JP2007309839A - 組電池状態測定装置、組電池劣化判定方法および組電池劣化判定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】非常用電源設備として用いられる組電池の劣化の判定精度を確保しつつ、組電池の劣化を簡易に判定できるようにする。
【解決手段】組電池状態測定装置７は、組電池３の放電検出後に組電池３を構成する各単位電池の電圧を所定時間ごとに周期的に計測し、放電時の組電池３の中の各単位電池の同時刻における平均値を算出し、この平均値と各単位電池の電圧とを比較し、平均値よりも小さな電圧が計測された単位電池を選別し、選別された単位電池の電圧と平均値との差分をしきい値と比較することにより、組電池３の劣化状態を判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は組電池状態測定装置、組電池劣化判定方法および組電池劣化判定プログラムに関し、特に、非常用電源設備として用いられる組電池の劣化判定方法に適用して好適なものである。

鉛蓄電池は単位電池（セル）当たりの起電力が制限されることから所定の電圧が得られるように、例えば、２４セルや４８セル分の単位電池を組電池として構成して運用することが一般的に行われている。また、必要な容量が得られるようにするために、単位電池を並列に接続して用いられることもある。すなわち、組電池は、用途に応じた容量および電圧を確保するために、複数の単位電池を直並列に接続して構成される。

その際、鉛蓄電池には寿命があることから組電池にも寿命があり、組電池の経済性および信頼性の面から組電池の寿命を正確に判定し、組電池の交換時期を的確に把握できるようにする方法が望まれている。
組電池の劣化形態としては、組電池全体でほぼ均一に劣化が進行する場合もあるが、組電池を構成する一部の単位電池の劣化に起因する場合もある。組電池を構成する一部の単位電池の劣化の原因としては、組電池を構成する単位電池間の製造バラツキに起因する初期からの特性差、あるいは運用中の温度差などの環境条件に起因する劣化の進行の違いなどが考えられる。さらに、この組電池を構成する単位電池間の劣化のバラツキは運用時間の延長とともに拡大していく。

そして、組電池として運用される際には、これらの単位電池の特性の低下が組電池としての特性の低下を引き起こす。特に、劣化が進行した単位電池があると、その単位電池の放電時の電圧の低下が激しくなり、組電池の総電圧の低下を加速し、組電池に対する性能の要求を果たせなくなることから、組電池としての放電時間の短縮を招くようになる。
ここで、例えば、特許文献１には、車両走行時などの組電池の通常の使用中に組電池を構成する単位電池の異常を検出できるようにするため、所定電力放電時の電圧変化を測定し、この時の放電挙動を調べることにより、セルの異常を診断する方法が開示されている。

また、例えば、特許文献２には、鉛蓄電池の劣化状態の検知や容量の推定を精度よく行えるようにするために、１〜１０００Ｈｚのいずれかの周波数の交流電源にて鉛蓄電池の交流インピーダンスを測定する方法が開示されている。
また、特許文献３には、主たる充放電が終了してから２分以上の時間が経過し、各単電池の端子電圧が安定してからモジュール端子の端子電圧を測定し、単電池の劣化による充放電時の端子電圧のバラツキに影響されることなく、過放電等による故障を確実に検出することができる組電池の故障検出装置が開示されている。

また、特許文献４には、複数の単セルから構成されるモジュールのモジュール内標準偏差と複数のモジュールのモジュール内標準偏差の平均値とに基づいて、モジュールが異常セルを有するかどうかを判定する方法が開示されている。
また、特許文献５には、各単位電池の電圧を測定し、その平均値を算出するとともに、この平均値と各単位電池との差の絶対値を自乗し、これを合計して単位電池の個数で除すことによりその分散を求め、この値を表示器に表示する方法が開示されている。

特許第３５５９９００号公報 特開平５−２８１３１０号公報 特開平９−１５３１１号公報 特許第３６４９０９２号公報 特開昭５８−９７２７３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、電気自動車のように頻繁に充放電を繰り返すような用途に用いられるため、個々の単位電池の挙動を解析するための処理が煩雑化し、処理に時間を要するとともに装置が複雑化し、非常用電源設備のように定常時充電状態であるような組電池の劣化判定方法には適さないという問題があった。
また、特許文献２に開示された方法では、頻繁に充放電を繰り返すような運用条件では、鉛蓄電池の交流インピーダンスの変化が小さく、組電池の劣化を精度よく判定することができないという問題があった。特に、鉄道用非常用電源などのように計画的に停電が頻繁に繰り返されるような用途には組電池の劣化を正確に判定することができなかった。

また、特許文献３に開示された方法では、放電が終了してから単電池の端子電圧の測定が行われ、単電池の端子電圧は放電終了時には電池種によって決まる開放電圧に戻ることから、よほど激しい劣化がない限り、組電池の劣化を精度よく検出することができないという問題があった。
また、特許文献４に開示された方法では、複数の単セルから構成されるモジュールの電圧の測定結果に基づいて、モジュールが異常セルを有するかどうかの判定が行われるため、単セルの特性の低下に起因する組電池としての特性の低下を精度よく検出することができないという問題があった。

また、特許文献５に開示された方法では、終電終期の各単位電池の電圧バラツキに基づいて組電池の電圧バラツキの表示が行われ、終電終期の各単位電池の電圧バラツキは顕著ではないことから、組電池の劣化を精度よく検出することができないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、非常用電源設備として用いられる組電池の劣化の判定精度を確保しつつ、組電池の劣化を簡易に判定することが可能な組電池状態測定装置、組電池劣化判定方法および組電池劣化判定プログラムを提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１記載の組電池状態測定装置によれば、非常用電源設備として用いられる組電池を構成する各単位電池の放電時の電圧を測定する電圧測定手段と、前記測定された単位電池の電圧の平均値を算出する平均値算出手段と、前記平均値より低い値を有する個々の単位電池の電圧と前記平均値との差分を算出する差分算出手段と、前記平均値との差分としきい値との比較結果に基づいて、前記組電池の劣化状態を判定する組電池状態判定手段とを備えることを特徴とする。

これにより、充電器の出力電圧の影響を受けることなく、各単位電池の放電時の電圧を検出することが可能となり、個々の単位電池の電圧異常を精度よく検出することが可能となるとともに、単位電池の電圧の平均値との差分を算出することで、非常用電源設備として用いられる組電池の劣化を判定することが可能となる。このため、非常用電源設備として用いられる組電池の劣化の判定精度を確保しつつ、組電池の劣化を簡易に判定することが可能となり、装置構成の簡略化を図りつつ、非常用電源設備のように定常時充電状態であるような組電池の劣化判定を有効に行うことが可能となる。

また、請求項２記載の組電池劣化判定方法によれば、非常用電源設備として用いられる組電池を負荷に接続したまま前記組電池と充電器とを電気的に遮断するステップと、前記充電器と電気的に遮断された状態で前記組電池を構成する各単位電池の放電時の電圧を測定するステップと、前記測定された単位電池の電圧の平均値を算出するステップと、前記平均値より低い値を有する個々の単位電池の電圧と前記平均値との差分を算出するステップと、前記平均値との差分としきい値との比較結果に基づいて、前記組電池の劣化状態を判定するステップとを備えることを特徴とする。

これにより、組電池を負荷に接続したまま各単位電池の電圧を計測することが可能となり、組電池の実際の運用時における各単位電池の放電時の電圧を検出することが可能となるとともに、充電器の出力電圧の影響を受けることなく、各単位電池の放電時の電圧を検出することが可能となる。このため、個々の単位電池の電圧異常を精度よく検出することが可能となるとともに、単位電池の電圧の平均値との差分を算出することで、非常用電源設備として用いられる組電池の劣化を判定することが可能となり、非常用電源設備として用いられる組電池の劣化の判定精度を確保しつつ、組電池の劣化を簡易に判定することが可能となる。

また、請求項３記載の組電池劣化判定方法によれば、前記組電池の劣化状態の判定基準となるしきい値を設備運転条件から設定することを特徴とする。
これにより、組電池の放電時間や負荷電流などに応じて組電池の劣化状態を判定することが可能となり、設備容量や運転条件に合わせながら組電池の交換時期を柔軟に設定することが可能となる。

また、請求項４記載の組電池劣化判定方法によれば、前記平均値との差分がしきい値より大きな値を有する単位電池の個数に基づいて前記組電池の健全性を判定することを特徴とする。
これにより、組電池の劣化が組電池全体の平均的な劣化に起因するものであるのか、組電池を構成する個々の単位電池の劣化に起因するものであるのかを判断することができ、単位電池の部分交換や全数交換などの対策を決定する際の判断材料とすることが可能となる。

また、請求項５記載の組電池劣化判定プログラムによれば、非常用電源設備として用いられる組電池を負荷に接続したまま前記組電池と充電器とを電気的に遮断させるステップと、前記充電器と電気的に遮断された状態で前記組電池を構成する各単位電池の放電時の電圧を測定するステップと、前記測定された単位電池の電圧の平均値を算出するステップと、前記平均値より低い値を有する個々の単位電池の電圧と前記平均値との差分を算出するステップと、前記平均値との差分としきい値との比較結果に基づいて、前記組電池の劣化状態を判定するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

これにより、組電池劣化判定プログラムをコンピュータに実行させることで、非常用電源設備として用いられる組電池の劣化の判定精度を確保しつつ、組電池の劣化を簡易に判定することが可能となる。このため、非常用電源設備が長期に渡って運用される場合においても、ハードウェア構成の簡略化を図りつつ、非常用電源設備のように定常時充電状態であるような組電池の劣化判定を有効に行うことが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、充電器の出力電圧の影響を受けることなく、各単位電池の放電時の電圧を検出することが可能となり、個々の単位電池の電圧異常を精度よく検出することが可能となるとともに、単位電池の電圧の平均値との差分を算出することで、非常用電源設備として用いられる組電池の劣化を判定することが可能となり、非常用電源設備として用いられる組電池の劣化の判定精度を確保しつつ、組電池の劣化を簡易に判定することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る組電池状態測定装置および組電池劣化判定方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る組電池状態測定装置が用いられる組電池のシステムの概略構成を示すブロック図である。
図１において、電力系統１は、１００Ｖまたは２００Ｖの交流電圧を供給することができる。また、充電器２は、組電池３の充電時に組電池３に接続され、電力系統１から供給される交流電圧を直流電圧に変換してから組電池３に出力することができる。また、組電池３は、インバータ４を介して交流負荷５に接続されるとともに、直流負荷６に直接接続される。なお、組電池３は、鉄道用非常用電源などのように計画的に停電が頻繁に繰り返されるような非常用電源設備として用いることができる。

ここで、組電池３は、組電池３の劣化状態を判定する組電池状態測定装置７に常時接続されている。そして、組電池状態測定装置７は、組電池３の放電検出後に組電池３を構成する各単位電池の電圧を所定時間ごとに周期的に計測し、放電時の組電池３の中の各単位電池の同時刻における平均値を算出することができる。そして、この平均値と各単位電池の電圧とを比較し、平均値よりも小さな電圧が計測された単位電池を選別することができる。そして、選別された単位電池の電圧と平均値との差分をしきい値と比較することにより、組電池３の劣化状態を判定することができる。なお、組電池３の放電の検出方法としては、組電池３の電圧が設定値になったかどうかを検出する方法、あるいは放電電流を検出する方法などがある。

図２は、図１の組電池状態測定装置７の概略構成を示すブロック図である。
図２において、組電池３には、単位電池３ａ〜３ｃ・・・が設けられている。ここで、単位電池３ａ〜３ｃ・・・は、組電池３の用途に応じた容量および電圧を確保するために、例えば、２４セルや４８セル分の単位電池３ａ〜３ｃ・・・を直並列に接続して構成することができる。
一方、組電池状態測定装置７には、組電池３を構成する各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の放電時の電圧を計測する電圧計Ｖａ、Ｖｂ・・・が設けられるとともに、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の放電時の電圧を収集するデータ収集部１１、データ収集部１１にて収集された電圧を記憶する内部メモリ１２および各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の放電時の電圧の計測結果に基づいて組電池３の劣化状態を判定する演算機能１３が設けられている。

ここで、演算機能１３には、組電池３を構成する各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の放電時の電圧の平均値を算出する平均値算出手段１３ａ、平均値より低い値を有する個々の単位電池の電圧とその平均値との差分を算出する差分算出手段１３ｂおよび平均値との差分としきい値との比較結果に基づいて、組電池３の劣化状態を判定する組電池状態判定手段１３ｃが設けられている。

そして、図１の電力系統１が正常に稼動している場合には、図１の交流負荷５または直流負荷６には電力系統１から電力が供給され、交流負荷５または直流負荷６の作動が行われる。そして、電力系統１が停電状態になると、組電池３と充電器２とが電気的に遮断されるとともに、交流負荷５または直流負荷６には組電池３から電力が供給されながら、交流負荷５または直流負荷６の作動が行われる。

そして、組電池状態測定装置７は組電池３の放電を検出すると、データ収集部１１は、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の放電時の電圧を電圧計Ｖａ、Ｖｂ・・・を介して収集し、内部メモリ１２に記憶する。そして、データ収集部１１にて収集されたデータが内部メモリ１２に記憶されると、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の放電時の電圧の平均値が平均値算出手段１３ａにて算出される。そして、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の放電時の電圧の平均値が算出されると、平均値より低い値を有する個々の単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧とその平均値との差分が差分算出手段１３ｂにて算出される。そして、平均値より低い値を有する個々の単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧とその平均値との差分が差分算出手段１３ｂにて算出されると、組電池状態判定手段１３ｃは、差分算出手段１３ｂにて算出された平均値との差分としきい値との比較結果に基づいて、組電池３の劣化状態を判定する。

これにより、充電器２の出力電圧の影響を受けることなく、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の放電時の電圧を検出することが可能となり、個々の単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧異常を精度よく検出することが可能となるとともに、単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧の平均値との差分を算出することで、非常用電源設備として用いられる組電池３の劣化を判定することが可能となる。このため、非常用電源設備として用いられる組電池３の劣化の判定精度を確保しつつ、組電池３の劣化を簡易に判定することが可能となり、装置構成の簡略化を図りつつ、非常用電源設備のように定常時充電状態であるような組電池３の劣化判定を有効に行うことが可能となる。

なお、平均値算出手段１３ａ、差分算出手段１３ｂおよび組電池状態判定手段１３ｃは、これらのブロックで行われる処理を遂行させる命令が記述されたプログラムをコンピュータに実行させることにより実現することができる。
そして、このプログラムをＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶しておけば、コンピュータに記憶媒体を装着し、そのプログラムをコンピュータにインストールすることにより、平均値算出手段１３ａ、差分算出手段１３ｂおよび組電池状態判定手段１３ｃで行われる処理を実現することができる。また、このプログラムをインターネットやＬＡＮなどの通信網を介してダウンロードすることにより、このプログラムを容易に普及させることができる。

また、平均値算出手段１３ａ、差分算出手段１３ｂおよび組電池状態判定手段１３ｃで行われる処理を遂行させる命令が記述されたプログラムをコンピュータに実行させる場合、スタンドアロン型コンピュータで実行させるようにしてもよく、ネットワークに接続された複数のコンピュータに分散処理させるようにしてもよい。

図３は、図１の組電池状態測定装置の組電池劣化判定方法を示す図である。
図３において、組電池３の放電開始後の放電時間Ｔの経過に伴って、組電池３を構成する各単位電池３ａ〜３ｃ・・・間の電圧Ｖｎのバラツキ幅が拡大し、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎの平均値Ｖａからの差分ΔＶｎが拡大することが知られている。このため、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎと平均値Ｖａとを比較することにより、組電池３の劣化状態を判定することができる。なお、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎの平均値Ｖａからの差分ΔＶｎの許容値は、組電池３を構成する単位電池３ａ〜３ｃ・・・の数や種類や容量などによって決定されるため、非常用電源設備に固有と値となる。

具体的には、図２のデータ収集部１１は、組電池３の放電検出後に所定時間ごとに組電池３を構成する各単位電池３ａ〜３ｃ・・・のセル電圧Ｖｎを周期的に収集し、平均値算出手段１３ａは、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の設定時刻Ｔ１における放電時の電圧Ｖｎの平均値Ｖａを算出する。そして、差分算出手段１３ｂは、この平均値Ｖａと各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎとを比較し、平均値Ｖａよりも小さな電圧Ｖｎが計測された単位電池３ａ〜３ｃ・・・を選別する。さらに、差分算出手段１３ｂは、設定時刻Ｔ１における個々の単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎと平均値Ｖａとの差分ΔＶｎを求め、差分ΔＶｎの大きい順に各単位電池３ａ〜３ｃ・・・のデータを並べ替える。以上の処理を各測定周期ごとに周期的に繰り返し、単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎと平均値Ｖａとの差分ΔＶをしきい値と比較することにより、組電池３の所定時間に放電後に差分ΔＶがしきい値を超えた単位電池３ａ〜３ｃ・・・を特定する。そして、組電池状態判定手段１３ｃは、差分ΔＶがしきい値を超えた単位電池３ａ〜３ｃ・・・が存在する場合、単位電池３ａ〜３ｃ・・・が劣化していると判定することができる。また、組電池状態判定手段１３ｃは、平均値Ｖａとの差分ΔＶがしきい値より大きな値を有する単位電池３ａ〜３ｃ・・・の個数に基づいて組電池３の健全性を判定することができ、差分ΔＶがしきい値より大きな値を有する単位電池３ａ〜３ｃ・・・の個数の全体に占める割合が所定値以上になった場合、組電池３全体が劣化していると判定することができる。

これにより、組電池３の劣化が組電池３全体の平均的な劣化に起因するものであるのか、組電池３を構成する個々の単位電池３ａ〜３ｃ・・・の劣化に起因するものであるのかを判断することができ、単位電池３ａ〜３ｃ・・・の部分交換や全数交換などの対策を決定する際の判断材料とすることが可能となる。
なお、組電池３の劣化状態の判定基準となるしきい値は設備運転条件から設定することができ、設備設計段階で要求される組電池３の電圧と運用開始時の電圧差より求めることができる。これにより、組電池３の放電時間や負荷電流などに応じて組電池３の劣化状態を判定することが可能となり、設備容量や運転条件に合わせながら組電池３の交換時期を柔軟に設定することが可能となる。

また、定期点検時などに行われる放電試験などの機会を活用し、組電池３の各放電ごとの差分ΔＶｎのみを内部メモリ１２に保存し、次回の放電時に差分ΔＶｎをしきい値と比較することにより、組電池３の劣化の進行状況を判定するようにしてもよい。また、必要に応じて各単位電池３ａ〜３ｃ・・・のセル電圧Ｖの温度補正を行うようにしてもよい。また、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の内部抵抗の計測と組み合わせ、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の内部抵抗の変化と連動させて放電試験を自動的に行えるようにしてもよい。これにより、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の内部抵抗の変化による組電池３の劣化の予兆検知と合わせてより精度の高い劣化判定を実現することができる。

また、組電池３の劣化の判定結果を表示し、組電池３の劣化に対する対応策を指示することにより、組電池３の劣化に対処できるようにしてもよい。また、単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎの平均値Ｖａそのものが設計基準値より小さい場合、組電池３全体の劣化と判断するようにしてもよい。また、上述した実施形態では、組電池３の劣化を判定するために、個々の単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎを平均値Ｖａと比較する方法について説明したが、個々の単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎを設計基準値と比較することにより、組電池３の劣化を判定するようにしてもよい。

このように、組電池３の放電時の各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎと平均値Ｖａと間の差分ΔＶを活用することにより、制御弁式鉛蓄電池のように電解液量が限定される蓄電池の他、電解液量が豊富な液式鉛蓄電池やアルカリ蓄電池などのように抵抗値の変化が小さな蓄電池や、頻繁に放電を繰り返すような用途に用いられる蓄電池の劣化を精度よく検出することが可能となる。
さらに、平均値Ｖａよりも小さな電圧Ｖｎが計測された単位電池３ａ〜３ｃ・・・を選別することにより、劣化が進行した単位電池３ａ〜３ｃ・・・を容易に特定することがで可能となるとともに、劣化状況の詳細を明確化することができ、部分交換や全数交換などの経済的な対処法を選択することが可能となる。

さらに、平均値Ｖａよりも小さな電圧Ｖｎが計測された単位電池３ａ〜３ｃ・・・についての平均値Ｖａからの差分ΔＶｎを算出すればよく、組電池３を構成する全ての単位電池３ａ〜３ｃ・・・について平均値Ｖａからの差分ΔＶｎを算出する必要がなくなることから、少ないデータ数で組電池３の劣化を判定することが可能となり、内部メモリ１２の容量を小さくすることができる。このため、組電池３の全寿命期間における長期間の運用においても、設備にかかるコストを抑制することが可能となるとともに、組電池３の劣化判定に必要な演算量も少なくすることができ、判定時間を短縮することができる。

図４は、図１の組電池状態測定装置の組電池劣化判定方法を示すフローチャートである。
図４において、組電池状態測定装置７は組電池３の放電を検出すると（ステップＳ１）、データ収集部１１は、所定時間の経過後の一定の周期で（ステップＳ２）、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の放電時の電圧を電圧計Ｖａ、Ｖｂ・・・を介して収集し（ステップＳ３）、内部メモリ１２に記憶する。そして、平均値算出手段１３ａは、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・の放電時の電圧Ｖｎの平均値Ｖａを算出する（ステップＳ４）。そして、単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎの平均値Ｖａそのものが設計基準値Ｖｔｈ以下の場合（ステップＳ５）、単位電池３ａ〜３ｃ・・・の全数交換が必要であると判断する（ステップＳ６）。

一方、単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎの平均値Ｖａそのものが設計基準値Ｖｔｈより大きい場合（ステップＳ５）、差分算出手段１３ｂは、個々の単位電池３ａ〜３ｃ・・・の電圧Ｖｎと平均値Ｖａとの差分ΔＶｎを求め（ステップＳ７）、平均値Ｖａとの差分ΔＶｎをしきい値Ｖｓと比較する（ステップＳ８）。そして、組電池状態判定手段１３ｃは、各単位電池３ａ〜３ｃ・・・がΔＶｎ≦Ｖｓの関係をみたす場合、組電池３は正常状態にあると判断する（ステップＳ９）。
一方、ΔＶｎ＞Ｖｓの関係をみたす単位電池３ａ〜３ｃ・・・がある場合、組電池状態判定手段１３ｃは、組電池３の劣化予測を行い（ステップＳ１０）、差分ΔＶｎの大きい順に各単位電池３ａ〜３ｃ・・・のデータを並べ替え（ステップＳ１１）、交換対象となる単位電池３ａ〜３ｃ・・・を特定する（ステップＳ１２）。

容量２００Ａｈ、２Ｖの鉛蓄電池２４セルからなる通信用電源設備を構成した。この電源は通常は商用電源から充電され、停電時のみこの鉛蓄電池から負荷に電力が供給される。
そして、この電源の放電開始を検出した時点で、蓄電池監視装置にて各単位電池の放電電圧を一定時間ごと（たとえば、１分ごと）に測定した。そして、これら２４個の単位電池の放電電圧の平均値を求め、この平均値と各単位電池の放電電圧との比較を行うことにより、この平均値より小さな放電電圧を持つ単位電池を選別した。なお、この操作は継続的に繰り返してもよいが、本実施例においては、放電開始から１０分後の値のみを用いて平均値との比較を行った。この時の測定結果と運用開始後の経過年数との関係を図５に示す。なお、本実施例では、０．０１＜ΔＶｎ＜０．０２の場合を単位電池の注意レベル、ΔＶｎ＞０．０２を単位電池の要交換レベルとした。
図５において、７年目にＮｏ．５とＮｏ．１７のセルが著しく劣化している確認でき、これらのセルを交換の対象とした。また、Ｎｏ．４とＮｏ．１６のセルについても、注意を必要とするレベルにあり、今後のメンテナンスで管理を強化すべき対象であることが確認できた。

本発明の一実施形態に係る組電池状態測定装置が用いられる組電池のシステムの概略構成を示すブロック図である。 図１の組電池状態測定装置の概略構成を示すブロック図である。 図１の組電池状態測定装置の組電池劣化判定方法を示す図である。 図１の組電池状態測定装置の組電池劣化判定方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る組電池の経過年数と電圧バラツキとの関係を示す図である。

符号の説明

１ 電力系統
２ 充電器
３ 組電池
４ インバータ
５ 交流負荷
６ 直流負荷
７ 組電池状態測定装置
３ａ〜３ｃ 単位電池
Ｖａ、Ｖｂ 電圧計
１１ データ収集部
１２ 内部メモリ
１３ 演算機能
１３ａ 平均値算出手段
１３ｂ 差分算出手段
１３ｃ 組電池状態判定手段
１４ 表示部

Claims (5)

1. 非常用電源設備として用いられる組電池を構成する各単位電池の放電時の電圧を測定する電圧測定手段と、
   前記測定された単位電池の電圧の平均値を算出する平均値算出手段と、
   前記平均値より低い値を有する個々の単位電池の電圧と前記平均値との差分を算出する差分算出手段と、
   前記平均値との差分としきい値との比較結果に基づいて、前記組電池の劣化状態を判定する組電池状態判定手段とを備えることを特徴とする組電池状態測定装置。
2. 非常用電源設備として用いられる組電池を負荷に接続したまま前記組電池と充電器とを電気的に遮断するステップと、
   前記充電器と電気的に遮断された状態で前記組電池を構成する各単位電池の放電時の電圧を測定するステップと、
   前記測定された単位電池の電圧の平均値を算出するステップと、
   前記平均値より低い値を有する個々の単位電池の電圧と前記平均値との差分を算出するステップと、
   前記平均値との差分としきい値との比較結果に基づいて、前記組電池の劣化状態を判定するステップとを備えることを特徴とする組電池劣化判定方法。
3. 前記組電池の劣化状態の判定基準となるしきい値を設備運転条件から設定することを特徴とする請求項２記載の組電池劣化判定方法。
4. 前記平均値との差分がしきい値より大きな値を有する単位電池の個数に基づいて前記組電池の健全性を判定することを特徴とする請求項２または３記載の組電池劣化判定方法。
5. 非常用電源設備として用いられる組電池を負荷に接続したまま前記組電池と充電器とを電気的に遮断させるステップと、
   前記充電器と電気的に遮断された状態で前記組電池を構成する各単位電池の放電時の電圧を測定するステップと、
   前記測定された単位電池の電圧の平均値を算出するステップと、
   前記平均値より低い値を有する個々の単位電池の電圧と前記平均値との差分を算出するステップと、
   前記平均値との差分としきい値との比較結果に基づいて、前記組電池の劣化状態を判定するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする組電池劣化判定プログラム。

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