WO2018074161A1

WO2018074161A1 - 溶接品質検査方法及び溶接品質検査装置

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Publication number: WO2018074161A1
Application number: PCT/JP2017/034891
Authority: WO
Inventors: 幸大長野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2019-04-18

Abstract

高精度に溶接の良否を判定することが可能な溶接部の溶接品質検査方法、及び溶接品質検査装置（１０１）を提供する。溶接品質検査装置（１０１）は、溶接部に入熱する入熱部（３１）と、溶接部の温度を検出する温度検出部（３３）と、入熱による溶接部の温度変化に基づいて溶接の良否を判定する溶接判定部（４１）と、を備える。

Description

溶接品質検査方法及び溶接品質検査装置

　本発明は、溶接部における溶接の良否を検査する溶接品質検査方法、及び溶接品質検査装置に関する。

　従来より、溶接の良否を検査する方法として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１に開示された方法は、接合部に熱を加え、更に、赤外線カメラを用いて接合部を撮影し、赤外線画像より得られる赤外線強度に基づいて接合の良否を判定する。

特開２０１３－１２４１４号公報

　しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例は、接合の良否を判定しているものの、不良と判定した場合に不良の状況、不良の程度を詳細に認識することができない。従って、不良と判定された際に、即時に修復することが難しいという問題があった。

　本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高精度に溶接の良否を判定することが可能な溶接部の品質検査方法、及び品質検査装置を提供することにある。

　上記目的を達成するため、本願発明は、溶接部に入熱し溶接部の時間経過に伴う温度変化に基づいて溶接の良否を判定する。

　本願発明では、高精度に溶接の良否を判定することが可能となる。

図１は、本発明の実施形態に係る溶接品質検査装置が適用される二次電池の構成を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る溶接品質検査装置が適用される二次電池の、各単電池の接続を模式的に示す説明図である。図３は、本発明の実施形態に係る溶接品質検査装置が適用される二次電池の分解斜視図である。図４は、本発明の実施形態に係る溶接品質検査装置が適用される二次電池の、バスバーユニットの分解斜視図である。図５Ａは、本発明の実施形態に係る溶接品質検査装置が適用される二次電池の、電極タブとバスバーの接続部位を示す斜視図である。図５Ｂは、本発明の実施形態に係る溶接品質検査装置が適用される二次電池の、電極タブとバスバーの接続部位を示す断面図である。図６は、本発明の実施形態に係る溶接品質検査装置が適用される二次電池の、電極部位とバスバーを溶接する様子を示す説明図である。図７は、本発明の実施形態に係る溶接品質検査装置の構成を示すブロック図である。図８Ａは、バスバーと電極タブの溶接部を示す斜視図である。図８Ｂは、バスバーと電極タブの溶接部を示す断面図である。図９Ａは、溶接部における溶接が良好である場合を示す説明図である。図９Ｂは、溶接部における溶接が不良であり、未溶着である場合を示す説明図である。図９Ｃは、溶接部における溶接が不良であり、溶融金属不足である場合を示す説明図である。図９Ｄは、溶接部における溶接が不良であり、ポロシティが存在する場合を示す説明図である。図１０は、通電開始後の時間経過に対する溶接部の温度変化を示すグラフである。ｓ１は、溶接が良好である場合を示す。ｓ２は、未溶着である場合を示す。図１１は、通電開始後の時間経過に対する溶接部の温度変化を示すグラフである。ｓ３は、溶接が良好である場合を示す。ｓ４は、溶融金属不足である場合を示す。図１２は、通電開始後の時間経過に対する溶接部の温度変化を示すグラフである。ｓ５は、溶接が良好である場合を示す。ｓ６は、ポロシティが存在する場合を示す。図１３は、本発明の実施形態に係る溶接品質検査装置の操作手順を示すフローチャートである。図１４は、本発明の実施形態に係る溶接品質検査装置を用いて溶接の良否を判定した結果を示す図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る溶接品質検査装置が採用される二次電池の斜視図であり、図２は、該二次電池の電気的な接続状態を模式的に示す説明図である。

　図１に示すように、二次電池１００は、扁平形状の単電池１１（１１-01～１１-21）を厚み方向に複数枚（図では、２１枚）積層した組電池１２を備えている。そして、図２に示すように各単電池１１は、３枚毎にプラス極とマイナス極が入れ替わるように配置されている。即ち、上側の３枚の単電池１１-01～１１-03は、右側がプラス極、左側がマイナス極とされ、その下の３枚の単電池１１-04～１１-06は、右側がマイナス極、左側がプラス極とされている。以下同様に３枚ごとに極性が反転して配置されている。なお、以下では、単電池１１を個々に区別して示す場合には、サフィックス「-01～-21」を付して示し、区別しない場合にはサフィックスを付さずに示すことにする。

　図１に示すように、組電池１２の前面には保護カバー１３が設けられ、上面には上部加圧板１４が設けられ、側面には側板１５が設けられて全体が筐体形状に構成されている。

　図３は、保護カバー１３、上部加圧板１４、及び側板１５を取り外した様子を示す分解斜視図であり、組電池１２の前面と保護カバー１３との間には、バスバーユニット２１が設けられている。

　図４は、バスバーユニット２１の詳細な構成を示す分解斜視図である。図４に示すように、バスバーユニット２１は、バスバーホルダ２２と複数のバスバー２３を有し、更に、プラス電極２４及びマイナス電極２５を有している。バスバーホルダ２２は全体が矩形状を成しており、中央に設けられる支柱部２２ａにより、左側領域Ｘ１と、右側領域Ｘ２に区分されている。更に、左側領域Ｘ１及び右側領域Ｘ２には、それぞれ各単電池１１を仕切るための絶縁部２６が設けられている。

　左側領域Ｘ１においては、２１枚の単電池１１を、上側から６枚、６枚、６枚、３枚で仕切るように絶縁部２６が設けられている。右側領域Ｘ２においては、２１枚の単電池１１を上側から、３枚、６枚、６枚、６枚で仕切るように絶縁部２６が設けられている。このように絶縁部２６を配設することにより、図２に示すように、２１枚の単電池１１を３直列、７並列に接続することができる。

　図４に示すバスバー２３（２３Ｋ、２３Ａ）は平板形状の導電体で構成され、バスバーホルダ２２の、絶縁部２６で仕切られた領域の各単電池１１の電極を短絡させる。

　図５Ａ、図５Ｂは、バスバー２３（２３Ｋ、２３Ａ）と単電池１１の電極タブ２７との接合部を示す説明図であり、図５Ａは斜視図、図５Ｂは断面図を示している。図５Ａ、図５Ｂでは上側の６枚の単電池１１-01～１１-06の接合部を示している。単電池１１の端部には、先端部がＬ字状に屈曲した電極タブ２７が設けられている。そして、上側の３枚の単電池１１-01～１１-03の電極タブ２７は、先端の屈曲部２７ａにてバスバー２３Ｋに面接触している。下側の３枚の単電池１１-04～１１-06の電極タブ２７は、先端の屈曲部２７ａにてバスバー２３Ａに面接触している。

　また、バスバー２３Ｋと２３Ａは、接合部ｑ１にて溶接等により連結される。従って、上側の３枚の単電池１１-01～１１-03の電極タブ２７と、下側の３枚の単電池１１-04～１１-06の電極タブ２７は、電気的に接続される。更に、前述したように上側の３枚の単電池１１-01～１１-03の電極タブ２７の極性と、下側の３枚の単電池１１-04～１１-06の電極タブ２７の極性は異なる。即ち、一方がプラス極で、他方がマイナス極となっている。従って、図４に示したバスバーホルダ２２の、絶縁部２６で仕切られた各領域で、図５で示したようにバスバー２３Ｋ、２３Ａを接続することにより、２１枚の各単電池１１（１１-01～１１-21）を、図２に示すように３並列、７直列に接続することができる。そして、図１、図４に示したようにプラス側の端部には、プラス電極２４が設けられ、マイナス側の端部には、マイナス電極２５が設けられている。従って、プラス電極２４とマイナス電極２５に直流電圧を印加することにより、組電池１２を充電することができる。更に、プラス電極２４とマイナス電極２５に負荷を接続することにより、該負荷に直流電圧を供給することができる。

　上記のように構成された二次電池１００では、図５Ａ、図５Ｂに示したように、電極タブ２７とバスバー２３Ｋ、２３Ａを機械的且つ電気的に接続するために、溶接する必要がある。この場合、図６に示すように、バスバー２３Ｋ、２３Ａの前面側（図中左側）からレーザ光Ｌ１を照射してシーム溶接、或いはスポット溶接する。こうすることにより、電極タブ２７とバスバー２３Ｋ、２３Ａを堅固に連結することができ、更に、電気的に導通させることができる。

　また、電極タブ２７の屈曲部２７ａとバスバー２３Ｋ、２３Ａが正常に溶接されているか否かを判断するために、溶接品質を検査する必要がある。溶接品質の検査方法として、溶接部に熱源からの熱を加え、その後の溶接部の温度変化を測定して溶接の良否を判定する方法を採用することが通常行われる。しかし、図５Ａ、図５Ｂに示したように、電極タブ２７は、筐体の内部に配設されており、該電極タブ２７の屈曲部２７ａに直接的に熱を加えることは難しい。従って、高精度に溶接の良否を判定できない場合がありうる。

　本実施形態では、二次電池１００を通電させ、溶接部である電極タブ２７とバスバー２３との接合部分に電流を流すことにより、ジュール熱を発生させて、このジュール熱により溶接部に熱を加える。更に、本実施形態は、この溶接部を赤外線カメラで撮影し、溶接部の温度変化を測定し、温度変化に基づいて溶接の良否を判定する。以下、詳細に説明する。

　図７は、本実施形態に係る溶接品質検査装置１０１の構成を示すブロック図である。図７に示すように、溶接品質検査装置１０１は、検査対象３５（図６の電極タブ２７とバスバー２３Ｋ、２３Ａとの溶接部）に電流が流れるように、二次電池１００の通電を制御する通電装置３１と、検査対象３５より発せられる赤外光を撮影する赤外線カメラ３２と、該赤外線カメラ３２で撮影された画像を分析して、検査対象３５の温度変化を検出するマイコン３３を備えている。即ち、マイコン３３は、溶接部の温度を検出する温度検出部としての機能を備えている。マイコン３３は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。

　通電装置３１は、制御部４１と、通電時間を計時するタイマ４２を備えている。制御部４１は、二次電池１００のプラス電極２４とマイナス電極２５の間に、所望の通電時間で、所望の電流が流れるように制御する。そして、制御部４１は、通電時、及び通電後の、溶接部の温度データをマイコン３３より取得し、溶接部の温度変化に基づいて、溶接の良否を判定する。即ち、通電装置３１は、溶接部に入熱する入熱部としての機能を備えている。更に、制御部４１は、溶接が不良である場合には、不良の種類を推定する。即ち、制御部４１は、通電による溶接部の温度変化に基づいて、溶接の良否を判定する溶接判定部としての機能を備えている。該制御部４１は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。

　溶接品質の検査を実施する場合には、通電装置３１を用いて、図２に示すプラス電極２４とマイナス電極２５を接続して、二次電池１００を通電させる。制御部４１は、このときの温度変化を赤外線カメラ３２で撮影された画像から測定し、通電時の温度変化に基づいて、検査対象３５における溶接の良否を判定する。

　以下、図７に示した溶接品質検査装置１０１を用いて、各電極タブ２７とバスバー２３との溶接部が正しく溶接されているか否かを検査する方法について説明する。従来における溶接の検査方法では、熱源を用いて検査対象３５に入熱し、更に、赤外線カメラ３２を用いて検査対象３５の温度変化を検出し、溶接の良否を判定する方法が用いられている。しかし、上述したように、溶接部に入熱することが容易でなく、溶接の良否を高精度に検査することが難しい。

　本実施形態では、二次電池１００のプラス電極２４とマイナス電極２５を、通電装置３１を用いて導通させることにより、二次電池１００を放電させる。放電により、電極タブ２７とバスバー２３との接合部に電流が流れるので、ジュール熱が発生することにより、電極タブ２７とバスバー２３との間の溶接部の温度を上昇させる。

　例えば、通電装置３１により、１００Ａの電流（予め設定した電流）を、１５秒間（所定時間）だけ通電する。この通電により溶接部の温度が上昇する。更に、通電が停止すると、上昇した温度が下降に転じる。本実施形態では、溶接部を赤外線カメラ３２で撮影し、溶接部の時間経過に伴う温度変化を測定する。

　以下、溶接部の温度変化と、溶接の良否、及び不良の状態について説明する。本実施形態では、図６に示したように、電極タブ２７とバスバー２３との接合部において、バスバー２３側からレーザ光を照射してシーム溶接する。図８Ａ、図８Ｂは、溶接部を模式的に示す説明図であり、図８Ａに示すように、バスバー２３の長手方向に溶接ビード５１が形成される。また、図８Ｂに示すように、バスバー２３から電極タブ２７に溶融金属５２が浸透する。

　そして、制御部４１は、溶融金属５２の浸透状況に応じて、溶接部が未溶着、溶融金属不足、及びポロシティの発生、の３種類の不良に区分し、これらの不良を判別する。以下、各不良の状態について詳細に説明する。

［溶接部が未溶着の場合］
　バスバー２３と電極タブ２７の接合部において、バスバー２３側からレーザ溶接した際に、正常に溶接されている場合には、図９Ａに示すように、バスバー２３の溶融金属５２が電極タブ２７の内部まで浸透している。

　しかし、図９Ｂに示すように、バスバー２３の溶融金属５２が電極タブ２７に届かず、溶接されていない状態、即ち、溶接部が未溶着の場合には、溶接部に通電したときの上昇温度が低下する。具体的には、マイコン３３は、通電装置３１による通電を開始する前の溶接部の温度θ１を測定し、１００Ａで１５秒間通電した後の溶接部の温度θ２を測定し、双方の差分温度Δθ、即ち、Δθ＝θ２－θ１を算出する。そして、制御部４１は、差分温度Δθが予め設定した第１閾値よりも小さい場合には、溶接部が未溶着であると判断する。

　図１０は、横軸が時間を示し、縦軸が溶接部の温度を示し、曲線ｓ１は正常に溶接されているときの温度変化を示し、曲線ｓ２は溶接部が未溶着であるときの温度変化を示している。通電開始前の温度θ１に対して、通電装置３１による通電を開始すると、正常に溶接されている場合には、θｐまで温度が上昇する。また、未溶着である場合には、通電開始後に例えばθｐよりも小さいθ２までしか温度は上昇しない。従って、未溶着である場合には、差分温度Δθ（θ２－θ１）は正常時と対比して小さくなる。即ち、（θｐ－θ１）＞（θ２－θ１）となる。そして、制御部４１は、予め差分温度の閾値（これを第１閾値とする）を設定し、差分温度Δθがこの第１閾値よりも小さい場合には、未溶着と判定する。

［溶接金属不足の場合］
　図９Ｃに示すように、バスバー２３の溶融金属５２が電極タブ２７の内部に浸透しているものの、電極タブ２７内での溶融金属５２が不足している場合には、θ２はθｐに近づき、差分温度Δθは第１閾値よりも大きくなる可能性が高い。しかし、溶接部における温度上昇速度［℃／sec］（単位時間当たりの上昇温度）が低下する。図１１は、横軸が時間を示し、縦軸が溶接部の温度を示している。曲線ｓ３は正常に溶接されているときの温度変化を示し、曲線ｓ４は溶接金属が不足しているときの温度変化を示している。図１１に示すように、正常な溶接の場合と対比して、溶融金属５２が不足している場合には、曲線ｓ４に示すように上昇速度が低下する（温度上昇時の傾きが緩やかになる）。従って、制御部４１は、予め温度上昇速度の閾値（これを第２閾値とする）を設定し、温度上昇速度がこの第２閾値よりも小さい場合には、溶接部は溶融金属不足であると判断する。

［ポロシティが存在する場合］
　図９Ｄに示すように、バスバー２３の溶融金属５２が電極タブ２７の内部に深く浸透している場合には、上記の温度上昇速度は、第２閾値よりも大きくなる可能性が高い。しかし、溶融金属５２内にポロシティ（気泡）が存在している場合には、通電が終了して溶接部の温度がピーク温度に達した後の、温度下降速度が低下する。図１２は、横軸が時間を示し、縦軸が溶接部の温度を示している。曲線ｓ５は正常に溶接されているときの温度変化を示し、曲線ｓ６はポロシティが存在しているときの温度変化を示している。図１２に示すように、正常な溶接の場合と対比して、ポロシティが存在している場合には、曲線ｓ６に示すように溶接部の温度がピーク温度に達した後の温度下降速度が低下する（温度下降時の傾きが緩やかになる）。従って、制御部４１は、予め温度下降速度の閾値（これを第３閾値とする）を設定し、温度下降速度がこの第３閾値よりも小さい場合には、溶接部にはポロシティが存在していると判断する。

　次に、上述のように構成された本実施形態に係る溶接品質検査装置１０１の操作手順を、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。

　初めに、ステップＳ１１において、操作者は二次電池１００の通電電流及び通電時間を設定する。一例として、通電電流を１００Ａとし、通電時間を１５秒とする。

　ステップＳ１２において、図２に示すように、プラス電極２４、マイナス電極２５の間に通電装置３１が設置され、通電が開始する。その結果、各単電池１１に接続される回路に電流が流れ、ひいてはバスバー２３と電極タブ２７の溶接部に電流が流れる。具体的には、１００Ａの電流が１５秒間流れる。また、赤外線カメラ３２により溶接部が撮像され、更に、マイコン３３は、赤外線カメラ３２によって撮像された画像に基づいて、溶接部の温度を測定する。

　ステップＳ１３において、マイコン３３は、通電時間（１５秒）が経過したか否かを判断する。通電時間が経過した場合には、ステップＳ１４において、マイコン３３は、赤外線カメラ３２で撮像された画像に基づいて、このときの溶接部の温度（これを、θ２とする）を検出する。更に、マイコン３３は、通電開始前の温度（これをθ１とする）と、通電後の温度θ２との差分温度Δθ（＝θ２－θ１）を算出する。

　ステップＳ１５において制御部４１は、差分温度Δθと第１閾値とを比較する。差分温度Δθが第１閾値よりも小さい場合には（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ２１において制御部４１は、溶接部が未溶着であると判断する。即ち、図９Ｂに示したように、制御部４１は、バスバー２３の溶融金属５２が電極タブ２７に浸透しておらず、溶接されていない状態であると判断する。

　一方、差分温度Δθが第１閾値よりも大きいと判断された場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ１６において制御部４１は、通電時間（１５秒）が経過するまでの間の温度上昇速度を算出する。

　ステップＳ１７において制御部４１は、温度上昇速度が第２閾値よりも大きいか否かを判断する。そして、温度上昇速度が第２閾値よりも小さい場合には（ステップＳ１７でＮＯ）、ステップＳ２２において制御部４１は、溶接部が溶融金属不足であると判断する。即ち、図９Ｃに示したように、制御部４１は、バスバー２３の溶融金属５２が電極タブ２７内に浸透しているもの、浸透の深さが浅く溶融金属５２が不足しているものと判断する。

　また、上昇温度速度が第２閾値よりも大きい場合には（ステップＳ１７でＹＥＳ）、ステップＳ１８において制御部４１は、溶接部の温度がピーク温度に達した後の、温度下降速度を算出する。

　ステップＳ１９において制御部４１は、温度下降速度が第３閾値よりも大きいか否かを判断する。そして、温度下降速度が第３閾値よりも小さい場合には（ステップＳ１９でＮＯ）、ステップＳ２３において制御部４１は、溶接部にポロシティ（気泡）が存在しているものと判断する。即ち、図９Ｄに示したように、制御部４１は、バスバー２３の溶融金属５２が電極タブ２７の深い位置まで浸透しているもの、溶融金属５２内にポロシティが存在しているものと判断する。

　下降温度速度が第３閾値よりも大きい場合には（ステップＳ１９でＹＥＳ）、ステップＳ２０において制御部４１は、溶接部は良好に溶接されているものと判断する。これらの判断結果は、例えばディスプレイ（図示省略）等に表示して操作者に通知することができる。

　次に、具体的な上昇温度、温度上昇速度、及び温度下降速度と溶接不良種類との関係について、図１４に示す説明図を参照して説明する。

　図１４において、サンプルＮ４のように溶接部の状態が良好である場合には、差分温度Δθは５℃、温度上昇速度は０．３［℃／秒］、温度下降速度は－０．１［℃／秒］である。そして、サンプルＮ１では、差分温度Δθが１℃と測定され、正常時の差分温度よりも低いので、制御部４１は、溶接部は未溶着であると判定する。

　また、サンプルＮ２では、差分温度Δθが５℃、温度上昇速度が０．１５［℃／秒］と測定されたので、制御部４１は、溶融金属不足と判定する。更に、サンプルＮ３では、差分温度Δθが５℃、温度上昇速度が０．３［℃／秒］、温度下降速度が－０．０５［℃／秒］と測定されたので、制御部４１は、ポロシティが存在していると判定する。

　こうして、制御部４１は、３つの段階で判定することにより、溶接不良が発生したこと、及び溶接不良の種類を特定することができるのである。

　このようにして、本実施形態に係る溶接品質検査装置１０１では、溶接部の溶接品質の良否を判定する場合には、溶接部に入熱し、入熱による温度変化を検出する。そして、溶接品質検査装置１０１は、温度変化に基づいて、溶接の良否を判定する。従って、高精度な品質判定が可能となる。

　また、溶接品質検査装置１０１は、溶接部の入熱前の温度と入熱後の温度の差分温度Δθを算出し、この差分温度Δθに基づいて、溶接不良の原因が未溶着であるか否かを判断する。従って、溶接品質検査装置１０１は、溶接不良の詳細な状況を認識することができる。また、溶接品質検査装置１０１は、差分温度Δθが第１閾値よりも小さい場合に、溶接不良の原因が未溶着であると判断するので、溶接不良の状況を高精度に認識することが可能となる。

　更に、溶接品質検査装置１０１は、溶接部に入熱しているときの温度上昇速度を測定し、この温度上昇速度に基づいて溶接不良の原因が溶融金属不足であるか否かを判断する。これにより、溶接品質検査装置１０１は、溶接不良の詳細な状況を認識することができる。また、溶接品質検査装置１０１は、温度上昇速度が第２閾値よりも小さい場合に、溶接金属不足であると判断するので、溶接不良の状況を高精度に認識することが可能となる。

　更に、溶接品質検査装置１０１は、溶接部に入熱して温度がピーク温度に達した場合に、その後の温度下降速度を測定し、この温度下降速度に基づいて溶融金属５２にポロシティが存在するか否かを判断する。これにより、溶接品質検査装置１０１は、溶接不良の詳細な状況を認識することができる。また、溶接品質検査装置１０１は、温度下降速度が第３閾値よりも小さい場合に、ポロシティが存在すると判断するので、溶接不良の状況を高精度に認識することが可能となる。

　更に、溶接品質検査装置１０１は、初めに差分温度Δθが第１閾値よりも小さいか否かを判断し、次いで、温度上昇速度が第２閾値よりも小さいか否かを判断し、最後に温度下降速度が第３閾値よりも小さいか否かを判断する。溶接品質検査装置１０１は、未溶着、溶接金属不足、ポロシティの存在、の順、即ち、溶接不良の度合いがより悪い順に判断する。これにより、溶接品質検査装置１０１は、溶接不良の状況がより悪いことを見逃すことなく、溶接の良否を判定することができる。

　従って、溶接品質検査装置１０１は、溶接不良が発生した場合には、溶接不良の原因をより詳細に解析することができるので、溶接不良の程度を高精度に認識することができる。このため、溶接品質検査装置１０１は、溶接不良が発生した場合には、その状況に応じてその場で不良の原因を解析し、対応することが可能となる。

　また、本実施形態において、溶接部は、例えば、電極タブ２７とバスバー２３との接合部分である。そして、この溶接部は、図５Ａ、図５Ｂに示すように、二次電池１００の筐体の内部に配設されている。また、本実施形態において、溶接部を入熱する方法として、二次電池１００による通電を用いる。つまり、本実施形態に係る溶接品質検査装置１０１は、二次電池１００の筐体の内部に配設された溶接部の溶接品質を検査する場合に、二次電池１００を通電させることによるジュール熱により溶接部に入熱する。従って、溶接品質検査装置１０１は、外部から溶接部に直接的に入熱できない場合であっても、溶接部に確実に入熱することができる。また、本実施形態は、外部の熱源から入熱しないので、反射の影響を受けることがなく、温度のばらつきを抑制することができる。その結果、溶接品質検査装置１０１は、溶接品質の良否を高精度に判定することが可能となる。

　更に、溶接品質検査装置１０１は、溶接部の通電前の温度と通電後の温度の差分温度Δθに基づいて、溶接不良の原因が未溶着で有るか否かを判断する。これにより、溶接品質検査装置１０１は、溶接不良の詳細な状況を認識することができる。また、溶接品質検査装置１０１は、差分温度Δθが第１閾値よりも小さい場合に、溶接不良の原因が未溶着であると判断するので、溶接不良の状況を高精度に認識することが可能となる。

　更に、溶接品質検査装置１０１は、溶接部に通電しているときの温度上昇速度を測定し、この温度上昇速度に基づいて溶接不良の原因が溶融金属不足であるか否かを判断する。これにより、溶接品質検査装置１０１は、溶接不良の詳細な状況を認識することができる。また、溶接品質検査装置１０１は、温度上昇速度が第２閾値よりも小さい場合に、溶接金属不足であると判断するので、溶接不良の状況を高精度に認識することが可能となる。

　更に、溶接品質検査装置１０１は、溶接部に通電して温度がピーク温度に達した場合に、その後の温度下降速度を測定し、この温度下降速度に基づいて溶融金属５２にポロシティが存在するか否かを判断する。これにより、溶接品質検査装置１０１は、溶接不良の詳細な状況を認識することができる。また、溶接品質検査装置１０１は、温度下降速度が第３閾値よりも小さい場合に、ポロシティが存在すると判断するので、溶接不良の状況を高精度に認識することが可能となる。

　更に、溶接品質検査装置１０１は、初めに差分温度が第１閾値よりも小さいか否かを判断し、次いで、温度上昇速度が第２閾値よりも小さいか否かを判断し、最後に温度下降速度が第３閾値よりも小さいか否かを判断する。溶接品質検査装置１０１は、未溶着、溶接金属不足、ポロシティの存在、の順、即ち、溶接不良の度合いがより悪い順に判断する。これにより、溶接品質検査装置１０１は、溶接不良の状況がより悪いことを見逃すことなく、溶接の良否を判定することができる。

　なお、上記した実施形態では、通電装置３１を用いて二次電池１００を放電させて電流を流す構成としたが、本発明はこれに限定されず、二次電池１００の筐体の内部における他の熱源を用いて溶接部に入熱する構成とすることも可能である。また、溶接品質検査装置１０１は、二次電池１００の充電時に流れる電流を用いて溶接部に入熱し、このときの溶接部の温度を測定して、溶接の良否を判定することも可能である。

　以上、本発明の溶接品質検査方法、及び溶接品質検査装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

　例えば、上述した実施形態では、２１枚の単電池１１を３並列、７直列に配置する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、単電池の個数、並列、直列の個数は任意に設定することができる。

　また、上述した実施形態では、通電時間を１５秒、通電電流を１００Ａとしたが、これは一例であり、通電時間、通電電流は任意に設定することが可能である。また、上述した実施形態では、バスバー２３と電極タブ２７との溶接部の品質検査を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、二次電池１００の筐体の内部の溶接部で、電流が流れる部位であれば、本発明の検査方法を適用することが可能である。

　特願２０１６－２０４１７８号（出願日：２０１６年１０月１８日）及び特願２０１６－２０４１８１号（出願日：２０１６年１０月１８日）の全内容は、ここに援用される。

　１１（１１-01～１１-21）　単電池
　１２　組電池
　１３　保護カバー
　１４　上部加圧板
　１５　側板
　２１　バスバーユニット
　２２　バスバーホルダ
　２２ａ　支柱部
　２３（２３Ｋ、２３Ａ）　バスバー
　２４　プラス電極
　２５　マイナス電極
　２６　絶縁部
　２７　電極タブ
　２７ａ　屈曲部
　３１　通電装置
　３２　赤外線カメラ
　３３　マイコン
　３５　検査対象
　４１　制御部
　４２　タイマ
　５１　溶接ビード
　５２　溶融金属
　１００　二次電池
　１０１　溶接品質検査装置
　Ｌ１　レーザ光
　ｑ１　接合部
　Ｘ１　左側領域
　Ｘ２　右側領域
　Δθ　差分温度

Claims

　溶接部の品質を検査する溶接品質検査方法であって、
　溶接部に入熱し、前記溶接部の、時間経過に伴う温度変化に基づいて溶接の良否を判定すること
　を特徴とする溶接品質検査方法。
　前記溶接部に入熱する前の温度と、入熱した後の温度との差分温度を算出し、前記差分温度に基づいて、前記溶接の良否を判定すること
　を特徴とする請求項１に記載の溶接品質検査方法。
　前記差分温度が、予め設定した第１閾値よりも小さいと判定されたとき、前記溶接部は未溶着であると判断すること
　を特徴とする請求項２に記載の溶接品質検査方法。
　前記溶接部に入熱した後の温度上昇速度に基づいて、前記溶接の良否を判定すること
　を特徴とする請求項１に記載の溶接品質検査方法。
　前記温度上昇速度が、予め設定した第２閾値よりも小さいと判定されたとき、前記溶接部は溶融金属不足であると判断すること
　を特徴とする請求項４に記載の溶接品質検査方法。
　前記溶接部に入熱して前記溶接部の温度がピーク温度に達した後の温度下降速度に基づいて前記溶接の良否を判定すること
　を特徴とする請求項１に記載の溶接品質検査方法。
　前記温度下降速度が、予め設定した第３閾値よりも小さいと判定されたとき、前記溶接部にポロシティが存在すると判断すること
　を特徴とする請求項６に記載の溶接品質検査方法。
　前記溶接部に入熱し、
　前記溶接部の入熱前の温度と入熱後の温度の差分温度と、予め設定した第１閾値を比較し、差分温度が第１閾値よりも小さいと判定された場合には、前記溶接部は未溶着と判断し、
　前記差分温度が前記第１閾値よりも大きい場合には、前記溶接部の入熱後の温度上昇速度と予め設定した第２閾値を比較し、温度上昇速度が第２閾値よりも小さいと判定された場合には、前記溶接部は溶融金属不足であると判断し、
　前記温度上昇速度が第２閾値よりも大きい場合には、入熱して前記溶接部の温度がピーク温度に達した後の温度下降速度と予め設定した第３閾値を比較し、温度下降速度が第３閾値よりも小さいと判定された場合には、前記溶接部にポロシティが存在すると判断すること
　を特徴とする請求項１に記載の溶接品質検査方法。
　前記溶接部は、二次電池を構成する筐体の内部に配設され、
　前記二次電池により前記溶接部に通電し、
　前記通電による前記溶接部の温度変化に基づいて、溶接の良否を判定すること
　を特徴とする請求項１に記載の溶接品質検査方法。
　前記溶接部に通電する前の温度と、予め設定した電流で所定時間だけ通電した後の温度と、の差分温度に基づいて、前記溶接の良否を判定すること
　を特徴とする請求項９に記載の溶接品質検査方法。
　前記差分温度が、予め設定した第１閾値よりも小さいと判定されたとき、前記溶接部は未溶着であると判断すること
　を特徴とする請求項１０に記載の溶接品質検査方法。
　前記溶接部に通電した後の温度上昇速度に基づいて、前記溶接の良否を判定すること
　を特徴とする請求項９に記載の溶接品質検査方法。
　前記温度上昇速度が、予め設定した第２閾値よりも小さいと判定されたとき、前記溶接部は溶融金属不足であると判断すること
　を特徴とする請求項１２に記載の溶接品質検査方法。
　前記溶接部に通電した後、通電を停止し、前記溶接部の温度がピーク温度に達した後の温度下降速度に基づいて前記溶接の良否を判定すること
　を特徴とする請求項９に記載の溶接品質検査方法。
　前記温度下降速度が、予め設定した第３閾値よりも小さいと判定されたとき、前記溶接部にポロシティが存在すると判断すること
　を特徴とする請求項１４に記載の溶接品質検査方法。
　前記溶接部に、予め設定した電流で所定時間だけ通電し、
　前記溶接部の通電前の温度と通電後の温度の差分温度と、予め設定した第１閾値を比較し、差分温度が第１閾値よりも小さいと判定された場合には、前記溶接部は未溶着と判断し、
　前記差分温度が前記第１閾値よりも大きい場合には、前記溶接部の通電時の温度上昇速度と予め設定した第２閾値を比較し、温度上昇速度が第２閾値よりも小さいと判定された場合には、前記溶接部は溶融金属不足であると判断し、
　前記温度上昇速度が第２閾値よりも大きい場合には、通電後の温度下降速度と予め設定した第３閾値を比較し、温度下降速度が第３閾値よりも小さいと判定された場合には、前記溶接部にポロシティが存在すると判断すること
　を特徴とする請求項９に記載の溶接品質検査方法。
　溶接部の品質を検査する溶接品質検査装置であって、
　前記溶接部に入熱する入熱部と、
　前記溶接部の温度を検出する温度検出部と、
　入熱による前記溶接部の温度変化に基づいて溶接の良否を判定する溶接判定部と、
　を備えたことを特徴とする溶接品質検査装置。
　前記溶接部は、二次電池を構成する筐体の内部に配設され、
　前記二次電池により前記溶接部に通電する通電装置と、を備え、
　前記溶接判定部は、前記通電による前記溶接部の温度変化に基づいて、溶接の良否を判定することを特徴とする請求項１７に記載の溶接品質検査装置。