JP3731810B2

JP3731810B2 - 二次電池過放電試験装置

Info

Publication number: JP3731810B2
Application number: JP2001393243A
Authority: JP
Inventors: 登川中子
Original assignee: Ｎｅｃトーキン栃木株式会社
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003194896A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池セルの過放電状態を維持させることにより過放電領域におけるセルの寿命を試験する二次電池過放電試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図３は従来の電池パック試験装置の構成例を示す図であり、１１は試験装置、１２は電源（充電器）、１３は電子負荷、１４はマルチメータ、１５はミリオームメータ、１６は制御回路、１７は電池パックを示す。
【０００３】
電池パック１７では、電圧・電流測定、充電、放電、サーミスタ抵抗測定、インピーダンス測定等の電気特性試験を行うため、電池パック試験装置として、汎用の測定器を組み合わせて１つのシステムとして作り上げ、図３に示すように、充電器（電源）１２、電子負荷１３、マルチメータ１４、ミリオームメータ１５、制御回路１６をパソコンで制御する試験装置１１が使用される。
【０００４】
過放電領域における二次電池セルの寿命は、例えば過放電領域における放置期間毎の回復容量・電圧・インピーダンス・缶厚変化などによって把握することができる。しかし、上記のような従来の試験装置における過放電試験では、二次電池セルの特性、安全性、環境試験はあるものの、過放電領域における二次電池セルの寿命を把握するための試験は含まれていないため、過放電領域における二次電池セルの寿命を把握するためのデータも取得することができない。つまり、例えば３Ｖ〜１Ｖの場合に、１Ｖ以下の過放電領域における放置期間毎の回復容量・電圧・インピーダンス・缶厚変化などの保存データはない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、長期間にわたる過放電状態の維持が可能で、過放電領域における二次電池セルの寿命を把握するためのデータを取得できるようにするものである。
【０００６】
そのために本発明は、二次電池セルの過放電状態を維持させることにより過放電領域におけるセルの寿命を試験する二次電池過放電試験装置であって、直流電源に逆流防止用素子を介してボリューム抵抗と固定抵抗とを直列に接続すると共に、前記直流電源の電圧を前記ボリューム抵抗が０のとき前記固定抵抗の両端電圧が所定電圧になるように調整し、前記固定抵抗に並列に二次電池セルを接続するように構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
前記ボリューム抵抗と固定抵抗とを直列に接続した複数の直列回路を並列接続することにより、二次電池セルを前記複数の直列回路の各固定抵抗に並列に接続できるようにし、前記ボリューム抵抗は、連続又は多段に調節するものであり、前記所定電圧を１Ｖとすることにより、前記ボリューム抵抗を調節して二次電池セルを１Ｖ以下の任意の過放電状態に維持できるようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る二次電池過放電試験装置の実施の形態を説明するための図であり、１は直流電源、２−１〜２−ｎは二次電池、Ｒ１〜Ｒｎは固定抵抗、Ｖｒ１〜Ｖｒｎはボリューム抵抗、Ｄは逆流防止用ダイオードを示す。
【０００９】
図１において、二次電池２−１〜２−ｎは、被試験用のセルであり、直流電源１は、これら二次電池２−１〜２−ｎの過放電試験を行うために所定電圧を印加して二次電池２−１〜２−ｎを過放電状態に維持する試験用の電源である。固定抵抗Ｒ１〜Ｒｎは、二次電池２−１〜２−ｎを並列に接続する抵抗であり、過放電試験の際に二次電池２−１〜２−ｎを過放電状態になるまで放電させて所定の電圧で維持する。ボリューム抵抗Ｖｒ１〜Ｖｒｎは、連続又は多段に調節可能な可変抵抗であり、過放電試験に際して直流電源１を所定の印加電圧に調整するときに抵抗を０にし、試験を実行するとき調整して過放電レベルを設定する。逆流防止用ダイオードＤは、二次電池２−１〜２−ｎの過放電試験において、二次電池２−１〜２−ｎから直流電源１の方向への逆電流を阻止するための逆流防止用素子である。
【００１０】
上記のように本発明に係る二次電池過放電試験装置は、直流電源１に逆流防止用ダイオードＤを介してボリューム抵抗Ｖｒ１〜Ｖｒｎと固定抵抗Ｒ１〜Ｒｎとを直列に接続すると共に、直流電源１の電圧をボリューム抵抗Ｖｒ１〜Ｖｒｎが０のとき固定抵抗Ｒ１〜Ｒｎの両端電圧が所定電圧になるように調整し、固定抵抗Ｒ１〜Ｒｎに並列に二次電池セル２−１〜２−ｎを接続することにより、その後、ボリューム抵抗Ｖｒ１〜Ｖｒｎの調整により過放電レベルを所定電圧以下で設定することができ、その過放電レベルまで二次電池セル２−１〜２−ｎを放電させて、その状態を維持させることができる。
【００１１】
次に、本発明に係る二次電池過放電試験装置による試験の手順を説明する。図２は本発明に係る二次電池過放電試験装置による試験の手順を説明するための図である。
【００１２】
過放電試験に先立って図２に示すようにまず、二次電池セル２−１〜２−ｎを接続する前に、ボリューム抵抗Ｖｒ１〜Ｖｒｎのボリュームを０Ωに調整し（ステップＳ１１）、直流電源１をオンにして（ステップＳ１２）、固定抵抗Ｒ１〜Ｒｎの両端電圧が、例えば１Ｖになるように直流電源１の印加電圧（負荷電圧）を調整する（ステップＳ１３）。次に、水準を決める固定Ｒ１〜Ｒｎの両端電圧が１Ｖ以下の任意の指定電圧（過放電レベル）になるようにボリューム抵抗Ｖｒ１〜Ｖｒｎのボリュームを調整する（ステップＳ１４）。そして、直流電源１をオンの状態にしたままで、固定抵抗Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれに例えば３Ｖまで放電した二次電池２−１〜２−ｎをセットする（ステップＳ１５）。
【００１３】
以上の手順により任意の指定電圧（過放電レベル）に設定された二次電池２−１〜２−ｎの過放電試験が開始される。過放電試験の開始により、セット時は、各水準の指定電圧より二次電池２−１〜２−ｎのセルの電圧が高いので、二次電池２−１〜２−ｎは、指定電圧に到達するまで固定抵抗Ｒ１〜Ｒｎを通して放電し、セル電圧が指定電圧に達した時点で放電は終了する。その後、固定抵抗Ｒ１〜Ｒｎ側に直流電源１〜ボリューム抵抗Ｖｒ１〜Ｖｒｎを通して電流が流れ、セル電圧の平衡を保つ。このようにして直流電源１のオン状態を維持することにより、二次電池２−１〜２−ｎのセルへの過放電状態を維持させる。
【００１４】
先に述べたように従来の試験では、２次電池セルの特性、安全性、環境試験の中に上記の過放電試験は組み込まれていなかったが、本発明により、長時間にわたる過放電状態の維持が可能になり、過放電領域における放置期間毎の回復容量・電圧・インピーダンス・缶厚変化などのデータを保存し蓄積することにより、例えば容量、電圧等の特性変化を設定された変動規格と比較し、セルの寿命（平均故障時間ＭＴＴＦ値）の推定を行うことができる。さらに、過放電負荷に伴う電圧変動幅を低減させることができる。
【００１５】
因みに、充放電装置（通称Ｓチャージャ）による過放電負荷では、変動幅が設定電圧水準の半分にも及ぶ。従来は、Ｓチャージャのプログラム操作で過放電状態を維持したくても、のこぎり波状のリップルが生じてしまうが、本発明では全くこのようなリップルは生じない。
【００１６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、ボリューム抵抗と固定抵抗とを直列接続して１Ｖ以下で過放電状態を任意に設定できるようにしたが、この電圧や調整範囲は、ボリューム抵抗と固定抵抗の値を選択することにより適宜変えることができることは勿論であり、セッティング可能なセルの数も１から任意の複数まで変えることができることはいうまでもない。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、二次電池セルの過放電状態を維持させることにより過放電領域におけるセルの寿命を試験する二次電池過放電試験装置であって、直流電源に逆流防止用素子を介してボリューム抵抗と固定抵抗とを直列に接続すると共に、直流電源の電圧をボリューム抵抗が０のとき固定抵抗の両端電圧が所定電圧になるように調整し、固定抵抗に並列に二次電池セルを接続するように構成したので、長期間にわたり安定して過放電状態を維持することが可能になり、過放電領域における二次電池セルの寿命を把握するためのデータを取得でき、保存できる。
【００１８】
ボリューム抵抗と固定抵抗とを直列に接続した複数の直列回路を並列接続することにより、二次電池セルを複数の直列回路の各固定抵抗に並列に接続できるようにし、ボリューム抵抗は、連続又は多段に調節するものであり、所定電圧を１Ｖとすることにより、ボリューム抵抗を調節して二次電池セルを１Ｖ以下の任意の過放電状態に維持できるようにしたので、過放電状態レベルを任意に設定可能であり、また、複数水準の設定が可能である。
【００１９】
したがって、本発明によれば、過放電領域における放置期間毎の回復容量・電圧・インピーダンス・缶厚変化などのデータを保存、蓄積することができ、また、動作領域における保存データとタイアップすることにより、セルの全ての電圧領域におけるデータを揃えることができ、過放電領域におけるセルの寿命を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る二次電池過放電試験装置の実施の形態を説明するための図である。
【図２】本発明に係る二次電池過放電試験装置による試験の手順を説明するための図である。
【図３】従来の電池パック試験装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…直流電源、２−１〜２−ｎ…二次電池、Ｒ１〜Ｒｎ…固定抵抗、Ｖｒ１〜Ｖｒｎ…ボリューム抵抗、Ｄ…逆流防止用ダイオード

Claims

二次電池セルの過放電状態を維持させることにより過放電領域におけるセルの寿命を試験する二次電池過放電試験装置であって、直流電源に逆流防止用素子を介してボリューム抵抗と固定抵抗とを直列に接続すると共に、前記直流電源の電圧を前記ボリューム抵抗が０のとき前記固定抵抗の両端電圧が所定電圧になるように調整し、前記固定抵抗に並列に二次電池セルを接続するように構成したことを特徴とする二次電池過放電試験装置。
前記ボリューム抵抗と固定抵抗とを直列に接続した複数の直列回路を並列接続することにより、二次電池セルを前記複数の直列回路の各固定抵抗に並列に接続できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の二次電池過放電試験装置。
前記ボリューム抵抗は、連続又は多段に調節するものであることを特徴とする請求項１記載の二次電池過放電試験装置。
前記所定電圧を１Ｖとすることにより、前記ボリューム抵抗を調節して二次電池セルを１Ｖ以下の任意の過放電状態に維持できるようにしたことを特徴とする請求項３記載の二次電池過放電試験装置。