CN111220458B - 固定状态检查装置、固定状态检查方法和电池组的制造方法 - Google Patents

固定状态检查装置、固定状态检查方法和电池组的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及固定状态检查装置、固定状态检查方法和电池组的制造方法。固定状态检查装置具有按压电池的按压部、检测按压电池的按压载荷的载荷检测部、以及判定电池向保持孔的固定状态是否良好的判定部。判定部在能够在整个第1按压时间内将按压载荷维持在第1检查载荷范围内、并且此后能够在整个第2按压时间内将按压载荷维持在上限载荷比第1检查载荷范围的下限载荷小的第2检查载荷范围内的情况下,判定电池的固定状态为良好。

Description

固定状态检查装置、固定状态检查方法和电池组的制造方法
技术领域
本发明涉及对具有电池、和具有供电池插入并固定的保持孔的电池保持部件的电池模块中电池向保持孔的固定状态是否良好进行检查的固定状态检查装置和固定状态检查方法、以及具有该电池模块的电池组的制造方法。
背景技术
已知将多个圆筒型电池(以下,仅称为“电池”)分别插入并固定于具有多个保持孔的电池保持部件的各保持孔的电池模块。例如日本特开2017-076556公开了这样的电池模块(参照日本特开2017-076556的权利要求1、图1等)。在该日本特开2017-076556的电池模块中,将电池间隙配合状地插入保持孔,在电池与保持孔的间隙中填充粘接剂,从而将各电池分别固定于保持孔(参照日本特开2017-076556的段落(0013))。
发明内容
但是,在这样的电池模块中,有时会因例如粘接不良等而使得电池向保持孔的固定变弱。于是可知,在电池模块的使用时等对电池模块施加了冲击、振动时,存在该固定弱的电池偏移(相对于保持孔移动)的情况。为了防止这样的问题,本发明者对检查固定于电池保持部件的保持孔的电池的固定状态是否良好进行了探讨。
本发明是鉴于这样的现状而完成的,其目的在于提供能够适当地检查固定于电池保持部件的保持孔的电池的固定状态是否良好的固定状态检查装置、能够适当地检查固定于电池保持部件的保持孔的电池的固定状态是否良好的固定状态检查方法、以及能够适当地检查固定于电池保持部件的保持孔的电池的固定状态是否良好的电池组的制造方法。
用于解决上述课题的本发明的一方案是一种固定状态检查装置,对电池模块中电池向保持孔的固定状态是否良好进行检查,所述电池模块包括所述电池、和具有所述保持孔的电池保持部件,所述电池插入并固定在所述保持孔;其特征在于,所述固定状态检查装置包括:将所述电池向沿着所述保持孔的孔轴线的轴线方向上的一侧按压的按压部、检测所述按压部按压所述电池的按压载荷Fa的载荷检测部、以及判定所述电池向所述保持孔的固定状态是否良好的判定部;所述判定部,在用所述按压部将所述电池向所述一侧按压、能够在整个第1按压时间t1内将由所述载荷检测部检测出的所述按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内、并且此后能够在整个第2按压时间t2内将所述按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围 FE2内的情况下,将所述电池的固定状态判定为良好,所述第2检查载荷范围FE2的上限载荷F2c比所述第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d 小,即F2c<F1d。
首先,作为检查固定于电池保持部件的保持孔的电池的固定状态是否良好的固体状态检查装置,本发明者对如下的固定状态检查装置进行了探讨:对固定于保持孔的电池施加第1检查载荷范围FE1内的按压载荷Fa,在第1按压时间t1的结束时按压载荷Fa仍处于第1检查载荷范围FE1内的情况下、即能够在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内的情况下,判定该电池向保持孔的固定状态为良好。
在采用该固定状态检查装置的情况下,在向保持孔的固定极弱的电池中,在对电池开始施加载荷后电池立刻就偏移(相对于保持孔移动),所以,根本无法对电池施加第1检查载荷范围FE1内的按压载荷Fa。因此,这样的电池无法在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内,所以,判定向保持孔的固定状态为不良。
另外,在向保持孔的固定比上述电池强但固定不充分的电池中,虽然一开始能够对电池施加第1检查载荷范围FE1内的按压载荷Fa,但在第1 按压时间t1结束前就不再能够维持固定状态,从而在第1按压时间t1结束前按压载荷Fa就低于第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d。在此情况下也同样地,无法在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内,所以,判定电池的固定状态为不良。
另一方面,除此以外的电池能够在整个第1按压时间t1内将按压载荷 Fa维持在第1检查载荷范围FE1内,所以,判定电池的固定状态为良好。但是,在这样的电池中还包括如下的电池:虽然在第1按压时间t1结束前不再能够维持固定状态,但在第1按压时间t1的结束时刻,按压载荷Fa 仍高于第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d,所以,被判定固定状态为良好。该电池由于无法维持固定状态(为在小的按压载荷Fa下容易移动的状态),所以是不合格品。也就是说,在上述的固定状态检查装置中,无法避免在被判定固定状态为良好的电池的一部中混入了固定状态为不良的电池。
而与之相对地,在本发明的固定状态检查装置中,具有上述的按压部、载荷检测部和判定部,在用按压部按压电池、能够在整个第1按压时间t1 内将由载荷检测部检测出的按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内、并且此后能够在整个第2按压时间t2内将由按压载荷Fa维持在上限载荷 F2c比第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d小的第2检查载荷范围FE2 内的情况下,判定该电池的固定状态为良好。
如前述那样,包括即使能够在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa 维持在第1检查载荷范围FE1内、但固定状态仍为不良的电池。但是,在这样固定状态为不良的电池中,此后难以在整个第2按压时间t2内,将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内。因此,在本发明的固定状态检查装置中,与仅通过能否在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内来判定电池的固定状态的前述的检查装置相比,能够更适当地检查电池的固定状态是否良好。
此外,将第2检查载荷范围FE2的上限载荷F2c设为比第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d小。因此,对于在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内时能够维持固定状态的合格品的电池,即使此后将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内,电池的固定状态也难以成为不良,所以,能够抑制由于将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内而导致电池的固定状态成为不良。这样,在上述的固定状态检查装置中,能够适当地检查固定于电池保持部件的保持孔的电池的固定状态是否良好。
此外,固定状态检查装置可以是对每个电池逐个检查固定状态是否良好的检查装置,也可以是对多个电池同时检查固定状态是否良好的检查装置。另外,为了更适当地检查电池的固定状态是否良好,优选第1按压时间t1为0.02sec以上(t1≥0.02sec),第2按压时间t2为0.02sec以上(t2 ≥0.02sec),第2检查载荷范围FE2的下限载荷F2d为第1检查载荷范围 FE1的下限载荷F1d的1/10以上(F2d≥F1d/10)。另外,优选第1检查载荷范围FE1的大小(上限载荷F1c-下限载荷F1d)和第2检查载荷范围 FE2的大小(上限载荷F2c-下限载荷F2d)相等。
而且,在上述的固定状态检查装置中,可以是所述第2按压时间t2比所述第1按压时间t1短(t2<t1)。
如前述那样,在整个第2按压时间t2内将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内是为了对在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa维持了在第1检查载荷范围FE1内时不再能够维持固定状态的电池进行检测而进行的。因此,第2按压时间t2短即可。另一方面,通过缩短第2按压时间t2,能够缩短检查时间。
而且,在上述任一所述的固定状态检查装置中,可以是所述电池模块具有m(m为2以上的自然数)个所述电池;所述按压部、所述载荷检测部和所述判定部分别构成为能对n(n为2以上且m以下的自然数)个上述电池同时检查固定状态是否良好。
在上述的固定状态检查装置中,能够对多个(n个)电池同时检查固定状态是否良好。因此,若采用该固定状态检查装置,与采用对每个电池逐个检查固定状态是否良好的检查装置的情况相比,能够缩短整体的检查时间(检查构成电池模块的所有电池的时间)。
另外,另一方案是一种固定状态检查方法,对电池模块中电池向保持孔的固定状态是否良好进行检查,所述电池模块包括所述电池、和具有所述保持孔的电池保持部件,所述电池插入并固定在所述保持孔;其特征在于,所述固定状态检查方法包括:第1检查工序,将所述电池向沿着所述保持孔的孔轴线的轴线方向上的一侧按压,检查能否在整个第1按压时间 t1内将按压所述电池的按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内;第 2检查工序,在所述第1检查工序之后,检查能否在整个第2按压时间t2 内将所述按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内,所述第2检查载荷范围FE2的上限载荷F2c比所述第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d 小,即F2c<F1d;以及判定工序,在所述第1检查工序中能够维持且在所述第2检查工序中能够维持的情况下,将所述电池的固定状态判定为良好。
在上述的固定状态检查方法中,在第1检查工序中,检查能否在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内,在第 2检查工序中,检查能否在整个第2按压时间t2内将按压载荷Fa维持在上限载荷F2c比第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d小的第2检查载荷范围FE2内。然后,在判定工序中,在第1检查工序中能够维持且在第2 检查工序中能够维持的情况下,判定电池的固定状态为良好。
如前述那样,包括即使能够在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa 维持在第1检查载荷范围FE1内、但固定状态仍为不良的电池。但是,在这样固定状态为不良的电池中,此后难以在整个第2按压时间t2内将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内。因此,在本发明的固定状态检查方法中,与仅通过能否在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内来判定电池的固定状态的检查方法相比,能够更适当地检查电池的固定状态是否良好。
此外,如前述那样,将第2检查载荷范围FE2的上限载荷F2c设为比第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d小。因此,对于在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内时能够维持固定状态的合格品的电池,即使此后将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2 内,电池的固定状态也难以成为不良,所以,能够抑制由于将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内而导致电池的固定状态成为不良。这样,在上述的固定状态检查方法中,能够适当地检查固定于电池保持部件的保持孔的电池的固定状态是否良好。
此外,在电池模块具有多个电池的情况下,例如能够对每个电池逐个进行第1检查工序、第2检查工序和判定工序。另外,也能够对构成电池模块的所有电池同时、或对一部分的多个电池同时进行第1检查工序、第 2检查工序和判定工序。另外,为了更适当地检查电池的固定状态是否良好,如前述那样,优选第1按压时间t1为0.02sec以上(t1≥0.02sec),第 2按压时间t2为0.02sec以上(t2≥0.02sec),第2检查载荷范围FE2的下限载荷F2d为第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d的1/10以上(F2d ≥F1d/10)。另外,优选第1检查载荷范围FE1的大小(上限载荷F1c-下限载荷F1d)和第2检查载荷范围FE2的大小(上限载荷F2c-下限载荷 F2d)相等。
而且,在上述的固定状态检查方法中,可以是所述第2按压时间t2比所述第1按压时间t1短(t2<t1)。
如前述那样,在整个第2按压时间t2内将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内是为了对在整个第1按压时间t1将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内时不再能够维持固定状态的电池进行检测而进行的。因此,第2按压时间t2短即可。另一方面,通过缩短第2按压时间t2,能够缩短检查时间。
而且,在上述任一所述的固定状态检查方法中,可以是所述电池模块具有m(m为2以上的自然数)个所述电池;同时对n(n为2以上且m 以下的自然数)个上述电池进行所述第1检查工序、所述第2检查工序和所述判定工序。
在上述的固定状态检查方法中,同时对多个(n个)电池检查固定状态是否良好。因此,在该固定状态检查方法中,与对每个电池逐个检查固定状态是否良好的检查方法相比,能够缩短整体的检查时间(检查构成电池模块的所有电池的时间)。
而且,在上述任一所述的固定状态检查方法中,可以是保持于所述保持孔的所述电池是用热收缩膜覆盖电池本体的与沿着电池轴线的轴线方向正交的径向的周围的带外装膜的电池;上述带外装膜的电池中的上述热收缩膜固定于上述保持孔。
在上述的电池模块中,电池是带外装膜的电池,带外装膜的电池的热收缩膜固定于电池保持部件的保持孔。在这样的电池模块中,电池本体仅由热收缩膜覆盖,所以,电池本体易于相对于热收缩膜移动。因此,即使在热收缩膜牢固地固定于保持孔而相对于保持孔不移动的状态下,电池本体也易于相对于热收缩膜和保持孔移动。因此,尤其优选的是,通过进行前述的第1检查工序、第2检查工序和判定工序来适当地检查电池(详细地说,为电池本体)的固定状态,能够除去电池的固定状态为不良的电池模块。
另外,另一方案是一种电池组的制造方法,该电池组具有电池模块,该电池模块包括电池、和具有保持孔的电池保持部件,所述电池插入并固定在所述保持孔;所述电池组的制造方法包括:将所述电池插入并固定于所述电池保持部件的所述保持孔的插入固定工序;固定状态检查工序,通过上述中任一项所述的固定状态检查方法来检查所述电池向所述保持孔的固定状态是否良好;以及组装工序,采用在所述固定状态检查工序中判定为所述电池的固定状态良好的所述电池模块来组装所述电池组。
在上述的电池组的制造方法中,在插入固定工序中将电池插入并固定于电池保持部件的保持孔后,在固定状态检查工序中通过前述的固定状态检查方法来检查电池向保持孔的固定状态是否良好。由此,能够适当地检查电池的固定状态是否良好。然后,在组装工序中,采用在固定状态检查工序中判定电池的固定状态为良好的电池模块来组装电池组,所以,能够制造可靠性高的电池组。此外,作为“插入固定工序”中电池向保持孔的固定方法,能举出利用粘接剂的固定、经由粘胶带的固定、利用压入的固定等。
附图说明
以下将参照附图,对本发明的示例性的实施方式的特征、优点以及技术和产业意义进行说明,其中,相同的标号表示相同的部件。
图1是实施方式的电池组的俯视图。
图2是实施方式的电池组的侧视图。
图3是实施方式的电池组的分解立体图。
图4是表示实施方式的、电池固定于电池保持部件的保持孔的状态的局部剖切剖视图。
图5是实施方式的电池组的制造方法的流程图。
图6是实施方式的固定状态检查工序子例程的流程图。
图7是表示实施方式的、将电池固定于电池保持部件的保持孔的样态的说明图。
图8是表示实施方式的固定状态检查装置的说明图。
图9是表示实施方式的、用按压棒按压电池的样态的说明图。
图10是表示实施方式的、在按压棒的按压下电池本体相对于热收缩膜和保持孔移动了的样态的说明图。
图11是表示电池向保持孔的固定状态是否良好检查中的、检查时间 ta与按压载荷Fa的关系的图表。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。图1~图3表示本实施方式的电池组1的俯视图、侧视图和分解立体图。另外,图4表示圆筒型电池10固定于电池保持部件20的状态的局部剖切剖视图。此外,以下,将电池组1的纵向BH、横向CH和高度方向DH规定为图1~图4 所示的方向进行说明。本电池组1是搭载于混合动力车、插电式混合动力车、电动车等车辆的车载用的电池组。电池组1包括由多个(在本实施方式中m=60个)圆筒型电池(以下,也仅称为“电池”)10和保持这些电池10的电池保持部件20构成的电池模块25;模块壳体30;负极母线单元 55;以及正极母线单元75等。
其中,电池10是用热收缩膜17覆盖电池本体16的带外装膜的电池。电池本体16是圆筒型(圆柱状)且密封型的锂离子二次电池(具体地说,是18650型的锂离子二次电池)。该电池本体16在圆筒状且由金属(在本实施方式中为碳钢)构成的电池壳体11的内部收容有非水电解液(未图示) 和电极体(未图示),该电极体是隔着一对带状的分隔件将带状的正极板和带状的负极板相互重叠地卷绕成圆筒状而成的。另一方面,热收缩膜17 由具有电绝缘性和热收缩性的树脂构成,是覆盖电池本体16的与沿着电池轴线AX的轴线方向AH(在图1中为与纸面正交的方向,在图2~图4 中为上下方向)正交的径向JH的周围16c的圆筒状。
在电池本体16的轴线方向AH上的一端(在图2~图4中为下方),设置有在电池内部连接于电极体的正极板并导通的凸状的正极端子部13。另一方面,位于电池本体16的轴线方向AH上的另一端(在图2~图4中为上方)的电池壳体11的底面部是在电池内部连接于电极体的负极板并导通的圆板状的负极端子部15。构成电池模块25的各电池10均在负极端子部15朝向高度方向DH的上方DS、正极端子部13朝向高度方向DH的下方DK、相互平行且高度对齐的状态下,保持于电池保持部件20。
电池保持部件20是由金属(具体的地说为铝)构成的部件,具有在高度方向DH贯通的多个(具体地说为60个)作为圆孔的保持孔20h。这些保持孔20h在从上方DS或下方DK观察时呈交错格子状排列配置成4层 15列。各保持孔20h具有越是靠近沿着孔轴线EX的轴线方向EH上的一侧ES(上方DS)则内径越大的锥形状(圆锥台状)。在各保持孔20h中,以孔轴线EX和电池轴线AX一致的形态分别插入有电池10中的负极端子部15侧(在图2~图4中为上方)的一部分。另一方面,电池10的正极端子部13侧(在图2~图4中为下方)分别从电池保持部件20向下方DK 突出。在各电池10的热收缩膜17和保持孔20h的间隙中分别填充有粘接剂21。由此,各电池10以从上方DS或下方DK观察时呈交错格子状排列的状态固定于电池保持部件20的保持孔20h。
模块壳体30是由树脂构成的壳体,配置于电池模块25的下方DK并固定于电池模块25的电池保持部件20。该模块壳体30包围分别从电池保持部件20向下方DK突出的电池10的周围。
接下来,对负极母线单元55进行说明。该负极母线单元55是4个负极母线40(第1负极母线40a、第2负极母线40b、第3负极母线40c和第4负极母线40d)和保持它们的树脂制的负极保持部件50一体化而成的。负极母线单元55配置于电池模块25的上方DS并固定于电池模块25的电池保持部件20。各负极母线40分别是通过对金属板材进行冲裁加工而形成的。在各负极母线40分别连接有15个电池10的负极端子部15。由此,对于15个电池10的每一个,它们的负极端子部15彼此经由负极母线40 而相互导通。
具体地说,各负极母线40具有为从上方DS覆盖15个电池10的板状、且在与这些电池10对应的位置分别设置有作为圆孔的贯通孔41h的负极母线本体部41。在该负极母线本体部41的各贯通孔41h内分别设置有圆板状的负极连接部43、以及连接该负极连接部43与负极母线本体部 41之间的带状的负极连结部45。负极连结部45从负极母线本体部41的贯通孔41h的周缘向径向内侧且斜下方DK呈带状伸出,在负极连结部45 的顶端设置有负极连接部43。各负极连接部43连接(焊接)于电池10的负极端子部15。
另外,正极母线单元75是4个正极母线60(第1正极母线60a、第2 正极母线60b、第3正极母线60c和第4正极母线60d)和保持它们的树脂制的正极保持部件70一体化而成的。正极母线单元75配置于模块壳体 30的下方DK并固定于模块壳体30。各正极母线60是分别通过对金属板材进行冲裁加工而形成的。在各正极母线60分别连接有15个电池10的正极端子部13。由此,对于15个电池10的每一个,它们的正极端子部13 彼此经由正极母线60而相互导通。
具体地说,各正极母线60具有为从下方DK覆盖15个电池10的板状、且在与这些电池10对应的位置分别设置有作为圆孔的贯通孔61h的正极母线本体部61。在该正极母线本体部61的各贯通孔61h内分别设置有圆板状的正极连接部63、以及连接该正极连接部63与正极母线本体部 61之间的带状的正极连结部65。正极连结部65从正极母线本体部61的贯通孔61h的周缘向径向内侧且斜上方DS呈带状伸出,在正极连结部65的顶端设置有正极连接部63。各正极连接部63连接(焊接)于电池10的正极端子部13。
在本实施方式的电池组1中,由1个负极母线40和1个正极母线60 电并联连接15个电池10而构成1个电池块。并且,所有4个电池块(第 1电池块80a、第2电池块80b、第3电池块80c和第4电池块80d)电串联连接。
具体地说,第1电池块80a由第1负极母线40a、第1正极母线60a 和15个电池10构成。另外,第2电池块80b由第2负极母线40b、第2 正极母线60b和15个电池10构成。另外,第3电池块80c由第3负极母线40c、第3正极母线60c和15个电池10构成。另外,第4电池块80d 由第4负极母线40d、第4正极母线60d和15个电池10构成。
并且,从第1电池块80a的第1正极母线60a沿着模块壳体30中面积大的一对侧面30c的一方向斜上方DS延伸的板状的引线部60ar与相邻的第2电池块80b的第2负极母线40b相连。另外,从第2电池块80b的第 2正极母线60b沿着模块壳体30的上述侧面30c向斜上方DS延伸的板状的引线部60br与相邻的第3电池块80c的第3负极母线40c相连。而且,从第3电池块80c的第3正极母线60c沿着模块壳体30的上述侧面30c向斜上方DS延伸的板状的引线部60cr与相邻的第4电池块80d的第4负极母线40d相连。
接下来,对上述电池组1的制造方法进行说明(参照图5~图11)。首先,准备用热收缩膜17覆盖了电池本体16的多个(在本实施方式中,m =60个)带外装膜的电池10、和电池保持部件20。并且,在“插入固定工序S1”(参照图5)中,将各电池10分别插入电池保持部件20的保持孔20h并将各电池10分别固定于保持孔20h,从而形成电池模块25(参照图7和图4)。
具体地说,以使得电池10的负极端子部15朝向上方DS、正极端子部13朝向下方DK且电池轴线AX与孔轴线EX一致的方式,从电池保持部件20的下方DK呈间隙配合状(游嵌状)地将电池10插入保持孔20h 内。插入于保持孔20h的电池10由未图示的夹具临时保持。然后,在电池10的热收缩膜17与保持孔20h的间隙中注入粘接剂21,将电池10的热收缩膜17固定于保持孔20h。具体地说,将与未图示的分配器相连的喷嘴NZ配置于保持孔20h的上方DS的预定位置。然后,一边使该喷嘴NZ 以保持孔20h的孔轴线EX为中心旋转,一边从喷嘴NZ向下方DK喷出粘接剂21,将粘接剂21注入电池10的热收缩膜17与保持孔20h的间隙,将电池10的热收缩膜17固定于保持孔20h。对m=60个所有的电池10 进行这样的插入和固定,以各电池10相互平行且高度对齐的状态将各电池 10固定于电池保持部件20而形成电池模块25。
接下来,在“第1固定状态检查工序S2”(参照图5和图6)中,首先对构成电池模块25的m=60个电池10中的多个(n=12)电池10,同时检查向保持孔20h的固定状态是否良好。该第1固定状态检查工序S2、以及后述的第2固定状态检查工序S3~第5固定状态检查工序S6的各工序采用图8中示出概略的固定状态检查装置100来进行。首先,对固定状态检查装置100进行说明。
固定状态检查装置100由将电池模块25的电池保持部件20保持于预定位置的保持夹具(未图示)、按压电池模块25的电池10的按压单元105、使按压单元105三维地移动的移动机构150、传感器电路160和计算机170 等构成。此外,在本实施方式中,由按压单元105和移动机构150构成按压部155。另外,计算机170与前述的“判定部”相当。
其中,按压单元105由分别按压电池10的多个(在本实施方式中为 12根)按压棒(按压部件)110、多个(在本实施方式中为12个)弹簧120、多个(在本实施方式中为12个)载荷传感器(load cell,测力元件)130 和固定有各载荷传感器130的固定部件140构成。
按压棒110是在高度方向DH延伸的圆棒。按压棒110经由弹簧120 和载荷传感器130而分别安装于固定部件140,随着由移动机构150使固定部件140三维地移动(在纵向BH、横向CH和高度方向DH的移动),各按压棒110也移动。按压棒110的顶端部110s从下方DK分别抵接于电池10的正极端子部13,将电池10分别向上方DS(保持孔20h的轴线方向EH上的一侧ES)按压。另一方面,在按压棒110的基端部110k分别安装有弹簧120。
载荷传感器130分别配置于弹簧120与固定部件140之间,分别与传感器电路160相连。在本实施方式中,由这些载荷传感器130和传感器电路160构成用于检测按压棒110按压电池10的按压载荷Fa(N)的载荷检测部165。另外,传感器电路160与计算机170相连,构成为能够向计算机170分别输出由载荷检测部165检测出的各按压载荷Fa。
固定部件140是固定各载荷传感器130的部件。移动机构150包括马达等,构成为能够根据来自计算机170的指示而使按压单元105(固定部件140以及安装于其上的载荷传感器130、弹簧120和按压棒110)在纵向 BH、横向CH和高度方向DH三维地移动。
计算机170如上述那样控制移动机构150而使按压单元105在纵向 BH、横向CH和高度方向DH三维地移动。而且,计算机170控制移动机构150而使按压单元105移动,使按压单元105的各按压棒110分别抵接于电池模块25的各电池10,分别按压各电池10。然后,计算机170分别判定各电池10向保持孔20h的固定状态是否良好。
也就是说,如后述那样,计算机170在能够在0.02sec以上的整个第1 按压时间t1(在本实施方式中为t1=0.4sec)内将由载荷检测部165检测出的按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1(在本实施方式中,下限载荷F1d=70N,上限载荷F1c=90N)内、并且此后能够在0.02sec以上的整个第2按压时间t2(在本实施方式中为t2=0.1sec)内将上述的按压载荷Fa维持在上限载荷F2c比第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d= 70N小的第2检查载荷范围FE2(在本实施方式中,下限载荷F2d=40N,上限载荷F2c=60N)内(参照图11)的情况下,判定该电池10的固定状态为良好。此外,在本实施方式中,第2检查载荷范围FE2的下限载荷 F2d=40N被设定为,相对于第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d=70N 满足F2d≥F1d/10。另外,使第1检查载荷范围FE1的大小(上限载荷F1c- 下限载荷F1d=90-70=20N)和第2检查载荷范围FE2的大小(上限载荷 F2c-下限载荷F2d=60-40=20N)相等。
接下来,对采用了上述的固定状态检查装置100的第1固定状态检查工序S2进行说明。首先,由固定状态检查装置100的保持夹具(未图示) 将电池模块25的电池保持部件20保持于预定位置。然后,根据来自计算机170的指示来控制移动机构150,使按压单元105向电池模块25的下方 DK移动。具体地说,使按压单元105移动成,各按压棒110的顶端部110s与要进行检查的各电池10的正极端子部13相对向地分别配置于正极端子部13的下方DK(参照图8)。
接下来,在“第1检查工序S21”(参照图6)中,对各电池10分别向上方DS(保持孔20h的轴线方向EH上的一侧ES)按压,检查能否在整个第1按压时间t1(在本实施方式中,t1=0.4sec)内,将按压电池10 的按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1(在本实施方式中,下限载荷F1d=70N、上限载荷F1c=90N)内。具体地说,首先,根据来自计算机170的指示来控制移动机构150,使按压单元105向上方DS移动,使各按压棒110的顶端部110s分别抵接于各电池10的正极端子部13(参照图9)。接着,使按压单元105进一步向上方DS移动,用各按压棒110的顶端部110s对各电池10分别向上方DS(保持孔20h的轴线方向EH上的一侧ES)按压。
在此,图11概略地示出将按压棒110抵接于电池10时作为开始时间 (ta=0)的检查时间ta(sec)与由载荷检测部165检测出的按压载荷Fa (N)的关系。此外,图11除了示出判定为向保持孔20h的固定状态良好的电池10(合格品)的波形(实线),还示出判定为向保持孔20h的固定状态为不良的电池10(不合格品)的4个典型的波形(虚线)。
随着按压单元105(按压棒110)向上方DS的移动,如图11所示,按压棒110将电池10向上方DS按压的按压载荷Fa逐渐变大。计算机170 在按压单元105到达预先确定的预定位置时,控制移动机构150,停止按压单元105向上方DS的移动,并在整个第1按压时间t1=0.4sec内维持该位置。此外,在固定于电池保持部件20的各电池10会产生高度不均(高度方向DH的位置不均)。相对于此,在上述的固定状态检查装置100中,由于在按压棒110与载荷传感器130之间分别介有弹簧120,所以,能够通过该弹簧120的弹性变形来吸收各电池10的高度不均。
在该第1检查工序S21中,在能够维持向保持孔20h的固定状态的各电池10(合格品),在整个第1按压时间t1=0.4sec分别被施加按压载荷 Fa=大致80N。也就是说,在合格品的电池10中,能够整个在第1按压时间t1=0.4sec将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1(70~90N) 内。
另外,在图11中不合格品3和不合格品4所示的各电池10中,在第 1按压时间t1=0.4sec结束前就不再能够维持固定状态,按压载荷Fa从大致80N下降,但在第1按压时间t1=0.4sec的结束时刻,按压载荷Fa仍然高于第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d=70N。因此,即便是在不合格品3和不合格品4所示的各电池10中,也能够在整个第1按压时间 t1=0.4sec内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1(70~90N)内。
另一方面,在向保持孔20h的固定极弱的电池10(图11中的不合格品1)中,在对电池10开始施加载荷后电池10立刻就偏移(相对于保持孔20h移动),所以,根本无法施加超过第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d=70N的按压载荷Fa。因此,在这样的电池10中,无法在整个第1 按压时间t1=0.4sec将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1(70~ 90N)内。
另外,在向保持孔20h的固定比不合格品1的电池10强但固定不充分的电池10(图11中的不合格品2)中,虽然一开始能够对电池10施加第1检查载荷范围FE1(70~90N)内的按压载荷Fa,但在第1按压时间 t1=0.4sec结束前就不再能够维持固定状态,在第1按压时间t1结束前按压载荷Fa就低于第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d=70N。因此,该电池10也无法在整个第1按压时间t1=0.4sec内将按压载荷Fa维持在第 1检查载荷范围FE1(70~90N)内。
此外,在不合格品1~4的各电池10中,在进行第1固定状态检查工序S2时,如图10所示,电池本体16相对于热收缩膜17和保持孔20h向上方DS移动,从而电池本体16向上方DS突出。
接下来,在“第2检查工序S22”(参照图6)中,检查能否在整个第 2按压时间t2(在本实施方式中,t2=0.1sec),将按压载荷Fa维持在上限载荷F2c比第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d=70N小的第2检查载荷范围FE2(在本实施方式中,下限载荷F2d=40N、上限载荷F2c=60N) 内。
具体地说,根据来自计算机170的指示来控制移动机构150,使按压单元105向下方DK移动。如图11的合格品的电池10所示,随着按压单元105(按压棒110)向下方DK的移动,按压棒110将电池10向上方DS 按压的按压载荷Fa逐渐变小。计算机170在按压单元105到达预先确定的预定位置时控制移动机构150,停止按压单元105向下方DK的移动,并在整个第2按压时间t2=0.1sec内维持该位置。
在该第2检查工序S22中,在能够维持向保持孔20h的固定状态的合格品的电池10,在整个第2按压时间t2=0.1sec内分别被施加按压载荷Fa =大致50N。也就是说,在合格品的电池10中,能够在整个第2按压时间 t2=0.1sec内将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2(40~60N)内。
另一方面,在无法维持向保持孔20h的固定状态的不合格品1~4的各电池10中的、不合格品1~3的各电池10中,在第2按压时间t2的开始时,按压载荷Fa就已经低于第2检查载荷范围FE2的下限载荷F2d= 40N。因此,在不合格品1~3的各电池中,无法在整个第2按压时间t2 =0.1sec内将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内(40~60N)。
另外,在不合格品4的电池10中,在第2按压时间t2的开始时,按压载荷Fa仍然处于第2检查载荷范围FE2内(高于下限载荷F2d=40N),但按压载荷Fa逐渐下降,在第2按压时间t2=0.4sec的结束时,按压载荷 Fa低于第2检查载荷范围FE2的下限载荷F2d=40N。因此,在不合格品 4的电池10中也同样,无法在整个第2按压时间t2=0.1sec内将按压载荷 Fa维持在第2检查载荷范围FE2内(40~60N)。
接下来,在“判定工序S23”(参照图6)中,在第1检查工序S21中能够维持且在第2检查工序S22中能够维持的情况下,判定该电池10的固定状态为良好。具体地说,如图11所示,在合格品的电池10中,能够在整个第1按压时间t1=0.4sec内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围 FE1(70~90N)内。另外,能够在整个第2按压时间t2=0.1sec内将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内(40~60N)。因此,该电池10 被判定为向保持孔20h的固定状态良好。
另一方面,在不合格品1、2的各电池10中,无法在整个第1按压时间t1=0.4sec内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1(70~90N) 内。另外,无法在整个第2按压时间t2=0.1sec内将按压载荷Fa维持在第 2检查载荷范围FE2内(40~60N)。因此,这些电池10被判定为向保持孔20h的固定状态不良。另外,在不合格品3、4的各电池10中,能够在第1按压时间t1=0.4sec内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1 (70~90N)内。但是,无法在整个第2按压时间t2=0.1sec内将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内(40~60N)。因此,这些电池10 也被判定为向保持孔20h的固定状态不良。
另外,计算机170仅在该第1固定状态检查工序S2中检查了的n=12 个所有的电池10都是向保持孔20h的固定状态为良好的情况下临时判定该电池模块25为合格品,并前进到后述的第2固定状态检查工序S3。另一方面,在检查了的n=12个电池10的任一个向保持孔20h的固定状态为不良的情况下,判定该电池模块25为不合格品。被判定为不合格品的电池模块25在第1固定状态检查工序S2后除去。
此外,在该判定工序S23后,计算机170控制移动机构150而使按压单元105向下方DK移动,返回到检查前的位置。如图11的合格品的电池 10所示,随着按压单元105(按压棒110)向下方DK的移动,按压棒110 将电池10向上方DS按压的按压载荷Fa逐渐变小,最终按压载荷Fa=0。
接下来,对尚未进行检查的其余48个电池10,与第1固定状态检查工序S2同样地对每n=12个电池10进行第2固定状态检查工序S3、第3 固定状态检查工序S4、第4固定状态检查工序S5和第5固定状态检查工序S6(参照图5)。然后,对在第5固定状态检查工序S6中被判定为合格品的电池模块25(在m=60个所有的电池10中被判定向保持孔20h的固定状态为良好的电池模块25),前进到接下来的组装工序S7。
在“组装工序S7”中,首先在“壳体安装工序S71”(参照图5)中将模块壳体30安装于电池模块25。具体地说,以从电池模块25的下方DK 将所有的电池10收容于模块壳体30内的方式,将模块壳体30安装于电池保持部件20(参照图3)。
接着,在组装工序S7中的“负极母线单元连接工序S72”(参照图 5)中,连接各电池10的负极端子部15和负极母线单元55。具体地说,准备负极母线单元55,将负极母线单元55中的负极母线40(第1负极母线40a、第2负极母线40b、第3负极母线40c和第4负极母线40d)的各负极连接部43分别电阻焊于各电池10的负极端子部15。
由此,构成第1电池块80a的15个电池10的负极端子部15彼此经由第1负极母线40a而相互导通。另外,构成第2电池块80b的15个电池 10的负极端子部15彼此经由第2负极母线40b而相互导通。另外,构成第3电池块80c的15个电池10的负极端子部15彼此经由第3负极母线 40c而相互导通。另外,构成第4电池块80d的15个电池10的负极端子部15彼此经由第4负极母线40d而相互导通。
接着,在组装工序S7中的“正极母线单元连接工序S73”(参照图5) 中,连接各电池10的正极端子部13和正极母线单元75。具体地说,准备正极母线单元75,将正极母线单元75中的正极母线60(第1正极母线60a、第2正极母线60b、第3正极母线60c和第4正极母线60d)的各正极连接部63分别电阻焊于各电池10的正极端子部13。
由此,构成第1电池块80a的15个电池10的正极端子部13彼此经由第1正极母线60a而相互导通。另外,构成第2电池块80b的15个电池 10的正极端子部13彼此经由第2正极母线60b而相互导通。另外,构成第3电池块80c的15个电池10的正极端子部13彼此经由第3正极母线 60c而相互导通。另外,构成第4电池块80d的15个电池10的正极端子部13彼此经由第4正极母线60d而相互导通。
进而,将第1正极母线60a的引线部60ar连接(焊接)于第2负极母线40b,将第1电池块80a和第2电池块80b串联连接。另外,将第2正极母线60b的引线部60br连接(焊接)于第3负极母线40c,将第2电池块80b和第3电池块80c串联连接。另外,将第3正极母线60c的引线部 60cr连接(焊接)于第4负极母线40d,将第3电池块80c和第4电池块 80d串联连接。由此,将4个电池块80a、80b、80c、80d串联连接。这样,完成电池组1。
在上述的固定状态检查装置100和采用该固定状态检查装置100的固定状态检查方法中,在各固定状态检查工序S2~S6中,用按压部155按压电池10,在能够在整个第1按压时间t1内将由载荷检测部165检测出的按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内、并且此后能够在整个第 2按压时间t2内将按压载荷Fa维持在上限载荷F2c比第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d小的第2检查载荷范围FE2内的情况下,判定该电池 10的固定状态为良好。
即使能够在整个第1按压时间t1将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内,也如图11所示的不合格品3、4那样,包含固定状态为不良的电池10。但是,在这样固定状态为不良的电池10中,此后难以在整个第2按压时间t2内将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内。因此,与仅通过能否在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内来判定电池10的固定状态的情况相比,能够更适当地检查电池10的固定状态是否良好。
此外,将第2检查载荷范围FE2的上限载荷F2c设为比第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d小。因此,对于在整个第1按压时间t1将按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内时能够维持固定状态的合格品的电池10来说,即使此后将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内,电池10的固定状态也难以成为不良,所以,能够抑制由于将按压载荷Fa 维持在第2检查载荷范围FE2内而导致电池10的固定状态成为不良。这样,在固定状态检查装置100和采用该固定状态检查装置100的固定状态检查方法中,能够适当地检查固定于电池保持部件20的保持孔20h的电池10的固定状态是否良好。
而且,在本实施方式中,将第2按压时间t2设为比第1按压时间t1 短(t2<t1)。在整个第2按压时间t2内将按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内是为了对在整个第1按压时间t1内将按压载荷Fa维持了在第1检查载荷范围FE1内时不再能够维持固定状态的电池10进行检测而进行的。因此,第2按压时间t2短即可。另一方面,通过缩短第2按压时间t2,能够缩短检查时间。
另外,在本实施方式中,对多个(n=12个)电池同时检查固定状态是否良好。因此,与对每个电池10逐个检查固定状态是否良好的情况相比,能够缩短整体的检查时间(检查构成电池模块25的所有电池10的时间)。
另外,在本实施方式中,电池10是带外装膜的电池,带外装膜的电池 10的热收缩膜17固定于电池保持部件20的保持孔20h。在这样的电池模块25中,电池本体16只是由热收缩膜17覆盖,所以,电池本体16易于相对于热收缩膜17移动。因此,即使在热收缩膜17牢固地固定于保持孔 20h而相对于保持孔20h不移动的状态下,电池本体16也易于相对于热收缩膜17和保持孔20h移动。因此,尤其优选的是,通过进行前述的第1 检查工序S21、第2检查工序S22和判定工序S23来适当地检查电池10(详细地说,为电池本体16)的固定状态,来除去电池10的固定状态为不良的电池模块25。
另外,在上述的电池组1的制造方法中,在插入固定工序S1中将电池10插入并固定于电池保持部件20的保持孔20h后,在固定状态检查工序S2~S6的各工序中通过前述的固定状态检查方法来检查电池10向保持孔20h的固定状态是否良好。由此,能够适当地检查电池10的固定状态是否良好。然后,在组装工序S7中,采用在固定状态检查工序S2~S6的各工序中判定为电池10的固定状态均良好的电池模块25来组装电池组1,所以,能够制造可靠性高的电池组1。
以上,基于实施方式对本发明进行了说明,但本发明不限于实施方式,在不脱离其要旨的范围内能够适当地改变来适用,这是不言而喻的。例如,在实施方式的固定状态检查工序S2~S6的各工序中,在进行了判定工序 S23后使按压单元105(按压棒110)向下方DK移动而返回到检查前的位置,但不限于此。例如也可以是,在第2检查工序S22后且判定工序S23 前,使按压单元105(按压棒110)向下方DK移动而返回到检查前的位置。

Claims (9)

1.一种固定状态检查装置,对电池模块中电池向保持孔的固定状态是否良好进行检查,所述电池模块包括所述电池、和具有所述保持孔的电池保持部件,所述电池插入并固定在所述保持孔;其特征在于,
所述固定状态检查装置包括:
将所述电池向沿着所述保持孔的孔轴线的轴线方向上的一侧按压的按压部、
检测所述按压部按压所述电池的按压载荷Fa的载荷检测部、以及判定所述电池向所述保持孔的固定状态是否良好的判定部;
所述判定部,在用所述按压部将所述电池向所述一侧按压、能够在整个第1按压时间t1内将由所述载荷检测部检测出的所述按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内、并且此后能够在整个第2按压时间t2内将所述按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内的情况下,将所述电池的固定状态判定为良好,所述第2检查载荷范围FE2的上限载荷F2c比所述第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d小,即F2c<F1d。
2.如权利要求1所述的固定状态检查装置,
所述第2按压时间t2比所述第1按压时间t1短,即t2<t1。
3.如权利要求1或2所述的固定状态检查装置,
所述电池模块具有m个所述电池,其中,m为2以上的自然数;
所述按压部、所述载荷检测部和所述判定部分别构成为能对n个所述电池同时检查固定状态是否良好,其中,n为2以上且m以下的自然数。
4.一种固定状态检查方法,对电池模块中电池向保持孔的固定状态是否良好进行检查,所述电池模块包括所述电池、和具有所述保持孔的电池保持部件,所述电池插入并固定在所述保持孔;其特征在于,
所述固定状态检查方法包括:
第1检查工序,将所述电池向沿着所述保持孔的孔轴线的轴线方向上的一侧按压,检查能否在整个第1按压时间t1内将按压所述电池的按压载荷Fa维持在第1检查载荷范围FE1内;
第2检查工序,在所述第1检查工序之后,检查能否在整个第2按压时间t2内将所述按压载荷Fa维持在第2检查载荷范围FE2内,所述第2检查载荷范围FE2的上限载荷F2c比所述第1检查载荷范围FE1的下限载荷F1d小,即F2c<F1d;以及
判定工序,在所述第1检查工序中能够维持且在所述第2检查工序中能够维持的情况下,将所述电池的固定状态判定为良好。
5.如权利要求4所述的固定状态检查方法,
将所述第2按压时间t2设为比所述第1按压时间t1短,即t2<t1。
6.如权利要求4或5所述的固定状态检查方法,
所述电池模块具有m个所述电池,其中,m为2以上的自然数;
同时对n个所述电池进行所述第1检查工序、所述第2检查工序和所述判定工序,其中,n为2以上且m以下的自然数。
7.如权利要求4或5所述的固定状态检查方法,
保持于所述保持孔的所述电池是带外装膜的电池,该带外装膜的电池用热收缩膜覆盖了电池本体的径向的周围,该径向与沿着电池轴线的轴线方向正交;
所述带外装膜的电池中的所述热收缩膜固定于所述保持孔。
8.如权利要求6所述的固定状态检查方法,
保持于所述保持孔的所述电池是带外装膜的电池,该带外装膜的电池用热收缩膜覆盖了电池本体的径向的周围,该径向与沿着电池轴线的轴线方向正交;
所述带外装膜的电池中的所述热收缩膜固定于所述保持孔。
9.一种电池组的制造方法,该电池组具有电池模块,该电池模块包括电池、和具有保持孔的电池保持部件,所述电池插入并固定在所述保持孔;
所述电池组的制造方法包括:
将所述电池插入并固定于所述电池保持部件的所述保持孔的插入固定工序;
固定状态检查工序,通过权利要求4~8中任一项所述的固定状态检查方法来检查所述电池向所述保持孔的固定状态是否良好;以及
组装工序,采用在所述固定状态检查工序中判定为所述电池的固定状态良好的所述电池模块来组装所述电池组。
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