KR-102960927-B1 - MEASURING APPARATUS AND INSPECTING APPARATUS

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Abstract

[과제] 측정 대상의 전압 측정에 필요로 하는 측정 시간을 단축한다. [해결 수단] 양극(T1) 및 외장 부재(AO) 간에 콘덴서(C1)가 병렬 접속된 N개의 이차 전지(Cell)의 양극(T1) 및 외장 부재(AO)에 접속되는 N쌍의 프로브(PR1 1 ~PR2 N )와, N쌍의 프로브로부터 한 쌍의 프로브를 선택 전환하는 스캐너(SC)와, 선택 전환된 한 쌍의 프로브 사이의 전압을 측정하는 측정 장치(M)와, 제어부(CON)를 구비하고, 각 한 쌍의 프로브 간에 각각 접속되는 저항부를 복수 구비하며, 제어부(CON)는, N개의 이차 전지(Cell)의 양극(T1) 및 외장 부재(AO)에 N쌍의 프로브가 각각 접속된 상태에 있어서, 미리 정해진 대기 시간을 경과한 후에, 제어 신호(S1 1 ~S1 N )를 스캐너(SC)에 출력하여, N쌍의 프로브 중에서 한 쌍의 프로브를 순차적으로 선택 전환시킴과 더불어, 선택 전환마다, 선택 전환된 한 쌍의 프로브 간의 전압을 측정 장치(M)로 하여금 측정하게 한다.

Inventors

이이지마 준지

Assignees

히오끼 덴끼 가부시끼가이샤

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20210712
Priority Date: 20200714

Claims (4)

한 쌍의 전압 측정 대상 부위 간에 내부 용량이 등가적으로 병렬 접속된 복수의 측정 대상에 있어서의 당해 각 한 쌍의 전압 측정 대상 부위에 각각 접속되는 복수 쌍의 프로브와, 상기 복수 쌍의 프로브 중에서 선택 전환 신호에 따라 한 쌍의 프로브를 선택 전환하는 전환부와, 상기 선택 전환 신호에 따라 선택 전환된 한 쌍의 프로브의 당해 프로브 간의 전압을 측정하는 측정부와, 상기 선택 전환 신호를 상기 전환부에 출력하는 제어부를 구비하고, 상기 각 한 쌍의 프로브 간에 각각 접속되는 저항부를 복수 구비하며, 상기 제어부는, 상기 저항부가 접속된 상태의 상기 복수 쌍의 프로브를 상기 복수의 측정 대상에 있어서의 상기 각 한 쌍의 전압 측정 대상 부위에 각각 한번에 접속시키고, 그 상태에 있어서 미리 정해진 대기 시간을 경과한 후에, 상기 선택 전환 신호를 상기 전환부에 출력하여, 대기 시간을 경과하지 않고, 당해 복수 쌍의 프로브 중에서 각 한 쌍의 프로브를 순차적으로 선택 전환시킴과 더불어, 당해 선택 전환마다, 당해 선택 전환된 한 쌍의 프로브의 상기 프로브 간의 전압을 상기 측정부로 하여금 측정하게 하는, 측정 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 저항부는, 저항값이 서로 상이한 복수의 저항 회로와, 당해 복수의 저항 회로로부터 어느 1개를 선택 전환하는 전환 회로를 구비하여 구성되어 있는, 측정 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 전환 회로는, 상기 제어부로부터 출력되는 제어 신호에 따라 상기 복수의 저항 회로로부터 어느 1개를 선택 전환하는, 측정 장치.
검사 대상으로서의 래미네이트형의 리튬 이온 전지의 양극 단자 및 외장 금속 부위를 상기 한 쌍의 전압 측정 대상 부위로 하여 상기 한 쌍의 프로브가 접속되는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 측정 장치와, 상기 측정부에 의하여 측정된 상기 프로브 간의 전압에 의거하여 상기 검사 대상의 양부를 판정하는 판정부를 구비하고 있는, 검사 장치.

Description

측정 장치 및 검사 장치{MEASURING APPARATUS AND INSPECTING APPARATUS} 본 발명은, 한 쌍의 전압 측정 대상 부위 간에 내부 용량이 등가적으로 병렬 접속된 복수의 측정 대상에 있어서의 각 한 쌍의 전압 측정 대상 부위 사이의 전압을 측정하는 측정 장치, 및 이 측정 장치를 구비하고 검사 대상의 양부를 검사하는 검사 장치에 관한 것이다. 이러한 종류의 측정 대상으로서의 비수 전해질 이차 전지(이하, 간단하게 「이차 전지」라고도 한다)를 검사하는 이차 전지의 검사 방법이 하기의 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 경우, 이 이차 전지는, 적어도 열융착성 수지층과 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 금속층과 합성 수지층을 이 순서로 적층한 래미네이트 필름을 봉지 형상으로 하고, 개구 주연의 열융착성 수지층끼리를 열 시일하여 열 시일부를 형성한 외장 부재와, 이 외장 부재 내에 수납된 양극, 음극 및 세퍼레이터를 갖는 전극군 및 비수 전해질과, 외장 부재로부터 외부로 도출되어, 양극에 접속된 양극 단자 및 음극에 접속된 음극 단자를 구비하고 있으며, 그 출력 전압이 3.75V~3.90V로 되어 있다. 이 이차 전지에는, 래미네이트 필름 내면의 수지층에 핀홀 등이 존재하는 경우가 있고, 이 경우에는, 전해질 중의 리튬 이온이 금속층의 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 반응하여 리튬-알루미늄 합금이 생성된다. 이 리튬-알루미늄 합금은 체적 팽창이 크고, 수분과의 반응성도 높다. 이 때문에, 금속층이 시간과 함께 붕괴하여 그 본래의 목적인 수분 등에 대한 배리어성이 저하된다고 하는 문제가 이차 전지에 발생한다. 그래서, 특허문헌 1에 개시된 이차 전지의 검사 방법에서는, 이차 전지의 양극 단자와 외장 부재의 열 시일부에 위치하는 금속층 사이의 전압을 입력 임피던스(입력 저항)가 1G옴 이상인 전압계로 측정하고, 0.2V~3.1V의 전압 범위를 판정 지표로 하여 양부를 판정함으로써, 상기의 문제의 발생의 유무를 검사하고 있다. 또, 양극 단자와 외장 부재의 금속층 사이의 전압 측정에 있어서는, 예를 들면 한 쌍의 프로브 중, 한쪽의 프로브를 양극 단자에 접촉시키고, 다른 쪽의 프로브는 선단을 외장 부재의 시일부에 위치하는 합성 수지층을 관통시킴으로써 금속층에 접촉시키고 있다. 이 경우, 래미네이트형 셀 전지인 비수 전해질의 이차 전지는, 양극 단자와 외장 부재의 금속층(이하, 간단하게 「외장 부재」라고도 한다)의 사이에 내부 콘덴서가 등가적으로 병렬 접속되어 있다. 이 때문에, 1G옴 이상의 높은 입력 저항을 갖는 전압계를 그대로 이용하여, 양극 단자와 외장 부재 사이의 전압을 측정한 경우, 내부 콘덴서의 정전 용량값과 전압계의 입력 저항의 저항값으로 정해지는 시정수에 따른 과도(過渡) 응답이 발생한다. 따라서, 전압계에 입력되는 양극 단자와 외장 부재 사이의 전압이 측정 가능한 정상 상태의 값이 될 때까지의 대기 시간이 긴 시간이 되는 결과, 이 전압계에 의한 이 전압 측정에 장시간을 필요로 하게 된다. 이 때문에, 출원인은, 이 대기 시간을 단축하기 위하여, 전압계의 입력 저항의 저항값보다 어느 정도 작은 저항값의 시정수 단축용 저항을 전압계의 입력에 등가적으로 병렬 접속한 상태로 전압 측정을 행함으로써, 이 과도 응답의 시정수를 작게 하여, 측정 가능한 정상 상태가 될 때까지의 대기 시간을 단축하고 있다. 또, 한 쌍의 프로브 중 한쪽의 프로브를 양극 단자에 접촉시킴과 더불어 다른 쪽의 프로브를 외장 부재에 접촉시켜, 그 양 프로브가 접촉한 상태에 있어서 전압계의 전원을 투입하여 전압 측정을 개시한다고 하는 전압 측정 방법을 채용한 경우, 복수(N개로 한다)의 측정 대상인 이차 전지를 연속하여 순차적으로 측정하는 경우에, 전압계의 전원의 접단(接斷)(켜고 끄기)에 장시간을 필요로 하게 된다. 이 때문에, 출원인은, N쌍의 프로브를 프로브 유지부에 유지시키고, 전압 측정 개시 시에는, 프로브 유지부가 작동하여, 각 이차 전지의 양극 단자 및 외장 부재와 대응하는 각 프로브가 한 번에 접속되는 구성을 채용하고 있다. 이 구성을 채용한 전압 측정 방법에서는, 전압 측정 개시 시에 있어서 프로브 유지부를 작동시키고, N개의 이차 전지의 각 양극 단자 및 각 외장 부재에 N쌍의 프로브를 모두 접촉시킨다. 이 상태에서는, N쌍의 프로브와 전압계로 N개의 측정계(이하, 「채널(CH)」이라고도 한다)가 형성된다. 이어서, 그 상태에 있어서, 도 5의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 스캐너를 이용하여 N쌍의 프로브로부터 최초의 측정계로서 이용하는 채널(CH1)의 한 쌍의 프로브로 전환하여 전압계의 입력부에 접속한다. 이때에는, 동 도면의 (c)에 나타내는 바와 같이, 전압계에 입력되는 전압(시정수 단축용 저항의 양단 전압)의 전압값이, 피크 전압까지 일단 상승한 후에, 시정수에 따라 서서히 저하한다. 이 때문에, 동 도면의 (a), (c)에 나타내는 바와 같이, 이 전압값이 정상 상태가 될 때까지 대기하고, 대기 시간(TW)을 경과한 시점에서 전압의 측정을 개시한다. 이어서, 최초의 이차 전지에 대한 전압 측정을 종료한 후에, 도 5의 (a), (d)에 나타내는 바와 같이, 2번째의 측정 대상인 이차 전지의 전압을 측정하는 채널(CH2)의 한 쌍의 프로브로 전환하여 전압계의 입력부에 접속한다. 이때에도, 동 도면의 (e)에 나타내는 바와 같이, 전압계에 입력되는 전압(시정수 단축용 저항의 양단 전압)의 전압값이, 피크 전압까지 일단 상승한 후에, 시정수에 따라 서서히 저하한다. 이 때문에, 동 도면의 (a), (e)에 나타내는 바와 같이, 이 전압값이 정상 상태가 될 때까지 대기하고, 대기 시간(TW)을 경과한 시점에서 전압의 측정을 개시한다. 동일하게 하여, 각 채널(CH)의 한 쌍의 프로브로 전환하여 전압계의 입력부에 접속하고, 그때마다, 대기 시간(TW)을 경과한 시점에서 전압의 측정을 개시한다. 그 후, 동 도면의 (a), (f)에 나타내는 바와 같이, N번째의 측정 대상인 이차 전지의 전압을 측정하는 채널(CHN)의 한 쌍의 프로브로 전환하여 전압계의 입력부에 접속한다. 이때에도, 동 도면의 (g)에 나타내는 바와 같이, 전압계에 입력되는 전압(시정수 단축용 저항의 양단 전압)의 전압값이, 피크 전압까지 일단 상승한 후에, 시정수에 따라 서서히 저하한다. 이 때문에, 동 도면의 (a), (g)에 나타내는 바와 같이, 이 전압값이 정상 상태가 될 때까지 대기하고, 대기 시간(TW)을 경과한 시점에서 전압의 측정을 개시한다. 이 전압 측정 방법에 의하면, 시정수 단축용 저항을 이용하여 과도 응답의 시정수를 작게 한 것에 의하여, 각 채널(CH)에서 전압을 측정할 때의 대기 시간(TW)이 단축되어 있다. 도 1은, 이차 전지(Cell)의 검사 장치(1)의 구성도이다. 도 2는, 이차 전지(Cell)의 등가 회로이다. 도 3은, 다른 저항부를 갖는 스캐너(SC)의 다른 구성도이다. 도 4는, 측정 장치(M)에 의한 이차 전지(Cell)의 전지 전압 측정의 타이밍 차트이다. 도 5는, 출원인이 채용하고 있는 측정 장치에 의한 이차 전지의 전지 전압 측정의 타이밍 차트이다. 이하, 측정 장치 및 검사 장치의 실시 형태에 대하여, 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 먼저, 검사 대상의 이차 전지의 구성에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 이차 전지(Cell)는, 일례로서, 상기한 래미네이트형 셀 전지인 비수 전해질의 이차 전지이며, 양극 단자(T1), 음극 단자(T2), 도시하지 않은 전해질, 및 알루미늄으로 형성된 외장 부재(AO)를 갖고 있고, 양극 단자(T1) 및 음극 단자(T2)의 출력 전압이 3.75V~3.90V로 되어 있다. 이 경우, 외장 부재(AO)는, 금속층(실런트)의 양면에 합성 수지층(예를 들면 폴리에틸렌)을 합착한 래미네이트 필름을 봉지 형상 또는 컵 형상으로 성형하여 구성되어 있다. 또, 전해질은, 외장 부재(AO) 내에 수납되어 있다. 또한, 동 도면에서는, 양극 단자(T1)와 외장 부재(AO)의 사이에 등가적으로 병렬 접속되는 내부 정전 용량(일례로서, 10nF)을 콘덴서(C1)로 하고, 양극 단자(T1)와 외장 부재(AO) 사이의 절연 저항을 저항(R1)으로 하며, 음극 단자(T2)와 외장 부재(AO)의 사이에 등가적으로 병렬 접속되는 내부 정전 용량을 콘덴서(C2)로 하고, 음극 단자(T2)와 외장 부재(AO) 사이의 절연 저항을 저항(R2)으로 하여 각각 나타내고 있다. 또, 동 도면에서는, 이차 전지(Cell)의 내부의 개략 구성으로서, 예를 들면, 1.0V의 내부 기전력을 전지(B1)로 하고, 2.9V의 내부 기전력을 전지(B2)로 하며, 전지(B1)의 음극 단자 및 전지(B2)의 양극 단자의 접속 부위에 양극 단자가 접속된 1.7V의 내부 기전력을 전지(B3)로 하고, 전지(B3)의 음극 단자 및 외장 부재(AO)의 사이에 직렬로 접속된 전해액과 외장 부재(AO) 사이의 절연 저항을 저항(R3)으로 하여 각각 나타내고 있다. 이와 같은 구성의 이차 전지(Cell)는, 이차 전지(Cell)의 양극 단자(T1) 및 외장 부재(AO) 간의 전압을 측정할 때에는, 콘덴서(C1)가 존재하기 때문에, 용량성의 측정 대상이 된다. 또한, 본 예에서는, N개의 이차 전지(Cell)를 검사 대상으로 하여 순차적으로 검사하기 때문에, 각 이차 전지(Cell)를 구별할 때에는, 이차 전지(Cell1~CellN)라고 표기한다. 다음으로, 도 1에 나타내는 검사 장치로서의 검사 장치(1)의 구성에 대하여 설명한다. 이 검사 장치(1)는, 상기한 검사 대상으로서의 이차 전지(Cell)의 양부를 검사하는 장치이며, 복수 쌍(본 예에서는, N쌍(N은 자연수이고 복수))의 프로브(PR11, PR21, PR12, PR22, ···PR1N, PR2N)(이하, 모든 프로브를 구별하지 않을 때에는 「프로브(PR)」라고도 하고, 프로브(PR11, PR12, ···PR1N)를 구별하지 않을 때에는 「프로브(PR1)」라고도 하며, 프로브(PR21, PR22, ···PR2N)를 구별하지 않을 때