JP5184791B2 - 電池寿命判定装置及び電池寿命判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、無停電電源装置などに用いる蓄電池の寿命を判定する電池寿命判定装置及び電池寿命判定方法に関するものであり、より詳しくは、ニッケル・水素蓄電池独自の挙動に基づいて高精度に寿命を判定する電池寿命判定装置及び電池寿命判定方法に関するものである。

無停電電源装置（ＵＰＳ）などのように、バックアップ用の蓄電池を内蔵した装置においては、蓄電池の寿命を検知することが保守点検の上から重要である。ニッケル・水素蓄電池の寿命の劣化は、一般的に負極の水素吸蔵合金の腐食が主要因となるが、使用温度、放電回数、経過時間、及び放電時の負荷電力の大きさなどの要因により影響されることも多い。このように寿命を判定する要素は多様であり、使用中の蓄電池の寿命を正確に判定することは容易ではない。

従来、ニッケル・水素蓄電池の容量や寿命を判定するため、寿命末期の内部抵抗増加や、放電時の電圧変化を、寿命を判定するパラメータとして用いることが提案されている。例えば、特許文献１の装置は、複数の放電電流値に対応する放電電圧値の分布に基づいてその勾配を演算して劣化判定を行っている。また、特許文献２の装置は、放電中に測定する内部抵抗や電池電圧を初期と相対比較して劣化判定を行っている。このような寿命判定方法は、蓄電池の内部抵抗と、これによりもたらされる電圧変化及び蓄電池の寿命との相関関係に着目したもので、短期間にある程度の寿命を予測することができるという点では効果がある。

一方、放電負荷電力値から期待寿命値を算出し、この期待寿命値と、放電回数を変数とする一次関数として算出した寿命低下量との差を残存寿命値として算出し、蓄電池の寿命を判定する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方法は、蓄電池を強制的に放電させることなく、精度の高い期待寿命値を適切に補正しつつ活用できるので、鉛蓄電池などでは効果がある。
特開平８−１３８７５９号公報 特開２０００−２１５９２３号公報 特開２０００−２４３４５９号公報

しかしながら、特許文献１及び２の方法では、内部抵抗がある程度上昇しないと寿命の判定ができない上に、寿命劣化の要因となる放電頻度及び蓄電池温度などが考慮されていない。さらに、特許文献３の方法では、ニッケル・水素蓄電池独自の劣化挙動（負極の水素吸蔵合金の腐食）のため、寿命判定に用いる式は放電回数を変数とする一次関数にはならない。このため、いずれの場合も残存寿命値が実績値から大きく乖離するという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、蓄電池の寿命を正確に判定することができる電池寿命判定装置及び電池寿命判定方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係る電池寿命判定装置は、放電時に蓄電池に印加される負荷電力及び前記蓄電池が設置された場所の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示す寿命データを記憶する寿命データ記憶部と、前記蓄電池に印加される負荷電力を測定する負荷電力測定部と、前記環境温度を測定する環境温度測定部と、前記寿命データ記憶部に記憶されている前記寿命データを参照し、前記負荷電力測定部によって測定された負荷電力及び前記環境温度測定部によって測定された環境温度に対応する寿命を期待寿命値として選択する期待寿命値選択部と、前記蓄電池の放電回数を計数する放電回数計数部と、前記放電回数計数部によって計数された放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関数に基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第１寿命低下量を算出する第１寿命低下量算出部と、充放電時又は休止時における前記蓄電池の温度の平均値を算出する平均値算出部と、前記蓄電池を設置してからの経過時間を計数する経過時間計数部と、前記平均値算出部によって算出された蓄電池温度の平均値と、前記環境温度測定部によって測定された環境温度と、前記経過時間計数部によって計数された経過時間とに基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第２寿命低下量を算出する第２寿命低下量算出部と、前記期待寿命値選択部によって選択された期待寿命値から前記第１寿命低下量算出部によって算出された第１寿命低下量及び前記第２寿命低下量算出部によって算出された第２寿命低下量を減算して残存寿命値を算出する残存寿命値算出部とを備える。

本発明に係る電池寿命判定方法は、放電時に蓄電池に印加される負荷電力を測定する負荷電力測定ステップと、前記蓄電池が設置された場所の環境温度を測定する環境温度測定ステップと、放電時に前記蓄電池に印加される負荷電力及び前記蓄電池の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示す寿命データを参照し、前記負荷電力測定ステップにおいて測定された負荷電力及び前記環境温度測定ステップにおいて測定された環境温度に対応する寿命を期待寿命値として選択する期待寿命値選択ステップと、前記蓄電池の放電回数を計数する放電回数計数ステップと、前記放電回数計数ステップによって計数された放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関数に基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第１寿命低下量を算出する第１寿命低下量算出ステップと、充放電時又は休止時における前記蓄電池の温度の平均値を算出する平均値算出ステップと、前記蓄電池を設置してからの経過時間を計数する経過時間計数ステップと、前記平均値算出ステップにおいて算出された蓄電池温度の平均値と、前記環境温度測定ステップにおいて測定された環境温度と、前記経過時間計数ステップにおいて計数された経過時間とに基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第２寿命低下量を算出する第２寿命低下量算出ステップと、前記期待寿命値選択ステップにおいて選択された期待寿命値から前記第１寿命低下量算出ステップにおいて算出された第１寿命低下量及び前記第２寿命低下量算出ステップにおいて算出された第２寿命低下量を減算して残存寿命値を算出する残存寿命値算出ステップとを含む。

これらの構成によれば、放電時に蓄電池に印加される負荷電力及び蓄電池が設置された場所の環境温度と、蓄電池の寿命との関係を示す寿命データが寿命データ記憶部に記憶されている。そして、蓄電池に印加される負荷電力と、環境温度とが測定され、寿命データ記憶部に記憶されている寿命データが参照され、測定された負荷電力及び環境温度に対応する寿命が期待寿命値として選択される。蓄電池の放電回数が計数され、計数された放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関数に基づいて、期待寿命値を低下させるための第１寿命低下量が算出される。続いて、充放電時又は休止時における蓄電池の温度の平均値が算出される。蓄電池を設置してからの経過時間が計数され、算出された蓄電池温度の平均値と、測定された環境温度と、計数された経過時間とに基づいて、期待寿命値を低下させるための第２寿命低下量が算出される。その後、期待寿命値から第１寿命低下量及び第２寿命低下量が減算されて残存寿命値が算出される。

したがって、負荷電力及び環境温度に対応する寿命が期待寿命値として選択され、放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関数に基づいて算出された第１寿命低下量と、蓄電池温度の平均値と環境温度と経過時間とに基づいて算出された第２寿命低下量とが期待寿命値から減算されるので、停電時のバックアップ放電と、蓄電池を設置してからの環境温度や経過時間などの放電回数とは直接係わらない因子とが蓄電池の寿命に及ぼす影響を蓄電池の寿命の判定に反映させることができ、蓄電池の寿命を正確に判定することができる。

また、上記の電池寿命判定装置において、前記第２寿命低下量算出部は、前記平均値算出部によって算出された蓄電池温度の平均値と前記環境温度測定部によって測定された環境温度との差を変数とする指数関数の値と、前記経過時間計数部によって計数された経過時間とを乗算して第２寿命低下量を算出することが好ましい。

この構成によれば、算出された蓄電池温度の平均値と測定された環境温度との差を変数とする指数関数の値と、計数された経過時間とが乗算されて第２寿命低下量が算出されるので、第２寿命低下量を正確に算出することができる。

また、上記の電池寿命判定装置において、前記環境温度測定部によって測定された環境温度と前記平均値算出部によって算出された蓄電池温度の平均値との差を変数とする指数関数の値と、前記期待寿命値選択部によって選択された期待寿命値とを乗算して随時期待寿命値を算出する随時期待寿命値算出部をさらに備え、前記残存寿命値算出部は、前記随時期待寿命値算出部によって算出された前記随時期待寿命値から前記第１寿命低下量算出部によって算出された第１寿命低下量及び前記第２寿命低下量算出部によって算出された第２寿命低下量を減算して残存寿命値を算出することが好ましい。

この構成によれば、測定された環境温度と算出された蓄電池温度の平均値との差を変数とする指数関数の値と、選択された期待寿命値とが乗算されて随時期待寿命値が算出される。そして、算出された随時期待寿命値から第１寿命低下量及び第２寿命低下量が減算されて残存寿命値が算出される。したがって、期待寿命値が随時適正な値に修正され、適正な値に修正された期待寿命値（随時期待寿命値）を用いて残存寿命値が算出されるので、残存寿命値の精度をさらに向上させることができる。

また、上記の電池寿命判定装置において、前記残存寿命値算出部によって算出された前記残存寿命値を記憶する寿命値記憶部をさらに備え、前記残存寿命値算出部は、前記寿命値記憶部に記憶されている前回算出した前記残存寿命値を読み出し、読み出した前記残存寿命値から前記第１寿命低下量及び前記第２寿命低下量を減算して最新の残存寿命値を算出することが好ましい。

この構成によれば、算出された残存寿命値が寿命値記憶部に記憶される。そして、寿命値記憶部に記憶されている前回算出した残存寿命値が読み出され、読み出された残存寿命値から第１寿命低下量及び第２寿命低下量が減算されて最新の残存寿命値が算出される。したがって、前回算出した残存寿命値から第１寿命低下量及び第２寿命低下量が減算されて最新の残存寿命値が算出されるので、残存寿命値の算出精度を向上させることができ、蓄電池の寿命をさらに正確に判定することができる。

また、上記の電池寿命判定装置において、前記蓄電池は、ニッケル・水素蓄電池を含むことが好ましい。上述したように、ニッケル・水素蓄電池の寿命は、負極の水素吸蔵合金の腐食が主要因となる。水素吸蔵合金は初期の充放電時に水素の吸蔵・放出に伴う体積変化に起因して、急激に自己粉砕される。この際、水素吸蔵合金の腐食は加速されるが、ある程度放電回数が重なると、自己粉砕の沈静によって腐食は抑制される。これに加えて、放電回数とは係わりなくニッケル・水素蓄電池を設置してからの経過時間に伴って、水素吸蔵合金の表面から金属イオンが溶出する腐食反応が進行する。この腐食反応は環境温度が高いほど加速される傾向がある。そのため、活物質が溶解析出することによって充放電が繰り返される鉛蓄電池などとは異なり、ニッケル・水素蓄電池特有の寿命劣化は、放電回数に基づいて算出される寿命低下量を、蓄電池を設置してからの環境温度や経過時間などの放電回数とは直接係わらない因子によって補正することにより表される。したがって、ニッケル・水素蓄電池の特性に応じて寿命を正確に算出することができる。

また、上記の電池寿命判定装置において、前記蓄電池は、前記電池寿命判定装置の各部と一体に設けられていることが好ましい。この構成によれば、蓄電池が、電池寿命判定装置の各部と一体に設けられているので、取り扱いが容易となる。また、蓄電池と電池寿命判定装置の計数部及び測定部とを接続する距離が短くなり、配線を短くすることができる。

また、上記の電池寿命判定装置において、前記残存寿命値算出部によって算出された前記残存寿命値をユーザに報知する報知部をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、算出された残存寿命値がユーザに報知されるので、ユーザは蓄電池の残存寿命を知ることができ、残存寿命が少なくなった蓄電池に対して適切に対応することができる。

また、上記の電池寿命判定装置において、前記残存寿命値算出部によって算出された前記残存寿命値を送信する送信部をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、算出された残存寿命値が送信されるので、残存寿命値を受信した機器は、残存寿命値に応じた動作を行うことができる。

また、上記の電池寿命判定装置において、前記残存寿命値算出部によって算出された前記残存寿命値に基づいて前記蓄電池の充電を制御する充電制御部をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、算出された残存寿命値に基づいて蓄電池の充電が制御されるので、残存寿命値に応じて蓄電池の充電を制御することができる。

本発明によれば、負荷電力及び環境温度に対応する寿命が期待寿命値として選択され、放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関数に基づいて算出された第１寿命低下量と、蓄電池温度の平均値と環境温度と経過時間とに基づいて算出された第２寿命低下量とが期待寿命値から減算されるので、停電時のバックアップ放電と、蓄電池を設置してからの環境温度や経過時間などの放電回数とは直接係わらない因子とが蓄電池の寿命に及ぼす影響を蓄電池の寿命の判定に反映させることができ、蓄電池の寿命を正確に判定することができる。

以下、本実施の形態に係る電池寿命判定装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明はその要点を変更しない範囲において適宜変更して実施することができる。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における電池寿命判定装置の構成を示すブロック図である。図１において、電池寿命判定装置１は、寿命判定部２と無停電電源装置に内蔵している蓄電池３とを備える。なお、蓄電池３は、具体的にはニッケル・水素蓄電池により構成される。

寿命判定部２は、負荷電力測定部４、寿命データ記憶部５、環境温度測定部６、期待寿命値選択部７、放電回数計数部８ａ、経過時間計数部８ｂ、蓄電池温度測定部９、平均値算出部１０、残存寿命表示部１１、制御部１２、充電制御部１３及び通信部１４を備える。

負荷電力測定部４は、負荷電力の値を測定する。寿命データ記憶部５は、一定間隔の環境温度毎に負荷電力と蓄電池寿命との関係を予め求めた寿命データを負荷電力−蓄電池寿命テーブルの形で記憶する。環境温度測定部６は、蓄電池３が設置された場所の環境温度を測定する。期待寿命値選択部７は、負荷電力測定部４で測定された負荷電力及び環境温度測定部６で測定された環境温度を基に、寿命データ記憶部５に記憶された寿命データから期待寿命値を選択する。

放電回数計数部８ａは、蓄電池３の放電回数を計数する。経過時間計数部８ｂは、蓄電池３を設置してからの経過時間を計数する。蓄電池温度測定部９は、一定の時間間隔で蓄電池温度を測定する。平均値算出部１０は、蓄電池温度測定部９で測定された蓄電池温度の和を測定回数で割って平均値を算出する。

制御部１２は、第１寿命低下量算出部１２ａ、第２寿命低下量算出部１２ｂ及び残存寿命値算出部１２ｃを備える。第１寿命低下量算出部１２ａは、放電回数計数部８ａによって計数された放電回数を時間に変換して寿命低下量に換算する。第２寿命低下量算出部１２ｂは、平均値算出部１０によって算出された蓄電池温度の平均値と、経過時間計数部８ｂによって計数された経過時間とを寿命低下量に換算する。残存寿命値算出部１２ｃは、期待寿命値選択部７によって選択された期待寿命値から第１寿命低下量算出部１２ａによって算出された第１寿命低下量及び第２寿命低下量算出部１２ｂによって算出された第２寿命低下量を減算して残存寿命値を算出する。

具体的には、期待寿命値をＬ_０、放電回数をＮ、第１寿命低下量をＬ_１、蓄電池を設置してからの経過時間をＤ、一定の時間間隔で測定した充放電時又は休止時の蓄電池温度の平均値をＴ_ｍ、期待寿命値算出時の環境温度をＴ_０、第２寿命低下量をＬ_２、残存寿命値をＬとした場合、以下に示すように、第１寿命低下量Ｌ_１は下記の（１）式で、第２寿命低下量Ｌ_２は下記の（２）式で、残存寿命値Ｌは下記の（３）式でそれぞれ表される。

Ｌ_１＝ａ×ｌｎ（ｂ×Ｎ）＋ｃ・・・（１）
Ｌ_２＝ｄ×Ｄ×２^{〔Ｔｍ−Ｔ０／１０〕}・・・（２）
Ｌ＝Ｌ_０−（Ｌ_１＋Ｌ_２）・・・（３）
ここで、ａ、ｂ、ｃ及びｄは定数である。またｌｎは自然対数の関数であることを示す。

第１寿命低下量Ｌ_１は、負極の水素吸蔵合金の腐食の程度に応じて増加する。そのため、電池構成条件を変更して腐食を抑制したり、腐食の影響を受けにくくしたりした場合、値が小さくなる。なお、定数ａ，ｂの値はニッケル・水素蓄電池の構造、例えばセパレータの厚みによって変わるが、定数ｃの値はニッケル・水素蓄電池においてはほぼ一定である。ここで定数ｂの値は、放電回数Ｎを時間に変換する次元を有する。第１寿命低下量算出部１２ａは、放電回数計数部８ａによって計数された放電回数Ｎを時間に変換した値を変数とする自然対数関数から第１寿命低下量Ｌ_１を算出する。

さらに、平均値算出部１０は、一定の時間間隔で測定された充放電時又は休止時の蓄電池温度の平均値Ｔ_ｍを算出し、第２寿命低下量算出部１２ｂは、この蓄電池温度の平均値Ｔ_ｍと環境温度の測定値Ｔ_０との差を変数とする指数関数の値と、蓄電池を設置してからの経過時間Ｄとを乗算して第２寿命低下量Ｌ_２を算出する。残存寿命値算出部１２ｃは、期待寿命値Ｌ_０から第１寿命低下量Ｌ_１及び第２寿命低下量Ｌ_２を減算した値を残存寿命値Ｌとして算出し、寿命を判定する。ニッケル・水素蓄電池の寿命は、電池自身の温度上昇に伴い指数関数的に低下する。これは高温下において、水素吸蔵合金の腐食が常温下よりも加速されるためである。この要素を第１寿命低下量Ｌ_１に加えることにより、ニッケル・水素蓄電池の寿命を正確に判定することができる。

第２寿命低下量Ｌ_２は、蓄電池温度の平均値Ｔ_ｍに応じて変動する。そのため、電池の構成条件を変更して発熱を抑制したり放熱性を向上したりした場合、第２寿命低下量Ｌ_２は小さくなる。なお、定数ｄは蓄電池の種類に応じてほぼ一定の値となる。

充電制御部１３は、残存寿命値算出部１２ｃによって算出された残存寿命値に基づいて蓄電池３の充電を制御する。通信部１４は、無停電電源装置本体１５と通信する。通信部１４は、残存寿命値算出部１２ｃによって算出された残存寿命値を無停電電源装置本体１５へ送信する。残存寿命表示部１１は、残存寿命値算出部１２ｃによって算出された残存寿命値を表示する。

なお、蓄電池３は、電池寿命判定装置１の各部と一体に設けられている。これにより、蓄電池３が、電池寿命判定装置１の各部と一体に設けられているので、取り扱いが容易となる。また、蓄電池３と電池寿命判定装置１の計数部及び測定部とを接続する距離が短くなり、配線を短くすることができる。

なお、本実施の形態において、蓄電池３は、電池寿命判定装置１の各部と一体に設けられているが、本発明は特にこれに限定されず、蓄電池を入れ替え（着脱）可能に構成してもよい。すなわち、電池寿命判定装置１は、蓄電池３が入れ替えられたことを検知する検知部と、検知部によって蓄電池３が入れ替えられたことが検知された場合、放電回数及び経過時間をリセットするリセット部とをさらに備えてもよい。この場合、新たな蓄電池３が挿入されたことが検知され、放電回数及び経過時間がリセットされるので、蓄電池の残存寿命値が規定値に達し、寿命と判定されたとしても、蓄電池を入れ替えることができ、新たな蓄電池の寿命判定を行うことができる。

次に、図１に示す電池寿命判定装置を用いた電池寿命判定方法について、フローチャートに基づいて具体的に説明する。図２は、実施の形態１に係る電池寿命判定装置の動作を説明するためのフローチャートである。

無停電電源装置に内蔵しているニッケル・水素蓄電池３が放電を始めると、電池寿命判定装置１が作動を開始し、期待寿命値Ｌ_０を求める動作（ステップＳ２〜Ｓ５）、第１寿命低下量Ｌ_１を求める動作（ステップＳ６，Ｓ７）及び第２寿命低下量Ｌ_２を求める動作（ステップＳ８〜Ｓ１１）が行われる。なお、本実施の形態では、期待寿命値Ｌ_０を求める動作、第１寿命低下量Ｌ_１を求める動作及び第２寿命低下量Ｌ_２を求める動作を時系列的に行っているが、本発明は特にこれに限定されず、各動作の順番を入れ替えてもよく、また、各動作を並列的に行ってもよい。

まず、制御部１２は、無停電電源装置に内蔵しているニッケル・水素蓄電池３が放電を開始したか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、放電を開始していないと判断された場合（ステップＳ１でＮＯ）、蓄電池３が放電を開始するまで待機状態となる。

一方、放電を開始したと判断された場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、環境温度測定部６は、蓄電池３が設置されている場所の環境温度Ｔ_０を測定する（ステップＳ２）。次に、負荷電力測定部４は、放電時に蓄電池３に印加される負荷電力の値を測定する（ステップＳ３）。通常、負荷電力の値は、放電レートを表す放電電流の時間率で示される。

次に、期待寿命値選択部７は、負荷電力測定部４によって測定された負荷電力の測定値を、環境温度測定部６によって測定された環境温度に最も近い負荷電力−蓄電池寿命テーブルの値と照合する（ステップＳ４）。予め、一定間隔の環境温度毎に、放電時に蓄電池に印加される負荷電力と蓄電池寿命との関係を求め、このデータをメモリなどの寿命データ記憶部５に負荷電力−蓄電池寿命テーブルとして記憶しておく。つまり、寿命データ記憶部５は、環境温度毎に負荷電力−蓄電池寿命テーブルを記憶している。次に、期待寿命値選択部７は、負荷電力−蓄電池寿命テーブルから負荷電力値に応じた期待寿命値Ｌ_０を選択し、制御部１２へ出力する（ステップＳ５）。

次に、放電回数計数部８ａは、蓄電池３の放電回数Ｎを計数し、制御部１２へ出力する（ステップＳ６）。次に、第１寿命低下量算出部１２ａは、（１）式に基づいて放電回数Ｎを時間に変換したものを変数とする自然対数関数として第１寿命低下量Ｌ_１を算出する（ステップＳ７）。

次に、平均値算出部１０は、一定の時間間隔毎に測定された蓄電池３の温度（蓄電池温度）を蓄電池温度測定部９から取得する（ステップＳ８）。蓄電池温度測定部９は、一定の時間間隔毎に蓄電池３の温度を測定している。

次に、平均値算出部１０は、蓄電池温度測定部９によって測定された蓄電池温度と測定回数とに基づいて平均値Ｔ_ｍを算出する（ステップＳ９）。次に、経過時間計数部８ｂは、蓄電池３を設置してからの経過時間Ｄを計数する（ステップＳ１０）。

次に、第２寿命低下量算出部１２ｂは、経過時間計数部８ｂによって計数された経過時間Ｄと、平均値算出部１０によって算出された蓄電池温度の平均値Ｔ_ｍと、環境温度測定部６によって測定された環境温度Ｔ_０とを（２）式に代入することにより第２寿命低下量Ｌ_２を算出する（ステップＳ１１）。

次に、残存寿命値算出部１２ｃは、（３）式に基づいて残存寿命値Ｌを算出する。すなわち、残存寿命値算出部１２ｃは、期待寿命値選択部７によって選択された期待寿命値Ｌ_０から、第１寿命低下量算出部１２ａによって算出された第１寿命低下量Ｌ_１及び第２寿命低下量算出部１２ｂによって算出された第２寿命低下量Ｌ_２を減算し、残存寿命値Ｌを算出する（ステップＳ１２）。

このようにして求めた残存寿命値Ｌは、制御部１２から残存寿命表示部１１に出力される。残存寿命表示部１１は、例えば液晶ディスプレイなどで構成され、残存寿命値算出部１２ｃによって算出された残存寿命値Ｌを画面上に表示する。なお、本実施の形態では、残存寿命値を表示することにより、ユーザに残存寿命値を報知しているが、本発明は特にこれに限定されず、ＬＥＤなどの点灯あるいは音などにより使用者に寿命を告知してもよい。

例えば、ＬＥＤを用いて残存寿命値をユーザに報知する場合、制御部１２は、残存寿命値に応じた色でＬＥＤを発光させたり、残存寿命値が規定値に達したか否かを判断し、規定値に達した場合にＬＥＤを点灯させたりする。例えば、制御部１２は、残存寿命値が０に達した場合にＬＥＤを点灯させる。また、例えば、音声などにより残存寿命値をユーザに報知する場合、制御部１２は、残存寿命値算出部１２ｃによって算出された残存寿命値に応じた音声をスピーカから出力したり、残存寿命値が規定値に達したか否かを判断し、規定値に達した場合に予め決められている音声をスピーカから出力させたりする。例えば、制御部１２は、残存寿命値が０に達した場合に予め決められている音声をスピーカから出力させる。

また、残存寿命値Ｌは、通信部１４を介して無停電電源装置本体１５に送信される。無停電電源装置本体１５は、通信部１４によって送信された残存寿命値Ｌを受信する。無停電電源装置本体１５は、残存寿命表示部を備えており、受信した残存寿命値Ｌを残存寿命表示部に表示する。本実施の形態では、電池寿命判定装置１が残存寿命表示部１１を備えている。しかしながら、電池寿命判定装置１が残存寿命表示部を備えておらず、無停電電源装置本体１５が残存寿命表示部を備えていてもよい。この場合、無停電電源装置本体１５の残存寿命表示部は、通信部１４によって送信された残存寿命値Ｌを表示する。

さらに、充電制御部１３は、残存寿命値Ｌに基づいて、放電しているニッケル・水素蓄電池３の充電を制御する。例えば、充電制御部１３は、残存寿命値Ｌが規定値以下になった場合に充電を行わないよう制御する。

なお、一般にニッケル・水素蓄電池は使用者の目に触れ難い場所に設置されているので、無停電電源装置本体の制御部のように、使用者の目に触れ易い部分に残存寿命表示部１１を設けるのが効果的である。

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２に係る電池寿命判定装置について説明する。実施の形態２に係る電池寿命判定方法は、ニッケル・水素蓄電池の寿命をさらに正確に判定することができる。実施の形態２に係る電池寿命判定方法は、環境温度の測定値と蓄電池温度の平均値との差を変数とする指数関数の値と、初期の期待寿命値とを乗算して随時期待寿命値を算出し、随時期待寿命値から第１寿命低下量及び第２寿命低下量を減算した値を残存寿命値として算出し、寿命を判定する。

上述した実施の形態１の電池寿命判定方法における期待寿命値Ｌ_０（初期期待寿命値と同義）は、厳密には蓄電池の温度履歴により指数関数的に変化する。この要素を実施の形態１の電池寿命判定方法に加えることにより、ニッケル・水素蓄電池の寿命をさらに正確に判定することができる。

図３は、実施の形態２における電池寿命判定装置の構成を示すブロック図である。なお、図３において、実施の形態１と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

図３に示す寿命判定部２は、負荷電力測定部４、寿命データ記憶部５、環境温度測定部６、期待寿命値選択部７、放電回数計数部８ａ、経過時間計数部８ｂ、蓄電池温度測定部９、平均値算出部１０、残存寿命表示部１１、制御部１２、充電制御部１３及び通信部１４を備える。

制御部１２は、第１寿命低下量算出部１２ａ、第２寿命低下量算出部１２ｂ、残存寿命値算出部１２ｃ及び随時期待寿命値算出部１２ｄを備える。随時期待寿命値算出部１２ｄは、寿命データ記憶部５から読み出された期待寿命値に平均値算出部１０からの情報を加味して随時期待寿命値を算出する。すなわち、随時期待寿命値算出部１２ｄは、環境温度測定部６によって測定された環境温度と平均値算出部１０によって算出された蓄電池温度の平均値との差を変数とする指数関数の値と、期待寿命値選択部７によって選択された期待寿命値とを乗算して随時期待寿命値を算出する。

残存寿命値算出部１２ｃは、随時期待寿命値算出部１２ｄによって算出された随時期待寿命値から第１寿命低下量算出部１２ａによって算出された第１寿命低下量及び第２寿命低下量算出部１２ｂによって算出された第２寿命低下量を減算して残存寿命値を算出する。

具体的には、期待寿命値をＬ_０、随時期待寿命値をＬ_ｍ、第１寿命低下量をＬ_１、期待寿命値Ｌ_０の算出時の環境温度をＴ_０、充放電時又は休止時の蓄電池温度の平均値をＴ_ｍ、第２寿命低下量をＬ_２、残存寿命値をＬとした場合、以下に示すように、随時期待寿命値Ｌ_ｍは下記の（４）式で、残存寿命値Ｌは下記の（５）式でそれぞれ表される。

Ｌ_ｍ＝Ｌ_０×２^{〔Ｔ０−Ｔｍ／１０〕}・・・（４）
Ｌ＝Ｌ_ｍ−（Ｌ_１＋Ｌ_２）・・・（５）

次に、図３に示す電池寿命判定装置を用いた電池寿命判定方法について、フローチャートに基づいて具体的に説明する。図４は、実施の形態２に係る電池寿命判定装置の動作を説明するためのフローチャートである。

図４のステップＳ２１〜Ｓ２５の処理は、図２のステップＳ１〜Ｓ５の処理と同じであるので説明を省略する。実施の形態２の電池寿命判定方法では、初期の期待寿命値Ｌ_０を求める処理（ステップＳ５）までは、実施の形態１の電池寿命判定方法と同じであるが、それ以降の動作が異なっている。

平均値算出部１０は、一定の時間間隔毎に測定された蓄電池３の温度（蓄電池温度）を蓄電池温度測定部９から取得する（ステップＳ２６）。蓄電池温度測定部９は、一定の時間間隔毎に蓄電池３の温度を測定する。次に、平均値算出部１０は、蓄電池温度測定部９によって測定された蓄電池温度と測定回数とに基づいて平均値Ｔ_ｍを算出する（ステップＳ２７）。

次に、随時期待寿命値算出部１２ｄは、環境温度測定部６によって測定された環境温度Ｔ_０と平均値算出部１０によって算出された蓄電池温度の平均値Ｔ_ｍとを（４）式に代入することにより随時期待寿命値Ｌ_ｍを算出する（ステップＳ２８）。

なお、図４のステップＳ２９〜Ｓ３２の処理は、図２のステップＳ６，Ｓ７，Ｓ１０，Ｓ１１の処理と同じであるので説明を省略する。

ついで、残存寿命値算出部１２ｃは、随時期待寿命値算出部１２ｄによって算出された随時期待寿命値Ｌ_ｍから第１寿命低下量Ｌ_１と第２寿命低下量Ｌ_２とを減ずることにより、残存寿命値Ｌを算出し、ニッケル・水素蓄電池３の寿命を判定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３４の処理は、図２のステップＳ１３の処理と同じである。

実施の形態２の電池寿命判定方法によれば、放電時にニッケル・水素蓄電池３に印加される負荷電力値から寿命値を算出するのに、予め負荷電力及び環境温度と寿命との関係を示す寿命データを用意し、この寿命データから負荷電力と環境温度の測定値に対応する寿命を選択して期待寿命値とするので、寿命を正確に予測することができる。しかも、実際の停電によって蓄電池３が本来のバックアップ機能を発揮して放電している場合には、その放電により劣化する蓄電池３の寿命が補正されるので、ニッケル・水素蓄電池の寿命を正確に精度よく判定することができる。

（実施の形態３）
続いて、実施の形態３に係る電池寿命判定装置について説明する。実施の形態３に係る電池寿命判定方法は、ニッケル・水素蓄電池の寿命をさらに正確に判定することができる。実施の形態３に係る電池寿命判定方法は、期待寿命値から第１寿命低下量及び第２寿命低下量を減算して残存寿命値を算出した後、残存寿命値を記憶する。そして、第１寿命低下量及び第２寿命低下量を減算する毎に残存寿命値を更新して寿命を判定する。

上述した実施の形態１の電池寿命判定方法において、第１寿命低下量及び第２寿命低下量を算出し、残存寿命値から第２寿命低下量を減算する間隔が短い程、残存寿命値の精度は向上する。この要素を実施の形態１の電池寿命判定方法に加えることにより、ニッケル・水素蓄電池の寿命をさらに正確に判定することができる。

図５は、実施の形態３における電池寿命判定装置の構成を示すブロック図である。なお、図５において、実施の形態１と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

図５に示す寿命判定部２は、負荷電力測定部４、寿命データ記憶部５、環境温度測定部６、期待寿命値選択部７、放電回数計数部８ａ、経過時間計数部８ｂ、蓄電池温度測定部９、平均値算出部１０、残存寿命表示部１１、制御部１２、充電制御部１３、通信部１４及び寿命値記憶部１６を備える。制御部１２は、第１寿命低下量算出部１２ａ、第２寿命低下量算出部１２ｂ及び残存寿命値算出部１２ｃを備える。

寿命値記憶部１６は、残存寿命値算出部１２ｃによって算出された残存寿命値を記憶する。残存寿命値算出部１２ｃは、寿命値記憶部１６に記憶されている前回算出した残存寿命値を読み出し、読み出した残存寿命値から第１寿命低下量及び第２寿命低下量を減算して最新の残存寿命値を算出する。そして、残存寿命値算出部１２ｃは、算出した最新の残存寿命値を寿命値記憶部１６に記憶し、寿命値記憶部１６の内容を更新する。

具体的には、初期の期待寿命値をＬ_０、第１寿命低下量をＬ_１、初期期待寿命値Ｌ_０の算出時の環境温度をＴ_０、充放電時又は休止時の蓄電池温度の平均値をＴ_ｍ、第２寿命低下量をＬ_２、最新の残存寿命値をＬ_Ｘ、前回の残存寿命値をＬ_Ｘ−１、残存寿命値から第２寿命低下量Ｌ_２を減算する間隔をＤ_Ｘとした場合、以下に示すように、第２寿命低下量Ｌ_２は下記の（６）式で、残存寿命値Ｌ_Ｘは下記の（７）式でそれぞれ表される。

Ｌ_２＝ｄ×Ｄ_Ｘ×２^{〔Ｔｍ−Ｔ０／１０〕}・・・（６）
Ｌ_Ｘ＝Ｌ_Ｘ−１−（Ｌ_１＋Ｌ_２） ｛Ｘ≧１｝・・・（７）

次に、図５に示す電池寿命判定装置を用いた電池寿命判定方法について、フローチャートに基づいて具体的に説明する。図６は、実施の形態３に係る電池寿命判定装置の動作を説明するためのフローチャートである。

図６のステップＳ４１の処理は、図２のステップＳ１の処理と同じであるので説明を省略する。ステップＳ４２において、制御部１２は、残存寿命値の算出回数Ｘが１であるか否かを判断する。制御部１２は、残存寿命値の算出回数を記憶している。ここで、算出回数Ｘが１であると判断された場合、すなわち、残存寿命値を初めて算出する場合（ステップＳ４２でＹＥＳ）、ステップＳ４３の処理に移行する。ステップＳ４３〜Ｓ４６の処理は、図２のステップＳ２〜Ｓ５の処理と同じであるので説明を省略する。

一方、算出回数Ｘが１でないと判断された場合（ステップＳ４２でＮＯ）、残存寿命値算出部１２ｃは、寿命値記憶部１６に記憶されている前回の残存寿命値を読み出す（ステップＳ４７）。次に、環境温度測定部６は、蓄電池３が設置されている場所の環境温度Ｔ_０を測定する（ステップＳ４８）。ステップＳ４９〜Ｓ５２までの処理は、図２のステップＳ６〜Ｓ９の処理と同じであるので説明を省略する。

次に、経過時間計数部８ｂは、残存寿命値の算出回数Ｘが１である場合、蓄電池３を設置してからの経過時間Ｄ_Ｘを計数し、残存寿命値の算出回数Ｘが１でない場合、前回の残存寿命値が算出されてからの経過時間Ｄ_Ｘを計数する（ステップＳ５３）。経過時間計数部８ｂは、前回の残存寿命値が算出された時刻を記憶しており、この時刻を基に前回の残存寿命値が算出されてからの経過時間Ｄ_Ｘを計数する。

次に、第２寿命低下量算出部１２ｂは、経過時間計数部８ｂによって計数された経過時間Ｄ_Ｘと、平均値算出部１０によって算出された蓄電池温度の平均値Ｔ_ｍと、環境温度測定部６によって測定された環境温度Ｔ_０とを（６）式に代入することにより第２寿命低下量Ｌ_２を算出する（ステップＳ５４）。

次に、残存寿命値算出部１２ｃは、（７）式に基づいて最新の残存寿命値Ｌ_Ｘを算出する。すなわち、残存寿命値算出部１２ｃは、残存寿命値の算出回数Ｘが１である場合、期待寿命値選択部７によって選択された期待寿命値Ｌ_０から、第１寿命低下量算出部１２ａによって算出された第１寿命低下量Ｌ_１及び第２寿命低下量算出部１２ｂによって算出された第２寿命低下量Ｌ_２を減算し、残存寿命値Ｌを算出する。また、残存寿命値算出部１２ｃは、残存寿命値の算出回数Ｘが１でない場合、寿命値記憶部１６から読み出した前回の残存寿命値Ｌ_Ｘ−１から、第１寿命低下量算出部１２ａによって算出された第１寿命低下量Ｌ_１及び第２寿命低下量算出部１２ｂによって算出された第２寿命低下量Ｌ_２を減算し、最新の残存寿命値Ｌ_Ｘを算出する（ステップＳ５５）。

次に、残存寿命値算出部１２ｃは、算出した最新の残存寿命値Ｌ_Ｘを寿命値記憶部１６に記憶し、寿命値記憶部１６の記憶内容を更新する（ステップＳ５６）。次に、制御部１２は、残存寿命値の算出回数Ｘをインクリメントする（ステップＳ５７）。ステップＳ３４の処理は、図２のステップＳ１３の処理と同じである。

実施の形態３の電池寿命判定方法によれば、放電時にニッケル・水素蓄電池３に印加される負荷電力値から寿命値を算出するのに、予め負荷電力及び環境温度と寿命との関係を示す寿命データを用意し、この寿命データから負荷電力と環境温度の測定値に対応する寿命を選択して期待寿命値とするので、寿命を正確に予測することができる。しかも、実際の停電によって蓄電池が本来のバックアップ機能を発揮して放電している場合には、その放電により劣化する蓄電池の寿命を補正するので、ニッケル・水素蓄電池の寿命を正確に精度よく判定することができる。

次に、各実施の形態の電池寿命判定方法において、上述した各式に基づき、様々な条件下で残存寿命値を算出した実施例について説明する。

（実施例１）
実施例１では、球状水酸化ニッケル粉末を３次元多孔体ニッケルに充填した正極と、水素吸蔵合金粉末をニッケルメッキしたパンチングメタルに塗布した負極とを、それらの理論容量比が１／２（正極に対して負極が２倍）となるように組み合わせ、スルホン化ポリプロピレン不織布からなるセパレータを介して捲回し、電極群を構成した。この電極群を鉄製でニッケルめっきされた円筒缶に挿入し、ＫＯＨとＮａＯＨの水溶液からなる電解液を注入した後、封口板及びガスケットにより缶の開口部を密封した。こうして直径１７ｍｍ、高さ５０ｍｍ、セパレータの厚み０．１８ｍｍ、及び公称容量１８００ｍＡｈの円筒型ニッケル・水素蓄電池Ａを作製した。

この蓄電池Ａを図１の電池寿命判定装置に組み込み、電池寿命判定装置と一体化させた。そして、このニッケル・水素蓄電池に対して、十分に初期活性化サイクルを経させた後に、４０℃雰囲気下で下記の充放電試験を行った。期待寿命値（初期期待寿命値）Ｌ_０は、環境温度と、放電電流値の関係から予め抽出した蓄電池の寿命情報とを比較して算出した。
充電：９００ｍＡ、最高到達電圧から５ｍＶ電圧低下時に充電停止（いわゆる−△Ｖ制御方式）
休止：６９時間

以上の充電及び休止の後、放電電流１８００ｍＡにて１．０Ｖまで放電を行なった。この放電を３００日、９００日及び１５００日繰り返した時点で、図２のフローチャートに基づいて残存寿命値Ｌを算出した。この電池寿命判定装置は、ニッケル・水素蓄電池の残存容量が１０８０ｍＡｈ（公称容量の６０％）に達した時点をもって寿命と判断した。

期待寿命値Ｌ_０、それを算出する際の環境温度、放電レート（時間率で表示）、及び寿命判定に用いた（１）式及び（２）式の定数ａ，ｂ，ｃ，ｄの値を下記の表１のＮｏ．１に示し、残存寿命値Ｌの算出結果を下記の表２のＮｏ．１に示す。

（実施例２）
実施例２では、実施例１の電池寿命判定装置及び蓄電池Ａを用い、放電レートを時間率×５及び時間率×０．５に代え、図２のフローチャートに基づいて残存寿命値Ｌを算出した。期待寿命値Ｌ_０、算出の条件、及び定数ａ，ｂ，ｃ，ｄの値を下記の表１のＮｏ．２，３にそれぞれ示し、残存寿命値Ｌの算出結果を下記の表２のＮｏ．２，３にそれぞれ示す。なお、下記の表１のＮｏ．２は、時間率を５倍したときの期待寿命値Ｌ_０を表し、下記の表１のＮｏ．３は、時間率を０．５倍したときの期待寿命値Ｌ_０を表している。

（比較例１）
比較例１は、実施例１〜３に対する比較例である。比較例１では、実施例１の電池寿命判定装置及び蓄電池Ａを用い、実施例１，２と同様の条件下で、（１）式〜（３）式の代わりに一次関数Ｌ＝Ｌ_０−ｅＮを用いて残存寿命値Ｌを算出した。ここで、定数ｅは、セパレータの厚みなどニッケル・水素蓄電池の構造によって変化するとともに、放電回数Ｎを時間に変換する次元を有する。期待寿命値Ｌ_０、算出の条件及び定数ｅの値を下記の表１のＮｏ．９〜１１に示し、残存寿命値Ｌの算出結果を下記の表２のＮｏ．９〜１１に示す。なお、下記の表１のＮｏ．９は、時間率を１倍したときの期待寿命値Ｌ_０を表し、下記の表１のＮｏ．１０は、時間率を５倍したときの期待寿命値Ｌ_０を表し、下記の表１のＮｏ．１１は、時間率を０．５倍したときの期待寿命値Ｌ_０を表している。

（実施例３）
実施例３では、実施例１の電池寿命判定装置及び蓄電池Ａを用い、図４のフローチャートに基づいて残存寿命値Ｌを算出した。この際、電池寿命判定装置は、（４）式及び（５）式を用いて残存寿命値Ｌを算出する。期待寿命値Ｌ_０、算出の条件、及び定数ａ，ｂ，ｃ，ｄの値を下記の表１のＮｏ．４に示し、残存寿命値Ｌの算出結果を下記の表２のＮｏ．４に示す。なお、蓄電池温度の平均値Ｔ_ｍは、下記の表２に示すとおりである。

（実施例４）
実施例４では、実施例１の電池寿命判定装置及び蓄電池Ａを用い、環境温度を３５℃に変えた以外は実施例１と同様の条件で残存寿命値Ｌを算出した。期待寿命値Ｌ_０、算出の条件、及び定数ａ，ｂ，ｃ，ｄの値を下記の表１のＮｏ．５に示し、残存寿命値Ｌの算出結果を下記の表２のＮｏ．５に示す。なお、下記の表１のＮｏ．５は、環境温度を３５℃にしたときの期待寿命値Ｌ_０を表している。

（比較例２）
比較例２は、実施例４に対する比較例である。比較例２では、実施例１の電池寿命判定装置及び蓄電池Ａを用い、実施例４と同様の条件で、一次関数Ｌ＝Ｌ_０−ｅＮを用いて残存寿命値Ｌを算出した。なお、定数ｅは、比較例１と同じである。期待寿命値Ｌ_０、算出の条件及び定数ｅの値を下記の表１のＮｏ．１２に示し、残存寿命値Ｌの算出結果を下記の表２のＮｏ．１２に示す。なお、下記の表１のＮｏ．１２は、環境温度を３５℃にしたときの期待寿命値Ｌ_０を表している。

（実施例５）
実施例５では、セパレータの厚みが０．１８ｍｍであり、公称容量が１６００ｍＡｈである点以外は実施例１と同様の構造の円筒型ニッケル・水素蓄電池Ｂを作製するとともに、セパレータの厚みが０．２６ｍｍであり、公称容量が１４００ｍＡｈである点以外は実施例１と同様の円筒型ニッケル・水素蓄電池Ｃを作製した。これらの蓄電池Ｂ，Ｃについて、実施例１と同様の条件で残存寿命値Ｌを算出した。期待寿命値Ｌ_０、算出の条件、及び定数ａ，ｂ，ｃ，ｄの値を下記の表１のＮｏ．６，７に示し、残存寿命値Ｌの算出結果を下記の表２のＮｏ．６，７に示す。なお、下記の表１のＮｏ．６は、蓄電池Ｂを用いたときの期待寿命値Ｌ_０を表し、下記の表１のＮｏ．７は、蓄電池Ｃを用いたときの期待寿命値Ｌ_０を表している。

（比較例３）
比較例３は、実施例５に対する比較例である。比較例３では、実施例５の電池寿命判定装置及び蓄電池Ｂ，Ｃを用い、実施例５と同様の条件で、一次関数Ｌ＝Ｌ_０−ｅＮを用いて残存寿命値Ｌを算出した。なお、定数ｅは、比較例１と同様に放電回数Ｎを時間に変換する次元を有している。期待寿命値Ｌ_０、算出の条件及び定数ｅの値を下記の表１のＮｏ．１３，１４に示し、残存寿命値Ｌの算出結果を下記の表２のＮｏ．１３，１４に示す。なお、下記の表１のＮｏ．１３は、蓄電池Ｂを用いたときの期待寿命値Ｌ_０を表し、下記の表１のＮｏ．１４は、蓄電池Ｃを用いたときの期待寿命値Ｌ_０を表している。

（参考例）
参考例では、実施例１において第１寿命低下量Ｌ_１を算出するための（１）式に代えて、下記の（８）式に基づいて第１寿命低下量Ｌ_１を算出した。（８）式における定数ｆは、定数ｂと同様の意味を有しつつも放電回数Ｎを時間に変換する次元を有さない。さらに、参考例では、実施例１において第２寿命低下量Ｌ_２を算出するための（２）式に代えて、下記の（９）式に基づいて第２寿命低下量を算出した。なお、（９）式におけるｇは定数である。すなわち残存寿命値Ｌを、一旦は放電回数の次元で算出した。その後１回の充放電に掛かる時間を７２時間（３日）として時間の次元で寿命を予測するようにした。期待寿命値Ｌ_０、算出の条件、及び定数ａ，ｃ，ｆ，ｇの値を下記の表１のＮｏ．８に示し、残存寿命値Ｌの算出結果を下記の表２のＮｏ．８に示す。

Ｌ_１＝ａ×ｌｎ（ｆ×Ｎ）＋ｃ・・・（８）
Ｌ_２＝ｇ×Ｎ×２^{〔Ｔｍ−Ｔ０／１０〕}・・・（９）

（実施例６）
実施例６では、実施例１の電池寿命判定装置及び蓄電池Ａを用い、図６のフローチャートに基づいて残存寿命値Ｌ（Ｌ_Ｘ）を算出した。この際、電池寿命判定装置は、（６）式を用いて第２寿命低下量Ｌ_２を算出し、（７）式を用いて残存寿命値Ｌ（Ｌ_Ｘ）を算出した。期待寿命値Ｌ_０、算出の条件、及び定数ａ，ｂ，ｃ，ｄの値を下記の表１のＮｏ．１５に示し、残存寿命値Ｌ（Ｌ_Ｘ）の算出結果を下記の表２のＮｏ．１５に示す。

なお、実施例６では、第２寿命低下量Ｌ_２を３００日毎に算出し、残存寿命値から減算を行った。この際算出した第２寿命低下量Ｌ_２は下記の表３に示すとおりである。表３は、３００日毎に算出した蓄電池温度の平均値Ｔ_ｍ及び第２寿命低下量Ｌ_２を示している。図７は、実施例６、実施例１及び参考例において、経過時間に対する残存寿命値の推移を示す図である。図７において、四角点７１は、実施例１で算出される残存寿命値の推移を表し、三角点７２は、参考例で算出される残存寿命値の推移を表し、菱形点７３は、実施例６で算出される残存寿命値の推移を表している。

表２は、上記各実施例１〜６、比較例１〜３及び参考例で求めた残存寿命値Ｌの値と実測値との乖離を経過時間（日数）毎に示している。乖離日数は、残存寿命値Ｌに経過日数を加算した値から実測値を減算することにより算出される。例えば、Ｎｏ．１において、３００日後の残存寿命値Ｌは１０６１日であり、実測値は１５３０日であるので、残存寿命値Ｌに３００日を加算した日数から実測値を減算し、乖離日数は−１６９日となる。

表２より、ＮＯ．９〜１４に示した比較例１〜３は実測値との乖離が顕著であるのに対し、Ｎｏ．１〜７に示した実施例１〜６は実測値との乖離が僅かであることが分かる。この傾向は経過時間が増える程強くなる。この理由として、水素吸蔵合金の腐食はサイクルの繰返しにより沈静化する一方、放電回数とは係わりなくニッケル・水素蓄電池を設置してからの経過時間に依存するため、本実施の形態の関係式に近似できるためであると考えられる。

その反面、経過時間という放電回数とは係わりのない因子を考慮しなかった参考例（Ｎｏ．８）は、比較例１〜３ほどではないものの実測値との乖離が顕著であった。特に本実施例の場合、負極理論容量が正極理論容量の２倍となるよう電池を構成していることから、電池の寿命劣化速度が一次関数から大きく乖離し、より本実施の形態の関係式に近づいたことが影響したと考えられる。

また、Ｎｏ．１〜３に示す実施例１，２の判定結果よりもＮｏ．４に示す実施例３の判定結果の方が、経過時間が長くなるほど高精度になっている。この理由としては、実施例３が、実施例１，２よりも充放電に伴う電池の発熱や環境温度の変化を考慮しやすくなったためと考えられる。

さらに、Ｎｏ．４に示す実施例３の判定結果よりもＮｏ．１５に示す実施例６の判定結果の方が、経過時間が長くなるほど高精度になっている。この理由としては、第２寿命低下量Ｌ_２を算出する精度が上昇したためと考えられる。つまり、１２００日後の寿命低下量を算出する際、Ｎｏ．４では、１２００日の間の蓄電池温度の平均値Ｔ_ｍを算出して第２寿命低下量Ｌ_２を算出しているのに対し、Ｎｏ．１５では、３００日毎に蓄電池温度の平均値Ｔ_ｍを算出し３００日毎に第２寿命低下量Ｌ_２を算出している。そして、その第２寿命低下量Ｌ_２を都度、残存寿命値Ｌから減算しているため、残存寿命値Ｌの精度が向上したと考えられる。そのため、１２００日後に測定した蓄電池温度の平均値Ｔ_ｍが５１℃であったことに対し、Ｎｏ．４よりＮｏ．１５の方が、第２寿命低下量Ｌ_２を、より精度良く算出できたと考えられる。同様に１５００日後に測定した蓄電池の平均温度が３４℃であったことに対し、Ｎｏ．４よりＮｏ．１５の方が、第２寿命低下量Ｌ_２を、より精度良く算出できたと考えられる。

なお、本実施例１〜６では比較的放熱性の高い金属製の電池缶を用いたが、放熱性の低い樹脂製の電槽を用いた場合、（４）式及び（５）式による判定の効果がより顕著になるものと考えられる。

さらに、本実施例１〜６では、電池の充電方法として−ΔＶ制御方式の間欠充電を選択したが、温度制御方式であるｄＴ／ｄｔ制御方式やタイマー制御方式などの間欠充電、もしくはトリクル充電を行う場合でもほぼ同様な結果が得られる。

本発明に係る電池寿命判定装置及び電池寿命判定方法は、蓄電池の寿命を正確に判定することができ、無停電電源装置などに用いる蓄電池の寿命を判定する電池寿命判定装置及び電池寿命判定方法として有用である。

実施の形態１における電池寿命判定装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る電池寿命判定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２における電池寿命判定装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る電池寿命判定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３における電池寿命判定装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る電池寿命判定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施例６、実施例１及び参考例において、経過時間に対する残存寿命値の推移を示す図である。

符号の説明

１ 電池寿命判定装置
２ 寿命判定部
３ 蓄電池
４ 負荷電力測定部
５ 寿命データ記憶部
６ 環境温度測定部
７ 期待寿命値選択部
８ａ 放電回数計数部
８ｂ 経過時間計数部
９ 蓄電池温度測定部
１０ 平均値算出部
１１ 残存寿命表示部
１２ 制御部
１２ａ 第１寿命低下量算出部
１２ｂ 第２寿命低下量算出部
１２ｃ 残存寿命値算出部
１２ｄ 随時期待寿命値算出部
１３ 充電制御部
１４ 通信部

Claims (7)

1. 放電時に蓄電池に印加される負荷電力及び前記蓄電池が設置された場所の環境温度と、前記蓄電池の寿命との関係を示す寿命データを記憶する寿命データ記憶部と、
   前記蓄電池に印加される負荷電力を測定する負荷電力測定部と、
   前記環境温度を測定する環境温度測定部と、
   前記寿命データ記憶部に記憶されている前記寿命データを参照し、前記負荷電力測定部によって測定された負荷電力及び前記環境温度測定部によって測定された環境温度に対応する寿命を期待寿命値として選択する期待寿命値選択部と、
   前記蓄電池の放電回数を計数する放電回数計数部と、
   前記放電回数計数部によって計数された放電回数を時間に変換した値を変数とする自然対数関数に基づいて、前記期待寿命値を低下させるための第１寿命低下量を算出する第１寿命低下量算出部と、
   充放電時又は休止時における前記蓄電池の温度の平均値を算出する平均値算出部と、
   前記蓄電池を設置してからの経過時間を計数する経過時間計数部と、
   前記平均値算出部によって算出された蓄電池温度の平均値と前記環境温度測定部によって測定された環境温度との差を変数とする指数関数の値と、前記経過時間計数部によって計数された前記蓄電池を設置してからの経過時間とを乗算することにより、前記期待寿命値を低下させるための第２寿命低下量を算出する第２寿命低下量算出部と、
   前記期待寿命値選択部によって選択された期待寿命値から前記第１寿命低下量算出部によって算出された第１寿命低下量及び前記第２寿命低下量算出部によって算出された第２寿命低下量を減算して残存寿命値を算出する残存寿命値算出部と、
   前記残存寿命値算出部によって算出された前記残存寿命値を記憶する寿命値記憶部とを備え、
   前記経過時間計数部は、前回の前記残存寿命値が算出されてからの経過時間をさらに計数し、
   前記第２寿命低下量算出部は、前記残存寿命値の算出回数が２以上である場合、前記平均値算出部によって算出された蓄電池温度の平均値と前記環境温度測定部によって測定された環境温度との差を変数とする指数関数の値と、前記経過時間計数部によって計数された前回の前記残存寿命値が算出されてからの経過時間とを乗算することにより第２寿命低下量を算出し、
   前記残存寿命値算出部は、前記寿命値記憶部に記憶されている前回算出した前記残存寿命値を読み出し、読み出した前記残存寿命値から前記第１寿命低下量及び前記第２寿命低下量を減算して最新の残存寿命値を算出することを特徴とする電池寿命判定装置。
2. 前記環境温度測定部によって測定された環境温度と前記平均値算出部によって算出された蓄電池温度の平均値との差を変数とする指数関数の値と、前記期待寿命値選択部によって選択された期待寿命値とを乗算して随時期待寿命値を算出する随時期待寿命値算出部をさらに備え、
   前記残存寿命値算出部は、前記随時期待寿命値算出部によって算出された前記随時期待寿命値から前記第１寿命低下量算出部によって算出された第１寿命低下量及び前記第２寿命低下量算出部によって算出された第２寿命低下量を減算して残存寿命値を算出することを特徴とする請求項１記載の電池寿命判定装置。
3. 前記蓄電池は、ニッケル・水素蓄電池を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の電池寿命判定装置。
4. 前記蓄電池は、前記電池寿命判定装置の各部と一体に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電池寿命判定装置。
5. 前記残存寿命値算出部によって算出された前記残存寿命値をユーザに報知する報知部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電池寿命判定装置。
6. 前記残存寿命値算出部によって算出された前記残存寿命値を送信する送信部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電池寿命判定装置。
7. 前記残存寿命値算出部によって算出された前記残存寿命値に基づいて前記蓄電池の充電を制御する充電制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電池寿命判定装置。

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