JP2000028692A - プローブおよびこれを用いた二次電池の検査装置 - Google Patents

プローブおよびこれを用いた二次電池の検査装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査設備の安全性、および特性の信頼性を確
保するようにした二次電池の検査装置を提供する。 【解決手段】 トレイに載置した複数の二次電池1の個
々の上面両極に圧接させ、電流の充放電を行わせるため
の両極のプローブ6のうち、少なくとも一方の先端にサ
ーミスタ19を内蔵させた。二次電池1の充放電の最中
には個々に電圧電流が測定され、一方、サーミスタ19
が二次電池1の上面にセットされているので、同時に、
個々の二次電池1の発熱が的確に測定でき、従来の雰囲
気温度を測定する方法よりも、温度の影響が確実に分か
ると共に、過熱による異常を早期に診断することができ
る。また、これにより温度に対する充放電の特性を求
め、用途の適合性を判別することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】近年、小型で高容量、高電圧
の特長を持つリチウム一次電池が携帯電話、ノートパソ
コン等の携帯機器に組み込まれているが、経済性、資源
の有効利用等の理由から繰り返し使用が可能な二次電池
が活用されるようになって来ている。二次電池としては
自動車用バッテリの鉛蓄電池や小型携帯機器に使用され
る密閉型の蓄電池が知られている。本発明は、特に、小
型のプローブおよびこれを用いた二次電池の検査装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、二次電池としてはニッケル・カド
ミウム蓄電池が使用されているが、メモリ効果等の充電
時の取扱いが面倒であり、また、環境保全上、廃棄され
る電池のカドミウムの処理の問題もあり、そのような制
約のないリチウムイオン二次電池が利用されてきてい
る。このリチウムイオン二次電池は携帯機器に応じてコ
インタイプ、円筒タイプ等が選択されている。
【0003】上記、リチウムイオン二次電池の生産ライ
ンでは、図6の例に示すように、生産されたリチウムイ
オン二次電池1はトレイ2に載置され、搬送装置3によ
って検査棚4の位置まで送出される。ここでトレイ2は
移動装置5によって検査棚4に収容され、図7に示す陽
極、陰極の両極のプローブ6が接続されて充放電の検査
(サイクル寿命検査等)が行われる。なお、検査棚4に
はフアン(図示略)が取り付けられている。
【0004】図7に示すように、二次電池1(以下、リ
チウムイオン二次電池をいう)はトレイ2の底面に形成
した複数の凹部7に一個ずつセットされ、さらに上方よ
りテーパ付き孔を縦横に形成したガイドボード8を被せ
て二次電池1の上部先端を整列、突出させる。また、1
つのトレイ2には多数の二次電池1を載置でき、図6に
示す検査棚4には各仕切り毎の天井部に電極ユニット9
が配設され、トレイ2は各電極ユニット9の下方に載置
されるようになっている。使用されるトレイ2は、ここ
では絶縁性の膨張係数が小さな樹脂板に、縦10個×横
20個の凹部7を穿設したものであり(図8参照)、ま
た、NC加工によって寸法精度が高く、検査棚4に配し
たプローブ6と二次電池1の接点位置が的確にされてい
る。
【0005】図7、図8に示すように、電極ユニット9
はプリント基板10の下部に層状にコネクタガイドボー
ド11、プローブガイドボード12を貼着したものであ
る。プリント基板10には両極のプローブ6が下方に突
設され、貫通したコネクタガイドボード11、プローブ
ガイドボード12によって支持されている。また、プロ
ーブガイドボード12はプリント基板10より小さくプ
リント基板10の両縁はコネクタガイドボード11と二
層になっており、この箇所にセンシング用コネクタ13
が配設されている(図8参照)。符号14はアース線で
ある。また、プローブ6の配置は図9に示すように、陽
極が中央に4本、陰極が周囲に4本の構成となってお
り、寸法の一例としては、陽極間aが約3mm、陰極間
b,cが約7mm,約13mmとしている。また、図1
0に示すように、陽極より陰極のプローブ6の方を僅か
(間隔a)に下方に突出させ、二次電池1に同時に接触
しないようにしている。
【0006】図11の(a)に示すプローブ6は、陽極
用芯材6aをスプリング15を内蔵した円筒ケース16
に挿通したものであり、陽極用芯材6aの先端に5つの
尖端を有している。また、図11の(b)に示すものは
陰極用芯材6bであり、陽極用芯材6aと比べると大き
く、形状が若干異なり、陰極用芯材6bの先端は三角状
の複数の突起がクラウン状に形成されている。
【0007】トレイ2は搬送装置3によって検査棚4の
前に運ばれ、移動装置5によって検査棚4の各電極ユニ
ット9の下方に収容される。そして、トレイ2がリフタ
ー(図示略)によって上昇すると、電極ユニット9に装
着したそれぞれのプローブ6内のスプリング15によ
り、リチウムイオン二次電池1の陽極、陰極がプローブ
6と圧接結合する。そして、個々の二次電池1に充電
(一例として、4.2V,1000mA)、放電を繰り
返し行い、電流値等を時間経過を追って測定し、異常が
発生しないことを確認する。この検査の過程では(充電
時)多量の熱が発生するが、検査棚4に設置したフアン
(図示略)で風を送り、過熱防止等の対処を施してい
る。また、雰囲気温度を測定して、異常の兆候があれ
ば、負荷の大きな(短絡に近い状態の)二次電池1を検
索しこの電池の電流供給を停止させる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、リチウムイ
オン二次電池1はエネルギー密度が高く、上記検査にお
いては、1トレイに付き200Aの大電流が流れること
になり、各部品の発熱が雰囲気温度を上昇させるので、
検査棚4をフアンで冷却することになる。また、雰囲気
温度が高ければ、二次電池1の検査が不確かになるの
で、検査棚4に熱検出器を設けて監視するようになって
いる。なお、個々の二次電池1に流す電流は測定され、
充放電の特性が分かることは勿論である。しかしなが
ら、従来の雰囲気温度を測定する方法では、異常を発生
した二次電池が発熱した場合でも、その発熱は周りに拡
散され、雰囲気温度が僅かに上昇するだけであり、か
つ、フアンが作動しているため、異常を発見する時期が
遅くなるという問題があった。また、二次電池が異常に
より過熱し、発火した場合には、製品、装置の損傷を免
れないという事態を生じ、装置が損傷した場合には供給
が停止するという問題が生じる。また、過熱防止を強化
して冷風を送る場合は、トレイ内の個別の二次電池の特
性に誤差を生じる虞がある。また、どのトレイが異常に
過熱しているかがわかっても、個々に良否を判定するこ
とは非常に困難なことである。
【0009】本発明は、上記のような問題に鑑み、検査
設備の安全性、および特性の信頼性を確保するようにし
たプローブおよびこれを用いた二次電池の検査装置を提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、請求項1の発明は、プローブにおいて、ス
ライド可能な2重筒にスプリングを内蔵して一方の筒を
進退可能に設け、該一方の筒の先端に熱検出部材を内蔵
させると共に先端に三角状の突起を複数形成させたこと
を特徴とする。
【0011】請求項2の発明は、プローブを用いた装置
において、二次電池に圧接させ、電流の充放電を行わせ
るための両極のプローブのうち、少なくとも一方の先端
に熱検出部材を内蔵させたことを特徴とする。
【0012】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、上面に両極を有する二次電池に対応してプローブ先
端を下向きにして、複数のプローブをプローブガイドボ
ードに支持したことを特徴とする。
【0013】請求項4の発明は、請求項2の発明におい
て、プローブは、筒状ソケットと、これに挿通されて両
端を突出させたスライドパイプを備え、該スライドパイ
プの二次電池との接触端側に熱検出部材を固定し、前記
筒状ソケットに前記スライドパイプを軸方向に付勢する
ばね手段を設けたことを特徴とする。
【0014】請求項5の発明は、請求項2ないし請求項
4の発明において、複数の二次電池を載置するトレイに
対応して、複数組のプローブを配設した電極ユニットを
備えたことを特徴とする。
【0015】上記検査装置の構成は、二次電池の相互の
影響を防ぐため、複数の凹部を設けたトレイを利用し、
凹部内に二次電池を入れて支持し、プローブの下端を二
次電池の上面と接合する構造が有利である。また、複数
組のプローブを装着した電極ユニットのプローブと二次
電池の上面の電極を、トレイをリフトして圧接する。ま
た、各二次電池をプローブで圧接するので各プローブに
はスプリングを内蔵している。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。リチウムイオン二次電池に接
触させるプローブ6は、前述したように、電極ユニット
のプリント基板10に取り付けられ、プローブガイドボ
ード12に保持されている。また、陽極用と陰極用とが
あるが、便宜上、陽極用のプローブ6について説明す
る。
【0017】図1、図2に示すプローブ6は、筒状ソケ
ット17にスライドパイプ18を挿通し、両端を突出さ
せており、スライドパイプ18の二次電池側の先端に5
つの尖端を形成させている。筒状ソケット17は両端内
側に、内向に突出する環状の段部17aを有しており、
詳しくは、この段部17aがスライドパイプ18の外周
面を支持し、この空間部にスプリング15が内蔵されて
いる。一方、筒状ソケット17に収容されている部分の
スライドパイプ18の外周面において、プローブ6先端
側段部17aに当接し、かつ、スプリング15に当接す
る外周大径部18aが形成されている。そして、スライ
ドパイプ18の5つの尖端を有する先部の内側にサーミ
スタ(熱検出部材)19を装着してシリコン樹脂20で
固定しており、サーミスタ19のリード線21は筒状ソ
ケット17の後部から延び、同様にシリコン樹脂20で
固定されている。
【0018】図3、図4に示すように、電極ユニット9
のプローブ6は、通常、伸張状態にある。また、トレイ
2には二次電池1を複数個載置する凹部7が形成され、
円筒状の二次電池1が載置される。さらに、二次電池1
に上方よりガイドボード8が装着され、図4に示すよう
に、二次電池1の先端が中心からずれていても孔8aの
テーパ8bにより二次電池1が正規の場所に移動し、図
5に示すように、位置決めが的確に行われる。
【0019】トレイ2が検査棚4に収容され、リフター
によって上昇されると、二次電池1の上面中央に陽極の
プローブ6が4本圧接され、周囲に陰極のプローブ6が
4本圧接されて充放電が開始される。充電時に二次電池
1が膨張するが、ガイドボード8の孔径は膨らみを考慮
して設計されている。二次電池1の充放電の過程で個々
の二次電池1の電圧電流はモニターのある監視室で検査
され、トレイ毎に二次電池をスキャンして電圧電流の設
定領域を外れたものがあった場合に警報機により通報す
る。逆にトレイの座標により特定の二次電池1の特性を
知ることができる。一方、サーミスタ19が二次電池1
の上面にセットされているので、同時に、個々の二次電
池1の発熱が的確に測定でき、過熱している二次電池の
み早期に診断することができる。また、これにより、電
圧電流の特性と合わせ、温度に対する充放電の特性を求
め、用途の適合性を判別することができる。
【0020】
【発明の効果】本発明は、プローブにおいて、プローブ
先端に三角状の複数の突起を持たせ、被測定物の接触面
に当て、スプリングで押圧するようにしたので、導通性
が良く、プローブに熱検出部材を内蔵しているので、温
度条件による電流値や電圧値を測定すること、あるい
は、温度環境を監視することができる。また、二次電池
の検査装置において、二次電池に直接結合するプローブ
に熱検出部材を内蔵したので、二次電池の充放電を検査
するときには、検査棚内の温度上昇と関係なく、個々の
二次電池の発熱を検出でき、過熱による異常を早期に発
見することができる。また、二次電池がより小型化され
ても、雰囲気温度でなく個々の温度を検出するので検査
精度が向上し、また、管理装置が向上することで、二次
電池が大型化されても過熱傾向が早期に判定され、弊害
を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施の形態の二次電池の検査装置
に使用されるプローブの側面図である。
【図2】図1に示すプローブの先端の拡大側断面図であ
る。
【図3】図1に示すプローブを使用した検査装置の部分
側面図である。
【図4】図3に示す検査装置の部分拡大図である。
【図5】図3に示す検査装置の二次電池をセットした状
態を示す部分拡大図である。
【図6】従来の二次電池検査装置を示す斜視図である。
【図7】図6に示す検査装置の要部側面図である。
【図8】図6に示す検査装置の要部上面図である。
【図9】図8に示す個々の二次電池部位のプローブ配置
を示す平面図である。
【図10】図6に示す検査装置のプローブ位置を示す側
面図である。
【図11】図6に示す検査装置のプローブを(a),
(b)で説明する模式図である。
【符号の説明】
1 二次電池 6 プローブ 12 プローブガイドボード 19 熱検出部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G011 AA04 AB01 AC02 AF03 AF07 2G016 CB02 CB03 CC01 CC23 CF01 CF06 5H029 AJ12 AJ14 BJ27 CJ16 CJ30 HJ14 5H030 AA06 AS18 DD12 DD14 DD15 FF22 FF42 FF64

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スライド可能な2重筒にスプリングを内
    蔵して一方の筒を進退可能に設け、該一方の筒の先端に
    熱検出部材を内蔵させると共に先端に三角状の突起を複
    数形成させたことを特徴とするプローブ。
  2. 【請求項2】 二次電池に圧接させ、電流の充放電を行
    わせるための両極のプローブのうち、少なくとも一方の
    先端に熱検出部材を内蔵させたことを特徴とする二次電
    池の検査装置。
  3. 【請求項3】 上面に両極を有する二次電池に対応して
    プローブ先端を下向きにして、複数のプローブをプロー
    ブガイドボードに支持したことを特徴とする請求項2記
    載の二次電池の検査装置。
  4. 【請求項4】 プローブは、筒状ソケットと、これに挿
    通されて両端を突出させたスライドパイプを備え、該ス
    ライドパイプの二次電池との接触端側に熱検出部材を固
    定し、前記筒状ソケットに前記スライドパイプを軸方向
    に付勢するばね手段を設けたことを特徴とする請求項2
    記載の二次電池の検査装置。
  5. 【請求項5】 複数の二次電池を載置するトレイに対応
    して、複数組のプローブを配設した電極ユニットを備え
    たことを特徴とする請求項2ないし請求項4記載の二次
    電池の検査装置。
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