JP2023008978A - インピーダンス測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】 インピーダンス測定の精度の向上を図ることができるインピーダンス測定システムを提供すること。【解決手段】 インピーダンス測定システム１は、一測定対象に測定交流電流ｉ１を供給してインピーダンスを測定するするマスター側測定器１０と、他の測定対象のインピーダンスを測定するスレーブ側測定器２０とを有し、マスター側測定器１０は、測定交流電流を供給する定電流源１１と、一測定対象の電圧を検出して、試料のインピーダンスを出力する電圧検出部１３とを有する。測定交流電流の位相と同位相でスレーブ側測定器２０に対して同期検波させて、定電流源１１からの測定交流電流ｉ１と、スレーブ側測定器２０を構成するスレーブ側電圧計２３で検出された電圧とに基づいて、他の測定対象のインピーダンスが算出される。【選択図】 図１

Description

本発明は、インピーダンス測定システムに関するものである。

電気回路を構成する素子がもつ内部インピーダンスを測定する方法として、測定対象である試料に交流信号を与えてその電気応答を測定する交流インピーダンス測定法（以下の特許文献１参照）がある。この方法では、試料がもつ抵抗成分、キャパシタンス成分、インダクタンス成分の大きさを調べることができる。また、それらの成分が試料内でどのような等価回路を構成しているか、あるいは、その等価回路のパラメータを求めることができる。

図５（ａ），（ｂ）を参照して、従来における複数のインピーダンス測定装置を有するインピーダンス測定システム１００，２００について説明する。図５（ａ）は、一のインピーダンス測定装置１０１の構成（左図）および測定されたインピーダンス及び真値を比較表示したグラフ(右図)であり、（ｂ）は他のインピーダンス測定装置２０１の構成（左図）および測定されたインピーダンス及び真値を比較表示したグラフ（右図）である。

以下、具体的に、インピーダンス測定装置１０１，２０１で一の試料のインピーダンスと他の試料のインピーダンスを測定する方法を説明する。図５（ａ）の左図に示すように、インピーダンス測定装置１０１内では、定電流源１０２からの測定交流電流ｉ_１が内部抵抗ｒ１に印加され、内部抵抗ｒ１の両端に発生する電圧ｖ１が検出され、一の試料のインピーダンスが測定される。一方、図５（ｂ）の左図に示すように、インピーダンス測定装置２０１では、定電流源２０２からの測定交流電流ｉ_２が内部抵抗ｒ２に印加され、内部抵抗ｒ２の両端に発生する電圧ｖ２が検出され、他の試料のインピーダンスが測定される。

特開２０１９－８６４７４号

ところで、図５（ａ）の右図に示すように、測定された内部抵抗ｒ１_Ａと真値ｒ１とを比較すると両者は一致せずに所定の誤差が生じていることがわかる。また、図５(ｂ)の右図に示すように、測定された内部抵抗ｒ２_Ａと真値ｒ２とを比較すると両者は一致せずに所定の誤差が生じていることがわかる。

また、インピーダンス測定装置１０１，２０１の定電流源からの測定交流電流により発生する磁束が電圧計の経路内に交差すると、電磁誘導により起電力が発生して測定誤差の要因となる。また、近傍に金属があるとインピーダンス測定装置１０１，２０１の電磁誘導によって生じる渦電流に起因する誘導電圧も発生して測定誤差の要因となる。解決手段のひとつとして、複数のインピーダンス測定器の測定電流の位相を逆位相にして同期をとる方法がある。この方法では、発生する磁束を互いに打ち消し合うことで電磁誘導の影響を低減させている。

しかし、ｒ１_Ｂ、ｒ２_Ｂは測定交流電流ｉ_１と測定交流電流ｉ_２の周波数が異なる場合における周波数誤差に起因する測定値（抵抗）であるが、周波数のうねりが生じていることがわかる。このうねりは測定値の変動（測定誤差）を招き、インピーダンス測定の精度を低下させる。

そこで本発明の課題は、複数のインピーダンス測定装置を用いて行われるインピーダンス測定において、インピーダンス測定の精度の向上を図ることができるインピーダンス測定システムを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係るインピーダンス測定システムの一側面は、一測定対象に所定の周波数の測定交流電流を供給して前記一測定対象のインピーダンスを測定するマスター側インピーダンス測定器と、他の測定対象のインピーダンスを測定するスレーブ側インピーダンス測定器とを有するインピーダンス測定システムであって、マスター側インピーダンス測定器は、測定交流電流を供給する測定交流源と、一測定対象の両端に発生する電圧を検出して、一測定対象のインピーダンスを出力するマスター側電圧検出部とを有し、測定交流電流の位相と同位相で前記スレーブ側インピーダンス測定器に対して同期検波させて、少なくとも測定交流源からの測定交流電流と、スレーブ側インピーダンス測定器を構成するスレーブ側電圧検出部で検出された電圧とに基づいて、他の測定対象のインピーダンスが算出されることを特徴とする。

また、本発明のインピーダンス測定システムの他の側面は、一測定対象の内部抵抗と他の測定対象の内部抵抗とが直列に接続され、また測定対象に流れる電流の向きが互いに逆方向になるように配置されて、測定対象と測定交流源との間、または測定対象と測定交流源と電流検出部との間で電流経路が形成され、測定交流源からの測定交流電流が、一測定対象の内部抵抗および他の測定対象の内部抵抗に印加されることを特徴とする。

また、本発明のインピーダンス測定システムの他の側面は、測定交流源と前記一測定対象の内部抵抗とを接続する第１の電流計測線と、測定交流源と他の測定対象の内部抵抗とを接続する第２の電流計測線とが互いに近接して配置され、一測定対象と他の測定対象が近接して配置されていることを特徴とする。

また、本発明のインピーダンス測定システムの他の側面は、他の測定対象が単一であった場合に、第２の電流計測線は、測定交流源と他の測定対象の内部抵抗とを接続し、第１の電流計測線と第２の電流計測線とが互いに近接して配置され、一測定対象と単一の他の測定対象が近接して配置されていることを特徴とする。

本発明のインピーダンス測定システムの他の側面は、他の測定対象が複数あった場合に、第２の電流計測線は、測定交流源と複数の他の測定対象の内の最後段にある他の測定対象の内部抵抗とを接続し、第１の電流計測線と第２の電流計測線とが互いに近接して配置され、一測定対象と複数の他の測定対象が互いに近接して配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、インピーダンス測定の精度の向上を図ることができるインピーダンス測定システムを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るインピーダンス測定システムの構成を示した図である。 本発明の第２の実施の形態に係るインピーダンス測定システムの構成を示した図である。 本発明の変形例１に係るインピーダンス測定システムの構成を示した図である。 本発明の変形例２に係るインピーダンス測定システムの構成を示した図である。 （ａ）は、一のインピーダンス測定装置の構成（左図）および測定されたインピーダンス及び真値を比較表示したグラフ(右図)であり、（ｂ）は他のインピーダンス測定装置の構成（左図）および測定されたインピーダンス及び真値を比較表示したグラフ（右図）である。

＜第１の実施の形態＞
以下に、図１を参照して本発明の第１の実施の形態に係るインピーダンス測定システム１について、測定対象としてバッテリセルを例に挙げて説明する。なお、インピーダンス測定装置の測定対象電子部品（以下、「測定対象」と呼ぶ。）は、バッテリセル（電池セル）、電気回路を構成する素子であり、インピーダンスの測定は、バッテリセルや素子の特性評価等に重要な電気的パラメータとしてのインピーダンスを測定する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るインピーダンス測定システム１の構成を示す図である。図１は、マスター側インピーダンス測定器（以下、「マスター側測定器」と呼ぶ。）１０において発生する測定交流電流にスレーブ側インピーダンス測定器（以下、「スレーブ側測定器」と呼ぶ。）２０を同期させて、同一位相でマスター側測定器１０およびスレーブ側測定器２０のそれぞれの測定対象の試料に与えて、インピーダンス測定を行う構成を示している。

［インピーダンス測定システム１の構成］
インピーダンス測定システム１は、マスター側測定器１０およびスレーブ側測定器２０を有して構成されている。マスター側測定器１０は、測定交流電流を発生する定電流源１１、電圧検出部としての電圧計１３および同期信号Ｓ_ｄを発生させて定電流源１１が発生する測定交流電流の位相にスレーブ側測定器２０を同期させる同期信号発生部１５を含んで構成されている。スレーブ側測定器２０は、測定交流電流を発生する定電流源２１、電圧検出部としての電圧計２３を含んで構成されている。なお、定電流源１１は請求項１の測定交流源に相当し、定電流源２１は後述するように本実施の形態では測定交流源として機能させていないため点線で記載している。

［測定器と測定対象の内部抵抗との接続態様］
以下に、マスター側測定器１０およびスレーブ側測定器２０と測定対象であるバッテリセル内部の内部抵抗ｒ１，ｒ２との接続態様について説明する。図２に示すようにマスター側測定器１０で第１のバッテリセル（図示せず）のインピーダンスを測定するにあたって、定電流源１１と第１のバッテリセル内部の内部抵抗ｒ１を通る測定電流ループ（測定交流電流ｉ_１の経路）を構成するように、定電流源１１と第１のバッテリセルが電流計測線を介して接続されている。スレーブ側測定器２０で第２のバッテリセル（図示せず）のインピーダンスを測定するにあたって、定電流源１１と第２のバッテリセル内部の内部抵抗ｒ２を通る測定電流ループ（測定交流電流ｉ_１の経路）を構成するように、定電流源１１と第２のバッテリセルが電流計測線を介して接続されている。

また、電圧計１３と第１のバッテリセルは、電圧計１３と内部抵抗ｒ１を通る電圧検出ループが構成されるように、電圧計測線を介して接続されている。電圧計２３と第２のバッテリセルは、電圧計２３と内部抵抗ｒ２を通る電圧検出ループが構成されるように、電圧計測線を介して接続されている。

第１のバッテリセルの内部抵抗ｒ１と第２のバッテリセルの内部抵抗ｒ２は、直列に接続されている。内部抵抗ｒ１と内部抵抗ｒ２を直列に接続することで、内部抵抗ｒ１と第２のバッテリセルの内部抵抗ｒ２にはどちらにも同位相の測定交流電流ｉ_１が流れる。そして、内部抵抗ｒ１と内部抵抗ｒ２とを流れる測定交流電流ｉ_１の向きは、互いに逆方向になるように、第１のバッテリセルと第２のバッテリセルが配置されてその端部が接続されている。第１のバッテリセルのインピーダンスは測定交流電流ｉ_１と電圧計１３で検出された電圧（ｒ１×ｉ_１）に基づいて算出される。同期信号発生部１５は、同期信号Ｓ_ｄをｒ２の両端に発生した電圧（ｒ２×ｉ_１）を検出する電圧計２３に出力して位相を測定交流電流ｉの位相と同位相で同期検波する。その測定交流電流ｉ_１と電圧計２３で検出された電圧（ｒ２×ｉ_１）に基づいて第２のバッテリセルのインピーダンスが算出される。なお、測定交流電流ｉ_１は、一定で既知の値である。

［インピーダンス測定システム１の動作］
マスター側測定器１０は、第１のバッテリセルに、定電流源１１から所定周波数の測定交流電流ｉ１を供給し、電圧検出部１３で第１のバッテリセルの電圧（ｒ１の両端に発生する電圧）を検出して、第１のバッテリセルのインピーダンスを測定する。スレーブ側測定器２０は、第２のバッテリセルに、定電流源１１から所定周波数の測定交流電流ｉ_１を供給し、電圧検出部２３で第２のバッテリセルの電圧（ｒ２の両端に発生する電圧）を検出して、第２のバッテリセルのインピーダンスを測定する。なお、マスター側測定器１０およびスレーブ側測定器２０は、互いに通信接続されており、マスター側の測定交流電流ｉ_１の位相でスレーブ側測定器２０も同期検波してインピーダンスを測定している。

上記した構成によれば、マスター側測定器１０およびスレーブ側測定器２０に流れる測定交流電流はｉ_１のみなので、例えば複数のインピーダンス測定器によって位相や周波数が異なる２つの測定交流電流が供給される場合に、異なる２つの測定交流電流のそれぞれによって生ずる磁束や周波数誤差に起因する電磁干渉の問題も起きない。したがって、電磁干渉により生ずる測定誤差を抑制できる。また、内部抵抗ｒ１、ｒ２に流れる測定交流電流ｉ_１は、逆方向であるので、バッテリセルにおいて磁束の発生を抑制できる。

なお、上記した構成例は、２つのインピーダンス測定器１０、２０を用いた例であるが、３つ以上のインピーダンス測定器を用いた場合でも、一つをマスター側インピーダンス測定器とし、残りをスレーブ側測定器とし、上記同様に各インピーダンス測定器に対応するバッテリセル内部の内部抵抗を直列に接続する構成をとることにより、上記同様の効果が得られる。

＜第２の実施の形態＞
以下に、図２を参照して本発明の第２の実施の形態に係るインピーダンス測定システム４０について、測定対象としてバッテリセルを例に挙げて説明する。

図２は、本発明の第２の実施の形態に係るインピーダンス測定システム４０の構成を示す図である。図２は、マスター側測定器５０において発生する測定交流電流ｉ_１にスレーブ側測定器６０を同期させて、同一位相の測定交流電流ｉ_１をマスター側測定器５０およびスレーブ側測定器６０のそれぞれの測定対象のバッテリセルに与えて、インピーダンス測定を行う構成を示している。

［インピーダンス測定システム４０の構成］
インピーダンス測定システム４０は、マスター側測定器５０およびスレーブ側測定器６０を有して構成されている。マスター側測定器５０は、測定交流電流ｉ_１を発生する定電流源５１、電圧検出部としての電圧計５３および同期信号Ｓ_ｄを発生させて定電流源５１が発生する測定交流電流ｉ_１の位相にスレーブ側測定器６０を同期させる同期信号発生部５５を含んで構成されている。スレーブ側測定器６０は、測定交流電流を発生する定電流源６１、電圧検出部としての電圧計６３を含んで構成されている。なお、定電流源６１は請求項１の測定交流源に相当し、定電流源６１は後述するように本実施の形態では測定交流源として機能させていないため点線で記載している。

［測定器と測定対象の内部抵抗との接続態様］
以下に、マスター側測定器５０およびスレーブ側測定器６０と測定対象である第１のバッテリセル（図示せず）内部の内部抵抗ｒ１および第２のバッテリセル（図示せず）内部の内部抵抗ｒ２との接続態様について説明する。マスター側測定器５０で第１のバッテリセルのインピーダンスを測定するにあたって、定電流源５１からの測定交流電流ｉ_１が内部抵抗ｒ１を通った後に第２のバッテリセル内部の内部抵抗ｒ２を通る測定電流ループ（測定交流電流ｉ_１の経路）が構成される。さらに、電圧計５３と第１のバッテリセルは、電圧計５３と内部抵抗ｒ１を通る電圧検出ループが構成されるように、電圧計測線を介して接続されている。

スレーブ側測定器６０で第２のバッテリセル（図示せず）のインピーダンスを測定するにあたって、電圧計６３と第２のバッテリセルは、電圧計６３と内部抵抗ｒ２を通る電圧検出ループが構成されるように、電圧計測線を介して接続されている。

定電流源５１の一端と内部抵抗ｒ１とを接続する電流計測線（行き）と定電流源５１の他端と内部抵抗ｒ２とを接続する電流計測線（帰り）は互いに近接するように配置される。行きと帰りの電流計測線を近接させて互いに発生する磁束をキャンセルさせることにより、測定交流電流ｉ_１により発生する磁束を起因として電圧計５３，６３に生じる誘導電圧を抑制でき、この誘導電圧に起因する測定誤差を小さくすることができるからである。図２の例では、行きと帰りの電流計測線を捩って互いに近接させているが、近接のさせ方はこれに限定されず、例えばそれぞれの電流計測線同志を互いに距離を置かずに並設するようにしてもよい。また、電圧計５３と内部抵抗ｒ１を通る電圧検出ループに対応する一対の電圧計測線、および、電圧計６３と内部抵抗ｒ２を通る電圧検出ループに対応する一対の電圧計測線は、上記した一対の電流計測線に近接させないよう配置することが望ましい。

上記したように接続させることで、内部抵抗ｒ１と第２のバッテリセルの内部抵抗ｒ２にはどちらにも同位相の測定交流電流ｉ_１が流れる。第１のバッテリセルのインピーダンスは測定交流電流ｉ_１と電圧計５３で検出された電圧（ｒ１×ｉ_１）に基づいて算出される。同期信号発生部５５は、同期信号Ｓ_ｄをｒ２の両端に発生した電圧（ｒ２×ｉ_１）を検出する電圧計６３に出力して位相を測定交流電流ｉ_１の位相と同位相で同期検波する。その測定交流電流ｉ_１とその電圧計６３で検出された電圧（ｒ２×ｉ_１）に基づいて第２のバッテリセルのインピーダンスが算出される。しかも、第１および第２のバッテリセルを互いに近接するように配置させ、行きの電流計測線と帰りの電流計測線を互いに近接するように配置させているので、互いに発生する磁束が打ち消しあい、電圧計５３，６３に生じる誘導電圧を抑制できるので、電圧計５３，６３の近傍に金属があった場合でも渦電流の発生を抑制することができる。したがって、その渦電流に起因する電磁誘導による電圧計５３，６３への悪影響を抑制することができる。

なお、ラミネートタイプのバッテリセルでは、±端子の両端の距離が８００ｍｍ程度のものもあるが、上記した構成によれば測定電流ループにおける磁束の抑制と、測定電圧ループにおける電磁誘導の電圧計５３，６３へ与える影響を抑制することができる。

［インピーダンス測定システム４０の動作］
マスター側測定器５０は、第１のバッテリセルに、定電流源５１から所定周波数の測定交流電流ｉ_１を供給し、電圧検出部５３で第１のバッテリセルの電圧（ｒ１の両端に発生する電圧）を検出して、第１のバッテリセルのインピーダンスを測定する。スレーブ側測定器６０は、第２のバッテリセルに、定電流源１１から所定周波数の測定交流電流ｉ_１を供給し、電圧検出部６３で第２のバッテリセルの電圧（ｒ２の両端に発生する電圧）を検出して、第２のバッテリセルのインピーダンスを測定する。なお、マスター側測定器５０およびスレーブ側測定器６０は、互いに通信接続されており、マスター側の測定交流電流ｉ_１の位相でスレーブ側測定器６０も同期検波してインピーダンスを測定している。

［変形例１］
以下に、図３を参照して変形例１に係るインピーダンス測定システム７０について、測定対象としてバッテリセルを例に挙げて説明する。

図３は、本発明の変形例１に係るインピーダンス測定システム７０の構成を示す図である。図３は、マスター側測定器７１において発生する測定交流電流ｉ_１をスレーブ側測定器７２，７３に同期させて、同一位相の測定交流電流ｉ_１をマスター側測定器７１およびスレーブ側測定器７２，７３のそれぞれの測定対象のバッテリセルに与えて、インピーダンス測定を行う構成を示している。

［インピーダンス測定システム７０の構成］
インピーダンス測定システム７０は、マスター側測定器７１およびスレーブ側測定器７２，７３を有して構成されている。マスター側測定器７１は、測定交流電流ｉ_１を発生する定電流源７６、電圧検出部としての電圧計（Ｖ１）７７および同期信号Ｓ_ｄを発生させて定電流源７６が発生する測定交流電流ｉ_１の位相をスレーブ側測定器７２，７３に同期させる同期信号発生部７５を含んで構成されている。スレーブ側測定器７２，７３は、電圧検出部としての電圧計７８，７９（Ｖ２，Ｖ３）を含んで構成されている。なお、定電流源７６は請求項１の測定交流源に相当する。

［測定器と測定対象の内部抵抗との接続態様］
以下に、マスター側測定器７１およびスレーブ側測定器７２，７３と、測定対象である第１のバッテリセル（図示せず）内部の内部抵抗ｒ１、第２のバッテリセル（図示せず）内部の内部抵抗ｒ２および第３のバッテリセル（図示せず）内部の内部抵抗ｒ３との接続態様について説明する。マスター側測定器７１で第１のバッテリセルのインピーダンスを測定するにあたって、定電流源７６からの測定交流電流ｉ_１が内部抵抗ｒ１を通った後に内部抵抗ｒ２を通り、その後内部抵抗ｒ３を通る測定電流ループ（測定交流電流ｉ_１の経路）が構成される。さらに、電圧計７７と第１のバッテリセルは、電圧計７７と内部抵抗ｒ１を通る電圧検出ループが構成されるように、電圧計測線を介して接続されている。

スレーブ側測定器７２で第２のバッテリセル（図示せず）のインピーダンスを測定するにあたって、電圧計７８と第２のバッテリセルは、電圧計７８と内部抵抗ｒ２を通る電圧検出ループが構成されるように、電圧計測線を介して接続されている。電圧計７９と第３のバッテリセルは、電圧計７９と内部抵抗ｒ３を通る電圧検出ループが構成されるように、電圧計測線を介して接続されている。

第１のバッテリセルは、第２のバッテリセルおよび第３のバッテリセルを互いに近接させて、定電流源７６の一端と内部抵抗ｒ１とを接続する電流計測線（行き）と定電流源７６の他端と内部抵抗ｒ３とを接続する電流計測線（帰り）は互いに近接するように配置される。行きと帰りの電流計測線を近接させて互いに発生する磁束をキャンセルさせることにより、測定交流電流ｉ_１により発生する磁束を起因として電圧計７７～７９に生じる誘導電圧を抑制でき、この誘導電圧に起因する測定誤差を小さくすることができるからである。なお、図３の例では、行きと帰りの電流計測線を捩って互いに近接させている。

上記したように接続させることで、内部抵抗ｒ１～ｒ３には、いずれも同位相の測定交流電流ｉ_１が流れる。第１のバッテリセルのインピーダンスは測定交流電流ｉ_１と電圧計７７で検出された電圧（ｒ１×ｉ_１）に基づいて算出される。同期信号発生部７５は、同期信号Ｓ_ｄをｒ２の両端に発生した電圧（ｒ２×ｉ_１）を検出する電圧計７８およびｒ３の両端に発生した電圧（ｒ３×ｉ_１）を検出する電圧計７９に出力して位相を測定交流電流ｉ_１の位相と同位相で、電圧計７８、７９で検出された各検出電圧を同期検波する。そして測定交流電流ｉ_１と電圧計７８、７９で検出された検出電圧に基づいて第２および第３のバッテリセルのインピーダンスが算出される。しかも、行きの電流計測線と帰りの電流計測線を互いに近接するように配置させているので、互いに発生する磁束が打ち消しあい、電圧計７７～７９に生じる誘導電圧を抑制できるので、電圧計７７～７９の近傍に金属があった場合でも渦電流の発生を抑制することができる。したがって、その渦電流に起因する電磁誘導による電圧計７７～７９への悪影響を抑制することができる。

［変形例２］
以下に、図４を参照して変形例２に係るインピーダンス測定システム８０について、測定対象としてバッテリセルを例に挙げて説明する。

図４は、本発明の変形例２に係るインピーダンス測定システム８０の構成を示す図である。図４は、マスター側測定器８１において発生する測定交流電流ｉ_１にスレーブ側測定器８２～８４を同期させて、同一位相の測定交流電流ｉ_１をマスター側測定器８１およびスレーブ側測定器８２～８４のそれぞれの測定対象のバッテリセルに与えて、インピーダンス測定を行う構成を示している。

［インピーダンス測定システム８０の構成］
インピーダンス測定システム８０は、マスター側測定器８１およびスレーブ側測定器８２～８４を有して構成されている。マスター側測定器８１は、測定交流電流ｉ_１を発生する定電流源８６、電圧検出部としての電圧計（Ｖ１）８７および同期信号Ｓ_ｄを発生させて定電流源８６が発生する測定交流電流ｉ_１の位相にスレーブ側測定器８２～８４を同期させる同期信号発生部８５を含んで構成されている。スレーブ側測定器８２～８４は、電圧検出部としての電圧計（Ｖ２～Ｖ４）８８～９０を含んで構成されている。なお、定電流源８６は請求項１の測定交流源に相当する。

［測定器と測定対象の内部抵抗との接続態様］
以下に、マスター側測定器８１およびスレーブ側測定器８２～８４と、測定対象である第１のバッテリセル（図示せず）内部の内部抵抗ｒ１、第２のバッテリセル（図示せず）内部の内部抵抗ｒ２、第３のバッテリセル（図示せず）内部の内部抵抗ｒ３および第４のバッテリセル（図示せず）内部の内部抵抗ｒ４との接続態様について説明する。マスター側測定器８１で第１のバッテリセルのインピーダンスを測定するにあたって、定電流源８６からの測定交流電流ｉ_１が内部抵抗ｒ１を通った後に内部抵抗ｒ２を通り、その後内部抵抗ｒ３を通る測定電流ループ（測定交流電流ｉ_１の経路）が構成される。さらに、電圧計８７と第１のバッテリセルは、電圧計８７と内部抵抗ｒ１を通る電圧検出ループが構成されるように、電圧計測線を介して接続されている。

スレーブ側測定器８２で第２のバッテリセル（図示せず）のインピーダンスを測定するにあたって、電圧計８８と第２のバッテリセルは、電圧計８８と内部抵抗ｒ２を通る電圧検出ループが構成されるように、電圧計測線を介して接続されている。電圧計８９と第３のバッテリセルは、電圧計８９と内部抵抗ｒ３を通る電圧検出ループが構成されるように、電圧計測線を介して接続されている。電圧計９０と第４のバッテリセルは、電圧計９０と内部抵抗ｒ４を通る電圧検出ループが構成されるように、電圧計測線を介して接続されている。

第１のバッテリセルは、第２のバッテリセル、第３のバッテリセルおよび第４のバッテリセルを互いに近接させて、定電流源８６の一端と内部抵抗ｒ１とを接続する電流計測線（行き）と定電流源８６の他端と内部抵抗ｒ４とを接続する電流計測線（帰り）は互いに近接するように配置される。行きと帰りの電流計測線を近接させて互いに発生する磁束をキャンセルさせることにより、測定交流電流ｉ_１により発生する磁束を起因として電圧計８７～９０に生じる誘導電圧を抑制でき、この誘導電圧に起因する測定誤差を小さくすることができるからである。なお、図４の例では、行きと帰りの電流計測線を捩って互いに近接させている。また、第１のバッテリセルと第２のバッテリセルに流れる測定交流電流の向きが逆方向になり、第２のバッテリセルと第３のバッテリセルに流れる測定交流電流の向きが逆方向になり、第３のバッテリセルおよび第４のバッテリセルに流れる測定交流電流の向きが逆方向となるように、第１のバッテリセル、第２のバッテリセル、第３のバッテリセル、第４のバッテリセルが配置されている。これにより、バッテリセルにおいて磁束の発生を抑制できる。

上記したように接続させることで、内部抵抗ｒ１～ｒ４には、いずれも同位相の測定交流電流ｉ_１が流れる。第１のバッテリセルのインピーダンスは測定交流電流ｉ_１と電圧計８７で検出された電圧（ｒ１×ｉ_１）に基づいて算出される。同期信号発生部８５は、同期信号Ｓ_ｄをｒ２の両端に発生した電圧（ｒ２×ｉ_１）を検出する電圧計８８、ｒ３の両端に発生した電圧（ｒ３×ｉ_１）を検出する電圧計８９およびｒ４の両端に発生した電圧（ｒ４×ｉ_１）を検出する電圧計９０に出力して位相を測定交流電流ｉ_１の位相と同位相で、電圧計８８～９０で検出された各検出電圧を同期検波する。そして測定交流電流ｉ_１と電圧計８８～９０で検出された検出電圧に基づいて第２～第４のバッテリセルのインピーダンスが算出される。しかも、行きの電流計測線と帰りの電流計測線を互いに近接するように配置させているので、互いに発生する磁束が打ち消しあって、電圧計８７～９０に生じる誘導電圧を抑制できるので、電圧計８７～９０の近傍に金属があった場合でも渦電流の発生を抑制することができる。したがって、その渦電流に起因する電磁誘導による電圧計８７～９０への悪影響を抑制することができる。また、バッテリセルを流れる測定交流の向きが逆方向であって、磁束の発生を抑制できるので、電磁干渉による測定誤差を抑制できる。

［効果のまとめ］
本実施の形態のインピーダンス測定システム１は、一測定対象に所定の周波数の測定交流電流ｉ_１を供給して一測定対象のインピーダンスを測定するするマスター側インピーダンス測定器１０と、他の測定対象のインピーダンスを測定するスレーブ側インピーダンス測定器２０とを有するインピーダンス測定システム１であって、
マスター側インピーダンス測定器１０は、
測定交流電流ｉ_１を供給する測定交流源１１と、
一測定対象の電圧を検出して、試料のインピーダンスを出力するマスター側電圧検出部１３とを有し、
測定交流電流ｉ_１の位相と同位相でスレーブ側インピーダンス測定器２０に対して同期検波させて、少なくとも測定交流源１１からの測定交流電流ｉ_１と、スレーブ側インピーダンス測定器２０を構成するスレーブ側電圧検出部２３で検出された電圧（ｉ_１×ｒ２））とに基づいて、他の測定対象のインピーダンスが算出される。
したがって、上記構成によれば、マスター側測定器１０およびスレーブ側測定器２０に流れる測定交流電流はｉ_１のみなので、異なる２つの測定交流電流のそれぞれによって生ずる磁束や周波数誤差に起因する電磁干渉の問題は起きない。したがって、電磁干渉により生ずる測定誤差を抑制できる。

本実施の形態のインピーダンス測定システム１は、一測定対象の内部抵抗ｒ１と他の測定対象の内部抵抗ｒ２とが直列に接続され、流れる電流の向きが互いに逆方向となるように内部抵抗ｒ１と他の測定対象の内部抵抗ｒ２が配置されて、定電流源１１からの測定交流電流ｉ_１が、一測定対象の内部抵抗ｒ１および他の測定対象の内部抵抗ｒ２に印加される。
したがって、上記構成によれば、内部抵抗ｒ１と内部抵抗ｒ２とを直列接続させて、定電流源１１からの測定交流電流ｉ_１が、一測定対象の内部抵抗ｒ１および他の測定対象の内部抵抗ｒ２に印加されるので、簡単な構成で異なる２つの測定交流電流のそれぞれによって生ずる磁束や周波数誤差に起因する電磁干渉の問題を解消できる。したがって、電磁干渉により生ずる測定誤差を抑制できる。

本実施の形態のインピーダンス測定システム４０においては、定電流源５１と一測定対象の内部抵抗ｒ１とを接続する第１の電流計測線と、定電流源５１と他の測定対象の内部抵抗ｒ２とを接続する第２の電流計測線とが互いに近接して配置され、一測定対象と他の測定対象が近接して配置されている。
したがって、上記構成によれば、測定対象と他の測定対象を近接して配置させ、行きの電流計測線と帰りの電流計測線を互いに近接するように配置させているので、互いに発生する磁束がキャンセルされ、電圧計５３、６３に生じる誘導電圧を抑制できる。したがって、電圧計５３、６３の近傍に金属があった場合でも渦電流の発生を抑制することができるため、その渦電流に起因する電磁誘導による電圧計５３、６３への悪影響を抑制することができる。

本実施の形態のインピーダンス測定システム４０においては、
他の測定対象が単一であった場合に、
第２の電流計測線は、測定交流源５１と他の測定対象の内部抵抗ｒ２とを接続し、
第１の電流計測線と第２の電流計測線とが互いに近接して配置され、一測定対象と単一の他の測定対象が近接して配置されている。
したがって、上記構成によれば、スレーブ側の測定対象が単一であった場合に、行きの電流計測線と帰りの電流計測線を互いに近接するように配置させ、一測定対象と単一の他の測定対象を近接して配置させているので、互いに発生する磁束がキャンセルされ、電圧計５３、６３に生じる誘導電圧を抑制できる。したがって、電圧計５３、６３の近傍に金属があった場合でも渦電流の発生を抑制することができるため、その渦電流に起因する電磁誘導による電圧計５３、６３への悪影響を抑制することができる。

本実施の形態のインピーダンス測定システム７０においては、
他の測定対象が複数あった場合に、
第２の電流計測線は、測定交流源７６と複数の他の測定対象の内の最後段にある他の測定対象の内部抵抗ｒ３とを接続し、
第１の電流計測線と第２の電流計測線とが互いに近接して配置され、一測定対象と複数の他の測定対象が互いに近接して配置されている。
したがって、上記構成によれば、複数段の測定対象があったとしても、一測定対象と複数の他の測定対象を互いに近接して配置させ、行きの電流計測線と帰りの電流計測線を互いに近接するように配置させているので、互いに発生する磁束がキャンセルされ、電圧計７７～７９に生じる誘導電圧を抑制できる。したがって、電圧計７７～７９の近傍に金属があった場合でも渦電流の発生を抑制することができるため、その渦電流に起因する電磁誘導による電圧計７７～７９への悪影響を抑制することができる。

なお、上記の実施の形態は、定電流源１１を用いて、定電流の測定交流電流をバッテリセルの内部抵抗に印加して、インピーダンスを測定する例で説明したが、定電流ではない、可変電流源を設けて可変測定交流電流をバッテリセルに印加して、インピーダンスを測定することもできる。この場合には、電圧計とは別にバッテリセルを流れる電流を検出する電流計を備える。可変測定電流を被計測物のバッテリセルに印加してインピーダンスを測定する場合も、定電流を与えるのと同様にインピーダンスを測定できる。

１，４９，７０，８０ インピーダンス測定システム
１０，５０，７１，８１ マスター側測定器（マスター側インピーダンス測定器）
１１，５１，７６，８６ 定電流源（測定交流源）
１３，５３，７７，８７ 電圧計（マスター側電圧検出部）
２３，６３，７８，７９，８８，８９，９０ 電圧計（スレーブ側電圧検出部）
１５，５５，７５，８５ 同期信号発生部
２０，６０，７２，７３，８２，８３，８４ スレーブ側測定器（スレーブ側インピーダンス測定器）

Claims (7)

1. 一測定対象に所定の周波数の測定交流電流を供給して前記一測定対象のインピーダンスを測定するマスター側インピーダンス測定器と、他の測定対象のインピーダンスを測定するスレーブ側インピーダンス測定器とを有するインピーダンス測定システムであって、
   前記マスター側インピーダンス測定器は、
   前記測定交流電流を供給する測定交流源と、
   前記一測定対象の両端に発生する電圧を検出して、前記一測定対象のインピーダンスを出力するマスター側電圧検出部と
   を有し、
   前記測定交流電流の位相と同位相で前記スレーブ側インピーダンス測定器に対して同期検波させて、少なくとも前記測定交流源からの測定交流電流と、前記スレーブ側インピーダンス測定器を構成するスレーブ側電圧検出部で検出された電圧とに基づいて、前記他の測定対象のインピーダンスが算出される、
   ことを特徴とするインピーダンス測定システム。
2. 前記一測定対象の内部抵抗と前記他の測定対象の内部抵抗とが直列に接続され、前記測定交流源からの前記測定交流電流が、前記一測定対象の内部抵抗および前記他の測定対象の内部抵抗に印加される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス測定システム。
3. 前記一測定対象の内部抵抗と前記他の測定対象の内部抵抗とは、流れる電流の向きが互いに逆方向になるように、前記一測定対象の内部抵抗と前記他の測定対象の内部抵抗とが配置されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のインピーダンス測定システム。
4. 前記測定交流源と前記一測定対象の内部抵抗とを接続する第１の電流計測線と、前記測定交流源と前記他の測定対象の内部抵抗とを接続する第２の電流計測線とが互いに近接して配置され、前記一測定対象と前記他の測定対象が近接して配置されている、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のインピーダンス測定システム。
5. 前記他の測定対象が単一であった場合に、
   前記第２の電流計測線は、前記測定交流源と前記他の測定対象の内部抵抗とを接続し、
   前記第１の電流計測線と前記第２の電流計測線とが互いに近接して配置され、前記一測定対象と単一の前記他の測定対象が近接して配置されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載のインピーダンス測定システム。
6. 前記他の測定対象が複数あった場合に、
   前記第２の電流計測線は、前記測定交流源と複数の前記他の測定対象の内の最後段にある前記他の測定対象の内部抵抗とを接続し、
   前記第１の電流計測線と前記第２の電流計測線とが互いに近接して配置され、前記一測定対象と複数の前記他の測定対象が互いに近接して配置されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載のインピーダンス測定システム。
7. 前記測定交流電流が可変電流の場合、前記一測定対象の内部抵抗と前記他の測定対象の内部抵抗とに流れる電流を測定する電流検出部を備える、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のインピーダンス測定システム。

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