(57)【要約】【課題】  より確実に不良品を検知可能とする抵抗計測方法を提供する。【解決手段】  抵抗計測方法は、積層されて電気的に直列に接続された複数の蓄電モジュール２と、複数の蓄電モジュール２を拘束して一体化する拘束ユニット６と、を含む蓄電装置１の抵抗計測方法であって、蓄電装置１の全体の抵抗である総抵抗を計測する総計測工程と、総計測工程と共に、複数の蓄電モジュール２のそれぞれの蓄電モジュール２の抵抗である個別抵抗を計測する個別計測工程と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層されて電気的に直列に接続された複数の蓄電モジュールと、前記複数の蓄電モジュールを拘束して一体化する拘束部材と、を含む蓄電装置の抵抗計測方法であって、
前記蓄電装置の全体の抵抗である総抵抗を計測する総計測工程と、
前記総計測工程と共に、前記複数の蓄電モジュールのそれぞれの蓄電モジュールの抵抗である個別抵抗を計測する個別計測工程と、
前記総抵抗及び／又は前記個別抵抗に基づいて前記蓄電装置及び／又は前記蓄電モジュールの異常を検知する検知工程と、
を備える、
抵抗計測方法。
【請求項２】
前記蓄電装置の正極端子及び負極端子に接続された充放電装置によって一括して前記複数の蓄電モジュールの初期充電を行う前に、前記総計測工程と前記個別計測工程とを実施する、
請求項１に記載の抵抗計測方法。
【請求項３】
前記蓄電装置を被搭載装置に搭載する際に前記蓄電装置に設けられる別部材を、前記蓄電装置に電気的に接続した状態において、前記総計測工程と前記個別計測工程とを実施する、
請求項１又は２に記載の抵抗計測方法。
【請求項４】
前記検知工程では、前記個別抵抗を基準値と比較することにより、前記蓄電モジュールの異常を検知する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の抵抗計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、リチウムイオン二次電池の性能検査装置が記載されている。この性能検査装置は、交流インピーダンス計測装置を備えている。交流インピーダンス計測装置は、リチウムイオン二次電池の正極端子および負極端子に接続されている。これにより、性能検査装置は、リチウムイオン二次電池のインピーダンスを計測すると共に、その計測値を基準値と比較することにより、リチウムイオン二次電池の非水電解液の状態を把握することを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１１３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、リチウムイオン二次電池等の蓄電モジュールを電気的に接続しつつ積層すると共に、拘束して一体化することにより、蓄電装置を構成する場合がある。この場合、上記の方法にあっては、事前の検査で蓄電モジュールの不良が発見されず、且つ、蓄電装置を構成するプロセスで蓄電モジュールの不良品が発生した場合に、当該不良品を検知できない。
【０００５】
そこで、本発明は、より確実に不良品を検知可能とする抵抗計測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】
本発明に係る抵抗計測方法は、積層されて電気的に直列に接続された複数の蓄電モジュールと、複数の蓄電モジュールを拘束して一体化する拘束部材と、を含む蓄電装置の抵抗計測方法であって、蓄電装置の全体の抵抗である総抵抗を計測する総計測工程と、総計測工程と共に、複数の蓄電モジュールのそれぞれの蓄電モジュールの抵抗である個別抵抗を計測する個別計測工程と、総抵抗及び／又は個別抵抗に基づいて蓄電装置及び／又は蓄電モジュールの異常を検知する検知工程と、を備える。
【０００７】
この方法においては、互に電気的に接続されて一体化された複数の蓄電モジュールを含む蓄電装置の全体の抵抗である総抵抗を計測する共に、蓄電モジュールのそれぞれの抵抗である個別抵抗を計測する。したがって、蓄電装置を構成する際に生じた不良品も総抵抗に基づいて検知可能であるし、その不良品がいずれの蓄電モジュール（或いはいずれの蓄電モジュール間の接続）に起因するものであるかも、個別抵抗に基づいて検知可能である。よって、この方法によれば、より確実に不良品を検知可能である。
【０００８】
本発明に係る抵抗計測方法は、蓄電装置の正極端子及び負極端子に接続された充放電装置によって一括して複数の蓄電モジュールの初期充電を行う前に、総計測工程と個別計測工程とを実施してもよい。この場合、蓄電モジュールの充電が行われる前に不良品が検知可能となるので、効率化及び安全性の向上を図ることができる。
【０００９】
本発明に係る抵抗計測方法は、蓄電装置を被搭載装置に搭載する際に蓄電装置に設けられる別部材を、蓄電装置に電気的に接続した状態において、総計測工程と個別計測工程とを実施してもよい。この場合、被搭載部材への搭載時に必要となる別部材を予め蓄電装置に電気的に接続した状態において、初期充電を行い、総抵抗及び個別抵抗の計測を行うこととなる。よって、別部材の接続に起因して発生した不良品を検知可能である。なお、別部材とは、一例として、蓄電装置及び蓄電モジュールの状態を監視するＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）等である。
【００１０】
本発明に係る抵抗計測方法においては、検知工程では、個別抵抗を基準値と比較することにより、蓄電モジュールの異常を検知してもよい。この場合、個別抵抗の基準値との比較により蓄電モジュールの不良品を検知できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、より確実に不良品を検知可能とする抵抗計測方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る蓄電モジュールを備える蓄電装置を示す概略断面図である。
【図２】図１に示された蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。
【図３】図１，２に示された蓄電装置の検査方法の主要な工程を示すフローチャートである。
【図４】図１，２に示された蓄電装置の抵抗計測方法を示すフローチャートである。
【図５】抵抗の計測結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
引き続いて、図面を参照しつつ、本実施形態に係る蓄電モジュールについて説明する。なお、各図の説明においては、同一又は相当する要素同士には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の図には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって規定される直交座標系を示す場合がある。
【００１４】
図１は、実施形態に係る蓄電モジュールを備える蓄電装置を示す概略断面図である。図１に示される蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車または電気自動車等の車両のバッテリとして使用され得る。蓄電装置１は、複数（ここでは３つ）の蓄電モジュール２を備えている。蓄電モジュール２は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、又は電気二重層キャパシタである。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。
【００１５】
複数の蓄電モジュール２は、金属製の導電板３を介して積層されている。蓄電モジュール２及び導電板３の積層体の積層方向（例えばＺ軸方向）の最外層（スタック最外層）は、一例として蓄電モジュール２である。蓄電モジュール２及び導電板３は、例えば積層方向から見て矩形状（平面視矩形状）を有している。導電板３は、隣り合う蓄電モジュール２と電気的に接続されている。これにより、複数の蓄電モジュール２が積層方向に直列に電気的に接続されている。蓄電モジュール２については、後に詳述する。
【００１６】
積層方向の一端（ここでは下端）に位置する蓄電モジュール２には、正極端子４が接続されている。積層方向の他端（ここでは上端）に位置する蓄電モジュール２には、負極端子５が接続されている。正極端子４及び負極端子５は、積層方向に交差（直交）する方向（例えばＸ軸方向）に延在している。このような正極端子４及び負極端子５を設けることにより、蓄電装置１の充放電を実施することができる。なお、蓄電装置１においては、スタック最外層が導電板３であってもよい。この場合、スタック最外層の導電板３に対して、正極端子４及び負極端子５を設けることができる。
【００１７】
導電板３は、蓄電モジュール２において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板３には、蓄電モジュール２の積層方向と正極端子４及び負極端子５の延在方向とに交差（直交）する方向（例えばＹ軸方向）に延在した複数の空隙３ａが設けられている。これらの空隙３ａを空気等の冷媒が通過することにより、蓄電モジュール２からの熱を効率的に外部に放出することができる。
【００１８】
また、蓄電装置１は、蓄電モジュール２及び導電板３を積層方向に拘束して一体化する拘束ユニット（拘束部材）６を備えている。拘束ユニット６は、蓄電モジュール２及び導電板３を積層方向に挟む１対の拘束プレート７と、これらの拘束プレート７同士を締結する複数組のボルト８及びナット９とを有している。
【００１９】
拘束プレート７は、鉄等の金属で形成されている。各拘束プレート７と蓄電モジュール２との間には、樹脂フィルム等の絶縁フィルム１０がそれぞれ配置されている。拘束プレート７及び絶縁フィルム１０は、例えば平面視矩形状を有している。ボルト８の軸部８ａが各拘束プレート７に設けられた挿通孔７ａを挿通した状態で、軸部８ａの先端部にナット９が螺合することで、蓄電モジュール２、導電板３及び絶縁フィルム１０に積層方向の拘束荷重が付与される。なお、スタック最外層が導電板３である場合には、各拘束プレート７と導電板３との間に絶縁フィルム１０が介在されることとなる。
【００２０】
次に、蓄電モジュール２の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示された蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。図２に示されるように、蓄電モジュール２は、電極積層体１３と、電極積層体１３を封止するための樹脂製の封止体１４と、を備えている。電極積層体１３は、セパレータ１２を介して、積層方向（ここではＺ軸方向）に沿って積層された複数の電極（複数のバイポーラ電極１１、単一の負極終端電極１９、及び、単一の正極終端電極１８）を含む。
【００２１】
バイポーラ電極１１は、電極板１５、電極板１５の第１面１５ａに設けられた正極１６、及び、電極板１５の第１面１５ａの反対の第２面１５ｂに設けられた負極１７を含む。正極１６は、正極活物質が電極板１５に塗工されることにより形成される正極活物質層である。負極１７は、負極活物質が電極板１５に塗工されることにより形成される負極活物質層である。電極積層体１３において、一のバイポーラ電極１１の正極１６は、セパレータ１２を挟んで積層方向に隣り合う別の電極（バイポーラ電極１１又は負極終端電極１９）の負極１７と対向している。電極積層体１３において、一のバイポーラ電極１１の負極１７は、セパレータ１２を挟んで積層方向に隣り合うさらに別の電極（バイポーラ電極１１又は正極終端電極１８）の正極１６と対向している。
【００２２】
負極終端電極１９は、電極板１５、及び電極板１５の第２面１５ｂに設けられた負極１７を含む。負極終端電極１９は、第２面１５ｂが電極積層体１３の内側（積層方向についての中心側）に向くように、積層方向の一端に配置されている。負極終端電極１９の負極１７は、セパレータ１２を介して、積層方向の一端のバイポーラ電極１１の正極１６と対向している。正極終端電極１８は、電極板１５、及び電極板１５の第１面１５ａに設けられた正極１６を含む。正極終端電極１８は、第１面１５ａが電極積層体１３の内側に向くように、積層方向の他端に配置されている。正極終端電極１８の正極１６は、セパレータ１２を介して、積層方向の他端のバイポーラ電極１１の負極１７と対向している。
【００２３】
スタック最外層を除く蓄電モジュール２においては、負極終端電極１９の電極板１５の第１面１５ａには、導電板３が接触している。また、スタック最外層を除く蓄電モジュール２においては、正極終端電極１８の電極板１５の第２面１５ｂには、別の導電板３が接触している。この場合、拘束荷重は、導電板３を介して負極終端電極１９及び正極終端電極１８から電極積層体１３に付加される。すなわち、導電板３は、積層方向に沿って電極積層体１３に拘束荷重を付加する。
【００２４】
電極板１５は、例えば、ニッケル又はニッケルメッキ鋼板といった金属からなる。一例として、電極板１５は、ニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板１５の周縁部（バイポーラ電極１１、負極終端電極１９、及び、正極終端電極１８の縁部）は、矩形枠状をなし、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。正極１６を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極１７を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。本実施形態では、電極板１５の第２面１５ｂにおける負極１７の形成領域は、電極板１５の第１面１５ａにおける正極１６の形成領域よりも大きくなっている。
【００２５】
セパレータ１２は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１２としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。セパレータ１２は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。
【００２６】
封止体１４は、電極積層体１３を取り囲むように配置され、電極（バイポーラ電極１１、負極終端電極１９、及び、正極終端電極１８）の電極板１５の周縁部１５ｃをそれぞれ保持する複数の１次樹脂シール２０と、これらの１次樹脂シール２０を取り囲むように配置された２次樹脂シール２１と、を有している。１次樹脂シール２０は、積層方向に沿って電極板１５毎に配置されている。１次樹脂シール２０は、枠状を有している。１次樹脂シール２０は、電極板１５の周縁部１５ｃに接合（例えば溶着）されている。１次樹脂シール２０及び２次樹脂シール２１は、例えば、絶縁性の樹脂であって、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又は変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等から構成され得る。
【００２７】
積層方向に隣り合う電極板１５間には、電極板１５及び１次樹脂シール２０によって画成された内部空間Ｖが設けられている。内部空間Ｖには、アルカリ性の電解液が注入されている。アルカリ性の電解液としては、例えば水酸化カリウム水溶液等を含むアルカリ溶液が用いられている。１次樹脂シール２０は、内部空間Ｖを封止するためのものである。蓄電モジュール２における１つの蓄電セル２３は、２つの電極板１５、正極１６、負極１７、セパレータ１２及び１次樹脂シール２０により構成され、内部空間Ｖを有している。すなわち、蓄電装置１は、複数の蓄電モジュール２を有し、それぞれの蓄電モジュール２は、複数の蓄電セル２３を有している。
【００２８】
引き続いて、蓄電装置の検査方法の一例について説明する。図３は、図１，２に示された蓄電装置の検査方法の主要な工程を示すフローチャートである。図３に示されるように、まず、蓄電装置１が作製されて初期充電が行われる前において、蓄電装置１の電圧及び抵抗を計測する（工程Ｓ１）。この計測について、後に詳述する。
【００２９】
続いて、蓄電装置１のコンディショニング（初期充電）を行う（工程Ｓ２）。すなわち、蓄電装置１の正極端子４及び負極端子５に接続された充放電装置によって、蓄電装置１に含まれる複数の蓄電モジュール２の初期充電を一括して行う。ここでは、複数の蓄電モジュール２の一括した充放電を複数のサイクルにわたって行う。
【００３０】
引き続いて、微短検出を行う。具体的には、まず、蓄電装置１の電圧を計測する（工程Ｓ３）。続いて、蓄電装置１のエージングを行う（工程Ｓ４）。エージングとしては、一例として、蓄電装置１を５０℃の環境下で５日間程度放置することにより、自己放電を促す。そして、蓄電装置１を常温に戻しつつ再び蓄電装置１の電圧を計測する（工程Ｓ５）。これにより、エージングの前後（工程Ｓ３及び工程Ｓ５）の電圧の計測値の差が基準値よりも大きい場合には、蓄電装置１を不良品とする。
【００３１】
続いて、蓄電装置１の特性検査を行う（工程Ｓ６）。ここでは、蓄電装置１の容量、放電量、及び抵抗等の計測を行う。少なくとも以上の工程をクリアした蓄電装置１が、上述した車両等の被搭載装置に搭載されることとなる。特に、本実施形態においては、初期充電を行う前の工程Ｓ１において、特徴的な抵抗計測を行う。引き続いて、抵抗計測方法について説明する。
【００３２】
図４は、図１，２に示された蓄電装置の抵抗計測方法を示すフローチャートである。図４に示されるように、工程Ｓ１においては、まず、蓄電装置１の全体の抵抗である総抵抗を計測する（工程Ｓ１１：総計測工程）。これと共に、複数の蓄電モジュール２のそれぞれの蓄電モジュール２の抵抗である個別抵抗を計測する（工程Ｓ１２：個別計測工程）。上述したように、工程Ｓ１は、初期充電を行う前の工程である。したがって、ここでは、蓄電装置１の正極端子４及び負極端子５に接続された充放電装置によって一括して複数の蓄電モジュール２の初期充電を行う前に、総計測工程（工程Ｓ１１）と個別計測工程（工程Ｓ１２）とを実施することとなる。
【００３３】
図５の（ａ）は、工程Ｓ１１により得られた総抵抗の値を示すグラフである。図５の（ｂ）は、工程Ｓ１２により得られた個別抵抗の値を示すグラフである。続く工程においては、工程Ｓ１１で得られた総抵抗を予め設定された基準値と比較することにより、蓄電装置１の全体としての異常を検知する。この結果、蓄電装置１の全体としての異常の有無に関わらず、個別抵抗を予め設定された別の基準値と比較することにより、蓄電モジュール２の異常（例えば電解液の未含侵等）を検知する（工程Ｓ１３：検知工程）。
【００３４】
仮に、ある蓄電モジュール２の個別抵抗が別の基準値よりも大きくても、他の蓄電モジュール２の抵抗値との誤差の集積によって、総抵抗が基準値を下回る場合がある。このため、上述したように、蓄電装置１の全体としての異常の有無に関わらず、蓄電モジュール２の個別の検査が有用である。ただし、一般には、総抵抗と基準値との比較によって、元々も蓄電モジュール２の異常、及び、正常な複数の蓄電モジュール２から蓄電装置１を構成する際に発生した異常を検知できる。
【００３５】
一方、総抵抗と基準値との比較によって蓄電装置１に異常が認められた場合、個別抵抗と別の基準値との比較によって、当該異常が、いずれの蓄電モジュール２（或いはいずれの蓄電モジュール２間の接続）に起因するものであるかを検出できる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係る抵抗計測方法においては、互に電気的に接続されて一体化された複数の蓄電モジュール２を含む蓄電装置１の全体の抵抗である総抵抗を計測する共に、蓄電モジュール２のそれぞれの抵抗である個別抵抗を計測する。したがって、蓄電装置１を構成する際に生じた不良品も総抵抗に基づいて検知可能であるし、その不良品がいずれの蓄電モジュール（或いはいずれの蓄電モジュール間の接続）に起因するものであるかも、個別抵抗に基づいて検知可能である。よって、この方法によれば、より確実に不良品を検知可能である。
【００３７】
また、本実施形態に係る抵抗計測方法は、蓄電装置１の正極端子４及び負極端子５に接続された充放電装置によって一括して複数の蓄電モジュール２の初期充電を行う前に、総計測工程（工程Ｓ１１）と個別計測工程（工程Ｓ１２）とを実施する。このため、蓄電モジュール２の充電が行われる前に不良品が検知可能となるので、不良品を含んだ状態で後の検査工程を実施することが避けられ、効率化及び安全性の向上を図ることができる。
【００３８】
さらに、本実施形態に係る抵抗計測方法は、個別抵抗を基準値と比較することにより、蓄電モジュールの異常を検知する検知工程（工程Ｓ１３）をさらに備える。このため、個別抵抗の基準値との比較により蓄電モジュール２の不良品を検知できる。
【００３９】
以上の実施形態は、本発明の一実施形態について説明したものである。したがって、本発明は、上述した抵抗計測方法に限定されず、任意に変形したものとされ得る。
【００４０】
例えば、蓄電装置１は、上述したように車両等の被搭載装置に搭載されるときには、種々の別部品が設けられる。別部品の一例としては、蓄電装置１及び蓄電モジュール２の状態（例えば電圧や容量等）を監視するＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）や、導電板３の空隙３ａに冷媒を流通させて蓄電モジュール２を冷却するためのダクト及びブロワ等である。特に、ＥＣＵやブロワ等の電気的な接続を要する別部品については、その設置時に蓄電装置１の電気的な特性に異常が発生する可能性がある。
【００４１】
したがって、上記の方法にあっては、蓄電装置１を被搭載装置に搭載する際に蓄電装置１に実装される別部材を蓄電装置１に電気的に接続した状態において、総計測工程及び個別計測工程を行うことができる。この場合、被搭載部材への搭載時に必要となる別部材を予め蓄電装置１に電気的に接続した状態において（より完成品に近い状態において）、総抵抗及び個別抵抗の計測を行うこととなる。よって、別部材の接続に起因して発生した不良品を検知可能である。
【００４２】
なお、工程Ｓ１３においては、総抵抗及び／又は個別抵抗に基づいて蓄電装置１及び／又は蓄電モジュール２の異常を検知することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…蓄電装置、２…蓄電モジュール、４…正極端子、５…負極端子、６…拘束ユニット（拘束部材）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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