JPH08179017A - 電池インピーダンスのモニタ装置 - Google Patents

電池インピーダンスのモニタ装置

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JPH08179017A
JPH08179017A JP6322093A JP32209394A JPH08179017A JP H08179017 A JPH08179017 A JP H08179017A JP 6322093 A JP6322093 A JP 6322093A JP 32209394 A JP32209394 A JP 32209394A JP H08179017 A JPH08179017 A JP H08179017A
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battery
impedance
circuit
current
noise
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JP6322093A
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Tadashi Nomura
忠史 野村
Hideaki Yoshioka
秀明 吉岡
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Bridgestone Corp
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Bridgestone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 充電中の電池の劣化をその内部インピーダン
スを交流電源を使用せずに正確に測定してモニタできる
装置を提供する。 【構成】 電池13によって付勢され、周波数fの交流電
流を出力するインバータ14から電池へ供給される周波数
2fの大きなノイズを電池のインピーダンス測定用の交流
電源として使用し、電池端子間に印加される交流電圧測
定回路17および電池を流れる交流電流測定回路18の出力
信号をインピーダンス計算回路20へ供給して電池の内部
インピーダンスを測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電池の良否を電気的に
モニタする装置、例えば無停電装置において、DC-AC イ
ンバータを介して負荷に交流電力を給電する電池の良否
を検知するためにそのインピーダンスをモニタする装置
に関するものでる。
【0002】
【従来の技術】電池は種々の種類があるとともに多くの
用途に利用されている。これらの用途の一つにフロート
使用と呼ばれている用途がある。これは、常時電池を充
電状態に維持しておき、停電などの非常時に即時に放電
に入るというものである。このようなフロート使用にお
いては、充電を一時でも中断したくないという要求があ
り、したがって充電中に電池の良否をモニタしたいとい
う要求がある。
【0003】また、鉛電池の中でもシール型鉛電池が、
その取扱や保守のし易さから最近盛んに使用されるよう
になってきた。このシール型鉛電池は密閉されているた
め、その良否を判断しにくい難点がある。例えば、従来
のノン・シール型の鉛電池であれば、電解液の比重を測
定することによって電池の良否を簡単かつ正確に検知す
ることができるが、シール型の場合には、電解液の比重
を測定することはできず、電池の内部の状態を検知する
ことは難しい。したがって電気的な計測に委ねられてい
る。
【0004】一般に電池の良否を電気的に検知するに
は、端子電圧の測定および電池の内部インピーダンスの
測定が採用されており、電池の種類、用途、メーカー毎
に適宜選択、組み合わせて判定を行っている。端子電圧
の測定は、充電中の端子電圧を測定する場合と、充電停
止後の端子電圧を測定する場合とがある。また、内部イ
ンピーダンスの測定は、通常充電を停止してから行って
いる。このインピーダンスは一般に電池の劣化に伴って
高くなるものである。上述したように、無停電装置に用
いられるようなフロート用途においては、常時充電をし
ているので、充電中も測定を行うようにした装置の開発
が求められている。
【0005】このような要求に応えるために、充電中の
電池の内部インピーダンスを測定する装置が提案されて
いる。図1はこのような装置の一例を示すものである。
充電中に電池の内部インピーダンスを測定するには、電
池自身が直流電圧を持っているので、交流を用いて交流
インピーダンスを測定する必要がある。図1において、
商用交流電源1に接続される整流回路2を介してシール
型鉛電池3を充電するようにしている。このシール型鉛
電池3にインピーダンス測定装置4を接続してインピー
ダンスを測定するために、インピーダンス測定装置には
交流電流供給回路5、交流電圧測定回路6、交流電流測
定回路7およびインピーダンス計算・表示回路8が設け
られている。交流電流供給回路5は第1および第2の端
子T1およびT2を介してシール型鉛電池3の両端間に接続
され、交流電圧測定6は第3および第4の端子T3および
T4を経て同じく電池の両端間に接続され、交流電流測定
回路7は第5および第6の端子T5およびT6を介して整流
回路2とシール型鉛電池3との間の導線に設けた電流検
出器9に接続している。
【0006】このような電池インピーダンス測定装置4
においては、交流電流供給回路5から交流電流を供給
し、そのときのシール型鉛電池3の端子間に現れる交流
電圧を交流電圧測定回路6で測定するとともにそのとき
にシール型鉛電池を経て流れる交流電流を交流電流測定
回路7で測定し、これら測定した交流電圧および交流電
流をインピーダンス計算・表示回路8へ供給し、ここで
シール型鉛電池3の内部インピーダンスを計算により求
め、それを表示するようにしている。ここで、交流電圧
をV、交流電流をIとすると、シール型鉛電池3のイン
ピーダンスZは、Z=V/Iで計算することができる。
【0007】図1に示したインピーダンス測定装置で
は、6端子装置として構成されており、交流電流の供給
と交流電流の測定とを同時に行うようにしているが、供
給する交流電流を一定とすれば、シール型鉛電池3を流
れる交流電流をわざわざ測定する必要はない。したがっ
て、図1に示した交流電流供給回路5を定電流回路とし
て構成すれば、交流電流測定回路7を省略することがで
きる。このようにして4端子装置として構成した従来の
電池インピーダンス測定装置を図2に示す。基本的な構
成は図1に示した装置から交流電流測定回路7を除去し
たものであり、同じ部分には同じ符号を付けて示す。こ
の装置ではインピーダンス計算・表示回路8には交流電
圧測定回路6で検出した交流電圧の値のみを供給し、予
め設定されている交流電流値に基づいて計算を行ってシ
ール型鉛電池3の内部インピーダンスを測定している。
このような4端子T1〜T4のインピーダンス測定装置4を
使用するに当たっては、クリップ状の4端子プローブを
電池端子に接続するだけで良いので使用が簡単となる。
しかしながら、このような4端子装置では電池の充電中
は充電電流の交流成分が加わり、インピーダンスを測定
することができないので、上述したフロート用途には適
用できない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図1に示した従来の6
端子のインピーダンス測定装置によれば、シール型鉛電
池3の充電中であってもインピーダンスを測定すること
ができ、上述したフロート用途に適している。しかし、
6個の端子を接続しなければならないので、操作が面倒
であるだけでなくシール型鉛電池をCVCF(constant vol
tage and constant frequency power supply) やUPS(un
interruptible power supply) などの無停電設備に用い
る場合には、直流から交流への変換を行うインバータか
らの交流ノイズによって測定が影響される欠点がある。
すなわち、このようなインバータを使用する場合には、
その正規の出力交流の周波数をfとすると、その2倍の
周波数2fを基本波とする交流ノイズが電池側に流れ込
み、これがインピーダンスの測定に大きく影響し、測定
誤差を発生する欠点がある。したがって、このようなノ
イズの影響を軽減するためには、大きな交流電流を供給
する必要があり、測定装置が大形で高価となる欠点があ
る。例えば、交流出力500AのCVCFでは約50A 、交流出力
26A のCVCFでも約1Aの交流ノイズ電流が電池へ流れ込む
ので、インピーダンス測定のための交流電流をきわめて
大きなものとする必要がある。このように測定用電流を
大きなものとすると、充電回路やインバータなどの周辺
機器に悪影響を与える恐れもある。
【0009】また、インピーダンス測定のための交流電
流の周波数を交流ノイズの基本波の周波数2fよりも十分
高く、例え1KHzとすることが考えられるが、この場合に
はこの1KHzの信号を取り出すためにフィルタが必要とな
り、インピーダンス測定装置がさらに高価となる欠点が
ある。
【0010】本発明の目的は上述した従来の種々の欠点
を解消し、充電中の電池の内部インピーダンスを正確に
モニタすることができ、しかも接続端子数が少なく、し
たがって電池への接続も比較的簡単で、さらにDC-AC イ
ンバータと共に使用するにも拘らず大きな測定用交流電
流を供給する必要のない電池内部インピーダンスのモニ
タ装置を提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、駆動時に交流
ノイズを発生する負荷へ電力を給電する電池のインピー
ダンスをモニタする装置において、前記駆動中の負荷か
ら電池へ流れ込む交流ノイズの電圧を検出する交流電圧
測定回路と、前記交流ノイズの電流を検出する交流電流
測定回路と、これら交流電圧測定回路および交流電流測
定回路の出力信号を受け、前記電池のインピーダンスを
モニタする回路とを具えることを特徴とするものであ
る。
【0012】
【作用】本発明は、電池によって給電される負荷が駆動
中に交流ノイズを発生し、これを電池の内部インピーダ
ンスを測定するための交流として使用できるという事実
の基づいてなしたものである。例えば、上述したような
インバータを使用する場合に、このインバータは、その
出力周波数の2倍の周波数を基本波とする交流ノイズを
発生するが、この交流ノイズを電池の内部インピーダン
スの測定用の電源として使用するものである。しがたっ
て、この交流ノイズの影響は必然的に回避され、電池の
内部インピーダンスを正確に測定することができるとと
もに別個に電源を必要としないので構成は簡単になると
ともに接続端子も4端子で足りるようになる。このよう
に駆動時に交流ノイズを発生する負荷は、上述したよう
なインバータに限られるものではなく、一定の周期でオ
ン・オフを繰り返すような負荷では交流ノイズが発生さ
れるものであり、例えばモータなどがあり、本発明はこ
のように駆動時に交流ノイズを発生するような負荷であ
れば、どのような負荷にも適用できる。
【0013】
【実施例】図3は本発明による電池インピーダンスのモ
ニタ装置の一実施例の構成を示すものである。商用交流
電源11に接続された整流回路12を介してシール型鉛電池
13を常時充電するようにする。このシール型鉛電池13に
はDC-AC インバータ14の入力側を接続し、その出力側は
負荷15に接続する。例えば商用交流電源11の周波数が50
Hzとすると、インバータ14はその出力側に同じく周波数
が50Hzの交流が発生されるように構成されている。CVCF
やUPS のようなフロート用途においては、負荷15は常時
は商用交流電源11から直接付勢され、商用交流電源11が
ダウンしたときにシール型鉛電池13からインバータ14を
介して負荷を付勢する方法と、常時インバータ14を介し
て負荷15を付勢する方法とがあるが、本発明はそのいず
れにも適用できるものである。ただし、前者の場合に
は、インバータ14を常時駆動している必要がある。
【0014】本発明においては、上述したAC-DC インバ
ータ14は、商用交流電源11と同じ周波数fの交流出力を
発生すると同時に、その2倍の周波数2fを基本波とする
交流ノイズを発生するので、これをシール型鉛電池13の
内部インピーダンスを測定するための電源として利用す
る。したがって、インピーダンス測定装置16には、特別
な交流電源を設ける必要はなくなる。すなわち、インピ
ーダンス測定装置16には、シール型鉛電池13の端子間に
印加される交流電圧を測定する交流電圧測定回路17を第
1および第2の端子T1およびT2に接続するとともにシー
ル型鉛電池を流れる交流電流を測定する交流電流測定回
路18を第3および第4の端子T3およびT4に接続する。こ
の交流電流測定回路18には、シール型鉛電池13に接続さ
れた導線に巻回された電流検出器19を接続する。
【0015】本発明では、このようにしてインバータ14
からシール型鉛電池13側へ出力される周波数2fを基本波
とするノイズ電流を電池の内部インピーダンスを測定す
るための交流電流として使用し、シール型鉛電池の端子
に印加される交流電圧を交流電圧測定回路17で測定する
とともにシール型鉛電池を経て流れる交流電流を交流電
流測定回路18で測定する。したがって、従来のように別
個の交流電流供給回路を用いる場合のように、上述した
ノイズに測定が影響を受けるようなことはなくなる。上
述したように、このノイズ電流は非常に大きなものであ
るので、フィルタを用いなくてもその他のノイズに影響
されることなくシール型鉛電池13の内部インピーダンス
を正確に測定することができる。
【0016】図3に示すように、交流電圧測定回路17お
よび交流電流測定回路18の出力信号をインピーダンス計
算回路20へ供給し、ここでシール型鉛電池13の内部イン
ピーダンスを算出する。本例においては、さらにこのよ
うにして算出したシール型鉛電池13の内部インピーダン
スを表す情報を比較回路21へ供給し、ここで予め設定し
た基準値と比較し、シール型鉛電池13の内部インピーダ
ンスが所定の値を越えるか否かを判断し、所定の値を越
えたと判断される場合には、アラーム回路22へ信号を送
って適当なアラームを発生させる。
【0017】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例では内部インピーダンスを検出すべ
き電池をシール型鉛電池としたが、他の電池の内部イン
ピーダンスを測定することもできる。また、上述した実
施例では、測定したインピーダンスを基準値と比較し、
基準値を越えるときにアラームを発生するように構成し
たが、電池の内部インピーダンスそのものを表示するよ
うにしても良い。さらに、本発明は上述した実施例のよ
うに、フロート用途の電池でインバータを含む負荷を給
電する場合の電池の内部インピーダンスをモニタするの
に適しているが、駆動時に一定の周期でオン・オフを繰
り返す負荷であえばどのような負荷にも適用できる。
【0018】
【発明の効果】上述したように本発明による電池内部イ
ンピーダンスのモニタ装置によれば、電池に接続される
インバータのような負荷から電池に供給される交流ノイ
ズをインピーダンス測定用の交流電流として使用するも
のであるから、充電中での測定が可能であるとともにノ
イズによる測定誤差が入る余地がなく、したがって内部
インピーダンスを正確に測定することができる。また、
この交流ノイズが大きい場合には、これを選択的に通す
フィルタを使用する必要はなく、したがって構成は簡単
となる。さらに、インピーダンス測定用の交流電源を必
要としないので、接続端子は4個で足り、図1に示した
従来のインピーダンス測定装置に比べて接続作業は簡単
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、従来の6端子の電池インピーダンス測
定装置の構成を示す回路図である。
【図2】図2は、従来の4端子の電池インピーダンス測
定装置の構成を示す回路図である。
【図3】図3は、本発明による電池インピーダンス測定
装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
11 商用交流電源 13 シール型鉛電池 15 負荷 17 交流電圧測定回路 19 電流検出器 21 比較回路 12 整流回路 14 インバータ 16 インピーダンス測定装置 18 交流電流測定回路 20 インピーダンス計算回路 22 アラーム回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動時に交流ノイズを発生する負荷へ電
    力を給電する電池のインピーダンスをモニタする装置に
    おいて、前記駆動中の負荷から電池へ流れ込む交流ノイ
    ズの電圧を検出する交流電圧測定回路と、前記交流ノイ
    ズの電流を検出する交流電流測定回路と、これら交流電
    圧測定回路および交流電流測定回路の出力信号を受け、
    前記電池のインピーダンスをモニタする回路とを具える
    ことを特徴とする電池インピーダンスのモニタ装置。
  2. 【請求項2】 前記負荷として周波数fの交流電力を出
    力するDC-AC インバータを含むものとし、前記交流電圧
    測定回路および交流電流測定回路を、インバータから電
    池へ流れ込む周波数2fを基本波とする交流ノイズの電圧
    および電流をそれぞれ検出するように構成したことを特
    徴とする請求項1に記載の電池インピーダンスのモニタ
    装置。
  3. 【請求項3】 前記電池の交流インピーダンスをモニタ
    する回路が、電池のインピーダンスを算出する手段と、
    その値を基準値と比較する手段と、基準値を越えるとき
    にアラームを発生する手段とを具えることを特徴とする
    請求項2に記載の電池インピーダンスのモニタ装置。
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