JP4467265B2 - 蓄電池の放電特性推定方法および放電残時間推定方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電気通信設備や生産設備などの設備に供給される電源のバックアップとして用いられる蓄電池の放電特性(放電時間と放電電圧との関係)および放電残時間を、当該蓄電池の使用中に正確に推定する方法に関する。
電気通信設備や生産設備などの設備に用いられる電源装置には、そのバックアップを目的として蓄電池が備え付けられている。この蓄電池としては、密閉型鉛蓄電池などが広く用いられている。
ところで、バックアップ用の蓄電池は放電可能な時間が限られるため、放電可能な時間または容量を推定することが求められている。ここで、蓄電池の残容量を推定する方法について、放電開始時から所定時間が経過するごとに放電電圧、放電電流、温度を測定してそれらの値を用いて蓄電池の残容量を推定することが知られている(特許文献1参照)。
特開2001−309565号公報
しかし、特許文献1に記載された技術は、放電開始時から所定時間が経過するごとに放電電圧、放電電流、温度をすべて測定しなければ蓄電池の残容量を推定することができないという問題点がある。
そこで、本発明は、蓄電池の放電特性および放電残容量を簡単かつほぼ正確に推定することができる方法を提供することを目的とする。
電源装置のバックアップに用いられる蓄電池の放電時間と放電電圧との関係である放電特性を前記電源装置のバックアップ中に推定する蓄電池の放電特性推定方法であって、前記蓄電池の安定化後以降の放電電圧を、前記電源装置のバックアップ中の少なくとも2つの時点で測定し、前記2つの時点における放電電圧と、設計時に分かっている負荷の大きさにより標準の放電率から推定した放電終止電圧となるまでの放電可能時間に対応する放電終止電圧とを通る2次以上の曲線により前記放電特性を曲線近似して推定することを特徴とする蓄電池の放電特性推定方法。
電源装置のバックアップに用いられる蓄電池が放電終止電圧となるまでの残時間を、前記蓄電池の放電特性を曲線近似した結果に基づいて推定する蓄電池の放電残時間推定方法であって、前記蓄電池の放電電圧を、前記電源装置のバックアップ中の少なくとも2つの時点で測定し、前記2つの時点における放電電圧と、設計時に分かっている負荷の大きさにより標準の放電率から推定した放電終止電圧となるまでの放電可能時間に対応する放電終止電圧とを通る2次以上の曲線により前記放電特性を曲線近似して推定し、前記蓄電池の放電電圧が最後に計測された時点から前記放電終止電圧となるまでの時間を放電残時間として推定することを特徴とする蓄電池の放電残時間推定方法。
本発明によれば、電源装置のバックアップに用いられる蓄電池の放電特性を前記電源装置のバックアップ中に推定するに際し、前記電源装置のバックアップ中の2つの時点における放電電圧と前記放電終止電圧とを通る2次以上の曲線で前記蓄電池の放電特性を近似するため、蓄電池の放電特性を簡単かつほぼ正確に推定することができる。また、蓄電池の放電残時間についても、蓄電池の放電電圧が最後に計測された時点から放電終止電圧となるまでの時間を放電残時間として推定するため、簡単かつほぼ正確に推定することができる。
本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の実施形態である蓄電池の放電特性推定方法および放電残時間推定方法が適用される電源バックアップシステムの一例を概略的に示す説明図である。
図1において、1は建物、2は建物1内に設置された負荷設備、3は負荷設備2に電力を供給する電源装置、4は電源装置3のバックアップ用の蓄電池、5はバックアップ動作中の蓄電池4の放電特性および放電残時間を推定する放電特性推定装置である。放電特性推定装置5は、他の装置等と独立に設けられている例を示しているが、電源装置3内に組み込まれていてもよく、蓄電池4と一体化されていてもよい。
放電特性推定装置5は、バックアップ動作中の蓄電池4の放電電圧を測定する機能を備えている。ここで、一般に蓄電池4の容量と内部抵抗成分との間に密接な関係があるため、充電中の蓄電池4の内部抵抗成分を測定する機能をさらに備えていることが、バックアップ動作中の蓄電池4の放電残時間を正確に推定する観点から望ましい。なお、本明細書において、内部抵抗成分とは、インピーダンス(直流抵抗成分のみまたはリアクタンス成分のみでも可)のほか、アドミタンス(コンダクタンス成分のみまたはサセプタンス成分のみでも可)を含むものとし、実際の蓄電池4の内部抵抗成分の測定に際しては、インピーダンスを測定してもよく、アドミタンスを測定してもよい。
次に、本発明の蓄電池の放電特性推定方法の一例を説明する。本発明の蓄電池の放電特性推定方法においては、蓄電池4の放電中にその放電電圧を少なくとも2つの時点で測定し、前記2つの時点における放電電圧と前記放電終止電圧とを通る2次以上の曲線により前記放電特性を曲線近似して推定する。ここで、放電特性を近似する曲線の次数は、高次であるほど正確に放電特性を近似することができる点で望ましく、また、低次であるほど早い段階に放電特性を近似することができる点で望ましい。すなわち、近似曲線の次数は、状況に応じて適宜決定することができる。また、本発明の蓄電池の放電残時間推定方法は、本発明の蓄電池の放電特性推定方法により求められた蓄電池の放電特性の近似曲線を利用して放電残時間を推定する方法である。以下に詳細を説明する。
図2は、本発明の実施形態である蓄電池の放電特性推定方法および放電残時間推定方法の一例を概略的に示す説明図である。
まず、本発明の実施形態である蓄電池の放電特性推定方法の具体的一例を説明する。図2は、蓄電池4の放電電圧の安定化後(放電開始後約20分)以降の放電電圧を示している。ここで、放電開始後の時刻T1において電圧V1であり、放電開始後の時刻T2において電圧V2であったとすると、放電終止電圧(ここでは1.9Vとする)となるまで放電した場合の時間は設計時にその負荷の大きさが分かっているので、標準の放電率が分かり、そこから放電可能時間は推定し得る。例えば0.2Cの電流で放電する場合は放電可能時間は5時間となる。従って、3点の電圧と時間が分かるので、蓄電池4の放電特性が2次式で近似し得る場合は、計算で2次式を作ることが出来、好適に近似することができる。更には、上記安定化後の電圧V1を放電開始直後の時刻0での電圧と見なして最小2乗法等により2次式を作ることも出来る。ここで、蓄電池4の放電電圧を、電源装置3のバックアップ中のn(n≧2)個の時点で測定した場合には、蓄電池4の放電特性は、n次曲線で好適に近似することができる。通常2次式または3次式で近似し得、時刻T3、T4における電圧を測定すれば、更に上記で作った2次式等を補正することも出来る。
また、本発明の実施形態である蓄電池の放電残時間推定方法は、図2に示されるように、蓄電池の放電特性推定方法により得られた蓄電池4の放電特性の近似曲線を利用して放電残時間を求める方法である。
すなわち、蓄電池4の放電電圧を電源装置のバックアップ中に測定し、その結果に基づいて放電特性を曲線により近似するため、蓄電池の放電特性および放電残容量を簡単かつほぼ正確に推定することができる。
なお、本発明の実施形態は上述の例に限られることはなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において適宜変更が可能である。
本発明の実施形態である蓄電池の放電特性推定方法および放電残時間推定方法が適用される電源バックアップシステムの一例を概略的に示す説明図である。 本発明の実施形態である蓄電池の放電特性推定方法および放電残時間推定方法の一例を概略的に示す説明図である。
符号の説明
1 建物
2 負荷設備
3 電源装置
4 蓄電池
5 放電特性推定装置

Claims (2)

  1. 電源装置のバックアップに用いられる蓄電池の放電時間と放電電圧との関係である放電特性を前記電源装置のバックアップ中に推定する蓄電池の放電特性推定方法であって、 前記蓄電池の安定化後以降の放電電圧を、前記電源装置のバックアップ中の少なくとも2つの時点で測定し、前記2つの時点における放電電圧と、設計時に分かっている負荷の大きさにより標準の放電率から推定した放電終止電圧となるまでの放電可能時間に対応する放電終止電圧とを通る2次以上の曲線により前記放電特性を曲線近似して推定することを特徴とする蓄電池の放電特性推定方法。
  2. 電源装置のバックアップに用いられる蓄電池が放電終止電圧となるまでの残時間を、前記蓄電池の放電特性を曲線近似した結果に基づいて推定する蓄電池の放電残時間推定方法であって、
    前記蓄電池の放電電圧を、前記電源装置のバックアップ中の少なくとも2つの時点で測定し、前記2つの時点における放電電圧と、設計時に分かっている負荷の大きさにより標準の放電率から推定した放電終止電圧となるまでの放電可能時間に対応する放電終止電圧とを通る2次以上の曲線により前記放電特性を曲線近似して推定し、前記蓄電池の放電電圧が最後に計測された時点から前記放電終止電圧となるまでの時間を放電残時間として推定することを特徴とする蓄電池の放電残時間推定方法。
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