WO2011135702A1 - 電池温度測定装置および電池温度測定方法、電池の製造方法 - Google Patents

電池温度測定装置および電池温度測定方法、電池の製造方法 Download PDF

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勝之 北条
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery temperature measuring device, a battery temperature measuring method, and a battery manufacturing method for measuring the temperature of a battery such as a secondary battery.
  • a load is applied between the battery terminals (between the positive terminal and the negative terminal) to measure the change in voltage.
  • the battery is evaluated for internal resistance. Since the voltage between the terminals of the battery has temperature dependence, the voltage between the terminals of the battery that has heat due to heat generated by charging / discharging changes depending on the temperature of the battery. Therefore, in the battery performance evaluation, it is necessary to measure the temperature of the battery.
  • thermometer that detects the temperature of the measurement target in a non-contact manner by detecting infrared radiation emitted from the measurement target
  • a method of using a cantilever-type contact surface thermometer in which a sensor is provided inside the beam portion which is a contact portion is conceivable.
  • a radiation thermometer causes measurement errors due to the color of the object to be measured, radiant heat or light from the outside. Therefore, the surface temperature of a glossy measurement object such as a metal case of a battery cannot be measured with high accuracy. Although it is conceivable to reduce the gloss by painting the surface of the battery metal case in black or the like, this leads to a decrease in heat dissipation characteristics and an increase in cost of the battery.
  • the heat capacity of the beam part is large, so the responsiveness of the sensor is lowered, and a measurement error due to heat input / output from the measurement target may occur. Furthermore, when measuring a measurement object having electrical conductivity such as a battery case, it is necessary to insulate the sensor, resulting in a decrease in thermal conductivity.
  • Patent Document 1 discloses a technique for measuring the temperature of a battery by disposing a thermistor on the upper surface of the battery.
  • the thermistor is fixed to the slide pipe with silicon resin. Therefore, the sensor unit including the thermistor has a large heat capacity. Therefore, the sensor unit including the thermistor has low responsiveness, and a measurement error due to heat entering / exiting from the upper surface of the battery occurs, so that the measurement accuracy of the battery temperature is lowered.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object to provide a battery temperature measuring device, a battery temperature measuring method, and a battery manufacturing method that improve the measurement accuracy of the battery temperature.
  • a battery temperature measuring device for measuring the temperature of a battery
  • a thermistor including a first electrode and a second electrode, a first end portion and a second end portion.
  • a temperature measuring unit that measures the temperature of the battery on the basis of a change in characteristics of the thermistor, and the first electrode of the thermistor is provided in the battery.
  • the second electrode of the thermistor is connected to the temperature measuring unit, the first end of the conductive member is contacted to the case, and the second end of the conductive member is connected to the temperature. It is characterized by being connected to a measuring unit.
  • the battery case is made a part of the measurement circuit in the battery temperature measurement, the heat capacity of the thermistor and the conductive member can be reduced, and the measurement accuracy of the battery temperature is improved.
  • the thermistor has a sensor holder of the heat insulation raw material with which the 1st conducting wire and the 2nd conducting wire were embedded, and the said 2nd electrode of the thermistor is the said temperature measurement part via the said 1st conducting wire of the said holder. It is preferable that the second end portion of the conductive member is connected to the temperature measurement portion via the second conductive wire of the holder.
  • the operability in measuring the temperature of the battery is improved by having the sensor holder. Moreover, since the sensor holder is made of a heat insulating material, heat dissipation from the sensor holder can be prevented.
  • the conductive member is preferably an elastic member longer than the thermistor.
  • the thermistor and the conductive member are not easily affected by the surrounding environment, the measurement accuracy of the battery temperature is reliably improved.
  • a sensor module provided with a plurality of sensor units each including the thermistor and the conductive member.
  • the temperature of a plurality of batteries can be measured simultaneously.
  • One aspect of the present invention made to solve the above problems is a battery temperature measurement method for measuring a temperature of a battery, wherein the battery includes the first electrode of a thermistor including a first electrode and a second electrode. The first end of a conductive member having a first end and a second end is brought into contact with the case, and the second electrode of the thermistor and the conductive member The temperature of the battery is measured based on a change in characteristics of the thermistor at a temperature measuring unit connected to the second end.
  • the first electrode of a thermistor including a first electrode and a second electrode is in contact with a conductive case included in the battery.
  • the first end of a conductive member having a first end and a second end is brought into contact with the case, and the second electrode of the thermistor and the second end of the conductive member are While measuring the temperature of the battery based on the characteristic change of the thermistor in the temperature measuring unit to be connected, the inter-terminal voltage that is the voltage between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the battery was measured, and the measured Using the correction table that defines the relationship between the temperature of the battery and the correction amount for the measured inter-terminal voltage, the temperature of the battery is the reference temperature by correcting the measured inter-terminal voltage based on the correction amount.
  • the estimated child voltage performance evaluation of the battery characterized by.
  • the measurement accuracy of the battery temperature is improved.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a battery temperature measuring apparatus 1 according to a first embodiment and a battery 10 to be measured.
  • the battery temperature measuring device 1 according to the first embodiment roughly includes a sensor unit 12 and a temperature measuring unit 14.
  • the sensor unit 12 includes a thermistor 16, a conductive member 18, and a sensor holder 20.
  • the thermistor 16 includes a first electrode 24 and a second electrode 26 at both ends of a main body 22 made of ceramic.
  • a main body 22 made of ceramic.
  • the conductive member 18 is a wire having conductivity, and includes a first end portion 28 and a second end portion 30.
  • a wire made of a material such as copper alloy, silver, gold, or aluminum.
  • the sensor holder 20 is formed of a heat insulating material with low thermal conductivity, and the first conductive wire 32 and the second conductive wire 34 having conductivity are embedded therein.
  • a foamed resin such as polypropylene or polyethylene as the heat insulating material.
  • a copper wire as the 1st conducting wire 32 and the 2nd conducting wire 34.
  • FIG. The second electrode 26 of the thermistor 16 is connected to the first conductive wire 32, and the second end 30 of the conductive member 18 is connected to the second conductive wire 34.
  • the second electrode 26 of the thermistor 16 is connected to the temperature measuring unit 14 via the first conductive wire 32 of the sensor holder 20, and the second end 30 of the conductive member 18 is connected to the second conductive wire 34 of the sensor holder 20. It is connected to the temperature measurement unit 14 via.
  • the operability in measuring the temperature of the battery 10 is improved.
  • the sensor holder 20 is made of a heat insulating material, heat dissipation from the sensor holder 20 can be prevented.
  • the temperature measurement unit 14 includes a measurement circuit shown in FIG. 2 and a calculation unit (not shown) that calculates the temperature of the battery 10 based on the voltage Vout (see FIG. 2) detected from the measurement circuit.
  • the temperature of the battery 10 is measured from the change in the resistance value of the thermistor 16.
  • the end portion 28 is simultaneously brought into contact with the case 36 of the battery 10.
  • the case 36 of the battery 10 is made of metal and has conductivity. Therefore, the temperature of the battery 10 can be measured while using the case 36 of the battery 10 as a part of the measurement circuit.
  • a positive electrode terminal 38 or a negative electrode terminal 40 is provided as a position where the first electrode 24 of the thermistor 16 and the first end portion 28 of the conductive member 18 in the sensor unit 12 are in contact with each other.
  • An upper surface 42 of the case 36 and a front surface 44 of the case 36 facing a portion between a pair of electrodes (not shown) provided inside the battery 10 are conceivable.
  • the temperature of the battery 10 can be measured more accurately.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circuit diagram of a measurement circuit provided in the temperature measurement unit 14.
  • VCC is a power supply voltage
  • R1, R2, and R3 are resistors
  • Vout is a detected voltage.
  • the case 36 of the battery 10 is used as a part of the measurement circuit.
  • the resistance value R of the thermistor 16 at the temperature T can be expressed by the following formula, where Ro is the resistance value of the thermistor 16 at the temperature To.
  • the thermistor constant is B.
  • the battery temperature measuring apparatus 1 of the present embodiment can measure the temperature of the battery 10.
  • the temperature of the battery 10 is measured by bringing the thermistor 16 into direct contact with the case 36 of the battery 10, so that the measurement error that occurs in the conventional radiation thermometer can be eliminated. it can.
  • the heat capacity of the thermistor 16 and the conductive member 18 can be reduced. Therefore, the responsiveness of the thermistor 16 to the temperature change of the battery 10 can be improved, and the measurement error of the temperature of the battery 10 can be reduced.
  • the thermal conductivity between the thermistor 16 or the conductive member 18 and the case 36 of the battery 10 can be improved.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the measurement accuracy and responsiveness in measuring the temperature of the battery 10.
  • the surface temperature of the battery 10 greatly decreases with the start of measurement due to the large heat capacity of the sensor unit, and the measurement accuracy of the temperature of the battery 10 decreases. Also, the responsiveness is not good.
  • the temperature measurement of the present embodiment since the heat capacity of the sensor unit 12 is small, the surface temperature of the battery 10 hardly changes, the measurement accuracy of the temperature of the battery 10 is improved, and the responsiveness is also improved. good.
  • the temperature measurement accuracy of the battery 10 is improved and the responsiveness is improved, so that the temperature of the battery 10 can be measured accurately and at high speed. Then, by correcting the measurement result of the voltage between the terminals of the battery 10 based on the temperature of the battery 10 measured in this way, the voltage between the terminals of the battery 10 having temperature dependence is accurately determined. And the performance evaluation of the battery 10 can be accurately performed.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the battery temperature measuring device 2 according to the second embodiment and the battery 10 to be measured.
  • the battery temperature measuring device 2 of the second embodiment has a conductive member 48 that is an elastic member as a configuration different from the battery temperature measuring device 1 of the first embodiment.
  • Other configurations are common to the battery temperature measuring apparatus 1 of the first embodiment.
  • a spring made of a material such as copper alloy, silver, gold, or aluminum can be used as the conductive member 48.
  • a spring made of a copper alloy can be used.
  • the conductive member 48 includes a first end 50 and a second end 52. The second end 52 is connected to the second conducting wire 34. Further, the conductive member 48 is formed longer than the thermistor 16.
  • the first end 50 of the conductive member 48 having elasticity comes into contact with the first of the thermistor 16.
  • One electrode 24 contacts. Therefore, when the thermistor 16 is brought into contact with the case 36 of the battery 10, the impact from the case 36 on the thermistor 16 is buffered. Therefore, the performance of the thermistor 16 can be maintained, and the temperature measurement accuracy of the battery 10 is reliably improved.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the battery temperature measuring device 3 according to the third embodiment and the battery 10 to be measured.
  • the battery temperature measuring device 3 of the third embodiment has a windproof cover 54 as a difference from the battery temperature measuring device 2 of the second embodiment.
  • the windproof cover 54 is formed over the circumference so as to surround the periphery of the thermistor 16 and the conductive member 48, and is a means for blocking the thermistor 16 and the conductive member 48 from the outside air.
  • a heat insulating material such as a foamed resin such as polypropylene or polyethylene similar to the sensor holder 20 is used.
  • Other configurations are common to the battery temperature measuring apparatus 2 of the second embodiment.
  • the windproof cover 54 blocks the thermistor 16 and the conductive member 48 from the outside air, the characteristics of the thermistor 16 are not affected by fluctuations in the outside air. Therefore, the measurement accuracy of the temperature of the battery 10 is more reliably improved.
  • variation of external air for example, the influence by the air conditioning of the room in which the battery temperature measuring device 3 and the battery 10 are placed, the influence of the wind generated by the elevation of the sensor unit 12 of the battery temperature measuring device 3, etc. Conceivable.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the battery temperature measuring device 4 according to the fourth embodiment and the battery 10 to be measured.
  • FIG. 7 is an external view showing the battery temperature measuring device 4 of Example 4 and the battery to be measured.
  • the battery temperature measuring device 4 of the fourth embodiment includes the same configuration as the battery temperature measuring device 3 of the third embodiment, and measures the temperatures of a plurality of batteries 10 at the same time.
  • a sensor module 56 As a difference from the battery temperature measuring device 3 of the third embodiment, a sensor module 56, a lift drive unit 58, and a temperature correction calculation device 60 are provided.
  • the sensor module 56 includes a plurality of sensor units 12.
  • the elevating drive unit 58 is a means for elevating the sensor module 56.
  • the temperature correction calculation unit 60 is a unit that estimates the true temperature of the battery 10 by correction calculation based on the voltage Vout detected by the calculation unit of the temperature measurement unit 14.
  • the sensor module 56 is lowered with respect to the battery group in which the plurality of batteries 10 are arranged in the holder 62, and the temperatures of the plurality of batteries 10 are measured simultaneously.
  • FIG. 8 is a flowchart when the temperature of the battery 10 is measured.
  • the holder 62 is made to hold
  • the temperature measurement position in the battery 10 that is, the position where the first electrode 24 of the thermistor 16 of each sensor unit 12 of the sensor module 56 and the first end 50 of the conductive member 48 are brought into contact with each other in the battery 10 is confirmed.
  • the temperature measurement position in the battery 10 is the upper surface 42 of the case 36 of the battery 10.
  • step S3 the sensor module 56 is lowered toward the battery 10 by the lift drive unit 58, and the sensor module 56 is brought into contact with the upper surface 42 of the case 36 of the battery 10 (step S4). Specifically, first, after the first end 50 of the conductive member 48 is brought into contact with the upper surface 42 of the case 36 of the battery 10, the first electrode 24 of the thermistor 16 is brought into contact. And it is confirmed that the sensor module 56 contacted the upper surface 42 of the case 36 of the battery 10 (step S5). And the measurement of the time when the sensor module 56 and the upper surface 42 of the case 36 of the battery 10 are in contact is started (step S6).
  • the voltage V1 is detected as the voltage Vout of the measurement circuit when the time t has elapsed after the sensor module 56 and the upper surface 42 of the case 36 of the battery 10 are in contact (step S7).
  • the sensor module 56 is raised to separate the first electrode 24 of the thermistor 16 and the first end 50 of the conductive member 48 from the upper surface 42 of the case 36 of the battery 10 (step S8). Thereby, the measurement of the temperature of the battery 10 is completed.
  • the state of the passage of time and the change of the voltage detected by the temperature measuring unit 14 are shown in FIG.
  • the voltage detected by the temperature measuring unit 14 gradually increases.
  • the voltage corresponding to the true temperature is not reached.
  • the true temperature of the battery 10 here is an actual temperature of the battery 10 to be measured.
  • the temperature correction calculation unit 60 the voltage V0, V1 as the detected voltage Vout of the measurement circuit, the time t, and the change in the voltage Vout of the measurement circuit during the time t (for example, FIG.
  • the voltage Vt corresponding to the true temperature of the battery 10 is estimated based on the slope of the curve shape as shown in FIG. Then, the true temperature of the battery 10 is obtained from the estimated voltage Vt. In this way, the temperature of the battery 10 can be measured in a short time.
  • the temperature correction calculation unit 60 when estimating the voltage Vt corresponding to the true temperature of the battery 10, it is desirable to consider the ambient temperature around the battery 10 and the like.
  • the voltage between the terminals of the battery 10 is measured while measuring the temperature of the battery 10 as in this embodiment. Then, by correcting the voltage between the terminals of the battery 10 based on the measured temperature of the battery 10, the voltage between the terminals of the battery 10 when the temperature of the battery 10 is the reference temperature is estimated and the performance of the battery Evaluate. For example, a case is considered where the measured temperature of the battery 10 is ⁇ 15 [° C.] with respect to the reference temperature, and the voltage between the terminals of the battery 10 at this time is measured as ⁇ [V]. At this time, as shown in FIG.
  • the amount of change in the voltage with respect to the voltage between the terminals of the battery 10 is expected to be ⁇ 2.5 [mV]. Therefore, the voltage between the terminals of the battery 10 when the temperature of the battery 10 is the reference temperature is estimated to be ⁇ [V] +2.5 [mV].
  • FIG. 10 shows an example of the relationship between the measured voltage between the terminals of the battery 10 and the amount of voltage change with respect to the voltage between the terminals of the battery 10 when the temperature of the battery 10 is the reference temperature. .
  • the reference temperature is shown as 0 ° C.
  • the voltage between the terminals of the battery 10 when the temperature of the battery 10 is the reference temperature is estimated by correcting the measured voltage between the terminals of the battery 10 using a correction table as shown in FIG. Then, based on the voltage between the terminals when the estimated temperature of the battery 10 is the reference temperature, the battery performance of the battery 10 for checking the internal resistance of the battery 10 is evaluated.
  • measurement accuracy and responsiveness are improved in measuring the temperature of the plurality of batteries 10, and the temperature of the plurality of batteries 10 can be measured accurately and at high speed. And in the performance evaluation of a battery, the voltage between the terminals of the battery 10 which has temperature dependence can be grasped
  • the performance of the battery 10 can be evaluated in a short time.
  • FIGS. 6 and 7 an example in which the conductive member 48 having elasticity and the windproof cover 54 are used has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the conductive member having no elasticity as in the first embodiment.
  • the present invention can be applied to an example in which the windproof cover 54 is not used and the example in which the windproof cover 54 is used without using the conductive member 48 having elasticity as in the second embodiment.

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Abstract

　本願は、電池の温度の測定精度が向上する電池温度測定装置および電池温度測定方法、電池の製造方法を提供すること、を課題とする。そこで、本発明の一態様は、電池の温度を測定する電池温度測定装置において、第１電極と第２電極とを備えるサーミスタと、第１端部と第２端部とを備える導電性部材と、前記サーミスタの特性変化をもとに前記電池の温度を測定する温度計測部と、を有し、前記サーミスタの前記第１電極を前記電池に備わる導電性を有するケースに接触させ、前記サーミスタの前記第２電極を前記温度計測部に接続させ、前記導電性部材の前記第１端部を前記ケースに接触させ、前記導電性部材の前記第２端部を前記温度計測部に接続させること、を特徴とする。

Description

電池温度測定装置および電池温度測定方法、電池の製造方法
　本発明は、二次電池などの電池の温度を測定する電池温度測定装置および電池温度測定方法、電池の製造方法に関するものである。
　二次電池などの電池の製造において、充放電を行って電池のＳＯＣを調整した後に、電池の端子間（正極端子と負極端子の間）に負荷を与えて電圧の変化を測定して電池の内部抵抗を確認する電池の性能評価が行われる。電池の端子間の電圧は温度依存性を有しているため、充放電による発熱により熱を持った電池の端子間の電圧は、電池の温度によって変化する。そこで、電池の性能評価においては、電池の温度を測定しておく必要がある。
　一般的に測定対象の温度を測定するには、測定対象から放射される赤外線をセンサにて検知して測定対象の温度を非接触で測定する放射温度計を使用する方法や、測定対象との接触部分である梁部の内部にセンサを設けた片持ち梁式の接触式の表面温度計を使用する方法が考えられる。
　しかしながら、放射温度計は、測定対象の色や外部からの輻射熱や光により測定誤差が生じる。そのため、電池の金属製のケースのような光沢のある測定対象の表面温度は、精度よく測定することができない。また、電池の金属製のケースの表面を黒色等に塗って光沢を低減させることも考えられるが、電池の放熱特性の低下やコストの増大につながってしまう。
　また、接触式の表面温度計においては梁部の熱容量が大きいので、センサの応答性が低下し、測定対象からの熱の出入りによる測定誤差が生じたりする。さらに、電池のケースのような導電性を備える測定対象を測定する際には、センサを絶縁する必要があり熱伝導性の低下が生じてしまう。
　ここで、特許文献１には、サーミスタを電池の上面に配置して電池の温度を測定する技術が開示されている。
特開２０００－０２８６９２号公報
　しかしながら、特許文献１の技術では、サーミスタはシリコン樹脂によりスライドパイプに固定されている。そのため、サーミスタを備えるセンサ部は、熱容量が大きい。したがって、サーミスタを備えるセンサ部は、応答性が低く、また、電池の上面からの熱の出入りによる測定誤差が生じるので、電池の温度の測定精度が低くなってしまう。
　そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、電池の温度の測定精度が向上する電池温度測定装置および電池温度測定方法、電池の製造方法を提供すること、を課題とする。
　上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、電池の温度を測定する電池温度測定装置において、第１電極と第２電極とを備えるサーミスタと、第１端部と第２端部とを備える導電性部材と、前記サーミスタの特性変化をもとに前記電池の温度を測定する温度計測部と、を有し、前記サーミスタの前記第１電極を前記電池に備わる導電性を有するケースに接触させ、前記サーミスタの前記第２電極を前記温度計測部に接続させ、前記導電性部材の前記第１端部を前記ケースに接触させ、前記導電性部材の前記第２端部を前記温度計測部に接続させること、を特徴とする。
　この態様によれば、電池の温度測定において、電池のケースを測定回路の一部とするので、サーミスタや導電性部材の熱容量を小さくすることができ、電池の温度の測定精度が向上する。
　上記の態様においては、第１導線と第２導線とが埋め込まれた断熱素材のセンサホルダを有し、前記サーミスタの前記第２電極を前記ホルダの前記第１導線を経由して前記温度計測部に接続させ、前記導電性部材の前記第２端部を前記ホルダの前記第２導線を経由して前記温度計測部に接続すること、が好ましい。
　この態様によれば、センサホルダを有することにより、電池の温度の測定における操作性が向上する。また、センサホルダは断熱素材からなるので、センサホルダからの放熱が防止できる。
　上記の態様においては、前記導電性部材は、前記サーミスタよりも長い弾性部材であること、が好ましい。
　この態様によれば、サーミスタの第１電極を電池のケースに接触させるときの衝撃を緩衝させることができ、確実にサーミスタの性能を維持することができる。
　上記の態様においては、前記サーミスタおよび前記導電性部材の周囲を囲むカバーを有すること、が好ましい。
　この態様によれば、サーミスタおよび導電性部材は、周囲の環境の影響を受けにくくなるので、確実に電池の温度の測定精度が向上する。
　上記の態様においては、前記サーミスタと前記導電性部材とを備えるセンサ部が複数設けられたセンサモジュールを有すること、が好ましい。
　この態様によれば、複数の電池の温度を同時に測定することができる。
　上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、電池の温度を測定する電池温度測定方法において、第１電極と第２電極とを備えるサーミスタの前記第１電極を前記電池に備わる導電性を有するケースに接触させ、第１端部と第２端部とを備える導電性部材の前記第１端部を前記ケースに接触させ、前記サーミスタの前記第２電極と前記導電性部材の前記第２端部とが接続する温度計測部にて前記サーミスタの特性変化をもとに前記電池の温度を測定すること、を特徴とする。
　上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、電池の製造方法において、第１電極と第２電極とを備えるサーミスタの前記第１電極を前記電池に備わる導電性を有するケースに接触させ、第１端部と第２端部とを備える導電性部材の前記第１端部を前記ケースに接触させ、前記サーミスタの前記第２電極と前記導電性部材の前記第２端部とが接続する温度計測部にて前記サーミスタの特性変化をもとに前記電池の温度を測定しながら、前記電池の正極端子と負極端子との間の電圧である端子間電圧を測定し、測定した前記電池の温度と測定した前記端子間電圧に対する補正量との関係を規定した補正テーブルを用いて、測定した前記端子間電圧を前記補正量に基づき補正することにより前記電池の温度が基準温度であるときの前記端子間電圧を推定して前記電池の性能評価を行うこと、を特徴とする。
　本発明に係る電池温度測定装置および電池温度測定方法、電池の製造方法によれば、電池の温度の測定精度が向上する。
実施例１の温度測定装置の構成図および測定対象の電池を示す図である。 測定回路の回路図の一例を示す図である。 電池の温度の測定精度とセンサ部の応答性とをイメージした図である。 実施例２の温度測定装置の構成図および測定対象の電池を示す図である。 実施例３の温度測定装置の構成図および測定対象の電池を示す図である。 実施例４の温度測定装置の構成図および測定対象の電池を示す図である。 実施例４の温度測定装置および測定対象の電池を示す外観図である。 電池の温度を測定する際のフローチャート図である。 時間の経過と検出される電圧の変化とを示す。 電池の端子間の電圧の補正量の一例を示す図である。
　以下、本発明を具体化した形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
〔実施例１〕
　図１は、実施例１の電池温度測定装置１の構成図および測定対象の電池１０を示す図である。図１に示すように、実施例１の電池温度測定装置１は、大きく分けてセンサ部１２と温度計測部１４とを有する。センサ部１２は、サーミスタ１６と、導電性部材１８と、センサホルダ２０とを備える。
　サーミスタ１６は、セラミックで形成された本体部２２の両端に第１電極２４と第２電極２６を備える。本実施例では、例えば、基板の実装用に使用される超小型のチップサーミスタを使用することが考えられる。
　導電性部材１８は、導線性を有した線材であり、第１端部２８と第２端部３０とを備える。本実施例では、例えば、銅合金、銀、金、アルミニウムなどの材質からなる線材を使用することが考えられるが、コストなどを考慮すると銅合金の線材を使用することが望ましい。
　センサホルダ２０は、熱伝導性の小さい断熱素材で形成されており、内部に導電性を有する第１導線３２と第２導線３４とが埋め込まれている。本実施例では、断熱素材としては、ポリプロピレンやポリエチレンなどの発泡樹脂を使用することが考えられる。また、第１導線３２と第２導線３４としては、銅の線材を使用することが考えられる。そして、第１導線３２にサーミスタ１６の第２電極２６が接続され、第２導線３４に導電性部材１８の第２端部３０が接続されている。これにより、サーミスタ１６の第２電極２６はセンサホルダ２０の第１導線３２を経由して温度計測部１４に接続され、導電性部材１８の第２端部３０はセンサホルダ２０の第２導線３４を経由して温度計測部１４に接続されている。このようなセンサホルダ２０を有することにより、電池１０の温度の測定における操作性が向上する。また、センサホルダ２０は断熱素材からなるので、センサホルダ２０からの放熱が防止できる。
　温度計測部１４は、その内部において、図２に示す測定回路と、この測定回路から検出される電圧Ｖｏｕｔ（図２参照）をもとに電池１０の温度を演算する不図示の演算部とが構成されており、サーミスタ１６の抵抗値の変化から電池１０の温度を測定する。
　本実施例では、このような構成を備える電池温度測定装置１を使用して電池１０の温度を測定する際には、センサ部１２におけるサーミスタ１６の第１電極２４と導電性部材１８の第１端部２８とを同時に電池１０のケース３６に接触させる。電池１０のケース３６は、材質が金属であり、導電性を有する。そのため、電池１０のケース３６を測定回路の一部として利用しながら、電池１０の温度を測定することができる。
　なお、電池１０のケース３６において、センサ部１２におけるサーミスタ１６の第１電極２４と導電性部材１８の第１端部２８とを接触させる位置としては、例えば、正極端子３８や負極端子４０が設けられたケース３６の上面４２や、電池１０の内部に設けられた不図示の一対の電極間の部分に面しているケース３６の正面４４が考えられる。特に、電池１０のケース３６の正面４４における中央部４６の位置では、より正確な電池１０の温度を測定することができる。
　図２は、温度計測部１４の内部に設けられた測定回路の回路図の一例を示す図である。図２において、ＶＣＣは電源電圧、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は抵抗、Ｖｏｕｔは検出された電圧を示す。図２に示すように、本実施例では電池１０のケース３６を測定回路の一部として利用している。
　ここで、温度Ｔの時のサーミスタ１６の抵抗値Ｒは、温度Ｔｏの時のサーミスタ１６の抵抗値をＲｏとすると、以下の数式で表すことができる。なお、サーミスタ定数をＢとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　そして、図２に示すような測定回路により、サーミスタ１６の抵抗値Ｒの変化を電圧Ｖｏｕｔの変化に変換して検出する。また、検出された電圧Ｖｏｕｔの変化をもとに温度計測部１４の演算部で演算を行って、電池１０の温度を測定する。このようにして、本実施例の電池温度測定装置１は、電池１０の温度を測定することができる。
　以上のように、本実施例では、サーミスタ１６を電池１０のケース３６に直接接触させて電池１０の温度を測定するので、従来技術の放射温度計に生じるような測定の誤差を排除することができる。
　また、電池１０のケース３６を電池１０の温度の測定回路の一部として利用するので、サーミスタ１６や導電性部材１８の熱容量を小さくすることができる。そのため、電池１０の温度変化に対するサーミスタ１６の応答性の向上や、電池１０の温度の測定誤差の低減を図ることができる。
　また、サーミスタ１６や導電性部材１８と電池１０のケース３６との間を絶縁しないので、サーミスタ１６や導電性部材１８と電池１０のケース３６との間の熱伝導性を向上させることができる。
　図３は、電池１０の温度の測定における測定精度と応答性とをイメージした図である。図３に示すように、従来方式の温度の測定によれば、センサ部の熱容量が大きいために電池１０の表面温度が測定開始とともに大きく減少してしまい、電池１０の温度の測定精度が低くなり、また、応答性も良くない。
　一方、本実施例の温度測定によれば、センサ部１２の熱容量が小さいために電池１０の表面温度の変化はほとんど発生せず、電池１０の温度の測定精度が向上し、また、応答性も良い。
　このように、本実施例によれば、電池１０の温度の測定精度が向上し、また、応答性も良くなるので、電池１０の温度を正確かつ高速に測定することができる。そして、このように測定した電池１０の温度をもとに、電池１０の端子間の電圧の測定結果に対して補正を行うことにより、温度依存性を有する電池１０の端子間の電圧を正確に把握することができ、電池１０の性能評価を正確に行うことができる。
〔実施例２〕
　図４は、実施例２の電池温度測定装置２の構成図および測定対象の電池１０を示す図である。図４に示すように、実施例２の電池温度測定装置２は、実施例１の電池温度測定装置１と異なる構成として、弾性部材の導電性部材４８を有している。その他の構成は、実施例１の電池温度測定装置１と共通する。
　本実施例では、導電性部材４８として例えば、銅合金、銀、金、アルミなどの材質のスプリングを使用することが考えられるが、コストを考慮すると銅合金を材質とするスプリングを使用することが望ましい。導電性部材４８は、第１端部５０と第２端部５２とを備えている。そして、第２端部５２は、第２導線３４に接続している。また、導電性部材４８は、サーミスタ１６よりも長く形成されている。
　本実施例においては、電池温度測定装置２のセンサ部１２が電池１０のケース３６に接触する際には、弾性を備える導電性部材４８の第１端部５０が接触した後に、サーミスタ１６の第１電極２４が接触する。そのため、サーミスタ１６を電池１０のケース３６に接触させる際には、サーミスタ１６に対するケース３６からの衝撃が緩衝される。したがって、サーミスタ１６の性能を維持でき、確実に、電池１０の温度の測定精度が向上する。
〔実施例３〕
　図５は、実施例３の電池温度測定装置３の構成図および測定対象の電池１０を示す図である。図５に示すように、実施例３の電池温度測定装置３は、実施例２の電池温度測定装置２と異なる点として、防風カバー５４を有している。防風カバー５４は、サーミスタ１６およぶ導電性部材４８の周囲を囲むように一周に亘って形成され、サーミスタ１６と導電性部材４８とを外気から遮断する手段である。本実施例では、防風カバー５４の材質として、例えば、センサホルダ２０と同様のポリプロピレンやポリエチレンなどの発泡樹脂のような断熱素材を使用する。その他の構成は、実施例２の電池温度測定装置２と共通する。
　本実施例においては、防風カバー５４がサーミスタ１６と導電性部材４８とを外気から遮断するので、サーミスタ１６の特性が外気の変動により影響を受けない。そのため、より確実に電池１０の温度の測定精度が向上する。なお、外気の変動による影響としては、例えば、電池温度測定装置３や電池１０が置かれた室内の空調による影響や、電池温度測定装置３のセンサ部１２の昇降により発生する風の影響などが考えられる。
　なお、図５では弾性を備えた導電性部材４８を使用した例を挙げたが、これに限定されず、実施例１のような弾性を備えていない導電性部材１８を使用する例にも適用することができる。
〔実施例４〕
　図６は、実施例４の電池温度測定装置４の構成図および測定対象の電池１０を示す図である。図７は、実施例４の電池温度測定装置４および測定対象の電池を示す外観図である。図６と図７に示すように、実施例４の電池温度測定装置４は、前記の実施例３の電池温度測定装置３と同じ構成を含み、複数の電池１０の温度を同時に測定する。
　本実施例においては、前記の実施例３の電池温度測定装置３と異なる点として、センサモジュール５６と、昇降駆動部５８と、温度補正演算装置６０とを有する。
　センサモジュール５６は、複数のセンサ部１２を備える。昇降駆動部５８は、センサモジュール５６を昇降させる手段である。温度補正演算部６０は、温度計測部１４の演算部にて検出した電圧Ｖｏｕｔをもとに、補正演算により電池１０の真の温度を推定する手段である。
　本実施例では、複数の電池１０をホルダ６２に配置した電池群に対して、センサモジュール５６を下降させて、複数の電池１０の温度を同時に測定する。
　図８は、電池１０の温度を測定する際のフローチャート図である。まず、ホルダ６２に、複数の電池１０を保持させる（ステップＳ１）。次に、電池１０における温度の測定位置、すなわち、電池１０においてセンサモジュール５６の各センサ部１２のサーミスタ１６の第１電極２４と導電性部材４８の第１端部５０とを接触させる位置を確認する（ステップＳ２）。電池１０における温度の測定位置としては、本実施例では、電池１０のケース３６の上面４２とする。
　次に、センサモジュール５６を電池１０のケース３６の上面４２に接触させる前、すなわち、センサモジュール５６の各センサ部１２のサーミスタ１６の第１電極２４と導電性部材４８の第１端部５０とを電池１０のケース３６の上面４２に接触させる前において、予め、測定回路の電圧Ｖｏｕｔとして電圧Ｖ０を検出しておく（ステップＳ３）。次に、昇降駆動部５８によりセンサモジュール５６を電池１０に向かって下降させて、電池１０のケース３６の上面４２に、センサモジュール５６を接触させる（ステップＳ４）。具体的には、まず、電池１０のケース３６の上面４２に対し、導電性部材４８の第１端部５０を接触させた後に、サーミスタ１６の第１電極２４を接触させる。そして、センサモジュール５６が電池１０のケース３６の上面４２に接触したことを確認する（ステップＳ５）。そして、センサモジュール５６と電池１０のケース３６の上面４２とが接触している時間の計測を開始する（ステップＳ６）。
　そして、センサモジュール５６と電池１０のケース３６の上面４２とが接触してから、時間ｔが経過した時における測定回路の電圧Ｖｏｕｔとして電圧Ｖ１を検出する（ステップＳ７）。次に、センサモジュール５６を上昇させて、サーミスタ１６の第１電極２４と導電性部材４８の第１端部５０とを電池１０のケース３６の上面４２から離間させる（ステップＳ８）。これにより、電池１０の温度の測定が終了する。
　ここで、センサモジュール５６を電池１０のケース３６の上面４２に接触させた後において、時間の経過と温度計測部１４にて検出される電圧の変化との様子を、図９に示す。図９に示すように、センサモジュール５６を電池１０のケース３６の上面４２に接触させた後、温度計測部１４にて検出される電圧は徐々に上昇していくが、すぐには電池１０の真の温度に相当する電圧には達しない。ここでいう電池１０の真の温度とは、測定しようとする電池１０の実際の温度のことである。
　そこで、温度補正演算部６０において、検出した測定回路の電圧Ｖｏｕｔとしての電圧Ｖ０，Ｖ１と、時間ｔと、時間ｔが経過する間における測定回路の電圧Ｖｏｕｔの電圧の変化の様子（例えば、図９に示すような曲線形状の傾き）とにより、電池１０の真の温度に相当する電圧Ｖｔを推定する。そして、推定した電圧Ｖｔより、電池１０の真の温度を求める。このようにして、短時間で電池１０の温度を測定することができる。なお、温度補正演算部６０において、電池１０の真の温度に相当する電圧Ｖｔを推定する際には、電池１０が配置される周囲の環境温度なども考慮することが望ましい。
　そして、電池１０の性能評価を行う際には、本実施例のように電池１０の温度を測定しながら、電池１０の端子間の電圧を測定する。そして、測定した電池１０の温度をもとに電池１０の端子間の電圧を補正することにより、電池１０の温度が基準温度であるときの電池１０の端子間の電圧を推定して電池の性能評価を行う。例えば、測定された電池１０の温度が基準温度に対して－１５［℃］の温度であって、このときの電池１０の端子間の電圧がα［Ｖ］と測定された場合を考える。このとき、図１０に示すように、電池１０の温度が基準温度であるときの電池１０の端子間の電圧に対する電圧の変化量は、－２．５［ｍＶ］であると見込まれる。そこで、電池１０の温度が基準温度であるときの電池１０の端子間の電圧は、α［Ｖ］＋２．５［ｍＶ］になると推定する。
　なお、図１０は、測定された電池１０の端子間の電圧と、電池１０の温度が基準温度であるときの電池１０の端子間の電圧に対する電圧変化量との関係を示す一例を示している。図１０に示すように、電池１０の端子間の電圧は温度依存性を有しているので、測定された電池の温度によって電圧変化量が異なっている。図１０においては、基準温度を０℃として示している。
　以上のように、測定された電池１０の端子間の電圧を図１０に示すような補正テーブルにより補正することにより、電池１０の温度が基準温度であるときの端子間の電圧を推定する。そして、このように推定した電池１０の温度が基準温度であるときの端子間の電圧をもとに、電池１０の内部抵抗を確認する電池１０の電池の性能評価を行う。
　本実施例によれば、複数の電池１０の温度の測定において測定精度と応答性が向上し、複数の電池１０の温度を精度よく、高速に測定することができる。そして、電池の性能評価において温度依存性を有する電池１０の端子間の電圧を正確に把握することができ、電池１０の性能評価を正確に行うことができる。
　また、基準温度における電池１０の端子間の電圧を推定して電池１０の性能評価を行うため、従来のように電池１０の温度が基準温度に達するまで待ってから電池１０の性能評価を行う必要がなくなり、短時間で電池１０の性能評価を行うことができる。
　なお、図６と図７では弾性を備えた導電性部材４８と防風カバー５４とを使用した例を挙げたが、これに限定されず、実施例１のような弾性を備えていない導電性部材１８を使用し防風カバー５４を使用しない例や、実施例２のような弾性を備えた導電性部材４８を使用し防風カバー５４を使用しない例においても、適用することが考えられる。
　なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
　１　　電池温度測定装置
　２　　電池温度測定装置
　３　　電池温度測定装置
　４　　電池温度測定装置
　１０　電池
　１２　センサ部
　１４　温度計測部
　１６　サーミスタ
　１８　導電性部材
　２０　センサホルダ
　２２　本体部
　２４　第１電極
　２６　第２電極
　２８　第１端部
　３０　第２端部
　３２　第１導線
　３４　第２導線
　３６　ケース
　３８　正極端子
　４０　負極端子
　４８　導電性部材
　５０　第１端部
　５２　第２端部
　５４　防風カバー
　５６　センサモジュール
　６０　温度補正演算装置

Claims (7)

  1. 　電池の温度を測定する電池温度測定装置において、
    　第１電極と第２電極とを備えるサーミスタと、
    　第１端部と第２端部とを備える導電性部材と、
    　前記サーミスタの特性変化をもとに前記電池の温度を測定する温度計測部と、を有し、
    　前記サーミスタの前記第１電極を前記電池に備わる導電性を有するケースに接触させ、前記サーミスタの前記第２電極を前記温度計測部に接続させ、
    　前記導電性部材の前記第１端部を前記ケースに接触させ、前記導電性部材の前記第２端部を前記温度計測部に接続させること、
    　を特徴とする電池温度測定装置。
  2. 　請求項１に記載する電池温度測定装置において、
    　第１導線と第２導線とが埋め込まれた断熱素材のセンサホルダを有し、
    　前記サーミスタの前記第２電極を前記ホルダの前記第１導線を経由して前記温度計測部に接続させ、前記導電性部材の前記第２端部を前記ホルダの前記第２導線を経由して前記温度計測部に接続すること、
    　を特徴とする電池温度測定装置。
  3. 　請求項１または２に記載する電池温度測定装置において、
    　前記導電性部材は、前記サーミスタよりも長い弾性部材であること、
    　を特徴とする電池温度測定装置。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか一項に記載する電池温度測定装置において、
    　前記サーミスタおよび前記導電性部材の周囲を囲むカバーを有すること、
    　を特徴とする電池温度測定装置。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか一項に記載する電池温度測定装置において、
    　前記サーミスタと前記導電性部材とを備えるセンサ部が複数設けられたセンサモジュールを有すること、
    　を特徴とする電池温度測定装置。
  6. 　電池の温度を測定する電池温度測定方法において、
    　第１電極と第２電極とを備えるサーミスタの前記第１電極を前記電池に備わる導電性を有するケースに接触させ、第１端部と第２端部とを備える導電性部材の前記第１端部を前記ケースに接触させ、前記サーミスタの前記第２電極と前記導電性部材の前記第２端部とが接続する温度計測部にて前記サーミスタの特性変化をもとに前記電池の温度を測定すること、
    　を特徴とする電池温度測定方法。
  7. 　電池の製造方法において、
    　第１電極と第２電極とを備えるサーミスタの前記第１電極を前記電池に備わる導電性を有するケースに接触させ、第１端部と第２端部とを備える導電性部材の前記第１端部を前記ケースに接触させ、前記サーミスタの前記第２電極と前記導電性部材の前記第２端部とが接続する温度計測部にて前記サーミスタの特性変化をもとに前記電池の温度を測定しながら、前記電池の正極端子と負極端子との間の電圧である端子間電圧を測定し、
    　測定した前記電池の温度と測定した前記端子間電圧に対する補正量との関係を規定した補正テーブルを用いて、測定した前記端子間電圧を前記補正量に基づき補正することにより前記電池の温度が基準温度であるときの前記端子間電圧を推定して前記電池の性能評価を行うこと、
    　を特徴とする電池の製造方法。
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