JP7271382B2 - Electric storage device inspection apparatus, inspection method, and manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電デバイスの検査装置、検査方法、及び製造方法に係り、詳細には、高精度で自己放電を検出できる蓄電デバイスの検査装置、検査方法、及び製造方法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus, an inspection method, and a manufacturing method for an electricity storage device, and more particularly to an inspection apparatus, an inspection method, and a manufacturing method for an electricity storage device that can detect self-discharge with high accuracy.
従来より二次電池などの蓄電デバイスにおいては、内部短絡があると自己放電を大きくなるため、蓄電デバイスの製造や再使用においては、蓄電デバイスの内部短絡検査が必要となっている。検査の手法の1つとして、特許文献1の従来技術の開示された発明は、図9に示すような充電済みの蓄電デバイスに外部電源を接続して回路を形成するとともに、接続直後には電流が流れないように外部電源の電圧を調整する。その後、図10に示すような蓄電デバイスの電圧低下の収束後の電圧値を取得する電圧測定工程と、収束後の電圧値に基づく良否決定工程とを行う発明が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electric storage device such as a secondary battery, self-discharge increases when there is an internal short circuit. Therefore, in manufacturing or reusing an electric storage device, it is necessary to inspect the electric storage device for an internal short circuit. As one of inspection methods, the invention disclosed in the prior art of
この場合、電圧計をクリップなどで二次電池の外部電極に接続すると、接触抵抗の変化から測定値にばらつきが出るという問題があった。
そこで、電圧降下量による方法検査もあるが、これに替えて、接触抵抗などの変動の影響を受けにくく、より精度の高い自己放電電流の測定を採用し、測定電流が安定した時の電流値に応じて良品、不良品の判別を行う方法が提案された。
In this case, when the voltmeter is connected to the external electrode of the secondary battery with a clip or the like, there is a problem that measurement values vary due to changes in contact resistance.
Therefore, there is also a method inspection based on the amount of voltage drop, but instead of this, it is less susceptible to fluctuations such as contact resistance, adopting more accurate measurement of self-discharge current, and the current value when the measured current is stable A method has been proposed to discriminate between non-defective and non-defective products according to the
特許文献1に開示された発明は、図9に示すような回路において、その後、図10に示すような蓄電デバイスの電圧低下により回路に流れる電流の収束後の電流値を取得する電流測定工程と、収束後の電流値に基づく良否決定工程とを行う。
The invention disclosed in
このような発明によれば、電圧ではなく電流を検出することで自己放電をより精度高く検出することができる。
特許文献2に開示された発明は、対象となる鉛蓄電池の定電圧充電における平衡電流の実測値を、内部短絡を起こしていない鉛蓄電池の平衡電流を基にした閾値と照合し、実測値が閾値より大きい場合に、対象となる鉛蓄電池が内部短絡を起こしていると判定するようにした。
According to such an invention, self-discharge can be detected with higher accuracy by detecting current instead of voltage.
The invention disclosed in Patent Document 2 compares the measured value of the equilibrium current in constant voltage charging of the target lead-acid battery with a threshold value based on the equilibrium current of a lead-acid battery that does not cause an internal short circuit, and the measured value is When it is larger than the threshold, it is determined that the target lead-acid battery has an internal short circuit.
このような発明であれば、電流を良品の蓄電デバイスを基準として比較することで、不良品を判別することができる。 With such an invention, a defective product can be determined by comparing the current with a non-defective storage device as a reference.
しかしながら、このような検査方法は、電圧や電流を正しく測定できるという前提の上に成り立っている。特許文献1に示す検査方法において、図10に示す電圧及び電流のグラフは、理論的な値である。実際の測定では図11に示すように、直流電源の供給電圧のふらつきに由来する変動、電圧の制御の精度に由来する変動、回路における接触抵抗の変化に由来する変動などがある。さらに、周囲や電池の温度、周囲の振動、磁界や電界など環境に由来する変動、電流計の電流の検知に由来する変動など様々な由来の変動を生じ、その測定値は大きく変動する。このため、複数の蓄電デバイスの電流値を比較しようとしても、図12に示すように電流値の変動が大きく、これらを相互に比較しても実際の自己放電を精度よく判別することが困難であるという問題があった。
However, such an inspection method is based on the premise that voltage and current can be measured correctly. In the inspection method shown in
また、特許文献2に示す検査方法においては、電流を良品の蓄電デバイスと比較するためには、やはり電流が比較できるように安定していなくてはならず、測定した電流値の変動が大きければ正しく判別できないという問題があった。 In addition, in the inspection method shown in Patent Document 2, in order to compare the current with a non-defective storage device, the current must be stable so that the comparison can be made. There was a problem that it could not be determined correctly.
このように蓄電デバイスの検査方法においては測定値が不安定であると、正確な電圧はもちろん、正確な電流値も得ることができず、この測定値に基づいた蓄電デバイスの良否判定も精度よくできないという問題があった。 In this way, if the measured value is unstable in the electric storage device inspection method, neither an accurate voltage nor an accurate current value can be obtained. I had a problem that I couldn't.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、蓄電デバイスの自己放電を精度よく検出し、精度よく良品、不良品の判別をすることができる蓄電デバイスの検査方法、この検査方法を用いた蓄電デバイスの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to detect the self-discharge of an electricity storage device with high accuracy, and to inspect an electricity storage device capable of accurately distinguishing good products from defective products. An object of the present invention is to provide a method and a method of manufacturing an electric storage device using this inspection method.
上記課題を解決するため、本発明の蓄電デバイスの検査装置では、充電済みの蓄電デバイスに電圧調整が可能な外部電源を接続して回路を形成するとともに、当該回路に電流が流れないように前記外部電源の電圧を調整し、その後に前記回路の測定値により前記蓄電デバイスの良否を判定する蓄電デバイスの検査装置であって、前記回路を複数備え、前記測定値は、同一の電圧計により前記複数の回路のそれぞれの外部電源の電圧を選択的に測定可能な電圧測定装置を備え、前記複数の回路を比較可能なタイミングで連続して選択して順次測定するとともに、測定したそれぞれの測定値を記憶し、当該それぞれの回路ごとの測定値を比較する測定値比較手段と、当該測定値比較手段により比較された測定値から、異常な測定値を検出する異常測定値検出手段とを備えたことを特徴とする。ここで、「比較可能なタイミング」とは、測定値の変動に対して、極めて短い時間で切り替えて測定し、測定値を比較して行う自己放電の検査において実質的に同時とみなせるタイミングをいう。 In order to solve the above-mentioned problems, in the electric storage device inspection apparatus of the present invention, an external power supply capable of voltage adjustment is connected to a charged electric storage device to form a circuit, and the electric current is prevented from flowing through the circuit. An inspection apparatus for an electric storage device that adjusts the voltage of an external power supply and then determines the quality of the electric storage device based on the measured value of the circuit, comprising a plurality of the circuits, wherein the measured value is obtained by the same voltmeter. Equipped with a voltage measuring device capable of selectively measuring the voltage of each external power supply of a plurality of circuits, continuously selecting and sequentially measuring the plurality of circuits at comparable timings, and measuring each measured value and an abnormal measured value detection means for detecting an abnormal measured value from the measured values compared by the measured value comparing means. It is characterized by Here, "comparable timing" refers to timing that can be considered to be substantially simultaneous in the self-discharge inspection performed by switching and measuring in an extremely short time and comparing the measured values with respect to fluctuations in the measured values. .
また、他の態様での蓄電デバイスの検査装置では、充電済みの蓄電デバイスに電圧調整が可能な外部電源を接続して回路を形成するとともに、当該回路に電流が流れないように前記外部電源の電圧を調整し、その後に前記回路の測定値により前記蓄電デバイスの良否を判定する蓄電デバイスの検査装置であって、前記回路を複数備え、前記測定値は、同一の電流計により前記複数の回路のそれぞれの回路電流を選択的に測定可能な電流測定手段を備え、前記複数の回路を比較可能なタイミングで連続して選択して順次測定するとともに、測定したそれぞれの測定値を記憶し、当該それぞれの回路ごとの測定値を比較する測定値比較手段と、当該測定値比較手段により比較された測定値から、異常な測定値を検出する異常測定値検出手段とを備えたことを特徴とする。 In another aspect of the power storage device inspection apparatus, an external power supply whose voltage can be adjusted is connected to a charged power storage device to form a circuit, and the external power supply is controlled so that current does not flow in the circuit. A power storage device inspection apparatus that adjusts a voltage and then determines the quality of the power storage device based on the measured value of the circuit, comprising a plurality of the circuits, wherein the measured value is obtained by the same ammeter for the plurality of circuits. current measuring means capable of selectively measuring the circuit currents of the plurality of circuits, continuously selecting and sequentially measuring the plurality of circuits at comparable timings, storing each measured value, Measured value comparing means for comparing measured values for each circuit, and abnormal measured value detecting means for detecting an abnormal measured value from the measured values compared by the measured value comparing means. .
これらの場合、前記複数の回路のそれぞれの外部電源の電圧をゼロとする電圧セット手段を備えることが望ましい。また、前記複数の回路の選択をリレーにより行うことも望ましい。 In these cases, it is desirable to provide voltage setting means for setting the voltage of the external power supply of each of the plurality of circuits to zero. It is also desirable to select the plurality of circuits by a relay.
前記測定値は、設定された時間の区間平均を比較用の測定値とすることも望ましく、前記測定値は、前記それぞれの回路の測定値の標準偏差により判断することも望ましい。
そして、前記複数の回路のうちの1つの回路を予め許容範囲を超える自己放電を生じる比較用の蓄電デバイスを備えた回路とすることも望ましい。
It is also desirable that the measured value is a set time interval average as a measured value for comparison, and that the measured value is determined by the standard deviation of the measured values of the respective circuits.
It is also desirable that one circuit among the plurality of circuits is a circuit having a comparison electric storage device that causes self-discharge that exceeds the allowable range in advance.
本発明の蓄電デバイスの検査装置では、充電済みの蓄電デバイスに電圧調整が可能な外部電源を接続して回路を形成するとともに、当該回路に電流が流れないように前記外部電源の電圧を調整し、その後に前記回路の測定値により前記蓄電デバイスの良否を判定する蓄電デバイスの検査装置であって、前記回路は、予め許容範囲を超える自己放電を生じる不良品の二次電池としての比較用の蓄電デバイスを備えた回路とし、当該回路により測定された測定値を、閾値の設定のために記憶する閾値記憶手段を備えるようにしてもよい。 In the power storage device inspection apparatus of the present invention, an external power supply whose voltage can be adjusted is connected to a charged power storage device to form a circuit, and the voltage of the external power supply is adjusted so that current does not flow in the circuit. and thereafter determining whether the storage device is good or bad based on the measured value of the circuit, wherein the circuit is used for comparison as a defective secondary battery that causes self-discharge exceeding an allowable range in advance. A circuit including an electric storage device may be provided, and threshold storage means for storing a measured value measured by the circuit for setting a threshold may be provided.
これらの検査装置において、前記複数の回路の測定値は、測定開始から所定時間経過後に測定したり、測定開始から増減率が設定値未満になった時点を基準に測定するようにしたりしてもよい。 In these inspection devices, the measured values of the plurality of circuits may be measured after a predetermined time has elapsed from the start of measurement, or may be measured based on the time when the rate of increase or decrease becomes less than a set value from the start of measurement. good.
本発明は、このような検査装置を用いて、蓄電デバイスの検査方法として実施できる。
特に、前記比較用の蓄電デバイスを備えた蓄電デバイスの検査装置を用いて、前記比較用の蓄電デバイスを備えた回路と、検査対象の蓄電デバイスを備えた回路との測定値を比較可能なタイミングで比較するステップと、その測定値の差が基準値未満になった場合に、異常と判断する異常判断のステップを備えた蓄電デバイスの検査方法として実施することも望ましい。
The present invention can be implemented as an inspection method for an electric storage device using such an inspection apparatus.
In particular, timing at which measured values of a circuit provided with the power storage device for comparison and a circuit provided with the power storage device to be inspected can be compared using the inspection apparatus for the power storage device provided with the power storage device for comparison. and an abnormality determination step of determining an abnormality when the difference between the measured values is less than a reference value.
そして、蓄電デバイスの製造方法は、このような蓄電デバイスの検査方法を含むが望ましい。 A method for manufacturing an electric storage device preferably includes such an inspection method for an electric storage device.
本発明によれば、蓄電デバイスの自己放電を精度よく検出し、精度よく良品、不良品の判別をすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the self-discharge of an electrical storage device can be detected accurately, and a non-defective product and a defective product can be distinguished accurately.
図1~図8を参照して、蓄電デバイスの検査装置を用いた蓄電デバイスの検査方法の一実施形態について説明する。以下では、蓄電デバイスをリチウムイオン二次電池である二次電池11に具体化した例について説明する。
An embodiment of an electric storage device inspection method using an electric storage device inspection apparatus will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. An example in which the storage device is a
<実施形態の概略>
従来技術で述べた通り、二次電池11の良否を電圧値や電流値の変化で判断していた。このような検査方法において、理論的には、図10に示すような電圧や電流の変化が期待され、電流が一定の値に収束する。しかし、実際の測定では、図11に示すように直流電源の供給電圧のふらつきに由来する変動、電圧の制御の精度に由来する変動、回路における接触抵抗の変化に由来する変動、周囲や電池の温度、周囲の振動、磁界や電界など環境に由来する変動、電流計の電流の検知に由来する変動など様々な由来の変動を生じ、その測定値は大きく変動する。
<Outline of embodiment>
As described in the prior art, whether the
本実施形態では、このような電流値を変動させる要素について、その影響を小さくするようにキャンセルし、検査対象である二次電池11のそれぞれを相互に正確に比較することを容易にするものである。具体的には、測定する電流計5、電圧計6の個体差、回路3の接触抵抗の変動、周囲の温度・振動・磁界・電界の変動を同一条件に近づけることで、自己放電による電流値の比較をより容易にする。
In the present embodiment, such elements that change the current value are canceled so as to reduce their influence, thereby facilitating accurate mutual comparison of the
そのためには、電流計5及び電圧計6を共用することと、接触抵抗の差を生じないように、リレーRを用いて各サブ回路3に接続し、測定上ほぼ同時とみなせるタイミングで測定できるようにしている。さらに、このリレーRを用いて測定する回路相互に時間的なズレを小さくするようにPC2aによるコンピュータ制御すること、検査対象である二次電池11a、11b、11nを結束し、同一の棚に搭載して、温度・振動・電界・磁界などの環境を同一にすることなどにより解決している。
For this purpose, the
<二次電池の構成>
まず、検査対象となる蓄電デバイスの例としてリチウムイオン二次電池からなる二次電池11について説明する。図1は、二次電池11の外観を示す斜視図である。この二次電池11は、量産される車載用のリチウムイオン二次電池である。図1に示すように、二次電池11は開口部を有するケース12と、ケース12の開口部を封止する蓋部13とを備える。ケース12及び蓋部13が電池ケースを構成する。ケース12及び蓋部13は、アルミニウム合金などの金属材料から形成されている。蓋部13には、正極外部端子16bを含む正極集電部15と、負極外部端子18bを含む負極集電部17とが設けられている。ケース12には、直方体状の極板群14及び電解液が収納されている。蓋部13には、電池ケースの内圧に応じて電池ケース内の気体を放出する放出部19と、電解液を注入する注入孔20とが設けられている。
<Configuration of secondary battery>
First, a
図2に示すように、極板群14は、正極板14aと負極板14bとを、これらを隔離するセパレータ14cを介して捲回したものである。極板群14は、捲回される方向に直交する方向の一端に正極板14aがはみ出た正極部と、直交方向の他端に負極板14bがはみ出た負極部とを有するように捲回される。
As shown in FIG. 2, the
セパレータ14cは、正極板14a及び負極板14bの間に電解液を保持するための不織布であり、例えばポリプロピレン製である。正極部の正極板14a及び負極部の負極板14bはそれぞれその一部が圧縮されている。
The
図3に示すように正極板14a及び負極板14bのうちの圧縮された部分にはそれぞれ正極端子16aおよび負極端子18aに溶接されて接続されている。正極端子16a及び負極端子18aは、それぞれ正極集電部15及び負極集電部17にそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 3, the compressed portions of the
電解液は、リチウム含有電解質を含む非水系電解液であって、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。
二次電池11は、このような構成のため、製造時若しくは使用時において微小な金属片が混入すると、ポリオレフィンなどの樹脂シートであるセパレータ14cに穿孔を生じ、正極板14aと負極板14bとの間に電解液を介さないで短絡するマイクロショート(微小短絡)を生じる場合がある。このようなマイクロショートを生じると、電解液を介さないで直接電流が流れ、自己放電が大きくなる。このようなマイクロショートによる自己放電を生じると、蓄電できる電気容量が低下したり、セルバランスが崩れたりして好ましくないため、製品から除外する必要が生じる。
The electrolytic solution is a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium-containing electrolyte, and is a composition in which a supporting salt is contained in a non-aqueous solvent.
Due to such a configuration of the
<検査の基本原理>
本実施形態の発明は、従来技術で述べたように従来技術を基礎とした発明であるので、まず、図9、図10を参照して、従来の検査装置101による二次電池11の検査方法の基本原理を説明する。
<Basic principle of inspection>
Since the invention of the present embodiment is based on the prior art as described in the prior art, first, referring to FIGS. Explain the basic principle of
<電流測定装置の基本構成>
図9は、従来の二次電池11及び検査装置101を接続した回路103の構成の模式図である。二次電池11の検査は、このように検査対象とする二次電池11に、検査装置101を接続して回路103を構成した状態で実施される。
<Basic configuration of the current measuring device>
FIG. 9 is a schematic diagram of the configuration of a
図9において二次電池11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、極板群14(図3参照)中に侵入していることがある微小金属異物によるマイクロショートに起因す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。
In FIG. 9, the
また、検査装置101は、直流電源104と、電流計105と、電圧計106と、プローブ107、108とを有している。直流電源104に対して、電流計105は直列に配置され、電圧計106は並列に配置されている。直流電源104の出力電源電圧VSは可変である。直流電源104は、二次電池11に正極外部端子16bに正の、負極外部端子18bに負の出力電源電圧VSを印加可能に接続されている。このため、直流電源104により二次電池11の電池電圧VBと等しい出力電源電圧VSを印加すれば、電圧は均衡し、回路103に流れる電流はゼロになる。電流計105は、回路103に流れる電流を計測するものである。電圧計106は、プローブ107、108間の電圧を計測するものである。図9では、検査装置101のプローブ107、108を二次電池11の正極外部端子16b、負極外部端子18bにクリップなどで結合させて回路103を構成させている。
The
さらに回路103には、寄生抵抗Rxが存在する。寄生抵抗Rxには、検査装置101の各部の導線抵抗の他に、プローブ107、108を正極外部端子16b、負極外部端子18bとの間にクリップ止めした接触抵抗が含まれる。この接触抵抗は、状況で変化するため、寄生抵抗Rxの正確な予測が困難となっている。このため、電圧による二次電池11の正確な良否判定を困難にしている。
Furthermore, the
従来の検査装置101による検査方法では、二次電池11の自己放電量の多寡を検査する。基本的に自己放電量が多ければ不良と、少なければ良好と判断する。そのためまず、複数の二次電池11を回路103につなぐ前に充電する。そして充電後の二次電池11をそれぞれ回路103につなぎ、その状態で検査装置101により二次電池11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11の良否を判定する。
In the inspection method using the
<検査の基本原理>
次に、本実施形態の検査の基本原理を理解するため、従来の回路103による二次電池11の検査方法について図10を参照して説明する。図10は、従来技術の検査における電圧と電流の時系列の変化を示す。図10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。
<Basic principle of inspection>
Next, in order to understand the basic principle of the inspection of this embodiment, a method for inspecting the
検査に当たっては、充電後の二次電池11を検査装置101につないで回路103を形成したら、まずは検査装置101の出力電源電圧VSを調節して、電流計105の読み値がゼロとなるようにする。このときの出力電源電圧VSは、二次電池11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。
In the inspection, after connecting the charged
この状態では、出力電源電圧VSが初期電池電圧VB1に一致しているとともに、出力電源電圧VSと二次電池11の電池電圧VBとが均衡している。このため両電圧が打ち消し合い、回路103の回路電流IBはゼロとなる。そしてそのまま、検査装置101の出力電源電圧VSを、初期電池電圧VB1で一定に維持したまま放置する。
In this state, the output power supply voltage VS matches the initial battery voltage VB1, and the output power supply voltage VS and the battery voltage VB of the
横軸の時間について、図10に示すグラフの左端に示す時刻T1が、初期電池電圧VB1に等しい出力電源電圧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11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、出力電源電圧VSと電池電圧VBとの均衡が崩れて、回路103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105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。
Regarding the time on the horizontal axis, the time T1 shown at the left end of the graph shown in FIG. 10 is the timing at which the application of the output power supply voltage VS equal to the initial battery voltage VB1 is started. After time T1, due to self-discharge of the
図10に示す通り、不良品の二次電池11では良品の二次電池11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。そして、不良品の二次電池11の場合の収束後の回路電流IBs´は、良品の二次電池11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11の収束後の電池電圧VB2´は、良品の二次電池11の収束後の電池電圧VB2より低い。
As shown in FIG. 10, in the defective
時刻T1後の回路103の状況が図10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11の自己放電である。自己放電により、二次電池11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11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。短絡抵抗Rpの値が小さい二次電池11では、自己放電電流IDが大きい傾向がある。
The reason why the state of the
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11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11の自己放電を抑制する方向に作用し、二次電池11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。
On the other hand, the circuit current IB that flows due to the drop in the battery voltage VB after the time T1 is a current that charges the
ここで前述のように回路電流IBは、電流計105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に対して閾値IKを設定しておくことで、二次電池11の良否判定ができることになる。収束後の回路電流IBsが閾値IKより大きかった場合にはその二次電池11は自己放電量の多い不良品であり、回路電流IBsが閾値IKより小さかった場合にはその二次電池11は自己放電量の少ない良品である、ということである。
Here, the circuit current IB can be directly grasped as a read value of the
なお、図10における収束後の電池電圧VB2による良否判定は、原理図である図10においては明確に判断できるが、前述のとおり、端子の接触抵抗などの影響で必ずしも電圧計106の読み値として正確に現れるものではない。 10 can be clearly determined based on the battery voltage VB2 after convergence in FIG. 10, which is a principle diagram. It doesn't appear exactly.
以上が、検査装置1による二次電池11の検査方法の基本原理である。
<従来技術で測定した電流値>
図11は、二次電池11のそれぞれに従来の検査装置101接続して回路103を構成して測定した電流値のグラフである。横軸に測定時間(sec)、縦軸に電流値(A)を示す。図10に示すグラフと比較すると、測定値に大きなブレを生じており、収束時刻T2も明確ではない。
The above is the basic principle of the inspection method of the
<Current value measured by conventional technology>
FIG. 11 is a graph of current values measured by connecting the
なお、図示は省略するが、電圧値ではさらに測定値に大きなブレを生じており、より判別が困難となっている。
<本実施形態の検査方法>
次に、このような基本原理を踏まえて、本実施形態の作用である検査装置1を説明する。
Although illustration is omitted, the voltage value has a large deviation in the measured value, which makes the determination more difficult.
<Inspection method of the present embodiment>
Next, based on such a basic principle, the
図6は、本実施形態の検査装置1の構成を示すブロック図である。検査装置1は、検査対象である二次電池11と、これと接続された直流電源4を有する回路3を備える。図7に示すように回路3は、基本的に図9に示す回路103を複数連結した回路で、サブ回路3a、3b、…3nを備える。また、回路の電流を測定する電流計5、回路の電圧を測定する電圧計6を備える。また、サブ回路3a、3b、…3nには、回路の切替えや開閉を行うリレーR1a~RNdを動作させたり、直流電源4の電圧変更を行ったりするアクチュエータ(不図示)を備える。また、これらのアクチュエータを駆動する駆動信号を送出する駆動手段であるドライバ2bを備える。そして、電流計5・電圧計6からの信号を入力して記憶し、ドライバ2bに必要な信号を送信して検査装置1を制御する制御手段であるPC(パーソナルコンピュータ)2aを備える。PC2aが、本発明の測定値比較手段・閾値記憶手段・異常測定値検出手段として機能する。また、検査装置1が、電流測定手段を構成する。電圧計6・PC2a・ドライバ2b・アクチュエータを備えた直流電源4が電圧セット手段を構成する。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the
<本実施形態の回路構成>
図7は、本実施形態の回路3を示す回路図である。
<回路3の構成>
サブ回路3aは、検査対象となる二次電池11aと、この二次電池11a並列に直流電源4aが接続される。この場合、接触抵抗の変動をキャンセルするため、例えば、はんだ付けやろう付けにより接続することが望まれる。また、各端子にバッテリーターミナルのようなコネクタなどにより接続する場合は、研磨して酸化被膜を除去する、金めっきを施す、強い力で締め付けるなどして、接触抵抗を極力下げる。
<Circuit configuration of the present embodiment>
FIG. 7 is a circuit diagram showing the
<Configuration of
The sub-circuit 3a is connected to a
直流電源4aの出力電源電圧VSは、アクチュエータにより電圧の調整が可能となっている。直流電源4aは、二次電池11aの正極外部端子16bに正の、負極外部端子18bに負の出力電源電圧VSを印加可能に接続されている。このため、直流電源4aにより二次電池11aの電池電圧VBと等しい出力電源電圧VSを印加すれば、電圧は均衡し、回路3aに流れる電流はゼロになる。
The output power supply voltage VS of the DC power supply 4a can be adjusted by an actuator. The DC power supply 4a is connected to the positive external terminal 16b of the
電流計5は、回路3に流れる電流を計測するものである。電流計5には、正の導線5aと負の導線5bが接続されている。
電圧計6は、直流電源4aの電圧を計測するものである。図7では、直流電源4aを二次電池11の正極外部端子16b、負極外部端子18bに接触抵抗、すなわち寄生抵抗Rxが生じないように電気的に結合させて回路3aを構成させている。
The
<リレーR>
電流計5と電圧計6は、各サブ回路3a、3b、…3nとリレーRを介して接続されている。リレーRは、ドライバ2bからの駆動信号により開閉される。リレーRは、ソレノイドによる有接点のものよりも、ここでは無接点のMOS FETリレーなどのソリッドステート・リレーが望ましい。無接点リレーであると、基本的に接触抵抗の変動がなく、その動作も早い。そのため、多数のサブ回路3a、3b、…3nを高速に切り替えて、各サブ回路3a、3b、…3nの測定値を比較するタイムラグができるだけ少なくなるようにして実質的に「同時」に測定でき、かつ接触抵抗による測定値の変動をキャンセルして測定することができる。
<Relay R>
The
直流電源4aの負極と、二次電池11aの負極を接続する導線には、切り替えスイッチであるリレーR1cとリレーR1dとが直列に接続されている。リレーR1cとリレーR1dは、通常は、直流電源4aの負極と、二次電池11aの負極を接続する回路を形成している。リレーR1cを動作させることで電流計5の導線5aと、リレーR1dを動作させることで電流計5の導線5bと、それぞれ切り替えて接続させることができる。すなわち、直流電源4aと二次電池11aと電流計5を直列に接続する回路を形成し、回路3aに流れる電流を測定することができる。
A relay R1c and a relay R1d, which are changeover switches, are connected in series to a conductor connecting the negative electrode of the DC power supply 4a and the negative electrode of the
また、直流電源4aと二次電池11aの正極側には、リレーR1aが接続されている。また、直流電源4aと二次電池11aの負極側には、リレーR1bが接続されている。リレーR1aと、リレーR1bは、通常は開かれている。リレーR1aを操作すると、リレーR1aが閉じて電圧計6の導線6aと接続する。また、リレーR1bを操作すると、リレーR1bが閉じて電圧計6の導線6bと接続する。すなわち、電圧計6が直流電源4aと二次電池11aと並列に接続され、直流電源4a、すなわちサブ回路3aの電圧を測定する。
A relay R1a is connected to the positive electrode side of the DC power supply 4a and the
なお、リレーR1c及びリレーR1dは常時直流電源4aと二次電池11aが接続されるように切り替えられ、サブ回路3aの電流を測定する場合に導線5a、5bに接続される。この場合、リレーR1a、リレーR1bは開いている。
The relays R1c and R1d are switched so that the DC power supply 4a and the
また、リレーR1a及びリレーR1bは、常時開いており、サブ回路3aの電圧を測定する場合にリレーR1a及びリレーR1bが閉じられ、電圧計6の導線6a、6bと接続する。この場合、リレーR1c及びリレーR1dは直流電源4aと二次電池11aが接続されるようになっている。
Also, the relays R1a and R1b are normally open, and when measuring the voltage of the sub-circuit 3a, the relays R1a and R1b are closed and connected to the
回路3b…も同様に構成されている。このように、検査対象となる二次電池11がN個ある場合には、N個のサブ回路3a~3nが形成される。
<第1の実施形態の作用>
<電流測定の前の電圧調整>
PC2aは、二次電池11の検査を開始するに当たり、[リレーR1c及びリレーR1d]、[リレーR2c及びリレーR2d]、…[リレーRNc及びリレーRNd]は、すべて閉じた状態で、直流電源4a~nと二次電池11a~nを、それぞれ接続した状態とする。
<Action of First Embodiment>
<Voltage adjustment before current measurement>
[Relay R1c and relay R1d], [relay R2c and relay R2d], . n and the
一方、[リレーR1a及びリレーR1b]、[リレーR2a及びリレーR2b]、…[リレーRNa及びリレーRNb]をすべて開いておく。
次に、[リレーR1a及びリレーR1b]を閉じて電圧計6によりサブ回路3aの電圧を計測し、その計測した電圧値に応じて、ドライバ2bから直流電源4aの電圧調整手段41を操作して、サブ回路3aに流れる電流がゼロになるように電圧を調整する。
On the other hand, [relay R1a and relay R1b], [relay R2a and relay R2b], . . . [relay RNa and relay RNb] are all opened.
Next, [relay R1a and relay R1b] are closed, the voltage of the sub-circuit 3a is measured by the
続いて、[リレーR1a及びリレーR1b]を開いて、[リレーR2a及びリレーR2b]を閉じて電圧計6によりサブ回路3bの電圧を計測し、その計測した電圧値に応じて、ドライバ2bから直流電源4bの電圧調整手段(不図示)を操作して、サブ回路3bに流れる電流がゼロになるように電圧を調整する。
Next, open [relay R1a and relay R1b], close [relay R2a and relay R2b], measure the voltage of sub-circuit 3b with
同じように、[リレーRNa及びリレーRNb]を閉じて電圧計6によりサブ回路3nの電圧を計測し、その計測した電圧値に応じて、ドライバ2bから直流電源4nの電圧調整手段(不図示)を操作して、サブ回路3nに流れる電流がゼロになるように電圧を調整する。
Similarly, [relay RNa and relay RNb] are closed and the voltage of sub-circuit 3n is measured by
このようにして、PC2aとドライバ2bは電圧セット手段として、複数のサブ回路3a~3nのそれぞれの電源電圧をゼロとする。できるだけ短時間のうちに同じ動作を繰り返して、各サブ回路3a~nの測定開始のサブ回路電流IBa~nを、限りなくゼロに近づけることが好ましい。
In this manner, the
このように、各サブ回路3a~nの準備ができたら、電流値の測定を行う。
<電流値の測定方法>
電流は、以下の手順で測定される。[リレーR1c及びリレーR1d]、[リレーR2c及びリレーR2d]、…[リレーRNc及びリレーRNd]は、それぞれ排他択一的に動作する。すなわち、[リレーR1c及びリレーR1d]が電流計5に接続されている場合は、[リレーR2c及びリレーR2d]、…[リレーRNc及びリレーRNd]は電流計5に接続されない。[リレーR2c及びリレーR2d]が電流計5に接続されている場合は、[リレーR1c及びリレーR1d]、…[リレーRNc及びリレーRNd]は電流計5に接続されない。
Thus, when each of the sub-circuits 3a to 3n is ready, the current value is measured.
<How to measure the current value>
Current is measured by the following procedure. [Relay R1c and relay R1d], [relay R2c and relay R2d], . . . [relay RNc and relay RNd] operate exclusively alternatively. That is, when [relay R1c and relay R1d] are connected to
このように、サブ回路3a、サブ回路3b、…サブ回路3nの順に電流計5によりサブ回路電流IBa、IBb、…IBnが測定される。
サブ回路3a、3b、…3nでは、およそ4~5秒周期で測定をし、1つのサブ回路当たりの測定時間は0.1秒以下で、10個のサブ回路を測定すると1秒程度で完了する。
In this way, the sub-circuit currents IBa, IBb, .
The sub-circuits 3a, 3b, . do.
<取得する電流値>
電流計5により測定された瞬間電流値Apは、図示しないインターフェイスを介してA/D変換されて、制御手段であるPC(パーソナルコンピュータ)2aに入力される。PC2aでは、取得されたサブ回路3a、3b、…3nの瞬間電流値Apを時刻情報と共に記憶する。
<Acquired current value>
An instantaneous current value Ap measured by the
電流計5により取得する電流値は、基本的に時間データと関連付けられたその瞬間の瞬間電流値Apである。また、PC2aは、瞬間電流値Apに基づいて所定の時間の長さの区間電流を積算し平均を求め区間平均電流値Aaを算出する。さらに、時間をずらしながら時系列で区間平均電流値Aaを計測して移動平均電流値Amを求めている。
The current value obtained by the
さらに、移動平均電流値Amを微分し、電流値の変化率ΔAを求めている。この場合、変化率ΔAがしきい値より小さくなったとき、回路の電流が収束して安定したとして、二次電池11の良否の判別の有効なデータとして判断するようにする。
Further, the moving average current value Am is differentiated to obtain the change rate ΔA of the current value. In this case, when the rate of change .DELTA.A becomes smaller than the threshold value, it is assumed that the current in the circuit has converged and stabilized, and this is judged as valid data for determining whether the
<二次電池11の良否判別>
上記のような手順で測定された電流値に基づいて、検査対象である二次電池11a、11b、…11nは、次のような手順で良否が判断される。
<Quality Determination of
Based on the current values measured by the above procedure, the quality of the
二次電池11が良品か不良品かを判断するには、前述した図10に示すように、サブ回路電流IBa、IBb、…IBnの電流値が収束する収束時刻T2を経過してから測定する。
In order to determine whether the
基本的に、閾値IKと比較して、閾値IKより大きな場合は、自己放電が大きいと判断して不良品と判断する。
<測定値の調整>
閾値が設定されていない場合は、サブ回路電流IBa、IBb、…IBnを相互に比較する。この場合、サブ回路電流IBa、IBb、…IBnは、リレーRが切り替えられることにより、例えば3秒ごとにサブ回路3a、3b、…3nの順に0.1秒で切り替えられて、電流が測定される。この測定値は、サブ回路が10回路あれば、最大時間差が0.9秒となる。ここで、本実施形態では、リレーRを用いて回路が高速で切り替えられ同一の電流計5を用いて測定するため、接触抵抗や外部ノイズなどの影響が少なく、電流計5の個体差もなく緩やかな温度変化や、電解質の変化の影響に限られる。そのため、測定値としては実質的に同時として比較可能な測定値として扱うことができる。
Basically, when compared with the threshold value IK, if the value is greater than the threshold value IK, it is determined that the self-discharge is large and the product is determined to be defective.
<Adjustment of measured value>
If no threshold is set, the sub-circuit currents IBa, IBb, . . . IBn are compared with each other. In this case, the sub-circuit currents IBa, IBb, . be. This measurement gives a maximum time difference of 0.9 seconds if there are 10 sub-circuits. Here, in this embodiment, since the circuit is switched at high speed using the relay R and the
さらに、サブ回路3a、3b、…3nの測定を、例えば10巡させて、その平均を取ることで、短時間のサージ電流などの影響をキャンセルすることができる。
測定する時間間隔や測定する回数は、測定値のばらつきの程度により適宜調整する。
Further, the sub-circuits 3a, 3b, . . . 3n are measured ten times, for example, and their average is taken, thereby canceling the effects of short-term surge currents and the like.
The time interval for measurement and the number of times of measurement are appropriately adjusted according to the degree of variation in measured values.
<測定値相互の比較>
測定値の比較は、閾値の設定がないときは、サブ回路電流IBa、IBb、…IBnのうちで最も電流値が低いものを良品と判断し、ここから所定の範囲から外れて、電流値が大きなものを不良品と判断する。
<Comparison of measured values>
In the comparison of the measured values, when there is no threshold setting, the one with the lowest current value among the sub-circuit currents IBa, IBb, . Large items are considered defective.
この場合、サブ回路電流IBa、IBb、…IBnの標準偏差を求め、各サブ回路電流IBa、IBb、…IBnの偏差値で判断するようにしてもよい。
<閾値の設定1>
良品として既知の二次電池11を含んだサブ回路でのサブ回路電流IBの測定値に基づいて、良品を示すサブ回路電流IBを基準値として設定する。次に、この基準値を基準として、正常なサブ回路電流IBの範囲を閾値IKとして設定する。この場合、設定した範囲から外れたら不良品として判断する。
In this case, the standard deviation of the sub-circuit currents IBa, IBb, .
<Threshold setting 1>
A sub-circuit current IB indicative of a non-defective product is set as a reference value based on the measured value of the sub-circuit current IB in the sub-circuit containing the
<閾値の設定2>
上記閾値とは異なり、二次電池11nは、模擬的に不良電池を再現した比較用の二次電池とし、この比較用二次電池11nの電流を他の二次電池11a、11b、…と実質的に同時に測定する。PC2aは、この時のサブ回路電流IBnを時刻の経過とともに記憶する。
<Threshold setting 2>
Different from the above threshold value, the
図8を参照して、他のサブ回路3a、3b、…のサブ回路電流IBa、IBb…の測定値と、比較用の二次電池11nのサブ回路3nの同時刻と看做せる測定値の比較について説明する。他のサブ回路3a、3b、…のサブ回路電流IBa、IBb…が、比較用の二次電池11nのサブ回路3nの同時刻と看做せる測定値は、基本的に、測定する電流計5、電圧計6の個体差、回路3の接触抵抗の変動、周囲の温度・振動・磁界・電界の変動を同一条件になる。そのため、サブ回路3a、3b、…のサブ回路電流IBa、IBb…と、比較用の二次電池11nのサブ回路3nの回路電流IBnは、実質的に同時に測定した電流値はいずれも変動していても、図8に示すように、ほとんどパラレルな変動を示し、その差は変動が小さくなる。この差が、設定した閾値より小さかった場合には、自己放電が大きいとして、不良品と推定して良否を判断する。
8, the measured values of sub-circuit currents IBa, IBb, . . . of other sub-circuits 3a, 3b, . A comparison is explained. The sub-circuit currents IBa, IBb, . . . of the other sub-circuits 3a, 3b, . , individual differences of the
<二次電池の製造方法>
図4は、二次電池11の製造方法を示すフローチャートである。以下、図4を参照して二次電池の製造方法について説明する。
<Method for manufacturing secondary battery>
FIG. 4 is a flow chart showing a method for manufacturing the
二次電池の製造方法は、捲回工程(S1)と、端子溶接工程(S2)と、フィルム挿入工程(S3)と、セル挿入工程(S4)とを備える。これに続き、封缶工程(S5)と、セル拘束工程(S6)と、セル加熱工程(S7)と、封止工程(S8)とを備える。 The secondary battery manufacturing method includes a winding step (S1), a terminal welding step (S2), a film inserting step (S3), and a cell inserting step (S4). This is followed by a can sealing step (S5), a cell binding step (S6), a cell heating step (S7), and a sealing step (S8).
捲回工程(S1)は、正極板14aと負極板14bとをセパレータ14cを介して捲回する工程である。図2に示すように、正極板14aと負極板14bとは、セパレータ14cを挟んで対向するようにし、セパレータ14cを介して捲回して極板群14を形成する。このとき、正極板14aの端部と負極板14bの端部は、両端にはみ出すように捲回され、中央部は正極板14aと負極板14bより長く形成されたセパレータ14cが外周に積層される。
The winding step (S1) is a step of winding the
端子溶接工程(S2)は、図3に示すように、正極板14aに正極端子16aが溶接され、正極端子16aは正極集電部15の下部に溶接される。また、負極板14bに負極端子18aが溶接され、負極端子18aは負極集電部17に溶接される。
In the terminal welding step (S2), as shown in FIG. 3, the
フィルム挿入工程(S3)は、極板群14の挿入に先立って、ケース12と極板群14との間の絶縁を確保する絶縁用のフィルム(不図示)をケース12の内側に挿入する。
セル挿入工程(S4)は、ケース12との間にフィルムを介在させつつ、ケース12の内部にセルとしての極板群14を挿入する。
In the film inserting step ( S<b>3 ), prior to inserting the
In the cell inserting step (S4), the
封缶工程(S5)は、ケース12に蓋部13を溶接してケース12を封缶する。ケース12に極板群14を挿入することで、極板群14に連結されている蓋部13がケース12の開口部に配置されるため、蓋部13の外周をケース12の開口部に溶接できる。このとき、注入孔20は開封されたままである。
In the can sealing step (S5), the
セル拘束工程(S6)は、積層方向に圧縮する力をケース12の外方から極板群14に加える。このようにして複数の二次電池11を一体として、同一の温度環境とする。
セル加熱工程(S7)は、極板群14の加熱温度を105℃とすることで、正極合材層や負極合材層を乾燥させる。乾燥した電極合材層は、電解液が浸透しやすくなる。
In the cell restraining step (S6), a compressive force is applied to the
In the cell heating step (S7), the
封止工程(S8)は、注入孔20からケース12の内部に所定量の電解液を注入した後、注入孔20を封止することで、極板群14と電解液とをケース12内に密閉収納する。
以上で、二次電池11の構造自体の製造が完成する。
In the sealing step (S8), after a predetermined amount of electrolyte is injected into the
As described above, the manufacturing of the structure itself of the
<製造後の後工程>
このように製造された二次電池11は、出荷に先立ち、充電による二次電池11としての活性化、負極のSEI(Solid Electrolyte Interface)を形成したり、セル内の微小金属片を高温にすることでショートさせて消滅させたりすることなどを目的とした高温エージングなどの後工程を行う。図5は、二次電池11の電池製造後の後工程の流れを示すフローチャートである。以下、図5を参照して説明する。
<Post-process after manufacturing>
The
まず、対象とされる二次電池11の充電を行う(S11)。この充電は、二次電池11を電池として活性化するものであり、それぞれの二次電池11の電池電圧VBが狙いの値となるように行えばよい。但し、それぞれの二次電池11を均一のSOCとするのが好ましいため、フル充電が望ましい。
First, the target
次に、結束部材による結束および検査棚への積載を行う(S12)。これにより、比較するそれぞれの二次電池11a、11b、…11nが同一の温度・振動・電界・磁界の条件となるようにする。 Next, binding with a binding member and loading onto an inspection shelf are performed (S12). . . 11n to be compared have the same conditions of temperature, vibration, electric field and magnetic field.
その後、高温エージングを行う(S13)。本実施形態では、初期充電したのち35°C以上で40時間保持する。所定時間が経過したら、保温を終了し、冷却工程(S14)を行う。冷却は、そのまま室温に放置する外、常温また冷却した空気を送風したりするなど、その方法は問わないが、複数の二次電池11が均一に冷却されることが条件である。
After that, high temperature aging is performed (S13). In this embodiment, the battery is held at 35° C. or higher for 40 hours after initial charging. After a predetermined time has elapsed, the heat retention is terminated, and the cooling step (S14) is performed. Cooling may be performed by leaving the
冷却工程(S14)が終了したら、図7に示す回路3を構成する(S15)。それぞれの二次電池11a、11b、…11nを同時に測定するため、それぞれの二次電池11a、11b、…11nに直流電源4a、4b、…4nを装着する。直流電源4a、4b、…4nを装着してサブ回路3a、3b、…3nを構成したら、直流電源4a、4b、…4nの電圧を調整して回路電流IBa、IBb、IBnをゼロにする。
After the cooling step (S14) is completed, the
以上のようにサブ回路3a、3b、…3nを準備したら、次に、回路電流IBa、IBb、IBnの電流測定(S16)を行い、各二次電池11の電流値を取得する。
それぞれの二次電池11から取得した測定値を比較して、異常値を発見する。この異常値は、過去生産した二次電池11の基礎資料がない場合は、平均値から突出したピーク電流IBpの二次電池11を自己放電が大きい不良品と判断する。不良品として判断されたものは、出荷から排除する(S17)。
After preparing the sub-circuits 3a, 3b, .
Abnormal values are found by comparing the measured values obtained from the respective
(効果)以下本実施形態の検査方法の効果を列記する。
(1)回路における接触抵抗の変化に由来する変動、周囲や電池の温度、周囲の振動、磁界や電界など環境に由来する変動、電流計の電流の検知に由来する変動、電圧計の電圧の検知に由来する変動をキャンセルして測定することができる。そのため、それぞれの二次電池11a、11b、…11nのそれぞれの電流値を正確に測定し、比較することができる。その結果、二次電池11の自己放電を精度よく検出し、精度よく良品、不良品の判別をすることができる。
(Effects) The effects of the inspection method of this embodiment are listed below.
(1) Fluctuations resulting from changes in contact resistance in circuits, ambient and battery temperatures, ambient vibrations, variations due to the environment such as magnetic and electric fields, variations due to current detection by ammeters, and voltage changes by voltmeters. Variations due to detection can be canceled and measured. Therefore, the current values of the respective
(2)同時に多数の二次電池11を比較しながら良品か不良品かの検査することができる。
(3)短時間に多数の二次電池11が良品か不良品かの検査をPC2aにより自動的に判別することができる。
(2) It is possible to simultaneously compare a large number of
(3) The
(4)リレーRを用いて各サブ回路3a、3b、…3nの回路電流IBを同一の電流計5で測定することができるため、電流計5の個体差に由来する測定誤差をキャンセルすることができる。 (4) Since the circuit current IB of each of the sub-circuits 3a, 3b, . can be done.
(5)リレーRを用いて各サブ回路3a、3b、…3nの直流電源4a、4b…4nの電源電圧を同一の電圧計6で測定することができるため、電圧計6の個体差に由来する測定誤差をキャンセルすることができる。
(5) Since the power supply voltages of the
(6)リレーRを用いて各サブ回路3a、3b、…3nの測定を高速に循環するように行うことができる。このため、1つの電流計5や電圧計6でも実質的に同時に測定して、その測定値を比較することができる。
(6) A relay R can be used to rapidly cycle through the measurements of each of the
(7)リレーRは、無接触リレーを用いているため、電流計5、電圧計6との接続のための接触抵抗が生じない。そのため、多数の二次電池11を比較する場合に、接触抵抗に由来する測定値の変動が少なく、正確な測定値を得ることができる。
(7) Since the relay R uses a non-contact relay, contact resistance for connection with the
(8)直流電源4と二次電池11をはんだ付けなどで接続した場合には、この接続において接触抵抗の発生を小さくすることができる。
(9)PC2aとドライバ2bが電圧セット手段として、各直流電源4の電圧を調整して測定する多数のサブ回路3a、3b、…3nに流れる電流をほぼ同時にゼロとすることができ、実質的に同時に測定を開始することができる。
(8) When the
(9) The
(10)同時に測定を開始することができるので、各サブ回路3a、3b、…3nを時間的に同じ条件で比較することができる。
(11)サブ回路電流IBa…を瞬間値だけでなく、区間平均値を測定値として用いることで、サージ電流など瞬発的なノイズの影響を小さくして、より正確に測定値を比較できる。さらに、移動平均を用いて測定値を比較することができる。
(10) Since measurements can be started simultaneously, each subcircuit 3a, 3b, . . . 3n can be compared under the same temporal conditions.
(11) By using not only the instantaneous values of the sub-circuit currents IBa, but also the interval average values as the measured values, the influence of instantaneous noise such as surge currents can be reduced, and the measured values can be compared more accurately. Additionally, moving averages can be used to compare measurements.
(12)また、測定値について、基準値と閾値Kを設けることで、単独の二次電池11の良否を判別することができる。
(13)さらに、二次電池11nは、模擬的に内部放電の大きな不良電池を再現した比較用の二次電池11nとすることで、他の検査対象と同じ条件でサブ回路3nを形成し、同一の条件で測定値を比較することができる。このように不良電池を基準にした閾値を設けることで、確実に不良電池を排除することができる。同一の時間条件で、測定値と閾値との差が所定の範囲内となれば、確実に不良品と判別できる。
(12) Also, by providing a reference value and a threshold value K for the measured value, it is possible to determine the quality of the single
(13) Furthermore, the
(14)測定値は、測定開始から電流が安定する収束時刻T2(図10参照)を越えてから足測定するので、正確に良否の判断をすることができる。
(15)さらに、電流の変化率Δが閾値より小さくなったときに測定するようにした場合も、サブ回路電流IBが安定したところで検査することができるため、正確に良否の判定ができる。
(14) Since the measured value is measured after passing the convergence time T2 (see FIG. 10) at which the current stabilizes from the start of the measurement, it is possible to accurately judge the quality.
(15) Furthermore, even when the measurement is made when the current change rate Δ becomes smaller than the threshold value, the inspection can be performed when the sub-circuit current IB is stabilized, so that it is possible to accurately judge the quality.
<第2の実施形態>
第1の実施形態では、測定値としてサブ回路電流IBa、IBb、…IBnにより、自己放電の有無を判断し、二次電池11の良否を判断した。第2の実施形態では電圧値を用いて、二次電池11の良否を判断する点で異なる。図10に示すように、不良品の二次電池11は、良品の二次電池11よりも、自己放電のため、大きな電流が流れるため、この電流値の比較で二次電池11の良否を判断していた。一方、同様に図10に示すように、理論的には、直流電源4の電圧値も、測定を開始して、収束時刻T2を過ぎてから電圧値を比較すれば、その電圧差から二次電池11の良否を判断できる。
<Second embodiment>
In the first embodiment, the sub-circuit currents IBa, IBb, . The second embodiment differs in that the quality of the
しかしながら、従来は測定値が安定しないため誤差が大きく、正しく良否を判断できなかった。ところが第2の実施形態では、リレーRを用いることで接触抵抗が生じにくく、また、電圧計6を共用することで、電圧計6の個体差に由来する誤差も生じにくい。そこで、出力電源電圧VSに基づき、二次電池の良否の判別を行なえるようになっている。
However, conventionally, measurement values are not stable, resulting in large errors, making it impossible to accurately judge the quality of products. However, in the second embodiment, contact resistance is less likely to occur due to the use of the relay R, and errors due to individual differences in the
無接点のリレーRを用いた回路3を使用し、共通の電圧計6で高速で測定し、測定値を移動平均することで、測定値のブレを無くし、従来正確な判定ができなった電圧によっても、良否の判別ができる。
By using a
<電圧値の測定方法>
電圧を測定する場合は、以下の手順で測定される。[リレーR1c及びリレーR1d]、[リレーR2c及びリレーR2d]、…[リレーRNc及びリレーRNd]は、すべて閉じた状態で、直流電源4a~nと二次電池11a~nを、それぞれ接続した状態とする。
<How to measure the voltage value>
When measuring the voltage, it is measured according to the following procedure. [relay R1c and relay R1d], [relay R2c and relay R2d], . and
一方、[リレーR1a及びリレーR1b]、[リレーR2a及びリレーR2b]、…[リレーRNa及びリレーRNb]をすべて開いておく。
次に、[リレーR1a及びリレーR1b]を閉じて電圧計6によりサブ回路3aの電圧を計測し、続いて、[リレーR1a及びリレーR1b]を開いて、[リレーR2a及びリレーR2b]を閉じて電圧計6によりサブ回路3bの電圧を計測し、同じように、[リレーRNa及びリレーRNb]を閉じて電圧計6によりサブ回路3nの電圧を計測する。
On the other hand, [relay R1a and relay R1b], [relay R2a and relay R2b], . . . [relay RNa and relay RNb] are all opened.
Next, close [relay R1a and relay R1b] and measure the voltage of sub-circuit 3a with
サブ回路3a、3b、…3nでは、およそ4~5秒周期で測定をし、1つのサブ回路当たりの測定時間は0.1秒以下で、10個のサブ回路を測定すると1s程度で完了する。
<第2実施形態の作用>
このように構成された検査装置1における二次電池11の良否の判別方法は、第1の実施形態の電流値を電圧値と置き換えることで、同様に二次電池11の良否の判別をすることができる。
The sub-circuits 3a, 3b, . . . 3n are measured at intervals of about 4 to 5 seconds, the measurement time per sub-circuit is 0.1 seconds or less, and the measurement of 10 sub-circuits is completed in about 1 s. .
<Action of Second Embodiment>
The method of determining the quality of the
<変形例>
本発明は、上記実施形態には限定されず、下記のように実施することもできる。
○実施形態では、二次電池11の製造後の後工程の一部として内部放電の検査を行っているが、例えば、中古車から使用済みの蓄電デバイスを回収し、再使用が可能かどうかの検査方法にも好適に実施できる。
<Modification>
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented as follows.
○ In the embodiment, the internal discharge is inspected as part of the post-process after manufacturing the
○検査は、第1の実施形態では電流を、第1の実施形態では電圧を測定値として使用しているが、もちろんこれらを併用して検査することもできる。
○蓄電デバイスは、リチウムイオン二次電池からなる二次電池11に、限定されず、ニッケル水素二次電池などにも適用できる。また、自己放電が問題となる電池二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどのキャパシタなども含まれる。
In the inspection, the current is used as the measured value in the first embodiment, and the voltage is used as the measured value in the first embodiment.
O The electric storage device is not limited to the
○検査における二次電池11のSOC(State of Charge)は限定されないが、自己放電を生じさせるには望ましくは60%~100%である。さらに望ましくは、100%である。
○ The SOC (State of Charge) of the
○「高温エージング」とは、温度は特定されないが、より高温の方がマイクロショートも活発になり自己放電が大きくなるため、好ましくは35℃~85℃(より好ましくは40℃~80℃、更に好ましくは50℃~70℃)である。逆にあまり高温であれば、電池性能が低下したりしてSEIが劣化するため避けることが望まれる。 ○ "High temperature aging" is not specified in temperature, but the higher the temperature, the more active the micro-short and the greater the self-discharge, so it is preferably 35 ° C to 85 ° C (more preferably 40 ° C to 80 ° C, further preferably 50° C. to 70° C.). Conversely, if the temperature is too high, the battery performance will deteriorate and the SEI will deteriorate, so it is desirable to avoid it.
○「比較用の二次電池11n」は、実際に自己放電の大きな二次電池を用いてもよいし、模擬的に抵抗などの回路で不良電池を再現したものであってもよい。
The “
1…検査装置、2a…PC(パーソナルコンピュータ・制御手段)、2b…ドライバ(駆動手段)、3(3a、3b、…3n)…回路(サブ回路)、4(4a、4b、…4n)…直流電源(外部電源)、5…電流計(電流測定手段)、6…電圧計(電圧測定手段)、11(11a、11b、…11n)…二次電池、12…ケース、13…蓋部、14…極板群、14a…正極板、14b…負極板、14c…セパレータ、15…正極集電部、16a…正極端子、16b…正極外部端子、17…負極集電部、18a…負極端子、18b…負極外部端子、19…放出部、20…注入孔、R(R1a~d、R2a~d、RNa~d)…リレー、VS…出力電源電圧、VB…電池電圧、ID…自己放電電流、E…起電要素、Rp…短絡抵抗、Rs…内部抵抗、IB(IBa~n)…サブ回路電流、T1…(計測開始)時刻、T2…(収束)時刻
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記複数のサブ回路のそれぞれに電流が流れないように前記サブ回路の外部電源の電圧を調整し、その後に前記サブ回路の測定値により前記蓄電デバイスの良否を判定する蓄電デバイスの検査装置であって、
前記測定値は、同一の電圧計により前記複数のサブ回路のそれぞれの外部電源の電圧を選択的に測定可能な電圧測定手段を備え、前記複数のサブ回路を比較可能なタイミングで連続して選択して順次測定するとともに、
測定したそれぞれの測定値を記憶し、当該それぞれのサブ回路ごとの測定値を比較する測定値比較手段と、
当該測定値比較手段により比較された測定値から、異常な測定値を検出する異常測定値検出手段とを備えたことを特徴とする蓄電デバイスの検査装置。 In a circuit having a plurality of sub- circuits, wherein a sub-circuit is formed by connecting a charged power storage device to an external power supply whose voltage can be adjusted,
The electric storage device inspection apparatus adjusts the voltage of the external power supply of the sub-circuit so that current does not flow in each of the plurality of sub- circuits, and then determines the quality of the electric storage device based on the measured value of the sub- circuit. hand,
The measured value includes voltage measuring means capable of selectively measuring the voltage of each of the external power supplies of the plurality of sub- circuits with the same voltmeter, and continuously selects the plurality of sub- circuits at comparable timings. and measure sequentially,
a measured value comparison means for storing each measured value and comparing the measured value for each of the sub- circuits;
and an abnormal measured value detecting means for detecting an abnormal measured value from the measured values compared by the measured value comparing means.
前記複数のサブ回路のそれぞれに電流が流れないように前記サブ回路の外部電源の電圧を調整し、その後に前記サブ回路の測定値により前記蓄電デバイスの良否を判定する蓄電デバイスの検査装置であって、
前記測定値は、同一の電流計により前記複数のサブ回路のそれぞれの回路電流を選択的に測定可能な電流測定手段を備え、前記複数のサブ回路を比較可能なタイミングで連続して選択して順次測定するとともに、
測定したそれぞれの測定値を記憶し、当該それぞれのサブ回路ごとの測定値を比較する測定値比較手段と、
当該測定値比較手段により比較された測定値から、異常な測定値を検出する異常測定値検出手段とを備えたことを特徴とする蓄電デバイスの検査装置。 In a circuit having a plurality of sub- circuits, wherein a sub-circuit is formed by connecting a charged power storage device to an external power supply whose voltage can be adjusted,
The electric storage device inspection apparatus adjusts the voltage of the external power supply of the sub-circuit so that current does not flow in each of the plurality of sub- circuits, and then determines the quality of the electric storage device based on the measured value of the sub- circuit. hand,
The measured value is obtained by selecting a current measuring means capable of selectively measuring the circuit current of each of the plurality of sub- circuits with the same ammeter, and continuously selecting the plurality of sub- circuits at comparable timings. While measuring sequentially,
a measured value comparison means for storing each measured value and comparing the measured value for each of the sub- circuits;
and an abnormal measured value detecting means for detecting an abnormal measured value from the measured values compared by the measured value comparing means.
前記複数のサブ回路のそれぞれに電流が流れないように前記サブ回路の外部電源の電圧を調整し、その後に前記サブ回路の測定値により前記蓄電デバイスの良否を判定する蓄電デバイスの検査装置であって、
前記回路は、予め許容範囲を超える自己放電を生じる比較用の蓄電デバイスを備えたサブ回路を有し、
当該サブ回路により測定された測定値を、閾値の設定のために記憶する閾値記憶手段を備えたことを特徴とする蓄電デバイスの検査装置。 In a circuit having a plurality of sub- circuits, wherein a sub-circuit is formed by connecting a charged power storage device to an external power supply whose voltage can be adjusted,
The electric storage device inspection apparatus adjusts the voltage of the external power supply of the sub-circuit so that current does not flow in each of the plurality of sub- circuits, and then determines the quality of the electric storage device based on the measured value of the sub- circuit. hand,
The circuit has a sub- circuit with a comparison storage device that self-discharges in excess of an allowable range in advance,
1. An inspection apparatus for an electric storage device, comprising threshold storage means for storing a measured value measured by said sub- circuit for setting a threshold.
前記比較用の蓄電デバイスを備えたサブ回路と、検査対象の蓄電デバイスを備えたサブ回路との測定値を比較可能なタイミングで比較するステップと、
その測定値の差が基準値未満になった場合に、異常と判断する異常判断のステップを備えたことを特徴とする蓄電デバイスの検査方法。 Using the power storage device inspection apparatus according to claim 8,
comparing the measured values of the sub- circuit including the power storage device for comparison and the sub- circuit including the power storage device to be inspected at comparable timings;
A method for inspecting an electricity storage device, comprising an abnormality determination step of determining an abnormality when a difference between the measured values is less than a reference value.
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