电池寿命预测系统及方法、通讯终端装置、电池寿命预测装置

摘要

本发明提供了一种能预测在远距离的地方工作的电池的寿命的电池寿命预测系统。该电池寿命预测系统包括连接到机器(15)的电池组(10)、通讯终端装置(20)、及设置在远离电池组(10)和通讯终端装置(20)的位置的管理中心(30)。通讯终端装置(20)检测出电池组(10)的内部阻抗，通过通信装置(23)将其发送到设置在管理中心(30)的服务器(32)。服务器(32)根据来自通讯终端装置(20)的电池组(10)的内部阻抗值来预测电池组(10)的寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及电池寿命预测系统、电池寿命预测方法、通讯终端装置、电池寿命预测装置、数据发送程序、电池寿命预测程序及存储了上述各程序的计算机可读取记录介质，特别是涉及能预测在远距离的地方工作的使用电池的机器的电池寿命的电池寿命预测系统、电池寿命预测方法、通讯终端装置、电池寿命预测装置、数据发送程序、电池寿命预测程序、及存储了上述各程序的计算机可读取记录介质。

背景技术

以前的、有关电池的寿命预测的装置，例如被记载在日本专利特开2005-93240号公报(专利文献1)、日本专利特开2005-37233号公报(专利文献2)等中。

根据专利文献1，基于未实际测定、事先实验性地得到的数据，对应状态数据来推测内部阻抗值的时效变化，判断二次电池的劣化。根据专利文献2，在使用蓄电池的内部阻抗成分的测量结果求出用在电源装置的备用设备中的蓄电池的可放电容量时，预先求出蓄电池的标准的容量长年时效变化特性及蓄电池的标准的内部阻抗成分长年时效变化特性，求出表示内部阻抗成分长年时效变化特性的变化率的阻抗成分变化率预测值，以规定的间隔实际测量内部阻抗成分，比较该测量结果和阻抗成分变化率预测值，由此推测可放电容量。

专利文献1：特开2005-93240号公报(第【0011】段等)

专利文献2：特开2005-37233号公报(摘要)

发明内容

以前的电池寿命预测如上述那样进行。在哪篇专利文献中都是，进行电池于所在位置处的寿命的预测，对在远距离的地方工作的电池的寿命没有考虑。而且，根据专利文献1，由于在不实际测定的情况下预测与电池的寿命有关的内部阻抗值，所以存在不能知道正确的寿命这样的问题。另外，根据专利文献2，作为寿命被考虑的是电池的可放电容量，对电池的工作电压没有考虑。

而且，在不做上述预测的情况中，实际上，以记载在机器制造厂的规格说明书等中的电池寿命为目标进行更换。该目标大多是按在比较苛刻的使用情况时不会产生问题的期间来设定的，虽然在温度、使用频度方面，有对电池寿命和善的用法，但也一律在规定的年数更换，从而出现在寿命结束之前未充分地使用电池这样的问题。

本发明是针对上述问题点作出的，其目的在于提供一种能预测在远距离的地方工作的电池的寿命的电池寿命预测系统、电池寿命预测方法、通讯终端装置、电池寿命预测装置、数据发送程序、电池寿命预测程序、及存储了上述各程序的计算机可读取记录介质。

本发明的其它目的在于提供一种能没有浪费地使用电池的电池寿命预测系统、电池寿命预测方法、通讯终端装置、电池寿命预测装置、数据发送程序、电池寿命预测程序、及存储了上述各程序的计算机可读取记录介质。

本发明所涉及的预测电池寿命的电池寿命预测系统包括检测电池的内部阻抗的内部阻抗检测单元、和将内部阻抗检测单元检测出的电池的内部阻抗值发送到设置在外部的寿命预测单元的通讯终端装置，寿命预测单元根据从通讯终端装置发送的内部阻抗，预测电池的寿命。

由于在检测出电池的内部阻抗之后，将其发送给设置在远离电池存在的位置的寿命预测单元，并根据被发送的内部阻抗来预测电池的寿命，因此能在远离的位置预测远距离地方工作的电池的寿命。

优选的是，寿命预测单元以内部阻抗检测单元检测出的内部阻抗为基础，将电池可维持规定电压的期间预测为电池的寿命。

进一步优选的是，规定的电压包括停电时工作的机器可稳定运转的电压。

另外，内部阻抗检测单元包括连接到电池的定电流负荷电路，可以在定电流负荷电路上施加负荷而检测电池的内部阻抗。

在本发明的一个实施方式中，寿命预测单元包括为按规定的间隔监测内部阻抗值而对内部阻抗检测单元进行指示的指示单元。

优选的是，寿命预测单元包括储存成为电池寿命的寿命内部阻抗值的存储单元，将储存在存储单元中的寿命内部阻抗值和内部阻抗检测单元检测出的内部阻抗值进行比较，预测电池的寿命。

本发明的其它方面涉及停电时通报停电发生了的情况，预测备用电池的寿命的电池寿命预测系统。电池寿命预测系统包括：第一运算单元，其根据停电通报后的电池的电池容量来求出可供给的电压；第二运算单元，其求出停电时工作的机器可稳定运转的最低电压值；第三运算单元，其求出第一运算单元计算出的可供给的电压与第二运算单元计算出的可稳定运转的最低电压值的电压差；第四运算单元，其把第三运算单元求出的电压差除以机器工作时的峰值消耗电流值运算来求出电池的内部阻抗值；和寿命预测单元，其根据第四运算单元求出的内部阻抗值来预测电池的寿命。

优选的是，寿命预测单元进一步包括设置在远离电池的位置，将第四运算单元求出的内部阻抗值发送到寿命预测单元的发送单元。

本发明的其它方面涉及停电时通报停电发生了的情况，预测备用电池的寿命的电池寿命预测方法。电池寿命预测方法包括根据停电通报后的电池的电池容量来求出可供给的电压的步骤；求出停电时工作的机器可稳定运转的最低电压值的步骤；求出基于停电通报后的电池容量求出的可供给的电压与可稳定运转的最低电压值的电压差的步骤；把第三运算单元求出的电压差除以机器工作时的峰值消耗电流值来求出电池的内部阻抗值的步骤；和根据上述步骤中求出的电池的内部阻抗值来预测电池的寿命的步骤。

优选的是，包括在根据求出的内部阻抗值来预测电池寿命的步骤之前，将求出的内部阻抗值发送到设置在外部的服务器的步骤，预测电池的寿命的步骤在服务器上进行。

在本发明的其它方面，在远距离的地方预测电池寿命的电池寿命预测方法包括：从规定的服务器指示检测设置在远距离的地方的电池的内部阻抗的步骤；在远距离的地方，按照指示，检测电池的内部阻抗的步骤；将检测出的内部阻抗发送给服务器的步骤；和根据被发送的电池的内部阻抗，在服务器上预测电池的寿命的步骤。

本发明的其它方面涉及为了在远距离的地方预测电池的寿命而发送规定的数据的通讯终端装置。通讯终端装置包括检测作为规定的数据的电池的内部阻抗值的内部阻抗检测单元；和将内部阻抗检测单元检测出的电池的内部阻抗值发送到外部的通信装置。

本发明的其它方面涉及预测设置在远距离的地方的电池的寿命的电池寿命预测装置。电池寿命预测装置包括：接收单元，其从远距离的地方接收电池的内部阻抗值；和寿命预测单元，其根据接收单元接收到的内部阻抗值来预测电池的寿命。

本发明的其它方面涉及数据发送程序。数据发送程序使带通信装置的计算机作为上述的通讯终端装置来工作。

本发明的其它方面涉及电池寿命预测程序。电池寿命预测程序使带通信装置的计算机作为上述的电池寿命预测装置来工作。

另外，数据发送程序及电池寿命预测程序也可以存储在计算机可读取记录介质中。

附图说明

图1为说明电池、讯终端设备和管理中心的相互关系的框图。

图2示表示电池和使用电池的机器的结构的框图。

图3是表示放电特性的坐标图。

图4是以月单位表示电池充电了的情况下的、每一个电池单元的放电容量比与内部阻抗的变化特性的图。

图5是表示脉冲补充充电方式和连续补充充电(过充电)方式的寿命差的图。

图6是表示高温下的放电时间和电压的关系的一个例子的坐标图。

图7是表示电池的各温度下的充电效率的一个例子的坐标图。

图8是表示使用定电流负荷电路测量内部阻抗时的电池的电压值的变化的图。

图9是表示采用劣化了的电池在定电流负荷电路中施加负荷的情况下的电池的电压值的变化的图。

图10是表示寿命时和寿命预测时的内部阻抗的变化特性的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的一种实施方式。图1为表示根据该实施方式的电池寿命预测系统的一个实施例的结构的框图。在该实施方式中，电池寿命预测系统在规定的管理中心管理着设置在远距离的地方的使用电池的机器的电池更换时期。

参照图1，电池寿命预测系统包括与设置在远距离的地方的电池组10相连的通讯终端装置20、和管理中心30。通讯终端装置20和管理中心30分别包括在两者间通信用的通信装置23、31。设置在使用电池的机器15中的电池组10的内部阻抗由通讯终端装置20测定，并被发送到管理中心30的服务器32。这里，作为电池组10，例如，可以是作为停电监测装置或漏电监测装置的备用的二次电池的镍氢电池。另外，像停电监测装置或漏电监测装置那样的使用电池的机器15，通常靠外部电源工作，仅在外部电源停电了的时候靠电池工作。而且，管理中心30用作电池寿命预测装置。

通讯终端装置20包括：连接到电池组10的电池连接器21；连接到电池连接器21的电池电压监测器22；通信装置23，其用于将电池电压监测器22监测到的值发送到设置在外部的管理中心30；及定电流在其中流动的定电流负荷电路25，其设置在电池连接器21和电池电压监测器22之间。电池电压监测器22包含CPU26，在检测电池组10的寿命时，与从CPU26输出的、检测内部阻抗的规定信号响应，使定电流在定电流负荷电路25中流动并检测出电池组10的内部阻抗，将其发送到管理中心30。

另外，作为这种通信装置23，优选FOMA(注册商标)通信装置。而且，CPU26及定电流负荷电路25用作检测电池组10的内部阻抗的内部阻抗检测单元，通信装置23用作发送单元，通信装置31用作接收单元。

管理中心30的服务器32具有用作根据从通讯终端装置20发送的电池的内部阻抗来预测电池组10的寿命的寿命预测单元的未图示的CPU。

接着，对在通讯终端装置20中内部阻抗被测量的电池组10进行说明。图2是表示电池组10周围的构成的框图。参照图2，电池组10包括串联连接的3个电池(以下，存在将单个电池称作“电池单元”的情况)11a～11c、和连接到电池11a～11c的过电流保护元件12。电池组10通过电池连接器13a、13b连接到使用电池的机器15的基板16。另外，尽管图中未示出，但是在电池11a～11c中有内部阻抗，根据该内部阻抗的长年时效变化，由管理中心30的服务器32预测电池组10的预期寿命。这里，电池组10的预期寿命为在环境温度40℃以下的条件下的预期寿命。而且，这里，对于电池组10的寿命，由于需要发送到外部的管理中心30、由管理中心30预测，所以定义为停电时工作的机器可保持能稳定运转的规定电压的期间。因此，这个实施方式中所说的寿命与上述专利文献中所述的可放电容量不同。

这里，作为电池组10的寿命，由于需要在停电的时候进行停电通报，所以设为保持能驱动使用电池的机器15最多10分种的电压的期间。由于停电不会经常发生，所以通常为100％充电。下面对下述情况下的寿命判断用的内部阻抗进行讨论，即，停电时由电池驱动的机器可稳定运转的电池电压(基板16的输入电压)的最低值在这里例如设为3.55V、停电时的平均消耗电流设为0.3A、峰值消耗电流设为0.5A。

另外，停电时工作的机器可稳定运转的规定电压的最小值与CPU26工作所必需的电压相当。

对于图2所示的电池组10的除电池单元11以外的内部阻抗，在过电流保护元件12中设为0.08Ω，电池连接器13a、13b的接触电阻设为0.035Ω×2个＝0.07Ω。从这些值得出阻抗的合计值为0.15Ω。

作为使用条件，产品的可使用温度范围为-10～60℃，全年的大气平均温度为15℃，加上来自所设置的环境的冲击部分+20℃、产品的发热部分+5℃，求出40℃以下的预期寿命。

根据上面情况，停电通报所必需的电池容量为0.3A×10分/60分＝50mAh。

图3为表示电池的放电特性的一个例子的坐标图，横轴表示放电容量，纵轴表示电压。参照图3，在-10℃～40℃的范围中，对于50mAh使用后的电池电压，每一个电池单元1.35V(包含初期电池单元的内部阻抗下降部分)以上，能期待供给产品的电压为1.35V×3个电池单元-0.15Ω×0.5A＝3.98V(负荷0.5A时)以上。

根据该值和上述电路稳定工作所必需的电池电压3.55V，构成电池的3个电池单元的总的内部阻抗必须为(3.98V-3.55V)÷0.5A＝0.86Ω以下。如果将其换算到每一个电池单元，则可以知道是0.86Ω÷3个＝0.29Ω以下就可以了。

图4为以月单位表示对电池例如在40℃下按连续补充充电(1/30It＝约65mA)进行常时充电的情况下的每一个电池单元的放电容量比和内部阻抗的变化特性的图。从左上向右延伸的为表示放电容量比的变化的坐标图，从左下向右延伸的为内部阻抗的变化。参照图4，可以看出，在40℃下，能将每一个电池单元的内部阻抗保持在290mΩ以下的期间，即使长也就24个月的程度。以这个内部阻抗值为基础，预测电池的寿命。

即，在该实施方式中，根据停电通报后的电池的电池容量，求出可供给的电压、停电时工作的机器可稳定运转的最低电压值、及可供给的电压与可稳定运转的最低电压值的电压差，把这个电压差除以机器工作时的峰值消耗电流来求出电池的内部阻抗值，以该内部阻抗值为基础来预测电池的寿命。因此，CPU26作为第1到第4运算单元工作。

图5为表示脉冲补充充电方式与连续补充充电(过充电)方式的寿命差的图。在图中，横轴表示寿命期间，纵轴表示电池的内部阻抗。参照图5，与连续补充充电方式的相比，脉冲补充充电方式的寿命长。

在该实施方式中，可以认为，由于不是连续补充充电，而是以脉冲补充充电方式仅补充自我放电部分，所以与上述连续补充充电(过充电)相比，显示了内部阻抗变化小的特性。因此，作为电池寿命，在40℃以下，能期待达到24个月以上。

接着，作为判断寿命的内部阻抗的其它测定例，对电池的高温时的特性进行说明。图6是表示高温(60℃)下的放电时间(横轴)和电压的关系的一个例子的坐标图。如图6所示，在60℃，在作为停电通报时所必需的电池寿命的50mAh消耗时刻，因为每一个电池单元的电压为1.33V，所以成为1.33V×3个电池单元-0.15Ω×0.5A＝3.92V(负荷0.5A时)以上，3个电池单元的总的内部阻抗必须为(3.92-3.55)÷0.5A＝0.74Ω以下，如果换算成每一个电池单元的话，必须为0.74Ω÷3个＝0.25Ω以下。

虽然由于内部阻抗变化特性在60℃一定时的数据不存在，所以不能正确地预测寿命，但是当适用一般所说的「阿列纽斯的法则」、即，使用环境的温度下降10℃的话，寿命就延长至2倍的「10℃2倍法则」的，可以认为会变成40℃时候的1/4的程度。因此，有成为24个月÷4＝6个月的程度的可能性。

下面对充电效率进行讨论。图7为表示在电池的各温度下的充电效率的一个例子的坐标图。参照图7，可以看出，在-10℃～60℃的大致整个温度范围内，为从约85％到105％，在充电效率上没有特别大的问题。

下面，在上述条件的基础上，对由服务器32预测电池组10的更换时期的方法进行说明。如上所述，例如，为了在寿命的两个月前更换电池，在检测出电池的内部阻抗变成约200mΩ/电池单元以上的时刻更换电池就可以。

图8为表示CPU26使用定电流负荷电路25承载定电流、测定内部阻抗时的电池的电压值的变化的图。电池电压监测器22的CPU26响应来自服务器32的指示，如图8所示，以确定的时间间隔、使电流在定电流负荷电路25中流动例如1秒钟，并对其进行AD变换，由此取得其电压差，如果把该值除以定电流值(这里，例如设为0.45A)，则能推测电池的内部阻抗。

在图8的例子中，由于电压差为124mV，所以成为124mV÷0.45A＝0.276Ω。如上所述，电池组10的除电池单元以外的内部阻抗原来为0.15Ω，所以能推测为(0.276Ω-0.15Ω)÷3＝42mΩ。

接着，对使用例如500次的程度充放电后劣化了的电池、在定电流负荷电路25中施加负荷的情况进行说明。图9为表示该情况的电压的变化的图。在图9中，和图8一样，通1秒钟电流，求出差。这里，产生约320mV的差。因此，成为320mV÷0.45A＝0.711Ω。和上述相同，能推测为(0.711Ω-0.15Ω)÷3＝187mΩ。因此，可以认为是接近寿命的2个月前的状态的电池。

接着，对管理中心30进行说明。回到图1，管理中心30的服务器32在预定的期间，例如1～30日中按1次的程度，通过通信装置31、23，向通讯终端装置20指示测定电池的内部阻抗，以监测电池的内部阻抗的变化。通讯终端装置20响应该指示，测量电池组10的内部阻抗值，并使用通信装置23将其发送到服务器32。因此，服务器32用作指示单元。另外，服务器32也可以具有如硬盘那样的存储单元，并预先在那里储存成为电池11的寿命的寿命内部阻抗值，将该值与电池电压监测器22的CPU26检测出的电池11的内部阻抗进行比较，以预测电池11的寿命。

接着，对该电池寿命的预测处理进行说明。图10是与图4同样的坐标图。在这里示出由可输出规定电压的内部阻抗表示的寿命、及其2个月前的内部阻抗值。图1所示的服务器32的图中未示出的CPU使用图10所示的图预测电池的寿命。

也就是说，管理中心30的服务器32，通过预先与成为寿命判断的基准的内部阻抗值(例如，如果是2个月前，200mΩ)进行比较，判断电池的寿命，并与用户联系。这里，虽然在服务器32中保存电池的内部阻抗值，并形成如图10所示的坐标图，由此预测内部阻抗值的变化的倾斜度、推测寿命，，但是，不限于此，也可以在通讯终端装置20中制作内部阻抗的变化坐标图。

如上所述，在该实施方式中，由于能在管理中心预测设置在远距离的地方的电池的寿命，所以不用特意到设置地方就能预测在远距离的地方工作的电池的寿命。

而且，由于能实时地知道电池的寿命，所以能没有浪费地使用电池，而不必像以前那样在预先确定的一定时期更换电池。

另外，虽然在上述实施方式中按到寿命的2个月前来预测电池的更换时期，但是不限于此，也可以按到寿命的1个月前等任意的时期进行预测。

另外，在上述实施方式中，对为了检测出电池的内部阻抗、采用在定电流负荷电路中通电流的直流法进行的例子进行了说明，但是，不限于此，也可以采用根据给电池通以微小的交流电流时的电压变化来检测的交流法。如果采用交流法，则由于通以交流电流，所以和直流法不同，有在测量前后电池的状态不变化(即使测量内部阻抗，容量也不减少)这样的优点。

而且，虽然在上述实施方式中，适用于预测不常时使用、而是仅在停电时使用的电池的寿命的情况，但是，不限于此，也可以适用于常时使用的二次电池。

在该实施方式中，作为监测寿命的电池的例子，举出了作为漏电监测装置用的二次电池的镍氢电池，但是，不限于此，可以适用于任意的电池。

在上述实施方式中，对电池组由三个电池单元构成的例子进行了说明，但是，不限于此，可以用任意数目的电池单元构成电池组。

而且，在上述实施方式中，对通讯终端装置响应来自设置在远距离的地方的管理中心的指示、测定电池的内部阻抗的情况进行了说明，但是，不限于此，也可以用通讯终端装置预测电池的寿命，并将其值发送到管理中心。

而且，在上述实施方式中，对通信装置使用了FOMA(注册商标)的通信装置的情况进行了说明，但是，不限于此，也可以使用其他的通信装置。另外，不限于无线装置，也可以使用有线通信装置。

而且，在上述实施方式中，对构成电池寿命预测系统的、通讯终端装置和设置在管理中心的服务器等都为专用装置的情况进行了说明，但是，不限于此，也可以将通讯终端装置及服务器等分别作为带通信装置的通用个人电脑，将通讯终端装置及服务器等的工作分别作为数据发送程序及电池寿命预测程序，用这些程序使个人电脑工作。这种情况下，这些程序可以由像光盘、硬盘那样的记录介质提供，也可以通过网络从图中未示出的网上的程序服务器下载。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限于图示的实施方式。对于图中未示出的实施方式，在与本发明相同的范围内、或与其等同的范围内，可以进行各种修正或变形。