特許 7603869 充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法

(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】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/66 20200101AFI20241213BHJP

   G01R 31/396 20190101ALI20241213BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241213BHJP

【ＦＩ】

G01R31/66

G01R31/396

H02J7/00 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2024070003

(22)【出願日】2024-04-23

(62)【分割の表示】P 2020215288の分割

【原出願日】2020-12-24

(65)【公開番号】P2024091871

(43)【公開日】2024-07-05

【審査請求日】2024-04-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000203977

【氏名又は名称】日鉄テックスエンジ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120086

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼津 一也

(74)【代理人】

【識別番号】100176142

【弁理士】

【氏名又は名称】清井 洋平

(74)【代理人】

【識別番号】100090697

【弁理士】

【氏名又は名称】中前 富士男

(72)【発明者】

【氏名】力丸 博徳

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼宮 弘行

(72)【発明者】

【氏名】湊 泰徳

【審査官】田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１８０１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１２５３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１３５５０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－２３３１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第２１３０５９８（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】中国特許出願公開第１０３０００９５７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００３－３２４８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０２７６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０３９９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１５０８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／３６－３１／４４、

３１／５０－３１／７４、

３１／００－３１／０１、

３１／２４－３１／２５、

Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４８、

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２、

７／３４－７／３６、

Ｂ６０Ｌ １／００－３／１２、

７／００－１３／００、

１５／００－５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の二次電池を同時に充放電検査するための充放電検査装置の１又は複数の充放電電源におけるそれぞれの複数組の正負の電気接続端子の経年劣化を個別に検出する充放電検査装置の電気接続端子の経年劣化検出方法であって、
複数の前記二次電池の充放電検査中に取得される前記各充放電電源の出力電圧及び前記各二次電池の正負の電極間の電池電圧の測定データを時系列で蓄積し、該各測定データに基づいて前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子の経年劣化を診断することを特徴とする充放電検査装置の電気接続端子の経年劣化検出方法。

【請求項2】

請求項１記載の充放電検査装置の電気接続端子の経年劣化検出方法において、前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子の経年劣化は、前記各充放電電源の出力電圧と、前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子と電気接続された前記各二次電池の電池電圧との電圧差の経時変化から診断することを特徴とする充放電検査装置の電気接続端子の経年劣化検出方法。

【請求項3】

請求項２記載の充放電検査装置の電気接続端子の経年劣化検出方法において、前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子のうち、前記電圧差が経時的に上昇傾向にある正負の前記電気接続端子が劣化傾向にあると診断することを特徴とする充放電検査装置の電気接続端子の経年劣化検出方法。

【請求項4】

請求項２又は３記載の充放電検査装置の電気接続端子の経年劣化検出方法において、前記電圧差の経時変化は、前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子が新品に交換された直後に取得される、前記各充放電電源の出力電圧と、前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子と電気接続された前記各二次電池の電池電圧との電圧差を初期値として求められることを特徴とする充放電検査装置の電気接続端子の経年劣化検出方法。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１記載の充放電検査装置の電気接続端子の経年劣化検出方法において、前記各測定データの蓄積は、前記各充放電電源が同一の設定電流を出力している下で行われることを特徴とする充放電検査装置の電気接続端子の経年劣化検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池の充放電検査（試験）中に、充放電検査装置における電気接続端子の劣化及び接触不良等の異常を高精度で検出することができる充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、二次電池の充放電検査は、充放電検査装置の充放電電源の電気接続端子（プローブピン、クリップ又は丸端子等）を二次電池の電極に電気接続して行われる。従って、正確な充放電検査を行うためには、充放電電源から二次電池までの配線（経路）異常、及び電気接続端子と二次電池の電極との接続（接触）不良等の異常が発生していないかを確認し、異常が発生している場合には、部品の交換その他のメンテナンスを行う必要がある。そこで、例えば、特許文献１には、充電経路の抵抗値を算出し、算出された抵抗値と、充電経路の設計上の抵抗値とを比較して、充電経路の異常の有無を判定する充放電検査システムが提案されている。また、特許文献２には、充放電電流が流れる負荷線と、二次電池の正負端子（電極）との接触抵抗を算出し、算出した抵抗値の大小に基づいて、負荷線（電気接続端子）と、正負端子との接触不良を検出する充放電試験装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６０８６７６８号公報

【文献】特開２０１５－１１７９９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このように、抵抗の絶対値を算出して異常判定を行う場合、判定の基準となる値が必要となる。つまり、特許文献１及び特許文献２では、それぞれ充電経路（充放電電源から二次電池まで）の設計上の（正常な）抵抗（経路抵抗、ライン抵抗）及び負荷線（電気接続端子）と二次電池の正負端子が正常に接触している場合の接触抵抗に加え、異常の有無を判定するための閾値（抵抗の変動量の許容限界値）が必要である。
しかし、充放電検査装置は、多数の二次電池の充放電検査を同時に（並行して）行うために、１又は複数の充放電電源のそれぞれに複数の二次電池が接続されており、それぞれの充放電電源の各出力端子から各二次電池の電極に至るまでの距離（配線（経路）の長さ）はチャンネルにより異なり、その配線抵抗（ライン抵抗）もチャンネル毎に異なる。
従って、抵抗の絶対値に基づいて厳密な異常判定を行うためには、チャンネル毎の正常時の配線抵抗値（ライン抵抗値）に対応させて異常判定値（閾値）を設定する必要があり、設定に手間がかかるという課題があった。
また、特許文献１には、算出された抵抗値と設計上の抵抗値とを比較して、充電経路に異常があるか否かを判定する以外に、今回算出された抵抗値と、過去に算出された抵抗値とを比較し、その差が所定の閾値より大きい場合に、充電経路に異常があると判定する方法、及び今回算出された抵抗値と、過去に算出された抵抗値の所定期間内の平均値とを比較し、その差が所定の閾値より大きい場合に、充電経路に異常があると判定する方法も提案されている。これらの方法では、設計上の抵抗値を求める必要はないが、今回算出された抵抗値と、過去に算出された抵抗値又は過去に算出された抵抗値の所定期間内の平均値を比較して異常の有無を判定するためには、前述の方法と同様に、閾値を設定する必要があった。
さらに、特許文献１は、充電経路の異常を検出することに特化したものであり、充電経路に配置されるリアクトルやヒューズ等の各素子の不良や、それら各素子を電気的に接続するボルトの緩み等の接触不良に着目したものであるが、このような配線経路の不具合（劣化）が発生する確率は極めて低い。一方、実際の充放電検査では、次々と搬送される二次電池の電極に対し、当接（突き当て）、嵌合、又は挟持等の方法で電気接続を繰り返す充放電電源の電気接続端子においては、損耗等の経時的な劣化やそれに伴う接触不良が発生し易く、電気接続端子を交換する頻度が高いにも関わらず、電気接続端子の劣化を検知することについては検討されていない。
また、特許文献２は、負荷線（電気接続端子）と二次電池の電極との接触不良を検出することに特化したものであり、充放電電流が流れる負荷線と、二次電池の電極との接触抵抗を直接算出することにより、負荷線と電極との接触不良を検出しているため、電気接続端子自体の異常や損耗等による経時的な劣化を検出することはできない。
以上のことから、これまでは、充放電電源のそれぞれの電気接続端子そのものの劣化状態を個別に検出することができなかったため、実際の劣化の有無を確認することなく、全ての電気接続端子を定期的に交換しており、メンテナンスの費用と手間が増大し、不経済で、省資源性に欠けるという問題があった。

【0005】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、充放電検査装置における充放電電源のそれぞれの電気接続端子の経年劣化及び接触不良等の異常を高精度で検出することができ、異常が発生している電気接続端子のみを確実かつ効率的に交換することを可能として、メンテナンスにかかる費用と手間を大幅に削減することができる充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的に沿う本発明に係る充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法は、複数の二次電池を同時に充放電検査するための充放電検査装置の１又は複数の充放電電源におけるそれぞれの複数組の正負の電気接続端子の異常を個別に検出する充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法であって、
複数の前記二次電池の充放電検査中に取得される前記各充放電電源の出力電圧及び前記各二次電池の正負の電極間の電池電圧の測定データを時系列で蓄積し、該各測定データに基づいて前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子の劣化傾向及び前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子と前記各二次電池の正負の前記電極との接触不良の有無を診断する。

【0007】

本発明に係る充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法において、前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子の劣化傾向の有無は、前記各充放電電源の出力電圧と、前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子と電気接続された前記各二次電池の電池電圧との電圧差の経時変化から診断することができる。

【0008】

本発明に係る充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法において、前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子のうち、前記電圧差が経時的に上昇傾向にある正負の前記電気接続端子が劣化傾向にあると診断することが好ましい。

【0009】

本発明に係る充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法において、前記電圧差の経時変化は、前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子が新品に交換された直後に取得される、前記各充放電電源の出力電圧と、前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子と電気接続された前記各二次電池の電池電圧との電圧差を初期値として求められることがさらに好ましい。

【0010】

本発明に係る充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法において、前記各測定データの蓄積は、前記各充放電電源が同一の設定電流を出力している下で行われることが好ましい。

【0011】

本発明に係る充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法において、前記二次電池の充放電検査中に、前記各充放電電源の出力電流の測定データを時系列で蓄積することができる。

【0012】

本発明に係る充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法において、前記二次電池の充放電検査中に、前記各二次電池の電池温度の測定データを蓄積し、該各電池温度に基づいて前記各充放電電源の各組の正負の前記電気接続端子と前記各二次電池の正負の前記電極との接触不良の有無を診断してもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法は、複数の二次電池の充放電検査中に取得される各充放電電源の出力電圧及び各二次電池の正負の電極間の電池電圧の測定データを時系列で蓄積することにより、蓄積された各測定データに基づいて各充放電電源の各組の正負の電気接続端子の劣化傾向及び各充放電電源の各組の正負の電気接続端子と各二次電池の正負の電極との接触不良の有無を診断することができるので、診断のための専用の治具等を必要とせず、チャンネル毎の配線抵抗の影響を受けることなく、劣化傾向又は接触不良が発生している電気接続端子のみの交換又はメンテナンスを効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施の形態に係る充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示す本発明の一実施の形態に係る充放電検査装置の電気接続端子の異常判定方法は、複数の二次電池１０を同時に充放電検査（試験）するための充放電検査装置１１の充放電電源１２における複数組の正負の電気接続端子１３ａ、１３ｂの劣化及び接触不良等の異常の有無を個別に高精度で検出するものである。ここで、１つの充放電電源１２に接続できる二次電池１０の数は適宜、選択することができる。なお、図１では、充放電検査装置１１が１つの充放電電源１２を備えた場合を示しているが、充放電検査装置は複数の充放電電源を備えることができ、その数は適宜、選択することができる。

【0016】

図１に示すように、充放電検査装置１１には、コントローラ（デジタルデータ収集器）１４を介して管理パソコン１５が接続されている。また、充放電検査装置１１は、充放電電源１２の各二次電池１０に対する出力電圧を測定する出力電圧測定器１７と、各二次電池１０の正負の電極１８ａ、１８ｂ間の電池電圧を測定する電池電圧測定器１９と、充放電電源１２の二次電池１０毎の出力電流を測定する出力電流測定器２０と、各二次電池１０の電池温度を測定する温度センサー２１を有している。これにより、管理パソコン１５は、複数の二次電池１０の充放電検査中に取得される充放電電源１２の出力電圧、各二次電池１０の正負の電極１８ａ、１８ｂ間の電池電圧、充放電電源１２の出力電流及び各二次電池１０の電池温度のそれぞれの測定データを時系列で蓄積することができる。そして、管理パソコン１５は、これらの各測定データに基づいて充放電電源１２の各組の正負の電気接続端子１３ａ、１３ｂの劣化傾向及び充放電電源１２の各組の正負の電気接続端子１３ａ、１３ｂと各二次電池１０の正負の電極１８ａ、１８ｂとの接触不良の有無を診断することができる。

【0017】

具体的には、例えば、充放電電源１２の各二次電池１０に対する出力電圧と、充放電電源１２の各組の正負の電気接続端子１３ａ、１３ｂと電気接続された各二次電池１０の電池電圧との電圧差の経時変化（上昇量）から、充放電電源１２の各組の正負の電気接続端子１３ａ、１３ｂの異常（劣化傾向及び接触不良）の有無を診断することができる。より具体的には、各充放電電源１２の各組の正負の電気接続端子１３ａ、１３ｂのうち、前述の電圧差が経時的に上昇傾向にある正負の電気接続端子１３ａ、１３ｂは劣化傾向にあると診断することができ、電圧差が突発的（急激）に変動した電気接続端子１３ａ、１３ｂは電極１８ａ、１８ｂとの接触不良若しくはその他の不具合（故障）が発生していると診断することができる。
なお、各測定データの蓄積は、充放電電源１２が設定電流（予め設定された同一（一定）の電流）を出力している下で行われることにより、それぞれの電気接続端子１３ａ、１３ｂの異常（劣化傾向及び接触不良）の有無を正確に診断することができる。特に、充放電検査装置が複数の充放電電源を備える場合、各充放電電源が同一の設定電流を出力している下で各測定データの蓄積が行われることにより、全ての電気接続端子の異常の有無を同一条件で正確に診断することができる。

【0018】

また、複数の二次電池１０の充放電検査中に、充放電電源１２の二次電池１０毎の出力電流の測定データを同時に時系列で蓄積することにより、充放電電源１２の各二次電池１０に対する出力電圧及び各二次電池１０の電池電圧の各測定データが測定された時の充放電電源１２の二次電池１０毎の出力電流を確認することができ、設定電流出力下で測定されたものか検証することができる。また、充放電電源１２の各二次電池１０に対する出力電圧及び各二次電池１０の電池電圧の各測定データが一定の設定電流出力下で測定されたものでない場合でも、充放電電源１２の二次電池１０毎の出力電流が等しい時の充放電電源１２の各二次電池１０に対する出力電圧及び各二次電池１０の電池電圧の測定データを抽出することにより、電気接続端子１３ａ、１３ｂの異常の有無を正確に把握することができる。

【0019】

管理パソコン１５は、電気接続端子１３ａ、１３ｂに異常が発生している場合に、モニタ及び／又はスピーカー（いずれも図示せず）等を用いて、作業者に通知することができる。例えば、警告の文字や記号をモニタ上に表示させたり、警告音をスピーカーから流したりして、異常を知らせ、電気接続端子１３ａ、１３ｂの交換やメンテナンスを促すことができる。
そして、充放電電源１２の各組の正負の電気接続端子１３ａ、１３ｂが新品に交換された直後に取得される充放電電源１２の各二次電池１０に対する出力電圧と、充放電電源１２の各組の正負の電気接続端子１３ａ、１３ｂと電気接続された各二次電池１０の電池電圧との電圧差を初期値（正常値若しくは基準値）として、前述の電圧差の経時変化を求めることにより、充放電電源１２の各出力端子から各二次電池１０の電極１８ａ、１８ｂに至るまでの配線抵抗値（ライン抵抗値）の影響を受けることなく、各組の正負の電気接続端子１３ａ、１３ｂの異常の有無を正確に検出することができ、特に、各二次電池１０の正負の電極１８ａ、１８ｂとの接触不良の有無を高精度で検出することができる。
また、前述の電圧差の経時変化に加え、各温度センサー２１で測定される各二次電池１０の電池温度の測定データを蓄積（監視）することにより、充放電電源１２の各組の正負の電気接続端子１３ａ、１３ｂと各二次電池１０の正負の電極１８ａ、１８ｂとの接触不良による発熱異常を検知することができ、接触不良診断の精度をさらに向上させることができる。

【0020】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、上記実施の形態では、充放電電源の出力電圧と、充放電電源の各組の正負の電気接続端子と電気接続された各二次電池の電池電圧との電圧差の経時変化（上昇量）から、電気接続端子の異常の有無を診断する代わりに、電圧差の経時変化の微分値（上昇速度）を求めて、電気接続端子の異常の有無を診断することができる。この他にも、蓄積された複数種類の測定データを組合せたり、各種の演算（加減乗除のほか微分、積分等も含む）により測定データを加工したりして、異常診断に利用することができる。
また、充放電電源の電気接続端子の形態は特に限定されるものではなく、二次電池の電極と電気接続できる形態を適宜、選択することができ、二次電池の電極の形態に応じて、プローブピンのほか、クリップ又は丸端子等の各種形態を採用することができる。
上記実施の形態では、充放電検査装置に対して、管理パソコンとコントローラを独立させたが、コントローラは管理パソコン又は充放電検査装置に組み込むこともできる。

【符号の説明】

【0021】

１０：二次電池、１１：充放電検査装置、１２：充放電電源、１３ａ、１３ｂ：電気接続端子、１４：コントローラ、１５：管理パソコン、１７：出力電圧測定器、１８ａ、１８ｂ：電極、１９：電池電圧測定器、２０：出力電流測定器、２１：温度センサー

【図1】