JP2021131952A - 電池の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部直流電源から電池に流れる電流の電流値Ｉｂ(t)の変化から、当該電池の抵抗を評価する電池の検査方法を提供すること。【解決手段】電池１の検査方法は、容量取得工程Ｓ１０と、外部直流電源ＥＰから電池１に出力電圧Ｖｂを印加し続ける電圧印加工程Ｓ２０と、電池１に流れる電流Ｉの電流値Ｉｂ(t1)，…を検知する電流検知工程Ｓ３０と、理論電流値Ｉｉ(t)の式を用いて自己放電抵抗Ｒｐ(tn)及び直列回路抵抗Ｒｅ(tn)を推定する抵抗推定工程Ｓ４０と、理論電流値Ｉｉ(t)の式と電流値Ｉｂ(t1)，…との相関係数Ｋｒ(tn)を得る相関係数取得工程Ｓ５０と、相関係数Ｋｒ(tn)が基準相関係数Ｋｒｋ以上となった場合に、自己放電抵抗Ｒｐ(tn)に基づいて電池１を評価する電池評価工程Ｓ６０，Ｓ６５とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、電池の抵抗を評価する電池の検査方法に関する。

リチウムイオン二次電池などの電池の製造に当たっては、電極体の内部に鉄や銅などの金属異物が混入する場合があり、混入した金属異物に起因して電池に内部短絡が生じることがある。このため、電池に内部短絡が生じているか否かを外寸ことがある。
この内部短絡の検査方法として、以下の手法が知られている。即ち、予め電池を充電しておき、電池に外部直流電源を接続する。次に、外部直流電源から電池に、この電池の検査直前の検査前電池電圧Ｖａに等しい出力電圧Ｖｂ（Ｖｂ＝Ｖａ）を印加し続ける。そして、外部直流電源から電池に流れる電流の電流値Ｉｂ(t)がほぼ一定となって安定した後に、この安定時電流値Ｉｂｓを検知する。次に、検知した安定時電流値Ｉｂｓが予め定めた基準電流値Ｉｂｋのよりも大きい場合（Ｉｂｓ＞Ｉｂｋ）に、当該電池を内部短絡が生じている不良品と判定する。なお、このような電池の検査方法に関連する従来技術として、例えば特許文献１が挙げられる。

特開２０１９−０１６５５８号公報

しかしながら、上述の電池の検査方法では、電池に流れる電流の電流値Ｉｂ(t)がほぼ一定の安定時電流値Ｉｂｓになるのに時間が掛かるという問題があった。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、外部直流電源から電池に流れる電流の電流値Ｉｂ(t)の変化から、当該電池の抵抗を評価する新たな電池の検査方法を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、電池の抵抗を評価する電池の検査方法であって、電池の電池容量Ｃｐを取得する容量取得工程と、外部直流電源から上記電池に、検査前電池電圧Ｖａに等しい出力電圧Ｖｂを印加し続けて、上記外部直流電源から上記電池に電流を流し続ける電圧印加工程と、上記出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ１，ｔ２，…における上記電流の電流値Ｉｂ(t1)，Ｉｂ(t2)，…を検知する電流検知工程と、上記電池に上記外部直流電源を接続した検査回路の等価回路として、上記電池容量Ｃｐと自己放電抵抗Ｒｐの並列回路に、直列回路抵抗Ｒｅを直列接続し、これらに上記外部直流電源の上記出力電圧Ｖｂを印加する等価回路を想定し、この等価回路に流れる理論電流値Ｉｉ(t)の式と、既に得られている上記印加継続時間ｔ１，ｔ２，…，ｔｎにおける上記電流値Ｉｂ(t1)，Ｉｂ(t2)，…，Ｉｂ(tn)とを用いて、自己放電抵抗Ｒｐ(tn)及び直列回路抵抗Ｒｅ(tn)を推定する抵抗推定工程と、推定した上記自己放電抵抗Ｒｐ(tn)及び上記直列回路抵抗Ｒｅ(tn)を含む上記理論電流値Ｉｉ(t)の式と、取得した上記電流値Ｉｂ(t1)，Ｉｂ(t2)，…，Ｉｂ(tn)との相関係数Ｋｒ(tn)を得る相関係数取得工程と、上記相関係数Ｋｒ(tn)が予め定めた基準相関係数Ｋｒｋ以上となった場合に、推定した上記自己放電抵抗Ｒｐ(tn)に基づいて、上記電池を評価する電池評価工程と、を備える電池の検査方法である。

上述の電池の検査方法では、上述の容量取得工程、電圧印加工程、電流検知工程、抵抗推定工程、相関係数取得工程及び電池評価工程を行って、電池の抵抗を評価する。抵抗推定工程では、外部直流電源から電池に流れる電流の電流値Ｉｂ(t)の変化から当該電池の自己放電抵抗Ｒｐ(tn)を推定し、電池評価工程では、推定した自己放電抵抗Ｒｐ(tn)に基づいて当該電池を評価する。このように、上述の電池の検査方法では、外部直流電源から電池に流れる電流の電流値Ｉｂ(t)の変化から、当該電池の抵抗を評価できる。

なお、電池評価工程において、自己放電抵抗Ｒｐ(tn)に基づいて電池を評価する手法としては、例えば、自己放電抵抗Ｒｐ(tn)が予め定めた基準抵抗Ｒｐｋよりも小さい場合（Ｒｐ(tn)＜Ｒｐｋ）に、当該電池を抵抗の小さい（内部短絡が生じている）不良品と判定する手法が挙げられる。また、自己放電抵抗Ｒｐ(tn)の大きさに基づいて、電池を抵抗（内部短絡）の程度に応じた複数のグループにランク分けする手法も挙げられる。
また、上述の電池の検査方法は、電池の製造過程において行うことができるほか、自動車等に搭載され、或いは単独で市場に置かれた以降の使用済の電池に対して行うこともできる。

更に、上記の電池の検査方法であって、前記容量取得工程において、前記電池容量Ｃｐは、前記電池を、ＳＯＣ１００％からＳＯＣ０％の電池電圧Ｖの範囲うち、第１電池電圧Ｖ１から第２電池電圧Ｖ２まで強制放電または充電して（但し、上記電池をＳＯＣ１００％からＳＯＣ０％の範囲にわたり強制放電または充電する場合を除く）、この部分電圧区間ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２に放電または充電した部分電気量ΔＱを測定し、Ｃｐ＝ΔＱ／ΔＶにより得る電池の検査方法とするのが好ましい。

容量取得工程において当該電池の電池容量Ｃｐを得る手法としては、例えば、当該電池を全電圧区間（ＳＯＣ１００％からＳＯＣ０％の範囲）にわたり強制放電または充電して、その際の放電電流値（または充電電流値）と放電時間（または充電時間）との積により算出する手法が挙げられる。これに対し、上述の検査方法では、部分電圧区間ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２に強制放電または充電した部分電気量ΔＱを測定し、Ｃｐ＝ΔＱ／ΔＶにより電池容量Ｃｐを得るため、電池を全電圧区間にわたり強制放電または充電しなくても済む。

実施形態に係る電池の斜視図である。 実施形態に係る電池の製造方法のフローチャートである。 実施形態に係る電池の検査方法（検査工程）のフローチャートである。 実施形態に係る電池の検査方法に係り、電池に外部直流電源を接続した検査回路の回路図である。 良品及び不良品の電池について、出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔと、出力電圧Ｖｂ、電池電圧Ｖ(t)、及び、電池に流れる電流の電流値Ｉｂ(t)との関係を模式的に示すグラフである。 良品の電池の一例及び不良品の電池の一例について、出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ（ｔ＝０〜ｔｓの範囲）と、電池に流れる電流の実測された電流値Ｉｂ(t)との関係を示すグラフである。 図６に示した良品の電池について、出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ（ｔ＝０〜ｔｅの範囲）と、電池に流れる電流の実測された電流値Ｉｂ(t)及び理論電流値Ｉｉ(t)との関係を示すグラフである。 図６に示した不良品の電池について、出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ（ｔ＝０〜ｔｅの範囲）と、電池に流れる電流の実測された電流値Ｉｂ(t)及び理論電流値Ｉｉ(t)との関係を示すグラフである。 図６に示した良品及び不良品の電池について、出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ（ｔ＝０〜ｔｅの範囲）と、推定した自己放電抵抗Ｒｐ(t)との関係を示す片対数グラフである。 図６に示した良品及び不良品の電池について、出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ（ｔ＝０〜ｔｅの範囲）と、推定した直列回路抵抗Ｒｅ(t)との関係を示す片対数グラフである。 図６に示した良品の電池について、出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ（ｔ＝０〜ｔｅの範囲）と、相関係数Ｋｒ(t)との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態に係る電池１の斜視図を示す。この電池１は、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、電気自動車等の車両などに搭載される角型で密閉型のリチウムイオン二次電池である。電池１は、直方体箱状の電池ケース１０と、この内部に収容された扁平状捲回型の電極体２０及び電解液１７と、電池ケース１０に支持された正極端子部材３０及び負極端子部材４０等から構成される。電池１の公称容量は、５．０Ａｈである。

次いで、上記電池１の抵抗を評価する検査方法を含む電池１の製造方法について説明する（図２〜図４参照）。まず「組立工程Ｓ１」（図２参照）において、電池１を組み立てる。即ち、電池ケース１０のケース蓋部材１３を用意し、これに正極端子部材３０及び負極端子部材４０を固設する（図１参照）。その後、正極端子部材３０及び負極端子部材４０を、別途形成した電極体２０の正極板及び負極板にそれぞれ溶接する。その後、この電極体２０を電池ケース１０のケース本体部材１１内に挿入すると共に、ケース本体部材１１の開口をケース蓋部材１３で塞ぐ。そして、ケース本体部材１１とケース蓋部材１３とを溶接して電池ケース１０を形成する。その後、電解液１７を注液孔１３ｈから電池ケース１０内に注液し、封止部材１５で注液孔１３ｈを封止する。これにより、電池１が形成される。

次に、「初充電工程Ｓ２」（図２参照）において、この組み立てた電池１を初充電する。具体的には、拘束治具（不図示）を用いて、電池１を電池厚み方向に圧縮した状態で拘束する。本実施形態では、この電池１を拘束した状態で、初充電工程Ｓ２から後述する検査工程Ｓ５まで行う。その後、電池１に充放電装置（不図示）を接続して、環境温度２０℃下において、定電流定電圧（ＣＣＣＶ）充電により、ＳＯＣ９０％に相当する電池電圧Ｖまで電池１を初充電する。

次に、「高温エージング工程Ｓ３」において、充電された電池１を環境温度４０〜８５℃の温度下で、端子開放した状態で放置して、高温エージングする。初充電直後の電池１の電池電圧Ｖは不安定で、安定するまで時間を要するが、この高温エージング工程Ｓ３を行うことにより、電池電圧Ｖの安定化を促進できる。なお、本実施形態では、この高温エージング工程Ｓ３を終えた電池１の電池電圧Ｖは、ＳＯＣ約８６％に相当する電池電圧となっている。
次に、「冷却工程Ｓ４」において、電池１を環境温度２０℃下に放置して、放置冷却することにより、電池１の電池温度を２０℃とする。

次に、「検査工程Ｓ５」（図３も参照）を行う。この検査工程Ｓ５は、環境温度２０℃下で行う。検査工程Ｓ５は、容量取得工程Ｓ１０、電圧印加工程Ｓ２０、電流検知工程Ｓ３０、抵抗推定工程Ｓ４０、相関係数取得工程Ｓ５０、電池評価工程Ｓ６０，Ｓ６５を含む。

まず「容量取得工程Ｓ１０」において、当該電池１の電池容量Ｃｐを取得する。本実施形態では、上述の冷却工程Ｓ４後の電池１（ＳＯＣ約８６％に相当する電池電圧Ｖ）に充放電装置（不図示）を接続し、１Ｃの定電流で、ＳＯＣ８５％に相当する電池電圧ＶまでＳＯＣの約１％分を強制放電させる。なお、この放電開始時におけるＳＯＣ約８６％に相当する電池電圧Ｖが、前述の「第１電池電圧Ｖ１」に該当し、放電終了時におけるＳＯＣ８５％に相当する電池電圧Ｖが、前述の「第２電池電圧Ｖ２」に該当する。

そして、この第１電池電圧Ｖ１から第２電池電圧Ｖ２までの部分電圧区間ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２（Ｖ）に放電された部分電気量ΔＱ（Ｃ）を測定し、電池容量Ｃｐ＝ΔＱ／ΔＶにより、当該電池１の局所的な電池容量Ｃｐ（Ｆ）を算出する。
このように局所的な電池容量Ｃｐを得ることで、当該電池１を全電圧区間（ＳＯＣ１００％からＳＯＣ０％の範囲）にわたり強制放電または充電しなくても済む。
また、電池容量Ｃｐの大きさは、電池１毎にバラツキがある。このため、電池１毎に実際に測定した電池容量Ｃｐを用いて、後述する抵抗推定工程Ｓ４０を行うことで、当該電池１の自己放電抵抗Ｒｐ及び直列回路抵抗Ｒｅをより正確に推定できる。そして、電池評価工程Ｓ６０，Ｓ６５において、当該電池１をより適切に評価できる。

次に、「電圧印加工程Ｓ２０」において、外部直流電源ＥＰから電池１に、検査前電池電圧Ｖａに等しい出力電圧Ｖｂ（Ｖｂ＝Ｖａ）を印加し続けて、外部直流電源ＥＰから電池１に電流Ｉを流し続ける（図４参照）。まず、上述の容量取得工程Ｓ１０後の電池１に外部直流電源ＥＰを接続して、検査回路１００を構成する。具体的には、電池１の正極端子部材３０及び負極端子部材４０に、外部直流電源ＥＰの一対のプローブＰ１，Ｐ２をそれぞれ接触させる。

本実施形態では、この検査回路１００の等価回路１１０として、図４に示すように、電池１の電池容量Ｃｐと電池１の自己放電抵抗Ｒｐとからなる並列回路１１５に、直列回路抵抗Ｒｅを直列接続し、これらに外部直流電源ＥＰの出力電圧Ｖｂを印加する等価回路を想定している。
具体的には、電池容量Ｃｐは、電池１（電池成分１Ｃ）の電池容量であり、自己放電抵抗Ｒｐは、主に電池１の内部短絡によって生じる抵抗であり、電池抵抗Ｒｓは、電池１の直流抵抗である。等価回路上、電池容量Ｃｐと自己放電抵抗Ｒｐの並列回路１１５に、電池抵抗Ｒｓが直列接続される。

また、検査回路１００において、配線抵抗Ｒｗは、外部直流電源ＥＰ内、及び、外部直流電源ＥＰからプローブＰ１，Ｐ２までに分布する配線抵抗である。また、接触抵抗Ｒ１は、外部直流電源ＥＰの一方のプローブＰ１と電池１の正極端子部材３０との接触抵抗であり、接触抵抗Ｒ２は、外部直流電源ＥＰの他方のプローブＰ２と電池１の負極端子部材４０との接触抵抗である。そして、配線抵抗Ｒｗと接触抵抗Ｒ１，Ｒ２と電池抵抗Ｒｓとの和（Ｒｅ＝Ｒｗ＋Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒｓ）が、この検査回路１００の前述の直列回路抵抗Ｒｅである。
また、電流Ｉは、外部直流電源ＥＰから電池１に流れる電流であり、自己放電電流ＩＤは、自己放電に伴って電池１内（電池成分１Ｃ)を流れる電流である。

また、外部直流電源ＥＰは、自身の直流電源ＥＰＥが発生する出力電圧Ｖｂを可変かつ高精度に制御できるほか、電圧計ＥＰＶを有しており、電池電圧Ｖ（Ｖ）を計測できる。更に、外部直流電源ＥＰは、電流計ＥＰＩを有しており、外部直流電源ＥＰ（直流電源ＥＰＥ）から電池１に流れる電流Ｉの電流値Ｉｂ（μＡ）を高精度に計測できる。

電圧印加工程Ｓ２０では、まずステップＳ２１（図３参照）において、電流値Ｉｂ＝０（μＡ）の条件下で、外部直流電源ＥＰに含まれる電圧計ＥＰＶによって、当該電池１の電池電圧Ｖ（検査前電池電圧Ｖａ）を検知する。本実施形態では、この検査前電池電圧Ｖａとして、３．９Ｖ近傍の値が計測される。
その後、ステップＳ２２に進み、当該電池１に対して、測定された検査前電池電圧Ｖａに等しい出力電圧Ｖｂ（Ｖｂ＝Ｖａ）の印加を開始する。

その後、ステップＳ２３に進み、後述する相関係数取得工程Ｓ５０で取得した相関係数Ｋｒ(tn)が、予め定めた基準相関係数Ｋｒｋ（本実施形態ではＫｒｋ＝０．９）以上（Ｋｒ(tn)≧０．９）となった否かを判定する。ここで、ＮＯ、即ち、Ｋｒ(tn)≧０．９となっていない場合には、外部直流電源ＥＰから電池１への電圧印加を継続する。即ち、外部直流電源ＥＰから電池１に出力電圧Ｖｂを印加し続けて、外部直流電源ＥＰから電池１に電流Ｉを流し続ける。一方、ＹＥＳ、即ち、Ｋｒ(tn)≧０．９となっている場合には、ステップＳ２４に進み、出力電圧Ｖｂの印加を終了して、この電圧印加工程Ｓ２０を終了する。

また、出力電圧Ｖｂの印加開始後（印加継続時間ｔ＝０以降）、電圧印加工程Ｓ２０と並行して、「電流検知工程Ｓ３０」（図３参照）を行い、印加継続時間ｔ１，ｔ２，…において、外部直流電源ＥＰから電池１に流れる電流Ｉの電流値Ｉｂ(t1)，Ｉｂ(t2)，…を検知する。本実施形態では、印加継続時間ｔが１ｓｅｃ経過する毎に、外部直流電源ＥＰに含まれる電流計ＥＰＩによって、電池１に流れる電流値Ｉｂ(t)（μＡ）を検知する。即ち、印加継続時間ｔ＝１，２，３，４，５，…（ｓｅｃ）における電流値Ｉｂ(1)，Ｉｂ(2)，Ｉｂ(3)，Ｉｂ(4)，Ｉｂ(５)，…（μＡ）をそれぞれ検知する。

そして本実施形態では、１０組（１０ｓｅｃ分）の印加継続時間ｔ及び電流値Ｉｂ(t)の検知結果が得られたら、抵抗推定工程Ｓ４０に進む。即ち、１回目の電流検知工程Ｓ３０では、印加継続時間ｔ＝１，２，…，１０（ｓｅｃ）における電流値Ｉｂ(1)，Ｉｂ(2)，…，Ｉｂ(10)（μＡ）が得られたら、抵抗推定工程Ｓ４０に進む。また、２回目の電流検知工程Ｓ３０では、印加継続時間ｔ＝１１，１２，…，２０（ｓｅｃ）における電流値Ｉｂ(11)，Ｉｂ(12)，…，Ｉｂ(20)（μＡ）が得られたら、抵抗推定工程Ｓ４０に進む。

ここで、外部直流電源ＥＰから電池１に流れる電流Ｉの理論電流値Ｉｉ(t)について説明する。下記＜数１＞に示す理論電流値Ｉｉ(t)の式は、前述した検査回路１００の等価回路１１０の微分方程式を、初期条件下（印加継続時間ｔ＝０において理論電流値Ｉｉ(t)＝０）で解いた式である。

Ｉｉ(t) ：理論電流値（μＡ）
ｔ ：印加継続時間（ｓｅｃ）
Ｖｂ ：出力電圧（Ｖ）
Ｒｐ ：自己放電抵抗（Ω）
Ｒｅ ：直列回路抵抗（Ω）
Ｃｐ ：電池容量（Ｆ）

また、図５に、良品及び不良品の各電池１について、外部直流電源ＥＰによる出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔと、出力電圧Ｖｂ、電池電圧Ｖ(t)、及び、外部直流電源ＥＰから電池１に流れる電流Ｉの電流値Ｉｂ(t)との関係の概略を示す。図５に示すように、電池電圧Ｖ(t)は、検査前電池電圧Ｖａから印加継続時間ｔの経過と共に徐々に低下した後、印加継続時間ｔ＝安定時間ｔｓ以降は、ほぼ一定の値（安定時電池電圧Ｖｓ）となる。但し、良品の電池１に比べて不良品の電池１は、電池電圧Ｖ(t)が大きく低下するため、安定時電池電圧Ｖｓも低い値となる。
一方、電流値Ｉｂ(t)は、０（零）から印加継続時間ｔの経過と共に徐々に増加した後、印加継続時間ｔ＝安定時間ｔｓ以降は、ほぼ一定の値（安定時電流値Ｉｂｓ）となる。但し、良品の電池１に比べて不良品の電池１は、電流値Ｉｂ(t)が大きく増加するため、安定時電流値Ｉｂｓも大きい値となる。

このように電池電圧Ｖ(t)及び電流値Ｉｂ(t)が変化する理由は、以下の通りである。即ち、電池１では、自己放電により電池成分１Ｃから自己放電電流ＩＤが流れ出ることによって、電池成分１Ｃの電圧及び電池電圧Ｖ(t)が徐々に低下する。その際、不良品の電池１は、良品の電池１に比べて、短絡に伴い自己放電電流ＩＤが大きいため、電池電圧Ｖ(t)の低下が大きい。
一方、電池電圧Ｖ(t)が出力電圧Ｖｂよりも低くなると、外部直流電源ＥＰから電池１（電池成分１Ｃ）に向けて、電圧差ΔＶｂ＝Ｖｂ−Ｖ(t)の大きさに応じた電流Ｉが流れ込んで、電池１（電池成分１Ｃ）が充電される。

電圧差ΔＶｂ＝Ｖｂ−Ｖ(t)が小さいうちは、外部直流電源ＥＰから電池１に流れ込む電流Ｉが少ないため、この電流Ｉよりも、電池成分１Ｃから流れ出る自己放電電流ＩＤの方が多い。このため、電池成分１Ｃの電圧及び電池電圧Ｖ(t)が徐々に低下する。
しかし、電池電圧Ｖ(t)が更に低下し、電流Ｉが増加して自己放電電流ＩＤの大きさにほぼ等しくなると（図５中、安定時間ｔｓにおいて）、電池成分１Ｃの電圧及び電池電圧Ｖ(t)の低下がほぼ止まると共に、電流値Ｉｂ(t)の増加がほぼ止まる。このため、印加継続時間ｔ＝安定時間ｔｓ以降、電池電圧Ｖ(t)がほぼ一定の安定時電池電圧Ｖｓとなると共に、電流値Ｉｂ(t)がほぼ一定の安定時電流値Ｉｂｓとなる。

ここで、図６に、良品の電池１の一例及び不良品の電池１の一例について、出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ（ｔ＝０〜安定時間ｔｓの範囲）と、実際に測定して得られた電流値Ｉｂ(t)との関係を示す。なお、安定時間ｔｓは、例えば１５〜３０ｈｒ程度（５４，０００〜１０８，０００ｓｅｃ程度）である。
更に、図７に、良品の電池について、出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ（ｔ＝０〜ｔｅの範囲）と、実際に測定された電流値Ｉｂ(t)及び理論電流値Ｉｉ(t)との関係を示す。また、図８に、不良品の電池について、出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ（ｔ＝０〜ｔｅの範囲）と、実際に測定された電流値Ｉｂ(t)及び理論電流値Ｉｉ(t)との関係を示す。なお、印加継続時間ｔ＝ｔｅは、上述の安定時間ｔｓの５分の１の時間である。

なお、図７及び図８の理論電流値Ｉｉ(t)のグラフでは、前述の理論電流値Ｉｉ(t)の式＜数１＞のうち、電池容量Ｃｐに、前述の容量取得工程Ｓ１０で取得した電池容量Ｃｐの値をそれぞれ代入すると共に、出力電圧Ｖｂ（＝検査前電池電圧Ｖａ）に、電圧印加工程Ｓ２０のステップＳ２１で測定された検査前電池電圧Ｖａの値をそれぞれ代入した。また、式＜数１＞の自己放電抵抗Ｒｐ及び直列回路抵抗Ｒｅには、後述する抵抗推定工程Ｓ４０で推定した、印加継続時間ｔ＝ｔｅにおける自己放電抵抗Ｒｐ(te)及び直列回路抵抗Ｒｅ(te)の値をそれぞれ代入した。

図６〜図８の各グラフから判るように、良品の電池１においても不良品の電池１においても、外部直流電源ＥＰから電池１に流れる電流Ｉの電流値Ｉｂ(t)は、印加継続時間ｔの経過と共に徐々に増加して、各々ほぼ一定の値（安定時電流値Ｉｂｓ）に収束していく。但し、良品の電池１に比べて不良品の電池１は、電流値Ｉｂ(t)が大きく増加する。このため、印加継続時間ｔ＝安定時間ｔｓ以降に電流値Ｉｂ(t)＝安定時電流値Ｉｂｓを検知して、この安定時電流値Ｉｂｓの大きさに基づいて電池１を評価すれば、適切に電池１を評価できる。

しかし、この手法では、印加継続時間ｔ＝安定時間ｔｓが経過する（安定時電流値Ｉｂｓを検知できる）まで待つ必要があり、検査工程Ｓ５が長く掛かる。これに対し、図７の良品の電池１においても図８の不良品の電池１においても、印加継続時間ｔ＝ｔｅにおいて導かれる理論電流値Ｉｉ(t)のグラフと、実際に測定された電流値Ｉｂ(t)のグラフとがそれぞれ良く一致している。このことから、自己放電抵抗Ｒｐ及び直列回路抵抗Ｒｅを適切に推定できれば、後述するように、安定時間ｔｓの５分の１の時間ｔｅよりも短い時間で、検査工程Ｓ５を終えることが可能であることが理解できる。

次に、「抵抗推定工程Ｓ４０」について説明する。この抵抗推定工程Ｓ４０では、前述の理論電流値Ｉｉ(t)の式＜数１＞と、既に得られている印加継続時間ｔ１，ｔ２，…，ｔｎにおける電流値Ｉｂ(t1)，Ｉｂ(t2)，…，Ｉｂ(tn)とを用いて、自己放電抵抗Ｒｐ(tn)及び直列回路抵抗Ｒｅ(tn)を推定する。
具体的には、まず理論電流値Ｉｉ(t)の式＜数１＞のうち、電池容量Ｃｐに、前述の容量取得工程Ｓ１０で取得した当該電池１の電池容量Ｃｐの値を代入すると共に、出力電圧Ｖｂ（＝検査前電池電圧Ｖａ）に、電圧印加工程Ｓ２０のステップＳ２１で測定された当該電池１の検査前電池電圧Ｖａの値を代入する。

次に、１回目の抵抗推定工程Ｓ４０では、印加継続時間ｔ＝１，２，３，…，１０（ｓｅｃ）における電流値Ｉｂ(1)，Ｉｂ(2)，Ｉｂ(3)，…，Ｉｂ(10)（μＡ）が得られているため、これら１０組の検知結果を理論電流値Ｉｉ(t)の式＜数１＞にそれぞれ代入し、最小二乗法により、自己放電抵抗Ｒｐ(10)（Ω）及び直列回路抵抗Ｒｅ(10)（Ω）を推定する。また、例えば２回目の抵抗推定工程Ｓ４０では、印加継続時間ｔ＝１，２，…，２０（ｓｅｃ）における電流値Ｉｂ(1)，Ｉｂ(2)，…，Ｉｂ(20)（μＡ）が既に得られているため、これら２０組の検知結果を理論電流値Ｉｉ(t)の式＜数１＞に代入し、最小二乗法により、自己放電抵抗Ｒｐ(20)（Ω）及び直列回路抵抗Ｒｅ(20)（Ω）を推定する。

ここで、図６に示した良品及び不良品の電池１について、図９に、出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ（ｔ＝０〜ｔｅの範囲）と、推定した自己放電抵抗Ｒｐ(t)との関係を示し、図１０に、出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ（ｔ＝０〜ｔｅの範囲）と、推定した直列回路抵抗Ｒｅ(t)との関係を示す。なお、自己放電抵抗Ｒｐ(t)及び直列回路抵抗Ｒｅ(t)は、本実施形態では１０ｓｅｃ毎に、自己放電抵抗Ｒｐ(10)，Ｒｐ(20)，Ｒｐ(30)，…及び直列回路抵抗Ｒｅ(10)，Ｒｅ(20)，Ｒｅ(30)，…が得られるが、図９及び図１０のグラフは、１０ｓｅｃよりも大きな間隔で得られた自己放電抵抗Ｒｐ(t)及び直列回路抵抗Ｒｅ(t)の各値を用いて作成してある。

図９から判るように、良品の電池１においても不良品の電池１においても、印加継続時間ｔの経過と共に、自己放電抵抗Ｒｐ(t)の値が安定して、各々ほぼ一定の値（真の値）に収束していく。また、図１０から判るように、良品の電池１においても不良品の電池１においても、印加継続時間ｔの経過と共に、直列回路抵抗Ｒｅ(t)の値が安定して、各々ほぼ一定の値（真の値）に収束していく。このことから、理論電流値Ｉｉ(t)の式と、実測された電流値Ｉｂ(t1)，Ｉｂ(t2)，…との後述する相関係数Ｋｒ(t)は、印加継続時間ｔの経過と共に、Ｋｒ(t)の値が大きくなってＫｒ(t)＝１に近づいていくと考えられる。

次に、「相関係数取得工程Ｓ５０」において、推定した自己放電抵抗Ｒｐ(tn)及び直列回路抵抗Ｒｅ(tn)を含む理論電流値Ｉｉ(t)の式と、これまでに取得した電流値Ｉｂ(t1)，Ｉｂ(t2)，…，Ｉｂ(tn)との相関係数Ｋｒ(tn)を得る。
具体的には、１回目の相関係数取得工程Ｓ５０では、理論電流値Ｉｉ(t)の式＜数１＞のうち、自己放電抵抗Ｒｐ及び直列回路抵抗Ｒｅに、１回目の抵抗推定工程Ｓ４０で推定した自己放電抵抗Ｒｐ(10)及び直列回路抵抗Ｒｅ(10)を代入する。そして、この理論電流値Ｉｉ(t)の式と、これまでに取得した電流値Ｉｂ(1)，Ｉｂ(2)，Ｉｂ(3)，…，Ｉｂ(10)との相関係数Ｋｒ(10)を得る。

また、例えば２回目の相関係数取得工程Ｓ５０では、理論電流値Ｉｉ(t)の式＜数１＞のうち、自己放電抵抗Ｒｐ及び直列回路抵抗Ｒｅに、直近（２回目）の抵抗推定工程Ｓ４０で推定した自己放電抵抗Ｒｐ(20)及び直列回路抵抗Ｒｅ(20)を代入する。そして、この理論電流値Ｉｉ(t)の式と、これまでに取得した電流値Ｉｂ(1)，Ｉｂ(2)，Ｉｂ(3)，…，Ｉｂ(20)との相関係数Ｋｒ(20)を得る。

ここで、図６に示した良品の電池１について、図１１に出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ（ｔ＝０〜ｔｅの範囲）と相関係数Ｋｒ(t)との関係を示す。なお、相関係数Ｋｒ(t)は、本実施形態では１０ｓｅｃ毎に相関係数Ｋｒ(10)，Ｋｒ(20)，Ｋｒ(30)，…が得られるが、図１１のグラフは、１０ｓｅｃよりも大きな間隔で得られた相関係数Ｋｒ(t)の各値を用いて作成してある。
図１１から判るように、相関係数Ｋｒ(t)は、基本的に、印加継続時間ｔの経過と共に次第に大きくなって、Ｋｒ(t)＝１に近づいていく。

なお、本実施形態では、後述するように、基準相関係数ＫｒｋをＫｒｋ＝０．９に設定している。図１１に示した例では、相関係数Ｋｒ(t)が基準相関係数Ｋｒｋ＝０．９に達する到達時間ｔｇは、時間ｔｅ（安定時間ｔｓの５分の１）よりも更に短くなっている。また、具体的なデータの記載は省略するが、他の複数の電池について本検査を行った結果を見ても、到達時間ｔｇは、時間ｔｅ（安定時間ｔｓの５分の１）より更に短くなっていた。

次に、「電池評価工程Ｓ６０，Ｓ６５」のうち、ステップＳ６０において、相関係数Ｋｒ(tn)が、予め定めた基準相関係数Ｋｒｋ以上（Ｋｒ(tn)≧Ｋｒｋ）となった否かを判定する。本実施形態では、相関係数Ｋｒ(tn)＝０．９以上となれば、理論電流値Ｉｉ(t)の式と実測された電流値Ｉｂ(1)，Ｉｂ(2)，…，Ｉｂ(tn)との相関が十分に高くなり、この理論電流値Ｉｉ(t)に含まれる自己放電抵抗Ｒｐ(tn)及び直列回路抵抗Ｒｅ(tn)がそれぞれ真の値に近い値になると考えて、基準相関係数Ｋｒｋ＝０．９に設定した。
具体的には、１回目のステップＳ６０では、Ｋｒ(10)≧０．９となった否かを判定する。また、２回目のステップＳ６０では、Ｋｒ(20)≧０．９となった否かを判定する。

ここで、ＮＯ、即ち、相関係数Ｋｒ(tn)≧０．９となっていない場合には、前述の電流検知工程Ｓ３０に戻る。そして、電流検知工程Ｓ３０において、更に１０組（１０ｓｅｃ分）の印加継続時間ｔ及び電流値Ｉｂ(t)の検知結果を得る。なお、図１１に示した例では、印加継続時間ｔ＝到達時間ｔｇとなるまでは、相関係数Ｋｒ(tn)が基準相関係数Ｋｒｋ＝０．９よりも小さいため、このステップＳ６０でＮＯと判断される。
一方、ＹＥＳ、即ち、相関係数Ｋｒ(tn)≧０．９となっている場合には、ステップＳ６５に進み、最終的に得られた（直近の）自己放電抵抗Ｒｐ(tn)の大きさに基づいて、当該電池１を評価する。なお、図１１に示した例では、印加継続時間ｔ＝到達時間ｔｇにおいて相関係数Ｋｒ(tn)が基準相関係数Ｋｒｋ＝０．９となるため、このステップＳ６０でＹＥＳと判断される。

具体的には、本実施形態では、自己放電抵抗Ｒｐ(tn)が、予め定めた基準抵抗Ｒｐｋよりも小さい場合（Ｒｐ(tn)＜Ｒｐｋ）に、当該電池１を抵抗が低く内部短絡が生じている不良品と判定し、当該電池１を除去する。
なお、具体的なデータの記載は省略するが、良品、不良品に拘わらず検査を行ったいずれの電池１においても、前述のように、時間ｔｅ（安定時間ｔｓの５分の１）よりも更に短い印加継続時間ｔ（到達時間ｔｇ)で、相関係数Ｋｒ(tn)≧０．９を満たすことが判っている。従来の検査方法では、印加継続時間ｔ＝安定時間ｔｓが経過するまで待つ必要があったのに対し、本実施形態では、印加継続時間ｔ＝ｔｅ（ｔｓ／５）よりも更に短い時間で電池１を評価できる。

また、並行して行っている電圧印加工程Ｓ２０においても、前述したように、相関係数Ｋｒ(tn)が基準相関係数Ｋｒｋ＝０．９以上となった否かを判定する（ステップＳ２３）。そして、ＮＯ、即ち、Ｋｒ(tn)≧０．９となっていない場合には、出力電圧Ｖｂの印加を継続する。一方、ＹＥＳ、即ち、Ｋｒ(tn)≧０．９となっている場合には、出力電圧Ｖｂの印加を終了して、電圧印加工程Ｓ２０を終了する。
これにより、検査工程Ｓ５が終了する。検査工程Ｓ５が終了したら、外部直流電源ＥＰを電池１から離して、更に、拘束治具（図示外）による電池１の拘束を解除する。かくして、電池１が完成する。

以上説明したように、電池１の検査方法では、容量取得工程Ｓ１０、電圧印加工程Ｓ２０、電流検知工程Ｓ３０、抵抗推定工程Ｓ４０、相関係数取得工程Ｓ５０及び電池評価工程Ｓ６０，Ｓ６５を行って、当該電池１の抵抗を評価する。抵抗推定工程Ｓ４０では、外部直流電源ＥＰから電池１に流れる電流Ｉの電流値Ｉｂ(t)の変化から当該電池１の自己放電抵抗Ｒｐ(tn)を推定し、電池評価工程Ｓ６０，Ｓ６５では、推定した自己放電抵抗Ｒｐ(tn)に基づいて当該電池１を評価する。このように、上述の電池１の検査方法では、外部直流電源ＥＰから電池１に流れる電流の電流値Ｉｂ(t)の変化から、当該電池１の抵抗を評価できる。

更に本実施形態では、容量取得工程Ｓ１０で、局所的な電池容量Ｃｐを得る。即ち、部分電圧区間ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２に強制放電させた部分電気量ΔＱを測定し、Ｃｐ＝ΔＱ／ΔＶにより電池容量Ｃｐを得る。このため、電池１を全電圧区間（ＳＯＣ１００％からＳＯＣ０％の範囲）にわたり強制放電または充電しなくても済む。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。

１ 電池
１００ 検査回路
１１０ 等価回路
１１５ 並列回路
Ｃｐ 電池容量
ΔＶ 部分電圧区間
ΔＱ 部分電気量
Ｖ 電池電圧
Ｖ１ 第１電池電圧
Ｖ２ 第２電池電圧
Ｖａ 検査前電池電圧
Ｖｂ 出力電圧
Ｉ 電流
Ｉｂ 電流値
Ｉｉ 理論電流値
ｔ 印加継続時間
Ｒｐ 自己放電抵抗
Ｒｐｋ 基準抵抗
Ｒｅ 直列回路抵抗
Ｋｒ 相関係数
Ｋｒｋ 基準相関係数
ＥＰ 外部直流電源
Ｓ１ 組立工程
Ｓ２ 初充電工程
Ｓ３ 高温エージング工程
Ｓ４ 冷却工程
Ｓ５ 検査工程
Ｓ１０ 容量取得工程
Ｓ２０ 電圧印加工程
Ｓ３０ 電流検知工程
Ｓ４０ 抵抗推定工程
Ｓ５０ 相関係数取得工程
Ｓ６０，Ｓ６５ 電池評価工程

Claims (1)

1. 電池の抵抗を評価する電池の検査方法であって、
   電池の電池容量Ｃｐを取得する容量取得工程と、
   外部直流電源から上記電池に、検査前電池電圧Ｖａに等しい出力電圧Ｖｂを印加し続けて、上記外部直流電源から上記電池に電流を流し続ける電圧印加工程と、
   上記出力電圧Ｖｂの印加継続時間ｔ１，ｔ２，…における上記電流の電流値Ｉｂ(t1)，Ｉｂ(t2)，…を検知する電流検知工程と、
   上記電池に上記外部直流電源を接続した検査回路の等価回路として、上記電池容量Ｃｐと自己放電抵抗Ｒｐの並列回路に、直列回路抵抗Ｒｅを直列接続し、これらに上記外部直流電源の上記出力電圧Ｖｂを印加する等価回路を想定し、
   この等価回路に流れる理論電流値Ｉｉ(t)の式と、既に得られている上記印加継続時間ｔ１，ｔ２，…，ｔｎにおける上記電流値Ｉｂ(t1)，Ｉｂ(t2)，…，Ｉｂ(tn)とを用いて、自己放電抵抗Ｒｐ(tn)及び直列回路抵抗Ｒｅ(tn)を推定する
   抵抗推定工程と、
   推定した上記自己放電抵抗Ｒｐ(tn)及び上記直列回路抵抗Ｒｅ(tn)を含む上記理論電流値Ｉｉ(t)の式と、取得した上記電流値Ｉｂ(t1)，Ｉｂ(t2)，…，Ｉｂ(tn)との相関係数Ｋｒ(tn)を得る相関係数取得工程と、
   上記相関係数Ｋｒ(tn)が予め定めた基準相関係数Ｋｒｋ以上となった場合に、推定した上記自己放電抵抗Ｒｐ(tn)に基づいて、上記電池を評価する電池評価工程と、を備える
   電池の検査方法。

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