TWI774291B - 二次電池檢查方法及二次電池檢查裝置 - Google Patents
二次電池檢查方法及二次電池檢查裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI774291B TWI774291B TW110111304A TW110111304A TWI774291B TW I774291 B TWI774291 B TW I774291B TW 110111304 A TW110111304 A TW 110111304A TW 110111304 A TW110111304 A TW 110111304A TW I774291 B TWI774291 B TW I774291B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- secondary battery
- voltage
- model
- transfer function
- value
- Prior art date
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]
- G01R31/374—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
-
- 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]
- G01R31/378—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
-
- 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]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
-
- 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]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
- G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
-
- 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]
- G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
-
- 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]
- G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
- G01R31/3865—Arrangements for measuring battery or accumulator variables related to manufacture, e.g. testing after manufacture
-
- 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]
- G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
-
- 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
- H01M10/4285—Testing apparatus
-
- 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]
- G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
提供可謀求二次電池的檢查為容易同時還可謀求檢查精度的提高之二次電池檢查裝置等。根據採樣週期T,驗證二次電池模型的模型參數之值。藉由二次電池模型,藉由IIR傳達函數及FIR傳達函數表現二次電池(200)的內電阻之阻抗。對模型參數之值被驗證的二次電池模型亦即指定模型推定脈衝電流I(t)被輸入時由該指定模型輸出的作為電壓的變化態樣之模型輸出電壓。根據脈衝電流I(t)流入二次電池(200)時之該二次電池(200)的電壓的量測結果,與指定模型輸出電壓,評估因應於採樣週期T的二次電池(200)的性能。
Description
本發明係關於檢查鋰離子電池等二次電池的技術。
作為檢查二次電池的內部狀態的方法,有基於頻率應答分析法(FRA:Frequency Response Analysis)之AC阻抗解析法為眾所周知,確立了適用等價電路的模型,分解為多個時間常數要素以解釋種種的反應二次電池的內部的方法。
[專利文獻1]日本特許第5924617號公報
但是,為了AC阻抗解析,必須要進行10kHz程度的高頻區域至10mHz~100mHz程度的低頻區域為止的多點量測。因此,二次電池的檢查要花費長時間。此外,
必須要專用的量測裝置,所以在量產線上等以短的生產節拍時間為前提的場合是難以實用的。二次電池的量產出貨檢查或製品入庫檢查時需要短時間且具有某種程度的精度的檢查機,因為電池隨著其動作狀態(電壓(SOC)、動作電流、電池溫度)等而使特性改變,所以必須把條件設定為固定條件再進行檢查,期待著再現性佳的檢查裝置。在量產線上等是由統計上的母集團分布來設定良否的判斷基準,但僅在固定化檢查條件的場合是可能的,幾乎沒有可以簡單判斷售出至市場的二次電池是否良好的方法。
在此,本發明的目的在於提供可謀求二次電池的檢查為容易同時還可謀求檢查精度的提高之二次電池檢查裝置等。
相關於本發明之二次電池檢查裝置,具備:識別在脈衝電流流入二次電池時之前述二次電池的電壓的量測結果之電壓識別元件,根據採樣週期,藉由分別表示IIR系統及FIR系統的傳達函數驗證表示前述二次電池的內電阻的阻抗之二次電池模型的模型參數之值之模型參數設定元件,對藉由前述模型參數設定元件驗證前述模型參數之值的前述二次電池模型亦即指定模型推定前述脈衝電流被輸入時由前述指定模型輸出的作為電壓變化態樣之模型輸出電壓之電壓推定元件,根據藉由前述電壓識別元件識別的前述二次電池的電壓量測結果,與藉由前述電壓推定
元件推定的前述指定模型輸出電壓,評估因應於前述採樣週期的前述二次電池的性能之評估元件。
前述模型參數設定元件,根據複數採樣週期之各個,個別地驗證前述模型參數之值,前述電壓推定元件,對藉由前述模型參數設定元件驗證前述模型參數之值的個別的前述二次電池模型亦即複數之前述指定模型,推定前述脈衝電流被輸入時由前述複數指定模型分別輸出的作為電壓變化態樣之複數模型輸出電壓,前述評估元件,根據各個藉由前述電壓識別元件識別的前述二次電池的電壓量測結果,與藉由前述電壓推定元件推定的前述複數指定模型輸出電壓,評估因應於前述複數採樣週期之各個的前述二次電池之複數性能之各個為較佳。
前述二次電池檢查裝置,以進而具備識別前述二次電池的溫度的量測結果之溫度補償元件,前述模型參數設定元件,根據藉由前述溫度補償元件識別的前述二次電池的溫度的量測結果,補正前述模型參數之值為較佳。
100:二次電池檢查裝置
102:OCV檢測元件(電壓識別元件)
104:減算元件
110:溫度補償元件
112:第1模型參數設定元件
114:第1電壓推定元件
122:第2模型參數設定元件
124:第2電壓推定元件
200:二次電池
300:充放電裝置
[圖1]係關於作為本發明之一實施型態之二次電池檢查裝置的構成之說明圖。
[圖2A]係二次電池的內電阻的等價電路之第1例示圖。
[圖2B]係二次電池的內電阻的等價電路之第2例示圖。
[圖2C]係二次電池的內電阻的等價電路之第3例示圖。
[圖2D]係二次電池的內電阻的等價電路之第4例示圖。
[圖3A]係表示二次電池的連接電阻成分R0的傳達函數之圖。
[圖3B]係表示由電荷移動電阻Ri及電容Ci所構成的第iRC並聯電路之IIR傳達函數之圖。
[圖3C]係表示電感成分L之IIR傳達函數之圖。
[圖3D]係表示華堡阻抗W0的FIR傳達函數之圖。
[圖4]係關於二次電池的奈奎斯特圖之說明圖。
[圖5A]係關於因應第1採樣週期的第1評估指數之說明圖。
[圖5B]係關於因應第1採樣週期的第2評估指數之說明圖。
[圖5C]係關於因應第2採樣週期的第3評估指數之說明圖。
作為圖1所示的本發明之一實施型態之二次電池檢查
裝置100,由處理器(演算處理裝置)、記憶體(記憶裝置)及I/O電路等構成。於記憶體或者與此不同個之記憶裝置,除了供定義二次電池模型之用的參數等種種資料以外,還記憶保持著程式(軟體)。例如,供識別二次電池或者被搭載此之對象機元件的種類(依照規格及標準特定)之用的複數識別子之各個,與複數二次電池模型之各個被賦予對應關係而記憶保持於記憶體。處理器由記憶體讀取必要的程式及資料,根據該資料,藉由執行依照該程式之演算處理,執行後述之演算處理或任務。
二次電池檢查裝置100,係具備:OCV檢測元件102,減算元件104,溫度補償元件110,第1採樣週期輸出元件,第1模型參數設定元件112,第1電壓推定元件114,第1除算元件116,第2採樣週期輸出元件,第2模型參數設定元件122,第2電壓推定元件124,第2除算元件126,第1評估元件142,第2評估元件144,與第3評估元件146。
二次電池模型,是表示電流I(t)被輸入二次電池200時由該二次電池200輸出的電壓V(t)之模型。使用二次電池200的開放電壓OCV及內電阻的傳達函數H(t)由關係式(01)定義。
V(t)=OCV+H(t).I(t)‥(01)。
使用二次電池的內電阻的等價電路模型的傳達函數H(t)由關係式(02)定義。
「H0(t)」、「Hi(t)」、「HW(t)」及「HL(t)」,係由表示二次電池的內電阻的特性之參數定義。
圖2A係顯示二次電池200的內電阻的等價電路之一例。此例中,內電阻的等價電路,係藉由連接電阻成分R0,由電荷移動電阻Ri及電容Ci所構成之第iRC並聯電路(i=1,2,‥,m),華堡阻抗W0,以及線圈L串聯電路定義。圖2A中,被串聯連接的RC並聯電路之數m為「4」。如圖2B所示,被串聯連接的RC並聯電路之數m可以比4要小,亦可比4要大。如圖2C及圖2D之各個所示,電阻W0可以在至少任1個RC並聯電路(例如第1RC並聯電路)中與電阻R串聯連接。電容C可以置換為CPE(Constant Phase Element)。線圈L可以省略。
電阻R0的傳達函數H0(z)由關係式(10)定義。圖3A係表示電阻R0的傳達函數H0(z)之方塊圖。
H0(z)=R0‥(10)。
R0對溫度θ之依存性,係根據不同的溫度θ的各個之基準二次電池的奈奎斯特圖的實測結果(參照圖4),依照關係式(10)而預先求出。亦即,定義電阻R0的傳
達函數H0(z)之係數R0,被定義作為以溫度θ為主變數之因變數或函數。
第iRC並聯電路的傳達函數Hi(z)係作為IIR(Infinite Impulse Response)系統(無限脈衝應答系統)的傳達函數而由關係式(20)定義。圖3B係表示第iRC並聯電路的傳達函數Hi(z)之方塊圖。
Hi(z)=(b0+biz-1)/(1+aiz-1)‥(20)。
在s區域中第iRC並聯電路的傳達函數Hi(s)係藉由關係式(21)表示。
Hi(s)=Ri/(1+τis)(此處、τi=1/RiCi)‥(21)。
當傳達函數Hi(s)雙一次變換時(s→(2/T)(1-z-1)/(1+z-1)(T為採樣週期)),在z區域中第iRC並聯電路的傳達函數Hi(z)係藉由關係式(22)表示。
Hi(z)={Ri/(1+2τi/T)+Ri/(1+2τi/T)z-1}/{1+(1-2τi/T)/(1+2τi/T)z-1}‥(22)。
將關係式(20)及(22)進行對比時,IIR傳達函數的係數b0、bi及ai之各個分別藉由關係式(221)~(223)定義。
b0=Ri/(1+2τi/T)‥(221)。
bi=Ri/(1+2τi/T)‥(222)。
ai=-{1+(1-2τi/T)/(1+2τi/T)}‥(223)。
Ri及Ci對溫度θ之依存性,係根據不同的溫度θ的各個之基準二次電池的奈奎斯特圖的實測結果(參照圖4),依照關係式(21)而預先求出。亦即,定義第iRC並聯電路的傳達函數Hi(z)之係數b0、bi及ai之各個,被定義作為以溫度θ及採樣頻率T為主變數之因變數或多變數函數。
線圈L的傳達函數HL(z)係作為IIR系統的傳達函數而由關係式(30)定義。圖3C係表示線圈L的傳達函數HL(z)之方塊圖。
HL(z)=(b0+b1z-1)/(1+a1z-1)‥(30)。
在s區域中線圈L的傳達函數HL(s)係藉由關係式(31)表示。
HL(s)=sL0‥(31)。
當傳達函數HL(s)雙一次變換時,在z區域,線圈L的傳達函數HL(z)係藉由關係式(32)表示。
HL(z)={2L0/T-2L0/Tz-1}/(1+z-1)‥(32)。
將關係式(30)及(32)進行對比時,IIR傳達函數的係數b0、bi及ai之各個分別藉由關係式(321)~(323)定
義。
b0=2L0/T‥(321)。
bi=-2L0/T‥(322)。
ai=-1‥(323)。
L0對溫度θ之依存性,係根據不同的溫度θ的各個之基準二次電池的奈奎斯特圖的實測結果(參照圖4),依照關係式(31)而預先求出。亦即,定義線圈L的傳達函數Hi(z)之係數b0及bi之各個,被定義作為以溫度θ及採樣頻率T為主變數之因變數或多變數函數。
華堡阻抗W0的傳達函數HW(z)係作為FIR(Finite Impulse Response)系統(有限脈衝應答系統)的傳達函數而由關係式(40)定義。圖3D係表示華堡阻抗W0的傳達函數HW(z)之方塊圖。
在s區域中華堡阻抗W0的傳達函數HW(s)係藉由關係式(41)表示。
HW(s)=RWtanh(sTW)p/(sTW)p‥(41)。
當傳達函數HL(s)雙一次變換時,在z區域,
華堡阻抗W0的傳達函數HW(z)係藉由關係式(42)表示。
HW(z)=RWtanh[(2TW/T)(1-z-1)/(1+z-1)]p/{(2TW/T)(1-z-1)/(1+z-1)}p‥(42)。
然而,藉由將關係式(40)及(42)進行對比,要求出FIR傳達函數的係數hk之各個是困難的。在此,RW、TW及p對溫度θ之依存性,係根據不同的溫度θ的各個之基準二次電池的奈奎斯特圖的實測結果(參照圖4),依照關係式(41)而求出。再者,對關係式(42)進行逆FFT變換,作為延遲要素zk(k=0~n,此處,n係例如數10~1000程度)的係數被抽出,並將華堡阻抗W0的傳達函數HW(z)以關係式(40)的方式近似地定義為FIR傳達函數。這是因為華堡阻抗W0的影響反映於奈奎斯特圖中的低頻側。亦即,定義華堡阻抗W0的傳達函數HW(z)之係數hk之各個,被定義作為以溫度θ及採樣頻率T為主變數之因變數或多變數函數。
圖4係表示二次電池200的複變阻抗Z的實測結果之奈奎斯特圖之一例,同時顯示該圖的近似曲線。橫軸為複變阻抗Z的實部ReZ,縱軸為複變阻抗Z的虛部-ImZ。表示於-ImZ>0的區域中ReZ愈大頻率的複變阻抗Z愈低。
於-ImZ=0之ReZ的值(圖4(第1評估區間))係相當於二次電池200的連接電阻成分R0(參照圖3A)。圖4中以單點虛線所包圍的-ImZ<0的區域之部分(第1評估區間),係相當於二次電池200的電極等的配線電感L0的阻抗
(參照圖3B)。圖4中以二點虛線所包圍的-ImZ>0的區域之倒塌的半圓形狀部分(第2評估區間),係相當於二次電池200電極界面的反應電阻與電雙層(第1~第mRC並聯電路的阻抗)(參照圖3C)。有隨二次電池200的溫度T愈高而該半徑愈小之傾向。圖4中以虛線所包圍的ImZ>0的區域之低頻率區域在以約45°立起的略直線狀部分(第3評估區間),係反映二次電池200的華堡阻抗W0的影響(參照圖3D)。
在求出圖4以實線所示的藉由奈奎斯特圖表示的二次電池的複變阻抗Z的近似曲線時,可在依照關係式(02)定義二次電池的內電阻的等價電路模型的傳達函數H(t)之假定下求出。藉此,在各溫度θ下,求出參數R0(參照關係式(10))、Ri及Ci(參照關係式(21))、L0(參照關係式(31))、以及RW、TW及p(參照關係式(41))之值。藉由開放電壓OCV的測定值驗證二次電池模型之開放電壓OCV之值(參照關係式(01))。接著,由該參數之值二次電池模型確立各種種類的二次電池200。
說明藉由前述構成的二次電池檢查裝置100執行的二次電池200的檢查方法。
藉由電流感測器S1、電壓感測器S2及溫度感測器S0之各個,量測脈衝電流I(t)藉由充放電裝置300流到成為檢查對象的二次電池200時之、該二次電池200的脈衝電流I(t)、電壓V(t)及溫度θ(t)。
二次電池200的溫度θ(t)的量測結果會被輸入溫度補償元件110,且藉由溫度補償元件110輸出因應於該量測結果的溫度補正模型參數。具體而言,求出參數R0(參照關係式(10))、Ri及Ci(參照關係式(21))、L0(參照關係式(31))、以及RW及TW(參照關係式(41))之因應於溫度θ之值R0(θ)、Ri(θ)、Ci(θ)、L0(θ)、RW(θ)、TW(θ)及p(θ)。這些模型參數係可以藉著由二次電池的量產品中求出作為良品的母集團的平均值來作為良否的判斷基準模型。
溫度補正模型參數是由溫度補償元件110被輸入第1模型參數設定元件112,並藉由第1模型參數設定元件112,因應於第1採樣週期T1,且根據溫度補正模型參數Ri(θ)及Ci(θ)而求出IIR模型參數b0(θ,T1)、bi(θ,T1)及ai(θ,T1)(參照關係式(221)~(223))。藉由第1模型參數設定元件112,因應於第1採樣週期T1,且根據溫度補正模型參數L0(θ)而求出IIR模型參數b0(θ,T1)、bi(θ,T1)及ai(θ,T1)(參照關係式(321)~(323))。藉由第1模型參數設定元件112,因應於第1採樣週期T1,且根據溫度補正模型參數RW(θ,T1)、TW(θ,T1)及p(θ,T1)而求出FIR模型參數hk(θ,T1)(參照關係式(40))。
藉由第1電壓推定元件114,根據二次電池200的脈衝電流I(t)的量測結果,且依照因應於短週期(例如10ms程度)的第1採樣週期T1之由傳達函數H(t)定義之二次電池模型,推測二次電池200的電壓V(t)(參照關係式(1))。於圖5A及圖5B之各個,以點虛線(dotted line)表示二
次電池200的放電時電壓V的量測值,以短劃線(dashed line)表示每個第1採樣週期T1的二次電池200的OCV量測值之近似曲線,並且以實線表示藉由第1電壓推定元件114之對每個第1採樣週期T1的二次電池200的電壓V(t)的推定結果之近似曲線。二次電池模型並未考慮開放電壓OCV,因而以OCV作為基準進行推測藉由第1電壓推定元件114之對每個第1採樣週期T1之二次電池200的電壓V(t)的推定結果D(參照圖5A、圖5B/向下箭頭D)。
溫度補正模型參數是由溫度補償元件110被輸入第2模型參數設定元件122,並藉由第2模型參數設定元件122,因應於第2採樣週期T2,且根據溫度補正模型參數Ri(θ)及Ci(θ)而求出IIR模型參數b0(θ,T2)、bi(θ,T2)及ai(θ,T2)(參照關係式(221)~(223))。藉由第2模型參數設定元件122,因應於第2採樣週期T2,且根據溫度補正模型參數L0(θ)而求出IIR模型參數b0(θ,T2)、bi(θ,T2)及ai(θ,T2)(參照關係式(321)~(323))。藉由第2模型參數設定元件122,因應於第2採樣週期T2,且根據溫度補正模型參數RW(θ,T2)、TW(θ,T2)及p(θ,T2)而求出FIR模型參數hk(θ,T2)(參照關係式(40))。
藉由第2電壓推定元件124,根據二次電池200的脈衝電流I(t)的量測結果,且依照因應於長週期(例如1s程度)的第2採樣週期T2之由傳達函數H(t)定義之二次電池模型,推測二次電池200的電壓V(t)(參照關係式(1))。於圖5C,以虛線表示二次電池200的放電時電壓V的
量測值,以虛線表示每個第2採樣週期T2的二次電池200的OCV量測值之近似曲線,並且以實線表示藉由第2電壓推定元件124之對每個第2採樣週期T2的二次電池200的電壓V(t)的推定結果之近似曲線。二次電池模型並未考慮開放電壓OCV,因而以OCV作為基準進行推測藉由第2電壓推定元件124之二次電池200的電壓V(t)的推定結果E(參照圖圖5C/向下箭頭E)。
二次電池200的電壓V(t)會被輸入二次電池檢查裝置100,且根據該輸入A,藉由OCV檢測元件102進行檢測二次電池200的開放電壓OCV(t)。藉由減算元件104,將輸入A=V(t)與OCV檢測元件102的輸出B=OCV(t)之差C=A-B進行輸出。差C係於圖5A、圖5B及圖5C之各個中以向下箭頭C表示,代表二次電池200的放電時電壓V的量測值(實線)及OCV的量測值(點虛線(dotted line))之差。
對除算元件116由減算元件104將差C輸入,並且由第1電壓推定元件114將二次電池200的電壓V(t)的推定結果D輸入,算定兩輸入之比C/D。
在脈衝電流I(t)由除算元件116開始流動後的第1期間(參照圖5A/以虛線包圍的區域)之各時點的C/D被輸入第1評估元件142,藉由第1評估元件142並根據該輸入的平均值、分散值、偏差值、或最大值及最小值的中間值等統計的指標值而在第1評估區間進行評估電池200的連接電阻成分R0及電感元件L0。此處,由於L0的貢獻只在虛軸上的阻抗,不對電阻值有所貢獻因而最終評估的成分僅為
R0。評估C/D愈接近1,二次電池200的連接電阻成分R0與當初的狀態或良品母集團相比較的變化就愈小。
在脈衝電流I(t)由除算元件116開始流動經過第1期間之後開始的比該第1期間還長的第2期間(參照圖5B/以虛線包圍的區域)之各時點的C/D被輸入第2評估元件144,藉由第2評估元件144且根據該輸入的統計的指標值而在第2評估區間進行評估二次電池200之在電極界面的反應電阻與電雙層(第1~第m個RC並聯電路的阻抗)。評估C/D愈接近1,二次電池200之在電極界面的反應電阻與電雙層(第1~第m個RC並聯電路的阻抗)與當初的狀態或良品母集團相比之變化愈小。藉著在C/D的算定值設定容許水準而可以判定良否。
對除算元件126由減算元件104將差C輸入,並且由第2電壓推定元件124將二次電池200的電壓V(t)的推定結果E輸入,算定兩輸入之比C/E。
在脈衝電流I(t)由除算元件126開始流動經過第1期間之後開始的比第2期間還長的第3期間(參照圖5C/以虛線包圍的區域)之各時點的C/E輸入第1評估元件142,藉由第3評估元件143並根據該輸入的統計的指標值而在第3評估區間進行評估二次電池200的華堡阻抗W0。評估C/E愈接近1,二次電池200之華堡阻抗W0與當初的狀態或良品母集團相比之變化愈小。藉著在C/E的算定值設定容許水準而可以判定良否。
藉由第1評估元件142、第2評估元件144及第
3評估元件146之各個之評價結果,被輸出至以有線或無線與二次電池檢查裝置100連結之輸出介面。
第1評估元件142、第2評估元件144及第3評估元件146係以1回的量測進行判定,且可根據該判定結果的組合狀態來推定二次電池的哪些構成元件為不良的原因。
根據關於本發明之二次電池檢查裝置100及藉此實行的二次電池檢查方法,例如,如表1所示,關於第1評估區間,C/D的判定結果相對於第1判定基準值γ1具有關係式(51)所表示的關係之場合,評估為「OK(電池構成材料電阻值在基準範圍以內)」;C/D的判定結果不具有關係式(51)所表示的關係之場合,評估為「NG(電池構成材料電阻值超過基準)」。
1-γ1<C/D<1+γ1‥(51)。
此外,如表1所示,關於第2評估區間,C/D的判定結果相對於第2判定基準值γ2具有關係式(52)所表示的關係之場合,評估為「OK(正極、負極等的反應性並無異常)」;C/D的判定結果不具有關係式(52)所表示的關係之場合,評估為「NG(正極、負極等的反應性有異常)」。
1-γ2<C/D<1+γ2‥(52)。
再者,如表1所示,關於第3評估區間,C/E的判定結果相對於第3判定基準值γ3具有關係式(53)所表示的關係之場合,評估為「OK(無電解液的不足、變質等)」;C/E的判定結果不具有關係式(53)所表示的關係之場合,評估為「NG(有電解液的不足、變質等)」。
1-γ3<C/D<1+γ3‥(53)。
如此根據本發明,不僅可藉由1次測定來單純地判定二次電池是否良好,而且可推定是二次電池的構成元件之中的哪個原因造成。
將該評價結果的訊息由二次電池檢查裝置100對智慧型手機、平板電腦終端或者個人電腦等的客戶傳送,且輸出顯示於構成該客戶的輸出介面(顯示裝置)亦可。藉此,因為可使二次電池200的檢查變得容易同時可進行不良原因的推定因而可謀求提高檢查精度以及對於從事生產過程的該客戶使用者之流暢的反饋。
100:二次電池檢查裝置
102:OCV檢測元件(電壓認識元件)
104:減算器
110:溫度補償元件
112:第1模型參數設定元件
114:第1電壓推定元件
116:第1除算元件
122:第2模型參數設定元件
124:第2電壓推定元件
126:第2除算元件
142:第1評估元件
144:第2評估元件
146:第3評估元件
200:二次電池
300:充放電裝置
I:電流
S1:電流感測器
S2:電壓感測器
S0:溫度感測器
T1:第1採樣週期
T2:第2採樣週期
V:電壓
θ:溫度
Claims (4)
- 一種二次電池檢查裝置,具備:識別在脈衝電流流入二次電池時之前述二次電池的電壓的量測結果之電壓識別元件,使由表示前述二次電池的內電阻的阻抗之s區域之傳達函數的係數之值,以及該s區域之傳達函數藉由雙一次變換而變換為z區域之傳達函數時之採樣頻率的倒數之採樣週期所定義的分別表示IIR系統以及FIR系統的傳達函數的係數之值,根據預先決定的採樣週期,藉由分別表示該IIR系統及該FIR系統的傳達函數驗證作為前述二次電池的內電阻的阻抗所表示之二次電池模型的模型參數之值之模型參數設定元件,對藉由前述模型參數設定元件驗證前述模型參數之值的前述二次電池模型亦即指定模型推定前述脈衝電流被輸入時由前述指定模型輸出的作為電壓變化態樣之模型輸出電壓之電壓推定元件,以及根據藉由前述電壓識別元件識別的前述二次電池的電壓量測結果,與藉由前述電壓推定元件推定的前述指定模型輸出電壓,評估因應於前述預先決定的採樣週期的具有頻率應答特性的前述二次電池之電池構成材料之電阻值是否在基準範圍內,正極或負極的反應性是否有異常,以及是否有電解液的不足或變質之評估元件。
- 如請求項1之二次電池檢查裝置,其中前述模型參數設定元件,根據複數之前述預先決定的 採樣週期之各個,個別地驗證前述模型參數之值,前述電壓推定元件,對藉由前述模型參數設定元件驗證前述模型參數之值的個別的前述二次電池模型亦即複數之前述指定模型,推定前述脈衝電流被輸入時由前述複數指定模型分別輸出的作為電壓變化態樣之複數模型輸出電壓,前述評估元件,根據各個藉由前述電壓識別元件識別的前述二次電池的電壓量測結果,與藉由前述電壓推定元件推定的前述複數指定模型輸出電壓,評估因應於前述複數預先決定的採樣週期之各個的具有頻率應答特性的前述二次電池電池構成材料之電阻值是否在基準範圍內,正極或負極的反應性是否有異常,以及是否有電解液的不足或變質。
- 如請求項1或2之二次電池檢查裝置,其中進而具備識別前述二次電池的溫度的量測結果之溫度補償元件,前述溫度補償元件,根據前述二次電池的溫度的量測結果,補正表示前述二次電池的內電阻的阻抗之s區域之傳達函數的係數之值。
- 一種二次電池檢查方法,包含:識別在脈衝電流流入二次電池時之前述二次電池的電壓的量測結果之電壓識別步驟,使由表示前述二次電池的內電阻的阻抗之s區域之傳 達函數的係數之值,以及該s區域之傳達函數藉由雙一次變換而變換為z區域之傳達函數時之採樣頻率的倒數之採樣週期所定義的分別表示IIR系統以及FIR系統的傳達函數的係數之值,根據預先決定的採樣週期,藉由分別表示該IIR系統及該FIR系統的傳達函數驗證作為前述二次電池的內電阻的阻抗所表示之二次電池模型的模型參數之值之模型參數設定步驟,對藉由前述模型參數設定步驟驗證前述模型參數之值的前述二次電池模型亦即指定模型推定前述脈衝電流被輸入時由前述指定模型輸出的作為電壓變化態樣之模型輸出電壓之電壓推定步驟,以及根據藉由前述電壓識別步驟識別的前述二次電池的電壓量測結果,與藉由前述電壓推定步驟推定的前述指定模型輸出電壓,評估因應於前述預先決定的採樣週期的具有頻率應答特性的前述二次電池之電池構成材料之電阻值是否在基準範圍內,正極或負極的反應性是否有異常,以及是否有電解液的不足或變質之評估步驟。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020071765A JP6997473B2 (ja) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 二次電池検査方法および二次電池検査装置 |
JP2020-071765 | 2020-04-13 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202201019A TW202201019A (zh) | 2022-01-01 |
TWI774291B true TWI774291B (zh) | 2022-08-11 |
Family
ID=78079692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW110111304A TWI774291B (zh) | 2020-04-13 | 2021-03-29 | 二次電池檢查方法及二次電池檢查裝置 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230034016A1 (zh) |
EP (1) | EP3951409A4 (zh) |
JP (1) | JP6997473B2 (zh) |
KR (1) | KR20210149795A (zh) |
CN (1) | CN113826020B (zh) |
CA (1) | CA3141786C (zh) |
TW (1) | TWI774291B (zh) |
WO (1) | WO2021210346A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7266907B2 (ja) * | 2021-08-06 | 2023-05-01 | 東洋システム株式会社 | 電池性能評価装置および電池性能評価方法 |
WO2024134867A1 (ja) * | 2022-12-23 | 2024-06-27 | 株式会社日立ハイテク | 電池診断装置、電池診断方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110060538A1 (en) * | 2009-09-04 | 2011-03-10 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Estimation of State-Of-Health in Batteries |
CN105264709A (zh) * | 2013-06-14 | 2016-01-20 | Hrl实验室有限责任公司 | 用于感测电化学装置的内部温度的方法和设备 |
WO2017002953A1 (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-05 | 学校法人同志社 | データ抽出装置、データ抽出方法およびデータ抽出プログラム |
CN107250824A (zh) * | 2015-02-13 | 2017-10-13 | 松下知识产权经营株式会社 | 二次电池的充电状态估计装置和充电状态估计方法 |
TW201942590A (zh) * | 2018-03-28 | 2019-11-01 | 日商東洋體系股份有限公司 | 劣化狀態判定裝置及劣化狀態判定方法 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5924617B2 (ja) | 1980-04-25 | 1984-06-11 | 古河電気工業株式会社 | 水中ケ−ブルの布設方法 |
US20030206021A1 (en) * | 1997-07-25 | 2003-11-06 | Laletin William H. | Method and apparatus for measuring and analyzing electrical or electrochemical systems |
US9397370B2 (en) * | 1999-06-25 | 2016-07-19 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Single and multiple cell battery with built-in controller |
EP1933158B1 (en) * | 2005-09-16 | 2018-04-25 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Secondary cell degradation judgment method, secondary cell degradation judgment device, and power supply system |
JP5924617B2 (ja) | 2012-06-05 | 2016-05-25 | 学校法人同志社 | 等価回路合成方法並びに装置、および回路診断方法 |
JP5810116B2 (ja) * | 2013-03-14 | 2015-11-11 | 古河電気工業株式会社 | 二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法 |
US10222426B2 (en) * | 2013-06-14 | 2019-03-05 | Hrl Laboratories, Llc | Double-pulse technique for on-line diagnostics of electrochemical systems |
US9132745B1 (en) * | 2014-03-17 | 2015-09-15 | Ford Global Technologies, Llc | Frequency based battery model parameter estimation |
JP2016090330A (ja) * | 2014-10-31 | 2016-05-23 | カルソニックカンセイ株式会社 | バッテリのパラメータ推定装置 |
GB2532726A (en) * | 2014-11-24 | 2016-06-01 | Thunot Andre | Cell internal impedance diagnostic system |
WO2020145402A1 (ja) * | 2019-01-11 | 2020-07-16 | マレリ株式会社 | システム同定方法及びシステム同定装置 |
JP6842212B1 (ja) * | 2019-12-26 | 2021-03-17 | 東洋システム株式会社 | 電池性能評価方法および電池性能評価装置 |
JP6842213B1 (ja) * | 2019-12-27 | 2021-03-17 | 東洋システム株式会社 | 模擬電池構築方法および模擬電池構築装置 |
JP6887700B1 (ja) * | 2020-01-20 | 2021-06-16 | 東洋システム株式会社 | 電池性能評価装置、電子機器、充電器および電池性能評価方法 |
JP7090949B1 (ja) * | 2021-05-19 | 2022-06-27 | 東洋システム株式会社 | 電池状態判定方法および電池状態判定装置 |
-
2020
- 2020-04-13 JP JP2020071765A patent/JP6997473B2/ja active Active
-
2021
- 2021-03-19 US US17/609,854 patent/US20230034016A1/en active Pending
- 2021-03-19 CN CN202180003289.0A patent/CN113826020B/zh active Active
- 2021-03-19 CA CA3141786A patent/CA3141786C/en active Active
- 2021-03-19 WO PCT/JP2021/011440 patent/WO2021210346A1/ja unknown
- 2021-03-19 EP EP21789494.8A patent/EP3951409A4/en active Pending
- 2021-03-19 KR KR1020217036069A patent/KR20210149795A/ko not_active Application Discontinuation
- 2021-03-29 TW TW110111304A patent/TWI774291B/zh active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110060538A1 (en) * | 2009-09-04 | 2011-03-10 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Estimation of State-Of-Health in Batteries |
CN105264709A (zh) * | 2013-06-14 | 2016-01-20 | Hrl实验室有限责任公司 | 用于感测电化学装置的内部温度的方法和设备 |
CN107250824A (zh) * | 2015-02-13 | 2017-10-13 | 松下知识产权经营株式会社 | 二次电池的充电状态估计装置和充电状态估计方法 |
WO2017002953A1 (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-05 | 学校法人同志社 | データ抽出装置、データ抽出方法およびデータ抽出プログラム |
TW201942590A (zh) * | 2018-03-28 | 2019-11-01 | 日商東洋體系股份有限公司 | 劣化狀態判定裝置及劣化狀態判定方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20230034016A1 (en) | 2023-02-02 |
JP2021167798A (ja) | 2021-10-21 |
CA3141786A1 (en) | 2021-10-21 |
JP6997473B2 (ja) | 2022-02-04 |
CA3141786C (en) | 2023-06-20 |
CN113826020A (zh) | 2021-12-21 |
EP3951409A4 (en) | 2023-06-21 |
TW202201019A (zh) | 2022-01-01 |
EP3951409A1 (en) | 2022-02-09 |
WO2021210346A1 (ja) | 2021-10-21 |
KR20210149795A (ko) | 2021-12-09 |
CN113826020B (zh) | 2024-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI774291B (zh) | 二次電池檢查方法及二次電池檢查裝置 | |
JP6145824B2 (ja) | 電池診断装置および電池診断方法 | |
US11422194B2 (en) | Battery diagnosis apparatus and battery diagnosis method based on current pulse method | |
JP5842421B2 (ja) | 電池状態推定装置 | |
JP7157909B2 (ja) | 電池容量の推定方法、および電池容量の推定装置 | |
JP7090949B1 (ja) | 電池状態判定方法および電池状態判定装置 | |
JP7157908B2 (ja) | 電池容量の推定方法および電池容量の推定装置 | |
CN107037363A (zh) | 一种基于状态滤波的电池交流阻抗谱测量方法 | |
JP2011122951A (ja) | 二次電池の充電状態推定装置および劣化状態推定装置 | |
CN112698215B (zh) | 使用卷积神经网络装置从电阻抗测量结果中估计电池状态 | |
WO2021131957A1 (ja) | 電池性能評価方法および電池性能評価装置 | |
CN105866551A (zh) | 一种钠硫电池内阻检测方法 | |
CN115616428A (zh) | 一种“充—检”一体电动汽车电池状态检测与评价方法 | |
CN113138210B (zh) | 一种智能气体传感器的自适应局部高斯温湿度补偿方法 | |
JP5454928B2 (ja) | 電池検査方法及び電池検査装置 | |
RU2491566C1 (ru) | Устройство оценки состояния батареи и способ оценки состояния батареи | |
JP7266958B1 (ja) | 推定装置 | |
WO2024189905A1 (ja) | 蓄電池の診断装置、診断システム及び診断方法 | |
JP2022179391A (ja) | 電池状態判定方法および電池状態判定装置 | |
CN113406510A (zh) | 带量测数据异常检测的锂离子电池荷电状态在线估计器及方法 | |
JP2022112538A (ja) | 蓄電池の管理方法、管理装置、及び蓄電池システム | |
JP2023140688A (ja) | 測定装置、測定方法、及びプログラム | |
JP2005300500A (ja) | 電気二重層キャパシタの特性評価方法および特性評価装置 | |
CN117192409A (zh) | 一种用于发电机状态检测系统的电池健康状态估算方法 | |
JPS58148971A (ja) | 基板の信号線絶縁導通判定装置 |