JPH062151Y2 - 電池の充放電監視装置 - Google Patents
電池の充放電監視装置Info
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- JPH062151Y2 JPH062151Y2 JP1987192230U JP19223087U JPH062151Y2 JP H062151 Y2 JPH062151 Y2 JP H062151Y2 JP 1987192230 U JP1987192230 U JP 1987192230U JP 19223087 U JP19223087 U JP 19223087U JP H062151 Y2 JPH062151 Y2 JP H062151Y2
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- Japan
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- charging
- battery
- amount
- current
- electricity
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Description
【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は電気車などに用いられる蓄電池の充電及び放
電を監視する電池の充放電監視装置に関する。
電を監視する電池の充放電監視装置に関する。
「従来の技術」 従来、電気車の電池に用いられる放電監視装置として、
放電電流を測定積分する電気量積算方式が多く用いられ
てきた。しかし電気車では負荷電流が大きい上に、走行
チョッパなどからの雑音も大きいためホール電流検出器
など高価な絶縁形検出器を必要とした。
放電電流を測定積分する電気量積算方式が多く用いられ
てきた。しかし電気車では負荷電流が大きい上に、走行
チョッパなどからの雑音も大きいためホール電流検出器
など高価な絶縁形検出器を必要とした。
この問題を解決するため、一定負荷をかけた時の電池端
子電圧を測定し、記憶表示する方式や、一定負荷後の電
圧復帰時間を測定し電池残量を推定するなどの方式が提
案されている。これらの方式では一定負荷を用意する必
要があり、電池容量の大きい電気車では専用負荷を設け
ることは経済的でない。この対策として電気車のモータ
電流などを代用しているが、モータ電流は負荷量に大き
く依存するため再現性の良いデータを得ることが難しい
問題があった。
子電圧を測定し、記憶表示する方式や、一定負荷後の電
圧復帰時間を測定し電池残量を推定するなどの方式が提
案されている。これらの方式では一定負荷を用意する必
要があり、電池容量の大きい電気車では専用負荷を設け
ることは経済的でない。この対策として電気車のモータ
電流などを代用しているが、モータ電流は負荷量に大き
く依存するため再現性の良いデータを得ることが難しい
問題があった。
この考案の目的は電圧検出のみで、運転中の電池放電の
監視と、充電中の充電状態の監視とを行う、安価な電池
の充放電監視装置を提供することにある。
監視と、充電中の充電状態の監視とを行う、安価な電池
の充放電監視装置を提供することにある。
「問題点を解決するための手段」 この考案によれば電池端子電圧が端子電圧検出手段で検
出され、また定電流による充電開始から電池端子電圧の
充電特性における急に変化する変曲点電圧になるまでの
経過時間T1が測定され、電池端子電圧が変曲点電圧にな
ってからαT1（αは定数）経過後に充電が停止され、充
電開始からＴ１までは、予め設定した定電流の充電電流
値と測定周期Δｔの積から充電電気量を求め、またＴ１
以後は予め求めた変曲点以後の時間経過に対する充電電
流特性における経過時間の充電電流値と測定周期Δｔの
積から充電電気量を求め、充電開始時から現在までの電
気量が求められる。電池の放電時に電池端子電圧Ｖが電
池の無負荷端子電圧Ｅから下がっている量（Ｅ−Ｖ）が
測定周期Δｔごとに算出され、予め求めた現在の電気量
に対し、上記（Ｅ−Ｖ）とその時の瞬時電流とを関係づ
ける係数を参照して算出した（Ｅ−Ｖ）に対する測定周
期Δｔごとの放電電気量を求め、その放電電気量を現在
電気量から引算した残りを新たな現在電気量として求め
られる。現在の電気量と満充電時の放電可能電気量とか
ら電池残量比率が算出され、その算出された残量比率は
表示手段に表示される。
出され、また定電流による充電開始から電池端子電圧の
充電特性における急に変化する変曲点電圧になるまでの
経過時間T1が測定され、電池端子電圧が変曲点電圧にな
ってからαT1（αは定数）経過後に充電が停止され、充
電開始からＴ１までは、予め設定した定電流の充電電流
値と測定周期Δｔの積から充電電気量を求め、またＴ１
以後は予め求めた変曲点以後の時間経過に対する充電電
流特性における経過時間の充電電流値と測定周期Δｔの
積から充電電気量を求め、充電開始時から現在までの電
気量が求められる。電池の放電時に電池端子電圧Ｖが電
池の無負荷端子電圧Ｅから下がっている量（Ｅ−Ｖ）が
測定周期Δｔごとに算出され、予め求めた現在の電気量
に対し、上記（Ｅ−Ｖ）とその時の瞬時電流とを関係づ
ける係数を参照して算出した（Ｅ−Ｖ）に対する測定周
期Δｔごとの放電電気量を求め、その放電電気量を現在
電気量から引算した残りを新たな現在電気量として求め
られる。現在の電気量と満充電時の放電可能電気量とか
ら電池残量比率が算出され、その算出された残量比率は
表示手段に表示される。
第１図に示すように蓄電池１０の等価回路は内部抵抗が
ゼロ、かつ無負荷端子電圧がＥの電池１１に、抵抗値が
ｒの内部抵抗１２が直列に接続され、その直列接続の両
端が蓄電池１０の端子１３ａ，１３ｂとされ、これら端
子１３ａ，１３ｂ間に電気車のような負荷１４が接続さ
れる。蓄電池１０の内部抵抗１２の抵抗値ｒが一定の理
想電池を考えた時、電池端子１３ａ，１３ｂ間の端子電
圧Ｖと、放電電流ｉとの関係はＶ＝Ｅ−riなる関係から で表わされる。つまり放電電流ｉは電池端子13a，１３
ｂ間の電圧降下値Ｅ−Ｖに比例する。使用電気量、つま
り放電電気量Ｃは放電電流ｉを時間積分した値Ｃ＝∫id
tであり、従って電池端子電圧の降下値Ｅ−Ｖの時間積
分値は放電電気量Ｃに比例する。この放電電気量Ｃを現
在の電気量から引算した残りを新たな現在電気量として
求め、これを満充電時の放電可能電気量で割った値が電
池の残量比率である。なお第２図Ａ、Ｂは端子間電圧Ｖ
と放電電流ｉとの関係を示した図である。
ゼロ、かつ無負荷端子電圧がＥの電池１１に、抵抗値が
ｒの内部抵抗１２が直列に接続され、その直列接続の両
端が蓄電池１０の端子１３ａ，１３ｂとされ、これら端
子１３ａ，１３ｂ間に電気車のような負荷１４が接続さ
れる。蓄電池１０の内部抵抗１２の抵抗値ｒが一定の理
想電池を考えた時、電池端子１３ａ，１３ｂ間の端子電
圧Ｖと、放電電流ｉとの関係はＶ＝Ｅ−riなる関係から で表わされる。つまり放電電流ｉは電池端子13a，１３
ｂ間の電圧降下値Ｅ−Ｖに比例する。使用電気量、つま
り放電電気量Ｃは放電電流ｉを時間積分した値Ｃ＝∫id
tであり、従って電池端子電圧の降下値Ｅ−Ｖの時間積
分値は放電電気量Ｃに比例する。この放電電気量Ｃを現
在の電気量から引算した残りを新たな現在電気量として
求め、これを満充電時の放電可能電気量で割った値が電
池の残量比率である。なお第２図Ａ、Ｂは端子間電圧Ｖ
と放電電流ｉとの関係を示した図である。
一方充電においては第３図、第４図に示すように充電特
性の変曲点までは定電流充電が行われ、従って充電開始
からの経過時間t1は充電電気量と対応し、この充電電気
量を、充電開始時の電気量に加算することにより現在の
電気量が得られる。充電が変曲点に達すると、充電開始
より変曲点に至る時間T1に一定の係数αを掛けた時間T2
が経過すると充電完了としている。この時間T2は近似曲
線から充電量が概算される。
性の変曲点までは定電流充電が行われ、従って充電開始
からの経過時間t1は充電電気量と対応し、この充電電気
量を、充電開始時の電気量に加算することにより現在の
電気量が得られる。充電が変曲点に達すると、充電開始
より変曲点に至る時間T1に一定の係数αを掛けた時間T2
が経過すると充電完了としている。この時間T2は近似曲
線から充電量が概算される。
「実施例」 第５図にこの考案の実施例を示す。蓄電池１０は商用電
源２１から接点２２、充電器２３を通じて充電される。
蓄電池１０の電池端子１３にはこの考案の充放電監視装
置２４が接続され、充放電監視装置２４において電源２
５が電池端子１３に接続され、充放電監視装置２４の各
部に必要な電圧が作られる。また電池端子１３には分圧
回路を通じてＡＤ変換器２６が接続され、電池端子１３
の端子電圧Ｖがデジタル信号に変換されてCPU27に入力
される。商用電源２１の交流電力が入力されているか否
かを検出する交流検出器２８が設けられ、交流検出器２
８の出力はCPU27に入力されている。更に充電スイッチ
２９がCPU27に接続されている。CPU27は入力されたＡＤ
変換器２６のデジタル信号について所要の演算をしてそ
の演算結果を電池の残量比率として駆動回路３１を通じ
て表示灯L1〜L6に表示する。更にCPU27は充電状態や放
電状態に応じて表示灯L7又はL8を表示する。充電スイッ
チ２９がオンにされ、交流検出器２８で交流電力を検出
すると、表示灯L7を表示し、かつリレー３２を駆動し、
その接点３３をオンとして接触器３４を動作し、接触器
３４の接点２２をオンとして蓄電池１０に対する充電が
行われる。電池残量が許容値以下になるとCPU27はリレ
ー３５を駆動し、そのリレー接点３６をオンとして警報
を出力する。
源２１から接点２２、充電器２３を通じて充電される。
蓄電池１０の電池端子１３にはこの考案の充放電監視装
置２４が接続され、充放電監視装置２４において電源２
５が電池端子１３に接続され、充放電監視装置２４の各
部に必要な電圧が作られる。また電池端子１３には分圧
回路を通じてＡＤ変換器２６が接続され、電池端子１３
の端子電圧Ｖがデジタル信号に変換されてCPU27に入力
される。商用電源２１の交流電力が入力されているか否
かを検出する交流検出器２８が設けられ、交流検出器２
８の出力はCPU27に入力されている。更に充電スイッチ
２９がCPU27に接続されている。CPU27は入力されたＡＤ
変換器２６のデジタル信号について所要の演算をしてそ
の演算結果を電池の残量比率として駆動回路３１を通じ
て表示灯L1〜L6に表示する。更にCPU27は充電状態や放
電状態に応じて表示灯L7又はL8を表示する。充電スイッ
チ２９がオンにされ、交流検出器２８で交流電力を検出
すると、表示灯L7を表示し、かつリレー３２を駆動し、
その接点３３をオンとして接触器３４を動作し、接触器
３４の接点２２をオンとして蓄電池１０に対する充電が
行われる。電池残量が許容値以下になるとCPU27はリレ
ー３５を駆動し、そのリレー接点３６をオンとして警報
を出力する。
表示灯L1〜L6は第６図に示すように充放電特性曲線に合
せて一列に配列されてある。
せて一列に配列されてある。
次に充放電監視装置２４の動作を第７図を参照して説明
する。まず初期設定により満充電時の放電可能電気量C
100が現在の電気量Ｃとされ、時間T1,T2はそれぞれゼロ
とされ(S1)、充電スイッチ２９がオンにされたかがチエ
ックされる(S2)。充電スイッチ２９がオンならば充電リ
レー３２が駆動され(S3)、続いて交流検出器２８の交流
入力の有無が検出され(S4)、電池端子電圧Ｖ、つまりAD
変換器２６の出力が取込まれ(S5)、その結果、その交流
入力の有無と、電池端子電圧Ｖとから充電中か否かが判
定される(S6)。つまり交流入力があり、かつＶ＞V0なら
ば充電中と判定される。
する。まず初期設定により満充電時の放電可能電気量C
100が現在の電気量Ｃとされ、時間T1,T2はそれぞれゼロ
とされ(S1)、充電スイッチ２９がオンにされたかがチエ
ックされる(S2)。充電スイッチ２９がオンならば充電リ
レー３２が駆動され(S3)、続いて交流検出器２８の交流
入力の有無が検出され(S4)、電池端子電圧Ｖ、つまりAD
変換器２６の出力が取込まれ(S5)、その結果、その交流
入力の有無と、電池端子電圧Ｖとから充電中か否かが判
定される(S6)。つまり交流入力があり、かつＶ＞V0なら
ば充電中と判定される。
充電中と判定されると、充電灯L7が点灯され、放電灯L8
は滅灯される(S7)。次に電池端子電圧Ｖより、充電特性
の変曲点前、つまりＶ＜HHか否かが判定される(S8)。変
曲点前の場合第１回目のt1測定時にt1タイマーをスター
トさせ、第２回目測定以降より充電開始よりの経過時間
t1が測定され(S9)、更に測定周期Δｔ当りの充電電気量
ΔCC＝K1Δtが求められる(S10)。この充電電気量ΔCCは
現在の電気量Ｃに加算されて、これが新たに現在の電気
量Ｃとされる(S11)。
は滅灯される(S7)。次に電池端子電圧Ｖより、充電特性
の変曲点前、つまりＶ＜HHか否かが判定される(S8)。変
曲点前の場合第１回目のt1測定時にt1タイマーをスター
トさせ、第２回目測定以降より充電開始よりの経過時間
t1が測定され(S9)、更に測定周期Δｔ当りの充電電気量
ΔCC＝K1Δtが求められる(S10)。この充電電気量ΔCCは
現在の電気量Ｃに加算されて、これが新たに現在の電気
量Ｃとされる(S11)。
次に現在電気量Ｃと満充電時の放電可能電気量C100との
比Ｃ、つまり電池の残量比率が演算され(S12)、その演
算された残量比率Ｃ′が表示ルーチン(S13)により第８
図に示す関係で表示灯L1〜L6に表示される。その後、電
池端子電圧Ｖが変曲点電圧VHに達した後、押し込み充電
時間αT1に達したかがチェックされる(S14)。時間t2がT
2＝αT1に達していれば充電完了処理として充電リレー
３２の駆動が解除され(S15)、現在電気量Ｃに満充電時
の放電可能電気量C100が設定され、かつ時間t1,t2がゼ
ロとされる(S16)。
比Ｃ、つまり電池の残量比率が演算され(S12)、その演
算された残量比率Ｃ′が表示ルーチン(S13)により第８
図に示す関係で表示灯L1〜L6に表示される。その後、電
池端子電圧Ｖが変曲点電圧VHに達した後、押し込み充電
時間αT1に達したかがチェックされる(S14)。時間t2がT
2＝αT1に達していれば充電完了処理として充電リレー
３２の駆動が解除され(S15)、現在電気量Ｃに満充電時
の放電可能電気量C100が設定され、かつ時間t1,t2がゼ
ロとされる(S16)。
ステップS14でt2がαT1に達していない場合は、残量比
率Ｃ′が電池不足警報CMIN以下であるかが判定され
(S17)、Ｃ′がCMIN以上であれば測定周期Δｔをタイム
アップして(S18)、ステップS2に戻る。Ｃ′がCMIN以下
であれば警報リレー３５を駆動して警報を出力する
(S19)。
率Ｃ′が電池不足警報CMIN以下であるかが判定され
(S17)、Ｃ′がCMIN以上であれば測定周期Δｔをタイム
アップして(S18)、ステップS2に戻る。Ｃ′がCMIN以下
であれば警報リレー３５を駆動して警報を出力する
(S19)。
ステップS8において電池端子電圧Ｖが変曲点電圧VH以下
でなければ第１回目のt2測定時に、t1タイマーを停止
し、T1＝t1とし、以降より時間t2の測定が開始される(S
20)。第９図に示すようにK2とt2／αT1との関係がメモ
リに予め記憶され、このメモリを参照してk2が求められ
(S21)、測定周期Δｔ当たりの電気量K2Δt＝ΔCCが演算
され(S22)、これよりステップS11に移る。
でなければ第１回目のt2測定時に、t1タイマーを停止
し、T1＝t1とし、以降より時間t2の測定が開始される(S
20)。第９図に示すようにK2とt2／αT1との関係がメモ
リに予め記憶され、このメモリを参照してk2が求められ
(S21)、測定周期Δｔ当たりの電気量K2Δt＝ΔCCが演算
され(S22)、これよりステップS11に移る。
ステップS6で充電中でないと判定されると、ステップS
23に移り、交流入力がないことと電池端子電圧Ｖとから
放電中か待機中かの判定が行われる。放電中であれば放
電灯L8が点灯され、充電灯L7は滅灯される(S24)。現在
電気量Ｃに対し（Ｅ−Ｖ）とその時の瞬時電流とを関係
づけるK3の関係特性（第１０図）がメモリに予め記憶さ
れ、このメモリを参照して現在電気量ＣからK3が求めら
れる(S25)。このK3を用いて測定周期Δｔ当りの放電量
ΔCdがK3（Ｅ−Ｖ）Δｔを演算して求められる(S26)。
現在の電気量Ｃから放電量ΔCdが減算されて新たな現在
電気量Ｃとされる(S27)、これよりステップS12に移り、
放電中における残量比率が表示される。
23に移り、交流入力がないことと電池端子電圧Ｖとから
放電中か待機中かの判定が行われる。放電中であれば放
電灯L8が点灯され、充電灯L7は滅灯される(S24)。現在
電気量Ｃに対し（Ｅ−Ｖ）とその時の瞬時電流とを関係
づけるK3の関係特性（第１０図）がメモリに予め記憶さ
れ、このメモリを参照して現在電気量ＣからK3が求めら
れる(S25)。このK3を用いて測定周期Δｔ当りの放電量
ΔCdがK3（Ｅ−Ｖ）Δｔを演算して求められる(S26)。
現在の電気量Ｃから放電量ΔCdが減算されて新たな現在
電気量Ｃとされる(S27)、これよりステップS12に移り、
放電中における残量比率が表示される。
ステップS23において待機中であれば充電灯L7、放電灯L
8を共に滅灯して(S28)ステップS12に移る。ステップS2
において充電スイッチ２９がオンでなければステップS4
へ移る。
8を共に滅灯して(S28)ステップS12に移る。ステップS2
において充電スイッチ２９がオンでなければステップS4
へ移る。
「考案の効果」 以上述べたようにこの考案によれば電池端子電圧を監視
するのみで充電状態、放電状態を監視することができ、
電流検出方式と比べて設置が容易でかつ安価に構成する
ことができる。また充電監視と放電監視とを同一装置で
行うため、充電、放電個別の装置と比べて情報伝達が容
易となり、従来充電完了リセット方式では困難であった
充電途中打ち切り時における初期設定も可能となった。
充電打切り時にも充電中に記憶した電気量より放電計算
を開始するため、精度の良い表示ができる。また充電と
放電との動作がお互いに休止中となるため、装置の主要
部を共用化でき、個別の監視器を２種設置する場合に比
べ極めて経済的である。
するのみで充電状態、放電状態を監視することができ、
電流検出方式と比べて設置が容易でかつ安価に構成する
ことができる。また充電監視と放電監視とを同一装置で
行うため、充電、放電個別の装置と比べて情報伝達が容
易となり、従来充電完了リセット方式では困難であった
充電途中打ち切り時における初期設定も可能となった。
充電打切り時にも充電中に記憶した電気量より放電計算
を開始するため、精度の良い表示ができる。また充電と
放電との動作がお互いに休止中となるため、装置の主要
部を共用化でき、個別の監視器を２種設置する場合に比
べ極めて経済的である。
第１図は蓄電池の等価回路図、第２図は電池端子電圧Ｖ
と放電電流ｉとの関係を示す図、第３図は充電時及び放
電時の電池端子電圧の変化と電流の変化状態を示す図、
第４図は充電特性図、第５図はこの考案の実施例を示す
ブロック図、第６図は表示灯の配列例を示す図、第７図
はこの考案の実施例の動作例を示す流れ図、第８図は残
量比率Ｃと表示灯の表示状態との関係を示す図、第９図
はK2−t2／αT1特性図、第１０図はK3−Ｃ特性図であ
る。
と放電電流ｉとの関係を示す図、第３図は充電時及び放
電時の電池端子電圧の変化と電流の変化状態を示す図、
第４図は充電特性図、第５図はこの考案の実施例を示す
ブロック図、第６図は表示灯の配列例を示す図、第７図
はこの考案の実施例の動作例を示す流れ図、第８図は残
量比率Ｃと表示灯の表示状態との関係を示す図、第９図
はK2−t2／αT1特性図、第１０図はK3−Ｃ特性図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】電池端子電圧を検出する端子電圧検出手段
と、 定電流による充電開始から電池端子電圧の充電特性にお
ける急に変化する変曲点の電圧に、上記電池端子電圧が
なるまでの経過時間Ｔ１を測定する手段と、 上記電池端子電圧が変曲点電圧に達してから時間αＴ１
（αは定数）経過後に充電を停止する手段と、 測定周期Δｔごとに充電電気量を求め、その充電電気量
を積分し、その積分値と充電初期の電気量との和を現在
の電気量とし、上記充電電気量として充電開始からＴ１
までは予め設定した充電電流値とΔｔの積を用い、Ｔ１
以後は、予め求めた変曲点以後の時間経過に対する充電
電流特性における経過時間の充電電流値とΔｔの積を用
いる手段と、 上記電池の放電時に上記電池端子電圧Ｖがその電池の無
負荷端子電圧Ｅから下がっている量（Ｅ−Ｖ）を測定周
期Δｔごとに算出する手段と、 予め求めた現在電気量に対し、上記（Ｅ−Ｖ）とその時
の瞬時電流とを関係づける係数を参照して上記算出した
（Ｅ−Ｖ）に対する測定周期Δｔごとの放電電気量を求
め、その放電電気量を現在電気量から引算した残りを新
たな現在電気量とする手段と、 現在の電気量と満充電時の放電可能電気量とから電池の
残量比率を算出する残量比率算出手段と、 その算出された残量比率を表示する表示手段とを具備す
る電池の充放電監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987192230U JPH062151Y2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 電池の充放電監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987192230U JPH062151Y2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 電池の充放電監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0195679U JPH0195679U (ja) | 1989-06-23 |
| JPH062151Y2 true JPH062151Y2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=31483097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987192230U Expired - Lifetime JPH062151Y2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 電池の充放電監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062151Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002118983A (ja) * | 2000-10-02 | 2002-04-19 | Toshiba Battery Co Ltd | 無停電電源装置 |
| JP4228760B2 (ja) * | 2002-07-12 | 2009-02-25 | トヨタ自動車株式会社 | バッテリ充電状態推定装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5553139A (en) * | 1978-10-12 | 1980-04-18 | Matsushita Electric Works Ltd | Charger with storage battery state indicating function |
| IL62263A (en) * | 1980-03-28 | 1983-12-30 | Redifon Telecomm | Battery charger |
| JPS598174U (ja) * | 1982-07-07 | 1984-01-19 | 本田技研工業株式会社 | 車載用バツテリの電流積算計 |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP1987192230U patent/JPH062151Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0195679U (ja) | 1989-06-23 |
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