特許 7616735 測定装置および測定方法

(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】2025-01-08

(45)【発行日】2025-01-17

(54)【発明の名称】測定装置および測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/389 20190101AFI20250109BHJP

   G01R 33/02 20060101ALI20250109BHJP

   G01N 27/72 20060101ALI20250109BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

G01R31/389

G01R33/02 K

G01N27/72

H01M10/48 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2024532087

(86)(22)【出願日】2023-06-29

(86)【国際出願番号】 JP2023024264

(87)【国際公開番号】W WO2024009894

(87)【国際公開日】2024-01-11

【審査請求日】2024-05-14

(31)【優先権主張番号】P 2022109689

(32)【優先日】2022-07-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】513034154

【氏名又は名称】株式会社 Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100110928

【弁理士】

【氏名又は名称】速水 進治

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 章吾

(72)【発明者】

【氏名】松田 聖樹

(72)【発明者】

【氏名】美馬 勇輝

(72)【発明者】

【氏名】西村 祐太朗

(72)【発明者】

【氏名】岡田 英朗

(72)【発明者】

【氏名】木村 建次郎

(72)【発明者】

【氏名】木村 憲明

【審査官】島田 保

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／１３６９３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／１３６９３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－８９８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９７０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０２４８５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１８７７９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２４２１５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／３８９

Ｇ０１Ｒ ３３／０２

Ｇ０１Ｎ ２７／７２

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次電池を測定する測定装置であって、
前記二次電池に対し、前記二次電池の開放電圧を基準に定められる所定の電圧を印加する電圧印加部と、
前記所定の電圧が前記二次電池に印加されている第１状態と、前記二次電池が開放されている第２状態とを切り替えるスイッチング部と、
前記第１状態から前記第２状態に切り替わった際の、前記二次電池の外部の磁場の過渡応答を測定する測定部と、
前記測定部による測定結果を用いて前記二次電池の内部に関する情報を生成する処理部とを備える
測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の測定装置において、
前記電圧印加部および前記測定部を制御する制御部をさらに備え、
前記測定部は、センサ部およびセンサ駆動部を備え、
前記制御部は、ノイズ磁場の少なくとも一部を打ち消すための前記センサ部への固定入力値を特定する特定工程と、前記固定入力値が前記センサ部へ入力された状態で前記過渡応答を測定する測定工程とが順に行われるよう、前記電圧印加部および前記測定部を制御する
測定装置。

【請求項3】

請求項２に記載の測定装置において、
前記特定工程では、前記二次電池に対し開放電圧に相当する電圧が印加された状態で、前記センサ部の出力が基準レベルに近づくように、前記センサ駆動部が前記センサ部への入力値をフィードバック制御することで、前記固定入力値が特定されるよう、前記制御部が前記電圧印加部および前記測定部を制御する
測定装置。

【請求項4】

請求項２または３に記載の測定装置において、
前記二次電池は強磁性体を含む
測定装置。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置において、
前記測定部は、前記二次電池の外部の一以上の平面内の複数の位置で前記過渡応答を測定し、
前記処理部は、前記二次電池の内部の情報を示すマップを生成する
測定装置。

【請求項6】

請求項５に記載の測定装置において、
前記測定部は、マトリクス状に配置された複数のセンサ素子を備える
測定装置。

【請求項7】

請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置において、
前記処理部は、
前記測定部による測定結果を用いて、測定された前記二次電池に異常があるか否かを判定し、
当該二次電池に異常があると判定された場合に通知を出力する
測定装置。

【請求項8】

請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置において、
前記電圧印加部は、周期信号によって前記所定の電圧を前記二次電池に印加し、
前記スイッチング部は、当該周期信号の周波数の整数倍の周波数を有する周期信号によって、前記第１状態と前記第２状態とを切り替える
測定装置。

【請求項9】

請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置において、
前記測定部は、互いに直交する二方向の磁場成分を前記過渡応答として測定し、
前記処理部は、前記二方向の磁場成分を用いて、前記二次電池の内部の導電率分布を生成する
測定装置。

【請求項10】

二次電池を測定する測定方法であって、
前記二次電池に対し、前記二次電池の開放電圧を基準に定められる所定の電圧が印加されている第１状態と、前記二次電池が開放されている第２状態とを切り替え、
前記第１状態から前記第２状態に切り替わった際の、前記二次電池の外部の磁場の過渡応答を測定し、
前記過渡応答の測定結果を用いて前記二次電池の内部に関する情報を生成する
測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は測定装置および測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

充放電が可能な二次電池の活用が広がり、非破壊での検査技術が益々重要となっている。

【0003】

特許文献１には、電流が流れている状態で、電池の周辺の磁場を測定し、電池内の導電率分布を導出することが記載されている。

【0004】

特許文献２には、交流電圧を重畳した外部電圧を電池に印加した状態で、電池の外部の磁場を測定し、電池の内部の磁場分布または電流分布を導出することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１５／１３６９３１号

【文献】国際公開第２０１５／１３６９３０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１の技術では、測定中に充電または放電が進行するため、電池内部の状態が変化するという問題があった。また、特許文献２の技術では、電池内の微小な欠陥の検出が難しいという問題があった。

【0007】

上記した問題点を鑑み、本発明は、二次電池を測定するための新たな技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一形態によれば、以下の測定装置および測定方法が提供される。

【0009】

１． 二次電池を測定する測定装置であって、
前記二次電池に対し、前記二次電池の開放電圧を基準に定められる所定の電圧を印加する電圧印加部と、
前記所定の電圧が前記二次電池に印加されている第１状態と、前記二次電池が開放されている第２状態とを切り替えるスイッチング部と、
前記第１状態から前記第２状態に切り替わった際の、前記二次電池の外部の磁場の過渡応答を測定する測定部と、
前記測定部による測定結果を用いて前記二次電池の内部に関する情報を生成する処理部とを備える
測定装置。
２． １．に記載の測定装置において、
前記電圧印加部および前記測定部を制御する制御部をさらに備え、
前記測定部は、センサ部およびセンサ駆動部を備え、
前記制御部は、ノイズ磁場の少なくとも一部を打ち消すための前記センサ部への固定入力値を特定する特定工程と、前記固定入力値が前記センサ部へ入力された状態で前記過渡応答を測定する測定工程とが順に行われるよう、前記電圧印加部および前記測定部を制御する
測定装置。
３． ２．に記載の測定装置において、
前記特定工程では、前記二次電池に対し開放電圧に相当する電圧が印加された状態で、前記センサ部の出力が基準レベルに近づくように、前記センサ駆動部が前記センサ部への入力値をフィードバック制御することで、前記固定入力値が特定されるよう、前記制御部が前記電圧印加部および前記測定部を制御する
測定装置。
４． ２．または３．に記載の測定装置において、
前記二次電池は強磁性体を含む
測定装置。
５． １．から４．のいずれか一つに記載の測定装置において、
前記測定部は、前記二次電池の外部の一以上の平面内の複数の位置で前記過渡応答を測定し、
前記処理部は、前記二次電池の内部の情報を示すマップを生成する
測定装置。
６． ５．に記載の測定装置において、
前記測定部は、マトリクス状に配置された複数のセンサ素子を備える
測定装置。
７． １．から６．のいずれか一つに記載の測定装置において、
前記処理部は、
前記測定部による測定結果を用いて、測定された前記二次電池に異常があるか否かを判定し、
当該二次電池に異常があると判定された場合に通知を出力する
測定装置。
８． １．から７．のいずれか一つに記載の測定装置において、
前記電圧印加部は、周期信号によって前記所定の電圧を前記二次電池に印加し、
前記スイッチング部は、当該周期信号の周波数の整数倍の周波数を有する周期信号によって、前記第１状態と前記第２状態とを切り替える
測定装置。
９． １．から８．のいずれか一つに記載の測定装置において、
前記測定部は、互いに直交する二方向の磁場成分を前記過渡応答として測定し、
前記処理部は、前記二方向の磁場成分を用いて、前記二次電池の内部の導電率分布を生成する
測定装置。
１０． 二次電池を測定する測定方法であって、
前記二次電池に対し、前記二次電池の開放電圧を基準に定められる所定の電圧が印加されている第１状態と、前記二次電池が開放されている第２状態とを切り替え、
前記第１状態から前記第２状態に切り替わった際の、前記二次電池の外部の磁場の過渡応答を測定し、
前記過渡応答の測定結果を用いて前記二次電池の内部に関する情報を生成する
測定方法。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、二次電池を測定するための新たな技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態に係る測定装置の機能構成を例示する図である。

【図2】二次電池の構造を例示する断面図である。

【図3】測定装置で二次電池を測定する様子を例示する模式図である。

【図4】センサ部の変形例を示す図である。

【図5】測定装置により二次電池に印加される電圧について説明するための図である。

【図6】測定装置により二次電池に印加される電圧について説明するための図である。

【図7】測定装置を実現するための計算機を例示する図である。

【図8】第２の実施形態に係る測定装置が備えるスイッチング部および電圧印加部の構成を例示する図である。

【図9】第２の実施形態に係る測定装置の動作を説明するための図である。

【図10】（ａ）～（ｇ）は、逓倍器が出力する周期信号の周波数を変更した場合の例を示す図である。

【図11】第３の実施形態に係る測定部における信号の流れを例示する図である。

【図12】第３の実施形態に係る測定部のハードウエア構成を例示する図である。

【図13】第３の実施形態に係る測定装置の構成を例示する図である。

【図14】測定対象とした二次電池の構造を示す断面模式図である。

【図15】二次電池の写真に対する測定エリアと欠陥の位置を示した図である。

【図16】磁場の過渡応答の測定結果を用いて生成したマップを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、以下に示す説明において、特に説明する場合を除き、各装置の各構成要素は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。

【0013】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る測定装置１０の機能構成を例示する図である。本実施形態に係る測定装置１０は、二次電池２０を測定する装置である。測定装置１０は、電圧印加部１４０、スイッチング部１２０、測定部１６０、および処理部１８０を備える。電圧印加部１４０は、二次電池２０に対し、二次電池２０の開放電圧（Open Circuit Voltage：ＯＣＶ）を基準に定められる所定の電圧を印加する。スイッチング部１２０は、所定の電圧が二次電池２０に印加されている第１状態と、二次電池が開放されている第２状態とを切り替える。測定部１６０は、第１状態から第２状態に切り替わった際の、二次電池２０の外部の磁場の過渡応答を測定する。処理部１８０は、測定部１６０による測定結果を用いて二次電池２０の内部に関する情報を生成する。以下に詳しく説明する。

【0014】

本図の例において、測定装置１０は制御部１９０をさらに備える。本図の例において制御部１９０はスイッチング部１２０、電圧印加部１４０、および測定部１６０を制御する。

【0015】

図２は、二次電池２０の構造を例示する断面図である。測定装置１０の測定対象は二次電池２０であり、測定装置１０を用いることで、たとえば二次電池２０内の短絡部等の欠陥を検出できる。二次電池２０は、特に限定されないが、たとえば鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池等である。二次電池２０は正極２１１、負極２１２、電解質２３０、パッケージ２４０、正極端子２２１、および負極端子２２２を備える。正極２１１および負極２１２はそれぞれ板状、膜状、または層状の電極であり、互いに平行である。二次電池２０は、複数の正極２１１および複数の負極２１２を備えていても良い。正極２１１と負極２１２との間には、電解質２３０が位置する。電解質２３０は液体であっても良いし、固体であっても良いし、ゲルであってもよい。また、正極２１１と負極２１２との間には、セパレータがさらに設けられていても良い。正極２１１、負極２１２および電解質２３０はパッケージ２４０で覆われ、封止されている。パッケージ２４０はたとえばメタルパッケージである。

【0016】

正極端子２２１の一端はパッケージ２４０の内部で正極２１１と電気的に接続され、正極端子２２１の他端はパッケージ２４０の外部に位置する。二次電池２０が複数の正極２１１を有する場合、正極端子２２１は、複数の正極２１１と電気的に接続されている。負極端子２２２の一端はパッケージ２４０の内部で負極２１２と電気的に接続され、負極端子２２２の他端はパッケージ２４０の外部に位置する。二次電池２０が複数の負極２１２を有する場合、負極端子２２２は、複数の負極２１２と電気的に接続されている。正極端子２２１および負極端子２２２は、たとえばタブである。二次電池２０に電圧を印加することは、すなわち、正極端子２２１と負極端子２２２との間に電圧を印加することである。

【0017】

測定装置１０の測定部１６０は、たとえば二次電池２０の外部の平面２０１内の磁場を測定するよう構成されている。平面２０１は正極２１１および負極２１２の主面に平行な面である。二次電池２０の最外面と平面２０１との距離は特に限定されないが、たとえば０．０１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。距離がこの範囲内であれば、二次電池２０からの磁場を精度良く測定できるとともに、後述するセンサ部１６１と二次電池２０との接触を避けつつ安定して測定が行える。以下において、正極端子２２１と負極２１２との積層方向をｚ方向と呼び、ｚ方向にいずれも直交し互いに直交する二方向をｘ方向およびｙ方向と呼ぶ。

【0018】

図３は、測定装置１０で二次電池２０を測定する様子を例示する模式図である。測定装置１０による測定時に、二次電池２０の正極端子２２１および負極端子２２２の少なくとも一方は、スイッチング部１２０を介して電圧印加部１４０に接続されている。そうすることで、正極端子２２１と負極端子２２２との間に、すなわち二次電池２０に電圧が印加可能な構成となっている。正極端子２２１および負極端子２２２の一方は、接地されていても良い。

【0019】

測定部１６０は、複数の位置で磁場を測定することが好ましい。測定部１６０は、センサ部１６１を備え、センサ部１６１の位置における磁場（たとえば磁束密度）を測定する。センサ部１６１は、コイル、ホール素子、光ポンピング磁気センサ、ダイヤモンド磁気センサ、磁気インピーダンスセンサ、または磁気抵抗効果素子等、任意の磁気センサを含む。

【0020】

本図の例において、測定部１６０は、測定部１６０に含まれるセンサ部１６１で二次電池２０の外部を一次元または二次元に走査する。そうすることにより、測定部１６０は平面２０１内の複数の測定位置で、すなわち複数の点（ｘ，ｙ）で、磁場を測定する。複数の測定位置は、平面２０１内で二次元に分布することが好ましい。本図の例において、二次電池２０はステージ１５０上に配置される。ステージ１５０は二次電池２０をｘ方向およびｙ方向に駆動可能である。またはステージ１５０は二次電池２０をｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に駆動可能であってもよい。ステージ１５０が二次電池２０を駆動することで、センサ部１６１が複数の位置での測定を順に行える。ただし、ステージ１５０は、二次電池２０を駆動する代わりに、センサ部１６１を駆動するよう構成されていても良い。制御部１９０は、測定部１６０が平面２０１内の複数の位置で磁場の過渡応答を測定するように、ステージ１５０をさらに制御することができる。

【0021】

図４は、センサ部１６１の変形例を示す図である。本図の例では、測定部１６０は、センサ部１６１にマトリクス状に配置された複数のセンサ素子１６５を備える。センサ素子１６５は、コイル、ホール素子、光ポンピング磁気センサ、ダイヤモンド磁気センサ、磁気インピーダンスセンサ、または磁気抵抗効果素子等、任意の磁気センサであってよい。複数のセンサ素子１６５は一体化されている。本変形例によれば、図３で示したようにセンサ部１６１で走査することによって複数の位置で測定する代わりに、複数のセンサ素子１６５によって同時に複数の位置での測定が行える。したがって、測定時間を大幅に短縮できる。本図の例において、複数のセンサ素子１６５は二次元にマトリクス状に配置されている。したがって、平面２０１内で二次元に配置された測定点のデータが得られる。ただし、複数のセンサ素子１６５は、一次元にライン状に配置されてもよい。その場合、複数のセンサ素子１６５が並ぶ方向とは垂直の方向に、複数のセンサ素子１６５を動かして測定を行っても良い。その方法によっても、平面２０１内で二次元に配置された測定点（測定位置）でのデータが得られる。

【0022】

図１に戻り、測定装置１０の各機能構成部について説明する。測定部１６０が測定する磁場の方向は、一方向であっても良いし、二方向であっても良いし、三方向であってもよい。測定部１６０はたとえば、磁場の、ｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向のうち一以上の方向の成分を測定する。特に、測定部１６０は、磁場ベクトルの、ｘ方向の成分およびｙ方向の成分のうち少なくとも一方を測定することが好ましい。センサ部１６１がコイルを含む場合、測定部１６０は、コイルの軸方向の成分を測定可能であり、コイルの向きを変える、または、複数のコイルを用いることで、磁場の複数の方向の成分を測定できる。

【0023】

電圧印加部１４０は少なくとも直流電圧源を備える。スイッチング部１２０は、電圧印加部１４０の出力電圧を二次電池２０に印加するか否かを切り替える。スイッチング部１２０はたとえば、スイッチまたはトランジスタである。

【0024】

図５および図６は、測定装置１０により二次電池２０に印加される電圧について説明するための図である。図５および図６のそれぞれにおいて、上段には二次電池２０への印加電圧Ｖ_Ｂの波形が示され、下段には二次電池２０の外部に漏れ出る磁束密度が示されている。

【0025】

たとえば図５の例において、電圧印加部１４０は所定の電圧Ｖ_１を出力している。所定の電圧Ｖ_１は開放電圧を基準に定められる電圧である。たとえば開放電圧と電圧印加部１４０の出力電圧との差であるΔＶ_１が予め定められており、測定される二次電池２０の開放電圧に対してΔＶ_１を足すことで、その二次電池２０に対する電圧Ｖ_１が決定される。二次電池２０の開放電圧は測定に先立って別途の測定により確認することができる。スイッチング部１２０がＯＮ状態の時、電圧印加部１４０の出力電圧が二次電池２０に印加される。すなわち、スイッチング部１２０がＯＮ状態のときが第１状態である。本図の例において、第１状態で二次電池２０が充電される。一方、スイッチング部１２０がＯＦＦ状態の時、電圧印加部１４０の出力電圧は二次電池２０に印加されない。このとき二次電池２０の正極端子２２１と負極端子２２２との間は開放状態（浮遊状態）となる。すなわち、スイッチング部１２０がＯＦＦ状態のときが第２状態である。第２状態では、正極端子２２１および負極端子２２２において、電荷の出入りは生じない。

【0026】

図６の例において、電圧印加部１４０は所定の電圧Ｖ_２を出力している。所定の電圧Ｖ_２は開放電圧を基準に定められる電圧である。たとえば開放電圧と電圧印加部１４０の出力電圧との差であるΔＶ_２が予め定められており、測定される二次電池２０の開放電圧からΔＶ_２を引くことで、その二次電池２０に対する電圧Ｖ_２が決定される。スイッチング部１２０がＯＮ状態の時、電圧印加部１４０の出力電圧が二次電池２０に印加される。すなわち、スイッチング部１２０がＯＮ状態のときが第１状態である。本図の例において、第１状態で二次電池２０が放電される。一方、スイッチング部１２０がＯＦＦ状態の時、電圧印加部１４０の出力電圧は二次電池２０に印加されない。このとき二次電池２０の正極端子２２１と負極端子２２２との間は開放状態（浮遊状態）となる。すなわち、スイッチング部１２０がＯＦＦ状態のときが第２状態である。第２状態では、正極端子２２１および負極端子２２２において、電荷の出入りは生じない。

【0027】

測定装置１０が生じさせる第１状態では、図５のように二次電池２０が充電されても良いし、図６のように二次電池２０が放電されても良い。

【0028】

測定装置１０の測定部１６０は、第２状態において、二次電池２０の外部に漏れ出る磁場を測定する。たとえば測定部１６０は、測定結果として、第２状態における磁場の時系列データを生成する。第２状態において、測定部１６０が測定する磁場の強さは、第１状態から第２状態へ切り替わった時点から、時間の経過とともにゼロに近づく。測定部１６０は、この過渡応答を測定する。第１状態に続く第２状態では、二次電池２０の正極端子２２１および負極端子２２２が開放状態となるため、二次電池２０に対して電荷の出入りが生じない。そのような第２状態では、二次電池２０の内部において、電荷分布の緩和が生じる。この緩和の過程で電荷が移動することにより磁場が生じ、その磁場は二次電池２０の外部にも漏れ出る。測定部１６０は、この漏れ出た磁場を測定する。ここで、電荷分布の緩和がどのように生じるかは、二次電池２０の内部の電気的特性（インピーダンス等）の分布に依存する。したがって、測定部１６０が測定する磁場は、二次電池２０の内部の電気的特性の分布の情報を含んでいると言える。

【0029】

本実施形態に係る測定装置１０によれば、第２状態において二次電池２０は充電も放電もされない。すなわち正極端子２２１および負極端子２２２に流れる電流を遮断した状態で測定している。このことによる効果についてさらに説明する。仮に二次電池２０の電極に電流を流した状態で磁場を測定する場合、正極端子２２１や負極端子２２２の付近に電流集中が発生し、これら端子の付近に強い磁場が生じている状態での測定が行われる。このような強い磁場を測定するためには、センサによる磁場の測定レンジを大きく取る必要が生じる。一方、大きな測定レンジでは正極端子２２１や負極端子２２２から離れた位置での弱い磁場を詳細に測定することが困難となる。これに対し、本実施形態に係る測定装置１０では、正極端子２２１および負極端子２２２に電流が流れていない状態で磁場が測定される。したがって、正極端子２２１や負極端子２２２の付近における電流集中や強い磁場が生じず、端子に電流を流す場合に比べて全体的に磁場が均一化する。ひいては、二次電池２０の全体において良好な測定レンジで磁場測定が行え、弱い磁場も精度良く測定できる。

【0030】

処理部１８０は測定部１６０が測定した過渡応答を処理することで、過渡応答の特徴量を算出する。たとえば処理部１８０は測定部１６０で測定された磁場の時間平均を特徴量として算出する。または、処理部１８０は、測定部１６０が測定した過渡応答の時定数を特徴量として算出しても良い。特徴量はこれらの値に限定されず、種々の統計値を特徴量とすることができる。上述したように測定部１６０が、二次電池２０の外部の一以上の平面２０１内の複数の位置で過渡応答を測定する場合、処理部１８０は、二次電池２０の内部の情報を示すマップを生成することができる。処理部１８０は算出した特徴量の分布を示すマップを生成する。処理部１８０が生成したマップは画像として出力可能である。このような画像によれば、二次電池２０の内部の欠陥部と正常部との間にコントラストが生じる。よって、画像を確認したユーザは、欠陥部の有無や位置を把握できる。

【0031】

また、処理部１８０は、測定部１６０による測定結果を用いて二次電池２０に異常があるか否かを判定してもよい。そして処理部１８０は、二次電池２０に異常があると判定された場合に通知を出力してもよい。

【0032】

たとえば同一の方法で製造される複数の二次電池２０を測定する場合に、それらの二次電池２０の個体差は大きくないことが想定される。そこで、予め定められた正常範囲と、算出した特徴量とを比較し、比較結果に基づいて、二次電池２０に異常があるか否かを判定できる。すなわち、特徴量が正常範囲内にある場合、処理部１８０は二次電池２０に異常が無いと判定する。特徴量が正常範囲内にない場合、処理部１８０は二次電池２０に異常があると判定する。なお、正常範囲は事前の試験等により定めることができる。処理部１８０は、処理部１８０からアクセス可能な記憶部に保持された、正常範囲を示す情報を読み出して判定に用いる事ができる。正常範囲を示す情報は正常範囲の端を示す一以上の閾値であり得る。

【0033】

処理部１８０は、平面２０１内の複数の測定位置について特徴量を算出する場合、それら複数の特徴量のうち、少なくとも一つの特徴量が正常範囲内にない場合、処理部１８０は二次電池２０に異常があると判定する。

【0034】

他の例として、処理部１８０は、複数の測定位置について算出した複数の特徴量のばらつき（たとえば分散）に基づいて二次電池２０に異常があるか否かを判定してもよい。すなわち、特徴量のばらつきが予め定められた閾値以下である場合、処理部１８０は二次電池２０に異常が無いと判定する。特徴量のばらつきが閾値より大きい場合、処理部１８０は二次電池２０に異常があると判定する。なお、閾値は事前の試験等により定めることができる。処理部１８０は、処理部１８０からアクセス可能な記憶部に保持された、閾値を示す情報を読み出して判定に用いる事ができる。

【0035】

処理部１８０は、生成したマップや判定結果を示す通知を出力情報として、たとえば処理部１８０に備えられたディスプレイに表示させることで出力することができる。その他の例として、処理部１８０は、測定装置１０の外部の装置に対して出力情報を出力しても良いし、処理部１８０からアクセス可能な記憶装置に出力情報を保持させても良い。処理部１８０は、異常があると判定された場合に、通知として異常がある旨のメッセージをディスプレイに表示させても良いし、異常がある旨のメッセージを音声出力しても良いし、所定の音を出力させても良いし、所定のランプを点灯または点滅させても良い。また、処理部１８０は、異常がないと判定された場合に、異常があると判定された場合とは異なる通知を出力しても良い。

【0036】

測定部１６０は各測定位置において、複数の過渡応答（すなわち複数回の過渡応答）を測定してもよい。たとえば、スイッチング部１２０および電圧印加部１４０により第１状態と第２状態が交互に繰り返し実現され、測定部１６０が各第２状態において磁場の過渡応答を測定してもよい。ここで、複数回の第１状態では、充電と放電が交互に行われることが好ましい。言い換えると、二次電池２０が充電される第１状態と、二次電池２０が放電される第１状態とが交互に実現されることが好ましい。すなわち、図５のような電圧Ｖ_Ｂと図６のような電圧Ｖ_Ｂとが交互に印加される。その結果、二次電池２０が充電される第１状態、第２状態、二次電池２０が放電される第１状態、および第２状態が、この順に繰り返し実現される。そうすることで、充電または放電が一方的に進むことがなく、ほぼ同じ蓄電状態の二次電池２０に対する測定を繰り返し行うことができる。そして、得られた複数の測定結果を積算または平均化して、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。ひいては、二次電池２０における異常箇所を高精度に検知できる。

【0037】

なお、複数回の第１状態の繰り返しによって、充電量と放電量のバランスが保たれることが好ましい。充電量は図５に示した第１状態の時間の長さｔ_ｃと、Ｖ_１と開放電圧との差ΔＶ_１との積ｔ_ｃ×ΔＶ_１で定量化される。一方、放電量は図６に示した第１状態の時間の長さｔ_ｄと、Ｖ_２と開放電圧との差ΔＶ_２との積ｔ_ｄ×ΔＶ_２で定量化される。したがって、ｔ_ｃ×ΔＶ_１＝ｔ_ｄ×ΔＶ_２が成り立つ状態で、第１状態と第２状態が交互に繰り返されることが好ましい。複数回の第１状態の長さは互いに同じであってもよいし、異なっていても良い。また、複数回の第１状態において二次電池２０に印加される電圧と開放電圧との差は、互いに同じであっても良いし、異なっていてもよい。ｔ_ｃおよびｔ_ｄはそれぞれ、たとえば０．１秒以上１０秒以下である。ΔＶ_１およびΔＶ_２はそれぞれ、たとえば０．０１Ｖ以上４Ｖ以下である。ΔＶ_１およびΔＶ_２は互いに同じであってもよいし、異なっていても良い。たとえばΔＶ_１およびΔＶ_２の一方は、二次電池２０の正極と負極の非対称性を補償するための補償値が、ΔＶ_１およびΔＶ_２の他方に加えられた値であっても良い。

【0038】

また、上記のように二次電池２０が充電される第１状態、第２状態、二次電池２０が放電される第１状態、および第２状態が、この順に繰り返し実現される場合、測定部１６０は、二次電池２０が充電される第１状態から第２状態に切り替えた時の過渡応答（以後、充電後過渡応答と呼ぶ）と、二次電池２０が放電される第１状態から第２状態に切り替えた時の過渡応答（以後、放電後過渡応答と呼ぶ）との両方を測定しても良いし、一方のみを測定しても良い。

【0039】

測定部１６０は各測定位置において、複数の過渡応答を測定する場合、処理部１８０はたとえば測定位置ごとに過渡応答の特徴量を算出する。特徴量としては、たとえば、複数の過渡応答における磁場の時間平均の平均値、または、複数の過渡応答の時定数の平均値が挙げられる。そして、処理部１８０は算出した特徴量の分布を示すマップを生成することができる。また、処理部１８０は、算出した特徴量と予め定められた正常範囲とを比較して、二次電池２０に異常があるか否かを判定できる。なお、特徴量の算出においては、充電後過渡応答のデータと、放電後過渡応答のデータとを区別しても良いし、区別しなくても良い。これらのデータを区別する場合、充電後過渡応答のデータと、放電後過渡応答のデータのそれぞれについて、特徴量が算出可能である。充電後過渡応答のデータと、放電後過渡応答のデータとを区別しない場合、たとえば磁場の時間平均等の算出においては、磁場の強さ、すなわち絶対値を用いる。

【0040】

測定装置１０のハードウエア構成について説明する。測定装置１０のスイッチング部１２０、電圧印加部１４０、処理部１８０、および制御部１９０は、スイッチング部１２０、電圧印加部１４０、処理部１８０、および制御部１９０を実現するハードウエア（例：電子回路など）で実現されてもよいし、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせ（例：電子回路とそれを制御するプログラムの組み合わせなど）を用いて実現されてもよい。以下、測定装置１０のスイッチング部１２０、電圧印加部１４０、処理部１８０、および制御部１９０がハードウエアとソフトウエアとの組み合わせを用いて実現される場合について、さらに説明する。

【0041】

図７は、測定装置１０を実現するための計算機１０００を例示する図である。計算機１０００は任意の計算機である。例えば計算機１０００は、SoC（System On Chip）、Personal Computer（PC）、サーバマシン、タブレット端末、またはスマートフォンなどである。計算機１０００は、測定装置１０を実現するために設計された専用の計算機であってもよいし、汎用の計算機であってもよい。また、測定装置１０は、一つの計算機１０００を用いて実現されても良いし、複数の計算機１０００の組み合わせを用いて実現されても良い。

【0042】

計算機１０００は、バス１０２０、プロセッサ１０４０、メモリ１０６０、ストレージデバイス１０８０、入出力インタフェース１１００、およびネットワークインタフェース１１２０を有する。バス１０２０は、プロセッサ１０４０、メモリ１０６０、ストレージデバイス１０８０、入出力インタフェース１１００、およびネットワークインタフェース１１２０が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ１０４０などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ１０４０は、CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）、または FPGA（Field-Programmable Gate Array）などの種々のプロセッサである。メモリ１０６０は、RAM（Random Access Memory）などを用いて実現される主記憶装置である。ストレージデバイス１０８０は、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）、メモリカード、または ROM（Read Only Memory）などを用いて実現される補助記憶装置である。

【0043】

入出力インタフェース１１００は、計算機１０００と入出力デバイスとを接続するためのインタフェースである。例えば入出力インタフェース１１００には、キーボードなどの入力装置や、ディスプレイなどの出力装置が接続される。入出力インタフェース１１００が入力装置や出力装置に接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。

【0044】

ネットワークインタフェース１１２０は、計算機１０００をネットワークに接続するためのインタフェースである。この通信網は、例えば LAN（Local Area Network）や WAN（Wide Area Network）である。ネットワークインタフェース１１２０がネットワークに接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。

【0045】

ストレージデバイス１０８０は、測定装置１０の各機能構成部を実現するためのプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ１０４０は、これら各プログラムモジュールをメモリ１０６０に読み出して実行することで、各プログラムモジュールに対応する機能を実現する。

【0046】

本実施形態に係る測定方法について説明する。本実施形態に係る測定方法は、二次電池２０を測定する方法である。本測定方法では、二次電池２０に対し、二次電池２０の開放電圧を基準に定められる所定の電圧が印加されている第１状態と、二次電池２０が開放されている第２状態とを切り替える。また、第１状態から第２状態に切り替わった際の、二次電池２０の外部の磁場の過渡応答を測定する。そして、過渡応答の測定結果を用いて二次電池２０の内部に関する情報を生成する。

【0047】

本実施形態に係る測定方法は、本実施形態に係る測定装置１０によって実現される。

【0048】

本実施形態によれば、第１状態から第２状態に切り替わった際の、二次電池の外部の磁場の過渡応答を測定することにより、充電や放電が進行している途中ではない状態で、安定して測定が行なえ、二次電池の内部に関する情報を得ることができる。また、二次電池２０の全体において良好な測定レンジで磁場測定が行え、弱い磁場も精度良く測定できる。

【0049】

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る測定装置１０が備えるスイッチング部１２０および電圧印加部１４０の構成を例示する図である。図９は、本実施形態に係る測定装置１０の動作を説明するための図である。本実施形態に係る測定装置１０および測定方法はそれぞれ、以下に説明する点を除いて第１の実施形態に係る測定装置１０および測定方法と同じである。

【0050】

本実施形態に係る測定装置１０において電圧印加部１４０は、周期信号によって所定の電圧を二次電池２０に印加する。そして、スイッチング部１２０は、この周期信号の周波数の整数倍の周波数を有する周期信号によって、第１状態と第２状態とを切り替える。以下に詳しく説明する。

【0051】

図８の例において電圧印加部１４０は直流電圧源１４１および発振器１４２を備える。直流電圧源１４１は、二次電池２０の開放電圧と同じ電圧値の直流電圧を出力するよう設定される。二次電池２０の開放電圧は、測定装置１０での測定に先立って、別途測定しておくことができる。そして、測定装置１０での測定に先立って、測定装置１０のユーザが直流電圧源１４１の出力電圧値を設定する。

【0052】

発振器１４２は、たとえば矩形波の電圧信号を出力する。発振器１４２の出力する信号を以下では基準信号とも呼ぶ。直流電圧源１４１と発振器１４２とは直列に接続されており、電圧印加部１４０からは、直流電圧源１４１の出力電圧と発振器１４２の出力電圧とが重畳された電圧Ｖ_Ａが出力される。第１状態では、この電圧印加部１４０の出力電圧Ｖ_Ａが二次電池２０の正極端子２２１と負極端子２２２との間に印加されることにより、二次電池２０に対し、二次電池２０の開放電圧を基準に定められる所定の電圧が印加されることとなる。

【0053】

図９の上段は、電圧印加部１４０の出力電圧Ｖ_Ａの波形を示している。電圧Ｖ_Ａの波形は開放電圧を中心とした矩形波である。言い換えると、電圧Ｖ_Ａの波形は、基準波形に対して、開放電圧分の直流オフセットを加えたものである。基準信号の周波数は二次電池２０の特性等に応じて任意に設定することができるが、たとえば０．１Ｈｚ以上１００ｋＨｚ以下である。また、基準信号の振幅はたとえば０．０２Ｖ_ｐ－ｐ以上８Ｖ_ｐ－ｐ以下である。電圧Ｖ_Ａのピーク値である電圧Ｖ_１および電圧Ｖ_２がそれぞれ、第１状態において二次電池２０に印加される電圧となる。開放電圧より高電圧である電圧Ｖ_１の印加時において二次電池２０は充電される。開放電圧より低電圧である電圧Ｖ_２の印加時において二次電池２０は放電される。

【0054】

図８の例において、スイッチング部１２０は、ＭＯＳＦＥＴ１２１、逓倍器１２２、およびＡＮＤゲート１２３を備える。ＭＯＳＦＥＴ１２１のゲートにはＡＮＤゲート１２３の出力信号が入力される。ＭＯＳＦＥＴ１２１のソースとドレインの一方は電圧印加部１４０の一方の出力端子に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１２１のソースとドレインの他方は二次電池２０の正極端子２２１および負極端子２２２の一方に接続される。電圧印加部１４０の他方の出力端子は二次電池２０の正極端子２２１および負極端子２２２の他方に接続される。なお、電圧印加部１４０の出力端子とは、電圧Ｖ_Ａを出力する端子を意味する。

【0055】

本図の例においてＭＯＳＦＥＴ１２１はｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴであるが、ＭＯＳＦＥＴ１２１はこの例に限定されず、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであってもよいし、他のスイッチ素子であってもよい。ＡＮＤゲート１２３の二つの入力端子には、制御部１９０からの制御信号と、逓倍器１２２の出力信号は入力される。

【0056】

制御部１９０は、第１状態または第２状態とする間（たとえば第３の実施形態で後述する測定工程の間）、ＡＮＤゲート１２３に「１」レベルの信号を制御信号として入力し続ける。一方、制御部１９０は、第１状態または第２状態以外の状態とする間（たとえば第３の実施形態で後述する特定工程の間）、ＡＮＤゲート１２３に「０」レベルの信号を制御信号として入力し続ける。なお、本例において「１」レベルの信号は負電圧であり、「０」レベルの信号は０Ｖであるとする。

【0057】

逓倍器１２２には、発振器１４２から出力される参照信号が入力される。この参照信号は、基準信号と同じ周波数の周期信号である。逓倍器１２２は、参照信号の周波数の整数倍の周波数を有する周期信号（たとえば矩形波）を出力する。

【0058】

図９では、逓倍器１２２が、参照信号の周波数の２倍の周波数を有する周期信号を出力する場合の例を示している。また、本図では、制御部１９０は、ＡＮＤゲート１２３に「１」レベルの信号を制御信号として入力し続けている場合の例を示している。すなわち逓倍器１２２の出力が「１」レベルである時、ＡＮＤゲート１２３の出力は「１」レベルであり、それ以外の時、ＡＮＤゲート１２３の出力は「０」レベルである。その結果、ＡＮＤゲート１２３の出力は、参照信号の周波数の２倍の周波数、すなわち基準信号の周波数の２倍の周波数で、「１」レベルと「０」レベルが切り替わる信号となる。ＭＯＳＦＥＴ１２１は、ゲートへの入力が「１」レベルであるときＯＮ状態となり、ゲートへの入力が「０」レベルであるとき、ＯＦＦ状態となる。なお、本図の例においてＭＯＳＦＥＴ１２１のゲートへの入力が「１」レベルであるとき、ゲート電位は負である。

【0059】

これらの動作の結果、二次電池２０への電圧Ｖ_Ａの印加は基準信号の周波数の２倍の周波数でＯＮ／ＯＦＦされる。ＭＯＳＦＥＴ１２１がＯＮ状態である期間が第１状態の期間に相当し、ＭＯＳＦＥＴ１２１がＯＦＦ状態である期間が第２状態の期間に相当する。そして、本図の中段に示すように、基準信号の周波数の２倍の周波数で第１状態と第２状態が繰り返される。また、本図の下段には、二次電池２０の外部における磁束密度として想定される波形の例が示されている。

【0060】

本実施形態に係る測定装置１０によれば、二次電池２０が充電される第１状態、第２状態、二次電池２０が放電される第１状態、および第２状態が、この順に繰り返し実現される。また、上述したｔ_ｃ×ΔＶ_１＝ｔ_ｄ×ΔＶ_２の関係が成立する。そして、本実施形態に係る測定部１６０は、第１の実施形態において上述した通り、ほぼ同じ蓄電状態の二次電池２０に対する過渡応答の測定を繰り返し行うことができる。処理部１８０は測定された複数の過渡応答を用いて、Ｓ／Ｎ比の高い情報を得ることができる。ひいては、二次電池２０における異常箇所を高精度に検知できる。

【0061】

ただし、本実施形態に係る測定装置１０が備えるスイッチング部１２０および電圧印加部１４０のハードウエア構成は図８の例に限定されない。

【0062】

図１０（ａ）～図１０（ｇ）は、逓倍器１２２が出力する周期信号の周波数を変更した場合の例を示す図である。図１０（ａ）は、基準信号の波形を示している。図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は、逓倍器１２２が、参照信号の周波数の２倍の周波数を有する周期信号を出力する場合の電圧Ｖ_Ｂと、想定される測定部１６０の出力波形の例をそれぞれ示している。図１０（ｄ）および図１０（ｅ）は、逓倍器１２２が、参照信号の周波数の４倍の周波数を有する周期信号を出力する場合の電圧Ｖ_Ｂと、想定される測定部１６０の出力波形の例をそれぞれ示している。図１０（ｆ）および図１０（ｇ）は、逓倍器１２２が、参照信号の周波数の６倍の周波数を有する周期信号を出力する場合の電圧Ｖ_Ｂと、想定される測定部１６０の出力波形の例をそれぞれ示している。なお、図１０（ｂ）、図１０（ｄ）、および図１０（ｆ）の破線部分において、二次電池２０は開放状態である。図１０（ｃ）、図１０（ｅ）、および図１０（ｇ）のＶ_０は、磁束密度がゼロの場合のセンサ出力値である。

【0063】

このように、逓倍器１２２が、参照信号の周波数の偶数倍の周波数を有する周期信号を出力することにより、二次電池２０が充電される第１状態と第２状態とのセットがＮ回続き、次いで、二次電池２０が放電される第１状態と第２状態とのセットがＮ回続く。すなわち、二次電池２０が充電される第１状態の回数と、二次電池２０が放電される第１状態の回数が等しくなる。したがって、充電量と放電量のバランスを保った状態で過渡応答の測定を繰り返し行える。なお、Ｎは１以上の整数である。

【0064】

（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態に係る測定部１６０における信号の流れを例示する図である。図１２は、本実施形態に係る測定部１６０のハードウエア構成を例示する図である。本実施形態に係る測定装置１０は、以下に説明する点を除いて第１または第２の実施形態に係る測定装置１０と同じである。本実施形態に係る測定方法は、以下に説明する点を除いて第１または第２の実施形態に係る測定方法と同じである。

【0065】

本実施形態に係る測定装置１０は、電圧印加部１４０および測定部１６０を制御する制御部１９０を備える。測定部１６０は、センサ部１６１およびセンサ駆動部１６２を備える。制御部１９０は、特定工程と測定工程とが順に行われるよう、電圧印加部１４０および測定部１６０を制御する。特定工程では、ノイズ磁場の少なくとも一部を打ち消すためのセンサ部１６１への固定入力値が特定される。測定工程では、固定入力値がセンサ部１６１へ入力された状態で過渡応答が測定される。

【0066】

より詳しくは、特定工程では、二次電池２０に対し開放電圧に相当する電圧が印加された状態で、センサ部１６１の出力が基準レベルに近づくように、センサ駆動部１６２がセンサ部１６１への入力値をフィードバック制御することで、固定入力値が特定されるよう、制御部１９０が電圧印加部１４０および測定部１６０を制御する。

【0067】

二次電池２０にはたとえば電極材料等として強磁性体が含まれることがある。二次電池２０に含まれる強磁性体としては、ニッケル、コバルト、鉄等が挙げられる。この強磁性体により、二次電池２０からは電荷の緩和とは無関係に磁場が発生しうる。このような磁場は測定においてノイズとして作用する。また、地磁気や測定位置近傍の磁性体によるノイズ磁場も存在し得る。

【0068】

本実施形態において、センサ部１６１は、コイル、ホール素子、光ポンピング磁気センサ、ダイヤモンド磁気センサ、磁気インピーダンスセンサ、または磁気抵抗効果素子等、任意の磁気センサを含むことができる。センサ部１６１は、たとえばコアおよびコアに巻かれた一または二以上のコイルを有する。図１１の例においてセンサ部１６１には、フィードバック信号である入力信号Ｓ_ＦＢを入力可能である。センサ部１６１のコイル１６６には入力信号Ｓ_ＦＢに応じた電流が流れ、磁場が発生する。入力信号Ｓ_ＦＢを適切に設定することにより、発生させた磁場でノイズ磁場を打ち消すことができる。

【0069】

センサ部１６１は、入力された入力信号Ｓ_ＦＢのレベルを示すモニタ信号Ｓ_ｍを出力する。また、センサ部１６１は、測定された磁束密度を示す出力信号Ｓ_ｏｕｔを出力する。

【0070】

センサ駆動部１６２はセンサ部１６１からの出力信号Ｓ_ｏｕｔから、予め定められた目標値を差し引く、そして得られた信号にモニタ信号Ｓ_ｍを加算する。センサ駆動部１６２は加算後の信号をさらに増幅しても良い。目標値は、測定される磁束密度がゼロであるときのセンサ部１６１の出力信号Ｓ_ｏｕｔの信号値に相当する。このような目標値を基準レベルとする。このようなセンサ駆動部１６２により、センサ部１６１で測定されるノイズ磁場を打ち消すようなフィードバック制御が可能となる。

【0071】

図１２を参照して測定部１６０のハードウエア構成について説明する。センサ駆動部１６２は、Ｄ／Ａ変換器１６４およびＡ／Ｄ変換器１６３を備える。そしてセンサ駆動部１６２は、計算機１０００を用いて実現される。センサ部１６１から出力された出力信号Ｓ_ｏｕｔおよびモニタ信号Ｓ_ｍはＡ／Ｄ変換器１６３を介して計算機１０００に入力される。また、入力信号Ｓ_ＦＢは計算機１０００から出力され、Ｄ／Ａ変換器１６４を介してセンサ部１６１に入力される。センサ駆動部１６２を実現するための計算機１０００のハードウエア構成は、制御部１９０等と同様に、例えば図７によって表される。ただし、センサ駆動部１６２を実現するための計算機１０００のストレージデバイス１０８０には、センサ駆動部１６２の機能を実現するプログラムモジュールがさらに記憶される。

【0072】

図１３は、本実施形態に係る測定装置１０の構成を例示する図である。本図では、スイッチング部１２０および電圧印加部１４０が第２の実施形態に係る測定装置１０のスイッチング部１２０および電圧印加部１４０の構成をそれぞれ有する例を示しているが、スイッチング部１２０および電圧印加部１４０の構成は本例に限定されない。

【0073】

本実施形態に係る測定装置１０は、上述した通り、特定工程と測定工程とを順に行う。具体的には、各測定位置において、測定工程に先立ち一度の特定工程を行う。

【0074】

特定工程では、二次電池２０の正極端子２２１と負極端子２２２の間には、開放電圧に相当する電圧が電圧印加部１４０によって印加される。電圧印加部１４０はたとえば、制御部１９０の制御によって、切り替え可能なスイッチ１４３を含む。このスイッチ１４３を切り替えることにより、二次電池２０に開放電圧に相当する電圧が直流電圧源１４１から印加される状態と、第１状態および第２状態を実現するような測定工程のための状態とが切り替えられる。制御部１９０はスイッチ１４３の切り替えを制御することができる。

【0075】

そして特定工程では、二次電池２０に開放電圧に相当する電圧が直流電圧源１４１から印加されている状態で、センサ駆動部１６２によるフィードバック制御を開始する。二次電池２０に開放電圧に相当する電圧が印加されている状態では、二次電池２０は充電も放電もされないため、ノイズ磁場のみが測定されることとなる。そして、センサ部１６１の出力信号Ｓ_ｏｕｔがノイズ磁場のキャンセル点である基準レベル付近になるまで所定の周期で制御ループを繰り返す。そしてセンサ駆動部１６２は出力信号Ｓ_ｏｕｔが基準レベル付近の所定の範囲内となったときにフィードバック制御を終了する。センサ駆動部１６２はこのフィードバック制御終了時の入力信号（フィードバック信号）Ｓ_ＦＢを、固定入力値とする。この固定入力値はすなわち、その測定位置でのノイズ磁場を適切に打ち消すことができる設定値であると言える。次いで行われる測定工程では、センサ駆動部１６２は、このセンサ部１６１への入力信号Ｓ_ＦＢを固定入力値に固定した状態とする。制御部１９０は、特定工程および測定工程において、このような動作が行われるよう、センサ駆動部１６２を制御する。

【0076】

測定工程では、第１の実施形態および第２の実施形態で説明したように、第１状態および第２状態が実現され、第２状態における磁場の過渡応答が測定部１６０で測定される。

【0077】

本図の例において、制御部１９０の機能を有する計算機１０００からの制御信号により、スイッチング部１２０が制御される。制御部１９０は、たとえば第２の実施形態で説明したように、特定工程の間、「０」レベルの制御信号をＡＮＤゲート１２３に入力する。また、測定工程の間、「１」レベルの制御信号をＡＮＤゲート１２３に入力する。また、制御部１９０はＡＮＤゲート１２３の出力信号をモニタすることにより、スイッチング部１２０によるスイッチングの状態をモニタする。そして、制御部１９０は、モニタしたスイッチングの状態に基づいて第２状態の期間を特定し、その第２状態の期間でセンサ部１６１の出力信号Ｓ_ｏｕｔを取得する。

【0078】

本実施形態においては第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。加えて、ノイズ磁場の影響を低減した測定が行える。

【0079】

（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る測定装置１０は、以下に説明する点を除いて第１から第３の実施形態の少なくともいずれかに係る測定装置１０と同じである。本実施形態に係る測定方法は、以下に説明する点を除いて第１から第３の実施形態の少なくともいずれかに係る測定方法と同じである。

【0080】

本実施形態に係る測定装置１０の測定部１６０は、互いに直交する二方向の磁場成分を過渡応答として測定する。そして、処理部１８０は、二方向の磁場成分を用いて、二次電池２０の内部の導電率分布を生成する。以下に詳しく説明する。

【0081】

測定部１６０は具体的には、正極２１１および負極２１２の主面に平行な平面２０１面内の複数の測定点（ｘ，ｙ）について、ｘ方向の磁場成分とｙ方向の磁場成分を測定する。なお、ｘ方向の磁場成分とは、磁束密度のｘ方向成分を意味し、ｙ方向の磁場成分とは、磁束密度のｙ方向成分を意味する。

【0082】

処理部１８０はたとえば各方向の磁場成分の、各過渡応答の時間平均を算出する。そして、測定位置ごとに時間平均の平均値を特徴量として算出する。こうすることで、各測定点（ｘ，ｙ）について、ｘ方向の磁場成分の特徴量（以下、ｘ成分と呼ぶ）とｙ方向の磁場成分の特徴量（以下、ｙ成分と呼ぶ）とが得られる。

【0083】

処理部１８０はさらに、これらの特徴量を用いて、二次電池２０の内部の導電率分布を生成する。二次電池２０の内部の導電率分布を生成する方法としてはたとえば、特許文献１に記載の方法を用いることができる。

【0084】

具体的には処理部１８０は、得られたｘ成分およびｙ成分に対して複数の関係式を満たす二次電池２０内の所定の平面の導電率分布を導出する。なお、所定の平面は、ｘｙ平面に平行な面である。

【0085】

より詳しくは、処理部１８０は、以下の式（１）～式（３）に基づいて、σで表される導電率分布を導出する。

【0086】

【数1】

【数2】

【数3】

【0087】

式（１）～式（３）において、ｘ方向の座標がｘで表現され、ｙ方向の座標がｙで表現され、ｚ方向の座標がｚで表現され、平面２０１に最も近い第１電極（正極２１１または負極２１２）のｚ方向の座標がｚ_０で表現され、ｘ成分がＨ_ｘで表現され、ｙ成分がＨ_ｙで表現され、第１電極のｚ方向の厚さがｈで表現され、第１電極を含む１対の電極間の距離がｈ_Ｔで表現され、第１電極の導電率がσ_０で表現され、電位分布が

【数4】

で表現され、デルタ関数がδで表現され、デルタ関数の微分がδ'で表現され、ｘについての偏微分が∂_ｘで表現され、ｙについての偏微分が∂_ｙで表現されている。

【0088】

なお、処理部１８０は、式（１）～式（３）から導出される様々な数式を用いて導電率分布を導出することができる。

【0089】

処理部１８０は、導出した導電率分布をたとえば画像として出力することができる。処理部１８０は、生成した画像を出力情報として、たとえば処理部１８０に備えられたディスプレイに表示させることで出力することができる。その他の例として、処理部１８０は、測定装置１０の外部の装置に対して出力情報を出力しても良いし、処理部１８０からアクセス可能な記憶装置に出力情報を保持させても良い。

【0090】

本実施形態においては第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。加えて、二次電池２０内の導電率分布を把握することができる。

【実施例】

【0091】

以下、本実施形態を、実施例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。

【0092】

図１４は、測定対象とした二次電池９０の構造を示す断面模式図である。第３の実施形態で説明した方法にて、二次電池９０の測定を行った。二次電池９０は、負極９１、セパレータ９２、および正極９３の積層体を含み、積層体はパッケージに覆われていた。なお、本図ではパッケージを省略している。本図のように欠陥９４としてセパレータ９２に穴を開けたものを測定対象の二次電池９０とした。セパレータ９２に穴を開けることで、欠陥９４において正極９３と負極９１を物理的に接触させ、短絡させた。

【0093】

図１５は、二次電池９０の写真に対する測定エリア９５と欠陥９４の位置を示した図である。測定エリアは１２０ｍｍ×１００ｍｍとし、１６×１２Ｐｉｘｅｌのマップを得た。各測定位置における積算時間は２００ｓｅｃとした。また、基準信号の周波数は４Ｈｚ、測定工程における充放電で二次電池９０に流れる電流は５００ｍＡ_ｐ－ｐとした。なお、二次電池９０の自然放電による電圧降下量は１．５ｍＶ／ｄａｙ（３．６７Ｖにフル充電した状態から）であった。

【0094】

図１６は、磁場の過渡応答の測定結果を用いて生成したマップを示す図である。本マップの生成では、測定位置ごとに、測定された過渡応答の磁束密度の時間平均の絶対値を算出した。そして、複数回の過渡応答について算出された絶対値の平均値（図１６中および、以下において平均磁束密度と呼ぶ）を算出した。算出された平均磁束密度の分布をマップに示した。なお、本マップの生成では、充電後過渡応答のデータと、放電後過渡応答のデータとを区別せず用いて平均値を算出した。本図において、マップは二次電池９０の写真と、位置が対応する状態で重ね合わされて示されている。

【0095】

本図に示すように、欠陥９４の近辺で、他の領域とは異なるレベルの平均磁束密度が測定された。詳しくは、欠陥９４の近辺では、他の領域よりも平均磁束密度が高かった。この結果から、本測定方法によって二次電池９０内の情報が得られ、欠陥を検知できることが確かめられた。

【0096】

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。また、上述の各実施形態は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。

【0097】

この出願は、２０２２年７月７日に出願された日本出願特願２０２２－１０９６８９号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

【符号の説明】

【0098】

１０ 測定装置
２０ 二次電池
１２０ スイッチング部
１２１ ＭＯＳＦＥＴ
１２２ 逓倍器
１２３ ＡＮＤゲート
１４０ 電圧印加部
１４１ 直流電圧源
１４２ 発振器
１４３ スイッチ
１５０ ステージ
１６０ 測定部
１６１ センサ部
１６２ センサ駆動部
１８０ 処理部
１９０ 制御部
２１１ 正極
２１２ 負極
２２１ 正極端子
２２２ 負極端子
２３０ 電解質
２４０ パッケージ
１０００ 計算機

【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】

【図15】

【図16】