JPS60144675A - 電池の放電状態の測定方法及び装置 - Google Patents
電池の放電状態の測定方法及び装置Info
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- JPS60144675A JPS60144675A JP59261012A JP26101284A JPS60144675A JP S60144675 A JPS60144675 A JP S60144675A JP 59261012 A JP59261012 A JP 59261012A JP 26101284 A JP26101284 A JP 26101284A JP S60144675 A JPS60144675 A JP S60144675A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
概要。
説明される方法は電池の放電状況、即ち供給されている
容量と公称容量との間の比、を測定する方法である。
容量と公称容量との間の比、を測定する方法である。
この方法は、第1周波数において電池の第1内部インピ
ーダンスと第2周波数において電池の第2内部インピー
ダンスとを測り、次に内部インピーダンス間の差の項を
決定し、その結果としての項が電池の放電の状況を表現
するものとなるような段階を含んでいる。
ーダンスと第2周波数において電池の第2内部インピー
ダンスとを測り、次に内部インピーダンス間の差の項を
決定し、その結果としての項が電池の放電の状況を表現
するものとなるような段階を含んでいる。
この方法は、例えば電子時計のような携帯用装置中に用
いられるべき電池が装置中に実装される前に良好な作動
状況にあるかどうかな、速く正確にしかも非破壊的に〜
チェックするのに都合良く使用することができる。
いられるべき電池が装置中に実装される前に良好な作動
状況にあるかどうかな、速く正確にしかも非破壊的に〜
チェックするのに都合良く使用することができる。
産業上の利用分野。
本発明は電池の放電状況を確認するために非破壊的に測
定または試験することに関するものである。これはまた
、その方法を実施するための装置または計器にも関する
ものである。
定または試験することに関するものである。これはまた
、その方法を実施するための装置または計器にも関する
ものである。
電気的には、電池はその端子間の開回路電圧と、その内
部抵抗と、またその容量とによって特性づけられる。
部抵抗と、またその容量とによって特性づけられる。
後者はアンペア時(Ah )またはミリアンペア時(m
Ah )で1般に表わされるもので、適当な負荷の下で
その電圧が前もって決めたレベルよりも低下する前に、
電池がどれほどの電流を所定時間にわたって供給し得る
かを示すものであある。
Ah )で1般に表わされるもので、適当な負荷の下で
その電圧が前もって決めたレベルよりも低下する前に、
電池がどれほどの電流を所定時間にわたって供給し得る
かを示すものであある。
使用されている電池では、それが負荷に供給したAl−
1とその公称容量との間の比は電池の放電の状態を規定
するものであり、この状態はDとして扱われ、通常は%
で表わされるものである。
1とその公称容量との間の比は電池の放電の状態を規定
するものであり、この状態はDとして扱われ、通常は%
で表わされるものである。
ある与えられた型式の電池の開回路電圧は知られており
、また不変のパラメーターではあるが、その容量と公称
値の間にはいくらかの相違がある。
、また不変のパラメーターではあるが、その容量と公称
値の間にはいくらかの相違がある。
電池の放電状態においては、これはそれが用いられ、あ
るいは保存されてきた方法、即ちその歴史に依存してい
る。
るいは保存されてきた方法、即ちその歴史に依存してい
る。
実際、通常の環境温度で保存されたとしても、電・池は
その充電を失なう傾向にあるため、電池の放電の状態は
測定による以外には正確に知ることができない。
その充電を失なう傾向にあるため、電池の放電の状態は
測定による以外には正確に知ることができない。
従来技術。
電池の放電の状態りを決めるための公知の方法は、あい
にく実行が難しくしかも不正確であった。それらは主に
、電池の抵抗Rの、または複素インピーダンス2の測定
Vこ、あるいは負荷時の、即ち電池が電流1を供給して
いる時の電圧Eの測定に基づくものであった。それらは
実際、電池の放電の状態に従って意味をもって変化する
単なるパラメーターにすぎない。
にく実行が難しくしかも不正確であった。それらは主に
、電池の抵抗Rの、または複素インピーダンス2の測定
Vこ、あるいは負荷時の、即ち電池が電流1を供給して
いる時の電圧Eの測定に基づくものであった。それらは
実際、電池の放電の状態に従って意味をもって変化する
単なるパラメーターにすぎない。
例えば、DIiIu定の1つの方法は電池に漸進的に増
加する電流を供給させることである。
加する電流を供給させることである。
所定の時間後の、または所定の′電流あるいはその直流
抵抗値による、曲線E二f (i)への接点によって与
えられるような、結果的な電池の電圧は、電池の放電の
状態を表わす値として扱い得るものと、J、J、ウィン
ター他は電気化学学会誌第122巻(1975年)の1
464ページから1468ページの論文で、またフロイ
ドバウクスの1980年5月の米国特許第420416
2号は説明している。
抵抗値による、曲線E二f (i)への接点によって与
えられるような、結果的な電池の電圧は、電池の放電の
状態を表わす値として扱い得るものと、J、J、ウィン
ター他は電気化学学会誌第122巻(1975年)の1
464ページから1468ページの論文で、またフロイ
ドバウクスの1980年5月の米国特許第420416
2号は説明している。
この方法は実行するのに複雑であり、またいくらか不正
確であることが知られている。
確であることが知られている。
ガルバノスタティック法は電気化学学会誌第126巻(
1976年)の1271ページから1276ページvc
[電池の放電状態の予報におけるいくつかの観察」と題
する論文中にF、コルンフエイルによって提案されてい
る。これは、電池[1定電流を供給させて所定の時間の
後のその電圧を、放電状態の表現として扱うものである
。この測定の方法によって得られる結果は満足できるも
のである。
1976年)の1271ページから1276ページvc
[電池の放電状態の予報におけるいくつかの観察」と題
する論文中にF、コルンフエイルによって提案されてい
る。これは、電池[1定電流を供給させて所定の時間の
後のその電圧を、放電状態の表現として扱うものである
。この測定の方法によって得られる結果は満足できるも
のである。
しかし、その放電の状BvC依存しまた1つのサンプル
毎に異なるものである電池の抵抗が、直流電流を印加し
ている際vc雷電圧降下させ、その結果、測定にばらつ
きを生じさせる。
毎に異なるものである電池の抵抗が、直流電流を印加し
ている際vc雷電圧降下させ、その結果、測定にばらつ
きを生じさせる。
1つの改善された測定方法がフランス特許出願節86,
044ろOvcおいて提案されたが、それによると電池
の抵抗はもはや放電の状態を決定するのに何の役目も果
たさない。
044ろOvcおいて提案されたが、それによると電池
の抵抗はもはや放電の状態を決定するのに何の役目も果
たさない。
この方法は普通、良好な結果を提供する゛がしかし、D
の低い値の測定を行なう時に正確さに欠ける。
の低い値の測定を行なう時に正確さに欠ける。
最後に、電池の内部複素インピーダンスZのあるパラメ
ーターを利用することに基づく種々のD測定方法が多く
の出版物に説明されている。
ーターを利用することに基づく種々のD測定方法が多く
の出版物に説明されている。
例えば、応用電気化学詰綿9巻(1979年)の125
ページから169ページにおける「インピーダンスパラ
メーターおよび充電の状態■。
ページから169ページにおける「インピーダンスパラ
メーターおよび充電の状態■。
ニッケルカドミウム電池」と題するS、サシアナラヤナ
による論文では、適当な周波数において測定された時の
複素インピーダンスZの項aは、インピーダンスZの両
端に加わる電圧とそこを流れる電流との間の位相差角と
共に、その値が電池の放電状態りに極めて深く関与して
いるパラメーターであることを、著者は示している。
による論文では、適当な周波数において測定された時の
複素インピーダンスZの項aは、インピーダンスZの両
端に加わる電圧とそこを流れる電流との間の位相差角と
共に、その値が電池の放電状態りに極めて深く関与して
いるパラメーターであることを、著者は示している。
しかし、この方法はその放電状態に依存しまたサンプル
毎に変化する、電池の内部抵抗が測定の正確さを減少さ
せる。
毎に変化する、電池の内部抵抗が測定の正確さを減少さ
せる。
電池の内部インピーダンスを表現するベクトル2の先端
は、測定同波数が約13Hzから10KHzまで変化す
る時、概略的には複素数平面上の円弧をすべり落ちる。
は、測定同波数が約13Hzから10KHzまで変化す
る時、概略的には複素数平面上の円弧をすべり落ちる。
相応する円の直径dもまたDを表現するパラメーターと
して使用できることは、応用電気化学詰綿11巻(19
81年)の573ページから582ページにおいて[ア
リカリ性亜鉛−酸化水銀セル。■oセ)Vの性質とイン
ピーダンス領域の説明」と題するS。
して使用できることは、応用電気化学詰綿11巻(19
81年)の573ページから582ページにおいて[ア
リカリ性亜鉛−酸化水銀セル。■oセ)Vの性質とイン
ピーダンス領域の説明」と題するS。
A、 G、 R,カルナチラ力他による鵠文中に説明さ
れている。
れている。
それが正確な結果を提供するものであるにしても、この
方法はDを決めるために多くの測定ポイントが必要であ
るという欠点を有している。
方法はDを決めるために多くの測定ポイントが必要であ
るという欠点を有している。
応用電気化字詰の第16巻(1983年)の651ペー
ジから654ページにおける「Ll−CuOセルの充電
状態試験」と項するS、 A、G、 R,カルナチラ力
他の論文で説明されているように、0.01 )(Zか
らi Q KH7までの周波数帯域内でインピーダンス
2が測定される時には、周波数fminにおいて項aは
最小を通過する。
ジから654ページにおける「Ll−CuOセルの充電
状態試験」と項するS、 A、G、 R,カルナチラ力
他の論文で説明されているように、0.01 )(Zか
らi Q KH7までの周波数帯域内でインピーダンス
2が測定される時には、周波数fminにおいて項aは
最小を通過する。
電池の放電状態に従って変化するこの周波数fminも
また、D測定のためのパラメーターとして使用される。
また、D測定のためのパラメーターとして使用される。
しかし、fminの決定には多数の測定ポイントが必要
である。
である。
解決すべき問題点
最後の例として、与えられた周波数において測定される
、インピーダンス2の実数部RがDヲ表現するパラメー
ターとして使用される方法が提案された。この方法は応
用電気化学詰綿13巻(1983年)の577ページか
ら586ページまでの「I、・くつかの市販1次セルの
充電状態の判断」と題する、S、A、 G、 R,カル
ナチラ力他による論文中に説明されている。この方法の
主な欠点は、Rと放電状態の間の相関々係が満足される
同波数を発見するのが難しいことである。
、インピーダンス2の実数部RがDヲ表現するパラメー
ターとして使用される方法が提案された。この方法は応
用電気化学詰綿13巻(1983年)の577ページか
ら586ページまでの「I、・くつかの市販1次セルの
充電状態の判断」と題する、S、A、 G、 R,カル
ナチラ力他による論文中に説明されている。この方法の
主な欠点は、Rと放電状態の間の相関々係が満足される
同波数を発見するのが難しいことである。
さらにまた、電池の抵抗が影響し、測定の正確さを減す
ることである。
ることである。
本発明の主な目的は、同様な欠点を持だな〜・、インピ
ーダンスの項を決めることに基づ(・た、測定方法を提
供することである。
ーダンスの項を決めることに基づ(・た、測定方法を提
供することである。
問題点解決のための手段
この目的を達するため、本発明は、第1周波数において
′電池の第1内部インピーダンスを測定し、第2周波数
において電池の第2内部インピーダンスを測定し、測定
された2つの内部インピーダンスの間の差を決定し、こ
の差の偏角ないしアーギュメントを決定し、前記偏角な
いしアーギュメントは電池の放電状態を表現することを
含む、電池の放電の状態を測定する方法を提供する。
′電池の第1内部インピーダンスを測定し、第2周波数
において電池の第2内部インピーダンスを測定し、測定
された2つの内部インピーダンスの間の差を決定し、こ
の差の偏角ないしアーギュメントを決定し、前記偏角な
いしアーギュメントは電池の放電状態を表現することを
含む、電池の放電の状態を測定する方法を提供する。
本発明の利点。
本発明による測定方法の1つの利点は、電池の内部抵抗
による電圧降下が、電池の残りの容量の決定に何の支障
も与えた(・ことである。この方法の別の利点は、それ
が多数の測定ポイントを必要としないことである。
による電圧降下が、電池の残りの容量の決定に何の支障
も与えた(・ことである。この方法の別の利点は、それ
が多数の測定ポイントを必要としないことである。
本発明の他の目的。
本発明の他の目的は、本発明による測定方法を実行する
ことにより、意味のあるその容量を減少させることなく
電池の放電状態を速く、正確に、しかも破壊することの
ない方法で確認することのできる測定装置を提供するこ
とである。
ことにより、意味のあるその容量を減少させることなく
電池の放電状態を速く、正確に、しかも破壊することの
ない方法で確認することのできる測定装置を提供するこ
とである。
詳細な説明
電池の内部複素インピーダンスから推論される複素イン
ピーダンスの項を決めることに基づく、本発明による測
定方法は、その規定や測定の方法が後に変化するにして
も、第1図に示される回路な参照して最初に説明される
。
ピーダンスの項を決めることに基づく、本発明による測
定方法は、その規定や測定の方法が後に変化するにして
も、第1図に示される回路な参照して最初に説明される
。
この回路は測定されるべき電池1と、可変周波数の交流
電圧発生器2、および直流電圧の可変発生器3とを有し
ている。この電池および2つの発生器は、電池と直流電
圧発生器とは同符号の、この場合には正極の、共通極を
持つようにされて、他はどのようにでも、直列に接続さ
れる。
電圧発生器2、および直流電圧の可変発生器3とを有し
ている。この電池および2つの発生器は、電池と直流電
圧発生器とは同符号の、この場合には正極の、共通極を
持つようにされて、他はどのようにでも、直列に接続さ
れる。
これらの発生器の内部インピーダンスは電池のそれと比
すれば無視されるものである。電池1の無負荷電圧はE
oとして、発生器の実効電圧をVとして、また発生器3
の直流電圧をEとして示している。電圧Eは、電池1が
直流電流を流さぬようEoに等しく選択される。この場
合、電池と2つの発生器で作られるループ中を流れる電
流は直流成分を持たず、その交流成分■は電圧Vによっ
てのみ決められる。
すれば無視されるものである。電池1の無負荷電圧はE
oとして、発生器の実効電圧をVとして、また発生器3
の直流電圧をEとして示している。電圧Eは、電池1が
直流電流を流さぬようEoに等しく選択される。この場
合、電池と2つの発生器で作られるループ中を流れる電
流は直流成分を持たず、その交流成分■は電圧Vによっ
てのみ決められる。
この直流成分はまた、発生器3をコンデンサによって置
換しても阻止されるが、しかしその容量は極めて低い周
波数をも直ちに阻止するものとなる。
換しても阻止されるが、しかしその容量は極めて低い周
波数をも直ちに阻止するものとなる。
変数■と工は複素数であり、またそれらの比■
は/ニーZ m R+jXであって、電池1の内部複素
インピーダンスを規定する。このインピーダンス2は実
の、あるいは抵抗性部分Rと、虚の、あるいはりアクテ
ィブ部分Xとを有しており、それらの比/R−tan
aはインピーダンスの偏角ないしアーギュメントを規定
する。
インピーダンスを規定する。このインピーダンス2は実
の、あるいは抵抗性部分Rと、虚の、あるいはりアクテ
ィブ部分Xとを有しており、それらの比/R−tan
aはインピーダンスの偏角ないしアーギュメントを規定
する。
偏角ないしアーギュメン)!1は、電圧Vに関する電流
工の位相遅れまたは位相差に等しいアークタンジエ/)
/uの値を持つ。
工の位相遅れまたは位相差に等しいアークタンジエ/)
/uの値を持つ。
抵抗Rが実軸上に、またリアクタンスXが虚軸上に、し
かも両軸が共通の厚志Oを持つように表わされている複
素平面においては、第2図に示すように各周波数fは平
面の点Pに相当する。ベクトルOPはインピーダンス2
を表わし、またベクトルと実軸の間の角度は項a[等し
い。
かも両軸が共通の厚志Oを持つように表わされている複
素平面においては、第2図に示すように各周波数fは平
面の点Pに相当する。ベクトルOPはインピーダンス2
を表わし、またベクトルと実軸の間の角度は項a[等し
い。
測定周波数fを増加させると、点Pは曲線C上を点Pa
、 Pb、 Pc、 Pdの方向に移る。
、 Pb、 Pc、 Pdの方向に移る。
曲線Cは、おおよそ直線のセグメン) Pa −Pb。
それに続く近似的に円の円弧状の形状のセグメン) P
b、 −Pc −Pdによって構成されている。
b、 −Pc −Pdによって構成されている。
ある電池に関しては、曲線Cの高周波数部分は低周波数
部分pa −Pbのそれよりも緩いスロープを持つ直線
にさらに近い形状をしている。低い周波数における応答
の形のこの差は、提案された方法の効果性に影響するも
のではない。インピーダンスZのリアクティブ部Xは容
量性であり、またそのため負の値を持つのである。
部分pa −Pbのそれよりも緩いスロープを持つ直線
にさらに近い形状をしている。低い周波数における応答
の形のこの差は、提案された方法の効果性に影響するも
のではない。インピーダンスZのリアクティブ部Xは容
量性であり、またそのため負の値を持つのである。
−測定電圧Vは標準的に1ないし1[1mVの間に ′
あり、また測定周波数fはセグメン) Pa −Pbに
おいては0.01と1Hzの間に、さらに円弧Pt)
−Pc −Pd vcおいてはi Hzと1Q KHz
の間にある。
あり、また測定周波数fはセグメン) Pa −Pbに
おいては0.01と1Hzの間に、さらに円弧Pt)
−Pc −Pd vcおいてはi Hzと1Q KHz
の間にある。
これらの周波数値は標準的に新しい電池に対するもので
、それらは放電の状態によって変化するものである。i
Q KHzかそれ以上の範囲の周波数では、リアクテ
ィブ部Xが実際上ゼロとなり、インピーダンス2はこの
ため電池の内部抵抗RoO値となる。
、それらは放電の状態によって変化するものである。i
Q KHzかそれ以上の範囲の周波数では、リアクテ
ィブ部Xが実際上ゼロとなり、インピーダンス2はこの
ため電池の内部抵抗RoO値となる。
電池の内部インピーダンスの項がその放電の状態を表わ
すパラメーターとして使用されるような公知の測定方法
においては、測定用周波数は通常、曲線Cの内部分上の
点Pbとpcの間にある点Pに相当するように選択され
る。
すパラメーターとして使用されるような公知の測定方法
においては、測定用周波数は通常、曲線Cの内部分上の
点Pbとpcの間にある点Pに相当するように選択され
る。
この周波数、flと呼ぶ、は第2図に示すようにインピ
ーダンスz1、抵抗R1、リアクタンスXIGよび曲線
C上の点Plに関連している。
ーダンスz1、抵抗R1、リアクタンスXIGよび曲線
C上の点Plに関連している。
同じ種類の2つの電池がここで配慮されるが、両方とも
同じ放電状態であり、また異なる内部抵抗R′oおよび
に′Oを持っている。複素平面上ではそれら電池のイン
ピーダンスな表わす曲線C′およびσ′は類似であるが
しがし、1方は他に関して第2a図に示すように実軸に
沿ってシフトされている。
同じ放電状態であり、また異なる内部抵抗R′oおよび
に′Oを持っている。複素平面上ではそれら電池のイン
ピーダンスな表わす曲線C′およびσ′は類似であるが
しがし、1方は他に関して第2a図に示すように実軸に
沿ってシフトされている。
このため明らかに、測定周波数f1に関して、即ち点、
P′1および肴においてはりアクタンスX′1およびに
6は両方の電池において同等であるが、抵抗R′1およ
びylの間に差が生じている。
P′1および肴においてはりアクタンスX′1およびに
6は両方の電池において同等であるが、抵抗R′1およ
びylの間に差が生じている。
この差は2つの電池の内部抵抗R′oとp6の間のそれ
に等しい。明らかに、項+111はアークタンゾエ/ト
l/Rvc等しいから、2つの異なる値a’および6は
、R1の、またそのためRoの2つの値の間のギャップ
によるパラメーターに関して得られる。
に等しい。明らかに、項+111はアークタンゾエ/ト
l/Rvc等しいから、2つの異なる値a’および6は
、R1の、またそのためRoの2つの値の間のギャップ
によるパラメーターに関して得られる。
この測定はこうして、両方の電池において残っている容
量が基本的に等しいと仮定した場合でも放電の状態りに
関する異なる値を提供するであろう。
量が基本的に等しいと仮定した場合でも放電の状態りに
関する異なる値を提供するであろう。
本発明の主な目的は、複素平面における曲線Cのいかな
るシフトに関しても変化することの!い、電池の放電の
状態を表わすパラメーターを選択することによって、D
の測定におけるRoの影響を削除することである。
るシフトに関しても変化することの!い、電池の放電の
状態を表わすパラメーターを選択することによって、D
の測定におけるRoの影響を削除することである。
この目的を達するため、本発明による測定方法は、周波
数f1およびf2それぞれにおける電池の内部インピー
ダンスの第1および第2の値、ZlおよびZ2を測定し
、第2図に示されるように放電りの状態を表わすパラメ
ーターとして差zl2二21−22の偏角ないしアーギ
ュメン)R12を用いることを含んでいる。
数f1およびf2それぞれにおける電池の内部インピー
ダンスの第1および第2の値、ZlおよびZ2を測定し
、第2図に示されるように放電りの状態を表わすパラメ
ーターとして差zl2二21−22の偏角ないしアーギ
ュメン)R12を用いることを含んでいる。
もしXR1・R2およびXl + X2がそれぞれZ□
およびz2の実数および虚数部を表わすものとすれば、
偏角(アーギュ、・ン) ) aIZ−アークタンジェ
ント(xl−X2)/(R1−R2)テアル。R1−R
2はRoに無関係であるから、このことばR12にも当
てはまり、これが第1の長所となる。この方法の第2の
長所は単に2つのインピーダンス測定だけが必要とされ
ることである。
およびz2の実数および虚数部を表わすものとすれば、
偏角(アーギュ、・ン) ) aIZ−アークタンジェ
ント(xl−X2)/(R1−R2)テアル。R1−R
2はRoに無関係であるから、このことばR12にも当
てはまり、これが第1の長所となる。この方法の第2の
長所は単に2つのインピーダンス測定だけが必要とされ
ることである。
最善の結果を得るためには、周波数f2は内部インピー
ダンスのりアクティブ部X2が実際上、その周波数にお
いてゼロとなるように選択される。この周波数は普通、
乙ないし10 KHzの間にある。
ダンスのりアクティブ部X2が実際上、その周波数にお
いてゼロとなるように選択される。この周波数は普通、
乙ないし10 KHzの間にある。
これらの条件の下では、抵抗R2は近似的[ROと等し
くなる。
くなる。
項a12を規定する式はこうして、R12ニアークタン
ジエ/) l/(Rよ−R8)と導かれる。周波数f1
は0.01 ’Hzと10 KHz c7)間の1連の
同波数に関してR12の値を測定することにより、また
0かも100%までのDのいくつかの放電の状態に関し
てR12−関数(log fl )とすることにより選
択される。曲線R12=関数(1agf1)のグループ
を研究することにより、与えられた放電の状態において
選ばれるべき最適の同波数flが選択される。周波数f
lは標準的に0.1から1QHzO間にある。
ジエ/) l/(Rよ−R8)と導かれる。周波数f1
は0.01 ’Hzと10 KHz c7)間の1連の
同波数に関してR12の値を測定することにより、また
0かも100%までのDのいくつかの放電の状態に関し
てR12−関数(log fl )とすることにより選
択される。曲線R12=関数(1agf1)のグループ
を研究することにより、与えられた放電の状態において
選ばれるべき最適の同波数flが選択される。周波数f
lは標準的に0.1から1QHzO間にある。
インピーダンスz2−21の項a21は、インピーダン
スz2−21およびzl−22に相当するベクトルが反
対向きでありR2にalZ +180’であることから
、インピーダンス21−.22のfja12の代りに、
Dを表わすパラメルターとして同様に選択されることが
できる。
スz2−21およびzl−22に相当するベクトルが反
対向きでありR2にalZ +180’であることから
、インピーダンス21−.22のfja12の代りに、
Dを表わすパラメルターとして同様に選択されることが
できる。
2つの項は単に定数が異なるだけであるため、それらは
両方とも等しくDを表現する。
両方とも等しくDを表現する。
度で測定された偏角ないしアーギュメント(argum
ent、 ) R12と%で表現された電池の放電状態
りとの間の関係を示す例が第6図に示されている。
ent、 ) R12と%で表現された電池の放電状態
りとの間の関係を示す例が第6図に示されている。
3 Q mAl1の公称容量の5個のAg20−zn電
池の1群が放電の各状態において測定に用いられた。
池の1群が放電の各状態において測定に用いられた。
測定は’177LVの交流電圧Vによって、それぞれ4
Hzおよび1Q KHzの周波数f1およびf2にお
いて行なわれた。この曲線はa’12の平均電圧を表わ
す点を結ぶことによって形成される。
Hzおよび1Q KHzの周波数f1およびf2にお
いて行なわれた。この曲線はa’12の平均電圧を表わ
す点を結ぶことによって形成される。
それらの点と結合しているセグメントは、極端な値が得
られたことを示している。これは、R12がINC関し
て急激に変化するものであること、また測定点のバラツ
キが小さいことを示すものである。
られたことを示している。これは、R12がINC関し
て急激に変化するものであること、また測定点のバラツ
キが小さいことを示すものである。
偏角ないしアーギュメン)R42は1般に−10から一
50°まで変化する。標準的に一25°より小さな項は
30%のDより少ない放電状態に相当する。
50°まで変化する。標準的に一25°より小さな項は
30%のDより少ない放電状態に相当する。
本発明による測定の方法を実施し、電池の放電状態を簡
単に、速く、正確にしかも破壊せずに決定することので
きる電子装置は、第4図を参照しながら説明される。
単に、速く、正確にしかも破壊せずに決定することので
きる電子装置は、第4図を参照しながら説明される。
図示されている装置は、測定されるべき電池1と、直流
電圧の可変発生器3と、測定ブリッジ10と、周波数f
1およびf2を供給できる発振器11と、計算ユニット
12と、結果を表示するための例えばディジタルの表示
ユニツ)13と、制御ユニット14と、ブツシュボタン
15によって作動するスイッチとを有している。
電圧の可変発生器3と、測定ブリッジ10と、周波数f
1およびf2を供給できる発振器11と、計算ユニット
12と、結果を表示するための例えばディジタルの表示
ユニツ)13と、制御ユニット14と、ブツシュボタン
15によって作動するスイッチとを有している。
測定ブリッジ10は、測定されるべきインピーダンスに
接続される2つの入力10aおよび10’bと、制御人
力10cと、測定周波数が加えられる入力10dと、測
定されるべきインピーダンスの抵抗分およびリアクティ
ブ分それぞれの値を供給する2つの出力10eおよび1
0fを有している。発振器11は制御人力11&と、測
定周波数f1またはf2を持つ信号を発生させる出力1
1bとを有している。引算ユニット12は、測定される
べきインピーダンスの抵抗分およびリアクティブ分それ
ぞれの値を受けるための2つの入力12aおよび12b
と、制御入力12Cと、さらに、入力12aおよび12
bに入った変数をもとにこのユニツ)[よって形成され
た計算の結果な発生させる出力12dとな有して℃・る
。表示ユニット13は表示されるべき値を受ける1つの
入力を有している。最後に、制御ユニット14は2つの
入力14aおよび14bと、6つの制御出力14c、1
4dおよび14eを有している。
接続される2つの入力10aおよび10’bと、制御人
力10cと、測定周波数が加えられる入力10dと、測
定されるべきインピーダンスの抵抗分およびリアクティ
ブ分それぞれの値を供給する2つの出力10eおよび1
0fを有している。発振器11は制御人力11&と、測
定周波数f1またはf2を持つ信号を発生させる出力1
1bとを有している。引算ユニット12は、測定される
べきインピーダンスの抵抗分およびリアクティブ分それ
ぞれの値を受けるための2つの入力12aおよび12b
と、制御入力12Cと、さらに、入力12aおよび12
bに入った変数をもとにこのユニツ)[よって形成され
た計算の結果な発生させる出力12dとな有して℃・る
。表示ユニット13は表示されるべき値を受ける1つの
入力を有している。最後に、制御ユニット14は2つの
入力14aおよび14bと、6つの制御出力14c、1
4dおよび14eを有している。
電池1の負端子はブリッジ10の入力10aに接続され
る。電池1の正端子は、その負端子がブリッジ100入
力10bに接続されている直流電圧発生器3の正端子に
接続される。
る。電池1の正端子は、その負端子がブリッジ100入
力10bに接続されている直流電圧発生器3の正端子に
接続される。
発生器3の電圧は、直流電流の流れを阻止するため電池
1の無負荷電圧を正確に補償するよう調節される。
1の無負荷電圧を正確に補償するよう調節される。
ブリッジ10の入力10Cは制御ユニ゛ント14の出力
14Cに接続され、またブリッジ100入力10dは発
振器11の出力11bに接続される。ブリッジ10の出
力1.0. eおよび10−fはそれぞれ、その人力1
2Cが制御ユニット14の出力14eに接続されている
計算ユニ゛ント12の入力12aおよび1”2bvC接
続されている。
14Cに接続され、またブリッジ100入力10dは発
振器11の出力11bに接続される。ブリッジ10の出
力1.0. eおよび10−fはそれぞれ、その人力1
2Cが制御ユニット14の出力14eに接続されている
計算ユニ゛ント12の入力12aおよび1”2bvC接
続されている。
計算ユニット12の出力12dは、装置の校正の後にR
12または直接的にD4表示するよう、表示ユニット1
30入力に接続される。最後に、発振器11の入力1.
1 flは、その人力14aおよび14bがブツシュボ
タン15によって作動されるスイッチの2つの端子に接
続されている制御ユニット14の出力14.4ic接続
されている。装置の種々な回路に供給するエネルギー源
は示されていない。
12または直接的にD4表示するよう、表示ユニット1
30入力に接続される。最後に、発振器11の入力1.
1 flは、その人力14aおよび14bがブツシュボ
タン15によって作動されるスイッチの2つの端子に接
続されている制御ユニット14の出力14.4ic接続
されている。装置の種々な回路に供給するエネルギー源
は示されていない。
第4図に示される装置は次のように動作する。
試験されるべき電池が取付けられた後、ブツシュボタン
15を押すことによって測定シーケンスが開始される。
15を押すことによって測定シーケンスが開始される。
測定シーテンスの種々の段階はユニット14によって制
御されるが、これはプログラムに規定される順序に従い
、ブリッジ10rcs発振器11に、また計算ユニット
12に制御信号を発生する。
御されるが、これはプログラムに規定される順序に従い
、ブリッジ10rcs発振器11に、また計算ユニット
12に制御信号を発生する。
第1の段階は、発振器11をその出力に測定周波数f1
を発生させるように制御することと、ブリッジ10をそ
れが21を測定しR1の値をその出力10e上に発生さ
せまたXlの値をその出力10f上に発生させるように
制御することと、最後に計算ユニット12なそれがR1
およびXlの値を記憶するように制御することを含んア
いる。
を発生させるように制御することと、ブリッジ10をそ
れが21を測定しR1の値をその出力10e上に発生さ
せまたXlの値をその出力10f上に発生させるように
制御することと、最後に計算ユニット12なそれがR1
およびXlの値を記憶するように制御することを含んア
いる。
第2の段階は、発振器が測定周波数f2をその出力に発
生し、終りに計算ユニット12がR2およびx2の値を
記憶するように制御する点を除けば第1と類似である。
生し、終りに計算ユニット12がR2およびx2の値を
記憶するように制御する点を除けば第1と類似である。
最後に、第3の段階は計算ユニット12が記憶している
R1 + R2+ XlおよびX2の値をもとにa12
”アークタンジェント(Xl ” 2 )/<R□’
R,)ノ(i& ヲitl算し、ユニット13によって
この値が表示されるように制御されることを含んでいる
。
R1 + R2+ XlおよびX2の値をもとにa12
”アークタンジェント(Xl ” 2 )/<R□’
R,)ノ(i& ヲitl算し、ユニット13によって
この値が表示されるように制御されることを含んでいる
。
計算ユニット12は、そのメモリー中1ca12とDと
の相応表を有することもでき、各表は与えられた電池の
型式に相当して作られ、それによって電池の放電状態り
の実際の値が直接的にユニット13によって表示される
。
の相応表を有することもでき、各表は与えられた電池の
型式に相当して作られ、それによって電池の放電状態り
の実際の値が直接的にユニット13によって表示される
。
良好な結果のためには、測定ブリッジ10はソーラート
ロン社の同波数応答アナライザ゛1174であってもよ
く、その中には発振器11は組込まれており、また直流
電圧発生器3は同社の電気化学インターフェイス118
6であってもよい。最後に、計算ユニット12.表示ユ
ニット13および制御ユニット14の機能は例えばヒユ
ーレットパラカード社のデスクトップコンピューター9
825のようなミニコンピユータ−によって構成するの
が望ましい。
ロン社の同波数応答アナライザ゛1174であってもよ
く、その中には発振器11は組込まれており、また直流
電圧発生器3は同社の電気化学インターフェイス118
6であってもよい。最後に、計算ユニット12.表示ユ
ニット13および制御ユニット14の機能は例えばヒユ
ーレットパラカード社のデスクトップコンピューター9
825のようなミニコンピユータ−によって構成するの
が望ましい。
第1図は電池の複合内部インピーダンスを測定するため
の回路図であり、 第2図は、測定同波数が可変パラメーターとルで用いら
れた時の、電池の内部インピーダンスを表わすベクトル
の先@によって描かれる、複素数平面における曲線を示
す図であり、第2a図は第2図の曲線Cに関する、電池
の内部純抵抗の影響を示す図であり、 第6図は、第1同波数で測定された電池の第1内部イン
ピーダンスから、第2周波数で測定された第2内部イン
ピーダンスを減することによって得られる複素インピー
ダンスの偏角ないしアーギュメントに関して、電池の放
電状態を関係づけた、本発明による方法によって得られ
た曲線の例を示す図であり、 第4図は本発明によ゛る、電池の放電の状態を測定する
ための装置の概略図である。 1・・・電池、2・・・交流発生器、3・・・直流発生
器、10・・・ブリッジ、11・・・発振器、12・・
・計算ユニット、13・・・表示ユニット、14・・・
制御ユニット 〜・2 0.2a
の回路図であり、 第2図は、測定同波数が可変パラメーターとルで用いら
れた時の、電池の内部インピーダンスを表わすベクトル
の先@によって描かれる、複素数平面における曲線を示
す図であり、第2a図は第2図の曲線Cに関する、電池
の内部純抵抗の影響を示す図であり、 第6図は、第1同波数で測定された電池の第1内部イン
ピーダンスから、第2周波数で測定された第2内部イン
ピーダンスを減することによって得られる複素インピー
ダンスの偏角ないしアーギュメントに関して、電池の放
電状態を関係づけた、本発明による方法によって得られ
た曲線の例を示す図であり、 第4図は本発明によ゛る、電池の放電の状態を測定する
ための装置の概略図である。 1・・・電池、2・・・交流発生器、3・・・直流発生
器、10・・・ブリッジ、11・・・発振器、12・・
・計算ユニット、13・・・表示ユニット、14・・・
制御ユニット 〜・2 0.2a
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 内部インピーダンスを持つ電池の放電の状態を測定
する方法において、 (a) 第1周波数において電池の第1内部インピーダ
ンスを測定することと、 (b) 第2周波数において電池の第2内部インピーダ
ンスを測定することと、 (C) 前記内部インピーダンス間の差をめろことと、 (d) 前記差の偏角ないしアーギュメントであって、
電池の放電の状態を表現する偏角ないしアーギュメント
をめることを含むことを特徴とする測定方法。 2、 前記同波数のうちの、より低い方の周波数が0.
1と1Q Hzとの間にあるような特許請求の範囲第1
項記載の測定方法。 が、前記内部インピーダンスのりアクティブ部分がその
周波数において近似的にセ゛口であるような、特許請求
の範囲第1項記載の測定方法。 4、前記周波数のうちの、より高い方の周波数が13K
Hzの程度であるような、特許請求の範囲第1項記載の
測定方法。 5、 電池の放電の状態を測定するための測定装置にお
いて、電池の直流電流の流れを阻止するだめの装置と、
第1周波数における電池の第1内部インピーダンスおよ
び第2同波数におけろ電池の第2内部インピーダンスと
を測定するための装置と、前記内部インピーダンスの間
の差および前記差の偏角ないしアーギュメントをめるた
めの装置と、そして前記偏角ないしアーギュメント値を
表示するだめの装置とを有し、前記偏角ない1−アーキ
゛コーメントは電池の放電の状態を表現ずろものである
ことを特徴とする測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8319979 | 1983-12-12 | ||
FR8319979A FR2556475B1 (fr) | 1983-12-12 | 1983-12-12 | Procede de mesure de l'etat de decharge d'une pile et appareil mettant en oeuvre ce procede |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60144675A true JPS60144675A (ja) | 1985-07-31 |
Family
ID=9295141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59261012A Pending JPS60144675A (ja) | 1983-12-12 | 1984-12-12 | 電池の放電状態の測定方法及び装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4743855A (ja) |
EP (1) | EP0146093B1 (ja) |
JP (1) | JPS60144675A (ja) |
DE (1) | DE3466602D1 (ja) |
FR (1) | FR2556475B1 (ja) |
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