JP7426439B2 - 電池劣化判定システム、電池劣化判定装置及び電池劣化判定方法 - Google Patents
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Description
また、本発明は、上記発明において、前記劣化判定手段は、前記二次電池の充電時の充 電特性が、出荷前の充電特性に比較して電圧の上昇が早くなるような第1の等価回路定数 及び/又は、放電時の放電特性が、出荷前の放電特性に比較して電圧の下降が早くなるよ
うな第1の等価回路定数である場合に劣化と判定する。
まず、本実施形態に係る電池劣化判定システムの概要について説明する。図1は、本実施形態に係る電池劣化判定システムの概要を説明するための説明図である。図1に示すように、電池劣化判定システムは、電池劣化判定装置10を用いて新品の二次電池の充放電特性を計測し(S1)、計測した二次電池の充放電特性に基づいて新品の二次電池の初期等価回路定数を算出し、記憶する(S2)。
次に、電池劣化判定システムのシステム構成について説明する。図2は、電池劣化判定システムのシステム構成を示す図である。図2に示すように、電池劣化判定システムは、電池劣化判定装置10に定電流電源30、定電流負荷31、スイッチ32、電流センサ33及び電圧センサ34が接続されている。そして電池劣化判定システムは、二次電池20の充放電特性を計測し、等価回路定数を計測した充放電特性より算出し、算出された等価回路定数の変化が初期の等価回路定数と比較して、所定の閾値以内である場合は、二次電池20は劣化していないと判定し、等価回路定数の変化が所定の閾値より大きい場合は、二次電池20は劣化していると判定する。
次に、二次電池20の等価回路について説明する。図3は、図2に示した二次電池20の等価回路の一例を示す図である。図3に示すように、等価回路は、抵抗素子R0と、容量素子C0とを並列に接続したメインタンク回路と、抵抗素子Dと、抵抗素子R1と、容量素子C1とを並列に接続した第1のサブタンク回路と、抵抗素子R2と容量素子C2とを並列に接続した第2のサブタンク回路と、抵抗素子R3と、容量素子C3とを並列に接続した第3のサブタンク回路とが直列接続されている。
次に、電池劣化判定装置10の構成について説明する。図4は、図2に示した電池劣化判定装置10の構成を説明する機能ブロック図である。図4に示すように、電池劣化判定装置10は、表示部11、入力部12、記憶部13及び制御部14を有する。また、電池劣化判定装置10は、定電流電源30、定電流負荷31、スイッチ32,電流センサ33及び電圧センサ34が接続されている。
次に、図3に示した等価回路の等価回路定数の算出について説明する。等価回路定数は、サンプリング時間tSの異なる複数の充電特性及び複数の放電特性を取得し、それぞれの等価回路定数を算出するとともに、最終的な等価回路定数は、その複数の等価回路定数の組み合わせを用いて二次電池20の充放電特性を計算する。ここでは、サンプリング時間tS(ms)を50ms、400ms、900msの3種類を用いた場合について説明する。
である。サンプリング時間tS=0.4sの場合の等価回路定数(時定数)は、τ0=36536s、τ1=0.93965s、τ2=0.12048sである。また、サンプリング時間tS=0.9sの場合の等価回路定数は、τ0=71567s、τ1=1.692s、τ2=0.24380sである。このように等価回路定数(時定数)は、時間によって変化している。
次に、二次電池20の劣化の判定について説明する。図11は、二次電池20の初期の充放電特性と所定期間使用した二次電池20の充放電特性を比較した一例を示す図である。図11に示すように、所定期間使用した二次電池20の充放電特性は、二次電池20の初期の特性に比較して電圧の上昇が早くなり、放電の場合も電圧降下が初期の二次電池20の特性よりも早くなる。
次に電池劣化判定装置10の処理手順について説明する。図12及び図13は、図2に示した電池劣化判定装置10の処理手順を示すフローチャートである。図12に示すように、電池劣化判定装置10は、まず、定電流電源30及び定電流負荷31の電流値等の初期設定を行う(ステップS101)。
11 表示部
12 入力部
13 記憶部
13a 初期設定データ
13b 初期等価回路定数
13c 電流・電圧データ
13d 等価回路定数
14 制御部
14a 初期設定部
14b スイッチ制御部
14c 電流・電圧計測部
14d 等価回路定数算出部
14e 劣化判定部
20 二次電池
30 定電流電源
31 定電流負荷
33 スイッチ
34 電流センサ
35 電圧センサ
C0、C1、C2、C3 容量素子
D、R0、R1、R2、R3 抵抗素子
Claims (9)
- 二次電池の劣化判定を行う電池劣化判定装置を有する電池劣化判定システムであって、
前記電池劣化判定装置は、
前記二次電池の充放電特性値を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された前記充放電特性値に基づいて、定電圧電源を有さず、第1の抵抗素子(R0)と、第1の容量素子(C0)とを並列に接続したメインタンク回路を電源とした等価回路における第1の等価回路定数を算出する算出手段と、
少なくとも前記算出手段により算定された第1の等価回路定数に基づいて、前記二次電池の劣化判定を行う劣化判定手段と
を備える電池劣化判定システム。 - 前記電池劣化判定装置は、
前記二次電池の出荷前における第2の等価回路定数を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記劣化判定手段は、
前記算出手段により算出された前記第1の等価回路定数と、前記記憶手段に記憶された第2の等価回路定数とに基づいて、前記二次電池の劣化判定を行う
請求項1に記載の電池劣化判定システム。 - 前記等価回路は、
前記メインタンク回路と、
第2の抵抗素子(D)と、少なくとも第1のサブタンク回路と、第2のサブタンク回路 とを直列接続した回路構成であり、
前記第1のサブタンク回路は、第3の抵抗素子(R1)と、第2の容量素子(C1)と を並列に接続した回路であり、前記第2のサブタンク回路は、第4の抵抗素子(R2)と 第3の容量素子(C2)とを並列に接続した回路である
請求項1に記載の電池劣化判定システム。 - 前記第1の等価回路定数は、
前記第1の抵抗素子の抵抗値、前記第1の容量素子の容量値、前記第2の抵抗素子の抵抗値、少なくとも前記第3の抵抗素子(R1)と前記第4の抵抗素子(R2)の抵抗値及び少なくとも前記第2の容量素子(C1)と前記第3の容量素子(C2)の容量値を含む請求項3に記載の電池劣化判定システム。 - 前記計測手段は、
複数の異なるサンプリング時間で複数の充放電特性値を計測し、
前記算出手段は、
前記複数の充放電特性値に基づいて時間によって変化する第1の等価回路定数を算出する
請求項1に記載の電池劣化判定システム。 - 前記劣化判定手段は、
前記第1の等価回路定数と前記第2の等価回路定数との差が所定の閾値以上であるか否かにより前記二次電池の劣化判定を行う請求項2に記載の電池劣化判定システム。 - 前記劣化判定手段は、
前記二次電池の充電時の充電特性が、出荷前の充電特性に比較して電圧の上昇が早くな るような第1の等価回路定数及び/又は、放電時の放電特性が、出荷前の放電特性に比較
して電圧の下降が早くなるような第1の等価回路定数である場合に劣化と判定する請求項 2に記載の電池劣化判定システム。 - 二次電池の劣化判定を行う電池劣化判定装置であって、
前記二次電池の充放電特性値を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された前記充放電特性値に基づいて、定電圧電源を有さず、第1の抵抗素子(R0)と、第1の容量素子(C0)とを並列に接続したメインタンク回路を電源とした等価回路における第1の等価回路定数を算出する算出手段と、
少なくとも前記算出手段により算定された第1の等価回路定数に基づいて、前記二次電池の劣化判定を行う劣化判定手段と
を備える電池劣化判定装置。 - 二次電池の劣化判定を行う電池劣化判定装置を有する電池劣化判定システムにおける電池劣化判定方法であって、
前記電池劣化判定装置が、前記二次電池の充放電特性値を計測する計測工程と、
前記電池劣化判定装置が、前記計測工程により計測された前記充放電特性値に基づいて、定電圧電源を有さず、第1の抵抗素子(R0)と、第1の容量素子(C0)とを並列に接続したメインタンク回路を電源とした等価回路における第1の等価回路定数を算出する算出工程と、
前記電池劣化判定装置が、少なくとも前記算出工程により算定された第1の等価回路定数に基づいて、前記二次電池の劣化判定を行う劣化判定工程と
を含む電池劣化判定方法。
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