JP2015161514A - 圧壊試験装置および圧壊試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧力がオーバーシュートをすることなく加圧速度を制御することが可能であり、再現性の高いデータを取得することが可能な圧壊試験装置および圧壊試験方法を提供する。【解決手段】圧壊試験装置１は、電池を押圧するための加圧盤１３と、加圧盤１３を移動させるための駆動力を発生する駆動部３と、駆動部３の制御を行う制御部４と、加圧盤１３が電池を押圧する加圧力を検知する圧力センサ５とを備えている。制御部４は、駆動部３に対して、加圧盤１３を電池を押圧する方向へ所定の移動速度で移動するように制御する変位速度制御と、加圧盤１３が電池を所定の大きさの加圧力で押圧するように制御する荷重制御とを行なう構成を有している。制御部４は、圧力センサ５から所定の大きさ以上の加圧力に関する信号を受けたときに、変位速度制御から前記荷重制御へ切り換える。【選択図】図１

Description

本発明は、圧壊試験装置および圧壊試験方法に関する。

従来、電池の安全性を評価するため試験の一つとして、電池の圧壊試験が知られている。圧壊試験は、電池に外部から圧力を加え、電池の外観、内部電圧、または内部温度の変化を調べることにより、電池の安全性を評価する試験である。

このような圧壊試験を行うための装置として、特許文献１に記載されている試験装置がある。この試験装置は、試験台の上に載置された電池を所定の圧力で押圧する押圧部材と、押圧部材の押圧力を制御する加圧部材とを備えており、電池に所定の圧力を加えることが可能である。

特開２０１３−２００２１０号公報

しかし、近年、電池の圧壊試験を行うための新たな条件として、電池に加える圧力だけでなく、圧力を加える速度の条件が加えられている。例えば、２０１３年発行の国連勧告の改訂版（UN Manual Tests and Criteria 5^th revised edition Amendment 1, Part III , subjection 38.3.4.6.3）には、「圧壊は、最初の接触点で約１．５ｃｍ／秒の速度で押しつぶし、加圧力が１３ｋＮ±０．７８ｋＮに達するまで続けられる。」という条件が定められている。

上記の特許文献１に記載された試験装置は、電池に加える圧力のみを制御するものであり、上記の条件にのっとって、電池に荷重を加える速度を制御することができない。

また、従来、電池に荷重を加える速度を制御する試験装置も提案されているが、そのような試験装置を用いて上記の国連勧告の条件にのっとって圧壊試験をすれば、最初の接触点で約１．５ｃｍ／秒で電池を押しつぶす場合、試験対象の電池が固いほど、押圧部材が電池に接触した直後に瞬時に荷重が大きくなるため、設定された荷重を超えないように押圧部材の速度を制御することが困難である。すなわち、設定された荷重を超えて過度に荷重をかける、いわゆる荷重のオーバーシュートが生じやすいという問題が生じるおそれがある。そのため、再現性の高いデータを取得することが困難である。

また、オーバーシュートが生じた場合には、加圧力を測定するセンサ類（ロードセルなど）に過度の荷重が与えられることがあり、この場合には、センサ類が破損して試験継続ができなくなるおそれがある。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、加圧力がオーバーシュートをすることなく加圧速度を制御することが可能であり、再現性の高いデータを取得することが可能な圧壊試験装置および圧壊試験方法を提供することを目的とする。

本発明の圧壊試験装置は、電池の圧壊試験を行うための圧壊試験装置であって、前記電池を押圧するための加圧部材と、前記加圧部材を移動させるための駆動力を発生する駆動部と、前記駆動部の制御を行う制御部と、前記加圧部材が前記電池を押圧する加圧力を検知する圧力検知部とを備えており、前記制御部は、前記駆動部に対して、前記加圧部材を前記電池を押圧する方向へ所定の移動速度で移動するように制御する変位速度制御と、前記加圧部材が前記電池を所定の大きさの加圧力で押圧するように制御する荷重制御とを行なう構成を有しており、前記制御部は、前記圧力検知部から前記所定の大きさ以上の加圧力に関する信号を受けたときに、前記変位速度制御から前記荷重制御へ切り換えることを特徴とする。

かかる構成によれば、制御部は、まず、加圧部材を駆動する駆動部に対して加圧部材を電池を押圧する方向へ所定の移動速度で移動するように制御する変位速度制御を行い、その変位速度制御を行っている間に圧力検知部から所定の大きさ以上の加圧力に関する信号を受けたときに、変位速度制御から、加圧部材が電池を所定の大きさの加圧力で押圧するように制御する荷重制御へ切り換える。そのため、加圧力がオーバーシュートをすることなく加圧速度を制御することが可能であり、再現性の高いデータを取得することが可能である。

また、前記制御部は、前記荷重制御において、前記圧力検知部の検知結果に基づいて前記所定の大きさの加圧力に維持するように、前記駆動部に対してフィードバック制御を行うのが好ましい。

かかる構成によれば、荷重制御時において、駆動部に対してフィードバック制御を行うことにより、所定の大きさの加圧力に正確に維持することが可能である。

また、前記圧力検知部が前記所定の大きさ以上の加圧力を検知したときから所定時間の計時を行う計時部をさらに備えており、前記制御部は、前記所定時間において前記駆動部に対して前記荷重制御を行い、前記所定時間の経過後に前記荷重制御を終了するのが好ましい。

かかる構成によれば、荷重制御を所定の時間だけ正確に行うことが可能であり、また、所定時間経過後に荷重制御を自動的に終了して圧壊試験を自動的に終了することが可能である。これにより、試験結果が電池の固さによる影響を受けにくくすることができ、より再現性の高いデータを取得することが可能である。

また、前記加圧部材を前記駆動部の出力部分に対して連結する連結部をさらに備えており、前記連結部は、前記加圧部材の押圧面の向きを調整可能に構成されているのが好ましい。

かかる構成によれば、加圧部材の押圧面と電池の被押圧面とが互いに傾斜している場合でも、連結部が加圧部材の押圧面の向きを調整することにより、加圧部材の押圧面と電池の被押圧面とを互いに平行にすることが可能になる。その結果、加圧部材を電池の表面に確実に面接触させることが可能である。

また、前記連結部は、前記駆動部の出力部分に取り付けられた支持板と、前記支持板と前記加圧部材との間に挟持された介在体と、前記介在体を取り囲む位置に配置され、前記支持板に対する前記加圧部材の向きを調整する複数本の調節ねじと、を備えているのが好ましい。

かかる構成によれば、加圧部材の押圧面と電池の被押圧面とを互いに平行にした状態で、介在体とそれを取り囲む複数本の調節ねじとによって、加圧部材を複数の保持位置で安定して保持することが可能である。また、電池の形状に応じて加圧部材の向きを複数本の調節ねじによって調整することが可能である。

また、前記介在体は、球状であるのが好ましい。

かかる構成によれば、介在体が球状であるので、加圧部材が全周囲のいずれの方向に傾斜しても、当該介在体が、支持板と加圧部材との間に安定して挟持される。そのため、
加圧部材の出力部分に対する取付角度を出力部分周囲の全周のいずれの方向にも調整することが可能である。

本発明の圧壊試験方法は、電池を押圧するための加圧部材と、前記加圧部材を移動させるための駆動力を発生する駆動部と、前記加圧部材が前記電池を押圧する加圧力を検知する圧力検知部とを備えた電池の圧壊試験を行うための圧壊試験装置を用いた圧壊試験方法であって、前記駆動部の駆動力によって、前記加圧部材を前記電池を押圧する方向へ所定の移動速度で移動させながら当該加圧部材によって前記電池を押圧する速度制御加圧ステップと、前記速度制御加圧ステップの間に前記圧力検知部が所定の大きさ以上の加圧力を検知したときに、当該速度制御加圧ステップから切り換えて、前記駆動部の駆動力によって、前記加圧部材が前記電池を所定の加圧力で押圧する荷重制御加圧ステップ、とを含むことを特徴とする。

かかる特徴によれば、圧力検知部から所定の大きさ以上の加圧力を検知したときに、速度制御加圧ステップから荷重制御加圧ステップに切り換えることにより、加圧力がオーバーシュートをすることなく加圧速度を制御することが可能であり、再現性の高いデータを取得することが可能である。

以上説明したように、本発明の圧壊試験装置および圧壊試験方法によれば、加圧力がオーバーシュートをすることなく加圧速度を制御することができる。その結果、再現性の高いデータを取得することができる。

本発明の実施形態に係る圧壊試験装置の構成を模式的に示した正面図である。 図１の圧壊試験装置の制御系を示したブロック図である。 図１の連結部およびその周辺部の部分拡大斜視図である。 図３の連結部の断面説明図である。 図１の圧壊試験装置を用いた圧壊試験方法の手順を示すフローチャートである。 図１の圧壊試験装置を用いた圧壊試験方法における変位速度制御を行う場合の制御ブロック図である。 図１の圧壊試験装置を用いた圧壊試験方法における荷重制御を行う場合の制御ブロック図である。 圧壊試験方法における電池に対する加圧力の時間的変化を示すグラフである。 本発明の変形例であるアンビル結合シャフト部の断面説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の圧壊試験装置および圧壊試験方法の実施形態についてさらに詳細に説明する。

圧壊試験装置１は、圧壊試験の対象である電池Ｂの圧壊試験を行うための装置である。図１〜２に示されるように、この圧壊試験装置１は、加圧器２と、加圧器２の加圧盤１３に駆動力を与える駆動部３と、制御部４と、圧力センサ５と、タイマー計６とを備えている。

加圧器２は、電池Ｂを加圧するための器具であり、環境試験を行うための試験槽７に収容されている。試験槽７内部の温度や湿度は、空調部８によって調整される。

加圧器２は、台座１１と、受圧盤１２と、受圧盤１２に対向して上方に配置された加圧盤１３と、加圧盤１３と駆動部３とを連結する連結部１４とを備えている。

台座１１は、底板部１１ａと、当該底板部１１ａの上方に配置された天板部１１ｂと、底板１１ａと天板１１ｂとの間を連結する複数の柱部１１ｃと、底板部１１ａの下側に突出した複数の脚部１１ｄとを有する。底板１１ａの上面には、受圧盤１２が固定されている。

受圧盤１２の上には、電池Ｂが載置される。電池Ｂは、例えば、リチウム電池などの２次電池などであり、電池であれば本発明ではとくに限定されない。

加圧盤１３は、板状の加圧部材であり、電池Ｂを押圧するための下面（押圧面）１３ｂを有する。

連結部１４は、図３〜４に示されるように、加圧盤１３を駆動部３の出力部分（後述する油圧シリンダ１０のロッド１０ａ）の下端部に対して連結する。

連結部１４は、加圧盤１３の下面１３ｂ（押圧面）の向きを調整可能に構成されている。すなわち、連結部１４は、加圧盤１３における電池Ｂに当接する下面１３ｂの法線方向Ａがロッド１０ａの移動方向Ｄ（垂直方向）に対して傾斜する向きＣに、当該加圧盤１３のロッド１０ａに対する取付角度を調整可能な構成を有する。

具体的には、連結部１４は、アンビル結合シャフト部１５と、球状の介在体１６とを有している。

アンビル結合シャフト部１５は、支持板１７と、複数本の調節ねじ１８とを備えている。

支持板１７は、油圧シリンダ１０のロッド１０ａの下端部に固定されている。球状の介在体１６は、支持板１７の下面１７ｄと加圧盤１３の上面１３ａとの間に挟持されている。

複数本の調節ねじ１８は、介在体１６の周囲を取り囲む位置に配置されている。本実施形態では、４本の調節ねじ１８が、球状の介在体１６の周方向において互いに９０度ずつ離れた角度の位置に配置されている。

各調節ねじ１８は、図４に示されるように、丸棒状の本体部１８ａと、その上端部にある頭部１８ｂと、本体部１８ａの下部に形成された雄ねじ部１８ｃと、を有する。ただし、調節ねじ１８としては、一般のねじ、すなわち、本体部１８ａの全体に雄ねじ部１８ｃが形成されたねじを用いてもよい。

調節ねじ１８の本体部１８ａは、支持板１７に上下方向に貫通して形成された貫通孔１７ａに貫通して挿入されている。貫通孔１７ａは、本体部１８ａの外径よりも大きく、貫通孔１７ａの内壁と本体部１８ａとの間に遊び（隙間）を有する。したがって、本体部１８ａは、貫通孔１７ａ内部で傾斜することが許容される。本体部１８ａの下部に形成された雄ねじ部１８ｃは、加圧盤１３に形成された雌ねじ孔１３ｃの内周面に形成された雌ねじ部１３ｄに螺合する。これにより、調節ねじ１８は、加圧盤１３を吊り下げた状態で保持することが可能である。したがって、複数本の調節ねじ１８は、各調節ねじ１８の雌ねじ孔１３ｃへのねじ込み量を変えることによって、支持板１７に対する加圧盤１３の向きを調整することが可能である。

連結部１４は、上記のように構成されることにより、球状の介在体１６を支持板１７と加圧盤１３との間に挟持した状態を維持しながら、複数本の調節ねじ１８うちの一部の調節ねじ１８を緩め、残りの調節ねじ１８を締めることによって、加圧盤１３における電池Ｂに当接する下面１３ｂの法線方向Ａがロッド１０ａの移動方向Ｄ（垂直方向）に対して傾斜する向きＣに、当該加圧盤１３のロッド１０ａに対する取付角度を調整することが可能である。これにより、図３に示される加圧部材の下面１３ｂ（押圧面）と電池Ｂの上面Ｂ１（被押圧面）とを互いにを平行になるように調整して、加圧盤１３を電池Ｂの表面に確実に面接触させることが可能である。

駆動部３は、加圧盤１３を受圧盤１２に対して近づく方向（図１の下方向）と遠ざかる方向（図１の上方向）に移動させるための駆動力を発生する。駆動部３は、油圧により、加圧盤１３に駆動力を与える油圧式の駆動機構である。具体的には、駆動部３は、図１〜２に示されるように、油圧ユニット９と、当該油圧ユニット９と配管２４を介して接続された油圧シリンダ１０とを備えている。

油圧ユニット９は、サーボモータ９ａと、サーボモータ９ａによって駆動されて作動油を油圧シリンダ１０へ圧送する油圧ポンプ９ｂとを有している。

油圧シリンダ１０は、ロッド１０ａと、シリンダ部１０ｂとを有している。シリンダ部１０ｂは、加圧器２の台座１１の天板部１１ｂに固定されている。シリンダ部１０ｂは、例えば、試験槽７の外部に突出して配置される。なお、シリンダ部１０ｂは、試験槽７の内部に収容されていてもよい。ロッド１０ａは、天板部１１ｂを貫通して天板部１１ｂの下方に突出している。ロッド１０ａは、上記の連結部１４を介して加圧盤１３に連結されている。

上記のように構成された油圧式の駆動部３では、サーボモータ９ａで発生した回転駆動力で油圧ポンプ９ｂを駆動させ、油圧ポンプ９ｂから油圧シリンダ１０へ作動油を圧送する。作動油が圧送された油圧シリンダ１０では、油圧によりロッド１０ｂが押し下げられることにより、加圧盤１３に駆動力が伝達される。

このような油圧式の駆動部３では、加圧盤１３が過負荷で電池Ｂを押圧しても、動力系（例えば、サーボモータ９ａ）に過負荷の影響を与えないため、加圧盤１３の移動速度を維持しながら所定の加圧力まで安定して加圧盤１３に駆動力を与えることが可能である。

圧力センサ５は、加圧盤１３が電池Ｂを押圧する加圧力を検知する圧力検知部である。本実施形態の圧力センサ５は、図１〜２に示されるように、油圧ユニット９と油圧シリンダ１０とを接続する配管２４に設けられ、配管２４内部の作動油の圧力を検知することにより、加圧盤１３が電池Ｂを押圧する加圧力を間接的に検知することが可能である。

制御部４は、駆動部３の制御を行うものであり、駆動部３に対して、加圧盤１３を電池Ｂを押圧する方向へ所定の移動速度で移動するように制御する変位速度制御と、加圧盤１３が電池Ｂを所定の大きさの加圧力で押圧するように制御する荷重制御とを行なう構成を有する。

具体的には、制御部４は、図２に示されるように、上位コントローラ２１と、サーボコントローラ２２と、サーボアンプ２３とを有する。上位コントローラ２１およびサーボコントローラ２２は、圧力センサ５と配線で接続されており、圧力センサ５から加圧力に関する信号を受けることが可能である。

上位コントローラ２１は、サーボコントローラ２２に対して、複数の動作指令を与える。複数の動作指令は、例えば、変位速度制御のために設定された移動速度（例えば、約１．５ｃｍ／秒）で加圧盤１３を移動させる速度制御動作指令と、荷重制御のために所定の大きさの加圧力（例えば、約１３ｋＮ）で加圧盤１３に電池Ｂを押圧させる荷重制御動作指令とを含む。

上位コントローラ２１は、変位速度制御が行われている間に、圧力センサ５から所定の大きさ（例えば、約１３ｋＮ）以上の加圧力に関する信号を受けたときに、変位速度制御から前記荷重制御へ切り換えるように、サーボコントローラ２２へ荷重制御動作指令を送る。

サーボコントローラ２２は、上位コントローラ２１からの動作指令に基づいて、油圧ユニット９から油圧シリンダ１０へ送る作動油の流量を決めて、サーボアンプ２３へ当該流量に対応する回転数信号を送る。回転数信号は、油圧ユニット９のサーボモータ９ａの回転数に関する信号である。

サーボアンプ２３は、サーボコントローラ２２から受けた回転数信号に対応する電流をサーボモータ９ａへ送る。

また、制御部４は、荷重制御において、圧力センサ５の検知結果に基づいて所定の大きさ（例えば、約１３ｋＮ）の加圧力を維持するように、駆動部３に対してフィードバック制御を行う。具体的には、制御部４のサーボコントローラ２２は、荷重制御を行っている間、圧力センサ５によって検知された加圧盤１３の加圧力に関する信号を所定の時間間隔（例えば、０．１〜１秒）で逐次受け取る。サーボコントローラ２２は、その加圧力に関する信号に基づいて、所定の大きさの加圧力を維持するために必要なサーボモータ９ａの回転数を演算し、演算された回転数に基づく回転数信号をサーボアンプ２３へ送り、サーボモータ９ａの回転数を制御する。これにより、油圧ユニット９から油圧シリンダ１０への作動油の流量を制御し、加圧盤１３の加圧力を所定の大きさに維持するようにフィードバック制御をすることが可能である。

タイマー計６は、圧力センサ５が所定の大きさ（例えば、約１３ｋＮ）以上の加圧力を検知したときから所定時間（例えば、約１２秒）の計時を行う計時部である。タイマー計６は、圧力センサ５と配線で接続されており、圧力センサ５から加圧力に関する信号を受けることが可能である。また、タイマー計６は、サーボコントローラ２２と配線で接続されており、所定時間が経過したときにサーボコントローラ２２に荷重制御を終了するためのトリガとなる信号を送ることが可能である。

このタイマー計６が所定時間の計時を行うことにより、制御部４は、圧力センサ５が所定の大きさ以上の加圧力を検知したときから所定時間において駆動部３に対して荷重制御を行い、所定時間の経過後に荷重制御を終了することが可能である。

なお、タイマー計６は、圧力センサ５または制御部４に組み込まれていてもよい。

以上のように構成された圧力試験装置１を用いて、電池Ｂの圧壊試験を行う場合、その圧壊試験方法は、大きく分けて２つのステップ、すなわち、
（１）駆動部３の駆動力によって、加圧盤１３を電池Ｂを押圧する方向へ所定の移動速度で移動させながら当該加圧盤１３によって電池Ｂを押圧する速度制御加圧ステップと、
（２） 速度制御加圧ステップの間に圧力センサ５が所定の大きさ以上の加圧力を検知したときに、当該速度制御加圧ステップから切り換えて、駆動部３の駆動力によって、加圧盤１３が電池Ｂを所定の加圧力で押圧する荷重制御加圧ステップ、
とを含む。

上記の圧壊試験方法は、具体的には、図５のフローチャートに示される手順で行われる。

ここで、ステップＳ１を行う前に、事前に、試験対象である電池Ｂを受圧盤１２の上に載置する。そして、加圧盤１３の下面１３ｂが電池Ｂの上面に平行になるように、加圧盤１３のロッド１０ａに対する取付角度を連結部１４によって調整しておく。具体的には、取付角度は、連結部１４の複数の調整ねじ１８（図３〜４参照）の一部の調節ねじ１８を緩め、残りの調節ねじ１８を締めることによって調整される。

加圧盤１３の取付角度を調整した後、図５のステップＳ１に示されるように、制御部４は、加圧盤１３を所定の変位速度として、約１．５ｃｍ／秒で下降させるように駆動部３を制御（すなわち、変位速度制御）する（速度制御加圧ステップ）。このとき、電池Ｂに対する加圧力は、図８のグラフの時間ｔ１の範囲内における曲線Ｉのように、加圧盤１３が電池Ｂに接触した時点ｔ０からほぼ時間に比例して上昇する。

このステップＳ１の速度制御加圧ステップにおいては、図６の制御ブロック図に示されるように、まず、上位コントローラ２１が、変位速度制御のために設定された移動速度（例えば、約１．５ｃｍ／秒、具体的には、１．５ｃｍ／秒）で加圧盤１３を移動させる速度制御動作指令をサーボコントローラ２２へ送る。ついで、サーボコントローラ２２は、加圧盤１３を等速で移動させるために油圧ユニット９から油圧シリンダ１０へ送る作動油の流量を決めて、サーボアンプ２３へ当該流量に対応する回転数信号を送る。ついで、サーボアンプ２３は、サーボコントローラ２２から受けた回転数信号に対応する電流を油圧ユニット９のサーボモータ９ａへ送る。油圧ユニット９は、サーボコントローラ２２で設定された流量の作動油を、配管２４を介して油圧シリンダ１０へ送る。その結果、油圧シリンダ１０は、加圧盤１３を設定された移動速度（例えば、約１．５ｃｍ／秒）で下降させる。

加圧盤１３は、設定された移動速度で下降する途中（例えば、図８のｔ０の時点）において、当該加圧盤１３の下面１３ｂは、電池Ｂの上面に面接触する。この場合、電池Ｂの上面が「最初の接触点」となる。なお、加圧盤１３の下面１３ｂに突起がある場合には、その突起が最初に接触した電池Ｂの部分が「最初の接触点」となる。

油圧シリンダ１０は、加圧盤１３が電池Ｂの上面に接触した後も、継続して加圧盤１３を下降させ、加圧力が１３ｋＮに到達するまで、加圧盤１３によって電池Ｂを加圧する。

そして、ステップＳ２において、圧力センサ５が加圧力が１３ｋＮに到達したことを検知したとき（ステップＳ２においてＹｅｓの場合）、ステップＳ３において、タイマー計５が所定時間（例えば、１２秒）の計時を開始する。それとともに、制御部４は、上記の変位速度制御から荷重制御に切り換えて、加圧盤１３を所定の加圧力として、上記の２０１３年発行の国連勧告の改訂版に基づく所定の圧力（１３ｋＮ）で保持しながら、加圧盤１３が電池Ｂを押圧するように制御する（荷重制御加圧ステップ、すなわち、荷重制御）。このとき、電池Ｂに対する加圧力は、図８のグラフの時間ｔ２の範囲内における曲線ＩＩのように、所定時間（１２秒）の間、所定の圧力Ｐ０（＝１３ｋＮ）に維持される。このため、変位速度制御を所定の圧力Ｐ０を超えるまで継続しないので、加圧力のオーバーシュートの発生を回避することができる。

このステップＳ４の荷重制御加圧ステップにおいては、図７の制御ブロック図に示されるように、まず、上位コントローラ２１が、荷重制御のために設定された加圧力Ｐ０（＝１３ｋＮ）で加圧盤１３を加圧させる荷重制御動作指令をサーボコントローラ２２へ送る。ついで、サーボコントローラ２２は、加圧盤１３が上記の加圧力で加圧を行うために油圧ユニット９から油圧シリンダ１０へ送る作動油の流量を決めて、サーボアンプ２３へ当該流量に対応する回転数信号を送る。ついで、サーボアンプ２３は、サーボコントローラ２２から受けた回転数信号に対応する電流を油圧ユニット９のサーボモータ９ａへ送る。油圧ユニット９は、サーボコントローラ２２で設定された流量の作動油を、配管２４を介して油圧シリンダ１０へ送る。その結果、油圧シリンダ１０は、加圧盤１３が上記の加圧力で電池Ｂを加圧するように、加圧盤１３に圧力を与える。

このとき、制御部４は、上記のように、圧力センサ５の検知結果に基づいて所定の大きさＰ０（＝１３ｋＮ）の加圧力に維持するように、駆動部３に対してフィードバック制御を行う。すなわち、制御部４のサーボコントローラ２２は、荷重制御加圧ステップ（すなわち、荷重制御）を行っている間、圧力センサ５によって検知された加圧盤１３の加圧力に関する信号を所定の時間間隔で逐次受け取る。サーボコントローラ２２は、その加圧力に関する信号に基づいて、所定の大きさの加圧力に維持するために必要なサーボモータ９ａの回転数を演算し、演算された回転数に基づく回転数信号をサーボアンプ２３へ送り、サーボモータ９ａの回転数を制御する。これにより、油圧ユニット９から油圧シリンダ１０への作動油の流量が制御され、加圧盤１３の加圧力を所定の大きさＰ０（＝１３ｋＮ）に維持するようにフィードバック制御がされる。

そして、ステップＳ４の加圧力を所定の加圧力Ｐ０（＝１３ｋＮ）に保持する荷重制御加圧ステップ（荷重制御）を行っている間に、上記の所定時間ｔ２（例えば、１２秒）が経過した場合（ステップＳ４がＹｅｓの場合）には、制御部４は、駆動部３に対して加圧盤１３を上昇させるように制御する。

具体的には、所定時間が経過したときには、タイマー計６は、制御部４のサーボコントローラ２２へサーボコントローラ２２が荷重制御を終了するためのトリガとなる信号（例えば、終了信号）を送る。終了信号を受けたサーボコントローラ２２は、サーボアンプ２３へ加圧盤１３を上昇させるための回転数信号を送る。サーボアンプ２３は、サーボコントローラ２２から受けた回転数信号に対応する電流を油圧ユニット９のサーボモータ９ａへ送り、油圧ユニット９は、サーボコントローラ２２で設定された流量の作動油を、配管２４を介して油圧シリンダ１０へ送る。その結果、油圧シリンダ１０は、加圧盤１３を上昇させることが可能である。

このように加圧盤１３を上昇させることにより、電池Ｂに対する加圧力は、図８のグラフの曲線ＩＩＩのように、ほぼ時間に比例して下降し、０になるまで下降する。

加圧盤１３を上昇させた後、圧壊試験方法の制御はすべ終了する。

（特徴）
（１）
本実施形態の圧壊試験装置１では、制御部４は、圧力センサ５から所定の大きさ以上の加圧力Ｐ０（例えば、１３ｋＮ）に関する信号を受けたときに、変位速度制御から荷重制御へ切り換えるように構成されている。したがって、 制御部４は、まず、加圧盤１３を駆動する駆動部３に対して加圧盤１３を電池Ｂを押圧する方向へ所定の移動速度（例えば、約１．５ｃｍ／秒））で移動するように制御する変位速度制御を行い、その変位速度制御を行っている間に圧力センサ５から所定の大きさＰ０（例えば、１３ｋＮ）以上の加圧力に関する信号を受けたときに、変位速度制御から、加圧盤１３が電池Ｂを所定の大きさの加圧力Ｐ０（例えば、１３ｋＮ）で押圧するように制御する荷重制御へ切り換える。そのため、加圧力がオーバーシュートをすることなく加圧速度を制御することが可能であり、再現性の高いデータを取得することが可能である。

また、加圧力のオーバーシュートが生じて、加圧力を測定する圧力センサ５等にセンサ類に過度の荷重が与えられるおそれがないので、圧力センサ５が破損して試験継続ができなくなるおそれが解消される。したがって、加圧盤１３の加圧力を測定する圧力検知部として、上記の実施形態のように油圧を測定する圧力センサ５の代わりにロードセルなども用いることが可能になる。

（２）
また、本実施形態の圧壊試験装置１では、制御部４は、荷重制御時において、駆動部に対してフィードバック制御を行うことにより、所定の大きさの加圧力に正確に維持することが可能である。

（３）
また、本実施形態の圧壊試験装置１は、圧力センサ５が所定の大きさ以上の加圧力Ｐ０（例えば、１３ｋＮ）を検知したときから所定時間の計時を行う計時部としてタイマー計６を備えている。制御部４は、所定時間において駆動部３に対して荷重制御を行い、所定時間の経過後に荷重制御を終了する。これにより、荷重制御を所定の時間だけ正確に行うことが可能であり、また、所定時間経過後に荷重制御を自動的に終了して圧壊試験を自動的に終了することが可能である。その結果、試験結果が電池Ｂの固さによる影響を受けにくくすることができ、より再現性の高いデータを取得することが可能である。

（４）
また、本実施形態の圧壊試験装置１は、加圧盤１３を駆動部３の出力部分であるロッド１０ａに対して連結する連結部１４を備えている。連結部１４は、加圧盤１３の下面１３ｂ（押圧面）の向きを調整可能に構成されている。そのため、電池Ｂの上面Ｂ１が平坦でないなどの原因により、図３に示される加圧盤１３の下面１３ｂ（押圧面）と電池Ｂの上面Ｂ１（被押圧面）とが互いに傾斜している場合でも、加圧盤１３の下面１３ｂの向きを調整することにより、加圧盤１３の下面１３ｂ（押圧面）と電池Ｂの上面Ｂ１（被押圧面）とを互いに平行にすることが可能になる。その結果、加圧盤１３を電池Ｂの表面に確実に面接触させることが可能である。

（５）
また、本実施形態の圧壊試験装置１では、 連結部１４は、駆動部３の出力部分であるロッド１０ａに取り付けられた支持板１７と、支持板１７と加圧盤１３との間に挟持された介在体１６と、当該介在体１６を取り囲む位置に配置され、支持板１７に対する加圧盤１３の向きを調整する複数本の調節ねじ１８とを備えている。この構成では、加圧盤１３の下面１３ｂ（押圧面）と電池Ｂの上面Ｂ１（被押圧面）とを互いに平行にした状態で、介在体１６とそれを取り囲む複数の調節ねじ１８とによって、加圧盤１３を複数の保持位置で安定して保持することが可能である。また、電池Ｂの形状に応じて加圧盤１３の向きを複数本の調節ねじ１８によって調整することが可能である。

（６）
また、本実施形態の圧壊試験装置１では、介在体１６が球状であるので、加圧盤１３が全周囲のいずれの方向に傾斜しても、当該介在体１６が、支持板１７と加圧盤１３との間に安定して挟持される。そのため、加圧盤１３のロッド１０ａに対する取付角度をロッド１０ａ周囲の全周のいずれの方向にも調整することが可能である。

（７）
また、本実施形態の圧壊試験方法では、圧力センサ５から所定の大きさ以上の加圧力を検知したときに、速度制御加圧ステップから荷重制御加圧ステップに切り換えることにより、加圧力がオーバーシュートをすることなく加圧速度を制御することが可能であり、再現性の高いデータを取得することが可能である。

（変形例）
（Ａ）
なお、本発明では、加圧盤１３が電池Ｂを押圧する加圧力を検知する圧力検知部であれば、種々の態様の圧力検知部を採用することが可能であり、例えば、油圧シリンダ１０のロッド１０ｂに取り付けられたロードセルなども本発明の圧力検知部として採用することが可能である。

（Ｂ）
なお、上記の実施形態では、連結部１４は加圧盤１３の取付角度を調整可能に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。変形例として、上面が平坦な電池を圧壊試験する場合には、連結部による加圧部材（加圧盤１３）の取付角度を調整する機構を省略した構成、すなわち、固定タイプの連結部を採用してもよい。

（Ｃ)
なお、上記実施形態では、加圧盤１３の取付角度を調整した後に加圧を開始しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の変形例として、加圧盤１３が電池Ｂに接触した際に連結部１４による遊びが働いて加圧盤１３の取付角度が調整されるようにしてもよい。

（Ｄ）
上記実施形態のアンビル結合シャフト部１５の複数本の調節ねじ１８は、図４に示されるように加圧盤１３に形成された雌ねじ穴１３ｃの雌ねじ部１３ｄに螺合しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の変形例として、図９に示されるように、調節ねじ１８は、支持板１７に形成された雌ねじ孔１７ｅに形成された雌ねじ部１７ｆに螺合するようにしてもよい。その場合、調節ねじ１８の下端には、加圧盤１３を保持するためのフランジ部１８ｆを設ければよい。

すなわち、この変形例では、各調節ねじ１８は、図９に示されるように、丸棒状の本体部１８ｅと、その下端側の先端部に取り付けられた当該本体部１８ｅよりも外径が大きいフランジ部１８ｆと、本体部１８ｅの外周面のうち少なくとも上側の部分に形成された雄ねじ部１８ｄとを有する。また、本体部１８ｅの上端部には、ドライバーを挿入できる切込み１８ｇが形成されている。

調節ねじ１８は、支持板１７に上下方向に貫通して形成された雌ねじ孔１７ｅに貫通して挿入され、調整ねじ１８の雄ねじ部１８ｄは、当該雌ねじ孔１７ｅの内周面に形成された雌ねじ部１７ｆに螺合する。調節ねじ１８の下端側の先端部に取り付けられたフランジ部１８ｆは、加圧盤１３の上側貫通孔１３ｅと下側貫通孔１３ｆとの間の段差部１３ｇに係合する。これにより、調節ねじ１８は、加圧盤１３を吊り下げた状態で保持することが可能である。

ここで、上側貫通孔１３ｅの内径は、調節ねじ１８の本体部１８ｅの外径よりも大きく、上側貫通孔１３ｅと本体部１８ｅとの間に遊び（隙間）を有する。さらに、下側貫通孔１３ｆの内径は、調節ねじ１８のフランジ部１８ｆの外径よりも大きく、下側貫通孔１３ｆとフランジ部１８ｆとの間に遊び（隙間）を有する。したがって、調節ねじ１８の本体部１８ｅおよびフランジ部１８ｆは、これら上側貫通孔１３ｅおよび下側貫通孔１３ｆの内部で加圧盤１３に対して相対的に傾斜することが許容される。

したがって、複数本の調節ねじ１８は、各調節ねじ１８の雌ねじ孔１７ｅへのねじ込み量を変えることによって、支持板１７に対する加圧盤１３の向きを調整することが可能である。この変形例の構成においても、図３に示される加圧部材の下面１３ｂ（押圧面）と電池Ｂの上面Ｂ１（被押圧面）とを互いにを平行になるように調整して、加圧盤１３を電池Ｂの表面に確実に面接触させることが可能である。

１ 圧壊試験装置
３ 駆動部
４ 制御部
５ 圧力センサ（圧力検知部）
６ タイマー計（計時部）
１０ 油圧シリンダ
１０ａ ロッド（出力部分）
１３ 加圧盤
１４ 連結部
１６ 介在体
１８ 調節ねじ
Ｂ バッテリー

Claims (7)

1. 電池の圧壊試験を行うための圧壊試験装置であって、
   前記電池を押圧するための加圧部材と、
   前記加圧部材を移動させるための駆動力を発生する駆動部と、
   前記駆動部の制御を行う制御部と、
   前記加圧部材が前記電池を押圧する加圧力を検知する圧力検知部と
   を備えており、
   前記制御部は、前記駆動部に対して、前記加圧部材を前記電池を押圧する方向へ所定の移動速度で移動するように制御する変位速度制御と、前記加圧部材が前記電池を所定の大きさの加圧力で押圧するように制御する荷重制御とを行なう構成を有しており、
   前記制御部は、前記圧力検知部から前記所定の大きさ以上の加圧力に関する信号を受けたときに、前記変位速度制御から前記荷重制御へ切り換える、
   ことを特徴とする圧壊試験装置。
2. 前記制御部は、前記荷重制御において、前記圧力検知部の検知結果に基づいて前記所定の大きさの加圧力に維持するように、前記駆動部に対してフィードバック制御を行う、
   請求項１に記載の圧壊試験装置。
3. 前記圧力検知部が前記所定の大きさ以上の加圧力を検知したときから所定時間の計時を行う計時部をさらに備えており、
   前記制御部は、前記所定時間において前記駆動部に対して前記荷重制御を行い、前記所定時間の経過後に前記荷重制御を終了する、
   請求項１または２に記載の圧壊試験装置。
4. 前記加圧部材を前記駆動部の出力部分に対して連結する連結部をさらに備えており、
   前記連結部は、前記加圧部材の押圧面の向きを調整可能に構成されている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧壊試験装置。
5. 前記連結部は、
   前記駆動部の出力部分に取り付けられた支持板と、
   前記支持板と前記加圧部材との間に挟持された介在体と、
   前記介在体を取り囲む位置に配置され、前記支持板に対する前記加圧部材の向きを調整する複数本の調節ねじと、
   を備えている、
   請求項４に記載の圧壊試験装置。
6. 前記介在体は、球状である、
   請求項５に記載の圧壊試験装置。
7. 電池を押圧するための加圧部材と、前記加圧部材を移動させるための駆動力を発生する駆動部と、前記加圧部材が前記電池を押圧する加圧力を検知する圧力検知部とを備えた電池の圧壊試験を行うための圧壊試験装置を用いた圧壊試験方法であって、
   前記駆動部の駆動力によって、前記加圧部材を前記電池を押圧する方向へ所定の移動速度で移動させながら当該加圧部材によって前記電池を押圧する速度制御加圧ステップと、
   前記速度制御加圧ステップの間に前記圧力検知部が所定の大きさ以上の加圧力を検知したときに、当該速度制御加圧ステップから切り換えて、前記駆動部の駆動力によって、前記加圧部材が前記電池を所定の加圧力で押圧する荷重制御加圧ステップ、
   とを含むことを特徴とする圧壊試験方法。

Images