JP2000156248A - 非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化方法及びその装置 - Google Patents

非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化方法及びその装置

Info

Publication number
JP2000156248A
JP2000156248A JP11095637A JP9563799A JP2000156248A JP 2000156248 A JP2000156248 A JP 2000156248A JP 11095637 A JP11095637 A JP 11095637A JP 9563799 A JP9563799 A JP 9563799A JP 2000156248 A JP2000156248 A JP 2000156248A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
storage device
power storage
voltage
current
characteristic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11095637A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3190313B2 (ja
Inventor
Churuo Yuun
チュルオー ユーン
Yevgen Barsukov
バルスコフ イェフゲン
Hyunjon Kim
ヒュンジョン キム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kumho Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Korea Kumho Petrochemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Kumho Petrochemical Co Ltd filed Critical Korea Kumho Petrochemical Co Ltd
Publication of JP2000156248A publication Critical patent/JP2000156248A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3190313B2 publication Critical patent/JP3190313B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １次電池、２次電池及びコンデンサなど蓄電
装置の特性を示す非線形等価回路モデルを用いて蓄電装
置の特性因子を実験的に数値化する。 【解決手段】 非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置
の特性因子数値化方法であって、所定の放電率の電圧／
電流を蓄電装置に印加して充電／放電させながら電圧及
び電流特性を測定する第１測定過程と、全体充電／放電
区間内の複数の充電状態で蓄電装置の両端又は直接接続
されたインピダンス負荷に印加される電流及び電圧から
所定周波数領域に対する特性インピダンススペクトルを
測定する第２測定過程と、第１測定過程で測定した電圧
特性と第２測定過程で測定した所定周波数領域に対する
特性インピダンススペクトルを用いて蓄電装置の非線形
等価回路モデルの特性因子を数値化する数値化過程、と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１次電池、２次電
池、及びコンデンサ等の、各種蓄電装置の特性を表す非
線形等価回路モデルの特性因子を数値化するための、非
線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化
方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、１次電子、２次電子及びコンデ
ンサなどの各種蓄電装置はこれを構成する材料、大きさ
及び形態に従って多様な製品規格に製造されている。再
充電の可能な２次電池は、構成材料により鉛蓄電池、ニ
ッケルカドニウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイ
オン電池及びリチウムポリマ電池などに区分される。こ
れらの２次電池は平均放電電圧、放電電圧の平坦性、内
部抵抗、放電電流、温度特性及び充電限界電圧などの、
多様な側面で相違した特性を示す。
【０００３】このような多様な規格の電池製品の中で、
電池が用いられる応用機器の要求仕様に適合した電池を
選定するためには、電池の特性を含めて電池の容量及び
製品の値段などのような、種々の要素を考慮しなければ
ならない。このような使用用途に応じた電池の選択基準
として、電池の性能をより定量的に示し得る方法が要求
されている。
【０００４】例えば、直流電動機を駆動するに使用され
る電池は、駆動電圧が直流電動機の最小動作電圧よりも
大きくなければならず、また、駆動電流の大きさに従う
電池の内部抵抗による電圧降下が直流電動機の動作時間
に与える影響は、相当に重要である。又、ＧＳＭ又はＣ
ＤＭＡ方式などの携帯用電話機の電源として用いられる
電池は、周期的な高電流パルスの放電効果と関連して、
より精密な電池の特性分析が要求される。さらに、瞬間
高出力を必要とする電気自動車は、過渡状態での電流の
応答特性などと関連して、より精密な電池の特性分析が
要求される。
【０００５】電池の特性をより精密に分析する方法とし
ては、電池の容量、平均放電電圧、放電電圧の平坦性、
内部抵抗、放電電流、温度特性、及び充電限界電圧など
の一般化された特性のみならず、電池の反応機構と関連
された内部因子を検査して分析することが可能であるこ
とが要求される。
【０００６】このような電池の内部因子は、電池のイン
ピダンス特性を広い周波数の範囲で測定することにより
可能である。
【０００７】そこで、本発明者らは、研究結果を用いて
電池の容量を効率的に測定及び予測する方法を特許出願
した（大韓民国１９９８年特許出願第２２５４０号及び
１９９８年特許出願第２４１３４号を参照）。
【０００８】一方、適合した用途の電池を選択する場合
において一番効率的な方法は、特定電池を含めた応用機
器を等価回路で表し、これを数値的な方法でシミュレー
ションすることである。前記方法によれば、選定された
電池と電気及び電子装置とを仮想的に結合して構成した
装置の効率性及び安定性を、効果的に評価することがで
きる。
【０００９】このように電気及び電子装置を数値的にシ
ミュレーションする方法は、米国カリフォルニアのバー
クリ大学で'SPICE'のような汎用コンピュータープログ
ラムとして開発し、研究機関及び製造業体で広く通用さ
れている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電池に関する
既存の等価回路は非常に単純で、電池自体よりも応用機
器の単純な試験用度として用いられてきた。
【００１１】通常、電池に関する既存の等価回路は、単
純に定電圧電源と直列抵抗器とから構成され、時間に対
する放電電圧の変化を考慮しないので、このようなモデ
ルは直流電源の条件と短い放電時間の間のみに有効であ
る。
【００１２】米国特許第4,952,862号に提案されたプー
カート(Peukert)因子を用いた方法は、放電初期の線形
特性と放電末期の指数的特性とを用いて単純近似させた
現象的モデルであるため、実際電池の放電特性を正確に
描写することは難しい。
【００１３】高温電池をハードウェア的にシミュレーシ
ョンする方法として、米国特許第5,428,560号に提示さ
れた方法は、電池の放電電圧と内部抵抗特性を包括して
いるが、長時間の間直流放電をする場合は有効である一
方、過渡放電の条件で電池の特性を充分に記述すること
ができない。
【００１４】本発明の目的は、１次電池、２次電池及び
コンデンサなどの蓄電装置の動作特性を、コンピュータ
ーのような演算装置を用いて分析又は予測して、電池を
生産するに際して、製品の品質管理及び応用機器内の電
池状態の点検に活用したり、電気回路のデジタルシミュ
レーションを通じて、電気／電子機器及びこれに適合し
た電池を設計できるように、蓄電装置の非線形等価回路
モデルと特定電池の非線形等価回路モデルを用いて特性
因子を数値化し得る、非線形等価回路モデルを用いた蓄
電装置の特性因子数値化方法及びその装置を提供するこ
とである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置
の特性因子数値化方法は、１次電池、２次電池、あるい
はコンデンサなどの蓄電装置の特性因子を数値化する方
法において、所定の放電率の電圧／電流を蓄電装置に印
加して充電／放電させながら電圧及び電流特性を測定す
る第１測定過程と、全体の充電／放電区間内における複
数の充電状態に関して、蓄電装置の両端又は直接接続さ
れたインピダンス負荷に印加される電流及び電圧に基づ
き所定周波数領域に対する特性インピダンススペクトル
を測定する第２測定過程と、第１測定過程で測定した電
圧特性と第２測定過程で測定した所定周波数領域に対す
る特性インピダンススペクトルを用いて、蓄電装置の非
線形等価回路モデルの特性因子を数値化する数値化過程
とを備えたことを特徴とする。
【００１６】また本発明の非線形等価回路モデルを用い
た蓄電装置の特性因子数値化装置は、蓄電装置の特性因
子を数値化し、該数値化された特性因子を用いて電池を
含めた回路の各種動作特性をシミュレーションする制御
手段と、制御手段が出力する所定の電圧及び電流データ
をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器
と、デジタル／アナログ変換器の出力信号を蓄電装置に
印加し蓄電装置の電圧及び電流を出力する定電流器(gal
vanostat)と、定電流器が出力する蓄電装置の電圧及び
電流に対応する電圧をデジタル信号に変換して制御手段
に入力するアナログ／デジタル変換器と、蓄電装置と同
様な電池を含めた所定の電池回路に対して、制御手段が
数値化した特性因子の値に従い各種動作特性をシミュレ
ーションする電池回路シミュレータ、とを備えたことを
特徴とする。
【００１７】本発明に係る蓄電装置の非線形回路モデル
は、直流、交流、パルス又はインピダンスなどの任意の
電気的負荷に対する電池の電圧応答特性を計算し得るも
ので、これを用いて電池を含めた電気回路の動作特性
を、非常に精密且つ効果的にシミュレーションすること
ができる。
【００１８】本発明に係る非線形等価回路モデルを用い
た蓄電装置の特性因子数値化方法及びその装置によれ
ば、最小０．５時間放電率以上の直流放電、１mHzから
２０kHzまでの周波数領域に対する交流放電、最小０．
５時間放電率以上に該当する電流高さと前記周波数領域
に対するパルス放電、一定又は可変インピダンス負荷に
対する放電などの放電深さ１００％以内の任意の電池放
電条件に対し、電池の動作特性を正確に予測し記述する
電池の数値的モデルと等価回路を提示することができ、
電池のモデルを具体的に数値化する実験的測定及び分析
方法とその測定及び分析装置を実現する。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について説明する。
【００２０】本発明に係る電池の等価回路モデルは、電
池を構成する陽極と陰極の活物質層が示す電気化学的反
応機構が、図１に示すように伝送線モデルで記述される
場合に適用される。
【００２１】図１は、電極活物質層の微視抵抗（ρ）
と、電流集電体の垂直方向に無限に薄く切断された複数
の電極層のインピダンス（Ｚs）と、電解液及び電線な
どの接続抵抗である直列抵抗（Ｒser）とからなる伝送
線モデルに対する等価回路を示す。ここで、電極層のイ
ンピダンス（Ｚs）は、電極構成粒子内部での固状拡散
係数(solid state diffusion coefficient)（Ｄ）、エ
ネルギーの貯蔵と関連した化学反応に該当する電荷貯蔵
キャパシタンス(charge storage capacitance)（Ｃ
ｓ）、電荷二重層キャパシタンス(double layer capasi
stance)（Ｃdl）及び電荷移動抵抗(charge transfer re
sistance)（Ｒct）からなる等価回路により表される。
【００２２】このような回路モデルは、リチウム挿入化
合物のような電極の放電反応を記述するのに有効であ
る。
【００２３】電池の陽極と陰極がそれぞれ同様なモデル
で記述される場合、これを重畳した回路のモデルもやは
り同様な形態になる。
【００２４】又、電解質によるインピダンスを、直列抵
抗Ｒserに考慮して陽極、陰極、及び電解質からなった
単電池の等価回路を構成することができる。
【００２５】このように、電池の状態に係わらず一定し
た値を有する抵抗器とキャパシタなどの特性因子からな
る回路の静的モデル(static model)の有効性は、実際に
既存電池製品のインピダンス特性を測定し、その結果を
非線形最小二乗法で非線形回路モデルに近似して、図２
に示すように検証することができるし、これから特性因
子の値を決定することができる。
【００２６】電池回路の静的モデルは、電池の電極内充
電状態の変化が非常に短い放電時間に対するシミュレー
ションに対しては正確であるが、放電時間が長くなるか
放電電流が大きくなる場合は、電池の充電状態に伴う特
性因子値の変化を考慮しなければならない。従って、電
池の全体放電区間内で、電池の各充電状態に対するイン
ピダンススペクトルを測定及び分析し、同一等価回路の
静的モデルに対する特性因子の値を、充電状態に対する
関数として決定する。
【００２７】一方、電荷貯蔵キャパシタンス（Ｃs）は
一般に非常に大きい値を示すので、インピダンス方法で
は適正時間内に測定することが難しい。従って、電池の
全放電区間に対し放電電圧曲線を測定し、電池の各充電
状態での電圧の瞬間変化率から電荷貯蔵キャパシタンス
（Ｃs）を決定する。
【００２８】電池の充電状態の変化に対する特性因子値
の変化を考慮した非線形等価回路モデルは、図３に示し
たように、伝送線を対置する有限な個数の梯子形２端子
回路網と、電荷貯蔵キャパシタンス（Ｃｓ）による電圧
の変化に従属する抵抗器及びキャパシタから構成され
る。
【００２９】本発明が提示する、電池の非線形等価回路
モデルに任意の電気的負荷を接続して電池の動的電圧又
は電流の値を数値的に求める方法は、該当非線形１次微
分方程式の解を直接数値的に求めるか、又は'SPICE'の
ようなシミュレーターで用いられる有限差分法(Finite-
Difference Method)を利用し得る。
【００３０】このような近似的解の精密度は、伝送線を
表す梯子形２端子回路網の個数で調節することができ
る。
【００３１】本発明が提示する、電池の非線形等価回路
モデルを用いた近似的なシミュレーションの結果は、実
際の電池の放電特性を実験的に測定した結果と正確に符
合され、その内容は後述の実施例で詳細に記述する。
【００３２】特定電池に対し本発明が提示する電池の非
線形回路モデルを数値化する方法は、次のとおりであ
る。
【００３３】まず、分析しようとする電池を、定義され
た方法により完全充電し、電池の開放回路電圧が平衡状
態に到達したときに、定義された周波数範囲に該当する
インピダンススペクトルを測定する。
【００３４】相互に異なっている放電状態に対するイン
ピダンススペクトルの総測定回数をＮとする場合、電池
の放電容量Ｑに対しＱ／（Ｎ−１）だけの電荷量を一定
電流（Ｉ）として放電し、再び電池の開放回路電圧が平
衡状態に到達した後インピダンススペクトルを測定する
作業を連続的に行う。
【００３５】このとき、電池の放電速度は、電池の放電
状態ｑの変化に伴う放電電圧Ｅの瞬間変化率(dE/dq)が
大きく変化しない範囲で適切に選択され、一般に１０時
間放電率が適用される。
【００３６】特性因子中の一つの電荷貯蔵蓄電常数（Ｃ
s）は、放電電圧Ｅの時間ｔに対する変化率(dE/dt)と電
流（Ｉ）との積算により求められる。
【００３７】インピダンスを測定する場合の周波数範囲
は、電池の電気化学反応と関連した時定数に関する情報
を提供できるように、充分に広い領域でなければならな
い。
【００３８】高周波数領域は電気化学系の線形特性によ
り、一般に約６０kHz近くで制限されるが、実際に電池
の場合は０．１msecのパルスに該当する１０kHzで制限
される。
【００３９】低周波数の限界は測定装置の仕様と適正測
定時間から決定されるが、全体放電区間に対し電池の反
応特性と関連した特性因子の変化を正確に反映するする
ためには最低周波数の決定が重要であり、一般に１mHz
近くを適用することができる。
【００４０】インピダンススペクトルを測定する方法と
して周波数を順次変化させながら入出力信号からインピ
ダンスを求める周波数走査法がある。しかし、周波数走
査法は最低周波数から最大周波数まで順次走査するので
測定に多くの時間を要する短所がある。
【００４１】インピダンススペクトルを測定する他の方
法としては、測定しようとする電池の両端に電流調節法
により摂動電流信号を印加し、時間領域で記録される電
圧応答信号を周波数領域にフーリエ変換してインピダン
ス値を計算するフーリエ変換法を使用できる。入力信号
として用いられる摂動電流信号は、多数の選択周波数に
該当する正弦波の重畳から構成される。例えば、最小周
波数をｆminとする場合、最小周波数ｆminの奇数倍の３
ｆmin、５ｆmin及び７ｆminなどの摂動電流信号を構成
できるし、このように非干渉性選択周波数を用いるフー
リエ変換法は、パルスを用いるフーリエ変換法（米国特
許5,633,801号参照）と区別される。その測定原理に対
してはG.S.PopkirovとR.N.Schindler,Rev.Sci.Instru
m.,63,5366(1992)に詳細に記述されている。
【００４２】非干渉性選択周波数を用いるフーリエ変換
インピダンス方法により測定可能な最大周波数は、信号
記録装置の標本抽出時間により制限され、測定に所要さ
れる時間は標本抽出時間の2N倍となる。フーリエ変換法
によるインピダンス測定所要時間を、周波数走査法によ
る測定時間と比較したとき、低周波領域で測定時間が約
1/2以上短縮される長所を有している。
【００４３】フーリエ変換法でインピダンスを測定する
場合、電池に印加される電流に対する測定計の線形特性
は、選択周波数に対する複素電圧とフーリエ変換された
応答周波数に対する複素電圧の大きさを比較することに
より知ることができる。インピダンス測定と同時に測定
計の線形特性に関する情報を得て、測定の誤りを点検し
得ることは、フーリエ変換インピダンス法の又他の長所
である。
【００４４】インピダンススペクトルを測定する更に他
の方法として、重畳された摂動電流信号の代わりに簡単
な電流波形(current waveform)を使用できる。
【００４５】例えば、所定電流Ｉ（ｔ）＝Ｉ0を電池の
両端に印加し、時間領域で記録される応答電圧信号と入
力電流をラプラス(Laplace)変換法に基づき線形又は非
線形最小二乗近似法で近似してインピダンス値を計算し
得る。
【００４６】標本抽出時間をｔsamp、測定時間をｔmes
とする場合、有効な周波数の範囲は１／２ｔmes〜１／
２ｔsampである。例えば、標本抽出速度を１kHz、測定
時間を５００secとすれば、周波数範囲は１mHz〜５００
Hzとして所望の周波数範囲が得られる。これはフーリエ
変換法が要求する測定時間２，０００secよりも速いも
のである。
【００４７】ここで、Ｉ（ｓ）をＩ（ｔ）のラプラス変
換された関数とする場合、ラプラス空間でのインピダン
ス関数はＺ（ｓ）＝Ｖ（ｓ）／Ｉ（ｓ）である。
【００４８】このようにして測定時間はフーリエ変換法
よりも最小限２倍以上速い。
【００４９】このようなラプラス変換インピダンス測定
装置(Laplace Transformed Impedance Spectrometer)
は、周波数走査法及びフーリエ変換法よりも速く所望値
が数値解釈方法によりえられるという長所を有する。
【００５０】電荷貯蔵蓄電常数（Ｃｓ）を除いた他の特
性因子の値は、静的モデルから電池の各充電状態に対し
測定されたインピダンススペクトルを近似して決定され
るが、近似に用いられるアルゴリズムとしては、J.R.Ma
cdonald,J.Schoonmanand, A.P.Lehnen,Solid State Ion
ics V5, 137(1981)に記述された複素非線形最小二乗近
似方法、又は神経回路網(neural network)による非線形
近似方法を使用することもできる。
【００５１】スペクトル近似に用いられる最小の初期条
件は任意に決めることができるし、連続するスペクトル
近似に直前の近似結果を使用する場合に効果的に収斂さ
せ得る。
【００５２】図４は、本発明の特性因子数値化装置の構
成を示したブロック図である。制御手段10は、コンピュ
ーターシステムなどを用いて蓄電装置20の特性因子を数
値化し、該数値化された特性因子を用いて、電池を含め
た回路の各種動作特性をシミュレーションする。
【００５３】制御手段10は、蓄電装置20との間で所定の
データを入出力するためのインターフェースである入出
力インターフェース部11と、蓄電装置20の電圧特性、電
流特性及びインピダンス特性を測定する動作を制御する
中央処理装置13と、中央処理装置13の制御に従い蓄電装
置20の電圧特性及び電流特性を測定する電圧／電流特性
測定手段15と、中央処理装置13の制御に従い蓄電装置20
の特性インピダンスを測定する特性インピダンス測定手
段17と、電圧／電流特性測定手段15が測定した蓄電装置
20の電圧特性及び電流特性と特性インピダンス測定手段
17が測定した蓄電装置20の特性インピダンスにより蓄電
装置20の非線形等価回路モデルの特性因子の値を数値化
する特性因子数値化処理手段19とを具備する。
【００５４】デジタル／アナログ変換器30は、制御手段
10が入出力インターフェース部11を通じて出力する所定
の電圧及び電流データをアナログ信号に変換し、増幅器
40はデジタル／アナログ変換器30の出力信号を増幅し、
定電流器(galvanostat)50は、増幅器40の出力信号を蓄
電装置20に印加し、蓄電装置20の電圧及び電流を出力す
る。
【００５５】定電流器50は、増幅器40の出力信号を反転
増幅して蓄電装置20に印加する反転増幅器51と、蓄電装
置20の両端電圧を出力するバッファ53,55と、蓄電装置2
0に直列接続されて蓄電装置20の電流を検出する電流検
出用抵抗57とを備える。
【００５６】第１及び第２フィルタ／増幅器60,70は、
定電流器50のバッファ53,55が出力する蓄電装置20の電
圧及び検出用抵抗57が検出する蓄電装置20の電流に応じ
た電圧をそれぞれフィルターリングし増幅し、アナログ
／デジタル変換器80は第１及び第２フィルタ／増幅器6
0,70の出力信号をデジタル信号に変換して制御手段10の
入出力インターフェース部11に入力する。
【００５７】電池回路シミュレータ90は、蓄電装置20と
同様な電池を含む所定の電池回路に対し、制御手段10の
特性因子数値化処理手段19が数値化した特性因子の値を
用いて各種動作特性をシミュレーションする。
【００５８】このような構成を有する本発明の特性因子
数値化装置によれば、まず、電圧及び電流特性を測定す
る場合、制御手段10においては、中央処理装置13の制御
により電圧／電流特性測定手段15が入出力インターフェ
ース部11を通じて所定レベルの電圧及び電流デジタルデ
ータを出力する。
【００５９】出力された所定レベルの電圧及び電流デジ
タルデータは、デジタル／アナログ変換器30でアナログ
信号に変換され、増幅器40を通じて増幅され、定電流器
50の反転増幅器51を通じて反転増幅された後、蓄電装置
20に印加される。蓄電装置20は、電圧特性測定手段15が
出力する所定レベルのデジタルデータに従う電圧及び電
流により充電される。
【００６０】このような状態で所定の時間が経過する
と、制御手段10は、蓄電装置20の電圧及び電流を、定電
流器50、第１及び第２フィルタ／増幅器60,70、及びア
ナログ／デジタル変換器80に入力する。即ち、蓄電装置
20の両端電圧が定電流器50のバッファ53,54を通じて第
１フィルタ／増幅器60に入力される。又蓄電装置20の電
流が電流感知用抵抗57を通じて流れて電流感知用抵抗57
で電圧降下が発生するが、その電流感知用抵抗57に流れ
る電流に従う抵抗57の両端電圧が第２フィルタ／増幅器
70に入力される。
【００６１】すると、第１及び第２フィルタ／増幅器6
0,70は、それぞれ蓄電装置20の両端電圧及び蓄電装置20
の電流に従う検出電圧をそれぞれフィルターリングして
雑音を除去した後増幅して出力し、第１及び第２フィル
タ／増幅器60,70の出力信号はアナログ／デジタル変換
器80でデジタルデータに変換された後、入出力インター
フェース部11に印加される。電圧／電流特性測定手段15
には、入出力インターフェース部11に印加された蓄電装
置20の両端電圧及び蓄電装置20の電流に従う検出電圧の
デジタルデータが入力され、蓄電装置20の電圧特性及び
電流特性を測定する。
【００６２】ここで、制御手段10が蓄電装置20を充電す
る電圧及び電流デジタルデータを直接出力せずに、別の
電圧／電流発生器（図示せず）を用い、制御手段10の制
御に従い前記別の電圧／電流発生器が所定の電圧及び電
流を出力して、蓄電装置20を充電するようにすることも
できる。
【００６３】中央処理装置13の制御に従い、特性インピ
ダンス測定手段17は蓄電装置20の特性インピダンスを測
定する。
【００６４】特性インピダンスの測定方法は、周波数走
査法、フーリエ変換法及びラプラス変換法があり、これ
らの中で何れか一つを用いて特性インピダンスを測定す
るか、又はこれらを選択して混用して特性インピダンス
を測定することができる。
【００６５】周波数走査法は、予め設定された周波数の
正弦波を用いるものであって、予め設定された一つの所
定周波数のデジタルデータを出力する。出力されたデジ
タルデータは上述のように、デジタル／アナログ変換器
30、増幅器40及び定電流器50を順次通過して蓄電装置20
に印加されて充電し、蓄電装置20の電圧及び電流が定電
流器50、第1及び第２フィルタ／増幅器60,70、及びアナ
ログ／デジタル変換器80を通じて制御手段10に入力され
て格納される。このようにして一つの所定周波数に対す
る測定が完了すると、設定された次の周波数のデジタル
データを順次出力し、蓄電装置20の電圧及び電流を測定
して格納する。
【００６６】フーリエ変換法は、予め設定された所定周
波数の重畳からなったデジタルデータを格納しておき、
該格納されたデジタルデータを出力してデジタル／アナ
ログ変換器30、増幅器40及び定電流器50を順次通過させ
て蓄電装置20に印加するか、又は別の電圧／電流発生器
がデジタルデータに従う信号を発生させるようにして蓄
電装置20に印加する。そして、印加された信号に従う蓄
電装置20の電圧及び電流を定電流器50、第１及び第２フ
ィルタ／増幅器60,70、及びアナログ／デジタル変換器8
0とを通じて制御手段10に入力して格納する。
【００６７】ラプラス変換法は、一定した形態の電圧及
び電流デジタルデータを予め格納しておき、該格納され
た一定形態の電圧及び電流デジタルデータを出力してデ
ジタル／アナログ変換器30、増幅器40及び定電流器50を
順次通じて蓄電装置20に印加するか、又は別の電圧／電
流発生器が前記デジタルデータに従う信号を発生させて
蓄電装置20に印加する。そして、印加された信号に従う
蓄電装置20の電圧及び電流を定電流器50、第１及び第２
フィルタ／増幅器60,70、及びアナログ／デジタル変換
器80を通じて制御手段10に入力して格納する。
【００６８】このようにして周波数走査法、フーリエ変
換法及び／又はラプラス変換法による蓄電装置20の特性
インピダンスの測定が完了すると、中央処理装置13は格
納された測定結果を、周波数の関数で表示される複素イ
ンピダンス値に変換する。
【００６９】このような電圧特性の測定と特性インピダ
ンス値の測定を、予め設定された回数だけ反復して行っ
た後は、特性因子数値化処理手段19で格納された電圧曲
線と電池の特性インピダンス値を用いて予め定義された
電池の非線形等価回路モデルの特性因子の値を得るため
に、複素非線形最小二乗近似を行う。
【００７０】このようにして得た特性因子により、任意
の電気的負荷に対する電池回路シミュレーションアルゴ
リズムを用いて、電池の充電及び放電過程における電池
を含めた電池回路シミュレータ90を通じて、各種動作特
性をシミュレーションすることができる。特に、低電圧
又は定電流充電／放電のような電池の標準特性のみなら
ず、パルス、AC、インピダンス及び過渡特性など、電池
を含めた回路の動作特性をシミュレーションすることが
できる。
【００７１】制御手段10は、例えば、コンピューターシ
ステムにより構成して、蓄電装置20の特性因子を数値化
し、数値化された特性因子を用いて電池を含める回路の
各種動作特性をシミュレーションすることができるし、
又は制御手段10をハードウェアにより構成して、蓄電装
置20の特性因子を数値化し、数値化された特性因子を用
いて電池を含める回路の各種動作特性をシミュレーショ
ンすることができる。
【００７２】図５は、制御手段10をコンピューターシス
テムにより構成して、蓄電装置20の特性因子を数値化す
る数値化方法を示した信号流れ図である。
【００７３】即ち、図示されたように、電源をオンした
とき、段階S10でハードウェアを自己診断し、初期化
し、段階S12で制御変数を入力する。制御変数として
は、例えば、サンプリング率(sampling rate)、測定モ
ード、電圧、電流、メモリの大きさ及び利得を入力す
る。
【００７４】次の段階S14では測定モードを選択する。
【００７５】段階S14で電圧／電流測定が選択された場
合、段階S16で入力した制御変数のなかで電圧／電流の
測定に該当する制御変数をセッティングし、段階S18で
セッティングした電圧／電流を出力して蓄電装置20を充
電し、段階S20で蓄電装置20の電圧及び電流を入力して
段階S22で格納する。
【００７６】次の段階S24では、測定が完了されたか否
かを判断し、その結果測定が完了されていなかった場合
に段階S14に復帰して測定モードを選択及び測定する。
【００７７】段階S14で周波数走査法が選択された場
合、段階S26で周波数走査法に該当する制御変数をセッ
ティングし、段階S28で設定された複数の周波数の中で
一つの周波数信号を出力して蓄電装置20を充電した後、
段階S30で蓄電装置20の電圧及び電流を入力する。
【００７８】次の段階S32では、振幅／位相変化又はフ
ーリエ変換法を用いて、前記入力した電圧／電流の値を
計算し、段階S34で、計算された電圧／電流の値を用い
てインピダンスZ(f)を計算する。
【００７９】次の段階S36では、設定された全体周波数
の測定が完了されたか否かを判断して、設定された全体
周波数の測定が完了されていなかった場合、段階S28に
復帰及び次の設定された周波数信号を出力し、電圧／電
流を測定した後インピダンスＺ（ｆ）を計算する動作を
反復行う。
【００８０】そして、段階S36で設定された全体周波数
の測定が完了された場合、段階S38で計算されたインピ
ダンスＺ（ｆ）を格納する。
【００８１】段階S14でフーリエ変換法が選択された場
合、段階S40でフーリエ変換法に該当する制御変数をセ
ッティングし、段階S42で予め設定された周波数を重畳
した重畳信号を出力して蓄電装置20を充電し、段階S44
で蓄電装置20の電圧及び電流を入力する。
【００８２】次の段階S46では、フーリエ変換を行って
Ｖ（ｔ）及びＩ（ｔ）を計算し、段階S48で前記計算し
たＶ（ｔ）及びＩ（ｔ）のパワースペクトルを計算し
て、段階S50でインピダンスＺ（ｆ）を計算し、段階S52
で計算したインピダンスＺ（ｆ）を格納する。
【００８３】段階S14でラプラス変換法が選択された場
合、段階S54でラプラス変換法に該当する制御変数をセ
ッティングし、段階S56で一定形態の電圧及び電流デー
タを出力して蓄電装置20を充電した後、段階S58で蓄電
装置20の電圧及び電流を入力する。
【００８４】次の段階S60では線形近似してＶ（ｔ）及
びＩ（ｔ）を計算し、段階S62でインピダンスＺ（ｆ）
を計算し、段階S64でインピダンスＺ（ｆ）のエラー関
数を計算した後段階S66で計算したインピダンスＺ
（ｆ）を格納する。
【００８５】このように電圧／電流測定を完了し、周波
数走査法、フーリエ変換法及び／又はラプラス変換法の
測定が完了されると、段階S68で測定した値を数値化処
理し、段階S70で測定結果をファイル又は図表として出
力する。
【００８６】以下、本発明に係る特性因子数値化方法及
び装置を実施例を用いて説明する。
【００８７】実施例１ 前述したように、電池の定電流放電とフーリエ変換法の
インピダンススペクトル測定を連続的に反復行い得る測
定装置を次のように構成した。
【００８８】すなわち測定装置は、予め選択された電流
（例：C/10）を一定電流器を通じて一定した時間だけ電
池に印加して放電させ、一定電流器から電圧値を読みと
って電圧特性を得、フーリエ変換装置を用いてその状態
での電池のインピダンススペクトルを測定する過程を反
復行い得るように構成した。
【００８９】前記インピダンス測定装置は、最小周波数
の奇数倍周波数の正弦波が重畳された入力電流信号を、
１６ビットディジタル／アナログ変換器及び一定電流器
を通じて電池に印加し、２チャンネル１６ビットアナロ
グ変換器により測定されたデジタル電流及び電圧信号を
コンピューターに伝送し、デジタル離散フーリエ変換ア
ルゴリズムを用いて複素インピダンスを計算し得るよう
に構成した。
【００９０】このように予め決定された回数（例：10
回）だけ一連の実験を、完全充電された電池に行って得
られたインピダンススペクトルと電圧曲線から、図３の
動的回路モデルに該当する非線形常微分方程式を解いて
特性因子を計算した。
【００９１】このとき、図３でＮd＝８、Ｎt＝４を用
い、常微分方程式を解くためにLivermore stiff常微分
方程式解法を用いた。このような計算は、一般のペンテ
ィアム級パーソナルコンピューターで10分を超過せずに
実行できた。
【００９２】前述のような方法により、規格表示容量１
３００mAh級リチウムイオン電池３種（製造元：ソニ
ー、三洋電機、松下電器）、及び規格表示容量１３００
mAh級のニッケル水素電池１種（製造元：日立）など４
種類の２次電池に対し、実施例１に開示したフーリエイ
ンピダンス測定装置を用いて、電圧曲線と、完全に放電
されるまで１３０mAhの間隔毎に測定した１０固の各状
態でのインピダンス値を求めた。
【００９３】電圧曲線と各状態でのインピダンス値か
ら、実施例１で説明した方法で常微分方程式を数値的に
解くことにより、各充電状態での特性因子値を計算し
た。
【００９４】次の表１は完全充電状態での各電池の特性
因子値を示す。
【００９５】
【表１】
【００９６】実施例２ 実施例１で求めた４種の電池の特性因子値と図３の電池
回路モデルを用い、前述した数値化シミュレーション方
法を用いて、１０時間、５時間、２時間及び１時間放電
率に対する各電池の放電特性曲線を計算した。
【００９７】又、それぞれの放電率に該当する一定電流
を完全充電された各電池に印加し、このとき、電圧値を
読んで出力することにより、各放電率に対する各種電池
の放電特性を実際の実験により求めてシミュレーション
結果と比較した。
【００９８】このように実験的に測定した電池の放電特
性をシミュレーション結果と比較して図６〜図９に示し
た。図６〜図９から分かるように、全ての場合において
シミュレーション結果と実験結果がよく一致した。
【００９９】実施例３ 本発明の更に他の長所は、電流パルスの印加に従う電池
の過渡放電特性に対しても予測が可能なことである。
【０１００】完全充電された規格表示容量１３００mAh
級リチウムイオン電池(製造元:ソニー)に、２時間放電
率で１２００秒間放電電流を加え、開放回路で９００秒
間置いて電圧を回復させた。再び４００sec周期の四角
パルス波を１０時間率で加えた。
【０１０１】実施例１で得たソニー製リチウムイオン電
池の電池回路モデルに、上述の電流を仮想的に印加し、
電圧の変化を数値解析方法で常微分方程式を解いて得
た。
【０１０２】測定中に電圧と電流の値を読みとり、シミ
ュレーション結果と比較して図１０に示した。図１０か
ら分かるように実験値と予測値がよく一致した。
【０１０３】実施例４ 本発明によれば、電池にどんな種類の電気負荷を接続し
て放電させても、その電圧の変化と負荷の種々の電気的
特性を予測することができる。
【０１０４】完全充電された規格表示容量１３００mAh
級リチウムイオン電池(製造元:ソニー)に直流電動機を
接続し、その回転速度と動作電圧をそれぞれ測定した。
【０１０５】回転速度は直流電動機の先端にチョッパ(c
hopper)を接続し、光を照射して検出される信号の周波
数を測定して求めた。
【０１０６】実験に用いられた直流電動機の内部因子
を、図１１に示すようにキャパシタ及びコイルからなる
等価回路を設定した後インピダンス特性を測定して決定
した。
【０１０７】実施例１で得たソニー製電池の電池回路モ
デルと直流電動機の等価回路から、電圧の変化を時間の
関数でシミュレーションし、これから再び直流電動機の
回転速度を予測して、実験値と比較した結果を図１２
(A)及び図１２(B)に示す。図１２(A)及び(B)からわかる
ように、実験値と予測値がよく一致した。
【０１０８】実施例５ 単一電池の電池回路モデルを用いて、複数個の電池の直
列及び並列接続で構成された電池パックの放電特性を予
測して実験値と比較した。
【０１０９】それぞれ完全充電された同一規格の表示容
量１３００mAh級リチウムイオン電池（製造元：松下電
器)４個を準備した。２個ずつ直列に接続し、これらを
並列に接続して電池パックを作り、１０時間放電率で放
電させながら電圧を測定した。
【０１１０】一方、実施例１で得た松下電器製リチウム
イオン電池の回路モデルから電池パックの放電電圧を予
測して図１３に示した。図１３から分かるように、シミ
ュレーション結果と実験結果がよく一致している。
【０１１１】以上の説明においては、本発明の内容を説
明するために特定した場合と方法を中心として記載した
が、本発明が提示する概念的範疇内で、別の方法を適用
することができる。
【０１１２】例えば、インピダンススペクトルの測定に
おいて、フーリエ変換法でなく別の測定方法を使用する
ことができ、放電特性曲線を実験的に求める場合に、こ
れをインピダンス実験と分離して実施することもでき
る。また、特性因子を決定するため、インピダンスの実
験時に測定される電圧又は電流の時間領域応答信号を、
先に使用したものとは異なる別のアルゴリズムに直接近
似して決定することもできる。
【０１１３】又、１次電池のように、上記の説明では詳
述しなかった別の種類の電池の場合も、同一な回路モデ
ルを適用して分析することができる。
【０１１４】電池等価回路の動作特性に対する数値的解
を求める過程でも、種々の他の数値解釈的方法を適用す
ることができる。特に伝送線モデルを数値化する過程に
おいて、前述したように梯子形２端子回路網で対置する
方法以外に、部分的に常微分方程式の解を直接求める
か、伝送線モデルをより正確に記述する別の数値的方法
を導入することができる。
【０１１５】
【発明の効果】本発明が提示する電池の数値モデルを用
いれば、特定電池の状態を精密に診断することができ、
電池の生産に際しての品質管理、及び電池を使用する応
用機器において電池の状態を点検する目的に使用するこ
とができる。
【０１１６】又、本発明による電池数値モデルを用いれ
ば、直流、交流、パルス又はインピダンスなどの任意の
電気的負荷に対する電池の電圧応答特性を計算でき、ま
た電池の数値モデルを一般電気回路デジタルシミュレー
ターと結合して電池を含めた電気回路の特性をシミュレ
ーションすることができる。
【０１１７】そして、本発明に係る電池の数値モデルを
用いた電気回路のシミュレーション方法は、電池を用い
る演算装置、通信装置及び電気ドリル或いは電気自動車
のように電池でモータを駆動する動力装置など、電池を
使用する各種電気／電子機器の設計又はこの機器に適合
した電池の設計に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電池の伝送線モデルに対応した等価回路図
【図２】 完全充電されたリチウムイオン電池（ソニー
製)を測定したインピダンススペクトルと静的モデルに
従い分析された特性因子から誘導されたインピダンスス
ペクトルとを比較して示したグラフ
【図３】 電池の充電状態に応じたモデル常数値の変化
を考慮した動的モデルに従う等価回路図
【図４】 本発明の特性因子数値化装置の構成を示した
ブロック図
【図５】 本発明の数値化方法を示した流れ図
【図６】 リチウムイオン電池（ソニー製）の放電速度
に従う実験値と予測値を示したグラフ
【図７】 リチウムイオン電池（松下電器製）の放電速
度に従う実験値と予測値を示したグラフ
【図８】 リチウムイオン電池の放電速度に従う実験値
と予測値を示したグラフ
【図９】 ニッケル水素電池（日立製）の放電速度に従
う実験値と予測値を示したグラフ
【図１０】 リチウムイオン電池（ソニー製）の高電流
印加に従う過渡放電特性の実験値と予測値を示したグラ
フ
【図１１】 一般の直流電動機の等価回路図
【図１２】 電池に直列接続された直流電動機に関する
測定値と予測値を示し、(A)は直流電動機の放電速度の
測定値と予測値を示したグラフ、(B)は直流電動機の放
電電圧の測定値と予測値を示したグラフ
【図１３】 リチウムイオン電池（松下電器製）の４個
を直列及び並列に接続した電池パックの電圧特性と予測
値を示したグラフ
【符号の説明】
１０ 制御手段 １１ 入出力インターフェース部 １３ 中央処理装置 １５ 電圧／電流特性測定手段 １７ 特性インピダンス測定手段 １９ 特性因子数値化処理手段 ２０ 蓄電装置 ３０ デジタル／アナログ変換器 ４０ 増幅器 ５０ 定電流器 ５１ 反転増幅器 ５３，５５ バッファ ５７ 電流感知用抵抗 ６０，７０ 第１及び第２フィルター／増幅器 ８０ アナログ／デジタル変換器 ９０ 電池回路シミュレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェフゲン バルスコフ 大韓民国、305−345 テージョン−シテ ィ、ユサン−グ、シンスン−ドン、209− 11、＃202 (72)発明者 キム ヒュンジョン 大韓民国、142−108 ソウル、カンブク− グ、ミア ８−ドン、＃734−48

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １次電池、２次電池、あるいはコンデン
    サなどの蓄電装置の特性因子を数値化する方法におい
    て、 所定の放電率の電圧／電流を前記蓄電装置に印加して充
    電／放電させながら電圧及び電流特性を測定する第１測
    定過程と、 全体の充電／放電区間内における複数の充電状態に関し
    て、前記蓄電装置の両端又は直接接続されたインピダン
    ス負荷に印加される電流及び電圧に基づき所定周波数領
    域に対する特性インピダンススペクトルを測定する第２
    測定過程と、 前記第１測定過程で測定した電圧特性と前記第２測定過
    程で測定した所定周波数領域に対する特性インピダンス
    スペクトルを用いて、前記蓄電装置の非線形等価回路モ
    デルの特性因子を数値化する数値化過程とを備えたこと
    を特徴とする非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の
    特性因子数値化方法。
  2. 【請求項２】 前記第１測定過程は、蓄電装置に所定の
    放電率の入力電流を印加した際の蓄電装置の両端電圧を
    測定し、各充電状態での電圧と放電電圧の瞬間変化率を
    微分装置を用いて計算し格納して電圧特性を測定するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の非線形等価回路モデル
    を用いた蓄電装置の特性因子数値化方法。
  3. 【請求項３】 前記第１測定過程における所定放電率の
    入力電流は、前記蓄電装置に印加されるときに放電量ｑ
    に対するＥの瞬間変化率dE/dqの平衡状態が維持され得
    る大きさであって、ｍＡｈで表示される規格表示容量を
    １時間以上の時間で分割した値以下のｍＡで表示される
    大きさであることを特徴とする請求項１又は２に記載の
    非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値
    化方法。
  4. 【請求項４】 前記第２測定過程における特性インピダ
    ンススペクトルの測定は、所定の周波数領域で予め選択
    された一連の各周波数の正弦波を入力信号として前記蓄
    電装置に印加し、前記蓄電装置両端で測定される電流及
    び電圧信号を分析する周波数走査法を用いることを特徴
    とする請求項１に記載の非線形等価回路モデルを用いた
    蓄電装置の特性因子数値化方法。
  5. 【請求項５】 前記第２測定過程における特性インピダ
    ンススペクトルの測定は、所定周波数領域の非干渉性選
    択周波数の重畳からなる入力電流又は電圧を前記蓄電装
    置の両端に印加し、得られる電流と電圧をフーリエ変換
    してインピダンススペクトルを測定する、フーリエ変換
    法を使用することを特徴とする請求項１に記載の非線形
    等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化方
    法。
  6. 【請求項６】 前記第２測定過程における特性インピダ
    ンススペクトルの測定は、所定周波数領域で一定形態の
    電流又は電圧を前記蓄電装置の両端に印加するか又は定
    義された電気的負荷を接続して測定される電圧と電流
    を、数値解釈方法によりラプラス変換してインピダンス
    スペクトルを得る、ラプラス変換法を使用することを特
    徴とする請求項１に記載の非線形等価回路モデルを用い
    た蓄電装置の特性因子数値化方法。
  7. 【請求項７】 前記第２測定過程における特性インピダ
    ンススペクトルの測定は、所定周波数領域で予め選択さ
    れた一連の各周波数の正弦波を入力信号として前記蓄電
    装置に印加し電池両端で測定される電流及び電圧信号を
    分析する周波数走査法と、所定周波数領域の非干渉性選
    択周波数の重畳からなる入力電流又は電圧を前記蓄電装
    置両端に印加して得られる電流及び電圧をフーリエ変換
    してインピダンススペクトルを測定するフーリエ変換法
    と、所定の周波数領域で一定形態の電流又は電圧を前記
    蓄電装置の両端に印加するか又は定義された電気的負荷
    を接続して測定される電圧と電流を数値解釈方法により
    ラプラス変換してインピダンススペクトルを得るラプラ
    ス変換法のうち、いずれか二つ以上を用いて特性インピ
    ダンススペクトルを測定することを特徴とする請求項１
    に記載の非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性
    因子数値化方法。
  8. 【請求項８】 所定の周波数領域は、最大周波数と最小
    周波数の比が１００以上であることを特徴とする請求項
    １、または請求項４〜請求項７のいずれかに記載の非線
    形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化方
    法。
  9. 【請求項９】 前記数値化過程における蓄電装置の非線
    形等価回路モデルは、抵抗器、キャパシタ及びコイルの
    うち２個以上の複数の素子からなる伝送線モデル、又は
    伝送線を対置する有限な個数の梯形２端子電池回路のモ
    デルであることを特徴とする請求項１に記載の非線形等
    価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化方法。
  10. 【請求項１０】 前記数値化過程における蓄電装置の非
    線形等価回路モデルは、非線形抵抗器、非線形キャパシ
    タ、および非線形コイルのうち２個以上の回路素子と定
    電圧器からなる非線形伝送線モデル、又は伝送線を対置
    する有限な個数の梯形非線形２端子電池回路のモデルで
    あることを特徴とする請求項１に記載の非線形等価回路
    モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化方法。
  11. 【請求項１１】 前記２端子電池回路のモデルは、時定
    数が２０μsecから２０００secの範囲内にある設定され
    た個数の２端子電池回路が連続して並列に接続されたも
    のであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の非
    線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化
    方法。
  12. 【請求項１２】 前記数値化過程における特性因子は、
    蓄電装置の非線形回路モデルを構成する要素として、直
    列抵抗、微視抵抗、電荷移動抵抗、電荷二重層蓄電常
    数、電荷貯蔵蓄電常数、類似電気容量、固状拡散常数、
    開放回路電圧及び電圧の瞬間変化率を含めることを特徴
    とする請求項１に記載の蓄電装置の非線形等価回路モデ
    ルを用いた特性因子数値化方法。
  13. 【請求項１３】 前記数値化過程における特性因子の値
    は、特性インピダンススペクトルから得られた複素イン
    ピダンス値より非線形最小二乗近似法を用いて求めるこ
    とを特徴とする請求項１又は１２に記載の蓄電装置の非
    線形等価回路モデルを用いた特性因子数値化方法。
  14. 【請求項１４】 前記数値化過程における特性因子の値
    は、電圧特性の放電量の傾きから求めることを特徴とす
    る請求項１又は１２に記載の蓄電装置の非線形等価回路
    モデルを用いた特性因子数値化方法。
  15. 【請求項１５】 任意の放電状態にある１次電池、２次
    電池またはコンデンサなどの蓄電装置の特性因子を数値
    化する方法において、 該当放電状態で前記蓄電装置の両端に印加される電圧及
    び電流から所定周波数領域に対する特性インピダンスス
    ペクトルを測定する測定過程と、 前記測定した所定の周波数領域に対する特性インピダン
    ススペクトルから該当放電状態での前記蓄電装置の非線
    形等価回路モデルの特性因子を数値化する数値化過程、
    とを備えたことを特徴とする非線形等価回路モデルを用
    いた蓄電装置の特性因子数値化方法。
  16. 【請求項１６】 前記測定過程における特性インピダン
    ススペクトルの測定は、所定の周波数領域で予め選択さ
    れた一連の各周波数の正弦波を入力信号として前記蓄電
    装置に印加し、電池両端で測定される電流及び電圧信号
    を分析する周波数走査法を使用することを特徴とする請
    求項１５に記載の非線形等価回路モデルを用いた蓄電装
    置の特性因子数値化方法。
  17. 【請求項１７】 前記測定過程の特性インピダンススペ
    クトルの測定は、所定周波数領域の非干渉性選択周波数
    の重畳からなる入力電流又は電圧を前記蓄電装置の両端
    に印加し、得られる電流及び電圧をフーリエ変換してイ
    ンピダンススペクトルを測定する、フーリエ変換法を使
    用することを特徴とする請求項１５に記載の非線形等価
    回路を用いた蓄電装置の特性因子数値化方法。
  18. 【請求項１８】 前記測定過程における特性インピダン
    ススペクトルの測定は、所定周波数領域で一定形態の電
    流又は電圧を蓄電装置の両端に印加するか定義された電
    気的負荷を接続して測定される電圧と電流を、数値解釈
    方法によりラプラス変換してインピダンススペクトルを
    得る、ラプラス変換法を使用することを特徴とする請求
    項１５に記載の非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置
    の特性因子数値化方法。
  19. 【請求項１９】 前記測定過程における特性インピダン
    ススペクトルの測定は、所定周波数領域で予め選択され
    た一連の各周波数の正弦波を入力信号として蓄電装置に
    印加し電池両端で測定される電流及び電圧信号を分析す
    る周波数走査法と、所定周波数領域の非干渉性選択周波
    数の重畳からなった入力電流又は電圧を蓄電装置両端に
    印加して得られる電流及び電圧をフーリエ変換してイン
    ピダンススペクトルを測定するフーリエ変換法と、所定
    の周波数領域で一定形態の電流又は電圧を蓄電装置の両
    端に印加するか定義された電気的負荷を接続して測定さ
    れる電圧と電流を数値解釈方法によりラプラス変換して
    インピダンススペクトルを得るラプラス変換法のうち、
    いずれか二つ以上を使用して特性インピダンススペクト
    ルを測定することを特徴とする請求項１５に記載の非線
    形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化方
    法。
  20. 【請求項２０】 所定の周波数領域は、最大周波数と最
    小周波数の比が１００以上であることを特徴とする請求
    項１５、または請求項１６〜請求項１９のいずれかに記
    載の非線形回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値
    化方法。
  21. 【請求項２１】 前記数値化過程における蓄電装置の非
    線形等価回路モデルは、抵抗器、キャパシタ及びコイル
    のうち２個以上の複数の素子からなる伝送線モデル、又
    は伝送線を対置する有限な個数の梯形２端子電池回路の
    モデルであることを特徴とする請求項１５に記載の非線
    形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化方
    法。
  22. 【請求項２２】 前記数値化過程における蓄電装置の非
    線形等価回路モデルは、非線形抵抗器、非線形キャパシ
    タ、非線形コイルのうち２個以上の回路素子と定電圧器
    からなる非線形伝送線モデル、又は伝送線を対置する有
    限な個数の梯形非線形２端子電池回路のモデルであるこ
    とを特徴とする請求項１５に記載の非線形等価回路モデ
    ルを用いた蓄電装置の特性因子数値化方法。
  23. 【請求項２３】 前記２端子電池回路のモデルは、時定
    数が２０μsecから２０００secの範囲内にある設定され
    た個数の２端子電池回路が連続して並列に接続されたも
    のであることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の
    非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値
    化方法。
  24. 【請求項２４】 前記数値化過程における特性因子は、
    前記蓄電装置の非線形回路モデルを構成する要素とし
    て、直列抵抗、微視抵抗、電荷移動抵抗、電荷二重層蓄
    電常数、電荷貯蔵蓄電常数、類似電気容量、固状拡散常
    数、開放回路電圧及び電圧の瞬間変化率を含めることを
    特徴とする請求項１５に記載の蓄電装置の非線形等価回
    路モデルを用いた特性因子数値化方法。
  25. 【請求項２５】 前記数値化過程における特性因子の値
    は、特性インピダンススペクトルから得られた複素イン
    ピダンス値より非線形最小二乗近似法を用いて求めるこ
    とを特徴とする請求項１５又は２４に記載の蓄電装置の
    非線形等価回路モデルを用いた特性因子数値化方法。
  26. 【請求項２６】 前記数値化過程における特性因子の値
    は、電圧特性の放電量の傾きから求めることを特徴とす
    る請求項１５又は２４に記載の蓄電装置の非線形等価回
    路モデルを用いた特性因子数値化方法。
  27. 【請求項２７】 所定の放電状態における蓄電装置開放
    回路電圧の測定を重ねて蓄電装置の非線形等価回路モデ
    ルの特性因子を数値化することを特徴とする請求項１５
    に記載の非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性
    因子数値化方法。
  28. 【請求項２８】 蓄電装置の特性因子を数値化し、該数
    値化された特性因子を用いて電池を含めた回路の各種動
    作特性をシミュレーションする制御手段と、 前記制御手段が出力する所定の電圧及び電流データをア
    ナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器と、 前記デジタル／アナログ変換器の出力信号を前記蓄電装
    置に印加し前記蓄電装置の電圧及び電流を出力する定電
    流器(galvanostat)と、 前記定電流器が出力する蓄電装置の電圧及び電流に対応
    する電圧をデジタル信号に変換して前記制御手段に入力
    するアナログ／デジタル変換器と、 前記蓄電装置と同様な電池を含めた所定の電池回路に対
    して、前記制御手段が数値化した特性因子の値に従い各
    種動作特性をシミュレーションする電池回路シミュレー
    タ、とを備えたことを特徴とする非線形等価回路モデル
    を用いた蓄電装置の特性因子数値化装置。
  29. 【請求項２９】 前記制御手段は、前記蓄電装置の所定
    のデータをインターフェースする入出力インターフェー
    ス部と、 前記蓄電装置の電圧特性、電流特性及びインピダンス特
    性の測定動作を制御する中央処理装置と、 前記中央処理装置の制御に従い前記蓄電装置の電圧特性
    及び電流特性を測定する電圧／電流特性測定手段と、 前記中央処理装置の制御に従い前記蓄電装置の特性イン
    ピダンスを測定する特性インピダンス測定手段と、 前記電圧／電流特性測定手段及び前記特性インピダンス
    測定手段の測定値を放電量の関数で微分を行い該微分値
    から非線形最小二乗近似を行って非線形特性因子を数値
    化する特性因子数値化処理手段、とを備えたことを特徴
    とする請求項２８に記載の非線形等価回路モデルを用い
    た蓄電装置の特性因子数値化装置。
  30. 【請求項３０】 前記特性インピダンス測定手段は、予
    め設定された複数の周波数に従う電圧及び電流のデジタ
    ルデータを順次出力しながら前記蓄電装置の電圧及び電
    流を検出し、該検出された蓄電装置の電圧及び電流値を
    用いてインピダンスを計算することを特徴とする請求項
    ２９に記載の非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の
    特性因子数値化装置。
  31. 【請求項３１】 検出した蓄電装置の電圧及び電流の値
    の計算は、振幅／位相変化又はフーリエ変換法を用いて
    計算することを特徴とする請求項３０に記載の非線形等
    価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化装置。
  32. 【請求項３２】 前記特性インピダンス測定手段は、予
    め設定された複数の周波数の重畳信号を前記蓄電装置に
    印加しながら電圧及び電流を測定し、該測定された電圧
    及び電流をフーリエ変換しパワースペクトルを計算した
    後、インピダンスを計算することを特徴とする請求項２
    ９に記載の非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特
    性因子数値化装置。
  33. 【請求項３３】 前記特性インピダンス測定手段は、所
    定形態の電圧及び電流データを出力して前記蓄電装置に
    印加しながら電圧及び電流を測定し、該測定された電圧
    及び電流を線形近似してインピダンスを計算しインピダ
    ンスのエラー関数を計算することを特徴とする請求項２
    ９に記載の非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特
    性因子数値化装置。
  34. 【請求項３４】 更に電圧／電流発生器を具備し、前記
    制御手段が出力するデジタルデータに従う電圧／電流を
    前記電圧／電流発生器により発生して前記蓄電装置に印
    加することを特徴とする請求項２８に記載の非線形等価
    回路モデルを用いた蓄電装置の特性数値化装置。
  35. 【請求項３５】 前記定電流器は、前記デジタル／アナ
    ログ変換器の出力信号を反転増幅して前記蓄電装置のマ
    イナス端子に印加する反転増幅器と、 前記蓄電装置の両端電圧を出力するバッファと、 前記蓄電装置に直列接続されて前記蓄電装置の電流を検
    出する電流検出用抵抗、とを備えたことを特徴とする請
    求項２８に記載の非線形等価回路モデルを用いた蓄電装
    置の特性因子数値化装置。
  36. 【請求項３６】 前記定電流器とアナログ／デジタル変
    換器の間に、前記定電流器が検出した前記蓄電装置の電
    圧及び電流をフィルターリングして雑音を除去し増幅し
    て出力する第１及び第２フィルター／増幅器を含むこと
    を特徴とする請求項２８に記載の非線形等価回路モデル
    を用いた蓄電装置の特性因子数値化装置。
JP09563799A 1998-11-19 1999-04-02 非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化方法及びその装置 Expired - Fee Related JP3190313B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1998-0049700A KR100395516B1 (ko) 1998-11-19 1998-11-19 비선형등가회로모형을이용한축전장치의특성인자수치화방법및장치
KR98-49700 1998-11-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000156248A true JP2000156248A (ja) 2000-06-06
JP3190313B2 JP3190313B2 (ja) 2001-07-23

Family

ID=19558979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP09563799A Expired - Fee Related JP3190313B2 (ja) 1998-11-19 1999-04-02 非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化方法及びその装置

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6160382A (ja)
EP (1) EP1153311B1 (ja)
JP (1) JP3190313B2 (ja)
KR (1) KR100395516B1 (ja)
AT (1) ATE303601T1 (ja)
AU (1) AU4532099A (ja)
DE (1) DE69927058T2 (ja)
TW (1) TW444128B (ja)
WO (1) WO2000031557A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012518781A (ja) * 2009-02-24 2012-08-16 エリオン 電気化学デバイスの具合状態の測定方法
US8378687B2 (en) 2007-10-12 2013-02-19 Fujitsu Limited Method of measuring characteristics regarding safety of battery
JP2013527613A (ja) * 2010-05-18 2013-06-27 エスエムエー ソーラー テクノロジー アーゲー 光起電力システム及び装置の接点の診断方法
US9147913B2 (en) 2009-11-09 2015-09-29 Hitachi, Ltd. Diagnosis system and diagnosis method for lithium ion secondary battery
JP2019220471A (ja) * 2017-03-15 2019-12-26 株式会社東芝 電池安全性評価装置、電池制御装置、電池安全性評価方法、プログラム、制御回路及び蓄電システム
WO2021149482A1 (ja) * 2020-01-20 2021-07-29 東洋システム株式会社 電池性能評価装置、電子機器、充電器および電池性能評価方法

Families Citing this family (131)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6294894B1 (en) * 1999-08-09 2001-09-25 Hitachi Maxell, Ltd. Rechargeable battery arrangement
DE10036572A1 (de) * 2000-07-27 2002-02-14 Bosch Gmbh Robert Brennstoffzellenanlage
FR2813124B1 (fr) * 2000-08-17 2003-01-17 Oldham France Sa Procede de test d'une batterie au plomb en vue de sa charge dans des conditions optimales
JP2002092414A (ja) * 2000-09-18 2002-03-29 Saga Sanyo Industries Co Ltd 電子部品の機種選択方法および電子部品メーカ・サーバ
US6816797B2 (en) 2000-09-29 2004-11-09 Hydrogenics Corporation System and method for measuring fuel cell voltage and high frequency resistance
US6519539B1 (en) * 2000-09-29 2003-02-11 Hydrogenics Corporation Measurement of fuel cell impedance
DE60007528T2 (de) * 2000-10-17 2004-12-23 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Batteriebetriebenes Gerät mit Ladezustandsanzeige
AU2002223580A1 (en) * 2000-10-17 2002-04-29 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Battery operable device with battery state-of-charge indicator
US6323622B1 (en) * 2000-10-31 2001-11-27 Inventec Corporation Method and system for ensuring life-time of recharged battery inside portable electronic device
EP1337865A1 (en) * 2000-11-30 2003-08-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. A method of predicting the state of charge as well as the use time left of a rechargeable battery
US20020169620A1 (en) * 2001-03-29 2002-11-14 Spotnitz Robert M. Method of doing business: customer-driven design of a charge storage device
JP4294884B2 (ja) * 2001-04-05 2009-07-15 本田技研工業株式会社 燃料電池電源装置
US6366054B1 (en) * 2001-05-02 2002-04-02 Honeywell International Inc. Method for determining state of charge of a battery by measuring its open circuit voltage
DE10121962A1 (de) * 2001-05-05 2002-11-07 Vb Autobatterie Gmbh Energiemanagementsystem für ein elektrisches Kraftfahrzeugbordnetz
DE10126891A1 (de) 2001-06-01 2002-12-05 Vb Autobatterie Gmbh Verfahren zur Vorhersage der Belastbarkeit eines elektrochemischen Elementes
EP1402279A1 (en) * 2001-06-22 2004-03-31 Johnson Controls Technology Company Battery characterization system
KR100411865B1 (ko) * 2001-08-16 2003-12-18 금호석유화학 주식회사 다차원 상관관계법에 의한 전력원의 성능 특성 예측방법
KR100388314B1 (ko) * 2001-09-03 2003-06-25 금호석유화학 주식회사 전지의 임피던스 측정과 분석을 통한 전지 선택 최적화 방법
KR100449365B1 (ko) * 2001-09-20 2004-09-21 금호석유화학 주식회사 임피던스 스펙트럼의 패턴 매칭기법을 이용한 단위전지분류방법
US6798221B2 (en) * 2001-10-22 2004-09-28 Ballard Power Systems Inc. Method, apparatus and article to test fuel cells
US6727708B1 (en) 2001-12-06 2004-04-27 Johnson Controls Technology Company Battery monitoring system
US6620538B2 (en) * 2002-01-23 2003-09-16 Avista Laboratories, Inc. Method and apparatus for monitoring equivalent series resistance and for shunting a fuel cell
US6970738B1 (en) 2002-02-04 2005-11-29 Innovamedica S.A. De C.V. Complex impedance spectrometer using parallel demodulation and digital conversion
US20030184307A1 (en) * 2002-02-19 2003-10-02 Kozlowski James D. Model-based predictive diagnostic tool for primary and secondary batteries
KR100448367B1 (ko) * 2002-03-06 2004-09-10 현대자동차주식회사 하이브리드 전기 자동차의 배터리 관리방법
DE10210516B4 (de) 2002-03-09 2004-02-26 Vb Autobatterie Gmbh Verfahren und Einrichtung zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit einer Speicherbatterie
US7227336B1 (en) * 2002-04-02 2007-06-05 Van Schalkwijk Walter A Lithium ion rapid charging system and method
DE10215071A1 (de) 2002-04-05 2003-10-30 Vb Autobatterie Gmbh Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes eines elektrochemischen Energiespeichers sowie Energiespeicher
US6778913B2 (en) * 2002-04-29 2004-08-17 Cadex Electronics Inc. Multiple model systems and methods for testing electrochemical systems
CN1705890A (zh) * 2002-05-17 2005-12-07 绿光电力技术公司 用于指示燃料电池和燃料电池部件中的一种故障状态的方法和装置
DE10224662C1 (de) 2002-06-03 2003-06-18 Vb Autobatterie Gmbh Ladezustandsanzeiger für eine Batterie
WO2003103071A2 (en) * 2002-06-04 2003-12-11 University Of Akron BATTERY CHARGE FOR REDUCTION OF ALTERATION
KR100462661B1 (ko) * 2002-07-02 2004-12-20 금호석유화학 주식회사 임피던스 스펙트럼으로부터 모사된 등가회로 모델의 특정저항 인자 연산을 이용한 2차 전지의 용량 선별 방법
DE10231700B4 (de) 2002-07-13 2006-06-14 Vb Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa Verfahren zur Ermittlung des Alterungszustandes einer Speicherbatterie hinsichtlich der entnehmbaren Ladungsmenge und Überwachungseinrichtung
DE10236958B4 (de) 2002-08-13 2006-12-07 Vb Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa Verfahren zur Ermittlung der entnehmbaren Ladungsmenge einer Speicherbatterie und Überwachungseinrichtung für eine Speicherbatterie
DE10240329B4 (de) 2002-08-31 2009-09-24 Vb Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa Verfahren zur Ermittlung der einer vollgeladenen Speicherbatterie entnehmbaren Ladungsmenge einer Speicherbatterie und Überwachungseinrichtung für eine Speicherbatterie
US6768952B2 (en) * 2002-10-21 2004-07-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and method of measuring low impedances
DE10252760B4 (de) 2002-11-13 2009-07-02 Vb Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa Verfahren zur Vorhersage des Innenwiderstands einer Speicherbatterie und Überwachungseinrichtung für Speicherbatterien
DE10253051B4 (de) 2002-11-14 2005-12-22 Vb Autobatterie Gmbh Verfahren zur Ermittlung der Ladungsaufnahme einer Speicherbatterie
AU2003285252A1 (en) 2002-12-03 2004-06-23 Hydrogenics Corporation Method and apparatus for monitoring fuel cell voltages
US7425832B2 (en) 2003-02-04 2008-09-16 Hydrogenics Corporation System and method for measuring internal resistance of electrochemical devices
JP4227814B2 (ja) * 2003-02-07 2009-02-18 エスペック株式会社 電池状態診断装置および電池状態診断方法
KR100605123B1 (ko) * 2003-02-21 2006-07-28 주식회사 맥사이언스 교류 임피던스 측정에 의한 유기전계발광소자의 열화 특성평가 방법 및 장치
KR100545289B1 (ko) * 2003-02-21 2006-01-24 주식회사 맥사이언스 유기전계발광소자의 내부저항 측정 방법 및 장치
EP1501146A3 (en) * 2003-07-24 2007-04-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell system, fuel cell operation method, program, and recording medium
GB0317513D0 (en) * 2003-07-25 2003-08-27 Megger Ltd A method and apparatus for determining the complex impedance of an electrical component
DE10335930B4 (de) 2003-08-06 2007-08-16 Vb Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa Verfahren zur Bestimmung des Zustands einer elektrochemischen Speicherbatterie
US6947855B2 (en) * 2003-08-07 2005-09-20 General Motors Corporation Adaptive algorithm to control and characterize super-capacitor performance
DE10345057B4 (de) * 2003-09-26 2005-09-15 Rheinisch-Westfälisch-Technische Hochschule Aachen Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Ladezustandes einer Batterie
US7915860B2 (en) * 2003-12-30 2011-03-29 Batterycorp, Inc. Battery management system with runtime reserve analysis
US7616002B2 (en) * 2003-12-30 2009-11-10 Batterycorp, Inc. Battery management system and apparatus with anomaly reporting
KR100577828B1 (ko) * 2004-02-03 2006-05-12 주식회사 파워트론 리플노이즈 신호에 강인한 임피던스 유효치 측정 연산방법 및 이의 구현회로
DE102004005478B4 (de) 2004-02-04 2010-01-21 Vb Autobatterie Gmbh Verfahren zur Bestimmung von Kenngrößen für elektrische Zustände einer Speicherbatterie und Überwachungseinrichtung hierzu
DE102004007904B4 (de) 2004-02-18 2008-07-03 Vb Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa Verfahren zur Bestimmung mindestens einer Kenngröße für den Zustand einer elektrochemischen Speicherbatterie und Überwachungseinrichtung
US7446501B2 (en) * 2004-03-19 2008-11-04 More Energy Ltd. Integrated fuel cell controller for devices
EP1730541A2 (en) * 2004-03-26 2006-12-13 Eaton Power Quality Company Method of testing an electrochemical device
US7486079B2 (en) * 2004-06-11 2009-02-03 Nissan Motor Co., Ltd. Available input-output power estimating device for secondary battery
US20050287402A1 (en) * 2004-06-23 2005-12-29 Maly Douglas K AC impedance monitoring of fuel cell stack
US7772852B2 (en) * 2004-07-21 2010-08-10 C & C Power, Inc. Battery string performance measurement
US20060022633A1 (en) * 2004-07-27 2006-02-02 Nguyen Don J High rate power source recharging
EP1637875A1 (en) * 2004-09-17 2006-03-22 Fondazione Torino Wireless A multi-frequency capacitive measurement device and a method of operating the same
US20070259256A1 (en) * 2004-11-29 2007-11-08 Jean-Marc Le Canut Systems and methods for detecting and indicating fault conditions in electrochemical cells
US8150643B1 (en) 2004-12-21 2012-04-03 Battelle Energy Alliance, Llc Method of detecting system function by measuring frequency response
US9851414B2 (en) 2004-12-21 2017-12-26 Battelle Energy Alliance, Llc Energy storage cell impedance measuring apparatus, methods and related systems
US8352204B2 (en) * 2004-12-21 2013-01-08 Battelle Energy Alliance, Llc Method of detecting system function by measuring frequency response
US7633284B2 (en) * 2005-03-08 2009-12-15 Tennessee Valley Authority Method and apparatus for managing ultracapacitor energy storage systems for a power transmission system
WO2006116774A2 (en) * 2005-04-27 2006-11-02 Idaho Research Foundation, Inc. Hybrid battery
JP4532416B2 (ja) * 2006-01-12 2010-08-25 古河電気工業株式会社 バッテリ放電能力判定方法、バッテリ放電能力判定装置、及び電源システム
KR100839039B1 (ko) * 2006-03-28 2008-06-17 (주) 원아테크 전기화학전지의 내부저항 측정장치 및 방법
DE102006024798B3 (de) 2006-05-27 2007-03-22 Vb Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa Ladezustandsanzeiger
KR100823507B1 (ko) * 2006-08-29 2008-04-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법
US7915866B2 (en) * 2006-11-13 2011-03-29 Psion Teklogix Inc. Supercapacitor backup power supply with bi-directional power flow
US20080278183A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Mound Technical Solutions, Inc. Fuel cell test system
US10379168B2 (en) 2007-07-05 2019-08-13 Battelle Energy Alliance, Llc Apparatuses and methods for testing electrochemical cells by measuring frequency response
JP5349250B2 (ja) * 2008-12-01 2013-11-20 カルソニックカンセイ株式会社 電池モデル同定方法
KR20120030337A (ko) * 2009-04-06 2012-03-28 더 유니버시티 오브 아크론 배터리 팩 관리 유닛 및 그 유닛을 배터리 팩의 수명을 연장하는데 사용하는 방법
KR101267213B1 (ko) * 2009-06-03 2013-05-24 규슈덴료쿠 가부시키가이샤 전지 충전율 산출 장치
WO2010144834A2 (en) * 2009-06-11 2010-12-16 Montana Tech Of The University Of Montana Method of estimating pulse response using an impedance spectrum
US8179140B2 (en) * 2009-07-10 2012-05-15 Honda Motor Co., Ltd. Method of estimating solid phase potential
FR2948771B1 (fr) * 2009-07-28 2011-08-26 Commissariat Energie Atomique Procede de caracterisation d'une batterie electrique
CN102084570B (zh) * 2009-09-10 2013-10-16 株式会社日立工程服务 发电站的电力贮存装置以及该电力贮存装置的运用方法
DE102009049320A1 (de) * 2009-10-14 2011-04-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Bestimmung und/oder Vorhersage der Hochstrombelastbarkeit einer Batterie
JP5586219B2 (ja) * 2009-12-25 2014-09-10 株式会社東芝 診断装置、電池パック及び電池価値指標の製造方法
EP2338544A1 (en) * 2009-12-28 2011-06-29 F. Hoffmann-La Roche AG Ambulatory infusion device with variable energy storage testing and method for testing an energy storage
JP4835757B2 (ja) * 2010-01-08 2011-12-14 横河電機株式会社 電池特性評価装置
WO2011140131A1 (en) 2010-05-03 2011-11-10 Battelle Energy Alliance, Llc Crosstalk compensation in analysis of energy storage devices
GB201014384D0 (en) * 2010-08-27 2010-10-13 Imp Innovations Ltd Battery monitoring in electric vehicles, hybrid electric vehicles and other applications
CN102411126B (zh) * 2010-09-21 2014-07-16 光宝科技股份有限公司 电池测量方法及装置
KR101160545B1 (ko) * 2011-01-31 2012-06-27 주식회사티움리서치 이차전지 건강상태 진단장치
US20120253713A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-04 Continental Automotive Systems, Inc. Estimating the capacity of a li-ion battery based on initial part of the discharge curve
US9575135B2 (en) * 2011-06-01 2017-02-21 Datang Nxp Semiconductors Co., Ltd. Battery monitoring circuit, apparatus and method
US20130282353A1 (en) * 2011-06-11 2013-10-24 Sendyne Corp. Cell modeling
US10234512B2 (en) 2011-06-11 2019-03-19 Sendyne Corporation Current-based cell modeling
JP5589988B2 (ja) * 2011-07-28 2014-09-17 横河電機株式会社 電池インピーダンス測定装置
US8820626B2 (en) 2011-09-16 2014-09-02 Blackberry Limited Diagnostic use of physical and electrical battery parameters
US8860420B2 (en) 2011-09-16 2014-10-14 Blackberry Limited Diagnostic use of physical and electrical battery parameters and storing relative condition data
US8829911B2 (en) 2011-09-16 2014-09-09 Blackberry Limited Diagnostic use of a plurality of electrical battery parameters
JP5798067B2 (ja) * 2012-03-13 2015-10-21 プライムアースＥｖエナジー株式会社 二次電池の状態推定装置
JP6081584B2 (ja) * 2012-06-13 2017-02-15 エルジー・ケム・リミテッド 混合正極材を含む二次電池の電圧推定装置及び方法
US9379577B2 (en) 2012-08-30 2016-06-28 Honeywell International Inc. Capacitive power system having a service life extending approach
ITRM20120643A1 (it) * 2012-12-18 2014-06-19 Calbatt S R L Metodo per la caratterizzazione di accumulatori.
CN105229458A (zh) 2013-03-14 2016-01-06 加州理工学院 检测电子和电化学能源单元异常
FR3006450B1 (fr) * 2013-06-04 2015-05-22 Renault Sa Procede pour estimer l'etat de sante d'une cellule electrochimique de stockage d'energie electrique
SG11201503507RA (en) * 2013-11-19 2015-07-30 Panasonic Ip Man Co Ltd Frequency regulation method, frequency regulation apparatus, and storage battery system
DE102013226925A1 (de) * 2013-12-20 2015-06-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Hybride Ermittlung eines Ersatzschaltbildes elektrochemischer Energiespeicher
US9428071B2 (en) 2014-01-14 2016-08-30 Ford Global Technologies, Llc Impedance based battery parameter estimation
US9132745B1 (en) 2014-03-17 2015-09-15 Ford Global Technologies, Llc Frequency based battery model parameter estimation
US10288693B2 (en) * 2014-04-21 2019-05-14 GM Global Technology Operations LLC State of charge estimator and methods of making and using the same
ES2554987B1 (es) * 2014-05-23 2016-11-16 Instalaciones Inabensa, S.A. Dispositivo y procedimiento de medida de impedancia de un elemento de almacenamiento energético
US10389141B2 (en) 2014-12-19 2019-08-20 California Institute Of Technology Systems and methods for management and monitoring of energy storage and distribution
JP6159474B2 (ja) * 2015-06-17 2017-07-05 株式会社東芝 模擬信号生成装置、および模擬信号生成方法、およびコンピュータプログラム
EP3356836B1 (en) 2015-10-01 2022-06-29 California Institute of Technology Systems and methods for monitoring characteristics of energy units
US10345384B2 (en) 2016-03-03 2019-07-09 Battelle Energy Alliance, Llc Device, system, and method for measuring internal impedance of a test battery using frequency response
US10656233B2 (en) 2016-04-25 2020-05-19 Dynexus Technology, Inc. Method of calibrating impedance measurements of a battery
CN106199434B (zh) 2016-06-23 2019-12-10 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 电池及电池组的状态检测方法及装置
US10620275B2 (en) * 2016-08-25 2020-04-14 GM Global Technology Operations LLC State estimation of an energy system
WO2018071688A1 (en) * 2016-10-12 2018-04-19 Johnson Controls Technology Company Battery model and control application calibration systems and methods
US10330715B2 (en) 2016-12-11 2019-06-25 Keysight Technologies, Inc. Systems and methods for determining a self-discharge current characteristic of a storage cell
US10992144B2 (en) * 2017-05-17 2021-04-27 Galley Power LLC Battery balancing and current control with bypass circuit for load switch
FR3071105B1 (fr) * 2017-09-13 2019-09-13 Areva Stockage D'energie Methode de suivi in-situ d'une batterie a circulation
KR102194844B1 (ko) * 2017-11-02 2020-12-23 주식회사 엘지화학 배터리 등가 회로 모델의 파라미터 추정 방법, 장치 및 기록매체
KR102416548B1 (ko) * 2018-02-01 2022-07-01 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리를 위한 등가 회로 모델의 파라미터 추정 방법 및 배터리 관리 시스템
CN109871626B (zh) * 2019-02-26 2023-04-07 维沃移动通信有限公司 一种电池性能信息的获取方法及终端设备
US11054481B2 (en) 2019-03-19 2021-07-06 Battelle Energy Alliance, Llc Multispectral impedance determination under dynamic load conditions
KR20200117794A (ko) * 2019-04-05 2020-10-14 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치 및 방법
CN112240977A (zh) * 2019-07-17 2021-01-19 香港中文大学 纳米发电机有效最大能量输出的测量方法及数据处理方法
US11422102B2 (en) 2020-01-10 2022-08-23 Dynexus Technology, Inc. Multispectral impedance measurements across strings of interconnected cells
US11519969B2 (en) 2020-01-29 2022-12-06 Dynexus Technology, Inc. Cross spectral impedance assessment for cell qualification
CN113281614B (zh) * 2021-05-18 2023-05-02 国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司 一种电力电缆宽频阻抗谱测试方法
US20230349979A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-02 Texas Instruments Incorporated Temperature estimation using electrochemical impedance spectroscopy
CN115473319B (zh) * 2022-11-14 2023-04-07 深圳市今朝时代股份有限公司 一种基于超级电容器的储能方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05281310A (ja) * 1992-01-24 1993-10-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 鉛蓄電池の劣化状態検知方法及び劣化状態検知器
JPH10125356A (ja) * 1996-10-23 1998-05-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池の使用方法およびその方法を用いた装置
JPH1132442A (ja) * 1997-07-10 1999-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄電池残容量推定方法及び蓄電池残容量推定システム

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4952862A (en) * 1989-09-29 1990-08-28 At&T Bell Laboratories Apparatus and method for adaptively predicting battery discharge reserve time
FR2689986A1 (fr) * 1992-04-08 1993-10-15 Aerospatiale Simulateur notamment de piles thermiques.
US5633801A (en) * 1995-10-11 1997-05-27 Fluke Corporation Pulse-based impedance measurement instrument
JP3367320B2 (ja) * 1996-02-26 2003-01-14 新神戸電機株式会社 密閉型鉛蓄電池の劣化判定方法及び装置
JPH1020002A (ja) * 1996-06-28 1998-01-23 Japan Storage Battery Co Ltd 電源装置の蓄電池劣化判定方法
JP3564885B2 (ja) * 1996-08-08 2004-09-15 新神戸電機株式会社 密閉型鉛蓄電池を備えた電源装置
US6037777A (en) * 1998-09-11 2000-03-14 Champlin; Keith S. Method and apparatus for determining battery properties from complex impedance/admittance

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05281310A (ja) * 1992-01-24 1993-10-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 鉛蓄電池の劣化状態検知方法及び劣化状態検知器
JPH10125356A (ja) * 1996-10-23 1998-05-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池の使用方法およびその方法を用いた装置
JPH1132442A (ja) * 1997-07-10 1999-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄電池残容量推定方法及び蓄電池残容量推定システム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8378687B2 (en) 2007-10-12 2013-02-19 Fujitsu Limited Method of measuring characteristics regarding safety of battery
JP2012518781A (ja) * 2009-02-24 2012-08-16 エリオン 電気化学デバイスの具合状態の測定方法
US9147913B2 (en) 2009-11-09 2015-09-29 Hitachi, Ltd. Diagnosis system and diagnosis method for lithium ion secondary battery
JP2013527613A (ja) * 2010-05-18 2013-06-27 エスエムエー ソーラー テクノロジー アーゲー 光起電力システム及び装置の接点の診断方法
JP2019220471A (ja) * 2017-03-15 2019-12-26 株式会社東芝 電池安全性評価装置、電池制御装置、電池安全性評価方法、プログラム、制御回路及び蓄電システム
WO2021149482A1 (ja) * 2020-01-20 2021-07-29 東洋システム株式会社 電池性能評価装置、電子機器、充電器および電池性能評価方法
JP2021114427A (ja) * 2020-01-20 2021-08-05 東洋システム株式会社 電池性能評価装置、電子機器、充電器および電池性能評価方法

Also Published As

Publication number Publication date
ATE303601T1 (de) 2005-09-15
KR20000033041A (ko) 2000-06-15
KR100395516B1 (ko) 2003-12-18
EP1153311A1 (en) 2001-11-14
EP1153311B1 (en) 2005-08-31
JP3190313B2 (ja) 2001-07-23
DE69927058D1 (de) 2005-10-06
TW444128B (en) 2001-07-01
WO2000031557A1 (en) 2000-06-02
US6160382A (en) 2000-12-12
DE69927058T2 (de) 2006-03-16
AU4532099A (en) 2000-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3190313B2 (ja) 非線形等価回路モデルを用いた蓄電装置の特性因子数値化方法及びその装置
CA2334404C (en) Method of and apparatus for measuring battery capacity
JP3162346B2 (ja) インピダンススペクトル分析による電池容量測定方法及びその装置
US9851414B2 (en) Energy storage cell impedance measuring apparatus, methods and related systems
JP3162030B2 (ja) パルス電流の電圧応答信号を用いた電池容量測定方法及び電池容量測定装置
Zou et al. State-space model with non-integer order derivatives for lithium-ion battery
JP6991616B2 (ja) 電流パルス法による電池診断装置及び電池診断方法
TW442655B (en) Laplace transform impedance spectrometer and its measurement method
JP2013519893A (ja) 電気化学インピーダンス分光法によるその場での電池の診断方法
EP3317683B1 (en) Energy storage cell impedance measuring apparatus, methods and related systems
CN113383338A (zh) 模拟电池构建方法及模拟电池构建装置
CA2991036C (en) Energy storage cell impedance measuring apparatus, methods and related systems
CN113884935A (zh) 基于锂电池在线电化学阻抗谱测量的soh估算系统和方法
Fan et al. Data-driven identification of lithium-ion batteries: A nonlinear equivalent circuit model with diffusion dynamics
Fan et al. Frequency domain non-linear characterization and analysis of lithium-ion battery electrodes
KR102280292B1 (ko) 폐 배터리 모듈의 임피던스 스펙트럼 측정 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치
JP2012083142A (ja) 二次電池の内部抵抗演算装置
Hill et al. Steady State Frequency Response Utilizing an Enhanced Chirp Test Signal
CN117647747A (zh) 一种储能电池健康状态评价方法、系统、装置及介质
CN117192395A (zh) 一种电池阻抗谱在线监测系统和方法
JP2024507071A (ja) 電気化学システム用のリアルタイム能動的測定方法
Wilson et al. Charge Capacity Characteristics of a Lithium Nickel-Cobalt-Aluminium Oxide Battery at Ultra-Slow Time Scales Show Fractional-Derivative Behavior

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090518

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100518

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110518

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120518

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120518

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130518

Year of fee payment: 12

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees