DE60132951T2

DE60132951T2 - Detektionsverfahren zum Detektieren des inneren Zustandes einer wiederaufladbaren Batterie, Detektionsvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie Instrument mit einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE60132951T2
Application number: DE60132951T
Authority: DE
Inventors: Soichiro Ohta-ku Kawakami; Yasusaburou Ohta-ku Degura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: KR100563337B1; KR20040016809A; CN1314162C; EP1158306A2; JP2011257411A; KR20040014921A; EP1158306B1; DE60132951D1; KR20040016807A; US6563318B2; KR20040016808A; CN1340874A; US20020109506A1; EP1158306A3; KR100563336B1; KR100570427B1; JP5202698B2; CN101034141B; TW535308B; KR20010107687A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Detektierverfahren zum Detektieren eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie und eine Detektiervorrichtung, die zum Durchführen des Detektierverfahrens geeignet ist. Hier schließt der interne Zustand einen Verschlechterungszustand, Restkapazität (= gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge = entladbare Kapazität), nutzbare Kapazität (= gegenwärtige Restelektrizitätsmenge, die noch einen Apparat anzutreiben vermag), Ladekapazität, elektrische Speicherkapazität und Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie ein. Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Apparat, der mit der Detektiervorrichtung versehen ist. Die vorliegende Erfindung umfasst ein Programm zum Detektieren des internen Zustands der wiederaufladbaren Batterie und ein Medium, das das Programm darin aufgenommen hat, die in dem Detektierverfahren und der Detektiervorrichtung verfügbar sind.
Stand der Technik
In den vergangenen Jahren haben sich, zusammen mit der Entwicklung von Halbleiterelementen und der Entwicklung von kleinen, leichten und hoch leistungsfähigen wiederaufladbaren Batterien, rasch mobile Geräte, wie zum Beispiel tragbare Personalcomputer, Videokameras, Digitalkameras, Mobiltelefone und persönliche digitale Assistenten einschließlich Palmtop–PCs entwickelt.
Getrennt davon wurde in den vergangenen Jahren die globale Erwärmung der Erde wegen der sogenannten Gewächshauswirkung durch eine Zunahme des Gehalts an CO₂–Gas in der Luft vorhergesagt. Zum Beispiel wird in thermo-elektrischen Kraftwerken durch Verbrennen eines fossilen Brennstoffs gewonnene thermische Energie in elektrische Energie umgewandelt, und wird durch das Verbrennen von derartigem fossilem Brennstoff eine große Menge an CO₂-Gas in die Luft abgegeben. Um diese Situation zu unterdrücken gibt es eine Tendenz dahin, einen Neubau von einem thermo-elektrischen Kraftwerk zu verbieten. Unter diesen Umständen ist eine sogenannte Lastvergleichmäßigungspraxis vorgeschlagen worden, um effektiv elektrische Energie zu verwenden, die durch Generatoren in thermo-elektrischen Kraftwerken oder dergleichen erzeugt wird, wobei unter Verwenden einer Lastkonditioniervorrichtung mit einer darin installierten wiederaufladbaren Batterie eine in der Nacht nicht verwendete Überschussenergie in wiederaufladbaren, bei normalen Häusern installierten Batterien gespeichert wird, und die so gespeicherte Energie während der Tagzeit verwendet wird, wenn die Nachfrage nach Energie erhöht ist, wodurch der Energieverbrauch vergleichmäßigt wird.
Getrennt davon sind in den vergangenen Jahren elektrische Fahrzeuge vorgeschlagen worden, die eine wiederaufladbare Batterie enthalten, und die keine umweltschädlichen Substanzen ausstoßen. Daneben sind auch hybrid-angetriebene Automobile vorgeschlagen worden, in denen eine Kombination aus einer wiederaufladbaren Batterie und einer Verbrennungsmaschine oder einer Brennstoffzelle verwendet wird, und die Brennstoffeffizienz erhöht ist, während der Ausstoß von umweltschädlichen Substanzen eingeschränkt wird. Es wird erwartet, dass als die wiederaufladbare Batterie, die in diesen elektrischen Fahrzeugen und hybrid-angetriebenen Automobilen verwendet werden wird, eine hoch leistungsfähige, wiederaufladbare Batterie mit hoher Energiedichte entwickelt werden wird.
Eine derartige wiederaufladbare Batterie, die in dem mobilen Gerät, der Lastkonditioniervorrichtung zum Durchführen der Lastvergleichmäßigung, dem elektrischen Gefährt und dem hybrid-angetriebenen Automobil verwendet wird, umfasst typischerweise eine wiederaufladbare Lithiumbatterie (einschließlich eine Lithiumionenbatterie), in der eine Reduktions-Oxidations-Reaktion von Lithium verwendet wird, eine wiederaufladbare Nickel-Hydrid-Batterie, eine wiederaufladbare Nickel-Cadmium-Batterie und eine wiederaufladbare Bleibatterie.
Im Übrigen ist es bei dem mobilen Gerät, der Lastkonditioniervorrichtung bei der Lastvergleichmäßigung, dem elektrischen Fahrzeug und dem hybrid- angetriebenen Automobil wichtig, in der Lage zu sein, präzise die entladbare Kapazität (die Restkapazität), die nutzbare Kapazität und die Lebensdauer der wiederaufladbaren Batterie zu bestimmen, um zu verhindern, dass der Betrieb des mobilen Instruments, der Lastkonditioniervorrichtung, des elektrischen Fahrzeugs oder des hybrid-angetriebenen Automobils plötzlich stoppt. Siehe zum Beispiel US-A-4678998 .
Um die nutzbare Kapazität einer wiederaufladbaren Batterie zu bestimmen, ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Spannung der Batterie gemessen wird und auf Grundlage des gemessenen Ergebnisses die nutzbare Kapazität abgeschätzt wird.
Der Ausdruck "Restkapazität" der wiederaufladbaren Batterie bedeutet eine gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge, die entladen werden kann.
Der Ausdruck "nutzbare Kapazität" bedeutet eine gegenwärtige Elektrizitätsrestmenge der wiederaufladbaren Batterie, mit dem ein Gerät (oder Apparat) mit der wiederaufladbaren Batterie noch betrieben werden kann. Die nutzbare Kapazität ist in dem Ausdruck Restkapazität eingeschlossen.
Das oben erwähnte Verfahren ist in dem Fall einer wiederaufladbaren Lithiumionen-Batterie anwendbar, deren Anodenmaterial ein kohlenstoffhaltiges Material enthält, das schwierig in einen Graphit umgewandelt werden kann und das von einem Graphit verschieden ist, da die Batteriespannung allmählich im Verhältnis zu der zu entladenden Elektrizitätsmenge abnimmt, und daher kann die gegenwärtige Elektrizitätsrestmenge durch Messen der Batteriespannung festgestellt werden. Jedoch ist das Verfahren nicht immer bei anderen wiederaufladbaren Batterien anwendbar, deren Batteriespannung nicht allmählich im Verhältnis zu der zu entladenden Elektrizitätsmenge abnimmt, wie in dem Fall der wiederaufladbaren Lithiumionen-Batterie (deren Anode einen Graphit enthält), bei der es aus dem Grunde schwierig ist, präzise die Restkapazität zu bestimmen, da die Batteriespannung in Abhängigkeit von dem fließenden elektrischen Strom variiert und nicht proportional zu der zu entladenden Menge der Elektrizität ist. Daneben ist es in dem Fall einer wiederaufladbaren Batterie, deren Leistungsfähigkeit so verschlechtert ist, dass ihre Lebensdauer vorüber ist, extrem schwierig, die Restkapazität zu bestimmen. Getrennt davon ist es in dem Fall einer wiederaufladbaren Lithiumionen- Batterie, deren Anodenmaterial ein kohlenstoffhaltiges Material der Graphitreihe enthält, schwierig, entsprechend dem vorerwähnten Verfahren die Restkapazität aus der Batteriespannung zu erhalten, da die Batteriespannung in Bezug auf die Menge an zu entladender Elektrizität flach ist.
EP-A-0 714 033 offenbart ein Verfahren, bei dem die Restkapazität und Restzeit der entladenden Batterie aus der Leerlaufspannung, Batteriespannung, Batterietemperatur und ihres Innenwiderstands bestimmt werden. WO-A-98/40951 offenbart ein Verfahren, bei dem der interne Zustand der Batterie durch Verwenden von Fuzzylogik bestimmt wird.
Es ist ein weiteres Verfahren zum Bestimmen der Restkapazität einer wiederaufladbaren Batterie bekannt, bei dem sich eine kumulativ entladene Elektrizitätsmenge gemerkt wird und die kumulativ entladene Elektrizitätsmenge von einer geladenen Elektrizitätsmenge abgezogen wird, um eine gegenwärtig vorhandene Elektrizitätsmenge (d. h. eine Restkapazität) zu erhalten. Jedoch weist dieses Verfahren die Nachteile auf, die im Nachfolgenden beschrieben sind. D. h. es ist notwendig sich immer den Stromwert und die Entladedauer zu merken. Daneben kann in dem Fall, bei dem zusätzliches Laden bei der wiederaufladbaren Batterie durchgeführt wird, deren Entladungstiefe unbekannt ist, obwohl die geladene Elektrizitätsmenge zu jener Zeit festgestellt werden kann, die Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie, nachdem die wiederaufladbare Batterie geladen worden ist, nicht präzise bestimmt werden, da die Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie vor dem zusätzlichen Laden unbekannt ist. Da das Verfahren eine Restkapazität durch Vergleichen der kumulativ entladenen Elektrizitätsmenge mit der Restkapazität vor dem Entladen erhalten soll, ist es wahrscheinlich, dass ein großer Fehler bei der Messung auftritt, wenn das Verfahren in diesem Fall angewandt wird.
Daher ist es für das Verfahren schwierig, mit einer wiederaufladbaren Batterie zurechtzukommen, deren Leistungsfähigkeit so verschlechtert ist, dass ihre Lebensdauer vorüber ist, bei der es schwierig ist, präzise die Restkapazität zu bestimmen.
Die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2066/1992 offenbart ein Verfahren zum Beobachten der Kapazität einer Bleibatterie entsprechend der Erholungseigenschaft der Batteriespannung nach Pulsentladung. Die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 136774/1992 offenbart ein Verfahren, bei dem bei einer wiederaufladbaren Batterie, wenn die Stromquelle auf EIN steht, vorübergehend mit einem großen Strom Entladen durchgeführt wird, um eine Verminderung in der Batteriespannung festzustellen, die festgestellte Verminderung mit einem im Voraus festgelegten Batteriespannungswert verglichen wird, wobei, wenn der Unterschied groß ist, die Restkapazität als unzureichend bewertet wird. Die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 16607/1999 offenbart ein Verfahren, bei dem bei einer wiederaufladbaren Batterie die Batteriespannung gemessen wird, wenn ein vorgeschriebener Strom über eine vorgeschriebene Zeitdauer angelegt ist, und die gemessene Batteriespannung mit einer vorher erstellten, der Batteriespannungs-Restkapazität entsprechenden Tabelle verglichen wird, um eine Restkapazität der Batterie zu erhalten. Jedoch ist es bei einer wiederaufladbaren Batterie, deren Leistungsfähigkeit so verschlechtert wurde, dass der Innenwiderstand erhöht ist oder die Batteriekapazität vermindert ist, bei jedem dieser Verfahren schwierig, präzise die Batterierestkapazität zu bestimmen.
Getrennt davon offenbart die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 134742/1997 ein Verfahren, bei dem bei einer wiederaufladbaren Batterie die interne Impedanz direkt vor dem Erreichen der Entladeendspannung durch ein Impedanz-Messinstrument gemessen wird, während ein alternierender Strom fließt, um festzustellen, ob die wiederaufladbare Batterie in Bezug auf ihre Leistungsfähigkeit verschlechtert ist oder nicht. Jedoch ist dieses Verfahren aus dem Grund nicht praktisch anwendbar, dass ein solches Impedanz-Messinstrument zum Messen der Impedanz eine Schaltung zum Erzeugen eines alternierenden Stroms aufweisen muss und daher die damit verbundene Apparatur unvermeidlich groß ist, und zusätzlich kann die Messung nicht durchgeführt werden, während die wiederaufladbare Batterie verwendet wird.
Unter diesen Umständen gibt es ein zunehmendes Bedürfnis danach, ein Detektierverfahren und eine Detektiervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die es einem ermöglichen, präzise die gegenwärtige Elektrizitätsrestmenge für alle wiederaufladbaren Batterien zu bestimmen, selbst wenn ihre Batteriekapazität vermindert ist oder ihr Innenwiderstand erhöht ist und ihre Leistungsfähigkeit vermindert ist. Daneben wird erwartet, dass ein Detektierverfahren und eine Detektiervorrichtung, die bei allen wiederaufladbaren Batterien anwendbar sind, um präzise ihre Lebensdauer, d. h. Verminderung ihrer Leistungsfähigkeit zu bestimmen, entwickelt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Nachteile beim Stand der Technik zu lösen, bei dem bei jedem der vorgeschlagenen Verfahren die Detektierpräzision der gegenwärtigen Elektrizitätsrestmenge der wiederaufladbaren Batterie gering ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Detektierverfahren zur Verfügung zu stellen, das es einem ermöglicht, die gegenwärtige Elektrizitätsrestmenge einer jeden wiederaufladbaren Batterie mit einer verbesserten Präzision zu bestimmen, selbst wenn die wiederaufladbare Batterie eine wiederaufladbare Batterie ist, deren Leistungsfähigkeit vermindert ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Detektiervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die es einem ermöglicht, die gegenwärtige Elektrizitätsrestmenge einer jeden wiederaufladbaren Batterie mit einer verbesserten Präzision zu bestimmen, selbst wenn die wiederaufladbare Batterie eine aufladbare Batterie ist, deren Leistungsfähigkeit vermindert ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät oder einen Apparat zur Verfügung zustellen, das/der mit der Detektiervorrichtung versehen ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Programm zum Detektieren eines internen Zustands der wiederaufladbaren Batterie zur Verfügung zu stellen und ein Medium, das das Programm darin aufgenommen hat, die in dem Detektierverfahren und der Detektiervorrichtung verwendbar sind.
Der Ausdruck "interner Zustand" soll einen Verschlechterungszustand, eine Restkapazität (elektrische Speicherkapazität), nutzbare Kapazität und Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie umfassen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten Studien durch Experimente durch, um ein praktisch anwendbares Detektierverfahren herauszufinden, das zum präzisen Detektieren eines internen Zustands einer gegebenen wiederaufladbaren Batterie in der Lage ist, wobei der interne Zustand den Verschlechterungszustand, die elektrische Speicherkapazität, Restkapazität, nutzbare Kapazität und Innenwiderstand umfasst.
Insbesondere wurden die Experimentstudien auf die folgende Weise durchgeführt. Zuerst wurde eine Untersuchung durchgeführt, ob eine wiederaufladbare Batterie normal ist oder in Bezug auf ihre Leistungsfähigkeit verschlechtert ist oder nicht. In dem Fall, bei dem herausgefunden wird, dass die wiederaufladbare Batterie verschlechtert worden war, wird vor dem Detektieren der wiederaufladbaren Batterie die Art der Verschlechterung in Abhängigkeit von der Situation der Gattung der Art der Verschlechterung beurteilt, (und) wird die Restkapazität oder der Innenwiderstand berechnet.
Als ein Ergebnis wurde herausgefunden, dass diese Weise effektiv ist beim präzisen Detektieren des internen Zustands der wiederaufladbaren Batterie.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden für eine Anzahl an normalen wiederaufladbaren Batterien Daten von charakteristischen Merkmalen dieser Batterien bereitgestellt; wird auf Basis dieser Daten eine Beurteilung durchgeführt; wird für eine gegebene, wiederaufladbare, zu untersuchende Batterie eine Beurteilung durchgeführt, ob die Batterie kurzgeschlossen, ob der Innenwiderstand der Batterie erhöht, bzw. ob die elektrische Speicherkapazität in Bezug auf einen vorher erstellten Beurteilungsstandard vermindert ist; danach wird in Abhängigkeit von dem Zustand der Batterie (dem Abschaltzustand, dem Ladezustand oder dem Entladezustand) das Ausmaß an Verschlechterung der Batterie erfasst und wird die Restkapazität (die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) der Batterie berechnet. Somit ist es möglich, den internen Zustand der Batterie mit einer großen Präzision festzustellen.
Des Weiteren ist es durch Versehen eines Batteriemoduls, eines Geräts oder einer Maschine mit einer Apparatur, die so gestaltet ist, dass ein erfindungsgemäßes Detektierverfahren zum Detektieren eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie mit einer großen Präzision funktionieren kann, möglich, dass das Batteriemodul oder das Gerät oder die Maschine, in dem/der eine wiederaufladbare Batterie als eine Stromquelle verwendet wird, volle Leistungsfähigkeit zeigt.
Das erfindungsgemäße Detektierverfahren umfasst:

(i) einen Schritt, bei dem eine Mehrzahl an normalen, nicht verschlechterten, wiederaufladbaren Batterien zur Verfügung gestellt wird, diese Batterien getrennt Laden und Entladen unter verschiedenen Temperaturbedingungen und bei verschiedenen Lade- und Entladeraten unterzogen werden, wobei ihre Batteriespannungen und ihre gegenwärtig gespeicherten Elektrizitätsmengen (ihre entladbaren Elektrizitätsmengen) oder ihre Entladungskapazitäten erhalten werden, und aus diesen Faktoren Kenndaten erhalten werden; und
(ii) einen Schritt, bei dem für eine zu inspizierende wiederaufladbare Batterie (ii-a) der Spannungswert oder/und der Stromwert davon gemessen werden, und das gemessene Ergebnis mit den Kenndaten verglichen wird, um zu beurteilen, ob:
(a) die wiederaufladbare Batterie (ii-a) kurzgeschlossen ist,
(b) der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie (ii-a) erhöht ist,
(c) die elektrische Speicherkapazität (die Menge an speicherbarer Elektrizität) der wiederaufladbaren Batterie (ii-a) vermindert ist,
(d) die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie (ii-a) vermindert und ihr Innenwiderstand erhöht ist, oder
(e) die wiederaufladbare Batterie (ii-a) nicht verschlechtert (normal) ist. Hier bedeutet die "normale wiederaufladbare Batterie" eine wiederaufladbare Batterie, die eine Anforderung an die Leistungsfähigkeit, wie eine Nennleistung oder dergleichen, eines Produkts (einer wiederaufladbaren Batterie) erreichen kann.

Die "elektrische Speicherkapazität" bedeutet die Menge an in einer wiederaufladbaren Batterie speicherbarer Elektrizität, die einer Nennleistung eines Produkts entspricht. Mit anderen Worten zeigt die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge (d. h. die Restkapazität) die Menge an Elektrizität an, die von diesem ihren Zustand an entladen werden kann.
In die vorliegende Erfindung ist auch Beurteilung einer Kombination von zwei oder mehr der vorerwähnten Punkte (a) bis (e) eingeschlossen.
Die oben beschriebenen Kenndaten umfassen die folgenden Faktoren.

(1) Für eine normale wiederaufladbare Batterie mit einer gegebenen Leerlaufspannung (Voc). Es wird die Restkapazität (Q) [die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge] der Batterie gegen die Leerlaufspannung (Voc) gemessen.

Daten oder Funktionsformeln der Beziehung in Bezug auf Voc(Q) oder Q(Voc) der Leerlaufspannung (Voc) der Batterie zu der Restkapazität (Q) [die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge]. Die Funktion Voc (Q) ist eine Funktionsformel der Leerlaufspannung als eine Funktion der Restkapazität (Q). Die Funktion Q (Voc) ist eine Funktionsformel der Restkapazität (Q) als eine Funktion der Leerlaufspannung (Voc).

(2) Für eine normale wiederaufladbare Batterie in einem voll geladenen Zustand werden Batteriespannungen Vd unter verschiedenen Temperaturbedingungen T und bei verschiedenen Entladungsraten Id gemessen. Das Laden wird zeitweilig unterbrochen, wobei die Leerlaufspannung (Voc) gemessen wird. Daten oder eine Funktionsformel Vd (Voc, Id, T) der Beziehung der Batteriespannungen Vd zu dem Id, Voc und T. Oder die Daten oder eine Funktionsformel Vd(Q, Id, T) oder Q(Vd, Id, T), die aus den in dem obigen Punkt (1) beschriebenen Daten oder der Funktionsformel der Beziehung der Voc (Q) der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q) berechnet werden.
(3) In dem obigen Punkt (2) wird, wenn der Innenwiderstand der Batterie auf Rd gesetzt wird, ein Beziehungsausdruck Vd = Voc – Id × Rd oder Rd = (Voc – Vd)/Id gebildet.

Die von diesem Beziehungsausdruck oder dieser Funktionsformel erhaltenen Rd(Voc, Id, T) oder Rd(Vd, Id, T) basierten auf den Daten. Oder die Daten oder Funktionsformel Rd(Q, Id, T) oder Q (Rd, Id, T) des Innenwiderstands (Rd), die aus den Daten oder der Funktionsformel der Beziehung in Bezug auf Voc(Q) der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q) in dem obigen Punkt (1) erhalten wurden.

(4) Für eine normale wiederaufladbare Batterie ohne darin gespeicherter Elektrizität, die unter einer Temperaturbedingung T gehalten wird, wird die wiederaufladbare Batterie bei einer Laderate (Ic) geladen, wobei die Batteriespannung (Vc) gemessen wird, und wird das Laden zeitweilig unterbrochen, wobei die Leerlaufspannung (Voc) gemessen wird.

Daten oder eine Funktionsformel Vc(Voc, Ic, T) der Beziehung der Batteriespannung (Vc), der Leerlaufspannung (Voc) und der Laderate (Ic). Oder Daten oder eine Funktionsformel Vc(Q, Ic, T) oder Q(Vc, Ic, T) der Batteriespannung (Vc), berechnet aus den Daten oder der Funktionsformel Voc(Q) in Bezug auf die Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q) in dem obigen Punkt (1).

(5) Wenn in dem obigen Punkt (4) der Innenwiderstand der Batterie auf Rc gesetzt wird, wird der Beziehungsausdruck Vc = Voc + Ic × Rc oder Rc = (Vc – Voc)/Ic gebildet.

Aus diesem/dieser erhaltenen Beziehungsausdruck oder Funktionsformel Rc(Voc, Ic, T) berechnete Daten basierten auf den Daten. Oder Daten oder eine Funktionsformel Rc(Q, Ic, T) oder Q(Rc, Ic, T) des Innenwiderstands (Rc), die aus den Daten oder der Funktionsformel der Beziehung in Bezug auf Voc(Q) der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q) in dem obigen Punkt (1) erhalten wurden.
Die vorerwähnten Kenndaten enthalten wenigstens Daten oder eine Funktionsformel, die aus den obigen Punkten (1) bis (5) ausgewählt sind.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Detektierverfahren zum Detektieren eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie ist es auf Grundlage der vorerwähnten Kenndaten oder Funktionsformeln und gemäß einer vorgeschriebenen Beurteilungsart, unter Bezug auf Information, die ausgewählt ist aus der Leerlaufspannung, Batteriespannung und Innenwiderstand einer in einem Abschaltzustand, einem Ladezustand oder einem Entladezustand zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie möglich, präzise den internen Zustand einer wiederaufladbaren Batterie zu bestimmen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass, wenn die Laderate oder die Entladerate geändert wird, die momentane Batteriespannung durch eine Exponentialfunktion e^–t/τ ausgedrückt werden kann (wobei e die Basis der Naturkonstante ist, t eine Zeit und τ eine Zeitkonstante ist, die durch die Impedanz oder dergleichen der Batterie bestimmt wird) ausgedrückt werden kann, und es werden auf Grundlage der Funktion der Innenwiderstand, ein vergrößerter Anteil des Innenwiderstands und ein verminderter Anteil der elektrischen Speicherkapazität berechnet, wobei die Restkapazität (die entladbare Kapazität) erhalten werden kann.
Des weiteren ist es bei dem erfindungsgemäßen Detektierverfahren möglich, durch Berechnen der Restkapazität, die bei dem Spannungs-Mindestwert erreicht ist (der niedrigsten Betriebsspannung), die erforderlich ist, um eine Gerätschaft zu betreiben, in dem eine wiederaufladbare Batterie als eine Stromquelle verwendet wird, und unter Bezug auf den verbrauchten Strom oder die verbrauchte Leistung der Gerätschaft, die verbleibende Betriebszeit des Geräts herauszufinden. Dadurch ist es möglich, dass im Voraus ein plötzliches Anhalten des Betriebs der Gerätschaft verhindert wird, und bei einer geeigneten Gelegenheit ein Austauschen der wiederaufladbaren Batterie gegen eine neue wiederaufladbare Batterie oder Laden der wiederaufladbaren Batterie durchgeführt wird.
Somit stellt die vorliegende Erfindung ein Detektierverfahren und eine Detektiervorrichtung zur Verfügung, die es einem ermöglicht, einen internen Zustand einer wiederaufladbaren Batterie mit einer großen Präzision festzustellen. Erfindungsgemäß ist es möglich, leicht eine Stromquelle einer Gerätschaft oder eines Apparats leicht zu steuern bzw. zu kontrollieren, in der die wiederaufladbare Batterie als eine Energiequelle verwendet wird. Zusätzlich ist es möglich, leicht die verbleibende Betriebsdauer der Gerätschaft oder des Apparats, das zum Laden der Stromquelle erforderliche Timing und das erforderliche Timing zum Ersetzten der wiederaufladbaren Batterie gegen eine neue wiederaufladbare Batterie herauszufinden. Des Weiteren ist es durch Hinzufügen der erfindungsgemäßen Detektiervorrichtung zu einem Batteriemodul, einer Ladevorrichtung, einer Gerätschaft oder einem Apparat, in dem eine wiederaufladbare Batterie als eine Stromquelle verwendet wird, möglich, dass die Leistungsfähigkeit der wiederaufladbaren Batterie als der Stromquelle zu der äußersten Grenze gezeigt wird. Zusätzlich ist es möglich, die Gerätschaft oder den Apparat effizient zu betreiben, um so die Funktion zu maximieren. Des Weiteren kann durch Hinzufügen der erfindungsgemäßen Detektiervorrichtung zu einer Inspektionsvorrichtung zum Bestimmen, ob ein Produkt mit einer wiederaufladbaren Batterie vor einem Versand gut oder nicht gut ist, mit einer großen Präzision eine Versandinspektion für ein Produkt mit einer wiederaufladbaren Batterie durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß kann die Energie, die eine wiederaufladbare Batterie besitzt, vollständig verwendet werden, und dies macht es möglich, in wünschenswerter Weise die Betriebsdauer eines Geräts zu verlängern, in dem eine wiederaufladbare Batterie als eine Stromquelle verwendet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Detektierverfahrens zum Detektieren eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie zeigt.
2 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten zum Beurteilen der Anwesenheit oder Abwesenheit von Kurzschluss in einer wiederaufladbaren Batterie, die nicht in Betrieb ist.
3 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten bei dem Detektierverfahren, wobei ein Entladevorgang bei einer wiederaufladbaren Batterie von dem Zeitpunkt an durchgeführt wird, an dem sich die wiederaufladbare Batterie in einem Abschaltzustand befindet, wobei Beurteilung durchgeführt wird, ob die wiederaufladbare Batterie normal ist, ob der Innenwiderstand erhöht ist oder ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
4 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten zum Berechnen einer Erhöhung in dem Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie in 3, wobei beurteilt wird, ob der Innenwiderstand erhöht ist.
5 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten zum Berechnen einer Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie in 3, wobei beurteilt wird, ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
6 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten, wobei ein Ladevorgang bei einer wiederaufladbaren Batterie von dem Zeitpunkt an durchgeführt wird, an dem sich die wiederaufladbare Batterie in einem Abschaltzustand befindet, wobei Beurteilung durchgeführt wird, ob die wiederaufladbare Batterie normal ist, ob der Innenwiderstand erhöht ist oder ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
7 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten zum Berechnen einer Erhöhung in dem Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie in 6, wobei Beurteilung durchgeführt wird, ob der Innenwiderstand erhöht ist.
8 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten zum Berechnen einer Erhöhung in dem Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie in 6, wobei Beurteilung durchgeführt wird, ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
9 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms, das Prozeduren zum Beurteilen der Anwesenheit oder Abwesenheit von Kurzschluss in einer wiederaufladbaren Batterie veranschaulicht, bei der ein Ladevorgang beendet ist.
10 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms, bei dem bei einer wiederaufladbaren Batterie, die einem Laden bei Konstantstrom-Konstantspannung unterzogen wird, Beurteilung durchgeführt wird, ob die wiederaufladbare Batterie normal ist, ob der Innenwiderstand erhöht ist oder ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
11 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms, bei dem für eine wiederaufladbare Batterie in einem geladenen Zustand und die in Bezug auf eine Änderung bei der Batteriespannungsänderung oder der Batterietemperatur überwacht bzw. gesteuert ist, Beurteilung durchgeführt wird, ob die wiederaufladbare Batterie normal ist, ob der Innenwiderstand erhöht ist oder ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
12 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms, bei dem bei einer wiederaufladbaren Batterie, die mit Konstantstrom geladen wird, eine Beurteilung durchgeführt wird, ob die wiederaufladbare Batterie normal ist, ob der Innenwiderstand erhöht ist oder ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
13 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms, bei dem für eine wiederaufladbare Batterie, die entladen wird, eine Beurteilung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Kurzschluss in der wiederaufladbaren Batterie durchgeführt wird.
14 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms, bei dem bei einer wiederaufladbaren Batterie, die entladen wird, eine Beurteilung durchgeführt wird, ob die wiederaufladbare Batterie normal ist, ob der Innenwiderstand erhöht ist oder ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
15 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten zum Berechnen des Innenwiderstands der wiederaufladbaren Batterie in 14, wobei eine Beurteilung durchgeführt wird, ob der Innenwiderstand erhöht ist.
16 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten zum Berechnen des Innenwiderstands und der elektrischen Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie in 14, wobei eine Beurteilung durchgeführt wird, ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
17 zeigt ein Ablaufdiagramm, das Details der Unterbrechungs-Routine während dem Entladen in 15 und 16 veranschaulicht.
18 zeigt einen Graphen (1) [18(1)], einen Graphen (2) [18(2)] bzw. einen Graphen (3) [18(3)] einer normalen wiederaufladbaren Batterie, wobei der Graph (1) ein Beispiel für die Beziehung der Leerlaufspannung zu der Restkapazität ist, der Graph (2) ein Beispiel für die Beziehung der Batteriespannung (der Ladespannung oder der Entladespannung) zu der Restkapazität ist, und der Graph (3) ein Beispiel für die Beziehung der Leerlaufspannung und des Innenwiderstands zu der Restkapazität ist.
19 zeigt einen Graphen (1) [19(1)], einen Graphen (2) [19(2)] bzw. einen Graphen (3) [19(3)] einer normalen wiederaufladbaren Batterie, wobei der Graph (1) ein Beispiel für die Beziehung der Batteriespannung bei einer gegebenen Entladerate zu der Restkapazität ist, der Graph (2) ein Beispiel für die Beziehung der Batteriespannung (der Entladespannung) bei einer gegebenen Batterietemperatur zu der Restkapazität ist, und der Graph (3) ein Beispiel für die Beziehung der Leerlaufspannung und der Batteriespannung zu der Restkapazität ist, die einen bei einem Anfangszustand, einen bei einem mittleren Zustand bzw. einen bei einem Endzustand des Entladevorgangs enthält.
20 zeigt einen Graphen eines Beispiels einer Veränderung im Laufe der Zeit in der Leerlaufspannung einer wiederaufladbaren Batterie, die kurzgeschlossen ist, und einer wiederaufladbaren Batterie, die nicht kurzgeschlossen ist.
21 zeigt einen Graphen (1) [21(1)], einen Graphen (2) [22(2)] und einen Graphen (3) [21(3)], wobei der Graph (1) ein Beispiel für die Beziehung zwischen dem Innenwiderstand einer wiederaufladbaren Batterie (a), deren Innenwiderstand erhöht worden ist, bzw. dem Innenwiderstand einer normalen wiederaufladbaren Batterie (b) in Bezug auf die Restkapazität ist, der Graph (2) ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Batteriespannung (beim Entladen) der wiederaufladbaren Batterie (a) bzw. der Batteriespannung (beim Entladen) der wiederaufladbaren Batterie (b) in Bezug auf die Restkapazität ist, der Graph (3) ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Batteriespannung (beim Laden) der wiederaufladbaren Batterie (a) bzw. der Batteriespannung (beim Laden) der wiederaufladbaren Batterie (b) in Bezug auf die Restkapazität ist.
22 zeigt einen Graphen (1) [22(1)], und einen Graphen (2) [22(2)], wobei der Graph (1) ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Leerlaufspannung einer normalen wiederaufladbaren Batterie (a) und der Leerlaufspannung einer wiederaufladbaren Batterie (b) ist, deren elektrische Speicherkapazität jeweils in Bezug auf die Restkapazität vermindert worden ist, und der Graph (2) von der wiederaufladbaren Batterie (b) und ein Beispiel für die Beziehung der Leerlaufspannung, der Batteriespannung beim Laden bzw. der Batteriespannung beim Entladen in Bezug auf die Restkapazität ist.
23 zeigt einen Graphen in Bezug auf eine normale wiederaufladbare Batterie und der ein Beispiel für die Beziehung der Leerlaufspannung und der Batteriespannung beim Laden zu der Restkapazität veranschaulicht, und in dem Graphen wird gemeinsam ein verwendbarer Energiebereich gezeigt, den ein Instrument in der Praxis verwenden kann.
24 zeigt einen Graphen in Bezug auf eine normale wiederaufladbare Batterie (a) und eine wiederaufladbare Batterie (b), deren elektrische Speicherkapazität vermindert worden ist, und der ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Batteriespannung beim Entladen zu der Restkapazität für die Batterie (a) und der Batteriespannung beim Entladen zu der Restkapazität für die Batterie (b) veranschaulicht, und in dem Graphen ist gemeinsam ein Beispiel einer Beziehung zwischen der nutzbaren Kapazität der Batterie (a) und jener der Batterie (b) gezeigt, die in Praxis von einem Apparat verwendet werden kann.
25 zeigt einen Graphen (1) [25(1)], und einen Graphen (2) [25(2)], wobei der Graph (1) für eine wiederaufladbare Batterie steht, die mit einem konstanten Stromimpuls von ihrem Abschaltzustand entladen wurde, und er zeigt ein Kurve für ein Beispiel der Beziehung zwischen der Batteriespannung und dem Strom im Laufe der Zeit, und der Graph (2) steht auch für die wiederaufladbare Batterie und er zeigt eine Kurve für ein Beispiel der Beziehung zwischen einer vorübergehenden Güte der Batteriespannung und eine Extrapolationsspannung, die aus einer Gleichung der Zeitkonstanten erhalten ist.
26 zeigt einen Graphen (1) [26(1)], und einen Graphen (2) [26(2)], wobei der Graph (1) für eine wiederaufladbaren Batterie steht, die mit konstantem Stromimpuls von ihrem Abschaltzustand geladen wurde, und er zeigt eine Kurve für ein Beispiel der Beziehung zwischen der Batteriespannung und dem Strom im Laufe der Zeit, und der Graph (2) steht auch für die wiederaufladbare Batterie und er zeigt eine Kurve für ein Beispiel der Beziehung zwischen einer vorübergehenden Güte der Batteriespannung und einer Extrapolationsspannung, die aus einer Gleichung der Zeitkonstanten erhalten ist.
27 zeigt einen Graphen für ein Beispiel der Beziehung zwischen der Batteriespannung einer wiederaufladbaren Batterie beim Laden mit Konstantstrom und einer Veränderung in der Leerlaufspannung der Batterie im Laufe der Zeit, nachdem der Ladevorgang beendet ist.
28 zeigt einen Graphen (1) (28(1)], und einen Graphen (2) [28(2)], wobei der Graph (1) für eine wiederaufladbare Batterie steht, die mit konstantem Stromimpuls von ihrem Abschaltzustand entladen wurde und er zeigt eine Kurve für ein Beispiel einer Veränderung im Laufe der Zeit in der Batteriespannung, und der Graph (2) steht auch für die wiederaufladbare Batterie und er zeigt eine Kurve für ein Beispiel einer Veränderung im Laufe der Zeit in der Entladerate.
29 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Detektiervorrichtung zum Detektieren eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie veranschaulicht.
30 ist ein schematisches Diagramm, das eine Ausführungsform veranschaulicht, bei der eine Kombination der in 29 gezeigten Detektiervorrichtung und eine wiederaufladbare Batterie in einem Batteriepack (Modul) installiert ist.
31 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Apparats veranschaulicht, in dem die in 29 gezeigte erfindungsgemäße Detektiervorrichtung mit einer Mehrzahl an wiederaufladbaren Batterien verbunden ist.
32 zeigt einen Graphen einer Veränderung im Laufe der Zeit in der Batteriespannung, wenn eine kommerziell erhältliche, wiederaufladbare Lithiumionen-Batterie, deren Nennleistung 1300 mAh beträgt, mit Konstantstrom-Konstantspannung geladen wurde und danach ein Zyklus aus Durchführen eines Entladevorgangs und Unterbrechens des Entladevorgangs wiederholt wurde.
33 zeigt einen Graphen für die in 32 erhaltenen Ergebnisse, wobei der Graph die Beziehung zwischen der Batteriespannung bei dem Entladen zu einer integrierten Entladekapazität aus den Daten bei dem Entladen und der Leerlaufspannung beim Unterbrechen des Entladevorgangs veranschaulicht.
34 zeigt einen Graphen für eine kommerziell erhältliche, wiederaufladbare Lithiumionen-Batterie, deren Nennleistung 1300 mAh beträgt, die zu 100% geladen worden ist, wobei der Graph die Beziehung der Batteriespannung zu einer integrierten Entladekapazität angibt, wenn die Entladerate verändert ist.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um die oben erwähnten Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wobei die Nachteile beim Stand der Technik gelöst werden, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung experimentelle Studien durchgeführt. Als ein Ergebnis wurde die folgende Erkenntnis erhalten. D. h. es wurde eine Mehrzahl an normalen wiederaufladbaren Batterien getrennt Laden und Entladen unter vorgeschriebenen Temperaturbedingungen und bei vorgeschriebenen Entladungsraten unterzogen, wobei ihre gegenwärtig gespeicherten Elektrizitätsmengen (ihre Restkapazitäten oder ihre entladbaren Kapazitäten), ihre Leerlaufspannungen und ihre Innenwiderstände untersucht wurden. Und auf Grundlage der untersuchten charakteristischen Merkmale der Mehrzahl an wiederaufladbaren Batterien wurden Daten oder eine Funktionsformel der Beziehung der Leerlaufspannungen und des Innenwiderstands als eine Funktion der Restkapazität als Kenndaten zusammengestellt. Und es wurden für eine gegebene, zu inspizierende wiederaufladbare Batterie deren Batteriespannung und ihr Stromwert untersucht, gefolgt von Vergleichen mit den Kenndaten, um zu beurteilen, ob die zu inspizierende wiederaufladbare Batterie normal oder verschlechtert ist. Und es wurden auf Grundlage des untersuchten Ergebnisses die elektrische Speicherkapazität oder/und der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie berechnet und es wurde die Restkapazität (= die entladbare Restkapazität = die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) der Batterie berechnet. Als ein Ergebnis wurde gefunden, dass auf diese Weise eine zu inspizierende wiederaufladbare Batterie mit großer Präzision beurteilt werden kann, ob sie normal oder verschlechtert ist, und dass ihre Restkapazität mit einer großen Präzision bestimmt werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis dieses Ergebnisses fertig gestellt. Im Nachfolgenden ist die Erfindung detailliert beschrieben, sofern erforderlich unter Bezug auf die Zeichnungen.
[Gewinnung von Kenndaten und einer Funktionsformel einer normalen wiederaufladbaren Batterie]
Die Leerlaufspannung einer wiederaufladbaren Batterie ist proportional zu einer Differenz zwischen einem chemischen Potential einer Anode und jenem der Kathode. Und in Abhängigkeit von dem chemischen Potential sowohl von der Anode als auch der Kathode zu einem gegebenen Zeitpunkt wird die Restkapazität (= die entladbare Kapazität = die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) bestimmt.
D. h. das chemische Potential sowohl von der Anode als auch von der Kathode verändert sich in Abhängigkeit von der Restkapazität und korreliert mit der Restkapazität. Mit anderen Worten, die Restkapazität und die Leerlaufspannung stehen zueinander in Wechselbeziehung. Und der Zustand der Anode und der der Kathode sind in Abhängigkeit von der Restkapazität verschieden, wobei der Widerstandswert der Anode und jener der Kathode auch verschieden sind. In diesem Zusammenhang ist, wenn die Restkapazität verändert ist, folglich der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie verändert, die eine solche Anode und eine solche Kathode enthält.
Daher gibt es eine Korrelation zwischen dem Innenwiderstand, der Leerlaufspannung und der Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie. Zusätzlich gibt es zwischen der Batteriespannung, dem Strom, der Leerlaufspannung und dem Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie eine Beziehung, wie sie nachfolgend beschrieben ist. [Batteriespannung beim Entladen] = [Leerlaufspannung] – [Entladerate] × [Innenwiderstand] [Batteriespannung beim Laden] = [Leerlaufspannung] + [Laderate] × [Innenwiderstand]
Im Hinblick auf das Obige haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Ergebnis erhalten, dass für eine gegebene wiederaufladbare Batterie, wenn eine Korrelation zwischen dem Innenwiderstand und der Restkapazität und eine Korrelation zwischen der Leerlaufspannung und der Restkapazität erhalten werden, gefolgt von Bezug auf die Beziehung der Batteriespannung, dem Strom, der Leerlaufspannung und dem Innenwiderstand, die Restkapazität (= die entladbare Kapazität = die gegenwärtig gespeicherte Elektrizität) berechnet werden kann.
18(1) bis 18(3) und 19(1) bis 19(2) sind die einer normalen wiederaufladbaren Batterie und sie zeigen jeweils eine Beziehung der Leerlaufspannung, der Ladespannung oder der Entladespannung, des Innenwiderstands und der Leerlaufspannung, der Batteriespannungen bei zwei Arten an Entladeraten (Entladungsströmen), bzw. der Entladespannungen bei zwei Arten an Batterietemperaturen in Relation zu der Restkapazität.
Insbesondere ist 18(1) ein Graph einer wiederaufladbaren Batterie, deren Nennleistung C oder elektrische Speicherkapazität (bevor sie verschlechtert ist) auf 100% gesetzt wird, der die Beziehung der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q) [d. h. 100 × Q/C%] zeigt. Nun hängt die Leerlaufspannung einer wiederaufladbaren Batterie nicht in hohem Maße von der Temperatur der Batterie (T) (der Batterietemperatur) ab, sondern wird in Abhängigkeit von der Restkapazität bestimmt. In dieser Hinsicht wird die Leerlaufspannung (Voc) der Batterie zu der Restkapazität (Q) [oder der entladbaren Kapazität] berechnet, und auf Grundlage des Ergebnisses können Daten oder eine Funktionsformel der Beziehung von Voc(Q) oder Q(Voc) der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q) erhalten werden.
In der Praxis wird jedoch angenommen, dass die Leerlaufspannung (Voc) ein polynomischer Ausdruck n-ten Grades der Restkapazität (Q) ist:
Voc(Q) = c_n × Qⁿ + c_n-1 × Q^n-1+ c_n-2 × Q^n-2 + ⋯ + c₁ × Q + c₀ (wobei n eine positive ganze Zahl ist), wobei eine Leerlaufspannung (Voc) gemessen wird, gefolgt von Messen der Menge an Elektrizität, die entladen werden konnte (d. h. eine entladende Kapazität), und die erhaltenen gemessenen Werte werden mit der Voc(Q) verglichen. In diesem Fall wird die Berechnung unter Verwenden eines Verfahrens der kleinsten Quadrate oder einem Newtonverfahren durchgeführt. Hierdurch kann eine Funktionsformelnäherung erhalten werden, die den gemessenen Daten am nächsten kommt.
18(2) ist ein Graph eines Graphen einer wiederaufladbaren Batterie, deren Nennleistung bei konstanter Batterietemperatur bei einer vorgeschriebenen Temperatur auf 100% gesetzt wird, der die Beziehung der Leerlaufspannung (Voc), der Ladespannung (VC) und der Entladespannung (Vd) zu der Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) zeigt.
18(3) ist ein Graph einer wiederaufladbaren Batterie, deren Nennleistung oder elektrische Speicherkapazität (bevor sie verschlechtert ist) auf 100% gesetzt wird, der die Leerlaufspannung und die Beziehung des Innenwiderstands (R) zu der Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) zeigt.
Aus den Daten, die in den in 18(1) bis 18(3) gezeigten Graphen gezeigt sind, kann ein Vergleichsausdruck Vd = Voc – Id × Rd [wobei Rd ein Innenwiderstand der Batterie beim Entladen und Id ein Entladestrom (oder eine Entladerate) ist] oder ein Vergleichsausdruck Rd = (Voc – Vd)/Id erhalten werden. Gemäß jedem dieser Vergleichsausdrücke können Daten des Innenwiderstands berechnet werden. Diese Daten können in eine Funktionsformel konvertiert werden, um Rd(Voc, Id, T) oder Rd(Vd, Id, T) [wobei T eine Batterietemperatur ist] zu erhalten. Getrennt davon können gemäß einem Vergleichsausdruck Vc = Voc + Ic × Rc oder Rc = (Vc – Voc)/Ic, wenn der Innenwiderstand der Batterie beim Laden auf Rc gesetzt wird [wobei Vc eine Batteriespannung beim Laden und Ic ein Ladestrom ist], Daten des Innenwiderstands berechnet werden. Diese Daten können in eine Funktionsformel konvertiert werden, um Rc (Voc, Ic, T) zu erhalten. Des Weiteren können aus diesen Daten oder Funktionsformeln und den Daten oder der Funktionsformel der Beziehung Voc(Q) der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q), die aus den in 18(1) gezeigten Daten erhalten werden, Daten oder eine Funktionsformel des Innenwiderstands Rd(Q, Id, T) oder Q(Rd, Id, T) erhalten werden.
19(1) ist ein Graph einer wiederaufladbaren Batterie, deren Nennleistung auf 100% gesetzt wird, der die Beziehung der Entladespannung (Vd) zu gegebenen Entladeströmen (Id = i₁, i₂) in Relation zu der Restkapazität zeigt. Nun ist in Abhängigkeit von der Größe des Entladestroms auch der Innenwiderstand der Batterie verändert und daher ist auch die Batteriespannung verändert. Es ist selbstverständlich, dass in Abhängigkeit von der Größe des Ladestroms beim Laden auch der Innenwiderstand der Batterie verändert ist und daher auch die Batteriespannung verändert ist.
19(2) ist ein Graph einer wiederaufladbaren Batterie, deren Nennleistung oder elektrische Speicherkapazität (bevor sie verschlechtert ist) auf 100% gesetzt wird, der die Beziehung der Leerlaufspannung (Voc) und der Entladespannung (Vd) zu gegebenen Batterietemperaturen (T = T₁, T₂) in Relation zu der Restkapazität zeigt. Gemäß den in dem Graphen von 19(2) gezeigten Daten können Daten der Beziehung der Batteriespannung (Vd) beim Entladen, der Leerlaufspannung (Voc), des Entladestroms (Id) und der Batterietemperatur (T) erhalten werden. Diese Daten können in eine Funktionsformel konvertiert werden, um Vd(Voc, Id, T) zu erhalten.
Aus diesen Daten oder Funktionsformeln und den Daten oder der Funktionsformel der Beziehung Voc (Q) der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q), die aus den in 18(1) gezeigten Daten erhalten werden, können Daten oder eine Funktionsformel der Batteriespannung Vd(Q, Id, T) oder Q(Vd, Id, T) erhalten werden. Getrennt davon ist es selbstverständlich, dass Daten der Beziehung der Batteriespannung (Vc) beim Laden, der Leerlaufspannung (Voc), des Ladestroms (Ic) und der Batterietemperatur (T) erhalten werden können. Diese Daten können in eine Funktionsformel konvertiert werden, um Vc(Voc, Ic, T) zu erhalten.
Im Übrigen kann sowohl die oben erwähnte Batteriespannung als auch der oben erwähnte Innenwiderstand durch eine stetige Funktion zu der Batterietemperatur ausgedrückt werden, die in einem Temperaturbereich (i) liegt, der höher ist als der Gefrierpunkt einer in der wiederaufladbaren Batterie verwendeten Elektrolytlösung oder in einem Temperaturbereich (ii), der höher ist als die Glasübergangstemperatur eines in der wiederaufladbaren Batterie verwendeten Festelektrolyten, aber niedriger als der Schmelzpunkt bzw. die Erweichungstemperatur des Festelektrolyten, aber wenn die Batterietemperatur in einem Temperaturbereich außerhalb des Temperaturbereichs (i) oder des Temperaturbereichs (ii) liegt, wird diese Funktion unstetig zu der Batterietemperatur. Der Grund dafür, warum die Funktion unstetig wird, beruht auf einem Phänomen, dass die Innenleitfähigkeit der Elektrolytlösung oder des Festelektrolyten in einem solchen Temperaturbereich plötzlich verändert ist.
Auf Grundlage solcher erhaltener Daten, wie sie in 18(1) bis 18(3) und 19(1) und 19(2) gezeigt sind, kann die Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) einer wiederaufladbaren Batterie als eine Funktionsformel der Leerlaufspannung ausgedrückt werden, kann die Batteriespannung als Funktionsformeln durch die Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge), den Strom und die Batterietemperatur ausgedrückt werden, und kann der Innenwiderstand auch als Funktionsformeln durch die Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge), den Strom und die Batterietemperatur ausgedrückt werden.
Eine Funktionsformel, die man erhalten möchte, kann zum Beispiel erhalten werden durch eine Annahme, dass sie eine Formel ist, die ausgedrückt werden kann durch eine n-dimensionale Gleichung (n ist eine positive ganze Zahl) und Minimieren einer Differenz in Bezug auf die involvierten Daten durch ein Verfahren der kleinsten Quadrate oder ein Newtonverfahren.
Getrennt davon ist 19(3) ein Graph einer wiederaufladbaren Batterie, deren Nennleistung oder elektrische Speicherkapazität (bevor sie verschlechtert ist) auf 100% gesetzt wird, der die Beziehung der Leerlaufspannung und der Batteriespannung zu der Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) zeigt, der eine bei einem anfänglichen Stadium (I), eine bei einem mittleren Stadium (II) bzw. eine bei einem Endstadium (III) des Entladevorgangs enthält. Durch ein solches Aufteilen dieser Beziehung können die charakteristischen Merkmale, wie zum Beispiel die Leerlaufspannung, die Batteriespannung bzw. der Innenwiderstand in Relation zu der gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge als eine vereinfachte Gleichung niedriger Dimension ausgedrückt werden.
[Beurteilung, ob eine wiederaufladbare Batterie normal ist]
Bei dieser Ausführungsform wird in der Praxis vor Berechnen der Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) einer zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie in Abhängigkeit von der Situation der wiederaufladbaren Batterie, die sich in einem Abschaltzustand befindet, während Laden oder während Entladen ein geeignetes Beurteilungsverfahren angewandt, wobei die wiederaufladbare Batterie durch Vergleichen mit den vorher erhaltenen charakteristischen Eigenschaften einer normalen wiederaufladbaren Batterie beurteilt wird, ob sie kurzgeschlossen ist, die elektrische Speicherkapazität vermindert ist, der Innenwiderstand erhöht ist, oder die Batterie normal ist. Nach dem beobachteten Ergebnis wird danach die Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) der Batterie berechnet.
Bei der obigen Beurteilung wird zuerst eine Beurteilung durchgeführt, ob die wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist. Dann wird eine Beurteilung durchgeführt, ob die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie vermindert ist oder ihr Innenwiderstand erhöht ist. Danach wird bei dem Detektierverfahren in dieser Ausführungsform der interne Zustand der wiederaufladbaren Batterie, einschließlich der Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge), der elektrischen Speicherkapazität, des Innenwiderstands, eines Verminderungskoeffizienten in der Kapazität und der Lebensdauer der Batterie festgestellt. 1 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms, das die Prozeduren zum Feststellen eines solchen internen Zustands der wiederaufladbaren Batterie veranschaulicht. Bei der Ausführungsform von 1 ist auch ein Ablaufdiagramm für den Fall gezeigt, bei dem sich die wiederaufladbare Batterie in dem Ladevorgang befindet oder für den Fall, bei dem die wiederaufladbare Batterie mit einer Gerätschaft verbunden ist, wobei in dem ersten Fall die vollständig geladene Elektrizitätsmenge oder die Zeitdauer bis zum Beenden des Ladevorgangs berechnet werden, und in dem letzteren Fall die nutzbare Kapazität (= die gegenwärtige Elektrizitätsrestmenge, die noch ein Gerät betreiben kann), die es möglich macht, das Gerät zu verwenden, oder die Zeitdauer, während der das Gerät betrieben werden kann, berechnet werden. Des Weiteren ist die Ausführungsform von 1 so gestaltet, dass nachdem Beurteilung durchgeführt wurde, ob die wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist, Beurteilung durchgeführt wird, ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist. Aber es ist möglich, ein Ablaufdiagramm zu verwenden, bei dem nach der Beurteilung, ob die wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist, Beurteilung durchgeführt wird, ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist, gefolgt von Beurteilen, ob der Innenwiderstand erhöht ist.
[Beurteilung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Kurzschluss]
Die Beurteilungskriterien in dem Fall des Beurteilens, dass eine gegenwärtig verwendete wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist, umfasst die folgenden Fälle (i) bis (iv).

(i) Einen Fall, bei dem beim Ruhen der wiederaufladbaren Batterie ohne Durchführen des Lade- oder Entladevorgangs im Laufe der Zeit ein Rückgang bei der Leerlaufspannung gefunden wird.
(ii) Einen Fall, bei dem, wenn die wiederaufladbare Batterie geladen wird, ein Anstieg bei der Batteriespannung oder der Leerlaufspannung im Vergleich zu einer normalen wiederaufladbaren Batterie klein ist.
(iii) Einen Fall, bei dem die Leerlaufspannung der wiederaufladbaren Batterie im Vergleich zu jener einer normalen wiederaufladbaren Batterie bemerkenswert klein ist und eine Verminderung in der Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie beim Entladen im Vergleich zu jener der normalen wiederaufladbaren Batterie bemerkenswert groß ist.
(iv) Einen Fall, bei dem der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie im Vergleich zu jenem einer normalen wiederaufladbaren Batterie bemerkenswert klein ist.

In dem Fall, bei dem die wiederaufladbare Batterie in wenigstens einen der oben beschriebenen Fällen (i) bis (iv) fällt, wird beurteilt, dass in der wiederaufladbaren Batterie Kurzschluss vorhanden ist.
20 zeigt graphisch eine Veränderung im Laufe der Zeit in der Leerlaufspannung einer wiederaufladbaren Batterie, die kurzgeschlossen ist, zusammen mit einer Veränderung im Laufe der Zeit in der Leerlaufspannung einer wiederaufladbaren Batterie, die nicht kurzgeschlossen ist.
[Beurteilung einer Zunahme in dem Innenwiderstand einer wiederaufladbaren Batterie]
In dem Fall, bei dem eine gegenwärtig verwendete wiederaufladbare Batterie nicht in einen der vorerwähnten Fälle (i) bis (iv) bei der Beurteilung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Kurzschluss fällt, aber in wenigstens einen der folgenden Fälle (i) bis (iii) fällt, wird beurteilt, dass der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie erhöht ist.

(i) Einen Fall, bei dem die Leerlaufspannung der wiederaufgeladenen Batterie im Wesentlichen die gleiche ist wie jene einer normalen wiederaufladbaren Batterie, aber eine Erhöhung in der Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie beim Laden größer ist als jene der normalen wiederaufladbaren Batterie beim Laden.
(ii) Einen Fall, bei dem die Leerlaufspannung der wiederaufgeladenen Batterie im Wesentlichen die gleiche ist wie jene einer normalen wiederaufladbaren Batterie, aber eine Verminderung in der Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie beim Entladen größer ist als jene der normalen wiederaufladbaren Batterie beim Entladen.
(iii) Einen Fall, bei dem der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie größer ist als jener einer normalen wiederaufladbaren Batterie.

21(1) ist ein Graph einer wiederaufladbaren Batterie, deren Nennleistung (C) oder elektrische Speicherkapazität (bevor sie verschlechtert ist) auf 100% gesetzt wird, der die Beziehung des Innenwiderstands zu der Restkapazität (Q) [= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge] zeigt, d. h. 100 × Q/C%, wobei ein erhöhter Innenwiderstand (R' = a × R + b) der wiederaufladbaren Batterie mit dem Innenwiderstand (R) einer normalen wiederaufladbaren Batterie verglichen wird.
21(2) ist ein Graph einer wiederaufladbaren Batterie, deren Innenwiderstand erhöht worden ist (R' = a × Rd + b) und einer normalen wiederaufladbaren Batterie, deren Innenwiderstand normal ist (R = Rd), der die Beziehung der Batteriespannung (Vd) zu dem Prozentsatz (%) der gegenwärtig gespeicherten Elektrizitätsmenge beim Entladen für jede der zwei wiederaufladbaren Batterien zeigt.
21(3) ist ein Graph einer wiederaufladbaren Batterie deren Innenwiderstand erhöht worden ist (R' = a × Rc + b) und einer normalen wiederaufladbaren Batterie deren Innenwiderstand normal ist (R = Rc), der die Beziehung der Batteriespannung (Vc) zu dem Prozentsatz (%) der Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) beim Laden für jede der zwei wiederaufladbaren Batterien zeigt.
Die Berechnung des obigen Innenwiderstands kann nun auf der Grundlage der transienten charakteristischen Merkmale der wiederaufladbaren Batterie von der Zeit, wenn die wiederaufladbare Batterie ruht zu der Zeit, wenn Laden oder Entladen der wiederaufladbaren Batterie begonnen wird, berechnet werden.
[Beurteilung von Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität einer wiederaufladbaren Batterie]
In dem Fall, bei dem eine gegenwärtig verwendete wiederaufladbare Batterie nicht in einen der obigen Fälle (i) bis (iv) bei der Beurteilung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Kurzschluss fällt, aber in wenigstens einen der folgenden Fälle (i) und (ii) fällt, wird beurteilt, dass die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie vermindert ist.

(i) Einen Fall, bei dem eine Erhöhung in der Batteriespannung und eine Erhöhung in der Leerlaufspannung der wiederaufladbaren Batterie beim Laden größer sind als jene einer normalen wiederaufladbaren Batterie beim Laden.
(ii) Einen Fall, bei dem eine Verminderung in der Batteriespannung und eine Verminderung in der Leerlaufspannung der wiederaufladbaren Batterie beim Entladen kleiner sind als jene, wenn die wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist, aber größer sind als jene einer normalen wiederaufladbaren Batterie beim Entladen.

Für eine gegenwärtig verwendete wiederaufladbare Batterie, deren Innenwiderstand nicht erhöht ist, aber deren Speicherkapazität (C') um das D-fache der elektrischen Speicherkapazität (C) einer normalen wiederaufladbaren Batterie vermindert ist, wird die Beziehung der Restkapazität [Q' = D × Q, wobei Q die Restkapazität der normalen wiederaufladbaren Batterie ist] und die Leerlaufspannung (Voc) wie in 22(1) gezeigt. Der Prozentsatz (%) der Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) wird hier unter der Bedingung ausgedrückt, dass er 100 × Q/C% entspricht, wobei Q die Restkapazität der normalen und kapazitätsverminderten Batterie ist, wenn die Nennleistung oder die elektrische Speicherkapazität (bevor sie verschlechtert ist) der normalen wiederaufladbaren Batterie auf 100% gesetzt wird.
Aus der Funktionsformel Voc(Q) der Leerlaufspannung (Voc) einer normalen wiederaufladbaren Batterie zu der Restkapazität (Q%) der normalen wiederaufladbaren Batterie kann die Funktionsformel der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q'), nachdem die elektrische Speicherkapazität vermindert ist, als Voc(Q'/D) ausgedrückt werden.
22(2) zeigt einen Graphen der Beziehung der Batteriespannung, wenn die kapazitätsverminderte wiederaufladbare Batterie Laden oder Entladen zu der Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) unterzogen wird.
Für eine wiederaufladbare Batterie, deren elektrische Speicherkapazität von C auf C'(C' = D × C) vermindert ist, können die Batteriespannung beim Laden und jene beim Entladen als Vc(Q'/D, Ic, T) und Vd(Q'/D, Id, T) auf Grundlage der Funktionsformeln der normalen wiederaufladbaren Batterie ausgedrückt werden.
[Beurteilung, ob eine wiederaufladbare Batterie normal ist]
In dem Fall, bei dem eine gegenwärtig verwendete wiederaufladbare Batterie nicht in einen der obigen Fälle fällt, die bei der Beurteilung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Kurzschluss, der Beurteilung einer Erhöhung in dem Innenwiderstand und der Beurteilung der Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität erwähnt sind, wird beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie nicht verschlechtert sondern normal ist.
[Berechnung der elektrischen Speicherkapazität einer wiederaufladbaren Batterie]
Für eine wiederaufladbare Batterie, die als normal beurteilt wird, kann durch Messen der Leerlaufspannung (Voc), des Ladestroms (Ic) oder des Entladestroms (Id), der Batteriespannung (V) und der Batterietemperatur (T) und unter Verwenden von Voc(Q) für die Beziehung der Restkapazität (Q) und der Leerlaufspannung (Voc) oder V(Q, I, T) für die Beziehung des Stromwerts (I) beim Entladen oder Laden, der Batterietemperatur (T) und der Batteriespannung (V), die Restkapazität (Q) der wiederaufladbaren Batterie erhalten werden.
Für eine wiederaufladbare Batterie, deren elektrische Speicherkapazität vermindert ist, kann bei einem Zustand bevor oder nachdem die wiederaufladbare Batterie geladen wird, oder bei einem Zustand, bevor oder nachdem die wiederaufladbare Batterie entladen wird, durch Berechnen einer Veränderung in der Leerlaufspannung (Voc) und einer Vergrößerung oder Verminderung in der Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) zu jener Zeit, oder durch Berechnen einer Veränderung in der Batteriespannung (Vc) beim Laden oder einer Veränderung in der Batteriespannung (Vd) beim Entladen und einer Vergrößerung oder Verminderung in der Restkapazität zu jener Zeit, um einen Verminderungskoeffizienten (D) der elektrischen Speicherkapazität zu erhalten, die Restkapazität (Q) der wiederaufladbaren Batterie bei einem gegebenen Zustand erhalten werden.
Die wiederaufladbare Batterie, deren Innenwiderstand erhöht ist, aber deren elektrische Speicherkapazität nicht vermindert ist, weist eine Leerlaufspannung auf, die im Wesentlichen die gleiche ist wie jene einer wiederaufladbaren Batterie, deren Leerlaufspannung normal ist. Daher kann die Restkapazität (= die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) der ersteren wiederaufladbaren Batterie durch Messen ihrer Leerlaufspannung erhalten werden. Getrennt davon ist es für die erstere wiederaufladbare Batterie möglich, nachdem der Strom und die Batteriespannung gemessen sind, um den Innenwiderstand zu erhalten, die elektrische Speicherkapazität zu erhalten.
Des Weiteren kann die Restkapazität einer wiederaufladbaren Batterie, deren elektrische Speicherkapazität vermindert ist und deren Innenwiderstand erhöht ist, erhalten werden, indem ein Verminderungskoeffizient (D) der elektrischen Speicherkapazität und der erhöhte Innenwiderstand (R') berechnet werden.
[Berechnung des Innenwiderstands einer wiederaufladbaren Batterie]
Für eine wiederaufladbare Batterie, deren Innenwiderstand erhöht ist, kann durch Annehmen eines erhöhten Werts (R') des Innenwiderstands, der durch eine solche im Folgenden gezeigte Funktion eines normalen Widerstands (R) ausgedrückt zu werden vermag: R' = a × R, R = a × R + b oder R' = an × Rn + an-1 × Rn-1 + an-2 × Rn-2 +⋯+ a1 × R + a0, (n ist eine positive ganze Zahl)und Erhalten von Konstanten a, b, a_n, a_n-1, .., a₁ und a₀ aus einer Mehrzahl an gemessenen Werten des Stroms und der Batteriespannung, ein Wert des erhöhten Innenwiderstands erhalten werden.
[Berechnung eines Verminderungskoeffizienten (Verhältnis) der elektrischen Speicherkapazität einer wiederaufladbaren Batterie]
Für eine wiederaufladbare Batterie, deren elektrische Speicherkapazität vermindert ist, kann aus Voc(Q'/D) für die Beziehung der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q'), nachdem die elektrische Speicherkapazität zu dem vorerwähnten D-fachen vermindert ist, und Vc(Q'/D, Ic, T) für die Beziehung der Batteriespannung (Vc) beim Laden zu der Restkapazität (Q') und eine Vergrößerung in der Restkapazität während eines praxisnah durchgeführten Ladens oder Vd(Q'/D, Id, T) für die Beziehung der Batteriespannung (Vd) beim Entladen zu der Restkapazität (Q') und eine Verminderung in der Restkapazität während einem praxisnah durchgeführten Entladen, ein Verminderungskoeffizient (D) der elektrischen Speicherkapazität berechnet werden.
Hierdurch kann eine praktisch verwendbare Restkapazität (Q') der wiederaufladbaren Batterie erhalten werden.
[Nutzbare Kapazität, die in einem Apparat verwendet werden kann, und die Zeitdauer, während der der Apparat betrieben werden kann]
Der Ausdruck "nutzbare Kapazität" in einer wiederaufladbaren Batterie ist gleich einer gegenwärtigen Elektrizitätsrestmenge, die ein Gerät noch betreiben kann.
Bei einem Apparat, in dem eine wiederaufladbare Batterie als die Stromquelle verwendet wird, bestimmt sich der Spannungs-Mindestwert, mit dem der Apparat betrieben werden kann, in Abhängigkeit von der Art oder der Größe des involvierten Apparats. In dem Fall, bei dem die Spannung einer wiederaufladbaren Batterie, die in einem gegebenen Apparat verwendet wird, niedriger wird als die minimale Betriebsspannung, die für das Betreiben des Apparats erforderlich ist, kann, selbst wenn noch eine gewisse Menge an entladbarer Elektrizität in der wiederaufladbaren Batterie vorhanden sein sollte, die wiederaufladbare Batterie nicht verwendet werden. Hier wird die gegenwärtige Elektrizitätsrestmenge in der wiederaufladbaren Batterie als "nutzbare Kapazität" bezeichnet.
Es erfolgt eine Beschreibung der nutzbaren Kapazität. Wenn eine Restkapazität (eine gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) der wiederaufladbaren Batterie vor Betreiben eines Apparats auf eine erste Restkapazität (Q_a) gesetzt wird und die andere Restkapazität (die andere gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) der wiederaufladbaren Batterie, wenn die Spannung der wiederaufladbaren Batterie eine minimale Betriebsspannung des Apparats erreicht, als eine zweite Restkapazität (Q_min) gesetzt wird, entspricht eine Elektrizitätsmenge, die einer Differenz entspricht, wenn die zweite Restkapazität (b) von der ersten Restkapazität (Q_a) subtrahiert wird, der nutzbaren Kapazität.
23 ist ein Graph einer normalen wiederaufladbaren Batterie, der die Beziehung der Leerlaufspannung und Batteriespannung beim Entladen zu der Restkapazität (%) [von der Nennleistung oder der elektrischen Speicherkapazität (C)] zeigt, wobei, wenn eine Restkapazität zu der Zeit des Verwendens der wiederaufladbaren Batterie auf Q gesetzt wird und die andere Restkapazität, wenn die Spannung der wiederaufladbaren Batterie eine minimale Betriebsspannung (Vmin) des Apparats erreicht, auf Qmin gesetzt wird, die gegenwärtige Elektrizitätsrestmenge, d. h. die nutzbare Kapazität [Q – Qmin] ist.
24 ist ein Graph einer wiederaufladbaren Batterie (i), deren elektrische Speicherkapazität von C zu C' (C' = D × C) vermindert ist, und einer normalen wiederaufladbaren Batterie (ii), der die Beziehung der Batteriespannung während Entladen zu der Restkapazität (%) für jede der zwei wiederaufladbaren Batterien zeigt. Wenn nun die Restkapazität der kapazitätsverminderten wiederaufladbaren Batterie (i), deren Batterietemperatur T ist, deren Entladestrom Id ist und deren Batteriespannung Vd ist, auf Q' gesetzt wird, wird die Restkapazität (Q) der normalen wiederaufladbaren Batterie (ii) bei Vd Q = Q'/D (wobei D ein Verminderungskoeffizient der elektrischen Speicherkapazität ist). Und wenn die Restkapazität der kapazitätsverminderten wiederaufladbaren Batterie (i) Q'min ist, wenn ihre Batteriespannung die minimale Betriebsspannung (Vmin) des Geräts erreicht, wird die Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie (ii) bei Vmin Qmin = Q'min/D (wobei D ein Verminderungskoeffizient der elektrischen Speicherkapazität ist). Daher können aus den Vergleichsausdrücken Vd = Vd(Q'/D, Id, T) bzw. Vmin = Vd (Q'min/D, Id, T) der Batteriespannung beim Entladen die Restkapazität Q' bei Vd und die Restkapazität Q'min bei Vmin für die kapazitätsverminderte wiederaufladbare Batterie (i) berechnet werden, wobei die nutzbare Kapazität der wiederaufladbaren Batterie (i) [Q' – Q'min] wird.
Die Zeitdauer, während der der Apparat betrieben werden kann, kann durch eine Zeit ausgedrückt werden, die erhalten wird durch Teilen der obigen nutzbaren Kapazität durch den verbrauchten Strom des Apparats oder durch eine Zeit, die erhalten wird durch Teilen der Energiemenge, die durch die nutzbare Kapazität der wiederaufladbaren Batterie zugeführt wird, bis die Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie die minimale Betriebsspannung des Apparats durch die verbrauchte Leistung des Geräts erreicht.
[Ermittlung eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie in verschiedenen Verwendungssituationen]
Ermittlung eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie in einem Abschaltzustand (oder einem Ruhezustand):
(Beurteilung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Kurzschluss in einer wiederaufladbaren Batterie)
Es wird eine Veränderung im Laufe der Zeit in der Leerlaufspannung (Voc) einer gegebenen wiederaufladbaren Batterie in einem Ruhezustand gemessen.
Wenn die Verringerungsrate der Voc größer ist als ein vorgeschriebener Wert (vo), d. h. –dVoc/dt > vo > 0, wird beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist.
Wenn die Verringerungsrate der Voc 0 ≤ –dVoc/dt ≤ vo ist, wird beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie nicht kurzgeschlossen ist.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Prozeduren zum Beurteilen der Anwesenheit oder Abwesenheit von Kurzschluss in einer zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie veranschaulicht.
Feststellen eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie vom Ruhezustand zum Entladezustand:
Wenn sich eine gegebene zu inspizierende wiederaufladbare Batterie in einem Ruhezustand befindet, ohne ge- oder entladen zu werden, wird eine Veränderung im Laufe der Zeit in der Leerlaufspannung (Voc) der Batterie gemessen. Danach wird die Batterie Entladen mit einer Elektrizitätsmenge (q₁) eines Stromwerts I₁ × einer Zeit t₁, von der Leerlaufspannung (Voc) unterzogen, wobei eine Batteriespannung (V) während der Zeit, bis der Entladevorgang beendet wird, und eine Leerlaufspannung (Voc₁) nach Beendigung des Entladevorgangs gemessen werden, wodurch Beurteilung durchgeführt wird, ob die Batterie normal ist oder ob sie verschlechtert ist.
25(1) zeigt graphisch eine Veränderung im Laufe der Zeit in der Batteriespannung und eine Veränderung im Laufe der Zeit in dem Strom in dem obigen Vorgang.
Der Entladestrom in dem obigen Vorgang umfasst bevorzugt einen rechtwinkeligen Wellenstrom oder einen Impulsstrom.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Prozeduren veranschaulicht, mit denen ein Entladevorgang für eine gegebene zu inspizierende wiederaufladbare Batterie von einem Zustand, bei dem die Batterie ruht, durchgeführt wird, und eine Beurteilung durchgeführt wird, ob der Innenwiderstand erhöht ist oder ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
Im Fall 1 (S310) in dem Ablaufdiagramm von 3 ist die elektrische Speicherkapazität größer als eine vorher erhaltene elektrische Speicherkapazität einer normalen wiederaufladbaren Batterie und daher wird angenommen, dass die involvierte wiederaufladbare Batterie auch normal ist. Zusätzlich ist im Fall 2 (S316) in dem Ablaufdiagramm von 3 der Innenwiderstand kleiner als ein vorher erhaltener Innenwiderstand einer normalen wiederaufladbaren Batterie, aber es liegt kein Kurzschluss vor, und daher wird angenommen, dass die involvierte wiederaufladbare Batterie auch normal ist.
Nun werden die Berechnung des Innenwiderstands, nachdem beurteilt wurde, dass der Innenwiderstand vergrößert ist, und die Berechnung des Innenwiderstands, nachdem beurteilt wurde, dass die elektrische Speicherkapazität vermindert ist, in 4 bzw. 5 gezeigt, die nachfolgend beschrieben sind.
1. Beurteilung der Anwesenheit von Kurzschluss:
Wie oben beschrieben ist, wird, wenn die Verringerungsrate der Leerlaufspannung (Voc) einer zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie größer ist als ein vorgeschriebener Wert (v₀), d. h. –dVoc/dt > v₀ > 0, beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist.
2. Beurteilung, ob die wiederaufladbare Batterie normal ist oder ihr Innenwiderstand vergrößert ist:
Für die wiederaufladbare Batterie, deren Verringerungsrate der Leerlaufspannung (Voc) als kleiner als der oben erwähnte vorgeschriebene Wert (v₀) in der Beurteilung 1 beurteilt wird, wird die wiederaufladbare Batterie auf die folgende Weise einer Beurteilung unterzogen, ob sie normal ist oder ihr Innenwiderstand erhöht ist.
In dem Fall, bei dem die wiederaufladbare Batterie jene ist, bei der die elektrische Speicherkapazität nicht vermindert ist, wie unter Bezug auf den Graphen von 18(1) entnommen werden kann, weisen die Restkapazität und die Leerlaufspannung eine Zuordnung von 1:1 auf, wodurch, wenn die Leerlaufspannung oder die Restkapazität herausgefunden wird, die andere leicht herausgefunden werden kann.
Unter Bezug auf den in 25(1) gezeigten Graphen wird für die wiederaufladbare Batterie in einem Ruhezustand die Leerlaufspannung (Voc₀) gemessen. Danach wird aus der wiederaufladbaren Batterie eine Elektrizitätsmenge q₁ eines Stroms I₁ × eine Zeit t₁ entladen, wobei die Batteriespannung (V) der Batterie während dem Entladevorgang und die Leerlaufspannung (Voc₁) der Batterie nach Beendigung des Entladevorgangs gemessen werden. In diesem Fall sollte, wenn die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie nicht vermindert ist, ein solches Ergebnis erzielt werden, dass die Restkapazität (Q), wenn die Leerlaufspannung Voc₀ ist, Q₀ = Q(Voc₀) ist, die Restkapazität nach dem Entladen der Elektrizitätsmenge q₁ Q₀ – q₁ ist und die Leerlaufspannung Voc(Q₀ – q₁) ist. Hier wird die Restkapazität (Q) durch die Funktionsformel der Leerlaufspannung (Voc):Q = Q(Voc) ausgedrückt und wird die Leerlaufspannung (Voc) durch die Funktionsformel der Restkapazität (Q):Voc = Voc(Q) ausgedrückt.
Wenn die Differenz zwischen der Leerlaufspannung Voc (Q₀ – q₁) und dem gemessenen Wert Voc₁ f₀ ≤ (Voc(Q₀ – q₁) – Voc₁) ≤ f₁ (f₀ < 0 < f₁) ist und sie in einen Variationsbereich der charakteristischen Merkmale des entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterieprodukts fällt, kann angenommen werden, dass die zu inspizierende wiederaufladbare Batterie im Wesentlichen die gleiche ist wie die normale wiederaufladbare Batterie. Somit kann beurteilt werden, dass die wiederaufladbare Batterie frei von einer Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität ist.
Getrennt davon wird angenommen, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung einer wiederaufladbaren Batterie bei einem Anfangszustand, wenn ein Entladevorgang für die Batterie begonnen wird, durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann:
V = V₁ + (Voc₀ – V₁) × e^–t/τ (wobei V eine Batteriespannung ist, t eine Entladedauer ist, V₁ eine Batteriespannung der Batterie ist, wenn die Entladezeit zur Unendlichkeit extrapoliert wird, und τ eine Zeitkonstante ist, die durch einen Innenwiderstand oder dergleichen der Batterie bestimmt wird). Und es werden entsprechend der Batteriespannung V zu einer gemessenen Entladedauer und entsprechend der Gleichung eine Zeitkonstante τ, wenn der Entladevorgang bei einem Entladestrom I₁ von der Leerlaufspannung Voc₀ begonnen wird, und eine Batteriespannung V₁ berechnet.
25(2) zeigt einen Graphen, der die wechselseitige Beziehung zwischen der Batteriespannung V₁ und ihrer Übergangskennlinie veranschaulicht.
Wenn der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie auf R₁ gesetzt wird, kann nun der R₁ aus der Gleichung V₁ = Voc₀ – I₁ × R₁ und der Gleichung R₁ = (Voc₀ – V₁)/I₁ erhalten werden. Dieser Innenwiderstand R₁ der wiederaufladbaren Batterie wird mit dem Vergleichsausdruck Rd(Voc₀, I₁, T) [oder Rd (Q₀, I₁, T)] des Innenwiderstands (Rd) [beim Entladen] der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie gegen die vorher erhaltene Leerlaufspannung (Voc₀) [oder die Restkapazität (Q₀)], den Entladestrom (I₁) und die Batterietemperatur (T) verglichen.
In dem obigen Vergleich wird

(i) wenn der Innenwiderstand R₁ der (zu inspizierenden) wiederaufladbaren Batterie im Wesentlichen der Innenwiderstand Rd(Voc₀, I₁, T) oder Rd(Q₀, I₁, T) der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, mit anderen Worten, wenn der Innenwiderstand R₁ der wiederaufladbaren Batterie in einen Variationsbereich von r₁ ≤ [R₁ – Rd(Q₀, I₁, T)] ≤ r₂ (r₁ < 0 < r₂) für das entsprechende wiederaufladbare Batterieprodukt fällt, die wiederaufladbare Batterie als normal beurteilt, und
(ii) wenn der Innenwiderstand R₁ der (zu inspizierenden) wiederaufladbaren Batterie in einen Variationsbereich von [R₁ – Rd (Q₀, I₁, T)] > r₂ (0 < r₂) fällt, beurteilt, dass der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie erhöht ist.

3. Beurteilung, ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist:
Für die wiederaufladbare Batterie, deren Verringerungsrate der Leerlaufspannung (Voc) als kleiner beurteilt wird als der oben beschriebene vorgeschriebene Wert (v₀) in der Beurteilung 1, wird die wiederaufladbare Batterie auf die folgende Weise einer Beurteilung unterzogen, ob ihre elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
Unter Bezug auf den in 25(1) gezeigten Graphen wird für die wiederaufladbare Batterie in einem Ruhezustand die Leerlaufspannung (Voc₀) gemessen. Danach wird aus der wiederaufladbaren Batterie eine Elektrizitätsmenge q₁ eines Stroms I₁ × eine Zeit t₁ entladen, wobei die Batteriespannung (V) der Batterie während des Entladevorgangs und die Leerlaufspannung (Voc₁) der Batterie nach Beendigung des Entladevorgangs gemessen werden. Wenn in diesem Fall die wiederaufladbare Batterie eine ist, bei der die elektrische Speicherkapazität nicht vermindert ist, sollte ein solches Ergebnis erzielt werden, dass die Restkapazität (Q), wenn die Leerlaufspannung Voc₀ ist, Q₀ = Q(Voc₀) ist, die Restkapazität nach dem Entladen der Elektrizitätsmenge q₁ Q₀ – q₁ ist und die Leerlaufspannung Voc (Q₀ – q₁) ist.
Wenn die Differenz zwischen der Leerlaufspannung Voc (Q₀ – q₁) und dem gemessenen Wert Voc₁ [Voc(Q₀ – q₁) – Voc₁] > f₁ (0 < f₁) ist, wird beurteilt, dass die zu inspizierende wiederaufladbare Batterie eine ist, deren elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
[Berechnung einer Erhöhung in dem Innenwiderstand]
Bei der obigen Beurteilung 2, ob der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie erhöht ist, kann, wenn beurteilt wird, dass der Innenwiderstand erhöht ist, der erhöhte Innenwiderstand auf die folgende Weise berechnet werden.
Wenn angenommen wird, dass der Innenwiderstand von dem Innenwiderstand R = Rd(Q, Id, T) der normalen wiederaufladbaren Batterie zu R' = a × Rd(Q, Id, T) + b (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind, Q eine Restkapazität ist, Id eine Entladerate (ein Entladestrom) ist, T eine Batterietemperatur ist) erhöht ist, kann der Wert des erhöhten Innenwiderstands berechnet werden, wie nachfolgend beschrieben ist.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das B in 3 folgt [S318 (Innenwiderstand erhöht)]. Insbesondere zeigt 4 ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten zum Berechnen einer Erhöhung in dem Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie.
Insbesondere wird die wiederaufladbare Batterie, deren Innenwiderstand untersucht werden soll, wenigstens zweimal Entladen von ihrem Ruhezustand unterzogen. D. h. aus der wiederaufladbaren Batterie, deren Leerlaufspannung Voc₀ ist, wird eine Elektrizitätsmenge q₁ eines Stroms I₁ × eine Zeit t₁ entladen, und danach wird aus der wiederaufladbaren Batterie, deren Leerlaufspannung Voc₁ ist, eine Elektrizitätsmenge q₂ eines Stroms I₂ × eine Zeit t₂ entladen, wobei während der Zeit bis der Entladevorgang beendet wird, die Batteriespannung (V) gemessen wird und die Leerlaufspannung (Voc₂) nach der Beendigung des Entladevorgangs gemessen wird.
Es wird angenommen, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung bei einem Anfangszustand des Beginns des Entladevorgangs durch die Gleichung V = V₁ + (Voc₀ – V₁) × e^–t/τ (wobei V eine Batteriespannung ist, t eine Entladedauer ist, V₁ eine Batteriespannung der Batterie ist, wenn die Entladezeit t zur Unendlichkeit extrapoliert ist, und τ eine Zeitkonstante ist) ausgedrückt werden kann.
Und in Übereinstimmung mit der Batteriespannung V zu einer gemessenen Entladedauer und in Übereinstimmung mit der Gleichung werden eine Zeitkonstante τ, wenn der Entladevorgang bei einem Entladestrom I₁ gestartet wird, aus der Leerlaufspannung Voc₀, und eine Batteriespannung V₁ berechnet.
Der Innenwiderstand R₁ der wiederaufladbaren Batterie zu dieser Zeit wird aus der Gleichung V₁ = Voc₀ – I₁ × R₁ oder R₁ = (Voc₀ – V₁)/I₁ berechnet.
Auf ähnliche Weise wird in Übereinstimmung mit Gleichung V = V₂ + (Voc₁ – V₂) × e^–t/τ (wobei V eine Batteriespannung ist, t eine Entladedauer ist, V₂ eine Batteriespannung der Batterie ist, wenn die Entladezeit t zur Unendlichkeit extrapoliert wird, und τ eine Zeitkonstante ist), eine Zeitkonstante τ, wenn der Entladevorgang bei einem Entladestrom I₂ gestartet wird, aus der Leerlaufspannung Voc₁, und eine Batteriespannung V₂ berechnet.
Der Innenwiderstand R₂ der wiederaufladbaren Batterie zu dieser Zeit wird aus der Gleichung V₂ = Voc₁ – I₂ × R₂ oder R₂ = (Voc₁ – V₂)/I₂ berechnet.
Dann werden in Übereinstimmung mit der Gleichung R₁ – [a × Rd(Q₀, I₁, T) + b] = 0 (wobei Q₀ eine Restkapazität ist, wenn die Leerlaufspannung Voc₀ ist) und der Gleichung R₂ – [a × Rd(Q₀ – q₁, I₂, T) + b] = 0 (wobei Q₁ = Q₀ – q₁ und eine Restkapazität ist, wenn die Leerlaufspannung Voc₁ ist) oder R₂ = [a × Rd(Q₁, I₂, T) + b] = 0, wobei Q₁ = Q(Voc₁), die Konstante a, die Konstante b und die Restkapazität Q₀ berechnet.
Auf diesem Weg kann der erhöhte Innenwiderstand Rd' = a × Rd(Q, Id, T) + b berechnet werden.
In dieser Berechnung des erhöhten Innenwiderstands, wird, um die Batteriespannung abzuschätzen, wenn der Entladestrom verändert wird, die vorherige Gleichung verwendet, die mit der Zeitkonstante τ ausgedrückt wird. Dies ist aber nicht beschränkend. Es ist möglich, andere geeignete Gleichungen zu verwenden, die angenähert werden können.
[Berechnung einer Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität]
In der vorherigen Beurteilung 3, ob die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie vermindert ist, kann für die wiederaufladbare Batterie, die beurteilt wurde, dass die elektrische Speicherkapazität vermindert ist, wenn angenommen wird, dass die verminderte elektrische Speicherkapazität D-fach (D ist eine Konstante von 0 < D < 1) der elektrischen Speicherkapazität der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie ist, der Wert der verminderten elektrischen Speicherkapazität in Übereinstimmung mit einer in 5 gezeigten Weise erhalten werden, die C in 3 folgt [S319 (verminderte elektrische Speicherkapazität)]. 5 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten zum Berechnen einer Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie. Im Fall 2 (S334) in 5 wird für die wiederaufladbare Batterie, deren Innenwiderstand kleiner ist als jener des vorher erhaltenen Innenwiderstands der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie und die frei von Kurzschluss ist, beurteilt, dass die elektrische Speicherkapazität vermindert ist und der Innenwiderstand nicht erhöht ist.
Der Wert der verminderten elektrischen Speicherkapazität kann nun abgeschätzt werden, wie nachfolgend beschrieben ist.
In 25(1) ist in dem Fall, bei dem aus einer wiederaufladbaren Batterie, deren Leerlaufspannung Voc₀ ist und die sich in einem Ruhezustand befindet, eine Elektrizitätsmenge q₁ bei einem Stromwert I₁ entladen wird und die Leerlaufspannung der Batterie Voc₁ wird, die Restkapazität Q₀, wenn die Leerlaufspannung Voc₀ ist, wenn die Batterie normal ist. Da die zu inspizierende wiederaufladbare Batterie jedoch jene ist, bei der die elektrische Speicherkapazität um das D-fache vermindert ist, wie oben beschrieben ist, wird die Restkapazität, wenn die Leerlaufspannung Voc₀ ist, auf Q₀' gesetzt.
Aus Voc(Q) und Q(Voc) der Beziehung der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q) der normalen wiederaufladbaren Batterie kann für die wiederaufladbare Batterie, deren elektrische Speicherkapazität um das D-fache vermindert ist, wenn die Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie mit 1/D multipliziert wird, die wiederaufladbare Batterie als eine betrachtet werden, die der normalen wiederaufladbaren Batterie entspricht. Diese Situation kann wie folgt ausgedrückt werden. Voc0 = Voc(Q0) = Voc(Q0'/D) Q0 = Q0'/D = Q(Voc0)
Wenn darüber hinaus die Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie, deren elektrische Speicherkapazität nach dem Entladevorgang der Elektrizitätsmenge q₁ vermindert ist, auf Q₁' gesetzt wird, ist die folgende Beziehung hergestellt. Q1' = Q0' – q1 Voc1 = Voc[(Q1' – q1)/D] Q0'/D – q1/D = Q(Voc1) Q(Voc0) – q1/D = Q(Voc1) q1/D = Q(Voc0) – Q(Voc1) D = q1/[Q(Voc0) – Q(Voc1)]
Hieraus kann eine Verminderungskonstante D der verminderten elektrischen Speicherkapazität abgeschätzt werden. Die Restkapazität zu dieser Zeit wird D × Q(Voc₁).
Wenn der Innenwiderstand R₁, der auf die gleiche Weise wie in der vorherigen Beurteilung 2 erhalten wurde, in einen Variationsbereich von r₁ ≤ [R₁ – Rd(Q₀'/D, I₁, T)] ≤ r₂ (r₁ < 0 < r₂) fällt, kann getrennt davon die zu inspizierende wiederaufladbare Batterie beurteilt werden, dass der Innenwiderstand nicht erhöht ist, dass aber die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
Wenn der Innenwiderstand R₁, der auf die gleiche Weise wie in der vorherigen Beurteilung 2 erhalten wurde, in einen Variationsbereich von [R₁ – Rd(Q₀, I₁, T)] > r₂ (0 < r₂) fällt, kann daneben die zu inspizierende wiederaufladbare Batterie beurteilt werden, dass der Innenwiderstand erhöht ist und die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
Insbesondere wird die wiederaufladbare Batterie, deren elektrische Speicherkapazität untersucht werden soll, wenigstens zweimal einem Entladen von ihrem Ruhezustand unterzogen. D. h. unter Bezug auf den in 25(1) gezeigten Graphen wird aus der wiederaufladbaren Batterie, deren Leerlaufspannung Voc₀ ist, eine Elektrizitätsmenge q₁ eines Stroms I₁ × eine Zeit t₁ entladen und danach wird aus der wiederaufladbaren Batterie, deren Leerlaufspannung Voc₁ ist, eine Elektrizitätsmenge q₂ eines Stroms I₂× eine Zeit t₂ entladen, wobei während der Zeit, bis der Entladevorgang beendet wird, die Batteriespannung (V) gemessen wird und nach der Beendigung des Entladevorgangs die Leerlaufspannung (Voc₂) gemessen wird.
Es wird angenommen, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung bei einem Anfangszustand des Beginns des Entladevorgangs durch die Gleichung V = V₁ + (Voc₀ – V₁) × e^–t/τ (wobei V eine Batteriespannung ist, t eine Entladedauer ist, V₁ eine Batteriespannung der Batterie ist, wenn die Entladezeit t zur Unendlichkeit extrapoliert wird, und τ eine Zeitkonstante ist) ausgedrückt werden kann.
Und in Übereinstimmung mit der Batteriespannung V zu einer gemessenen Entladedauer und in Übereinstimmung mit der Gleichung werden eine Zeitkonstante τ, wenn der Entladevorgang bei einem Entladestrom I₁ von der Leerlaufspannung Voc₀ begonnen wird, und eine Batteriespannung V₁ berechnet.
Der Innenwiderstand R₁ der wiederaufladbaren Batterie zu dieser Zeit wird aus der Gleichung V₁ = Voc₀ – I₁ × R₁ oder R₁ = (Voc₀ – V₁)/I₁ berechnet.
Auf ähnliche Weise werden in Übereinstimmung mit der Gleichung V = V₂ + (Voc₁ – V₂) × e^–t/τ (wobei V eine Batteriespannung ist, t eine Entladedauer ist, V₂ eine Batteriespannung der Batterie ist, wenn die Entladezeit t zur Unendlichkeit extrapoliert wird, und τ eine Zeitkonstante ist), eine Zeitkonstante τ, wenn der Entladevorgang bei einem Entladestrom I₂ von der Leerlaufspannung Voc₁ begonnen wird, und eine Batteriespannung V₂ berechnet.
Der Innenwiderstand R₂ der wiederaufladbaren Batterie zu dieser Zeit wird aus der Gleichung V₂ = Voc₁ – I₂ × R₂ oder R₂ = (Voc₁ – V₂)/I₂ berechnet.
Es wird angenommen, dass der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie von Rd(Q, Id, T) zu a × Rd (Q, Id, T) + b (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) erhöht ist. Und in Übereinstimmung mit der Gleichung R₁ – [a × Rd (Q₀, I, T) + b] = 0 und der Gleichung R₂ – [a × Rd(Q₁, I₂, T) + b] = R₂ – [a × Rd(Q₀ – q₁/D, I₂, T) + b] = 0 (wobei Q₀ = Q₀'/D, Q₁ = Q₁'/D, Q₀' eine Restkapazität ist, wenn die Leerlaufspannung Voc₀ ist, und Q₁' eine Restkapazität ist, wenn die Leerlaufspannung Voc₁ ist) werden die Konstante a, die Konstante b, das D und die Q₀' berechnet.
Auf diesem Weg kann für die wiederaufladbare Batterie, deren elektrische Speicherkapazität vermindert ist und deren Innenwiderstand erhöht ist, die Beziehung des Innenwiderstands Rd' = a × Rd (Q'/D, Id, T) + b (wobei Q' eine wahre Restkapazität ist, wenn die elektrische Speicherkapazität vermindert ist) erhalten werden.
Ermittlung eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie vom Ruhezustand zum Ladezustand:
Wenn eine gegebene zu inspizierende wiederaufladbare Batterie sich in einem Ruhezustand befindet, ohne dass sie geladen oder entladen wird, wird eine Veränderung im Laufe der Zeit bei der Leerlaufspannung (Voc) der Batterie gemessen. Danach wird ein Ladevorgang (Pulsladevorgang) für die Batterie bei einem Stromwert Ic₁ gestartet, wobei eine Batteriespannung (Vc) gemessen wird. Und wenn eine Elektrizitätsmenge q₁ eines Stromwerts Ic₁ × eine Zeit t₁ × einem Lade-und-Entlade-Wirkungsgrad Eff geladen wird, um die Batteriespannung zu Vc₁ zu machen, wird der Ladevorgang beendet, wobei eine Veränderung im Laufe der Zeit bei der Leerlaufspannung (Voc) gemessen wird und die Leerlaufspannung, die auf einen vorgeschriebenen Wert gesunken ist, auf Voc₁ gesetzt wird. Auf diesem Weg wird der interne Zustand der wiederaufladbaren Batterie bestimmt.
26(1) zeigt eine Veränderung im Laufe der Zeit in der Batteriespannung und eine Veränderung im Laufe der Zeit in dem Ladestrom in dem obigen Vorgang.
Die Leerlaufspannung Voc₁ nach der Beendigung des Ladevorgangs kann erhalten werden durch Messen einer Leerlaufspannung Voc₁ nach einem Verstreichen einer vorgeschriebenen Zeitdauer oder durch Verwenden einer adäquaten Gleichung, die die Übergangskennlinie der Leerlaufspannung zeigt.
6 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten, wobei ein Ladevorgang für eine wiederaufladbare Batterie von der Zeit, zu der sich die wiederaufladbare Batterie in einem Abschaltzustand (einem Ruhezustand) befindet, durchgeführt wird, wobei Beurteilung durchgeführt wird, ob die wiederaufladbare Batterie normal ist, ob der Innenwiderstand erhöht ist oder ob die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
Eine Berechnung des Innenwiderstands nach Beurteilung, dass der Innenwiderstand erhöht ist, und Berechnung des Innenwiderstands nach Beurteilung, dass die elektrische Speicherkapazität vermindert ist, sind nun jeweils in 7 und 8 gezeigt, die nachfolgend beschrieben sind.
Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine Beschreibung des Verfahrens zum Nachweisen des internen Zustands der wiederaufladbaren Batterie durch Durchführen des Ladevorgangs von dem Ruhezustand. Dies ist jedoch nicht beschränkend. Die Feststellung des internen Zustands der wiederaufladbaren Batterie kann auch durch ein Verfahren durchgeführt werden, bei dem der Ladevorgang in einer pulsartigen Weise für die wiederaufladbare Batterie aus ihrem geladenen Zustand durchgeführt wird.
1. Beurteilung der Anwesenheit von Kurzschluss:
Wenn eine zu inspizierende wiederaufladbare Batterie (B_a) in einen der folgenden Fälle (i) bis (iii) fällt, wird beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist.

(i) Einen Fall, bei dem aus der Beziehung Voc(Q) zwischen der Restkapazität (Q) und der Leerlaufspannung (Voc) der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n) [wobei n normal bedeutet], die Restkapazität Q₀ der wiederaufladbaren Batterie (B_a), wenn die Leerlaufspannung Voc₀ ist, und eine Differenz der Leerlaufspannung Voc (Q₀ + q₁) und der Leerlaufspannung Voc₁ nach dem Ladevorgang [Voc(Q₀ + q₁) – Voc₁] > g₁ (g₁ > 0) ist.
(ii) Einen Fall, bei dem aus der Beziehung Vc(Q, Ic, T) zwischen der Restkapazität (Q), dem Ladestrom (Ic), der Batterietemperatur (T) und der Batteriespannung (Vc) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), [Vc(Q₀ + q₁, Ic, T) – Vc₁] > j₁ (j₁ > 0) ist.
(iii) Einen Fall, bei dem aus der Beziehung Rc(Voc, Ic, T) zwischen der Leerlaufspannung (Voc), dem Ladestrom (Ic), der Batterietemperatur (T) und dem Innenwiderstand (Rc) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), [Rc₁ – Rc (Voc₁, Ic, T)] < z₁ (z₁ < 0) ist, wobei Rc₁ ein Innenwiderstand ist, wenn die Batteriespannung Vc₁ ist.

2. Beurteilung, ob eine zu inspizierende wiederaufladbare Batterie normal ist, ihr Innenwiderstand erhöht ist oder die elektrische Speicherkapazität vermindert ist:
Aus der Beziehung Voc(Q) zwischen der Restkapazität (Q) und der Leerlaufspannung (Voc) der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie, wird für die zu inspizierende wiederaufladbare Batterie die Restkapazität Q₀ erhalten, wenn die Leerlaufspannung Voc₀ ist. Wenn eine Differenz zwischen der Leerlaufspannung Voc (Q₀ + q₁), die erhalten wird aus der Beziehung von Voc (Q) und der Leerlaufspannung Voc₁ nach dem Ladevorgang g₀ ≤ [Voc (Q₀ + q₁) – Voc₁] ≤ g₁ (g₀ < 0 < g₁) ist, wird beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie keine Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität aufweist.
Getrennt davon wird angenommen, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung (Vc) der wiederaufladbaren Batterie bei einem Anfangszustand, wenn der Ladevorgang für die Batterie begonnen wird, durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann:
Vc = V₁ – (V₁ – Voc₀) × e^–t/τ (wobei t eine Ladezeit ist, V₁ eine Batteriespannung der Batterie ist, wenn die Ladezeit zur Unendlichkeit extrapoliert wird, und τ eine Zeitkonstante ist, die bestimmt wird durch einen Innenwiderstand oder dergleichen der Batterie). Und in Übereinstimmung mit der Batteriespannung Vc zu einer gemessenen Ladezeit t und in Übereinstimmung mit der Gleichung, werden eine Zeitkonstante τ, wenn der Ladevorgang bei einem Ladestrom Ic₁ von der Leerlaufspannung Voc₀ begonnen wird, und eine Batteriespannung V₁ berechnet.
26(2) zeigt einen Graphen, der die Wechselwirkung zwischen der Batteriespannung V₁ und ihrer Übergangskennlinie veranschaulicht.
Wenn der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie auf Rc₁ gesetzt wird, kann nun der Rc₁ aus Gleichung V₁ = Voc₀ + Ic₁ × Rc₁ und Gleichung Rc₁ = (V₁ – Voc₀)/Ic₁ erhalten werden. Dieser Innenwiderstand Rc₁ der wiederaufladbaren Batterie wird mit dem Vergleichsausdruck Rc (Voc₀, Ic₁, T) oder Rc(Q₀, Ic₁, T) des Innenwiderstands (Rc) [beim Laden] der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie gegen die vorher erhaltene Leerlaufspannung (Voc₀) oder [die Restkapazität (Q₀)], den Ladestrom (Ic₁), die Batterietemperatur (T) verglichen.
Bei dem obigen Vergleich, wird

(i) wenn der Innenwiderstand Rc₁ der wiederaufladbaren Batterie in einen Variationsbereich von z₁ ≤ [Rc₁ – Rc (Q₀, Ic₁, T)] ≤ z₂ (z1 < 0 < z₂) oder einen Variationsbereich von j₁ ≤ [Vc₁ – Vc(Q₀ + q₁, Ic₁, T)] ≤ j₂ (j₁ < 0 < j₂) für die entsprechende normale wiederaufladbare Batterie fällt, beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie normal ist.

Der durch die obige Ungleichung ausgedrückte Variationsbereich ist ein erlaubbarer Bereich für die charakteristischen Eigenschaften einschließlich Innenwiderstand und Batteriespannung für ein normales wiederaufladbares Batterieprodukt.

(ii) Wenn der Innenwiderstand Rc₁ der (zu inspizierenden) wiederaufladbaren Batterie in einen Variationsbereich von [Rc₁ – Rc (Q₀, Ic₁, T)] > z₂ (0 < z₂) oder einen Variationsbereich von j₂ < [Vc₁ – Vc(Q₀ + q₁, Ic, T)] (0 < j₂) fällt, wird beurteilt, dass der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie erhöht ist.
(iii) Getrennt davon wird beurteilt, dass die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie vermindert ist, wenn [Voc(Q₀ + q₁) – Voc₁] < g₀ (g₀ < 0) ist.

[Berechnung einer Erhöhung in dem Innenwiderstand]
Bei der obigen Beurteilung 2 kann, wenn beurteilt wird, dass der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie erhöht ist, der erhöhte Innenwiderstand auf die in 7 gezeigten Weise berechnet werden, die F [S417 (erhöhter Innenwiderstand)] in 6 folgt. 7 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten zum Berechnen einer Erhöhung in dem Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie.
Insbesondere wird die wiederaufladbare Batterie, deren Innenwiderstand untersucht werden soll, wenigstens zweimal Laden von ihrem Ruhezustand unterzogen. D. h. für die wiederaufladbare Batterie, deren Leerlaufspannung Voc₀ ist, wird eine Elektrizitätsmenge q₁ eines Stroms Ic₁ × eine Zeit t₁ geladen, und danach wird für die wiederaufladbare Batterie, deren Leerlaufspannung Voc₁ wird, eine Elektrizitätsmenge q₂ eines Stroms Ic₂ × eine Zeit t₂ geladen, wobei während der Zeit, bis der Ladevorgang beendet ist, die Batteriespannung (Vc) gemessen wird, und nach der Beendigung des Ladevorgangs die Leerlaufspannung (Voc₂) gemessen wird. Und es kann ein erhöhter Innenwiderstand R = a × Rc (Q, Ic, T) + b auf die folgende Weise berechnet werden.
Es wird angenommen, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung bei einem Anfangszustand des Beginns des Ladevorgangs durch die Gleichung Vc = V₁ – (V₁ – Voc₀) × e^–t/τ (wobei t eine Ladezeit ist, V₁ eine Batteriespannung (Vc) der Batterie ist, wenn die Ladezeit zur Unendlichkeit extrapoliert wird, und τ eine Zeitkonstante ist, die bestimmt wird durch einen Innenwiderstand oder dergleichen der Batterie) ausgedrückt werden kann.
In dem ersten Ladevorgang werden in Übereinstimmung mit der Gleichung eine Zeitkonstante τ, wenn der Ladevorgang bei einem Ladestrom Ic₁ von der Leerlaufspannung Voc₀ begonnen wird, und eine Batteriespannung V₁ berechnet.
Der Innenwiderstand Rc₁ der wiederaufladbaren Batterie zu dieser Zeit wird aus der Gleichung V₁ = Voc₀ + Ic₁ × Rc₁ oder Rc₁ = (V₁ – Voc₀)/Ic₁ berechnet.
Auf ähnliche Weise wird in dem zweiten Ladevorgang in Übereinstimmug mit der Gleichung Vc = V₂ – (V₂ – Voc₁) × e^–t/τ (wobei t eine Ladezeit ist, V₂ eine Batteriespannung (Vc) der Batterie ist, wenn die Ladezeit zur Unendlichkeit extrapoliert wird, und τ eine Zeitkonstante ist, die bestimmt wird durch einen Innenwiderstand oder dergleichen der Batterie), eine Zeitkonstante τ, wenn der Ladevorgang bei einem Ladestrom Ic₂ von der Leerlaufspannung Voc₁ begonnen wird, und eine Batteriespannung V₂ berechnet.
Der Innenwiderstand Rc₂ der wiederaufladbaren Batterie zu dieser Zeit wird aus der Gleichung V₂ = Voc₁ + Ic₂ × Rc₂ oder Rc₂ = (V₂ – Voc₁)/Ic₂ berechnet.
Wenn angenommen wird, dass der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie von Rc(Q, Ic, T) zu a × Rc (Q, Ic, T) + b (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) erhöht ist, kann die obige Beziehung wie nachfolgend beschrieben ausgedrückt werden. Rc1 – [a × Rc(Q0, Ic1, T) + b] = 0 und Rc2 – [a × Rc(Q0 + q1, Ic2, T) + b] = 0,oder Qi = Q (Voc1) und Rc2 – [a × Rc (Q1, Ic2, T) + b] = 0(wobei Q₀ eine Restkapazität ist, wenn die Leerlaufspannung Voc₀ ist, und Q₁ eine Restkapazität ist, wenn die Leerlaufspannung Voc₁ ist)
Durch Lösen dieser Gleichungen können die Konstante a und die Konstante b berechnet werden, und kann der erhöhte Innenwiderstand Rc' = a × Rc(Q, Ic, T) + b berechnet werden.
In dieser Berechnung des erhöhten Innenwiderstands wird, um die Batteriespannung zu erhalten, wenn der Ladestrom verändert wird, die vorherige Gleichung unter Verwenden der Zeitkonstante τ ausgedrückt. Dies ist aber nicht beschränkend. Es ist möglich, andere geeignete Gleichungen zu verwenden, die angenähert werden können.
[Berechnung einer Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität]
Für die wiederaufladbare Batterie, deren elektrische Speicherkapazität in der obigen Beurteilung 2 als vermindert beurteilt wird, wenn angenommen wird, dass die verminderte elektrische Speicherkapazität D-fach (wobei D eine Konstante von 0 < D < 1 ist) der elektrischen Speicherkapazität der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie ist, kann der Wert der verminderten elektrischen Speicherkapazität entsprechend der in 8 gezeigten Weise erhalten werden, die G in 6 [S418 (verminderte elektrische Speicherkapazität)] folgt. 8 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit Schritten zum Berechnen einer Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie. Im Fall 2 (S434) in 8 wird für die wiederaufladbare Batterie, deren Innenwiderstand kleiner ist als der vorher erhaltene Innenwiderstand der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie und die frei von Kurzschluss ist, beurteilt, dass die elektrische Speicherkapazität vermindert ist.
In 26(1) ist in dem Fall, bei dem für eine wiederaufladbare Batterie, deren Leerlaufspannung Voc₀ ist und die sich in einem Ruhezustand befindet, eine Elektrizitätsmenge q₁ bei einem Stromwert Ic₁ geladen und die Leerlaufspannung der Batterie Voc₁ wird, die Restkapazität Q₀, wenn die Leerlaufspannung Voc₀ ist, wenn die Batterie normal ist. Da jedoch, wie oben beschrieben ist, die zu inspizierende wiederaufladbare Batterie die ist, deren elektrische Speicherkapazität um das D-fache vermindert ist, wird die Restkapazität auf Q₀' gesetzt, wenn die Leerlaufspannung Voc₀ ist.
Aus Voc(Q) und Q(Voc) der Beziehung der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q) der normalen wiederaufladbaren Batterie kann für die wiederaufladbare Batterie, deren elektrische Speicherkapazität um das D-fache vermindert ist, wenn die Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie mit 1/D multipliziert wird, angenommen werden, dass die wiederaufladbare Batterie der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie entspricht. Diese Situation kann wie folgt ausgedrückt werden. Voc0 = Voc(Q0) = Voc(Q0'/D) Q0 = Q0'/D = Q(Voc0)
Wenn darüber hinaus die Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie, deren elektrische Speicherkapazität vermindert ist, nach dem Ladevorgang der Elektrizitätsmenge q₁ auf Q₁' gesetzt wird, ist die folgende Beziehung hergestellt. Q1' = Q0' + q1 Voc1 = Voc[(Q0' + q1)/D] Q0'/D + q1/D = Q(Voc1) Q(Voc0) + q1/D = Q(Voc1) q1/D = Q(Voc1) – Q(Voc0) D = q1/[Q(Voc1) – Q(Voc0)]
Hieraus kann eine Verminderungskonstante D der verminderten elektrischen Speicherkapazität berechnet werden. Die Restkapazität zu dieser Zeit wird D × Q(Voc₁).
Insbesondere wird die wiederaufladbare Batterie, deren elektrische Speicherkapazität untersucht werden soll, wenigstens zwei Mal Laden von ihrem Ruhezustand unterzogen. D. h. für die wiederaufladbare Batterie, deren Leerlaufspannung Voc₀ ist, wird in dem ersten Ladevorgang eine Elektrizitätsmenge q₁ eines Stromwerts Ic₁ × eine Zeit t₁ pulsgeladen (siehe 26(1)]. Nach der Beendigung des ersten Ladevorgangs wird für die wiederaufladbare Batterie, deren Leerlaufspannung nach dem ersten Ladevorgang Voc₁ wird, in dem zweiten Ladevorgang eine Elektrizitätsmenge q₂ eines Stromwerts Ic₂ × eine Zeit t₂ pulsgeladen [siehe 26(2), wobei die geladene Elektrizitätsmenge q₂ in Beziehung zu dem Ladestrom Ic₂ und der Ladezeit t nicht gezeigt ist], wobei während der Zeit, bis der Ladevorgang beendet wird, die Batteriespannung (Vc) gemessen wird und nach der Beendigung des zweiten Ladevorgangs die Leerlaufspannung (Voc₂) gemessen wird.
Es wird angenommen, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung (Vc) in dem zweiten Ladevorgang durch die Gleichung Vc = V₂ – (V₂ – Voc₁) × e^–t/τ (wobei t eine Ladezeit ist, V₂ eine Batteriespannung (Vc) der Batterie ist, wenn die Ladezeit zur Unendlichkeit extrapoliert wird, und τ eine Zeitkonstante ist, die durch einen Innenwiderstand oder dergleichen der Batterie bestimmt wird) ausgedrückt werden kann.
Und in Übereinstimmung mit der Gleichung werden eine Zeitkonstante τ, wenn der Ladevorgang bei dem Ladestromwert Ic₂ von der Leerlaufspannung Voc₁ gestartet wird, und eine Batteriespannung V₂ berechnet.
Der Innenwiderstand Rc₂ der wiederaufladbaren Batterie zu dieser Zeit kann aus der Gleichung V₂ = Voc₁ + Ic₂ × Rc₂ oder Rc₂ = (V₂ – Voc₁)/Ic₁ berechnet werden.
Wenn angenommen wird, dass der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie von Rc (Q × D, Ic, T) zu a × Rc(Q × D, Ic, T) + b (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) erhöht ist, kann die obige Beziehung wie nachfolgend beschrieben ausgedrückt werden. Rc1 – (a × Rc(Q0'/D, Ic1, T) + b] = 0 und Rc2 – [a × Rc(Q1'/D + q1/D, Ic2, T) + b] = 0,oder Q1 = Q1'/D = Q(Voc1) und Rc2 – [a × Rc(Q1'/D, Ic2, T) + b] = 0
Durch Lösen dieser Gleichungen können die Konstante a und die Konstante b berechnet werden, und es kann der erhöhte Innenwiderstand Rc' = a × Rc (Q'/D, Ic, T) + b der wiederaufladbaren Batterie, deren elektrische Speicherkapazität vermindert ist, berechnet werden.
[Feststellung eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie nach der Beendigung des Ladevorgangs]
Nachdem der Ladevorgang für eine zu inspizierende wiederaufladbare Batterie bei einer Batteriespannung Vc_E beendet wurde, wird der interne Zustand der Batterie durch Messen einer Veränderung im Laufe der Zeit bei der Batteriespannung und Abschätzen der Leerlaufspannung (Voc) ermittelt.
27 zeigt einen Graphen für ein Beispiel der Beziehung zwischen der Batteriespannung einer wiederaufladbaren Batterie bei Konstantstrom-Laden und eine Veränderung im Laufe der Zeit bei der Leerlaufspannung der Batterie nachdem der Ladevorgang beendet ist.
Die Abschätzung der obigen Leerlaufspannung (Voc) wird wie folgt durchgeführt. Die Leerlaufspannung nach einem Ablauf einer vorgeschriebenen Zeitdauer von der Zeit, als der Ladevorgang beendet wurde, wird als eine Leerlaufspannung Voc_E gesetzt. Oder es werden die Zeit t von der Zeit, als der Ladevorgang beendet wurde, und die Leerlaufspannung zu jener Zeit gemessen, wobei die Leerlaufspannung, die bei einem gegebenen Wert konstant wird, auf Voc_E gesetzt wird.
Es wird angenommen, dass die Übergangskennlinie der Leerlaufspannung (Voc) durch die Gleichung Voc = Voc_E + (Vc_E – Voc_E) × e^–t/τ (wobei t eine Ladezeit ist, Voc_E eine Batteriespannung der Batterie ist, wenn die Ladezeit t zur Unendlichkeit extrapoliert wird, und τ eine Zeitkonstante ist, die bestimmt wird durch einen Innenwiderstand oder dergleichen der Batterie) ausgedrückt werden kann.
In Übereinstimmung mit der Gleichung wird die Zeitkonstante τ aus den bei einer Mehrzahl an Punkten gemessenen Voc-Werten erhalten und es wird ein wahrer Wert der Leerlaufspannung Voc_E erhalten.
[Beurteilung der Anwesenheit von Kurzschluss]
Wenn die Veränderung im Laufe der Zeit in der Leerlaufspannung (Voc), d. h. die Verringerungsrate –dVoc_E/dt der Leerlaufspannung (Voc) einer zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie größer ist als ein vorgeschriebener Wert (v_c), d. h. –dVoc/dt > v_c > O, wird beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist.
Getrennt davon kann, wenn die Batteriespannung Vc_E der wiederaufladbaren Batterie zu der Zeit, wenn der Ladevorgang beendet wird, kleiner als jene (m₀ > 0) der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie ist, d. h. Vc_E < m₀, beurteilt werden, dass die inspizierende wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist.
9 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms, das die Beurteilungsprozeduren veranschaulicht.
[Beurteilung eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie in Konstantstrom-Konstantspannungs-Ladevorgang]
In Übereinstimung mit einem Konstantstrom-Konstantspannungs-Laden wird für eine wiederaufladbare Batterie ein Konstantstrom-Ladevorgang bei einem vorgeschriebenen konstanten Stromwert durchgeführt, wenn die Batteriespannung ein vorgeschriebene Batteriespannungs-Obergrenze Vc_L erreicht, wird der Konstantstrom-Ladevorgang zu einem Konstantspannungs-Ladevorgang umgeschaltet, wobei der Konstantspannungs-Ladevorgang für die wiederaufladbare Batterie durchgeführt wird, deren Batteriespannung bei einer vorgeschriebenen Spannung Vc_L wird, die der gleiche Wert ist wie die Batteriespannung Vc_L, und wird nach einem Vergehen einer vorgeschriebenen Zeitdauer der Ladevorgang beendet. Wenn die wiederaufladbare Batterie auf diesem Weg geladen wird, wird der interne Zustand der wiederaufladbaren Batterie beurteilt.
In diesem Konstantstrom-Konstantspannungs-Ladeverfahren wird, wenn der Ladevorgang für die wiederaufladbare Batterie normal durchgeführt wird, ohne dass der Ladevorgang in seinem Verlauf gestoppt wird, die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge (d. h. die Restkapazität) der wiederaufladbaren Batterie ein Vollladen von im Wesentlichen 100% der elektrischen Speicherkapazität.
Bei dieser Beurteilung wird eine zu inspizierende wiederaufladbare Batterie (B_b) gemäß dem obigen Konstantstrom-Konstantspannungs-Ladeverfahren geladen, so dass ihre beständige Leerlaufspannung nach dem Vollladen Voc_E ist.
Der interne Zustand der wiederaufladbaren Batterie (B_b) wird durch Vergleichen mit jenem der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n) beurteilt, wie nachfolgend beschrieben ist.
1. Beurteilung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Kurzschluss:
Wenn die wiederaufladbare Batterie (B_b) in einen der folgenden Fälle (i) bis (iv) fällt, wird beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist.

(i) Einen Fall, bei dem eine Veränderung (–dVoc_E/dt) im Laufe der Zeit in der Leerlaufspannung der wiederaufladbaren Batterie (B_b) nach dem Vollladen größer ist als jene (v_e) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. –dVoc_E/dt > v_e > 0.
(ii) Einen Fall, bei dem die Batteriespannung (Vc_E) der wiederaufladbaren Batterie (B_b), wenn der gesamte Ladevorgang beendet wird, kleiner ist als jene (m₀) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_a), d. h. Vc_E < m₀ (0 < m₀).
(iii) Einen Fall, bei dem eine Erhöhung (dVc/dt) in der Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie (B_b) bei dem Konstantstrom-Ladevorgang kleiner ist als jene (s₀) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_a), d. h. dVc/dt < s₀ (0 < s₀).
(iv) Einen Fall, bei dem ein Temperaturanstieg (dT/dt) in der Batterietemperatur (T) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) seit dem Beginn des Ladevorgangs größer ist als jener (u₀) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. dT/dt > u₀ (u₀ > 0).

2. Beurteilung einer Erhöhung in dem Innenwiderstand:
Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) in dem Konstantstrom-Ladevorgang größer ist als jene der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), und die Leerlaufspannung (Voc_E) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) nach dem Vollladen kleiner ist als jene (k₀) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. 0 < Voc_E < k₀, wird beurteilt, dass der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie (B_b) erhöht ist.
3. Beurteilung einer Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität:
Wenn in dem Konstantstrom-Ladevorgang die verbrauchte Zeitdauer zum Erreichen der oberen Grenzspannung (Vc_L) von der vorgeschriebenen Batteriespannung in dem Fall der wiederaufladbaren Batterie (B_b) kürzer ist als jene in dem Fall der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n) oder eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie (B_b) bei dem Konstantstrom-Ladevorgang größer ist als jene (dVc_n/dt) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. dVc/dt > dVc_n/dt > 0, und die Leerlaufspannung (Voc_E) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) nach dem Vollladen größer ist als jene (k₀) der wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. Voc_E > k₀> 0, wird beurteilt, dass die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie (B_b) vermindert ist.
4. Beurteilung, ob die wiederaufladbare Batterie normal ist:
Wenn in dem Konstantstrom-Ladevorgang die verbrauchte Zeitdauer zum Erreichen der oberen Grenzspannung (Vc_L) von der vorgeschriebenen Batteriespannung in dem Fall der wiederaufladbaren Batterie (B_b) im Wesentlichen die gleiche ist wie jene in dem Fall der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n) oder eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie (B_b) in dem Konstantstrom-Ladevorgang im Wesentlichen die gleiche ist wie jene (dVc/dt) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. s₀ ≤ dVc/dt ≤ s₁ (0 < s₀ < s₁), und die Leerlaufspannung (Voc_E) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) nach dem Vollladen im Wesentlichen die gleiche oder etwas höher ist als jene (k₀) der wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. Voc_E ≥ k₀> 0, kann die wiederaufladbare Batterie (B_b) als normal beurteilt werden.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der obigen Beurteilungsprozedur veranschaulicht.
[Beurteilung eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie in dem Fall, bei dem die wiederaufladbare Batterie unter Verwenden eines Konstantstrom-Ladeverfahrens geladen wird, während eine Veränderung in der Batterietemperatur oder der Batteriespannung überwacht wird]
In dem Ladeverfahren, das das Konstantstrom-Ladeverfahren verwendet, wird ein Ladevorgang für eine wiederaufladbare Batterie so durchgeführt, dass der Ladevorgang gesteuert oder beendet wird durch Feststellen einer Veränderung im Laufe der Zeit in der Batterietemperatur und/oder einer Veränderung im Laufe der Zeit in der Batteriespannung, d. h. durch Feststellen einer Erhöhung in der Batterietemperatur bei einem letzten Stadium des Ladevorgangs und/oder einer Verringerung in der Batteriespannung bei einem letzten Stadium des Ladevorgangs. Insbesondere wenn bei dem letzten Stadium des Ladevorgangs die Batterietemperatur erhöht ist und/oder die Batteriespannung verringert ist, wird der Ladevorgang beendet, wobei angenommen wird, dass die wiederaufladbare Batterie mit im Wesentlichen 100% der elektrischen Speicherkapazität vollgeladen ist.
Jede einer normalen wiederaufladbaren Batterie (B_a) und einer zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie (B_b) wird durch das obige Ladeverfahren geladen.
Und der interne Zustand der zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie (B_b) wird beurteilt durch Vergleichen mit jenem der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), wie nachfolgend beschrieben ist.
1. Beurteilung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Kurzschluss:
Wenn die wiederaufladbare Batterie (B_b) in einen der folgenden Fälle (i) bis (iii) fällt, wird beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist.
(i) Einen Fall, bei dem eine Veränderung (–dVoc_E) im Laufe der Zeit in der Leerlaufspannung der wiederaufladbaren Batterie (B_b) nach dem Vollladen größer ist als jene (v_e) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. –dVoc_E/dt > v_e > 0.
(ii) Einen Fall, bei dem eine Erhöhung (dT/dt) in der Batterietemperatur (T) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) von dem Zeitpunkt an, wenn der Ladevorgang beginnt, größer ist als jene (u₀) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. dT/dt > u₀ (0 < u₀).
(iii) Einen Fall, bei dem eine Erhöhung (dVc/dt) in der Batteriespannung (Vc) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) bei einem Konstantstrom-Ladevorgang kleiner ist als jene (so) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. dVc/dt < s₀ (0 < s₀).
2. Beurteilung einer Erhöhung in dem Innenwiderstand:
Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) bei dem Konstantstrom-Ladevorgang größer ist als jene (s₁) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. dVc/dt > s₁ (0 < s₁), und die Leerlaufspannung (Voc_E) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) nach dem Vollladen kleiner ist als jene (k₀) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. 0 < Voc_E ≤ k₀, wird beurteilt, dass der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie (B_b) erhöht ist.
3. Beurteilung einer Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität:
Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) in der Batteriespannung (Vc) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) bei dem Konstantstrom-Ladevorgang größer ist als jene (s₁ der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. dVc/dt > s₁ (0 < s₁), und die Leerlaufspannung (Voc_E) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) nach dem Vollladen größer ist als jene (k₀) der wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. Voc_E > k₀> 0, wird beurteilt, dass die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbare Batterie (B_b) vermindert ist.
4. Beurteilung, ob die wiederaufladbare Batterie normal ist:
Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) in der Batteriespannung (Vc) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) bei dem Konstantstrom-Ladevorgang im Wesentlichen die gleiche ist wie jene (dVc_n/dt) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. s₀ ≤ dVc/dt ≤ s₁ (0 < s₀ < s₁), und die Leerlaufspannung (Voc_E) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) nach dem Vollladen im Wesentlichen die gleiche wie oder etwas größer ist als jene (k₀) der wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. Voc_E ≥ k₀ > 0, kann beurteilt werden, dass die wiederaufladbare Batterie (B_b) normal ist.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der obigen Beurteilungsprozedur veranschaulicht.
[Beurteilung eines internen Zustands der wiederaufladbaren Batterie bei dem Beenden des Konstantstrom-Ladevorgangs bei dem Ladeverfahren, das Laden mit konstantem Strom verwendet]
In dem Ladeverfahren mit Konstantstrom-Ladevorgang wird das Ladeverfahren beendet, wenn die Leerlaufspannung der wiederaufladbaren Batterie kleiner ist als ein bestimmter Spannungswert und nach dem Vergehen einer vorgeschriebenen Zeitdauer. Jedoch wird in dem Fall, bei dem die Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie eine vorgeschriebene obere Grenzspannung Vc_L erreicht, der Ladevorgang beendet.
Der interne Zustand der wiederaufladbaren Batterie (B_b) wird durch Vergleichen mit jenem der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n) beurteilt, wie nachfolgend beschrieben ist.
1. Beurteilung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Kurzschluss:
Wenn die wiederaufladbare Batterie (B_b) in einen der folgenden Fälle (i) bis (iv) fällt, wird beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist.

(i) Einen Fall, bei dem eine Veränderung (–dVoc_E) im Laufe der Zeit in der Leerlaufspannung der wiederaufladbaren Batterie (B_b) nach dem Vollladen größer ist als jene (v_e) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. –dVoc_E/dt > v_e > 0.
(ii) Einen Fall, bei dem die Batteriespannung (Vc_E) der wiederaufladbaren Batterie (B_b), wenn der gesamte Ladevorgang beendet ist, kleiner ist als jene (m₀) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. Vc_E < m₀ (0 < m₀).
(iii) Einen Fall, bei dem eine Zunahme (dVc/dt) in der Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie (B_b) bei dem Konstantstrom-Ladevorgang kleiner ist als jene (s_o) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. dVc/dt < s₀ (0 < s₀).
(iv) Einen Fall, bei dem ein Temperaturanstieg (dT/dt) in der Batterietemperatur (T) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) seit dem Beginn des Ladevorgangs größer ist als jener (u₀) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. dT/dt > u₀ (u₀ > 0).

2. Beurteilung einer Erhöhung in dem Innenwiderstand:
Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) in dem Konstantstrom-Ladevorgang größer ist als jene (s₁) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. dVc/dt > s₁ (0 < s₁), und die Leerlaufspannung (Voc_E) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) nach dem Vollladen kleiner ist als jene (k₀) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. 0 < Voc_E ≤ k₀, wird beurteilt, dass der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie (B_b) erhöht ist.
3. Beurteilung einer Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität:
Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie (B_b) bei dem Konstantstrom-Ladevorgang größer ist als jene (dVc_n/dt) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. dVc/dt > dVc_n/dt > 0, und die Leerlaufspannung (Voc_E) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) nach dem Vollladen größer ist als jene (k₀) der wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. Voc_E > k₀ > 0, wird beurteilt, dass die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie (B_b) vermindert ist.
4. Beurteilung, ob die wiederaufladbare Batterie normal ist:
Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie (B_b) in dem Konstantstrom-Ladevorgang im Wesentlichen die gleiche ist wie jene (dVc/dt) der normalen wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. s₀ ≤ dVc/dt ≤ s₁ (0 < s₀ < s₁), und die Leerlaufspannung (Voc_E) der wiederaufladbaren Batterie (B_b) nach dem Vollladen im Wesentlichen die gleiche ist wie oder etwas größer ist als jene (k₀) der wiederaufladbaren Batterie (B_n), d. h. Voc_E ≥ k₀ > 0, kann beurteilt werden, dass die wiederaufladbare Batterie (B_b) normal ist.
12 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der obigen Beurteilungsprozedur veranschaulicht.
Feststellung eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie in einem Entladungszustand:
(Beurteilung der Anwesenheit von Kurzschluss)
Für eine zu inspizierende wiederaufladbare Batterie in einem Entladungszustand werden der Entladestrom Id₀ und die Batteriespannung Vd gemessen.
Wenn die wiederaufladbare Batterie in einen der folgenden Fälle (i) und (ii) fällt, wird beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie kurzgeschlossen ist oder ihre Restkapazität sehr klein ist.

(i) Einen Fall, bei dem die Batteriespannung kleiner ist als ein vorgeschriebener Spannungswert.
(ii) Einen Fall, bei dem eine Abnahmerate (–dVd/dt) der Batteriespannung (Vd) größer ist als ein vorgeschriebener Spannungswert x₁, d. h. –dVd/dt > x₁ (0 < x₁).

Getrennt davon wird, wenn die Batteriespannung größer ist als der vorgeschriebene Spannungswert oder wenn die Verringerungsrate (–dVd/dt) der Batteriespannung (Vd) kleiner ist als der vorgeschriebene Spannungswert x₁, d. h. 0 < –dVd/dt ≤ x₁, beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie normal ist oder dass eine andere Verschlechterungsart als Kurzschluss in der wiederaufladbaren Batterie vorhanden ist.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der obigen Beurteilungsprozedur veranschaulicht.
[Feststellung eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie aus ihrem stetigen Entladungszustand]
Für die wiederaufladbare Batterie, die aus einer Veränderung im Laufe der Zeit in der Batteriespannung bei dem obigen Entladen als frei von Kurzschluss beurteilt wird, und die sich in einem stetigen Entladungszustand befindet, bei dem die Batterietemperatur der wiederaufladbaren Batterie T ist, der Entladestrom Id₁ ist und die Batteriespannung Vd₀ ist, kann in dem Fall, bei dem nach Entladen einer Elektrizitätsmenge q aus der wiederaufladbaren Batterie bei dem Entladestrom Id₁ in dem stetigen Entladezustand die Batteriespannung Vd₁ wird, und die wiederaufladbare Batterie in diesem Fall normal ist, wenn die Leerlaufspannung (Voc) und die Restkapazität (Q) [die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge], wenn die Batteriespannung Vd₀ ist, auf Voc₀ bzw. Q₀ gesetzt werden, die Beziehung der charakteristischen Merkmale der wiederaufladbaren Batterie in diesem Fall, wie in dem Folgenden beschrieben ist, aus der vorher erhaltenen Beziehung der charakteristischen Merkmale der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie ausgedrückt werden. Voc0 = Voc(Q0) Q0 = Q (Voc0) Vd0 = Vd(Id0, Q0, T) Q0 = Q0 (Vd0, Id0, T) Q0 – q = Q(Vd1, Id1, T) Vd1 = Vd(Id1, Q0 – q, T)
Hierdurch kann der interne Zustand der wiederaufladbaren Batterie beurteilt werden, wie nachfolgend beschrieben ist.
1. Beurteilung, ob die wiederaufladbare Batterie normal ist:
Aus der vorher erhaltenen Beziehung der Restkapazität, des Entladestroms, der Batterietemperatur und der Batteriespannung der entsprechenden wiederaufladbaren Batterie wird, (i) wenn y₁ ≤ [Vd₁– Vd(Q₀ – q, Id₁, T)] ≤ y₂ (y₁ < 0 < y₂) oder (ii) wenn w₁ ≤ Q(Id₁, Vd₁, T) – [Q(Id₀, Vd₀, T) – q] ≤ w₂ (w₁ < 0 < w₂) ist, beurteilt, dass die wiederaufladbare Batterie normal ist.
2. Beurteilung einer Erhöhung in dem Innenwiderstand:
Aus der vorher erhaltenen Beziehung der Restkapazität, des Entladestroms, der Batterietemperatur und der Batteriespannung der entsprechenden wiederaufladbaren Batterie wird, (i) wenn [Vd₁ – Vd(Q₀ – q, Id₁, T)] > y₂ (0 < y₂) oder (ii) wenn Q(Id₁, Vd₁, T) – [Q(Id₀, Vd₀, T) – q] > w₂ (0 < w₂) ist, beurteilt, dass der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie erhöht ist.
3. Beurteilung einer Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität:
Aus der vorher erhaltenen Beziehung der Restkapazität, des Entladestroms, der Batterietemperatur und der Batteriespannung der entsprechenden wiederaufladbaren Batterie wird, (i) wenn [Vd₁ – Vd(Q₀ – q, Id₁, T)] < y₁ (y₁ < 0) oder (ii) wenn Q(Id₁, Vd₁, T) – [Q(Id₀, Vd₀, T) – q] < w₁ (w₁ < 0) ist, beurteilt, dass die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie vermindert ist.
14 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der obigen Beurteilungsprozeduren veranschaulicht.
Die verschiedenen Schwellenwerte (v₀, f₀, f₁, r₁, r₂, g₀, g₁, j₁, j₂, z₁, z₂, v_e, m₀, k₀, s₀, s₁, u₀, x₁, w₁, w₂, y₁, y₂, etc.) in der Beschreibung und den Ablaufdiagrammen sind in Abhängigkeit von den Arten und Typen von wiederaufladbaren Batterien unterschiedlich und können nicht einheitlich bestimmt werden. Diese werden aus tatsächlich gemessenen Werten einer normalen wiederaufladbaren Batterie bestimmt, deren Art und Typ die gleichen sind wie jene einer zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie.
[Ermittlung eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie, wenn das Entladen von dem stetigen Entladen geändert wird]
In dem Fall, bei dem der Entladestrom der wiederaufladbaren Batterie in einem in Wesentlichen stetigen Entladezustand n mal verändert wird (wobei n eine positive ganze Zahl ist, n = 1, 2, 3, 4, ...), wird bei dieser Ausführungsform durch Messen der Übergangskennlinie der Batteriespannung, wenn der Entladestrom geändert wird, der interne Zustand der wiederaufladbaren Batterie ermittelt. Der in 28(1) gezeigte Graph und jener in 28(2) gezeigte, zeigen jeweils eine Veränderung im Laufe der Zeit in der Batteriespannung und eine Veränderung im Laufe der Zeit in dem Entladestrom in dem Fall, bei dem der Entladestrom 4 mal bei der Zeit des stetigen Entladens verändert worden war. Es ist möglich, dass eine Änderung bei dem Entladen absichtlich stattfindet. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der Entladestrom zum Verändern des Entladens einen Impulsstrom in einer Rechteckwellenform umfasst. Getrennt davon kann, wenn die Änderung des Entladens einen Apparat nicht beeinflusst, in dem die wiederaufladbare Batterie verwendet wird, die Änderung des Entladens durch Entladen in einem impulsartigen Zustand stattfinden, so dass der Entladestrom intermittierend 0 wird.
Nun wird in dem Fall, bei dem der Entladestrom in einem gleichmäßigen Zustand I_n0 ist und die Batteriespannung zu jener Zeit V_d0 ist, wenn der Entladestrom I_n0 zu I_n1 geändert wird, eine Elektrizitätsmenge q_n eines Stromwerts I_n1 × eine Zeitdauer t_n1 entladen, und das Entladen zu dem Entladen bei einem stetigen Entladestrom I_n0 zurückkehrt, die Batteriespannung an verschiedenen Punkten gemessen, wenn das Entladen geändert ist. Und es wird angenommen, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung (V), wenn der Entladestrom geändert ist, durch die Gleichung V = V_n1 + (V_n0 – V_n1) × e^–t/τ (wobei t eine Entladedauer ist, V_n1 eine Batteriespannung der Batterie ist, wenn die Entladezeit t zur Unendlichkeit extrapoliert wird, τ eine Zeitkonstante ist, die durch einen Innenwiderstand oder dergleichen der Batterie bestimmt wird, und n eine positive ganze Zahl von 1, 2, 3, 4, ... ist) ausgedrückt werden kann.
In Übereinstimmung mit den gemessenen Batteriespannungen V zu der Zeit t seit der Zeit, wenn der Entladestrom geändert wird und in Übereinstimmung mit der Gleichung wird die Zeitkonstante τ abgeschätzt und wird ein wahrer Wert der V_n1 abgeschätzt. Der interne Zustand der wiederaufladbaren Batterie wird unter Verwenden des erhaltenen Ergebnisses festgestellt.
V₁₁, V₂₁, V₃₁ und V₄₁ in 28(1) sind Batteriespannungen, wenn der Entladestrom vier Mal geändert ist. Insbesondere zeigt der Graph in 28(1) die Beziehung der Änderungen in der Batteriespannung, die der V_n1 (n = 1, 2, 3, 4) in dem Fall entsprechen, bei dem angenommen wird, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung, wenn der Entladestrom vier Mal geändert ist, durch die Gleichung V = V_n1 + (V_n0 – V_n1) × e^–t/τ ausgedrückt werden kann.
[Berechnung des Innenwiderstands]
Für die wiederaufladbare Batterie, bei der in der obigen Beurteilung 2 (von dem Entladen in dem stetigen Zustand) beurteilt wird, dass der Innenwiderstand erhöht ist, erfolgt eine Beschreibung eines Verfahrens des Berechnens des Innenwiderstands und der Restkapazität (die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) in dem Fall, bei dem für den Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie zum Beispiel angenommen wird, dass er von Ra(Q, Id, T) auf a × Rd(Q, Id, T) + b (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) vermindert ist.
Wenn der Entladestrom wenigstens drei Mal von dem stetigen Entladezustand geändert wird, wenn insbesondere zum Beispiel die Batteriespannung in dem stetigen Entladen bei einem Entladestrom I₁₀ V₁₀ ist, wird angenommen, dass der Entladestrom zu I₁₁ geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q₁ eines Stromwerts I₁₁ × eine Zeit t₁₁ von der Batteriespannung V₁₀ entladen wird, wobei die Batteriespannung sich von V₁₀ zu V₂₀ ändert; dann wird der Entladestrom I₂₀ des stetigen Entladens zu I₂₁ verändert und eine Elektrizitätsmenge q₂ eines Stromwerts I₂₁× eine Zeit t₂₁ von der Batteriespannung V₂₀ entladen, wobei sich die Batteriespannung von V₂₀ zu V₃₀ ändert; und es wird der Entladestrom I₂₁ des stetigen Entladens zu I₃₁ verändert und es wird eine Elektrizitätsmenge q₃ eines Stromwerts I₃₁ × eine Zeit t₃₁ von der Batteriespannung V₃₀ entladen, wobei sich die Batteriespannung von V₃₀ zu V₄₀ ändert. Wenn in diesem Fall der Entladestrom I_n0 des stetigen Entladens zu I_n1 geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q_n eines Stromwerts I_n1 × eine Zeit t_n1 entladen wird, wird angenommen, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung in jedem Fall, bei dem der Entladestrom geändert wird, durch die Gleichung V = V_n1 + (V_n0 – V_n1) × e^–t/τ (wobei t eine Entladedauer ist, V_n1 eine Batteriespannung der Batterie ist, wenn die Entladezeit t zur Unendlichkeit extrapoliert wird, τ eine Zeitkonstante ist, die bestimmt wird durch einen Innenwiderstand oder dergleichen der Batterie, und n eine positive ganze Zahl von 1, 2, 3, 4, ... ist) ausgedrückt werden können.
In Übereinstimmung mit den gemessenen Batteriespannungen V zu der Zeit t seit der Zeit, wenn der Entladestrom geändert wird, und in Übereinstimmung mit der Gleichung wird die Zeitkonstante τ, wenn der Entladestrom I_n0 zu I_n1 geändert wird, abgeschätzt und wird ein wahrer Wert des V_n1 abgeschätzt.
Nun wird in dem Fall, bei dem die Leerlaufspannung der wiederaufladbaren Batterie mit der Restkapazität (die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge), wenn der Entladestrom I_n0 ist und die Batteriespannung V_n0 ist, und wenn der Innenwiderstand Rd' als Rd'(Q, I, T) ausgedrückt wird, auf Voc_n0 gesetzt wird, kann in diesem Fall die Beziehung wie folgt ausgedrückt werden. Vocn0 = Vn0 + In0 × Rd'(Qn0, In0, T) = Vn1 + In1 × Rd'(Qn0, In1, T) [wobei n = 1, 2, 3, ...].
Und wenn die Restkapazitäten, wenn die Batteriespannungen V₁₀, V₂₀ und V₃₀ sind, auf Q₁₀, Q₂₀ und Q₃₀ gesetzt werden, ist die folgende Beziehung hergestellt. Q20 = Q10 – q1 Q30 = Q20 – q2 = Q10 – q1 – q2
Darüber hinaus ist die folgende Beziehung hergestellt. V10 – V11 = I11 × Rd'(Q10, I11, T) – I10 × Rd'(Q10, I10, T) V20 – V21 = I21 × Rd'(Q20, I21, T) – I20 × Rd'(Q20, I20, T) V30 – V31 = I31 × Rd'(Q30, I31, T) – I30 × Rd'(Q30, I30, T) Rd'(Q10, I10, T) = a × Rd(Q10, I10, T) + b Rd'(Q10, I11, T) = a × Rd(Q10, I11, T) + b Rd'(Q20, I20, T) = a × Rd(Q20, I20, T) + b Rd'(Q20, I21, T) = a × Rd(Q20, I21, T) + b Rd'(Q30, I30, T) = a × Rd(Q30, I30, T) + b Rd'(Q30, I31, T) = a × Rd(Q30, I31, T) + b (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind)
Durch Lösen dieser Gleichungen können die Restkapazität Q₁₀, die Konstante a und die Konstante b erhalten werden. Zusätzlich können die gegenwärtige Restkapazität Q₃₀ und der Innenwiderstand Rd' (Q, I, T) der wiederaufladbaren Batterie, die so verschlechtert ist, dass der Innenwiderstand erhöht ist, erhalten werden.
Das in 15 gezeigte Ablaufdiagramm und jenes in 17 gezeigte, das 15 angefügt ist, zeigen ein Beispiel der Prozeduren, wobei nach Beurteilen, dass in 4 der Innenwiderstand erhöht ist, der Innenwiderstand und die gegenwärtige Restkapazität wie oben beschrieben berechnet werden.
In der obigen Berechnung des Innenwiderstands wird zum Abschätzen der Batteriespannung, wenn der Entladestrom verändert wird, die Gleichung verwendet, in der die Zeitkonstante τ verwendet wird. Dies ist nicht beschränkend. Es ist möglich, eine andere geeignete Gleichung zu verwenden, die zur Näherung in der Lage ist.
[Berechnung eines Verminderungskoeffizients, wenn die elektrische Speicherkapazität vermindert ist, und des Innenwiderstands]
Es erfolgt für die wiederaufladbare Batterie, bei der in der obigen Beurteilung 3 (aus dem Entladen in dem stetigen Zustand) beurteilt wird, dass die elektrische Speicherkapazität vermindert ist, eine Beschreibung eines Verfahrens des Berechnens eines Verminderungskoeffizient der verminderten elektrischen Speicherkapazität und des Innenwiderstands durch Annehmen, dass die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie von C zu C' = D × C (wobei D eine Konstante von 0 < D < 1 ist) vermindert ist und der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie von Ra(Q, Id, T) zu Rd'(Q, Id, T) = a × Rd (Q, Id, T) + b (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) erhöht ist. Wegen der obigen Annahme der Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität kommt hier die Restkapazität Q der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie, die aus der vorher erhaltenen Beziehung des Entladestroms und der Batteriespannung der normalen wiederaufladbaren Batterie berechnet wird, zu einem Ergebnis, dass sie in der Praxis auf Q' = D × Q vermindert ist.
Wenn der Entladestrom wenigstens vier Mal von dem stetigen Entladezustand geändert wird, wenn insbesondere zum Beispiel die Batteriespannung in dem stetigen Entladen bei einem Entladestrom I₁₀ V₁₀ ist, wird angenommen, dass der Entladestrom zu I₁₁ geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q₁ eines Stromwerts I₁₁ × eine Zeit t₁₁ von der Batteriespannung V₁₀ entladen wird, wobei sich die Batteriespannung von V₁₀ zu V₂₀ ändert; dann wird der Entladestrom I₂₀ des stetigen Entladens zu I₂₁ geändert und es wird eine Elektrizitätsmenge q₂ eines Stromwerts I₂₁× eine Zeit t₂₁ von der Batteriespannung V₂₀ entladen, wobei sich die Batteriespannung von V₂₀ zu V₃₀ ändert; danach wird der Entladestrom I₃₀ des stetigen Entladens zu I₃₁ geändert und es wird eine Elektrizitätsmenge q₃ eines Stromwerts I₃₁ × eine Zeit t₃₁ von der Batteriespannung V₃₀ entladen, wobei sich die Batteriespannung von V₃₀ zu V₄₀ ändert; weiter wird der Entladestrom I₄₀ des stetigen Entladens zu I₄₁ geändert und es wird eine Elektrizitätsmenge q₄ eines Stromwerts I₄₁× eine Zeit t₄₁ von der Batteriespannung V₄₀ entladen, wobei sich die Batteriespannung von V₄₀ zu V₅₀ ändert.
Wenn in diesem Fall der Entladestrom I_n0 des stetigen Entladens zu I_n1 geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q_n eines Stromwerts I_n1 × eine Zeit t_n1 entladen wird, wird angenommen, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung in jedem Fall, bei dem der Entladestrom verändert wird, durch die Gleichung V = V_n1 + (V_n0 – V_n1) × e^–t/τ (wobei t eine Entladedauer ist, V_n1 eine Batteriespannung der Batterie ist, wenn die Entladezeit t zur Unendlichkeit extrapoliert wird, τ eine Zeitkonstante ist, die bestimmt wird durch einen Innenwiderstand oder dergleichen der Batterie, und n eine positive ganze Zahl of 1, 2, 3, 4, ... ist) ausgedrückt werden können.
In Übereinstimmung mit der gemessenen Batteriespannungen V zu der Zeit t seit der Zeit, wenn der Entladestrom verändert wird und in Übereinstimmung mit der Gleichung, wird die Zeitkonstante abgeschätzt, wenn der Entladestrom I_n0 zu I_n1 geändert wird, und wird ein wahrer Wert des V_n1 abgeschätzt.
Als nächstes kann in dem Fall, bei dem die Leerlaufspannung der wiederaufladbaren Batterie mit der Restkapazität (die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge), wenn der Entladestrom I_n0 ist und die Batteriespannung V_n0 ist, und wenn der Innenwiderstand als Rd'(Q, I, T) ausgedrückt wird, auf Voc_n0 gesetzt wird, die Beziehung in diesem Fall wie folgt ausgedrückt werden. Vocn0 = Vn0 + In0 × Rd'(Qn0, In0, T) = Vn1 + In1 × Rd'(Qn0, In1, T) [wobei n = 1, 2, 3, ...].
Und wenn die Restkapazitäten, wenn die Batteriespannungen V₁₀, V₂₀, V₃₀ und V₄₀ sind, auf Q₁₀', Q₂₀' , Q₃₀' und Q₄₀' gesetzt werden, ist die folgende Beziehung hergestellt.
Wenn Q = Q'/D, Q20' = Q10' – q1 Q30' = Q20' – q2 = Q10' – q1 – q2 Q40' = Q30' – q3 = Q10' – q1 – q2 – q3 D. h. wenn Q10 = Q10'/D, Q20 = (Q10' – q1)/D, Q30 = (Q10' – q1 – q2)/D und Q40 = (Q10' – q1 – q2 – q3)/D, V10 – V11 = I11 × Rd'(Q10, I11, T) – I10 × Rd'(Q10, I10, T) V20 – V21 = I21 × Rd'(Q20, I21, T) – I20 × Rd'(Q20, I20, T) V30 – V31 = I31 × Rd'(Q30, I31, T) – I30 × Rd'(Q30, I30, T) V40 – V41 = I41 × Rd'(Q40, I41, T) – I40 × Rd'(Q40, I40, T) Rd'(Q10, I10, T) = a × Rd(Q10, I10, T) + b Rd'(Q10, I11, T) = a × Rd(Q10, I11, T) + b Rd'(Q20, I20, T) = a × Rd(Q20, I20, T) + b Rd'(Q20, I21, T) = a × Rd(Q20, I21, T) + b Rd'(Q30, I30, T) = a × Rd(Q30, I30, T) + b Rd'(Q30, I31, T) = a × Rd(Q30, I31, T) + b Rd'(Q40, I40, T) = a × Rd(Q40, I40, T) + b Rd'(Q40, I41, T) = a × Rd(Q40, I41, T) + b(wobei sowohl a als auch b Konstanten sind)
Durch Lösen dieser Gleichungen können die Konstante a, die Konstante b, das D und die Q₁₀ = Q₁₀'/D erhalten werden. Zusätzlich können die elektrische Speicherkapazität, die um das D-fache vermindert ist, und der erhöhte Innenwiderstand erhalten werden.
Für den aus dem stetigen Entladen geänderten Entladestrom kann durch absichtliches Fließen lassen, so dass der Entladestrom I_n1 größer ist als der stetige Entladestrom I_n0 und er I_n1 = I_n0 + ΔId ist, der interne Zustand der wiederaufladbaren Batterie genauer festgestellt werden. Hier ist bevorzugt, dass der Entladestrom I_n1 kleiner ist als der Stromwert der 0,5 Entlade-Stundenrate (2C).
Das in 16 gezeigte Ablaufdiagramm und das in 17 gezeigte, welches 16 angefügt ist, zeigen ein Beispiel der Prozeduren, wobei nach Beurteilung in
14, dass die elektrische Speicherkapazität vermindert ist, der Innenwiderstand und die gegenwärtige Restkapazität wie oben beschrieben berechnet werden.
Berechnung der Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie, die als normal beurteilt wird:
Die Restkapazität (die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) der wiederaufladbaren Batterie, die in dem Ruhezustand, dem Ladezustand oder dem Entladungszustand als normal beurteilt wird, kann wie nachfolgend beschrieben berechnet werden.
1. In dem Fall, bei dem die wiederaufladbare Batterie sich in dem Ruhezustand befindet:
Unter Bezug auf die gemessene Leerlaufspannung Voc₀ der (zu inspizierenden) wiederaufladbaren Batterie in dem Ruhezustand und unter Bezug auf die vorher erhaltene Beziehung Voc(Q) der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q) für die entsprechende normale wiederaufladbare Batterie wird die Funktionsformel Voc(Q₀) = Voc₀ oder Q₀ = Q(Voc₀) aufgestellt.
In Übereinstimmung mit dieser Funktionsformel kann die Restkapazität Q₀ der zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie abgeschätzt werden.
2. In dem Fall, bei dem die wiederaufladbare Batterie sich in dem Ladezustand befindet:

(i) Für die zu inspizierende wiederaufladbare Batterie werden der Ladestrom, die Batterietemperatur und die Batteriespannung gemessen. Und unter Bezug auf den vorher erhaltenen Vergleichsausdruck Vc(Q, Ic, T) oder Q(Vc, Ic, T) der Batteriespannung (Vc) zu der Restkapazität (Q), dem Ladestrom (Ic) und der Batterietemperatur (T) für die entsprechende normale wiederaufladbare Batterie, kann die Restkapazität Q der zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie abgeschätzt werden.
(ii) Aus dem zeitlichen Aufschub bzw. der zeitlichen Aussetzung des Ladens wird die Leerlaufspannung Voc der wiederaufladbaren Batterie als die Zeitkonstante τ in Übereinstimmung mit der vorherigen Gleichung gemessen, die die Übergangskennlinie der Batteriespannung zeigt. Und es wird die Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie zu dieser Zeit gemessen.
(iii) Aus dem gemessenen Wert einer Ladeend-Batteriespannung Vc_E bei einem Entladestrom Ic für die zu inspizierende wiederaufladbare Batterie und aus dem vorherigen Vergleichsausdruck der Batteriespannung (Vc) zu der Restkapazität (Q), dem Ladestrom (Ic) und der Batterietemperatur (T) für die entsprechende normale wiederaufladbare Batterie, wird, wenn die Restkapazität der zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie, wenn der Ladevorgang beendet wird, auf Q_E gesetzt wird, die Funktionsformel Vc_E = Vc (Q_E, Ic, T) oder Q(Vc_E, Ic, T) aufgestellt. Oder es wird von dem vorher erhaltenen Vergleichsausdruck Voc(Q) der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q) für die entsprechende normale wiederaufladbare Batterie die Funktionsformel Voc(Q_E) = Voc_E oder Q_E = Q(Voc_E) aufgestellt. Unter Verwenden dieser Funktionsformeln kann die Restkapazität Q_E der zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie abgeschätzt werden.

Die Restkapazität der zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie kann durch Verwenden eine der oben beschriebenen Verfahren (i) bis (iii) abgeschätzt werden.
3. In dem Fall, bei dem die wiederaufladbare Batterie sich in dem Entladungszustand befindet:

(i) Die Restkapazität der (zu inspizierenden) wiederaufladbaren Batterie, die sich in dem Entladevorgang befindet, wird unter Bezug auf den vorher erhaltenen Vergleichsausdruck Vd(Q, Id, T) oder Q(Vd, Id, T) der Batteriespannung (Vd) in Relation zu der Restkapazität (Q), dem Entladestrom (Id) und der Batterietemperatur (T) für die entsprechende normale wiederaufladbare Batterie abgeschätzt.
(ii) Die Restkapazität der (zu inspizierenden) wiederaufladbaren Batterie, die sich in dem Entladevorgang befindet, wird unter Bezug auf den vorher erhaltenen Vergleichsausdruck Q(Rd, Id, T) des Innenwiderstands (Rd) in Relation zu der Restkapazität (Q), dem Entladestrom (Id) und der Batterietemperatur (T) für die entsprechende normale wiederaufladbare Batterie abgeschätzt.

Die Restkapazität der zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie kann durch Verwenden von einer der oben beschriebenen Verfahren (i) und (ii) abgeschätzt werden.
Berechnung der Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie, deren Innenwiderstand erhöht ist, wenn die wiederaufladbare Batterie sich in dem Ladevorgang befindet oder wenn der Ladevorgang beendet ist:
Wenn beurteilt wird, dass die wiederaufladbare Batterie frei von Kurzschluss und von einer Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität ist, dass aber der Innenwiderstand während des Vorgangs, bei dem sich die Batterie in dem Ladevorgang von dem Ruhezustand befindet und wenn die Batterie ruht, erhöht ist, wird der erhöhte Innenwiderstand Rc' (Q, Ic, T) bei dem Ladevorgang abgeschätzt. Und entsprechend der Funktionsformel Vc = Voc(Q) + Ic × Rc'(Q, Ic, T) der Beziehung zwischen der Leerlaufspannung (Voc), der Batteriespannung (Vc), dem Ladestrom (Ic) und dem Innenwiderstand (Rc') bei dem Ladevorgang kann die Restkapazität der zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie berechnet werden, wenn sich die Batterie in dem Ladevorgang befindet oder der Ladevorgang beendet ist.
Berechnung der Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie, deren Innenwiderstand erhöht ist, wenn sich die Batterie in dem Entladevorgang befindet:
Für die wiederaufladbare Batterie, die als frei von Kurzschluss und von Verminderung in der elektrischen Speicherkapazität beurteilt wird, aber deren Innenwiderstand während des Vorgangs erhöht ist, bei der sich die Batterie in dem Entladevorgang von dem Ruhezustand befindet und wenn die Batterie ruht, oder aus der Berechnung einer Veränderung in dem Entladen während stetigen Entladens, wird der erhöhte Innenwiderstand Rd'(Q, Id, T) bei dem Entladen abgeschätzt. Aus der Funktionsformel Vd = Voc(Q) – Id × Rd'(Q, Id, T) der Beziehung zwischen der Leerlaufspannung (Voc), der Batteriespannung (Vd), dem Entladestrom (Id) und dem Innenwiderstand [Rd'(Q, Id, T)] bei dem Entladevorgang, kann die Batteriespannung bei dem Entladevorgang als eine Funktionsformel Vd = Vd'(Q, Id, T) der Batteriespannung (Vd) zu der Restkapazität (Q), dem Entladestrom (Id) und der Batterietemperatur (T) ausgedrückt werden.
Auf Grundlage hiervon kann durch Messen der Batteriespannung (Vd), des Entladestroms (Id) und der Batterietemperatur (T) die Restkapazität (Q) der (zu inspizierenden) wiederaufladbaren Batterie bei dem Entladevorgang berechnet werden.
Berechnung der Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie, deren elektrische Speicherkapazität vermindert ist, wenn sich die Batterie in dem Ladevorgang befindet oder wenn der Ladevorgang beendet ist:
Für die wiederaufladbare Batterie, für die beurteilt wird, dass die elektrische Speicherkapazität bei dem Vorgang vermindert ist, bei dem sich die Batterie in dem Ladevorgang von dem Ruhezustand befindet und wenn die Batterie ruht, wird ein Verminderungskoeffizient D der verminderten elektrischen Speicherkapazität (0 < D < 1) abgeschätzt. Und es wird die Restkapazität (die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) der wiederaufladbaren Batterie wie nachfolgend beschrieben berechnet.

1. In dem Fall, bei dem der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie nicht erhöht ist: Ein durch Multiplizieren einer geschätzten Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie (die als normal angesehen wird) mit dem D-fachen wird als eine praktikable Restkapazität gesetzt. Und die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie, wenn der Ladevorgang beendet ist (bei dem Vollladen), wird auf das D-fache der Nennleistung der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie gesetzt.
2. In dem Fall, bei dem der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie erhöht ist: Es wird der erhöhte Innenwiderstand Rc'(Q, Ic, T) der wiederaufladbaren Batterie geschätzt. Und in Übereinstimmung mit der Relationsformel Vc = Voc(Q) + Ic × Rc'(Q, Ic, T) der Beziehung zwischen der Leerlaufspannung (Voc), der Batteriespannung (Vc), dem Ladestrom (Ic) und dem Innenwiderstand (Rc') bei dem Ladevorgang wird die Restkapazität Q der wiederaufladbaren Batterie berechnet. Die erhaltene Q wird mit dem D-fachen multipliziert, um einen Wert von Q' = D × Q zu erhalten. Dieser Wert wird als eine praktisch verwendbare Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie gesetzt.

Getrennt davon kann ein Wert, der erhalten wird durch Multiplizieren der elektrischen Speicherkapazität C (der Nennleistung) der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie als die elektrische Speicherkapazität C' der (zu inspizierenden) wiederaufladbaren Batterie angesehen werden, wenn der Ladevorgang beendet ist (bei dem Vollladen).
Daneben kann, wenn die Nennleistung einer wiederaufladbaren Batterie oder ihre elektrische Speicherkapazität bei einem Anfangszustand, wenn begonnen wird, die Batterie zu verwenden, auf C gesetzt ist, die Güte der Batterie bezogen auf die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie, nachdem die Batterie verschlechtert ist, als C'/C oder 100 × C'/C[%] berechnet werden. Und wenn die Güte der Batterie bezogen auf die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie, nachdem die Batterie verschlechtert ist, zum Beispiel kleiner als 60% wird, ist es möglich zu beurteilen, dass die wiederaufladbare Batterie ihre Lebensdauer überschritten hat.
Berechnung der Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie, deren elektrische Speicherkapazität vermindert ist, wenn sich die Batterie in dem Entladevorgang befindet:
Für die wiederaufladbare Batterie, die während des Vorgangs, bei dem sich die Batterie in dem Entladevorgang von dem Ruhezustand befindet und die Batterie ruht oder aus der Berechnung einer Veränderung in dem Entladen während des stetigen Entladens beurteilt wird, dass die elektrische Speicherkapazität vermindert ist, wird ein Verminderungskoeffizient D der verminderten elektrischen Speicherkapazität (0 < D < 1) geschätzt. Und es wird die Restkapazität (die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) der wiederaufladbaren Batterie wie nachfolgend beschrieben erhalten.

1. In dem Fall, bei dem der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie nicht erhöht ist: Ein Wert, der erhalten wird durch Multiplizieren einer geschätzten Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie (die als normal angesehen wird) um das D-fache wird als eine praktisch verwendbare Restkapazität gesetzt. Und die elektrische Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie wird auf das D-fache der Nennleistung der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie gesetzt.
2. In dem Fall, bei dem der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie erhöht ist: Es wird ein Verminderungskoeffizient D der verminderten elektrischen Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie geschätzt. Der erhöhte Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie bei dem Entladevorgang wird in Form der Funktionsformel Rd'(Q, Id, T) erhalten.

Und in Übereinstimmung mit der Relationsformel Vd = Voc (Q) – Id × Rd'(Q, Id, T) der Beziehung zwischen der Leerlaufspannung (Voc), der Batteriespannung (Vd), dem Entladestrom (Id) und dem Innenwiderstand (Rd') bei dem Entladevorgang, kann die Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie (Vd) bei dem Entladevorgang als eine Funktionsformel Vd = Vd'(Q, Id, T) der Beziehung zwischen einer scheinbaren Restkapazität (Q), dem Entladestrom (Id) und der Batterietemperatur (T) ausgedrückt werden. Aus dem gemessenen Ergebnis der Batteriespannung (Vd), jenem des Entladestroms (Id) und jenem der Batterietemperatur (T), kann die scheinbare Restkapazität (Q) berechnet werden. Die berechnete Q wird mit dem D-fachen multipliziert, um einen Wert von Q' = D × Q zu erhalten. Dieser Wert wird als eine praktisch verwendbare Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie gesetzt.
Berechnung der Zeitdauer bis der Ladevorgang beendet ist:
Durch Schätzen der Restkapazität (Q) der wiederaufladbaren Batterie während des Ladevorgangs durch das vorher beschriebene Verfahren kann die Zeitdauer bis zum Erreichen der Restkapazität, wenn der Ladevorgang beendet ist, berechnet werden.
Berechnung der nutzbaren Kapazität (die gegenwärtige Elektrizitätsrestmenge), mit der ein Apparat verwendet werden kann:
Für eine wiederaufladbare Batterie, die in einem Apparat als eine Stromquelle verwendet wird, kann, nachdem die Restkapazität Q der wiederaufladbaren Batterie, wenn sich die Batterie in dem Entladevorgang befindet, durch das vorher beschriebene Verfahren geschätzt wird, durch Berechnen der Restkapazität Q_min der wiederaufladbaren Batterie, wenn die Spannung der Batterie der Spannungs-Mindestwert V_min wird, der den Apparat anzutreiben vermag, die nutzbare Kapazität (Q – Q_min) [die gegenwärtige Elektrizitätsrestmenge], mit der der Apparat verwendet werden kann, geschätzt werden.
Berechnung von Betätigungs- bzw. Betriebsdauer des Apparats:
Die nutzbare Kapazität (Q – Q_min) der wiederaufladbaren Batterie, mit der der Apparat verwendet werden kann, kann wie oben beschrieben berechnet werden. Wenn ein durchschnittlicher durch den Apparat verbrauchter Verbrauchsstrom auf i gesetzt wird, und eine durchschnittliche durch den Apparat verbrauchte Verbrauchsleistung auf p gesetzt wird, kann eine Betätigungsdauer h des Apparats entsprechend der Gleichung h = (Q – Q_min)/i oder h = (Vd + V_min) × (Q – Q_min)/2p berechnet werden.
Der Wert des durchschnittlichen Verbrauchsstroms oder der Wert der durchschnittlichen Verbrauchsleistung wird bevorzugt in Abhängigkeit von einer Apparatbetätigungsstruktur und einer Benutzungshäufigkeit eines Benutzers des Apparats berechnet.
Wiederaufladbare Batterien, bei denen das erfindungsgemäße Detektierverfahren zum Detektieren eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie angewandt werden kann:
Das Detektierverfahren der vorliegenden Erfindung kann für alle wiederaufladbaren Batterien angewandt werden. Als spezielle Beispiele von solchen wiederaufladbaren Batterie können zum Beispiel wiederaufladbare Lithium(ionen)batterien, wiederaufladbare Nickel-Metallhydrid-Batterien, wiederaufladbare Nickel-Cadmium-Batterien, wiederaufladbare Nickel-Zink-Batterien und wiederaufladbare Blei-Säure-Batterien genannt werden. Daneben kann das Detektierverfahren der vorliegenden Erfindung bei primären Batterien angewandt werden. In diesem Fall ist es möglich, für eine gegebene zu inspizierende Primärbatterie, wenn ein Primärbatterieprodukt, das der gegebenen Primärbatterie entspricht zur Verfügung gestellt wird, und für das Primärbatterieprodukt vorher Daten der Beziehung zwischen der entladbaren Kapazität und der Leerlaufspannung und der Beziehung zwischen dem Entladestrom, der Batteriespannung, der Batterietemperatur und der entladbaren Kapazität erhalten werden, die Restkapazität der (zu inspizierenden) Primärbatterie bei dem Entladevorgang oder der Ruhezeit zu berechnen. Daneben ist es für einen Apparat, in dem die Primärbatterie als eine Stromquelle verwendet wird, möglich, eine ungefähre nutzbare Kapazität der Primärbatterie zu berechnen, mit der der Apparat verwendet werden kann.
Detektiervorrichtung zum Detektieren eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie:
Die vorliegende Erfindung stellt eine Detektiervorrichtung zum Detektieren eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie zur Verfügung. Die erfindungsgemäße Detektiervorrichtung enthält wenigstens (i) eine Spannungs-Detektier-Einrichtung zum Detektieren einer Spannung zwischen einem Paar Anschlüsse einer inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie, (ii) eine Strom-Detektier-Einrichtung zum Detektieren eines in der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie fließenden Stroms (eines Ladestroms oder eines Entladestroms), (iii) eine Temperatur-Detektier-Einrichtung zum Detektieren einer Temperatur der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie, und (iv) eine Speichereinrichtung zum Speichern von zuvor gewonnenen Kenndaten einer normalen wiederaufladbaren Batterie derselben Art und desselben Typs der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie oder einer durch Digitalisieren der Kenndaten erhaltenen Funktionsformel, wobei von den Kenndaten oder der Funktionsformel, die in der Speichereinrichtung (iv) gespeichert sind/ist und von der Information, die von der Spannungs-Detektier-Einrichtung (i), der Strom-Detektier-Einrichtung (ii) und der Temperatur-Detektier-Einrichtung (iii) erhalten wird, ein interner Zustand der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie festgestellt wird.
Es ist bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Detektiervorrichtung ein Betriebsmittel (v) zum Verarbeiten der Kenndaten und der von der Spannungs-Detektier-Einrichtung (i), der Strom-Detektier-Einrichtung (ii) und der Temperatur-Detektier-Einrichtung (iii) erhaltenen Information aufweist. Es ist bevorzugt, dass das Betriebsmittel (v) ein oder mehrere Mittel aufweist, das/die ausgewählt ist/sind aus der Gruppe, die besteht aus (1) einem Berechnungsmittel zum Berechnen einer Restkapazität (eine gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie, (2) ein Berechnungsmittel zum Berechnen eines Innenwiderstand der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie, (3) ein Berechnungsmittel zum Berechnen einer nutzbaren Kapazität (eine gegenwärtige Elektrizitätsrestmenge) der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie, mit der ein Apparat verwendet werden kann, (4) ein Berechnungsmittel zum Berechnen eines durchschnittlichen Verbrauchsstroms oder einer durchschnittlichen Verbrauchsleistung, die durch den Apparat verbraucht wird, (5) ein Berechnungsmittel zum Berechnen einer erforderlichen Zeit bis ein Ladevorgang für die inspizierbare wiederaufladbare Batterie beendet ist, und (6) ein Berechnungsmittel zum Berechnen einer Restkapazität der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie nachdem der Ladevorgang beendet ist.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Detektiervorrichtung ein Beurteilungsmittel zum Beurteilen aufweist, ob die inspizierbare wiederaufladbare Batterie normal oder verschlechtert ist und zum Beurteilen einer Verschlechterungsart, wenn die inspizierbare wiederaufladbare Batterie verschlechtert ist.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Detektiervorrichtung ein Ausgabemittel zum Ausgeben der Information, die von der Spannungs-Detektier-Einrichtung (i), der Strom-Detektier-Einrichtung (ii) und der Temperatur-Detektier-Einrichtung (iii) erhalten wird oder/und der Information bezüglich des internen Zustands der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie oder ein Anzeigemittel zum Anzeigen dieser Information aufweist.
Beispiele der erfindungsgemäßen Detektiervorrichtung:
29 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel der erfindungsgemäßen Detektiervorrichtung zum Feststellen eines internen Zustands einer inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie veranschaulicht, die einen solchen Schaltungsaufbau aufweist, wie er in 29 gezeigt ist. Der interne Zustand umfasst typischerweise einen Verschlechterungszustand, eine elektrische Speicherkapazität, eine Restkapazität (eine gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) und einen Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie, wie oben beschrieben ist.
Der Schaltungsaufbau der erfindungsgemäßen Detektiervorrichtung umfasst grundsätzlich ein Paar Anschlüsse 2101 zum Anschließen der wiederaufladbaren Batterie an den Apparatekörper, einen Batteriespannungs-Detektierabschnitt 2102 zum Detektieren einer Spannung zwischen einem Paar Anschlüsse (eine Spannung zwischen Anschlüssen) der wiederaufladbaren Batterie, einen Batterietemperatur-Detektierabschnitt 2103 zum Detektieren einer Temperatur der wiederaufladbaren Batterie, einen Stromfühlwiderstand 2104 zum Feststellen eines Lade- oder Entladestrom der wiederaufladbaren Batterie, einen Verstärker 2105, einen Widerstand 1 (2106), einen Widerstand 2 (2107), einen Transistor 1 (2108), einen Transistor 2 (2109) und einen Steuerungsabschnitt 2110. Der Widerstand 1 (2106), der Widerstand 2 (2107), der Transistor 1 (2108) und der Transistor 2 (2109) dienen zusammen dazu, der wiederaufladbaren Batterie einen Lade- oder Entladungs-Impulsstrom hinzuzufügen. Die Anschlüsse 2101 dienen dazu, leicht und sicher eine zu inspizierende wiederaufladbare Batterie, ein Batteriepack (mit einer oder mehreren darin verpackten wiederaufladbaren Batterien), bzw. ein wiederaufladbares Batteriemodul in Übereinstimmung mit dem Detektierverfahren der vorliegenden Erfindung (diese zu Inspizierenden werden nachfolgend gemeinsam als "inspizierbare wiederaufladbare Batterie" bezeichnet) elektrisch mit dem Apparatekörper zu verbinden. Der Batteriespannungs-Detektierabschnitt 2102 mit einer hohen Eingangsimpedanz dient zum Feststellen einer Spannung zwischen Anschlüssen zwischen der Anode und der Kathode der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie, wobei Information der ermittelten Spannung von dem Batteriespannungs-Detektierabschnitt 2102 in den Steuerungsabschnitt 2110 ausgegeben wird. Der Batterietemperatur-Detektierabschnitt 2103 dient dazu, eine Temperatur der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie zum Beispiel mittels eines Thermistors oder eines Thermoelements zu ermitteln, wobei Information der ermittelten Batterietemperatur von dem Batterietemperatur-Detektierabschnitt 2103 in den Steuerungsabschnitt 2110 ausgegeben wird. Ein Lade- oder Entladestrom der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie wird durch den Stromfühlwiderstand 2104 festgestellt und in ein Spannungssignal umgewandelt, das Spannungssignal von dem Stromfühlwiderstand 2104 wird in den Verstärker 2105 eingegeben, bei dem das Spannungssignal mit Strominformation verstärkt wird, und die Strominformation wird in den Steuerungsabschnitt 2110 eingegeben. Ein Impulsstrom-Hinzufüge-Abschnitt, der den Widerstand 1 (2106), den Widerstand 2 (2107), den Transistor 1 (2108) und den Transistor 2 (2109) enthält, dient dazu, einen Strom eines Werts, der einer Spannungssignalwelle entspricht, von dem Steuerungsabschnitt zu dem System zu leiten, das den Stromfühlwiderstand 2104 und die inspizierbare wiederaufladbare Batterie enthält, die elektrisch mit den Anschlüssen 2101 verbunden sind. Die Spannungssignalwelle enthält eine Rechteckwelle, eine Stufenwelle oder eine Welle, die diese Wellen enthält.
Der Steuerungsabschnitt 2110 weist einen Speicher in seinem Inneren oder Äußeren auf. Tabellen von vorher erhaltenen Kenndaten einer normalen wiederaufladbaren Batterie entsprechend der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie, die elektrisch mit den Anschlüssen 2101 verbunden ist, oder Funktionsformeln Voc(Q), Vd(Q, Id, T), Vc(Q, Ic, T), Rd(Q, Id, T) und Rc(Q, Ic, T) von Näherungskurven auf Grundlage der Daten der normalen wiederaufladbaren Batterie sind in dem Speicher des Steuerungsabschitts 2110 gespeichert, wobei Q eine Restkapazität (eine gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, Voc eine Leerlaufspannung der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, T eine Temperatur der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, Id ein Entladestrom für die normale wiederaufladbare Batterie ist, Vd eine Batteriespannung der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, wenn die Batterie entladen wird, Ic ein Ladestrom für die normale wiederaufladbare Batterie ist, Vc eine Batteriespannung der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, wenn die Batterie geladen wird, Rd ein Innenwiderstand der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, wenn die Batterie entladen wird, und Rc ein Innenwiderstand der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, wenn die Batterie geladen wird.
Gemäß der erfindungsgemäßen Detektiervorrichtung, die mit der Temperatur(T)-Detektier-Einrichtung, der Strom(I)-Detektier-Einrichtung, der Spannungs(V)-Detektier-Einrichtung und der Impulsstrom-Hinzufüge-Einrichtung für die inspizierende wiederaufladbare Batterie versehen ist, die wie oben beschrieben mit den Anschlüssen (2101) verbunden ist, kann durch Durchführen des Ausführungsvorgangs der vorher beschriebenen Feststellungsprozeduren eine Feststellung des internen Zustands der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie durchgeführt werden.
Getrennt davon kann in dem Fall, bei dem Daten der Spannung, des Stroms und eines Veränderungszustands bei dem Strom, einer Veränderungsfrequenz des Stroms und dergleichen für eine normale wiederaufladbare Batterie oder einen normalen Batteriepack in dem Steuerungsabschnitt der Detektiervorrichtung gespeichert sind, nicht nur für die Detektiervorrichtung sondern auch für einen Apparat, in dem eine wiederaufladbare Batterie oder ein Batteriepack verwendet wird, ein Betätigungsmuster oder eine Verwendungsfrequenz durch einen Benutzer erfasst werden. In diesem Fall kann aus der nutzbaren Kapazität (die gegenwärtige Elektrizitätsrestmenge) der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung berechnet wird, unter Bezug auf das erfasste Betätigungsmuster oder die Verwendungsfrequenz durch den Benutzer, durch Digitalisieren eines durchschnittlichen Verbrauchsstroms oder einer -leistung, das notwendig ist, um die Betätigungszeit des Apparats, in dem die wiederaufladbare Batterie verwendet wird, in einen Wert zu berechnen, der den Realitäten entspricht, die nutzbare Kapazität der wiederaufladbaren Batterie genauer festgestellt werden.
Daneben ist es bei der erfindungsgemäßen Detektiervorrichtung möglich, eine Anzeigefunktions-Einrichtung zum Anzeigen von Information einer berechneten elektrischen Speicherkapazität, einer berechneten nutzbaren Kapazität der wiederaufladbaren Batterie und einer berechneten Verschlechterungsrate der elektrischen Speicherkapazität bereitzustellen, eine Anzeigefunktions-Einrichtung zum Anzeigen von Information eines beurteilten Ergebnisses des Rests der Lebensdauer der wiederaufladbaren Batterie, und eine Anzeigefunktions-Einrichtung zum Anzeigen von Information einer verbrauchten Leistung und dergleichen. In diesem Fall ist es möglich, einen Benutzer über einen genauen gegenwärtigen Status der wiederaufladbaren Batterie zu informieren. Als eine solche Anzeigefunktions-Einrichtung können Flüssigkristallanzeigen, Signaltonvorrichtungen, Alarmvorrichtungen wie zum Beispiel Warnsummer und Lampen, oder dergleichen erwähnt werden.
Die in 29 gezeigte, oben beschriebene erfindungsgemäße Detektiervorrichtung kann durch Verbinden mit einer gegebenen inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie unabhängig betätigt werden. In der in 29 gezeigten Detektiervorrichtung ist eine zum Betätigen der Apparatur notwendige Energiequelle nicht gezeigt. Die zum Betreiben der Apparatur erforderliche Energie kann von Außen zugeführt werden. Alternativ dazu kann die Energie zum Betätigen der Apparatur von einer zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterie zugeführt werden, die mit der Apparatur durch eine Regelvorrichtung verbunden ist.
30 ist ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Detektiervorrichtung veranschaulicht, worin die in 29 gezeigte Detektiervorrichtung mit einer wiederaufladbaren Batterie (2111) kombiniert ist und in einem Batteriemodul (oder einem Batteriepack) aufgenommen ist, die einen solchen wie in 30 gezeigten Schaltungsaufbau aufweist.
Der Schaltungsaufbau der in 30 gezeigten Detektiervorrichtung ist eine teilweise Modifikation des in 29 gezeigten Schaltungsaufbaus. Daher erfolgt hier eine Beschreibung des in 29 nicht gezeigten Aufbaus.
Der in 30 gezeigte Schaltungsaufbau weist einen positiven Anschluss 2112 des Batteriemoduls (oder des Batteriepacks), einen negativen Anschluss 2113 des Batteriemoduls (der negative Anschluss 2113 vermag auch als ein negativer Ladeanschluss zu dienen), einen positiven Ladeanschluss 2114, einen Batteriespannungsüberwachungs-Ausgangsanschluss 2115 und einen Kommunikationsmechanismus 2116 zu einem anzuschließenden Apparat auf.
Durch einen solchen Kommunikationsmechanismus ist das Batteriemodul, in dem die erfindungsgemäße Detektiervorrichtung aufgenommen ist, in der Lage, Information eines internen Zustands der wiederaufladbaren Batterie 2111 oder des Batteriepacks, wie zum Beispiel die Restkapazität, die Lebensdauer und dergleichen dem angeschlossenen Apparat zur Kenntnis zu bringen und Information über das Laden oder das Auftreten einer Veränderung in dem Ladestrom von der Seite des Apparats zu erhalten.
Sofern erforderlich ist es getrennt davon möglich, nach der Betätigung, die in dem in 29 gezeigten Fall beschrieben ist, den Steuerungsabschnitt der Apparatur in dieser Ausführungsform Steuerung durchführen zu lassen, um zu verhindern, dass die wiederaufladbare Batterie (2111) überladen (2117) oder zu stark entladen (2118) wird.
Daneben ist es möglich, dass die Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung in einer wiederaufladbaren Batterie oder in einer Ladevorrichtung des Batteriepacks aufgenommen ist. In diesem Fall wird eine inspizierbare wiederaufladbare Batterie oder ein inspizierbarer Batteriepack zu der Batterieladevorrichtung gegeben, wobei die Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie vor Beginn des Ladens oder während des Ladevorgangs erkannt werden kann. Hierdurch ist es möglich, dass die bis zum Vollladen erforderliche restliche Zeit erfasst wird, und das erfasste Ergebnis Außen als eine Anzeige oder Information angezeigt wird. Es ist auch möglich, dass der Verschlechterungszustand oder der Rest der Lebensdauer der wiederaufladbaren Batterie Außen als eine Anzeige oder Information angezeigt wird.
Des Weiteren kann die Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung in einem Apparat aufgenommen sein, in dem eine wiederaufladbare Batterie verwendet wird. In diesem Fall kann bei dem Apparat im Wege einer leichten Modifikation der interne Zustand, der durch die nutzbare Kapazität und die Lebensdauer einer wiederaufladbaren Batterie oder eines Batteriepacks repräsentiert ist, die/der mit dem Apparat verbunden ist, erkannt werden. Es ist auch möglich, dass der Steuerungsabschnitt des Hauptkörpers des Apparats die Funktion des Steuerungsabschnitts der Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung aufweist. In diesem Fall ist es möglich, den Steuerungsabschnitt der Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung wegzulassen.
Im Übrigen ist es in der Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung effektiv, einen Verarbeitungsabschnitt zum Verarbeiten einer feststellenden Signal-Wellenform in serieller oder paralleler Verbindung zwischen dem Steuerungsabschnitt und jeder der Temperatur(T)-Detektier-Einrichtung, der Strom(I)-Detektier-Einrichtung und der Spannungs(V)-Detektier-Einrichtung bereitzustellen. Genauer ausgedrückt wird zum Beispiel für die Ausgabe eines jeden der Temperatur(T)-Detektier-Einrichtung und der Strom(I)-Detektier-Einrichtung ein Differentiator in paralleler Verbindung mit dem Steuerungsabschnitt bereitgestellt, wobei mittels des Differentiators eine Veränderung in dem Informationssignal von einem von der Temperatur(T)-Detektier-Einrichtung und der Strom(I)-Detektier-Einrichtung festgestellt wird, gefolgt von Weitergeben der Information an den Steuerungsabschnitt. In diesem Fall ist es möglich, in dem Steuerungsabschnitt eine Veränderung in der Temperatur (T) und eine Veränderung in dem Strom (I) festzustellen, ohne immer die Temperatur (T) und den Strom (I) beobachten zu müssen. Diese Situation macht es möglich, die Last des Steuerungsabschnitts zu verringern. Darüber hinaus ist es auch effektiv, zum Beispiel einen Integrator in serieller Verbindung zwischen der Spannungs(V)-Detektier-Einrichtung und dem Steuerungsabschnitt bereitzustellen, wobei vorher ein Teil der Signalverarbeitung in dem Steuerungsabschnitt durchgeführt wird. Auch dies macht es möglich, die Last des Steuerungsabschnitts zu verringern.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen der Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, dass in dem Speicher des Steuerungsabschnitts die Tabellen von vorher erhaltenen Kenndaten der normalen wiederaufladbaren Batterie zu speichern, die der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie entspricht, oder die Funktionsformeln Voc(Q), Vd(Q, Id, T), Vc(Q, Ic, T), Rd(Q, Id, T) und Rc(Q, Ic, T) der Näherungskurven auf Grundlage der Daten der normalen wiederaufladbaren Batterie. Dies bedeutet, dass ein Feststellen eines internen Zustands einer inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie nur durchgeführt werden kann, wenn Tabellen von vorher erhaltenen Kenndaten einer normalen wiederaufladbaren Batterie, die der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie entspricht, oder Funktionsformeln Voc(Q), Vd(Q, Id, T), Vc(Q, Ic, T), Rd(Q, Id, T) und Rc(Q, Ic, T) von Näherungskurven auf Grundlage der Daten der normalen wiederaufladbaren Batterie in dem Speicher des Steuerungsabschitts gespeichert sind.
Wenn jedoch die Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung eine solche Funktion aufweist, wie im folgenden beschrieben ist, kann bei einer Vielfalt an wiederaufladbaren Batterien deren interner Zustand festgestellt werden.
D. h. um zum Beispiel ein Feststellen einer Mehrzahl an verschiedenen Arten von zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterien zu realisieren, werden vorher Datentabellen von vorher erhaltenen Kenndaten von mehreren Arten von normalen wiederaufladbaren Batterien oder Funktionsformeln Voc(Q), Vd(Q, Id, T), Vc(Q, Ic, T), Rd(Q, Id, T) und Rc (Q, Ic, T) von Näherungskurven auf Grundlage der Daten in dem Speicher des Steuerungsabschitts gespeichert. In diesem Fall wird eine Typauswahl-Einrichtung zum Auswählen eines Typs von wiederaufladbarer Batterie bereitgestellt, die zum Feststellen des internen Zustands einer gegebenen inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie in der Detektiervorrichtung geeignet ist. Die Typauswahl-Einrichtung weist eine Schalt-Eingangsfunktion oder eine Eingangsfunktion durch einen Draht oder ein funkelektrisches Signal oder ein optisches Signal auf. In dem Fall, bei dem die inspizierbare wiederaufladbare Batterie oder ein Batteriemodul (oder ein Batteriepack) mit der darin vorgesehenen inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie eine Kommunikationsfunktion nach Außen aufweist, weist der Steuerungsabschnitt der Detektiervorrichtung eine Kommunikationsfunktion entsprechend der besagten Kommunikationsfunktion auf. Hierdurch ist es möglich, Information über den Batterietyp aus der wiederaufladbaren Batterie oder dem Batteriemodul (oder dem Batteriepack) zu erkennen und die Daten oder Funktionsformel auszuwählen, die für den Batterietyp geeignet sind.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen der Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung erfolgte eine Beschreibung des Falls, bei dem das Paar Anschlüsse (2101), der Batteriespannungs-Detektierabschnitt (2102), der Batterietemperatur-Detektierabschnitt (2103), der Stromfühlwiderstand (2104) und der Verstärker (2105) einzeln verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
31 ist ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Beispiel der Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, worin die in 29 gezeigte Detektiervorrichtung mit einer Mehrzahl an wiederaufladbaren Batterien verbunden ist, die einen in 31 gezeigten Schaltungsaufbau aufweist.
Der Schaltungsaufbau der in 31 gezeigten Detektiervorrichtung enthält im Wesentlichen eine Mehrzahl an Anschlüssen (2301A bis 2301N; die jeweils ein Paar Anschlüsse enthalten) zum Anschließen einer Mehrzahl an (zu inspizierenden) wiederaufladbaren Batterien [Anzahl n] an den Körper der Apparatur, eine Mehrzahl an Batteriespannungs-Detektierabschnitten (2302A bis 2302N) zum jeweiligen Feststellen einer Spannung zwischen einem Paar Anschlüsse (eine Spannung zwischen Anschlüssen) von einer der wiederaufladbaren Batterien, eine Mehrzahl an Batterietemperatur-Detektierabschnitten (2303A bis 2303N) zum jeweiligen Feststellen einer Temperatur von einer der wiederaufladbaren Batterien, einen Stromfühlwiderstand (2304) zum Feststellen eines Lade- oder Entladestrom für jede der wiederaufladbaren Batterien, einen Verstärker (2305), einen Widerstand 1 (2306), einen Widerstand 2 (2307), einen Transistor 1 (2308), einen Transistor 2 (2309) und einen Steuerungsabschnitt 2310. Der Widerstand 1 (2306), der Widerstand 2 (2307), der Transistor 1 (2308) und der Transistor 2 (2309) dienen zusammen dazu, um einen Lade- oder Entladungs-Impulsstrom zu jeder der wiederaufladbaren Batterien hinzuzufügen.
Die Anschlüsse (2301A bis 2301N) dienen jeweils dazu, leicht und sicher eine der wiederaufladbaren Batterien mit dem Körper der Apparatur elektrisch zu verbinden. Jede der Batteriespannungs-Detektierabschnitte (2302A bis 2302N) dient dazu, eine Spannung zwischen Anschlüssen zwischen der Anode und der Kathode von einer der wiederaufladbaren Batterien bei einer hohen Eingangsimpedanz festzustellen, wobei in jedem Fall Information über die ermittelte Spannung von dem Batteriespannungs-Detektierabschnitt in den Steuerungsabschnitt (2310) ausgegeben wird. Jede der Batterietemperatur-Detektierabschnitte (2303A bis 2303N) dient dazu, eine Temperatur von einer der wiederaufladbaren Batterien zum Beispiel mittels eines Thermistors oder eines Thermoelements festzustellen, wobei in jedem Fall Information über die ermittelte Batterietemperatur von dem Batterietemperatur-Detektierabschnitt in den Steuerungsabschnitt (2310) ausgegeben wird. Es wird ein Lade- oder Entladestrom von jeder der wiederaufladbaren Batterien festgestellt und durch den Stromfühlwiderstand (2304) in ein Spannungssignal umgewandelt, das Spannungssignal von dem Stromfühlwiderstand 2104 wird in den Verstärker 2305 eingegeben, wobei das Spannungssignal in Spannungsinformation verarbeitet wird, und es wird die Spannungsinformation in den Steuerungsabschnitt (2310) eingegeben. Ein Impulsstrom-Hinzufüge-Abschnitt, der den Widerstand 1 (2306), den Widerstand 2 (2307), den Transistor 1 (2308) und den Transistor 2 (2309) enthält, dient dazu, einen Strom eines Wert, der einer Spannungssignalwelle entspricht, von dem Steuerungsabschnitt zu dem System zu leiten, das den Stromfühlwiderstand 2304 zwischen der wiederaufladbaren Batterien enthält, wobei die Anode und die Kathode elektrisch mit einem der Anschlüsse (2301A bis 3101N) verbunden sind. Die Spannungssignalwelle enthält eine Rechteckwelle, eine Stufenwelle oder eine Welle, die diese Wellen enthält.
Der Steuerungsabschnitt 2310 weist einen Speicher in seinem Inneren oder Äußeren auf. Tabellen von vorher erhaltenen Kenndaten der normalen wiederaufladbaren Batterie, die die gleiche Art und der gleiche Typ wie die zu inspizierenden wiederaufladbaren Batterien ist, die jeweils elektrisch mit einer der Anschlüsse (2301A bis 2301N) verbunden sind, oder Funktionsformeln Voc(Q), Vd(Q, Id, T), Vc(Q, Ic, T), Rd(Q, Id, T) und Rc(Q, Ic, T) von Näherungskurven auf Grundlage der Daten der normalen wiederaufladbaren Batterie sind in dem Speicher des Steuerungsabschitts (2310) gespeichert, wobei Q eine Restkapazität (eine gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) von einer der normalen wiederaufladbaren Batterien ist, Voc eine Leerlaufspannung der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, T eine Temperatur der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, Id ein Entladestrom für die normale wiederaufladbare Batterie ist, Vd eine Batteriespannung der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, wenn die Batterie entladen wird, Ic ein Ladestrom für die normale wiederaufladbare Batterie ist, Vc eine Batteriespannung der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, wenn die Batterie geladen wird, Rd ein Innenwiderstand der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, wenn die Batterie entladen wird, und Rc ein Innenwiderstand der normalen wiederaufladbaren Batterie ist, wenn die Batterie geladen wird.
In der in 31 gezeigten Detektiervorrichtung, die die Temperatur(T)-Detektier-Einrichtung, die Strom(I)-Detektier-Einrichtung und die Spannungs(V)-Detektier-Einrichtung für jede der wiederaufladbaren Batterien aufweist, die jeweils mit einer der Anschlüsse (2301A bis 2301N) verbunden ist, kann durch Durchführen einer Feststellung des internen Zustands von jeder der wiederaufladbaren Batterien in Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Ermittlungsprozeduren der interne Zustand (einschließlich Verschlechterungszustand, elektrische Speicherkapazität, Restkapazität und Innenwiderstand) von jeder der wiederaufladbaren Batterien festgestellt werden.
Um bei dieser Ausführungsform die Temperatur der Mehrzahl an (zu inspizierenden) wiederaufladbaren Batterien festzustellen, sind die Mehrzahl an Batterietemperatur-Detektierabschnitten (2303A bis 2303N) bereitgestellt. Es ist nicht notwendig, dass alle Batterietemperatur-Detektierabschnitte (2303A bis 2303N) verwendet werden. Zum Beispiel ist es in dem Fall, bei dem die Mehrzahl an (zu inspizierenden) wiederaufladbaren Batterien in einer im Wesentlichen gleichen Atmosphäre installiert sind, möglich, dass nur einige wenige Temperatur- Detektierabschnitte bereitgestellt sind, und durch diese Temperatur-Detektierabschnitte bereitgestellte Temperaturinformation gemeinsam genutzt wird.
Getrennt davon wird bei dieser Ausführungsform mittels der Mehrzahl an Batteriespannungs-Detektierabschnitten (2302A bis 2302N) die Spannung zwischen Anschlüssen (die Spannung zwischen der Anode und der Kathode) von jeder wiederaufladbaren Batterie, die einer der Batteriespannungs-Detektierabschnitte (2302A bis 2302N) entspricht, ermittelt, gefolgt von Eingeben in den Steuerungsabschnitt (2310). In diesem Fall ist es möglich, dass die Ausgaben der Batteriespannungs-Detektierabschnitte (2302A bis 2302N) individuell in eine Schaltkreisschaltvorrichtung (die zum Beispiel einen Multiplexer enthält) eingegeben werden und in Abhängigkeit von einer Anforderung von dem Steuerungsabschnitt (2310) nur die Spannungsinformation von optional einer der wiederaufladbaren Batterien in den Steuerungsabschnitt (2310) ausgegeben wird.
Oben erfolgte eine Beschreibung des Falls, bei dem die Mehrzahl der wiederaufladbaren Batterien mit der Detektiervorrichtung in serieller Verbindung verbunden sind. Dies ist nicht beschränkend. Die Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auch dem Fall gerecht werden, bei dem eine Anzahl an wiederaufladbaren (zu inspizierenden) Batterien mit der Detektiervorrichtung in serieller Verbindung und paralleler Verbindung verbunden sind, um so eine Anzahl an parallel verbundenen Reihen aufzuweisen, in denen eine vorgeschriebene Anzahl an den wiederaufladbaren Batterien in serieller Verbindung verbunden sind, durch Bereitstellen einer vorgeschriebenen Anzahl an Strom-Detektierabschnitten zum Feststellen eines Lade- oder Entladestrom einer wiederaufladbaren Batterie in jedem der parallel verbundenen Reihen.
In diesem Fall wird die Ausgabe eines jeden der Strom-Detektierabschnitte ein Spannungssignal durch Strom-Spannungs-Umwandlung durch den Stromfühlwiderstand. Daher ist es möglich, dass die Spannungssignale auf Grundlage von den Ausgaben von den Strom-Detektierabschnitten individuell in eine Schaltkreisschaltvorrichtung (die zum Beispiel einen Multiplexer enthält) eingegeben werden und in Abhängigkeit von einer Anforderung von dem Steuerungsabschnitt (2310) nur die Spannungsinformation von optional einer der wiederaufladbaren Batterieen in den Steuerungsabschnitt (2310) ausgegeben wird.
[Speichermedium mit arithmetischem Programm darin]
Ein Hauptmerkmal der oben beschriebenen Detektiervorrichtung ist, dass die Apparatur im Wesentlichen die Batterietemperatur (T)-Detektier-Einrichtung (a) für eine inspizierbare wiederaufladbare Batterie, die Lade- oder Entladestrom(I)-Detektier-Einrichtung (b) für die wiederaufladbare Batterie, die Batteriespan nungs(V)-Detektier-Einrichtung (c) für die wiederaufladbare Batterie, sofern erforderlich die Impulsstrom-Hinzufüge-Einrichtung (d) für die wiederaufladbare Batterie, und die Speichereinrichtung (e) zum Speichern von Tabellen von vorher erhaltenen Kenndaten einer normalen wiederaufladbaren Batterie, die der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie entspricht, oder Funktionsformeln Voc(Q), Vd(Q, Id, T), Vc(Q, Ic, T), Rd(Q, Id, T) und Rc(Q, Ic, T) von Näherungskurven auf Grundlage der Daten der normalen wiederaufladbaren Batterie aufweist, worin aus den Kenndaten oder den Funktionsformeln, die in der Speichereinrichtung (e) gespeichert sind, und Information, die aus der Batterietemperatur(T)-Detektier-Einrichtung (a), der Lade- oder Entladestrom(I)-Detektier-Einrichtung (b), der Batteriespannungs(V)-Detektier-Einrichtung (c) erhalten wird, ein interner Zustand der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie festgestellt wird.
In den obigen Funktionsformeln ist Voc eine Leerlaufspannung der normalen wiederaufladbaren Batterie, ist T eine Temperatur der normalen wiederaufladbaren Batterie, ist Id ein Entladestrom für die normale wiederaufladbare Batterie, ist Vd eine Batteriespannung der normalen wiederaufladbaren Batterie, wenn die Batterie entladen wird, ist Ic ein Ladestrom für die normale wiederaufladbare Batterie, ist Vc eine Batteriespannung der normalen wiederaufladbaren Batterie, wenn die Batterie geladen wird, ist Rd ein Innenwiderstand der normalen wiederaufladbaren Batterie, wenn die Batterie entladen wird, und ist Rc ein Innenwiderstand der normalen wiederaufladbaren Batterie, wenn die Batterie geladen wird.
In der Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung, die mit Hardwareeinrichtungen bereitgestellt wird, die essentiellen sind, kann durch Eingeben eines vorgeschriebenen Programms zum Ausüben des Detektierverfahrens der vorliegenden Erfindung zum Detektieren eines internen Zustands einer inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie und von Tabellen von vorher erhaltenen Kenndaten einer normalen wiederaufladbaren Batterie, die der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie entspricht, oder von Funktionsformeln Voc(Q), Vd(Q, Id, T), Vc(Q, Ic, T), Rd(Q, Id, T) und Rc(Q, Ic, T) von Näherungskurven auf Grundlage der Daten der normalen wiederaufladbaren Batterie das Detektierverfahren der vorliegenden Erfindung ausgeübt werden. Somit ist ein Speichermedium, in dem das vorgeschriebene Steuerungsprogramm installiert ist, eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Im Folgenden erfolgt eine Beschreibung dieses Speichermediums.
Zum Beispiel weist ein tragbarer Personalcomputer, in dem eine wiederaufladbare Batterie angeschlossen ist, im Allgemeinen einen Hauptsteuerungsabschnitt auf, der hauptsächlich mit dem Betrieb des Hauptkörpers beschäftigt ist, und einen Untersteuerungsabschnitt, der hauptsächlich mit dem Austausch mit peripherer Gerätschaft beschäftigt ist. In vielen Fällen werden in dem Untersteuerungsabschnitt die Spannung zwischen Anschlüssen (die Spannung zwischen der Anode und der Kathode) und die Temperatur einer wiederaufladbaren Batterie [oder eines Batteriepack(moduls)], die auf dem Hauptkörper montiert ist oder damit verbunden ist, überwacht. In dem Fall, bei dem die wiederaufladbare Batterie mit dem Hauptkörper verbunden ist, wird der Status eines in dem System fließenden Stroms überwacht. In dem Untersteuerungsabschnitt, der die überwachte Information erhält, kann durch Eingeben des Steuerungsprogramms der vorliegenden Erfindung und von Tabellen von vorher erhaltenen Kenndaten einer normalen wiederaufladbaren Batterie, die der wiederaufladbaren Batterie in dem Personalcomputer entspricht, oder von Funktionsformeln Voc(Q), Vd(Q, Id, T), Vc(Q, Ic, T), Rd(Q, Id, T) und Rc(Q, Ic, T) von Näherungskurven auf Grundlage der Daten der normalen wiederaufladbaren Batterie, der interne Zustand der wiederaufladbaren Batterie in dem Personalcomputer festgestellt werden. In diesem Fall ist es möglich, dass das Steuerungsprogramm, die Datentabellen oder die Funktionsformeln in den Hauptsteuerungsabschnitt eingegeben werden.
Oben erwähnter Personalcomputer ist nicht mit einer solchen Impulsstrom-Hinzufüge-Einrichtung wie in der vorliegenden Erfindung versehen. Bei Zugriff auf zum Beispiel eine Festplatte oder die periphere Gerätschaft, die verwendet werden, wird der Verbrauchsstrom in dem Computer verändert, um eine Veränderung in dem Entladestrom der wiederaufladbaren Batterie zu bewirken. Es kann angenommen werden, dass die Änderung in dem Entladestrom in den oben beschriebenen Fall fällt, bei dem der Entladestrom der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie mittels der Impulsstrom-Hinzufüge-Einrichtung verändert wurde, um den internen Zustand der Batterie festzustellen.
Der Zugriff auf die Festplatte oder die periphere Gerätschaft wird auf der Grundlage einer Anforderung durch den Hauptsteuerungsabschnitt oder den Untersteuerungsabschnitt durchgeführt. Somit kann in dem Untersteuerungsabschnitt oder dem Hauptsteuerungsabschnitt, in den das Steuerungsprogramm der vorliegenden Erfindung eingegeben ist, das Auftreten eines Ereignisses, das Zugriff auf die Festplatte oder die peripheren Gerätschaften aufweist, im Voraus erkannt werden.
Eine solche Änderung in dem Entladestrom der wiederaufladbaren Batterie in dem Apparat, in dem die wiederaufladbare Batterie verbunden ist, findet nicht nur in dem Personalcomputer statt, sondern findet auch in anderen Apparaten statt. Zum Beispiel findet sie statt, wenn sich ein Mobiltelefon, in dem eine wiederaufladbare Batterie verwendet wird, in einem übertragenden Zustand befindet, wenn eine Digitalkamera, in der eine wiederaufladbare Batterie verwendet wird, oder dergleichen einen Blitzvorgang oder dergleichen durchführt. Daher kann durch Erfassen einer Veränderung in dem Verbrauchsstrom eines solchen Apparats zum Feststellen einer Veränderung in dem Entladestrom der darin verwendeten wiederaufladbaren Batterie, eine Ermittlung des internen Zustands (einschließlich des Verschlechterungszustands, der elektrischen Speicherkapazität, der Restkapazität und des Innenwiderstand) der wiederaufladbaren Batterie durchgeführt werden. Zusätzlich kann Information des festgestellten internen Zustands bei einem vorgeschriebenen Abschnitt angezeigt werden, der bereits in einem Apparat vorhanden ist, in dem die vorliegende Erfindung angewandt wird.
[Apparate, in denen das Detektierverfahren und der Apparat zum Detektieren eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie in der vorliegenden Erfindung angewandt werden können]
Wie oben beschrieben ist, macht es das Detektierverfahren der vorliegenden Erfindung möglich, die Restkapazität (die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) einer gegebenen inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie genau zu berechnen, selbst wenn sich die wiederaufladbare Batterie in einem Ladezustand, in einem Entladezustand oder in einem Ruhezustand, bei dem weder ein Ladevorgang noch ein Entladevorgang durchgeführt werden, befindet, oder die wiederaufladbare Batterie eine wiederaufladbare Batterie ist, die verschlechtert ist, deren elektrische Speicherkapazität vermindert ist oder deren Innenwiderstand erhöht ist. Daher ist es bei einem Apparat, in dem eine wiederaufladbare Batterie als die Stromquelle verwendet wird, möglich, genau nicht nur die verbleibende Betätigungsdauer des Apparats sondern auch die Austauschdauer der wiederaufladbaren Batterie zu ermitteln. Somit kann durch Einbauen der Detektiervorrichtung, in der das erfindungsgemäße Detektierverfahren zum Detektieren eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie verwendet wird, in einen solchen Apparat, die Leistungsfähigkeit des Apparats und jene der in dem Apparat verwendeten wiederaufladbaren Batterie maximiert werden.
Als ein solcher Apparat, dessen Leistungsfähigkeit durch Einbauen der Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung maximiert werden kann, können zum Beispiel Mobiltelefone bzw. persönliche digitale Assistenten, die eine Informations-Kommunikationsfunktion aufweisen, Computer, Fahrzeuge, in denen eine wiederaufladbare Batterie als eine Stromquelle verwendet wird, wie zum Beispiel elektrische Fahrzeuge oder hybrid angetriebene Automobile, genannt werden.
Daneben können auch Batteriemodule einschließlich Batteriepacks (in denen eine einzelne wiederaufladbare Batterie eingepackt ist, oder eine Mehrzahl an wiederaufladbaren Batterien eingepackt sind, wobei sie in serieller oder paralleler Verbindung verbunden sind) genannt werden, in denen die Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung eingebaut ist, und Ladegeräte, in denen die Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. Für ein solches Batteriemodul ist es möglich, dass das Batteriemodul eine Kommunikationsfunktion aufweist, die Information des internen Zustands der wiederaufladbaren Batterie mit einem Apparat austauscht.
Des Weiteren kann als ein weiterer Apparat (oder ein System), dessen Leistungsfähigkeit durch Einbauen der Detektiervorrichtung der vorliegenden Erfindung verbessert werden kann, zum Beispiel Apparate zum Inspizieren, ob ein wiederaufladbares Batterieprodukt gut ist oder nicht, und Energiespeichersysteme genannt werden.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter unter Bezug auf Beispiele beschrieben. Es ist selbstverständlich, dass diese Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu gedacht sind, den Bereich der Erfindung zu beschränken.
Beispiel A
[Gewinnen von Kenndaten von charakteristischen Merkmalen einer normalen wiederaufladbaren Batterie]
Unter Bezug auf 32 bis 34 erfolgt eine Beschreibung eines Beispiels eines Verfahrens zum Gewinnen von Daten oder Funktionsformeln für eine gegebene normale wiederaufladbare Batterie (entsprechend einer gegebenen inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie) in Bezug auf eine Beziehung Voc(Q) der Leerlaufspannung (Voc) zu der Restkapazität (Q) (oder die entladbare Kapazität) und von Daten oder Funktionsformeln der normalen wiederaufladbaren Batterie in Bezug auf eine Beziehung V(Q, I, T) der Batteriespannung (V) in Bezug auf die Batterietemperatur (T), den Strom (I) (der in einem System fließt, an den die normale wiederaufladbare Batterie angeschlossen ist) und die Restkapazität (Q) und auf eine Beziehung R(Q, I, T) des Innenwiderstands (R) in Bezug auf die T, den I und die Q.
32 ist ein Graph, der charakteristische Lade-Entladungs-Eigenschaften einer kommerziell erhältlichen, wiederaufladbaren Lithiumionenbatterie zeigt, die einen Durchmesser von 17 mm, eine Länge von 67 mm und eine Nennleistung von 1300 mAh aufweist, wenn Laden und Entladen für die wiederaufladbare Batterie auf die folgende Weise durchgeführt wird, wobei die Abszisse die Zeit und die Ordinate die Batteriespannung zeigt. D. h., zuerst wurde die wiederaufladbare Batterie für 2,5 Stunden durch ein Konstantstrom-Konstantspannungs-Ladeverfahren unter der Bedingung geladen, dass 4,2 V die maximale Ladespannung ist, wobei unter der Bedingung, dass die Temperatur der wiederaufladbaren Batterie bei 25°C gehalten wurde, die wiederaufladbare Batterie einem Konstantstrom-Laden bei einem Ladestrom von 1A unterzogen wurde, bis die Batteriespannung 4,2 V erreichte, gefolgt von einem Laden bei konstanter Spannung. Nach diesem Ladevorgang ließ man die wiederaufladbare Batterie für eine vorgeschriebene Zeitdauer ruhen und danach wurde die wiederaufladbare Batterie entladen, wobei ein Entladezyklus, bei dem die wiederaufladbare Batterie Entladen bei einem Entladestrom von 0,2 C (= 0,26 A) für 15 Minuten (es wird eine Elektrizitätsmenge entsprechend etwa 5% der elektrischen Nennkapazität der wiederaufladbaren Batterie entladen) unterzogen wurde und man die wiederaufladbare Batterie für eine vorgeschriebene Zeitdauer ruhen ließ, wiederholt wurde, bis die Batteriespannung der wiederaufladbaren Batterie die vorgeschriebene Endspannung (2,75 V) erreichte.
33 ist ein Graph, der Beziehungen der Batteriespannungen bei den intermittierenden Entladevorgängen zu und die Leerlaufspannungen bei den Ruhezeiten nach jedem Entladevorgang zu den entladenen Mengen zeigt, die auf Grundlage der Daten bei dem in 32 gezeigten Entladevorgang integriert wurden. In 33 zeigt die gestrichelte Linie ein gemessenes Ergebnis der Leerlaufspannungen der wiederaufladbaren Batterie bei den Ruhezeiten nach jedem Entladevorgang (der intermittierende Entladevorgang) und die durchgezogene Linie zeigt ein gemessenes Ergebnis der Batteriespannungen der wiederaufladbaren Batterie bei den intermittierenden Entladevorgängen, wobei jeder Spitzenabschnitt einen Zeitpunkt angibt, bei dem der Entladevorgang ausgesetzt wurde und die wiederaufladbare Batterie ruhte.
Die obigen integrierten entladenen Mengen zeigen Elektrizitätsmengen an, die durch Subtrahieren der entladbaren Elektrizitätsmenge (d. h. der Restkapazität) von der Nennleistung (oder der elektrischen Speicherkapazität) der wiederaufladbaren Batterie erhalten wurden. Daher ist es selbstverständlich, dass 33 eine Beziehung der Leerlaufspannung Voc (siehe die Kurve der gestrichelten Linie) und der Batteriespannung Vd beim Entladen (siehe die Kurve der durchgezogenen Linie) zu der Restkapazität Q zeigt.
Getrennt davon wurden die obigen Messprozeduren unter Ändern des Entladestroms (0,2C) zu einem gegebenen Entladestrom (0,1C (= 0,13 A), 0,5 C (= 0,65 A), 1,0 C (= 1,3 A), 1,5 C (= 1,95 A) oder 2,0 C (= 2.6 A)] wiederholt. Als ein Ergebnis wurde herausgefunden, dass in jedem der Fälle die obige Beziehung der Leerlaufspannung Voc zu der Restkapazität Q nicht verändert ist, außer dass die Restkapazität, wenn die Batteriespannung die obige Entladungs-Endspannung erreichte, in jedem Fall verschieden ist.
Bei dieser Ausführungsform wurde aus den Kurven der auf diesem Weg erhaltenen charakteristischen Eigenschaften der Batterie die Leerlaufspannungen zu optionalen Restkapazitäten ausgelesen, um diskrete Daten zu erhalten, und es wurde auf Grundlage der diskreten Daten eine Datenbank (eine Datentabelle) für die Beziehung der Leerlaufspannung Voc zu der Restkapazität Q erstellt. Darüber hinaus wurde aus der Datenbank eine Funktionsformel Voc(Q) einer Näherungskurve in Bezug auf die Datenbank erstellt.
34 ist ein Graph, der charakteristische Entladungseigenschaften einer kommerziell erhältlichen, wiederaufladbaren Lithiumionen-Batterie zeigt, die einen Durchmesser von 17 mm, eine Länge von 67 mm und eine Nennleistung von 1300 mAh aufweist, wenn die wiederaufladbare Batterie bei jeweiligen Entladungsströmen von 0,1 C (= 0,13 A), 0,2 C (= 0,26 A), 0,5 C (= 0,65 A), 1,0 C (= 1,3 A), 1,5 C (= 1,95 A) und 2,0 C (= 2,6 A) unter der Bedingung entladen wurde, dass die Temperatur der wiederaufladbaren Batterie bei 25 °C gehalten wurde. In 34 zeigt die Abszisse integrierte entladene Mengen und zeigt die Ordinate Batteriespannungen. Die integrierten entladenen Mengen zeigen Elektrizitätsmengen, die durch Subtrahieren der entladbaren Elektrizitätsmenge (d. h. der Restkapazität) von der Nennleistung (oder der elektrischen Speicherkapazität) der wiederaufladbaren Batterie erhalten wurden. In 34 wurde, bevor die wiederaufladbare Batterie in jedem Fall bei einem vorgeschriebenen Entladestrom entladen wurde, die wiederaufladbare Batterie für 2,5 Stunden durch ein Konstantstrom-Konstantspannungs-Ladeverfahren unter der Bedingung von 4,2 V für die maximale Ladespannung geladen, wobei unter der Bedingung, dass die Temperatur der wiederaufladbaren Batterie bei 25 °C gehalten wurde, die wiederaufladbare Batterie einem Konstantstrom-Laden bei einem Ladestrom von 1A unterzogen wurde, bis die Batteriespannung 4,2 V erreichte, gefolgt von Laden bei konstanter Spannung, wobei die wiederaufladbare Batterie in einen vollgeladenen Zustand versetzt wurde. Danach ließ man die wiederaufladbare Batterie für eine vorgeschriebene Zeitdauer ruhen, und danach wurde die wiederaufladbare Batterie dem Entladevorgang unterzogen.
Die Kurve der charakteristischen Batterieeigenschaften bei jedem Entladestrom wurde als eine Funktion einer Näherungskurve in Bezug auf die Kurve ausgedrückt.
Getrennt davon wurden bei Temperaturen von –20°C, –10°C, 0 °C, 40 °C und 50 °C jeweils als eine Betriebsatmosphäre eines Apparats, in dem die wiederaufladbare Batterie eingebaut ist, wie oben Daten in Bezug auf die charakteristischen Batterieeigenschaften bei dem Entladevorgang erhalten. Aus den auf Grundlage der diskreten Daten erhaltenen Kurven der charakteristischen Batterieeigenschaften wurden die Leerlaufspannungen und die Batteriespannungen zu optionalen Restkapazitäten ausgelesen und Datenbanken (Datentabellen) für die Beziehung der Batteriespannung Vd und des Innenwiderstands Rd bei dem Entladungsvorgang zu der Restkapazität Q erstellt. Zusätzlich wurden aus der Datenbank Funktionsformeln Vd(Q, Id, T) bzw. Rd(Q, Id, T) eine Näherungskurve in Bezug auf die Datenbanken erstellt.
In Tabelle 1 sind als ein Beispiel der obigen Datentabellen, die oben für die wiederaufladbare Lithiumionen-Batterie (mit einem Durchmesser von 17 mm, einer Länge von 67 mm und einer Nennleistung von 1300 mAh) erhalten wurden, Beziehungen der Leerlaufspannung Voc(V) zu der Restkapazität Q[Ah] bei dem Entladevorgang und jene der Batteriespannung Vd(V) bei jedem der konstanten Ströme Id (= 0,13 A, 0,26 A, 0,65 A, 1,3 A, 1,95 A und 2,6 A), wenn die Batterietemperatur 25 °C ist, zu der Restkapazität Q [Ah] bei dem Entladevorgang gezeigt.
Leerlaufspannung, die eine Funktion der Restkapazität oder integrierten entladenen Menge ist:
Die Leerlaufspannung Voc kann als eine Funktion angesehen werden, die nur durch die Restkapazität Q bestimmt wird. In dieser Hinsicht kann die Leerlaufspannung anstelle der obigen Datentabelle als eine Funktion der Restkapazität Q ausgedrückt werden, zum Beispiel wie nachfolgend beschrieben ist. Voc(Q) = Pn × Qn + P n-1 × Qn-1 + Pn-2 × Qn-2 + ... + P1 × Q1 + P0 × Q0 (wobei jedes von P_n bis P₀ eine Konstante ist, die in Abhängigkeit von der Art, dem Typ, der Nennleistung oder dergleichen einer wiederaufladbaren Batterie verschieden ist.)
Ein tatsächliches Beispiel, bei dem eine Funktionsformel einer Näherungskurve für eine Beziehung Voc(Q) der Leerlaufspannung Voc zu der Restkapazität Q erhalten wird, ist nachfolgend beschrieben.
Wenn die elektrische Speicherkapazität (die Nennleistung) einer wiederaufladbaren Batterie auf C gesetzt wird und die Restkapazität der Batterie zu einem bestimmten Zeitpunkt auf Q gesetzt wird, kann eine integrierte entladene Menge als (C – Q) ausgedrückt werden. Bei dieser Ausführungsform wird angenommen, dass die Leerlaufspannung Voc ein zwölf-dimensionales Polynom der integrierten entladenen Menge (C – Q) ist. Und auf Grundlage der erhaltenen Kenndaten in Bezug auf die Leerlaufspannung Voc und die integrierte entladene Menge (C – Q) wurde für die wiederaufladbare Lithiumionen-Batterie (mit einem Durchmesser von 17 mm, einer Länge von 67 mm und einer Nennleistung von 1300 mAh) eine Funktionsformel der Leerlaufspannung Voc zu der Restkapazität Q berechnet. Hier ist der Wert von der C 1,3 Ah als die Nennleistung der wiederaufladbaren Batterie. Und ein Bereich, der als die Restkapazität Q genommen werden kann, wurde auf 0 ≤ Q ≤ C gesetzt. Die berechnete Funktionsformel der Leerlaufspannung Voc zu der Restkapazität Q ist wie folgt. Voc (Q) = –661,900042980173225 × (C – Q)12 + 4678,290484010105502 × (C – Q)11 – 14335,21335398782685 × (C – Q)10 + 24914,67028729754384 × (C – Q)9 – 26969,20124879933792 × (C – Q)8 + 18786,93847206758073 × (C – Q)7 – 8401,942857432433812 × (C – Q)6 + 2331,619009308063141 × (C – Q)5 – 370,18004193870911 × (C – Q)4 + 26,914989189437676 × (C – Q)3 + 0,445460210498741 × (C – Q)2 – 0,883133725562348 × (C – Q) + 4,188863096991684
Innenwiderstand, der eine Funktion von Restkapazität oder integrierter entladener Menge ist:
Eine Beziehung zwischen dem Entladestrom Id, der Leerlaufspannung Voc, der Batteriespannung Vd und dem Innenwiderstand Rd einer wiederaufladbaren Batterie, wenn die Batterie sich im Entladevorgang befindet, kann als Vd = Voc – Id × Rd ausgedrückt werden. Und eine Beziehung zwischen dem Ladestrom Ic, der Leerlaufspannung Voc, der Batteriespannung Vc und dem Innenwiderstand Rc der wiederaufladbaren Batterie, wenn sich die Batterie im Ladevorgang befindet, kann als Vc = Voc + Ic × Rc ausgedrückt werden. Zusätzlich kann der Innenwiderstand als eine Funktion der Batterietemperatur angesehen werden. In dieser Hinsicht kann eine Beziehung der Batteriespannung V zu der Restkapazität Q und jene des Innenwiderstands R zu der Restkapazität Q als eine Näherungskurve von V (Q, I, T) bzw. als eine Näherungskurve von R (Q, I, T) ausgedrückt werden, wobei die V(Q, I, T) eine Funktion der Batteriespannung V in Relation zu der Restkapazität Q, dem Strom I und der Batterietemperatur T ist, und der R(Q, I, T) eine Funktion des Innenwiderstands R in Relation zu der Restkapazität Q, dem Strom I und der Batterietemperatur T ist.
Wenn nun die Batterietemperatur einer wiederaufladbaren Batterie auf T gesetzt wird, der Entladestrom der wiederaufladbaren Batterie auf I gesetzt wird, die elektrische Speicherkapazität (die Nennleistung) der wiederaufladbaren Batterie auf C gesetzt wird, und die Restkapazität der wiederaufladbaren Batterie zu einem bestimmten Zeitpunkt auf Q gesetzt wird, kann die integrierte entladene Menge der wiederaufladbaren Batterie als (C – Q) ausgedrückt werden.
In dieser Hinsicht kann eine Relationsformel Rd(Q, I, T) in Bezug auf den Innenwiderstand Rd in Relation zu der Restkapazität beim Entladevorgang als eine n-dimensionale Funktionsformel zum Beispiel bezüglich der Restkapazität oder der entladenen Menge ausgedrückt werden, wie nachfolgend beschrieben ist. In diesem Fall beträgt ein Bereich, der von der Restkapazität Q eingenommen werden kann, 0 ≤ Q ≤ C. Rd(Q, I, T) = Fn × (C – Q)n + Fnn-1 × (C – Q)n-1 + Fn-2 × (C – Q)n-2 + ... + F1 × (C – Q)1 + F0 × (C – Q)0 (wobei jedes von F_n bis F₀ zum Beispiel als eine Funktionsformel F_n = G_n(T) × H_n(I) oder F_n = G_n(T) + H_n(I) ausgedrückt werden kann, wobei G_n(T) eine Funktion der Batterietemperatur T ist und H_n(I) eine Funktion des Stroms ist)
Alternativ dazu kann, indem man das F_n bis zu dem F₀ wie folgt bildet: Fn = Kn.m × Im + Kn.m-1 × Im-1 + Kn.m-2 × Im-2 + ... + Kn.1 × I1 + Kn.0 × I0 Fn-1 = Kn-1.m × Im + Kn-1.m-1 × Im-1 + Kn-1.m-2 × Im-2 + ... + Kn1.1 × I1 + Kn-1.0 × I0 ...... F0 = K0.m × Im + K0.m-1 × Im-1 + K0.m-2 × Im-2 + + K0.1 × I1 + K0.0 × I0,jedes von K_n.m bis K_n.0, jedes von K_n-1.m bis K_n-1.0, ... jedes von K_0.m bis K₀ _. ₀ jeweils als eine Funktion der Batterietemperatur T ausgedrückt werden.
Als eines von tatsächlichen Beispielen, bei denen die obigen Funktionsformeln erhalten werden, ist nachfolgend ein Beispiel gezeigt, bei dem für eine kommerziell erhältliche, wiederaufladbare Lithiumionen-Batterie mit einem Durchmesser von 17 mm, einer Länge von 67 mm und einer Nennleistung von 1300 mAh Kenndaten in Bezug auf den Innenwiderstand (Rd) in Relation zu der Restkapazität Q (oder der integrierten entladenen Menge), dem Entladestrom (I) und der Batterietemperatur (T) erhalten wurden, indem man die wiederaufladbare Batterie wie oben beschrieben Laden und Entladen unterzog, und die Kenndaten durch eine Funktionsformel einer Näherungskurve von Rd (Q, I, T) ausgedrückt wurden. Bei dieser Ausführungsform wurde unter der Annahme, dass der Innenwiderstand Rd durch ein zwölf-dimensionales Polynom der integrierten entladenen Menge (C – Q) ausgedrückt werden kann [wobei C die Nennleistung (1300 mAh 1,3 Ah) der oben beschriebenen wiederaufladbaren Batterie ist], eine Funktionsformel berechnet, die zu den Kenndaten bezüglich des Innenwiderstands zu passen vermochte. Die berechnete Funktionsformel des Innenwiderstands Rd(Q, I, T) bei dem Entladevorgang ist wie nachfolgend beschrieben. Rd(Q, I, T) = F12 × (C – Q)12 + F11 × (C - Q)11 + F10 × (C – Q)10 + ... + F1 × (C – Q)1 + F0 (C – Q)0
Hier konnten die Koeffizienten F₁₂ bis F₀ jeweils durch das fünf-dimensionale Polynom des Stromwerts (I) ausgedrückt werden. F12 = K12.5 × I5 + K12.4 × I4 + K12.3 × I3 + K12.2 × I2 + K12.1 × I1 + K12.0 × I0 F11 = K11.5 × I5 + K11.4 × I4 + K11.3 × I3 + K11.2 × I2 + K11.1 × I1 + K11.0 × I0 .... F0 = K0.5 × I5 + K0.4 × I4 + K0.3 × I3 + K0.2 × I2 + K0.1 × K0.0 × I0
Des Weiteren konnten die Koeffizienten K_0.0 bis K_12.5 jeweils durch das folgende vier-dimensionale Polynom der Batterietemperatur (T) ausgedrückt werden.
K_0.0 = 0,0000003728422193 × T⁴ – 0,0004690399886317 × T³ + 0,219630909372119 × T² – 45,393541420206056 × T + 3495
K_1.0 = –0,0000179118075830736 × T⁴ + 0,019047317301656 × T³ – 7,507153217164846 × T² + 1295,900128065855824 × T – 82320,66124016915274
K_2.0 = 0,0008393300954506 × T⁴ – 0,925251141189932 × T³ + 380,532287220051614 × T² – 69147,14363160646462 × T + 4
K_3.0 = –0,017185353004619 × T⁴ + 19,234599304257944 × T³ – 8046,433143414219558 × T² + 1490563,733755752211 × T – 103127364,48805916309
K_4.0 = 0,169551698762352 × T⁴ – 190,999908140883917 × T³ + 80470,07880103871866 × T² – 15024311,89118036628 × T + 1,048650819771948e + 9
K_5.0 = –0,955959118340144 × T⁴ + 1080,745597758554595 × T³ – 457103,8624067021883 × T² + 85709740,95309616626 × T – 6,01059936858493e + 9
K_6.0 = 3,375841083746783 × T⁴ – 3825,451933311166158 × T³ + 1622083,712826749077 × T² – 304991211,3940501213 × T + 2,145317715502894e + 10
K_7.0 = –7,810843719833634 × T⁴ + 8866,183584053051163 × T³ – 3766345,644136840012 × T² + 709567942,1204522848 × T – 5,001923236648273e + 10
K_8.0 = 12,033631252687844 × T⁴ – 13677,64824440043594 × T³ + 5818483,242671614513 × T² – 1,097858196917345e + 9 × T + 7,751905044076741e + 10
K_9.0 = –12,238187331253075 × T⁴ + 13925,33526539518061 × T³ – 5930710,459638201632 × T² + 1,120421761057557e + 9 × T – 7,921808331037033e + 10
K_10.0 = 7,893435909900529 × T⁴ – 8989,98957545310077 × T³ + 3832542,024125073105 × T² – 724796162,165166378 × T + 5,130331180844828e + 10
K_11.0 = –2,925896962983863 × T⁴ + 3335,077681152527475 × T³ – 1423000,113370831124 × T² + 269356095,2803371549 × T – 1,908424205759282e + 10
K_12.0 = 0,474786593515207 × T⁴ – 541,575826871208278 × T³ + 231252,3383636772924 × T² – 43807985,50071253628 × T + 3,106470547152108e + 9
K_0.1 = 0,000002810514762 × T⁴ – 0,002898202547079 × T³ + 1,105541936798752 × T² – 184,521855864246987 × T + 11343
K_1.1 = 0,000551705428643872 × T⁴ – 0,618741510687609 × T³ + 259,586933909031927 × T² – 48283,85493898519053 × T + 3359573,6900693262
K_2.1 = –0,0195475060621 × T⁴ + 22,08861 7721 865582 × T³ – 9341,226422357953197 × T² + 1752157,602624612628 × T – 122996540,8737580031
K_3.1 = 0,325763020172631 × T⁴ – 369,724916377202248 × T³ + 157069,7521357303194 × T² – 29601894,0842731744 × T + 2,088209856891993e + 9
K_4.1 = –2,908705926352533 × T⁴ + 3309,493716794020656 × T³ – 1409607,063310474623 × T² + 266370644,6106990278 × T – 1,884257213245936e + 10
K_5.1 = 15,522568640313624 × T⁴ –17689,339928652651 × T³ + 7546667,398559059016 × T² – 1,428474185012642e + 9 × T + 1,012224248948845e + 11
K_6.1 = –52,917599424765683 × T⁴ + 60369,46012100671942 × T³ – 25783514,46398825198 × T² + 4,88600354697663e + 9 × T – 3,46629897478479e + 11
K_7.1 = 119,343894918586244 × T⁴ – 136256,5889387205825 × T³ + 58241129,37237557024 × T² –1,104580399434835e + 10 T + 7,84285673315848e + 11
K_8.1 = –180,13279743136772 × T⁴ + 205783,2935366885795 × T³ – 88013024,84585164488 × T² + 1,670262265534591e + 10 × T – 1,186691748976397e + 12
K_9.1 = 179,977612805760856 × T⁴ – 205704,7138883229345 × T³ + 88022247,56138792634 × T² – 1,671265663160231e + 10 × T + 1,188005733152792e + 12
K_10.1 = –114,22103353999718 × T⁴ + 130600,7620928548568 × T³ – 55907464,3364872858 × T² + 1,061943998671068e + 10 × T – 7,551911324552615e + 11
K_11.1 = 41,695827710871889 × T⁴ – 47691,58228996800608 × T³ + 20422870,60793861002 × T² – 3,880626435474761e + 9 × T + 2,760661086077543e + 11
K_12.1 = –6,666496484950264 × T⁴ + 7627,427708115624228 × T³ – 3267274,46735554561 × T² + 621019135,6699528694 × T – 4,419293458561603e + 10
K_0.2 = –0,0000149877533689156 × T⁴ + 0,016264765981062 × T³ – 6,586433677933296 × T² + 1179,630127694138537 × T – 78854,88604895926256
K_1.2 = –0,001671225994427 × T⁴ + 1,877401817058471 × T³ – 789,07213084094451 × T² + 147061,7484517464472 × T – 10255014,040370674804
K_2.2 = 0,050857806024981 × T⁴ – 57,421146649059438 × T³ + 24263,23108479666916 × T² – 4547478,023707655258 × T + 318979066,9375175238
K_3.2 = –0,767138695737053 × T⁴ + 869,501589442514955 × T³ – 368895,5433750267257 × T² + 69431079,11021871865 × T – 4,891503969447994e + 9
K_4.2 = 6,458605207522703 × T⁴ – 7339,346130055530012 × T³ + 3122145,968177304138 × T² – 589259323,2726836204 × T + 4,163276005699007e + 10
K_5.2 = –33,210693487729266 × T⁴ + 37806,52151914418209 × T³ – 16112231,32226052508 × T² + 3,046667102485437e + 9 × T – 2,156707719286414e + 11
K_6.2 = 110,41 654910551955 × T⁴ – 125855,3597195415496 × T³ + 53705964,79313132912 × T² – 1,0168738968952e + 10 × T + 7,208109075952678e + 11
K_7.2 = –244,609733706370236 × T⁴ + 279071,9859447662602 × T³ – 119200855,458073914 × T² + 2,259145651305348e + 10 × T – 1,602974000459222e + 12
K_8.2 = 364,280446611480329 × T⁴ – 415899,7378741699504 × T³ + 177773139,5446700454 × T² – 3,37170978830763e + 10 × T + 2,394178279874176e + 12
K_9.2 = –360,133009104473672 × T⁴ + 411398,5785509308916 × T³ – 175950132,9841732085 × T² + 3,339073499857018e + 10 × T – 2,372399659849292e + 12
K_10.2 = 226,571828904114568 × T⁴ – 258946,2668825854489 × T³ + 110800467,2156397104 × T² – 2,103706218735303e + 10 × T + 1,495396594538536e + 12
K_11.2 = –82,097460356641946 × T⁴ + 93865,67427578115894 × T³ – 40180264,4568978697 × T² + 7,631883991534069e + 9 × T – 5,427255754183317e + 11
K_12.2 = 13,041315019963541 × T⁴ – 14915,89122739454251 × T³ + 6387139,428232744336 × T² – 1,213605887380284e + 9 × T + 8,633362065024582e + 10
K_0.3 = 0,0000251678427397413 × T⁴ – 0,027749417567646 × T³ + 11,431003896028034 × T² – 2085,159978444959506 × T + 142128,8166474564059
K_1.3 = 0,001751449385998 × T⁴ – 1,965532828562073 × T³ + 825,198818901071149 × T² – 153608,5966555425257 × T + 10697382,97613775916
K_2.3 = –0,045992909613442 × T⁴ + 51,765049403509529 × T³ – 21800,6951406261469 × T² + 4071656,867690694518 × T – 284551801,1211410761
K_3.3 = 0,609139955562425 × T⁴ – 687,607714664136665 × T³ + 290488,4805661713472 × T² – 54432601,20337542892 × T + 3,817251073175302e + 9
K_4.3 = –4,654946445586634 × T⁴ + 5267,515010680999694 × T³ – 2231088,309676257428 × T² + 419202946,5956563354 × T – 2,948124603910822e + 10
K_5.3 = 22,286869517195672 × T⁴ – 25270,05467747936928 × T³ + 10725593,31009998918 × T² – 2,019626285390959e + 9 × T + 1,423544581998099e + 11
K_6.3 = –70,273845850297775 × T⁴ + 79808,32413277083833 × T³ – 33930159,44685647637 × T² + 6,400054181017841e + 9 × T – 4,51914538369342e + 11
K_7.3 = 149,601386715460876 × T⁴ – 170118,3903450048529 × T³ + 72421280,32549875974 × T² – 1,367911124421202e + 10 × T + 9,672544733460782e + 11
K_8.3 = –216,080536475273817 × T⁴ + 245972,965744795074 × T³ – 104825836,75099624693 × T² + 1,982151737409837e + 10 × T – 1,403160810753543e + 12
K_9.3 = 208,528016714157587 × T⁴ – 237582,0518041840696 × T³ + 101339354,76017145813 × T² – 1,917950228946529e + 10 × T + 1,358957382793612e + 12
K_10.3 = –128,648630272366432 × T⁴ + 146680,9468983050902 × T³ – 62612523,06659654528 × T² + 1,185900191909874e + 10 × T – 8,409099766116382e + 11
K_11.3 = 45,862214041144405 × T⁴ – 52323,81826514477143 × T³ + 22349358,16426483542 × T² – 4,235780194080044e + 9 × T + 3,005522361710247e + 11
K_12.3 = –7,185307946068086 × T⁴ + 8202,238421019834277 × T³ – 3505436,076118038502 × T² + 664747740,961967349 × T – 4,719465114689993e + 10
K_0.4 = –0,0000192255394011085 × T⁴ + 0,021451855148696 × T³ – 8,949177062086774 × T² + 1654,341424624854653 × T – 114347,8315392331278
K_1.4 = –0,000816454884929378 × T⁴ + 0,915963370235589 × T³ – 384,394885101222144 × T² + 71516,78036990862165 × T – 4977237,941760426387
K_2.4 = 0,018665516848548 × T⁴ – 20,945499132537545 × T³ + 8792,787151743495997 × T² – 1636507,520356033929 × T + 113940643,510729596
K_3.4 = –0,208551404290907 × T⁴ + 234,064252746103051 × T³ – 98280,91590542987979 × T² + 18297020,93438888714 × T – 1,274317674892173e + 9
K_4.4 = 1,339574048511812 × T⁴ – 1503,615180965887021 × T³ + 631459,032932954724 × T² –117585216,0713095963 × T + 8,191520568488794e + 9
K_5.4 = –5,41634189133107 × T⁴ + 6080,279572206331977 × T³ – 2553905,465719996486 × T² + 475671351,9166372418 × T – 3,314607225791437e + 10
K_6.4 = 14,554042749470186 × T⁴ – 16340,35331930969369 × T³ + 6864766,807159300894 × T² – 1,278884505325829e + 9 × T + 8,91410026807912e + 10
K_7.4 = –26,702810592234627 × T⁴ + 29985,37313494967748 × T³ – 12599908,78297643736 × T² + 2,347923449255732e + 9 × T – 1,637030338813723e + 11
K_8.4 = 33,616003692593779 × T⁴ – 37755,79519816931134 × T³ + 15868689,48295781203 × T² – 2,957814271722582e + 9 × T + 2,062859919415767e + 11
K_9.4 = –28,549327238622432 × T⁴ + 32071,84076537256988 × T³ – 13482853,98914256319 × T² + 2,513751298973701e + 9 × T – 1,753644153967844e + 11
K_10.4 = 15,615889964970963 × T⁴ – 17546,34309475550617 × T³ + 7378066,55368669983 × T² – 1,375903085110361e + 9 × T + 9,601048284484978e + 10
K_11.4 = –4,961400910069002 × T⁴ + 5575,897482064596261 × T³ – 2345115,56629166659 × T² + 437428445,089415431 × T – 3,053090860965102e + 10
K_12.4 = 0,695014380923983 × T⁴ – 781,253406883600064 × T³ + 328646,8735752489884 × T² – 61314347,82639360428 × T + 4,280426730538583e + 9
K_0.5 = 0,0000055685857458958 × T⁴ – 0,006269943903778 × T³ + 2,640726168426087 × T² – 493,072682310015125 × T + 34439,01298486242012
K_1.5 = 0,000161459388938338 × T⁴ – 0,181685886575457 × T³ + 76,48491361543168 × T² – 14275,91988238808517 × T + 996832,7974418463418
K_2.5 = –0,003644982089995 × T⁴ + 4,101798825788432 × T³ – 1726,917806184043457 × T² + 322373,2470881768968 × T – 22513770,08513562009
K_3.5 = 0,040176201294742 × T⁴ – 45,2111990768366 × T³ + 19035,3292236953348 × T² – 3553687,279590429272 × T + 248205168,0678731203
K_4.5 = –0,252724149200711 × T⁴ + 284,364088978607867 × T³ – 119717,74444384659 × T² + 22349178,49348734319 × T – 1,5609506067017e + 9
K_5.5 = 0,99321211747314 × T⁴ –1117,34604256486864 × T³ + 470334,9616640359164 × T² – 87793226,38023105264 × T + 6,1312859372 1498e + 9
K_6.5 = –2,577149995346287 × T⁴ + 2898,568018064226635 × T³ – 1219882,472908790689 × T² + 227667403,1106119156 × T – 1,589763369995698e + 10
K_7.5 = 4,546336695206962 × T⁴ – 5112,045211581619696 × T³ + 2150963,609311953653 × T² – 401 358455,5349878669 × T + 2,802150292308567e + 10
K_8.5 = –5,493312202741592 × T⁴ + 6175,273952080845447 × T³ – 2597737,064942202996 × T² + 484624717,2114210725 × T – 3,382866307244066e + 10
K_9.5 = 4,479715688077147 × T⁴ – 5034,625069146578426 × T³ + 2117431,804731178563 × T² – 394939977,4744403362 × T + 2,756315841920568e + 10
K_10.5 = –2,35745032434141 × T⁴ + 2648,891592185625086 × T³ – 1113825,013085700106 × T² + 207708652,5919890404 × T – 1,449351552776621e + 10
K_11.5 = 0,722700953370907 × T⁴ – 811,891530954773657 × T³ + 341327,5026830868446 × T² – 63640350,16188571602 × T + 4,439957102906778e + 9
K_12.5 = –0,098012110608512 × T⁴ + 110,090753050316849 × T³ – 46276,03871921345126 × T² + 8626818,395340621472 × T – 601771718,735604167
In der oben beschriebenen Funktionsformeln geben "e + 9", "e + 10", "e + 11" und "e + 12" in den konstanten Ausdrücken "× 10⁹", "× 10¹⁰", "× 10¹¹" bzw. "× 10¹²" an.
Wie oben beschrieben ist, wird bei dieser Ausführungsform die Funktionsformel der Näherungskurve bezüglich des Innenwiderstands Rd(Q, I, T) zuerst durch das zwölf-dimensionale Polynom der Restkapazität Q [die integrierte entladene Menge (C – Q)] ausgedrückt, dann durch das fünfdimensionale Polynom des Stromwerts I in Bezug auf die Koeffizienten in dem zwölf-dimensionalen Polynom, zuletzt durch das vier-dimensionale Polynom der Batterietemperatur T in Bezug auf die Koeffizienten in dem fünf-dimensionalen Polynom.
Es ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Dimensionen dieser Polynome und die Reihenfolge dieser zu erhaltenen Polynome beschränkt ist. Darüber hinaus sind die oben beschriebenen Funktionsformeln, die die Kenndaten der wiederaufladbaren Batterie angeben, nicht auf ein derartiges n-dimensionales Polynom beschränkt.
Feststellung von Restkapazität von einer inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie
Beispiel 1
In diesem Beispiel wurden als eine zu inspizierende wiederaufladbare Batterie (d. h. eine inspizierbare wiederaufladbare Batterie) drei kommerziell erhältliche wiederaufladbare Lithiumionen-Batterien (als Probe 1, Probe 2 und Probe 3) mit einem Durchmesser von 17 mm, einer Länge von 67 mm und einer Nennleistung von 1300 mAh zur Verfügung gestellt, die sich jeweils in einem Ruhezustand befinden, ohne ge- oder entladen worden zu sein. Und diese drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurden in Bezug auf ihren internen Zustand in Übereinstimmung mit dem Detektierverfahren der vorliegenden Erfindung untersucht.
In Beispiel A wurden für die normale, kommerziell erhältliche, wiederaufladbare Lithiumionen-Batterie (mit einem Durchmesser von 17 mm, einer Länge von 67 mm und einer Nennleistung von 1300 mAh), die jeder der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien (Probe 1 bis Probe 3) entspricht, die sich auf die charakteristischen Eigenschaften beziehenden Kenndaten der Beziehung der Restkapazität (Q) und der Leerlaufspannung (Voc) und die Funktionsformeln Voc(Q) und Q(Voc) auf Grundlage der Kenndaten erhalten.
Unter Bezug auf die obigen, sich auf die charakteristischen Eigenschaften beziehenden Kenndaten oder die obige Funktionsformel Voc(Q) oder Q(Voc) für die entsprechende normale wiederaufladbare Batterie und entsprechend den in 3 gezeigten Beurteilungsprozeduren des erfindungsgemäßen Detektierverfahrens, wurde eine Beurteilung für jede der Proben 1 bis 3 durchgeführt. Als ein Ergebnis wurde gefunden, dass Proben 1 bis 3 nicht kurzgeschlossen und normal waren.
Dann wurde jede der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien (Proben 1 bis 3) auf die folgende Weise geladen und entladen. D. h., es wurde jede inspizierbare wiederaufladbare Batterie für 2,5 Stunden durch ein Konstantstrom-Konstantspannungs-Ladeverfahren unter der Bedingung von 4,2 V für die maximale Ladespannung geladen, wobei unter der Bedingung, dass die Temperatur der wiederaufladbaren Batterie bei 25 °C gehalten wird, die wiederaufladbare Batterie Konstantstrom-Laden bei einem Ladestrom von 1A unterzogen wurde, bis die Batteriespannung 4,2 V erreichte, gefolgt von einem Konstantspannungs-Laden, wobei die wiederaufladbare Batterie voll geladen wurde. Danach lies man die wiederaufladbare Batterie für eine vorgeschriebene Zeitdauer ruhen und danach wurde die wiederaufladbare Batterie bei einem Entladestrom von 0,2 C (= 0,26 A) entladen, um eine Elektrizitätsmenge entsprechend einem vorgeschriebenen Prozentsatz (20% für Probe 1, 50% für Probe 2 und 80% für Probe 3) der Nennleistung zu entladen. In diesem Fall müssen die Restkapazitäten der Proben 1 bis 3 80%, 50% bzw. 20% der Nennleistung betragen.
Dann wurde für jede der Proben 1 bis 3 ein Wert ihrer Restkapazität auf die folgende Weise festgestellt. Zuerst wurde eine Leerlaufspannung (Voc) von jeder der Proben 1 bis 3 nach dem Entladevorgang gemessen. Und unter Bezug auf die oben beschriebene Beziehung Q(Voc) der Restkapazität (Q) und der Leerlaufspannung (Voc) und der gemessenen Leerlaufspannung, wurde für jede der Proben 1 bis 3 ein Wert der Restkapazität festgestellt. Danach wurde jede der Proben 1 bis 3 bei einem konstanten Entladestrom von 0,2 C (= 0,26 A) entladen, wobei die entladene Menge (die entladene Elektrizitätsmenge) gemessen wurde, um zu bestätigen, dass der festgestellte Restkapazitätswert richtig war.
Die gemessenen Leerlaufspannungswerte, die ermittelten Restkapazitätswerte und die gemessenen Entlademengenwerte von Proben 1 bis 3, die oben erhalten wurden, sind zusammen in Tabelle 2 gezeigt.
Getrennt davon wurde unter Verwenden der Gleichung [(die festgestellte Restkapazität – die entladene Menge)/die Nennleistung × 100], die es möglich macht, einen Anteil (%) als einen Ermittlungs-Präzisions-Index für die Situation des gemessenen Leerlaufspannungswerts, den festgestellten Restkapazitätswert (der entsprechend dem Detektierverfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wurde) und die gemessene entladene Menge zu erhalten, ein Ermittlungs-Präzisions-Index für jede der Proben 1 bis 3 erhalten. Die erhaltenen Ergebnisse sind gemeinsam in Tabelle 2 gezeigt.
Aus den in Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen wird offensichtlich, dass die Ermittlungs-Präzisions-Indizes von Proben 1 bis 3 mit einer auffallenden Präzision miteinander harmonierten. Insbesondere zeigen die Werte der Ermittlungs-Präzisions-Indizes an, dass ein Fehler zwischen der festgestellten Menge und der gemessenen Menge sehr klein ist, kleiner als 1% der Nennkapazität der Batterie, und daher die Detektiergenauigkeit recht hoch ist.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wurden als eine inspizierbare wiederaufladbare Batterie drei kommerziell erhältliche wiederaufladbare Lithiumionen-Batterien (als Probe 1, Probe 2 und Probe 3) mit einem Durchmesser von 17 mm, einer Länge von 67 mm und einer Nennleistung von 1300 mAh bereit gestellt, die sich jeweils in einem Ruhezustand befinden, ohne ge- oder entladen worden zu sein. Und diese drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurden in Bezug auf ihren internen Zustand in Übereinstimmung mit dem Detektierverfahren der vorliegenden Erfindung untersucht.
In Beispiel A wurden für die normale, kommerziell erhältliche, wiederaufladbare Lithiumionen-Batterie (mit einem Durchmesser von 17 mm, einer Länge von 67 mm und einer Nennleistung von 1300 mAh), die jeder der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien (Probe 1 bis Probe 3) entsprach, die sich auf die charakteristischen Eigenschaften beziehenden Kenndaten der Beziehung der Restkapazität (Q) und der Leerlaufspannung (Voc) und die Funktionsformeln Voc(Q) und Q(Voc) auf Grundlage der Kenndaten erhalten.
Entsprechend den in 6 gezeigten Prozeduren wurde jede der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien (Proben 1 bis 3) bei einem Entladestrom von 0,2 C (= 0,26 A) entladen, gefolgt von Konstantstrom-Laden bei einem Ladestrom von 0,2 C (= 0,26 A), wobei wenn die geladene Menge ein vorgeschriebener Prozentsatz der Nennleistung auf Grundlage einer Lade-und-Entlade-Coulombeffizienz (20% für Probe 1, 50% für Probe 2 und 80% für Probe 3) wurde, ein Ladeimpuls zugeführt wurde, um eine Batteriespannung und eine Leerlaufspannung der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie zu dieser Zeit zu messen. Dann wurde unter Bezug auf die sich auf die charakteristischen Eigenschaften beziehenden Kenndaten oder die Funktionsformel Voc(Q) oder Q(Voc) für die entsprechende normale wiederaufladbare Batterie und in Übereinstimmung mit den in dem Diagramm von 6 gezeigten Prozeduren des erfindungsgemäßen Detektierverfahrens gefunden, dass Proben 1 bis 3 nicht kurzgeschlossen und normal sind, und es wurden die Restkapazitäten der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien festgestellt. Auf diesem Weg wurde der Restkapazitätswert einer jeden der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien (Proben 1 bis 3), die sich in dem Ladevorgang befanden, festgestellt. Nach der Beendigung des Ladevorgangs wurde jede der Proben 1 bis 3 bei einem konstanten Entladestrom von 0,2 C (= 0,26 A) entladen, wobei die entladene Menge (die entladene Elektrizitätsmenge) gemessen wurde, um zu bestätigen, dass der festgestellte Restkapazitätswert richtig war.
Die gemessenen Leerlaufspannungswerte, die ermittelten Restkapazitätswerte und die gemessenen Entlademengenwerte von Proben 1 bis 3, die oben erhalten wurden, sind gemeinsam in Tabelle 3 gezeigt.
Getrennt davon wurde wie in Beispiel 1 unter Verwenden der Gleichung [(die festgestellte Restkapazität – die entladene Menge)/die Nennleistung × 100] ein Ermittlungs-Präzisions-Index (%) für jede der Proben 1 bis 3 erhalten. Die erhaltenen Ergebnisse sind gemeinsam in Tabelle 3 gezeigt.
Aus den in Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen wird offensichtlich, dass die Ermittlungs-Präzisions-Indizes von Proben 1 bis 3 mit einer auffallenden Präzision miteinander harmonierten. Insbesondere zeigen die Werte der Ermittlungs-Präzisions-Indizes an, dass ein Fehler zwischen der festgestellten Menge und der gemessenen Menge sehr klein ist, kleiner als 1% der Nennkapazität der Batterie, und daher die Detektiergenauigkeit recht hoch ist.
Beispiel 3
In diesem Beispiel wurden als eine inspizierbare wiederaufladbare Batterie neun kommerziell erhältliche, wiederaufladbare Lithiumionen-Batterien mit einem Durchmesser von 17 mm, einer Länge von 67 mm und einer Nennleistung von 1300 mAh zur Verfügung gestellt, die sich jeweils in einem Ruhezustand befinden, ohne ge- oder entladen worden zu sein. Und diese neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurden in Bezug auf ihren internen Zustand in Übereinstimmung mit dem Detektierverfahren der vorliegenden Erfindung untersucht.
In Beispiel A wurden für die normale, kommerziell erhältliche, wiederaufladbare Lithiumionen-Batterie (mit einem Durchmesser von 17 mm, einer Länge von 67 mm und einer Nennleistung von 1300 mAh), die jeder der neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien (Probe 1 bis Probe 3) entsprach, die sich auf die charakteristischen Eigenschaften beziehenden Kenndaten der Beziehung der Batterietemperatur (T), des Entladestroms (Id), der Batteriespannung (Vd) und der Restkapazität (Q) der normalen wiederaufladbaren Batterie bei dem Entladevorgang und die Funktionsformeln Vd(Q, Id, T) und Q(Vd, Id, T) auf Grundlage der Kenndaten erhalten.
Jede der neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurde bei einem Ladestrom von 0,2 C (= 0,26 A) unter der Bedingung, dass die Temperatur der wiederaufladbaren Batterie bei 25 °C gehalten wurde geladen, wobei die wiederaufladbare Batterie voll geladen wurde. Die so voll aufgeladenen neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurden in drei Gruppen (1) bis (3) aufgeteilt, die jeweils die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien enthielten. Danach wurden die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien einer jeden der Gruppen (1) bis (3) getrennt einem Konstantstrom-Entladen unterzogen, wie nachfolgend beschrieben ist, wobei unter Bezug auf die oben beschriebenen, sich auf die charakteristischen Eigenschaften beziehenden Kenndaten oder die oben beschriebene Funktionsformel Vd(Q, Id, T) oder Q(Vd, Id, T) für die entsprechende normale wiederaufladbare Batterie und in Übereinstimmung mit den Prozeduren des in 14 gezeigten Ablaufdiagramms, gefunden wurde, dass die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien einer jeder der Gruppen (1) bis (3) normal waren (siehe S1006 in 14), gefolgt von Feststellen ihrer Restkapazitäten (siehe S1007 in 14).
Insbesondere wurden die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien von Gruppe (1) getrennt voneinander bei einem konstanten Entladestrom (Id) von 1,0 C (= 1,3 A) unter der Bedingung, dass die Temperatur (T) der wiederaufladbaren Batterie bei 25 °C gehalten wird, entladen. In diesem Entladevorgang wurde für eine der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien zu dem Zeitpunkt, bei dem die entladene Menge 260 mAh erreichte, gefunden, dass die wiederaufladbare Batterie normal ist, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde; für eine der verbleibenden zwei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurde gefunden, dass die wiederaufladbare Batterie normal ist, wenn die entladene Menge 650 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde; für die verbleibende inspizierbare wiederaufladbare Batterie wurde gefunden, dass die wiederaufladbare Batterie normal ist, wenn die entladene Menge 1040 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde.
Die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien von Gruppe (2) wurden getrennt voneinander bei einem konstanten Entladestrom (Id) von 0,2 C = 0,26 A) unter der Bedingung, dass die Temperatur (T) der wiederaufladbaren Batterie bei 0 °C gehalten wurde, entladen. In diesem Entladevorgang wurde für eine der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien gefunden, dass die wiederaufladbare Batterie zu dem Zeitpunkt normal war, wenn die entladene Menge 260 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde; für eine der verbleibenden zwei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurde gefunden, dass die wiederaufladbare Batterie normal war, wenn die entladene Menge 650 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde; für die verbleibende inspizierbare wiederaufladbare Batterie wurde gefunden, dass die wiederaufladbare Batterie normal war, wenn die entladene Menge 1040 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde.
Die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien von Gruppe (3) wurden getrennt voneinander bei einem konstanten Entladestrom (Id) von 0,5 C (= 0.65 A) unter der Bedingung, dass die Temperatur (T) der wiederaufladbaren Batterie bei 40 °C gehalten wurde, entladen. In diesem Entladevorgang wurde für eine der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien gefunden, dass sie zu dem Zeitpunkt normal war, wenn die entladene Menge 260 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde; für eine der verbleibenden zwei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurde gefunden, dass sie normal war, wenn die entladene Menge 650 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde; für die verbleibende inspizierbare wiederaufladbare Batterie wurde gefunden, dass sie normal ist, wenn die entladene Menge 1040 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde.
Danach wurden die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien von jeder der Gruppen (1) bis (3) getrennt voneinander unter vorgeschriebenen Bedingungen entladen, wobei die entladene Menge (die entladene Elektrizitätsmenge) von jeder wiederaufladbaren Batterie gemessen wurde um zu bestätigen, dass der festgestellte Restkapazitätswert richtig war.
Die gemessenen Batteriespannungswerte, die ermittelten Restkapazitätswerte und die gemessenen Entlademengenwerte der neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien, die oben erhalten wurden, sind gemeinsam in Tabelle 4 gezeigt.
Getrennt davon wurde wie in Beispiel 1 unter Verwenden der Gleichung [(die festgestellte Restkapazität – die entladene Menge)/die Nennleistung × 100], ein Ermittlungs-Präzisions-Index (%) für jede der neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien erhalten. Die erhaltenen Ergebnisse sind gemeinsam in Tabelle 4 gezeigt.
Aus den in Tabelle 4 gezeigten Ergebnissen wird offensichtlich, dass die Ermittlungs-Präzisions-Indizes der neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien mit einer auffallenden Präzision miteinander harmonierten. Insbesondere zeigen die Werte der Ermittlungs-Präzisions-Indizes an, dass ein Fehler zwischen der festgestellten Menge und der gemessenen Menge sehr klein ist, kleiner als 2% der Nennkapazität der Batterie, und daher die Detektiergenauigkeit recht hoch ist.
Beispiel 4
In diesem Beispiel wurde als eine inspizierbare wiederaufladbare Batterie eine kommerziell erhältliche, wiederaufladbare Lithiumionen-Batterie mit einem Durchmesser von 17 mm, einer Länge von 67 mm und einer Nennleistung von 1300 mAh bereit gestellt, die sich in einem Ruhezustand befindet, ohne ge- oder entladen worden zu sein. Und diese inspizierbare wiederaufladbare Batterie wurde in Bezug auf ihren internen Zustand in Übereinstimmung mit dem Detektierverfahren der vorliegenden Erfindung untersucht.
In Beispiel A wurden für die normale, kommerziell erhältliche, wiederaufladbare Lithiumionen-Batterie (mit einem Durchmesser von 17 mm, einer Länge von 67 mm und einer Nennleistung von 1300 mAh), die der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie entsprach, die sich auf die charakteristischen Eigenschaften beziehenden Kenndaten der Beziehung zwischen der Batterietemperatur (T), dem Entladestrom (Id), der Batteriespannung (Vd) und der Restkapazität (Q) der normalen wiederaufladbaren Batterie bei dem Entladevorgang und die Funktionsformeln Vd(Q, Id, T) und Q(Vd, Id, T) auf Grundlage der Kenndaten erhalten.
Vor dem Feststellen des internen Zustands der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie wurde die inspizierbare wiederaufladbare Batterie einer Lade- und Entladezyklusprodzedur unterzogen, wobei ein Zyklus, der einen Schritt (a) des Ladens der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie für 2,5 Stunden durch ein Konstantstrom-Konstantspannungs-Ladeverfahren unter der Bedingung von 4,2 V für die maximale Ladespannung, wobei unter der Bedingung, dass die Temperatur der wiederaufladbaren Batterie bei 25 °C gehalten wird, die wiederaufladbare Batterie einem Konstantstrom-Laden bei einem Ladestrom von 1A unterzogen wird, bis die Batteriespannung 4,2 V erreicht, gefolgt von einem Laden bei konstanter Spannung; einen Schritt (b) des Ruhens der wiederaufladbaren Batterie für 20 Minuten; und einen Schritt (c) des Entladens der wiederaufladbaren Batterie mit konstantem Strom bei einem Entladestrom von 650 mA (= 0,5 C = 0,65 A) bis die Batteriespannung 2,75 V erreicht; und einen Schritt (d) des Ruhens der wiederaufladbaren Batterie für 20 Minuten enthält, 200 Mal wiederholt wurde.
Die dies überstanden habende, inspizierbare, wiederaufladbare Batterie wurde auf die gleiche Weise wie im obigen Schritt (a) geladen, gefolgt von Entladen mit konstantem Strom bei einem Entladestrom von 0,5 C (= 0,65 A 650 mA) unter der Bedingung, dass die Temperatur der wiederaufladbaren Batterie bei 25 °C gehalten wurde. Während dieses Entladevorgangs wurde, dem in 14, 16 und 17 gezeigten Ablaufdiagrammen folgend, ein Entlade-Impulsstrom von 650 mA × 5 Sekunden zu dem konstanten Entladestrom verdoppelnd hinzugefügt, um vier Mal eine Veränderung in dem Entladestrom zu bewirken, wobei die Batteriespannung gemessen wurde, es wurden ein Verminderungskoeffizient D der verminderten elektrischen Speicherkapazität und der erhöhte Innenwiderstandswert berechnet, und es wurde der Restkapazitätswert unter Bezug auf die obigen sich auf die charakteristischen Eigenschaften beziehenden Kenndaten der entsprechenden normalen wiederaufladbaren Batterie oder obigen Funktionsformel Vd(Q, Id, T) oder Q(Vd, Id, T) festgestellt.
Danach wurde die inspizierbare wiederaufladbare Batterie bei einem konstanten Entladestrom von 0,2 C (= 0,26 A) entladen, wobei die entladene Menge (die entladene Elektrizitätsmenge) gemessen wurde, um zu bestätigen, dass der ermittelte Restkapazitätswert richtig war.
Die gemessenen Batteriespannungswerte und die Entladestromwerte sind gemeinsam in Tabelle 5 gezeigt. In Tabelle 5 ist V_n0 der Batteriespannungswert vor der n-ten Änderung des Entladestroms, ist V_n1 der Batteriespannungswert nach dem Ändern des Entladestroms, der aus der Gleichung V = V_n1 + (V_n0 – V_n1) × e^–t/τ berechnet wurde, ist I_n0 der Entladestromwert vor der n-ten Änderung davon, und ist I_n1 der Entladestromwert nach der n-ten Änderung davon.
Der berechnete Verminderungskoeffizient D, der berechnete Innenwiderstandswert und der festgestellte Restkapazitätswert, und der Wert der gemessenen entladenen Menge der inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie, die oben erhalten wurden, sind gemeinsam in Tabelle 6 gezeigt.
Der in Tabelle 6 gezeigte erhöhte Innenwiderstandswert ist einer, der unter der Annahme berechnet wurde, dass er ausgedrückt werden kann durch R' = a × R + b (wobei R ein Innenwiderstand ist, wenn die inspizierbare wiederaufladbare Batterie normal ist, und sowohl a als auch b eine Konstante sind).
Getrennt davon wurde wie in Beispiel 1 unter Verwenden der Gleichung [(die festgestellte Restkapazität – die entladene Menge)/die Nennleistung × 100], ein Ermittlungs-Präzisions-Index (%) für die inspizierbare wiederaufladbare Batterie erhalten. Das erhaltene Ergebnis ist auch in Tabelle 6 gezeigt.
Aus den in Tabelle 6 gezeigten Ergebnissen wurde eine Erkenntnis erhalten, dass die berechnete Restkapazität in einem Fehlerbereich von etwa 3,5% der Nennleistung mit der praktisch verfügbaren Restkapazität übereinstimmt.
Es wurde auch eine Erkenntnis erhalten, dass es entsprechend dem Detektierverfahren der vorliegenden Erfindung selbst für eine inspizierbare wiederaufladbare Batterie, deren Leistungsfähigkeit verschlechtert worden ist, möglich ist, die Restkapazität mit einer großen Präzision festzustellen.
Getrennt davon war in diesem Beispiel die Anzahl der Male, bei denen der Entladestrom geändert wurde, eine Minimumanzahl (4 Mal), die notwendig ist insbesondere zum Berechnen der Restkapazität. Selbst wenn jedoch die Anzahl an Malen der Änderung erhöht wird, kann die Berechnung der Restkapazität mit einer großen Präzision durchgeführt werden.
Beispiel 5
In diesem Beispiel wurden die Prozeduren von Beispiel 1 wiederholt, außer dass anstelle der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Lithiumionen-Batterien drei kommerziell erhältliche, wiederaufladbare Nickel-Metallhydrid-Batterien mit einer AA-Größe und einer Nennleistung von 1550 mAh (als Probe 1, Probe 2 und Probe 3) verwendet wurden, die sich jeweils in einem Ruhezustand befinden, ohne ge- oder entladen worden zu sein.
Getrennt davon wurden für ein kommerziell erhältliches, normales, wiederaufladbares Nickel-Hydrid-Produkt mit einer AA-Größe und einer Nennleistung von 1550 mAh, das einer jeden der drei wiederaufladbaren Batterien (Proben 1 bis 3) entspricht, auf die gleiche Weise wie in Beispiel A die sich auf die charakteristischen Eigenschaften beziehenden Kenndaten der Beziehung der Restkapazität (Q) und der Leerlaufspannung (Voc) und die Funktionsformeln Voc (Q) und Q (Voc) auf Grundlage der Kenndaten erhalten.
Unter Bezug auf die obigen sich auf die charakteristischen Eigenschaften beziehenden Kenndaten oder die obige Funktionsformel Voc(Q) oder Q(Voc) für die entsprechende normale wiederaufladbare Batterie und in Übereinstimmung mit den in 3 gezeigten Beurteilungsprozeduren des erfindungsgemäßen Detektierverfahrens wurde eine Beurteilung für jede der Proben 1 bis 3 durchgeführt. Als ein Ergebnis wurde gefunden, dass Proben 1 bis 3 nicht kurzgeschlossen und normal sind.
Dann wurde jede der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien (Proben 1 bis 3) auf die folgende Weise geladen und entladen. D. h. jede inspizierbare wiederaufladbare Batterie wurde mit einem konstanten Ladestrom von 310 mA für 7,5 Stunden geladen, wodurch die wiederaufladbare Batterie voll geladen wurde. Danach ließ man die wiederaufladbare Batterie für eine vorgeschriebene Zeitdauer ruhen, und danach wurde die wiederaufladbare Batterie bei einem Entladestrom von 0,2 C (= 310 mA) entladen, wobei eine Elektrizitätsmenge entsprechend einem vorgeschriebenen Prozentsatz (20% für Probe 1, 50% für Probe 2 und 80% für Probe 3) der Nennleistung entladen wurde. In diesem Fall müssen die Restkapazitäten der Proben 1 bis 3 80%, 50% bzw. 20% der Nennleistung betragen.
Dann wurde für jede der Proben 1 bis 3 ein Wert ihrer Restkapazität in Übereinstimmung mit den Prozeduren des in 3 gezeigten Ablaufdiagramms auf die folgende Weise festgestellt. Zuerst wurde eine Leerlaufspannung (Voc) von jeder der Proben 1 bis 3 nach dem Entladevorgang gemessen. Und unter Bezug auf die vorher beschriebene Beziehung Q(Voc) der Restkapazität (Q) und der Leerlaufspannung (Voc) und der gemessenen Leerlaufspannung wurde ein Wert der Restkapazität für jede der Proben 1 bis 3 festgestellt. Danach wurde jede der Proben 1 bis 3 bei einem konstanten Entladestrom von 0,2 C entladen, wobei die entladene Menge (die entladene Elektrizitätsmenge) gemessen wurde, um zu bestätigen, dass der festgestellte Restkapazitätswert richtig war.
Die gemessenen Leerlaufspannungswerte, die ermittelten Restkapazitätswerte und die gemessenen Entlademengenwerte von Proben 1 bis 3, die oben erhalten wurden, sind gemeinsam in Tabelle 7 gezeigt.
Getrennt davon wurde wie in Beispiel 1 unter Verwenden der Gleichung [(die festgestellte Restkapazität – die entladene Menge)/die Nennleistung × 100], ein Ermittlungs-Präzisions-Index (%) für jede der Proben 1 bis 3 erhalten. Die erhaltenen Ergebnisse sind gemeinsam in Tabelle 7 gezeigt.
Aus den in Tabelle 7 gezeigten Ergebnissen wird offensichtlich, dass die Ermittlungs-Präzisions-Indizes von Proben 1 bis 3 mit einer auffallenden Präzision miteinander harmonierten. insbesondere zeigen die Werte der Ermittlungs-Präzisions-Indizes an, dass ein Fehler zwischen der festgestellten Menge und der gemessenen Menge sehr klein ist und daher die Detektiergenauigkeit recht hoch ist.
Beispiel 6
In diesem Beispiel wurden die Prozeduren von Beispiel 3 wiederholt, außer dass anstelle von neun kommerziell erhältlichen, wiederaufladbaren Lithiumionen-Batterien, neun wiederaufladbare Nickel-Metallhydrid Batterien mit einer AA-Größe und einer Nennleistung von 1550 mAh bereit gestellt wurden, die sich jeweils in einem Ruhezustand befinden, ohne einem Laden oder Entladen unterzogen worden zu sein.
Und diese neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurden in Bezug auf ihren internen Zustand in Übereinstimmung mit dem Detektierverfahren der vorliegenden Erfindung untersucht.
Getrennt davon wurden für ein kommerziell erhältliches, normales, wiederaufladbares Nickel-Metallhydrid-Produkt mit einer AA-Größe und einer Nennleistung von 1550 mAh, das jeder der neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien (Proben 1 bis 9) entspricht, auf die gleiche Weise wie in Beispiel A die sich auf die charakteristischen Eigenschaften beziehenden Kenndaten der Beziehung zwischen der Batterietemperatur (T), dem Entladestrom (Id), der Batteriespannung(Vd) und der Restkapazität (Q) der normalen wiederaufladbaren Batterie bei dem Entladevorgang und die Funktionsformeln Vd(Q, Id, T) und Q(Vd, Id, T) auf Grundlage der Kenndaten erhalten.
Jede der neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien (Proben 1 bis 9) wurde bei einem Ladestrom von 0,2 C für 7,5 Stunden geladen, wodurch die wiederaufladbare Batterie vollgeladen wurde. Die so vollgeladenen neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurden in drei Gruppen (1) bis (3) aufgeteilt, die jeweils drei inspizierbare wiederaufladbare Batterien enthalten. Danach wurden die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien einer jeden der Gruppen (1) bis (3) getrennt mit konstantem Strom entladen, wie nachfolgend beschrieben ist, wobei unter Bezug auf die oben beschriebenen, sich auf die charakteristischen Eigenschaften beziehenden Kenndaten oder die oben beschriebene Funktionsformel Vd(Q, Id, T) oder Q(Vd, Id, T) für die entsprechende normale wiederaufladbare Batterie und in Übereinstimmung mit den Prozeduren des in 14 gezeigten Ablaufdiagramms gefunden wurde, dass die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien einer jeden der Gruppen (1) bis (3) normal sind (siehe S1006 in 14), gefolgt vom Feststellen ihrer Restkapazitäten (siehe S1007 in 14).
Insbesondere wurden die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien von Gruppe (1) getrennt bei einem konstanten Entladestrom (Id) von 1,0 C unter der Bedingung, dass die Temperatur (T) der wiederaufladbaren Batterie bei 25 °C gehalten wurde, entladen. In diesem Entladevorgang wurde für eine der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien gefunden, dass sie zu dem Zeitpunkt normal war, wenn die entladene Menge 310 mAh erreicht, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde; für eine der verbleibenden zwei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurde gefunden, dass sie normal war, wenn die entladene Menge 775 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde; für die verbleibende inspizierbare wiederaufladbare Batterie wurde gefunden, dass sie normal war, wenn die entladene Menge 1240 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde.
Die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien von Gruppe (2) wurden getrennt voneinander mit einem Entladestrom (Id) von 0,2 C unter der Bedingung, dass die Temperatur (T) der wiederaufladbaren Batterie bei 0 °C gehalten wurde, entladen. In diesem Entladevorgang wurde für eine der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien gefunden, dass sie zu der Zeit normal war, wenn die entladene Menge 310 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde; für eine der verbleibenden zwei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurde gefunden, dass sie normal war, wenn die entladene Menge 775 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde; für die verbleibende inspizierbare wiederaufladbare Batterie wurde gefunden, dass sie normal war, wenn die entladene Menge 1240 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde.
Die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien von Gruppe (3) wurden getrennt voneinander mit einem konstanten Entladestrom (Id) von 0,5 C unter der Bedingung entladen, dass die Temperatur (T) der wiederaufladbaren Batterie bei 40 °C gehalten wurde. In diesem Entladevorgang wurde für eine der drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien gefunden, dass sie zu der Zeit normal war, wenn die entladene Menge 310 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde; für eine der verbleibenden zwei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien wurde gefunden, dass sie normal war, wenn die entladene Menge 775 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde; für die verbleibende inspizierbare wiederaufladbare Batterie wurde gefunden, dass sie normal war, wenn die entladene Menge 1240 mAh erreichte, gefolgt vom Feststellen des Restkapazitätswerts, wobei die Batteriespannung gemessen wurde.
Danach wurden die drei inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien einer jeden der Gruppen (1) bis (3) getrennt voneinander unter einer vorgeschriebenen Bedingung entladen, wobei die entladene Menge (die entladene Elektrizitätsmenge) von jeder wiederaufladbaren Batterie gemessen wurde um zu bestätigen, dass der festgestellte Restkapazitätswert richtig war.
Die gemessenen Batteriespannungswerte, die ermittelten Restkapazitätswerte und die gemessenen Entlademengenwerte der neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien, die oben erhalten wurden, sind gemeinsam in Tabelle 8 gezeigt.
Getrennt davon wurde wie in Beispiel 1 unter Verwenden der Gleichung [(die festgestellte Restkapazität – die entladene Menge)/die Nennleistung × 100], ein Ermittlungs-Präzisions-Index (%) für jede der neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien erhalten. Die erhaltenen Ergebnisse sind gemeinsam in Tabelle 8 gezeigt.
Aus den in Tabelle 8 gezeigten Ergebnissen ist offensichtlich, dass die Ermittlungs-Präzisions-Indizes der neun inspizierbaren wiederaufladbaren Batterien mit einer auffallenden Präzision miteinander harmonierten. Insbesondere zeigen die Werte der Ermittlungs-Präzisions-Indizes an, dass ein Fehler zwischen der festgestellten Menge und der gemessenen Menge sehr klein ist, kleiner als 2% der Nennleistung, und daher die Detektiergenauigkeit recht hoch ist.
Wie es aus den in Beispielen 1 bis 6 erhaltenen Ergebnissen offensichtlich ist, kann gemäß dem Detektierverfahren zum Detektieren eines internen Zustands einer wiederaufladbaren Batterie für jede wiederaufladbare Batterie, unabhängig davon, ob sie sich in einem normalen Zustand oder einem verschlechterten Zustand befindet, die Restkapazität (die gegenwärtig gespeicherte Elektrizitätsmenge) mit einer extrem hohen Präzision festgestellt werden. Diese Situation ermöglicht es einem, die Betätigungs- bzw. Antriebsdauer eines Apparats, in dem eine wiederaufladbare Batterie als eine Stromquelle verwendet wird, festzustellen. Des Weiteren ist es möglich, genau eine Verringerung in der elektrischen Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterie festzustellen, was die Lebensdauer betrifft.

Getrennt davon kann die vorliegende Erfindung bei verschiedenen Batterien angewandt werden, um ihre internen Zustände festzustellen. Tabelle 1

Restkapazitat (Ah)	Voc (V)	Vd(V) Id = 0,13A	Vd(V) Id = 0,26A	Vd(V) Id = 0,65A	Vd(V) Id = 1,3A	Vd(V) Id = 1,95A	Vd(V) Id = 2,6A
1,3	4,189	4,172	4,158	4,094	4,043	3,959	3,894
1,2	4,111	4,077	4,050	3,945	3,851	3,728	3,619
1,1	4,044	4,012	3,980	3,876	3,779	3,654	3,545
1,0	3,986	3,944	3,911	3,804	3,710	3,598	3,500
0,9	3,933	3,893	3,860	3,757	3,665	3,555	3,460
0,8	3,879	3,841	3,811	3,705	3,611	3,501	3,408
0,7	3,833	3,795	3,767	3,656	3,563	3,463	3,378
0,6	3,806	3,772	3,740	3,629	3,538	3,440	3,356
0,5	3,789	3,755	3,717	3,606	3,510	3,407	3,320
0,4	3,770	3,724	3,690	3,567	3,474	3,375	3,290
0,3	3,747	3,701	3,670	3,547	3,457	3,358	3,268
0,2	3,712	3,680	3,642	3,507	3,425	3,316	3,215
0,1	3,676	3,622	3,583	3,409	3,334	3,226	3,125

Tabelle 2

	Leerlaufspannung (V)	festgestellte Restkapazität (Ah)	entladene Menge (Ah)	(festgestellte Restkapazität – entladene Menge)/Nennleistung × 100(%)
Probe 1	4,008	1,0583	1,0612	–0,2231
Probe 2	3,817	0,6633	0,6712	–0,6077
Probe 3	3,735	0,2710	0,2812	–0,7846

Tabelle 3

	Leerlaufspannung (V)	festgestellte Restkapazität (Ah)	entladene Menge (Ah)	(festgestellte Restkapazität – entladene Menge)/Nennleistung × 100(%)
Probe 1	3,726	0,2482	0,2565	–0,6385
Probe 2	3,811	0,6368	0,6465	–0,7462
Probe 3	3,994	1,0333	1,0365	–0,2462

Tabelle 4

	Probe Nr.	Batteriespannung (V)	festgestellte Restkapazität (Ah)	entladene Menge (Ah)	(festgestellte Restkapazität – entladene Menge)/Nennleistung × 100(%)
(1) T = 25°C I = 0,2 C	1	3,733	1,0472	1,0367	0,8077
	2	3,549	0,6458	0,6467	–0,0692
	3	3,450	0,2504	0,2567	–0,4846
(2) T = 0°C I = 0,2C	4	3,730	0,9338	0,9458	–1,1308
	5	3,537	0,5366	0,5585	–1,6846
	6	3,304	0,1571	0,1685	–0,8769
(3) T = 40°C I = 0,5C	7	3,859	1,0124	1,0134	–0,0769
	8	3,675	0,6069	0,6234	–1,2692
	9	3,575	0,2263	0,2334	–0,5462

Tabelle 5

Temperatur: 25°C	V_n0 (V)	V_n1 (V)	I_n0 (A)	I_n1 (A)
erste Stromänderung	3,800	3,577	0,650	1,300
zweite Stromänderung	3,750	3,537	0,650	1,300
dritte Stromänderung	3,700	3,521	0,650	1,300
vierte Stromänderung	3,650	3,497	0,650	1,300

Tabelle 6

erfindungsgemäß festgestellte Restkapazität (festgestellte Menge) (Ah)	0,8249
tatsächlich entladene Menge (Ah)	0,7791
(festgestellte Restkapazität – entladene Menge/Nennleistung × 100(%)	3,52313
Verminderungskoeffizient D von verringerter elektrischer Speicherkapazität	0,8764
berechneter Innenwiderstand R = a × R + b	2,4973 × R – 0,1600

Tabelle 7

	Leerlaufspannung (V)	festgestellte Restkapazität (Ah)	entladene Menge (Ah)	(festgestellte Menge – entladene Menge)/Nennleistung × 100(%)
Probe 1	1,320	1,2464	1,2483	–0,1226
Probe 2	1,290	0,7738	0,7833	–0,6129
Probe 3	1,243	0,3131	0,3183	–0,3355

Tabelle 8

	Probe Nr.	Batteriespannung (V)	festgestellte Restkapazität (Ah)	entladene Menge (Ah)	(festgestellte Restkapazität – entladene Menge)/Nennleistung × 100(%)
(1) T = 25°C I = 1,0C	1	1,203	1,1613	1,1639	–0,1677
	2	1,175	0,6870	0,6989	–0,7677
	3	1,114	0,2319	0,2339	–0,1290
(2) T = 0°C I = 0,2C	4	1,229	1,1681	1,1667	0,0903
	5	1,209	0,6793	0,7018	–1,4516
	6	1,168	0,2388	0,2367	0,1355
(3) T = 40°C I = 0,5C	7	1,241	1,1971	1,2000	–0,1871
	8	1,220	0,7273	0,7350	–0,4968
	9	1,171	0,2668	0,2700	–0,2065

Claims

Detektierverfahren zum Detektieren eines inneren Zustands einer inspizierbaren wiederaufladbaren Batterie (B_a) (nachstehend kurz Akkumulator genannt), wobei der innere Zustand einen Verschlechterungszustand, eine elektrische Speicherkapazität, eine Restkapazität und einen Innenwiderstand des Akkumulators (B_a) umfasst, wobei das Verfahren umfasst: (1) einen Schritt, bei dem Kenndaten (BD) eines normalen nicht-verschlechterten Akkumulators (Bn₎ als Referenz für den inspizierbaren Akkumulator (B_a) herangezogen werden; und (2) einen Schritt, bei dem für den inspizierbaren Akkumulator (B_a) ein Spannungswert und/oder ein Strom-Wert davon gemessen wird und das Messergebnis mit den in Schritt (1) gewonnenen Kenndaten (BD) verglichen wird, um zu beurteilen ob: (i) der inspizierbare Akkumulator (B_a) kurzgeschlossen ist, (ii) sein Innenwiderstand erhöht ist, (iii) seine elektrische Speicherkapazität vermindert ist, (iv) seine elektrische Speicherkapazität vermindert und sein Innenwiderstand erhöht ist, oder ob (v) er normal ist; und nach dem Beurteilen in Schritt 2, (3) einen Schritt, bei dem die Restkapazität des inspizierbaren Akkumulators (B_a) oder dessen zum Betrieb eines Apparats nutzbare Kapazität berechnet wird, wobei die Kenndaten (BD) eins oder mehr an Daten oder Funktionsformeln aus den im Folgenden in Punkt (1) bis (5) aufgeführten Bereichen umfassen: (1) für einen nicht-verschlechterten normalen Akkumulator, Kenndaten der Beziehung Voc(Q) oder Q(Voc) der Leerlaufspannung (Voc) zur Restkapazität (Q), die durch Messen oder durch Funktionsformeln auf der Grundlage dieser Daten gewonnen werden; (2) für den nicht-verschlechterten normalen Akkumulator im voll geladenen Zustand, Kenndaten von Beziehungen zwischen Batteriespannungen (Vd), die beim Entladen des Akkumulators bei verschiedenen Akkumulatortemperaturen (T) und Entladungsströmen (Id) gemessen werden, Leerlaufspannungen (Voc), die bei zeitweiliger Unterbrechung des Entladens gemessen werden, besagten Entladungsströmen (Id) und Akkumulatortemperaturen (T), oder einer auf der Grundlage dieser Daten gewonnene Funktionsformel Vd(Voc, Id, T); sowie Kenndaten oder eine Funktionsformel einer batteriespannungsbezogenen Funktionsformel Vd(Q, Id, T) oder Q(Vd, Id, T), die gewonnen wurden unter Bezug auf die erwähnten Daten und die erwähnte Funktionsformel und auch unter Bezug auf die im obigen Punkt (1) beschriebenen Daten oder beschriebene Funktionsformel der Beziehung Voc(Q) der Leerlaufspannung (Voc) zur Restkapazität; (3) innenwiderstandsbezogene Daten, die anhand einer Beziehung Vd = Voc – Id × Rd oder Rd = (Voc – Vd)/Id berechnet wurden, wenn der Innenwiderstand des normalen Akkumulators im obigen Punkt (2) auf Rd gesetzt wird, oder eine auf der Grundlage dieser Daten gewonnene Funktionsformel Rd(Voc, Id, T) oder Rd(Vd, Id, T), außerdem Kenndaten oder eine Funktionsformel einer innenwiderstandsbezogenen Funktionsformel Rd(Q, Id, T) oder Q(Rd, Id, T), die gewonnen wurden unter Bezug auf die erwähnten Daten und die erwähnte Funktionsformel und auch unter Bezug auf die im obigen Punkt (1) beschriebenen Daten oder beschriebene Funktionsformel der Beziehung Voc(Q) der Leerlaufspannung (Voc); (4) für den obigen nicht-verschlechterten normalen Akkumulator, wenn dessen Restkapazität Null beträgt, Daten von Beziehungen zwischen Batterie spannungen (Vc), die beim Laden des Akkumulators bei verschiedenen Akkumulatortemperaturen (T) und Ladeströmen (Ic) gemessen werden, Leerlaufspannungen (Voc), die bei zeitweiliger Unterbrechung des Aufladens gemessen werden, besagten Ladeströmen (Ic) und Akkumulatortemperaturen (T), oder einer auf der Grundlage dieser Daten gewonnenen Funktionsformel Vc(Voc, Ic, T), außerdem Daten oder eine Funktionsformel einer batteriespannungsbezogenen Funktionsformel Vc(Q, Ic, T) oder Q(Vc, Ic, T), die gewonnen wurden unter Bezug auf die erwähnten Daten und die erwähnte Funktionsformel und auch unter Bezug auf die im obigen Punkt (1) beschriebenen Daten oder beschriebene Funktionsformel der Beziehung Voc(Q) der Leerlaufspannung (Voc); (5) innenwiderstandsbezogene Daten, die anhand einer Beziehung Vc = Voc + Ic × Rc oder Rc = (Vc – Voc)/Ic berechnet wurden, wenn der Innenwiderstand des normalen Akkumulators im obigen Punkt (4) auf Rc gesetzt wird, oder eine auf der Grundlage dieser Daten gewonnene Funktionsformel Funktionsformel Rc(Voc, Ic, T), außerdem Daten oder eine Funktionsformel einer innenwiderstandsbezogenen Funktionsformel Rc(Q, Ic, T) oder Q(Rc, Ic, T), die gewonnen wurden unter Bezug auf die erwähnten Daten und die erwähnte Funktionsformel und auch unter Bezug auf die im obigen Punkt (1) beschriebenen Daten oder beschriebene Funktionsformel der Beziehung Voc(Q) der Leerlaufspannung (Voc).
Detektierverfahren nach Anspruch 1, bei dem, wenn sich der inspizierbare Akkumulator (B_a) im Ruhezustand ohne Laden oder Entladen befindet, unter Bezug auf die Daten oder einen Beziehungsausdruck der Beziehung Q(Voc) eine Restkapazität des Akkumulators berechnet wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kenndaten (BD) gemittelte Kenndaten sind, die dadurch gewonnen werden, dass ein normaler nicht-verschlechterter Akkumulator (B_n) bei verschiedenen Temperaturbedingungen und bei verschiedenen Lade- und Endladeraten ge- und entladen wird, wobei die Batteriespannungen sowie die Restkapazitäten oder die abgegebenen Elektrizitätsmengen des normalen Akkumulators (B_n) gemessen und die gemessenen Batteriespannungen und Restkapazitäten oder die gemessenen Elektrizitätsmengen dieses Akkumulators (B_n) gemittelt werden.
Detektierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kenndaten (BD) vorher mittels Computersimulation erhaltene Kenndaten sind.
Detektierverfahren nach Anspruch 3, bei dem die Kenndaten mittels Computersimulation auf Grundlage der gemittelten Kenndaten (BD) erhalten wurden.
Detektierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der inspizierbare Akkumulator (normaler nicht-verschlechterter Akkumulator (B_a)) beurteilt wird, ob er kurzgeschlossen ist oder nicht, sodann, ob seine elektrische Speicherkapazität vermindert ist oder nicht oder ob sein Innenwiderstand erhöht ist oder nicht.
Detektierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem: (1) der inspizierbare Akkumulator (B_a) als kurzgeschlossen beurteilt wird, wenn er unter einen der folgenden Fälle (i) bis (iv) fällt: Fall (i), in dem der inspizierbare Akkumulator (B_a) einen im Laufe der Zeit stattfindenden Rückgang in der Leerlaufspannung aufweist, wenn dieser einer Pause ohne Auf- oder Entladen unterzogen wird, Fall (ii), in dem beim Laden eine Zunahme in der Batteriespannung oder Leerlaufspannung des inspizierbaren Akkumulators (B_a) kleiner ist als die des dem inspizierbaren Akkumulator (B_a) entsprechenden normalen Akkumulators (B_n), Fall (iii), in dem, verglichen mit dem normalen Akkumulator (B_n), die Leerlaufspannung des inspizierbaren Akkumulators (B_a) kleiner ist und eine Abnahme in der Batteriespannung des inspizierbaren Akkumulators (B_a) beim Entladen größer ist als die des normalen Akkumulators (B_n), und Fall (iv), in dem der Innenwiderstand des inspizierbaren Akkumulators (B_a) kleiner ist als der des normalen Akkumulators (B_n); (2) der inspizierbare Akkumulator (B_a) beurteilt wird, einen erhöhten Innenwiderstand zu besitzen, wenn der Akkumulator (B_a) bei der Beurteilung (1) als nicht-kurzgeschlossen beurteilt wird, aber unter einen der folgenden Fälle (i) bis (iii) fällt: Fall (i), in dem die Leerlaufspannung des inspizierbaren Akkumulators (B_a) im Wesentlichen dieselbe ist wie die des normalen Akkumulators (B_n), aber eine Zunahme der Batteriespannung des ersteren beim Laden größer ist als die des letzteren, Fall (ii), in dem die Leerlaufspannung des inspizierbaren Akkumulators (B_a) im Wesentlichen dieselbe ist wie die des normalen Akkumulators (B_n), aber eine Abnahme der Batteriespannung des ersteren beim Entladen größer ist als die des letzteren, und Fall (iii), in dem der Innenwiderstand des inspizierbaren Akkumulators (B_a) größer ist als der des normalen Akkumulators (B_n); (3) der inspizierbare Akkumulator (B_a) beurteilt wird, eine verringerte elektrische Speicherkapazität zu besitzen, wenn der Akkumulator (B_a) bei der Beurteilung (1) als nicht-kurzgeschlossen beurteilt wird, aber unter einen der folgenden Fälle (i) und (ii) fällt: Fall (i), in dem eine Zunahme der Batteriespannung des inspizierbaren Akkumulators (B_a) beim Laden und eine Zunahme dessen Leerlaufspannung nach dem Laden größer sind als die des normalen Akkumulators (B_n), und Fall (ii), in dem eine Abnahme der Batteriespannung des inspizierbaren Akkumulators (B_a) beim Entladen und eine Abnahme dessen Leerlaufspannung nach dem Entladen kleiner sind als in dem Fall, in dem der inspizierbare Akkumulator (B_a) kurzgeschlossen ist, aber größer sind als die des normalen Akkumulators (B_n), und (4) der inspizierbare Akkumulator (B_a) als normal beurteilt wird, wenn er nicht unter einen der in den obigen Beurteilungen (1) bis (3) aufgeführten Fälle fällt.
Detektierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine im Laufe der Zeit stattfindende Veränderung der Leerlaufspannung (Voc) des inspizierbaren Akkumulators (B_a) gemessen wird, wenn er sich im Ruhezustand befindet; dieser Akkumulator (B_a) als kurzgeschlossen beurteilt wird, wenn eine Abnahmerate (–dVoc/dt) von Voc größer ist als ein vorgegebener Wert v₀, d. h. es gilt –dVoc/dt > v₀ > 0, und dieser Akkumulator (B_a) als nicht-kurzgeschlossen beurteilt wird, wenn für die Abnahmerate von Voc 0 ≤ –dVoc/dt ≤ v₀ gilt.
Detektierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem, wenn sich der inspizierbare Akkumulator (B_a) im Ruhezustand ohne Laden oder Entladen befindet, dieser Akkumulator beurteilt wird, ob er normal oder verschlechtert ist, indem eine im Laufe der Zeit stattfindende Veränderung der Leerlaufspannung (Voc) gemessen wird, eine Elektrizitätsmenge q₁ von Strom × Zeit t₁ ab der gemessenen Leerlaufspannung entladen wird, und eine Batteriespannung (V) dieser Akkumulatordauer bis zum Beenden des Entladens sowie eine Leerlaufspannung (Voc) der Akkumulators nach Beenden der Entladens gemessen wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 9, bei dem die Beurteilung des inspizierbaren Akkumulators (B_a) wie folgt durchgeführt wird: (1) wenn eine Abnahmerate (–dVoc/dt) der Leerlaufspannung (Voc) größer ist als ein vorgegebener Wert v₀, d. h. es gilt –dVoc/dt > v₀ > 0, wird der inspizierbare Akkumulator (B_a) als kurzgeschlossen beurteilt; (2) wenn der inspizierbare Akkumulator (B_a) mit Bezug auf die in Punkt (1) von Anspruch 1 erwähnten Kenndaten nicht dem obigen Punkt (1) entspricht, wird eine Restkapazität Q₀ = Q(Voc₀) geschätzt, wenn die Leerlaufspannung des normalen Akkumulators (B_n) Voc₀ beträgt, und es wird eine Leerlaufspannung Voc = Voc(Q₀ – q₁) des normalen Akkumulators (B_n) geschätzt, wenn eine Elektrizitätsmenge q₁ aus Q₀ entladen wird, und wenn die Differenz zwischen der Leerlaufspannung Voc(Q₀ – q₁) des normalen Akkumulators (B_n) und der gemessenen Leerlaufspannung Voc₁ des inspizierbaren Akkumulators (B_a) f₀ ≤ [Voc(Q₀ – q₁) – Voc₁] ≤ f₁ (f₀ < 0 < f₁) beträgt, was eine zulässige Variationsbreite der Charakteristik des normalen Akkumulators (B_n) als Produkt ist, wird der inspizierbare Akkumulator (B_a) beurteilt, frei von einer Abnahme der elektrischen Speicherkapazität zu sein; und unter der Annahme, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung des inspizierbaren Akkumulators (B_a) in einem Anfangsstadium, in dem dessen Entladen eingeleitet wird, ausgedrückt werden kann durch eine Gleichung V = V₁ + (Voc₀ – V₁) × e^–t/τ (wobei V eine Batteriespannung, t eine Entladungszeit, V₁ eine Batteriespannung des Akkumulators bei Extrapolation der Entladungszeit gegen unendlich, und τ eine durch einen Innenwiderstand o. ä. des Akkumulators bestimmte Zeitkonstante sind), wird, in Übereinstimmung mit der Batteriespannung V zu einer gemessenen Entladungszeit und in Übereinstimmung mit der Gleichung, eine Zeitkonstante τ beim Einleiten des Entladens mit einem Entladungsstrom I₁ ab der Leerlaufspannung Voc₀ sowie eine Batteriespannung V₁ berechnet, wobei, wenn der Innenwiderstand des inspizierbaren Akkumulators (B_a) gleich R₁ gesetzt wird, eine Gleichung V₁ = Voc₀ – I₁ × R₁ oder R₁ = (Voc₀ – V₁)/I₁ erhalten wird; in Übereinstimmung mit dieser Gleichung wird ein Innenwiderstand R₁ des inspizierbaren Akkumulators (B_a) geschätzt, und dieser Innenwiderstand R₁ des inspizierbaren Akkumulators (B_a) wird mit dem Innenwiderstand Rd(Voc₀, I₁, T) [oder Rd(Q₀, I₁, T)] des normalen Akkumulators (B_n) verglichen, der anhand der in Punkt (3) von Anspruch 1 erwähnten Funktionsformeln Rd(Voc, Id, T) oder Rd(Q₀, I₁, T) gewonnen wird, wobei eine Beurteilung wie unten beschrieben durchgeführt wird. (i) wenn der Innenwiderstand R₁ des inspizierbaren Akkumulators (B_a) im Wesentlichen derselbe ist wie der Innenwiderstand Rd(Voc₀, I₁, T) oder Rd(Q₀, h, T) des normalen Akkumulators (B_n), wenn also in anderen Worten der Innenwiderstand R₁ des inspizierbaren Akkumulators (B_a) innerhalb der zulässigen Variationsbreite r₁ ≤ [R₁ – Rd(Q₀, I₁, T)] ≤ r₂ (r₁ < 0 < r₂) für einen normale Akkumulator (B_n) als Produkt fällt, wird der inspizierbare Akkumulator (B_a) als normal beurteilt, und (ii) wenn der Innenwiderstand R₁ des inspizierbaren Akkumulators (B_a) in eine Variationsbreite [R₁ – Rd(Q₀, I₁, T)] > r₂ (0 < r₂) fällt, wird der inspizierbare Akkumulator (B_a) beurteilt, einen erhöhten Innenwiderstand zu besitzen; und (3) wenn der inspizierbare Akkumulator (B_a) nicht dem obigen Punkt (1) entspricht und die Differenz zwischen der Leerlaufspannung Voc(Q₀ – q₁) des normalen Akkumulators (B_n) und der gemessenen Leerlaufspannung Voc₁ des inspizierbaren Akkumulators (B_a) im Bereich [Voc(Q₀ – q₁) – Voc₁] > f₁ (0 – f₁) liegt, wird der inspizierbare Akkumulator (B_a) beurteilt, eine verringerte elektrische Speicherkapazität zu besitzen.
Detektierverfahren nach Anspruch 10, bei dem bei der Beurteilung (2)-(ii) gemäß Anspruch 10, wonach der inspizierbare Akkumulator (B_a) beurteilt wird, einen erhöhten Innenwiderstand zu besitzen, für den inspizierbaren Akkumulator (B_a) eine Elektrizitätsmenge q₂ von Strom I₂ × Zeit t₂ ab der Leerlaufspannung Voc₁ entladen wird, wobei eine Batteriespannungsdauer bis zum Abschluss des Entladungsvorgangs und eine Leerlaufspannung Voc₂ nach Abschluss des Entladungsvorgangs gemessen werden, dann werden unter der Annahme, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung des inspizierbaren Akkumulators (B_a) im Anfangsstadium des Beginns des Entladungsvorgangs ausgedrückt werden kann durch eine Gleichung V = V₂ + (Voc₁ – V₂) × e^–t/τ (wobei V eine Batteriespannung, t eine Entladungszeit, V₂ eine Batteriespannung des Akkumulators bei Extrapolation der Entladungszeit gegen unendlich, und τ eine Zeitkonstante sind), in Übereinstimmung mit der Batteriespannung V zu einer gemessenen Entladungszeit und in Übereinstimmung mit der Gleichung, eine Zeitkonstante τ beim Einleiten des Entladungsvorgangs mit einem Entladungsstrom I₂ ab der Leerlaufspannung Voc₁ sowie eine Batteriespannung V₂ berechnet, dann wird ein Innenwiderstand R₂ des inspizierbaren Akkumulators (B_a) zu diesem Zeitpunkt aus einer Gleichung V₂ = Voc₁ – I₂ × R₂ oder R₂ = (Voc₁ – V₂)/I₂ berechnet, und zwar werden sukzessiv unter der Annahme, dass der Innenwiderstand des inspizierbaren Akkumulators (B_a) gegenüber dem Innenwiderstand Rd(Q, Id, T) des normalen Akkumulators (B_n) erhöht ist auf a × Rd(Q, Id, T) + b (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) und in Übereinstimmung mit einer Gleichung R₁ – [a × Rd(Q₀, I₁, T) + b] = 0 (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) und einer Gleichung R₂ – [a × Rd(Q₀ – q₁, 12, T) + b] = 0 (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) oder einer Gleichung R₂ – [a × Rd(Q₁, I₂, T) + b] = 0 (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) mit Q₁ = Q₀ – q₁ = Q(Voc₁), die Konstanten a und b berechnet, um einen Wert für den erhöhten Innenwiderstand Rd' = a × Rd(Q, Id, T) + b zu schätzen.
Detektierverfahren nach Anspruch 10, bei dem bei der Beurteilung (3) gemäß Anspruch 10, wonach der inspizierbare Akkumulator (B_a) beurteilt wird, eine verringerte elektrische Speicherkapazität zu besitzen, unter der Annahme, dass die elektrische Speicherkapazität C' des inspizierbaren Akkumulators gleich D-mal die elektrische Speicherkapazität C des normalen Akkumulators ist (wobei D eine Konstante mit 0 < D < 1 ist) und dass die Restkapazität Q₀' des inspizierbaren Akkumulators Q₀' = Q₀ × D beträgt (wobei Q₀ eine Restkapazität des normalen Akkumulators (B_n) und D eine Konstante mit 0 < D < 1 sind), und unter Bezug auf die der Leerlaufspannung Voc₀ des inspizierbaren Akkumulators (B_a) entsprechenden Restkapazität Q₀ des normalen Akkumulators, ferner auf die Restkapazität Q₀' = Q₀ × D des inspizierbaren Akkumulators (B_a), auf die der Leerlaufspannung Voc₁ des inspizierbaren Akkumulators entsprechenden Restkapazität Q₁ des normalen Akkumulators, und auf die Restkapazität Q₁' = Q₀' – q₁ = Q₁ × D des inspizierbaren Akkumulators (B_a), sowie auch unter Bezug auf die auf der Basis der in Punkt (1) von Anspruch 1 erwähnten Kenndaten gewonnenen Funktionsformeln Voc(Q) = Voc(Q₀'/D) = Voc₀ und Voc(Q₁) = Voc(Q₁'/D) = Voc(Q₀'/D – q₁/D) = Voc₁, werden ein Wert für die Konstante D und ein Wert für die Restkapazität Q₁' = Q₀' – q₁ = Q₁ × D geschätzt, wobei die Beurteilung des inspizierbaren Akkumulators wie unten beschrieben durchgeführt wird; (i) wenn die Differenz zwischen dem in Punkt (2) von Anspruch 10 berechneten Innenwiderstand R₁ und einem anhand der obigen Kenndaten geschätzten Innenwiderstand Rd(Q₀'/D, I₁, T) in einen Bereich r₁ ≤ [R₁ – Rd(Q₀'/D, I₁, T)] ≤ r₂ (r₁ < 0 < r₂) fällt, wird der inspizierbare Akkumulator (B_a) beurteilt, keinen erhöhten Innenwiderstand, aber eine verringerte elektrische Speicherkapazität zu besitzen, und (ii) wenn die Differenz in einen Bereich [R₁ – Rd(Q₀'/D, I₁, T) > r₂ (0 < r₂) fällt, wird der inspizierbare Akkumulator (B_a) beurteilt, einen erhöhten Innenwiderstand und eine verringerte elektrische Speicherkapazität zu besitzen; dann wird für den inspizierbaren Akkumulator eine Elektrizitätsmenge q₁ von Strom I₁ × Zeit t₁ ab der Leerlaufspannung Voc₀ entladen, gefolgt von Entladung einer Elektrizitätsmenge q₂ von Strom I₂ × Zeit t₂, wobei eine Batteriespannung des inspizierbaren Akkumulators dauernd bis zum Abschluss der Entladungsvorgangs und eine Leerlaufspannung Voc₂ nach Abschluss des Entladungsvorgangs gemessen werden, und unter der Annahme, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung des inspizierbaren Akkumulators im Anfangsstadium des Beginns des Entladungsvorgangs ausgedrückt werden kann durch eine Gleichung V = V₂ + (Voc₁ – V₂) × e^–t/τ (wobei V eine Batteriespannung, t eine Entladungszeit, V₂ eine Batteriespannung des Akkumulators bei Extrapolation der Entladungszeit gegen unendlich, und τ eine Zeitkonstante sind), werden, in Übereinstimmung mit der Batteriespannung V zu einer gemessenen Entladungszeit und in Übereinstimmung mit der Gleichung, eine Zeitkonstante τ beim Einleiten des Entladungsvorgangs mit einem Entladungsstrom I₂ ab der Leerlaufspannung Voc₁ sowie eine Batteriespannung V₂ berechnet, dann wird ein Innenwiderstand R₂ des inspizierbaren Akkumulators zu diesem Zeitpunkt aus einer Gleichung V₂ = Voc₁ – I₂ × R₂ oder R₂ = (Voc₁ – V₂)/I₂ berechnet, und sukzessiv unter der Annahme, dass der Innenwiderstand des inspizierbaren Akkumulators gegenüber dem Innenwiderstand Rd(Q, Id, T) des normalen Akkumulators erhöht ist auf a × Rd(Q, Id, T) + b (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) und in Übereinstimmung mit einer Gleichung R₁ – [a × Rd(Q₀, I₁, T) + b] = 0 (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) und einer Gleichung R₂ – [a × Rd(Q₁, I₂, T) + b] = R₂ – [a × Rd(Q₀ – q₁/D, I₂, T) + b] = 0 (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) [wobei Q₀ = Q₀'/D, Q₁ = Q₁' – q₁ = Q₁'/D, und Q₀' und Q₁' eine Restkapazität darstellt, wenn die Leerlaufspannung Voc₀ bzw. Voc, beträgt], werden die Konstanten a und b berechnet, um einen Wert für den erhöhten Innenwiderstands Rd' = a × Rd (Q'/D, Id, T) + b (wobei Q' die tatsächliche Restkapazität bei verringerter elektrischer Speicherkapazität ist) des inspizierbaren Akkumulators zu schätzen, wodurch ein verschlechterter Zustand und eine Restkapazität des inspizierbaren Akkumulators detektiert werden können.
Detektierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem für den inspizierbaren Akkumulator, der sich im Ruhezustand ohne Laden oder Entladen befindet, nach Messen einer Leerlaufspannung Voc dieses Akkumulators mit Aufladen von diesem mit einem Ladestrom Ic₁ begonnen wird, wobei eine Batteriespannung Vc des Akkumulators gemessen wird, gefolgt von Aufladen einer Elektrizitätsmenge q₁ einer Zeit t₁ × einer Lade- und Endladungs-Effizienz Eff, wobei der Ladevorgang beendet wird, wenn die Batteriespannung den Wert Vc₁ annimmt, wobei eine im Laufe der Zeit stattfindende Veränderung der Leerlaufspannung Voc des Akkumulators gemessen wird und eine stabile Leerlaufspannung des Akkumulators zu Voc₁ gesetzt wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem für den inspizierbaren Akkumulator, der sich im Ruhezustand ohne Laden oder Entladen befindet, nach Messen einer Leerlaufspannung Voc dieses Akkumulators mit Aufladen von diesem mit einem Ladestrom Ic₁ begonnen wird, wobei eine Batteriespannung Vc des Akkumulators gemessen wird, gefolgt von Aufladen einer Elektrizitätsmenge q₁ einer Zeit t₁ × einer Lade- und Endladungs-Effizienz Eff, wobei der Ladevorgang beendet wird, wenn die Batteriespannung den Wert Vc₁ annimmt, wobei eine Leerlaufspannung Voc₁ des Akkumulators nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne gemessen wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem: (1) der inspizierbare Akkumulator als kurzgeschlossen beurteilt wird, wenn er unter einen der folgenden Fälle (i) bis (iii) fällt; Fall (i), in dem unter Bezug auf die in Punkt (1) von Anspruch 1 erwähnten Kenndaten eine Restkapazität Q₀ des normalen Akkumulators, wenn die Leerlaufspannung des normalen Akkumulators Voc₀ ist, geschätzt wird, und wenn die Differenz zwischen einer unter Bezug auf die in Punkt (1) von Anspruch 1 erwähnten Kenndaten geschätzten Leerlaufspannung Voc(Q₀+ q₁) des normalen Akkumulators und der Leerlaufspannung Voc₁ des inspizierbaren Akkumulators in einen Bereich [Voc(Q₀ + q₁) – Voc₁] > g₁ (g₁ > 0) fällt. Fall (ii), in dem die Differenz zwischen einer unter Bezug auf die in Punkt (4) von Anspruch 1 erwähnten Kenndaten geschätzten Batteriespannung Vc(Q₀ + q₁, Ic₁, T) des normalen Akkumulators und der Batteriespannung Vc₁ des inspizierbaren Akkumulators in einen Bereich [Vc(Q₀ + q₁, Ic₁, T) – Vc₁] > j₁ (j₁ > 0) fällt, und Fall (iii), in dem die Differenz zwischen einem unter Bezug auf die in Punkt (5) von Anspruch 1 erwähnten Kenndaten geschätzten Innenwiderstand Rc(Voc₀, Ic, T) des normalen Akkumulators und einem in Übereinstimmung mit der Gleichung Rc₁ = (Vc₁ – Voc₁)/Ic₁ bestimmten Innenwiderstand Rc₁ des inspizierbaren Akkumulators in den Bereich [Rc₁ – Rc(Voc₁, Ic₁, T)] < z₁ (z₁ < 0) fällt; (2) wenn die Differenz zwischen der Leerlaufspannung Voc(Q₀ + q₁) des normalen Akkumulators und der Leerlaufspannung Voc₁ des inspizierbaren Akkumulators in obigen Punkt (1)-(i) in den Bereich g₀ ≤ [Voc(Q₀ + q₁) – Voc₁] ≤ g₁ (g₀ < 0 < g₁) fällt, wird der inspizierbare Akkumulator beurteilt, frei von einer verringerten elektrischen Speicherkapazität zu sein, dann werden, unter der Annahme, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators im Anfangsstadium bei Beginn des Ladevorgangs ausgedrückt werden kann durch die Gleichung Vc = V₁ – (V₁ – Voc₀) × e^–t/τ (wobei t eine Aufladezeit, V₁ eine Batteriespannung des Akkumulators bei Extrapolation der Aufladezeit gegen unendlich, und τ eine Zeitkonstante sind), und in Übereinstimmung mit der Batteriespannung Vc zu einer gemessenen Aufladezeit und in Übereinstimmung mit der Gleichung, eine Zeitkonstante τ beim Einleiten des Ladevorgangs mit einem Ladestrom Ic₁ ab der Leerlaufspannung Voc₀ sowie eine Batteriespannung V₁ berechnet, und eine Differenz zwischen einem in Übereinstimmung mit der Gleichung V₁ = Voc₀ + Ic₁ × Rc₁ oder Rc₁ = (V₁ – Voc₀)/Ic₁ gewonnenen Innenwiderstand Rc₁ des inspizierbaren Akkumulators und einem unter Bezug auf die in Punkt (5) von Anspruch 1 erwähnten Kenndaten geschätzten Innenwiderstand Rc(Voc₀, Ic₁, T) oder Rc(Q₀, Ic₁, T) des normalen Akkumulators wird wie unten beschrieben zur Beurteilung des inspizierbaren Akkumulators herangezogen: (i) wenn die Differenz in einen Bereich z₁ ≤ [Rc₁ – Rc(Q₀, Ic₁, T)] ≤ z₂ (z₁ < 0 < z₂) oder einen Bereich j₁ ≤ [Vc₁ – Vc(Q₀ + q₁, Ic₁, T)] ≤ j₂ (j₁ < 0 < j₂) fällt, wird der inspizierbare Akkumulator als normal beurteilt, (ii) wenn die Differenz in einen Bereich [Rc₁ – Rc(Q₀, Ic₁, T)] > z₂ (0 < z₂) oder einen Bereich j₂ < [Vc₁ – Vc(Q₀ + q₁, Ic, T)] (0 < j₂) fällt, wird der Akkumulator beurteilt, einen erhöhten Innenwiderstand zu besitzen, und (iii) wenn die Differenz in einen Bereich [Voc(Q₀ + q₁) – Voc₁] < g₀ (g₀ < 0) fällt, wird der Akkumulator beurteilt, eine verringerte elektrische Speicherkapazität zu besitzen, wodurch ein verschlechterter Zustand und eine Restkapazität des inspizierbaren Akkumulators detektiert werden können.
Detektierverfahren nach Anspruch 15, bei dem in der Beurteilung in Punkt (2)-(ii) von Anspruch 15, wonach der inspizierbare Akkumulator beurteilt wird, einen erhöhten Innenwiderstand zu besitzen, für den sich im Ruhezustand befindenden inspizierbaren Akkumulator Aufladen mindestens zweimal durchgeführt wird, d. h. eine Elektrizitätsmenge q₁ von Strom Ic₁ × Zeit t₁ wird ab der Batteriespannung Voc₀ geladen, gefolgt vom Aufladen einer Elektrizitätsmenge q₂ von Strom Ic₂, wobei eine Batteriespannung Vc des inspizierbaren Akkumulators dauernd bis zum Abschluss des Ladevorgangs und eine Leerlaufspannung Voc₂ des inspizierbaren Akkumulators nach der Abschluss des Ladevorgangs gemessen werden, wonach unter der Annahme, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung des inspizierbaren Akkumulators in einer Anfangsstadium des Beginns des Ladevorgangs ausgedrückt werden kann durch eine Gleichung Vc = V₂ – (V₂ – Voc₁) × e^–t/τ (wobei Vc eine Batteriespannung, t eine Aufladezeit, V₂ eine Batteriespannung des Akkumulators bei Extrapolation der Aufladezeit gegen unendlich, und τ eine Zeitkonstante sind), und in Übereinstimmung mit der Batteriespannung V zu einer gemessenen Aufladezeit und in Übereinstimmung mit der Gleichung, eine Zeitkonstante τ beim Einleiten des Ladevorgangs mit einem Ladestrom Ic₂ ab der Leerlaufspannung Voc₁ sowie eine Batteriespannung V₂ berechnet, dann wird ein Innenwiderstand Rc₂ des inspizierbaren Akkumulators zu diesem Zeitpunkt aus einer Gleichung V₂ = Voc₁ + Ic₂ × Rc₂ oder Rc₂ = (V₂ – Voc₁)/Ic₂ berechnet, und sukzessiv unter der Annahme, dass der Innenwiderstand des inspizierbaren Akkumulators gegenüber dem Innenwiderstand Rc(Q, Ic, T) des normalen Akkumulators erhöht ist auf a × Rc(Q, Ic, T) + b (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) und in Übereinstimmung mit einer Gleichung Rc₁ – [a × Rc(Q₀, Ic₁, T) + b] = 0 (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) und einer Gleichung Rc₂ – [a × Rc(Q₀+ q₁, Ic₂, T) + b] = 0 (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) oder einer Gleichung Rc₂ – [a × Rc(Q₁, Ic₂, T) + b] = 0 (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) mit Q₁ = Q(Voc₁), werden die Konstanten a und b berechnet, um einen Wert für den erhöhten Innenwiderstands Rc' = a × Rc(Q, Ic, T) + b zu schätzen, wodurch ein verschlechterter Zustand und eine Restkapazität des inspizierbaren Akkumulators detektiert werden können.
Detektierverfahren nach Anspruch 15, bei dem in der Beurteilung in Punkt (2)-(iii) von Anspruch 15, wonach der inspizierbare Akkumulator beurteilt wird, eine verringerte elektrische Speicherkapazität zu besitzen, unter der Annahme, dass die elektrische Speicherkapazität C' des inspizierbaren Akkumulators gleich D-mal die elektrische Speicherkapazität C des normalen Akkumulators ist (wobei D eine Konstante mit 0 < D < 1 ist) und dass die Restkapazität Q₀' des inspizierbaren Akkumulators Q₀' = Q₀ × D beträgt (wobei Q₀ eine Restkapazität des normalen Akkumulators und D eine Konstante mit 0 < D < 1 sind), und unter Bezug auf die der Leerlaufspannung Voc₀ des inspizierbaren Akkumulators entsprechenden Restkapazität Q₀ des normalen Akkumulators, auf die Restkapazität Q₀' = Q₀ × D des inspizierbaren Akkumulators, auf die der Leerlaufspannung Voc₁ des inspizierbaren Akkumulators entsprechenden Restkapazität Q₁ des normalen Akkumulators, und auf die Restkapazität Q₁' = Q₀' – q₁ = Q₁ × D des inspizierbaren Akkumulators, sowie auch unter Bezug auf die auf der Basis der in Punkt (1) von Anspruch 1 erwähnten Kenndaten gewonnenen Funktionsformeln Voc(Q) = Voc(Q₀'/D) = Voc₀ und Voc(Q₁) = Voc(Q₁'/D) = Voc(Q₀'/D – q₁/D) = Voc₁, geschätzt werden ein Wert für die Konstante D und die Restkapazität Q₁' = Q₀' – q₁ = Q₁ × D, wobei die Beurteilung des inspizierbaren Akkumulators wie unten beschrieben durchgeführt wird; (i) wenn die Differenz zwischen dem in Punkt (2) von Anspruch 15 berechneten Innenwiderstand Rc₁ und einem anhand der obigen Kenndaten geschätzten Innenwiderstand Rc(Q₀'/D, Ic₁, T) in einen Bereich z₁ ≤ [Rc₁ – Rc(Q₀'/D, Ic₁, T)] ≤ z₂ (z₁ < 0 < z₂) fällt, wird der inspizierbare Akkumulator beurteilt, keinen erhöhten Innenwiderstand, aber eine verringerte elektrische Speicherkapazität zu besitzen, und (ii) wenn die Differenz in einen Bereich [Rc₁ – Rc(Q₀'/D, Ic₁, T)] > z₂ (0 < z₂) fällt, wird der inspizierbare Akkumulator beurteilt, einen erhöhten Innenwiderstand und eine verringerte elektrische Speicherkapazität zu besitzen; dann wird für den inspizierbaren Akkumulator eine Elektrizitätsmenge q₂ von Strom Ic₂ × Zeit tc₂ ab der Leerlaufspannung Voc₁ geladen, wobei eine Batteriespannung des inspizierbaren Akkumulators dauernd bis zum Abschluss des Ladevorgangs und eine Leerlaufspannung Voc₂ nach Abschluss des Ladevorgangs gemessen werden, und unter der Annahme, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung des inspizierbaren Akkumulators im Anfangsstadium des Beginns des Ladevorgangs ausgedrückt werden kann durch eine Gleichung Vc = V₂ – (V₂ – Voc₁) × e^–t/τ (wobei Vc eine Batteriespannung, t eine Aufladezeit, V₂ eine Batteriespannung des Akkumulators bei Extrapolation der Aufladezeit gegen unendlich, und τ eine Zeitkonstante sind), werden, in Übereinstimmung mit der Batteriespannung Vc zu einer gemessenen Aufladezeit und in Übereinstimmung mit der Gleichung, eine Zeitkonstante τ beim Einleiten des Ladevorgangs mit einem Ladestrom Ic₂ ab der Leerlaufspannung Voc₁ sowie eine Batteriespannung V₂ berechnet, dann wird ein Innenwiderstand Rc₂ des inspizierbaren Akkumulators zu diesem Zeitpunkt aus einer Gleichung V₂ = Voc₁ + Ic₂ × Rc₂ oder Rc₂ = (V₂ – Voc₁)/Ic₂ berechnet, und sukzessiv unter der Annahme, dass der Innenwiderstand des inspizierbaren Akkumulators gegenüber dem Innenwiderstand Rc(Q₀'/D, Ic, T) des normalen Akkumulators erhöht ist auf a × Rc(Q₀', Ic, T) + b (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) und in Übereinstimmung mit einer Gleichung Rc₁ – [a × Rc(Q₀'/D, Ic₁, T) + b] = 0 (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) und einer Gleichung Rc₂ – [a × Rc(Q₀'/D + q₁/D, Ic₂, T) + b] = 0 oder einer Gleichung Rc₂ – [a × Rd(Q₁'/D, Ic₂, T) + b] = 0 (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) mit Q₁ = Q₁'/D = Q(Voc₁), werden die Konstanten a und b berechnet, um einen Wert für den erhöhten Innenwiderstands Rc' = a × Rc(Q'/D, Ic, T) + b (wobei Q' die tatsächliche Restkapazität bei verringerter elektrischer Speicherkapazität ist) des inspizierbaren Akkumulators zu schätzen, wodurch ein verschlechterter Zustand und eine Restkapazität des inspizierbaren Akkumulators detektiert werden können.
Detektierverfahren nach Anspruch 1, bei dem der inspizierbare Akkumulator einem Ladevorgang ausgesetzt wird und der Ladevorgang bei einer Batteriespannung Vc_E abgeschlossen wird, wobei eine im Laufe der Zeit stattfindende Veränderung der Leerlaufspannung Voc des Akkumulators detektiert wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 1, bei dem der inspizierbare Akkumulator einem Ladevorgang ausgesetzt wird und der Ladevorgang bei einer Batteriespannung Vc_E abgeschlossen wird, wobei eine Leerlaufspannung Voc_E des Akkumulators nach Ablauf eines vorgeschriebenen Zeitraums detektiert wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 18, bei dem eine Zeit t seit Beenden des Ladevorgangs und eine Leerlaufspannung Voc des inspizierbaren Akkumulators zu dieser Zeit gemessen werden, und indem eine Leerlaufspannung des Akkumulators, bei der die Leerlaufspannung Voc einen stationären Zustand annimmt, auf Voc_E gesetzt wird und unter der Annahme, dass die Leerlaufspannung Voc ausgedrückt werden kann durch eine Gleichung Voc = Voc_E + (Vc_E – Voc_E) × e^–t/τ (wobei Voc eine Leerlaufspannung, t eine Zeit, Voc_E eine Leerlaufspannung bei Extrapolation der Zeit t gegen unendlich und τ eine Zeitkonstante sind), wird in Übereinstimmung mit dieser Gleichung und anhand der an einer Mehrzahl von Zeitpunkten gemessenen Voc-Werte eine Zeitkonstante τ berechnet und ein Wert für Voc_E geschätzt.
Detektierverfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem der inspizierbare Akkumulator als kurzgeschlossen beurteilt wird, falls er unter einen der folgenden Fälle (i) und (ii) fällt: Fall (i), in dem eine im Laufe der Zeit stattfindende Veränderung der Leerlaufspannung Voc des inspizierbaren Akkumulators, nämlich eine Abnahmerate (–dVoc/dt) der Leerlaufspannung, größer ist als diejenige (v_e) eines entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt –dVoc_E/dt > v_e > 0, und Fall (ii), in dem die Spannung Vc_E des inspizierbaren Akkumulators beim Beenden des Ladens kleiner ist als die (m₀) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt Vc_E < m₀ (0 < m₀).
Detektierverfahren nach Anspruch 1, bei dem der inspizierbare Akkumulator durch ein Konstantstrom-Konstantspannung Ladeverfahren geladen wird, wobei der Akkumulator mit einem vorgegebenen konstanten Strom geladen wird, bis die Batteriespannung eine vorgegebene Batteriespannungs-Obergrenze Vc_L erreicht, und wobei nach diesem Ladevorgang mit konstantem Strom dieser Akkumulator, dessen Batteriespannung Vc_L beträgt, bei einer konstanten Spannung Vc_L geladen wird, und nach dem Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums der Ladevorgang beendet wird, wobei der inspizierbare Akkumulator auf seinen inneren Zustand hin beurteilt wird, während er mit einem dem inspizierbaren Akkumulator entsprechenden normalen Akkumulator verglichen wird, und nach Aufladen mit dem Konstantstrom-Konstantspannung Ladeverfahren, wie unten beschrieben wird: (1) Wenn der inspizierbare Akkumulator unter einen der folgenden Fälle (i) bis (iii) fällt, wird der Akkumulator als kurzgeschlossen beurteilt; Fall (i), in dem eine im Laufe der Zeit stattfindende Veränderung (–dVoc_E/dt) der Leerlaufspannung (Voc_E) des inspizierbaren Akkumulators nach vollständigem Aufladen durch den Konstantstrom-Konstantspannung Ladevorgang größer ist als die (v_e) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt –dVoc_E/dt > v_e > 0, Fall (ii), in dem die Batteriespannung (Vc_E) des inspizierbaren Akkumulators bei Beenden des gesamten Ladevorgangs kleiner ist als die (m₀) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt Vc_E < m₀ (0 < m₀), und Fall (iii), in dem eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators beim Konstantstrom-Ladevorgang kleiner ist als die (s₀) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt dVc/dt < (0 < s₀); (2) Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators beim Konstantstrom-Aufladen größer ist als die (s₁) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt dVc/dt > s₁> 0, und die Leerlaufspannung (Voc_E) des inspizierbaren Akkumulators nach vollständigem Aufladen mit dem Konstantstrom-Konstantspannung Ladevorgang kleiner ist als die (Voc_n) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt 0 < Voc_E < Voc_n, wird der inspizierbare Akkumulator beurteilt, einen erhöhten Innenwiderstand zu besitzen; (3) Wenn eine verstrichene Zeitspanne, um die Spannungs-Obergrenze (Vc_L) ab der vorgegebenen Batteriespannung beim Konstantstrom-Ladevorgang zu erreichen, für den inspizierbaren Akkumulator kürzer ist die des entsprechenden normalen Akkumulators oder eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators beim Konstantstrom-Aufladen größer ist als die (s₁) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt dVc/dt > s₁ > 0, und die Leerlaufspannung (Voc_E) des inspizierbaren Akkumulators nach vollständigem Aufladen mit dem Konstantstrom-Konstantspannung Ladevorgang größer ist als die (Voc_n) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt Voc_E ≥ Voc_n > 0, wird der inspizierbare Akkumulator beurteilt, eine verringerte elektrische Speicherkapazität zu besitzen; (4) Wenn eine verstrichene Zeitspanne, um die Spannungs-Obergrenze (Vc_L) ab der vorgegebenen Batteriespannung beim Konstantstrom-Aufladen zu erreichen, für den inspizierbaren Akkumulator im Wesentlichen dieselbe ist wie die des entsprechenden normalen Akkumulators oder eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators beim Konstantstrom-Ladevorgang im Wesentlichen dieselbe ist wie die (s₁) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt s₀ ≤ dVc/dt ≤ s₁ (0 < s₀ < s₁), und die Leerlaufspannung (Voc_E) des inspizierbaren Akkumulators nach vollständigem Aufladen mit dem Konstantstrom-Konstantspannung Ladevorgang im Wesentlichen dieselbe oder größer ist als die (Voc_n) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt 0 < Voc_n ≤ Voc_E, dann wird der inspizierbare Akkumulator als normal beurteilt; wodurch der innere Zustand des inspizierbaren Akkumulators detektiert werden kann.
Detektierverfahren nach Anspruch 1, bei dem, wenn Konstantstrom-Laden des inspizierbaren Akkumulators beendet wird durch Detektieren einer Batteriespannung von diesem, einer im Laufe der Zeit stattfindenden Veränderung der Batteriespannung, einer Akkumulatortemperatur von diesem oder einer im Laufe der Zeit stattfindenden Veränderung der Akkumulatortemperatur, folgendes geschieht: (1) Wenn der inspizierbare Akkumulator unter einen der folgenden Fälle (i) bis (iii) fällt, wird der Akkumulator als kurzgeschlossen beurteilt; Fall (i), in dem eine im Laufe der Zeit stattfindende Veränderung (–dVoc_E/dt) der Leerlaufspannung (Voc_E) des inspizierbaren Akkumulators nach vollständigem Aufladen größer ist als die (v_e) eines normalen Akkumulators, welcher dem inspizierbaren Akkumulator entspricht und auf derselben Weise wie dieser dem Konstantstrom-Laden ausgesetzt wurde, d. h. es gilt dVoc_E/dt > v_e > 0, Fall (ii), in dem eine Zunahmerate (dT/dt) der Akkumulatortemperatur (T) des inspizierbaren Akkumulators beim Konstantstrom-Ladevorgang größer ist als die (u₀) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt dT/dt > u₀ > 0, und Fall (iii), in dem eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators beim Konstantstrom-Ladevorgang kleiner ist als die (so) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt 0 < dVc/dt < s₀; (2) Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators beim Konstantstrom-Ladevorgang größer ist als die (s₁) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt dVc/dt > s₁ > 0, und eine Leerlaufspannung (Voc_E) des inspizierbaren Akkumulators nach Beenden des Konstantstrom-Ladevorgangs kleiner ist als die (Voc_n) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt 0 < Voc_E < Voc_n, wird der inspizierbare Akkumulator beurteilt, einen erhöhten Innenwiderstand zu besitzen; (3) Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators während des Konstantstrom-Ladevorgangs größer ist als die (s₁) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt dVc/dt > s₁ > 0, und eine Leerlaufspannung (Voc_E) des inspizierbaren Akkumulators nach Beenden des Konstantstrom-Ladevorgangs größer ist als die (Voc_n) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt Voc_E > Voc_n (0 < Voc_n), wird der inspizierbare Akkumulator beurteilt, eine verringerte elektrische Speicherkapazität zu besitzen; (4) Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators während des Konstantstrom-Ladevorgangs im Wesentlichen dieselbe ist wie die (s₁) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt s₀ ≤ dVc/dt ≤ s₁ (0 < s₀ < s₁), und eine Leerlaufspannung (Voc_E) des inspizierbaren Akkumulators nach Beenden des Konstantstrom-Ladevorgangs im Wesentlichen dieselbe oder größer ist als die (Voc_n) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt 0 < Voc_n ≤ Voc_E, wird der inspizierbare Akkumulator als normal beurteilt; wodurch der innere Zustand des inspizierbaren Akkumulators detektiert werden kann.
Detektierverfahren nach Anspruch 1, bei dem wenn Konstantstrom-Laden für den inspizierbaren Akkumulators nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums seit Beginn des Konstantstrom-Ladens beendet wird oder wenn die Batteriespannung des Akkumulators eine vorgegebene Spannungs-Obergrenze (Vc_L) erreicht hat, folgendes geschieht: (1) Wenn der inspizierbare Akkumulator unter einen der folgenden Fälle (i) bis (iii) fällt, wird der Akkumulator als kurzgeschlossen beurteilt; Fall (i), in dem eine im Laufe der Zeit stattfindende Veränderung (–dVoc_E/dt) der Leerlaufspannung (Voc_E) des inspizierbaren Akkumulators nach vollständigem Aufladen größer ist als die (v_e) eines normalen Akkumulators, welcher inspizierbaren Akkumulator entspricht und auf derselben Weise wie dieser dem Konstantstrom-Laden ausgesetzt wurde, d. h. es gilt –dVoc_E/dt > v_e > 0, Fall (ii), in dem eine Batteriespannung (Vc_E) des inspizierbaren Akkumulators bei Beenden des Konstantstrom-Ladevorgangs kleiner ist als die (m₀) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt Vc_E < m₀ (m₀ > 0), und Fall (iii), in dem eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators beim Konstantstrom-Ladevorgang kleiner ist als die (so) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt 0 < dVc/dt < s₀; (2) Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators während des Konstantstrom-Ladevorgangs größer ist als die (s₁) entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt dVc/dt > s₁ > 0, und eine Leerlaufspannung (Voc_E) des inspizierbaren Akkumulators nach Beenden des Konstantstrom-Ladevorgangs kleiner ist als die (Voc_n) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt 0 < Voc_E ≤ Voc_n, wird der inspizierbare Akkumulator beurteilt, einen erhöhten Innenwiderstand zu besitzen; 3) Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators während des Konstantstrom-Ladevorgangs größer ist als die (s₁) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt dVc/dt > s₁ > 0, und eine Leerlaufspannung (Voc_E) des inspizierbaren Akkumulators nach Beenden des Konstantstrom-Ladevorgangs größer ist als die (Voc_n) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt Voc_E > Voc_n (0 < Voc_n), wird der inspizierbare Akkumulator beurteilt, eine verringerte elektrische Speicherkapazität zu besitzen; (4) Wenn eine Zunahmerate (dVc/dt) der Batteriespannung (Vc) des inspizierbaren Akkumulators während des Konstantstrom-Ladevorgangs im Wesentlichen dieselbe ist wie die (s₁) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt s₀ ≤ dVc/dt ≤ s₁ (0 < s₀ < s₁), und eine Leerlaufspannung (Voc_E) des inspizierbaren Akkumulators nach Beenden des Konstantstrom-Ladevorgangs im Wesentlichen dieselbe oder größer ist als die (Voc_n) des entsprechenden normalen Akkumulators, d. h. es gilt 0 < Voc_n ≤ Voc_E, wird der inspizierbare Akkumulator als normal beurteilt; wodurch der innere Zustand des inspizierbaren Akkumulators detektiert werden kann.
Detektierverfahren nach Anspruch 1, bei dem, wenn sich der inspizierbare Akkumulator im Zustand des Entladens befindet, der Akkumulator als sich in einem letzten Stadium befindlich, in dem die entladbare Rest-Elektrizitätsmenge gering ist, oder als kurzgeschlossen beurteilt wird, wenn die Batteriespannung kleiner als ein vorgegebener Spannungswert aus den Kenndaten eines normalen Akkumulators ist, oder wenn eine Abnahmerate (–dVd/dt) der Batteriespannung (Vd) größer ist als ein vorgegebener Kenndaten-Wert (x₁), d. h. es gilt –dVd/dt > x₁ (0 < x₁).
Detektierverfahren nach Anspruch 1, bei dem, wenn sich der inspizierbare Akkumulator im Zustand des Entladens befindet, ein Entladungsstrom (Id₀) beim Entladungsvorgang sowie eine Batteriespannung (Vd) dieses Akkumulators gemessen werden, wobei, wenn die Batteriespannung (Vd) größer ist als ein vorgegebener Kenndaten-Wert eines dem inspizierbaren Akkumulator entsprechenden normalen Akkumulators oder wenn eine Abnahmerate (–dVd/dt) der Batteriespannung (Vd) kleiner ist als ein vorgegebener Wert (x₁) aus diesen Kenndaten, d. h. es gilt 0 < –dVd/dt ≤ x₁, der Akkumulator als normal oder sich in einem von einem Kurzschluss verschiedenen Verschlechterungsmodus befindlich beurteilt wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 26, bei dem, wenn sich der inspizierbare Akkumulator während des Entladens in einem im Wesentlichen stationären Zustand befindet, in dem ein Entladungsstrom beim Entladungsvorgang Id₀, eine Akkumulatortemperatur des Akkumulators T und eine Batteriespannung von diesem Vd₀ ist, wobei eine Restkapazität des Akkumulators Q₀ ist und nach Entladung einer Elektrizitätsmenge q die Batteriespannung des Akkumulators im stationären Zustand bei einem Entladungsstrom Id₁ zu Vd₁ wird, werden, unter Bezug auf die in Anspruch 1, Punkt (1) und (2) erwähnten Kenndaten, eine Batteriespannung Vd₀ = Vd(Q₀, Id₀, T) und eine Restkapazität Q₀ = Q(Vd₀, Id₀, T) des normalen Akkumulators bei einer Batteriespannung Vd₀ geschätzt und außerdem eine Batteriespannung Vd(Q₀ – q, Id₁, T), wenn sich die Restkapazität von Q₀ zu (Q₀ – q) ändert, und eine Restkapazität Q(Vd₁, Id₁, T) des normalen Akkumulators bei einem Batteriestrom Id₁ und einer Batteriespannung Vd₁ geschätzt, und der inspizierbare Akkumulator wird auf die unten beschriebene Weise einer Beurteilung unterzogen: (1) (i) wenn y₁ ≤ [Vd₁ – Vd(Q₀ – q, Id₁, T)] ≤ y₂ (y₁ < 0 < y₂) gilt oder (ii) wenn w₁ ≤ Q(Vd₁, Id₁, T) – [Q(Vd₀, Id₀, T) – q] ≤ w₂ (w₁ < 0 < w₂) gilt, wird der inspizierbare Akkumulator als normal beurteilt; (2) (i) wenn [Vd₁ – Vd(Q₀ – q, Id₁, T)] > y₂ (0 < y₂) gilt oder (ii) wenn Q(Vd₁, Id₁, T) – [Q(Vd₀, Id₀, T)] – q] > w₂ (0 < w₂) gilt, wird der inspizierbare Akkumulator dahingehend beurteilt, dass sein Innenwiderstand erhöht ist; und (3) (i) wenn [Vd₁ – Vd(Q₀ – q, Id₁, T)] < y₁ (y₁ < 0) gilt oder (ii) wenn Q(Id₁, Vd₁, T) – [Q(Id₀, Vd₀, T) – q] < w₁ (w₁ < 0) gilt, wird der inspizierbare Akkumulator dahingehend beurteilt, dass seine elektrische Speicherkapazität verringert ist; wodurch der innere Zustand des inspizierbaren Akkumulators detektiert werden kann.
Detektierverfahren nach Anspruch 27, bei dem für den inspizierbaren Akkumulator in dem im Wesentlichen stationären Zustand, in dem der Entladungsstrom ein gleichmäßiger Entladungsstrom I_n0 und die Batteriespannung V_n0 ist, falls der Entladungsstrom n-mal geändert wird (wobei n eine positive ganze Zahl 1, 2, 3, 4 ...ist), so dass der Entladungsstrom von I_n0 zu I_n1 geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q_n von Strom I_n1 × Zeit t_n1 entladen wird und danach der Entladungsstrom wieder zu einem gleichmäßigen Entladungsstrom I_n0 zurückkehrt, Batteriespannungen (V) an einer Mehrzahl Zeitpunkte nach Veränderungen des Entladungsstroms gemessen werden, und bei dem, unter der Annahme, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung (V) bei Änderung des Entladungsstroms ausgedrückt werden kann durch eine Gleichung V = V_n1 + (V_n0 – V_n1) × e^–t/τ (wobei t eine Entladungszeit, V_n1 eine Batteriespannung des Akkumulators bei Extrapolation der Entladungszeit t gegen unendlich, τ eine Zeitkonstante und n eine positive ganze Zahl 1, 2, 3, 4 ... sind) und in Übereinstimmung mit den zur Zeit t seit Änderung des Entladungsstroms gemessenen Batteriespannungen V sowie in Übereinstimmung mit der Gleichung, die Zeitkonstante τ und der tatsächliche Wert von V_n1 geschätzt wird, wodurch der innere Zustand des Akkumulators festgestellt wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 28, bei dem in dem Fall, in dem der Entladungsstrom für den inspizierbaren Akkumulator mindestens dreimal so geändert wird, dass, wenn die Batteriespannung V₁₀ bei gleichmäßiger Entladung mit einem Entladungsstrom I₁₀ beträgt, der Entladungsstrom zu I₁₁ geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q₁ von Strom I₁₁ × Zeit t₁₁ ab der Batteriespannung V₁₀ entladen wird, wobei sich die Batteriespannung von V₁₀ zu V₂₀ ändert, dann der Entladungsstrom I₂₀ bei gleichmäßigen Entladung zu I₂₁ geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q₂ von Strom I₂₁ × Zeit t₂₁ ab der Batteriespannung V₂₀ entladen wird, wobei sich die Batteriespannung von V₂₀ zu V₃₀ ändert, und der Entladungsstrom I₃₀ bei gleichmäßiger Entladung zu I₃₁ geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q₃ von Strom I₃₁ × Zeit t₃₁ ab der Batteriespannung V₃₀ entladen wird, wobei sich die Batteriespannung von V₃₀ zu V₄₀ ändert, wobei als Resultat der Entladungsstroms I_n0 bei gleichmäßigen Entladung zu I_n1 geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q_n von Strom I_n1 × Zeit t_n1 entladen wird, und wenn der inspizierbare Akkumulator in Anspruch 27, Punkt (2) beurteilt wird, einen erhöhten Innenwiderstand zu besitzen, dann wird unter der Annahme, dass der Innenwiderstand des inspizierbaren Akkumulators sich vom Innenwiderstand Rd(Q, Id, T) des entsprechenden normalen Akkumulators zu einem Innenwiderstand Rd'(Q, Id, T) = a × Rd(Q, Id, T) + b geändert hat (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) und auch unter der Annahme, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung bei jeder Änderung des Entladungsstroms ausgedrückt werden kann durch eine Gleichung V = V_n1 + (V_n0 – V_n1) × e^–t/τ (wobei t eine Entladungszeit, V_n1 eine Batteriespannung des Akkumulators bei Extrapolation der Entladungszeit t gegen unendlich, τ eine Zeitkonstante und n eine positive ganze Zahl 1, 2, 3, 4 ... sind) und in Übereinstimmung mit den zur Zeit t seit Änderung des Entladungsstroms gemessenen Batteriespannungen V sowie in Übereinstimmung mit der Gleichung, die Zeitkonstante τ bei Änderung des Entladungsstroms von I_n0 zu I_n1 und der tatsächliche Wert für V_n1 geschätzt, ferner wird eine Leerlaufspannung Voc_n0 des inspizierbaren Akkumulators, der eine Restkapazität Q_n0 bei einem Entladungsstrom I_n0 aufweist, und die Batteriespannung ausgedrückt als Voc_n0 = V_n0 + I_n0 × Rd'(Q_n0, I_n0, T) = V_n1 + I_n1 × Rd'(Q_n0, I_n1, T) [wobei n = 1, 2, 3, ...], und wenn die Restkapazitäten bei Batteriespannungen von V₁₀, V₂₀ und V₃₀ zu Q₁₀, Q₂₀, Q₃₀ gesetzt werden, sind die folgenden Beziehungen gültig: Q20 = Q10 – q1 Q20 = Q20 – q2 = Q10 – q1 – q2 V10 – V11 = I11 × Rd'(Q10, I11, T) – I10 × Rd'(Q10, I10, T) V20 – V21 = I21 × Rd'(Q20, I21, T) – I20 × Rd'(Q20, I20, T) V30 – V31 = I31 × Rd'(Q30, I31, T) – I30 × Rd'(Q30, I30, T) Rd'(Q10, I10, T) = a × Rd(Q10, I10, T) + b Rd'(Q10, I11, T) = a × Rd(Q10, I11, T) + b Rd'(Q20, I20, T) = a × Rd(Q20, I20, T) + b Rd'(Q20, I21, T) = a × Rd(Q20, I21, T) + b Rd'(Q30, I30, T) = a × Rd(Q30, I30, T) + b Rd'(Q30, I31, T) = a × Rd(Q30, I31, T) + b(wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) Durch Lösen dieser Gleichungen werden die Konstanten a und b sowie die Restkapazität Q₁₀ geschätzt und eine aktuelle Restkapazität Q₃₀ sowie ein Innenwiderstand Rd'(Q, I, T) des inspizierbaren Akkumulators werden geschätzt, welcher verschlechtert ist mit erhöhtem Innenwiderstand, wodurch der innere Zustand des inspizierbaren Akkumulators detektiert wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 28, bei dem in dem Fall, in dem der Entladungsstrom für den inspizierbaren Akkumulator bei sich ändernder Akkumulatortemperatur T mindestens viermal gegenüber dem gleichmäßigen Entladungszustand so geändert wird, dass, wenn die Batteriespannung V₁₀ bei gleichmäßiger Entladung mit einem Entladungsstrom I₁₀ beträgt, der Entladungsstrom zu I₁₁ geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q₁ von Strom I₁₁ × Zeit t₁₁ ab der Batteriespannung V₁₀ entladen wird, wobei sich die Batteriespannung von V₁₀ zu V₂₀ ändert, dann der Entladungsstrom I₂₀ bei gleichmäßigen Entladung zu I₂₁ geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q₂ von Strom I₂₁ × Zeit t₂₁ ab der Batteriespannung V₂₀ entladen wird, wobei sich die Batteriespannung von V₂₀ zu V₃₀ ändert, danach der Entladungsstrom I₃₀ bei gleichmäßiger Entladung zu I₃₁ geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q₃ von Strom I₃₁ × Zeit t₃₁ ab der Batteriespannung V₃₀ entladen wird, wobei sich die Batteriespannung von V₃₀ zu V₄₀ ändert, und schließlich der Entladungsstrom I₄₀ bei gleichmäßiger Entladung zu I₄₁ geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q₄ von Strom I₄₁ × Zeit t₄₁ ab der Batteriespannung V₄₀ entladen wird, wobei sich die Batteriespannung von V₄₀ zu V₅₀ ändert, wobei als Resultat der Entladungsstroms I_n0 bei gleichmäßigen Entladung zu I_n1 geändert wird und eine Elektrizitätsmenge q_n von Strom I_n1 × Zeit t_n1 entladen wird, und wenn der inspizierbare Akkumulator in Anspruch 27, Punkt (3) beurteilt wird, eine verringerte elektrischen Speicherkapazität zu besitzen, dann wird angenommen, dass die elektrische Speicherkapazität des inspizierbaren Akkumulators von C zu C' = D × C gesunken ist (wobei D eine Konstante mit 0 < D < 1 ist), und dass die Restkapazität des inspizierbaren Akkumulators von der Restkapazität Q des entsprechenden normalen Akkumulators auf eine Restkapazität Q' = D × Q gesunken ist, und dass der Innenwiderstand des inspizierbaren Akkumulators vom Innenwiderstand Rd(Q, Id, T) des entsprechenden normalen Akkumulators auf einen Innenwiderstand R'(Q, Id, T) = a × Rd(Q, Id, T) + b gestiegen ist (wobei sowohl a als auch b Konstanten sind), danach wird angenommen, dass die Übergangskennlinie der Batteriespannung bei jeder Änderung des Entladungsstroms ausgedrückt werden kann durch eine Gleichung V = V_n1 + (V_n0 – V_n1) × e^–t/τ (wobei t eine Entladungszeit, V_n1 eine Batteriespannung des Akkumulators bei Extrapolation der Entladungszeit t gegen unendlich, τ eine Zeitkonstante und n eine positive ganze Zahl 1, 2, 3, 4 ... sind), und in Übereinstimmung mit den zur Zeit t seit Änderung des Entladungsstroms gemessenen Batteriespannungen V sowie in Übereinstimmung mit der Gleichung, wird die Zeitkonstante τ bei Änderung des Entladungsstroms von I_n0 zu I_n1 und der tatsächliche Wert für V_n1 geschätzt, als nächstes wird eine Leerlaufspannung Voc_n0 des inspizierbaren Akkumulators, der eine Restkapazität Q_n0 ^' = (Q_n0 × D) bei einem Entladungsstrom I_n0 und einer Batteriespannung V_n0 aufweist, ausgedrückt als Voc_n0 = V_n0 + I_n0 × Rd'(Q_n0, I_n0, T) = V_n1 + I_n1 × Rd'(Q_n0, I_n1, T) [wobei n = 1, 2, 3, ...], und wenn die Restkapazitäten bei Batteriespannungen von V₁₀, V₂₀, V₃₀ und V₄₀ zu Q₁₀', Q₂₀', Q₃₀' und Q₄₀' gesetzt werden, sind die folgenden Beziehungen gültig: falls Q = Q'/ D: Q20' = Q10' – q1 Q30' = Q20' – q2 = Q10' – q1 – q2 Q40' = Q30' – q3 = Q10' – q1 – q2 – q3 falls Q10 = Q10'/D, Q20 = (Q10' – q1)/D, Q30 = (Q10' – q1 – q2)/D und Q40 = (Q10' – q1 – q2 – q3)/D: V10 – V11 = I11 × Rd'(Q10, I11, T) – I10 × Rd'(Q10, I10, T) V20 – V21 = I21 × Rd'(Q20, I21, T) – I20 × Rd'(Q20, I20, T) V30 – V31 = I31 × Rd'(Q30, I31, T) – I30 × Rd'(Q30, I30, T) V40 – V41 = I41 × Rd'(Q40, I41, T) – I40 × Rd'(Q40, I40, T) Rd'(Q10, I10, T) = a × Rd(Q10, I10, T) + b Rd'(Q10, I11, T) = a × Rd(Q10, I11, T) + b Rd'(Q20, I20, T) = a × Rd(Q20, I20, T) + b Rd'(Q20, I21, T) = a × Rd(Q20, I21, T) + b Rd'(Q30, I30, T) = a × Rd(Q30, I30, T) + b Rd'(Q30, I31, T) = a × Rd(Q30, I31, T) + b Rd'(Q40, I40, T) = a × Rd(Q40, I40, T) + b Rd'(Q40, I41, T) = a × Rd(Q40, I41, T) + b(wobei sowohl a als auch b Konstanten sind) Durch das Lösen dieser Gleichungen werden Werte für beide Konstanten a und b, ein Wert für D, und ein Wert für Q₁₀ = Q₁₀'/D geschätzt, und es wird ein Wert für die D-fach verschlechterte elektrische Speicherkapazität und für den erhöhten Innenwiderstand geschätzt, wodurch der innere Zustand des inspizierbaren Akkumulators detektiert wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 28 oder 30, bei dem gezielt ein Strom ΔId fließt, so dass aus dem Entladungsstrom I_n1 dann I_n1 = I_n0+ ΔId wird, welcher größer ist als der gleichförmige Entladungsstrom I_n0.
Detektierverfahren nach Anspruch 31, bei dem der Entladungsstrom I_n1 kleiner ist als ein Stromstärkewert von 2C.
Detektierverfahren nach einem der Ansprüche 10, 15, 22, 23, 24 und 27, bei dem, um den inspizierbaren Akkumulator als normal bewerten zu können, sein innerer Zustand wie unten beschrieben detektiert wird: (1) Falls der Akkumulator sich im Ruhezustand befindet, wird eine Restkapazität Q₀ des Akkumulators geschätzt, wobei Daten oder Funktionsformeln der Beziehung Voc(Q₀) = Voc₀ oder Q₀ = Q(Voc₀) verwendet werden, die aus der Leerlaufspannung (Voc₀) des Akkumulators und den Anspruch 1, Punkt (1) erwähnten Kenndaten gewonnen wurden; (2) Falls der Akkumulator gerade geladen wird, wird eine Restkapazität des Akkumulators auf eine der folgenden Arten (i) bis (iii) geschätzt: (i) Durch Messen eines Ladestroms während des Ladevorgangs, einer Akkumulatortemperatur und einer Batteriespannung für den Akkumulator wird, unter Bezug auf die in Anspruch 1, Punkt (4) erwähnten Kenndaten und Funktionsformeln Vc(Q, Ic, T) oder Q(Vc, Ic, T), eine Restkapazität des Akkumulators geschätzt, (ii) Der Ladevorgang wird zeitweilig ausgesetzt, während eine Ladezeit τ und eine Leerlaufspannung Voc des Akkumulators gemessen werden, um seine Restkapazität zu dieser Zeit zu schätzen, und (iii) durch Messen einer End-Ladespannung Vc_E und einer End-Leerlaufspannung Voc_E des Akkumulators nach Abschluss des Ladevorgangs wird, unter Bezug auf Daten oder Funktionsformeln einer Beziehung Vc_E(Q_E, Ic, T) oder Q(Vc_E, Ic, T), die aus den in Anspruch 1, Punkt (4) erwähnten Kenndaten oder Funktionsformeln gewonnen wurden, oder Daten oder Funktionsformeln einer Beziehung Voc(Q_E) = Voc_E oder Q_E = Q(Voc_E), die aus den in Anspruch 1, Punkt (1) erwähnten Kenndaten oder Funktionsformeln gewonnen wurden, eine Restkapazität des inspizierbaren Akkumulators geschätzt; (3) Wenn der Akkumulator gerade entladen wird, wird eine Restkapazität des Akkumulators auf eine der folgenden Arten (i) bis (ii) geschätzt: (i) eine Restkapazität des Akkumulators wird unter Bezug auf die in Anspruch 1, Punkt (2) erwähnte Funktionsformel Vd(Q, Id, T) oder Q(Vd, Id, T) geschätzt, und (ii) die Restkapazität des Akkumulators wird durch Schätzung eines Innenwiderstands Rd des Akkumulators und unter Bezug auf die in Anspruch 1, Punkt (3) erwähnte Funktionsformel Q(Rd, Id, T) geschätzt.
Detektierverfahren nach Anspruch 16, bei dem für den inspizierbaren Akkumulator, der als kurzschlussfrei und eine verringerte elektrische Speicherkapazität aber einen erhöhten Innenwiderstand besitzend beurteilt wurde, ein erhöhter Innenwiderstand Rc'(Q, Ic, T) bei Abschluss des Ladevorgangs geschätzt wird sowie, unter Bezug auf einen Ausdruck Vc = Voc(Q) + Ic × Rc'(Q, Ic, T) einer Beziehung zwischen der Batteriespannung, der Leerlaufspannung Voc(Q), des Ladestroms Ic und des Innenwiderstands Rc'(Q, Ic, T) bei Abschluss des Ladevorgangs, eine elektrische Speicherkapazität C' des Akkumulators bei Abschluss des Ladevorgangs geschätzt wird aus Messwerten für den Ladestrom, der Batteriespannung und der Leerlaufspannung bei Abschluss des Ladevorgangs.
Detektierverfahren nach Anspruch 11 oder 29, bei dem für den inspizierbaren Akkumulator, der als kurzschlussfrei und eine verringerte elektrische Speicherkapazität, aber einen erhöhten Innenwiderstand besitzend beurteilt wurde, ein erhöhter Innenwiderstand Rc'(Q, Id, T) bei Abschluss des Ladevorgangs geschätzt wird, sowie, unter Bezug auf einen Ausdruck Vd = Voc(Q) – Id × Rd'(Q, Id, T) für den erhöhten Innenwiderstand [wobei in diesem Ausdruck Vd eine Batteriespannung, Voc(Q) eine Leerlaufspannung, Q eine Restkapazität, Id ein Entladungsstrom und Rd'(Q, Id, T) der Innenwiderstand sind] und auch unter Bezug auf eine Funktionsformel Vd = Vd(Q, Id, T) [wobei T eine Akkumulatortemperatur ist], eine Batteriespannung (Vd), ein Entladungsstrom (Id) und eine Akkumulatortemperatur (T) des Akkumulators bei Abschluss des Entladungsvorgangs gemessen wird, und eine Restkapazität (Q) des Akkumulators berechnet wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 17, bei dem für den inspizierbaren Akkumulator, der eine verringerte elektrische Speicherkapazität besitzend beurteilt wurde, ein Verringerungskoeffizient D (0 < D < 1) dieser verringerten Speicherkapazität geschätzt wird, und (1) wenn der Innenwiderstand des inspizierbaren Akkumulators nicht verringert ist, die elektrische Speicherkapazität als gleich D-mal die nominelle Kapazität des entsprechenden normalen Akkumulators geschätzt wird, und (2) wenn der Innenwiderstand erhöht ist, unter Bezug auf den Ausdruck Vc = Voc(Q) + Ic × Rc'(Q, Ic, T) [wobei Vc eine Batteriespannung, Voc(Q) eine Leerlaufspannung, Q = Q'/D, Q' eine Restkapazität des inspizierbaren Akkumulators, Ic ein Ladestrom und Rc'(Q, Ic, T) der erhöhte Innenwiderstand sind] eine Restkapazität (Q') des Akkumulators berechnet wird, und der berechnete Wert Q bei Abschluss des vollständigen Aufladens mit D multipliziert wird, wobei der so erhaltene Wert als elektrische Speicherkapazität C' bei Abschluss des vollständigen Aufladens geschätzt wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 12 oder 30, bei dem der inspizierbare Akkumulator dahingehend beurteilt wird, dass seine elektrische Speicherkapazität verringert ist, und bei dem (1) wenn der Innenwiderstand des inspizierbaren Akkumulators nicht verringert ist, ein Verringerungskoeffizient D (0 < D < 1) dieser verringerten Speicherkapazität geschätzt wird, und die elektrische Speicherkapazität dieses Akkumulators als gleich D-mal die nominelle Kapazität des entsprechenden normalen Akkumulators geschätzt wird, und (2) wenn der Innenwiderstand erhöht ist, der Verringerungskoeffizient der verringerten elektrische Speicherkapazität und der erhöhte Innenwiderstand nach dem Entladungsvorgang als Funktionsformel Rd'(Q, Id, T) geschätzt werden, sowie, unter Bezug auf einen Ausdruck Vd = Voc(Q) – Id × Rd'(Q, Ic, T) [wobei Vc eine Batteriespannung, Voc(Q) eine Leerlaufspannung, Q = Q'/D, Q' eine Restkapazität des inspizierbaren Akkumulators, Ic ein Ladestrom und Rc'(Q, Id, T) der erhöhte Innenwiderstand sind] und auch unter Bezug auf eine Funktionsformel Vd = Vd(Q, Id, T) [wobei T die Akkumulatortemperatur sind], eine Batteriespannung (Vd), ein Entladungsstrom (Id) und eine Akkumulatortemperatur (T) des Akkumulators nach dem Entladungsvorgang gemessen werden, um eine mutmaßliche Restkapazität (Q') des Akkumulators zu schätzen, und diese mutmaßliche Restkapazität (Q) mit D multipliziert wird, um eine Restkapazität Q' = D × Q als tatsächliche Restkapazität des Akkumulators zu erhalten.
Detektierverfahren nach einem der Ansprüche 33, 34 und 36, bei dem für den inspizierbaren Akkumulator während eines Ladevorgangs eine Restkapazität Q sowie ein Zeitraum bis zum Erreichen der Restkapazität bei Abschluss des Ladevorgangs berechnet wird.
Detektierverfahren nach einem der Ansprüche 33, 35 und 37, bei dem für den inspizierbaren Akkumulator während eines Ladevorgangs und nach Berechnen seiner Restkapazität Q sowie seiner Restkapazität Q_min, bei der die Batteriespannung auf eine minimale Antriebsspannung V_min des Apparats, in dem der Akkumulator als Energiequelle verwendet wird, sinkt, eine nutzbare Kapazität (Q – Q_min) des Akkumulators berechnet wird, mit der der Apparat noch betrieben werden kann.
Detektierverfahren nach Anspruch 39, bei dem nach Berechnung der nutzbaren Kapazität (Q – Q_min) des inspizierbaren Akkumulators eine Restbetriebszeit des Apparats berechnet wird gemäß der Gleichung h = (Q – Q_min)/i (wobei h die Betriebszeit des Apparats und i sein durchschnittliche Stromverbrauch ist) oder h = (Vd + V_min) × (Q – Q_min)/2p (wobei p ein durchschnittlicher Energieverbrauch ist).
Detektierverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Temperatur T im Bereich von –30°C bis +80°C liegt.
Detektierverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Temperatur T im Bereich von –20°C bis +60°C liegt.
Detektierverfahren nach Anspruch 9, bei dem der Entladungsstrom ein Rechteckswelle-Impulsstrom ist.
Detektierverfahren nach Anspruch 13, bei dem der Entladungsstrom ein Rechteckswelle-Impulsstrom ist.
Detektierverfahren nach Anspruch 31, bei dem der Entladungsstrom ein Rechteckswelle-Impulsstrom ist.
Detektierverfahren nach Anspruch 31, bei dem der sich ändernde Entladungsstrom einen Ruhezeitraum (pausing pulse) ohne Entladungsstrom enthält.
Detektierverfahren nach Anspruch 40, bei dem der Wert des durchschnittlichen Stromverbrauchs oder des durchschnittlichen Energieverbrauchs auf Grundlage eines Betriebsmusters und einer Benutzungshäufigkeit des Apparats durch einen Benutzer berechnet wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 34 oder 36, bei dem, wenn die bei Abschluss des Ladevorgangs erhaltene Restkapazität des inspizierbaren Akkumulators gleich C' gesetzt wird und die nominale Kapazität oder die Restkapazität von diesem zu Beginn der Benutzung gleich C, die Güte des Akkumulators nach seiner Verschlechterung als ein Wert C'/C oder 100 × C'/C[%] berechnet wird.
Detektierverfahren nach Anspruch 34 oder 48, bei dem, wenn die die Restkapazität des inspizierbaren Akkumulators beschreibende Güte 100 × C'/C[%] nach seiner Verschlechterung auf unter 60% sinkt, die Lebensdauer des Akkumulators als überschritten angesehen wird.
Detektierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 49, bei dem zwei oder mehr der Bewertungskriterien (i) bis (v) kombiniert verwendet werden.
Detektierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 50, bei dem der inspizierbare Akkumulator ein Akkumulator ist, bei dem Oxidations- Reduktions-Reaktionen von Lithium benutzt werden.
Detektierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 50, bei dem der inspizierbare Akkumulator ein Akkumulator ist, bei dem eine Wasserstoff-Speicherlegierung in seiner Anode benutzt wird.
Detektierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 50, bei dem der inspizierbare Akkumulator ein Akkumulator ist, bei dem Nickelhydroxid in der Kathode benutzt wird.
Detektierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 50, bei dem der inspizierbare Akkumulator ein Nickel-Cadmium Akkumulator ist.
Detektierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 50, bei dem der inspizierbare Akkumulator ein Blei-Säure Akkumulator ist.
Detektiervorrichtung zum Detektieren eines inneren Zustands eines Akkumulators, bei der das Detektierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 49 angewendet wird, wobei die Vorrichtung mindestens umfasst: (i) eine Spannungs-Detektier-Einrichtung (2102; 2302A, ..., 2302N) zum Detektieren der Spannung zwischen einem Paar Anschlüsse (2101; 2301A, ..., 2301N) eines inspizierbaren Akkumulators, (ii) eine Strom-Detektier-Einrichtung (2104, 2105; 2304, 2305) zum Detektieren eines im inspizierbaren Akkumulator fließenden Lade- oder Entladungsstroms, (iii) eine Temperatur-Detektier-Einrichtung (2103; 2303A, ..., 2303N) zum Detektieren einer Temperatur des inspizierbaren Akkumulators (B_a), und (iv) eine Speichereinrichtung (2110; 2310) zum Speichern von zuvor gewonnenen Kenndaten eines normalen Akkumulators derselben Art und Typs wie des inspizierbaren Akkumulators, oder einer durch Digitalisierung der Kenndaten gewonnenen Funktionsformel, wobei diese Detektiervorrichtung ferner eine Betriebseinrichtung zum Verarbeiten der Kenndaten und der jeweils von der Spannungs- (i), der Strom- (ii) und der Temperatur-Detektier-Einrichtung (iii) gewonnenen Informationen umfasst; wobei anhand der Kenndaten, oder der in der Speichereinrichtung (iv) gespeicherten Funktionsformel, und der von der Spannungs- (i), der Strom- (ii) und der Temperatur-Detektier-Einrichtung (iii) gewonnenen Informationen ein innerer Zustand eines inspizierbaren Akkumulators detektiert wird, und wobei die Betriebseinrichtung eine oder mehr Einrichtungen umfasst, die aus einer Gruppe ausgewählt sind bestehend aus: (1) einer Berechnungseinrichtung zum Berechnen von mindestens einer Restkapazität oder auch eines Innenwiderstands des inspizierbaren Akkumulators, (2) einer Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer zum Betrieb eines Apparats nutzbaren Kapazität des inspizierbaren Akkumulators, sowie zum Berechnen von mindestens dem durchschnittlichen Strom- oder auch dem durchschnittlichen Energieverbrauch des besagten Apparats, und (3) einer Berechnungseinrichtung zum Berechnen von mindestens einer bis zum Abschluss des Ladevorgangs des inspizierbaren Akkumulators notwendigen Zeit, oder auch einer Restkapazität von diesem nach Abschluss des Ladevorgangs.
Detektiervorrichtung nach Anspruch 56, die ferner umfasst eine Strom-Veränderungs-Einrichtung zum gezielten Verändern eines im inspizierbaren Akkumulator fließenden Stroms.
Detektiervorrichtung nach Anspruch 57, bei der die Strom-Veränderungs-Einrichtung eine Einrichtung (2106, 2107, 2108, 2109; 2306, 2307, 2308, 2309) umfasst zum Hinzufügen eines vorgegebenen Impulsstroms zum im inspizierbaren Akkumulator fließenden Strom.
Detektiervorrichtung nach Anspruch 56, die ferner umfasst eine Stromflussänderungs-Detektier-Einrichtung zum Detektieren von Veränderungen des im inspizierbaren Akkumulator fließenden Stroms.
Detektiervorrichtung nach Anspruch 56, die ferner umfasst eine Wellenform-Verarbeitungs-Einrichtung zum Verarbeiten einer jeweils von der Spannungs- (i), der Strom- (ii) und der Temperatur-Detektier-Einrichtung (iii) ausgegebenen Signalwellenform.
Detektiervorrichtung nach Anspruch 56, die ferner umfasst eine Beurteilungseinrichtung zum Bewerten, ob der inspizierbare Akkumulator normal oder verschlechtert ist, und auch zum Beurteilen der Verschlechterung, falls der Akkumulator verschlechtert ist.
Detektiervorrichtung nach Anspruch 56, die ferner umfasst eine Einrichtung zur Ausgabe von zumindest den jeweils von der Spannungs- (i), der Strom- (ii) und der Temperatur-Detektier-Einrichtung (iii) erfassten Informationen oder auch Informationen bezüglich des inneren Zustands des inspizierbaren Akkumulators.
Detektiervorrichtung nach Anspruch 62, die ferner umfasst eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen von zumindest den jeweils von der Spannungs- (i), der Strom- (ii) und der Temperatur-Detektier-Einrichtung (iii) erfassten Informationen oder auch Informationen bezüglich des inneren Zustands des inspizierbaren Akkumulators.
Batteriemodul, umfassend mindestens einen Akkumulator, das mit einer Detektiervorrichtung nach einem der Ansprüche 56 bis 63 ausgestattet ist.
Batteriemodul nach Anspruch 64, das ferner eine Kommunikationseinrichtung zu einem Apparat besitzt.
Apparat, der mit einer Detektiervorrichtung nach einem der Ansprüche 56 bis 63 ausgestattet ist.
Apparat nach Anspruch 66, der ferner eine Kommunikationseinrichtung besitzt.
Maschine, die mit einer Detektiervorrichtung nach einem der Ansprüche 56 bis 63 ausgestattet ist.
Apparat nach Anspruch 67, wobei der Apparat ein Mobiltelefon oder ein elektronischer Organizer ist.
Apparat nach Anspruch 66, wobei der Apparat ein Computer ist.
Maschine nach Anspruch 68, wobei die Maschine ein Computer ist.
Maschine nach Anspruch 68, wobei die Maschine ein Fahrzeug ist.
Maschine nach Anspruch 68, wobei das Fahrzeug eine Maschine mit Rädern ist.
Apparat nach Anspruch 66, wobei der Apparat ein Ladegerät zum Aufladen eines Akkumulators ist.
Maschine nach Anspruch 68, die ferner ein Ladegerät zum Aufladen eines Akkus besitzt.
Apparat nach Anspruch 66, wobei der Apparat ein Apparat zum Überprüfen eines Akkumulatorprodukts daraufhin ist, ob es gut oder nicht gut ist.
Maschine nach Anspruch 68, bei der die Maschine eine Maschine zum Überprüfen eines Akkumulatorprodukts daraufhin ist, ob es gut oder nicht gut ist.
Energiespeicherungssystem, das eine Detektiervorrichtung nach einem der Ansprüche 56 bis 63 besitzt.
Detektierprogramm zum Detektieren eines inneren Zustands eines Akkumulators, welches ein Detektierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 55 anwendet.
Speichermedium, das ein nach Anspruch 79 definiertes Detektierprogramm enthält.