(57)【要約】【課題】  基準抵抗器のみを用いて内部抵抗計測器を校正する場合と比較して、交流結合素子への電位印加に起因する校正誤差を極めて少なく出来る計測値校正回路を提供する。【解決手段】  基準抵抗器５を用いた内部抵抗計測器３の校正時、基準抵抗器５および交流電圧計２間に接続されたコンデンサ６に、蓄電素子が有する電位と同等の電位ｖ１が直流電圧源７によって与えられる。従って、内部抵抗計測器３を用いた蓄電素子の内部抵抗計測時にコンデンサ６に印加される電位と同等の電位ｖ１が、計測値校正回路におけるコンデンサ６に与えられた状態で、基準抵抗器５を用いた内部抵抗計測器３の校正が行われる。このため、基準抵抗器５を用いた内部抵抗計測器３の校正時、コンデンサ６への印加電位による静電容量変化は、内部抵抗計測器３を用いた蓄電素子の実際の内部抵抗計測時の計測条件と同等となる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電位を有する蓄電素子に交流電流を通電する交流電流発生器と、
前記交流電流発生器により通電された交流電流によって前記蓄電素子に発生する交流電圧を計測する交流電圧計と
を備えて構成される内部抵抗計測器により計測される前記蓄電素子の内部抵抗計測値を校正する、前記交流電流発生器および前記交流電圧計に校正用の基準抵抗器が並列に接続されて構成される計測値校正回路において、
前記内部抵抗計測器により前記蓄電素子の内部抵抗を計測する際に前記蓄電素子および前記交流電圧計間に接続される交流結合素子が前記基準抵抗器および前記交流電圧計間に接続され、前記蓄電素子が有する電位と同等の電位を前記交流結合素子に与える電位付与手段を備えたことを特徴とする計測値校正回路。
【請求項２】
前記蓄電素子が有する電位と同等の電位を前記交流電流発生器に与える電位付与手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の計測値校正回路。
【請求項３】
前記電位付与手段は、電圧設定信号に応じた直流定電圧を発生する直流定電圧回路によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の計測値校正回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部抵抗計測器により計測される、電位を有する蓄電素子の内部抵抗計測値を校正する計測値校正回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池や電気二重層コンデンサなどの電位を有する蓄電素子は、内部抵抗計測器により内部抵抗の計測が行われて、残存容量や劣化状態などの判定が広く行われている。
【０００３】
内部抵抗計測器による内部抵抗の計測には、蓄電素子自体の内部抵抗が小さく、なおかつ蓄電素子が直流電位を有していることにより、交流四端子計法が多く用いられている。この交流四端子計法を用いた内部抵抗計測は、図１に示す内部抵抗計測器３が用いられて行われる。蓄電素子４の内部抵抗ｒの計測に際しては、同図に示すように、交流電流発生器１および交流電圧計２に並列に蓄電素子４が接続され、交流電流発生器１により蓄電素子４に交流電流ｉが通電される。この通電により蓄電素子４に起電力ｖが発生し、この起電力ｖは交流電圧計２で計測される。蓄電素子４の内部抵抗ｒは、交流電流発生器１により通電した交流電流ｉ、および交流電圧計２で計測された電圧ｖの各値を、演算式ｒ＝ｖ÷ｉに代入することで、求められる。
【０００４】
内部抵抗計測器３は、上記のように、蓄電素子４に交流電流ｉを通電する交流電流発生器１と、この通電により蓄電素子４に発生した電圧変動を起電力ｖとして計測する交流電圧計２とで構成される場合が多い。このように蓄電素子の内部抵抗を計測する技術として、例えば、特許文献１に開示された鉛蓄電池の内部インピーダンス測定方法がある。この内部インピーダンス測定方法を用いた内部抵抗計測器では、鉛蓄電池が蓄電素子とされ、鉛蓄電池の陽極と陰極との間に交流電流成分を含んだ測定電流が通電される。そして、鉛蓄電池の陽極と陰極とが測定用電極とされ、両電極間の交流電圧成分が検出されて、鉛蓄電池の内部インピーダンスが測定される。
【０００５】
従来、この種の内部抵抗計測器が正しく計測するか否かをチェックする為の計測値校正回路として、一般的に図２に示される回路が広く用いられている。なお、同図において、図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。この計測値校正回路は、交流電流発生器１および交流電圧計２に校正用の基準抵抗器５が並列に接続されて、構成される。基準抵抗器５は、計測される蓄電素子の擬似体で、小さな抵抗値を持つものが使用され、交流電流発生器１により一定の交流電流を流した時に電圧計２に表示される値により演算式ｒ＝ｖ÷ｉにより求められ、その値によって、計測器３の正確さを確認できる。例えば、基準抵抗器５の抵抗が１Ωで、交流電流発生器１により１Ａの定電流を流した場合は、電圧計２は１Ｖを示す。１Ｖ以外の値を示した場合は、計測器３にずれがあると言うことで、計測器３を校正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２８７６２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、実際の計測器３における、交流電圧ｖを計測する回路は、交流成分のみを通過させるように、図３に示すように、蓄電素子４および交流電圧計２間にコンデンサ６が交流結合素子として接続される場合が多い。なお、同図において、図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【０００８】
このような、コンデンサ６により交流電圧計２が蓄電素子４に交流結合される計測器３は、交流結合に用いるコンデンサ６の種類によっては、蓄電素子４からコンデンサ６への印加電圧によりコンデンサ６の静電容量値が変化し、測定値が蓄電素子４そのものの値とずれる場合がある。
【０００９】
例えば、図４のグラフに示すように、コンデンサ６としてアルミ電解コンデンサやタンタル電解コンデンサを用いた場合は、印加電圧が変化してもその静電容量値は変化しないが、積層セラミックコンデンサを用いた場合は、印加電圧によってその静電容量値が大きく変化してしまう。なお、同グラフにおいて、横軸はコンデンサへの印加電圧[Ｖ]、縦軸は百分率で表したコンデンサの静電容量変化率[％]を示す。また、測定点が黒丸印でプロットされた実線で示される特性線はアルミ電解コンデンサの特性、×印でプロットされた点線で示される特性線はタンタル電解コンデンサの特性、黒三角印でプロットされた一点鎖線で示される特性線は積層セラミックコンデンサ（Ｂ特性）の特性、黒四角印でプロットされた二点鎖線で示される特性線は積層セラミックコンデンサ（Ｆ特性）の特性を表す。
【００１０】
このため、図３に示す内部抵抗計測回路において、コンデンサ６としてアルミ電解コンデンサやタンタル電解コンデンサを用いればよいのだが、これらのコンデンサは、容量の経年変化が大きいとか、寿命が短いなどの問題がある。一方、積層セラミックコンデンサは、これらの問題もなく、経年変化が少なく、周波数特性や低発熱、耐電圧等総合的に優れた特性を有しているので好ましい。しかし、積層セラミック（Ｂ特性）や積層セラミック（Ｆ特性）等を用いた場合、コンデンサ６の静電容量値変化により回路のインピーダンスが変化し、内部抵抗計測器３で計測される蓄電素子４の内部インピーダンスは変化してしまう。従って、このような回路で蓄電素子４の内部インピーダンスを計測する内部抵抗計測器３を、基準抵抗器５を用いた図２に示す計測値校正回路で校正した場合には、内部抵抗計測器３で計測される蓄電素子４の内部抵抗値が実際の内部抵抗値と異なり、誤差が生じてしまう問題が起きる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
電位を有する蓄電素子に交流電流を通電する交流電流発生器と、
交流電流発生器により通電された交流電流によって蓄電素子に発生する交流電圧を計測する交流電圧計と
を備えて構成される内部抵抗計測器により計測される蓄電素子の内部抵抗計測値を校正する、交流電流発生器および交流電圧計に校正用の基準抵抗器が並列に接続されて構成される計測値校正回路において、
内部抵抗計測器により蓄電素子の内部抵抗を計測する際に蓄電素子および交流電圧計間に接続される交流結合素子が基準抵抗器および交流電圧計間に接続され、蓄電素子が有する電位と同等の電位を交流結合素子に与える電位付与手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本構成によれば、基準抵抗器を用いた内部抵抗計測器の校正時、基準抵抗器および交流電圧計間に接続された交流結合素子に、蓄電素子が有する電位と同等の電位が電位付与手段によって与えられる。従って、内部抵抗計測器を用いた蓄電素子の内部抵抗計測時に交流結合素子に印加される電位と同等の電位が、計測値校正回路における交流結合素子に与えられた状態で、基準抵抗器を用いた内部抵抗計測器の校正が行われる。このため、基準抵抗器を用いた内部抵抗計測器の校正時、交流結合素子への印加電位による交流結合素子の特性値変化は、内部抵抗計測器を用いた蓄電素子の実際の内部抵抗計測時の計測条件と同等となる。この結果、従来のように基準抵抗器のみを用いて内部抵抗計測器を校正する場合と比較して、交流結合素子への電位印加に起因する校正誤差を極めて少なくすることが出来る。
【００１３】
また、本発明は、蓄電素子が有する電位と同等の電位を交流電流発生器に与える電位付与手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】
本構成によれば、基準抵抗器を用いた内部抵抗計測器の校正時、交流電流発生器にも蓄電素子が有する電位と同等の電位が電位付与手段によって与えられることで、計測条件は、内部抵抗計測器を用いた蓄電素子の実際の内部抵抗計測時の計測条件にさらに近いものとなる。このため、蓄電素子が有する電位と同等の電位が交流結合素子にのみ与えられる場合と比較して、校正誤差をさらに少なくすることが出来る。
【００１５】
また、本発明は、電位付与手段が、電圧設定信号に応じた直流定電圧を発生する直流定電圧回路によって構成されることを特徴とする。
【００１６】
本構成によれば、蓄電素子が有する電位と同等の電位は、電圧設定信号に応じて直流定電圧回路により直流定電圧として生成される。従って、蓄電素子の種類に応じて電圧設定信号が設定されることで、蓄電素子が有する電位と同等の電位は、各蓄電素子が有する固有の電位に応じて直流定電圧回路により生成される。このため、基準抵抗器を用いた内部抵抗計測器の校正は、複数種類の蓄電素子について、同じ直流定電圧回路を用いた同じ計測値校正回路によって行え、校正作業の作業効率が向上する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、上記のように、基準抵抗器のみを用いて内部抵抗計測器を校正する従来の場合と比較して、交流結合素子への電位印加に起因する校正誤差を極めて少なくすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】交流四端子計法を用いた蓄電素子の内部抵抗計測回路を示す図である。
【図２】蓄電素子の内部抵抗計測器自体の計測値を校正する従来の計測値校正回路を示す図である。
【図３】蓄電素子および交流電圧計間が交流結合された際の、交流四端子計法を用いた蓄電素子の内部抵抗計測回路を示す図である。
【図４】コンデンサの印加電圧による静電容量変化を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態による、蓄電素子の内部抵抗計測器自体の計測値を校正する計測値校正回路を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による、蓄電素子の内部抵抗計測器自体の計測値を校正する計測値校正回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、蓄電素子の内部抵抗計測器自体の計測値を校正する、本発明の第１の実施形態による計測値校正回路について説明する。
【００２０】
図５は、この第１の実施形態による計測値校正回路を示す図である。
【００２１】
内部抵抗計測器３は、交流電流発生器１および交流電圧計２から構成され、図示しない蓄電素子の内部抵抗ｒの計測時には、交流電流発生器１および交流電圧計２に並列に蓄電素子が接続される。蓄電素子は、電池などの電位を有する素子であり、交流電流発生器１により蓄電素子に交流電流ｉが通電され、この通電により蓄電素子に発生した起電力ｖが交流電圧計２で計測される。そして、交流電流発生器１により蓄電素子に通電した交流電流ｉ、および交流電圧計２で計測された電圧ｖの各値から、演算式ｒ＝ｖ÷ｉによって蓄電素子の内部抵抗ｒが求められるものである。
【００２２】
計測値校正回路は、同図に示すように、上記の内部抵抗計測器３を構成する交流電流発生器１および交流電圧計２に並列に基準抵抗器５が接続されて構成されている。基準抵抗器５および交流電圧計２間には一対のコンデンサ６が接続されている。このコンデンサ６は、内部抵抗計測器３により蓄電素子の内部抵抗ｒが上記のようにして計測される際に、蓄電素子および交流電圧計２間に接続されて、交流電圧計２を蓄電素子に交流結合させる交流結合素子として用いられるものである。
【００２３】
また、基準抵抗器５および一方のコンデンサ６間には、直列に直流電圧源７が接続されている。この直流電圧源７は、電池などで構成され、内部抵抗計測器３によって内部抵抗ｒが計測される蓄電素子が有する電位と同等の直流電位ｖ１を発生し、コンデンサ６に与える電位付与手段を構成している。
【００２４】
また、基準抵抗器５および交流電流発生器１間にも、直列に直流電圧源８が接続されている。この直流電圧源８も、電池などで構成され、内部抵抗計測器３によって内部抵抗ｒが計測される蓄電素子が有する電位と同等の直流電位ｖ１を発生し、交流電流発生器１に与える電位付与手段を構成している。
【００２５】
内部抵抗計測器３によって内部抵抗ｒが計測される蓄電素子が、例えば、鉛蓄電池の１セルである場合には、上記の直流電圧源７および８は、蓄電素子が有する電位と同等の直流電位ｖ１として、２．０[Ｖ]を発生する１セルの鉛蓄電池をそれぞれ用いた。また、基準抵抗器５は例えば１[ｍΩ]の抵抗値に設定される。
【００２６】
このような本実施形態による計測値校正回路によれば、基準抵抗器５を用いた内部抵抗計測器３の校正時、基準抵抗器５および交流電圧計２間に接続されたコンデンサ６に、蓄電素子が有する電位と同等の電位ｖ１が直流電圧源７によって与えられる。従って、内部抵抗計測器３を用いた蓄電素子の内部抵抗計測時にコンデンサ６に印加される電位と同等の電位ｖ１が、計測値校正回路におけるコンデンサ６に与えられた状態で、基準抵抗器５を用いた内部抵抗計測器３の校正が行われる。このため、基準抵抗器５を用いた内部抵抗計測器３の校正時、コンデンサ６への印加電位によるコンデンサ６の特性値変化、つまり、静電容量値変化は、内部抵抗計測器３を用いた蓄電素子の実際の内部抵抗計測時の計測条件と同等となる。この結果、従来のように基準抵抗器５のみを用いて内部抵抗計測器３を校正する場合と比較して、コンデンサ６への電位印加に起因する校正誤差を極めて少なくすることが出来る。
【００２７】
また、本実施形態による計測値校正回路によれば、基準抵抗器５を用いた内部抵抗計測器３の校正時、交流電流発生器１にも蓄電素子が有する電位と同等の電位ｖ１が直流電圧源８によって与えられることで、計測条件は、内部抵抗計測器３を用いた蓄電素子の実際の内部抵抗計測時の計測条件にさらに近いものとなる。このため、蓄電素子が有する電位と同等の電位ｖ１がコンデンサ６にのみ与えられる場合と比較して、校正誤差をさらに少なくすることが出来る。
【００２８】
次に、蓄電素子の内部抵抗計測器自体の計測値を校正する、本発明の第２の実施形態による計測値校正回路について説明する。
【００２９】
図６は、この第２の実施形態による計測値校正回路を示す図である。なお、同図において、図５と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００３０】
本実施形態による計測値校正回路は、内部抵抗計測器３によって内部抵抗ｒが計測される蓄電素子が有する電位と同等の電位ｖ１が、直流定電圧回路７ａおよび８ａによって生成される点のみが、上述した第１の実施形態による計測値校正回路と異なる。これ以外の構成は、上述した第１の実施形態による計測値校正回路と同じである。
【００３１】
直流定電圧回路７ａおよび８ａは、電圧設定信号に応じた直流定電圧ｖ１を発生する。この直流定電圧ｖ１は、直流定電圧回路７ａおよび８ａに入力される電圧設定信号に同期して可変される。例えば、蓄電素子が、鉛蓄電池１セルの２．０[Ｖ」でなく、３セル直列の６．０[Ｖ]や、６セル直列の１２．０[Ｖ]などの、電位の異なる鉛蓄電池である場合、直流定電圧回路７ａおよび８ａから出力される直流定電圧は、入力される電圧設定信号に同期してこれら蓄電素子が有する電位と同等の電位ｖ１の各値にそれぞれ可変される。
【００３２】
このような本実施形態による計測値校正回路によれば、蓄電素子が有する電位と同等の電位ｖ１は、電圧設定信号に応じて直流定電圧回路７ａおよび８ａにより直流定電圧として生成される。従って、蓄電素子の種類に応じて電圧設定信号が設定されることで、蓄電素子が有する電位と同等の電位ｖ１は、各蓄電素子が有する固有の電位に応じて直流定電圧回路７ａおよび８ａにより生成される。このため、基準抵抗器５を用いた内部抵抗計測器３の校正は、固有電位の異なる複数種類の蓄電素子について、同じ直流定電圧回路７ａおよび８ａを用いた同じ計測値校正回路によって行え、校正作業の作業効率が向上する。
【００３３】
なお、本実施形態においては、基準抵抗器５と一方のコンデンサ６間および基準抵抗器５と交流電流発生器１間に各々直列に直流電圧源７、８や直流定電圧回路７ａ、８ａを夫々接続した例を示したが、基準抵抗器５に直列に１つの直流電圧源や直流定電圧回路を接続し、これらの両端に交流電流発生器１と交流電圧計２を接続するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
上記の各実施形態では、鉛蓄電池などの電池の内部抵抗を計測する内部抵抗計測器を校正する計測値校正回路について説明した。しかし、電池に限らず、電気二重層コンデンサなどの、電位を有する他の蓄電素子の内部抵抗を計測する内部抵抗計測器に本発明による計測値校正回路を適用してもよい。このような蓄電素子の内部抵抗を計測する内部抵抗計測器に本発明による計測値校正回路を適用しても、上記の各実施形態と同様な作用効果が奏される。
【符号の説明】
【００３５】
１…交流電流発生器
２…交流電圧計
３…内部抵抗計測器
４…蓄電素子
５…基準抵抗器
６…コンデンサ（交流結合素子）
７、８…直流電圧源
７ａ、８ａ…直流定電圧回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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