JP2010212142A - 電池判別装置および電池判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑制しつつ電極タブの成形状態を確認し得る電池判別装置および電池判別方法を提供する。
【解決手段】電池判別装置１００は、電池に設けられた電極タブの存否を検知する検知部１０を有する。検知部は、電極タブの平面視の複数の位置において、電極タブの存否を検知する。電池判別装置はまた、電池の種類および電極タブの成形不良を判別する判別部２０を有しており、判別部は、検知部によって検知した複数の位置における電極タブの存否の組み合わせを含む検知結果から、それらを判別する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池判別装置および電池判別方法に関する。

近年、ハイブリッド電気自動車および電気自動車の需要の増加に伴い、これら電動車両の駆動源である二次電池の生産量が増加している。電池の構造は様々であり、そのうち、発電要素をケース内に収め、発電要素に電気的に接続した電極タブをケースから引き出した扁平型の構造が知られている。

電池の生産では、電極タブは例えば下記特許文献１のようなトリミング加工によって成形され、電極タブの成形後、電池は電池特性を検査するための検査装置に搬送される。検査装置では、電極タブに検査プローブを接触させることによって電圧等が測定されるため、電極タブの成形後、電池の種類を判別し、電池の種類に応じた電極タブの位置に検査プローブを移動しておく必要がある。

電池の種類を判別する技術としては、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が挙げられ、電池の種類を情報として記憶したタグを電池に予め付与しておき、タグに記憶された情報を読取ることによって、電池の判別が可能である。また、画像認識によって電極タブの形状または電池の形状を特定し、この形状に基づいて電池の種類を判別することも可能である。

特開２００８−１６８３４０号公報

しかし、事前に情報を登録しておくＲＦＩＤのような方法では、電池の種類は判別できるが、情報の登録後に加工される電極タブの成形状態までは確認できない。電池特性の検査においては、検査プローブを電極タブに接触させて電圧等を測定する。このため、電極タブに成形不良があると電池特性の正確な検査が困難となる虞があるため、電池の検査前に電極タブの成形状態を確認することが重要である。一方、画像認識を用いる方法では加工後の電極タブの成形状態を確認できるが、装置が大掛りになり、コストの増加を招く虞がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、コストを抑制しつつ電極タブの成形状態を確認し得る電池判別装置および電池判別方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の電池判別装置は、電池に設けられた電極タブの存否を検知する検知部を有する。検知部は、電極タブの平面視の複数の位置において、電極タブの存否を検知する。本発明の電池判別装置はまた、電池の種類および電極タブの成形不良を判別する判別部を有しており、判別部は、検知部によって検知した複数の位置における電極タブの存否の組み合わせを含む検知結果から、それらを判別する。

上記目的を達成するための本発明の電池判別方法は、電池に設けられた電極タブの存否を検知する検知工程を有する。検知工程では、電極タブの平面視の複数の位置において、電極タブの存否を検知する。本発明の電池判別方法はまた、電池の種類および電極タブの成形不良を判別する判別工程を有しており、判別工程では、検知工程において検知した複数の位置における電極タブの存否の組み合わせを含む検知結果から、それらを判別する。

本発明では、例えば画像認識のように電極タブの形状自体を検知するのではなく、電極タブの存否を検知するため、検知に用いる装置が簡単で済み、コストの抑制を図れる。また本発明では、電極タブの平面視の複数の位置における存否を検知しており、存否の組み合わせが検知結果に含まれるため、この存否の組み合わせが正常に加工された電極タブのものと一致するか否かを判断して、電極タブの成形状態を確認できる。

よって、本発明の電池判別装置および電池判別方法は、コストを抑制しつつ電極タブの成形状態を確認し得る。

電池判別装置の概略構成を示す斜視図である。 扁平型電池の一例を示す平面図である。 ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ用電池）の７つの型を示す平面図である。 電気自動車用電池（ＥＶ用電池）の４つの型を示す平面図である。 電池判別方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１において本発明の一実施の形態における電池判別装置１００について説明する。概説すると、電池判別装置１００は、扁平型電池に設けられた電極タブの平面視の複数の位置において電極タブの存否を検知し、電極タブの存否の組み合わせを含む検知結果に基づいて、電池の種類および電極タブの成形不良を判別するものである。

扁平型電池は、例えばリチウムイオン二次電池であり、充放電反応を進行させるための発電要素、および発電要素を収納する電池ケースを有する。電極タブは、発電要素に電気的に接続し、電池ケースから引き出される。なお、電極タブの平面視とは、扁平な電極タブの面に対して交差する方向から見ることを意味する。

図１に示すとおり、電池判別装置１００は、検知部１０、判別部２０、パレット３０、およびコンベア４０を有する。検知部１０は、電極タブがトリミング加工された扁平型電池を検査するためのものであり、電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）、電池ケース検知器１、リミットスイッチＬ／Ｓ（接触式センサ）、およびバーコードリーダ２ａ、２ｂ（読取センサ）を有する。

電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）は、反射型フォトセンサであり、光を発する投光素子と、反射光を受ける受光素子と、を備える。電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）は、平面視の複数の位置において、扁平型電池の電極タブの存否を検知する。

電極タブ検知器ＤＡ１〜ＤＡ４は、搬送される扁平型電池の進行方向に沿って等間隔に一列に配置され、平面視の４つの位置における電極タブの存否を検知する。一方、電極タブ検知器ＤＢは、コンベア４０を挟んで電極タブ検知器ＤＡ１〜ＤＡ４に対して反対側に位置し、平面視の１つの位置における電極タブの存否を検知する。

電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）からの検知結果は、扁平型電池の種類および電極タブの成形不良を判別する判別部２０に送信される。なお、電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）の設置間隔、および電極タブに対する光の照射角度は、扁平型電池の形態に応じて適宜調整できる。

電池ケース検知器１は、電池ケースの存否を検知するためのものである。電池ケース検知器１は、反射型フォトセンサであり、上述の電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）と同様、投光素子および受光素子を備える。電池ケース検知器１は、コンベア４０を挟んで電極タブ検知器ＤＡ１〜ＤＡ４に対して反対側に位置する。

本実施の形態では、判別対象である扁平型電池は、電気自動車用電池（以下、単にＥＶ用電池と称す。）と、ハイブリッド電気自動車用電池（以下、単にＨＥＶ用電池と称す。）と、を含み、電池ケース検知器１は、これらの電池ケースの存否を検知する。ＥＶ用電池およびＨＥＶ用電池の電池ケースは、略矩形形状であり、パレット３０に載せられたとき、進行方向に沿うＥＶ用電池の一辺の長さは、同方向でのＨＥＶ用電池の一辺の長さより長い。電池ケース検知器１が、投光素子から光を照射したとき、ＥＶ用電池の場合、照射光路に電池ケースがあるため、電池ケースにより反射された反射光が受光素子で受光される。一方、ＨＥＶ用電池の場合、電池ケースに光が当たらない。電池ケース検知器１の検知結果は、判別部２０に送信される。

リミットスイッチＬ／Ｓは、屈曲した電極タブを識別するためのものである。扁平型電池は、側断面視において段差形状を有するように屈曲した電極タブと、屈曲せず真直ぐに伸びた電極タブと、を含む。側断面視とは、扁平な電極タブの面に交わる面で切断した断面視である。

本実施の形態では、リミットスイッチＬ／Ｓは、屈曲していない電極タブに接触せず、屈曲した電極タブに接触することによって、電極タブの屈曲の存否を検知するが、これと逆であってもよい。つまり、リミットスイッチＬ／Ｓは、屈曲した電極タブに接触せず、屈曲していない電極タブに接触することによって、電極タブの屈曲の存否を検知してもよい。なお、電極タブとリミットスイッチＬ／Ｓとの接触は、傷を付けるなどして電極タブに影響を与えることのないような微弱なものである。リミットスイッチＬ／Ｓの検知結果は、判別部２０に送信される。

バーコードリーダ２ａ、２ｂは、扁平型電池の電池ケースの表面に設けられたバーコード（識別子）を読取って、扁平型電池の個体情報を得るためのものである。個体情報は、電極タブがトリミング加工される前の扁平型電池の電圧を含む。ＥＶ用電池およびＨＥＶ用電池の各々は、電池ケースの異なる２つの位置のどちらか一方にバーコードを有する。バーコードリーダ２ａ、２ｂの読み取り結果は、判別部２０に送信される。

判別部２０は、扁平型電池の種類および電極タブの成形不良を判別するものである。判別部２０は、電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）、電池ケース検知器１、およびリミットスイッチＬ／Ｓの検知結果、ならびにバーコードリーダ２ａ、２ｂの読み取り結果に基づいて電池の種類および電極タブの成形不良を判別する。

判別部２０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、およびＲＯＭを含むハードウエアと、ＲＯＭに記憶されて電池判別手順を指示するソフトウエアとを含む。判別部２０は、電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）、電池ケース検知器１、リミットスイッチＬ／Ｓ、およびバーコードリーダ２ａ、２ｂに電気的に接続している。

パレット３０は、扁平型電池を載置するための台である。載置された扁平型電池の位置が装置の稼働中にずれないよう、滑り難い材質でパレット３０の表面が覆われていることが好ましい。

コンベア４０は、パレット３０に載置された扁平型電池を搬送するものである。コンベア４０は、パレット３０を搬送し、電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）、電池ケース検知器１、およびバーコードリーダ２ａ、２ｂが検知動作可能な検知位置で搬送を一時的に停止させる。コンベア４０がパレット３０を検知位置に搬送するまでの間に、リミットスイッチＬ／Ｓは、屈曲した電極タブに接する。検知位置での検知動作が終了した後、パレット３０の搬送が再び開始される。コンベア４０は、一般的に使用されているものを用いることができる。

次に、図２〜図４を参照して、本実施の形態における扁平型電池について説明する。図２（Ａ１）はＨＥＶ用電池の一例を示す平面図であり、図２（Ａ２）および図２（Ａ３）は、図２（Ａ１）のＩ−Ｉ線に沿う異なる扁平型電池の断面図である。

図２（Ａ１）に示すとおり、ＨＥＶ用電池６０ａは、略矩形形状の電池ケースの長手方向に位置する一辺に、矩形形状の正極側電極タブ６１ａを有し、また他辺に負極側電極タブ６２ａを有する。ＨＥＶ用電池６０ａはまた、短手方向に位置する一端部表面にバーコード６３ａを有する。なお、バーコード６３ａの添付位置は、図２（Ａ１）で示された位置と、それに対向する破線の矩形領域で示された位置とがある。

次に、図２（Ａ２）および図２（Ａ３）を参照して、電極タブの屈曲について説明する。図２（Ａ２）は、電極タブが屈曲せず、真直ぐに突出した扁平型電池の断面図であり、図２（Ａ３）は、電極タブが屈曲した扁平型電池の断面図である。

図２（Ａ３）に示すとおり、屈曲した電極タブは、側断面視において段差形状を有する。このように屈曲した電極タブは、複数の扁平型電池を積載して電池モジュールを構成する場合において、電極タブ同士の接合を容易にする。

図２（Ｂ１）はＥＶ用電池の一例を示す平面図である。図２（Ｂ１）に示すとおり、ＥＶ用電池６０ｂには、正極側電極タブおよび負極側電極タブの２つの電極タブが、対向する二辺の一方に突出して形成されており、電池ケースの表面にバーコード６３ｂが添付されている。なお、バーコード６３ｂの添付位置は、図２（Ｂ１）で示された位置と、それに隣接する破線の矩形領域で示された位置との２つの場合がある。

図２（Ａ１）および図２（Ｂ１）に示すとおり、ＥＶ用電池６０ｂの電極タブが形成された一辺の長さは、ＨＥＶ用電池６０ａの電極タブが形成された一辺の長さに比べて長い。

図２（Ｂ２）は、図２（Ｂ１）のＩＩ−ＩＩ線に沿う扁平型電池の断面図である。ＥＶ用電池６０ｂでは、電極タブが屈曲せず、真直ぐ伸びる。

次に、ＨＥＶ用電池およびＥＶ用電池の各々の型について説明する。ＨＥＶ用電池は７つの型を含み、ＥＶ用電池は４つの型を含む。つまり、本実施の形態では合計１１種類の電池が判別の対象である。

表１は、ＨＥＶ用電池およびＥＶ用電池の各々の型と、電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）、リミットスイッチＬ／Ｓ、および電池ケース検知器１の各々との対応関係をまとめたものである。表１において、●印は、検知結果が「ＯＮ」となること、すなわち電極タブが検知されることを示す。例えば、型番号Ａ１のＨＥＶ用電池では、電極タブ検知器ＤＡ２のみによって電極タブが検知されることを示している。

図３（Ａ）〜図３（Ｇ）において、上端の○印および●印は、左から順に電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４）と電極タブとの対応関係を示しており、○印は検知されない状態を、●印は検知される状態を示す。

例えば、図３（Ａ）は、電極タブ検知器ＤＡ２のみが検知することを示す。また、左下方にある○印は、電池ケース検知器１（表１における１）が検知しないこと、すなわちＨＥＶ用電池であることを示す。さらに、下端の□印は、リミットスイッチＬ／Ｓが検知しないことを示し、下端の○印は、電極タブ検知器ＤＢが検知しないことを示す。

表１に示すように、型番号Ａ１のＨＥＶ用電池は、電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）、リミットスイッチＬ／Ｓ、および電池ケース検知器１による検知結果に基づいて判別できる。しかし、他の型番号Ａ２、Ａ３、Ｂ、Ｃ１、Ｃ２、およびＤについては、電極タブの存否の組み合わせ、電極タブの屈曲の存否、および電池ケースの存否が同じもの（型番号ＢとＤ、型番号Ａ２とＣ１、および型番号Ａ３とＣ２）が存在する。このため、これらについては、電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）、リミットスイッチＬ／Ｓ、および電池ケース検知器１による検知結果だけでは扁平型電池の種類を判別できない。

そこで、本実施の形態では、本来個体情報を読込むために設けたバーコードリーダ２ａ、２ｂが利用される。つまり、判別部２０は、電極タブの存否の組み合わせ、電極タブの屈曲の存否、電池ケースの存否、およびバーコードリーダ２ａ、２ｂの読み取り結果を含む検知結果に基づいて、扁平型電池の種類を判別する。

例えば図３（Ｄ）および図３（Ｇ）に示すように、型番号ＢのＨＥＶ用電池および型番号ＤのＨＥＶ用電池では、電極タブ検知器ＤＡ１〜ＤＡ４、リミットスイッチＬ／Ｓ、および電池ケース検知器１による検知結果が同じである。一方、これらのＨＥＶ用電池ではバーコードの位置が互いに異なる。そして、型番号ＤのＨＥＶ用電池については、バーコードリーダ２ａがバーコードを読み取って信号を判別部２０に送り、型番号ＢのＨＥＶ用電池については、バーコードリーダ２ｂがバーコードを読み取って信号を判別部２０に送る。このため、判別部２０は、バーコードリーダ２ａから送信があった場合、型番号ＤのＨＥＶ用電池であると特定でき、バーコードリーダ２ｂから送信があった場合、型番号ＢのＨＥＶ用電池であると特定できる。型番号Ａ２と型番号Ｃ１、および型番号Ａ３と型番号Ｃ２についても同様に判別できる。

図４において、○印などの記号は、図３のものと同様である。ＥＶ用電池では、同一の辺に正極タブおよび負極タブが形成されているため、電極タブ検知器ＤＡ１〜ＤＡ４のうちの複数が「ＯＮ」となる。

以下、図５を参照して、本実施の形態の電池判別方法を説明する。

概説すると、本実施の形態の電池判別方法は、扁平型電池に設けられた電極タブの平面視の複数の位置において電極タブの存否を検知し、電極タブの存否の組み合わせを含む検知結果に基づいて、電池の種類および電極タブの成形不良を判別するものである。

図５に示すとおり、本実施の形態の電池判別方法では、まず、電極タブの屈曲の存否が検知される（ステップＳ１０１）。本実施の形態では、扁平型電池が搬送される際に、リミットスイッチＬ／Ｓが電極タブに接するか否かによって、電極タブの屈曲の存否が検知される。検知結果は判別部２０に送信される。

次に、平面視の複数の位置における電極タブの存否が検知される検知工程において、電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）が、扁平型電池に向けて光を照射する（ステップＳ１０２）。検知工程ではまた、電池ケース検知器１が光を照射することによって、電池ケースの存否が検知される。

電極タブ検知器（ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ）は電極タブに向けて光を照射し、受光素子で反射光を受光する。電池ケース検知器１は電池ケースに向けて光を照射し、受光素子で反射光を受光する。検知結果は、判別部２０に送信される。次に、バーコードリーダ２ａ、２ｂがバーコードを読み取る（ステップＳ１０３）。

そして、扁平型電池の種類および電極タブの成形不良を判別する判別工程（ステップＳ１０４）において、判別部２０が、データベース上の登録情報と検知結果とを照合して、電池の種類および電極タブの成形不良を判別する。検知結果は、電極タブの存否の組み合わせ、電極タブの屈曲の存否、電池ケースの存否、およびバーコードリーダ２ａ、２ｂの読み取り結果を含む。

検知結果が、図３または図４に示した扁平型電池に対応するものであれば、判別部２０は、良品として扁平型電池の種類を出力する。一方、該当するものがなければ、判別部２０は、電極タブが成形不良である可能性を通知する。なお、判別した扁平型電池の種類をトレーサビリティシステムに取り込み、情報を管理することによって、情報の集約が簡単に実施される。

本実施の形態の効果を述べる。

本実施の形態の電池判別装置１００は、画像認識のように電極タブの形状自体を検知するのではなく、電極タブの存否を検知する。したがって、検知に用いる装置が例えば反射型フォトセンサのような簡単なもので済み、電池判別装置１００はコストの抑制を図れる。また、複数の位置において電極タブの存否が検知され、存否の組み合わせが検知結果に含まれるため、この存否の組み合わせが正常に加工された電極タブのものと一致するか否かを判断して、電極タブの成形状態を確認できる。したがって、電池判別装置１００は、コストを抑制しつつ電極タブの成形状態を確認し得る。

本実施の形態の電池判別装置１００は、接触式のリミットスイッチＬ／Ｓによって電極タブにおける屈曲の存否を検知するため、非接触式のセンサによって電極タブの屈曲を検知する場合に比べ、屈曲の検知が容易で、かつ装置が安価である。

本実施の形態では、電池の種類および電極タブの成形不良を判別するための検知結果が、バーコードリーダ２ａ、２ｂの読み取り結果を含む。このため、バーコードリーダ２ａ、２ｂの読み取り結果と異なる他の検知結果、本実施の形態では電極タブの存否の組み合わせ、電極タブの屈曲の存否、および電池ケースの存否が同一の場合でも、バーコードリーダ２ａ、２ｂの読み取り結果の相違から電池の種類を判別できる。

また、バーコードリーダ２ａ、２ｂは、本来、電圧等の電池の固体情報を得るために設けたものであり、それを電池の種類を判別するために流用することによって、電池の種類を判別するための専用の検知器を新たに設ける必要がない。よって、本実施の形態によれば、コストを抑制しつつ、より多くの電池の種類を判別できる。

本実施の形態の電池判別方法は、画像認識のように電極タブの形状自体を検知するのではなく、電極タブの存否を検知するため、検知に用いる装置が例えば反射型フォトセンサのような簡単なもので済み、コストの抑制を図れる。また、電極タブの平面視の複数の位置における存否を検知し、存否の組み合わせが検知結果に含まれるため、この存否の組み合わせが正常に加工された電極タブのものと一致するか否かを判断して、電極タブの成形状態を確認できる。したがって、本実施の形態の電池判別方法は、コストを抑制しつつ電極タブの成形状態を確認し得る。

以上のとおり、一実施の形態において、本発明の電池判別装置および電池判別方法を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。

例えば、上述した本実施の形態では、図３および図４に示す１１種類の電池の判別について説明した。しかしながら、図３および図４は電池の例であり、判別される電池は、図３および図４に示す電池に限定されない。

また、上述した実施の形態では、電極タブ検知器および電池ケース検知器が、反射型フォトセンサであるが、これに限定されない。つまり、電極タブの存否、または電池ケースの存否を検知できればよく、例えば透過型フォトセンサ等、他のものであってもよい。

また、本発明は、上述した実施の形態の電池判別方法において、各工程の順序を変えたものを含む。

Ｌ／Ｓ リミットスイッチ（接触式センサ）、
ＤＡ１〜ＤＡ４、ＤＢ 電極タブ検知器、
１ 電池ケース検知器、
２ａ、２ｂ バーコードリーダ（読取センサ）、
１０ 検知部、
２０ 判別部、
３０ パレット、
４０ コンベア、
１００ 電池判別装置。

Claims (4)

1. 電池に設けられた電極タブの平面視の複数の位置において、前記電極タブの存否を検知する検知部と、
   前記検知部によって検知した複数の位置における前記電極タブの存否の組み合わせを含む検知結果から、前記電池の種類および前記電極タブの成形不良を判別する判別部と、を有する電池判別装置。
2. 前記検知部は、側断面視において段差形状を有するように屈曲した電極タブを識別するための接触式センサを含み、前記検知結果は、前記電極タブの屈曲の存否を含む請求項１に記載の電池判別装置。
3. 前記検知部は、前記電池に設けられた識別子を読み取る読取センサを含み、前記検知結果は、前記読取センサの読み取り結果を含む請求項１または請求項２に記載の電池判別装置。
4. 電池に設けられた電極タブの平面視の複数の位置において、前記電極タブの存否を検知する検知工程と、
   前記検知工程において検知した複数の位置における前記電極タブの存否の組み合わせを含む検知結果から、前記電池の種類および前記電極タブの成形不良を判別する判別工程と、を有する電池判別方法。

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