WO2022018876A1 - 二次電池の電池活性化装置およびメンテナンスシステム - Google Patents

二次電池の電池活性化装置およびメンテナンスシステム Download PDF

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WO2022018876A1
WO2022018876A1 PCT/JP2020/028585 JP2020028585W WO2022018876A1 WO 2022018876 A1 WO2022018876 A1 WO 2022018876A1 JP 2020028585 W JP2020028585 W JP 2020028585W WO 2022018876 A1 WO2022018876 A1 WO 2022018876A1
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WO
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battery
calculation
secondary battery
pulse current
management server
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Application number
PCT/JP2020/028585
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English (en)
French (fr)
Inventor
哲男 小川
裕史 小宮
Original Assignee
株式会社Kkbテクノロジー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery activation device used for preventing deterioration of a secondary battery and recovering a deteriorated secondary battery to a good state, and a maintenance system for the same purpose.
  • a lead-acid battery which is one of the typical secondary batteries, generally divides a cathode plate made of lead, an anode plate made of lead dioxide, and these electrode plates inside a case body (electric tank) filled with dilute sulfuric acid.
  • a plurality of cells including spacers are provided, and the electrode plates of each cell are connected in series, and the cathode terminal and the anode terminal connected to both ends of the series circuit are projected on the upper surface of the case body. .. Because lead, which is an electrode material, is inexpensive and a relatively high voltage can be obtained, it has become widespread as an automobile battery and an emergency power source, and is widely used all over the world.
  • lead sulfate is generated by a chemical reaction at each electrode plate during discharge, and this lead sulfate hardens over time and adheres to the electrode plate (sulfation), resulting in increased power generation and charge capacity.
  • the battery life is shortened due to the decrease.
  • battery activation device A device for recovery (hereinafter referred to as "battery activation device") has been developed.
  • Patent Document 1 a battery activity that is incorporated inside the main body of a lead-acid battery and repeatedly executes a process of passing a pulse current for removing lead sulfate to the battery while receiving power from the lead-acid battery.
  • the chemical device is disclosed.
  • Patent Document 2 uses a battery activation device (“secondary battery regeneration device” in the same document) having a function of measuring and displaying the terminal voltage and internal resistance value of a lead storage battery, and is a secondary maintenance target. After charging the battery is completed, the terminal voltage and internal resistance value are measured, the cycle and width of the pulse current are manually adjusted based on the displayed measurement results, and the pulsed current due to the adjustment is used as the secondary battery. The method of regenerating the secondary battery to be flushed is described.
  • Patent Document 3 describes a battery activation device (“storage battery control device” in the same document) having a function of applying a pulse signal having an effect of removing sulfation to a storage battery and a function of communicating with a server device at a remote location. , Detects physical quantities (internal resistance value, battery temperature, etc.) that indicate the state of the storage battery, sends those physical quantities to a server device at a remote location, and determines the storage battery in which an abnormality has occurred in the server device that received the transmission. It is described that a drive signal for detecting and outputting a pulse signal to the battery activator of the storage battery in which the abnormality has occurred is transmitted. Further, Patent Document 3 displays a graph showing a change in physical quantity transmitted from the battery activating device in the server device, and is independent even when the battery activating device cannot communicate with the server device. It is described that the configuration is such that a pulse signal can be output.
  • storage battery control device in the same document
  • Patent Document 1 the mode of the pulse current flowing through the lead storage battery is changed according to a defined schedule, and a wireless circuit or a sensor circuit is incorporated in the battery activation device to externally change the state of the battery body detected by the sensor. It is stated that it is possible to switch the output format of the pulse current by remote operation according to the state, but the specific device configuration and algorithm for implementing them are not shown.
  • Patent Document 2 describes a method of adjusting a parameter for output control of a pulse current based on the result of measuring an internal resistance value, which is an optimum index for determining a deterioration state of a battery. The method is to measure the internal resistance value, adjust the parameters, maintain the parameters by the adjustment, apply a pulse current to the battery for a certain period of time, and then measure the internal resistance value again. (See paragraphs 0027 to 0031 of Patent Document 2), which is a very time-consuming method. Moreover, since the invention described in Patent Document 2 is premised on interrupting the use of a rechargeable battery that has deteriorated considerably and regenerating the secondary battery, when the rechargeable battery is resumed to be used, the battery deteriorates again. There is a problem that it progresses.
  • the present invention changes the parameters that determine how the pulse current flows to the secondary battery according to the change in the degree of deterioration of the battery, and the output of the pulse current accompanying this change is the secondary battery.
  • the challenge is to ensure that is automatically repeated during normal use.
  • the battery activating device has a function of repeatedly executing a process of being electrically connected to a secondary battery and passing a pulse current through the secondary battery to prevent or eliminate deterioration of its function. It includes a control unit that receives power from a battery and operates to execute control for flowing a pulse current, and a voltage sensor and a current sensor that are incorporated in a connection circuit between the control unit and the secondary battery, respectively.
  • the first calculation for obtaining the internal resistance value of the secondary battery using the detected values of the voltage sensor and the current sensor during the period in which the pulse current is passed, and the internal calculation obtained by the first calculation are performed.
  • the parameters are variably set based on the result of the second calculation while repeatedly executing the second calculation for obtaining the parameter for determining the pulse current flow method suitable for the degree of deterioration of the secondary battery using the resistance value.
  • the internal resistance value which is an index of the degree of deterioration of the secondary battery, is measured by using the current flowing through the secondary battery to prevent or eliminate the deterioration, and according to the change of the measured value.
  • the parameters pulse cycle, duty ratio, etc. that determine how the pulse current flows can be automatically adjusted.
  • the internal resistance R V / I as the first calculation.
  • the first calculation can be executed according to the output of the pulse current per hour, and the calculation result can be obtained within the period in which the pulse current is passed or immediately after the end of the period.
  • a parameter that determines how to flow the pulse current suitable for the degree of deterioration of the secondary battery at that time is obtained for each period in which the pulse current is flowed. Can be done.
  • the second calculation may be executed at intervals considerably longer than the length of the period during which the pulse current is passed. Further, as the second calculation, if the calculation based on the time-series change of the internal resistance value indicated by the result of the first calculation for the most recent predetermined number of times is executed, a more accurate calculation result can be obtained.
  • the internal resistance value also fluctuates depending on the temperature and atmospheric pressure.
  • the battery activating device according to the present invention is further provided with a temperature sensor and a pressure sensor, and as a second calculation, each measured value of temperature and pressure and the internal resistance value obtained by the first calculation are obtained. If the calculation used is executed, the accuracy of the calculation result can be further improved.
  • a wireless communication function is added to the battery activating device so that it can communicate with a management server provided with a sensing data storage means for individually storing the sensing data transmitted from the battery activating device for each device.
  • a storage means capable of accumulating sensing data including at least the internal resistance value, which is data detected by the own device as a physical quantity indicating the state of the secondary battery, and management.
  • a transmission means that reads data accumulated in the most recent predetermined period from a storage means and transmits the data to a management server in response to a transmission request from a server or a predetermined transmission time.
  • the parameter update means for changing the parameter of the own device to the one transmitted from the management server.
  • the management server is the second of the sensing data set transmitted from the battery activating device and stored in the sensing data storage means for each battery activating device registered in the sensing data storage means.
  • the battery activating device of the present invention simply by electrically connecting to the secondary battery to be maintained, the pulse current for preventing or eliminating the deterioration is changed according to the degree of deterioration of the battery.
  • the process of continuing to flow can be performed automatically. Therefore, even a general user who does not have specialized knowledge can easily prevent deterioration of the secondary battery and repair the deteriorated secondary battery.
  • the battery activation device is miniaturized and mounted on the main body of the secondary battery or incorporated inside the main body, the secondary battery can be connected to a load or a charger and deteriorated while being used normally. Maintenance to keep progress down can be continued.
  • the internal resistance value obtained by the above battery activation device is accumulated in the management server, and when deterioration or calculation error that cannot be solved only by the processing of the battery activation device occurs, the management server performs higher-order calculation.
  • the management server performs higher-order calculation.
  • FIG. 1 and 2 show a specific configuration example of a battery activation device 1 for a lead storage battery to which the present invention is applied and a lead storage battery 3 into which the device 1 is introduced.
  • the lead-acid battery 3 of this embodiment has a resin case body 300 having an upper lid 301 and an inner lid 302 as a main body, and the space 31 below the inner lid 302 is an electric tank section filled with dilute sulfuric acid. ing. Although the detailed internal configuration is not shown, the electric row unit 31 is divided into a plurality of cells, and for each of these cells, between the cathode plate 32A made of lead and the anode plate 32B made of lead dioxide, and the electrodes 32A and 32B, respectively. Separators (not shown) that partition the system are installed.
  • the electrode plates 32A and 32B of each cell are connected in a series as a series circuit, and the terminals 30A and 30B are connected to the cathode plate 32A at one end of the series circuit and the anode plate 32B at the other end, respectively.
  • Each of the terminals 30A and 30B penetrates the inner lid 302 and the upper lid 301 and protrudes upward of the upper lid 301, to which an external load (motor or the like) or a charging device is connected.
  • the battery activating device 1 is a chip component incorporating a circuit described later, and is a bottomed chip accommodating portion provided in a range between the upper lid 301 and the inner lid 302 of the inner wall of the case body 300 of the lead storage battery 3. It is housed in 33.
  • the upper end surface of the chip accommodating portion 33 is open, and the socket 34 is covered with the opening.
  • This socket 34 is connected to the terminals 110A and 110B (see FIG. 3) of the battery activating device 12, and is located between the upper lid 301 and the inner lid 302 of the terminals 30A and 30B on the cathode side and the anode side. Each is connected via a cable 35.
  • the place where the battery activating device 1 is arranged is not limited to the inner wall of the case body 300, and may be arranged on the upper surface of the inner lid 302.
  • the lead-acid battery 3 is permanently subjected to a process of flowing a weak pulse current in the same direction as during charging (direction from the cathode plate 32A to the anode plate 32B).
  • the parameters that determine how the pulse current flows according to the degree of progress are changed. By doing so, the sulfation is promptly eliminated.
  • the duty ratio of the pulse (the ratio of the pulse width to one cycle of the pulse), which is the source of the pulse current, is used as the above parameter.
  • the pulse period time length from one pulse rise to the next rise
  • a plurality of pulses having different duty ratios may be used, and a combination or setting order of the plurality of duty ratios may be used as a parameter.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the circuit configuration of the battery activating device 1 together with the connection relationship with the lead storage battery 3.
  • the battery activating device 1 of this embodiment is connected to the cathode side terminal 30A and the anode side terminal 30B of the lead storage battery 3 via the connection terminals 110A and 110B provided in the main body and the socket 34 and the cable 35 described above.
  • connection terminals 110A and 110B provided in the main body and the socket 34 and the cable 35 described above.
  • external devices or charging devices that serve as loads are connected to the terminals 30A and 30B of the lead-acid battery 3, but even when there is no connection between them, the lead-acid battery 3 is a battery.
  • the activation device 1 is connected as a load.
  • the inside of the main body of the battery activation device 1 includes a control unit 100, a sensor unit 101, a power supply circuit 102, an oscillator 103, a communication circuit 104, and the like.
  • the power supply circuit 102 includes several types of DC-DC converters, in which the DC voltage supplied from the lead-acid battery 3 is converted into a voltage at a level suitable for the operation of each component and supplied to each component. To.
  • the oscillator 103 oscillates by receiving the power supply from the power supply circuit 102, and outputs a clock signal having a constant period.
  • the communication circuit 104 is a circuit having a communication standard (Wi-Fi, 4G, etc.) according to the place where the lead-acid battery 3 is used, and is also a personal computer used by a user by receiving power supply from the power supply circuit 102.
  • the information processing terminal device 4 such as a smartphone (hereinafter, referred to as "user terminal 4" according to the description in FIG. 3) and the management server 2 described later are in a state of being able to communicate almost constantly.
  • the sensor unit 101 includes a voltage sensor 16, a current sensor 17, a temperature sensor 18, and a barometric pressure sensor 19.
  • the voltage sensor 16 and the current sensor 17 are incorporated in the connection circuit between the terminals 110A and 110B and the control unit 100, and the voltage sensor 16 is the voltage applied between the terminals 110A and 110B (substantially the lead storage battery 3).
  • the voltage between the electrodes 30A and 30B) is detected, and the current sensor 17 detects the current flowing between the control unit 100 and the lead storage battery 3.
  • the temperature sensor 18 detects the temperature corresponding to the internal temperature of the case body 300 of the lead storage battery 3
  • the atmospheric pressure sensor 19 detects the atmospheric pressure corresponding to the internal pressure of the case body 300.
  • the internal resistance value of the lead storage battery 3 is calculated by the calculation of the control unit 100 using the detection value of the voltage sensor 16 and the detection value of the current sensor 17.
  • the control unit 100 includes a pulse generation unit 10, an arithmetic processing unit 11, a data management unit 12, a communication unit 13, a knowledge database 14, a buffer memory 15, and the like.
  • the knowledge database 14 stores a program and definition information for calculating the duty ratio adopted in this embodiment as a parameter for determining how to flow a pulse current to the lead storage battery 3. For example, a program for single regression analysis that obtains the duty ratio from the set of internal resistance values, and a program for multiple regression analysis that obtains the duty ratio from the set of three elements of internal resistance value, temperature, and atmospheric pressure, these two types of analysis are executed. A management program or the like including the definition of the condition to be performed is stored in the knowledge database 14. In addition to or in addition to the program for multiple regression analysis, a program for correction calculation that corrects the internal resistance value based on the detected values of temperature and atmospheric pressure may be saved. Also, for each regression analysis, several types of programs may be saved so that the coefficients and algorithms can be changed according to the type of the secondary battery and the state of the sensing data.
  • the buffer memory 15 is a first-in / first-out type memory that stores sensing data in the latest fixed period.
  • the detection values of the voltage sensor 16, the temperature sensor 18, and the barometric pressure sensor 19 of the sensor unit 101 and the internal resistance value obtained by calculation are used as sensing data to be stored in the buffer memory 15.
  • the pulse generation unit 10 is given a direct current at a level slightly higher than the voltage of the electric row unit 31 of the lead storage battery 3.
  • the pulse generation unit 10 generates a pulse signal by setting a period and a duty ratio based on a clock signal from the oscillator 103 based on this DC voltage.
  • the electric row section of the lead storage battery 3 from the battery activating device 1 A current flows through 31.
  • the data management unit 12 captures the detected values of the sensors 16, 17, 18, and 19 of the sensor unit 101 in time with the pulse current per hour. In response to this, the arithmetic processing unit 11 executes an arithmetic (first arithmetic) for obtaining the internal resistance value of the lead-acid battery 3.
  • the data management unit 12 takes in the detected values of the temperature and the atmospheric pressure while the pulse current is flowing, and transfers these detected values, the internal resistance value R, and the voltage V used for deriving them to the buffer memory 15. save. Therefore, for each output period of the pulse current, a set of four types of sensing data of the internal resistance value, voltage, temperature, and atmospheric pressure within that period is stored in the buffer memory 15. Date and time information is associated with this set.
  • the sensing data for each period in which the pulse current is passed. For example, every time a predetermined number of pulse currents are passed, the average value or the maximum value (voltage) of the sensing data acquired each time is passed. The minimum value) may be saved.
  • the arithmetic processing unit 11 reads out the sensing data stored in the buffer memory 15 at that time each time a certain time longer than one cycle of the pulse current elapses, and exchanges these sensing data with the arithmetic algorithm of the knowledge database 14. By the second calculation used, the duty ratio for passing a pulse current suitable for the state of the connected lead storage battery 3 is obtained.
  • the pulse generation unit 10 changes the duty ratio of the pulse current in response to this calculation result.
  • the communication unit 13 cooperates with the communication circuit 104 to perform communication with the user terminal 4 and the management server 2, and also cooperates with the data management unit 12 to process data in response to requests from these devices. The processing result is returned to the device that issued the request.
  • the data management unit 12 reads out the sensing data stored in the buffer memory 15 at that time, and an html file containing information representing them in a table or a graph is created. Will be created.
  • the communication unit 13 transmits this html file to the user terminal 4 via the communication circuit 104, the user of the user terminal 4 can confirm the history of the latest sensing data.
  • the data management unit 12 collects the sensing data into a transmission file such as a csv format, and this file is collected from the communication unit 13 and the communication circuit 104 to the user terminal 4. You can also send to.
  • the data management unit 12 When the communication unit 13 receives a transmission request described later from the management server 2, the data management unit 12 reads out the sensing data stored in the buffer memory 15 at that time, and puts them in a transmission file such as a csv format. It is collected and transmitted to the management server 2 by the communication unit 13 and the communication circuit 104. At this time, by collating the date and time information associated with each sensing data with the log information stored in the communication unit 13, only the sensing data that has not yet been transmitted to the management server 2 is received in response to the hourly transmission request. The stored transmission file is created and transmitted to the management server 2. Date and time information can also be linked to the sensing data of the transmission file.
  • the internal resistance value which is an indispensable element for the calculation for obtaining the duty ratio, is measured by using the pulse current flowing through the lead storage battery 3.
  • the internal resistance measuring device and the control unit 100 are connected in parallel to the lead-acid battery 3 and the pulse current for measurement is also transmitted from the internal resistance measuring device. It is necessary to pass the current through the lead storage battery 3, but in that case, the pulse current for measurement and the pulse current from the control unit 100 may interfere with each other. In order to prevent interference, it is necessary to take measures such as temporarily stopping the output of the pulse current from the control unit 100 and measuring the internal resistance value, which may make it impossible to secure the regularity of the pulse current.
  • the current flowing through the lead storage battery 3 is only the pulse current for maintenance from the control unit 100, there is no possibility of the problem of interference occurring, and the output of the pulse current from the control unit 100 is stopped. There is no need.
  • the timing of the pulse current output shifts due to the change in the duty ratio, the timing of measuring the internal resistance value can be easily followed, and the acquisition of the internal resistance value that accurately reflects the current status of the lead-acid battery 3 can be continued. can.
  • the voltage V within the output period of the pulse current and the voltage V0 within the period in which the pulse current immediately before the output is not output are acquired, and the value of the difference between the two is calculated by the current I within the same period as the voltage V.
  • the resistance value for the pulse current can be obtained with high accuracy.
  • the internal resistance value is an index that directly reflects the deterioration state of the lead-acid battery 3, and is an indispensable element for the calculation for obtaining the duty ratio.
  • the resistance value fluctuates. However, even if the temperature or atmospheric pressure suddenly changes significantly, the internal resistance value does not change immediately. Based on such characteristics, the arithmetic processing unit 11 of this embodiment calculates a simple regression analysis using only the detected value of the internal resistance value while the detected values of temperature and atmospheric pressure are within the predetermined ranges. When the temperature or atmospheric pressure deviates from the above range, the operation of multiple regression analysis with these factors added is executed.
  • control unit 100 of the battery activation device 1 of this embodiment has a function of transmitting an emergency call to the user terminal 4 when a sudden change in sensing data occurs due to some trouble, and access according to the report. It is possible to provide a function of changing the duty ratio or temporarily stopping the output of the pulse current in response to a command from the user terminal 4 (due to the operation of the user).
  • the above-mentioned battery activation device 1 can sufficiently cope with the purpose of preventing normal sulfation even when used alone, it periodically transmits sensing data to the management server 2 and is appropriately higher from the management server 2. If the duty ratio obtained by the following arithmetic processing is provided, even if the sulfation progresses, the progress is promptly stopped and the lead sulfate crystals generated by the sulfation are removed. be able to.
  • the maintenance system will be described in detail using the management server 2.
  • FIG. 5 shows a configuration example of a lead storage battery maintenance system using the battery activation device 1.
  • This maintenance system is composed of a plurality of battery activating devices 1 electrically connected to different lead-acid batteries 3, and a management server 2 that manages these battery activating devices 1 as terminal devices.
  • Each battery activation device 1 and the management server 2 can communicate with each other via the Internet (not shown).
  • Each battery activation device 1 can also communicate with the user terminal 4. Further, the user terminal 4 can directly communicate with the management server 2 for the registration work and the data browsing work described later.
  • the battery activating device 1 has the circuit configuration shown in FIG. 3, but the appearance is not limited to that shown in FIGS. 1 and 2, and the circuit board having a size larger than that of the chip component is incorporated in the main body case. You can also do it.
  • the battery activating device 1 is mounted on the upper surface of the case body 300 of the lead storage battery 3, and is electrically connected to the portions protruding from the upper surfaces of the terminals 30A and 30B.
  • each battery activating device 1 responds to a transmission request from the management server 2 while continuing to flow a pulse current for eliminating or preventing sulfation to the lead storage battery 3 to which the own device is connected. Send maintenance data.
  • the management server 2 is provided with a communication unit 23 that communicates with each battery activation device 1 via the Internet, and also has an arithmetic processing unit 21 that performs substantive processing in cooperation with the communication unit 23 and data management.
  • a storage means such as a unit 22, a knowledge database 24, a sensing data storage unit 25, an ID storage unit 26, and a user information storage unit 27 is provided.
  • the user information storage unit 27 contains an identification code assigned to each user (owner of the lead-acid battery 3) who uses the maintenance system, a user's name, contact information, and a battery of the lead-acid battery 3 owned by the user.
  • the identification code of the activation device 1 (hereinafter referred to as "device ID") and the like are stored. These information are transmitted from the user terminal 4 to the management server 2 by the user, or are input to the management server 2 by the administrator based on the information provided by the user by mail or the like. In addition, a plurality of device IDs may be stored for one user.
  • the combination of the device ID and the IP address is registered in the ID storage unit 26 for each battery activation device 1.
  • the sensing data storage unit 25 is provided with a dedicated storage area associated with the device ID for each battery activation device 1, and the sensing data (battery activation) received from the corresponding battery activation device 1 is provided in those areas.
  • the internal resistance value, voltage, temperature, and pressure set of the lead-acid battery 3 measured by the device 1) are stored.
  • the data management unit 22 periodically transmits a command requesting transmission of sensing data to each battery activation device 1 via the communication unit 23, and the battery activation for the command also via the communication unit 23.
  • the sensing data transmitted from the conversion device 1 is acquired, and this is stored in the dedicated storage area of the battery activation device 1 of the sensing data storage unit 25. Since this dedicated storage area has a much larger capacity than the buffer memory 15 of the battery activation device 1, the past sensing data lost from the buffer memory 15 of the battery activation device 1 can be read back to a certain period. ..
  • the knowledge database 24 stores a large amount of knowledge information constructed by various studies and experiments regarding the adjustment of the pulse current flowing through the lead-acid battery for the elimination and prevention of sulfation, and also stores specific sensing data. A program of inference calculation to find the optimum duty ratio by collating with the knowledge information of is saved.
  • each battery activating device 1 executes a calculation for acquiring and storing sensing data and obtaining a duty ratio in parallel with a process for passing a pulse current by the method described above, and according to the calculation result. Change the duty ratio as appropriate. However, if the internal resistance value continues to exceed a predetermined threshold value and cannot be improved by controlling the own device, or if an abnormal value occurs in the sensing data of voltage, temperature, or atmospheric pressure, the battery is used. An abnormality report is transmitted from the activation device 1 to the management server 2. In the management server 2 that receives this, the arithmetic processing unit 21 performs arithmetic processing using the knowledge database 24, and calculates the duty ratio to be set in the battery activation device 1 that has reported the abnormality. This duty ratio is passed to the communication unit 23 via the data management unit 22, and a change request command including the duty ratio is transmitted to the battery activation device 1 that has notified the abnormality.
  • the battery activating device 1 that has received the above change request command replaces the duty ratio set in its own device with the duty ratio included in the command. Since the duty ratio after this update is obtained by a much higher-order arithmetic processing than the arithmetic of the battery activating device 1, the pulse current in an embodiment suitable for solving the malfunction or abnormality of the lead storage battery 3 It becomes possible to flow the problem, and the problem can be solved at an early stage.
  • FIGS. 9 and 10 show the main processing performed by the management server 2. It is a flowchart which shows the flow of. As shown in these, in the battery activation device 1, the management of sensing data (FIG. 6), the data transmission process to the management server 2 (FIG. 7), and the management of duty ratio (FIG. 8) are performed in parallel. Run. The management server 2 also executes periodic processing (FIG. 9) and irregular processing (FIG. 10) in parallel.
  • the processing on the battery activation device 1 side and the processing on the management server 2 side will be described in relation to each other with reference to the figure numbers and step codes in each flowchart.
  • the battery activating device 1 is referred to as a "terminal device” for convenience, but in the present specification, the name will be unified to "battery activating device 1" hereafter.
  • the management server 2 is made to recognize that the access is from a new device by transmitting the device ID of the own device to the management server 2 (step S10 in FIG. 7). ). Further, the default duty ratio is set in the pulse generation unit 10 and the transmission of the pulse current is started (step S13 in FIG. 8), and the management of the sensing data in FIG. 6 is started almost at the same time.
  • each sensing data of internal resistance value, voltage, temperature, and atmospheric pressure is acquired and stored in the buffer memory 15 (step S1 in FIG. 6), and it is checked whether the internal resistance value exceeds the threshold value (step).
  • step S2, S3 each process of checking whether an abnormal value is included in other sensing data (step S4), and checking the value of an abnormal flag (a flag indicating that an abnormality is occurring) (step S5). Is done.
  • steps S2, S4, and S5 become “NO” in order, and the flow of returning to step S1 is repeated. Will be executed. Even if it is determined that the internal resistance value exceeds the threshold value (step S2 is "YES"), steps S3, S4, and S5 become "NO” until the determination reaches a predetermined number of times. The flow back to S1 is repeated.
  • step S13 After the default duty ratio is set (step S13), the determination processes of steps S14 and S15 are repeated, and every time a predetermined time elapses (step S15 is "step S15". YES ”), an operation using the sensing data stored in the buffer memory 15 at that time and the knowledge information of the knowledge database 14 is executed (step S16), and the duty ratio obtained by the operation is the pulse generation unit 10. Is set to (step S17).
  • the processing by the loop of steps S14 to S17 is referred to as "periodic management”.
  • the device IDs registered in the ID storage unit 26 are focused on in order from the beginning (steps S31, S34, S35), and the battery activation device 1 of the ID being focused on is focused on.
  • a command requesting transmission of sensing data (hereinafter referred to as “transmission request command”) is transmitted to the server (step S32).
  • the battery activating device 1 reads out the sensing data stored in the buffer memory 15 at that time that has not yet been transmitted to the management server 2, and reads the data that has not yet been transmitted to the management server 2 as a transmission file such as csv described above. It is transmitted to 2 (steps S11 and S12 in FIG. 7).
  • the management server 2 receives this transmission file and stores the sensing data in the file in the dedicated storage area for the ID of interest in the sensing data storage unit 25 (step S33 in FIG. 9).
  • steps S32 and S33 of the management server 2 are repeatedly executed for all the battery activation devices 1 registered in the ID storage unit 26. If the management server 2 receives an access from the new battery activation device 1 (step S10 in FIG. 7) during that time, the irregular processing step S37 in FIG. 10 becomes "YES", and the access is accepted.
  • the registered information of the user information storage unit 27 is collated with the received device ID (step S38). When the corresponding user information can be identified by the device ID by this collation (step S39 is “YES”), the device ID and the IP address of the device are registered in the ID storage unit 26 (step S40). When this registration is completed, the newly accessed battery activating device 1 is also included in the periodic processing.
  • step S3 to S8 the process proceeds to step S9, and the abnormality flag is set to ON. Further, if the temperature or atmospheric pressure newly stored in the buffer memory 16 deviates from a predetermined normal range, or if the newly stored voltage falls below the charge termination voltage, step S4 is "YES”. Then, in the same manner as described above, the process proceeds from step S4 to step S9 via step S8, and the abnormality flag is set to ON.
  • step S14 is “YES”, step S18 is “NO”), and the untransmitted sensing data including the abnormal value is the buffer memory 15.
  • Step S19 an abnormality report including them is transmitted to the management server 2 (step S20).
  • step S36 of the irregular process (FIG. 10) becomes "YES", and the processes of steps S41 to S44 are executed.
  • step S41 the battery activating device 1 that issued the report by the device ID or IP address included in the abnormality report is specified, and in the next step S42, the sensing data storage unit 25 for the specified battery activating device 1 is specified. Sensing data acquired from the abnormality report is saved in the dedicated storage area of.
  • step S43 sensing data is read back from the above-mentioned dedicated storage area, including the most recently stored one, to a predetermined time point in the past, and the abnormal sensing data is used by using these and the knowledge information of the knowledge database 24. Performs an operation to find a duty ratio suitable for returning to a normal value.
  • step S44 a change request command including the duty ratio derived by calculation is created, and this is transmitted to the battery activation device 1 that is the source of the abnormality report.
  • the battery activation device 1 that is the source of the abnormality report waits for the above change request command after the report (step S21 in FIG. 8), and when the command is received, the duty ratio of the pulse generation unit 11 is set according to the command. Change (step S22). If the change request command cannot be received even after a predetermined time has elapsed from the abnormality report, the battery activation device 1 shifts to error processing.
  • Step S1 new sensing data is acquired and saved while waiting for the transmission of an abnormality report or the reception of a change request command, or immediately after the duty ratio is changed in response to the change request command.
  • Step S1 is repeated.
  • steps S2 and S3 are "YES", or step S4 is "YES"
  • step S8 becomes “YES” and returns to step S1
  • the on state of the abnormality flag is maintained.
  • step S5 becomes "YES”
  • step S6 becomes “NO”. By returning to step S1, the on state of the abnormality flag is maintained.
  • the duty ratio management (FIG. 8) repeats the "YES" determination in steps S14 and S18, so that the periodic management in steps S15 to 17 is canceled and changed by the change request command. The duty ratio is maintained.
  • Step S2 and step S4 in FIG. 6 become "NO”
  • step S5 and step S6 become "YES”
  • the process proceeds to step S7, and the abnormality flag is returned to off.
  • the duty ratio management (FIG. 8) also returns to the flow of periodic management (steps S14 to S17), and the battery activating device 1 returns to the operating state in which the pulse current according to the duty ratio obtained by the calculation of the own device is output.
  • the battery activating device 1 normally obtains the duty ratio, which is a parameter indicating how the pulse current flows independently, but the deterioration state of the lead storage battery 3 progresses and an abnormal value appears in the sensing data.
  • the duty ratio is obtained in the management server 2 by detailed calculation using sensing data and abundant knowledge information for a period significantly longer than the period to be calculated by the battery activation device 1. , This duty ratio is set in the battery activation device 1. Therefore, it is possible to derive a duty ratio suitable for returning the abnormal sensing data to a normal value at an early stage with high accuracy.
  • the transmission of sensing data from the battery activation device 1 to the management server 2 is not limited to the method of responding to the transmission request from the management server 2, but the transmission timing schedule is registered in the battery activation device 1 and the schedule thereof is registered. It can also be performed as a spontaneous transmission from the battery activating device 1 when the transmission time by registration has arrived.
  • the duty ratio in the management server 2 is obtained only when an abnormality report is received from the battery activation device 1, but even after that, the battery activation device 1 that is the source of the abnormality report is obtained in the management server 2.
  • the process of finding the duty ratio is repeated until the sensing data received from is in a state showing a preferable value, and when there is a significant difference between the new duty ratio and the value obtained one step before, the change request command is issued. You may want to resend.
  • the default duty ratio set at the time of initial operation of the battery activating device 1 may also be transmitted from the management server 2 that has received the initial access from this device 1 (step S10 in FIG. 7).
  • the management server 2 may also perform an inference operation for periodically obtaining the duty ratio using the sensing data stored in the sensing data storage unit 25 regardless of whether or not an abnormality report has been received. In that case, if the duty ratio set in the battery activation device 1 is transmitted to the management server 2 together with the sensing data in the periodic communication between the battery activation device 1 and the management server 2, the management server 2 will be able to perform.
  • the duty ratio obtained by the battery activating device 1 is compared with the duty ratio obtained by the calculation of the own device, and if the difference between the two exceeds a predetermined threshold value, the latter duty ratio is requested to be changed. A change request command can be sent.
  • the management server 2 can provide an appropriate duty ratio at an early stage.
  • the duty is applied to the battery activation device 1 to be calculated at the timing when the management server 2 performs the calculation for obtaining the duty ratio.
  • a method of sending a command requesting transmission of the ratio and receiving a response from the battery activating device 1 to the command may be adopted.
  • new knowledge information is created in the management server 2 by associating the history of changes in the duty ratio with the history of sensing data. And can be registered in the knowledge database 24. Further, the knowledge database 15 of the battery activation device 1 can also be updated by appropriately transmitting new knowledge information from the management server 2 to the battery activation device 1.
  • the battery activation device 1 stores four types of physical quantities of internal resistance value, voltage, temperature, and atmospheric pressure, and these are periodically transmitted to the management server 2, but 4 is not always the case. It is not necessary to store or transmit all types of data, and it may be limited to two or three types of data including the internal resistance value. Further, when the lead-acid battery 3 is managed from the time when it is new, or when the calculation result has a certain degree of reliability even in the calculation process of only the internal resistance value, the sensing data transmitted to the management server 2 is used as the internal resistance value. May be only.
  • one battery activation device 1 is provided for each lead storage battery 3, but maintenance of a plurality of lead storage batteries 3 deployed in the vicinity is carried out by one battery activation device 1.
  • the battery activating device 1 is arranged at an appropriate place in the field where each lead storage battery 3 is arranged, and is individually electrically connected to each lead storage battery 3.
  • a control unit 100 and a sensor unit 101 shown in FIG. 3 are provided for each lead storage battery 3.
  • only one temperature sensor 18 and one barometric pressure sensor 19 are provided in the battery activating device 1 as a sensor common to each lead storage battery 3.
  • the temperature sensor 18 and the barometric pressure sensor 19 may be externally attached to each lead-acid battery 3, and the detected values thereof may be transmitted to the control unit 100 by wire or wirelessly.
  • FIGS. 6, 7 and 8 are also carried out for each lead-acid battery 3. Further, in order to enable the management server 2 to recognize the sensing data and the abnormality report for each lead-acid battery 3, the device ID and the identification code of the target lead-acid battery 3 are assigned to the transmission to the management server 2. Ru. Also in the management server 2, a dedicated storage area is set for each lead storage battery 3 in the sensing data storage unit 25, and the sensing data and abnormality notification transmitted from the battery activation device are recognized for each lead storage battery 3, and the same as in the above embodiment. Control.
  • the battery activating device 1 according to the configurations exemplified in FIGS. 1 to 4 and various modifications described above is suitable for the deteriorated state while confirming the deteriorated state of the lead storage battery 3 only by being electrically connected to the lead storage battery 3.
  • the pulse current of the embodiment Therefore, even a general user without specialized knowledge can easily handle it.
  • a new lead-acid battery 3 with an integrated battery activating device 1 as shown in FIGS. 1 and 2 is obtained, there is almost no possibility that a large sulfation will occur in the battery 3, and the battery 3 is in good condition. You can continue to use it.

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Abstract

劣化の予防や解消のために二次電池にパルス電流を流す処理を、その流し方を定めるパラメータを劣化度合いの変化に応じて変更しながら自動的に繰り返す電池活性化装置(1)であって、二次電池(3)から電源の供給を受けてパルス電流を流す処理を繰り返し実行する制御部(100)と、二次電池(3)との接続回路に設けられた電圧センサ(16)および電流センサ(17)を備える。制御部(100)は、二次電池(3)から電源供給を受けて、パルス電流が流される期間における電圧センサ(16)および電流センサ(17)の各検出値を用いて二次電池(3)の内部抵抗値を求める第1の演算と、第1の演算により求められた内部抵抗値を用いて二次電池(3)の劣化度合いに適したパルス電流の流し方を定めるパラメータを求める第2の演算とを繰り返し実行しながら、第2の演算の結果に基づきパラメータを可変設定する。

Description

二次電池の電池活性化装置およびメンテナンスシステム
 本発明は,二次電池の劣化の予防や劣化した二次電池を良好な状態に回復させるために用いられる電池活性化装置、および同じ目的によるメンテナンスシステムに関する。
 代表的な二次電池の一つである鉛蓄電池は、一般に、希硫酸が充填されたケース体(電槽)の内部に、鉛による陰極板と二酸化鉛による陽極板とこれらの電極板の間を仕切るスペーサーとを含むセルが複数設けられ、各セルの電極板が直列に接続されてその直列回路の両端に接続された陰極端子と陽極端子とをケース体の上面に突出させた構成のものである。電極材料の鉛が安価で、比較的高い電圧が得られるなどの理由から、自動車用バッテリーや非常用電源などとして普及し、世界中で広く使用されている。
 しかし、鉛蓄電池には、放電時に各電極板での化学反応により硫酸鉛が発生し、この硫酸鉛が時間の経過と共に硬質化して電極板に付着する現象(サルフェーション)によって起電力や充電容量が低下し、電池の寿命が短縮されてしまうという問題がある。
 この問題を解決するために、従前より、各電極板に周期的なパルス電流を流すことによって硫酸鉛を元の鉛や二酸化鉛に戻すための化学反応を促し、電池の起電力や充電容量を回復させる装置(以下「電池活性化装置」という。)が開発されている。
 たとえば下記の特許文献1には、鉛蓄電池の本体の内部に組み込まれ、この鉛蓄電池から電源の供給を受けながら当該電池に硫酸鉛を除去するためのパルス電流を流す処理を繰り返し実行する電池活性化装置が開示されている。
 特許文献2には、鉛蓄電池の端子電圧や内部抵抗値などを測定して表示する機能を有する電池活性化装置(同文献では「二次電池再生装置」)を用いて、メンテナンス対象の二次電池の充電を完了させた後に端子電圧や内部抵抗値を測定し、表示された測定結果を元にパルス電流の周期や幅を手操作により調整して、その調整によるパルス電流を二次電池に流す二次電池再生方法が記載されている。
 特許文献3には、サルフェーションを除去する効果のあるパルス信号を蓄電池に印加する機能や、遠隔地のサーバ装置と通信をする機能を有する電池活性化装置(同文献では「蓄電池制御装置」)において、蓄電池の状態を表す物理量(内部抵抗値、電漕温度など)を検出し、それらの物理量を遠隔地のサーバ装置に送信し、その送信を受けたサーバ装置において異常が発生している蓄電池を検出し、その異常が発生した蓄電池の電池活性装置にパルス信号を出力させるための駆動信号を送信することが記載されている。さらに、特許文献3には、サーバ装置において電池活性化装置から送信された物理量の変化を表すグラフを表示することや、電池活性化装置をサーバ装置と通信が不可能な状態になっても自立的にパルス信号の出力ができる構成にすることが記載されている。
特開2019-212453号公報 特開2009-48870号公報 特開2013-9531号公報
 特許文献1には、鉛蓄電池に流すパルス電流のモードを定められたスケジュールに従って変更することや、電池活性化装置に無線回路やセンサ回路を組み込んで、センサにより検出された電池本体の状態を外部に通知し、その状態に応じて遠隔操作でパルス電流の出力形式を切り替えることが可能であると記載されているが、それらを実施するための具体的な装置構成やアルゴリズムは示されていない。
 特許文献2には、電池の劣化状態を判定するのに最適な指標である内部抵抗値を測定した結果に基づいてパルス電流の出力制御用のパラメータを調整する方法が記載されているが、その方法は、内部抵抗値を測定してパラメータを調整し、その調整によるパラメータを維持して一定時間電池にパルス電流を流した後に再び内部抵抗値を測定する、という作業を測定値が良好になるまで繰り返す(特許文献2の段落0027~0031を参照。)もので、非常に手間のかかる手法である。しかも、特許文献2に記載された発明は、かなり劣化が進んだ二次電池をその使用を中断して再生することを前提とするため、再生後の電池の使用を再開すると、再び電池の劣化が進行する、という問題がある。
 特許文献3に記載の発明では、動作中の二次電池の状態を電池活性化装置から送信された物理量を用いて監視して、異常が検出された二次電池にパルス電流を流すようにしているが、異常の程度や変化に応じてパルス電流の流し方を変更することはなんら示されていない。また、特許文献3に記載の発明でも、管理サーバによる二次電池の監視や電池活性化装置に駆動信号を送信する処理には人手が必要であり(特許文献3の段落0129-0137を参照。)、多数の二次電池が対象となると、管理者の負荷は多大なものになる。
 上記の問題に鑑み、本発明は、二次電池へのパルス電流の流し方を定めるパラメータを電池の劣化度合いの変化に応じて変更すると共に、この変更を伴うパルス電流の出力が、二次電池が普通に使用されている間に自動的に繰り返されるようにすることを、課題とする。
 本発明による電池活性化装置は、二次電池に電気接続されて当該二次電池にその機能の劣化を予防または解消するためのパルス電流を流す処理を繰り返し実行する機能を有するもので、二次電池から電源の供給を受けて作動してパルス電流を流すための制御を実行する制御部と、当該制御部と二次電池との接続回路にそれぞれ組み込まれる電圧センサおよび電流センサを備える。
 上記の制御部は、パルス電流が流される期間内における電圧センサおよび電流センサの各検出値を用いて二次電池の内部抵抗値を求める第1の演算と、第1の演算により求められた内部抵抗値を用いて二次電池の劣化度合いに適したパルス電流の流し方を定めるパラメータを求める第2の演算とを繰り返し実行しながら、第2の演算の結果に基づきパラメータを可変設定する。
 上記の構成によれば、劣化の予防や解消のために二次電池に流される電流を利用して二次電池の劣化度合いの指標となる内部抵抗値を測定し、その測定値の変化に応じてパルス電流の流し方を定めるパラメータ(パルスの周期,デューティ比など)を自動的に調整することができる。
 たとえば、パルス電流が流される期間内の電圧Vと電流Iとを測定すれば、R=V/Iという演算式による演算を第1の演算として、内部抵抗Rを求めることができる。
 さらに、パルス電流が流される期間の間(パルス電流が流れていない期間)の電圧も測定すれば、パルス電流が流される期間内の電圧Vとその直前のパルス電流が流れていない期間内の電圧V0との差の値を前者の期間内の電流Iにより除算する演算(R=(V-V0)/I)を第1の演算とすることができる。この演算によれば、パルス電流が流れたときに二次電池に生じた電圧の変化量に基づき、内部抵抗値をより正確に求めることができる。
 いずれの演算も簡易であるので、毎時のパルス電流の出力に応じて第1の演算を実行し、パルス電流が流される期間内または当該期間の終了直後に演算結果を得ることができる。第2の演算も、第1の演算に続けて実行することによって、パルス電流が流される期間毎に、その時点の二次電池の劣化度合いに適したパルス電流の流し方を定めるパラメータを求めることができる。
 ただし、第2の演算は、パルス電流が流される期間の長さより相当に長い時間間隔毎に実行してもよい。また、第2の演算として、直近の所定回数分の第1の演算の結果が示す内部抵抗値の時系列変化に基づく演算を実行すれば、より精度の高い演算結果を得ることができる。
 内部抵抗値は温度や気圧によっても変動する。この問題をふまえ、本発明による電池活性化装置にさらに温度センサおよび気圧センサを設けると共に、第2の演算として、温度および気圧の各測定値と第1の演算により求められた内部抵抗値とを用いた演算を実行すれば、演算結果の精度をさらに向上できる。
 本発明では、電池活性化装置に無線通信の機能を付加し、電池活性化装置から送信されたセンシングデータを装置ごとに個別に蓄積するセンシングデータ記憶手段を備える管理サーバと通信できるようにすることによって、パルス電流の出力に関してより高次の制御を実施可能なメンテナンスシステムを提供することができる。
 上記のメンテナンスシステムにおける電池活性化装置の制御部には、二次電池の状態を表す物理量として自装置で検出したデータであって少なくとも内部抵抗値を含むセンシングデータを蓄積可能な記憶手段と、管理サーバからの送信要求を受けたこと、または予め定められた送信時期が到来したことに応じて、記憶手段から直近の所定期間に蓄積されたデータを読み出し、当該データを管理サーバに送信する送信手段と、センシングデータの送信を少なくとも一度行った後の管理サーバから当該管理サーバで導出されたパラメータの送信を受けたとき、自装置のパラメータを管理サーバから送信されたものに変更するパラメータ更新手段とが、さらに設けられる。
 管理サーバは、センシングデータ記憶手段に登録されている電池活性化装置毎に、当該電池活性化装置から送信されてセンシングデータ記憶手段に蓄積されたセンシングデータの集合の中から当該装置の第2の演算に使用されるよりも多数の内部抵抗値を含むセンシングデータを読み出し、それらを用いて前記パラメータを求める演算を実行する処理と、前記演算により導出されたパラメータを当該電池活性化装置に送信する処理とを、予め定めた条件の成立に応じて実行する。
 上記のメンテナンスシステムによれば、電池活性化装置の制御のみでは劣化を解消するのが難しくなった場合や、電池活性化装置の演算で求めたパラメータが適切とは言えない状態になった場合に、管理サーバに蓄積された長期間にわたる内部抵抗値を用いたより高次の演算処理によって適切なパラメータを割り出して電池活性化装置に送信し、電池活性化装置の制御を適切な内容にすることができる。また電池活性化装置に多量のデータや高次の演算用プログラムを保存しなくとも、高性能の制御を実施することができる。
 本発明の電池活性化装置によれば、メンテナンス対象の二次電池に電気接続するだけで、劣化の防止や解消のためのパルス電流をその電池の劣化の程度に応じて流し方を変更しながら流し続ける処理を、自動的に行うことができる。したがって、専門知識を持たない一般ユーザでも、二次電池の劣化の防止や劣化した二次電池の修復を容易に行うことができる。また、電池活性化装置を小型化して、二次電池の本体に装着または本体の内部に組み込むようにすれば、二次電池を負荷や充電器に接続して通常どおりに使用をしながら劣化の進行を抑えるためのメンテナンスを続けることができる。
 さらに、上記の電池活性化装置で求められた内部抵抗値を管理サーバで蓄積し、電池活性化装置の処理のみでは解消できない劣化や演算のエラーが発生したときなどに管理サーバの高次の演算により求められたパラメータを電池活性化装置に設定することによって、二次電池のメンテナンスを万全にすることができる。
本発明が適用された電池活性化装置と当該装置が導入された鉛蓄電池の構成例を表した斜視図である。 図1のA-A線に沿う断面拡大図である。 電池活性化装置の電気的構成および機能を表したブロック図である。 電圧・電流の測定および内部抵抗値を求める演算のタイミングとパルス電流との関係を表した説明図である。 電池活性化装置と管理サーバとによるメンテナンスシステムの構成例を表したブロック図である。 電池活性化装置におけるセンシングデータ管理の手順を示すフローチャートである。 電池活性化装置におけるデータ送信処理の手順を示すフローチャートである。 電池活性化装置におけるデューティ比管理の手順を示すフローチャートである。 管理サーバにおける定期処理の手順を示すフローチャートである。 管理サーバにおける不定期処理の手順を示すフローチャートである。
 図1および図2は、本発明が適用された鉛蓄電池用の電池活性化装置1および当該装置1が導入される鉛蓄電池3の具体的な構成例を表したものである。
 この実施例の鉛蓄電池3は、上蓋301および中蓋302を有する樹脂製のケース体300を本体とするもので、中蓋302より下の空間31が希硫酸が充填された電漕部となっている。内部の詳細構成の図示は省略するが、電漕部31は複数のセルに区分けされ、これらのセル毎に、鉛による陰極板32Aおよび二酸化鉛による陽極板32B、ならびに各電極32A,32Bの間を仕切るセパレータ(図示省略)などが配備されている。各セルの電極板32A,32Bは直列回路として一連に接続され、その直列回路の一端にある陰極板32Aと他端にある陽極板32Bとにそれぞれ端子30A,30Bが接続される。各端子30A,30Bは中蓋302および上蓋301を突き抜けて上蓋301の上方へと突出し、これらに外部の負荷(モータなど)または充電装置が接続される。
 電池活性化装置1は後述する回路が組み込まれたチップ部品であって、鉛蓄電池3のケース体300の内壁の上蓋301と中蓋302との間の範囲に設けられた有底のチップ収容部33に収容される。チップ収容部33の上端面は開口されているが、その開口部にソケット34が被せられる。このソケット34は電池活性化装置12の端子110A,110B(図3参照。)に接続されると共に、陰極側および陽極側の各端子30A,30Bの上蓋301と中蓋302との間の部分にそれぞれケーブル35を介して接続される。
 なお、電池活性化装置1を配置する場所はケース体300の内壁に限らず、中蓋302の上面に配置してもよい。
 上記構成の鉛蓄電池3において、各端子30A,30Bに負荷が接続されると、陰極板32Aの鉛が電解液中の硫酸と結合して硫酸鉛となることによって、電子が放出され(下記の(1)式)、その電子が陽極に移動することによって負荷に電流が流れる。このとき陽極板32Bでは、二酸化鉛から酸素が離れて硫酸鉛が生成されると共に、陰極板32Aから移動した電子と電解液中の硫酸から離れた水素イオンと上記の酸素とが結合して水が生成される(下記の(2)式)。これら一連の反応によって電解液の硫酸濃度は下がり、各電極板32A,32Bの硫酸鉛の含有量が増える。
 Pb+SO 2- → PbSO+2e ・・・(1)
 PbO+4H+SO 2-+2e → PbSO+2HO ・・・(2)
 充電器が接続されているときは、上記(1)(2)式とは逆の反応によって陽極板32Bから陰極板32Aに電子が移動すると共に、各電極板32A,32Bの硫酸鉛が元の鉛や二酸化鉛に戻り、電解液の硫酸濃度も回復する。
 しかし、放電が繰り返されたり、長時間充電されない状態が続くと、電極板32A,32Bの表面に硫酸塩の硬化による結晶が付着する現象(サルフェーション)が生じる。結晶化した硫酸塩は元の鉛や二酸化鉛には戻れないため、電極板32A,32Bの実質的な表面積や電解液の硫酸濃度が低下し、それに伴って電漕部10の内部抵抗値や温度や気圧が上昇し、起電力や充電電圧が低下する。
 この実施例の電池活性化装置1では、鉛蓄電池3に対し、微弱なパルス電流を充電時と同じ方向(陰極板32Aから陽極板32Bに向かう方向)に流す処理を永続的に行うことによって、サルフェーションの発生を予防すると共に、サルフェーションが発生してしまった場合も、その進行の度合いに応じてパルス電流の流し方を定めるパラメータ(パルス電流の長さや波形の形態・態様を表すもの)を変更することによって、サルフェーションを速やかに解消する。
 具体的にこの実施例では、パルス電流の元となるパルスのデューティ比(パルスの一周期に対するパルス幅の比率)を上記のパラメータとしている。ただし、デューティ比のみでなく、パルスの周期(パルスの立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間長さ)をパラメータに加えてもよい。または、デューティ比が異なる複数のパルスを使用することとして、それら複数のデューティ比の組み合わせや設定順序をパラメータとしても良い。
 図3は、上記電池活性化装置1の回路構成を、鉛蓄電池3に対する接続の関係と共に表したブロック図である。
 この実施例の電池活性化装置1は、本体に設けられた接続端子110A,110Bおよび前述したソケット34やケーブル35を介して鉛蓄電池3の陰極側端子30Aおよび陽極側端子30Bに接続される。図中に一点鎖線で示すように、鉛蓄電池3の各端子30A,30Bには、負荷となる外部機器または充電装置が接続されるが、それらの接続がないときでも、鉛蓄電池3には電池活性化装置1が負荷として接続されていることになる。
 電池活性化装置1の本体内部には、制御部100,センサ部101,電源回路102,発振器103,通信回路104などが含まれる。電源回路102には数種類のDC-DCコンバータが含まれており、これらによって鉛蓄電池3から供給された直流電圧が各構成要素の動作に適したレベルの電圧に変換され、各構成要素に供給される。
 発振器103は電源回路102からの電源供給を受けて発振し、一定の周期を持つクロック信号を出力する。通信回路104は、鉛蓄電池3が使用される場所に応じた通信規格(Wi-Fi,4Gなど)の回路であり、同じく電源回路102からの電源供給を受けることによって、ユーザが使用するパーソナルコンピュータ、スマートフォンなどの情報処理端末装置4(以下、図3の記載に合わせて「ユーザ端末4」という。)や後述する管理サーバ2と、ほぼ常時通信できる状態となる。
 センサ部101には、電圧センサ16,電流センサ17,温度センサ18,気圧センサ19が含まれる。それらのうち電圧センサ16および電流センサ17は、端子110A,110Bと制御部100との接続回路に組み込まれ、電圧センサ16は端子110A,110Bの間に印加される電圧(実質的に鉛蓄電池3の各電極30A,30Bの間の電圧)を検出し、電流センサ17は制御部100と鉛蓄電池3との間に流れる電流を検出する。
 温度センサ18は鉛蓄電池3のケース体300の内部温度に相当する温度を検出し、気圧センサ19はケース体300の内部気圧に相当する気圧を検出する。
 さらにこの実施例では、電圧センサ16の検出値と電流センサ17の検出値とを用いた制御部100の演算によって、鉛蓄電池3の内部抵抗値を算出している。
 制御部100には、パルス生成部10,演算処理部11,データ管理部12,通信部13,知識データベース14,バッファメモリ15などが含まれる。
 知識データベース14には、鉛蓄電池3へのパルス電流の流し方を定めるパラメータとしてこの実施例で採用したデューティ比を求める演算のためのプログラムや定義情報が格納されている。たとえば、内部抵抗値の集合からデューティ比を求める単回帰分析用のプログラム、内部抵抗値・温度・気圧の3要素の集合からデューティ比を求める重回帰分析用のプログラム、これら2種類の解析を実行する条件の定義を含む管理用のプログラムなどが、知識データベース14に保存されている。なお、重回帰分析用のプログラムに代えて、またはこれに加えて、温度や気圧の検出値に基づき内部抵抗値を補正する補正演算用のプログラムを保存してもよい。また各回帰分析についても、二次電池の種類やセンシングデータの状態に応じて係数やアルゴリズムを変更できるように数種類のプログラムを保存してもよい。
 バッファメモリ15は、直近の一定期間におけるセンシングデータを保存する先入れ・先出し方式のメモリである。この実施例では、センサ部101の電圧センサ16,温度センサ18,気圧センサ19の各検出値と、演算により求められた内部抵抗値とを、バッファメモリ15への保存対象のセンシングデータとしている。
 パルス生成部10には、鉛蓄電池3の電漕部31の電圧より若干高いレベルの直流が与えられる。パルス生成部10は、この直流電圧をベースに、発振器103からのクロック信号に基づき周期やデューティ比を設定してパルス信号を生成する。このパルス信号の立ち上がりによって、各端子110A,110Bの間に印加される電圧が鉛蓄電池3の端子30A,30B間の電圧より高くなったとき、電池活性化装置1から鉛蓄電池3の電漕部31に電流が流れる。
 データ管理部12は、毎時のパルス電流にタイミングを合わせてセンサ部101の各センサ16,17,18,19の検出値を取り込む。これに応じて演算処理部11は、鉛蓄電池3の内部抵抗値を求める演算(第1の演算)を実行する。
 具体的には図4に示すように、パルス電流が流される期間内の電圧Vおよび電流Iが順に測定されると共に、電圧についてはパルス電流が流れる直前の電圧V0も測定される。また、パルス電流が流される期間毎に、その期間内に得た電圧Vと当該期間の直前に得た電圧V0との差の値を当該期間内に得た電流Iにより除算する第1の演算(R=(V-V0)/I)を実行することによって、内部抵抗値Rを算出する。
 なお、図4の例では、上記の演算もパルス電流が流される期間内に完了しているが、演算の実行はパルス電流が流される期間の終了後になってもよい。
 データ管理部12は、温度や気圧についても、同様にパルス電流が流れている間の検出値を取り込み、これらの検出値と上記内部抵抗値Rおよびその導出に用いた電圧Vをバッファメモリ15に保存する。よって、パルス電流の出力期間毎に、その期間内の内部抵抗値,電圧,温度,気圧の4種類のセンシングデータのセットがバッファメモリ15に保存されることになる。このセットには日時情報が紐付けられる。
 なお、パルス電流が流される期間毎にセンシングデータを保存することは必須ではなく、たとえばあらかじめ定めた回数分のパルス電流を流す毎に、各回に取得したセンシングデータの平均値、または最大値(電圧については最小値)を保存してもよい。
 演算処理部11は、パルス電流の一周期より長い一定の時間が経過する都度、その時点でバッファメモリ15に保存されているセンシングデータを読み出し、これらのセンシングデータと知識データベース14の演算アルゴリズムとを用いた第2の演算によって、接続されている鉛蓄電池3の状態に適したパルス電流を流すためのデューティ比を求める。パルス生成部10は、この演算結果を受けてパルス電流のデューティ比を変更する。
 通信部13は、通信回路104と協働してユーザ端末4や管理サーバ2との通信を実行し、またデータ管理部12と協働してこれらの装置からの要求に対するデータ処理を行い、その処理結果を要求を出した装置に返送する。
 たとえば、ユーザ端末4からのアクセスに対しては、データ管理部12によりその時点でバッファメモリ15に保存されているセンシングデータが読み出され、それらを表またはグラフで表した情報を含むhtmlファイルが作成される。このhtmlファイルを通信部13が通信回路104を介してユーザ端末4に送信することによって、当該ユーザ端末4のユーザは直近のセンシングデータの履歴を確認することができる。また、通信部13がユーザ端末4からのダウンロード要求を受けたときには、データ管理部12によってセンシングデータがcsv形式などの送信ファイルにまとめられ、このファイルを通信部13および通信回路104からユーザ端末4に送信することもできる。
 通信部13が管理サーバ2から後述する送信要求を受けたときも、データ管理部12によってその時点でバッファメモリ15に保存されているセンシングデータが読み出され、それらがcsv形式などの送信ファイルにまとめられ、通信部13および通信回路104によって管理サーバ2に送信される。このとき、各センシングデータに紐付けられた日時情報と通信部13に保存されるログ情報とを照合することによって、毎時の送信要求に対し、まだ管理サーバ2に送信されていないセンシングデータのみが格納された送信ファイルが作成され、管理サーバ2に送信される。送信ファイルのセンシングデータにも日時情報を紐付けることができる。
 上記のとおり、この実施例では、デューティ比を求める演算に欠かせない要素である内部抵抗値を、鉛蓄電池3に流されるパルス電流を利用して測定する。電池活性化装置1に市販の内部抵抗測定器を組み込む場合には、鉛蓄電池3に対し内部抵抗測定器と制御部100とを並列に接続して内部抵抗測定器からも測定用のパルス電流を鉛蓄電池3に流す必要があるが、そうなると測定用のパルス電流と制御部100からのパルス電流とが干渉するおそれがある。干渉を防ぐには、制御部100からのパルス電流の出力を一時的に停止して内部抵抗値を測定するなどの措置が必要となり、パルス電流の規則性を確保できなくなるおそれがある。
 この実施例では、鉛蓄電池3に流される電流は制御部100からのメンテナンス用のパルス電流のみであるから、干渉の問題が発生するおそれはなく、制御部100からのパルス電流の出力を停止させる必要も全くない。またデューティ比の変更によりパルス電流の出力のタイミングがずれても、内部抵抗値の測定のタイミングを難なく追随させて、鉛蓄電池3の現在状況を精度良く反映した内部抵抗値の取得を続けることができる。
 また電圧についてパルス電流の出力期間内の電圧Vとその直前のパルス電流が出力されていない期間内の電圧V0とを取得し、両者の差の値を電圧Vと同じ期間内の電流Iとにより除算する演算を行うことによって、パルス電流に対する抵抗値を精度良く求めることができる。
 ただし、パルス電流の周期や制御部の能力などの問題で電圧V0を測定する余裕がない場合には、パルス電流の出力期間内の電圧Vを電流Iで除算する演算(R=V/I)によって、内部抵抗値を求めてもよい。
 内部抵抗値は鉛蓄電池3の劣化状態を直接的に反映する指標であり、デューティ比を求めるための演算に必須の要素であるが、劣化以外の原因で温度や気圧が変化した場合にも内部抵抗値は変動する。ただし、温度や気圧が急に大きく変化しても、内部抵抗値は直ちには変化しない。このような特性をふまえて、この実施例の演算処理部11は、温度および気圧の検出値が予め定められた範囲にある間は、内部抵抗値の検出値のみを用いた単回帰分析の演算を実行し、温度または気圧が上記の範囲を逸脱する値になったときは、これらの要素を加えた重回帰分析の演算を実行するようにしている。
 上記の演算結果に従ってデューティ比を変更しながらパルス電流の出力を続けることにより、サルフェーションの影響ではなく、温度や気圧の影響で内部抵抗値が変化した場合でも、その状況に適したデューティ比を導出することができる。
 さらにこの実施例の電池活性化装置1の制御部100には、何らかのトラブルによってセンシングデータの急激な変化が生じたときに、ユーザ端末4に緊急通報を送信する機能や、その通報に応じてアクセスしたユーザ端末4からの指令(ユーザの操作によるもの)に応じて、デューティ比を変更したり、パルス電流の出力を一時的に停止する機能を設けることができる。
 上記の電池活性化装置1は、単独で用いても通常のサルフェーションの予防の目的には十分に対応できるが、センシングデータを管理サーバ2に定期的に送信し、適宜、管理サーバ2からより高次の演算処理により求めたデューティ比の提供を受けるようにすれば、万一、サルフェーションが進行してしまった場合でも、その進行を速やかに停止させ、サルフェーションにより生じた硫酸鉛の結晶を除去することができる。
 以下、管理サーバ2を用いてメンテナンスシステムについて詳細に説明する。
 図5は、上記電池活性化装置1を用いた鉛蓄電池のメンテナンスシステムの構成例を示すものである。このメンテナンスシステムは、各々異なる鉛蓄電池3に電気接続された複数の電池活性化装置1と、これらの電池活性化装置1を端末装置として管理する管理サーバ2とにより構成される。各電池活性化装置1と管理サーバ2とは、インターネット(図示省略。)を介して通信することができる。各電池活性化装置1はユーザ端末4とも通信可能である。また、後述する登録作業やデータの閲覧作業のために、ユーザ端末4が直接に管理サーバ2と通信することもできる。
 電池活性化装置1は、先の図3に示した回路構成を備えるが、外観は図1,2に示したものに限らず、チップ部品より大きなサイズの回路基板を本体ケースに組み込んだ構成にすることもできる。その場合の電池活性化装置1は、鉛蓄電池3のケース体300の上面などに装着され、端子30A,30Bの上面から突き出た部分に電気接続される。
 形態を問わず、いずれの電池活性化装置1も、自装置が接続されている鉛蓄電池3にサルフェーションを解消または予防するためのパルス電流を流し続けながら、管理サーバ2からの送信要求に応じてメンテナンスデータを送信する。
 管理サーバ2には、インターネットを介して各電池活性化装置1との通信を行う通信部23が設けられると共に、この通信部23と協同して実体的な処理を行う演算処理部21およびデータ管理部22や、知識データベース24,センシングデータ記憶部25,ID記憶部26,ユーザ情報記憶部27などの記憶手段が設けられる。
 ユーザ情報記憶部27には、メンテナンスシステムを利用するユーザ(鉛蓄電池3の所有者)毎に、そのユーザに割り当てられた識別コード,ユーザの名称,連絡先,ユーザが所有する鉛蓄電池3の電池活性化装置1の識別コード(以下。「装置ID」という。)などが保存される。これらの情報は、ユーザによりユーザ端末4から管理サーバ2に送信されたもの、またはユーザから郵便等で提供された情報に基づき管理者が管理サーバ2に入力したものである。なお、1ユーザに対して複数の装置IDが保存される場合がある。
 ID記憶部26には、電池活性化装置1毎に、装置IDとIPアドレスとの組み合わせが登録される。センシングデータ記憶部25には、電池活性化装置1毎に装置IDに紐付けられた専用記憶領域が設けられ、それらの領域に、対応する電池活性化装置1から受信したセンシングデータ(電池活性化装置1で測定された鉛蓄電池3の内部抵抗値,電圧,温度,気圧のセット)が蓄積される。
 データ管理部22は、各電池活性化装置1に対し、通信部23を介してセンシングデータの送信を要求するコマンドを定期的に送信し、同じく通信部23を介して当該コマンドに対して電池活性化装置1から送信されたセンシングデータを取得し、これをセンシングデータ記憶部25の当該電池活性化装置1の専用記憶領域に保存する。この専用記憶領域は、電池活性化装置1のバッファメモリ15より格段に容量が大きいので、電池活性化装置1のバッファメモリ15から消失した過去のセンシングデータもある程度の期間まで遡って読み出すことができる。
 知識データベース24には、サルフェーションの解消や予防のために鉛蓄電池に流されるパルス電流の調整に関して、様々な研究や実験によって構築された知識情報が多数保存されると共に、具体的なセンシングデータをこれらの知識情報に照合して最適なデューティ比を求める推論演算のプログラムが保存される。
 この実施例でも、各電池活性化装置1は、先に説明した方法によりパルス電流を流す処理と並列させてセンシングデータの取得および保存やデューティ比を求める演算を実行し、その演算結果に応じて適宜デューティ比を変更する。しかし、内部抵抗値が予め定めた閾値を超える状態が続いて自装置の制御では改善できなくなった場合や、電圧・温度・気圧のいずれかのセンシングデータに異常値が発生した場合には、電池活性化装置1から管理サーバ2に異常通報が送信される。これを受けた管理サーバ2では、演算処理部21によって知識データベース24を用いた演算処理が行われ、異常通報を行った電池活性化装置1に設定すべきデューティ比が算出される。このデューティ比は、データ管理部22を介して通信部23に渡され、当該デューティ比を含む変更要求コマンドが異常通報を行った電池活性化装置1に送信される。
 上記の変更要求コマンドを受け取った電池活性化装置1は、自装置に設定されているデューティ比を当該コマンドに含まれるデューティ比に置き換える。この更新後のデューティ比は、電池活性化装置1の演算より格段に高次の演算処理により求められたものであるため、鉛蓄電池3の不具合や異常を解消するのに適した態様のパルス電流を流すことが可能になり、問題を早期に解消することができる。
 図6~8は、上記構成の電池活性化装置1の制御部100により実施される主要な処理の流れを表すフローチャートであり、図9および図10は、管理サーバ2で実施される主要な処理の流れを表すフローチャートである。これらに示すように、電池活性化装置1では、センシングデータの管理(図6)と、管理サーバ2へのデータ送信処理(図7)と、デューティ比の管理(図8)とを並列させて実行する。管理サーバ2でも、定期的な処理(図9)と不定期処理(図10)とを並列させて実行する。
 以下、各フローチャートの図番号やステップ符号を参照して、電池活性化装置1側の処理と管理サーバ2側の処理とを関連づけながら説明する。なお、フローチャートでは、便宜上、電池活性化装置1を「端末装置」と表しているが、本明細書では以後も「電池活性化装置1」に名称を統一する。
 まず、電池活性化装置1が初めて起動したときは、管理サーバ2に自装置の装置IDなどを送信することにより新規装置からのアクセスであることを管理サーバ2に認識させる(図7のステップS10)。またパルス生成部10にデフォルトのデューティ比が設定されてパルス電流の送出が開始され(図8のステップS13)、これとほぼ同時に図6のセンシングデータの管理が開始される。
 センシングデータ管理では、内部抵抗値・電圧・温度・気圧の各センシングデータを取得してバッファメモリ15に保存し(図6のステップS1)、内部抵抗値が閾値を超えていないかのチェック(ステップS2,S3)、その他のセンシングデータに異常値が含まれていないかのチェック(ステップS4)、および異常フラグ(異常発生中であることを示すフラグ)の値のチェック(ステップS5)の各処理が行われる。
 内部抵抗値が閾値を超えておらず、電圧・温度および気圧の値がすべて正常範囲に入っている間は、ステップS2,S4,S5が順に「NO」となってステップS1に戻る流れが繰り返し実行される。内部抵抗値が閾値を超えていると判定された場合(ステップS2が「YES」)でも、その判定が予め定めた回数に達するまでは、ステップS3,S4,S5が「NO」となってステップS1に戻る流れが繰り返される。
 デューティ比管理(図8)では、デフォルトのデューティ比を設定(ステップS13)した後は、ステップS14およびS15の判定処理が繰り返されると共に、あらかじめ定められた時間が経過する毎に(ステップS15が「YES」)、その時点でバッファメモリ15に保存されているセンシングデータと知識データベース14の知識情報とを用いた演算が実行され(ステップS16)、その演算で求められたデューティ比がパルス生成部10に設定される(ステップS17)。以下、上記のステップS14~S17のループによる処理を「定期管理」という。
 一方、管理サーバ2では、図9の定期処理において、ID記憶部26に登録されている装置IDに先頭から順に着目し(ステップS31,S34,S35)、着目中のIDの電池活性化装置1にセンシングデータの送信を要求するコマンド(以下、「送信要求コマンド」という。)を送信する(ステップS32)。このコマンドを受けた電池活性化装置1では、その時点でバッファメモリ15に保存されているセンシングデータのうちまだ管理サーバ2に送信されていないデータを読み出し、前述したcsv等の送信ファイルとして管理サーバ2に送信する(図7のステップS11,S12)。管理サーバ2では、この送信ファイルを受信し、ファイル内のセンシングデータをセンシングデータ記憶部25内の着目中のID用の専用記憶領域に保存する(図9のステップS33)。
 管理サーバ2のステップS32,S33の処理は、ID記憶部26に登録されている全ての電池活性化装置1を対象に繰り返し実行される。その間に管理サーバ2が新規の電池活性化装置1からのアクセス(図7のステップS10)を受けた場合には、図10の不定期処理のステップS37が「YES」となり、当該アクセスの受付により受信した装置IDによりユーザ情報記憶部27の登録情報を照合する(ステップS38)。この照合により装置IDにより該当するユーザ情報を特定できた場合(ステップS39が「YES」)には、当該装置IDと当該装置のIPアドレスとをID記憶部26に登録する(ステップS40)。この登録が完了することによって、新規アクセスの電池活性化装置1も定期処理の対象に組み込まれる。
 電池活性化装置1のセンシングデータ管理(図6)において、内部抵抗値が閾値を上回ったという判定が所定回数続いたとき(ステップS2およびステップS3が「YES」)には、ステップS3からステップS8を介してステップS9に進み、異常フラグがオンに設定される。また、バッファメモリ16に新規に保存された温度または気圧が予め定めた正常範囲を逸脱していた場合、もしくは新規に保存された電圧が充電終止電圧を下回った場合にはステップS4が「YES」となり、上記と同様にステップS4からステップS8を介してステップS9に進み、異常フラグがオンに設定される。
 上記の異常フラグの変更に応じて図8のデューティ比管理の処理の流れも変わり(ステップS14が「YES」、ステップS18が「NO」)、異常値を含む未送信のセンシングデータがバッファメモリ15から読み出され(ステップS19)、それらを含む異常通報が管理サーバ2に送信される(ステップS20)。
 異常通報を受けた管理サーバ2では、不定期処理(図10)のステップS36が「YES」となり、ステップS41~S44の処理が実行される。まずステップS41では、異常通報に含まれる装置IDやIPアドレスにより通報を出した電池活性化装置1が特定され、つぎのステップS42において、特定された電池活性化装置1用のセンシングデータ記憶部25の専用記憶領域に異常通報から取得したセンシングデータが保存される。
 ステップS43では、上記の専用記憶領域から、直近に保存されたものを含め、過去の所定の時点まで遡ってセンシングデータを読み出し、これらと知識データベース24の知識情報とを用いて、異常なセンシングデータを正常値に戻すのに適したデューティ比を求める演算を実行する。ステップS44では、演算で導出したデューティ比を含む変更要求コマンドを作成し、これを異常通報の発信元の電池活性化装置1に送信する。
 異常通報の発信元の電池活性化装置1では、通報後は上記の変更要求コマンドに待機しており(図8のステップS21)、コマンドを受信すると、そのコマンドに従ってパルス生成部11のデューティ比を変更する(ステップS22)。なお、万一、異常通報から所定時間が経過しても変更要求コマンドを受信できなかった場合には、電池活性化装置1はエラー処理に移行する。
 図6のセンシングデータ管理では、異常通報の送信や変更要求コマンドの受信に待機している間や、変更要求コマンドに応じてデューティ比が変更された直後にも、新規のセンシングデータの取得および保存(ステップS1)を繰り返し実施している。異常通報が行われた場合には、その通報の原因となったセンシングデータに異常値が検出される状態が続く(ステップS2およびS3が「YES」、またはステップS4が「YES」となる)可能性が高いが、その後のステップS8が「YES」となってステップS1に戻ることで,異常フラグのオン状態が維持される。また、異常値を示したデータが一時的に正常値に戻ったことによりステップS2およびステップS4が「NO」となった場合にも,ステップS5が「YES」,ステップS6が「NO」となってステップS1に戻ることで、異常フラグのオン状態が維持される。
 異常フラグのオン状態が続く間は、デューティ比管理(図8)では、ステップS14,S18の「YES」判定が繰り返されることにより、ステップS15~17の定期管理が中止され、変更要求コマンドにより変更されたデューティ比が維持される。
 かくして、変更要求コマンドに応じて変更されたデューティ比によるパルス電流が鉛蓄電池3に流れる状態が続いた結果、センシングデータの異常が完全に解消し、これらが正常範囲に安定して入る状態になると、図6のステップS2およびステップS4が「NO」,ステップS5およびステップS6が「YES」となってステップS7に進み、異常フラグがオフに戻される。これを受けてデューティ比管理(図8)でも定期管理(ステップS14~S17)の流れに戻り、電池活性化装置1は自装置の演算により求められたデューティ比によるパルス電流が出力する動作状態に復帰する。
 上記のとおり、この実施例では、通常は電池活性化装置1が独自にパルス電流の流し方を表すパラメータであるデューティ比を求めるが、鉛蓄電池3の劣化状態が進んでセンシングデータに異常値が含まれるようになったときには、管理サーバ2において、電池活性化装置1の演算の対象となる期間より格段に長い期間のセンシングデータと豊富な知識情報とを用いた詳細な演算によりデューティ比を求め、このデューティ比を電池活性化装置1に設定する。したがって、異常になったセンシングデータを早期に正常値に戻すのに適したデューティ比を高い確度で導出することができる。
 以下、上記実施例に関していくつかの変形例を説明する。
 まず、電池活性化装置1から管理サーバ2へのセンシングデータの送信は、管理サーバ2からの送信要求への応答という方式に限らず、電池活性化装置1に送信時期のスケジュールを登録し、その登録による送信時期が到来したことに応じて電池活性化装置1からの自発送信として行うこともできる。
 上記実施例では、電池活性化装置1から異常通報を受けたときにのみ管理サーバ2でのデューティ比を求めるようにしたが、その後も管理サーバ2において異常通報の発信元の電池活性化装置1から受信するセンシングデータが好ましい値を示す状態になるまでデューティ比を求める処理を繰り返し、新規のデューティ比と一段階前に求めた値との間に有意な差が生じた場合に変更要求コマンドを再送信するようにしてもよい。この場合、電池活性化装置1では新たな変更要求コマンドを受ける都度、そのコマンドに従ってデューティ比を変更することになる。
 このほか、電池活性化装置1の初動時に設定されるデフォルトのデューティ比も、この装置1からの初回アクセス(図7のステップS10)を受け付けた管理サーバ2から送信するようにしてもよい。
 また、管理サーバ2においても、異常通報を受けたか否かに関わらず、センシングデータ記憶部25に蓄積されたセンシングデータを用いて、定期的にデューティ比を求める推論演算を行ってもよい。その場合、電池活性化装置1と管理サーバ2との定期的通信において、センシングデータと共に電池活性化装置1に設定中のデューティ比を管理サーバ2に送信するようにすれば、管理サーバ2は、電池活性化装置1で求められたデューティ比と自装置の演算で求めたデューティ比とを比較し、両者の差があらかじめ定めた閾値を越えた場合には、後者のデューティ比への変更を求める変更要求コマンドを送信することができる。こうすることによって、電池活性化装置1のみの演算では適切なデューティ比を求めることが困難になったときに早期に管理サーバ2から適切なデューティ比を提供することができる。なお、管理サーバ2が電池活性化装置1に設定中のデューティ比を取得する方法としては、管理サーバ2でデューティ比を求める演算を行うタイミングに合わせてその演算対象の電池活性化装置1にデューティ比の送信を要求するコマンドを送り、当該コマンドに対する電池活性化装置1からの応答を受ける方法を採用してもよい。
 電池活性化装置1に設定中のデューティ比を管理サーバ2に知らせるようにすれば、管理サーバ2において、そのデューティ比の変化の履歴とセンシングデータの履歴とを紐付けて新たな知識情報を作成し、知識データベース24に登録することができる。また、適宜、管理サーバ2から電池活性化装置1に新たな知識情報を送信することによって、電池活性化装置1の知識データベース15も更新することができる。
 上記実施例では、内部抵抗値・電圧・温度・気圧の4種類の物理量をセンシングデータとして電池活性化装置1に蓄積し、これらを定期的に管理サーバ2に送信するようにしたが、必ずしも4種類すべてのデータを保存や送信の対象にする必要はなく、内部抵抗値を含む2または3種類のデータに限定してもよい。また鉛蓄電池3が新品の時から管理される場合など、内部抵抗値のみの演算処理でも演算結果にある程度の信頼度が認められる場合には、管理サーバ2に送信されるセンシングデータを内部抵抗値のみとしてもよい。
 上記の実施例では、鉛蓄電池3ごとに1つずつ電池活性化装置1が設けられたが、近傍に配備された複数の鉛蓄電池3のメンテナンスを一台の電池活性化装置1で実施することも可能である。この場合の電池活性化装置1は、各鉛蓄電池3が配置される現場の適所に配置されて各々の鉛蓄電池3に個別に電気接続される。電池活性化装置1の内部には、図3に示した制御部100およびセンサ部101が鉛蓄電池3毎に設けられる。ただし、温度センサ18や気圧センサ19は、各鉛蓄電池3に共通のセンサとして1つだけ電池活性化装置1に設けられる。または、各々の鉛蓄電池3に温度センサ18および気圧センサ19を外付けし、その検出値を有線または無線で制御部100に送信してもよい。
 複数の鉛蓄電池3が電気接続される仕様の電池活性化装置では、図6,7,8の処理も鉛蓄電池3毎に実施される。また、管理サーバ2がセンシングデータや異常通報を鉛蓄電池3毎に認識できるようにするために、管理サーバ2への送信には、装置IDのほか対象となる鉛蓄電池3の識別コードが付与される。管理サーバ2でも、センシングデータ記憶部25に鉛蓄電池3毎に専用記憶領域が設定され、電池活性化装置から送信されるセンシングデータや異常通報を鉛蓄電池3毎に認識し、上記実施例と同様の制御を実施する。
 図1~4に例示した構成および上述した各種変形例による電池活性化装置1は、鉛蓄電池3に電気接続されるだけで、当該鉛蓄電池3の劣化状態を確認しながらその劣化状態に適した態様のパルス電流を流し続ける。したがって、専門知識のない一般ユーザでも容易に取り扱うことができる。特に図1および図2に記載されたような、電池活性化装置1が一体化された鉛蓄電池3の新品を入手すれば、電池3に大きなサルフェーションが発生するおそれは殆どなくなり、良好な状態で使用し続けることができる。
 鉛蓄電池以外の二次電池でも、パルス電流を流し続けることで劣化の予防や劣化からの回復に効果が認められる場合には、上記の実施例や変形例と同様の構成の電池活性化装置や管理サーバを用いることによって、より顕著な効果を得ることができる。
1 電池活性化装置
2 管理サーバ
3 鉛蓄電池
10 パルス生成部
11,21 演算処理部
12,22 データ管理部
13,23 通信部
14,24 知識データベース
15 バッファメモリ
16 電圧センサ
17 電流センサ
18 温度センサ
19 気圧センサ
25 センシングデータ記憶部
100 制御部
101 センサ部
104 通信回路

Claims (6)

  1.  二次電池に電気接続されて当該二次電池にその機能の劣化を予防または解消するためのパルス電流を流す処理を繰り返し実行する装置であって、
     前記二次電池から電源の供給を受けて作動して前記パルス電流を流すための制御を実行する制御部と、当該制御部と前記二次電池との接続回路にそれぞれ組み込まれる電圧センサおよび電流センサとを備え、
     前記制御部は、前記パルス電流が流される期間内における前記電圧センサおよび前記電流センサの各検出値を用いて前記二次電池の内部抵抗値を求める第1の演算と、第1の演算により求められた内部抵抗値を用いて前記二次電池の劣化度合いに適したパルス電流の流し方を定めるパラメータを求める第2の演算とを繰り返し実行しながら、第2の演算の結果に基づき前記パラメータを可変設定する、
    ことを特徴とする二次電池の活性化装置。
  2.  前記第1の演算は、前記パルス電流が流される期間内に前記電圧センサにより検出された電圧を同じ期間内に前記電流センサにより検出された電流により除算する演算であり、
     前記制御部は、毎時のパルス電流の出力に応じて前記第1の演算を実行するとともに、直近の所定回数分の第1の演算の結果を用いた前記第2の演算を所定のタイミングで実行する、請求項1に記載された二次電池の活性化装置。
  3.  前記第1の演算は、前記パルス電流が流される期間内に前記電圧センサにより検出された電圧とその直前のパルス電流が流れていない期間内に前記電圧センサにより検出された電圧との差の値を当該パルス電流が流される期間内に前記電流センサにより検出された電流により除算する演算であり、
     前記制御部は、毎時のパルス電流の出力に応じて前記第1の演算を実行するとともに、直近の所定回数分の第1の演算の結果を用いた前記第2の演算を所定のタイミングで実行する、請求項1に記載された二次電池の活性化装置。
  4.  温度センサおよび気圧センサがさらに設けられ、
     前記制御部は、前記第2の演算として、前記温度センサにより検出された温度と前記気圧センサにより検出された気圧と前記第1の演算により求められた内部抵抗値とを用いた演算を実行する、
    請求項1~3のいずれかに記載された二次電池の活性化装置。
  5.  外部の管理サーバと無線通信を行うための通信回路をさらに備え、
     前記制御部は、前記二次電池の状態を表す物理量として自装置で検出したデータであって少なくとも前記内部抵抗値を含むセンシングデータを蓄積可能な記憶手段と、前記通信回路を介して前記管理サーバからの送信要求を受けたこと、または予め定められた送信時期が到来したことに応じて、前記記憶手段から直近の所定期間に蓄積されたセンシングデータを読み出し、当該データを前記通信回路から前記管理サーバに送信する送信手段と、前記センシングデータの送信を少なくとも一度行った後の管理サーバから当該管理サーバで導出されたパラメータの送信を受けたとき、自装置のパラメータを管理サーバから送信されたものに変更するパラメータ更新手段とを備える、
    請求項1~4のいずれかに記載された二次電池の活性化装置。
  6.  二次電池に電気接続されて当該二次電池にその劣化を予防または解消するためのパルス電流を流す処理を繰り返し実行する機能と無線通信機能とを有する複数の電池活性化装置と、各電池活性化装置と無線通信を行う管理サーバとを備えたシステムであって、
     前記電池活性化装置は、前記二次電池から電源の供給を受けて作動して前記パルス電流を流すための制御および前記管理サーバとの通信を実行する制御部と、当該制御部と前記二次電池との接続回路にそれぞれ組み込まれる電圧センサおよび電流センサとを備え、
     前記管理サーバは、各電池活性化装置から送信されるセンシングデータを装置ごとに個別に蓄積するセンシングデータ記憶手段を備え、
     前記電池活性化装置の制御部は、
      前記パルス電流が流される期間内における前記電圧センサおよび前記電流センサの各検出値を用いて前記二次電池の内部抵抗値を求める第1の演算と、第1の演算により導出された内部抵抗値を用いて前記二次電池の劣化度合いに適したパルス電流の流し方を定めるパラメータを求める第2の演算とを繰り返し実行しながら、第2の演算の結果に基づき前記パラメータを可変設定するパルス制御手段と、
      前記二次電池の状態を表す物理量として自装置で検出したデータであって少なくとも前記内部抵抗値を含むセンシングデータを蓄積可能な記憶手段と、
      前記管理サーバからの送信要求を受けたこと、または予め定められた送信時期が到来したことに応じて、前記記憶手段から直近の所定期間に蓄積されたデータを読み出し、当該データを前記管理サーバに送信する送信手段と、
      前記センシングデータの送信を少なくとも一度行った後の前記管理サーバから当該管理サーバで導出されたパラメータの送信を受けたとき、自装置のパラメータを管理サーバから送信されたものに変更するパラメータ更新手段とを備え、
     前記管理サーバは、前記センシングデータ記憶手段に登録されている電池活性化装置毎に、それぞれ当該電池活性化装置から送信されて前記センシングデータ記憶手段に蓄積されたセンシングデータの集合の中から当該装置の前記第2の演算に使用されるよりも多数の内部抵抗値を含むセンシングデータを読み出し、それらを用いて前記パラメータを求める演算を実行する処理と、前記演算により導出されたパラメータを当該電池活性化装置に送信する処理とを、予め定めた条件の成立に応じて実行する、
    二次電池のメンテナンスシステム。
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