密閉電池的氣密檢查方法以及氣密檢查裝置的製作方法
2023-06-07 06:39:41 2
專利名稱：密閉電池的氣密檢查方法以及氣密檢查裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種將電池主體裝入到層壓膜等的電池盒中的軟包裝式密閉電池的
氣密檢查。
背景技術：
日本專利局2008年公布的日本專利第4089389號提出了一種密閉電池的電池盒的氣密檢查方法。在該氣密檢查方法中進行第一過程和第二過程，在第一過程中，將氣體提供給收容了密閉電池的密封容器來加壓，在第二過程中，排出密封容器內的氣體而使密封容器內恢復到常壓，經過這些過程來測量電池的尺寸，與標準尺寸進行比較來判斷電池盒的氣密性是否良好。當電池盒存在針孔、龜裂時，在第一過程中氣體會侵入到電池盒內。當在第二過程中密封容器的壓力下降時，電池盒內的氣體從針孔、龜裂排出，但是其速度比密封容器的壓力下降速度慢，因此電池盒暫時膨脹。因而，測量此時的尺寸，與標準尺寸進行比較，由此能夠判斷電池盒是否存在針孔、龜裂。
發明內容
在利用層壓膜等可變形的材料來構成電池盒的情況下，有時在製造過程中盒表面產生人眼看不到的褶皺狀起伏，有時會影響電池盒的尺寸。另外，電池主體厚度的個體差異也會影響電池盒的尺寸。因此，對於這種軟包裝類型的密閉電池，以往技術的氣密檢查方法未必能夠保持高檢查精度。因此，本發明的目的在於提供一種適合於軟包裝類型的密閉電池的氣密檢查的高精度的檢查方法和檢查裝置。為了達到上述目的，在本發明的密閉電池的氣密檢查方法中，對收容在密封容器的密閉電池的表面起伏形狀進行測量，對密封容器進行減壓，測量減壓之後的密封容器內的密閉電池的表面起伏形狀。並且，根據減壓之前和之後拍攝得到的密閉電池的表面起伏形狀的變化來判斷密閉電池的氣密性。本發明的詳細以及其它特徵、優點在說明書的以下記載中進行說明，並且在附圖中示出。
圖1A和圖1B是軟包裝式的密閉電池的俯視圖和橫截面圖。圖2是本發明的氣密檢查裝置的概要結構圖。圖3是說明由本發明的控制器執行的氣密檢查例程的流程圖。圖4是密閉電池主要部分的放大橫截面圖。
圖5A和圖5B是減壓時的密閉電池主要部分的放大橫截面圖。圖6是電荷耦合元件(CCD)照相機在一個氣壓的氣氛狀態下拍攝得到的密閉電池的攝像圖像。圖7是CXD照相機在減壓氣氛狀態下拍攝得到的密閉電池的攝像圖像。圖8是表示圖6的圖像和圖7的圖像的每個像素的亮度差異的圖像。圖9是CCD照相機在一個氣壓的氣氛狀態下拍攝得到的電池盒存在微小褶皺的情況下的密閉電池的攝像圖像。圖10是CCD照相機在減壓氣氛狀態下拍攝得到的電池盒存在微小褶皺的情況下的密閉電池的攝像圖像。圖11是表示圖9的圖像和圖10的圖像的每個像素的亮度差異的圖像。圖12是CCD照相機在一個氣壓的氣氛狀態下拍攝得到的電池盒存在微小褶皺且氣密性受損的情況下的密閉電池的攝像圖像。圖13是CCD照相機在減壓氣氛狀態下拍攝得到的電池盒存在微小褶皺且氣密性受損的情況下的密閉電池的攝像圖像。圖14是表示圖12的圖像和圖13的圖像的每個像素的亮度差異的圖像。
具體實施例方式參照圖1A和圖1B，軟包裝式的密閉電池I具備電池盒2，其由將樹脂層壓到鋁等金屬箔上所得到的層壓膜來構成；電池元件3，其由浸潰有電解液的層疊體構成；以及一對電極端子4。將一對電極端子4從電池盒2向外側取出。電池盒2大致呈矩形的平面形狀，由中央部具備凹部的一對層壓膜構件構成。在這些構件的相對置的凹部內側裝入電池元件3。在負壓環境下使這些構件的周緣部5相互接合，從而形成電池盒2。在這種軟包裝式的密閉電池I中，電池盒2容易變形，表面容易產生褶皺狀起伏。這些褶皺中還包括人眼看不到的褶皺。另外，電池元件3厚度的個體差異影響電池盒2的厚度。在本發明的氣密檢查裝置和氣密檢查方法中，排除人眼看不到的褶皺、電池元件3厚度的個體差異帶來的影響，從而實現高精度的氣密檢查。參照圖2，氣密檢查裝置10具備密封容器11 ;減壓裝置15，其將密封容器11內減壓至真空狀態；大氣導入裝置20，其使密封容器11內從真空狀態恢復到大氣壓；以及輸送裝置25，其將密閉電池I搬入到密封容器11內，並搬出到密封容器11外。氣密檢查裝置10還具備照明裝置31，其用於照明密封容器11內的密閉電池I的表面；以及電荷I禹合兀件(CCD)照相機30,其從固定方向對密封容器11內的密閉電池I的表面進行拍攝。通過控制器35來控制減壓裝置15、大氣導入裝置20、輸送裝置25、照明裝置31以及CCD照相機30的各動作。控制器35還存儲由CCD照相機30拍攝得到的影像，對所存儲的圖像進行分析，判斷密閉電池I的氣密性是否良好。控制器35由微型計算機構成，該微型計算機具備中央運算裝置(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機存儲器(RAM)以及輸入輸出接口(I/O接口)。控制器還能夠由多個微型計算機構成。
氣密檢查裝置10還具備顯示裝置36，該顯示裝置36顯示由CXD照相機30拍攝得到的電池盒2的圖像、由控制器35對電池盒2的圖像進行處理得到的結果。密封容器11保持在固定位置上。密封容器11形成為上表面由透明板12構成且下表面打開的箱狀。通過使輸送裝置25的搭載了密閉電池I的輸送臺26與打開的下表面密合，來製作將密封容器11內側密封的空間。在密封容器11的下表面配置密封件13，以確保密封容器11的密封。輸送臺26從下方推壓密封件13，由此密封件13使密封容器11內側的空間與大氣隔絕。為了對密封容器11內的密閉電池I施加照明，在密封容器11的上方設置照明裝置31。CXD照相機30被固定於密封容器11上方以通過照明裝置31的照明來拍攝密封電池I的表面。照明裝置31可以是用一盞燈對密閉電池I整體進行照射的裝置，也可以是分別分割來對密閉電池I的四邊附近進行照射的裝置。CXD照相機30例如使用200萬像素的(XD。CXD照相機30對投影到攝像面的密閉電池I表面的凹凸、褶皺等表面形狀進行拍攝，將拍攝得到的圖像發送至控制器35。換言之，CCD照相機30的攝像面的各像素由與被照明裝置31照射的密閉電池I表面的凹凸、褶皺等表面形狀相應的反射光的亮度信號構成。在控制器35的存儲器中存儲攝像面的每個像素的亮度。此外，照相機只要是基於像素的集聚來表現圖像的照相機，則並不限定於CCD照相機。例如還能夠使用互補性金屬氧化膜半導體(CMO S)照相機。另外，照相機的像素數隻要具備能夠檢測人眼看不到的褶皺這種程度的像素數即可，並不限定於200萬像素。輸送裝置25將在前一工序載置到輸送臺26上的密閉電池I如圖的箭頭所示那樣輸送到密封容器11下方。輸送裝置25使輸送臺26在密封容器11下方上升,使輸送臺26與密封容器11下表面密合，以密封狀態將密閉電池I封入到密封容器11內。輸送裝置25還使輸送臺26從密封容器11脫離，如圖的箭頭所示那樣將密閉電池I輸送至下一工序。減壓裝置15具備真空泵16，其經由配管與密封容器11相連接；切斷閥17，其存在於配管兩端之間；以及壓力計18，其檢測密封容器11的內壓。在對密封容器11內減壓的情況下，基於控制器35的指令信號打開切斷閥17，運轉真空泵16來對密封容器11減壓。當壓力計18的檢測壓力達到規定的負壓時，控制器35關閉切斷閥17，使密封容器11內保持負壓狀態。還能夠將減壓裝置15構成為在減壓裝置15中設置有負壓罐，使用負壓罐的負壓對密封容器11內減壓，另一方面，使真空泵16不斷地運轉以使負壓罐始終保持規定的負壓。根據這種結構，能夠在打開切斷閥17的同時使密封容器11快速減壓，能夠縮短密閉容器11的減壓過程所需的時間。大氣導入裝置20具備經由過濾器21而將密封容器11向大氣開放的配管以及存在於配管兩端之間的切斷閥22。控制器35能夠打開切斷閥22，將大氣導入到通過減壓裝置15減壓後的密封容器11，使密封容器11恢復到大氣壓。參照圖3說明在以上那樣構成的氣密檢查裝置10中由控制器35執行的密閉電池I的氣密檢查例程。針對每個密閉電池I執行該例程。在步驟SI中，控制器35驅動輸送裝置25，將密閉電池I收容到密封容器11。具體地說，將載置了密閉電池I的輸送臺26移動至密封容器11下方的規定位置，從規定位置起使輸送臺26上升，使輸送臺26從下方推壓密封容器11的下表面。由此，在密封的密封容器11內收容密閉電池I。在該階段中，大氣導入裝置20的切斷閥22被打開，減壓裝置15的切斷閥17被關閉。因此，密封容器11保持作為大氣壓的一個氣壓。在步驟S2中，控制器35在照明裝置31從密閉電池I的外側照射密閉電池I的表面的狀態下，通過CCD照相機30來拍攝大氣壓環境下的密閉電池I的表面。與被照明裝置31照射到的密閉電池I的表面的凹凸、褶皺等表面形狀相應的反射光輸入到CCD照相機30的CCD攝像面。CCD的各像素將與反射光的明暗相應的亮度信號輸入到控制器35。控制器35將輸入信號作為大氣壓狀態下的攝像信號存儲到RAM中。在負壓環境下使電池盒2的周緣部5互相接合來將密閉電池I裝入到電池盒2，以裝入到電池盒2的狀態下在大氣壓環境下保存密閉電池I。參照圖4，當電池盒2存在由密封不良或者受損等引起的針孔那樣的氣密不良部位40時，由於電池盒2內外的壓力差，電池盒2周圍的氣體從氣密不良部位40侵入到電池盒2內部，使電池盒2的內壓接近大氣壓。軟包裝式的電池盒2容易變形，表面容易產生人眼看不到的褶皺狀起伏。電池元件3厚度的個體差異也影響電池盒2的尺寸。因此，即使此時使用CXD照相機30來拍攝密閉電池1，也無法根據CXD的各像素的亮度信號來立即判斷是電池盒2保持製造時的負壓狀態的合格密閉電池I還是電池盒2內的內壓上升的次品密閉電池I。在步驟S3中，控制器35關閉大氣導入裝置20的切斷閥22，打開減壓裝置15的切斷閥17，使真空泵16運轉來對密封容器11減壓。當密封容器11內減壓至規定的真空狀態時，控制器35關閉減壓裝置15的切斷閥17，使密封容器11保持規定的減壓狀態。當密封容器11內快速負壓化時，具有氣密不良部位40的次品密閉電池I呈現如下那樣的變化。即，由於密封容器11的負壓化而電池盒2內的壓力相對上升。如圖5B所示，電池盒2內的該壓力變化使電池盒2略微膨脹，或者使電池盒2的表面產生人眼看不到的微小褶皺，結果是使電池盒2變形。另一方面，對於不存在氣密不良部位40的合格密閉電池1，在大氣壓環境下電池盒2內的壓力也保持製造時的負壓狀態。在該情況下，即使密封容器11被減壓至規定的減壓狀態，電池盒2的內壓也與密封容器11的氣氛氣壓大致相等，因此電池盒2如圖5A所示那樣保持原型。對於密封容器11的規定減壓狀態，設為用絕對值來表示負壓，需要足以使次品密閉電池I變形且為製造時最終密封電池盒2時的內壓以下的這種程度的負壓。如果負壓程度不足，則電池盒2產生的膨脹、變形小，次品的檢測精度降低。如果負壓的程度過大，則有可能使合格密閉電池I膨脹、變形。對於規定的減壓狀態，預先通過試驗、模擬來決定最佳值。在步驟S4中，控制器35在由照明裝置31照射密閉電池I表面的狀態下，通過CXD照相機30來拍攝密閉電池I。CXD照相機30的CXD的像素輸出與被照明裝置31照射的密閉電池I的電池盒2的表面的凹凸、褶皺相應的反射光的亮度信號。按每個像素輸出的亮度信號被保存到控制器35的RAM中。在CXD照相機30的拍攝結束之後，控制器35打開大氣導入裝置20的切斷閥22，將大氣導入到密封容器11內而使密封容器11內恢復至大氣壓。上述步驟Sf S4的處理構成圖像攝像過程，步驟S5飛10的處理構成基於攝像圖像的氣密判斷過程。此外，流程圖並非示出，但是與氣密判斷過程並行地，輸送裝置25使載置了密閉電池I的輸送臺26從下方與密封容器11脫離，並輸送到下一工序。在步驟S5中，控制器35對存儲在RAM中的減壓狀態下拍攝得到的圖像與大氣壓下拍攝得到的圖像計算每個像素的亮度信號的差。按每個像素運算所存儲的亮度信號的差。在步驟S6中，控制器35將亮度信號的差超出預先設定的亮度差的像素與其位置一起存儲到RAM中。另外，將減壓狀態下拍攝得到的圖像與大氣壓下拍攝得到的圖像以及表示它們的差的圖像顯示在顯示裝置36上。將預先設定的亮度差設為例如30/256左右。圖6、圖9以及圖12示出在步驟S2中在密封容器11為大氣壓狀態下CXD照相機 30拍攝得到的電池盒2。圖7、圖10以及圖13示出在步驟S4中在密封容器11為減壓狀態下CCD照相機30拍攝得到的電池盒2。圖8、圖11以及圖14分別相當於控制器35在步驟S5中計算得到的、圖6與圖7、圖9與圖10以及圖12與圖13的差。具體地說，示出在大氣壓狀態和減壓狀態下存在超出設定亮度差的亮度變化的像素。這些圖所示的矩形表示電池盒2的存在區域。此外，為了容易明白顯示，在圖6、圖7、圖9、圖10、圖12、圖13中均以黑白反轉的
狀態示出。因而，顯示裝置36示出的黑色部分51表示亮度高的像素，白色部分52表示亮度低的像素。另外，關於圖8、圖11、圖14，顯示裝置36示出的黑色部分61表示產生超出設定亮度差的亮度差異的像素，白色部分62表示止於設定亮度差以下的亮度差異的像素。在步驟S7中，控制器35對在步驟S6中存儲的產生超出設定亮度差的亮度差異的像素數進行計數。根據計數得到的像素數和CCD照相機30的解析度，來計算與像素數對應的電池盒2的面積。在步驟S8中，控制器35判斷在步驟S7中計算出的面積是否小於預先設定的面積。在步驟S8的判斷為肯定的情況下，在步驟S9中將進行了檢查的密閉電池I正常的意思顯示在顯示裝置36上。例如當將CXD照相機30的像素數設為100萬 200萬像素時，優選將預先設定的面積設為相當於全部像素數的O. 19Γ0. 3%左右的範圍的面積。在步驟S8的判斷為否定的情況下，在步驟SlO中將進行了檢查的密閉電池I為次品的意思顯示在顯示裝置36上。在步驟S9或者SlO的處理之後，控制器35結束例程。14示出通過執行上述密閉電池I的氣密性檢查例程而顯示在顯示裝置36上的圖像的例子。8示出人眼看不到的褶皺少且保持了氣密性因此被判斷為正常的密閉電池I的例子。圖 Γ圖11示出存在人眼看不到的褶皺但是保持了氣密性因此被判斷為正常的密閉電池I的例子。圖12 圖14示出被判斷為沒有保持氣密性的次品的密閉電池I的例子。關於8的密閉電池I，通過差運算而存在亮度差異的像素數為10。關於圖擴圖11的密閉電池I，通過差運算而存在亮度差異的像素數為33。即使在製造工序中在密閉電池I的電池盒2中產生人眼看不到的細小褶皺的情況下，由於在圖9和圖10中都出現褶皺，因此在表示差的圖11中該影響被排除。因而，根據該氣密檢查裝置10，能夠排除密閉電池I的製造工序中產生的人眼看不到的細小褶皺對氣密檢查帶來的影響。另一方面，關於圖12 圖14的密閉電池1，通過差運算而存在亮度差異的像素數為38771個。在該情況下，在作為減壓狀態的圖像的圖13中，檢測出很多褶皺。在作為大氣壓狀態的圖像的圖12中沒有檢測出這些褶皺。結果是在表示差的圖14中反映出產生了很多褶皺，通過差運算而存在亮度差異的像素數大幅增加。這樣，CXD照相機30也正確地檢測出人眼看不到的細小褶皺。其結果是在不存在針孔等氣密不良部位40的情況下，電池盒2是否存在褶皺不影響氣密檢查，另一方面，由於針孔等氣密不良部位40，通過步驟S3的減壓處理而產生的褶皺使差可靠地增加。因而，根據該氣密檢查裝置10，僅利用CXD照相機30對密閉電池I的表面起伏形狀的變化進行檢測，就能夠高精度地判斷軟包裝的密閉電池I的氣密性。在步驟S2中進行的第一次的CCD照相機30對密閉電池I的拍攝是在大氣壓下進行的，因此能夠在短時間內完成。另外，在步驟S4中進行的第二次的CCD照相機30對密閉電池I的拍攝是在步驟S3中對密封容器11快速減壓之後進行的。通過快速減壓，促進了電池盒2的膨脹、變形，另一方面，將氣體向電池盒2侵入的侵入量或者從電池盒2排出的氣體的排出量抑制得較小，因此快速減壓給提高檢查精度帶來理想的效果。另外，縮短向減壓狀態轉移所需的時間，結果是能夠縮短一個密閉電池I的檢測所需的檢查時間。並且，在抑制物質從電池盒2洩露方面，也優選將從電池盒2排出的氣體的排出量抑制得較小。另外，通過使用使上表面透明的密封容器11，能夠將CXD照相機30設置於密封容器11外。因而，能夠縮小密封容器11的容積，縮短密封容器I減壓所需的時間。在此引用申請日為2010年6月17日的日本特願2010-138499號的內容來與上述說明合併。以上，通過特定的實施例來說明了本發明，但是本發明並不限定於上述實施例。本領域技術人員在權利要求的技術範圍內能夠對上述實施例進行各種修改或者變更。產業上的可利用件如上所述，本發明提高了軟包裝的密閉電池的氣密性的判斷精度。因此，例如在提高汽車用二次電池的氣密性的檢查精度、檢查效率方面帶來理想的效果。在權利要求中記載本發明的實施例所包含的排他性質或者特徵。
權利要求
1.一種密閉電池的氣密檢查方法， 對收容在密封容器內的密閉電池的表面起伏形狀進行測量； 對密封容器進行減壓； 對減壓之後的密封容器內的密閉電池的表面起伏形狀進行測量； 根據減壓之前和之後的密閉電池的表面起伏形狀的變化來判斷密閉電池的氣密性。
2.根據權利要求1所述的密閉電池的氣密檢查方法，其特徵在於， 對於減壓之前的密閉電池的表面起伏形狀的測量，通過使密封容器為大氣壓狀態來進行。
3.根據權利要求1或2所述的密閉電池的氣密檢查方法，其特徵在於， 對於減壓之前和之後的密閉電池的表面起伏形狀的測量，通過在對密閉電池施加照明的狀態下由數字照相裝置拍攝密閉電池來進行，對於密閉電池的表面起伏形狀的變化，通過將減壓之前和之後拍攝得到的密閉電池的圖像以像素為單位進行比較來進行。
4.根據權利要求3所述的密閉電池的氣密檢查方法，其特徵在於， 判斷減壓之前拍攝得到的圖像的像素的亮度與減壓之後拍攝得到的圖像的對應像素的亮度之間的差異是否超出所設定的亮度差，根據差異超出所設定的亮度差的像素的數量，來判斷密閉電池是否保持氣密性。
5.根據權利要求4所述的密閉電池的氣密檢查方法，其特徵在於， 根據像素和數字照相裝置的解析度來計算表面起伏形狀存在差異的面積，根據該表面起伏形狀存在差異的面積來判斷密閉電池是否保持氣密性。
6.根據權利要求廣5中的任一項所述的密閉電池的氣密檢查方法，其特徵在於， 密閉電池具備電池主體以及用於裝入電池主體的電池盒，表面起伏形狀包括電池盒的人眼看不到的微小褶皺。
7.一種密閉電池的氣密檢查裝置，具備 密封容器，其收容密閉電池； 測量單元，其對收容在密封容器內的密閉電池的表面形狀進行測量； 減壓單元，其對密封容器進行減壓；以及 判斷單元，其根據減壓之前和之後的密閉電池的表面起伏形狀的變化來判斷密閉電池的氣密性。
8.根據權利要求7所述的密閉電池的氣密檢查裝置，其特徵在於，測量單元具備數字照相裝置，該數字照相裝置對密閉電池的表面起伏形狀進行拍攝，判斷單元具備能夠被編程的控制器，該控制器被編程為存儲由數字照相裝置拍攝得到的圖像，判斷減壓之前拍攝得到的圖像的像素的亮度與減壓之後拍攝得到的圖像的對應像素的亮度之間的差異是否超出所設定的亮度差，根據差異超出所設定的亮度差的像素的數量來判斷密閉電池是否保持氣密性。
9.根據權利要求7或8所述的密閉電池的氣密檢查裝置，其特徵在於， 數字照相裝置設置於密封容器的外側，密封容器的至少一部分由透光材料構成，以能夠使用數字照相裝置拍攝密閉電池。
10.根據權利要求7、中的任一項所述的密閉電池的氣密檢查裝置，其特徵在於， 密封容器具有向大氣開放的一面，該密閉電池的氣密檢查裝置還具備輸送裝置，該輸送裝置在載置了密閉電池的狀態下進行移動，與密封容器的一面接合，由此以封入了密閉電池的狀態對密封容器進行密封。
11.根據權利要求疒10中的任一項所述的密閉電池的氣密檢測裝置，其特徵在於， 還具備顯示裝置，該顯示裝置能夠顯示減壓之前和之後由數字照相裝置拍攝得到的圖像以及差異超出所設定的亮度差的像素。
全文摘要
將軟包裝的密閉電池收容到密封容器。對密封容器進行減壓，由CCD照相機等對減壓之前和之後的密封容器內的密閉電池的表面起伏形狀進行拍攝。根據拍攝得到的圖像的例如像素的亮度差異所表現的表面起伏形狀的變化，來判斷密閉電池是否保持氣密性。通過該判斷方法來排除密封電池表面的人眼看不到的細小褶皺給判斷帶來的影響，從而實現高精度的氣密判斷。
文檔編號H01M10/48GK103026197SQ201180029879
公開日2013年4月3日 申請日期2011年6月15日 優先權日2010年6月17日
發明者八十岡武志, 紙谷俊彥, 田村格, 鈴鹿陽, 野田俊治, 高塚巧也 申請人:日產自動車株式會社