JP4837063B2

JP4837063B2 - バッテリの気密検査装置

Info

Publication number: JP4837063B2
Application number: JP2009084849A
Authority: JP
Inventors: 裕紀辻本; 進阿久津
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010237009A

Description

本発明は、バッテリ内部の気密性を検査する装置に関する。

例えば、リチウム系電池（リチウム・イオン電池等）やニッケル系電池（ニッケル・カドミウム電池等）等のバッテリにおいては、所望の電圧を得るために所定電圧のバッテリセルを複数直列に接続し、被覆部材により被覆して一体に形成されるのが一般的である。

また、このように複数のバッテリセルを備えるバッテリにおいては、各バッテリセルや各バッテリセル間の接続部等の腐食を防止するために、バッテリ内部を気密にする。そして、被覆部材によりバッテリ内部の気密性が得られれば、同時に防水性も得ることができるので、バッテリの使用環境に係る制約をなくして耐久性を向上させることができる。

一方、近年では、バッテリの小型化や軽量化を図るために、複数のバッテリセルを被覆する被覆部材を比較的薄手のチューブ状の部材とその端部を閉塞する閉塞部材とで構成し、内部にバッテリセルを収容した後に必要箇所をポッティングで埋めることが行われている。このため、被覆部材によりバッテリ内部の気密性が得られているか否かを確認するための気密検査を行うことが望まれている。

従来、鉛蓄電池におけるセル室の気密性を検査する方法が提案されている（特許文献１参照）。このものでは、セル室に注液するための注液口からノズルヘッドを挿入し、ノズルヘッドからセル室内にエアを加圧供給する。このとき、注液口はノズルヘッドが挿着されたノズルヘッド板で閉塞されている。そして、セル室内の圧力を圧力計により確認することにより、セル室内の気密性を検査する。

この種の鉛蓄電池は、ケースの内部に収容された電解液や極板の重量が比較的重いために、強度の高いケースが用いられている。このため、セル室内にエアを加圧供給する際に、ノズルヘッド板を注液口に押圧すれば、注液口とノズルヘッド板との間からのエア漏れが防止でき、検査中に注液口の封止状態を確実に維持することができる。

特開平２−２９７８７０号公報

上記従来の方法を、複数のバッテリセルが被覆部材により被覆されたバッテリに採用する場合には、被覆部材の一端面にリード線端部等の導電部材を螺着するための端子孔からエアを加圧供給することが考えられる。

しかし、比較的薄手の被覆部材により被覆されているバッテリでは、ノズルヘッド板を端子孔に押圧して端子孔を封止しようとしても、その時の荷重に被覆部材が耐えられず、被覆部材に歪みが生じて端子孔を確実に封止することができないだけでなく、バッテリセル間の接続部に応力が集中して接続部が損傷するおそれがある。

上記の点に鑑み、本発明は、バッテリセル同士の接合部を損傷させることなく被覆部材の内部の気密性の検査を効率良く且つ迅速に行うことができるバッテリの気密検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数のバッテリセル同士が電気的に接続されて被覆部材により被覆され、該被覆部材の一端面に導電部材を螺着可能とすべく被覆部材の内部に連通する一対の端子孔が所定間隔を存して形成されたバッテリの、被覆部材内部の気密性を検査するバッテリの気密検査装置であって、前記端子孔に螺合する螺条が形成されて何れか一方の端子孔に螺着自在の第１ピンと、該第１ピンを、その軸線回りに回転自在に支持するピン支持部材と、該ピン支持部材に支持されて、前記第１ピンを一方の端子孔に螺着したとき、他方の端子孔に挿着される第２ピンと、各端子孔が第１ピンと第２ピンとに夫々対向する姿勢で前記バッテリを保持するバッテリ保持部材と、前記第１ピンの回転を駆動する回転駆動手段と、前記第１ピンを回転させて一方の端子孔に螺着させるとき、螺着の進行に伴いバッテリ保持部材とピン支持部材との少なくとも一方を、他方に接近する方向に案内する案内手段と、前記ピン支持部材に設けられ、第１ピンと第２ピンとが各端子孔に挿着されたとき、両端子孔の周囲の被覆部材に当接して両端子孔を気密に封止する封止部と、該封止部の内側に設けられ、第１ピンと第２ピンとが挿着された両端子孔を収容する収容部と、該収容部を介して被覆部材の内部にエアを所定圧で加圧供給するエア供給手段と、被覆部材の内部に供給されたエアの漏れを検出するエア漏れ検出手段とを備えることを特徴とする。

本発明の装置によりバッテリの気密性を検査するときは、先ず、バッテリをバッテリ保持部材に保持させる。この状態で、一対の端子孔が夫々、第１ピンと第２ピンとに対向する。次いで、案内手段に沿ってバッテリ保持部材とピン支持部材とを接近させ、第１ピンを回転駆動手段により回転させ、第１ピンによる一方の端子孔への螺着を開始する。第１ピンが一方の端子孔への螺着が進んで第１ピンの端子孔への挿入量が増加するに従って、ピン支持部材とバッテリ保持部材に保持されたバッテリとが互いに引き合い、案内手段の案内により両者が接近する。なお、案内手段によって案内されて移動するのは、ピン支持部材とバッテリ保持部材との両方でもよく、或いは何れか一方でもよいが、バッテリ保持部材はピン支持部材に比べて構成を簡単とすることが可能であるので、バッテリ保持部材をピン支持部材に向かって移動自在に設け、案内手段によってバッテリ保持部材をピン支持部材に向かって案内するのが好ましい。

そして、第１ピンの一方の端子孔への螺着が完了したとき、第２ピンの他方の端子孔への挿着も完了し、同時に、両端子孔の周囲の被覆部材が封止部に圧接される。次いで、エア供給手段により前記収容部を介して被覆部材の内部にエアを加圧供給する。このときのエアは、封止部により封止された内側に位置する収容部内の両端子孔から被覆部材の内部に送られるので、エア漏れ検出手段におけるエア漏れの検出により気密性の良否を判定することができる。

以上のように、本発明によれば、第１ピンを一方の端子孔に螺着するだけで封止部により収容部内に両端子孔が密封されるので、極めて効率良く且つ迅速にバッテリの気密性の検査を行うことができる。しかも、第１ピンの一方の端子孔への螺着のみにより両端子孔を封止することができるので、被覆部材を損傷させることなく気密性の検査が行えると共に、検査時における被覆部材の歪みやバッテリセル同士の接続部等の損傷を確実に防止することができる。

また、本発明においては、前記バッテリが、その一端面から突出する一対の突出部を備え、各突出部の夫々に前記端子孔が形成されているものであるとき、前記収容部は、両突出部を収容し、前記第１ピンが端子孔に螺着されるに先立って、前記バッテリ保持部材に保持されたバッテリの各突出部のうち、前記ピン支持部材との対向間隔が小さい方の突出部を検出する突出部検出手段と、該突出部検出手段により検出された突出部の端子孔が前記第１ピンに対向している場合にのみ、各端子孔と各ピンとの対向関係が入れ換わるようにピン支持部材又はバッテリを反転させる反転手段とを設けることが好ましい。

バッテリに、各端子孔が形成された一対の突出部が設けられているときには、被覆部材の一端面からの各突出部の突出量が互いに異なっている場合がある。この場合に、突出量の大きい方（ピン支持部材との対向間隔が小さい方）の突出部に形成されている端子孔に第１ピンを螺着すると、端子孔への第１ピンの螺着が完了しても、被覆部材と封止部とが完全に当接せずに収容部が密封されないおそれがある。

そこで、本発明においては、先ず、突出部検出手段によりピン支持部材との対向間隔が小さい方の突出部（即ち、突出量の大きい方の突出部）を検出する。次いで、このとき検出された突出部が第１ピンに対向している場合にのみ、反転手段によりピン支持部材又はバッテリを反転させる。これによれば、第１ピンが突出量の小さい方の突出部の端子孔に螺着することになるので、その突出部の端子孔への第１ピンの螺着が完了すれば、被覆部材と封止部とが完全に当接し、収容部を確実に密封することができる。

なお、反転手段は、ピン支持部材とバッテリとの何れか一方を反転するものであり、例えば、ピン支持部材を反転させる場合には、ピン支持部材における第１ピンと第２ピンとの間の中央に回転軸を設けてピン支持部材を回転自在に構成すればよい。また、バッテリを反転させる場合には、バッテリにおける両端子孔の中央を通る軸線の回転軸にバッテリ保持部材を支持してバッテリ保持部を回転自在に構成すればよい。

本発明の実施形態の気密検査装置の構成を一部断面視して示す説明的平面図。図１の気密検査装置の要部を示す説明的側面図。バッテリの被覆状態を示す説明的断面図。ピン支持部材及び反転手段を示す説明図。反転手段の作動を模式的に示す説明図。封止部による封止状態を示す説明図。

本実施形態の気密検査装置１は、バッテリ２の後述する被覆部材１１の内部の気密性を検査するものであり、図１及び図２に示すように、基台３と、基台３上に設けられたバッテリ保持部材４及びピン支持部材５とを備えている。

更に、本実施形態の気密検査装置１は、ピン支持部材５にエア供給管６を介して接続されたエア供給手段７と、ピン支持部材５とエア供給管６との間に介装されたエア漏れ検出手段８とを備えている。

ここで、本実施形態の気密検査装置１による検査対象となるバッテリ２について説明する。バッテリ２は、図３に示すように、円柱状の４つのバッテリセル９を備えている。各バッテリセル９は、接続部材１０により電気的に接続され、その外側が合成樹脂製の被覆部材１１により被覆されている。被覆部材１１は、各バッテリセル９の外周を覆うチューブ状の胴部被覆部１１ａと、胴部被覆部１１ａの後端側を閉塞する後端閉塞部１１ｂと、胴部被覆部１１ａの先端側に装着された先端被覆部１１ｃとによって構成されている。

また、バッテリ２の先端側には、一対の端子部材１２が設けられている。各端子部材１２は、軸線方向に突出する突出部１３を備え、突出部１３にはリード線端部等の導電部材（図示せず）が螺着可能となる端子孔１４が形成されている。端子孔１４は、被覆部材１１により覆われた内部に連通して形成され、内周に螺条（雌ネジ）が形成されている。

次に、本実施形態の気密検査装置１の各部を説明する。

図１及び図２に示すように、前記バッテリ保持部材４は、バッテリ２を横倒姿勢で保持するものであり、バッテリ２を載置する載置ブロック１５と、載置ブロック１５に載置したバッテリ２を位置決めして締結する締結ブロック１６とを備えている。載置ブロック１５及び締結ブロック１６は支持板１７に固設されている。支持板１７は基台３上において移動であって、案内レール１８（案内手段）により摺動案内される。

締結ブロック１６は、一側に設けられたヒンジ１９により開閉自在とされ、他側に設けられた締結部材２０によりバッテリ２の締結状態を維持する。

前記ピン支持部材５は、バッテリ保持部材４に保持されたバッテリ２の先端側の先端被覆部１１ｃに対向して設けられている。ピン支持部材５には、第１ピン２１と第２ピン２２とが、バッテリ２の一対の端子孔１４に夫々対向するように支持されている。これにより、第１ピン２１と第２ピン２２とは、同時に各端子孔１４に挿着することが可能となっている。

第１ピン２１は、ピン支持部材５に回転自在に支持されており、その外周にはバッテリ２の端子孔１４に螺合する螺条（雄ネジ）が形成されている。第２ピン２２は中空に形成されていることにより、内部がエア流路６ａに接続されている。エア流路６ａは、図１に示すように、ピン支持部材５の内部に形成されており、ピン支持部材５の側壁においてエア供給管６に接続される。

ピン支持部材５は、第１ピン２１を回転させることにより端子孔１４に螺着させるための回転駆動手段として、螺着用モータ２３を備えると共に、端子孔１４に螺着された第１ピン２１が螺着用モータ２３により過剰に回転されることを防止するトルクリミッタ２４を備えている。螺着用モータ２３は、後述のモータ制御手段２５により制御される。

なお、本実施形態においては、第１ピン２１を回転させる回転駆動手段として螺着用モータ２３を採用したが、他の回転駆動手段として、螺着用モータ２３に代えて手動回転を行うハンドルを設けてもよい。

ピン支持部材５の第１ピン２１及び第２ピン２２の外側を囲う面には、先端被覆部１１ｃが当接する封止部２６ａが設けられている。更に、封止部２６ａの内側には、両突出部１３が収容される空間である収容部２６ｂが形成されている。収容部２６ｂには、前記エア流路６ａが連通している。

これにより、第１ピン２１が一方の端子孔１４に螺着され、第２ピン２２が他方の端子孔１４に挿着されたとき、バッテリ２の先端被覆部１１ｃが封止部２６ａに当接して収容部２６ｂ内の各端子孔１４が密封される。

また、ピン支持部材５は、図４に示すように、基台３に立設された軸受け部材２７に回転自在に支持される枢軸２８を備えている。これにより、ピン支持部材５は、枢軸２８を介して左右反転し、第１ピン２１及び第２ピン２２と、各端子孔１４との対向関係を入れ換えることができるようになっている。

枢軸２８は、例えば、ベルトやギヤ等の回転伝達手段２９を介して反転用モータ３０に接続されている。反転用モータ３０は、後述のモータ制御手段２５により制御される。

モータ制御手段２５は、図１に示す赤外線式測距センサ等の突出部検出手段３１から得られる信号に応じて、反転用モータ３０を作動させ、ピン支持部材５を反転させる。反転用モータ３０及びモータ制御手段２５は本発明における反転手段を構成する。

突出部検出手段３１は、図１に示すように、基台３に設けられてバッテリ２の両突出部１３のうち突出量の大きい突出部を検出する。即ち、図５（ａ）に示すように、突出部検出手段３１の検出領域Ｓは、一側方から水平方向に直線的に延びるように設定されており、バッテリ保持部材４を介してバッテリ２をピン支持部材５に向かって移動させたとき、検出領域Ｓに先に入った突出部１３の距離情報をモータ制御手段２５に出力する。

モータ制御手段２５は、突出部検出手段３１から入力した距離情報に基づいて、検出された突出部１３が２つのうちの何れであるかを特定し、その突出部１３が第１ピン２１に対向する側のものであった場合に、図５（ｂ）に示すように、反転用モータ３０を作動させてピン支持部材５を左右反転させる。また、検出された突出部１３が第２ピン２２に対向する側のものであった場合には、反転用モータ３０の作動を行わない。

更に、モータ制御手段２５は、反転用モータ３０の作動の要否を決定したときに螺着用モータ２３の作動を開始させる。

前記エア供給手段７は、バッテリ２の端子孔１４に挿着された第２ピン２２及び収容部２６ｂを介して、バッテリ２の被覆部材１１の内部（即ち、バッテリセル９と被覆部材１１との隙間）に所定圧のエアを供給する。

前記エア漏れ検出手段８は、エア供給手段７によって供給されるエアの圧力変動を検出することにより、エア漏れを検出する。

次に、以上の構成による本実施形態の気密検査装置１を用いたバッテリ２の気密性の検査について説明する。

先ず、図１に示すように、バッテリ保持部材４にバッテリ２を保持させ、ピン支持部材５に向かってバッテリ保持部材４を移動させる。このとき、バッテリ保持部材４は案内レール１８に沿って移動するので、バッテリ２の各端子孔１４と第１ピン２１及び第２ピンとの正確な対向状態を維持してバッテリ２の各端子孔１４を第１ピン２１及び第２ピンに接近させることができる。

この作業時に、バッテリ２の突出部１３が突出部検出手段３１により検出され、このとき検出された突出部１３が第２ピン２２に対向する場合には、螺着用モータ２３により第１ピン２１が回転される。そして、更にバッテリ保持部材４をピン支持部材５に近づければ、回転する第１ピン２１が端子孔１４に螺合し、両者の螺合が進むに従って、バッテリ２がピン支持部材５側に引き寄せられる。

次いで、第１ピン２１の一方の端子孔１４への螺着が完了すると、同時に第２ピン２２も他方の端子孔１４への挿着が完了する。更に、図６に示すように、両突出部１３が収容部２６ｂ内に収容され、ピン支持部材５の封止部２６ａに先端被覆部１１ｃが密着して両端子孔１４が収容部２６ｂ内に密封される。また、第１ピン２１の端子孔１４への螺着が完了すると、前記トルクリミッタ２４の作用により第１ピン２１への回転の伝達が解除され、第１ピン２１の過剰な螺合による端子孔１４の損傷が防止される。

ところで、バッテリ２の各端子部材１２は、各バッテリセル９と共に被覆部材１１の先端被覆部１１ｃに組み付けられるが、このときの組み付け誤差や、端子部材１２自体の成形誤差等により、バッテリ２の個体差として突出部１３の突出寸法が僅かに異なる場合がある。この場合に、突出量の大きい方（ピン支持部材５との対向間隔が小さい方）の突出部１３が第１ピン２１に対向していると、その突出部１３の端子孔１４への第１ピン２１の螺着を完了させても、先端被覆部１１ｃが封止部２６ａに当接せず、収容部２６ｂの密封が不十分になるおそれがある。

そこで、突出部検出手段３１により検出され突出部１３が第１ピン２１に対向する場合には、前記反転用モータ３０が作動してピン支持部材５が反転し、検出された突出部１３が第２ピン２２に対向する。これによれば、第１ピン２１が突出量の小さい方の突出部１３の端子孔１４に螺着し、この螺着を完了させることで、先端被覆部１１ｃを封止部２６ａに確実に当接させることができ、収容部２６ｂを密封することができる。

続いて、エア供給手段７により端子孔１４やの突出部１３の周囲からバッテリ２の被覆部材１１の内部に所定圧のエアが供給される。被覆部材１１の内部にエアが充填されると、エア供給手段７により供給するエア圧で安定するが、例えば、被覆部材１１にピンホールや亀裂等が生じている場合には、エア漏れが生じてエア圧が変動する。そして、このようなエア圧の変動は、エア漏れ検出手段８により検出され、バッテリ２の気密性の良否を容易に判定することができる。

以上のように、本実施形態の気密検査装置１によれば、第１ピン２１を一方の端子孔１４に螺着するだけで第２ピン２２が他方の端子孔１４に挿着することができ、しかも、封止部２６ａによる両端子孔１４側の封止も同時に完了することができるので、極めて効率的である。

更に、第１ピン２１を一方の端子孔１４へ螺着するのみであるため、比較的薄手の被覆部材１１が用いられていても、被覆部材１１の歪みやバッテリセル９同士の接続部等の損傷を防止することができる。

なお、本実施形態においては、本発明の反転手段の一例としてピン支持部材５を回転させる構成を採用したが、それ以外に、ピン支持部材５を回転不能とし、バッテリ２の上下を反転させる構成を採用してもよい。この場合には、図示しないが、支持板１７上にバッテリ２を回転させる回転機構を設けることが挙げられる。当該回転機構においては、バッテリ２の両端子孔１４の中央を通る軸線上に回転軸を設け、この回転軸回りにバッテリ２を回転駆動する駆動手段を設ければよい。

また、本実施形態においては、ピン支持部材５の内部に形成したエア流路６ａを分岐させることにより、中空の第２ピン２２と収容部２６ｂとの両方にエア供給手段７からのエアを供給するようにしたが、これに限るものではなく、中空の第２ピン２２と収容部２６ｂと何れか一方からのみエアを供給するようにしてもよい。

１…気密検査装置、２…バッテリ、４…バッテリ保持部材、５…ピン支持部材、７…エア供給手段、８…エア漏れ検出手段、９…バッテリセル、１１…被覆部材、１４…端子孔、１８…案内レール（案内手段）、２１…第１ピン、２２…第２ピン、２３…螺着用モータ（回転駆動手段）、２５…モータ制御手段（反転手段）、２６ａ…封止部、２６ｂ…収容部、３１…突出部検出手段、３０…反転用モータ（反転手段）。

Claims

複数のバッテリセル同士が電気的に接続されて被覆部材により被覆され、該被覆部材の一端面に導電部材を螺着可能とすべく被覆部材の内部に連通する一対の端子孔が所定間隔を存して形成されたバッテリの、被覆部材内部の気密性を検査するバッテリの気密検査装置であって、
前記端子孔に螺合する螺条が形成されて何れか一方の端子孔に螺着自在の第１ピンと、
該第１ピンを、その軸線回りに回転自在に支持するピン支持部材と、
該ピン支持部材に支持されて、前記第１ピンを一方の端子孔に螺着したとき、他方の端子孔に挿着される第２ピンと、
各端子孔が第１ピンと第２ピンとに夫々対向する姿勢で前記バッテリを保持するバッテリ保持部材と、
前記第１ピンの回転を駆動する回転駆動手段と、
前記第１ピンを回転させて一方の端子孔に螺着させるとき、螺着の進行に伴いバッテリ保持部材とピン支持部材との少なくとも一方を、他方に接近する方向に案内する案内手段と、
前記ピン支持部材に設けられ、第１ピンと第２ピンとが各端子孔に挿着されたとき、両端子孔の周囲の被覆部材に当接して両端子孔を気密に封止する封止部と、
該封止部の内側に設けられ、第１ピンと第２ピンとが挿着された両端子孔を収容する収容部と、
該収容部を介して被覆部材の内部にエアを所定圧で加圧供給するエア供給手段と、
被覆部材の内部に供給されたエアの漏れを検出するエア漏れ検出手段とを備えることを特徴とするバッテリの気密検査装置。
前記バッテリが、その一端面から突出する一対の突出部を備え、各突出部の夫々に前記端子孔が形成されているものであるとき、
前記収容部は、両突出部を収容し、
前記第１ピンが端子孔に螺着されるに先立って、前記バッテリ保持部材に保持されたバッテリの各突出部のうち、前記ピン支持部材との対向間隔が小さい方の突出部を検出する突出部検出手段と、
該突出部検出手段により検出された突出部の端子孔が前記第１ピンに対向している場合にのみ、各端子孔と各ピンとの対向関係が入れ換わるようにピン支持部材又はバッテリを反転させる反転手段とを設けることを特徴とする請求項１記載のバッテリの気密検査装置。