JPH10295046A - 電源装置及び電源装置の劣化検出方法 - Google Patents

電源装置及び電源装置の劣化検出方法

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JPH10295046A
JPH10295046A JP9099899A JP9989997A JPH10295046A JP H10295046 A JPH10295046 A JP H10295046A JP 9099899 A JP9099899 A JP 9099899A JP 9989997 A JP9989997 A JP 9989997A JP H10295046 A JPH10295046 A JP H10295046A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の電源装置では、一度蓄電池を放電しな
ければ電池の状態を検出することができず、通常時は蓄
電池からの放電がなされない無停電電源装置等において
は蓄電池が劣化していても正確に検出されない恐れがあ
った。 【解決手段】 蓄電池2と、蓄電池2を充電するための
充電手段1と、充電手段1の出力を受け充電電流を検出
する充電電流検出手段3と、タイマーを内蔵し充電電流
検出手段3からの出力を受けるマイコン4と、マイコン
4からの出力を受ける警報手段5とを備え、充電電流検
出手段3により検出された充電電流の電流値が、規定時
間以上の間しきい値以上であった際若しくは規定時間の
測定開始時と測定終了時に充電電流検出手段3により検
出された充電電流の電流値の差もしくは変化率が、規定
値以下であった際に警報手段5により警報が発せられる
構成とすることにより、上記課題を解決できる電源装置
を供給できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源装置に関する
ものであり、詳しくは電源装置内に備えた蓄電池の劣化
を検出する蓄電池劣化検出回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の電源装置の構造図である。
1は商用電源を入力とする充電手段、2は蓄電池で充電
手段1に接続され、充電手段1により充電される。8は
センサーで放電電流、蓄電池電圧、蓄電池近傍の温度等
を検出する。9は演算処理部でセンサー8で検出した放
電電流、蓄電池電圧、蓄電池近傍の温度および時間によ
り蓄電池の劣化状態を演算する。5は警報手段で演算処
理部からの信号により警報する。6はインバータで蓄電
池2からセンサー8を介して直流電圧を入力とし交流電
圧を出力する。7は切替スイッチで商用電源とインバー
タ6とを入力とし、いずれかを電源として負荷に出力す
る。
【0003】次にこの電源装置についてその動作を説明
する。定常時は充電手段1は商用電源を入力とし、蓄電
池2を充電する。また切替スイッチ7は商用電源側に切
り替えられており、商用電源を負荷に供給する。この定
常時の蓄電池劣化検出動作時について説明する。蓄電池
の劣化検出の際は、充電手段1を停止し、インバータ6
を動作させ、切替スイッチ7をインバータ6側に切り替
え、蓄電池2からセンサー8、インバータ6、切替スイ
ッチ7を介して負荷に交流電圧を供給する。この時の蓄
電池2からの放電電流、温度をセンサー8により測定す
る。その時測定された放電電流と温度に応じた放電停止
電圧を演算処理部9で演算し、放電停止電圧に達するま
での時間を演算処理部9で計測する。この時放電開始か
ら蓄電池2が放電停止電圧に達するまでの値があらかじ
め定めた規定時間以下である場合に蓄電池2が劣化して
いると演算処理部9が判断して警報手段5に信号を出力
し、警報手段5により蓄電池2の劣化を使用者にブザー
やLED照射等により警報する。
【0004】図6は放電電流と温度が一定で正常な蓄電
池と劣化した蓄電池を放電した時のグラフであり、正常
な蓄電池の場合には放電停止電圧に達するまでの時間が
規定時間以上で、劣化した蓄電池の場合には放電停止電
圧に達するまでの時間が規定時間以下となることを示し
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の電源装置では、一度蓄電池を放電しなければ電池の状
態を検出することができない構成となっており、通常時
は蓄電池からの放電がなされない無停電電源装置等にお
いては蓄電池が劣化していても正確に検出されない恐れ
があった。
【0006】また蓄電池の放電電流、蓄電池の電圧降下
および温度と電池の劣化との関係を測定し、詳細なデー
タとして演算処理部に記憶させなければならず、多大な
データの取得が必要であり、また高価なマイコンやメモ
リーを使用しなければならないためコストが高くなると
いう課題もあった。
【0007】本発明は、前記従来の課題を解決するため
に、負荷により蓄電池を放電することなく蓄電池の劣化
を検出し、必要データ量を減じることで安価に製造でき
る電源装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、蓄電池と、前記蓄電池を充電するための充
電手段と、前記充電手段の出力を受け充電電流を検出す
る充電電流検出手段と、タイマーを内蔵し前記充電電流
検出手段からの出力を受ける劣化検出手段と、前記劣化
検出手段からの出力を受ける警報手段とを備え、前記充
電電流検出手段により検出された充電電流の電流値が、
規定時間しきい値以上であった際若しくは規定時間の測
定開始時と測定終了時に前記充電電流検出手段により検
出された充電電流の電流値の差もしくは変化率が、規定
値以下であった際に前記警報手段により警報が発せられ
る電源装置の劣化検出方法及びそれを用いた電源装置で
あり、これにより簡単な構成で蓄電池の充電時に劣化の
検出を行うと共に定常的に劣化を監視するので、正確に
劣化を検出し、安価な電源装置を提供できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、
本実施の形態において、従来例と略同一の機能を有する
ものについては同一の番号を付す。
【0010】図1は本発明の電源装置の一実施の形態を
示す構成図である。1は充電手段で商用電源を入力とす
る。2は蓄電池で充電手段1により充電される。3は充
電電流検出手段で充電手段1および蓄電池2と直列に接
続され、充電電流があらかじめ定めたしきい値以下か以
上かを検出する。4は劣化検出手段として用いたマイコ
ンでタイマーを内蔵し、充電電流検出手段3からの信号
を入力とする。5はブザー、LED等の警報手段でマイ
コン4からの信号により使用者に警報を発する。6はイ
ンバータで蓄電池2の直流電圧を入力とし交流電圧を出
力する。7は切替スイッチで商用電源とインバータ6と
を入力とし、いずれかを電源として負荷に出力する。
【0011】次にこの電源装置の劣化検出方法につい
て、その動作を詳細に説明する。まず寿命になる前の蓄
電池2が、負荷に放電した後の充電時について説明す
る。商用電源が充電手段1に入力されると、充電手段1
の出力から流れる充電電流によって蓄電池2が充電され
る。この時の充電電流は充電電流検出手段3により検出
され、充電電流検出手段3からマイコン4への出力は、
充電電流があらかじめ定められたしきい値よりも大きい
か小さいかを出力する。
【0012】このしきい値は次に示す理由により以下に
示すように設定する。本実施の形態の充電手段の充電方
法は定電圧定電流充電で、放電された蓄電池2を充電す
る場合、充電初期には大きな電流を流し、蓄電池電圧が
ある一定の電圧に達すると充電電流を垂下させる充電方
法である。定電圧定電流充電の場合、充電末期の充電電
流は充電初期の充電電流よりも非常に小さくなる。しか
しながらこの充電末期の充電電流は、蓄電池2の劣化と
共に大きくなるという特性を有している。また蓄電池2
が複数セルで構成されている場合には、蓄電池2が劣化
し、あるセルの内部インピーダンスが小さくなったりシ
ョートしたりすると、その他のセルに印加される電圧が
大きくなり、充電末期の充電電流が大きくなる。従って
蓄電池2が寿命になる前の充電末期の充電電流値と蓄電
池が寿命になった後の充電末期の充電電流値との間の電
流値をあらかじめしきい値としている。具体的に説明す
ると、蓄電池2に流れる充電電流をICとし、寿命にな
る前の蓄電池2を充電した場合の充電末期に蓄電池2に
流れる電流をICE1、寿命になった後の蓄電池2を充
電した場合に蓄電池2に流れる電流をICE2とし、充
電電流検出手段3におけるしきい値電流をICDとした
時、これらの電流値の関係が以下のようになるように設
定する。
【0013】ICE1 < ICD < ICE2 そしてマイコン4では充電電流IC>ICDである場合
に、内蔵のタイマーをスタートする。図2に示すように
充電初期の充電電流ICはICD以上であるため、蓄電
池2が充電される場合には、マイコン4に内蔵されたタ
イマーはスタートする。充電が継続され、蓄電池2の電
圧VBが充電手段1の定電圧値VB1に達すると、充電
手段1は蓄電池2の電圧をほぼ一定に保ったまま充電電
流ICを垂下させる。この後充電電流ICはある時点で
IC<ICDとなり、最終的には充電末期の電流値IC
E1に達する。タイマーはIC<ICDになった時点で
停止する設定とし、タイマースタートから停止までの時
間をT1とする。また、このタイマーはIC>ICDの
状態が続いた場合、ある規定時間T0までは計測する設
定とする。ここでT0とT1の関係はT1<T0となる
ように設定する。
【0014】このように充電を開始してから充電電流が
ICE1に達するまでの蓄電池2の電圧と充電手段1の
充電電流ICの時間による変化を図3に示しており、こ
こでは充電手段1の充電初期から垂下する直前までの充
電電流がほぼ一定の場合を示している。同図に示すよう
に一定時間T1内にICがICDとなった際には、蓄電
池2は正常であるとみなされ、マイコン4は警報手段5
に正常であるという信号を送る。
【0015】なお、定常時には切替スイッチ7は商用電
源側に切り替えられており、商用電源を負荷に供給す
る。また停電時には充電手段1は停止し、インバータ6
を動作させ、切替スイッチ7をインバータ6側に切り替
え、蓄電池2からインバータ6、切替スイッチ7を介し
て負荷に交流電圧を供給する。
【0016】次に図3を用いて寿命となった後の蓄電池
2が放電された後に充電される場合について説明する。
充電初期の充電電流IC>ICDであるため、蓄電池2
が充電される場合には、マイコン4に内蔵されたタイマ
ーはスタートする。充電が継続され、蓄電池2の電圧V
Bが充電手段1の定電圧値VB1に達すると、充電手段
1は蓄電池2の電圧をほぼ一定に保ったまま充電電流I
Cを垂下させる。しかしながら、寿命になった後の蓄電
池の充電末期電流ICE2はICDより大きいままであ
り、マイコン4内部のタイマーは規定時間T0まで計測
を持続した後、マイコン4は蓄電池2が劣化していると
判断し、警報手段5に使用者に警報するよう出力する。
【0017】次に図4を用いて充電を継続したまま蓄電
池が劣化した場合について説明する。蓄電池2が劣化す
る前は充電末期電流はICD以下で保たれている。しか
し蓄電池2が劣化してくると、充電末期電流がICDを
越えることによりマイコン4に内蔵されたタイマーはス
タートする。このままIC>ICDの状態を時速したま
まT0を経過した場合にもマイコン4は蓄電池2が劣化
していると判断し、警報手段5に使用者へ警報するよう
出力する。この警報手段5からの警報により、本発明の
電源装置は使用者に蓄電池の劣化を知らせることが可能
となる。
【0018】なお本実施の形態では充電電流検出手段3
がしきい値電流ICD以上か以下かを検出する場合につ
いて述べたが、規定時間T0の測定開始時と測定終了時
に充電電流検出手段3により検出された充電電流の電流
値の差もしくは変化率が、あらかじめ定めた規定値以下
であった際に蓄電池2が劣化していると判断して警報手
段5により使用者に警報しても良い。また充電電流検出
手段3においては充電電流を電圧や周波数に変換し、こ
れをマイコン4で検出し、充電電流がICD以上か以下
かをマイコン4にて判定し、ICがICD以上になって
からT0経過しても充電末期電流がICD以下にならな
いければマイコン4は蓄電池2が劣化していると判断
し、警報手段5に警報するよう出力するようにしても良
い。なお、本実施の形態においては、劣化検出手段とし
てタイマーを内蔵したマイコンを用いたが、タイマーと
コンパレータ等の組み合わせによっても略同等の効果が
得られる回路を構成することができる。
【0019】本発明は特に、無停電電源装置等のバック
アップ電源に用いるとその効果は顕著であることはいう
までもない。
【0020】
【発明の効果】上記実施の形態から明らかなように、本
発明は充電電流の検出と充電時間を計測するだけの簡単
な回路で蓄電池の劣化を検出することができる。このた
め既にマイコンを使用している機器では、充電電流検出
手段のみを追加し、マイコンで時間を計測するだけで蓄
電池の劣化を検出することが可能となり、負荷により蓄
電池を放電することなく蓄電池の劣化を検出し、必要デ
ータ量を減じることで安価に製造できるという効果を有
する電源装置を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における蓄電池劣化検出
回路の構成図
【図2】本発明の一実施の形態における寿命前蓄電池充
電時の電流電圧相関図
【図3】本発明の一実施の形態における劣化後蓄電池充
電時の電流電圧相関図
【図4】本発明の一実施の形態における蓄電池が劣化し
た場合の電流電圧相関図
【図5】従来例における蓄電池劣化検出回路の構成図
【図6】従来例における蓄電池を充電した場合の電流電
圧相関図
【符号の説明】
1 充電手段 2 蓄電池 3 充電電流検出手段 4 劣化検出手段(マイコン) 5 警報手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄電池と、前記蓄電池を充電するための
    充電手段と、前記充電手段の出力を受け充電電流を検出
    する充電電流検出手段と、タイマーを内蔵し前記充電電
    流検出手段からの出力を受ける劣化検出手段と、前記劣
    化検出手段からの出力を受ける警報手段とを備えた電源
    装置。
  2. 【請求項2】 蓄電池と、前記蓄電池を充電するための
    充電手段と、前記充電手段の出力を受け充電電流を検出
    する充電電流検出手段と、タイマーを内蔵し前記充電電
    流検出手段からの出力を受ける劣化検出手段と、前記劣
    化検出手段からの出力を受ける警報手段とを備え、 前記充電電流検出手段により検出された充電電流の電流
    値が、規定時間しきい値以上であった際に前記警報手段
    により警報が発せられることを特徴とする電源装置の劣
    化検出方法。
  3. 【請求項3】 蓄電池と、前記蓄電池を充電するための
    充電手段と、前記充電手段の出力を受け充電電流を検出
    する充電電流検出手段と、タイマーを内蔵し前記充電電
    流検出手段からの出力を受ける劣化検出手段と、前記劣
    化検出手段からの出力を受ける警報手段とを備え、 規定時間の測定開始時と測定終了時に前記充電電流検出
    手段により検出された充電電流の電流値の差もしくは変
    化率が、規定値以下であった際に前記警報手段により警
    報が発せられることを特徴とする電源装置の劣化検出方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項2または3記載の劣化検出方法を
    用いたことを特徴とする無停電電源装置。
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