JPH076795A - 電池内部状態検出装置 - Google Patents
電池内部状態検出装置Info
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- JPH076795A JPH076795A JP5149196A JP14919693A JPH076795A JP H076795 A JPH076795 A JP H076795A JP 5149196 A JP5149196 A JP 5149196A JP 14919693 A JP14919693 A JP 14919693A JP H076795 A JPH076795 A JP H076795A
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- signal
- acoustic emission
- batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、充電状態や劣化状態等の電池の内
部状態を的確に把握することを目的とする。 【構成】 電池１内部から発生するアコースティックエ
ミッション信号を検出するアコースティックエミッショ
ン検出手段２と、検出されたアコースティックエミッシ
ョン信号の内、５０から１５０ｋＨｚの周波数の信号を
ガス発生に因るもの、１５０ｋＨｚ以上の周波数の信号
を内部構成物の破壊に因るものとして分離する分離手段
６とを有することを特徴とする。
部状態を的確に把握することを目的とする。 【構成】 電池１内部から発生するアコースティックエ
ミッション信号を検出するアコースティックエミッショ
ン検出手段２と、検出されたアコースティックエミッシ
ョン信号の内、５０から１５０ｋＨｚの周波数の信号を
ガス発生に因るもの、１５０ｋＨｚ以上の周波数の信号
を内部構成物の破壊に因るものとして分離する分離手段
６とを有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電池の内部状態の変化
をリアルタイムで検出する電池内部状態検出装置に関す
る。
をリアルタイムで検出する電池内部状態検出装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の電池状態検出システムを、組電池
に対するものを例にとり図１３を用いて説明する。組電
池１０は複数の電池１ａ〜１ｅが直列又は／且つ並列に
配列され、図の例では、これら複数の電池１ａ〜１ｅが
直列接続されている。このような組電池１０の総電圧が
負荷９に供給されるようになっている。電池状態の検出
法としては、電圧計１１と電流計１２で組電池１０の総
電圧Ｖと負荷９に流れる電流Ｉを測定し、さらに温度セ
ンサ１３で電池温度を計測することにより行われるよう
になっている。具体的には、（イ）組電池１０の総電圧
Ｖ及び電流値Ｉを制御ユニット２０で積算することによ
り電池残量を推定する。（ロ）開路／閉路状態の組電池
１０の総電圧Ｖより制御ユニット２０で電池残量を推定
し、或いは電池の異常を判断する。（ハ）電池温度より
制御ユニット２０で電池の置かれている状況を判断し、
或いは電池の異常を判断する。
に対するものを例にとり図１３を用いて説明する。組電
池１０は複数の電池１ａ〜１ｅが直列又は／且つ並列に
配列され、図の例では、これら複数の電池１ａ〜１ｅが
直列接続されている。このような組電池１０の総電圧が
負荷９に供給されるようになっている。電池状態の検出
法としては、電圧計１１と電流計１２で組電池１０の総
電圧Ｖと負荷９に流れる電流Ｉを測定し、さらに温度セ
ンサ１３で電池温度を計測することにより行われるよう
になっている。具体的には、（イ）組電池１０の総電圧
Ｖ及び電流値Ｉを制御ユニット２０で積算することによ
り電池残量を推定する。（ロ）開路／閉路状態の組電池
１０の総電圧Ｖより制御ユニット２０で電池残量を推定
し、或いは電池の異常を判断する。（ハ）電池温度より
制御ユニット２０で電池の置かれている状況を判断し、
或いは電池の異常を判断する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電池状態検出システムにあっては、測定電圧は単電池に
ついてではなく、組電池の総電圧であり、また温度セン
サも各電池に設けると検出回路が複雑となることから最
大でも数箇所の代表点に設置する以外にはない。これら
のことから、単電池について不具合が発生したとしても
場合によっては数百ボルトに達する総電圧から単電池の
０．１Ｖ程度刻みの変動をひろうことは困難であり、ま
た温度計測もレスポンスの悪さから不具合の発生した電
池を特定することは困難であった。このように、従来は
電池の内部状態を直接に把握することはできないという
問題があった。
電池状態検出システムにあっては、測定電圧は単電池に
ついてではなく、組電池の総電圧であり、また温度セン
サも各電池に設けると検出回路が複雑となることから最
大でも数箇所の代表点に設置する以外にはない。これら
のことから、単電池について不具合が発生したとしても
場合によっては数百ボルトに達する総電圧から単電池の
０．１Ｖ程度刻みの変動をひろうことは困難であり、ま
た温度計測もレスポンスの悪さから不具合の発生した電
池を特定することは困難であった。このように、従来は
電池の内部状態を直接に把握することはできないという
問題があった。
【０００４】本発明は、このような従来の問題に着目し
てなされたもので、充電状態や劣化状態等の電池の内部
状態を的確に把握し、電池の精密な制御を可能とした電
池内部状態検出装置を提供することを目的とする。
てなされたもので、充電状態や劣化状態等の電池の内部
状態を的確に把握し、電池の精密な制御を可能とした電
池内部状態検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第１に、電池内部から発生するアコース
ティックエミッション信号を検出するアコースティック
エミッション検出手段と、該アコースティックエミッシ
ョン検出手段で検出されたアコースティックエミッショ
ン信号の内、５０から１５０ｋＨｚの周波数の信号をガ
ス発生に因るもの、１５０ｋＨｚ以上の周波数の信号を
内部構成物の破壊に因るものとして分離する分離手段と
を有することを要旨とする。
に、本発明は、第１に、電池内部から発生するアコース
ティックエミッション信号を検出するアコースティック
エミッション検出手段と、該アコースティックエミッシ
ョン検出手段で検出されたアコースティックエミッショ
ン信号の内、５０から１５０ｋＨｚの周波数の信号をガ
ス発生に因るもの、１５０ｋＨｚ以上の周波数の信号を
内部構成物の破壊に因るものとして分離する分離手段と
を有することを要旨とする。
【０００６】第２に、複数の電池を直列又は／且つ並列
に配列した組電池における離隔した適宜箇所に設けら
れ、複数の前記電池の何れかの内部から発生するアコー
スティックエミッション信号をそれぞれ検出する複数の
アコースティックエミッション検出手段と、該複数のア
コースティックエミッション検出手段で検出されたアコ
ースティックエミッション信号の検出時間差及び当該ア
コースティックエミッション信号の内容を基に前記複数
の電池の充電状態又は劣化状態を検知する内部状態検知
手段とを有することを要旨とする。
に配列した組電池における離隔した適宜箇所に設けら
れ、複数の前記電池の何れかの内部から発生するアコー
スティックエミッション信号をそれぞれ検出する複数の
アコースティックエミッション検出手段と、該複数のア
コースティックエミッション検出手段で検出されたアコ
ースティックエミッション信号の検出時間差及び当該ア
コースティックエミッション信号の内容を基に前記複数
の電池の充電状態又は劣化状態を検知する内部状態検知
手段とを有することを要旨とする。
【０００７】
【作用】上記構成において、第１に、電池内部から発生
するアコースティックエミッション信号には、ガス発生
に因るものと、例えば電極の活物質の脱落等の構成物の
破壊に因るものとの２種類がある。発生頻度については
ガス発生に因るものは連続物、構成物の破壊に因るもの
は散発的である。さらに両者の大きな違いは、その周波
数特性にあり、パワースペクトルをとると、ガス発生に
因るものは、５０ｋＨｚ以上で１００ｋＨｚから１５０
ｋＨｚの間に多くのピークがあり、特に１１０ｋＨｚに
鋭いピークがある。１５０ｋＨｚより高い周波数領域に
現われる信号は構成物の破壊に属している。したがっ
て、電池内部から発生するアコースティックエミッショ
ン信号を検出し、その検出信号を上記の特徴によって分
離することにより、充電状態や劣化状態等の電池の内部
状態を的確に把握することが可能となる。
するアコースティックエミッション信号には、ガス発生
に因るものと、例えば電極の活物質の脱落等の構成物の
破壊に因るものとの２種類がある。発生頻度については
ガス発生に因るものは連続物、構成物の破壊に因るもの
は散発的である。さらに両者の大きな違いは、その周波
数特性にあり、パワースペクトルをとると、ガス発生に
因るものは、５０ｋＨｚ以上で１００ｋＨｚから１５０
ｋＨｚの間に多くのピークがあり、特に１１０ｋＨｚに
鋭いピークがある。１５０ｋＨｚより高い周波数領域に
現われる信号は構成物の破壊に属している。したがっ
て、電池内部から発生するアコースティックエミッショ
ン信号を検出し、その検出信号を上記の特徴によって分
離することにより、充電状態や劣化状態等の電池の内部
状態を的確に把握することが可能となる。
【０００８】第２に、組電池においては、その組電池に
おける離隔した適宜箇所に複数のアコースティックエミ
ッション検出手段を設け、これら複数のアコースティッ
クエミッション検出手段で同時にアコースティックエミ
ッション信号を検出することにより、その検出時間差か
らアコースティックエミッション信号の発生源電池を特
定することが可能となり、さらにそのアコースティック
エミッション信号の特徴から発生源電池の内部状態の把
握が可能となる。
おける離隔した適宜箇所に複数のアコースティックエミ
ッション検出手段を設け、これら複数のアコースティッ
クエミッション検出手段で同時にアコースティックエミ
ッション信号を検出することにより、その検出時間差か
らアコースティックエミッション信号の発生源電池を特
定することが可能となり、さらにそのアコースティック
エミッション信号の特徴から発生源電池の内部状態の把
握が可能となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１乃至図４は、本発明の第１実施例を示す図で
ある。材料に生じる亀裂などの急激な変異、或いは気泡
の発生に伴なって生じる音響には、可聴域の音波と超音
波領域の衝撃波がある。後者はアコースティックエミッ
ション（以下、ＡＥと記す）と呼ばれている。本実施例
では電池内部から発生するＡＥ信号に注目して電池内に
起っている異常等を検出しようとするものである。図１
において、１は電池であり、ＡＥ検出手段としてのＡＥ
センサ２が貼り付けられている。電池１内部から発生し
たＡＥ信号はプリアンプ３で増幅されるとともにプリア
ンプ３内に設けられた任意の周波数帯を通過させるフィ
ルタを通ってＡ／Ｄ変換器４に送られる。Ａ／Ｄ変換器
４は、ある閾値以上の信号を分別して通過させる機能を
持っている。デジタル化されたＡＥ信号は一旦メモリ５
に蓄えられた後、コンピュータ６でカウントされるとと
もにパワースペクトルが計算される。表示装置７はＡＥ
信号の波形、発生頻度およびパワースペクトルを表示す
るようになっている。８は充電器である。
する。図１乃至図４は、本発明の第１実施例を示す図で
ある。材料に生じる亀裂などの急激な変異、或いは気泡
の発生に伴なって生じる音響には、可聴域の音波と超音
波領域の衝撃波がある。後者はアコースティックエミッ
ション（以下、ＡＥと記す）と呼ばれている。本実施例
では電池内部から発生するＡＥ信号に注目して電池内に
起っている異常等を検出しようとするものである。図１
において、１は電池であり、ＡＥ検出手段としてのＡＥ
センサ２が貼り付けられている。電池１内部から発生し
たＡＥ信号はプリアンプ３で増幅されるとともにプリア
ンプ３内に設けられた任意の周波数帯を通過させるフィ
ルタを通ってＡ／Ｄ変換器４に送られる。Ａ／Ｄ変換器
４は、ある閾値以上の信号を分別して通過させる機能を
持っている。デジタル化されたＡＥ信号は一旦メモリ５
に蓄えられた後、コンピュータ６でカウントされるとと
もにパワースペクトルが計算される。表示装置７はＡＥ
信号の波形、発生頻度およびパワースペクトルを表示す
るようになっている。８は充電器である。
【００１０】発明者らは鋭意研究の末、電池から発生す
るＡＥ信号には気泡の発生によるものと、電池の構成物
に生じる破壊、（例えば電極の活物質の脱落、内圧の上
昇による電槽の膨張）の２種類があることを発見し、し
かも前者と後者を分離することを可能にしたものであ
る。図２には、電池１の充電中に得られたＡＥ信号を示
す。発生頻度についてみると前者は連続的、後者は散発
的である。振幅についてみると前者に比べて後者が大き
い。さらに大きな違いはその周波数特性にありパワース
ペクトルをとると、前者は１００ｋＨｚから１５０ｋＨ
ｚの間に多くのピークがあり、特に、１１０ｋＨｚに鋭
いピークがあることを発見した。１５０ｋＨｚより高い
領域に現われるＡＥ信号は後者に属している。上記の特
徴により前者（気泡）と後者（破壊）を分離することが
できる。この分離手段としては、周波数の特性を利用し
てプリアンプ３に目的の周波数帯のみを通過させるフィ
ルタを設けるか、或いはコンピュータ６でパワースペク
トルを計算してリアルタイムで周波数特性を表示する等
の方法がある。さらには振幅の差を利用してＡ／Ｄ変換
器４における閾値を高く設定し振幅の大きい信号のみを
通過させると破壊に関するＡＥ信号のみを検知すること
ができる。これらのＡＥ信号により、充電や放電を制御
し、また電池の劣化状態を判定することが可能である。
るＡＥ信号には気泡の発生によるものと、電池の構成物
に生じる破壊、（例えば電極の活物質の脱落、内圧の上
昇による電槽の膨張）の２種類があることを発見し、し
かも前者と後者を分離することを可能にしたものであ
る。図２には、電池１の充電中に得られたＡＥ信号を示
す。発生頻度についてみると前者は連続的、後者は散発
的である。振幅についてみると前者に比べて後者が大き
い。さらに大きな違いはその周波数特性にありパワース
ペクトルをとると、前者は１００ｋＨｚから１５０ｋＨ
ｚの間に多くのピークがあり、特に、１１０ｋＨｚに鋭
いピークがあることを発見した。１５０ｋＨｚより高い
領域に現われるＡＥ信号は後者に属している。上記の特
徴により前者（気泡）と後者（破壊）を分離することが
できる。この分離手段としては、周波数の特性を利用し
てプリアンプ３に目的の周波数帯のみを通過させるフィ
ルタを設けるか、或いはコンピュータ６でパワースペク
トルを計算してリアルタイムで周波数特性を表示する等
の方法がある。さらには振幅の差を利用してＡ／Ｄ変換
器４における閾値を高く設定し振幅の大きい信号のみを
通過させると破壊に関するＡＥ信号のみを検知すること
ができる。これらのＡＥ信号により、充電や放電を制御
し、また電池の劣化状態を判定することが可能である。
【００１１】次に、上記の特性を利用した電池内部状態
検出装置の作用を説明する。まず、充電制御作用から説
明する。電池１として密閉型鉛酸電池を用い、これに充
電器８をつないで１Ｃで充電を行なった。プリアンプ３
にはフィルタを設け、５０ｋＨｚから１５０ｋＨｚの周
波数のＡＥ信号を通過させた。図３には、表示装置７に
表示させたＡＥ信号の発生頻度を示す。Ａ／Ｄ変換器４
における閾値は５２ｄＢに設定した。１秒当たりのＡＥ
信号の頻度を測定して３０回／秒以上となったところで
充電を打ち切った。
検出装置の作用を説明する。まず、充電制御作用から説
明する。電池１として密閉型鉛酸電池を用い、これに充
電器８をつないで１Ｃで充電を行なった。プリアンプ３
にはフィルタを設け、５０ｋＨｚから１５０ｋＨｚの周
波数のＡＥ信号を通過させた。図３には、表示装置７に
表示させたＡＥ信号の発生頻度を示す。Ａ／Ｄ変換器４
における閾値は５２ｄＢに設定した。１秒当たりのＡＥ
信号の頻度を測定して３０回／秒以上となったところで
充電を打ち切った。
【００１２】次いで、電池内部の診断作用を説明する。
電池１として１０サイクルの充放電を繰り返した密閉型
鉛酸電池を用いて２Ｃで充電を行なった。プリアンプ３
にはフィルタを設けないで全ての周波数を通過させた。
表示装置７には、パワースペクトルをリアルタイムで表
示させた。図４には、このパワースペクトルを示す。パ
ワースペクトルには充電開始後１０分後から１２分後ま
では気泡発生による信号が発生し、１２分後以降は破壊
による信号が現われた。比較のため５００サイクル充放
電を繰り返した電池を用いて同様の測定を行なった所、
５分間で破壊によるＡＥ信号が観測された。
電池１として１０サイクルの充放電を繰り返した密閉型
鉛酸電池を用いて２Ｃで充電を行なった。プリアンプ３
にはフィルタを設けないで全ての周波数を通過させた。
表示装置７には、パワースペクトルをリアルタイムで表
示させた。図４には、このパワースペクトルを示す。パ
ワースペクトルには充電開始後１０分後から１２分後ま
では気泡発生による信号が発生し、１２分後以降は破壊
による信号が現われた。比較のため５００サイクル充放
電を繰り返した電池を用いて同様の測定を行なった所、
５分間で破壊によるＡＥ信号が観測された。
【００１３】上述のように、本実施例によれば、電池か
ら発生するＡＥ信号を、気泡の発生によるものと、電池
の構成物に生じる破壊によるものとの２種類に分離する
ことを可能にしたため、電池の内部状態をより的確に把
握し、電池の精密な制御、診断が可能になる。
ら発生するＡＥ信号を、気泡の発生によるものと、電池
の構成物に生じる破壊によるものとの２種類に分離する
ことを可能にしたため、電池の内部状態をより的確に把
握し、電池の精密な制御、診断が可能になる。
【００１４】図５乃至図１０には、本発明の第２実施例
を示す。本実施例は、電池を、複数の電池を直列又は／
且つ並列に配列した組電池としたものである。なお、図
５において前記図１３における部品及び機器等と同一な
いし均等のものは、前記と同一符号を以って示し、重複
した説明を省略する。図５において、組電池１０におけ
る離隔した適宜箇所には、２個のＡＥセンサ２ａ，２ｂ
が設けられている。組電池１０を構成する電池１ａ〜１
ｅの何れかの内部から発生したＡＥ信号は、両ＡＥセン
サ２ａ，２ｂで検出され、アンプ１４で増幅されたの
ち、内部状態検知手段としての制御ユニット１５に入力
されている。１６は制御ユニット１５の入力段に設けら
れた論理回路である。
を示す。本実施例は、電池を、複数の電池を直列又は／
且つ並列に配列した組電池としたものである。なお、図
５において前記図１３における部品及び機器等と同一な
いし均等のものは、前記と同一符号を以って示し、重複
した説明を省略する。図５において、組電池１０におけ
る離隔した適宜箇所には、２個のＡＥセンサ２ａ，２ｂ
が設けられている。組電池１０を構成する電池１ａ〜１
ｅの何れかの内部から発生したＡＥ信号は、両ＡＥセン
サ２ａ，２ｂで検出され、アンプ１４で増幅されたの
ち、内部状態検知手段としての制御ユニット１５に入力
されている。１６は制御ユニット１５の入力段に設けら
れた論理回路である。
【００１５】図６は、ＡＥセンサ２ａ，２ｂを通して収
集されたＡＥ信号の波形例を示している。電池１ａ〜１
ｅには鉛電池が用いられている。図６の時間軸は、１０
０μｓ刻みであって、１０μｓレベルの振動波形が放出
されている。また、図７には、充電時において、或るレ
ベル以上の振幅を持ったＡＥ信号の頻度分布について時
間を追ってカウントしたものを示す。充電が満充電に近
づくにつれてＡＥ信号の発生頻度が急激に上昇している
のが分る。図８は、制御ユニット１５によるＡＥ信号の
処理内容を示している。まず、各ＡＥセンサ２ａ，２ｂ
で検出された両系統のＡＥ信号がアンプ１４で増幅さ
れ、一定の振幅を超えた場合に、論理回路１６における
スレッショルド回路１６ａが各系統の信号で順次ＯＮと
なる。この信号をフリップフロップ１６ｂを通すこと
で、各系統からの信号区間の間ＯＮとなる矩形波出力が
得られる。この矩形波がパルスジェネレータからのクロ
ック（例えば１００ｋＨｚ）を導入することにより刻ま
れ（１６ｃ）、カウンタ１６ｄでこれをカウントするこ
とにより、両系統の信号検出時間差ΔＴ（＝Ｔ2 −
Ｔ1）が求められ、一旦メモリ１６ｅに蓄えられる。こ
のΔＴを図９のテーブルを用いて距離に直し、各電池に
ついてのＡＥ信号の発生頻度分布を求めたのが図１０で
ある。このように、本実施例では、組電池を構成する何
れかの電池に異常があり、早い時期にＡＥ信号が発生す
れば確実にこれを捉えることができる。本実施例の電池
内部状態検出装置は、例えば電気自動車用の組電池に適
用することが可能であり、車載型或いは充電器、充電ス
タンド等に組込んで用いることができる。また、上記の
ＡＥ信号の処理に、電池電圧、電流、温度の各測定デー
タを組合わせることにより、より一層信頼性の高い情報
を得ることが可能となる。
集されたＡＥ信号の波形例を示している。電池１ａ〜１
ｅには鉛電池が用いられている。図６の時間軸は、１０
０μｓ刻みであって、１０μｓレベルの振動波形が放出
されている。また、図７には、充電時において、或るレ
ベル以上の振幅を持ったＡＥ信号の頻度分布について時
間を追ってカウントしたものを示す。充電が満充電に近
づくにつれてＡＥ信号の発生頻度が急激に上昇している
のが分る。図８は、制御ユニット１５によるＡＥ信号の
処理内容を示している。まず、各ＡＥセンサ２ａ，２ｂ
で検出された両系統のＡＥ信号がアンプ１４で増幅さ
れ、一定の振幅を超えた場合に、論理回路１６における
スレッショルド回路１６ａが各系統の信号で順次ＯＮと
なる。この信号をフリップフロップ１６ｂを通すこと
で、各系統からの信号区間の間ＯＮとなる矩形波出力が
得られる。この矩形波がパルスジェネレータからのクロ
ック（例えば１００ｋＨｚ）を導入することにより刻ま
れ（１６ｃ）、カウンタ１６ｄでこれをカウントするこ
とにより、両系統の信号検出時間差ΔＴ（＝Ｔ2 −
Ｔ1）が求められ、一旦メモリ１６ｅに蓄えられる。こ
のΔＴを図９のテーブルを用いて距離に直し、各電池に
ついてのＡＥ信号の発生頻度分布を求めたのが図１０で
ある。このように、本実施例では、組電池を構成する何
れかの電池に異常があり、早い時期にＡＥ信号が発生す
れば確実にこれを捉えることができる。本実施例の電池
内部状態検出装置は、例えば電気自動車用の組電池に適
用することが可能であり、車載型或いは充電器、充電ス
タンド等に組込んで用いることができる。また、上記の
ＡＥ信号の処理に、電池電圧、電流、温度の各測定デー
タを組合わせることにより、より一層信頼性の高い情報
を得ることが可能となる。
【００１６】図１１及び図１２には、本発明の第３実施
例を示す。本実施例は、組電池において、ＡＥ信号の減
衰防止、或いは外部からの振動の混入を防止するように
したものである。即ち、組電池を構成する各電池１とＡ
Ｅセンサとの間に、ＡＥ信号（振動）をよく伝えるガラ
スファイバを材料とした０．５mmφ程度の線状の導伝部
材１７を設けたものである。導伝部材１７は、ガラスフ
ァイバの他に金属、セラミクス等を材料として線状又は
帯状に形成してもよい。導伝部材１７と各電池１との連
結態様は、図１１（ａ）に示すように、導伝部材１７の
端部を電池１の内部まで埋込むか、又は図１１（ｂ）に
示すように、電池端子を利用して金具１８により導伝部
材１７を電池１に固定する。図１１（ｂ）の連結態様を
とると、１本の導伝部材１７を用いて各電池１を連結す
ることが可能となる。図１２には、ループ状とした導伝
部材１７と単一のＡＥセンサ２を用いたＡＥ信号の検出
法を示す。ＡＥセンサ２に対し、図の左側の導伝部材１
７の経路には減衰器１９が接続されている。ある電池か
ら発生したＡＥ信号は、図の左右２方向からＡＥセンサ
２に入力するが、減衰器１９側を通ったＡＥ信号は、図
１２（ｂ）に示すように振幅が低くなるので、左右何れ
の方向から入力したＡＥ信号であるかを弁別することが
可能となり、その左右両入力信号の入力時間差ΔＴによ
り、前記第２実施例の場合と同様に問題のある電池を特
定することが可能となる。
例を示す。本実施例は、組電池において、ＡＥ信号の減
衰防止、或いは外部からの振動の混入を防止するように
したものである。即ち、組電池を構成する各電池１とＡ
Ｅセンサとの間に、ＡＥ信号（振動）をよく伝えるガラ
スファイバを材料とした０．５mmφ程度の線状の導伝部
材１７を設けたものである。導伝部材１７は、ガラスフ
ァイバの他に金属、セラミクス等を材料として線状又は
帯状に形成してもよい。導伝部材１７と各電池１との連
結態様は、図１１（ａ）に示すように、導伝部材１７の
端部を電池１の内部まで埋込むか、又は図１１（ｂ）に
示すように、電池端子を利用して金具１８により導伝部
材１７を電池１に固定する。図１１（ｂ）の連結態様を
とると、１本の導伝部材１７を用いて各電池１を連結す
ることが可能となる。図１２には、ループ状とした導伝
部材１７と単一のＡＥセンサ２を用いたＡＥ信号の検出
法を示す。ＡＥセンサ２に対し、図の左側の導伝部材１
７の経路には減衰器１９が接続されている。ある電池か
ら発生したＡＥ信号は、図の左右２方向からＡＥセンサ
２に入力するが、減衰器１９側を通ったＡＥ信号は、図
１２（ｂ）に示すように振幅が低くなるので、左右何れ
の方向から入力したＡＥ信号であるかを弁別することが
可能となり、その左右両入力信号の入力時間差ΔＴによ
り、前記第２実施例の場合と同様に問題のある電池を特
定することが可能となる。
【００１７】なお、適用できる電池の範囲は、密閉型鉛
酸電池等の他に、全ての一次電池及び二次電池、金属空
気電池に及ぶものである。
酸電池等の他に、全ての一次電池及び二次電池、金属空
気電池に及ぶものである。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１に、電池内部から発生するアコースティックエミッ
ション信号を検出するアコースティックエミッション検
出手段と、該アコースティックエミッション検出手段で
検出されたアコースティックエミッション信号の内、５
０から１５０ｋＨｚの周波数の信号をガス発生に因るも
の、１５０ｋＨｚ以上の周波数の信号を内部構成物の破
壊に因るものとして分離する分離手段とを具備させたた
め、充電状態や劣化状態等の電池の内部状態を的確に把
握し、電池の精密な制御をすることができる。
第１に、電池内部から発生するアコースティックエミッ
ション信号を検出するアコースティックエミッション検
出手段と、該アコースティックエミッション検出手段で
検出されたアコースティックエミッション信号の内、５
０から１５０ｋＨｚの周波数の信号をガス発生に因るも
の、１５０ｋＨｚ以上の周波数の信号を内部構成物の破
壊に因るものとして分離する分離手段とを具備させたた
め、充電状態や劣化状態等の電池の内部状態を的確に把
握し、電池の精密な制御をすることができる。
【００１９】第２に、複数の電池を直列又は／且つ並列
に配列した組電池における離隔した適宜箇所に設けら
れ、複数の前記電池の何れかの内部から発生するアコー
スティックエミッション信号をそれぞれ検出する複数の
アコースティックエミッション検出手段と、該複数のア
コースティックエミッション検出手段で検出されたアコ
ースティックエミッション信号の検出時間差及び当該ア
コースティックエミッション信号の内容を基に前記複数
の電池の充電状態又は劣化状態を検知する内部状態検知
手段とを具備させたため、組電池を構成する複数の電池
の内、アコースティックエミッション信号の発生源電池
を特定することができるとともにその電池の内部状態を
把握することができる。
に配列した組電池における離隔した適宜箇所に設けら
れ、複数の前記電池の何れかの内部から発生するアコー
スティックエミッション信号をそれぞれ検出する複数の
アコースティックエミッション検出手段と、該複数のア
コースティックエミッション検出手段で検出されたアコ
ースティックエミッション信号の検出時間差及び当該ア
コースティックエミッション信号の内容を基に前記複数
の電池の充電状態又は劣化状態を検知する内部状態検知
手段とを具備させたため、組電池を構成する複数の電池
の内、アコースティックエミッション信号の発生源電池
を特定することができるとともにその電池の内部状態を
把握することができる。
【図１】本発明に係る電池内部状態検出装置の第１実施
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図２】上記第１実施例において電池の充電中に得られ
たＡＥ信号波形を示す図である。
たＡＥ信号波形を示す図である。
【図３】上記第１実施例において電池の充電時における
時間に対するＡＥ信号の発生頻度を示す図である。
時間に対するＡＥ信号の発生頻度を示す図である。
【図４】上記第１実施例において電池から発生するＡＥ
信号のパワースペクトルを示す図である。
信号のパワースペクトルを示す図である。
【図５】本発明の第２実施例を示すブロック図である。
【図６】上記第２実施例において電池から発生するＡＥ
信号波形を示す図である。
信号波形を示す図である。
【図７】上記第２実施例において電池の充電時における
時間に対するＡＥ信号の発生頻度を示す図である。
時間に対するＡＥ信号の発生頻度を示す図である。
【図８】上記第２実施例において制御ユニットによるＡ
Ｅ信号の処理を説明するための図である。
Ｅ信号の処理を説明するための図である。
【図９】上記第２実施例における位置精度テーブルを示
す図である。
す図である。
【図１０】上記第２実施例において組電池を構成する各
電池についてのＡＥ信号の発生頻度分布例を示す図であ
る。
電池についてのＡＥ信号の発生頻度分布例を示す図であ
る。
【図１１】本発明の第３実施例において組電池を構成す
る各電池と導伝部材との連結態様例を示す図である。
る各電池と導伝部材との連結態様例を示す図である。
【図１２】上記第３実施例においてループ状の導伝部材
と単一のＡＥセンサを用いたＡＥ信号の検出法を説明す
るための図である。
と単一のＡＥセンサを用いたＡＥ信号の検出法を説明す
るための図である。
【図１３】従来の電池状態検出システムを示すブロック
図である。
図である。
１，１ａ〜１ｅ 電池 ２，２ａ，２ｂ ＡＥセンサ（アコースティックエミッ
ション検出手段） ６ 分離手段としての機能を有するコンピュータ １０ 組電池 １５ 制御ユニット（内部状態検知手段）
ション検出手段） ６ 分離手段としての機能を有するコンピュータ １０ 組電池 １５ 制御ユニット（内部状態検知手段）
Claims (2)
- 【請求項１】 電池内部から発生するアコースティック
エミッション信号を検出するアコースティックエミッシ
ョン検出手段と、該アコースティックエミッション検出
手段で検出されたアコースティックエミッション信号の
内、５０から１５０ｋＨｚの周波数の信号をガス発生に
因るもの、１５０ｋＨｚ以上の周波数の信号を内部構成
物の破壊に因るものとして分離する分離手段とを有する
ことを特徴とする電池内部状態検出装置。 - 【請求項２】 複数の電池を直列又は／且つ並列に配列
した組電池における離隔した適宜箇所に設けられ、複数
の前記電池の何れかの内部から発生するアコースティッ
クエミッション信号をそれぞれ検出する複数のアコース
ティックエミッション検出手段と、該複数のアコーステ
ィックエミッション検出手段で検出されたアコースティ
ックエミッション信号の検出時間差及び当該アコーステ
ィックエミッション信号の内容を基に前記複数の電池の
充電状態又は劣化状態を検知する内部状態検知手段とを
有することを特徴とする電池内部状態検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5149196A JPH076795A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 電池内部状態検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5149196A JPH076795A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 電池内部状態検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH076795A true JPH076795A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=15469924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5149196A Pending JPH076795A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 電池内部状態検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076795A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-06-21 JP JP5149196A patent/JPH076795A/ja active Pending
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