蓄电设备的检查装置的制作方法

文档序号:18460054发布日期:2019-08-17 01:56阅读:171来源:国知局
蓄电设备的检查装置的制作方法

本发明涉及判定蓄电设备(device)合格(良好)与否的检查装置。更详细而言,涉及不是基于蓄电设备的电压降低量而是基于蓄电设备的放电电流量的蓄电设备的检查装置。



背景技术:

以往,提出了各种判定二次电池或其他蓄电设备合格与否的检查技术。例如在日本特开2010-153275中,进行以加压状态放置作为判定对象的二次电池的放置工序,并且在该放置工序的前后测定(测量)电池电压。放置工序的前后的电池电压之差即为伴随放置的电压降低量。电压降低量大的电池是指其自放电量多。因此,能够根据电压降低量的大小判定二次电池合格与否。



技术实现要素:

然而,在所述的以往的二次电池的合格与否判定中存在如下问题点。合格与否判定要花费时间。合格与否判定花费时间的原因在于,若不使放置工序的放置时间为长时间,则不会变为达到有显著性程度的电压降低量。作为其原因,有电压测定时的接触电阻。电压测定是通过将测定仪器连接在二次电池的两个端子之间来进行测定的。此时,不可避免地会在二次电池侧的端子与测定仪器侧的端子之间存在接触电阻,测定结果会受到接触电阻的影响。而且,每次使二次电池侧的端子与测定仪器侧的端子连接时接触电阻都不一样。因此,若电压降低量本身在某种程度上并不大,则不能忽视每次测定时的接触电阻的波动。

再者,电压测定的精度本身也不怎么好。因为电压测定无论如何都会受到测定时的通电路径中的电压下降的影响。而且因为,由于二次电池侧的端子与测定仪器侧的端子的接触部位在每次连接时都稍有不同,因而电压下降的程度也在每次测定时产生波动。于是,可考虑通过使用电流测定代替电压测定,从而缩短自放电量的测定时间并提高测定精度。这是因为,由于电流无论在电路内的何处都是恒定的,因而与电压测定不同,基本不受接触部位的影响。然而,尽管如此也不是说仅通过单纯地将电压测定替换为电流测定就能够迅速地进行良好的判定。因为测定结果会被二次电池的充电电压、测定环境等诸多条件的波动所左右。

本发明提供一种不论诸多条件如何波动都能够迅速地进行蓄电设备的合格与否判定的蓄电设备的检查装置。

本发明的第一技术方案中的蓄电设备的检查装置根据在连接蓄电设备与外部电源而构成的电路中流通的电路的电流的收敛状况来检查蓄电设备的自放电电流的多少。所述检查装置包括电源装置、正侧导线、负侧导线、电阻路径、电路电阻算出部、检查部、虚拟电阻设定部。电源装置构成为作为外部电源而发挥功能。正侧导线与电源装置的正极端子连接而构成电路的一部分,并且在前端具有用于与蓄电设备接触的第1探针(probe)。负侧导线与电源装置的负极端子连接而构成电路的一部分,并且在前端具有用于与蓄电设备接触的第2探针。电阻路径将电阻器与开关串联连接而形成。电阻路径配置在正侧导线与负侧导线之间。电路电阻算出部构成为,在使第1探针和第2探针分别与检查对象的蓄电设备的正极端子和负极端子接触而构成电路的状态下,基于在使开关断开时和使开关导通时的正侧导线与负侧导线之间的电压之差,算出电路的电路电阻值。检查部构成为,通过在构成了电路并且使开关断开的状态下一边使电源装置的输出电压上升一边进行蓄电设备的检查。虚拟电阻设定部构成为,在虚拟电阻值与电路电阻值的合计大于零的范围内,在检查开始后使电源装置的输出电压上升,所述虚拟电阻值是将伴随在由检查部进行检查时的电源装置的输出电压的上升量所产生的电流的增加量换算成电路的电阻的减少量而得到的负值。

在上述技术方案的检查装置中,将蓄电设备与外部电源反向连接而构成的电路中的收敛后的电路电流的大小成为蓄电设备的合格与否的检查指标。在本技术方案中,特别是,为了使电路电流快速收敛,通过导入虚拟电阻值这一负值的概念,从而在检查开始后使电源装置的输出电压上升。在此,检查开始后的输出电压的上升如果过于缓慢则可能会导致效果不足,若过于急剧则可能会导致电路电流发散而不收敛。于是,在本技术方案中,通过与电路电阻(包括探针的接触电阻在内)串联地配置有作为负值的虚拟电阻并使该虚拟电阻的电阻值的绝对值增大这一模型来模拟输出电压的上升。因为这样做,只要虚拟电阻与电路电阻的合计(伪寄生电阻)不变为零或者负值,电路电流就会收敛而不发散。

除此之外为了尽量快速地使电路电流收敛,需要尽可能地减小虚拟电阻与电路电阻的合计。只要高精度地测定电路电阻,就能够消除发散的风险而将伪寄生电阻设定得尽可能小(虚拟电阻设定部)。通过以该设定进行自放电的检查,能够缩短检查时间。于是,在本技术方案中,使用电阻路径和电路电阻算出部来计算电路电阻值。这样算出的电路电阻值的精度高,因此能够取得大的虚拟电阻的绝对值(接近于电路电阻值),并能够在短时间内进行检查。

在所述第一技术方案的检查装置中,也可以包括第2开关和副电阻算出部。第2开关也可以位于正侧导线或者负侧导线上的电阻路径与第1探针或者第2探针之间。副电阻算出部也可以构成为,在使第2开关断开的状态下,基于在使前述开关(第1开关)断开时和使前述开关导通时的正侧导线与负侧导线之间的电压之差,算出副电阻值,所述副电阻值是电路中的由电阻路径、电源装置、正侧导线和负侧导线所构成的部分的电阻值。电路电阻算出部也可以构成为在算出电路电阻值的时候加上副电阻值。通过这样,能够也高精度地算出副电阻值。通过加上该副电阻值能够算出更高精度的电路电阻值。因此,能够设定成进一步短时间地进行检查。

在所述第一技术方案的某个检查装置中,也可以为,虚拟电阻设定部构成为,确定虚拟电阻值以使虚拟电阻值的绝对值不超过电路电阻值,并在检查开始后,将电源装置的输出电压变更为对蓄电设备的电压和将虚拟电阻值与电路电阻值的合计乘以电路电流而得到的值进行加法运算后的电压。通过这样,不仅能够使得伪寄生电阻不会变为零或负值,而且能够使输出电压增大,在短时间内进行自放电的检查。

在所述第一技术方案的某个检查装置中,也可以包括可变电阻设定部。所述可变电阻设定部构成为,在检查对象的蓄电设备的蓄电容量小的情况下将电阻器的电阻值设定为较大,在蓄电容量大的情况下将电阻器的电阻值设定为较小。由此,能够优化电路电阻值的计算精度本身。由于如此测定出的电路电阻值的精度高,因而能够进一步缩短检查时间。

在使用可变电阻设定部的所述第一技术方案的检查装置中,也可以为,虚拟电阻设定部构成为,使检查开始后的电源装置的输出电压上升,以使虚拟电阻值的绝对值在由可变电阻设定部设定的电阻器的电阻值小的情况下较小,在电阻值大的情况下较大。可变电阻器的电阻值越小,测定的电路电阻值的精度越高。因此,可变电阻器的电阻值越小,越能够以更短时间进行检查。

根据本构成,提供了不论诸多条件如何波动都能够迅速地进行蓄电设备的合格与否判定的蓄电设备的检查装置。

附图说明

以下,参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义进行说明,在附图中相同的附图标记表示相同的要素,并且其中:

图1是表示实施方式中的检查装置的构成的电路图。

图2是表示实施方式中的作为检查对象的二次电池的例子的外观图。

图3是表示实施方式的检查中的电压及电流的经时变化的坐标图。

图4是表示将输出电压设为固定的情况下的电路电流的推移的例子的坐标图。

图5是表示使输出电压增大的情况下的电路电流的推移的例子的坐标图。

图6是表示电路电流的收敛状况由虚拟电阻所引起的差异的坐标图。

图7是表示电阻路径的电阻值与寄生电阻测定的精度之间的关系的坐标图。

图8是将图7的一部分放大表示的坐标图。

具体实施方式

以下,参照附图,对将本发明具体化的实施方式详细进行说明。本实施方式是将本发明具体化为图1的电路图所示的检查装置13而得到的。图1的检查装置13具有电源装置2、正侧导线14、负侧导线15以及电阻路径16。正侧导线14以及负侧导线15分别连接于电源装置2的正端子以及负端子。在正侧导线14以及负侧导线15的前端设置有探针(第1探针、第2探针)7、8。电阻路径16配置在正侧导线14与负侧导线15之间。电阻路径16上串联地配置有电阻器17和第1开关18。电阻器17为可变电阻。

检查装置13还具有电压计19以及第2开关21。电压计19以与电阻路径16并联的方式配置在正侧导线14与负侧导线15之间。第2开关21配置在负侧导线15的比电阻路径16靠近探针8的位置。电源装置2具有直流电源4、电流计5、电压计6以及探针7、8。相对于直流电源4,电流计5与其串联配置,电压计6与其并联配置。直流电源4的输出电压vs可变。直流电源4用于对图1中的二次电池1如后所述那样施加输出电压vs。电流计5计测流通于电路的电流。电压计6计测正侧导线14与负侧导线15之间的电压。此外,相对于电压计19位于电源装置2之外,电压计6内置于电源装置2。

检查装置13中还设置有控制部22。控制部22进行电源装置2的控制、电压计19的指示值的读取、电阻器17、第1开关18、第2开关21的操作。由控制部22进行的对电源装置2的控制包括对直流电源4的操作、对电流计5、电压计6的指示值的读取。

如图1所示,由如上所述构成的检查装置13实现的蓄电设备的检查在对成为检查对象的蓄电设备即二次电池1连接电源装置2从而组成电路的状态下实施。首先,说明检查装置13的对二次电池1的检查方法的基本原理。在图1中,使电源装置2的探针7、8与二次电池1的端子50、60结合从而构成了电路。再者,在图1的电路中存在寄生电阻rx。寄生电阻rx中除了电源装置2的各部分和/或正侧导线14、负侧导线15的导线电阻之外还包括探针7、8与端子50、60之间的接触电阻。此外,在图1中描绘成了如同寄生电阻rx仅存在于正侧而且比电阻路径16靠近二次电池1侧那样,但这是为了方便起见。实际上,寄生电阻rx分布于包含正侧以及负侧并且还包含比电阻路径16靠近二次电池1侧及电源装置2侧的图1的电路整体。

[基本原理]

在图1中示意性地表示了二次电池1,但实际上,二次电池1例如具有如图2所示的扁平方形的外观。图2的二次电池1是将电极层叠体20内置于外装体10而形成的。电极层叠体20是将正极板和负极板隔着分隔件层叠出的层叠体。在外装体10的内部,除了电极层叠体20之外还收纳有电解液。另外,在二次电池1的外表面设置有正负端子50、60。此外,二次电池1不限于图2那样的扁平方形的,也可以是圆筒形等其他形状的电池。

进一步对二次电池1进行说明。在图1中,示意性地表示了二次电池1。图1中的二次电池1表现为由起电要素e、内部电阻rs以及短路电阻rp构成的模型。内部电阻rs成为与起电要素e串联地配置的形式。短路电阻rp是将由有时会侵入到电极层叠体20中的微小金属异物引起的导电路径模型化得到的,成为与起电要素e并联地配置的形式。

在检查装置13的检查方法中,检查二次电池1的自放电量的多少。自放电量多,则为不合格,自放电量少,则为合格。因此,首先将二次电池1在与电源装置2相连之前进行充电。然后将充电后的二次电池1与电源装置2相连,并在该状态下由控制部22计算二次电池1的自放电量。而且基于该计算结果来判定二次电池1合格与否。

具体而言是,将充电后的二次电池1与电源装置2相连。此时,设与电源装置2相连的充电后的二次电池1是直到在充电后通常所进行的高温老化(aging)为止结束而电池电压稳定化后的电池。然而,本实施方式的检查本身在常温下进行。在将二次电池1与电源装置2相连后,首先对直流电源4的输出电压进行调节,使得电流计5的读取值成为零。此时的输出电压vs与作为二次电池1的电池电压vb的初始值的初始电池电压vb1一致。

在该状态下,输出电压vs与初始电池电压vb1一致,并且输出电压vs与二次电池1的电池电压vb成为反向。因此两个电压相互抵消,电路的电路电流ib成为零。而且在该状态下将电源装置2的输出电压vs以初始电池电压vb1维持为恒定的状态下放置电池。

将此后的电路的状况表示于图3。在图3中,设横轴为时间,设纵轴为电压(左侧)及电流(右侧)。关于横轴的时间,图3中的左端的时刻t1是开始施加根据上述与初始电池电压vb1相等的输出电压vs的定时(timing)。在时刻t1之后,由于二次电池1的自放电,电池电压vb由初始电池电压vb1逐渐降低。因此,输出电压vs与电池电压vb的均衡被破坏,变为电路电流ib流通于电路。电路电流ib从零起逐渐上升。电路电流ib由电流计5直接测定。而且,在到比时刻t1靠后的时刻t2时,电池电压vb的降低和电路电流ib的上升均达到饱和,此后,电池电压vb、电路电流ib均成为恒定(vb2、ibs)。

此外根据图3可知,在不合格品的二次电池1中,与合格品的二次电池1相比,电路电流ib的上升、电池电压vb的降低均较急剧。因此,不合格品的二次电池1的情况下的收敛后的电路电流ibs比合格品的二次电池1的情况下的收敛后的电路电流ibs大。另外,不合格品的二次电池1的收敛后的电池电压vb2比合格品的二次电池1的收敛后的电池电压vb2低。

对时刻t1后的电路的状况成为图3那样的理由进行说明。首先,如前所述,电池电压vb降低的理由是二次电池1的自放电。由于自放电,自放电电流id流通于二次电池1的起电要素e。若二次电池1的自放电量多,则自放电电流id大,若自放电量少,则自放电电流id小。在前述的短路电阻rp的值小的二次电池1中,具有自放电电流id大的倾向。

另一方面,在时刻t1之后由于电池电压vb的降低而流通的电路电流ib是对二次电池1进行充电的朝向的电流。也就是说,电路电流ib作用于抑制二次电池1的自放电的方向,在二次电池1的内部与自放电电流id反向。而且,在电路电流ib上升而成为与自放电电流id相同的大小时,实质上自放电会停止。此时为时刻t2。由此,此后电池电压vb和电路电流ib均成为恒定(vb2、ibs)。此外,关于电路电流ib是否已收敛,用已知的方法判定即可。例如,以适当的频度对电路电流ib的值进行采样,在值的变化比预先确定的基准小时判定为已收敛即可。

在此,如前所述,能够将电路电流ib作为电流计5的读取值来直接掌握。于是,通过预先对收敛后的电路电流ibs设定基准值ik,能够进行二次电池1的合格与否判定。即,在收敛后的电路电流ibs比基准值ik大的情况下,该二次电池1为自放电量多的不合格品,在电路电流ibs比基准值ik小的情况下,该二次电池1为自放电量少的合格品。

这种判定方法中的所需处理时间(时刻t1→时刻t2)比在“发明内容”中叙述的方法中的放置时间短。另外,由于是电流测定,因而判定精度高。此外,基于图3中的收敛后的电池电压vb2的合格与否判定并非很好的手段。因为电池电压vb不一定会作为电压计6的读取值而准确地出现。以上是检查装置13的对二次电池1的检查方法的基本原理。另外,能够在制造二次电池1的时候进行初次充电工序和检查工序,在初次充电工序中,将组装好的未充电的二次电池1初次充电到预先确定的充电状态为止而作为充好电的二次电池1,在检查工序中,对充好电的二次电池1进行检查。在该检查工序中,执行前述的检查方法即可。

在到此为止的说明中,将直流电源4的输出电压vs设成了恒定。然而并不是说输出电压vs必须恒定。相反,通过使输出电压vs适当变化,能够进一步缩短判定所需的处理时间。以下,对此进行说明。

通过图4以及图5,表示由使输出电压vs变化所实现的优点。图4是如前所述将输出电压vs设为恒定的情况下的实际的电路电流ib的推移的一例。在图4的例子中,输出电压vs保持在初始确定的值而恒定,为了电路电流ib的收敛(时刻t2)大约需要1.5天。即使是图4的1.5天,也充分比基于电压测定的判定的情况短,但通过使输出电压vs变化能够进一步缩短所需处理时间。图5即为该例。在图5的例子中,使输出电压vs上升,仅用0.1天就达到了电路电流ib的收敛。

此外,在图4的例子和图5的例子中测定条件本身是相同的,但由于检查对象的二次电池1的个体差异,输出电压vs的初始值和/或收敛后的电路电流ib(ibs)并不一致。另外,图5的测定例是关于合格品的二次电池1的例子,如果是不合格品的二次电池1,那么收敛后的电路电流ib(ibs)会变为更大的值。

进一步对如图5那样使输出电压vs上升的情况进行说明。首先,图1的电路中的电路电流ib按照下式(1)由直流电源4的输出电压vs、电池电压vb和寄生电阻rx来给出。

ib=(vs-vb)/rx……(1)

在此,如前所述,如果将输出电压vs设为恒定,则电路电流ib会因电池电压vb随着二次电池1的自放电的降低而增加。当电路电流ib增加并变为与自放电电流id相等的大小时,二次电池1的放电基本上停止。由此,如前所述,电池电压vb、电路电流ib之后均成为恒定(vb2、ibs)。也就是说,收敛后的电路电流ibs表示了二次电池1的起电要素e的自放电电流id。

在使输出电压vs上升的情况下,式(1)成立本身也是相同的。然而,相应于输出电压vs上升,与输出电压vs恒定的情况相比,电路电流ib的增加将会加快。因此,到电路电流ib变为与自放电电流id相同为止所需要的时间会变短。这是如前述那样电路电流ib快速收敛的原因。然而,如果随便使输出电压vs上升,则可能会导致上升过度。在这种情况下,电路电流ib不会适当地收敛,且无法进行判定。因此,需要约束输出电压vs上升的程度。在本实施方式中,具体而言,在式(1)中使输出电压vs在看着如同寄生电阻rx变小了那样的范围内上升。因为只要寄生电阻rx减小则相应地电路电流ib会增大。

于是在本实施方式中,如图1所示,导入虚拟电阻rim这一概念。虚拟电阻rim是具有负的或者零电阻值的虚拟的电阻。在图1的电路图中与寄生电阻rx串联地插入了虚拟电阻rim。实际上并非存在这种电阻,而是用以下模型来代替输出电压vs上升的状况进行考察,所述模型设输出电压vs为恒定,取而代之地,虚拟电阻rim的电阻值的绝对值上升。然而,寄生电阻rx和虚拟电阻rim的合计虽然逐渐减小但必须为正。以下,将寄生电阻rx和虚拟电阻rim的合计称为伪寄生电阻ry。导入该伪寄生电阻ry的模型中的电路电流表示为下式(2)。

ib=(vs-vb)/(rx+rim)……(2)

在此,设寄生电阻rx为5ω(欧姆)。于是,在虚拟电阻rim为0ω的情况和为-4ω的情况下,电路电流ib不同。即,根据式(2),相对于0ω的情况下(相当于测定开始时)的电路电流ib,-4ω的情况下(相当于测定开始后)的电路电流ib成为其5倍。这是因为伪寄生电阻ry(=rx+rim)变成了五分之一。

若将上述的式(2)变形,可得到下式(3)。

vs=vb+(rx+rim)×ib……(3)

式(3)表示了若对电池电压vb加上伪寄生电阻ry与电路电流ib的乘积则会变为输出电压vs。如前所述,伪寄生电阻ry中的虚拟电阻rim实际并不存在,因此通过将输出电压vs升高到对电池电压vb加上寄生电阻rx与电路电流ib的乘积而得到的电压,将会使式(3)成立。也就是说,将使输出电压vs上升了的量除以电路电流ib而得到的值相当于虚拟电阻rim的绝对值。

在如前述那样使输出电压vs与初始电池电压vb1一致并开始测定的情况下,将会以适当的频度根据式(3)使输出电压vs按照在该时间点的电路电流ib上升。使输出电压vs上升的频度例如为每秒一次左右。此外,频度无需恒定。通过这样,检查开始后的电路电流ib上升得越多,输出电压vs的上升幅度也越大。另外,如果电路电流ib的增加收敛,那么输出电压vs的上升也会收敛。由此,能够实现图5那样的测定。

此外,相对于电路电流ib的增加量的输出电压vs的上升幅度根据上述为寄生电阻rx与电路电流ib的乘积。即如果将输出电压vs的上升幅度表示为δvs,则上升幅度δvs可由下式(4)给出。

δvs=rx×ib……(4)

然而不限于此,也可以设为对式(4)的乘积乘以小于1的正的系数k而得到的值。系数k的具体值在上述范围内是任意的,预先确定即可。即,也可以用下式(5)来计算上升幅度δvs。

δvs=k×rx×ib……(5)

此外,也可以预先求取该系数k与寄生电阻rx的乘积作为常数m,将该常数m乘以电路电流ib,由此计算输出电压vs的上升幅度δvs。在这种情况下,检查过程中的输出电压vs通过下式(6)来计算。

vs=vb+m×ib……(6)

如果根据使电路电流ib的增加快速收敛这一观点,那么将式(4)的乘积原样不变地作为输出电压vs的上升幅度是最有效的。然而,由于寄生电阻rx的值的精度或其他理由,有可能会有前述伪寄生电阻ry变为负的情况。这样会导致电路电流ib的变化发散,无法进行所需的测定。于是,通过如上述那样乘以系数k,能够降低发散的风险。

如下对该系数k进行说明。如果将系数k取得较大(接近于1),则虚拟电阻rim与寄生电阻rx的绝对值所接近的伪寄生电阻ry小。这是说输出电压vs的上升急剧。这一情况能够期待能使电路电流ib在短时间内收敛,但另一方面依据寄生电阻rx的精度,发散的风险大。相反如果使系数k较小(远离1),则伪寄生电阻ry较大,输出电压vs的上升缓和。也就是说,电路电流ib的收敛时间增长,但即使寄生电阻rx的精度低,发散的风险也小。

于是,实际上为了进行该控制下的测定,需要预先高精度地知晓寄生电阻rx的值。寄生电阻rx中的前述探针7、8与端子50、60之间的接触电阻的部分在每次组装电路时都不同。因此,每次将探针7、8碰上端子50、60时,都会测定寄生电阻rx的值。在图1的检查装置13中,能够精密地测定寄生电阻rx的值。

[寄生电阻的测定1]

对图1的检查装置13中的寄生电阻rx的第1测定过程进行说明。该测定在使探针7、8与检查对象的二次电池1的端子50、60接触的状态下由控制部22将第2开关21固定在断开的状态来进行。电源装置2的输出电压vs预先设为切断(off)。此外,对于电阻器17,在此不使用可变电阻功能,而使电阻值固定不变。将会在后面对电阻器17的可变电阻功能的用法进行说明。

简而言之,检查装置13中的寄生电阻rx的第1测定过程就是要取得将第1开关18导通的状态和将其断开的状态的两种状态的电压计19的指示值。由此能够算出寄生电阻rx的值。即,寄生电阻rx的值通过下式(7)来算出。

rx=(v0-v1)×(r1/v1)……(7)

r1:电阻器17的电阻值

v0:第1开关18断开时的电压计19的指示值

v1:第1开关18导通时的电压计19的指示值

该式(7)可如下这样导出。首先考虑第1开关18断开时,v0是二次电池1的电池电压vb本身。再考虑第1开关18导通时,该状态下的电路电流ib通过下式给出。

ib=vb/(r1+rx)

v1是电阻器17的电阻值r1和电路电流ib的乘积,所以可表示如下。

v1=r1×vb/(r1+rx)=r1×v0/(r1+rx)

通过由此对rx进行求解可获得式(7)。如此,在本实施方式中精密地测定电路的寄生电阻rx。在精密测定出寄生电阻rx后,通过不解除探针7、8与端子50、60的连接而维持原样地进行前述的自放电量的检查,能够实现检查时间的进一步缩短。这是因为,由于寄生电阻rx的测定精度高,因而能够使用尽可能接近1的值作为在虚拟电阻rim的导入中的前述系数k。因此,能够在检查开始后快速使输出电压vs上升、收敛并进行判定。

上述中,也可以取代通过电压计19进行v0、v1的测定,而使用内置于电源装置2的电压计6来进行。也就是说,只要电源装置2中内置有电压计6,即使没有电压计19也能够进行上述测定。另外,在上述中设成了预先使电源装置2的输出电压vs切断,但这不是必须的。即使输出电压vs为接通(on)的,只要在第1开关18断开时和导通时输出电压vs是相同的也能够进行测定。但在该情况下优选通过电压计19来进行v0、v1的测定。

[寄生电阻的测定2]

对图1的检查装置13中的寄生电阻rx的第2测定过程进行说明。该测定是要精密地测定寄生电阻rx中的比电阻路径16靠近电源装置2侧的分量(rx2)。也就是说,在前述的“测定1”中测定的寄生电阻rx严格来讲只是寄生电阻rx中的比电阻路径16靠近二次电池1侧的分量(rx1)。但是,占据寄生电阻rx的大部分的探针7、8的接触电阻包含于分量rx1。因此如前所述,即使是只对分量rx1的测定,也能获得明显的效果。

而且在该第2测定中,对分量rx2也精密地进行测定,由此进一步缩短检查时间。该测定由控制部22将第2开关21固定在导通的状态来进行。使电源装置2的输出电压vs接通。仍然不使用电阻器17的可变电阻功能。测定本身通过进行与“测定1”的情况相同的工作,取得将第1开关18导通的状态和将其断开的状态的两种状态的电压计19的指示值。此时设输出电压vs是相同的。而且同样地通过式(7)的计算,算出分量rx2。通过将如此得到的分量rx2与前述的“测定1”的测定结果相加,能获得精度更高的寄生电阻rx。

在该第2测定中,无法使用电压计6进行v0、v1的测定,而会通过在电源装置2外部的电压计19来进行测定。另外,第2测定也可以在不将探针7、8与二次电池1相连的状态下进行,也无需在每次连接时都进行。第2测定意味着对由电源装置2的个体差异引起的分量rx2的波动的应对。因此,只要测定一次,测定值在之后也是有效的。但是,在将正侧导线14和/或负侧导线15更换成新的导线时应该重新测定。

在此,对由精密测定寄生电阻rx带来的效果进行说明。寄生电阻rx的测定精度越高,越能使前述的伪寄生电阻ry最大限度地变小。若在寄生电阻rx的测定精度低的情况下将虚拟电阻rim设定为与寄生电阻rx接近的值,则存在实际的伪寄生电阻ry变为零或者负值的风险。这是因为如果寄生电阻rx的测定精度高那么这样的风险就小。也就是说,寄生电阻rx的测定精度越高,越能在使虚拟电阻rim最大限度地接近于寄生电阻rx的状况下进行二次电池1的检查。由此能够缩短检查时间。

图6的坐标图中针对两个水平(level)的虚拟电阻rim表示检查开始后的电路电流ib的收敛状况。图6所示的坐标图是在以下条件下的测定例。

二次电池1的种类:锂离子二次电池

二次电池1的蓄电容量:35ah

正极活性物质:三元复合锂盐

负极活性物质:石墨

电解液的电解质:lipf6

电解液的溶剂:碳酸酯类三种混合溶剂

寄生电阻rx:5ω

在图6中,对于虚拟电阻rim,公布了-4.99ω(也即是说伪寄生电阻ry为0.01ω,就前述的系数k而言为0.998,实线)和-4.9ω(也即是说伪寄生电阻ry为0.1ω,就系数k而言为0.98,虚线)这两种的坐标图。首先,着眼于虚线图时,在检查开始后大约3个小时左右,电路电流ib达到了收敛(参照圆圈记号e1)。可以说这与没有导入虚拟电阻rim的情况、即在检查开始后使输出电压vs恒定的情况相比,收敛得非常快。而且,实线图是使伪寄生电阻ry进一步变小所得到的测定例,收敛时间大约为1个小时左右(参照圆圈记号e2),相比于虚线的情况进一步缩短了。如此通过减小伪寄生电阻ry,能够缩短检查时间。

根据本发明者所进行的试验,当前述的“测定1”的方法中的寄生电阻rx的测定精度为±10mω以下时即为良好,能没问题地使用“0.98”左右作为系数k。因此检查时间缩短为1个小时左右。另外,若通过同时使用“测定1”和“测定2”的方法所得到的寄生电阻rx的测定精度为±5μω以下,则更加良好,能没问题地使用“0.998”左右作为系数k。因此检查时间进一步缩短为0.5个小时左右。

[电阻器17的可变电阻功能]

在到此为止的说明中,没有讨论电阻器17的电阻值r1。然而实际上,通过优化设定电阻器17的电阻值r1,能够进一步缩短检查时间。电阻器17的最佳的电阻值r1取决于二次电池1的蓄电容量。以下,根据图7、图8对此进行说明。

图7是表示在使电阻值r1变化的情况下的利用上述“测定1”的方法算出的寄生电阻rx(严格来讲是分量rx1)的精度的坐标图。由图7可知,电阻值r1越大,测定精度越低。这是因为寄生电阻rx大致为数十欧姆左右,并没有多么大。当在“测定1”中将第1开关18导通来测定电压v1时,寄生电阻rx与电阻器17(电阻值r1)处于串联连接状态。因此,该状态下的电路电流ib由寄生电阻rx与电阻值r1之和来决定。如图7所示,在电阻值r1也会变为数千欧姆左右这样的设定的情况下,电路电流ib大致由电阻值r1确定。因此,根据这种设定的寄生电阻rx对电压v1的支配度低,寄生电阻rx的测定精度也低。在图7中的左方,即在电阻值r1低的情况下,寄生电阻rx对电压v1的支配度相对高,测定精度也高。

然而,并不是说电阻值r1越低越好。将图7中的左上角由圆圈记号e3所示的附近放大表示于图8。如图8中箭头e4所示,当电阻值r1极端低时,测定精度反而会降低。其原因在于,在电阻值r1极端低的情况下,若将第1开关18导通,则会成为等于是二次电池1的两个端子间短路的状态。因此导致大的电路电流ib流通而二次电池1的电压vb本身下降。因此,结果是无法进行高精度的测定。

在图8中,在电阻值r1大致为50~70ω左右之处,测定精度最高。可以说这样使测定精度变为最高的电阻值r1是电阻器17的最佳的电阻值r1。二次电池1的蓄电容量越小,如上所述的极低电阻区域内的大电流的影响表现得越明显,而蓄电容量越大,则影响表现得越不明显。因此,最佳的电阻值r1根据二次电池1的蓄电容量而不同。也就是说,蓄电容量越小,则最佳的电阻值r1越大,蓄电容量越大,则最佳的电阻值r1越小。

由此,根据检查对象的二次电池1的蓄电容量来设定作为可变电阻的电阻器17的电阻值r1。通过在进行了该设定的状态下执行“测定1”的方法,能针对寄生电阻rx获得更高的测定精度。至于为此的二次电池1的蓄电容量本身,并不要求多么高的精度。用基于二次电池1的规范的规格值就足够,可以无需考虑个体差异。具体而言,预先按照可能成为检查对象的二次电池1的每一规范确定并存储应该设定的电阻值r1即可。然后,由控制部22根据检查对象的二次电池1的规范来设定电阻器17的电阻值r1。此外,作为图1的检查装置13中安装的电阻器17,也可以不具有包含直至如图7所示的高电阻域的广可变范围。只要覆盖数欧姆~数百欧姆的程度就足够。

而且,当如上所述这样决定了电阻值r1时,能够使所决定的电阻值r1反映于在电路电流ib的收敛测定时的虚拟电阻rim。即,所决定的电阻值r1越低,能够将虚拟电阻rim设定为越接近于寄生电阻rx的值。这是因为所决定的电阻值r1越低,则寄生电阻rx的测定精度越高。其原因如前述的图7的说明中所述。因此,电阻值r1越低,能够将用于虚拟电阻rim的前述的系数k设定得越大(更接近于1)。也就是说,二次电池1的蓄电容量越大,检查时间的越短。

具体而言,只要预先按照检查对象的二次电池1的每一规范根据该规范中的蓄电容量对电阻器17指定应该设定的电阻值r1即可。然后根据检查对象的二次电池1的规范对电阻器17设定所指定的电阻值r1即可。由此,能够以与二次电池1的规范相应的最佳的电阻设定来测定寄生电阻rx,以极短的时间进行检查。

将如上的本实施方式的检查装置13中的检查的各工序按时间顺序列举如下。

〈1〉向检查装置13设置检查对象的二次电池1

〈2〉初始电流值的决定

〈3〉寄生电阻的测定2

〈4〉电阻值r1的设定

〈5〉寄生电阻的测定1

〈6〉虚拟电阻rim的设定

〈7〉自放电测定

其中〈2〉的“初始电流值的决定”是决定图3的坐标图中的时刻t1的电路电流ib的值、即自放电测定开始时的电路电流ib的值。在对于图3的坐标图的说明之处,叙述了最易于理解的从零开始的情况,但不限于此,也可以从最开始使某种程度的电流流通。该步骤决定这里如何处理。在此,假设决定为从零开始来进行后续的说明。

在〈3〉的“寄生电阻的测定2”中,如前所述,设为将第2开关21导通的状态,测定寄生电阻rx中的电源装置2侧的分量rx2。在〈4〉的“电阻值r1的设定”中,根据检查对象的二次电池1的规范,设定电阻器17的电阻值r1。此外,〈4〉只要在〈5〉之前即可,可以在任何时候进行。在〈5〉的“寄生电阻的测定1”中,将第2开关21断开来测定寄生电阻rx中的占据大部分的分量rx1。当然,在该时刻,探针7、8必须连接于二次电池1的端子50、60。另外,之后必须在探针7、8连接于端子50、60的状态下进行到〈7〉的“自放电测定”为止。在〈6〉的“虚拟电阻rim的设定”中,如前所述,通过设定系数k,将虚拟电阻设定为在“自放电测定”中使输出电压vs上升的程度。

如上详细所述的,根据本实施方式,在利用自放电的测定来检查二次电池1合格与否的检查装置13中,将串联连接电阻器17和第1开关18所形成的电阻路径16配置在正侧导线14与负侧导线15之间。由此,能够在将检查对象的二次电池1连接于检查装置13的状态下取得第1开关18导通时和断开时的两种时候的电压v0、v1。由此,能够高精度地测定包括探针7、8的接触电阻在内的电路的寄生电阻rx。

另外,设置第2开关21,对于电源装置2侧,也能够同样地取得两种电压。由此,能够更高精度地测定电路的寄生电阻rx。再者,通过使用可变电阻作为电阻器17,能够更高精度地测定寄生电阻rx。如此,使得在非常高精度地知晓寄生电阻rx之后进行自放电检查。因此,不仅能够最大限度地抑制电路电流ib产生发散的风险,而且能够使电路电流ib在极短的时间内收敛,结束二次电池1合格与否的检查。这样,实现了无论基于各种原因的寄生电阻rx的波动如何都能够迅速地进行二次电池1的合格与否检查的检查装置13。

此外,本实施方式只不过是例示,并不对本发明进行任何限定。因此,本发明当然能够在不脱离其要旨的范围内进行各种改良、变形。例如在所述方式中将第2开关21设置在了负侧导线15上,但也可以设置在正侧导线14的比电阻路径16靠探针8的位置。电阻路径16中的电阻器17和第1开关18的顺序也是任意的。另外,作为第1开关18和第2开关21的种类,也可以是模拟开关、半导体开关等任意的种类。

另外,本实施方式的检查方法不限于对作为新品刚被制造出的二次电池,例如也能够用于用完的组电池的再制造处理等、以旧的(二手的)二次电池作为对象来进行。另外,不限于单个的二次电池,也能够以多个二次电池的并联结合体作为对象来进行。但是该情况下的蓄电容量变成作为并联结合体整体的容量。另外,仅停留于作为并联结合体整体的合格与否检查,而不会成为对各个二次电池的个别检查。另外,作为判定对象的蓄电设备不限于二次电池,也可以是双电层电容器、锂离子电容器等电容器。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1