JP2011141257A - Device able to simulate micro-short circuit of lithium ion battery - Google Patents

Device able to simulate micro-short circuit of lithium ion battery Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device that generates a micro-short circuit simulatively and can be used for development, manufacture, maintenance, or the like, of a device for detecting the micro-short circuit of a lithium ion battery. <P>SOLUTION: The device is configured such that a circuit is prepared by connecting a switch in series to a capacitor and a resistance connected in parallel, and the circuit is connected between positive and negative electrodes of the lithium ion battery, and then an instantaneous discharge of the lithium ion battery for charging the capacitor when closing the switch is turned into the simulative micro-short circuit of the lithium ion battery. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウムイオン電池で発生するマイクロショートを模擬的に発生させる装置に関するものであり、リチウムイオン電池の製造段階で用いる検査装置等の開発、製造および校正等への応用が可能な装置に関するものである。  The present invention relates to an apparatus for simulating a micro-short generated in a lithium ion battery, and relates to an apparatus that can be applied to development, manufacturing, calibration, and the like of an inspection apparatus used in the manufacturing stage of a lithium ion battery. Is.

ノートパソコンや携帯電話等の電子機器で使用されているリチウムイオン電池は、ニーズの拡大と共に高容量化が進み、その生産量も飛躍的に増えている。その一方で製造時の微細物質の混入等が原因とされる製品不良の件数も少なくなく、万一電池が原因で製品の発火等の事故が発生すると、製品の回収や補償問題によりメーカーは多額の損失を負う場合もあり、電池メーカーにとっては重大な問題となる。更に今後需要が高まるであろう電気自動車用の電池では、高電圧、高容量が求められ、事故が発生した場合は人命に関わる危険性を伴うため、より一層の品質管理が求められるようになる。  Lithium-ion batteries used in electronic devices such as notebook computers and mobile phones are increasing in capacity with the expansion of needs, and their production volume is also increasing dramatically. On the other hand, the number of product defects caused by the inclusion of fine substances during manufacturing is not small, and if an accident such as a product fires due to a battery, the manufacturer is expensive due to product recovery and compensation problems. May be a serious problem for battery manufacturers. In addition, batteries for electric vehicles, which are expected to increase in demand in the future, require high voltage and high capacity, and in the event of an accident, there is a risk related to human life, so further quality control will be required. .

リチウムイオン電池の不良は、正負の電極間に混入する微細な金属粉や電解質の不均一な分布によるリチウムイオンの部分的な過剰析出などにより発生する電極間のマイクロショート(微小な短絡)に起因する漏れ電流の増加が原因となるとされている。  Lithium-ion battery defects are caused by micro-shorts between the electrodes caused by fine metal powder mixed between the positive and negative electrodes and partial excessive precipitation of lithium ions due to non-uniform distribution of electrolyte. It is said that this is caused by an increase in leakage current.

このため電池メーカーでは、製造したリチウムイオン電池に対して検査を行いマイクロショートの発生している製品を出荷しないようにしている。この検査方法には様々なものが考案されているが現在多く行われているのは、初期充電後の電圧と数週間程度放置後の電圧の差を測定して、基準値以上に電圧が低下したものを除く方法である。  For this reason, battery manufacturers have inspected manufactured lithium ion batteries to avoid shipping products with micro-shorts. Various inspection methods have been devised, but the most common practice is to measure the difference between the voltage after initial charging and the voltage after standing for several weeks, and the voltage drops below the reference value. It is a method of removing what was done.

この検査方法は、不良の検出に時間が掛かるのが欠点であり、より短時間で確実にマイクロショートを検出できる装置が望まれている。このような装置を考案し製品化するには、マイクロショートが発生している電池のサンプルが必要であるが、これは不良品のサンプルであるため使い方によっては思わぬ事故を引き起こす可能性があり、電池メーカー以外の部外者がこれを入手することは、極めて困難である。またこのような不良サンプル電池では、一定量で継続してマイクロショートを発生させることはできないので、検出装置の感度や精度を維持するための基準としては使用できない。  This inspection method is disadvantageous in that it takes time to detect a defect, and an apparatus capable of reliably detecting a micro short in a shorter time is desired. In order to devise and commercialize such a device, a sample of a battery with a micro short circuit is required, but this is a defective sample, which may cause an unexpected accident depending on how it is used. It is extremely difficult for outsiders other than battery manufacturers to obtain this. In addition, such a defective sample battery cannot be used as a reference for maintaining the sensitivity and accuracy of the detection device because it cannot continuously generate a micro short circuit at a constant amount.

本発明が解決しようとする課題は、リチウムイオン電池のマイクロショートを検出する装置の開発、製造、保守等に使用できる模擬的にマイクロショートを発生させる装置を提供することである。  The problem to be solved by the present invention is to provide a device for generating a simulated micro short that can be used for development, manufacture, maintenance, etc. of a device for detecting a micro short of a lithium ion battery.

本発明では、次に示す手段をもって上記課題を解決する。
並列に接続されたコンデンサと抵抗にスイッチを直列に接続した回路をリチウムイオン電池の正負電極間に接続し、前記スイッチが開いている間に前記コンデンサに蓄積された電荷は、前記抵抗を通じて放電され、前記スイッチを閉じたときに前記リチウムイオン電池が前記コンデンサを充電するときの前記リチウムイオン電池の瞬間的な放電をリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートとする装置とする。
In the present invention, the above-described problems are solved by the following means.
A circuit in which a switch is connected in series to a capacitor and a resistor connected in parallel is connected between the positive and negative electrodes of a lithium ion battery, and the charge accumulated in the capacitor while the switch is open is discharged through the resistor. A device that makes a momentary discharge of the lithium ion battery when the lithium ion battery charges the capacitor when the switch is closed is a simulated micro short circuit of the lithium ion battery.

並列に接続されたコンデンサと抵抗にスイッチを直列に接続した回路を一組とし、これを複数組並列接続にしてリチウムイオン電池の正負電極間に接続し、前記各組のコンデンサの静電容量をそれぞれ異なるものとしたとき、前記各組の何れかのスイッチを閉じることで放電量の異なるリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートを発生できる装置とすることもある。  A circuit in which a switch is connected in series to a capacitor and a resistor connected in parallel is made into one set, and a plurality of sets of these are connected in parallel and connected between the positive and negative electrodes of a lithium ion battery. When different from each other, there may be a device capable of generating a simulated micro short circuit of lithium ion batteries having different discharge amounts by closing any one of the switches in each group.

それぞれに静電容量の異なる複数のコンデンサの一つまたは複数を選択できる選択スイッチを介して選択された前記コンデンサと一つの抵抗が並列に接続され、前記並列接続されたコンデンサと抵抗にスイッチを直列に接続した回路をリチウムイオン電池の正負電極間に接続し、前記スイッチを閉じたときに模擬的なマイクロショートを発生し、前記選択スイッチの開閉の組合せによって放電量の異なるリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートを発生できる装置とすることもある。  The selected capacitor and one resistor are connected in parallel via a selection switch capable of selecting one or more of a plurality of capacitors each having a different capacitance, and the switch is connected in series to the parallel connected capacitor and resistor. A circuit connected to the lithium ion battery is connected between the positive and negative electrodes, a simulated micro short circuit is generated when the switch is closed, and the discharge amount of the lithium ion battery varies depending on the combination of opening and closing of the selection switch. In some cases, the device can generate micro-shorts.

前記スイッチを閉じたときに前記リチウムイオン電池によって充電されるコンデンサを、前記スイッチを閉じる前に予め前記リチウムイオン電池電圧以下の電圧まで充電することで、放電量を可変できるリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートを発生できる装置とすることもある。  A capacitor that is charged by the lithium ion battery when the switch is closed is pre-charged to a voltage equal to or lower than the lithium ion battery voltage before the switch is closed. In some cases, the device can generate micro-shorts.

互いにベースとコレクタを接続してサイリスタ接続を構成した一組のPNPトランジスタおよびNPNトランジスタと、このサイリスタ接続をオンするスイッチを備え、前記PNPトランジスタのエミッタは前記リチウムイオン電池の正極に、前記NPNトランジスタのエミッタはコンデンサを介して前記リチウムイオン電池の負極にそれぞれ接続され、前記スイッチによってサイリスタ接続を構成した一組のPNPトランジスタおよびNPNトランジスタが共にオンして前記リチウムイオン電池が前記コンデンサを充電するときの前記リチウムイオン電池の瞬間的な放電をリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートとする装置であり、前記PNPトランジスタのエミッタとベース間にはバイアス抵抗が接続され、前記サイリスタ接続をオンするスイッチの端子の一方は前記PNPトランジスタのベースに、他方は前記NPNトランジスタのベースにそれぞれ接続され、前記NPNトランジスタのエミッタには抵抗を介して前記リチウムイオン電池の電圧を分圧した電圧が印加されるようにして前記コンデンサを前記リチウムイオン電池の放電に先立ち予め充電するように構成して、前記スイッチのチャッタリングが前記リチウムイオン電池の放電電流に影響を与えないことを特徴としたリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートを発生できる装置とすることもある。  A pair of PNP transistors and NPN transistors that form a thyristor connection by connecting a base and a collector to each other, and a switch that turns on the thyristor connection. The emitter of the PNP transistor is the positive electrode of the lithium ion battery, and the NPN transistor Are connected to the negative electrode of the lithium ion battery via a capacitor, and when the pair of PNP transistors and NPN transistors that constitute a thyristor connection are turned on by the switch, the lithium ion battery charges the capacitor. In which the instantaneous discharge of the lithium ion battery is a simulated micro-short of the lithium ion battery, a bias resistor is connected between the emitter and base of the PNP transistor, and the thyristor connection One of the terminals of the switch to be turned on is connected to the base of the PNP transistor and the other is connected to the base of the NPN transistor, and the emitter of the NPN transistor has a voltage obtained by dividing the voltage of the lithium ion battery via a resistor. The capacitor is configured to be pre-charged before being discharged from the lithium ion battery so that the chattering of the switch does not affect the discharge current of the lithium ion battery. In some cases, the device can generate a simulated micro short of an ion battery.

前記サイリスタ接続をオンするスイッチに光電変換素子を採用し、前記光電変換素子を制御する信号経路と前記リチウムイオン電池の放電経路を電気的に絶縁したことを特徴としたリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートを発生できる装置とすることもある。  A simulation of a lithium ion battery, wherein a photoelectric conversion element is employed as a switch for turning on the thyristor connection, and a signal path for controlling the photoelectric conversion element and a discharge path of the lithium ion battery are electrically insulated. In some cases, the device can generate a micro-short.

本発明は、リチウムイオン電池のマイクロショートによって発生する短時間の微小な短絡電流を、コンデンサに充電する電流によって模擬的に再現し、その放電量を任意に設定できるように構成しているので、リチウムイオン電池のマイクロショートを検出する装置を開発、製造する際の試験装置や校正装置に応用できる。  The present invention is configured so that a short-circuiting short-circuit current generated by a micro-short of a lithium ion battery can be simulated by a current charged in a capacitor, and the discharge amount can be arbitrarily set. It can be applied to testing and calibration equipment when developing and manufacturing micro-shorts in lithium-ion batteries.

図1に示したのは、本発明の実施例の一つである。スイッチ4を閉じたときにリチウムイオン電池1がコンデンサ2を充電するときにリチウムイオン電池から放電される電流は、図5に示すように瞬間的に流れる。スイッチ4を閉じたときリチウムイオン電池1は、コンデンサ2で短絡された状態になり、その後コンデンサ2が充電されて行くに従って電流が低下していく。  FIG. 1 shows one embodiment of the present invention. The current discharged from the lithium ion battery when the lithium ion battery 1 charges the capacitor 2 when the switch 4 is closed flows instantaneously as shown in FIG. When the switch 4 is closed, the lithium ion battery 1 is short-circuited by the capacitor 2, and then the current decreases as the capacitor 2 is charged.

マイクロショートは、リチウムイオン電池内部の微細な混入物やリチウムイオンの過剰析出によって発生する瞬間的な電極間の短絡である。短絡による放電のエネルギーで電極間を短絡している異物は短時間でなくなるため、放電電流は瞬間的にしか流れない。従ってコンデンサによりリチウムイオン電池を短絡したときのリチウムイオン電池からの放電電流は、瞬間的な放電経路が形成されて発生するリチウムイオン電池内部の短絡電流と等価である。  The micro short is an instantaneous short circuit between electrodes generated by fine contaminants inside the lithium ion battery or excessive precipitation of lithium ions. Since the foreign substance which has short-circuited between the electrodes by the energy of the discharge due to the short circuit disappears in a short time, the discharge current flows only instantaneously. Therefore, the discharge current from the lithium ion battery when the lithium ion battery is short-circuited by the capacitor is equivalent to the short-circuit current inside the lithium ion battery generated by forming an instantaneous discharge path.

本発明は、この点に着目しリチウムイオン電池1の電極間を短絡するコンデンサ2と短絡を任意に行えるようにするためのスイッチ4と短絡によって充電されたコンデンサの電荷を放電するための抵抗4を備えることで、模擬的にリチウムイオン電池のマイクロショートを発生させることができるものである。  The present invention pays attention to this point, the capacitor 2 for short-circuiting the electrodes of the lithium ion battery 1, the switch 4 for enabling short-circuiting arbitrarily, and the resistor 4 for discharging the electric charge of the capacitor charged by the short-circuit. By providing this, it is possible to generate a micro-short of a lithium ion battery in a simulated manner.

図6は、図1の構成による放電回路をリチウムイオン電池の等価回路で示したもので、抵抗3の抵抗値は、リチウムイオン電池1の等価直列抵抗7に対して充分大きく、図1のスイッチ4が開いている間にコンデンサ2の電荷を充分放電できる程度とする。本発明人の具体的実施例で抵抗3は、100kΩ〜1MΩ程度である。  FIG. 6 shows a discharge circuit having the configuration of FIG. 1 as an equivalent circuit of a lithium ion battery. The resistance value of the resistor 3 is sufficiently larger than the equivalent series resistance 7 of the lithium ion battery 1, and the switch of FIG. The electric charge of the capacitor 2 is sufficiently discharged while 4 is open. In a specific embodiment of the present inventor, the resistance 3 is about 100 kΩ to 1 MΩ.

ここでリチウムイオン電池1の電圧をE[V]、等価直列抵抗7をr[Ω]、コンデンサ2の静電容量をC[F]とし、抵抗3は無視できるものとすればリチウムイオン電池1の放電電流iは、数式1で表される。  If the voltage of the lithium ion battery 1 is E [V], the equivalent series resistance 7 is r [Ω], the capacitance of the capacitor 2 is C [F], and the resistance 3 is negligible, the lithium ion battery 1 The discharge current i is expressed by Equation 1.

数式1Formula 1

Figure 2011141257
リチウムイオン電池1の電極間をコンデンサ2で短絡した瞬間は、電池電圧Eはすべて等価直列抵抗7に印加され大きな電流が流れる。その後コンデンサ2が充電されると時間tと共にコンデンサ2の電圧が上昇し、これに伴って電流が低下していく。
Figure 2011141257
At the moment when the electrodes of the lithium ion battery 1 are short-circuited by the capacitor 2, all the battery voltage E is applied to the equivalent series resistance 7 and a large current flows. Thereafter, when the capacitor 2 is charged, the voltage of the capacitor 2 increases with time t, and the current decreases accordingly.

時間tに対する電流iの変化は、時定数(等価直列抵抗rとコンデンサの静電容量Cの積)によって決定される。従ってコンデンサ2の静電容量を変えると放電電流の流れる時間すなわちリチウムイオン電池からの放電量を変えられる。これを応用したものが図2および図3に示した実施例である。  The change of current i with respect to time t is determined by a time constant (product of equivalent series resistance r and capacitor capacitance C). Therefore, when the capacitance of the capacitor 2 is changed, the discharge current flowing time, that is, the discharge amount from the lithium ion battery can be changed. The application of this is the embodiment shown in FIGS.

図2の実施例は、一つのリチウムイオン電池1にコンデンサ2と抵抗3およびスイッチ4で構成される放電回路を複数接続し、それぞれの放電回路でコンデンサ2は、異なる静電容量とする。複数あるスイッチ4から閉じるスイッチを選択することで異なる放電量の模擬的なマイクロショートを発生させることができる。  In the embodiment of FIG. 2, a plurality of discharge circuits composed of a capacitor 2, a resistor 3, and a switch 4 are connected to one lithium ion battery 1, and the capacitors 2 have different electrostatic capacities in each discharge circuit. By selecting a switch to be closed from a plurality of switches 4, simulated micro-shorts with different discharge amounts can be generated.

図3に示す実施例は、図2の実施例と機能は同じであるが、リチウムイオン電池1を短絡するスイッチ4と異なる静電容量の複数のコンデンサ2を選択するスイッチ5を分けていることに特徴がある。  The embodiment shown in FIG. 3 has the same function as the embodiment shown in FIG. 2, but separates the switch 5 for selecting a plurality of capacitors 2 having different capacitances from the switch 4 for short-circuiting the lithium ion battery 1. There is a feature.

実際のスイッチでは、接点どうしが接触するときにチャッタリングが発生し、放電のエネルギーの一部が微細な火花になって消化されてしまう。このような現象が発生すると、本来リチウムイオン電池からコンデンサに移動すべき電荷の一部をスイッチで消耗することになる。コンデンサの静電容量が大きいときは、移動する電荷の量も大きいため、スイッチでの消耗は無視できるが、静電容量が小さいくなるとこの誤差は非常に大きくなる。そのために短絡するスイッチとしては、チャッタリングのないウェットスイッチ(水銀リレー)等を採用することが望ましい。  In an actual switch, chattering occurs when the contacts come into contact with each other, and a part of the energy of the discharge is digested as a fine spark. When such a phenomenon occurs, a part of the charge that should originally be transferred from the lithium ion battery to the capacitor is consumed by the switch. When the capacitance of the capacitor is large, the amount of electric charge that moves is large, so that the consumption at the switch can be ignored. However, this error becomes very large as the capacitance decreases. Therefore, it is desirable to employ a wet switch (mercury relay) without chattering as a switch for short-circuiting.

しかし水銀リレー等は、形状が大きく高価である。そのため図2の実施例のように複数のコンデンサの切り替えと短絡を一種類のスイッチで兼ねるのは、装置を小型化できず、且つ高価なものになってしまう。図3に示す実施例では、この点を考慮し短絡するスイッチ4と選択するスイッチ5を分けている。短絡するスイッチ4にはチャッタリングのないウェットスイッチを採用し、選択するスイッチ5には安価で小型な機械接点等のスイッチを採用している。  However, mercury relays are large in shape and expensive. Therefore, as in the embodiment of FIG. 2, it is impossible to reduce the size of the device and to make it expensive to use a single type of switch for switching and short-circuiting a plurality of capacitors. In the embodiment shown in FIG. 3, in consideration of this point, the switch 4 to be short-circuited and the switch 5 to be selected are separated. A wet switch without chattering is adopted as the switch 4 to be short-circuited, and an inexpensive and small switch such as a mechanical contact is adopted as the switch 5 to be selected.

実際のリチウムイオン電池において発生するマイクロショートの放電量は、非常に微小なものであり、これを本発明の実施例で模擬しようとすると、コンデンサの静電容量として0.1pF以下になってしまう。このような静電容量は、図4で示すスイッチや配線の浮遊容量8の影響が大きくなり実現が困難である。  The amount of micro short discharge generated in an actual lithium ion battery is very small, and if this is simulated in an embodiment of the present invention, the capacitance of the capacitor will be 0.1 pF or less. . Such an electrostatic capacity is difficult to realize due to the influence of the stray capacitance 8 of the switch and the wiring shown in FIG.

そこで図4で示す実施例では、スイッチ4を閉じる前に予めコンデンサ2と浮遊容量8をVo[V]まで充電しておくことでリチウムイオン電池1の放電量を少なくできる。数式2で示すように図4の場合の放電電流は、電池電圧と予め充電したコンデンサ2の電圧との差に比例するので、コンデンサ2と浮遊容量8による静電容量の和Cを一定にしても、充電電圧Vo[V]を可変することで放電電流を可変できる。  Therefore, in the embodiment shown in FIG. 4, the discharge amount of the lithium ion battery 1 can be reduced by charging the capacitor 2 and the stray capacitance 8 to Vo [V] in advance before closing the switch 4. As shown in Formula 2, the discharge current in the case of FIG. 4 is proportional to the difference between the battery voltage and the voltage of the capacitor 2 that has been charged in advance. However, the discharge current can be varied by varying the charging voltage Vo [V].

数式2Formula 2

Figure 2011141257
Figure 2011141257

図4の実施例では、予めコンデンサ2を充電する回路として分圧抵抗6で電池電圧を分圧した電圧をコンデンサ2に加えているが、本発明の主旨はリチウムイオン電池1からコンデンサ2への放電電流量を変えるために予めコンデンサ2を充電するものであり、コンデンサ2を充電する回路は、ここに示した例に限られるものではない。  In the embodiment of FIG. 4, a voltage obtained by dividing the battery voltage by the voltage dividing resistor 6 is applied to the capacitor 2 as a circuit for charging the capacitor 2 in advance. The gist of the present invention is that the lithium ion battery 1 is connected to the capacitor 2. The capacitor 2 is charged in advance to change the amount of discharge current, and the circuit for charging the capacitor 2 is not limited to the example shown here.

予めコンデンサを充電する方法は、スイッチ4として半導体スイッチを採用する場合にも有効である。図7では、半導体スイッチをスイッチ4と浮遊容量8で等価的に表している。半導体スイッチとして使用されるトランジスタやMOS−FET等は、入出力間の帰還容量やスイッチ間の出力容量を含んでいる。図7ではこれらを総合してスイッチ間に存在する浮遊容量8としている。  The method of charging the capacitor in advance is also effective when a semiconductor switch is employed as the switch 4. In FIG. 7, the semiconductor switch is equivalently represented by the switch 4 and the stray capacitance 8. Transistors, MOS-FETs, and the like used as semiconductor switches include feedback capacitance between input and output and output capacitance between switches. In FIG. 7, these are combined to form the stray capacitance 8 existing between the switches.

半導体スイッチの浮遊容量8は、使用される半導体の種類によって様々であるが、スイッチ用MOS−FETの一例として浮遊容量Cs=1000pFとし、コンデンサ2をC=10pFとしたとき、図7で分圧抵抗6がなかった場合、スイッチが開いている状態でスイッチ端子間の電圧Vsとコンデンサ2の電圧Voは、数式3で表されるように各静電容量に反比例するため、半導体スイッチ間の電圧はコンデンサ2の電圧の1/100となり、スイッチが開いていても電池電圧のほとんどがコンデンサ2に印加された状態になってしまい、スイッチ4を閉じてもリチウムイオン電池1からコンデンサ2への放電は大変少なくなってしまう。  The stray capacitance 8 of the semiconductor switch varies depending on the type of semiconductor used, but when the stray capacitance Cs = 1000 pF and the capacitor 2 is C = 10 pF as an example of the MOS-FET for switching, the voltage is divided in FIG. When the resistor 6 is not provided, the voltage Vs between the switch terminals and the voltage Vo of the capacitor 2 are inversely proportional to the respective capacitances as expressed by Equation 3 when the switch is open. Becomes 1/100 of the voltage of the capacitor 2, and even if the switch is open, most of the battery voltage is applied to the capacitor 2, and even if the switch 4 is closed, the discharge from the lithium ion battery 1 to the capacitor 2 Will be very little.

数式3Formula 3

Figure 2011141257
Figure 2011141257

分圧抵抗6によって半導体スイッチの浮遊容量に予め電池電圧に近い電圧で充電しておくと、半導体スイッチ4を閉じたときに浮遊容量8に充電されていた電荷は、スイッチで放電され、同時に前述のようにリチウムイオン電池1の電圧Eとコンデンサ2の電圧Voの差に比例した放電も行われる。  If the stray capacitance of the semiconductor switch is previously charged with a voltage close to the battery voltage by the voltage dividing resistor 6, the charge charged in the stray capacitance 8 when the semiconductor switch 4 is closed is discharged by the switch, and at the same time, As described above, discharging in proportion to the difference between the voltage E of the lithium ion battery 1 and the voltage Vo of the capacitor 2 is also performed.

このようにコンデンサ2を予め充電する方法は、スイッチの浮遊容量8の影響を無くすことができ、かつ任意の放電量が得られるため、マイクロショート検出装置等の校正装置として精度の良いものを提供するために大変有効な手段である。  In this way, the method of precharging the capacitor 2 can eliminate the influence of the stray capacitance 8 of the switch and can obtain an arbitrary discharge amount, so that a highly accurate calibration device such as a micro-short detection device is provided. It is a very effective means to do this.

図8で半導体スイッチを用いた本発明の実施例を説明する。この実施例でスイッチとして動作するのは、サイリスタ接続された一組のNPNトランジスタ9とPNPトランジスタ10である。トランジスタをサイリスタ接続することで機械的なスイッチ4のチャッタリングの影響を無くしているのが特徴である。  An embodiment of the present invention using a semiconductor switch will be described with reference to FIG. In this embodiment, a pair of NPN transistor 9 and PNP transistor 10 connected as thyristors operate as switches. It is characterized in that the influence of chattering of the mechanical switch 4 is eliminated by connecting the transistors to thyristors.

スイッチ4が開いているときバイアス抵抗11によりPNPトランジスタ10はオフ状態であり、且つNPNトランジスタ9もベース電流は流れないのでオフ状態に維持される。スイッチ4が閉じたときバイアス抵抗11によりNPNトランジスタ9のベース電流が流れるのでNPNトランジスタ9がオンし、これにより同時にPNPトランジスタ10もオンしてリチウムイオン電池1からコンデンサ2への放電が行われる。  When the switch 4 is open, the PNP transistor 10 is turned off by the bias resistor 11, and the NPN transistor 9 is also kept off because the base current does not flow. When the switch 4 is closed, the base current of the NPN transistor 9 flows through the bias resistor 11, so that the NPN transistor 9 is turned on, and at the same time, the PNP transistor 10 is also turned on to discharge the lithium ion battery 1 to the capacitor 2.

サイリスタ接続されたNPNトランジスタ9とPNPトランジスタ10は、スイッチ4が一度閉じるとスイッチ4が開いた後もオン状態を維持し続けるので、スイッチ4のチャッタリングの影響を無くすことができる。コンデンサ2がおよそリチウムイオン電池1の電圧まで充電されるとNPNトランジスタ9とPNPトランジスタ10はオフ状態に移行し、その後は再びスイッチ4が閉じられるまでオフ状態を維持する。  Since the NPN transistor 9 and the PNP transistor 10 connected to the thyristor continue to be kept on after the switch 4 is opened once the switch 4 is closed, the influence of chattering of the switch 4 can be eliminated. When the capacitor 2 is charged to approximately the voltage of the lithium ion battery 1, the NPN transistor 9 and the PNP transistor 10 are turned off, and thereafter remain off until the switch 4 is closed again.

更に図9に示す実施例では、前記半導体スイッチを用いた実施例のスイッチ4を光電変換素子12にすることでリモートコントロールによる模擬的なマイクロショート発生を可能にしている。図9の光電変換素子12は、フォトカプラであり、外部よりLEDをオンする信号を加えると図8のスイッチ4が閉じたときと同じように動作する。光電変換素子12としてはその他フォトMOSスイッチなどが利用できる。  Further, in the embodiment shown in FIG. 9, a simulated micro short-circuit can be generated by remote control by using the photoelectric conversion element 12 as the switch 4 of the embodiment using the semiconductor switch. The photoelectric conversion element 12 in FIG. 9 is a photocoupler, and operates in the same manner as when the switch 4 in FIG. 8 is closed when a signal for turning on the LED is applied from the outside. As the photoelectric conversion element 12, other photo MOS switches can be used.

リチウムイオン電池1とNPNトランジスタ9、PNPトランジスタ10、コンデンサ2で構成される電流ループには、マイクロショートにより瞬時的に非常に微小な電流が流れる。従って外部からのノイズの影響を少なくしてマイクロショートを精密に再現するためには、上記電流ループの経路は可能な限り小さく作らなければならない。スイッチとして光電変換素子を採用することで、リモートコントロールの信号と上記電流ループの経路を電気的に絶縁できるのでノイズの混入を無くすことができる。  A very small current instantaneously flows through a current loop formed by the lithium ion battery 1, the NPN transistor 9, the PNP transistor 10, and the capacitor 2 due to a micro short circuit. Therefore, in order to reduce the influence of external noise and accurately reproduce the micro short, the path of the current loop must be made as small as possible. By adopting a photoelectric conversion element as a switch, it is possible to electrically insulate the remote control signal from the current loop path, thereby eliminating noise.

このように本発明の模擬的なマイクロショートを発生する装置に半導体スイッチを用いると、外部信号によるリモートコントロールが可能になり、機械式スイッチのチャッタリングの影響を無くすことができるので、より精密なマイクロショートの試験を自動的に行うことを可能にする。  As described above, when a semiconductor switch is used in the apparatus for generating a simulated micro short circuit according to the present invention, remote control by an external signal becomes possible, and the influence of chattering of a mechanical switch can be eliminated. Enables automatic testing of micro shorts.

本発明の構成  Configuration of the present invention マイクロショートの放電量を切り替える本発明の実施例1  Embodiment 1 of the present invention for switching the discharge amount of a micro short マイクロショートの放電量を切り替える本発明の実施例2  Embodiment 2 of the present invention for switching the discharge amount of a micro short マイクロショートの放電量を可変する本発明の実施例  Embodiment of the present invention in which the amount of discharge of a micro short is variable 放電電流波形  Discharge current waveform 放電時の等価回路  Equivalent circuit during discharge 半導体スイッチの浮遊容量を考慮した実施例  Example in consideration of stray capacitance of semiconductor switch 半導体スイッチを採用した実施例  Examples employing semiconductor switches 光電変換によるリモートコントロール機能を備えた実施例  Example with remote control function by photoelectric conversion

1 リチウムイオン電池
2 コンデンサ
3 抵抗
4 スイッチ
5 選択スイッチ
6 分圧抵抗
7 等価直列抵抗
8 浮遊容量
9 NPNトランジスタ
10 PNPトランジスタ
11 バイアス抵抗
12 光電変換素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium ion battery 2 Capacitor 3 Resistance 4 Switch 5 Selection switch 6 Voltage dividing resistance 7 Equivalent series resistance 8 Floating capacity 9 NPN transistor 10 PNP transistor 11 Bias resistance 12 Photoelectric conversion element

Claims (6)

並列に接続されたコンデンサと抵抗にスイッチを直列に接続した回路をリチウムイオン電池の正負電極間に接続し、前記スイッチが開いている間に前記コンデンサに蓄積された電荷は、前記抵抗を通じて放電され、前記スイッチを閉じたときに前記リチウムイオン電池が前記コンデンサを充電するときの前記リチウムイオン電池の瞬間的な放電をリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートとする装置。  A circuit in which a switch is connected in series to a capacitor and a resistor connected in parallel is connected between the positive and negative electrodes of a lithium ion battery, and the charge accumulated in the capacitor while the switch is open is discharged through the resistor. An apparatus for setting a momentary discharge of the lithium ion battery when the lithium ion battery charges the capacitor when the switch is closed as a simulated micro short circuit of the lithium ion battery. 並列に接続されたコンデンサと抵抗にスイッチを直列に接続した回路を一組とし、これを複数組並列接続にしてリチウムイオン電池の正負電極間に接続し、前記各組のコンデンサの静電容量をそれぞれ異なるものとしたとき、前記各組の何れかのスイッチを閉じることで放電量の異なるリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートを発生できる請求項1の装置。  A circuit in which a switch is connected in series to a capacitor and a resistor connected in parallel is made into one set, and a plurality of sets of these are connected in parallel and connected between the positive and negative electrodes of a lithium ion battery. 2. The apparatus according to claim 1, wherein when different from each other, a simulated micro short circuit of a lithium ion battery having a different discharge amount can be generated by closing any one of the switches in each set. それぞれに静電容量の異なる複数のコンデンサの一つまたは複数を選択できる選択スイッチを介して選択された前記コンデンサと一つの抵抗が並列に接続され、前記並列接続されたコンデンサと抵抗にスイッチを直列に接続した回路をリチウムイオン電池の正負電極間に接続し、前記スイッチを閉じたときに模擬的なマイクロショートを発生し、前記選択スイッチの開閉の組合せによって放電量の異なるリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートを発生できる請求項1の装置。  The selected capacitor and one resistor are connected in parallel via a selection switch capable of selecting one or more of a plurality of capacitors each having a different capacitance, and the switch is connected in series to the parallel connected capacitor and resistor. A circuit connected to the lithium ion battery is connected between the positive and negative electrodes, a simulated micro short circuit is generated when the switch is closed, and the discharge amount of the lithium ion battery varies depending on the combination of opening and closing of the selection switch. The apparatus of claim 1 capable of generating a micro-short. 前記スイッチを閉じたときに前記リチウムイオン電池によって充電されるコンデンサを、前記スイッチを閉じる前に予め前記リチウムイオン電池電圧以下の電圧まで充電することで前記スイッチや配線等の浮遊容量の影響を無くし、リチウムイオン電池の放電量を可変できるリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートを発生できる請求項1の装置。  The capacitor charged by the lithium ion battery when the switch is closed is preliminarily charged to a voltage equal to or lower than the lithium ion battery voltage before the switch is closed, thereby eliminating the influence of stray capacitance such as the switch and wiring. The apparatus according to claim 1, wherein a simulated micro short circuit of a lithium ion battery capable of changing a discharge amount of the lithium ion battery can be generated. 互いにベースとコレクタを接続してサイリスタ接続を構成した一組のPNPトランジスタおよびNPNトランジスタと、このサイリスタ接続をオンするスイッチを備え、前記PNPトランジスタのエミッタは前記リチウムイオン電池の正極に、前記NPNトランジスタのエミッタはコンデンサを介して前記リチウムイオン電池の負極にそれぞれ接続され、前記スイッチによってサイリスタ接続を構成した一組のPNPトランジスタおよびNPNトランジスタが共にオンして前記リチウムイオン電池が前記コンデンサを充電するときの前記リチウムイオン電池の瞬間的な放電をリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートとする装置であり、前記PNPトランジスタのエミッタとベース間にはバイアス抵抗が接続され、前記サイリスタ接続をオンするスイッチの端子の一方は前記PNPトランジスタのベースに、他方は前記NPNトランジスタのベースにそれぞれ接続され、前記NPNトランジスタのエミッタには抵抗を介して前記リチウムイオン電池の電圧を分圧した電圧が印加されるようにして前記コンデンサを前記リチウムイオン電池の放電に先立ち予め充電するように構成して、前記スイッチのチャッタリングが前記リチウムイオン電池の放電電流に影響を与えないことを特徴としたリチウムイオン電池の模擬的なマイクロショートを発生できる装置。  A pair of PNP transistors and NPN transistors that form a thyristor connection by connecting a base and a collector to each other, and a switch that turns on the thyristor connection. The emitter of the PNP transistor is the positive electrode of the lithium ion battery, and the NPN transistor Are connected to the negative electrode of the lithium ion battery via a capacitor, and when the pair of PNP transistors and NPN transistors that constitute a thyristor connection are turned on by the switch, the lithium ion battery charges the capacitor. In which the instantaneous discharge of the lithium ion battery is a simulated micro-short of the lithium ion battery, a bias resistor is connected between the emitter and base of the PNP transistor, and the thyristor connection One of the terminals of the switch to be turned on is connected to the base of the PNP transistor and the other is connected to the base of the NPN transistor, and the emitter of the NPN transistor has a voltage obtained by dividing the voltage of the lithium ion battery via a resistor. The capacitor is configured to be pre-charged before being discharged from the lithium ion battery so that the chattering of the switch does not affect the discharge current of the lithium ion battery. A device that can generate a simulated micro-short of an ion battery. 請求項5のサイリスタ接続をオンするスイッチに光電変換素子を採用し、前記光電変換素子を制御する信号経路と前記リチウムイオン電池の放電経路を電気的に絶縁したことを特徴としたリチウムイオン電池の模擬的なマイクロシュートを発生できる装置。  6. A lithium ion battery comprising a photoelectric conversion element as a switch for turning on the thyristor connection according to claim 5 and electrically insulating a signal path for controlling the photoelectric conversion element and a discharge path of the lithium ion battery. A device that can generate a simulated micro-shoot.
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