JP7231346B2 - 蓄電システムの寿命判定方法、及び蓄電システム - Google Patents

Description

本発明は、蓄電システムの寿命判定方法、及び蓄電システムに関する。

充放電が可能な蓄電池を備える蓄電システムは、例えば、停電時において負荷装置に一定期間電力を供給することが可能な無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）として使用することができる。蓄電システムは、外部電源から外部負荷に交流電力が供給される平時において、その交流電力を分岐して受電し、コンバータを介して直流電力に変換した上で充電回路により蓄電池を充電しておく。そして、停電が発生したときに、蓄電システムは、蓄電池に充電された電力をインバータで交流電力に変換し、負荷装置へ交流電力を供給することで、負荷装置への電力供給が遮断されないようにしている。

上記のような蓄電システムは、発生の予測が困難な停電に対して常時待機するスタンバイユースでの運用が想定されているため、経年劣化により製品寿命が近づいた場合には、動作が停止する前に交換等の対応が必要となる。しかし、蓄電システムは、一般的に、停電が発生しない限り負荷装置に対して放電を行うことがなく、長期間の待機状態において生じる僅かな自己放電に対して、充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）の減少を補う補充電により満充電に近い状態が維持される。そのため、充電量の変化が少ない蓄電システムは、例えば特許文献１に開示されているように、補充電の実行中に蓄電池の内部抵抗を測定し、当該内部抵抗の経時変化により蓄電池の寿命が判定される。

より具体的には、特許文献１に開示された従来技術は、蓄電池の自己放電や回路の電力消費等により再充電容量に到達した場合にパルス充電を行い、パルス充電のＯＮ期間及びＯＦＦ期間のそれぞれにおいて測定された蓄電池の電圧の差分に基づいて内部抵抗を算出している。

特開２００６－１５３６６３号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、補充電をパルス充電で行うことにより蓄電池の内部抵抗を算出しているため、蓄電池に電力を供給する外部電源にとっては負荷が急変動することになり、当該外部電源に接続された蓄電システム以外の電子機器への電力供給が不安定化する虞が生じる。また、パルス充電による寿命判定は、充電時間が増加することにより、外部電源にとっての負荷変動の継続時間も増加してしまう。さらに、当該従来技術では、外部電源が供給する電力の急変動により電気的なノイズが生じやすくなり、電磁妨害（ＥＭＩ：Electro Magnetic Interference）を発生させる虞が生じる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外部電源への影響を低減しつつ、蓄電池の寿命を判定することができる蓄電システムの寿命判定方法、及び蓄電システムを提供することにある。

＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、蓄電池の自己放電に対して一定電流で補充電を行う補充電ステップと、前記補充電の開始時における前記蓄電池の第１内部抵抗を測定する第１内部抵抗測定ステップと、前記補充電の終了時における前記蓄電池の第２内部抵抗を測定する第２内部抵抗測定ステップと、前記第１内部抵抗及び前記第２内部抵抗の経時変化に基づいて前記蓄電池の寿命を判定する寿命判定ステップと、を含む、蓄電システムの寿命判定方法である。

蓄電システムは、待機中に生じる自己放電で消失した充電量を回復させるための補充電が行われ、当該補充電の開始時において蓄電池の第１内部抵抗が測定されると共に、当該補充電の終了時において蓄電池の第２内部抵抗が測定される。そして、蓄電システムは、運用中に繰り返し行われる補充電において、第１内部抵抗及び第２内部抵抗のそれぞれの経時変化を監視することにより蓄電池の寿命を判定する。このとき、補充電は、一定電流で行われるため、充電期間中においては電流のＯＦＦ期間が存在しない。しかしながら、本発明に係る蓄電システムは、蓄電池の内部抵抗を、充電電流がＯＦＦからＯＮに切り替わる補充電の開始時、及び充電電流がＯＮからＯＦＦに切り替わる補充電の終了時において測定しているため、補充電をパルス充電のように間欠的に行う必要がない。

これにより本発明の第１の態様によれば、蓄電システムにおける蓄電池の寿命判定を一定電流による補充電を利用して行うため、蓄電池に電力を供給する外部電源に対して負荷の急変動を与えないため、当該外部電源に接続された蓄電システム以外の電子機器への電力供給が不安定化する虞が低減される。また、本発明の第１の態様によれば、一定電流での補充電を行うことにより、パルス充電などの間欠的な充電と比較して充電時間の増加を抑制することができるため、外部電源に対する負荷の継続時間も抑制することができる。さらに、本発明によれば、外部電源が供給する電力の急変動を抑制できることにより、電気的なノイズに伴う電磁妨害の発生を抑制することができる。従って、本発明の第１の態様に係る蓄電システムの寿命判定方法によれば、外部電源への影響を低減しつつ、蓄電池の寿命を判定することができる。

＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、上記した本発明の第１の態様において、前記第１内部抵抗測定ステップにおいては、前記補充電の開始直前における前記蓄電池の電圧と、前記補充電の開始直後における前記蓄電池の電圧及び電流と、に基づいて前記第１内部抵抗を算出する、蓄電システムの寿命判定方法である。

本発明の第２の態様によれば、蓄電池の状態を監視するために一般的な蓄電システムが行う電圧測定及び電流測定を利用して第１内部抵抗を算出することができる他、補充電開始のタイミングにおける第１内部抵抗を算出することができるため、例えば補充電の進行に伴って変化する蓄電池温度の影響を排除した寿命判定を行うことができる。

＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、上記した本発明の第１又は２の態様において、前記第２内部抵抗測定ステップにおいては、前記補充電の終了直前における前記蓄電池の電圧及び電流と、前記補充電の終了直後における前記蓄電池の電圧と、に基づいて前記第２内部抵抗を算出する、蓄電システムの寿命判定方法である。

本発明の第３の態様によれば、蓄電池の状態を監視するために一般的な蓄電システムが行う電圧測定及び電流測定を利用して第２内部抵抗を算出することができる他、補充電終了のタイミングにおける第２内部抵抗を算出することができるため、例えば、蓄電システムが極端な低温環境に配置されていることにより上記の第１内部抵抗が正確に測定できない場合であっても、補充電により蓄電池の温度が上昇した状態で寿命判定を行うことができる。

＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、上記した本発明の第１乃至３のいずれかの態様において、前記寿命判定ステップにおいては、前記第１内部抵抗及び前記第２内部抵抗のうち、一方の経時変化を検知した場合と両方の経時変化を検知した場合とにおいて、段階的に前記蓄電池の寿命を判定する、蓄電システムの寿命判定方法である。

本発明の第４の態様によれば、第１内部抵抗及び前記第２内部抵抗のそれぞれによって独立に経時変化を確認することで蓄電池の段階的な寿命判定が可能になり、寿命判定結果の信頼性を向上させることができる。

＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、上記した本発明の第１乃至４のいずれかの態様において、繰り返し実行される前記補充電よりも長いサイクルで定期的に前記蓄電池のリフレッシュ放電及び再充電を行う定期メンテナンスステップをさらに含む、蓄電システムの寿命判定方法である。

本発明の第５の態様によれば、上記した蓄電システムの運用中に繰り返し実行される補充電よりも長い周期で定期的に蓄電池の保守を行い、充放電動作に異常が無いかを確認すると共に、蓄電池の所謂メモリ効果を解消することができる。

＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、上記した本発明の第５の態様において、前記定期メンテナンスステップにおいては、前記再充電をパルス充電で行いながら前記蓄電池の第３内部抵抗を測定し、前記第３内部抵抗の経時変化に基づいて前記蓄電池の寿命を判定する、蓄電システムの寿命判定方法である。

これにより本発明の第６の態様によれば、第１内部抵抗及び第２内部抵抗に加えて、第３内部抵抗に基づく蓄電池の寿命判断を行うことができ、寿命判定結果の信頼性を向上させることができる。

＜本発明の第７の態様＞
本発明の第７の態様は、蓄電池と、外部電源から供給される電力により前記蓄電池を充電する充電回路と、前記蓄電池の自己放電に対して一定電流で補充電を行うよう前記充電回路を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記補充電の開始時における前記蓄電池の第１内部抵抗と前記補充電の終了時における前記蓄電池の第２内部抵抗とを測定し、前記第１内部抵抗及び前記第２内部抵抗の経時変化に基づいて前記蓄電池の寿命を判定する、蓄電システムである。

蓄電システムは、待機中に生じる自己放電で消失した充電量を回復させるための補充電が行われ、当該補充電の開始時において蓄電池の第１内部抵抗が測定されると共に、当該補充電の終了時において蓄電池の第２内部抵抗が測定される。そして、蓄電システムは、運用中に繰り返し行われる補充電において、第１内部抵抗及び第２内部抵抗のそれぞれの経時変化を監視することにより蓄電池の寿命を判定する。このとき、補充電は、一定電流で行われるため、充電期間中においては電流のＯＦＦ期間が存在しない。しかしながら、本発明に係る蓄電システムは、蓄電池の内部抵抗を、充電電流がＯＦＦからＯＮに切り替わる補充電の開始時、及び充電電流がＯＮからＯＦＦに切り替わる補充電の終了時において測定しているため、補充電をパルス充電のように間欠的に行う必要がない。

これにより本発明の第７の態様によれば、蓄電システムにおける蓄電池の寿命判定を一定電流による補充電を利用して行うため、蓄電池に電力を供給する外部電源に対して負荷の急変動を与えないため、当該外部電源に接続された蓄電システム以外の電子機器への電力供給が不安定化する虞が低減される。また、本発明の第７の態様によれば、一定電流での補充電を行うことにより、パルス充電などの間欠的な充電と比較して充電時間の増加を抑制することができるため、外部電源に対する負荷の継続時間も抑制することができる。さらに、本発明の第７の態様によれば、外部電源が供給する電力の急変動を抑制できることにより、電気的なノイズに伴う電磁妨害の発生を抑制することができる。従って、本発明の第７の態様に係る蓄電システムによれば、外部電源への影響を低減しつつ、蓄電池の寿命を判定することができる。

＜本発明の第８の態様＞
本発明の第８の態様は、上記した本発明の第７の態様において、前記制御装置は、前記補充電の開始直前における前記蓄電池の電圧と、前記補充電の開始直後における前記蓄電池の電圧及び電流と、に基づいて前記第１内部抵抗を算出する、蓄電システムである。

本発明の第８の態様によれば、蓄電池の状態を監視するために一般的な蓄電システムが行う電圧測定及び電流測定を利用して第１内部抵抗を算出することができる他、補充電開始のタイミングにおける第１内部抵抗を算出することができるため、例えば補充電の進行に伴って変化する蓄電池温度の影響を排除した寿命判定を行うことができる。

＜本発明の第９の態様＞
本発明の第９の態様は、上記した本発明の第７又は８の態様において、前記制御装置は、前記補充電の終了直前における前記蓄電池の電圧及び電流と、前記補充電の終了直後における前記蓄電池の電圧と、に基づいて前記第２内部抵抗を算出する、蓄電システムである。

本発明の第９の態様によれば、蓄電池の状態を監視するために一般的な蓄電システムが行う電圧測定及び電流測定を利用して第２内部抵抗を算出することができる他、補充電終了のタイミングにおける第２内部抵抗を算出することができるため、例えば、蓄電システムが極端な低温環境に配置されていることにより上記の第１内部抵抗が正確に測定できない場合であっても、補充電により蓄電池の温度が上昇した状態で寿命判定を行うことができる。

＜本発明の第１０の態様＞
本発明の第１０の態様は、上記した本発明の第７乃至９のいずれかの態様において、前記制御装置は、前記第１内部抵抗及び前記第２内部抵抗のうち、一方の経時変化を検知した場合と両方の経時変化を検知した場合とにおいて、段階的に前記蓄電池の寿命を判定する、蓄電システムである。

本発明の第１０の態様によれば、第１内部抵抗及び前記第２内部抵抗のそれぞれによって独立に経時変化を確認することで蓄電池の段階的な寿命判定が可能になり、寿命判定結果の信頼性を向上させることができる。

＜本発明の第１１の態様＞
本発明の第１１の態様は、上記した本発明の第７乃至１０のいずれかの態様において、前記制御装置は、繰り返し実行される前記補充電よりも長いサイクルで定期的に前記蓄電池のリフレッシュ放電及び再充電する定期メンテナンスを行う、蓄電システムである。

本発明の第１１の態様によれば、上記した蓄電システムの運用中に繰り返し実行される補充電よりも長い周期で定期的に蓄電池の保守を行い、充放電動作に異常が無いかを確認すると共に、蓄電池の所謂メモリ効果を解消することができる。

＜本発明の第１２の態様＞
本発明の第１２の態様は、上記した本発明の第１１の態様において、前記制御装置は、前記定期メンテナンスにおいて、前記再充電をパルス充電で行いながら前記蓄電池の第３内部抵抗を測定し、前記第３内部抵抗の経時変化に基づいて前記蓄電池の寿命を判定する、蓄電システムである。

これにより本発明の第１２の態様によれば、第１内部抵抗及び第２内部抵抗に加えて、第３内部抵抗に基づく蓄電池の寿命判断を行うことができ、寿命判定結果の信頼性を向上させることができる。

本発明によれば、外部電源への影響を低減しつつ、蓄電池の寿命を判定することができる蓄電システムの寿命判定方法、及び蓄電システムを提供することができる。

本発明に係る蓄電システムの構成を示すブロック図である。 蓄電システムをスタンバイユースで運用した場合における蓄電池の充電量変化を示すグラフである。 蓄電システムが補充電を利用して寿命判定を行う制御を示すフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。

図１は、本発明に係る蓄電システム１の構成を示すブロック図である。蓄電システム１は、外部電源２と外部負荷３との間に接続され、停電時に外部電源２から外部負荷３へ電力が供給できなくなった場合に、内部に蓄えた電力を外部負荷３へ供給するいわゆる無停電電源装置である。

本実施形態においては、外部電源２は、交流の商用電源であり、蓄電システム１を介して外部負荷３に定格電圧の電力を供給する。また、本実施形態においては、外部負荷３は、停電の発生していない平時においては、外部電源２の交流電力で動作する電子機器である。

蓄電システム１は、充電回路１０、蓄電池１１、インバータ１２、スイッチ１３、電圧計１４、電流計１５、温度計１６、制御装置１７、及び表示装置１８を備える。

充電回路１０は、蓄電池１１を充電する必要がある場合に、外部電源２から供給された交流電力を蓄電池１１の充電に適した直流電力に変換して出力する。

蓄電池１１は、本実施形態においては、ニッケル水素蓄電池であり、停電の発生していない平時において、外部電源２から供給される直流電力で充電された状態で待機する。また、蓄電池１１は、停電の発生により外部電源２が電力を供給できない場合には、外部電源２に代わって外部負荷３に対して電力を供給することにより外部負荷３の動作を継続させる。このため、蓄電池１１は、停電に対して常時待機するスタンバイユースでの運用が想定され、充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）が１００％に近い状態に維持されよう管理されている。

インバータ１２は、停電時において蓄電池１１が出力する直流電力を受電し、外部電源２が出力する電力と同等の定格電圧及び周波数を有する交流電力に変換して外部負荷３へ供給する。

スイッチ１３は、外部電源２から外部負荷３への電力供給路に設けられる電力経路切り替え機構であり、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ又はコンタクタ（電磁接触器）などからなる。スイッチ１３は、停電が発生していない平時においては外部電源２と外部負荷３とを電気的に接続し、停電時においてはインバータ１２と外部負荷３とを電気的に接続するよう切り替え制御される。

電圧計１４は、蓄電池１１のアナログ値としての電圧を測定すると共に、内蔵するＡＤコンバータによりデジタル値としての電圧に変換して制御装置１７に出力する。尚、電圧計１４は、蓄電池１１の電圧を制御装置１７に通知できればよく、制御装置１７の内部に配置されていてもよい。

電流計１５は、蓄電池１１のアナログ値としての電流を測定すると共に、内蔵するＡＤコンバータによりデジタル値としての電流に変換して制御装置１７に出力する。尚、電流計１５は、蓄電池１１の電流を制御装置１７に通知できればよく、制御装置１７の内部に配置されていてもよい。

温度計１６は、蓄電池１１のアナログ値としての温度を測定すると共に、内蔵するＡＤコンバータによりデジタル値としての温度に変換して制御装置１７に出力する。尚、温度計１６は、蓄電池１１の温度を制御装置１７に通知できればよく、制御装置１７の内部に配置されていてもよい。

制御装置１７は、本実施形態においては、充放電制御部２０、演算部２１、及び記憶部２２を含み、例えば公知のマイコン制御回路から構成されている。制御装置１７は、基本的には蓄電システム１が備える全ての構成要素と接続されており、接続先の情報を取得するとともに、当該接続先のそれぞれに制御信号を出力することにより蓄電システム１の全体を統括制御する。

充放電制御部２０は、外部電源２から電力供給を受ける充電回路１０を必要に応じて制御することにより、蓄電池１１の充電動作を制御することができる。また、充放電制御部２０は、外部電源２からの電力を常時監視し、停電の発生を検知した場合には、スイッチ１３を切り替えることにより、蓄電池１１から外部負荷３へ電力を供給する制御を行う。すなわち、充放電制御部２０は、停電時においては蓄電池１１を放電させ、外部電源２が復旧した場合においては蓄電池１１を充電する充放電制御を行う。

さらに、充放電制御部２０は、長時間の待機に伴う自己放電により減少した蓄電池１１の充電量を補充電によって回復させる。より具体的には、充放電制御部２０は、電圧計１４、電流計１５、及び温度計１６を介して取得される情報に基づいて蓄電池１１の状態を把握すると共に、例えば充電量（ＳＯＣ）が閾値Ｔｈ以下になった場合に一定電流で補充電を行うことで満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）へ回復させる。ここで、本実施形態においては、ＳＯＣの閾値Ｔｈを９０％としている。

演算部２１は、蓄電システム１の統括制御に必要な各種の演算を行うと共に、特に本実施形態においては、詳細を後述する寿命判定制御に係る演算を行う。

記憶部２２は、演算部２１において算出される蓄電池１１の後述する第１内部抵抗Ｒ１及び第２内部抵抗Ｒ２を記憶する。また、記憶部２２は、例えばＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）のような半導体メモリからなることによって、電圧計１４、電流計１５、及び温度計１６から常時取得される蓄電池１１の情報を少なくとも一定期間記憶する。

表示装置１８は、例えば液晶ディスプレイからなり、停電の有無や蓄電池１１の各種パラメータ等、蓄電システム１の内外の情報をユーザーに提示する。尚、表示装置１８は、表示灯やスピーカ等、その他のデバイスであってもよく、情報提示が可能であればその形態を問わない。

次に、蓄電システム１の補充電について説明する。図２は、蓄電システム１をスタンバイユースで運用した場合における蓄電池１１の充電量変化を示すグラフである。図２において、横軸は蓄電システム１の運用開始から経過した月数を表し、縦軸は、蓄電池１１の充電量を表している。また、図２に示す範囲においては、停電が発生していない。

蓄電池１１は、充電量が１００％として運用が開始され、日数の経過に伴う自己放電により徐々に充電量が低下していく。これに対し、制御装置１７は、閾値Ｔｈである９０％まで充電量が低下した場合に、一定電流で蓄電池１１に補充電を行うよう充電回路１０を制御する。ここでは説明を簡単にするために、約２か月ごとの周期で蓄電池１１の充電量が１００％から９０％まで自己放電するものとし、その都度、蓄電池１１に補充電を行なうことで１００％の充電量まで回復させているものとする。

また、蓄電システム１は、図２における９か月目から１０か月目の間に見られるように、例えば１年に１回のサイクルで定期メンテナンスを実施してもよい（定期メンテナンスステップ）。より具体的には、定期メンテナンスでは、蓄電池１１のＳＯＣが０％になるまでアクティブ放電する所謂リフレッシュ放電が行われると共に、再びＳＯＣが１００％となるまで再充電が行われる。これにより、蓄電システム１は、蓄電池１１の充放電動作に異常が無いかを確認すると共に、蓄電池１１の所謂メモリ効果を解消することができる。尚、定期メンテナンスは、任意の日時に行うことができるため、蓄電システム１に電力を供給する外部電源２に対して影響を与えても問題とならないよう計画的に実施することができる。

続いて、蓄電システム１の寿命判定方法について説明する。図３は、蓄電システム１が補充電を利用して寿命判定を行う制御を示すフローチャートである。ここで、蓄電システム１の制御装置１７は、当該寿命判定の実行の有無に拘らず、蓄電システム１の運用中において電圧計１４、電流計１５、及び温度計１６から蓄電池１１の情報を例えば１秒ごとに継続的に取得し、蓄電池１１の異常を監視している。

制御装置１７は、蓄電システム１の運用の開始と共に、図３のフローチャートに示す制御をスタートさせる。当該制御がスタートすると、制御装置１７は、充電量が所定の閾値Ｔｈ以下となるかを継続的に判定する（ステップＳ１）。すなわち、制御装置１７は、充電量が所定の閾値Ｔｈよりも高い間は待機する（ステップＳ１でＮｏ）。

蓄電池１１の充電量が所定の閾値Ｔｈ以下となった場合、制御装置１７は、蓄電池１１に対する補充電を開始する（ステップＳ２）。ここで、本発明における補充電は、充電回路１０から蓄電池１１へ一定電流を供給することにより充電し、例えば蓄電池１１が異常に発熱するなどの特殊な事情がない限り連続的に行われる。

ここで、演算部２１は、常時測定されている蓄電池１１の電圧値及び電流値のうち、補充電の開始直前における電圧Ｖ１と、補充電の開始直後における電圧Ｖ２及び電流Ｉ２とを取得する（ステップＳ３）。

そして、演算部２１は、下記の式（１）に基づいて、補充電開始時における蓄電池１１の第１内部抵抗Ｒ１を算出する（ステップＳ４、第１内部抵抗測定ステップ）。ここで、補充電の開始直前における電流Ｉ１は、演算部２１において取得されていないが、充電を行なっていないことにより０である。
Ｒ１＝（Ｖ２－Ｖ１）／（Ｉ２－Ｉ１）・・・（１）

次に、制御装置１７は、補充電の進行によって蓄電池１１が満充電に達したか否かを継続的に判定する（ステップＳ５）。ここで、制御装置１７は、例えば、補充電開始時において温度計１６により測定された蓄電池１１の温度や、蓄電池１１の電圧値及び電流値を補充電開始時から積分したそれぞれの積分値に基づいて、蓄電池１１の充電量を把握する。そして、制御装置１７は、蓄電池１１が満充電に達するまでは、補充電を継続する（ステップＳ５でＮｏ）。尚、制御装置１７は、公知の－ΔＶ方式により蓄電池１１の満充電を検知してもよい。

蓄電池１１の満充電が検知されると、制御装置１７は、蓄電池１１に対する補充電を終了する（ステップＳ６）。

ここで、演算部２１は、常時測定されている蓄電池１１の電圧値及び電流値のうち、補充電の終了直前における電圧Ｖ１及び電流Ｉ１と、補充電の終了直後における電圧Ｖ２とを取得する（ステップＳ７）。

そして、演算部２１は、下記の式（２）に基づいて、補充電終了時における蓄電池１１の第２内部抵抗Ｒ２を算出する（ステップＳ８、第２内部抵抗測定ステップ）。ここで、補充電の終了直後における電流Ｉ１は、演算部２１において取得されていないが、充電を行なっていないことにより０である。
Ｒ２＝（Ｖ２－Ｖ１）／（Ｉ２－Ｉ１）・・・（２）

次に、制御装置１７は、ステップＳ２からステップＳ６までの補充電（補充電ステップ）が、蓄電システム１の運用中における最初の補充電であるかを確認する（ステップＳ９）。当該確認は、例えば、制御装置１７が補充電の回数をカウントすることによって行なってもよいし、記憶部２２に第１内部抵抗Ｒ１及び第２内部抵抗Ｒ２が記憶されていない初期状態であるか否かを判定することによって行なってもよい。

制御装置１７は、最初の補充電であることを確認した場合には（ステップＳ９でＹｅｓ）、ステップＳ４で算出された第１内部抵抗Ｒ１と、ステップＳ８で算出された第２内部抵抗Ｒ２とを記憶部２２において記憶し（ステップＳ１０）、１回の補充電における一連の制御を一旦終了する。尚、制御装置１７は、一連の制御を終了した後、次回の補充電を検知すべく、改めて当該一連の制御をスタートさせる。また、最初の補充電は、本実施形態においては、図２に見られるように、蓄電システム１の運用開始から約２か月経過した時点で行われている。

フローチャートに戻り、最初の補充電でないことが確認された場合には（ステップＳ９でＮｏ）、制御装置１７は、蓄電池１１の寿命判定を行う（ステップＳ１１、寿命判定ステップ）。より詳しくは、制御装置１７は、記憶部２２に記憶している最初の補充電における第１内部抵抗Ｒ１及び第２内部抵抗Ｒ２に対し、今回の補充電において算出された第１内部抵抗Ｒ１及び第２内部抵抗Ｒ２に経時変化が認められるか否かを判定する。すなわち、本実施形態においては、記憶部２２に記憶された第１内部抵抗Ｒ１及び第２内部抵抗Ｒ２に対して、図２に見られるように、運用開始から約４か月、約６か月、約８か月経過した時点で算出された第１内部抵抗Ｒ１及び第２内部抵抗Ｒ２が比較される。そして、制御装置１７は、第１内部抵抗Ｒ１及び第２内部抵抗Ｒ２がそれぞれ、最初の補充電から例えば４倍まで増大した場合に、蓄電池１１の経年劣化が生じていると判断し、１回の補充電における一連の制御を一旦終了する。

そして、制御装置１７は、第１内部抵抗Ｒ１及び第２内部抵抗Ｒ２の経時変化に基づいて、蓄電池１１の経年劣化が生じていると判断した場合には、蓄電池１１の交換等が必要である旨を表示装置１８により表示する。ここで、本実施形態においては、第１内部抵抗Ｒ１及び第２内部抵抗Ｒ２のそれぞれの経時変化により蓄電池１１の経年劣化の有無を判断している。そのため、制御装置１７は、例えば、第１内部抵抗Ｒ１及び第２内部抵抗Ｒ２のうち、一方が検知された段階で警告を表示し、次いで他方も検知された段階で蓄電池１１の交換を要請するなど、蓄電池１１の段階的な寿命判定が可能になる。

ここで、蓄電システム１は、上記した定期メンテナンスにおける少なくとも一部の期間において、例えばリフレッシュ放電を間欠的に行なってもよく、又は再充電をパルス充電により行ってもよい。この場合、蓄電システム１は、定期メンテナンス中における充放電のＯＮ期間及びＯＦＦ期間を利用して、例えば蓄電池１１の内部抵抗が比較的安定するＳＯＣ２０％～８０％において、蓄電池１１の第３内部抵抗Ｒ３を測定してもよい。このとき、蓄電システム１の制御装置１７は、第１内部抵抗Ｒ１及び第２内部抵抗Ｒ２に基づく蓄電池１１の寿命判断に加えて、第３内部抵抗Ｒ３に基づく蓄電池１１の寿命判断を別途行なってもよい。

以上のように、本発明に係る蓄電システム１の寿命判定方法では、蓄電池１１の待機中に生じる自己放電で消失した充電量を回復させるための補充電を利用して、当該補充電の開始時において蓄電池１１の第１内部抵抗Ｒ１が測定されると共に、当該補充電の終了時において蓄電池１１の第２内部抵抗Ｒ２が測定される。そして、蓄電システム１は、運用中に繰り返し行われる補充電において、第１内部抵抗Ｒ１及び第２内部抵抗Ｒ２のそれぞれの経時変化を監視することにより蓄電池１１の寿命を判定する。そして、本発明に係る蓄電システム１は、蓄電池１１の内部抵抗を、充電電流がＯＦＦからＯＮに切り替わる補充電の開始時、及び充電電流がＯＮからＯＦＦに切り替わる補充電の終了時において測定しているため、補充電をパルス充電のように間欠的に行う必要がない。

これにより本発明に係る蓄電システム１の寿命判定方法によれば、蓄電池１１の寿命判定を一定電流による補充電を利用して行うため、蓄電池１１に電力を供給する外部電源２に対して負荷の急変動を与えないため、外部電源２に接続された蓄電システム１以外の電子機器への電力供給が不安定化する虞が低減される。また、本発明に係る蓄電システム１の寿命判定方法によれば、一定電流での補充電を行うことにより、パルス充電などの間欠的な充電と比較して充電時間の増加を抑制することができるため、外部電源２に対する負荷の継続時間も抑制することができる。さらに、本発明によれば、外部電源２が供給する電力の急変動を抑制できることにより、電気的なノイズに伴う電磁妨害の発生を抑制することができる。従って、本発明に係る蓄電システム１の寿命判定方法によれば、外部電源２への影響を低減しつつ、蓄電池の寿命を判定することができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、蓄電池１１の補充電を利用した寿命判定方法の一例として、図３に示す制御手順を例示したが、これと同等の寿命判定を行うことができれば、例えば制御手順の一部の順序を入れ替える等の変更を行うことができる。また、上記の実施形態では、第１内部抵抗Ｒ１、第２内部抵抗Ｒ２、及び第３内部抵抗Ｒ３によってそれぞれ独立して蓄電池１１の経年劣化の有無を判断しているが、当該判断に加えて、例えば相互の比などの組み合わせに基づいて経年劣化を判断してもよい。

１ 蓄電システム
２ 外部電源
３ 外部負荷
１０ 充電回路
１１ 蓄電池
１２ インバータ
１３ スイッチ
１４ 電圧計
１５ 電流計
１６ 温度計
１７ 制御装置
１８ 表示装置
２０ 充放電制御部
２１ 演算部
２２ 記憶部
Ｒ１～Ｒ３ 第１内部抵抗～第３内部抵抗

Claims (8)

1. 蓄電池の自己放電に対して運用中に複数回一定の電流で補充電を行う補充電ステップと、
   それぞれの前記補充電の開始時における前記蓄電池の第１内部抵抗を測定する第１内部抵抗測定ステップと、
   それぞれの前記補充電の終了時における前記蓄電池の第２内部抵抗を測定する第２内部抵抗測定ステップと、
   前記第１内部抵抗及び前記第２内部抵抗のそれぞれの最初の前記補充電からの変化量に基づいて前記蓄電池の経年劣化を判定し、前記第１内部抵抗及び前記第２内部抵抗のうち、一方により前記蓄電池の経年劣化が判定された段階で警告を表示し、両方により前記蓄電池の経年劣化が判定された段階で前記蓄電池の交換を要請する寿命判定ステップと、を含む、蓄電システムの寿命判定方法。
2. 前記第１内部抵抗測定ステップにおいては、前記補充電の開始直前における前記蓄電池の電圧と、前記補充電の開始直後における前記蓄電池の電圧及び前記電流と、に基づいて前記第１内部抵抗を算出する、請求項１に記載の蓄電システムの寿命判定方法。
3. 前記第２内部抵抗測定ステップにおいては、前記補充電の終了直前における前記蓄電池の電圧及び前記電流と、前記補充電の終了直後における前記蓄電池の電圧と、に基づいて前記第２内部抵抗を算出する、請求項１又は２に記載の蓄電システムの寿命判定方法。
4. 前記補充電よりも長いサイクルで前記蓄電池のリフレッシュ放電及び再充電を定期的に行う定期メンテナンスステップをさらに含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の蓄電システムの寿命判定方法。
5. 蓄電池と、
   外部電源から供給される電力により前記蓄電池を充電する充電回路と、
   前記蓄電池の自己放電に対して運用中に複数回一定の電流で補充電を行うよう前記充電回路を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、それぞれの前記補充電の開始時における前記蓄電池の第１内部抵抗とそれぞれの前記補充電の終了時における前記蓄電池の第２内部抵抗とを測定し、前記第１内部抵抗及び前記第２内部抵抗のそれぞれの最初の前記補充電からの変化量に基づいて前記蓄電池の経年劣化を判定し、前記第１内部抵抗及び前記第２内部抵抗のうち、一方により前記蓄電池の経年劣化が判定された段階で警告を表示し、両方により前記蓄電池の経年劣化が判定された段階で前記蓄電池の交換を要請する、蓄電システム。
6. 前記制御装置は、前記補充電の開始直前における前記蓄電池の電圧と、前記補充電の開始直後における前記蓄電池の電圧及び前記電流と、に基づいて前記第１内部抵抗を算出する、請求項５に記載の蓄電システム。
7. 前記制御装置は、前記補充電の終了直前における前記蓄電池の電圧及び前記電流と、前記補充電の終了直後における前記蓄電池の電圧と、に基づいて前記第２内部抵抗を算出する、請求項５又は６に記載の蓄電システム。
8. 前記制御装置は、前記補充電よりも長いサイクルで前記蓄電池のリフレッシュ放電及び再充電を定期的に実施する定期メンテナンスを行う、請求項５乃至７のいずれかに記載の蓄電システム。

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