特許 7597701 電池モジュールの検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】電池モジュールの検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/396 20190101AFI20241203BHJP

   G01R 31/378 20190101ALI20241203BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20241203BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20241203BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20241203BHJP

   H01M 10/0585 20100101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

G01R31/396

G01R31/378

H01M10/48 P

H01M10/44 P

H01M10/052

H01M10/0585

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021203954

(22)【出願日】2021-12-16

(65)【公開番号】P2023089452

(43)【公開日】2023-06-28

【審査請求日】2024-01-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】秋山 直久

(72)【発明者】

【氏名】磯村 亮太

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 信司

【審査官】青木 洋平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－００９６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２６２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９２５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－２０２０１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／３６－３１／３９６

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／０５２

Ｈ０１Ｍ １０／０５８５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列接続された複数の電池モジュールの検査方法であって、
前記複数の電池モジュールの各々は、直列接続された複数のセルを含み、
前記検査方法は、
充電処理を実行するステップと、
判定処理を実行するステップと、
前記充電処理および前記判定処理を再度実行するステップとを含み、
前記充電処理を実行するステップは、
前記複数の電池モジュールに含まれるすべてのセルを、いずれかのセルの電圧が上限電圧に到達するまで充電するステップと、
充電された前記すべてのセルの各々に蓄えられた容量を算出するステップと、
充電された前記すべてのセルの各々の電圧を検出するステップとを含み、
前記判定処理を実行するステップは、前記充電処理により充電された前記すべてのセルの各々について、当該セルの容量が最小容量と最大容量との間の容量許容範囲内に位置し、かつ、当該セルの電圧が前記上限電圧と下限電圧との間の電圧許容範囲内に位置するかを判定するステップを含み、
前記最小容量は、当該セルの正極の目付量が許容誤差の範囲内で最小である場合のセル容量であり、
前記最大容量は、当該セルの正極の目付量が許容誤差の範囲内で最大である場合のセル容量であり、
前記再度実行するステップは、前記複数の電池モジュールの中に保留電池モジュールが存在する場合に、
前記保留電池モジュールに含まれる各セルを完全に放電するステップと、
各セルが完全に放電された前記保留電池モジュールに対して前記充電処理および前記判定処理を再度実行するステップとを含み、
前記判定するステップは、前記充電処理により充電された前記すべてのセルの各々について、当該セルの容量と電圧との組合せが、容量－電圧平面上で最大容量曲線および最小容量曲線を用いて規定される第１領域～第３領域内のいずれかに位置するかを判定するステップを含み、
前記最大容量曲線は、前記上限電圧と前記最大容量との交点を通る容量－電圧特性を示す充電曲線であり、
前記最小容量曲線は、前記上限電圧と前記最小容量との交点を通る容量－電圧特性を示す充電曲線であり、
前記第１領域は、前記最小容量曲線と前記最大容量曲線との間に挟まれた領域のうち、容量が前記最小容量以上であり、かつ、電圧が前記上限電圧以下の領域であり、
前記第２領域は、前記挟まれた領域のうち、前記第１領域以外の領域であり、
前記第３領域は、前記第１領域および前記第２領域以外の領域であり、
前記保留電池モジュールは、前記第２領域内に位置するセルを含む一方で前記第３領域内に位置するセルを含まない電池モジュールである、電池モジュールの検査方法。

【請求項2】

前記複数の電池モジュールの各々は、バイポーラ構造を有するリチウムイオン電池である、請求項１に記載の電池モジュールの検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電池モジュールの検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０２１－０４４１５１号公報（特許文献１）に開示されたリチウムイオン電池モジュールは、セル毎の充電状態を監視するための回路等を必要とせずに、過充電状態となる単電池が存在することがないように充電できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－０４４１５１号公報

【文献】特開２０１８－０２６２１０号公報

【文献】特開２０１５－１２５０９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、電池モジュールの製造後には良品／不良品の検査が実施される。所定の基準を満たす電池モジュールは良品と判定される一方で、当該基準を満たさない電池モジュールは不良品と判定される。このような電池モジュールの検査における検査精度向上に対する要求が常に存在する。

【0005】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、電池モジュールの検査精度を向上させることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本開示のある局面に従う電池モジュールの検査方法は、直列接続された複数の電池モジュールの検査方法である。複数の電池モジュールの各々は、直列接続された複数のセルを含む。検査方法は、充電処理を実行するステップと、判定処理を実行するステップと、充電処理および判定処理を再度実行するステップとを含む。充電処理を実行するステップは、複数の電池モジュールに含まれるすべてのセルを、いずれかのセルの電圧が所定電圧に到達するまで充電するステップと、充電されたすべてのセルの各々に蓄えられた容量を算出するステップと、充電されたすべてのセルの各々の電圧を検出するステップとを含む。判定処理を実行するステップは、充電処理により充電されたすべてのセルの各々について、当該セルの容量が容量許容範囲内に位置し、かつ、当該セルの電圧が電圧許容範囲内に位置するかを判定するステップを含む。再度実行するステップは、複数の電池モジュールの中に、容量が容量許容範囲内かつ電圧が電圧許容範囲内に位置しないセルを含む保留電池モジュールが存在する場合に、保留電池モジュールに含まれる各セルを完全に放電するステップと、各セルが完全に放電された保留電池モジュールに対して充電処理および判定処理を再度実行するステップとを含む。

【0007】

（２）判定するステップは、充電処理により充電されたすべてのセルの各々について、当該セルの容量と電圧との組合せが、容量－電圧平面上で最大容量曲線および最小容量曲線を用いて規定される第１領域～第３領域内のいずれかに位置するかを判定するステップを含む。最大容量曲線は、電圧許容範囲の上限電圧と容量許容範囲の最大容量との交点を通る容量－電圧曲線である。最小容量曲線は、上限電圧と容量許容範囲の最小容量との交点を通る容量－電圧曲線である。第１領域は、最小容量曲線と最大容量曲線との間に挟まれた領域のうち、容量が最小容量以上であり、かつ、電圧が上限電圧以下の領域である。第２領域は、挟まれた領域のうち、第１領域以外の領域である。第３領域は、第１領域および第２領域以外の領域である。保留電池モジュールは、第２領域内に位置するセルを含む一方で第３領域内に位置するセルを含まない電池モジュールである。

【0008】

（３）複数の電池モジュールの各々は、バイポーラ構造を有するリチウムイオン電池である。

【0009】

詳細は後述するが、保留電池モジュール（保留品）は、不良品に含まれるセルの電圧が所定電圧に到達したことで、実際には良品であるにも拘わらず不良品であると誤判定される可能性がある。上記（１）～（３）の構成においては、保留電池モジュールに対して完全放電処理が実行されるとともに、充電処理および判定処理が再度実行される。これにより、保留電池モジュールに対する検査精度を向上させることができる。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、電池モジュールの検査精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の実施の形態に係る電池検査システムの全体構成図である。

【図2】電池ユニットの概略断面図である。

【図3】電池モジュールの概略断面図である。

【図4】比較例における検査工程の処理手順を示すフローチャートである。

【図5】比較例における検査工程の課題を説明するための図である。

【図6】本実施の形態における２種類の曲線の一例を示す図である。

【図7】最大容量曲線および最小容量曲線により規定される領域を説明するための図である。

【図8】本実施の形態における検査工程の処理手順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】

【0012】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

【0013】

［実施の形態］
＜電池検査システムの全体構成＞
図１は、本開示の実施の形態に係る電池検査システムの全体構成図である。電池検査システム１００は、接続端子１０１，１０２を備える。接続端子１０１，１０２は、電池ユニット１を電気的に接続可能に構成されている。電池ユニット１は、直列接続された複数の電池モジュール２を含む。複数の電池モジュール２の各々は、複数のセルを含む。電池検査システム１００は、電池モジュール２毎に良品であるか不良品であるかを判定するための検査を実施する。

【0014】

電池ユニット１の構成については図２および図３にて、より詳細に説明する。なお、電池ユニット１は、新たに製造された新品電池であってもよいし、使用先から回収された中古電池であってもよい。

【0015】

電池検査システム１００は、直流電源５と、複数の電圧センサ６と、電流センサ７と、温度センサ８と、コントローラ９とをさらに備える。

【0016】

直流電源５は、コントローラ９からの制御指令に従って、電池ユニット１を充放電するように構成されている。直流電源５は、たとえばＡＣ／ＤＣコンバータである。直流電源５は、外部交流電源（たとえば商用電源）９００から供給される交流電力を直流電力に変換する。直流電源５は、コントローラ９からの制御指令に従って、直流電力の電圧を昇圧または降圧することも可能である。

【0017】

複数の電圧センサ６の各々は、複数の電池モジュール２のうちの対応する電池モジュールに並列に接続されている。各電圧センサ６は、対応する電池モジュール２内の各セルの電圧Ｖを検出し、その検出値をコントローラ９に出力する。

【0018】

電流センサ７は、たとえば直流電源５と接続端子１０１との間に直列に接続されている。電流センサ７は、直流電源５から電池ユニット１に供給される電流Ｉを検出し、その検出値をコントローラ９に出力する。

【0019】

温度センサ８は、電池ユニット１（複数の電池モジュール２のうちの代表的な電池モジュール）の温度Ｔを検出し、その検出値をコントローラ９に出力する。

【0020】

コントローラ９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ９１と、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのメモリ９２と、入出力インターフェイス（図示せず）とを含む。コントローラ９は、直流電源５を制御することによって、電池モジュール２を完全に放電したり、電池モジュール２を充電したりする（充電処理）。また、コントローラ９は、電池モジュール２の良品／不良品を判定するための判定処理を実施する。上記の完全放電処理、充電処理および判定処理については後に詳細に説明する。なお、コントローラ９は、機能毎に２以上のユニットに分割して構成されていてもよい。

【0021】

＜電池の構成＞
図２は、電池ユニット１の概略断面図である。電池ユニット１は、モジュール積層体３１と、一対の拘束部材３２と、一対の絶縁部材３３と、正極端子３４１と、負極端子３４２とを含む。

【0022】

モジュール積層体３１は、複数の電池モジュール２と、複数の導電板３１０とを含む。電池モジュール２と導電板３１０とは、モジュール積層体３１の積層方向（図２では上下方向）に交互に配列されている。導電板３１０は、互いに隣り合う電池モジュール２同士を電気的に接続する。複数の電池モジュール２の各々には、その電池モジュール内に含まれる複数のセルの各々の電圧（後述するように互いに隣り合う２つの電極層４１２の間の電圧）を検出するための電圧検出線２０が設けられている。なお、図２では電池モジュール２の個数が３個であるが、電池モジュール２の個数は２以上であれば特に限定されない。

【0023】

一対の拘束部材３２は、モジュール積層体３１の積層方向の両側からモジュール積層体３１を拘束する。

【0024】

一対の絶縁部材３３のうちの一方は、一対の拘束部材３２のうちの一方とモジュール積層体３１の積層方向の一方端との間に配置されている。一対の絶縁部材３３のうちの他方は、一対の拘束部材３２のうちの他方とモジュール積層体３１の積層方向の他方端との間に配置されている。

【0025】

正極端子３４１は、モジュール積層体３１の積層方向の一方端に位置する導電板３１０（下方端）に電気的に接続されている。正極端子３４１は、接続端子１０１（図１参照）に電気的に接続されている。負極端子３４２は、モジュール積層体３１の積層方向における他方端（上方端）に位置する導電板３１０に電気的に接続されている。負極端子３４２は、接続端子１０２（図１参照）に電気的に接続されている。

【0026】

電池モジュール２は、バイポーラ構造を有する電池（いわゆるバイポーラ電池）である。本実施の形態において、電池モジュール２はリチウムイオン二次電池である。

【0027】

＜電池モジュールの構成＞
図３は、電池モジュール２の概略断面図である。電池モジュール２は、積層体２１と、封止部２２とを備える。積層体２１は、複数のバイポーラ電極４１と、複数のセパレータ４０と、電解液とを含む。

【0028】

複数のバイポーラ電極４１は、積層方向（図３では上下方向）に積層されている。バイポーラ電極４１は、電極板４１１と、電極層４１２とを含む。

【0029】

電極板４１１は、たとえば矩形状の金属箔である。電極板４１１は、積層方向に並ぶ第１主面４１１ａおよび第２主面４１１ｂを有する。

【0030】

電極層４１２は、電極板４１１の周縁の内側に配置されている。電極層４１２は、電極板４１１の有する両面に配置されている。電極層４１２は、正極４３と負極４４とを含む。正極４３は、電極板４１１の第１主面４１１ａに配置されている。正極４３は正極活物質を含む。正極４３は、正極活物質の他、導電材およびバインダを含有してもよい。負極４４は、電極板４１１の第２主面４１１ｂに配置されている。負極４４は負極活物質を含む。

【0031】

なお、積層方向における積層体２１の一方端（図３における上方端）には負極終端電極が設けられている。負極終端電極の第１主面４１１ａ上には正極４３が設けられていない。また、積層方向における積層体２１の他方端（下方端）には正極終端電極が設けられている。正極終端電極の第２主面４１１ｂ上には負極４４が設けられていない。

【0032】

セパレータ４０は、絶縁性の樹脂からなる。セパレータ４０は、互いに隣り合う２つの電極層４１２の間（正極４３と負極４４との間）に配置されている。具体的には、積層方向の一方側に位置するバイポーラ電極４１が有する負極４４と、積層方向の他方側に位置するバイポーラ電極４１が有する正極４３との間に配置されている。以上のように電極層４１２（正極４３および負極４４）とセパレータ４０とを配置することで、隣り合う電極（バイポーラ電極および終端電極を含む）の間にセルが形成される。

【0033】

封止部２２は、絶縁性の樹脂（ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイドなど）からなる。封止部２２は、互いに隣り合う２つのバイポーラ電極４１の間に空間が形成されるように、複数のバイポーラ電極４１の周縁を封止する。封止部２２は、その内側において上記の空間を密封している。空間内には電解液が収容されている。電解液は、正極４３、負極４４およびセパレータ４０に含浸される。

【0034】

正極活物質、負極活物質、セパレータ４０および電解液には、リチウムイオン二次電池の正極活物質、負極活物質、セパレータおよび電解液として従来公知の材料をそれぞれ用いることができる。一例として、正極活物質にはオリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）を用いることができる。ただし、正極活物質は、コバルト酸リチウムの一部がニッケルおよび／またはマンガンにより置換された三元系の材料を用であってもよい。負極活物質には黒鉛（炭素材料）を用いることができる。セパレータには、ポリオレフィンを用いることができる。電解液は、有機溶媒（たとえばＤＭＣ（dimethyl carbonate)とＥＭＣ（ethyl methyl carbonate)とＥＣ（ethylene carbonate)との混合溶媒）と、リチウム塩（たとえばＬｉＰＦ_６）と、添加剤（たとえばＬｉＢＯＢ（lithium bis(oxalate)borate）またはＬｉ［ＰＦ_２（Ｃ_２Ｏ_４）_２］）等を含む。

【0035】

＜比較例＞
本実施の形態における検査工程の特徴の理解を容易にするため、まず、比較例における検査工程の処理手順について説明する。比較例に係る電池検査システムの構成は、本実施の形態に係る電池検査システム１００の構成（図１～図３参照）と同様である。

【0036】

図４は、比較例における検査工程の処理手順を示すフローチャートである。Ｓ９１において、コントローラ９は、電池ユニットに含まれるすべてのセルを完全放電状態まで放電するように直流電源を制御する。

【0037】

Ｓ９２において、コントローラ９は、電池ユニット１への充電を開始するように直流電源を制御する。電池ユニット１に含まれるすべてのセルは直列接続されているので、すべてのセルが等しい電流値で充電される。

【0038】

Ｓ９３において、コントローラ９は、電池ユニットに含まれるすべてのセルのうち、いずれかのセルの電圧が所定の上限電圧ＵＬに到達したかどうかを判定する。コントローラ９は、いずれかのセルの電圧が上限電圧ＵＬに到達するまで（言い換えると、すべてのセルの電圧が上限電圧ＵＬ未満である間）は処理をＳ９２に戻し、電池ユニットの充電を継続する。

【0039】

いずれかのセルの電圧が上限電圧ＵＬに到達すると（Ｓ９３においてＹＥＳ）、コントローラ９は、電池ユニットの充電を終了する（Ｓ９４）。そして、コントローラ９は、電池ユニットに含まれる複数のセルの各々の電圧を取得する（Ｓ９５）。

【0040】

Ｓ９６において、コントローラ９は、電池モジュール毎に、当該電池モジュールの良否判定をＳ９５にて取得された電圧に基づいて実施する。具体的には、コントローラ９は、電池モジュール毎に、当該電池モジュールに含まれるすべてのセルの電圧が所定の許容範囲内であるかどうかを判定する。許容範囲とは、下限電圧ＬＬと上限電圧ＵＬとの間の電圧範囲（ＬＬ≦Ｖ≦ＵＬ）であり、セルの要求仕様等に応じて実験的に事前に定めることができる。

【0041】

電池モジュールに含まれるすべてのセルの電圧が許容範囲内である場合（Ｓ９６においてＹＥＳ）、コントローラ９は、当該電池モジュールは良品であると判定する（Ｓ９７）。一方、電池モジュールに含まれる少なくとも１つのセルの電圧が許容範囲外である場合（Ｓ９６においてＮＯ）、コントローラ９は、当該電池モジュールは不良品であると判定する（Ｓ９８）。これにより、一連の処理が終了する。

【0042】

図５は、比較例における検査工程の課題を説明するための図である。横軸は、セル容量（各セルに蓄えられた電力量）を表す。縦軸は、セル電圧（電圧センサにより検出される各セルの閉回路電圧）を表す。後述する図６および図７に関しても同様である。

【0043】

ここでは、電池ユニットに含まれる複数のセルのうちの２つのセルを例に説明する。これらのセルを「第１セル」および「第２セル」と記載する。第１セルと第２セルとは互いに異なる電池モジュールに含まれている。同じ電力量が充電された場合、第１セルの電圧の方が第２セルの電圧よりも上昇しやすいと想定する。

【0044】

より詳細に説明すると、バイポーラ電極４１の製造時に電極板４１１上に電極層４１２を形成する際に、電極層４１２の単位面積当たりの質量である目付量が規定量に達しない目付不良が発生する場合がある。第１セルは、目付不良品のバイポーラ電極により構成されるセルである。第２セルは、正常なバイポーラ電極により構成されるセルである。この場合、第１セルに含まれる電極層の量が第２セルに含まれる電極層の量よりも少なくなることで、第１セルの満充電容量が第２セルの満充電容量よりも小さくなり得る。そうすると、同じ電力量を充電された場合に、第１セルの電圧が第２セルの電圧に比べて過度に上昇しやすくなる。

【0045】

第１セルおよび第２セルの両方の完全放電状態（セル容量＝０）から充電が開始される。第１セルおよび第２セルの各々にΔＡｈの電力量が充電された時点で、第１セルの電圧が上限電圧ＵＬに達する（図４のＳ９３においてＹＥＳ）。そうすると、第１セルおよび第２セルの両方の充電が終了する（Ｓ９４）。第２セルに関し、電力量ΔＡｈを超えた充電は行われないことを破線で示している。

【0046】

この例では、実際には第１セルが不良品（たとえば目付不良品）であり、第１セルの電圧が過度に上昇しやすいとする。しかし、充電が終了した時点で第１セルの電圧は上限電圧ＵＬに等しく、許容範囲内である。よって、第１セルを含む電池モジュールは良品と判定され得る（Ｓ９７）。

【0047】

一方、第２セルは実際には良品である。仮に充電が継続された場合には、第２セルの電圧は、破線で示すように許容範囲まで上昇する。それにも拘わらず、充電が終了した時点では、第２セルの電圧は下限電圧ＬＬ未満であって許容範囲外である。よって、第２セルを含む電池モジュールは不良品と判定される（Ｓ９８）。

【0048】

このように、比較例では、不良品のセル（第１セル）を含む電池モジュールが良品とされる一方で、良品のセル（第２セル）を含む電池モジュールが不良品とされる誤判定が生じる可能性がある。

【0049】

そこで、本実施の形態においては、セル電圧に加えてセル容量も考慮した上で電池モジュール毎に良否判定を実施する構成を採用する。より具体的には、セル容量－セル電圧平面上で、電極層４１２（正極４３および負極４４）の目付量の許容誤差（公差）が考慮された２種類の曲線が準備される。そして、２種類の曲線により規定される領域に応じて各電池モジュール（セル）の良否判定が実施される。

【0050】

＜２種類の曲線により規定される領域＞
図６は、本実施の形態における２種類の曲線の一例を示す図である。本実施の形態では、セル電圧に関して上限電圧ＵＬおよび下限電圧ＬＬにより「電圧許容範囲」が規定されるのに加えて、セル容量についても許容範囲が規定される。この許容範囲を「容量許容範囲」とも称する。容量許容範囲とは、最小容量ＭＩＮと最大容量ＭＡＸとの間の容量範囲（ＭＩＮ≦Ａｈ≦ＭＡＸ）であり、セルの要求仕様等に応じて実験的に事前に定めることができる。

【0051】

より具体的には、複数のバイポーラ電極４１の各々（各セル）は、正極４３の容量が負極４４の容量よりも小さくなるように構成されている。最大容量ＭＡＸとは、正極４３の目付量が許容誤差の範囲内で最大である場合のセル容量である。一方、最小容量ＭＩＮとは、正極４３の目付量が許容誤差の範囲内で最小である場合のセル容量である。

【0052】

２種類の曲線を「最大容量曲線Ｌｍａｘ」および「最小容量曲線Ｌｍｉｎ」と記載する。最小容量曲線Ｌｍｉｎ（１点鎖線参照）は、電圧許容範囲の上限電圧ＵＬと容量許容範囲の最小容量ＭＩＮとの交点ａを通る。最大容量曲線Ｌｍａｘ（実線参照）は、電圧許容範囲の上限電圧ＵＬと容量許容範囲の最大容量ＭＡＸとの交点ｂを通る。最大容量曲線Ｌｍａｘと電圧許容範囲の下限電圧ＬＬとの交点をｃと記載する。両曲線ともセル容量＝０のときには点ｄを通る。

【0053】

図７は、最大容量曲線Ｌｍａｘおよび最小容量曲線Ｌｍｉｎにより規定される領域を説明するための図である。本実施の形態では図７に示すように、「良品領域」と「保留領域」とが規定される。

【0054】

良品領域とは、直線ａｂと曲線ｂｃと直線ｃａとで囲まれた領域である。曲線ｂｃとは、最大容量曲線Ｌｍａｘのうちの点ｂと点ｃとの間の曲線である。良品領域は、上記３つの線上の点も含む。良品領域は、最小容量曲線Ｌｍｉｎと最大容量曲線Ｌｍａｘとの間に挟まれた領域のうち、容量が最小容量ＭＩＮ以上であり、かつ、電圧が上限電圧ＵＬ以下の領域であるとも言える。

【0055】

保留領域とは、直線ａｃと曲線ｃｄと曲線ａｄとで囲まれた領域である。曲線ｃｄとは、最大容量曲線Ｌｍａｘのうちの点ｃと点ｄとの間の曲線である。曲線ａｄとは、最小容量曲線Ｌｍｉｎのうちの点ａと点ｄとの間の曲線である。保留領域は、曲線ｃｄ上の点と曲線ａｄ上の点とを含む一方で、直線ａｃ上の点は含まない。保留領域は、最小容量曲線Ｌｍｉｎと最大容量曲線Ｌｍａｘとの間に挟まれた領域のうち、良品領域以外の領域とも言える。

【0056】

また、良品領域でも保留領域でもない領域を「不良品領域」と称する。本実施の形態では、以下に説明するように、充電終了時における各セルの容量および電圧の組合せ（セル容量，セル電圧）が良品領域内、保留領域内、不良品領域内のいずれに位置するかが判定される。

【0057】

なお、良品領域は、本開示に係る「第１領域」に相当する。保留領域は、本開示に係る「第２領域」に相当する。不良品領域は、本開示に係る「第３領域」に相当する。上限電圧ＵＬは、本開示に係る「所定電圧」に相当する。

【0058】

＜処理フロー＞
図８は、本実施の形態における検査工程の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、予め定められた条件成立時（たとえば作業員が図示しない開始スイッチを操作した場合）に実行される。各ステップは、コントローラ９（プロセッサ９１）によるソフトウェア処理により実現されるが、コントローラ９内に配置されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。以下、ステップをＳと略す。

【0059】

Ｓ１において、コントローラ９は、電池ユニット１に含まれるすべてのセルを完全放電状態まで放電するように直流電源５を制御する（完全放電処理）。なお、電池ユニット１が一度も充電されたことがない場合（電解液の注液後に初めて充電する場合）にはＳ１の完全放電処理を省略（スキップ）できる。コントローラ９は、完全放電処理の要否を、セル間で電圧がそろっているかどうかに応じて判定できる。セル間で電圧がそろっていない場合（たとえば最高電圧と最低電圧との電圧差が所定値を超過している場合）、コントローラ９は、完全放電処理は必要と判定する。一方、セル間で電圧がそろっている場合（たとえば上記の電圧差が所定値未満である場合）にはコントローラ９は、完全放電処理を省略できる。

【0060】

Ｓ２において、コントローラ９は、たとえば定電流での電池ユニット１への充電を開始するように直流電源５を制御する。前述のように、電池ユニット１ではすべてのセルが直列接続されているので、すべてのセルが等しい電流値で充電される。コントローラ９は、電池ユニット１の充電中、たとえば所定の周期毎に各セルの電圧を取得する。

【0061】

Ｓ３において、コントローラ９は、電池ユニット１に含まれるすべてのセルのうち、いずれかのセルの電圧が上限電圧ＵＬに到達したかどうかを判定する。コントローラ９は、いずれかのセルの電圧が上限電圧ＵＬに到達するまでは処理をＳ２に戻し、電池ユニット１の充電を継続する。いずれかのセルの電圧が上限電圧ＵＬに到達すると（Ｓ３においてＹＥＳ）、コントローラは、電池ユニットの充電を終了する（Ｓ４）。

【0062】

Ｓ５において、コントローラ９は、各セルの容量を算出する。より具体的には、コントローラ９は、電池ユニット１への充電電流Ｉと充電時間ｔとを乗算（Ｉ×ｔ）することで、各セルの容量を算出できる。なお、電池ユニット１への充電電流Ｉが定電流であることは例示である。コントローラ９は、時間的に変化する充電電流Ｉ（ｔ）を単位時間Δｔ毎に積算（Σ（Ｉ（ｔ）×Δｔ））することによって各セルの容量を算出してもよい。

【0063】

Ｓ６において、コントローラ９は、電圧センサ６により検出された各セル（電池ユニット１に含まれる全セル）の電圧を取得する。なお、Ｓ２～Ｓ６の処理を「充電処理」とも称する。

【0064】

Ｓ７～Ｓ９において、コントローラ９は、電池モジュール２毎に、その電池モジュール２に含まれる各セルがセル容量－セル電圧平面上でどの領域内に位置するかを判定する。具体的には、Ｓ７において、コントローラ９は、ある電池モジュール２に含まれるすべてのセルが良品領域内に位置するかどうかを判定する。すべてのセルが良品領域内に位置する場合（Ｓ７においてＹＥＳ）、コントローラ９は、当該電池モジュール２は良品であると判定する（Ｓ１０）。

【0065】

少なくとも１つのセルが良品領域内でない場合（Ｓ７においてＮＯ）、コントローラ９は、保留領域内のセルが１つでも含まれるかどうかを判定する（Ｓ８）。保留領域内のセルが１つでも含まれる場合（Ｓ８においてＹＥＳ）、コントローラ９は、不良品領域内のセルが１つでも含まれるかどうかを判定する（Ｓ９）。不良品領域内のセルが１つも含まれない場合（Ｓ９においてＮＯ）、すなわち、良品領域外のすべてのセルが保留領域内に位置するセルである場合、コントローラ９は、当該電池モジュール２は保留品であると判定する（Ｓ１１）。

【0066】

Ｓ８にて保留領域内のセルが１つも含まれない場合（Ｓ８においてＮＯ）、すなわち、良品領域外のすべてのセルが不良品領域内に位置する場合、コントローラ９は、当該電池モジュール２は不良品であると判定する（Ｓ１２）。また、保留領域内に位置するセルが含まれるものの不良品領域内に位置するセルも含まれる場合、つまり、保留領域内のセルと不良品領域内のセルとが混在している場合にも、コントローラ９は、当該電池モジュール２は不良品であると判定する（Ｓ１２）。なお、Ｓ７～Ｓ１２の処理を「判定処理」とも称する。

【0067】

判定処理の結果、良品と判定された電池モジュール２は、良品として出荷される。不良品と判定された電池モジュール２は、出荷されることなく廃棄またはリサイクルされる。これに対し、保留品と判定された電池モジュール２に対しては追加工程に送られ、完全放電処理が実行されるとともに、充電処理および判定処理が再度実行される。詳細には、電池ユニット１から良品または不良品と判定された電池モジュール２を除外した上で処理がＳ１に戻される。これにより、コントローラ９は、保留品と判定された電池モジュール２に対して全セルの完全放電後（Ｓ１）に全セルの充電（Ｓ２～Ｓ４）を再度行う。さらに、コントローラ９は、各セルの容量を算出するとともに各セルの電圧を取得する（Ｓ５，Ｓ６）。そして、コントローラ９は、保留品と判定された電池モジュール２に含まれる各セルがセル容量－セル電圧平面上でどの領域内に位置するかを判定する（Ｓ７～Ｓ１２）。

【0068】

追加工程では、不良品と判定された電池モジュール２は既に除外されている。したがって、図５での説明と異なり、保留品と判定された電池モジュール２には、電圧が過度に上昇しやすい第１セルのようなセルは含まれていない。電池モジュール２に含まれているのは、第２セルのように、初回の充電が終了した時点では保留領域内に位置した（言い換えると、良品領域の手前までしか進めずり良品領域には至らなかった）ものの、充電を継続していれば良品領域内に位置する可能性があるセルである。したがって、追加工程の実施によって当該電池モジュール２が良品と判定される可能性がある。そうすると、当該電池モジュール２も出荷可能になり、歩留まりを向上させることができる。

【0069】

以上のように、本実施の形態では、「保留品」とのカテゴリが設けられる。保留品は、不良品に含まれるセルの電圧が上限電圧ＵＬに到達したことで、実際には良品であるにも拘わらず不良品であると誤って判定される可能性がある。したがって、保留品に対しては完全放電処理（Ｓ１）が実行されるのに加えて、充電処理（Ｓ２～Ｓ６）および判定処理（Ｓ７～Ｓ１２）が再度実行される。これにより、保留品に対する検査精度を向上させることができる。

【0070】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0071】

１ 電池ユニット、２ 電池モジュール、２０ 電圧検出線、２１ 積層体、２２ 封止部、３１ モジュール積層体、３１０ 導電板、３２ 拘束部材、３３ 絶縁部材、３４１ 正極端子、３４２ 負極端子、４０ セパレータ、４１ バイポーラ電極、４１１ 電極板、４１１ａ 第１主面、４１１ｂ 第２主面、４１２ 電極層、４３ 正極、４４ 負極、５ 直流電源、６ 電圧センサ、７ 電流センサ、８ 温度センサ、９ コントローラ、９１ プロセッサ、９２ メモリ、１００ 電池検査システム、１０１，１０２ 接続端子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】