JP2010071945A - Ａｅ測定装置およびａｅ測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部ノイズの影響がない高品質なＡＥ測定を行うことができるＡＥ測定装置およびＡＥ測定方法を提供する。
【解決手段】被測定物３０から発生したＡＥを測定するＡＥ測定装置１００であって、被測定物３０から発生したＡＥ信号を検出する測定用ＡＥセンサ１０と、被測定物３０の外部で発生した外部ＡＥ信号を検出する外部ノイズ用ＡＥセンサ２０と、外部ノイズ用ＡＥセンサ２０が検出した外部ＡＥ信号に基づいて外部ノイズがあるか否かを判定する判定部４４と、測定用ＡＥセンサ１０においてＡＥ信号が検出されたときに、判定部４４において外部ノイズがないとされた場合に当該ＡＥ信号を有効とする測定処理部４２とを備えた、ＡＥ測定装置１００である。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定物から発生したＡＥを測定するＡＥ測定装置及びＡＥ測定方法に関する。また、かかるＡＥ測定装置およびＡＥ測定方法を用いた電池良否判定装置に関する。

近年、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池は車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。

この種の電池の一つとして渦巻き状構造を有する捲回電極体を備えた電池構造が知られている。電極体を渦巻き状とすることにより正負極の反応面積を大きくすることができ、これによってエネルギー密度を増大して高出力が可能となる。この種の捲回電極体は、シート状の正極とシート状の負極とをシート状のセパレータを介して重ねて捲回することにより製造されている。

この種の正負極およびセパレータを備えた電極体において電池内に異物が混入すると、電極体のセパレータ中に空隙などの微小な欠陥が生じる場合がある。かかる微小な欠陥は、正負極間に電圧を加えたときにその部分に電界が集中するため、該欠陥に微弱な放電（部分放電）が発生する場合がある。このような微弱な放電は、正負極間を完全に橋絡する放電ではないが、多量に発生すると電極体が劣化する要因になり得るため望ましいものではない。
特開平８−３２０３５６号公報 特開平１０−１７０５９７号公報 特開２００２−８２１４３号公報

ところで、かかる微小欠陥による絶縁不良を排除するために、電池電極間の絶縁性を評価する部分放電試験の適用が考えられる。例えば電極体を構築した後、該電極体に対して部分放電試験を実施し、電極体中の部分放電に伴う部分放電電荷量を測定する。そして、所定レベル以上の部分放電電荷量が測定された電極体（即ち所定レベル以上の部分放電が検知された電極体）を排除する。しかし、電池の部分放電試験においては、部分放電によって失われた消失電荷が電池内で自己補償されるため、部分放電の検出が難しい場合があり得る。

そこで、電池の部分放電現象を、ＡＥ（アコースティックエミッション）を適用することにより検出する方法が考えられる。ＡＥに関する従来技術としては例えば特許文献１、２が挙げられる。また、部分放電測定に関する従来技術としては例えば特許文献３が挙げられる。

しかしながら、ＡＥ測定においては、外部ノイズの影響を受けることなくＡＥ信号を検出することが重要となるが、微小な部分放電ＡＥの検出を外部ノイズに埋設させることなく行うことは大変難しいという問題がある。かかる問題を解決するには、特許文献１記載のように周波数フィルタを用いてノイズを除去すればよいとも思われるが、電池の部分放電により生じたＡＥの周波数帯は、電池製造ライン（例えば超音波溶接工程など）で発生するノイズ周波数帯と重複する場合が多いため、周波数フィルタを用いてもノイズの分離が難しいのが実情である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、外部ノイズの影響が少ない高品質なＡＥ測定を行うことができるＡＥ測定方法を提供することである。また、そのような測定方法を実現可能なＡＥ測定装置の提供を他の目的とする。

本発明によって提供されるＡＥ測定装置は、被測定物から発生したＡＥを測定するＡＥ測定装置である。上記被測定物から発生したＡＥ信号を検出する測定用ＡＥセンサと、上記被測定物の外部で発生した外部ＡＥ信号を検出する外部ノイズ用ＡＥセンサと、上記外部ノイズ用ＡＥセンサが検出した外部ＡＥ信号に基づいて外部ノイズがあるか否かを判定する判定部と、上記測定用ＡＥセンサにおいてＡＥ信号が検出されたときに、上記判定部において外部ノイズがないとされた場合に当該ＡＥ信号を有効とする測定処理部とを備えている。すなわち、上記測定処理部は、上記判定部において外部ノイズがあるとされた時刻に上記測定用ＡＥセンサで検出されたＡＥ信号を無効とする。

ここで、「ＡＥ」とは、アコースティックエミッション（acoustic emission）を意味している。また「ＡＥ信号」は、ＡＥセンサで検出され、増幅アンプなどを介してＡＥアナライザー等に入力される信号（典型的には検出ＡＥ波形）をいう。「ＡＥ信号の特性」は、上記ＡＥ信号を信号処理して得られたＡＥパラメータ（例えばＡＥエネルギーなど）をいう。

かかる構成のＡＥ測定装置によれば、測定用ＡＥセンサと外部ノイズ用ＡＥセンサの２系統でＡＥを同時に検出し、外部ノイズ用ＡＥセンサが外部ＡＥ信号を検出した場合、同時刻における測定用ＡＥセンサが検出したＡＥ信号を外部ノイズとみなして無効化しているので、被測定物から発生したＡＥ信号だけを識別（有効化）して測定結果に反映させることができる。これにより、外部ノイズの影響がない高品質なＡＥ測定を実施することができる。

本発明に係るＡＥ測定装置は、上述のように、外部ノイズの影響がない高品質なＡＥ測定を実施することができるため、例えば、ＡＥ技術を用いた種々の検査装置（典型的には被測定物から発生したＡＥ信号を計測し、この計測したＡＥ信号を解析・評価することにより、被測定物を検査する装置）に好ましく適用することができる。この場合、外部ノイズに起因するＡＥ信号を排除して、被測定物から発生したＡＥ信号のみに基づいて、被測定物を正しく検査・評価することが可能となる。

ここで開示されるＡＥ測定装置のある好適な一態様において、ＡＥ信号の特性の閾値が設定された特性閾値設定部を有する。そして、上記特性の閾値と、上記測定処理部により有効とされたＡＥ信号の特性とを比較して、上記被測定物が（例えば所定のレベルに達した）良品であるか否かを判定する良否判定部を備える。かかる構成のＡＥ測定装置によれば、測定処理部により有効とされたＡＥ信号（すなわち外部ノイズを排除した被測定物由来のＡＥ信号）のみに基づいて、被測定物の良否判定を精度良く行うことができ、外部ノイズによる誤判定を回避することができる。

上記ＡＥ信号の特性の閾値は、例えばＡＥ信号のエネルギーの閾値である。この場合、上記良否判定部は、上記エネルギーの閾値を上記有効とされたＡＥ信号のエネルギーが超えた場合、上記被測定物を不良と判定すればよい。また、上記ＡＥ信号の特性の閾値は、例えばＡＥ信号の最大振幅の閾値である。この場合、上記良否判定部は、上記最大振幅の閾値を上記有効とされたＡＥ信号の最大振幅が超えた場合、上記被測定物を不良と判定すればよい。

ここで開示されるＡＥ測定装置のある好適な一態様において、上記被測定物は、弾性体を介して台座の上に配置されている。そして、上記外部ノイズ用ＡＥセンサは、上記被測定物が配置された台座に取り付けられている。被測定物と外部ノイズ用ＡＥセンサとの間に弾性体を介在させることにより、被測定物から発生したＡＥ信号が台座を介して外部ノイズ用ＡＥセンサへ伝わることを防止することができる。これにより、外部ノイズ用ＡＥセンサの誤作動（被測定物から発生したＡＥ信号を外部ノイズと間違って検出すること）を回避することができる。

また、本発明は、被測定物から発生したＡＥを測定するＡＥ測定方法を提供する。この方法は、上記被測定物から発生したＡＥ信号を測定用ＡＥセンサで検出し、上記被測定物の外部で発生した外部ＡＥ信号を外部ノイズ用ＡＥセンサで検出し、上記外部ノイズ用ＡＥセンサが検出した外部ＡＥ信号に基づいて外部ノイズがあるか否かを判定し、上記測定用ＡＥセンサにおいてＡＥ信号が検出されたときに、外部ノイズがないとされた場合に当該ＡＥ信号を有効とし、外部ノイズがあるとされた場合に当該ＡＥ信号を無効とする。これにより、外部ノイズに起因するＡＥ信号を除外して、被測定物から発生したＡＥ信号だけを取り出すことができ、その結果、外部ノイズの影響を受けることがない高品質なＡＥ測定方法を提供することができる。

ここで開示されるＡＥ測定方法のある好適な一態様において、ＡＥ信号のエネルギーの閾値を設定し、当該エネルギーの閾値を上記有効とされたＡＥ信号のエネルギーが超えた場合、上記被測定物を不良と判定する。ここで開示されるＡＥ測定方法のある好適な一態様において、ＡＥ信号の最大振幅の閾値を設定し、当該最大振幅の閾値を上記有効とされたＡＥ信号の最大振幅が超えた場合、上記被測定物を不良と判定する。それらの方法を用いれば、有効とされたＡＥ信号（すなわち外部ノイズを除去したＡＥ信号）のみに基づいて、被測定物の良否判定を精度良く（外部ノイズの影響による誤判定を回避しつつ）行うことができる。

また、本発明は、上記ＡＥ測定方法を用いた電池良否判定装置を提供する。かかる判定装置は、電池が良品であるか否かを判定する装置であり、上記電池の電極間に電圧を加える電圧印加手段と、上記電池から発生したＡＥ信号を検出する測定用ＡＥセンサと、上記電池の外部で発生した外部ＡＥ信号を検出する外部ノイズ用ＡＥセンサとを備える。そして、上記電圧印加手段からの電圧を電極間に加えつつ、上記測定用ＡＥセンサでＡＥ信号を測定する測定部と、前記外部ノイズ用ＡＥセンサが検出した外部ＡＥ信号に基づいて外部ノイズがあるか否かを判定する判定部と、上記測定用ＡＥセンサにおいてＡＥ信号が検出されたときに、上記判定部において外部ノイズがないとされた場合に当該測定用ＡＥセンサで検出されたＡＥ信号を有効とし、上記判定部において外部ノイズがあるとされた場合に当該測定用ＡＥセンサで検出されたＡＥ信号を無効とする測定処理部と、上記測定処理部により有効とされたＡＥ信号に基づいて、上記電池が良品であるか否かを判定する電池良否判定部とを備える。

かかる構成の電池良否判定装置によれば、外部ノイズに起因するＡＥ信号を排除して、測定処理部により有効とされたＡＥ信号（すなわち電池から発生したＡＥ信号のみ）に基づいて電池の良否（例えば電極間絶縁性の良否）を判定しているので、かかる電池の良否を正しく評価することが可能となる。

ここで開示される判定装置のある好適な一態様において、ＡＥ信号の特性の閾値が設定された特性閾値設定部を有する。そして、上記電池良否判定部は、上記特性の閾値と、上記有効とされたＡＥ信号の特性とを比較して、上記電池が良品であるか否かを判定する。上記ＡＥ信号の特性の閾値は、例えばＡＥ信号のエネルギーの閾値である。この場合、上記電池良否判定部は、上記エネルギーの閾値を上記有効とされたＡＥ信号のエネルギーが超えた場合、上記電池を不良と判定すればよい。また、上記ＡＥ信号の特性の閾値は、例えばＡＥ信号の最大振幅の閾値である。この場合、上記電池良否判定部は、上記最大振幅の閾値を上記有効とされたＡＥ信号の最大振幅が超えた場合、上記電池を不良と判定すればよい。

ここで開示される判定装置のある好適な一態様において、ＡＥ信号の特性と部分放電量との相関関係を設定した相関関係設定部を有する。また、上記電圧印加手段による電圧印加により発生した上記電極間の部分放電量を測定する部分放電測定器と、上記部分放電測定器で測定した上記電極間の部分放電電荷量と、上記有効とされたＡＥ信号の特性と、上記相関関係とに基づいて、上記測定用ＡＥセンサの異常を検出するセンサ異常検出部を備える。

かかる構成の判定装置によれば、電圧を印加して、部分放電測定器を用いて部分放電量の測定を行うとともに、同時に発生したＡＥ信号を測定用ＡＥセンサで測定することができる。これにより、電池の部分放電試験をＡＥ特性と電気的特性の両方から評価することができる。加えて、測定用ＡＥセンサに接触不良などの不具合が発生した場合、ＡＥ信号の特性と部分放電量との相関関係に基づいて、測定用ＡＥセンサの異常を検出することができ、センサ不良による誤判定のリスクを回避することができる。なお、上記ＡＥ信号の特性は、例えばＡＥ信号のエネルギーまたは最大振幅である。

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

ＡＥ測定装置１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るＡＥ測定装置１００の基本的な構成を模式的に示す模式図である。

図１に示すように、ＡＥ測定装置１００は、被測定物３０から発生したＡＥ（アコースティックエミッション）を測定するための装置である。ＡＥ測定装置１００は、ＡＥ技術を利用して評価することができる種々の製品、構造物、設備などに対して適用することができる。被測定物３０としては特に限定されない。

ＡＥ測定装置１００は、被測定物３０から発生したＡＥ信号を検出する測定用ＡＥセンサ１０と、被測定物３０の外部で発生した外部ＡＥ信号を検出する外部ノイズ用ＡＥセンサ２０とを備える。

測定用ＡＥセンサ１０は、被測定物３０から発生したＡＥ信号を検出可能な位置に配置されていればよい。ここでは被測定物３０に直接取り付けられている。あるいは、被測定物３０に近接して配置してもよい。

外部ノイズ用ＡＥセンサ２０は、被測定物３０の外部で発生した外部ＡＥ信号を検出し、かつ、被測定物３０から発生したＡＥ信号を検出しない位置に配置されていればよい。例えば、被測定物３０から距離をあけて配置すればよい。あるいは、被測定物３０の周辺であって外部ノイズ発生源の近傍に配置してもよい。

図示した例では、被測定物３０は、弾性体６２を介して台座６４の上に配置されている。外部ノイズ用ＡＥセンサ２０は、被測定物３０が配置された台座６４に取り付けられている。このように被測定物３０と外部ノイズ用ＡＥセンサ２０との間に弾性体６２を介在させることにより、被測定物３０から発生したＡＥ信号が台座６４を介して外部ノイズ用ＡＥセンサ２０へ伝わることを防止することができる。これにより、外部ノイズ用ＡＥセンサ２０の誤作動（被測定物３０から発生したＡＥ信号を外部ノイズと間違って検出すること）を回避することができる。

次に、上記ＡＥ測定装置１００を用いたＡＥ測定方法について説明する。

かかる測定方法では、被測定物３０から発生したＡＥ信号を測定用ＡＥセンサ１０で検出する。また、被測定物３０の外部で発生した外部ＡＥ信号（すなわち被測定物３０の周辺で発生した外部ノイズに起因するＡＥ信号）を外部ノイズ用ＡＥセンサ２０で検出する。

その際、外部ノイズ用ＡＥセンサ２０が検出した外部ＡＥ信号に基づいて外部ノイズがあるか否かを判定する。具体的には、外部ノイズ用ＡＥセンサ２０で検出された外部ＡＥ信号の振幅値が所定レベルを超えたときに外部ノイズがあると判定し、外部ノイズ用ＡＥセンサ２０で検出された外部ＡＥ信号の振幅値が所定レベル以下のときに外部ノイズがないと判定すればよい。

そして、測定用ＡＥセンサ１０においてＡＥ信号が検出されたときに、外部ノイズがあるとされた場合に当該ＡＥ信号を無効とする。例えば、ある時刻ｋ１において外部ノイズ用ＡＥセンサ２０が外部ＡＥ信号を検出した場合、同時刻ｋ１における測定用ＡＥセンサ１０が検出したＡＥ信号を外部ノイズ由来とみなして無効化する。
一方、測定用ＡＥセンサ１０においてＡＥ信号が検出されたときに、外部ノイズがないとされた場合に当該ＡＥ信号を有効とする。例えば、ある時刻ｋ２において外部ノイズ用ＡＥセンサ２０が外部ＡＥ信号を検出しなかった場合、同時刻ｋ２における測定用ＡＥセンサ１０が検出したＡＥ信号を被測定物由来とみなして有効化する。

この実施形態では、図２および図３に示すように、測定用ＡＥセンサ１０で検出されたＡＥ信号のうち、有効とされたＡＥ信号だけを測定結果グラフにプロットする。そして、無効とされたＡＥ信号は、外部ノイズとして測定結果グラフから除去される。ここでは、図２が外部ノイズ除去前のグラフであり、図３が外部ノイズ除去後のグラフである。図３においては、図２の枠９０で囲った複数のＡＥ信号が無効化されて測定結果グラフから排除されている。図２及び図３の詳細については後述する。

なお、被測定物３０の周辺には、ＡＥ測定装置１００の動作音や周辺環境に起因する微小な騒音（ただしＡＥ測定に影響を与えない程度の微小な騒音）が絶えず発生する。それらの微小な騒音を外部ノイズ用ＡＥセンサ２０が拾うと、正常なＡＥ測定の妨げになる場合がある。したがって、外部ノイズ用ＡＥセンサ２０は、そのような微小な騒音を超えたレベルの外部ノイズ（ＡＥ測定に影響を与える程度の騒音）のみを検出するように構成しておくとよい。

次に、ＡＥ測定装置１００を用いて上述したＡＥ測定方法を実行するためのシステムについて説明する。ＡＥ測定装置１００は、測定部４６、判定部４４、測定処理部４２を備えている。

測定部４６は、測定用ＡＥセンサ１０を用いて被測定物３０から発生したＡＥ信号を測定するようになっている。この実施形態では、測定部４６は、被測定物３０から発生したＡＥ信号を測定用ＡＥセンサ１０で測定し、測定結果データ５２として記憶部５０に記憶する。かかる測定結果データ５２には、例えば、検出ＡＥ信号と、測定時刻（測定用ＡＥセンサ１０がＡＥ信号を検出した時刻）とが組合せて記憶され得る。例えば、ある時刻ｋ１において測定用ＡＥセンサ１０がＡＥ信号ｓ１を検出した場合、測定結果データ５２には、（ｓ１、ｋ１）が記憶され得る。

判定部４４は、外部ノイズ用ＡＥセンサ２０が検出した外部ＡＥ信号に基づいて外部ノイズがあるか否かを判定するようになっている。この実施形態では、判定部４４は、外部ノイズ用ＡＥセンサ２０が検出した外部ＡＥ信号の振幅値が所定レベルを超えたときに外部ノイズがあると判定し、外部ＡＥ信号の振幅値が所定レベル以下のときに外部ノイズがないと判定し、得られた外部ノイズの有無情報をノイズ判定結果データ５４として記憶部５０に記憶する。かかるノイズ判定結果データ５４には、例えば、外部ノイズの有無情報と、測定時刻（外部ＡＥ信号を検出した時刻）とが組合せて記憶され得る。例えば、ある時刻ｋ１において外部ノイズ用ＡＥセンサ２０が外部ＡＥ信号を検出した場合、ノイズ判定結果データ５４には、（外部ノイズ有、ｋ１）が記憶され得る。

測定処理部４２は、測定用ＡＥセンサ１０においてＡＥ信号が検出されたときに、判定部４４において外部ノイズがないとされた場合に当該ＡＥ信号を有効とし、判定部４４において外部ノイズがあるとされた場合に当該ＡＥ信号を無効とするようになっている。この実施形態では、測定処理部４２は、測定結果データ５２及びノイズ判定結果データ５４を参照して、ノイズ判定結果データ５４に格納された測定時刻のうち、外部ノイズがあるとされた時刻（例えばｋ１）に測定用ＡＥセンサ１０で検出されたＡＥ信号（例えばｓ１）を無効化する。

測定部４６、判定部４４、測定処理部４２は、例えばＣＰＵ４０（制御部）から構成され得る。ＣＰＵ４０には、該ＣＰＵ４０が実行可能なプログラムを記憶する記憶部５０が接続されている。すなわち、ＣＰＵ４０と、記憶部５０に格納したプログラムとの協働動作によって、測定部４６と、判定部４４と、測定処理部４２とが具現化され得る。本実施形態のＣＰＵ４０は、記憶部５０に格納されるプログラムにより、後述する図４に示した各ステップを実行することができる。なお、記憶部５０は、例えば内蔵されたＨＤＤからなる。ＨＤＤ以外にもコンピュータで読み出し可能な記録媒体（例えば、光記録媒体、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、フラッシュメモリなど）であってもよい。

本実施形態に係るＡＥ測定装置１００によれば、測定用ＡＥセンサ１０と外部ノイズ用ＡＥセンサ２０の２系統でＡＥを同時に検出し、外部ノイズ用ＡＥセンサ２０が外部ＡＥ信号を検出した場合、同時刻における測定用ＡＥセンサ１０が検出したＡＥ信号を外部ノイズとみなして無効化しているので、被測定物３０から発生したＡＥ信号だけを識別（有効化）して測定結果に反映させることができる。これにより、外部ノイズの影響がない高品質なＡＥ測定を実施することができる。

本実施形態に係るＡＥ測定装置１００は、上述のように、外部ノイズの影響がない高品質なＡＥ測定を実施することができるため、例えば、ＡＥ技術を用いた種々の検査装置（典型的には被測定物３０から発生したＡＥ信号を計測し、この計測したＡＥ信号を解析・評価することにより、被測定物３０を検査する装置）に好ましく適用することができる。この場合、外部ノイズに起因するＡＥ信号を排除して、被測定物３０から発生したＡＥ信号のみに基づいて、被測定物３０を正しく検査・評価することが可能となる。

さらに、図１を参照しつつ、本実施形態に係るＡＥ測定装置１００を電池の検査装置１０００に適用した場合について具体的に説明する。

検査装置１０００は、ここでは電池３０が良品であるか否かを判定する電池良否判定装置である。より詳しくは、電池良否判定装置１０００は、電極体の電極間絶縁性を評価する部分放電試験用の装置である。かかる装置は、例えば電極体を構築した後、該電極体に対して部分放電試験を実施し、そして、電極間の部分放電に伴って発生したＡＥが所定レベル以上に達した場合、当該電極体（即ち所定レベル以上の部分放電が検知された電極体）を絶縁不良として排除するものである。この部分放電試験は、電極体を電池ケースに収容した状態で実施され、電極体の正極及び負極には、それぞれ正極端子３２および負極端子３４が接続される。

かかる電池良否判定装置１０００は、測定用ＡＥセンサ１０及び外部ノイズ用ＡＥセンサ２０に加えて、電圧印加手段６０を備えている。

電圧印加手段６０は、電池電極間に電圧を加える機器であり、例えば交流電源である。この実施形態では、交流電源６０は、電池３０の正極端子３２及び負極端子３４に接続され、該電極端子３２、３４間に電圧を印加するようになっている。なお、電圧印加手段６０は、交流電源に限らず直流電源であってもよく、一定電圧、可変電圧の何れでもあってもよい。

また、電池良否判定装置１０００は、測定部４６、判定部４４、測定処理部４２に加えて、電池良否判定部４８を有している。

この実施形態では、測定部４６は、交流電源６０からの電圧を電極間に加えつつ、測定用ＡＥセンサ１０でＡＥ信号を測定するようになっている。測定部４６は、所定時間毎（例えば５０ミリ秒毎）に電圧印加を繰り返しつつ、印加する電圧を少しずつ増大するようになっている。交流電源６０からの電圧が増大すると、電池電極間（典型的には電極間に位置するセパレータ中）で部分放電が発生し、これに伴って電池３０からＡＥ信号が発生する。測定部４６は、このようにして生じたＡＥ信号を測定用ＡＥセンサ１０で検出するとともに、検出ＡＥ信号を印加電圧の値と組合せて測定結果データ５２に格納する。

電池良否判定部４８は、測定処理部４２により有効とされたＡＥ信号に基づいて、電池３０が良品であるか否かを判定する。この実施形態では、ＡＥ信号のエネルギーを基準にして電池の良否判定を実行する。具体的には、電池良否判定部４８は、特性閾値設定部５６を有しており、特性閾値設定部５６には、ＡＥ信号のエネルギーの閾値ａが設定されている。電池良否判定部４８は、ＡＥ信号エネルギーの閾値ａと、測定処理部４２により有効とされたＡＥ信号のエネルギーとを比較して、測定処理部４２により有効とされたＡＥ信号のエネルギーが閾値ａを超えた場合、所定レベル以上の部分放電が検知された（すなわち絶縁不良である）として、電池３０を不良と判定する。

本実施形態に係る電池良否判定装置１００によれば、外部ノイズに起因するＡＥ信号を排除して、測定処理部４２により有効とされたＡＥ信号（すなわち電池３０から発生したＡＥ信号のみ）に基づいて電極間絶縁性の良否を判定しているので、部分放電試験を精度良く実施することができる。
例えば、図２および図３に部分放電試験結果の一例を示す。各図において、横軸が印加電圧（Ｖｒｍｓ）を、縦軸がＡＥ信号のエネルギー（ｎＪ）を表している。また、ＡＥ信号エネルギーの閾値ａを一点鎖線で示している。図２は外部ノイズ除去前のグラフであり、図３は外部ノイズ除去後のグラフである。図２の外部ノイズの除去前においては、枠９０で囲まれた外部ノイズに起因するＡＥ信号によって、本来は良品である電池３０が不良品と誤判定される場合があり得るが、図３の外部ノイズの除去後においては、図２の枠９０で囲まれた外部ノイズに起因するＡＥ信号を除外することができ、部分放電現象に伴うＡＥ信号のみに基づいて電極間の絶縁検査を正しく行うことができる（図３では良判定）。

なお、良否判定の基準となるＡＥ信号の特性は、ＡＥ信号のエネルギーに限定されない。良否判定の基準となるＡＥ信号の特性は、例えばＡＥ信号の最大振幅であってもよい。この場合、電池良否判定部４８は、測定処理部４２により有効とされたＡＥ信号の最大振幅が、特性閾値設定部５６に設定された最大振幅の閾値を超えた場合、電池３０を絶縁不良と判定すればよい。

次に、図４のフローチャートを参照しながら、電池良否判定方法ついて説明する。まず、ステップＳ１０に示すように、交流電圧を電池の電極間に加える。次に、ステップＳ２０に示すように、測定用ＡＥセンサ１０がＡＥ信号を検出したか否かを判断する。ＮＯの場合、ステップＳ１０に戻って電圧を増加して再測定する。ＹＥＳの場合、測定用ＡＥセンサ１０でＡＥ信号を測定し、次のステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、外部ノイズ用ＡＥセンサ２０が外部ＡＥ信号を検出したか否かを判断する。ＹＥＳの場合、電池周辺に外部ノイズがあるとされ、測定用ＡＥセンサ１０が検出したＡＥ信号を無効とする。そして、ステップＳ１０に戻って電圧を増加して再測定する。ＮＯの場合、電池周辺に外部ノイズがないとされ、測定用ＡＥセンサ１０が検出したＡＥ信号を有効とする。そして、次のステップＳ４０へ進む。

ステップＳ４０では、有効とされたＡＥ信号に基づいて、電池が良品であるか否かを判定する。図示した例では、有効とされたＡＥ信号のエネルギーが閾値ａを超えた場合、ステップＳ５２へ進み、電池３０を不良（ＮＧ）と判定する。有効とされたＡＥ信号のエネルギーが閾値ａ以下の場合、ステップＳ５０へ進み、かかる電圧値において電池３０を良品（ＯＫ）と判定する。

その後、再びステップＳ１０に戻って、電圧を増加してＳ１０〜Ｓ４０の各ステップを繰り返す。この測定は、所定の最大電圧値（例えば５５０Ｖｒｍｓ）となるまで繰り返され、所定の電圧範囲内（例えば３００Ｖｒｍｓ〜５５０Ｖｒｍｓ）において不良判定がなければ、最終的な良品判定となる。このようにして、電池３０の良否判定を行うことができる。

続いて、別の実施形態について説明する。電池良否判定装置１０００と同一の構成部材には同一の符号を付し、その重複した説明を省略する。

図５に示すように、電池良否判定装置２０００は、さらに部分放電測定器６６を備える。部分放電測定器６６は、電圧印加手段６０の電圧印加により発生した電極間部分放電量（部分放電により消失した電荷量）を測定する機器である。すなわち、この実施形態では、電圧を印加して、部分放電測定器６６を用いて部分放電量の測定を行うとともに、同時に発生したＡＥ信号を測定用ＡＥセンサ１０で測定している。これにより、電池の部分放電試験をＡＥ特性と電気的特性の両方から評価することができる。

この実施形態では、部分放電測定器６６は、図示しない検出コンデンサを介して交流電源６０の電源回路に接続されている。電源６０からの電圧により部分放電が発生すると、検出コンデンサは、電池３０の電極体に消失分の電荷を注入し、部分放電測定器６６は、検出コンデンサから電極体に注入された電荷の移動量を電圧値として検出するようになっている。

また、電池良否判定装置２０００は、相関関係設定部５８と、センサ異常検出部４５とを有する。相関関係設定部５８には、ＡＥ信号のエネルギーと部分放電量との相関関係が設定されている。設定した相関関係は、例えば記憶部５０に記憶すればよい。センサ異常検出部４５は、部分放電測定器６６で測定した電極間の部分放電量と、測定処理部４２で有効とされたＡＥ信号のエネルギーと、上記相関関係とに基づいて、測定用ＡＥセンサ１０の異常を検出する。

ＡＥ信号のエネルギーと部分放電量との相関関係の一例を図６に示す。部分放電量とＡＥエネルギーとの相関を示すラインＬは、一般に、式（１）の理論式で表わされる。

Ｅ ＝ α・Ｑ^２ ・・・・（１）

ここで、ＥはＡＥ信号のエネルギー、Ｑは部分放電量、αはパラメータである。式（１）から分かるように、ＡＥエネルギーは、部分放電量の二乗に比例する。

センサ異常検出部４５は、式（１）と、部分放電測定器６６で測定した電極間の部分放電量と、測定処理部４２で有効とされたＡＥ信号のエネルギーとに基づいて、測定用ＡＥセンサ１０の異常を検出する。

具体的には、印加電圧を変えた２つ以上の電圧条件で、部分放電測定器６６を用いて部分放電量の測定を行うとともに、同時に発生したＡＥ信号を測定用ＡＥセンサ１０で検出して測定結果データを取り、時間当たりまたはＡＥ発生回数当たりの平均値を算出する。そして、センサ異常検出部４５は、平均ＡＥエネルギーと部分放電測定器６６から得られた部分放電量との関係が式（１）に一致（適合）するか否かを判断し、式（１）に一致（適合）しないと判断した場合、測定用ＡＥセンサ１０を異常と判定する。

かかる構成の判定装置２０００によれば、測定用ＡＥセンサ１０に接触不良などの不具合が発生した場合、ＡＥ信号のエネルギーと部分放電量との相関関係Ｌに基づいて、測定用ＡＥセンサ１０の異常を検出することができ、センサ不良による誤判定のリスクを回避することができる。なお、測定用ＡＥセンサ１０で検出されたＡＥ信号のエネルギーと、部分放電測定器６６から得られた部分放電量との関係が、式（１）上に完全に乗る（適合する）必要はなく、例えば図６の相関ラインＬで示すように任意の幅ｄだけ外れてもよい。

続いて、図７を参照しながら、上記の工程フローについて説明する。ステップＳ１００〜ステップＳ３００は、図４と同一ステップのため、その説明を省略する。

ステップＳ４００では、印加電圧を変えた２つ以上の電圧条件で測定結果データが得られたか否かを判断する。ＮＯの場合、ステップＳ１００に戻って電圧条件を変えて（電圧を増加して）再測定する。ＹＥＳの場合、ステップＳ５００へ進み、時間当たりまたはＡＥ発生回数当たりの平均値を算出する。そして、次のステップＳ６００に進む。

ステップＳ６００では、平均ＡＥエネルギーと部分放電測定器６６から得られた部分放電量との関係が式（１）に一致（適合）するか否かを判断する。式（１）のライン上に乗らない（適合しない）と判断した場合、ステップＳ７００に進み、測定用ＡＥセンサ１０を異常を検出する。式（１）のライン上に乗る（適合する）と判断した場合、一方、ＹＥＳの場合、次のステップＳ８００に進む。ステップＳ８００以降の処理フローは、図４と同一ステップのため、その説明を省略する。このようにして、ＡＥ測定中に測定用ＡＥセンサ１０の異常を検出することができる。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上述した実施形態１、２では、電池３０の部分放電現象をＡＥで測定する一例を示したが、これに限定されない。本実施形態に係るＡＥ測定装置は、上述した部分放電以外の測定にも好ましく適用することができる。例えば、本実施形態に係るＡＥ測定装置を用いて、電池内のガス発生測定、材料評価（充放電時の割れ等の材料変化）、電解液の含浸性評価、電解液の液量評価、電池ケース封缶評価（レーザ溶接する際のスパッタやブローホール発生の有無など）を行うことができる。

本発明の一実施形態に係るＡＥ測定装置および電池良否判定装置の基本的な構成を模式的に示す模式図。 本発明の一実施形態に係るＡＥ測定結果を示すグラフ（外部ノイズ除去前）。 本発明の一実施形態に係るＡＥ測定結果を示すグラフ（外部ノイズ除去後）。 本発明の一実施形態に係る電池良否判定フローを示すフローチャート。 本発明の一実施形態に係るＡＥ測定装置および電池良否判定装置の基本的な構成を模式的に示す模式図。 ＡＥ信号のエネルギーと部分放電電荷量との相関関係を示す図。 本発明の一実施形態に係る電池良否判定フローを示すフローチャート。

符号の説明

１０ 測定用ＡＥセンサ
２０ 外部ノイズ用ＡＥセンサ
３０ 被測定物（電池）
３２ 正極端子
３４ 負極端子
４０ 制御部
４２ 測定処理部
４４ 判定部
４５ センサ異常検出部
４６ 測定部
４８ 電池良否判定部
５０ 記憶部
５２ 測定結果データ
５４ ノイズ判定結果データ
５６ 特性閾値設定部
５８ 相関関係設定部
６０ 電圧印加手段（交流電源）
６２ 弾性体
６４ 台座
６６ 部分放電測定器
１００ ＡＥ測定装置
１０００ 電池良否判定装置
２０００ 電池良否判定装置

Claims (16)

1. 被測定物から発生したＡＥを測定するＡＥ測定装置であって、
   前記被測定物から発生したＡＥ信号を検出する測定用ＡＥセンサと、
   前記被測定物の外部で発生した外部ＡＥ信号を検出する外部ノイズ用ＡＥセンサと、
   前記外部ノイズ用ＡＥセンサが検出した外部ＡＥ信号に基づいて外部ノイズがあるか否かを判定する判定部と、
   前記測定用ＡＥセンサにおいてＡＥ信号が検出されたときに、前記判定部において外部ノイズがないとされた場合に当該ＡＥ信号を有効とする測定処理部と
   を備えた、ＡＥ測定装置。
2. 前記測定処理部は、前記判定部において外部ノイズがあるとされた時刻に前記測定用ＡＥセンサで検出されたＡＥ信号を無効とする、請求項１に記載のＡＥ測定装置。
3. ＡＥ信号の特性の閾値が設定された特性閾値設定部を有し、
   前記特性の閾値と、前記測定処理部により有効とされたＡＥ信号の特性とを比較して、前記被測定物が良品であるか否かを判定する良否判定部を備えた、請求項１または２に記載のＡＥ測定装置。
4. 前記特性の閾値は、ＡＥ信号のエネルギーの閾値であり、
   前記良否判定部は、前記エネルギーの閾値を前記有効とされたＡＥ信号のエネルギーが超えた場合、前記被測定物を不良と判定する、請求項３に記載のＡＥ測定装置。
5. 前記特性の閾値は、ＡＥ信号の最大振幅の閾値であり、
   前記良否判定部は、前記最大振幅の閾値を前記有効とされたＡＥ信号の最大振幅が超えた場合、前記被測定物を不良と判定する、請求項３に記載のＡＥ測定装置。
6. 前記被測定物は、弾性体を介して台座の上に配置されており、
   前記外部ノイズ用ＡＥセンサは、前記被測定物が配置された台座に取り付けられている、請求項１から５の何れか一つに記載のＡＥ測定装置。
7. 電池が良品であるか否かを判定する電池良否判定装置であって、
   前記電池の電極間に電圧を加える電圧印加手段と、
   前記電池から発生したＡＥ信号を検出する測定用ＡＥセンサと、
   前記電池の外部で発生した外部ＡＥ信号を検出する外部ノイズ用ＡＥセンサと、
   前記電圧印加手段からの電圧を前記電極間に加えつつ、前記測定用ＡＥセンサでＡＥ信号を測定する測定部と、
   前記外部ノイズ用ＡＥセンサが検出した外部ＡＥ信号に基づいて外部ノイズがあるか否かを判定する判定部と、
   前記測定用ＡＥセンサにおいてＡＥ信号が検出されたときに、前記判定部において外部ノイズがないとされた場合に当該ＡＥ信号を有効する測定処理部と、
   前記測定処理部により有効とされたＡＥ信号に基づいて、前記電池が良品であるか否かを判定する電池良否判定部と
   を備えた、電池良否判定装置。
8. 前記測定処理部は、前記判定部において外部ノイズがあるとされた時刻に前記測定用ＡＥセンサで検出されたＡＥ信号を無効とする、請求項７に記載の電池良否判定装置。
9. ＡＥ信号の特性の閾値が設定された特性閾値設定部を有し、
   前記電池良否判定部は、前記特性の閾値と、前記有効とされたＡＥ信号の特性とを比較して、前記電池が良品であるか否かを判定する、請求項７または８に記載の電池良否判定装置。
10. 前記特性の閾値は、ＡＥ信号のエネルギーの閾値であり、
    前記電池良否判定部は、前記エネルギーの閾値を前記有効とされたＡＥ信号のエネルギーが超えた場合、前記電池を不良と判定する、請求項９に記載の電池良否判定装置。
11. 前記特性の閾値は、ＡＥ信号の最大振幅の閾値であり、
    前記電池良否判定部は、前記最大振幅の閾値を前記有効とされたＡＥ信号の最大振幅が超えた場合、前記電池を不良と判定する、請求項９に記載の電池良否判定装置。
12. 前記電圧印加手段の電圧印加により発生した前記電極間の部分放電量を測定する部分放電測定器と、
    ＡＥ信号の特性と部分放電量との相関関係を設定した相関関係設定部と
    を有し、
    前記相関関係と、前記部分放電測定器で測定した前記電極間の部分放電電荷量と、前記有効とされたＡＥ信号の特性とに基づいて、前記測定用ＡＥセンサの異常を検出するセンサ異常検出部を備えた、請求項７から１１の何れか一つに記載の電池良否判定装置。
13. 前記ＡＥ信号の特性は、ＡＥ信号のエネルギーまたは最大振幅である、請求項１２に記載の電池良否判定装置。
14. 被測定物から発生したＡＥを測定するＡＥ測定方法であって、
    前記被測定物から発生したＡＥ信号を測定用ＡＥセンサで検出し、
    前記被測定物の外部で発生した外部ＡＥ信号を外部ノイズ用ＡＥセンサで検出し、
    前記外部ノイズ用ＡＥセンサが検出した外部ＡＥ信号に基づいて外部ノイズがあるか否かを判定し、
    前記測定用ＡＥセンサにおいてＡＥ信号が検出されたときに、外部ノイズがないと判定された場合に当該ＡＥ信号を有効とし、外部ノイズがあると判定された場合に当該ＡＥ信号を無効とする、ＡＥ測定方法。
15. ＡＥ信号のエネルギーの閾値を設定し、当該エネルギーの閾値を前記有効と判定されたＡＥ信号のエネルギーが超えた場合、前記被測定物を不良と判定する、請求項１４に記載のＡＥ測定方法。
16. ＡＥ信号の最大振幅の閾値を設定し、当該最大振幅の閾値を前記有効とされたＡＥ信号の最大振幅が超えた場合、前記被測定物を不良と判定する、請求項１４に記載のＡＥ測定方法。
    

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