JP2000088934A - 二次電池の試験方法及び試験装置 - Google Patents

二次電池の試験方法及び試験装置

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】二次電池の充放電試験開始前に、設定した試験
プログラムに適合した二次電池であるか否かを判定し、
過大な充放電流による爆発や火災の危険性を未然に防止
する、二次電池の試験方法及び試験装置。 【解決手段】充放電試験開始前に、短時間充放電制御部
7を起動し、被試験二次電池1に対し、試験プログラム
による定格電流で短時間充放電を行い、その時の電圧、
電流を測定部5に於いて測定し、その測定データを基
に、等価内部インピーダンス測定部8に於いて被試験二
次電池1の等価内部インピーダンスを測定し、それが所
定範囲内か否かを判定し、所定範囲内の場合は、試験プ
ログラムに適合した被試験二次電池1と判定して、次の
放電試験を開始し、所定範囲内でない場合は、試験プロ
グラムに適合しない被試験二次電池1と判定して、充放
電試験を中止又は試験プログラムを変更して充放電試験
を開始する、二次電池の試験方法及び試験装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の試験方
法及び試験装置に関する。二次電池は、既に各種の構成
が実用化されており、その特性を把握し、且つ所望の特
性を有するか否かを試験する必要がある。又二次電池は
電解液等を有することから、爆発や火災の可能性を有す
るものであるから、安全性を確保して試験することが要
望されている。
【0002】
【従来の技術】図3は従来例の試験装置の要部説明図で
あり、21は被試験二次電池、22は充放電切替部、2
3は電子負荷部、24は直流電源部、25は測定部、2
6は試験制御部を示す。この試験制御部26は、試験条
件の入力機能や試験結果を表示する表示部等を含むもの
である。
【0003】試験開始前に、試験制御部26に、充放電
の電流値,電圧値,時間,回数等の試験プログラムを設
定する。そして、二次電池の試験開始を入力すると、そ
の試験プログラムに従って被試験二次電池21の充放電
が開始される。即ち、充放電切替部22を充電側に切替
えると、直流電源部24から被試験二次電池21に充電
される。又充放電切替部22を放電側に切替えると、電
子負荷部23に放電される。この充放電過程に於ける被
試験二次電池21の電圧,電流,温度等を測定部25に
よって測定し、測定データを試験制御部26に転送す
る。この試験制御部6は、収集した測定データを解析
し、被試験二次電池21の充放電の繰り返し可能回数等
の特性を求めて、表示或いは印字出力することができ
る。
【0004】この試験装置に於ける充放電切替部22と
電子負荷部23とは、既に各種の構成が実用化されてい
るが、例えば、図4に示す構成を先に提案している。同
図に於いて、トランジスタQ1,Q2とダイオードD
1,D2とにより充放電切替部22を構成し、トランジ
スタQ3と演算増幅器OPAと抵抗R1,R2と基準電
圧設定部RVとにより電子負荷部23を構成し、この電
子負荷部23を放電時のみでなく、充電時に於ける設定
電流の制御にも利用する場合を示す。
【0005】例えば、試験制御部26から基準電圧設定
部VRによる基準電圧を設定すると、トランジスタQ3
に流れる電流を規定することができる。そして、トラン
ジスタQ1をオン,トランジスタQ2をオフとすると、
直流電源部24から、トランジスタQ1→トランジスタ
Q3→抵抗R1→ダイオードD2の一点鎖線矢印で示す
経路で、被試験二次電池21に充電電流が流れる。
【0006】又トランジスタQ1をオフ、トランジスタ
Q2をオンとすると、被試験二次電池21から、ダイオ
ードD1→トランジスタQ3→抵抗R1→トランジスタ
Q2の点線矢印の経路で放電電流が流れる。従って、電
子負荷部23を構成するトランジスタQ3を介して、設
定された充電電流及び放電電流が流れることになる。そ
して、試験制御部26によって充電時間や放電時間及び
充放電回数が、試験プログラムに従って制御されて、二
次電池の試験が行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】二次電池は、鉛二次電
池,ニッケル・カドミウム二次電池、リチウム・イオン
二次電池,ニッケル水素二次電池等の各種の構成が実用
化されており、又電流容量や出力電圧も各種のものが実
用化されている。このような二次電池は、電解液の急激
な膨張による爆発や火災の危険性を含むものである。従
って、二次電池の試験開始前に、二次電池の構成,特性
を把握して試験プログラムを試験装置に設定する必要が
ある。しかし、外形形状が類似した二次電池であって
も、特性が大きく異なる場合もあり、誤って、充放電電
流を過大に設定すると、前述のような爆発や火災が発生
すことになる。本発明は、このような危険性を未然に防
止することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の二次電池の試験
方法は、(1)二次電池の充放電による試験方法であっ
て、設定した試験プログラムに従った電流による短時間
充放電を行って、二次電池の等価内部インピーダンスを
測定し、この等価内部インピーダンスが所定範囲内の時
に、試験プログラムに対応する二次電池であると判定し
て、この二次電池に対する試験プログラムに従った充放
電試験を開始し、等価内部インピーダンスが所定範囲内
でない時は、試験プログラムに対応する二次電池ではな
いと判定して試験の中止又は試験プログラムの変更を行
う過程を含むものである。このような過程を試験開始前
に設けることによって、誤った試験プログラムの実行に
よる二次電池の爆発等の危険を回避することができる。
【0009】又(2)等価内部インピーダンス測定時の
試験プログラムに従った電流による短時間充放電に於け
る充電回数と放電回数とを同一とすることができる。即
ち、二次電池の特性試験として充放電試験を行う時に、
等価内部インピーダンス測定の為の短時間充放電が、試
験プログラムによる充放電試験に於ける二次電池の容量
判定に影響を与えないようにすることができる。
【0010】又本発明の二次電池の試験装置は、(3)
二次電池の充放電による試験装置であって、二次電池に
対する充放電を切替える充放電切替部2と、二次電池の
充電時の電源となる直流電源部4と、少なくとも二次電
池の放電時の負荷となる電子負荷部3と、この電子負荷
部3に流れる電流を設定し、且つ充放電切替部2を制御
して、二次電池の試験を行う試験制御部6と、二次電池
の充電電圧,電流,温度等を測定して試験制御部に入力
する測定部5とを含み、試験制御部6は、試験開始前
に、充放電切替部2を制御して二次電池の短時間充放電
を行わせる短時間充放電制御部7と、この短時間充放電
制御部7による二次電池の短時間充放電時に於ける測定
部5からの測定データにより、二次電池の等価内部イン
ピーダンスを測定して設定試験プログラムに適応してい
るか否かを判定する等価内部インピーダンス測定部8と
を有するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態の要部
説明図であり、1は被試験二次電池、2は充放電切替
部、3は電子負荷部 、4は直流電源部、5は測定部、
6は試験制御部、7は短時間充放電制御部、8は等価内
部インピーダンス測定部である。
【0012】充電切替部2と電子負荷部3とは、例え
ば、図4に示す構成を適用できるものであり、又試験制
御部6は、プロセッサ,キーボード,ディスプレイ等を
含み、従来例と同様に、充放電の電流値,電圧値,時
間,繰り返し回数等を設定し、この設定した試験プログ
ラムに従って被試験二次電池1の充放電試験を行うよう
に、充放電切替部3及び電子負荷部3を制御し、測定部
5による被試験二次電池1の電圧,電流,温度等の測定
データを収集して解析するものである。なお、電子負荷
部3は、図4に於いては充電時の電流設定にも使用する
ものであるが、放電時のみ使用するように充放電切替部
3を構成することも可能である。
【0013】本発明に於いては、被試験二次電池1の前
述の充放電試験を開始する前に、短時間充放電制御部7
を起動し、等価内部インピーダンス測定部8により被試
験二次電池1に、設定した試験プログラムに対応する二
次電池の定格電流を流して等価内部インピーダンスを測
定し、この等価内部インピーダンスが所定範囲内か否か
を判定するものである。
【0014】そして、所定範囲内の場合、試験装置にセ
ットした被試験二次電池1は、試験プログラムに対応し
た種類の二次電池と判定し、次の充放電試験に移行でき
るようにするもので、自動的に移行するか或いは試験取
扱者の入力指示により移行することができる。又所定範
囲内でない場合は、試験装置にセットした被試験二次電
池1は、試験プログラムに対応しない種類の二次電池と
判定し、警告表示を行うことにより、試験プログラムの
変更或いは被試験二次電池1の交換を行うものである。
【0015】前述の等価内部インピーダンス測定時の短
時間充放電は、例えば、数ms〜数s程度に設定するも
のである。又繰り返し回数は、等価内部インピーダンス
の測定値の平均値を求めることを考慮して数回〜数10
回程度とする。なお、通常の二次電池の充放電試験は、
充電及び放電の時間を数10分程度以上に設定するもの
であるから、等価内部インピーダンス測定時の短時間充
放電は、充放電試験時に比較して数千分の1以下の短時
間であり、且つ回数も少ないから、短時間で等価内部イ
ンピーダンスの測定が可能となる。
【0016】この等価内部インピーダンスの測定は、例
えば、定格電流Iを流した時の二次電池の電圧変化分Δ
Vを求め、等価内部インピーダンスrを、r=ΔV/I
によって求める。この場合、定格電流Iより大きい電流
を流せば、電圧変化分ΔVが大きくなるから、等価内部
インピーダンスrは大きくなる。従って、被試験二次電
池1と同一の構成の二次電池の定格電流Iを流した時の
等価内部インピーダンスrは、予め測定しておくことが
できるから、充放電試験前の短時間充放電により求めた
等価内部インピーダンスrが所定範囲内であれば、試験
制御部6に設定した試験プログラムに対応した二次電池
或いはそれに近似した特性の二次電池であると判定する
ことができる。この場合、短時間充放電制御部7及び等
価内部インピーダンス測定部8は、試験制御部6を構成
するプロセッサの処理機能によって実現することもでき
る。
【0017】図2は本発明の実施の形態のフローチャー
トであり、被試験二次電池1を試験装置にセットし
(a)、試験装置に二次電池の試験データをセットする
(b)。即ち、充放電試験時の電流,電圧,時間,繰り
返し回数等の試験プログラムを設定する。そして、充放
電試験前に、試験制御部6の短時間充放電制御部7を起
動し、被試験二次電池1の定格電流Iによる短時間充放
電を行って、測定部5により、例えば、放電開始前の電
圧と、放電開始から所定短時間後の電圧との差分を電圧
変化分ΔVとして求め、等価内部インピーダンス測定部
8に測定データを転送し、r=ΔV/Iにより、等価内
部インピーダンスrを求める(c)。この等価内部イン
ピーダンスrを複数回求めて平均値を算出し、判定用の
等価内部インピーダンスrとすることができる。
【0018】そして、この等価内部インピーダンスrが
所定範囲内か否かを判定し(d)、所定範囲内の場合
は、設定した試験プログラムに対応する二次電池である
と判定して、自動的に或いは試験取扱者の操作により充
放電試験を開始し(e)、測定部5による被試験二次電
池1の電圧,電流,温度等の測定データを収集,解析す
る(f)。
【0019】又等価内部インピーダンスrが所定範囲内
でない場合は、試験を開始するか否かを判定する
(g)。即ち、設定した試験プログラムに対応する二次
電池ではないから、警告表示を行って充放電試験を中止
するか(i)、又は電流,電圧等の試験データを変更し
(h)、ステップ(c)に移行して、再度被試験二次電
池の短時間充放電により、等価内部インピーダンスを測
定するか、又は強制的に試験を開始する(e)。
【0020】従って、試験装置に設定した試験プログラ
ムに対応しない二次電池を、被試験二次電池として試験
装置にセットした時に、この二次電池に過大な電流を流
すことを防止できるから、爆発や火災の発生を未然に防
止できることになる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、二次電
池の充放電試験開始前に、短時間充放電により、被試験
二次電池1の等価内部インピーダンスを測定し、試験装
置に設定した試験プログラムに対応した二次電池の等価
内部インピーダンスに相当する所定範囲内であれば、充
放電試験を開始し、所定範囲内でなれば、異なる種類の
二次電池を被試験二次電池としてセットした場合である
から、その試験プログラムによる充放電試験を行わない
ようにしたものであり、従って、セットした被試験二次
電池に対応しない試験プログラムによる過大な電流を流
して、爆発や火災が生じる危険性を未然に防止すること
ができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の要部説明図である。
【図2】本発明の実施の形態のフローチャートである。
【図3】従来例の試験装置の要部説明図である。
【図4】被試験二次電池の充放電の説明図である。
【符号の説明】
1 被試験二次電池 2 充放電切替部 3 電子負荷部 4 直流電源部 5 測定部 6 試験制御部 7 短時間充放電制御部 8 等価内部インピーダンス測定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G016 CA00 CB12 CB21 CB31 CC01 CC02 CC04 CC06 CC25 CC27 CC28 CD02 CD03 CD04 CD09 CD14 CE00 5H030 AA06 AA10 AS20 BB01 BB21 FF22 FF42 FF43 FF44

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二次電池の充放電による試験方法に於い
    て、 設定した試験プログラムに従った電流による短時間充放
    電を行って、二次電池の等価内部インピーダンスを測定
    し、該等価内部インピーダンスが所定範囲内の時に、前
    記試験プログラムに対応する二次電池であると判定して
    該二次電池に対する前記試験プログラムに従った充放電
    試験を開始し、前記等価内部インピーダンスが所定範囲
    内でない時は、前記試験プログラムに対応する二次電池
    ではないと判定して試験の中止又は試験プログラムの変
    更を行う過程を含むことを特徴とする二次電池の試験方
    法。
  2. 【請求項2】 前記等価内部インピーダンス測定時の前
    記試験プログラムに従った電流による短時間充放電に於
    ける充電回数と放電回数とを同一とすることを特徴とす
    る請求項1記載の二次電池の試験方法。
  3. 【請求項3】 二次電池の充放電による試験装置に於い
    て、 二次電池に対する充放電を切替える充放電切替部と、 前記二次電池の充電時の電源とする直流電源部と、 少なくとも前記二次電池の放電時の負荷となる電子負荷
    部と、 該電子負荷部に流れる電流を設定し、且つ前記充放電切
    替部を制御して前記二次電池の試験を行う試験制御部
    と、 前記二次電池の充電電圧,電流,温度等を測定して前記
    試験制御部に入力する測定部とを有し、 前記試験制御部は、試験開始前に前記充放電切替部を制
    御して二次電池の短時間充放電を行わせる短時間充放電
    制御部と、該短時間充放電制御部による二次電池の短時
    間充放電時に於ける前記測定部からの測定データにより
    前記二次電池の等価内部インピーダンスを測定して設定
    試験プログラムに適応しているか否かを判定する等価内
    部インピーダンス測定部とを有することを特徴とする二
    次電池の試験装置。
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