JPH0843507A - Ni系電池の劣化状態検知方法 - Google Patents

Ni系電池の劣化状態検知方法

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JPH0843507A
JPH0843507A JP6183214A JP18321494A JPH0843507A JP H0843507 A JPH0843507 A JP H0843507A JP 6183214 A JP6183214 A JP 6183214A JP 18321494 A JP18321494 A JP 18321494A JP H0843507 A JPH0843507 A JP H0843507A
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JP
Japan
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impedance
battery
deterioration state
battery capacity
frequency
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JP6183214A
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English (en)
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Naoki Kato
直樹 加藤
Katsuhiko Yamamoto
克彦 山本
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、交流インピ―ダンスと電池容量との
相関性が高い周波数範囲を特定し、Ni系電池の劣化状
態検知や容量推定を高精度で行うNi系電池の劣化状態
検知方法を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、交流インピ―ダンスを測定して、劣
化状態の検知や電池容量の推定を行うNi系電池の劣化
状態検知方法において、交流インピ―ダンスの絶対値と
電池容量の相関係数が0.9以上の周波数領域で、前記
交流インピ―ダンスを測定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流インピ―ダンスを
測定することによって劣化状態の検知や電池容量の推定
を行うNi系電池の劣化状態検知方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来からNi−Cd電池の劣化状態を検
知する方法として、実際に所定の電流を放電して所定の
電圧に達するまでの時間を測定し容量を判断するという
容量試験方法がある。これは、正確な劣化状態の検知が
可能であるが、測定に長時間を要するという欠点があ
る。また、測定の最中に停電が生じると、本来の目的で
ある、負荷に電力を供給するということができず、信頼
性の悪いシステムや装置となる。そこで、これらの欠点
を解決し、短時間で簡単に劣化状態を検知する方法とし
て、電池の交流インピ―ダンスを測定する方法が提案さ
れている。この方法は、電池の交流インピ―ダンスが劣
化状態と相関関係にあるということを利用したものであ
る。つまり、Ni−Cd電池は充放電条件や使用頻度、
あるいは使用される環境により、電池ケ―スからの電解
液もれ、セパレ―タ中の電解液の減少(ドライアッ
プ)、活物質の凝集や結晶粗大化といった電池の劣化に
つながる現象が起こる。そしてこれらの現象によって電
池の両端子間の交流インピ―ダンスが増加し、また有効
活物質も減少するため電池容量が低下するという関係に
基づいている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この交
流インピ―ダンスを測定する方法では、測定に使用する
交流電源の周波数如何によっては、交流インピ―ダンス
と電池容量との相関性が悪く、高い精度の劣化状態検知
ができないという問題点があった。その理由として、高
い周波数では、配線等によるインダクタンス成分の寄与
が大きくなること、また低い周波数では、電極反応を伴
うため、電解液と電極との界面状態や電解液中のイオン
の移動速度あるいは濃度に依存する、リアクタンス成分
の寄与が大きくなることがあげられる。従って、交流イ
ンピ―ダンス測定からNi−Cd電池の劣化状態検知を
行うには、それに適した周波数範囲が存在するが、これ
については明らかにされていなかった。
【0004】そこで本発明は上記の事情に鑑みてなされ
たもので、交流インピ―ダンスと電池容量との相関性が
高い周波数範囲を特定し、Ni系電池の劣化状態検知や
容量推定を高精度で行うNi系電池の劣化状態検知方法
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】上記目的を達成するため
に本発明のNi系電池の劣化状態検知方法は、交流イン
ピ―ダンスを測定して、劣化状態の検知や電池容量の推
定を行うNi系電池の劣化状態検知方法において、交流
インピ―ダンスの絶対値と電池容量の相関係数が0.9
以上の周波数領域で、前記交流インピ―ダンスを測定す
ることを特徴とする。
【0006】又、本発明のNi系電池の劣化状態検知方
法は、交流インピ―ダンスを測定して、劣化状態の検知
や電池容量の推定を行うNi系電池の劣化状態検知方法
において、交流インピ―ダンスの実数部と電池容量の相
関係数が0.9以上の周波数領域で、前記交流インピ―
ダンスの実数部を測定することを特徴とする。
【0007】
【作用】上記手段により本発明では、交流インピ―ダン
スを劣化状態と相関の強い周波数の交流電源で測定する
ため、精度の高い劣化状態検知ができる。これを交流イ
ンピ―ダンスによる劣化状態検知方法に適用することに
よりNi系電池の劣化状態あるいは、電池容量の推定が
高精度に行える。
【0008】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。交流インピ―ダンスによってNi−Cd電池
の劣化状態の検知を行う原理は、前述のように交流イン
ピ―ダンスと劣化状態との間に相関性があることを利用
するものであるが、劣化状態の尺度として電池容量に着
目すれば、電池は劣化に伴って容量が減少する。このた
め、交流インピ―ダンスと電池容量との相関性が高く、
しかも、測定が容易な劣化状態に適した周波数、あるい
は交流インピ―ダンスの実数部や虚数部を特定すれば、
精度の高い劣化状態検知方法を実現できる。
【0009】以下に劣化状態検知に適した周波数と交流
インピ―ダンスについて説明する。実験に使用したNi
−Cd電池は、公称電圧が1.2V、公称容量が180
0mAhの単2サイズで、実際に使用されていたもの
(以下、回収劣化電池と称する)である。電池の実際の
容量は、JISに基づく試験にて測定した。交流インピ
―ダンスの測定には、周波数応答アナライザを使用し、
ガルバノスタットで0.5Aの交流電流を印加して行っ
た。
【0010】図1は、A社製回収劣化電池で、測定周波
数が0.1Hz、1Hz、100Hz、および10kH
zにおける、交流インピ―ダンスの絶対値と電池容量と
の関係を示す特性図である。図1で、まず100Hzの
周波数では交流インピ―ダンスの絶対値の対数と電池容
量との間にはほぼ直線関係が見られる。そしてこの場
合、直線性が良いほど相関性が高く、高精度な劣化状態
の検知方法につながる。次に、0.1Hz、1Hzおよ
び10kHzの周波数のグラフでは、いずれも電池容量
が1800mAh付近から直線性が悪くなっており、イ
ンピ―ダンスの絶対値1点に対して、電池容量が2点以
上対応する領域も存在している。このような場合には当
然のことながら、インピ―ダンス測定による高精度な劣
化状態の検知方法につながらない。このように、インピ
―ダンスと電池容量との相関性は測定周波数に依存す
る。
【0011】図2は、上記A社製回収劣化電池で、測定
周波数が0.05Hz、0.1Hz、0.5Hz、およ
び10kHzにおける、交流インピ―ダンスの実数部と
電池容量との関係を示す特性図である。図2の傾向は図
1とほぼ同じであり、交流インピ―ダンスの実数部に着
目した場合でも、直線性の良い、すなわち相関性の高い
グラフとなる周波数範囲が存在することがわかる。ま
た、図1では10kHzの周波数に対する直線性はそれ
ほど良くないのに対し、図2では10kHzの周波数に
おいて良い直線性を示している。このように、インピ―
ダンスの絶対値あるいは、インピ―ダンスの実数部のど
ちらに着目するかによっても相関性が高くなる周波数範
囲が違ってくることがわかる。
【0012】図3は、上記A社製回収劣化電池で、測定
周波数が0.05Hz、0.5Hz、および10kHz
における、交流インピ―ダンスの虚数部の絶対値と電池
容量との関係を示す特性図である。図3は図1や図2と
は異なり、電池容量が違っていても交流インピ―ダンス
の虚数部の絶対値が指数関数的に大きくなるという傾向
にはないことがわかる。さらに、0.5Hzの場合より
も、10kHzおよび0.05Hzの場合の方が、同じ
電池容量に対する交流インピ―ダンスの虚数部の絶対値
が大きい。この理由として、高周波数側では電池構造上
あるいは配線等によるインダクタンス成分の寄与が大き
くなること。また、低周波数側では電極反応を伴うた
め、電解液と電極との界面状態や電解液中のイオンの移
動速度あるいは濃度に依存する、リアクタンス成分の寄
与が大きくなることがあげられる。
【0013】図4は、上記A社製回収劣化電池で、0.
05Hz〜10kHzの周波数範囲における交流インピ
―ダンスの絶対値、交流インピ―ダンスの実数部、およ
び交流インピ―ダンスの虚数部の絶対値、と電池容量と
の間の相関係数を示す特性図であり、図1〜図3それぞ
れにおける相関性を相関係数で表したものである。交流
インピ―ダンスの絶対値と電池容量との間では、1Hz
〜3kHzの周波数範囲で、相関係数が0.9以上とな
る強い相関性を示しており、交流インピ―ダンスの実数
部と電池容量との間では、0.4Hz〜10kHzの周
波数範囲で相関係数が0.9以上の強い相関性を示して
いる。これに対し、交流インピ―ダンスの虚数部の絶対
値と電池容量との間には、相関係数が0.9以上となる
ような周波数は見られない。また、交流インピ―ダンス
の絶対値に着目した場合には、交流インピ―ダンスの実
数部に着目した場合と比較して、相関係数が0.9以上
となる周波数範囲が狭くなっている。つまり、電池容量
と関係が深いのは、おもに交流インピ―ダンスの実数部
であり、交流インピ―ダンスのうちの虚数部が実数部と
比べて小さい場合には、交流インピ―ダンスの絶対値と
電池容量との間でも高い相関性を示すことがわかる。こ
れらの結果から、交流インピ―ダンス測定によるNi−
Cd電池の劣化状態検知方法には、交流インピ―ダンス
の絶対値と電池容量との相関係数が0.9以上となる、
1Hz〜3kHzの間の周波数、あるいは交流インピ―
ダンスの実数部と電池容量との相関係数が0.9以上と
なる、0.4Hz〜10kHzの間の周波数を有する交
流電源で測定することが最も有効であることがわかる。
なお、上記実施例ではNi−Cd電池について記載した
が、本発明はNi−H電池,Ni−Zn電池等のNi系
電池の劣化状態の検知に適用できる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
交流インピ―ダンスを劣化状態と相関の強い周波数の交
流電源で測定するため、精度の高い劣化状態検知ができ
る。これを交流インピ―ダンスによる劣化状態検知方法
に適用することによりNi系電池の劣化状態あるいは、
電池容量の推定が高精度に行え、今後の通信のパ―ソナ
ル化が進展し、電池を装備した機器が増大することを考
えれば情報通信産業の発達の面で大きな貢献をするもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】A社製のNi−Cd劣化回収電池で、0.1H
z、1Hz、100Hz、および10kHzの周波数に
おけるインピ―ダンスの絶対値と電池容量との関係を示
す特性図である。
【図2】A社製のNi−Cd劣化回収電池で、0.05
Hz、0.1Hz、0.5Hz、および10kHzの周
波数におけるインピ―ダンス実数部の絶対値と電池容量
との関係を示す特性図である。
【図3】A社製のNi−Cd劣化回収電池で、0.05
Hz、0.5Hz、および10kHzの周波数における
インピ―ダンス虚数部の絶対値と電池容量との関係を示
す特性図である。
【図4】A社製のNi−Cd劣化回収電池で、0.01
Hz、〜10kHzの範囲の周波数における、交流イン
ピ―ダンスの絶対値、交流インピ―ダンスの実数部、お
よび交流インピ―ダンスの虚数部の絶対値と、電池容量
との相関関係を示す特性図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流インピ―ダンスを測定して、劣化状
    態の検知や電池容量の推定を行うNi系電池の劣化状態
    検知方法において、交流インピ―ダンスの絶対値と電池
    容量の相関係数が0.9以上の周波数領域で、前記交流
    インピ―ダンスを測定することを特徴とするNi系電池
    の劣化状態検知方法。
  2. 【請求項2】 交流インピ―ダンスを測定して、劣化状
    態の検知や電池容量の推定を行うNi系電池の劣化状態
    検知方法において、交流インピ―ダンスの実数部と電池
    容量の相関係数が0.9以上の周波数領域で、前記交流
    インピ―ダンスの実数部を測定することを特徴とするN
    i系電池の劣化状態検知方法。
JP6183214A 1994-08-04 1994-08-04 Ni系電池の劣化状態検知方法 Pending JPH0843507A (ja)

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