JP4215442B2 - 二次電池装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の使用環境を解析するに好適な機能を備えた二次電池装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
ニッケル水素電池やニッケルカドミウム蓄電池、更にはリチウムイオン電池等の二次電池の寿命が尽きた場合、その二次電池の使用環境が解析できれば寿命が尽きた原因を解明することができる。具体的には二次電池の寿命がその性能保証条件よりも早く尽きた場合、周囲温度環境が高かったことに起因するのか、或いは二次電池そのものの不良原因によるものかを判断することが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら二次電池の使用環境は様々であり、一般的にはその使用環境を常時モニタすることは極めて困難である。特に二次電池を無停電電源装置に組み込んで製品として出荷したような場合、そのユーザに二次電池の使用状況（環境）の監視を求めることは殆ど不可能である。従って二次電池の寿命が早く尽きた場合であっても、その原因を解明することは非常に難しい。
【０００４】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、二次電池の使用環境を解析するに好適な機能を備えた簡易な構成の二次電池装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る二次電池装置は、二次電池の温度（電池温度またはその周囲温度）Ｔを測定する温度センサと、予め区分設定した複数の温度範囲Ａ１,Ａ２,…,Ａｎにそれぞれ対応するメモリ領域Ｍ１,Ｍ２,…,Ｍｎを備えたメモリと、前記温度センサにより所定時間ｔ毎に測定された温度Ｔが含まれる温度範囲を判定する手段と、この判定結果に従って上記温度が含まれる温度範囲Ａｋ（ｋ＝１,２,…，ｎ）に対応するメモリ領域Ｍｋに記憶される頻度情報Ｎｋをインクリメント（＋１）する手段と、前記メモリの各メモリ領域Ｍ１,Ｍ２,…,Ｍｎにそれぞれ記憶された頻度情報Ｎ１,Ｎ２,…,Ｎｎから前記二次電池の温度環境を求める手段とを具備したことを特徴としている。
【０００６】
ちなみに上記複数の温度範囲Ａ１,Ａ２,…,Ａｎは、複数の温度区分点が所定の温度差ΔＴ毎にＴ１,Ｔ２,…,Ｔｎ（Ｔ１＜Ｔ２＜,…,＜Ｔｎ）として設定される場合、例えば
Ｔ１≦Ａ１＜Ｔ２，Ｔ２≦Ａ２＜Ｔ３，…，Ｔｎ≦Ａｎ
或いは
Ａ１≦Ｔ１，Ｔ１＜Ａ２≦＜Ｔ２，…，Ｔｎ−１＜Ａｎ≦Ｔｎ
として設定される。そして前記二次電池の温度環境は、前記複数の温度範囲Ａ１,Ａ２,…,Ａｎにそれぞれ記憶された前記頻度情報Ｎ１,Ｎ２,…,Ｎｎにより示される頻度分布として求められる。
【０００７】
尚、前記メモリとして電気的に不揮発性のものを用いることで、二次電池の寿命が尽きた場合においても、その記憶情報を簡易に読み出し得るようにしておくことが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る二次電池装置について説明する。
図１は二次電池装置の概略構成を示している。この二次電池装置は、二次電池（ＢＡＴ）１を備えた無停電電源装置等として実現されるものであって、一対の充電端子Ｃ＋,Ｃ−から供給される直流電力にて二次電池１を充電し、該二次電池１に充電された電気エネルギを一対の放電端子Ｄ＋,Ｄ−を介して図示しない負荷装置に供給する如く構成される。また上記充電端子充電端子Ｃ＋と二次電池１の正極との間には、二次電池１の充電を制御する為の電力用ＭＯＳ−ＦＥＴ等からなるスイッチＳＷが介挿されている。
【０００９】
ちなみにスイッチＳＷは、例えば前記二次電池１の端子電圧Ｖbatまたはその電圧変化から該二次電池１の満充電を検出する満充電検出回路２によりオン・オフ（導通・遮断）制御される。具体的には上記満充電検出回路２は、二次電池１の端子電圧Ｖbatが最大電圧値Ｖpeakに達したときに該二次電池１が満充電に至ったと判定するピーク電圧検出方式のものや、或いは上記端子電圧Ｖbatが最大値に達した後に所定電圧だけ低下したとき、これを満充電に至ったとして判定する−ΔＶ検出方式のものとして実現される。尚、満充電検出回路２として、二次電池１の電池温度や電池温度上昇率からその満充電を検出する方式のものを用いることも勿論可能である。
【００１０】
さて基本的には上述するように構成される二次電池装置において、この発明が特徴とするところは、前記二次電池１の電池温度またはその周辺温度を検出する温度センサ３を備え、この温度センサ３により検出される温度の情報を該二次電池装置の使用環境情報として記憶する機能を備えている点にある。上記温度センサ３は、例えば二次電池１の外装ケースに密着させて設けたサーミスタＴｈ等からなり、電池温度Ｔに応じた電気的変化（抵抗値変化）を呈する。この温度センサ（サーミスタＴｈ）３を介して検出される電池温度Ｔは、電圧変換器４により上記電池温度Ｔに対応する電圧Ｖに変換されて以下に示す処理に供される。
【００１１】
温度範囲判定回路５は、前記電圧変換器４を介して検出される二次電池１の温度Ｔ（電圧Ｖ）が、予め区分設定した温度範囲（電圧範囲）Ａ１,Ａ２,…,Ａｎのいずれに含まれるかを判定するもので、タイマ回路６の制御を受けて所定時間ｔ毎に判定動作する。ちなみに上記温度範囲Ａ１,Ａ２,…,Ａｎは、図２にその概念を示すように複数の温度区分点が所定の温度差ΔＴ毎にＴ１,Ｔ２,…,Ｔｎ（Ｔ１＜Ｔ２＜,…,＜Ｔｎ）として設定される場合、例えば
Ｔ１≦Ａ１＜Ｔ２，Ｔ２≦Ａ２＜Ｔ３，…，Ｔｎ≦Ａｎ
として設定される。より具体的には上記温度区分点Ｔ１,Ｔ２,…,Ｔｎにそれぞれ対応する電圧がＶ１,Ｖ２,…,Ｖｎ（Ｖ１＜Ｖ２＜,…,＜Ｖｎ）として設定される場合、予め区分設定した電圧範囲Ａ１,Ａ２,…,Ａｎは、
Ｖ１≦Ａ１＜Ｖ２，Ｖ２≦Ａ２＜Ｖ３，…，Ｖｎ≦Ａｎ
として設定される。
【００１２】
尚、上記温度範囲（電圧範囲）Ａ１,Ａ２,…,Ａｎを
Ａ１≦Ｔ１，Ｔ１＜Ａ２≦＜Ｔ２，…，Ｔｎ−１＜Ａｎ≦Ｔｎ
として設定することも勿論可能である。
一方、メモリ７は、上述した温度範囲（電圧範囲）Ａ１,Ａ２,…,Ａｎにそれぞれ対応するメモリ領域Ｍ１,Ｍ２,…,Ｍｎを備えたもので、後述するように前記温度範囲判定回路５により判定された各温度範囲（電圧範囲）Ａ１,Ａ２,…,Ａｎ毎の判定結果回数をそれぞれ記憶する役割を担う。即ち、上記各メモリ領域Ｍｋ（ｋ＝１,２,…，ｎ）は、前記温度範囲判定回路５において所定時間ｔ毎に判定された二次電池１の温度Ｔ（電圧Ｖ）が、前述した如く区分設定した複数の温度範囲（電圧範囲）Ａ１,Ａ２,…,Ａｎの中のどの区分に属するかに応じて、該当温度範囲Ａｋ（ｋ＝１,２,…，ｎ）に対応するメモリ領域Ｍｋ（ｋ＝１,２,…，ｎ）の記憶値を歩進（インクリメント；＋１）することで、その判定結果の回数Ｎｋ（ｋ＝１,２,…，ｎ）を記憶する役割を担っている。またこのメモリ７は、更に前記温度範囲判定回路５による全判定回数Ｃを記憶する為のメモリ領域ＮＴを備えている。
【００１３】
このようなメモリ７の各メモリ領域Ｍ（ｋ＝１,２,…，ｎ）にそれぞれ記憶された判定結果回数Ｎｋ（ｋ＝１,２,…，ｎ）により、前記二次電池１が置かれた使用環境の温度に関する履歴が、上記判定回数（頻度）Ｎ１,Ｎ２,…,Ｎｎにより示される分布として求められる。そしてメモリ７の記憶情報（判定結果回数Ｎｋ）は、通信装置８を介して図示しない外部装置に対して適宜出力されるようになっている。
【００１４】
尚、前記メモリ７は、不揮発性のものからなる。そして常時は前記温度範囲判定回路５等と共に前記二次電池１に充電された電力エネルギを受けて作動して、その情報の書き込みが行われるが、前記二次電池１の寿命が尽きた場合においてもその記憶情報を保持する機能を備える。この結果、メモリ７に記憶された情報は、外部から簡易に読み出し得るものとなっている。
【００１５】
図３は上述した如く構成された二次電池装置における二次電池１の上述した使用環境（温度環境）を記憶する機能の概略的な処理手順を示している。この処理機能は、二次電池装置の使用開始に際して、先ず前記メモリ７を初期化することから開始される［ステップＳ１］。このメモリ７の初期化は、前述した各メモリ領域Ｍｋ（ｋ＝１,２,…，ｎ）,ＮＴにそれぞれ記憶されている値（回数）Ｎｋ（ｋ＝１,２,…，ｎ）,Ｃをそれぞれ零［０］にすることによりなされる。
【００１６】
しかる後、二次電池装置の使用開始に伴って前記温度センサ（サーミスタ）３を介して二次電池１の温度Ｔを検出し、電圧変換器４を介して温度Ｔに対応する電圧Ｖに変換する［ステップＳ２］。そしてタイマ回路６により計時される時間が所定時間ｔに達したか否かを判定し［ステップＳ３］、所定時間ｔ毎に前記温度範囲判定回路５を起動する。尚、所定時間ｔの経過が検出される都度、上述した電池温度Ｔの電圧変換を行って、前記温度範囲判定回路５を起動するようにしても良い。
【００１７】
そして温度範囲判定回路５においては、上述した電圧（温度Ｔ）Ｖが含まれる電圧範囲（温度範囲）Ａｋを判定する［ステップＳ４］。この電圧範囲Ａｋの判定は、前述した温度区分点Ｔ１,Ｔ２,…,Ｔｎにそれぞれ対応する電圧Ｖ１,Ｖ２,…,Ｖｎ（Ｖ１＜Ｖ２＜,…,＜Ｖｎ）と、現時点に置いて計測された温度Ｔに対応する電圧Ｖとの大小関係をそれぞれ比較することにより、
Ｖｋ≦Ｖ＜Ｖｋ＋１
なる条件を満たす電圧範囲Ａｋ（ｋ＝１,２,…，ｎ）を求めることによりなされる。
【００１８】
そして計測された電圧（温度Ｔ）Ｖが含まれる電圧範囲（温度範囲）Ａｋが特定されたならば、該電圧範囲（温度範囲）Ａｋに対応する前記メモリ７のメモリ領域Ｍｋを指定し［ステップＳ５］、該メモリ領域Ｍｋに記憶されているデータＮｋをインクリメント（＋１）する［ステップＳ６］。更に前記メモリ７のメモリ領域ＮＴを指定し［ステップＳ７］、該メモリ領域ＮＴに記憶されているデータＣをインクリメント（＋１）する［ステップＳ８］。
【００１９】
以降、上述した処理動作を前記タイマ回路６によって計時される所定時間ｔ毎に実行する。尚、この所定時間ｔは、１時間等として設定される。この結果、前記メモリ７においては、時間毎に計測された二次電池１の電池温度Ｔ（電圧Ｖ）に応じて、その温度Ｔ（電圧Ｖ）が属する温度範囲（電圧範囲）Ａｋに対応するメモリ領域Ｍｋの記憶値（データ）Ｎｋが歩進（インクリメント）されることになる。
【００２０】
従って前記メモリ７の各メモリ領域Ｍｋにそれぞれ記憶されたデータＮｋ（ｋ＝１,２,…，ｎ）を読み出せば、例えば図４に示すように二次電池装置（二次電池１）が置かれた使用環境（温度環境）における温度の頻度分布を求めることができる。そしてこの温度分布を解析すれば、例えば二次電池１の使用温度環境が予め想定された通常温度範囲内であったか、或いは高温に晒されている期間が長かったか、逆に低温下で使用された期間が長かったか等を容易に判定することが可能となる。更にはこのような判定（解析）結果と、二次電池１の寿命が尽きたときまでの使用期間とを総合的に判定すれば、例えば二次電池１の寿命がその性能保証条件よりも早く尽きた場合、その原因が周囲温度環境が高かったことに起因するのか、或いは二次電池１そのものの不良原因によるものかを容易に判断することが可能となる。
【００２１】
尚、前記メモリ７に温度範囲の全判定回数Ｃを記憶しておけば、この全判定回数Ｃに基づいて前記各温度範囲Ａｋの判定回数Ｎｋを容易に正規化することができるので、温度環境の分布をより精度良く評価することが可能となる。またここでは温度センサ３を用いて二次電池１の電池温度Ｔを計測する例について示したが、その周囲温度を計測するようにしても良く、或いは電池温度とその周囲温度の双方をそれぞれ計測するようにしても良い。また前記メモリ７に、二次電池装置（二次電池１）の使用開始時期（年月日）や、最新の測定日時等を書き込むようにしておくことも有用である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、二次電池の使用環境温度を所定時間毎に計測し、その温度が含まれる温度範囲に応じて当該温度範囲での計測回数を各温度範囲毎に計数するので、二次電池が置かれた使用温度環境の履歴を温度分布として容易に求めることができる。従って寿命の尽きた二次電池に対する要因解析を簡易にして効果的に行うことが可能となる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る二次電池装置の要部概略構成図。
【図２】図１に示す二次電池装置における電池温度と予め区分設定した温度範囲、およびメモリにおけるメモリ領域との関係を示す図。
【図３】温度範囲判定処理と、その判定結果の記憶手順の例を示す図。
【図４】メモリに記憶された判定回数Ｎｋにより示される温度環境の頻度分布の例を示す図。
【符号の説明】
１ 二次電池（ＢＡＴ）
３ 温度センサ（サーミスタ）
４ 電圧変換器
５ 温度範囲判定回路
６ タイマ回路
７ メモリ
８ 通信装置

Claims (1)

1. 二次電池の温度を測定する温度センサと、
   予め区分設定した複数の温度範囲にそれぞれ対応するメモリ領域を備えたメモリと、
   前記温度センサにより所定時間毎に測定された温度が含まれる温度範囲を判定する手段と、
   この判定結果に従って上記温度が含まれる温度範囲に対応するメモリ領域に記憶される頻度情報をインクリメントする手段と、
   を具備し、
   前記メモリは、前記二次電池より電力エネルギを受けて作動し、前記二次電池の寿命が尽きた場合において、記憶された情報を保持する機能を備えることを特徴とする二次電池装置。

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