JP5662968B2 - 二次電池の検査システム、充放電機、及び検査方法 - Google Patents

二次電池の検査システム、充放電機、及び検査方法 Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池などの二次電池の技術に関する。
リチウムイオン二次電池は、充電や放電を繰返して行うことで、正極側での電解液の酸化・結晶構造の破壊や、負極側での金属リチウムの析出が起こり、電池の容量が劣化していく特性がある。また一般的に、リチウムイオン二次電池の製造条件によって、上記電池の容量劣化が早くなる場合がある。
そして上記容量劣化が早い二次電池を使用する場合、容量劣化後はその二次電池を使用する機器に対して必要な電力を提供できなくなる。そのため、このような容量劣化の早い二次電池を製造時(製造段階)に検知して排除することで、長期の容量が信頼できる(容量劣化が少ない)二次電池を提供する必要がある。
上記二次電池に関する先行技術例として、特開2010−257984号公報(特許文献1)、特開2003−243046号公報(特許文献2)等がある。
特許文献1(「二次電池システム」)には、「二次電池システムの状態(二次電池の状態や、二次電池システムの異常など)を精度良く検知することができる二次電池システムを提供する」等の記載がある。
特許文献2(「機能不良の電池を決定するための方法」)には、「電池、特にリチウム/酸化銀バナジウム電池における長期の放電性能を決定するための方法を提供する」等の記載がある。
特開2010−257984号公報 特開2003−243046号公報
前記特許文献1には、二次電池について、蓄電量Qの値と、蓄電量Qの変化量dQに対する電圧Vの変化量dVの割合であるdV/dQの値と、の関係を表す、Q-dV/dQ曲線上に現れる特徴点を用いることで、稼働中(非製造段階)の二次電池の劣化状況を検知するシステムについて開示されている。しかしながら、二次電池の製造段階で長期容量信頼性を得る(検知する)ための方法などに関する開示は無い。
前記特許文献2には、初期パルス電圧の波形を分析し、特徴付けることによって、長期容量(長期放電性能)を決定する方法(長期放電性能の信頼できる目安)を提供する旨が記載されている。しかしこの方法では、初期パルス電圧の検査工程を追加しなければならず、追加の検査装置、検査時間が必要となってしまい、コストが高い。
以上を鑑み、本発明の主な目的は、二次電池の製造段階において長期容量信頼性を確保することができる二次電池(容量劣化が少ない二次電池)を得ることができる技術、言い換えると長期容量信頼性が無い(容量劣化が早い)二次電池を検知して排除することができる技術、またその際に追加の検査工程・検査装置・検査時間などが必要とならずに低コストで実現できる技術、を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明のうち代表的な形態は、リチウムイオン二次電池などの二次電池を検査(異常検知)するシステム(情報処理システムや装置)、方法等であって、以下に示す構成を有することを特徴とする。
本形態の検査システム(対応する検査方法)は、二次電池の製造段階において、初回充電中の電圧Vと、電圧Vの変化量dVに対する、蓄電量Qの変化量dQの割合であるdQ/dV値との関係を表すV-dQ/dV曲線上に現れる特徴点を用いることにより、長期容量信頼性(長期容量劣化)を判定して異常を検知し排除する処理を行う手段(対応する検査工程)を有する。
本形態の二次電池の検査システム(二次電池異常検知システム)は、電圧検知手段と、電流検知手段と、異常検知手段と、記憶手段と、を有し、検査対象の第1の二次電池が、前記電圧検知手段、前記電流検知手段、及び電源に接続される。前記記憶手段は、予め、異常検知のための基準となる第2の二次電池の特性のデータが記憶される。前記特性のデータは、前記基準となる第2の二次電池の初回充電時における、電圧Vと、前記電圧Vの変化量dVに対する、電流Iから計算される蓄電量Qの変化量dQの割合であるdQ/dV値と、の関係を表すV-dQ/dV曲線の情報を含む。本検査システムは、前記第1の二次電池の検査時、前記電源から前記第1の二次電池に対して初回充電が行われた時、前記電圧検知手段は、前記二次電池の電圧値Vを検知し、前記電流検知手段は、前記二次電池の電流値Iを検知する。そして、前記異常検知手段は、前記電流値Iから計算される蓄電量Qを用いて、前記電圧値Vの変化量dVに対する前記蓄電量Qの変化量dQの割合であるdQ/dV実測値を計算し、上記dQ/dV実測値と、前記V-dQ/dV曲線の情報とを対比し、当該曲線上の特徴点に該当するかを判定し、該当しない場合は、当該第1の二次電池の長期容量信頼性を確保できないことを示す異常として検知する。
本発明のうち代表的な形態によれば、二次電池の製造段階において長期容量信頼性を確保することができる二次電池(容量劣化が少ない二次電池)を得ることができる。言い換えると長期容量信頼性が無い(容量劣化が早い)二次電池を検知して排除することができる。またその際に追加の検査工程・検査装置・検査時間などが必要とならずに低コストで実現できる。
本発明の実施の形態1の二次電池の検査システムの構成を示す図である。 実施の形態2の検査システム(二次電池異常検知充放電機を含む)の構成を示す図である。 実施の形態3の検査システムの二次電池異常検知部の構成を示す図である。 一実施の形態(各実施の形態)における、二次電池の初回充電時のV-dQ/dV曲線(基準となる特性のデータ例)を示す図である。 一実施の形態における、リチウムイオン二次電池の具体的な製造工程を模式的に示す図である。 一実施の形態における、二次電池(検査対象)の初回充電時の充電特性(蓄Q-V)のデータ例を示す図である。 一実施の形態における、二次電池(検査対象)の初回充電時のV-dQ/dV曲線(実測)の例を示す図である。 一実施の形態における、基準の特性のデータを得るためのサイクル試験の結果(各グループの二次電池の容量維持率)を示す図である。 第1グループの初回充電時のV-dQ/dV曲線を示す図である。 第2グループの初回充電時のV-dQ/dV曲線を示す図である。 第3グループの初回充電時のV-dQ/dV曲線を示す図である。 第4グループの初回充電時のV-dQ/dV曲線を示す図である。 サイクル試験後のV-dQ/dV曲線(L)を示す図である。 実施の形態4の検査システム(対応する検査方法)における、検査(異常検知)の処理フロー(第1フロー)を示す図である。 実施の形態5の検査システム(対応する検査方法)における、検査(異常検知)の処理フロー(第2フロー)を示す図である。 ステップS106の判定の補足説明用の図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
<実施の形態1>
図1,図4〜図13等を用いて、実施の形態1の二次電池の検査システム及び対応する検査方法について説明する。
[システム構成]
図1は、実施の形態1の二次電池の検査システムの全体構成を示す。本検査システムは、異常検知システム(二次電池異常検知システム)1と、二次電池10と、電源60とが接続される構成である。異常検知システム1は、電圧検知部40と、電流検知部50と、異常検知部(二次電池異常検知部)30とを有する構成である。二次電池10は、検査対象である1つのリチウムイオン二次電池である。検査時、検査対象の二次電池10が、電圧検知部40、電流検知部50、及び電源60に対して接続される。電圧検知部40及び電流検知部50と二次電池異常検知部30とが接続されている。
電源60は、接続される二次電池10に対する充電・放電の動作が可能な電源装置(公知技術)である。電源60による充放電の動作は、ユーザ(検査者)の操作(あるいは後述の自動的な制御)により可能である。
異常検知部30は、実施の形態1ではコンピュータ(計算機)で構成され、ROM31、CPU32、RAM33等の公知要素を有する構成である。ROM31(他の記憶手段でもよい)には、プログラム71(検査処理を実行させるプログラム)及びデータ72(検査処理に関する各種データ情報)が格納されている。CPU32は、ROM31のプログラム71及びデータ72を読み出してRAM33を用いてプログラム処理を実行することにより、二次電池10の検査処理を行う。
ユーザ(検査者)は、本検査システム(異常検知部30を含む異常検知システム1)を操作・利用し、二次電池10の検査(異常検知を含む)を行う。異常検知部30は、図示しないが、入力装置、出力装置、及びユーザインタフェース機能を備える。ユーザインタフェース機能は、例えばディスプレイ画面で検査時の各種情報(検査のメニューや設定値や、異常信号を含む検査(異常検知)の結果情報など)を表示し、ユーザによる指示入力などを受け付ける機能を含む。
電圧検知部40は、二次電池10の電圧V(端子間電圧)を検知し、その電圧V(値や情報)を異常検知部30に与える。
電流検知部50は、二次電池10に流れる電流Iを検知し、その電流I(値や情報)を異常検知部30に与える。
異常検知部30は、電圧検知部40から入力される電圧値V及び電流検知部50から入力される電流値Iを用いて、プログラム処理により二次電池10の検査(異常検知を含む)を行い、結果(異常検知した場合の異常信号など)をユーザに出力する。
異常検知部30は、二次電池10の初回充電時に、二次電池10の電圧Vが変化したときの、電圧Vの変化量dVに対する蓄電量Qの変化量dQの割合であるdQ/dV値(実測値)を算出する。換言すれば、二次電池10の蓄電量Qをこれに対応する電圧Vで微分してdQ/dV値を算出する。具体的には、二次電池10の充放電時(特に初回放電時)に、所定時間毎に電圧Vと電流I(蓄電量Q)を取得しつつ、各時間毎の電圧Vの変化量dVと蓄電量Qの変化量dQを算出し、これらに基づいて所定時間毎のdQ/dV値を算出する。
ROM31に記憶されるデータ72として、V-dQ/dV曲線(K)の情報(後述図4)を含む。本検査システムでは、予め(少なくとも検査時よりも前)、基準(対比用)となる特性のデータとして、基準となる長期容量信頼性がある二次電池における初回充電時のV-dQ/dV曲線(K)の情報(特徴点の範囲などを含む)を記憶させておく。この基準となる二次電池は、後述(図8等)のサイクル試験の結果、容量維持率が高く長期容量信頼性が確保できた二次電池である。
なお図1の各部(30,40,50,60等)は各種の手段で実現(実装)してもよい。例えば異常検知部30は、汎用のコンピュータのプログラム処理に限らず、専用のICチップの回路などで実現してもよい。40,50は既存の検知装置で実現してもよい。30は既存の充放電機で実現してもよい。
以下、実施の形態1の詳細処理内容を説明する前に、他の実施の形態(2,3)のシステム構成例を示す。これら各実施の形態で詳細処理内容は概略共通である。
<実施の形態2>
図2は、実施の形態2の検査システムとして、二次電池の異常検知機能を備える充放電機21(二次電池異常検知充放電機)による構成例を示す。充放電機21は、実施の形態1と同様の二次電池10の異常検知機能(電圧検知部40、電流検知部50、異常検知部130など)を備える。更に、充放電機21は、二次電池10に対する充放電の動作が可能な電源60を内蔵し、異常検知部130から電源60への制御(充放電の動作の制御)を可能とした形態である。前述同様に二次電池10が各部(40,50,60)に接続される。
実施の形態2の異常検知部130は、実施の形態1の異常検知部30と同様に、コンピュータのプログラム処理により実現する。更に、実施の形態2の異常検知部130は、必要に応じて電源60へ制御信号を与えることにより、電源50から二次電池10に対する充放電の動作(例えば初回放電の開始及び終了)を自動的に制御する機能を有する。なおこのような制御の機能を備えない形態とする場合は、実施の形態1と同様にユーザにより電源60を操作すればよい。電源60は、異常検知部130からの制御信号に基づき、二次電池10に対して電流や電圧を印加することにより、二次電池10を充電する。
<実施の形態3>
図3は、実施の形態3の検査システムとして、異常検知部30の詳細構成例(機能ブロック構成)を示す。この異常検知部30は、電流入力部301、電圧入力部302、充電電気量計算部303、dQ/dV計算部304、dQ/dV特徴点算出部305、異常判定部306、異常信号出力部307、記憶部310等を有する構成である。これら各部位は、プログラムモジュールとして構成してもよいし、回路部などで構成してもよい。また各部(301〜305等)で処理するデータ情報を適宜記憶部310に格納する構成である。異常検知部30の処理概要は以下である。
異常検知部30は、検査対象の二次電池10の初回充電時に、電圧検知部40により検知した二次電池10の電圧V及び電流検知部50により検知した二次電池10の電流Iを入力する。例えば電流入力部301は所定時間T毎に電流値Iを入力(取得)し、それと同期させたタイミング(あるいは下記303の電流積算処理と同期させたタイミング)で、電圧入力部302は電圧値Vを入力(取得)する。Tはディジタル処理上の単位である。
充電電気量計算部303は、電流入力部301からの電流値I(T毎)に基づき、当該電流値Iを積算して、二次電池10の充電電気量または放電電気量から、T毎の蓄電量Q(蓄電容量)を算出する。
dQ/dV計算部304は、電圧入力部302からの電圧値V(T毎)と、充電電気量計算部303からの蓄電量Q(T毎)とに基づき、dQ/dV実測値(T毎)を計算する。また304は、必要に応じて、上記T毎のdQ/dV実測値に基づき、リアルタイムでV-dQ/dV曲線(検査用。Kとは別。)を作成してもよい(後述の実施の形態5と対応する)。
dQ/dV特徴点算出部305は、上記電圧値V及びdQ/dV計算部304からのdQ/dV実測値に基づき、特徴点(検査用)を算出する。
異常判定部306は、dQ/dV特徴点算出部305からの特徴点(検査用)と、基準となる特性におけるV-dQ/dV曲線(K)の情報(特徴点の範囲)とを用いて対比することにより、異常を判定・検知する。即ち、306は、検査用の特徴点(dQ/dV実測値)が、V-dQ/dV曲線(K)の特徴点の範囲に該当するかを判断し、該当する場合は正常(長期容量信頼性が確保できる)、該当しない場合は異常(長期容量信頼性が確保できない)として判定(検知)する。例えば上記検査用の特徴点の値が基準の範囲を超えていた場合は、長期容量信頼性が確保できない(異常)と判定される。
そして、上記異常として判定(検知)した場合は、異常信号出力部307で、当該二次電池10の長期容量信頼性が確保できないことを示す異常信号をユーザに対し出力して、当該二次電池10の排除を促す。
以下、実施の形態1(各実施の形態で同様に適用可能)における詳細処理例を説明する。
[V-dQ/dV曲線(K)]
図4は、各実施の形態における基準(対比用)となる特性のデータ例として、基準となる二次電池の初回充電時のV-dQ/dV曲線(K)を示す。横軸は電圧[V]、縦軸はdQ/dV値[Ah/V]である。この曲線Kの情報を含むデータ72が本検査システム内(ROM31)に予め格納される。基準となる二次電池は、後述(図8)のサイクル試験の結果、容量維持率が高く、長期容量信頼性が確保できた二次電池を用いる。
図4の曲線Kにおいて、A,Bは2つの特徴点(極大点)を示す。また、特徴点Aが現れる電圧Vの範囲VAl〜VAu(401)、及びdQ/dV値の範囲Al〜Au(411)を示している。また、特徴点Bが現れる電圧Vの範囲VBl〜VBu(402)、及びdQ/dV値の範囲Bl〜Bu(412)を示している。これらの曲線K上の特徴点(A,B)に関するdQ/dV値及び電圧値Vの範囲の情報もデータ72の中に含まれる。検査時には、異常検知部30は、対象の二次電池10の初回充電時に得た実測値(dQ/dV値)を、この曲線Kの特徴点A,Bの範囲(上記)と対比することにより、異常(長期容量信頼性)を判定・検知する。
[二次電池の製造工程]
図5は、従来一般的なリチウムイオン二次電池の具体的な製造工程を示す。本実施の形態の検査対象の二次電池10の製造工程についても同様に適用する。特に本実施の形態の検査方法では、性能検査工程(S4)における充放電試験(長期容量性能・信頼性の検査)(S41)において、特徴的な処理ステップ(初回充電時の特性(曲線)を用いた異常検知のステップ)を含む。
図5の製造工程は、大きくは、S1:正極電極製造工程、S2:負極電極製造工程、S3:組立工程(電池セル組立工程)、S4:性能検査工程から成る。S1等は工程(ないしステップ)を示す。
S1,S2は、混練工程(S11,S211),塗布工程(S12,S22),電極加工工程(S13,S23)から成る。混練工程(S11,S21)で、正極および負極の材料となる各種材料をそれぞれ混ぜ合わせる。塗布工程(S12,S22)で、その混練した材料をロール上の金属箔の上に塗布する。電極加工工程(S13,S23)で、塗布部に対して圧縮などの加工を行い、正極,負極それぞれの電極ロールが作られる。
S3の組立工程は、打抜き工程(S31)、積層工程(S32)、注液工程(S33)、封口工程(S34)を有する。S31で、上記の正極,負極ロールをセパレータを用いて所定の大きさの電極シートへと切り出し(打抜き)、S32でこの正/負極の電極シートを複数枚積層し、その後S33で電解液を注入(注液)し、S34でこれらをラミネートフィルムで密閉(封口)する。これにより二次電池のセルを得る。
S4の性能検査工程は、S41の充放電試験(長期容量性能・信頼性検査)工程を有する。このS41の工程では、S3の組立工程で作成された二次電池のセルを繰り返し充放電(充放電試験)し、このセルの性能及び信頼性に関する検査を行う。例えばセルの容量や電圧、充電または放電時の電流や電圧などを検査する。
本実施の形態の検査方法では、S4の性能検査工程で、本実施の形態の検査システム(図1等)を用いて、S41の充放電試験(長期容量性能・信頼性検査)工程において、その初回充電の時の特性(V-dQ/dV曲線)を用いて検査(異常検知)を行う。即ち長期容量信頼性が確保できないセル(二次電池10)を異常として検知する。
[初回充電]
本実施の形態は、初回充電の時の特性(曲線)を用いて異常を判定(検知)することが大きな特徴である。初回充電とは、二次電池10を製造した直後の1回目の充電のことを指す。図5の製造工程で言えば、組立工程(S3)で二次電池10(セル)を組み立てた後、性能検査工程(S4)で、充放電試験(長期容量性能・信頼性の検査)(S41)を行うが、その際の1回目の充電のことを指す。
この初回充電の時には、セル(二次電池10)の電極表面上に被膜が形成される。この初回充電で発生する被膜形成の度合いにより、当該セル(二次電池10)の長期容量が変化することが知られている。2回目以降の充電では、この被膜形成反応は小さくなる。
[検査時の初回充電時の特性]
次に図6,図7を用いて、本検査方法及び検査システムにおける二次電池10の検査時における初回充電時(実測)の特性のデータ例を示す。
図6は、検査対象の二次電池10に対する初回充電で得られた充電特性のデータ例を示す。横軸は蓄電量Q(電気量[mVh])、縦軸は電圧V(電圧[V])であり、それらの関係を示す関数(曲線)(601)である。
図7は、検査対象の二次電池10に対する初回充電時の、電圧VとdQ/dV値(実測値)との関係を表すV-dQ/dV曲線(701)を示している(基準の曲線Kとは異なる)。図7のV-dQ/dV曲線(701)は、図6の蓄電量Qと電圧Vの関数(601)について、蓄電量Qをこれに対する電圧Vで微分して得たものである。具体的には、図6の曲線(601)を作成する際に、前述のように、所定時間T(例えば1秒)毎に取得した蓄電量Qと電圧Vとに基づき、T毎の電圧Vの変化量dVと蓄電量Qの変化量dQとからT毎のdQ/dV値を計算した。そしてこのdQ/dV値と電圧Vとの関係を示すV-dQ/dV曲線を図7(701)のように作成した。
図7で、V-dQ/dV曲線(701)には、図4の基準の曲線Kと同様に、特徴点A,B(極大点)などの複数(2つ)の特徴点が現れる。なお特徴点Aの電圧値をVA、特徴点Bの電圧値をVB、特徴点AのdQ/dV値をdQ/dVA、特徴点BのdQ/dV値をdQ/dVBで示す。この特徴点は、前述の通り、被膜形成の度合いを反映していると考えられ、初回充電で発生する被膜形成の度合いにより、二次電池10の長期容量が変化することが知られている。この初回充電時のdQ/dV値を利用して、図4のV-dQ/dV曲線(K)のように、二次電池10の長期容量に関する信頼できる目安(長期容量信頼性を確保できる基準となる特性、異常検知の際の対比用の情報)を得ることができる。この基準となる特性のデータ(曲線K)を得るための具体的な試験などの手続きについては以下である。
[サイクル試験]
本実施の形態の検査方法及び検査システムでは、予め(少なくとも検査時よりも前)、基準となる二次電池を用いたサイクル試験(サイクル劣化試験、繰返し充放電試験などともいう)により、上記基準となる特性(V-dQ/dV曲線(K))のデータを取得し、前述のように本検査システム(ROM31)内に記憶させておく。
図7の例のような初回充電時の特徴点(極大点)におけるdQ/dV値が異なる複数の二次電池(基準となる二次電池)を用意し、サイクル劣化試験(繰り返し充放電試験)を行った。
図8には、上記基準の特性のデータを得るための二次電池のサイクル試験の結果(各グループの二次電池の容量維持率)を示す。用意した複数の二次電池を、図示のように、特徴点A,BのdQ/dV値の大きさ等により4つのグループ(G1〜G4)に分けた。これらのグループ(G1〜G4)は、図7のような特徴点AのdQ/dV値(dQ/dVA)の大/中/小(用意した電池の中での相対値)の基準と、下記の式1で得られる値Pの大/中/小(用意した電池の中での相対値)の基準とによって、図示するように分類した。
P=a1×(dQ/dVB)+a2×(dQ/dVA) ・・・式1
値Pは、特徴点A(極大点)のdQ/dV値(dQ/dVA)と、特徴点B(極大値)のdQ/dV値(dQ/dVB)とを係数a1,a2を用いて加算した値である。
図8の4つのグループのうち、第1グループG1は、特徴点A(極大点)のdQ/dV値(dQ/dVA)が大で、P値が中の電池とし、第2グループG2は、dQ/dVAが小でPが中の電池とし、第3グループG3は、dQ/dVAが中でPが大の電池とし、第4グループG4は、dQ/dVAが中でPが小の電池とした。
図9〜図12に、上記各グループG1〜G4の初回充電時のV-dQ/dV曲線を示している。
次いで、各グループG1〜G4についてサイクル充放電を行った。具体的には、充電上限電圧値を4.2Vとし、放電下限電圧値を3.5Vとして、1Cの電流値で、300サイクルの充放電を行った。ここで、1Cとは、電池の全容量を1時間で(充)放電させるだけの電流量のことをいう。
図8では、上記サイクル充放電後の各グループG1〜G4における容量維持率(初期容量に対するサイクル劣化試験後の容量の割合)を示している。この容量維持率は、二次電池の長期容量信頼性(その確保できる度合い)と対応している。グループによって容量維持率が異なることがわかる。図8の例では、グループG1,G3よりもG2,G4の方が容量維持率が高いことがわかる。
本実施の形態の検査方法及び検査システムでは、上記のような試験の結果、容量維持率が高かった二次電池(例えばグループG2やG4)の特性(V-dQ/dV曲線)を利用する。例えば容量維持率が所定の閾値よりも高いものを選んで利用する。
予め、前述の図5の性能検査工程(S4)の時(充放電試験(S41)の時)、上記基準となる二次電池を用いたサイクル試験を行い、上記容量維持率などを判定することにより、上記基準となる特性(曲線K)のデータを得ることができる。そして別途、二次電池10の検査時、S4(S41)で、検査対象の二次電池10の初回充電時の実測値を、上記基準となる特性(曲線K)と対比することで、異常(長期容量信頼性を確保できない二次電池10)として検知することができる。
[サイクル試験後の特性]
また図13には、比較説明のため、上述のようなサイクル試験後(多数の充放電を繰返した後)のV-dQ/dV曲線(L)を示している。このV-dQ/dV曲線(L)においては、その特徴点A2,B2(極大点)におけるdQ/dV値が、前述の初回充電時のものと比べて小さくなっていることが分かる。また、このV-dQ/dV曲線(L)の特徴点A2,B2(極大点)においては、上述の第1〜第4グループ(長期容量信頼性が異なる二次電池)の差が見え難くなっている。
このように、複数回の充放電が繰返された後(稼働中、実使用時)の二次電池の特性のデータではなく、製造段階での初回充電時のV-dQ/dV曲線(K)(その特徴点)の情報を用いることが有効であることが分かる。
<実施の形態4>
次に図14を用いて実施の形態4の検査方法及び検査システムを説明する。図14は、実施の形態4における、長期容量信頼性が確保できない二次電池10(異常)を検知する処理フロー(第1フロー)を示す。実施の形態4は、基本構成は実施の形態1等(図1等)と同様であり、異なる構成として、検査時(図5のS4)、例えばユーザ操作に基づき、異常検知部30のプログラム処理で図14の処理を実行することにより、二次電池10の検査(異常検知)を行う。なお以下、図3(実施の形態3)の対応する部位についても括弧内に示す。
(S101) まずステップS101で、電源60により検査対象の二次電池10に対する充電(初回充電)を開始する。なおこの際、前述のようにユーザ手動で電源60を操作してもよいし、実施の形態2のように異常検知部130から電源60を制御してもよい。
(S102) 次にS102で、異常検知部30では、所定時間T毎に、電流検知部50による二次電池10の電流値Iを入力し(301)、それと同期で、電圧検知部40による二次電池10の電圧値Vを入力(302)し、これらの値(情報)を記憶する(310)。
(S103) 次にS103で、異常検知部30では、上記電流値I(T毎)を積算して二次電池10の充電電気量(蓄電量Q)(T毎)を計算し(303)、記憶する。
(S104) 次にS104で、異常検知部30は、上記蓄電量Qで示す充電電圧が所定の電圧に達したか否かを判定する。所定の電圧に達したと判定した場合(Y)は、S111に進み、充電(初回充電)を終了させ、検査を終了する。なおこの際、前述同様に、ユーザ手動で電源60を操作してもよいし、実施の形態2のように異常検知部130から電源60を制御してもよい。
(S105) 上記所定の電圧に達していないと判定した場合(N)は、S105に進み、異常検知部30は、当該二次電池10についての、電圧Vの変化量dVに対する蓄電量Qの変化量dQの割合であるdQ/dV実測値(T毎)を算出する(304)。換言すれば、二次電池10の初回充電時に、その蓄電量Qをこれに対応する電圧Vで微分してdQ/dV値を得る。
(S106) 次にS106では、異常検知部30は、当該二次電池10についてのS105のdQ/dV実測値を用いて、基準のV-dQ/dV曲線(K)上の特徴点A,Bのいずれかに対応する状態に至ったかどうかを判断する。
図16に、補足としてS106の処理例を示す。例えば所定時間T毎のdQ/dV値を算出した結果、時点N−2T(N>2T)から時点N−Tの間の時間においてdQ/dV値が上昇し(点a→b)、時点N−Tから時点Nの間の時間においてdQ/dV値が減少し(点b→c)、更に基準の曲線K(図4)における特徴点が現れる電圧Vの範囲(例:VAl〜VAu)内であったとき、時点N−T時のdQ/dV値(点b)が極大値となり、特徴点(例:A)に至ったと判断する。
異常検知部30は、上記特徴点A,B(極大点)に対応する状態に至ったと判断した場合は、当該特徴点A,Bに対応する状態のdQ/dV値を記憶する(310)。上記S106で特徴点A,Bのいずれにも至っていないと判定した場合(N)は、S102に戻り、再び上記S102〜S106の処理を行う。
(S107) 上記特徴点A,Bのいずれかに至ったと判定した場合(Y)は、S107に進み、異常検知部30は、その特徴点の状態に相当するdQ/dV値を算出する(305)。例えば上記S106の例をとると、N−T時のdQ/dV値(点b)が特徴点(極大値)に相当するdQ/dV値となる。
(S108) その後S108で、異常検知部30は、上記S107の特徴点に相当するdQ/dV値が、基準の曲線K(図4)における前述の特徴点の範囲(401,411等)内にあるかどうかを判断する(306)。範囲内と判定した場合(Y)、S102に戻り、再びS102〜S108の処理を行う。
(S109,S110) 上記範囲外(範囲を超えている)と判定した場合(N)には、S109に進み、異常検知部30は、当該二次電池10は長期容量信頼性が低い(確保できない)と判断し、異常として検知する。そしてS110に進み、当該二次電池10が異常である旨の異常信号をユーザに対して出力し、当該二次電池10の排除を促す(307)。
<実施の形態5>
次に図15を用いて実施の形態5の検査方法及び検査システムを説明する。図15は、実施の形態5における、長期容量信頼性が確保できない二次電池10(異常)を検知する処理フロー(第2フロー)を示す。実施の形態5は、基本構成は実施の形態1等(図1等)と同様であり、異なる構成として、検査時(図5のS4)、例えばユーザ操作に基づき、異常検知部30のプログラム処理で図15の処理を実行することにより、二次電池10の検査(異常検知)を行う。
実施の形態5では、異常検知部30は、所定時間T毎のdQ/dV実測値に基づいてV-dQ/dV曲線(検査用)を描き、当該曲線上の特徴点のdQ/dV値(検査用)を算出し、基準の特性の曲線Kの特徴点の範囲と対比することで、異常を検知する。
(S201) S201で、電源60により検査対象の二次電池10に対する充電(初回充電)を開始する。
(S202) S202で、異常検知部30では、所定時間T毎に、電流検知部50による二次電池10の電流値Iを入力し(301)、それと同期で、電圧検知部40による二次電池10の電圧値Vを入力し(302)、これらの値(情報)を記憶する(310)。
(S203) S203で、異常検知部30は、上記電流値I(T毎)を積算して二次電池10の充電電気量(蓄電量Q)(T毎)を計算し(303)、記憶する。
(S204) S204で、異常検知部30は、上記蓄電量Qで示す充電電圧が所定の電圧に達したか否かを判定する。達していないと判定した場合(N)は、S202〜S204の処理を繰返す。
(S205) 異常検知部30は、上記所定の電圧に達したと判定した場合(Y)は、S205で、当該充電(初回充電)を終了し、S206に進む。
(S206) S206で、異常検知部30は、当該二次電池10の初回充電時の電圧V(T毎)及び蓄電量Q(T毎)に基づき、V-dQ/dV曲線(検査用)を作成する。具体的には、T毎の変化量dV,dQからT毎のdQ/dV実測値を計算し(304)、それに基づきV-dQ/dV曲線を作成する。
(S207) S207で、異常検知部30は、当該二次電池10についてのS206で作成したV-dQ/dV曲線(検査用)を用いて、当該曲線上から(各)特徴点を算出する(305)。即ち基準の曲線Kの特徴点A,Bに相当(対応)するような特徴点(極大点)を算出する(図16と同様)。
(S208) S208で、異常検知部30は、上記(各)特徴点のdQ/dV実測値が、基準の特性の曲線K(図4)における特徴点A,BのdQ/dV値の範囲(401,411等)内にあるかどうかを判断する(306)。上記範囲外と判定した場合(N)は、S209に進み、すべて範囲内と判定した場合(Y)は、異常無しの結果として検査を終了する。
(S209,S210) S209で、異常検知部30は、上記範囲外なので、当該二次電池10は異常として検知し、S210で異常信号をユーザに対し出力して排除を促す(307)。
[効果等]
以上説明したように、本実施の形態の検査方法及び検査システムによれば、二次電池10の製造段階(図5)において、初回充電時の特性(曲線K)を用いて判定する仕組みにより、長期容量信頼性を確保できる(容量劣化が少ない)二次電池10が得られる。言い換えると長期容量信頼性が低い(容量劣化が早い)二次電池10を検知・排除することができる。またその際に追加の検査工程・検査装置・検査時間などが必要とならずに低コストで実現できる。また見方を変えると、本実施の形態は、製造時に二次電池10の長期容量性能を決定(予測)することができる技術である。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
1…異常検知システム(二次電池異常検知システム)、10…二次電池、21…充放電機(二次電池異常検知充放電機)、30,130…異常検知部(二次電池異常検知部)、31…ROM、32…CPU、33…RAM、40…電圧検知部、50…電流検知部、60…電源、71…プログラム、72…データ、K…V-dQ/dV曲線。

Claims (10)

  1. 二次電池の検査システムであって、
    電圧検知部と、電流検知部と、異常検知部と、記憶部と、を有し、
    検査対象の第1の二次電池が、前記電圧検知部、前記電流検知部、及び電源に接続され、
    前記記憶部は、基準となる第2の二次電池の特性のデータが記憶され、
    前記特性のデータは、前記基準となる第2の二次電池の初回充電時における、電圧Vと、前記電圧Vの変化量dVに対する、電流Iから計算される蓄電量Qの変化量dQの割合であるdQ/dV値と、の関係を表すV-dQ/dV曲線の情報を含み、
    前記第1の二次電池の検査時、前記電源から前記第1の二次電池に対して初回充電が行われた時、
    前記電圧検知部は、前記第1の二次電池の電圧値Vを検知し、
    前記電流検知部は、前記第1の二次電池の電流値Iを検知し、
    前記異常検知部は、前記電流値Iから計算される蓄電量Qを用いて、前記電圧値Vの変化量dVに対する前記蓄電量Qの変化量dQの割合であるdQ/dV実測値を計算し、前記dQ/dV実測値の特徴点相当値と、前記V-dQ/dV曲線の情報とを対比し、当該曲線上の特徴点に該当するかを判定し、該当しない場合は、当該第1の二次電池の長期容量信頼性を確保できないことを示す異常として検知すること、を特徴とする、二次電池の検査システム。
  2. 請求項1記載の二次電池の検査システムにおいて、
    前記異常検知部は、
    前記電流検知部で検知された電流値Iを入力する電流入力部と、
    前記電圧検知部で検知された電圧値Vを入力する電圧入力部と、
    前記電流値Iから蓄電量Qを計算する充電電気量計算部と、
    前記電圧値V及び蓄電量Qを用いてdQ/dV実測値を計算するdQ/dV計算部と、
    前記dQ/dV実測値における特徴点相当値を算出するdQ/dV特徴点算出部と、
    前記dQ/dV実測値における特徴点相当値と、前記V-dQ/dV曲線の情報とを対比し、当該曲線上の特徴点に該当するかを判定し、該当しない場合は、当該第1の二次電池の長期容量信頼性を確保できないことを示す異常として検知する異常判定部と、
    前記異常を検知した場合、異常信号をユーザに対して出力する異常信号出力部と、を有することを特徴とする、二次電池の検査システム。
  3. 請求項1記載の二次電池の検査システムにおいて、
    前記基準となる第2の二次電池として、サイクル劣化試験の結果の容量維持率が高く、長期容量信頼性を確保することができた二次電池を用い、
    前記特性のデータは、前記V-dQ/dV曲線における特徴点として1つ以上の極大点を有し、当該特徴点に関する電圧値Vの範囲及びdQ/dV値の範囲の情報を含み、
    前記異常検知部は、前記検査における初回充電時、前記dQ/dV実測値と、前記V-dQ/dV曲線の特徴点に関する範囲とを対比して、当該dQ/dV実測値が、当該曲線上の特徴点のいずれかに対応する状態に至ったか、及び当該特徴点の範囲を超えるかを判断し、超える場合は前記異常として検知すること、を特徴とする、二次電池の検査システム。
  4. 請求項1記載の二次電池の検査システムにおいて、
    前記異常検知部は、前記第1の二次電池の検査時、初回充電を開始し、
    所定時間T毎に同期で前記電流検知部で検知された電流値I及び前記電圧検知部で検知された電圧値Vを入力し、
    前記電流値Iを積算して充電電気量から前記蓄電量Qを計算し、
    前記蓄電量Qで示す初回充電の電圧が所定電圧に達した場合は、当該初回充電を終了し、検査を終了し、
    前記達しない場合、前記所定時間T毎の電圧値V及び蓄電量Qを用いて所定時間T毎のdQ/dV実測値を計算し、
    前記dQ/dV実測値が、前記V-dQ/dV曲線上の特徴点に至ったかを判断し、
    前記至った場合は、当該dQ/dV実測値の特徴点相当値を算出し、
    前記dQ/dV実測値の特徴点相当値が、当該曲線の特徴点に関する所定の範囲を超えるかを判断し、超える場合は前記異常として検知し、異常信号をユーザに対し出力し、検査を終了すること、を特徴とする、二次電池の検査システム。
  5. 請求項1記載の二次電池の検査システムにおいて、
    前記異常検知部は、前記第1の二次電池の検査時、初回充電を開始し、
    所定時間T毎に同期で前記電流検知部で検知された電流値I及び前記電圧検知部で検知された電圧値Vを入力し、
    前記電流値Iを積算して充電電気量から前記蓄電量Qを計算し、
    前記蓄電量Qで示す初回充電の電圧が所定電圧に達しない場合は、前記所定時間T毎の検知を繰り返し、
    前記達した場合は、初回充電を終了し、
    前記所定時間T毎の電圧値V及び蓄電量Qを用いて所定時間T毎のdQ/dV実測値を計算して、検査用のV-dQ/dV曲線を作成し、
    前記dQ/dV実測値の特徴点相当値を算出し、
    前記dQ/dV実測値の特徴点相当値が、前記基準のV-dQ/dV曲線の特徴点に関する所定の範囲を超えるかを判断し、超える場合は前記異常として検知し、異常信号をユーザに対し出力し、検査を終了すること、を特徴とする、二次電池の検査システム。
  6. 請求項1記載の二次電池の検査システムにおいて、
    前記異常検知部は、プログラム処理を行うコンピュータで構成されること、を特徴とする二次電池の検査システム。
  7. 二次電池の充放電機であって、
    電圧検知部と、電流検知部と、異常検知部と、記憶部と、電源と、を有し、
    検査対象の第1の二次電池が、前記電圧検知部、前記電流検知部、及び前記電源に接続され、
    前記電源を制御することにより、前記電源からの前記第1の二次電池に対する充放電の動作を制御し、
    前記記憶部は、基準となる第2の二次電池の特性のデータが記憶され、
    前記特性のデータは、前記基準となる第2の二次電池の初回充電時における、電圧Vと、前記電圧Vの変化量dVに対する、電流Iから計算される蓄電量Qの変化量dQの割合であるdQ/dV値と、の関係を表すV-dQ/dV曲線の情報を含み、
    前記第1の二次電池の検査時、
    前記電源から前記第1の二次電池に対して電流または電圧を印加することにより初回充電が行われた時、
    前記電圧検知部は、前記第1の二次電池の電圧値Vを検知し、
    前記電流検知部は、前記第1の二次電池の電流値Iを検知し、
    前記異常検知部は、前記電流値Iから計算される蓄電量Qを用いて、前記電圧値Vの変化量dVに対する前記蓄電量Qの変化量dQの割合であるdQ/dV実測値を計算し、前記dQ/dV実測値の特徴点相当値と、前記V-dQ/dV曲線の情報とを対比し、当該曲線上の特徴点に該当するかを判定し、該当しない場合は、当該第1の二次電池の長期容量信頼性を確保できないことを示す異常として検知すること、を特徴とする、二次電池の充放電機。
  8. 二次電池の検査方法であって、
    第1の二次電池の製造時における長期容量信頼性を含む性能を検査する検査工程において、
    前記第1の二次電池が、電圧検知部、電流検知部、及び電源に接続され、前記電源から前記第1の二次電池に対して初回充電が行われ、前記電圧検知部が前記第1の二次電池の電圧値Vを検知し、前記電流検知部が前記第1の二次電池の電流値Iを検知する第1の工程と、
    前記初回充電時に、前記電圧値V及び電流値Iを用いて、前記第1の二次電池の長期容量信頼性が確保できないことを示す異常として検知する第2の工程と、を有し、
    前記第2の工程では、異常検知のために、基準となる第2の二次電池の特性のデータとして、第2の二次電池の初回充電時における、電圧Vと、前記電圧Vの変化量dVに対する、電流Iから計算される蓄電量Qの変化量dQの割合であるdQ/dV値と、の関係を表すV-dQ/dV曲線の情報を用い、
    前記第2の工程では、前記電流値Iから計算される蓄電量Qを用いて、前記電圧値Vの変化量dVに対する前記蓄電量Qの変化量dQの割合であるdQ/dV実測値を計算し、前記dQ/dV実測値の特徴点相当値と、前記V-dQ/dV曲線とを対比し、当該曲線上の特徴点に該当するかを判定し、該当しない場合は、当該第1の二次電池は長期容量信頼性を確保できないことを示す異常として検知すること、を特徴とする、二次電池の検査方法。
  9. 請求項8記載の二次電池の検査方法において、
    前記検査工程において、
    (1)電源から第1の二次電池に対する初回充電を開始するステップと、
    (2)所定時間毎に同期で第1の二次電池の電圧V及び電流値Iを検知するステップと、
    (3)前記電流値Iを積算して蓄電量Qを算出するステップと、
    (4)前記蓄電量Qで示す初回充電の電圧が所定電圧に達したかを判断し、達した場合は初回充電を終了するステップと、
    (5)前記達していない場合は、前記dQ/dV実測値を算出するステップと、
    (6)前記dQ/dV実測値が前記基準のV-dQ/dV曲線上の特徴点のいずれかに対応する状態に至ったかを判断し、至っていない場合は、(2)〜(5)の処理を繰り返すステップと、
    (7)前記至った場合は、前記dQ/dV実測値の特徴点相当値を算出するステップと、
    (8)前記dQ/dV実測値の特徴点相当値と、前記特性のV-dQ/dV曲線上の特徴点に関する範囲と対比し、範囲内かを判断し、範囲内の場合は、(2)〜(7)の処理を繰り返すステップと、
    (9)前記範囲内ではない場合、前記異常として検知し、異常信号をユーザに対し出力するステップと、を有すること、を特徴とする、二次電池の検査方法。
  10. 請求項8記載の二次電池の検査方法において、
    前記検査工程において、
    (1)電源から第1の二次電池に対する初回充電を開始するステップと、
    (2)所定時間毎に同期で第1の二次電池の電圧V及び電流値Iを検知するステップと、
    (3)前記電流値Iを積算して蓄電量Qを算出するステップと、
    (4)前記蓄電量Qで示す初回充電の電圧が所定電圧に達したかを判断し、達していない場合は、(2)〜(4)の処理を繰り返すステップと、
    (5)前記達した場合は初回充電を終了するステップと、
    (6)前記dQ/dV実測値を算出し、検査用のV-dQ/dV曲線を作成するステップと、
    (7)前記検査用のV-dQ/dV曲線からdQ/dV実測値に関する1つ以上の特徴点相当値を算出するステップと、
    (8)前記dQ/dV実測値の特徴点相当値と、前記基準のV-dQ/dV曲線上の特徴点に関する範囲と対比し、前記特徴点相当値がすべて前記基準のV-dQ/dV曲線上の特徴点に関する範囲内かを判断し、範囲内の場合は検査を終了するステップと、
    (9)前記範囲内ではない場合、前記異常として検知し、異常信号をユーザに対し出力するステップと、を有すること、を特徴とする、二次電池の検査方法。
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US13/768,089 US20130335009A1 (en) 2012-06-19 2013-02-15 Inspection System, Charger/Discharger, and Inspection Method of Secondary Battery
CN201310053250.7A CN103513183A (zh) 2012-06-19 2013-02-19 二次电池的检查系统、充放电器以及检查方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023114882A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 Element Energy, Inc. Methods and systems for detecting variations in minor total-impedance contributors in electrochemical cells

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6237179B2 (ja) * 2013-12-06 2017-11-29 富士通株式会社 電源装置
CN103698714B (zh) * 2014-01-02 2016-06-29 清华大学 电池容量衰减机理辨识方法及系统
JP5800953B1 (ja) * 2014-05-12 2015-10-28 ファナック株式会社 電圧検出部の異常検出部を有する射出成形機の制御装置
JP6405754B2 (ja) * 2014-07-02 2018-10-17 日本電気株式会社 電池制御装置及び電池制御システム
JP6186385B2 (ja) * 2014-07-10 2017-08-23 東洋ゴム工業株式会社 密閉型二次電池の劣化診断方法及び劣化診断システム
JP6488105B2 (ja) 2014-10-28 2019-03-20 株式会社東芝 蓄電池評価装置及び方法
KR102356475B1 (ko) 2015-02-06 2022-01-27 삼성전자주식회사 배터리의 충전 전압 데이터에 기반한 배터리 상태 추정 방법 및 장치
JP6299623B2 (ja) 2015-02-10 2018-03-28 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン電池の初期充電方法
CN104730468B (zh) * 2015-04-07 2017-12-22 阳光电源股份有限公司 一种电池soc估算方法、装置以及电池管理系统
CN105158698B (zh) * 2015-08-28 2017-12-22 江苏大学 基于充电电压曲线的电池组健康状态在线估算方法
CN105182247B (zh) * 2015-09-17 2020-01-03 惠州Tcl移动通信有限公司 电池参数校准装置及方法
JP6380417B2 (ja) * 2016-01-21 2018-08-29 横河電機株式会社 二次電池容量測定システム及び二次電池容量測定方法
DE102016220998A1 (de) * 2016-10-25 2018-04-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen einer Lithium-Ionen-Zelle und einer Lithium-Ionen-Batterie, Lithium-Ionen-Batterie
JP6607167B2 (ja) * 2016-11-03 2019-11-20 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池の検査方法
JP6885236B2 (ja) 2017-07-10 2021-06-09 トヨタ自動車株式会社 蓄電デバイスの短絡検査方法及び蓄電デバイスの製造方法
JP7000847B2 (ja) * 2017-12-25 2022-01-19 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
KR102349300B1 (ko) * 2018-04-10 2022-01-10 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리의 전극 정보를 결정하기 위한 장치, 방법, 배터리 팩 및 전기 시스템
CN109342960A (zh) * 2018-07-30 2019-02-15 中国电力科学研究院有限公司 一种预测梯次利用动力电池处于容量加速衰减阶段的方法及系统
KR102259415B1 (ko) * 2018-08-29 2021-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차량
CN110045293A (zh) * 2019-03-15 2019-07-23 天津力神电池股份有限公司 一种无损分析电池活性物质材料失效的方法
KR20200122903A (ko) 2019-04-19 2020-10-28 주식회사 엘지화학 비파괴 저항 분석을 이용한 배터리 관리 장치 및 방법
KR102537607B1 (ko) 2019-05-14 2023-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리의 퇴화도를 결정하기 위한 장치, 방법 및 배터리 팩
JP6683866B1 (ja) * 2019-07-17 2020-04-22 日本たばこ産業株式会社 エアロゾル吸引器用の電源ユニット、エアロゾル吸引器の電源診断方法、及びエアロゾル吸引器の電源診断プログラム
KR20210031226A (ko) * 2019-09-11 2021-03-19 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치 및 방법
KR20210033764A (ko) * 2019-09-19 2021-03-29 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차량
KR20210080069A (ko) * 2019-12-20 2021-06-30 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법
KR20210093641A (ko) * 2020-01-20 2021-07-28 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 전극 활물질의 퇴화 진단 방법
JPWO2021176745A1 (ja) * 2020-03-05 2021-09-10
JP2021151144A (ja) * 2020-03-23 2021-09-27 セイコーエプソン株式会社 充放電制御装置および電子機器
KR20210150217A (ko) * 2020-06-03 2021-12-10 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 상태 진단 장치 및 방법
CN111814319A (zh) * 2020-06-22 2020-10-23 深圳市瑞能实业股份有限公司 电池测试数据展示方法、装置及存储介质
KR102596153B1 (ko) * 2020-08-14 2023-10-30 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
KR102652327B1 (ko) 2020-09-09 2024-03-27 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
CN112363069B (zh) * 2020-09-18 2023-07-07 万向一二三股份公司 一种锂离子电池极耳断裂检测方法
KR20220065604A (ko) * 2020-11-13 2022-05-20 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법
KR20220080620A (ko) * 2020-12-07 2022-06-14 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법
CN112644321B (zh) * 2020-12-14 2022-04-19 国创移动能源创新中心(江苏)有限公司 一种电压采样校正方法
KR20220094469A (ko) * 2020-12-29 2022-07-06 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치, 배터리 진단 방법, 배터리 팩 및 전기 차량
KR20220123925A (ko) * 2021-03-02 2022-09-13 한국전지연구조합 에너지 저장형 이차전지 충방전기 및 이를 이용한 이차전지 충방전 방법
JP7235789B2 (ja) * 2021-03-18 2023-03-08 本田技研工業株式会社 劣化セルの内部劣化状態推定方法、及び測定システム
KR20230119756A (ko) * 2022-02-08 2023-08-16 주식회사 민테크 배터리 수명 상태 추정 장치 및 방법
CN114636943B (zh) * 2022-05-12 2022-08-30 中创新航科技股份有限公司 电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置
FR3136114A1 (fr) * 2022-05-25 2023-12-01 Powerup Procédé de détection d'un risque de défaillance par déséquilibre d'un dispositif de stockage d'énergie comprenant un ensemble d’étages de cellules électrochimiques

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12010A (en) * 1854-11-28 William wakeley
US13011A (en) * 1855-06-05 Daniel mint horn
JP2000048862A (ja) * 1998-05-28 2000-02-18 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 非水系二次電池の充電方法
JP4561859B2 (ja) * 2008-04-01 2010-10-13 トヨタ自動車株式会社 二次電池システム
CN102369627B (zh) * 2009-09-25 2013-09-11 丰田自动车株式会社 二次电池系统
CN102472794A (zh) * 2010-03-29 2012-05-23 松下电器产业株式会社 二次电池的劣化诊断方法及劣化诊断装置
JP5682955B2 (ja) * 2010-08-04 2015-03-11 Necエナジーデバイス株式会社 リチウム二次電池の制御システム、およびリチウム二次電池の状態検出方法
US8680815B2 (en) * 2010-11-01 2014-03-25 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for assessing battery state of health
CN102445663B (zh) * 2011-09-28 2014-04-02 哈尔滨工业大学 一种电动汽车电池健康状态估算的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023114882A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 Element Energy, Inc. Methods and systems for detecting variations in minor total-impedance contributors in electrochemical cells

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