の実施例の残寿命推定方法を示す概念図
【符号の説明】
１００ 残寿命推定装置
１０１ 二次電池
１０２ 電源監視制御部
１０３ 電池監視部
１０４ 温度測定部
１０５ 放電器
１０６ 充電器
１０７ 表示部
１０８ 商用電源
１０９ 整流器
１１０ 負荷
１１１ 入出力部
１１３ タイマ部
１２０ 残寿命推定部
１２１ 容量推定部
１２２ 電気量測定部
Claims (12)
- 所定の標準寿命を有し、使用時間の増加に伴って放電容量が減少する二次電池の残寿命を推定して出力する二次電池の残寿命推定装置において、
前記二次電池が満充電状態から完全放電状態になるまでに放出した電気量を測定して前記二次電池の放電容量測定値として出力する電気量測定部と、
前記二次電池の使用時間と前記二次電池の放電容量との間の関係を示す表又は関数を参照して、所定の使用時間における前記二次電池の放電容量を推定して放電容量推定値として出力する容量推定部と、
前記標準寿命から前記所定の使用時間を減じることにより、前記所定の使用時間における前記二次電池の残寿命を推定して出力する残寿命推定部と、
前記残寿命の情報を出力する出力部とを有し、
前記残寿命推定部は、前記放電容量測定値に対して、充電時の前記二次電池の温度に基づいて、所定の温度における前記二次電池の放電容量に換算するように補正し、（ａ）前記二次電池が完全放電した後に、前記二次電池が自己放電状態から充電状態に変化した回数又は充電状態から自己放電状態に変化した回数、及び（ｂ）自己放電状態での前記二次電池の温度に基づいて、メモリ効果による容量減少量を補うように補正し、前記補正後の放電容量測定値を前記所定の使用時間における前記放電容量測定値とし、
前記残寿命推定部は、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と前記所定の使用時間における前記放電容量推定値とを比較し、前記放電容量測定値が前記放電容量推定値より小さいときは、前記表又は関数を参照して、前記放電容量測定値における前記二次電池の使用時間を算出して前記所定の使用時間とすることにより前記残寿命を減らすことを特徴とする二次電池の残寿命推定装置。 - 前記残寿命推定部は、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と、前記所定の使用時間より前の使用時間における前記放電容量測定値との差を算出し、前記差の大きさが所定の閾値以上のときは、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値を前記残寿命の推定に用いないことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の残寿命推定装置。
- 前記残寿命推定部は、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値及び前記所定の使用時間より前の使用時間における少なくとも１つの前記放電容量測定値の平均値を算出して、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二次電池の残寿命推定装置。
- 前記残寿命推定部は、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と前記所定の使用時間における前記放電容量推定値とを比較し、前記放電容量測定値が前記放電容量推定値以上のときは、前記所定の使用時間において前記残寿命を変更しないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定装置。
- 前記二次電池の温度を測定して出力する温度測定部をさらに有し、
前記残寿命推定部は、前記二次電池の所定の温度の継続時間と前記二次電池の劣化度合いを示す劣化係数との間の関係を示す表又は関数を参照して、前記所定の使用時間より前の使用時間から前記所定の使用時間までの期間における前記温度に基づいて、前記劣化係数を算出し、前記算出した劣化係数に基づいて前記所定の使用時間を増加させ、前記増加した所定の使用時間を前記残寿命の推定に用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定装置。 - 前記二次電池がニッケル−金属水素化物電池であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定装置。
- 所定の標準寿命を有し、使用時間の増加に伴って放電容量が減少する二次電池の残寿命を推定して出力する二次電池の残寿命推定方法において、
前記二次電池が満充電状態から完全放電状態になるまでに放出した電気量を測定して前記二次電池の放電容量測定値として出力する電気量測定ステップと、
前記二次電池の使用時間と前記二次電池の放電容量との間の関係を示す表又は関数を参 照して、所定の使用時間における前記二次電池の放電容量を推定して放電容量推定値として出力する容量推定ステップと、
前記標準寿命から前記所定の使用時間を減じることにより、前記所定の使用時間における前記二次電池の残寿命を推定して出力する残寿命推定ステップと、
前記残寿命の情報を出力する出力ステップとを有し、
前記残寿命推定ステップにおいて、前記放電容量測定値に対して、充電時の前記二次電池の温度に基づいて、所定の温度における前記二次電池の放電容量に換算するように補正し、（ａ）前記二次電池が完全放電した後に、前記二次電池が自己放電状態から充電状態に変化した回数又は充電状態から自己放電状態に変化した回数、及び（ｂ）自己放電状態での前記二次電池の温度に基づいて、メモリ効果による容量減少量を補うように補正し、前記補正後の放電容量測定値を前記所定の使用時間における前記放電容量測定値とし、
前記残寿命推定ステップにおいて、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と前記所定の使用時間における前記放電容量推定値とを比較し、前記放電容量測定値が前記放電容量推定値より小さいときは、前記表又は関数を参照して、前記放電容量測定値における前記二次電池の使用時間を算出して前記所定の使用時間とすることにより前記残寿命を減らすことを特徴とする二次電池の残寿命推定方法。 - 前記残寿命推定ステップにおいて、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と、前記所定の使用時間より前の使用時間における前記放電容量測定値との差を算出し、前記差の大きさが所定の閾値以上のときは、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値を前記残寿命の推定に用いないことを特徴とする請求項７に記載の二次電池の残寿命推定方法。
- 前記残寿命推定ステップにおいて、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値及び前記所定の使用時間より前の使用時間における少なくとも１つの前記放電容量測定値の平均値を算出して、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値とすることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の二次電池の残寿命推定方法。
- 前記残寿命推定ステップにおいて、前記所定の使用時間における前記放電容量測定値と前記所定の使用時間における前記放電容量推定値とを比較し、前記放電容量測定値が前記放電容量推定値以上のときは、前記所定の使用時間において前記残寿命を変更しないことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定方法。
- 前記二次電池の温度を測定して出力する温度測定ステップをさらに有し、
前記残寿命推定ステップにおいて、前記二次電池の所定の温度の継続時間と前記二次電池の劣化度合いを示す劣化係数との間の関係を示す表又は関数を参照して、前記所定の使用時間より前の使用時間から前記所定の使用時間までの期間における前記温度に基づいて、前記劣化係数を算出し、前記算出した劣化係数に基づいて前記所定の使用時間を増加させ、前記増加した所定の使用時間を前記残寿命の推定に用いることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定方法。 - 前記二次電池がニッケル−金属水素化物電池であることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれかの請求項に記載の二次電池の残寿命推定方法。
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