TWI752787B - 電池健全性之評估方法及系統 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於比習知技術更正確地辨別電池的充電狀態和放電深度、更適當地辨別電池的健全性。
本發明係決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗，將所決定出的複阻抗之中的華堡阻抗的頻率依存性、與對應電池的既知充電狀態或放電深度的華堡阻抗的頻率依存性進行比較，推定電池的充電狀態或放電深度。此外，以同樣方式決定複阻抗，將表示所決定的複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中表示華堡阻抗的頻率依存性的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估電池的健全性。

Description

電池健全性之評估方法及系統
本發明係有關於推定電池的充電狀態或放電深度，來反饋(feedback)給控制的同時，進行安全的充放電的方法及系統(system)。此外，本發明係有關於評估電池的健全性，來反饋給控制的同時，進行安全的運用的方法及系統。
二次電池係廣泛的使用於家用定置型蓄電裝置、電動車用電源、個人電腦(personal computer)、人工衛星等。但另一方面，眾所周知前述二次電池會有因過充電造成的漏液和因過放電造成的故障等問題，而需要先辨別出適當的充電狀態或放電深度後再行運用。此外，就一次電池而言，辨別出放電深度後再行運用亦有助於更換時機的判斷等。
電池的充電狀態的管理一般而言係有測量處於通電或開路狀態時的電池的電壓之方法(專利文獻1)。這是由於以往的電池的電壓有隨著放電而漸漸降低的傾向，能夠從所到達的電壓來辨別放電狀態。另一方面， 亦存在難以僅從電壓推定放電狀態的電池。
近年來，電池的開發不斷進展，加速了高安全性需求的動向。具體而言，就重視安全性的電池而言，已知有電解液使用離子(ion)液體的電池和電極材料使用抑制氧氣生成之材料的電池等。在該些電池中，為了避免因過充電造成的漏液和因過放電造成的故障，也需要先辨別出適當的充電狀態或放電深度後再行運用。
此外，在電池的運用中，除了充電狀態和放電深度之外，還需要先適當地辨別出電池的健全性後再行運用。若持續使用健全性已惡化的電池，會有起火和爆炸等嚴重事故(accident)發生之虞。
(先前技術文獻)
(專利文獻)
專利文獻1：日本國特開2003-291754號公報
本發明之目的在於：即使根據習知手法無法推定電池的充放電狀態時，仍提供可推定充放電狀態的方法及系統、以及提供適當地辨別電池的健全性的方法及系統。
為了解決前述課題，本發明係提出新穎的手法，係提出著眼於電池內部電阻的推定充電狀態、放電 深度的推定方法、以所推定出的該些充放電狀態為基礎的充放電的控制方法、及相關系統。本發明係提供能夠做到以針對電池藉內建(onboard)(搭載在汽車和人工衛星等移動體的狀態。或者，在其他任意狀況下使用有電池的狀態)方式取得的內部電阻的相關資料(data)為基礎的充放電狀態解析、及將解析結果反饋給控制的手法。
本發明係教示從內建的交流阻抗(impedance)測量功能、以對於脈波(pulse)負載的響應特性之方式獲得的交流阻抗資訊、及直流電阻來理解電池的充電狀態，再反饋給控制的充放電管理手法及系統。
雖然能夠採用藉由累計電流而透過計算求出充電狀態的方法(以下，稱為「電流積分法」)來管理充電狀態(以下，稱為「SOC(State of Charge：目前的充電電荷量相對於滿充電時的充電電荷量之比例」)，但本發明所提案之利用阻抗的手法係能夠在無法使用電流積分法的環境中使用、或能夠作為補強電流積分法使精度提升的手法使用。
具體而言，本發明係提供一種方法，係具備下述步驟：決定電池之正極負極間的對複數個頻率的複阻抗(complex impedance)之步驟；及將所決定出的複阻抗之中的華堡阻抗(Warburg Impedance，依中華民國國家教育研究院「雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網」稱為華堡阻抗，亦有稱為擴散阻抗(鋰離子在材料內部的擴散)之情形)的頻率依存性、與對應電池的既知充電狀態或放電深度的華 堡阻抗的頻率依存性進行比較，推定電池的充電狀態或放電深度之步驟。
在上述本發明的方法中，係能夠構成為：除了華堡阻抗的頻率依存性的比較之外，在比華堡阻抗的頻率區域更低的頻率區域，亦將所決定出的複阻抗的頻率依存性、與對應既知充電狀態或放電深度的複阻抗的頻率依存性進行比較，藉此進行充電狀態或放電深度的推定。
本案的發明人係在電池的複阻抗量測中發現由擴散造成的低頻區域的華堡阻抗及比華堡阻抗的頻率區域更低頻的頻率區域的複阻抗在不同的充電狀態(SOC)及放電深度(DOD；Depth of Discharge：目前的放電電荷量相對於所能放電的電荷量之比例)表現出不同的頻率依存性。只要利用該現象，便能夠根據所量測得的複阻抗的頻率依存性來推定電池的充電狀態及放電深度。就典型的做法而言，係預先量測對應既知充電狀態或放電深度的複阻抗的頻率依存性，將量測結果以型錄(catalog)的形式保存後，將針對充電狀態或放電深度未知的電池量測而得的複阻抗的頻率依存性，與該型錄、在華堡阻抗的頻率區域及更低頻的頻率區域進行比較，藉此，便能夠推定電池的充電狀態或放電深度。
關於華堡阻抗及更低頻的頻率區域的複阻抗的頻率依存性因應於充電狀態或放電深度而變化之現象，推定不僅會發生在後述實施例所例示的特定電池，在任意電池也同樣會發生。之所以這麼說，係因該阻抗的特 徵性的響應乃係源於電位伴隨容量的變化而生之變動在充電狀態較高的區域或較低的區域中會變得明顯的電池放電曲線(curve)之現象，而一般的電池普遍都會發生類似的現象。因此，本發明係能夠適用在任意電池(不僅二次電池，亦包含一次電池)。在一次電池中，放電開始初期有時會有失活的狀況，有時難以進行阻抗之決定。另一方面，到了放電末期便能夠同前述的方式決定充電狀態與阻抗的關係。此外，尤其在二次電池中，相應於充電狀態的電壓變化係穩定推移，因此更能夠期待效果。
上述本發明的方法係能夠復具備：決定電池的直流電阻，推定電池的劣化狀態之步驟；推定電池的充電狀態或放電深度之步驟係能夠構成為，將所決定出的複阻抗的頻率依存性、與對應所推定出的劣化狀態之電池的既知充電狀態或放電深度所對應的複阻抗的頻率依存性進行比較，推定電池的充電狀態或放電深度之步驟。
由於複阻抗的頻率依存性會因應於電池的劣化狀態而變，因此，就表示對應既知充電狀態或放電深度的複阻抗的頻率依存性之型錄而言，係較佳為盡可能使用在即將針對充電狀態或放電深度未知的電池進行複阻抗量測之前建立好的型錄。或者，只要預先因應於從該電池的直流電阻值推定的各劣化狀態，各自建立對應某既知充電狀態或放電深度之型錄，便能夠針對充電狀態或放電深度未知的電池量測直流電阻，使用從直流電阻推定的劣化狀態所對應的型錄，藉此，使充電狀態或放電深度之推定 精度提升。
上述本發明的方法係能夠復具備：因應於所推定出的電池的充電狀態或放電深度，對以連接至電池的充電電源所進行的充電進行控制或是對連接至電池的功率消耗要素的功率消耗進行控制之步驟。就一例而言，當所推定出的充電狀態超過預定準位(level)時係藉由進行將以充電電源進行的充電予以停止之控制而能夠防止過充電，或者當所推定出的放電深度超過預定準位時係藉由進行將因來自電池的電力而動作的機器等功率消耗要素與該電池之連接予以遮斷等控制而能夠防止過放電。
此外，本發明係提供一種方法，係具備下述步驟：決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗之步驟；及將所決定出的複阻抗之中的約100mHz以下頻率的複阻抗的頻率依存性、與對應電池的既知充電狀態或放電深度的約100mHz以下頻率的複阻抗的頻率依存性進行比較，推定電池的充電狀態或放電深度之步驟。此處，推定電池的充電狀態或放電深度之步驟係能夠構成為：將所決定出的複阻抗之中的約10mHz以下頻率的複阻抗的頻率依存性、與對應電池的既知充電狀態或放電深度的約10mHz以下頻率的複阻抗的頻率依存性進行比較，推定電池的充電狀態或放電深度之步驟。
在後述的實施例中，如同第3圖、第4圖的圖譜(graph)等實驗結果所示，電池的複阻抗的相應於充電狀態或放電深度的差異係在100mHz(較佳為10mHz)以下的 頻率區域變得特別明顯。因此，在推定如此的電池的充電狀態或放電深度時，著眼於100mHz以下、特別是10mHz以下的頻率區域而起到效果。
此外，本發明係提供一種方法，係具備下述步驟：決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗之步驟；及在表示所決定的複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中之隨著實數部的上升而虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還低頻側，將複阻抗特性曲線、與對應電池的既知充電狀態或放電深度的複阻抗特性曲線進行比較，推定電池的充電狀態或放電深度之步驟。
在後述的實施例中，如同第3圖、第4圖的圖譜等的實驗結果所示，相應於充電狀態或放電深度的複阻抗特性曲線的變化係在以橫軸值為複阻抗實數部、以縱軸值為複阻抗虛數部的複阻抗特性曲線中，在較自下降轉為上升之點(第3圖、第4圖中的P點)還低頻側變得顯著。只要在此頻率區域將複阻抗特性曲線與前述的型錄進行比較，便能夠高精度地推定電池的充電狀態或放電深度。
此外，本發明係提供一種方法，係具備下述步驟：決定電池的微分電容之步驟；及將所決定出的微分電容、與電池的微分電容對充電狀態或放電深度的依存性進行比較，推定電池的充電狀態或放電深度之步驟。係能夠獨立於利用複阻抗的頻率依存性進行的上述手法之外而僅根據微分電容的對充電狀態或放電深度的依存性來推 定該充電狀態或放電深度。此外，在僅從複阻抗的頻率特性難以正確地推定充電狀態或放電深度的情形中，亦能夠藉由利用微分電容使推定的正確性提升。
此外，本發明係提供一種方法，係具備下述步驟：決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗之步驟；及將表示所決定的複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中表示華堡阻抗的頻率依存性的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估電池的健全性之步驟。在一例中，係能夠根據前述虛數部成為零之點的複阻抗的實數部的時間性變化，評估電池的健全性(以下的方法、系統亦同)。
此外，本發明係提供一種方法，係具備下述步驟：決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗之步驟；及將表示所決定的複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中表示約100mHz以下頻率的複阻抗的頻率依存性的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估電池的健全性之步驟。
此外，本發明係提供一種方法，係具備下述步驟：決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗之步驟；及將表示所決定的複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中之隨著實數部的上升而虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還低頻側的部分予以延 長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估電池的健全性之步驟。
在本發明所教示的電池健全性之評估方法中，如前述決定的複阻抗的實數部係視為對應電池內部電阻的總和，因此知道複阻抗的實數部便能夠評估電池的健全性。前述方法的評估電池的健全性之步驟在一例中係能夠含有：根據前述複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部降低而判定為電池的健全性惡化之步驟。前述複阻抗的實數部的降低係判斷為該電池內部短路(short)的徵兆，因此當前述實數部比以前低時係能夠判定為電池的健全性惡化。當原本持續增加的複阻抗實數部表現出減少的傾向時，將該狀況與「健全性惡化」、「出現短路傾向」的判斷聯結，從而能夠確保安全(停止運用或更換電池等)。
評估上述電池的健全性之用的資訊的同等的資訊係亦能夠為：對複阻抗建構模擬電池內部的等效電路，藉由該電路擬合(fitting)阻抗資訊，藉由計算而以電池內部的電阻成分的形式求出。
此外，亦能夠為：對將複阻抗以由實數部與虛數部構成的圖的形式表記時所得的半圓弧狀部分進行擬合，以藉由延長而得的線當中的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部為依據而獲得。
亦即，本發明係提供一種方法，係具備下述步驟：決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗之步驟；及將表示所決定的複阻抗的實數部與虛數部之相關 關係的複阻抗特性曲線中之隨著實數部的上升而虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還高頻側的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估電池的健全性之步驟。此外，本發明係提供一種方法，係具備下述步驟：決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗之步驟；及對所決定的複阻抗建構模擬電池內部的等效電路，藉由使用等效電路來擬合阻抗資訊以進行計算，藉此求取電池內部的電阻成分，並使用所求出的電池內部的電阻成分評估電池的健全性之步驟。
在本發明所教示的電池健全性之評估方法中係能夠復具備：因應於所評估出的電池的健全性，控制電池的運用之步驟。就一例而言，當如同上述複阻抗的實數部降低而判定為健全性惡化時，起到將電池的運用中止而防範短路於未然之效果。
此外，本發明係提供一種系統，係具備：複阻抗特性決定部，係決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗；及複阻抗特性比較部，係將所決定出的複阻抗之中的華堡阻抗的頻率依存性、與對應電池的既知充電狀態或放電深度的華堡阻抗的頻率依存性進行比較，推定電池的充電狀態或放電深度。
此外，本發明係提供一種系統，係具備：複阻抗特性決定部，係決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗；及複阻抗特性比較部，係將所決定出的複阻 抗之中的約100mHz以下頻率的複阻抗的頻率依存性、與對應電池的既知充電狀態或放電深度的約100mHz以下頻率的複阻抗的頻率依存性進行比較，推定電池的充電狀態或放電深度。複阻抗特性比較部係可構成為：將所決定出的複阻抗之中的約10mHz以下頻率的複阻抗的頻率依存性、與對應電池的既知充電狀態或放電深度的約10mHz以下頻率的複阻抗的頻率依存性進行比較，推定電池的充電狀態或放電深度。
此外，本發明係提供一種系統，係具備：複阻抗特性決定部，係決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗；及複阻抗特性比較部，係在表示所決定的複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中之隨著實數部的上升而虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還低頻側，將複阻抗特性曲線、與對應電池的既知充電狀態或放電深度的複阻抗特性曲線進行比較，推定電池的充電狀態或放電深度。
此外，本發明係提供一種系統，係具備：微分電容決定部，係決定電池的微分電容；及微分電容比較部，將所決定出的微分電容、與電池的微分電容對充電狀態或放電深度的依存性進行比較，推定電池的充電狀態或放電深度。
此外，本發明係提供一種系統，係具備：複阻抗特性決定部，係決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗；及健全性評估部，係將表示所決定的複阻抗 的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中表示華堡阻抗的頻率依存性的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估電池的健全性。
此外，本發明係提供一種系統，係具備：複阻抗特性決定部，係決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗；及健全性評估部，係將表示所決定的複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中表示約100mHz以下頻率的複阻抗的頻率依存性的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估電池的健全性。
此外，本發明係提供一種系統，係具備：複阻抗特性決定部，係決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗；及健全性評估部，係將表示所決定的複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中之隨著實數部的上升而虛數部的變化從下降轉為上升之頻率的較之還低頻側的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估電池的健全性。
此外，本發明係提供一種系統，係具備：複阻抗特性決定部，係決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗；及健全性評估部，係將表示所決定的複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中之隨著實數部的上升而虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較 之還高頻側的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估電池的健全性。此外，本發明係提供一種系統，係具備：複阻抗特性決定部，係決定電池正極負極間的對複數個頻率的複阻抗；及健全性評估部，係對所決定的複阻抗建構模擬電池內部的等效電路，藉由使用等效電路來擬合阻抗資訊以進行計算，藉此求取電池內部的電阻成分，並使用所求出的電池內部的電阻成分電池評估健全性。
依據本發明，即使在無法以電壓量測值為基礎的手法等習知手法來推定電池的充放電狀態時仍能夠根據複阻抗的低頻區域的頻率依存性和微分電容來推定充放電狀態。
適當地管理電池的充放電狀態乃係行動電腦(mobile computer)、電動車、定置型蓄電裝置、太空船等各種機器、系統的共通課題，本發明的方法、系統係作為在產業用途方面擁有廣大市場性的技術而有很大的發展性。
此外，依據本發明，能夠利用複阻抗特性曲線來評估電池的健全性。藉此，便能夠於早期檢測出電池內部發生的短路等健全性的惡化，而防範起火、爆炸等事故於未然。
第1圖係概略性顯示決定電池的複阻抗的複阻抗特性決定部的電路構成(省略與量測無直接相關的要素)之電路圖。
第2圖係根據電池的複阻抗特性控制充放電動作的系統的構成概略圖。
第3圖係對鋰離子(lithium ion)二次電池進行充電，針對各SOC描繪一邊改變頻率一邊量測複阻抗而得的複阻抗特性曲線所成之圖譜。
第4圖係對鋰離子二次電池進行放電，針對各DOD描繪一邊改變頻率一邊量測複阻抗而得的複阻抗特性曲線所成之圖譜。
第5圖係描繪在使鋰離子二次電池放電的狀態下量測微分電容時的DOD與微分電容之關係而得的圖譜。
第6a圖係顯示針對第3圖所示圖譜中的SOC20%的複阻抗特性曲線，延長與約100mHz以下頻率對應之部分時的與橫軸之交點的圖譜。
第6b圖係顯示針對第3圖所示圖譜中的SOC20%的複阻抗特性曲線，將隨著實數部的上升而虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還高頻側的部分予以延長時的與橫軸之交點的圖譜。
第7圖係使用電池的複阻抗特性曲線來評估電池的健全性，而控制電池的運用之系統的構成概略圖。
以下，使用圖式說明關於本發明之推定電 池的充電狀態或放電深度，來對充放電動作進行反饋控制的方法及系統、以及利用複阻抗特性曲線評估電池的健全性，來控制電池的運用的方法及系統。但本發明的方法、系統並不限定於使用各圖式所說明的特定具體構成，在本發明的範圍內，當能適當進行變更。例如，決定電池的複阻抗的裝置和手法並不限於後述，可為任意裝置和手法，根據複阻抗特性來控制電池的系統的構成亦不限於後述的第2圖、第7圖之構成，可為任意構成(在第2圖、第7圖的系統中，當不對充放電動作及/或運用狀態進行反饋控制時，不需要充放電控制部及/或運用控制部)。此外，在以下的實施例中係就電池而言主要使用二次電池的例子進行說明，但如同前述，本發明的方法、系統係能夠適用於包括一次電池在內的任意電池，能夠以相同原理實施放電深度之推定和電池的健全性之評估、及根據該些推定和評估的控制。
另外，第2圖和第7圖所示的系統構成為一例子，能夠令一個以上的任意要素隨意分擔用以進行本發明所教示的充電狀態或放電深度之推定和健全性之評估、及根據該些推定和評估的控制的一個以上的任意功能。
決定複阻抗
於第1圖概略性顯示決定鋰離子二次電池等二次電池的複阻抗的複阻抗特性決定部的電路構成的一例。在從頻率可變的交流電源對二次電池(可處於充放電動作中，於該 情形中被連接於二次電池的充電電源和負載等係未圖示)流通固定頻率的交流電流的狀態下，藉由交流電壓計與交流電流計，量測施加至該二次電池的交流電壓與流通的交流電流，而從電壓、電流的量測值算出複阻抗。反覆進行在改變來自交流電源的交流電流的頻率的同時，以同樣方式量測交流電壓、交流電流並算出複阻抗的作業，藉此，決定複阻抗的頻率依存性。
另外，就根據交流電壓、交流電流量測值之複阻抗的算出的一例而言，係能夠藉由以下的計算進行。
設施加至二次電池的交流電壓的複數之表示為下式。
Figure 110100112-A0101-12-0016-1
 (V0為交流電壓的振幅、δV為初始相位、ω為角頻率、t為時刻、i為虛數單位)
設流通於二次電池的交流電流的複數之表示為下式。
Figure 110100112-A0101-12-0016-2
 (I0為交流電流的振幅、δI為初始相位)
所量測的交流電壓、交流電流乃係上式(1)、(2)的實數部即V0cos(ω t+δV)與I0cos(ω t+δI)，由該些量測波形決定V0、I0、ω、δV、δI。各角頻率ω的複 阻抗的算出為下式。
Figure 110100112-A0101-12-0017-3
複阻抗特性曲線
從上式(3)，複阻抗的實數部Z'、虛數部Z"係分別表示為下式(4)、下式(5)。
Figure 110100112-A0101-12-0017-4
Figure 110100112-A0101-12-0017-5
 將座標點(Z',Z")描繪(plot)於二維平面，針對各種(角)頻率以相同方式算出複阻抗，並描繪座標點(Z',Z")，藉此，獲得表示複阻抗的實數部與虛數部之相關關係之複阻抗特性曲線。
二次電池的充電狀態或放電深度之推定
本案的發明人係發現在相異的充電狀態或放電深度，上述複阻抗特性曲線形成了相異的曲線，尤其在華堡 阻抗的頻率區域和更低頻區域中，差異更為顯著。因此，只要對已知充電狀態或放電深度預先進行同一個二次電池的複阻抗量測，並將複阻抗特性曲線以型錄的形式建立好(參照後述的第3圖、第4圖)，而將針對充電狀態或放電深度未知的二次電池的藉複阻抗量測而得的複阻抗特性曲線予以和型錄，在華堡阻抗的頻率區域及更低頻率區域進行比對，藉此能夠推定該未知的充電狀態或放電深度。就具體的比對手段而言有下列的手段：將針對充電狀態或放電深度未知的二次電池藉量測而得的複阻抗特性曲線予以和型錄所含的各個複阻抗特性曲線進行比較，從型錄抽出與藉量測而得的複阻抗特性曲線最「類似」的複阻抗特性曲線(關於類似判斷，係可以藉由任意的手法進行，例如，依兩曲線的同一橫軸值上的縱軸值之差的橫跨全部橫軸值的平均平方愈小則判斷兩曲線愈「類似」，或者藉任意的圖像驗證進行判斷)，而將與該所抽出的複阻抗特性曲線相對應的充電狀態或放電深度設為未知充電狀態或放電深度的推定值(或將與類似度較高的複數個複阻抗特性曲線相對應的充電狀態或放電深度的加權平均設為推定值等，可為任意的具體解析手法)等手法。
考量二次電池的劣化狀態之推定
如同前述，由於複阻抗的頻率依存性(複阻抗特性曲線)會因應於二次電池的劣化狀態而變化，因此就型錄而言，較佳為盡可能使用在即將針對充電狀態或放電深度未知的 二次電池進行複阻抗量測之前建立好的型錄。或者，只要預先因應於該二次電池的各劣化狀態各自建立型錄，便能夠藉由亦有考量到劣化狀態的型錄比對，使充電狀態或放電深度之推定精度提升。具體而言，在建立型錄時亦量測該二次電池的直流電阻，將直流電阻與如第3圖、第4圖的型錄以組合(set)的形式保存。藉由反覆進行藉長時間使用使該二次電池劣化後再量測直流電阻且建立型錄之作業，藉此獲得與各種直流電阻相對應的型錄之組合。在針對充電狀態或放電深度未知的二次電池推定充電狀態或放電深度時，係在量測該二次電池的直流電阻後，使用與該直流電阻量測值最接近的直流電阻所相對應的型錄進行比對，藉此，能夠進一步提升推定精度。
以直流法決定複阻抗
如前所述，雖然例如能夠藉由第1圖所示的交流形式的量測電路構成來直接量測複阻抗，但亦能夠從對直流負載的解析來決定複阻抗。具體而言，在將二次電池連接至負載使用的期間，從外部電路疊加一定模式(pattern)的電流、或突然將負載的連接予以遮斷，使流通於二次電池的電流產生脈波。此時，在該二次電池係由於負載突然變化，其電壓亦產生時間性變化。只要將二次電池中依脈波狀時間變化的電流、及作為其響應而如上述方式時間變化的電壓予以記錄下來，且將電流與電壓各自藉由傅立葉(Fourier)級數展開等解析手法按每一頻率分析，便可按每一頻率獲 得如上式(1)、(2)的電壓與電流的波形。只要按每個頻率解析波形決定電壓、電流的振幅和初始相位，便例如使用上式(3)至(5)等來算出針對各個頻率的複阻抗。只要將與所算出的複阻抗相對應的座標點(Z',Z")描繪於二維平面，便能獲得複阻抗特性曲線。從長週期的負載變動等來量測直流電阻而推定二次電池的劣化狀態，與對應於該劣化狀態的(與所量測出直流電阻最接近的直流電阻所對應的)型錄進行比對，藉此，充電狀態或放電深度之推定精度係進一步提升。
以所推定出的充電狀態或放電深度為基礎的充放電控制
只要根據如上述方式推定出的充電狀態或放電深度進行二次電池的充放電控制，便能夠防止過充電和過放電的同時，安全地使用二次電池。針對供以推定鋰離子二次電池等二次電池的充電狀態或放電深度，且將推定值反饋而控制充放電之系統的一例，於第2圖顯示構成概略圖。另外，在將一次電池用的系統構成為同樣構成的情形，不需要充電器。
在二次電池係藉由開關(switch)切換而連接負載(消耗電力的任意的機器等)或充電器(太陽能電池系統等任意的充電用外部電源)(開關控制用的電路等未予以圖示)，且進行內建的放電或充電動作。
此外，對二次電池，就一例而言，係以第1圖所示的連接態樣來連接有複阻抗特性決定部。複阻抗特 性決定部係如第1圖所示，具備交流電源、交流電壓計、交流電流計的功能，此外，具備有進行從所量測出的交流電流值、交流電壓值如前述將複阻抗予以算出等各種資料處理的處理器(processor)；記憶資料的記憶體(memory)；控制下述功能之用的控制電路；以及與其他電路部進行通訊之用的通訊電路等(針對處理器、記憶體、控制．通訊電路等，複阻抗特性比較部、充放電控制部係亦同樣具備。以下，針對該些元件係省略其記載)。藉由複阻抗特性決定部，如前述一邊改變頻率一邊量測鋰離子二次電池的複阻抗。另外，如前述，複阻抗特性係亦能夠藉由直流法決定，亦可使用由如前述將負載之連接予以遮斷等的控制電路、進行傅立葉解析的處理器、記憶體等所構成的處理電路等來構成複阻抗特性決定部。此外，在進行亦有考量到劣化狀態的推定時，從交流電源流通長週期的交流電流來量測複阻抗等而量測直流電阻。
複阻抗的量測結果、以及視需要而表示直流電阻量測值的信號係從複阻抗特性決定部發送至複阻抗特性比較部。在複阻抗特性比較部係在其記憶體保存有如前述從預先量測與二次電池的既知充電狀態或放電深度相對應的複阻抗的頻率依存性之結果所建立出的型錄(此處係採用如後述的第3圖、第4圖的圖譜形式，但亦可為將各頻率的複阻抗值記錄下來的資料形式)。複阻抗特性比較部係根據從複阻抗特性決定部接收到的二次電池目前的複阻抗量測值建立複阻抗特性曲線，將該複阻抗特性曲線與 型錄所含的對應各種充電狀態或放電深度的複阻抗特性曲線進行比較(在進行亦有考量到劣化狀態的推定時，係根據從複阻抗特性決定部接收到的直流電阻值來推定劣化狀態(例如預先保持有各種累積使用期間的二次電池的直流電阻值資料，根據與從複阻抗特性決定部接收到的直流電阻值資料最接近的直流電阻值資料所相對應的累積使用期間來推定劣化狀態)，並使用與該所接收到的直流電阻值最接近的直流電阻值所相對應的型錄)，來推定二次電池目前的充電狀態或放電深度(在二次電池連接至負載的情形中，係視為放電中，將從複阻抗量測值所建立的複阻抗特性曲線與如第4圖所示針對各放電深度而建立的型錄進行比較；而在二次電池連接至充電器的情形中，係視為充電中，將從複阻抗量測值所建立的複阻抗特性曲線與如第3圖所示針對各充電狀態而建立的型錄進行比較。二次電池連接至負載和充電器的哪一者係例如由從切換該連接的開關控制電路發送至複阻抗特性比較部的信號所通知)。使用上述型錄進行的複阻抗的頻率特性之比較係如前述在華堡阻抗的頻率區域、及更低頻率的區域進行而起到效果。就一例而言係在約100mHz以下、特佳為在約10mHz以下頻率區域進行而起到效果，或者能夠在複阻抗特性曲線中之隨著實數部的上升而虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還低頻側進行。
表示充電狀態或放電深度的推定結果之信號係從複阻抗特性比較部發送至充放電控制部。充放電控 制部係根據該推定結果，控制透過負載進行的放電或透過充電器進行的充電。就一例而言，當為透過負載進行的放電中的情形時，當放電深度超過預定的基準值時，係將二次電池與負載的連接予以遮斷、或藉由控制信號令負載的消耗功率降低(當負載具備有變頻器(inverter)時令消耗功率降低、當含有複數個功率消耗要素時將對一部分要素的電力供給予以遮斷等)等，而控制負載產生的功率消耗(在使用一次電池的情況中亦同)，或者，當為透過充電器進行的充電中的情形時，當充電狀態超過預定的基準值時，為了防止過充電而將充電器與二次電池的連接予以遮斷等，而控制透過充電器進行的充電。
如上述，量測電池的複阻抗來推定充電狀態或放電深度，反饋該結果來控制充放電，藉此，便能夠將充電狀態或放電深度引導成適當的值。
另外，此處雖係構成為由複阻抗特性比較部建立複阻抗特性曲線，但該處理係亦可由複阻抗特性決定部進行。只要其他的資料處理和資料的保存等亦能夠實施與前述的反饋控制相同的反饋控制，則不論藉由哪個電路部皆可進行。此外，各電路部係亦可藉由複數個電路部構成，亦可構成為經整合的單一裝置。或者，亦可將複阻抗特性決定部與複阻抗特性比較部予以整合等而將複數個電路部整合成單一裝置。
[實施例1]
針對正極材料使用橄欖石結構(Olivine)磷 酸鋰鐵(LiFePO4)、負極材料使用石墨碳(graphite carbon)、使用有機電解液與聚乙烯(polyethylene)隔離膜(separator)所製作而成的市售的捲繞式鋰離子二次電池，一邊改變頻率一邊量測複阻抗，藉此，建立複阻抗特性曲線。另外，關於阻抗量測，係使用NF電路設計(股份有限公司)製的ELECTROCHEMICAL ANALYZER As-510-ECA與SARVO ANALYZER FRA5014進行。
就實驗的步驟而言，係首先在鋰離子二次電池的充電狀態為50%的狀態，一邊改變頻率一邊量測複阻抗後，將鋰離子二次電池充電至充電狀態90%，從該狀態往下逐次放電10%，並在各放電深度，一邊改變頻率一邊量測複阻抗，直到放電深度達到80%(第4圖)。接著，間隔暫停狀態，再度將鋰離子二次電池逐次充電10%直到90%的充電狀態，且在各充電狀態，一邊改變頻率一邊量測複阻抗(第3圖)。最後，令放電深度回到50%，再次量測阻抗。
於第3圖顯示充電狀態20%、40%、60%、80%的複阻抗量測結果圖譜，於第4圖顯示放電深度10%、30%、50%、70%的複阻抗量測結果圖譜(橫軸為實數部、縱軸為虛數部。單位為mΩ)。圖譜左側對應高頻側，右側對應低頻側。如圖譜所示，複阻抗特性曲線係從複阻抗的實數部超過大致40mΩ附近起，依充電狀態或放電深度而分離。關於複阻抗特性曲線，實數部在到大致40mΩ程度為止為半圓狀的圖形，超過後便進入華堡阻抗的頻率區域(大 致100mHz以下)而成為單調遞增的圖形，在該單調遞增部分，相異充電狀態或放電深度的複阻抗特性曲線之分離頗為顯著。在如10mHz、1mHz的比華堡阻抗的頻率區域更低頻的區域(如第3圖、第4圖所示，在約10mHz以下的頻率區域，複阻抗特性曲線的斜率改變了)中，複阻抗特性曲線的分離變得更加顯著。此外，若著眼於圖譜的形狀，可知在複阻抗特性曲線中之隨著實數部的上升而虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還低頻側，複阻抗特性曲線依充電狀態或放電深度而顯著分離。
將藉由量測而得的複阻抗的實數部、虛數部資料之中的主要頻率的資料顯示於下列的表1(針對各充電狀態，一邊改變頻率一邊量測而得的複阻抗實數部的資料。對應第3圖)、表2(針對各充電狀態，一邊改變頻率一邊量測而得的複阻抗虛數部的資料。對應第3圖)、表3(針對各放電深度，一邊改變頻率一邊量測而得的複阻抗實數部的資料。對應第4圖)、表4(針對各放電深度，一邊改變頻率一邊量測而得的複阻抗虛數部的資料。對應第4圖)(複阻抗實數部、虛數部的單位皆為mΩ)。
Figure 110100112-A0101-12-0026-6
Figure 110100112-A0101-12-0026-7
Figure 110100112-A0101-12-0026-8
Figure 110100112-A0101-12-0027-9
如表1至表4所示，1000Hz至100Hz程度的高頻區域中的複阻抗的實數部、虛數部的值係即使充電狀態或放電深度不同也變化不大，而從1Hz至100mHz程度的頻率(如表1、表3所示，複阻抗的實數部超過大致40mΩ的頻率)起，虛數部的值因應於充電狀態或放電深度而開始大幅變化，尤其在頻率10mHz以下，其差異顯著。因此，藉由比較大致100mHz以下、較佳為10mHz以下的頻率區域的複阻抗特性，當能夠高精度地推定充電狀態或放電深度。藉由與如第3圖、第4圖所示的圖譜形式、或如表1至表4所示的資料形式的型錄進行比對，能夠決定未知的充電狀態或放電深度，且只要將該些型錄與複阻抗量測時點的直流電阻值(對應二次電池的劣化狀態)建立對應關係記錄起來，則針對充電狀態或放電深度未知的二次電池亦量測直流電阻，且使用與量測值最接近的直流電阻值所相對應的型錄進行比對，藉此便能夠以更高精度推定充電狀態或放電深度。
以微分電容為基礎的充電狀態或放電深度之推定
在推定電池的充電狀態或放電深度時，除了利用前述的複阻抗的頻率依存性之外，例如亦能夠利用微分電容對充電狀態或放電深度的依存性。第5圖顯示描繪在令鋰離子二次電池放電的狀態下量測微分電容時的放電深度(DOD)與微分電容(電荷Q的變化量(在圖中係以電流I表現)相對於電壓的變化量△V之比I/△V。單位為法拉(F))之關係而得的圖譜。但微分電容的特性一般而言係因電池的劣化等而變化，因此將不同的充放電循環(cycle)數(0循環、100循環、500循環)的微分電容特性分別以圖譜的形式描繪。另外，實驗所使用的電池乃係正極材料使用橄欖石結構磷酸鋰鐵(LiFePO4)、負極材料使用石墨碳、使用有機電解液與聚乙烯隔離膜製所作成的市售的捲繞式鋰離子二次電池。
電池的微分電容一般而言係依存於充電狀態或放電深度而變化，故能夠從微分電容的量測值推定充電狀態或放電深度。因此，當難以僅從複阻抗的頻率依存性推定充電狀態或放電深度時，有時能夠利用微分電容的值而正確地推定充電狀態或放電深度。例如，當既已說明過之電位伴隨容量的變化而使電位變動的電池放電曲線的斜率在兩相異充電狀態或放電深度類似時，有時難以僅從複阻抗的頻率依存性來區別該兩相異充電狀態或放電深度，此時，係能夠採用兩相異充電狀態或放電深度之中與從微分電容的量測值推定的充電狀態或放電深度接近者作 為推定值。
當在第2圖的系統採用利用前述微分電容進行的充電狀態、放電深度之推定時，只要在複阻抗特性決定部(以下，作為微分電容決定部發揮功能)藉由電壓計、電流計等量測機器量測微分電容即可。在一例中，係將如第5圖所示的預先量測各種放電深度或充電狀態的微分電容值而得的量測結果以微分電容的型錄的形式保存至複阻抗特性比較部(以下，作為微分電容比較部發揮功能)的記憶體。藉由將微分電容的量測值與該型錄進行比對，便能夠推定電池的充電狀態或放電深度(例如將型錄中具有與微分電容的量測值最接近的微分電容值之點予以特定出，以該點的充電狀態或放電深度的值為推定值)。此時，較佳為因應於從電池的直流電阻值推定的各種劣化狀態，將預先量測各種放電深度或充電狀態的微分電容值而得的量測結果，各自以微分電容的型錄的形式建立。具體而言，在建立微分電容的型錄時，亦量測該電池的直流電阻，將直流電阻與如第5圖中的圖表所示的微分電容的型錄以組合的形式保存(第5圖係含有因應於相異劣化狀態的三個型錄)。藉由重複進行藉長時間使用使該電池劣化後量測直流電阻、建立微分電容的型錄之作業，獲得與各種直流電阻相對應的微分電容的型錄的組合。在針對充電狀態或放電深度未知的二次電池從微分電容推定充電狀態或放電深度時，係在量測該電池的直流電阻後，利用與該直流電阻量測值最接近的直流電阻所相對應的微分電容的型錄進行 比對，藉此使推定精度進一步提升。
在藉由第2圖的系統推定充電狀態或放電深度時，複阻抗特性決定部量測電池目前的微分電容值，將量測結果發送至複阻抗特性比較部。複阻抗特性比較部係將保存在其記憶體的微分電容的型錄所含的對應於各種充電狀態或放電深度之微分電容值、與所接收到的目前的微分電容量測值進行比較，來推定電池目前的充電狀態或放電深度。在進行亦有考量到劣化狀態的推定時，係根據從複阻抗特性決定部接收到的直流電阻量測值來推定劣化狀態(例如預先保持有各種累積使用期間的電池的直流電阻值資料，根據與從複阻抗特性決定部接收到的直流電阻值資料最接近的直流電阻值資料所相對應的累積使用期間來推定劣化狀態)，使用與該所接收到的直流電阻值最接近的直流電阻值所相對應的微分電容之型錄。另外，如同關聯於第2圖所述，在電池連接至負載的情形中，係視為放電中，將目前的微分電容值與如第5圖所示針對放電深度所建立的微分電容的型錄進行比較；而在電池連接至充電器的情形中，係視為充電中，將目前的微分電容與針對充電狀態以同樣方式所建立的微分電容的型錄進行比較。
複阻抗特性比較部係如上述而亦能夠從微分電容的量測值來推定充電狀態或放電深度。將根據既已說明之複阻抗的頻率依存性所推定出的充電狀態或放電深度、與如上述從微分電容的量測值來推定出的充電狀態或放電深度進行比較，能夠更加正確地推定充電狀態或放電 深度。從微分電容的量測值之充電狀態或放電深度的推定係亦可獨立進行，不需與以複阻抗的頻率依存性為基礎的充電狀態或放電深度之推定搭配。亦即，僅從對微分電容的依存性亦能夠推定充電狀態或放電深度。另外，在第5圖的圖譜中，出現在大致DOD30%至40%附近的微分電容的峰值(peak)係因應於電池的劣化狀態(循環數)而變動，推定能夠藉由管理該微分電容的峰值變動來診斷劣化狀況。
以複阻抗特性為基礎的電池健全性評估
亦能夠利用第3圖、第4圖例示的複阻抗特性曲線來評估電池的健全性。第6a圖係顯示針對第3圖所示圖譜中的SOC20%的複阻抗特性曲線，將與約100mHz以下頻率相對應的部分(與華堡阻抗的頻率區域對應，此外，若著眼於圖譜的形狀，乃係與複阻抗特性曲線中之隨著實數部的上升而虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還低頻側相對應)予以延長時的與橫軸之交點的圖譜，且顯示健全性評估的原理。
上述延長部分上的複阻抗的虛數部為零之點(與橫軸之交點A)的複阻抗的實數部係如同前述視為對應電池內部電阻的總和，因此在反覆進行過多次充放電循環的二次電池、或因某些理由使健全性惡化的一次電池中，當上述A點比以前往左側(複阻抗的實數部變低之側)移動時，推定為電池內部因某些原因使得內部電阻降低了。就內部電阻降低的原因之一而言，係可舉出電池內部 的短路，亦即，A點的複阻抗實數部的降低係能夠視為是電池內部的短路的徵兆。當持續進行健全性如上述惡化的電池之運用，會有因短路導致電池起火、爆炸等嚴重事故之虞，故在偵測到上述實數部的降低時，較佳為判定電池的健全性惡化而即刻停止電池的運用、或進行大幅度限制等控制。
第6b圖顯示利用複阻抗特性曲線評估電池健全性之用的另一原理。在第6b圖中係顯示針對第3圖所示圖譜中的SOC20%的複阻抗特性曲線，將隨著實數部的上升而虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還高頻側的部分予以延長時的與橫軸之交點。對複阻抗特性曲線的半圓弧狀部分進行擬合，藉由延長而得的線當中的虛數部為零之點(與橫軸之交點B)的複阻抗的實數部亦與上述A點的實數部同樣視為因電池內部的短路等而降低，亦即，B點的複阻抗實數部的降低亦能夠視為電池內部的短路的徵兆。就使用擬合的手法的一例而言，係亦能夠為：對所決定的複阻抗建構模擬電池內部的等效電路，利用等效電路擬合阻抗資訊進行計算，藉此求取電池內部的電阻成分，將該電阻成分同上述B點的實數部用於健全性評估。
第7圖顯示進行如上述的電池健全性評估及運用控制之用的系統的構成概略圖。同第2圖，以二次電池用的系統的形式顯示，在將一次電池用的系統構成為同樣構成的情形中係不需要充電器。另外，針對與第2圖的系統相同的構成係適當將說明予以省略。
同第2圖的系統，在二次電池係藉由開關切換而連接至負載或充電器，進行內建的放電或充電動作。同第2圖的系統，對二次電池係連接有複阻抗特性決定部，如同前面說明，一邊改變頻率一邊量測二次電池的複阻抗。複阻抗特性可利用直流法決定、複阻抗特性決定部的具體的構成皆如同關聯於第2圖所述的說明。
複阻抗的量測結果係從複阻抗特性決定部發送至健全性評估部(同第2圖的複阻抗特性比較部，適當具備有處理器、記憶體、控制．通訊電路等。以下，針對該些元件的記載係予以省略)。
在以使用第6a圖說明的原理為基礎的情形中，健全性評估部係根據從複阻抗特性決定部接收到的二次電池目前的複阻抗量測值來建立複阻抗特性曲線，將與該華堡阻抗的頻率區域對應的部分(在一例中，係表示約100mHz以下頻率的複阻抗的頻率依存性的部分。或者，隨著複阻抗實數部的上升而虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還低頻側的部分)予以延長，且決定藉由延長而得的線當中的複阻抗虛數部為零之A點(參照第6a圖)的複阻抗的實數部。另一方面，在健全性評估部的記憶體係保存有針對該二次電池在過去以相同方法決定的複阻抗的實數部。健全性評估部係將從目前的複阻抗量測值獲得的複阻抗特性曲線中如同前述決定的實數部、與針對該二次電池在過去如同前述決定的實數部進行比較，藉此，評估該二次電池的健全性。
另一方面，在以使用第6b圖說明的原理為基礎的情形中，健全性評估部係根據從複阻抗特性決定部接收到的從二次電池目前的複阻抗量測值來建立複阻抗特性曲線，將隨著實數部的上升而虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還高頻側的部分予以延長，且決定藉由延長而得的線當中的複阻抗的虛數部為零之點B(參照第6b圖)的複阻抗的實數部。另一方面，在健全性評估部的記憶體係保存有針對該二次電池在過去以相同方法決定的複阻抗的實數部。健全性評估部係將從目前的複阻抗量測值獲得的複阻抗特性曲線中如同前述決定的實數部、與針對該二次電池在過去如同前述決定的實數部進行比較，藉此，評估該二次電池的健全性。就使用擬合的手法的一例而言，能夠舉出如同前述使用等效電路的手法，可將藉由使用等效電路進行的擬合而以計算求出的電阻成分用於健全性評估。此時，在健全性評估部的記憶體係保存有在過去以相同方法決定的電阻成分，藉由將目前的電阻成分與過去的電阻成分進行比較來評估二次電池的健全性。關於能夠與B點的複阻抗實數部同樣藉由使用上述等效電路進行的擬合而以計算求出的電阻成分之點，在下文中亦同，故在下文中係適當將說明予以省略。
另外，前述A點或B點的位置(或藉由使用前述等效電路的擬合而以計算求出的電阻成分)一般而言亦會依二次電池的SOC和DOD而變動，因此在將目前的A點或B點的複阻抗實數部(或前述記電阻成分)與在過去決 定的實數部(或前述記電阻成分)進行比較時，係較佳為比較相同SOC或DOD的實數部(或前述記電阻成分)。此時，在健全性評估部的記憶體係將該二次電池的各種SOC及DOD的值(以包括本發明的推定手法或習知技術的手法在內的任意手法預先決定)、及該SOC或DOD的過去的A點或B點的複阻抗實數部(或前述記電阻成分)(例如預先使用第7圖的系統決定)，以組合的形式且以型錄的形式保存起來。在評估(目前的)二次電池的健全性時，健全性評估部係將與該二次電池目前的SOC或DOD(以包括本發明的推定手法或習知技術的手法在內的任意手法預先決定。例如可利用第2圖的系統決定，以資料的形式預先發送至健全性評估部，亦可藉由使健全性評估部亦作為第2圖的複阻抗特性比較部發揮功能而自行推定SOC或DOD。在由健全性評估部自行推定的情形中，同第2圖的系統，二次電池連接至負載和充電器的哪一者係例如由從切換該連接的開關控制電路發送至健全性評估部的信號所通知)相等或最接近的SOC或DOD所相對應的型錄中的過去的A點或B點的複阻抗實數部(或前述記電阻成分)、與從目前的複阻抗量測值獲得的複阻抗特性曲線中如同前述決定的A點或B點的複阻抗實數部(或前述記電阻成分)進行比較，藉此，評估該二次電池的健全性。
就健全性評估的具體例而言，能夠為：若A點或B點的複阻抗實數部(或前述記電阻成分)比過去低時，判定為電池的健全性惡化，若A點或B點的複阻抗實 數部(或前述記電阻成分)與過去相同，判定為健全性沒有變化。此外，健全性評估的具體態樣可為任意態樣，例如與在未使用的電池中決定的前述A點或B點的複阻抗實數部(或前述記電阻成分)(令已預先保存在健全性評估部的記憶體)進行比較，當目前的該實數部(或前述記電阻成分)降低一定比例以上時，判定為短路的危險性特別大，健全性大幅惡化。
表示健全性的判定結果的信號係從健全性評估部發送至運用控制部(由處理器、記憶體、控制．通訊電路等構成)。運用控制部係根據該判定結果控制二次電池的運用。就一例而言，當運用控制部接收到前述A點或B點的複阻抗實數部(或前述記電阻成分)降低、健全性惡化的判定結果時，運用控制部係切斷二次電池與負載或充電器之連接，中止二次電池的運用。或者，例如亦能夠控制為：只在接收到表示前述A點或B點的複阻抗實數部(或前述記電阻成分)降低一定比例以上的判定結果時中止二次電池的運用，當前述實數部(或前述記電阻成分)降低未達前述一定比例時係僅切斷與一部分的負載或充電器之連接統以限制運用。
如上述，評估電池的健全性，且因應於判定結果來控制電池的運用，藉此，便能夠實現安全的電池之運用，而例如防範短路於未然。
另外，此處雖係構成為由健全性判定部建立複阻抗特性曲線，但該處理係亦可由複阻抗特性決定部 進行。只要其他的資料處理和資料的保存等亦能夠實施與前述的反饋控制相同的反饋控制，則不論藉由哪個電路部皆可進行。此外，各電路部係亦可藉由複數個電路部構成，亦可構成為經整合的單一裝置。或者，亦可將複阻抗特性決定部與健全性評估部予以整合等而將複數個電路部整合成單一裝置。
(產業上的利用可能性)
正確地掌握電池的充電狀態和健全性的惡化傾向並將之反映給控制、以及電池的安全的運用乃係產業界長久以來的期望。為了實現提升能源(energy)利用效率的社會，提升人類的永續性(sustainability)，本發明的技術係能夠廣泛利用。

Claims (10)

  1. 一種電池健全性之評估方法，係具備下述步驟：決定電池之正極負極間的對複數個頻率的複阻抗之步驟；及將表示所決定的前述複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中表示華堡阻抗的頻率依存性的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估前述電池的健全性之步驟。
  2. 一種電池健全性之評估方法，係具備下述步驟：決定電池之正極負極間的對複數個頻率的複阻抗之步驟；及將表示所決定的前述複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中表示約100mHz以下頻率的該複阻抗的頻率依存性的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估前述電池的健全性之步驟。
  3. 一種電池健全性之評估方法，係具備下述步驟：決定電池之正極負極間的對複數個頻率的複阻抗之步驟；及將表示所決定的前述複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中之隨著該實數部的上升而該虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還低頻側的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中 的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估前述電池的健全性之步驟。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之評估方法，其中，評估前述電池的健全性之步驟係含有：根據前述複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部為低下之情形，而判定為該電池的健全性惡化之步驟。
  5. 一種電池健全性之評估方法，係具備下述步驟：決定電池之正極負極間的對複數個頻率的複阻抗之步驟；及將表示所決定的前述複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中之隨著該實數部的上升而該虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還高頻側的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估前述電池的健全性之步驟，其中當該複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的該實數部比過去低時，判定為該電池的健全性惡化。
  6. 如申請專利範圍第1至3及5項中任一項所述之評估方法，更具備：因應於所評估出的前述電池的健全性，控制該電池的運用之步驟。
  7. 一種評估電池健全性之系統，係具備：複阻抗特性決定部，係決定電池之正極負極間的對複數個頻率的複阻抗；及健全性評估部，係將表示所決定的前述複阻抗的實 數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中表示華堡阻抗的頻率依存性的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估前述電池的健全性。
  8. 一種評估電池健全性之系統，係具備：複阻抗特性決定部，係決定電池之正極負極間的對複數個頻率的複阻抗；及健全性評估部，係將表示所決定的前述複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中表示約100mHz以下頻率的該複阻抗的頻率依存性的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的實數部，評估前述電池的健全性。
  9. 一種評估電池健全性之系統，係具備：複阻抗特性決定部，係決定電池之正極負極間的對複數個頻率的複阻抗；及健全性評估部，係將表示所決定的前述複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中之隨著該實數部的上升而該虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還低頻側的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗實數部，評估前述電池的健全性。
  10. 一種評估電池健全性之系統，係具備：複阻抗特性決定部，係決定電池之正極負極間的對 複數個頻率的複阻抗；及健全性評估部，係將表示所決定的前述複阻抗的實數部與虛數部之相關關係的複阻抗特性曲線中之隨著該實數部的上升而該虛數部的變化自下降轉為上升之頻率的較之還高頻側的部分予以延長，且使用藉由該延長而得的線當中的複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗實數部，評估前述電池的健全性，其中當該複阻抗的虛數部成為零之點的複阻抗的該實數部比過去低時，判定為該電池的健全性惡化。
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