JP5768160B1 - Secondary battery capacity evaluation method and evaluation apparatus - Google Patents

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Abstract

【課題】二次電池の温度保持時間を短縮し、かつ、再現性の高い容量のデータを取得することが可能な二次電池の容量評価方法および評価装置を提供する。【解決手段】二次電池の環境温度を変化させて当該二次電池の容量を評価する二次電池容量評価方法であって、前記環境温度をあらかじめ設定された温度に維持し、その状態において、前記二次電池の交流インピーダンスの変化に基づいて前記容量の測定を開始することを特徴とする二次電池容量評価方法。【選択図】図４A secondary battery capacity evaluation method and an evaluation apparatus capable of shortening the temperature holding time of a secondary battery and acquiring highly reproducible capacity data are provided. A secondary battery capacity evaluation method for evaluating the capacity of a secondary battery by changing the environmental temperature of the secondary battery, wherein the environmental temperature is maintained at a preset temperature, and in that state, A secondary battery capacity evaluation method, wherein the capacity measurement is started based on a change in AC impedance of the secondary battery. [Selection] Figure 4

Description

本発明は、二次電池容量評価方法および評価装置に関する。   The present invention relates to a secondary battery capacity evaluation method and an evaluation apparatus.

リチウムイオン電池などの二次電池は、環境温度が変化すれば、充電容量および放電容量が変化する温度特性を有する。そこで、二次電池の充電容量または放電容量などの温度特性を調べるために、特許文献１に記載されているような二次電池の環境温度を変えて二次電池の充放電試験を行う試験装置が知られている。   A secondary battery such as a lithium ion battery has a temperature characteristic in which the charge capacity and the discharge capacity change as the environmental temperature changes. Therefore, in order to investigate temperature characteristics such as the charge capacity or discharge capacity of the secondary battery, a test apparatus for performing a charge / discharge test of the secondary battery by changing the environmental temperature of the secondary battery as described in Patent Document 1. It has been known.

この試験装置は、二次電池が収容される試験槽と、当該二次電池に電圧を印加する電源部とを備えている。   This test apparatus includes a test tank in which a secondary battery is accommodated, and a power supply unit that applies a voltage to the secondary battery.

このような試験装置を用いて二次電池の充電容量を評価する場合、試験槽内部の環境温度を変えながら各設定温度における充電容量をそれぞれ測定していくことにより、二次電池の充電時の温度特性を得ることができる。これによって、二次電池の充電可能な温度範囲を確定することが可能になる。また、二次電池の放電容量を評価する場合、試験槽内部の温度を変えながら各設定温度における放電容量をそれぞれ測定していくことにより、二次電池の放電時の温度特性を得ることができ、その結果、二次電池の稼働時間を見積もることが可能になる。   When evaluating the charging capacity of a secondary battery using such a test device, by measuring the charging capacity at each set temperature while changing the environmental temperature inside the test tank, Temperature characteristics can be obtained. This makes it possible to determine the temperature range in which the secondary battery can be charged. In addition, when evaluating the discharge capacity of a secondary battery, the temperature characteristics during discharge of the secondary battery can be obtained by measuring the discharge capacity at each set temperature while changing the temperature inside the test tank. As a result, it is possible to estimate the operating time of the secondary battery.

特開２０１３−１６４３７８号公報JP 2013-164378 A

上記のようにリチウムイオン電池などの二次電池は、温度条件によって充電容量や放電容量が変化するので、一般には、環境温度を段階的に順次変化させながら各段階の設定温度における容量データを取得する。   As described above, secondary batteries such as lithium-ion batteries change their charge capacity and discharge capacity depending on the temperature conditions. In general, capacity data at each set temperature is acquired while the environmental temperature is changed in stages. To do.

ここで、二次電池の温度は、電池表面に取り付けられた熱電対で測定されるが、電池表面の温度はすぐに環境温度まで上がるが、電池内部の温度は環境温度まで上がるのに時間がかかる。電池の内部まで温度が一定にならないと正確な電池容量を測定することができないため、容量を測定する前に電池を一定の温度で一定時間保持する必要がある。この保持時間は、電池のサイズによって異なる。そのため、別途、事前に保持時間に関するデータを取得しておく必要がある。   Here, the temperature of the secondary battery is measured with a thermocouple attached to the battery surface, but the temperature of the battery surface immediately rises to the environmental temperature, but the temperature inside the battery takes time to rise to the environmental temperature. Take it. If the temperature does not reach the inside of the battery, accurate battery capacity cannot be measured. Therefore, it is necessary to hold the battery at a constant temperature for a certain time before measuring the capacity. This holding time varies depending on the size of the battery. For this reason, it is necessary to separately acquire data relating to the holding time in advance.

各電池の保持時間を決定する場合、従来では、その決定の指標は電池容量のみに依っていた。そのため、正確な保持時間が見積もれていないおそれがある。   Conventionally, when determining the holding time of each battery, the index of the determination depends only on the battery capacity. Therefore, there is a possibility that an accurate holding time is not estimated.

特に低温時の保持時間は、常温時と比べ、電圧変動が大きく、容量も低下するため、最適な保持時間を見積もりにくい。そのため、電池の温度を保持する時間を短縮することが難しいという問題がある。   In particular, the holding time at a low temperature has a large voltage fluctuation and the capacity is lower than that at a normal temperature, so that it is difficult to estimate an optimum holding time. Therefore, there is a problem that it is difficult to shorten the time for maintaining the temperature of the battery.

しかも、低温時の保持時間が長すぎると電池内部の材料状態が大きく変化し、容量のばらつきが大きくなる。そのため、再現性の高い測定データの取得することが難しいという問題がある。   Moreover, if the holding time at a low temperature is too long, the material state inside the battery changes significantly, and the variation in capacity increases. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain measurement data with high reproducibility.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、二次電池の温度保持時間を短縮し、かつ、再現性の高い容量のデータを取得することが可能な二次電池の容量評価方法および評価装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and has a secondary battery capacity capable of shortening the temperature holding time of the secondary battery and acquiring highly reproducible capacity data. An object is to provide an evaluation method and an evaluation apparatus.

上記課題を解決するためのものとして、本発明の二次電池容量評価方法は、二次電池の環境温度を変化させて当該二次電池の容量を評価する二次電池容量評価方法であって、前記環境温度をあらかじめ設定された温度に維持し、その状態において、前記二次電池の交流インピーダンスの変化に基づいて前記容量の測定を開始することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the secondary battery capacity evaluation method of the present invention is a secondary battery capacity evaluation method for evaluating the capacity of the secondary battery by changing the environmental temperature of the secondary battery, The environmental temperature is maintained at a preset temperature, and in this state, the measurement of the capacity is started based on a change in AC impedance of the secondary battery.

本発明は、二次電池内部の温度変化に対応して、当該二次電池の交流インピーダンスが変化することに着目して創作に至ったものである。すなわち、二次電池の環境温度があらかじめ設定された温度に到達した直後では、二次電池の表面温度は環境温度に達していても、二次電池の内部温度はまだ環境温度に達していない。そして、環境温度をあらかじめ設定された温度に維持した状態でしばらく時間が経過すると、二次電池の内部温度は環境温度に達して一定になる。このとき、二次電池内部の温度が一定になるのに対応して二次電池の交流インピーダンスも安定する。そこで、二次電池の交流インピーダンスの変化に基づいて容量の測定を開始することにより、従来のように二次電池の容量によって見積もられていた保持時間と比較して、二次電池の温度を保持する時間を短縮することが可能になる。また、二次電池内部の温度が一定の状態で容量の測定が可能になるので、再現性の高い容量のデータを取得することが可能である。   The present invention has been made by paying attention to the fact that the AC impedance of the secondary battery changes in response to the temperature change inside the secondary battery. That is, immediately after the environmental temperature of the secondary battery reaches a preset temperature, even if the surface temperature of the secondary battery has reached the environmental temperature, the internal temperature of the secondary battery has not yet reached the environmental temperature. Then, when the environmental temperature is maintained at a preset temperature for a while, the internal temperature of the secondary battery reaches the environmental temperature and becomes constant. At this time, the AC impedance of the secondary battery is stabilized corresponding to the constant temperature inside the secondary battery. Therefore, by starting the capacity measurement based on the change in the AC impedance of the secondary battery, the temperature of the secondary battery is compared with the retention time estimated by the capacity of the secondary battery as in the past. The holding time can be shortened. In addition, since the capacity can be measured while the temperature inside the secondary battery is constant, it is possible to acquire highly reproducible capacity data.

また、前記交流インピーダンスの時間変化率があらかじめ設定された範囲内にあるときに、前記容量の測定を行うのが好ましい。   The capacitance is preferably measured when the rate of change of the AC impedance with time is within a preset range.

かかる特徴によれば、二次電池内部の温度が一定になるのに対応して二次電池の交流インピーダンスは安定している状態になる。このため、交流インピーダンスの時間変化率があらかじめ設定された範囲内にあるときに容量の測定を開始することにより、二次電池の温度を保持する時間を確実に短縮することが可能になる。また、二次電池内部の温度が一定の状態で容量の測定が可能になるので、再現性の高い容量のデータを確実に取得することが可能である。   According to this feature, the AC impedance of the secondary battery becomes stable in response to the temperature inside the secondary battery becoming constant. For this reason, it is possible to reliably shorten the time for maintaining the temperature of the secondary battery by starting the measurement of the capacity when the rate of time change of the AC impedance is within a preset range. In addition, since the capacity can be measured while the temperature inside the secondary battery is constant, it is possible to reliably acquire capacity data with high reproducibility.

また、過去の測定データなどに基づいて上記の設定された範囲を任意に設定することにより、再現性の高いデータを取得しつつ電池保持時間のさらなる短縮が可能になる。   Further, by arbitrarily setting the set range based on past measurement data or the like, it is possible to further shorten the battery holding time while acquiring highly reproducible data.

さらに、前記交流インピーダンスの前記時間変化率が０以下の範囲で前記容量の測定を行うように当該測定を開始するのが好ましい。   Furthermore, it is preferable to start the measurement so that the capacitance is measured in a range where the time change rate of the AC impedance is 0 or less.

かかる特徴によれば、交流インピーダンスの時間変化率が０以下の範囲では、二次電池内部の温度が一定になるのに対応して二次電池の交流インピーダンスは安定している状態になっているので、当該交流インピーダンスの時間変化率が０以下の範囲で容量の測定を行うように当該測定を開始することにより、二次電池の温度を保持する時間を確実に短縮することが可能になる。また、二次電池内部の温度が一定の状態で容量の測定が可能になるので、再現性の高い容量のデータを確実に取得することが可能である。   According to such a feature, the AC impedance of the secondary battery is stable in response to the temperature inside the secondary battery being constant in the range where the time change rate of the AC impedance is 0 or less. Therefore, by starting the measurement so that the capacity is measured in a range where the time change rate of the AC impedance is 0 or less, the time for maintaining the temperature of the secondary battery can be surely shortened. In addition, since the capacity can be measured while the temperature inside the secondary battery is constant, it is possible to reliably acquire capacity data with high reproducibility.

また、前記交流インピーダンスの前記時間変化率が最初に０になったときに、前記容量の測定を開始し、前記交流インピーダンスの前記時間変化率が２回目に０になったときに、測定を中止するか、または警報を発するのが好ましい。   Also, the measurement of the capacitance is started when the time change rate of the AC impedance first becomes 0, and the measurement is stopped when the time change rate of the AC impedance becomes 0 for the second time. It is preferable to issue an alarm.

二次電池の環境温度を低温に変化させた場合には、交流インピーダンスの時間変化率が最初に０になったときからある程度の時間は、二次電池内部の温度が一定になるのに対応して二次電池の交流インピーダンスは安定している状態になっているが、その時間を経過した後には、二次電池内部の材料の状態が変化して二次電池の容量の評価を正確にできない状態になる場合がある。そこで、交流インピーダンスの時間変化率が２回目に０になったときに、測定を中止するか、または警報を発することにより、二次電池の容量を正確に評価することが可能になる。   When the environmental temperature of the secondary battery is changed to a low temperature, it corresponds to the temperature inside the secondary battery becoming constant for a certain period of time after the rate of change of AC impedance with time changes to 0 for the first time. The AC impedance of the secondary battery is stable, but after that time, the state of the material inside the secondary battery changes and the capacity of the secondary battery cannot be accurately evaluated. It may become a state. Therefore, when the time change rate of the AC impedance becomes 0 for the second time, it is possible to accurately evaluate the capacity of the secondary battery by stopping the measurement or issuing an alarm.

さらに、本発明の二次電池容量評価方法は、二次電池の環境温度を変化させて当該二次電池の容量を評価する二次電池容量評価方法であって、前記環境温度を段階的に上昇させていきながら、各段階の温度において、前記二次電池の交流インピーダンスの時間変化率が０以下の範囲で前記容量の測定を行うように当該測定を開始することを特徴とする。   Furthermore, the secondary battery capacity evaluation method of the present invention is a secondary battery capacity evaluation method for evaluating the capacity of the secondary battery by changing the environmental temperature of the secondary battery, wherein the environmental temperature is increased stepwise. The measurement is started so that the capacity is measured in a range where the time change rate of the AC impedance of the secondary battery is 0 or less at each stage temperature.

かかる特徴によれば、本発明は、環境温度を段階的に上昇させていったときに、環境温度を各段階の設定された温度に維持した状態でしばらく時間が経過すると、二次電池の内部温度は環境温度に達して一定になる。このとき、二次電池内部の温度が一定になるのに対応して二次電池の交流インピーダンスも安定して当該交流インピーダンスの時間変化率が０以下になる。そこで、二次電池の交流インピーダンスの時間変化率が０以下の範囲で容量の測定を行うように当該測定を開始することにより、二次電池の容量によって見積もられる保持時間と比較して、二次電池の温度を保持する時間を短縮することが可能になる。また、二次電池内部の温度が一定の状態で容量の測定が可能になるので、再現性の高い容量のデータを取得することが可能である。   According to such a feature, when the environmental temperature is increased stepwise, the present invention can be applied to the inside of the secondary battery after a while has passed while maintaining the environmental temperature at the set temperature of each step. The temperature reaches the ambient temperature and becomes constant. At this time, the AC impedance of the secondary battery is stabilized corresponding to the temperature inside the secondary battery being constant, and the time change rate of the AC impedance is 0 or less. Therefore, by starting the measurement so that the capacity measurement is performed in a range where the time change rate of the AC impedance of the secondary battery is 0 or less, the secondary battery is compared with the holding time estimated by the capacity of the secondary battery. It is possible to shorten the time for maintaining the temperature of the battery. In addition, since the capacity can be measured while the temperature inside the secondary battery is constant, it is possible to acquire highly reproducible capacity data.

また、前記環境温度を０〜−６０℃の範囲で変化させて前記二次電池の容量を評価するのが好ましい。   Further, it is preferable to evaluate the capacity of the secondary battery by changing the environmental temperature in a range of 0 to −60 ° C.

かかる特徴によれば、環境温度が０〜−６０℃の低温の範囲で変化させて二次電池の容量を評価する場合には、環境温度が０℃よりも大きい温度範囲の場合と比較して、電池内部まで温度が一定になりにくいので、二次電池の温度を保持する時間が長くなる傾向にある。しかし、本発明では、二次電池の交流インピーダンスの変化に基づいて容量の測定を開始するので、低温時の測定において二次電池の温度を保持する時間をより短縮することが可能になる。   According to this characteristic, when the environmental temperature is changed in a low temperature range of 0 to −60 ° C. and the capacity of the secondary battery is evaluated, compared with a case where the environmental temperature is higher than 0 ° C. Since the temperature does not easily become constant up to the inside of the battery, the time for maintaining the temperature of the secondary battery tends to be longer. However, in the present invention, since the capacity measurement is started based on the change in the AC impedance of the secondary battery, it is possible to further shorten the time for maintaining the temperature of the secondary battery in the measurement at the low temperature.

さらに、本発明の二次電池容量評価装置は、二次電池の環境温度を変化させて当該二次電池の容量を評価する二次電池容量評価装置であって、前記二次電池が収容される試験槽と、前記試験槽内の温度を調整する温度調整部と、前記二次電池の容量を測定する容量測定部と、前記二次電池の交流インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記交流インピーダンスの変化に基づいて、前記二次電池の容量の測定を開始させるように前記容量測定部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。   Furthermore, the secondary battery capacity evaluation apparatus of the present invention is a secondary battery capacity evaluation apparatus that evaluates the capacity of the secondary battery by changing the environmental temperature of the secondary battery, and the secondary battery is accommodated. A test tank, a temperature adjusting unit for adjusting the temperature in the test tank, a capacity measuring unit for measuring the capacity of the secondary battery, an impedance measuring unit for measuring the AC impedance of the secondary battery, and the AC impedance And a control unit that controls the capacity measuring unit so as to start measuring the capacity of the secondary battery based on the change of the secondary battery.

かかる特徴によれば、二次電池が収容される試験槽内部の温度を温度調整部によって調整して、二次電池の環境温度をあらかじめ設定された温度に維持する。その状態では、二次電池内部の温度変化に対応して当該二次電池の交流インピーダンスが変化しているので、この交流インピーダンスをインピーダンス測定部で測定することにより、電池の内部温度の変化をインピーダンスの変化として知ることが可能である。そして、制御部は、この交流インピーダンスの変化に基づいて、二次電池の容量の測定を開始させるように容量測定部を制御することにより、従来のように二次電池の容量によって見積もられていた保持時間と比較して、二次電池の温度を保持する時間を短縮することが可能になる。また、二次電池内部の温度が一定の状態で容量の測定が可能になるので、再現性の高い容量のデータを取得することが可能である。   According to this feature, the temperature inside the test tank in which the secondary battery is accommodated is adjusted by the temperature adjustment unit, and the environmental temperature of the secondary battery is maintained at a preset temperature. In this state, the AC impedance of the secondary battery changes corresponding to the temperature change inside the secondary battery, so by measuring this AC impedance with the impedance measuring unit, the change in the internal temperature of the battery can be It is possible to know as a change. And the control part is estimated by the capacity | capacitance of a secondary battery like the past by controlling a capacity | capacitance measurement part to start the measurement of the capacity | capacitance of a secondary battery based on the change of this alternating current impedance. Compared with the holding time, the time for holding the temperature of the secondary battery can be shortened. In addition, since the capacity can be measured while the temperature inside the secondary battery is constant, it is possible to acquire highly reproducible capacity data.

以上説明したように、本発明の二次電池の容量評価方法および評価装置によれば、二次電池の温度保持時間を短縮することができる。それとともに、再現性の高い容量のデータを取得することができる。   As described above, according to the secondary battery capacity evaluation method and evaluation apparatus of the present invention, the temperature holding time of the secondary battery can be shortened. At the same time, highly reproducible capacity data can be acquired.

本発明の実施形態に係る二次電池容量評価装置のシステム構成図である。である。1 is a system configuration diagram of a secondary battery capacity evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. It is. 電池の表面温度と電池のインピーダンスの時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the surface temperature of a battery, and the impedance of a battery. 電池の表面温度と放電容量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the surface temperature of a battery, and discharge capacity. 図１の評価装置を用いた二次電池容量評価方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the secondary battery capacity | capacitance evaluation method using the evaluation apparatus of FIG. 本発明の変形例として、図１の評価装置を用いた他の二次電池容量評価方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the other secondary battery capacity | capacitance evaluation method using the evaluation apparatus of FIG. 1 as a modification of this invention. 図５の評価方法における電池の表面温度と電池のインピーダンスの時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the surface temperature of a battery and the impedance of a battery in the evaluation method of FIG. 本発明の他の変形例である複数の二次電池のインピーダンスを１つのインピーダンス計によって測定する二次電池容量評価装置のシステム構成図である。It is a system block diagram of the secondary battery capacity evaluation apparatus which measures the impedance of the some secondary battery which is the other modification of this invention with one impedance meter.

以下、図面を参照しながら本発明の二次電池の容量評価方法および評価装置の実施形態についてさらに詳細に説明する。   Embodiments of a secondary battery capacity evaluation method and evaluation apparatus according to the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings.

図１に示される二次電池容量評価装置１（以下、評価装置１という）は、リチウムイオン電池などの二次電池１００の環境温度を変化させて、当該二次電池１００の容量を評価する装置である。   A secondary battery capacity evaluation apparatus 1 (hereinafter referred to as an evaluation apparatus 1) shown in FIG. 1 changes the environmental temperature of a secondary battery 100 such as a lithium ion battery and evaluates the capacity of the secondary battery 100. It is.

具体的には、評価装置１は、本体部２と、交流インピーダンス計３と、測定タイミング制御部４と、アラーム５とを備える。   Specifically, the evaluation device 1 includes a main body unit 2, an AC impedance meter 3, a measurement timing control unit 4, and an alarm 5.

本体部２は、二次電池１００が収容される試験槽６と、温度・湿度調整部７と、充放電試験用の電源８と、容量測定部９と、本体制御部１０と、二次電池１００の表面温度を測定する温度センサ１１とを備えている。   The main body 2 includes a test tank 6 in which the secondary battery 100 is accommodated, a temperature / humidity adjustment unit 7, a power supply 8 for charge / discharge test, a capacity measurement unit 9, a main body control unit 10, and a secondary battery. And a temperature sensor 11 for measuring 100 surface temperatures.

試験槽６は、断熱壁によって囲まれた収容空間６ａを有する。充放電試験の試験対象となる二次電池１００は、収容空間６ａ内に収容される。温度・湿度調整部７は、二次電池１００が収容された試験槽６内の温度および湿度を調整する。これら試験槽６および温度・湿度調整部７を組み合わせたものとしては、恒温恒湿槽が採用される。なお、温度・湿度調整部７の代わりに温度のみを調整する温度調整部が用いられる場合には、試験槽６および温度調整部を組み合わせたものとして、恒温槽または恒温器が採用される。   The test tank 6 has a storage space 6a surrounded by a heat insulating wall. The secondary battery 100 to be tested in the charge / discharge test is accommodated in the accommodation space 6a. The temperature / humidity adjustment unit 7 adjusts the temperature and humidity in the test tank 6 in which the secondary battery 100 is accommodated. As a combination of the test tank 6 and the temperature / humidity adjusting unit 7, a constant temperature and humidity tank is employed. In addition, when the temperature adjustment part which adjusts only temperature instead of the temperature / humidity adjustment part 7 is used, a thermostat or a thermostat is employ | adopted as what combined the test tank 6 and the temperature adjustment part.

電源８は、二次電池１００に対して充放電試験を行うための電圧を印加する。容量測定部９は、二次電池１００の充電容量および放電容量を測定する。   The power supply 8 applies a voltage for performing a charge / discharge test on the secondary battery 100. The capacity measuring unit 9 measures the charge capacity and discharge capacity of the secondary battery 100.

温度センサ１１は、熱電対などからなり、二次電池１００の表面に取り付けられ、当該二次電池１００の表面温度を測定する。温度センサ１１が測定した電池温度のデータは本体制御部１０へ送信される。   The temperature sensor 11 is composed of a thermocouple or the like, is attached to the surface of the secondary battery 100, and measures the surface temperature of the secondary battery 100. The battery temperature data measured by the temperature sensor 11 is transmitted to the main body control unit 10.

本体制御部１０は、電池温度のデータ信号およびその他の信号に基づいて、本体部２における温度・湿度調整部７、電源８、および容量測定部９の各動作を制御する。   The main body control unit 10 controls each operation of the temperature / humidity adjustment unit 7, the power supply 8, and the capacity measurement unit 9 in the main body 2 based on the battery temperature data signal and other signals.

交流インピーダンス計３は、二次電池１００の交流インピーダンスを測定するものであり、本発明のインピーダンス測定部の概念に含まれる。交流インピーダンス計３は、二次電池１００の一方の電極に接続される一対の作用極３ａ、３ｂと、他方の電極に接続される対極３ｃおよび参照極３ｄとを有する。   The AC impedance meter 3 measures the AC impedance of the secondary battery 100 and is included in the concept of the impedance measurement unit of the present invention. AC impedance meter 3 has a pair of working electrodes 3a and 3b connected to one electrode of secondary battery 100, and a counter electrode 3c and a reference electrode 3d connected to the other electrode.

交流インピーダンス計３としては、二次電池１００の交流インピーダンスを測定できるものであれば種々のものが採用され得るが、例えば、周波数特性分析器（すなわち、ＦＲＡ(Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ)）とポテンショ／ガルバノスタット（すなわち、Ｐ／Ｇスタット）とを組み合わせたもの、または、ＬＣＲメータなどが採用され得る。交流インピーダンス計３の測定周波数は、高い方がインピーダンスの測定に時間がかからずに二次電池１００の温度が変化するおそれが低い点で好ましく、例えば１ｋHｚ程度が好ましい。   As the AC impedance meter 3, various devices can be adopted as long as they can measure the AC impedance of the secondary battery 100. For example, a frequency characteristic analyzer (that is, FRA (Frequency Response Analyzer)) and a potentio / galvanometer. A combination with a stat (that is, a P / G stat), an LCR meter, or the like may be employed. The higher the measurement frequency of the AC impedance meter 3, the lower the possibility that the temperature of the secondary battery 100 will change without taking much time to measure the impedance, for example, about 1 kHz is preferable.

ここで、二次電池１００の交流インピーダンスについては、二次電池１００の温度が高温であればインピーダンスが小さく、低温であれば大きい傾向がある。したがって、二次電池１００が低温のときの方がインピーダンスの変化が計測しやすい。   Here, the AC impedance of the secondary battery 100 tends to be small if the temperature of the secondary battery 100 is high, and large if the temperature is low. Therefore, the change in impedance is easier to measure when the secondary battery 100 is at a low temperature.

測定タイミング制御部４は、 交流インピーダンス計３で測定された交流インピーダンスの変化に基づいて、二次電池１００の容量の測定を開始させるように、容量測定部９を本体制御部１０を介して制御する。測定タイミング制御部４は、判断部１５と、信号発生部１６とを有する。   The measurement timing control unit 4 controls the capacity measurement unit 9 via the main body control unit 10 so as to start measuring the capacity of the secondary battery 100 based on the change in the AC impedance measured by the AC impedance meter 3. To do. The measurement timing control unit 4 includes a determination unit 15 and a signal generation unit 16.

判断部１５は、交流インピーダンスの変化に基づいて、容量測定部９に二次電池１００の容量の測定を開始させるか否か判断する。判断部１５は、例えば、二次電池１００の環境温度を設定温度（例えば−４０℃程度の低温）にして、その温度で維持した状態において、交流インピーダンスRｅの時間ｔに対する変化率を示す微分値ｄＲｅ／ｄｔが０以下になったとき、またはｄＲｅ／ｄｔがあらかじめ設定された範囲内（例えば、図２の時間ｔに対するインピーダンスＲｅの減少率δ１が０≧δ１≧―０．１の範囲にあるなど）に有るときには、二次電池１００の内部の温度状態が安定した状態になっているので、測定開始であると判断する。   The determination unit 15 determines whether or not to cause the capacity measurement unit 9 to start measuring the capacity of the secondary battery 100 based on the change in AC impedance. For example, the determination unit 15 sets the environmental temperature of the secondary battery 100 to a set temperature (for example, a low temperature of about −40 ° C.) and maintains the temperature at the temperature, and the differential value indicating the rate of change of the AC impedance Re with respect to time t. When dRe / dt is less than or equal to 0, or dRe / dt is within a preset range (for example, the reduction rate δ1 of impedance Re with respect to time t in FIG. 2 is in the range of 0 ≧ δ1 ≧ −0.1. Etc.), since the temperature inside the secondary battery 100 is stable, it is determined that the measurement is started.

ここで、二次電池１００の温度と交流インピーダンスとの関係を見るために、図２のグラフを参照する。この図２のグラフでは、環境温度の代わりに、当該環境温度にほぼ追従する電池温度θ（二次電池１００の表面温度）と二次電池１００のインピーダンスの時間的変化が表されている。すなわち、図２のグラフでは、二次電池の１００の表面温度である電池温度θにおける時間変化を示す曲線Ｔ１と、交流インピーダンスＲｅの時間変化を示す曲線Ｉｍｐ１が示されている。図２のグラフでは、二次電池１００が収容された収容空間６ａの温度、すなわち、環境温度を設定温度として例えば、−４０℃まで下げたときの例を示している。このとき、曲線Ｔ１に示すように、電池温度θは、−４０℃まで下がった後、その温度を維持している。しかし、曲線Ｔ１において、電池温度θが設定温度（−４０℃）に到達した直後の点Ｐ０における時間では、二次電池１００の内部の温度は、当該設定温度よりもまだ高く、下降を続けている途中である。そのため、二次電池１００の交流インピーダンスＲｅは曲線Ｉｍｐ１のように急上昇を続けており、安定していない。   Here, in order to see the relationship between the temperature of the secondary battery 100 and the AC impedance, the graph of FIG. 2 is referred to. In the graph of FIG. 2, instead of the environmental temperature, the battery temperature θ (surface temperature of the secondary battery 100) that substantially follows the environmental temperature and the temporal change of the impedance of the secondary battery 100 are represented. That is, in the graph of FIG. 2, a curve T1 indicating a time change in the battery temperature θ, which is the surface temperature of the secondary battery 100, and a curve Imp1 indicating a time change of the AC impedance Re are shown. The graph of FIG. 2 shows an example when the temperature of the accommodation space 6a in which the secondary battery 100 is accommodated, that is, the environmental temperature is lowered to, for example, −40 ° C. as a set temperature. At this time, as shown by the curve T1, the battery temperature θ is maintained at the temperature after being lowered to −40 ° C. However, in the curve T1, at the time point P0 immediately after the battery temperature θ reaches the set temperature (−40 ° C.), the temperature inside the secondary battery 100 is still higher than the set temperature and continues to decrease. On the way. Therefore, the AC impedance Re of the secondary battery 100 continues to increase rapidly as indicated by the curve Imp1, and is not stable.

一方、点Ｐ０における時間からさらに時間が経過すれば、二次電池１００の内部の温度は当該設定温度に到達して安定する。このとき、交流インピーダンスＲｅは上昇を止めて安定する。すなわち、曲線Ｉｍｐ１の点Ｐ１では、交流インピーダンスRｅの時間ｔに対する変化率を示す微分値ｄＲｅ／ｄｔが０になり、点Ｐ１の時間以降、ｄＲｅ／ｄｔは０以下で緩やかな減少率δ１で減少する。このときには、二次電池１００の全体の温度は、安定した状態になっている。   On the other hand, if the time further elapses from the time at the point P0, the temperature inside the secondary battery 100 reaches the set temperature and becomes stable. At this time, the AC impedance Re stops rising and stabilizes. That is, at the point P1 of the curve Imp1, the differential value dRe / dt indicating the rate of change of the AC impedance Re with respect to the time t becomes 0, and after the time of the point P1, dRe / dt is 0 or less and decreases with a moderate decrease rate δ1. To do. At this time, the entire temperature of the secondary battery 100 is in a stable state.

そこで、上記の判断部１５は、二次電池１００の表面温度が設定温度に達してから交流インピーダンスRｅの時間ｔに対する変化率を示す微分値ｄＲｅ／ｄｔが０以下になったとき、またはあらかじめ設定された範囲内（例えば、減少率δ１が所定の範囲内）に有るときには、二次電池１００の内部の温度状態が安定した状態になっているので、測定開始であると判断する。これとによって、当該設定温度における二次電池１００の充電容量および放電容量を正確に測定することが可能になる。   Therefore, the determination unit 15 described above is set when the differential value dRe / dt indicating the rate of change of the AC impedance Re with respect to the time t after the surface temperature of the secondary battery 100 reaches the set temperature becomes 0 or less, or is set in advance. When it is within the determined range (for example, the decrease rate δ1 is within a predetermined range), the temperature state inside the secondary battery 100 is in a stable state, so it is determined that the measurement is started. This makes it possible to accurately measure the charge capacity and discharge capacity of the secondary battery 100 at the set temperature.

例えば、図３のグラフに示されるように、二次電池１００の放電容量Ｃは、電池温度θの変化にしたがって変化する傾向がある。電池温度θが０〜−３０℃の範囲では、放電容量Ｃはとくに大きく変化する。このグラフを見れば、電池の内部温度が異なっていれば放電容量も大きく変わることが予測される。   For example, as shown in the graph of FIG. 3, the discharge capacity C of the secondary battery 100 tends to change according to the change in the battery temperature θ. When the battery temperature θ is in the range of 0 to −30 ° C., the discharge capacity C changes particularly greatly. From this graph, it is predicted that the discharge capacity will change greatly if the internal temperature of the battery is different.

図２の曲線Ｔ１における電池温度θが設定温度に到達した直後の点Ｐ０の時間においては、二次電池１００の内部の温度は当該設定温度（−４０℃）よりもまだ高い状態であるので、この時点で放電容量を測定すれば、−４０℃の見かけ上の放電容量Ｃおよび電圧Ｖの関係を示す誤った測定結果しか得られない。一方、図２の曲線Ｉｍｐ１における交流インピーダンスＲｅの時間ｔに対する変化率が０以下で緩やかな減少率δ１で減少している時間の範囲Ｗ１では、二次電池１００の内部の温度は当該設定温度で安定しているので、−４０℃の実際の放電容量Ｃおよび電圧Ｖの関係を示す正確な測定結果が得られる。   In the time of the point P0 immediately after the battery temperature θ in the curve T1 in FIG. 2 reaches the set temperature, the temperature inside the secondary battery 100 is still higher than the set temperature (−40 ° C.). If the discharge capacity is measured at this time, only an erroneous measurement result indicating the relationship between the apparent discharge capacity C and the voltage V of −40 ° C. can be obtained. On the other hand, in the time range W1 in which the rate of change of the AC impedance Re with respect to the time t in the curve Imp1 in FIG. 2 is 0 or less and decreases at a moderate decrease rate δ1, the temperature inside the secondary battery 100 is the set temperature. Since it is stable, an accurate measurement result showing the relationship between the actual discharge capacity C and the voltage V of −40 ° C. can be obtained.

信号発生部１６は、判断部１５が測定開始であると判断したときに、本体制御部１０に対して測定開始に関する信号を送る。その信号を受けた本体制御部１０は、容量測定部９に容量の測定をさせるように制御する。   When the determination unit 15 determines that the measurement is started, the signal generation unit 16 sends a signal related to the measurement start to the main body control unit 10. Receiving the signal, the main body control unit 10 controls the capacity measuring unit 9 to measure the capacity.

また、二次電池１００の温度が上記のように−４０℃程度の低温の状態に長時間維持されると、二次電池１００の内部の材料の状態が温度によって変化して、容量の評価を正確にできない状態になる。すなわち、図２のグラフの曲線Ｉｍｐ１において示されるように、二次電池の１００の交流インピーダンスＲｅは、時間変化率ｄＲｅ／ｄｔがマイナス（０未満）になった後、当該時間変化率ｄＲｅ／ｄｔが２回目の０になった点Ｐ２以降の時間（図２のＷ２の範囲）では、二次電池１００内部の材料の状態が変化して急速に上がる。この状態では、二次電池１００の容量のばらつきが大きくなり、容量の評価を正確にできない状態になる。   Further, when the temperature of the secondary battery 100 is maintained at a low temperature of about −40 ° C. for a long time as described above, the state of the material inside the secondary battery 100 changes depending on the temperature, and the capacity is evaluated. It becomes a state where it cannot be accurately performed. That is, as indicated by a curve Imp1 in the graph of FIG. 2, the alternating current impedance Re of the secondary battery 100 has a time change rate dRe / dt after the time change rate dRe / dt becomes negative (less than 0). In the time after the point P2 when the value becomes 0 for the second time (range of W2 in FIG. 2), the state of the material inside the secondary battery 100 changes and rises rapidly. In this state, the variation in the capacity of the secondary battery 100 becomes large, and the capacity cannot be accurately evaluated.

そこで、判断部１５は、交流インピーダンスRｅの時間ｔに対する変化率を示す微分値ｄＲｅ／ｄｔが２回目の０以下になったときに、測定中止であると判断する。このとき、信号発生部１６は、本体制御部１０へ容量測定部９による測定を中止させるための信号を送る。また、このとき、アラーム５は、警報を発して測定中止を試験者に知らせる。   Therefore, the determination unit 15 determines that the measurement is stopped when the differential value dRe / dt indicating the rate of change of the AC impedance Re with respect to the time t becomes 0 or less for the second time. At this time, the signal generation unit 16 sends a signal for stopping the measurement by the capacity measurement unit 9 to the main body control unit 10. At this time, alarm 5 issues a warning to inform the tester that the measurement is stopped.

つぎに、上記のように構成された評価装置１を用いた二次電池容量評価方法について図４のフローチャートを参照しながら説明する。ここでは、設定温度として、−４０℃の場合を例示して説明する。   Next, a secondary battery capacity evaluation method using the evaluation apparatus 1 configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, a case where the set temperature is −40 ° C. will be described as an example.

まず、ステップＳ１において、交流インピーダンス計３による二次電池１００の交流インピーダンスＲｅの測定を開始する。   First, in step S1, the measurement of the AC impedance Re of the secondary battery 100 by the AC impedance meter 3 is started.

ついで、ステップＳ２において、環境温度を設定温度（例えば、−４０℃）まで下げて、その温度を維持する。ここでは、電池温度（すなわち、二次電池１００の表面温度）を測定する。二次電池１００の表面温度は、環境温度にほぼ追従し、当該環境温度にほぼ等しい。一方、二次電池１００の内部温度は、環境温度になるまでに遅れが生じる。電池温度は、温度センサ１１によって測定され、当該電池温度が設定温度に達したことを検出することが可能である。   Next, in step S2, the environmental temperature is lowered to a set temperature (for example, −40 ° C.) and the temperature is maintained. Here, the battery temperature (that is, the surface temperature of the secondary battery 100) is measured. The surface temperature of the secondary battery 100 substantially follows the environmental temperature and is approximately equal to the environmental temperature. On the other hand, the internal temperature of the secondary battery 100 is delayed until it reaches the environmental temperature. The battery temperature is measured by the temperature sensor 11, and it is possible to detect that the battery temperature has reached the set temperature.

そして、ステップＳ３において、測定タイミング制御部４の判断部１５が、交流インピーダンスＲｅの時間変化率ｄＲｅ／ｄｔが１回目の０になったか否か判断する。   In step S3, the determination unit 15 of the measurement timing control unit 4 determines whether or not the time change rate dRe / dt of the AC impedance Re has become 0 for the first time.

判断部１５がｄＲｅ／ｄｔが１回目の０になったと判断したときは、二次電池１００の内部の温度状態が設定温度で安定した状態になっているので、ステップＳ４において、二次電池１００の放電容量または充電容量の評価試験を開始する。具体的には、測定タイミング制御部４では、判断部１５が測定開始であると判断したときに、信号発生部１６は、本体制御部１０に対して測定開始に関する信号を送る。本体制御部１０は、その信号を受けてから容量測定部９に放電容量または充電容量の測定をさせるように制御する。   When the determination unit 15 determines that dRe / dt has become 0 for the first time, the internal temperature state of the secondary battery 100 is stable at the set temperature. Therefore, in step S4, the secondary battery 100 The evaluation test of the discharge capacity or charge capacity of the battery is started. Specifically, in the measurement timing control unit 4, when the determination unit 15 determines that measurement is started, the signal generation unit 16 sends a signal related to measurement start to the main body control unit 10. After receiving the signal, the main body control unit 10 controls the capacity measurement unit 9 to measure the discharge capacity or the charge capacity.

上記の図２のグラフの曲線Ｉｍｐ１に示されるように、この交流インピーダンスＲｅの時間変化率ｄＲｅ／ｄｔが１回目の０になった点のＰ１の時間からある程度の時間の範囲Ｗ１では、交流インピーダンスＲｅが０以下でなだらかに下降している。この状態では、二次電池１００の内部温度が設定温度（−４０℃）で一定した安定な状態になっているので、正確な容量評価が可能である。   As indicated by the curve Imp1 in the graph of FIG. 2 above, in the range W1 of a certain time from the time P1 when the time change rate dRe / dt of the AC impedance Re becomes 0 for the first time, the AC impedance Re When Re is less than or equal to 0, it falls gently. In this state, since the internal temperature of the secondary battery 100 is in a stable state that is constant at the set temperature (−40 ° C.), accurate capacity evaluation is possible.

その後、ステップＳ５において 本体制御部１０は、評価試験が終了したか判定し、評価試験が終了したときには、評価試験を終了する。評価試験が終了していないときには、ステップＳ６へ移行する。   Thereafter, in step S5, the main body control unit 10 determines whether or not the evaluation test has been completed, and ends the evaluation test when the evaluation test has been completed. When the evaluation test is not completed, the process proceeds to step S6.

ステップＳ６では、測定タイミング制御部４の判断部１５が、交流インピーダンスＲｅの時間変化率ｄＲｅ／ｄｔが２回目の０になったかを判断する。   In step S <b> 6, the determination unit 15 of the measurement timing control unit 4 determines whether the time change rate dRe / dt of the AC impedance Re becomes 0 for the second time.

すなわち、図２のグラフの曲線Ｉｍｐ１に示されるように、交流インピーダンスＲｅの時間変化率が２回目の０になった点Ｐ２が曲線Ｉｍｐ１における下側に凸である変曲点となり、点Ｐ２以降の時間では、二次電池１００内部の材料の状態が変化してインピーダンスＲｅが急速に上がる。この状態では、二次電池１００の容量のばらつきが大きくなり、容量の評価を正確にできなくなっている。そこで、判断部１５がｄＲｅ／ｄｔが２回目の０になったと判断したときは、ステップＳ７において、アラーム５が警報を発し、さらに、ステップＳ８において、評価試験を強制終了させる。以上のようにして評価試験のすべてのステップが実行される。   That is, as indicated by the curve Imp1 in the graph of FIG. 2, the point P2 at which the time change rate of the AC impedance Re becomes zero becomes the inflection point that protrudes downward in the curve Imp1, and after the point P2 During this time, the state of the material inside the secondary battery 100 changes and the impedance Re increases rapidly. In this state, the variation in the capacity of the secondary battery 100 becomes large, and the capacity cannot be accurately evaluated. Therefore, when the determination unit 15 determines that dRe / dt has become 0 for the second time, the alarm 5 issues a warning in step S7, and the evaluation test is forcibly terminated in step S8. All steps of the evaluation test are executed as described above.

なお、上記の評価方法の説明では、設定温度が−４０℃のときについての評価方法を説明しているが、これと同様にして、環境温度を０〜−６０℃（好ましくは、電池温度に対する放電容量の変化が大きい０〜−４０℃）の範囲で変化させて二次電池１００の容量を評価することが可能である。   In the description of the evaluation method, the evaluation method when the set temperature is −40 ° C. is described. Similarly, the environmental temperature is set to 0 to −60 ° C. (preferably with respect to the battery temperature). It is possible to evaluate the capacity of the secondary battery 100 by changing the discharge capacity in a range of 0 to −40 ° C. where the change of the discharge capacity is large.

（特徴）
（１）
以上のように、本実施形態の二次電池容量評価方法は、環境温度をあらかじめ設定された温度に維持し、その状態において、二次電池１００の交流インピーダンスの変化に基づいて容量の測定を開始することを特徴としている。 (Feature)
(1)
As described above, the secondary battery capacity evaluation method of the present embodiment maintains the environmental temperature at a preset temperature, and starts measuring the capacity based on the change in the AC impedance of the secondary battery 100 in that state. It is characterized by doing.

すなわち、二次電池１００の周囲の環境温度があらかじめ設定された温度に到達した直後では、二次電池１００の表面温度は環境温度に達していても、二次電池１００の内部温度はまだ環境温度に達していない。そして、環境温度をあらかじめ設定された温度に維持した状態でしばらく時間が経過すると、二次電池１００の内部温度は環境温度に達して一定になる。このとき、二次電池１００内部の温度が一定になるのに対応して二次電池１００の交流インピーダンスも安定する。そこで、本実施形態では、二次電池１００の交流インピーダンスの変化に基づいて容量の測定を開始することにより、従来のように二次電池の容量によって見積もられていた保持時間と比較して、二次電池１００の温度を保持する時間を短縮することが可能になる。また、二次電池１００内部の温度が一定の状態で容量の測定が可能になるので、再現性の高い容量のデータを取得することが可能である。   That is, immediately after the ambient temperature around the secondary battery 100 reaches a preset temperature, even if the surface temperature of the secondary battery 100 reaches the ambient temperature, the internal temperature of the secondary battery 100 is still the ambient temperature. Not reached. Then, when the environmental temperature is maintained at a preset temperature for a while, the internal temperature of the secondary battery 100 reaches the environmental temperature and becomes constant. At this time, the AC impedance of the secondary battery 100 is also stabilized in response to the temperature inside the secondary battery 100 becoming constant. Therefore, in the present embodiment, by starting the measurement of the capacity based on the change in the AC impedance of the secondary battery 100, compared to the holding time estimated by the capacity of the secondary battery as in the past, It is possible to shorten the time for maintaining the temperature of the secondary battery 100. In addition, since the capacity can be measured while the temperature inside the secondary battery 100 is constant, it is possible to acquire highly reproducible capacity data.

これにより、交流インピーダンス（例えば測定周波数が１ｋＨｚ前後）の計測によって、電池サイズに依らず、また、別途電池の保持時間に関するデータを取得することなく温度特性試験中に各温度における電池の保持時間を正確に見積もることが可能になる。その結果、測定時間の短縮と再現性の高いデータの取得が達成できる。特に、低温時の温度特性は今後の車載用電池などに対して重要となる。   As a result, the measurement of AC impedance (for example, the measurement frequency is around 1 kHz) does not depend on the battery size, and the battery retention time at each temperature can be determined during the temperature characteristic test without separately acquiring data relating to the battery retention time. It is possible to estimate accurately. As a result, measurement time can be reduced and highly reproducible data can be obtained. In particular, the temperature characteristics at low temperatures will be important for future in-vehicle batteries.

（２）
また、交流インピーダンスの時間変化率が０以下の範囲では、二次電池１００内部の温度が一定になるのに対応して二次電池１００の交流インピーダンスは安定した状態になっているので、本実施形態の二次電池容量評価方法では、当該交流インピーダンスの時間変化率が０以下の範囲で容量の測定を行うように当該測定を開始する。これにより、二次電池１００の温度を保持する時間を確実に短縮することが可能になる。また、二次電池１００内部の温度が一定の状態で容量の測定が可能になるので、再現性の高い容量のデータを確実に取得することが可能である。 (2)
In addition, in the range where the time rate of change of AC impedance is 0 or less, the AC impedance of the secondary battery 100 is in a stable state corresponding to the temperature inside the secondary battery 100 being constant. In the secondary battery capacity evaluation method of the embodiment, the measurement is started so that the capacity is measured in a range where the time change rate of the AC impedance is 0 or less. As a result, the time for maintaining the temperature of the secondary battery 100 can be reliably shortened. In addition, since the capacity can be measured while the temperature inside the secondary battery 100 is constant, it is possible to reliably acquire capacity data with high reproducibility.

（３）
さらに、二次電池１００の環境温度を低温（例えば、−４０℃程度）に変化させた場合には、交流インピーダンスの時間変化率が最初に０になったときからある程度の時間は、二次電池１００内部の温度が一定になるのに対応して二次電池１００の交流インピーダンスは安定した状態になっている。しかし、その時間を経過した後には、二次電池１００内部の材料の状態が変化して二次電池１００の容量の評価を正確にできない状態になる場合がある。 (3)
Further, when the environmental temperature of the secondary battery 100 is changed to a low temperature (for example, about −40 ° C.), the secondary battery has a certain amount of time after the time rate of change of the AC impedance first becomes 0. Corresponding to the constant temperature inside 100, the AC impedance of the secondary battery 100 is in a stable state. However, after the time has elapsed, the state of the material inside the secondary battery 100 may change, and the capacity of the secondary battery 100 may not be accurately evaluated.

そこで、本実施形態の二次電池容量評価方法では、交流インピーダンスの時間変化率が２回目に０になったときに、測定を中止するとともに警報を発することにより、二次電池１００の容量を正確に評価することが可能になる。   Therefore, in the secondary battery capacity evaluation method of the present embodiment, when the time rate of change of AC impedance becomes 0 for the second time, the measurement is stopped and an alarm is issued, thereby accurately determining the capacity of the secondary battery 100. It becomes possible to evaluate to.

なお、測定中止および警報の発令のいずれか一方のみを行ってもよい。   Note that only one of the measurement stop and the warning may be issued.

（４）
環境温度を０〜−６０℃の低温の範囲で変化させて二次電池１００の容量を評価する場合には、環境温度が０℃よりも大きい温度範囲の場合と比較して、電池内部まで温度が一定になりにくいので、二次電池１００の温度を保持する時間が長くなる傾向にある。しかし、本実施形態の二次電池容量評価方法では、二次電池１００の交流インピーダンスの変化に基づいて容量の測定を開始するので、低温時の測定において二次電池１００の温度を保持する時間をより短縮することが可能になる。 (4)
When evaluating the capacity of the secondary battery 100 by changing the environmental temperature in a low temperature range of 0 to −60 ° C., the temperature is increased to the inside of the battery as compared with the case where the environmental temperature is higher than 0 ° C. Since it is difficult to keep constant, the time for maintaining the temperature of the secondary battery 100 tends to become longer. However, in the secondary battery capacity evaluation method of the present embodiment, the capacity measurement is started based on the change in the AC impedance of the secondary battery 100, and therefore the time for holding the temperature of the secondary battery 100 in the measurement at the low temperature is set. It becomes possible to shorten more.

とくに、車載用の二次電池は、寒冷地でも十分に容量が出せる（自動車が走行可能である）ことが期待されているため、低温の−４０℃〜０℃の範囲における二次電池の評価試験が比較的多く行われ、今後は−６０℃〜−４０℃の範囲における評価試験が実施される可能性がある。低温時では、電池の内部温度が設定温度に到達するのに時間がかかるため、高温時に比べ、電池を保持させる時間が長くなるが、最大保持時間がどのくらいなのかを判断するためには、上記実施形態の評価方法のように、インピーダンスによって試験開始を判定することが有効となる。   In particular, in-vehicle secondary batteries are expected to have sufficient capacity even in cold regions (automobiles can run), so evaluation of secondary batteries in the low temperature range of −40 ° C. to 0 ° C. There are relatively many tests, and there is a possibility that an evaluation test in the range of −60 ° C. to −40 ° C. will be performed in the future. When the temperature is low, it takes time for the internal temperature of the battery to reach the set temperature.Therefore, the time for holding the battery is longer than when the temperature is high. As in the evaluation method of the embodiment, it is effective to determine the test start by impedance.

（５）
本実施形態の評価装置１では、二次電池１００が収容される試験槽６内部の温度を温度・湿度調整部７によって調整して、二次電池１００の環境温度をあらかじめ設定された温度に維持する。その状態では、二次電池１００内部の温度変化に対応して当該二次電池１００の交流インピーダンスが変化しているので、この交流インピーダンスを交流インピーダンス計３で測定することにより、電池の内部温度の変化をインピーダンスの変化として知ることが可能である。そして、測定タイミング制御部４は、この交流インピーダンスの変化に基づいて、本体制御部１０を介して、二次電池１００の容量の測定を開始させるように容量測定部９を制御することにより、従来のように二次電池の容量によって見積もられる保持時間と比較して、二次電池１００の温度を保持する時間を短縮することが可能になる。また、二次電池１００内部の温度が一定の状態で容量の測定が可能になるので、再現性の高い容量のデータを取得することが可能である。 (5)
In the evaluation apparatus 1 of the present embodiment, the temperature inside the test tank 6 in which the secondary battery 100 is accommodated is adjusted by the temperature / humidity adjustment unit 7 to maintain the environmental temperature of the secondary battery 100 at a preset temperature. To do. In this state, since the AC impedance of the secondary battery 100 changes corresponding to the temperature change inside the secondary battery 100, by measuring this AC impedance with the AC impedance meter 3, It is possible to know the change as a change in impedance. And the measurement timing control part 4 controls the capacity | capacitance measurement part 9 so that the measurement of the capacity | capacitance of the secondary battery 100 may be started via the main body control part 10 based on the change of this alternating current impedance, and is conventional. Thus, it is possible to shorten the time for holding the temperature of the secondary battery 100 as compared with the holding time estimated by the capacity of the secondary battery. In addition, since the capacity can be measured while the temperature inside the secondary battery 100 is constant, it is possible to acquire highly reproducible capacity data.

（変形例）
（Ａ）
上記実施形態の二次電池容量評価方法では、図４のフローチャートのステップＳ３に示されるように、交流インピーダンスの時間変化率が０になったときに、二次電池１００の容量の測定を開始しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、交流インピーダンスの時間変化率があらかじめ設定された範囲内にあるときに、容量の測定を開始するようにしてもよい。 (Modification)
(A)
In the secondary battery capacity evaluation method of the above embodiment, the measurement of the capacity of the secondary battery 100 is started when the time change rate of the AC impedance becomes 0, as shown in step S3 of the flowchart of FIG. However, the present invention is not limited to this, and the measurement of the capacitance may be started when the time change rate of the AC impedance is within a preset range.

例えば、図２のグラフの曲線Ｉｍｐ１におけるｄＲｅ／ｄｔが０以下で緩やかな減少率δ１で減少しているときには、二次電池１００の内部の温度状態が安定した状態になっているので、交流インピーダンスの時間変化率ｄＲｅ／ｄｔがあらかじめ設定された範囲内に有るときに、二次電池１００の容量の測定を開始すればよい。   For example, when dRe / dt on the curve Imp1 in the graph of FIG. 2 is 0 or less and decreases at a moderate decrease rate δ1, the internal temperature state of the secondary battery 100 is in a stable state. When the time change rate dRe / dt is within a preset range, the measurement of the capacity of the secondary battery 100 may be started.

その場合、交流インピーダンスの時間変化率があらかじめ設定された範囲内にあるときには、二次電池１００内部の温度が一定になるのに対応して二次電池１００の交流インピーダンスは安定した状態になっているので、このときに容量の測定を開始することにより、二次電池１００の温度を保持する時間を確実に短縮することが可能になる。また、二次電池１００内部の温度が一定の状態で容量の測定が可能になるので、再現性の高い容量のデータを確実に取得することが可能である。   In this case, when the rate of change of the AC impedance with time is within a preset range, the AC impedance of the secondary battery 100 becomes stable in response to the temperature inside the secondary battery 100 becoming constant. Therefore, by starting the capacity measurement at this time, it is possible to reliably reduce the time for maintaining the temperature of the secondary battery 100. In addition, since the capacity can be measured while the temperature inside the secondary battery 100 is constant, it is possible to reliably acquire capacity data with high reproducibility.

また、過去の測定データなどに基づいて上記の設定された範囲を任意に設定することにより、再現性の高いデータを取得しつつ電池保持時間のさらなる短縮が可能になる。   Further, by arbitrarily setting the set range based on past measurement data or the like, it is possible to further shorten the battery holding time while acquiring highly reproducible data.

（Ｂ）
また、本発明の二次電池容量評価方法の変形例として、環境温度を段階的に上昇させていきながら、各段階の温度において、二次電池１００の交流インピーダンスの時間変化率が０以下の範囲で容量の測定を行うように当該測定を開始するようにしてもよい。 (B)
In addition, as a modification of the secondary battery capacity evaluation method of the present invention, the time rate of change of the alternating current impedance of the secondary battery 100 is 0 or less at each stage temperature while gradually increasing the environmental temperature. The measurement may be started so as to measure the capacity.

例えば、上記の評価装置１を用いてこの変形例の評価方法を実行する場合、図５のフローチャートの手順で実行する。   For example, when the evaluation method of this modification is executed using the evaluation device 1 described above, it is executed according to the procedure of the flowchart of FIG.

この評価方法では、環境温度は、例えば、図６のグラフの破線の曲線Ｔ２に示されるように段階的に変化される。この図６では、環境温度の代わりに、当該環境温度にほぼ追従する電池温度θ（二次電池１００の表面温度）と二次電池１００のインピーダンスの時間的変化が表されている。この曲線Ｔ２では、電池温度θは、常温からθ１（＝−４０℃）まで下げられて所定時間Ａ１維持され、その後、２０℃ずつ段階的に上昇させていく(θ２〜θ４)。各段階の温度θ２〜θ４では、それぞれの温度で所定時間Ａ１維持される。   In this evaluation method, the environmental temperature is changed in a stepwise manner, for example, as shown by a dashed curve T2 in the graph of FIG. In FIG. 6, instead of the environmental temperature, the battery temperature θ (surface temperature of the secondary battery 100) substantially following the environmental temperature and the temporal change in the impedance of the secondary battery 100 are represented. In this curve T2, the battery temperature θ is lowered from normal temperature to θ1 (= −40 ° C.), maintained for a predetermined time A1, and then gradually increased by 20 ° C. (θ2 to θ4). At the temperatures θ2 to θ4 at each stage, A1 is maintained for a predetermined time at each temperature.

この電池温度θの変化に対応して、二次電池１００の交流インピーダンスＲｅは、図６のグラフの曲線Ｉｍｐ２のように変化している。すなわち、電池温度θがθ１（−４０℃）のときには、インピーダンスＲｅは上昇し、電池温度θが上昇してθ２〜θ４（−２０〜２０℃）のときには、交流インピーダンスの時間変化率ｄＲｅ／ｄｔはほぼ０になり、０以下で緩やかに下降している。   Corresponding to the change in the battery temperature θ, the AC impedance Re of the secondary battery 100 changes as shown by a curve Imp2 in the graph of FIG. That is, when the battery temperature θ is θ1 (−40 ° C.), the impedance Re increases, and when the battery temperature θ increases and θ2 to θ4 (−20 to 20 ° C.), the time rate of change of AC impedance dRe / dt Becomes almost 0, and gradually falls below 0.

図５のフローチャートの手順にしたがって評価方法を実行した場合、まず、ステップＳ１１において、交流インピーダンス計３による二次電池１００の交流インピーダンスＲｅの測定を開始する。   When the evaluation method is executed according to the procedure of the flowchart of FIG. 5, first, in step S <b> 11, measurement of the AC impedance Re of the secondary battery 100 by the AC impedance meter 3 is started.

ついで、ステップＳ１２において、環境温度を第１の設定温度θ１（−４０℃）まで下げて、その温度を所定時間Ａ１だけ維持する。   Next, in step S12, the environmental temperature is lowered to the first set temperature θ1 (−40 ° C.), and the temperature is maintained for a predetermined time A1.

第１の設定温度θ１に維持している間、ステップＳ１３において、測定タイミング制御部４の判断部１５が、交流インピーダンスＲｅの時間変化率ｄＲｅ／ｄｔが０以下になったか否か判断する。判断部１５がｄＲｅ／ｄｔが０以下になったと判断したときは、二次電池１００の内部の温度状態が設定温度で安定した状態になっているので、ステップＳ１４において、二次電池１００の放電容量または充電容量の評価試験を所定時間Ａ２だけ実行する。   While maintaining the first set temperature θ1, in step S13, the determination unit 15 of the measurement timing control unit 4 determines whether or not the time change rate dRe / dt of the AC impedance Re is 0 or less. When the determination unit 15 determines that dRe / dt has become 0 or less, the temperature inside the secondary battery 100 is stable at the set temperature, so in step S14, the secondary battery 100 is discharged. The capacity or charge capacity evaluation test is executed for a predetermined time A2.

試験の実行時間Ａ２は、温度の維持時間Ａ１よりも小さく設定される。例えば、温度の維持時間Ａ１が５時間程度に設定された場合には、試験の実行時間Ａ２は１時間程度に設定される。   The test execution time A2 is set smaller than the temperature maintenance time A1. For example, when the temperature maintenance time A1 is set to about 5 hours, the test execution time A2 is set to about 1 hour.

なお、第１の設定温度θ１（−４０℃）まで下げた段階では、交流インピーダンスの時間変化率ｄＲｅ／ｄｔがあらかじめ設定された範囲内にあるときに二次電池１００の容量の測定を開始してもよい。例えば、図６のグラフＩｍｐ２の点Ｐ１１の時間以降、ｄＲｅ／ｄｔが０以下で緩やかな減少率δ２で減少する場合には、ｔａｎδ２が所定の範囲内に有るときに、二次電池１００の容量の測定を開始するようにしてもよい。   At the stage where the temperature is lowered to the first set temperature θ1 (−40 ° C.), the measurement of the capacity of the secondary battery 100 is started when the time change rate dRe / dt of the AC impedance is within a preset range. May be. For example, when dRe / dt is 0 or less and decreases at a gradual decrease rate δ2 after the time of point P11 in the graph Imp2 in FIG. 6, the capacity of the secondary battery 100 when tan δ2 is within a predetermined range. Measurement may be started.

その後、ステップＳ１５において、環境温度を第２の設定温度θ２（−２０℃）まで上昇させて、その温度を所定時間Ａ１だけ維持する。   Thereafter, in step S15, the environmental temperature is raised to the second set temperature θ2 (−20 ° C.), and the temperature is maintained for a predetermined time A1.

そして、ステップＳ１６において、測定タイミング制御部４の判断部１５が、交流インピーダンスＲｅの時間変化率ｄＲｅ／ｄｔが０以下になったか否か判断する。判断部１５がｄＲｅ／ｄｔが０以下になったと判断したときは、ステップＳ１７において、二次電池１００の放電容量または充電容量の評価試験を所定時間Ａ２だけ実行する。   In step S <b> 16, the determination unit 15 of the measurement timing control unit 4 determines whether the time change rate dRe / dt of the AC impedance Re is 0 or less. When the determination unit 15 determines that dRe / dt has become 0 or less, in step S17, the evaluation test of the discharge capacity or the charge capacity of the secondary battery 100 is executed for a predetermined time A2.

以下、第３〜第４の設定温度θ３〜θ４の場合も、上記ステップＳ１５〜Ｓ１７と同様に実行した後、評価試験を終了する。   Hereinafter, also in the case of the third to fourth set temperatures θ3 to θ4, the evaluation test is ended after the same execution as the above steps S15 to S17.

この変形例（Ｂ）における二次電池容量評価方法では、環境温度を段階的に上昇させていったときに、環境温度を各段階の設定された温度に維持した状態でしばらく時間が経過すると、二次電池１００の内部温度は環境温度に達して一定になる。このとき、二次電池１００内部の温度が一定になるのに対応して二次電池１００の交流インピーダンスも安定して当該交流インピーダンスの時間変化率が０以下になる。そこで、二次電池１００の交流インピーダンスの時間変化率が０以下の範囲で容量の測定を行うように当該測定を開始することにより、二次電池１００の容量によって見積もられる保持時間と比較して、二次電池１００の温度を保持する時間を短縮することが可能になる。また、二次電池１００内部の温度が一定の状態で容量の測定が可能になるので、再現性の高い容量のデータを取得することが可能である。   In the secondary battery capacity evaluation method in this modified example (B), when the environmental temperature is increased stepwise, when a certain amount of time elapses while maintaining the environmental temperature at the set temperature of each step, The internal temperature of the secondary battery 100 reaches the ambient temperature and becomes constant. At this time, the AC impedance of the secondary battery 100 is stabilized corresponding to the temperature inside the secondary battery 100 being constant, and the time change rate of the AC impedance becomes 0 or less. Therefore, by starting the measurement so that the capacity measurement is performed in a range where the time change rate of the AC impedance of the secondary battery 100 is 0 or less, compared with the holding time estimated by the capacity of the secondary battery 100, It is possible to shorten the time for maintaining the temperature of the secondary battery 100. In addition, since the capacity can be measured while the temperature inside the secondary battery 100 is constant, it is possible to acquire highly reproducible capacity data.

（Ｃ）
上記実施形態の評価装置１は、１台の交流インピーダンス計３が１個の二次電池１００のインピーダンスを測定する構成を有しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の変形例として、図７に示されるように、１台の交流インピーダンス計２１がスキャナ２２を介して複数の二次電池１００に接続されているようにしてもよい。すなわち、複数の二次電池１００は、それぞれ個別の配線を通して共通のスキャナ２２に接続されている。なお、複数の二次電池１００は、それぞれ電源８によって、充放電試験用の電圧が印加される。スキャナ２２は、複数の二次電池１００のうちの１個を選択して順番に交流インピーダンス計２１に接続することにより、１台の交流インピーダンス計２１によって複数の二次電池１００のインピーダンスを測定することが可能である。 (C)
The evaluation apparatus 1 of the above embodiment has a configuration in which one AC impedance meter 3 measures the impedance of one secondary battery 100, but the present invention is not limited to this. As a modification of the present invention, as shown in FIG. 7, one AC impedance meter 21 may be connected to a plurality of secondary batteries 100 via a scanner 22. That is, the plurality of secondary batteries 100 are connected to the common scanner 22 through individual wires. Note that a voltage for a charge / discharge test is applied to each of the plurality of secondary batteries 100 by the power supply 8. The scanner 22 selects one of the plurality of secondary batteries 100 and sequentially connects to the AC impedance meter 21, thereby measuring the impedance of the plurality of secondary batteries 100 using one AC impedance meter 21. It is possible.

（Ｄ）
上記実施形態の評価装置１では、測定タイミング制御部４が、本体制御部１０を介して、交流インピーダンスの変化に基づいて二次電池の容量の測定を開始させるように容量測定部９を制御しているが、本発明はこれに限定されるものではない。これらの制御部４、１０を合体して１つの制御部を構成してもよい。そのような１つの制御部においても、交流インピーダンスの変化に基づいて、二次電池の容量の測定を開始させるように容量測定部９を制御することが可能である。 (D)
In the evaluation apparatus 1 of the above embodiment, the measurement timing control unit 4 controls the capacity measurement unit 9 via the main body control unit 10 so as to start measuring the capacity of the secondary battery based on the change in AC impedance. However, the present invention is not limited to this. These control units 4 and 10 may be combined to form one control unit. Even in such a single control unit, it is possible to control the capacity measurement unit 9 so as to start measuring the capacity of the secondary battery based on the change in AC impedance.

（Ｅ）
なお、本発明では、二次電池のインピーダンスに関わらず当該二次電池の容量測定が行われていて、インピーダンスに基いて有効な測定値の部分を抽出する形態のものも、本発明でいう「測定」に含まれる。 (E)
In the present invention, the capacity of the secondary battery is measured regardless of the impedance of the secondary battery, and an effective measurement value portion is extracted based on the impedance. Included in “Measurement”.

１ 二次電池容量評価装置
２ 本体部
３ 交流インピーダンス計（インピーダンス測定部）
４ 測定タイミング制御部（制御部）
５ アラーム
６ 試験槽
７ 温度・湿度調整部
８ 電源
９ 容量測定部
２１ 交流インピーダンス計
１００ 二次電池 1 Secondary battery capacity evaluation device 2 Main unit 3 AC impedance meter (impedance measurement unit)
4 Measurement timing control unit (control unit)
5 Alarm 6 Test tank 7 Temperature / humidity adjustment unit 8 Power source 9 Capacity measurement unit 21 AC impedance meter 100 Secondary battery

Claims (7)

二次電池の環境温度を変化させて当該二次電池の容量を評価する二次電池容量評価方法であって、
前記環境温度をあらかじめ設定された温度に維持し、その状態において、前記二次電池の交流インピーダンスの変化に基づいて前記容量の測定を開始する
ことを特徴とする
二次電池容量評価方法。 A secondary battery capacity evaluation method for evaluating the capacity of the secondary battery by changing the environmental temperature of the secondary battery,
The secondary battery capacity evaluation method, wherein the environmental temperature is maintained at a preset temperature, and in that state, the measurement of the capacity is started based on a change in the AC impedance of the secondary battery. 前記交流インピーダンスの時間変化率があらかじめ設定された範囲内にあるときに、前記容量の測定を行う
請求項１に記載の二次電池容量評価方法。 The secondary battery capacity evaluation method according to claim 1, wherein the capacity is measured when a time change rate of the AC impedance is within a preset range. 前記交流インピーダンスの前記時間変化率が０以下の範囲で前記容量の測定を行うように当該測定を開始する、請求項２に記載の二次電池容量評価方法。 The secondary battery capacity evaluation method according to claim 2 , wherein the measurement is started so that the capacity is measured in a range where the time change rate of the AC impedance is 0 or less. 前記交流インピーダンスの前記時間変化率が最初に０になったときに、前記容量の測定を開始し、
前記交流インピーダンスの前記時間変化率が２回目に０になったときに、測定を中止するか、または警報を発する、
請求項３に記載の二次電池容量評価方法。 When the time change rate of the AC impedance first becomes 0, the measurement of the capacity is started,
When the time rate of change of the AC impedance becomes zero for the second time, stop measuring or issue an alarm;
The secondary battery capacity evaluation method according to claim 3. 二次電池の環境温度を変化させて当該二次電池の容量を評価する二次電池容量評価方法であって、
前記環境温度を段階的に上昇させていきながら、各段階の温度において、前記二次電池の交流インピーダンスの時間変化率が０以下の範囲で前記容量の測定を行うように当該測定を開始する、
二次電池容量評価方法。 A secondary battery capacity evaluation method for evaluating the capacity of the secondary battery by changing the environmental temperature of the secondary battery,
While increasing the environmental temperature step by step, at each stage temperature, start the measurement to measure the capacity in a range where the time change rate of the AC impedance of the secondary battery is 0 or less,
Secondary battery capacity evaluation method. 前記環境温度を０〜−６０℃の範囲で変化させて前記二次電池の容量を評価する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池容量評価方法。 The environmental temperature is changed in a range of 0 to −60 ° C., and the capacity of the secondary battery is evaluated.
The secondary battery capacity evaluation method according to any one of claims 1 to 5. 二次電池の環境温度を変化させて当該二次電池の容量を評価する二次電池容量評価装置であって、
前記二次電池が収容される試験槽と、
前記試験槽内の温度を調整する温度調整部と、
前記二次電池の容量を測定する容量測定部と、
前記二次電池の交流インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記交流インピーダンスの変化に基づいて、前記二次電池の容量の測定を開始させるように前記容量測定部を制御する制御部と、
を備えている、
二次電池容量評価装置。 A secondary battery capacity evaluation device that evaluates the capacity of the secondary battery by changing the environmental temperature of the secondary battery,
A test chamber in which the secondary battery is accommodated;
A temperature adjusting unit for adjusting the temperature in the test chamber;
A capacity measuring unit for measuring the capacity of the secondary battery;
An impedance measuring unit for measuring the AC impedance of the secondary battery;
A control unit that controls the capacity measuring unit to start measuring the capacity of the secondary battery based on the change in the AC impedance;
With
Secondary battery capacity evaluation device.
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