JP2023103907A - Measuring device and measuring method for power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電デバイスの状態を測定する測定装置及び測定方法に関する。 The present invention relates to a measuring apparatus and measuring method for measuring the state of an electric storage device.
特許文献１には、蓄電デバイスに定電流を供給した状態で蓄電デバイスの電圧と基準電圧との電位差の変化を検出し、検出した電位差の変化に基づいて蓄電デバイスの状態を測定する測定装置が開示されている。
上述のような測定装置は、蓄電デバイスの電圧と基準電圧との電位差の変化を検出する構成であるため、蓄電デバイスの電圧変化を精度よく検出することが可能となる。 Since the measuring device as described above is configured to detect changes in the potential difference between the voltage of the storage device and the reference voltage, it is possible to accurately detect changes in the voltage of the storage device.
しかしながら、蓄電デバイスの電圧変化は、例えば蓄電デバイスの温度変化に伴って変動してしまう。このように、検出した電位差の変化には蓄電デバイスの環境に起因する変動成分がノイズとして混入してしまうので、蓄電デバイスの状態を測定する精度が低下するという問題がある。 However, the voltage change of the electricity storage device fluctuates with, for example, the temperature change of the electricity storage device. In this way, the fluctuation component caused by the environment of the electric storage device is included as noise in the detected change in the potential difference, so there is a problem that the accuracy of measuring the state of the electric storage device is lowered.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、蓄電デバイスの電圧変化に含まれる温度変化に伴う変動成分を考慮しつつ蓄電デバイスの状態を測定することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to measure the state of an electricity storage device while taking into account the fluctuation component associated with the temperature change included in the voltage change of the electricity storage device.
本発明のある態様によれば、蓄電デバイスの状態を測定する測定装置は、前記蓄電デバイスの電圧に対して基準となる電圧を生成する基準デバイスと、前記蓄電デバイス及び前記基準デバイス間の温度差を検出するための検出手段とを備える。そして測定装置は、前記蓄電デバイス及び前記基準デバイス間の電位差を測定する測定手段と、測定した時系列の前記電位差、及び検出した時系列の前記温度差に基づいて前記蓄電デバイスの状態を示す指標を演算する演算手段とを備える。 According to one aspect of the present invention, a measuring device for measuring the state of an electricity storage device includes a reference device that generates a voltage that serves as a reference with respect to the voltage of the electricity storage device, and a temperature difference between the electricity storage device and the reference device. detection means for detecting the The measuring device includes measuring means for measuring a potential difference between the power storage device and the reference device, and an index indicating the state of the power storage device based on the measured time-series potential difference and the detected time-series temperature difference. and computing means for computing the
本発明のある態様によれば、蓄電デバイスの状態に相関する蓄電デバイスの電圧変化を求める際に検出手段により検出される時系列の温度差を用いることによって、蓄電デバイス及び基準デバイスの温度変化に伴う電圧変化の変動成分を低減することが可能となる。 According to one aspect of the present invention, temperature changes in the power storage device and the reference device are detected by using the time-series temperature difference detected by the detection means when determining the voltage change in the power storage device that correlates with the state of the power storage device. It is possible to reduce the fluctuation component of the accompanying voltage change.
すなわち、蓄電デバイスの電圧変化に含まれる上記の温度変化に伴う変動成分を考慮しつつ蓄電デバイスの状態を測定することができる。 That is, it is possible to measure the state of the electricity storage device while taking into consideration the above-described fluctuation component accompanying the temperature change included in the voltage change of the electricity storage device.
以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。本明細書においては、全体を通じて、同一及び同等の要素には同一の符号を付する。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same and equivalent elements.
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態における蓄電デバイスの測定装置の構成を示す図である。以下では、蓄電デバイス１０の測定装置１のことを、単に「測定装置１」と称する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a power storage device measuring apparatus according to the first embodiment. Below, the
蓄電デバイス１０は、例えば、リチウムイオン二次電池の単一の蓄電セルである。蓄電デバイス１０は、二次電池（化学電池）に限らず、例えば、電気二重層キャパシタであってもよい。または、蓄電デバイス１０は、複数の蓄電セルが直列接続されてなる蓄電モジュールであってもよい。
The
図１においては、蓄電デバイス１０は、等価回路モデルによって表されている。蓄電デバイス１０の等価回路は、正極電極１１と、負極電極１２と、蓄電部１３と、内部抵抗１４と、並列抵抗１５と、を有する。蓄電部１３、内部抵抗１４及び並列抵抗１５は、蓄電デバイス１０の内部状態を表わす等価回路の回路素子である。
In FIG. 1, the
蓄電部１３は、蓄電デバイス１０の等価的な静電容量成分に相当する。蓄電部１３は、蓄電デバイス１０のセル電圧よりも高い電圧が印加されると、電荷が蓄積されて充電される。ここでは、蓄電部１３の静電容量をＣｓｔ［Ｆ］とし、蓄電部１３に流れる電流をＩｓｔ［Ａ］とする。
The
内部抵抗１４は、正極電極１１と負極電極１２との間において、蓄電部１３に直列接続される直列抵抗である。ここでは、内部抵抗１４の抵抗値をＲｉｒ［ｍΩ］とし、内部抵抗１４に流れる電流をＩｉｒ［Ａ］とする。
並列抵抗１５は、蓄電部１３に並列接続された抵抗成分に相当し、自己放電抵抗とも称される。並列抵抗１５には、自己放電電流、いわゆる漏れ電流が流れる。ここでは、並列抵抗１５の抵抗値をＲｐｒ［ｋΩ］とし、並列抵抗１５に流れる自己放電電流をＩｐｒ［Ａ］とする。
測定装置１は、蓄電デバイス１０の状態を測定するための装置である。測定装置１は、供給手段としての定電流源２０と、基準デバイスとしての基準電圧源３０と、測定手段としての電圧計４０と、を備える。さらに測定装置１は、第一温度センサ及び第二温度センサとしての温度センサ５１及び温度センサ５２と演算手段としてのコントローラ６０と、メモリとしての記憶部６１と、表示部７０と、を備える。
The
定電流源２０は、蓄電デバイス１０の内部状態を検出するための定電流を蓄電デバイス１０に供給することによって蓄電デバイス１０を充電又は放電する。定電流源２０は、例えば直流電流を出力する電源によって構成される。
The constant
定電流源２０は、蓄電デバイス１０に供給される電流を所定の大きさに維持する。定電流源２０は、蓄電デバイス１０に流れる自己放電電流Ｉｐｒよりも大きな定電流を供給する。
Constant
定電流源２０から蓄電デバイス１０に供給される定電流は、自己放電電流Ｉｐｒの基準値に対して一倍から十倍ほどの大きさであり、例えば１０［μＡ］である。自己放電電流Ｉｐｒの基準値としては、例えば、実験又はシミュレーションによって得られる自己放電電流Ｉｐｒの理論値、実測値又は推定値、或いは、多数の蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒの代表値などの統計値が用いられる。
The constant current supplied from the constant
基準電圧源３０は、蓄電デバイス１０の電圧に対しての基準となる電圧を生成する。基準電圧源３０は、例えば、直流電圧を生成する電圧生成回路、又は、蓄電デバイス１０と同じ種類である他の蓄電デバイスによって構成される。本実施形態における基準電圧源３０は、他の蓄電デバイス１０によって実現される。
以下では、基準電圧源３０によって生成される電圧のことを「基準電圧」と称する。基準電圧は、蓄電デバイス１０の電圧と基準電圧源３０の基準電圧との電位差が蓄電デバイス１０の電圧よりも小さくなるように定められる。
The voltage generated by the
例えば、基準電圧は、複数の蓄電デバイス１０の電圧についての平均値、最頻値又は中央本値などの統計値又は代表値に設定される。本実施形態における基準電圧は、蓄電デバイス１０の電圧を基準とし所定の範囲内の値に設定される。例えば蓄電デバイス１０の電圧が３［Ｖ］程度である場合、所定の範囲は、蓄電デバイス１０の電圧に対して－１［Ｖ］から＋１［Ｖ］までの範囲に設定される。
For example, the reference voltage is set to a statistical value or a representative value such as an average value, mode value, or median value of the voltages of the plurality of
上記所定の範囲については、電圧計４０が７桁半（7 1/2）の直流電圧計である場合は、電圧計４０の分解能を確保する観点から、蓄電デバイス１０の電圧に対して－１００［ｍＶ］から＋１００［ｍＶ］までの範囲に設定することが好ましい。蓄電デバイス１０の電圧と基準電圧との電位差が１００［ｍＶ］未満であれば、７桁半（7 1/2）の直流電圧計の分解能を１０［ｎＶ］まで上げたとしても、測定した電位差の変化を精度良く検出することが可能となる。
Regarding the above predetermined range, if the
これに代えて、電圧計４０として測定レンジを±１０［ｍＶ］まで縮小可能に構成された直流電圧計が用いられる場合は、上記所定の範囲は、蓄電デバイス１０の電圧に対して－１０［ｍＶ］から＋１０［ｍＶ］までの範囲に設定することがより好ましい。
Instead of this, when a DC voltmeter configured to be able to reduce the measurement range to ±10 [mV] is used as the
電圧計４０は、蓄電デバイス１０の電圧と基準電圧源３０の基準電圧との電位差を測定する直流電圧計である。すなわち、電圧計４０は、定電流源２０から蓄電デバイス１０に定電流が供給されることによって生じる蓄電デバイス１０の電圧変化のうち主に変動成分を抽出する。
電圧計４０は、測定した電位差を時系列に示す測定信号をコントローラ６０に出力する。この測定信号には、蓄電デバイス１０の電圧のうち直流成分の一部又は全部が除去されている。
The
温度センサ５１及び温度センサ５２は、蓄電デバイス１０の温度と基準電圧源３０の温度との間の温度差を検出するための検出手段である。この検出手段は、温度センサ５１及び温度センサ５２に代えて、蓄電デバイス１０と基準電圧源３０との間に接続され蓄電デバイス１０の温度と基準電圧源３０の温度との間の温度差を直接検出する温度センサによって構成されてもよい。
温度センサ５１は、蓄電デバイス１０の温度を検出する。例えば、温度センサ５１は、蓄電デバイス１０の正極電極１１又は負極電極１２の表面に配置される。温度センサ５１は、検出した蓄電デバイスの温度を時系列に示す検出信号をコントローラ６０に出力する。
温度センサ５２は、基準電圧源３０の温度を検出する。温度センサ５２は、検出した蓄電デバイス１０の温度を時系列に示す検出信号をコントローラ６０に出力する。
コントローラ６０は、プロセッサ及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータによって構成される。プロセッサとしては、中央演算装置（ＣＰＵ）及びマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）などが挙げられる。
The
コントローラ６０は、複数のマイクロコンピュータを用いて構成することも可能である。コントローラ６０は、記憶部６１に記憶されたプログラムを読み出すことによって測定装置１の各種動作を制御する制御装置である。
コントローラ６０は、定電流源２０から蓄電デバイス１０への電力供給を制御し、電圧計４０を用いて蓄電デバイス１０の内部状態を演算する。具体的には、コントローラ６０は、電圧計４０が測定した電位差の変化に基づいて蓄電デバイス１０の内部状態を示す状態指標を演算する。
The
より詳細には、コントローラ６０は、定電流源２０から蓄電デバイス１０に定電流を供給している状態において電圧計４０から測定信号を取得し、その測定信号に示される蓄電デバイス１０の電圧と基準電圧との電位差の時間変化を検出する。検出した電位差の時間変化は、蓄電デバイス１０の電圧変化、すなわち直流成分を除去した電圧変動成分として用いられる。
More specifically, the
本実施形態におけるコントローラ６０は、さらに、温度センサ５１から出力される検出信号と、温度センサ５２から出力される検出信号と、を取得し、双方の検出信号の差分を取ることによって蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差を求める。
The
そして、コントローラ６０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の時間変化を検出する。検出した温度差の時間変化は、測定した蓄電デバイス１０の電圧変化のうち、蓄電デバイス１０の温度変化に伴う変動成分と基準電圧源３０の温度変化に伴う変動成分とを合成した変動成分を除去するために用いられる。
The
このように、コントローラ６０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化に加え、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化を用いることで、測定系の温度変化に伴う変動成分を抑制した蓄電デバイス１０の電圧変化を検出する。
In this way, the
これにより、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化のうち温度変化に伴う変動成分を低減しつつ、蓄電デバイス１０の内部状態を精度よく推定することが可能となる。そしてコントローラ６０は、検出した電圧変化を、蓄電デバイス１０の状態指標として取得する。
As a result, it is possible to accurately estimate the internal state of the
コントローラ６０は、検出した蓄電デバイス１０の電圧変化に基づき、例えば、蓄電デバイス１０における内部状態の良否を判定する。具体的には、コントローラ６０は、蓄電デバイス１０の電圧変化が正常範囲内である場合には、蓄電デバイス１０が正常であると判定し、蓄電デバイス１０の電圧変化が正常範囲内でない場合には、蓄電デバイス１０が異常であると判定する。このように、コントローラ６０は、蓄電デバイス１０の状態指標に基づいて蓄電デバイス１０の良否を判定する。
The
これに代えて、コントローラ６０は、検出した蓄電デバイス１０の電圧変化に基づき、並列抵抗１５に流れる自己放電電流Ｉｐｒ、並列抵抗１５の抵抗値、又は蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔを算出してもよい。本実施形態において、並列抵抗１５に流れる自己放電電流Ｉｐｒ、並列抵抗１５の抵抗値、又は蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔは、蓄電デバイス１０の状態指標に含まれる。
Alternatively, the
コントローラ６０は、判定した結果を示す判定情報、又は蓄電デバイス１０の状態指標を示す指標情報を生成する。このように、コントローラ６０は、蓄電デバイス１０の内部状態に関する情報として判定情報及び指標情報を生成する。そしてコントローラ６０は、生成した情報を記憶部６１に記録する。
The
記憶部６１は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）によって構成される。記憶部６１は、蓄電デバイス１０の内部状態に関する情報を記憶する。さらに記憶部６１には、本実施形態における測定装置１の動作を制御するためのプログラムが記憶されている。すなわち、記憶部６１は、コンピュータ読み出し可能な記録媒体である。
The
表示部７０は、コントローラ６０による判定情報又は指標情報などを表示して使用者に通知する。表示部７０は、例えばタッチスクリーンであり、使用者が情報を視認可能、かつ使用者が操作可能なように構成される。
The
次に、測定系の温度変化が電圧計４０での測定信号に与える影響について、図２Ａ乃至図２Ｃを参照して説明する。図２Ａ乃至図２Ｃには、同一の測定信号が用いられている。測定信号は、定電流源２０から蓄電デバイス１０に定電流が供給された状態における蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差を示す信号である。
Next, the influence of the temperature change of the measurement system on the measurement signal of the
図２Ａは、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の時間変化の一例を示す図である。図２Ａでは、縦軸が蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差を示し、横軸が経過時間を示す。
FIG. 2A is a diagram showing an example of temporal changes in the potential difference between the
図２Ａに示すように、測定装置１での温度変化によって電位差の時間変化率が変動し、その分だけ、電位差の時間変化は本来の直線的な電圧変化に比べて歪んでいる。以下では、電位差及び温度差の各々の時間変化率のことを単に「変化率」と称する。
As shown in FIG. 2A, the temperature change in the
図２Ｂは、蓄電デバイス１０の温度変化によって電位差の変化率に与える影響を示す図である。縦軸が図２Ａと同じ電位差を示し、横軸が蓄電デバイス１０の温度を示す。
FIG. 2B is a diagram showing the effect of the temperature change of the
蓄電デバイス１０の温度変化が電位差の変化に与える影響が支配的であれば、蓄電デバイス１０の温度が上昇するにつれて電位差も上昇する。しかしながら、図２Ｂに示すように、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化と蓄電デバイス１０の温度変化とは相関性を有していない。それゆえ、発明者は、蓄電デバイス１０の温度変化を考慮するだけでは、電位差の変化を補正することは困難であることを知得した。
If the temperature change of the
電圧計４０で測定される電位差は、蓄電デバイス１０の電圧と基準電圧源３０の基準電圧との差分であることから、蓄電デバイス１０の温度変化だけでなく基準電圧源３０の温度変化に対しても影響を受ける。そこで、基準電圧源３０を加味した温度変化と電位差の変化との関係について図２Ｃを参照して説明する。
Since the potential difference measured by the
図２Ｃは、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間における温度差の変化と電位差の変化との関係を示す図である。縦軸は、一秒ごとに得られる温度差の時間変化であり、横軸は、一秒ごとに測定される電位差の時間変化である。
FIG. 2C is a diagram showing the relationship between changes in temperature difference and changes in potential difference between the
図２Ｃに示すように、単位時間あたりの蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の時間変化と蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の時間変化とは相関性を有することを発明者は見出した。両者の関係を近似した近似直線の決定係数Ｒ２は、０．９９９８であり、両者は高い相関性を有している。この近似直線の傾きによって表される温度係数は、－０．６７［ｍＶ／℃］である。
As shown in FIG. 2C, the time change of the potential difference between the
蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差Ｖの時間変化を示す変化率（ｄＶ／ｄｔ）と、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差Ｔの時間変化を示す変化率（ｄＴ／ｄｔ）とは、一次関数によって表すことができる。
A rate of change (dV/dt) indicating the time change of the potential difference V between the
具体的には、蓄電デバイス１０に定電流Ｉｎを供給した状態での電位差の変化率（ｄＶ／ｄｔ）ｎは、定電流Ｉｎと蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒ及び静電容量Ｃｓｔと温度係数Ａと温度差の変化率（ｄＴ／ｄｔ）ｎとを用いて、次式（１）のように表される。
Specifically, the rate of change (dV/dt) n of the potential difference when the constant current In is supplied to the
したがって、温度係数Ａと温度差の変化率（ｄＴ／ｄｔ）ｎとの積が、電位差の変化率（ｄＶ／ｄｔ）ｎにおける測定系の温度変化に伴う変動成分とみなすことができる。それゆえ、温度係数Ａが既知であれば、温度差の変化率（ｄＴ／ｄｔ）ｎを取得することによって、電位差の変化率（ｄＶ／ｄｔ）ｎを補正することが可能となる。 Therefore, the product of the temperature coefficient A and the rate of change of the temperature difference (dT/dt) n can be regarded as the fluctuation component of the rate of change of the potential difference (dV/dt) n accompanying the temperature change of the measurement system. Therefore, if the temperature coefficient A is known, it is possible to correct the potential difference change rate (dV/dt) n by obtaining the temperature difference change rate (dT/dt) n .
このため、本実施形態では、温度差の変化率（ｄＴ／ｄｔ）ｎと、電位差の変化率（ｄＶ／ｄｔ）ｎの補正量と、の関係を示す補正情報が記憶部６１に保持される。温度係数Ａは、実験又はシミュレーションによってあらかじめ定められ、補正情報として記憶部６１に記憶されている。
Therefore, in the present embodiment, the
そして、コントローラ６０は、温度センサ５１及び温度センサ５２の検出信号をそれぞれ取得し、単位時間あたりの蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差変化（ｄＴ／ｄｔ）ｎを算出する。そしてコントローラ６０は、記憶部６１から補正情報として温度係数Ａを読み出し、その温度係数Ａを、算出した温度差変化（ｄＴ／ｄｔ）ｎに乗じて補正量を求める。コントローラ６０は、その補正量を電圧計４０で測定した電位差の変化率（ｄＶ／ｄｔ）ｎから減じて補正後の電位差の変化率を算出する。
Then, the
このように、コントローラ６０は、温度センサ５１，５２を用いて温度差の時間変化を取得すると、記憶部６１から読み出した補正情報を参照し、取得した温度差の時間変化に対応する補正量を求める。そしてコントローラ６０は、求めた補正量に基づいて蓄電デバイス１０の状態指標の一つである電位差Ｖの変化率を補正する。
In this way, when the
また、電位差Ｖの変化率を補正するための補正処理としては、上述した補正処理に限られず、他の補正処理が用いられてもよい。ここで、他の補正処理の一例について説明する。 Further, the correction process for correcting the change rate of the potential difference V is not limited to the correction process described above, and other correction processes may be used. Here, another example of correction processing will be described.
まず、式（１）を時間ｔで積分すると、次式（２）のように時間ｔにおける電位差Ｖが表される。 First, by integrating equation (1) over time t, the potential difference V at time t is expressed as in equation (2) below.
上式（２）のＴは、時間ｔにおける蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差であり、Ｖ０は、積分定数であり、測定時点を示す時間０（ゼロ）での蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差Ｖに該当する。
In the above equation (2), T is the temperature difference between the
上式（２）を展開すると、次式（３）のように、測定ごとに、温度係数Ａと温度差Ｔとを乗じた値を電位差Ｖから減じて補正を行った電位差Ｖｃが得られる。 By developing the above equation (2), a corrected potential difference Vc is obtained by subtracting from the potential difference V a value obtained by multiplying the temperature coefficient A by the temperature difference T for each measurement, as in the following formula (3).
この上式（３）を時間ｔで微分することにより、次式（４）のように補正後における電位差Ｖｃの変化率（ｄＶｃ／ｄｔ）ｎが表される。 By differentiating the above equation (3) with respect to time t, the change rate (dVc/dt) n of the potential difference Vc after correction is expressed as in the following equation (4).
上式（４）において、補正後における電位差の変化率（ｄＶｃ／ｄｔ）ｎには、温度差Ｔ又は温度係数Ａを含む補正項が消えている。このため、温度差の変化率（ｄＴ／ｄｔ）ｎが直線的でなくても、正確に電位差の変化率（ｄＶｃ／ｄｔ）ｎを補正することが可能となる。 In the above equation (4), the correction term including the temperature difference T or the temperature coefficient A disappears in the potential difference change rate (dVc/dt) n after correction. Therefore, even if the temperature difference change rate (dT/dt) n is not linear, the potential difference change rate (dVc/dt) n can be corrected accurately.
このように、測定期間中に同じタイミングで得られた電位差Ｖ及び温度差Ｔを用いて、その電位差Ｖから温度差Ｔ及び温度係数Ａの乗算値を減じて補正後の電位差Ｖｃを算出することにより、補正後における電位差の変化率（ｄＶｃ／ｄｔ）ｎを取得してもよい。 Thus, using the potential difference V and the temperature difference T obtained at the same timing during the measurement period, the multiplied value of the temperature difference T and the temperature coefficient A is subtracted from the potential difference V to calculate the corrected potential difference Vc. , the rate of change in potential difference after correction (dVc/dt) n may be obtained.
具体例としては、コントローラ６０は、電圧計４０にて所定の時間間隔で測定された電位差Ｖごとに、電位差Ｖの測定タイミングで得られた温度差Ｔと記憶部６１から得られる温度係数Ａとを乗じた値をその電位差Ｖから減じて補正後の電位差Ｖｃを算出する。そしてコントローラ６０は、算出した電位差Ｖｃの単位時間当たりの変化を求めることにより、補正後における電位差の変化率（ｄＶｃ／ｄｔ）ｎを取得する。
As a specific example, the
すなわち、測定装置１は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差Ｔの変化率と電位差Ｖの変化率との関係を示す温度係数Ａを保持するメモリとして機能する記憶部６１を備える。そしてコントローラ６０は、取得した温度差Ｔ及び温度係数Ａに基づき電位差Ｖを補正し、補正した電位差の変化率（ｄＶｃ／ｄｔ）ｎを状態指標として取得する。これにより、温度差の変化率（ｄＴ／ｄｔ）ｎが直線的でなくても、正確に電位差の変化率（ｄＶｃ／ｄｔ）ｎを補正することが可能となる。
That is, the measuring
また、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが既知であり、記憶部６１に静電容量Ｃｓｔの代表値が記憶されている場合には、コントローラ６０は、補正後における電位差の変化率（ｄＶｃ／ｄｔ）を用いて自己放電電流Ｉｐｒを算出してもよい。
Further, when the capacitance Cst of the
具体的には、上式（４）を自己放電電流Ｉｐｒについて解くと、次式（５）のように表される。 Specifically, when the above equation (4) is solved for the self-discharge current Ipr, the following equation (5) is obtained.
そして、上式（５）のうち、定電流Ｉｎに対して蓄電デバイス１０に供給される電流の電流値を代入し、補正後の電位差の変化率（ｄＶｃ／ｄｔ）ｎに対して上述した算出値を代入し、静電容量Ｃｓｔに対して、記憶部６１から読み出した代表値を代入する。これにより、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒを算出することができる。
Then, in the above equation (5), the current value of the current supplied to the
また、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが不明である場合は、蓄電デバイス１０に対してｎ個の異なる大きさの定電流Ｉｎをそれぞれ供給することにより、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒ及び静電容量Ｃｓｔを算出することが可能となる。なお、ｎは２以上の自然数である。
Further, when the capacitance Cst of the
具体的には、蓄電デバイス１０に異なる定電流Ｉｎとして第一定電流Ｉ１及び第二定電流Ｉ２を別々に供給したときの電位差変化及び温度差変化と、記憶部６１に記憶された温度係数Ａとを用いて、次式（６）の二つの連立方程式を解く。これにより、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒ及び静電容量Ｃｓｔを算出することができる。
Specifically, the potential difference change and the temperature difference change when the first constant current I1 and the second constant current I2 are separately supplied as different constant currents In to the
以上のように、コントローラ６０は、記憶部６１に記憶された補正情報を参照し、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の両者の温度変化に伴う変動成分を取り除いた自己放電電流Ｉｐｒを算出する。
As described above, the
次に、本実施形態における測定装置１の動作について図３を参照して説明する。
Next, the operation of the measuring
図３は、測定装置１による蓄電デバイス１０の内部状態を測定する方法の一例を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flow chart showing an example of a method for measuring the internal state of the
図３に示す例においては、測定装置１は、雰囲気温度を一定に維持可能な恒温槽の中に蓄電デバイス１０を収容し、蓄電デバイス１０の温度変化を抑制した環境にて蓄電デバイス１０の状態を測定する処理を実行する。
In the example shown in FIG. 3, the
上記処理を実行するに先立ち、まず、測定装置１を蓄電デバイス１０に接続し、蓄電デバイス１０、定電流源２０、基準電圧源３０、電圧計４０、温度センサ５１及び温度センサ５２を準備する。
Prior to executing the above process, first, the measuring
このとき、蓄電デバイス１０に定電流源２０が並列接続され、蓄電デバイス１０の正極電極１１と基準電圧源３０の正極電極との間に電圧計４０が接続される。また、蓄電デバイス１０の負極電極１２と基準電圧源３０の負極電極が接続される。そして、温度センサ５１が蓄電デバイス１０の正極電極１１及び負極電極１２の一方の電極表面に配置され、温度センサ５２が基準電圧源３０の一方電極表面に配置される。
At this time, the constant
ステップＳ１において測定装置１の基準電圧源３０は、蓄電デバイス１０の電圧の基準となる基準電圧を生成する。本実施形態では、基準電圧源３０が、同種の他の蓄電デバイスによって実現されるため、所定の電圧にあらかじめ充電した蓄電デバイスが基準電圧源３０として用いられる。なお、基準電圧源３０として直流電圧を生成する電圧生成回路を用いる場合は、コントローラ６０の指令により基準電圧源３０は、蓄電デバイス１０の電圧に応じた基準電圧を生成する。
In step S<b>1 , the
ステップＳ２においてコントローラ６０は、定電流源２０から蓄電デバイス１０に定電流を供給して蓄電デバイス１０の充電又は放電を開始する。
In step S<b>2 , the
ステップＳ３において測定装置１のコントローラ６０は、電圧計４０に対して蓄電デバイス１０の電圧と基準電圧源３０の基準電圧との間の電位差を測定させる。これにより、電圧計４０から、蓄電デバイス１０の電圧と基準電圧との電位差に対応する測定信号がコントローラ６０に出力される。
In step S<b>3 , the
ステップＳ４においてコントローラ６０は、蓄電デバイス１０に定電流が供給されている状態において蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差を検出する。本実施形態では、コントローラ６０は、温度センサ５１及び温度センサ５２から出力される検出信号を取得し、両者の差分を算出する。
In step S<b>4 , the
ステップＳ５においてコントローラ６０は、上式（４）のように、ステップＳ３及びステップＳ４で得られた電位差Ｖ及び温度差Ｔの値と、記憶部６１から読み出した温度係数Ａとに基づいて補正された電位差Ｖｃを算出し、その算出結果を記憶部６１に記録する。
In step S5, the
ステップＳ６においてコントローラ６０は、測定を開始してからの経過時間が、あらかじめ設定された時間に達したか否かを判断する。そしてコントローラ６０は、経過時間が設定時間に達していない場合には、あらかじめ設定された時間間隔、例えば一秒間隔で、ステップＳ３からステップＳ５までの一連の処理を繰り返す。一方、コントローラ６０は、経過時間が設定時間に達した場合には、ステップＳ７の処理に進む。
In step S6, the
ステップＳ７においてコントローラ６０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差Ｖを示す測定信号を補正して得られた電位差の変化率（ｄＶｃ／ｄｔ）ｎに基づいて、蓄電デバイス１０の状態指標を演算する。
In step S7, the
本実施形態におけるコントローラ６０は、算出した補正後における電位差の変化率（ｄＶｃ／ｄｔ）ｎを、上記の式（５）又は式（６）に代入することにより、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒを算出する。
The
そしてステップＳ７の処理が完了すると、本実施形態における測定方法についての一連の処理手順が終了する。 When the processing of step S7 is completed, a series of processing procedures for the measurement method in this embodiment is completed.
図４は、蓄電デバイス１０の充電時間に対する蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の補正後の電位差変化の一例を示す図である。縦軸は、補正後における充電の開始時点を示す初期の電位差と現時点の電位差との差［μＶ］を示し、横軸は、充電時間［ｓ］を示す。充電時間［ｓ］は、蓄電デバイス１０の充電を開始してからの経過時間を示す。
FIG. 4 is a diagram showing an example of changes in potential difference after correction between the
図４に示す例では、電圧計４０によって蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差が測定されており、測定した電位差の直流成分が比較的小さいため、電圧計４０の分解能は１０［ｎＶ］に設定されている。
In the example shown in FIG. 4, the potential difference between the
図４に示す実線のデータは、蓄電デバイス１０が正常な状態であるときの電位差の変化であり、実線の直線は、電位差の変化を示す近似直線Ｌｎ１である。一方、図４に示す点線のデータは、蓄電デバイス１０が異常な状態であるときの電位差の変化であり、破線の直線は、電位差の変化を示す近似直線Ｌａ１である。
The solid line data shown in FIG. 4 is the change in the potential difference when the
以下では、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の時間変化率を示す近似直線Ｌｎ１の傾きをＲｎとし、近似直線Ｌａ１の傾きをＲａとする。
Hereinafter, let Rn be the slope of the approximate straight line Ln1 indicating the time rate of change of the potential difference between the
また、図４に示す二本の二点鎖線の直線は、近似直線の傾きの上限値Ｒｍａｘと下限値Ｒｍｉｎとを各々示すものであり、二本の二点鎖線の直線の間が、蓄電デバイス１０が正常な状態における傾きである。なお、近似直線の傾きの上限値Ｒｍａｘ及び下限値Ｒｍｉｎは、正常な状態の蓄電デバイス１０を用いて予め実測して求めた近似直線の例えば±１０［％］に設定される。
In addition, the two dashed-dotted lines shown in FIG. 4 respectively indicate the upper limit value Rmax and the lower limit value Rmin of the slope of the approximate straight line, and the space between the two dashed-dotted lines is the
図４を参照すると、実線で示す近似直線Ｌｎ１（傾きＲｎ）は、近似直線の傾きの上限値Ｒｍａｘと下限値Ｒｍｉｎとの間に入っている。よって、コントローラ６０は、蓄電デバイス１０が正常な状態であると判定する。一方、破線で示す近似直線Ｌａ１（傾きＲａ）は、近似直線の傾きの上限値Ｒｍａｘと下限値Ｒｍｉｎとの間に入っていない。よって、コントローラ６０は、蓄電デバイス１０が異常な状態であると判定する。
Referring to FIG. 4, the approximate straight line Ln1 (slope Rn) indicated by the solid line is between the upper limit value Rmax and the lower limit value Rmin of the slope of the approximate straight line. Therefore,
このように、コントローラ６０は、近似直線の傾きが上限値Ｒｍａｘと下限値Ｒｍｉｎとの間に入っているか否かに基づいて、蓄電デバイス１０が正常な状態であるか、あるいは異常な状態であるかを判定する。即ち、コントローラ６０は、測定した蓄電デバイス１０の電圧と基準電圧との電位差に基づき直流成分を大部分除去した蓄電デバイス１０の電圧変化を検出し、当該電圧変化が正常範囲内である場合に蓄電デバイス１０が正常であると判定する。
Thus, the
なお、図４に示す例では、蓄電デバイス１０の良否判定に６０［ｓ］の測定時間Ｔｍをかけているが、実線で示す近似直線Ｌｎ１と破線で示す近似直線Ｌａ１との傾きの差は、２０［ｓ］程度が経過すれば明確に確認できる。このように、測定装置１においては、蓄電デバイス１０の良否判定を数十秒程度の短い時間で実行することができる。
In the example shown in FIG. 4, the determination of whether the
以上のように、本実施形態におけるコントローラ６０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の時系列の温度差に基づいて、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化を補正する。そしてコントローラ６０は、補正した電位差の変化率が正常範囲内であるか否かを判断し、電位差の変化率が正常範囲内である場合に、蓄電デバイス１０が正常であると判定する。
As described above, the
これに代えて、コントローラ６０は、補正した電位差の変化率に基づき算出された自己放電電流Ｉｐｒが、正常な自己放電電流の上限値及び下限値で定められた正常範囲内であるか否かを判断する。そしてコントローラ６０は、自己放電電流Ｉｐｒが正常範囲内である場合には蓄電デバイス１０が正常であると判定し、自己放電電流Ｉｐｒが正常範囲位以外である場合には蓄電デバイス１０が異常であると判定する。
Alternatively, the
次に、第一実施形態による作用効果について説明する。 Next, the effects of the first embodiment will be described.
本実施形態における測定装置１は、蓄電デバイス１０の状態を測定する。この測定装置１は、蓄電デバイス１０の電圧に対して基準となる電圧を生成する基準デバイスとして機能する基準電圧源３０と、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差を測定する測定手段として機能する電圧計４０と、を備える。測定装置１は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差を検出するための検出手段として機能する温度センサ５１及び温度センサ５２と、測定した電位差の変化、及び検出した温度差の変化に基づいて蓄電デバイス１０の状態を示す指標を演算する演算手段として機能するコントローラ６０とを備える。
The measuring
また、本実施形態における測定方法は、蓄電デバイス１０の状態を測定する。この測定方法は、蓄電デバイス１０の電圧に対して基準となる電圧を生成する基準電圧源３０と蓄電デバイス１０との間の電位差を測定する測定ステップ（Ｓ３）と、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差を検出する検出ステップ（Ｓ４）とを備える。そして測定方法は、測定ステップにおいて測定される時系列の電位差、及び検出ステップにおいて検出される時系列の温度差に基づいて蓄電デバイス１０の状態を示す指標を演算する演算ステップ（Ｓ７）を備える。
Moreover, the measurement method in this embodiment measures the state of the
これらの構成によれば、測定装置１は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差を測定する構成であるため、蓄電デバイス１０の微小な電圧変化を精度よく検出することが可能となる。
According to these configurations, the measuring
一方で、蓄電デバイス１０の電圧変化は、蓄電デバイス１０の温度変化にも変動してしまう。特に、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差を測定する構成においては、図２Ａ乃至図２Ｂに示したように、測定した電位差の変化は、蓄電デバイス１０の温度変化を考慮しただけでは補正することが困難であることを発明者は知見した。
On the other hand, the voltage change of the
この対策として上記構成によれば、蓄電デバイス１０の状態に相関する蓄電デバイス１０の電圧変化を求める際には、温度センサ５１及び温度センサ５２を用いて蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化が検出される。そして、検出された温度差の変化を用いることによって、測定された電位差の変化のうち蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の温度変化に伴う変動成分を低減することが可能となる。
As a countermeasure, according to the above configuration, the
すなわち、測定装置１は、蓄電デバイスの電圧変化に含まれる測定系の温度変化に伴う変動成分を考慮しつつ蓄電デバイスの状態を測定することができる。
That is, the measuring
これに加え、上記構成によれば、測定装置１は、蓄電デバイス１０の電圧を直接測定する代わりに、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化を測定する。これにより、蓄電デバイス１０の電圧変化に含まれる直流成分が除去されるので、電圧計４０の分解能を上げることが可能となる。
In addition, according to the configuration described above, the measuring
したがって、蓄電デバイス１０の微小な電圧変化を検出する精度が向上するので、蓄電デバイス１０の電圧を直接測定する場合に比べて蓄電デバイス１０の状態指標を迅速に推定することができる。
Therefore, since the accuracy of detecting minute voltage changes of the
このように、蓄電デバイス１０の電圧変化における蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の温度変化に起因するノイズの影響を抑制しつつ、短時間で精度よく、蓄電デバイス１０の内部状態を測定することができる。
In this way, it is possible to accurately measure the internal state of the
また、本実施形態における測定装置１は、蓄電デバイス１０に定電流を供給する供給手段として定電流源２０をさらに備えている。そして蓄電デバイス１０に供給される定電流は、蓄電デバイス１０の実際の自己放電電流Ｉｐｒよりも大きな定電流、すなわち想定される又は検出したい自己放電電流Ｉｐｒに対して一倍から十倍ほどの大きさに設定される。
In addition, the measuring
ここで、定電流源２０から蓄電デバイス１０に供給される定電流には、誤差電流が含まれている。この誤差電流と自己放電電流とは原理的に区別できないため、誤差電流は少ない方が好ましい。
Here, the constant current supplied from the constant
例えば、定電流源２０に対する設定値と、実際に蓄電デバイス１０に供給される電流の値と、の間に０．１［％］の誤差がある場合は、定電流源２０から１０［ｍＡ］の定電流を供給しようとすると、誤差電流は１０［μＡ］となる。つまり、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒの良否判定のための上限値が５［μＡ］である場合は、蓄電デバイス１０の良否を正しく判定することはできない。
For example, if there is an error of 0.1 [%] between the set value for the constant
これ対して、蓄電デバイス１０への供給電流を１０［μＡ］とすると、定電流源２０において０．１［％］の誤差が生じても供給電流に合成される誤差電流は１０［ｎＡ］で収まる。このため、自己放電電流Ｉｐｒの測定精度としては十分である。
On the other hand, if the supply current to the
上述のような理由から、定電流の大きさは、自己放電電流Ｉｐｒよりも大きな定電流、すなわち自己放電電流Ｉｐｒの基準値に対して一倍から十倍ほどの大きさに設定することが好ましい。このように設定することで、定電流源２０による定電流の誤差、電位差測定時の外乱ノイズによる電位差変化、及び自己放電電流Ｉｐｒの大小による電位差変化の差がそれぞれ少なくなるので、信号ノイズ比（ＳＮ比）を向上させることができる。
For the reasons described above, it is preferable to set the magnitude of the constant current to a constant current greater than the self-discharge current Ipr, that is, to be set to a magnitude approximately one to ten times the reference value of the self-discharge current Ipr. . By setting in this way, the error in the constant current by the constant
このように、上述した構成によれば、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差変化を測定する場合に信号ノイズ比が大きくなるので、蓄電デバイス１０の内部状態を精度よく測定することができる。
As described above, according to the above-described configuration, the signal-to-noise ratio becomes large when measuring the potential difference change between the
また、上述した構成によれば、定電流源２０を用いて微小な電流を蓄電デバイス１０に精度よく供給することは、蓄電デバイス１０に定電圧を供給する場合と比較して容易である。
In addition, according to the configuration described above, it is easier to accurately supply a minute current to the
ここで、蓄電デバイス１０に定電圧を供給する構成について説明する。例えば、蓄電デバイス１０の電圧が４．０［Ｖ］である場合、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒを精度よく測定するためには、蓄電デバイス１０に供給される定電圧の誤差及び電圧変動は１［μＶ］未満であることが望ましい。しかしながら、４．０［Ｖ］に対して１［μＶ］は０．２５［ｐｐｍ］であり、この精度で定電圧の大きさを制御することは困難である。
Here, a configuration for supplying a constant voltage to the
これに対し、本実施形態のように蓄電デバイス１０に定電流を供給する構成においては、上述のように供給電流の大きさを適切に選ぶことにより、定電流源２０での誤差が０．１［％］でも精度よく蓄電デバイス１０の内部状態を測定することが可能となる。
On the other hand, in the configuration in which a constant current is supplied to the
また、本実施形態における測定装置１は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率と、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化率を補正するための補正量と、の対応関係を示す補正情報を保持するメモリとして記憶部６１をさらに備えている。そしてコントローラ６０は、温度センサ５１，５２を用いて温度差の変化率を取得すると、記憶部６１に記憶された補正情報を参照し、取得した温度差の変化率に対応する補正量を求め、求めた補正量に基づいて状態指標を補正する。
In addition, the measuring
この構成によれば、記憶部６１に記憶された補正情報を用いることにより、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化率に含まれる温度変化に伴うノイズ成分を取り除くことが可能になる。それゆえ、蓄電デバイス１０の状態指標を精度よく求めることができる。
According to this configuration, by using the correction information stored in the
また、本実施形態における基準電圧源３０は、蓄電デバイス１０と同じ種類である他の蓄電デバイスによって実現される。
Also, the
この構成によれば、基準電圧として同種の蓄電デバイスの電圧が用いられるので、蓄電デバイス１０と異なる電圧源を採用する場合に比べて、双方の測定環境の違いに起因する蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差及び温度差が小さくなりやすい。したがって、蓄電デバイス１０の状態指標を補正するための演算処理に起因する誤差を低減することができる。
According to this configuration, the voltage of the same type of power storage device is used as the reference voltage. Potential and temperature differences between the
さらに、蓄電デバイス１０と異なる電圧生成回路を採用する場合に比べて、簡易に測定装置１を構成することができる。したがって、測定装置１を簡易に構成しつつ蓄電デバイス１０の内部状態を精度よく測定することができる。
Furthermore, the
（第二実施形態）
次に、記憶部６１に記憶される補正情報を生成する手法について図５を参照して説明する。
(Second embodiment)
Next, a method for generating correction information stored in the
図５は、第二実施形態における測定装置２の構成を示す図である。本実施形態では温調部８０が測定装置２に備えられている点が第一実施形態とは異なる。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the measuring
温調部８０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率を調節するための装置である。温調部８０は、例えば、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の少なくとも一方の温度を調整する温度調整手段として機能する。
The
本実施形態における温調部８０は、コントローラ６０の制御に従って、蓄電デバイス１０を加熱及び冷却する。例えば、蓄電デバイス１０が恒温槽に収容されている状況では、温調部８０は、恒温槽内の雰囲気温度を調節する空調機によって構成される。
The
本実施形態におけるコントローラ６０は、定電流源２０から定電流が蓄電デバイス１０に供給されている状態において、所定の時間間隔ごとに、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率を変更する。具体例としてコントローラ６０は、蓄電デバイス１０を段階的に加熱することにより、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率を段階的に大きくする。
The
このとき、コントローラ６０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率ごとに、電圧計４０からの測定信号に基づいて蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化率を取得する。
At this time, the
そして、コントローラ６０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率ごとにそれぞれ測定された蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化率に基づいて、温度差の変化率と電位差の変化率との関係を示す近似直線を求める。コントローラ６０は、その近似直線の傾きを温度係数Ａとして取得し、その温度係数Ａを第一実施形態で述べた補正情報として記憶部６１に記録する。
Then, the
このように、本実施形態では、測定装置２に温調部８０を備えることにより、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の温度変化に伴う電位差の変化率を補正するための補正情報を生成することができる。
As described above, in the present embodiment, by including the
なお、本実施形態では蓄電デバイス１０を段階的に加熱して得られた複数の温度差の変化率と、これらの温度差の変化率に対応する電位差の変化率と、の関係を示す近似直線の傾きが温度係数Ａとして取得されたが、これに限られるものではない。
In the present embodiment, an approximate straight line representing the relationship between the rate of change of a plurality of temperature differences obtained by heating the
例えば、蓄電デバイス１０を段階的に加熱することによって得られる近似直線の傾きと、蓄電デバイス１０を段階的に冷却することによって得られる近似直線の傾きとの平均値を温度係数Ａとしてもよい。
For example, the temperature coefficient A may be the average value of the slope of the approximate straight line obtained by heating the
この理由は、蓄電デバイス１０又は基準電圧源３０の温度変化が大き過ぎると、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の温度変化に伴う変化率の中に、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒに起因する電圧変化の成分が含まれてしまうからである。
The reason for this is that if the temperature change of the
それゆえ、蓄電デバイス１０を段階的に加熱したときの温度係数Ａと、蓄電デバイス１０を段階的に冷却したときの温度係数Ａとの平均を取ることにより、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒに起因する電圧変化成分を相殺することができる。このように求められた温度係数Ａを用いることによって、精度よく蓄電デバイス１０の状態指標を補正する精度を高めることが可能となる。
Therefore, by averaging the temperature coefficient A when the
また、本実施形態では温調部８０が蓄電デバイス１０に配置されていたが、これに限られるものではない。蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率を変更することができればよいので、温調部８０を基準電圧源３０にのみに配置してもよく、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の双方に配置してもよい。
Further, although the
次に、第二実施形態による作用効果について説明する。 Next, the effects of the second embodiment will be described.
本実施形態における測定装置２は、第一実施形態における測定装置１の構成に加え、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の少なくとも一方の温度を調整する温度調整手段として機能する温調部８０をさらに備える。そしてコントローラ６０は、電圧計４０を用いて測定される電位差の変化率、及び温度センサ５１，５２を用いて検出される温度差の変化率に基づいて、その温度差の変化率と温度差の変化率との関係を示す近似直線の傾きを補正情報として算出する。
In addition to the configuration of the
この構成によれば、補正情報は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０に関する温度係数Ａの実測値であるので、第一実施形態のように代表値が用いられる場合に比べて、精度よく蓄電デバイス１０の状態指標を補正することが可能となる。
According to this configuration, the correction information is the measured value of the temperature coefficient A for the
（第三実施形態）
第一実施形態では記憶部６１に記憶された温度係数Ａを用いて測定中の温度変化に伴うノイズ成分を除去した蓄電デバイス１０の状態指標を算出したが、これに限られるものではない。以下では、温度係数Ａを算出することなく蓄電デバイス１０の状態指標を算出する測定装置２を第三実施形態として説明する。
(Third embodiment)
In the first embodiment, the temperature coefficient A stored in the
第三実施形態における測定装置２は、図５に示した第二実施形態の構成と同等の構成である。ここでは、温度係数Ａと蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒ及び静電容量Ｃｓｔとの三つのパラメータが不明であると仮定する。
The measuring
本実施形態において、コントローラ６０は、あらかじめ定められた基準時間ごとに蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率が切り替わるように温調部８０の動作を制御する。
In this embodiment, the
具体的には、コントローラ６０は、温度センサ５１から蓄電デバイス１０の温度を示す検出信号、及び温度センサ５２から基準電圧源３０の温度を示す検出信号をそれぞれ取得し、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差を算出する。そしてコントローラ６０は、算出した温度差の変化率を計測しつつ、温調部８０を用いて蓄電デバイス１０の温度を制御する。
Specifically, the
そしてコントローラ６０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率ごとに電流値が異なる定電流を蓄電デバイス１０に供給するよう、定電流源２０の動作を制御する。
The
例えば、温調部８０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率が第一変化率（ｄＴ／ｄｔ）１となるよう蓄電デバイス１０の温度を上昇させる。温度差の変化率が第一変化率（ｄＴ／ｄｔ）１に維持された状態において、定電流源２０は、第一定電流Ｉ１を蓄電デバイス１０に供給する。
For example, the
このとき、電圧計４０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差を測定し、測定した電位差を示す測定信号をコントローラ６０に出力する。そしてコントローラ６０は、温度差が第一変化率（ｄＴ／ｄｔ）１であるときの測定信号に基づいて蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化率を示す第一変化率（ｄＶ／ｄｔ）１を取得する。
At this time, the
この状態で基準時間が経過すると、温調部８０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率が第二変化率（ｄＴ／ｄｔ）２となるよう蓄電デバイス１０の温度をさらに上昇させる。温度差の変化率が第二変化率（ｄＴ／ｄｔ）２に維持された状態において、定電流源２０は、第二定電流Ｉ２を蓄電デバイス１０に供給する。
When the reference time elapses in this state, the
このとき、電圧計４０は、温度差が第二変化率（ｄＴ／ｄｔ）２のときの測定信号をコントローラ６０に出力する。そしてコントローラ６０は、温度差が第二変化率（ｄＴ／ｄｔ）２であるときの測定信号に基づいて蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化率を示す第二変化率（ｄＶ／ｄｔ）２を取得する。
At this time, the
この状態で基準時間が経過すると、温調部８０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率が第三変化率（ｄＴ／ｄｔ）３となるよう蓄電デバイス１０の温度をさらに上昇させる。温度差の変化率が第三変化率（ｄＴ／ｄｔ）３に維持された状態において、定電流源２０は、第三定電流Ｉ３を蓄電デバイス１０に供給する。
When the reference time elapses in this state, the
このとき、電圧計４０は、温度差が第三変化率（ｄＴ／ｄｔ）３のときの測定信号をコントローラ６０に出力する。そしてコントローラ６０は、温度差が第三変化率（ｄＴ／ｄｔ）３であるときの測定信号に基づいて蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化率を示す第三変化率（ｄＶ／ｄｔ）３を取得する。
At this time, the
このように、コントローラ６０は、温度差が第一変化率（ｄＴ／ｄｔ）１であるときの電位差の第一変化率（ｄＶ／ｄｔ）１、及び、温度差が第二変化率（ｄＴ／ｄｔ）２であるときの電位差の第二変化率（ｄＶ／ｄｔ）２を取得する。さらにコントローラ６０は、温度差が第三変化率（ｄＴ／ｄｔ）３であるときの電位差の第三変化率（ｄＶ／ｄｔ）３を取得する。
Thus, the
そして、コントローラ６０は、蓄電デバイス１０に供給される定電流Ｉｎごとに、上式（１）のうち、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化率（ｄＶ／ｄｔ）ｎ及び温度差の変化率（ｄＴ／ｄｔ）ｎに、それぞれ取得した値を代入する。
Then, the
続いて、コントローラ６０は、次式（７）に示される第一定電流Ｉ１乃至第三定電流Ｉ３についての三つの連立方程式を解くことで、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒ及び静電容量Ｃｓｔと、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の温度係数Ａとを算出する。
Subsequently, the
上式（７）に示すように、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化率には、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の温度変化に伴う変動成分を表す項として温度係数Ａを含む項が含まれている。
As shown in the above formula (7), the rate of change of the potential difference between the
このため、三つの連立方程式を解くことにより、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒ及び静電容量Ｃｓｔを算出する際に、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の温度変化に伴う変動成分を低減することができる。したがって、測定系の温度変化に伴う測定結果に与える影響を抑制することができる。
Therefore, by solving the three simultaneous equations, when calculating the self-discharge current Ipr and the capacitance Cst of the
なお、第一定電流Ｉ１乃至第三定電流Ｉ３は、互いに異なる電流値であり、いずれか一つの定電流Ｉｎは、電流値がゼロ（０）であってもよい。また、定電流Ｉｎは、正の値でもよく、負の値であってもよい。言い換えると、自己放電電流Ｉｐｒ、静電容量Ｃｓｔ及び温度係数Ａの取得にあたり、本実施形態では定電流Ｉｎを蓄電デバイス１０の正極電極１１から負極電極１２に向かって供給してもよく、反対に、定電流Ｉｎを負極電極１２から正極電極１１に向かって供給してもよい。
The first to third constant currents I1 to I3 may have different current values, and any one of the constant currents In may have a current value of zero (0). Also, the constant current In may be a positive value or a negative value. In other words, in obtaining the self-discharge current Ipr, the capacitance Cst, and the temperature coefficient A, in the present embodiment, the constant current In may be supplied from the
また、第一定電流Ｉ１乃至第三定電流Ｉ３に関して、少なくとも一つの定電流の絶対値は、自己放電電流Ｉｐｒの基準値に対して一倍又は数倍に設定され、他の定電流の絶対値は、自己放電電流Ｉｐｒの基準値の十倍に設定される。例えば、第一定電流Ｉ１は、自己放電電流Ｉｐｒの基準値を一倍した１０［μＡ］に設定され、第二定電流Ｉ２及び第三定電流Ｉ３は、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒの基準値に対して十倍に設定される。
Further, regarding the first constant current I1 to the third constant current I3, the absolute value of at least one constant current is set to be one or several times the reference value of the self-discharge current Ipr, and the absolute value of the other constant currents The value is set to ten times the reference value of the self-discharge current Ipr. For example, the first constant current I1 is set to 10 [μA] that is one times the reference value of the self-discharge current Ipr, and the second constant current I2 and the third constant current I3 are set to the self-discharge current Ipr of the
上述した自己放電電流Ｉｐｒの基準値は、自己放電電流Ｉｐｒの代表値、推定値及び実測値を含む既知の情報である。自己放電電流Ｉｐｒの基準値は、例えば、多数の蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒを集計した統計データ、又は、電気特性が正常である特定の蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒの試験結果などを用いて予め定められる。
The reference value of the self-discharge current Ipr described above is known information including the representative value, the estimated value, and the actually measured value of the self-discharge current Ipr. The reference value of the self-discharge current Ipr is, for example, statistical data obtained by aggregating the self-discharge currents Ipr of a large number of
また、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが既知である場合は、少なくとも第一定電流Ｉ１及び第二定電流Ｉ２についての二つの連立方程式を解くことにより、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒを算出することが可能となる。例えば、静電容量Ｃｓｔの代表値をあらかじめ記憶部６１に記憶しておき、二つの連立方程式を解く際に、式（７）中の静電容量Ｃｓｔに記憶部６１から読み出した代表値を代入する。
Further, when the capacitance Cst of the
反対に、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒが既知である場合は、同様に二つの連立方程式を解くことにより、静電容量Ｃｓｔを算出することができる。このように、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒ及び静電容量Ｃｓｔのうち一方の状態指標が既知である場合、コントローラ６０は、第一定電流Ｉ１及び第二定電流Ｉ２についての二つの連立方程式を解くことにより、他方の状態指標を算出することができる。
Conversely, if the self-discharge current Ipr of the
以上のようにコントローラ６０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率を変更し、温度差の変化率ごとに、異なる定電流を蓄電デバイス１０に供給して蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の電位差の変化率を取得する。そしてコントローラ６０は、例えば式（７）に示した三つの連立方程式を解くことにより、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の温度変化の影響が抑制された蓄電デバイス１０の状態指標を演算する。
As described above, the
このように本実施形態では、コントローラ６０は、温調部８０を用いて蓄電デバイス１０の温度を積極的に変更する。そしてコントローラ６０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の複数の変化率のときの電位差の変化率及び定電流の電流値に基づいて、蓄電デバイス１０の状態指標を演算する。
Thus, in this embodiment, the
なお、本実施形態では蓄電デバイス１０を加熱して温度差の変化率を大きくすることにより、蓄電デバイス１０の状態指標と蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の温度係数Ａとを算出したが、これに限られるものではない。
In the present embodiment, the state index of the
例えば、蓄電デバイス１０を冷却して温度差の変化率を下降させたときの蓄電デバイス１０の状態指標と、蓄電デバイス１０を加熱して温度差の変化率を上昇させたときの蓄電デバイス１０の状態指標と、の平均値を最終的な状態指標としてもよい。これにより、精度よく蓄電デバイス１０の状態指標を算出することができる。温度係数Ａについても同様である。
For example, the state index of the
次に、第三実施形態による作用効果について説明する。 Next, functions and effects of the third embodiment will be described.
本実施形態におけるコントローラ６０は、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の少なくとも一方の温度を調整する温度調整手段として、蓄電デバイス１０の温度を調整する温調部８０を備える。そして定電流源２０は、温調部８０により蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率が変更されるたびに異なる大きさの定電流Ｉｎを蓄電デバイス１０に供給する。コントローラ６０は、異なる複数の温度差の第一変化率（ｄＴ／ｄｔ）１乃至第三変化率（ｄＴ／ｄｔ）３における電位差の第一変化率（ｄＶ／ｄｔ）１乃至第三変化率（ｄＶ／ｄｔ）３及び第一定電流Ｉ１乃至第三定電流Ｉ３の電流値に基づいて、蓄電デバイス１０の状態指標を演算する。
The
この構成によれば、第一定電流Ｉ１乃至第三定電流Ｉ３の電流値ごとに得られた温度差の第一変化率（ｄＴ／ｄｔ）１乃至第三変化率（ｄＴ／ｄｔ）３と、電位差の第一変化率（ｄＶ／ｄｔ）１乃至第三変化率（ｄＶ／ｄｔ）３と、を例えば上式（７）に代入する。これにより、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の温度変化の影響が取り除かれた蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒ及び静電容量Ｃｓｔを算出することができる。
According to this configuration, the first change rate (dT/dt) 1 to third change rate (dT/dt) 3 of the temperature difference obtained for each current value of the first constant current I1 to third constant current I3 , the first change rate (dV/dt) 1 to the third change rate (dV/dt) 3 of the potential difference are substituted into the above equation (7), for example. Thereby, it is possible to calculate the self-discharge current Ipr and the capacitance Cst of the
このように、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間の温度差の変化率を積極的に変更することにより、蓄電デバイス１０の状態指標を求めるにあたり、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０の温度変化の影響を抑制することができる。
In this way, by positively changing the rate of change in the temperature difference between the
また、本実施形態におけるコントローラ６０は、上述した蓄電デバイス１０の状態指標に代えて又は加えて、蓄電デバイス１０及び基準電圧源３０間における電位差の変化率と温度差の変化率との関係を示す温度係数Ａを演算する。
Further, the
この構成によれば、上式（７）を用いることにより、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒ及び静電容量Ｃｓｔに加えて、温度係数Ａを算出することができる。
According to this configuration, the temperature coefficient A can be calculated in addition to the self-discharge current Ipr and the capacitance Cst of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the specific configurations of the above embodiments. do not have.
例えば、コントローラ６０は、算出した静電容量Ｃｓｔに基づいて蓄電デバイス１０の内部状態を判定してもよい。例えば、コントローラ６０は、静電容量Ｃｓｔの算出値が所定の正常範囲内にあるか否かを判定することにより、蓄電デバイス１０の良否を判定する。
For example, the
また、上記実施形態では一つの蓄電デバイス１０を測定したが、複数の蓄電デバイス１０が直列接続された蓄電装置を測定することができる。また、測定装置１，２は表示部７０を備えているが、表示部７０を省略してもよい。
Moreover, although one
１ 測定装置
１０ 蓄電デバイス
２０ 定電流源（供給手段）
３０ 基準電圧源（基準デバイス）
４０ 電圧計（測定手段）
５１、５２ 温度センサ（第一温度センサ、第二温度センサ、検出手段）
６０ コントローラ（演算手段）
６１ 記憶部（メモリ）
1 measuring
30 reference voltage source (reference device)
40 voltmeter (measuring means)
51, 52 temperature sensors (first temperature sensor, second temperature sensor, detection means)
60 controller (computing means)
61 storage unit (memory)
Claims (8)
前記蓄電デバイスの電圧に対して基準となる電圧を生成する基準デバイスと、
前記蓄電デバイス及び前記基準デバイス間の電位差を測定する測定手段と、
前記蓄電デバイス及び前記基準デバイス間の温度差を検出するための検出手段と、
測定した時系列の前記電位差、及び検出した時系列の前記温度差に基づいて前記蓄電デバイスの状態を示す指標を演算する演算手段と、
を備える蓄電デバイスの測定装置。 A measuring device for measuring the state of an electricity storage device,
a reference device that generates a voltage that serves as a reference for the voltage of the electricity storage device;
measuring means for measuring a potential difference between the electrical storage device and the reference device;
detection means for detecting a temperature difference between the electrical storage device and the reference device;
computing means for computing an index indicating the state of the electricity storage device based on the measured time-series potential difference and the detected time-series temperature difference;
A power storage device measuring apparatus comprising:
前記蓄電デバイス及び前記基準デバイス間の温度差の変化率と前記電位差の変化率を補正するための補正量との対応関係を示す情報を保持するメモリをさらに備え、
前記演算手段は、検出した前記温度差の変化率を取得すると、前記情報を参照して当該温度差の変化率に対応する前記補正量を求め、当該補正量に基づいて前記指標を補正する、
蓄電デバイスの測定装置。 The power storage device measuring device according to claim 1,
further comprising a memory for holding information indicating a correspondence relationship between a change rate of the temperature difference between the power storage device and the reference device and a correction amount for correcting the change rate of the potential difference;
When the detected rate of change of the temperature difference is obtained, the calculating means obtains the correction amount corresponding to the rate of change of the temperature difference by referring to the information, and corrects the index based on the correction amount.
Measurement equipment for power storage devices.
前記蓄電デバイス及び前記基準デバイスの少なくとも一方の温度を調整する温度調整手段をさらに備え、
前記演算手段は、測定した前記電位差の変化率、及び前記検出手段により検出される前記温度差の変化率に基づいて、前記温度差の変化率と前記温度差の変化率との関係を示す近似直線の傾きを前記情報として算出する、
蓄電デバイスの測定装置。 The power storage device measuring apparatus according to claim 2,
further comprising temperature adjustment means for adjusting the temperature of at least one of the power storage device and the reference device;
The calculation means approximates a relationship between the rate of change of the temperature difference and the rate of change of the temperature difference based on the measured rate of change of the potential difference and the rate of change of the temperature difference detected by the detection means. calculating the slope of the straight line as the information;
Measurement equipment for power storage devices.
前記蓄電デバイス及び前記基準デバイスの少なくとも一方の温度を調整する温度調整手段をさらに備え、
前記供給手段は、前記温度調整手段により前記温度差の変化率が変更されるたびに異なる大きさの前記定電流を前記蓄電デバイスに供給し、
前記演算手段は、複数の前記温度差の変化率における前記電位差の変化率及び前記定電流の電流値に基づいて前記指標を演算する、
蓄電デバイスの測定装置。 The power storage device measuring apparatus according to claim 2,
further comprising temperature adjustment means for adjusting the temperature of at least one of the power storage device and the reference device;
The supply means supplies the constant current having a different magnitude to the power storage device each time the rate of change of the temperature difference is changed by the temperature adjustment means,
The calculating means calculates the index based on the rate of change of the potential difference and the current value of the constant current in a plurality of rates of change of the temperature difference.
Measurement equipment for power storage devices.
前記演算手段は、複数の前記温度差の変化率における前記電位差の変化率及び前記定電流の電流値に基づいて、前記温度差の変化率と前記温度差の変化率との関係を示す温度係数を演算する、
蓄電デバイスの測定装置。 The power storage device measuring apparatus according to claim 4,
The calculating means calculates a temperature coefficient representing a relationship between the rate of change of the temperature difference and the rate of change of the temperature difference based on the rate of change of the potential difference and the current value of the constant current in the rate of change of the temperature difference. to compute
Measurement equipment for power storage devices.
前記基準デバイスは、他の蓄電デバイスである、
蓄電デバイスの測定装置。 The power storage device measuring apparatus according to claim 2 or 4,
wherein the reference device is another power storage device;
Measurement equipment for power storage devices.
前記検出手段は、
前記蓄電デバイスの温度を検出する第一温度センサと、
前記基準デバイスの温度を検出する第二温度センサと、を有する、
蓄電デバイスの測定装置。 The power storage device measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The detection means is
a first temperature sensor that detects the temperature of the power storage device;
a second temperature sensor that detects the temperature of the reference device;
Measurement equipment for power storage devices.
前記蓄電デバイスの電圧に対して基準となる電圧を生成する基準デバイスと前記蓄電デバイスとの間の電位差を測定する測定ステップと、
前記蓄電デバイス及び前記基準デバイス間の温度差を検出する検出ステップと、
前記測定ステップにおいて測定される時系列の前記電位差、及び前記検出ステップにおいて検出される時系列の前記温度差に基づいて前記蓄電デバイスの状態を示す指標を演算する演算ステップと、
を備える蓄電デバイスの測定方法。 A measurement method for measuring the state of an electricity storage device, comprising:
a measuring step of measuring a potential difference between a reference device that generates a voltage that is a reference with respect to the voltage of the electricity storage device and the electricity storage device;
a detecting step of detecting a temperature difference between the electrical storage device and the reference device;
a computing step of computing an index indicating the state of the electricity storage device based on the time-series potential difference measured in the measuring step and the time-series temperature difference detected in the detecting step;
A method of measuring an electricity storage device comprising:
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|---|---|---|---|
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