CN110850306B - 蓄电设备的检查方法和制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供蓄电设备的检查方法和制造方法。蓄电设备的检查方法包括:将外部电源与已充电完成的蓄电设备以电压方向相反的方式连接而构成闭路,通过外部电源向闭路施加与蓄电设备的电压反向的电压,并且计测电路电流,以及基于电路电流的值和闭路的电阻值,计算外部电源应输出的电压。外部电源的输出电压根据所述计算结果而变更。进行计算的时间间隔在计算的前期阶段较短,在后期阶段较长。
Description
技术领域
本发明涉及判定蓄电设备好坏的检查方法。更详细而言,涉及能够基于蓄电设备的放电电流量而不是电压降低量来迅速进行好坏判定的蓄电设备的检查方法。本发明也涉及包括该蓄电设备的检查方法作为工序中的一环的蓄电设备的制造方法。
背景技术
关于判定二次电池等蓄电设备好坏的检查方法已有各种提案。例如日本特开2010-153275中,进行将作为判定对象的二次电池以加压状态放置的放置工序,并且在该放置工序前后测定电池电压。放置工序前后的电池电压之差就是与二次电池的放置相伴的电压降低量。电压降低量大的电池的自放电量多。因此,能够根据电压降低量的大小来判定二次电池好坏。这样的检查方法也作为制造方法中的一个工序而进行。
发明内容
但是,所述二次电池的好坏判定存在以下问题。好坏判定会花费时间。好坏判定花费时间的原因是如果不使放置工序的放置时间较长,则无法得到可以称得上有意义(显著)的电压降低量。作为其原因可举出电压测定的精度本身不太好。电压测定无论如何都会受到测定时的通电路径中的电压下降的影响。并且,二次电池侧的端子与测定仪器侧的端子的接触部位每次连接都略有不同,因此每次测定时电压降低的程度也会发生参差变动。所以,通过使用电流测定来代替电压测定,能够缩短自放电的测定时间,提高测定精度。这是由于电流在电路内的任一处都是恒定的,不同于电压测定,几乎不会受到接触部位的影响。但即便如此,也并不能够仅通过简单地将电压测定替换为电流测定来进行良好的判定。
本发明提供能够迅速且高精度地进行蓄电设备的好坏判定的蓄电设备的检查方法和制造方法。
本发明的第1方案涉及根据在将电源与作为检查对象的蓄电设备连接而构成的闭路中流动的电流来判定蓄电设备的好坏的检查方法。该检查方法具备:电路构成工序,将外部电源与已充电完成的蓄电设备以电压方向相反的方式连接而构成闭路;电流计测工序,通过外部电源向闭路施加与蓄电设备的电压反向的电压,并且计测在闭路中流动的电流值;以及反馈运算工序,基于在电流计测工序中计测的电流值和闭路的电阻值,计算在电流计测工序中外部电源应输出的电压。在电流计测工序中,根据在反馈运算工序中计算出的所述应输出的电压,改变外部电源的输出电压,在反馈运算工序中,将计算应输出的电压的时间间隔在电流计测工序的前期阶段缩短并在后期阶段延长。
上述方案中的蓄电设备的检查方法,通过测定包含蓄电设备的闭路的电流而非计测蓄电设备的电压,来判定蓄电设备的好坏。由于电流测定的精度高于电压测定,因此通过电流测定进行的判定精度也高。特别是在本方案中,一边施加外部电源的输出电压一边测定闭路的电流,因此电流的收敛状况会反映蓄电设备的自放电的多少。所以,能够根据电流的收敛状况来高精度地判定自放电量多(不良)或少(良好)。本方案中,通过反馈运算,基于电流值和闭路的电阻值来变更外部电源的输出电压,由此加快闭路的电流的收敛。从而能够快速地进行判定。另外,反馈的频率在电流计测工序的前期阶段较高,在后期阶段较低。由此能够通过反馈最大限度地得到收敛促进的效果,并且抑制电流发散的风险。
蓄电设备的检查方法中,可以将电流计测工序中的前期阶段向后期阶段的转换时期设为早于在下述情况下所预想的电流值的收敛时间的时期,所述情况是对于合格的蓄电设备,以前期阶段的时间间隔在反馈运算工序中计算应输出的电压的情况。由此,能够在电流发散的风险增加之前,降低反馈的频率。
蓄电设备的检查方法中,可以还具备输出电压设定工序,在电流计测工序开始前,设定外部电源的初期输出电压,以使其与蓄电设备的初期电压一致。由此,能够避免外部电源的初期输出电压过低导致闭路的电流的收敛花费较长时间的状况发生。另外,也能够避免外部电源的初期输出电压过高导致闭路的电流发散的状况发生。
本发明的第2方案涉及一种蓄电设备的制造方法,包括:初始充电工序,将组装而成的未充电的蓄电设备初始充电至预先确定的充电状态,得到已充电完成的蓄电设备;以及检查工序,检查已充电完成的蓄电设备。在检查工序中,进行上述第1方案的蓄电设备的检查方法。
根据本技术构成,提供能够迅速且高精度地进行蓄电设备的好坏判定的蓄电设备的检查方法和制造方法。
附图说明
下面,参照附图对本发明的实施方式的特征、优点、技术和工业重要性进行说明,附图中相同的数字表示相同的元件。
图1是表示为了进行实施方式中的二次电池的检查方法而建立的电路的结构的电路图。
图2是表示实施方式中作为检查对象的二次电池的例子的外观图。
图3是表示电池电压与短路电流之间的关系的图表。
图4是表示充电后的电池电压和短路电流的变动的图表。
图5是表示实施方式的检查中的电压和电流的经时变化的图表。
图6是表示使输出电压恒定的情况下的电路电流的推移的例子的图表。
图7是表示使输出电压增加的情况下的电路电流的推移的例子的图表。
图8是表示进行本实施方式中的反馈间隔的控制的情况下的电流的经时变化的图表。
图9是表示用于进行本实施方式中的反馈控制和判定控制的流程图。
图10是表示电池温度发生变动的的情况下对电路电流带来的变动的例子的图表。
图11是表示束缚力与电池的厚度之间的关系的图表。
图12是表示将作为检查对象的多个二次电池间隔开并且由束缚构件进行束缚而成为束缚体的状况的示意图。
具体实施方式
以下,参照附图对于将本发明具体化的实施方式进行详细说明。本实施方式的蓄电设备的检查方法,如图1所示,在将作为检查对象的蓄电设备即二次电池1与计测装置2连接而构成电路3的状态下实施。首先,对利用计测装置2检查二次电池1的方法的基本原理进行说明。
[基本原理]
二次电池1在图1中示意性地示出,但实际上具有例如图2所示的扁平方型的外观。图2的二次电池1,在外装体10中内置有电极层叠体20。电极层叠体20是将正极板和负极板隔着隔板层叠而成的。在外装体10的内部除了电极层叠体20以外还收纳有电解液。另外,在二次电池1的外表面上设有正负端子50、60。再者,二次电池1不限于图2的扁平方型,也可以是圆筒型等其它形状。
图1中示意性地示出二次电池1。图1中的二次电池1表示为由电动元件E、内部电阻Rs和短路电阻Rp构成的模型。内部电阻Rs与电动元件E串联配置。短路电阻Rp是由有时会侵入电极层叠体20中的微小金属异物形成的导电路径的模型,与电动元件E并联配置。
另外,计测装置2具有直流电源4、电流表5、电压表6、探针7、8。相对于直流电源4,电流表5串联配置,电压表6并联配置。直流电源4的输出电压VS是可变的。直流电源4如后所述用于向二次电池1施加输出电压VS。电流表5用于计测在电路3中流动的电流。电压表6用于计测探针7、8之间的电压。图1中,将计测装置2的探针7、8与二次电池1的端子50、60结合而构成作为闭路的电路3。直流电源4可以内置自发电功能而输出直流电压,也可以从外部接收电力的供给并将其适当转换为直流电压进行输出。
计测装置2还设有电压控制部11和判定部12。电压控制部11用于控制直流电源4的输出电压。判定部12基于电流表5的计测值来判定二次电池1的好坏。关于电压控制部11和判定部12的详细功能会在后面说明。另外,关于图1中的虚拟电阻Rim也会在后面说明。暂时忽略虚拟电阻Rim进行说明。
利用计测装置2进行的检查方法中,检查二次电池1的自放电量的多少。自放电量越多越不好,自放电量越少越好。因此,首先将组装的未充电的二次电池1在与电路3连接之前初始充电至预先确定的充电状态。将充电后的二次电池1与电路3连接,在该状态下通过计测装置2计算二次电池1的自放电量。基于该计算结果来判定二次电池1的好坏。在检查前将二次电池1充电,是由于二次电池1的自放电量会受到二次电池1的电池电压VB的影响。即、如图3所示,电池电压VB越高,自放电量(短路电流)越大。因此,为了根据自放电量的电流值来高精度地进行二次电池1的好坏判定,在自放电量大的状态、即电池电压VB高的状态下进行检查是有利的。
具体而言,将充电后的二次电池1与电路3连接。此时,与电路3连接的充电后的二次电池1,是完成了在充电后通常进行的高温老化而使电池电压稳定化之后的电池。其原因是由于充电后的二次电池1的电池电压VB不稳定。即、如图4所示,在充电后的一段时间观察到电池电压VB(和短路电流)发生变动,直到稳定为止需要花费1小时左右。像这样,如果在电池电压VB变动的状况下开始检查,则有可能由于电池电压VB的变动而发生错误判定。图4中出现的短路电流的变动是由于二次电池1自身的内部原因引起的,与后述的图8中出现的作为通过本方案的检查得到的测定结果的电路电流IB的上升是不同的现象。因此,通过高温老化使电池电压VB尽快稳定后再进行检查。
再者,图3、图4都是二次电池1的电池种类为锂离子二次电池的情况下的测定例。本方案的检查本身是在常温下进行的。将二次电池1与电路3连接时,首先调节计测装置2的输出电压VS,使电流表5的读取值成为零。此时的输出电压VS与二次电池1的电池电压VB的初始值即初始电池电压VB1一致。
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成为反向。因此,两个电压彼此抵消,电路3的电路电流IB成为零。在将计测装置2的输出电压VS以初始电池电压VB1维持恒定的状态下进行放置。
将之后的电路3的状况示于图5。图5中,将横轴设为时间,将纵轴设为电压(左侧)和电流(右侧)。关于横轴的时间,图5中的左端的时刻T1是通过上述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起逐渐降低。因此,输出电压VS与电池电压VB的均衡被打破,在电路3中流动电路电流IB。电路电流IB从零起逐渐上升。电路电流IB由电流表5直接测定。当到达时刻T1之后的时刻T2时,电池电压VB的降低和电路电流IB的上升都饱和,之后,电池电压VB和电路电流IB都恒定(VB2,IBs)。
再者,由图5可知,在不合格的二次电池1中,与合格的二次电池1相比,电路电流IB的上升和电池电压VB的降低都剧烈。因此,不合格的二次电池1的收敛后的电路电流IBs大于合格的二次电池1的收敛后的电路电流IBs。另外,不合格的二次电池1的收敛后的电池电压VB2小于合格的二次电池1的收敛后的电池电压VB2。
对时刻T1后的电路3的状况如图5所示的原因进行说明。首先,电池电压VB降低的原因如上所述是由于二次电池1的自放电。通过自放电,在二次电池1的电动元件E中流动自放电电流ID。自放电电流ID随着二次电池1的自放电量增多而增大,随着自放电量减少而减小。上述的短路电阻Rp的值小的二次电池1中,有自放电电流ID大的倾向。例如,当金属异物混入二次电池1的内部时,该电池当然不合格。这样的电池中自放电电流ID大,因此能够如上所述进行判别。
另一方面,在时刻T1之后,由于电池电压VB的降低而流动的电路电流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在抑制二次电池1的自放电的方向上发挥作用,在二次电池1的内部与自放电电流ID反方向。如果电流电流IB上升而成为与自放电电流ID相同的大小,则实质上自放电停止。这是时刻T2。由此,之后电池电压VB和电路电流IB都恒定(VB2,IBs)。再者,关于电路电流IB是否收敛,可以采用已知的方法判定。例如,将电路电流IB的值以适当的频率采样,在值的变化小于预先确定的基准时可以判定为发生了收敛。
如上所述,电路电流IB可以作为电流表5的读取值直接掌握。因此,通过对于收敛后的电路电流IBs设定基准值IK,能够判定二次电池1的好坏。在收敛后的电路电流IBs大于基准值IK的情况下,该二次电池1是自放电量多的不合格产品,在电路电流IBs小于基准值IK的情况下,该二次电池1是自放电量少的合格产品。
这样的判定方法中的所需处理时间(时刻T1→时刻T2),比背景技术一栏中说明的方法的放置时间短。另外,图5中使输出电压VS恒定为初始电池电压VB1,在时刻T1后使输出电压VS从初始电池电压VB1起逐渐上升,由此能够进一步缩短所需处理时间。再者,图5中根据收敛后的电池电压VB2进行好坏判定并不是好的手段。这是由于电池电压VB不一定作为电压表6的读取值准确地显示。以上是利用计测装置2进行的二次电池1的检查方法的基本原理。
[反馈]
此前的说明中,使计测装置2的输出电压VS恒定。但是,输出电压VS并不是必须恒定。当然,通过电压控制部11的控制使输出电压VS适当变化,由此能够进一步缩短判定的所需处理时间。以下对此进行说明。
图6和图7中示出使输出电压VS变化而带来的优点。图6是如上所述使输出电压VS恒定的情况下的实际的电路电流IB的推移的一例。图6的例子中,输出电压VS恒定为初始确定的值,电路电流IB的收敛(时刻T2)需要大约1.5天。图6的例子是以下条件下的测定例。
·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℃
图6的1.5天与通过电压测定进行判定的情况相比已经足够短了,但通过使输出电压VS变化能够进一步缩短所需处理时间。图7便是该例。图7的例子中,使输出电压VS上升,仅需0.1天就实现了电路电流IB的收敛。再者,图7的例子中,上述测定条件本身与图6的情况相同,但由于作为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)不一致。另外,图7的测定例是针对合格的二次电池1,如果是不合格的二次电池1则收敛后的电路电流IB(IBs)会成为更大的值。
对如图7所示使输出电压VS上升的情况进行进一步说明。首先,图1的电路3中的电路电流IB是根据计测装置2的输出电压VS、电池电压VB和寄生电阻Rx由下述式(1)得到的。
IB=(VS-VB)/Rx (1)
如果使输出电压VS恒定,则如上所述,由于与二次电池1的自放电相伴的电池电压VB的降低,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的放电实质停止。由此,如上所述,电池电压VB和电力电流IB在此后恒定(VB2,IBs)。也就是说,收敛后的电路电流IBs表示二次电池1的电动元件E的自放电电流ID。
在使输出电压VS上升的情况下,式(1)成立本身是相同的。但与输出电压VS恒定的情况相比,电路电流IB的增加会与输出电压VS的上升程度相对应地加快。因此,直到电路电流IB成为与自放电电流ID相同为止所需的时间短。这是如上所述电路电流IB提早收敛的原因。但如果盲目地使输出电压VS上升,有可能会使上升过度地进行。这样无法使电路电流IB适当收敛,从而无法进行判定。因此,需要规定输出电压VS的上升的程度。本方案中,具体而言,在式(1)中看似寄生电阻Rx减小的范围内使输出电压VS上升。这是由于寄生电阻Rx越小,相应地电路电流IB越大。
因此本方案中,如图1所示,导入了虚拟电阻Rim这一概念。虚拟电阻Rim是电阻值为负数或零的虚拟的电阻。图1的电路图中,虚拟电阻Rim与寄生电阻Rx串联地被插入。实际上并不存在这样的电阻,是以虚拟电阻Rim的电阻值的绝对值上升的模型将输出电压VS上升的状况替换为输出电压VS恒定来考虑的。寄生电阻Rx与虚拟电阻Rim的合计虽然减少但必须是正数。以下,将寄生电阻Rx与虚拟电阻Rim的合计称为伪寄生电阻Ry。导入了该伪寄生电阻Ry的模型中的电路电流由下述式(2)表示。
IB=(VS-VB)/(Rx+Rim) (2)
其中,寄生电阻Rx为5Ω。在虚拟电阻Rim为0Ω的情况和-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根据式(2)成为5倍。这是由于虚拟电阻Rim为-4Ω的情况下的伪寄生电阻Ry(=Rx+Rim)是虚拟电阻Rim为0Ω的情况下的伪寄生电阻Ry的五分之一。
将上述式(2)变形,可得到下述式(3)。
VS=VB+(Rx+Rim)*IB (3)
式(3)表示将伪寄生电阻Ry与电路电流IB的乘积加上电池电压VB得到输出电压VS。伪寄生电阻Ry之中,虚拟电阻Rim如上所述实际上不存在,因此通过使输出电压VS上升至电池电压VB加上寄生电阻Rx与电路电流IB的乘积得到的电压,式(3)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,相当于虚拟电阻Rim的绝对值。寄生电阻Rx的值可以通过对各个计测装置2进行预先测定而作为已知的值存储于电压控制部11。
如上所述,在使输出电压VS与初始电池电压VB1一致而开始进行测定的情况下,以适当的频率配合该时刻的电路电流IB,根据式(3)使输出电压VS上升。通过这样,检查开始后的电路电流IB的上升越大,输出电压VS的上升幅度也越大。另外,如果电路电流IB的增加收敛,则输出电压VS的上升也收敛。由此,能够实现图7的测定。以下,将像这样基于寄生电阻Rx和电路电流IB的值使输出电压VS上升称为反馈。反馈包含于电压控制部11的控制功能中。
再者,与电路电流IB的增加量相对应的输出电压VS的上升幅度,根据上述是寄生电阻Rx与电路电流IB的乘积。即、如果由ΔVS来表示输出电压VS的上升幅度,则上升幅度ΔVS由以下的式(4)得到。
ΔVS=Rx*IB (4)
但不限于此,也可以设为相对于式(4)的乘积乘以小于1的正的系数K而得到的值。系数K的具体值在上述范围内任意,预先确定即可。即、上升幅度ΔVS可以由以下的式(5)计算。
ΔVS=K*Rx*IB (5)
再者,可以将该系数K与寄生电阻Rx的乘积预先作为常数M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。这样的情况下,检查过程中的输出电压VS由以下的式(6)计算。
VS=VB+M*IB (6)
以下,对进行反馈的频率进行说明。首先,一般而言,反馈的频率越高,能够使电路电流IB尽早地收敛。这是由于能够维持伪寄生电阻Ry非常接近零的状态。但是,反馈的频率高所带来的并不全是好处。以下举出由于反馈的频率高所带来的坏处。
·输出电压VS的控制负担大。如果电压控制部11的能力或直流电源4的追随性不足,则有时控制会跟不上。该情况下,不会出现作为目标的输出电压VS。
·反馈控制容易受到电池电压VB的临时变化的影响。例如当由于环境温度等外部原因而使电池电压VB临时变动时,电路电流IB也会受到影响而变化。如果该电路电流的IB的临时变化反映在反馈的运算结果中,则会流动超过二次电池1的自放电电流ID的电路电流IB,使电路3的状态变得不稳定。
本方案中的反馈的频率,基于上述缺点的存在,以能够稳定缩短电路电流IB的收敛时间的方式确定。具体而言,在电流计测期间的前期阶段以高频率进行反馈,在后期阶段降低反馈的频率。
将通过该控制得到的电路电流IB的变化的状况的例子示于图8。图8的图表中,实线曲线是如上所述控制反馈间隔的实施例。另一方面,虚线曲线是反馈间隔固定为较长间隔(低频率)的比较例。图8的实施例(实线)中,将从电路电流IB的计测开始到经过20分钟时为止设为前期期间(前期阶段),将该期间中的反馈间隔设为10秒。将经过20分钟之后设为后期期间(后期阶段),将该期间中的反馈间隔设为60秒。另一方面,在比较例(虚线)中,从计测开始之后始终将反馈间隔设为60秒。再者,
图8的图表中,是二次电池1的电池种类为锂离子二次电池,初始电池电压VB1为4V,短路电阻Rp为200kΩ的情况的例子。
图8的实施例(实线)中,计测开始后早期电路电流IB上升,在经过时间为30分钟左右的时间点(箭头A)实现收敛。像这样在较早的时间点使电路电流IB收敛是在前期期间如上所述以高频率进行反馈而得到的效果。在计测开始后不久的前期期间,在该时间点的电路电流IB与收敛后的电路电流IBs之间存在差距。因此,通过执行反馈来促进电路电流IB的收敛的效果大。另外,在电路电流IB与收敛后的电路电流IBs之间存在差距,引起作为上述的反馈的缺点的电路电流IB的不稳定化的可能性小。这如果用虚拟电阻Rim这一概念来说的话,难以发生虚拟电阻Rim的绝对值成为寄生电阻Rx以上的状况。
另一方面,当进入后期期间时,电路电流IB非常接近收敛后的电路电流IBs。虚拟电阻Rim变得过剩的风险增大。因此,通过降低反馈的频率,以使得不发生电路电流IB的不稳定化。另外,电路电流IB的剩余可上升幅度小,由执行反馈带来的效果变小。像这样,在本方案中,最大限度地获取反馈的效果,并且防止其缺点的发生。
与此相对,图8的比较例(虚线)中,在前期期间反馈频率也低。因此,反馈的效果不充分,收敛时间花费了40分钟左右(箭头B)。另外,相反在后期期间反馈频率也高的情况下,如上所述电路电流IB不稳定化的风险会增大。
再者,图8的实施例(实线)中,将反馈间隔设为两个级别(使用两种反馈间隔),将其切换时期在比上述的30分钟(合格的二次电池1高频率进行反馈的情况下所预想的收敛时间)更短的时间(经过20分钟时)固定,但关于这些点可以进行各种变形。关于反馈间隔可以分为三个级别或其以上。特别是对于反馈间隔短的前期期间而不是反馈间隔长的后期期间,优选分为两个级别的反馈间隔。该情况下,前期期间所使用的多个级别的反馈间隔都是比后期期间所使用的反馈间隔短的间隔。另外,在前期期间之中,以更短的反馈间隔在先、更长的反馈间隔在其后的顺序使用。
关于从前期期间向后期期间的转移时期,除了固定以外,也考虑根据电路电流IB的实际的上升状况而确定。图8中的实线(实施例)和虚线(比较例)都与RC电路中的简单步骤响应的线形大致相同。因此,采用监测电流值的微分值或二阶微分值等方法,能够判定是否接近收敛时期。因此,基于电路电流IB的上升状况,设定用于判定收敛时期是否接近的任一指标即可。通过该指标,在判定为接近收敛时期时从前期期间向后期期间转移即可。
接着,将用于一边进行图8的实线(实施例)所示的反馈控制一边根据电路电流IB进行好坏判定的流程图的例子示于图9。图9的流程在设定直流电源4的输出电压VS的初始值(S1)时开始进行。在此设定的示出电压VS的初始值基本上如上所述,被设定为与二次电池1的电池电压VB的初始值即初始电池电压VB1一致。但这并不是必须的。即使输出电压VS的初始值与初始电池电压VB1不一致,本发明的实施方式也成立。这是由于通过执行电路电流IB的测定而使电路电流IB收敛以及通过反馈使其提早本身,即使在输出电压VS的初始值是与初始电池电压VB1不一致的电压的情况下也会发生。
通过设定为与初始电池电压VB1一致,能够避免输出电压VS的初始值相对于初始电池电压VB1过低或过高。这是由于输出电压VS的初始值过低或过高都不优选。如果输出电压VS的初始值过低,则无论怎样去进行反馈控制,电路电流IB的收敛都需要较长时间。另外,如果输出电压VS的初始值过高,则有可能从最初开始电路电流IB无法稳定无法实现收敛。
设定了输出电压VS的初始值之后,开始电路电流IB的测定(S2)。即、对电路3施加直流电源4的输出电压VS。此时是图8的横轴的左端(零分钟)。进入电流测定后,设定反馈的间隔。在该时刻,设定较短的间隔(上述的例子中为10秒)(S3)。然后,判定应执行反馈的定时是否到来(S4)。应执行反馈的定时是从上一次反馈执行后经过时间达到所设定的反馈间隔的时刻。关于第一次反馈,是从S2的测定开始后经过时间达到反馈间隔的时刻。
在S4中判定为是的情况下,执行上述反馈(S5)。即、基于该时间点的电路电流IB和电路3的寄生电阻Rx,如上述式(4)或式(5)那样计算输出电压VS的上升幅度ΔVS。基于计算结果,使直流电源4的输出电压VS上升。在S4的判定为否的情况下,跳过S5。即、在该时间点不进行反馈。
然后,检查从S2的测定开始后的经过时间(S6)。这是为了判别当前时间点仍然处于图8中的“前期阶段”还是已经进入“后期阶段”。在仍然处于“前期阶段”的情况下,返回S3。即、在设定短的反馈间隔的状态下,以该间隔反复执行反馈。因此,电路电流IB如图8中的实线曲线所示迅速上升。
通过继续进行测定而进入图8中的“后期阶段”,在S6后不返回S3,而是向S7推进。在S7中,判定电路电流IB是否收敛。该判定如上所述根据已知的任一指标而进行。在尚未收敛的情况下(S7:否),设定长的反馈间隔(在上述的例子中为60秒)(S8)。在此基础上返回S4。因此之后以长的反馈间隔的设定反复执行反馈,等待电路电流IB收敛。
如果电路电流IB收敛(S7:是),则向S9的判定推进。即、基于收敛后的电路电流IBs,由判定部12来判定二次电池1合格或不合格。该判定例如可以通过如上所述对收敛后的电路电流IBs设定基准值IK而进行。如上所述,执行本方案的判定。再者,图9中反馈间隔为短和长两个级别,但在分为三个级别或其以上的反馈间隔的情况下也能够流程化。
上述的本方案的电流测定,优选使环境温度恒定而进行。通过图10对此进行说明。图10示出一边在电路3中测定电路电流IB,一边使二次电池1的温度变动的情况下的状况。图10的图表中绘制了电路电流IB(实线)和二次电池1的温度(虚线)。在箭头C和箭头D的时间点,二次电池1的温度逐步变化。这是通过来自外部的操作而有意引起温度的变动。
图10中,在箭头C和箭头D的时间点,观察到电路电流IB急剧的变化。由此可知,如果电池温度发生变动,则其影响会反映于电路电流IB。也就是说,在图8的测定中不优选电池温度发生变动。这是由于有可能会对反馈控制、收敛的判定、好坏的判定带来影响。因此,图8的电流测定优选使二次电池1的温度恒定而进行。为此,考虑例如将图1所示的结构整体置于恒温室内进行测定。再者,图10中在箭头C和箭头D的时间点以外的时间点,电路电流IB缓慢地变动。这表示上述的通过二次电池1的自放电而使电池电压VB变动。
另外,本方案的电流测定优选在将二次电池1束缚的状态下进行。在没有对二次电池1施加束缚载荷的情况下,电极层叠体20内的正负电极板之间的距离不均匀。因此,有时即使微小金属异物存在于电池内也不会体现出其影响。在电极板之间的距离长的部位会存在微小金属异物。该情况下,如果在没有束缚二次电池1的状态下进行电流测定,则好坏判定的结果为合格的可能性高。
但是,在实际使用该二次电池1时,会意识到是在早期就会放电的不合格产品。特别是如图2所示的扁平方型的二次电池1在大多情况下,会在厚度方向上受到压缩载荷而被束缚了的状态下供于实际使用。因此,在检查时不会成为自放电路径的微小金属异物有可能在实际使用时成为自放电路径。通过在束缚的状态下对二次电池1进行电流测定,能够避免这样的情况发生。
图11是表示将二次电池1束缚的情况下的束缚力与电池的厚度之间的关系的图表。图11的纵轴是厚度减少量相对于束缚力的增加量之比。也就是说,图11的图表中纵轴的值越大,意味着仅通过稍微增加束缚力就能使电池的厚度明显减少。而在纵轴的值小的情况下,意味着即使继续增加束缚力,电池的厚度也几乎不会发生变化。图11中,在束缚力较小时厚度的减小的比例较大,但在束缚力为4kN以上(区间F)时该比例极小,也就是说电池的厚度大致恒定。通过施加该水平的束缚力,电池内的微小金属异物一定会形成自放电路径。
另外,二次电池1的实际使用时的束缚载荷在大多情况下,都是相当于图11中的区间F内的加重。因此,优选在对二次电池1施加相当于区间F内的束缚载荷的状态下进行电流测定。由此,能够避免将实际使用时不合格的电池判定为合格产品。关于束缚二次电池1,例如可以通过图12所示的束缚构件130,将二次电池1与间隔件160一起束缚而成为束缚体100的状态。
如以上详细说明的那样,根据本实施方式,能够测定电路电流IB并根据其收敛状况进行二次电池1的好坏检查。其中,通过基于电路电流IB的测定值进行对输出电压VS的反馈控制,使电路电流IB尽早收敛。关于此时的反馈的频率,在电流测定的前期阶段增高,在后期阶段降低,从而最大限度地得到促进收敛的效果,并且回避电压过剩的风险。由此,可实现能够迅速且高精度地进行二次电池1的好坏判定的二次电池1的检查方法。
另外,将新组装的未充电的二次电池1初次充电至预先确定的充电状态从而得到已充电完成的二次电池1,对该已充电完成的二次电池1进行上述检查方法,由此可实现具有本方案的二次电池的检查方法的特征的二次电池的制造方法。二次电池1的组装是指在外装体10(参照图2)中收纳电极层叠体20,进而将电解液注入外装体10并进行密封。
再者,本实施方式只是简单的例示,并不限定本发明。因此,本发明可以在不脱离主旨的范围内进行各种改良和变形。例如,在图9的流程中的S9的说明中,举出了通过对收敛后的电路电流IBs设定的基准值IK来进行判定的例子。但是不限于此,也考虑过对图8中的经过时间设定上限值(例如40分钟左右)。该情况下,在经过时间达到上限值而电路电流IB仍未收敛的情况下,无需等待收敛,可以将该二次电池1判定为不合格。另外,也考虑过通过将该上限值设定为较短(例如25分钟左右),不通过上述基准值IK进行判定,仅根据在上限值以内是否收敛来判定好坏。
图9的流程中,在等待1次反馈间隔之后进行第1次的反馈。但是不限于此,也可以在测定刚开始后就进行第1次的反馈。另外,本方案的检查方法不限于作为新品刚制造出的二次电池,例如为了对已使用的电池组进行再制造处理等,也可以将旧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、锂离子电容器等的电容器。
Claims (4)
1.一种蓄电设备的检查方法,根据在将电源与作为检查对象的蓄电设备连接而构成的闭路中流动的电流来判定所述蓄电设备的好坏,
所述检查方法的特征在于,包括以下工序:
电路构成工序,将外部电源与已充电完成的蓄电设备以电压方向相反的方式连接而构成所述闭路;
电流计测工序,通过所述外部电源向所述闭路施加与所述蓄电设备的电压反向的电压,并且计测在所述闭路中流动的电流值;以及
反馈运算工序,基于在所述电流计测工序中计测的电流值和所述闭路的电阻值,计算在所述电流计测工序中所述外部电源应输出的电压,
在所述电流计测工序中,根据在所述反馈运算工序中计算出的所述电压,改变所述外部电源的输出电压,所述电流计测工序分为前期阶段和后期阶段,
在所述反馈运算工序中,将计算所述应输出的电压的时间间隔在所述电流计测工序的所述前期阶段缩短并在所述后期阶段延长。
2.根据权利要求1所述的蓄电设备的检查方法,其特征在于,
将所述电流计测工序中的所述前期阶段向所述后期阶段的转换时期设为早于在下述情况下所预想的所述电流值的收敛时间的时期,所述情况是对于合格的蓄电设备,以所述前期阶段的时间间隔在所述反馈运算工序中计算所述应输出的电压的情况。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电设备的检查方法,其特征在于,
还包括输出电压设定工序,在所述电流计测工序开始前,设定所述外部电源的初期输出电压,以使其与所述蓄电设备的初期电压一致。
4.一种蓄电设备的制造方法,其特征在于,包括以下工序:
初始充电工序,将组装而成的未充电的蓄电设备初始充电至预先确定的充电状态,得到已充电完成的蓄电设备;以及
检查工序,采用权利要求1~3中的任一项所述的蓄电设备的检查方法检查所述已充电完成的蓄电设备。
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