JPH0742151Y2 - 電気車用蓄電池の放電監視装置 - Google Patents
電気車用蓄電池の放電監視装置Info
- Publication number
- JPH0742151Y2 JPH0742151Y2 JP1987092402U JP9240287U JPH0742151Y2 JP H0742151 Y2 JPH0742151 Y2 JP H0742151Y2 JP 1987092402 U JP1987092402 U JP 1987092402U JP 9240287 U JP9240287 U JP 9240287U JP H0742151 Y2 JPH0742151 Y2 JP H0742151Y2
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- JP
- Japan
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- storage battery
- amount
- terminal voltage
- discharge
- electricity
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Description
【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は電気車等に用いる、蓄電池の放電量を監視す
る装置に関する。
る装置に関する。
「従来技術」 従来、電気車に用いる蓄電池の放電量監視装置として、
電池端子電圧の平均値表方式や、電池電流を直接積算表
示する電気量測定表示方式が多く用いられてきた。
電池端子電圧の平均値表方式や、電池電流を直接積算表
示する電気量測定表示方式が多く用いられてきた。
前記平均電圧表示方式は回路構成が簡易であり、電池容
量ごとの調整を要しない特長を持つが、負荷の休止時間
が長いと、蓄電池の残存電気量が少ない場合でも、無負
荷端子電圧が電池公称端子電圧に戻ってしまう性質のた
め、平均化時定数を長くしても、電池放電量に対応した
端子電圧表示ができない問題があった。
量ごとの調整を要しない特長を持つが、負荷の休止時間
が長いと、蓄電池の残存電気量が少ない場合でも、無負
荷端子電圧が電池公称端子電圧に戻ってしまう性質のた
め、平均化時定数を長くしても、電池放電量に対応した
端子電圧表示ができない問題があった。
一方、前記電気量測定表示方式では、電流を直接測定積
算するため、確度が高い特長があるが、電気車では測定
電流が大きく、かつ直流電流のため、ホール電流検出装
置等の高価な検出装置を必要とした。さらに、電池容量
や負荷電流量に合わせて電流検出器の容量を変える必要
があった。
算するため、確度が高い特長があるが、電気車では測定
電流が大きく、かつ直流電流のため、ホール電流検出装
置等の高価な検出装置を必要とした。さらに、電池容量
や負荷電流量に合わせて電流検出器の容量を変える必要
があった。
この考案の目的は、高価な直流電流検出器を用いる事な
く、安価で電気車用蓄電池の残量比率を概算推定表示す
る放電監視装置を提供することにある。
く、安価で電気車用蓄電池の残量比率を概算推定表示す
る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」 原理 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
ロの電圧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、これら両端が蓄電池10の端子13a,13bとさ
れ、これら端子間に電気車の如き負荷14が接続されたも
のとなる。電圧Ｅは満充電時の無負荷端子電圧と対応す
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,13b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 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に比例することになる。この電圧時間
積分値を満充電時の放電可能電圧時間積分値で割った値
が電池の放電比率であり、これを表示すれば蓄電池10の
放電量を知ることができる。
ロの電圧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、これら両端が蓄電池10の端子13a,13bとさ
れ、これら端子間に電気車の如き負荷14が接続されたも
のとなる。電圧Ｅは満充電時の無負荷端子電圧と対応す
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,13b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 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に比例することになる。この電圧時間
積分値を満充電時の放電可能電圧時間積分値で割った値
が電池の放電比率であり、これを表示すれば蓄電池10の
放電量を知ることができる。
従ってこの考案によれば蓄電池の現在の電気量と、その
蓄電池の内部抵抗の逆数との関係を温度ごとに記憶した
テーブル（第８図）と、蓄電池の温度または周囲温度を
測定する温度測定手段とを有している。蓄電池端子電圧
は端子検出手段により所定時間ごとに検出され、その蓄
電池の放電時に検出された端子電圧Ｖが蓄電池の満充電
時の無負荷端子電圧Ｅから下がっている降下量（Ｅ−
Ｖ）が算出され、現在の電気量と対応する内部抵抗値の
逆数ｋを測定した温度の値に対応して上記テーブルから
読み出し、その読み出した内部抵抗値の逆数ｋと算出降
下量（Ｅ−Ｖ）とを乗算して所定時間における放電量
（Ｅ−Ｖ）・ｋを算出する。この算出した放電量を前回
の電気量から引算して現在の電気量を算出し、その現在
電気量を満充電時の放電可能電圧積分値で割算して蓄電
池の残量比率が算出され、その算出された残量比率が表
示手段に表示される。
蓄電池の内部抵抗の逆数との関係を温度ごとに記憶した
テーブル（第８図）と、蓄電池の温度または周囲温度を
測定する温度測定手段とを有している。蓄電池端子電圧
は端子検出手段により所定時間ごとに検出され、その蓄
電池の放電時に検出された端子電圧Ｖが蓄電池の満充電
時の無負荷端子電圧Ｅから下がっている降下量（Ｅ−
Ｖ）が算出され、現在の電気量と対応する内部抵抗値の
逆数ｋを測定した温度の値に対応して上記テーブルから
読み出し、その読み出した内部抵抗値の逆数ｋと算出降
下量（Ｅ−Ｖ）とを乗算して所定時間における放電量
（Ｅ−Ｖ）・ｋを算出する。この算出した放電量を前回
の電気量から引算して現在の電気量を算出し、その現在
電気量を満充電時の放電可能電圧積分値で割算して蓄電
池の残量比率が算出され、その算出された残量比率が表
示手段に表示される。
上記の満充電時の放電可能電圧積分値とは満充電時から
最低使用電圧に至るまでの端子電圧降下値をその放電時
間で積分した値である。例えば48V系電気車用蓄電池に
おいて、無負荷電圧から最低使用電圧40Vに至るまで電
気車の平均負荷電流で放電させ、その放電時間で蓄電池
の端子における電圧降下値（Ｅ−Ｖ）を積分して求めた
値である。なお、第２図a,bは端子間電圧Ｖと放電電流
ｉとの関係を示す図であり、また第３図に示すように内
部抵抗値ｒは放電時間の経過と共に変化し、これに応じ
て端子間電圧Ｖも変化する。従ってこの特性に応じて前
記（Ｅ−Ｖ）・ｋの放電量が前記テーブルから対応する
ｋの値を読み出して補正することができる。
最低使用電圧に至るまでの端子電圧降下値をその放電時
間で積分した値である。例えば48V系電気車用蓄電池に
おいて、無負荷電圧から最低使用電圧40Vに至るまで電
気車の平均負荷電流で放電させ、その放電時間で蓄電池
の端子における電圧降下値（Ｅ−Ｖ）を積分して求めた
値である。なお、第２図a,bは端子間電圧Ｖと放電電流
ｉとの関係を示す図であり、また第３図に示すように内
部抵抗値ｒは放電時間の経過と共に変化し、これに応じ
て端子間電圧Ｖも変化する。従ってこの特性に応じて前
記（Ｅ−Ｖ）・ｋの放電量が前記テーブルから対応する
ｋの値を読み出して補正することができる。
「実施例」 第４図はこの考案による放電監視装置の実施例を示す。
蓄電池10は充電器21を通じ、コンセント22により例えば
商用電源に接続されて充電が行われ、またこの蓄電池10
は負荷14に接続されて負荷14に電力を供給する。
蓄電池10は充電器21を通じ、コンセント22により例えば
商用電源に接続されて充電が行われ、またこの蓄電池10
は負荷14に接続されて負荷14に電力を供給する。
この考案の放電監視装置23においては、蓄電池10の電力
が電源回路24へ供給され、電源回路24より各部に対する
電圧乃至電力が与えられる。蓄電池10の端子13に分圧回
路を介してV/F変換回路25が接続され、V/F変換回路25は
その入力電圧に対応した周波数のパルスを発生する回路
であり、そのパルスがCPU26に取込まれる。CPU26内にお
いて入力パルス数に対し所要の演算がなされ、その演算
結果が駆動回路27を通じて表示素子L1乃至L6に表示され
る。
が電源回路24へ供給され、電源回路24より各部に対する
電圧乃至電力が与えられる。蓄電池10の端子13に分圧回
路を介してV/F変換回路25が接続され、V/F変換回路25は
その入力電圧に対応した周波数のパルスを発生する回路
であり、そのパルスがCPU26に取込まれる。CPU26内にお
いて入力パルス数に対し所要の演算がなされ、その演算
結果が駆動回路27を通じて表示素子L1乃至L6に表示され
る。
表示素子L1乃至L6は第５図に示すように、蓄電池10の放
電特性曲線に対応した配列とされている。表示素子L7は
その蓄電池10の電池残量が許容値以下になった場合に表
示する警報用の表示素子である。これには、強制的にそ
の負荷14を切離したり、或は充電操作を行うためのリレ
ー28が並列に接続されている。
電特性曲線に対応した配列とされている。表示素子L7は
その蓄電池10の電池残量が許容値以下になった場合に表
示する警報用の表示素子である。これには、強制的にそ
の負荷14を切離したり、或は充電操作を行うためのリレ
ー28が並列に接続されている。
次にこの放電監視装置の動作を第６図の流れ図を参照し
て説明する。第６図においては最初は充電状態であっ
て、端子間電圧ｖが測定され（S1）、この測定値ｖが所
定値k1×Ｅ以上になったか否かがチェックされ、これ以
上となった場合は充電完了とされる（S2）。充電完了と
なると警報表示がクリアされる（S3）。
て説明する。第６図においては最初は充電状態であっ
て、端子間電圧ｖが測定され（S1）、この測定値ｖが所
定値k1×Ｅ以上になったか否かがチェックされ、これ以
上となった場合は充電完了とされる（S2）。充電完了と
なると警報表示がクリアされる（S3）。
次に放電監視状態になり、初期値、つまり満充電時の放
電可能電圧積分値C100が現在値Ｃとして設定されるとと
もに残量比率Ｃ′が100に設定される（S4）。蓄電池10
の端子電圧が端子電圧検出手段即ち第４図においてはV/
F変換回路25において測定される（S5）。この測定は一
定期間ごとに測定が行われ、この測定値が、蓄電池公称
電圧より数％低く設定された電圧k2E以下になったか否
かがチェックされる（S6）。この端子電圧ｖがk2E以下
になった場合は第７図に示すように放電が開始されたと
判定される。
電可能電圧積分値C100が現在値Ｃとして設定されるとと
もに残量比率Ｃ′が100に設定される（S4）。蓄電池10
の端子電圧が端子電圧検出手段即ち第４図においてはV/
F変換回路25において測定される（S5）。この測定は一
定期間ごとに測定が行われ、この測定値が、蓄電池公称
電圧より数％低く設定された電圧k2E以下になったか否
かがチェックされる（S6）。この端子電圧ｖがk2E以下
になった場合は第７図に示すように放電が開始されたと
判定される。
この例では内部抵抗値ｒの変化に応じてｒの逆数とした
比例係数kcを補正するため、現在の電気量Ｃによりテー
ブルからkcの値を読出す（S7）。このテーブルにはkcと
電気量Ｃとの関係特性（第８図）が記憶されてある。こ
のkcを利用して（Ｅ−ｖ）kcを演算し、これをCbとする
（S8）。このCbは一定時間（測定周期）に消費した電気
量を示し、従って前回の電気量Ｃよりこの電気量Cbを引
算して現在の電気量Ｃとする（S9）。この現在の電気量
Ｃを初期設定した満充電時の放電可能電圧積分値、つま
り電気量C100で割算してＣ′を得る（S10）。
比例係数kcを補正するため、現在の電気量Ｃによりテー
ブルからkcの値を読出す（S7）。このテーブルにはkcと
電気量Ｃとの関係特性（第８図）が記憶されてある。こ
のkcを利用して（Ｅ−ｖ）kcを演算し、これをCbとする
（S8）。このCbは一定時間（測定周期）に消費した電気
量を示し、従って前回の電気量Ｃよりこの電気量Cbを引
算して現在の電気量Ｃとする（S9）。この現在の電気量
Ｃを初期設定した満充電時の放電可能電圧積分値、つま
り電気量C100で割算してＣ′を得る（S10）。
このようにして残量比率Ｃ′が算出され、残量比率Ｃ′
と表示素子L1乃至L6の表示状態との関係例を第９図に示
す。第９図の関係をテーブルに記憶しておき、このテー
ブルを参照して残量比率Ｃ′に対応する表示を行う（S
11）。この例では残量比率が100％に近ければ表示素子L
1乃至L6を表示し、100％より残量比率が減少するに従っ
て表示素子をL6,L5…と順番に消去して、最も残量比率
が減った状態ではL1のみが表示されるようにした場合で
ある。
と表示素子L1乃至L6の表示状態との関係例を第９図に示
す。第９図の関係をテーブルに記憶しておき、このテー
ブルを参照して残量比率Ｃ′に対応する表示を行う（S
11）。この例では残量比率が100％に近ければ表示素子L
1乃至L6を表示し、100％より残量比率が減少するに従っ
て表示素子をL6,L5…と順番に消去して、最も残量比率
が減った状態ではL1のみが表示されるようにした場合で
ある。
更にこの残量比率Ｃ′がその蓄電池に許容されている電
気車の稼動現場から車庫に戻る蓄電池の残量比率CMINよ
り大きいかがチェックされ、大きい場合においてはステ
ップS5に戻って再び端子電圧の測定を行い、小さくなっ
た場合は（S12）警報を発生する（S13）。つまり第４
図、第５図の表示素子L7を表示し、また必要に応じてリ
レー28を制御してステップS1に戻って負荷14を切離すと
共に充電状態とする。
気車の稼動現場から車庫に戻る蓄電池の残量比率CMINよ
り大きいかがチェックされ、大きい場合においてはステ
ップS5に戻って再び端子電圧の測定を行い、小さくなっ
た場合は（S12）警報を発生する（S13）。つまり第４
図、第５図の表示素子L7を表示し、また必要に応じてリ
レー28を制御してステップS1に戻って負荷14を切離すと
共に充電状態とする。
以上、負荷14としての電気車の運転状況に拘らず、その
停止中にも表示を継続する動作例を示したが、これを第
10図に示す処理フローに従い、電気車を動作させたとき
だけ、表示させるようにしてもよい。すなわち、第10図
において、電気車を動作させると、端子電圧ｖがk2E以
下となり、ステップS6からS14へ進み、CPU26から表示素
子の駆動回路27に駆動信号が出力されて表示素子をON
し、CPU26内蔵のタイマーをセットする。以下ステップS
7からS11まで上記例と同様な処理が行われ残量比率Ｃ′
が表示される。逆に電気車が停止されて、端子電圧ｖが
k2E以上になるとタイマーがタイムアップするまでの間
（例えば予め設定する５分間）は、ステップS15からS11
へジャンプし、前回測定値と同じ残量比率Ｃ′がそのま
ま表示されるが、ステップS15でタイムアップすると前
記駆動信号の出力が停止され残量比率Ｃ′の表示を停止
するとともに、タイマーをリセットする。以上の動作に
より、残量比率Ｃ′の表示は、電気車を動作させると自
動的に開始され、逆に電気車の停止が５分以上続くと自
動的に停止される。
停止中にも表示を継続する動作例を示したが、これを第
10図に示す処理フローに従い、電気車を動作させたとき
だけ、表示させるようにしてもよい。すなわち、第10図
において、電気車を動作させると、端子電圧ｖがk2E以
下となり、ステップS6からS14へ進み、CPU26から表示素
子の駆動回路27に駆動信号が出力されて表示素子をON
し、CPU26内蔵のタイマーをセットする。以下ステップS
7からS11まで上記例と同様な処理が行われ残量比率Ｃ′
が表示される。逆に電気車が停止されて、端子電圧ｖが
k2E以上になるとタイマーがタイムアップするまでの間
（例えば予め設定する５分間）は、ステップS15からS11
へジャンプし、前回測定値と同じ残量比率Ｃ′がそのま
ま表示されるが、ステップS15でタイムアップすると前
記駆動信号の出力が停止され残量比率Ｃ′の表示を停止
するとともに、タイマーをリセットする。以上の動作に
より、残量比率Ｃ′の表示は、電気車を動作させると自
動的に開始され、逆に電気車の停止が５分以上続くと自
動的に停止される。
なお蓄電池10の内部抵抗値ｒは温度変動の影響を受け
る。従って電池温度或は周囲温度を測定してその値に応
じてステップS7で第８図中の読出す特性曲線を選定する
ようにする。これにより、より一層正確に放電状態を監
視することが可能となる。また過放電の防止及び防止の
警報を発し、負荷の切離しを行い、過放電による蓄電池
10の劣化を防止することが可能である。
る。従って電池温度或は周囲温度を測定してその値に応
じてステップS7で第８図中の読出す特性曲線を選定する
ようにする。これにより、より一層正確に放電状態を監
視することが可能となる。また過放電の防止及び防止の
警報を発し、負荷の切離しを行い、過放電による蓄電池
10の劣化を防止することが可能である。
「考案の効果」 以上述べたようにこの考案によれば、検出回路として高
価な電流検出装置を使用することなく、電池端子電圧の
監視のみで蓄電池の残量比率を表示することができる。
しかも蓄電池の残容量による内部抵抗の変化及び温度に
よる内部抵抗の変化に対しては、いつもテーブルを利用
して補正しているため、これらの変化に影響されずに正
確に残量比率を求めることができる。従って電気車が蓄
電池の容量がなくなり稼動現場から車庫に戻れなくなる
ようなことはなくなる。また蓄電池容量が変更される時
には、その容量の変更に応じてCPUに初期設定するC100
の値を変更するのみでよく、測定としては端子電圧のみ
を測定すればよく、その接続は頗る簡単である。
価な電流検出装置を使用することなく、電池端子電圧の
監視のみで蓄電池の残量比率を表示することができる。
しかも蓄電池の残容量による内部抵抗の変化及び温度に
よる内部抵抗の変化に対しては、いつもテーブルを利用
して補正しているため、これらの変化に影響されずに正
確に残量比率を求めることができる。従って電気車が蓄
電池の容量がなくなり稼動現場から車庫に戻れなくなる
ようなことはなくなる。また蓄電池容量が変更される時
には、その容量の変更に応じてCPUに初期設定するC100
の値を変更するのみでよく、測定としては端子電圧のみ
を測定すればよく、その接続は頗る簡単である。
第１図は蓄電池の等価回路を示す図、第２図は端子電
圧、放電電流の時間変化を示す図、第３図は端子電圧内
部抵抗の時間変化を示す図、第４図はこの考案による放
電監視装置の一例を示すブロック図、第５図はその表示
素子の配列例を示す図、第６図はこの考案の実施例の動
作例を示す流れ図、第７図は端子電圧の変化状態を示す
図、第８図は内部抵抗の逆数に比例した係数を求めるた
めの特性図、第９図は求めた残量比率と表示素子の表示
との関係例を示す図、第10図は他の動作例を示す流れ図
である。
圧、放電電流の時間変化を示す図、第３図は端子電圧内
部抵抗の時間変化を示す図、第４図はこの考案による放
電監視装置の一例を示すブロック図、第５図はその表示
素子の配列例を示す図、第６図はこの考案の実施例の動
作例を示す流れ図、第７図は端子電圧の変化状態を示す
図、第８図は内部抵抗の逆数に比例した係数を求めるた
めの特性図、第９図は求めた残量比率と表示素子の表示
との関係例を示す図、第10図は他の動作例を示す流れ図
である。
Claims (1)
- 【請求項１】電気車に搭載される蓄電池の放電量を監視
する装置であって、 蓄電池の電気量と、その蓄電池の内部抵抗値の逆数との
関係を、温度ごとに記憶したテーブルと、 上記蓄電池の温度または周囲温度を測定する温度測定手
段と、 上記蓄電池の端子電圧を所定時間ごとに検出する端子電
圧検出手段と、 その端子電圧検出手段の検出端子電圧が上記蓄電池の満
充電時の無負荷端子電圧から下がっている降下量を算出
する手段と、 前回の電気量と対応する内部抵抗値の逆数を、上記温度
測定手段で測定した温度と対応して、上記テーブルから
読出す手段と、 上記読出した内部抵抗値の逆数と、上記算出降下量とを
乗算して、上記所定時間における放電量を算出する手段
と、 その算出放電量を上記前回の電気量から引算して現在の
電気量を算出する手段と、 その現在の電気量を満充電時の放電可能電圧積分値で割
算して蓄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有する
電気車用蓄電池の放電監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987092402U JPH0742151Y2 (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 電気車用蓄電池の放電監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987092402U JPH0742151Y2 (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 電気車用蓄電池の放電監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63200779U JPS63200779U (ja) | 1988-12-23 |
| JPH0742151Y2 true JPH0742151Y2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=30954075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987092402U Expired - Lifetime JPH0742151Y2 (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 電気車用蓄電池の放電監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0742151Y2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56148075A (en) * | 1980-04-18 | 1981-11-17 | Japan Storage Battery Co Ltd | Battery discharge meter |
| JPS58117470A (ja) * | 1981-12-29 | 1983-07-13 | Japan Storage Battery Co Ltd | 蓄電池監視装置 |
| JPS58215573A (ja) * | 1982-06-09 | 1983-12-15 | Yuasa Battery Co Ltd | 蓄電池残存容量計 |
| JPS61170678A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-01 | Nissan Motor Co Ltd | バツテリ状態検知装置 |
-
1987
- 1987-06-15 JP JP1987092402U patent/JPH0742151Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63200779U (ja) | 1988-12-23 |
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