JP2020012763A - 蓄電デバイスの検査方法および製造方法 - Google Patents

蓄電デバイスの検査方法および製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020012763A
JP2020012763A JP2018136100A JP2018136100A JP2020012763A JP 2020012763 A JP2020012763 A JP 2020012763A JP 2018136100 A JP2018136100 A JP 2018136100A JP 2018136100 A JP2018136100 A JP 2018136100A JP 2020012763 A JP2020012763 A JP 2020012763A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
storage device
time
power storage
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018136100A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7006530B2 (ja
Inventor
壮滋 後藤
Soji Goto
壮滋 後藤
極 小林
Kyoku Kobayashi
極 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2018136100A priority Critical patent/JP7006530B2/ja
Priority to US16/423,373 priority patent/US10928460B2/en
Priority to CN201910459721.1A priority patent/CN110736932B/zh
Publication of JP2020012763A publication Critical patent/JP2020012763A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7006530B2 publication Critical patent/JP7006530B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285Testing apparatus
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/3865Arrangements for measuring battery or accumulator variables related to manufacture, e.g. testing after manufacture
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644Constructional arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/386Arrangements for measuring battery or accumulator variables using test-loads
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404Machines for assembling batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

【課題】電流測定による蓄電デバイスの良否判定のための寄生抵抗値の測定を適切に行い,検査全体としての精度に寄与する蓄電デバイスの検査方法を,同検査方法を含む製造方法とともに提供すること。【解決手段】蓄電デバイスと外部電源とを接続して構成された回路の電流の収束状況により検査する。蓄電デバイスおよび外部電源の正負の端子同士をそれぞれ接続して回路を構成し,正負の導線間に,抵抗器とスイッチとを直列に配置する。検査開始前にスイッチを一時的に閉じるとともに,そのオン時間を,蓄電デバイスが大容量の場合に小容量の場合よりも長く,小容量の場合に大容量の場合よりも短くする。オン時間内とオン時間以外の時とにおける正負の導線間の電圧を取得し,これらと抵抗器の抵抗値とに基づいて回路の寄生抵抗値を算出する。検査実行時には,外部電源の電圧を蓄電デバイスに印加しつつ,寄生抵抗値に応じて外部電源の電圧を上昇させていく。【選択図】図8

Description

本発明は,蓄電デバイスの良否を判定する検査方法に関する。さらに詳細には,蓄電デバイスの電圧低下量でなく放電電流量に基づきつつ,諸条件に応じた適切な精度で良否判定を行うことができる,蓄電デバイスの検査方法に関するものである。また,同検査方法を含む蓄電デバイスの製造方法にも関する。
従来から,二次電池その他の蓄電デバイスの良否を判定する検査技術が種々提案されている。例えば特許文献1では,判定対象とする二次電池を加圧状態で放置する放置工程を行うとともに,その放置工程の前後にて電池電圧を測定することとしている。放置工程の前後での電池電圧の差がすなわち放置に伴う電圧低下量である。電圧低下量が大きい電池は,自己放電量が多いということである。そのため,電圧低下量の大小により二次電池の良否を判定できる,というものである。
特開2010−153275号公報
しかしながら,前記した従来の二次電池の良否判定には,次のような問題点があった。良否判定に時間が掛かることである。良否判定に時間が掛かる理由は,放置工程の放置時間を長く取らないと,有意性があるといえるほどの電圧低下量にならないからである。その原因として,電圧測定時の接触抵抗がある。電圧測定は,二次電池の両端子間に測定計器を接続することで測定される。その際不可避的に,二次電池側の端子と測定計器側の端子との間に接触抵抗が存在し,測定結果は接触抵抗の影響を受けたものとなる。そして接触抵抗は,二次電池側の端子と測定計器側の端子とを接続させる都度異なる。このため,電圧低下量そのものがある程度大きくないと,接触抵抗の測定時ごとのばらつきを無視できないのである。
さらに,電圧測定の精度自体もあまりよくない。電圧測定は,測定時の通電経路での電圧降下の影響をどうしても受けてしまうからである。そして,二次電池側の端子と測定計器側の端子との接触箇所が接続の都度多少異なるため,電圧降下の程度も測定時ごとにばらついてしまうためである。そこで,電圧測定に替えて電流測定を用いることで,自己放電量の測定時間を端出し測定精度を上げることが考えられる。電流は回路内のどこでも一定であるため,電圧測定と異なり接触箇所の影響をほとんど受けないからである。しかしそれでも,単純に電圧測定を電流測定に置き替えるだけで良好な判定が迅速にできるという訳でもない。測定結果は二次電池の充電電圧や測定環境等の諸条件のばらつきに左右されるからである。
ここで,電流測定による検査の実行に際して,検査時の回路の寄生抵抗をあらかじめ知っておくことが,検査時間の短縮のために有益である。そのために寄生抵抗値を事前に測定する過程を設けることが考えられる。しかしこの寄生抵抗値の測定精度も問題となる。寄生抵抗値の測定精度は,後の電流測定の際の測定精度との間でトレードオフの関係にあり,また他の検査条件の影響も受ける。このため,他の検査条件次第では,寄生抵抗値の測定精度が悪くなったり,あるいは逆に,検査の主体である放電電流測定の精度を低下させてしまう場合があった。
本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,電流測定による蓄電デバイスの良否判定のための寄生抵抗値の測定を,他の検査条件に応じて適切な測定時間で行い,検査全体としての精度に寄与する,蓄電デバイスの検査方法を提供することにある。また,同検査方法を含む蓄電デバイスの製造方法をも提供する。
本発明の一態様における蓄電デバイスの検査方法は,蓄電デバイスと外部電源とを接続して構成された回路に流れる回路電流の収束状況により蓄電デバイスの自己放電電流の多寡を検査する方法であって,蓄電デバイスおよび外部電源の正端子同士および負端子同士をそれぞれ導線で接続して回路を構成するとともに,正側の導線と負側の導線との間に,抵抗器とスイッチとを直列接続してなる抵抗路を配置する回路構成過程と,蓄電デバイスの検査開始前にスイッチを一時的に閉じるオン時間の長さを,蓄電デバイスの蓄電容量に応じて,大容量の場合に小容量の場合よりも長く設定し,小容量の場合に大容量の場合よりも短く設定するオン時間設定過程と,回路構成過程後に,設定されたオン時間にわたってスイッチを一時的に閉じるとともに,オン時間内における正負の導線間の電圧であるオン電圧と,オン時間以外の時における正負の導線間の電圧であるオフ電圧とを取得し,これらの電圧値と抵抗器の抵抗値とに基づいて,回路の寄生抵抗値を算出する抵抗測定過程と,抵抗測定過程後に,スイッチが開いている状態で外部電源の電圧を蓄電デバイスに印加するとともに,寄生抵抗値に応じて,外部電源の電圧を上昇させたときの回路の電流の増加分を回路の寄生抵抗の減少分に換算した負値である仮想抵抗値の絶対値が回路の寄生抵抗値未満に留まる範囲内で,外部電源の電圧を上昇させていきつつ,回路の電流値により蓄電デバイスの検査を行う検査過程とを行うものである。
上記態様における蓄電デバイスの検査方法では,まず回路構成過程で,蓄電デバイスおよび外部電源の正端子同士および負端子同士をそれぞれ導線で接続して検査のための回路を構成する。それとともに,正負の導線の間に,抵抗器とスイッチとを直列接続してなる抵抗路を配置する。またオン時間設定過程で,オン時間の長さを設定する。オン時間とは,後の抵抗測定過程にてスイッチを一時的に閉じるのでその閉じている時間の長さである。具体的には,蓄電デバイスの蓄電容量に応じて,大容量の場合に小容量の場合よりも長く設定し,小容量の場合に大容量の場合よりも短く設定する。このオン時間設定過程は,次の抵抗測定過程までに行っておけばよく,回路構成過程に先だって済ませておいてもよい。
そして抵抗測定過程では,設定されたオン時間にわたってスイッチを一時的に閉じる。それとともに,正負の導線間の電圧を,オン時間内とオン時間以外の時とに取得する。前者の電圧がオン電圧であり,後者の電圧がオフ電圧である。そして,これらの電圧値と抵抗器の抵抗値とに基づいて,回路の寄生抵抗値を算出する。算出される寄生抵抗値には,回路中の接触抵抗も含まれている。蓄電デバイスの蓄電容量が大きい場合にはオン時間が長めに設定されているので,オン電圧の測定精度が高く寄生抵抗値の算出精度が高い。その一方で蓄電容量が大きいことにより,オン時間終了後の蓄電デバイスの電圧変動はそれほど大きくない。蓄電デバイスの蓄電容量が小さい場合にはオン時間が短めに設定されているので,オン時間終了後の蓄電デバイスの電圧変動を抑制する利益の方が大きい。
そして検査過程で,スイッチが開いている状態で外部電源の電圧を蓄電デバイスに印加しつつ,回路の電流値を測定する。その際,寄生抵抗値に応じて,外部電源の電圧を上昇させていく。外部電源の電圧の上昇幅は,上昇による回路の電流の増加分を回路の寄生抵抗の減少分に換算した負値である仮想抵抗値の絶対値が回路の寄生抵抗値未満に留まる範囲内とする。これにより短時間で高精度に,蓄電デバイスの良否検査を行うことができる。
上記態様の蓄電デバイスの検査方法ではさらに,オン時間設定過程で,オン時間を,抵抗測定過程で使用する電圧センサの電圧分解能が高い場合に低い場合よりも短く設定し,低い場合に高い場合よりも長く設定することが望ましい。電圧センサの電圧分解能が高い場合にはオン時間が短くても十分に高い精度のオン電圧値が得られる一方,電圧センサの電圧分解能が低い場合にはオン時間をある程度長く取らないと高い精度のオン電圧値が得られないからである。
なお,抵抗器の抵抗値が可変である場合には,抵抗器の抵抗値を,検査対象の蓄電デバイスの蓄電容量が小さい場合に大きく設定し,蓄電容量が大きい場合に小さく設定する可変抵抗設定過程を行うことができる。これにより,回路抵抗値の算出精度自体を最適化することができる。このようにして測定された回路抵抗値の精度は高いので,検査時間をさらに短時間化することができる。
本発明の別の一態様における蓄電デバイスの製造方法では,蓄電デバイスを組み立てる組立工程を行い,組み立てた蓄電デバイスを検査対象として前述のいずれかの蓄電デバイスの検査方法を実行することにより,蓄電デバイスを製造する。これにより,短時間で精度よく不良品を排除しつつ蓄電デバイスを製造することができる。
本構成によれば,電流測定による蓄電デバイスの良否判定のための寄生抵抗値の測定を,他の検査条件に応じて適切な測定時間で行い,検査全体としての精度に寄与する,蓄電デバイスの検査方法が提供されている。また,同検査方法を含む蓄電デバイスの製造方法も提供されている。
実施の形態で用いる検査装置の構成を示す回路図である。 実施の形態における検査対象たる二次電池の例を示す外観図である。 実施の形態の検査における電圧および電流の経時変化を示すグラフである。 出力電圧を一定とした場合の回路電流の推移の例を示すグラフである。 出力電圧を増加させていった場合の回路電流の推移の例を示すグラフである。 回路電流の収束状況の仮想抵抗による違いを示すグラフである。 一時的な放電による電池電圧の変化を示すグラフである。 設定されるオン時間と検査対象の二次電池の蓄電容量との関係の例を示すグラフ(その1)である。 設定されるオン時間と検査対象の二次電池の蓄電容量との関係の例を示すグラフ(その2)である。 オン時間に掛ける係数と電圧計の分解能との関係の例を示すグラフである。 抵抗路の抵抗値と寄生抵抗測定の精度との関係を示すグラフである。 図11の一部を拡大して示すグラフである。
以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,図1の回路図に示される検査装置13を用いて行う検査方法として,本発明を具体化したものである。図1の検査装置13は,電源装置2と,正側導線14と,負側導線15と,抵抗路16とを有している。正側導線14および負側導線15は,電源装置2の正端子および負端子にそれぞれ接続されている。正側導線14および負側導線15の先端にはプローブ7,8が設けられている。抵抗路16は,正側導線14と負側導線15との間に配置されている。抵抗路16には,抵抗器17とスイッチ18とが直列に配置されている。抵抗器17は可変抵抗である。
検査装置13はさらに,電圧計19を有している。電圧計19は,正側導線14と負側導線15との間に抵抗路16に対して並列に配置されている。電源装置2は,直流電源4と,電流計5と,電圧計6とを有している。直流電源4に対して,電流計5は直列に配置され,電圧計6は並列に配置されている。直流電源4の出力電圧VSは可変である。直流電源4は,図1中の二次電池1に後述するように出力電圧VSを印加するために使用される。電流計5は,回路に流れる電流を計測するものである。電圧計6は,正側導線14と負側導線15との間の電圧を計測するものである。なお,電圧計19が電源装置2の外にあるのに対し,電圧計6は電源装置2に内蔵されているものである。なお直流電源4は,自身が発電機能を有するものに限らず,外部から電力の供給を受けて再供給するものであってもよい。
検査装置13にはさらに,制御部22が設けられている。制御部22は,電源装置2の制御,電圧計19の指示値の読み取り,抵抗器17,スイッチ18の操作を行うものである。制御部22による電源装置2の制御には,直流電源4の操作,電流計5,電圧計6の指示値の読み取り,が含まれる。
上記のように構成された検査装置13による蓄電デバイスの検査は,図1に示すように,検査対象とする蓄電デバイスである二次電池1に,電源装置2を接続して回路を組んだ状態で実施される。まず,検査装置13による二次電池1の検査方法の基本原理を説明する。図1では,電源装置2のプローブ7,8を二次電池1の端子50,60に結合させて回路を構成している。さらに図1中の回路には,寄生抵抗Rxが存在する。寄生抵抗Rxには,電源装置2の各部や正側導線14,負側導線15の導線抵抗の他に,プローブ7,8と端子50,60との間の接触抵抗が含まれる。なお,図1では寄生抵抗Rxがあたかも正側のそれも抵抗路16よりも二次電池1側にのみ存在するかのように描いているが,これは便宜上のことである。実際には寄生抵抗Rxは,正側および負側,さらに抵抗路16よりも二次電池1側および電源装置2側を含めた図1の回路全体に分布している。
[基本原理]
二次電池1は,図1中では模式的に示しているが実際には,例えば図2に示すような扁平角型の外観を有するものである。図2の二次電池1は,外装体10に電極積層体20を内蔵してなるものである。電極積層体20は,正極板と負極板とをセパレータを介して積層したものである。外装体10の内部には電極積層体20の他に電解液も収容されている。また,二次電池1の外面上には,正負の端子50,60が設けられている。なお二次電池1は,図2のような扁平角型のものに限らず,円筒型等他の形状のものでも構わない。二次電池1は,外装体10に電極積層体20および電解液を封入して端子50,60を取り付けることで組み立てられる。
二次電池1についてさらに説明する。図1中では,二次電池1を模式的に示している。図1中の二次電池1は,起電要素Eと,内部抵抗Rsと,短絡抵抗Rpとにより構成されるモデルとして表されている。内部抵抗Rsは,起電要素Eに直列に配置された形となっている。短絡抵抗Rpは,電極積層体20中に侵入していることがある微小金属異物による導電経路をモデル化したものであり,起電要素Eに並列に配置された形となっている。
検査装置13による検査方法では,二次電池1の自己放電量の多寡を検査する。自己放電量が多ければ不良であり少なければ良である。そのためまず,二次電池1を,電源装置2に繋ぐ前に充電する。そして充電後の二次電池1を電源装置2に繋ぎ,その状態で制御部22により二次電池1の自己放電量を算出する。そしてその算出結果に基づいて二次電池1の良否を判定するのである。
具体的には,充電後の二次電池1を電源装置2に繋ぐ。このとき,電源装置2に繋ぐ充電後の二次電池1は,充電後に通常行われる高温エージングまで終了して電池電圧が安定化した後のものとする。ただし,本形態の検査そのものは常温で行う。二次電池1を電源装置2に繋いだら,直流電源4の出力電圧を調節して,電流計5の読み値がゼロとなるようにする。このときの出力電圧VSは,二次電池1の電池電圧VBの初期値である初期電池電圧VB1と一致している。
この状態では,出力電圧VSが初期電池電圧VB1に一致しているとともに,出力電圧VSと二次電池1の電池電圧VBとが逆向きになっている。このため両電圧が打ち消し合い,回路の回路電流IBはゼロとなる。そしてそのまま,電源装置2の出力電圧VSを,初期電池電圧VB1で一定に維持したまま放置する。
その後の回路3の状況を図3に示す。図3では,横軸を時間とし,縦軸を電圧(左側)および電流(右側)としている。横軸の時間について,図3中の左端である時刻T1が,上記により初期電池電圧VB1に等しい出力電圧VSの印加を開始したタイミングである。時刻T1の後,二次電池1の自己放電により,電池電圧VBは初期電池電圧VB1から徐々に低下していく。そのため,出力電圧VSと電池電圧VBとの均衡が崩れて,回路に回路電流IBが流れることとなる。回路電流IBは,ゼロから徐々に上昇して行く。回路電流IBは,電流計5により直接に測定される。そして,時刻T1より後の時刻T2に至ると,電池電圧VBの低下も回路電流IBの上昇も飽和して,以後,電池電圧VB,回路電流IBとも一定(VB2,IBs)となる。
なお図3から明らかなように,不良品の二次電池1では良品の二次電池1と比較して,回路電流IBの上昇,電池電圧VBの低下とも急峻である。そのため,不良品の二次電池1の場合の収束後の回路電流IBsは,良品の二次電池1の場合の収束後の回路電流IBsより大きい。また,不良品の二次電池1の収束後の電池電圧VB2は,良品の二次電池1の収束後の電池電圧VB2より低い。
時刻T1後の回路の状況が図3のようになる理由を説明する。まず,電池電圧VBが低下する理由は前述の通り二次電池1の自己放電である。自己放電により,二次電池1の起電要素Eには自己放電電流IDが流れていることになる。自己放電電流IDは,二次電池1の自己放電量が多ければ大きく,自己放電量が少なければ小さい。前述の短絡抵抗Rpの値が小さい二次電池1では,自己放電電流IDが大きい傾向がある。
一方,時刻T1の後に電池電圧VBの低下により流れる回路電流IBは,二次電池1を充電する向きの電流である。つまり回路電流IBは,二次電池1の自己放電を抑制する方向に作用し,二次電池1の内部では自己放電電流IDと逆向きである。そして,回路電流IBが上昇して自己放電電流IDと同じ大きさになると,実質的に,自己放電が停止する。これが時刻T2である。よってそれ以後は,電池電圧VBも回路電流IBも一定(VB2,IBs)となるのである。なお,回路電流IBが収束したか否かについては,既知の手法で判定すればよい。例えば,回路電流IBの値を適当な頻度でサンプリングして,値の変化があらかじめ定めた基準より小さくなったときに収束したと判定すればよい。
ここで前述のように回路電流IBは,電流計5の読み値として直接に把握することができる。そこで,収束後の回路電流IBsに対して基準値IKを設定しておくことで,二次電池1の良否判定ができることになる。収束後の回路電流IBsが基準値IKより大きかった場合にはその二次電池1は自己放電量の多い不良品であり,回路電流IBsが基準値IKより小さかった場合にはその二次電池1は自己放電量の少ない良品である,ということである。
このような判定方法での要処理時間(時刻T1→時刻T2)は,背景技術欄で述べた手法での放置時間より短い。また,電流測定であるため判定精度が高い。なお,図3中における収束後の電池電圧VB2による良否判定はあまりよい手段ではない。電池電圧VBは,必ずしも電圧計6の読み値として正確に現れるものではないからである。以上が,検査装置13による二次電池1の検査方法の基本原理である。また,二次電池1を製造するに際して,組み立てた未充電の二次電池1をあらかじめ定めた充電状態まで初充電して充電済みの二次電池1とする初充電工程と,充電済みの二次電池1を検査する検査工程とを行うことができる。その検査工程では,前記の検査方法を行えばよい。
ここまでの説明では,直流電源4の出力電圧VSを一定とした。しかしながら出力電圧VSは一定でなければならないという訳ではない。むしろ,出力電圧VSを適宜変化させることで,判定の要処理時間をさらに短縮することができる。以下,これについて説明する。
図4および図5により,出力電圧VSを変化させていくことによる利点を示す。図4は,前述の通り出力電圧VSを一定とした場合の実際の回路電流IBの推移の一例である。図4の例では,出力電圧VSが初期に定めた値のまま一定とされており,回路電流IBの収束(時刻T2)には約1.5日を要している。図4の1.5日でも電圧測定による判定の場合に比べれば十分に短いのであるが,出力電圧VSを変化させていくことで要処理時間をさらに短縮することができる。図5がその例である。図5の例では,出力電圧VSを上昇させていっており,わずか0.1日で回路電流IBの収束に至っている。
図5のように出力電圧VSを上昇させて行く場合についてさらに説明する。まず,図1の回路における回路電流IBは,直流電源4の出力電圧VSと,電池電圧VBと,寄生抵抗Rxとにより次の(1)式で与えられる。
IB = (VS−VB)/Rx ……(1)
ここで出力電圧VSを一定とすれば前述のように,二次電池1の自己放電に伴う電池電圧VBの低下により,回路電流IBが増加していく。回路電流IBが増加して自己放電電流IDと等しい大きさになると,二次電池1の放電が実質的に停止する。これにより前述のように,電池電圧VB,回路電流IBとも以後一定(VB2,IBs)となる。つまり,収束後の回路電流IBsが二次電池1の起電要素Eの自己放電電流IDを示している。
出力電圧VSを上昇させて行く場合でも(1)式が成り立つこと自体は同じである。ただし,出力電圧VSが上昇する分,出力電圧VSが一定である場合よりも回路電流IBの増加が速いことになる。このため,回路電流IBが自己放電電流IDと同じになるまでの所要時間が短いことになる。これが,前述のように回路電流IBが早期に収束する理由である。ただし,やみくもに出力電圧VSを上昇させたのでは,上昇が行き過ぎてしまうおそれがある。これでは回路電流IBが適切に収束せず,判定ができないことになる。そのため,出力電圧VSの上昇の程度を規制する必要がある。本形態では具体的には,(1)式においてあたかも寄生抵抗Rxが小さくなったかのように見える範囲内で出力電圧VSを上昇させる。寄生抵抗Rxが小さくなればその分回路電流IBが大きくなるからである。
そこで本形態では,図1に示すように,仮想抵抗Rimという概念を導入する。仮想抵抗Rimは,負またはゼロの抵抗値を持つ仮想的な抵抗である。図1の回路図では仮想抵抗Rimが寄生抵抗Rxと直列に挿入されている。実際にこのような抵抗が存在する訳ではないが,出力電圧VSが上昇していく状況を,出力電圧VSは一定として代わりに仮想抵抗Rimの抵抗値の絶対値が上昇していくモデルで置き替えて考察するのである。ただし,寄生抵抗Rxと仮想抵抗Rimとの合計は,減っては行くものの正でなければならない。以下,寄生抵抗Rxと仮想抵抗Rimとの合計を疑似寄生抵抗Ryという。この疑似寄生抵抗Ryを導入したモデルにおける回路電流は,次の(2)式のように表される。
IB = (VS−VB)/(Rx+Rim) ……(2)
ここで,寄生抵抗Rxが5Ωであったとする。すると,仮想抵抗Rimが0Ωの場合と−4Ωの場合とでは,回路電流IBが異なる。すなわち,0Ωの場合(測定開始時に相当)の回路電流IBに対して,−4Ωの場合(測定開始後に相当)の回路電流IBは(2)式より5倍となる。疑似寄生抵抗Ry(=Rx+Rim)が5分の1になっているからである。
上記の(2)式を変形すると,次の(3)式が得られる。
VS = VB+(Rx+Rim)*IB ……(3)
(3)式は,疑似寄生抵抗Ryと回路電流IBとの積を電池電圧VBに加えると出力電圧VSになることを示している。疑似寄生抵抗Ryのうち仮想抵抗Rimは前述のように実際には存在しないので,出力電圧VSを,電池電圧VBに寄生抵抗Rxと回路電流IBとの積を加えた電圧まで上げることで(3)式を成り立たせることになる。つまり,出力電圧VSを上昇させた分を回路電流IBで割った値が,仮想抵抗Rimの絶対値に相当する。
前述のように出力電圧VSを初期電池電圧VB1に一致させて測定を開始した場合には,適宜の頻度でその時点での回路電流IBに合わせて(3)式により出力電圧VSを上昇させていくことになる。出力電圧VSを上昇させる頻度は,例えば1秒当たり1回程度である。なお頻度が一定である必要はない。こうすることで,検査開始後における回路電流IBの上昇が大きいほど,出力電圧VSの上昇幅も大きいことになる。また,回路電流IBの増加が収束すれば出力電圧VSの上昇も収束することになる。これにより,図5のような測定を実現することができる。
なお,回路電流IBの増加分に対する出力電圧VSの上昇幅は,上記からすれば寄生抵抗Rxと回路電流IBとの積である。すなわち出力電圧VSの上昇幅をΔVSで表せば,上昇幅ΔVSは次の(4)式で与えられる。
ΔVS = Rx*IB ……(4)
しかしこれに限らず,(4)式の積に対して1未満の正の係数Kを掛けた値としてもよい。係数Kの具体的な値は,上記の範囲内で任意であり,あらかじめ定めておけばよい。すなわち,上昇幅ΔVSを次の(5)式で計算してもよい。
ΔVS = K*Rx*IB ……(5)
なお,この係数Kと寄生抵抗Rxとの積をあらかじめ定数Mとして求めておき,この定数Mを回路電流IBに掛けることで出力電圧VSの上昇幅ΔVSを計算してもよい。このようにする場合には,検査の途中での出力電圧VSは,次の(6)式で算出されることになる。
VS = VB+M*IB ……(6)
回路電流IBの増加を早期に収束させるという観点からすれば,(4)式の積をそのまま出力電圧VSの上昇幅とするのが最も効果的である。しかしそれでは,寄生抵抗Rxの値の精度その他の理由により,前述の疑似寄生抵抗Ryがマイナスになってしまう事態もありうる。これでは回路電流IBの変化が発散してしまい,必要な測定ができないことになる。そこで上記のように係数Kを掛けることで,発散のリスクを軽減することができる。
この係数Kについて,次のことが言える。係数Kを大きく(1に近く)とれば,仮想抵抗Rimと寄生抵抗Rxとの絶対値が近く疑似寄生抵抗Ryが小さいということである。これは,出力電圧VSの上昇が急峻であるということである。このことは,回路電流IBを短時間で収束させることができると期待できる一方,寄生抵抗Rxの精度次第では発散のリスクが大きい。逆に係数Kを小さく(1から遠く)とれば,疑似寄生抵抗Ryが大きく,出力電圧VSの上昇が緩やかであるということである。つまり,回路電流IBの収束時間は長くかかるが,寄生抵抗Rxの精度が低くても発散のリスクは小さい。
そこで,実際にこの制御での測定を行うためには,寄生抵抗Rxの値を精度よく知っておく必要がある。寄生抵抗Rxのうち前述のプローブ7,8と端子50,60との間の接触抵抗の部分は回路3を組んだ都度異なるものである。このため,プローブ7,8を端子50,60に当てる都度,寄生抵抗Rxの値を測定することになる。図1の検査装置13では,寄生抵抗Rxの値を精密に測定することができる。
[寄生抵抗の測定]
図1の検査装置13における寄生抵抗Rxの測定手順を説明する。この測定は,プローブ7,8を検査対象の二次電池1の端子50,60に接触させた状態で,制御部22により行われる。電源装置2の出力電圧VSはオフにしておく。なお,抵抗器17については,ここでは可変抵抗機能を使用せず,抵抗値を固定したままとする。抵抗器17の可変抵抗機能の使い方については後述する。
検査装置13での寄生抵抗Rxの測定手順は要するに,スイッチ18を開いた状態と閉じた状態との2通りの電圧計19の指示値を取得することである。これにより寄生抵抗Rxの値を算出することができる。すなわち寄生抵抗Rxの値は,次の(7)式で算出される。
Rx = (V0−V1)*(R1/V1) ……(7)
R1:抵抗器17の抵抗値
V0:スイッチ18オフでの電圧計19の指示値
V1:スイッチ18オンでの電圧計19の指示値
この(7)式は次のようにして導出される。まずスイッチ18のオフ時を考えると,V0は二次電池1の電池電圧VBそのものである。スイッチ18のオン時を考えると,その状態での回路電流IBは次式で与えられる。
IB = VB/(R1+Rx)
V1は抵抗器17の抵抗値R1と回路電流IBとの積であるから次のように表される。V1 = R1*VB/(R1+Rx)
= R1*V0/(R1+Rx)
これをRxについて解くことで(7)式が得られる。こうして本形態では,回路の寄生抵抗Rxが精密に測定される。寄生抵抗Rxが精密に測定された後,プローブ7,8の端子50,60への接続を解除することなく維持したまま前述の自己放電量の検査を行うことで,検査時間のさらなる短縮を図ることができる。寄生抵抗Rxの測定精度が高いため,仮想抵抗Rimの導入における前述の係数Kとして,なるべく1に近い値を使用することができるからである。このため,検査開始後早期に出力電圧VSを上昇させ収束させ,判定を行うことができる。
上記においてV0,V1の測定を,電圧計19で行う代わりに電源装置2に内蔵されている電圧計6を用いて行ってもよい。つまり,電源装置2に電圧計6が内蔵されていれば,上記の測定は電圧計19がなくても可能である。また,上記では電源装置2の出力電圧VSはオフにしておくこととしたが,そのことは必須ではない。出力電圧VSがオンであっても,スイッチ18のオフ時とオン時とで出力電圧VSが同じであれば測定可能である。ただしその場合にはV0,V1の測定は電圧計19で行った方がよい。
ここで,寄生抵抗Rxを精密測定することによる効果について説明する。寄生抵抗Rxの測定精度が高いほど,前述の疑似寄生抵抗Ryをぎりぎりまで小さくすることができるのである。寄生抵抗Rxの測定精度が低い場合に仮想抵抗Rimを寄生抵抗Rxに近い値に設定すると,実際の疑似寄生抵抗Ryがゼロまたはマイナスになってしまうリスクがある。寄生抵抗Rxの測定精度が高ければそうしたリスクは小さいからである。つまり,寄生抵抗Rxの測定精度が高いほど,仮想抵抗Rimをぎりぎりまで寄生抵抗Rxに近づけた状況で二次電池1の検査を行うことができる。これにより検査時間を短縮できる。
図6のグラフに,検査開始後における回路電流IBの収束状況を,2水準の仮想抵抗Rimについて示す。図6に示すグラフは,以下の条件下での測定例である。
二次電池1の種類:リチウムイオン二次電池
二次電池1の蓄電容量:35Ah
正極活物質:三元系複合リチウム塩
負極活物質:黒鉛
電解液の電解質:LiPF6
電解液の溶媒:カーボネート系3種混合溶媒
寄生抵抗Rx:5Ω
図6には,仮想抵抗Rimについて,−4.99Ω(つまり疑似寄生抵抗Ryは0.01Ω,前述の係数Kでいえば0.998,実線)と,−4.9Ω(つまり疑似寄生抵抗Ryは0.1Ω,係数Kでいえば0.98,破線)との2通りのグラフを掲載している。まず破線のグラフに着目すると,検査開始後約3時間程度で回路電流IBが収束するに至っている(E1の丸印参照)。これは,仮想抵抗Rimを導入しない場合,すなわち検査開始後に出力電圧VSを一定とする場合と比較して,非常に速く収束しているといえる。そして実線のグラフは疑似寄生抵抗Ryをさらに小さくして得た測定例であるが,収束時間は約1時間程度(E2の丸印参照)と,破線の場合よりもさらに短くなっている。このように疑似寄生抵抗Ryを小さくすることで,検査時間を短縮できるのである。
[検査の手順]
本形態の検査装置13における検査の各過程を時系列順に列挙すると,次のようになる。
〈1〉検査対象の二次電池1の検査装置13へのセット
〈2〉オン時間の設定
〈3〉電圧V0の測定(寄生抵抗Rxの算出)
〈4〉電圧V1の測定(寄生抵抗Rxの算出)
〈5〉仮想抵抗Rimの設定
〈6〉自己放電測定(検査実行)
ここでは,〈1〉のセットのとき,スイッチ18をオフにしておくものとする。〈2〉の「オン時間の設定」とは,〈4〉のためにスイッチ18をオンしてから〈6〉のためにスイッチ18を再びオフに切り替えるまでの時間(オン時間)を決定することである。その詳細は後述する。〈3〉では,スイッチ18をオフにしたままで電圧計19の指示値を取得する。〈4〉では,スイッチ18をオンに切り替えてから電圧計19の指示値を取得する。〈5〉では,〈6〉の際において電源装置2の出力電圧VSを上昇させる程度を設定する。そのために前述のように仮想抵抗Rimという概念を使用する。そして〈6〉で,回路電流IBの測定による検査を実行する。
上記のうち〈2〉の「オン時間の設定」について説明する。〈4〉のためにスイッチ18をオンにするということは,抵抗路16に流れる電流の分,二次電池1が放電するということである。このため,スイッチ18をオンにしている間,少しずつとはいえ電池電圧VBは低下していく。そして,スイッチ18をオフに戻すと,すなわち抵抗路16による放電を終了させると,電池電圧VBが反騰して上昇する。
この状況を図7に示す。図7では,横軸に時間(秒)を取っており,そのゼロ秒のところ(左端)が,スイッチ18をオフからオンに切り替えた瞬間である。その後電池電圧VBは低下する方向に変化している。縦軸の電池電圧VBは,スイッチ18がオンである間低下を続け,スイッチ18をオフに戻す瞬間に最低値となる。その後直ちに少し上昇する。図7中には,オン時間を短く(1分程度)設定した例と長く(3分程度)設定した例との2通りのパターンを示している。
ここで両パターンにおけるスイッチ18のオフ後の電池電圧VBの反騰幅VR1,VR2を比較すると,次のようになっている。すなわち,オン時間が短かった場合の反騰幅VR1よりも,長かった場合の反騰幅VR2の方が大きい。同一の二次電池1の場合であれば,オン時間が長い程反騰幅が大きい傾向がある。電池電圧VBの反騰幅が大きいということは,その後の〈6〉での電流測定の精度がその分低いということである。すなわち,〈6〉の電流測定を高精度に行いたいという観点からは,オン時間は短い方がよい。また,検査のトータルの所要時間を短くするという観点からも,オン時間は短い方がよい。その一方で,オン時間の間に〈4〉の電圧測定を行わなければならない。よって,オン時間があまりに短いと,電圧V1の測定精度が低下してしまう。電圧計19の応答速度の問題のためである。このため,電圧V1の測定精度が十分高く得られる程度にはオン時間を長く取る必要がある。
また,図7に示した2つの例は同一の二次電池1についてのものである。実際には,スイッチ18をオンに切り替えた後の電池電圧VBの変化のパターンは,オン時間の長さによる影響だけではなく,二次電池1の蓄電容量の影響も受ける。二次電池1の蓄電容量が大きいほど,一定量の放電により受ける電池電圧VBへの影響が小さいからである。二次電池1の蓄電容量は,検査対象の二次電池1の仕様により既知の情報である。よって,二次電池1の蓄電容量に応じてオン時間を設定すればよい。すなわち,オン時間の長さを,大容量の場合に小容量の場合よりも長く設定し,小容量の場合に大容量の場合よりも短く設定するのである。オン時間と蓄電容量との具体的な関係は,例えば図8に示すようなリニアな関係でもよいし,図9に示すような段階的な関係でもよい。図8あるいは図9のような関係を,あらかじめ制御部22に保存しておけばよい。
このようにすることで,二次電池1の蓄電容量に応じてオン時間を適切に設定することができる。すなわち,二次電池1が大容量の場合には比較的長目のオン時間が設定される。それでもスイッチ18のオフ後の電池電圧VBの反騰は,大容量なのでさほど大きくない。一方,二次電池1が小容量の場合には比較的短目のオン時間が設定される。そのため電池電圧VBの反騰も小さめである。このように二次電池1の蓄電容量の大小に関わらず,スイッチ18のオフ後の電池電圧VBの反騰幅があまり変わらない。このため,二次電池1の蓄電容量に関わらずほぼ同様の判定精度を期待できる。
なお,図7の縦軸はかなり拡大されたスケールのものではあるが,オン時間中における電池電圧VBは一定ではない。ということは厳密にいえば,〈4〉で測定される電圧V1は,オン時間中における測定タイミングによる影響を受けるということである。このため,オン時間中における電圧V1の測定タイミングを,例えば,オン時間の長さに対する比率等により,あらかじめ指定しておくことが望ましい。また,〈3〉の電圧V0の測定は,オン時間に入る前に行っておいてもよいし,オン時間が終了してから行ってもよい。後者の場合には,スイッチ18のオフ切り替え後,さらに電池電圧VBの反騰の収束を待ってから測定することが望ましい。
「オン時間の設定」についてはさらに,電圧計19の分解能に応じた調整を加味するとよりよい。電圧計19の分解能が高いほど,より高精度に電圧V0,V1を測定することができる。このため,電圧計19の分解能が高ければ,電圧V0と電圧V1との差が小さくても有意な電圧差(V0−V1)が得られる。したがって,電圧計19の分解能が高い場合には,オン時間をそれほど長く確保する必要がないのである。なお電圧計19の分解能はむろん,電圧計19の仕様により既知の情報である。よって,電圧計19の分解能に応じてオン時間を設定すればよい。すなわち,オン時間の長さを,電圧分解能が高い場合に低い場合よりも短く設定し,低い場合に高い場合よりも長く設定するのである。
具体的には,図8あるいは図9により蓄電容量から定まるオン時間に対して,電圧分解能が高い場合には短縮し,低い場合には延長することになる。例えば図10に示されるように電圧分解能により決まる係数を,図8あるいは図9により定められたオン時間に掛けることで,この調整を行うことができる。図10の関係も,あらかじめ制御部22に保存しておけばよい。図10についても,段階的なパターンであってもよい。電圧V0,V1を電圧計6で読む場合には電圧計6の電圧分解能による。
上記のようにして設定されたオン時間に従いつつ電圧V0,V1を測定することで,寄生抵抗Rxを高精度に算出することができる。このため前述の係数Kをぎりぎりまで1に近く設定し,〈6〉の検査を短時間で実行することができる。
[抵抗器17の可変抵抗機能]
ここまでの説明では,抵抗器17の抵抗値R1については論じなかった。しかし実際には,抵抗器17の抵抗値R1を最適設定することで,さらに検査時間の短縮を図ることができる。抵抗器17の最適な抵抗値R1は二次電池1の蓄電容量に依存する。以下これについて,図11,図12により説明する。
図11は,抵抗値R1を振った場合の,上記「測定1」の手法により算出される寄生抵抗Rxの精度を示すグラフである。図11から明らかなように,抵抗値R1が大きいほど測定精度は低い。これは,寄生抵抗Rxがだいたい数十Ω程度で,さほど大きくないことによる。「測定1」でスイッチ18をオンして電圧V1を測定するとき,寄生抵抗Rxと抵抗器17(抵抗値R1)とは直列接続状態にある。このためこの状態での回路電流IBは寄生抵抗Rxと抵抗値R1との和で決まる。図11に示されるように抵抗値R1が数千Ω程度にもなる設定である場合には,回路電流IBは抵抗値R1によりだいたい決まってしまうことになる。このためこのような設定での電圧V1への寄生抵抗Rxの支配度が低く,寄生抵抗Rxの測定精度も低いのである。図11中で左方では,すなわち抵抗値R1が低い場合には,電圧V1への寄生抵抗Rxによる支配度が相対的に高く,測定精度も高いことになる。
しかしながら抵抗値R1が低ければ低いほどよい,という訳ではない。図11中の左上隅の丸印E3で示す付近を拡大して図12に示す。図12中に矢印E4で示すように,極端に抵抗値R1が低いと逆に測定精度が低下してしまう。その理由は,極端に抵抗値R1が低い場合には,スイッチ18をオンすると二次電池1の両端子間を短絡するに等しい状態となってしまうからである。このため大きな回路電流IBが流れて二次電池1の電圧VB自体が降下してしまう。したがって結局,高精度な測定ができないのである。
図12では,抵抗値R1がだいたい50〜70Ω程度のところで測定精度が最高になっている。このように測定精度が最高となるような抵抗値R1が,抵抗器17の最適な抵抗値R1であるといえる。上記のような極低抵抗域での大電流による影響は,二次電池1の蓄電容量が小さいほど大きく現れ,蓄電容量が大きいほど小さく現れる。このため,最適な抵抗値R1は二次電池1の蓄電容量により異なるのである。つまり最適な抵抗値R1は,蓄電容量が小さいほど大きく,蓄電容量が大きいほど小さい。
よって,検査対象の二次電池1の蓄電容量に応じて,可変抵抗である抵抗器17の抵抗値R1を設定するのである。この設定をした状態で〈3〉および〈4〉の手法を行うことで,寄生抵抗Rxについてより高い測定精度が得られる。そのための二次電池1の蓄電容量自体については,さほどの高精度は要求されない。二次電池1の仕様による規格値で十分であり,個体差までは考慮しなくてもよい。具体的には,検査対象となりうる二次電池1の仕様ごとにあらかじめ,設定すべき抵抗値R1を定めて記憶しておけばよい。そして,検査対象の二次電池1の仕様に応じて,制御部22により抵抗器17の抵抗値R1を設定する。なお,図1の検査装置13に実装する抵抗器17としては,図11に示したような高抵抗域まで含む広い可変範囲を有するものでなくてもよい。数Ω〜数百Ω程度をカバーしていれば十分である。
そして,上記のようにして抵抗値R1が決定されると,決定された抵抗値R1に応じて,回路電流IBの収束測定時における仮想抵抗Rimに反映させることができる。すなわち,決定された抵抗値R1が低いほど仮想抵抗Rimを,寄生抵抗Rxに近い値に設定できるのである。これは,決定された抵抗値R1が低いほど,寄生抵抗Rxの測定精度が高いことによる。その理由は前述の図11の説明のところで述べた通りである。したがって,抵抗値R1が低いほど,仮想抵抗Rimのための前述の係数Kを大きく(より1に近く)設定することができる。つまり,二次電池1の蓄電容量が大きいほど,検査時間は短くて済むのである。
具体的には,検査対象の二次電池1の仕様ごとにあらかじめ,その仕様上の蓄電容量に応じて,抵抗器17に設定すべき抵抗値R1を指定しておけばよい。そして検査対象の二次電池1の仕様に応じて,指定されている抵抗値R1を抵抗器17に設定すればよい。これにより,二次電池1の仕様に応じた最適な抵抗設定で寄生抵抗Rxを測定し,ごく短時間で検査をすることができる。
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば,電流測定により二次電池1の自己放電量の多寡を検査するに際して,検査のための回路の,接触抵抗を含む寄生抵抗Rxをあらかじめ測定する。そのためのスイッチ18のオン時間を,二次電池1の蓄電容量に応じて設定することとしている。これにより,蓄電容量の大きい二次電池1を検査する場合にはオン時間を長めにして寄生抵抗Rxの測定精度を高くする一方,蓄電容量の小さい二次電池1を検査する場合にはオン時間を短めにして検査の主体である放電電流測定の精度を上げるようにしている。こうすることで,検査対象の二次電池1の蓄電容量の大小に関わらず検査全体としての精度を確保するようにした,二次電池1の検査方法が実現されている。
さらに,寄生抵抗Rxの測定に用いる電圧計19の分解能もオン時間設定のための考慮に入れることで,より適切なオン時間の設定をすることができる。また,上記の検査方法を二次電池1の組立工程後に行うことで,短時間で精度よく不良品を排除できる二次電池1の製造方法が実現される。
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,抵抗路16における抵抗器17とスイッチ18との順序は任意である。また,スイッチ18の種類としては,アナログスイッチや半導体スイッチ等,何でもよい。
また,本形態の検査方法は,新品として製造された直後の二次電池に限らず,例えば使用済み組電池のリマン処理のため等,中古品の二次電池を対象として行うこともできる。また,単品の二次電池に限らず,複数の二次電池の並列結合体を対象として行うこともできる。ただしその場合の蓄電容量は,並列結合体全体としてのものとなる。また,並列結合体全体としての良否検査に留まり,個々の二次電池を個別に検査したことにはならない。また,判定対象とする蓄電デバイスは,二次電池に限らず,電気二重層キャパシタ,リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタであってもよい。
1 二次電池
2 電源装置
4 直流電源
5 電流計
6 電圧計
7 プローブ
8 プローブ
13 検査装置
14 正側導線
15 負側導線
16 抵抗路
17 抵抗器
18 スイッチ
19 電圧計
22 制御部
Rim 仮想抵抗

Claims (3)

  1. 蓄電デバイスと外部電源とを接続して構成された回路に流れる回路電流の収束状況により蓄電デバイスの自己放電電流の多寡を検査する,蓄電デバイスの検査方法であって,
    蓄電デバイスおよび外部電源の正端子同士および負端子同士をそれぞれ導線で接続して前記回路を構成するとともに,正側の導線と負側の導線との間に,抵抗器とスイッチとを直列接続してなる抵抗路を配置する回路構成過程と,
    前記蓄電デバイスの検査開始前に前記スイッチを一時的に閉じるオン時間の長さを,前記蓄電デバイスの蓄電容量に応じて,大容量の場合に小容量の場合よりも長く設定し,小容量の場合に大容量の場合よりも短く設定するオン時間設定過程と,
    前記回路構成過程後に,設定された前記オン時間にわたって前記スイッチを一時的に閉じるとともに,前記オン時間内における正負の前記導線間の電圧であるオン電圧と,前記オン時間以外の時における正負の前記導線間の電圧であるオフ電圧とを取得し,これらの電圧値と前記抵抗器の抵抗値とに基づいて,前記回路の寄生抵抗値を算出する抵抗測定過程と,
    前記抵抗測定過程後に,前記スイッチが開いている状態で前記外部電源の電圧を前記蓄電デバイスに印加するとともに,前記寄生抵抗値に応じて,前記外部電源の電圧を上昇させたときの前記回路の電流の増加分を前記回路の寄生抵抗の減少分に換算した負値である仮想抵抗値の絶対値が前記回路の寄生抵抗値未満に留まる範囲内で,前記外部電源の電圧を上昇させていきつつ,前記回路の電流値により前記蓄電デバイスの検査を行う検査過程とを行うことを特徴とする蓄電デバイスの検査方法。
  2. 請求項1に記載の蓄電デバイスの検査方法であって,前記オン時間設定過程では,
    前記オン時間を,前記抵抗測定過程で使用する電圧センサの電圧分解能が高い場合に低い場合よりも短く設定し,低い場合に高い場合よりも長く設定することを特徴とする蓄電デバイスの検査方法。
  3. 蓄電デバイスを組み立てる組立工程を行い,
    組み立てた蓄電デバイスを検査対象として請求項1または請求項2に記載の蓄電デバイスの検査方法を実行することを特徴とする蓄電デバイスの製造方法。
JP2018136100A 2018-07-19 2018-07-19 蓄電デバイスの検査方法および製造方法 Active JP7006530B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018136100A JP7006530B2 (ja) 2018-07-19 2018-07-19 蓄電デバイスの検査方法および製造方法
US16/423,373 US10928460B2 (en) 2018-07-19 2019-05-28 Method of inspecting power storage device based on discharge current and method of producing the same
CN201910459721.1A CN110736932B (zh) 2018-07-19 2019-05-30 检查电力存储设备的方法及制造该电力存储设备的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018136100A JP7006530B2 (ja) 2018-07-19 2018-07-19 蓄電デバイスの検査方法および製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020012763A true JP2020012763A (ja) 2020-01-23
JP7006530B2 JP7006530B2 (ja) 2022-01-24

Family

ID=69162927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018136100A Active JP7006530B2 (ja) 2018-07-19 2018-07-19 蓄電デバイスの検査方法および製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10928460B2 (ja)
JP (1) JP7006530B2 (ja)
CN (1) CN110736932B (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021089207A (ja) * 2019-12-04 2021-06-10 トヨタ自動車株式会社 蓄電デバイスの検査方法および製造方法
EP4242671A4 (en) * 2021-09-30 2024-04-24 Contemporary Amperex Technology Co Ltd BATTERY DETECTION METHOD AND DEVICE AND READABLE STORAGE MEDIUM

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07240235A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池の充電方法
US6479968B1 (en) * 2000-09-27 2002-11-12 Motorola, Inc. Method of charging a battery utilizing dynamic cable compensation
JP2005176430A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Sharp Corp 電源制御システム、及び該電源制御システムを用いた電子機器
JP2014222603A (ja) * 2013-05-13 2014-11-27 トヨタ自動車株式会社 電池の検査方法
JP2017223580A (ja) * 2016-06-16 2017-12-21 トヨタ自動車株式会社 充放電装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4715253B2 (ja) * 2005-03-17 2011-07-06 トヨタ自動車株式会社 電源システムの監視装置
JP4965855B2 (ja) * 2005-12-19 2012-07-04 セイコーインスツル株式会社 バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置
JP2010153275A (ja) 2008-12-26 2010-07-08 Toyota Motor Corp 2次電池の良否判定方法および製造方法
FR2947958B1 (fr) * 2009-07-08 2011-09-09 Commissariat Energie Atomique Batterie d'accumulateurs a pertes reduites
EP2400622A3 (en) * 2010-06-28 2012-03-14 Nxp B.V. Inductive cell balancing
US20160082326A1 (en) * 2014-09-22 2016-03-24 Cobra Golf Incorporated Multifunctional golf club headcover
CN104617344A (zh) * 2015-01-15 2015-05-13 广东小天才科技有限公司 缩短充电时间的方法和设备
US10036779B2 (en) * 2015-11-30 2018-07-31 Battelle Energy Alliance, Llc Systems and related methods for determining self-discharge currents and internal shorts in energy storage cells
US10330715B2 (en) * 2016-12-11 2019-06-25 Keysight Technologies, Inc. Systems and methods for determining a self-discharge current characteristic of a storage cell
GB2551081B (en) * 2017-08-18 2018-12-19 O2Micro Inc Fault detection for battery management systems

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07240235A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池の充電方法
US6479968B1 (en) * 2000-09-27 2002-11-12 Motorola, Inc. Method of charging a battery utilizing dynamic cable compensation
JP2005176430A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Sharp Corp 電源制御システム、及び該電源制御システムを用いた電子機器
JP2014222603A (ja) * 2013-05-13 2014-11-27 トヨタ自動車株式会社 電池の検査方法
JP2017223580A (ja) * 2016-06-16 2017-12-21 トヨタ自動車株式会社 充放電装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110736932A (zh) 2020-01-31
US10928460B2 (en) 2021-02-23
US20200025831A1 (en) 2020-01-23
CN110736932B (zh) 2021-11-30
JP7006530B2 (ja) 2022-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11193980B2 (en) Inspection method and manufacturing method of electrical storage device
JP6939527B2 (ja) 蓄電デバイスの検査方法および製造方法
CN110133514B (zh) 蓄电设备的检查装置
JP6907790B2 (ja) 蓄電デバイスの検査方法および製造方法
CN110850306B (zh) 蓄电设备的检查方法和制造方法
JP2020012763A (ja) 蓄電デバイスの検査方法および製造方法
CN110794311B (zh) 蓄电设备的检查装置
JP2021015712A (ja) 蓄電デバイスの検査方法および製造方法
JP6996423B2 (ja) 蓄電デバイスの検査方法および製造方法
JP7172891B2 (ja) 二次電池の製造方法
US20210173013A1 (en) Test method and manufacturing method for electrical storage device
JP2023101844A (ja) 二次電池の検査装置、二次電池の検査方法
JP2022113499A (ja) 蓄電デバイスの自己放電検査方法及び蓄電デバイスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201022

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210916

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211005

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211108

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211220