JP4827624B2 - Battery deterioration monitoring system - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、バックアップ電源用のバッテリの劣化状態を自動的に測定して遠隔監視可能なバッテリ劣化監視システムに関するものである。 The present invention relates to a battery deterioration monitoring system capable of, for example, automatically measuring a deterioration state of a backup power supply battery and remotely monitoring the battery.
近年、通信機器や制御装置等の各種装置には、停電に備えてバックアップ電源用のバッテリを搭載した無停電電源装置が接続されていることが多い。バッテリは、経年変化によっても劣化するので、定期的に(例えば、6年毎)に交換することとしていた。 In recent years, an uninterruptible power supply equipped with a backup power supply battery is often connected to various devices such as communication devices and control devices in preparation for a power failure. Since the battery deteriorates due to secular change, it was decided to replace the battery regularly (for example, every 6 years).
しかし、定期的に交換する方法では、次の(a)〜(d)のような問題がある。 However, the regular replacement method has the following problems (a) to (d).
(a) 定期交換時に、性能が依然として良好なバッテリまでも交換してしまう場合があり、この場合経済的に不効率である。 (A) During periodic replacement, even a battery with still good performance may be replaced, which is economically inefficient.
(b) 劣化が速く進行したバッテリは、定期交換時の前にバッテリの性能を失ってしまうことがあり、この場合には、装置にバッテリ電源を供給できなくなってしまう。従って、停電の非常時等にその役割を果たせないという問題がある。 (B) A battery whose deterioration has progressed quickly may lose its performance before regular replacement. In this case, battery power cannot be supplied to the apparatus. Therefore, there is a problem that it cannot play its role in the event of a power failure.
(c) 通信機器や制御装置等に添設される全てのバッテリを定期的に交換する場合、前記装置等が設置されている場所まで足を運ぶこととなるが、対象の装置の数が数千、数万に及ぶ場合にはそれだけの数のバッテリを交換するため、労力がかかっていた。 (C) When all batteries attached to a communication device, a control device, etc. are periodically exchanged, the user will go to the place where the device is installed, but the number of target devices is a few. In the case of a thousand or tens of thousands, it took a lot of effort to replace that many batteries.
(d) 特に、通信機器は、例えば電柱の上部や建築物の屋上/側壁に配設されていることが多く、高所作業車の手配を要する等、作業が困難であると共に作業コストも大きかった。又、このような高所の作業は危険も伴うという問題もあった。 (D) In particular, communication devices are often arranged, for example, on the tops of utility poles or on the rooftop / side walls of buildings, and work is difficult and work costs are high, such as the need to arrange an aerial work vehicle. It was. In addition, there is a problem that such work at high places is dangerous.
このような(a)〜(d)の問題を解決する方法として、定期的に全てのバッテリを交換するのではなく、バッテリの劣化状態を測定器にて測定し、交換が必要と判断されたバッテリについてのみ交換する技術もある。バッテリの測定器は種々のものが公知となっており、例えば次のような文献に開示されている。 As a method for solving the problems (a) to (d), instead of periodically replacing all the batteries, the deterioration state of the batteries was measured with a measuring instrument, and it was determined that replacement was necessary. There is also a technique for replacing only the battery. Various battery measuring instruments are known and disclosed in, for example, the following documents.
しかしながら、従来のような測定器を使用してバッテリの劣化状態を測定するようにしたとしても、次の(A)〜(E)のような課題があった。 However, even if a conventional measuring instrument is used to measure the deterioration state of the battery, there are the following problems (A) to (E).
(A) 各バッテリの劣化状態を時系列で細かく連続的に把握することはできなかった。従って、依然として劣化が速く進行するバッテリを把握することはできなかった。 (A) The deterioration state of each battery could not be grasped finely and continuously in time series. Therefore, it has not been possible to grasp a battery whose deterioration proceeds rapidly.
(B) 交換対象や交換時期を必要時に把握できるバッテリ劣化遠隔監視システムを構築することが望まれていた。 (B) It has been desired to construct a battery deterioration remote monitoring system that can grasp the replacement object and the replacement time when necessary.
(C) 測定器により測定を行う際には、バッテリ端子にリード線を接続して行うので、測定器を使用するようにしたとしても、バッテリが配設されている場所まで足を運ぶことに変わりはなく、依然として労力がかかる。 (C) When measuring with a measuring instrument, the lead wire is connected to the battery terminal, so even if the measuring instrument is used, it is necessary to go to the place where the battery is installed. There is no change, and it still takes effort.
(D) 従来同様、高所作業車の手配を要する等、作業が困難であると共に作業コストも大きく、又、このような高所の作業は危険も伴うという課題もあった。 (D) As in the past, there was a problem that work was difficult and work cost was high, such as requiring an aerial work vehicle, and that work at such a high place was dangerous.
(E) 一旦、測定器にて測定を行い、その後必要に応じてバッテリ交換を行うこととなるので、バッテリの交換数は減少できる可能性はある。しかし、測定工数と交換工数が発生するため、作業工数が大きくなるという課題もある。 (E) Since the measurement is performed once with a measuring instrument and then the battery is replaced as necessary, the number of battery replacements may be reduced. However, since the measurement man-hour and the exchange man-hour are generated, there is a problem that the work man-hour is increased.
本発明は、このような従来の課題を解決したバッテリ劣化監視システムを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the battery deterioration monitoring system which solved such a conventional subject.
本発明は、常時充電されるバックアップ電源用のバッテリの劣化状態を監視するバッテリ劣化監視システムであって、前記バッテリの電圧及び劣化状態を測定するための測定センサと、第1、第2の制御手段と、第1、第2の比較手段と、判定手段と、出力手段とを有している。 The present invention is a battery deterioration monitoring system for monitoring a deterioration state of a battery for a backup power supply that is always charged, a measurement sensor for measuring a voltage and a deterioration state of the battery, and first and second controls. Means, first and second comparison means, determination means, and output means.
前記第1の制御手段は、測定間隔である第1の設定時間を計時し、前記第1の設定時間毎に前記測定センサにより前記バッテリの電圧及び劣化状態を測定させて第1の測定電圧結果及び第1の測定劣化状態結果を出力させるものである。前記第1の比較手段は、規定値以上の第1の電圧範囲、前記第1の電圧範囲よりも低電位であって使用可能な電圧許容範囲を表す第2の電圧範囲、前記第2の電圧範囲よりも低電位であって放電中又は放電後充電中の電圧状態を表す第3の電圧範囲、及び前記第3の電圧範囲よりも低電位の過放電状態を表す第4の電圧範囲を基準にして、前記第1の測定電圧結果がいずれの電圧範囲に属するか否かを比較して第1の比較結果を出力するものである。 The first control means measures a first set time which is a measurement interval, and causes the measurement sensor to measure the voltage and the deterioration state of the battery at each first set time, thereby obtaining a first measured voltage result. And the first measurement deterioration state result is output. The first comparing means includes a first voltage range not less than a specified value, a second voltage range representing a usable voltage range that is lower in potential than the first voltage range and usable, and the second voltage A third voltage range representing a voltage state during discharge or charging after discharge and a fourth voltage range representing an overdischarge state lower than the third voltage range. Thus, it is compared with which voltage range the first measurement voltage result belongs, and the first comparison result is output.
前記第2の制御手段は、前記第1の比較結果が「第3の電圧範囲に属する」のときには、前記バッテリの充電が完了するまでの第2の設定時間を計時し、前記第2の設定時間経過後に前記測定センサにより前記バッテリの電圧及び劣化状態を測定させて第2の測定電圧結果及び第2の測定劣化状態結果を出力させるものである。前記第2の比較手段は、前記第1〜第4の電圧範囲を基準にして、前記第2の測定電圧結果がいずれの電圧範囲に属するか否かを比較して第2の比較結果を出力するものである。 When the first comparison result is “belonging to the third voltage range”, the second control means measures a second setting time until the battery is completely charged, and the second setting means After the elapse of time, the voltage and deterioration state of the battery are measured by the measurement sensor, and the second measurement voltage result and the second measurement deterioration state result are output. The second comparison means compares the first to fourth voltage ranges with reference to which voltage range the second measurement voltage result belongs to, and outputs a second comparison result To do.
前記判定手段は、前記第1又は第2の比較結果が「第2の電圧範囲に属する」のときには、第1又は第2の測定劣化状態結果を設定値と比較して前記バッテリの残存容量である寿命を判定するものである。更に、前記出力手段は、前記第1又は第2の比較結果が「第1の電圧範囲に属する」又は「第4の電圧範囲に属する」のときには、注意及び異常の情報を出力すると共に、前記判定手段の判定結果に基づいて良好、注意、又は異常の情報を出力するものである。 The determination means compares the first or second measured deterioration state result with a set value when the first or second comparison result belongs to the “second voltage range”, and determines the remaining capacity of the battery. A certain life is determined. Further, the output means outputs information of caution and abnormality when the first or second comparison result is “belonging to the first voltage range” or “belonging to the fourth voltage range”, and Based on the determination result of the determination means, information on good, caution, or abnormality is output.
本発明によれば、バッテリの寿命劣化の測定を自動で定期的に行えるので、寿命劣化の遠隔監視が容易になる。特に、第1及び第2の比較手段により電圧比較処理を行い、比較結果がバッテリ放電後充電中又は放電中の場合は、第2の設定時間をおいて満充電にさせた後に、再度、電圧比較処理を行うので、自動的に寿命劣化の判定をより高精度に行うことができる。測定の結果、バッテリの寿命劣化と判断された場合は、注意及び異常の情報が出力されるので、監視が容易になる。 According to the present invention, battery life deterioration can be automatically and periodically measured, so that remote monitoring of life deterioration is facilitated. In particular, when the voltage comparison process is performed by the first and second comparing means and the comparison result is charging or discharging after battery discharge, the voltage is again set after the second setting time is reached and fully charged. Since the comparison process is performed, it is possible to automatically determine the life deterioration with higher accuracy. As a result of the measurement, if it is determined that the battery life is deteriorated, the information of caution and abnormality is output, so that monitoring becomes easy.
本発明のバッテリ劣化監視システムは、バックアップ電源用のバッテリの劣化状態を遠隔から監視するシステムであり、前記バッテリの電圧及び劣化状態(例えば、コンダクタンス)を測定するための測定センサと、第1、第2の制御手段と、第1、第2の比較手段と、判定手段と、出力手段とを有し、これらが前記バッテリと共に無停電電源装置に搭載されている。 A battery deterioration monitoring system of the present invention is a system for remotely monitoring a deterioration state of a battery for a backup power source, and a measurement sensor for measuring a voltage and a deterioration state (for example, conductance) of the battery, It has a 2nd control means, a 1st, 2nd comparison means, a determination means, and an output means, and these are mounted in the uninterruptible power supply with the said battery.
前記第1の制御手段は、測定間隔である第1の設定時間を計時し、前記第1の設定時間毎に前記測定センサにより前記バッテリの電圧及び劣化状態を測定させて第1の測定電圧結果及び第1の測定劣化状態結果を出力させる。前記第1の比較手段は、規定値以上の第1の電圧範囲、前記第1の電圧範囲よりも低電位であって使用可能な電圧許容範囲を表す第2の電圧範囲、前記第2の電圧範囲よりも低電位であって放電中又は放電後充電中の電圧状態を表す第3の電圧範囲、及び前記第3の電圧範囲よりも低電位の過放電状態を表す第4の電圧範囲を基準にして、前記第1の測定電圧結果がいずれの電圧範囲に属するか否かを比較して第1の比較結果を出力する。 The first control means measures a first set time which is a measurement interval, and causes the measurement sensor to measure the voltage and the deterioration state of the battery at each first set time, thereby obtaining a first measured voltage result. And the first measurement deterioration state result is output. The first comparing means includes a first voltage range not less than a specified value, a second voltage range representing a usable voltage range that is lower in potential than the first voltage range and usable, and the second voltage A third voltage range representing a voltage state during discharge or charging after discharge and a fourth voltage range representing an overdischarge state lower than the third voltage range. Then, the first comparison result is output by comparing to which voltage range the first measurement voltage result belongs.
前記第2の制御手段は、前記第1の比較結果が「第3の電圧範囲に属する」のときには、前記バッテリの充電が完了するまでの第2の設定時間を計時し、前記第2の設定時間経過後に前記測定センサにより前記バッテリの電圧及び劣化状態を測定させて第2の測定電圧結果及び第2の測定劣化状態結果を出力させるものである。前記第2の比較手段は、前記第1〜第4の電圧範囲を基準にして、前記第2の測定電圧結果がいずれの電圧範囲に属するか否かを比較して第2の比較結果を出力する。 When the first comparison result is “belonging to the third voltage range”, the second control means measures a second setting time until the battery is completely charged, and the second setting means After the elapse of time, the voltage and deterioration state of the battery are measured by the measurement sensor, and the second measurement voltage result and the second measurement deterioration state result are output. The second comparison means compares the first to fourth voltage ranges with reference to which voltage range the second measurement voltage result belongs to, and outputs a second comparison result To do.
前記判定手段は、前記第1又は第2の比較結果が「第2の電圧範囲に属する」のときには、第1又は第2の測定劣化状態結果を設定値と比較して前記バッテリの残存容量である寿命を判定する。更に、前記出力出段は、前記第1又は第2の比較結果が「第1の電圧範囲に属する」又は「第4の電圧範囲に属する」のときには、注意及び異常の情報を出力(表示)すると共に、前記判定手段の判定結果に基づいて良好、注意、又は異常の情報を出力(表示)し、これらの情報の内の重要な情報を遠隔の監視装置へ送信する。 The determination means compares the first or second measured deterioration state result with a set value when the first or second comparison result belongs to the “second voltage range”, and determines the remaining capacity of the battery. Determine a certain lifetime. Further, the output stage outputs (displays) caution and abnormality information when the first or second comparison result is “belonging to the first voltage range” or “belonging to the fourth voltage range”. At the same time, based on the determination result of the determination means, information on good, caution, or abnormality is output (displayed), and important information among these information is transmitted to the remote monitoring device.
図2は、本発明の実施例1におけるバッテリ劣化監視システムの全体を示す概略の構成図である。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the entire battery deterioration monitoring system according to the first embodiment of the present invention.
例えば、電柱1には、無停電電源装置の接続対象となる通信可能な通信機器(例えば、光伝送装置FNU(Fiber Network Unit))2が取り付けられ、この通信機器2に無停電電源装置(PS:Power Supply)3が併設されている。通信機器2は、例えば、無停電電源装置3内の空きスペースに取り付けられる。この無停電電源装置3は、例えば、13V〜14Vの直流(以下「DC」という。)電圧を出力する鉛蓄電池等のバックアップ電源用のバッテリ4を内蔵し、常時、図示しない電力線から電力の供給を受けて充電され、通信機器2への電力供給停止時(停電時)に、この通信機器2へ非常用電源を供給する装置である。このような通信機器2及び無停電電源装置3が取り付けられた電柱1は、多数配設される。
For example, a communication device (for example, an optical transmission device FNU (Fiber Network Unit)) 2 to be connected to the uninterruptible power supply device is attached to the
各無停電電源装置3には、バッテリ4の劣化状態を測定する測定器10がそれぞれ添設され、これらの各測定器10が直接又は通信機器2を介して、伝送路(例えば、無線あるいは有線の通信線)30により、センタ局40内の集中監視装置41に接続されている。集中監視装置41は、センタ局40以外の場所に設けられることもある。これらの多数のバッテリ4、測定器10及び伝送路30と、集中監視装置41とにより、本実施例1のバッテリ劣化監視システムが構成される。
Each
図1は、本発明の実施例1におけるバッテリ劣化監視システムの要部を示す概略の構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a main part of a battery deterioration monitoring system according to a first embodiment of the present invention.
測定器10は、この測定器全体を制御する制御回路11を有している。制御回路11は、第1、第2の制御手段、第1、第2の比較手段、及び判定手段としての機能を有し、例えば、マイクロプロセッサで構成されている。この制御回路11は、中央処理装置本体(以下「CPU」という。)11aを有し、このCPU11aにバス11bが接続されている。バス11bには、プログラム等を格納する不揮発性の読み出し専用メモリ(以下「ROM」という。)11c、ワークデータ等を格納する随時読み書き可能なメモリ(以下「RAM」という。)11d、計時手段(例えば、タイマ)11e、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル(以下「A/D」という。)変換器11f、及び複数の入/出力(以下「I/O」という。)ポート11g〜11k等が接続されている。
The measuring
制御回路11において、A/D変換器11fに温度センサ12が、I/Oポート11gにスイッチ(SW)13が、I/Oポート11hにスイッチ(SW)14が、I/Oポート11iに表示器15が、I/Oポート11jに通信インタフェース16が、及びI/Oポート11kに出力手段(例えば、I/Oインタフェース)17がそれぞれ接続されている。通信インタフェース16には測定センサ18が接続されると共に、I/Oインタフェース17が伝送路30を介して集中監視装置41に接続されている。更に、測定器10内には、バッテリ4に接続されたDC/DC変換器19が設けられている。DC/DC変換器19は、例えば、バッテリ4から印加されるDC13V〜DC14VをDC5Vに変換し、この電源電圧を測定器10内の各回路に供給する回路である。
In the control circuit 11, the temperature sensor 12 is displayed on the A / D converter 11f, the switch (SW) 13 is displayed on the I /
温度センサ12で測定された電圧は、電圧値から温度換算され、測定データの温度補正用に使用される。スイッチ13は、測定周期を設定するために自動測定用タイマ11eを設定するものである。スイッチ14は、手動測定及び初期値登録のためのものである。表示器15は、バッテリ4に対する劣化状態の判定結果を表示素子(例えば、発光ダイオード、以下「LED」という。)で表示するものであり、異常(NG)の情報を表示する橙色のLED(O)15a、良好の情報を表示する緑色のLED(G)15b、注意の情報を表示する黄色のLED(Y)15c、及び異常(NG)の情報を表示する赤色のLED(R)15dを有している。なお、表示器15は、液晶(LCD)等の他の表示装置で構成しても良い。通信インタフェース16は、測定センサ18とI/Oポート11jとの送受信を仲介する回路である。I/Oインタフェース17は、I/Oポート11kから集中監視装置41への警報信号の送信や、集中監視装置41からI/Oポート11kへの制御信号等を受信する際の仲介を行う回路である。
The voltage measured by the temperature sensor 12 is converted into a temperature from the voltage value and used for temperature correction of measurement data. The
測定センサ18は、バッテリ4の電圧及び劣化状態を検出するものであり、例えば、特許文献2に記載されたコンダクタンス法を用いてバッテリ4の電圧及びコンダクタンスを測定するようになっている。コンダクタンス法とは、測定センサ18から微弱な電流信号をテスト対象であるバッテリ4に送り、このバッテリ4のコンダクタンスGを測定するものであって、バッテリ4がどれだけの電気容量を持っているのかを測定する方法である。より具体的に説明すると、4端子法で周期的(一定の周波数)にバッテリの放電を行い、放電した際のバッテリ電流を測定し、コンダクタンスG=I/Vを求める。コンダクタンスGと実放電容量(バッテリ残存容量)との間には相関関係(相関度>90%程度)があり、コンダクタンスGが判れば、バッテリ4の残存容量(寿命)が判るので、精度の良い方法といえる。
The
このコンダクタンス測定は、放電状態でも測定が可能であると言われているが、放電状態では測定誤差が生じること、更に、無停電電源装置3が電柱1等の温度変化の激しい環境下に設置されるので、温度変化による測定誤差が大きくなることから、これらを解決するために、本実施例1では、バッテリ4の放電中と放電後充電中とでは測定を行わないようにすると共に、温度センサ12で求めた温度データによりコンダクタンスGの温度補正を行うようにしている。
This conductance measurement is said to be possible even in a discharged state, but a measurement error occurs in the discharged state, and the
(実施例1の動作)
本実施例1のバッテリ劣化監視システムにおける(A)初期設定モード、(B)自動測定モード、及び、(C)手動測定モードの動作について説明する。
(Operation of Example 1)
Operations in (A) initial setting mode, (B) automatic measurement mode, and (C) manual measurement mode in the battery deterioration monitoring system of the first embodiment will be described.
(A) 初期設定モード
図3は、図1の初期コンダクタンスを登録する場合の初期設定モードを示すフローチャートである。なお、初期値(設定値)とは、新規バッテリ運用時のコンダクタンス値のことである。
(A) Initial Setting Mode FIG. 3 is a flowchart showing an initial setting mode when the initial conductance of FIG. 1 is registered. The initial value (set value) is a conductance value when a new battery is operated.
コンダクタンスの初期値(設定値)を登録する場合は(ステップS1)、スイッチ(SW)14を例えば3S(秒)以上長押しすると(ステップS2)、CPU11aの制御により測定が開始され(ステップS3)、バス11b、I/Oポート11j、及び通信インタフェース16を介して測定センサ18へ測定指示が送られる。測定センサ18側の故障等により、測定センサ18からCPU11aへ応答がない場合、CPU11aの制御により、表示器15中の注意を示す黄色のLED(Y)15cが例えば3S(秒)間点灯すると共に(ステップS3−1)、異常(NG)を示す赤色のLED(R)15dが例えば3S間点灯する(ステップS3−2)。
When registering an initial value (set value) of conductance (step S1), when the switch (SW) 14 is pressed and held for 3S (seconds) or longer (step S2), measurement is started under the control of the CPU 11a (step S3). Measurement instructions are sent to the
これに対し、測定センサ18が正常に動作してバッテリ4の端子電圧及びコンダクタンスを測定し、この測定結果(測定電圧B及び測定コンダクタンス)をCPU11aへ送ると(測定センサ応答有りの場合)、CPU11aは、測定電圧Bに対する比較処理を行う(ステップS4)。この比較処理では、測定電圧Bが次のいずれの電圧範囲に属するか否かを比較する。
(i) 規定値以上の第1の電圧範囲(例えば、無停電電源装置3の最大充電電圧を
超える規定外の電圧範囲): B≧14.4V
(ii) 第1の電圧範囲よりも低電位であって使用可能な電圧許容範囲を表す第2の
電圧範囲(例えば、無停電電源装置3の最低充電電圧と最大充電電圧との間の
正規の電圧範囲): 14.4V>B≧13.0V
(iii) 第2の電圧範囲よりも低電位であって放電中又は放電後充電中の電圧状態
を表す第3の電圧範囲(例えば、無停電電源装置3の最低充電電圧未満の電圧
範囲): 13.0V>B
なお、電圧範囲に関し、初期設定モード時は、無停電電源装置3の動作状況(過放電状態等)が目視で把握できるため、後述の自動測定モード時に設けられている「過放電(10.8V≧B)の電圧範囲」は不要としている。
On the other hand, when the
(I) a first voltage range not less than a specified value (for example, the maximum charging voltage of the
Exceeding specified voltage range): B ≧ 14.4V
(Ii) a second voltage that is lower than the first voltage range and represents a usable voltage allowable range;
Voltage range (for example, between the minimum charging voltage and the maximum charging voltage of the uninterruptible power supply 3)
Normal voltage range): 14.4V> B ≧ 13.0V
(Iii) Voltage state lower than the second voltage range and being discharged or being charged after discharge
Is a third voltage range (for example, a voltage less than the minimum charging voltage of the uninterruptible power supply 3)
Range): 13.0V> B
Regarding the voltage range, in the initial setting mode, the operation state (overdischarge state, etc.) of the
比較結果がB≧14.4Vの場合は、規定値外の範囲(不正データ)であるため、ステップS3に戻って測定をやり直す。このステップS3,S4の繰り返し(ループ)は、例えば、3回まで行うことで規定値範囲内の測定値取得を試みる。依然としてB≧14.4Vの場合はそのまま処理を終わるが、ステップS3で測定センサ18から応答がない場合と同様に、LED(Y)15c及びLED(R)15dを3S間点灯して注意及び異常の情報表示処理を行う。比較結果が13.0V>Bの場合は、満充電状態でない(放電中か放電後の充電中)ため、このときの測定値は初期値(設定値)として登録できないようにCPU11aを制御し、電圧異常(NG)を示す橙色のLED(O)15aを点灯して処理を終了する。
When the comparison result is B ≧ 14.4 V, the range is outside the specified value (incorrect data), so the process returns to step S3 and the measurement is performed again. The repetition (loop) of Steps S3 and S4 is performed up to three times, for example, and attempts to acquire a measurement value within a specified value range. If B ≧ 14.4V, the process is finished as it is, but the LED (Y) 15c and LED (R) 15d are lit for 3S as in the case where there is no response from the
比較結果が14.4V>B≧13.0Vの場合は、バッテリ4が使用可能な電圧許容範囲に属するから、CPU11aの制御により、温度センサ12が周囲の温度を測定する(ステップS5)。温度センサ12で検出された温度に対応する測定電圧は、A/D変換器11fでデジタルな温度データに変換され、CPU11aへ送られる。CPU11aは、測定センサ18で測定された測定コンダクタンスに対して温度補正演算を行い(ステップS6)、この補正後のコンダクタンスを初期値(設定値)としてROM11cに格納(登録)する(ステップS7)。登録完了後、良好を示す緑のLED(G)15bが例えば3S間点灯し、初期登録の処理が終了する(ステップS8)。
If the comparison result is 14.4V> B ≧ 13.0V, the
(B) 自動測定モード
図4は、図1のスイッチ13,14を用いて測定周期等を設定するためのポート読み込みデータAを示す図である。図5−1,図5−2は、図1の自動測定モードを示すフローチャートである。
(B) Automatic Measurement Mode FIG. 4 is a diagram showing port read data A for setting a measurement cycle and the like using the
図5−1において、測定器10の電源をオン状態(ステップS10)にするとCPU11a等の初期化により(ステップS11)、ポート読み込みデータAの判定が行われる(ステップS12)。例えば、スイッチ13により、図4のポート読み込みデータA≠0(1、2又は3)が入力された場合は、タイマ設定処理(ステップS13)へ進み、スイッチ14により、ポート読み込みデータA=0が入力された場合は、手動モード(結合子(1))へ進む。
5A, when the power source of the measuring
ポート読み込みデータA≠0(1、2又は3)が入力された場合、CPU11aの制御により、タイマ11eの設定が行われる(ステップS13)。例えば、ポート読み込みデータA=1の場合は、1か月の周期で測定が行われる。又、ポート読み込みデータA=3の場合は、テスト用として1M(分)の周期で測定が行われる。タイマ11eが設定されると、このタイマ11eによりカウント(タイムアップ)動作が行われ(ステップS14)、カウント終了時間になると、CPU11aの制御により、LED15a〜15dのいずれかのLEDが点灯している場合は、全LED15a〜15dを消灯(ステップS15)して、測定センサ18へ測定指示が送られる(ステップS16)。測定センサ18からの応答が無い場合は、結合子(2)への処理へ進み、応答有りの場合は、CPU11aにより、測定電圧Bが次のどの電圧範囲に属するのか、電圧比較が行われる(ステップS17)。
(i) 規定値以上の第1の電圧範囲(例えば、無停電電源装置3の最大充電電圧を
超える規定外の電圧範囲): B≧14.4V
(ii) 第1の電圧範囲よりも低電位であって使用可能な電圧許容範囲を表す第2の
電圧範囲(例えば、無停電電源装置3の最低充電電圧と最大充電電圧との間の
正規の電圧範囲): 14.4V>B≧13.0V
(iii) 第2の電圧範囲よりも低電位であって放電中又は放電後充電中の電圧状態
を表す第3の電圧範囲(例えば、無停電電源装置3が満充電でない電圧範囲)
: 13.0V>B>10.8V
(iv) 第3の電圧範囲よりも低い低電位の過放電状態を示す第4の電圧範囲(例え
ば、無停電電源装置3が放電を停止する電圧範囲)
: 10.8V≧B
When port read data A ≠ 0 (1, 2, or 3) is input, the timer 11e is set under the control of the CPU 11a (step S13). For example, when the port read data A = 1, the measurement is performed at a cycle of one month. When the port read data A = 3, measurement is performed at a cycle of 1M (minute) for testing. When the timer 11e is set, the timer 11e performs a count (time up) operation (step S14), and when the count end time is reached, any one of the
(I) a first voltage range not less than a specified value (for example, the maximum charging voltage of the
Exceeding specified voltage range): B ≧ 14.4V
(Ii) a second voltage that is lower than the first voltage range and represents a usable voltage allowable range;
Voltage range (for example, between the minimum charging voltage and the maximum charging voltage of the uninterruptible power supply 3)
Normal voltage range): 14.4V> B ≧ 13.0V
(Iii) Voltage state lower than the second voltage range and being discharged or being charged after discharge
A third voltage range representing (for example, a voltage range in which the
: 13.0V>B> 10.8V
(Iv) a fourth voltage range (eg, a low potential overdischarge state lower than the third voltage range)
Voltage range in which the
: 10.8V ≧ B
B≧14.4Vの場合は、ステップS16,S17のループ処理が3回まで行われ、依然としてB≧14.4Vの場合は結合子(2)への処理へ進む。ステップS16で測定センサ18の応答が無い場合は、結合子(2)への処理へ進む。13.0V>B>10.8Vの場合は、結合子(3)への待機処理へ進む。10.8V≧Bの場合は、バッテリ4が過放電の異常状態であるので、異常を示す橙色のLED(O)15a及び赤色のLED(R)15dが点灯し(ステップS17−1,S17−2)、I/Oインタフェース17から出力された異常警報のアラーム(ALM)が30S(秒)、伝送路30を介して集中監視装置41へ送信される(ステップS18)。
When B ≧ 14.4V, the loop processing of steps S16 and S17 is performed up to three times, and when B ≧ 14.4V still proceeds to the processing to the connector (2). If there is no response from the
14.4V>B≧13.0Vの場合は、正常であるので、CPU11aの制御により、温度センサ12で温度測定が行われた後(ステップS19)、測定されたコンダクタンスに対する温度補正が行われる(ステップS20)。温度補正されたコンダクタンスは、CPU11aにより、次の判定基準に基づいて劣化の判定が行われる(ステップS21)。 When 14.4V> B ≧ 13.0V is normal, the temperature is measured by the temperature sensor 12 under the control of the CPU 11a (step S19), and then temperature correction is performed on the measured conductance (step S19). Step S20). The conductance whose temperature has been corrected is determined to be deteriorated by the CPU 11a based on the following determination criteria (step S21).
(I) C>0.65Sの場合(但し、S;初期温度補正コンダクタンス、C;補正コ
ンダクタンス)
補正コンダクタンスCが初期温度補正コンダクタンスSの65%より大きいので、バッテリ4の寿命が良好と判定され、緑色のLED(G)15bが点灯する(ステップS21−1)。なお、0.65の値についてであるが、この値は、例えば、対象バッテリの「高温加速寿命試験」より、バッテリ容量が健全状態と判定できる初期値(設定値)に対する最低比率である。
尚、高温加速寿命試験とは、短期間でバッテリーを劣化させる手法であり、バッテリーを高温下にさらしておくことでバッテリー寿命の加速を行うものである。アレニウス則によれば、周囲温度が10℃上昇すると寿命は1/2になることが知られている。
(I) When C> 0.65S (where S: initial temperature correction conductance, C: correction conductance)
Since the corrected conductance C is greater than 65% of the initial temperature corrected conductance S, it is determined that the
The high temperature accelerated life test is a technique for degrading the battery in a short period of time, and the battery life is accelerated by exposing the battery to a high temperature. According to the Arrhenius law, it is known that if the ambient temperature rises by 10 ° C., the lifetime becomes ½.
(II) 0.65S≧C≧0.6Sの場合
補正コンダクタンスCが初期温度補正コンダクタンスSの65%以下であるので、バッテリ4の寿命が注意と判定され、黄色のLED(Y)15cが点灯する(ステップS21−2)。なお、0.6の値についてであるが、この値は、例えば、対象バッテリの「高温加速寿命試験」より、バッテリ容量が要注意状態と判定できる初期値(設定値)に対する最低比率である。
(II) When 0.65S ≧ C ≧ 0.6S Since the corrected conductance C is 65% or less of the initial temperature corrected conductance S, the life of the
(III) 0.6S>Cの場合
補正コンダクタンスCが初期温度補正コンダクタンスSの60%未満であるので、バッテリ4の寿命が異常(NG)と判定され、赤色のLED(R)15dが点灯し(ステップS21−3)、結合子(7)を介して異常警報(ALM)が30S(秒)間、I/Oインターフェイス17から集中監視装置41へ送信される(ステップS18)。なお、0.6未満の値についてであるが、この値は、例えば、対象バッテリの「高温加速寿命試験」より、バッテリ容量不足と判定できる初期値(設定値)に対する比率である。
(III) When 0.6S> C Since the corrected conductance C is less than 60% of the initial temperature corrected conductance S, the life of the
図5−2において、図5−1のステップS16からの測定センサ18の応答無しの場合は(結合子(2))、注意を示す黄色のLED(Y)15cが点灯する共に(ステップS16−1)、異常を示す赤色のLED(R)15dが点灯し(ステップS16−2)、異常警報(ALM)が30S(秒)間、I/Oインタフェース17から集中監視装置41へ送信される(ステップS18)。
5-2, when there is no response of the
図5−2において、図5−1のステップS17の電圧比較結果がバッテリ放電後充電中又は放電中(13.0V>B>10.8V)の場合(結合子(3))、CPU11aの制御により、異常を示すLED(O)15aが点灯し(ステップS17−3)、ポート読み込みデータAに対応してタイマ11eが設定される(ステップS22)。ポート読み込みデータがA=3(テスト)の場合は、例えば30S(秒)が設定され(ステップS23)、A≠3(1か月又は3か月)の場合は、バッテリ4が満充電になる時間(例えば、24H(時間))が設定され(ステップS24)、設定時間がカウント(タイムアップ)される(ステップS25)。
5-2, when the voltage comparison result in step S17 in FIG. 5-1 is during charging or discharging after battery discharge (13.0V> B> 10.8V) (connector (3)), the control of CPU 11a As a result, the LED (O) 15a indicating abnormality is turned on (step S17-3), and the timer 11e is set corresponding to the port read data A (step S22). When the port read data is A = 3 (test), for example, 30S (seconds) is set (step S23), and when A ≠ 3 (one month or three months), the
設定時間が経過すると、CPU11aの指示に従って異常を示す橙色のLED(O)15aを消灯(ステップS25−1)するとともに、測定センサ18が測定を開始し(ステップS26)、測定センサ18からの応答無しの場合は、注意を示す黄色のLED(Y)15bが点灯すると共に(ステップS16−1)、異常を示す赤色のLED(R)15dが点灯する(S16−2)。LED(R)15dが点灯すると、異常警報(ALM)が30S(秒)間、I/Oインタフェース17から集中監視装置41へ送信される(ステップS18)。
When the set time has elapsed, the orange LED (O) 15a indicating abnormality is turned off (step S25-1) according to the instruction from the CPU 11a, and the
ステップS26の測定指示に従って測定センサ18から応答が有った場合は、CPU11aにより測定電圧Bの比較が行われる(ステップS27)。B≧14.4Vの場合は、ステップS26,S27のループ処理が3回まで行われ、依然としてB≧14.4Vの場合は、結合子(2)への処理へ進む。14.4V>B≧13.0Vの場合は、正常であるので、結合子(4)を経由して図5−1の温度測定処理(ステップS19)へ進む。13.0V>Bの場合は、結合子(5)を経由して図5−1の処理(ステップS17−1,S17−2)へ進み、異常(NG)を示す橙色のLED(O)15a及び赤色のLED(R)15dが点灯して、異常警報(ALM)が30S(秒)間、I/Oインタフェース17から集中監視装置41へ送信される(ステップS18)。
When there is a response from the
(C) 手動測定モード
図6は、図1の手動設定モードを示すフローチャートである。
(C) Manual Measurement Mode FIG. 6 is a flowchart showing the manual setting mode of FIG.
測定器側にてテスト等のためにローカル測定を行う場合は、スイッチ13の設定が手動モード(ポート読み込みデータA=0)に設定された場合に、結合子(1)を経由して図5−1のポート読み込み(ステップS12)からポート入力待ち処理(ステップ30)状態に移り、ついでスイッチ14が入力されると(例えば、スイッチ入力時間は3S(秒)未満、ステップS31)、CPU11aの測定指示に従って測定センサ18が測定を開始する(ステップS32)。測定センサ18からCPU11aへ応答がない場合は、注意を示す黄色のLED(Y)15cが例えば3S(秒)間点灯すると共に(ステップS32−1)、異常(NG)を示す赤色のLED(R)15dが例えば3S間点灯し(ステップS32−2)、ステップS30へ戻る。
When performing local measurement for a test or the like on the measuring instrument side, when the setting of the
測定センサ18から応答が有った場合は、CPU11aにより、測定電圧Bに対する比較処理を行う(ステップS33)。B≧14.4Vの場合は、ステップS32に戻って測定を3回までやり直し、依然としてB≧14.4Vの場合は、電圧異常(NG)を示す橙色のLED(O)15a及び赤色のLED(R)15dを例えば3S(秒)間点灯し(ステップS33−1,S33−2)ポート入力待ち処理(ステップS30)へ戻る。尚、手動モード時にはその場で対応可能なため、異常表示のみで、アラーム出力は行わない。13.0V>B>10.8Vの場合は、CPU11aの制御により、異常(NG)を示す橙色のLED(O)15aを例えば3S(秒)間点灯し(ステップS33−1)、10.8V≧Bの場合は、上記条件B≧14.4Vと同様、電圧異常(NG)を示す橙色のLED(O)15a及び赤色のLED(R)15dを例えば3S(秒)間点灯し(ステップS33−1,S33−2)ポート入力待ち処理(ステップS30)へ戻る。
When there is a response from the
比較結果が14.4V>B≧13.0Vの場合は、バッテリ4が使用可能な電圧許容範囲に属するから、CPU11aの制御により、温度センサ12が周囲の温度を測定する(ステップS34)。CPU11aは、測定センサ18で測定された測定コンダクタンスに対して温度補正演算を行い(ステップS35)、この補正後のコンダクタンスCを初期温度補正コンダクタンスSと比較してバッテリ4の寿命判定を行う(ステップS36)。
If the comparison result is 14.4V> B ≧ 13.0V, the
C>0.65Sの場合は、補正コンダクタンスCが初期温度補正コンダクタンスSの65%より大きいので、バッテリ4の寿命を良好と判定し、緑色のLED(G)15bを点灯する(ステップS36−1)。0.65S≧C≧0.6Sの場合は、補正コンダクタンスCが初期温度補正コンダクタンスSの65%以下であるので、バッテリ4の寿命を注意と判定し、黄色のLED(Y)15cを点灯する(ステップS36−2)。又、0.6S>Cの場合は、補正コンダクタンスCが初期温度補正コンダクタンスSの60%以下であるので、バッテリ4の寿命を異常(NG)と判定し、赤色のLED(R)15dを点灯し(ステップS36−3)、ポート入力待ち処理(ステップS30)へ戻る。
In the case of C> 0.65S, the corrected conductance C is larger than 65% of the initial temperature corrected conductance S. Therefore, it is determined that the life of the
(実施例1の効果)
本実施例1によれば、次の(a)〜(c)のような効果がある。
(Effect of Example 1)
According to the first embodiment, there are the following effects (a) to (c).
(a) 測定は、自動で定期的に行われるので(例えば、1回/1か月、回/3か月等)、バッテリ4の寿命劣化の監視が容易になる。特に、図5−1のステップS17で電圧比較処理を行い、比較結果がバッテリ放電後充電中又は放電中の場合は、図5−2のステップS24にて満充電にさせた後に、再度、ステップS27にて電圧比較処理を行っているので、自動的に寿命劣化の判定をより高精度に行える。又、手動測定も可能であるので、測定器側にてローカル測定が行え、保守、点検が容易になる。なお、測定器10のROM11cに格納するプログラムを変更し、集中監視装置41から測定器10へ測定指示を出し、CPU11aの制御により、集中監視装置側にてリモート測定も可能である。
(A) Since the measurement is performed automatically and regularly (for example, once / one month, times / 3 months, etc.), it is easy to monitor the life deterioration of the
(b) 測定の結果、バッテリ4の寿命劣化と判断した場合には、測定器側から集中監視装置側へ向けてアラームが出力され、これを受けて集中監視装置41がアラームを表示又は鳴動する。このアラームにより、何れかの設置場所のバッテリ4が劣化したことが判断でき、監視が容易になる。なお、測定器10のROM11cに格納するプログラムと集中監視装置側の監視プログラムとを変更し、例えば、測定器10に固有の番号を持たせると共に、アラームの際にその番号も監視装置側に通知する仕様にすれば、どの設置場所のバッテリ4が劣化したのかが特定でき、寿命劣化の監視がより容易になる。
(B) If it is determined as a result of measurement that the
(c) 測定器10については、精度の良いコンダクタンス法を用いた測定センサ18を使用し、しかも、温度センサ12により、温度変化の激しいバッテリ設置場所の温度を測定し、この測定温度にて測定センサ18の測定値を温度補正しているので、バッテリ4の寿命の劣化判定精度をより向上できる。なお、測定センサ18は、他の測定法を用いたものでも使用可能である。
(C) As for the measuring
(変形例)
なお、本発明は、上記実施例1に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、図1の測定器10の回路構成や、図3〜図6の測定モードの処理内容は、他の回路構成や処理内容に変更できる。又、図2の測定器10の設置場所や使用方法は、任意の設置場所や用途に適用可能である。
(Modification)
In addition, this invention is not limited to the said Example 1, A various deformation | transformation is possible. For example, the circuit configuration of the measuring
2 通信機器
3 無停電電源装置
4 バッテリ
10 測定器
11 制御回路
12 温度センサ
15 表示器
18 測定センサ
41 集中監視装置
2
Claims (5)
前記バッテリの電圧及び劣化状態を測定するための測定センサと、
測定間隔である第1の設定時間を計時し、前記第1の設定時間毎に前記測定センサにより前記バッテリの電圧及び劣化状態を測定させて第1の測定電圧結果及び第1の測定劣化状態結果を出力させる第1の制御手段と、
規定値以上の第1の電圧範囲、前記第1の電圧範囲よりも低電位であって使用可能な電圧許容範囲を表す第2の電圧範囲、前記第2の電圧範囲よりも低電位であって放電中又は放電後充電中の電圧状態を表す第3の電圧範囲、及び前記第3の電圧範囲よりも低電位の過放電状態を表す第4の電圧範囲を基準にして、前記第1の測定電圧結果がいずれの電圧範囲に属するか否かを比較して第1の比較結果を出力する第1の比較手段と、
前記第1の比較結果が「第3の電圧範囲に属する」のときには、前記バッテリの充電が完了するまでの第2の設定時間を計時し、前記第2の設定時間経過後に前記測定センサにより前記バッテリの電圧及び劣化状態を測定させて第2の測定電圧結果及び第2の測定劣化状態結果を出力させる第2の制御手段と、
前記第1〜第4の電圧範囲を基準にして、前記第2の測定電圧結果がいずれの電圧範囲に属するか否かを比較して第2の比較結果を出力する第2の比較手段と、
前記第1又は第2の比較結果が「第2の電圧範囲に属する」のときには、第1又は第2の測定劣化状態結果を設定値と比較して前記バッテリの残存容量である寿命を判定する判定手段と、
前記第1又は第2の比較結果が「第1の電圧範囲に属する」又は「第4の電圧範囲に属する」のときには、注意及び異常の情報を出力すると共に、前記判定手段の判定結果に基づいて良好、注意、又は異常の情報を出力する出力手段と、
を有することを特徴とするバッテリ劣化監視システム。 A battery deterioration monitoring system that monitors a deterioration state of a battery for a backup power source that is constantly charged,
A measurement sensor for measuring the voltage and deterioration state of the battery;
A first set time, which is a measurement interval, is measured, and the voltage and deterioration state of the battery are measured by the measurement sensor every first set time, and a first measurement voltage result and a first measurement deterioration state result are measured. First control means for outputting
A first voltage range that is equal to or greater than a specified value; a second voltage range that is lower in potential than the first voltage range and represents a usable voltage allowable range; and is lower in potential than the second voltage range. The first measurement based on a third voltage range representing a voltage state during discharging or charging after discharging and a fourth voltage range representing an overdischarge state having a lower potential than the third voltage range. A first comparison means for comparing whether the voltage result belongs to which voltage range and outputting a first comparison result;
When the first comparison result is “belonging to the third voltage range”, the second set time until the battery is fully charged is counted, and the measurement sensor detects the second set time after the second set time elapses. Second control means for measuring a voltage and a deterioration state of the battery and outputting a second measurement voltage result and a second measurement deterioration state result;
A second comparison unit that compares the first to fourth voltage ranges with respect to which voltage range the second measurement voltage result belongs to and outputs a second comparison result;
When the first or second comparison result is “belonging to the second voltage range”, the first or second measured deterioration state result is compared with a set value to determine the remaining life of the battery. A determination means;
When the first or second comparison result is “belonging to the first voltage range” or “belonging to the fourth voltage range”, information on caution and abnormality is output and based on the determination result of the determination unit Output means for outputting good, caution, or abnormality information;
A battery deterioration monitoring system comprising:
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