CN103026197A - 密闭电池的气密检查方法以及气密检查装置 - Google Patents

Abstract

将软包装的密闭电池收容到密封容器。对密封容器进行减压，由CCD照相机等对减压之前和之后的密封容器内的密闭电池的表面起伏形状进行拍摄。根据拍摄得到的图像的例如像素的亮度差异所表现的表面起伏形状的变化，来判断密闭电池是否保持气密性。通过该判断方法来排除密封电池表面的人眼看不到的细小褶皱给判断带来的影响，从而实现高精度的气密判断。

Description

密闭电池的气密检查方法以及气密检查装置

技术领域

本发明涉及一种将电池主体装入到层压膜等的电池盒中的软包装式密闭电池的气密检查。

背景技术

日本专利局2008年公布的日本专利第4089389号提出了一种密闭电池的电池盒的气密检查方法。

在该气密检查方法中进行第一过程和第二过程，在第一过程中，将气体提供给收容了密闭电池的密封容器来加压，在第二过程中，排出密封容器内的气体而使密封容器内恢复到常压，经过这些过程来测量电池的尺寸，与标准尺寸进行比较来判断电池盒的气密性是否良好。

当电池盒存在针孔、龟裂时，在第一过程中气体会侵入到电池盒内。当在第二过程中密封容器的压力下降时，电池盒内的气体从针孔、龟裂排出，但是其速度比密封容器的压力下降速度慢，因此电池盒暂时膨胀。

因而，测量此时的尺寸，与标准尺寸进行比较，由此能够判断电池盒是否存在针孔、龟裂。

发明内容

在利用层压膜等可变形的材料来构成电池盒的情况下，有时在制造过程中盒表面产生人眼看不到的褶皱状起伏，有时会影响电池盒的尺寸。另外，电池主体厚度的个体差异也会影响电池盒的尺寸。因此，对于这种软包装类型的密闭电池，以往技术的气密检查方法未必能够保持高检查精度。

因此，本发明的目的在于提供一种适合于软包装类型的密闭电池的气密检查的高精度的检查方法和检查装置。

为了达到上述目的，在本发明的密闭电池的气密检查方法中，对收容在密封容器的密闭电池的表面起伏形状进行测量，对密封容器进行减压，测量减压之后的密封容器内的密闭电池的表面起伏形状。并且，根据减压之前和之后拍摄得到的密闭电池的表面起伏形状的变化来判断密闭电池的气密性。

本发明的详细以及其它特征、优点在说明书的以下记载中进行说明，并且在附图中示出。

附图说明

图1A和图1B是软包装式的密闭电池的俯视图和横截面图。

图2是本发明的气密检查装置的概要结构图。

图3是说明由本发明的控制器执行的气密检查例程的流程图。

图4是密闭电池主要部分的放大横截面图。

图5A和图5B是减压时的密闭电池主要部分的放大横截面图。

图6是电荷耦合元件(CCD)照相机在一个气压的气氛状态下拍摄得到的密闭电池的摄像图像。

图7是CCD照相机在减压气氛状态下拍摄得到的密闭电池的摄像图像。

图8是表示图6的图像和图7的图像的每个像素的亮度差异的图像。

图9是CCD照相机在一个气压的气氛状态下拍摄得到的电池盒存在微小褶皱的情况下的密闭电池的摄像图像。

图10是CCD照相机在减压气氛状态下拍摄得到的电池盒存在微小褶皱的情况下的密闭电池的摄像图像。

图11是表示图9的图像和图10的图像的每个像素的亮度差异的图像。

图12是CCD照相机在一个气压的气氛状态下拍摄得到的电池盒存在微小褶皱且气密性受损的情况下的密闭电池的摄像图像。

图13是CCD照相机在减压气氛状态下拍摄得到的电池盒存在微小褶皱且气密性受损的情况下的密闭电池的摄像图像。

图14是表示图12的图像和图13的图像的每个像素的亮度差异的图像。

具体实施方式

参照图1A和图1B，软包装式的密闭电池1具备：电池盒2，其由将树脂层压到铝等金属箔上所得到的层压膜来构成；电池元件3，其由浸渍有电解液的层叠体构成；以及一对电极端子4。

将一对电极端子4从电池盒2向外侧取出。电池盒2大致呈矩形的平面形状，由中央部具备凹部的一对层压膜构件构成。在这些构件的相对置的凹部内侧装入电池元件3。在负压环境下使这些构件的周缘部5相互接合，从而形成电池盒2。

在这种软包装式的密闭电池1中，电池盒2容易变形，表面容易产生褶皱状起伏。这些褶皱中还包括人眼看不到的褶皱。另外，电池元件3厚度的个体差异影响电池盒2的厚度。在本发明的气密检查装置和气密检查方法中，排除人眼看不到的褶皱、电池元件3厚度的个体差异带来的影响，从而实现高精度的气密检查。

参照图2，气密检查装置10具备：密封容器11；减压装置15，其将密封容器11内减压至真空状态；大气导入装置20，其使密封容器11内从真空状态恢复到大气压；以及输送装置25，其将密闭电池1搬入到密封容器11内，并搬出到密封容器11外。

气密检查装置10还具备：照明装置31，其用于照明密封容器11内的密闭电池1的表面；以及电荷耦合元件(CCD)照相机30，其从固定方向对密封容器11内的密闭电池1的表面进行拍摄。

通过控制器35来控制减压装置15、大气导入装置20、输送装置25、照明装置31以及CCD照相机30的各动作。控制器35还存储由CCD照相机30拍摄得到的影像，对所存储的图像进行分析，判断密闭电池1的气密性是否良好。

控制器35由微型计算机构成，该微型计算机具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)。控制器还能够由多个微型计算机构成。

气密检查装置10还具备显示装置36，该显示装置36显示由CCD照相机30拍摄得到的电池盒2的图像、由控制器35对电池盒2的图像进行处理得到的结果。

密封容器11保持在固定位置上。密封容器11形成为上表面由透明板12构成且下表面打开的箱状。通过使输送装置25的搭载了密闭电池1的输送台26与打开的下表面密合，来制作将密封容器11内侧密封的空间。

在密封容器11的下表面配置密封件13，以确保密封容器11的密封。输送台26从下方推压密封件13，由此密封件13使密封容器11内侧的空间与大气隔绝。

为了对密封容器11内的密闭电池1施加照明，在密封容器11的上方设置照明装置31。CCD照相机30被固定于密封容器11上方以通过照明装置31的照明来拍摄密封电池1的表面。

照明装置31可以是用一盏灯对密闭电池1整体进行照射的装置，也可以是分别分割来对密闭电池1的四边附近进行照射的装置。

CCD照相机30例如使用200万像素的CCD。CCD照相机30对投影到摄像面的密闭电池1表面的凹凸、褶皱等表面形状进行拍摄，将拍摄得到的图像发送至控制器35。换言之，CCD照相机30的摄像面的各像素由与被照明装置31照射的密闭电池1表面的凹凸、褶皱等表面形状相应的反射光的亮度信号构成。在控制器35的存储器中存储摄像面的每个像素的亮度。

此外，照相机只要是基于像素的集聚来表现图像的照相机，则并不限定于CCD照相机。例如还能够使用互补性金属氧化膜半导体(CMO S)照相机。另外，照相机的像素数只要具备能够检测人眼看不到的褶皱这种程度的像素数即可，并不限定于200万像素。

输送装置25将在前一工序载置到输送台26上的密闭电池1如图的箭头所示那样输送到密封容器11下方。输送装置25使输送台26在密封容器11下方上升，使输送台26与密封容器11下表面密合，以密封状态将密闭电池1封入到密封容器11内。输送装置25还使输送台26从密封容器11脱离，如图的箭头所示那样将密闭电池1输送至下一工序。

减压装置15具备：真空泵16，其经由配管与密封容器11相连接；切断阀17，其存在于配管两端之间；以及压力计18，其检测密封容器11的内压。在对密封容器11内减压的情况下，基于控制器35的指令信号打开切断阀17，运转真空泵16来对密封容器11减压。当压力计18的检测压力达到规定的负压时，控制器35关闭切断阀17，使密封容器11内保持负压状态。

还能够将减压装置15构成为在减压装置15中设置有负压罐，使用负压罐的负压对密封容器11内减压，另一方面，使真空泵16不断地运转以使负压罐始终保持规定的负压。根据这种结构，能够在打开切断阀17的同时使密封容器11快速减压，能够缩短密闭容器11的减压过程所需的时间。

大气导入装置20具备经由过滤器21而将密封容器11向大气开放的配管以及存在于配管两端之间的切断阀22。控制器35能够打开切断阀22，将大气导入到通过减压装置15减压后的密封容器11，使密封容器11恢复到大气压。

参照图3说明在以上那样构成的气密检查装置10中由控制器35执行的密闭电池1的气密检查例程。针对每个密闭电池1执行该例程。

在步骤S1中，控制器35驱动输送装置25，将密闭电池1收容到密封容器11。具体地说，将载置了密闭电池1的输送台26移动至密封容器11下方的规定位置，从规定位置起使输送台26上升，使输送台26从下方推压密封容器11的下表面。由此，在密封的密封容器11内收容密闭电池1。在该阶段中，大气导入装置20的切断阀22被打开，减压装置15的切断阀17被关闭。因此，密封容器11保持作为大气压的一个气压。

在步骤S2中，控制器35在照明装置31从密闭电池1的外侧照射密闭电池1的表面的状态下，通过CCD照相机30来拍摄大气压环境下的密闭电池1的表面。与被照明装置31照射到的密闭电池1的表面的凹凸、褶皱等表面形状相应的反射光输入到CCD照相机30的CCD摄像面。CCD的各像素将与反射光的明暗相应的亮度信号输入到控制器35。控制器35将输入信号作为大气压状态下的摄像信号存储到RAM中。

在负压环境下使电池盒2的周缘部5互相接合来将密闭电池1装入到电池盒2，以装入到电池盒2的状态下在大气压环境下保存密闭电池1。

参照图4，当电池盒2存在由密封不良或者受损等引起的针孔那样的气密不良部位40时，由于电池盒2内外的压力差，电池盒2周围的气体从气密不良部位40侵入到电池盒2内部，使电池盒2的内压接近大气压。软包装式的电池盒2容易变形，表面容易产生人眼看不到的褶皱状起伏。电池元件3厚度的个体差异也影响电池盒2的尺寸。

因此，即使此时使用CCD照相机30来拍摄密闭电池1，也无法根据CCD的各像素的亮度信号来立即判断是电池盒2保持制造时的负压状态的合格密闭电池1还是电池盒2内的内压上升的次品密闭电池1。

在步骤S3中，控制器35关闭大气导入装置20的切断阀22，打开减压装置15的切断阀17，使真空泵16运转来对密封容器11减压。当密封容器11内减压至规定的真空状态时，控制器35关闭减压装置15的切断阀17，使密封容器11保持规定的减压状态。

当密封容器11内快速负压化时，具有气密不良部位40的次品密闭电池1呈现如下那样的变化。即，由于密封容器11的负压化而电池盒2内的压力相对上升。如图5B所示，电池盒2内的该压力变化使电池盒2略微膨胀，或者使电池盒2的表面产生人眼看不到的微小褶皱，结果是使电池盒2变形。

另一方面，对于不存在气密不良部位40的合格密闭电池1，在大气压环境下电池盒2内的压力也保持制造时的负压状态。在该情况下，即使密封容器11被减压至规定的减压状态，电池盒2的内压也与密封容器11的气氛气压大致相等，因此电池盒2如图5A所示那样保持原型。

对于密封容器11的规定减压状态，设为用绝对值来表示负压，需要足以使次品密闭电池1变形且为制造时最终密封电池盒2时的内压以下的这种程度的负压。

如果负压程度不足，则电池盒2产生的膨胀、变形小，次品的检测精度降低。如果负压的程度过大，则有可能使合格密闭电池1膨胀、变形。对于规定的减压状态，预先通过试验、模拟来决定最佳值。

在步骤S4中，控制器35在由照明装置31照射密闭电池1表面的状态下，通过CCD照相机30来拍摄密闭电池1。CCD照相机30的CCD的像素输出与被照明装置31照射的密闭电池1的电池盒2的表面的凹凸、褶皱相应的反射光的亮度信号。按每个像素输出的亮度信号被保存到控制器35的RAM中。

在CCD照相机30的拍摄结束之后，控制器35打开大气导入装置20的切断阀22，将大气导入到密封容器11内而使密封容器11内恢复至大气压。

上述步骤S1~S4的处理构成图像摄像过程，步骤S5~S10的处理构成基于摄像图像的气密判断过程。此外，流程图并非示出，但是与气密判断过程并行地，输送装置25使载置了密闭电池1的输送台26从下方与密封容器11脱离，并输送到下一工序。

在步骤S5中，控制器35对存储在RAM中的减压状态下拍摄得到的图像与大气压下拍摄得到的图像计算每个像素的亮度信号的差。按每个像素运算所存储的亮度信号的差。

在步骤S6中，控制器35将亮度信号的差超出预先设定的亮度差的像素与其位置一起存储到RAM中。另外，将减压状态下拍摄得到的图像与大气压下拍摄得到的图像以及表示它们的差的图像显示在显示装置36上。将预先设定的亮度差设为例如30/256左右。

图6、图9以及图12示出在步骤S2中在密封容器11为大气压状态下CCD照相机30拍摄得到的电池盒2。图7、图10以及图13示出在步骤S4中在密封容器11为减压状态下CCD照相机30拍摄得到的电池盒2。图8、图11以及图14分别相当于控制器35在步骤S5中计算得到的、图6与图7、图9与图10以及图12与图13的差。具体地说，示出在大气压状态和减压状态下存在超出设定亮度差的亮度变化的像素。这些图所示的矩形表示电池盒2的存在区域。

此外，为了容易明白显示，在图6、图7、图9、图10、图12、图13中均以黑白反转的状态示出。因而，显示装置36示出的黑色部分51表示亮度高的像素，白色部分52表示亮度低的像素。另外，关于图8、图11、图14，显示装置36示出的黑色部分61表示产生超出设定亮度差的亮度差异的像素，白色部分62表示止于设定亮度差以下的亮度差异的像素。

在步骤S7中，控制器35对在步骤S6中存储的产生超出设定亮度差的亮度差异的像素数进行计数。根据计数得到的像素数和CCD照相机30的分辨率，来计算与像素数对应的电池盒2的面积。

在步骤S8中，控制器35判断在步骤S7中计算出的面积是否小于预先设定的面积。在步骤S8的判断为肯定的情况下，在步骤S9中将进行了检查的密闭电池1正常的意思显示在显示装置36上。例如当将CCD照相机30的像素数设为100万~200万像素时，优选将预先设定的面积设为相当于全部像素数的0.1%~0.3%左右的范围的面积。

在步骤S8的判断为否定的情况下，在步骤S10中将进行了检查的密闭电池1为次品的意思显示在显示装置36上。

在步骤S9或者S10的处理之后，控制器35结束例程。

图6~图14示出通过执行上述密闭电池1的气密性检查例程而显示在显示装置36上的图像的例子。图6~图8示出人眼看不到的褶皱少且保持了气密性因此被判断为正常的密闭电池1的例子。图9~图11示出存在人眼看不到的褶皱但是保持了气密性因此被判断为正常的密闭电池1的例子。图12~图14示出被判断为没有保持气密性的次品的密闭电池1的例子。

关于图6~图8的密闭电池1，通过差运算而存在亮度差异的像素数为10。关于图9~图11的密闭电池1，通过差运算而存在亮度差异的像素数为33。即使在制造工序中在密闭电池1的电池盒2中产生人眼看不到的细小褶皱的情况下，由于在图9和图10中都出现褶皱，因此在表示差的图11中该影响被排除。因而，根据该气密检查装置10，能够排除密闭电池1的制造工序中产生的人眼看不到的细小褶皱对气密检查带来的影响。

另一方面，关于图12~图14的密闭电池1，通过差运算而存在亮度差异的像素数为38771个。在该情况下，在作为减压状态的图像的图13中，检测出很多褶皱。在作为大气压状态的图像的图12中没有检测出这些褶皱。结果是在表示差的图14中反映出产生了很多褶皱，通过差运算而存在亮度差异的像素数大幅增加。

这样，CCD照相机30也正确地检测出人眼看不到的细小褶皱。其结果是在不存在针孔等气密不良部位40的情况下，电池盒2是否存在褶皱不影响气密检查，另一方面，由于针孔等气密不良部位40，通过步骤S3的减压处理而产生的褶皱使差可靠地增加。

因而，根据该气密检查装置10，仅利用CCD照相机30对密闭电池1的表面起伏形状的变化进行检测，就能够高精度地判断软包装的密闭电池1的气密性。

在步骤S2中进行的第一次的CCD照相机30对密闭电池1的拍摄是在大气压下进行的，因此能够在短时间内完成。另外，在步骤S4中进行的第二次的CCD照相机30对密闭电池1的拍摄是在步骤S3中对密封容器11快速减压之后进行的。通过快速减压，促进了电池盒2的膨胀、变形，另一方面，将气体向电池盒2侵入的侵入量或者从电池盒2排出的气体的排出量抑制得较小，因此快速减压给提高检查精度带来理想的效果。另外，缩短向减压状态转移所需的时间，结果是能够缩短一个密闭电池1的检测所需的检查时间。并且，在抑制物质从电池盒2泄露方面，也优选将从电池盒2排出的气体的排出量抑制得较小。

另外，通过使用使上表面透明的密封容器11，能够将CCD照相机30设置于密封容器11外。因而，能够缩小密封容器11的容积，缩短密封容器1减压所需的时间。

在此引用申请日为2010年6月17日的日本特愿2010-138499号的内容来与上述说明合并。

以上，通过特定的实施例来说明了本发明，但是本发明并不限定于上述实施例。本领域技术人员在权利要求的技术范围内能够对上述实施例进行各种修改或者变更。

产业上的可利用性

如上所述，本发明提高了软包装的密闭电池的气密性的判断精度。因此，例如在提高汽车用二次电池的气密性的检查精度、检查效率方面带来理想的效果。

在权利要求中记载本发明的实施例所包含的排他性质或者特征。

Claims (11)

1.一种密闭电池的气密检查方法，

对收容在密封容器内的密闭电池的表面起伏形状进行测量；

对密封容器进行减压；

对减压之后的密封容器内的密闭电池的表面起伏形状进行测量；

根据减压之前和之后的密闭电池的表面起伏形状的变化来判断密闭电池的气密性。

2.根据权利要求1所述的密闭电池的气密检查方法，其特征在于，

对于减压之前的密闭电池的表面起伏形状的测量，通过使密封容器为大气压状态来进行。

3.根据权利要求1或2所述的密闭电池的气密检查方法，其特征在于，

对于减压之前和之后的密闭电池的表面起伏形状的测量，通过在对密闭电池施加照明的状态下由数字照相装置拍摄密闭电池来进行，对于密闭电池的表面起伏形状的变化，通过将减压之前和之后拍摄得到的密闭电池的图像以像素为单位进行比较来进行。

4.根据权利要求3所述的密闭电池的气密检查方法，其特征在于，

判断减压之前拍摄得到的图像的像素的亮度与减压之后拍摄得到的图像的对应像素的亮度之间的差异是否超出所设定的亮度差，根据差异超出所设定的亮度差的像素的数量，来判断密闭电池是否保持气密性。

5.根据权利要求4所述的密闭电池的气密检查方法，其特征在于，

根据像素和数字照相装置的分辨率来计算表面起伏形状存在差异的面积，根据该表面起伏形状存在差异的面积来判断密闭电池是否保持气密性。

6.根据权利要求1~5中的任一项所述的密闭电池的气密检查方法，其特征在于，

密闭电池具备电池主体以及用于装入电池主体的电池盒，表面起伏形状包括电池盒的人眼看不到的微小褶皱。

7.一种密闭电池的气密检查装置，具备：

密封容器，其收容密闭电池；

测量单元，其对收容在密封容器内的密闭电池的表面形状进行测量；

减压单元，其对密封容器进行减压；以及

判断单元，其根据减压之前和之后的密闭电池的表面起伏形状的变化来判断密闭电池的气密性。

8.根据权利要求7所述的密闭电池的气密检查装置，其特征在于，

测量单元具备数字照相装置，该数字照相装置对密闭电池的表面起伏形状进行拍摄，

判断单元具备能够被编程的控制器，该控制器被编程为存储由数字照相装置拍摄得到的图像，判断减压之前拍摄得到的图像的像素的亮度与减压之后拍摄得到的图像的对应像素的亮度之间的差异是否超出所设定的亮度差，根据差异超出所设定的亮度差的像素的数量来判断密闭电池是否保持气密性。

9.根据权利要求7或8所述的密闭电池的气密检查装置，其特征在于，

数字照相装置设置于密封容器的外侧，密封容器的至少一部分由透光材料构成，以能够使用数字照相装置拍摄密闭电池。

10.根据权利要求7~9中的任一项所述的密闭电池的气密检查装置，其特征在于，

密封容器具有向大气开放的一面，

该密闭电池的气密检查装置还具备输送装置，该输送装置在载置了密闭电池的状态下进行移动，与密封容器的一面接合，由此以封入了密闭电池的状态对密封容器进行密封。

11.根据权利要求7~10中的任一项所述的密闭电池的气密检测装置，其特征在于，

还具备显示装置，该显示装置能够显示减压之前和之后由数字照相装置拍摄得到的图像以及差异超出所设定的亮度差的像素。

Images