CN109962299B - 蓄电设备的检查方法及制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种蓄电设备的检查方法及制造方法。在蓄电设备的检查方法中,包括如下步骤:利用已充电的蓄电设备和电源构成电路,利用所述电源使对所述蓄电设备进行充电的方向的电流或从所述蓄电设备进行放电的方向的电流在所述电路流动;及在使所述电流流动的步骤中,根据流动的所述电流的收敛状况来判定蓄电设备的良好与否,在使所述电流流动的步骤中,使所述电源的输出电压从初始值起随着时间的经过而变化。
Description
技术领域
本发明涉及判定蓄电设备的良好与否的检查方法。另外,也将包含该蓄电设备的检查方法作为工序的一环的蓄电设备的制造方法作为对象。
背景技术
以往,提出了各种判定二次电池或其他蓄电设备的良好与否的检查方法。例如,日本特开2010-153275中,进行将作为判定对象的二次电池在加压状态下放置的放置工序,并且在该放置工序的前后测定电池电压。放置工序前后的电池电压之差就是伴随于放置的电压下降量。电压下降量大的电池是指自放电量多。因而,能够根据电压下降量的大小来判定二次电池的良好与否。这样的检查方法有时也作为制造方法中的一个工序来进行。
发明内容
然而,在所述的以往的二次电池的良好与否判定中,存在如下的问题点。即,会在良好与否判定上花费时间。会在良好与否判定上花费时间的理由在于,若不将放置工序的放置时间设定得长,则不会成为可以说有意义的程度的电压下降量。作为其原因,存在电压测定时的接触电阻。电压测定通过在二次电池的两端子间连接测定仪器来进行。此时,不可避免地会在二次电池侧的端子与测定仪器侧的端子之间存在接触电阻,测定结果会受到接触电阻的影响。并且,接触电阻在每次使二次电池侧的端子与测定仪器侧的端子连接时都不同。因而,若电压下降量本身没有大到某种程度,则无法忽视接触电阻的每次测定时的偏差。
而且,电压测定的精度本身也不怎么好。这是因为,电压测定无论如何都会受到测定时的通电路径上的压降的影响。并且,二次电池侧的端子与测定仪器侧的端子的接触部位在每次连接时都多少会不同,因此,压降的程度也会在每次测定时发生偏差。于是,可考虑通过使用电流测定取代电压测定来缩短自放电量的测定时间并提高测定精度。这是因为,电流无论在电路内的何处都是恒定的,与电压测定不同,几乎不受接触部位的影响。但是,即便如此,也并非仅单纯将电压测定置换为电流测定就能够实现良好的判定。这是因为,测定结果会被二次电池的充电电压、测定环境等诸条件的偏差所左右。
本发明提供一种能够与诸条件的偏差无关而迅速地进行蓄电设备的良好与否判定的蓄电设备的检查方法及制造方法。
本发明的第一方案的蓄电设备的检查方法,包括如下步骤:利用已充电的蓄电设备和电源构成电路,利用所述电源使对所述蓄电设备进行充电的方向的电流或从所述蓄电设备进行放电的方向的电流在所述电路流动,在使电流流动的步骤中,使所述电源的输出电压从初始值起随着时间的经过而变化;及在使所述电流流动的步骤中,根据在所述电路流动的所述电流的收敛状况来判定所述蓄电设备的良好与否。
在上述方案的蓄电设备的检查方法中,通过测定在由蓄电设备和电源构成的电路流动的电流来判定蓄电设备的良好与否。即,将由于基于蓄电设备的自放电的电压下降而出现的电路电流的变化作为判定材料。电流测定能够比电压测定高精度地进行,因此能够以更短的时间进行合适的判定。在此,通过使电源的输出电压从初始值起随着时间的经过而变化,来提前电路电流的收敛正时,谋求判定时间的进一步缩短。
在所述第一方案中,可以是,包括如下步骤:将所述初始值设定为所述蓄电设备的充电后检查开始前的电压值,在使所述电流流动的步骤中,使检查开始后的所述输出电压以上升的方式变化,检查开始后的电流的上升越大,则使所述输出电压的上升幅度越大,在判定所述蓄电设备的良好与否的步骤中,根据到电流收敛为止的所需时间来判定蓄电设备的良好与否。通过这样使电路电流反馈于电源的输出电压的上升幅度,能够进一步提前电路电流的收敛正时。
在使电路电流反馈于电源的输出电压的所述第一方案中,可以是,使用作为电路的寄生电阻值与预先确定的小于1的正的系数之积的常数,算出对蓄电设备的电压加上电路的电流值与常数之积而得到的和来作为所述输出电压。这样一来,能够使用已知值简单地算出电源的输出电压的上升幅度,使电源的输出电压上升。
在使电路电流反馈于电源的输出电压的所述第一方案中,可以是,使用将所述输出电压的上升利用所述输出电压恒定而假想电阻的绝对值上升的模型进行置换时的假想电阻值,算出对蓄电设备的电压加上将电路的电流值乘以电路的寄生电阻值与假想电阻值之和所得到的积而得到的和来作为使所述电流流动的步骤中的所述输出电压,所述假想电阻是具有负或零的电阻值的假想的电阻。这样一来,也能够合适地算出电源的输出电压的上升幅度,使电源的输出电压上升。
另外,在所述第一方案中,可以是,包括如下步骤:在构成所述电路之前取得所述蓄电设备的充电后检查开始前的电压值;在使所述电流流动的步骤之前使所述输出电压与所述电压值一致;及通过以抵消在使所述输出电压与所述电压值一致的步骤之后的状态下在所述电路流动的电流的方式调整所述输出电压,来决定使所述电流流动的步骤中的所述电源的初始输出电压。
检查开始后的电路电流的变化的状况会大大受到检查开始时间点下的电源的输出电压的设定精度的影响。若电源的初始的输出电压比蓄电设备的初始电压高,则有时会产生电路电流越过收敛值的过冲。另一方面,若电源的初始的输出电压比蓄电设备的初始电压低,则会一度经过电流的方向成为反向的期间后再朝向收敛值。不管在哪种情况下,都会使电流的收敛时期相当延迟。于是,通过如本方案这样精密地设定电源的初始的输出电压,能够可靠地使电路电流提前收敛。
在所述第一方案中,可以是,在使所述电流流动的步骤中,将检查开始时的电源的电压设为对所述蓄电设备的电压加上良品的蓄电设备的初始的自放电电流与电路的寄生电阻之积而得到的值,在判定所述蓄电设备的良好与否的步骤中,根据检查开始后的电流的增加是否为预先确定的程度以内来判定蓄电设备的良好与否。
通过这样将电源的初始的输出电压设为比蓄电设备的初始电压高的电压,能够以抵消良品时的自放电电流的方式确定电路电流。因而,能够使检查开始后的蓄电设备的自放电大致为零。因此,能够仅根据检查开始后的电路电流是否具有有意义的增加来进行检查。由此,能够以更短的时间进行蓄电设备的检查。
在根据电路电流的收敛时间进行判定的方案的蓄电设备的检查方法中,也可以是,在使电流流动的步骤中,将检查开始时的电源的电压设为对设定或决定的所述电压值加上良品的蓄电设备的初始的自放电电流与电路的寄生电阻之积而得到的值。这是因为,将电源的初始的输出电压设定得比蓄电设备的初始电压高也会使电路电流的收敛时间更短。
在所述第一方案中,可以是,还包括如下步骤:测定蓄电设备的充电后检查开始前的电压值,测定所述电压值的步骤及使电流(IB)流动的步骤在蓄电设备的温度恒定的条件下进行。若蓄电设备的温度在检查期间发生变化,则蓄电设备的电压、电路电流也会受到该变化的影响。因而,有时对电路电流的收敛、增加的判定也会产生影响。在本方案中,通过使蓄电设备的温度恒定来排除这样的影响,能够合适地进行收敛、增加的判定。
在进行电压测定工序的所述第一方案中,可以是,还包括如下步骤:在测定所述电压值的步骤之前、以及测定所述电压值的步骤及使所述电流流动的步骤的期间,与测定所述电压值的步骤及使所述电流流动的步骤并行地,反复取得所述温度,在取得的所述温度的变动为预先确定的容许变动范围内的情况下继续进行测定所述电压值的步骤及使所述电流流动的步骤。这样一来,能够仅在蓄电设备的温度的变动为容许变动范围内的情况下继续进行测定电压值的步骤及使电流流动的步骤。
在所述第一方案中,可以是,包括如下步骤:测定蓄电设备的充电后检查开始前的电压值,蓄电设备具有扁平方形的外观形状,测定所述电压值的步骤及使所述电流流动的步骤,在蓄电设备在其厚度方向上受到加压的条件下进行。这样一来,在加压的状态下,有时会夹入到蓄电设备的电极板间的金属异物的影响得到强调。由此,通过在这样的状况下进行检查,能够更合适地进行蓄电设备的检查。
本发明的第二方案的蓄电设备的制造方法包括:将组装后的未充电的蓄电设备初次充电至预先确定的充电状态而使其成为已充电的蓄电设备的步骤;及通过所述第一方案的任一蓄电设备的检查方法来对已充电的蓄电设备进行检查的步骤。由此,能够缩短作为制造方法的一个过程的检查工序的处理所需时间。
根据本构成,提供了一种能够与诸条件的偏差无关而迅速地进行蓄电设备的良好与否判定的蓄电设备的检查方法及制造方法。
附图说明
本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的意义将会在下面参照附图来进行说明,在这些附图中,相似标号表示相似要素,其中:
图1是示出为了实施实施方式中的二次电池的检查方法而搭建的电路的结构的电路图。
图2是示出作为实施方式中的检查对象的二次电池的例子的外观图。
图3是示出检查的基本原理所涉及的电压及电流的历时变化的坐标图。
图4是示出将输出电压保持恒定时的电路电流的推移的例子的坐标图。
图5是示出使输出电压增加时的电路电流的推移的例子的坐标图。
图6是示出在实施方式中将检查对象的多个二次电池与间隔件一起利用捆扎部件捆扎而使其成为了捆扎体的状况的示意图。
图7是导入了假想电阻的电路图。
图8是示出由初始输出电压的高低引起的电路电流的收敛状况的差异的坐标图。
图9是示出将初始输出电压设定得比初始电池电压高时的电路电流的推移的例子的坐标图。
具体实施方式
以下,参照附图来详细说明将本发明具体化的实施方式。如图1所示,本方式的蓄电设备的检查方法在向作为检查对象的蓄电设备即二次电池1连接计测装置2而搭建了电路3的状态下实施。首先,说明由计测装置2进行的二次电池1的检查方法的基本原理。
【基本原理】
二次电池1在图1中虽然示意性地示出,但实际上具有例如如图2所示的扁平方形的外观。图2的二次电池1通过在外装体10中内置电极层叠体20而成。电极层叠体20通过将正极板与负极板隔着隔板层叠而成。在外装体10的内部除了电极层叠体20之外也收容有电解液。另外,在二次电池1的外表面上设置有正负的端子50、60。此外,二次电池1不限于图2这样的扁平方形,也可以是圆筒形等其他形状。
关于图1进一步进行说明。在图1中,示意性地示出了二次电池1。图1中的二次电池1表示为由电动势要素E、内部电阻Rs及短路电阻Rp构成的模型。内部电阻Rs为与电动势要素E串联地配置的形式。短路电阻Rp是将由有时会侵入到电极层叠体20中的微小金属异物引起的导电路径模型化的电阻,为与电动势要素E并联地配置的形式。
另外,计测装置2具有直流电源4、电流计5、电压计6及探针7、8。电流计5相对于直流电源4串联地配置,电压计6相对于直流电源4并联地配置。直流电源4的输出电压VS可变。直流电源4用于如后述那样向二次电池1施加输出电压VS。电流计5计测在电路3流动的电流。电压计6计测探针7、8之间的电压。在图1中,使计测装置2的探针7、8结合于二次电池1的端子50、60而构成了电路3。
而且,在图1中的电路3中存在寄生电阻Rx。寄生电阻Rx除了计测装置2的各部分的导线电阻之外,还包括探针7、8与端子50、60之间的接触电阻。此外,在图1中,将寄生电阻Rx描绘成宛如仅存在于探针7侧的导线,但这只是为了便于描绘。实际上,寄生电阻Rx存在于电路3的整体。
在由计测装置2实施的检查方法中,检查二次电池1的自放电量的多少。若自放电量多则为不良,若自放电量少则为良好。因而,首先,将二次电池1在与电路3相连之前充电。然后,将充电后的二次电池1与电路3相连,在该状态下利用计测装置2算出二次电池1的自放电量。然后,基于该算出结果来判定二次电池1的良好与否。
具体而言,将充电后的二次电池1与电路3相连。此时,假设与电路3相连的充电后的二次电池1是在充电后通常会进行的高温老化结束而电池电压稳定之后的二次电池。不过,本方式的检查本身在常温下进行。然后,测定充电及高温老化后的二次电池1的电池电压VB。该值是初始电池电压VB1。接着,调节计测装置2的输出电压VS而使其与初始电池电压VB1一致。然后,将二次电池1与电路3相连。此时的输出电压VS与二次电池1的初始电池电压VB1一致。
在该状态下,输出电压VS与初始电池电压VB1一致,并且输出电压VS与二次电池1的电池电压VB反向。因而,两电压抵消,电路3的电路电流IB成为零。然后,直接在将计测装置2的输出电压VS恒定维持为初始电池电压VB1的状态下进行放置。
将之后的电路3的状况示于图3。在图3中,将横轴设为时间,将纵轴设为电压(左侧)及电流(右侧)。关于横轴的时间,图3中的左端即时刻T1是如上述那样开始施加与初始电池电压VB1相等的输出电压VS的定时。在时刻T1之后,通过二次电池1的自放电,电池电压VB从初始电池电压VB1逐渐下降。因而,输出电压VS与电池电压VB的均衡打破,会在电路3流动电路电流IB。电路电流IB从零逐渐上升。电路电流IB由电流计5直接测定。然后,当到达比时刻T1靠后的时刻T2时,电池电压VB的下降和电路电流IB的上升均饱和,以后,电池电压VB和电路电流IB均保持恒定(VB2、IBs)。
此外,从图3明显可知,在不良品的二次电池1中,与良品的二次电池1相比,电路电流IB的上升和电池电压VB的下降都陡峭。因而,不良品的二次电池1时的收敛后的电路电流IBs比良品的二次电池1时的收敛后的电路电流IBs大。另外,不良品的二次电池1的收敛后的电池电压VB2比良品的二次电池1的收敛后的电池电压VB2低。
对时刻T1后的电路3的状况成为图3那样的理由进行说明。首先,如前所述,电池电压VB下降的理由是二次电池1的自放电。通过自放电,会在二次电池1的电动势要素E流动自放电电流ID。若二次电池1的自放电量多则自放电电流ID大,若自放电量少则自放电电流ID小。在前述的短路电阻Rp的值小的二次电池1中,具有自放电电流ID大的倾向。
另一方面,在时刻T1之后因电池电压VB的下降而流动的电路电流IB是对二次电池1进行充电的方向的电流。也就是说,电路电流IB向抑制二次电池1的自放电的方向发挥作用,在二次电池1的内部与自放电电流ID反向。并且,当电路电流IB上升而成为与自放电电流ID相同的大小时,自放电实质上停止。这是时刻T2。由此,在此以后,电池电压VB和电路电流IB都保持恒定(VB2、IBs)。此外,关于电路电流IB是否已收敛,利用已知的方法来判定即可。例如,以适当的频度对电路电流IB的值进行采样,在值的变化变得比预先确定的基准小时判定为已收敛即可。
在此,如前所述,电路电流IB能够作为电流计5的读数值而直接掌握。于是,通过对收敛后的电路电流IBs设定基准值IK,能够进行二次电池1的良好与否判定。在收敛后的电路电流IBs比基准值IK大的情况下,该二次电池1是自放电量多的不良品,在电路电流IBs比基准值IK小的情况下,该二次电池1是自放电量少的良品。
这样的检查方法下的处理所需时间(时刻T1→时刻T2)比在背景技术一栏中叙述的方法下的放置时间短。另外,由于是电流测定,所以判定精度高。此外,基于图3中的收敛后的电池电压VB2的良好与否判定不是特别好的手段。这是因为,电池电压VB未必会作为电压计6的读数值而准确地出现。以上是由计测装置2实施的二次电池1的检查方法的基本原理。另外,在制造二次电池1时,能够进行将组装后的未充电的二次电池1初次充电至预先确定的充电状态而使其成为已充电的二次电池1的初次充电工序和检查已充电的二次电池1的检查工序。在该检查工序中,进行所述的检查方法即可。
【作为本方式的特征点1:使输出电压VS上升】
在到此为止的说明中,使计测装置2的输出电压VS恒定。然而,输出电压VS并非必须恒定。不如说,通过使输出电压VS适当变化,能够进一步缩短判定的处理所需时间。以下,对此进行说明。
利用图4及图5来示出使输出电压VS变化的优点。图4是如前述那样使输出电压VS恒定时的实际的电路电流IB的推移的一例。在图4的例子中,输出电压VS恒定为初始确定的值不变,电路电流IB的收敛(时刻T2)需要约1.5天。此外,图4的例子是如图6那样将很多二次电池1与间隔件160一起利用捆扎部件130进行束缚而使其成为了捆扎体100的状态下的以下条件下的测定例。该捆扎体100中的各二次电池1处于在其厚度方向上受到加压的状态。
■电池容量:4Ah
■正极活性物质:三元系锂化合物
■负极活性物质:石墨
■环境温度:25℃
■束缚载荷:1MPa
即使是图4的1.5天,与基于电压测定的判定的情况相比也足够短,但通过使输出电压VS变化,能够进一步缩短处理所需时间。图5是其例子。在图5的例子中,使输出电压VS上升,仅需0.1天就到达了电路电流IB的收敛。此外,在图5的例子中,前述的测定条件本身也是与图4的情况相同,但由于测定对象的二次电池1的个体差异,输出电压VS的初始值、收敛后的电路电流IB(IBs)与图4的情况不一致。另外,图5的测定例是关于良品的二次电池1的,若是不良品的二次电池1,则收敛后的电路电流IB(IBs)会成为更大的值。
对如图5那样使输出电压VS上升的情况进一步进行说明。首先,图1的电路3中的电路电流IB通过计测装置2的输出电压VS、电池电压VB及寄生电阻Rx而按照以下的(1)式给出。
IB=(VS-VB)/Rx……(1)
在此,若使输出电压VS恒定,则如前所述,由于伴随于二次电池1的自放电的电池电压VB的下降,电路电流IB会增加。当电路电流IB增加而成为与自放电电流ID相等的大小时,二次电池1的放电实质上停止。由此,如前所述,电池电压VB和电路电流IB以后都保持恒定(VB2、IBs)。也就是说,收敛后的电路电流IBs表示二次电池1的电动势要素E的自放电电流ID。
即使在使输出电压VS上升的情况下,(1)式成立本身也是相同的。不过,与输出电压VS恒定的情况相比,电路电流IB的增加与输出电压VS的上升量相应地变快。因而,直到电路电流IB成为与自放电电流ID相同为止的所需时间变短。这是如前述那样电路电流IB提前收敛的理由。不过,若是随便使输出电压VS上升,则上升有可能会过头。这样的话,电路电流IB不会合适地收敛,无法进行判定。因而,需要限制输出电压VS的上升的程度。在本方式中,具体而言,在(1)式中看起来宛如寄生电阻Rx变小的范围内使输出电压VS上升。这是因为,若寄生电阻Rx变小,则电路电流IB相应地变大。
于是,在本方式中,如图7所示,导入假想电阻Rim这一概念。假想电阻Rim是具有负或零的电阻值的假想的电阻。在图7的电路图中,假想电阻Rim与寄生电阻Rx串联地插入。并非实际存在这样的电阻,但将输出电压VS上升的状况利用输出电压VS恒定而假想电阻Rim的电阻值的绝对值上升的模型进行置换来考察。不过,寄生电阻Rx与假想电阻Rim的合计虽然减小,但必须为正。以下,将寄生电阻Rx与假想电阻Rim的合计称作疑似寄生电阻Ry。导入了该疑似寄生电阻Ry的模型中的电路电流如以下的(2)式这样表示。
IB=(VS-VB)/(Rx+Rim)……(2)
在此,假设寄生电阻Rx是5Ω。于是,在假想电阻Rim为0Ω的情况下和假想电阻Rim为-4Ω的情况下,电路电流IB不同。即,相对于0Ω的情况下(相当于测定开始时)的电路电流IB,-4Ω的情况下(相当于测定开始后)的电路电流IB通过(2)式而成为5倍。这是因为,疑似寄生电阻Ry(=Rx+Rim)成为了5分之1。
若将上述的(2)式变形,则得到以下的(3)式。
VS=VB+(Rx+Rim)*IB……(3)
(3)式表示,若对电池电压VB加上疑似寄生电阻Ry与电路电流IB之积,则成为输出电压VS。如前所述,由于疑似寄生电阻Ry中的假想电阻Rim实际上不存在,所以通过将输出电压VS提高至对电池电压VB加上寄生电阻Rx与电路电流IB之积而得到的电压来使(3)式成立。也就是说,将使输出电压VS上升的量除以电路电流IB而得到的值相当于假想电阻Rim的绝对值。
在如前述那样使输出电压VS与初始电池电压VB1一致而开始了测定的情况下,以适宜的频度配合该时间点下的电路电流IB,通过(3)式使输出电压VS上升。使输出电压VS上升的频度,例如是每1秒1次左右。此外,频度无需恒定。这样一来,检查开始后的电路电流IB的上升越大,则输出电压VS的上升幅度也越大。另外,若电路电流IB的增加收敛,则输出电压VS的上升也会收敛。由此,能够实现图5那样的测定。
此外,从上述来看,相对于电路电流IB的增加量的输出电压VS的上升幅度是寄生电阻Rx与电路电流IB之积。即,若用ΔVS来表示输出电压VS的上升幅度,则上升幅度ΔVS按照以下的(4)式给出。
ΔVS=Rx*IB……(4)
但是,不限于此,也可以设为对(4)式的积乘以小于1的正的系数K而得到的值。系数K的具体值在上述的范围内是任意的,预先确定即可。即,也可以按照以下的(5)式来计算上升幅度ΔVS。
ΔVS=K*Rx*IB……(5)
此外,也可以将该系数K与寄生电阻Rx之积预先作为常数M而求出,通过将该常数M乘以电路电流IB来计算输出电压VS的上升幅度ΔVS。在这样的情况下,检查的期间的输出电压VS按照以下的(6)式来算出。
VS=VB+M*IB……(6)
若从使电路电流IB的增加提前收敛这一观点来看,将(4)式的积直接设为输出电压VS的上升幅度是最有效的。但是,这样的话,由于寄生电阻Rx的值的精度或其他理由,也可能出现前述的疑似寄生电阻Ry成为负的事态。这样的话,电路电流IB的变化会发散,无法进行所需的测定。于是,通过如上述那样乘以系数,能够避免发散的风险。
在此,为了实际进行该控制下的测定,需要知道寄生电阻Rx的值。寄生电阻Rx中的前述的探针7、8与端子50、60之间的接触电阻的部分在每次搭建电路3时都会不同。但是,例如能够如以下这样测定包含接触电阻的寄生电阻Rx。即,在图1中,将直流电源4的输出电压VS切断,测定将计测装置2的两端子间经由适当的电阻而连接的状态和断开了该连接的状态这2种状态下的电压计6的读数值。于是,基于该适当的电阻的电阻值和电压计6的2种读数值,能够算出寄生电阻Rx。此外,根据所需的测定精度,有时可以不将接触电阻的每次的差异纳入考虑。在该情况下,也可以使用预先确定的固定值作为寄生电阻Rx。
一边如上述那样使电路电流IB的值反馈于输出电压VS,一边使输出电压VS上升。由此,能够使电路电流IB的增加提前收敛。这样,能够进一步缩短判定的处理所需时间。
【作为本方式的特征点2:初始输出电压VSI的精密设定】
接着,对精密地设定输出电压的初始值(初始输出电压)VSI进行说明。在前述的说明中,将二次电池1与电路3相连后,调节输出电压VS而使其与二次电池1的初始电池电压VB1一致。若该初始输出电压VSI的设定精度低,则有时会在电路电流IB的收敛上花费时间。首先,对这一点进行说明。
图8示出了检查开始后的电路电流IB的上升的3种模式。直到电路电流IB收敛为止的上升模式这样不同是由初始输出电压VSI的设定精度引起的。图8中的A、B、C的各模式分别会在以下这样的情况下出现。
A模式:初始输出电压VSI比初始电池电压VB1稍高。
B模式:初始输出电压VSI与初始电池电压VB1一致。
C模式:初始输出电压VSI比初始电池电压VB1稍低。
图8中的电路电流IB的最终的收敛值为约20μA,但在到达此处以前的期间的过程中,这3种模式分别具有以下这样的特征。
A模式:一度超过收敛值(约2千~3千秒),然后减小而朝向收敛值(过冲)。
B模式:电流值既不会成为负也不会过冲,单纯增加而朝向收敛值。
C模式:刚开始后电流值一度成为负(~2千秒),之后转为正而朝向收敛值。
结果,在图8中,在B模式下电路电流IB最早收敛。即,在B模式下,在开始后约1万秒左右处电路电流IB接近收敛值。相对于此,在A模式、C模式下都是,即使到了开始后约1万4千秒左右,相对于收敛值也还有差。这样,初始输出电压VSI的设定精度会影响电路电流IB的收敛时间。因而,初始输出电压VSI的设定优选以高的精度进行。
对为了实现该目的的初始输出电压VSI的精密设定的步骤进行说明。在本方式中,通过按照以下的步骤来设定初始输出电压VSI。
1.初始电池电压VB1的测定
2.初始输出电压VSI的临时设定
3.电路电流IB的测定
4.初始输出电压VSI的微调
5.初始输出电压VSI的正式决定
以下,依次对该步骤进行说明。首先,“1.”是测定二次电池1的检查前的时间点下的电池电压VB,即初始电池电压VB1。该测定正常使用电压计进行即可。可以将图1中的电压计6从直流电源4切离而用于测定,也可以利用其他电压计进行测定。
接下来的“2.”是调整图1中的直流电源4的输出电压VS。调整以使输出电压VS与在“1.”中测定出的初始电池电压VB1一致的方式进行。这是初始输出电压VSI的设定,但该时间点下的调整是临时设定。这是因为,在“1.”中测定出的初始电池电压VB1的测定精度不怎么高。
接着,进行“3.”的电流测定。即,在“2.”中临时设定了初始输出电压VSI的状态下,将二次电池1连接于图1的电路3。然后,测定此时的电流计5的读数值,即电路电流IB。在此,若在“2.”中临时设定的初始输出电压VSI与二次电池1的真正的初始电池电压VB1一致,则在电路3中应该不会有电流流动。即,测定的电路电流IB的值应该为零。但是,实际上,由于“1.”的测定精度的问题,有时会观测到某种程度的电路电流IB。在临时设定的初始输出电压VSI相对于真正的初始电池电压VB1过高的情况下,作为电路电流IB会得到正的测定值。在过低的情况下,反过来会得到负的测定值。
接着,进行初始输出电压VSI的微调。这是“4.”。该调整通过一边观察电流计5的读数值一边对直流电源4的输出电压VS进行微调来进行。由于电流测定能够比电压测定高精度地进行,所以通过该微调能够提高初始输出电压VSI的精度。当然,调整的目标是使得电流计5的读数值成为零。在“3.”中出现了正的测定值的情况下,向降低输出电压VS的方向进行微调。在出现了负的测定值的情况下,向提高输出电压VS的方向进行微调。在“3.”的时间点下得到了零的测定值的情况下,保持不变即可。
这样微调后的输出电压VS被正式决定为确定的初始输出电压VSI(5.)。之后,开始计测装置2的检查。通过这样进行检查,能够进行在图8中作为B模式示出的电路电流IB提前收敛的模式下的检查。
另一方面,若在“3.”中出现了正的测定值的情况下直接开始检查,则会成为在图8中作为A模式而示出的伴随着过冲的模式下的检查。若从负的测定值的状态直接开始检查,则会成为在图8中作为C模式而示出的伴随着逆流期间的模式下的检查。尤其是,在如前述的“特征点1”那样在检查开始后使输出电压VS上升的情况下,若初始输出电压VSI的精度低,则有时电路电流IB也会产生发散或振动。通过经由“4.”的微调,能够防止这样的事态,能够进行短时间的良好与否检查。
【作为本方式的特征点3:将初始输出电压VSI设定得高】
接着,对将初始输出电压VSI设定为高的电压值进行说明。在到此为止的说明中,输出电压的初始值以使电流计5的读数值成为零的方式,即以与初始电池电压VB1一致的方式来确定。然而,也可以将初始输出电压VSI确定为与初始电池电压VB1不同的值。更详细而言,将初始输出电压VSI确定为比初始电池电压VB1高的值。这也会有助于判定的处理所需时间的缩短。以下,对此进行说明。
于是,首先,对图1所示的二次电池1的短路电阻Rp进行考察。如前所述,短路电阻Rp的模型是电极层叠体20中的微小金属异物,但即使是完全不存在微小金属异物的良品的二次电池1,也会存在微小的某种程度的自放电。二次电池1的实际的自放电是即使在该良品的情况下也存在的自放电与由微小金属异物引起的自放电的合计。也就是说,若将即使在良品的情况下也存在的自放电路径的电阻设为自然短路电阻Rp0,将由微小金属异物引起的导电路径的电阻设为异物短路电阻Rp1,则前述的短路电阻Rp实际上是自然短路电阻Rp0与异物短路电阻Rp1的并联合成。由此,在二次电池1中,即使在良品的情况下也存在根据电池电压VB和自然短路电阻Rp0而确定的量的自放电电流。在不良品的二次电池1的情况下,与异物短路电阻Rp1相应地存在更多的自放电电流。
由此,若在图1的电路中以抵消与自然短路电阻Rp0相应的自放电电流的方式确定直流电源4的输出电压VS,则在良品中不会流动自放电电流,电池电压VB保持恒定不变。该情况下,电路电流IB不变化而保持恒定。另一方面,即使在这样确定了输出电压VS的情况下,若二次电池1为不良品,则也会流动与异物短路电阻Rp1相应的自放电电流,电池电压VB下降。因而,自放电电流增加。因此,与如前述那样使输出电压VS与初始电池电压VB1一致的情况相比,能在短时间内进行良好与否判定。
对为了实现该目的的计测装置2的检查中的初始输出电压VSI的确定方法进行说明。首先,良品时的自放电电流ID0按照以下的(7)式给出。
ID0=VB/Rp0……(7)
为了抵消该自放电电流ID0,在前述的(1)式中给出的电路电流IB与(7)式的自放电电流ID0一致即可。由此,下式成立。
(VS-VB)/Rx=VB/Rp0
若将此变形成关于输出电压VS求解的形式,则能够得到初始输出电压VSI。此时,作为电池电压VB,使用前述的初始电池电压VB1。由此,初始输出电压VSI按照以下的(8)式给出。
VSI=VB1*{1+(Rx/Rp0)}……(8)
在此,自然短路电阻Rp0通过二次电池1的设计而大致决定。由此,自然短路电阻Rp0能够作为基于二次电池1的规格的已知值来处理。寄生电阻Rx的测定方法如前所述。由此,(8)式的右边仅由已知值构成,所以能够决定初始输出电压VSI。这样确定的初始输出电压VSI是比初始电池电压VB1高“VB1*(Rx/Rp0)”的电压。通过这样在高的初始输出电压VSI下开始检查,能够使电路电流IB提前收敛。
此外,在上述的(7)式中将电池电压VB设为初始电池电压VB1时的自放电电流ID0是良品的二次电池1中的初始的自放电电流。若将此设为标准自放电电流IDI,则能够使用此而将(8)式如以下的(9)式这样表示。标准自放电电流IDI由作为设计值的自然短路电阻Rp0、作为测定值的初始电池电压VB1及寄生电阻Rx确定,所以通过(9)式能够算出初始输出电压VSI。
VSI=VB1+(IDI*Rx)……(9)
该情况下,若在检查开始后电路电流IB也不上升而在保持恒定的状态下推移,则根据前述,可以说此时的二次电池1是良品。在检查开始后电路电流IB上升了的情况下,此时的二次电池1是不良品。将该电路电流IB的推移的状况示于图9。由此,不用等待电路电流IB的收敛就能进行良好与否的判定。即,关于电路电流IB的上升幅度设定3~5μA左右的判定值,根据检查开始后的电路电流IB的上升幅度是否成为判定值以上来进行判定即可。作为判定时间点,设定检查开始后20~30分钟左右即可。
此外,在本方式中,优选在二次电池1的温度相对于测定初始电池电压VB1的时间点下的温度恒定的条件下进行电路电流IB的测定。若二次电池1的温度在检查的期间变化,则电池电压VB、电路电流IB也会受到该变化的影响。因而,有时对电路电流IB的收敛、增加的判定也会产生影响,因此要将这样的影响排除。
因而,优选的是,在初始电池电压VB1的测定之前及该测定的期间以及之后的电路电流IB的测定的期间,与这些工序并行地反复取得二次电池1的温度。并且,仅限于在取得的温度的变动为预先确定的容许变动范围内的情况下继续检查。这样一来,能够仅在二次电池1的温度的变动停留于容许变动范围内的情况下继续检查。
如以上详细说明那样,根据本实施方式,取代电压测定而利用电流测定来进行二次电池1有无内部短路的的检查。在此,通过在检查开始后使电源的输出电压VS上升,来使得能够更提前地检查二次电池1。另外,通过使初始的电源的输出电压VSI精密地与初始电池电压VB1一致,来防止电路电流IB的过冲、反向期间的产生。另外,通过有意使初始的电源的输出电压VSI比初始电池电压VB1高而抵消二次电池1为良品时的自放电电流ID0,来使得能够仅根据电路电流IB有无增加来进行检查。这样,在本方式中,实现了能够与诸条件的偏差无关而迅速地进行二次电池1的良好与否判定的二次电池1的检查方法。另外,也实现了一边将这样的检查作为一个工序来进行一边制造二次电池1的二次电池1的制造方法。
此外,本实施方式只不过是单纯的例示,不对本发明进行任何限定。因此,本发明当然能够在不脱离其主旨的范围内进行各种改良、变形。例如,在所述方式的说明中,描述了使输出电压VS从与初始电池电压VB1一致的电压上升的方案。另外,也描述了将输出电压VS的初始值VSI有意设定得比初始电池电压VB1高的方案。由此,作为本发明的一个变形例,也可以是如下的检查方法:将输出电压VS的初始值VSI设定为比电路电流IB收敛后的输出电压VS更高的值,从此处起随着时间的经过而使输出电压VS下降,并取得电路电流IB的收敛时间。也就是说,在电流施加工序中在电路3流动的电路电流IB不限于对二次电池1进行充电的方向,也可以是从二次电池1进行放电的方向。
另外,即使在将输出电压VS的初始值VSI有意设定得比初始电池电压VB1高的情况下,也优选在成为为此的基本的使输出电压VS与初始电池电压VB1一致的阶段,进行输出电压VS的精密设定。另外,本方式的检查方法不限于作为新品而刚制造后的二次电池,例如也可以为了已使用电池组的再制造处理等而将二手的二次电池作为对象来进行。另外,作为判定对象的蓄电设备不限于二次电池,也可以是双电层电容器、锂离子电容器等电容器。
Claims (12)
1.一种蓄电设备的检查方法,其特征在于,包括如下步骤:
利用已充电的蓄电设备和电源构成电路,利用所述电源使对所述蓄电设备进行充电的方向的电流或从所述蓄电设备进行放电的方向的电流在所述电路流动,并且使在所述电路流动的电流的电流值上升而收敛,其中,使所述电源的输出电压从初始值起随着时间的经过而变化;及
在使所述电流流动的步骤中,根据在所述电路流动的所述电流的收敛状况来判定所述蓄电设备的良好与否。
2.一种蓄电设备的检查方法,其特征在于,包括如下步骤:
利用已充电的蓄电设备和电源构成电路,利用所述电源使对所述蓄电设备进行充电的方向的电流或从所述蓄电设备进行放电的方向的电流在所述电路流动;
在使所述电流流动的步骤中,根据在所述电路流动的所述电流的收敛状况来判定所述蓄电设备的良好与否;及
在使所述电流流动的步骤中,使所述电源的输出电压从初始值起随着时间的经过而变化,将所述初始值设定为已充电的所述蓄电设备的检查开始前的电压值,其中,
在使所述电流流动的步骤中,使检查开始后的所述输出电压以上升的方式变化,检查开始后的所述电流的上升越大,则使所述输出电压的上升幅度越大,
在判定所述蓄电设备的良好与否的步骤中,根据到所述电流收敛为止的所需时间来判定所述蓄电设备的良好与否。
3.根据权利要求2所述的蓄电设备的检查方法,其特征在于,
使用作为所述电路的寄生电阻值与预先确定的小于1的正的系数之积的常数,算出对所述蓄电设备的电压加上所述电路的电流值与所述常数之积而得到的和来作为所述输出电压。
4.根据权利要求2所述的蓄电设备的检查方法,其特征在于,
使用将所述输出电压的上升利用所述输出电压恒定而假想电阻的绝对值上升的模型进行置换时的假想电阻值,算出对所述蓄电设备的电压加上将所述电路的电流值乘以所述电路的寄生电阻值与所述假想电阻值之和所得的积而得到的和来作为所述输出电压,所述假想电阻是具有负或零的电阻值的假想的电阻。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的蓄电设备的检查方法,其特征在于,还包括如下步骤:
在构成所述电路之前取得所述蓄电设备的充电后检查开始前的电压值;
在使所述电流流动的步骤之前使所述输出电压与所述电压值一致;及
通过以抵消在使所述输出电压与所述电压值一致的步骤之后的状态下在所述电路流动的所述电流的方式调整所述输出电压,来决定使所述电流流动的步骤中的所述电源的初始输出电压。
6.一种蓄电设备的检查方法,其特征在于,包括如下步骤:
利用已充电的蓄电设备和电源构成电路,利用所述电源使对所述蓄电设备进行充电的方向的电流或从所述蓄电设备进行放电的方向的电流在所述电路流动;
在使所述电流流动的步骤中,根据在所述电路流动的所述电流的收敛状况来判定所述蓄电设备的良好与否;
在构成所述电路之前取得所述蓄电设备的充电后检查开始前的电压值;
在使所述电流流动的步骤之前使所述电源的输出电压与所述电压值一致;及
通过以抵消在使所述输出电压与所述电压值一致的步骤之后的状态下在所述电路流动的所述电流的方式调整所述输出电压,来决定使所述电流流动的步骤中的所述电源的初始输出电压;及
在使所述电流流动的步骤中,使所述电源的输出电压从初始值起随着时间的经过而变化。
7.根据权利要求2~4、6中任一项所述的蓄电设备的检查方法,其特征在于,
在使所述电流流动的步骤中,将检查开始时的所述电源的电压设为对设定或决定的所述电压值加上良品的蓄电设备的初始的自放电电流与所述电路的寄生电阻之积而得到的值。
8.一种蓄电设备的检查方法,其特征在于,包括如下步骤:
利用已充电的蓄电设备和电源构成电路,利用所述电源使对所述蓄电设备进行充电的方向的电流或从所述蓄电设备进行放电的方向的电流在所述电路流动;及
在使所述电流流动的步骤中,根据在所述电路流动的所述电流的收敛状况来判定所述蓄电设备的良好与否,
在使所述电流流动的步骤中,使所述电源的输出电压从初始值起随着时间的经过而变化,并且将检查开始时的所述电源的电压设为对所述蓄电设备的电压加上良品的蓄电设备的初始的自放电电流与所述电路的寄生电阻之积而得到的值,
在判定所述蓄电设备的良好与否的步骤中,根据检查开始后的所述电流的增加是否为预先确定的程度以内来判定所述蓄电设备的良好与否。
9.根据权利要求1~4、6、8中任一项所述的蓄电设备的检查方法,其特征在于,还包括如下步骤:
测定所述蓄电设备的充电后检查开始前的电压值,
其中,
测定所述电压值的步骤及使所述电流流动的步骤在所述蓄电设备的温度恒定的条件下进行。
10.根据权利要求9所述的蓄电设备的检查方法,其特征在于,还包括如下步骤:
在测定所述电压值的步骤之前、以及测定所述电压值的步骤及使所述电流流动的步骤的期间,与测定所述电压值的步骤及使所述电流流动的步骤并行地,反复取得所述温度,在取得的所述温度的变动为预先确定的容许变动范围内的情况下继续进行测定所述电压值的步骤及使所述电流流动的步骤。
11.根据权利要求1~4、6、8中任一项所述的蓄电设备的检查方法,其特征在于,还包括如下步骤:
测定所述蓄电设备的充电后检查开始前的电压值,
其中,
所述蓄电设备具有扁平方形的外观形状,测定所述电压值的步骤及使所述电流流动的步骤,在所述蓄电设备在所述蓄电设备的厚度方向上受到加压的条件下进行。
12.一种蓄电设备的制造方法,其特征在于,包括:
将组装后的未充电的蓄电设备初次充电至预先确定的充电状态而使其成为已充电的蓄电设备的步骤;及
通过权利要求1~11中任一项所述的蓄电设备的检查方法来对所述已充电的蓄电设备进行检查的步骤。
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