WO2014073208A1 - 蓄電装置の状態検知方法 - Google Patents

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WO2014073208A1
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power storage
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impedance
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蛇口 広行
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アルプス・グリーンデバイス株式会社
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting a state of a power storage device, and more particularly to a method for detecting a state of a power storage device for accurately detecting a deterioration state or a charge state of the power storage device.
  • Power storage devices such as lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors are used in various applications, and are widely applied to, for example, cell phone battery packs, PC batteries, or automobile batteries.
  • the state of the power storage device for example, the deterioration state (SOH; State ; Of Health) and the state of charge (SOC; State Of Charge).
  • SOH deterioration state
  • SOC state of charge
  • detecting the state of power storage devices in energy-saving automobiles, hybrid automobiles, electric automobiles, and the like that perform idling stop is deeply related to the running of automobiles and has attracted attention as being very important.
  • the voltage, current, and temperature of the power storage device are measured, and the deterioration state (SOH), charge state (SOC), etc. of the power storage device are determined. This is a calculation method.
  • the temperature of the power storage device is an important measurement parameter because it greatly affects the detection of the state of the power storage device.
  • Patent Document 1 As a prior art of a method for measuring the temperature of a power storage device, a method of directly measuring by connecting or connecting a temperature detection element to a power storage device is generally known as in Patent Document 1.
  • a Zener diode is used as a temperature detection element, and the Zener diode is connected to the positive terminal of the power storage device, so that the temperature transmitted from the positive terminal of the power storage device can be accurately measured.
  • Patent Document 1 (conventional example 1), the temperature of the temperature detection point of the temperature detection element (in the conventional example 1, the positive terminal of the power storage device) and the temperature inside the power storage device due to self-heating of the internal resistance of the power storage device, etc. There is a problem that the temperature of the power storage device cannot be grasped accurately.
  • a temperature detection element such as a thermocouple is used to detect the temperature of the power storage device and determine the internal impedance of the power storage device to determine the degradation state (SOH) of the power storage device (Patent Document 2) or a temperature detection element.
  • An apparatus Patent Document 3) that determines the internal temperature by determining the internal impedance of the power storage device is proposed.
  • the device of Patent Document 2 includes a temperature adjustment unit that adjusts the temperature of the power storage device, an impedance calculation unit that calculates the internal impedance of the power storage device, and a deterioration state of the power storage device based on the calculated internal impedance. It comprises deterioration determining means for determining (SOH).
  • the deterioration state can be determined with reference to the internal impedance map set in advance corresponding to the temperature of the power storage device and the voltage of the power storage device.
  • An apparatus for determining the internal temperature of Patent Document 3 is an electrical excitation circuit for applying electrical excitation that varies with time to a power storage device, and an electrical response that detects time-dependent electrical response as a result. It comprises a response detection circuit and a calculation circuit for determining the internal temperature using the voltage and current signals derived from the input excitation and response signals. Then, time-varying electrical excitation is given at different frequencies (in the embodiment, 5 Hz, 70 Hz, 1 kHz), and the measured impedance is substituted into an assumed equivalent circuit, and the inside of the power storage device is determined from specific element values of the equivalent circuit. The temperature is calculated.
  • the internal impedance is measured at a low frequency (10 Hz or more and 1 kHz or less in Conventional Example 2) that is affected by the behavior of ions in the electrolyte of the power storage device, so that the internal impedance is accurately measured.
  • the measurement is performed in a state where the power storage device is adjusted to a temperature within a predetermined range by the temperature adjusting means so as not to be affected by the temperature.
  • the temperature adjusting means there is a time difference between the ambient temperature of the power storage device adjusted by the temperature adjusting means and the internal temperature of the true power storage device with respect to the temperature change at the time of charge / discharge, and the accurate power storage device at the time of state detection
  • the internal temperature of was not obtained. For this reason, there is a problem that the influence of the internal temperature is not accurately corrected, and an error occurs in the determination of the deterioration state (SOH).
  • This invention solves the subject mentioned above, and aims at providing the state detection method of the electrical storage apparatus for detecting correctly the deterioration state (SOH) and charge condition (SOC) of an electrical storage apparatus.
  • the power storage device state detection method of the present invention is a power storage device state detection method for estimating the SOH of the power storage device from the internal impedance of the power storage device, wherein the internal impedance of the power storage device decreases as the temperature increases.
  • a second frequency at which the internal resistance of the power storage device is measured with a frequency signal the initial SOH of the power storage device is calculated from the measured value of the internal resistance, and the internal impedance of the power storage device increases as the temperature rises
  • the signal With the signal, the internal impedance of the power storage device is measured, the internal temperature of the power storage device is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance, the initial SOH is corrected using the calculated value of the internal temperature, The SOH is estimated.
  • the method for detecting the state of the power storage device of the present invention calculates the initial SOH of the power storage device from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device, and calculates the internal impedance from the measured impedance value of the internal impedance of the power storage device. Since the temperature is calculated and the initial SOH is corrected using the calculated value of the internal temperature and the SOH is estimated, the correction based on the calculated internal temperature can be performed, and an accurate SOH can be obtained.
  • the internal impedance of the power storage device is measured with a signal of the second frequency at which the internal impedance of the power storage device increases as the temperature rises, the electronic conductivity resistance of the power storage device that depends only on temperature can be measured. The internal temperature of the power storage device can be measured more accurately. For this reason, the initial SOH can be corrected based on the accurate internal temperature. By these things, SOH of an electrical storage apparatus can be detected correctly.
  • the power storage device state detection method of the present invention is the power storage device state detection method for estimating the SOH of the power storage device from the internal impedance of the power storage device, wherein the capacitance component of the internal impedance of the power storage device is more dominant than the inductance component.
  • the internal resistance of the power storage device is measured with a signal of the first frequency, and the initial SOH of the power storage device is calculated from the measured value of the internal resistance.
  • the inductance component of the internal impedance of the power storage device is a capacitance component.
  • the internal impedance of the power storage device is measured with a signal having a second frequency that becomes more dominant, the internal temperature of the power storage device is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance, and the calculated value of the internal temperature is used.
  • the initial SOH is corrected, and the SOH is estimated.
  • the initial SOH of the power storage device is calculated from the measurement value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device, the internal temperature is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance of the power storage device, and the calculated value of the internal temperature is calculated. Since the initial SOH is corrected and the SOH is estimated, correction based on the calculated internal temperature can be performed, and an accurate SOH can be obtained.
  • the inductance component of the internal impedance of the power storage device is dominant over the capacitance component, that is, the internal impedance of the power storage device is measured with a signal of the second frequency at which the reactance component is inductive.
  • the internal impedance can be measured in a sufficiently reduced state, and the internal temperature of the power storage device can be measured more accurately. For this reason, the initial SOH can be corrected based on the accurate internal temperature. By these things, SOH of an electrical storage apparatus can be detected correctly.
  • the power storage device state detection method of the present invention is a power storage device state detection method for estimating SOH of the power storage device from an internal impedance of the power storage device, wherein the power storage device uses a first frequency signal that can be followed by ions of the power storage device.
  • the internal resistance of the power storage device is measured, the initial SOH of the power storage device is calculated from the measured value of the internal resistance, and the internal impedance of the power storage device is measured with a second frequency signal that is difficult for ions of the power storage device to follow.
  • the internal temperature of the power storage device is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance, the initial SOH is corrected using the calculated value of the internal temperature, and the SOH is estimated.
  • the initial SOH of the power storage device is calculated from the measurement value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device, the internal temperature is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance of the power storage device, and the calculated value of the internal temperature is calculated. Since the initial SOH is corrected and the SOH is estimated, correction based on the calculated internal temperature can be performed, and an accurate SOH can be obtained.
  • the internal impedance of the power storage device is measured with a signal of a second frequency that is difficult for the ions of the electrolyte of the power storage device to follow, the internal impedance can be measured in a state where the influence of the behavior of the ions is sufficiently reduced, The internal temperature of the power storage device can be measured more accurately. For this reason, the initial SOH can be corrected based on the accurate internal temperature. By these things, SOH of an electrical storage apparatus can be detected correctly.
  • the power storage device state detection method of the present invention is a power storage device state detection method for estimating the SOH of the power storage device from the internal impedance of the power storage device, and the internal resistance of the power storage device is determined by a signal having a first frequency of 1 kHz or less. Measure, calculate an initial SOH of the power storage device from the measured value of the internal resistance, measure the internal impedance of the power storage device with a signal of a second frequency of 10 kHz or more, and from the measured impedance value of the internal impedance, the An internal temperature of the power storage device is calculated, the initial SOH is corrected using the calculated value of the internal temperature, and the SOH is estimated.
  • the initial SOH of the power storage device is calculated from the measurement value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device, the internal temperature is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance of the power storage device, and the calculated value of the internal temperature is calculated. Since the initial SOH is corrected and the SOH is estimated, correction based on the calculated internal temperature can be performed, and an accurate SOH can be obtained.
  • the internal impedance of the power storage device is measured with a signal having a second frequency of 10 kHz or higher, the electrolyte ions do not follow the second frequency, and the influence of the ion behavior is sufficiently reduced. Internal impedance can be measured with Therefore, the internal temperature of the power storage device can be measured more accurately, and the initial SOH can be corrected based on the accurate internal temperature. By these things, SOH of an electrical storage apparatus can be detected correctly.
  • the state detection method of the power storage device of the present invention is characterized in that the SOC at the time of measuring the internal resistance is substantially the same every time.
  • the state detection method for a power storage device according to the present invention is characterized in that the internal resistance is measured within a predetermined time after the full charge of the power storage device is completed.
  • the power storage device state detection method of the present invention is a power storage device state detection method that estimates the SOC of the power storage device from the internal impedance of the power storage device, wherein the internal impedance of the power storage device decreases as the temperature increases.
  • a second frequency at which the internal resistance of the power storage device is measured with a frequency signal the initial SOC of the power storage device is calculated from the measured value of the internal resistance, and the internal impedance of the power storage device increases as the temperature rises
  • the internal impedance of the power storage device is measured, the internal temperature of the power storage device is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance, the initial SOC is corrected using the calculated value of the internal temperature,
  • the SOC is estimated.
  • the initial SOC of the power storage device is calculated from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device, the internal temperature is calculated from the impedance measured value of the internal impedance of the power storage device, and the calculated value of the internal temperature is calculated. Since the initial SOC is corrected and the SOC is estimated, correction based on the calculated internal temperature can be performed, and an accurate SOC can be obtained.
  • the internal impedance of the power storage device is measured with a signal of the second frequency at which the internal impedance of the power storage device increases as the temperature rises, the electronic conductivity resistance of the power storage device that depends only on temperature can be measured. The internal temperature of the power storage device can be measured more accurately. For this reason, the initial SOC can be corrected based on the accurate internal temperature. By these things, SOC of an electrical storage apparatus can be detected correctly.
  • the power storage device state detection method of the present invention is a power storage device state detection method for estimating the SOC of the power storage device from the internal impedance of the power storage device, wherein the capacitance component of the internal impedance of the power storage device is more dominant than the inductance component.
  • the internal resistance of the power storage device is measured using the first frequency signal, and the initial SOC of the power storage device is calculated from the measured value of the internal resistance.
  • the inductance component of the internal impedance of the power storage device is a capacitance component.
  • the internal impedance of the power storage device is measured with a signal having a second frequency that becomes more dominant, the internal temperature of the power storage device is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance, and the calculated value of the internal temperature is used.
  • the initial SOC is corrected, and the SOC is estimated.
  • the initial SOC of the power storage device is calculated from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device, the internal temperature is calculated from the impedance measured value of the internal impedance of the power storage device, and the calculated value of the internal temperature is calculated. Since the initial SOC is corrected and the SOC is estimated, correction based on the calculated internal temperature can be performed, and an accurate SOC can be obtained.
  • the inductance component of the internal impedance of the power storage device is dominant over the capacitance component, that is, the internal impedance of the power storage device is measured with a signal of the second frequency at which the reactance component is inductive.
  • the internal impedance can be measured in a sufficiently reduced state, and the internal temperature of the power storage device can be measured more accurately. For this reason, the initial SOC can be corrected based on the accurate internal temperature. By these things, SOC of an electrical storage apparatus can be detected correctly.
  • the power storage device state detection method of the present invention is a power storage device state detection method that estimates the SOC of the power storage device from the internal impedance of the power storage device, and is a first frequency signal that can be followed by ions in the power storage device.
  • An internal resistance of the power storage device is measured, an initial SOC of the power storage device is calculated from the measured value of the internal resistance, and the internal impedance of the power storage device is a signal of a second frequency that is difficult for ions in the power storage device to follow.
  • the internal temperature of the power storage device is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance, the initial SOC is corrected using the calculated value of the internal temperature, and the SOC is estimated.
  • the initial SOC of the power storage device is calculated from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device, the internal temperature is calculated from the impedance measured value of the internal impedance of the power storage device, and the calculated value of the internal temperature is calculated. Since the initial SOC is corrected and the SOC is estimated, correction based on the calculated internal temperature can be performed, and an accurate SOC can be obtained.
  • the internal impedance of the power storage device is measured with a signal of a second frequency that is difficult for the ions of the electrolyte of the power storage device to follow, the internal impedance can be measured in a state where the influence of the behavior of the ions is sufficiently reduced, The internal temperature of the power storage device can be measured more accurately. For this reason, the initial SOC can be corrected based on the accurate internal temperature. By these things, SOC of an electrical storage apparatus can be detected correctly.
  • the power storage device state detection method of the present invention is a power storage device state detection method for estimating the SOC of the power storage device from the internal impedance of the power storage device, and the internal resistance of the power storage device is determined by a signal having a first frequency of 1 kHz or less. Measure, calculate the initial SOC of the power storage device from the measured value of the internal resistance, measure the internal impedance of the power storage device with a second frequency signal of 10 kHz or more, and from the measured impedance value of the internal impedance An internal temperature of the power storage device is calculated, the initial SOC is corrected using the calculated value of the internal temperature, and the SOC is estimated.
  • the initial SOC of the power storage device is calculated from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device, the internal temperature is calculated from the impedance measured value of the internal impedance of the power storage device, and the calculated value of the internal temperature is calculated. Since the initial SOC is corrected and the SOC is estimated, correction based on the calculated internal temperature can be performed, and an accurate SOC can be obtained.
  • the internal impedance of the power storage device is measured with a signal having a second frequency of 10 kHz or higher, the electrolyte ions do not follow the second frequency, and the influence of the ion behavior is sufficiently reduced. Internal impedance can be measured with For this reason, the internal temperature of the power storage device can be measured more accurately, and the initial SOC can be corrected based on the accurate internal temperature. By these things, SOC of an electrical storage apparatus can be detected correctly.
  • the state detection method for a power storage device is characterized in that the internal resistance is measured before and after a large change in current, and the internal resistance is obtained from the measured values before and after the measurement.
  • the internal resistance is obtained from the measured values of the internal resistance before and after the current greatly changes, the internal resistance can be calculated more accurately by measuring under a plurality of different conditions.
  • the SOC can be calculated more accurately. Thereby, SOH and SOC of the power storage device can be detected more accurately.
  • the power storage device state detection method of the present invention is characterized in that the power storage device is mounted on a vehicle and the vehicle is stopped when the internal resistance is measured.
  • the internal resistance is measured when the vehicle is stopped, the effects of noise caused by fluctuations in the load on the power storage device and noise from the inverter for motor control, etc., generated when the vehicle is running are eliminated. Can be reduced. For this reason, since this noise has a frequency close to the second frequency band, measurement of the internal temperature of the power storage device is not affected.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on a more accurate internal temperature, and the SOH and SOC of the power storage device can be detected more accurately.
  • the power storage device includes a positive electrode current collector, an electrolyte, a separator, and a negative electrode current collector, and the second frequency is the positive electrode current collector, the electrolyte, and the separator.
  • at least one impedance of the negative electrode current collector is a frequency measured as an electron conductive resistance.
  • the frequency of the signal is the second frequency in which at least one impedance of the positive electrode current collector, the electrolyte, the separator, and the negative electrode current collector is measured mainly as an electron conductive resistance that is not ion conduction
  • Differences in ion behavior due to differences in the degradation state (SOH) and state of charge (SOC) of the apparatus are not reflected in the measured values.
  • resistance of electronic conductivity in other words, resistance (R, real part) in impedance is measured, so that a change in the internal impedance of the power storage device depending only on temperature can be measured, and the internal temperature of the power storage device can be further increased. It can be measured accurately.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on a more accurate internal temperature, and the SOH and SOC of the power storage device can be detected more accurately.
  • a transient response induced by a pulse applied to the power storage device is converted into a frequency component using Fourier transform, and the internal impedance at the second frequency is calculated.
  • the calculated value is used as the impedance measurement value.
  • the calculated value of the internal impedance at the second frequency at which ions do not follow or is 10 kHz or higher is obtained. Since the measurement value is used, it is not necessary to provide an AC signal source for applying a high frequency signal to the power storage device, and it is not necessary to newly provide a high frequency signal to the power storage device. Accordingly, it is not necessary to prepare an AC signal source for measurement, and the manufacturing cost of the power storage device using the power storage device state detection method of the present invention can be reduced.
  • the power storage device state detection method of the present invention is characterized in that the power storage device is a secondary battery.
  • the power storage device is a secondary power storage device of a type that repeats charging and discharging, the deterioration state (SOH) and the charge state (SOC) of the power storage device differ each time.
  • the difference in ion behavior due to the difference in the degradation state (SOH) and the charge state (SOC) of the power storage device is not greatly reflected in the measured value of internal impedance. Even when such a power storage device is used, the internal temperature of the power storage device can be accurately measured.
  • the secondary battery when the secondary battery is applied to a product with a large capacity, a difference between the internal temperature of the power storage device and the surface temperature of the power storage device is greatly caused by internal heat generation of the power storage device during charging and discharging with a large current.
  • the internal temperature of the power storage device can be accurately measured. Accordingly, the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on the more accurate internal temperature, and the SOH and the SOC of the power storage device can be detected more and more accurately.
  • the noise of the second frequency of the signal generated in the charging circuit is removed by a low-pass filter provided between the charging circuit connected to the power storage device and the power storage device. It is characterized by that.
  • the low-pass filter is provided between the charging circuit connected to the power storage device and the power storage device, the noise of the second frequency of the signal for measuring the internal temperature generated in the charging circuit can be removed. For this reason, it is possible to prevent a decrease in the measurement accuracy of the internal impedance due to noise from the charging circuit, and to maintain high temperature calculation accuracy.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on a more accurate internal temperature, and the SOH and SOC of the power storage device can be detected more accurately.
  • the state detection method for a power storage device includes removing a noise of the second frequency of a signal generated at the load by a low-pass filter provided between the load connected to the power storage device and the power storage device.
  • the low-pass filter is provided between the load connected to the power storage device and the power storage device, it is possible to remove the noise of the second frequency of the internal temperature measurement signal generated at the load. For this reason, it is possible to prevent the measurement accuracy of the internal impedance from being lowered due to noise from the load, and to maintain high temperature calculation accuracy.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on a more accurate internal temperature, and the SOH and SOC of the power storage device can be detected more accurately.
  • the state detection method for a power storage device is characterized in that the internal impedance of the power storage device is measured with a signal of the second frequency generated from a switch power supply of a power converter connected to the power storage device.
  • the internal impedance of the power storage device is measured using a signal generated by the power converter, there is no need to provide a separate signal source for generating a signal for measuring the internal temperature. For this reason, the cost required for the measurement system used in the state detection method for the power storage device of the present invention can be reduced while maintaining high temperature measurement accuracy.
  • the power storage device state detection method includes a signal of the second frequency in which the impedance of the power storage device is smaller than the impedance of the charging circuit connected to the power storage device as viewed from the power storage device side. The internal impedance is measured.
  • the internal impedance of the power storage device is measured by the signal of the second frequency in which the impedance of the power storage device is smaller than the impedance of the charging circuit, the influence of the charging circuit is reduced in measuring the internal impedance. For this reason, the measurement accuracy of the internal impedance can be improved and the temperature can be calculated with high accuracy.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on a more accurate internal temperature, and the SOH and SOC of the power storage device can be detected more accurately.
  • the method for detecting a state of a power storage device includes a signal of the second frequency in which the impedance of the power storage device is smaller than the impedance of a load connected to the power storage device viewed from the power storage device side, It is characterized by measuring impedance.
  • the internal impedance of the power storage device is measured by the signal of the second frequency in which the impedance of the power storage device is smaller than the impedance of the load, the influence of the load is reduced in the measurement of the internal impedance. For this reason, the measurement precision of internal impedance can be improved and temperature can be calculated with high precision.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on a more accurate internal temperature, and the SOH and SOC of the power storage device can be detected more accurately.
  • the state detection method of the power storage device of the present invention is characterized in that the phase of the current and the phase of the voltage by the signal of the second frequency are aligned by the phase compensation circuit connected to the power storage device.
  • the internal impedance of the power storage device can be accurately measured even if the performance of the detection device is not high by aligning the phase of the current and the phase of the voltage by the phase compensation circuit connected to the power storage device. For this reason, the cost required for the measurement system used in the state detection method for the power storage device of the present invention can be reduced while maintaining high temperature measurement accuracy.
  • the state detection method for a power storage device of the present invention is characterized in that a resonance circuit that resonates at the second frequency is configured by the power storage device and the phase compensation circuit.
  • the resonance circuit that resonates at the second frequency is configured by the power storage device and the phase compensation circuit, the imaginary part of the impedance can be zero at the resonance frequency. For this reason, only the resistance component of the internal impedance of the power storage device can be detected from the signal of the resonance frequency.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on a more accurate internal temperature, and the SOH and SOC of the power storage device can be detected more accurately.
  • the power storage device state detection method of the present invention is characterized in that the phase compensation circuit includes a capacitor.
  • the phase compensation circuit is configured to include a capacitor, the phase of the current and the phase of the voltage can be made uniform with a phase compensation circuit having a simple configuration. Accordingly, the phase compensation circuit can be manufactured at low cost, and the cost required for the measurement system used in the state detection method for the power storage device of the present invention can be reduced.
  • the method for detecting the state of a power storage device of the present invention can accurately detect the deterioration state (SOH) and the state of charge (SOC) of the power storage device.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a state detection method for a power storage device 1 according to the first embodiment of the present invention, and is a block diagram of a measurement system 101 for measuring the state (SOH, SOC) of the power storage device 1.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a state detection method for the power storage device 1 according to the first embodiment of the present invention, and is a schematic diagram of the structure of the lithium ion secondary battery L1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the state detection method for the power storage device 1 according to the first embodiment of the present invention, and is an example of a graph representing the time dependency of the resistance in the power storage device 1.
  • the state detection method of the power storage device 1 is a method performed using the measurement system 101 for detecting the state (SOH, SOC) of the power storage device 1 shown in FIG.
  • the measurement system 101 provides an AC signal source unit 5 ⁇ / b> H for applying a signal of the second frequency to the power storage device 1 and an AC signal or a DC signal of the first frequency to the power storage device 1.
  • Signal source unit 5L, current detection unit 4 and voltage detection unit 6 for detecting current and voltage observed in power storage device 1 when those signals are applied, and input second frequency signal and detection
  • the internal temperature calculation unit 7 that calculates the internal temperature using the received current and voltage, and the state of the power storage device 1 is calculated using the input first frequency signal and the detected current and voltage.
  • a state calculation unit 8 and a state detection unit 9 that corrects and estimates the state calculated by the state calculation unit 8 using the internal temperature calculated by the internal temperature calculation unit 7 are provided.
  • SOH State Of Health
  • SOC State Of Charge
  • the power storage device 1 is, for example, a rechargeable chemical battery such as a lithium ion secondary battery, but also includes a device that can store electrical energy using ions, such as an electric double layer capacitor.
  • the power storage device 1 is mainly composed of a positive electrode current collector A1, a negative electrode current collector C1, an electrolyte E1, and a separator S1, for example, in the case of a lithium ion secondary battery L1, as shown in FIG.
  • the positive electrode active material A51 which is a substance that accumulates electricity on the positive electrode current collector A1
  • the negative electrode active material C51 which is a substance that accumulates electricity on the negative electrode current collector C1, side, improve the flow of electricity.
  • the lithium ion secondary battery L1 aluminum (Al) as the positive electrode current collector A1, copper (Cu) as the negative electrode current collector C1, and an organic solvent (C4H6O3 or the like) and a lithium salt (LiPF6 or the like) as the electrolyte E1.
  • a solution composed of a solute, lithium cobaltate (LiCoO2) as the positive electrode active material A51, and carbon (C) as the negative electrode active material C51 are most used.
  • the carbon (C) of the negative electrode active material C51 uses graphite crystals formed in layers, and is characterized in that lithium is stored in an ion state between the layers.
  • the AC signal source 5H is for generating a signal with a high frequency of about 1 kHz or more.
  • the signal source unit 5L is for generating a signal having a low frequency of about 1 kHz or less.
  • the signal source unit 5L can also generate a DC signal having a first frequency of zero.
  • the current detection unit 4 is connected between the power storage device 1 and the load FR1. And the current detection part 4 is mainly comprised from the current sensor for detecting an electric current, and the control circuit of an electric current sensor, and is detecting the electric current.
  • the current sensor for example, a small current sensor using a magnetoresistive element can be used.
  • the voltage detection unit 6 detects the voltage of the power storage device 1.
  • the internal temperature calculation unit 7 measures the internal impedance of the power storage device 1 using the input signal of the second frequency and the detected current and voltage of the second frequency, and stores the electric power from the measured value of the internal impedance. The internal temperature of the device 1 is calculated. Further, the state calculation unit 8 measures the internal resistance of the power storage device 1 using the input first frequency signal and the detected current and voltage of the first frequency, and with respect to the first frequency. The initial SOH and initial SOC of the power storage device 1 are calculated from the measured values of the internal resistance. The state detection unit 9 corrects the state (initial SOH, initial SOC) calculated by the state calculation unit 8 using the internal temperature calculated by the internal temperature calculation unit 7, and estimates the state (SOH, SOC). is doing.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the response time and the obtained resistance value when the resistance value of the power storage device 1 is measured. As shown in FIG. 3, when the response time is about 0.2 msec or less, the resistance value of the obtained power storage device 1 is obtained as the resistance value of the electronic conductivity of the constituent elements of the power storage device 1 because the ion response does not follow. (Area ZA in the figure).
  • reaction resistance with ions at the interface of the negative electrode current collector C1 is observed, and the resistance value due to the reaction is added in addition to the above-described electron conductivity resistance value.
  • rea ZB in the figure
  • reaction resistance with ions at the interface of the positive electrode current collector A1 is observed, and the resistance value due to the reaction is further added in addition to the resistance value of the electron conductivity.
  • rea ZC in the figure
  • the response time is about 1 second or longer, ions are diffused, and the resistance value due to the diffusion is further added (region ZD in the figure).
  • the measurement of the resistance value of the power storage device 1 is greatly affected by the behavior of ions, and is greatly related to the response time.
  • the state detection method of the power storage device 1 according to the first embodiment of the present invention is characterized in that the measurement is performed with a response time that is less influenced by ions of the power storage device 1 or is not affected by ions. It is said. That is, the internal impedance of the power storage device 1 is measured using a signal having a second frequency that is difficult for ions of the power storage device 1 to follow, and the internal temperature of the power storage device 1 is calculated from the measured value of the internal impedance. Since the response time can be shortened by measuring with a second frequency that is difficult for ions to follow, specifically about 5 kHz (corresponding to the response time of about 0.2 msec shown in FIG. 3), the behavior of the ions can be shortened. Can be reduced, and the pure internal impedance of the components of the power storage device 1 can be measured.
  • the internal temperature of the power storage device 1 can be accurately calculated from the measured value of the internal impedance. That is, since the difference in the behavior of ions due to the difference in the charged state or the deteriorated state of the power storage device 1 is not greatly reflected in the measured value, the internal impedance of the power storage device 1 depending only on the temperature can be measured. The internal temperature of the can be accurately measured. Then, after calculating the initial SOH or initial SOC of the power storage device 1 from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device 1, the initial SOH or initial SOC is corrected using the accurate internal temperature described above, Estimate SOH or SOC. As a result, accurate SOH or SOC can be obtained.
  • the power storage device 1 measured by the method for detecting the state of the power storage device 1 according to the first embodiment of the present invention is, for example, a secondary battery that repeats charge and discharge, the deterioration state (SOH) of the power storage device 1
  • the state of charge (SOC) changes each time.
  • the difference in the behavior of ions due to the difference in the deterioration state (SOH) and the state of charge (SOC) of the power storage device 1 is greatly reflected in the measured value. Therefore, even when such a power storage device 1 is used, the internal temperature of the power storage device 1 can be accurately measured.
  • the method for detecting the state of the power storage device 1 according to the first embodiment of the present invention can accurately measure the internal temperature of the power storage device 1 also at that time.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state detection method for the power storage device 1 according to the first embodiment of the present invention, and is a schematic diagram illustrating a state where the power storage device 1 is mounted on the vehicle AM.
  • the power storage device 1 is mounted on the vehicle AM and the vehicle AM is stopped when measuring the internal resistance.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on the more accurate internal temperature, and the SOH and the SOC of the power storage device 1 can be detected more accurately.
  • the state detection method of the power storage device 1 it is preferable to measure the internal resistance before and after the current greatly changes, and obtain the internal resistance from the measured values before and after the measurement.
  • the current greatly changes for example, when the power storage device 1 is mounted on the vehicle AM as shown in FIG.
  • the resistance value before and after this since a large current temporarily flows at the time of starting, it is more preferable to measure a place where this current difference is the largest.
  • the internal resistance can be calculated more accurately by measuring under a plurality of different conditions, and the initial SOH and the initial SOC can be calculated more accurately.
  • the SOH and SOC of the power storage device 1 can be detected more accurately.
  • the SOC is substantially the same every time when measuring the internal resistance.
  • the SOC is surely stabilized.
  • the SOC is further stabilized.
  • the influence on the internal resistance due to the difference in SOC can be reduced, and a more accurate initial SOH can be calculated, so that the SOH of the power storage device 1 can be detected more accurately.
  • the detection method for detecting the SOH and SOC of the power storage device 1 using the measurement system 101 has been described.
  • the present invention is not limited to detecting SOH and SOC together. Also, a detection method for only SOH or only SOC is included.
  • the method for detecting the state of the power storage device 1 calculates the initial SOH or the initial SOC of the power storage device 1 from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device 1.
  • the internal temperature is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance of 1, the initial SOH or initial SOC is corrected using the calculated internal temperature value, and the SOH or SOC is estimated. Therefore, correction based on the calculated internal temperature can be performed. , Accurate SOH or SOC can be obtained.
  • the internal impedance of the power storage device 1 is measured with a signal of the second frequency that is difficult for the ions of the electrolyte E1 of the power storage device 1 to follow, the internal impedance is reduced in a state where the influence of the behavior of ions is sufficiently reduced.
  • the internal temperature of the power storage device 1 can be measured more accurately. Therefore, the initial SOH or the initial SOC can be corrected based on the accurate internal temperature. As a result, the SOH or SOC of the power storage device 1 can be accurately detected.
  • the internal resistance is obtained from the measured values of the internal resistance before and after the current greatly changes, the internal resistance can be calculated more accurately by measuring under a plurality of different conditions, and the initial SOH and the initial SOC can be further increased. It can be calculated accurately. As a result, the SOH and SOC of the power storage device 1 can be detected more accurately.
  • the internal resistance is measured when the vehicle AM is stopped. Therefore, noise caused by fluctuations in the load on the power storage device 1 that occurs when the vehicle AM travels, It is possible to reduce the influence from noise or the like from the motor control inverter. For this reason, since this noise has a frequency close to the second frequency band, measurement of the internal temperature of the power storage device 1 is not affected.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on the more accurate internal temperature, and the SOH and the SOC of the power storage device 1 can be detected more accurately.
  • the frequency of the signal for measuring the power storage device 1 is measured as an electron conductive resistance in which at least one impedance of the positive electrode current collector A1, the electrolyte E1, the separator S1, and the negative electrode current collector C1 is not mainly ionic conduction. Therefore, the difference in the behavior of ions due to the difference in the deterioration state (SOH) and the state of charge (SOC) of the power storage device 1 is not greatly reflected in the measurement value. For this reason, since the resistance of electronic conductivity, in other words, the resistance (R, real part) in the impedance is measured, the change in the internal impedance of the power storage device 1 depending only on the temperature can be measured, and the internal temperature of the power storage device 1 can be measured. Can be measured more accurately. Thus, the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on the more accurate internal temperature, and the SOH and the SOC of the power storage device 1 can be detected more accurately.
  • the power storage device 1 is a secondary power storage device of a type that repeats charging and discharging, the deterioration state (SOH) and the charge state (SOC) of the power storage device 1 are different each time.
  • the difference in the behavior of ions due to the difference in the deterioration state (SOH) and the charge state (SOC) of the power storage device 1 is greatly reflected in the measured value. Therefore, even when such a power storage device 1 is used, the internal temperature of the power storage device 1 can be accurately measured.
  • the secondary battery when the secondary battery is applied to a product with a large capacity, a difference between the internal temperature of the power storage device 1 and the surface temperature of the power storage device 1 is greatly generated due to internal heat generation of the power storage device 1 during charging and discharging with a large current.
  • the internal temperature of the power storage device 1 can be accurately measured. Accordingly, the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on the more accurate internal temperature, and the SOH and the SOC of the power storage device 1 can be detected even more accurately.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a state detection method for the power storage device 1 according to the second embodiment of the present invention, and is an equivalent circuit diagram of the lithium ion secondary battery L1.
  • a system similar to the measurement system 101 of FIG. 1 used in the first embodiment was used.
  • symbol is attached
  • a system similar to the measurement system 101 includes an AC signal source unit 5 ⁇ / b> H for applying a second frequency signal to the power storage device 1, and a first frequency AC signal or DC signal to the power storage device 1.
  • a signal source unit 5L for providing, a current detection unit 4 and a voltage detection unit 6 for detecting a current and a voltage observed in the power storage device 1 when those signals are applied, and an input second frequency
  • the internal temperature calculation unit 7 that calculates the internal temperature using the signal and the detected current and voltage, and the state of the power storage device 1 using the input first frequency signal and the detected current and voltage
  • a state detection unit 9 that corrects and estimates the state calculated by the state calculation unit 8 using the internal temperature calculated by the internal temperature calculation unit 7.
  • the equivalent circuit of the lithium ion secondary battery L1 shown in FIG. 2 includes inductance, electrical resistance, and capacitance in the positive electrode current collector A1, the electrolyte E1, the separator S1, and the negative electrode current collector C1. Is done.
  • La and Ra indicate the inductance and electric resistance of the positive electrode current collector A1, respectively
  • Ca and Rb indicate the capacitance and electric resistance depending on the reaction of the positive electrode part, respectively
  • Rc is The electric resistance caused by the electrolyte E1 is shown
  • Cb and Rd show the electrostatic capacity and electric resistance caused by the ions passing through the separator S1, respectively
  • Cc and Re are the electrostatic capacity depending on the reaction of the negative electrode part, respectively.
  • Lb and Rf indicate the inductance and electrical resistance of the negative electrode current collector C1, respectively.
  • the present inventor pays attention to this point, and the capacitance Ca, the electrical resistance Rb depending on the reaction of the positive electrode current collector A1 portion, the capacitance Cb, the electrical resistance Rd due to the ions passing through the separator S1, and It was thought that the internal impedance could be measured with high accuracy if the conditions under which the influence of the capacitance Cc and the electric resistance Re depending on the reaction of the negative electrode part were sufficiently reduced could be realized.
  • the gist of the present invention is to measure the internal impedance using the second frequency signal in which the inductance component is dominant in the power storage device 1 (for example, the lithium ion secondary battery L1), that is, the reactance component is inductive. It is. At such a high frequency, the capacitances Ca, Cb, and Cc are substantially short-circuited, so that the internal impedance can be measured in a state where the influence of ion behavior is sufficiently reduced.
  • the second frequency of the signal used in the state detection method of the power storage device 1 according to the second embodiment of the present invention is high enough that the inductance is dominant, that is, the reactance component is inductive, and the positive electrode current collector A1.
  • the separator S1, and the negative electrode current collector C1 is measured mainly as an electron conductive resistance that is not ion conduction, the deterioration state (SOH) and the charge state (SOC) of the power storage device 1 are measured. The difference in the ion behavior due to the difference is not reflected in the measured value.
  • the resistance (R, real part) of the impedance is mainly measured in terms of electronic conductivity, so that the resistance of the power storage device 1 that depends only on temperature can be measured, and the internal temperature of the power storage device 1 can be more accurately determined. Can be measured.
  • the internal resistance of the power storage device 1 is measured with a first frequency signal in which the capacitance component of the internal impedance of the power storage device 1 is dominant over the inductance component, that is, the reactance component is capacitive, and the measured value of the internal resistance is measured. From this, the initial SOH or the initial SOC of the power storage device 1 is calculated. Then, using the accurate internal temperature described above, the initial SOH or the initial SOC can be corrected, and the SOH or the SOC can be estimated. As a result, accurate SOH or SOC can be obtained.
  • the detection method for detecting SOH and SOC of the power storage device 1 using the same system as the measurement system 101 has been described. However, SOH and SOC are detected together.
  • the detection method is not limited to SOH alone or SOC alone.
  • the method for detecting the state of the power storage device 1 calculates the initial SOH or the initial SOC of the power storage device 1 from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device 1, and The internal temperature is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance of 1, the initial SOH or initial SOC is corrected using the calculated internal temperature value, and the SOH or SOC is estimated. Therefore, correction based on the calculated internal temperature can be performed. , Accurate SOH or SOC can be obtained.
  • the internal impedance of the power storage device 1 is measured with a second frequency signal in which the inductance component of the internal impedance of the power storage device 1 is dominant over the capacitance component, that is, the reactance component is inductive, the behavior of ions
  • the internal impedance can be measured in a state in which the influence of is sufficiently reduced, and the internal temperature of the power storage device 1 can be measured more accurately. Therefore, the initial SOH or the initial SOC can be corrected based on the accurate internal temperature. As a result, the SOH or SOC of the power storage device 1 can be accurately detected.
  • the configuration and method according to the second embodiment of the present invention can be implemented in appropriate combination with the configuration and method according to other embodiments.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the state detection method for the power storage device 1 according to the third embodiment of the present invention, and is a block diagram of the measurement system 103 for measuring the state (SOH, SOC) of the power storage device 1. .
  • the state detection method of the power storage device 1 according to the third embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the AC signal source unit 5H.
  • symbol is attached
  • the state detection method of the power storage device 1 is a method performed using the measurement system 103 for measuring the state (SOH, SOC) of the power storage device 1 shown in FIG.
  • the measurement system 103 has the same configuration as the measurement system 101, and the AC signal source unit 5 ⁇ / b> H for applying the second frequency signal to the power storage device 1 and the power storage device 1
  • an internal temperature calculation unit 7 that calculates an internal temperature using the input second frequency signal and the detected current and voltage, and the input first frequency signal and the detected current and voltage.
  • the state calculation unit 8 that calculates the state of the power storage device 1 by using the internal temperature calculated by the internal temperature calculation unit 7 and the state detection that corrects and estimates the state calculated by the state calculation unit 8 Part 9.
  • the AC signal source unit 5H is connected in parallel to the load FR1 via the capacitors (C11, C12), and is not arranged in the current path of the power storage device 1. Thereby, since an alternating current signal part is no longer included in a direct current path, consumption of direct current power in an alternating current signal part can be avoided.
  • This measurement system 103 is used, for example, when measuring the state of the power storage device 1 at a second frequency of 100 kHz or higher.
  • the second frequency of the signal used in the state detection method for the power storage device 1 according to the third embodiment of the present invention is high enough to make the inductance dominant, that is, the reactance component is inductive. ing. Since at least one impedance of the positive electrode current collector A1, the electrolyte E1, the separator S1, and the negative electrode current collector C1 is measured mainly as an electron conductive resistance that is not ion conduction, the deterioration state (SOH) ) And the difference in ion behavior due to the difference in the state of charge (SOC) is not reflected in the measured value.
  • the resistance (R, real part) of the impedance is mainly measured in terms of electronic conductivity, so that the resistance of the power storage device 1 that depends only on temperature can be measured, and the internal temperature of the power storage device 1 can be more accurately determined. Can be measured.
  • the resistance of ion conduction and the resistance of electron conduction can be distinguished based on the temperature dependence of impedance.
  • the higher the temperature the greater the ion mobility and the smaller the impedance (that is, the temperature dependence of the impedance is negative).
  • the higher the temperature the more the impedance is increased because the movement of electrons is hindered by the vibration of atoms (that is, the temperature dependence of impedance is positive).
  • the electronic conductivity resistance of the power storage device 1 that depends only on the temperature can be reduced. It is possible to measure the internal temperature of the power storage device 1 more accurately.
  • the internal resistance of the power storage device 1 is measured with a signal having a first frequency at which the internal impedance of the power storage device 1 decreases as the temperature rises, and the initial SOH or initial SOC of the power storage device 1 is determined from the measured value of the internal resistance. calculate. Then, using the accurate internal temperature described above, the initial SOH or the initial SOC can be corrected, and the SOH or the SOC can be estimated. As a result, accurate SOH or SOC can be obtained.
  • the detection method for detecting SOH and SOC of the power storage device 1 using the measurement system 103 has been described.
  • the present invention is not limited to detecting SOH and SOC together. Also, a detection method for only SOH or only SOC is included.
  • the state detection method for the power storage device 1 calculates the initial SOH or the initial SOC of the power storage device 1 from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device 1, and
  • the internal temperature is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance of 1, the initial SOH or initial SOC is corrected using the calculated internal temperature value, and the SOH or SOC is estimated. Therefore, correction based on the calculated internal temperature can be performed. , Accurate SOH or SOC can be obtained.
  • the internal impedance of the power storage device 1 is measured with a signal having a second frequency at which the internal impedance of the power storage device 1 increases as the temperature rises.
  • the electronic conductivity resistance of the power storage device 1 that depends only on temperature is measured.
  • the internal temperature of the power storage device 1 can be measured more accurately. Therefore, the initial SOH or the initial SOC can be corrected based on the accurate internal temperature. As a result, the SOH or SOC of the power storage device 1 can be accurately detected.
  • the configuration and method according to the third embodiment of the present invention can be implemented in appropriate combination with the configuration and method according to other embodiments.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the state detection method for the power storage device 1 according to the fourth embodiment of the present invention, and the relationship between the frequency of the signal supplied to the power storage device 1 and the real part (resistance) of the internal impedance. It is a graph which shows an example.
  • the state detection method of the power storage device 1 of the fourth embodiment differs from the first embodiment in the specification of the AC signal source unit 5H in FIG. 1 and generates a signal having a second frequency of 10 kHz or more. Since the measurement is performed with the second frequency signal of 10 kHz or more, the response time is 0.1 msec or less, and the ions of the power storage device 1 do not follow the second frequency as shown in FIG.
  • An electron conductivity resistance value of 1 is obtained. Thereby, by calculating the internal impedance of the power storage device 1 at the second frequency of 10 kHz or more and using the calculated value as the measured value, the temperature error due to the difference in ion behavior is not measured.
  • FIG. 7 shows the relationship under the respective conditions of the charging rate of 25%, 50%, 75%, 100%, and the temperature of 0 ° C., 20 ° C., and 40 ° C. From FIG. 7, it can be confirmed that the internal impedance mainly depends on the temperature and does not depend on the charging rate at the second frequency where the inductance component is dominant, that is, the reactance component is inductive.
  • the second frequency of the signal used for measurement is preferably 10 kHz or more, and more preferably 100 kHz or more, which has a large impedance change due to temperature.
  • the internal resistance of the power storage device 1 is measured with a signal having a first frequency of 1 kHz or less, and the initial SOH or initial SOC of the power storage device 1 is calculated from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency.
  • the internal impedance of power storage device 1 is measured with a signal having a second frequency of 100 kHz or higher, the internal temperature of power storage device 1 is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance, and the calculated value of the internal temperature is used as an initial value. It is preferable to correct SOH or initial SOC and estimate SOH or SOC. Thereby, correction based on the calculated accurate internal temperature can be performed, and accurate SOH or SOC can be obtained. Note that when the state of the power storage device 1 is measured at the second frequency of 100 kHz or more, it is preferable to use the measurement system 103 illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 14 shows the relationship between the frequency of the signal used for measurement and the amount of change in impedance due to temperature.
  • the frequency at which the impedance decreases as the temperature increases is less than 10 kHz
  • the frequency at which the impedance increases as the temperature increases is 10 kHz or more. If the impedance is measured at a frequency at which the impedance changes more than a certain value depending on the temperature, the SOH and the internal temperature can be measured with high accuracy. Therefore, the first frequency is preferably 1 kHz or less, and the second frequency is preferably 100 kHz or more and 1 MHz or less.
  • the method for detecting the state of the power storage device 1 calculates the initial SOH or the initial SOC of the power storage device 1 from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device 1, and The internal temperature is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance of 1, the initial SOH or initial SOC is corrected using the calculated internal temperature value, and the SOH or SOC is estimated. Therefore, correction based on the calculated internal temperature can be performed. , Accurate SOH or SOC can be obtained.
  • the internal temperature of the power storage device 1 is calculated from the measured value by measuring the internal impedance of the power storage device 1 with a signal having a second frequency of 10 kHz or more, the ions of the electrolyte E1 of the power storage device 1 have this second frequency.
  • the temperature error due to the difference in ion behavior is not measured.
  • the difference in the behavior of ions due to the difference in the deterioration state (SOH) and the state of charge (SOC) of the power storage device 1 is not reflected in the measured value.
  • the internal impedance of power storage device 1 that depends only on temperature can be measured, and the internal temperature of power storage device 1 can be accurately measured. Therefore, using this accurate internal temperature, it is possible to correct the initial SOH or initial SOC, estimate the SOH or SOC, and accurately detect the SOH or SOC of the power storage device 1.
  • the configuration and method according to the fourth embodiment of the present invention can be implemented in appropriate combination with the configuration and method according to other embodiments.
  • the detection method for detecting the SOH and SOC of the power storage device 1 using the measurement system has been described.
  • the detection method is not limited to detecting SOH and SOC together, but only SOH or A detection method for SOC only is also included.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a state detection method for the power storage device 1 according to the fifth embodiment of the present invention, and is a block diagram of the measurement system 105 for measuring the state (SOH, SOC) of the power storage device 1. .
  • the state detection method of the power storage device 1 according to the fifth embodiment is different from the first embodiment in that a conversion unit 3 that converts a pulse given to the power storage device 1 into a frequency component is provided.
  • symbol is attached
  • the state detection method of the power storage device 1 is a method performed using the measurement system 105 for measuring the state (SOH, SOC) of the power storage device 1 shown in FIG.
  • the measurement system 105 includes a signal source unit 5L for applying an AC signal or a DC signal of the first frequency to the power storage device 1, and a pulse from the trigger TR such as switch-on to the power storage device 1.
  • a conversion unit 3 that converts the voltage and current waveforms of the power storage device 1 into frequency components when a signal is given, and a current detection unit that detects the current and voltage observed in the power storage device 1 when a pulse is applied 4 and the voltage detection unit 6, the internal temperature calculation unit 7 for calculating the internal temperature using the input second frequency signal and the detected current and voltage, and the input first frequency signal and detection
  • the state calculation unit 8 that calculates the state of the power storage device 1 using the current and voltage that has been corrected, and the internal temperature calculated by the internal temperature calculation unit 7 are used to correct the state calculated by the state calculation unit 8 And a state detecting unit 9 for estimating It has a.
  • the trigger TR for example, in the case of an automobile, there are a switch-on at the time of engine start, a charge when a regenerative brake is applied, a quick charge of the power storage device 1, and the like.
  • a pulse signal generated at this time is given to the power storage device 1, and a transient response signal induced in the power storage device 1 by this pulse signal can be converted into a frequency component using Fourier transform. From the frequency components included in the pulse signal, the second frequency that is difficult for the ions of the power storage device 1 to follow is selected, the internal impedance of the power storage device 1 at this second frequency is calculated, and the calculated value is used as the measured value. Thus, temperature errors due to differences in ion behavior are not measured.
  • the internal temperature of the power storage device 1 is accurately measured. be able to.
  • the state detection method of the electrical storage apparatus 1 of 5th Embodiment of this invention calculated the initial SOH or initial stage SOC of the electrical storage apparatus 1 from the measured value of the internal resistance with respect to the 1st frequency of the electrical storage apparatus 1, and was mentioned above. Using the accurate internal temperature, the initial SOH or initial SOC is corrected, and the SOH or SOC is estimated. As a result, accurate SOH or SOC can be obtained.
  • the state detection method for the power storage device 1 calculates the initial SOH or the initial SOC of the power storage device 1 from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device 1, and
  • the internal temperature is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance of 1, the initial SOH or initial SOC is corrected using the calculated internal temperature value, and the SOH or SOC is estimated. Therefore, correction based on the calculated internal temperature can be performed. , Accurate SOH or SOC can be obtained.
  • the internal impedance of the power storage device 1 is measured with a signal of the second frequency that is difficult for the ions of the electrolyte E1 of the power storage device 1 to follow, the internal impedance is reduced in a state where the influence of the behavior of ions is sufficiently reduced.
  • the internal temperature of the power storage device 1 can be measured more accurately. Therefore, the initial SOH or the initial SOC can be corrected based on the accurate internal temperature. As a result, the SOH or SOC of the power storage device 1 can be accurately detected.
  • the calculated value of the internal impedance at the second frequency where ions are difficult to follow is used as the measurement value. Therefore, it is not necessary to provide an AC signal source for applying a high frequency signal to the power storage device 1, and it is not necessary to newly apply a high frequency signal to the power storage device 1. Accordingly, it is not necessary to prepare an AC signal source for measurement, and the manufacturing cost of the power storage device 1 using the state detection method for the power storage device 1 according to the fifth embodiment of the present invention can be reduced.
  • the configuration and method according to the fifth embodiment of the present invention can be implemented in appropriate combination with the configuration and method according to other embodiments.
  • the detection method for detecting SOH and SOC of the power storage device 1 using the measurement system 105 has been described.
  • the detection method is not limited to detecting SOH and SOC together, but only SOH. Or the detection method only about SOC is also included.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a state detection method for the power storage device 1 according to the sixth embodiment of the present invention, and is a block diagram of the measurement system 106 for measuring the state (SOH, SOC) of the power storage device 1. .
  • the state detection method of the power storage device 1 according to the sixth embodiment is different from the first embodiment in that low-pass filters 12a and 12b for removing high-frequency noise generated in the load FR4 and the charging circuit 11 are used.
  • symbol is attached
  • the state detection method of the power storage device 1 is a method performed using the measurement system 106 for measuring the state (SOH, SOC) of the power storage device 1 shown in FIG.
  • the measurement system 106 includes a signal source unit 5 ⁇ / b> L for applying a first frequency AC signal or DC signal to the power storage device 1, and a second frequency signal for applying the second frequency signal to the power storage device 1.
  • An internal temperature calculation unit 7 that calculates the internal temperature of the power storage device 1 using the two-frequency signal and the current and voltage detected by the current detection unit 4 and the voltage detection unit 6, and the input first frequency signal
  • the state calculation unit 8 that calculates the state of the power storage device 1 using the detected current and voltage, and the state calculated by the state calculation unit 8 using the internal temperature calculated by the internal temperature calculation unit 7
  • the power storage device 1 is connected to a load FR4, which is a power supply destination, and a charging circuit 11 that charges the power storage device 1 via a switch SWa.
  • the switch SWa connects the power storage device 1 and the load FR4 when the power storage device 1 is discharged, and connects the power storage device 1 and the charging circuit 11 when the power storage device 1 is charged.
  • the load FR4 is typically a power conversion device such as an inverter that converts DC power of the power storage device 1 into AC power.
  • a capacitor C14 for suppressing ripple current is connected in parallel to the load FR4.
  • the low-pass filter 12a is connected in series with the load FR4.
  • the low-pass filter 12a is provided between the load FR4 and the power storage device 1, and removes a high-frequency component (noise) of a signal generated at the load FR4.
  • the low-pass filter 12a is provided on the power storage device 1 side from the capacitor C14 for suppressing the ripple current.
  • a low-pass filter 12b is connected to the charging circuit 11 in series.
  • the low-pass filter 12b is provided between the charging circuit 11 and the power storage device 1, and removes a high-frequency component (noise) of a signal generated in the charging circuit 11.
  • the second frequency of the signal used for measuring the internal temperature is higher than the pass band of the low-pass filters 12a and 12b. That is, high-frequency components (noise) of signals generated in the load FR4 and the charging circuit 11 are removed by the low-pass filters 12a and 12b and do not affect the detection accuracy of the current detection unit 4 and the voltage detection unit 6. For this reason, it is possible to prevent a decrease in measurement accuracy of the internal temperature due to signals from the load FR4 and the charging circuit 11.
  • the state detection method of the electrical storage apparatus 1 of 6th Embodiment of this invention calculated the initial SOH or initial stage SOC of the electrical storage apparatus 1 from the measured value of the internal resistance with respect to the 1st frequency of the electrical storage apparatus 1, and was mentioned above. Using the accurate internal temperature, the initial SOH or initial SOC is corrected, and the SOH or SOC is estimated. As a result, accurate SOH or SOC can be obtained.
  • the method for detecting the state of the power storage device 1 calculates the initial SOH or the initial SOC of the power storage device 1 from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device 1, and The internal temperature is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance of 1, the initial SOH or initial SOC is corrected using the calculated internal temperature value, and the SOH or SOC is estimated. Therefore, correction based on the calculated internal temperature can be performed. , Accurate SOH or SOC can be obtained.
  • the internal impedance of the power storage device 1 is measured with a signal having a second frequency at which the internal impedance of the power storage device 1 increases as the temperature rises, the electronic conductivity resistance of the power storage device 1 that depends only on temperature is measured. And the internal temperature of the power storage device 1 can be measured more accurately. Therefore, the initial SOH or the initial SOC can be corrected based on the accurate internal temperature. As a result, the SOH or SOC of the power storage device 1 can be accurately detected.
  • the low-pass filter 12b is provided between the charging circuit 11 connected to the power storage device 1 and the power storage device 1, noise at the second frequency of the internal temperature measurement signal generated in the charging circuit 11 can be removed. For this reason, it is possible to prevent a decrease in measurement accuracy of the internal impedance due to noise from the charging circuit 11 and to maintain high temperature calculation accuracy.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on the more accurate internal temperature, and the SOH and the SOC of the power storage device 1 can be detected more accurately.
  • the low pass filter 12a is provided between the load FR4 connected to the power storage device 1 and the power storage device 1, noise at the second frequency of the internal temperature measurement signal generated at the load FR4 can be removed. For this reason, it is possible to prevent a decrease in internal impedance measurement accuracy due to noise from the load FR4, and to maintain high temperature calculation accuracy.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on the more accurate internal temperature, and the SOH and the SOC of the power storage device 1 can be detected more accurately.
  • the configuration and method according to the sixth embodiment of the present invention can be implemented in appropriate combination with the configuration and method according to other embodiments.
  • the detection method for detecting the SOH and SOC of the power storage device 1 using the measurement system 106 has been described.
  • the detection method is not limited to detecting SOH and SOC together, but only SOH. Or the detection method only about SOC is also included.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the state detection method for the power storage device 1 according to the seventh embodiment of the present invention, and is a block diagram of the measurement system 107 for measuring the state (SOH, SOC) of the power storage device 1. .
  • the state detection method for the power storage device 1 according to the seventh embodiment is different from the first embodiment in that the internal impedance of the power storage device 1 is measured using a high-frequency signal generated by the load FR5.
  • symbol is attached
  • the state detection method of the power storage device 1 is a method performed using the measurement system 107 for measuring the state (SOH, SOC) of the power storage device 1 shown in FIG.
  • a load FR ⁇ b> 5 to which electric power is supplied from the power storage device 1 is connected to the measurement system 107.
  • the load FR5 is typically a power converter 17 such as an inverter or a DC-DC converter that converts DC power of the power storage device 1 into AC power, and a switch power source (not shown) having a fixed switch frequency. It has.
  • the power converter 17 (load FR5) performs a switching operation with a high-frequency (second frequency) signal suitable for measuring the internal temperature of the power storage device 1, and a second-frequency signal (noise) associated with the switching operation. ) For measurement.
  • the measurement system 107 receives a signal from the signal source unit 5L for applying the first frequency AC signal or DC signal to the power storage device 1 and a signal from the switch power source of the power converter 17 (load FR5).
  • Current detector 4 and voltage detector 6 for detecting current and voltage observed in power storage device 1, the second frequency signal input from power converter 17 (load FR 5), current detector 4 and voltage
  • the internal temperature calculation unit 7 that calculates the internal temperature of the power storage device 1 using the current and voltage detected by the detection unit 6, and using the input first frequency signal and the detected current and voltage
  • a state calculation unit 8 that calculates the state of the power storage device 1 and a state detection unit 9 that corrects and estimates the state calculated by the state calculation unit 8 using the internal temperature calculated by the internal temperature calculation unit 7. I have.
  • the method for detecting the state of the power storage device 1 calculates the initial SOH or the initial SOC of the power storage device 1 from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device 1, and The internal temperature is calculated from the impedance measurement value of the internal impedance of 1, the initial SOH or initial SOC is corrected using the calculated internal temperature value, and the SOH or SOC is estimated. Therefore, correction based on the calculated internal temperature can be performed. , Accurate SOH or SOC can be obtained.
  • the internal impedance of the power storage device 1 is measured with a signal having a second frequency at which the internal impedance of the power storage device 1 increases as the temperature rises, the electronic conductivity resistance of the power storage device 1 that depends only on temperature is measured. And the internal temperature of the power storage device 1 can be measured more accurately. Therefore, the initial SOH or the initial SOC can be corrected based on the accurate internal temperature. As a result, the SOH or SOC of the power storage device 1 can be accurately detected.
  • the internal impedance of the electrical storage apparatus 1 is measured using the signal of the 2nd frequency produced from the switch power supply of the power converter 17 (load FR5) connected to the electrical storage apparatus 1, the measurement system 101 of 1st Embodiment. , 103 and 106, there is no need to provide the AC signal source section 5H. For this reason, the cost required for the measurement system 107 used for the state detection method of the power storage device 1 according to the seventh embodiment of the present invention can be reduced while maintaining high temperature measurement accuracy.
  • the configuration and method according to the seventh embodiment of the present invention can be implemented in appropriate combination with the configuration and method according to other embodiments.
  • the detection method for detecting the SOH and SOC of the power storage device 1 using the measurement system 107 has been described.
  • the detection method is not limited to detecting SOH and SOC together, but only SOH. Or the detection method only about SOC is also included.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the state detection method for the power storage device 1 according to the eighth embodiment of the present invention, and is a block diagram of the measurement system 108 for measuring the state (SOH, SOC) of the power storage device 1.
  • FIG. 12 is a graph for explaining the state detection method for the power storage device 1 according to the eighth embodiment of the present invention, and is a graph showing how the phase of the current and the phase of the voltage are aligned.
  • the state detection method of the power storage device 1 according to the eighth embodiment is different from the first embodiment in that a phase compensation circuit 14 for aligning the current phase and the voltage phase at the second frequency is used.
  • symbol is attached
  • the state detection method of the power storage device 1 is a method performed using the measurement system 108 for measuring the state (SOH, SOC) of the power storage device 1 shown in FIG.
  • the measurement system 108 includes a signal source unit 5 ⁇ / b> L for applying a first frequency AC signal or DC signal to the power storage device 1, and a second frequency signal for applying the second frequency signal to the power storage device 1.
  • the power storage device 1 is connected to a phase compensation circuit 14 for aligning phases of current and voltage generated by the second frequency signal from the AC signal source unit 5H.
  • the current detection unit 4 and the voltage detection unit 6 with high time resolution are required to measure the phase difference between the current and the voltage.
  • the phase of the current and voltage at the second frequency is aligned by the phase compensation circuit 14, so that the time resolution of the current detection unit 4 and the voltage detection unit 6 is achieved. Even if it is not high, the resistance component (real part) of the internal impedance of the power storage device 1 can be accurately measured.
  • the internal impedance of the power storage device 1 can be measured in real time.
  • the phase compensation circuit 14 is preferably provided so that the power storage device 1 and the phase compensation circuit 14 constitute a series resonance circuit that resonates at the second frequency. Accordingly, the inductive reactance at the second frequency of the power storage device 1 is configured to have a capacitive reactance that resonates in series at the second frequency. In this case, since the imaginary part of the impedance can be set to 0 at the resonance frequency, only the resistance component of the internal impedance of the power storage device 1 can be detected by using a signal of this resonance frequency (corresponding to the second frequency).
  • the impedance of the power storage device 1 is dominated by the inductance component, that is, the reactance component is inductive.
  • 14 preferably includes a capacitor (not shown). In this case, the phase of the current and the voltage can be aligned with the phase compensation circuit 14 having a simple configuration.
  • FIG. 12 is a graph showing a state in which the phase of the current and the phase of the voltage at the second frequency are aligned by the resonance circuit composed of the power storage device 1 and the phase compensation circuit 14.
  • FIG. 12 illustrates a case where an alternating current having a frequency of 300 kHz and a maximum value and a minimum value of ⁇ 20 mA is generated using the AC signal source unit 5H as a constant current source. As shown in FIG. 12, it can be clearly seen that the phase of the current (broken line) and the phase of the voltage (solid line) are aligned by using the phase compensation circuit 14.
  • the initial SOH of the power storage device 1 is calculated from the measured value of the internal resistance with respect to the first frequency of the power storage device 1, and
  • the internal temperature is calculated from the impedance measurement value of the impedance, the initial SOH is corrected using the calculated internal temperature value, and the SOH is estimated. Therefore, correction based on the calculated internal temperature can be performed, and an accurate SOH can be obtained. it can.
  • the internal impedance of the power storage device 1 is measured with a second frequency signal in which the inductance component of the internal impedance of the power storage device 1 is dominant over the capacitance component, that is, the reactance component is inductive, the behavior of ions
  • the internal impedance can be measured in a state in which the influence of is sufficiently reduced, and the internal temperature of the power storage device 1 can be measured more accurately. For this reason, the initial SOH can be corrected based on the accurate internal temperature. By these things, SOH of the electrical storage apparatus 1 can be detected correctly.
  • the phase compensation circuit 14 connected to the power storage device 1
  • the internal impedance of the power storage device 1 can be accurately measured even if the performance of the detection device is not high. For this reason, the cost required for the measurement system 108 can be reduced while maintaining high temperature measurement accuracy.
  • the inductive reactance of the power storage device 1 and the capacitive reactance of the phase compensation circuit 14 constitute a resonance circuit that resonates at the second frequency, the imaginary part of the impedance can be zero at this resonance frequency. For this reason, only the resistance component of the internal impedance of the power storage device 1 can be detected from the signal of the resonance frequency.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on the more accurate internal temperature, and the SOH and the SOC of the power storage device 1 can be detected more accurately.
  • the phase compensation circuit 14 includes a capacitor, the phase compensation circuit 14 having a simple configuration can match the current phase and the voltage phase. Thereby, the phase compensation circuit 14 can be manufactured at low cost, and the cost required for the measurement system 108 used in the state detection method of the power storage device 1 according to the eighth embodiment of the present invention can be reduced.
  • the configuration and method according to the eighth embodiment of the present invention can be implemented in appropriate combination with the configuration and method according to other embodiments.
  • the detection method for detecting the SOH and SOC of the power storage device 1 using the measurement system 108 has been described.
  • the detection method is not limited to detecting SOH and SOC together, but only SOH. Or the detection method only about SOC is also included.
  • the state detection method of the power storage device 1 according to the ninth embodiment is such that the impedance of the power storage device 1 is smaller than the impedance of the charging circuit 11 viewed from the power storage device 1 side.
  • the internal impedance of the power storage device 1 is measured.
  • the internal impedance of the power storage device 1 is measured under the condition that the impedance of the power storage device 1 is smaller than the load impedance viewed from the power storage device 1 side.
  • the impedance of the power storage device 1 is Z1
  • the load impedance viewed from the power storage device 1 side is Z2
  • the load of the charging circuit 11 viewed from the power storage device 1 side is Z3.
  • the internal impedance of the power storage device 1 is measured with a signal of the second frequency in which the impedance of the power storage device 1 is smaller than the impedance of the charging circuit 11, the influence of the charging circuit 11 is reduced in measuring the internal impedance. For this reason, the measurement accuracy of the internal impedance can be improved and the temperature can be calculated with high accuracy.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on the more accurate internal temperature, and the SOH and the SOC of the power storage device 1 can be detected more accurately.
  • the internal impedance of the power storage device 1 is measured with a signal of the second frequency in which the impedance of the power storage device 1 is smaller than the impedance of the load, the influence of the load is reduced in the measurement of the internal impedance. For this reason, the measurement accuracy of the internal impedance can be improved and the temperature can be calculated with high accuracy.
  • the initial SOH and the initial SOC can be corrected based on the more accurate internal temperature, and the SOH and the SOC of the power storage device 1 can be detected more accurately.
  • the configuration and method according to the ninth embodiment of the present invention can be implemented in appropriate combination with the configuration and method according to other embodiments.
  • the detection method for detecting the SOH and SOC of the power storage device 1 using the measurement system has been described.
  • the detection method is not limited to detecting SOH and SOC together.
  • a detection method for SOC only is also included.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a first modification of the state detection method for the power storage device 1 according to the first embodiment of the present invention, and is a block diagram of a measurement system C101 for measuring the internal temperature of the power storage device 1.
  • the measurement system C101 in which the switch SW1, the switch SW2, and the dummy load DR are provided in the measurement system of the measurement system 101 of the first embodiment may be used. According to this, when the measurement is affected by the load FR1 at the time of measurement, a measurement value with higher accuracy can be obtained by opening the switch SW1 and closing the switch SW2 at a timing when the load FR1 need not be driven. Can be obtained.

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Abstract

【課題】蓄電装置の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)を正確に検知するための蓄電装置の状態検知方法を提供することを目的とする。 【解決手段】蓄電装置(1)の内部インピーダンスから蓄電装置(1)のSOH或いはSOCを推定する蓄電装置(1)の状態検知方法において、蓄電装置(1)の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる第1周波数の信号で、蓄電装置(1)の内部抵抗を測定し、この内部抵抗の測定値から蓄電装置(1)の初期SOH或いは初期SOCを算出し、蓄電装置(1)の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第2周波数の信号で、蓄電装置(1)の内部インピーダンスを測定し、この内部インピーダンスのインピーダンス測定値から蓄電装置(1)の内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定することを特徴とする。

Description

蓄電装置の状態検知方法
 本発明は、蓄電装置の状態を検知する方法に関し、特に、蓄電装置の劣化状態や充電状態を正確に検知するための蓄電装置の状態検知方法に関する。
 リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置は、様々な用途に利用され、例えば、携帯電話の電池パックやPCのバッテリ、或いは自動車のバッテリ等に広く適用されている。その際に、蓄電装置の状態、例えば劣化状態(SOH;State Of Healthという)や充電状態(SOC;State Of Chargeという)を検知するのは大変重要な事項となっている。特に、自動車において、アイドリングストップを行う省エネ自動車やハイブリッド自動車、電気自動車等における蓄電装置の状態を検知することは、自動車の走行に深く関連しており、非常に重要なこととして注目されている。
 この蓄電装置の状態を検知するために、一般的に良く知られているのが、蓄電装置の電圧、電流及び温度を測定し、蓄電装置の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)等を算出する方法である。この中でも蓄電装置の温度は、蓄電装置の状態を検知する際に大きな影響を与えるため、重要な測定パラメータである。
 蓄電装置の温度の測定方法の従来技術として、特許文献1のように、温度検出素子を蓄電装置に当てる或いは繋いで直接測定する方法が一般的に知られている。特許文献1では、温度検出素子にツェナーダイオ-ドを用い、ツェナーダイオ-ドを蓄電装置のプラス端子に接続し、蓄電装置のプラス端子から伝わる温度を正確に測定できるとしている。しかしながら、特許文献1(従来例1)では、蓄電装置の内部抵抗の自己発熱等により、温度検出素子の温度検出点(従来例1では蓄電装置のプラス端子)の温度と蓄電装置の内部の温度とに大きな差が生じる場合があり、蓄電装置の正確な温度を把握できないという問題があった。
 一方、熱電対などの温度検出素子で蓄電装置の温度を検知し、蓄電装置の内部インピーダンスを求めて蓄電装置の劣化状態(SOH)を判定する装置(特許文献2)や、温度検出素子を用いずに蓄電装置の内部インピーダンスを求めて内部温度を決定する装置(特許文献3)が提案されている。
 特許文献2(従来例2)の装置は、蓄電装置の温度を調整する温度調整手段と、蓄電装置の内部インピーダンスを算出するインピーダンス算出手段と、算出された内部インピーダンスに基づいて蓄電装置の劣化状態(SOH)を判定する劣化判定手段とから構成されている。そして、蓄電装置を温度調整手段によって所定範囲内の温度に調整した状態で、蓄電装置が所定周波数(10Hz以上1kHz以下)の交流電流で充電または放電されたときの内部インピーダンスの算出値と、蓄電装置の電圧及び蓄電装置の温度とに基づいて、予め蓄電装置の温度及び蓄電装置の電圧に対応させて設定した内部インピーダンスのマップを参照して、劣化状態(SOH)の判定が行えるとしている。
 また、特許文献3(従来例3)の内部温度を決定する装置は、蓄電装置に時間変動する電気励起を付与するための電気励起回路と、その結果で時間変動する電気応答を検出するための応答検出回路と、入力された励起と応答信号から導出された電圧と電流信号を使用して内部温度を決定するための計算回路とから構成される。そして、時間変動する電気励起を異なる周波数(実施例では5Hz、70Hz、1kHz)で与え、測定されたインピーダンスを想定される等価回路に代入し、この等価回路の特定の要素値から蓄電装置の内部温度を算定するとしている。
特開平6-260215号公報 特開2010-67502号公報 特表2003-508759号公報 特開2012-220199
 しかしながら、従来例2では、蓄電装置の電解質におけるイオンの挙動の影響を受ける低い周波数(従来例2では10Hz以上1kHz以下)で内部インピーダンスの測定をしているので、内部インピーダンスを正確に測定するため、温度の影響を受けないように蓄電装置を温度調整手段によって所定範囲内の温度に調整した状態で測定を行っている。この方法では、温度調整手段によって調整された蓄電装置の周辺温度と真の蓄電装置の内部温度とは、充放電時の温度変化に対して時間差が生じており、状態検知時における正確な蓄電装置の内部温度が得られなかった。このため、内部温度による影響の補正が正確に行われず、劣化状態(SOH)の判定に誤差が生じるという問題があった。
 また、従来例3では、充電状態(SOC)に対して変化の少ない周波数を測定に用いるのが好適としているが、従来例2と同様に、蓄電装置の電解質におけるイオンの挙動の影響を受ける低い周波数(従来例3では5Hz、70Hz、1kHz)で内部インピーダンスの測定をしているので、蓄電装置の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)により、測定される内部インピーダンスの測定値が異なり、正確な蓄電装置の内部温度が得られなかった。このため、従来例3ようなの内部温度の算定方法を用いても、蓄電装置の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)を正確に検知することができないという問題があった。
 本発明は、上述した課題を解決するもので、蓄電装置の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)を正確に検知するための蓄電装置の状態検知方法を提供することを目的とする。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOHを推定する蓄電装置の状態検知方法において、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOHを算出し、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOHを補正し、前記SOHを推定することを特徴とする。
 これによれば、本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期SOHを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOHを補正し、SOHを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOHを求めることができる。特に、蓄電装置の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第2周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、温度にのみ依存する蓄電装置の電子伝導性の抵抗を測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOHの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のSOHを正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOHを推定する蓄電装置の状態検知方法において、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのキャパシタンス成分が、インダクタンス成分より支配的となる第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOHを算出し、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのインダクタンス成分が、キャパシタンス成分より支配的となる第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOHを補正し、前記SOHを推定することを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期SOHを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOHを補正し、SOHを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOHを求めることができる。特に、蓄電装置の内部インピーダンスのインダクタンス成分がキャパシタンス成分より支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる第2周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOHの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のSOHを正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOHを推定する蓄電装置の状態検知方法において、前記蓄電装置のイオンが追従できる第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOHを算出し、前記蓄電装置のイオンが追従し難い第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOHを補正し、前記SOHを推定することを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期SOHを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOHを補正し、SOHを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOHを求めることができる。特に、蓄電装置の電解質のイオンが追従し難い第2周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOHの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のSOHを正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOHを推定する蓄電装置の状態検知方法において、1kHz以下の第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOHを算出し、10kHz以上の第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOHを補正し、前記SOHを推定することを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期SOHを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOHを補正し、SOHを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOHを求めることができる。特に、10kHz以上の第2周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、電解質のイオンがこの第2周波数に対して追従することはなく、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定できる。このため、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができ、正確な内部温度に基づき、初期SOHの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のSOHを正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記内部抵抗の測定時のSOCが、毎回ほぼ同じであることを特徴とする。
 これによれば、内部抵抗の測定時のSOCが毎回ほぼ同じであるので、SOCの違いによる内部抵抗への影響を低減することができる。このことにより、より正確な初期SOHを算出でき、蓄電装置のSOHをより正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置の満充電完了後に、所定時間以内に前記内部抵抗を測定することを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置の満充電完了後に、所定時間以内に内部抵抗を測定するので、常にSOCを一定条件にして、SOCの違いによる内部抵抗への影響を確実に低減することができる。このことにより、より一層正確な初期SOHを算出でき、蓄電装置のSOHをより一層正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOCを推定する蓄電装置の状態検知方法において、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOCを算出し、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOCを補正し、前記SOCを推定することを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期SOCを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOCを補正し、SOCを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOCを求めることができる。特に、蓄電装置の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第2周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、温度にのみ依存する蓄電装置の電子伝導性の抵抗を測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOCの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のSOCを正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOCを推定する蓄電装置の状態検知方法において、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのキャパシタンス成分が、インダクタンス成分より支配的となる第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOCを算出し、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのインダクタンス成分が、キャパシタンス成分より支配的となる第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOCを補正し、前記SOCを推定することを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期SOCを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOCを補正し、SOCを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOCを求めることができる。特に、蓄電装置の内部インピーダンスのインダクタンス成分がキャパシタンス成分より支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる第2周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOCの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のSOCを正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOCを推定する蓄電装置の状態検知方法において、前記蓄電装置内のイオンが追従できる第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOCを算出し、前記蓄電装置内のイオンが追従し難い第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOCを補正し、前記SOCを推定することを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期SOCを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOCを補正し、SOCを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOCを求めることができる。特に、蓄電装置の電解質のイオンが追従し難い第2周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOCの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のSOCを正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOCを推定する蓄電装置の状態検知方法において、1kHz以下の第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOCを算出し、10kHz以上の第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOCを補正し、前記SOCを推定することを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期SOCを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOCを補正し、SOCを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOCを求めることができる。特に、10kHz以上の第2周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、電解質のイオンがこの第2周波数に対して追従することはなく、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定できる。このため、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができ、正確な内部温度に基づき、初期SOCの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のSOCを正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記内部抵抗の測定を電流が大きく変化した前後で行い、測定された前後の測定値から前記内部抵抗を求めることを特徴とする。
 これによれば、電流が大きく変化した前後での内部抵抗の測定値から内部抵抗を求めるので、異なる複数の条件で測定することによってより正確に内部抵抗を算出することができ、初期SOH及び初期SOCをより正確に算出することができる。このことにより、蓄電装置のSOH及びSOCをより正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置が車両に搭載され、前記内部抵抗の測定時に前記車両が停車していることを特徴とする。
 これによれば、車両が停車している時に内部抵抗の測定を行うので、車両の走行時に発生する、蓄電装置への負荷の変動によるノイズやモータ制御用のインバータからのノイズ等からの影響を低減することができる。このため、このノイズが第2周波数の帯域に近い周波数なので、蓄電装置の内部温度の測定に影響を及ぼすことがない。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置が、正極集電体、電解質、セパレータ及び負極集電体を有し、前記第2周波数が、前記正極集電体、前記電解質、前記セパレータ及び前記負極集電体の少なくとも一つのインピーダンスが電子伝導性の抵抗として測定される周波数であることを特徴とする。
 これによれば、信号の周波数が、正極集電体、電解質、セパレータ及び負極集電体の少なくとも一つのインピーダンスが、主としてイオン伝導ではない電子伝導性の抵抗として測定される第2周波数なので、蓄電装置の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)の違いによるイオンの挙動の違いが大きく測定値に反映されることがない。このため、電子伝導性の抵抗、言い換えると、インピーダンスにおけるレジスタンス(R、実部)が測定されるので、温度のみに依存する蓄電装置の内部インピーダンスの変化を測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置に与えられたパルスが誘起する過渡応答に対して、フーリエ変換を利用して周波数成分に変換し、前記第2周波数における前記内部インピーダンスを算出し、算出した値を前記インピーダンス測定値としたことを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置に与えられたパルス信号によって蓄電装置に誘起された過渡応答信号からのフーリエ変換を利用して、イオンが追従しない或いは10kHz以上の第2周波数における内部インピーダンスの算出値を測定値としたので、蓄電装置に高い周波数の信号を付与するための交流信号源を設ける必要がなく、蓄電装置に対して新たに高い周波数の信号を与える必要もない。このことにより、測定のための交流信号源を準備する必要がなく、本発明の蓄電装置の状態検知方法を用いた蓄電装置の製造コストを下げることができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置が二次電池であることを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置が充放電を繰り返すタイプの二次蓄電装置であるので、蓄電装置の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)がその都度違ってくる。本発明の蓄電装置の状態検知方法では、蓄電装置の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)の違いによるイオンの挙動の違いが内部インピーダンスの測定値に大きく反映されることがないので、このような蓄電装置を用いる場合でも、蓄電装置の内部温度を正確に測定することができる。更に、二次電池が大容量の製品に適用された場合、大電流での充放電時に蓄電装置の内部発熱により、蓄電装置の内部温度と蓄電装置の表面温度との差が大きく生じるが、その際にも蓄電装置の内部温度を正確に測定することができる。これらのことにより、より一層正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置のSOH及びSOCをより一層益々正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置に接続される充電回路と前記蓄電装置との間に設けられるローパスフィルタにより、前記充電回路で生じる信号の前記第2周波数のノイズを除去することを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置に接続される充電回路と蓄電装置との間にローパスフィルタを設けるので、充電回路で生じる内部温度測定用の信号の第2周波数のノイズを除去できる。このため、充電回路からのノイズによる内部インピーダンスの測定精度の低下を防止して、温度の算出精度を高く維持できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置に接続される負荷と前記蓄電装置との間に設けられるローパスフィルタにより、前記負荷で生じる信号の前記第2周波数のノイズを除去することを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置に接続される負荷と蓄電装置との間にローパスフィルタを設けるので、負荷で生じる内部温度測定用の信号の第2周波数のノイズを除去できる。このため、負荷からのノイズによる内部インピーダンスの測定精度の低下を防止して、温度の算出精度を高く維持できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置に接続される電力変換器のスイッチ電源から生じる前記第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定することを特徴とする。
 これによれば、電力変換器で発生する信号を用いて蓄電装置の内部インピーダンスを測定するので、内部温度測定用の信号を発生する信号源を別に設ける必要がない。このため、温度測定精度を高く維持しつつ、本発明の蓄電装置の状態検知方法に用いる測定システムに要するコストを低減できる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置のインピーダンスが前記蓄電装置側から見た前記蓄電装置に接続される充電回路のインピーダンスより小さくなる前記第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定することを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置のインピーダンスが充電回路のインピーダンスより小さくなる第2周波数の信号で蓄電装置の内部インピーダンスを測定するので、内部インピーダンスの測定において充電回路の影響が小さくなる。このため、内部インピーダンスの測定精度を高め、高精度に温度を算出できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置のインピーダンスが前記蓄電装置側から見た前記蓄電装置に接続される負荷のインピーダンスより小さくなる前記第2周波数の信号で、前記蓄電装置の内部インピーダンスを測定することを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置のインピーダンスが負荷のインピーダンスより小さくなる第2周波数の信号で蓄電装置の内部インピーダンスを測定するので、内部インピーダンスの測定において負荷の影響が小さくなる。このため、内部インピーダンスの測定精度を高め、高精度に温度を算出できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置に接続される位相補償回路により、前記第2周波数の信号による電流の位相と電圧の位相とが揃えられることを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置に接続される位相補償回路により、電流の位相と電圧の位相とを揃えることで、検出装置の性能が高くなくとも、蓄電装置の内部インピーダンスを精度良く計測できる。このため、温度測定精度を高く維持しつつ、本発明の蓄電装置の状態検知方法に用いる測定システムに要するコストを低減できる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置と前記位相補償回路とにより、前記第2周波数に共振する共振回路が構成されることを特徴とする。
 これによれば、蓄電装置と位相補償回路とで第2周波数に共振する共振回路が構成されることで、共振周波数においてインピーダンスの虚部を0にできる。このため、共振周波数の信号により、蓄電装置の内部インピーダンスの抵抗成分のみを検出可能である。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記位相補償回路がキャパシタを備えることを特徴とする。
 これによれば、位相補償回路は、キャパシタを含んで構成されるので、簡単な構成の位相補償回路で、電流の位相と電圧の位相とを揃えることができる。このことにより、位相補償回路を安価に作製することができ、本発明の蓄電装置の状態検知方法に用いる測定システムに要するコストを低減できる。
 本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)を正確に検知することができる。
本発明の第1実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システムのブロック図である。 本発明の第1実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、リチウムイオン二次電池の構造模式図である。 本発明の第1実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置における抵抗の時間依存性を表したグラフの一例である。 本発明の第1実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置が車両に搭載された状態を示す模式図である。 本発明の第2実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、リチウムイオン二次電池の等価回路図である。 本発明の第3実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システムのブロック図である。 本発明の第4実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置に供給される信号の周波数と、内部インピーダンスの実部(抵抗)との関係の一例を示すグラフである。 本発明の第5実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置の状態(SOH、SOC)を測定するための別の測定システムのブロック図である。 本発明の第6実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システムのブロック図である。 本発明の第7実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システムのブロック図である。 本発明の第8実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システムのブロック図である。 本発明の第8実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、電流の位相と電圧の位相とが揃う様子を示すグラフである。 本発明の第1実施形態の蓄電装置の状態検知方法の変形例1を説明する図であって、蓄電装置の内部温度を測定するための測定システムのブロック図である。 本発明の測定に用いる信号の周波数と、温度によるインピーダンス変化量の関係を示すグラフである。
 以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
 [第1実施形態]
 図1は、本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置1の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システム101のブロック図である。図2は、本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を説明する図であって、リチウムイオン二次電池L1の構造模式図である。図3は、本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置1における抵抗の時間依存性を表したグラフの一例である。
 本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、図1に示す蓄電装置1の状態(SOH、SOC)を検知するための測定システム101を用いて行う方法である。測定システム101は、図1に示すように、蓄電装置1に第2周波数の信号を付与するための交流信号源部5Hと、蓄電装置1に第1周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部5Lと、それらの信号が印加された際に蓄電装置1で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部4及び電圧検出部6と、入力された第2周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して内部温度を算出する内部温度算出部7と、入力された第1周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置1の状態を算出する状態算出部8と、内部温度算出部7で算出された内部温度を用いて、状態算出部8で算出された状態を補正し推定する状態検出部9と、を備えている。ここで言うSOH(State Of Health
)とは、蓄電装置の劣化状態(劣化の度合い)を言い、未使用(新品)蓄電装置の満充電量に対し使用蓄電装置の満充電量をパーセント表示したものである。また、SOC(State Of Charge)とは、蓄電装置の充電状態を言い、蓄電装置の残容量を示し、アンペアア
ワー(Ah;Ampere-hour(s))で表す。
 蓄電装置1は、例えば、リチウムイオン二次電池等の充電可能な化学電池であるが、電気二重層キャパシタのようにイオンを利用して電気エネルギーを蓄えることのできる装置も含まれる。一般的に、蓄電装置1は、主に正極集電体A1、負極集電体C1、電解質E1及びセパレータS1とから構成され、例えばリチウムイオン二次電池L1の場合、図2に示すように、上述した構成要素の他に、正極集電体A1側の電気をためる物質である正極活物質A51、負極集電体C1側の電気をためる物質である負極活物質C51、電気の流れを良くするために加える導電助材D51、バインダーである結着材等を有している。リチウムイオン二次電池L1の場合、正極集電体A1としてアルミニウム(Al)、負極集電体C1として銅(Cu)、電解質E1として有機系の溶媒(C4H6O3等)とリチウム塩(LiPF6等)の溶質とから構成される溶液、正極活物質A51としてコバルト酸リチウム(LiCoO2)、負極活物質C51として炭素(C)が最も使用されている。負極活物質C51の炭素(C)には、層状に形成された黒鉛の結晶を用いており、層と層の間にリチウムがイオンの状態で蓄えられているのが特徴である。
 交流信号源部5Hは、およそ1kHz以上の高い周波数の信号を発生させるためのものである。また、信号源部5Lは、およそ1kHz以下の低い周波数の信号を発生させるためのものである。なお、信号源部5Lは、第1周波数がゼロの直流信号も発生させることができるようになっている。
 電流検出部4は、蓄電装置1と負荷FR1との間に接続されている。そして、電流検出部4は、電流を検出するための電流センサと電流センサの制御回路とから主に構成され、電流を検出している。電流センサとして、例えば、磁気抵抗素子を用いた小型電流センサを用いることができる。また、電圧検出部6は、蓄電装置1の電圧を検出している。
 内部温度算出部7は、入力された第2周波数の信号と検出された第2の周波数の電流及び電圧とを使用して、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定し、内部インピーダンスの測定値から蓄電装置1の内部温度を算出している。また、状態算出部8は、入力された第1周波数の信号と検出された第1の周波数の電流及び電圧とを使用して、蓄電装置1の内部抵抗を測定し、この第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH及び初期SOCを算出している。また、状態検出部9は、内部温度算出部7で算出された内部温度を用いて、状態算出部8で算出された状態(初期SOH、初期SOC)を補正し、状態(SOH、SOC)推定している。
 この蓄電装置1の測定は、前述したように、蓄電装置1におけるイオンの挙動の影響を大きく受けることが良く知られている。図3は、蓄電装置1の抵抗値を測定した際の、応答時間と得られた抵抗値との関係の一例を示したグラフである。図3に示すように、応答時間が約0.2m秒以下では、得られる蓄電装置1の抵抗値は、イオン応答が追従しないので、蓄電装置1の構成要素の電子伝導性の抵抗値として得られる(図中の領域ZA)。応答時間が約0.2m秒以上になると、負極集電体C1の界面でのイオンとの反応抵抗などが見られ、上記の電子伝導性の抵抗値に加え反応による抵抗値が加算されてくる(図中の領域ZB)。更に、応答時間が約10m秒以上になると、正極集電体A1の界面でのイオンとの反応抵抗が見られ、上記の電子伝導性の抵抗値に加え反応による抵抗値が更に加算されてくる(図中の領域ZC)。そして、応答時間が約1秒以上になると、イオンの拡散が行われるようになるので、拡散による抵抗値が更に加算されてくる(図中の領域ZD)。このように、蓄電装置1の抵抗値の測定は、イオンの挙動の影響を大きく受け、しかも応答時間とも大きく関連している。
 上述の技術的思想に基づき、本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、蓄電装置1のイオンの影響が少ない、或いはイオンの影響を受けない応答時間で測定したことを特徴としている。つまり、蓄電装置1のイオンが追従し難い第2周波数の信号を用いて、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定し、内部インピーダンスの測定値から、蓄電装置1の内部温度を算出するようにした。イオンが追従し難い第2周波数、具体的には約5kHz(図3に示す応答時間約0.2m秒に相当する)以上の信号で測定すると応答時間を短くすることができるので、イオンの挙動による影響を低減することができ、蓄電装置1の構成要素の純粋な内部インピーダンスを測定することができる。
 このように測定される内部インピーダンスは、温度のみに依存しているので、内部インピーダンスの測定値から、蓄電装置1の内部温度を精度良く算出することができる。すなわち、蓄電装置1の充電状態や劣化状態の違いによるイオンの挙動の違いが測定値に大きく反映されることがないので、温度にのみ依存する蓄電装置1の内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置1の内部温度を正確に測定することができる。そして、蓄電装置1の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出したのち、上述した正確な内部温度を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定する。このことにより、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。
 また、本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法で測定した蓄電装置1は、例えば、充放電を繰り返すタイプの二次電池であるので、蓄電装置1の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)がその都度違ってくる。本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、蓄電装置1の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)の違いによるイオンの挙動の違いが測定値に大きく反映されることがないので、このような蓄電装置1を用いる場合でも、蓄電装置1の内部温度を正確に測定することができる。更に、蓄電装置1が大容量の製品に適用された場合、大電流での充放電時に蓄電装置1の内部発熱により、蓄電装置1の内部温度と蓄電装置1の表面温度との差が大きく生じるが、本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、その際にも蓄電装置1の内部温度を正確に測定することができる。
 以上に述べてきたことは、蓄電装置1の内部温度を精度良く測定した場合について、SOH或いはSOCを如何に正確に求められるかを示してきた。他に、以下のことにより、SOH或いはSOCを正確に求めることができる。図4は、本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置1が車両AMに搭載された状態を示す模式図である。
 本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、蓄電装置1が車両AMに搭載され、内部抵抗の測定時に車両AMが停車していることが好ましい。これにより、車両AMの走行時に発生する、蓄電装置1への負荷の変動によるノイズやモータ制御用のインバータからのノイズ等からの影響を低減することができる。このため、このノイズが第2周波数の帯域に近い周波数なので、蓄電装置1の内部温度の測定に影響を及ぼすことがない。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置1のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 また、本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、内部抵抗の測定を電流が大きく変化した前後で行い、測定された前後の測定値から内部抵抗を求めることが良い。電流が大きく変化する例として、例えば、図4に示すように、蓄電装置1が車両AMに搭載された場合、エンジンの始動時等が挙げられる。この際には、エンジン始動の前後で電流と電圧が変わるので、この前後での抵抗値を測定すると良い。特に、始動の際は一時的に大電流が流れるので、この電流差が一番大きいところを測定する方がより好ましい。これにより、異なる複数の条件で測定することによってより正確に内部抵抗を算出することができ、初期SOH及び初期SOCをより正確に算出することができる。このことにより、蓄電装置1のSOH及びSOCをより正確に検知することができる。 
 また、本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、内部抵抗の測定時に、SOCが毎回ほぼ同じであることが良い。特に、具体的な一つの例として、蓄電装置1の満充電完了後に、所定時間以内に、内部抵抗を測定するのが良い。これにより、満充電時には、確実に安定したSOCとなり、所定時間内にすることにより、更に安定したSOCとなる。このことにより、SOCの違いによる内部抵抗への影響を低減することができ、より正確な初期SOHを算出することができるので、蓄電装置1のSOHをより正確に検知することができる。
 以上のように、第1実施形態では、測定システム101を用いて、蓄電装置1のSOH及びSOCを検知するための検知方法を述べてきたが、SOH及びSOCを一緒に検知することに限らず、SOHのみ或いはSOCのみについての検知方法も含まれる。
 以上により、本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、蓄電装置1の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出し、蓄電装置1の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。特に、蓄電装置1の電解質E1のイオンが追従し難い第2周波数の信号で、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置1の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOH或いは初期SOCの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置1のSOH或いはSOCを正確に検知することができる。
 また、内部抵抗の測定時のSOCが毎回ほぼ同じであるので、SOCの違いによる内部抵抗への影響を低減することができる。このことにより、より正確な初期SOHを算出でき、蓄電装置1のSOHをより正確に検知することができる。
 また、蓄電装置1の満充電完了後に、所定時間以内に内部抵抗を測定するので、常にSOCを一定条件にして、SOCの違いによる内部抵抗への影響を確実に低減することができる。このことにより、より一層正確な初期SOHを算出でき、蓄電装置1のSOHをより一層正確に検知することができる。
 また、電流が大きく変化した前後での内部抵抗の測定値から内部抵抗を求めるので、異なる複数の条件で測定することによってより正確に内部抵抗を算出することができ、初期SOH及び初期SOCをより正確に算出することができる。このことにより、蓄電装置1のSOH及びSOCをより正確に検知することができる。
 また、蓄電装置1が車両AMに搭載された際に、車両AMが停車している時に内部抵抗の測定を行うので、車両AMの走行時に発生する、蓄電装置1への負荷の変動によるノイズやモータ制御用のインバータからのノイズ等からの影響を低減することができる。このため、このノイズが第2周波数の帯域に近い周波数なので、蓄電装置1の内部温度の測定に影響を及ぼすことがない。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置1のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 また、蓄電装置1を測るための信号の周波数は、正極集電体A1、電解質E1、セパレータS1及び負極集電体C1の少なくとも一つのインピーダンスが、主としてイオン伝導ではない電子伝導性の抵抗として測定される第2周波数なので、蓄電装置1の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)の違いによるイオンの挙動の違いが大きく測定値に反映されることがない。このため、電子伝導性の抵抗、言い換えると、インピーダンスにおけるレジスタンス(R、実部)が測定されるので、温度のみに依存する蓄電装置1の内部インピーダンスの変化を測定でき、蓄電装置1の内部温度をより正確に測定することができる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置1のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 また、蓄電装置1が充放電を繰り返すタイプの二次蓄電装置であるので、蓄電装置1の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)がその都度違ってくる。本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法では、蓄電装置1の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)の違いによるイオンの挙動の違いが測定値に大きく反映されることがないので、このような蓄電装置1を用いる場合でも、蓄電装置1の内部温度を正確に測定することができる。更に、二次電池が大容量の製品に適用された場合、大電流での充放電時に蓄電装置1の内部発熱により、蓄電装置1の内部温度と蓄電装置1の表面温度との差が大きく生じるが、その際にも蓄電装置1の内部温度を正確に測定することができる。これらのことにより、より一層正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置1のSOH及びSOCをより一層益々正確に検知することができる。
 [第2実施形態]
 図5は、本発明の第2実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を説明する図であって、リチウムイオン二次電池L1の等価回路図である。第2実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、第1実施形態で用いた図1の測定システム101と同様なシステムを用いた。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
 測定システム101と同様なシステムは、図1と同様に、蓄電装置1に第2周波数の信号を付与するための交流信号源部5Hと、蓄電装置1に第1周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部5Lと、それらの信号が印加された際に蓄電装置1で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部4及び電圧検出部6と、入力された第2周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して内部温度を算出する内部温度算出部7と、入力された第1周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置1の状態を算出する状態算出部8と、内部温度算出部7で算出された内部温度を用いて、状態算出部8で算出された状態を補正し推定する状態検出部9と、を備えている。
 ここで、蓄電装置1として、リチウムイオン二次電池L1(図2を参照)を用いた場合について、詳述する。図2に示すリチウムイオン二次電池L1の等価回路は、図5に示すように、正極集電体A1、電解質E1、セパレータS1及び負極集電体C1におけるインダクタンス、電気抵抗及び静電容量より構成される。
 そして、図5において、La及びRaは、それぞれ正極集電体A1のインダクタンス及び電気抵抗を示し、Ca及びRbは、それぞれ正極部分の反応に依存する静電容量及び電気抵抗を示し、Rcは、電解質E1に起因する電気抵抗を示し、Cb及びRdは、それぞれセパレータS1を通過するイオンに起因する静電容量及び電気抵抗を示し、Cc及びReは、それぞれ負極部分の反応に依存する静電容量及び電気抵抗を示し、Lb及びRfは、それぞれ負極集電体C1のインダクタンス及び電気抵抗を示している。
 図5に示すように、リチウムイオン二次電池L1の内部インピーダンスにおいて、イオンの挙動の影響が大きいのは、正極集電体A1部分の反応に依存する静電容量Ca,電気抵抗Rb、セパレータS1を通過するイオンに起因する静電容量Cb,電気抵抗Rd、及び負極部分の反応に依存する静電容量Cc,電気抵抗Reである。本発明者は、この点に着目し、正極集電体A1部分の反応に依存する静電容量Ca,電気抵抗Rb、セパレータS1を通過するイオンに起因する静電容量Cb,電気抵抗Rd、及び負極部の反応に依存する静電容量Cc,電気抵抗Reの影響が十分に低減される条件を実現できれば、内部インピーダンスを精度良く測定できるのではないかと考えた。
 すなわち、本発明の骨子は、蓄電装置1(例えば、リチウムイオン二次電池L1)においてインダクタンス成分が支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる第2周波数の信号を用いて内部インピーダンスを測定することである。このような高い周波数では、静電容量Ca,Cb,Ccは実質的に短絡されるので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定できる。
 本発明の第2実施形態の蓄電装置1の状態検知方法で用いた信号の第2周波数は、インダクタンスが支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる程度に高くなっており、正極集電体A1、電解質E1、セパレータS1及び負極集電体C1の少なくとも一つのインピーダンスが、主としてイオン伝導ではない電子伝導性の抵抗として測定されるので、蓄電装置1の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)の違いによるイオンの挙動の違いが大きく測定値に反映されることがない。しかも、主として電子伝導性の抵抗、言い換えると、インピーダンスにおけるレジスタンス(R、実部)が測定されるので、温度にのみ依存する蓄電装置1の抵抗を測定でき、蓄電装置1の内部温度をより正確に測定することができる。
 そして、蓄電装置1の内部インピーダンスのキャパシタンス成分が、インダクタンス成分より支配的、つまりリアクタンス成分が容量性となる第1周波数の信号で、蓄電装置1の内部抵抗を測定し、この内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出する。そして、上述した正確な内部温度を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定することができる。このことにより、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。
 以上のように、第2実施形態では、測定システム101と同様なシステムを用いて、蓄電装置1のSOH及びSOCを検知するための検知方法を述べてきたが、SOH及びSOCを一緒に検知することに限らず、SOHのみ或いはSOCのみについての検知方法も含まれる。
 以上により、本発明の第2実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、蓄電装置1の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出し、蓄電装置1の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。特に、蓄電装置1の内部インピーダンスのインダクタンス成分が、キャパシタンス成分より支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる第2周波数の信号で、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置1の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOH或いは初期SOCの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置1のSOH或いはSOCを正確に検知することができる。なお、本発明の第2実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。
 [第3実施形態]
 図6は、本発明の第3実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置1の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システム103のブロック図である。第3実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、第1実施形態に対し、交流信号源部5Hの構成が異なる。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
 本発明の第3実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、図6に示す蓄電装置1の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システム103を用いて行う方法である。測定システム103は、図6に示すように、測定システム101と同様の構成を有しており、蓄電装置1に第2周波数の信号を付与するための交流信号源部5Hと、蓄電装置1に第1周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部5Lと、それらの信号が印加された際に蓄電装置1で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部4及び電圧検出部6と、入力された第2周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して内部温度を算出する内部温度算出部7と、入力された第1周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置1の状態を算出する状態算出部8と、内部温度算出部7で算出された内部温度を用いて、状態算出部8で算出された状態を補正し推定する状態検出部9と、を備えている。
 また、測定システム103において、交流信号源部5Hは、キャパシタ(C11、C12)を介して負荷FR1と並列に接続されており、蓄電装置1の電流経路には配置されていない。これにより、交流信号部は直流経路に含まれなくなるので、交流信号部での直流電力の消費を回避することができる。この測定システム103は、例えば、100kHz以上の第2周波数で蓄電装置1の状態を測定する場合に用いられる。
 本発明の第3実施形態の蓄電装置1の状態検知方法で用いた信号の第2周波数は、第2実施形態と同様に、インダクタンスが支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる程度に高くなっている。そして、正極集電体A1、電解質E1、セパレータS1及び負極集電体C1の少なくとも一つのインピーダンスが、主としてイオン伝導ではない電子伝導性の抵抗として測定されるので、蓄電装置1の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)の違いによるイオンの挙動の違いが大きく測定値に反映されることがない。しかも、主として電子伝導性の抵抗、言い換えると、インピーダンスにおけるレジスタンス(R、実部)が測定されるので、温度にのみ依存する蓄電装置1の抵抗を測定でき、蓄電装置1の内部温度をより正確に測定することができる。
 ここで、イオン伝導の抵抗と電子伝導の抵抗とは、インピーダンスの温度依存性に基づいて見分けることができる。イオン伝導の場合、温度が高くなるほどイオンの移動度が大きくなり、インピーダンスは小さくなる(つまり、インピーダンスの温度依存性が負)。電子伝導の場合、特に金属の場合には、温度が高くなるほど原子の振動によって電子の移動が妨げられるので、インピーダンスは大きくなる(つまり、インピーダンスの温度依存性が正)。従って、インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなるような第2周波数(インピーダンスの温度依存性が正となる周波数)を用いることで、同様に温度にのみ依存する蓄電装置1の電子伝導性の抵抗を測定でき、蓄電装置1の内部温度をより正確に測定することが可能である。
 そして、蓄電装置1の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる第1周波数の信号で、蓄電装置1の内部抵抗を測定し、この内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出する。そして、上述した正確な内部温度を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定することもできる。このことにより、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。
 以上のように、第3実施形態では、測定システム103を用いて、蓄電装置1のSOH及びSOCを検知するための検知方法を述べてきたが、SOH及びSOCを一緒に検知することに限らず、SOHのみ或いはSOCのみについての検知方法も含まれる。
 以上により、本発明の第3実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、蓄電装置1の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出し、蓄電装置1の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。特に、蓄電装置1の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第2周波数の信号で、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定しているので、温度にのみ依存する蓄電装置1の電子伝導性の抵抗を測定でき、蓄電装置1の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOH或いは初期SOCの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置1のSOH或いはSOCを正確に検知することができる。なお、本発明の第3実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。
 [第4実施形態]
 図7は、本発明の第4実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置1に供給される信号の周波数と、内部インピーダンスの実部(抵抗)との関係の一例を示すグラフである。第4実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、第1実施形態に対し、図1の交流信号源部5Hの仕様が異なり、10kHz以上の第2周波数の信号を発生させる。この10kHz以上の第2周波数の信号で測定するので、応答時間が0.1m秒以下となり、図3に示すように、蓄電装置1のイオンがこの第2周波数に対して追従しなくなり、蓄電装置1の電子伝導性の抵抗値が得られる。これにより、10kHz以上の第2周波数における蓄電装置1の内部インピーダンスを算出し、算出した値を測定値としたことにより、イオンの挙動の違いによる温度誤差が測定されることはない。
 また、図7においては、充電率が25%,50%,75%,100%、温度が0℃,20℃,40℃のそれぞれの条件における関係を示している。図7から、インダクタンス成分が支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる第2周波数では、内部インピーダンスは主に温度に依存し、充電率に依存しないことが確認できる。なお、インピーダンスの測定精度を高めるためには、測定に用いる信号の第2周波数は10kHz以上とするのが好ましく、温度によるインピーダンス変化の大きい100kHz以上とするとより好ましい。一方、インピーダンスの測定の容易性を考慮すれば、信号の第1周波数は1MHz以下に抑えるのが望ましい。つまり、1kHz以下の第1周波数の信号で、蓄電装置1の内部抵抗を測定し、この第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出し、10kHz以上、好ましくは100kHz以上の第2周波数の信号で、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定し、内部インピーダンスのインピーダンス測定値から蓄電装置1の内部温度を算出し、この内部温度の算出値を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定するのが良い。これにより、算出した正確な内部温度に基づく補正ができ、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。なお、100kHz以上の第2周波数で蓄電装置1の状態を測定する場合は、図6に示す測定システム103を用いるのが好適である。
 また、図14においては、測定に用いる信号の周波数と、温度によるインピーダンス変化量の関係を示している。図14の例では、インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる周波数は、10kHz未満であり、インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる周波数は、10kHz以上であることが分かる。インピーダンスが温度によって、一定以上大きく変化する周波数でインピーダンスを測定した方が、SOHや内部温度を精度良く測定できる。よって、第1周波数としては、1kHz以下が好ましく、第2周波数としては、100kHz以上1MHz以下が好ましい。
 以上により、本発明の第4実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、蓄電装置1の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出し、蓄電装置1の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。特に、10kHz以上の第2周波数の信号で、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定して測定値から蓄電装置1の内部温度を算出するので、蓄電装置1の電解質E1のイオンがこの第2周波数に対して追従することはなく、イオンの挙動の違いによる温度誤差が測定されることはない。このため、蓄電装置1の劣化状態(SOH)や充電状態(SOC)の違いによるイオンの挙動の違いが測定値に反映されることがない。このことにより、温度にのみ依存する蓄電装置1の内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置1の内部温度を正確に測定することができる。従って、この正確な内部温度を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定することができ、蓄電装置1のSOH或いはSOCを正確に検知することができる。
 本発明の第4実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。また、第4実施形態では、測定システムを用いて、蓄電装置1のSOH及びSOCを検知するための検知方法を述べてきたが、SOH及びSOCを一緒に検知することに限らず、SOHのみ或いはSOCのみについての検知方法も含まれる。
 [第5実施形態]
 図8は、本発明の第5実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置1の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システム105のブロック図である。第5実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、第1実施形態に対し、蓄電装置1に与えられたパルスから周波数成分に変換する変換部3を設けている点が異なる。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
 本発明の第5実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、図8に示す蓄電装置1の態(SOH、SOC)を測定するための測定システム105を用いて行う方法である。この測定システム105は、図8に示すように、蓄電装置1に第1周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部5Lと、スイッチ・オン等のトリガーTRから蓄電装置1にパルス信号が与えられた際に蓄電装置1の電圧及び電流の波形を周波数成分に変換する変換部3と、パルスが印加された際に蓄電装置1で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部4及び電圧検出部6と、入力された第2周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して内部温度を算出する内部温度算出部7と、入力された第1周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置1の状態を算出する状態算出部8と、内部温度算出部7で算出された内部温度を用いて、状態算出部8で算出された状態を補正し推定する状態検出部9と、を備えている。
 上述したトリガーTRとして、例えば自動車の場合、エンジン始動時のスイッチ・オンや、回生ブレーキがかけられた時の充電時、蓄電装置1の急速充電時等が挙げられる。この際に発生するパルス信号が蓄電装置1に与えられるが、このパルス信号によって蓄電装置1に誘起される過渡応答信号を、フーリエ変換を利用して周波数成分に変換することができる。パルス信号に含まれる周波数成分の中から、蓄電装置1のイオンが追従し難い第2周波数を選択し、この第2周波数における蓄電装置1の内部インピーダンスを算出し、算出した値を測定値とすることにより、イオンの挙動の違いによる温度誤差が測定されることはない。このため、蓄電装置1の充電状態(SOH)や劣化状態(SOC)の違いによるイオンの挙動の違いが大きく測定値に反映されることがないので、蓄電装置1の内部温度を正確に測定することができる。そして、本発明の第5実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、蓄電装置1の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出したのち、上述した正確な内部温度を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定する。このことにより、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。
 以上により、本発明の第5実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、蓄電装置1の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出し、蓄電装置1の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。特に、蓄電装置1の電解質E1のイオンが追従し難い第2周波数の信号で、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置1の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOH或いは初期SOCの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置1のSOH或いはSOCを正確に検知することができる。
 また、蓄電装置1に与えられたパルス信号によって蓄電装置1に誘起された過渡応答信号からのフーリエ変換を利用して、イオンが追従し難い第2周波数における内部インピーダンスの算出値を測定値としたので、蓄電装置1に高い周波数の信号を付与するための交流信号源を設ける必要がなく、蓄電装置1に対して新たに高い周波数の信号を与える必要もない。このことにより、測定のための交流信号源を準備する必要がなく、本発明の第5実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を用いた蓄電装置1の製造コストを下げることができる。
 本発明の第5実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。また、第5実施形態では、測定システム105を用いて、蓄電装置1のSOH及びSOCを検知するための検知方法を述べてきたが、SOH及びSOCを一緒に検知することに限らず、SOHのみ或いはSOCのみについての検知方法も含まれる。
 [第6実施形態]
 図9は、本発明の第6実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置1の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システム106のブロック図である。第6実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、第1実施形態に対し、負荷FR4及び充電回路11で生じる高周波数のノイズを除去するためのローパスフィルタ12a,12bを用いる点が異なる。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
 第6実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、図9に示す蓄電装置1の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システム106を用いて行う方法である。測定システム106は、図9に示すように、蓄電装置1に第1周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部5Lと、蓄電装置1に第2周波数の信号を付与するための交流信号源部5Hと、それらの信号が印加された際に蓄電装置1で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部4及び電圧検出部6と、交流信号源部5Hから入力される第2周波数の信号と、電流検出部4及び電圧検出部6で検出される電流及び電圧とを用いて蓄電装置1の内部温度を算出する内部温度算出部7と、入力された第1周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置1の状態を算出する状態算出部8と、内部温度算出部7で算出された内部温度を用いて、状態算出部8で算出された状態を補正し推定する状態検出部9と、を備えている。
 蓄電装置1には、スイッチSWaを介して、電力の供給先である負荷FR4と、蓄電装置1を充電する充電回路11とが接続されている。スイッチSWaにより、蓄電装置1の放電時には蓄電装置1と負荷FR4とが接続され、蓄電装置1の充電時には蓄電装置1と充電回路11とが接続される。負荷FR4は、代表的には、蓄電装置1の直流電力を交流電力に変換するインバータなどの電力変換装置である。負荷FR4には、リップル電流を抑制するためのキャパシタC14が並列に接続されている。
 負荷FR4には、ローパスフィルタ12aが直列に接続されている。ローパスフィルタ12aは、負荷FR4と蓄電装置1との間に設けられており、負荷FR4において発生する信号の高周波数成分(ノイズ)を除去する。なお、ローパスフィルタ12aは、リップル電流を抑制するためのキャパシタC14より蓄電装置1側に設けられている。同様に、充電回路11には、ローパスフィルタ12bが直列に接続されている。ローパスフィルタ12bは、充電回路11と蓄電装置1との間に設けられており、充電回路11において発生する信号の高周波数成分(ノイズ)を除去する。
 測定システム106において、内部温度を測定するために用いられる信号の第2周波数は、ローパスフィルタ12a,12bの通過帯域より高くなっている。つまり、負荷FR4や充電回路11で発生する信号の高周波数成分(ノイズ)は、ローパスフィルタ12a,12bで除去されて、電流検出部4及び電圧検出部6の検出精度に影響を与えない。このため、負荷FR4や充電回路11からの信号による内部温度の測定精度の低下を防止できる。そして、本発明の第6実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、蓄電装置1の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出したのち、上述した正確な内部温度を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定する。このことにより、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。
 以上により、本発明の第6実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、蓄電装置1の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出し、蓄電装置1の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。特に、蓄電装置1の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第2周波数の信号で、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定しているので、温度にのみ依存する蓄電装置1の電子伝導性の抵抗を測定でき、蓄電装置1の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOH或いは初期SOCの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置1のSOH或いはSOCを正確に検知することができる。
 また、蓄電装置1に接続される充電回路11と蓄電装置1との間にローパスフィルタ12bを設けるので、充電回路11で生じる内部温度測定用の信号の第2周波数のノイズを除去できる。このため、充電回路11からのノイズによる内部インピーダンスの測定精度の低下を防止して、温度の算出精度を高く維持できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置1のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 また、蓄電装置1に接続される負荷FR4と蓄電装置1との間にローパスフィルタ12aを設けるので、負荷FR4で生じる内部温度測定用の信号の第2周波数のノイズを除去できる。このため、負荷FR4からのノイズによる内部インピーダンスの測定精度の低下を防止して、温度の算出精度を高く維持できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置1のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 本発明の第6実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。また、第6実施形態では、測定システム106を用いて、蓄電装置1のSOH及びSOCを検知するための検知方法を述べてきたが、SOH及びSOCを一緒に検知することに限らず、SOHのみ或いはSOCのみについての検知方法も含まれる。
 [第7実施形態]
 図10は、本発明の第7実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置1の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システム107のブロック図である。第7実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、第1実施形態に対し、負荷FR5で発生する高周波数の信号を用いて蓄電装置1の内部インピーダンスを測定する点が異なる。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
 第7実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、図10に示す蓄電装置1の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システム107を用いて行う方法である。測定システム107には、図10に示すように、蓄電装置1から電力が供給される負荷FR5が接続されている。負荷FR5は、代表的には、蓄電装置1の直流電力を交流電力に変換するインバータやDC-DCコンバータなどの電力変換器17であり、スイッチ周波数の固定されたスイッチ電源(図示していない)を備えている。電力変換器17(負荷FR5)は、蓄電装置1の内部温度の測定に適した高周波数(第2周波数)の信号でスイッチング動作を行っており、そのスイッチング動作に伴う第2周波数の信号(雑音)を測定に用いるように構成されている。
 また、測定システム107は、蓄電装置1に第1周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部5Lと、電力変換器17(負荷FR5)のスイッチ電源からの信号が印加された際に蓄電装置1で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部4及び電圧検出部6と、電力変換器17(負荷FR5)から入力された第2周波数の信号と、電流検出部4及び電圧検出部6で検出された電流及び電圧とを用いて蓄電装置1の内部温度を算出する内部温度算出部7と、入力された第1周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置1の状態を算出する状態算出部8と、内部温度算出部7で算出された内部温度を用いて、状態算出部8で算出された状態を補正し推定する状態検出部9と、を備えている。
 以上により、本発明の第7実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、蓄電装置1の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOH或いは初期SOCを算出し、蓄電装置1の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOH或いは初期SOCを補正し、SOH或いはSOCを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOH或いはSOCを求めることができる。特に、蓄電装置1の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第2周波数の信号で、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定しているので、温度にのみ依存する蓄電装置1の電子伝導性の抵抗を測定でき、蓄電装置1の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOH或いは初期SOCの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置1のSOH或いはSOCを正確に検知することができる。
 また、蓄電装置1に接続される電力変換器17(負荷FR5)のスイッチ電源から生じる第2周波数の信号を用いて、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定するので、第1実施形態の測定システム101,103,106で用いた交流信号源部5Hを設ける必要がない。このため、温度測定精度を高く維持しつつ、本発明の第7実施形態の蓄電装置1の状態検知方法に用いる測定システム107に要するコストを低減できる。
 本発明の第7実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。また、第7実施形態では、測定システム107を用いて、蓄電装置1のSOH及びSOCを検知するための検知方法を述べてきたが、SOH及びSOCを一緒に検知することに限らず、SOHのみ或いはSOCのみについての検知方法も含まれる。
 [第8実施形態]
 図11は、本発明の第8実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置1の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システム108のブロック図である。図12は、本発明の第8実施形態の蓄電装置1の状態検知方法を説明する図であって、電流の位相と電圧の位相とが揃う様子を示すグラフである。第8実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、第1実施形態に対し、第2周波数における電流の位相と電圧の位相とを揃えるための位相補償回路14を用いる点が異なる。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
 第8実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、図11に示す蓄電装置1の状態(SOH、SOC)を測定するための測定システム108を用いて行う方法である。測定システム108は、図11に示すように、蓄電装置1に第1周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部5Lと、蓄電装置1に第2周波数の信号を付与するための交流信号源部5Hと、交流信号源部5Hからの信号が印加された際に蓄電装置1で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部4及び電圧検出部6と、入力された第2周波数の信号と検出された電流及び電圧とを用いて蓄電装置1の内部温度を算出する内部温度算出部7と、入力された第1周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置1の状態を算出する状態算出部8と、内部温度算出部7で算出された内部温度を用いて、状態算出部8で算出された状態を補正し推定する状態検出部9と、を備えている。
 蓄電装置1には、交流信号源部5Hからの第2周波数の信号で生じる電流及び電圧の位相を揃えるための位相補償回路14が接続されている。通常、蓄電装置1の内部インピーダンスを求めるには、電流と電圧との位相差を計測するために時間分解能の高い電流検出部4及び電圧検出部6が必要となる。これに対して、本発明の第8実施形態の測定システム108では、位相補償回路14によって第2周波数における電流と電圧との位相が揃えられるので、電流検出部4及び電圧検出部6の時間分解能が高くなくとも、蓄電装置1の内部インピーダンスの抵抗成分(実部)を精度良く計測できる。また、電流と電圧の位相差を算出する必要がないので、蓄電装置1の内部インピーダンスをリアルタイムに計測できる。
 位相補償回路14は、蓄電装置1と位相補償回路14とで、前記第2周波数に共振する直列共振回路を構成するように設けられるのが好ましい。これにより、蓄電装置1の第2周波数における誘導性リアクタンスによって、第2周波数で直列共振する容量性リアクタンスを有するように構成される。この場合、共振周波数においてインピーダンスの虚部を0にできるので、この共振周波数(第2周波数に相当)の信号を用いれば、蓄電装置1の内部インピーダンスの抵抗成分のみを検出できる。
 また、本発明の第8実施形態の蓄電装置1の状態検知方法に用いられる第2周波数において、蓄電装置1のインピーダンスはインダクタンス成分が支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となるため、位相補償回路14は、キャパシタ(図示していない)を含んで構成されることが好ましい。この場合、簡単な構成の位相補償回路14で、電流と電圧との位相を揃えることができる。
 図12は、蓄電装置1と位相補償回路14とで構成される共振回路により、第2周波数における電流の位相と電圧の位相とが揃う様子を示すグラフである。図12では、交流信号源部5Hを定電流源として、周波数が300kHzで、最大値及び最小値が±20mAの交流電流を発生させた場合を例示している。図12に示すように、位相補償回路14を用いることで、電流(破線)の位相と電圧(実線)の位相とが揃えられるのが良く分かる。
 以上により、本発明の第8実施形態の蓄電装置1の状態検知方法では、蓄電装置1の第1の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置1の初期SOHを算出し、蓄電装置1の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期SOHを補正し、SOHを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なSOHを求めることができる。特に、蓄電装置1の内部インピーダンスのインダクタンス成分が、キャパシタンス成分より支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる第2周波数の信号で、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置1の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期SOHの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置1のSOHを正確に検知することができる。
 また、蓄電装置1に接続される位相補償回路14により、電流の位相と電圧の位相とを揃えることで、検出装置の性能が高くなくとも、蓄電装置1の内部インピーダンスを精度良く計測できる。このため、温度測定精度を高く維持しつつ、測定システム108に要するコストを低減できる。
 また、蓄電装置1の誘導性リアクタンスと位相補償回路14の容量性リアクタンスとで、第2周波数に共振する共振回路が構成されることで、この共振周波数においてインピーダンスの虚部を0にできる。このため、共振周波数の信号により、蓄電装置1の内部インピーダンスの抵抗成分のみを検出可能である。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置1のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 また、位相補償回路14は、キャパシタを含んで構成されるので、簡単な構成の位相補償回路14で、電流の位相と電圧の位相とを揃えることができる。このことにより、位相補償回路14を安価に作製することができ、本発明の第8実施形態の蓄電装置1の状態検知方法に用いる測定システム108に要するコストを低減できる。
 本発明の第8実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。また、第8実施形態では、測定システム108を用いて、蓄電装置1のSOH及びSOCを検知するための検知方法を述べてきたが、SOH及びSOCを一緒に検知することに限らず、SOHのみ或いはSOCのみについての検知方法も含まれる。
 [第9実施形態]
 第9実施形態の蓄電装置1の状態検知方法は、例えば、図9に示す測定システム106において、蓄電装置1のインピーダンスが、蓄電装置1側から見た充電回路11のインピーダンスより小さくなる条件で、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定する。また、例えば、図10に示す測定システム107において、蓄電装置1のインピーダンスが、蓄電装置1側から見た負荷のインピーダンスより小さくなる条件で、蓄電装置1の内部インピーダンスを測定する。
 具体的には、蓄電装置1のインピーダンスをZ1、蓄電装置1側から見た負荷のインピーダンスをZ2、蓄電装置1側から見た充電回路11の負荷をZ3として、測定に用いられる第2周波数において、Z1<Z2、またはZ1<Z3を満たすようにする。この場合、蓄電装置1以外の構成の影響は小さくなるので、内部インピーダンスの測定精度を高めることができる。その結果、高い温度測定精度を実現できる。
 また、蓄電装置1のインピーダンスが充電回路11のインピーダンスより小さくなる第2周波数の信号で蓄電装置1の内部インピーダンスを測定するので、内部インピーダンスの測定において充電回路11の影響が小さくなる。このため、内部インピーダンスの測定精度を高め、高精度に温度を算出できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置1のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 また、蓄電装置1のインピーダンスが負荷のインピーダンスより小さくなる第2周波数の信号で蓄電装置1の内部インピーダンスを測定するので、内部インピーダンスの測定において負荷の影響が小さくなる。このため、内部インピーダンスの測定精度を高め、高精度に温度を算出できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期SOH及び初期SOCの補正ができ、蓄電装置1のSOH及びSOCをより一層正確に検知することができる。
 本発明の第9実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。また、第9実施形態では、測定システムを用いて、蓄電装置1のSOH及びSOCを検知するための検知方法を述べてきたが、SOH及びSOCを一緒に検知することに限らず、SOHのみ或いはSOCのみについての検知方法も含まれる。
 なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
 <変形例1>
 図13は、本発明の第1実施形態の蓄電装置1の状態検知方法の変形例1を説明する図であって、蓄電装置1の内部温度を測定するための測定システムC101のブロック図である。上記第1実施形態の測定システム101の測定系に、図13に示すように、スイッチSW1、スイッチSW2及びダミーロードDRを設けた測定システムC101であっても良い。これによれば、測定の際に負荷FR1の影響を受ける場合は、負荷FR1を駆動しなくても良いタイミングで、スイッチSW1を開きスイッチSW2を閉じて測定することにより、より精度が高い測定値を得ることができる。
 本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
  1   蓄電装置
  4   電流検出部
  5H  交流信号源部
  5L  信号源部
  6   電圧検出部
  7   内部温度算出部
  8   状態算出部
  9   状態検出部
  11  充電回路
  12a、12b ローパスフィルタ
  14  位相補償回路
  17  電力変換器
  101、103、105、106、107、108、C101 測定システム
  A1  正極集電体
  C1  負極集電体
  E1  電解質
  S1 セパレータ
  FR1、FR4、FR5 負荷

Claims (23)

  1.  蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOHを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
     前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOHを算出し、
     前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
     前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOHを補正し、前記SOHを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
  2.  蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOHを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
     前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのキャパシタンス成分が、インダクタンス成分より支配的となる第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOHを算出し、
     前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのインダクタンス成分が、キャパシタンス成分より支配的となる第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
     前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOHを補正し、前記SOHを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
  3.  蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOHを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
     前記蓄電装置のイオンが追従できる第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOHを算出し、
     前記蓄電装置のイオンが追従し難い第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
     前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOHを補正し、前記SOHを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
  4.  蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOHを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
     1kHz以下の第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOHを算出し、
     10kHz以上の第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
     前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOHを補正し、前記SOHを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
  5.  前記内部抵抗の測定時のSOCが、毎回ほぼ同じであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
  6.  前記蓄電装置の満充電完了後に、所定時間以内に前記内部抵抗を測定することを特徴とする請求項5に記載の蓄電装置の状態検知方法。
  7.  蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOCを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
     前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOCを算出し、
     前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
     前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOCを補正し、前記SOCを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
  8.  蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOCを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
     前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのキャパシタンス成分が、インダクタンス成分より支配的となる第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOCを算出し、
     前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのインダクタンス成分が、キャパシタンス成分より支配的となる第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
     前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOCを補正し、前記SOCを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
  9.  蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOCを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
     前記蓄電装置内のイオンが追従できる第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOCを算出し、
     前記蓄電装置内のイオンが追従し難い第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
     前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOCを補正し、前記SOCを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
  10.  蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のSOCを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
     1kHz以下の第1周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期SOCを算出し、
     10kHz以上の第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
     前記内部温度の算出値を用いて、前記初期SOCを補正し、前記SOCを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
  11.  前記内部抵抗の測定を電流が大きく変化した前後で行い、測定された前後の測定値から前記内部抵抗を求めることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
  12.  前記蓄電装置は、車両に搭載され、
     前記内部抵抗の測定時に前記車両が停車していることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
  13.  前記蓄電装置は、正極集電体、電解質、セパレータ及び負極集電体を有し、
     前記第2周波数は、前記正極集電体、前記電解質、前記セパレータ及び前記負極集電体の少なくとも一つが電子伝導性の抵抗として測定される周波数であることを特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
  14.  前記蓄電装置に与えられたパルスが誘起する過渡応答に対して、フーリエ変換を利用して周波数成分に変換し、前記第2周波数における前記内部インピーダンスを算出し、算出した値を前記インピーダンス測定値としたことを特徴とする請求項1ないし請求項13のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
  15.  前記蓄電装置が二次電池であることを特徴とする請求項1ないし請求項14のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
  16.  前記蓄電装置に接続される充電回路と前記蓄電装置との間に設けられるローパスフィルタにより、前記充電回路で生じる信号の前記第2周波数のノイズを除去することを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
  17.  前記蓄電装置に接続される負荷と前記蓄電装置との間に設けられるローパスフィルタにより、前記負荷で生じる信号の前記第2周波数のノイズを除去することを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
  18.  前記蓄電装置に接続される電力変換器のスイッチ電源から生じる前記第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定することを特徴とする請求項1ないし請求項17のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
  19.  前記蓄電装置のインピーダンスが前記蓄電装置側から見た前記蓄電装置に接続される充電回路のインピーダンスより小さくなる前記第2周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定することを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
  20.  前記蓄電装置のインピーダンスが前記蓄電装置側から見た前記蓄電装置に接続される負荷のインピーダンスより小さくなる前記第2周波数の信号で、前記蓄電装置の内部インピーダンスを測定することを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
  21.  前記蓄電装置に接続される位相補償回路により、前記第2周波数の信号による電流の位相と電圧の位相とが揃えられることを特徴とする請求項1ないし請求項20のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
  22.  前記蓄電装置と前記位相補償回路とにより、共振回路が構成されることを特徴とする請求項21に記載の蓄電装置の状態検知方法。
  23.  前記位相補償回路は、キャパシタを備えることを特徴とする請求項21または請求項22に記載の蓄電装置の状態検知方法。
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