CN103080712B - 蓄电装置温度测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种蓄电装置温度测定方法，相对于受到蓄电装置的劣化状态的影响、所测定的内部阻抗的测定值发生变动、无法获得准确的蓄电装置的内部温度的、现有的蓄电装置的温度测定方法，能够准确地测定蓄电装置的内部温度。该蓄电装置温度测定方法特征在于，利用蓄电装置(1)的离子难以追随的频率(例如10kHz以上的频率)的信号来测定蓄电装置(1)的内部阻抗，并根据内部阻抗的测定值来算出蓄电装置(1)的内部温度。

Description

蓄电装置温度测定方法
技术领域
本发明涉及对蓄电装置的温度进行测定的方法，尤其涉及用于准确地测定蓄电装置的内部温度的蓄电装置温度测定方法。
背景技术
锂离子二次电池或双电层电容器等的蓄电装置被用于各种各样的用途，例如被广泛适用于手机的电池组、PC的蓄电池、或者汽车的蓄电池等。此时，探测蓄电装置的状态、例如劣化状态(称为SOH：State OfHealth)或剩余容量(称为SOC：State OfCharge)成为非常重要的事项。尤其是，在汽车中探测进行空转的节能汽车或混合动力汽车、电动车等中的蓄电装置的状态与汽车的行使密切相关，因此作为非常重要的事项而备受关注。
为了探测该蓄电装置的状态，一般所熟知的方法为对蓄电装置的电压、电流以及温度进行测定，算出蓄电装置的劣化状态(SOH)或剩余容量(SOC)等的方法。其中，蓄电装置的温度给蓄电装置的劣化带来较大影响，因此是重要的测定参数。
作为蓄电装置的温度的测定方法的现有技术，如专利文献1那样一般公知将温度检测元件适用或连接到蓄电装置来直接测定的方法。在专利文献1中设置成：温度检测元件使用齐纳二极管，将齐纳二极管与蓄电装置的正端子连接，能够准确地测定从蓄电装置的正端子传送的温度。然而，在专利文献1(现有例1)中，由于蓄电装置的内部电阻的自发热等而使得温度检测元件的温度检测点(在现有例1中是指蓄电装置的正端子)的温度和蓄电装置的内部的温度会产生较大差，故存在无法掌握蓄电装置的准确温度的问题。
另一方面，提出利用热电偶等的温度检测元件对蓄电装置的温度进行探测并求出蓄电装置的内部阻抗来判定蓄电装置的劣化状态(SOH)的装置(专利文献2)、在不使用温度检测元件的情况下求出蓄电装置的内部阻抗来决定内部温度的装置(专利文献3)。
专利文献2(现有例2)的装置由对蓄电装置的温度进行调整的温度调整单元、算出蓄电装置的内部阻抗的阻抗算出单元、和基于所算出的内部阻抗来判定蓄电装置的劣化状态的劣化判定单元而构成。而且，设置成：在利用温度调整单元而将蓄电装置调整在规定范围内的温度的状态下，基于蓄电装置以规定频率(10Hz以上且1kHz以下)的交流电流进行充电或放电时的内部阻抗的算出值、和蓄电装置的电压以及蓄电装置的温度，参照预先与蓄电装置的温度以及蓄电装置的电压对应起来设定的内部阻抗的映射图，进行劣化状态的判定。
此外，专利文献3(现有例3)的决定内部温度的装置由用于给蓄电装置赋予在时间上变动的电激励的电激励电路、用于检测其结果在时间上变动的电响应的响应检测电路、以及用于使用所输入的激励和根据响应信号导出的电压及电流信号来决定内部温度的计算电路而构成。而且设置成：以不同的频率(在实施例中是指5Hz、70Hz、1kHz)来提供在时间上变动的电激励，将所测定的阻抗代入到所假定的等效电路中，并根据该等效电路的特定的要素值来推定蓄电装置的内部温度。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-260215号公报
专利文献2：日本特开2010-67502号公报
专利文献3：日本特表2003-508759号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在现有例2中，因为以受到蓄电装置的电解质中的离子的活动的影响的低频率(在现有例2中是指10Hz以上且1kHz以下)测定内部阻抗，所以为了准确地测定内部阻抗，在通过温度调整单元将蓄电装置调整在规定范围内的温度以不受到温度的影响的状态下进行测定。在该方法中，即便通过测定内部阻抗来推定蓄电装置的内部温度，由于蓄电装置的劣化状态而所测定的内部阻抗的测定值也会有所不同，所以存在难以获得准确的蓄电装置的内部温度的问题。
此外，在现有例3中，虽然相对于剩余容量SOC)而将变化少的频率用于测量较适用，但是与现有例2同样地因为以受到蓄电装置的电解质中的离子的活动的影响的低频率(在现有例3中是指5Hz、70Hz、1kHz)测定内部阻抗，所以由于蓄电装置的劣化状态而所测定的内部阻抗的测定值会有所不同，因此存在难以获得准确的蓄电装置的内部温度的问题。
本发明为了解决上述课题，其目的在于提供一种用于准确地测定蓄电装置的内部温度的蓄电装置的温度测定方法。
用于解决课题的技术方案
本发明的蓄电装置温度测定方法其特征在于，利用蓄电装置内的离子难以追随的频率的信号来测定所述蓄电装置的内部阻抗，并根据所述内部阻抗的测定值来算出所述蓄电装置的内部温度。
根据该构成，因为以电解质的离子难以追随的频率来测定蓄电装置的内部阻抗，并根据测定值来算出蓄电装置的内部温度，所以不会测定因离子的活动的差异所导致的温度误差。因而，因蓄电装置的剩余容量或劣化状态的差异所导致的离子的活动的差异不会较大程度地反映到测定值中。由此，能够测定仅依赖于温度的蓄电装置的内部阻抗，能够准确地测定蓄电装置的内部温度。
此外，在本发明的蓄电装置温度测定方法中优选，所述蓄电装置具有正极集电体、所述电解质、隔离器以及负极集电体，所述频率是所述正极集电体、所述电解质、所述隔离器以及所述负极集电体中的至少一个被测定为电子传导性的电阻的频率。根据该构成，因为信号的频率是正极集电体、电解质、隔离器以及负极集电体中的至少一个主要被测定为非离子传导的电子传导性的电阻的频率，所以因蓄电装置的剩余容量或劣化状态的差异所导致的离子的活动的差异不会较大程度地反映到测定值中。由此，能够测定电子传导性的电阻，换言之能够测定阻抗中的电阻(R，实部)，所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置的阻抗，能够更准确地测定蓄电装置的内部温度。
此外，在本发明的蓄电装置温度测定方法中优选，利用10kHz以上的频率的信号来测定蓄电装置的内部阻抗，并根据所述内部阻抗的测定值来算出所述蓄电装置的内部温度。根据该构成，因为能够利用10kHz以上的频率来测定蓄电装置的内部阻抗，并根据测定值来算出蓄电装置的内部温度，所以电解质的离子不会追随该频率，不会测定出因离子的活动的差异所导致的温度误差。因而，因蓄电装置的剩余容量或劣化状态的差异所导致的离子的活动的差异不会反映到测定值中。由此，能够测定仅依赖于温度的蓄电装置的内部阻抗，能够准确地测定蓄电装置的内部温度。
此外，在本发明的蓄电装置温度测定方法中优选，针对提供给所述蓄电装置的脉冲所引起的瞬态响应，利用傅立叶变换而变换成频率成分，算出所述频率下的所述内部阻抗，将所算出的值作为所述测定值。根据该构成，因为利用被提供给蓄电装置的脉冲所引起的瞬态响应的傅立叶变换，将离子不追随的或者10kHz以上的频率处的内部阻抗的算出值作为测定值，所以无需设置用于向蓄电装置赋予高频率的信号的交流信号源，也无需对蓄电装置重新提供高的频率信号。这样，无需准备测定用的交流信号源，故能够降低采用了本发明的蓄电装置温度测定方法的蓄电装置温度测定装置的制造成本。
此外，在本发明的蓄电装置温度测定方法中优选所述蓄电装置为二次电池。根据该构成，因为蓄电装置是反复充放电这种类型的二次蓄电装置，所以蓄电装置的剩余容量、劣化状态每次都不同。在本发明的蓄电装置温度测定方法中，因为因蓄电装置的剩余容量或劣化状态的差异所导致的离子的活动的差异不会较大程度地反映到测定值中，所以即便在采用这种蓄电装置的情况下，也能够准确地测定蓄电装置的内部温度。进而，在二次电池被适用于大容量的产品中的情况下，在以大电流进行充放电时，由于蓄电装置的内部发热而导致产生较大的蓄电装置的内部温度与蓄电装置的表面温度之差，但是此时也能够准确地测定蓄电装置的内部温度。
此外，在本发明的蓄电装置温度测定方法中优选，通过在与所述蓄电装置连接的充电电路和所述蓄电装置之间所设置的低通滤波器，来除去由所述充电电路产生的所述信号的频率的噪声。根据该构成，因为在与蓄电装置连接的充电电路和蓄电装置之间设置低通滤波器，所以能够除去由充电电路所产生的内部温度测定用的信号的频率的噪声。由此，能够防止因来自充电电路的噪声所导致的内部阻抗的测定精度的降低，从而能够将温度的算出精度维持得较高。
此外，在本发明的蓄电装置温度测定方法中优选，通过在与所述蓄电装置连接的负载和所述蓄电装置之间所设置的低通滤波器，来除去由所述负载产生的所述信号的频率的噪声。根据该构成，因为在与蓄电装置连接的负载和蓄电装置之间设置低通滤波器，所以能够除去由负载所产生的内部温度测定用的信号的频率的噪声。由此，能够防止因来自负载的噪声所导致的内部阻抗的测定精度的降低，从而能够将温度的算出精度维持得较高。
此外，在本发明的蓄电装置温度测定方法中优选，利用由与所述蓄电装置连接的电力变换器的开关电源所产生的所述频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗。根据该构成，因为利用由电力变换器产生的信号来测定蓄电装置的内部阻抗，所以无需另行设置产生内部温度测定用的信号的信号源。因而，能够将温度测定精度维持得较高，同时能够减少在本发明的蓄电装置温度测定方法中使用的测定系统所需的成本。
此外，在本发明的蓄电装置温度测定方法中优选，利用所述蓄电装置的阻抗小于从所述蓄电装置侧看去的与所述蓄电装置连接的充电电路的阻抗的所述频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗。根据该构成，因为利用蓄电装置的阻抗小于充电电路的阻抗的频率的信号来测定蓄电装置的内部阻抗，所以在内部阻抗的测定中充电电路的影响变小。由此，能够提高内部阻抗的测定精度，能够高精度地算出温度。
此外，在本发明的蓄电装置温度测定方法中优选，利用所述蓄电装置的阻抗小于从所述蓄电装置侧看去的与所述蓄电装置连接的负载的阻抗的所述频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗。根据该构成，因为利用蓄电装置的阻抗小于负载的阻抗的频率的信号来测定蓄电装置的内部阻抗，所以在内部阻抗的测定中负载的影响变小。由此，能够提高内部阻抗的测定精度，能够高精度地算出温度。
此外，在本发明的蓄电装置温度测定方法中优选，通过与所述蓄电装置连接的相位补偿电路而使得基于所述频率的信号的电流的相位和电压的相位相一致。根据该构成，因为通过与蓄电装置连接的相位补偿电路而使得电流的相位和电压的相位相一致，故纵使检测装置的性能不高，也能够高精度地测量蓄电装置的内部阻抗。因而，能够将温度测定精度维持得较高，同时能够减少在本发明的蓄电装置温度测定方法中使用的测定系统所需的成本。
此外，在本发明的蓄电装置温度测定方法中优选，由所述蓄电装置和所述相位补偿电路构成谐振电路。根据该构成，通过蓄电装置和相位补偿电路构成串联谐振电路，所以在谐振频率处能够将阻抗的虚部设为0。因而，通过谐振频率的信号可以仅检测蓄电装置的内部阻抗的电阻成分。此外，通过蓄电装置和相位补偿电路构成并联谐振电路，所以通过谐振能够放大蓄电装置的内部阻抗的微小变动。因而，S/N变高，能够高精度地测量内部阻抗。
此外，在本发明的蓄电装置温度测定方法中优选，所述相位补偿电路具备电容器。根据该构成，因为相位补偿电路构成为包括电容器，所以能够以简单构成的相位补偿电路而使得电流的相位和电压的相位相一致。
本发明的蓄电装置温度测定方法其特征在于，利用所述蓄电装置的内部阻抗的电感成分较之电容成分而成为支配性的频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗，并根据所述内部阻抗的测定值来算出所述蓄电装置的内部温度。
本发明的蓄电装置温度测定方法其特征在于，利用所述蓄电装置的内部阻抗的电阻成分伴随着温度的上升而变大的频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗，并根据所述内部阻抗的测定值来算出所述蓄电装置的内部温度。
发明效果
根据本发明，能够提供用于准确地测定蓄电装置的内部温度的蓄电装置的温度测定方法。
附图说明
图1A是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是用于测定蓄电装置的内部温度的测定系统的框图。
图1B是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是用于测定蓄电装置的内部温度的另一测定系统的框图。
图2是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是锂离子二次电池的构造示意图。
图3是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是表示蓄电装置中的电阻的时间依赖性的图表的一例。
图4是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是锂离子二次电池的等效电路图。
图5是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是表示供给至蓄电装置的信号的频率与内部阻抗的实部(电阻)之间的关系的一例的图表。
图6是说明本发明的第2实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是用于测定蓄电装置的内部温度的测定系统的框图。
图7是说明本发明的第4实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是用于测定蓄电装置的内部温度的测定系统的框图。
图8是说明本发明的第5实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是用于测定蓄电装置的内部温度的测定系统的框图。
图9是说明本发明的第6实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是用于测定蓄电装置的内部温度的测定系统的框图。
图10是说明本发明的第6实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是表示电流的相位和电压的相位相一致的样态的图表。
图11是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的变形例1的图，是用于测定蓄电装置的内部温度的测定系统的框图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细地说明。
[第1实施方式]
图1A是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置的温度测定方法(蓄电装置温度测定方法)的图，是用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统101的框图。图1B是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统A101的框图。图2是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是锂离子二次电池L1的构造示意图。图3是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是表示蓄电装置1中的电阻的时间依赖性的图表的一例。图4是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是锂离子二次电池L1的等效电路图。图5是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是表示供给至蓄电装置1的信号的频率与内部阻抗的实部(电阻成分)之间的关系的一例的图表。
本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法是采用图1A所示的用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统101、或者图1B所示的用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统A101而进行的方法。测定系统101如图1A所示由下述部件构成，即：用于给蓄电装置1赋予高频率的信号的交流信号源部5、检测其结果中所响应的电流以及电压的电流检测部4以及电压检测部6、和使用所输入的高频率信号和所检测的电流以及电压来算出内部温度的内部温度算出部7。此外，测定系统A101如图1B所示具有与测定系统101同样的构成，例如被用于利用100kHz以上的高频率来测定蓄电装置的温度的情况。在测定系统A101中，交流信号源部5经由电容器而与负载并联连接，未配置在蓄电装置1的电流路径上。由此，能够将电流路径的直流电阻抑制得较低，从而能够减少电力损耗。
蓄电装置1例如为锂离子二次电池等的能充电的化学电池，但是也包含如双电层电容器那样能够利用离子蓄积电能的装置。一般地，蓄电装置1主要由正极集电体A1、负极集电体C1、电解质E1以及隔离器S1构成，例如在为锂离子二次电池L1的情况下如图2所示，除了上述的构成要素之外，还具有作为储存正极集电体A1侧的电力的物质的正极活性物质A51、作为储存负极集电体C1侧的电力的物质的负极活性物质C51、为使电力流动良好而加入的导电辅助材D51、作为粘合剂的粘结材等。在为锂离子二次电池L1的情况下，作为正极集电体A1最常使用铝(Al)，作为负极集电体C1最常使用铜(Cu)，作为电解质E1最常使用由有机系的溶媒(C4H6O3等)和锂盐(LiPF6等)的溶质构成的溶液，作为正极活性物质A51最常使用钴酸锂(LiCoO2)，作为负极活性物质C51最常使用碳(C)。其特征在于，负极活性物质C51的碳(C)使用被形成为层状的石墨的结晶，在层与层之间以离子的状态蓄积锂。
交流信号源部5用于产生大致在1kHz以上的高频率的信号。电流检测部4连接蓄电装置1，且被连接在作为负载9的电路之间。而且，电流检测部4主要由用于检测电流的电流传感器和电流传感器的控制电路构成，进行电流检测。作为电流传感器，例如能够采用使用了磁阻元件的小型电流传感器。电压检测部6检测蓄电装置1的电压。内部温度算出部7使用所输入的高频率信号和所检测的电流以及电压来测定蓄电装置1的内部阻抗，并根据内部阻抗的测定值来算出蓄电装置1的内部温度。
该蓄电装置1的测定如前所述那样公知较大程度地受到蓄电装置1中的离子的活动的影响。图3是表示测定蓄电装置1的电阻值时的、响应时间和所获得的电阻值之间的关系的一例的图表。如图3所示，在响应时间处于约0.2m秒以下时，因为离子响应不追随，所以所获得的蓄电装置1的电阻值作为合计了蓄电装置1的构成要素的纯电阻值、所谓电子传导性的电阻值之后的值被获得(图中的区域ZA)。在响应时间处于约0.2m秒以上时，观察到在负极界面处与离子响应的反应电阻等，除了上述的电子传导性的电阻值以外，还相加因反应所引起的电阻值(图中的区域ZB)。进而，在响应时间处于约10m秒以上时，观察到在正极界面处与离子的反应电阻，除了上述的电子传导性的电阻值以外还相加因反应所引起的电阻值(图中的区域ZC)。而且，在响应时间处于约1秒以上时，因为进行离子的扩散，所以进一步相加因扩散所引起的电阻值(图中的区域ZD)。这样，蓄电装置1的电阻值的测定较大程度地受到离子的活动的影响，且与响应时间较大程度地关联。
图4是锂离子二次电池L1的等效电路图。在图4中，La以及Ra分别表示正极集电体A1的电感以及电阻，Ca以及Rb分别表示依赖于正极部分的反应的静电电容以及电阻，Rc表示因电解质E1所引起的电阻，Cb以及Rd分别表示因通过隔离器S1的离子所引起的静电电容以及电阻，Cc以及Re分别表示依赖于负极部分的反应的静电电容以及电阻，Lb以及Rf分别表示负极集电体C1的电感以及电阻。
如图4所示，在锂离子二次电池L1的内部阻抗中离子的活动的影响较大的是：依赖于正极部分的反应的Ca、Rb、因通过隔离器S1的离子所引起的Cb、Rd、以及依赖于负极部分的反应的Cc、Re。本发明者关注于该点，认为如果能实现依赖于正极部分的反应的Ca、Rb、因通过隔离器S1的离子所引起的Cb、Rd、以及依赖于负极部分的反应的Cc、Re的影响被充分减少的条件，则能够高精度地测定内部阻抗。
即，本发明的主旨在于，在蓄电装置1(例如锂离子二次电池L1)中利用电感成为支配性的高频率的信号来测定内部阻抗。在这种高频率下，因为Ca、Cb、Cc实质上被短路，所以能够在因离子的活动所引起的影响被充分地减少的状态下测定内部阻抗。
基于上述技术思想，本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的特征在于，在蓄电装置1的离子的影响少、或者不受到离子的影响的响应时间进行测定。也就是说，利用蓄电装置1的离子难以追随的频率的信号来测定蓄电装置1的内部阻抗，并根据内部阻抗的测定值来算出蓄电装置1的内部温度。因为在利用离子难以追随的频率、具体地为约5kHz(相当于图3所示的响应时间为约0.2m秒)以上的信号进行测定时能够缩短响应时间，所以能够消除因离子的活动所到来的影响，能够测定蓄电装置1的构成要素的纯内部阻抗。因为如此测定的内部阻抗仅依赖于温度，所以能够根据内部阻抗的测定值高精度地算出蓄电装置1的内部温度。即，因为因蓄电装置1的剩余容量或劣化状态的差异所导致的离子的活动的差异不会较大程度地反映到测定值中，所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的内部阻抗，能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。这样，根据本发明，能够提供用于准确地测定蓄电装置1的内部温度的温度测定方法。
此外，因为在本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法中所使用的信号的频率变高到电感成为支配性的程度，且正极集电体A1、电解质E1、隔离器S1以及负极集电体C1中的至少一个主要被测定为不是离子传导的电子传导性的电阻，所以因蓄电装置1的剩余容量或劣化状态的差异所导致的离子的活动的差异不会较大程度地反映到测定值中。而且，因为主要测定电子传导性的电阻、换言之阻抗中的电阻(R，实部)，所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的电阻，能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。
在此，离子传导的电阻和电子传导的电阻能够基于阻抗的电阻成分的温度依赖性而区分开。在离子传导的情况下，温度越高则离子的迁移率越大，阻抗的电阻成分越小(即、阻抗的电阻成分的温度依赖性为负)。在为电子传导的情况下、尤其为金属时，温度越高则电子的散射越大，阻抗的电阻成分越大(即、阻抗的电阻成分的温度依赖性为正)。因此，通过使用阻抗的电阻成分伴随着温度的上升而变大这样的频率(阻抗的电阻成分的温度依赖性为正的频率)，同样地能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的电阻，能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。
此外，因为利用本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法进行测定的蓄电装置1例如为反复充放电这种类型的二次电池，所以蓄电装置1的剩余容量或劣化状态每次都有所不同。本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法，因蓄电装置1的剩余容量或劣化状态的差异所导致的离子的活动的差异不会较大程度地反映到测定值中，所以即便在采用这种蓄电装置1的情况下，也能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。进而，在蓄电装置1被适用于大容量的产品中的情况下，在以大电流进行充放电时，由于蓄电装置1的内部发热而导致产生较大的蓄电装置1的内部温度与蓄电装置1的表面温度之差，但是本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法在此时也能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。
图5是表示供给至蓄电装置1的信号的频率与内部阻抗的实部(电阻)之间的关系的一例的图表。在图5中示出充电率为25％、50％、75％、100％、温度为0℃、20℃、40℃的各个条件下的关系。根据图5可以确认出：在电感成为支配性的高频率下，内部阻抗主要依赖于温度，不依赖于充电率。另外，为了提高阻抗的测定精度，在测定中使用的信号的频率优选设为10kHz以上，更优选设为100kHz以上。另一方面，如果考虑阻抗的测定的容易性，则期望信号的频率抑制在1MHz以下。
如以上，本实施方式的蓄电装置温度测定方法利用离子难以追随的频率来测定蓄电装置1的内部阻抗，并根据测定值来算出蓄电装置1的内部温度，所以不会测定出因离子的活动的差异所导致的温度误差。因而，因蓄电装置1的剩余容量或劣化状态的差异所导致的离子的活动的差异不会较大程度地反映到测定值中。由此，能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的内部阻抗，能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。
此外，因为信号的频率是正极集电体A1、电解质E1、隔离器S1以及负极集电体C1中的至少一个主要被测定为非离子传导的电子传导性的电阻的频率，所以因蓄电装置1的剩余容量或劣化状态的差异所导致的离子的活动的差异不会较大程度地反映到测定值中。由此，因为测定电子传导性的电阻、换言之为阻抗中的电阻(R，实部)，所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的电阻，能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。
此外，即便在蓄电装置1为反复充放电这种类型的二次电池的情况下，因为因蓄电装置1的剩余容量或劣化状态的差异所导致的离子的活动的差异不会较大程度地反映到测定值中，所以也能够准确地测定蓄电装置的内部温度。进而，在蓄电装置1被适用于大容量的产品中的情况下，在以大电流进行充放电时，由于蓄电装置1的内部发热而导致产生较大的蓄电装置1的内部温度与蓄电装置1的表面温度之差，但是此时也能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。
[第2实施方式]
图6是说明本发明的第2实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统102的框图。第2实施方式的蓄电装置温度测定方法较之第1实施方式的不同之处在于，设置从提供给蓄电装置1的脉冲变换成频率成分的变换部8。另外，关于与第1实施方式相同的构成，赋予同一符号，并省略详细说明。
本发明的第2实施方式的蓄电装置温度测定方法是采用图6所示的用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统102而进行的方法。该测定系统102如图6所示那样由下述部件构成，即：从由开关接通等的触发器TR向蓄电装置1提供的脉冲变换成频率成分的变换部8、对与提供给蓄电装置1的脉冲响应的电流以及电压进行检测的电流检测部4以及电压检测部6、和使用所输入的高频率信号和所检测的电流以及电压来算出内部温度的内部温度算出部7。
作为上述的触发器TR，例如在汽车的情况下举出发动机起动时的开关接通、施加再生制动时的充电时、蓄电装置1的快速充电时等。虽然此时产生的脉冲信号提供给蓄电装置1，但是针对该脉冲所引起的瞬态响应，能够利用傅立叶变换而变换成频率成分。通过从脉冲信号中包含的频率之中选择蓄电装置1的离子难以追随的频率，算出该频率下的蓄电装置1的内部阻抗，将所算出的值作为测定值，由此不会测定出因离子的活动的差异所导致的温度误差。因而，因蓄电装置1的剩余容量或劣化状态的差异所导致的离子的活动的差异不会较大程度地反映到测定值中，所以能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。
如以上，本实施方式的蓄电装置温度测定方法无需设置用于给蓄电装置1赋予高频率的信号的交流信号源，也无需对蓄电装置1重新提供高频率信号。由此，无需准备测定用的交流信号源，能够降低使用了本发明的蓄电装置温度测定方法的蓄电装置温度测定装置的制造成本。本实施方式所涉及的构成以及方法能够与其他实施方式所涉及的构成以及方法适当地组合起来加以实施。
[第3实施方式]
第3实施方式的蓄电装置温度测定方法相对于第1实施方式而言图1的交流信号源部5的规格不同，用于产生10kHz以上的频率的信号。因为利用该10kHz以上的频率的信号进行测定，所以响应时间变为0.1m秒以下，如图3所示，蓄电装置1的离子不会追随该频率，获得对蓄电装置1的构成要素的纯电阻值、所谓电子传导性的电阻值进行合计之后的值。由此，通过算出10kHz以上的频率下的蓄电装置1的内部阻抗，并将所算出的值作为测定值，从而不会测定出因离子的活动的差异所导致的温度误差。
如以上，本实施方式的蓄电装置温度测定方法利用10kHz以上的频率来测定蓄电装置1的内部阻抗，并根据测定值来算出蓄电装置1的内部温度，所以蓄电装置1的离子不会针对该频率进行追随，故不会测定出因离子的活动的差异所导致的温度误差。因而，因蓄电装置1的剩余容量或劣化状态的差异所导致的离子的活动的差异不会反映到测定值中。由此，能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的内部阻抗，能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。本实施方式所涉及的构成以及方法能够与其他实施方式所涉及的构成以及方法适当地组合起来加以实施。
[第4实施方式]
图7是说明本发明的第4实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统104的框图。第4实施方式的蓄电装置温度测定方法相对于第1实施方式而言不同之处在于，采用用于除去负载9以及充电电路11所产生的高频率的噪声的低通滤波器12a、12b。另外，对于与第1实施方式相同的构成，赋予相同的符号，并省略详细说明。
第4实施方式的蓄电装置温度测定方法是采用图7所示的用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统104而进行的方法。测定系统104如图7所示具备：用于给蓄电装置1赋予高频率的信号的交流信号源部5、对电流以及电压进行检测的电流检测部4以及电压检测部6、和使用从交流信号源部5输入的高频的信号和由电流检测部4以及电压检测部6检测的电流以及电压来算出蓄电装置1的内部温度的内部温度算出部7。
蓄电装置1经由开关SWa而连接了作为电力供给目的地的负载9、和对蓄电装置1进行充电的充电电路11。通过开关SWa，在蓄电装置1放电时连接蓄电装置1和负载9，在蓄电装置1充电时连接蓄电装置1和充电电路11。负载9是代表性的将蓄电装置1的直流电力变换成交流电力的逆变器等的电力变换器。负载9并联连接了用于抑制纹波电流的电容器13。
负载9并联连接了低通滤波器12a。低通滤波器12a被设置在负载9与蓄电装置1之间，除去在负载9中产生的信号的高频率成分(噪声)。另外，低通滤波器12a被设置在比用于抑制纹波电流的电容器13更靠近蓄电装置1侧。同样地，充电电路11串联连接了低通滤波器12b。低通滤波器12b被设置在充电电路11与蓄电装置1之间，除去在充电电路11中产生的信号的高频率成分(噪声)。
在测定系统104中，为了测定内部温度所使用的信号的频率比低通滤波器12a、12b的通过频带还高。也就是说，负载9或充电电路11所产生的信号的高频率成分(噪声)被低通滤波器12a、12b除去，故不会影响到电流检测部4以及电压检测部6的检测精度。因而，能够防止因来自负载9或充电电路11的信号所导致的内部温度的测定精度的降低。
这样，本实施方式的蓄电装置温度测定方法，通过在与蓄电装置1连接的负载9和蓄电装置1之间设置低通滤波器12a、或者在与蓄电装置1连接的充电电路11和蓄电装置1之间设置低通滤波器12b，从而能够除去与内部温度测定用的信号相同的频率的噪声。由此，能够防止因来自负载9或充电电路11的噪声所导致的内部温度的测定精度的降低。本实施方式所涉及的构成以及方法能够与其他的实施方式所涉及的构成以及方法适当地组合起来加以实施。
[第5实施方式]
图8是说明本发明的第5实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统105的框图。第5实施方式的蓄电装置温度测定方法相对于第1实施方式而言不同之处在于，利用由负载9所产生的高频率的信号来测定蓄电装置1的内部阻抗。另外，对于与第1实施方式相同的构成，赋予相同的符号，并省略详细说明。
第5实施方式的蓄电装置温度测定方法是采用图8所示的用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统105而进行的方法。如图8所示，测定系统105连接了从蓄电装置1供给电力的负载9。负载9的代表为将蓄电装置1的直流电力变换成交流电力的逆变器或DC-DC转换器等的电力变换器，具备开关频率被固定的开关电源(未图示)。负载9的开关电源构成为能够产生适于测定蓄电装置1的内部温度的高频率的信号(例如纹波电流)。
此外，测定系统105具备：对由来自负载9的开关电源的信号所产生的电流以及电压进行检测的电流检测部4以及电压检测部6、和使用从负载9输入的高频率的信号和由电流检测部4以及电压检测部6检测出的电流以及电压来算出蓄电装置1的内部温度的内部温度算出部7。
在本实施方式的蓄电装置温度测定方法中，因为利用由负载9所产生的高频率的信号来测定蓄电装置1的内部阻抗，所以无需设置第1实施方式的测定系统101、A101那样的交流信号源部5。因而，能够在将温度测定精度维持得较高的同时减少测定系统所需的成本。本实施方式所涉及的构成以及方法能够与其他的实施方式所涉及的构成以及方法组合起来加以实施。
[第6实施方式]
图9是说明本发明的第6实施方式的蓄电装置温度测定方法的图，是用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统106的框图。第6实施方式的蓄电装置温度测定方法相对于第1实施方式而言不同之处在于，采用用于使电流的相位和电压的相位相一致的相位补偿电路14。另外，对于与第1实施方式相同的构成，赋予相同的符号，并省略详细说明。
第6实施方式的蓄电装置温度测定方法是采用图9所示的用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统106而进行的方法。测定系统106如图9所示具备：用于对蓄电装置1赋予高频率的信号的交流信号源部5、对因来自交流信号源部5的信号所引起的电流以及电压进行检测的电流检测部4以及电压检测部6、和使用所输入的高频率信号和所检测的电流以及电压来算出蓄电装置1的内部温度的内部温度算出部7。
蓄电装置1连接了相位补偿电路14，相位补偿电路14用于使由来自交流信号源部5的高频率的信号所产生的电流以及电压的相位相一致。通常，在求出蓄电装置1的内部阻抗的过程中，为了测量电流和电压的相位差，需要时间分辨能力高的电流检测部4以及电压检测部6。与之相对，在本实施方式的测定系统106中，因为通过相位补偿电路14而使得电流和电压的相位相一致，所以纵使电流检测部4以及电压检测部6的时间分辨能力不高，也能高精度地测量蓄电装置1的内部阻抗的电阻成分(实部)。此外，因为无需算出电流和电压的相位差，所以能够实时地测量蓄电装置1的内部阻抗。
相位补偿电路14优选设置成由蓄电装置1和相位补偿电路14构成串联谐振电路。此时，因为能够在谐振频率处将阻抗的虚部设为0，所以如果使用谐振频率的信号，则能够仅检测蓄电装置1的内部阻抗的电阻成分。此外，相位补偿电路14优选设置成由蓄电装置1和相位补偿电路14构成并联谐振电路。此时，因为通过谐振能够放大蓄电装置1的内部阻抗的微小变动，所以S/N变高，能够高精度地测量内部阻抗。此外，在本实施方式的蓄电装置温度测定方法中使用的频率中，由于蓄电装置1的阻抗中的电感成分成为支配性，因此相位补偿电路14优选构成为包括电容器。此时，能够利用简单构成的相位补偿电路14而使得电流和电压的相位相一致。
图10是表示通过由蓄电装置1和相位补偿电路14构成的谐振电路而使得电流的相位和电压的相位相一致的样态的图表。在图10中，例示将交流信号源部5作为恒电流源，产生频率为300kHz、最大值以及最小值为±20mA的交流电流的情况。如图10所示可知，通过采用相位补偿电路14，从而电流(虚线)的相位和电压(实线)的相位相一致。
这样，本实施方式的蓄电装置温度测定方法，通过利用与蓄电装置1连接的相位补偿电路14而使得电流的相位和电压的相位相一致，从而纵使检测装置的性能不高，也能够高精度地测量蓄电装置1的内部阻抗。因而，能够在将温度测定精度维持得较高的同时减少测定系统所需的成本。本实施方式所涉及的构成以及方法能够与其他的实施方式所涉及的构成以及方法适当地组合起来加以实施。
[第7实施方式]
第7实施方式的蓄电装置温度测定方法例如在图7所示的测定系统104中，在蓄电装置1的阻抗小于从蓄电装置1侧看去的充电电路11的阻抗的条件下，测定蓄电装置1的内部阻抗。此外，例如在图8所示的测定系统105中，在蓄电装置1的阻抗小于从蓄电装置1侧看去的负载9的阻抗的条件下，测定蓄电装置1的内部阻抗。
具体而言，将蓄电装置1的阻抗设为Z1，将从蓄电装置1侧看去的负载9的阻抗设为Z2，将从蓄电装置1侧看去的充电电路11的负载设为Z3，在测定中所使用的频率处满足Z1＜Z2、或者Z1＜Z3。此时，因为蓄电装置1以外的构成的影响变小，所以能够提高内部阻抗的测定精度。其结果，能够实现高的温度测定精度。本实施方式所涉及的构成以及方法能够与其他的实施方式所涉及的构成以及方法适当地组合起来加以实施。
另外，本发明并不限定于上述实施方式，例如能够如下那样变形来加以实施，这些实施方式也属于本发明的技术范围。
<变形例1>
图11是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置温度测定方法的变形例1的图，是用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统C101的框图。在上述第1实施方式的测定系统101的测定系统中，如图11所示，也可以是设置开关SW1以及开关SW2的测定系统C101。如此一来，在测定时受到负载9的影响的情况下，在可以不驱动负载9的时刻，使开关SW1打开且使开关SW2闭合来进行测定，由此能够获得更高精度的测定值。
本发明并不限定于上述实施方式，只要不脱离本发明的目的范围就能够适当地进行变更。
产业上的可利用性
本发明的蓄电装置温度测定方法在求出蓄电装置的劣化状态(SOH)或剩余容量(SOC)时是有用的。
本申请基于2011年8月1日提出申请的日本特愿2011-168518。其内容全部包含于此。

Claims (22)

1.一种蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
利用蓄电装置的内部阻抗的电阻成分伴随着温度的上升而变大的频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗，并根据所述内部阻抗的测定值来算出所述蓄电装置的内部温度。
2.根据权利要求1所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
测定所述蓄电装置的内部阻抗的信号的频率是10kHz以上的频率。
3.根据权利要求1所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
测定所述蓄电装置的内部阻抗的信号的频率是100kHz以上的频率。
4.根据权利要求2或3所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
测定所述蓄电装置的内部阻抗的信号的频率是1MHz以下的频率。
5.一种蓄电装置温度测定方法，利用蓄电装置内的离子不追随的频率的信号来测定所述蓄电装置的内部阻抗，并根据所述内部阻抗的测定值来算出所述蓄电装置的内部温度，所述蓄电装置温度测定方法的特征在于，
所述蓄电装置具有正极集电体、电解质、隔离器以及负极集电体，
测定所述蓄电装置的内部阻抗的信号的频率是所述正极集电体、所述电解质、所述隔离器以及所述负极集电体的全部被测定为电子传导性的电阻的频率。
6.一种蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
利用10kHz以上的频率的信号来测定蓄电装置的内部阻抗，并根据所述内部阻抗的测定值来算出所述蓄电装置的内部温度。
7.根据权利要求5所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
针对提供给所述蓄电装置的脉冲所引起的瞬态响应，利用傅立叶变换而变换为频率成分，算出所述蓄电装置内的离子不追随的频率处的所述内部阻抗，将所算出的值作为所述内部阻抗的测定值。
8.根据权利要求6所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
针对提供给所述蓄电装置的脉冲所引起的瞬态响应，利用傅立叶变换而变换为频率成分，算出所述10kHz以上的频率处的所述内部阻抗，将所算出的值作为所述内部阻抗的测定值。
9.根据权利要求5或6所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
所述蓄电装置为二次电池。
10.根据权利要求5或6所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
通过在连接于所述蓄电装置的充电电路和所述蓄电装置之间所设置的低通滤波器，除去由所述充电电路产生的内部温度测定用的信号的频率的噪声。
11.根据权利要求5或6所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
通过在连接于所述蓄电装置的负载和所述蓄电装置之间所设置的低通滤波器，除去由所述负载产生的内部温度测定用的信号的频率的噪声。
12.根据权利要求5所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
利用由与所述蓄电装置连接的电力变换器的开关电源所产生的所述蓄电装置内的离子不追随的频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗。
13.根据权利要求6所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
利用由与所述蓄电装置连接的电力变换器的开关电源所产生的所述10kHz以上的频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗。
14.根据权利要求5所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
利用所述蓄电装置的阻抗比从所述蓄电装置侧看去的与所述蓄电装置连接的充电电路的阻抗小的所述蓄电装置内的离子不追随的频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗。
15.根据权利要求6所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
利用所述蓄电装置的阻抗比从所述蓄电装置侧看去的与所述蓄电装置连接的充电电路的阻抗小的所述10kHz以上的频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗。
16.根据权利要求5所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
利用所述蓄电装置的阻抗比从所述蓄电装置侧看去的与所述蓄电装置连接的负载的阻抗小的所述蓄电装置内的离子不追随的频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗。
17.根据权利要求6所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
利用所述蓄电装置的阻抗比从所述蓄电装置侧看去的与所述蓄电装置连接的负载的阻抗小的所述10kHz以上的频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗。
18.根据权利要求5或6所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
通过与所述蓄电装置连接的相位补偿电路，使得基于所述频率的信号的电流的相位和电压的相位相一致。
19.根据权利要求18所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
由所述蓄电装置和所述相位补偿电路构成谐振电路。
20.根据权利要求18所述的蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
所述相位补偿电路具备电容器。
21.一种蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
利用100kHz以上、1MHz以下的频率的信号，来测定蓄电装置的内部阻抗，并根据所述内部阻抗的测定值来算出所述蓄电装置的内部温度。
22.一种蓄电装置温度测定方法，其特征在于，
利用蓄电装置的内部阻抗的电感成分与电容成分相比而成为支配性的频率的信号，来测定所述蓄电装置的内部阻抗，并根据所述内部阻抗的测定值来算出所述蓄电装置的内部温度。
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