JP6820008B2 - 蓄電デバイスの搬送トレー、検査ラック - Google Patents

Description

本発明は、二次電池やキャパシタなどの蓄電デバイスを検査する検査システムに関する。

リチウムイオン電池、ニッケル水素電池をはじめとする繰り返し充電可能な二次電池、あるいは電気二重層コンデンサ（以下、蓄電デバイスと総称する）がモバイル機器、電気自動車、ハイブリッド自動車、家庭用蓄電システム、などの幅広い分野で利用されており、その重要性は近年ますます高まっている。

蓄電デバイスはその出荷前に、充放電検査装置を用いて正常に機能するかが検査される。図１は、本発明者が検討した検査システムを示す図である。検査システム１は、搬送トレー２、スタッカークレーン４および充放電検査装置１００を備える。充放電検査装置１００は、電源ユニット１０２および検査ラック２００を備える。

蓄電デバイス１０は、搬送トレー２に収容された状態で搬送され、検査される。ひとつの搬送トレー２には、複数（Ｎ個）の蓄電デバイス１０が収容される。

検査ラック２００には、複数（Ｋ個）のスロット２０２が設けられる。蓄電デバイス１０を載せた搬送トレー２は、スロット２０２に挿入される。検査ラック２００の内部にはプローブが設けられ、このプローブが蓄電デバイス１０の電極１２と電気的に接触する。

電源ユニット１０２は、検査ラック２００に収容される蓄電デバイス１０それぞれを、充放電することにより、複数の蓄電デバイス１０を検査する。たとえば電源ユニット１０２は、スロット２０２ごとに設けられたコンバータ１０４を備える。コンバータ１０４は、対応するスロット２０２に収容されるＮ個の蓄電デバイス１０に対応するＮチャンネルの出力を有する。

スタッカークレーン４は、搬送トレー２を搬入し、それを検査ラック２００の空きスロットに搬送トレー２を挿入する。また検査が終了した搬送トレー２を、スロット２０２から引き抜き、搬出する。

特開２０１３−１４９４４０号公報

図２は、検査ラック２００の内部構造を示す断面図である。プローブ２０は、蓄電デバイス１０の電極１２と対向する位置に配置される。プローブ２０を支持する支持フレーム２２は、昇降可能となっている。蓄電デバイス１０を測定する際には、支持フレーム２２を降下させて、プローブ２０と電極１２を接触させる。あるいは、支持フレーム２２を固定しておき、搬送トレー２を昇降させることによって、プローブ２０と電極１２を接触させる構造も知られている。

このように従来の検査ラック２００は、そのスロットの内部において、支持フレーム２２と搬送トレー２を相対的に昇降させる昇降機構が必要となる。この昇降機構は、検査ラックの小型化（低背化）の障壁となっている。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、大がかりな昇降機構を必要としない検査ラックの提供にある。

本発明のある態様は、蓄電デバイスの検査システムにおいて、複数の蓄電デバイスを収容可能な搬送トレーに関する。搬送トレーは、複数の蓄電デバイスを保持する保持部と、保持部に保持された複数の蓄電デバイスの各々の端子と、検査ラック側の端子とを接続関係にするための配線部材と、を備え、保持部と配線部材は一体化した状態で検査ラックに搬入、搬出が可能であり、搬送トレーをスロットにセットすることにより、検査ラック側の端子とトレー側の端子が接続される。

ラック側の端子とトレー側の端子は接続状態において嵌合してもよい。

トレー側の端子は、搬送トレーをスロットに挿入した状態において奥側となる箇所に設けられてもよい。トレー側の端子は、搬送トレーをスロットに挿入した状態において奥側となる側面に設けられてもよい。

本発明の別の態様も搬送トレーに関する。搬送トレーは、当該搬送トレーが検査ラックのスロットに収容された状態で、スロットの内部に設けられたラック側端子群と接触するように露出しているトレー側端子群と、トレー側端子群の各端子を、搬送トレーに収容される対応する蓄電デバイスの端子と接続する配線部材と、を備える。配線部材と複数の蓄電デバイスの端子の接続は、搬送トレーをスロットに挿入する前に行われ、搬送トレーは、配線部材と複数の蓄電デバイスの端子が接続された状態で搬送される。そして搬送トレーをスロットにセットすることにより、ラック側端子群とトレー側端子群の接続が完了する。

この態様によると、検査ラック内に大がかりな昇降機構が不要となる。

ラック側端子群とトレー側端子群は接続状態において嵌合してもよい。

トレー側端子群は、搬送トレーをスロットに挿入した状態において奥側となる箇所に設けられてもよい。これにより、搬送トレーの上側のスペースが不要となるため、検査ラックを小型化できる。

トレー側端子群は、搬送トレーをスロットに挿入した状態において奥側となる側面に設けられてもよい。

本発明の別の態様は、蓄電デバイスの検査システムにおいて、複数の蓄電デバイスを検査する検査ラックに関する。検査ラックは、複数の蓄電デバイスを収容、搬送するための搬送トレーが挿入されるスロットと、搬送トレーがスロットに収容された状態で、搬送トレーに設けられたトレー側端子群と接触するように露出しているラック側端子群と、を備える。搬送トレーをスロットにセットすることにより、ラック側端子群とトレー側端子群の接続が完了する。

この態様によると、検査ラック内に大がかりな昇降機構が不要となる。

ラック側端子群とトレー側端子群は接続状態において嵌合してもよい。

トレー側端子群は、搬送トレーをスロットに挿入した状態において奥側となる箇所に設けられてもよい。

トレー側端子群は、搬送トレーをスロットに挿入した状態において奥側となる側面に設けられてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、大がかりな昇降機構を必要としない検査ラックが提供できる。

本発明者が検討した検査システムを示す図である。 検査ラックの内部構造を示す断面図である。 第１実施例に係る搬送トレーを示す三面図である。 第１実施例に係る検査ラックの断面図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、トレー側コネクタとラック側コネクタの構成例を示す断面図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、配線部材と蓄電デバイスの電極との接続形態の具体例を示す図である。 第２実施例に係る搬送トレーを示す三面図である。 第３実施例に係る搬送トレーを示す平面図および断面図である。 図９（ａ）は、蓄電デバイスを示す斜視図であり、図９（ｂ）は、第４実施例に係る搬送トレーの断面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（第１実施例）
図３は、第１実施例に係る搬送トレー５０を示す三面図である。搬送トレー５０は、蓄電デバイス１０の検査システムに使用され、複数の蓄電デバイス１０を収容する。搬送トレー５０は、ベース５２、トレー側コネクタ５４、配線部材６０を備える。ベース５２には、複数の蓄電デバイス１０が搭載される。ベース５２は、複数の蓄電デバイス１０を所定位置に保持する保持部としての機能を果たす。トレーあたりの蓄電デバイス１０の個数は特に限定されない。トレー側コネクタ５４は、スロット（図４の７２）の内部に搬送トレー５０が収容された状態でラック側コネクタ７４と接触する。トレー側コネクタ５４は、配線部材６０の一部分であってもよい。

トレー側コネクタ５４には、複数の端子（トレー側端子群５５）が設けられる。トレー側端子群５５は、搬送トレー５０が検査ラックのスロットに収容された状態で、スロットの内部に設けられたラック側コネクタのラック側端子群と接触するように露出している。

配線部材６０は、トレー側端子群５５の各端子を、搬送トレー５０に収容される対応する蓄電デバイス１０の電極１２と接続する。配線部材６０は、電極１２ごとに、電気的接点である接続部６１と、接続部６１とトレー側端子群５５のひとつを接続する配線６４を含む。

配線部材６０と複数の蓄電デバイス１０の端子１２の接続は、搬送トレー５０をスロットに挿入する前に行われ、搬送トレー５０は、配線部材６０と複数の蓄電デバイス１０の端子１２が接続された状態で搬送され、スロットに挿入される。すなわち、保持部であるベース５２と、配線部材６０（およびトレー側コネクタ５４）は一体化した状態で検査ラックに搬入、搬出が可能である。

トレー側端子群５５は、搬送トレー５０をスロットに挿入した状態において奥側となる箇所に設けられる。より好ましくはトレー側端子群５５は、搬送トレー５０をスロットに挿入した状態において奥側となる側面Ｓ１に設けられる。

図４は、第１実施例に係る検査ラック７０の断面図である。検査ラック７０は、スロット７２およびラック側コネクタ７４を備える。スロット７２には、図３の搬送トレー５０が挿入される。上述のようにラック側コネクタ７４は、従来のプローブに代えて設けられており、スロット７２内に搬送トレー５０が収容された状態で、トレー側コネクタ５４と接触する。

ラック側コネクタ７４には、複数の端子（ラック側端子群７５）が設けられる。ラック側端子群７５は、スロット７２内に搬送トレー５０が収容された状態で、トレー側端子群５５と接触するように露出している。搬送トレー５０をスロット７２にセットすることにより、ラック側端子群７５とトレー側端子群５５の接続が完了する。

ラック側端子群７５は、配線群８２を介して、電源ユニット８０と接続される。電源ユニット８０には、図１に示したように、蓄電デバイス１０を充放電するコンバータが内蔵される。以上が搬送トレー５０および検査ラック７０の構成である。

なお、トレー側コネクタ５４におけるトレー側端子群５５の配置、ならびにラック側コネクタ７４におけるラック側端子群７５の配置は、図３，図４のそれに限定されない。

図５（ａ）、（ｂ）は、トレー側コネクタ５４とラック側コネクタ７４の構成例を示す断面図である。図５（ａ）のラック側端子群７５とトレー側端子群５５は、接続状態において嵌合する。図５（ａ）ではラック側コネクタ７４が凹型（メス）、トレー側コネクタ５４が凸型（オス）であるが、逆であってもよい。

図５（ｂ）では、ラック側端子群７５とトレー側端子群５５の一方が平坦であり、他方が凸型である。ラック側コネクタ７４とトレー側コネクタ５４に一対の磁石５６を取り付けておき、ラック側コネクタ７４とトレー側コネクタ５４が吸着するようにしてもよい。

図６（ａ）、（ｂ）は、配線部材６０と蓄電デバイス１０の電極１２との接続形態の具体例を示す図である。図６（ａ）に示すように、配線部材６０の接続部６１は、たとえば鰐口クリップであってもよい。

図６（ｂ）の電極１２は、ネジタイプである。配線部材６０の接続部６１は、丸形端子６２およびナット６３を含む。接続部６１は、電極１２が挿通可能な開口を有する。ナット６３は、接続部６１に対して回動可能に取り付けられており、ナット６３は、電極１２のネジと嵌合可能であり、ナット６３を回すことにより、接続部６１と電極１２が着脱可能となっている。

なお、接続部６１と電極１２との接続は手作業で行ってもよいが、自動化することが望ましい。図６（ａ）の接続部６１の場合、鰐口クリップを摘む機構を電極１２ごとに備えるジグを利用すればよい。図６（ｂ）の接続部６１の場合、ナット６３を回転させる機構を電極１２ごとに備えるジグを利用すればよい。

以上が搬送トレー５０および検査ラック７０の構成である。続いて搬送トレー５０および検査ラック７０を備える検査システムの利点を説明する。搬送トレー５０を検査ラック７０のスロット７２にセットすると、トレー側コネクタ５４（トレー側端子群５５）とラック側コネクタ７４（ラック側端子群７５）の接続が完了する。したがって検査ラック７０のスロット７２の内部に、搬送トレー５０を昇降させる機構（あるいはプローブを昇降させる機構）が不要となるため、検査ラック７０を低コスト化し、また小型化（低背化）することができる。検査ラック７０を小型化できれば、限られた検査スペースに設置できる検査ラックの個数を増やすことができる。あるいは同じ個数の検査ラック７０を収容するためのスペースを小さくできる。

蓄電デバイス１０の電極１２と接触する端子（プローブ）には、酸化や摩耗などの経時劣化が生ずるため、メンテナンスが必要となる。従来のようにスロット２０２の内部にプローブを備える検査ラック２００では、スロット２０２の中からプローブを取り外してメンテナンスを行う必要があった。一方、図３の搬送トレー５０では、蓄電デバイス１０の電極１２と接触する端子（配線部材６０の先端部）が、搬送トレー５０の内部に存在するため、メンテナンスが容易であるという利点もある。

（第２実施例）
図７は、第２実施例に係る搬送トレー５０を示す図である。配線部材６０は、接続部６１、配線６４に加えて、アームステー６５を備える。配線６４はアームステー６５に沿って設けられる。アームステー６５は、その両側において、ベース５２と着脱可能に固定される。トレー側コネクタ５４は、アームステー６５に取り付けられる。接続部６１の形状や構造は特に限定されず、たとえば図６（ａ）、（ｂ）のものを用いてもよい。

（第３実施例）
図８は、第３実施例に係る搬送トレー５０を示す図である。接続部６１はスプリングダンパー構造を有している。複数の接続部６１はアームステー６５に取り付けられている。アームステー６５をベース５２に取り付けることにより、接続部６１の先端部が電極１２に押し付けられ、電気的接点が確保される。

この構造には、クリップ式やねじ止め式において必要であった電極１２と接続部６１との接続作業が不要となるという利点がある。

（第４実施例）
図９（ａ）は、蓄電デバイス１０を示す図である。図９（ａ）の蓄電デバイス１０は、ラミネートセルタイプであり、フィルム状の電極１２（タブリード１３）を有している。図９（ｂ）は、第４実施例に係る搬送トレー５０の断面図である。図９（ｂ）の搬送トレー５０は、図９（ａ）の蓄電デバイス１０を搬送する。アームステー６５をベース５２に嵌め込むと、接続部６１とタブリード１３との電気的接点が形成される。

具体的には接続部６１は、タブリード１３を挟み込む２つの電極６６Ａ，６６Ｂを備える。電極６６Ａは、下部ウェッジ６７および上部ウェッジ６８を備える。下部ウェッジ６７および上部ウェッジ６８は金属導体であり、上部ウェッジ６８は配線６４と接続されている。下部ウェッジ６７は、水平方向に移動可能に支持されている。上部ウェッジ６８はアームステー６５に取り付けられており、アームステー６５をベース５２に取り付けた状態で、上部ウェッジ６８は、下部ウェッジ６７に下向きに押圧する。下部ウェッジ６７と上部ウェッジ６８に設けられたテーパーによって、上部ウェッジ６８による下向きの力が、下部ウェッジ６７をタブリード１３に近づくように水平方向に変位させる。これにより、電極６６Ａと６６Ｂの下部ウェッジ６７によって、タブリード１３が挟み込まれる。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用の一側面を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

アームステーを備えるタイプでも、端子がベース側に設けられても良い。検査システムが、トレー側端子とトレー内の蓄電デバイスとを接続関係にする接続ジグを備えていても良い（更なる自動化が促進できる）。アームステーとベースとが互いにはめ合い固定される形状を備え、アームステーをベースに押しあてることで互いに固定し、同時にトレー側端子と蓄電デバイスとを接続する構造を提供できる）。配線部材は、少なくとも導電性の部材を含むことで実現してもよく、ある程度の強度を有する構造物に沿って導電性の部材を配線させたり、構造物内に内蔵させてもよい。構造物そのものが導電性を有していても良い。本願は、搬送トレーをスロットにセットすることにより、前記検査ラック側の端子とトレー側の端子の接続が完了するが、言い換えると、搬送トレーを検査ラック外の所定の場所から検査ラックのスロットに搬送する搬送手段を検査システムが有し、搬送手段がスロット内の所定の場所にトレーを位置決めする位置決め動作と、端子間の接続動作とが同時に行われるとしてもよい。
搬送トレーをスロットにセットすることで接続が完了させることが望ましい。しかし、それのみで必ず完了させずとも、蓄電デバイス端子とラック側端子との接続させるプロセスの一部省略し、接続のための昇降機構その他等の駆動部を省略出来る。

２…トレー、４…スタッカークレーン、１０…蓄電デバイス、１２…電極、１３…タブリード、２２…支持フレーム、５０…搬送トレー、５２…ベース、５４…トレー側コネクタ、５５…トレー側端子群、６０…配線部材、６１…接続部、６２…丸形端子、６３…ナット、６４…配線、６５…アームステー、６６…電極、６７…下部ウェッジ、６８…上部ウェッジ、７０…検査ラック、７２…スロット、７４…ラック側コネクタ、７５…ラック側端子群、２００…検査ラック、２０２…スロット。

Claims (8)

1. 蓄電デバイスの検査システムにおいて、複数の蓄電デバイスを収容可能な搬送トレーであって、
   前記複数の蓄電デバイスを保持する保持部と、
   前記保持部に保持された前記複数の蓄電デバイスの各々の端子と、検査ラック側の端子とを接続関係にするための配線部材と、
   を備え、
   前記配線部材は、
   前記蓄電デバイスの端子に備えられる複数の接続部と、
   前記複数の接続部を、前記検査ラック側の端子に接続されるトレー側の端子に接続させる複数の配線と、
   前記複数の配線が長手方向に沿って配設されるアーム状部材であって、長手方向の両側において、前記保持部に着脱可能に固定されるアームステーと、
   前記複数の接続部に備えられるスプリングダンパー構造と、を有し、
   前記保持部と前記配線部材は一体化した状態で前記検査ラックに搬入、搬出が可能であり、
   前記搬送トレーをスロットにセットすることにより、前記検査ラック側の端子とトレー側の端子が接続することを特徴とする搬送トレー。
2. 前記ラック側の端子と前記トレー側の端子は接続状態において嵌合することを特徴とする請求項１に記載の搬送トレー。
3. 前記トレー側の端子は、前記搬送トレーを前記スロットに挿入した状態において奥側となる箇所に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の搬送トレー。
4. 前記トレー側の端子は、前記搬送トレーを前記スロットに挿入した状態において奥側となる側面に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の搬送トレー。
5. 蓄電デバイスの検査システムにおいて、複数の蓄電デバイスを検査する検査ラックであって、
   複数の蓄電デバイスを収容、搬送するための搬送トレーと、
   前記搬送トレーが挿入されるスロットと、
   前記搬送トレーが前記スロットに収容された状態で、前記搬送トレーに設けられたトレー側端子群と接触するように露出しているラック側端子群と、
   を備え、
   前記搬送トレーが、
   前記複数の蓄電デバイスを保持する保持部と、
   前記保持部に保持された前記複数の蓄電デバイスの各々の端子と、検査ラック側の端子とを接続関係にするための配線部材と、
   を備え、
   前記配線部材は、
   前記蓄電デバイスの端子に備えられる複数の接続部と、
   前記複数の接続部を、前記検査ラック側の端子に接続されるトレー側の端子に接続させる複数の配線と、
   前記複数の配線が長手方向に沿って配設されるアーム状部材であって、長手方向の両側において、前記保持部に着脱可能に固定されるアームステーと、
   前記複数の接続部に備えられるスプリングダンパー構造と、を有し、
   前記搬送トレーを前記スロットにセットすることにより、前記ラック側端子群と前記トレー側端子群の接続が完了することを特徴とする検査ラック。
6. 前記ラック側端子群と前記トレー側端子群は接続状態において嵌合することを特徴とする請求項５に記載の検査ラック。
7. 前記トレー側端子群は、前記搬送トレーを前記スロットに挿入した状態において奥側となる箇所に設けられることを特徴とする請求項５または６に記載の検査ラック。
8. 前記トレー側端子群は、前記搬送トレーを前記スロットに挿入した状態において奥側となる側面に設けられることを特徴とする請求項５または６に記載の検査ラック。

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