JPH0973923A - ニッケル系電池の劣化判定方法及び劣化状態検知回路 - Google Patents
ニッケル系電池の劣化判定方法及び劣化状態検知回路Info
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- JPH0973923A JPH0973923A JP7229082A JP22908295A JPH0973923A JP H0973923 A JPH0973923 A JP H0973923A JP 7229082 A JP7229082 A JP 7229082A JP 22908295 A JP22908295 A JP 22908295A JP H0973923 A JPH0973923 A JP H0973923A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、相関の高い充放電電流のパル
ス幅を特定することによりニッケル系電池の劣化状態や
容量の推定を精度高く行うことができるニッケル系電池
の劣化判定方法及び劣化状態検知回路を提供することに
ある。 【解決手段】本発明は、ニッケル系電池３１を所定電流
で短時間充電させることにより、該ニッケル系電池３１
の劣化状態を探知する方法において、通電開始前の前記
ニッケル系電池３１の電池電圧との差分を測定し、前記
所定電流と前記差分電圧に基づいた内部抵抗を算出し、
次にあらかじめ求めておいた前記ニッケル系電池３１の
電池容量と前記差分電圧あるいは前記内部抵抗との回帰
式に前記差分電圧あるいは前記内部抵抗を代入すること
により前記電池容量を推定することを特徴とする。
ス幅を特定することによりニッケル系電池の劣化状態や
容量の推定を精度高く行うことができるニッケル系電池
の劣化判定方法及び劣化状態検知回路を提供することに
ある。 【解決手段】本発明は、ニッケル系電池３１を所定電流
で短時間充電させることにより、該ニッケル系電池３１
の劣化状態を探知する方法において、通電開始前の前記
ニッケル系電池３１の電池電圧との差分を測定し、前記
所定電流と前記差分電圧に基づいた内部抵抗を算出し、
次にあらかじめ求めておいた前記ニッケル系電池３１の
電池容量と前記差分電圧あるいは前記内部抵抗との回帰
式に前記差分電圧あるいは前記内部抵抗を代入すること
により前記電池容量を推定することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はニッケル系電池を一
定電流で短時間通電（充電あるいは放電）させることに
より、該ニッケル系電池の劣化状態を探知するニッケル
系電池の劣化判定方法及び劣化状態検知回路に関するも
のである。
定電流で短時間通電（充電あるいは放電）させることに
より、該ニッケル系電池の劣化状態を探知するニッケル
系電池の劣化判定方法及び劣化状態検知回路に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ニッケル系電池の劣化状態を
検知する方法として、容量試験による方法がある。これ
は、正確な劣化状態の検知が可能であるが、準備や測定
に長時間を要するという欠点がある。そこで、この欠点
を解決し、短時間で簡単に劣化状態を検知する方法とし
て、電池の両極端子間の交流の内部抵抗の測定値から推
定する方法が提案されている。
検知する方法として、容量試験による方法がある。これ
は、正確な劣化状態の検知が可能であるが、準備や測定
に長時間を要するという欠点がある。そこで、この欠点
を解決し、短時間で簡単に劣化状態を検知する方法とし
て、電池の両極端子間の交流の内部抵抗の測定値から推
定する方法が提案されている。
【０００３】この方法は、電池の内部抵抗が、劣化状態
と相関関係があることを利用したものである。電池は劣
化すると電極が腐食したり、電解液が減少したりする。
このため、電極や電解液の内部抵抗が増加する。さら
に、極板の有効面積が減少し、電池容量も低下する。
と相関関係があることを利用したものである。電池は劣
化すると電極が腐食したり、電解液が減少したりする。
このため、電極や電解液の内部抵抗が増加する。さら
に、極板の有効面積が減少し、電池容量も低下する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、測定に使用するパルス電源やパルス負荷のオンパル
ス幅如何によっては、交流の内部抵抗と電池容量との相
関がなくなって、劣化状態検知が高い精度でできないこ
とがある。その理由は、パルス幅が非常に長い領域で
は、液濃度や電池電圧によって化学反応が生じてしまい
イオン状態が異なったり、電極の電気二重層容量のため
パルス電流による電池の端子電圧の差分ΔＶが大きく変
化するので、大きく変わる差分電圧ΔＶとパルス電流と
で算出される内部抵抗と電池容量との相関が低くなるた
めである。
は、測定に使用するパルス電源やパルス負荷のオンパル
ス幅如何によっては、交流の内部抵抗と電池容量との相
関がなくなって、劣化状態検知が高い精度でできないこ
とがある。その理由は、パルス幅が非常に長い領域で
は、液濃度や電池電圧によって化学反応が生じてしまい
イオン状態が異なったり、電極の電気二重層容量のため
パルス電流による電池の端子電圧の差分ΔＶが大きく変
化するので、大きく変わる差分電圧ΔＶとパルス電流と
で算出される内部抵抗と電池容量との相関が低くなるた
めである。
【０００５】ところが従来では、劣化状態検知に適した
パルス幅について明らかにされておらず、ニッケル系電
池の劣化状態検知方法としてはまだ技術的に確立してい
なかった。
パルス幅について明らかにされておらず、ニッケル系電
池の劣化状態検知方法としてはまだ技術的に確立してい
なかった。
【０００６】本発明の目的は、相関の高い充放電電流の
パルス幅を特定することによりニッケル系電池の劣化状
態や容量の推定を精度高く行うことができるニッケル系
電池の劣化判定方法及び劣化状態検知回路を提供するこ
とにある。
パルス幅を特定することによりニッケル系電池の劣化状
態や容量の推定を精度高く行うことができるニッケル系
電池の劣化判定方法及び劣化状態検知回路を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のニッケル系電池の劣化判定方法は、ニッケル
系電池を所定電流で短時間通電（充電あるいは放電）さ
せることにより、該ニッケル系電池の劣化状態を探知す
る方法において、通電開始前の前記ニッケル系電池の電
池電圧との差分を測定し、前記所定電流と前記差分電圧
に基づいた内部抵抗を算出し、次にあらかじめ求めてお
いた前記ニッケル系電池の電池容量と前記差分電圧ある
いは前記内部抵抗との回帰式に前記差分電圧あるいは前
記内部抵抗を代入することにより前記電池容量を推定す
ることを特徴とする。
に本発明のニッケル系電池の劣化判定方法は、ニッケル
系電池を所定電流で短時間通電（充電あるいは放電）さ
せることにより、該ニッケル系電池の劣化状態を探知す
る方法において、通電開始前の前記ニッケル系電池の電
池電圧との差分を測定し、前記所定電流と前記差分電圧
に基づいた内部抵抗を算出し、次にあらかじめ求めてお
いた前記ニッケル系電池の電池容量と前記差分電圧ある
いは前記内部抵抗との回帰式に前記差分電圧あるいは前
記内部抵抗を代入することにより前記電池容量を推定す
ることを特徴とする。
【０００８】また本発明のニッケル系電池の劣化判定方
法は、上記のように予め求めておいた電池の内部抵抗と
電池容量の相関関係を以下に示す数式のいずれかの式で
特定することを特徴とする。
法は、上記のように予め求めておいた電池の内部抵抗と
電池容量の相関関係を以下に示す数式のいずれかの式で
特定することを特徴とする。
【０００９】 Ｑ＝Ａｅ-Br ｒ＝Ｄ−Ｆｌｎ（Ｑ） Ｑ＝Ｊ−Ｋｌｏｇ（ｒ） ｒ＝Ｇ１０-HQ ここでＱは電池容量、ｒは電池の内部抵抗、Ａ，Ｂ，
Ｄ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｊ，Ｋは比例定数。
Ｄ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｊ，Ｋは比例定数。
【００１０】また本発明のニッケル系電池の劣化状態検
知回路は、ニッケル系電池を所定電流で短時間通電させ
ることにより、該ニッケル系電池の劣化状態を探知する
劣化状態検知回路において、１００μｓｅｃから１００
ｍｓｅｃのパルス幅でスイッチを開閉するスイッチと、
所定のパルス電流を被測定用のニッケル系電池に供給す
る定電流回路部と、前記ニッケル系電池に流れるパルス
電流信号を検出する電流検出部と、前記電流検出部から
のパルス電流信号と電圧検出部からの電圧信号とに基づ
いて電池の内部抵抗を演算する記憶・演算部とを具備す
ることを特徴とするものである。
知回路は、ニッケル系電池を所定電流で短時間通電させ
ることにより、該ニッケル系電池の劣化状態を探知する
劣化状態検知回路において、１００μｓｅｃから１００
ｍｓｅｃのパルス幅でスイッチを開閉するスイッチと、
所定のパルス電流を被測定用のニッケル系電池に供給す
る定電流回路部と、前記ニッケル系電池に流れるパルス
電流信号を検出する電流検出部と、前記電流検出部から
のパルス電流信号と電圧検出部からの電圧信号とに基づ
いて電池の内部抵抗を演算する記憶・演算部とを具備す
ることを特徴とするものである。
【００１１】また本発明のニッケル系電池の劣化状態検
知回路は、ニッケル系電池を所定電流で短時間通電させ
ることにより、該ニッケル系電池の劣化状態を探知する
劣化状態検知回路において、１００μｓｅｃから１００
ｍｓｅｃのパルス幅でスイッチを開閉する電圧スイッチ
部と、所定のパルス電流を被測定用のニッケル系電池か
ら取り出す定電流負荷回路部と、前記ニッケル系電池に
流れるパルス電流信号を検出する電流検出部と、前記ニ
ッケル系電池の両端子間のパルス電圧信号を検出する電
圧検出部と、前記電圧検出部からのパルス電圧信号と前
記電流検出部からのパルス電流信号とに基づいて内部抵
抗を演算する記憶・演算部とを具備することを特徴とす
るものである。
知回路は、ニッケル系電池を所定電流で短時間通電させ
ることにより、該ニッケル系電池の劣化状態を探知する
劣化状態検知回路において、１００μｓｅｃから１００
ｍｓｅｃのパルス幅でスイッチを開閉する電圧スイッチ
部と、所定のパルス電流を被測定用のニッケル系電池か
ら取り出す定電流負荷回路部と、前記ニッケル系電池に
流れるパルス電流信号を検出する電流検出部と、前記ニ
ッケル系電池の両端子間のパルス電圧信号を検出する電
圧検出部と、前記電圧検出部からのパルス電圧信号と前
記電流検出部からのパルス電流信号とに基づいて内部抵
抗を演算する記憶・演算部とを具備することを特徴とす
るものである。
【００１２】また本発明のニッケル系電池の劣化状態検
知回路は、前記記憶・演算部で計算された電池容量デー
タもしくは該電池容量データから得た劣化状態を示すデ
ータを表示する表示器を具備することを特徴とするもの
である。
知回路は、前記記憶・演算部で計算された電池容量デー
タもしくは該電池容量データから得た劣化状態を示すデ
ータを表示する表示器を具備することを特徴とするもの
である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。即ち、電池の内部抵抗によ
ってニッケル系電池の劣化状態の検知を行う原理は、前
述したように電池の内部抵抗と劣化状態との間に相関が
あることを利用するものであるが、劣化状態の尺度とし
て電池容量に着目すれば、電池は劣化に伴って容量が減
少する。
の形態例を詳細に説明する。即ち、電池の内部抵抗によ
ってニッケル系電池の劣化状態の検知を行う原理は、前
述したように電池の内部抵抗と劣化状態との間に相関が
あることを利用するものであるが、劣化状態の尺度とし
て電池容量に着目すれば、電池は劣化に伴って容量が減
少する。
【００１４】このため、電池の内部抵抗と電池容量との
相関性が高く、しかも測定が容易な劣化状態検知に適し
たパルス幅を特定すれば、精度の高いニッケル系電池の
劣化判定方法及び劣化状態検知回路を実現できる。
相関性が高く、しかも測定が容易な劣化状態検知に適し
たパルス幅を特定すれば、精度の高いニッケル系電池の
劣化判定方法及び劣化状態検知回路を実現できる。
【００１５】図１は本発明の方法の一実施形態例を示す
ための電力供給方式の一例及び測定回路の一例を示す図
である。図において、１は商用電源、２は整流器、３は
ニッケル系電池３１を直列接続した組電池、４はスイッ
チ、５は抵抗、６は負荷である。商用電源１は整流器２
の入力に接続され、整流器２の出力に負荷６が接続され
るとともに、並列に組電池３が接続されている。ニッケ
ル系電池の劣化を判定するための測定回路として、組電
池３を構成する一つのニッケル系電池３１にスイッチ４
を介して抵抗５が接続されている。なお、ここでは、組
電池中の単セル電池について説明しているが、組電池の
複数個及びすべての組電池でも同様なことがいえること
はいうまでもない。また、多数の組電池にも適用できる
ということはいうまでもない。
ための電力供給方式の一例及び測定回路の一例を示す図
である。図において、１は商用電源、２は整流器、３は
ニッケル系電池３１を直列接続した組電池、４はスイッ
チ、５は抵抗、６は負荷である。商用電源１は整流器２
の入力に接続され、整流器２の出力に負荷６が接続され
るとともに、並列に組電池３が接続されている。ニッケ
ル系電池の劣化を判定するための測定回路として、組電
池３を構成する一つのニッケル系電池３１にスイッチ４
を介して抵抗５が接続されている。なお、ここでは、組
電池中の単セル電池について説明しているが、組電池の
複数個及びすべての組電池でも同様なことがいえること
はいうまでもない。また、多数の組電池にも適用できる
ということはいうまでもない。
【００１６】以上の構成において通常、整流器２より、
負荷６へ電力が供給され、また組電池３を維持充電する
ための電力が供給されている。停電が発生し商用電源１
からの電力供給が途絶えると、組電池３から負荷６へ電
力が供給され、負荷６への電力供給が途絶えることはな
い。このような構成の電力供給方式において、図に示す
組電池３のうち一つのニッケル系電池３１を１００ｍｓ
ｅｃ以下という極めて短い時間の放電から劣化判定を行
う方法について述べる。尚、１００μｓｅｃ未満では測
定誤差が大きく、十分な相関が得られない。
負荷６へ電力が供給され、また組電池３を維持充電する
ための電力が供給されている。停電が発生し商用電源１
からの電力供給が途絶えると、組電池３から負荷６へ電
力が供給され、負荷６への電力供給が途絶えることはな
い。このような構成の電力供給方式において、図に示す
組電池３のうち一つのニッケル系電池３１を１００ｍｓ
ｅｃ以下という極めて短い時間の放電から劣化判定を行
う方法について述べる。尚、１００μｓｅｃ未満では測
定誤差が大きく、十分な相関が得られない。
【００１７】まず、１００ｍｓｅｃ以下の放電特性から
ニッケル系電池の劣化判定する方法の原理について説明
する。図２は新品と劣化したニッケル系電池の短時間放
電特性を示す図である。図２から新品よりも劣化品の方
が電圧変化が大きいことがわかる。また図３は電池の短
時間放電特性の等価回路モデルを示す図である。図３の
等価回路において、７は電池電圧ＶB 、８は電極内部抵
抗を含む液抵抗Ｒ1 、９は電荷移動抵抗Ｒ2 、１０は電
気二重層コンデンサＣ、１１は放電電流と等価の電流
Ｉ、１２，１３は電池端子である。電気二重層コンデン
サ１０の両端の電圧をＶC とし、短時間放電時の電池端
子１２，１３間の電圧Ｖ（ｔ）を図３より求めると次の
ようになる。
ニッケル系電池の劣化判定する方法の原理について説明
する。図２は新品と劣化したニッケル系電池の短時間放
電特性を示す図である。図２から新品よりも劣化品の方
が電圧変化が大きいことがわかる。また図３は電池の短
時間放電特性の等価回路モデルを示す図である。図３の
等価回路において、７は電池電圧ＶB 、８は電極内部抵
抗を含む液抵抗Ｒ1 、９は電荷移動抵抗Ｒ2 、１０は電
気二重層コンデンサＣ、１１は放電電流と等価の電流
Ｉ、１２，１３は電池端子である。電気二重層コンデン
サ１０の両端の電圧をＶC とし、短時間放電時の電池端
子１２，１３間の電圧Ｖ（ｔ）を図３より求めると次の
ようになる。
【００１８】 Ｖ(t) ＝ＶB −Ｉ・（Ｒ1 ＋Ｒ2 ） ＋Ｒ2 ・Ｉ・EXP （−ｔ／ＣＲ2 ）−ＶC ・EXP （−ｔ／ＣＲ2 ） …（１） （１）式より安定状態（ｔ→∞）を求めると、 Ｖ（ｔ）＝ＶB −Ｉ・（Ｒ1 ＋Ｒ2 ） となる。放電前の電池電圧ＶB と安定状態の電池端子電
圧Ｖ（ｔ）の差分電圧をΔＶ（図３）とすると ΔＶ＝ＶB −Ｖ（ｔ）＝Ｉ・（Ｒ1 ＋Ｒ2 ） …（２） となる。電池の劣化が進むと、電極内部抵抗を含む液抵
抗Ｒ1 、電荷移動抵抗Ｒ2 も増加するため（２）式の差
分電圧ΔＶが大きくなる。また、これは図２に示すよう
に短時間放電時の電圧特性からも分かることである。な
お、内部抵抗は、差分電圧ΔＶを放電又は充電電流Ｉで
徐すことにより得られる。
圧Ｖ（ｔ）の差分電圧をΔＶ（図３）とすると ΔＶ＝ＶB −Ｖ（ｔ）＝Ｉ・（Ｒ1 ＋Ｒ2 ） …（２） となる。電池の劣化が進むと、電極内部抵抗を含む液抵
抗Ｒ1 、電荷移動抵抗Ｒ2 も増加するため（２）式の差
分電圧ΔＶが大きくなる。また、これは図２に示すよう
に短時間放電時の電圧特性からも分かることである。な
お、内部抵抗は、差分電圧ΔＶを放電又は充電電流Ｉで
徐すことにより得られる。
【００１９】以下に、劣化状態探知に適したパルス幅に
ついて説明する。実際に使用した電池は１．２Ｖ、２０
００ｍＡｈ容量のＮｉ−Ｃｄ電池で、劣化電池には実際
に数年〜１０年程度用いられた電池を回収して用いた。
内部抵抗の測定には、パルス定電流源あるいはパルス放
電用負荷を使用し、電池にパルス電流を流し、定電流法
で行った。劣化状態の尺度となる電池容量は、５時間率
容量とした。
ついて説明する。実際に使用した電池は１．２Ｖ、２０
００ｍＡｈ容量のＮｉ−Ｃｄ電池で、劣化電池には実際
に数年〜１０年程度用いられた電池を回収して用いた。
内部抵抗の測定には、パルス定電流源あるいはパルス放
電用負荷を使用し、電池にパルス電流を流し、定電流法
で行った。劣化状態の尺度となる電池容量は、５時間率
容量とした。
【００２０】図４は容量２０００ｍＡｈのＮｉ−Ｃｄ電
池の周波数パルス幅１００ｍｓｅｃ（オン幅１００ｍ
ｓ）における電池の内部抵抗ｒと電池容量Ｑの相関を示
す特性図である。内部抵抗ｒが小さいほど電池容量Ｑが
大きくなる傾向があり、内部抵抗ｒと容量Ｑの間に強い
相関がある。尚、図４において、
池の周波数パルス幅１００ｍｓｅｃ（オン幅１００ｍ
ｓ）における電池の内部抵抗ｒと電池容量Ｑの相関を示
す特性図である。内部抵抗ｒが小さいほど電池容量Ｑが
大きくなる傾向があり、内部抵抗ｒと容量Ｑの間に強い
相関がある。尚、図４において、
【００２１】
【数１】
【００２２】図５は図４と同様にパルス充電から算出し
た内部抵抗と電池容量との相関係数を、パルス幅（オン
幅）ごとに求めたパルス幅との相関を示す特性図であ
る。相関係数が高いパルス幅は１００ｍｓ以下であり、
１００ｍｓを越えるパルス幅では、内部抵抗と電池容量
との相関係数が低く、劣化状態検知に適さないことが分
かる。
た内部抵抗と電池容量との相関係数を、パルス幅（オン
幅）ごとに求めたパルス幅との相関を示す特性図であ
る。相関係数が高いパルス幅は１００ｍｓ以下であり、
１００ｍｓを越えるパルス幅では、内部抵抗と電池容量
との相関係数が低く、劣化状態検知に適さないことが分
かる。
【００２３】この原因は、１００ｍｓｅｃを越える長い
パルス幅では、液濃度や電池電圧や電気二重層容量によ
りイオンの状態が左右されて内部抵抗が大きく変化し、
容量との相関が低くなるためである。
パルス幅では、液濃度や電池電圧や電気二重層容量によ
りイオンの状態が左右されて内部抵抗が大きく変化し、
容量との相関が低くなるためである。
【００２４】図６にオン幅１ｓの時の内部抵抗ｒと容量
Ｑの関係を示す。図に示すように容量Ｑが１８００ｍＡ
ｈ以上では抵抗ｒがあまり変化せず、逆に容量Ｑが大き
いほど抵抗ｒが大きくなる傾向を示している。このよう
な特性では同じ内部抵抗ｒに対して複数の容量Ｑが算出
できるので劣化判定に用いることはむずかしい。尚、図
６において、
Ｑの関係を示す。図に示すように容量Ｑが１８００ｍＡ
ｈ以上では抵抗ｒがあまり変化せず、逆に容量Ｑが大き
いほど抵抗ｒが大きくなる傾向を示している。このよう
な特性では同じ内部抵抗ｒに対して複数の容量Ｑが算出
できるので劣化判定に用いることはむずかしい。尚、図
６において、
【００２５】
【数２】
【００２６】図７にパルス放電における内部抵抗と電池
容量の相関係数とパルス幅（オン幅）との関係を示す。
パルス放電においてもパルス充電と同じように１００ｍ
ｓｅｃよりも短いパルス幅では相関係数が０．８以上あ
り、内部抵抗から電池容量が推定できることがわかる。
容量の相関係数とパルス幅（オン幅）との関係を示す。
パルス放電においてもパルス充電と同じように１００ｍ
ｓｅｃよりも短いパルス幅では相関係数が０．８以上あ
り、内部抵抗から電池容量が推定できることがわかる。
【００２７】相関係数が高いパルス幅は１００ｍｓｅｃ
以下であり、内部抵抗によりニッケル系電池の劣化状態
を検知するにはパルス幅が１００ｍｓｅｃ以下の範囲の
パルス発信部で定電流回路部あるいは定電流負荷部を作
動させ、電池の内部抵抗を測定することが最も有効であ
ることがわかる。
以下であり、内部抵抗によりニッケル系電池の劣化状態
を検知するにはパルス幅が１００ｍｓｅｃ以下の範囲の
パルス発信部で定電流回路部あるいは定電流負荷部を作
動させ、電池の内部抵抗を測定することが最も有効であ
ることがわかる。
【００２８】図８にパルス幅（オン幅）５００μｓにお
ける容量Ｑと抵抗ｒの関係を示す。容量Ｑと抵抗ｒは次
式で最もよく示される。 Ｑ＝Ａｅ-Br …（３） ｒ＝Ｄ−Ｆｌｎ（Ｑ） …（４） Ｑ＝Ｊ−Ｋｌｏｇ（ｒ） …（５） ｒ＝Ｇ１０-HQ …（６） 尚、図８において、
ける容量Ｑと抵抗ｒの関係を示す。容量Ｑと抵抗ｒは次
式で最もよく示される。 Ｑ＝Ａｅ-Br …（３） ｒ＝Ｄ−Ｆｌｎ（Ｑ） …（４） Ｑ＝Ｊ−Ｋｌｏｇ（ｒ） …（５） ｒ＝Ｇ１０-HQ …（６） 尚、図８において、
【００２９】
【数３】
【００３０】図９は本発明の劣化判定回路の構成の一例
を示す図である。図において、１４は試験電池（試験対
象のニッケル系電池）、１５はスイッチ部、１６はパル
ス放電の時は定電流負荷回路部（パルス充電の時は定電
流回路部）、１７は電流検出部、１８は記憶演算部、１
９は電圧検出部、２０は表示部である。試験電池１４は
スイッチ部１５に接続されると共に、電圧検出部１９に
接続される。さらに電流検出部１７は記憶演算部１８と
接続されている。また、記憶演算部１８は表示部２０と
接続され、操作部はさらにスイッチ部１５、電圧検出部
１９等に接続されている。
を示す図である。図において、１４は試験電池（試験対
象のニッケル系電池）、１５はスイッチ部、１６はパル
ス放電の時は定電流負荷回路部（パルス充電の時は定電
流回路部）、１７は電流検出部、１８は記憶演算部、１
９は電圧検出部、２０は表示部である。試験電池１４は
スイッチ部１５に接続されると共に、電圧検出部１９に
接続される。さらに電流検出部１７は記憶演算部１８と
接続されている。また、記憶演算部１８は表示部２０と
接続され、操作部はさらにスイッチ部１５、電圧検出部
１９等に接続されている。
【００３１】このような構成の劣化判定回路において、
たとえば内部抵抗と電池容量の回帰式から電池の劣化判
定を行う動作例について説明する。まず、試験電池１４
と電圧検出部１９、及び試験電池１４とスイッチ部１５
を接続する。次に、定電流負荷回路部（あるいは定電流
回路部）１６の放電電流あるいは充電電流をたとえば
０．１ＣＡに設定し、スイッチ部１５の動作によってた
とえば１００ｍｓｅｃ以下の間スイッチを閉じ、放電
（あるいは充電）する。電圧検出部１９は、通電開始前
の電圧と通電開始から１００ｍｓｅｃ経過後までの電圧
を記憶演算部１８に送り、記憶演算部１８は、通電開始
前の電圧と通電開始から１００ｍｓｅｃ経過後までの電
圧との差の電圧ΔＶを計算する。一方、電流検出部１７
は、蓄電池に流れる電流Ｉを定電流負荷回路部１６で検
出し、記憶演算部１８に送る。記憶演算部１８は前記差
電圧ΔＶと電流ＩからΔＶ／Ｉによって内部抵抗を算出
し、あらかじめ求めている内部抵抗と電池容量との相関
関係に上記で得た交流抵抗を当てはめることにより電池
容量を計算し、該電池容量のデータ又は該電池容量から
得た劣化状態を示すデータを表示部２０に送りそこで表
示させる。なお、表示部２０は試験電池から遠くに離れ
た別の場所に設置すれば遠隔から電池を監視するシステ
ムを構成することができる。
たとえば内部抵抗と電池容量の回帰式から電池の劣化判
定を行う動作例について説明する。まず、試験電池１４
と電圧検出部１９、及び試験電池１４とスイッチ部１５
を接続する。次に、定電流負荷回路部（あるいは定電流
回路部）１６の放電電流あるいは充電電流をたとえば
０．１ＣＡに設定し、スイッチ部１５の動作によってた
とえば１００ｍｓｅｃ以下の間スイッチを閉じ、放電
（あるいは充電）する。電圧検出部１９は、通電開始前
の電圧と通電開始から１００ｍｓｅｃ経過後までの電圧
を記憶演算部１８に送り、記憶演算部１８は、通電開始
前の電圧と通電開始から１００ｍｓｅｃ経過後までの電
圧との差の電圧ΔＶを計算する。一方、電流検出部１７
は、蓄電池に流れる電流Ｉを定電流負荷回路部１６で検
出し、記憶演算部１８に送る。記憶演算部１８は前記差
電圧ΔＶと電流ＩからΔＶ／Ｉによって内部抵抗を算出
し、あらかじめ求めている内部抵抗と電池容量との相関
関係に上記で得た交流抵抗を当てはめることにより電池
容量を計算し、該電池容量のデータ又は該電池容量から
得た劣化状態を示すデータを表示部２０に送りそこで表
示させる。なお、表示部２０は試験電池から遠くに離れ
た別の場所に設置すれば遠隔から電池を監視するシステ
ムを構成することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のニッケル系
電池の劣化判定方法及び劣化状態検知回路によれば、極
めて短時間に試験が終了するために電池への負担が極め
て少なくなるとともに、試験時間が１００ｍｓｅｃ以下
であるので、何度測定しても電池は劣化しないので、多
数回のきめ細かい電池管理ができ、電池の障害があれば
直ちに判明でき、対処することができる。
電池の劣化判定方法及び劣化状態検知回路によれば、極
めて短時間に試験が終了するために電池への負担が極め
て少なくなるとともに、試験時間が１００ｍｓｅｃ以下
であるので、何度測定しても電池は劣化しないので、多
数回のきめ細かい電池管理ができ、電池の障害があれば
直ちに判明でき、対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例を示すための電力供給方
式の一例及び測定回路の一例を示す構成説明図である。
式の一例及び測定回路の一例を示す構成説明図である。
【図２】短時間放電による過渡電圧特性の一例を示す特
性図である。
性図である。
【図３】電池の一般的等価回路モデルを示す回路図であ
る。
る。
【図４】充電前と充電後（１００ｍｓ通電）の定常状態
における電池電圧の差分ΔＶと通電電流Ｉから算出した
電池の内部抵抗と電池の容量の相関の一例を示す特性図
である。
における電池電圧の差分ΔＶと通電電流Ｉから算出した
電池の内部抵抗と電池の容量の相関の一例を示す特性図
である。
【図５】通電（この場合は充電）のオン幅と相関係数の
関係の一例を示す特性図である。
関係の一例を示す特性図である。
【図６】充電前と充電後（１Ｓ通電）における電池内部
抵抗と電池容量の関係の一例を示す特性図である。
抵抗と電池容量の関係の一例を示す特性図である。
【図７】通電（この場合は放電）のオン幅と相関係数の
関係の一例を示す特性図である。
関係の一例を示す特性図である。
【図８】オン幅５００μｓにおける電池内部抵抗と電池
容量の関係の一例を示す特性図である。
容量の関係の一例を示す特性図である。
【図９】本発明の実施形態例を示すブロック図である。
１…商用電源、２…整流器、３…ニッケル系電池を直列
接続した組電池、４…スイッチ、５…抵抗、６…負荷、
７…電池電圧ＶB 、８…電極内部抵抗を含む液抵抗Ｒ
1 、９…電荷移動抵抗Ｒ2 、１０…電気二重層コンデン
サＣ、１１…放電（通電）電流と等価の電流、１２，１
３…電池端子、１４…試験電池、１５…スイッチ部、１
６…定電流負荷回路部（又は定電流回路部）、１７…電
流検出部、１８…記憶演算部、１９…電圧検出部、２０
…表示部、３１…ニッケル系電池。
接続した組電池、４…スイッチ、５…抵抗、６…負荷、
７…電池電圧ＶB 、８…電極内部抵抗を含む液抵抗Ｒ
1 、９…電荷移動抵抗Ｒ2 、１０…電気二重層コンデン
サＣ、１１…放電（通電）電流と等価の電流、１２，１
３…電池端子、１４…試験電池、１５…スイッチ部、１
６…定電流負荷回路部（又は定電流回路部）、１７…電
流検出部、１８…記憶演算部、１９…電圧検出部、２０
…表示部、３１…ニッケル系電池。
Claims (5)
- 【請求項１】 ニッケル系電池を所定電流で短時間通電
させることにより、該ニッケル系電池の劣化状態を探知
する方法において、 通電開始前の前記ニッケル系電池の電池電圧との差分を
測定し、前記所定電流と前記差分電圧に基づいた内部抵
抗を算出し、 次にあらかじめ求めておいた前記ニッケル系電池の電池
容量と前記差分電圧あるいは前記内部抵抗との回帰式に
前記差分電圧あるいは前記内部抵抗を代入することによ
り前記電池容量を推定することを特徴とするニッケル系
電池の劣化判定方法。 - 【請求項２】 予め求めておいた電池の内部抵抗と電池
容量の相関関係を以下に示す数式のいずれかの式で特定
することを特徴とする請求項１記載のニッケル系電池の
劣化判定方法。 Ｑ＝Ａｅ-Br ｒ＝Ｄ−Ｆｌｎ（Ｑ） Ｑ＝Ｊ−Ｋｌｏｇ（ｒ） ｒ＝Ｇ１０-HQ ここでＱは電池容量、ｒは電池の内部抵抗、Ａ，Ｂ，
Ｄ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｊ，Ｋは比例定数。 - 【請求項３】 ニッケル系電池を所定電流で短時間通電
させることにより、該ニッケル系電池の劣化状態を探知
する劣化状態検知回路において、１００μｓｅｃから１
００ｍｓｅｃのパルス幅でスイッチを開閉するスイッチ
と、所定のパルス電流を被測定用のニッケル系電池に供
給する定電流回路部と、前記ニッケル系電池に流れるパ
ルス電流信号を検出する電流検出部と、前記電流検出部
からのパルス電流信号と電圧検出部からの電圧信号とに
基づいて電池の内部抵抗を演算する記憶・演算部とを具
備することを特徴とするニッケル系電池の劣化状態検知
回路。 - 【請求項４】 ニッケル系電池を所定電流で短時間通電
させることにより、該ニッケル系電池の劣化状態を探知
する劣化状態検知回路において、１００μｓｅｃから１
００ｍｓｅｃのパルス幅でスイッチを開閉する電圧スイ
ッチ部と、所定のパルス電流を被測定用のニッケル系電
池から取り出す定電流負荷回路部と、前記ニッケル系電
池に流れるパルス電流信号を検出する電流検出部と、前
記ニッケル系電池の両端子間のパルス電圧信号を検出す
る電圧検出部と、前記電圧検出部からのパルス電圧信号
と前記電流検出部からのパルス電流信号とに基づいて内
部抵抗を演算する記憶・演算部とを具備することを特徴
とするニッケル系電池の劣化状態検知回路。 - 【請求項５】 前記記憶・演算部で計算された電池容量
データもしくは該電池容量データから得た劣化状態を示
すデータを表示する表示器を具備することを特徴とする
請求項３または４記載のニッケル系電池の劣化状態検知
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22908295A JP3412355B2 (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | ニッケル系電池の劣化判定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22908295A JP3412355B2 (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | ニッケル系電池の劣化判定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0973923A true JPH0973923A (ja) | 1997-03-18 |
| JP3412355B2 JP3412355B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=16886475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22908295A Expired - Lifetime JP3412355B2 (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | ニッケル系電池の劣化判定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3412355B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7180298B2 (en) | 1998-08-10 | 2007-02-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and device for judging the condition of secondary batteries and method for regenerating secondary batteries |
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| KR20210045830A (ko) * | 2019-10-17 | 2021-04-27 | 경북대학교 산학협력단 | 배터리의 상태 모니터링 방법 및 장치 |
-
1995
- 1995-09-06 JP JP22908295A patent/JP3412355B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7235326B2 (en) | 1998-08-10 | 2007-06-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and device for judging the condition of secondary batteries and method for regenerating secondary batteries |
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| JP2017167073A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | Ntn株式会社 | 二次電池の劣化判定装置 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3412355B2 (ja) | 2003-06-03 |
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