JP5454928B2

JP5454928B2 - 電池検査方法及び電池検査装置

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Publication number: JP5454928B2
Application number: JP2010153017A
Authority: JP
Inventors: 耕平山口; 重樹小峰; 学山田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-07-05
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Description

本発明は、電池の劣化状態を検査する電池検査方法及び電池検査装置に関する。

従来、電池の劣化状態を検査する電池検査方法や電池検査装置として、劣化状態と相関関係がある内部抵抗によって電池の劣化状態を検出するものがある。例えば、特許文献１に開示されている蓄電池監視装置や、特許文献２に開示されている２次電池の状態判定方法である。

特許文献１の蓄電池監視装置は、蓄電池に大電流を流して内部抵抗を測定する。そして、測定した内部抵抗に基づいて蓄電池の劣化状態を監視する。

一方、特許文献２の２次電池の状態判定方法は、周波数の異なる複数の交流電圧を２次電池に印加して周波数毎のインピーダンスを測定する。そして、測定した周波数毎のインピーダンスから内部抵抗を算出し、算出した内部抵抗に基づいて２次電池の状態を判定する。インピーダンスを測定できればよいため、２次電池に大きな電流を流す必要がない。従って、大電流を流すことなく内部抵抗を算出し、劣化状態を判定することができる。

特開平７−２９６１４号公報特許第３５９８８７３号

前述したように、特許文献１の蓄電池監視装置は、蓄電池に大電流を流すことによって内部抵抗を測定し、劣化状態を監視する。しかし、大電流を流さなければならないため、蓄電池に大きな負担が加わるという問題があった。また、大電流を流さなければならないため、内部抵抗の測定に時間がかかるという問題もあった。

一方、特許文献２の２次電池の状態判定方法は、周波数の異なる複数の交流電圧を２次電池に印加することによって最終的に内部抵抗を算出し、劣化状態を判定する。しかし、周波数の異なる交流電圧を複数印加しなければならないため、内部抵抗の算出に時間がかかるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電池への負担を軽減するとともに、短時間で電池の劣化状態を検査できる電池検査定方法及び電池検査装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、特定した１つの測定周波数におけるインピーダンスに基づいて入出力特性を導出し、電池の劣化状態を判定することで、電池への負担を軽減するとともに、短時間で電池の劣化状態を検査できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の電池検査方法は、検査対象の電池の劣化状態を検査する電池検査方法において、特定した１つの測定周波数で検査対象の電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定工程と、インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスに基づいて検査対象の電池の入出力特性を導出する入出力特性導出工程と、入出力特性導出工程において導出した入出力特性に基づいて検査対象の電池の劣化状態を判定する判定工程と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、インピーダンスを測定できればよいため、検査対象の電池に大きな電流を流す必要がない。そのため、検査対象の電池への負担を軽減できる。しかも、特定した１つの測定周波数でインピーダンスを測定すればよい。そのため、従来のように、複数の周波数でインピーダンスを測定する必要がない。従って、短時間で検査対象の電池の劣化状態を検査できる。

請求項２に記載の電池検査方法は、測定周波数は、周波数を可変して電池のインピーダンスを測定する測定周波数導出用インピーダンス測定工程と、電池の等価回路のインピーダンスが、測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスに一致する等価回路における内部抵抗を導出する内部抵抗導出工程と、測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスの絶対値が、内部抵抗導出工程において導出した内部抵抗に一致する１つの周波数を導出して測定周波数とする測定周波数導出工程と、によって特定されることを特徴とする。

この構成によれば、測定周波数は、インピーダンスの絶対値が内部抵抗に一致する１つの周波数である。そのため、測定周波数におけるインピーダンスによって、内部抵抗と所定の関係を有する入出力特性を等価的に求めることができる。従って、１つの測定周波数でインピーダンスを測定することで、検査対象の電池の劣化を確実に検査することができる。

請求項３に記載の電池検査方法は、入出力特性導出工程は、インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスと、特定した電池の入出力特性と測定周波数におけるインピーダンスの絶対値の逆数の関係式に基づいて検査対象の電池の入出力特性を導出する工程であることを特徴とする。この構成によれば、電池の入出力特性を確実に導出することができる。

請求項４に記載の電池検査方法は、関係式は、電池の入出力特性を測定する関係式導出用入出力特性測定工程と、関係式導出用入出力特性測定工程において測定した入出力特性と、測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定した測定周波数におけるインピーダンスの絶対値の逆数に基づいて関係式を導出する関係式導出工程と、によって特定されることを特徴とする。この構成によれば、入力特性と測定周波数におけるインピーダンスの絶対値の逆数の関係式を確実に導出することができる。

請求項５に記載の電池検査方法は、判定工程は、入出力特性導出工程において導出した入出力特性を、劣化していない電池の入出力特性と比較し、比較結果に基づいて検査対象の電池の劣化状態を判定する工程であることを特徴とする。この構成によれば、入出力特性に基づいて検査対象の電池の劣化状態を確実に判定することができる。

請求項６に記載の電池検査方法は、測定周波数導出用インピーダンス測定工程は、０．１Ｈｚ〜１００ｋＨｚの周波数範囲で電池のインピーダンスを測定する工程であることを特徴とする。この構成によれば、測定周波数を導出するのに充分なインピーダンスを測定することができる。

請求項７に記載の電池検査方法は、測定周波数は、０．１Ｈｚ以上であることを特徴とする。この構成によれば、測定周波数の周期を抑えることができる。そのため、検査時間を短縮することができる。

請求項８に記載の電池検査方法は、測定周波数は、劣化状態の異なる複数の電池の入出力特性を測定する測定周波数導出用入出力特性測定工程と、周波数を可変して劣化状態の異なる複数の電池のインピーダンスを測定する測定周波数導出用インピーダンス測定工程と、測定周波数導出用入出力特性測定工程において測定した入出力特性と、測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスに基づいて入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数が所定値以上となる１つの周波数を測定周波数として導出する測定周波数導出工程と、によって特定されることを特徴とする。

この構成によれば、測定周波数は、入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数が所定値以上となる１の周波数である。そのため、測定周波数におけるインピーダンスによって入出力特性を等価的に求めることができる。従って、１つの測定周波数でインピーダンスを測定することで、検査対象の電池の劣化を確実に検査することができる。

請求項９に記載の電池検査方法は、測定周波数導出工程は、入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数が０．９５以上となる１つの周波数を測定周波数として導出する工程であることを特徴とする。この構成によれば、測定周波数におけるインピーダンスによって等価的に求められる入出力特性の精度を向上させることができる。そのため、検査対象の電池の劣化判定精度を向上させることができる。

請求１０に記載の電池検査装置は、検査対象の電池の劣化状態を検査する電池検査装置において、特定した１つの測定周波数を入力する測定周波数入力手段と、測定周波数入力手段によって入力された測定周波数で検査対象の電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、インピーダンス測定手段の測定したインピーダンスに基づいて検査対象の電池の入出力特性を導出する入出力特性導出手段と、入出力特性導出手段の導出した入出力特性に基づいて検査対象の電池の劣化状態を判定する判定手段と、有することを特徴とする。

請求項１１に記載の電池検査装置は、測定周波数は、周波数を可変して電池のインピーダンスを測定する測定周波数導出用インピーダンス測定工程と、電池の等価回路のインピーダンスが、測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスに一致する等価回路における内部抵抗を導出する内部抵抗導出工程と、測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスの絶対値が、内部抵抗導出工程において導出した内部抵抗に一致する周波数を導出して測定周波数とする測定周波数導出工程と、によって特定されることを特徴とする。

請求項１２に記載の電池検査装置は、定周波数は、劣化状態の異なる複数の電池の入出力特性を測定する測定周波数導出用入出力特性測定工程と、周波数を可変して劣化状態の異なる複数の電池のインピーダンスを測定する測定周波数導出用インピーダンス測定工程と、測定周波数導出用入出力特性測定工程において測定した入出力特性と、測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスに基づいて入出力特性とインピーダンスの逆数の相関係数が所定値以上となる１つの周波数を測定周波数として導出する測定周波数導出工程と、によって特定されることを特徴とする。

この構成によれば、測定周波数は、入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数が所定値以上となる１の周波数である。つまり、入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数との間に強い相関関係を有する１つの周波数である。そのため、測定周波数におけるインピーダンスによって入出力特性を等価的に求めることができる。従って、１つの測定周波数でインピーダンスを測定することで、検査対象の電池の劣化を確実に検査することができる。

請求項１３に記載の電池検査装置は、特定した電池の入出力特性と測定周波数におけるインピーダンスの絶対値の逆数の関係式を入力する関係式入力手段と、インピーダンス測定手段の測定したインピーダンスと、関係式入力手段によって入力された関係式に基づいて、検査対象の電池の入出力特性を導出する入出力特性導出手段と、入出力特性導出手段の導出した入出力特性に基づいて検査対象の電池の劣化状態を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。この構成によれば、関係式入力手段によって入力された関係式に基づいて、検査対象の電池の入出力特性を導出し、検査対象の電池の劣化を確実に検査することができる。

請求項１４に記載の電池検査装置は、特定した劣化していない電池の入出力特性を判定基準として入力する判定基準入力手段を有し、判定手段は、入出力特性導出手段の導出した入出力特性を、判定基準入力手段によって入力された判定基準と比較し、比較結果に基づいて検査対象である電池の劣化状態を判定することを特徴とする。この構成によれば、判定基準入力手段によって入力された判定基準に基づいて検査対象である電池の劣化状態を確実に判定することができる。

第１実施形態における電池検査方法のフローチャートである。測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスの特性線図である。電池の内部抵抗に関連する部分の等価回路図である。測定周波数導出工程を説明するためのインピーダンスの特性線図である。電池測定装置のブロック図である。第２実施形態における電池検出方法のフローチャートである。劣化状態の異なる複数の電池における入力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数を示す特性図である。

次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して電池検査方法について説明する。ここで、図１は、第１実施形態における電池検査方法のフローチャートである。図２は、測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスの特性線図である。図３は、電池の内部抵抗に関連する部分の等価回路図である。図４は、測定周波数導出工程を説明するためのインピーダンスの特性線図である。

電池検査方法は、特定した１つの測定周波数で検査対象の電池のインピーダンスを測定し、検査対象の電池の劣化状態を検査する方法である。具体的には、リチウム２次電池の劣化状態を検査する方法である。図１に示すように、電池検査方法は、測定周波数及び関係式導出工程Ｓ１０と、インピーダンス測定工程Ｓ１１と、入出力特性導出工程Ｓ１２と、判定工程Ｓ１２とを有している。

測定周波数及び関係式導出工程Ｓ１０は、検査対象の電池のインピーダンスを測定する際の測定周波数、及び、電池のインピーダンスと入出力特性の関係式を導出する工程である。なお、測定周波数及び関係式導出工程Ｓ１０に用いる電池は、検査対象の電池であってもよいし、検査対象とは劣化状態の異なる電池であってもよい。検査対象の電池の同種の電池であればよい。測定周波数及び関係式導出工程Ｓ１０は、測定周波数導出用インピーダンス測定工程Ｓ１００と、内部抵抗導出工程Ｓ１０１と、測定周波数導出工程Ｓ１０２と、関係式導出用入出力特性測定工程Ｓ１０３と、関係式導出工程Ｓ１０４とを有している。

まず、測定周波数導出用インピーダンス測定工程Ｓ１００において、周波数を可変して電池のインピーダンスを測定する。具体的には、０．１Ｈｚ〜１００ｋＨｚの周波数範囲で周波数を可変して電池のインピーダンスを測定する。測定したインピーダンスを実軸と虚軸とからなる複素平面上にプロットすると、図２に示すような特性線図となる。

その後、内部抵抗導出工程Ｓ１０１において、電池の等価回路のインピーダンスが、測定周波数導出用インピーダンス測定工程Ｓ１００において測定したインピーダンスに一致する等価回路における内部抵抗を導出する。つまり、等価回路のインピーダンスを測定したインピーダンスにフィッティングさせることによって内部抵抗を導出する。

図３に示すように、電池の等価回路は、電子抵抗Ｒｅと、イオン抵抗Ｒｓと、負極反応抵抗Ｒｃｔ１と、負極容量Ｃ１と、正極反応抵抗Ｒｃｔ２と、イオン拡散インピーダンスＺｗと、正極容量Ｃ２とを備えている。電子抵抗Ｒｅ、イオン抵抗Ｒｓ、負極反応抵抗Ｒｃｔ１、正極反応抵抗Ｒｃｔ２及びイオン拡散インピーダンスＺｗは直列接続されている。負極反応抵抗Ｒｃｔ１には、負極容量Ｃ１が並列接続されている。直列接続された正極反応抵抗Ｒｃｔ２及びイオン拡散インピーダンスＺｗには、正極容量Ｃ２が並列接続されている。ここでは、電子抵抗Ｒｅ、イオン抵抗Ｒｓ、負極反応抵抗Ｒｃｔ１及び正極反応抵抗Ｒｃｔ２の和（Ｒｅ＋Ｒｓ＋Ｒｃｔ１＋Ｒｃｔ２）を内部抵抗として規定する。

内部抵抗導出工程Ｓ１０１は、具体的には、図３に示す等価回路のインピーダンスが、図２に示すインピーダンスの測定結果に一致する内部抵抗を導出する。

そして、測定周波数導出工程Ｓ１０２において、測定周波数導出用インピーダンス測定工程Ｓ１００において測定したインピーダンスの絶対値が、内部抵抗導出工程Ｓ１０１において導出した内部抵抗に一致する１つの周波数を導出して測定周波数とする。具体的には、図４に示すように、測定したインピーダンスの絶対値が導出した内部抵抗に一致する１つの周波数を導出して測定周波数とする。この電池の場合、測定周波数は、結果的に１Ｈｚとなった。

次に、関係式導出用入出力特性測定工程Ｓ１０３において、電池の入出力特性を測定する。

そして、関係式導出工程Ｓ１０４において、関係式導出用入出力特性測定工程Ｓ１０３において測定した入出力特性と、測定周波数導出用インピーダンス測定工程Ｓ１００において測定した測定周波数におけるインピーダンスの絶対値の逆数に基づいて、これらの関係式を導出する。

ここで、入出力特性は、数１によって表される。

このように、入出力特性は内部抵抗の逆数に比例する。電池が劣化すると、内部抵抗が大きくなり入出力特性の値が小さくなる。前述したように、測定周波数におけるインピーダンスの絶対値は内部抵抗と等しい。そのため、入出力特性は、インピーダンスの絶対値の逆数に比例することになる。従って、関係式導出工程Ｓ１０４において、関係式は所定値の比例定数となる。

次に、インピーダンス測定工程Ｓ１１において、測定周波数導出工程Ｓ１０２において導出した１つの測定周波数で検査対象の電池のインピーダンスを測定する。具体的には、１Ｈｚの測定周波数で検査対象の電池のインピーダンスを測定する。

その後、入出力特性導出工程Ｓ１２において、インピーダンス測定工程Ｓ１１において測定したインピーダンスと、関係式導出工程Ｓ１０４において導出した関係式に基づいて、検査対象の電池の入出力特性を導出する。

そして、判定工程Ｓ１３において、入出力特性導出工程Ｓ１２において導出した入出力特性を劣化していない電池の入出力特性と比較し、比較結果に基づいて検査対象の電池の劣化状態を判定する。

このようにして、検査対象の電池の劣化状態を検出することができる。

次に、図５を参照して電池検査装置について説明する。ここで、図５は、電池検査装置のブロック図である。

図５に示す電池検査装置１は、図１に示す電池検査方法に基づいて、特定した１つの測定周波数で検査対象の電池のインピーダンスを測定し、検査対象の電池の劣化状態を検査する装置である。図５に示すように、電池検査装置１は、入力部１０（測定周波数入力手段、関係式入力手段、判定基準入力手段）と、インピーダンス測定部１１（インピーダンス測定手段）と、処理部１２（入出力特性導出手段、判定手段）とを備えている。

入力部１０は、図１に示す測定周波数導出用インピーダンス測定工程Ｓ１００、内部抵抗導出工程Ｓ１０１及び測定周波数導出工程Ｓ１０２によって導出された測定周波数、関係式導出用入出力特性測定工程Ｓ１０３及び関係式導出工程Ｓ１０４によって導出された関係式を入力するためのブロックである。また、劣化していない電池の入出力特性を判定基準として入力するブロックでもある。入力部１０は、スイッチによって構成されている。

インピーダンス測定部１１は、図１に示すインピーダンス測定工程Ｓ１１を実施するためのブロックである。インピーダンス測定部１１は、交流発振部１１０と、インピーダンスアナライザ１１１とを備えている。

交流発振部１１０は、インピーダンスの測定の際に検査対象の電池に印加する、測定周波数の交流電圧を出力するブロックである。インピーダンスアナライザ１１１は、検査対象の電池に印加される交流電圧、及び、検査対象の電池に流れる交流電流に基づいてインピーダンスを導出するブロックである。

処理部１２は、図１に示す入出力特性導出工程Ｓ１２及び判定工程Ｓ１３を実施するためのブロックである。処理部１２は、ＣＰＵ１２０と、プログラムメモリ１２１と、データメモリ１２２とを備えている。

ＣＰＵ１２０は、図１に示す入出力特性導出工程Ｓ１２及び判定工程Ｓ１３を実施するブロックである。プログラムメモリ１２１は、図１に示す入出力特性導出工程Ｓ１２及び判定工程Ｓ１３の実施をＣＰＵ１２０に指示するためのプログラムを記憶するブロックである。データメモリ１２２は、入力部１０から入力された測定周波数、関係式、判定基準、及び、インピーダンス測定部１１によって測定されたデータを記憶するブロックである。

このように構成された電池検査装置１において電池検査方法を実施することによって、検査対象の電池の劣化状態を実際に検出することができる。

次に、効果について説明する。第１実施形態によれば、インピーダンスを測定できればよいため、検査対象の電池に大きな電流を流す必要がない。そのため、検査対象の電池への負担を軽減できる。しかも、特定した１つの測定周波数でインピーダンスを測定すればよい。そのため、従来のように、複数の周波数でインピーダンスを測定する必要がない。従って、短時間で検査対象の電池の劣化状態を検査できる。

第１実施形態によれば、測定周波数は、インピーダンスの絶対値が内部抵抗に一致する１つの周波数である。そのため、測定周波数におけるインピーダンスによって、内部抵抗と所定の関係を有する入出力特性を等価的に求めることができる。従って、１つの測定周波数でインピーダンスを測定することで、検査対象の電池の劣化状態を確実に検査することができる。

第１実施形態によれば、入出力特性導出工程において、測定した入出力特性と特定した入出力特性とインピーダンスの関係式に基づいて、電池の入出力特性を確実に導出することができる。

第１実施形態によれば、関係式導出工程において、測定した入力特性と測定したインピーダンスに基づいて、関係式を確実に導出することができる。

第１実施形態によれば、判定工程において、導出した入出力特性と劣化していない電池の入出力特性の比較結果に基づいて、検査対象の電池の劣化状態を確実に判定することができる。

第１実施形態によれば、測定周波数導出用インピーダンス測定工程において、０．１Ｈｚ〜１００ｋＨｚの周波数範囲で周波数を可変して電池のインピーダンスを測定する。そのため、測定周波数を導出するのに充分なインピーダンスを測定することができる。

第１実施形態によれば、測定周波数導出工程において導出された測定周波数は１Ｈｚである。そのため、測定周波数が０．１Ｈｚ未満のような場合に比べ、測定周波数の周期を抑えることができる。従って、検査時間を短縮することができる。

なお、第１実施形態では、電子抵抗Ｒｅ、イオン抵抗Ｒｓ、負極反応抵抗Ｒｃｔ１及び正極反応抵抗Ｒｃｔ２の和（Ｒｅ＋Ｒｓ＋Ｒｃｔ１＋Ｒｃｔ２）を内部抵抗として規定した例を挙げているが、これに限られるものではない。電子抵抗Ｒｅ、イオン抵抗Ｒｓ、負極反応抵抗Ｒｃｔ１、正極反応抵抗Ｒｃｔ２及びイオン拡散インピーダンスＺｗの和（Ｒｅ＋Ｒｓ＋Ｒｃｔ１＋Ｒｃｔ２＋Ｚｗ）を内部抵抗として規定してもよい。少なくとも、電池の劣化によって値が変化する負極反応抵抗Ｒｃｔ１及び正極反応抵抗Ｒｃｔ２が含まれていればよい。

また、第１実施形態では、測定周波数が結果的に１Ｈｚとなった例を挙げているが、これに限られるものではない。測定周波数は、測定したインピーダンスの絶対値が導出した内部抵抗に一致する１つの周波数として結果的に導出されるが、０．１Ｈｚ以上であるとよい。

さらに、第１実施形態では、リチウム２次電池の劣化状態を検出する例を挙げているが、これに限られるものではない。適切な等価回路を用いることにより、他の２次電池にも適用することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電池検査方法について説明する。第２実施形態の電池検査方法は、第１実施形態の電池検査方法に対して測定周波数の導出方法を変更したものである。

まず、図６及び図７を参照して第２実施形態の電池検査方法について説明する。ここで、図６は、第２実施形態における電池検査方法のフローチャートである。図７は、劣化状態の異なる複数の電池における入力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数を示す特性図である。

図６に示すように、電池検査方法は、測定周波数及び関係式導出工程Ｓ２０と、インピーダンス測定工程Ｓ２１と、入出力特性導出工程Ｓ２２と、判定工程Ｓ２３とを有している。インピーダンス測定工程Ｓ２１、入出力特性導出工程Ｓ２２及び判定工程Ｓ２３は、第１実施形態のインピーダンス測定工程Ｓ１１、入出力特性導出工程Ｓ１２及び判定工程Ｓ１３と同一である。

測定周波数及び関係式導出工程Ｓ２０は、測定周波数導出用入出力特性測定工程Ｓ２００と、測定周波数導出用インピーダンス測定工程Ｓ２０１と、測定周波数導出工程Ｓ２０２と、関係式導出用入出力特性測定工程Ｓ２０３と、関係式導出工程Ｓ２０４とを有している。関係式導出用入出力特性測定工程Ｓ２０３及び関係式導出工程Ｓ２０４は、第１実施形態の関係式導出用入出力特性測定工程Ｓ１０３及び関係式導出工程Ｓ１０４と同一である。

まず、測定周波数導出用入出力特性測定工程Ｓ２００において、劣化状態の異なる複数の電池の入出力特性を測定する。

その後、測定周波数導出用インピーダンス測定工程Ｓ２０１において、周波数を可変して劣化状態の異なる複数の電池のインピーダンスを測定する。具体的には、０．１Ｈｚ〜１００ｋＨｚの周波数範囲で周波数を可変して電池のインピーダンスを測定する。

そして、測定周波数導出工程Ｓ２０２において、測定周波数導出用入出力特性測定工程において測定した入出力特性と、測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスに基づいて、入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数が所定値以上となる１つの周波数を測定周波数として導出する。

図７に示すように、劣化状態の異なる複数の電池における入力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数は周波数によって変化する。測定周波数導出工程Ｓ２０２において、入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数が０．９５以上となる周波数のうち、相関係数が最大となる１Ｈｚを測定周波数として導出する。

以降は、第１実施形態の電池検査方法と同様にして、検査対象の電池の劣化状態を検査することができる。また、第１実施形態の電池検査装置によって、検査対象の電池の劣化状態を実際に検査することができる。

次に、効果について説明する。第２実施形態によれば、測定周波数は、入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数が所定値以上となる１の周波数である。つまり、入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数との間に強い相関関係を有する１つの周波数である。そのため、測定周波数におけるインピーダンスによって入出力特性を等価的に求めることができる。従って、１つの測定周波数でインピーダンスを測定することで、検査対象の電池の劣化を確実に検査することができる。

第２実施形態によれば、測定周波数は、入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数が０．９５以上となる周波数のうち、相関係数が最大となる１つの周波数である。つまり、入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数との間により強い相関関係を有する１つの周波数である。そのため、測定周波数におけるインピーダンスによって等価的に求められる入出力特性の精度を向上させることができる。従って、検査対象の電池の劣化判定精度を向上させることができる。

なお、第２実施形態では、相関係数が０．９５以上となる周波数のうち、相関係数が最大となる１Ｈｚを測定周波数として導出した例を挙げているが、これに限られるものではない。測定周波数は、相関係数が０．９５以上となる周波数であればよい。充分な劣化判定精度を確保することができる。

また、第２実施形態では、リチウム２次電池の劣化状態を検出する例を挙げているが、これに限られるものではない。他の２次電池にも適用できる。

Ｓ１０、Ｓ２０・・・測定周波数及び関係式導出工程、Ｓ１００・・・測定周波数導出用インピーダンス測定工程、Ｓ１０１・・・内部抵抗導出工程、Ｓ１０２・・・測定周波数導出工程、Ｓ１０３、Ｓ２０３・・・関係式導出用入出力特性測定工程、Ｓ１０４、Ｓ２０４・・・関係式導出工程、Ｓ２００・・・測定周波数導出用入出力特性測定工程、Ｓ２０１・・・測定周波数導出用インピーダンス測定工程、Ｓ２０２・・・測定周波数導出工程、Ｓ１１、Ｓ２１・・・インピーダンス測定工程、Ｓ１２、Ｓ２２・・・入出力特性導出工程、Ｓ１３、Ｓ２３・・・判定工程、１・・・電池検査装置、１０・・・入力部（測定周波数入力手段、関係式入力手段、判定基準入力手段）、１１・・・インピーダンス測定部（インピーダンス測定手段）、１１０・・・交流発振部、１１１・・・インピーダンスアナライザ、１２・・・処理部（入出力特性導出手段、判定手段）、１２０・・・ＣＰＵ、１２１・・・プログラムメモリ、１２２・・・データメモリ

Claims

検査対象の電池の劣化状態を検査する電池検査方法において、
特定した１つの測定周波数で検査対象の前記電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定工程と、
前記インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスに基づいて検査対象の前記電池の入出力特性を導出する入出力特性導出工程と、
前記入出力特性導出工程において導出した入出力特性に基づいて検査対象の前記電池の劣化状態を判定する判定工程と、
を有することを特徴とする電池検査方法。
前記測定周波数は、
周波数を可変して前記電池のインピーダンスを測定する測定周波数導出用インピーダンス測定工程と、
前記電池の等価回路のインピーダンスが、前記測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスに一致する前記等価回路における内部抵抗を導出する内部抵抗導出工程と、
前記測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスの絶対値が、前記内部抵抗導出工程において導出した前記内部抵抗に一致する１つの周波数を導出して前記測定周波数とする測定周波数導出工程と、
によって特定されることを特徴とする請求項１に記載の電池検査方法。
前記入出力特性導出工程は、前記インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスと、特定した前記電池の入出力特性と前記測定周波数におけるインピーダンスの絶対値の逆数の関係式に基づいて検査対象の前記電池の入出力特性を導出する工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池検査方法。
前記関係式は、
前記電池の入出力特性を測定する関係式導出用入出力特性測定工程と、
前記関係式導出用入出力特性測定工程において測定した入出力特性と、前記測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定した前記測定周波数におけるインピーダンスの絶対値の逆数に基づいて前記関係式を導出する関係式導出工程と、
によって特定されることを特徴とする請求項３に記載の電池検査方法。
前記判定工程は、前記入出力特性導出工程において導出した入出力特性を、劣化していない前記電池の入出力特性と比較し、比較結果に基づいて検査対象の前記電池の劣化状態を判定する工程であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池検査方法。
前記測定周波数導出用インピーダンス測定工程は、０．１Ｈｚ〜１００ｋＨｚの周波数範囲で前記電池のインピーダンスを測定する工程であることを特徴とする請求項２に記載の電池検査方法。
前記測定周波数は、０．１Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池検査方法。
前記測定周波数は、
劣化状態の異なる複数の前記電池の入出力特性を測定する測定周波数導出用入出力特性測定工程と、
周波数を可変して劣化状態の異なる複数の前記電池のインピーダンスを測定する測定周波数導出用インピーダンス測定工程と、
前記測定周波数導出用入出力特性測定工程において測定した入出力特性と、前記測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスに基づいて入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数が所定値以上となる１つの周波数を前記測定周波数として導出する測定周波数導出工程と、
によって特定されることを特徴とする請求項１に記載の電池検査方法。
前記測定周波数導出工程は、入出力特性とインピーダンスの絶対値の逆数の相関係数が０．９５以上となる１つの周波数を前記測定周波数として導出する工程であることを特徴とする請求項８に記載の電池検査方法。
検査対象の電池の劣化状態を検査する電池検査装置において、
特定した１つの測定周波数を入力する測定周波数入力手段と、
前記測定周波数入力手段によって入力された前記測定周波数で検査対象の前記電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
前記インピーダンス測定手段の測定したインピーダンスに基づいて検査対象の前記電池の入出力特性を導出する入出力特性導出手段と、
前記入出力特性導出手段の導出した入出力特性に基づいて検査対象の前記電池の劣化状態を判定する判定手段と、
有することを特徴とする電池検査装置。
前記測定周波数は、
周波数を可変して前記電池のインピーダンスを測定する測定周波数導出用インピーダンス測定工程と、
前記電池の等価回路のインピーダンスが、前記測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスに一致する前記等価回路における内部抵抗を導出する内部抵抗導出工程と、
前記測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスの絶対値が、前記内部抵抗導出工程において導出した前記内部抵抗に一致する周波数を導出して前記測定周波数とする測定周波数導出工程と、
によって特定されることを特徴とする請求項１０に記載の電池検査装置。
前記測定周波数は、
劣化状態の異なる複数の前記電池の入出力特性を測定する測定周波数導出用入出力特性測定工程と、
周波数を可変して劣化状態の異なる複数の前記電池のインピーダンスを測定する測定周波数導出用インピーダンス測定工程と、
前記測定周波数導出用入出力特性測定工程において測定した入出力特性と、前記測定周波数導出用インピーダンス測定工程において測定したインピーダンスに基づいて入出力特性とインピーダンスの逆数の相関係数が所定値以上となる１つの周波数を前記測定周波数として導出する測定周波数導出工程と、
によって特定されることを特徴とする請求項１０に記載の電池検査装置。
特定した前記電池の入出力特性と前記測定周波数におけるインピーダンスの絶対値の逆数の関係式を入力する関係式入力手段と、
前記インピーダンス測定手段の測定したインピーダンスと、前記関係式入力手段によって入力された前記関係式に基づいて、検査対象の前記電池の入出力特性を導出する入出力特性導出手段と、
前記入出力特性導出手段の導出した入出力特性に基づいて検査対象の前記電池の劣化状態を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電池検査装置。
特定した劣化していない前記電池の入出力特性を判定基準として入力する判定基準入力手段を有し、
前記判定手段は、前記入出力特性導出手段の導出した入出力特性を、前記判定基準入力手段によって入力された前記判定基準と比較し、比較結果に基づいて検査対象である前記電池の劣化状態を判定することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の電池検査装置。