JPH1056744A - 密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置 - Google Patents
密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置Info
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- JPH1056744A JPH1056744A JP8210069A JP21006996A JPH1056744A JP H1056744 A JPH1056744 A JP H1056744A JP 8210069 A JP8210069 A JP 8210069A JP 21006996 A JP21006996 A JP 21006996A JP H1056744 A JPH1056744 A JP H1056744A
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- G01R31/378—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 専用の交流電流通電部を設けず密閉型鉛蓄電
池の内部インピーダンスを精度良く測定できる密閉型鉛
蓄電池を備えた電源装置を提供する。 【解決手段】 密閉型鉛蓄電池２を浮動充電する充電装
置１として、出力電圧が通常の設定電圧とそれより低い
電圧とに一定周波数で切り換わるものを用いる。充電装
置１の出力電圧が低い時には、負荷６とシャント抵抗５
とを通して密閉型鉛蓄電池２から放電電流を流す。この
とき密閉型鉛蓄電池２が放電する放電電流波形と密閉型
鉛蓄電池２の電圧応答波形から、上記一定周波数を基本
周波数とするフーリエ変換値をマイクロプロセッサ７で
構成した第１及び第２のフーリエ変換手段で求める。こ
れらの変換値からマイクロプロセッサ７で構成したイン
ピーダンス演算手段で内部インピーダンスを求める。こ
の内部インピーダンスに基づく密閉型鉛蓄電池２の劣化
状態の判定結果を表示部４に表示する。
池の内部インピーダンスを精度良く測定できる密閉型鉛
蓄電池を備えた電源装置を提供する。 【解決手段】 密閉型鉛蓄電池２を浮動充電する充電装
置１として、出力電圧が通常の設定電圧とそれより低い
電圧とに一定周波数で切り換わるものを用いる。充電装
置１の出力電圧が低い時には、負荷６とシャント抵抗５
とを通して密閉型鉛蓄電池２から放電電流を流す。この
とき密閉型鉛蓄電池２が放電する放電電流波形と密閉型
鉛蓄電池２の電圧応答波形から、上記一定周波数を基本
周波数とするフーリエ変換値をマイクロプロセッサ７で
構成した第１及び第２のフーリエ変換手段で求める。こ
れらの変換値からマイクロプロセッサ７で構成したイン
ピーダンス演算手段で内部インピーダンスを求める。こ
の内部インピーダンスに基づく密閉型鉛蓄電池２の劣化
状態の判定結果を表示部４に表示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源により浮動充
電される密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置に関するもの
である。
電される密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】無停電電源装置や自動車の電源装置等で
は、浮動充電される密閉型鉛蓄電池を備えている。この
種の電源装置においては、通常時でも密閉型鉛蓄電池の
劣化状態を判定することが重要な課題となっている。鉛
蓄電池の劣化判定方法としては電解液の比重を測定する
方法が最も一般的に行われている。ところが完全密閉式
の密閉型鉛蓄電池では電解液の比重を直接測定できない
ために、電解液比重測定用の二酸化鉛電極を電槽内に設
置して電解液の比重を測定する技術（特開昭６１−２９
４７７１号）や、陽極板の伸びを検出する技術（特開平
２−１５２１７０号）や、内部インピーダンスを測定す
る技術（特開平４−１９８７８３号）などが提案されて
きた。
は、浮動充電される密閉型鉛蓄電池を備えている。この
種の電源装置においては、通常時でも密閉型鉛蓄電池の
劣化状態を判定することが重要な課題となっている。鉛
蓄電池の劣化判定方法としては電解液の比重を測定する
方法が最も一般的に行われている。ところが完全密閉式
の密閉型鉛蓄電池では電解液の比重を直接測定できない
ために、電解液比重測定用の二酸化鉛電極を電槽内に設
置して電解液の比重を測定する技術（特開昭６１−２９
４７７１号）や、陽極板の伸びを検出する技術（特開平
２−１５２１７０号）や、内部インピーダンスを測定す
る技術（特開平４−１９８７８３号）などが提案されて
きた。
【０００３】しかしながら、電解液比重測定用電極を電
槽内に設置して電解液比重を測定する技術，陽極板の伸
びを検出する技術は、電池内部にセンサーを入れる必要
があり、部品点数が増加する問題がある上，電池製作工
数の増加などの製造上の問題もあって、実際にはほとん
ど実施されていないのが現状である。
槽内に設置して電解液比重を測定する技術，陽極板の伸
びを検出する技術は、電池内部にセンサーを入れる必要
があり、部品点数が増加する問題がある上，電池製作工
数の増加などの製造上の問題もあって、実際にはほとん
ど実施されていないのが現状である。
【０００４】これに対して内部インピーダンスを測定す
る技術は密閉型鉛蓄電池の劣化状態の検出技術として実
際に実用化されている。しかしながら内部インピーダン
ス測定値のみから高い精度で劣化判定を行うのは無理が
ある。そこで内部インピーダンスと短時間の放電電圧の
測定値とから放電容量を推定する技術を用いると、内部
インピーダンスあるいは短時間放電電圧いずれか一方か
ら推定するよりも精度が良くなるという研究結果が発表
されている（電気設備学会誌 1993,NO.12,VOL.13,P124
7）。具体的な方法としては、内部インピーダンスと放
電中の平均の電圧低下速度に相関があることを利用し
て、内部インピーダンスから放電中の平均電圧低下速度
を算出する。そしてこの平均電圧低下速度と短時間の放
電を行ったときの電圧値とから放電電圧が終止電圧に達
するまでの時間、つまり放電持続時間を推定して、寿命
を推定する方法が知られている。
る技術は密閉型鉛蓄電池の劣化状態の検出技術として実
際に実用化されている。しかしながら内部インピーダン
ス測定値のみから高い精度で劣化判定を行うのは無理が
ある。そこで内部インピーダンスと短時間の放電電圧の
測定値とから放電容量を推定する技術を用いると、内部
インピーダンスあるいは短時間放電電圧いずれか一方か
ら推定するよりも精度が良くなるという研究結果が発表
されている（電気設備学会誌 1993,NO.12,VOL.13,P124
7）。具体的な方法としては、内部インピーダンスと放
電中の平均の電圧低下速度に相関があることを利用し
て、内部インピーダンスから放電中の平均電圧低下速度
を算出する。そしてこの平均電圧低下速度と短時間の放
電を行ったときの電圧値とから放電電圧が終止電圧に達
するまでの時間、つまり放電持続時間を推定して、寿命
を推定する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この内部イン
ピーダンスの測定を密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置に
適用する場合には次の点が問題となる。
ピーダンスの測定を密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置に
適用する場合には次の点が問題となる。
【０００６】まずは内部インピーダンスを測定するため
には比較的大きな交流電流を通電する必要があり、測定
用の交流電流通電部が必要になる点である。一般的に密
閉型鉛蓄電池の内部インピーダンスは、一定振幅の交流
電流通電時の端子電圧に含まれる交流電圧成分を測定す
ることによって求める。しかしながら密閉型鉛蓄電池は
内部インピーダンス値が小さいためにノイズの影響を受
けやすく通電される交流電流の電流値が小さいと正確な
測定が困難である。２Ｖ，２００Ａｈの据置密閉型鉛蓄
電池の例では、周波数１０Ｈｚ程度で１ｍΩ以下の内部
インピーダンス値であり、±２Ａの交流電流の通電で端
子電圧に現れる交流電圧成分は±２ｍＶ以下と非常に小
さい値となりノイズの影響を受けやすい。このために
は、通電電流の値を大きくすればよいが、交流電流通電
部に用いる半導体スイッチング素子の大型化が避けられ
ず、発熱，消費電力，コストなどの点で問題があり、通
電電流の値を単純に大きくするのは実用的ではない。
には比較的大きな交流電流を通電する必要があり、測定
用の交流電流通電部が必要になる点である。一般的に密
閉型鉛蓄電池の内部インピーダンスは、一定振幅の交流
電流通電時の端子電圧に含まれる交流電圧成分を測定す
ることによって求める。しかしながら密閉型鉛蓄電池は
内部インピーダンス値が小さいためにノイズの影響を受
けやすく通電される交流電流の電流値が小さいと正確な
測定が困難である。２Ｖ，２００Ａｈの据置密閉型鉛蓄
電池の例では、周波数１０Ｈｚ程度で１ｍΩ以下の内部
インピーダンス値であり、±２Ａの交流電流の通電で端
子電圧に現れる交流電圧成分は±２ｍＶ以下と非常に小
さい値となりノイズの影響を受けやすい。このために
は、通電電流の値を大きくすればよいが、交流電流通電
部に用いる半導体スイッチング素子の大型化が避けられ
ず、発熱，消費電力，コストなどの点で問題があり、通
電電流の値を単純に大きくするのは実用的ではない。
【０００７】また、リプル電流が密閉型鉛蓄電池に流れ
ている場合もあり、測定時の端子電圧にリプル電圧が含
まれて誤差となる場合もある。インバータ回路を負荷と
する無停電交流電源装置に使用される密閉型鉛蓄電池に
ついて実測したところ、フロート充電中で６０Ｈｚのリ
プル電圧が１０ｍＶも密閉型鉛蓄電池の端子電圧に含ま
れていた例もある。この場合、単に密閉型鉛蓄電池の端
子電圧に含まれる交流電圧成分のピーク−ピーク値（Ｐ
−Ｐ値）を通電電流で割って内部インピーダンス値とす
ると大きな誤差を伴うという問題があった。
ている場合もあり、測定時の端子電圧にリプル電圧が含
まれて誤差となる場合もある。インバータ回路を負荷と
する無停電交流電源装置に使用される密閉型鉛蓄電池に
ついて実測したところ、フロート充電中で６０Ｈｚのリ
プル電圧が１０ｍＶも密閉型鉛蓄電池の端子電圧に含ま
れていた例もある。この場合、単に密閉型鉛蓄電池の端
子電圧に含まれる交流電圧成分のピーク−ピーク値（Ｐ
−Ｐ値）を通電電流で割って内部インピーダンス値とす
ると大きな誤差を伴うという問題があった。
【０００８】本発明の目的は、専用の交流電流通電部を
設けずに精度よく密閉型鉛蓄電池の内部インピーダンス
を測定して密閉型鉛蓄電池の劣化状態を判定して表示す
ることができる密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置を提供
することにある。
設けずに精度よく密閉型鉛蓄電池の内部インピーダンス
を測定して密閉型鉛蓄電池の劣化状態を判定して表示す
ることができる密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の密閉型鉛蓄電池
を備えた電源装置は、常時は負荷に直流電力を供給する
とともに密閉型鉛蓄電池を浮動充電する充電装置と、密
閉型鉛蓄電池の劣化状態を内部インピーダンに基づいて
判定する劣化判定装置と、劣化判定装置の判定結果を表
示する表示部とを備えている。前述の劣化判定装置は、
密閉型鉛蓄電池の内部インピーダンスを測定するインピ
ーダンス測定部と、この測定した内部インピーダンスに
基づいて密閉型鉛蓄電池の劣化状態を判定する劣化判定
部とを具備している。
を備えた電源装置は、常時は負荷に直流電力を供給する
とともに密閉型鉛蓄電池を浮動充電する充電装置と、密
閉型鉛蓄電池の劣化状態を内部インピーダンに基づいて
判定する劣化判定装置と、劣化判定装置の判定結果を表
示する表示部とを備えている。前述の劣化判定装置は、
密閉型鉛蓄電池の内部インピーダンスを測定するインピ
ーダンス測定部と、この測定した内部インピーダンスに
基づいて密閉型鉛蓄電池の劣化状態を判定する劣化判定
部とを具備している。
【００１０】前述の充電装置は、内部インピーダンス測
定時に、充電のための通常の設定電圧と密閉型鉛蓄電池
から負荷に一定周波数の放電電流が流れるようになる低
い電圧とを一定の周期で出力するように構成されてい
る。
定時に、充電のための通常の設定電圧と密閉型鉛蓄電池
から負荷に一定周波数の放電電流が流れるようになる低
い電圧とを一定の周期で出力するように構成されてい
る。
【００１１】また前述の劣化判定装置のインピーダンス
測定部は、放電電流を検出する放電電流検出手段と、放
電電流の放電電流波形をフーリエ変換して前述の一定周
波数を基本周波数とする放電電流波形のフーリエ変換値
を求める第１のフーリエ変換手段と、電池の放電中の電
池電圧を検出する放電電圧検出手段と、放電中の電池電
圧の電圧応答波形をフーリエ変換して前述の一定周波数
を基本周波数とする電圧応答波形のフーリエ変換値を求
める第２のフーリエ変換手段と、求めた電圧応答波形の
フーリエ変換値を放電電流波形のフーリエ変換値で除し
て（割って）内部インピーダンスを求めるインピーダン
ス演算手段とから構成されている。
測定部は、放電電流を検出する放電電流検出手段と、放
電電流の放電電流波形をフーリエ変換して前述の一定周
波数を基本周波数とする放電電流波形のフーリエ変換値
を求める第１のフーリエ変換手段と、電池の放電中の電
池電圧を検出する放電電圧検出手段と、放電中の電池電
圧の電圧応答波形をフーリエ変換して前述の一定周波数
を基本周波数とする電圧応答波形のフーリエ変換値を求
める第２のフーリエ変換手段と、求めた電圧応答波形の
フーリエ変換値を放電電流波形のフーリエ変換値で除し
て（割って）内部インピーダンスを求めるインピーダン
ス演算手段とから構成されている。
【００１２】劣化判定部は、演算により求めた内部イン
ピーダンスに基づいて寿命を判定するものであるが、特
別に判定を行わずに、単に前述の表示部に密閉型鉛蓄電
池の内部インピーダンスを表示するようにしてもよい。
表示部に内部インピーダンスを表示する場合に、寿命到
達の基準となる内部インピーダンスの判定基準値または
判定基準レベルを一緒に表示すれば、使用者は内部イン
ピーダンスと判定基準値または判定基準レベルを対比す
ることにより、寿命の到来を予測することができる。ま
た劣化判定部を、演算により求めた内部インピーダンス
に基づいて寿命を判定する場合には、例えば寿命到達の
基準となる内部インピーダンスの判定基準値または判定
基準レベルと演算により求めた内部インピーダンスとを
比較してその結果を数字または量で表すようにしてもよ
いし、また公知の方法で推定放電持続時間を求めて劣化
状態を判定してもよい。
ピーダンスに基づいて寿命を判定するものであるが、特
別に判定を行わずに、単に前述の表示部に密閉型鉛蓄電
池の内部インピーダンスを表示するようにしてもよい。
表示部に内部インピーダンスを表示する場合に、寿命到
達の基準となる内部インピーダンスの判定基準値または
判定基準レベルを一緒に表示すれば、使用者は内部イン
ピーダンスと判定基準値または判定基準レベルを対比す
ることにより、寿命の到来を予測することができる。ま
た劣化判定部を、演算により求めた内部インピーダンス
に基づいて寿命を判定する場合には、例えば寿命到達の
基準となる内部インピーダンスの判定基準値または判定
基準レベルと演算により求めた内部インピーダンスとを
比較してその結果を数字または量で表すようにしてもよ
いし、また公知の方法で推定放電持続時間を求めて劣化
状態を判定してもよい。
【００１３】本発明に係る密閉型鉛蓄電池を備えた電源
装置は、充電装置の出力電圧を通常の設定電圧と通常の
設定電圧より低い電圧値に一定周期毎に切り換える。し
たがって充電装置の出力電圧が通常の設定電圧の場合に
は負荷へ充電装置から電力が供給され、充電装置の出力
電圧が通常の設定電圧より低い場合には密閉型鉛蓄電池
から電力が供給される。すなわち、密閉型鉛蓄電池から
は一定周期毎に放電電流が放電され、当該周期に対応し
た周波数の成分を含む交流電流が放電されることにな
る。内部インピーダンスはこの放電の際の密閉型鉛蓄電
池の電圧応答成分の当該周波数成分の振幅を放電電流の
当該周波数成分の振幅で除した値となる。なお、本発明
ではフーリエ変換により放電電流波形と電圧応答波形の
当該周波数成分を求めているため、当該周波数成分以外
の周波数成分は除去され、ノイズ，リプル電圧の影響を
少なくして精度よく内部インピーダンスを測定できる。
装置は、充電装置の出力電圧を通常の設定電圧と通常の
設定電圧より低い電圧値に一定周期毎に切り換える。し
たがって充電装置の出力電圧が通常の設定電圧の場合に
は負荷へ充電装置から電力が供給され、充電装置の出力
電圧が通常の設定電圧より低い場合には密閉型鉛蓄電池
から電力が供給される。すなわち、密閉型鉛蓄電池から
は一定周期毎に放電電流が放電され、当該周期に対応し
た周波数の成分を含む交流電流が放電されることにな
る。内部インピーダンスはこの放電の際の密閉型鉛蓄電
池の電圧応答成分の当該周波数成分の振幅を放電電流の
当該周波数成分の振幅で除した値となる。なお、本発明
ではフーリエ変換により放電電流波形と電圧応答波形の
当該周波数成分を求めているため、当該周波数成分以外
の周波数成分は除去され、ノイズ，リプル電圧の影響を
少なくして精度よく内部インピーダンスを測定できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図１を参照して、本発明の
密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置を無停電電源装置に適
用した実施の形態の一例を説明する。図１は本発明の密
閉型鉛蓄電池を備えた電源装置の実施の形態の一例を示
す概略構成図である。同図において、１は商用電源を入
力とする充電装置である。この充電装置１の２つの出力
端子間には、密閉型鉛蓄電池２とシャント抵抗５の直列
回路が接続されている。このシャント抵抗５は密閉型鉛
蓄電池２からの放電電流を電圧の変化で検出する目的で
配置されたものである。そして密閉型鉛蓄電池２とシャ
ント抵抗５の直列回路に対して負荷６が並列接続されて
いる。この負荷６は、この例が交流無停電電源装置に使
用される場合には、インバータ回路であり、また自動車
の電源に使用さる場合には、バッテリ以外の電装品であ
る。
密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置を無停電電源装置に適
用した実施の形態の一例を説明する。図１は本発明の密
閉型鉛蓄電池を備えた電源装置の実施の形態の一例を示
す概略構成図である。同図において、１は商用電源を入
力とする充電装置である。この充電装置１の２つの出力
端子間には、密閉型鉛蓄電池２とシャント抵抗５の直列
回路が接続されている。このシャント抵抗５は密閉型鉛
蓄電池２からの放電電流を電圧の変化で検出する目的で
配置されたものである。そして密閉型鉛蓄電池２とシャ
ント抵抗５の直列回路に対して負荷６が並列接続されて
いる。この負荷６は、この例が交流無停電電源装置に使
用される場合には、インバータ回路であり、また自動車
の電源に使用さる場合には、バッテリ以外の電装品であ
る。
【００１５】充電装置１はマイクロプロセッサ７によっ
て実現される図３に示した放電制御部７５により制御さ
れて、通常は負荷６に直流電流を供給するとともに密閉
型鉛蓄電池２を浮動充電している。そして、内部インピ
ーダンス測定時には、充電のための通常の設定電圧と密
閉型鉛蓄電池２から負荷６に一定周波数の放電電流が流
れるようになる通常の設定電圧より低い電圧とを交互に
一定の周期で出力する。このような充電装置１の構成
は、図２に示す通りである。
て実現される図３に示した放電制御部７５により制御さ
れて、通常は負荷６に直流電流を供給するとともに密閉
型鉛蓄電池２を浮動充電している。そして、内部インピ
ーダンス測定時には、充電のための通常の設定電圧と密
閉型鉛蓄電池２から負荷６に一定周波数の放電電流が流
れるようになる通常の設定電圧より低い電圧とを交互に
一定の周期で出力する。このような充電装置１の構成
は、図２に示す通りである。
【００１６】図２は、充電装置１の一例の回路を示す回
路図である。この充電装置１の回路は、トランスＴを介
して入力された交流を４つのダイオードをブリッジ接続
してなる整流回路ＲＣを通して直流に整流する。整流回
路ＲＣの出力は、主制御トランジスタＴｒ1 によって制
御される。主制御トランジスタＴｒ1 のベースには抵抗
Ｒ2 を介してトランジスタＴｒ2 が接続され、このトラ
ンジスタＴｒ2 のベースには抵抗Ｒ3 及びＲ4 からなる
分圧回路の分圧点が接続されている。抵抗Ｒ3及びＲ4
からなる分圧回路には、誤差増幅器ＯＰの出力が印加さ
れている。誤差増幅器ＯＰの反転入力は、逆流防止用ダ
イオードＤ及び抵抗Ｒ5 を介して、主制御トランジスタ
Ｔｒ1 の出力に接続されており、また誤差増幅器ＯＰの
非反転入力には基準電圧源Ｖref から基準電圧が入力さ
れている。この誤差増幅器ＯＰを含む回路により、出力
電圧を定電圧にするためのフィードバックループが構成
されている。誤差増幅器ＯＰの反転入力は、抵抗Ｒ5 、
抵抗Ｒ6 及び抵抗Ｒ7 からなる分圧回路によって分圧さ
れている。抵抗Ｒ7 の両端には、出力電圧切替用のトラ
ンジスタＴｒ3 のエミッタ−コレクタ回路が並列接続さ
れており、トランジスタＴｒ3 のベースには抵抗Ｒ8 及
び抵抗Ｒ9 からなる分圧回路の分圧点が接続されてい
る。抵抗Ｒ8 の端部には、図１のマイクロプロセッサ７
から制御信号が入力される。トランジスタＴｒ3 がオン
状態にあると抵抗Ｒ7 が短絡されて、誤差増幅器ＯＰの
反転入力に接続されている抵抗Ｒ5 、抵抗Ｒ6 及び抵抗
Ｒ7 からなる分圧回路の分圧比は低くなる。またトラン
ジスタＴｒ3 がオフ状態にあると抵抗Ｒ7 が短絡されず
に分圧回路に挿入されるため、誤差増幅器ＯＰの反転入
力に接続されている抵抗Ｒ5 、抵抗Ｒ6 及び抵抗Ｒ7 か
らなる分圧回路の分圧比は高くなる。この分圧比が高い
ときには、充電装置の出力電圧が高くなり、分圧比が低
いときには充電装置の出力電圧は低くなる。したがって
通常の充電時には、マイクロプロセッサ７からトランジ
スタＴｒ3 をオフ状態にする制御信号が出力されて抵抗
Ｒ8 を通してトランジスタＴｒ3 のベースに供給され、
またインピーダンス測定時には、マイクロプロセッサ７
から一定の周波数でトランジスタＴｒ3 をオン・オフす
る制御信号が出力されて、抵抗Ｒ8 を通してトランジス
タＴｒ3 のベースに供給される。なおこの回路の各回路
要素は、インピーダンス測定時に、充電のための通常の
設定電圧と密閉型鉛蓄電池から負荷に一定周波数の放電
電流が流れるようになる低い電圧とが一定の周期で出力
されるように定められている。
路図である。この充電装置１の回路は、トランスＴを介
して入力された交流を４つのダイオードをブリッジ接続
してなる整流回路ＲＣを通して直流に整流する。整流回
路ＲＣの出力は、主制御トランジスタＴｒ1 によって制
御される。主制御トランジスタＴｒ1 のベースには抵抗
Ｒ2 を介してトランジスタＴｒ2 が接続され、このトラ
ンジスタＴｒ2 のベースには抵抗Ｒ3 及びＲ4 からなる
分圧回路の分圧点が接続されている。抵抗Ｒ3及びＲ4
からなる分圧回路には、誤差増幅器ＯＰの出力が印加さ
れている。誤差増幅器ＯＰの反転入力は、逆流防止用ダ
イオードＤ及び抵抗Ｒ5 を介して、主制御トランジスタ
Ｔｒ1 の出力に接続されており、また誤差増幅器ＯＰの
非反転入力には基準電圧源Ｖref から基準電圧が入力さ
れている。この誤差増幅器ＯＰを含む回路により、出力
電圧を定電圧にするためのフィードバックループが構成
されている。誤差増幅器ＯＰの反転入力は、抵抗Ｒ5 、
抵抗Ｒ6 及び抵抗Ｒ7 からなる分圧回路によって分圧さ
れている。抵抗Ｒ7 の両端には、出力電圧切替用のトラ
ンジスタＴｒ3 のエミッタ−コレクタ回路が並列接続さ
れており、トランジスタＴｒ3 のベースには抵抗Ｒ8 及
び抵抗Ｒ9 からなる分圧回路の分圧点が接続されてい
る。抵抗Ｒ8 の端部には、図１のマイクロプロセッサ７
から制御信号が入力される。トランジスタＴｒ3 がオン
状態にあると抵抗Ｒ7 が短絡されて、誤差増幅器ＯＰの
反転入力に接続されている抵抗Ｒ5 、抵抗Ｒ6 及び抵抗
Ｒ7 からなる分圧回路の分圧比は低くなる。またトラン
ジスタＴｒ3 がオフ状態にあると抵抗Ｒ7 が短絡されず
に分圧回路に挿入されるため、誤差増幅器ＯＰの反転入
力に接続されている抵抗Ｒ5 、抵抗Ｒ6 及び抵抗Ｒ7 か
らなる分圧回路の分圧比は高くなる。この分圧比が高い
ときには、充電装置の出力電圧が高くなり、分圧比が低
いときには充電装置の出力電圧は低くなる。したがって
通常の充電時には、マイクロプロセッサ７からトランジ
スタＴｒ3 をオフ状態にする制御信号が出力されて抵抗
Ｒ8 を通してトランジスタＴｒ3 のベースに供給され、
またインピーダンス測定時には、マイクロプロセッサ７
から一定の周波数でトランジスタＴｒ3 をオン・オフす
る制御信号が出力されて、抵抗Ｒ8 を通してトランジス
タＴｒ3 のベースに供給される。なおこの回路の各回路
要素は、インピーダンス測定時に、充電のための通常の
設定電圧と密閉型鉛蓄電池から負荷に一定周波数の放電
電流が流れるようになる低い電圧とが一定の周期で出力
されるように定められている。
【００１７】シャント抵抗５の両端には、放電電流値に
比例した電流波形が得られる。そしてシャント抵抗５の
両端には、交流電圧増幅部３ａの入力部が接続されてい
る。この交流電圧増幅部３ａは、シャント抵抗５の両端
に現れる電流波形を後のＡ／Ｄコンバータ３ｂによるＡ
／Ｄ変換に必要な値まで電流波形を増幅する。交流電圧
増幅部３ａの出力部に接続されたＡ／Ｄコンバータ３ｂ
によりデジタル信号に変換された放電電流波形は、図３
に示すようにマイクロプロセッサ７で実現される第１の
フーリエ変換手段７１に入力されてフーリエ変換され
る。この第１のフーリエ変換手段７１は、Ａ／Ｄコンバ
ータ３ｂから出力された放電電流の放電電流波形をフー
リエ変換して、前述の充電装置１の出力電圧によって定
まる一定周波数（以下、放電周波数という）を基本周波
数とする放電電流波形のフーリエ変換値を出力する。第
１のフーリエ変換手段７１がフリーエ変換を行うタイミ
ング及び前述の一定周波数は、充電装置１を制御する制
御信号を出力する放電制御部７５からの指令に基づいて
定まる。
比例した電流波形が得られる。そしてシャント抵抗５の
両端には、交流電圧増幅部３ａの入力部が接続されてい
る。この交流電圧増幅部３ａは、シャント抵抗５の両端
に現れる電流波形を後のＡ／Ｄコンバータ３ｂによるＡ
／Ｄ変換に必要な値まで電流波形を増幅する。交流電圧
増幅部３ａの出力部に接続されたＡ／Ｄコンバータ３ｂ
によりデジタル信号に変換された放電電流波形は、図３
に示すようにマイクロプロセッサ７で実現される第１の
フーリエ変換手段７１に入力されてフーリエ変換され
る。この第１のフーリエ変換手段７１は、Ａ／Ｄコンバ
ータ３ｂから出力された放電電流の放電電流波形をフー
リエ変換して、前述の充電装置１の出力電圧によって定
まる一定周波数（以下、放電周波数という）を基本周波
数とする放電電流波形のフーリエ変換値を出力する。第
１のフーリエ変換手段７１がフリーエ変換を行うタイミ
ング及び前述の一定周波数は、充電装置１を制御する制
御信号を出力する放電制御部７５からの指令に基づいて
定まる。
【００１８】また、密閉型鉛蓄電池２の両端には交流電
圧増幅部３ｃの入力端が接続されている。この交流電圧
増幅部３ｃも、前述の交流電圧増幅部３ａと同様に、後
のＡ／Ｄコンバータ３ｄによるＡ／Ｄ変換に必要な値ま
で電池電圧を増幅する。交流電圧増幅部３ｃの出力部に
は、Ａ／Ｄコンバータ３ｄが接続されており、Ａ／Ｄコ
ンバータ３ｄによりデジタル信号に変換された電池電圧
応答波形は、マイクロプロセッサ７によって実現される
図３の第２のフーリエ変換手段７２に入力されてフーリ
エ変換される。この第２のフーリエ変換手段７２は、Ａ
／Ｄコンバータ３ｄから出力された放電電圧応答波形を
フーリエ変換して、前述の放電周波数を基本周波数とす
る電圧応答波形のフーリエ変換値を出力する。
圧増幅部３ｃの入力端が接続されている。この交流電圧
増幅部３ｃも、前述の交流電圧増幅部３ａと同様に、後
のＡ／Ｄコンバータ３ｄによるＡ／Ｄ変換に必要な値ま
で電池電圧を増幅する。交流電圧増幅部３ｃの出力部に
は、Ａ／Ｄコンバータ３ｄが接続されており、Ａ／Ｄコ
ンバータ３ｄによりデジタル信号に変換された電池電圧
応答波形は、マイクロプロセッサ７によって実現される
図３の第２のフーリエ変換手段７２に入力されてフーリ
エ変換される。この第２のフーリエ変換手段７２は、Ａ
／Ｄコンバータ３ｄから出力された放電電圧応答波形を
フーリエ変換して、前述の放電周波数を基本周波数とす
る電圧応答波形のフーリエ変換値を出力する。
【００１９】上記例において、シャント抵抗５、交流電
圧増幅部３ａ及びＡ／Ｄコンバータ３ｂによって放電電
流検出手段が構成され、交流電圧増幅部３ｃ及びＡ／Ｄ
コンバータ３ｄによって放電電圧検出手段が構成されて
いる。
圧増幅部３ａ及びＡ／Ｄコンバータ３ｂによって放電電
流検出手段が構成され、交流電圧増幅部３ｃ及びＡ／Ｄ
コンバータ３ｄによって放電電圧検出手段が構成されて
いる。
【００２０】図３におけるインピーダンス演算手段７
３、劣化判定部７４及び放電制御部７５はいずれもマイ
クロプロセッサ７によって実現される。表示部４はＬＥ
Ｄセグメント等を用いたものでマイクロプロセッサ７に
よって実現される表示制御部を通して劣化判定部の結果
等を表示する。なおこの例では劣化判定部７４が表示制
御部の機能を有していて、インピーダンス演算手段７３
で演算した演算結果を表示部４に表示させ、内部インピ
ーダンスが予め定めた値以上になると表示部４の表示を
点滅させる等して寿命の到来を表示するようにように構
成されている。なお劣化判定部７４の構成は、インピー
ダンス演算手段７３で演算した演算結果を表示部４に表
示させるだけもよいが、インピーダンス演算手段７３で
演算した演算結果を用いて公知の寿命判定技術で寿命を
判定して、その結果を表示部４に表示させるように構成
してもよいのは勿論である。
３、劣化判定部７４及び放電制御部７５はいずれもマイ
クロプロセッサ７によって実現される。表示部４はＬＥ
Ｄセグメント等を用いたものでマイクロプロセッサ７に
よって実現される表示制御部を通して劣化判定部の結果
等を表示する。なおこの例では劣化判定部７４が表示制
御部の機能を有していて、インピーダンス演算手段７３
で演算した演算結果を表示部４に表示させ、内部インピ
ーダンスが予め定めた値以上になると表示部４の表示を
点滅させる等して寿命の到来を表示するようにように構
成されている。なお劣化判定部７４の構成は、インピー
ダンス演算手段７３で演算した演算結果を表示部４に表
示させるだけもよいが、インピーダンス演算手段７３で
演算した演算結果を用いて公知の寿命判定技術で寿命を
判定して、その結果を表示部４に表示させるように構成
してもよいのは勿論である。
【００２１】この例では、インピーダンス測定（寿命判
定）の指令はマイクロプロセッサ７に接続している入力
スイッチ部８を通じて行うようにしている。即ち、この
例では、常時劣化状態を判定せずに、必要なときに入力
スイッチ部８をオン状態として、そのときだけ劣化状態
の判定を行う。このようにすると、節電が図れるだけで
なく、表示部４として専用の表示手段を設けることな
く、他の特性の表示に用いる表示手段を兼用することが
できる。
定）の指令はマイクロプロセッサ７に接続している入力
スイッチ部８を通じて行うようにしている。即ち、この
例では、常時劣化状態を判定せずに、必要なときに入力
スイッチ部８をオン状態として、そのときだけ劣化状態
の判定を行う。このようにすると、節電が図れるだけで
なく、表示部４として専用の表示手段を設けることな
く、他の特性の表示に用いる表示手段を兼用することが
できる。
【００２２】次に本実施例の動作を説明する。充電装置
１は通常運転では負荷６に直流電流を供給するとともに
密閉型鉛蓄電池２を浮動充電している。密閉型鉛蓄電池
２の劣化状態を判定しようとする際、すなわち、密閉型
鉛蓄電池２の内部インピーダンスの測定を行おうとする
ときには、入力スイッチ部８からの入力でマイクロプロ
セッサ７の放電制御部７５から放電制御指令を出力す
る。充電装置１は、放電制御指令を受けとると、密閉型
鉛蓄電池２の充電のための通常の設定電圧と密閉型鉛蓄
電池２から放電電流が流れる低い電圧（通常の設定電圧
よりも低い電圧）とを一定の周波数で出力する。充電装
置１の出力電圧が、設定電圧より低い電圧になると密閉
型鉛蓄電池２から負荷６及びシャント抵抗５に放電電流
が流れ、設定電圧のときは充電装置１から負荷６へ電力
が供給されるとともに密閉型鉛蓄電池２は浮動充電され
る。これにより負荷６への電力の供給に支障を与えるこ
となく、密閉型鉛蓄電池２からは上述の放電周波数の放
電電流が流れることになる。マイクロプロセッサ７はこ
の放電電流が流れる時の放電電流波形と電圧応答波形の
データを取り込み処理する。すなわち、マイクロプロセ
ッサ７は、交流電圧増幅部３ａと３ｃとで増幅された密
閉型鉛蓄電池２の放電電流波形と電圧応答波形のデータ
をそれぞれＡ／Ｄコンバータ３ｂと３ｄを通してデジタ
ル信号として取り込み、マイクロプロセッサ７の第１及
び第２のフーリエ変換手段７１及び７２でそれぞれ放電
周波数を基本とする放電電流波形と電圧応答波形のフー
リエ変換値を求める。この例では、放電制御部７５から
与えられるタイミングで、第１及び第２のフーリエ変換
手段７１及び７２がフーリエ変換を行い、かつインピー
ダンス演算手段７３がインピーダンスの演算を行う。マ
イクロプロセッサ７のインピーダンス演算手段７３で
は、求められた電圧応答波形のフーリエ変換値を前述の
放電電流波形のフーリエ変換値で除して（割って）、蓄
電池の内部インピーダンスを求める。マイクロプロセッ
サ７の劣化判定部７４では得られた内部インピーダンス
を基に密閉型鉛蓄電池２の劣化状態を判定する。得られ
た内部インピーダンス値、密閉型鉛蓄電池２の劣化状態
の判定結果等については表示部４に表示するようにして
いる。以上の内部インピーダンス測定が終了すると充電
装置１は、マイクロプロセッサ７の放電制御部により通
常の浮動充電状態に戻る。
１は通常運転では負荷６に直流電流を供給するとともに
密閉型鉛蓄電池２を浮動充電している。密閉型鉛蓄電池
２の劣化状態を判定しようとする際、すなわち、密閉型
鉛蓄電池２の内部インピーダンスの測定を行おうとする
ときには、入力スイッチ部８からの入力でマイクロプロ
セッサ７の放電制御部７５から放電制御指令を出力す
る。充電装置１は、放電制御指令を受けとると、密閉型
鉛蓄電池２の充電のための通常の設定電圧と密閉型鉛蓄
電池２から放電電流が流れる低い電圧（通常の設定電圧
よりも低い電圧）とを一定の周波数で出力する。充電装
置１の出力電圧が、設定電圧より低い電圧になると密閉
型鉛蓄電池２から負荷６及びシャント抵抗５に放電電流
が流れ、設定電圧のときは充電装置１から負荷６へ電力
が供給されるとともに密閉型鉛蓄電池２は浮動充電され
る。これにより負荷６への電力の供給に支障を与えるこ
となく、密閉型鉛蓄電池２からは上述の放電周波数の放
電電流が流れることになる。マイクロプロセッサ７はこ
の放電電流が流れる時の放電電流波形と電圧応答波形の
データを取り込み処理する。すなわち、マイクロプロセ
ッサ７は、交流電圧増幅部３ａと３ｃとで増幅された密
閉型鉛蓄電池２の放電電流波形と電圧応答波形のデータ
をそれぞれＡ／Ｄコンバータ３ｂと３ｄを通してデジタ
ル信号として取り込み、マイクロプロセッサ７の第１及
び第２のフーリエ変換手段７１及び７２でそれぞれ放電
周波数を基本とする放電電流波形と電圧応答波形のフー
リエ変換値を求める。この例では、放電制御部７５から
与えられるタイミングで、第１及び第２のフーリエ変換
手段７１及び７２がフーリエ変換を行い、かつインピー
ダンス演算手段７３がインピーダンスの演算を行う。マ
イクロプロセッサ７のインピーダンス演算手段７３で
は、求められた電圧応答波形のフーリエ変換値を前述の
放電電流波形のフーリエ変換値で除して（割って）、蓄
電池の内部インピーダンスを求める。マイクロプロセッ
サ７の劣化判定部７４では得られた内部インピーダンス
を基に密閉型鉛蓄電池２の劣化状態を判定する。得られ
た内部インピーダンス値、密閉型鉛蓄電池２の劣化状態
の判定結果等については表示部４に表示するようにして
いる。以上の内部インピーダンス測定が終了すると充電
装置１は、マイクロプロセッサ７の放電制御部により通
常の浮動充電状態に戻る。
【００２３】このように本発明では充電装置１の出力電
圧を制御することにより密閉型鉛蓄電池２を放電させる
ようにしているため、専用の交流電流通電部が不要とな
り、また、放電周波数成分のフーリエ変換値により内部
インピーダンス値を算出するようにしているため、ノイ
ズ，リプル電圧成分などの影響を受けず正確な内部イン
ピーダンス測定が可能となる。
圧を制御することにより密閉型鉛蓄電池２を放電させる
ようにしているため、専用の交流電流通電部が不要とな
り、また、放電周波数成分のフーリエ変換値により内部
インピーダンス値を算出するようにしているため、ノイ
ズ，リプル電圧成分などの影響を受けず正確な内部イン
ピーダンス測定が可能となる。
【００２４】次に、１２Ｖ，６．５Ａｈの密閉型鉛蓄電
池を備えた電源装置とした実施例において内部インピー
ダンス測定を行った例を示す。充電装置１の浮動充電時
の設定電圧は１３．６５Ｖ、放電時の設定電圧は１０．
９Ｖ、負荷６は約１Ａ流れる負荷である。充電装置１へ
の出力電圧の切換周期は３２ｍｓｅｃ、Ａ／Ｄコンバー
タ３ｂと３ｄのサンプリング間隔は０．５ｍｓｅｃであ
る。従って放電電流の１周期は６４ｍｓｅｃであり、放
電周波数15.625Ｈｚの内部インピーダンスを測定するこ
とになる。この測定を行ったときの放電電流波形を図４
に、電圧応答波形を図５に示す。この波形を高速フーリ
エ変換でフーリエ変換した結果、電流波形の放電周波数
15.625Ｈｚの成分は０．７００Ａ、電圧応答波形の放電
周波数15.625Ｈｚの成分は３０．３ｍＶであった。従っ
て、放電周波数15.652Ｈｚの内部インピーダンスは３
０．３（ｍＶ）／０．７００（Ａ）＝４３．３（ｍΩ）
であった。この値は同一電池を高精度のインピーダンス
測定装置で測定した値４４．６（ｍΩ）とほぼ同じ値で
あり、本発明でもインピーダンス測定装置とほぼ同じ値
が得られた。その結果、得られた内部インピーダンス値
に基づいて従来よりも高い精度で劣化状態を判定するこ
とが可能になることが分かった。
池を備えた電源装置とした実施例において内部インピー
ダンス測定を行った例を示す。充電装置１の浮動充電時
の設定電圧は１３．６５Ｖ、放電時の設定電圧は１０．
９Ｖ、負荷６は約１Ａ流れる負荷である。充電装置１へ
の出力電圧の切換周期は３２ｍｓｅｃ、Ａ／Ｄコンバー
タ３ｂと３ｄのサンプリング間隔は０．５ｍｓｅｃであ
る。従って放電電流の１周期は６４ｍｓｅｃであり、放
電周波数15.625Ｈｚの内部インピーダンスを測定するこ
とになる。この測定を行ったときの放電電流波形を図４
に、電圧応答波形を図５に示す。この波形を高速フーリ
エ変換でフーリエ変換した結果、電流波形の放電周波数
15.625Ｈｚの成分は０．７００Ａ、電圧応答波形の放電
周波数15.625Ｈｚの成分は３０．３ｍＶであった。従っ
て、放電周波数15.652Ｈｚの内部インピーダンスは３
０．３（ｍＶ）／０．７００（Ａ）＝４３．３（ｍΩ）
であった。この値は同一電池を高精度のインピーダンス
測定装置で測定した値４４．６（ｍΩ）とほぼ同じ値で
あり、本発明でもインピーダンス測定装置とほぼ同じ値
が得られた。その結果、得られた内部インピーダンス値
に基づいて従来よりも高い精度で劣化状態を判定するこ
とが可能になることが分かった。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、専
用の交流電流通電部を設けることなく、充電装置の設定
電圧を周期的に切り換えることによって密閉型鉛蓄電池
から負荷電流を周期的に放電し、内部インピーダンスを
測定することができる。また、測定が行われている間も
負荷への電力供給は継続されており、負荷の運転を中断
することなく密閉型鉛蓄電池の内部インピーダンス測定
ができる点でも優れている。また、フーリエ変換を行う
ことにより放電周期成分以外の周波数成分を除去するた
め、ノイズ，リプル電圧などの影響も受けることなく正
確な密閉型鉛蓄電池の内部インピーダンス測定ができる
点でも優れている。
用の交流電流通電部を設けることなく、充電装置の設定
電圧を周期的に切り換えることによって密閉型鉛蓄電池
から負荷電流を周期的に放電し、内部インピーダンスを
測定することができる。また、測定が行われている間も
負荷への電力供給は継続されており、負荷の運転を中断
することなく密閉型鉛蓄電池の内部インピーダンス測定
ができる点でも優れている。また、フーリエ変換を行う
ことにより放電周期成分以外の周波数成分を除去するた
め、ノイズ，リプル電圧などの影響も受けることなく正
確な密閉型鉛蓄電池の内部インピーダンス測定ができる
点でも優れている。
【図１】本発明の密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置の実
施の形態の一例の構成のブロック図である。
施の形態の一例の構成のブロック図である。
【図２】充電装置の一例を示す回路図である。
【図３】マイクロプイロセッサ７で実現する手段を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】密閉型鉛蓄電池の放電電流波形を示す特性線図
である。
である。
【図５】密閉型鉛蓄電池の電圧応答波形を示す特性線図
である。
である。
１ 充電装置 ２ 密閉型鉛蓄電池 ４ 表示部 ５ シャント抵抗 ６ 負荷 ７ マイクロプロセッサ ８ 入力スイッチ部 ３ａ，３ｃ 交流電圧増幅部 ３ｂ，３ｄ Ａ／Ｄコンバータ ７１ 第１のフーリエ変換手段 ７２ 第２のフーリエ変換手段 ７３ インピーダンス演算手段 ７４ 劣化判定部 ７５ 放電制御部
Claims (2)
- 【請求項１】 常時は負荷に直流電力を供給するととも
に密閉型鉛蓄電池を浮動充電する充電装置と、前記密閉
型鉛蓄電池の劣化状態を内部インピーダンスに基づいて
判定する劣化判定装置と、前記劣化判定装置の判定結果
を表示する表示部とを備え、 前記劣化判定装置が前記密閉型鉛蓄電池の前記内部イン
ピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、測定し
た前記内部インピーダンスに基づいて前記密閉型鉛蓄電
池の劣化状態を判定する劣化判定部とを具備している密
閉型鉛蓄電池を備えた電源装置であって、 前記充電装置は、内部インピーダンス測定時に、充電の
ための通常の設定電圧と前記密閉型鉛蓄電池から負荷に
一定周波数の放電電流が流れるようになる低い電圧とを
一定の周期で出力するように構成されており、 前記劣化判定装置の前記インピーダンス測定部は、 前記放電電流を検出する放電電流検出手段と、 前記放電電流検出手段で検出した前記放電電流の放電電
流波形をフーリエ変換して前記一定周波数を基本周波数
とする放電電流波形のフーリエ変換値を求める第１のフ
ーリエ変換手段と、 前記電池の放電中の電池電圧を検出する放電電圧検出手
段と、 前記放電電圧検出手段で検出した放電中の電池電圧の電
圧応答波形をフーリエ変換して前記一定周波数を基本周
波数とする電圧応答波形のフーリエ変換値を求める第２
のフーリエ変換手段と、 前記電圧応答波形のフーリエ変換値を前記放電電流波形
のフーリエ変換値で除して前記内部インピーダンスを求
めるインピーダンス演算手段とを具備してなることを特
徴とする密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置。 - 【請求項２】 前記劣化判定部は前記表示部に前記内部
インピーダンスを表示する請求項１に記載の密閉型鉛蓄
電池を備えた電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21006996A JP3564885B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21006996A JP3564885B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1056744A true JPH1056744A (ja) | 1998-02-24 |
| JP3564885B2 JP3564885B2 (ja) | 2004-09-15 |
Family
ID=16583312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21006996A Expired - Fee Related JP3564885B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3564885B2 (ja) |
Cited By (96)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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