KR20190096793A

KR20190096793A - 축전 디바이스의 검사 장치

Info

Publication number: KR20190096793A
Application number: KR1020180170254A
Authority: KR
Inventors: 기와무 고바야시; 다케시 고토
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-08-20
Also published as: US20190250216A1; CN110133514A; KR102125919B1; JP2019138757A; US10884064B2; JP7056198B2; CN110133514B

Abstract

검사 장치로서, 전원 장치(2)와, 전원 장치(2)에 접속되고 선단에 제 1 프로브(7)를 가지는 양측 도선(14) 및 선단에 제 2 프로브(8)를 가지는 음측 도선(15)과, 양측 도선(14)과 음측 도선(15)의 사이에 직렬로 배치되는 저항기(17) 및 스위치(18)와, 스위치(18)가 오프일 때와 온일 때의 전압의 차에 기초하여 회로 저항값(Rx)을 산출하는 회로 저항 산출부와, 전원 장치(2)의 출력 전압(VS)을 상승시키면서 축전 디바이스(1)의 검사를 행하는 검사부와, 검사 개시 후에 출력 전압(VS)을 상승시키는 가상 저항 설정부를 포함한다.

Description

축전 디바이스의 검사 장치{INSPECTION APPARATUS OF ELECTRICAL STORAGE DEVICE}

본 발명은 축전 디바이스의 양부(良否)를 판정하는 검사 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는, 축전 디바이스의 전압 저하량이 아니라 방전 전류량에 기초한 축전 디바이스의 검사 장치에 관한 것이다.

종래부터, 이차 전지와 그 밖의 축전 디바이스의 양부를 판정하는 검사 기술이 다양하게 제안되어 있다. 예를 들면 일본공개특허 특개2010-153275에서는, 판정 대상으로 하는 이차 전지를 가압 상태로 방치하는 방치 공정을 행함과 함께, 그 방치 공정의 전후에서 전지 전압을 측정하는 것으로 하고 있다. 방치 공정의 전후에서의 전지 전압의 차가 즉 방치에 수반되는 전압 저하량이다. 전압 저하량이 큰 전지는 자기 방전량이 많다는 것이다. 그 때문에, 전압 저하량의 대소에 의해 이차 전지의 양부를 판정할 수 있다는 것이다.

그러나, 상기한 종래의 이차 전지의 양부 판정에는 다음과 같은 문제점이 있었다. 양부 판정에 시간이 걸리는 것이다. 양부 판정에 시간이 걸리는 이유는, 방치 공정의 방치 시간을 길게 잡지 않으면, 유의성(有意性)이 있다고 할 수 있을 만큼의 전압 저하량이 되지 않기 때문이다. 그 원인으로서, 전압 측정 시의 접촉 저항이 있다. 전압 측정은, 이차 전지의 양 단자간에 측정 계기를 접속함으로써 측정된다. 그 때 불가피하게, 이차 전지측의 단자와 측정 계기측의 단자의 사이에 접촉 저항이 존재하고, 측정 결과는 접촉 저항의 영향을 받은 것이 된다. 그리고 접촉 저항은, 이차 전지측의 단자와 측정 계기측의 단자를 접속시킬 때마다 상이하다. 이 때문에, 전압 저하량 그 자체가 어느 정도 크지 않으면, 접촉 저항의 측정 시마다의 불균일을 무시할 수 없는 것이다.

또한, 전압 측정의 정밀도 자체도 그다지 좋지 않다. 전압 측정은, 측정 시의 통전 경로에서의 전압 강하의 영향을 어떻게 해도 받아 버리기 때문이다. 그리고, 이차 전지측의 단자와 측정 계기측의 단자와의 접촉 개소가 접속할 때마다 다소 상이하기 때문에, 전압 강하의 정도도 측정 시마다 불균일해져 버리기 때문이다. 그래서, 전압 측정 대신에 전류 측정을 이용함으로써, 자기 방전량의 측정 시간을 단축하고 측정 정밀도를 높이는 것을 생각할 수 있다. 전류는 회로 내의 어디에서도 일정하기 때문에, 전압 측정과 달리 접촉 개소의 영향을 거의 받지 않기 때문이다. 그러나, 그래도 단순히 전압 측정을 전류 측정으로 바꾸는 것만으로 양호한 판정이 신속하게 가능하다는 것도 아니다. 측정 결과는 이차 전지의 충전 전압이나 측정 환경 등의 제 조건의 불균일에 좌우되기 때문이다.

본 발명은, 축전 디바이스의 양부 판정을 제 조건의 불균일에 상관없이 신속하게 행할 수 있는, 축전 디바이스의 검사 장치를 제공한다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서의 축전 디바이스의 검사 장치는, 축전 디바이스와 외부 전원을 접속하여 구성되는 회로에 흐르는 회로의 전류의 수렴 상황에 의해 축전 디바이스의 자기 방전 전류의 다과(多寡)를 검사한다. 상기 검사 장치는, 전원 장치, 양측 도선, 음측 도선, 저항로, 회로 저항 산출부, 검사부, 가상 저항 설정부를 포함한다. 전원 장치는 외부 전원으로서 기능하도록 구성된다. 양측 도선은, 전원 장치의 양극의 단자에 접속되어 회로의 일부를 구성함과 함께, 선단에 축전 디바이스와의 접촉을 위한 제 1 프로브를 가진다. 음측 도선은, 전원 장치의 음극의 단자에 접속되어 회로의 일부를 구성함과 함께, 선단에 축전 디바이스와의 접촉을 위한 제 2 프로브를 가진다. 저항로는, 저항기와 스위치를 직렬 접속하여 이루어진다. 저항로는, 양측 도선과 음측 도선의 사이에 배치된다. 회로 저항 산출부는, 제 1 프로브 및 제 2 프로브를 검사 대상의 축전 디바이스의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 접촉시켜, 회로를 구성하고 있는 상태에 있어서, 스위치를 오프로 했을 때와 온으로 했을 때의 양측 도선과 음측 도선의 사이의 전압의 차에 기초하여 회로의 회로 저항값을 산출하도록 구성되어 있다. 검사부는, 회로를 구성하고 있는 상태 또한 스위치를 오프로 한 상태에서, 전원 장치의 출력 전압을 상승시키면서 축전 디바이스의 검사를 행하도록 구성되어 있다. 가상 저항 설정부는, 검사부에 의한 검사를 행할 때에 있어서의 전원 장치의 출력 전압의 상승분에 수반되는 전류의 증가분을 회로의 저항의 감소분으로 환산한 음의 값인 가상 저항값과, 회로 저항값과의 합계가 제로보다 큰 범위 내에서, 검사 개시 후에 전원 장치의 출력 전압을 상승시키도록 구성되어 있다.

상기 양태에 있어서의 검사 장치에서는, 축전 디바이스와 외부 전원을 역방향으로 접속하여 구성된 회로에 있어서의 수렴 후의 회로 전류의 대소가 축전 디바이스의 양부의 검사 지표가 된다. 본 양태에서는 특히, 회로 전류를 조기에 수렴시키기 위하여, 가상 저항값이라는 음의 값의 개념을 도입함으로써, 검사 개시 후에 전원 장치의 출력 전압을 상승시키는 것으로 하고 있다. 여기서, 검사 개시 후의 출력 전압의 상승은, 지나치게 완만해서는 효과가 부족하고, 지나치게 가파르면 회로 전류가 발산하여 수렴하지 않을 우려가 있다. 그래서 본 양태에서는, 음의 값인 가상 저항이 회로 저항(프로브의 접촉 저항을 포함함)과 직렬로 배치되어 있고, 이 가상 저항의 저항값의 절대값을 증대시켜 간다는 모델로 출력 전압의 상승을 시뮬레이트한다. 이렇게 하면, 가상 저항과 회로 저항의 합계(의사(疑似) 기생 저항)가 제로 또는 음이 되지 않는 한, 회로 전류는 발산하지 않고 수렴하기 때문이다.

게다가 가능한 한 조기에 회로 전류를 수렴시키기 위해서는, 가상 저항과 회로 저항의 합계를 가능한 한 작게 할 필요가 있다. 회로 저항을 고정밀도로 측정해 두면, 발산의 리스크를 제거하여 의사 기생 저항을 가능한 한 작게 설정할 수 있다(가상 저항 설정부). 그 설정으로 자기 방전의 검사를 행함으로써, 검사 시간의 단축을 도모할 수 있다. 그래서 본 양태에서는, 저항로와 회로 저항 산출부를 이용하여 회로 저항값을 산출한다. 이렇게 하여 산출된 회로 저항값의 정밀도는 높으므로, 가상 저항의 절대값을 크게(회로 저항값에 가깝게) 잡을 수 있고, 단시간에 검사를 행할 수 있다.

상기 제 1 양태의 검사 장치에서는, 제 2 스위치와 부저항(副抵抗) 산출부를 포함해도 된다. 제 2 스위치는, 양측 도선 또는 음측 도선에 있어서의 저항로와 제 1 프로브 또는 제 2 프로브와의 사이에 위치해도 된다. 부저항 산출부는, 제 2 스위치를 오프로 한 상태에서, 전술한 스위치(제 1 스위치)를 오프로 했을 때와 온으로 했을 때의 양측 도선과 음측 도선의 사이의 전압의 차에 기초하여, 회로 중 저항로와 전원 장치와 양측 도선과 음측 도선으로 구성되는 부분의 저항값인 부저항값을 산출하도록 구성되어 있어도 된다. 회로 저항 산출부는, 회로 저항값의 산출 시에 부저항값을 가산하도록 구성되어 있어도 된다. 이렇게 함으로써, 부저항값도 고정밀도로 산출할 수 있다. 이것을 가산함으로써 보다 고정밀도의 회로 저항값을 산출할 수 있다. 이 때문에, 더 단시간에 검사를 행하는 설정이 가능하다.

상기 제 1 양태의 어느 검사 장치에서는, 가상 저항 설정부가, 회로 저항값을 절대값에서 상회하지 않도록 가상 저항값을 정하고, 검사 개시 후에, 전원 장치의 출력 전압을, 가상 저항값과 회로 저항값의 합계에 회로 전류를 곱한 값을 축전 디바이스의 전압에 가산한 전압으로 변경하도록 구성되어도 된다. 이와 같이 함으로써, 의사 기생 저항이 제로나 음이 되지 않도록 하면서, 출력 전압을 증대시키고, 단시간에 자기 방전의 검사를 행할 수 있다.

상기 제 1 양태의 어느 검사 장치에서는, 가변 저항 설정부를 포함해도 된다. 상기 가변 저항 설정부는, 저항기의 저항값을, 검사 대상의 축전 디바이스의 축전 용량이 작은 경우에 크게 설정하고, 축전 용량이 큰 경우에 작게 설정하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 회로 저항값의 산출 정밀도 자체를 최적화할 수 있다. 이와 같이 하여 측정된 회로 저항값의 정밀도는 높으므로, 검사 시간을 더 단시간화할 수 있다.

가변 저항 설정부를 이용하는 상기 제 1 양태의 검사 장치에서는, 가상 저항 설정부는, 가상 저항값의 절대값을, 가변 저항 설정부에 의해 설정된 저항기의 저항값이 작은 경우에 작게 하고, 저항값이 큰 경우에 크게 하도록, 검사 개시 후의 전원 장치의 출력 전압을 상승시키도록 구성되어도 된다. 가변 저항기의 저항값이 작을수록, 측정되는 회로 저항값의 정밀도가 높다. 이 때문에, 가변 저항기의 저항값이 작을수록, 보다 단시간에 검사를 행할 수 있다.

본 구성에 의하면, 축전 디바이스의 양부 판정을 제 조건의 불균일에 상관없이 신속하게 행할 수 있는, 축전 디바이스의 검사 장치가 제공되어 있다.

본 발명의 실시형태의 특징, 장점, 기술적 및 산업적 특성은 아래 첨부된 도면을 참조하여 기술될 것이며, 도면 내에 동일 요소는 동일 참조 번호로 표시된다.
도 1은, 실시형태에 있어서의 검사 장치의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 2는, 실시형태에 있어서의 검사 대상인 이차 전지의 예를 나타내는 외관도이다.
도 3은, 실시형태의 검사에 있어서의 전압 및 전류의 경시(經時) 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 출력 전압을 일정하게 한 경우의 회로 전류의 추이의 예를 나타내는 그래프이다.
도 5는, 출력 전압을 증가시켜 간 경우의 회로 전류의 추이의 예를 나타내는 그래프이다.
도 6은, 회로 전류의 수렴 상황의 가상 저항에 의한 차이를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 저항로의 저항값과 기생 저항 측정의 정밀도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 도 7의 일부를 확대하여 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 구체화한 실시형태에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 형태는, 도 1의 회로도에 나타내어지는 검사 장치(13)로서, 본 발명을 구체화한 것이다. 도 1의 검사 장치(13)는, 전원 장치(2)와, 양측 도선(14)과, 음측 도선(15)과, 저항로(16)를 가지고 있다. 양측 도선(14) 및 음측 도선(15)은, 전원 장치(2)의 양단자 및 음단자에 각각 접속되어 있다. 양측 도선(14) 및 음측 도선(15)의 선단에는 프로브(제 1 프로브, 제 2 프로브)(7, 8)가 마련되어 있다. 저항로(16)는, 양측 도선(14)과 음측 도선(15)의 사이에 배치되어 있다. 저항로(16)에는, 저항기(17)와 제 1 스위치(18)가 직렬로 배치되어 있다. 저항기(17)는 가변 저항이다.

검사 장치(13)는 추가로, 전압계(19)와, 제 2 스위치(21)를 가지고 있다. 전압계(19)는, 양측 도선(14)과 음측 도선(15)의 사이에 저항로(16)에 대하여 병렬로 배치되어 있다. 제 2 스위치(21)는, 음측 도선(15)에 있어서의, 저항로(16)보다 프로브(8) 근처의 위치에 배치되어 있다. 전원 장치(2)는, 직류 전원(4)과, 전류계(5)와, 전압계(6)와, 프로브(7, 8)를 가지고 있다. 직류 전원(4)에 대하여, 전류계(5)는 직렬로 배치되고, 전압계(6)는 병렬로 배치되어 있다. 직류 전원(4)의 출력 전압(VS)은 가변이다. 직류 전원(4)은, 도 1 중의 이차 전지(1)에, 후술하는 바와 같이 출력 전압(VS)을 인가하기 위하여 사용된다. 전류계(5)는, 회로에 흐르는 전류를 계측하는 것이다. 전압계(6)는, 양측 도선(14)과 음측 도선(15)의 사이의 전압을 계측하는 것이다. 또한, 전압계(19)가 전원 장치(2)의 밖에 있는 것에 비하여, 전압계(6)는 전원 장치(2)에 내장되어 있는 것이다.

검사 장치(13)에는 추가로 제어부(22)가 마련되어 있다. 제어부(22)는, 전원 장치(2)의 제어, 전압계(19)의 지시값의 판독, 저항기(17), 제 1 스위치(18), 제 2 스위치(21)의 조작을 행하는 것이다. 제어부(22)에 의한 전원 장치(2)의 제어에는, 직류 전원(4)의 조작, 전류계(5), 전압계(6)의 지시값의 판독이 포함된다.

상기와 같이 구성된 검사 장치(13)에 의한 축전 디바이스의 검사는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 검사 대상으로 하는 축전 디바이스인 이차 전지(1)에, 전원 장치(2)를 접속하여 회로를 짠 상태로 실시된다. 먼저, 검사 장치(13)에 의한 이차 전지(1)의 검사 방법의 기본 원리를 설명한다. 도 1에서는, 전원 장치(2)의 프로브(7, 8)를 이차 전지(1)의 단자(50, 60)에 결합시켜 회로를 구성하고 있다. 또한 도 1 중의 회로에는 기생 저항(Rx)이 존재한다. 기생 저항(Rx)에는, 전원 장치(2)의 각 부나 양측 도선(14), 음측 도선(15)의 도선 저항 외에, 프로브(7, 8)와 단자(50, 60)의 사이의 접촉 저항이 포함된다. 또한, 도 1에서는 기생 저항(Rx)이 마치 양측의 그것도 저항로(16)보다 이차 전지(1)측에만 존재하는 것처럼 표현하고 있지만, 이것은 편의상의 것이다. 실제로는 기생 저항(Rx)은, 양측 및 음측, 추가로 저항로(16)보다 이차 전지(1)측 및 전원 장치(2)측을 포함한 도 1의 회로 전체에 분포하고 있다.

[기본 원리]

이차 전지(1)는, 도 1 중에서는 모식적으로 나타내고 있지만, 실제로는 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같은 편평 각형의 외관을 가지는 것이다. 도 2의 이차 전지(1)는, 외장체(10)에 전극 적층체(20)를 내장하여 이루어지는 것이다. 전극 적층체(20)는, 양극판과 음극판을 세퍼레이터를 개재하여 적층한 것이다. 외장체(10)의 내부에는 전극 적층체(20) 외에 전해액도 수용되어 있다. 또한, 이차 전지(1)의 외면 상에는, 음양의 단자(50, 60)가 마련되어 있다. 또한 이차 전지(1)는, 도 2와 같은 편평 각형의 것에 한정되지 않고, 원통형 등 다른 형상의 것이라도 상관없다.

이차 전지(1)에 대하여 더 설명한다. 도 1 중에서는, 이차 전지(1)를 모식적으로 나타내고 있다. 도 1 중의 이차 전지(1)는, 기전 요소(E)와, 내부 저항(Rs)과, 단락 저항(Rp)에 의해 구성되는 모델로서 나타내어져 있다. 내부 저항(Rs)은, 기전 요소(E)에 직렬로 배치된 형태로 되어 있다. 단락 저항(Rp)은, 전극 적층체(20) 중에 침입하고 있는 것이 있는 미소 금속 이물에 의한 도전 경로를 모델화한 것이고, 기전 요소(E)에 병렬로 배치된 형태로 되어 있다.

검사 장치(13)에 의한 검사 방법에서는, 이차 전지(1)의 자기 방전량의 다과를 검사한다. 자기 방전량이 많으면 불량이고 적으면 양호이다. 그 때문에 먼저, 이차 전지(1)를, 전원 장치(2)에 연결하기 전에 충전한다. 그리고 충전 후의 이차 전지(1)를 전원 장치(2)에 연결하고, 그 상태에서 제어부(22)에 의해 이차 전지(1)의 자기 방전량을 산출한다. 그리고 그 산출 결과에 기초하여 이차 전지(1)의 양부를 판정하는 것이다.

구체적으로는, 충전 후의 이차 전지(1)를 전원 장치(2)에 연결한다. 이 때, 전원 장치(2)에 연결하는 충전 후의 이차 전지(1)는, 충전 후에 통상 행해지는 고온 에이징까지 종료하여 전지 전압이 안정화된 후의 것으로 한다. 단, 본 형태의 검사 그 자체는 상온에서 행한다. 이차 전지(1)를 전원 장치(2)에 연결하면, 먼저 직류 전원(4)의 출력 전압을 조절하여, 전류계(5)의 판독값이 제로가 되도록 한다. 이 때의 출력 전압(VS)은, 이차 전지(1)의 전지 전압(VB)의 초기값인 초기 전지 전압(VB1)과 일치하고 있다.

이 상태에서는, 출력 전압(VS)이 초기 전지 전압(VB1)에 일치하고 있음과 함께, 출력 전압(VS)과 이차 전지(1)의 전지 전압(VB)이 역방향으로 되어 있다. 이 때문에 양 전압이 서로 상쇄되어, 회로의 회로 전류(IB)는 제로가 된다. 그리고 그대로, 전원 장치(2)의 출력 전압(VS)을, 초기 전지 전압(VB1)으로 일정하게 유지한 채 방치한다.

그 후의 회로(3)의 상황을 도 3에 나타낸다. 도 3에서는, 가로축을 시간으로 하고, 세로축을 전압(좌측) 및 전류(우측)로 하고 있다. 가로축의 시간에 대하여, 도 3 중의 좌단(左端)인 시각 T1이, 상기에 의해 초기 전지 전압(VB1)과 동일한 출력 전압(VS)의 인가를 개시한 타이밍이다. 시각 T1 후, 이차 전지(1)의 자기 방전에 의해, 전지 전압(VB)은 초기 전지 전압(VB1)으로부터 서서히 저하되어 간다. 그 때문에, 출력 전압(VS)과 전지 전압(VB)의 균형이 무너져, 회로에 회로 전류(IB)가 흐르게 된다. 회로 전류(IB)는, 제로로부터 서서히 상승해 간다. 회로 전류(IB)는, 전류계(5)에 의해 직접 측정된다. 그리고, 시각 T1보다 뒤의 시각 T2에 이르면, 전지 전압(VB)의 저하도 회로 전류(IB)의 상승도 포화하여, 이후, 전지 전압(VB), 회로 전류(IB) 모두 일정(VB2, IBs)해진다.

또한 도 3으로부터 분명한 바와 같이, 불량품의 이차 전지(1)에서는 양품의 이차 전지(1)와 비교하여, 회로 전류(IB)의 상승, 전지 전압(VB)의 저하 모두 가파르다. 그 때문에, 불량품의 이차 전지(1)의 경우의 수렴 후의 회로 전류(IBs)는, 양품의 이차 전지(1)의 경우의 수렴 후의 회로 전류(IBs)보다 크다. 또한, 불량품의 이차 전지(1)의 수렴 후의 전지 전압(VB2)는, 양품의 이차 전지(1)의 수렴 후의 전지 전압(VB2)보다 낮다.

시각 T1 후의 회로의 상황이 도 3과 같이 되는 이유를 설명한다. 먼저, 전지 전압(VB)이 저하하는 이유는 전술과 같이 이차 전지(1)의 자기 방전이다. 자기 방전에 의해, 이차 전지(1)의 기전 요소(E)에는 자기 방전 전류(ID)가 흐르고 있게 된다. 자기 방전 전류(ID)는, 이차 전지(1)의 자기 방전량이 많으면 크고, 자기 방전량이 적으면 작다. 전술한 단락 저항(Rp)의 값이 작은 이차 전지(1)에서는, 자기 방전 전류(ID)가 큰 경향이 있다.

한편, 시각 T1 후에 전지 전압(VB)의 저하에 의해 흐르는 회로 전류(IB)는, 이차 전지(1)를 충전하는 방향의 전류이다. 즉 회로 전류(IB)는, 이차 전지(1)의 자기 방전을 억제하는 방향으로 작용하고, 이차 전지(1)의 내부에서는 자기 방전 전류(ID)와 역방향이다. 그리고, 회로 전류(IB)가 상승하여 자기 방전 전류(ID)와 동일한 크기가 되면, 실질적으로 자기 방전이 정지한다. 이것이 시각 T2이다. 따라서 그 이후에는, 전지 전압(VB)도 회로 전류(IB)도 일정(VB2, IBs)해지는 것이다. 또한, 회로 전류(IB)가 수렴하였는지의 여부에 대해서는, 기지(旣知)의 방법으로 판정하면 된다. 예를 들면, 회로 전류(IB)의 값을 적당한 빈도로 샘플링하여, 값의 변화가 미리 정한 기준보다 작아졌을 때에 수렴했다고 판정하면 된다.

여기서 전술과 같이 회로 전류(IB)는, 전류계(5)의 판독값으로서 직접 파악할 수 있다. 그래서, 수렴 후의 회로 전류(IBs)에 대하여 기준값(IK)을 설정해 둠으로써, 이차 전지(1)의 양부 판정이 가능하게 된다. 수렴 후의 회로 전류(IBs)가 기준값(IK)보다 큰 경우에는 그 이차 전지(1)는 자기 방전량이 많은 불량품이고, 회로 전류(IBs)가 기준값(IK)보다 작은 경우에는 그 이차 전지(1)는 자기 방전량이 적은 양품이라는 것이다.

이와 같은 판정 방법에서의 필요 처리 시간(시각 T1→시각 T2)은, [발명의 내용]에서 서술한 방법에서의 방치 시간보다 짧다. 또한, 전류 측정이기 때문에 판정 정밀도가 높다. 또한, 도 3 중에 있어서의 수렴 후의 전지 전압(VB2)에 의한 양부 판정은 그다지 좋은 수단은 아니다. 전지 전압(VB)은, 반드시 전압계(6)의 판독값으로서 정확하게 나타나는 것은 아니기 때문이다. 이상이 검사 장치(13)에 의한 이차 전지(1)의 검사 방법의 기본 원리이다. 또한, 이차 전지(1)를 제조할 때에, 조립한 미충전의 이차 전지(1)를 미리 정한 충전 상태까지 초충전(初充電)하여 충전이 끝난 이차 전지(1)로 하는 초충전 공정과, 충전이 끝난 이차 전지(1)를 검사하는 검사 공정을 행할 수 있다. 그 검사 공정에서는, 상기 검사 방법을 행하면 된다.

여기까지의 설명에서는, 직류 전원(4)의 출력 전압(VS)을 일정하게 하였다. 그러나 출력 전압(VS)은 일정하지 않으면 안 되는 것은 아니다. 오히려, 출력 전압(VS)을 적절히 변화시킴으로써, 판정의 필요 처리 시간을 더 단축할 수 있다. 이하, 이에 대하여 설명한다.

도 4 및 도 5에 의해, 출력 전압(VS)을 변화시켜 가는 것에 의한 이점을 나타낸다. 도 4는, 전술과 같이 출력 전압(VS)을 일정하게 한 경우의 실제의 회로 전류(IB)의 추이의 일례이다. 도 4의 예에서는, 출력 전압(VS)이 초기에 정한 값 그대로 일정하게 되어 있고, 회로 전류(IB)의 수렴(시각 T2)에는 약 1.5일을 필요로 하고 있다. 도 4의 1.5일이라도 전압 측정에 의한 판정의 경우에 비하면 충분히 짧은 것이지만, 출력 전압(VS)을 변화시켜 감으로써 필요 처리 시간을 더 단축할 수 있다. 도 5가 그 예이다. 도 5의 예에서는, 출력 전압(VS)을 상승시켜 가고 있고, 불과 0.1일에 회로 전류(IB)의 수렴에 이르고 있다.

또한 도 4의 예와 도 5의 예에서 측정 조건 자체는 동일하지만, 검사 대상의 이차 전지(1)의 개체차에 의해, 출력 전압(VS)의 초기값이나 수렴 후의 회로 전류(IB(IBs))는 일치하고 있지 않다. 또한, 도 5의 측정례는 양품의 이차 전지(1)에 대한 것이고, 불량품의 이차 전지(1)이면 수렴 후의 회로 전류(IB(IBs))는 더 큰 값이 된다.

도 5와 같이 출력 전압(VS)을 상승시켜 가는 경우에 대하여 더 설명한다. 먼저, 도 1의 회로에 있어서의 회로 전류(IB)는, 직류 전원(4)의 출력 전압(VS)과, 전지 전압(VB)과, 기생 저항(Rx)에 의해 다음 (1)식으로 주어진다.

IB=(VS-VB)/Rx……(1)

여기서 출력 전압(VS)을 일정하게 하면 전술과 같이, 이차 전지(1)의 자기 방전에 수반되는 전지 전압(VB)의 저하에 의해, 회로 전류(IB)가 증가해 간다. 회로 전류(IB)가 증가하여 자기 방전 전류(ID)와 동일한 크기가 되면, 이차 전지(1)의 방전이 실질적으로 정지한다. 이에 의해 전술과 같이, 전지 전압(VB), 회로 전류(IB) 모두 이후 일정(VB2, IBs)해진다. 즉, 수렴 후의 회로 전류(IBs)가 이차 전지(1)의 기전 요소(E)의 자기 방전 전류(ID)를 나타내고 있다.

출력 전압(VS)을 상승시켜 가는 경우에서도 (1)식이 성립하는 것 자체는 동일하다. 단, 출력 전압(VS)이 상승하는 만큼, 출력 전압(VS)이 일정한 경우보다 회로 전류(IB)의 증가가 빠르게 된다. 이 때문에, 회로 전류(IB)가 자기 방전 전류(ID)와 동일해질 때까지의 소요 시간이 짧게 된다. 이것이, 전술과 같이 회로 전류(IB)가 조기에 수렴하는 이유이다. 단, 무턱대고 출력 전압(VS)을 상승시킨 것에서는, 상승이 과하게 되어 버릴 우려가 있다. 이러면 회로 전류(IB)가 적절하게 수렴하지 않아, 판정을 할 수 없게 된다. 그 때문에, 출력 전압(VS)의 상승의 정도를 규제할 필요가 있다. 본 형태에서는 구체적으로는, (1)식에 있어서 마치 기생 저항(Rx)이 작아진 것처럼 보이는 범위 내에서 출력 전압(VS)을 상승시킨다. 기생 저항(Rx)이 작아지면 그 만큼 회로 전류(IB)가 커지기 때문이다.

그래서 본 형태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 가상 저항(Rim)이라는 개념을 도입한다. 가상 저항(Rim)은, 음 또는 제로의 저항값을 가지는 가상적인 저항이다. 도 1의 회로도에서는 가상 저항(Rim)이 기생 저항(Rx)과 직렬로 삽입되어 있다. 실제로 이와 같은 저항이 존재하는 것은 아니지만, 출력 전압(VS)이 상승해 가는 상황을, 출력 전압(VS)은 일정하게 하고 대신에 가상 저항(Rim)의 저항값의 절대값이 상승해 가는 모델로 바꾸어 고찰하는 것이다. 단, 기생 저항(Rx)과 가상 저항(Rim)의 합계는, 줄어 가기는 하지만 양이 아니면 안 된다. 이하, 기생 저항(Rx)과 가상 저항(Rim)의 합계를 의사 기생 저항(Ry)이라고 한다. 이 의사 기생 저항(Ry)을 도입한 모델에 있어서의 회로 전류는, 다음의 (2)식과 같이 나타내어진다.

IB=(VS-VB)/(Rx+Rim)……(2)

여기서, 기생 저항(Rx)이 5Ω였다고 한다. 그러면, 가상 저항(Rim)이 0Ω인 경우와 -4Ω인 경우에서는, 회로 전류(IB)가 상이하다. 즉, 0Ω의 경우(측정 개시 시에 상당)의 회로 전류(IB)에 대하여, -4Ω의 경우(측정 개시 후에 상당)의 회로 전류(IB)는 (2)식으로부터 5배가 된다. 의사 기생 저항(Ry)(=Rx+Rim)이 5분의 1로 되어 있기 때문이다.

상기의 (2)식을 변형하면, 다음의 (3)식이 얻어진다.

VS=VB+(Rx+Rim)*IB……(3)

(3)식은, 의사 기생 저항(Ry)과 회로 전류(IB)의 곱을 전지 전압(VB)에 더하면 출력 전압(VS)이 되는 것을 나타내고 있다. 의사 기생 저항(Ry) 중 가상 저항(Rim)은 전술과 같이 실제로는 존재하지 않으므로, 출력 전압(VS)을, 전지 전압(VB)에 기생 저항(Rx)과 회로 전류(IB)의 곱을 더한 전압까지 높임으로써 (3)식을 성립시키게 된다. 즉, 출력 전압(VS)을 상승시킨 만큼을 회로 전류(IB)로 나눈 값이, 가상 저항(Rim)의 절대값에 상당한다.

전술과 같이 출력 전압(VS)을 초기 전지 전압(VB1)에 일치시켜 측정을 개시한 경우에는, 적당한 빈도로 그 시점에서의 회로 전류(IB)에 맞춰 (3)식에 의해 출력 전압(VS)을 상승시켜 가게 된다. 출력 전압(VS)을 상승시키는 빈도는, 예를 들면 1초당 1회 정도이다. 또한 빈도가 일정할 필요는 없다. 이렇게 함으로써, 검사 개시 후에 있어서의 회로 전류(IB)의 상승이 클수록, 출력 전압(VS)의 상승폭도 크게 된다. 또한, 회로 전류(IB)의 증가가 수렴하면 출력 전압(VS)의 상승도 수렴하게 된다. 이에 의해, 도 5와 같은 측정을 실현할 수 있다.

또한, 회로 전류(IB)의 증가분에 대한 출력 전압(VS)의 상승폭은, 상기로부터 보면 기생 저항(Rx)과 회로 전류(IB)의 곱이다. 즉 출력 전압(VS)의 상승폭을 ΔVS로 나타내면, 상승폭(ΔVS)은 다음의 (4)식으로 주어진다.

ΔVS=Rx*IB……(4)

그러나 이에 한정되지 않고, (4)식의 곱에 대하여 1미만의 양의 계수(K)를 곱한 값으로 해도 된다. 계수(K)의 구체적인 값은, 상기의 범위 내에서 임의이고, 미리 정해 두면 된다. 즉, 상승폭(ΔVS)을 다음의 (5)식으로 계산해도 된다.

ΔVS=K*Rx*IB……(5)

또한, 이 계수(K)와 기생 저항(Rx)의 곱을 미리 정수(M)로서 구해 두고, 이 정수(M)를 회로 전류(IB)에 곱함으로써 출력 전압(VS)의 상승폭(ΔVS)을 계산해도 된다. 이와 같이 하는 경우에는, 검사 도중에서의 출력 전압(VS)은, 다음의 (6)식으로 산출되게 된다.

VS=VB+M*IB……(6)

회로 전류(IB)의 증가를 조기에 수렴시킨다는 관점으로부터 보면, (4)식의 곱을 그대로 출력 전압(VS)의 상승폭으로 하는 것이 가장 효과적이다. 그러나, 그래서는 기생 저항(Rx)의 값의 정밀도와 그 밖의 이유에 의해, 전술한 의사 기생 저항(Ry)이 마이너스가 되어 버리는 사태도 있을 수 있다. 이러면 회로 전류(IB)의 변화가 발산해 버려, 필요한 측정을 할 수 없게 된다. 그래서 상기와 같이 계수(K)를 곱함으로써, 발산의 리스크를 경감할 수 있다.

이 계수(K)에 대하여, 다음의 것을 말할 수 있다. 계수(K)를 크게(1에 가깝게) 잡으면, 가상 저항(Rim)과 기생 저항(Rx)의 절대값이 가깝고 의사 기생 저항(Ry)이 작다는 것이다. 이것은, 출력 전압(VS)의 상승이 가파르다는 것이다. 이것은, 회로 전류(IB)를 단시간에 수렴시킬 수 있다고 기대할 수 있는 한편, 기생 저항(Rx)의 정밀도에 따라서는 발산의 리스크가 크다. 반대로 계수(K)를 작게(1로부터 멀게) 잡으면, 의사 기생 저항(Ry)이 크고, 출력 전압(VS)의 상승이 완만하다는 것이다. 즉, 회로 전류(IB)의 수렴 시간은 오래 걸리지만, 기생 저항(Rx)의 정밀도가 낮아도 발산의 리스크는 작다.

그래서, 실제로 이 제어에서의 측정을 행하기 위해서는, 기생 저항(Rx)의 값을 양호한 정밀도로 알아 둘 필요가 있다. 기생 저항(Rx) 중 전술한 프로브(7, 8)와 단자(50, 60)의 사이의 접촉 저항의 부분은 회로(3)를 짤 때마다 상이한 것이다. 이 때문에, 프로브(7, 8)를 단자(50, 60)에 닿게 할 때마다, 기생 저항(Rx)의 값을 측정하게 된다. 도 1의 검사 장치(13)에서는, 기생 저항(Rx)의 값을 정밀하게 측정할 수 있다.

[기생 저항의 측정 1]

도 1의 검사 장치(13)에 있어서의 기생 저항(Rx)의 제 1 측정 순서를 설명한다. 이 측정은, 프로브(7, 8)를 검사 대상의 이차 전지(1)의 단자(50, 60)에 접촉시킨 상태에서, 제어부(22)에 의해, 제 2 스위치(21)를 닫은 상태로 고정하여 행해진다. 전원 장치(2)의 출력 전압(VS)은 오프로 해 둔다. 또한, 저항기(17)에 대해서는, 여기서는 가변 저항 기능을 사용하지 않고, 저항값을 고정한 채로 한다. 저항기(17)의 가변 저항 기능의 사용 방법에 대해서는 후술한다.

검사 장치(13)에서의 기생 저항(Rx)의 제 1 측정 순서는 요약하면, 제 1 스위치(18)를 연 상태와 닫은 상태의 2가지의 전압계(19)의 지시값을 취득하는 것이다. 이에 의해 기생 저항(Rx)의 값을 산출할 수 있다. 즉 기생 저항(Rx)의 값은, 다음의 (7)식으로 산출된다.

Rx=(V0-V1)*(R1/V1)……(7)

R1 : 저항기(17)의 저항값

V0 : 제 1 스위치(18) 오프에서의 전압계(19)의 지시값

V1 : 제 1 스위치(18) 온에서의 전압계(19)의 지시값

이 (7)식은 다음과 같이 하여 도출된다. 먼저 제 1 스위치(18)가 오프일 때를 생각하면, V0은 이차 전지(1)의 전지 전압(VB) 그 자체이다. 제 1 스위치(18)가 온일 때를 생각하면, 그 상태에서의 회로 전류(IB)는 다음 식으로 주어진다.

IB=VB/(R1+Rx)

V1은 저항기(17)의 저항값(R1)과 회로 전류(IB)의 곱이기 때문에 다음과 같이 나타내어진다.

V1=R1*VB/(R1+Rx)=R1*V0/(R1+Rx)

이것을 Rx에 대하여 푸는 것으로 (7)식이 얻어진다. 이렇게 하여 본 형태에서는, 회로의 기생 저항(Rx)이 정밀하게 측정된다. 기생 저항(Rx)이 정밀하게 측정된 후, 프로브(7, 8)의 단자(50, 60)로의 접속을 해제하지 않고 유지한 채 전술한 자기 방전량의 검사를 행함으로써, 검사 시간의 가일층의 단축을 도모할 수 있다. 기생 저항(Rx)의 측정 정밀도가 높기 때문에, 가상 저항(Rim)의 도입에 있어서의 전술한 계수(K)로서, 가능한 한 1에 가까운 값을 사용할 수 있기 때문이다. 이 때문에, 검사 개시 후 조기에 출력 전압(VS)을 상승시키고 수렴시켜, 판정을 행할 수 있다.

상기에 있어서 V0, V1의 측정을, 전압계(19)에서 행하는 대신에 전원 장치(2)에 내장되어 있는 전압계(6)를 이용하여 행해도 된다. 즉, 전원 장치(2)에 전압계(6)가 내장되어 있으면, 상기의 측정은 전압계(19)가 없어도 가능하다. 또한, 상기에서는 전원 장치(2)의 출력 전압(VS)은 오프로 해 두는 것으로 했지만, 그것은 필수적이지 않다. 출력 전압(VS)이 온이라도, 제 1 스위치(18)가 오프일 때와 온일 때에 출력 전압(VS)이 동일하면 측정 가능하다. 단 그 경우에는 V0, V1의 측정은 전압계(19)에서 행한 편이 낫다.

[기생 저항의 측정 2]

도 1의 검사 장치(13)에 있어서의 기생 저항(Rx)의 제 2 측정 순서를 설명한다. 이 측정은, 기생 저항(Rx) 중 저항로(16)보다 전원 장치(2)측의 성분(Rx2)을 정밀하게 측정하고자 하는 것이다. 즉, 전술한 「측정 1」에서 측정한 기생 저항(Rx)은 엄밀히 말하면, 기생 저항(Rx) 중 저항로(16)보다 이차 전지(1)측의 성분(Rx1)뿐이다. 다만, 기생 저항(Rx)의 대부분을 차지하는 프로브(7, 8)의 접촉 저항은 성분 Rx1에 포함되어 있다. 이 때문에 전술과 같이, 성분 Rx1만의 측정이라도 상당한 효과는 얻어진다.

그리고 이 제 2 측정에서는, 성분 Rx2도 정밀하게 측정함으로써, 더 검사 시간의 단축을 도모한다. 이 측정은, 제어부(22)에 의해, 제 2 스위치(21)를 연 상태로 고정하여 행해진다. 전원 장치(2)의 출력 전압(VS)은 온으로 한다. 저항기(17)의 가변 저항 기능은 역시 사용하지 않는다. 측정 그 자체는 「측정 1」의 경우와 동일한 것이며, 제 1 스위치(18)를 연 상태와 닫은 상태의 2가지의 전압계(19)의 지시값을 취득하는 것이다. 이 때 출력 전압(VS)은 동일하게 한다. 그리고 마찬가지로 (7)식의 계산에 의해, 성분 Rx2가 산출된다. 이렇게 하여 얻어진 성분 Rx2를 전술한 「측정 1」의 측정 결과에 가산함으로써, 더 정밀도가 높은 기생 저항(Rx)이 얻어지는 것이다.

이 제 2 측정에 있어서는, V0, V1의 측정을 전압계(6)를 이용하여 행할 수는 없고, 전원 장치(2)의 외부에 있는 전압계(19)로 행하게 된다. 또한, 제 2 측정은, 프로브(7, 8)를 이차 전지(1)에 연결하지 않는 상태로 행해도 되고, 연결할 때마다 매회 행할 필요도 없다. 제 2 측정은, 전원 장치(2)의 개체차에 의한 성분 Rx2의 불균일에 대한 대응이라는 의미를 가진다. 이 때문에, 일단 측정해 두면 그 값이 그 후에도 유효하다. 단, 양측 도선(14)이나 음측 도선(15)을 신품으로 교환한 경우에는 새롭게 측정해야 한다.

여기서, 기생 저항(Rx)을 정밀 측정하는 것에 의한 효과에 대하여 설명한다. 기생 저항(Rx)의 측정 정밀도가 높을수록, 전술한 의사 기생 저항(Ry)을 최대한으로 작게 할 수 있는 것이다. 기생 저항(Rx)의 측정 정밀도가 낮은 경우에 가상 저항(Rim)을 기생 저항(Rx)에 가까운 값으로 설정하면, 실제의 의사 기생 저항(Ry)이 제로 또는 마이너스가 되어 버리는 리스크가 있다. 기생 저항(Rx)의 측정 정밀도가 높으면 그러한 리스크는 작기 때문이다. 즉, 기생 저항(Rx)의 측정 정밀도가 높을수록, 가상 저항(Rim)을 최대한으로 기생 저항(Rx)에 가깝게 한 상황에서 이차 전지(1)의 검사를 행할 수 있다. 이에 의해 검사 시간을 단축할 수 있다.

도 6의 그래프에, 검사 개시 후에 있어서의 회로 전류(IB)의 수렴 상황을, 2수준의 가상 저항(Rim)에 대하여 나타낸다. 도 6에 나타내는 그래프는, 이하의 조건하에서의 측정례이다.

이차 전지(1)의 종류 : 리튬 이온 이차 전지

이차 전지(1)의 축전 용량 : 35Ah

양극 활물질 : 삼원계 복합 리튬염

음극 활물질 : 흑연

전해액의 전해질 : LiPF₆

전해액의 용매 : 카보네이트계 3종 혼합 용매

기생 저항(Rx) : 5Ω

도 6에는, 가상 저항(Rim)에 대하여, -4.99Ω(즉 의사 기생 저항(Ry)은 0.01Ω, 전술한 계수(K)로 말하면 0.998, 실선)와, -4.9Ω(즉 의사 기생 저항(Ry)은 0.1Ω, 계수(K)로 말하면 0.98, 파선)의 2가지의 그래프를 게재하고 있다. 먼저 파선의 그래프에 착목하면, 검사 개시 후 약 3시간 정도에서 회로 전류(IB)가 수렴하기에 이르고 있다(E1의 동그라미 참조). 이것은, 가상 저항(Rim)을 도입하지 않을 경우, 즉 검사 개시 후에 출력 전압(VS)을 일정하게 하는 경우와 비교하여, 매우 빠르게 수렴하고 있다고 할 수 있다. 그리고 실선의 그래프는 의사 기생 저항(Ry)을 더 작게 하여 얻은 측정례이지만, 수렴 시간은 약 1시간 정도(E2의 동그라미 참조)로, 파선의 경우보다 더 짧아져 있다. 이와 같이 의사 기생 저항(Ry)을 작게 함으로써, 검사 시간을 단축할 수 있는 것이다.

본 발명자들이 행한 시험에 의하면, 전술한 「측정 1」의 방법에서의 기생 저항(Rx)의 측정 정밀도는 ±10mΩ 이하로 양호하고, 계수(K)로서는 「0.98」 정도를 문제없이 사용할 수 있었다. 이 때문에 검사 시간은 1시간 정도로 짧았다. 또한, 「측정 1」및 「측정 2」의 방법을 병용하는 것에 의한 기생 저항(Rx)의 측정 정밀도는 ±5μΩ 이하로 더 양호하고, 계수(K)로서는 「0.998」 정도를 문제없이 사용할 수 있었다. 이 때문에 검사 시간은 0.5시간 정도로 더 짧았다.

[저항기(17)의 가변 저항 기능]

여기까지의 설명에서는, 저항기(17)의 저항값(R1)에 대해서는 논하지 않았다. 그러나 실제로는, 저항기(17)의 저항값(R1)을 최적 설정함으로써, 더 검사 시간의 단축을 도모할 수 있다. 저항기(17)의 최적의 저항값(R1)은 이차 전지(1)의 축전 용량에 의존한다. 이하 이에 대하여, 도 7, 도 8에 의해 설명한다.

도 7은, 저항값(R1)을 변화시킨 경우의, 상기 「측정 1」의 방법에 의해 산출되는 기생 저항(Rx)(엄밀히 말하면 성분 Rx1)의 정밀도를 나타내는 그래프이다. 도 7로부터 분명한 바와 같이, 저항값(R1)이 클수록 측정 정밀도는 낮다. 이것은, 기생 저항(Rx)이 대략 수십Ω 정도로서, 그다지 크지 않은 것에 의한다. 「측정 1」에서 제 1 스위치(18)를 온하여 전압(V1)을 측정할 때, 기생 저항(Rx)과 저항기(17)(저항값(R1))는 직렬 접속 상태에 있다. 이 때문에 이 상태에서의 회로 전류(IB)는 기생 저항(Rx)과 저항값(R1)의 합으로 정해진다. 도 7에 나타내어지는 바와 같이 저항값(R1)이 수천Ω 정도나 되는 설정인 경우에는, 회로 전류(IB)는 저항값(R1)에 의해 대략 정해져 버리게 된다. 이 때문에 이와 같은 설정에서의 전압(V1)에 대한 기생 저항(Rx)의 지배도가 낮고, 기생 저항(Rx)의 측정 정밀도도 낮은 것이다. 도 7 중에서 왼쪽에서는, 즉 저항값(R1)이 낮은 경우에는, 전압(V1)에 대한 기생 저항(Rx)에 의한 지배도가 상대적으로 높고, 측정 정밀도도 높은 것이 된다.

그러나 저항값(R1)이 낮으면 낮을수록 좋다는 것은 아니다. 도 7 중의 왼쪽 상방 구석의 동그라미(E3)로 나타내는 부근을 확대하여 도 8에 나타낸다. 도 8 중에 화살표 E4로 나타내는 바와 같이, 극단적으로 저항값(R1)이 낮으면 역으로 측정 정밀도가 저하되어 버린다. 그 이유는, 극단적으로 저항값(R1)이 낮은 경우에는, 제 1 스위치(18)를 온하면 이차 전지(1)의 양 단자간을 단락하는 것과 동일한 상태가 되어 버리기 때문이다. 이 때문에 큰 회로 전류(IB)가 흘러 이차 전지(1)의 전압(VB) 자체가 강하해 버린다. 따라서 결국, 고정밀도의 측정을 할 수 없는 것이다.

도 8에서는, 저항값(R1)이 대략 50∼70Ω 정도인 곳에서 측정 정밀도가 최고가 되어 있다. 이와 같이 측정 정밀도가 최고가 되는 저항값(R1)이, 저항기(17)의 최적의 저항값(R1)이라고 할 수 있다. 상기와 같은 극저(極低) 저항 영역에서의 대전류에 의한 영향은, 이차 전지(1)의 축전 용량이 작을수록 크게 나타나고, 축전 용량이 클수록 작게 나타난다. 이 때문에, 최적의 저항값(R1)은 이차 전지(1)의 축전 용량에 따라 상이한 것이다. 즉 최적의 저항값(R1)은, 축전 용량이 작을수록 크고, 축전 용량이 클수록 작다.

따라서, 검사 대상의 이차 전지(1)의 축전 용량에 따라, 가변 저항인 저항기(17)의 저항값(R1)을 설정하는 것이다. 이 설정을 한 상태에서 「측정 1」의 방법을 행함으로써, 기생 저항(Rx)에 대하여 보다 높은 측정 정밀도가 얻어진다. 그 때문에 이차 전지(1)의 축전 용량 자체에 대해서는, 그다지 고정밀도는 요구되지 않는다. 이차 전지(1)의 사양에 따른 규격값으로 충분하고, 개체차까지는 고려하지 않아도 된다. 구체적으로는, 검사 대상이 될 수 있는 이차 전지(1)의 사양마다 미리 설정해야 하는 저항값(R1)을 정하여 기억해 두면 된다. 그리고, 검사 대상의 이차 전지(1)의 사양에 따라, 제어부(22)에 의해 저항기(17)의 저항값(R1)을 설정한다. 또한, 도 1의 검사 장치(13)에 실장하는 저항기(17)로서는, 도 7에 나타낸 바와 같은 고저항 영역까지 포함하는 넓은 가변 범위를 가지는 것이 아니어도 된다. 수Ω∼수백Ω 정도를 커버하고 있으면 충분하다.

그리고, 상기와 같이 하여 저항값(R1)이 결정되면, 결정된 저항값(R1)을, 회로 전류(IB)의 수렴 측정시에 있어서의 가상 저항(Rim)에 반영시킬 수 있다. 즉, 결정된 저항값(R1)이 낮을수록 가상 저항(Rim)을, 기생 저항(Rx)에 가까운 값으로 설정할 수 있는 것이다. 이것은, 결정된 저항값(R1)이 낮을수록, 기생 저항(Rx)의 측정 정밀도가 높은 것에 의한다. 그 이유는 전술한 도 7의 설명에서 서술한 대로이다. 따라서, 저항값(R1)이 낮을수록, 가상 저항(Rim)을 위한 전술한 계수(K)를 크게(보다 1에 가깝게) 설정할 수 있다. 즉, 이차 전지(1)의 축전 용량이 클수록, 검사 시간은 짧게 끝나는 것이다.

구체적으로는, 검사 대상의 이차 전지(1)의 사양마다 미리 그 사양 상의 축전 용량에 따라, 저항기(17)에 설정해야 하는 저항값(R1)을 지정해 두면 된다. 그리고 검사 대상의 이차 전지(1)의 사양에 따라, 지정되어 있는 저항값(R1)을 저항기(17)에 설정하면 된다. 이에 의해, 이차 전지(1)의 사양에 따른 최적의 저항 설정으로 기생 저항(Rx)을 측정하고, 극히 단시간에 검사를 할 수 있다.

이상과 같은 본 형태의 검사 장치(13)에 있어서의 검사의 각 공정을 시계열순으로 열거하면, 다음과 같이 된다.

<1> 검사 대상의 이차 전지(1)의 검사 장치(13)로의 세팅

<2> 초기 전류값의 결정

<3> 기생 저항의 측정 2

<4> 저항값(R1)의 설정

<5> 기생 저항의 측정 1

<6> 가상 저항(Rim)의 설정

<7> 자기 방전 측정

이 중의 <2>의 「초기 전류값의 결정」은, 도 3의 그래프에 있어서의 시각 T1에서의 회로 전류(IB)의 값, 즉 자기 방전 측정의 개시 시의 회로 전류(IB)의 값을 결정하는 것이다. 도 3의 그래프에 대한 설명에서는, 가장 이해하기 쉬운 제로부터 개시하는 경우에 대하여 서술하였지만, 이에 한정되지 않고, 처음부터 어느 정도의 전류를 흐르게 할 수도 있다. 이것을 어떻게 할지 결정하는 것이 본 단계이다. 여기서는, 제로부터의 개시로 결정하는 것으로 하여 후속의 설명을 행하기로 한다.

<3>의 「기생 저항의 측정 2」에서는 전술과 같이, 제 2 스위치(21)를 연 상태로 하여, 기생 저항(Rx) 중 전원 장치(2)측의 성분 Rx2를 측정한다. <4>의 「저항값(R1)의 설정」에서는, 검사 대상의 이차 전지(1)의 사양에 따라, 저항기(17)의 저항값(R1)을 설정한다. 또한 <4>는, <5>보다 앞이면 언제 행해도 된다. <5>의 「기생 저항의 측정 1」에서는, 제 2 스위치(21)를 닫아 기생 저항(Rx) 중 대부분을 차지하는 성분 Rx1을 측정한다. 이 시점에서는 당연히, 이차 전지(1)의 단자(50, 60)에 프로브(7, 8)가 접속되어 있지 않으면 안 된다. 또한, 이 다음, 단자(50, 60)로부터 프로브(7, 8)를 분리하지 않고, <7>의 「자기 방전 측정」까지 행하지 않으면 안 된다. <6>의 「가상 저항(Rim)의 설정」에서는 전술과 같이, 계수(K)를 설정함으로써, 「자기 방전 측정」에 있어서 출력 전압(VS)을 상승시키는 정도를 설정한다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 자기 방전의 측정에 의해 이차 전지(1)의 양부를 검사하는 검사 장치(13)에 있어서, 저항기(17)와 제 1 스위치(18)를 직렬 접속하여 이루어지는 저항로(16)를, 양측 도선(14)과 음측 도선(15)의 사이에 배치하고 있다. 이에 의해, 검사 대상의 이차 전지(1)를 검사 장치(13)에 접속한 상태에서, 제 1 스위치(18)가 온일 때와 오프일 때의 2가지의 전압(V0, V1)을 취득할 수 있도록 하고 있다. 이에 의해, 프로브(7, 8)의 접촉 저항을 포함하는 회로의 기생 저항(Rx)을 고정밀도로 측정할 수 있도록 하고 있다.

또한, 제 2 스위치(21)를 마련하고, 전원 장치(2)측에 대해서도 마찬가지로 하여 2가지의 전압을 취득할 수 있도록 하고 있다. 이에 의해, 회로의 기생 저항(Rx)을 보다 고정밀도로 측정할 수 있도록 하고 있다. 또한, 저항기(17)로서 가변 저항을 이용함으로써, 기생 저항(Rx)을 보다 고정밀도로 측정할 수 있도록 하고 있다. 이와 같이 하여, 기생 저항(Rx)을 매우 고정밀도로 안 다음에 자기 방전 검사를 행하도록 하고 있다. 이 때문에, 회로 전류(IB)가 발산해 버리는 리스크를 극한까지 억제하면서, 극히 단시간에 회로 전류(IB)를 수렴시키고, 이차 전지(1)의 양부 검사를 종료시킬 수 있다. 이렇게 하여, 이차 전지(1)의 양부 검사를, 다양한 요인에 기초한 기생 저항(Rx)의 불균일에 상관없이 신속하게 행할 수 있는 검사 장치(13)가 실현되어 있다.

또한, 본 실시형태는 단순한 예시에 불과하고, 본 발명을 전혀 한정하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 당연히, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능하다. 예를 들면 상기 형태에서는, 제 2 스위치(21)를 음측 도선(15)에 마련했지만, 양측 도선(14)에 있어서의 저항로(16)보다 프로브(8) 근처의 위치에 마련해도 된다. 저항로(16)에 있어서의 저항기(17)와 제 1 스위치(18)의 순서도 임의이다. 또한, 제 1 스위치(18)나 제 2 스위치(21)의 종류로서는, 아날로그 스위치나 반도체 스위치 등, 무엇이어도 된다.

또한, 본 형태의 검사 방법은, 신품으로서 제조된 직후의 이차 전지에 한정되지 않고, 예를 들면 사용이 끝난 세트 전지의 재제조 처리 등을 위해, 중고품의 이차 전지를 대상으로 하여 행할 수도 있다. 또한, 단품의 이차 전지에 한정되지 않고, 복수의 이차 전지의 병렬 결합체를 대상으로 하여 행할 수도 있다. 단 그 경우의 축전 용량은, 병렬 결합체 전체로서의 것이 된다. 또한, 병렬 결합체 전체로서의 양부 검사에 그치며, 개개의 이차 전지를 개별적으로 검사한 것은 안 된다. 또한, 판정 대상으로 하는 축전 디바이스는, 이차 전지에 한정되지 않고, 전기 이중층 커패시터, 리튬 이온 커패시터 등의 커패시터여도 된다.

Claims

축전 디바이스(1)의 검사 장치(13)로서,
외부 전원으로서 기능하도록 구성되는 전원 장치(2);
상기 전원 장치(2)의 양극의 단자에 접속되어 회로의 일부를 구성함과 함께, 선단에 축전 디바이스(1)와의 접촉을 위한 제 1 프로브(7)를 가지는 양측 도선(14);
상기 전원 장치(2)의 음극의 단자에 접속되어 상기 회로의 일부를 구성함과 함께, 선단에 상기 축전 디바이스(1)와의 접촉을 위한 제 2 프로브(8)를 가지는 음측 도선(15);
상기 양측 도선(14)과 상기 음측 도선(15)의 사이에 배치되는, 저항기(17)와 스위치(18)를 직렬 접속하여 구성되는 저항로(16);
상기 제 1 프로브(7) 및 상기 제 2 프로브(8)를 검사 대상의 축전 디바이스(1)의 양극 단자(50) 및 음극 단자(60)에 각각 접촉시켜, 상기 회로를 구성하고 있는 상태에 있어서, 상기 스위치(18)를 오프로 했을 때와 온으로 했을 때의 상기 양측 도선(14)과 상기 음측 도선(15)의 사이의 전압의 차에 기초하여 상기 회로의 회로 저항값(Rx)을 산출하도록 구성되는 회로 저항 산출부;
상기 회로를 구성하고 있는 상태 또한 상기 스위치(18)를 오프로 한 상태에서, 상기 전원 장치(2)의 출력 전압(VS)을 상승시키면서 상기 축전 디바이스(1)의 검사를 행함으로써, 상기 회로의 전류(IB)의 수렴 상황에 의해 상기 축전 디바이스(1)의 자기 방전 전류(ID)의 다과를 검사하도록 구성되는 검사부;
상기 검사부에 의한 검사를 행할 때에 있어서의 상기 전원 장치(2)의 상기 출력 전압(VS)의 상승분(ΔVS)에 수반되는 상기 전류(IB)의 증가분을 상기 회로의 저항의 감소분으로 환산한 음의 값인 가상 저항값(Rim)과, 상기 회로 저항값(Rx)과의 합계가 제로보다 큰 범위 내에서, 검사 개시 후에 상기 전원 장치(2)의 상기 출력 전압(VS)을 상승시키도록 구성되는 가상 저항 설정부를 포함하는, 검사 장치(13).
제 1 항에 있어서,
상기 양측 도선(14) 또는 상기 음측 도선(15)에 있어서의 상기 저항로(16)와 상기 제 1 프로브(7) 또는 제 2 프로브(8)의 사이에 마련된 제 2 스위치(21);
상기 제 2 스위치(21)를 오프로 한 상태에서, 상기 스위치(18)를 오프로 했을 때와 온으로 했을 때의 상기 양측 도선(14)과 상기 음측 도선(15)의 사이의 전압의 차에 기초하여, 상기 회로 중 상기 저항로(16)와 상기 전원 장치(2)와 상기 양측 도선(14)과 상기 음측 도선(15)으로 구성되는 부분의 저항값인 부저항값(Rx2)을 산출하는 부저항 산출부를 더 포함하고,
상기 회로 저항 산출부는, 상기 회로 저항값(Rx)의 산출 시에 상기 부저항값(Rx2)을 가산하도록 구성되는, 검사 장치(13).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 가상 저항 설정부는, 상기 회로 저항값(Rx)을 절대값에서 상회하지 않도록 상기 가상 저항값(Rim)을 정하고, 검사 개시 후에, 상기 전원 장치(2)의 상기 출력 전압(VS)을, 상기 가상 저항값(Rim)과 상기 회로 저항값(Rx)의 합계에 상기 전류(IB)를 곱한 값을 상기 축전 디바이스(1)의 전압(VB)에 가산한 전압으로 변경하도록 구성되는, 검사 장치(13).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저항기(17)의 저항값(R1)을, 검사 대상의 축전 디바이스(1)의 축전 용량이 작은 경우에 크게 설정하고, 축전 용량이 큰 경우에 작게 설정하도록 구성되는 가변 저항 설정부를 더 포함하는, 검사 장치(13).
제 4 항에 있어서,
상기 가상 저항 설정부는, 상기 가상 저항값(Rim)의 절대값을, 상기 가변 저항 설정부에 의해 설정된 상기 저항기(17)의 저항값(R1)이 작은 경우에 작게 하고, 상기 저항기(17)의 저항값(R1)이 큰 경우에 크게 하도록, 검사 개시 후의 상기 전원 장치(2)의 상기 출력 전압(VS)을 상승시키도록 구성되는, 검사 장치(13).