JP2002131402A

JP2002131402A - 二次電池の検査装置

Info

Publication number: JP2002131402A
Application number: JP2000319245A
Authority: JP
Inventors: Akira Naruse; 明成勢
Original assignee: SHINEI DENSHI KEISOKKI KK
Current assignee: SHINEI DENSHI KEISOKKI KK
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】極めて短時間で電池の寿命の推定が可能である
簡便な二次電池の検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】二次電池の検査装置は、被検査電池20に定
電流負荷を与える放電手段12と、被検査電池の放電時電
圧を測定する電圧測定手段17と、被検査電池の放電開始
から所定時間経過後の少なくとも2点で測定された電圧
値の差及び予め設定された放電特性値に基づき被検査電
池の寿命を推定する計算手段14とを備え、放電手段、電
圧測定手段及び計算手段を含む各要素の電源として被検
査電池を、利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、簡易な構成で二
次電池の寿命を推定する検査装置に関し、特に極めて短
時間で電池寿命の推定が可能な検査装置に関する

【０００２】

【従来の技術】パソコン、携帯電話、電子手帳などの携
帯電子機器の普及に伴い、これらの電源として充電可能
な二次電池の利用が増大している。このような二次電池
として、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、
リチウム電池など種々の種類が開発されている。これら
二次電池は、充放電が繰り返されるため、充放電サイク
ルのサイクル数の増加に従い実容量が低下し、寿命が低
下する。

【０００３】一般に二次電池を満充電した時点では、そ
の電圧は規格電圧を示すために、二次電池の寿命の低下
を測定することはできない。このため従来の電池の検査
では、電池を充電した後、電圧値が所定の値になるまで
放電させて、その間に測定された電圧値或いは電流値か
ら実容量を求め、寿命を推定する方法が採られている
（実開平２−４５４７６号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の検査装置では、電池の電気容量から寿命を推定
するため、寿命の判定に必要な電気容量を測定するため
には、電池をセル最低電圧或いはその近傍まで放電させ
る必要があり、測定に長時間を要していた。

【０００５】これに対し、放電から所定時間後の電圧を
測定し、初期電圧からの降下分を予め求めた計算式で計
算することによって放電後短時間で二次電池の劣化を検
出しや放電容量を推測する方法（特開平１１−１４７１
７号）や短時間放電させた後の放電電圧の放電前電圧か
らの変化量と、電池の内部抵抗と所定電流との積との差
から劣化状態を判定し、この劣化状態における、予め求
めておいた内部抵抗と電池の残存寿命との相関関係から
残存寿命を推定する方法（特開平９−１１５５５４号）
などが提案されている。

【０００６】しかし二次電池には種々の規格電圧がある
上、規格電圧が同じものであっても型やメーカーによっ
て初期電圧にもばらつきがあるため、上述したような、
予め求めた電池の特性と寿命との相関から寿命を推定す
る方法では、電池の種類毎にそのような設定が必要であ
る。

【０００７】また従来の劣化判定方法や寿命推定方法で
は、放電開始前と所定時間経過後の電圧を比較している
が、一般に満充電後の電池を定電流放電させた場合、電
池電圧は、図５に示すように、放電開始直後に急激に降
下し、その後、比較的緩やかに降下する。この急激な電
圧降下時に計測された電圧値はかなりの誤差を含む可能
性がある。さらに従来の電池の検査装置は、それ自体の
電源を必要とするため、自在に持ち運びのできる簡易な
装置とすることが困難であった。

【０００８】そこで本発明は、極めて短時間、例えば数
分で電池の寿命の推定が可能である簡便な二次電池の検
査装置及び検査方法を提供することを目的とする。また
本発明は、検査対象である電池の種類や型に応じて設定
すべきパラメータを自動的に表示させることが可能な二
次電池の検査装置を提供することを目的とする。さらに
本発明は、装置自体の構成が簡易で持ち運び自在の二次
電池の検査装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者は電池の放電特性が、図５に示すように、
満充電の状態から放電していくとき、放電後直ちに電池
の電圧は数％程度急激に降下するが、その後緩やかに降
下すること、この降下の度合いと寿命に相関があること
に着目し、急激な電圧降下の直後の短期間における電圧
の差から電池の寿命を推定するようにしたものである。

【００１０】即ち、本発明の第1の態様による二次電池
の検査装置は、被検査電池に定電流負荷を与える放電手
段と、前記被検査電池の放電時電圧を測定する電圧測定
手段と、前記被検査電池の放電開始から所定時間経過後
の少なくとも2点で測定された電圧値の差及び予め設定
された放電特性値に基づき前記被検査電池の寿命を推定
する計算手段とを備えたものである。

【００１１】また本発明の第2の態様による二次電池の
検査装置は、被検査電池に定電流負荷を与える放電手段
と、前記被検査電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
前記被検査電池の放電開始から所定時間経過後に測定し
た電圧値及び予め設定された放電特性値に基づき前記被
検査電池の寿命を推定する計算手段とを備え、前記被検
査電池を、前記放電手段、電圧測定手段及び計算手段を
含む各要素の電源とするものである。

【００１２】上記第1及び第2の態様による本発明の二次
電池の検査装置によれば、放電開始後電池電圧が急激に
降下する短い時間、典型的には３分程度、を避けて、そ
の後の電圧降下を測定するようにしたので、比較的誤差
の少ない正確な検査をすることができる。また予め良品
（例えば、未使用の電池）について求められた放電特性
を設定しておくことにより、その放電特性に基づき簡単
に寿命を推定することができる。

【００１３】また第2の態様による二次電池の検査装置
は、装置として別個の電源が不要であるので、装置を簡
単な構成とすることができ、また持ち運び自在で任意の
場所で簡便に電池の検査を行うことができる。本発明の
二次電池の検査装置の好適な態様は、上記第1又は第2の
態様による二次電池の検査装置において、計算手段が、
被検査電池と同種の良品電池について、放電開始から所
定時間経過後の少なくとも2点で測定された電圧値の差
を算出し、この差を放電特性値として表示する手段を備
えたものである。

【００１４】本発明のさらに好適な態様では、計算機が
放電特性値を補正する手段を備えている。本発明の好適
な態様によれば、この検査装置に良品をセットすること
によってその良品と同種の電池の検査に用いる放電特性
値を算出し、表示することができる。従って種々の電池
についての特性値を予め設定しておかなくても、検査対
象である電池の種類や型が変わる際に、適切な放電特性
値を容易に設定することができる。

【００１５】本発明の二次電池の検査方法は、被検査電
池に定電流負荷を与えて放電し、放電時の被検査電池の
電圧を測定し、測定した電圧値から前記被検査電池の寿
命を推定する二次電池の検査方法であって、被検査電池
を放電させて、被検査電池の電圧が予め設定された検査
電圧になった時点又は放電開始から所定時間が経過した
時点のいずれか早い方の時点で計時を開始するステップ
と、計時開始から所定時間経過した時点で被検査電池の
電圧Ｖを測定するステップと、予め設定された良品電池
についての放電特性値と、前記計時開始時点での電圧Ｖ
１と所定時間経過時に測定した電圧Ｖとの電圧差に基づ
き被検査電池の寿命を推定するステップとを含むもので
ある。

【００１６】本発明の二次電池の検査方法の一態様とし
て、前記推定するステップにおいて、前記放電特性値
は、被検査電池と同種の良品電池について、放電後に前
記良品電池の電圧が予め設定された検査電圧になった時
点又は放電開始から所定時間が経過した時点の電圧Ｖ１
と、さらに所定時間経過後の電圧Ｖ２との差△Ｖであ
り、電池の寿命Ｘ（％）は次式Ｘ=｛[α△Ｖ−（Ｖ１−Ｖ−△Ｖ）]／α△Ｖ｝×１０
０（式中、αは任意の補正係数を表す）により求める。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の二次電池の検査装
置を図面を参照して説明する。

【００１８】図１は本発明の二次電池の検査装置の一実
施形態を示す外観図であり、この検査装置１０は、例え
ば縦180mm、横100mm程度の簡易型電池テスターで、前面
に被検査電池を接続するための端子部１、２が設けら
れ、被検査電池自体が装置の電源となっており、被検査
電池を接続することによってはじめて動作する。また検
査装置１０は、上面に検査を開始し、終了するためのス
イッチ３、４と、放電電流、電池の種類や型に対応する
検査パラメータ、補正値（オフセット値）などを設定す
るデジタル設定部５と、検査結果を表示する表示器６と
が備えられている。

【００１９】図２は、この検査装置の回路の概要を示す
ブロック図である。この検査装置１０は、被検査電池２
０を接続するための端子部１、２と、電池２０に対しそ
れぞれ直列に接続された電圧計１７、電流計測用抵抗１
１、定電流装置１２およびDC/DC電源１３と、これら要
素によって構成される回路を閉にし、電池の放電を開始
するためのスイッチ３と、計算手段であるCPU１４と、C
PU１４に入力するアナログ信号をデジタル信号に変換す
るためのA/Dコンバータ１５と、CPU１４から出力される
デジタル信号をアナログ信号に変換するためのD/Aコン
バータ１６と、CPU１４の計算結果を表示する表示器６
とを備えている。定電流装置１２は、電池２０に定電流
負荷を与え、放電させるため放電手段を構成する。

【００２０】DC/DC電源１３は、電池２０からの電圧を
入力し、定電圧を出力するもので、CPU１４、A/Dコンバ
ータ１５、D/Aコンバータ１６及び表示器６に駆動用の
電圧を印加する。またDC/DC電源１３は、DCアダプタ１
８に接続されており、外部DC電源によって駆動される。

【００２１】CPU１４には、放電電流、電池の種類や型
に対応する検査パラメータ、補正値（オフセット値）な
どを設定するためのデジタル設定部５が備えられてい
る。検査パラメータは、具体的には被検査電池と同種、
同型の電池の放電特性値であり、この放電特性値は後述
するように良品電池をこの検査装置にセットすることに
よって求めることができる。

【００２２】CPU１４にデジタル設定部５から設定され
た放電用の負荷電流値は、D/Aコンバータ１６を介して
定電流装置１２に与えられる。このようにこの検査装置
を構成する各回路要素は、すべて検査電池を電源として
駆動される。A/Dコンバータ１５は、電圧計１７からの
アナログ信号をデジタル信号に変換してCPU１４に入力
する。CPU１４は、計測された電圧値と予め設定された
放電特性値に基づき被検査電池の寿命を推定する。

【００２３】表示器６は、CPU１４で推定した被検査電
池の寿命を良品に対する百分率のような数値表現、「Ｌ
ＩＦＥ＝ＮＧ」のような定性的な表現、0〜100の目盛り
を用いたアナログ表現で或いはこれらを組み合わせて表
示する。組み合わせとして例えば、百分率が５０％以上
は数値で表示し、それより低い場合には、「ＮＧ」と表
示する。

【００２４】次にこのような構成における二次電池の検
査装置の動作について図３及び図4を参照して説明す
る。図３は、検査手順を示すフロー図、図４は放電によ
る電池電圧の変化を示すグラフである。

【００２５】（１）放電特性値の決定まず検査対象である電池について、基準となる放電特性
を調べるために被検査電池と同種、同型の良品電池を検
査装置に接続し、検査パラメータをデジタル設定部５に
より「０００」にセットする。また電池の定格電流を放
電電流として設定する。次いでスタートスイッチ３を押
して検査を開始する。スタートスイッチ３が押される
と、DC/DC電源１３が電池２０と接続され、CPU１４に設
定された電流値が、D/Aコンバータ１６を介して定電流
装置１２に送出され、定電流装置１２から定電流が発生
する。

【００２６】この放電開始と同時に、電圧１７を計測
し、この放電開始時の電圧（以下、放電開始電圧）Ｖ０
を元にその電池品種に応じた検査電圧を設定する（ステ
ップ101）。この検査電圧は、放電パターンを揃った条
件で比較するための基準点となる電圧であり、放電開始
直後の比較的急激な電圧降下後の電圧であることが好ま
しい。具体的には規格電圧より若干低い電圧に設定され
る。電池品種のセル数をＮとしたとき、規格電圧はＮ×
１．２Ｖであるので、検査電圧はそれより低い、例え
ば、Ｎ×１．１Ｖに設定する。即ち、３．６Ｖの電池は
セル数が３なので検査電圧は３．３Ｖとし、４．８Ｖの
電池はセル数が４であるから検査電圧は４．４Ｖとす
る。

【００２７】通常、放電開始電圧Ｖ０は、電池によって
バラツキがあるので、例えば放電開始電圧３．０〜４．
１Ｖまでは３．６Ｖの電池であると見做し検査電圧３．
３Ｖとし、４．２〜５．３Ｖまでは４．８Ｖの電池であ
ると見做し検査電圧を４．４Ｖに設定する。このような
判定は、演算により行うこともできるし、CPU１４に放
電開始電圧と検査電圧の対応表をテーブルとして格納し
ておいてもよい。

【００２８】またCPU１４は、放電開始時から、内蔵す
るクロックで経過時間をカウントするとともに、電圧計
１７からの信号を逐次読み取り電圧を計測する。そして
計測した電圧が、前述のように設定した検査電圧以下と
なった時点（ステップ102）或いは、放電開始から所定
時間、例えば３分経過した時点ｔ１（ステップ103）で
計測した電圧を基準電圧Ｖ１としてメモリに記憶する
（ステップ104）。従って所定時間を経過する前に検査
電圧となった場合には、検査電圧が基準電圧Ｖ１であ
り、所定時間経過しても検査電圧以下とならない場合に
は、検査電圧より高い電圧が基準電圧Ｖ１となる。

【００２９】この基準電圧Ｖ１の計測時から更に所定時
間、例えば4分経過した時点ｔ２で計測した電圧をＶ２
とし（ステップ105、106）、メモリに記憶された基準電
圧Ｖ１との差ΔＶ（＝Ｖ１−Ｖ２）を算出する（ステッ
プ107）。この差ΔＶを放電特性値（検査パラメータ）
として表示器６に表示する（ステップ108）。ΔＶは、
例えばmV単位の三桁の数字で表示する。

【００３０】（２）被検査電池の寿命検査次いで上述のように検査パラメータを決めた良品電池と
同種の電池の検査を開始する。まず上述の操作で表示器
６に表示された検査パラメータをデジタル設定部５で設
定する。その後、スタートボタン３を押下し、検査を開
始する。この場合にも、ステップ101〜ステップ107まで
の手順は同様である。即ち、放電開始後、電圧が検査電
圧に達するか、所定時間（ここでは3分）経過した時点
で、その時の電圧を基準電圧Ｖ１とし、さらに所定時間
（ここでは4分）経過後に計測した電圧Ｖとの差ΔＶ’
（Ｖ１−Ｖ）を求める。

【００３１】このように被検査電池についても、予め定
められた時間の放電による基準電圧からの電圧降下Δ
Ｖ’を求め、この電圧降下量ΔＶ’によって寿命を判定
する（ステップ109）。この電圧降下Ｖ’が良品につい
ての電圧降下ΔＶとの差（ΔＶ’−ΔＶ）が０であれ
ば、この検査電池は良品と同程度の寿命があり、良品の
電圧降下ΔＶとの差’が大きくなるほど、即ち基準電圧
Ｖ１測定後の電圧降下量が多いほどその電池の寿命は短
いと推定できる。本発明者らの計測によれば、電池の種
類や型等によって多少のばらつきはあるものの、良品の
電圧降下ΔＶに対する差（ΔＶ’−ΔＶ）の割合が、ほ
ぼ電池寿命を反映することがわかった。

【００３２】従って、ここではCPU１４は、次式に従い
寿命を計算する。Ｘ（％）=｛[α△Ｖ−（ΔＶ’−ΔＶ）]／α△Ｖ｝×
１００ ΔＶ’＝Ｖ１−Ｖ式中、αは任意の補正係数を表し、例えば0．6から１．
５までの数値である。

【００３３】尚、良品についてΔＶを算出する起点とな
る電圧Ｖ１と、被検査電池についてΔＶ’を算出する起
点となる電圧Ｖ１とでは、同じでない場合もあるが、こ
こでは放電直後の短時間での急激な電圧降下の後に生じ
る電圧降下を問題としているので、Ｖ１のわずかなずれ
は問題とはならない。むしろ検査電圧までの電圧降下に
時間がかかる良品についても短時間で計測可能にするた
めには、検査電圧に達しなくても所定時間になった時点
でＶ１を決定した方が実用的である。

【００３４】補正係数は、電池の種類、型によって適宜
設定することができる。つまり電池の種類や型等によっ
ては、αを１とした場合、寿命が実際の寿命より短く計
算されてしまう場合や逆に寿命が長く計算されてしまう
場合がある。このような場合には実態に合うように、補
正係数αを例えば0．6から１．５まで数値に設定する。
補正係数は、デジタル設定部５によりCPU１４に設定す
ることができる。この場合、補正係数１はそのままの数
値を設定するようにしてもよいが、それに対応する整数
（例えば０は１、０．９は２、０．８は３等）を設定す
るようにしてもよい。

【００３５】このような計算により求めたＸ（％）を寿
命として表示器６に表示させる（ステップ110）。既に
述べたように、寿命の表示は、数値をそのまま％で表示
してもよいし、例えば50％以下のものについては「ＬＩ
ＦＥ＝ＮＧ」のように表示してもよい。

【００３６】これにより放電開始から数分、前掲の例で
４〜7分で電池の寿命を求めることができる。計測終了
後は、終了スイッチ４を押下し、図２の回路を開にす
る。この検査装置は、電池自体を電源としているため、
終了スイッチ４を押下しない場合には、そのまま放電が
継続してしまうので、終了スイッチ４を押下することに
よってさらなる放電を防止する。或いはCPU１４の機能
として、寿命の計算、表示終了と同時にスイッチをオフ
にする機能を備えさせることも可能である。これにより
放電を確実に終了し、電池の消耗を防止することができ
る。

【００３７】以上、本発明の検査装置の実施形態を説明
したが、本発明は上述した実施形態に限定されることな
く種々の変更が可能である。例えば上述の実施形態で
は、良品について求めた電圧差を検査パラメータとして
表示し、これを被検査電池の検査に際しデジタル設定部
５から設定するようにしたが、良品について求めた電圧
差を自動的にCPU14内のメモリに設定するようにしても
よい。また上記説明において使用した数値は単なる例示
であって、任意に変更することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、二次電池の放電時の電
圧降下から寿命を推定する際に、放電開始後所定時間経
過後の少なくとも2点で計測した電圧値を用いることに
より、誤差の少ない検査を行うことができる。また本発
明によれば、寿命の推定に使用するパラメータを、被検
査電池と同種の良品について求め、設定することができ
るので、種々の電池について簡便に検査することができ
る。さらに本発明によれば、被検査電池自体を装置の電
源として利用することにより、簡易な構成で持ち運びが
容易な検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の二次電池の検査装置の一実施形態を示
す外観図

【図２】本発明の二次電池の検査装置の一実施形態を示
す回路構成図

【図３】本発明の二次電池の検査方法の一実施形態を示
すフロー図

【図４】本発明の二次電池の検査方法の一実施形態を説
明する図

【図５】二次電池の放電曲線を示す図

【符号の説明】

12・・・定電流装置（放電手段） 14・・・CPU（計算手段） 17・・・電圧計（電圧測定手段） 20・・・被検査電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査電池に定電流負荷を与える放電手段
と、前記被検査電池の放電時電圧を測定する電圧測定手
段と、前記被検査電池の放電開始から所定時間経過後の
少なくとも2点で測定された電圧値の差及び予め設定さ
れた放電特性値に基づき前記被検査電池の寿命を推定す
る計算手段とを備えたことを特徴とする二次電池の検査
装置。
【請求項２】前記被検査電池を、前記放電手段、電圧測
定手段及び計算手段を含む各要素の電源とすることを特
徴とする請求項１記載の二次電池の検査装置。
【請求項３】前記計算手段は、被検査電池と同種の良品
電池について、放電開始から所定時間経過後の少なくと
も2点で測定された電圧値の差を算出し、前記差を放電
特性値△Ｖとして表示する手段を備えたことを特徴とす
る請求項１記載の二次電池の検査装置。
【請求項４】前記計算手段は、前記放電特性値を補正す
る手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の二次電
池の検査装置。
【請求項５】被検査電池に定電流負荷を与えて放電し、
放電時の被検査電池の電圧を測定し、測定した電圧値か
ら前記被検査電池の寿命を推定する二次電池の検査方法
であって、被検査電池を放電させて、被検査電池の電圧が予め設定
された検査電圧になった時点又は放電開始から所定時間
が経過した時点のいずれか早い方の時点で計時を開始す
るステップと、計時開始から所定時間経過した時点で被検査電池の電圧
Ｖを測定するステップと、予め設定された良品電池についての放電特性値と、前記
計時開始時点での電圧Ｖ１と所定時間経過時に測定した
電圧Ｖとの電圧差に基づき被検査電池の寿命を推定する
ステップとを含むことを特徴とする二次電池の検査方
法。
【請求項６】前記推定するステップにおいて、前記放電
特性値は、被検査電池と同種の良品電池について、放電
後に前記良品電池の電圧が予め設定された検査電圧にな
った時点又は放電開始から所定時間が経過した時点の電
圧Ｖ１と、さらに所定時間経過後の電圧Ｖ２との差△Ｖ
であり、電池の寿命Ｘ（％）は次式Ｘ=｛[α△Ｖ−（Ｖ１−Ｖ−△Ｖ）]／α△Ｖ｝×１０
０（式中、αは任意の補正係数を表す）により求めること
を特徴とする請求項５記載の二次電池の検査方法。