JP2015197363A - 電池状態判定方法及び電池状態判定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二次電池におけるメモリ効果の有無を判定する方法として、まず、二次電池における抵抗拡散領域に対応する周波数の複素インピーダンスを取得する。また、取得された複素インピーダンスの周波数ごとの位相を算出する。そして、算出された複素インピーダンスの位相のうち、二次電池における抵抗拡散領域に対応する周波数における位相が位相閾値以下であるときに、二次電池にメモリ効果が生じていると判定する。
【選択図】図4
Description
上記方法によれば、判定対象となる二次電池の抵抗拡散領域に対応する周波数の複素インピーダンスの位相を、メモリ効果を生じていない二次電池における同一の周波数の複素インピーダンスの位相に基づき設定された位相閾値と比較することにより、二次電池におけるメモリ効果の有無を判定するようにした。これにより、メモリ効果の有無を容易に判定する構成を実現できる。
メモリ効果を生じた二次電池は、0.01Hz〜0.1Hzの周波数帯における複素インピーダンスの変化が顕著となる。そこで、上記方法では、判定対象の二次電池における0.01Hz〜0.1Hzの複素インピーダンスを取得し、該取得した複素インピーダンスに基づき二次電池におけるメモリ効果の有無を判定するようにした。これにより、メモリ効果の有無をより高精度に判定することができる。
上記方法によれば、長期間に亘って使用したときにメモリ効果が比較的生じやすい二次電池であるニッケル水素蓄電池についてメモリ効果の有無を判定することにより、使用済みのニッケル水素蓄電池を適正に再利用することができる。
図1に示すように、電池状態判定システム10は、車載用のリチウムイオン電池やニッケル水素蓄電池等の二次電池Mにおけるメモリ効果の有無を判定するシステムであって、測定装置11と、電池状態判定装置12とを備えている。なお、本実施の形態では、比較的メモリ効果の生じやすいニッケル水素蓄電池を二次電池Mとして、以下説明する。
Z=Zreal+jZimg…(1)
電池状態判定装置12は、CPU(Central Processing Unit)12a、ROM(Read Only Memory)12b及びRAM(Random Access Memory)12cを有している。
θ=tan−1(Zimg/Zreal)…(2)
ROM12bは、二次電池Mにおけるメモリ効果の有無の判定に用いられるプログラムを格納している。また、ROM12bは、判定対象となる二次電池Mに対して実験等を通じて設定された測定周波数F及び位相閾値θxを格納している。この場合、測定周波数F及び位相閾値θxは、リチウムイオン電池やニッケル水素蓄電池等の二次電池の種別ごと(本実施の形態では、ニッケル水素蓄電池)に異なる値が設定されている。そして、CPU12aは、二次電池Mにおけるメモリ効果の有無を判定する際には、判定対象となる二次電池Mの種別に応じた測定周波数F及び位相閾値θxをROM12bから適宜読み出して設定する。
G=|Z|=√(Zimg2+Zreal2)…(3)
また、二次電池Mにおける複素インピーダンスZの周波数帯のうち低周波領域となる抵抗拡散領域は、物質拡散が関与したインピーダンスが表れた領域であって、0.01Hz〜0.1Hzの範囲に含まれる。
まず、図4に示すように、CPU12aは、測定装置11のSOC調整部11aに制御信号を送信することにより、二次電池MのSOCを調整する(ステップS10)。この場合、SOC調整部11aは、位相閾値θxを設定する際の基準となった二次電池のSOCの値となるまで二次電池Mの充電又は放電を行う。
本願の発明者は、二次電池Mにおける抵抗拡散領域に対応する周波数の複素インピーダンスZの位相θが二次電池Mにおけるメモリ効果の有無に応じて顕著に変化することを見出している。そこで、本実施の形態では、メモリ効果を生じている二次電池M及びメモリ効果を生じていない二次電池Mにおける複素インピーダンスZの位相θの周波数応答の変化を予め測定するとともに、この測定結果に基づき二次電池Mにおけるメモリ効果の有無を判定する際の基準となる位相閾値θxを予め設定している。そして、判定対象となる二次電池Mから取得した抵抗拡散領域に対応する周波数の複素インピーダンスZの位相θの値が予め設定した位相閾値θx以下であるか否かを判定することにより、二次電池Mにおけるメモリ効果の有無を判定している。そのため、使用済みの二次電池Mの中からメモリ効果が生じずに劣化の度合いが比較的低い二次電池Mが選別されることにより、使用済みの二次電池Mの再利用が適正に行われる。
(1)二次電池Mにおける複素インピーダンスZの抵抗拡散領域は、複素インピーダンスZの周波数応答のうち低周波数側に表れる部分であって、メモリ効果を生じた二次電池Mは抵抗拡散領域に対応する周波数の複素インピーダンスZの位相θがメモリ効果を生じていない二次電池Mよりも小さくなる。そこで、判定対象の二次電池Mにおける抵抗拡散領域に対応する周波数の複素インピーダンスZの位相θを取得し、該取得した複素インピーダンスZの位相θに基づき二次電池Mにおけるメモリ効果の有無を判定するようにした。これにより、メモリ効果の有無を容易に判定することができる。
・上記実施の形態では、メモリ効果を生じている二次電池Mにおける抵抗拡散領域に対応する周波数の複素インピーダンスZの位相θと、メモリ効果を生じていない二次電池Mにおける抵抗拡散領域に対応する周波数の複素インピーダンスZの位相θとの間となる位相を位相閾値θxとして設定した。ただし、メモリ効果を生じていない二次電池Mにおける抵抗拡散領域に対応する周波数の複素インピーダンスZの位相θが予め求まっているのであれば、この位相θよりも少しだけ小さい値を位相閾値θxとして設定してもよい。
Claims (6)
- 二次電池におけるメモリ効果の有無を電池状態判定装置を用いて判定する電池状態判定方法であって、
前記電池状態判定装置が、
前記二次電池における抵抗拡散領域に対応する周波数の複素インピーダンスを取得するインピーダンス取得工程と、
前記インピーダンス取得工程において取得された複素インピーダンスの周波数ごとの位相を算出する位相算出工程と、
前記位相算出工程において算出された複素インピーダンスの位相のうち、前記二次電池における抵抗拡散領域に対応する周波数での位相が所定の閾値以下であるときに、前記二次電池にメモリ効果が生じていると判定する判定工程と
を実行することを特徴とする電池状態判定方法。 - 前記判定工程では、前記位相算出工程において算出された複素インピーダンスの位相のうち、前記二次電池における抵抗拡散領域に対応する周波数の範囲内に前記閾値以下となる位相が含まれるときに、前記二次電池にメモリ効果が生じていると判定する請求項1に記載の電池状態判定方法。
- 前記閾値は、メモリ効果を生じていない二次電池における抵抗拡散領域に対応する周波数の複素インピーダンスの位相に基づき設定される請求項1又は請求項2に記載の電池状態判定方法。
- 前記二次電池における抵抗拡散領域に対応する複素インピーダンスの周波数の範囲が0.01Hz〜0.1Hzである請求項1〜3の何れか一項に記載の電池状態判定方法。
- 前記二次電池がニッケル水素蓄電池である請求項1〜4の何れか一項に記載の電池状態判定方法。
- 二次電池におけるメモリ効果の有無を判定する電池状態判定装置であって、
前記二次電池における抵抗拡散領域に対応する周波数の複素インピーダンスを取得するインピーダンス取得部と、
前記インピーダンス取得部が取得した複素インピーダンスの周波数ごとの位相を算出する位相算出部と、
前記位相算出部が算出した複素インピーダンスの位相のうち、前記二次電池における抵抗拡散領域に対応する周波数における位相が所定の閾値以下であるときに、前記二次電池にメモリ効果が生じていると判定する判定部と
を備えることを特徴とする電池状態判定装置。
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