JP2003121513A - 蓄電池内部抵抗測定方法 - Google Patents

蓄電池内部抵抗測定方法

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JP2003121513A
JP2003121513A JP2001311715A JP2001311715A JP2003121513A JP 2003121513 A JP2003121513 A JP 2003121513A JP 2001311715 A JP2001311715 A JP 2001311715A JP 2001311715 A JP2001311715 A JP 2001311715A JP 2003121513 A JP2003121513 A JP 2003121513A
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internal resistance
storage
storage batteries
voltage
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JP2001311715A
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Kiyoshi Takahashi
高橋  清
Toshihiko Hoshi
俊彦 星
Isao Ichihara
功 市原
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Furukawa Battery Co Ltd
Docomo Engineering Hokkaido Inc
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Furukawa Battery Co Ltd
Docomo Engineering Hokkaido Inc
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷を切り離すことなく、しかも蓄電池から
負荷側への電流の流れ込みを生じることなく、各蓄電池
の内部抵抗を適正に測定することができる信頼性にすぐ
れた蓄電池内部抵抗測定方法を提供する。 【解決手段】 複数の蓄電池のうち、互いに隣接して直
列関係にある蓄電池1a,1bに対し、互いに逆位相の
交流電流Iをそれぞれ供給し、そのときの蓄電池1a,
1bに生じる起電力から蓄電池1a,1bの内部抵抗r
1,r2を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、蓄電池の内部抵
抗を測定する蓄電池内部抵抗測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】蓄電池の内部抵抗の変化は、寿命や残存
容量を知る手段として有効であることが広く知られてい
る。一般に、蓄電池の内部抵抗を測定する手段として、
蓄電池に交流電流を供給し、そのときの蓄電池に生じる
起電力に基づいて蓄電池の内部抵抗を測定する方法があ
る。この測定の一例を図5に示している。
【0003】図5において、1a,1b,…1gはそれ
ぞれ蓄電池(セルとも称す)で、これら蓄電池が直列接
続されて組電池が構成されている。この組電池に定電圧
回路2が接続され、その定電圧回路2に負荷3が接続さ
れている。定電圧回路2は、組電池の電圧を予め定めら
れている一定レベルに調整する。この調整された電圧が
負荷3に供給される。
【0004】蓄電池1aの寿命や残存容量を判定するに
は、蓄電池1aの両端間に交流電源4が接続され、蓄電
池1aに交流電流が供給される。この状態で蓄電池1a
の両端電圧が交流電圧計5で測定される。この測定電圧
は、蓄電池1aが有している本来の電圧と、交流電流が
蓄電池1aに流れることによってその蓄電池1aの内部
抵抗に生じる電圧とを合わせたものに相当する。したが
って、蓄電池1aが有している本来の電圧を交流電圧計
5で予め測定しておくことにより、交流電流が蓄電池1
aに流れた場合に蓄電池1aに生じる起電力(内部抵抗
に生じる電圧)を求めることができ、その起電力から蓄
電池1aの内部抵抗を測定(演算)することができる。
残りの蓄電池1b,…1gについても同様に測定され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ただし、上記のような
従来の測定では、組電池に定電圧回路2や負荷3が接続
されたままであるため、計測用の電流が負荷側に流れ込
んでしまい、適正な測定ができなくなってしまう。これ
は、蓄電池1aに起電力が生じると、蓄電池1aの両端
電圧に変動が生じ、その変動を抑える方向に定電圧回路
2の制御が働くからである。
【0006】適正な測定を行うためには、図6に示すよ
うに、組電池から定電圧回路2および負荷3を切り離す
必要がある。しかしながら、切り離すと、当然ながら、
負荷3の運転が停止してしまうことになる。
【0007】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、負荷を切り離すことなく、し
かも蓄電池から負荷側への電流の流れ込みを生じること
なく、各蓄電池の内部抵抗を適正に測定することができ
る信頼性にすぐれた蓄電池内部抵抗測定方法を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明の蓄
電池内部抵抗測定方法は、複数の蓄電池からなる組電池
に負荷を接続したものにおいて、各蓄電池のうち、互い
に直列接続されている第1および第2の蓄電池に対し、
互いに逆位相の交流電流をそれぞれ供給し、そのときの
各蓄電池に生じる起電力から各蓄電池の内部抵抗を測定
する。
【0009】請求項2に係る発明の蓄電池内部抵抗測定
方法は、請求項1に係る発明において、第1および第2
の蓄電池について限定している。第1および第2の蓄電
池は、1つまたは複数の蓄電池からなる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。
【0011】図1に示すように、複数の蓄電池(セルと
も称す)1a,1b,…1gが直列接続されて組電池が
構成されている。この組電池に定電圧回路2が接続さ
れ、その定電圧回路2に負荷3が接続されている。定電
圧回路2は、組電池の電圧を予め定められている一定レ
ベルに調整する。この調整された電圧が負荷3に供給さ
れる。
【0012】蓄電池1a,1b,…1gの寿命や残存容
量を判定する場合、互いに直列接続されている第1およ
び第2の蓄電池として、蓄電池1aおよび蓄電池1bが
選定される。そして、この蓄電池1a,1bの直列回路
に対し、交流定電流発生回路10が接続される。
【0013】交流定電流発生回路10は、第1の基準電
流源11および第2の基準電流源12を備えている。こ
のうち、基準電流源11が蓄電池1aに接続され、基準
電流源12が蓄電池1bに接続される。基準電流源1
1,12から出力される交流電流Iは、互いに逆位相を
有するもので、レベルは同じである。
【0014】こうして、交流電流Iが蓄電池1a,1b
にそれぞれ流れる状態において、蓄電池1a,1bの両
端電圧がそれぞれ交流電圧計5で測定される。
【0015】交流電圧計5で測定される蓄電池1aの両
端電圧は、交流電流Iが蓄電池1aに流れることによっ
てその蓄電池1aの内部抵抗r1に生じる電圧に相当す
る。したがって、その起電力から蓄電池1aの内部抵抗
r1を測定(演算)することができる。そして、この内
部抵抗r1に基づき、蓄電池1aの寿命や残存容量を判
定することができる。
【0016】交流電圧計5で測定される蓄電池1bの両
端電圧は、交流電流Iが蓄電池1bに流れることによっ
てその蓄電池1bの内部抵抗r2に生じる電圧に相当す
る。したがって、その起電力から蓄電池1bの内部抵抗
r2を測定(演算)することができる。そして、この内
部抵抗r2に基づき、蓄電池1bの寿命や残存容量を判
定することができる。
【0017】交流電流Iが蓄電池1a,1bにそれぞれ
流れる様子を図2と図3に半周期ずつ示している。交流
電流Iのレベルが1A,蓄電池1a,1bの電圧がそれ
ぞれ4V、蓄電池1aの内部抵抗r1が1Ω、蓄電池1
bの内部抵抗1bが1Ωであると仮定すると、図2の半
周期では、蓄電池1aに充電電流Iによる順方向の起電
力(I・r1=1V)が生じ、蓄電池1bに放電電流I
による逆方向の起電力(I・r2=1V)が生じ、蓄電
池1aの両端電圧が5V、蓄電池1bの両端電圧が3V
となる。つまり、蓄電池1a,1bの直列回路の総電圧
は、8Vとなる。図3の半周期では、蓄電池1aに放電
電流Iによる逆方向の起電力(I・r1=1V)が生
じ、蓄電池1bに充電電流Iによる順方向の起電力(I
・r2=1V)が生じ、蓄電池1aの両端電圧が3V、
蓄電池1bの両端電圧が5Vとなる。つまり、蓄電池1
a,1bの直列回路の総電圧は、8Vとなる。
【0018】蓄電池1a,1bの直列回路の本来の総電
圧は8Vであり、これに対し、交流電流Iが供給された
場合の蓄電池1a,1bの直列回路の総電圧も同じ8V
であり、変動は生じない。
【0019】仮に、蓄電池1a,1bの直列回路の総電
圧が変動すると、その変動を抑える方向に定電圧回路2
の制御が機能し、計測用の電流である交流電流Iの一部
が負荷側に流れ込んでしまい、適正な測定が困難とな
る。
【0020】本実施形態によれば、上記のように、蓄電
池1a,1bの直列回路の総電圧に変動が生じないの
で、交流電流Iの一部が負荷側に流れ込んでしまう不具
合を回避することができる。よって、定電圧回路2や負
荷3を切り離すことなく、蓄電池1a,1bの内部抵抗
r1,r2を適正に測定することができる。
【0021】なお、ここまでの説明は蓄電池1a,1b
の内部抵抗r1,r2が同一の場合であり、実際には、
内部抵抗r1,r2に差があるのが普通である。内部抵
抗r1,r2に差があると、交流電流Iが供給された際
の蓄電池1a,1bの直列回路の総電圧に、その内部抵
抗r1,r2の差分に相当する電圧変動が生じてしま
う。これに伴い、交流電流Iの一部が負荷側に流れ込ん
でしまう事態が避けられなくなる。しかしながら、この
場合の電圧変動は、図5で示した従来の測定方法の場合
に比べ、はるかに小さい。よって、交流電流Iの一部が
負荷側に流れ込む量も少なく、従来に比べてはるかに誤
差の少ない内部抵抗測定が可能となる。残りの蓄電池1
c,…1gについても同様に測定される。
【0022】なお、交流定電流発生回路10の具体例と
して、図4に示す交流定電流発生回路20がある。蓄電
池1a,1b,…1lによって組電池が構成されてお
り、その各蓄電池のうち、互いに隣接して直列関係にあ
る第1および第2の蓄電池として、それぞれ3個ずつの
蓄電池が選定される。たとえば、蓄電池1d,1e,1
fが第1の蓄電池、蓄電池1g,1h,1iが第2の蓄
電池として選定される。
【0023】交流定電流発生回路20は、一定レベルの
直流電圧を出力する直流電源21,22と、この直流電
源21,22の合計電圧が印加されるNPN型トランジ
スタ23のコレクタ・エミッタ間とPNP型トランジス
タ24のエミッタ・コレクタ間との直列回路と、このト
ランジスタ23,24の両エミッタに一端が接続された
電流検出用抵抗25と、この電流検出用抵抗25の他端
と直流電源21,22の相互接続点との間に接続された
出力用抵抗26と、上記トランジスタ23,24の両エ
ミッタに負側入力端が接続された差動増幅器(誤差増幅
器)28と、この差動増幅器28の正側入力端と上記電
流検出用抵抗25の他端との間に接続された交流基準電
圧発生器27と、上記第1および第2の蓄電池の直列回
路と並列に接続されたコンデンサ31,32の直列回路
とを備え、上記出力用抵抗26に生じる電圧を上記第1
および第2の蓄電池の相互接続点と上記コンデンサ3
1,32の相互接続点と間に印加する構成となってい
る。この交流定電流発生回路20から上記第1および第
2の蓄電池に、互いに逆位相で且つ同じレベルを有する
交流電流がそれぞれ供給される。
【0024】なお、上記実施形態において、交流電圧計
5による電圧測定から蓄電池の内部抵抗の演算までの一
連の処理を自動で行うシステムを交流定電流発生回路1
0(および20)に付属して設け、一体型の蓄電池内部
抵抗測定装置を構成することも可能である。その他、こ
の発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨
を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【0025】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、負
荷を切り離すことなく、しかも蓄電池から負荷側への電
流の流れ込みを生じることなく、各蓄電池の内部抵抗を
適正に測定することができる信頼性にすぐれた蓄電池内
部抵抗測定方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態の測定方法を示す図。
【図2】同実施形態における交流電流が各蓄電池に流れ
る様子を交流電流の半周期で示す図。
【図3】同実施形態における交流電流が各蓄電池に流れ
る様子を交流電流の別の半周期で示す図。
【図4】同実施形態に関わる交流定電流発生回路の具体
例を示すブロック図。
【図5】従来の測定方法を示す図。
【図6】従来の別の測定方法を示す図。
【符号の説明】
1a,1b,…1l……蓄電池、2…定電圧回路、3…
負荷、4…交流電源、5…交流電圧計、10…交流定電
流発生回路、11…第1の基準電流源、12…第2の基
準電流源、20…交流定電流発生回路
フロントページの続き (72)発明者 高橋 清 栃木県今市市荊沢字上原597 古河電池株 式会社今市事業所内 (72)発明者 星 俊彦 神奈川県横浜市保土ヶ谷区星川2丁目4番 1号 古河電池株式会社内 (72)発明者 市原 功 北海道札幌市豊平区月寒中央通7丁目6番 20号 JA月寒中央ビル ドコモエンジニ アリング北海道株式会社内 Fターム(参考) 2G016 CB06 CC01 CC02 CC05 CD04 CD10 CD14 5H030 AS01 FF41

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の蓄電池からなる組電池に負荷を接
    続したものにおいて、 前記各蓄電池のうち、互いに直列接続されている第1お
    よび第2の蓄電池に対し、互いに逆位相の交流電流をそ
    れぞれ供給し、そのときの各蓄電池に生じる起電力から
    各蓄電池の内部抵抗を測定することを特徴とする蓄電池
    内部抵抗測定方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の蓄電池内部抵抗測定方
    法において、 前記第1および第2の蓄電池は、1つまたは複数の蓄電
    池からなることを特徴とする蓄電池内部抵抗測定方法。
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