JP7056198B2 - 蓄電デバイスの検査装置 - Google Patents

Description

本発明は，蓄電デバイスの良否を判定する検査装置に関する。さらに詳細には，蓄電デバイスの電圧低下量でなく放電電流量に基づき，迅速に良否判定を行うことができる，蓄電デバイスの検査装置に関するものである。

従来から，二次電池その他の蓄電デバイスの良否を判定する検査技術が種々提案されている。例えば特許文献１では，判定対象とする二次電池を加圧状態で放置する放置工程を行うとともに，その放置工程の前後にて電池電圧を測定することとしている。放置工程の前後での電池電圧の差がすなわち放置に伴う電圧低下量である。電圧低下量が大きい電池は，自己放電量が多いということである。そのため，電圧低下量の大小により二次電池の良否を判定できる，というものである。

特開２０１０－１５３２７５号公報

しかしながら，前記した従来の二次電池の良否判定には，次のような問題点があった。良否判定に時間が掛かることである。良否判定に時間が掛かる理由は，放置工程の放置時間を長く取らないと，有意性があるといえるほどの電圧低下量にならないからである。その原因として，電圧測定時の接触抵抗がある。電圧測定は，二次電池の両端子間に測定計器を接続することで測定される。その際不可避的に，二次電池側の端子と測定計器側の端子との間に接触抵抗が存在し，測定結果は接触抵抗の影響を受けたものとなる。そして接触抵抗は，二次電池側の端子と測定計器側の端子とを接続させる都度異なる。このため，電圧低下量そのものがある程度大きくないと，接触抵抗の測定時ごとのばらつきを無視できないのである。

さらに，電圧測定の精度自体もあまりよくない。電圧測定は，測定時の通電経路での電圧降下の影響をどうしても受けてしまうからである。そして，二次電池側の端子と測定計器側の端子との接触箇所が接続の都度多少異なるため，電圧降下の程度も測定時ごとにばらついてしまうためである。そこで，電圧測定に替えて電流測定を用いることで，自己放電量の測定時間を端出し測定精度を上げることが考えられる。電流は回路内のどこでも一定であるため，電圧測定と異なり接触箇所の影響をほとんど受けないからである。しかしそれでも，単純に電圧測定を電流測定に置き替えるだけで良好な判定が迅速にできるという訳でもない。測定結果は二次電池の充電電圧や測定環境等の諸条件のばらつきに左右されるからである。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，蓄電デバイスの良否判定を諸条件のばらつきに関わらず迅速に行うことができる，蓄電デバイスの検査装置を提供することにある。

本発明の一態様における蓄電デバイスの検査装置は，蓄電デバイスと外部電源とを接続して構成された回路に流れる回路電流の収束状況により蓄電デバイスの自己放電電流の多寡を検査する装置であって，外部電源として機能する電源装置と，電源装置の正負の端子に接続されて回路の一部を構成するとともに，先端に蓄電デバイスとの接触のためのプローブを有する正側導線および負側導線と，正側導線と負側導線との間に配置された，抵抗器とスイッチとを直列接続してなる抵抗路と，正側導線および負側導線の両プローブを検査対象の蓄電デバイスの両極端子に接触させている回路構成状態における，スイッチをオフにしたときとオンにしたときとでの正側導線と負側導線との間の電圧の差に基づいて回路の寄生抵抗の値である回路抵抗値を算出する回路抵抗算出部と，回路構成状態かつスイッチをオフにした状態で，電源装置の出力電圧を上昇させつつ蓄電デバイスの検査を行う検査部と，検査部による検査を行うときにおける電源装置の出力電圧の上昇分に伴う回路電流の増加分を回路の抵抗の減少分に換算した負値である仮想抵抗値と，回路抵抗値との合計がゼロとも負ともならない範囲内で，検査開始後に電源装置の出力電圧を上昇させる仮想抵抗設定部とを有するものである。

上記態様における検査装置では，蓄電デバイスと外部電源とを逆向きに接続して構成された回路における収束後の回路電流の大小が蓄電デバイスの良否の検査指標となる。本態様では特に，回路電流を早期に収束させるため，仮想抵抗値という負値の概念を導入することで，検査開始後に電源装置の出力電圧を上昇させることとしている。ここで，検査開始後の出力電圧の上昇は，緩やかすぎては効果が乏しく，急峻すぎると回路電流が発散して収束しないおそれがある。そこで本態様では，負値である仮想抵抗が回路抵抗（プローブの接触抵抗を含む）と直列に配置されており，この仮想抵抗の抵抗値の絶対値を増大させていく，というモデルで出力電圧の上昇をシミュレートする。こうすれば，仮想抵抗と回路抵抗との合計（疑似寄生抵抗）がゼロまたは負にならない限り，回路電流は発散せず収束するからである。

その上でなるべく早期に回路電流を収束させるためには，仮想抵抗と回路抵抗との合計を可能な限り小さくする必要がある。回路抵抗を高精度に測定しておけば，発散のリスクをなくして疑似寄生抵抗を可能な限り小さく設定できる（仮想抵抗設定部）。その設定で自己放電の検査を行うことで，検査時間の短縮を図ることができる。そこで本態様では，抵抗路と回路抵抗算出部とを用いて回路抵抗値を算出する。こうして算出された回路抵抗値の精度は高いので，仮想抵抗の絶対値を大きく（回路抵抗値に近く）取ることができ，短時間で検査を行うことができる。

上記態様の検査装置ではさらに，正側導線もしくは負側導線における抵抗路よりもプローブ側の位置に設けられた第２スイッチと，第２スイッチをオフにした状態で，前述のスイッチ（第１スイッチ）をオフにしたときとオンにしたときとでの正側導線と負側導線との間の電圧の差に基づいて，回路のうち抵抗路よりも電源装置側の部分の抵抗値である副抵抗値を算出する副抵抗算出部とを有し，回路抵抗算出部は，回路抵抗値の算出に際して副抵抗値を加算するものであることが望ましい。このようにすることで，副抵抗値をも高精度に算出することができる。これを加算することでより高精度な回路抵抗値を算出することができる。このため，さらに短時間で検査を行う設定が可能である。

上記のいずれかの態様の検査装置ではまた，仮想抵抗設定部は，回路抵抗値を絶対値にて上回らないように仮想抵抗値を定め，検査開始後に，電源装置の出力電圧を，仮想抵抗値と回路抵抗値との合計に回路電流を掛けた値を蓄電デバイスの電圧に加算した電圧，に変更するものであることが望ましい。このようにすることで，疑似寄生抵抗がゼロや負にならないようにしつつ，出力電圧を増大させ，短時間で自己放電の検査を行うことができる。

上記のいずれかの態様の検査装置ではさらに，抵抗器の抵抗値が可変であり，抵抗器の抵抗値を，検査対象の蓄電デバイスの蓄電容量が小さい場合に大きく設定し，蓄電容量が大きい場合に小さく設定する可変抵抗設定部を有することが望ましい。これにより，回路抵抗値の算出精度自体を最適化することができる。このようにして測定された回路抵抗値の精度は高いので，検査時間をさらに短時間化することができる。

抵抗器として可変抵抗器を用いる態様の検査装置ではさらに，仮想抵抗設定部は，仮想抵抗値の絶対値を，可変抵抗設定部により設定された抵抗器の抵抗値が小さい場合に小さくし，抵抗値が大きい場合に大きくするように，検査開始後の電源装置の出力電圧を上昇させるものであることが望ましい。可変抵抗器の抵抗値が小さいほど，測定される回路抵抗値の精度が高い。このため，可変抵抗器の抵抗値が小さいほど，より短時間で検査を行うことができる。

本構成によれば，蓄電デバイスの良否判定を諸条件のばらつきに関わらず迅速に行うことができる，蓄電デバイスの検査装置が提供されている。

実施の形態における検査装置の構成を示す回路図である。 実施の形態における検査対象たる二次電池の例を示す外観図である。 実施の形態の検査における電圧および電流の経時変化を示すグラフである。 出力電圧を一定とした場合の回路電流の推移の例を示すグラフである。 出力電圧を増加させていった場合の回路電流の推移の例を示すグラフである。 回路電流の収束状況の仮想抵抗による違いを示すグラフである。 抵抗路の抵抗値と寄生抵抗測定の精度との関係を示すグラフである。 図７の一部を拡大して示すグラフである。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１の回路図に示される検査装置１３として，本発明を具体化したものである。図１の検査装置１３は，電源装置２と，正側導線１４と，負側導線１５と，抵抗路１６とを有している。正側導線１４および負側導線１５は，電源装置２の正端子および負端子にそれぞれ接続されている。正側導線１４および負側導線１５の先端にはプローブ７，８が設けられている。抵抗路１６は，正側導線１４と負側導線１５との間に配置されている。抵抗路１６には，抵抗器１７と第１スイッチ１８とが直列に配置されている。抵抗器１７は可変抵抗である。

検査装置１３はさらに，電圧計１９と，第２スイッチ２１とを有している。電圧計１９は，正側導線１４と負側導線１５との間に抵抗路１６に対して並列に配置されている。第２スイッチ２１は，負側導線１５における，抵抗路１６よりもプローブ８寄りの位置に配置されている。電源装置２は，直流電源４と，電流計５と，電圧計６と，プローブ７，８とを有している。直流電源４に対して，電流計５は直列に配置され，電圧計６は並列に配置されている。直流電源４の出力電圧ＶＳは可変である。直流電源４は，図１中の二次電池１に後述するように出力電圧ＶＳを印加するために使用される。電流計５は，回路に流れる電流を計測するものである。電圧計６は，正側導線１４と負側導線１５との間の電圧を計測するものである。なお，電圧計１９が電源装置２の外にあるのに対し，電圧計６は電源装置２に内蔵されているものである。

検査装置１３にはさらに，制御部２２が設けられている。制御部２２は，電源装置２の制御，電圧計１９の指示値の読み取り，抵抗器１７，第１スイッチ１８，第２スイッチ２１の操作を行うものである。制御部２２による電源装置２の制御には，直流電源４の操作，電流計５，電圧計６の指示値の読み取り，が含まれる。

上記のように構成された検査装置１３による蓄電デバイスの検査は，図１に示すように，検査対象とする蓄電デバイスである二次電池１に，電源装置２を接続して回路を組んだ状態で実施される。まず，検査装置１３による二次電池１の検査方法の基本原理を説明する。図１では，電源装置２のプローブ７，８を二次電池１の端子５０，６０に結合させて回路を構成している。さらに図１中の回路には，寄生抵抗Ｒｘが存在する。寄生抵抗Ｒｘには，電源装置２の各部や正側導線１４，負側導線１５の導線抵抗の他に，プローブ７，８と端子５０，６０との間の接触抵抗が含まれる。なお，図１では寄生抵抗Ｒｘがあたかも正側のそれも抵抗路１６よりも二次電池１側にのみ存在するかのように描いているが，これは便宜上のことである。実際には寄生抵抗Ｒｘは，正側および負側，さらに抵抗路１６よりも二次電池１側および電源装置２側を含めた図１の回路全体に分布している。

［基本原理］
二次電池１は，図１中では模式的に示しているが実際には，例えば図２に示すような扁平角型の外観を有するものである。図２の二次電池１は，外装体１０に電極積層体２０を内蔵してなるものである。電極積層体２０は，正極板と負極板とをセパレータを介して積層したものである。外装体１０の内部には電極積層体２０の他に電解液も収容されている。また，二次電池１の外面上には，正負の端子５０，６０が設けられている。なお二次電池１は，図２のような扁平角型のものに限らず，円筒型等他の形状のものでも構わない。

二次電池１についてさらに説明する。図１中では，二次電池１を模式的に示している。図１中の二次電池１は，起電要素Ｅと，内部抵抗Ｒｓと，短絡抵抗Ｒｐとにより構成されるモデルとして表されている。内部抵抗Ｒｓは，起電要素Ｅに直列に配置された形となっている。短絡抵抗Ｒｐは，電極積層体２０中に侵入していることがある微小金属異物による導電経路をモデル化したものであり，起電要素Ｅに並列に配置された形となっている。

検査装置１３による検査方法では，二次電池１の自己放電量の多寡を検査する。自己放電量が多ければ不良であり少なければ良である。そのためまず，二次電池１を，電源装置２に繋ぐ前に充電する。そして充電後の二次電池１を電源装置２に繋ぎ，その状態で制御部２２により二次電池１の自己放電量を算出する。そしてその算出結果に基づいて二次電池１の良否を判定するのである。

具体的には，充電後の二次電池１を電源装置２に繋ぐ。このとき，電源装置２に繋ぐ充電後の二次電池１は，充電後に通常行われる高温エージングまで終了して電池電圧が安定化した後のものとする。ただし，本形態の検査そのものは常温で行う。二次電池１を電源装置２に繋いだら，まずは直流電源４の出力電圧を調節して，電流計５の読み値がゼロとなるようにする。このときの出力電圧ＶＳは，二次電池１の電池電圧ＶＢの初期値である初期電池電圧ＶＢ１と一致している。

この状態では，出力電圧ＶＳが初期電池電圧ＶＢ１に一致しているとともに，出力電圧ＶＳと二次電池１の電池電圧ＶＢとが逆向きになっている。このため両電圧が打ち消し合い，回路の回路電流ＩＢはゼロとなる。そしてそのまま，電源装置２の出力電圧ＶＳを，初期電池電圧ＶＢ１で一定に維持したまま放置する。

その後の回路３の状況を図３に示す。図３では，横軸を時間とし，縦軸を電圧（左側）および電流（右側）としている。横軸の時間について，図３中の左端である時刻Ｔ１が，上記により初期電池電圧ＶＢ１に等しい出力電圧ＶＳの印加を開始したタイミングである。時刻Ｔ１の後，二次電池１の自己放電により，電池電圧ＶＢは初期電池電圧ＶＢ１から徐々に低下していく。そのため，出力電圧ＶＳと電池電圧ＶＢとの均衡が崩れて，回路に回路電流ＩＢが流れることとなる。回路電流ＩＢは，ゼロから徐々に上昇して行く。回路電流ＩＢは，電流計５により直接に測定される。そして，時刻Ｔ１より後の時刻Ｔ２に至ると，電池電圧ＶＢの低下も回路電流ＩＢの上昇も飽和して，以後，電池電圧ＶＢ，回路電流ＩＢとも一定（ＶＢ２，ＩＢｓ）となる。

なお図３から明らかなように，不良品の二次電池１では良品の二次電池１と比較して，回路電流ＩＢの上昇，電池電圧ＶＢの低下とも急峻である。そのため，不良品の二次電池１の場合の収束後の回路電流ＩＢｓは，良品の二次電池１の場合の収束後の回路電流ＩＢｓより大きい。また，不良品の二次電池１の収束後の電池電圧ＶＢ２は，良品の二次電池１の収束後の電池電圧ＶＢ２より低い。

時刻Ｔ１後の回路の状況が図３のようになる理由を説明する。まず，電池電圧ＶＢが低下する理由は前述の通り二次電池１の自己放電である。自己放電により，二次電池１の起電要素Ｅには自己放電電流ＩＤが流れていることになる。自己放電電流ＩＤは，二次電池１の自己放電量が多ければ大きく，自己放電量が少なければ小さい。前述の短絡抵抗Ｒｐの値が小さい二次電池１では，自己放電電流ＩＤが大きい傾向がある。

一方，時刻Ｔ１の後に電池電圧ＶＢの低下により流れる回路電流ＩＢは，二次電池１を充電する向きの電流である。つまり回路電流ＩＢは，二次電池１の自己放電を抑制する方向に作用し，二次電池１の内部では自己放電電流ＩＤと逆向きである。そして，回路電流ＩＢが上昇して自己放電電流ＩＤと同じ大きさになると，実質的に，自己放電が停止する。これが時刻Ｔ２である。よってそれ以後は，電池電圧ＶＢも回路電流ＩＢも一定（ＶＢ２，ＩＢｓ）となるのである。なお，回路電流ＩＢが収束したか否かについては，既知の手法で判定すればよい。例えば，回路電流ＩＢの値を適当な頻度でサンプリングして，値の変化があらかじめ定めた基準より小さくなったときに収束したと判定すればよい。

ここで前述のように回路電流ＩＢは，電流計５の読み値として直接に把握することができる。そこで，収束後の回路電流ＩＢｓに対して基準値ＩＫを設定しておくことで，二次電池１の良否判定ができることになる。収束後の回路電流ＩＢｓが基準値ＩＫより大きかった場合にはその二次電池１は自己放電量の多い不良品であり，回路電流ＩＢｓが基準値ＩＫより小さかった場合にはその二次電池１は自己放電量の少ない良品である，ということである。

このような判定方法での要処理時間（時刻Ｔ１→時刻Ｔ２）は，背景技術欄で述べた手法での放置時間より短い。また，電流測定であるため判定精度が高い。なお，図３中における収束後の電池電圧ＶＢ２による良否判定はあまりよい手段ではない。電池電圧ＶＢは，必ずしも電圧計６の読み値として正確に現れるものではないからである。以上が，検査装置１３による二次電池１の検査方法の基本原理である。また，二次電池１を製造するに際して，組み立てた未充電の二次電池１をあらかじめ定めた充電状態まで初充電して充電済みの二次電池１とする初充電工程と，充電済みの二次電池１を検査する検査工程とを行うことができる。その検査工程では，前記の検査方法を行えばよい。

ここまでの説明では，直流電源４の出力電圧ＶＳを一定とした。しかしながら出力電圧ＶＳは一定でなければならないという訳ではない。むしろ，出力電圧ＶＳを適宜変化させることで，判定の要処理時間をさらに短縮することができる。以下，これについて説明する。

図４および図５により，出力電圧ＶＳを変化させていくことによる利点を示す。図４は，前述の通り出力電圧ＶＳを一定とした場合の実際の回路電流ＩＢの推移の一例である。図４の例では，出力電圧ＶＳが初期に定めた値のまま一定とされており，回路電流ＩＢの収束（時刻Ｔ２）には約１.５日を要している。図４の１.５日でも電圧測定による判定の場合に比べれば十分に短いのであるが，出力電圧ＶＳを変化させていくことで要処理時間をさらに短縮することができる。図５がその例である。図５の例では，出力電圧ＶＳを上昇させていっており，わずか０.１日で回路電流ＩＢの収束に至っている。

なお図４の例と図５の例とで測定条件自体は同じであるが，検査対象の二次電池１の個体差により，出力電圧ＶＳの初期値や収束後の回路電流ＩＢ（ＩＢｓ）は一致していない。また，図５の測定例は良品の二次電池１についてのものであり，不良品の二次電池１であれば収束後の回路電流ＩＢ（ＩＢｓ）はさらに大きい値となる。

図５のように出力電圧ＶＳを上昇させて行く場合についてさらに説明する。まず，図１の回路における回路電流ＩＢは，直流電源４の出力電圧ＶＳと，電池電圧ＶＢと，寄生抵抗Ｒｘとにより次の（１）式で与えられる。
ＩＢ ＝ （ＶＳ－ＶＢ）／Ｒｘ ……（１）

ここで出力電圧ＶＳを一定とすれば前述のように，二次電池１の自己放電に伴う電池電圧ＶＢの低下により，回路電流ＩＢが増加していく。回路電流ＩＢが増加して自己放電電流ＩＤと等しい大きさになると，二次電池１の放電が実質的に停止する。これにより前述のように，電池電圧ＶＢ，回路電流ＩＢとも以後一定（ＶＢ２，ＩＢｓ）となる。つまり，収束後の回路電流ＩＢｓが二次電池１の起電要素Ｅの自己放電電流ＩＤを示している。

出力電圧ＶＳを上昇させて行く場合でも（１）式が成り立つこと自体は同じである。ただし，出力電圧ＶＳが上昇する分，出力電圧ＶＳが一定である場合よりも回路電流ＩＢの増加が速いことになる。このため，回路電流ＩＢが自己放電電流ＩＤと同じになるまでの所要時間が短いことになる。これが，前述のように回路電流ＩＢが早期に収束する理由である。ただし，やみくもに出力電圧ＶＳを上昇させたのでは，上昇が行き過ぎてしまうおそれがある。これでは回路電流ＩＢが適切に収束せず，判定ができないことになる。そのため，出力電圧ＶＳの上昇の程度を規制する必要がある。本形態では具体的には，（１）式においてあたかも寄生抵抗Ｒｘが小さくなったかのように見える範囲内で出力電圧ＶＳを上昇させる。寄生抵抗Ｒｘが小さくなればその分回路電流ＩＢが大きくなるからである。

そこで本形態では，図１に示すように，仮想抵抗Ｒｉｍという概念を導入する。仮想抵抗Ｒｉｍは，負またはゼロの抵抗値を持つ仮想的な抵抗である。図１の回路図では仮想抵抗Ｒｉｍが寄生抵抗Ｒｘと直列に挿入されている。実際にこのような抵抗が存在する訳ではないが，出力電圧ＶＳが上昇していく状況を，出力電圧ＶＳは一定として代わりに仮想抵抗Ｒｉｍの抵抗値の絶対値が上昇していくモデルで置き替えて考察するのである。ただし，寄生抵抗Ｒｘと仮想抵抗Ｒｉｍとの合計は，減っては行くものの正でなければならない。以下，寄生抵抗Ｒｘと仮想抵抗Ｒｉｍとの合計を疑似寄生抵抗Ｒｙという。この疑似寄生抵抗Ｒｙを導入したモデルにおける回路電流は，次の（２）式のように表される。
ＩＢ ＝ （ＶＳ－ＶＢ）／（Ｒｘ＋Ｒｉｍ） ……（２）

ここで，寄生抵抗Ｒｘが５Ωであったとする。すると，仮想抵抗Ｒｉｍが０Ωの場合と－４Ωの場合とでは，回路電流ＩＢが異なる。すなわち，０Ωの場合（測定開始時に相当）の回路電流ＩＢに対して，－４Ωの場合（測定開始後に相当）の回路電流ＩＢは（２）式より５倍となる。疑似寄生抵抗Ｒｙ（＝Ｒｘ＋Ｒｉｍ）が５分の１になっているからである。

上記の（２）式を変形すると，次の（３）式が得られる。
ＶＳ ＝ ＶＢ＋（Ｒｘ＋Ｒｉｍ）＊ＩＢ ……（３）

（３）式は，疑似寄生抵抗Ｒｙと回路電流ＩＢとの積を電池電圧ＶＢに加えると出力電圧ＶＳになることを示している。疑似寄生抵抗Ｒｙのうち仮想抵抗Ｒｉｍは前述のように実際には存在しないので，出力電圧ＶＳを，電池電圧ＶＢに寄生抵抗Ｒｘと回路電流ＩＢとの積を加えた電圧まで上げることで（３）式を成り立たせることになる。つまり，出力電圧ＶＳを上昇させた分を回路電流ＩＢで割った値が，仮想抵抗Ｒｉｍの絶対値に相当する。

前述のように出力電圧ＶＳを初期電池電圧ＶＢ１に一致させて測定を開始した場合には，適宜の頻度でその時点での回路電流ＩＢに合わせて（３）式により出力電圧ＶＳを上昇させていくことになる。出力電圧ＶＳを上昇させる頻度は，例えば１秒当たり１回程度である。なお頻度が一定である必要はない。こうすることで，検査開始後における回路電流ＩＢの上昇が大きいほど，出力電圧ＶＳの上昇幅も大きいことになる。また，回路電流ＩＢの増加が収束すれば出力電圧ＶＳの上昇も収束することになる。これにより，図５のような測定を実現することができる。

なお，回路電流ＩＢの増加分に対する出力電圧ＶＳの上昇幅は，上記からすれば寄生抵抗Ｒｘと回路電流ＩＢとの積である。すなわち出力電圧ＶＳの上昇幅をΔＶＳで表せば，上昇幅ΔＶＳは次の（４）式で与えられる。
ΔＶＳ ＝ Ｒｘ＊ＩＢ ……（４）

しかしこれに限らず，（４）式の積に対して１未満の正の係数Ｋを掛けた値としてもよい。係数Ｋの具体的な値は，上記の範囲内で任意であり，あらかじめ定めておけばよい。すなわち，上昇幅ΔＶＳを次の（５）式で計算してもよい。
ΔＶＳ ＝ Ｋ＊Ｒｘ＊ＩＢ ……（５）

なお，この係数Ｋと寄生抵抗Ｒｘとの積をあらかじめ定数Ｍとして求めておき，この定数Ｍを回路電流ＩＢに掛けることで出力電圧ＶＳの上昇幅ΔＶＳを計算してもよい。このようにする場合には，検査の途中での出力電圧ＶＳは，次の（６）式で算出されることになる。
ＶＳ ＝ ＶＢ＋Ｍ＊ＩＢ ……（６）

回路電流ＩＢの増加を早期に収束させるという観点からすれば，（４）式の積をそのまま出力電圧ＶＳの上昇幅とするのが最も効果的である。しかしそれでは，寄生抵抗Ｒｘの値の精度その他の理由により，前述の疑似寄生抵抗Ｒｙがマイナスになってしまう事態もありうる。これでは回路電流ＩＢの変化が発散してしまい，必要な測定ができないことになる。そこで上記のように係数Ｋを掛けることで，発散のリスクを軽減することができる。

この係数Ｋについて，次のことが言える。係数Ｋを大きく（１に近く）とれば，仮想抵抗Ｒｉｍと寄生抵抗Ｒｘとの絶対値が近く疑似寄生抵抗Ｒｙが小さいということである。これは，出力電圧ＶＳの上昇が急峻であるということである。このことは，回路電流ＩＢを短時間で収束させることができると期待できる一方，寄生抵抗Ｒｘの精度次第では発散のリスクが大きい。逆に係数Ｋを小さく（１から遠く）とれば，疑似寄生抵抗Ｒｙが大きく，出力電圧ＶＳの上昇が緩やかであるということである。つまり，回路電流ＩＢの収束時間は長くかかるが，寄生抵抗Ｒｘの精度が低くても発散のリスクは小さい。

そこで，実際にこの制御での測定を行うためには，寄生抵抗Ｒｘの値を精度よく知っておく必要がある。寄生抵抗Ｒｘのうち前述のプローブ７，８と端子５０，６０との間の接触抵抗の部分は回路３を組んだ都度異なるものである。このため，プローブ７，８を端子５０，６０に当てる都度，寄生抵抗Ｒｘの値を測定することになる。図１の検査装置１３では，寄生抵抗Ｒｘの値を精密に測定することができる。

［寄生抵抗の測定１］
図１の検査装置１３における寄生抵抗Ｒｘの第１の測定手順を説明する。この測定は，プローブ７，８を検査対象の二次電池１の端子５０，６０に接触させた状態で，制御部２２により，第２スイッチ２１を閉じた状態に固定して行われる。電源装置２の出力電圧ＶＳはオフにしておく。なお，抵抗器１７については，ここでは可変抵抗機能を使用せず，抵抗値を固定したままとする。抵抗器１７の可変抵抗機能の使い方については後述する。

検査装置１３での寄生抵抗Ｒｘの第１の測定手順は要するに，第１スイッチ１８を開いた状態と閉じた状態との２通りの電圧計１９の指示値を取得することである。これにより寄生抵抗Ｒｘの値を算出することができる。すなわち寄生抵抗Ｒｘの値は，次の（７）式で算出される。
Ｒｘ ＝ （Ｖ０－Ｖ１）＊（Ｒ１／Ｖ１） ……（７）
Ｒ１：抵抗器１７の抵抗値
Ｖ０：第１スイッチ１８オフでの電圧計１９の指示値
Ｖ１：第１スイッチ１８オンでの電圧計１９の指示値

この（７）式は次のようにして導出される。まず第１スイッチ１８のオフ時を考えると，Ｖ０は二次電池１の電池電圧ＶＢそのものである。第１スイッチ１８のオン時を考えると，その状態での回路電流ＩＢは次式で与えられる。
ＩＢ ＝ ＶＢ／（Ｒ１＋Ｒｘ）

Ｖ１は抵抗器１７の抵抗値Ｒ１と回路電流ＩＢとの積であるから次のように表される。Ｖ１ ＝ Ｒ１＊ＶＢ／（Ｒ１＋Ｒｘ）
＝ Ｒ１＊Ｖ０／（Ｒ１＋Ｒｘ）

これをＲｘについて解くことで（７）式が得られる。こうして本形態では，回路の寄生抵抗Ｒｘが精密に測定される。寄生抵抗Ｒｘが精密に測定された後，プローブ７，８の端子５０，６０への接続を解除することなく維持したまま前述の自己放電量の検査を行うことで，検査時間のさらなる短縮を図ることができる。寄生抵抗Ｒｘの測定精度が高いため，仮想抵抗Ｒｉｍの導入における前述の係数Ｋとして，なるべく１に近い値を使用することができるからである。このため，検査開始後早期に出力電圧ＶＳを上昇させ収束させ，判定を行うことができる。

上記においてＶ０，Ｖ１の測定を，電圧計１９で行う代わりに電源装置２に内蔵されている電圧計６を用いて行ってもよい。つまり，電源装置２に電圧計６が内蔵されていれば，上記の測定は電圧計１９がなくても可能である。また，上記では電源装置２の出力電圧ＶＳはオフにしておくこととしたが，そのことは必須ではない。出力電圧ＶＳがオンであっても，第１スイッチ１８のオフ時とオン時とで出力電圧ＶＳが同じであれば測定可能である。ただしその場合にはＶ０，Ｖ１の測定は電圧計１９で行った方がよい。

［寄生抵抗の測定２］
図１の検査装置１３における寄生抵抗Ｒｘの第２の測定手順を説明する。この測定は，寄生抵抗Ｒｘのうち抵抗路１６よりも電源装置２側の成分（Ｒｘ２）である副抵抗値を精密に測定しようとするものである。つまり，前述の「測定１」で測定した寄生抵抗Ｒｘは厳密にいえば，寄生抵抗Ｒｘのうち抵抗路１６よりも二次電池１側の成分（Ｒｘ１）のみである。ただ，寄生抵抗Ｒｘの大部分を占めるプローブ７，８の接触抵抗は成分Ｒｘ１に含まれている。このため前述のように，成分Ｒｘ１のみの測定であってもかなりの効果は得られる。

そしてこの第２の測定では，成分Ｒｘ２をも精密に測定することで，さらに検査時間の短縮を図る。この測定は，制御部２２により，第２スイッチ２１を開いた状態に固定して行われる。電源装置２の出力電圧ＶＳはオンにする。抵抗器１７の可変抵抗機能はやはり使用しない。測定そのものは「測定１」の場合と同じようなことで，第１スイッチ１８を開いた状態と閉じた状態との２通りの電圧計１９の指示値を取得することである。このとき出力電圧ＶＳは同じとする。そして同様に（７）式の計算により，成分Ｒｘ２が算出される。かくして得られた成分Ｒｘ２を前述の「測定１」の測定結果に加算することで，さらに精度の高い寄生抵抗Ｒｘが得られるのである。

この第２の測定においては，Ｖ０，Ｖ１の測定を電圧計６を用いて行うことはできず，電源装置２の外部にある電圧計１９で行うことになる。また，第２の測定は，プローブ７，８を二次電池１に繋がない状態で行ってもよいし，繋ぐ都度毎回行う必要もない。第２の測定は，電源装置２の個体差による成分Ｒｘ２のばらつきへの対応という意味を持つ。このため，一旦測定しておけばその値がその後も有効である。ただし，正側導線１４や負側導線１５を新品に交換した場合には新たに測定すべきである。

ここで，寄生抵抗Ｒｘを精密測定することによる効果について説明する。寄生抵抗Ｒｘの測定精度が高いほど，前述の疑似寄生抵抗Ｒｙをぎりぎりまで小さくすることができるのである。寄生抵抗Ｒｘの測定精度が低い場合に仮想抵抗Ｒｉｍを寄生抵抗Ｒｘに近い値に設定すると，実際の疑似寄生抵抗Ｒｙがゼロまたはマイナスになってしまうリスクがある。寄生抵抗Ｒｘの測定精度が高ければそうしたリスクは小さいからである。つまり，寄生抵抗Ｒｘの測定精度が高いほど，仮想抵抗Ｒｉｍをぎりぎりまで寄生抵抗Ｒｘに近づけた状況で二次電池１の検査を行うことができる。これにより検査時間を短縮できる。

図６のグラフに，検査開始後における回路電流ＩＢの収束状況を，２水準の仮想抵抗Ｒｉｍについて示す。図６に示すグラフは，以下の条件下での測定例である。
二次電池１の種類：リチウムイオン二次電池
二次電池１の蓄電容量：３５Ａｈ
正極活物質：三元系複合リチウム塩
負極活物質：黒鉛
電解液の電解質：ＬｉＰＦ₆
電解液の溶媒：カーボネート系３種混合溶媒
寄生抵抗Ｒｘ：５Ω

図６には，仮想抵抗Ｒｉｍについて，－４．９９Ω（つまり疑似寄生抵抗Ｒｙは０．０１Ω，前述の係数Ｋでいえば０．９９８，実線）と，－４．９Ω（つまり疑似寄生抵抗Ｒｙは０．１Ω，係数Ｋでいえば０．９８，破線）との２通りのグラフを掲載している。まず破線のグラフに着目すると，検査開始後約３時間程度で回路電流ＩＢが収束するに至っている（Ｅ１の丸印参照）。これは，仮想抵抗Ｒｉｍを導入しない場合，すなわち検査開始後に出力電圧ＶＳを一定とする場合と比較して，非常に速く収束しているといえる。そして実線のグラフは疑似寄生抵抗Ｒｙをさらに小さくして得た測定例であるが，収束時間は約１時間程度（Ｅ２の丸印参照）と，破線の場合よりもさらに短くなっている。このように疑似寄生抵抗Ｒｙを小さくすることで，検査時間を短縮できるのである。

本発明者らが行った試験によれば，前述の「測定１」の手法での寄生抵抗Ｒｘの測定精度は±１０ｍΩ以下と良好で，係数Ｋとしては「０．９８」程度を問題なく使用できた。このため検査時間は１時間程度と短かった。また，「測定１」および「測定２」の手法を併用することによる寄生抵抗Ｒｘの測定精度は±５μΩ以下とさらに良好で，係数Ｋとしては「０．９９８」程度を問題なく使用できた。このため検査時間は０．５時間程度とさらに短かった。

［抵抗器１７の可変抵抗機能］
ここまでの説明では，抵抗器１７の抵抗値Ｒ１については論じなかった。しかし実際には，抵抗器１７の抵抗値Ｒ１を最適設定することで，さらに検査時間の短縮を図ることができる。抵抗器１７の最適な抵抗値Ｒ１は二次電池１の蓄電容量に依存する。以下これについて，図７，図８により説明する。

図７は，抵抗値Ｒ１を振った場合の，上記「測定１」の手法により算出される寄生抵抗Ｒｘ（厳密にいえば成分Ｒｘ１）の精度を示すグラフである。図７から明らかなように，抵抗値Ｒ１が大きいほど測定精度は低い。これは，寄生抵抗Ｒｘがだいたい数十Ω程度で，さほど大きくないことによる。「測定１」で第１スイッチ１８をオンして電圧Ｖ１を測定するとき，寄生抵抗Ｒｘと抵抗器１７（抵抗値Ｒ１）とは直列接続状態にある。このためこの状態での回路電流ＩＢは寄生抵抗Ｒｘと抵抗値Ｒ１との和で決まる。図７に示されるように抵抗値Ｒ１が数千Ω程度にもなる設定である場合には，回路電流ＩＢは抵抗値Ｒ１によりだいたい決まってしまうことになる。このためこのような設定での電圧Ｖ１への寄生抵抗Ｒｘの支配度が低く，寄生抵抗Ｒｘの測定精度も低いのである。図７中で左方では，すなわち抵抗値Ｒ１が低い場合には，電圧Ｖ１への寄生抵抗Ｒｘによる支配度が相対的に高く，測定精度も高いことになる。

しかしながら抵抗値Ｒ１が低ければ低いほどよい，という訳ではない。図７中の左上隅の丸印Ｅ３で示す付近を拡大して図８に示す。図８中に矢印Ｅ４で示すように，極端に抵抗値Ｒ１が低いと逆に測定精度が低下してしまう。その理由は，極端に抵抗値Ｒ１が低い場合には，第１スイッチ１８をオンすると二次電池１の両端子間を短絡するに等しい状態となってしまうからである。このため大きな回路電流ＩＢが流れて二次電池１の電圧ＶＢ自体が降下してしまう。したがって結局，高精度な測定ができないのである。

図８では，抵抗値Ｒ１がだいたい５０～７０Ω程度のところで測定精度が最高になっている。このように測定精度が最高となるような抵抗値Ｒ１が，抵抗器１７の最適な抵抗値Ｒ１であるといえる。上記のような極低抵抗域での大電流による影響は，二次電池１の蓄電容量が小さいほど大きく現れ，蓄電容量が大きいほど小さく現れる。このため，最適な抵抗値Ｒ１は二次電池１の蓄電容量により異なるのである。つまり最適な抵抗値Ｒ１は，蓄電容量が小さいほど大きく，蓄電容量が大きいほど小さい。

よって，検査対象の二次電池１の蓄電容量に応じて，可変抵抗である抵抗器１７の抵抗値Ｒ１を設定するのである。この設定をした状態で「測定１」の手法を行うことで，寄生抵抗Ｒｘについてより高い測定精度が得られる。そのための二次電池１の蓄電容量自体については，さほどの高精度は要求されない。二次電池１の仕様による規格値で十分であり，個体差までは考慮しなくてもよい。具体的には，検査対象となりうる二次電池１の仕様ごとにあらかじめ，設定すべき抵抗値Ｒ１を定めて記憶しておけばよい。そして，検査対象の二次電池１の仕様に応じて，制御部２２により抵抗器１７の抵抗値Ｒ１を設定する。なお，図１の検査装置１３に実装する抵抗器１７としては，図７に示したような高抵抗域まで含む広い可変範囲を有するものでなくてもよい。数Ω～数百Ω程度をカバーしていれば十分である。

そして，上記のようにして抵抗値Ｒ１が決定されると，決定された抵抗値Ｒ１に応じて，回路電流ＩＢの収束測定時における仮想抵抗Ｒｉｍに反映させることができる。すなわち，決定された抵抗値Ｒ１が低いほど仮想抵抗Ｒｉｍを，寄生抵抗Ｒｘに近い値に設定できるのである。これは，決定された抵抗値Ｒ１が低いほど，寄生抵抗Ｒｘの測定精度が高いことによる。その理由は前述の図７の説明のところで述べた通りである。したがって，抵抗値Ｒ１が低いほど，仮想抵抗Ｒｉｍのための前述の係数Ｋを大きく（より１に近く）設定することができる。つまり，二次電池１の蓄電容量が大きいほど，検査時間は短くて済むのである。

具体的には，検査対象の二次電池１の仕様ごとにあらかじめ，その仕様上の蓄電容量に応じて，抵抗器１７に設定すべき抵抗値Ｒ１を指定しておけばよい。そして検査対象の二次電池１の仕様に応じて，指定されている抵抗値Ｒ１を抵抗器１７に設定すればよい。これにより，二次電池１の仕様に応じた最適な抵抗設定で寄生抵抗Ｒｘを測定し，ごく短時間で検査をすることができる。

以上のような本形態の検査装置１３における検査の各工程を時系列順に列挙すると，次のようになる。
〈１〉検査対象の二次電池１の検査装置１３へのセット
〈２〉初期電流値の決定
〈３〉寄生抵抗の測定２
〈４〉抵抗値Ｒ１の設定
〈５〉寄生抵抗の測定１
〈６〉仮想抵抗Ｒｉｍの設定
〈７〉自己放電測定

このうちの〈２〉の「初期電流値の決定」は，図３のグラフにおける時刻Ｔ１での回路電流ＩＢの値，すなわち自己放電測定の開始時の回路電流ＩＢの値を決定することである。図３のグラフについての説明のところでは，最も理解しやすいゼロから開始する場合について述べたが，これに限らず，最初からある程度の電流を流させることもできる。これをどうするか決定するのが本ステップである。ここでは，ゼロからの開始に決定するものとして後続の説明を行うこととする。

〈３〉の「寄生抵抗の測定２」では前述のように，第２スイッチ２１を開いた状態にして，寄生抵抗Ｒｘのうち電源装置２側の成分Ｒｘ２を測定する。〈４〉の「抵抗値Ｒ１の設定」では，検査対象の二次電池１の仕様に応じて，抵抗器１７の抵抗値Ｒ１を設定する。なお〈４〉は，〈５〉より前であればいつ行ってもよい。〈５〉の「寄生抵抗の測定１」では，第２スイッチ２１を閉じて寄生抵抗Ｒｘのうち大部分を占める成分Ｒｘ１を測定する。この時点では当然，二次電池１の端子５０，６０にプローブ７，８が接続されていなければならない。また，この後，端子５０，６０からプローブ７，８を取り外すことなく，〈７〉の「自己放電測定」までを行わなければならない。〈６〉の「仮想抵抗Ｒｉｍの設定」では前述のように，係数Ｋを設定することにより，「自己放電測定」において出力電圧ＶＳを上昇させる程度を設定する。

以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，自己放電の測定により二次電池１の良否を検査する検査装置１３において，抵抗器１７と第１スイッチ１８とを直列接続してなる抵抗路１６を，正側導線１４と負側導線１５との間に配置している。これにより，検査対象の二次電池１を検査装置１３に接続した状態で，第１スイッチ１８のオン時とオフ時との２通りの電圧Ｖ０，Ｖ１を取得できるようにしている。これにより，プローブ７，８の接触抵抗を含む回路の寄生抵抗Ｒｘを高精度に測定できるようにしている。

また，第２スイッチ２１を設け，電源装置２側についても同様にして２通りの電圧を取得できるようにしている。これにより，回路の寄生抵抗Ｒｘをより高精度に測定できるようにしている。さらに，抵抗器１７として可変抵抗を用いることで，寄生抵抗Ｒｘをより高精度に測定できるようにしている。このようにして，寄生抵抗Ｒｘを非常に高精度に知った上で自己放電検査を行うようにしている。このため，回路電流ＩＢが発散してしまうリスクを極限まで抑えつつ，極めて短時間に回路電流ＩＢを収束させ，二次電池１の良否検査を終了させることができる。かくして，二次電池１の良否検査を，種々の要因に基づく寄生抵抗Ｒｘのばらつきに関わらず迅速に行うことができる検査装置１３が実現されている。

なお，本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い。したがって本発明は当然に，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。例えば前記形態では，第２スイッチ２１を負側導線１５に設けたが，正側導線１４における抵抗路１６よりもプローブ８寄りの位置に設けてもよい。抵抗路１６における抵抗器１７と第１スイッチ１８との順序も任意である。また，第１スイッチ１８や第２スイッチ２１の種類としては，アナログスイッチや半導体スイッチ等，何でもよい。

また，本形態の検査方法は，新品として製造された直後の二次電池に限らず，例えば使用済み組電池のリマン処理のため等，中古品の二次電池を対象として行うこともできる。また，単品の二次電池に限らず，複数の二次電池の並列結合体を対象として行うこともできる。ただしその場合の蓄電容量は，並列結合体全体としてのものとなる。また，並列結合体全体としての良否検査に留まり，個々の二次電池を個別に検査したことにはならない。また，判定対象とする蓄電デバイスは，二次電池に限らず，電気二重層キャパシタ，リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタであってもよい。

１ 二次電池
２ 電源装置
４ 直流電源
５ 電流計
６ 電圧計
７ プローブ
８ プローブ
１３ 検査装置
１４ 正側導線
１５ 負側導線
１６ 抵抗路
１７ 抵抗器
１８ 第１スイッチ
１９ 電圧計
２１ 第２スイッチ
２２ 制御部（回路抵抗算出部，検査部，仮想抵抗設定部，副抵抗算出部，可変抵抗設定部）

Claims (4)

1. 蓄電デバイスと外部電源とを接続して構成された回路に流れる回路電流の収束状況により蓄電デバイスの自己放電電流の多寡を検査する，蓄電デバイスの検査装置であって，
   前記外部電源として機能する電源装置と，
   前記電源装置の正負の端子に接続されて前記回路の一部を構成するとともに，先端に蓄電デバイスとの接触のためのプローブを有する正側導線および負側導線と，
   前記正側導線と前記負側導線との間に配置された，抵抗器とスイッチとを直列接続してなる抵抗路と，
   前記正側導線および前記負側導線の両プローブを検査対象の蓄電デバイスの両極端子に接触させている回路構成状態における，前記スイッチをオフにしたときとオンにしたときとでの前記正側導線と前記負側導線との間の電圧の差に基づいて前記回路の寄生抵抗の値である回路抵抗値を算出する回路抵抗算出部と，
   前記回路構成状態かつ前記スイッチをオフにした状態で，前記電源装置の出力電圧を上昇させつつ蓄電デバイスの検査を行う検査部と，
   前記検査部による検査を行うときにおける前記電源装置の出力電圧の上昇分に伴う前記回路電流の増加分を前記回路の抵抗の減少分に換算した負値である仮想抵抗値と，前記回路抵抗値との合計がゼロとも負ともならない範囲内で，検査開始後に前記電源装置の出力電圧を上昇させる仮想抵抗設定部とを有することを特徴とする蓄電デバイスの検査装置。
2. 請求項１に記載の蓄電デバイスの検査装置であって，
   前記正側導線もしくは前記負側導線における前記抵抗路よりも前記プローブ側の位置に設けられた第２スイッチと，
   前記第２スイッチをオフにした状態で，前記スイッチをオフにしたときとオンにしたときとでの前記正側導線と前記負側導線との間の電圧の差に基づいて，前記回路のうち前記抵抗路よりも前記電源装置側の部分の抵抗値である副抵抗値を算出する副抵抗算出部とを有し，
   前記回路抵抗算出部は，前記回路抵抗値の算出に際して前記副抵抗値を加算するものであることを特徴とする蓄電デバイスの検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイスの検査装置であって，前記仮想抵抗設定部は，
   前記回路抵抗値を絶対値にて上回らないように前記仮想抵抗値を定め，
   検査開始後に，前記電源装置の出力電圧を，前記仮想抵抗値と前記回路抵抗値との合計に前記回路電流を掛けた値を前記蓄電デバイスの電圧に加算した電圧，に変更するものであることを特徴とする蓄電デバイスの検査装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の蓄電デバイスの検査装置であって，
   前記抵抗器の抵抗値が可変であり，
   前記抵抗器の抵抗値を設定する可変抵抗設定部を有し，
   前記可変抵抗設定部は，
   検査対象となりうる蓄電デバイスの蓄電容量ごとまたは仕様ごとにあらかじめ，設定すべき抵抗値が指定されており，
   検査対象の蓄電デバイスの蓄電容量または仕様に応じて，指定されている前記設定すべき抵抗値を，前記抵抗器の抵抗値として設定するとともに，
   記憶している前記設定すべき抵抗値が，検査対象となりうる蓄電デバイスの蓄電容量が小さいほど大きい抵抗値であることを特徴とする蓄電デバイスの検査装置。

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