專利名稱：電池試驗(yàn)裝置和電池試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池試驗(yàn)裝置和電池試驗(yàn)方法，使用對(duì)可充電的二次電 池進(jìn)行充電的充電單元對(duì)該二次電池進(jìn)行充電和對(duì)該二次電池進(jìn)行放電 來提供負(fù)載，從而進(jìn)行試驗(yàn)。
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背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)電話的多媒體功能(例如，接收發(fā)送郵件和收看電視等) 的提高，可以看見如下的情形為了能夠長(zhǎng)時(shí)間地使用移動(dòng)電話，如圖l 所示，通過將移動(dòng)電話與充電器(即，AC適配器)連接，由此一邊充電
一邊使用移動(dòng)電話。圖1是移動(dòng)電話90與AC適配器91連接狀態(tài)的示 15意圖。AC適配器91另一方面與商用電源99連接。大部分移動(dòng)「ti話90
的內(nèi)部具有作為二次電池組的鋰離子電池92、充電控制電路93和作為進(jìn)
行電池放電的負(fù)載裝置的無線電路94。
移動(dòng)電話90等大多數(shù)的電子設(shè)備中內(nèi)置的鋰離子電池92，根據(jù)電
子設(shè)備的使用狀態(tài)(如，充電頻度、使用次數(shù)和使用時(shí)周圍的溫度等)， 20具有電池容量下降(即，電池的容量惡化)的趨勢(shì)，以及具有電池內(nèi)部
物質(zhì)(即，活性物質(zhì))的熱穩(wěn)定性下降、電池內(nèi)部在高溫時(shí)等容易導(dǎo)致
熱失控的趨勢(shì)。
例如，在如上所述的移動(dòng)電話90 —邊和AC適配器91連接充電一 邊使用的情況下，如圖2所示，由于在保持電壓在大約4.0V 大約4.2V 25的范圍內(nèi)的高充電狀態(tài)下反復(fù)進(jìn)行充電和放電，所以充電到100%的充電 可能量所需要的充電量漸漸地減少，作為二次電池的鋰離子電池92的容 量開始惡化。圖2是示出在處于充電連接中的鋰離子電池92內(nèi)反復(fù)進(jìn)行 充電和放電時(shí)的電池電壓的變化的一個(gè)例子的曲線圖。像這樣一邊充電 連接一邊使用移動(dòng)電話的情況下，在電池內(nèi)一旦充電完成后，上述無線電路94工作所需要的電力從鋰離子電池92向無線電路94放電。其結(jié)果 是電池電壓下降，在達(dá)到規(guī)定的再次充電開始電壓Vstart (例如，圖2中 大約是4.0V)的時(shí)刻再次開始充電，反復(fù)該循環(huán)。
以往，在進(jìn)行評(píng)估上述這種二次電池容量惡化的程度等二次電池的 5性能試驗(yàn)時(shí)，將二次電池的完全放電(即，100%放電)和完全充電(即， 100%充電)作為一個(gè)循環(huán)，僅通過反復(fù)該循環(huán)來進(jìn)行評(píng)價(jià)二次電池的性 能的試驗(yàn)。并且，利用例如專利文獻(xiàn)1中所記載的試驗(yàn)裝置來進(jìn)行像上 述這樣的電池性能試驗(yàn)。
專利文獻(xiàn)1日本特開平8-136600號(hào)公報(bào) 10 但是，在該現(xiàn)有的電池性能試驗(yàn)中，沒有考慮上述這種將移動(dòng)電話
與AC適配器連接而一邊連接充電一邊使用移動(dòng)電話的實(shí)際的使用情形， 在根據(jù)該現(xiàn)有的電池性能試驗(yàn)所進(jìn)行的試驗(yàn)中，得到的是比實(shí)際性能更 好的結(jié)果，因此，無法對(duì)二次電池的性能進(jìn)行更正確地評(píng)價(jià)。
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發(fā)明內(nèi)容
這里，本發(fā)明是為了解決上述問題點(diǎn)而進(jìn)行的，其目的是提供一種 電池試驗(yàn)裝置和電池試驗(yàn)方法，根據(jù)移動(dòng)電話的實(shí)際使用情形，通過對(duì) 二次電池進(jìn)行充電和放電來提供負(fù)載，成為能夠?qū)μ幱诔潆娺B接中的移 動(dòng)電話的二次電池的性能進(jìn)行更正確的試驗(yàn)的狀態(tài)。
20 為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的電池試驗(yàn)裝置是能夠使用對(duì)可充電
的二次電池進(jìn)行充電的充電單元對(duì)該二次電池進(jìn)行充電的電池試驗(yàn)裝 置，其特征在于，該電池試驗(yàn)裝置具有輸入控制單元，其控制充電單 元對(duì)二次電池輸入的輸入功率；以及輸出控制單元，其對(duì)從二次電池輸 出的輸出功率進(jìn)行控制，對(duì)該二次電池進(jìn)行放電；當(dāng)二次電池達(dá)到滿充
25電狀態(tài)時(shí)，輸入控制單元使利用了充電單元的該二次電池停止充電，同 時(shí)，輸出控制單元使該二次電池開始放電；當(dāng)二次電池達(dá)到規(guī)定的充電 狀態(tài)時(shí)，輸出控制單元使該二次電池停止放電，同時(shí)，輸入控制單元使 利用了充電單元的該二次電池開始充電。
在本發(fā)明所涉及的電池試驗(yàn)裝置中，當(dāng)二次電池達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)，
5輸入控制單元使利用了充電單元的該二次電池停止充電，同時(shí)，輸出控
制單元使該二次電池開始放電；當(dāng)二次電池達(dá)到規(guī)定的充電狀態(tài)時(shí)，輸
出控制單元使該二次電池停止放電，同時(shí)，輸入控制單元使利用了充電 單元的該二次電池開始充電。由此，當(dāng)二次電池達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)，開
5始二次電池的放電，另一方面，當(dāng)二次電池達(dá)到規(guī)定的充電狀態(tài)時(shí)，開
始二次電池的充電，反復(fù)該循環(huán)。因此，根據(jù)移動(dòng)電話例如與AC適配
器等充電單元連接而一邊充電一邊使用這樣的實(shí)際使用情形，通過對(duì)二 次電池進(jìn)行充電和放電來提供負(fù)載，能夠成為可以對(duì)處于充電連接中的 移動(dòng)電話的二次電池的性能進(jìn)行更正確地評(píng)價(jià)的狀態(tài)。
10 并且，優(yōu)選的是，當(dāng)二次電池達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)，輸出控制單元使
該二次電池進(jìn)行放電，直到成為滿充電狀態(tài)的電池容量的95%的狀態(tài)為 止。由此，在滿充電狀態(tài)和滿充電狀態(tài)的電池容量的95%這樣的高充電 狀態(tài)之間，反復(fù)進(jìn)行充電和放電，所以更快地進(jìn)行二次電池容量的惡化。 因此，在更短的時(shí)間內(nèi)能夠成為可以對(duì)二次電池的性能進(jìn)行更正確地評(píng) 15價(jià)的狀態(tài)。
并且，優(yōu)選的是，電池試驗(yàn)裝置還具有對(duì)二次電池的溫度進(jìn)行調(diào)整 的溫度調(diào)整單元；輸入控制單元對(duì)使用充電單元向被溫度調(diào)整單元調(diào)整 過溫度的二次電池輸入的輸入功率進(jìn)行控制；輸出控制單元控制從被溫 度調(diào)整單元調(diào)整過溫度的二次電池輸出的輸出功率，對(duì)該二次電池進(jìn)行
20放電。由此，對(duì)通過溫度調(diào)整單元調(diào)整過溫度的二次電池的輸入功率和 輸出功率進(jìn)行控制。因此，能夠成為可以更正確地評(píng)價(jià)所提供的溫度對(duì) 二次電池性能的影響的狀態(tài)。
并且，優(yōu)選的是，溫度調(diào)整單元進(jìn)行使二次電池的溫度保持為5(TC 的調(diào)整;輸入控制單元對(duì)使用充電單元向被溫度調(diào)整單元調(diào)整為50'C的
25 二次電池輸入的輸入功率進(jìn)行控制；輸出控制單元控制從被溫度調(diào)整單 元調(diào)整為5(TC的二次電池輸出的輸出功率，對(duì)該二次電池進(jìn)行放電。由
此，對(duì)通過溫度調(diào)整單元調(diào)整為5crc的二次電池的輸入功率和輸出功率
進(jìn)行控制。因此，能夠成為可以更正確地評(píng)價(jià)所提供的5(TC這樣的比較 高的溫度對(duì)二次電池性能的影響的狀態(tài)。并且，優(yōu)選的是，通過反復(fù)進(jìn)行輸出控制單元控制的二次電池的放 電和輸入控制單元控制的利用了充電單元的該二次電池的充電，當(dāng)該二 次電池的電池容量達(dá)到規(guī)定的容量時(shí)，溫度調(diào)整單元進(jìn)行使二次電池的
溫度保持3個(gè)小時(shí)150'C的調(diào)整。由此，通過反復(fù)進(jìn)行二次電池的放電和 5充電，在電池容量達(dá)到規(guī)定的容量的情況下，將二次電池的溫度保持3 個(gè)小時(shí)150'C。因此，能夠成為可以對(duì)在這種環(huán)境下的二次電池的情況進(jìn) 行評(píng)價(jià)的狀態(tài)。
并且，優(yōu)選的是，通過反復(fù)進(jìn)行二次電池的放電和充電，當(dāng)該二次 電池的電池容量達(dá)到與該二次電池相同種類的未使用二次電池的屯池容
io量的75%、 50%或25。％中的任何一個(gè)時(shí)，溫度調(diào)整單元進(jìn)行使該二次電 池的溫度保持3個(gè)小時(shí)150'C的調(diào)整。由此，通過反復(fù)進(jìn)行二次電池的放 電和充電，當(dāng)電池容量達(dá)到未使用二次電池的電池容量的75%、 50%或 25%中的任何一個(gè)時(shí)，將二次電池的溫度保持3個(gè)小時(shí)150'C。因此，能 夠成為可以對(duì)在這種環(huán)境下的二次電池的情況進(jìn)行評(píng)價(jià)的狀態(tài)。
15 并且，優(yōu)選的是，當(dāng)進(jìn)行使二次電池的溫度保持3個(gè)小時(shí)150'C的
調(diào)整的期間，溫度調(diào)整單元判定該二次電池的溫度是否上升為16(TC以 上，將該判定的結(jié)果顯示在外部。由此，對(duì)于接近150'C時(shí)，電池結(jié)構(gòu)材 料開始熱分解， 一下子開始熱失控而成為了 160'C以上的高溫狀態(tài)的二次 電池，通過判定是否開始熱分解并顯示判定結(jié)果，能夠評(píng)價(jià)其是否上升
20 至160。C以上。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的電池試驗(yàn)方法是能夠使用對(duì)可充電的 二次電池進(jìn)行充電的充電單元對(duì)該二次電池進(jìn)行充電的電池試驗(yàn)方法，
其特征在于，該電池試驗(yàn)方法具有如下步驟輸入控制步驟，其控制充 電單元對(duì)二次電池輸入的輸入功率；以及輸出控制步驟，其對(duì)從二次電 25池輸出的輸出功率進(jìn)行控制，對(duì)該二次電池進(jìn)行放電；當(dāng)二次電池達(dá)到 滿充電狀態(tài)時(shí)，在輸入控制步驟中，使利用了充電單元的該二次電池停 lh充電，同時(shí)，在輸出控制步驟中使該二次電池開始放電；當(dāng)二次電池 達(dá)到規(guī)定的充電狀態(tài)時(shí)，在輸出控制步驟中使該二次電池停止放電，同 時(shí)，在輸入控制步驟中使利用了充電單元的該二次電池開始充電。在本發(fā)明所涉及的電池試驗(yàn)方法中，當(dāng)二次電池達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)， 在輸入控制步驟中使利用了充電單元的該二次電池停止充電，同時(shí)，在
輸出控制步驟中使該二次電池開始放電；當(dāng)二次電池達(dá)到規(guī)定的充電狀
態(tài)時(shí)，在輸出控制步驟中使該二次電池停止放電，同時(shí)，在輸入控制步
5驟中使利用了充電單元的該二次電池開始充電。由此，當(dāng)二次電池達(dá)到 滿充電狀態(tài)時(shí)，開始二次電池的放電，另一方面，當(dāng)二次電池達(dá)到規(guī)定 的充電狀態(tài)時(shí)，開始二次電池的充電，反復(fù)該循環(huán)。因此，根據(jù)移動(dòng)電
話與例如AC適配器等充電單元連接而一邊充電一邊使用這樣的實(shí)際使
用情形，通過對(duì)二次電池進(jìn)行充電和放電來提供負(fù)載，能夠成為可以對(duì)
10處于充電連接中的移動(dòng)電話的二次電池的性能進(jìn)行更正確地評(píng)價(jià)的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供如下的電池試驗(yàn)裝置和電池試驗(yàn)方法根據(jù) 移動(dòng)電話的實(shí)際使用情形，通過對(duì)二次電池進(jìn)行充電和放電來提供負(fù)載， 成為能夠?qū)μ幱诔潆娺B接中的移動(dòng)電話的二次電池的性能進(jìn)行更正確地 15評(píng)價(jià)的狀態(tài)。


圖1是移動(dòng)電話和AC適配器處于連接狀態(tài)的示意圖。
圖2是示出在處于充電連接中的鋰離子電池內(nèi)部反復(fù)進(jìn)行充電和放
20電時(shí)的電池電壓的變化的一個(gè)例子的曲線圖。
圖3是用于說明電池試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是用于說明電池試驗(yàn)裝置中各指標(biāo)變化的曲線圖。
圖5是用于說明實(shí)現(xiàn)電池試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)的具體電路結(jié)構(gòu)的電路圖。
25 圖6是用于說明實(shí)現(xiàn)電池試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)的具體電路結(jié)構(gòu)中的各指
標(biāo)的變化的曲線圖。
圖7是用于說明反復(fù)進(jìn)行充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)時(shí)的電池容量下降
程度的曲線圖。
圖8是用于說明鋰離子電池的電池電壓Vb和充電比例Qb之間關(guān)系的曲線圖。
圖9是用于說明反復(fù)進(jìn)行充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)時(shí)因溫度變化而導(dǎo) 致的電池容量下降程度的變化的曲線圖。
圖10是用于說明反復(fù)進(jìn)行充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)時(shí)因試驗(yàn)時(shí)間變
5化而導(dǎo)致的鋰離子電池的溫度變化的曲線圖。
圖11是用于說明反復(fù)進(jìn)行充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)時(shí)因試驗(yàn)時(shí)間變化 而導(dǎo)致的鋰離子電池的電池容量變化的曲線圖。
圖12是用于說明反復(fù)進(jìn)行充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)時(shí)因試驗(yàn)時(shí)間變
化而導(dǎo)致的鋰離子電池的溫度變化的曲線圖。
10 豐示號(hào)說明
1、 91: AC適配器；2、 92:鋰離子電池；3、 93:充電控制電路；4、 94:無線電路；5:溫度調(diào)整裝置；6:熱敏電阻；7:溫度顯示裝置；9、 99:商用電源；10、 90:移動(dòng)電話；21、 24:開關(guān)；23:電流檢測(cè)電阻 100:電池試驗(yàn)裝置；Sdis:放電開始信號(hào)；Sdisstop:放電停止信號(hào)；Ta Tb:
15定時(shí)。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。并且，對(duì)于

中 的相同要素賦予相同的標(biāo)號(hào)，并省略重復(fù)的說明。 20 首先，使用圖3說明本實(shí)施方式所涉及的電池試驗(yàn)裝置100的結(jié)構(gòu)。
圖3是說明電池試驗(yàn)裝置100的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。電池試驗(yàn)裝置1.00是如
下的裝置針對(duì)鋰離子電池2 (二次電池)，使用對(duì)該鋰離子電池2進(jìn)行
充電的AC適配器1 (充電單元)進(jìn)行充電、以及對(duì)該鋰離子電池2進(jìn)行 放電來提供負(fù)載，成為能夠?qū)μ幱诔潆娺B接中的鋰離子電池2的性能進(jìn) 25行更正確的試驗(yàn)的狀態(tài)。并且，AC適配器1 一方面與移動(dòng)電話IO連接， 同時(shí)另一方面與其它商用電源9連接。電池試驗(yàn)裝置100具有充電控制 電路3 (輸入控制單元)、無線電路4 (輸出控制單元)和溫度調(diào)整裝置5 (溫度調(diào)整單元)。
鋰離子電池2是能夠充電的二次電池。也可以用聚合物鋰離子電池
9等代替鋰離子電池2，來作為能夠充電的二次電池。
充電控制電路3是對(duì)通過AC適配器1從商用電源9輸入到鋰離子 電池2的直流功率P2 (輸入功率)進(jìn)行控制的電路。充電控制電路3對(duì) 直流功率P2的控制方法將在后面詳細(xì)敘述。充電控制電路3將從AC適 5配器1輸出的直流功率P1中的直流功率P2輸入至鋰離子電池2。
無線電路4是作為控制從鋰離子電池2輸出的輸出功率P3，進(jìn)行鋰 離子電池2的放電的負(fù)載裝置的電路。無線電路4對(duì)輸出功率P3的控制 方式將在后面詳細(xì)敘述。也可以用實(shí)現(xiàn)負(fù)載變動(dòng)的調(diào)整的電路(即，具 有阻抗負(fù)載的電路)來取代無線電路4。
io 溫度調(diào)整裝置5是進(jìn)行將鋰離子電池2的溫度(工作溫度)保持為
預(yù)先設(shè)定的任意溫度這樣的溫度調(diào)整(含有冷卻功能和加熱功能)的裝 置。溫度調(diào)整裝置5具有熱敏電阻6和溫度顯示裝置7。熱敏電阻6是測(cè) 定鋰離子電池2的溫度的裝置。并且，溫度顯示裝置7是顯示由熱敏電 阻6所測(cè)定的鋰離子電池2的溫度的裝置。
15 下面用圖3說明充電控制電路3和無線電路4各自的功率控制方式。
在從充電控制電路3向嵌入電池試驗(yàn)裝置100中的鋰離子電池2輸入直 流功率P2進(jìn)行充電期間(輸入控制步驟)，當(dāng)鋰離子電池2達(dá)到滿充電 狀態(tài)時(shí)，充電控制電路3對(duì)使用了 AC適配器1的鋰離子電池2停止充 電，同時(shí)，充電控制電路3對(duì)無線電路4發(fā)送放電開始信號(hào)Sdis，接收
20到該信號(hào)的無線電路4使鋰離子電池2開始放出功率P3(輸出控制步驟)。 此后，當(dāng)鋰離子電池2的電壓Vb達(dá)到規(guī)定的電壓(上述的再次充電 開始電壓Vstart)狀態(tài)時(shí)，充電控制電路3向無線電路4發(fā)送放電停止信 號(hào)Sdisstop，接收到該信號(hào)的無線電路4使鋰離子電池2停止放電，同時(shí)， 充電控制電路3使利用了 AC適配器1的鋰離子電池2開始充電。此處
25所說的規(guī)定電壓(再次充電開始電壓Vstart)狀態(tài)是需要使鋰離子電池2 開始充電的狀態(tài)。
這樣，設(shè)分別進(jìn)行一次通過無線電路4進(jìn)行鋰離子電池2的放電以 及通過充電控制電路3對(duì)使用了 AC適配器1的鋰離子電池2進(jìn)行充電 為一次循環(huán)，反復(fù)該循環(huán)。下面用圖4說明圖3所示的功率P1 P3、鋰離子電池2的電池電壓 Vb (V)和充電比例(即，充電狀態(tài))QbM等各指標(biāo)的變化。圖4是用 于說明這些各指標(biāo)的變化(工作波形)的曲線圖，橫軸表示工作時(shí)間， 縱軸表示各指標(biāo)的大小。此處，圖4中的電池電壓Vstart是開始鋰離子 5電池2的再次充電的電壓，電池電壓Vstop是鋰離子電池2達(dá)到滿充電 狀態(tài)時(shí)的最大電壓，功率Pstop是鋰離子電池2處于充電完成定時(shí)的充電 終止功率。
首先，鋰離子電池2剛剛達(dá)到滿充電狀態(tài)之后(定時(shí)Ta)，鋰離子電 池2進(jìn)行放電，直到成為滿充電狀態(tài)的電池容量(即，充電容量)的95
io %的充電狀態(tài)(定時(shí)Tb)為止。艮卩，經(jīng)過該放電期間(定時(shí)Ta Tb)，由 滿充電狀態(tài)(即，Qb = 100%)變成了電池容量被放電了5%的狀態(tài)(即， Qb = 95X)。并且，將從滿充電狀態(tài)放電了5X定義為DOD5X。(DOD: Depth of Discharge,即放電深度)。
此處，作為鋰離子電池2的充放電條件，再次充電開始電壓Vstart
15大約為4.0V (相當(dāng)于電池容量的95%),鋰離子電池2的充電方法(基 于恒定電流CC+恒定電壓CV的兩個(gè)階段充電)中的恒定電流CC期間 的最大電壓Vstop (即，達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)的最大電壓)大約為4.2V，恒 定電壓CV期間完成時(shí)的充電終止功率Pstop大約為0.21W( =4,2 V x 50 mA，此處50 mA是恒定電壓CV期間的普通的電池終止電流)。
20 另夕卜，鋰離子電池2的電壓下降到再次充電開始電壓Vstart即大約
4.0V時(shí)(定時(shí)Tb)，充電控制電路3控制由AC適配器1向鋰離子電池2 輸入的直流功率P2，開始鋰離子電池2的充電。并且，鋰離子電池2的 電壓在恒定電流CC期間，從大約4.0V上升至大約4.2V，因此，向鋰離 子電池2輸入的直流功率P2的值也上升。
25 此后，在鋰離子電池2的電壓上升至大約4.2V的時(shí)刻，轉(zhuǎn)移到恒定
電壓CV期間， 一邊保持電壓固定為大約4.2V， 一邊對(duì)輸入鋰離子電池2 的直流功率P2進(jìn)行充電控制。此時(shí)，直流功率P2以一定的坡度逐漸下 降，在成為充電終止功率Pstop (=0.21W)的時(shí)刻(定時(shí)Tc)，充電控 制停止。此處，充電控制電路3向無線電路4發(fā)送放電開始信號(hào)Sdis(即，為ON)，接收到該信號(hào)的無線電路4使鋰離子電池2開始放出功率P3， 在該放電期間(定時(shí)Tc Td)，鋰離子電池2的電壓Vb從大約4.2V開 始逐漸下降，在電壓Vb成為再次充電開始電壓Vstart即大約4.0V的時(shí) 刻(定時(shí)Td)，充電控制電路3對(duì)無線電路4發(fā)送放電停止信號(hào)Sdisstop 5 (即，Sdis為OFF)，接收到該信號(hào)的無線電路4使鋰離子電池2停止放 電，同時(shí)，充電控制電路3使利用了 AC適配器1的鋰離子電池2開始 充電。
這樣，設(shè)分別進(jìn)行一次通過無線電路4進(jìn)行的鋰離子電池2的放電 以及通過充電控制電路3對(duì)使用了 AC適配器1的鋰離子電池2進(jìn)行充 10電為一次循環(huán)，反復(fù)該循環(huán)。
下面使用圖5說明用于實(shí)現(xiàn)圖3所示的電池試驗(yàn)裝置100的結(jié)構(gòu)的 具體電路結(jié)構(gòu)。圖5是說明用于實(shí)現(xiàn)電池試驗(yàn)裝置100的結(jié)構(gòu)的具體電 路結(jié)構(gòu)的電路圖。為了實(shí)現(xiàn)電池試驗(yàn)裝置100的結(jié)構(gòu)，設(shè)置有開關(guān)21、 24、 FET22 (Field-Effect Transistor,場(chǎng)效應(yīng)晶體管)和電流檢測(cè)電阻23。 15 下面用圖6來說明圖5所示的電流I1 13 (A)、電壓Vl、V2a 、 V2b
(V)、鋰離子電池2的電池電壓Vb (V)以及充電比例(即，充電狀態(tài)) Qb (%)等各指標(biāo)的變化。圖6是用于說明上述各指標(biāo)的變化(工作波 形)的曲線圖，橫軸表示工作時(shí)間，縱軸表示各指標(biāo)的大小。此處，圖6 中的電池電壓Vstart是開始鋰離子電池2的再次充電的電壓，電池電fl( 20 Vstop是鋰離子電池2達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)的最大電壓。
下面用圖7說明在反復(fù)進(jìn)行鋰離子電池2的充電和放電的循環(huán)試驗(yàn) 時(shí)，電池容量下降(即，電池容量惡化)的程度。圖7是用于說明在一 年中反復(fù)進(jìn)行充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)的情況下電池容量下降的程度的曲 線圖，橫軸表示放電深度(即，DOD),縱軸表示惡化程度(％)。此外， 25這里使用溫度調(diào)整裝置5將鋰離子電池2的溫度保持為大約5(TC，將該
溫度作為試驗(yàn)溫度。
這里，圖7中示出了在固定放電深度(即，DOD)的循環(huán)試驗(yàn)中電 池容量的下降程度。準(zhǔn)備了放電深度從5 %到100 %之間的多個(gè)階段的值， 利用各個(gè)值進(jìn)行試驗(yàn)。如圖7所示，放電深度(即，放電量)越小(即，越接近5%附近)，鋰離子電池2的容量惡化程度(即，惡化量)越大。
因此，能夠?qū)⑦M(jìn)行了放電深度為5% (g卩，電池容量放電至滿充電狀態(tài)的 95%)的循環(huán)試驗(yàn)時(shí)的鋰離子電池2規(guī)定為具有容量惡化程度最大的最 壞值的鋰離子電池2。 5 下面用圖8說明鋰離子電池2的電池電壓Vb (V)和充電比例(即，
充電狀態(tài))Qb (%)之間的關(guān)系。圖8是用于說明鋰離子電池2的電池 電壓Vb (V)和充電比例(即，充電狀態(tài))Qb (%)之間的關(guān)系的曲線 圖，橫軸表示工作時(shí)間，縱軸表示電池電壓Vb和充電比例Qb的大小。 如圖8所示，確定相當(dāng)于充電比例Qb為95% (即，DOD5%)的電壓
io Vb (例如，大約4.0V)后，該電壓Vb為再次充電開始電壓Vstart。
下面用圖9說明反復(fù)進(jìn)行鋰離子電池2的充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)時(shí) 因溫度變化而導(dǎo)致的電池容量下降(即電池容量惡化)的程度的變化。 圖9是用于說明在一年中反復(fù)進(jìn)行充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)時(shí)，因溫度變 化而導(dǎo)致的電池容量下降的程度的變化的曲線圖，橫軸表示鋰離子電池2
15的溫度，縱軸表示惡化程度(％)。此處，設(shè)DOD5X為試驗(yàn)條件，分別 保持溫度為大約20'C、大約30'C、大約40'C和大約5(TC進(jìn)行試驗(yàn)。如 圖9所示，在溫度分別上升至大約20°C 、大約30°C以及大約40°C的情況 下，幾乎沒有電池容量的惡化，但是在溫度為大約5(TC的情況下，電池 容量急劇惡化。因此，通過將鋰離子電池2的溫度保持為大約50。C進(jìn)行
20試驗(yàn)，能夠急劇地進(jìn)行電池容量惡化。
下面用圖10說明反復(fù)進(jìn)行鋰離子電池2的充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)時(shí) 因試驗(yàn)時(shí)間變化而導(dǎo)致的鋰離子電池2的溫度變化。圖IO是用于說明反 復(fù)進(jìn)行充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)時(shí)因試驗(yàn)時(shí)間變化而導(dǎo)致的鋰離子電池2 的溫度變化的曲線圖，橫軸表示試驗(yàn)時(shí)間，縱軸表示溫度調(diào)整裝置5的
25設(shè)定溫度。此處，當(dāng)鋰離子電池2的電池容量惡化到未使用狀態(tài)的鋰離 子電池2的電池容量(設(shè)為100%)的規(guī)定的比例(例如，75%)的容量 的時(shí)刻，溫度調(diào)整裝置5進(jìn)行如下調(diào)整將鋰離子電池2的溫度從通常 試驗(yàn)溫度即大約50'C上升至大約150'C之后，保持3個(gè)小時(shí)。此處，關(guān) 于鋰離子電池2的溫度自發(fā)地變化的情況將在后面敘述。下面用圖11說明反復(fù)進(jìn)行鋰離子電池2的充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)時(shí) 因試驗(yàn)時(shí)間變化而導(dǎo)致的鋰離子電池2的電池容量的變化。圖11是用于 說明反復(fù)進(jìn)行充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)時(shí)因試驗(yàn)時(shí)間變化而導(dǎo)致的鋰離子 電池2的電池容量變化的曲線圖，橫軸表示試驗(yàn)時(shí)間，縱軸表示溫度調(diào)
5整裝置5的設(shè)定溫度。此處，設(shè)DOD5X為試驗(yàn)條件，溫度保持為大約 5(TC進(jìn)行試驗(yàn)。并且，當(dāng)鋰離子電池2的電池容量分別達(dá)到與該鋰離子 電池2相同種類、相同類型的未使用過(即，相同類型的新貨)的鋰離 子電池的電池容量的75%、 50%或25%中任何一個(gè)之后，溫度調(diào)整裝置 5進(jìn)行將該鋰離子電池2的溫度保持3個(gè)小時(shí)15(TC的調(diào)整。
io 如圖ll所示，從未使用電池的狀態(tài)(設(shè)電池容量為100%)幵始大
約經(jīng)過半年后，電池容量與滿充電狀態(tài)的電池容量相比惡化為75%,從 未使用電池的狀態(tài)開始大約經(jīng)過一年后，電池容量與滿充電狀態(tài)的電池 容量相比惡化為50%，從未使用電池的狀態(tài)開始大約經(jīng)過兩年后，電池 容量與滿充電狀態(tài)的電池容量相比惡化為25%。因此可以得出，通過調(diào)
15整試驗(yàn)時(shí)間，能夠調(diào)整電池容量惡化的程度。
下面使用圖12說明反復(fù)進(jìn)行鋰離子電池2的充電和放電的循環(huán)試驗(yàn) 時(shí)因試驗(yàn)時(shí)間變化而導(dǎo)致的鋰離子電池2的溫度變化。圖12是用于說明 反復(fù)進(jìn)行充電和放電的循環(huán)試驗(yàn)時(shí)因試驗(yàn)時(shí)間變化而導(dǎo)致的鋰離子電池 2的溫度變化的曲線圖，橫軸表示試驗(yàn)時(shí)間，縱軸表示溫度調(diào)整裝置5的
20設(shè)定溫度和電池電壓。此處，當(dāng)鋰離子電池2的電池容量惡化為未使用 狀態(tài)時(shí)的電池容量(設(shè)為100%)的75%、 50%以及25%中的任何一個(gè) 的時(shí)刻，溫度調(diào)整裝置5進(jìn)行如下調(diào)整將鋰離子電池2的溫度從通常 的試驗(yàn)溫度即大約5(TC上升至大約150'C之后，保持3個(gè)小時(shí)。
此處，在溫度調(diào)整裝置5進(jìn)行將鋰離子電池2的溫度保持3個(gè)小時(shí)
25大約15(TC的調(diào)整的期間，利用熱敏電阻6判斷該鋰離子電池2的溫度是 否上升為大約160'C以上。溫度調(diào)整裝置5將溫度上升為大約160'C以上 的鋰離子電池2劃分為不適合移動(dòng)電話10使用的NG電池，并將該意思 顯示在溫度顯示裝置7上，另一方面，對(duì)于溫度不上升為大約16(TC以上 (即，即使溫度上升也小于大約160°C)的鋰離子電池2劃分為適合移動(dòng)電話10使用的OK電池，并將該意思顯示在溫度顯示裝置7上。
由此，對(duì)于容量惡化為未使用電池的狀態(tài)的電池容量的75%、 50% 以及25%中的任何一個(gè)狀態(tài)的鋰離子電池2，能夠挑選區(qū)分出即使加熱 至大約150°C，也不上升為大約160'C以上的優(yōu)良電池(OK電池)。并且， 5當(dāng)鋰離子電池2為未使用狀態(tài)的電池容量(設(shè)為100%)時(shí)，立即加熱至 大約150。C，另一方面，當(dāng)鋰離子電池2為未使用狀態(tài)的電池容量的75 %以下時(shí)，在成為所規(guī)定的電池容量的時(shí)刻開始加熱。
此處，關(guān)于鋰離子電池2的熱穩(wěn)定性，在現(xiàn)在的鋰離子電池中，有 時(shí)會(huì)出現(xiàn)如下情況當(dāng)接近大約150'C時(shí)，電池構(gòu)成材料開始熱分解，一 io下子開始熱失控，由此成為大約160'C以上的高溫狀態(tài)。因此，在該鋰離 子電池2中，確認(rèn)即使被加熱至大約15(TC也不發(fā)生該熱分解和熱失控 (即，作為熱分解及熱失控是否發(fā)生的分界線的溫度界限不下降)成為 重要的安全性確認(rèn)行為。并且，鋰離子電池2為大約15CTC的情況例如可 以例舉以下情況:鋰離子電池2內(nèi)部發(fā)生了內(nèi)部短路等故障的情況、或 15鋰離子電池2被外部加熱(投入炸油中或在炎熱的天氣下放置在車中等) 的情況等。
如上所述，在本發(fā)明所涉及的電池試驗(yàn)裝置100中，當(dāng)鋰離子電池 2達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)，充電控制電路3使利用了 AC適配器1的該鋰離子 電池2停止充電，同時(shí)，無線電路4使該鋰離子電池2開始放電，當(dāng)鋰 20離子電池2達(dá)到規(guī)定的充電狀態(tài)時(shí)，無線電路4使該鋰離子電池2停止 放電，同時(shí)充電控制電路3使利用了 AC適配器1的該鋰離子電池2開 始充電。
由此，鋰離子電池2達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)開始鋰離子電池2的放電， 另一方面，鋰離子電池2達(dá)到規(guī)定的充電狀態(tài)時(shí)開始鋰離子電池2的充 25電，反復(fù)該循環(huán)。因此，根據(jù)例如將移動(dòng)電話10與AC適配器1連接而 一邊充電一邊使用該移動(dòng)電話這樣的實(shí)際使用狀態(tài)，通過對(duì)鋰離子電池2 進(jìn)行充電和放電來提供負(fù)載，能夠成為可以對(duì)處于充電連接中的移動(dòng)電 話10的鋰離子電池2的性能進(jìn)行更正確地評(píng)價(jià)的狀態(tài)。由此，使用該狀 態(tài)的鋰離子電池2能夠進(jìn)行評(píng)價(jià)性能的試驗(yàn)。并且，對(duì)通過溫度調(diào)整裝
15置5調(diào)整過溫度的鋰離子電池2進(jìn)行輸入功率的控制和輸出功率的控制。 因此，能夠成為可以更正確地評(píng)價(jià)所提供的溫度對(duì)鋰離子電池2的性能 的影響的狀態(tài)。由此，使用該狀態(tài)的鋰離子電池2可以進(jìn)行評(píng)價(jià)性能的 試驗(yàn)。
此外，在實(shí)際移動(dòng)電話10的工作中，重復(fù)充電時(shí)期和放電時(shí)期，但
是在本實(shí)施方式中，如上所述，規(guī)定為將充電期間和放電期間進(jìn)行等效
地分離和模型化。換言之，在鋰離子電池2中，將充電方式和放電方式 分離，并且，為了僅以其中任何一個(gè)方式進(jìn)行工作，如上所述將充電方 式和放電方式規(guī)定為分離的工作模式。
權(quán)利要求
1、一種電池試驗(yàn)裝置，其能夠使用對(duì)可充電的二次電池進(jìn)行充電的充電單元，對(duì)該二次電池進(jìn)行充電，其特征在于，該電池試驗(yàn)裝置具有輸入控制單元，其控制所述充電單元對(duì)所述二次電池輸入的輸入功率；以及輸出控制單元，其對(duì)從所述二次電池輸出的輸出功率進(jìn)行控制，對(duì)該二次電池進(jìn)行放電；當(dāng)所述二次電池達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)，所述輸入控制單元使利用了所述充電單元的該二次電池停止充電，同時(shí)，所述輸出控制單元使該二次電池開始放電；當(dāng)所述二次電池達(dá)到規(guī)定的充電狀態(tài)時(shí)，所述輸出控制單元使該二次電池停止放電，同時(shí)，所述輸入控制單元使利用了所述充電單元的該二次電池開始充電。
2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池試驗(yàn)裝置，其特征在于，當(dāng)所述二次電池達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)，所述輸出控制單元使該二次電 池進(jìn)行放電直到成為滿充電狀態(tài)的電池容量的95%的狀態(tài)為止。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池試驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述電池試驗(yàn)裝置還具有對(duì)所述二次電池的溫度進(jìn)行調(diào)整的溫度調(diào) 20 整單元；所述輸入控制單元對(duì)使用所述充電單元向被所述溫度調(diào)整單元調(diào)整 過溫度的所述二次電池輸入的輸入功率進(jìn)行控制；所述輸出控制單元控制從被所述溫度調(diào)整單元調(diào)整過溫度的所述二 次電池輸出的輸出功率，對(duì)該二次電池進(jìn)行放電。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述溫度調(diào)整單元進(jìn)行使所述二次電池的溫度保持為50'C的調(diào)整；所述輸入控制單元對(duì)使用所述充電單元向被所述溫度調(diào)整單元調(diào)整 為5(TC的所述二次電池輸入的輸入功率進(jìn)行控制；所述輸出控制單元控制從被所述溫度調(diào)整單元調(diào)整為5(TC的所述二次電池輸出的輸出功率，對(duì)該二次電池進(jìn)行放電。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池試驗(yàn)裝置，其特征在于， 通過反復(fù)進(jìn)行所述輸出控制單元控制的所述二次電池的放電和所述輸入控制單元控制的利用了所述充電單元的該二次電池的充電，當(dāng)該二 5次電池的電池容量達(dá)到規(guī)定的容量時(shí)，所述溫度調(diào)整單元進(jìn)行使所述二次電池的溫度保持3個(gè)小時(shí)i50'C的調(diào)整。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池試驗(yàn)裝置，其特征在于， 通過反復(fù)進(jìn)行所述二次電池的放電和充電，當(dāng)該二次電池的電池容量達(dá)到與該二次電池相同種類的未使用二次電池的電池容量的75%、 50 io %或25%中的任何一個(gè)時(shí)，所述溫度調(diào)整單元進(jìn)行使所述二次電池的溫 度保持3個(gè)小時(shí)15(TC的調(diào)整。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電池試驗(yàn)裝置，其特征在于， 在進(jìn)行使所述二次電池的溫度保持3個(gè)小時(shí)15(TC的調(diào)整的期間，所述溫度調(diào)整單元判定該二次電池的溫度是否上升為16(TC以上，將該判 15定的結(jié)果顯示g外部。
8、 一種電池試驗(yàn)方法，該方法能夠使用對(duì)可充電的二次電池進(jìn)行充 電的充電單元，對(duì)該二次電池進(jìn)行充電，其特征在于，該電池試驗(yàn)方法 具有如下步驟輸入控制步驟，其控制所述充電單元對(duì)所述二次電池輸入的輸入功20率；以及輸出控制步驟，其對(duì)從所述二次電池輸出的輸出功率進(jìn)行控制，對(duì)該二次電池進(jìn)行放電；當(dāng)所述二次電池達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)，在所述輸入控制步驟中，使利 用了所述充電單元的該二次電池停止充電，同時(shí)，在所述輸出控制步驟 25中使該二次電池開始放電；當(dāng)所述二次電池達(dá)到規(guī)定的充電狀態(tài)時(shí)，在所述輸出控制步驟中使 該二次電池停止放電，同時(shí)，在所述輸入控制步驟中使利用了所述充電 單元的該二次電池開始充電。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電池試驗(yàn)裝置和電池試驗(yàn)方法。根據(jù)移動(dòng)電話的實(shí)際使用情形，通過對(duì)二次電池進(jìn)行充電和放電來提供負(fù)載，成為能夠?qū)μ幱诔潆娺B接中的移動(dòng)電話的二次電池的性能進(jìn)行更正確的試驗(yàn)的狀態(tài)。該電池試驗(yàn)裝置具有充電控制電路(3)，其控制AC適配器(1)對(duì)鋰離子電池(2)輸入的輸入功率；和無線電路(4)，其控制從鋰離子電池(2)輸出的輸出功率，對(duì)該鋰離子電池(2)進(jìn)行放電。當(dāng)鋰離子電池(2)達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)，充電控制電路(3)使利用了AC適配器(1)的該鋰離子電池(2)停止充電，同時(shí)，無線電路(4)使其開始放電；當(dāng)鋰離子電池(2)達(dá)到規(guī)定的充電狀態(tài)時(shí)，無線電路(4)使該鋰離子電池(2)停止放電，同時(shí)，充電控制電路(3)使利用了AC適配器(1)的該鋰離子電池(2)開始充電。
文檔編號(hào)G01R31/36GK101464497SQ20081018566
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者上村治雄, 竹野和彥, 金井孝之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt都科摩