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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024047817
(43)【公開日】2024-04-08
(54)【発明の名称】異物検出装置
(51)【国際特許分類】
G01N 27/02 20060101AFI20240401BHJP
【ＦＩ】
G01N27/02 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022153515
(22)【出願日】2022-09-27
(71)【出願人】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】臼杵 司
(72)【発明者】
【氏名】石垣 将紀
(72)【発明者】
【氏名】石川 敬祐
(72)【発明者】
【氏名】駒形 将吾
【テーマコード（参考）】
2G060
【Ｆターム（参考）】
2G060AA09
2G060AE40
2G060AF06
2G060EA06
2G060EB07
2G060HC15
2G060KA09
(57)【要約】
【課題】リチウムイオン電池等の検出対象物内の異物を非破壊かつ高精度で検出する。
【解決手段】計測器１０と、測定対象物２００と計測器１０とを電気的に接続する伝送線路１２とを備え、測定対象物２００及び伝送線路１２を含む電気回路のインピーダンスを計測器１０によって測定し、測定されたインピーダンスの変化から測定対象物２００内の異物を検出する。
【選択図】図１
【解決手段】計測器１０と、測定対象物２００と計測器１０とを電気的に接続する伝送線路１２とを備え、測定対象物２００及び伝送線路１２を含む電気回路のインピーダンスを計測器１０によって測定し、測定されたインピーダンスの変化から測定対象物２００内の異物を検出する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
計測器と、測定対象物と前記計測器とを電気的に接続する伝送線路と、を備え、
前記測定対象物及び前記伝送線路を含む電気回路のインピーダンスを前記計測器によって測定し、測定された前記インピーダンスの変化から前記測定対象物内の異物を検出することを特徴とする異物検出装置。
前記測定対象物及び前記伝送線路を含む電気回路のインピーダンスを前記計測器によって測定し、測定された前記インピーダンスの変化から前記測定対象物内の異物を検出することを特徴とする異物検出装置。
【請求項2】
請求項１に記載の異物検出装置であって、
前記インピーダンスの変化は、前記電気回路の共振周波数又は共振のピーク値の変化から検出することを特徴とする異物検出装置。
前記インピーダンスの変化は、前記電気回路の共振周波数又は共振のピーク値の変化から検出することを特徴とする異物検出装置。
【請求項3】
請求項２に記載の異物検出装置であって、
前記計測器と前記測定対象物との間にインピーダンス調整回路を設け、前記インピーダンス調整回路によって前記電気回路のインピーダンスを調整可能であることを特徴とする異物検出装置。
前記計測器と前記測定対象物との間にインピーダンス調整回路を設け、前記インピーダンス調整回路によって前記電気回路のインピーダンスを調整可能であることを特徴とする異物検出装置。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項に記載の異物検出装置であって、
前記インピーダンスの変化は、前記インピーダンスの実部成分及び虚部成分の測定値のばらつきが所定の精度閾値未満となる周波数帯域において検出することを特徴とする異物検出装置。
前記インピーダンスの変化は、前記インピーダンスの実部成分及び虚部成分の測定値のばらつきが所定の精度閾値未満となる周波数帯域において検出することを特徴とする異物検出装置。
【請求項5】
請求項１に記載の異物検出装置であって、
前記伝送線路の電気長を変更することによって測定周波数を調整することを特徴とする異物検出装置。
前記伝送線路の電気長を変更することによって測定周波数を調整することを特徴とする異物検出装置。
【請求項6】
請求項５に記載の異物検出装置であって、
複数の前記伝送線路を切り替えることによって前記伝送線路の電気長を変更することを特徴とする異物検出装置。
複数の前記伝送線路を切り替えることによって前記伝送線路の電気長を変更することを特徴とする異物検出装置。
【請求項7】
請求項５に記載の異物検出装置であって、
前記伝送線路の比誘電率及び比透磁率の少なくとも１つを変化させることで前記伝送線路の電気長を変更することを特徴とする異物検出装置。
前記伝送線路の比誘電率及び比透磁率の少なくとも１つを変化させることで前記伝送線路の電気長を変更することを特徴とする異物検出装置。
【請求項8】
請求項１に記載の異物検出装置であって、
前記測定対象物は、リチウムイオン電池であることを特徴とする異物検出装置。
前記測定対象物は、リチウムイオン電池であることを特徴とする異物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リチウムイオン電池等の異物検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
検査対象物の静電容量の微小な変化を高精度で検出するための静電容量型変位センサが開示されている（特許文献１）。測定対象物と対向するプローブ内に２つの電圧の周波数特性を急峻化させるＲＬＣ共振回路を採用し、ＲＬＣ共振回路の共振周波数特性をそれぞれの共振点がわずかに異なるようにする。測定対象の容量成分が変化することに伴って共振周波数に変化が生じることで、特定周波数における共振電流の強度が変化することを利用して高い感度の静電容量検出を行う。
【0003】
また、複数の部材を組み合わせ構成される構造体の磁気を測定し、当該構造体の磁気の情報に基づいて構造体に含まれる金属異物を検出する異物検出技術が開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１７－１６７１４３号公報
【特許文献2】特開２０１２－１３８３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ＬＣ共振回路を用いた静電容量型変位センサでは、ＬＣ共振の共振周波数は容量成分や誘導成分といったインピーダンスの虚部成分によって変化することから、虚部成分の微小変化を検出するためには有効な手法である。しかしながら、当該技術は、インピーダンスの実部成分の変化には感度がない。検出対象物内の異物によってはインピーダンスの実部成分にも影響することもあり、虚部成分の微小変化を伴わず、実部成分の微小変化のみを示す異物の検出には適用できない。
【0006】
また、磁気情報に基づいて構造体に含まれる金属異物を検出する技術では、電池に対して着磁と適切な消磁の操作を行うことで磁性を有する異物検出することができる。しかしながら、電池に混入する異物としてはアルミニウムや銅といった非磁性の金属もあり、当該技術ではこれらの異物の検出は困難である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の１つの態様は、計測器と、測定対象物と前記計測器とを電気的に接続する伝送線路と、を備え、前記測定対象物及び前記伝送線路を含む電気回路のインピーダンスを前記計測器によって測定し、測定された前記インピーダンスの変化から前記測定対象物内の異物を検出することを特徴とする異物検出装置である。
【0008】
ここで、前記インピーダンスの変化は、前記電気回路の共振周波数又は共振のピーク値の変化から検出することが好適である。
【0009】
また、前記計測器と前記測定対象物との間にインピーダンス調整回路を設け、前記インピーダンス調整回路によって前記電気回路のインピーダンスを調整可能であることが好適である。
【0010】
また、前記インピーダンスの変化は、前記インピーダンスの実部成分及び虚部成分の測定値のばらつきが所定の精度閾値未満となる周波数帯域において検出することが好適である。
【0011】
また、前記伝送線路の電気長を変更することによって測定周波数を調整することが好適である。例えば、複数の前記伝送線路を切り替えることによって前記伝送線路の電気長を変更することが好適である。例えば、前記伝送線路の比誘電率及び比透磁率の少なくとも１つを変化させることで前記伝送線路の電気長を変更することが好適である。
【0012】
また、前記測定対象物は、リチウムイオン電池であることが好適である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、リチウムイオン電池等の測定対象物内の異物がインピーダンスの実部成分のみに影響したり、非磁性であったりしても非破壊かつ高精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施の形態における異物検出装置の構成を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態における伝送線路の構成例を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態における伝送線路の構成例を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態における異物検出装置のシャントスルー接続モデルを示す図である。
【図5】本発明の実施の形態における異物検出装置のＳパラメータ行列表現を示す図である。
【図6】測定対象物の負荷インピーダンスの実部成分の変化に対する共振周波数の変化の関係を示す図である。
【図7】測定対象物の負荷インピーダンスの虚部成分の変化に対する共振周波数の変化の関係を示す図である。
【図8】測定対象物の負荷インピーダンスの実部成分と虚部成分の比率に対する共振周波数の変化の関係を示す図である。
【図9】本発明の実施の形態における異物検出装置の構成の別例を示す図である。
【図10】本発明の実施の形態における異物検出装置の構成の別例を示す図である。
【図11】本発明の実施の形態における異物検出装置の構成の別例を示す図である。
【図12】本発明の実施の形態におけるインピーダンス調整回路を含む異物検出装置の構成を示す図である。
【図13】本実施の形態におけるインピーダンス調整回路の構成を示す図である。
【図14】本実施の形態における異物検出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の実施の形態における異物検出装置１００は、図１に示すように、計測器１０及び伝送線路１２（１２ａ，１２ｂ）を含んで構成される。異物検出装置１００では、計測器１０と測定対象物２００とを伝送線路１２によって電気的に接続した状態において測定対象物２００内に存在する異物の検出を行う。
【0016】
計測器１０は、測定対象物２００について電力、電圧及び電流の少なくとも１つの反射及び透過が測定可能な計測装置である。計測器１０は、例えばネットワークアナライザとすることができる。
【0017】
伝送線路１２（１２ａ，１２ｂ）は、計測器１０と測定対象物２００とを電気的に接続する電線である。伝送線路１２は、図２に示すように、信号線１４及びリターン線１６を同軸上に配置して、その間を絶縁体１８で電気的に絶縁した同軸ケーブルとすることができる。また、伝送線路１２は、図３に示すように、板状の絶縁体１８の表面に信号線１４を配置し、裏面にリターン線１６を配置した構造を有するマイクロストリップラインとしてもよい。なお、伝送線路１２は、これらに限定されるものではなく、ツイストペアケーブル等としてもよい。
【0018】
測定対象物２００は、特に限定されるものではなく、例えば電池とすることができる。具体的には、測定対象物２００は、例えばリチウムイオン電池とすることができる。測定対象物２００を電池とした場合、伝送線路１２によって測定対象物２００の正電極及び負電極をそれぞれ計測器１０に電気的に接続した状態で異物の検出を行う。
【0019】
図１に示した異物検出装置１００では、伝送線路１２ａ及び伝送線路１２ｂを介して計測器１０の２つポートをそれぞれ測定対象物２００に電気的に接続したシャントスルー接続としている。すなわち、伝送線路１２ａの信号線１４ａを介して、計測器１０の第１のポートに対して測定対象物２００の正電極及び負電極の一方を接続する。また、伝送線路１２ｂの信号線１４ｂを介して、計測器１０の第２のポートに対して測定対象物２００の正電極及び負電極のうち信号線１４ａを接続した側の電極に接続する。また、伝送線路１２ａのリターン線１６ａを介して、計測器１０の第１のポートに対して測定対象物２００の正電極及び負電極のうち信号線１４ａが接続されていない側の電極を接続する。さらに、伝送線路１２ｂのリターン線１６ｂを介して、計測器１０の第２のポートに対して測定対象物２００の正電極及び負電極のうちリターン線１６ａが接続された側の電極を接続する。
【0020】
異物検出装置１００では、Ｓパラメータに基づいて測定対象物２００のインピーダンスを測定する。異物検出装置１００では伝送線路１２を介して計測器１０と測定対象物２００とが接続されており、共振が発生し、測定対象物２００のインピーダンスの変化を共振周波数の変化から計測可能である。また、伝送線路１２の長さ、誘電率、透磁率の少なくとも１つを変えることで伝送線路１２の電気長を変化させ、共振周波数を調整し、任意の周波数でインピーダンスの変化を測定することも可能である。
【0021】
図４及び図５は、伝送線路１２を含むシャントスルー接続モデル及びＳパラメータ行列表現をそれぞれ示す。ここで、Ｚ０は回路の特性インピーダンス、Ｚｒｅｆは基準インピーダンス、ＺＬは測定対象物２００の負荷インピーダンス、ｌは伝送線路１２の線路長、ＳＺＬは負荷インピーダンスのＳパラメータ行列、ＳＴＬは伝送線路１２のＳパラメータ行列を示す。このモデルにおいて、負荷インピーダンスＺＬ及び伝送線路１２のＳパラメータＳＴＬは、それぞれ数式（１）及び数式（２）で表される。
【0022】
【数1】
【0023】
【数2】
【0024】
数式（１）及び数式（２）から合成Ｓパラメータは数式（３）で表される。
【0025】
【数3】
【0026】
シャントスルー接続の構成では、観測上の負荷インピーダンスＺＬ，ｏｂｓｅｒｖｅｄは数式（３）の合成Ｓパラメータの２行１列目の要素Ｓ２１から数式（４）のように算出される。
【0027】
【数4】
【0028】
負荷インピーダンスＺＬを実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘに分解して、ＺＬ＝Ｒ＋ｊＸとして表すと数式（５）となる。
【0029】
【数5】
【0030】
図６及び図７は、それぞれ数式（５）において負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘが変化した際の共振周波数の変化を示す。負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘの変化に伴って共振周波数がシフトすることが確認できた。
【0031】
すなわち、異物検出装置１００の計測器１０を用いて共振周波数の変化を検出することによって負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘの変化を検出することができる。測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘは測定対象物２００内に異物が入り込む前後によって変化するので、共振周波数の変化から測定対象物２００内に存在する異物を検出することができる。特に、共振周波数を異物の検出に利用することで、測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬの虚部成分Ｘのみならず、実部成分Ｒのみに変化を及ぼす異物や非磁性の異物も検出することができる。
【0032】
なお、負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘを検出する計測の分解能は外乱により精度が１％程度となるのに対して、周波数を決定する位相同期回路（ＰＬＬ）は自由に周波数を変更することができ、狭帯域のバンドパスフィルタを用いることによって高い分解能を実現することができる。
【0033】
図８は、数式（５）における負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘの比率（Ｒ／Ｘ）の変化に対する共振周波数の変化率を示す。図８に示されるように、負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘの比率と共振周波数の変化率には相間関係がある。負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘの比率がある値になると共振周波数の変化率は極大を示す。なお、負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘの比率をこの値に近づけておくことによって、負荷インピーダンスＺＬの変化に対する共振周波数の変化量を最大に近づけることができる。
【0034】
以上のように、共振周波数や共振のピーク値の変化を捉えることによって負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘの微小な変化を増感して検出することが可能である。すなわち、共振周波数や共振のピーク値の変化から負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘに影響を与える測定対象物２００内の異物の存在を検出することができる。
【0035】
なお、計測器１０と測定対象物２００との接続方式は、図１に示したシャントスルー接続に限定されるものではない。
【0036】
例えば、図９に示すように、反射法接続とした異物検出装置１０２としてもよい。異物検出装置１０２では、伝送線路１２ａを介して計測器１０の１つポートを測定対象物２００に電気的に接続した構成としている。すなわち、伝送線路１２ａの信号線１４ａを介して、計測器１０の第１のポートに対して測定対象物２００の正電極及び負電極の一方を接続する。また、伝送線路１２ａのリターン線１６ａを介して、計測器１０の第１のポートに対して測定対象物２００の正電極及び負電極のうち信号線１４ａを接続していない側の電極に接続する。
【0037】
異物検出装置１０２では、観測上の負荷インピーダンスＺＬ，ｏｂｓｅｒｖｅｄは数式（６）で表すことができる。
【0038】
【数6】
【0039】
また、例えば、図１０に示すように、シリーズスルー接続とした異物検出装置１０４としてもよい。異物検出装置１０４では、伝送線路１２ａ及び伝送線路１２ｂを介して計測器１０の２つポートをそれぞれ測定対象物２００に電気的に接続した構成としている。すなわち、伝送線路１２ａの信号線１４ａを介して、計測器１０の第１のポートに対して測定対象物２００の正電極及び負電極の一方を接続する。また、伝送線路１２ｂの信号線１４ｂを介して、計測器１０の第２のポートに対して測定対象物２００の正電極及び負電極のうち信号線１４ａを接続していない側の電極を接続する。また、伝送線路１２ａのリターン線１６ａ及び伝送線路１２ｂのリターン線１６ｂを介して、計測器１０の第１のポートと第２のポートを接続する。
【0040】
また、例えば、図１１に示すように、四端子対接続とした異物検出装置１０６としてもよい。なお、異物検出装置１０６では、計測器１０は４つのポートを備える。異物検出装置１０６では、伝送線路１２ａ、伝送線路１２ｂ、伝送線路１２ｃ及び伝送線路１２ｄを介して計測器１０の４つポートをそれぞれ測定対象物２００に電気的に接続した構成としている。すなわち、伝送線路１２ａの信号線１４ａを介して、計測器１０の第１のポートに対して測定対象物２００の正電極及び負電極の一方を接続する。また、伝送線路１２ｂの信号線１４ｂを介して、計測器１０の第２のポートに対して測定対象物２００の正電極及び負電極のうち信号線１４ａを接続した側の電極を接続する。伝送線路１２ｃの信号線１４ｃを介して、計測器１０の第３のポートに対して測定対象物２００の正電極及び負電極の信号線１４ａ及び信号線１４ｂが接続されていない側の電極を接続する。また、伝送線路１２ｄの信号線１４ｄを介して、計測器１０の第４のポートに対して測定対象物２００の正電極及び負電極の信号線１４ｃが接続された側の電極を接続する。さらに、伝送線路１２ａのリターン線１６ａ及び伝送線路１２ｃのリターン線１６ｃを介して、計測器１０の第１のポートと第３のポートを接続する。また、第２のポートの伝送線路１２ｂのリターン線１６ｂ及び第４のポートの伝送線路１２ｄのリターン線１６ｄは電気的に解放状態とする。
【0041】
異物検出装置１０４及び異物検出装置１０６では、観測上の負荷インピーダンスＺＬ，ｏｂｓｅｒｖｅｄは数式（７）で表すことができる。
【0042】
【数7】
【0043】
すなわち、異物検出装置１０２，１０４，１０６の計測器１０を用いて共振周波数の変化を検出することによって、異物検出装置１００と同様に、負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘの変化を検出することができる。したがって、共振周波数の変化から測定対象物２００内に存在する異物を検出することができる。
【0044】
また、図１２に示すように、計測器１０と測定対象物２００の間にインピーダンス調整回路１１０を設けてもよい。図８に示したように測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬの変化に対する共振周波数の変化率は測定対象のインピーダンス値にも影響される。そこで、インピーダンス調整回路１１０を用いることで測定対象物２００の見かけの負荷インピーダンスＺＬを変化させることで測定感度を向上させることができる。インピーダンス調整回路１１０は、異物検出装置１０２，１０４，１０６の構成に対しても同様に適用することができる。
【0045】
インピーダンス調整回路１１０は、図１３に示すように、例えばＴ型にインピーダンス素子２０、インピーダンス素子２２、インピーダンス素子２４を接続した回路構成とすることができる。ただし、インピーダンス調整回路１１０の構成は、測定対象物２００の見かけの負荷インピーダンスＺＬを調整するものであればよく、Ｌ型にインピーダンス素子を接続した回路構成等としてもよい。
【0046】
図１４は、測定対象物２００内の異物検出方法を示すフローチャートである。以下、図１４のフローチャートを参照して、異物検出装置１００を用いた測定対象物２００内の異物検出方法について説明する。なお、下記の異物検出方法は、異物検出装置１０２，１０４，１０６についても同様に適用することができる。
【0047】
ステップＳ１０では、２種類以上の電気長の伝送線路を用いて測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬの基準値及び精度を測定する。すなわち、伝送線路１２ａ及び伝送線路１２ｂの電気長を変換して測定周波数を調整したうえで測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬの基準値及び精度を測定する。例えば、伝送線路１２ａ及び伝送線路１２ｂのそれぞれについて互いに異なる電気長である伝送線路を複数設けておき、それらを切り替えることによって伝送線路１２ａ及び伝送線路１２ｂの電気長を変換して測定周波数を調整することができる。また、例えば、伝送線路１２ａ及び伝送線路１２ｂの比誘電率又は比透磁率を変更可能な構成としておき、比誘電率又は比透磁率を変化させることによって伝送線路１２ａ及び伝送線路１２ｂの電気長を変換して測定周波数を調整することができる。なお、負荷インピーダンスＺＬの精度とは、測定における負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘの測定値のばらつきを意味する。
【0048】
ステップＳ１２では、得られた負荷インピーダンスＺＬの基準値を踏まえて、計測器１０によって計測可能な周波数範囲において共振周波数の変化又は共振のピーク値に対する測定感度が最大化されるようにインピーダンス調整回路１１０のインピーダンスを調整する。すなわち、測定対象物２００内への異物の侵入等によって測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬが変化したときに、計測器１０で測定される共振周波数の変化又は共振のピーク値が最大化されるようにインピーダンス調整回路１１０のインピーダンスを調整する。
【0049】
ステップＳ１４では、伝送線路１２ａ及び伝送線路１２ｂの電気長を変化させることで測定周波数を変化させながら測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬを測定する。すなわち、様々な周波数における共振周波数の変化と逆に共振の影響を除外した周波数帯域における負荷インピーダンスＺＬの変化を網羅的に検出する。
【0050】
ステップＳ１６では、ステップＳ１４において測定された測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬが高精度か低精度かを判定する。ここで、高精度とは、測定における負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ又は虚部成分Ｘの測定のばらつきが所定の精度閾値未満であり、低精度とは、当該精度閾値以上であることを意味する。閾値は、測定装置を含む測定系、測定対象物、異物等に応じて適宜設定することが好適である。測定された測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬが高精度であると判定した場合にはステップＳ１８に処理を移行させ、低精度であると判定した場合にはステップＳ２０へ処理を移行させる。
【0051】
ステップＳ１８では、負荷インピーダンスＺＬが高精度で測定されたものとして、共振周波数や共振のピーク値の変化に基づいて測定対象物２００内の異物の存在を検出する。すなわち、測定対象物２００内に異物が存在していない状況における共振周波数や共振のピーク値に対する測定された共振周波数や共振のピーク値の変化量が所定の基準変化量以上となった場合に測定対象物２００内に異物が存在すると判定する。
【0052】
一方、ステップＳ２０では、共振周波数付近における負荷インピーダンスＺＬの測定のばらつきが大きいため、共振周波数付近でない周波数帯域における測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬの測定値に基づいて測定対象物２００内の異物の存在を検出する。ここで、共振周波数付近でない周波数帯域とは、測定における負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ及び虚部成分Ｘの測定のばらつきが上記の精度閾値以上となる周波数帯域である。
【0053】
具体的には、測定対象物２００内に異物が存在していない状況における負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒに対する測定された実部成分Ｒの変化量が所定の基準インピーダンス実部変化量以上となった場合に測定対象物２００内に異物が存在すると判定する。または、測定対象物２００内に異物が存在していない状況における負荷インピーダンスＺＬの虚部成分Ｘに対する測定された虚部成分Ｘの変化量が所定の基準インピーダンス虚部変化量以上となった場合に測定対象物２００内に異物が存在すると判定する。この場合、高精度時におけるステップＳ１８の処理に比べると異物検出の感度が低下する可能性があるが、共振によるインピーダンス測定におけるばらつきが小さい周波数帯域を利用することで異物検出の感度はある程度保つことができる。
【0054】
なお、ステップＳ２０において共振周波数からどの程度離した周波数で測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬを測定するのがよいかは、異物検出装置１００の構成、測定対象物２００の性質、検出対象である異物の種類や特性等に応じて適宜設定することが好適である。
【0055】
以上のように、共振周波数の変化又は共振のピーク値の変化に基づいて測定対象物２００内の異物を検出することで、測定対象物内の異物がインピーダンスの実部成分のみに影響したり、非磁性であったりしても非破壊かつ高精度で検出することができる。また、測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬの測定が高精度である場合は共振周波数の変化を利用して異物を検出し、測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬの測定が低精度である場合は負荷インピーダンスＺＬの実部成分Ｒ又は虚部成分Ｘの変化を利用して異物を検出することで、測定対象物２００の負荷インピーダンスＺＬの値や精度に依らず従来技術に比べて高い感度での異物検出が可能となる。
【0056】
［本発明の構成］
［構成１］
計測器と、測定対象物と前記計測器とを電気的に接続する伝送線路と、を備え、
前記測定対象物及び前記伝送線路を含む電気回路のインピーダンスを前記計測器によって測定し、測定された前記インピーダンスの変化から前記測定対象物内の異物を検出することを特徴とする異物検出装置。
［構成２］
構成１に記載の異物検出装置であって、
前記インピーダンスの変化は、前記電気回路の共振周波数又は共振のピーク値の変化から検出することを特徴とする異物検出装置。
［構成３］
構成２に記載の異物検出装置であって、
前記計測器と前記測定対象物との間にインピーダンス調整回路を設け、前記インピーダンス調整回路によって前記電気回路のインピーダンスを調整可能であることを特徴とする異物検出装置。
［構成４］
構成１～３のいずれか１項に記載の異物検出装置であって、
前記インピーダンスの変化は、前記インピーダンスの実部成分及び虚部成分の測定値のばらつきが所定の精度閾値未満となる周波数帯域において検出することを特徴とする異物検出装置。
［構成５］
構成１～４のいずれか１項に記載の異物検出装置であって、
前記伝送線路の電気長を変更することによって測定周波数を調整することを特徴とする異物検出装置。
［構成６］
構成５に記載の異物検出装置であって、
複数の前記伝送線路を切り替えることによって前記伝送線路の電気長を変更することを特徴とする異物検出装置。
［構成７］
構成５に記載の異物検出装置であって、
前記伝送線路の比誘電率及び比透磁率の少なくとも１つを変化させることで前記伝送線路の電気長を変更することを特徴とする異物検出装置。
［構成８］
構成１～７のいずれか１項に記載の異物検出装置であって、
前記測定対象物は、リチウムイオン電池であることを特徴とする異物検出装置。
［構成１］
計測器と、測定対象物と前記計測器とを電気的に接続する伝送線路と、を備え、
前記測定対象物及び前記伝送線路を含む電気回路のインピーダンスを前記計測器によって測定し、測定された前記インピーダンスの変化から前記測定対象物内の異物を検出することを特徴とする異物検出装置。
［構成２］
構成１に記載の異物検出装置であって、
前記インピーダンスの変化は、前記電気回路の共振周波数又は共振のピーク値の変化から検出することを特徴とする異物検出装置。
［構成３］
構成２に記載の異物検出装置であって、
前記計測器と前記測定対象物との間にインピーダンス調整回路を設け、前記インピーダンス調整回路によって前記電気回路のインピーダンスを調整可能であることを特徴とする異物検出装置。
［構成４］
構成１～３のいずれか１項に記載の異物検出装置であって、
前記インピーダンスの変化は、前記インピーダンスの実部成分及び虚部成分の測定値のばらつきが所定の精度閾値未満となる周波数帯域において検出することを特徴とする異物検出装置。
［構成５］
構成１～４のいずれか１項に記載の異物検出装置であって、
前記伝送線路の電気長を変更することによって測定周波数を調整することを特徴とする異物検出装置。
［構成６］
構成５に記載の異物検出装置であって、
複数の前記伝送線路を切り替えることによって前記伝送線路の電気長を変更することを特徴とする異物検出装置。
［構成７］
構成５に記載の異物検出装置であって、
前記伝送線路の比誘電率及び比透磁率の少なくとも１つを変化させることで前記伝送線路の電気長を変更することを特徴とする異物検出装置。
［構成８］
構成１～７のいずれか１項に記載の異物検出装置であって、
前記測定対象物は、リチウムイオン電池であることを特徴とする異物検出装置。
【符号の説明】
【0057】
１０ 計測器、１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ） 伝送線路、１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ） 信号線、１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ） リターン線、１８ 絶縁体、２０，２２，２４ インピーダンス素子、１００，１０２，１０４，１０６ 異物検出装置、１１０ インピーダンス調整回路、２００ 測定対象物。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】