JP4705207B2 - Storage battery status monitoring method - Google Patents
Storage battery status monitoring method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4705207B2 JP4705207B2 JP55001498A JP55001498A JP4705207B2 JP 4705207 B2 JP4705207 B2 JP 4705207B2 JP 55001498 A JP55001498 A JP 55001498A JP 55001498 A JP55001498 A JP 55001498A JP 4705207 B2 JP4705207 B2 JP 4705207B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- cell
- voltage
- storage battery
- state
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
技術分野
本発明は、蓄電池を健全な状態に制御する方法に関するもので、インピーダンスおよび/または蓄電池のセルの充電電圧状態を測定するのに使用される。
発明の背景
蓄電池は、ブレークダウンが起こった場合に、重要なシステムにおいてエネルギーの供給を確保するために用いられる。こうしたシステムとしては、例えば、交通関係の安全設備、病院や照明のバックアップシステムにおける緊急設備などが挙げられ、エネルギー発生や配電の安全設備、コンピュータ、電気通信に使用される設備に用いられる。
蓄電池の状態は、定期的な整備で確保されている。年に2回〜4回実行される通常の整備方法では、充電器側を遮断した状態におけるセルの電圧と比重とを測定ずる。負荷試験は、1〜3年に1回行われる。また、蓄電池の接続および内部の腐食が、通常、インピーダンスおよびコンダクタンスの計測によって測定される。弁調整式鉛蓄電池(Valve Regulated Lead Acid Batteries)を使用する場合は、セル電圧の不均一性という困難が伴う。さらなる困難としては、電圧の上昇を引起すセルの乾燥という問題があり、これは、電圧の低下を引起す硫酸化を行うことで中和される。従って、電圧の測定は必ずしも蓄電池が健全な状態であるかを語るものではない。インピーダンスおよびコンダクタンスを測定することが、通常の整備方法として使用されているが、これらの測定と蓄電池の状態とを対比しても100パーセントとは言えない。加えて、同じ列(same series)のセルにさえ生じる大きな誤差と強い温度係数とが判読を困難なものとしている。
弁調整式鉛蓄電池においては、ガス電圧と温度との不調和(negative coefficient)によって引起される熱暴走とも呼ばれるものが、特に補償温度が欠如した、古くて安価な充電器を使用している場合に大きな問題となる。
定期的に行われる負荷試験によって、蓄電池が健全な状態かどうかを確認する。インピーダンスの上昇を比較することで、テストの間隔が延びる場合がある。
通常の4線式システム(電流用と電圧用にワイヤを区別)を用いてインピーダンスとコンダクタンスを測定する場合、カバーを外すことが必要になる。電流プローブと電圧プローブの両方を同時にうまく接続させることは、困難を伴う。プローブが酸化鉛表面に突き刺さらない場合は、酸化鉛表面(oxygated lead surface)は、不正確な測定の要因となり得る。
米国特許第5、214、385は蓄電池の状態を調べる方法を提案していて、蓄電池の充電状態が別個の電源を用いて測定される。この場合、測定は蓄電池の全電圧および負荷電圧に影響する。この調査方法では、インピーダンスは測定されない。一方、以下の説明から明らかなように、本発明で使用される方法は別個の電源を必要とせず、それにより、測定が蓄電池の全電圧にも、負荷電圧にも影響することはない。さらに、本発明の方法によれば、充電電圧のみの測定も、インピーダンスと併せての測定が可能となる。
セルが充電される場合、電気エネルギーが化学反応に使用され、硫酸鉛は酸化鉛および鉛となる。セルが完全に充電されると、エネルギーは水を分解するのに使用される。電極付近に生成するガスは、セル電圧を上昇させる代わりに、無負荷電流を低下させる。蓄電池の全電圧が一つのレベルに調整され(据置鉛蓄電池では通常、セル当たり2.23ボルト)、最悪のセルでさえ、完全に充電された状態となる。実際に、これはセルの寿命を短くする継続的な過充電を意味する。
発明の開示
そこで、本発明の目的の1つは、蓄電池が健全な状態であるかを追求するのに使用できる方法、特に、インピーダンスの測定および/またはセルの充電状態の測定に基づく内部腐食の測定に使用できる方法を提供することにある。
この目的は、以下に詳述する方法によって達成される。本発明のもう1つの目的は、通常使用される充電電圧より幾分低い電圧を用いてバッテリセルの充電状態を維持できる方法を提供することにある。これは、セルの過充電を防止し、セルの寿命を延ばすことになる。この目的も、以下に詳述される方法によって達成される。
本発明をブロック図で示した添付の図面に言及しながら、以下に、本発明の実施例を説明する。
実施例
無負荷充電において、セル12〜20を含む蓄電池が充電器1に接続される。セル12〜15は電流発生器6により、セル16〜20は電流発生器8により、それぞれ分路させることができる。無負荷充電において、いくつかのセルを分路させた場合、それらのセル電圧は低下し、一方、その他のセル電圧は上昇する。蓄電池の全電圧は変化しない。分路切替をオンにすることから生じるセル電圧の変化を測定することにより、セルのインピーダンスが明らかになる。多くの分路期間(numerous shuntperiods)中に、サンプリングを行って電圧変化を追跡すれば、セルの電圧および充電状態が明らかになる。
保護抵抗器5と9は、最大充電時の短絡に耐えるよう計算されている。電流の分路抵抗器7は、電流発生器の精度を低下させる恐れを気にしなければ、必ずしも必要ではない。電流発生器6、8を用いる代わりに、リレー式制御スイッチを使用することも可能である。バッテリは2個以上の分路ブロックにも分割されよう。一方、本発明は、単一の分路ブロック態様として使用できる。
本発明の基本原理は、単一または複数のセルを、電流発生器6、8によって分路し、セル電圧の変化で充電状態を読み取ろうというものである。各分路期間中、多数のサンプリングが行われる。分路期間中のサンプリング頻度は、例えば3Hzである。
本発明に基づく方法では、現場操作或いは遠隔制御によってインピーダンスを測定し、単一のセルあるいはセルブロック全体の充電電圧状態を解明することが可能である。固定された電流発生器6、8は、均等な電圧を付与するのに用いることができる。プロセッサ10は信号処理を実行し、測定によって充電電圧状態を解明し、電流発生器をオンに切替えるか、あるいは充電されないセルを分路するよう切替える。この手法では、蓄電池が正しい充電電圧状態に保たれる。継続的な充電が必要と検知された場合は、プロセッサがアラーム出力を介して警告を発する。充電電圧の低いセルを検出した場合は、電流発生器6,8の何れかを一定時間(例えば10分間)オン状態にしておくことが可能で、繰返して充電電圧状態を測定し、セルが完全に充電されるまで、そのサイクルを繰り返すことができる。この手法においては、継続的な過充電を防止することができる。
読取り信号は、マルチプレクサ/AD変換器11を介してプロセッサ10に送られる。本発明の方法は、モデム3を介して遠隔監視装置に接続可能である。あるいは、モデムコネクタを介して、情報がデータ収集装置へダウンロードされる。ここでは、充電電圧に付随する測定結果や情報が保存される。ネットワークがブレークダウンした場合は、時間、持続時間および(電圧、電流、温度などの)測定値が自動的に蓄えられる。
電流発生器6、8と、マルチプレクサ/AD変換器11と、プロセッサ10とがデータ収集装置内に配線される。この結果、無負荷電流と、セル電圧と、インピーダンスと、充電電圧状態とがデータ収集装置に集められる。もっとも単純な態様では、別個の電流発生器が一対とプローブを備えたデータ収集装置が使用されよう。
全てのセルが電流発生器6、8によって完全に充電された状態に保たれるので、充電器1の電圧は低いレベルに調整されよう。過充電による熱暴走が起きないので、弁調整式鉛蓄電池に古い充電器を使用することも可能である。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for controlling a storage battery to a healthy state, and is used to measure the impedance and / or the charge voltage state of the battery of the storage battery.
Background of the invention Storage batteries are used to ensure the supply of energy in critical systems when breakdown occurs. Examples of such systems include traffic-related safety equipment, emergency equipment in hospitals and lighting backup systems, etc., and are used for energy generation and power distribution safety equipment, computers, and equipment used for telecommunications.
The state of the storage battery is ensured by regular maintenance. In the usual maintenance method executed twice to four times a year, the voltage and specific gravity of the cell in a state where the charger side is cut off are measured. The load test is performed once every 1-3 years. Also, storage battery connections and internal corrosion are typically measured by impedance and conductance measurements. When using Valve Regulated Lead Acid Batteries, there is the difficulty of non-uniform cell voltage. A further difficulty is the problem of cell drying which causes an increase in voltage, which is neutralized by sulfation which causes a decrease in voltage. Therefore, the voltage measurement does not necessarily tell whether the storage battery is in a healthy state. Measuring impedance and conductance is used as a normal maintenance method, but it is not 100% even if these measurements are compared with the state of the storage battery. In addition, large errors and strong temperature coefficients that occur even in cells in the same series make reading difficult.
In valve-regulated lead-acid batteries, what is also called thermal runaway caused by a negative coefficient between gas voltage and temperature, especially when using old and cheap chargers that lack a compensation temperature It becomes a big problem.
It is confirmed whether the storage battery is in a healthy state by a load test performed periodically. By comparing the increase in impedance, the test interval may be extended.
When measuring impedance and conductance using a normal 4-wire system (differentiating wires for current and voltage), it is necessary to remove the cover. It is difficult to successfully connect both current and voltage probes simultaneously. If the probe does not penetrate the lead oxide surface, the oxidized lead surface can be a source of inaccurate measurements.
U.S. Pat. No. 5,214,385 proposes a method for examining the state of a storage battery, where the state of charge of the storage battery is measured using a separate power source. In this case, the measurement affects the total battery voltage and the load voltage. In this investigation method , impedance is not measured . On the other hand, as will be apparent from the following description, the method used in the present invention does not require a separate power supply, so that the measurement does not affect the total voltage of the battery or the load voltage. Furthermore, according to the method of the present invention, it is possible to measure only the charging voltage together with the impedance.
When the cell is charged, electrical energy is used for chemical reactions and lead sulfate becomes lead oxide and lead. When the cell is fully charged, energy is used to break down the water. The gas generated near the electrode lowers the no-load current instead of increasing the cell voltage. The total battery voltage is adjusted to one level (usually 2.23 volts per cell for stationary lead-acid batteries) and even the worst cells are fully charged. In practice, this means a continuous overcharge that shortens the lifetime of the cell.
DISCLOSURE OF THE INVENTION Accordingly, one of the objects of the present invention is a method that can be used to pursue whether a storage battery is in a healthy state, in particular for measuring impedance and / or measuring the state of charge of a cell. It is to provide a method that can be used to measure internal corrosion based .
This object is achieved by the method detailed below. Another object of the present invention is to provide a method capable of maintaining the state of charge of a battery cell using a voltage somewhat lower than the normally used charging voltage. This prevents overcharging of the cell and extends the life of the cell. This object is also achieved by the method detailed below.
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings in which the present invention is shown in block diagram form.
Example In a no-load charge , a storage
The basic principle of the present invention, a single or multiple cells, and shunted by a
In the method according to the present invention, it is possible to measure the impedance by field operation or remote control and to elucidate the charging voltage state of a single cell or the entire cell block. The fixed
The read signal is sent to the processor 10 via the multiplexer / AD converter 11. The method of the present invention can be connected to a remote monitoring device via a modem 3. Alternatively, the information is downloaded to the data collection device via a modem connector. Here, measurement results and information associated with the charging voltage Ru stored. When the network breaks down, the time, duration and measurements (such as voltage, current, temperature) are automatically stored.
The
Since all the cells are kept fully charged by the
Claims (3)
蓄電池が無負荷状態であるときに、バッテリセルの一つ又はそれ以上を、電流発生器(6.8)を介して、或いは、スイッチと抵抗器(7)を介して分路させ、残りのバッテリセルを分路させずに置き、
分路期間中、分路されていないバッテリセルの個々のセル電圧を継続的に読取ることで、そのセルの電圧変化を測定し、
その電圧変化に基づいて、分路されていないバッテリセルの一つ又はそれ以上が、均等電圧を取得するように制御する
ことを特徴とする前記した蓄電池を健全な状態に保持する方法。When the battery is a non-load state, using means that one or more battery cells Ru is shunted, the charge state and the impedance of each cell is measured, in the method for holding the battery in a healthy state ,
When the storage battery is in an unloaded condition, the one or more battery cells, through the current generator (6.8), or by shunting through switch and resistor (7), the remaining Place the battery cell without shunt,
During the shunt period , by continuously reading the individual cell voltages of battery cells that are not shunted , the voltage change in that cell is measured,
A method of maintaining the above-described storage battery in a healthy state, wherein one or more of the battery cells that are not shunted are controlled to obtain an equal voltage based on the voltage change .
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI972135A FI108967B (en) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | Monitoring system for the condition of accumulators |
FI972135 | 1997-05-20 | ||
PCT/FI1998/000424 WO1998053335A2 (en) | 1997-05-20 | 1998-05-20 | Condition monitoring system for batteries |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001526784A JP2001526784A (en) | 2001-12-18 |
JP4705207B2 true JP4705207B2 (en) | 2011-06-22 |
Family
ID=8548878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55001498A Expired - Fee Related JP4705207B2 (en) | 1997-05-20 | 1998-05-20 | Storage battery status monitoring method |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4705207B2 (en) |
AT (1) | ATE501441T1 (en) |
AU (1) | AU749477B2 (en) |
DE (1) | DE69842163D1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2355229A1 (en) * | 2010-02-08 | 2011-08-10 | Fortu Intellectual Property AG | High voltage battery system and method for controlling same |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5829336A (en) * | 1981-08-13 | 1983-02-21 | 日本電信電話株式会社 | Dc power source |
JPH02242178A (en) * | 1989-03-15 | 1990-09-26 | Fuji Electric Co Ltd | Monitoring method for battery of uninterruptible power equipment |
JPH0954147A (en) * | 1995-08-18 | 1997-02-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method for judging deterioration of battery |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1261611B (en) * | 1993-10-14 | 1996-05-23 | Fiat Auto Spa | PROCEDURE FOR EQUALIZING THE VOLTAGE TO THE HEAD OF TRACTION BATTERIES CONNECTED IN SERIES, IN THE CHARGING PHASE, FOR ELECTRIC VEHICLES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION. |
DE69417385T2 (en) * | 1994-01-06 | 1999-07-15 | General Motors Corp., Detroit, Mich. | Method and device for charge balancing of units |
SE507339C2 (en) * | 1995-10-31 | 1998-05-18 | Xicon Battery Electronics Ab | Battery level equalization system in batteries consisting of series connected battery cells or battery blocks |
-
1998
- 1998-05-20 DE DE69842163T patent/DE69842163D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-20 AT AT98922810T patent/ATE501441T1/en not_active IP Right Cessation
- 1998-05-20 AU AU75311/98A patent/AU749477B2/en not_active Ceased
- 1998-05-20 JP JP55001498A patent/JP4705207B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5829336A (en) * | 1981-08-13 | 1983-02-21 | 日本電信電話株式会社 | Dc power source |
JPH02242178A (en) * | 1989-03-15 | 1990-09-26 | Fuji Electric Co Ltd | Monitoring method for battery of uninterruptible power equipment |
JPH0954147A (en) * | 1995-08-18 | 1997-02-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method for judging deterioration of battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001526784A (en) | 2001-12-18 |
AU7531198A (en) | 1998-12-11 |
DE69842163D1 (en) | 2011-04-21 |
AU749477B2 (en) | 2002-06-27 |
ATE501441T1 (en) | 2011-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6239579B1 (en) | Device for managing battery packs by selectively monitoring and assessing the operative capacity of the battery modules in the pack | |
US7003410B2 (en) | Electronic battery tester with relative test output | |
US6469471B1 (en) | Battery charge measurement and discharge reserve time prediction technique and apparatus | |
EP0992100B1 (en) | System and method for management of battery back up power source | |
US20070024246A1 (en) | Battery Chargers and Methods for Extended Battery Life | |
EP3859864A1 (en) | Battery condition determination | |
WO2013069346A1 (en) | Battery-state monitoring system | |
JPH06295745A (en) | System of inspecting aging of storage battery and method used this system | |
JP2007309839A (en) | Battery pack condition measuring device, degradation of battery pack discrimination method and program for the same | |
RU2006121543A (en) | METHOD FOR BALANCED CHARGING OF A LITHIUM-ION OR LITHIUM-POLYMER BATTERY | |
US20050156603A1 (en) | Method of testing a battery pack by purposeful charge/discharge operations | |
WO1988001055A1 (en) | Apparatus and method for measuring battery condition | |
DE69216432D1 (en) | DEVICE FOR MONITORING A BATTERY DURING CHARGING AND DISCHARGING | |
JPH08140270A (en) | Method of measuring parameter of secondary cell, method of controlling charging/discharging of secondary cell by using the parameter measuring method, method of predicting life of secondary cell by using the parameter measuring method, device for controlling charging/discharging of secondary cell, and power storage device using the charging/discharging controlling device | |
JP2007311255A (en) | Battery pack status measuring device, battery pack deterioration determining method, and battery pack deterioration determining program | |
CN110764014A (en) | Method and device for detecting short circuit in battery, terminal and readable storage medium | |
JP3641367B2 (en) | Alkaline battery capacity remaining amount estimation method and capacity estimation device | |
US6384576B1 (en) | Condition monitoring system for batteries | |
KR20220167847A (en) | Battery management system, battery pack, electric vehicle and battery management method | |
JP2576525B2 (en) | Battery device with non-volatile memory | |
KR20140071060A (en) | Methods and apparatus for online determination of battery state of charge and state of health | |
JP4705207B2 (en) | Storage battery status monitoring method | |
WO1998048290A1 (en) | Monitoring battery condition | |
Sun et al. | Diagnosis method for the degradation of lead-acid battery | |
JPH0381110B2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050520 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080729 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20081029 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20081208 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091117 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20100217 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20100329 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20100317 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100419 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20100517 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110222 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110311 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |