JP2018066626A - 二次電池の劣化判定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の劣化程度の判定を行うための内部抵抗の計測において、二次電池の充電具合に影響されることなく、内部抵抗の計測値に基づいて劣化判定を行うことができる二次電池の劣化判定装置及び方法を提供する。
【解決手段】二次電池の劣化判定装置が、二次電池の蓄電電圧を計測する蓄電電圧計測手段と、二次電池の内部抵抗を計測する内部抵抗計測手段と、前記蓄電電圧の計測値を得たときの前記内部抵抗の計測値を、二次電池の劣化判定を行うための基準蓄電電圧における内部抵抗又はその近似値に換算する処理を行って補正内部抵抗を導出する内部抵抗補正手段と、導出された前記補正内部抵抗に応じて二次電池の劣化判定結果を表示する表示手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉛蓄電池等の二次電池の劣化程度を判定するための装置及び方法に関する。

二次電池の劣化判定を行うためのいくつかの方式が知られている。一般的な放電による電池容量試験方式は長時間を要し、作業負担とコストが掛かる。特許文献１では二次電池の充電期間の完了時に劣化診断を行う方法が開示されているが、これも充電時間の後に行うので時間を要する方式である。

二次電池の劣化判定を短時間で行う方式としては、特許文献２、３等のコンダクタンス法によるバッテリテスタがある。

二次電池の劣化判定を短時間でかつより簡易に行う方式としては、特許文献４等の電池の内部抵抗を計測する方式がある。特許文献４の電池良否判別装置では、交流を整流した脈流を、二次電池に印加し、二次電池の端子間電圧に含まれる交流電圧成分の大きさに基づいて、二次電池の劣化程度を含め二次電池の種々の特性についての良否を判断する。これは、端子間電圧の交流電圧成分が、二次電池の内部抵抗を反映しており、二次電池の内部抵抗が劣化の進行とともに増大することを利用している。

特開２０１５−１０４１３８号公報 特開２００５−１４８０５６号公報 特開２００１−１２６７７４号公報 特開２０１１−２１４９３８号公報 特開２０１６−３９７４２号公報

特許文献４の二次電池の内部抵抗の計測により劣化程度を判定する方式では、二次電池を満充電状態とした上で計測する必要がある。従って、例えば車載型二次電池の場合、一定の走行を終えて入庫した後に直ちに内部抵抗の計測を行うことができず、充電装置により満充電状態をした後に計測しなければならない。これは、二次電池の内部抵抗が充電具合によっても変化することによる（例えば特許文献５に記載）。

仮に、充電具合が満充電状態より低下している状態で内部抵抗を計測すると、満充電状態の内部抵抗よりも高い値が計測されるため、実際の劣化程度よりも劣化が進んでいると誤判定することになる。その結果、未だ使用可能な二次電池を交換したり再生処理したりすることになる。

以上の問題点に鑑み本発明は、二次電池の劣化程度の判定を行うための内部抵抗の計測において、二次電池の充電具合に影響されることなく、内部抵抗の計測値に基づいて劣化判定を行うことができる二次電池の劣化判定装置及び方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、本発明は、以下の構成を提供する。なお、括弧内の符号は後述する図面中の符号であり、参考のために付するものである。

・ 本発明による二次電池の劣化判定装置の態様は、二次電池の蓄電電圧を計測する蓄電電圧計測手段と、
二次電池の内部抵抗を計測する内部抵抗計測手段と、
前記蓄電電圧の計測値を得たときの前記内部抵抗の計測値を、二次電池の劣化判定を行うための基準蓄電電圧における内部抵抗又はその近似値に換算する処理を行って補正内部抵抗を導出する内部抵抗補正手段と、
導出された前記補正内部抵抗に基づいて二次電池の劣化判定結果を表示する表示手段と、を有することを特徴とする。
・ 上記態様において、前記内部抵抗補正手段が、前記蓄電電圧の計測値に該当する充電具合と適用すべき補正係数とを対応付けて予め設定したテーブルを有し、前記蓄電電圧の計測値に基づいて前記テーブルを参照して選択した前記補正係数を用いて前記内部抵抗の計測値を換算することが、好適である。
・ 上記態様において、前記内部抵抗補正手段が、前記蓄電電圧の計測値と前記内部抵抗の計測値の相関関係を示す、予め決定された一次関数を用いて、前記内部抵抗の計測値を、基準蓄電電圧における内部抵抗に換算することが、好適である。
・ 上記態様において、前記内部抵抗計測手段が、二次電池の端子間に一極性の変動する電流を印加したときに端子間に生じる交流電圧成分を取得し、前記交流電圧成分の大きさに比例する値を前記内部抵抗の計測値として取得することが、好適である。

・ 本発明による二次電池の劣化判定方法の態様は、二次電池の蓄電電圧を計測する蓄電電圧計測ステップと、
二次電池の内部抵抗を計測する内部抵抗計測ステップと、
前記蓄電電圧の計測値を得たときの前記内部抵抗の計測値を、二次電池の劣化判定を行うための基準蓄電電圧における内部抵抗又はその近似値に換算する処理を行って補正内部抵抗を導出する内部抵抗補正ステップと、
導出された前記補正内部抵抗に応じて二次電池の劣化判定結果を表示する表示ステップと、を有することを特徴とする。

本発明では、二次電池の劣化程度の判定を行うための内部抵抗の計測において、二次電池の充電具合を示す蓄電電圧を計測し、蓄電電圧の計測値に応じて内部抵抗の計測値を補正し、補正された内部抵抗を用いて劣化判定を行う。この結果、二次電池の充電具合による内部抵抗の変動の影響を相殺して、二次電池の内部抵抗に基づいた劣化程度の判定を行うことができる。

図１は、本発明による二次電池の劣化判定装置の一構成例を概略的かつ模式的に示した図である。 図２は、図１に示した劣化判定装置の動作フローの一例である。 図３は、制御部の内部抵抗補正部における補正演算処理の一例を説明するための模式図である。 図４は、制御部の内部抵抗補正部における補正演算処理の別の例を説明するための模式図である。 図５は、制御部の内部抵抗補正部における補正演算処理のさらに別の例を説明するためのグラフである。 図６は、脈流生成部の構成例を示す概略構成図である。 図７は、内部抵抗計測部の構成例を示す概略構成図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明による二次電池の劣化判定装置及び方法の実施形態について説明する。

図１は、本発明による二次電池の劣化判定装置（以下「電池劣化判定装置」と称する）の一構成例を概略的かつ模式的に示した図である。本発明を適用される二次電池は、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッカド充電池、ニッケル水素充電池等である。

電池劣化判定装置１０は、主たる構成要素として、蓄電電圧計測部１、脈流生成部２、内部抵抗計測部３、表示部４、切換部５、及び制御部６を有する。さらに、外部の交流電源ａｃから入力するための端子Ｔ１、Ｔ２と、二次電池Ｂの正極及び負極の両端子と接続される端子Ｔ３、Ｔ４を有する。電池劣化判定装置１０の各構成要素を駆動するための電源は、外部の交流電源ａｃ、二次電池Ｂ、又は図示しない別のバッテリ等から得るように構成してもよい。但し、二次電池Ｂから電源を得る場合は、二次電池Ｂの計測に影響を与えないように構成する。

電池劣化判定装置１０の全体の動作は、制御部６により制御される。制御部６は、マイコン又はＤＳＰ等の演算装置を有し、必要なデータを記憶するための記憶部を備えている。

蓄電電圧計測部１は、二次電池Ｂの蓄電電圧Ｖ_ｘを計測するために設けられている。蓄電電圧Ｖ_ｘにより、二次電池Ｂの充電具合を判別できる。この計測は、二次電池Ｂを開放状態（充電も放電もしていない状態）とし、端子Ｔ３、Ｔ４間に蓄電電圧計測部１のみを接続してその端子間電圧を計測することにより行う。蓄電電圧計測部１は、一般的な直流電圧測定器として構成できる。

脈流生成部２及び内部抵抗計測部３は、二次電池Ｂの内部抵抗を計測するために設けられている。脈流生成部２は、外部の交流電源ａｃを入力され、これを全波整流して脈流Ｖ_ｐを生成する。交流電源ａｃは、例えば１００Ｖ又は２００Ｖの５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの単相交流商用電源である。脈流生成部２の構成例は、後述する図６を参照して説明する。

なお、脈流生成部２により出力される脈流Ｖ_ｐが二次電池Ｂの蓄電電圧以上の所定の電圧を有することにより、その電流が二次電池Ｂを充電することもできる。従って、本発明の電池劣化判定装置１０は、充電器兼用の装置とすることもできる。但し、脈流生成部２を充電器として用いる場合は、電池劣化判定モードとは異なる別の動作モードとして行う。

脈流生成部２の起動停止は、制御部６の脈流起動停止制御部６Ｂからの制御信号ｃ２によりスイッチＳ３を制御することにより行うことができる。

脈流生成部２の出力電流の波形は、好適には単相交流の全波整流波形であるが、これに替えて、パルス電流又は矩形波電流でもよい。一極性（正極性又は負極性のいずれかの振幅のみを有する）であって振幅が周期的に変化する変動電流であれば、内部抵抗の計測及び二次電池Ｂの充電の双方に用いることができる。

内部抵抗計測部３は、脈流生成部２により生成された脈流Ｖ_ｐが二次電池Ｂの端子間に印加されている状態で、二次電池Ｂの端子間電圧の交流成分（以下「交流電圧成分」と称する）を取得する。この交流電圧成分の大きさが、二次電池Ｂの内部抵抗に比例することは公知である。

この交流電圧成分は例えば数ｍＶ程度であるが、内部抵抗計測部３において、例えば数百倍の増幅と整流を行って直流電圧に変換する。内部抵抗計測部３の構成例は、後述する図７を参照して説明する。

内部抵抗計測部３の出力する直流電圧は、二次電池Ｂの内部抵抗に比例している。従って、内部抵抗計測部３の出力値を「内部抵抗の計測値ｒ_ｘ」と称することとする。

内部抵抗計測部３による計測は、蓄電電圧Ｖ_ｘの計測とほぼ同時にかつ瞬時に行われるので、内部抵抗の計測中の脈流Ｖ_ｐの印加により二次電池Ｂが充電されて蓄電電圧Ｖ_ｘが変化してしまう影響は無視できる。

上述した通り、二次電池Ｂの内部抵抗は、二次電池Ｂの劣化程度の判定基準として用いることができる。一方、この内部抵抗は、二次電池Ｂの現時点の充電具合によっても変動する。本発明の電池劣化判定装置では、充電具合に依存することなく劣化程度を判定できるように、二次電池Ｂに充電具合に応じて内部抵抗の計測値ｒ_ｘの補正を行う。この補正は、制御部６において行う。

制御部６は、蓄電電圧計測部１により計測された蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘと、内部抵抗計測部３により計測された内部抵抗の計測値ｒ_ｘを取得する。制御部６は、内部抵抗の計測値ｒ_ｘを補正するための演算処理を行う内部抵抗補正部６Ａを有する。この演算処理では、現時点の充電具合を示す蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘに基づいて内部抵抗の計測値ｒ_ｘを、充電具合に依存しない補正された内部抵抗に換算する。

例えば、一つの蓄電電圧を基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆとして予め設定し、所定の蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘにおいて得られた内部抵抗の計測値ｒ_ｘを、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆにおける内部抵抗又はその近似値に換算する。基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆは、一例として満充電の蓄電電圧とする。以下、補正後の内部抵抗の値を「補正内部抵抗ｒ_ａ」と称する。内部抵抗補正部６Ａにおける補正演算処理の具体例については、後述する図３〜図５を参照して説明する。

内部抵抗補正部６Ａで導出された補正内部抵抗ｒ_ａは、二次電池Ｂの劣化程度の判定基準として用いることができる。制御部６は、補正内部抵抗ｒ_ａに基づいた所定の劣化判定信号ｃ１を表示部４に送る。表示部４は、劣化判定信号ｃ１に基づいて劣化程度を示す指標を表示する。一例として、劣化判定信号ｃ１は、補正内部抵抗に比例する大きさの電圧として生成される。表示部４は、制御部６から受信した電圧に応じて、例えばレベルインジケータ等を駆動して表示を行う。別の例として、制御部６は、補正内部抵抗ｒ_ａの値に基づいて、予め設定された複数の劣化段階と比較して劣化段階を決定し、決定した劣化段階に対応する劣化判定信号ｃ１を表示部４に送信してもよい。表示部４は、アナログ表示、デジタル表示又はこれらの組合せ等、表示器としての多様な構成が可能である。

切換部５は、２つのスイッチＳ１、Ｓ２を内蔵しており、制御部６の切換制御部６Ｃから送られる切換制御信号ｃ３により制御されて次の２つの状態を切り換える。
（i）蓄電電圧計測状態：二次電池Ｂの正極と負極の端子Ｔ３、Ｔ４を蓄電池計測部１と接続した状態
（ii）内部抵抗計測状態：二次電池Ｂの正極と負極の端子Ｔ３、Ｔ４を脈流生成部２及び内部抵抗計測部３と接続した状態

なお図１に示した装置構成は一例である。別の例として、蓄電電圧計測部１、脈流生成部２、内部抵抗計測部３、表示部４、切換部５、制御部６の構成要素のうちの１又は複数を別個の装置として構成し、全体としてシステムとして実施することも可能である。例えば、蓄電電圧計測部１及び表示部４は、既存の装置を用いることもできる。

図２は、図１に示した電池劣化判定装置の動作フローの一例である。例えば、図１には示していないが、所定の計測開始スイッチをオンすることにより、このような動作フローが自動的に実行されるようにしてもよい。制御部６は、このような動作フローを実行するためのプログラムを予め導入されている。

ステップＳ１１において、切換部５により電池端子Ｔ３、Ｔ４を蓄電電圧計測部１に接続し、蓄電電圧計測部１が蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘを得る。

ステップＳ１２において、制御部６が、蓄電電圧計測部１により計測された蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘを取得する。制御部６は、蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘを一時的に記憶部に保存する。

ステップＳ１３において、切換部５により電池端子Ｔ３、Ｔ４を脈流生成部２及び内部抵抗計測部３に接続する。その後、脈流生成部２を起動し、二次電池Ｂに脈流を印加する。

ステップＳ１４において、内部抵抗計測部３が、端子間の交流電圧成分から内部抵抗を計測し、内部抵抗の計測値ｒ_ｘを得る。

ステップＳ１５において、制御部６が、内部抵抗計測部３により計測された内部抵抗の計測値ｒ_ｘを取得する。制御部６は、内部抵抗の計測値ｒ_ｘを一時的に記憶部に保存する。

ステップＳ１６において、制御部６が、蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘに基づき、内部抵抗の計測値ｒ_ｘを補正し、補正内部抵抗ｒ_ａを得る。

ステップＳ１７において、得られた補正内部抵抗ｒ_ａに基づき、二次電池Ｂの劣化程度を示す指標を表示部４において表示させる。

図２のステップＳ１１の計測開始からステップＳ１７の結果表示までの動作フローは、ほぼ瞬時に実行される。なお、図２に示した動作フローは、図１に示した構成の装置を用いた場合について示したものであるが、この動作フローの基本は、電池劣化判定方法のフローとして捉えるべきであり、図１に示した構成の装置においてのみ実施されるものではない。

図３は、制御部６の内部抵抗補正部６Ａにおける補正演算処理の一例を説明するための模式図である。本例は、単セル２Vを６セル直列接続した鉛蓄電池のものである。

内部抵抗補正部６Ａは、充電具合と補正係数ｋを対応付けたテーブルＴ１を予め作成し、記憶している。このようなテーブルＴ１は、対象種の二次電池について、充電具合（蓄電電圧）と内部抵抗の相関関係を予め計測する予備試験を行うことにより作成できる。

本例では、充電具合を９段階に区分し、各区分についてそれぞれ所定の補正係数ｋを設定している。各区分は［％］で示されているが、実際は各区分毎に蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘの所定の範囲が設定されている。例えば充電具合１００％の場合、蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘが１２．４０V以上の範囲とし、例えば充電具合５５％の場合、蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘが１１．９０V以上１２．０５V未満の範囲とする、等である。充電具合１００％の区分はほぼ満充電の状態に相当し、充電具合０％の区分はほぼ放電の状態に相当する。

本例では、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆを１２．４６Vとしている。基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆとは、二次電池の劣化判定を行うための基準とする蓄電電圧の意味である。蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘを得たときの内部抵抗の計測値ｒ_ｘを、対応する補正係数ｋを用いて補正することにより、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆにおける内部抵抗に換算されるように、補正係数ｋが設定されている。換算された内部抵抗が補正内部抵抗ｒ_ａである。本例では、この換算は、内部抵抗の計測値ｒ_ｘを補正係数ｋで除算する（ｒ_ｘ／ｋ）ことにより行われる。

蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘが、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆと等しい"１２．４６V"のときは、補正係数ｋが"１"に設定されているので、内部抵抗の計測値ｒ_ｘ（＝６．６０mΩ）を補正係数ｋ（＝１．００）で除算した補正内部抵抗ｒ_ａは"６．６０mΩ"である。この例では、換算した補正内部抵抗ｒ_ａが、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆにおける内部抵抗と一致する。

蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘが"１１．９８V"のときは、充電具合５５％の区分に含まれる。充電具合５５％の区分の補正係数ｋは"１．２６"である。この場合、内部抵抗の計測値ｒ_ｘは"８．３２mΩ"であるから、補正内部抵抗ｒ_ａは"８．３２／１．２６＝６．６０"により算出され、補正内部抵抗は"６．６０mΩ"となる。この例でも、換算した補正内部抵抗ｒ_ａが、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆにおける内部抵抗と一致する。

テーブルＴ１では、充電具合が低い区分になるほど、補正係数ｋの値が大きくなるように設定されている。これは、充電具合が低いほど、内部抵抗の計測値ｒ_ｘが大きくなるためである。

図３に示した計測値は、換算後の補正内部抵抗ｒ_ａが、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆにおける内部抵抗に一致する例のみを挙げているが。実際の計測値には，当然これら以外の値も含まれる。ここで、図示していない例を挙げる。充電具合１００％の区分に含まれる蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘが"１２．４０V"のとき、内部抵抗の計測値ｒ_ｘが"６．７５mΩ"であった場合、補正係数ｋが"１"であるので補正内部抵抗ｒ_ａは"６．７５mΩ"となる。また、充電具合５５％の区分に含まれる蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘが"１１．９３V"のとき、内部抵抗の計測値ｒ_ｘが"８．６０mΩ"であった場合、補正係数ｋが"１．２６"であるので補正内部抵抗ｒａは"６．８２mΩ"となる。

このように、補正内部抵抗ｒ_ａは、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆにおける内部抵抗の値に常に一致するとは限らずその近似値となる場合もある。これは、充電具合の各区分が所定の範囲をもって設定されているためである。充電具合の区分が細かく設定されるほど、補正内部抵抗ｒ_ａのばらつきの範囲は小さくなる。しかしながら、本発明の目的とする二次電池の劣化判定は、精確な劣化状況を知るためのものではなく、大きな誤差のない信頼性のある目安を知ることであるので、充電具合の区分を過度に細かく設定する意義は薄いといえる。

補正内部抵抗ｒ_ａが得られたならば、この値に基づいて二次電池の劣化程度を判定することができる。補正内部抵抗ｒ_ａの値は、そのまま劣化程度を反映しているともいえる。従って、補正内部抵抗ｒ_ａに比例する電圧を生成し、劣化判定信号として表示部に送信してもよい。

別の例では、二次電池の劣化程度を複数の段階（例えば３段階、４段階等）に分け、劣化程度の各段階を補正内部抵抗ｒ_ａと対応付けたテーブル（図示せず）を予め作成し、記憶しておく。補正内部抵抗ｒ_ａが得られたならば、このテーブルを参照して劣化程度の段階を判定し、判定結果に基づいた電圧を生成し、劣化判定信号として表示部に送信してもよい。

図４は、制御部６の内部抵抗補正部６Ａにおける補正演算処理の別の例を説明するための模式図である。この例は、図３と同じ鉛蓄電池の例であり、図３の変形例でもある。

本例では、充電具合の９区分を３区分毎にまとめて補正係数ｋを設定している。実質的には、充電具合の区分を３段階で設定していることになる。

本例においても、図３の例と同じく基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆは１２．４６Vとしているが、補正係数ｋとして１．００は採用していない。従って、蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘが基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆと同じ"１２．４６V"であっても、補正係数ｋが"１．０４"であるため、補正内部抵抗ｒ_ａが"６．３０mΩ"となり、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆにおける内部抵抗からずれた近似値になる、という現象が起きる。また、充電具合の区分が３段階であるので、図３の例に比べて補正内部抵抗ｒ_ａのばらつきは大きくなる。しかしながら、全体としては、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆにおける内部抵抗を中心として上下の所定の範囲でのばらつきとなっている。従って、補正内部抵抗ｒ_ａに基づいて劣化判定を行うことに支障は無い。

図５は、制御部６の内部抵抗補正部６Ａにおける補正演算処理のさらに別の例を説明するためのグラフである。

内部抵抗補正部６Ａは、図５（ａ）に示すような充電具合（蓄電電圧）と内部抵抗の相関関係を示す一次関数を予め決定し、記憶している。このような一次関数は、対象種の二次電池について、充電具合（蓄電電圧）と内部抵抗の相関関係を予め計測する予備試験を行うことにより決定できる。なお、図５（ａ）では、分かり易いように一次関数の傾きａを正で示すために、ｘ軸の蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘの高低を逆方向（右側が低電圧）で示している。蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘと内部抵抗の計測値ｒ_ｘの相関関係を示す一次関数が決定されていることは、その傾きａと切片が決定されていることを意味する。

内部抵抗補正部６Ａは、蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘと内部抵抗の計測値ｒ_ｘを取得すると、次式を用いて補正を行う。
補正内部抵抗：ｒ_ａ＝ｒ_ｘ−Δｒ_ｘ＝ｒ_ｘ−ａ（Ｖ_ｒｅｆ−Ｖ_ｘ）

上式により、内部抵抗の計測値ｒ_ｘが、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆにおける内部抵抗である補正内部抵抗ｒ_ａに換算される。これは、図５（ａ）の一次関数のグラフでは、計測点であるＱ点の内部抵抗ｒ_ｘから、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆであるＰ点の内部抵抗ｒ_ａに移行されることを意味する。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の一次関数を基に得られた補正内部抵抗ｒ_ａを用いて、二次電池の劣化判定を行う一例を模式的に示している。図５（ｂ）のｘ軸は二次電池の劣化程度を、ｙ軸は内部抵抗を示す。本例では、二次電池の劣化程度と、基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆにおける内部抵抗（補正内部抵抗ｒ_ａ）は、実線で示す一次関数の相関関係がある。この相関関係を基に、補正内部抵抗ｒ_ａから二次電池の劣化程度を正しく判定することができる。劣化判定結果は、図３及び図４で示した方式と同様に表示部４において表示する。

なお、図５（ｂ）に点線で示す一次関数のグラフは、蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘのときの内部抵抗の計測値ｒ_ｘを換算しないまま用いた場合の劣化程度の判定を仮想したものである。この場合、実際の劣化程度よりも、劣化が進んでいると誤って判定されることになる。

図３〜図５に示した内部抵抗補正部６Ａの構成例以外にも、蓄電電圧の計測値Ｖ_ｘに応じて内部抵抗の計測値ｒ_ｘを補正する方式は、多様に考えられる。

上述した例では、劣化判定を行うための基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆを満充電の蓄電電圧としたが、満充電以外の蓄電電圧を基準蓄電電圧Ｖ_ｒｅｆとしてもよい。また、図３、図４の例では、内部抵抗の計測値ｒ_ｘを補正係数ｋで除算する補正例を示したが、これは補正係数１／ｋを乗算することと同じ処理であり、演算方法は除算に限られないことは自明である。

上述した例では、マイコン又はＤＳＰで構成された制御部において、主としてデジタル処理により内部抵抗の計測値ｒ_ｘの補正を行ったが、同じ処理を、全て又は一部においてアナログ回路により行うことも可能である。

図６（ａ）は、図１に例示した本装置における脈流生成部２の構成例を概略的に示している。交流電源ａｃの出力した正弦波波形の交流は、本装置の端子Ｔ１、Ｔ２に入力される。入力された交流は、整流部２Ａの交流入力端子に入力される。整流部２Ａは、例えばブリッジ整流回路であるがこれに限られない。また、全波整流回路が好ましいが半波整流回路でもよい。整流部２Ａの正極出力端と負極出力端の間に整流電圧Ｖrecが出力される。ここでは、整流電圧Ｖrecの波形は全波整流波形とする。交流電源ａｃが単相交流の場合、整流電圧Ｖrecの周波数は交流電源ａｃの周波数の２倍となる。

整流部２Ａの正極出力端と負極出力端に出力された整流電圧Ｖrecは、次段の力率改善部２Ｂに入力される。本例では、力率改善部２Ｂは絶縁型フライバックコンバータとして構成されている。力率改善部２Ｂはこれに限られず、絶縁型フォワードコンバータでもよく、非絶縁型の昇圧チョッパ又は降圧チョッパでもよい。入力電圧と同じ正弦波で同位相の電流を出力する力率改善機能を有するスイッチングコンバータであれば、いずれの構成も採用できる。共通する構成として、いずれもＰＷＭ制御のためのスイッチング素子Ｑを有する。整流電圧Ｖrecの波形はトランスＴの一次側でＰＷＭ制御によりチョッピングされ、トランスＴの二次側のコンデンサＣ２１により包絡線の形状に均され、正弦波の電流波形が得られる。図６（ｂ）は、脈流生成部２により出力される脈流Ｖ_ｐの波形例を示している。

図７は、図１に例示した本装置における内部抵抗計測部３の構成例を概略的に示している。内部抵抗計測部３は、図６に示した脈流生成部２により生成された脈流Ｖ_ｐを印加されている二次電池Ｂの端子間電圧を入力される。この端子間電圧は、直流成分と交流成分を含む。

内部抵抗計測部３の入力段である交流成分抽出部３Ａにおいて、交流電圧成分ｖ_ｒｘのみを取り出す。例えば、コンデンサＣ３１により直流成分をカットする。別の例としてトランスを介して交流電圧成分ｖ_ｒｘを取り出してもよい。交流電圧成分ｖ_ｒｘは、例えば数mV程度の場合もあり、必要に応じて増幅する。図示の例ではＯＰアンプ３２を有する増幅部３Ｂにおいて、例えば数百倍の増幅を行い、増幅された交流電圧成分ｖ_ｒｘ’を得る。さらに、増幅後の交流電圧成分ｖ_ｒｘ’の大きさを評価し易いように、直流変換部３Ｃにおいて交流を直流に変換する。直流変換部３Ｃは、図示の例では倍電圧整流回路３３により構成し、整流と同時に更なる増幅も行っている。このようにして、内部抵抗計測部３から、直流電圧として内部抵抗の計測値ｒ_ｘが出力される。内部抵抗の計測値ｒ_ｘは制御部６に送信される。

なお、内部抵抗計測部３の構成は、交流電圧成分の抽出、増幅及び直流変換の機能を有するものであれば、任意の構成とすることができる。

１ 蓄電電圧計測部
２ 脈流生成部（充電器）
３ 内部抵抗計測部
４ 表示部
５ 切換部
６ 制御部
６Ａ 内部抵抗補正部
６Ｂ 脈流起動停止制御部
６Ｃ 切換制御部

Claims (5)

1. 二次電池の蓄電電圧を計測する蓄電電圧計測手段と、
   二次電池の内部抵抗を計測する内部抵抗計測手段と、
   前記蓄電電圧の計測値を得たときの前記内部抵抗の計測値を、二次電池の劣化判定を行うための基準蓄電電圧における内部抵抗又はその近似値に換算する処理を行って補正内部抵抗を導出する内部抵抗補正手段と、
   導出された前記補正内部抵抗に基づいて二次電池の劣化判定結果を表示する表示手段と、を有することを特徴とする
   二次電池の劣化判定装置。
2. 前記内部抵抗補正手段が、前記蓄電電圧の計測値に該当する充電具合と適用すべき補正係数とを対応付けて予め設定したテーブルを有し、前記蓄電電圧の計測値に基づいて前記テーブルを参照して選択した前記補正係数を用いて前記内部抵抗の計測値を換算することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の劣化判定装置。
3. 前記内部抵抗補正手段が、前記蓄電電圧の計測値と前記内部抵抗の計測値の相関関係を示す、予め決定された一次関数を用いて、前記内部抵抗の計測値を、基準蓄電電圧における内部抵抗に換算することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の劣化判定装置。
4. 前記内部抵抗計測手段が、二次電池の端子間に一極性の変動する電流を印加したときに端子間に生じる交流電圧成分を取得し、前記交流電圧成分の大きさに比例する値を前記内部抵抗の計測値として取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池の劣化判定装置。
5. 二次電池の蓄電電圧を計測する蓄電電圧計測ステップと、
   二次電池の内部抵抗を計測する内部抵抗計測ステップと、
   前記蓄電電圧の計測値を得たときの前記内部抵抗の計測値を、二次電池の劣化判定を行うための基準蓄電電圧における内部抵抗又はその近似値に換算する処理を行って補正内部抵抗を導出する内部抵抗補正ステップと、
   導出された前記補正内部抵抗に応じて二次電池の劣化判定結果を表示する表示ステップと、を有することを特徴とする
   二次電池の劣化判定方法。

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