WO2017164073A1 - 二次電池の劣化抑制装置および個別劣化抑制装置 - Google Patents

二次電池の劣化抑制装置および個別劣化抑制装置 Download PDF

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Definitions

  • the present invention is used in data centers, mobile phone base stations, or other emergency power sources that require stable power supply, or power sources in which a plurality of batteries are connected in series, and the battery deteriorates during charging.
  • the present invention relates to a secondary battery deterioration suppressing device and an individual deterioration suppressing device.
  • the charging method for the emergency power supply includes trickle charging, which uses a charging circuit to charge with a small amount of current in a steady state, and a load and a secondary battery connected in parallel to the rectifier, applying a constant current to the load.
  • trickle charging uses a charging circuit to charge with a small amount of current in a steady state, and a load and a secondary battery connected in parallel to the rectifier, applying a constant current to the load.
  • many types of trickle charging are employed for emergency power supplies.
  • the emergency power supply requires a voltage and current that can drive a load driven by a commercial power supply.
  • the voltage of one secondary battery (battery) is low and the capacity is small, so multiple batteries are connected in series.
  • a plurality of battery groups are connected in parallel.
  • Each battery is a lead acid battery or a lithium ion battery.
  • Patent Document 1 a proposal for measuring the whole battery collectively (for example, Patent Document 1), applying a pulsed voltage to the battery, and determining the battery from the input voltage and the response voltage Proposals for calculating the overall internal impedance (for example, Patent Document 2), methods for determining deterioration by measuring the internal resistance of individual cells connected in series in the battery (for example, Patent Document 3), and the like have been proposed.
  • the AC four-terminal method is used to measure the internal resistance of each cell.
  • an AC four-terminal battery tester has been commercialized as a handy checker that measures a very small resistance value such as the internal resistance of the battery (for example, Non-Patent Document 1).
  • Patent Documents 1 and 2 wireless data transmission is also proposed, cable management and manual work reduction, and computer data management are also proposed.
  • JP-A-10-170615 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-1000096 JP 2010-164441 A
  • the voltage is not limited to the case where a charging voltage is applied to both ends of a battery group in which a plurality of batteries are connected in series. Even in the case of applying the voltage, there arises a problem that the deterioration of a part of the batteries having advanced deterioration is accelerated due to the difference in the deterioration degree of the individual batteries.
  • An object of the present invention is to provide a secondary battery deterioration suppressing device and individual deterioration capable of preventing acceleration of deterioration of a part of batteries that have deteriorated due to a difference in the degree of deterioration of each battery during charging or the like. It is to provide a suppression device.
  • the secondary battery deterioration suppressing device of the present invention is a secondary battery deterioration suppressing device that suppresses deterioration of the battery 2 of the power source 1 in which a plurality of batteries 2 each being a secondary battery are connected in series.
  • a plurality of individual deterioration suppression devices 7 Provided with a plurality of individual deterioration suppression devices 7 connected to each battery, Each individual deterioration suppressing device 7 compares a voltage measured by the voltage measuring unit 21 (for example, a DC voltage measuring unit 26) that measures a DC voltage between the terminals of the battery 2 with a threshold value.
  • the comparison unit 31 that determines whether the battery is high and the discharge unit 30 that discharges the battery 2 when the comparison unit 31 determines that the battery 2 is high are provided.
  • the voltage measuring unit 21 refers to a part directly related to voltage measurement, for example, among the components constituting the voltage sensor.
  • the determination of “whether or not it is higher than the threshold value” may be made based on whether or not the threshold value is exceeded, or may be made based on whether or not the threshold value is exceeded. .
  • the comparison unit 31 has a higher DC voltage (hereinafter sometimes referred to as a DC voltage) measured by the voltage measurement unit 21 than a threshold value when a voltage such as charging is applied.
  • the discharge unit 30 discharges the battery 2 when it is determined that the battery 2 is high.
  • the internal resistance increases, so that the voltage between terminals increases. For this reason, by discharging the battery 2 having a high measured voltage, the voltage of each battery 2 connected in series can be equalized, and the deterioration of some of the batteries 2 that have deteriorated at the time of charging or the like. Can be prevented from being accelerated.
  • the application of the voltage to the battery 2 is not limited to the case where the charging voltage is applied to both ends of the battery group 3 in which the batteries 2 are connected in series. Even when a charging voltage is applied to 2, the effect of preventing deterioration due to the discharge can be obtained.
  • the voltage measuring unit 21 for example, what is used for measuring the AC voltage in the case of determining the deterioration of the battery 2 is also used for monitoring for determining the DC voltage which is the voltage between the terminals (cell voltage). It ’s fine.
  • the normal voltage range of the cell is, for example, generally in the range of 1.8 to 2.23V.
  • the threshold value is set to, for example, the upper limit value of 2.23 V, or the upper limit value is set to 2 in consideration of the voltage increase due to the charging current and the internal resistance.
  • the threshold value may be 2.23 V or less and an intermediate value in the normal range.
  • the upper limit voltage in the normal range is 2.23V.
  • the threshold voltage is set to 2. because it is possible to monitor the voltage between the terminals and determine the relative deterioration of batteries connected in series with the same charging current. It is also possible to set it to 23V or less.
  • the discharge unit 30 includes a discharge circuit 35 that is connected in parallel to the battery 2 and includes a series circuit of a current limiting resistor 36 and a switch 37, and a discharge management unit 22 that controls the discharge circuit 35. You may comprise. Further, the discharge management unit 22 turns on the switch 37 when it is determined that the voltage measured by the comparison unit 31 and the comparison unit 31 is higher than the threshold value, and the switch 37 is turned on after a set time. The discharge processing unit 32 may be configured to turn off the power. The discharge unit 30 is thus configured by the discharge circuit 35 and the discharge management unit 22, and the discharge circuit 35 is configured by the current limiting resistor 36 and the switch 37, whereby power is consumed by the current limiting resistor 36.
  • the battery voltage can be reduced, and the voltage drop can be adjusted by the control of the switch 37, so that the discharge can be performed appropriately and easily.
  • the discharge management unit 22 is configured to turn off the discharge according to the set time, appropriate discharge can be performed with a simple configuration using a timer or the like.
  • the discharge management unit 22 determines that the voltage measured by the comparison unit 31 is higher than the threshold value, the switch 37 The battery 2 and the current limiting resistor 36 are connected with the switch ON, and the switch 37 is temporarily turned OFF at regular intervals while the switch 37 is turned ON, and the voltage measurement by the voltage measuring unit 21 and the comparison are performed. The comparison by the unit 31 is performed again. At this time, if it is determined that the voltage measured by the comparison unit 31 is lower than the threshold value, the switch 37 is maintained in the OFF state, and the comparison unit 31 is maintained.
  • the switch 37 When it is determined that the measured voltage is higher than the threshold value, the switch 37 is turned on again to temporarily turn off the constant interval, measure the voltage, and compare It may be configured with a discharge processing unit 32 to repeat the process.
  • the discharge management unit 22 performs voltage measurement by temporarily turning off the switch 37 at regular intervals during discharge, and compares the measured battery voltage with a threshold value to end the discharge. Therefore, the voltage after discharging the battery 2 can be obtained with higher accuracy than when the discharge time is controlled by the timer. For this reason, the deterioration of the battery 2 can be further reliably prevented.
  • the number of times management unit that measures the number of discharges that turn on the switch 37 by repeating each process of the discharge processing unit 32, and causes the warning means to warn when the number of discharges reaches a set value.
  • a configuration having 33 is also possible. If an appropriate voltage is not obtained even if the discharge is repeated many times, an abnormality has occurred. Therefore, by causing the warning means to issue a warning, the operator can quickly recognize the abnormality and can take an early action.
  • the determination that “the number of discharges reaches the set value” may be determined based on whether or not the set value is exceeded, or may be determined based on whether or not the number is over.
  • the discharge unit 30 when the discharge unit 30 includes a discharge circuit 35 that is connected in parallel with the battery 2 and includes a series circuit of a current limiting resistor 36 and a switch 37, the current limiting resistor 36 and the switch 37 May be mounted on the same circuit board 7A as the voltage measuring unit 21.
  • the current limiting resistor 36, the switch 37, and the voltage measuring unit 21 may be a single chip.
  • the configuration of the deterioration suppressing device can be configured more simply and compactly.
  • the discharge unit 30 when the discharge unit 30 includes a discharge circuit 35 that is connected in parallel with the battery 2 and includes a series circuit of a current limiting resistor 36 and a switch 37, the discharge circuit 35 and the voltage measurement unit 21 may be connected to the same cable 38 as the circuit connected to the battery 2.
  • a circuit for connecting the current limiting resistor 36 and the switch 37 of the discharge circuit 35 to the battery 2 and a circuit for connecting the voltage measuring unit 21 to the battery 2 are connected to the same cable 38, thereby simplifying the wiring system. become.
  • the voltage measuring unit 21 may have a function of measuring the voltage of the AC component applied between the terminals of the battery 2. If the voltage measuring unit 21 can measure the voltage of the AC component applied to the battery 2, the internal resistance of the battery 2 can be calculated from the voltage value of the AC component. The deterioration of the battery 2 can be determined by comparing the internal resistance with a threshold value. Therefore, the secondary battery deterioration suppressing device can also be used as the deterioration determining device.
  • a wireless communication unit that wirelessly transmits the AC component voltage measured by the voltage measurement unit 21 may be provided.
  • the more the battery 2 is farther from the ground point the more bias is applied so that the negative potential becomes higher. Therefore, it is necessary to consider the reference potential (ground level). When transmitting, there is no need to worry about the reference potential.
  • the comparison unit 31 calculates an average value of DC voltages of all the batteries 2 connected in series measured by the individual deterioration suppressing devices 7 (for example, the voltage measuring unit 21).
  • the addition value set to the average value may be added to obtain the threshold value.
  • the appropriate voltage range varies slightly depending on the individual power supply. Therefore, by using the average value, it is possible to discharge the power supply 1 subject to deterioration suppression to a more appropriate voltage than to set a threshold value in advance, thereby further reliably suppressing deterioration. Become.
  • the current measuring means 9 for applying a current having an AC component to the battery group 3 in which a plurality of the batteries 2 are connected in series and the voltage measuring unit 21 are used for measurement.
  • the secondary battery individual deterioration suppressing device 7 of the present invention suppresses the deterioration of the battery 2 which is a secondary battery, A voltage measuring unit 21 that measures a DC voltage between the terminals of the battery 2, a comparison unit 31 that determines whether the voltage measured by the voltage measuring unit 21 is higher than a threshold value, and the comparison A discharge unit 30 that discharges the battery 2 when determined to be high by the unit 31;
  • the discharge unit 30 includes a discharge circuit 35 including a series circuit of a current limiting resistor 36 and a switch 37 connected in parallel to the battery 2, and a discharge management unit 22 that controls the discharge circuit 35.
  • the management unit 22 turns on the switch 37 to discharge when the comparison unit 31 determines that the comparison unit 31 is high, and stops the discharge process when a predetermined discharge condition is satisfied. 32 may be included.
  • the case where the “stipulated discharge condition is satisfied” may be, for example, that a set time has elapsed or that the battery voltage is lower than the set voltage.
  • the secondary battery deterioration suppressing device having the above-described configuration is configured by a plurality of individual deterioration suppressing devices 7. However, even if the individual deterioration suppressing device 7 is used alone, the above-described deterioration suppressing effect of the battery 2 is obtained. Can do.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of an example in which the individual deterioration suppressing device in the deterioration suppressing device for a secondary battery is configured as a voltage sensor 7 for detecting deterioration.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a deterioration suppressing device that also serves as a deterioration determining device including a plurality of the voltage sensors 7.
  • a power source 1 to be subjected to deterioration suppression and deterioration determination is an emergency power source in a data center, a mobile phone base station, or other various power sources that require stable power supply.
  • the power source 1 has a plurality of battery groups 3 in which a plurality of batteries 2 as secondary batteries are connected in series, and these battery groups 3 are connected in parallel and connected to a load 4.
  • Each battery 2 may be a single cell or a battery in which a plurality of cells are connected in series. In this example, each battery 2 consists of a single cell.
  • the emergency power source 1 is connected to the positive terminal 5A through the charging circuit 6 and the diode 15 among the positive and negative terminals 5A and 5B of the main power source 5 connected to the positive and negative terminals of the load 4.
  • the negative terminal 5B is directly connected.
  • the diode 15 is connected in parallel with the charging circuit 6 in such a direction that current flows from the emergency power source 1 to the load 4.
  • the main power source 5 is composed of, for example, a DC power source that is connected to an AC commercial power source via a rectifier circuit and a smoothing circuit (both not shown) and converts to DC power.
  • the positive potential of the emergency power source 1 is lower than the positive potential of the main power source 5 and normally does not flow to the load 4. However, when the main power source 5 stops or the function is lowered, the potential on the main power source 5 side decreases. Then, the electric charge stored in the emergency power supply 1 is fed to the load 4 via the diode 15. In addition, the charge form which connected the charging circuit 6 as mentioned above is called a trickle charge form.
  • the secondary battery deterioration suppressing device is a device that suppresses deterioration of each battery 2 in the power source 1 during charging, and is configured as a voltage sensor 7 for deterioration determination.
  • a plurality of voltage sensors 7 are individually connected to each battery 2 and provided.
  • the deterioration determination device for a secondary battery provided with the deterioration suppressing device includes a plurality of current sensors 8 connected to each battery group 3 and a measurement current including an alternating current component.
  • a controller 11 that receives the measurement value, calculates the internal resistance of each battery 2 using the received measurement value, and determines the deterioration of the battery 2 from the internal resistance.
  • the controller 11 includes a main controller 11A and a data server 13.
  • the controller 11 or its internal components include a predetermined conversion function stored in a LUT (Look Up Table) implemented by software or hardware, or a software library (Library), or an equivalent thereof. If necessary, use the library comparison function, four arithmetic functions, and equivalent hardware (hereinafter referred to as "realization model") to perform the operation and output the result. And a software function on a hardware circuit or a processor (not shown).
  • LUT Look Up Table
  • Library software library
  • realization model four arithmetic functions, and equivalent hardware
  • the measurement current applying means 9 is composed of a discharging device or a charging device for applying a predetermined current to the battery group 3 of the power source 1.
  • the measurement current applying means 9 is connected to the positive and negative terminal ends of the battery group 3 and supplies the power source 1 with a current having an alternating current component that changes in a pulse shape or a sine wave shape, for example, a ripple current.
  • the voltage sensor 7 also serving as the individual deterioration suppressing device will be described with reference to FIGS.
  • the voltage sensor 7 includes a measurement / control unit 20 and a discharge circuit 35.
  • the measurement / control unit 20 includes a voltage measurement unit 21 that measures the voltage of the battery 2 and a discharge management unit 22 that controls the discharge circuit 35 according to the measured voltage.
  • the circuit 35 and the discharge unit 30 are configured.
  • the voltage measurement unit 21 is a part directly constituting the voltage measurement, or a part essential for voltage measurement, of the parts constituting the voltage sensor 7 and excluding an additional structure.
  • the voltage measuring unit 21 may be referred to as a voltage sensor, and the voltage sensor 7 may be referred to as a sensor unit 7.
  • the discharge circuit 35 includes a series circuit of a current limiting resistor 36 and a switch 37 and is connected to the battery 2 in parallel.
  • the current limiting resistor 36 is also called a bleeder resistor.
  • the switch 37 includes a semiconductor switching element such as a transistor.
  • the measurement / control unit 20 having the voltage measurement unit 21 is driven by the power of the battery 2 subject to deterioration determination, and a circuit that supplies power to the measurement / control unit 20 from the battery 2 constitutes the discharge circuit 35.
  • the same positive and negative cable 38 as the circuit to be connected is connected.
  • the measurement / control unit 20 includes the voltage measurement unit 21, a calculation control unit 23, and a wireless communication unit 24.
  • the arithmetic control unit 23 includes an arithmetic processing device such as a microcomputer.
  • the arithmetic control unit 23 or its internal components are configured by a software function on a hardware circuit or a processor (not shown) that can perform a calculation and output the result using the above-described implementation model. Has been.
  • the voltage measuring unit 21 has a function of measuring an AC component voltage (AC voltage) acting between terminals of the battery 2 and a function of measuring a DC component voltage (DC voltage), and measures the AC voltage.
  • a portion having a function to perform the function is shown as an AC voltage measurement unit 25, and a portion having a function of measuring a DC voltage is shown as a DC voltage measurement unit 26.
  • the AC voltage measuring unit 25 is used for determining deterioration of the battery 2
  • the DC voltage measuring unit 26 is used for suppressing deterioration and determining deterioration.
  • the arithmetic control unit 23 includes the discharge management unit 22, a control unit 27, a delay unit 28, and a conversion unit 29.
  • the control unit 27, the delay unit 28, and the conversion unit 29 are means used for deterioration determination, which will be described later.
  • the discharge management unit 22 compares the direct current voltage of the battery 2 measured by the voltage measurement unit 21 with a threshold value to determine whether the voltage is high, and the comparison unit 31 performs the measurement ( When it is determined that the (DC) voltage is higher than the threshold value, the discharge processing unit 32 that discharges the battery 2 and the frequency management unit 33 are included.
  • the number management unit 33 is a unit that measures the number of repetitions of discharge of the discharge processing unit 32 and causes a warning unit to issue a warning when the number of discharges exceeds a set value.
  • step Q2 is executed by the comparison unit 31
  • steps Q3 to Q6 are executed by the discharge processing unit 32
  • steps Q7 to Q9 are executed by the number management unit 33.
  • step Q1 the voltage measurement unit 21 of the voltage sensor 7 measures the DC voltage of the battery 2.
  • the comparison unit 31 (FIGS. 2 and 4) of the discharge management unit 22 (FIGS. 1 and 2) compares the measured DC voltage with a preset threshold value (step Q2) and measures the measured DC voltage. If the voltage is lower than the threshold value, the process is terminated.
  • the threshold value is, for example, a value determined as the upper limit of the normal range of the voltage of the battery 2. If the threshold value is lower than the threshold value, it can be assumed that the battery 2 is normal, and thus the process ends without performing the discharge process. .
  • the discharge processing unit 32 turns on the switch 37 to start discharging (step Q3), and starts a timer (not shown) included in the discharge processing unit 32 ( Step Q4).
  • the elapsed time is counted by the timer, and when the discharge set time is reached (step Q5), the switch 37 is turned OFF to stop the discharge (step Q6).
  • the discharge setting time of the timer is an extremely short time for temporarily stopping discharge for voltage measurement.
  • the number management unit 33 increments the discharge number counter of the discharge processing unit 32 by 1 (Step Q7), and determines whether or not it is lower than a preset count value (Step Q7). Step Q8).
  • the count value is the number of times set as the number of times to determine whether or not the number of discharges is within an appropriate range. If the count value is lower than the count value, the process returns to the DC voltage measurement process (step Q1) again. Comparison with the threshold value (step Q2) is performed, and the above-described processes are repeated.
  • the number management unit 33 causes a warning means such as a display panel or a sound generation means to give a warning (Step Q9).
  • a warning means such as a display panel or a sound generation means to give a warning (Step Q9).
  • FIG. 5 shows another example of processing by the discharge management unit 31 (FIGS. 1 and 2).
  • steps R2 to R4 are executed by the comparison unit 31
  • steps R5 to Q8 are executed by the discharge processing unit 32
  • steps R9 to Q11 are executed by the number management unit 33.
  • Step R ⁇ b> 1 after the measurement of the DC voltage of the battery 2 by the voltage measurement unit 21 of the voltage sensor 7 (Step R ⁇ b> 1), the comparison unit 31 has measured the DC voltage of all the batteries 2 connected in series. (Step R2), and if the total number is not reached, the process returns to the measurement process (step R2) and the remaining battery 2 is measured. Note that which battery 2 is measured is managed by a flag or the like provided for each battery 2, for example. The measured QDC voltage of each battery 2 is stored in a predetermined storage area.
  • the comparison unit 31 calculates an average value of the DC voltages of all the batteries 2 (step R3), and a value obtained by adding a preset addition value to the average value. Is used as a threshold value to determine whether or not the measured DC voltage of each battery 2 is lower than the threshold value (step R4). If there is a battery 2 higher than the threshold value, the battery 2 is discharged by turning on the switch 37 as in the example of FIG. 4 (step R5).
  • the step R3 for obtaining the average value may be performed by any one of the plurality of voltage sensors 7 and each voltage sensor 7 may use the calculation result.
  • the DC voltage of the battery 2 determines whether or not to end the discharge.
  • the discharge management unit 22 determines that the discharge is stopped by the DC voltage. Regardless, the discharge may be stopped after a set time from the start of discharge.
  • the deterioration suppressing devices having the above-described configurations, all the batteries 2 having high measured voltages are discharged, so that the voltages of the batteries 2 connected in series can be equalized.
  • the DC voltages of the batteries 2 (2 1 to 2 4 ) connected in series are V 1 , V 2 , V 3 , and V 4 , respectively. If only 2 and higher than the reference value of the deterioration judgment (the "threshold"), to discharge the battery alone 2 2. In this way, by equalizing the voltage of each battery 2, the charging or the like, that would accelerate the advanced battery 2 2 a is the voltage between the terminals of high battery 2 2 deterioration deterioration can be prevented.
  • an appropriate discharge can be performed with a simple configuration such as a timer.
  • the battery voltage is measured by temporarily stopping the discharge at regular intervals during the discharge and the discharge is terminated based on the determination result of the battery voltage (example in FIGS. 4 and 5)
  • the discharge is performed by the timer.
  • the voltage after discharging of the battery 2 can be obtained with higher accuracy than when the time is controlled. For this reason, the deterioration of the battery 2 can be further reliably prevented.
  • the current limiting resistor 36 and the switch 37 of the discharge unit 30 and the circuit element 21A (FIG. 1) constituting the voltage measuring unit 21 may be mounted on the same circuit board 7A. Is simpler and more compact. In this embodiment, since the discharge circuit 35 and the circuit connected to the battery 2 in the voltage measuring unit 21 are connected to the same positive / negative cable 38, the wiring system is simplified.
  • the average value of the DC voltage of all the batteries 2 is calculated for the threshold value for determining whether or not to discharge, and the added value set to this average value is added to the threshold value.
  • the appropriate voltage range varies slightly depending on the individual power source 1, it can be discharged by using an average value rather than predetermining a threshold value. Thereby, deterioration suppression becomes still more reliable.
  • the inter-terminal voltage is monitored for batteries connected in series with the same charging current even during charging. It is possible to determine deterioration relatively.
  • the controller 11 is formed by connecting a data server 13 and a monitor 14 to a main controller 11A via a communication network 12 in this embodiment.
  • the communication network 12 includes a LAN such as a wireless LAN and has a hub 12a.
  • the communication network 12 may be a wide area communication network.
  • the data server 13 can communicate with a remote personal computer (not shown) or the like via the communication network 12 or another communication network, and can monitor data from anywhere. Communication between the main controller 11A and the data server 13 via the communication network 12 is preferably performed by handshaking.
  • the main controller 11A receives a measurement value of the voltage sensor 7 transmitted from each wireless communication unit 24, and a transfer unit 11b that transfers the measurement value received by the reception unit 11a to the communication network 12.
  • a command transmission unit 11c that wirelessly transmits a command such as transmission start to the wireless communication unit 24 of each voltage sensor 7, a standby unit 11d described later, and a current application control unit 11e.
  • the current application control unit 11e controls the measurement current application unit 9 (FIG. 6). Wireless transmission / reception of the command transmission unit 11c and the reception unit 11a is performed via the antenna 19.
  • each current sensor 8 is connected to the main controller 11A by wiring, and the measured value of the current is transferred together with the measured voltage value from the transfer unit 11b of FIG.
  • the command transmission unit 11c of the main controller 11A may generate a command by itself, but in this embodiment, in response to the measurement start command transmitted from the data server 13, the wireless communication unit of each voltage sensor 7 The measurement start command is transferred to 24.
  • the main controller 11A or the current sensor 8 is provided with a conversion unit (not shown) that converts the measured value of the current sensor 8 into an effective value or an average value.
  • the controller 11 has a function of transmitting the command to the wireless communication unit 24.
  • the wireless communication unit 24 receives the command
  • the arithmetic processing unit (not shown) included in the voltage sensor 7 is provided. Has a function of giving a command corresponding to this command.
  • the data server 13 includes an internal resistance calculation unit 13a and a determination unit 13b.
  • the internal resistance calculation unit 13a receives the AC voltage value (running value or average value) transmitted from the main controller 11A, the DC voltage value (cell voltage), the measured temperature, and the current value (running value or average value). And the internal resistance of the battery 2 is calculated according to a predetermined calculation formula. The measured temperature is used for temperature correction.
  • the determination unit 13b determines that the threshold value is set and the calculated internal resistance is greater than or equal to the threshold value.
  • the threshold value is provided in a plurality of, for example, two to three stages, performs deterioration determination in a plurality of stages, and outputs an alarm corresponding to the plurality of stages as described later.
  • the determination unit 13b has a function of displaying the determination result on the monitor 14 via the communication network 12 or via a dedicated wiring.
  • the data server 13 includes a command transmission unit 13c that transmits a measurement start command and a measurement end command to the main controller 11A, and a data storage unit 13d that stores data such as a voltage measurement value transmitted from the main controller 11A. have.
  • the main controller 11A and the measurement current applying unit 9 may be configured as an integrated controller in the same case.
  • the controller 11 is configured by the main controller 11A and the data server 13 in this embodiment, but the main controller 11A and the data server 13 may be configured as one controller 11 in the same case.
  • one information processing apparatus configured by one substrate or the like may be configured without distinction between the main controller 11A and the data server 13.
  • the data server 13 transmits a measurement start command from the command transmission unit 13c (FIG. 7) (step S1).
  • the main controller 11A receives a measurement start command from the data server 13 (step S2), and transmits a measurement start command to the wireless communication unit 24 of each voltage sensor 7 and each current sensor 8 (step S3).
  • the standby unit 11d determines the end of the standby time (step S20) and counts the standby time (step S22).
  • a current is applied by the measurement current applying device 9 (step S21). Application of this current starts discharging when the measuring current applying device 9 is a discharging device, and starts charging when the measuring current applying device 9 is a charging device.
  • the measurement start command transmitted in step S3 is received by all the voltage sensors 7 (step S4).
  • Each voltage sensor 7 waits for the end of its own measurement delay time (step S5), and then the DC voltage of the battery 2 is received. (Inter-terminal voltage) is measured (step S6). Thereafter, the voltage sensor 7 waits for the end of the standby time (step S7), and measures the AC voltage of the battery 2 (step S8).
  • the direct measurement value is converted into an effective voltage or an average voltage, and the converted value is output as a measurement value.
  • the measured DC voltage and AC voltage are transmitted by the wireless communication unit 24 wirelessly after waiting for their own transmission delay time (step S9), and the main controller 11A of the controller 11 receives wirelessly (step S10).
  • the main controller 11A transmits the received DC voltage and AC voltage together with the measured value of the current sensor 8 to the data server 13 via the communication network 12 such as a LAN (step S11).
  • the data server 13 receives the data of the sensors such as the voltage sensors 7 transmitted in order and stores them in the data storage unit 13d (step S12). From the wireless transmission step S9 to the data storage by the data server 13 is performed until the reception and storage of the data of all the voltage sensors 7 is completed (NO in step S12).
  • the measurement current applying device 9 is transmitted by transmitting the end signal from the data server 13 to the main controller 11A and outputting the current application control signal of the main controller 11A. Is turned off (step S16), and the data server 13 calculates the internal resistance of each battery 2 by the internal resistance calculator 13a (step S13).
  • the determination unit 13b of the data server 13 compares the calculated internal resistance with an appropriately determined first threshold value (step S14), and the battery 2 is normal if it is smaller than the first threshold value. Is determined (step S15). If it is not smaller than the first threshold value, it is further compared with the second threshold value (step S17), and if it is smaller than the second threshold value, an alarm warning for alerting is output (step S18). If it is not smaller than the second threshold value, an alarm that is stronger than the warning is output (step S19). The alarm and warning are displayed on the monitor 14 (FIG. 6). If the above is normal, the monitor 14 may indicate that it is normal, or may not be displayed in particular.
  • the alarm and warning display by the monitor 14 may be performed by, for example, a mark such as a predetermined icon or by lighting a predetermined part. In this way, the deterioration determination of all the batteries 2 of the emergency power source 1 is performed.
  • FIG. 8 is an example of two-stage deterioration determination and alarm display.
  • the deterioration determination device of this configuration as described above, an AC component is applied to the battery 2 and the voltage of the AC component is measured by the voltage sensor 7.
  • the internal resistance of each battery 2 is calculated using this measured value, and the deterioration of the battery 2 is determined from the internal resistance. For this reason, it is possible to accurately determine deterioration.
  • the internal resistance of the battery 2 is closely related to the capacity of the battery 2, that is, the degree of deterioration. If the internal resistance is known, the deterioration of the battery 2 can be accurately determined.
  • each battery 2 is determined instead of the entire power source 1 to be subjected to deterioration determination, but a measurement current including an AC component is generated, and the internal resistance of the battery 2 is measured to determine deterioration. Therefore, it is possible to measure with a relatively simple configuration.
  • the voltage sensor 7 is provided for each battery 2 and receives and transfers data by wireless communication. Therefore, the voltage sensor 7 is an emergency power source 1 having several tens to several hundreds of batteries 2. However, there is no need to worry about the reference potential (ground level) electrically for each battery 2. Therefore, there is no need for differential operation or an isolation transformer. Further, since the measurement values of the plurality of individual voltage sensors 7 are transmitted wirelessly, there is no need for complicated wiring. On the other hand, the power consumption in the voltage sensor 7 increases due to wireless communication, and the power consumption problem becomes even greater in the configuration in which the power of the battery 2 to be determined is used to drive the voltage sensor 7. Therefore, the effect of reducing the power consumption due to the provision of the time management power supply control unit 31 that cuts off the power supply for the set time in this embodiment becomes even more effective.
  • the amount of transmission data is remarkably smaller than when a voltage waveform signal is transmitted. I'll do it.
  • Calculation of the internal resistance of the battery 2 can be performed with an effective value or an average value with high accuracy.
  • the power consumption of an IC (for example, a CPU) constituting the conversion unit 29 becomes a problem, and a time management power supply control unit 31 that cuts off power supply for a set time in this embodiment is provided. The effect of saving power consumption due to this is effective.
  • the voltage measurement by the many voltage sensors 7 can be performed at an appropriate timing.
  • the current can be calculated by assuming the current to be a constant value, but the current actually flowing through the battery 2 is measured. By obtaining both voltage and current, the internal resistance can be calculated with higher accuracy. Since the currents flowing through the batteries arranged in series are the same, it is sufficient that one current sensor 8 is provided for each battery group 3. Since the current sensor 8 is provided not for each battery 2 but for each battery group 3, the number of the current sensors 8 is small, and there is no problem in wiring even if the current sensor 8 is wired.
  • the controller 11 transmits a measurement start command to each wireless communication unit 24 of each voltage sensor 7 and starts measurement of the voltage sensor 2 by this command, so that the measurement start timing of each of the many voltage sensors 2 is arranged. be able to.
  • the controller 11 simultaneously transmits a measurement start command to each voltage sensor 7 by serial transmission or parallel transmission, and each voltage sensor 7 performs measurement simultaneously after the measurement start delay time elapses.
  • the controller 11 sequentially transmits a data transmission request command to each of the voltage sensors 7, and the voltage sensor 7 that has received the command transmits data, and repeats the above to perform data communication.
  • the controller 11 may make a re-transmission request to the voltage sensor 7 that has not been able to receive data after a predetermined time from the transmission of the data transmission request command.
  • the transmission start command is a global command, and the voltage sensor 7 acquires it simultaneously.
  • the controller 11 makes a re-transmission request to the voltage sensor 7 that has not received data after a predetermined time from the transmission of the measurement start command.
  • the wireless communication unit 24 of some voltage sensors 7 cannot receive a measurement start command due to some temporary transmission failure or the like. Even in such a case, by performing the re-transmission request, the voltage can be measured and transmitted, and the voltage measurement values of all the batteries 2 of the power source can be obtained. Whether or not the measurement start command has been received may be determined by determining whether or not the voltage measurement value has been received on the controller 11 side.
  • the controller 11 may transmit the data request command individually to the wireless communication unit 24 of each voltage sensor 7 instead of simultaneously transmitting the measurement start command as described above, and receive the data in order.
  • the delay unit 7bb is not required on the voltage sensor 7 side, and the configuration on the voltage sensor 7 side is simplified. Since the controller 11 outputs a multi-stage alarm according to the calculated magnitude of the internal resistance, the urgency of the need for battery replacement can be known, and maintenance planning and preparation can be performed without performing unnecessary battery replacement. Can be done smoothly and quickly.
  • the power source 1 is an emergency power source and performs trickle charging has been described.
  • a power source that adopts a form of float charging may be used.
  • the secondary battery deterioration suppressing device of the present invention can be applied not only to the emergency power supply but also to a power supply in general in which a plurality of secondary batteries 2 are connected in series.
  • Discharge management part 23 ... Calculation control part 24 ... Wireless communication part 25 ... AC voltage measurement unit 26 . DC voltage measurement unit 27 ... control unit 28 ... delay unit 29 ... conversion unit 30 ... discharge unit 31 ... comparison unit 32 ... discharge processing unit 33 ... count management unit 33a ... main power switch 35 ... discharge circuit 36 ... Current limiting resistor 37 ... Switch 38 ... Cable

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Abstract

個々のバッテリの劣化程度の差によって、充電時等に、劣化の進んだ一部のバッテリの劣化を加速させてしまうことを防止できる二次電池の劣化抑制装置を提供する。バッテリ(2)の複数が直列に接続された電源の前記バッテリ(2)の劣化を抑制する二次電池の劣化抑制装置であり、複数の個別劣化抑制装置を有する。各個別劣化抑制装置は、バッテリ(2)の端子間のＤＣ電圧を計測する電圧計測部(21)と、計測された電圧をしきい値と比較して高いか否かを判定する比較部と、前記比較部により高いと判定されると、前記バッテリ(2)を放電させる放電部(30)とを備える。放電部(30)は、バッテリ(2)と並列に接続された放電回路(35)と、この放電回路(35)を制御する放電管理部(22)とでなる。放電回路(35)は、電流制限抵抗(36)とスイッチ(37)との直列回路からなる。

Description

二次電池の劣化抑制装置および個別劣化抑制装置 関連出願
　本出願は、２０１６年３月２２日出願の特願２０１６－０５６７６３の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、データセンタ、携帯電話基地局、若しくはその他各種の電力安定供給が求められる非常用電源、または複数のバッテリが直列に接続された電源一般で使用されて、充電時等にバッテリが劣化することを抑制する二次電池の劣化抑制装置、および個別劣化抑制装置に関する。
　データセンタおよび携帯電話基地局等では、電力の安定供給が重要であり、定常時には交流商用電源が用いられるが、交流商用電源が停止した場合の無停電電源装置として、二次電池を用いた非常用電源が装備される。非常用電源の充電方式としては、充電回路を用いて定常時に微小電流で充電するトリクル充電の形式と、整流器に対して負荷と二次電池を並列に接続し、一定電流を印加して負荷を運転させつつ充電するフロート充電の形式とがある。一般的に非常用電源にはトリクル充電の形式が多く採用されている。
　前記非常用電源は、商用電源で駆動される負荷の駆動が可能な電圧と電流が要求され、一つの二次電池（バッテリ）の電圧は低く、また容量も小さいため、複数のバッテリが直列接続されたバッテリ群を複数並列に接続した構成とされる。個々のバッテリは、鉛蓄電池やリチウムイオン電池である。
　このような非常用電源において、バッテリは劣化によって電圧が低下するため、信頼性確保のために、バッテリの劣化判定を行い、劣化したバッテリを交換しておくことが望まれる。しかし、データセンタ、携帯電話基地局等の大規模な非常用電源における多数のバッテリを精度良く劣化判定できる装置は、提案されるに至っていない。
　従来のバッテリの劣化判定の提案例としては、車載バッテリチェッカーとして、バッテリ全体を纏めて計測する提案（例えば、特許文献１）、バッテリにパルス状電圧を印加し、入力電圧と応答電圧とからバッテリ全体の内部インピーダンスを算出する提案（例えば、特許文献２）、バッテリにおける直列接続された個々のセルの内部抵抗を計測し、劣化判定する方法（例えば、特許文献３）等が提案されている。個々のセルの内部抵抗を計測には交流４端子法が用いられている。また、バッテリの内部抵抗等の非常に小さな抵抗値を計測するハンディチェッカーとして、交流４端子法バッテリテスタが商品化されている（例えば、非特許文献１）。
　前記特許文献１，２では、無線によるデータ送信も提案され、ケーブルの取り回しや手作業の削減、コンピュータによるデータ管理も提案されている。
特開平１０－１７０６１５号公報 特開２００５－１００９６９号公報 特開２０１０－１６４４４１号公報
交流4端子法 バッテリーテスタ 内部抵抗計測器 IW7807-BP（Rev.1.7.1、2015年2月16日、東京デバイセズ）（https://tokyodevices.jp/system/attachments/files/000/000/298/original/IW7807-BP-F_MANUAL.pdf）
　上記のように種々の劣化判定装置ないし判定方法が提案されている。しかし、個々のバッテリの劣化程度の差によって、充電時に、劣化の進んだ一部のバッテリの劣化を加速させてしまうと言う問題がある。これにつき具体的に説明する。
　非常用電源のバッテリは直列接続されて使用する場合がほとんどであり、フロート充電やトリクル充電で常時充電状態を維持している。バッテリが劣化すると内部抵抗が増加するため、端子間電圧が上昇する。直列接続の場合、直列接続される個数に応じて両端の充電電圧が設定されるが、個々のバッテリの端子間電圧は内部抵抗の影響でばらつきが生じる。劣化が進んだバッテリの端子間電圧は高くなり、過電圧状態となる場合がある。つまり劣化したバッテリをさらに劣化させるようになり、劣化を加速させてしまうと言う問題があった。
　なお、複数のバッテリが直列接続されたバッテリ群の両端に充電電圧を印加する場合に限らず、例えば劣化判定のための電圧計測時に、４端子法等で各電圧センサから各バッテリに個別に電圧を印加する場合にも、上記の個々のバッテリの劣化程度の差によって、劣化の進んだ一部のバッテリの劣化を加速させてしまうと言う問題が生じる。
　この発明の目的は、個々のバッテリの劣化程度の差によって、充電時等に、劣化の進んだ一部のバッテリの劣化を加速させてしまうことを防止できる二次電池の劣化抑制装置および個別劣化抑制装置を提供することである。
　以下、この発明について、理解を容易にするために、便宜上実施形態の符号を参照して説明する。
この発明の二次電池の劣化抑制装置は、それぞれ二次電池であるバッテリ２の複数が直列に接続された電源１の前記バッテリ２の劣化を抑制する二次電池の劣化抑制装置であって、
　各バッテリに接続される複数の個別劣化抑制装置７を備え、
　各個別劣化抑制装置７は、前記バッテリ２の端子間の直流電圧を計測する電圧計測部２１（例えば直流電圧計測部２６）と、この電圧計測部２１で計測された電圧をしきい値と比較して高いか否かを判定する比較部３１と、前記比較部３１により高いと判定されると、前記バッテリ２を放電させる放電部３０とを備える。
　なお、前記電圧計測部２１は、例えば電圧センサを構成する部品のうち、電圧の計測に直接に係わる部分を言う。また、「しきい値と比較して高いか否か」の判断は、しきい値を超えるか否かで判断しても良く、またしきい値以上であるか否かで判断しても良い。
　この構成によると、前記比較部３１は、充電時等の電圧印加時に、前記電圧計測部２１で計測された直流電圧（以下、ＤＣ電圧と称する場合がある）をしきい値と比較して高いか否かを判定し、高いと判定されると、前記放電部３０は前記バッテリ２を放電させる。バッテリ２が劣化すると内部抵抗が増加するため、端子間電圧が上昇する。このため、計測された電圧の高いバッテリ２につき放電させることで、直列接続された各バッテリ２の電圧を均等化させることができ、充電時等に、劣化の進んだ一部のバッテリ２の劣化を加速させてしまうことが防止できる。バッテリ２への電圧の印加については、バッテリ２を直列接続したバッテリ郡３の両端に充電電圧を印加する場合に限らず、例えば４端子法で抵抗計測を行う場合等のように、個々のバッテリ２に充電電圧を印加する場合も、前記放電による劣化防止の効果が得られる。前記電圧計測部２１として、例えばバッテリ２の劣化判定などの場合に交流電圧の計測に用いられるものを、端子間電圧（セル電圧）である直流電圧の判定のための監視についても用いるようにすれば良い。
　なお、バッテリ２に定常電圧が２Ｖのセルを用いた場合、そのセルの正常範囲とされる電圧は、例えば一般的に１．８～２．２３Ｖの範囲とされる。そのような場合、前記バッテリ２が１個のセルからなるときに、前記しきい値を、例えば上限値の２．２３Ｖ、または上限値に充電電流と内部抵抗による電圧上昇分を考慮して２．２３～２．４Ｖ程度に設定しておくことで、劣化したバッテリ２の判別が行える。充電中に各バッテリの相対値から劣化を判断することも可能であり、その場合は前記しきい値は、２.２３Ｖ以下で前記正常範囲の中間の値としても良い。
　なお、鉛蓄電池の場合、正常範囲の上限電圧は２．２３Ｖになる。トリクル充電の場合、常に充電しているため、この電圧に充電電流と内部抵抗による電圧が加算されるので、しきい値は２．２３Ｖより大きくなる。また、本方式は充電中であっても、充電電流が同じとなる直列接続されたバッテリに対し、端子間電圧を監視し相対的に劣化判断することも可能なため、しきい値は２．２３Ｖ以下に設定することも可能である。
　この発明において、前記放電部３０は、前記バッテリ２と並列に接続された、電流制限抵抗３６とスイッチ３７との直列回路からなる放電回路３５と、この放電回路３５を制御する放電管理部２２とで構成しても良い。さらに、この放電管理部２２は、前記比較部３１と、この比較部３１により前記計測された電圧が前記しきい値よりも高いと判定されると前記スイッチ３７をＯＮにし、設定時間後に前記スイッチをＯＦＦにする放電処理部３２とを有する構成であっても良い。前記放電部３０をこのように放電回路３５とその放電管理部２２とで構成し、前記放電回路３５を電流制限抵抗３６とスイッチ３７とで構成することで、電流制限抵抗３６により電力を消費させてバッテリ電圧を低下させ、その電圧低下をスイッチ３７による制御で調整し、簡易に前記放電を適切に行わせることができる。また、前記放電管理部２２が、設定時間によって放電をＯＦＦにする構成であるため、タイマー等による簡易な構成で適切な放電が行える。
　また、前記のように前記放電部３０を構成した場合に、前記放電管理部２２は、前記比較部３１により前記計測された電圧が前記しきい値よりも高いと判定されると、前記スイッチ３７をＯＮとして前記バッテリ２と電流制限抵抗３６とを接続し、このスイッチ３７をＯＮとする間に一定間隔で一時的に前記スイッチ３７をＯＦＦにして、前記電圧計測部２１による電圧計測および前記比較部３１による比較を再度行わせ、このとき、前記比較部３１で前記計測された電圧が前記しきい値よりも低いと判定されると前記スイッチ３７のＯＦＦ状態を維持し、また前記比較部３１で前記計測された電圧が前記しきい値よりも高いと判定されると、再度、前記スイッチ３７をＯＮとして前記一定間隔の一時的なＯＦＦ、前記電圧計測、前記比較の各過程を繰り返す放電処理部３２を有する構成であっても良い。この構成の場合、放電管理部２２は、放電を行う間に一定間隔で一時的に前記スイッチ３７をＯＦＦにして電圧計測を行い、計測したバッテリ電圧をしきい値と比較して放電を終了させるため、タイマーにより放電時間を制御する場合よりも精度良く、バッテリ２の放電後の電圧を得ることができる。そのため、バッテリ２の劣化防止がより一層確実となる。
　この構成の場合に、前記放電処理部３２の前記各過程の繰り返しにより前記スイッチ３７をＯＮとする放電の回数を計測し、放電回数が設定値に達すると警告手段に警告を行わせる回数管理部３３を有する構成としても良い。放電を多数繰り返しても適切な電圧にならない場合は、何らかの異常が発生した場合である。そのため、警告手段に警告を行わせることで、作業者による異常の認識が迅速に行え、早期の対処が可能となる。なお、「放電回数が設定値に達する」の判断は、設定値を超えるか否かで判断しても良く、また以上か否かで判断しても良い。
　この発明において、前記放電部３０が、前記バッテリ２と並列に接続された、電流制限抵抗３６とスイッチ３７との直列回路からなる放電回路３５を有する場合に、前記電流制限抵抗３６とスイッチ３７とは、前記電圧計測部２１と同一の回路基板７Ａ上に実装されていても良い。前記電流制限抵抗３６とスイッチ３７と、前記電圧計測部２１とは、一つのチップであっても良い。同じ回路基板７Ａ上に前記電圧計測部２１と電流制限抵抗３６とスイッチ３７とが実装させていると、この劣化抑制装置の構成がより簡素でコンパクトに構成できる。
　この発明において、前記放電部３０は、前記バッテリ２と並列に接続された、電流制限抵抗３６とスイッチ３７との直列回路からなる放電回路３５を有する場合に、この放電回路３５と前記電圧計測部２１の前記バッテリ２に接続される回路とは同一のケーブル３８に接続されるようにしても良い。放電回路３５の電流制限抵抗３６およびスイッチ３７をバッテリ２に接続する回路と、前記電圧計測部２１をバッテリ２に接続する回路とが、同一のケーブル３８に接続されることで、配線系が簡素になる。
　この発明において、前記電圧計測部２１は、前記バッテリ２の端子間に印加された交流成分の電圧を計測する機能を有していても良い。前記電圧計測部２１がバッテリ２に印加された交流成分の電圧を計測可能であると、その交流成分の電圧値からバッテリ２の内部抵抗が演算できる。この内部抵抗をしきい値と比較することなどで、バッテリ２の劣化の判定が行える。したがって、この二次電池の劣化抑制装置を、劣化判定装置と兼用させることができる。
　この構成の場合に、前記電圧計測部２１で計測された前記交流成分の電圧を無線で送信する無線通信部を有していても良い。バッテリ２が複数直列に接続されていると、接地点から離れるバッテリ２であるほど、マイナス電位が高くなるようにバイアスが掛かるため、基準電位（グランドレベル）を考慮する必要があるが、無線で送信するようにすると、基準電位を気にする必要がない。
　この発明の二次電池の劣化抑制装置において、前記比較部３１は、前記各個別劣化抑制装置７（例えば電圧計測部２１）で計測した直列接続の全バッテリ２の直流電圧の平均値を計算し、この平均値に設定された加算値を加えて前記しきい値とする構成としても良い。個々の電源によって、適正となる電圧の範囲が僅かではあるが変わる。そのため、平均値を用いることで、予めしきい値を定めておくよりも、劣化抑制対象の電源１について、より一層適正な電圧となるように放電することができ、劣化抑制がより一層確実となる。
　この発明の二次電池の劣化抑制装置において、前記バッテリ２の複数が直列に接続されたバッテリ群３に交流成分を有する電流を印加する計測用電流印加手段９と、前記電圧計測部２１で計測された前記交流成分の電圧から前記バッテリ２の内部抵抗演算する内部抵抗演算部１３ａと、この内部抵抗演算部１３ａで演算された内部抵抗から前記バッテリ２の劣化を判定する判定部１３ｂとを備えるようにしても良い。このように、計測用電流印加手段、内部抵抗演算部１３ａ、および判定部１３ｂを備えることで、バッテリ２の劣化判定が精度良く行える。
　この発明の二次電池の個別劣化抑制装置７は、二次電池であるバッテリ２の劣化を抑制するであって、
　前記バッテリ２の端子間の直流電圧を計測する電圧計測部２１と、この電圧計測部２１で計測された電圧をしきい値と比較して高いか否かを判定する比較部３１と、前記比較部３１により高いと判定されると前記バッテリ２を放電させる放電部３０とを備え、
　前記放電部３０は、前記バッテリ２と並列に接続された電流制限抵抗３６とスイッチ３７との直列回路からなる放電回路３５と、この放電回路３５を制御する放電管理部２２とでなり、この放電管理部２２は、前記比較部３１と、この比較部３１により高いと判定されると前記スイッチ３７をＯＮにして放電させ、定められた放電の条件が充足すると放電の処理を停止する放電処理部３２とを有するようにしても良い。
　前記「定められた放電の条件が充足する」場合とは、例えば、設定時間を経過することであっても、バッテリ電圧が設定電圧より低くなることであっても良い。
　前記各構成の二次電池の劣化抑制装置は、複数の個別劣化抑制装置７で構成されているが、個別劣化抑制装置７を単独で用いても、上述のバッテリ２の劣化抑制効果を得ることができる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、この発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、この発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の一実施形態に係る二次電池の劣化抑制装置における個別劣化抑制装置を劣化検出のための電圧センサとして構成した例の概略を示す説明図である。 同電圧センサの概念構成のブロック図である。 同電圧センサの並設状態を示す説明図である。 同劣化抑制装置の動作例の流れ図である。 同劣化抑制装置の他の動作例の流れ図である。 同二次電池の劣化抑制装置を装備した二次電池の劣化判定装置の回路図である。 同劣化抑制装置におけるコントローラと電圧センサの関係を示すブロック図である。 図６に示す二次電池の劣化判定装置の動作例を示す流れ図である。
　この発明の一実施形態を図１ないし図８と共に説明する。図１は、この二次電池の劣化抑制装置における個別劣化抑制装置を、劣化検出のための電圧センサ７として構成した例の概略を示す説明図である。図６は同電圧センサ７を複数備えた劣化判定装置を兼ねる劣化抑制装置の回路図である。
　図６において、劣化抑制および劣化判定の対象となる電源１は、データセンタ、携帯電話基地局、またはその他各種の電力安定供給が求められる電源装置における非常用電源である。この電源１は、それぞれ二次電池であるバッテリ２の複数が直列接続されたバッテリ群３を複数有し、これらバッテリ群３が並列に接続され負荷４に接続される。各バッテリ２は、一つのセルであっても、また複数のセルが直列接続されたバッテリであっても良いが、この例では一つのセルからなる。
　この非常用の電源１は、負荷４の正負の端子に接続された主電源５の正負の端子５Ａ，５Ｂのうち、正の端子５Ａには充電回路６とダイオード１５とを介して接続され、負の端子５Ｂには直接に接続されている。ダイオード１５は非常用の電源１から負荷４に電流を流す向きで、充電回路６と並列に接続されている。主電源５は、例えば交流商用電源に整流回路および平滑回路（いずれも図示せず）介して接続されて直流電力に変換する直流電源等からなる。
　非常用の電源１の正電位は、主電源５の正電位よりも低く、通常は負荷４には流れないが、主電源５が停止または機能低下すると、主電源５側の電位が低下することから、非常用の電源１に蓄電した電荷により、ダイオード１５を介して負荷４に給電される。なお、上記のように充電回路６を接続した充電形式は、トリクル充電形式と呼ばれる。
　この二次電池の劣化抑制装置は、このような電源１における各バッテリ２が充電時に劣化することを抑制する装置であり、劣化判定のための電圧センサ７に構成されている。電圧センサ７は、各バッテリ２に個別に接続されて複数備えられる。
　この劣化抑制装置を備える二次電池の劣化判定装置は、前記複数の電圧センサ７の他に、バッテリ群３毎に接続された複数の電流センサ８と、交流成分を含む計測用電流を前記バッテリ群３に印加する計測用電流印加手段９と、電圧センサ７毎に設けられ計測した交流成分の電圧の計測値を無線で送信する無線通信部２４と、前記各無線通信部２４の送信した前記計測値を受信し、この受信した計測値を用いて各バッテリ２の内部抵抗を算出し、内部抵抗から前記バッテリ２の劣化を判定するコントローラ１１とを備える。このコントローラ１１は、この例では、主コントローラ１１Ａとデータサーバ１３とで構成されている。
　コントローラ１１またはその内部の構成要素は、具体的には、ソフトウエアやハードウエアで実現されたＬＵＴ（Look Up Table）、またはソフトウエアのライブラリ（Library）に収められた所定の変換関数やそれに等価のハードウエア等、また必要に応じて、ライブラリの比較関数や四則演算関数やそれらに等価のハードウエア等（以下、「具現化モデル」という。）を用いて、演算を行って結果を出力しうるハードウエア回路またはプロセッサ（不図示）上のソフトウエア関数で構成されている。
　前記計測用電流印加手段９は、電源１のバッテリ群３に所定の電流を印加するための、放電装置または充電装置からなる。計測用電流印加手段９は、バッテリ群３の正負の端子端に接続され、パルス状ないし正弦波状に変化する交流成分を有する電流、例えばリップル電流を電源１に与える。
　前記個別劣化抑制装置を兼用する電圧センサ７につき、図１および図２と共に説明する。この電圧センサ７は、計測・制御部２０と、放電回路３５とを有する。前記計測・制御部２０に、バッテリ２の電圧を計測する電圧計測部２１と、計測された電圧に応じて放電回路３５を制御する放電管理部２２とが設けられ、この放電管理部２２と放電回路３５とで放電部３０が構成される。前記電圧計測部２１は、電圧センサ７を構成する部分のうちの、電圧の計測に直接に係わる部分、あるいは電圧計測に必須の部分を言い、付加的な構成を除いた部分である。なお、前記電圧計測部２１を電圧センサと称し、前記電圧センサ７をセンサユニット７と称しても良い。
　放電回路３５は、電流制限抵抗３６とスイッチ３７との直列回路からなり、バッテリ２に並列に接続されている。前記電流制限抵抗３６は、ブリーダ抵抗とも呼ばれる。前記スイッチ３７は、トランジスタ等の半導体スイッチング素子からなる。前記電圧計測部２１を有する前記計測・制御部２０は、劣化判定対象のバッテリ２の電力により駆動されるが、この計測・制御部２０にバッテリ２から給電する回路は、前記放電回路３５を構成する回路と同一の正負のケーブル３８に接続される。
　前記計測・制御部２０は、具体的には図２に示すように、前記電圧計測部２１と、演算制御部２３と、無線通信部２４とで構成される。前記演算制御部２３は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置で構成される。
　演算制御部２３またはその内部の構成要素は、具体的には、上記具現化モデルを用いて、演算を行って結果を出力しうるハードウエア回路またはプロセッサ（不図示）上のソフトウエア関数で構成されている。
　前記電圧計測部２１は、バッテリ２の端子間に作用する交流成分の電圧（ＡＣ電圧）を計測する機能と、直流成分の電圧（ＤＣ電圧）を計測する機能とを備え、そのＡＣ電圧を計測する機能を持つ部分を交流電圧計測部２５、ＤＣ電圧を計測する機能を持つ部分を直流電圧計測部２６として示す。交流電圧計測部２５は、バッテリ２の劣化判定のために用いられ、直流電圧計測部２６は劣化抑制および劣化判定のために用いられる。
　前記演算制御部２３は、前記放電管理部２２と、制御部２７と、遅延部２８と、変換部２９とを有する。制御部２７、遅延部２８、および変換部２９は、劣化判定に用いられる手段であり、後に説明する。放電管理部２２は、前記電圧計測部２１で計測されたバッテリ２の直流電圧をしきい値と比較して高いか否かを判定する比較部３１と、この比較部３１により前記計測された（直流）電圧が前記しきい値よりも高いと判定されると前記バッテリ２を放電させる放電処理部３２と、回数管理部３３とを有する。前記回数管理部３３は、前記放電処理部３２の放電の繰り返し回数を計測し、放電回数が設定値を超えると警告手段に警告を行わせる手段である。
　上記構成の劣化抑制装置による劣化抑制する動作例を、図４、図５にそれぞれ流れ図で示す。劣化判定については、後に図６～８と共に説明する。図４の例では、ステップＱ２が前記比較部３１により実行され、ステップＱ３～Ｑ６が前記放電処理部３２により実行され、ステップＱ７～Ｑ９が前記回数管理部３３により実行される。
　図４においてステップＱ１では、電圧センサ７の電圧計測部２１によってバッテリ２のＤＣ電圧を計測する。前記放電管理部２２（図１，図２）の比較部３１（図２，図４）は、計測されたＤＣ電圧を、予め設定したしきい値と比較し（ステップＱ２）、計測されたＤＣ電圧がしきい値よりも低い場合は処理を終了する。前記しきい値は、例えばバッテリ２の電圧の正常範囲の上限として定められる値であり、しきい値よりも低い場合はバッテリ２が正常であると想定できるため、放電処理を行わずに終了する。
　計測されたＤＣ電圧がしきい値よりも高い場合は、放電処理部３２によってスイッチ３７をＯＮとして放電を開始し（ステップＱ３）、放電処理部３２が有するタイマー（図示せず）をスタートさせる（ステップＱ４）。タイマーで経過時間をカウントし、放電設定時間に達すると（ステップＱ５）、スイッチ３７をＯＦＦとして放電を停止する（ステップＱ６）。前記タイマーの放電設定時間は、放電を電圧計測のために定期的に一時的に止めるための極短時間である。
　放電停止（ステップＱ６）の後、前記回数管理部３３は、放電処理部３２が有する放電回数カウンタを１だけインクリメントし（ステップＱ７）、予め設定したカウント値よりも低いか否かを判定する（ステップＱ８）。前記カウント値は、放電回数が適正範囲であるか否かを判断する回数として設定された回数であり、前記カウント値よりも低い場合は、再度、ＤＣ電圧の計測過程（ステップＱ１）に戻り、しきい値との比較（ステップＱ２）を行って、前述の各過程を繰り返す。前記ステップＱ８で、放電回数のカウント値が設定されたカウント値に達した場合は、回数管理部３３によって、表示パネルや音声発生手段等の警告手段に警告を行わせる（ステップＱ９）。以上の処理を、電源１の直列接続された全てのバッテリ２について個々に行う。
　図５は、放電管理部３１（図１，図２）による他の処理例を示す。同図の例では、ステップＲ２～Ｒ４が前記比較部３１により実行され、ステップＲ５～Ｑ８が前記放電処理部３２により実行され、ステップＲ９～Ｑ１１が前記回数管理部３３により実行される。
　図５の例は、比較部３１による処理だけが図４の例とは異なっていて、他の処理は図４の例と同様であるため、異なる箇所のみを説明する。図５の例では、電圧センサ７の電圧計測部２１によるバッテリ２のＤＣ電圧の計測（ステップＲ１）の後、比較部３１は、直列接続された全バッテリ２のＤＣ電圧を計測したか否かを判定し（ステップＲ２）、全数に達しない場合は計測過程（ステップＲ２）に戻って残りのバッテリ２の計測を行う。なお、どのバッテリ２を計測したかについては、例えばバッテリ２毎に設けたフラグ等で管理しておく。また、計測した各バッテリ２のＱＤＣ電圧は所定の記憶領域に記憶しておく。
　全てのバッテリ２のＤＣ電圧の計測が完了すると、比較部３１は、これら全てのバッテリ２のＤＣ電圧の平均値を求め（ステップＲ３）、この平均値に、予め設定した加算値を加算した値をしきい値として、個々のバッテリ２の計測されたＤＣ電圧がしきい値よりも低いか否かを判定する（ステップＲ４）。しきい値よりも高いバッテリ２がある場合は、そのバッテリ２につき、図４の例と同様にスイッチ３７をＯＮとして放電を行う（ステップＲ５）。前記平均値を求めるステップＲ３は、複数の電圧センサ７のいずれか一つで行ってその計算結果を各電圧センサ７が用いるようにしても良い。
　なお、図４、図５の例は、いずれも放電を開始した後、バッテリ２のＤＣ電圧によって放電を終了するか否かを判断したが、放電管理部２２は、放電停止の判断をＤＣ電圧によらずに、放電開始からの設定時間後に放電を停止するようにして良い。
　上記各構成の劣化抑制装置によると、いずれも、計測された電圧の高いバッテリ２につき放電させるようにしたため、直列接続された各バッテリ２の電圧を均等化させることができる。例えば、図３に電源１を簡素化して示すように、直列接続された各バッテリ２（２１～２４）のＤＣ電圧がそれぞれＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４であって、Ｖ２だけが劣化判断の基準値（前記「しきい値」）よりも高かったとすると、バッテリ２２だけを放電させる。このように各バッテリ２の電圧を均等化させることにより、充電時等に、劣化の進んだバッテリ２２である端子間電圧の高いバッテリ２２の劣化を加速させてしまうことが防止できる。
　放電を行う場合に、設定時間によって放電をＯＦＦにする構成とする場合は、タイマー等による簡易な構成で適切な放電が行える。また、放電中に一定間隔で放電を一時的に停止させてバッテリ電圧を計測し、そのバッテリ電圧の判定結果によって放電を終了する構成の場合（図４，図５の例）は、タイマーにより放電時間を制御する場合よりも精度良くバッテリ２の放電後の電圧を得ることができる。そのため、バッテリ２の劣化防止がより一層確実となる。
　図４，図５の例のように、放電中に一定間隔で放電を一時的に停止させてバッテリ電圧を計測し、放電の停止をバッテリ電圧としきい値との比較で行う場合に、同図の例のように放電回数が設定値を超えると警告手段に警告を行わせるようにしたときは、放電を行っても適切な電圧にならない異常を作業者に迅速に認識させることができ、早期の対処が可能となる。
　前記放電部３０の電流制限抵抗３６およびスイッチ３７と、前記電圧計測部２１を構成する回路素子２１Ａ（図１）とは同じ回路基板７Ａに実装されていても良く、その場合、この劣化抑制装置の構成がより簡素でコンパクトに構成できる。また、この実施形態では、放電回路３５と、電圧計測部２１におけるバッテリ２に接続される回路とが同一の正負のケーブル３８に接続されるようにしたため、配線系が簡素になる。
　図５の例のように、放電させるか否かを判定するしきい値につき、全バッテリ２のＤＣ電圧の平均値を計算し、この平均値に設定された加算値を加えて前記しきい値とする場合は、予めしきい値を定めておくよりも、より一層適正な電圧となるように放電させることができる。個々の電源１によって、適正となる電圧の範囲が僅かではあるが変わるため、予めしきい値を定めておくよりも平均値を用いる方がより適切な電圧になるように放電することでできる。これにより、劣化抑制がより一層確実となる。また、ＤＣ電圧の平均値に設定された加算値を加えてしきい値とするため、充電中であっても、充電電流が同じとなる直列接続されたバッテリに対し、端子間電圧を監視し相対的に劣化判断することが可能である。
　次に、この劣化抑制装置を用いた二次電池の劣化判定装置の全体につき、図６～図８と共に説明する。なお、この明細書で既に述べた事項については説明を省略する。図６に示すように、前記コントローラ１１は、この実施形態では主コントローラ１１Ａに、通信網１２を介してデータサーバ１３およびモニタ１４を接続してなる。通信網１２は、無線ＬＡＮなどのＬＡＮからなり、ハブ１２ａを有している。通信網１２は広域通信網であっても良い。データサーバ１３は、前記通信網１２や他の通信網により、遠隔地のパーソナルコンピュータ（図示せず）等と通信可能であり、どこからでもデータ監視することができる。通信網１２を介する主コントローラ１１Ａとデータサーバ１３との間の通信は、ハンドシェイクによって確実な通信を行うようにすることが好ましい。
　図７において、主コントローラ１１Ａは、各無線通信部２４から送信された電圧センサ７の計測値を受信する受信部１１ａと、受信部１１ａで受信した計測値を通信網１２へ転送する転送部１１ｂと、各電圧センサ７の無線通信部２４に無線で送信開始等のコマンドを送信するコマンド送信部１１ｃと、後述の待機部１１ｄと、電流印加制御部１１ｅとを有している。電流印加制御部１１ｅは、計測用電流印加手段９（図６）を制御する。コマンド送信部１１ｃおよび受信部１１ａの無線送受は、アンテナ１９を介して行われる。
　図６に示すように、各電流センサ８は、主コントローラ１１Ａに配線で接続され、その電流の計測値は図７の前記転送部１１ｂから電圧計測値と共に転送される。前記主コントローラ１１Ａの前記コマンド送信部１１ｃは、自己でコマンドを生成しても良いが、この実施形態では、データサーバ１３から送信された計測開始コマンドに応答して各電圧センサ７の無線通信部２４へ前記計測開始コマンドを転送する。なお、主コントローラ１１Ａまたは電流センサ８に、この電流センサ８の計測値を実効値または平均値に換算する換算部（図示せず）が設けられている。
　上記のように、コントローラ１１は、無線通信部２４に前記コマンドを送信する機能を有し、無線通信部２４は、当該コマンドを受信すると、電圧センサ７に備えられた演算処理部（不図示）にこのコマンドに対応する指令を与える機能を有している。
　データサーバ１３は、内部抵抗演算部１３ａと判定部１３ｂとを有する。内部抵抗演算部１３ａは、主コントローラ１１Ａから送信されて受信した交流電圧値（実行値または平均値）と、直流電圧値（セル電圧）と、計測温度と、電流値（実行値または平均値）とを用い、定められた計算式に従ってバッテリ２の内部抵抗を算出する。計測温度は、温度補正に用いられる。
　判定部１３ｂは、しきい値が設定され、算出された内部抵抗がしきい値以上であると劣化と判定する。前記しきい値は、複数、例えば２～３段階に設けられ、複数段階の劣化判定を行い、後述のようにこの複数段階に対応した警報を出力する。判定部１３ｂは、判定結果を、前記通信網１２を介して、または専用の配線を介してモニタ１４に表示させる機能を有する。データサーバ１３は、この他に、主コントローラ１１Ａへ計測開始コマンドおよび計測終了コマンドを送信するコマンド送信部１３ｃと、主コントローラ１１Ａから送信された電圧計測値などのデータを格納するデータ格納部１３ｄとを有している。
　なお、上記構成において、主コントローラ１１Ａと計測用電流印加手段９とは、同一ケースに入れた一体のコントローラとして構成されても良い。また、コントローラ１１は、この実施形態では主コントローラ１１Ａとデータサーバ１３とで構成したが、これら主コントローラ１１Ａとデータサーバ１３とは、同一ケースに入った一つのコントローラ１１として構成しても良く、また一つの基板等で構成される一つの情報処理装置に、主コントローラ１１Ａとデータサーバ１３との区別なく構成されていても良い。
　次にこの二次電池の劣化判定装置の動作を図８と共に説明する。データサーバ１３は、コマンド送信部１３ｃ（図７）から計測開始コマンドを送信する（ステップＳ１）。主コントローラ１１Ａは、データサーバ１３から計測開始コマンド受信し（ステップＳ２）、各電圧センサ７の無線通信部２４、および各電流センサ８へ計測開始コマンドを送信する（ステップＳ３）。この送信以降の処理と並行して、待機部１１ｄにより待機時間の終了判定（ステップＳ２０）および待機時間のカウント（ステップＳ２２）を行う。設定された待機時間が終了すると、計測用電流印加装置９により電流の印加を行う（ステップＳ２１）。この電流の印加は、計測用電流印加装置９が放電装置であれば放電の開始、充電装置であれば充電の開始を行う。
　ステップＳ３で送信された計測開始コマンドは、全数の電圧センサ７が受信し（ステップＳ４）、各電圧センサ７は、自己の計測遅延時間の終了を待って（ステップＳ５）、バッテリ２のＤＣ電圧（端子間電圧）を計測する（ステップＳ６）。この後、電圧センサ７は、待機時間の終了を待って（ステップＳ７）、バッテリ２のＡＣ電圧を計測する（ステップＳ８）。ＡＣ電圧の計測については、直接の計測値を実効電圧または平均電圧に換算し、その換算値を計測値として出力する。
　計測したＤＣ電圧およびＡＣ電圧は、自己の送信遅延時間だけ待って、無線通信部２４により無線で送信し（ステップＳ９）、コントローラ１１の主コントローラ１１Ａが無線で受信する（ステップＳ１０）。主コントローラ１１Ａは、受信したＤＣ電圧およびＡＣ電圧を、電流センサ８の計測値と共に、データサーバ１３へＬＡＮ等の通信網１２で送信する（ステップＳ１１）。データサーバ１３は、順に送信される各電圧センサ７等のセンサのデータを受信してデータ格納部１３ｄに格納する（ステップＳ１２）。前記無線送信のステップＳ９からデータサーバ１３によるデータ格納までは、全電圧センサ７のデータの受信および格納が終了するまで行う（ステップＳ１２でＮＯ）。
　この受信および格納の終了（ステップＳ１２でＹＥＳ）の後、その終了信号のデータサーバ１３から主コントローラ１１Ａへの送信、および主コントローラ１１Ａの電流印加制御信号の出力によって、前記計測用電流印加装置９の電流印加をオフにし（ステップＳ１６）、データサーバ１３では内部抵抗演算部１３ａで各バッテリ２の内部抵抗を演算する（ステップＳ１３）。
　データサーバ１３の判定部１３ｂは、演算された内部抵抗を、適宜定められた第１しきい値と比較し（ステップＳ１４）、第１しきい値よりも小さい場合は、バッテリ２が正常であると判定する（ステップＳ１５）。第１しきい値よりも小さくない場合は、さらに第２しきい値と比較し（ステップＳ１７）、第２しきい値より小さい場合、注意を喚起する警報の警告を出力する（ステップＳ１８）。第２しきい値よりも小さくない場合は、警告よりも強い知らせの警報を出力する（ステップＳ１９）。前記警報および警告は、モニタ１４（図６）で表示する。上記の正常な場合は、モニタ１４に正常である旨を表示しても良く、また特に表示しなくても良い。前記モニタ１４による警報および警告の表示は、例えば定められたアイコン等のマークにより行っても、所定部位の点灯等で行っても良い。このようにして、非常用の電源１の全てのバッテリ２の劣化判定を行う。なお、図８は、２段階の劣化判定および警報の表示等の例である。
　この構成の劣化判定装置によると、上記のように、バッテリ２に交流成分を与えてその交流成分の電圧を電圧センサ７で計測する。この計測値を用いて各バッテリ２の内部抵抗を算出し、内部抵抗から前記バッテリ２の劣化を判定する。このため、精度良く劣化を判定することができる。バッテリ２の内部抵抗は、バッテリ２の容量、つまり劣化の程度と密接な関係があり、内部抵抗が分かれば、バッテリ２の劣化を精度良く判定できる。また、劣化判定対象の電源１の全体ではなく、個々のバッテリ２の劣化を判定するが、交流成分を含む計測用電流を生じさせ、バッテリ２の内部抵抗を計測して劣化判定する構成であるため、比較的に簡易な構成で計測できる。
　この実施形態では、前記電圧センサ７は、バッテリ２毎に設けられ、無線通信によりデータの受け取り受け渡しをする構成であるため、数十から数百個のバッテリ２を備える非常用の電源１であっても、各バッテリ２につき、電気的に基準電位（グランドレベル）を気にする必要がない。そのため、差動演算や絶縁トランスの必要がない。また、こうした複数ある個々の電圧センサ７の計測値を無線で送信するため、複雑な配線の必要がない。その反面、無線通信のために電圧センサ７における電力消費が多くなり、判定対象のバッテリ２の電力を電圧センサ７の駆動に用いる構成では、電力消費の問題がより一層大きくなる。そのため、この実施形態における電力供給を設定時間だけ遮断する時間管理電源制御部３１を設けたことによる電力消費の節減効果がより一層効果的となる。
　また、この実施形態では、各電圧センサ７の計測した前記計測値を、実効値または平均値に変換して送信する場合、電圧波形の信号を送る場合に比べて飛躍的に送信データ量が少なくて済む。バッテリ２の内部抵抗の算出は実効値または平均値で精度良く行える。このような変換部２９を有する場合も、この変換部２９を構成するＩＣ（例えばＣＰＵ）の電力消費が問題となり、この実施形態における電力供給を設定時間だけ遮断する時間管理電源制御部３１を設けたことによる電力消費の節減効果が効果的となる。
　前記電圧センサ７の制御は、上記のように計測開始コマンドおよび前記計測完了コマンドを用いて行うようにしたため、多数ある各電圧センサ７による電圧計測を適切なタイミングで行うことができる。
　また、バッテリ２の内部抵抗を求めるにつき、電圧の計測だけであっても、電流を一定値に仮定することなどして、算出が可能ではあるが、バッテリ２に実際に流れる電流を計測し、電圧と電流との両方を求めることで、内部抵抗をより一層精度良く算出することができる。直列に並んだ各バッテリに流れる電流は同じであるため、電流センサ８はバッテリ群３毎に１つ設けられていれば足りる。電流センサ８はバッテリ２毎ではなくバッテリ群３毎に設けられるため、個数が少なく、有線であっても配線上の支障はない。
　この二次電池の劣化判定装置によると、さらに次の作用効果が得られる。前記コントローラ１１は、前記各電圧センサ７の各無線通信部２４に計測開始コマンドを送信し、このコマンドによって電圧センサ２の計測を開始させるため、多数存在する各電圧センサ２の計測開始タイミングを整えることができる。この場合に、前記コントローラ１１は、前記各電圧センサ７に計測開始コマンドを同時にシリアル伝送またはパラレル伝送で送信し、各電圧センサ７は、計測開始遅延時間経過後に同時に計測を行う。計測終了後、前記コントローラ１１は、順に前記各電圧センサ７にデータ送信の要求コマンドを送信し、コマンドを受けた電圧センサ７がデータを送信し、以上を繰り返すことで、データ通信を行ってもよい。この発明において、前記コントローラ１１は、データ送信要求コマンドの送信から一定時間後に、データ受信できなかった前記電圧センサ７に対し再送信要求を行うようにして良い。
　別の例として、各電圧センサ７毎に定められた計測開始遅延時間だけ経過後に計測を行うようにする場合、各無線通信部２４へ同時に計測開始コマンドを送信しても、多数ある各電圧センサ７の計測を、無線送受に支障がないように順に行い、送信することができる。例えば、送信開始コマンドはグローバルコマンドであり、電圧センサ７は同時に取得する。
　前記コントローラ１１は、前記計測開始コマンドの送信から一定時間後に、データ受信できなかった前記電圧センサ７に対し再送信要求を行う。何らかの一時的な送信の障害等により、一部の電圧センサ７の無線通信部２４で計測開始コマンドを受信できない場合がある。そのような場合でも、前記再送信要求を行うことで、電圧を計測して送信でき、電源の全てのバッテリ２の電圧計測値を得ることができる。計測開始コマンドを受信できたか否かは、コントローラ１１側で、電圧の計測値が受信されたか否かを判断することで行えば良い。
　コントローラ１１は、前記のように計測開始コマンドを同時に送信するのではなく前記各電圧センサ７の無線通信部２４に個別にデータ要求コマンドを送信し、順にデータを受信するようにしても良い。この構成の場合、電圧センサ７側に遅延部７ｂｂが不要となり、電圧センサ７側の構成が簡素化される。前記コントローラ１１は、算出した前記内部抵抗の大きさに応じて複数段階の警報を出力するため、バッテリ交換の必要性の緊急度がわかり、無駄なバッテリ交換を行うことなく、保守の計画や準備が円滑かつ迅速に行える。
　なお、上記実施形態では、電源１が非常用電源であって、トリクル充電を行う場合につき説明したが、フロート充電の形式が採られる電源であっても良い。また、非常用電源に限らず、二次電池であるバッテリ２を複数個直列に接続した電源一般に、この発明の二次電池の劣化抑制装置を適用することができる。
　以上、図面を参照しながら実施形態に基づいて本発明を実施するための好適な形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示される。当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内またはこれと均等の範囲内のものと解釈される。
１…電源
２…バッテリ
３…バッテリ群
４…負荷
５…主電源
５Ａ，５Ｂ…端子
６…充電回路
７…電圧センサ（個別劣化抑制装置）
７Ａ…回路基板
８…電流センサ
９…計測用電流印加装置
１１…コントローラ
１１Ａ…主コントローラ
１１ａ…受信部
１１ｂ…転送部
１１ｃ…コマンド送信部
１１ｄ…待機部
１１ｅ…電流印加制御部
１２…通信網
１３…データサーバ
１３ａ…内部抵抗演算部
１３ｂ…判定部
１４…モニタ
１５…ダイオード
２０…計測・制御部
２１…電圧計測部
２１Ａ…回路素子
２２…放電管理部
２３…演算制御部
２４…無線通信部
２５…交流電圧計測部
２６…直流電圧計測部
２７…制御部
２８…遅延部
２９…変換部
３０…放電部
３１…比較部
３２…放電処理部
３３…回数管理部
３３ａ…主電源スイッチ
３５…放電回路
３６…電流制限抵抗
３７…スイッチ
３８…ケーブル

Claims (11)

  1. 　それぞれ二次電池であるバッテリの複数が直列に接続された電源の前記バッテリの劣化を抑制する二次電池の劣化抑制装置であって、
    　各バッテリに接続される複数の個別劣化抑制装置を備え、
    　各個別劣化抑制装置は、前記バッテリの端子間の直流電圧を計測する電圧計測部と、この電圧計測部で計測された電圧をしきい値と比較して高いか否かを判定する比較部と、前記比較部により高いと判定されると前記バッテリを放電させる放電部とを備える二次電池の劣化抑制装置。
  2. 　請求項１に記載の二次電池の劣化抑制装置において、前記放電部は、前記バッテリと並列に接続された、電流制限抵抗とスイッチとの直列回路からなる放電回路と、この放電回路を制御する放電管理部とでなり、この放電管理部は、前記比較部と、この比較部により前記計測された電圧が前記しきい値よりも高いと判定されると前記スイッチをＯＮにし、設定時間後に前記スイッチをＯＦＦにする放電処理部とを有する二次電池の劣化抑制装置。
  3. 　請求項１に記載の二次電池の劣化抑制装置において、前記放電部は、前記バッテリと並列に接続された、電流制限抵抗とスイッチとの直列回路からなる放電回路と、この放電回路を制御する放電管理部とでなり、
    　この放電管理部は、前記比較部により前記計測された電圧が前記しきい値よりも高いと判定されると、前記スイッチをＯＮとして前記バッテリと電流制限抵抗とを接続し、このスイッチをＯＮとする間に一定間隔で一時的に前記スイッチをＯＦＦにして、前記電圧計測部による電圧計測および前記比較部による比較を再度行わせ、
    　このとき、前記比較部で前記計測された電圧が前記しきい値よりも低いと判定されると前記スイッチのＯＦＦ状態を維持し、また前記比較部で前記計測された電圧が前記しきい値よりも高いと判定されると、再度、前記スイッチをＯＮとして前記一定間隔の一時的なＯＦＦ、前記電圧計測、前記比較の各過程を繰り返す放電処理部を有する二次電池の劣化抑制装置。
  4. 　請求項３に記載の二次電池の劣化抑制装置において、前記放電処理部の前記各過程の繰り返しにより前記スイッチをＯＮとする放電の回数を計測し、放電回数が設定値に達すると警告手段に警告を行わせる回数管理部を有する二次電池の劣化抑制装置。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の二次電池の劣化抑制装置において、前記放電部は、前記バッテリと並列に接続された、電流制限抵抗とスイッチとの直列回路からなる放電回路を有し、前記電流制限抵抗とスイッチとは、前記電圧計測部と同一の回路基板上に実装されている二次電池の劣化抑制装置。
  6. 　請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の二次電池の劣化抑制装置において、前記放電部は、前記バッテリと並列に接続された、電流制限抵抗とスイッチとの直列回路からなる放電回路を有し、この放電回路と前記電圧計測部の前記バッテリに接続される回路とは同一のケーブルに接続される二次電池の劣化抑制装置。
  7. 　請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の二次電池の劣化抑制装置において、前記電圧計測部は、前記バッテリの端子間に印加された交流成分の電圧を計測する機能を有する構成である二次電池の劣化抑制装置。
  8. 　請求項７に記載の二次電池の劣化抑制装置において、前記電圧計測部で計測された前記交流成分の電圧を無線で送信する無線通信部を有する二次電池の劣化抑制装置。
  9. 　請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の二次電池の劣化抑制装置において、前記比較部は、前記各個別劣化抑制装置の前記電圧計測部で計測した全バッテリの直流電圧の平均値を計算し、この平均値に設定された加算値を加えて前記しきい値とする二次電池の劣化抑制装置。
  10. 　請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の二次電池の劣化抑制装置において、前記バッテリの複数が直列に接続されたバッテリ群に交流成分を有する電流を印加する計測用電流印加手段と、前記電圧計測部で計測された前記交流成分の電圧から前記バッテリの内部抵抗演算する内部抵抗演算部と、この内部抵抗演算部で演算された内部抵抗から前記バッテリの劣化を判定する判定部とを備える二次電池の劣化抑制装置。
  11. 　二次電池であるバッテリの劣化を抑制する二次電池の個別劣化抑制装置であって、
    　前記バッテリの端子間の直流電圧を計測する電圧計測部と、この電圧計測部で計測された電圧をしきい値と比較して高いか否かを判定する比較部と、前記比較部により高いと判定されると前記バッテリを放電させる放電部とを備え、
    　前記放電部は、前記バッテリと並列に接続された電流制限抵抗とスイッチとの直列回路からなる放電回路と、この放電回路を制御する放電管理部とでなり、この放電管理部は、前記比較部と、この比較部により高いと判定されると前記スイッチをＯＮにして放電させ、定められた放電の条件が充足すると放電の処理を停止する放電処理部とを有する二次電池の個別劣化抑制装置。
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