JPH06295745A - 蓄電池の老化を検査するシステムと当該システムで使用される方法 - Google Patents
蓄電池の老化を検査するシステムと当該システムで使用される方法Info
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- JPH06295745A JPH06295745A JP6044358A JP4435894A JPH06295745A JP H06295745 A JPH06295745 A JP H06295745A JP 6044358 A JP6044358 A JP 6044358A JP 4435894 A JP4435894 A JP 4435894A JP H06295745 A JPH06295745 A JP H06295745A
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- G—PHYSICS
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 蓄電池の老化を検査するシステム及び当該シ
ステムで使用される方法を提供する。 【構成】 本発明は、特に、直列に連続された完全に放
電され得る複数のエレメント(32)から成る蓄電池(3
0)の老化を検査するシステムに関するもので、システ
ムは、予め充電されたエレメント(32)を一時に1個だ
け放電終了値に達するまで放電させることのできる放電
手段(33)と、放電された各エレメント(32)が供給す
る電気の量を測定する手段(35)と、蓄電池(30)の過
度な老化を検出することのできる、放電された少なくと
も1個のエレメント(32)が供給する電気量を処理する
手段(35)とを含む。
ステムで使用される方法を提供する。 【構成】 本発明は、特に、直列に連続された完全に放
電され得る複数のエレメント(32)から成る蓄電池(3
0)の老化を検査するシステムに関するもので、システ
ムは、予め充電されたエレメント(32)を一時に1個だ
け放電終了値に達するまで放電させることのできる放電
手段(33)と、放電された各エレメント(32)が供給す
る電気の量を測定する手段(35)と、蓄電池(30)の過
度な老化を検出することのできる、放電された少なくと
も1個のエレメント(32)が供給する電気量を処理する
手段(35)とを含む。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明の分野は蓄電池の老化(な
いし劣化)検査システムである。本発明は特に、予備蓄
電池、例えば光中継器の予備蓄電池の老化検査に適用さ
れる。蓄電池の老化検査とは、蓄電池がある需要に対応
し得るか否か、特に予備電源として充分役に立つか否か
を検査することである。
いし劣化)検査システムである。本発明は特に、予備蓄
電池、例えば光中継器の予備蓄電池の老化検査に適用さ
れる。蓄電池の老化検査とは、蓄電池がある需要に対応
し得るか否か、特に予備電源として充分役に立つか否か
を検査することである。
【0002】本発明はまた、上記の如き蓄電池の老化を
検査する方法にも関する。本明細書では、蓄電池とは直
列に接続された再充電可能なエレメント(ないしセル)
の集合体をいう。
検査する方法にも関する。本明細書では、蓄電池とは直
列に接続された再充電可能なエレメント(ないしセル)
の集合体をいう。
【0003】
【従来の技術】光ファイバによる通信に使用される光中
継器に予備の蓄電池を使用する例は多い。上記中継器の
主電源の電圧、例えば配電網からの供給電圧が落ちた
(配電網の一時的停電)場合に、中継器に対する電力供
給を確保するために上記蓄電池が設けられる。
継器に予備の蓄電池を使用する例は多い。上記中継器の
主電源の電圧、例えば配電網からの供給電圧が落ちた
(配電網の一時的停電)場合に、中継器に対する電力供
給を確保するために上記蓄電池が設けられる。
【0004】この予備電源の老化に対処するために、通
常は同一の蓄電池を2個、図1に示すようにスイッチン
グ機構を介して並列に設置する。
常は同一の蓄電池を2個、図1に示すようにスイッチン
グ機構を介して並列に設置する。
【0005】2個の蓄電池10、11が2つのブランチを含
む回路に設置されている。各蓄電池10、11はスイッチン
グ機構12、13と協働し、このスイッチング機構の一端は
電力供給される装置(なしい負荷)16に、また他端は各
蓄電池の老化状態を測定する装置14に接続されている。
蓄電池10、11は主電源の不在または故障が検出された
時、予備の電源として装置16に電気を供給する。このよ
うな主電源の故障が生ずると、スイッチング機構12、13
が働いて、装置16を両蓄電池10、11に連続する。このと
き両蓄電池は互いに並列になっている。
む回路に設置されている。各蓄電池10、11はスイッチン
グ機構12、13と協働し、このスイッチング機構の一端は
電力供給される装置(なしい負荷)16に、また他端は各
蓄電池の老化状態を測定する装置14に接続されている。
蓄電池10、11は主電源の不在または故障が検出された
時、予備の電源として装置16に電気を供給する。このよ
うな主電源の故障が生ずると、スイッチング機構12、13
が働いて、装置16を両蓄電池10、11に連続する。このと
き両蓄電池は互いに並列になっている。
【0006】蓄電池の老化状況の評価は、関連するスイ
ッチング機構、例えば、蓄電池10用のスイッチング機構
12を作動させて、当該電池から手段14に電流を流して行
う。手段14は、蓄電池の充電時公称容量に対してある割
合の、例えば50%の基準電圧Urefになるまで当該電
池を放電させる。
ッチング機構、例えば、蓄電池10用のスイッチング機構
12を作動させて、当該電池から手段14に電流を流して行
う。手段14は、蓄電池の充電時公称容量に対してある割
合の、例えば50%の基準電圧Urefになるまで当該電
池を放電させる。
【0007】図2に、パーセントで表した充電状態の関
数としての蓄電池の電圧の特性を示す。
数としての蓄電池の電圧の特性を示す。
【0008】特性曲線20ないし22は、鉛蓄電池の曲線で
ある。特性曲線20は新しい鉛蓄電池の特性曲線、特性曲
線21はある期間使用された鉛蓄電池の特性曲線、特性曲
線22は長期間使用された鉛蓄電池の特性曲線を示してい
る。完全な充電状態に対して50%低い基準電圧Uref
を設定した場合、同種の鉛蓄電池であっても長期使用さ
れた電池ではこのUrefまでの放電容量(電気の量)
が新しい電池の場合とは異なることがわかる。したがっ
てテストする電池の端子電圧がUrefになるまで放電
させる間に得られるエネルギーの測定により、当該電池
の残留容量を知ることができる。
ある。特性曲線20は新しい鉛蓄電池の特性曲線、特性曲
線21はある期間使用された鉛蓄電池の特性曲線、特性曲
線22は長期間使用された鉛蓄電池の特性曲線を示してい
る。完全な充電状態に対して50%低い基準電圧Uref
を設定した場合、同種の鉛蓄電池であっても長期使用さ
れた電池ではこのUrefまでの放電容量(電気の量)
が新しい電池の場合とは異なることがわかる。したがっ
てテストする電池の端子電圧がUrefになるまで放電
させる間に得られるエネルギーの測定により、当該電池
の残留容量を知ることができる。
【0009】参考までに言うと、新しい蓄電池で10Ah
の容量のものが、10年後には5Ahの容量に落ちること
がある。従って、予備電源として良好な働きを確保する
には、このような電池の老化状況を知ることが必要であ
る。
の容量のものが、10年後には5Ahの容量に落ちること
がある。従って、予備電源として良好な働きを確保する
には、このような電池の老化状況を知ることが必要であ
る。
【0010】このために、手段14は、テストする電池が
最大充電状態から基準電圧Urefまで放電する間に放
出される容量を(Ah単位で)測定する機構を備えてい
る。テストされた電池が充分な容量を供給しなくなった
場合、古くなり過ぎていると見なされ、手段14はそのこ
とをオペレータに通知し、オペレータは当該電池の交換
を行う。
最大充電状態から基準電圧Urefまで放電する間に放
出される容量を(Ah単位で)測定する機構を備えてい
る。テストされた電池が充分な容量を供給しなくなった
場合、古くなり過ぎていると見なされ、手段14はそのこ
とをオペレータに通知し、オペレータは当該電池の交換
を行う。
【0011】電池がまだ充分使用し得る場合、すなわ
ち、放電中に放出される容量が充分である場合、手段14
は当該電池の再充電を行い、その後で他方の電池を同様
にテストする。
ち、放電中に放出される容量が充分である場合、手段14
は当該電池の再充電を行い、その後で他方の電池を同様
にテストする。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】このような電池老化検
査システムの主な不都合な点は、2基の予備蓄電池が必
要なことである。なぜならば、この2基の電池からなる
予備電源はいついかなる時にでも使用されることがあり
得るからである。場合によっては全容量の75%しか使え
ないこともある。即ち、一方の電池が50%放電した状態
(充電状態検査の終了時点)にあり、他方の電池が一杯
に充電された状態にある場合である。蓄電池の数を増や
すのは、予備電源システムの費用が増大するので具合が
悪い。装置16が相当大きな電流を要する場合、各電池毎
に必要な大電流スイッチング機構は高価なもので、その
数を増やさなければならないことになる。
査システムの主な不都合な点は、2基の予備蓄電池が必
要なことである。なぜならば、この2基の電池からなる
予備電源はいついかなる時にでも使用されることがあり
得るからである。場合によっては全容量の75%しか使え
ないこともある。即ち、一方の電池が50%放電した状態
(充電状態検査の終了時点)にあり、他方の電池が一杯
に充電された状態にある場合である。蓄電池の数を増や
すのは、予備電源システムの費用が増大するので具合が
悪い。装置16が相当大きな電流を要する場合、各電池毎
に必要な大電流スイッチング機構は高価なもので、その
数を増やさなければならないことになる。
【0013】また、このような予備電源に使用される電
池は鉛蓄電池であって、既に50%放電した電池を更に放
電させると破壊することがあり得る。このような過剰放
電は、特に電池の残留容量をテストする場合の放電終了
時に、装置16の電源として予備電源を使用するときに生
ずる。
池は鉛蓄電池であって、既に50%放電した電池を更に放
電させると破壊することがあり得る。このような過剰放
電は、特に電池の残留容量をテストする場合の放電終了
時に、装置16の電源として予備電源を使用するときに生
ずる。
【0014】また、鉛蓄電池は最近開発された新型蓄電
池、例えばカドミウム・ニッケル蓄電池に比べて電気化
学的性能がはるかに劣る。カドミウム・ニッケル蓄電池
では、その特性曲線は、図2の曲線23で示されるように
放電終了時点の近くまでほぼ一定の電圧で放電する。従
って、この種の電池では、Urefなる電圧に達するま
での電圧低下を測定しようとしても、電池が完全に放電
してしまうまではその電圧低下が測定できないことにな
る。
池、例えばカドミウム・ニッケル蓄電池に比べて電気化
学的性能がはるかに劣る。カドミウム・ニッケル蓄電池
では、その特性曲線は、図2の曲線23で示されるように
放電終了時点の近くまでほぼ一定の電圧で放電する。従
って、この種の電池では、Urefなる電圧に達するま
での電圧低下を測定しようとしても、電池が完全に放電
してしまうまではその電圧低下が測定できないことにな
る。
【0015】従って、カドミウム・ニッケル蓄電池2基
を使う予備電源で図1に示す方式で老化検査を行う場
合、一方の電池の老化テストの終了時に予備電源の全容
量のわずか50%しか残らないことになり、この時点で配
電網の故障が生じて、予備電源が使用されることになっ
た場合、予備電源の50%の容量では不足することがあり
得ることになる。鉛電池の場合のように全予備容量の75
%を確保しようとするとカドミウム・ニッケル蓄電池は
4基となり、従って、各電池に対応するスイッチング機
構も増加することになる。
を使う予備電源で図1に示す方式で老化検査を行う場
合、一方の電池の老化テストの終了時に予備電源の全容
量のわずか50%しか残らないことになり、この時点で配
電網の故障が生じて、予備電源が使用されることになっ
た場合、予備電源の50%の容量では不足することがあり
得ることになる。鉛電池の場合のように全予備容量の75
%を確保しようとするとカドミウム・ニッケル蓄電池は
4基となり、従って、各電池に対応するスイッチング機
構も増加することになる。
【0016】本発明の主目的は、このような不都合を避
けることにある。
けることにある。
【0017】更に正確に言えば、本発明の一つの目的
は、ただ1基の蓄電池を使用する予備電源の電池老化検
査システムを提供することである。
は、ただ1基の蓄電池を使用する予備電源の電池老化検
査システムを提供することである。
【0018】本発明のもう一つの目的は、カドミウム・
ニッケル電池、ニッケル・水素電池、リチウム・炭素電
池など完全に放電しつくすことのできる電池を使用し得
るようにし、これによって予備電源の持続時間を長くす
ることである。
ニッケル電池、ニッケル・水素電池、リチウム・炭素電
池など完全に放電しつくすことのできる電池を使用し得
るようにし、これによって予備電源の持続時間を長くす
ることである。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記目的及び後述するそ
の他の目的は、それぞれ完全に放電しつくすことのでき
る直列に連続された複数のエレメント(なしいセル)か
ら成る蓄電池の老化状況を検査するシステムによって達
成される。
の他の目的は、それぞれ完全に放電しつくすことのでき
る直列に連続された複数のエレメント(なしいセル)か
ら成る蓄電池の老化状況を検査するシステムによって達
成される。
【0020】このシステムは、 − 予め充電されたエレメントのうち一時に1個だけを
放電終了状態にまで放電させることのできる放電手段
と、 − 各エレメントがその放電中に供給する電気量を測定
する手段と、 − 電池の過度な老化を検出するべく構成された、少な
くとも1個の放電されたエレメントから得られた電気量
を処理する手段とを備える。
放電終了状態にまで放電させることのできる放電手段
と、 − 各エレメントがその放電中に供給する電気量を測定
する手段と、 − 電池の過度な老化を検出するべく構成された、少な
くとも1個の放電されたエレメントから得られた電気量
を処理する手段とを備える。
【0021】このように、本発明によるシステムは、蓄
電池、例えば、予備蓄電池の少なくとも1個のエレメン
トを放電させて、当該蓄電池の全体的老化状況を検査す
ることができる。1個のエレメントの放電は、回路内
で、すなわち電力を供給される予定の装置から電池を遮
断せずに行えるので、電池全体の容量は失われず、利用
可能なエネルギーの量のみが一部減少する。
電池、例えば、予備蓄電池の少なくとも1個のエレメン
トを放電させて、当該蓄電池の全体的老化状況を検査す
ることができる。1個のエレメントの放電は、回路内
で、すなわち電力を供給される予定の装置から電池を遮
断せずに行えるので、電池全体の容量は失われず、利用
可能なエネルギーの量のみが一部減少する。
【0022】本発明によるシステムには、放電された各
エレメントを再充電する手段を設けると有利である。
エレメントを再充電する手段を設けると有利である。
【0023】好ましい応用例では、蓄電池は、主電源が
故障の場合に、それに替る電源として目的の装置に電気
を供給する予備蓄電池である。
故障の場合に、それに替る電源として目的の装置に電気
を供給する予備蓄電池である。
【0024】処理手段は、蓄電池の過度な老化を検出し
た場合に警報信号を発生するようにするのが有利であ
り、この警報信号は伝送線によって遠隔地に伝送され
る。このようにして予備蓄電池の遠隔保守を確保するこ
とができる。
た場合に警報信号を発生するようにするのが有利であ
り、この警報信号は伝送線によって遠隔地に伝送され
る。このようにして予備蓄電池の遠隔保守を確保するこ
とができる。
【0025】有利な一つの実施態様によれば、放電手段
は各エレメントを定電流で放電させ、終了放電値は、当
該エレメントがその定電流を供給し得なくなった時間に
対応する。この場合、処理手段は、当該エレメントを放
電終了まで放電させるのに要する時間を測定する手段を
備え、この時間が、テストされたエレメントの残留容量
を表す。
は各エレメントを定電流で放電させ、終了放電値は、当
該エレメントがその定電流を供給し得なくなった時間に
対応する。この場合、処理手段は、当該エレメントを放
電終了まで放電させるのに要する時間を測定する手段を
備え、この時間が、テストされたエレメントの残留容量
を表す。
【0026】また、別の実施態様では、放電手段は、各
エレメントを定電流で放電させ、放電終了値はある基準
電圧に対応する。
エレメントを定電流で放電させ、放電終了値はある基準
電圧に対応する。
【0027】放電手段は、一定の放電電流を決定するあ
る制御電圧によって操作することが好ましい。
る制御電圧によって操作することが好ましい。
【0028】各エレメントは、それ専用の放電手段と協
働することができ、あるいは当該放電手段が1個だけ、
放電させるべきエレメントをアドレスするマルチプレク
サ手段と協働する。
働することができ、あるいは当該放電手段が1個だけ、
放電させるべきエレメントをアドレスするマルチプレク
サ手段と協働する。
【0029】再充電手段は、維持電流を発生する働きを
するただ1個の電流発生器から構成することができる。
あるエレメントの放電の後、次のエレメントまたは同一
エレメントの放電を始める前に、今放電されたエレメン
トが再充電されるまである時間待つことになる。
するただ1個の電流発生器から構成することができる。
あるエレメントの放電の後、次のエレメントまたは同一
エレメントの放電を始める前に、今放電されたエレメン
トが再充電されるまである時間待つことになる。
【0030】処理手段は、放電された各エレメントが供
給する電気量の合計を放電したエレメントの公称容量の
合計の一部分と比較し、上記合計が上記一部分より小さ
くなったとき、警報信号を発生するようにすると有利で
ある。
給する電気量の合計を放電したエレメントの公称容量の
合計の一部分と比較し、上記合計が上記一部分より小さ
くなったとき、警報信号を発生するようにすると有利で
ある。
【0031】本発明はまた、直列に連続された複数のエ
レメントから成る蓄電池の老化を検査する方法にも関す
る。
レメントから成る蓄電池の老化を検査する方法にも関す
る。
【0032】この方法は、 − 予め充電されたエレメントを一時に1個だけ予め設
定された放電終了値まで放電させるステップと、 − 放電中に各エレメントが供給する電気量を測定する
ステップと、 − 放電された少なくとも1個のエレメントが供給する
電気量を処理し、電池の過度な老化が検出された場合に
警報のメッセージを発生するステップとから成る。
定された放電終了値まで放電させるステップと、 − 放電中に各エレメントが供給する電気量を測定する
ステップと、 − 放電された少なくとも1個のエレメントが供給する
電気量を処理し、電池の過度な老化が検出された場合に
警報のメッセージを発生するステップとから成る。
【0033】第1の態様によれば、放電されたエレメン
トが供給する電気量の処理法として、放電された各エレ
メントの供給する電気量の合計を算出し、この合計が予
め設定された容量しきい値以下となった時、警報メッセ
ージを発生する。この態様は、蓄電池の各エレメントの
特性が弱い分散を示す場合に適用できる。
トが供給する電気量の処理法として、放電された各エレ
メントの供給する電気量の合計を算出し、この合計が予
め設定された容量しきい値以下となった時、警報メッセ
ージを発生する。この態様は、蓄電池の各エレメントの
特性が弱い分散を示す場合に適用できる。
【0034】もう1つの態様では、放電されたエレメン
トが供給する電気量の処理法としては、エレメントを2
回続けて放電させて供給される電気量の合計の差を決定
し、この差が予め設定された電気量より大きくなった
時、警報メッセージを発生する。これによって、電池全
体の急速な容量低下が検出され、当該蓄電池が近いうち
に需要に応じられなくなることを意味する。
トが供給する電気量の処理法としては、エレメントを2
回続けて放電させて供給される電気量の合計の差を決定
し、この差が予め設定された電気量より大きくなった
時、警報メッセージを発生する。これによって、電池全
体の急速な容量低下が検出され、当該蓄電池が近いうち
に需要に応じられなくなることを意味する。
【0035】もう1つの態様では、放電されたエレメン
トが供給する電気量の処理法として、当該エレメントの
容量の経時変化を外挿し、警報メッセージは、当該エレ
メント容量が指定した最低容量に低下するまでに要する
時間となる。これによって、オペレータに、近いうちに
蓄電池が需要に応じられなくなることを予告することに
なる。
トが供給する電気量の処理法として、当該エレメントの
容量の経時変化を外挿し、警報メッセージは、当該エレ
メント容量が指定した最低容量に低下するまでに要する
時間となる。これによって、オペレータに、近いうちに
蓄電池が需要に応じられなくなることを予告することに
なる。
【0036】
【実施例】本発明のその他の特徴と利点は、限定的なも
のではなく例示的なものとして示す、次の好ましい2つ
の実施態様の説明と添付の図面を読めば明らかになるで
あろう。
のではなく例示的なものとして示す、次の好ましい2つ
の実施態様の説明と添付の図面を読めば明らかになるで
あろう。
【0037】本発明では、蓄電池が直列に連続された複
数の再充電式エレメント(ないしセル)を備えており、
電池の端子間電圧が各エレメントの電圧の和に等しいこ
とを利用している。各エレメントの老化状態、または後
述するように1個のエレメントの老化状態が、電池全体
の老化状態を表している。
数の再充電式エレメント(ないしセル)を備えており、
電池の端子間電圧が各エレメントの電圧の和に等しいこ
とを利用している。各エレメントの老化状態、または後
述するように1個のエレメントの老化状態が、電池全体
の老化状態を表している。
【0038】図3は、ある装置の予備電源を構成する蓄
電池の老化検査システムの第1の実施態様の概略図であ
る。
電池の老化検査システムの第1の実施態様の概略図であ
る。
【0039】蓄電池30は、例えば光中継器から成る装置
16の予備電源である。装置16の主電源は図には示してい
ないが、一定電圧Vccを供給する配電網である。蓄電
池30の維持電流は電流発生器31により供給される。蓄電
池30は直列に連続された複数のエレメント32から成る
が、図には3個のエレメントだけ示してある。蓄電池の
エレメントとは、単一のエレメント(陽極、陰極と電解
質の1組)または直列に連続された複数(少なくとも2
組)のエレメントをいう。
16の予備電源である。装置16の主電源は図には示してい
ないが、一定電圧Vccを供給する配電網である。蓄電
池30の維持電流は電流発生器31により供給される。蓄電
池30は直列に連続された複数のエレメント32から成る
が、図には3個のエレメントだけ示してある。蓄電池の
エレメントとは、単一のエレメント(陽極、陰極と電解
質の1組)または直列に連続された複数(少なくとも2
組)のエレメントをいう。
【0040】各エレメント32は、主電源から給電される
モジュール式放電手段33と協働する。図4に放電モジュ
ール33の構造の一例を示す。
モジュール式放電手段33と協働する。図4に放電モジュ
ール33の構造の一例を示す。
【0041】各モジュール33は、加算段40、電流調節段
41、フォロワ段42及び放電終了検出段43を備える。
41、フォロワ段42及び放電終了検出段43を備える。
【0042】加算段40は、マルチプレクサ34(図3)か
らR2抵抗の端子で制御電圧Vcdeを受け取り、R2
抵抗の他の端子は、電圧増幅器として配置された演算増
幅器44の入力に接続されている。抵抗R2は抵抗R1と
直列に接続され、R1は、フォロワ段42を介してオフセ
ット電圧Voffを受け取る。このオフセット電圧は、
電池30の負の端子と、検査されるエレメント32の負の端
子との間の電圧に等しい。
らR2抵抗の端子で制御電圧Vcdeを受け取り、R2
抵抗の他の端子は、電圧増幅器として配置された演算増
幅器44の入力に接続されている。抵抗R2は抵抗R1と
直列に接続され、R1は、フォロワ段42を介してオフセ
ット電圧Voffを受け取る。このオフセット電圧は、
電池30の負の端子と、検査されるエレメント32の負の端
子との間の電圧に等しい。
【0043】増幅器44の出力電圧は、電流調節段41の演
算増幅器45の正の入力に加えられる。増幅器45の出力
は、NチャンネルMOSFETパワー・トランジスタか
らなるスイッチング・エレメントに接続されている。増
幅器45の出力はトランジスタ46のゲートに接続され、ソ
ースはエレメント32の正の端子に接続されている。ドレ
インは、シャント抵抗R3と増幅器45の負の入力に接続
されている。シャント抵抗R3の他の端子は、エレメン
ト32の負の端子に接続されている。
算増幅器45の正の入力に加えられる。増幅器45の出力
は、NチャンネルMOSFETパワー・トランジスタか
らなるスイッチング・エレメントに接続されている。増
幅器45の出力はトランジスタ46のゲートに接続され、ソ
ースはエレメント32の正の端子に接続されている。ドレ
インは、シャント抵抗R3と増幅器45の負の入力に接続
されている。シャント抵抗R3の他の端子は、エレメン
ト32の負の端子に接続されている。
【0044】このようにして、定電流の電流吸収器が実
現される。この定電流は電圧Vcdeの関数である。加
算段40の抵抗は、当該段に接続されたエレメント32から
供給される電流IがVcde/R3に等しくなるように
各放電モジュール33ごとに計算された抵抗値を有してい
る。こうして、アースに対して制御電圧Vcdeを確保
することができ、また、各エレメントの放電を同一の定
電流で行うことができる。
現される。この定電流は電圧Vcdeの関数である。加
算段40の抵抗は、当該段に接続されたエレメント32から
供給される電流IがVcde/R3に等しくなるように
各放電モジュール33ごとに計算された抵抗値を有してい
る。こうして、アースに対して制御電圧Vcdeを確保
することができ、また、各エレメントの放電を同一の定
電流で行うことができる。
【0045】放電終了検出段43は、エレメント32から供
給される電圧を基準電圧Vrefと比較し、供給電圧が
基準電圧Vrefを下回った時、放電終了検出信号DF
Dによってそのことを示す、コンパレータ46を備えるこ
とができる。
給される電圧を基準電圧Vrefと比較し、供給電圧が
基準電圧Vrefを下回った時、放電終了検出信号DF
Dによってそのことを示す、コンパレータ46を備えるこ
とができる。
【0046】別の実施態様では、検出段43は、検査中の
エレメント32が所定の電流Iを供給し得なくなったこと
を検出する手段から構成される。それには、例えば、図
5に示すような装置を使用することができる。
エレメント32が所定の電流Iを供給し得なくなったこと
を検出する手段から構成される。それには、例えば、図
5に示すような装置を使用することができる。
【0047】図5には、検査中のエレメント32が所要の
定電流Iを供給し得なくなったことを検出する装置の原
理が示されている。エレメント32の放電開始時には、演
算増幅器45の正の入力に加わる電圧V+45 が、負の入力
側の電圧V-45 よりわずかに大きい。エレメント32が所
要の電流Iを供給し得なくなると、V-45 の電圧が降下
し、V+45 を下回って、DFDが論理1の状態になる。
定電流Iを供給し得なくなったことを検出する装置の原
理が示されている。エレメント32の放電開始時には、演
算増幅器45の正の入力に加わる電圧V+45 が、負の入力
側の電圧V-45 よりわずかに大きい。エレメント32が所
要の電流Iを供給し得なくなると、V-45 の電圧が降下
し、V+45 を下回って、DFDが論理1の状態になる。
【0048】放電終了検出信号DFDがプロセッサ手段
(ないし処理手段)35(図3)に送られる。このプロセ
ッサ手段は、例えば、各エレメント32の放電開始時にス
タートするカウンタ36を有するマイクロ・プロセッサで
ある。予め充電されている各エレメントを一定電流で放
電させ、放電終了が検出(基準電圧Vrefとの比較、
または好ましくは、所要電流の供給が不能となったこと
の検出)される時点までの時間を測定することにより、
プロセッサ手段35は各エレメント32が供給する電気量を
Ah単位で推定することができる。
(ないし処理手段)35(図3)に送られる。このプロセ
ッサ手段は、例えば、各エレメント32の放電開始時にス
タートするカウンタ36を有するマイクロ・プロセッサで
ある。予め充電されている各エレメントを一定電流で放
電させ、放電終了が検出(基準電圧Vrefとの比較、
または好ましくは、所要電流の供給が不能となったこと
の検出)される時点までの時間を測定することにより、
プロセッサ手段35は各エレメント32が供給する電気量を
Ah単位で推定することができる。
【0049】また、別の実施態様では、エレメント32の
放電は可変電流で行われるが、予め設定された一定時間
だけ行われる。このようにして、放電終了時に各エレメ
ントが供給する電気の量がわかる。
放電は可変電流で行われるが、予め設定された一定時間
だけ行われる。このようにして、放電終了時に各エレメ
ントが供給する電気の量がわかる。
【0050】テストするエレメントのアドレス指定は、
マルチプレクサ34を所与のエレメントのテスト用のため
に位置決めするアドレス・バスADRによって実現され
る。好ましくは、このアドレス指定は回転式に次々と各
エレメントを循環してテストして行くように実現する。
マルチプレクサ34を所与のエレメントのテスト用のため
に位置決めするアドレス・バスADRによって実現され
る。好ましくは、このアドレス指定は回転式に次々と各
エレメントを循環してテストして行くように実現する。
【0051】各エレメント32は、図には示していないダ
イオードと協働して、エレメントのテスト中に電池30が
電源として使用される場合に、極性の逆転から当該エレ
メントを保護する。電池30が電源として働く必要ができ
た場合、テストは中断される。上記ダイオードは例えば
ショッキー型のダイオードである。
イオードと協働して、エレメントのテスト中に電池30が
電源として使用される場合に、極性の逆転から当該エレ
メントを保護する。電池30が電源として働く必要ができ
た場合、テストは中断される。上記ダイオードは例えば
ショッキー型のダイオードである。
【0052】あるエレメントの放電後、当然、それを再
充電する必要がある。この再充電は、例えば、テスト中
でも常に活動状態にある電流発生器31によって行われ
る。Vcde電圧はこの維持電流を考慮に入れるように
較正されている。次のエレメントの放電を行う前に、少
なくとも標準充電維持時間に等しい時間待たなければな
らない。この時間は、電流発生器31から供給される電流
によって決まる。
充電する必要がある。この再充電は、例えば、テスト中
でも常に活動状態にある電流発生器31によって行われ
る。Vcde電圧はこの維持電流を考慮に入れるように
較正されている。次のエレメントの放電を行う前に、少
なくとも標準充電維持時間に等しい時間待たなければな
らない。この時間は、電流発生器31から供給される電流
によって決まる。
【0053】各モジュール33のレベルにエレメントの再
充電機能を組み込むこともできる。
充電機能を組み込むこともできる。
【0054】蓄電池30を構成する全てのエレメント32が
テストされた時点で、計測及びプロセッサ手段35は電池
の残留容量のパーセンテージを計算することができる。
そのためにプロセッサ手段35は、たとえば放電されたエ
レメントが供給したエネルギー量を合計し、その合計
を、電池30の公称容量に相当する、放電された各エレメ
ントの公称容量の合計の一部分と比較する。上記合計が
この公称容量の一部分より小さい時には手段35は警報信
号を発する。
テストされた時点で、計測及びプロセッサ手段35は電池
の残留容量のパーセンテージを計算することができる。
そのためにプロセッサ手段35は、たとえば放電されたエ
レメントが供給したエネルギー量を合計し、その合計
を、電池30の公称容量に相当する、放電された各エレメ
ントの公称容量の合計の一部分と比較する。上記合計が
この公称容量の一部分より小さい時には手段35は警報信
号を発する。
【0055】実例として、各エレメントが供給する電気
量の合計に相当する各エレメントの残留容量の合計が蓄
電池の公称容量の80%より小さくなった時には、警報信
号が発されオペレータに送られる。
量の合計に相当する各エレメントの残留容量の合計が蓄
電池の公称容量の80%より小さくなった時には、警報信
号が発されオペレータに送られる。
【0056】実際には、残留容量の合計は、各エレメン
トが均一である、すなわち特性の経時的分散が小さいと
きは、蓄電池の老化状態を示すだけである。この場合、
電池の1個のエレメントだけの測定された残留容量が電
池全体の残留容量を代表することになり、従って、電池
30のテストを当該電池のどれか1個のエレメントのテス
トに限定することができる。
トが均一である、すなわち特性の経時的分散が小さいと
きは、蓄電池の老化状態を示すだけである。この場合、
電池の1個のエレメントだけの測定された残留容量が電
池全体の残留容量を代表することになり、従って、電池
30のテストを当該電池のどれか1個のエレメントのテス
トに限定することができる。
【0057】それに反して、テストすべき電池のエレメ
ントの特性の分散が大きな(エレメントが不均一)場
合、エレメントの残留容量の統計的分布を計算すること
ができる。この場合、老化現象は平均残留容量の減少
と、残留容量の分散の増加とによって表される。
ントの特性の分散が大きな(エレメントが不均一)場
合、エレメントの残留容量の統計的分布を計算すること
ができる。この場合、老化現象は平均残留容量の減少
と、残留容量の分散の増加とによって表される。
【0058】好ましくは、監視手段35は、電池30の老化
の検出に対応する下記の場合に、遠方に送られる警報信
号を発することができる。即ち、 − 全容量が指定された最小容量より小さくなった時
(均一な挙動のエレメントに有効)、 − 続けて行った2回の測定で大きな容量の変化が認め
られた時、 − エレメントの容量の経時変化の外挿によって、指定
した最小容量に達するのに要する時間が決定できる時に
警報信号を発することができる。
の検出に対応する下記の場合に、遠方に送られる警報信
号を発することができる。即ち、 − 全容量が指定された最小容量より小さくなった時
(均一な挙動のエレメントに有効)、 − 続けて行った2回の測定で大きな容量の変化が認め
られた時、 − エレメントの容量の経時変化の外挿によって、指定
した最小容量に達するのに要する時間が決定できる時に
警報信号を発することができる。
【0059】この最後の警報発信基準により、電池の予
防保守が可能になる。この警報は、オペレータに電池の
取替えが必要なことを予告する。
防保守が可能になる。この警報は、オペレータに電池の
取替えが必要なことを予告する。
【0060】因子において、放電手段33のうちの二つを
点線で示した理由は、電池30の老化状態は一個のエレメ
ント32のテストのみから知ることができるからである。
実際に、電池のエレメントが同一のものである場合、そ
の特性は一般に大きな分散を示さず、従って、電池の状
態はそのエレメントのうちどれか1個の状態から知るこ
とができるのである。
点線で示した理由は、電池30の老化状態は一個のエレメ
ント32のテストのみから知ることができるからである。
実際に、電池のエレメントが同一のものである場合、そ
の特性は一般に大きな分散を示さず、従って、電池の状
態はそのエレメントのうちどれか1個の状態から知るこ
とができるのである。
【0061】このように、本発明によれば、電池老化検
査システムは、予め充電されたエレメント32のうちの少
なくとも1個を放電終了値まで放電させ得る放電手段33
と、放電された各エレメント32が供給する電気量を測定
する手段と、電池30の過度な老化を検出し得る少なくと
も1個の放電されたエレメント32が供給する電気量を処
理する手段とを備えるだけでよい。
査システムは、予め充電されたエレメント32のうちの少
なくとも1個を放電終了値まで放電させ得る放電手段33
と、放電された各エレメント32が供給する電気量を測定
する手段と、電池30の過度な老化を検出し得る少なくと
も1個の放電されたエレメント32が供給する電気量を処
理する手段とを備えるだけでよい。
【0062】ここで電池のエレメントとは、単一(2つ
の極と電解液)または複数のエレメント(少なくとも2
つ)のいずれをも意味することを想起されたい。
の極と電解液)または複数のエレメント(少なくとも2
つ)のいずれをも意味することを想起されたい。
【0063】一般に多くの場合にエレメント全体が均一
である。この場合、各エレメントは蓄電池の充電状態を
表す。それに反して、不均一分布の場合は、電池の残留
容量はエレメントの残留容量の平均に等しくない。
である。この場合、各エレメントは蓄電池の充電状態を
表す。それに反して、不均一分布の場合は、電池の残留
容量はエレメントの残留容量の平均に等しくない。
【0064】図6に示す別の実施態様では、放電手段33
は1基のみであり、テストされる電池30のエレメント32
とマルチプレクサ60を介して協働し、マルチプレクサ60
は測定・計測値プロセッサ手段35によって制御され、デ
マルチプレクサの役割もする。プロセッサ手段35は、バ
スADRにより電池30のどのエレメント32をもアドレス
でき、当該エレメントを放電手段33に接続することがで
きる。
は1基のみであり、テストされる電池30のエレメント32
とマルチプレクサ60を介して協働し、マルチプレクサ60
は測定・計測値プロセッサ手段35によって制御され、デ
マルチプレクサの役割もする。プロセッサ手段35は、バ
スADRにより電池30のどのエレメント32をもアドレス
でき、当該エレメントを放電手段33に接続することがで
きる。
【0065】放電したエレメントの再充電は、維持電流
発生器31または放電手段33によって行うことができる。
マルチプレクサ60は好ましくは、小さな内部抵抗を有す
るソリッドステートリレーで構成される。電池30の完全
な状態を実現するために、各エレメント32を順次放電し
て再充電し、各エレメント32が供給する電気の量を電池
30の状態の推定に使用する。
発生器31または放電手段33によって行うことができる。
マルチプレクサ60は好ましくは、小さな内部抵抗を有す
るソリッドステートリレーで構成される。電池30の完全
な状態を実現するために、各エレメント32を順次放電し
て再充電し、各エレメント32が供給する電気の量を電池
30の状態の推定に使用する。
【0066】本発明は、また、直列に連続された複数の
エレメントから成る蓄電池の老化状態を検査する方法に
関するもので、その方法は、 − 予め充電されたエレメントを、予め設定された最終
値まで一時に1個ずつ放電させるステップと、 − 放電中に各エレメントが供給する電気の量を測定す
るステップと、 − 少なくとも1個の放電されたエレメントが供給する
電気量を処理し、電池の過度な老化が検出された場合、
警報メッセージを発するステップとからなる。
エレメントから成る蓄電池の老化状態を検査する方法に
関するもので、その方法は、 − 予め充電されたエレメントを、予め設定された最終
値まで一時に1個ずつ放電させるステップと、 − 放電中に各エレメントが供給する電気の量を測定す
るステップと、 − 少なくとも1個の放電されたエレメントが供給する
電気量を処理し、電池の過度な老化が検出された場合、
警報メッセージを発するステップとからなる。
【0067】放電は、前述したようにただ1個のエレメ
ント、または、直列に連続された複数のエレメントにつ
いて行うことができる。当然ながら、直列に連続されて
いないエレメント、即ち、隔離しているエレメント、例
えば、電池の最初のエレメントと最後のエレメントを同
時に放電させることもできるが、このような方法は、単
独、または直列になっているエレメントの放電と同等な
ものと見なされる。
ント、または、直列に連続された複数のエレメントにつ
いて行うことができる。当然ながら、直列に連続されて
いないエレメント、即ち、隔離しているエレメント、例
えば、電池の最初のエレメントと最後のエレメントを同
時に放電させることもできるが、このような方法は、単
独、または直列になっているエレメントの放電と同等な
ものと見なされる。
【0068】放電されたエレメントが供給する電気量の
処理法として、単に得られた電気量を合計し、この合計
が予め設定したしきい値より小さくなった時に警報を発
することができる。前述の実例で言えば、予め設定され
たしきい値は期待される容量の80%に固定されている。
この値以下の残留容量のときは、当該電池は負荷である
装置の電源としては不充分と見なされる。
処理法として、単に得られた電気量を合計し、この合計
が予め設定したしきい値より小さくなった時に警報を発
することができる。前述の実例で言えば、予め設定され
たしきい値は期待される容量の80%に固定されている。
この値以下の残留容量のときは、当該電池は負荷である
装置の電源としては不充分と見なされる。
【0069】放電された各エレメントが供給する電気量
の処理法として、放電されたエレメントが供給する電気
量の合計の差を計測することもできる。この電気量の差
は続けて行った2回の放電テストで得られる。上記の差
が予め設定された電気量より大きくなった時に警報が発
せられる。実際に、残留容量が急速に低下するのは、検
査されたエレメント、すなわち予備電源の蓄電池が老化
していることを示す。
の処理法として、放電されたエレメントが供給する電気
量の合計の差を計測することもできる。この電気量の差
は続けて行った2回の放電テストで得られる。上記の差
が予め設定された電気量より大きくなった時に警報が発
せられる。実際に、残留容量が急速に低下するのは、検
査されたエレメント、すなわち予備電源の蓄電池が老化
していることを示す。
【0070】また、電池の老化状態は、単一のエレメン
ト、または複数のエレメントのうちの1個についてだけ
検査して推定することもできる。この放電された1個の
エレメントが供給する電気量の処理法として、例えば、
当該エレメントの残留容量の経時変化を外挿し、その際
に警報メッセージは、設定された最小残留容量に達する
までの所要時間から構成される。このようにして、電池
の過度な老化の予告が実現できる。
ト、または複数のエレメントのうちの1個についてだけ
検査して推定することもできる。この放電された1個の
エレメントが供給する電気量の処理法として、例えば、
当該エレメントの残留容量の経時変化を外挿し、その際
に警報メッセージは、設定された最小残留容量に達する
までの所要時間から構成される。このようにして、電池
の過度な老化の予告が実現できる。
【0071】本発明では、電池の1個のエレメントの放
電により当該電池の端子電圧が低下するが、この低下は
電気の供給を受ける装置にとって余り影響がないことも
あり得る。場合によっては、このような電圧低下を補償
するため、1つの補足エレメントを当該電池の他のエレ
メントに直列に連続することができる。
電により当該電池の端子電圧が低下するが、この低下は
電気の供給を受ける装置にとって余り影響がないことも
あり得る。場合によっては、このような電圧低下を補償
するため、1つの補足エレメントを当該電池の他のエレ
メントに直列に連続することができる。
【0072】本発明は、特に相当高い電圧、例えば48ボ
ルトの電圧を供給する電池、従って直列に連続した多数
のエレメントから成る電池に適用される。1個のエレメ
ントの検査で生じるエネルギー損失は、電池のエレメン
ト数をn個とすると1/nに過ぎない。これに対し、従
来技術ではエネルギー損失は少なくとも25%になる。
ルトの電圧を供給する電池、従って直列に連続した多数
のエレメントから成る電池に適用される。1個のエレメ
ントの検査で生じるエネルギー損失は、電池のエレメン
ト数をn個とすると1/nに過ぎない。これに対し、従
来技術ではエネルギー損失は少なくとも25%になる。
【0073】本発明は、カドミウミ・ニッケル電池、リ
チウム電池、あるいはニッケル・水素電池、リチウム・
炭素電池など、完全に放電され得る蓄電池に適用され
る。上述の電池では、大きなまたは完全な放電は、エレ
メントを再生させその寿命を延ばすことになるので歓迎
される。
チウム電池、あるいはニッケル・水素電池、リチウム・
炭素電池など、完全に放電され得る蓄電池に適用され
る。上述の電池では、大きなまたは完全な放電は、エレ
メントを再生させその寿命を延ばすことになるので歓迎
される。
【図1】装置の予備電源と、それに組合わされた老化検
査システムを示す図である。
査システムを示す図である。
【図2】鉛蓄電池とカドミウム・ニッケル蓄電池の特性
を示す曲線である。
を示す曲線である。
【図3】例えば装置の予備電源を構成する蓄電池の老化
検査システムの第1の実施態様の概略図である。
検査システムの第1の実施態様の概略図である。
【図4】蓄電池の各エレメントと組み合わせることので
きる放電モジュールの1実施態様を示す図である。
きる放電モジュールの1実施態様を示す図である。
【図5】テスト中のエレメントが所要の定電流を供給し
得ないことを検出する装置の原理を示す概略図である。
得ないことを検出する装置の原理を示す概略図である。
【図6】蓄電池の老化検査システムの第2の実施態様の
概略図である。
概略図である。
15 伝送線 16 装置 30 蓄電池 31 電流発生器 32 エレメント 33 放電手段 34 マルチプレクサ 35 プロセッサ手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フイリツプ・ギヨーム フランス国、22300・ラニオン、リユ・ジ ヤン・ポール・サルトル、14 (72)発明者 フイリツプ・ポアニアン フランス国、91120・パレゾー、リユ・シ ヤルル・ペギ、36
Claims (16)
- 【請求項1】 直列に連続された複数の完全に放電され
得るエレメント(32)を備えた蓄電池(30)の老化を検
査するシステムであって、 − 予め充電されている前記エレメント(32)を一時に
1個だけ、放電終了値に達するまで放電させ得る放電手
段(33)と、 − 放電中に放電された各エレメントが供給する電気の
量を測定する手段(35)と、 − 前記電池(30)の過度な老化を検出するべく構成さ
れた、放電された少なくとも1個のエレメントが供給す
る電気量を処理する手段(35)と、 を備えたことを特徴とする蓄電池の老化を検査するシス
テム。 - 【請求項2】 放電された前記各エレメント(32)をそ
の放電後に再充電する再充電手段(31、33)をも備えた
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 【請求項3】 蓄電池(30)が、電気を供給される装置
(16)の予備電源として、主電源の故障の際、当該装置
(16)の電源の役割をすることを特徴とする請求項1ま
たは請求項2に記載のシステム。 - 【請求項4】 前記蓄電池(30)の過度な老化を検出し
た時、前記処理手段が警報信号を生成し、前記警報信号
が伝送線(15)により遠隔地に伝送されることを特徴と
する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のシス
テム。 - 【請求項5】 前記放電手段(33)が、一定電流で各エ
レメント(32)を放電させ、前記放電終了値が、当該エ
レメント(32)が前記一定電流(I)を供給し得なくな
る放電終了時間に対応し、前記処理手段(35)が、当該
エレメント(32)を前記放電終了時間まで放電させるの
にかかる時間を測定する手段を備えることを特徴とする
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のシステ
ム。 - 【請求項6】 前記放電手段(33)が各エレメント(3
2)を一定電流(I)で放電させ、前記放電終了値が基
準電圧(Vref)に対応することを特徴とする請求項
1から請求項4のいずれか一項に記載のシステム。 - 【請求項7】 前記放電手段(33)が、前記一定電流
(I)を決定する制御電圧(Vcde)によって制御さ
れることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか
一項に記載のシステム。 - 【請求項8】 各エレメント(32)がそれ専用の放電手
段(33)と協働することを特徴とする請求項1から請求
項7のいずれか一項に記載のシステム。 - 【請求項9】 前記放電手段がただ1つだけであり、上
記エレメント(32)をアドレス指定するマルチプレクサ
手段(60)と協働することを特徴とする請求項1から請
求項7のいずれか一項に記載のシステム。 - 【請求項10】 前記再充電手段が、前記蓄電池(30)
の維持電流を生成する働きをする単一の電流発生器(3
1)を備えたことを特徴とする請求項2から請求項9の
いずれか一項に記載のシステム。 - 【請求項11】 前記処理手段(35)が、放電された各
エレメント(32)が供給する電気量の合計を、放電され
たエレメント(32)の公称容量の合計の一部分と比較
し、上記合計が上記一部分の合計より小さくなった時に
警報信号を発生することを特徴とする請求項1から請求
項10のいずれか一項に記載のシステム。 - 【請求項12】 前記蓄電池がニッケル・カドミウム電
池またはニッケル・水素電池またはリチウム・炭素電池
であることを特徴とする請求項1から請求項11のいず
れか一項に記載のシステム。 - 【請求項13】 直列に連続された複数のエレメント
(32)から成る蓄電池(30)の老化を検査する方法であ
って、 − 予め充電された前記エレメント(32)を一時に1個
だけ、予め設定された放電終了値に達するまで放電させ
るステップと、 − 放電中に放電された各エレメント(32)が供給する
電気の量を測定するステップと、 − 放電された少なくとも1個のエレメント(32)が供
給する電気量を処理し、前記電池(30)の過度な老化が
検出された場合に警報メッセージを発生するステップと
を備えた方法。 - 【請求項14】 前記放電されたエレメント(32)が供
給する前記電気量の処理ステップは、前記電気量の合計
を計算し、前記合計が予め設定された容量しきい値より
小さくなった時に前記警報メッセージを発生することを
特徴とする請求項13に記載の方法。 - 【請求項15】 前記放電された各エレメント(32)が
供給する電気量の処理ステップは、前記エレメントを2
回続けて放電させた場合に前記エレメント(32)が供給
する2回の電気量の合計の変化を測定し、前記の変化が
予め設定された電気量の値より大きくなった時に警報メ
ッセージを発生することを特徴とする請求項13に記載
の方法。 - 【請求項16】 放電されたエレメント(32)が供給す
る前記電気量の処理ステップは、当該エレメント(32)
の容量の経時変化を外挿し、前記警報メッセージが当該
エレメント(32)が指定された最小容量に達するまでの
所要時間であることを特徴とする請求項13に記載の方
法。
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