蓄電装置検査方法
【課題】複数のキャパシタモジュールからなる蓄電装置における不良キャパシタセルを簡便で効率的に発見する方法。
【解決手段】複数のキャパシタセルと並列に接続され、複数のキャパシタセルが満充電に達すると満充電信号を発する複数の並列モニタとからなるキャパシタモジュールより構成される蓄電装置の検査方法であり、キャパシタモジュールそれぞれの電圧を検出するステップと、キャパシタモジュールからの並列モニタ信号を検出するステップと、検出電圧値が所定の範囲内にあるときの並列モニタ信号検出回数をそれぞれのキャパシタモジュール毎に計数する正常検出計数ステップと、検出電圧値が所定の範囲外にあるときの並列モニタ信号検出回数をそれぞれのキャパシタモジュール毎に計数する異常検出計数ステップと、該異常検出計数ステップで検出された信号を発したキャパシタモジュールを不良キャパシタモジュールと判定するステップと、からなる。
【解決手段】複数のキャパシタセルと並列に接続され、複数のキャパシタセルが満充電に達すると満充電信号を発する複数の並列モニタとからなるキャパシタモジュールより構成される蓄電装置の検査方法であり、キャパシタモジュールそれぞれの電圧を検出するステップと、キャパシタモジュールからの並列モニタ信号を検出するステップと、検出電圧値が所定の範囲内にあるときの並列モニタ信号検出回数をそれぞれのキャパシタモジュール毎に計数する正常検出計数ステップと、検出電圧値が所定の範囲外にあるときの並列モニタ信号検出回数をそれぞれのキャパシタモジュール毎に計数する異常検出計数ステップと、該異常検出計数ステップで検出された信号を発したキャパシタモジュールを不良キャパシタモジュールと判定するステップと、からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のキャパシタモジュールからなる蓄電装置における不良キャパシタセルを見出すための蓄電装置検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大電流の充放電が可能な電気二重層キャパシタが注目されている。電気二重層キャパシタは、電極と電解液との界面においてイオンの分極によりできる電気二重層を利用したキャパシタであり、従来のキャパシタに比較して大容量の静電容量を充電できるとともに、急速充放電が可能であり、その応用が期待されている。この電気二重層キャパシタの用途としては、メモリバックアップ用や電気自動車のパワーアシスト用や電力貯蔵用蓄電池代替などがあり、小容量品から大容量品まで幅広く検討されている。本件出願人は、例えば複数の電気二重層キャパシタのセルを直列に接続し、各キャパシタセルを並列モニタで監視しつつ充放電を行う電子回路と組み合わせて構成したキャパシタ蓄電装置を、ＥＣＳ(Energy Capacitor System）またはＥＣａＳＳ（Energy Capacitor Systems）(登録商標)として提案している。ここで、並列モニタは、複数の電気二重層キャパシタが直列に接続されたキャパシタバンクの各電気二重層キャパシタの端子間に接続され、キャパシタバンクの充電電圧が並列モニタの設定値を越えると充電電流をバイパスする装置である。
【０００３】
上記並列モニタを備えたキャパシタバンクは、充電する際にキャパシタバンクの充電電圧が設定値以上に上昇しないように充電電流をバイパスして一定に保つので、キャパシタバンク内のすべての電気二重層キャパシタは、設定された電圧まで均等に充電され、電気二重層キャパシタの蓄積能力をほぼ１００パーセント発揮させることができる。したがって、並列モニタは、キャパシタの特性のバラツキや残留電荷の大小がある場合にも、最大電圧の均等化、逆流防止、充電終止電圧の検出と制御などを行い、耐電圧いっぱいまで使えるようにするものとして、きわめて大きな役割を持ち、エネルギー密度の有効利用の手段として不可欠な装置である。このような並列モニタについては、特許文献１（特許第３３０６３２５号公報）等に開示されている。
【特許文献１】特許第３３０６３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなＥＣＳやＥＣａＳＳにおいては、複数のキャパシタセルと並列モニタとであらかじめキャパシタモジュールを構成しておき、このキャパシタモジュールを基本構成単位として顧客に提供する形態が検討されている。このようなキャパシタモジュールにおいては、キャパシタセルの個数が異なるいくつかのバリエーションを用意しておき、顧客は、これらのキャパシタモジュールのバリエーションから選択し、適宜これらを組み合わせることによって自らの設計仕様に最適な蓄電装置を構成することができる。
【０００５】
このようなキャパシタモジュールを複数用いて蓄電装置を構成したときにおいて、何らかの異常が検出されたとき、蓄電装置を構成するキャパシタモジュールが全体的に不良であることは極めてまれであり、キャパシタモジュールを構成する複数のキャパシタセルのうちのどれかが、不良であることが多い。ところが、複数のキャパシタモジュールによって蓄電装置を構成し、この蓄電装置に不具合が発生したときにどのキャパシタセルに問題があるかを見極める簡便で効率的な方法についての提案例は見あたらない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、複数のキャパシタと、該複数のキャパシタセルと並列に接続され、該複数のキャパシタセルが満充電に達すると満充電信号を発する複数の並列モニタとからなるキャパシタモジュールを、複数接続して構成した蓄電装置の検査を行う蓄電装置検査方法において、複数のキャパシタモジュールそれぞれの電圧を検出する電圧検出する電圧検出ステップと、複数のキャパシタモジュールからの並列モニタ信号を検出する信号検出ステップと、該信号検出ステップで並列モニタ信号を検出した際、検出電圧値が所定の範囲内にあるときの並列モニタ信号検出回数を、それぞれのキャパシタモジュール毎に計数する正常検出計数ステップと、該信号検出ステップで並列モニタ信号を検出した際、検出電圧値が所定の範囲外にあるときの並列モニタ信号検出回数を、それぞれのキャパシタモジュール毎に計数する異常検出計数ステップと、該異常検出計数ステップで検出された信号を発したキャパシタモジュールを不良キャパシタモジュールと判定する第１キャパシタモジュール判定ステップと、からなることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の蓄電装置検査方法において、該正常検出計数ステップで検出されたそれぞれのキャパシタモジュール毎の並列モニタ信号検出回数の平均値と、一つのキャパシタモジュールの並列モニタ信号検出回数との差の絶対値が所定の範囲内にないときに、当該一つのキャパシタモジュールを不良キャパシタモジュールと判定する第２キャパシタモジュール判定ステップと、からなることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、該第１キャパシタモジュール判定ステップと該第２キャパシタモジュール判定ステップとで不良と判定された不良キャパシタモジュールに対して定電流で充電を行う定電流充電ステップと、当該不良キャパシタモジュールを構成するそれぞれのキャパシタセルの電圧検出するセル電圧検出ステップと、該定電流充電ステップによって該セル電圧検出ステップで検出されたそれぞれのキャパシタセルの電圧上昇幅を記録する上昇電圧幅記録ステップと、該上昇電圧幅記録ステップで記録されたそれぞれのキャパシタセルの平均値と、一つのキャパシタセルの上昇電圧幅との差の絶対値が所定の範囲内にないときに、当該一つのキャパシタセルを不良キャパシタセルと判定するキャパシタセル判定ステップと、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法によれば、キャパシタモジュールを複数用いて構成した蓄電装置の、複数のキャパシタモジュールのうちどのキャパシタモジュールに不良があるかを見極めた上で、さらに不良キャパシタモジュール中のどのキャパシタセルに不良があるかを段階的に検査するものであり、データロガーや充電装置などの簡単な構成により効率的に不良キャパシタセルを突き止めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。まず、蓄電装置を構成するキャパシタモジュールについて説明する。図１は、キャパシタモジュールのブロック構成を示す図である。図１において、ＭNはキャパシタモジュール、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎは単位キャパシタセル、ｐｍ１、ｐｍ２、ｐｍ３・・・ｐｍｎは並列モニタ、ＯＲは論理和回路、をそれぞれ示している。このようなキャパシタモジュールＭNは、単位キャパシタセルであるＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎの直列接続をパッケージしたものである。また、キャパシタモジュールＭNは、端子Ｔ−Ｔ’間に充電源や負荷を接続して、充放電を行うものである。単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎのそれぞれには並列モニタｐｍ１、ｐｍ２、ｐｍ３・・・ｐｍｎが図示するように並列に接続されている。
【００１１】
並列モニタｐｍ１、ｐｍ２、ｐｍ３・・・ｐｍｎはそれぞれに並列接続されている単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎを監視するものであり、監視対象のキャパシタセルが満充電に達したときにｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号・・・ｆｎ信号を発する。ｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号・・・ｆｎ信号は論理和回路ＯＲで論理和がとられる。論理和回路ＯＲの出力はキャパシタモジュールＭN全体のＦN信号としてモジュール外部に出力される。論理和回路ＯＲはｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号・・・ｆｎ信号からの論理和をとるので、このＦN信号が出力されるということは、単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎのうちの少なくとも１つのキャパシタセルが満充電に達していることを意味する。
【００１２】
次に、単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎのそれぞれに接続され、キャパシタセルを監視する並列モニタｐｍ１、ｐｍ２、ｐｍ３・・・ｐｍｎについて説明する。図２は、キャパシタモジュールＭNに内蔵される一つの並列モニタＰＭの回路構成を示す図である。図２は、キャパシタモジュールＭNのうちの一つのキャパシタセルＣに並列に接続される並列モニタＭを抜き出して示したものであり、Ｔｒはトランジスタ、Ｒは抵抗、ＣＭＰはコンパレータ、Ｖｒｅｆは基準電圧をそれぞれ示している。
【００１３】
以上の構成の並列モニタＭの動作について説明する。基準電圧Ｖｒｅｆには、キャパシタセルＣの満充電電圧（一般には、キャパシタセルＣの定格電圧）が設定される。並列モニタＰＭは、コンパレータＣＭＰにおいて、各キャパシタセルＣの端子間（Ｔ−Ｔ’間）の電圧を、この基準電圧Ｖｒｅｆと比較・監視し、キャパシタセルＣの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆによる設定値を越えるとトランジスタＴｒをオンにして充電電流をバイパスするとともに、キャパシタセルＣが満充電に達したことを並列モニタＭ外部に報知するＦｎ信号を発するように構成されている。
【００１４】
次に、本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法について説明する。まず本発明で検査対象とする蓄電装置について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法を説明する図である。図４において、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３はキャパシタモジュール、ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３はキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３のためのＦ信号発生手段、１０はデータロガー、２０は蓄電装置をそれぞれ示している。
【００１５】
蓄電装置２０は本例においては、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３を３つ直列に接続したものであり、端子Ｔ−Ｔ’間に充電源や負荷を接続して、充放電を行うものである。ここで、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３は全て同じ規格のモジュールであると仮定する。
【００１６】
キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３は、前記のように複数の単位キャパシタセルからなるものである。図４において、蓄電装置２０は３つのキャパシタモジュールによって構成する例について示しているが、本発明においては特に３つのキャパシタモジュールに限定することに意味はなく、本実施形態はあくまで理解しやすいように例示的に示したものである。
【００１７】
キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３のそれぞれは、本実施形態においては不図示の３つの単位キャパシタセルからなるものとしてある。これも先ほどと同様に例示的に示すためにセル数を限定したものである。それぞれのキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３において、それぞれの単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３からは、満充電検出信号であるｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号が発せられるようになっており、これをＦ信号発生手段ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３が受信する形式となっている。Ｆ信号発生手段ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３は、ｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号を一つでも受信すると、Ｆ信号を発生する構成であり、具体的にはｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号の論理和をとる回路である。
【００１８】
ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３はキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３のためのＦ信号発生手段であり、それぞれ満充電検出信号であるＦ１信号、Ｆ２信号、Ｆ３信号を発するようになっている。Ｆ１信号、Ｆ２信号、Ｆ３信号はキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３の満充電信号としてデータロガー１０に入力される。
【００１９】
データロガー１０は、キャパシタモジュールＭ１の端子間の電圧Ｖ１、キャパシタモジュールＭ２の端子間の電圧Ｖ２、キャパシタモジュールＭ３の端子間の電圧Ｖ３、Ｆ１信号、Ｆ２信号、Ｆ３信号に係るデータを取得・記録する構成である。
【００２０】
図３は、データロガーで取得・記録するデータ例を示す図である。図３において、横軸は時間経過、最上段は電圧、第２段目はＦ１信号出力タイミング、第３段目はＦ２信号出力タイミング、第４段目はＦ３信号出力タイミングをそれぞれ示している。図３に示す例においては、キャパシタモジュールＭ１のカウント値がＮOK1＝３、ＮNG1＝０であり、キャパシタモジュールＭ２のカウント値がＮOK2＝２、ＮNG2＝３であり、キャパシタモジュールＭ３のカウント値がＮOK3＝１、ＮNG3＝０である。
【００２１】
次に、図４のような蓄電装置２０における検査方法について説明する。データロガー１０において取得するデータの構成について説明する。なお、以下において、α、β（＞０）は基準値からの許容ずれ電圧値を示している。また、基準として「３Ｖｒｅｆ」が用いられているのは、キャパシタモジュールが３つの単位キャパシタセルからなることによる。データロガーでは、取得した電圧データとＦ信号データに基づいて以下のようなカウント値を得る。
（キャパシタモジュールＭ１についてのカウント値）
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ１＜３Ｖｒｅｆ＋３βのときのＦ信号のカウント値：ＮOK1
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ１＜３Ｖｒｅｆ＋３β以外のときのＦ信号のカウント値：ＮNG1
（キャパシタモジュールＭ２についてのカウント値）
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ２＜３Ｖｒｅｆ＋３βのときのＦ信号のカウント値：ＮOK2
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ２＜３Ｖｒｅｆ＋３β以外のときのＦ信号のカウント値：ＮNG2
（キャパシタモジュールＭ３についてのカウント値）
Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ３＜Ｖｒｅｆ＋３βのときのＦ信号のカウント値：ＮOK3
Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ３＜Ｖｒｅｆ＋３β以外のときのＦ信号のカウント値：ＮNG3
ＮNG1がカウントされた場合にはキャパシタモジュールＭ１が、また、ＮNG2がカウントされた場合にはキャパシタモジュールＭ２が、また、ＮNG3がカウントされた場合にはキャパシタモジュールＭ３が不良であると判定する。これは、３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ３＜３Ｖｒｅｆ＋３β以外のときＦ信号が発せられるのは明らかに異常であるからである。
【００２２】
次に、Ｆ信号発生率の相対比較による判定を行う。以下のような計算においてＡＶＧ（ｘ、ｙ、ｚ）はｘ、ｙ、ｚの平均値を示す。また、Ｍは所定の基準値である。
（キャパシタモジュールＭ１についての判定）
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK1｜≦Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ１正常
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK1｜＞Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ１不良
（キャパシタモジュールＭ２についての判定）
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK2｜≦Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ２正常
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK2｜＞Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ２不良
（キャパシタモジュールＭ３についての判定）
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK3｜≦Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ３正常
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK3｜＞Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ３不良
以上のような方法によって、本発明ではまず蓄電装置２０におけるキャパシタモジュールの不良を発見するようにする。
【００２３】
以上、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３を直列に接続した蓄電装置２０について説明したが、次にキャパシタモジュールを並列に接続した蓄電装置についても説明する。図５は、本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法を説明する図である。図５において、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３はキャパシタモジュール、ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３はキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３のためのＦ信号発生手段、１０はデータロガー、２０は蓄電装置をそれぞれ示している。
【００２４】
蓄電装置２０は本例においては、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３を３つ並列に接続したものであり、端子Ｔ−Ｔ’間に充電源や負荷を接続して、充放電を行うものである。ここで、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３は全て同じ規格のモジュールであると仮定する。
【００２５】
直列の例でも示したとおり、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３は、前記のように複数の単位キャパシタセルからなるものである。また、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３のそれぞれは、本実施形態においては不図示の３つの単位キャパシタセルからなるものとしてある。
【００２６】
それぞれのキャパシタセルＭ１、Ｍ２、Ｍ３からは、満充電検出信号であるｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号が発せられるようになっており、これをＦ信号発生手段ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３が受信する形式となっている。Ｆ信号発生手段ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３は、ｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号を一つでも受信すると、Ｆ信号を発生する構成であり、具体的にはｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号の論理和をとる回路である。
【００２７】
ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３はキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３のためのＦ信号発生手段であり、それぞれ満充電検出信号であるＦ１信号、Ｆ２信号、Ｆ３信号を発するようになっている。Ｆ１信号、Ｆ２信号、Ｆ３信号はキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３の満充電信号として、データロガー１０に入力される。
【００２８】
並列接続の蓄電装置２０の場合には、データロガー１０は、キャパシタモジュールＭ１、キャパシタモジュールＭ２、キャパシタモジュールＭ３の共通の電圧Ｖに係るデータ及びＦ１信号、Ｆ２信号、Ｆ３信号に係るデータを取得・記録する構成となっている。
【００２９】
次に、図５のような蓄電装置２０における検査方法について説明する。データロガー１０において取得するデータの構成について説明する。なお、以下において、α、β（＞０）は基準値からの許容ずれ電圧値を示している。また、基準として「３Ｖｒｅｆ」が用いられているのは、キャパシタモジュールが３つの単位キャパシタセルからなることによる。データロガーでは、取得した電圧データとＦ信号データに基づいて以下のようなカウント値を得る。
（キャパシタモジュールＭ１についてのカウント値）
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ＜３Ｖｒｅｆ＋３βのときのＦ信号のカウント値：ＮOK1
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ＜３Ｖｒｅｆ＋３β以外のときのＦ信号のカウント値：ＮNG1
（キャパシタモジュールＭ２についてのカウント値）
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ＜３Ｖｒｅｆ＋３βのときのＦ信号のカウント値：ＮOK2
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ＜３Ｖｒｅｆ＋３β以外のときのＦ信号のカウント値：ＮNG2
（キャパシタモジュールＭ３についてのカウント値）
Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ＜Ｖｒｅｆ＋３βのときのＦ信号のカウント値：ＮOK3
Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ＜Ｖｒｅｆ＋３β以外のときのＦ信号のカウント値：ＮNG3
ＮNG1がカウントされた場合にはキャパシタモジュールＭ１が、また、ＮNG2がカウントされた場合にはキャパシタモジュールＭ２が、また、ＮNG3がカウントされた場合にはキャパシタモジュールＭ３が不良であると判定する。これは、３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ３＜３Ｖｒｅｆ＋３β以外のときＦ信号が発せられるのは明らかに異常であるからである。
【００３０】
次に、Ｆ信号発生率の相対比較による判定を行う。以下のような計算においてＡＶＧ（ｘ、ｙ、ｚ）はｘ、ｙ、ｚの平均値を示す。また、Ｍは所定の基準値である。
（キャパシタモジュールＭ１についての判定）
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK1｜≦Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ１正常
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK1｜＞Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ１不良
（キャパシタモジュールＭ２についての判定）
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK2｜≦Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ２正常
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK2｜＞Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ２不良
（キャパシタモジュールＭ３についての判定）
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK3｜≦Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ３正常
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK3｜＞Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ３不良
以上のような方法によって、本発明ではまず蓄電装置２０におけるキャパシタモジュールの不良を発見するようにする。
【００３１】
以上の方法で蓄電装置２０におけるキャパシタモジュールの不良を確認できた後、引き続いて不良キャパシタモジュールの解析を行う。以下、不良キャパシタモジュールの解析について説明する。図６は、本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法において不良キャパシタモジュールの解析を説明する図である。図６において、Ｍｂは単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３からなる不良キャパシタモジュール、ｄｖ１、ｄｖ２、ｄｖ３は単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３のそれぞれの電圧を検出する電圧検出手段、１０は電圧検出手段ｄｖ１、ｄｖ２、ｄｖ３で検出した各電圧データを取得・記録するデータロガーを示している。
【００３２】
不良キャパシタモジュールＭｂにおいて、どの単位キャパシタセルについて不良があるかについては、端子Ｔ−Ｔ’間に対して定電流充電を行い、単位キャパシタセル中の全てのキャパシタセルに対して均等に充電する。すなわち、不良キャパシタモジュールＭｂをｔ0からｔ1までの間に、所定の定電流Ｉ0にて充電する。このとき、データロガー１０によって、キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３の電圧の変動を観測する。データロガー１０によって記録された充電開始時（ｔ0）における単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３の電圧を、Ｖ10、Ｖ20、Ｖ30とし、充電終了時（ｔ1）における単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３の電圧を、Ｖ11、Ｖ21、Ｖ31とする。ただし、Ｖ11、Ｖ21、Ｖ31は、Ｖｒｅｆよりも小さい電圧でなければならない。
【００３３】
ここで、ΔＶ1＝Ｖ11−Ｖ10、ΔＶ2＝Ｖ21−Ｖ20、ΔＶ3＝Ｖ31−Ｖ30とし、
ΔＶmax＝ＭＡＸ（ΔＶ1，ΔＶ2，ΔＶ3）、
ΔＶmin＝ＭＩＮ（ΔＶ1，ΔＶ2，ΔＶ3）とする。
【００３４】
なお、ＭＡＸ（ｘ，ｙ，ｚ）は、ｘ、ｙ、ｚのうちの最大値を示し、ＭＩＮ（ｘ，ｙ，ｚ）は、ｘ、ｙ、ｚのうちの最小値を示す。
【００３５】
ΔＶmaxとなったセルは容量が他のセルよりも少ない可能性があり、ΔＶminとなったセルは漏れ電流が他のセルよりも大きい可能性があるので、次のような判定を行う。ここで、充電電流と充電時間とセル静電容量（公称値）から決まる電圧変化（＝Iｔ／Ｃ）をΔＶｒｅとし、許容ずれ電圧値をγとする。
（キャパシタセルＣ１についての判定）
ΔＶｒｅ―γ＞ΔＶ１の場合：漏れ電流が大きい可能性がある。
ΔＶｒｅ＋γ＜ΔＶ１の場合：静電容量が小さい（劣化している）か短絡の可能性がある。
ΔＶｒｅ≦ΔＶ１≦ΔＶｒｅ＋γの場合：正常
（キャパシタセルＣ２についての判定）
ΔＶｒｅ―γ＞ΔＶ２の場合：漏れ電流が大きい可能性がある。
ΔＶｒｅ＋γ＜ΔＶ２の場合：静電容量が小さい（劣化している）か短絡の可能性がある。
ΔＶｒｅ≦ΔＶ２≦ΔＶｒｅ＋γの場合：正常
（キャパシタセルＣ３についての判定）
ΔＶｒｅ―γ＞ΔＶ３の場合：漏れ電流が大きい可能性がある。
ΔＶｒｅ＋γ＜ΔＶ３の場合：静電容量が小さい（劣化している）か短絡の可能性がある。
ΔＶｒｅ≦ΔＶ３≦ΔＶｒｅ＋γの場合：正常
以上、本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法によれば、キャパシタモジュールを複数用いて構成した蓄電装置の、複数のキャパシタモジュールのうちどのキャパシタモジュールに不良があるかを見極めた上で、さらに不良キャパシタモジュール中のどのキャパシタセルに不良があるかを段階的に検査するものであり、データロガーや充電装置などの簡単な構成により効率的に不良キャパシタセルを突き止めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】キャパシタモジュールのブロック構成を示す図である。
【図２】キャパシタモジュールＭNに内蔵される一つの並列モニタＰＭの回路構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法において、データロガーで取得・記録するデータ例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法において不良キャパシタモジュールの解析を説明する図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０・・・データロガー、２０・・・蓄電装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のキャパシタモジュールからなる蓄電装置における不良キャパシタセルを見出すための蓄電装置検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大電流の充放電が可能な電気二重層キャパシタが注目されている。電気二重層キャパシタは、電極と電解液との界面においてイオンの分極によりできる電気二重層を利用したキャパシタであり、従来のキャパシタに比較して大容量の静電容量を充電できるとともに、急速充放電が可能であり、その応用が期待されている。この電気二重層キャパシタの用途としては、メモリバックアップ用や電気自動車のパワーアシスト用や電力貯蔵用蓄電池代替などがあり、小容量品から大容量品まで幅広く検討されている。本件出願人は、例えば複数の電気二重層キャパシタのセルを直列に接続し、各キャパシタセルを並列モニタで監視しつつ充放電を行う電子回路と組み合わせて構成したキャパシタ蓄電装置を、ＥＣＳ(Energy Capacitor System）またはＥＣａＳＳ（Energy Capacitor Systems）(登録商標)として提案している。ここで、並列モニタは、複数の電気二重層キャパシタが直列に接続されたキャパシタバンクの各電気二重層キャパシタの端子間に接続され、キャパシタバンクの充電電圧が並列モニタの設定値を越えると充電電流をバイパスする装置である。
【０００３】
上記並列モニタを備えたキャパシタバンクは、充電する際にキャパシタバンクの充電電圧が設定値以上に上昇しないように充電電流をバイパスして一定に保つので、キャパシタバンク内のすべての電気二重層キャパシタは、設定された電圧まで均等に充電され、電気二重層キャパシタの蓄積能力をほぼ１００パーセント発揮させることができる。したがって、並列モニタは、キャパシタの特性のバラツキや残留電荷の大小がある場合にも、最大電圧の均等化、逆流防止、充電終止電圧の検出と制御などを行い、耐電圧いっぱいまで使えるようにするものとして、きわめて大きな役割を持ち、エネルギー密度の有効利用の手段として不可欠な装置である。このような並列モニタについては、特許文献１（特許第３３０６３２５号公報）等に開示されている。
【特許文献１】特許第３３０６３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなＥＣＳやＥＣａＳＳにおいては、複数のキャパシタセルと並列モニタとであらかじめキャパシタモジュールを構成しておき、このキャパシタモジュールを基本構成単位として顧客に提供する形態が検討されている。このようなキャパシタモジュールにおいては、キャパシタセルの個数が異なるいくつかのバリエーションを用意しておき、顧客は、これらのキャパシタモジュールのバリエーションから選択し、適宜これらを組み合わせることによって自らの設計仕様に最適な蓄電装置を構成することができる。
【０００５】
このようなキャパシタモジュールを複数用いて蓄電装置を構成したときにおいて、何らかの異常が検出されたとき、蓄電装置を構成するキャパシタモジュールが全体的に不良であることは極めてまれであり、キャパシタモジュールを構成する複数のキャパシタセルのうちのどれかが、不良であることが多い。ところが、複数のキャパシタモジュールによって蓄電装置を構成し、この蓄電装置に不具合が発生したときにどのキャパシタセルに問題があるかを見極める簡便で効率的な方法についての提案例は見あたらない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、複数のキャパシタと、該複数のキャパシタセルと並列に接続され、該複数のキャパシタセルが満充電に達すると満充電信号を発する複数の並列モニタとからなるキャパシタモジュールを、複数接続して構成した蓄電装置の検査を行う蓄電装置検査方法において、複数のキャパシタモジュールそれぞれの電圧を検出する電圧検出する電圧検出ステップと、複数のキャパシタモジュールからの並列モニタ信号を検出する信号検出ステップと、該信号検出ステップで並列モニタ信号を検出した際、検出電圧値が所定の範囲内にあるときの並列モニタ信号検出回数を、それぞれのキャパシタモジュール毎に計数する正常検出計数ステップと、該信号検出ステップで並列モニタ信号を検出した際、検出電圧値が所定の範囲外にあるときの並列モニタ信号検出回数を、それぞれのキャパシタモジュール毎に計数する異常検出計数ステップと、該異常検出計数ステップで検出された信号を発したキャパシタモジュールを不良キャパシタモジュールと判定する第１キャパシタモジュール判定ステップと、からなることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の蓄電装置検査方法において、該正常検出計数ステップで検出されたそれぞれのキャパシタモジュール毎の並列モニタ信号検出回数の平均値と、一つのキャパシタモジュールの並列モニタ信号検出回数との差の絶対値が所定の範囲内にないときに、当該一つのキャパシタモジュールを不良キャパシタモジュールと判定する第２キャパシタモジュール判定ステップと、からなることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、該第１キャパシタモジュール判定ステップと該第２キャパシタモジュール判定ステップとで不良と判定された不良キャパシタモジュールに対して定電流で充電を行う定電流充電ステップと、当該不良キャパシタモジュールを構成するそれぞれのキャパシタセルの電圧検出するセル電圧検出ステップと、該定電流充電ステップによって該セル電圧検出ステップで検出されたそれぞれのキャパシタセルの電圧上昇幅を記録する上昇電圧幅記録ステップと、該上昇電圧幅記録ステップで記録されたそれぞれのキャパシタセルの平均値と、一つのキャパシタセルの上昇電圧幅との差の絶対値が所定の範囲内にないときに、当該一つのキャパシタセルを不良キャパシタセルと判定するキャパシタセル判定ステップと、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法によれば、キャパシタモジュールを複数用いて構成した蓄電装置の、複数のキャパシタモジュールのうちどのキャパシタモジュールに不良があるかを見極めた上で、さらに不良キャパシタモジュール中のどのキャパシタセルに不良があるかを段階的に検査するものであり、データロガーや充電装置などの簡単な構成により効率的に不良キャパシタセルを突き止めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。まず、蓄電装置を構成するキャパシタモジュールについて説明する。図１は、キャパシタモジュールのブロック構成を示す図である。図１において、ＭNはキャパシタモジュール、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎは単位キャパシタセル、ｐｍ１、ｐｍ２、ｐｍ３・・・ｐｍｎは並列モニタ、ＯＲは論理和回路、をそれぞれ示している。このようなキャパシタモジュールＭNは、単位キャパシタセルであるＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎの直列接続をパッケージしたものである。また、キャパシタモジュールＭNは、端子Ｔ−Ｔ’間に充電源や負荷を接続して、充放電を行うものである。単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎのそれぞれには並列モニタｐｍ１、ｐｍ２、ｐｍ３・・・ｐｍｎが図示するように並列に接続されている。
【００１１】
並列モニタｐｍ１、ｐｍ２、ｐｍ３・・・ｐｍｎはそれぞれに並列接続されている単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎを監視するものであり、監視対象のキャパシタセルが満充電に達したときにｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号・・・ｆｎ信号を発する。ｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号・・・ｆｎ信号は論理和回路ＯＲで論理和がとられる。論理和回路ＯＲの出力はキャパシタモジュールＭN全体のＦN信号としてモジュール外部に出力される。論理和回路ＯＲはｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号・・・ｆｎ信号からの論理和をとるので、このＦN信号が出力されるということは、単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎのうちの少なくとも１つのキャパシタセルが満充電に達していることを意味する。
【００１２】
次に、単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎのそれぞれに接続され、キャパシタセルを監視する並列モニタｐｍ１、ｐｍ２、ｐｍ３・・・ｐｍｎについて説明する。図２は、キャパシタモジュールＭNに内蔵される一つの並列モニタＰＭの回路構成を示す図である。図２は、キャパシタモジュールＭNのうちの一つのキャパシタセルＣに並列に接続される並列モニタＭを抜き出して示したものであり、Ｔｒはトランジスタ、Ｒは抵抗、ＣＭＰはコンパレータ、Ｖｒｅｆは基準電圧をそれぞれ示している。
【００１３】
以上の構成の並列モニタＭの動作について説明する。基準電圧Ｖｒｅｆには、キャパシタセルＣの満充電電圧（一般には、キャパシタセルＣの定格電圧）が設定される。並列モニタＰＭは、コンパレータＣＭＰにおいて、各キャパシタセルＣの端子間（Ｔ−Ｔ’間）の電圧を、この基準電圧Ｖｒｅｆと比較・監視し、キャパシタセルＣの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆによる設定値を越えるとトランジスタＴｒをオンにして充電電流をバイパスするとともに、キャパシタセルＣが満充電に達したことを並列モニタＭ外部に報知するＦｎ信号を発するように構成されている。
【００１４】
次に、本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法について説明する。まず本発明で検査対象とする蓄電装置について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法を説明する図である。図４において、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３はキャパシタモジュール、ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３はキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３のためのＦ信号発生手段、１０はデータロガー、２０は蓄電装置をそれぞれ示している。
【００１５】
蓄電装置２０は本例においては、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３を３つ直列に接続したものであり、端子Ｔ−Ｔ’間に充電源や負荷を接続して、充放電を行うものである。ここで、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３は全て同じ規格のモジュールであると仮定する。
【００１６】
キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３は、前記のように複数の単位キャパシタセルからなるものである。図４において、蓄電装置２０は３つのキャパシタモジュールによって構成する例について示しているが、本発明においては特に３つのキャパシタモジュールに限定することに意味はなく、本実施形態はあくまで理解しやすいように例示的に示したものである。
【００１７】
キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３のそれぞれは、本実施形態においては不図示の３つの単位キャパシタセルからなるものとしてある。これも先ほどと同様に例示的に示すためにセル数を限定したものである。それぞれのキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３において、それぞれの単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３からは、満充電検出信号であるｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号が発せられるようになっており、これをＦ信号発生手段ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３が受信する形式となっている。Ｆ信号発生手段ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３は、ｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号を一つでも受信すると、Ｆ信号を発生する構成であり、具体的にはｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号の論理和をとる回路である。
【００１８】
ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３はキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３のためのＦ信号発生手段であり、それぞれ満充電検出信号であるＦ１信号、Ｆ２信号、Ｆ３信号を発するようになっている。Ｆ１信号、Ｆ２信号、Ｆ３信号はキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３の満充電信号としてデータロガー１０に入力される。
【００１９】
データロガー１０は、キャパシタモジュールＭ１の端子間の電圧Ｖ１、キャパシタモジュールＭ２の端子間の電圧Ｖ２、キャパシタモジュールＭ３の端子間の電圧Ｖ３、Ｆ１信号、Ｆ２信号、Ｆ３信号に係るデータを取得・記録する構成である。
【００２０】
図３は、データロガーで取得・記録するデータ例を示す図である。図３において、横軸は時間経過、最上段は電圧、第２段目はＦ１信号出力タイミング、第３段目はＦ２信号出力タイミング、第４段目はＦ３信号出力タイミングをそれぞれ示している。図３に示す例においては、キャパシタモジュールＭ１のカウント値がＮOK1＝３、ＮNG1＝０であり、キャパシタモジュールＭ２のカウント値がＮOK2＝２、ＮNG2＝３であり、キャパシタモジュールＭ３のカウント値がＮOK3＝１、ＮNG3＝０である。
【００２１】
次に、図４のような蓄電装置２０における検査方法について説明する。データロガー１０において取得するデータの構成について説明する。なお、以下において、α、β（＞０）は基準値からの許容ずれ電圧値を示している。また、基準として「３Ｖｒｅｆ」が用いられているのは、キャパシタモジュールが３つの単位キャパシタセルからなることによる。データロガーでは、取得した電圧データとＦ信号データに基づいて以下のようなカウント値を得る。
（キャパシタモジュールＭ１についてのカウント値）
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ１＜３Ｖｒｅｆ＋３βのときのＦ信号のカウント値：ＮOK1
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ１＜３Ｖｒｅｆ＋３β以外のときのＦ信号のカウント値：ＮNG1
（キャパシタモジュールＭ２についてのカウント値）
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ２＜３Ｖｒｅｆ＋３βのときのＦ信号のカウント値：ＮOK2
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ２＜３Ｖｒｅｆ＋３β以外のときのＦ信号のカウント値：ＮNG2
（キャパシタモジュールＭ３についてのカウント値）
Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ３＜Ｖｒｅｆ＋３βのときのＦ信号のカウント値：ＮOK3
Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ３＜Ｖｒｅｆ＋３β以外のときのＦ信号のカウント値：ＮNG3
ＮNG1がカウントされた場合にはキャパシタモジュールＭ１が、また、ＮNG2がカウントされた場合にはキャパシタモジュールＭ２が、また、ＮNG3がカウントされた場合にはキャパシタモジュールＭ３が不良であると判定する。これは、３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ３＜３Ｖｒｅｆ＋３β以外のときＦ信号が発せられるのは明らかに異常であるからである。
【００２２】
次に、Ｆ信号発生率の相対比較による判定を行う。以下のような計算においてＡＶＧ（ｘ、ｙ、ｚ）はｘ、ｙ、ｚの平均値を示す。また、Ｍは所定の基準値である。
（キャパシタモジュールＭ１についての判定）
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK1｜≦Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ１正常
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK1｜＞Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ１不良
（キャパシタモジュールＭ２についての判定）
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK2｜≦Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ２正常
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK2｜＞Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ２不良
（キャパシタモジュールＭ３についての判定）
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK3｜≦Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ３正常
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK3｜＞Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ３不良
以上のような方法によって、本発明ではまず蓄電装置２０におけるキャパシタモジュールの不良を発見するようにする。
【００２３】
以上、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３を直列に接続した蓄電装置２０について説明したが、次にキャパシタモジュールを並列に接続した蓄電装置についても説明する。図５は、本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法を説明する図である。図５において、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３はキャパシタモジュール、ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３はキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３のためのＦ信号発生手段、１０はデータロガー、２０は蓄電装置をそれぞれ示している。
【００２４】
蓄電装置２０は本例においては、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３を３つ並列に接続したものであり、端子Ｔ−Ｔ’間に充電源や負荷を接続して、充放電を行うものである。ここで、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３は全て同じ規格のモジュールであると仮定する。
【００２５】
直列の例でも示したとおり、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３は、前記のように複数の単位キャパシタセルからなるものである。また、キャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３のそれぞれは、本実施形態においては不図示の３つの単位キャパシタセルからなるものとしてある。
【００２６】
それぞれのキャパシタセルＭ１、Ｍ２、Ｍ３からは、満充電検出信号であるｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号が発せられるようになっており、これをＦ信号発生手段ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３が受信する形式となっている。Ｆ信号発生手段ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３は、ｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号を一つでも受信すると、Ｆ信号を発生する構成であり、具体的にはｆ１信号、ｆ２信号、ｆ３信号の論理和をとる回路である。
【００２７】
ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３はキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３のためのＦ信号発生手段であり、それぞれ満充電検出信号であるＦ１信号、Ｆ２信号、Ｆ３信号を発するようになっている。Ｆ１信号、Ｆ２信号、Ｆ３信号はキャパシタモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３の満充電信号として、データロガー１０に入力される。
【００２８】
並列接続の蓄電装置２０の場合には、データロガー１０は、キャパシタモジュールＭ１、キャパシタモジュールＭ２、キャパシタモジュールＭ３の共通の電圧Ｖに係るデータ及びＦ１信号、Ｆ２信号、Ｆ３信号に係るデータを取得・記録する構成となっている。
【００２９】
次に、図５のような蓄電装置２０における検査方法について説明する。データロガー１０において取得するデータの構成について説明する。なお、以下において、α、β（＞０）は基準値からの許容ずれ電圧値を示している。また、基準として「３Ｖｒｅｆ」が用いられているのは、キャパシタモジュールが３つの単位キャパシタセルからなることによる。データロガーでは、取得した電圧データとＦ信号データに基づいて以下のようなカウント値を得る。
（キャパシタモジュールＭ１についてのカウント値）
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ＜３Ｖｒｅｆ＋３βのときのＦ信号のカウント値：ＮOK1
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ＜３Ｖｒｅｆ＋３β以外のときのＦ信号のカウント値：ＮNG1
（キャパシタモジュールＭ２についてのカウント値）
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ＜３Ｖｒｅｆ＋３βのときのＦ信号のカウント値：ＮOK2
３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ＜３Ｖｒｅｆ＋３β以外のときのＦ信号のカウント値：ＮNG2
（キャパシタモジュールＭ３についてのカウント値）
Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ＜Ｖｒｅｆ＋３βのときのＦ信号のカウント値：ＮOK3
Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ＜Ｖｒｅｆ＋３β以外のときのＦ信号のカウント値：ＮNG3
ＮNG1がカウントされた場合にはキャパシタモジュールＭ１が、また、ＮNG2がカウントされた場合にはキャパシタモジュールＭ２が、また、ＮNG3がカウントされた場合にはキャパシタモジュールＭ３が不良であると判定する。これは、３Ｖｒｅｆ−３α＜Ｖ３＜３Ｖｒｅｆ＋３β以外のときＦ信号が発せられるのは明らかに異常であるからである。
【００３０】
次に、Ｆ信号発生率の相対比較による判定を行う。以下のような計算においてＡＶＧ（ｘ、ｙ、ｚ）はｘ、ｙ、ｚの平均値を示す。また、Ｍは所定の基準値である。
（キャパシタモジュールＭ１についての判定）
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK1｜≦Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ１正常
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK1｜＞Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ１不良
（キャパシタモジュールＭ２についての判定）
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK2｜≦Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ２正常
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK2｜＞Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ２不良
（キャパシタモジュールＭ３についての判定）
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK3｜≦Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ３正常
｜ＡＶＧ（ＮOK1、ＮOK2、ＮOK3）−ＮOK3｜＞Ｍの場合：キャパシタモジュールＭ３不良
以上のような方法によって、本発明ではまず蓄電装置２０におけるキャパシタモジュールの不良を発見するようにする。
【００３１】
以上の方法で蓄電装置２０におけるキャパシタモジュールの不良を確認できた後、引き続いて不良キャパシタモジュールの解析を行う。以下、不良キャパシタモジュールの解析について説明する。図６は、本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法において不良キャパシタモジュールの解析を説明する図である。図６において、Ｍｂは単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３からなる不良キャパシタモジュール、ｄｖ１、ｄｖ２、ｄｖ３は単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３のそれぞれの電圧を検出する電圧検出手段、１０は電圧検出手段ｄｖ１、ｄｖ２、ｄｖ３で検出した各電圧データを取得・記録するデータロガーを示している。
【００３２】
不良キャパシタモジュールＭｂにおいて、どの単位キャパシタセルについて不良があるかについては、端子Ｔ−Ｔ’間に対して定電流充電を行い、単位キャパシタセル中の全てのキャパシタセルに対して均等に充電する。すなわち、不良キャパシタモジュールＭｂをｔ0からｔ1までの間に、所定の定電流Ｉ0にて充電する。このとき、データロガー１０によって、キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３の電圧の変動を観測する。データロガー１０によって記録された充電開始時（ｔ0）における単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３の電圧を、Ｖ10、Ｖ20、Ｖ30とし、充電終了時（ｔ1）における単位キャパシタセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３の電圧を、Ｖ11、Ｖ21、Ｖ31とする。ただし、Ｖ11、Ｖ21、Ｖ31は、Ｖｒｅｆよりも小さい電圧でなければならない。
【００３３】
ここで、ΔＶ1＝Ｖ11−Ｖ10、ΔＶ2＝Ｖ21−Ｖ20、ΔＶ3＝Ｖ31−Ｖ30とし、
ΔＶmax＝ＭＡＸ（ΔＶ1，ΔＶ2，ΔＶ3）、
ΔＶmin＝ＭＩＮ（ΔＶ1，ΔＶ2，ΔＶ3）とする。
【００３４】
なお、ＭＡＸ（ｘ，ｙ，ｚ）は、ｘ、ｙ、ｚのうちの最大値を示し、ＭＩＮ（ｘ，ｙ，ｚ）は、ｘ、ｙ、ｚのうちの最小値を示す。
【００３５】
ΔＶmaxとなったセルは容量が他のセルよりも少ない可能性があり、ΔＶminとなったセルは漏れ電流が他のセルよりも大きい可能性があるので、次のような判定を行う。ここで、充電電流と充電時間とセル静電容量（公称値）から決まる電圧変化（＝Iｔ／Ｃ）をΔＶｒｅとし、許容ずれ電圧値をγとする。
（キャパシタセルＣ１についての判定）
ΔＶｒｅ―γ＞ΔＶ１の場合：漏れ電流が大きい可能性がある。
ΔＶｒｅ＋γ＜ΔＶ１の場合：静電容量が小さい（劣化している）か短絡の可能性がある。
ΔＶｒｅ≦ΔＶ１≦ΔＶｒｅ＋γの場合：正常
（キャパシタセルＣ２についての判定）
ΔＶｒｅ―γ＞ΔＶ２の場合：漏れ電流が大きい可能性がある。
ΔＶｒｅ＋γ＜ΔＶ２の場合：静電容量が小さい（劣化している）か短絡の可能性がある。
ΔＶｒｅ≦ΔＶ２≦ΔＶｒｅ＋γの場合：正常
（キャパシタセルＣ３についての判定）
ΔＶｒｅ―γ＞ΔＶ３の場合：漏れ電流が大きい可能性がある。
ΔＶｒｅ＋γ＜ΔＶ３の場合：静電容量が小さい（劣化している）か短絡の可能性がある。
ΔＶｒｅ≦ΔＶ３≦ΔＶｒｅ＋γの場合：正常
以上、本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法によれば、キャパシタモジュールを複数用いて構成した蓄電装置の、複数のキャパシタモジュールのうちどのキャパシタモジュールに不良があるかを見極めた上で、さらに不良キャパシタモジュール中のどのキャパシタセルに不良があるかを段階的に検査するものであり、データロガーや充電装置などの簡単な構成により効率的に不良キャパシタセルを突き止めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】キャパシタモジュールのブロック構成を示す図である。
【図２】キャパシタモジュールＭNに内蔵される一つの並列モニタＰＭの回路構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法において、データロガーで取得・記録するデータ例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態に係る蓄電装置検査方法において不良キャパシタモジュールの解析を説明する図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０・・・データロガー、２０・・・蓄電装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャパシタと、該複数のキャパシタセルと並列に接続され、該複数のキャパシタセルが満充電に達すると満充電信号を発する複数の並列モニタとからなるキャパシタモジュールを、複数接続して構成した蓄電装置の検査を行う蓄電装置検査方法において、
複数のキャパシタモジュールそれぞれの電圧を検出する電圧検出する電圧検出ステップと、
複数のキャパシタモジュールからの並列モニタ信号を検出する信号検出ステップと、
該信号検出ステップで並列モニタ信号を検出した際、検出電圧値が所定の範囲内にあるときの並列モニタ信号検出回数を、それぞれのキャパシタモジュール毎に計数する正常検出計数ステップと、
該信号検出ステップで並列モニタ信号を検出した際、検出電圧値が所定の範囲外にあるときの並列モニタ信号検出回数を、それぞれのキャパシタモジュール毎に計数する異常検出計数ステップと、
該異常検出計数ステップで検出された信号を発したキャパシタモジュールを不良キャパシタモジュールと判定する第１キャパシタモジュール判定ステップと、
からなることを特徴とする蓄電装置検査方法。
【請求項２】
該正常検出計数ステップで検出されたそれぞれのキャパシタモジュール毎の並列モニタ信号検出回数の平均値と、一つのキャパシタモジュールの並列モニタ信号検出回数との差の絶対値が所定の範囲内にないときに、当該一つのキャパシタモジュールを不良キャパシタモジュールと判定する第２キャパシタモジュール判定ステップと、
からなることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置検査方法。
【請求項３】
該第１キャパシタモジュール判定ステップと該第２キャパシタモジュール判定ステップとで不良と判定された不良キャパシタモジュールに対して定電流で充電を行う定電流充電ステップと、
当該不良キャパシタモジュールを構成するそれぞれのキャパシタセルの電圧検出するセル電圧検出ステップと、
該定電流充電ステップによって該セル電圧検出ステップで検出されたそれぞれのキャパシタセルの電圧上昇幅を記録する上昇電圧幅記録ステップと、
該上昇電圧幅記録ステップで記録されたそれぞれのキャパシタセルの平均値と、一つのキャパシタセルの上昇電圧幅との差の絶対値が所定の範囲内にないときに、当該一つのキャパシタセルを不良キャパシタセルと判定するキャパシタセル判定ステップと、
からなることを特徴とする請求項２記載の蓄電装置検査方法。
【請求項１】
複数のキャパシタと、該複数のキャパシタセルと並列に接続され、該複数のキャパシタセルが満充電に達すると満充電信号を発する複数の並列モニタとからなるキャパシタモジュールを、複数接続して構成した蓄電装置の検査を行う蓄電装置検査方法において、
複数のキャパシタモジュールそれぞれの電圧を検出する電圧検出する電圧検出ステップと、
複数のキャパシタモジュールからの並列モニタ信号を検出する信号検出ステップと、
該信号検出ステップで並列モニタ信号を検出した際、検出電圧値が所定の範囲内にあるときの並列モニタ信号検出回数を、それぞれのキャパシタモジュール毎に計数する正常検出計数ステップと、
該信号検出ステップで並列モニタ信号を検出した際、検出電圧値が所定の範囲外にあるときの並列モニタ信号検出回数を、それぞれのキャパシタモジュール毎に計数する異常検出計数ステップと、
該異常検出計数ステップで検出された信号を発したキャパシタモジュールを不良キャパシタモジュールと判定する第１キャパシタモジュール判定ステップと、
からなることを特徴とする蓄電装置検査方法。
【請求項２】
該正常検出計数ステップで検出されたそれぞれのキャパシタモジュール毎の並列モニタ信号検出回数の平均値と、一つのキャパシタモジュールの並列モニタ信号検出回数との差の絶対値が所定の範囲内にないときに、当該一つのキャパシタモジュールを不良キャパシタモジュールと判定する第２キャパシタモジュール判定ステップと、
からなることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置検査方法。
【請求項３】
該第１キャパシタモジュール判定ステップと該第２キャパシタモジュール判定ステップとで不良と判定された不良キャパシタモジュールに対して定電流で充電を行う定電流充電ステップと、
当該不良キャパシタモジュールを構成するそれぞれのキャパシタセルの電圧検出するセル電圧検出ステップと、
該定電流充電ステップによって該セル電圧検出ステップで検出されたそれぞれのキャパシタセルの電圧上昇幅を記録する上昇電圧幅記録ステップと、
該上昇電圧幅記録ステップで記録されたそれぞれのキャパシタセルの平均値と、一つのキャパシタセルの上昇電圧幅との差の絶対値が所定の範囲内にないときに、当該一つのキャパシタセルを不良キャパシタセルと判定するキャパシタセル判定ステップと、
からなることを特徴とする請求項２記載の蓄電装置検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−７６１２７（Ｐ２００８−７６１２７Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５３７５９（Ｐ２００６−２５３７５９）
【出願日】平成１８年９月２０日（２００６．９．２０）
【特許番号】特許第３９６９６７０号（Ｐ３９６９６７０）
【特許公報発行日】平成１９年９月５日（２００７．９．５）
【出願人】（３９３０１３５６０）株式会社パワーシステム (127)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２０日（２００６．９．２０）
【特許番号】特許第３９６９６７０号（Ｐ３９６９６７０）
【特許公報発行日】平成１９年９月５日（２００７．９．５）
【出願人】（３９３０１３５６０）株式会社パワーシステム (127)
【Ｆターム（参考）】
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