JP2001351696A - 二次電池の充放電装置 - Google Patents
二次電池の充放電装置Info
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- JP2001351696A JP2001351696A JP2000165423A JP2000165423A JP2001351696A JP 2001351696 A JP2001351696 A JP 2001351696A JP 2000165423 A JP2000165423 A JP 2000165423A JP 2000165423 A JP2000165423 A JP 2000165423A JP 2001351696 A JP2001351696 A JP 2001351696A
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- Secondary Cells (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 充放電動作中に検出ノイズ等の影響を受けず
に、二次電池の内部抵抗を推定し、かつ、二次電池の良
否判定や劣化診断を有効に実行することにある。 【解決手段】 二次電池２１の充電放電中に充電あるい
は放電電流を所定の振幅と周波数で周期的に変動させる
手段１２１と、二次電池の端子電圧検出手段１２３と、
端子電圧検出値から充電あるいは放電電流の変動量に対
応した電圧変動量を演算する手段１２６とを設け、電圧
変動量演算手段の出力から二次電池の内部抵抗７を推定
する。また、推定した内部抵抗が所定の上下限値１３２
を超えたとき異常と判定する。ここで、電圧変動量演算
手段は、二次電池の端子電圧検出値と端子電圧平均値と
の偏差を演算する偏差演算部１２７と、偏差演算部の出
力を積分演算する積分演算部とから構成し、積分演算部
の出力を端子電圧平均値とし、二次電池の端子電圧検出
値と端子電圧平均値との偏差から充電あるいは放電電流
の変動量に対応した電圧変動量を演算する。
に、二次電池の内部抵抗を推定し、かつ、二次電池の良
否判定や劣化診断を有効に実行することにある。 【解決手段】 二次電池２１の充電放電中に充電あるい
は放電電流を所定の振幅と周波数で周期的に変動させる
手段１２１と、二次電池の端子電圧検出手段１２３と、
端子電圧検出値から充電あるいは放電電流の変動量に対
応した電圧変動量を演算する手段１２６とを設け、電圧
変動量演算手段の出力から二次電池の内部抵抗７を推定
する。また、推定した内部抵抗が所定の上下限値１３２
を超えたとき異常と判定する。ここで、電圧変動量演算
手段は、二次電池の端子電圧検出値と端子電圧平均値と
の偏差を演算する偏差演算部１２７と、偏差演算部の出
力を積分演算する積分演算部とから構成し、積分演算部
の出力を端子電圧平均値とし、二次電池の端子電圧検出
値と端子電圧平均値との偏差から充電あるいは放電電流
の変動量に対応した電圧変動量を演算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の充放電
装置に係り、特に、製造後の二次電池の内部抵抗を推定
する充放電及び製造後の二次電池の良否判定や実運転中
の二次電池の劣化診断の技術に関する。
装置に係り、特に、製造後の二次電池の内部抵抗を推定
する充放電及び製造後の二次電池の良否判定や実運転中
の二次電池の劣化診断の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、組み立て製造後の二次電池の特性
を測定する手段として、交流インピーダンス測定法が知
られている。この方法では、二次電池の正極と負極の間
に数ｋＨｚの交流電圧を印加し、そのとき流れる交流電
流の大きさから二次電池の交流インピーダンスを測定す
る。ここで、一般に、二次電池の等価回路は図３のよう
に表せる。ここで、Ｔｐは二次電池の正極端子、Ｔｎは
負極端子である。抵抗Ｒ１は二次電池の内部配線抵抗、
抵抗Ｒ３は二次電池の電解液または電解質の抵抗成分、
Ｅｂは二次電池の内部電圧、抵抗Ｒ２と静電容量Ｃ１は
正極端子部のインピーダンス成分、抵抗Ｒ４と静電容量
Ｃ２は負極端子部のインピーダンス成分をそれぞれ表
す。交流インピーダンス測定法では、この等価回路で示
される各部インピーダンスの合成値を測定する。交流イ
ンピーダンス測定法では、充放電電流を流さない状態で
二次電池の交流インピーダンス成分を測定できるため、
二次電池の内部電圧の影響を受けることなく、精度よく
交流インピーダンス成分を測定できる。しかし、交流イ
ンピーダンス測定法は、専用の測定器が必要となり、ま
た、特に、充放電電流を流した状態におけるインピーダ
ンス測定が難しい、という問題点がある。そこで、専用
の測定器を必要とせず、かつ、二次電池の充放電中にオ
ンラインで二次電池の内部抵抗成分を測定する方法とし
て、特開平７−２４０２３５号公報あるいは特開平１０
−２１４６４３号公報に記載されているように、充電時
に充電電流を短時間だけ変化させ、そのときの二次電池
端子電圧の変化量から内部抵抗を演算する方法が知られ
ている。これらは、充放電電流の変化により発生する二
次電池の内部電圧降下の変化を二次電池の端子電圧の変
化として測定する。ここで、二次電池の内部電圧は充電
あるいは放電電流により変化するが、内部抵抗の演算時
は内部電圧の変化が十分小さい範囲で実行する。
を測定する手段として、交流インピーダンス測定法が知
られている。この方法では、二次電池の正極と負極の間
に数ｋＨｚの交流電圧を印加し、そのとき流れる交流電
流の大きさから二次電池の交流インピーダンスを測定す
る。ここで、一般に、二次電池の等価回路は図３のよう
に表せる。ここで、Ｔｐは二次電池の正極端子、Ｔｎは
負極端子である。抵抗Ｒ１は二次電池の内部配線抵抗、
抵抗Ｒ３は二次電池の電解液または電解質の抵抗成分、
Ｅｂは二次電池の内部電圧、抵抗Ｒ２と静電容量Ｃ１は
正極端子部のインピーダンス成分、抵抗Ｒ４と静電容量
Ｃ２は負極端子部のインピーダンス成分をそれぞれ表
す。交流インピーダンス測定法では、この等価回路で示
される各部インピーダンスの合成値を測定する。交流イ
ンピーダンス測定法では、充放電電流を流さない状態で
二次電池の交流インピーダンス成分を測定できるため、
二次電池の内部電圧の影響を受けることなく、精度よく
交流インピーダンス成分を測定できる。しかし、交流イ
ンピーダンス測定法は、専用の測定器が必要となり、ま
た、特に、充放電電流を流した状態におけるインピーダ
ンス測定が難しい、という問題点がある。そこで、専用
の測定器を必要とせず、かつ、二次電池の充放電中にオ
ンラインで二次電池の内部抵抗成分を測定する方法とし
て、特開平７−２４０２３５号公報あるいは特開平１０
−２１４６４３号公報に記載されているように、充電時
に充電電流を短時間だけ変化させ、そのときの二次電池
端子電圧の変化量から内部抵抗を演算する方法が知られ
ている。これらは、充放電電流の変化により発生する二
次電池の内部電圧降下の変化を二次電池の端子電圧の変
化として測定する。ここで、二次電池の内部電圧は充電
あるいは放電電流により変化するが、内部抵抗の演算時
は内部電圧の変化が十分小さい範囲で実行する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような方法は、二
次電池の内部抵抗成分を精度よく演算することができる
が、充電電流を所定値だけ変化させたときのみ抵抗成分
を演算するため、電流を変化させた時点で電池の端子電
圧の検出値に測定ノイズが重畳した場合、内部抵抗の演
算結果を正しく得られない。
次電池の内部抵抗成分を精度よく演算することができる
が、充電電流を所定値だけ変化させたときのみ抵抗成分
を演算するため、電流を変化させた時点で電池の端子電
圧の検出値に測定ノイズが重畳した場合、内部抵抗の演
算結果を正しく得られない。
【０００４】本発明の課題は、充放電動作中に検出ノイ
ズ等の影響を受けずに、二次電池の内部抵抗を推定する
二次電池の充放電装置を提供することにある。また、本
発明の他の課題は、推定した二次電池の内部抵抗値を用
いて組み立て後の二次電池の良否判定や充放電運転中の
二次電池の劣化診断を有効に実行することにある。
ズ等の影響を受けずに、二次電池の内部抵抗を推定する
二次電池の充放電装置を提供することにある。また、本
発明の他の課題は、推定した二次電池の内部抵抗値を用
いて組み立て後の二次電池の良否判定や充放電運転中の
二次電池の劣化診断を有効に実行することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、二次電池の充電あるいは放電中に充電電流あるいは
放電電流を所定の振幅と周波数で周期的に変動させる手
段と、二次電池の端子電圧を検出する手段と、二次電池
の端子電圧検出値から充電あるいは放電電流の変動量に
対応した電圧変動量を演算する手段とを設け、電圧変動
量演算手段の出力から二次電池の内部抵抗を推定する。
また、二次電池の充電あるいは放電中に充電電流あるい
は放電電流を所定の振幅と周波数で周期的に変動させる
手段と、二次電池の端子電圧を検出する手段と、二次電
池の端子電圧検出値から充電あるいは放電電流の変動量
に対応した電圧変動量と内部電圧を演算する電圧変動量
および内部電圧演算手段とを設け、電圧変動量および内
部電圧演算手段の出力から二次電池の内部抵抗を推定す
る。また、二次電池の内部抵抗による電圧降下量を演算
する手段と、前記演算手段の出力から二次電池の内部抵
抗の大きさを推定する手段とを設け、内部抵抗の推定値
が所定の上限設定値または下限設定値を超えたとき、当
該二次電池を不良として検出する。
め、二次電池の充電あるいは放電中に充電電流あるいは
放電電流を所定の振幅と周波数で周期的に変動させる手
段と、二次電池の端子電圧を検出する手段と、二次電池
の端子電圧検出値から充電あるいは放電電流の変動量に
対応した電圧変動量を演算する手段とを設け、電圧変動
量演算手段の出力から二次電池の内部抵抗を推定する。
また、二次電池の充電あるいは放電中に充電電流あるい
は放電電流を所定の振幅と周波数で周期的に変動させる
手段と、二次電池の端子電圧を検出する手段と、二次電
池の端子電圧検出値から充電あるいは放電電流の変動量
に対応した電圧変動量と内部電圧を演算する電圧変動量
および内部電圧演算手段とを設け、電圧変動量および内
部電圧演算手段の出力から二次電池の内部抵抗を推定す
る。また、二次電池の内部抵抗による電圧降下量を演算
する手段と、前記演算手段の出力から二次電池の内部抵
抗の大きさを推定する手段とを設け、内部抵抗の推定値
が所定の上限設定値または下限設定値を超えたとき、当
該二次電池を不良として検出する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明による二次電池の充放
電装置の第１の実施形態を示す。本実施形態では、組み
立て後の二次電池を単電池毎に初充放電する場合につい
て説明する。図１において、１が二次電池の充放電装
置、２が二次電池の装着部、２１が一個の二次電池を表
す。充放電装置１は、充電あるいは放電電流を二次電池
２１に供給するための電源部１１と充放電制御部１２と
から構成される。充放電制御部１２では、シャント抵抗
器１３の電圧を取り込み、電流検出部１２３で充放電電
流値として検出する。電流制御部１２４は、充放電電流
の検出値と充放電電流の設定値３とを取り込み、充放電
電流を制御する。ここで、充放電電流の指令値は、外部
から与えられる電流設定値３と変動量設定値４によって
与えられる振幅の電流変動を発生する変動量発生部１２
１の出力の和として与えられる。一方、充放電中の二次
電池端子電圧は、二次電池２１の端子から電圧検出部１
２５で検出する。端子電圧検出値は、電圧変動量演算部
１２６において充放電電流の変動量発生部１２１で与え
られる電流変動量に対応した電圧を演算する。電圧変動
演算部１２６は、偏差演算部１２７と誤差積分演算部１
２８により構成される。ここで、誤差積分の出力は、端
子電圧検出値との誤差がゼロに近づくように制御させる
ので、誤差積分演算部１２８の出力は端子電圧の平均値
に漸近的に一致する。ここで、誤差積分のゲインを大き
くすることにより応答は速くなるが、一方で端子電圧に
含まれる電圧変動分の影響を受けた出力となる。偏差演
算部１２７では端子電圧検出値と誤差積分演算部１２８
の出力（すなわち、端子電圧平均値）の差を演算するた
め、この出力は電圧変動量と漸近的に一致する。演算さ
れた二次電池端子電圧の変動量を用いて内部抵抗演算部
１２９により、二次電池の内部抵抗の推定値７を出力す
る。内部抵抗演算部１２９は、入力された電圧変動量の
絶対値を演算するための絶対値化回路１３０およびその
平均値を演算するための平均値化回路１３１により構成
される。このとき、端子電圧の変動量の大きさは、充放
電電流の変動量の大きさと二次電池の内部抵抗値の積に
対応する。従って、電流変動量を一定値に設定すること
により、端子電圧変動量の大きさに比例した値として二
次電池内部抵抗の推定値を演算できる。また、演算され
た内部抵抗推定値７は、外部から設定する内部抵抗の上
限設定値５より大きくなった場合、あるいは、内部抵抗
の下限設定値６より小さくなった場合、これを上下限値
判定部１３２により検出して、異常判別出力８を出力す
る。ここで、二次電池の内部抵抗がその上限設定値より
大きくなる異常として、電池の構造上の異常あるいは電
池の劣化による直流抵抗成分の増加がある。また、二次
電池の内部抵抗が二次抵抗の下限値より小さくなる異常
として、二次電池の内部短絡等がある。
用いて説明する。図１は、本発明による二次電池の充放
電装置の第１の実施形態を示す。本実施形態では、組み
立て後の二次電池を単電池毎に初充放電する場合につい
て説明する。図１において、１が二次電池の充放電装
置、２が二次電池の装着部、２１が一個の二次電池を表
す。充放電装置１は、充電あるいは放電電流を二次電池
２１に供給するための電源部１１と充放電制御部１２と
から構成される。充放電制御部１２では、シャント抵抗
器１３の電圧を取り込み、電流検出部１２３で充放電電
流値として検出する。電流制御部１２４は、充放電電流
の検出値と充放電電流の設定値３とを取り込み、充放電
電流を制御する。ここで、充放電電流の指令値は、外部
から与えられる電流設定値３と変動量設定値４によって
与えられる振幅の電流変動を発生する変動量発生部１２
１の出力の和として与えられる。一方、充放電中の二次
電池端子電圧は、二次電池２１の端子から電圧検出部１
２５で検出する。端子電圧検出値は、電圧変動量演算部
１２６において充放電電流の変動量発生部１２１で与え
られる電流変動量に対応した電圧を演算する。電圧変動
演算部１２６は、偏差演算部１２７と誤差積分演算部１
２８により構成される。ここで、誤差積分の出力は、端
子電圧検出値との誤差がゼロに近づくように制御させる
ので、誤差積分演算部１２８の出力は端子電圧の平均値
に漸近的に一致する。ここで、誤差積分のゲインを大き
くすることにより応答は速くなるが、一方で端子電圧に
含まれる電圧変動分の影響を受けた出力となる。偏差演
算部１２７では端子電圧検出値と誤差積分演算部１２８
の出力（すなわち、端子電圧平均値）の差を演算するた
め、この出力は電圧変動量と漸近的に一致する。演算さ
れた二次電池端子電圧の変動量を用いて内部抵抗演算部
１２９により、二次電池の内部抵抗の推定値７を出力す
る。内部抵抗演算部１２９は、入力された電圧変動量の
絶対値を演算するための絶対値化回路１３０およびその
平均値を演算するための平均値化回路１３１により構成
される。このとき、端子電圧の変動量の大きさは、充放
電電流の変動量の大きさと二次電池の内部抵抗値の積に
対応する。従って、電流変動量を一定値に設定すること
により、端子電圧変動量の大きさに比例した値として二
次電池内部抵抗の推定値を演算できる。また、演算され
た内部抵抗推定値７は、外部から設定する内部抵抗の上
限設定値５より大きくなった場合、あるいは、内部抵抗
の下限設定値６より小さくなった場合、これを上下限値
判定部１３２により検出して、異常判別出力８を出力す
る。ここで、二次電池の内部抵抗がその上限設定値より
大きくなる異常として、電池の構造上の異常あるいは電
池の劣化による直流抵抗成分の増加がある。また、二次
電池の内部抵抗が二次抵抗の下限値より小さくなる異常
として、二次電池の内部短絡等がある。
【０００７】次に、このときの充電時の動作波形を図２
に示す。図２（ａ）に、充電電流の変動量の波形を示
す。所定の周期で振幅ΔＩbで正負の値に矩形波状に変
化させる。周期は数１０ｍｓから数ｓの範囲に設定す
る。ここで、周期を数１０ｍｓより短く設定すると、充
放電電流が変動分に追従して変化しなかったり、あるい
は、二次電池のインダクタンスや静電容量の影響を受け
て内部抵抗を正しく推定できないなどの問題がある。ま
た、周期を長くしすぎると、内部抵抗を推定する演算回
路の応答が遅くなってしまうという問題点がある。い
ま、充電電流設定値をＩbcとしたとき、実際の充電電流
Ｉbは図２（ｂ）となる。このとき、二次電池の端子電
圧は、図２（ｃ）に示すように、充電電流の変動に対応
して変化する（時間０からｔ1は初期状態、時間ｔ1から
ｔ2は定常状態を示す。）。このとき、二次電池の平均
値の大きさは、その初期値から漸近的に二次電池端子電
圧の平均値に漸近する。ここで、平均値は充電電流の変
動周期より十分長い時定数で電池端子電圧を平均化す
る。この結果、二次電池の端子電圧の検出値から二次電
池の平均電圧を引き算した結果は、充放電電流の変化量
に対応した電圧降下量となる。この波形を図２（ｄ）に
示す。この電圧降下量は、充電電流の変化量の大きさに
対応した二次電池の内部抵抗による電圧降下量を表して
いる。これにより、二次電圧の内部抵抗の推定値は、図
２（ｅ）のように、漸近的に定常状態となり、二次電池
の定常状態での内部抵抗を演算できる。いま、時間ｔ2
において、二次電池の異常により、二次電池の内部抵抗
成分が増加した場合を示す。図２（ｂ）に示す充電電流
のとき、二次電池の端子電圧は二次電池の内部抗成分の
増加に伴い、全体に増加する。ここで、電池端子電圧の
大きさが増加すると同時に、充電電流の変化分に対応し
た端子電圧の変化分も増大する。従って、図２（ｃ）に
示すように、端子電圧が増加する。電流の変化量ΔＩb
を一定としたとき、図２（ｄ）に示すように、内部抵抗
成分の大きさの変化を電池端子電圧の変化量から演算で
きる。これにより、内部抵抗の異常を検出して異常検出
信号を出力する。
に示す。図２（ａ）に、充電電流の変動量の波形を示
す。所定の周期で振幅ΔＩbで正負の値に矩形波状に変
化させる。周期は数１０ｍｓから数ｓの範囲に設定す
る。ここで、周期を数１０ｍｓより短く設定すると、充
放電電流が変動分に追従して変化しなかったり、あるい
は、二次電池のインダクタンスや静電容量の影響を受け
て内部抵抗を正しく推定できないなどの問題がある。ま
た、周期を長くしすぎると、内部抵抗を推定する演算回
路の応答が遅くなってしまうという問題点がある。い
ま、充電電流設定値をＩbcとしたとき、実際の充電電流
Ｉbは図２（ｂ）となる。このとき、二次電池の端子電
圧は、図２（ｃ）に示すように、充電電流の変動に対応
して変化する（時間０からｔ1は初期状態、時間ｔ1から
ｔ2は定常状態を示す。）。このとき、二次電池の平均
値の大きさは、その初期値から漸近的に二次電池端子電
圧の平均値に漸近する。ここで、平均値は充電電流の変
動周期より十分長い時定数で電池端子電圧を平均化す
る。この結果、二次電池の端子電圧の検出値から二次電
池の平均電圧を引き算した結果は、充放電電流の変化量
に対応した電圧降下量となる。この波形を図２（ｄ）に
示す。この電圧降下量は、充電電流の変化量の大きさに
対応した二次電池の内部抵抗による電圧降下量を表して
いる。これにより、二次電圧の内部抵抗の推定値は、図
２（ｅ）のように、漸近的に定常状態となり、二次電池
の定常状態での内部抵抗を演算できる。いま、時間ｔ2
において、二次電池の異常により、二次電池の内部抵抗
成分が増加した場合を示す。図２（ｂ）に示す充電電流
のとき、二次電池の端子電圧は二次電池の内部抗成分の
増加に伴い、全体に増加する。ここで、電池端子電圧の
大きさが増加すると同時に、充電電流の変化分に対応し
た端子電圧の変化分も増大する。従って、図２（ｃ）に
示すように、端子電圧が増加する。電流の変化量ΔＩb
を一定としたとき、図２（ｄ）に示すように、内部抵抗
成分の大きさの変化を電池端子電圧の変化量から演算で
きる。これにより、内部抵抗の異常を検出して異常検出
信号を出力する。
【０００８】以上述べたように、本実施形態では、充放
電電流を所定の振幅と周波数で周期的に繰返し変動させ
ることにより、それに伴う端子電圧の変動量を精度よく
演算することができる。そして、端子電圧の変動量は、
充放電電流の変動量と二次電池の内部抵抗の積として与
えられるため、充放電電流の変動量を所定の一定値に設
定することにより、端子電圧の変動量の大きさにより内
部抵抗の大きさを推定できる。また、推定した内部抵抗
の大きさが所定の抵抗値に対して大きくずれた場合は、
当該二次電池の不良あるいは劣化状態として検出でき
る。このように、本実施形態によれば、充電あるいは放
電中の状態で二次電池の内部抵抗成分を漸近的に推定で
きるため、交流インピーダンス測定器のような特別な測
定器を用いることなく、充放電動作中に検出ノイズ等の
影響を受けずに、組み立て後の二次電池の内部抵抗を演
算することができる。また、この内部抵抗の推定結果に
より、電池の異常の有無を判別できると共に、実運転状
態での内部抵抗成分をオンラインで演算することによ
り、電池の劣化状態を判別することができる。また、本
実施形態では、内部抵抗推定のため、端子電圧検出値と
端子電圧平均値との誤差積分による方法を用いているた
め、簡単な演算で電圧変動量を演算できるという特徴が
ある。
電電流を所定の振幅と周波数で周期的に繰返し変動させ
ることにより、それに伴う端子電圧の変動量を精度よく
演算することができる。そして、端子電圧の変動量は、
充放電電流の変動量と二次電池の内部抵抗の積として与
えられるため、充放電電流の変動量を所定の一定値に設
定することにより、端子電圧の変動量の大きさにより内
部抵抗の大きさを推定できる。また、推定した内部抵抗
の大きさが所定の抵抗値に対して大きくずれた場合は、
当該二次電池の不良あるいは劣化状態として検出でき
る。このように、本実施形態によれば、充電あるいは放
電中の状態で二次電池の内部抵抗成分を漸近的に推定で
きるため、交流インピーダンス測定器のような特別な測
定器を用いることなく、充放電動作中に検出ノイズ等の
影響を受けずに、組み立て後の二次電池の内部抵抗を演
算することができる。また、この内部抵抗の推定結果に
より、電池の異常の有無を判別できると共に、実運転状
態での内部抵抗成分をオンラインで演算することによ
り、電池の劣化状態を判別することができる。また、本
実施形態では、内部抵抗推定のため、端子電圧検出値と
端子電圧平均値との誤差積分による方法を用いているた
め、簡単な演算で電圧変動量を演算できるという特徴が
ある。
【０００９】図４は、本発明による第２の実施形態を示
す。図１に示す第１の実施形態の構成と異なるところ
は、充放電制御部１２に設けた電圧変動量演算部１３３
の構成にある。本実施形態では、電圧検出部１２５より
検出される端子電圧検出値を平均値演算部１３４により
平均化する。一方、偏差演算部１３５において端子電圧
検出値と端子電圧平均値との偏差を演算する。平均値演
算部１３４において、端子電圧変動周期より十分長い時
定数で平均化処理を実行することにより、電圧変動分を
除去できる。これにより、電流変動量に対応した端子電
圧変動量を演算できる。本実施形態によれば、平均値演
算部１３４の初期値を適切に設定することにより、第１
の実施形態での誤差積分の場合と同様に、電流変動量に
対応した電圧変動成分を演算できるという特徴があり、
組み立て後の二次電池の内部抵抗を演算することができ
る。
す。図１に示す第１の実施形態の構成と異なるところ
は、充放電制御部１２に設けた電圧変動量演算部１３３
の構成にある。本実施形態では、電圧検出部１２５より
検出される端子電圧検出値を平均値演算部１３４により
平均化する。一方、偏差演算部１３５において端子電圧
検出値と端子電圧平均値との偏差を演算する。平均値演
算部１３４において、端子電圧変動周期より十分長い時
定数で平均化処理を実行することにより、電圧変動分を
除去できる。これにより、電流変動量に対応した端子電
圧変動量を演算できる。本実施形態によれば、平均値演
算部１３４の初期値を適切に設定することにより、第１
の実施形態での誤差積分の場合と同様に、電流変動量に
対応した電圧変動成分を演算できるという特徴があり、
組み立て後の二次電池の内部抵抗を演算することができ
る。
【００１０】図５は、本発明による第３の実施形態を示
す。図１に示す第１の実施形態と異なるところは、充放
電制御部１２に設けた電圧変動量および内部電圧演算部
１３６の構成にある。電圧変動量および内部電圧演算部
１３６において減算演算部１３８で端子電圧検出値から
電流設定値３による電圧降下量を減算する。ここで、電
流設定値３による電圧降下量は、演算された内部抵抗推
定値７に電流設定値３に係数１４２を付して乗算器１３
７により乗算して求める。減算演算部１３８の出力は、
二次電池の内部電圧に電流設定値３による電圧降下量が
重畳した値となる。従って、偏差演算部１３９、誤差積
分演算部１４０において、第１の実施形態と同様に、平
均値と変動量とを分離することにより、平均値は二次電
池内部電圧の推定値１４１として、また、変動量は端子
電圧変動量として演算できる。これにより、電圧変動量
および内部電圧演算部１３６の出力として、電圧変動量
に加えて内部電圧推定値１４１を演算することができ
る。
す。図１に示す第１の実施形態と異なるところは、充放
電制御部１２に設けた電圧変動量および内部電圧演算部
１３６の構成にある。電圧変動量および内部電圧演算部
１３６において減算演算部１３８で端子電圧検出値から
電流設定値３による電圧降下量を減算する。ここで、電
流設定値３による電圧降下量は、演算された内部抵抗推
定値７に電流設定値３に係数１４２を付して乗算器１３
７により乗算して求める。減算演算部１３８の出力は、
二次電池の内部電圧に電流設定値３による電圧降下量が
重畳した値となる。従って、偏差演算部１３９、誤差積
分演算部１４０において、第１の実施形態と同様に、平
均値と変動量とを分離することにより、平均値は二次電
池内部電圧の推定値１４１として、また、変動量は端子
電圧変動量として演算できる。これにより、電圧変動量
および内部電圧演算部１３６の出力として、電圧変動量
に加えて内部電圧推定値１４１を演算することができ
る。
【００１１】このときの充電時の動作波形を図６に示
す。図６（ａ）、（ｂ）は図２と同じ波形を示す。ここ
で、図６（ｃ）に示すように、二次電池の端子電圧は、
内部電圧と内部抵抗による電圧降下分との和で表せる。
いま、図５の電圧変動量および内部電圧演算部１３６に
おいて減算演算部１３８により端子電圧検出値から電流
設定値３による電圧降下量を減算する。電流設定値３に
よる電圧降下推定値を図６（ｄ）としたとき、減算演算
部１３８の演算結果は、図６（ｅ）に示す波形となる。
この演算結果は、内部電圧推定値と電流変動分による電
圧降下推定値との和となっており、図５に示す偏差演算
部１３９、誤差積分演算部１４０により、両者を分離す
る。これにより、図６（ｅ）に示した内部電圧推定値に
加えて、図６（ｆ）に示す電流変動分による電圧降下推
定値が求まる。図６には示さないが、図６（ｆ）の波形
を平均化することにより、第１の実施形態と同様に、二
次電池の内部抵抗の推定値を漸近的に推定できる。以上
述べたように、本実施形態によれば、二次電池の内部抵
抗と内部電圧とを同時に漸近的に演算することができる
ため、内部抵抗と内部電圧とを個別に演算する場合に比
べ、簡単な演算で、かつ、精度よく内部抵抗と内部電圧
の推定値を演算できるという利点がある。
す。図６（ａ）、（ｂ）は図２と同じ波形を示す。ここ
で、図６（ｃ）に示すように、二次電池の端子電圧は、
内部電圧と内部抵抗による電圧降下分との和で表せる。
いま、図５の電圧変動量および内部電圧演算部１３６に
おいて減算演算部１３８により端子電圧検出値から電流
設定値３による電圧降下量を減算する。電流設定値３に
よる電圧降下推定値を図６（ｄ）としたとき、減算演算
部１３８の演算結果は、図６（ｅ）に示す波形となる。
この演算結果は、内部電圧推定値と電流変動分による電
圧降下推定値との和となっており、図５に示す偏差演算
部１３９、誤差積分演算部１４０により、両者を分離す
る。これにより、図６（ｅ）に示した内部電圧推定値に
加えて、図６（ｆ）に示す電流変動分による電圧降下推
定値が求まる。図６には示さないが、図６（ｆ）の波形
を平均化することにより、第１の実施形態と同様に、二
次電池の内部抵抗の推定値を漸近的に推定できる。以上
述べたように、本実施形態によれば、二次電池の内部抵
抗と内部電圧とを同時に漸近的に演算することができる
ため、内部抵抗と内部電圧とを個別に演算する場合に比
べ、簡単な演算で、かつ、精度よく内部抵抗と内部電圧
の推定値を演算できるという利点がある。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
充放電電流を所定の振幅と周波数で周期的に繰返し変動
させることにより、それに伴う二次電池の端子電圧の変
動量を精度よく演算できるため、交流インピーダンス測
定器のような特別な測定器を用いることなく、充放電動
作中に検出ノイズ等の影響を受けずに、組み立て後の二
次電池の内部抵抗を正確に演算、推定することができ
る。また、この内部抵抗の推定結果により、二次電池の
不良の有無を速やかに検出でき、これにより組み立て後
の二次電池の検査時間を短縮することができる。さら
に、実運転状態での内部抵抗成分をオンラインで演算す
ることにより、電池の劣化状態を判別することができ
る。また、内部抵抗推定のため、二次電池の端子電圧検
出値と端子電圧平均値との誤差積分による方法を用いる
ので、簡単な演算で電圧変動量を演算し、精度よく二次
電池の内部抵抗の推定値を演算することができる。ま
た、二次電池の端子電圧検出値を平均化することによ
り、電流変動量に対応した端子電圧変動量を簡単に演算
し、精度よく二次電池の内部抵抗の推定値を演算するこ
とができる。また、二次電池の内部抵抗と内部電圧とを
同時に漸近的に演算することができるため、内部抵抗と
内部電圧とを個別に演算する場合に比べ、簡単な演算
で、かつ、精度よく内部抵抗と内部電圧の推定値を演算
することができる。
充放電電流を所定の振幅と周波数で周期的に繰返し変動
させることにより、それに伴う二次電池の端子電圧の変
動量を精度よく演算できるため、交流インピーダンス測
定器のような特別な測定器を用いることなく、充放電動
作中に検出ノイズ等の影響を受けずに、組み立て後の二
次電池の内部抵抗を正確に演算、推定することができ
る。また、この内部抵抗の推定結果により、二次電池の
不良の有無を速やかに検出でき、これにより組み立て後
の二次電池の検査時間を短縮することができる。さら
に、実運転状態での内部抵抗成分をオンラインで演算す
ることにより、電池の劣化状態を判別することができ
る。また、内部抵抗推定のため、二次電池の端子電圧検
出値と端子電圧平均値との誤差積分による方法を用いる
ので、簡単な演算で電圧変動量を演算し、精度よく二次
電池の内部抵抗の推定値を演算することができる。ま
た、二次電池の端子電圧検出値を平均化することによ
り、電流変動量に対応した端子電圧変動量を簡単に演算
し、精度よく二次電池の内部抵抗の推定値を演算するこ
とができる。また、二次電池の内部抵抗と内部電圧とを
同時に漸近的に演算することができるため、内部抵抗と
内部電圧とを個別に演算する場合に比べ、簡単な演算
で、かつ、精度よく内部抵抗と内部電圧の推定値を演算
することができる。
【図１】本発明による二次電池の充放電装置の第１の実
施形態
施形態
【図２】第１の実施形態の動作波形図
【図３】二次電池の等価回路
【図４】本発明による第２の実施形態
【図５】本発明による第３の実施形態
【図６】第３の実施形態の動作波形図
１…充放電装置、１１…電源部、１２…充放電制御部、
２１…二次電池、１２１電流変動発生部、１２６…電圧
変動演算部、１２８…誤差積分演算部、１２９…内部抵
抗演算部、１３２…上下限値判定部、１３３…電圧変動
量演算部、１３４…平均値演算部、１３６…内部抵抗お
よび内部電圧演算部、１３８…減算演算部、１４０…誤
差積分演算部
２１…二次電池、１２１電流変動発生部、１２６…電圧
変動演算部、１２８…誤差積分演算部、１２９…内部抵
抗演算部、１３２…上下限値判定部、１３３…電圧変動
量演算部、１３４…平均値演算部、１３６…内部抵抗お
よび内部電圧演算部、１３８…減算演算部、１４０…誤
差積分演算部
Claims (6)
- 【請求項１】 二次電池を単電池または組電池の状態で
充放電する二次電池の充放電装置において、前記二次電
池の充電あるいは放電中に充電電流あるいは放電電流を
所定の振幅と周波数で周期的に変動させる手段と、前記
二次電池の端子電圧を検出する手段と、前記二次電池の
端子電圧検出値から充電あるいは放電電流の変動量に対
応した電圧変動量を演算する手段とを設け、前記電圧変
動量演算手段の出力から前記二次電池の内部抵抗を推定
することを特徴とする二次電池の充放電装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記電圧変動量演算
手段は、前記二次電池の端子電圧検出値と端子電圧平均
値との偏差を演算する手段と、前記偏差演算手段の出力
を積分演算する手段とから構成し、前記積分演算手段の
出力を端子電圧平均値とし、前記二次電池の端子電圧検
出値と前記端子電圧平均値との偏差から充電あるいは放
電電流の変動量に対応した電圧変動量を演算することを
特徴とする二次電池の充放電装置。 - 【請求項３】 請求項１において、前記電圧変動量演算
手段は、前記二次電池の端子電圧検出値から端子電圧平
均値を演算する手段と、前記端子電圧検出値と前記端子
電圧平均値の演算結果の偏差を演算する手段とから構成
し、前記偏差から充電あるいは放電電流の変動量に対応
した電圧変動量を演算することを特徴とする二次電池の
充放電装置。 - 【請求項４】 二次電池を単電池または組電池の状態で
充放電する二次電池の充放電装置において、前記二次電
池の充電あるいは放電中に充電電流あるいは放電電流を
所定の振幅と周波数で周期的に変動させる手段と、前記
二次電池の端子電圧を検出する手段と、前記二次電池の
端子電圧検出値から充電あるいは放電電流の変動量に対
応した電圧変動量と内部電圧を演算する電圧変動量およ
び内部電圧演算手段とを設け、前記電圧変動量および内
部電圧演算手段の出力から前記二次電池の内部抵抗を推
定することを特徴とする二次電池の充放電装置。 - 【請求項５】 請求項４において、前記電圧変動量およ
び内部電圧演算手段は、前記端子電圧検出値から電流設
定値による電圧降下量を減算し、前記内部電圧に電流設
定値による電圧降下量を重畳した重畳電圧値を求める手
段と、前記重畳電圧値と前記重畳電圧平均値との偏差を
演算する手段と、前記偏差演算手段の出力を積分演算す
る手段とから構成し、前記積分演算手段の出力を前記重
畳電圧平均値とすると共に、前記二次電池の内部電圧の
推定値とし、前記二次電池の重畳電圧値と重畳電圧平均
値との偏差から充電あるいは放電電流の変動量に対応し
た電圧変動量を演算することを特徴とする二次電池の充
放電装置。 - 【請求項６】 請求項１から請求項５のいずれかにおい
て、前記二次電池の内部抵抗による電圧降下量を演算す
る手段と、前記演算手段の出力から二次電池の内部抵抗
の大きさを推定する手段とを設け、前記内部抵抗の推定
値が所定の上限設定値または下限設定値を超えたとき、
当該二次電池を不良または異常として検出することを特
徴とする二次電池の充放電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000165423A JP2001351696A (ja) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | 二次電池の充放電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000165423A JP2001351696A (ja) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | 二次電池の充放電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001351696A true JP2001351696A (ja) | 2001-12-21 |
Family
ID=18668893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000165423A Pending JP2001351696A (ja) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | 二次電池の充放電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001351696A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004038439A1 (ja) * | 2002-10-24 | 2004-05-06 | B-Best, Inc. | 蓄電池診断装置 |
| JP2004152755A (ja) * | 2002-10-11 | 2004-05-27 | Canon Inc | 二次電池の内部抵抗検知方法、内部抵抗検知装置、内部抵抗検知プログラム及び該プログラムを収めた媒体 |
| JP2009097878A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Fujitsu Ltd | 電池の測定方法及び電池の製造方法 |
| CN102893169A (zh) * | 2010-11-16 | 2013-01-23 | 古河电气工业株式会社 | 蓄电设备的状态检测方法及其装置 |
| CN103261898A (zh) * | 2010-12-10 | 2013-08-21 | 日产自动车株式会社 | 层叠电池的内阻测量装置 |
| CN103323779A (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-25 | 株式会社电装 | 可再充电电池的估计充电量计算器 |
| WO2014137082A1 (ko) * | 2013-03-04 | 2014-09-12 | 주식회사 엘지화학 | 혼합 양극재를 포함하는 이차 전지의 출력 추정 장치 및 방법 |
| JP2020041917A (ja) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | プライムアースＥｖエナジー株式会社 | 電池状態測定方法及び電池状態測定装置 |
| JP2021139656A (ja) * | 2020-03-02 | 2021-09-16 | 株式会社デンソー | 制御装置 |
-
2000
- 2000-06-02 JP JP2000165423A patent/JP2001351696A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004152755A (ja) * | 2002-10-11 | 2004-05-27 | Canon Inc | 二次電池の内部抵抗検知方法、内部抵抗検知装置、内部抵抗検知プログラム及び該プログラムを収めた媒体 |
| WO2004038439A1 (ja) * | 2002-10-24 | 2004-05-06 | B-Best, Inc. | 蓄電池診断装置 |
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| US8378687B2 (en) | 2007-10-12 | 2013-02-19 | Fujitsu Limited | Method of measuring characteristics regarding safety of battery |
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| KR101453035B1 (ko) | 2013-03-04 | 2014-10-22 | 주식회사 엘지화학 | 혼합 양극재를 포함하는 이차 전지의 출력 추정 장치 및 방법 |
| CN104769767A (zh) * | 2013-03-04 | 2015-07-08 | 株式会社Lg化学 | 用于估计包含混合正极材料的二次电池的功率的设备和方法 |
| US9213069B2 (en) | 2013-03-04 | 2015-12-15 | Lg Chem, Ltd. | Apparatus of estimating power of secondary battery including blended cathode material and method thereof |
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| JP2020041917A (ja) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | プライムアースＥｖエナジー株式会社 | 電池状態測定方法及び電池状態測定装置 |
| JP7058201B2 (ja) | 2018-09-11 | 2022-04-21 | プライムアースＥｖエナジー株式会社 | 電池状態測定方法及び電池状態測定装置 |
| JP2021139656A (ja) * | 2020-03-02 | 2021-09-16 | 株式会社デンソー | 制御装置 |
| JP7302508B2 (ja) | 2020-03-02 | 2023-07-04 | 株式会社デンソー | 制御装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040325 |