JPH05281310A - 鉛蓄電池の劣化状態検知方法及び劣化状態検知器 - Google Patents
鉛蓄電池の劣化状態検知方法及び劣化状態検知器Info
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- JPH05281310A JPH05281310A JP5024650A JP2465093A JPH05281310A JP H05281310 A JPH05281310 A JP H05281310A JP 5024650 A JP5024650 A JP 5024650A JP 2465093 A JP2465093 A JP 2465093A JP H05281310 A JPH05281310 A JP H05281310A
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/378—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
- G01R31/379—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator for lead-acid batteries
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定用交流電源の周波数として相関の高い
周波数を使用することで、鉛蓄電池の劣化状態の検知や
容量の推定を精度高く行う。 【構成】 鉛蓄電池の交流インピーダンスを測定する
ことによって当該鉛蓄電池の劣化状態の検知や電池容量
の推定を行う際、１Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲内のいず
れかの周波数の交流電源で上記交流インピーダンスを測
定する。
周波数を使用することで、鉛蓄電池の劣化状態の検知や
容量の推定を精度高く行う。 【構成】 鉛蓄電池の交流インピーダンスを測定する
ことによって当該鉛蓄電池の劣化状態の検知や電池容量
の推定を行う際、１Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲内のいず
れかの周波数の交流電源で上記交流インピーダンスを測
定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛蓄電池の交流インピ
ーダンスを測定し、予め求めておいた交流インピーダン
スと電池容量との相関に当てはめて、当該鉛蓄電池の劣
化状態の検知や電池容量の推定を行う検知方法及び検知
器に関するものである。
ーダンスを測定し、予め求めておいた交流インピーダン
スと電池容量との相関に当てはめて、当該鉛蓄電池の劣
化状態の検知や電池容量の推定を行う検知方法及び検知
器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、鉛蓄電池の劣化状態を検知す
る方法として、容量試験による方法がある。これは、正
確な劣化状態の検知が可能であるが、準備や測定に長時
間を要するという欠点がある。そこで、この欠点を解決
し、短時間で簡単に劣化状態を検知する方法として、電
池の両極端子間の交流インピーダンスの測定値から推定
する方法が提案されている。
る方法として、容量試験による方法がある。これは、正
確な劣化状態の検知が可能であるが、準備や測定に長時
間を要するという欠点がある。そこで、この欠点を解決
し、短時間で簡単に劣化状態を検知する方法として、電
池の両極端子間の交流インピーダンスの測定値から推定
する方法が提案されている。
【０００３】この方法は、電池の交流インピーダンスが
劣化状態と相関関係があることを利用したものである。
電池は劣化すると格子が腐食し、伸びや切損等が発生す
る。このため、活物質との密着度が低下し、さらに不可
逆性の硫酸鉛が増え、交流インピーダンスが増加する。
さらに、極板の有効面積が減少し、電池容量も低下す
る。
劣化状態と相関関係があることを利用したものである。
電池は劣化すると格子が腐食し、伸びや切損等が発生す
る。このため、活物質との密着度が低下し、さらに不可
逆性の硫酸鉛が増え、交流インピーダンスが増加する。
さらに、極板の有効面積が減少し、電池容量も低下す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、測定に使用する交流電源の周波数如何によっては、
交流インピーダンスと電池容量との相関が無くなって、
劣化状態検知が高い精度でできないことがある。その理
由は、１０００Ｈｚを越える高い周波数では、電池構造
上生じるインダクタンス成分及び配線等によるインダク
タンス成分のため、測定すべき電圧／電流の波形が歪
み、正確な測定ができなくなるためである。また、１Ｈ
ｚ未満の低い周波数では、液濃度や電池電圧によってイ
オンの状態が左右されて交流インピーダンスが大きく変
化するので、電池容量との相関が低くなるためである。
は、測定に使用する交流電源の周波数如何によっては、
交流インピーダンスと電池容量との相関が無くなって、
劣化状態検知が高い精度でできないことがある。その理
由は、１０００Ｈｚを越える高い周波数では、電池構造
上生じるインダクタンス成分及び配線等によるインダク
タンス成分のため、測定すべき電圧／電流の波形が歪
み、正確な測定ができなくなるためである。また、１Ｈ
ｚ未満の低い周波数では、液濃度や電池電圧によってイ
オンの状態が左右されて交流インピーダンスが大きく変
化するので、電池容量との相関が低くなるためである。
【０００５】ところが従来では、劣化状態検知に適した
周波数について明らかにされておらず、鉛蓄電池の劣化
状態検知方法としてはまだ技術的に確率していなかっ
た。
周波数について明らかにされておらず、鉛蓄電池の劣化
状態検知方法としてはまだ技術的に確率していなかっ
た。
【０００６】本発明の目的は、相関の高い周波数を特定
することで鉛蓄電池の劣化状態の検知や容量の推定を精
度高く行う方法、及び劣化状態や容量の推定を精度高く
行うことができる検知器を提供することである。
することで鉛蓄電池の劣化状態の検知や容量の推定を精
度高く行う方法、及び劣化状態や容量の推定を精度高く
行うことができる検知器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、交流インピー
ダンスを測定することによって劣化状態の検知や電池容
量の推定を行う鉛蓄電池の劣化状態検知方法において、
１Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲内のいずれかの周波数の交
流電源を上記交流インピーダンスの測定用として使用す
る。
ダンスを測定することによって劣化状態の検知や電池容
量の推定を行う鉛蓄電池の劣化状態検知方法において、
１Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲内のいずれかの周波数の交
流電源を上記交流インピーダンスの測定用として使用す
る。
【０００８】本発明の劣化状態検知器は、１Ｈｚ〜１０
００Ｈｚの範囲内のいずれかの周波数の交流電圧を発生
する発信部と、該発信部から出力する交流電圧に応じて
一定の交流電流を被測定用の鉛蓄電池に供給する定電流
回路部と、上記鉛蓄電池に流れる交流電流信号を検出す
る電流検出部と、上記鉛蓄電池の両極端子間の交流電圧
信号を検出する電圧検出部と、上記電圧検出部からの交
流電圧信号と上記電流検出部からの交流電流信号とに基
づいて交流インピーダンスを演算する記憶・演算部とを
具備するものである。
００Ｈｚの範囲内のいずれかの周波数の交流電圧を発生
する発信部と、該発信部から出力する交流電圧に応じて
一定の交流電流を被測定用の鉛蓄電池に供給する定電流
回路部と、上記鉛蓄電池に流れる交流電流信号を検出す
る電流検出部と、上記鉛蓄電池の両極端子間の交流電圧
信号を検出する電圧検出部と、上記電圧検出部からの交
流電圧信号と上記電流検出部からの交流電流信号とに基
づいて交流インピーダンスを演算する記憶・演算部とを
具備するものである。
【０００９】本発明の劣化状態検知器では、上記記憶・
演算部が、予め求めておいた交流インピーダンスと電池
容量との相関関係に上記得た交流インピーダンスを当て
はめることにより電池容量を計算し、該電池容量のデー
タ又は該電池容量から得た劣化状態を示すデータを表示
器に送りそこで表示させるように構成することが望まし
い。
演算部が、予め求めておいた交流インピーダンスと電池
容量との相関関係に上記得た交流インピーダンスを当て
はめることにより電池容量を計算し、該電池容量のデー
タ又は該電池容量から得た劣化状態を示すデータを表示
器に送りそこで表示させるように構成することが望まし
い。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。交
流インピーダンスによって鉛蓄電池の劣化状態の検知を
行う原理は、前述したように交流インピーダンスと劣化
状態との間に相関があることを利用するものであるが、
劣化状態の尺度として電池容量に着目すれば、電池は劣
化に伴って容量が減少する。
流インピーダンスによって鉛蓄電池の劣化状態の検知を
行う原理は、前述したように交流インピーダンスと劣化
状態との間に相関があることを利用するものであるが、
劣化状態の尺度として電池容量に着目すれば、電池は劣
化に伴って容量が減少する。
【００１１】このため、交流インピーダンスと電池容量
との相関性が高く、しかも測定が容易な劣化状態検知に
適した周波数を特定すれば、精度の高い劣化状態検知方
法を実現できる。
との相関性が高く、しかも測定が容易な劣化状態検知に
適した周波数を特定すれば、精度の高い劣化状態検知方
法を実現できる。
【００１２】以下に、劣化状態検知に適した周波数につ
いて説明する。実験に使用した電池は２Ｖ、２００ＡＨ
容量のシール鉛蓄電池で、劣化は過充電電流０．０２
Ｃ、温度５０℃により加速劣化させたものである。交流
インピーダンスの測定には、周波数応答アナライザを使
用し、ガルバノスタットにより０．１Ｃの交流電流を流
し、定電流法で行った。劣化状態の尺度となる電池容量
は、１０時間率容量とした。
いて説明する。実験に使用した電池は２Ｖ、２００ＡＨ
容量のシール鉛蓄電池で、劣化は過充電電流０．０２
Ｃ、温度５０℃により加速劣化させたものである。交流
インピーダンスの測定には、周波数応答アナライザを使
用し、ガルバノスタットにより０．１Ｃの交流電流を流
し、定電流法で行った。劣化状態の尺度となる電池容量
は、１０時間率容量とした。
【００１３】図１は容量２００ＡＨのシール鉛蓄電池の
周波数１０Ｈｚにおける交流インピーダンスと電池容量
との相関を示す特性図である。交流インピーダンスが小
さいほど電池容量が大きくなる傾向があり、交流インピ
ーダンスと容量との間に強い相関のあることが分かる。
なお、電池容量は定格容量を１００％としている。
周波数１０Ｈｚにおける交流インピーダンスと電池容量
との相関を示す特性図である。交流インピーダンスが小
さいほど電池容量が大きくなる傾向があり、交流インピ
ーダンスと容量との間に強い相関のあることが分かる。
なお、電池容量は定格容量を１００％としている。
【００１４】図２は図１と同様に、交流インピーダンス
と電池容量との相関係数を、周波数ごとに求めた周波数
との相関を示す特性図である。相関係数が高い周波数は
１Ｈｚ〜１０００Ｈｚであり、１０００Ｈｚを越える高
い周波数と１Ｈｚ未満の低い周波数領域では、交流イン
ピーダンスと電池容量との相関係数が低く、劣化状態検
知に適さないことが分かる。
と電池容量との相関係数を、周波数ごとに求めた周波数
との相関を示す特性図である。相関係数が高い周波数は
１Ｈｚ〜１０００Ｈｚであり、１０００Ｈｚを越える高
い周波数と１Ｈｚ未満の低い周波数領域では、交流イン
ピーダンスと電池容量との相関係数が低く、劣化状態検
知に適さないことが分かる。
【００１５】この原因は、１０００Ｈｚを越える高い周
波数領域では、電池の構造上から生じるインダクタンス
成分及び配線等によるインダクタンス成分のため、測定
すべき電圧／電流波形が歪み、正確な測定ができなくな
るためである。また、１Ｈｚ未満の低い周波数領域で
は、液濃度や電池電圧によりイオンの状態が左右されて
交流インピーダンスが大きく変化し、容量との相関が低
くなるためである。
波数領域では、電池の構造上から生じるインダクタンス
成分及び配線等によるインダクタンス成分のため、測定
すべき電圧／電流波形が歪み、正確な測定ができなくな
るためである。また、１Ｈｚ未満の低い周波数領域で
は、液濃度や電池電圧によりイオンの状態が左右されて
交流インピーダンスが大きく変化し、容量との相関が低
くなるためである。
【００１６】相関係数が高い周波数は１Ｈｚ〜１０００
Ｈｚであり、交流インピーダンス法により鉛蓄電池の劣
化状態を検知するには、周波数が１Ｈｚ〜１０００Ｈｚ
の範囲の交流電源で交流インピーダンスを測定すること
が最も有効であることが分かる。
Ｈｚであり、交流インピーダンス法により鉛蓄電池の劣
化状態を検知するには、周波数が１Ｈｚ〜１０００Ｈｚ
の範囲の交流電源で交流インピーダンスを測定すること
が最も有効であることが分かる。
【００１７】次に、本発明の劣化状態検知器について説
明する。図３にその検知器の一例のブロック図を示す。
発信部１は周波数が１Ｈｚ〜１０００Ｈｚのいずれかの
交流電圧を発生する。定電流回路部２は発信部１からの
交流電圧に応じて一定の交流電流を被測定用の鉛蓄電池
８に供給する。電流検出部３は定電流回路部２において
鉛蓄電池８に流れる交流電流信号を検出して、記憶・演
算部５に送る。電圧検出部４は鉛蓄電池８の両極端子に
おいて交流電圧信号を検出して、記憶・演算部５に送
る。
明する。図３にその検知器の一例のブロック図を示す。
発信部１は周波数が１Ｈｚ〜１０００Ｈｚのいずれかの
交流電圧を発生する。定電流回路部２は発信部１からの
交流電圧に応じて一定の交流電流を被測定用の鉛蓄電池
８に供給する。電流検出部３は定電流回路部２において
鉛蓄電池８に流れる交流電流信号を検出して、記憶・演
算部５に送る。電圧検出部４は鉛蓄電池８の両極端子に
おいて交流電圧信号を検出して、記憶・演算部５に送
る。
【００１８】この記憶・演算部５は発信部１の出力信号
を基準として、電圧検出部４からの交流電圧信号と電流
検出部３からの交流電流信号のそれぞれについて演算処
理して、交流電圧と交流電流を実数部と虚数部に展開
し、交流電圧を交流電流で除算して交流インピーダンス
を計算する。さらに、予め求めておいた交流インピーダ
ンスと電池容量との相関を示す回帰式に、前記得られた
交流インピーダンスを代入して、電池容量を計算する。
そして、得られた電池容量はそのまま、あるいは劣化状
態を表すデータに変換され、表示部７に送られてそこで
表示される。６は操作部である。
を基準として、電圧検出部４からの交流電圧信号と電流
検出部３からの交流電流信号のそれぞれについて演算処
理して、交流電圧と交流電流を実数部と虚数部に展開
し、交流電圧を交流電流で除算して交流インピーダンス
を計算する。さらに、予め求めておいた交流インピーダ
ンスと電池容量との相関を示す回帰式に、前記得られた
交流インピーダンスを代入して、電池容量を計算する。
そして、得られた電池容量はそのまま、あるいは劣化状
態を表すデータに変換され、表示部７に送られてそこで
表示される。６は操作部である。
【００１９】以上から、短時間で簡単に電池容量を推定
して、劣化状態を検知できる精度の高い劣化状態検知器
が実現できる。
して、劣化状態を検知できる精度の高い劣化状態検知器
が実現できる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の劣化状態
検知方法および劣化状態検知器によれば、鉛蓄電池の交
流インピーダンスを劣化状態と相関の強い周波数の交流
電源で測定するため、その鉛蓄電池の劣化状態を精度の
高く検知するできる。また、特に劣化状態検知器によれ
ば、表示器によってその電池容量や劣化状態を迅速に確
認することができる。このようなことから、鉛蓄電池の
劣化状態あるいは電池容量の推定が高精度に行え、工業
的な面で大きな貢献をするものである。
検知方法および劣化状態検知器によれば、鉛蓄電池の交
流インピーダンスを劣化状態と相関の強い周波数の交流
電源で測定するため、その鉛蓄電池の劣化状態を精度の
高く検知するできる。また、特に劣化状態検知器によれ
ば、表示器によってその電池容量や劣化状態を迅速に確
認することができる。このようなことから、鉛蓄電池の
劣化状態あるいは電池容量の推定が高精度に行え、工業
的な面で大きな貢献をするものである。
【図１】 シール鉛蓄電池の周波数１０Ｈｚにおける交
流インピーダンスと電池容量との相関を示す特性図であ
る。
流インピーダンスと電池容量との相関を示す特性図であ
る。
【図２】 ０．１Ｈｚ〜１０ＫＨｚの周波数領域におけ
る交流インピーダンスと電池容量との相関係数を、周波
数ごとに求めた特性図である
る交流インピーダンスと電池容量との相関係数を、周波
数ごとに求めた特性図である
【図３】 本発明の一実施例の鉛蓄電池劣化状態検知器
のブロック図である。
のブロック図である。
１：発信部、２：定電流回路部、３：電流検出部、４：
電圧検出部、５：記憶・演算部、６：操作部、７：表示
部、８：被測定用の鉛蓄電池。
電圧検出部、５：記憶・演算部、６：操作部、７：表示
部、８：被測定用の鉛蓄電池。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 一樹 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 交流インピーダンスを測定することによ
って劣化状態の検知や電池容量の推定を行う鉛蓄電池の
劣化状態検知方法において、１Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範
囲内のいずれかの周波数の交流電源で上記交流インピー
ダンスを測定することを特徴とする鉛蓄電池の劣化状態
検知方法。 - 【請求項２】 １Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲内のいずれ
かの周波数の交流電圧を発生する発信部と、該発信部か
ら出力する交流電圧に応じて一定の交流電流を被測定用
の鉛蓄電池に供給する定電流回路部と、上記鉛蓄電池に
流れる交流電流信号を検出する電流検出部と、上記鉛蓄
電池の両極端子間の交流電圧信号を検出する電圧検出部
と、上記電圧検出部からの交流電圧信号と上記電流検出
部からの交流電流信号とに基づいて交流インピーダンス
を演算する記憶・演算部とを具備することを特徴とする
鉛蓄電池の劣化状態検知器。 - 【請求項３】 上記記憶・演算部が、予め求めておいた
交流インピーダンスと電池容量との相関関係に上記得た
交流インピーダンスを当てはめることにより電池容量を
計算し、該電池容量のデータ又は該電池容量から得た劣
化状態を示すデータを表示器に送りそこで表示させるこ
とを特徴とする請求項２に記載の電池の劣化状態検知
器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3451492 | 1992-01-24 | ||
| JP4-34514 | 1992-01-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05281310A true JPH05281310A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=12416378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5024650A Pending JPH05281310A (ja) | 1992-01-24 | 1993-01-20 | 鉛蓄電池の劣化状態検知方法及び劣化状態検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05281310A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1993
- 1993-01-20 JP JP5024650A patent/JPH05281310A/ja active Pending
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