JPH0855642A - 鉛蓄電池の劣化状態検出方法 - Google Patents

鉛蓄電池の劣化状態検出方法

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JPH0855642A
JPH0855642A JP6212042A JP21204294A JPH0855642A JP H0855642 A JPH0855642 A JP H0855642A JP 6212042 A JP6212042 A JP 6212042A JP 21204294 A JP21204294 A JP 21204294A JP H0855642 A JPH0855642 A JP H0855642A
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JP
Japan
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time
discharge
voltage
lead
deterioration state
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Pending
Application number
JP6212042A
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English (en)
Inventor
Masashi Iwata
政司 岩田
Isamu Kurisawa
栗澤  勇
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉛蓄電池の劣化状態の検知および容量の推定
を、簡易的に短時間で行えるようにした、鉛蓄電池の劣
化状態検出方法を提供する。 【構成】 鉛蓄電池を所定電流で短時間放電させること
により、鉛蓄電池の劣化状態を検出する方法において、
まず放電を開始してから、所定時間間隔に於ける放電電
圧を検出し、検出された電圧の変化量が負から正へと変
化した時点をt1 、また、時点t1 での放電電圧をv1
とし、前記鉛蓄電池の放電電圧が再度v1 に達した時点
をt2 とした場合、前記検出手段にて測定された時点t
1 から時点t2 までの時間の平方根および放電電圧v1
と、前記検出手段にて放電された所定電流における、終
止電圧v2 までの放電持続時間t3 との重相関関係か
ら、前記鉛蓄電池の劣化状態を判定し、容量を推定す
る、鉛蓄電池の劣化状態検出方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛蓄電池を所定電流で
短時間放電させることにより、鉛蓄電池の劣化状態を検
出する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、鉛蓄電池の劣化状態検出方法
として、容量試験を実施する方法が一般的であった。こ
れは、精度よく劣化状態の検知が可能であるが、鉛蓄電
池をいったん放電状態にし、再び充電状態に復帰するま
でに長時間かか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、放電開始一定時間後の放電電圧から推定する方法が
提案されている。
【0003】この方法は、鉛蓄電池の一定時間後の放電
電圧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。鉛蓄電池は劣化すると内部抵抗および分極抵抗が
大きくなる。このため起電力損失が増え、放電電圧が垂
下し終止電圧に達するまでの時間が短くなり、電池容量
が低下する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、鉛蓄電池の劣化末期にならないと起電力損失が
大きくならず、劣化初期および劣化中期の状態が検知で
きないという問題点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上述のような背
景の下になされたものであり、鉛蓄電池を所定電流で放
電させたときに、垂下する放電電圧がいったん上がり、
再び垂下して元の電圧になるまでの時間の平方根とその
放電電圧値が、前記所定電流にて放電した放電持続時間
に、相関性があることを利用することによって、前述し
た問題点を解決し、鉛蓄電池の劣化状態の検知および容
量の推定を、簡易的に短時間で行えるようにした、鉛蓄
電池の劣化状態検出方法を提供することを目的とする。
【0006】本発明は、所定電流で短時間放電させるこ
とにより、鉛蓄電池の劣化状態を検出する方法におい
て、まず放電を開始してから、所定時間間隔に於ける放
電電圧を検出し、検出された電圧の変化量が負から正へ
と変化した時点をt1 、また、時点t1 での放電電圧を
v1 とし、前記鉛蓄電池の放電電圧が再度v1 に達した
時点をt2 とした場合、時点t1 から時点t2 までの時
間の平方根および放電電圧v1 と、前記検出手段にて放
電された所定電流における、終止電圧v2 までの放電持
続時間t3 との重相関関係から、前記鉛蓄電池の劣化状
態を判定し、容量を推定することを特徴としている。
【0007】
【作用】本発明の劣化状態検出方法において、放電電圧
v1 は、鉛蓄電池の放電初期の起電力と起電力損失の差
分を示すものである。この起電力損失は、鉛蓄電池の内
部抵抗および分極抵抗と放電電流の積によるものであ
り、鉛蓄電池の劣化が進むに従って、内部抵抗および分
極抵抗が大きくなり、起電力損失が増え、放電電圧v1
が低下する傾向がある。この放電電圧v1 が低くなる
と、放電電圧が垂下し終止電圧に達するまでの時間が短
くなり、電池容量が低下する。
【0008】また、時点t1 から時点t2 までの時間の
平方根は、鉛蓄電池の放電における化学反応に関与する
イオンの拡散と関係がある。イオン拡散距離は、経過時
間の平方根に比例することが知られており、鉛蓄電池の
場合、多孔体である活物質への電解液中の硫酸イオンの
拡散がある。この拡散が容易におこなえる場合、放電中
の活物質内部の硫酸イオン濃度の低下が緩やかであり、
端子間電圧の垂下がなだらかになって、いったん上がっ
た放電電圧が、再度v1 に達するまでの時間が長くな
る。この拡散の容易さによる放電電圧の垂下度合いの違
いは、放電終期になるとよりはっきりと現れ、拡散が容
易におこなえなくなった場合に、放電電圧の垂下の勾配
は大きくなり、終止電圧に達するまでの時間が短くなっ
て、電池容量が低下する。
【0009】このようにして、測定された2つの要因
は、放電電圧v1 が放電特性における端子間電圧の絶対
値に、時点t1 から時点t2 までの時間が放電時間に対
する端子間電圧の変化量にそれぞれ関係しており、各々
が、放電された所定電流における終止電圧v2 までの放
電持続時間を目的変数とした場合において、影響を与え
る説明変数として取り扱え、1つの要因の相関から推定
するよりも、両者の重相関関係から推定することで、よ
り精度の高い電池容量の推定が可能となる。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細
に説明する。
【0011】図1は、鉛蓄電池を所定電流で放電させた
ときの放電電圧の特性の一例を示すものであって、t1
は、放電を開始してから、所定時間間隔に於ける放電電
圧を検出し、検出された電圧の変化量が負から正へと変
化した時点であり、v1 は、時点t1 における放電電圧
である。またt2 は、放電電圧が再度v1 に達した時点
である。v2 は、前記検出手段にて放電された所定電流
における、終止電圧であり、t3 は、放電電圧がv2 に
達するまでの放電持続時間である。
【0012】図2は、1つの要因からでも電池容量の推
定が容易である場合の、放電特性の一例を示すものであ
って、放電特性Aの電池と放電特性Bの電池は、放電電
圧v1 と放電持続時間t3 に相関がある。また、放電特
性Aの電池と放電特性Cの電池は、時点t1 から時点t
2 までの時間の平方根と放電持続時間t3 に相関があ
る。実際に劣化末期になると、このようなどちらか1つ
の要因のみにより、劣化状態が検出できるような、強い
相関を有する電池も少なくない。
【0013】しかしながら、劣化初期では、図3に示す
ような、1つの要因のみでは、電池容量の推定が困難な
場合が多い。放電特性Dの電池と放電特性Aの電池は、
時点t1 から時点t2 までの時間の平方根と放電持続時
間t3 の相関が、放電電圧v1 と放電持続時間t3 の相
関の影響により弱くなっている。放電特性Eの電池と放
電特性Aの電池は、放電電圧v1 と放電持続時間t3 の
相関が、時点t1 から時点t2 までの時間の平方根と放
電持続時間t3 の相関の影響により弱くなっている。こ
のような電池が含まれることによって劣化状態の検出精
度が低くなる。
【0014】図4から図9は、劣化初期の200Ahシ
ール鉛蓄電池20個を実際に測定した一例を示したもの
である。この例では、放電電流=120A,終止電圧=
1.6V,電圧変化量検出所定時間=30秒とした。ま
た、放電持続時間t3 は公称容量値に対する割合の表現
とした。
【0015】図4は、放電電圧v1 と放電持続時間t3
の相関散布図を示す。放電電圧v1と放電持続時間t3
は正の相関があるが、劣化初期の電池であるので相関性
は低い。この例においての相関係数は0.584であっ
た。図5は、回帰式から求める推定値と実測値との残差
のヒストグラムを示す。相関性が低いため回帰式から求
める推定値と、実測値との回帰残差も大きい。
【0016】図6は、時点t1 から時点t2 までの時間
の平方根と放電持続時間t3 の相関散布図を示す。時点
t1 から時点t2 までの時間の平方根と放電持続時間t
3 は、一般に劣化初期の鉛蓄電池では、正の相関があ
る。この例においての相関係数は0.831であった。
これに放電電圧v1 と放電持続時間t3 の相関を加える
ことにより、さらにその推定精度を高めることができ
る。
【0017】図7は、放電電圧v1 と放電持続時間t3
の相関と、時点t1 から時点t2 までの時間の平方根と
放電持続時間t3 の相関との重回帰分析の結果を示す。
1つの要因の相関から推定するよりも、両者の重相関関
係から推定することで相関性が高くなっている。この例
においての相関係数は0.909であった。図8は、時
点t1 から時点t2 までの時間の平方根と放電持続時間
t3 の相関のみから求めた回帰式による、推定値と実測
値との残差のヒストグラムを示す。また、図9は、放電
電圧v1 と放電持続時間t3 の相関と、時点t1 から時
点t2 までの時間の平方根と放電持続時間t3 の相関と
から求めた回帰式による、推定値と実測値との残差のヒ
ストグラムを示す。図8と図9を比較すれば、図9によ
る推定のほうが、その推定精度の高くなっていることは
明らかである。なお、この例における回帰残差の最大値
は、図8の場合は9.08%であり、図9の場合は7.
08%であった。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明による鉛蓄電池の
劣化状態検出方法によれば、鉛蓄電池を所定電流で放電
させたときに、垂下する放電電圧がいったん上がり、再
び垂下して元の電圧になるまでの時間の平方根とその放
電電圧値とが、前記所定電流にて放電したときの放電持
続時間に重相関関係があることを利用することにより、
従来の鉛蓄電池の、劣化末期にならないと起電力損失が
大きくならず、劣化初期および劣化中期の状態が検知で
きないという問題点を解決し、鉛蓄電池の劣化状態の検
知および容量の推定を、簡易的に短時間で行うことが可
能となるので、その工業的な価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】鉛蓄電池を所定電流で放電させたときの放電電
圧の特性の一例を示す特性図
【図2】1つの要因からでも電池容量の推定が容易であ
る場合の、鉛蓄電池の放電特性の一例を示す特性図
【図3】1つの要因のみでは、電池容量の推定が困難な
場合の、鉛蓄電池の放電特性の一例を示す特性図
【図4】200Ahシール鉛蓄電池を実測した場合の、
放電電圧v1 と放電持続時間t3 の相関を示す散布図
【図5】図4に示す場合の、放電電圧v1 と放電持続時
間t3 の相関による回帰式から求めた、推定値と実測値
との残差のヒストグラム図
【図6】200Ahシール鉛蓄電池を実測した場合の、
時点t1 から時点t2 までの時間の平方根と放電持続時
間t3 の相関を示す散布図
【図7】200Ahシール鉛蓄電池を実測した場合の、
放電電圧v1 と放電持続時間t3 の相関と、時点t1 か
ら時点t2 までの時間の平方根と放電持続時間t3 の相
関との重回帰分析の結果を示す説明図
【図8】図6に示す場合の、時点t1 から時点t2 まで
の時間の平方根と放電持続時間t3 の相関による回帰式
から求めた、推定値と実測値との残差のヒストグラム図
【図9】図7に示す場合の、放電電圧v1 と放電持続時
間t3 の相関と、時点t1 から時点t2 までの時間の平
方根と放電持続時間t3 の相関との重回帰式から求め
た、推定値と実測値との残差のヒストグラム図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉛蓄電池を所定電流で短時間放電させる
    ことにより、該鉛蓄電池の劣化状態を検出する方法にお
    いて、まず放電を開始してから、所定時間間隔に於ける
    放電電圧を検出し、検出された電圧の変化量が負から正
    へと変化した時点をt1 、また、時点t1 での放電電圧
    をv1 とし、前記鉛蓄電池の放電電圧が再度v1 に達し
    た時点をt2 とした場合、前記検出手段にて測定された
    時点t1 から時点t2 までの時間の平方根および放電電
    圧v1 と、前記検出手段にて放電された所定電流におけ
    る、終止電圧v2 までの放電持続時間t3 との重相関関
    係から、前記鉛蓄電池の劣化状態を判定し、容量を推定
    することを特徴とする鉛蓄電池の劣化状態検出方法。
JP6212042A 1994-08-11 1994-08-11 鉛蓄電池の劣化状態検出方法 Pending JPH0855642A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5994877A (en) * 1997-06-24 1999-11-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for detecting working condition of non-aqueous electrolyte secondary batteries
JP2003536202A (ja) * 1998-07-20 2003-12-02 アライドシグナル インコーポレイテッド 車両用バッテリを監視するシステム及び方法
DE10236958B4 (de) * 2002-08-13 2006-12-07 Vb Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa Verfahren zur Ermittlung der entnehmbaren Ladungsmenge einer Speicherbatterie und Überwachungseinrichtung für eine Speicherbatterie
JP2013182827A (ja) * 2012-03-02 2013-09-12 Toyota Motor Corp 非水電解液二次電池の評価装置及び非水電解液二次電池の評価方法
KR20160017416A (ko) * 2014-08-06 2016-02-16 삼성전자주식회사 패턴 정보에 기초하여 사용자 특성에 따른 배터리 수명을 추정하는 장치 및 방법
WO2023176297A1 (ja) * 2022-03-17 2023-09-21 トヨタ自動車九州株式会社 電池容量の残量予測方法

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