JP7570970B2 - Acquisition processing device, processing method, processing program, and measurement system - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電デバイスのインピーダンスを測定する取得処理装置、処理方法、処理プログラム、及び測定システムに関する。 The present invention relates to an acquisition processing device, a processing method, a processing program, and a measurement system for measuring the impedance of an electricity storage device.
特許文献1には、電池を測定対象とした等価回路解析装置が開示されている。この等価回路解析装置は、電池の等価回路を用いた等価回路解析を行う。 Patent document 1 discloses an equivalent circuit analysis device that measures a battery. This equivalent circuit analysis device performs equivalent circuit analysis using the equivalent circuit of a battery.
このような装置において、非線形アルゴリズムで等価回路解析を行う場合、特性を合わせ込む際に、どのパラメータを固定するかによって結果が変わる虞がある。このため、残差値が少なくなったとしても、その値が電池の特性を示すものであることを証明することができない。 When performing equivalent circuit analysis using a nonlinear algorithm on such a device, there is a risk that the results will vary depending on which parameters are fixed when fitting the characteristics. Therefore, even if the residual value is reduced, it cannot be proven that the value represents the battery characteristics.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、測定対象となる蓄電デバイスの特性を示す測定結果の取得を可能とすることを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to make it possible to obtain measurement results that indicate the characteristics of the electricity storage device being measured.
本発明のある態様の取得処理装置は、蓄電デバイスのインピーダンスを取得処理する取得処理装置である。取得処理装置は、所定の周波数帯域において計測装置を用いて三点以上の周波数で測定された測定対象成分のインピーダンスを取得する取得手段を含む。取得処理装置は、前記取得手段で取得した前記三点以上のインピーダンスの実数成分又は虚数成分の極値を求める決定手段を含む。取得処理装置は、前記三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を表した近似式に基づいて前記測定対象成分の予測値を算出する算出手段を含む。取得処理装置は、前記極値が、前記予測値と同じ又は前記予測値よりも前記測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合には、前記極値を前記測定対象成分に関する測定値として確定する確定手段を含む。 An acquisition processing device according to one aspect of the present invention is an acquisition processing device that acquires and processes the impedance of an electric storage device. The acquisition processing device includes an acquisition means that acquires the impedance of a measurement target component measured at three or more frequencies using a measuring device in a predetermined frequency band. The acquisition processing device includes a determination means that determines the extreme values of the real or imaginary components of the impedance at the three or more points acquired by the acquisition means. The acquisition processing device includes a calculation means that calculates a predicted value of the measurement target component based on an approximation formula that represents the relationship between the real and imaginary components of the impedance at the three or more points. The acquisition processing device includes a determination means that, when the extreme value protrudes so as to be the same as the predicted value or closer to the impedance of the measurement target component than the predicted value, determines the extreme value as the measured value for the measurement target component.
この態様において、測定で取得した三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を表した近似式に基づいて測定対象成分の予測値を算出する。そして、三点以上の実数成分又は虚数成分の極値が、近似式に基づく予測値と同じ又は予測値よりも測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合に、極値を測定対象成分に関する測定値として確定する。 In this embodiment, a predicted value of the component to be measured is calculated based on an approximation formula that expresses the relationship between the real and imaginary components of the impedance at three or more points obtained by measurement. Then, when the extreme values of the real or imaginary components at three or more points stand out so as to be the same as the predicted value based on the approximation formula or to be closer to the impedance of the component to be measured than the predicted value, the extreme values are determined as the measured value for the component to be measured.
そして、この測定値は、実際に測定された実測値によって定められており、この実測値は、蓄電デバイスの特性を示す値である。 This measurement value is determined based on an actual measurement, and this actual measurement value indicates the characteristics of the energy storage device.
したがって、測定対象となる蓄電デバイスの特性を示す測定結果を測定値として取得することが可能となる。 Therefore, it is possible to obtain measurement results that indicate the characteristics of the energy storage device being measured as measured values.
以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。 Each embodiment of the present invention will be described below with reference to the attached drawings.
<実施形態>
以下、添付図面を参照しながら一実施形態について説明する。図1は、一実施形態に係る測定システム10を示すブロック図である。図2は、一実施形態に係る測定システム10の計測装置12を示すブロック図である。図3は、一実施形態に係る測定システム10の取得処理装置14を示すブロック図である。
<Embodiment>
An embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 is a block diagram showing a
測定システム10は、図1に示すように、蓄電デバイス16のインピーダンスを測定するシステムである。
As shown in FIG. 1, the
ここで、蓄電デバイス16は、充放電可能に構成された蓄電池であり、電気二重層キャパシタなどのコンデンサ型の蓄電素子を含む。蓄電デバイス16は、複数の素電池が並列、直列又は直並列に接続された組電池でもよく、単電池であってもよい。蓄電デバイス16は、内部抵抗を有し、化学反応によって直流電圧を出力する。
Here, the
(ハードウエア構成)
測定システム10は、蓄電デバイス16のインピーダンスを測定するための複数の装置で構成されている。具体的に測定システム10は、蓄電デバイス16のインピーダンスを測定する計測装置12と、計測装置12での測定結果を利用して測定対象成分のインピーダンスを求める取得処理装置14とを備えている。
(Hardware configuration)
The
計測装置12は、蓄電デバイス16のインピーダンスを測定する。取得処理装置14は、計測装置12で測定したインピーダンスを処理して測定対象成分の測定値を確定する。
The
具体的に説明すると取得処理装置14は、計測装置12において、各周波数で測定したインピーダンスの実数成分と虚数成分とを複素平面にプロットしてコールコールプロットを形成する。これにより、取得処理装置14は、計測装置12での測定結果を利用して測定対象成分のインピーダンスを求める。
Specifically, the
測定対象成分としては、例えば、電解液抵抗を検出できる溶液抵抗成分、及び電気二重層容量を検出できる電気二重層容量成分が挙げられる。 Examples of components to be measured include a solution resistance component that can detect the electrolyte resistance, and an electric double layer capacitance component that can detect the electric double layer capacitance.
[計測装置]
図2に示す計測装置12は、図1に示す定電流源20と、電圧検出部22と、処理部24と、通信部26とを備える。定電流源20は、交流電流供給部と電流検出部とを備える。
[Measuring equipment]
The
通信部26は、取得処理装置14と通信を行い、取得処理装置14から受信した測定条件などを処理部24へ引き渡す。また、通信部26は、処理部24から受けた測定結果などを取得処理装置14に引き渡す。
The
処理部24は、通信部26より受けた測定条件などに従って定電流源20の交流電流供給部を作動する。また、処理部24は、定電流源20の電流検出部で測定した電流値を受け取る。
The
また、処理部24は、定電流源20の交流電流供給部からの出力と、電圧検出部22で検出した電圧の変化と、電流検出部で測定した電流値とに基づいて、インピーダンスを算出する。そして、処理部24は、インピーダンスの虚数成分及び実数成分を測定結果として通信部26に出力する。
The
定電流源20の交流電流供給部は、処理部24からの測定条件に応じた大きさ及び周波数の交流電流を生成する。また、定電流源20の交流電流供給部は、生成した交流電流を蓄電デバイス16の正極端子16A及び負極端子16Bに印加する。定電流源20の電流検出部は、蓄電デバイス16に流れる電流を検出する。
The AC current supply unit of the constant
電圧検出部22は、定電流源20から蓄電デバイス16に供給した交流電流に応じて蓄電デバイス16の正極端子16A及び負極端子16Bに生ずる電圧を検出する。また、電圧検出部22は、検出した電圧を処理部24へ出力する。
The
[取得処理装置]
取得処理装置14は、図3に示すように、コンピュータを構成するプロセッサ30を中心に構成されている。プロセッサ30には、通信部32と、記憶部34と、入力部36と、表示部38と、報知部40と、時計部42と、外部通信部44とが接続されている。
[Acquisition and processing device]
3, the
通信部32は、計測装置12の通信部26と通信を行う。通信は、有線通信又は無線通信で行われる。通信部32は、プロセッサ30から送られた測定条件などを計測装置12の通信部26に送信する。また、通信部32は、計測装置12の通信部26から受けた測定結果などを受信してプロセッサ30に引き渡す。
The
記憶部34は、プロセッサ30によってデータを読み出し可能に記憶する。記憶部34には、取得処理装置14の動作を制御する処理プログラムが格納される。記憶部34は、取得処理装置14の機能を実現する処理プログラムを格納する記憶媒体として機能する。
The
記憶部34は、不揮発性メモリ(ROM:Read Only Memory)、及び揮発性メモリ(RAM:Random Access Memory)などにより構成される。
The
また、記憶部34は、処理プログラムで使用するデータが読み出し可能に記憶される。
The
具体的に説明すると、記憶部34には、測定対象成分のインピーダンスを測定するための周波数帯域を示す情報が記憶されている。また、記憶部34は、測定対象成分の測定を開始する際に入力された周波数、及び測定対象成分の測定値を演算する過程で使用するデータなどを一時的に記憶する。さらに、記憶部34は、測定結果を記憶する。
Specifically, the
入力部36は、利用者が入力したデータをプロセッサ30に送る。入力部36は、利用者の入力操作を受け付ける入力インターフェースとして機能する。入力部36は、一例として、複数の操作ボタン及び数字ボタン、又はタッチパネルで構成される。
The
表示部38は、プロセッサ30からのデータに従って表示を行う。一例として、表示部38は、測定結果等を表示する。また、取得処理装置14が測定結果に基づいて、蓄電デバイス16をランク分けする機能を有する場合、表示部38は、ランク分けされたランクを表示する。表示するランクとしては、蓄電デバイス16の良不良を示す良否、又は蓄電デバイス16を用途ごとに分類する為の品質が挙げられる。
The
なお、蓄電デバイス16の出力特性の良否は、内部インピーダンスの状態に基づいて判断する。具体的には、内部インピーダンスが所定の基準よりも低いものを良品とする。
The quality of the output characteristics of the
表示部38を構成する装置としては、発光ダイオード又はLCD(Liquid Crystal Display)等の表示パネルが挙げられる。本実施形態の表示部38は、一例として、液晶パネルで構成される。
The device constituting the
報知部40は、プロセッサ30からのデータに従って報知を行う。報知部40は、案内又は警告音等を利用者に音で報知する。音で報知する装置としては、圧電ブザー又はスピーカなどが挙げられる。本実施形態の報知部40は、一例として、スピーカで構成される。
The
時計部42は、現在の年月日及び時刻を示すととともに時間を測定する。時計部42は、現在の年月日及び時刻をプロセッサ30に出力する。時計部42が示す年月日及び時刻は、一例として、測定対象成分の測定値として確定した値に関連付けられて、記憶部34に記憶される。
The
外部通信部44は、プロセッサ30と外部装置との間でデータの送受信を可能とする。外部通信部44は、データを送受信するためのインターフェースを構成する。外部通信部44は、USB(universal serial bus)、Bluetooth(登録商標)、無線LANなどを用いて通信を行うハードウエアで構成される。
The
前述した処理プログラムが外部装置から供給される場合、外部通信部44は、外部装置から処理プログラムを受信してプロセッサ30に送る。プロセッサ30は、受信した処理プログラムを記憶部34に格納する。
When the above-mentioned processing program is supplied from an external device, the
プロセッサ30は、一例として、中央演算処理装置(CPU:Central Processing Unit)で構成される。プロセッサ30は、記憶部34に格納された処理プログラムを読み出すとともに、読み出した処理プログラムに従って動作する。これにより、プロセッサ30は、取得処理装置14の各部を制御して処理方法を実施する。
The
また、プロセッサ30は、測定結果等を表示部38で表示したり、報知部40から報知したり、外部通信部44を介して外部装置へ送信したりする。
The
(機能ブロック)
図4は、一実施形態に係る取得処理装置14の機能構成を示す機能ブロック図である。
(Function block)
FIG. 4 is a functional block diagram showing the functional configuration of the
取得処理装置14は、図4に示すように、取得部50と、決定部51と、算出部52と、確定部54とを備える。取得処理装置14における各部50、51、52、54の機能は、プロセッサ30が記憶部34から処理プログラムとして読み出したソフトウエアプログラムを実行することで実現される。
As shown in FIG. 4, the
[取得部]
取得手段として機能する取得部50は、測定対象成分のインピーダンスを測定するための所定の周波数帯域において、三点以上の周波数で測定されたインピーダンスを計測装置12から取得する。測定対象成分は、一例として蓄電デバイス16の溶液抵抗成分を含み、測定対象成分についての詳細は後述する。
[Acquisition Department]
The acquiring
また、取得部50は、算出部52で予測した対象成分の予測値が、計測装置12より取得した三点以上のインピーダンスの実数成分又は虚数成分の極値よりも測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出するか否かを判断する。そして、予測値が極値よりも測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合には、周波数帯域のうち予測値に対応する予測周波数で測定された追加インピーダンスを取得する。
The
言い換えると、取得部50は、計測装置12より取得した値が、算出部52で予測した測定対象成分の予測値よりも測定対象成分のインピーダンスから遠いか否かを判断する。そして、取得部50は、取得した値が測定対象成分のインピーダンスよりも遠い場合には、上記周波数帯域のうち予測値に対応する周波数である予測周波数で測定した追加インピーダンスを測定結果として新たに取得する。
In other words, the
予測値に対応する予測周波数は、予測値の実数成分から求められる実数成分周波数と予測値の虚数成分から求められる虚数成分周波数とに基づいて算出される。 The predicted frequency corresponding to the predicted value is calculated based on the real component frequency obtained from the real component of the predicted value and the imaginary component frequency obtained from the imaginary component of the predicted value.
この予測周波数は、一例として、取得部50で取得した実数成分の最大値と最小値との差分及び虚数成分の最大値と最小値との差分に基づいて実数成分周波数及び虚数成分周波数に重みづけすることにより得られた値である加重平均値とする。
As an example, this predicted frequency is a weighted average value obtained by weighting the real component frequency and the imaginary component frequency based on the difference between the maximum and minimum values of the real component and the difference between the maximum and minimum values of the imaginary component acquired by the
ここで、計測装置12より取得した値が予測値よりも測定対象成分のインピーダンスから遠いか否かは、測定対象成分に基づいて把握することできる。
Here, whether the value obtained from the measuring
具体例を挙げて説明すると、測定対象成分が電解液抵抗を含む溶液抵抗成分の場合、電解液抵抗は、測定したインピーダンスの実数成分のうち最も小さい値と相関がある。そして、測定したインピーダンスにおいて実数成分の最も小さい値が電解液抵抗を示すことが知られている。 To give a specific example, when the component to be measured is a solution resistance component that includes electrolyte resistance, the electrolyte resistance correlates with the smallest value among the real components of the measured impedance. It is known that the smallest value of the real component in the measured impedance indicates the electrolyte resistance.
このため、測定対象成分が電解液抵抗を含む溶液抵抗成分の場合において、測定したインピーダンスの実数成分が予測値のインピーダンスの実数成分よりも大きいときは、測定した値である極値が予測値よりも測定対象成分のインピーダンスから遠いと判断することができる。また、測定したインピーダンスの実数成分が予測値のインピーダンスの実数成分よりも小さいときは、測定した値である極値が予測値よりも測定対象成分のインピーダンスに近いと判断することができる。 Therefore, when the component to be measured is a solution resistance component including electrolyte resistance, if the real component of the measured impedance is larger than the real component of the predicted impedance, it can be determined that the extreme value, which is the measured value, is farther from the impedance of the component to be measured than the predicted value. Also, if the real component of the measured impedance is smaller than the real component of the predicted impedance, it can be determined that the extreme value, which is the measured value, is closer to the impedance of the component to be measured than the predicted value.
[決定部]
決定手段として機能する決定部51は、取得部50で取得した三点以上のインピーダンスの実数成分又は虚数成分の極値を求める。
[Decision section]
The
ここで、極値とは、取得した三点以上のインピーダンスの実数成分又は虚数成分の値のうち、測定対象成分のインピーダンスに最も近い値を示す。なお、測定対象成分のインピーダンスに近いか否かは、前述した方法により判断することができる。 Here, the extreme value refers to the value of the real or imaginary components of the impedance obtained at three or more points that is closest to the impedance of the component to be measured. Whether or not a value is close to the impedance of the component to be measured can be determined by the method described above.
また、極値は、三点以上のインピーダンスの実数成分又は虚数成分を複素平面にプロットして曲線を形成した場合、この曲線において、最も曲線の突出方向に位置した値と言い換えることができる。 In addition, when the real or imaginary components of impedance at three or more points are plotted on a complex plane to form a curve, the extreme value can be said to be the value located in the direction in which the curve protrudes most.
[算出部]
算出手段として機能する算出部52は、取得部50が取得した三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を表した近似式に基づいて測定対象成分の予測値を算出する。一例として、測定対象成分が電解液抵抗を含む溶液抵抗成分の場合、測定対象成分の予測値は、実数成分の値とする。
[Calculation section]
The
また、算出部52は、三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を二次関数で表した近似式の頂点を測定対象成分の予測値として算出する。
In addition, the
具体的に算出部52は、取得部50で取得したインピーダンスの実数成分及び虚数成分の各値から最小二乗法によって二次曲線を算出し、二次曲線が突出方向に最も突出した曲点に基づいて予測値を定める。
Specifically, the
算出部52は、取得部50で追加インピーダンスを取得した場合、追加インピーダンスの実数成分及び虚数成分と、追加インピーダンスよりも前に測定した三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分とに基づいて近似式を求める。そして、取得部50は、求めた近似式に基づいて、測定対象成分の予測値を新たに算出する。
When the
[確定部]
確定手段である確定部54は、決定部51で求めた極値が、前述の予測値と同じ又は予測値よりも測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合、極値を測定対象成分に関する測定値として確定する。
[Determined part]
The
言い換えると確定部54は、三点以上の実数成分又は虚数成分の各値のうち測定対象成分に最も近い値が、予測値と同じ又は予測値よりも測定対象成分に近い場合に、その値を測定対象成分に関する値、すなわち最終結果として確定する。
In other words, if the value closest to the measured component among the three or more real or imaginary component values is the same as the predicted value or is closer to the measured component than the predicted value, the
これにより、測定対象成分のインピーダンスは、蓄電デバイスを測定した値に基づいて定められる。 As a result, the impedance of the component to be measured is determined based on the value measured on the energy storage device.
取得部50で取得した追加インピーダンスを用いて測定対象成分の予測値を新たに算出した場合、確定部54は、次のようにして測定対象成分に関する値を確定する。すなわち、確定部54は、測定対象成分に最も近い測定値が、算出部52が新たに算出した予測値と同じ又は予測値よりも測定対象成分に近い場合に、測定対象成分に関する値として測定値を確定する。
When a new predicted value of the component to be measured is calculated using the additional impedance acquired by the
ここで、測定対象成分に最も近い測定値は、予測周波数で測定された追加インピーダンスを含めた総ての値において、測定対象成分のインピーダンスに最も近い値とする。 Here, the measurement value closest to the component to be measured is the value that is closest to the impedance of the component to be measured among all values, including the additional impedance measured at the predicted frequency.
一例として、測定対象成分が電解液抵抗を含む溶液抵抗成分の場合、測定対象成分の予測値は、実数成分の値とする。この場合、確定部54は、三点以上の実数成分の各値のうち最も小さい値が、予測値と同じ又は予測値よりも小さい場合に、測定対象成分に関する値として測定値を確定する。
As an example, when the component to be measured is a solution resistance component including electrolyte resistance, the predicted value of the component to be measured is the value of the real component. In this case, the
これにより、電解液抵抗を含む溶液抵抗成分を示す値が測定対象成分に関する値として確定される。 This allows the value indicating the solution resistance component, including the electrolyte resistance, to be determined as the value relating to the component being measured.
ここで、極値が予測値よりも測定対象成分のインピーダンスから遠い場合、インピーダンスの測定、予測値の算出、及び測定した値を加えた極値と予測値との比較を繰り返すが、この繰返回数は、予め指定することも可能である。 If the extreme value is farther from the impedance of the component being measured than the predicted value, the process of measuring the impedance, calculating the predicted value, and comparing the extreme value to which the measured value is added with the predicted value is repeated, but the number of repetitions can also be specified in advance.
(等価回路)
図5は、一実施形態に係る測定システム10で蓄電デバイス16のインピーダンスを測定する状態を示す等価回路60である。
(Equivalent circuit)
FIG. 5 is an
計測装置12のケーブルを蓄電デバイス16の各端子16A、16Bに接続した状態での蓄電デバイス16のインピーダンスは、ケーブル抵抗成分62と、溶液抵抗成分64と、反応抵抗成分66とが直列接続された等価回路60によって表すことができる。
The impedance of the
ケーブル抵抗成分62は、互いに並列接続されたインダクタンスLiと抵抗Riとで示される。インダクタンスLiは、ケーブルが有するインダクタンスを示し、抵抗Riは、ケーブルが有する抵抗を示す。
The
溶液抵抗成分64は、蓄電デバイス16の電極間の電解液の溶液抵抗を示す。溶液抵抗成分64は、蓄電デバイス16の電解液抵抗及び電極のタブの溶接抵抗からなる電解液抵抗Rsolを有する。
The
反応抵抗成分66は、正極の電極で生ずる正極反応抵抗68と、負極の電極で生ずる負極反応抵抗70とで構成される。正極反応抵抗68と負極反応抵抗70とは、等価回路60において直列接続される。
The
正極反応抵抗68は、並列接続された電気二重層容量C1と反応抵抗R1とを有する。電気二重層容量C1は、正極の電極と電荷液との間に生ずる電気容量を示し、反応抵抗R1は、正極の電極と電解液との間に生ずる電荷移動抵抗を示す。
The positive
負極反応抵抗70は、互いに並列接続された電気二重層容量C2と反応抵抗R2とを有する。電気二重層容量C2は、負極の電極と電荷液との間に生ずる電気容量を示し、反応抵抗R2は、負極の電極と電解液との間に生ずる電荷移動抵抗を示す。
The negative
図6は、一実施形態に係る測定システム10で測定する蓄電デバイス16の各周波数でのインピーダンスを複素平面に示したコールコールプロット80を示す説明図である。図7は、一実施形態に係る測定システム10で測定された蓄電デバイス16のコールコールプロット80のおける溶液抵抗成分64の部分を示す説明図である。
Figure 6 is an explanatory diagram showing a Cole-
図8は、一実施形態に係る測定システム10で測定された蓄電デバイス16のコールコールプロット80における電気二重層容量成分72の部分を示す説明図である。図9は、一実施形態に係る測定システム10で測定する蓄電デバイス16のコールコールプロット80における反応抵抗成分74の部分を示す説明図である。
Figure 8 is an explanatory diagram showing the electric double
図6に示すように、コールコールプロット80(ナイキストプロットともいう)は、各周波数における蓄電デバイス16のインピーダンスを複素平面にプロットしたものである。複素平面の横軸(R)は、インピーダンスの実数成分を示し、縦軸(X)は、インピーダンスの虚数成分を示す。
As shown in FIG. 6, a Cole-Cole plot 80 (also called a Nyquist plot) is a plot of the impedance of the
このコールコールプロット80は、図6及び図7に示すように、電解液抵抗Rsolがインピーダンスの主要因となる領域を有する。電解液抵抗Rsolがインピーダンスの主要因となる領域は、第一周波数帯域に現われ、本実施形態の蓄電デバイス16の場合、第一周波数帯域は、一例として、数100Hz以上数10kHz未満の帯域である。
As shown in Figures 6 and 7, this Cole-
また、コールコールプロット80は、図6及び図8に示すように、電気二重層容量C1、C2の影響が表れるインピーダンスの領域を有する。電気二重層容量C1、C2の影響が表れるインピーダンスの領域は、第二周波数帯域に現われ、本実施形態の蓄電デバイス16の場合、第二周波数帯域は、一例として、数10Hz以上数100Hz未満の帯域である。
The Cole-
さらに、コールコールプロット80は、図6及び図9に示すように、反応抵抗R1、R2及び溶液の拡散領域のインピーダンスの領域を有する。反応抵抗R1、R2及び拡散領域のインピーダンスの領域は、第三周波数帯域に現われ、本実施形態の蓄電デバイス16の場合、第三周波数帯域は、一例として、0.01Hz以上数10Hz未満の帯域である。
Furthermore, as shown in Figures 6 and 9, the Cole-
本実施形態において、測定対象成分とは、電解液抵抗Rsolを示す溶液抵抗成分64と、電気二重層容量C1、C2を示す電気二重層容量成分72のことである。
In this embodiment, the components to be measured are the
ここで、反応抵抗R1、R2及び拡散領域の良否は、一例として、高周波エリアで検出された電解液抵抗Rsolのインピーダンスと低周波エリアの反応抵抗R1、R2のインピーダンスとに基づいて評価することができる。具体的に説明すると、コールコールプロットにおいて、高周波エリアで検出された電解液抵抗Rsolのインピーダンスの位置と低周波エリアの反応抵抗R1、R2のインピーダンスの位置とを結んだ直線の長さ等によって評価することができる。 Here, the quality of the reaction resistances R1, R2 and the diffusion region can be evaluated based on, for example, the impedance of the electrolyte resistance Rsol detected in the high frequency area and the impedance of the reaction resistances R1, R2 in the low frequency area. To be more specific, in the Cole-Cole plot, the quality can be evaluated based on the length of the straight line connecting the position of the impedance of the electrolyte resistance Rsol detected in the high frequency area and the position of the impedance of the reaction resistances R1, R2 in the low frequency area.
このため、反応抵抗R1、R2及び拡散領域を示す反応抵抗成分74も、測定対象成分のインピーダンスとすることができる。
Therefore, the reaction resistances R1, R2 and the
第一周波数帯域は、電解液抵抗Rsolを測定するための周波数帯域を示し、第二周波数帯域は、電気二重層容量C1、C2を測定するための周波数帯域を示す。また、第三周波数帯域は、反応抵抗R1、R2及び拡散領域のインピーダンスを測定するための周波数帯域を示す。 The first frequency band indicates a frequency band for measuring the electrolyte resistance Rsol, the second frequency band indicates a frequency band for measuring the electric double layer capacitances C1 and C2, and the third frequency band indicates a frequency band for measuring the reaction resistances R1 and R2 and the impedance of the diffusion region.
(動作説明)
次に、取得処理装置14の動作を、図10から図12を用いるとともに、取得処理装置14のプロセッサ30が実行する処理手順に従って説明する。なお、測定システム10は、取得処理装置14の動作に伴って機能する。
(Operation description)
Next, the operation of the
図10は、取得処理装置14の動作の一例を示すフローチャートである。図10には、蓄電デバイス16のインピーダンスの測定対象成分を測定するための測定処理が示されている。
Figure 10 is a flowchart showing an example of the operation of the
ここで、この測定処理を実行する前には、測定処理に必要となるパラメータを設定するための設定処理が行われる。この設定処理では、蓄電デバイス16において測定対象とする測定対象成分が利用者によって選択されている。また、設定処理では、選択された測定対象成分に対応する周波数帯域において三点の周波数が利用者によって入力されているものとする。
Before executing this measurement process, a setting process is performed to set the parameters required for the measurement process. In this setting process, the measurement target component to be measured in the
一例を挙げて説明すると、本実施形態に係る蓄電デバイス16において、測定対象成分として電解液抵抗Rsolが選択されている。また、測定する周波数として、第一周波数帯域(数100Hz以上数10kHz未満の帯域)において、三点の周波数が入力されている。ここで、測定対象成分は電解液抵抗Rsolであるため、測定対象成分は、インピーダンスの実数成分の値で示される。
To explain by way of example, in the
なお、本実施形態では、第一周波数帯域の周波数での測定結果を用いて測定対象成分である電解液抵抗Rsolを測定する場合について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、他の周波数帯域の各周波数での測定結果を用いることで、他の測定対象成分を測定することができる。 In this embodiment, the electrolyte resistance Rsol, which is the component to be measured, is measured using the measurement results at a frequency in the first frequency band, but this is not limited to the above. For example, other components to be measured can be measured by using the measurement results at each frequency in other frequency bands.
取得処理装置14のプロセッサ30は、記憶部34に記憶された処理プログラムの測定処理を実行する。すると、プロセッサ30は、測定対象成分を測定するための周波数帯域において、予め入力された三点の周波数で測定されたインピーダンスを取得し、取得した各インピーダンスの実数成分及び虚数成分を得る(ステップS1)。
The
具体的に説明すると、取得処理装置14のプロセッサ30は、通信部32を介して計測装置12と通信する。この通信により、プロセッサ30は、計測装置12に対して、入力された三点の周波数で蓄電デバイス16のインピーダンスの測定を実施させるとともに、測定した各インピーダンスを計測装置12から取得する。
Specifically, the
そして、プロセッサ30は、計測装置12から各インピーダンスの実数成分及び虚数成分を取得して記憶部34に記憶する。
Then, the
ここで、実施形態では、測定した各インピーダンスの実数成分及び虚数成分を計測装置12から取得する場合について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、計測装置12から出力されたインピーダンスを、取得処理装置14のプロセッサ30で実数成分と虚数成分とに分解し、その実数成分及び虚数成分を記憶部34に記憶してもよい。
Here, in the embodiment, a case will be described in which the real and imaginary components of each measured impedance are acquired from the measuring
図11は、一実施形態に係る測定処理で予測値102を予測する様子を示す説明図である。図11には、三点の周波数で測定したインピーダンスとして、第一実測インピーダンス90、第二実測インピーダンス92、及び第三実測インピーダンス94が、複素平面に示されている。
Figure 11 is an explanatory diagram showing how a predicted
プロセッサ30は、図10に示したように、各実測インピーダンス90、92、94の実数成分及び虚数成分の各値のうち測定対象成分に最も近い値を極値とする(ステップS2)。
As shown in FIG. 10, the
本実施形態において、測定対象成分のインピーダンスは電解液抵抗Rsolである。このため、プロセッサ30は、各実測インピーダンス90、92、94のうち実数成分が最も小さい第二実測インピーダンス92の実数成分を極値として定める。
In this embodiment, the impedance of the component to be measured is the electrolyte resistance Rsol. Therefore, the
そして、プロセッサ30は、記憶部34に予め設定された「カウンタ」を「0」とし(ステップS2-1)、「カウンタ」がn未満であるか否かを判断する(ステップS2-2)。なお、nは、予め定めらえた値であり、例えば「3」等の数字で構成される。また、このnは、一例として、入力部からの入力によって予め定めてもよい。
Then, the
現時点において、「カウンタ」は、「0」なので、ステップS2-2の判断では、「カウンタ」はn未満であると判断し、ステップS3へ移行する。 At this point, the "counter" is "0", so in step S2-2 it is determined that the "counter" is less than n, and the process moves to step S3.
ステップS3において、プロセッサ30は、取得した各実測インピーダンス90、92、94から二次曲線100を算出する(ステップS3)。これにより、各実測インピーダンス90、92、94の実数成分及び虚数成分の関係が二次関数で表される。
In step S3, the
具体的に説明すると、プロセッサ30は、図11に示したように、各実測インピーダンス90、92、94から一例として最小二乗法を用いて二次関数を求め、この二次関数が示す二次曲線100を取得する。なお、最小二乗法以外の近似法を用いて関数を求めてもよい。
Specifically, as shown in FIG. 11, the
そして、プロセッサ30は、取得した二次曲線100から測定対象成分の予測値102を算出する(ステップS4)。この二次曲線100は、二次関数を表す近似式を示し、二次関数の頂点が予測値102として算出される。二次関数の頂点は、二次曲線100が突出方向に最も突出した曲点を示し、この曲点に基づいて予測値102が定められる。
Then, the
具体的に説明すると、二次曲線100は、Y=aX2+bX+cの式で示される。この式を変形すると、Y=F(x)=a(X+b/2a)2+(-b2+4ac)/4aとなる。
More specifically, the
ここで、本実施形態では、測定対象成分として電解液抵抗Rsolが選択されている。このため、この二次曲線100は、便宜上、横軸をリアクタンス、縦軸を抵抗とするとともに、縦軸方向に凸となる曲線を示す式によって表す。
In this embodiment, the electrolyte resistance Rsol is selected as the component to be measured. For this reason, for convenience, the
この変形した式から頂点に対応する予測値102の虚数成分の値Xtは、Xt=(-b/2a)となる。実数成分の値Rtは、Rt={(-b2+4ac)/4a}となる。実数成分のうち最も小さい値は{(-b2+4ac)/4a}となる。最も小さい実数成分は、頂点を示すので、この値を予測値102とすることができる。
From this transformed equation, the value Xt of the imaginary component of the predicted
このように、虚数成分を変数とする二次関数F(x)の頂点に基づいて予測値102が定められる。
In this way, the predicted
なお、本実施形態では、近似式として二次関数を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。例えば、四点の周波数でインピーダンスを測定した場合、一方の隣接する二点を結ぶ直線と、他方の隣接する二点を結ぶ直線とを示す二つの近似式を想定する。この場合、二本の直線が交差する点を予測値102とすることができる。
In this embodiment, a quadratic function is used as an example of an approximation equation, but the present invention is not limited to this. For example, when impedance is measured at four frequencies, two approximation equations are assumed, one of which shows a straight line connecting two adjacent points, and the other of which shows a straight line connecting two adjacent points. In this case, the point where the two straight lines intersect can be set as the predicted
そして、プロセッサ30は、図10に示したように、各実測インピーダンス90、92、94の最小値(極値:以下同じ)が、予測値102よりも大きいか否かを判断する(ステップS5)。ステップS5において、各実測インピーダンス90、92、94の最小値が予測値102と同じ又は予測値102よりも小さいと判断した場合、各実測インピーダンス90、92、94の最小値を、測定対象成分に関する測定値として確定する(ステップS6)。そして、測定処理を終了する。
Then, as shown in FIG. 10, the
これにより、ステップS1で取得した各実測インピーダンス90、92、94の実数成分又は虚数成分の各値のうち測定対象成分のインピーダンスに最も近い値が、予測値102と同じ又は予測値102よりも測定対象成分に近い場合に、測定対象成分に関する値として測定値が確定される。
As a result, if the value closest to the impedance of the component to be measured among the real or imaginary components of the measured
具体的に説明すると、測定対象成分は、溶液抵抗成分64を含み、測定対象成分の予測値102は、実数成分の値である。このため、取得した各実測インピーダンス90、92、94の実数成分の各値のうち最も小さい値が予測値102と同じ又は予測値102よりも小さい場合に、測定対象成分に関する値として測定値が確定される。
Specifically, the component to be measured includes a
なお、測定対象成分は溶液抵抗成分64を含む。このため、測定対象成分に関する値として確定された測定値は、測定対象成分である溶液抵抗成分64のインピーダンスを示す。
The components to be measured include the
なお、取得処理装置14は、他の処理において、確定したインピーダンスを表示部38に表示してもよい。また、取得処理装置14は、確定したインピーダンスを、外部通信部44を介して、他の装置に送信してもよい。
In addition, the
また、取得処理装置14は、他の処理において、確定したインピーダンスを用いて蓄電デバイス16の特性を評価してもよい。具体的に説明すると、取得処理装置14は、確定したインピーダンスに基づいて、蓄電デバイス16をランク分けし、その結果を表示部38に表示したり、蓄電デバイス16の品質を表示したりしてもよい。
The
ステップS5において、プロセッサ30は、各実測インピーダンス90、92、94の最小値が予測値102よりも大きいと判断した場合、周波数算出処理を実行する(ステップS7)。
If in step S5 the
このステップS7は、ステップS4で求めた予測値102が最小の値であるか否かの検証に用いたり、信頼度区間などの統計処理に用いたりするために予測値102における予測周波数Faを算出する。
This step S7 calculates the predicted frequency Fa of the predicted
図12は、一実施形態に係る周波数算出処理の処理手順を示すフローチャートであり、図12を用いて周波数算出処理の動作を説明する。 Figure 12 is a flowchart showing the processing steps of the frequency calculation process according to one embodiment, and the operation of the frequency calculation process will be explained using Figure 12.
周波数算出処理は、予測値102の予測周波数Faを算出する処理である。周波数算出処理において、プロセッサ30は、取得した各実測インピーダンス90、92、94の実数成分の値R1、R2、R3と、各値R1、R2、R3を取得した各周波数F1、F2、F3と、に基づいて一般多項式を算出する。そして、プロセッサ30は、算出した多項式を実数成分多項式とする(ステップSB1)。なお、実数成分多項式の次数は選択可能とする。
The frequency calculation process is a process for calculating the predicted frequency Fa of the predicted
そして、プロセッサ30は、算出した実数成分多項式に、ステップS4求めた実数成分の値Rtを代入して、実数成分の値Rtとなる実数成分の周波数Frを算出する(ステップSB2)。
Then, the
また、プロセッサ30は、取得した各実測インピーダンス90、92、94の虚数成分の値X1、X2、X3と、各値X1、X2、X3を取得した各周波数F1、F2、F3と、によって一般多項式を算出する。そして、プロセッサ30は、算出した多項式を虚数成分多項式とする(ステップSB3)。なお、虚数成分多項式の次数は選択可能とする。
The
そして、プロセッサ30は、算出した虚数成分多項式に、ステップS3で求めた虚数成分の値Xtを代入して、虚数成分の値Xtとなる虚数成分の周波数Fxを算出する(ステップSB4)。
Then, the
次に、プロセッサ30は、測定した各実測インピーダンス90、92、94の実数成分の値の最大値から最小値を減算して実数成分の差分ΔRを取得する(ステップSB5)。また、プロセッサ30は、測定した各実測インピーダンス90、92、94の虚数成分の値の最大値から最小値を減算して虚数成分の差分ΔXを取得する(ステップSB6)。
Next, the
そして、プロセッサ30は、実数成分の周波数Frに実数成分の差分ΔRを乗算して(F’r=Fr×ΔR)、Frに重みづけを行う(ステップSB7)。また、プロセッサ30は、虚数成分の周波数Fxに虚数成分の差分ΔXを乗算して(F’x=Fx×ΔX)、Fxに重みづけを行う(ステップSB8)。
Then, the
プロセッサ30は、重みづけを行った実数成分の周波数F’rと虚数成分の周波数F’xとの加算値を、実数成分の差分ΔRに虚数成分の差分ΔXを加えた加算値で除算して、加重平均化された予測周波数Faを算出し(ステップSB9)、測定処理へ戻る。予測周波数Faの計算式を次に示す。
The
Fa=(F’r+F’x)/(ΔR+ΔX) Fa=(F'r+F'x)/(ΔR+ΔX)
これにより、予測値102の実数成分から求められる実数成分の周波数F’rと予測値102の虚数成分から求められる虚数成分の周波数F’xとに基づいて、予測周波数Faが算出される。なお、Faは、FxとFrとの平均値でもよい。
As a result, the predicted frequency Fa is calculated based on the frequency F'r of the real component calculated from the real component of the predicted
予測周波数Faは、実数成分の周波数F’r及び虚数成分の周波数F’xに、ステップS1で取得した実数成分の最大値と最小値との差分ΔR及び虚数成分の最大値と最小値との差分ΔXに基づいて重みづけをした加重平均値である。 The predicted frequency Fa is a weighted average of the real component frequency F'r and the imaginary component frequency F'x, weighted based on the difference ΔR between the maximum and minimum real component values and the difference ΔX between the maximum and minimum imaginary component values obtained in step S1.
測定処理において、図10に示したように、プロセッサ30は、ステップS2で求めた極値の実数成分のR値における周波数と、最小分解能の桁を切り捨て等で処理した予測周波数Faと比較して、実測可能であるか否かを判断する(ステップS8)。
In the measurement process, as shown in FIG. 10, the
ステップS8の判断において、ステップS2で求めた極値の実数成分のR値における周波数と、最小分解能の桁を切り捨て等で処理した予測周波数Faとが等しい場合、新たな値を得られない。このため、現時点における各実測インピーダンス90、92、94の最小値を測定対象成分のインピーダンスとして確定し(ステップS6)、測定処理を終了する。
In the judgment of step S8, if the frequency at the R value of the real component of the extreme value obtained in step S2 is equal to the predicted frequency Fa processed by truncating the minimum resolution digits, etc., a new value cannot be obtained. Therefore, the minimum value of each of the currently measured
ステップS8の判断において、ステップS2で求めた極値の実数成分のR値における周波数と、最小分解能の桁を切り捨て等で処理した予測周波数Faとが異なる場合、算出した予測周波数Faで新たな値を得ることができる。このため、予測周波数Faで蓄電デバイス16を再度測定して追加インピーダンスを取得する(ステップS9)。なお、インピーダンスの取得方法は、ステップS1と同じ手順で行う。
In the judgment of step S8, if the frequency at the R value of the real component of the extreme value obtained in step S2 differs from the predicted frequency Fa processed by truncating the minimum resolution digits, etc., a new value can be obtained at the calculated predicted frequency Fa. Therefore, the
これにより、測定値が予測値102よりも測定対象成分のインピーダンスから遠い場合には、周波数帯域のうち予測値102に対応する予測周波数Faで測定されたインピーダンスが追加インピーダンスとして取得される。
As a result, when the measured value is farther from the impedance of the component to be measured than the predicted
そして、プロセッサ30は、各実測インピーダンス90、92、94の最小値が、予測周波数Faで測定した追加インピーダンスよりも大きいか否かを判断する(ステップS10)。
Then, the
ステップS10において、プロセッサ30は、各実測インピーダンス90、92、94の最小値が予測周波数Faで取得した追加インピーダンスと同じ又は追加インピーダンスよりも小さいと判断した場合、ステップS6へ分岐する。ステップS6において、プロセッサ30は、各実測インピーダンス90、92、94の最小値を測定対象成分に関する測定値として確定して測定処理を終了する(ステップS6)。
In step S10, if the
一方、ステップS10において、プロセッサ30は、各実測インピーダンス90、92、94の最小値が、予測周波数Faで測定した追加インピーダンスよりも大きいと判断した場合、追加インピーダンスを最小値とする(ステップS11)。
On the other hand, in step S10, if the
そして、プロセッサ30は、「カウンタ」に「1」を加えて、ステップS2-2へ移行する。
Then, the
ステップS2-2において、プロセッサ30は、「カウンタ」がn未満であるか否かを判断する(ステップS2-2)。ステップS2-2において、プロセッサ30は、「カウンタ」がnであると判断した場合、現時点での全実測インピーダンスの最小値を測定対象成分に関する測定値として確定して測定処理を終了する(ステップS6)。
In step S2-2, the
これにより、ステップS3からステップS12の繰り返し回数をn回に制限することができる。 This allows the number of repetitions of steps S3 to S12 to be limited to n.
一方、ステップS2-2において、プロセッサ30は、「カウンタ」がn未満であると判断した場合、ステップS3へ移行する。
On the other hand, if in step S2-2, the
ステップS3において、プロセッサ30は、追加インピーダンスが各実測インピーダンス90、92、94に加えられた全実測インピーダンスを用いた前述した方法で二次曲線を算出する(ステップS3)。
In step S3, the
また、プロセッサ30は、取得した二次曲線から測定対象成分の予測値を新たに算出する(ステップS4)。
The
これにより、追加インピーダンスの実数成分及び虚数成分と各実測インピーダンス90、92、94の実数成分及び虚数成分とに基づいて、近似式である二次曲線を求め、この近似式に基づいて、測定対象成分の予測値を新たに算出する。
This allows a quadratic curve, which is an approximation equation, to be calculated based on the real and imaginary components of the additional impedance and the real and imaginary components of each measured
そして、プロセッサ30は、全実測インピーダンスの最小値が、新たに算出された予測値よりも大きいか否かを判断する(ステップS5)。
Then, the
ステップS5において、全実測インピーダンスの最小値が新たに算出された予測値と同じ又は予測値よりも小さいと判断した場合、全実測インピーダンスの最小値を測定対象成分に関する値として確定して測定処理を終了する(ステップS6)。 If it is determined in step S5 that the minimum value of all measured impedances is equal to or smaller than the newly calculated predicted value, the minimum value of all measured impedances is determined as the value related to the component to be measured, and the measurement process is terminated (step S6).
これにより、全実測インピーダンスのうち測定対象成分に最も近い値が、ステップS4で新たに算出した予測値と同じ又は予測値よりも測定対象成分のインピーダンスに近い場合に、測定対象成分に関する値として測定値が確定される。 As a result, if the value closest to the component to be measured among all the measured impedances is the same as the predicted value newly calculated in step S4 or is closer to the impedance of the component to be measured than the predicted value, the measured value is determined as the value related to the component to be measured.
また、ステップS5において、全実測インピーダンスの最小値が、新たに算出した予測値よりも大きいと判断した場合、ステップS7へ移行し、測定対象成分のインピーダンスが確定するまで、各ステップを繰り返す。 Also, if it is determined in step S5 that the minimum value of all measured impedances is greater than the newly calculated predicted value, the process proceeds to step S7, and each step is repeated until the impedance of the component to be measured is determined.
(作用及び効果)
次に、本実施形態による作用効果について説明する。
(Action and Effects)
Next, the effects of this embodiment will be described.
本実施形態における取得処理装置14は、蓄電デバイス16のインピーダンスを測定する取得処理装置14である。取得処理装置14は、所定の周波数帯域において計測装置12を用いて三点以上の周波数で測定された測定対象成分のインピーダンスを取得する取得部50を含む。取得処理装置14は、取得部50で取得した三点以上のインピーダンスの実数成分又は虚数成分の最小値である極値を求める決定部51を含む。取得処理装置14は、三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を表した近似式に基づいて測定対象成分の予測値を算出する算出部52を含む。取得処理装置14は、極値が、予測値と同じ又は予測値よりも測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合には、極値を測定対象成分に関する測定値として確定する確定部54を含む。
The
この構成によれば、測定して取得した三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を表した近似式に基づいて測定対象成分の予測値を算出する。そして、三点以上の実数成分又は虚数成分の極値が、近似式に基づく予測値と同じ又は予測値よりも測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合に、極値を測定対象成分に関する測定値として確定する。 According to this configuration, a predicted value of the component to be measured is calculated based on an approximation formula that expresses the relationship between the real and imaginary components of the impedance at three or more points obtained by measurement. Then, when the extreme values of the real or imaginary components at three or more points stand out so as to be the same as the predicted value based on the approximation formula or to be closer to the impedance of the component to be measured than the predicted value, the extreme values are determined as the measured value for the component to be measured.
そして、この測定値は、実際に測定された実測値によって定められており、この実測値は、蓄電デバイスの特性を示す値である。 This measurement value is determined based on an actual measurement, and this actual measurement value indicates the characteristics of the energy storage device.
したがって、測定対象となる蓄電デバイスの特性を示す測定結果を測定値として取得することが可能となる。 Therefore, it is possible to obtain measurement results that indicate the characteristics of the energy storage device being measured as measured values.
具体的に説明すると、非線形アルゴリズムで等価回路解析を行う場合、特性を合わせ込む際に、どのパラメータを固定するかによって結果が変わる虞がある。このため、残差値が少なくなったとしても、その値が蓄電デバイスの特性を示すものであることを証明することができない。 To be more specific, when performing equivalent circuit analysis using a nonlinear algorithm, there is a risk that the results will change depending on which parameters are fixed when fitting the characteristics. Therefore, even if the residual value is reduced, it cannot be proven that the value represents the characteristics of the energy storage device.
しかし、本実施形態では、予測値102よりも測定対象成分に近い実測値を、測定対象成分に関する測定値として確定する。このため、実際に測定された値を用いて測定対象成分に関する測定値を定めることができる。
However, in this embodiment, the actual measured value that is closer to the component to be measured than the predicted
また、この構成によれば、取得した三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を表した近似式に基づいて測定対象成分の予測値102を算出する。そして、取得した実数成分又は虚数成分の各値のうち測定対象成分に最も近い値が予測値102と同じ又は予測値102よりも測定対象成分のインピーダンスに近い場合に、測定対象成分に関する値として測定値を確定する。
In addition, according to this configuration, a predicted
これにより、少なくとも三点のインピーダンスを処理することで、測定対象成分のインピーダンスを取得することができる。このため、多数の測定結果を演算処理しなければならない場合と比較して、プロセッサ30による演算処理の負担軽減が可能となる。
As a result, the impedance of the component to be measured can be obtained by processing the impedance at at least three points. This reduces the burden of calculation processing on the
また、多数の測定結果を要する場合と比較して、測定時間を短縮することができる。さらに、多数の測定結果の入力を要する場合と比較して、取得処理装置14への測定結果の入力処理が軽減される。これにより、測定対象成分に関する値を効率よく算出することができる。
In addition, the measurement time can be shortened compared to when a large number of measurement results are required. Furthermore, the input process of the measurement results to the
また、等価回路解析を行う場合のように、高度な技術を要する等価回路の設計及び初期パラメータ値の設定などが不要となる。これにより、熟練を要しないものであっても、測定対象成分の値を安定的に取得することができる。 In addition, unlike equivalent circuit analysis, there is no need to design an equivalent circuit or set initial parameter values, which require advanced techniques. This makes it possible to stably obtain values for the components to be measured, even if one does not require advanced skills.
また、本実施形態の処理方法は、蓄電デバイス16のインピーダンスを測定する処理方法である。処理方法は、所定の周波数帯域において三点以上の周波数で測定された測定対象成分のインピーダンスを取得する取得工程を含む。処理方法は、取得工程で取得した三点以上のインピーダンスの実数成分又は虚数成分の極値を求める決定工程を含む。処理方法は、三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を表した近似式に基づいて測定対象成分の予測値を算出する算出工程を含む。処理方法は、極値が、予測値と同じ又は予測値よりも測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合には、極値を測定対象成分に関する測定値として確定する確定工程を含む。
The processing method of this embodiment is a processing method for measuring the impedance of the
さらに、本実施形態の処理プログラムは、プロセッサ30を取得処理装置14の各手段である各部50、52、54として機能させる。
Furthermore, the processing program of this embodiment causes the
そして、本実施形態の測定システム10は、蓄電デバイス16のインピーダンスを測定するための複数の装置を有する測定システムである。測定システム10は、所定の周波数帯域において三点以上の周波数で測定された測定対象成分のインピーダンスを取得する取得部50と、取得部50で取得した三点以上のインピーダンスの実数成分又は虚数成分の極値を求める決定部51とを備える。測定システム10は、三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を表した近似式に基づいて測定対象成分の予測値を算出する算出部52を備える。測定システム10は、極値が、予測値と同じ又は予測値よりも測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合には、極値を測定対象成分に関する測定値として確定する確定部54を備える。
The
これらの処理方法、処理プログラム、及び測定システム10においても、前述した作用効果を奏することができる。
These processing methods, processing programs, and
また、本実施形態の取得処理装置14において、算出手段である算出部52は、三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を二次関数で表した近似式の頂点を予測値102として算出する。
In addition, in the
この構成によれば、予測値102を二次関数の頂点に基づいて算出することができる。このため、予測値102が収束するまで近似式を繰り返し演算しなければならない場合と比較して、プロセッサ30による演算処理の負担をさらに軽減することができる。
With this configuration, the predicted
さらに、本実施形態の取得処理装置14において、算出手段である算出部52は、取得手段である取得部50で取得した実数成分及び虚数成分の各値に基づいて二次曲線を算出し、二次曲線が突出方向に最も突出した曲点に基づいて予測値102を定める。
Furthermore, in the
この構成によれば、二次曲線において最も突出した曲点を特定することにより、この関数を頂点として予測値102を正確に定めることができる。
With this configuration, by identifying the most prominent inflection point in the quadratic curve, it is possible to accurately determine the predicted
また、本実施形態の取得処理装置14において、取得手段である取得部50は、予測値102が極値よりも測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合には、周波数帯域のうち予測値102に対応する予測周波数で測定された追加インピーダンスを取得する。算出手段である算出部52は、追加インピーダンスの実数成分及び虚数成分と三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分とに基づいて近似式を求め、近似式に基づいて測定対象成分の予測値を新たに算出する。確定手段である確定部54は、測定対象成分のインピーダンスに最も近い極値が、算出部52が新たに算出した予測値と同じ又は予測値よりも測定対象成分のインピーダンスに近い場合に、極値を測定値として確定する。
In addition, in the
この構成によれば、測定値が予測値102よりも測定対象成分のインピーダンスから遠い場合、予測値102に対応する予測周波数Faで測定された追加インピーダンスを追加して新たな予測値102で測定対象成分に関する値を確定することができる。
With this configuration, if the measured value is farther from the impedance of the component to be measured than the predicted
また、本実施形態の取得処理装置14において、取得手段である取得部50は、予測値102の実数成分から求められる実数成分周波数Frと予測値102の虚数成分から求められる虚数成分周波数Fxとに基づいて予測周波数Faを算出する。
In addition, in the
この構成によれば、予測値102の実数成分から求められる実数成分周波数Frと予測値102の虚数成分から求められる虚数成分周波数Fxと二つの周波数を用いて予測周波数Faを算出する。このため、一つの周波数を用いる場合と比べて、予測周波数Faの誤差範囲を狭くすることができる。
According to this configuration, the predicted frequency Fa is calculated using two frequencies: the real component frequency Fr calculated from the real component of the predicted
よって、予測周波数Faで測定される追加インピーダンスを、測定対象成分のインピーダンスの真値に近づけることが可能となる。 As a result, it is possible to bring the additional impedance measured at the predicted frequency Fa closer to the true value of the impedance of the component being measured.
さらに、本実施形態の取得処理装置14において、予測周波数Faは、実数成分周波数Frと虚数成分周波数Fxの加重平均値である。加重平均値は、実数成分周波数Fr及び虚数成分周波数Fxに、取得手段である取得部50で取得した実数成分の最大値と最小値との差分ΔR及び虚数成分の最大値と最小値との差分ΔXに基づいて重みづけした値である。
Furthermore, in the
この構成によれば、異なる周波数における実数成分の値の変化量と虚数成分の値の変化量とを考慮して予測周波数Faを求めることで、計測装置12による測定値のばらつきの影響を減らすことが可能となる。
With this configuration, the predicted frequency Fa is calculated by taking into account the amount of change in the value of the real component and the amount of change in the value of the imaginary component at different frequencies, making it possible to reduce the effects of variability in the measured values from the measuring
一例を挙げて説明すると、電解液抵抗を算出する周波数帯域において、実数成分の差分ΔRよりも虚数成分の差分ΔXが大きくなる。このため、虚数成分の値が実数成分の値よりも正確に測定された可能性が高い。よって、予測周波数Faを、前述した加重平均値とすることで、計測装置12による測定値のばらつきの影響を抑制することが可能となる。
To give an example, in the frequency band for calculating the electrolyte resistance, the difference ΔX of the imaginary components is larger than the difference ΔR of the real components. Therefore, it is highly likely that the value of the imaginary components is measured more accurately than the value of the real components. Therefore, by setting the predicted frequency Fa to the weighted average value described above, it is possible to suppress the effects of variability in the measured values by the measuring
また、本実施形態の取得処理装置14において、蓄電デバイス16の測定対象成分は、溶液抵抗成分64を含み、測定対象成分の予測値102は、実数成分の値である。確定手段である確定部54は、三点以上のインピーダンスの実数成分の各値のうち最も小さい測定値が、予測値102と同じ又は予測値102よりも小さい場合には、測定対象成分に関する値として測定値を確定する。
In addition, in the
この構成によれば、溶液抵抗成分64に関する値を精度よく取得することができる。
This configuration allows the value of the
ここで、溶液抵抗成分64を測定できる領域は、他の領域と比較して、蓄電デバイス16を構成する等価回路において、隣合う回路素子の影響を受けにくい。このため、溶液抵抗成分に関する値の取得に適している。
The area where the
また、測定対象成分に関する値として確定した測定値は、高周波帯で測定している。このため、ケーブル抵抗成分62及び反応抵抗成分66が測定値に与える影響は相対的に小さくなる。これにより、測定対象成分に関する値として確定した測定値が溶液抵抗成分64のインピーダンスである確度は高い。
In addition, the measured value determined as the value related to the component to be measured is measured in the high frequency band. Therefore, the influence of the
したがって、蓄電デバイス16の電解液の成分及び濃度などの均一性の評価、又は蓄電デバイス16の電極タブの溶接の評価を、より正確に行うことが可能となる。
This makes it possible to more accurately evaluate the uniformity of the electrolyte components and concentration of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show some of the application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments.
10 測定システム
12 計測装置
14 取得処理装置
16 蓄電デバイス
30 プロセッサ
34 記憶部
50 取得部
52 算出部
54 確定部
64 溶液抵抗成分
66 反応抵抗成分
72 電気二重層容量成分
92 第二実測インピーダンス
100 二次曲線
102 予測値
C1、C2 電気二重層容量
Fa 予測周波数
Rsol 電解液抵抗
ΔR、ΔX 差分
REFERENCE SIGNS
Claims (10)
所定の周波数帯域において計測装置を用いて三点以上の周波数で測定された測定対象成分のインピーダンスを取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した前記三点以上のインピーダンスの実数成分又は虚数成分の極値を求める決定手段と、
前記三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を表した近似式に基づいて前記測定対象成分の予測値を算出する算出手段と、
前記極値が、前記予測値と同じ又は前記予測値よりも前記測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合には、前記極値を前記測定対象成分に関する測定値として確定する確定手段と、
を含む取得処理装置。 An acquisition processing device that acquires and processes impedance of a power storage device,
An acquisition means for acquiring impedance of a measurement target component measured at three or more frequencies using a measurement device in a predetermined frequency band;
A determination means for determining an extreme value of a real component or an imaginary component of the impedance at the three or more points acquired by the acquisition means;
a calculation means for calculating a predicted value of the measurement target component based on an approximation formula expressing a relationship between real components and imaginary components of the impedance at the three or more points;
a determination means for determining, when the extreme value is equal to or closer to the impedance of the measured component than the predicted value, the extreme value as a measured value related to the measured component;
an acquisition processing device including:
前記算出手段は、前記取得手段によって取得された前記三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を二次関数で表した前記近似式の頂点を前記予測値として算出する、
取得処理装置。 The acquisition processing device according to claim 1 ,
The calculation means calculates, as the predicted value, a peak of the approximation equation obtained by expressing a relationship between real components and imaginary components of the impedances at the three or more points acquired by the acquisition means as a quadratic function.
Acquisition processing device.
前記算出手段は、前記取得手段によって取得された前記三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の各値に基づいて二次曲線を算出し、前記二次曲線が突出方向に最も突出した曲点に基づいて前記予測値を定める、
取得処理装置。 The acquisition processing device according to claim 2 ,
The calculation means calculates a quadratic curve based on each value of a real component and an imaginary component of the impedance at the three or more points acquired by the acquisition means, and determines the predicted value based on a bending point at which the quadratic curve is most prominent in a protruding direction.
Acquisition processing device.
前記取得手段は、前記予測値が前記極値よりも前記測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合には、前記周波数帯域のうち前記予測値に対応する予測周波数で測定された追加インピーダンスを取得し、
前記算出手段は、前記追加インピーダンスの実数成分及び虚数成分と前記三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分とに基づいて前記近似式を求め、当該近似式に基づいて前記測定対象成分の前記予測値を新たに算出し、
前記確定手段は、前記測定対象成分のインピーダンスに最も近い前記極値が、前記算出手段が新たに算出した前記予測値と同じ又は前記予測値よりも前記測定対象成分のインピーダンスに近い場合に、前記極値を前記測定値として確定する、
取得処理装置。 The acquisition processing device according to any one of claims 1 to 3,
When the predicted value is closer to the impedance of the measurement target component than the extreme value, the acquisition means acquires an additional impedance measured at a predicted frequency corresponding to the predicted value within the frequency band;
the calculation means determines the approximation formula based on the real and imaginary components of the additional impedance and the real and imaginary components of the impedances at the three or more points, and newly calculates the predicted value of the measurement target component based on the approximation formula;
The determination means determines the extreme value as the measured value when the extreme value closest to the impedance of the measured component is the same as the predicted value newly calculated by the calculation means or is closer to the impedance of the measured component than the predicted value.
Acquisition processing device.
前記取得手段は、前記予測値の実数成分から求められる実数成分周波数と前記予測値の虚数成分から求められる虚数成分周波数とに基づいて前記予測周波数を算出する、
取得処理装置。 The acquisition processing device according to claim 4 ,
the obtaining means calculates the predicted frequency based on a real component frequency obtained from a real component of the predicted value and an imaginary component frequency obtained from an imaginary component of the predicted value.
Acquisition processing device.
前記予測周波数は、前記実数成分周波数及び前記虚数成分周波数に、前記三点以上のインピーダンスの前記実数成分の最大値と最小値との差分及び前記虚数成分の最大値と最小値との差分に基づいて重みづけをした加重平均値である、
取得処理装置。 The acquisition processing device according to claim 5 ,
The predicted frequency is a weighted average value obtained by weighting the real component frequency and the imaginary component frequency based on a difference between a maximum value and a minimum value of the real component of the impedance at the three or more points and a difference between a maximum value and a minimum value of the imaginary component.
Acquisition processing device.
前記測定対象成分は、溶液抵抗成分を含み、
前記測定対象成分の前記予測値は、前記実数成分の値であり、
前記確定手段は、前記三点以上の前記実数成分の各値のうち最も小さい値を前記極値とし、前記極値が前記予測値と同じ又は前記予測値よりも小さい場合に、前記極値を前記測定値として確定する、
取得処理装置。 The acquisition processing device according to any one of claims 1 to 6,
The component to be measured includes a solution resistance component,
the predicted value of the measured component is the value of the real component;
the determination means determines the smallest value among the values of the real components of the three or more points as the extreme value, and determines the extreme value as the measurement value when the extreme value is equal to or smaller than the predicted value.
Acquisition processing device.
所定の周波数帯域において三点以上の周波数で測定された測定対象成分のインピーダンスを取得する取得工程と、
前記取得工程で取得した前記三点以上のインピーダンスの実数成分又は虚数成分の極値を求める決定工程と、
前記三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を表した近似式に基づいて前記測定対象成分の予測値を算出する算出工程と、
前記極値が、前記予測値と同じ又は前記予測値よりも前記測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合には、前記極値を前記測定対象成分に関する測定値として確定する確定工程と、
を含む処理方法。 A processing method for measuring impedance of a power storage device, comprising:
an acquisition step of acquiring impedance of a measurement target component measured at three or more frequencies in a predetermined frequency band;
a determination step of determining extreme values of real components or imaginary components of the impedances at the three or more points acquired in the acquisition step;
a calculation step of calculating a predicted value of the measurement target component based on an approximation formula expressing a relationship between real components and imaginary components of the impedance at the three or more points;
a determination step of determining, when the extreme value is the same as the predicted value or is closer to the impedance of the measured component than the predicted value, the extreme value as a measured value related to the measured component;
A processing method comprising:
所定の周波数帯域において三点以上の周波数で測定された測定対象成分のインピーダンスを取得する取得部と、
前記取得部で取得した前記三点以上のインピーダンスの実数成分又は虚数成分の極値を求める決定部と、
前記三点以上のインピーダンスの実数成分及び虚数成分の関係を表した近似式に基づいて前記測定対象成分の予測値を算出する算出部と、
前記極値が、前記予測値と同じ又は前記予測値よりも前記測定対象成分のインピーダンスに近づくように突出する場合には、前記極値を前記測定対象成分に関する測定値として確定する確定部と、
を備える測定システム。 A measurement system having a plurality of devices for measuring impedance of a power storage device,
an acquisition unit that acquires impedance of a measurement target component measured at three or more frequencies in a predetermined frequency band;
A determination unit that determines extreme values of real components or imaginary components of the impedances at the three or more points acquired by the acquisition unit;
a calculation unit that calculates a predicted value of the measurement target component based on an approximation formula that represents a relationship between real components and imaginary components of the impedance at the three or more points;
a determination unit that determines the extreme value as a measurement value related to the measured component when the extreme value is the same as the predicted value or is closer to the impedance of the measured component than the predicted value;
A measurement system comprising:
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