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

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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