KR101481359B1 - 적층 전지의 내부 저항 측정 장치 및 내부 저항 측정 방법 - Google Patents

적층 전지의 내부 저항 측정 장치 및 내부 저항 측정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101481359B1
KR101481359B1 KR1020137017917A KR20137017917A KR101481359B1 KR 101481359 B1 KR101481359 B1 KR 101481359B1 KR 1020137017917 A KR1020137017917 A KR 1020137017917A KR 20137017917 A KR20137017917 A KR 20137017917A KR 101481359 B1 KR101481359 B1 KR 101481359B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
potential difference
internal resistance
positive
negative
potential
Prior art date
Application number
KR1020137017917A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130102106A (ko
Inventor
마사노부 사카이
데츠야 가미하라
Original Assignee
닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 filed Critical 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Publication of KR20130102106A publication Critical patent/KR20130102106A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101481359B1 publication Critical patent/KR101481359B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04634—Other electric variables, e.g. resistance or impedance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04634—Other electric variables, e.g. resistance or impedance
    • H01M8/04641—Other electric variables, e.g. resistance or impedance of the individual fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04634—Other electric variables, e.g. resistance or impedance
    • H01M8/04649—Other electric variables, e.g. resistance or impedance of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

적층 전지의 내부 저항 측정 장치는, 복수의 발전 요소가 적층되는 적층 전지를 적어도 포함하는 내부 저항 측정 대상에 접속되고, 내부 저항 측정 대상에 교류 전류를 출력하는 교류 전원부와, 내부 저항 측정 대상의 정극측의 부하 장치에 접속되는 부분의 전위로부터 중도 부분의 전위를 빼고 구한 전위차인 정극측 교류 전위차와, 내부 저항 측정 대상의 부극측의 부하 장치에 접속되는 부분의 전위로부터 중도 부분의 전위를 빼고 구한 전위차인 부극측 교류 전위차가 일치하도록 교류 전류를 조정하는 교류 조정부와, 조정된 교류 전류 및 교류 전위차에 기초하여 적층 전지의 저항을 연산하는 저항 연산부를 포함한다.

Description

적층 전지의 내부 저항 측정 장치 및 내부 저항 측정 방법{INTERNAL RESISTANCE MEASURING APPARATUS AND INTERNAL RESISTANCE MEASURING METHOD OF LAYERED BATTERY}
본 발명은 복수의 발전 요소가 적층되는 적층 전지의 내부 저항을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
복수의 발전 요소가 적층되는 적층 전지에서는, 내부 저항을 가능한 한 정확하게 검출하는 것이 바람직하다. 예를 들어 연료 전지에서는, 내부 저항을 알면 전해질막의 습윤도를 알 수 있다. 내부 저항이 높으면, 전해질막의 습윤도가 낮아 건조하다. 내부 저항이 낮으면, 전해질막의 습윤도가 높다. 연료 전지에서는, 전해질막의 습윤도에 따라 운전 효율이 변한다. 따라서, 내부 저항에 기초하여 추정된 전해질막의 습윤도에 따라서 운전을 제어함으로써, 전해질막의 습윤 상태를 항상 최적으로 유지할 수 있다.
연료 전지의 내부 저항을 측정하는 장치가, JP-2009-109375-A에 개시되어 있다.
그러나, JP-2009-109375-A의 장치는 전지로부터 흐르는 부하 전류(직류)가 필요하며, 전지의 운전 중이 아니면 측정할 수 없었다. 또한, 직류의 대전류를 제어하는 전자 부하 장치로 미소 교류 전류도 제어(통전 제한)하므로, 매우 넓은 다이내믹 레인지가 요구된다. 그 때문에 사용하는 부품이나 회로 사양이 고가였다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점에 착안하여 이루어졌다. 본 발명의 목적은 전지의 운전 중이 아니더라도 내부 저항을 측정 가능하며 저렴한 내부 저항 측정 장치 및 내부 저항 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 어느 형태의 적층 전지의 내부 저항 측정 장치는, 복수의 발전 요소가 적층되는 적층 전지로 이루어지는 내부 저항 측정 대상에 접속되고, 내부 저항 측정 대상에 교류 전류를 출력하는 교류 전원부를 포함한다. 그리고 또한 상기 내부 저항 측정 대상의 정극에 접속되는 정측 부위와, 상기 내부 저항 측정 대상의 부극에 접속되는 부측 부위와, 상기 내부 저항 측정 대상의 중도에 접속되는 중도 부위와, 상기 내부 저항 측정 대상의 정극 및 부극에 출력되는 교류 전류를 조정하는 교류 조정부와, 상기 조정된 교류 전류 및 교류 전위차에 기초하여 상기 적층 전지의 저항을 연산하는 저항 연산부를 포함한다.
본 발명의 실시 형태, 본 발명의 이점에 대해서는, 첨부된 도면과 함께 이하에 상세히 설명된다.
도 1a는 본 발명에 따른 내부 저항 측정 장치를 적용하는 적층 전지의 일례로서의 연료 전지를 설명하는 외관 사시도.
도 1b는 본 발명에 따른 내부 저항 측정 장치를 적용하는 적층 전지의 일례로서의 연료 전지의 발전 셀의 구조를 도시하는 분해도.
도 2는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제1 실시 형태를 도시하는 회로도.
도 3은 정극측 직류 차단부(511), 부극측 직류 차단부(512), 중도점 직류 차단부(513), 정극측 교류 전위차 검출부(521) 및 부극측 교류 전위차 검출부(522)의 상세에 대해서 설명하는 도면.
도 4는 정극측 전원부(531) 및 부극측 전원부(532)의 상세에 대해서 설명하는 도면.
도 5는 교류 조정부(540)의 상세에 대해서 설명하는 도면.
도 6은 저항 연산부(550)의 상세에 대해서 설명하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러가 실행하는 제어 플로우차트.
도 8은 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제어를 컨트롤러가 실행했을 때의 타임챠트.
도 9는 제1 실시 형태의 작용 효과를 설명하기 위한 도면.
도 10a는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제2 실시 형태에 따른 작용 효과의 메커니즘을 설명하는 도면.
도 10b는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제2 실시 형태에 따른 작용 효과의 메커니즘을 설명하는 도면.
도 11은 제2 실시 형태의 구체적인 구성을 도시하는 도면.
도 12는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제2 실시 형태를 도시하는 회로도.
도 13은 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제3 실시 형태를 도시하는 회로도.
도 14는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제3 실시 형태에 있어서의 컨트롤러가 실행하는 제어 플로우차트.
도 15는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제4 실시 형태를 도시하는 회로도.
도 16은 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제5 실시 형태를 도시하는 도면.
도 17은 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제6 실시 형태를 도시하는 도면.
도 18은 제6 실시 형태의 구체적인 회로도.
도 19는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제7 실시 형태를 도시하는 회로도.
도 20은 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제8 실시 형태를 도시하는 회로도.
도 21a는 제1 변형 형태를 도시하는 도면.
도 21b는 제2 변형 형태를 도시하는 도면.
(제1 실시 형태)
도 1a는 본 발명에 따른 내부 저항 측정 장치를 적용하는 적층 전지의 일례로서의 연료 전지를 설명하는 외관 사시도이다. 도 1b는 본 발명에 따른 내부 저항 측정 장치를 적용하는 적층 전지의 일례로서의 연료 전지의 발전 셀의 구조를 도시하는 분해도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 연료 전지 스택(1)은 적층된 복수의 발전 셀(10)과, 집전 플레이트(20)와, 절연 플레이트(30)와, 엔드 플레이트(40)와, 4개의 텐션 로드(50)를 구비한다.
발전 셀(10)은 연료 전지의 단위 셀이다. 각 발전 셀(10)은 1볼트(V) 정도의 기전압을 발생시킨다. 각 발전 셀(10)의 구성의 상세에 대해서는 후술한다.
집전 플레이트(20)는 적층된 복수의 발전 셀(10)의 외측에 각각 배치된다. 집전 플레이트(20)는 가스 불투과성의 도전성 부재, 예를 들어 치밀질 카본으로 형성된다. 집전 플레이트(20)는 정극 단자(211) 및 부극 단자(212)를 구비한다. 또한, 정극 단자(211) 및 부극 단자(212) 사이에는 중도 단자(213)가 설치된다. 연료 전지 스택(1)은 정극 단자(211) 및 부극 단자(212)에 의해, 각 발전 셀(10)에서 발생한 전자 e-가 취출되어 출력한다.
절연 플레이트(30)는 집전 플레이트(20)의 외측에 각각 배치된다. 절연 플레이트(30)는 절연성의 부재, 예를 들어 고무 등으로 형성된다.
엔드 플레이트(40)는, 절연 플레이트(30)의 외측에 각각 배치된다. 엔드 플레이트(40)는 강성이 있는 금속 재료, 예를 들어 강 등으로 형성된다.
한쪽의 엔드 플레이트(40)[도 1a에서는, 왼쪽 앞의 엔드 플레이트(40)]에는, 애노드 공급구(41a)와, 애노드 배출구(41b)와, 캐소드 공급구(42a)와, 캐소드 배출구(42b)와, 냉각수 공급구(43a)와, 냉각수 배출구(43b)가 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 애노드 배출구(41b), 냉각수 배출구(43b) 및 캐소드 공급구(42a)는 도면 중 우측에 설치되어 있다. 또한, 캐소드 배출구(42b), 냉각수 공급구(43a) 및 애노드 공급구(41a)는 도면 중 좌측에 설치되어 있다.
텐션 로드(50)는 엔드 플레이트(40)의 네 코너 부근에 각각 배치된다. 연료 전지 스택(1)은 내부에 관통한 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍에 텐션 로드(50)가 삽입 관통된다. 텐션 로드(50)는 강성이 있는 금속 재료, 예를 들어 강 등으로 형성된다. 텐션 로드(50)는 발전 셀(10)끼리의 전기 단락을 방지하기 위해, 표면에는 절연 처리되어 있다. 이 텐션 로드(50)에 너트(안 쪽에 있기 때문에 도시되지 않음)가 나사 결합된다. 텐션 로드(50)와 너트가 연료 전지 스택(1)을 적층 방향으로 체결한다.
애노드 공급구(41a)에 애노드 가스로서의 수소를 공급하는 방법으로서는, 예를 들어 수소 가스를 수소 저장 장치로부터 직접 공급하는 방법, 또는 수소를 함유하는 연료를 개질하여 개질한 수소 함유 가스를 공급하는 방법 등이 있다. 또한, 수소 저장 장치로서는, 고압 가스 탱크, 액화 수소 탱크, 수소 흡장 합금 탱크 등이 있다. 수소를 함유하는 연료로서는, 천연 가스, 메탄올, 가솔린 등이 있다. 또한, 캐소드 공급구(42a)에 공급하는 캐소드 가스로서는, 일반적으로 공기가 이용된다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 발전 셀(10)은 막전극 접합체(Membrane Electrode Assembly; MEA)(11)의 양면에, 애노드 세퍼레이터(애노드 바이폴라 플레이트)(12a) 및 캐소드 세퍼레이터(캐소드 바이폴라 플레이트)(12b)가 배치되는 구조이다.
MEA(11)는 이온 교환막으로 이루어지는 전해질막(111)의 양면에 전극 촉매층(112)이 형성된다. 이 전극 촉매층(112) 위에 가스 확산층(Gas Diffusion Layer;GDL)(113)이 형성된다.
전극 촉매층(112)은, 예를 들어 백금이 담지된 카본 블랙 입자로 형성된다.
GDL(113)은 충분한 가스 확산성 및 도전성을 갖는 부재, 예를 들어 카본 섬유로 형성된다.
애노드 공급구(41a)로부터 공급된 애노드 가스는, 이 GDL(113a)을 흘러가서 애노드 전극 촉매층(112, 112a)과 반응하고, 애노드 배출구(41b)으로부터 배출된다.
캐소드 공급구(42a)로부터 공급된 캐소드 가스는, 이 GDL(113b)을 흘러가서 캐소드 전극 촉매층(112, 112b)과 반응하고, 캐소드 배출구(42b)으로부터 배출된다.
애노드 세퍼레이터(12a)는, GDL(113a) 및 시일(14a)을 개재해서 MEA(11)의 편면(도 1b의 이면)에 겹쳐진다. 캐소드 세퍼레이터(12b)는 GDL(113b) 및 시일(14b)을 개재해서 MEA(11)의 편면(도 1b의 표면)에 겹쳐진다. 시일(14; 14a, 14b)은, 예를 들어 실리콘 고무, 에틸렌프로필렌고무(ethylene propylene diene monomer;EPDM), 불소 고무 등의 고무 형상 탄성재이다. 애노드 세퍼레이터(12a) 및 캐소드 세퍼레이터(12b)는, 예를 들어 스테인리스 등의 금속제의 세퍼레이터 기체가 프레스 성형되어, 한쪽 면에 반응 가스 유로가 형성되고, 그 반대면에 반응 가스 유로와 교대로 배열되도록 냉각수 유로가 형성된다. 도 1b에 도시한 바와 같이 애노드 세퍼레이터(12a) 및 캐소드 세퍼레이터(12b)를 겹쳐서 냉각수 유로가 형성된다.
MEA(11), 애노드 세퍼레이터(12a) 및 캐소드 세퍼레이터(12b)에는, 각각 구멍(41a, 41b, 42a, 42b, 43a, 43b)이 형성되어 있고, 이들이 겹쳐져 애노드 공급구(애노드 공급 매니폴드)(41a), 애노드 배출구(애노드 배출 매니폴드)(41b), 캐소드 공급구(캐소드 공급 매니폴드)(42a), 캐소드 배출구(캐소드 배출 매니폴드)(42b), 냉각수 공급구(냉각수 공급 매니폴드)(43a) 및 냉각수 배출구(냉각수 배출 매니폴드)(43b)가 형성된다.
도 2는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제1 실시 형태를 도시하는 회로도이다.
내부 저항 측정 장치(5)는 정극측 직류 차단부(511)와, 부극측 직류 차단부(512)와, 중도점 직류 차단부(513)와, 정극측 교류 전위차 검출부(521)와, 부극측 교류 전위차 검출부(522)와, 정극측 전원부(531)와, 부극측 전원부(532)와, 교류 조정부(540)와, 저항 연산부(550)를 포함한다.
정극측 직류 차단부(511), 부극측 직류 차단부(512), 중도점 직류 차단부(513), 정극측 교류 전위차 검출부(521) 및 부극측 교류 전위차 검출부(522)의 상세에 대해서는, 도 3을 참조하여 설명한다.
연료 전지(1)가 내부 저항 측정 대상이다. 정극측 직류 차단부(511)는, 연료 전지(1)의 정극 단자(211)에 접속된다. 또한 정극 단자(211)는 접속선(4)을 통해서 부하 장치(3)의 정극에 접속된다. 부극측 직류 차단부(512)는 연료 전지(1)의 부극 단자(212)에 접속된다. 또한 부극 단자(212)는 접속선(4)을 통해서 부하 장치(3)의 부극에 접속된다. 중도점 직류 차단부(513)는 연료 전지(1)의 중도 단자(213)에 접속된다. 또한 중도점 직류 차단부(513)는 도 2에서 파선으로 나타낸 바와 같이 설치되지 않아도 된다. 이들 직류 차단부는, 직류를 차단하지만, 교류를 흘린다. 직류 차단부는, 예를 들어 콘덴서나 트랜스이다.
정극측 교류 전위차 검출부(521)는 연료 전지(1)의 정극 단자(211)의 교류 전위(Va)와 중도 단자(213)의 교류 전위(Vc)를 입력하여 교류 전위차를 출력한다. 부극측 교류 전위차 검출부(522)는 연료 전지(1)의 부극 단자(212)의 교류 전위(Vb)와 중도 단자(213)의 교류 전위(Vc)를 입력하여 교류 전위차를 출력한다. 정극측 교류 전위차 검출부(521) 및 부극측 교류 전위차 검출부(522)는, 예를 들어 차동 증폭기(계장 증폭기)이다.
정극측 전원부(531) 및 부극측 전원부(532)의 상세에 대해서는, 도 4를 참조하여 설명한다.
정극측 전원부(531)는, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같은 연산 증폭기(OP 증폭기)에 의한 전압 전류 변환 회로에 의해 실현할 수 있다. 이 회로에 의하면, 입력 전압(Vi)에 비례한 전류(Io)가 출력된다. 또한 Io=Vi/Rs이며, Rs는 전류 센싱 저항이다. 즉, 이 회로는, 입력 전압(Vi)으로 출력 전류(Io)를 조정 가능한 가변 교류 전류원이다.
이 회로를 사용하면, 출력 전류(Io)를 실측하지 않아도, 출력 전류(Io)를 입력 전압(Vi)÷비례 상수(Rs)로 구할 수 있다. 또한, 출력이 전류이므로, 전류 경로에 콘덴서와 같은 위상각이 발생하는 소자가 개재되더라도, 적층 셀 군을 흐르는 교류 전류와 전류원의 출력은 동위상이 된다. 나아가서는 입력 전압(Vi)과도 동위상이 된다. 따라서 다음 단의 저항 산출에 있어서 위상차를 고려할 필요가 없어 회로가 간소하다. 또한, 전류 경로 중 콘덴서의 임피던스가 변동되어도, 위상 변화의 영향을 받지 않는다. 이러한 점에서, 정극측 전원부(531)로서 도 4에 도시한 바와 같은 회로를 사용하는 것이 적합하다. 부극측 전원부(532)도 마찬가지이다.
교류 조정부(540)의 상세에 대해서는, 도 5를 참조하여 설명한다.
교류 조정부(540)는, 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같은 PI 제어 회로에 의해 실현할 수 있다. 교류 조정부(540)는 정극측 검파 회로(5411)와, 정극측 감산기(5421)와, 정극측 적분 회로(5431)와, 정극측 승산기(5451)와, 부극측 검파 회로(5412)와, 부극측 감산기(5422)와, 부극측 적분 회로(5432)와, 부극측 승산기(5452)와, 기준 전압(544)과, 교류 신호원(546)을 포함한다.
정극측 검파 회로(5411)는, 적층 전지(1)의 정극 단자(211)에 접속된 정극측 전원부(531)의 배선 상의 교류 전위(Va)로부터 불필요 신호를 제거함과 함께, 직류 신호로 변환한다.
정극측 감산기(5421)는, 그 직류 신호와 기준 전압(544)의 차를 검출한다. 정극측 적분 회로(5431)는 정극측 감산기(5421)로부터 출력된 신호를 평균화 또는 감도 조절한다.
정극측 승산기(5451)는 교류 신호원(546)의 진폭을 정극측 적분 회로(5431)의 출력으로 변조한다.
교류 조정부(540)는, 이와 같이 해서, 정극측 전원부(531)에의 지령 신호를 생성한다. 또한 마찬가지로 교류 조정부(540)는 부극측 전원부(532)에의 지령 신호를 생성한다. 이와 같이 생성된 지령 신호에 따라서 정극측 전원부(531) 및 부극측 전원부(532)의 출력이 증감됨으로써, 교류 전위(Va 및 Vb)가 모두 소정의 레벨로 제어된다. 이에 의해 교류 전위(Va 및 Vb)는 등전위가 된다.
또한 이 예에서는 아날로그 연산(IC)을 예로 들어 회로 구성을 나타내고 있지만, 교류 전위(Va, Vb)를 AD 변환기에서 디지털 변환한 후, 디지털 제어 회로로 구성해도 된다.
저항 연산부(550)의 상세에 대해서는, 도 6을 참조하여 설명한다.
저항 연산부(550)는 AD 변환기(551)와, 마이크로컴퓨터 칩(552)을 포함한다.
AD 변환기(551)는 아날로그 신호인 교류 전류(I1, I2) 및 교류 전압(V1, V2)을 디지털 수치 신호로 변환하고, 마이크로컴퓨터 칩(552)으로 전송한다.
마이크로컴퓨터 칩(552)은 내부 저항(Rn) 및 적층 전지 전체의 내부 저항(R)을 산출하는 프로그램을 미리 기억하고 있다. 마이크로컴퓨터 칩(552)은, 소정의 미소 시간 간격으로 순차 연산하고, 또는 컨트롤러(6)의 요구에 따라, 연산 결과를 출력한다. 또한 내부 저항(Rn) 및 적층 전지 전체의 내부 저항(R)은, 다음 수학식 1로 연산된다.
Figure 112013061596296-pct00001
저항 연산부(550)는, 아날로그 연산(IC)을 사용한 아날로그 연산 회로로 실현해도 된다. 아날로그 연산 회로에 의하면, 시간적으로 연속한 저항값 변화를 출력할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러가 실행하는 제어 플로우차트이다.
스텝 S1에 있어서 컨트롤러는, 정극 교류 전위(Va)가 소정값보다도 큰지 여부를 판정한다. 컨트롤러는 판정 결과가 부정이면 스텝 S2로 처리를 이행하고, 판정 결과가 긍정이면 스텝 S3으로 처리를 이행한다.
스텝 S2에 있어서 컨트롤러는, 정극 교류 전위(Va)가 소정값보다도 작은지 여부를 판정한다. 컨트롤러는 판정 결과가 부정이면 스텝 S4로 처리를 이행하고, 판정 결과가 긍정이면 스텝 S5로 처리를 이행한다.
스텝 S3에 있어서 컨트롤러는, 정극측 전원부(531)의 출력을 내린다. 이에 의해 정극 교류 전위(Va)가 내려간다.
스텝 S4에 있어서 컨트롤러는, 정극측 전원부(531)의 출력을 유지한다. 이에 의해 정극 교류 전위(Va)가 유지된다.
스텝 S5에 있어서 컨트롤러는, 정극측 전원부(531)의 출력을 올린다. 이에 의해 정극 교류 전위(Va)가 올라간다.
스텝 S6에 있어서 컨트롤러는, 부극의 교류 전위(Vb)가 소정값보다도 큰지 여부를 판정한다. 컨트롤러는 판정 결과가 부정이면 스텝 S7로 처리를 이행하고, 판정 결과가 긍정이면 스텝 S8로 처리를 이행한다.
스텝 S7에 있어서 컨트롤러는, 부극의 교류 전위(Vb)가 소정값보다도 작은지 여부를 판정한다. 컨트롤러는 판정 결과가 부정이면 스텝 S9로 처리를 이행하고, 판정 결과가 긍정이면 스텝 S10으로 처리를 이행한다.
스텝 S8에 있어서 컨트롤러는, 부극측 전원부(532)의 출력을 내린다. 이에 의해 부극 교류 전위(Vb)가 내려간다.
스텝 S9에 있어서 컨트롤러는, 부극측 전원부(532)의 출력을 유지한다. 이에 의해 부극 교류 전위(Vb)가 유지된다.
스텝 S10에 있어서 컨트롤러는, 부극측 전원부(532)의 출력을 올린다. 이에 의해 부극 교류 전위(Vb)가 올라간다.
스텝 S11에 있어서 컨트롤러는, 정극 교류 전위(Va) 및 부극 교류 전위(Vb)가 소정값인지 여부를 판정한다. 컨트롤러는 판정 결과가 긍정이면 스텝 S12로 처리를 이행하고, 판정 결과가 부정이면 처리를 빠져나온다.
스텝 S12에 있어서 컨트롤러는, 전술한 수학식 1의 (1-1), (1-2)에 기초하여 저항값을 연산한다.
도 8은 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제어를 컨트롤러가 실행했을 때의 타임챠트이다.
또한 플로우차트와의 대응을 알기 쉽게 스텝 번호를 병기한다.
도 8의 초기는 정극측의 내부 저항값(R1)이 높고, 부극측의 내부 저항값(R2)이 낮은 상태이다[도 8의 (A)]. 이러한 상태에서 컨트롤러가 제어를 개시한다.
시각 t0에서는, 정극 교류 전위(Va)도 부극 교류 전위(Vb)도 제어 레벨에 도달하지 않고 있다[도 8의 (C)]. 이 상태에서는, 컨트롤러는 스텝 S1→S2→S5→S6→S7→S10→S11을 반복한다. 이에 의해 정극측 교류 전류(I1) 및 부극측 교류 전류(I2)가 증대한다[도 8의 (B)].
시각 t1에서 정극 교류 전위(Va)가 제어 레벨에 도달하면[도 8의 (C)], 컨트롤러는 스텝 S1→S2→S4→S6→S7→S10→S11을 반복한다. 이에 의해 정극측 교류 전류(I1)가 유지됨과 함께, 부극측 교류 전류(I2)는 증대한다[도 8의 (B)].
시각 t2에서 부극 교류 전위(Vb)도 제어 레벨에 도달하여 정극 교류 전위(Va)와 동일 레벨이 되면[도 8의 (C)], 컨트롤러는 스텝 S1→S2→S4→S6→S7→S9→S11→S12를 처리한다. 이에 의해 정극측 교류 전류(I1) 및 부극측 교류 전류(I2)가 유지된다. 그리고 수학식 1의 (1-1)에 기초하여, 정극측 내부 저항값(R1) 및 부극측 내부 저항값(R2)이 연산된다. 그리고 정극측 내부 저항값(R1)과 부극측 내부 저항값(R2)을 다 더하여 전체의 내부 저항(R)이 구해진다.
시각 t3 이후는 연료 전지의 습윤 상태가 변화하는 등으로 하여 부극측 내부 저항값(R2)이 상승하고 있다[도 8의 (A)]. 이 경우에는, 컨트롤러는 스텝 S1→S2→S4→S6→S8→S11→S12를 반복한다. 이와 같이 처리함으로써 부극측 내부 저항값(R2)의 상승에 맞추어서 부극측 교류 전류(I2)를 내리므로, 부극 교류 전위는 정극 교류 전위와 동일 레벨로 유지된다. 따라서 이 상태에서도 내부 저항이 연산된다.
시각 t4 이후는 부극측 내부 저항값이 정극측 내부 저항값에 일치하게 된다[도 8의 (A)]. 이 경우에는, 컨트롤러는 스텝 S1→S2→S4→S6→S7→S9→S11→S12를 반복한다. 이와 같이 처리함으로써 정극측 교류 전위와 부극측 교류 전위가 동일 레벨로 유지되고[도 8의 (C)], 내부 저항이 연산된다.
도 9는 제1 실시 형태의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다.
적층 전지(연료 전지)가 출력 중에는, 정극 및 부극의 전위에 차[직류 전위차(Vdc)]가 발생한다. 그리고 본 실시 형태에서는, 교류 조정부(540)의 지령에 따라서 정극측 전원부(531) 및 부극측 전원부(532)로부터 교류 전류를 출력한다.
정극측 전원부(531)로부터 출력된 교류 전류는, 정극측 직류 차단부(511)를 통해서, 적층 전지(연료 전지)의 정극에 출력되고, 중도 단자(213) 및 중도점 직류 차단부(513)를 통해서 정극측 교류 전위차 검출부(521)에 흐른다. 이때 내부 저항 및 공급 전류에 따른 교류 전위차[V1(V1=Va-Vc)]가 발생한다. 이 교류 전위차(V1)이 정극측 교류 전위차 검출부(521)에서 검출된다.
부극측 전원부(532)로부터 출력된 교류 전류는, 부극측 직류 차단부(512)를 통해서, 적층 전지(연료 전지)의 부극에 출력되고, 중도 단자(213) 및 중도점 직류 차단부(513)를 통해서 부극측 교류 전위차 검출부(522)에 흐른다. 이때 내부 저항 및 공급 전류에 따른 교류 전위차[V2(V2=Vb-Vc)]가 발생한다. 이 교류 전위차(V2)가 부극측 교류 전위차 검출부(522)에서 검출된다.
교류 조정부(540)는 적층 전지(연료 전지)의 정극측 교류 전위차(V1)와 부극측 교류 전위차(V2)의 차(V1-V2;Va-Vb와 똑같음)가 항상 작아지도록, 정극측 전원부(531) 및 부극측 전원부(532)를 조절한다.
또한 적층 전지(연료 전지)가 출력 중에는, 도 9에 도시한 바와 같이, 정극 및 부극의 직류 전위에 교류 성분이 중첩되지만, 이 교류 성분은 교류 조정부(540)에서 동일해지도록 조정되고 있으므로, 직류 전위차(Vdc)는 변동하지 않고 일정하다.
그리고 저항 연산부(550)에 있어서, 정극측 교류 전위차 검출부(521)의 출력(V1) 및 부극측 교류 전위차 검출부(522)의 출력(V2)과, 정극측 전원부(531)의 교류 전류(I1) 및 부극측 전원부(532)의 교류 전류(I2)에 옴의 법칙을 적용하여, 연료 전지(1)의 정극측의 내부 저항(R1) 및 부극측의 내부 저항(R2)을 산출한다.
이와 같이 본 실시 형태에 따르면, 정극 단자(211) 및 부극 단자(212)의 교류 전위가 동일해진다. 그 때문에 정극 단자(211) 및 부극 단자(212)에 부하 장치(주행용 모터 등)가 접속되어 있어도, 그 부하 장치에 교류 전류가 누설되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
이에 의해 내부 저항 측정 대상(연료 전지)에 흐르는 교류 전류값과, 전원으로부터 출력하는 교류 전류값이 일치하므로, 측정 대상에 흐르는 교류 전류를 정확하게 검지할 수 있다. 이 교류 전류에 기초하여 적층 전지의 정극측 내부 저항값(R1) 및 부극측 내부 저항값(R2)을 구하므로, 가동 중인 적층 전지의 정극측 내부 저항값(R1) 및 부극측 내부 저항값(R2)을 부하 장치의 상태의 영향을 받지 않고 정확하게 측정할 수 있으며, 나아가서는 적층 전지 전체의 내부 저항값(R)을 정확하게 측정할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 전원부를 사용하므로, 적층 전지(연료 전지)가 정지 중이어도 내부 저항을 측정할 수 있는 것이다.
(제2 실시 형태)
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제2 실시 형태에 따른 작용 효과의 메커니즘을 설명하는 도면이다.
제1 실시 형태에서는, 교류 전위차 검출부(521, 522) 및 전원부(531, 532)를 하나의 경로로 연료 전지(1)에 접속하고 있었지만, 본 실시 형태에서는 각각 별도의 경로로 연료 전지(1)에 접속하도록 했다. 이에 의해 내부 저항의 검출 정밀도가 향상된다. 이하에서는 그 이유를 설명한다.
도 10a에 도시한 바와 같이, 교류 전위차 검출부 및 전원부를 하나의 경로로 접속하면, 연료 전지(1)의 전위(Vx)는, 다음 수학식 2로 나타낸다.
Figure 112013061596296-pct00002
이에 반해, 교류 전위차 검출부(521)에서 검출되는 전압(Vi)은, 다음 수학식 3으로 나타낸다.
Figure 112013061596296-pct00003
이와 같이, 교류 전위차 검출부(521)에서 검출되는 전압(Vi)에는, 원래 검출하고자 하는 전위(Vx)에, 배선 저항(Rw) 및 접속점의 접촉 저항(Rc)과 교류 전류에 따른 오차 전압이 가산된다. 따라서 측정 오차(err)는, 다음 수학식 4로 나타낸다.
Figure 112013061596296-pct00004
소형 전지 등이면 일반적으로 측정 대상 저항(Rx)이 크므로, 접촉 저항(Rc) 및 배선 저항(Rw)을 무시할 수 있어 실용상 문제는 없지만, 대형 전지에서는 일반적으로 [배선 저항(Rw)>측정 대상 저항(Rx)]의 관계가 된다. 이 경우에는 각 적층 셀 군에 대해 4단자법으로 접속할 필요가 있다.
따라서 본 실시 형태에서는, 도 10b에 도시한 바와 같이, 교류 전위차 검출부 및 전원부를 각각 별도의 경로로 접속한다. 이와 같이 구성하면, 교류 전압 검출선(501a)의 접촉 저항(Rc) 및 배선 저항(Rw)은 검출하고자 하는 전압(Vx)을 교류 전위차 검출부(521)의 입력 저항(Ri)으로 분압하도록 작용한다. 일반적으로는 교류 전위차 검출부(521)의 입력 저항(Ri)은 배선 저항(Rw)이나 접촉 저항(Rc)에 비해 매우 크다[Ri≫(Rw+Rc)]. 따라서, 이와 같이 구성함으로써, 측정 오차(err)는 다음 수학식 5로 나타내며, 무시할 수 있을 만큼 작아져, Vi=Vx로 간주할 수 있다.
Figure 112013061596296-pct00005
도 11은 제2 실시 형태의 구체적인 구성을 도시하는 도면이다.
연료 전지(1)를 구성하는 발전 셀(10)의 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)(12)의 일부를 연장하여 설치하여 접속 부위를 설치한다.
도 12는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제2 실시 형태를 도시하는 회로도이다.
정극측 교류 전위차 검출부(521)는 콘덴서(511a)를 통해서 연료 전지(1)의 정극측의 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다. 정극측 전원부(531)는 콘덴서(511)를 통해서, 정극측 교류 전위차 검출부(521)의 경로(501a)와는 다른 경로(501)로, 정극측 교류 전위차 검출부(521)가 접속하는 것과 동일한 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다.
부극측 교류 전위차 검출부(522)는 콘덴서(512a)를 통해서 연료 전지(1)의 부극측의 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다. 부극측 전원부(532)는 콘덴서(512)를 통해서, 부극측 교류 전위차 검출부(522)의 경로(502a)와는 다른 경로(502)로, 부극측 교류 전위차 검출부(522)가 접속하는 것과 동일한 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다.
접지선(503)은 콘덴서(513)를 통해서 연료 전지(1)의 중도점의 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다. 또한 정극측 교류 전위차 검출부(521) 및 부극측 교류 전위차 검출부(522)는 콘덴서(513a)를 통해서, 접지선(503)과는 다른 경로(503a)로, 접지선(503)이 접속하는 것과 동일한 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다.
또한 본 실시 형태에서는, 교류 조정부(540)의 지령 신호가 정극측 전원부(531) 및 부극측 전원부(532)에 출력 신호와 비례 관계에 있는 것에 착안하여, 이 지령 신호에 기초하여 교류 전류값(I1, I2)을 얻도록 하고 있다.
본 실시 형태에 따르면, 배선 저항이나 접촉 저항의 크기나, 혹은 온도나, 단자 표면 산화 등에 의한 저항 변동의 영향을 대폭 저감할 수 있다. 그 때문에, 적층 전지측과 신호 배선과의 설계 자유도가 높아, 저렴하게 각 적층 셀 군의 내부 저항을 정확하게 검출할 수 있다.
또한 교류 전류값(I1, I2)을 실측할 필요가 없기 때문에, 회로를 간소화할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 13은 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제3 실시 형태를 도시하는 회로도이다.
본 실시 형태에서는, 교류 전원부(570)가 콘덴서(513)를 통해서 연료 전지(1)의 중도점의 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다. 또한 정극측 교류 전위차 검출부(521)는 콘덴서(513a)를 통해서, 교류 전원부(570)의 경로(503)와는 다른 경로(503a)로, 교류 전원부(570)가 접속하는 것과 동일한 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다.
정극측 교류 전류 검출부(531a)는, 가변 저항(Ra), 가변 콘덴서(Ca) 및 콘덴서(511)를 통해서, 정극측 교류 전위차 검출부(521)의 경로(501a)와는 다른 경로(501)로, 정극측 교류 전위차 검출부(521)가 접속하는 것과 동일한 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다.
부극측 교류 전류 검출부(532a)는 고정 저항(Rf) 및 콘덴서(512)를 통해서, 콘덴서(512a)의 경로(502a)와는 다른 경로(502)로, 콘덴서(512a)가 접속하는 것과 동일한 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다. 또한 교류 전류 검출부(531a, 532a)로서는, OP 증폭기에 의한 전류 전압 변환 회로나 커런트 트랜스 방식(CT)의 교류 전류 센서 등이 사용할 수 있다.
교류 조정부(540a)는 일단부가 콘덴서(511a) 및 정극측 교류 전위차 검출부(521) 사이에 접속된다. 또한 타단부가 콘덴서(512a)에 접속된다. 이에 의해 교류 조정부(540a)는 연료 전지(1)의 정극 교류 전위(Va) 및 부극 교류 전위(Vb)를 입력할 수 있다. 그리고 교류 조정부(540a)는 가변 저항(Ra) 및 가변 콘덴서(Ca)를 조정한다.
도 14는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제3 실시 형태에 있어서의 컨트롤러가 실행하는 제어 플로우차트이다.
스텝 S1에 있어서 컨트롤러는, 초기값 설정이 끝나 있는지 여부를 판정한다. 컨트롤러는 판정 결과가 부정(초기값 설정이 끝나 있지 않음)이면 스텝 S2로 처리를 이행하고, 판정 결과가 긍정(초기값 설정이 끝나 있음)이면 스텝 S4로 처리를 이행한다.
스텝 S2에 있어서 컨트롤러는, 가변 저항(Ra)의 조정량(N) 및 가변 콘덴서(Ca)의 조정량(M)을 설정한다. 여기에서는 일례로서 각각 1을 설정하고 있다.
스텝 S3에 있어서 컨트롤러는, 정극 교류 전위(Va)로부터 부극 교류 전위(Vb)를 감산하여 비교 전위차(Vp)를 산출한다.
스텝 S4에 있어서 컨트롤러는, 가변 저항(Ra)을 조정할 것인지 여부를 판정한다. 컨트롤러는 판정 결과가 긍정이면 스텝 S5로 처리를 이행하고, 판정 결과가 부정이면 스텝 S11로 처리를 이행한다.
스텝 S5에 있어서 컨트롤러는, 가변 저항의 저항값(Ra)에 조정량(N)을 가산하여 가변 저항값(Ra)을 갱신한다.
스텝 S6에 있어서 컨트롤러는, 정극 교류 전위(Va)로부터 부극 교류 전위(Vb)를 감산하여 전위차(Vn)를 산출한다.
스텝 S7에 있어서 컨트롤러는, 전위차(Vn)가 비교 전위차(Vp)보다도 작아졌는지 여부를 판정한다. 컨트롤러는 판정 결과가 부정이면 스텝 S8로 처리를 이행하고, 판정 결과가 긍정이면 스텝 S9로 처리를 이행한다.
스텝 S8에 있어서 컨트롤러는, 조정량(N)의 극성을 반전하고, 일단 처리를 빠져나온다.
스텝 S9에 있어서 컨트롤러는, 전위차(Vn)가 최소가 되었는지 여부를 판정한다. 컨트롤러는 판정 결과가 긍정이면 스텝 S10으로 처리를 이행하고, 판정 결과가 부정이면, 일단 처리를 빠져나온다.
스텝 S10에 있어서 컨트롤러는, 그 시점의 전위차(Vn)로 비교 전위차(Vp)를 갱신한다.
스텝 S11에 있어서 컨트롤러는, 가변 콘덴서의 용량(Ca)에 조정량(M)을 가산하여 가변 콘덴서 용량(Ca)을 갱신한다.
스텝 S12에 있어서 컨트롤러는, 정극 교류 전위(Va)로부터 부극 교류 전위(Vb)를 감산하여 전위차(Vn)를 산출한다.
스텝 S13에 있어서 컨트롤러는, 전위차(Vn)가 비교 전위차(Vp)보다도 작아졌는지 여부를 판정한다. 컨트롤러는 판정 결과가 부정이면 스텝 S14로 처리를 이행하고, 판정 결과가 긍정이면 스텝 S15로 처리를 이행한다.
스텝 S14에 있어서 컨트롤러는, 조정량(M)의 극성을 반전하고, 일단 처리를 빠져나온다.
스텝 S15에 있어서 컨트롤러는, 전위차(Vn)가 최소가 되었는지 여부를 판정한다. 컨트롤러는 판정 결과가 긍정이면 스텝 S16으로 처리를 이행하고, 판정 결과가 부정이면, 일단 처리를 빠져나온다.
스텝 S16에 있어서 컨트롤러는, 그 시점의 전위차(Vn)로 비교 전위차(Vp)를 갱신한다.
스텝 S17에 있어서 컨트롤러는, 전술한 수학식 1의 (1-1)(1-2)에 기초하여 저항값을 연산한다.
이상의 플로우차트가 실행되면 이하와 같이 동작한다.
처음에는 초기값을 설정한다(S1→S2→S3).
다음 사이클에서는, 우선 가변 저항(Ra)을 조정한다. 가변 저항값(Ra)을 조정해서(S4), 전위차(Vn)를 산출하고(S5), 전위차가 작아지지 않으면 조정량(N)의 극성을 반전하고(S8), 전위차가 작아지면 최소값인지 여부를 판정한다(S9). 최소값으로 될 때까지 마찬가지의 처리(S1→S4→S5→S6→S7→S8 또는 S9)를 반복함으로써, 가변 저항값(Ra)이 최소값으로 조정된다. 그리고 가변 저항값(Ra)이 최소값으로 조정되면, 그 시점의 전위차(Vn)로 비교 전위차(Vp)를 갱신한다(S10).
다음 사이클에서는, 가변 콘덴서 용량(Ca)을 조정한다. 가변 콘덴서 용량(Ca)을 조정해서(S11), 전위차(Vn)를 산출하고(S12), 전위차가 작아지지 않으면 조정량(M)의 극성을 반전하고(S14), 전위차가 작아지면 최소값인지 여부를 판정한다(S15). 최소값이 될 때까지 마찬가지의 처리(S1→S4→S11→S12→S13→S14 또는 S15)를 반복함으로써, 가변 콘덴서 용량(Ca)이 최소값으로 조정된다. 그리고 가변 콘덴서 용량(Ca)이 최소값으로 조정되면, 그 시점의 전위차(Vn)로 비교 전위차(Vp)를 갱신한다(S16).
그리고 전술한 수학식 1의 (1-1)(1-2)에 기초하여 저항값을 연산한다(S17).
본 실시 형태와 같이 하면, 각 적층 셀 군 양단의 교류 전압 진폭이 필연적으로 동일해진다. 그 때문에, 제1 실시 형태나 제2 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 즉, 내부 저항 측정 대상(연료 전지)에 흐르는 교류 전류값과, 전원으로부터 출력하는 교류 전류값이 일치하므로, 측정 대상에 흐르는 교류 전류를 정확하게 검지할 수 있다. 그리고 이 교류 전류에 기초하여 적층 전지의 내부 저항을 구하므로, 가동 중인 적층 전지의 내부 저항을 부하 장치의 상태의 영향을 받지 않고 정확하게 측정할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 따르면, 각 적층 셀 군 양단의 교류 전압 진폭이 필연적으로 동일해지므로, 교류 전위차 검출부는 정극측 및 부극측 중 어느 한쪽에 설치하면 된다. 또한 본 실시 형태에서는, 정극측에 교류 전위차 검출부(521)를 설치했다. 따라서, 회로를 간소하게 할 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 15는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제4 실시 형태를 도시하는 회로도이다.
본 실시 형태에서는, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 교류 전원부(570)가, 콘덴서(513)를 통해서 연료 전지(1)의 중도점의 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다. 또한 정극측 교류 전위차 검출부(521) 및 부극측 교류 전위차 검출부(522)는 콘덴서(513a)를 통해서, 교류 전원부(570)의 경로(503)와는 다른 경로(503a)로, 교류 전원부(570)가 접속하는 것과 동일한 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다.
정극측 극성 반전 증폭기(540b)는, 콘덴서(511)를 통해서, 정극측 교류 전위차 검출부(521)의 경로(501a)와는 다른 경로(501)로, 정극측 교류 전위차 검출부(521)가 접속하는 것과 동일한 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다.
부극측 극성 반전 증폭기(540c)는, 콘덴서(512)를 통해서, 부극측 교류 전위차 검출부(522)의 경로(502a)와는 다른 경로(502)로, 부극측 교류 전위차 검출부(522)가 접속하는 것과 동일한 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한다. 또한 극성 반전 증폭기(540b, 540c)로서는, OP 증폭기에 의한 반전 증폭 회로, 부트스트랩 회로, 액티브 노이즈 캔슬 회로 등을 응용할 수 있다.
이와 같이 구성하면, 적층 전지 출력단에서 검출되는 교류 전압의 극성이 반전되어 각각의 적층 전지 출력 단자로 되돌아가므로, 적층 전지 출력단의 교류 전압 진폭이 강제적으로 상쇄(제로화)된다. 이에 의해, 적층 전지 양단의 교류 전압 진폭은 모두 0이 되어 등전위가 된다.
또한 각각의 적층 셀 군에 흐르는 교류 전류는, 교류 전류 검출부(531a, 532a)로 검출되고, 적층 셀 군 양단의 교류 전압은 교류 전압 검출선에 접속한 교류 전위차 검출부(521, 522)에서 검출된다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면, 교류 조정부(540)에 의한 전압 비교 기능이 불필요하므로, 회로를 간소화할 수 있다.
(제5 실시 형태)
도 16은 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제5 실시 형태를 도시하는 도면이다.
상기 각 실시 형태에서는, 하나의 중도점에 접속했다. 이에 반해, 본 실시 형태에서는, 중도점을 순차 전환한다. 즉 접속 전환기(580)로 중도점을 순차 전환하도록 했다.
이와 같이 하면, 현재의 측정값과 하나 전의 측정값을 비교함으로써, 현재 접속되어 있는 셀의 저항을 산출할 수 있다. 따라서, 각 셀마다 내부 저항을 측정할 수 있다. 이에 의해 적층 방향의 내부 저항 분포나 국소적인 셀의 열화 등을 모니터할 수 있다.
(제6 실시 형태)
도 17은 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제6 실시 형태를 도시하는 도면이다.
상기 각 실시 형태에서는, 교류 전위차 검출부 및 전원부(또는 교류 전류 검출부)를 공통의 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속했다. 이에 반해, 본 실시 형태에서는, 적어도 하나 이격한 다른 바이폴라 플레이트에 접속한다. 구체적인 회로도를 도 18에 도시한다.
정극측 전원부(531)는 콘덴서(511)를 통해서, 연료 전지(1)의 정극측의 바이폴라 플레이트(501)에 접속한다. 정극측 교류 전위차 검출부(521)는 콘덴서(511a)를 통해서, 바이폴라 플레이트(501)와는 다른 바이폴라 플레이트(501a)에 접속한다. 또한 정극측 교류 전위차 검출부(521)는, 콘덴서(5131a)를 통해서, 접지선이 접속하는 바이폴라 플레이트(503)와는 다른 바이폴라 플레이트(5031a)에 접속한다.
부극측 전원부(532)는 콘덴서(512)를 통해서, 연료 전지(1)의 부극측의 바이폴라 플레이트(502)에 접속한다. 부극측 교류 전위차 검출부(522)는, 콘덴서(512a)를 통해서 바이폴라 플레이트(502)와는 다른 바이폴라 플레이트(502a)에 접속한다. 또한 부극측 교류 전위차 검출부(522)는, 콘덴서(5132a)를 통해서, 접지선이 접속하는 바이폴라 플레이트(503)와는 다른 바이폴라 플레이트(5032a)에 접속한다.
본 실시 형태에 의해서도, 제2 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과가 얻어진다. 접속 단자의 점유 스페이스를 좁게 할 수 있으므로 소형화할 수 있다. 또한 본 실시 형태의 경우에는, 바이폴라 플레이트(501)와 바이폴라 플레이트(501a) 사이의 셀 저항, 바이폴라 플레이트(502)와 바이폴라 플레이트(502a) 사이의 셀 저항, 바이폴라 플레이트(503)와 바이폴라 플레이트(5031a) 사이의 셀 저항, 바이폴라 플레이트(503)와 바이폴라 플레이트(5032a) 사이의 셀 저항은, 모두 교류 전압 검출의 범위 외로 되어 검출할 수 없다. 그러나, 대형 적층 전지 등과 같이 적층 매수가 많은 경우나, 셀간의 저항(변동) 편차가 일치되어 있는 경우에는, 검출 범위의 셀 매수로부터 1 셀당 평균 셀 저항을 구해서 보정할 수 있으므로 문제 없다.
(제7 실시 형태)
도 19는 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제7 실시 형태를 도시하는 회로도이다.
본 실시 형태를 회로도로 나타내면, 제3 실시 형태(도 13)와 마찬가지이다. 단, 제3 실시 형태에서는, 교류 전위차 검출부 및 전원부(또는 교류 전류 검출부)를 공통의 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속하도록 했지만, 본 실시 형태에서는, 적어도 하나 이격한 다른 바이폴라 플레이트에 접속한다. 또한 본 실시 형태에서는, 교류 전위차 검출부는 정극측에만 설치하고, 이 정극측 교류 전위차 검출부를 도 17의 바이폴라 플레이트(5031a)에 접속한다. 도 17의 바이폴라 플레이트(5032a)에 접속하는 교류 전위차 검출부는 불필요하다.
이와 같이 하면, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 각 적층 셀 군 양단의 교류 전압 진폭이 필연적으로 동일해진다. 그 때문에, 내부 저항 측정 대상(연료 전지)에 흐르는 교류 전류값과, 전원으로부터 출력하는 교류 전류값이 일치하므로, 측정 대상에 흐르는 교류 전류를 정확하게 검지할 수 있다. 그리고 이 교류 전류에 기초하여 적층 전지의 내부 저항을 구하므로, 가동 중인 적층 전지의 내부 저항을 부하 장치의 상태의 영향을 받지 않고 정확하게 측정할 수 있다. 또한 접속 단자의 점유 스페이스를 좁게 할 수 있으므로 소형화할 수 있다.
(제8 실시 형태)
도 20은 본 발명에 따른 적층 전지의 내부 저항 측정 장치의 제8 실시 형태를 도시하는 회로도이다.
본 실시 형태에서는, 기본적으로는 제4 실시 형태(도 15)와 마찬가지이다. 단, 제4 실시 형태(도 15)에서는, 교류 전위차 검출부 및 전원부(또는 교류 전류 검출부)를 공통의 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)에 접속한 데 반해, 본 실시 형태에서는, 적어도 하나 이격한 다른 바이폴라 플레이트에 접속한다. 구체적인 회로도를 도 20에 도시한다.
정극측 극성 반전 증폭기(540b)는 콘덴서(511)를 통해서, 연료 전지(1)의 정극측의 바이폴라 플레이트(501)에 접속한다. 정극측 교류 전위차 검출부(521)는, 콘덴서(511a)를 통해서, 바이폴라 플레이트(501)와는 다른 바이폴라 플레이트(501a)에 접속한다. 또한 정극측 교류 전위차 검출부(521)는, 콘덴서(5131a)를 통해서, 접지선이 접속하는 바이폴라 플레이트(503)와는 다른 바이폴라 플레이트(5031a)에 접속한다.
부극측 극성 반전 증폭기(540c)는, 콘덴서(512)를 통해서, 연료 전지(1)의 부극측의 바이폴라 플레이트(502)에 접속한다. 부극측 교류 전위차 검출부(522)는, 콘덴서(512a)를 통해서 바이폴라 플레이트(502)와는 다른 바이폴라 플레이트(502a)에 접속한다. 또한 부극측 교류 전위차 검출부(522)는 콘덴서(5132a)를 통해서, 접지선이 접속하는 바이폴라 플레이트(503)와는 다른 바이폴라 플레이트(5032a)에 접속한다.
이와 같이 하면, 제4 실시 형태와 마찬가지로, 적층 전지 출력단에서 검출되는 교류 전압의 극성이 반전되어 각각의 적층 전지 출력 단자로 되돌아가므로, 적층 전지 출력단의 교류 전압 진폭이 강제적으로 상쇄(제로화)된다. 이에 의해, 적층 전지 양단의 교류 전압 진폭은 모두 0이 되어 등전위가 된다. 또한 각각의 적층 셀 군에 흐르는 교류 전류는, 교류 전류 검출부(531a, 532a)에서 검출되고, 적층 셀 군 양단의 교류 전압은 교류 전압 검출선에 접속한 교류 전위차 검출부(521, 522)에서 검출된다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 교류 조정부(540)에 의한 전압 비교 기능이 불필요하므로, 회로를 간소화할 수 있다. 또한 접속 단자의 점유 스페이스를 좁게 할 수 있으므로 소형화할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.
예를 들어, 도 21a와 같이, 적층 전지(1)에 또한 저항(2)을 직렬 접속한 것을 내부 저항 측정 대상으로 해도 된다. 이러한 경우이면, 도 21a의 저항(2)의 단부를 상기 실시 형태의 정극이라고 파악하고, 도 21a의 적층 전지(1)의 정극을 상기 실시 형태의 중도점이라고 파악하고, 도 21a의 적층 전지(1)의 부극을 상기 실시 형태의 부극이라고 파악한다. 이와 같이 하면, 도 21a의 적층 전지 전체의 내부 저항값이 R2로서 구해진다. 이와 같이 해도, 적층 전지 전체의 내부 저항값을 정확하게 측정할 수 있다.
또한 도 21b와 같이, 적층 전지(1-1)에 또한 적층 전지(1-2)를 직렬 접속한 것을 내부 저항 측정 대상으로 해도 된다. 이러한 경우이면, 적층 전지(1-1)의 정극을 상기 실시 형태의 정극이라고 파악하고, 적층 전지(1-1)와 적층 전지(1-2)의 중도점을 상기 실시 형태의 중도점이라고 파악하고, 적층 전지(1-2)의 부극을 상기 실시 형태의 부극이라고 파악한다. 이와 같이 하면, 적층 전지(1-1)의 내부 저항값이 R1로서 구해지고, 적층 전지(1-2)의 내부 저항값이 R2로서 구해진다. 이와 같이 해도, 적층 전지(1-1) 및 적층 전지(1-2) 각각의 내부 저항값을 정확하게 측정할 수 있다.
또한 상기 설명에 있어서는, 적층 전지의 일례로서 연료 전지를 들었지만, 리튬 이온 전지 등의 전지여도 된다. 즉 발전 요소가 복수 적층되는 전지이면 적용할 수 있다. 그러한 전지여도 내부 저항을 측정할 수 있으면 효율적인 운전을 할 수 있어 바람직하다.
또한 도 17과 같은 구성에 있어서, 제5 실시 형태와 같이 중도점을 순차 전환하도록 해도 된다. 이와 같이 해도 제5 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한 상기 실시 형태는, 적절히 조합 가능하다.
본원은, 2010년 12월 10일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2010-275638에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 편입된다.

Claims (16)

  1. 복수의 발전 요소가 적층되는 적층 전지로 이루어지는 내부 저항 측정 대상에 접속되고, 내부 저항 측정 대상에 교류 전류를 출력하는 교류 전원부와,
    상기 내부 저항 측정 대상의 정극에 접속되는 정측 부위와,
    상기 내부 저항 측정 대상의 부극에 접속되는 부측 부위와,
    상기 내부 저항 측정 대상의 중도에 접속되는 중도 부분과,
    상기 내부 저항 측정 대상의 정극 및 부극에 출력되는 교류 전류를 조정하는 교류 조정부와,
    상기 조정된 교류 전류와 상기 정측 부위와 상기 중도 부분의 전위차인 정극측 교류 전위차 및 상기 부측 부위와 상기 중도 부분의 전위차인 부극측 교류 전위차에 기초하여 상기 적층 전지의 저항을 연산하는 저항 연산부
    를 포함하는, 적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  2. 복수의 발전 요소가 적층되는 적층 전지로 이루어지는 내부 저항 측정 대상에 접속되고, 내부 저항 측정 대상에 교류 전류를 출력하는 교류 전원부와,
    상기 내부 저항 측정 대상의 정극측의 부하 장치에 접속되는 부분의 전위로부터 중도 부분의 전위를 빼고 구한 전위차인 정극측 교류 전위차와, 상기 내부 저항 측정 대상의 부극측의 부하 장치에 접속되는 부분의 전위로부터 상기 중도 부분의 전위를 빼고 구한 전위차인 부극측 교류 전위차가 일치하도록 교류 전류를 조정하는 교류 조정부와,
    상기 조정된 교류 전류와 정극측 교류 전위차 및 부극측 교류 전위차에 기초하여 상기 적층 전지의 저항을 연산하는 저항 연산부
    를 포함하는, 적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  3. 복수의 발전 요소가 적층되는 적층 전지를 적어도 포함하는 내부 저항 측정 대상에 접속되고, 내부 저항 측정 대상에 교류 전류를 출력하는 교류 전원부와,
    상기 내부 저항 측정 대상의 정극측의 부하 장치에 접속되는 부분의 전위로부터 중도 부분의 전위를 빼고 구한 전위차인 정극측 교류 전위차와, 상기 내부 저항 측정 대상의 부극측의 부하 장치에 접속되는 부분의 전위로부터 상기 중도 부분의 전위를 빼고 구한 전위차인 부극측 교류 전위차가 일치하도록 교류 전류를 조정하는 교류 조정부와,
    상기 조정된 교류 전류와 정극측 교류 전위차 및 부극측 교류 전위차에 기초하여 상기 적층 전지의 저항을 연산하는 저항 연산부
    를 포함하는, 적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 저항 측정 대상은, 상기 적층 전지로서,
    상기 교류 조정부는, 상기 적층 전지의 정극측의 부하 장치에 접속되는 부분의 전위로부터 중도 부분의 전위를 빼고 구한 전위차인 정극측 교류 전위차와, 상기 적층 전지의 부극측의 부하 장치에 접속되는 부분의 전위로부터 상기 중도 부분의 전위를 빼고 구한 전위차인 부극측 교류 전위차가 일치하도록 교류 전류를 조정하는,
    적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교류 전원부는, 상기 내부 저항 측정 대상의 정극측 접속 부분에 직류 차단부를 통해서 접속되어 내부 저항 측정 대상에 교류 전류를 출력하는 정극측 전원부와, 상기 내부 저항 측정 대상의 부극측 접속 부분에 직류 차단부를 통해서 접속되어 내부 저항 측정 대상에 교류 전류를 출력하는 부극측 전원부를 포함하고,
    상기 교류 조정부는, 상기 정극측 교류 전위차와 상기 부극측 교류 전위차가 일치하도록, 상기 정극측 전원부 및 상기 부극측 전원부를 조정하는,
    적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정극측 접속 부분에는, 상기 정극측 전원부가 접속되는 경로와는 다른 경로로 상기 정극측 교류 전위차를 검출하는 정극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 부극측 접속 부분에는, 상기 부극측 전원부가 접속되는 경로와는 다른 경로로 상기 부극측 교류 전위차를 검출하는 부극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 중도 부분에는, 접지선이 직류 차단부를 통해서 접속됨과 함께, 그 접속 경로와는 다른 경로로 상기 정극측 교류 전위차 검출기 및 상기 부극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되는,
    적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 정극측 접속 부분으로부터 적어도 하나의 발전 요소를 이격한 부분에는, 상기 정극측 교류 전위차를 검출하는 정극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 부극측 접속 부분으로부터 적어도 하나의 발전 요소를 이격한 부분에는, 상기 부극측 교류 전위차를 검출하는 부극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 중도 부분에는, 접지선이 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 중도 부분으로부터 적어도 하나의 발전 요소를 이격한 정극측의 부분에는, 상기 정극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 중도 부분으로부터 적어도 하나의 발전 요소를 이격한 부극측의 부분에는, 상기 부극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되는,
    적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 저항 측정 대상의 정극측 접속 부분 및 부극측 접속 부분의 한쪽에 직류 차단부를 통해서 접속되는 가변 저항 및 가변 콘덴서와,
    상기 내부 저항 측정 대상의 정극측 접속 부분 및 부극측 접속 부분의 다른 쪽에 직류 차단부를 통해서 접속되는 고정 저항과,
    상기 정극측 접속 부분 또는 상기 부극측 접속 부분 중 어느 한쪽과 상기 중도 부분에 직류 차단부를 통해서 접속되고, 상기 정극측 교류 전위차 또는 상기 부극측 교류 전위차를 검출하는 교류 전위차 검출기
    를 포함하고,
    상기 교류 전원부는, 상기 중도 부분에 직류 차단부를 통해서 접속되어 중도 부분에 교류 전류를 출력하고,
    상기 교류 조정부는, 상기 정극측 교류 전위와 상기 부극측 교류 전위가 일치하도록, 상기 가변 저항 및 가변 콘덴서를 조정하는,
    적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정극측 접속 부분에는, 상기 가변 저항 및 상기 고정 저항의 한쪽이 접속되는 경로와는 다른 경로가, 상기 정극측 교류 전위를 상기 교류 조정부에 출력하도록 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 부극측 접속 부분에는, 상기 가변 저항 및 상기 고정 저항의 다른 쪽이 접속되는 경로와는 다른 경로가, 상기 부극측 교류 전위를 상기 교류 조정부에 출력하도록 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 중도 부분에는, 상기 교류 전원부가 접속되는 경로와는 다른 경로로 상기 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되는,
    적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 정극측 접속 부분으로부터 적어도 하나의 발전 요소를 이격한 부분에는, 상기 정극측 교류 전위를 상기 교류 조정부에 출력하는 경로가 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 부극측 접속 부분으로부터 적어도 하나의 발전 요소를 이격한 부분에는, 상기 부극측 교류 전위를 상기 교류 조정부에 출력하는 경로가 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 중도 부분으로부터 적어도 하나의 발전 요소를 이격한 부분에는, 상기 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되는,
    적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교류 전원부는, 상기 중도 부분에 직류 차단부를 통해서 접속되어 중도 부분에 교류 전류를 출력하고,
    상기 교류 조정부는, 상기 내부 저항 측정 대상의 정극측 접속 부분에 직류 차단부를 통해서 접속되어 내부 저항 측정 대상의 정극측 접속 부분의 전위를 제로로 하는 정극측 조정부와, 상기 내부 저항 측정 대상의 부극측 접속 부분에 직류 차단부를 통해서 접속되어 내부 저항 측정 대상의 부극측 접속 부분의 전위를 제로로 하는 부극측 조정부를 포함하는,
    적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 정극측 접속 부분에는, 상기 정극측 조정부가 접속되는 경로와는 다른 경로로 상기 정극측 교류 전위차를 검출하는 정극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 부극측 접속 부분에는, 상기 부극측 조정부가 접속되는 경로와는 다른 경로로 상기 부극측 교류 전위차를 검출하는 부극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 중도 부분에는, 상기 교류 전원부가 접속되는 경로와는 다른 경로로 상기 정극측 교류 전위차 검출기 및 상기 부극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되는,
    적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 정극측 접속 부분으로부터 적어도 하나의 발전 요소를 이격한 부분에는, 상기 정극측 교류 전위차를 검출하는 정극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 부극측 접속 부분으로부터 적어도 하나의 발전 요소를 이격한 부분에는, 상기 부극측 교류 전위차를 검출하는 부극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 중도 부분으로부터 적어도 하나의 발전 요소를 이격한 정극측의 부분에는, 상기 정극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되고,
    상기 중도 부분으로부터 적어도 하나의 발전 요소를 이격한 부극측의 부분에는, 상기 부극측 교류 전위차 검출기가 직류 차단부를 통해서 접속되는,
    적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중도 부분을 순차 전환하는 접속 전환기를 더 포함하는,
    적층 전지의 내부 저항 측정 장치.
  15. 복수의 발전 요소가 적층되는 적층 전지로 이루어지는 내부 저항 측정 대상에 교류 전류를 출력하는 교류 출력 공정과,
    상기 내부 저항 측정 대상의 정극측의 부하 장치에 접속되는 부분의 전위로부터 중도 부분의 전위를 빼고 구한 전위차인 정극측 교류 전위차와, 상기 내부 저항 측정 대상의 부극측의 부하 장치에 접속되는 부분의 전위로부터 상기 중도 부분의 전위를 빼고 구한 전위차인 부극측 교류 전위차가 일치하도록 교류 전류를 조정하는 교류 조정 공정과,
    상기 조정된 교류 전류와 정극측 교류 전위차 및 부극측 교류 전위차에 기초하여 상기 적층 전지의 저항을 연산하는 저항 연산 공정
    을 포함하는, 적층 전지의 내부 저항 측정 방법.
  16. 복수의 발전 요소가 적층되는 적층 전지를 적어도 포함하는 내부 저항 측정 대상에 교류 전류를 출력해서 적층 전지의 내부 저항을 측정하는 방법에 있어서,
    상기 내부 저항 측정 대상의 정극측과 부극측의 중도 부분에 정극 및 부극에 공통인 교류 전위를 부여하는 중도 전극을 설치하고,
    상기 내부 저항 측정 대상의 정극측과 부극측에 교류 전류를 공급하고,
    상기 내부 저항 측정 대상의 정극의 전위로부터 중도 전극의 전위를 빼고 구한 전위차인 정극측 교류 전위차와, 상기 내부 저항 측정 대상의 부극의 전위로부터 상기 중도 전극의 전위를 빼고 구한 전위차인 부극측 교류 전위차가 일치하도록 교류 전류를 조정하고,
    상기 조정된 교류 전류와 정극측 교류 전위차 및 부극측 교류 전위차에 기초하여 상기 적층 전지의 저항을 연산하는
    적층 전지의 내부 저항 측정 방법.
KR1020137017917A 2010-12-10 2011-11-09 적층 전지의 내부 저항 측정 장치 및 내부 저항 측정 방법 KR101481359B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2010-275638 2010-12-10
JP2010275638 2010-12-10
PCT/JP2011/075792 WO2012077450A1 (ja) 2010-12-10 2011-11-09 積層電池の内部抵抗測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130102106A KR20130102106A (ko) 2013-09-16
KR101481359B1 true KR101481359B1 (ko) 2015-01-09

Family

ID=46206951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137017917A KR101481359B1 (ko) 2010-12-10 2011-11-09 적층 전지의 내부 저항 측정 장치 및 내부 저항 측정 방법

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9366731B2 (ko)
EP (1) EP2650689B1 (ko)
JP (1) JP5708658B2 (ko)
KR (1) KR101481359B1 (ko)
CN (2) CN103261898B (ko)
BR (1) BR112013014482B1 (ko)
MX (1) MX2013006438A (ko)
MY (1) MY173025A (ko)
RU (1) RU2536780C1 (ko)
WO (1) WO2012077450A1 (ko)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2908149B1 (en) * 2012-10-09 2017-04-26 Nissan Motor Co., Ltd. Device for measuring impedance of laminated battery
EP2975418B1 (en) 2013-03-12 2016-12-21 Nissan Motor Co., Ltd. Impedance measuring device and control method for impedance measuring device
EP3040728B1 (en) 2013-08-29 2020-05-27 Nissan Motor Co., Ltd Stacked battery impedance measurement device and measurement method
JP2015154593A (ja) * 2014-02-14 2015-08-24 ソニー株式会社 充放電制御装置、電池パック、電子機器、電動車両および充放電制御方法
CA2939987C (en) * 2014-02-19 2017-11-21 Nissan Motor Co., Ltd. Impedance measuring device and control method for impedance measuring device
US9791518B2 (en) 2014-02-19 2017-10-17 Nissan Motor Co., Ltd. Impedance measuring device and control method for impedance measuring device
US20170089984A1 (en) * 2014-03-26 2017-03-30 Nissan Motor Co., Ltd. Diagnosis device and diagnosis method
EP3125344B1 (en) * 2014-03-28 2018-10-17 Nissan Motor Co., Ltd Laminated battery, separator and connection method of internal resistance measuring device
JP6318883B2 (ja) * 2014-06-09 2018-05-09 日産自動車株式会社 インピーダンス測定装置
JP6458375B2 (ja) * 2014-07-03 2019-01-30 日産自動車株式会社 インピーダンス測定装置
JP6413402B2 (ja) * 2014-07-03 2018-10-31 日産自動車株式会社 インピーダンス測定装置
WO2016006114A1 (ja) * 2014-07-11 2016-01-14 日産自動車株式会社 燃料電池のインピーダンス測定装置および燃料電池のインピーダンス測定方法
CN106716151B (zh) * 2014-07-11 2019-06-21 日产自动车株式会社 燃料电池的阻抗测定装置以及燃料电池的阻抗测定方法
US20160020618A1 (en) * 2014-07-21 2016-01-21 Ford Global Technologies, Llc Fast Charge Algorithms for Lithium-Ion Batteries
JP6446920B2 (ja) * 2014-08-29 2019-01-09 日産自動車株式会社 積層電池のインピーダンス測定装置
WO2016092618A1 (ja) * 2014-12-08 2016-06-16 日産自動車株式会社 インピーダンス測定装置及びインピーダンス測定方法
KR101859419B1 (ko) 2014-12-26 2018-05-23 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 장치와 그의 구동방법
WO2016125231A1 (ja) * 2015-02-02 2016-08-11 日産自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法
WO2016185609A1 (ja) 2015-05-21 2016-11-24 日産自動車株式会社 電力調整システム及びその制御方法
JP6485746B2 (ja) * 2015-06-16 2019-03-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池システムおよびその運転方法
CN109142872A (zh) * 2017-06-16 2019-01-04 日本贵弥功株式会社 蓄电元件的电阻的测定方法以及测定装置
CN108631394B (zh) * 2018-04-28 2024-03-29 沈阳劲达科技有限公司 内阻检测传感器
JP7274589B2 (ja) 2019-09-13 2023-05-16 日産自動車株式会社 全固体リチウムイオン二次電池システム、および全固体リチウムイオン二次電池用充電装置
CN113109727B (zh) * 2021-03-29 2022-08-23 蜂巢能源科技有限公司 叠片式锂电池电芯内阻一致性分析方法及分析系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09297165A (ja) * 1996-03-04 1997-11-18 Hioki Ee Corp バッテリテスタ
JPH1066275A (ja) * 1996-08-12 1998-03-06 Sony Corp 充電方法、充電装置及び充電制御回路
JP2000299137A (ja) 1998-08-10 2000-10-24 Toyota Motor Corp 二次電池の状態判定方法及び状態判定装置、並びに二次電池の再生方法
JP2008547008A (ja) 2005-06-23 2008-12-25 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 自動車アキュムレータ用のバッテリー状態検出方法および装置

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3753094A (en) * 1969-07-01 1973-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ohmmeter for measuring the internal resistance of a battery and directly reading the measured resistance value
US5047722A (en) * 1989-04-17 1991-09-10 Ssmc Inc. Apparatus for measuring internal resistance of wet cell storage batteries having non-removable cell caps
JPH033659U (ko) * 1989-05-31 1991-01-16
JPH03226688A (ja) * 1990-01-31 1991-10-07 Yuasa Battery Co Ltd 鉛蓄電池の寿命判定方法
JP3003659U (ja) * 1994-04-28 1994-10-25 アデックス株式会社 インピーダンス測定装置
US5862515A (en) * 1996-02-16 1999-01-19 Hioki Denki Kabushiki Kaisha Battery tester
JP3720555B2 (ja) * 1997-12-15 2005-11-30 ソニー株式会社 電池セル検査方法及び電池セル検査装置
JP2001351696A (ja) * 2000-06-02 2001-12-21 Hitachi Ltd 二次電池の充放電装置
JP2002267704A (ja) * 2001-03-14 2002-09-18 Hioki Ee Corp 積層電池の内部抵抗測定方法および計測装置
JP4360052B2 (ja) * 2001-06-27 2009-11-11 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 二次電池の寿命判定装置、寿命判定方法、及び、寿命判定プログラム
JP4407874B2 (ja) * 2001-10-09 2010-02-03 古河電池株式会社 蓄電池内部抵抗測定回路
JP3904875B2 (ja) * 2001-10-09 2007-04-11 古河電池株式会社 蓄電池の内部インピーダンス測定方法
JP2003121516A (ja) * 2001-10-09 2003-04-23 Furukawa Battery Co Ltd:The 蓄電池内部抵抗測定装置
JP2003121513A (ja) * 2001-10-09 2003-04-23 Furukawa Battery Co Ltd:The 蓄電池内部抵抗測定方法
DE10394007T5 (de) * 2002-12-31 2006-02-02 Midtronics, Inc., Willowbrook Vorrichtung und Verfahren zum Vorhersagen der verbleibenden Entladezeit einer Batterie
US7642786B2 (en) * 2004-06-01 2010-01-05 Midtronics, Inc. Battery tester capable of identifying faulty battery post adapters
US7545146B2 (en) * 2004-12-09 2009-06-09 Midtronics, Inc. Apparatus and method for predicting battery capacity and fitness for service from a battery dynamic parameter and a recovery voltage differential
JP2007181365A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Ntt Data Ex Techno Corp バッテリー群に対する交流電圧印加回路及び方法
JP2007188767A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Fujitsu Ten Ltd バッテリ状態監視装置、バッテリ状態監視システム、及びバッテリ状態監視方法
US20070194791A1 (en) * 2006-02-17 2007-08-23 Bppower Inc. Method and apparatus for monitoring the condition of a battery by measuring its internal resistance
JP5563734B2 (ja) * 2007-10-31 2014-07-30 日置電機株式会社 電子負荷装置および電池の内部抵抗測定装置
CN201156079Y (zh) * 2007-12-27 2008-11-26 武汉理工大学 一种燃料电池堆单片电池内阻与电压在线测试装置
JP5228759B2 (ja) * 2008-09-29 2013-07-03 日産自動車株式会社 抵抗分布検出装置及びそれを使用する燃料電池システム
CN101477179A (zh) * 2009-01-15 2009-07-08 艾默生网络能源有限公司 蓄电池内阻在线交流检测方法和系统
CN201548669U (zh) * 2009-11-24 2010-08-11 南京鼎尔特科技有限公司 蓄电池故障预警仪
CN201594116U (zh) * 2009-11-30 2010-09-29 比亚迪股份有限公司 一种电池内阻的测量装置
CN101806865B (zh) * 2010-03-29 2013-04-17 深圳睿立方智能科技有限公司 一种电池内阻检测装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09297165A (ja) * 1996-03-04 1997-11-18 Hioki Ee Corp バッテリテスタ
JPH1066275A (ja) * 1996-08-12 1998-03-06 Sony Corp 充電方法、充電装置及び充電制御回路
JP2000299137A (ja) 1998-08-10 2000-10-24 Toyota Motor Corp 二次電池の状態判定方法及び状態判定装置、並びに二次電池の再生方法
JP2008547008A (ja) 2005-06-23 2008-12-25 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 自動車アキュムレータ用のバッテリー状態検出方法および装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103261898A (zh) 2013-08-21
JPWO2012077450A1 (ja) 2014-05-19
BR112013014482A2 (pt) 2016-09-20
RU2013131786A (ru) 2015-01-20
US9366731B2 (en) 2016-06-14
RU2536780C1 (ru) 2014-12-27
EP2650689A1 (en) 2013-10-16
US20130249562A1 (en) 2013-09-26
EP2650689B1 (en) 2019-09-18
EP2650689A4 (en) 2017-10-18
CN104614680B (zh) 2018-04-20
JP5708658B2 (ja) 2015-04-30
CN103261898B (zh) 2015-04-08
BR112013014482B1 (pt) 2020-12-22
KR20130102106A (ko) 2013-09-16
MY173025A (en) 2019-12-19
CN104614680A (zh) 2015-05-13
WO2012077450A1 (ja) 2012-06-14
MX2013006438A (es) 2013-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101481359B1 (ko) 적층 전지의 내부 저항 측정 장치 및 내부 저항 측정 방법
JP5867615B2 (ja) 積層電池のインピーダンス測定装置
CA2943932C (en) Diagnosis device and diagnosis method
JP6075442B2 (ja) インピーダンス測定装置及びインピーダンス測定装置の制御方法
JP6380534B2 (ja) 燃料電池のインピーダンス測定装置および燃料電池のインピーダンス測定方法
US20150102819A1 (en) Lithium-ion energy store with measuring cell and methods for determining properties of the lithium-ion energy store
JP6715502B1 (ja) インピーダンス分布測定方法
WO2016006114A1 (ja) 燃料電池のインピーダンス測定装置および燃料電池のインピーダンス測定方法
JP6318883B2 (ja) インピーダンス測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181226

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191217

Year of fee payment: 6