特許 7015026 二次電池充放電試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-25

(45)【発行日】2022-02-02

(54)【発明の名称】二次電池充放電試験装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6563 20140101AFI20220126BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20220126BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20220126BHJP

   H01M 10/617 20140101ALI20220126BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20220126BHJP

   H01M 10/6565 20140101ALI20220126BHJP

   H01M 10/6566 20140101ALI20220126BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20220126BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20220126BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6563

H01M10/04 Z

H01M10/613

H01M10/617

H01M10/647

H01M10/6565

H01M10/6566

H01M50/204 401H

H02J7/00 301A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020214287

(22)【出願日】2020-12-23

【審査請求日】2021-09-09

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】595098011

【氏名又は名称】東洋システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大森 淳

(72)【発明者】

【氏名】山野辺 賢司

(72)【発明者】

【氏名】庄司 秀樹

【審査官】宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／０２６１０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０８７２０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ３１／３６－３１／３９６

Ｈ０１Ｍ１０／００－１０／０４

Ｈ０１Ｍ１０／０６－１０／３４

Ｈ０１Ｍ１０／４２－１０／６６７

Ｈ０１Ｍ５０／２０－５０／２９８

Ｈ０２Ｊ７／００－７／１２

Ｈ０２Ｊ７／３４－７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次電池を収容する断熱された収容部と、
前記収容部内に温調された空気を取り込むために前記収容部の上部に設けられた吸気口と、
前記収容部内の空気を強制排出するために前記収容部の下部に設けられた排気口と、
前記収容部の上壁から間隔を存して上流空間を形成するとともに、前記収容部内の前記吸気口よりも下方に配置され吸引された温調空気を下方の全て領域に向かって拡散する拡散板と、
前記収容部内に設けられ、二次電池が載置可能で且つ互いに並列されて設けられた複数の載置部と、
前記載置部上に載置される前記二次電池の上方に設けられ、前記拡散板を介して流入する温調空気を前記二次電池それぞれに向かって送風自在な複数の送風機と、
を備え、
前記載置部に載置された各二次電池の下方に位置して前記送風機から送られてくる送風を下方の排気口側へ流す通気孔が設けられていることを特徴とする二次電池充放電試験装置。

【請求項2】

請求項１記載の二次電池充放電試験装置であって、
前記送風機の送風量を個別に制御自在な制御部を備え、
前記載置部に載置された各二次電池に近接して温調空気の流路に温度センサを設け、前記温度センサに出力に応じて前記制御部は各前記送風機の送風量を制御することを特徴とする二次電池充放電試験装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の二次電池充放電試験装置であって、
前記載置部は、前記二次電池を載置自在であり且つ前記送風機に向かって昇降自在に設けられた昇降台を備え、
前記昇降台を上昇させたとき、載置された前記二次電池の上端位置を係止して前記送風機との距離を一定に規制する係止部を備えることを特徴とする二次電池充放電試験装置。

【請求項4】

請求項３に記載の二次電池充放電試験装置であって、
前記係止部は互いに間隔を存して一対設けられており、
一対の前記係止部は、互いの間の距離を調節自在な調節機構によって調整自在に構成されていることを特徴とする二次電池充放電試験装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４の何れか１項に記載の二次電池充放電試験装置であって、
前記送風機と前記載置部との間に位置させて前記送風機から送られてくる風を拡散させるフィルタを設けることを特徴とする二次電池充放電試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池充放電試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、恒温槽内に複数の試験用二次電池の載置部を出し入れ操作可能に構成された二次電池充放電試験装置が知られている。載置部に装着された試験用二次電池は所定の環境温度で充放電の試験が行われる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５７３８６６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の装置では、充放電を繰り返す充放電サイクル試験が行われる。その際に、試験される複数の二次電池の環境温度にむらが生じると、その影響を受けて電池容量や電圧値の差が発生してしまい、不確定な試験となってしまうことが判明した。

【0005】

本発明は、以上の点に鑑み、従来よりも温度むらを抑えることができる二次電池充放電試験装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の二次電池充放電試験装置は、
二次電池を収容する断熱された収容部と、
前記収容部内に温調された空気を取り込むために前記収容部の上部に設けられた吸気口と、
前記収容部内の空気を強制排出するために前記収容部の下部に設けられた排気口と、
前記収容部の上壁から間隔を存して上流空間を形成するとともに、前記収容部内の前記吸気口よりも下方に配置され吸引された温調空気を下方の全て領域に向かって拡散する拡散板と、
前記収容部内に設けられ、二次電池が載置可能で且つ互いに並列されて設けられた複数の載置部と、
前記載置部上に載置される前記二次電池の上方に設けられ、前記拡散板を介して流入する温調空気を前記二次電池それぞれに向かって送風自在な複数の送風機と、
を備え、
前記載置部に載置された各二次電池の下方に位置して前記送風機から送られてくる送風を下方の排気口側へ流す通気孔が設けられていることを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、温調された空気は拡散板を介して、載置部に載置された各二次電池の直上にある送風機により二次電池上に吹き付けられる。二次電池に吹き付けられた温調空気は載置部に載置された各二次電池の下方に位置して設けられた通気孔を介して排気口側へ排出される。

【0008】

このようにして各二次電池に吹き付けられた温調空気は各二次電池の外周に沿って流れ各二次電池が均一に加温されることができ、精度の高い充放電試験の環境を作ることができる。

【0009】

また、本発明においては、
前記送風機の送風量を個別に制御自在な制御部を備え、
前記載置部に載置された各二次電池に近接して温調空気の流路に温度センサを設け、前記温度センサに出力に応じて前記制御部は各前記送風機の送風量を制御することが好ましい。

【0010】

二次電池の温度を目的の温度に調整するために空気の温度を調整するが、全体との温度調整だけでは最適な温度のならない場合がある。本発明によれば、各二次電池に近接して温調空気の流路に温度センサを設け、前記温度センサに出力に応じて制御部によって各送風機の送風量を制御することができるので、各二次電池の温度を所望の温度にすることができる。

【0011】

また、本発明においては、
前記載置部は、前記二次電池を載置自在であり且つ前記送風機に向かって昇降自在に設けられた昇降台を備え、
前記昇降台を上昇させたとき、載置された前記二次電池の上端位置を係止して前記送風機との距離を一定に規制する係止部を備えることが好ましい。

【0012】

本発明によれば、係止部によって、大きさや形状の異なる二次電池の充放電試験を行う場合であっても、送風機と二次電池との間の距離を一定に保つことができる。これによって、試験する二次電池の高さが異なっても二次電池の温調を適切に行うことができる。

【0013】

また、本発明においては、
前記係止部は互いに間隔を存して一対設けられており、
一対の前記係止部は、互いの間の距離を調節自在な調節機構によって調整自在に構成されていることが好ましい。

【0014】

本発明によれば、一対の係止部の間の距離を調整機構で調整することができるため、様々な大きさや形状の二次電池に対応させて係止部で二次電池を係止させて位置決めして温調することができる。

【0015】

また、本発明においては、
前記送風機と前記載置部との間に位置させて前記送風機から送られてくる風を拡散させるフィルタを設けることが好ましい。

【0016】

本発明によれば、送風機から載置部で載置された二次電池に向けて送られる風がフィルタによって拡散される。これにより、送風機の風量が一部に集中することなく二次電池に満遍ない送風を行うことができ、二次電池の温調を適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態の二次電池充放電試験装置を示す説明図。

【図2】本実施形態の恒温槽内を模式的に示す説明図。

【図3】本実施形態の恒温槽内を正面から示す説明図。

【図4】本実施形態の充放電制御装置を模式的に示す説明図。

【図5】本実施形態の恒温槽内の上方に配置された送風機を示す説明図。

【図6】本実施形態の載置部を示す説明図。

【図7】本実施形態の係止部を拡大して示す説明図。

【図8】本実施形態の昇降台を折り畳んだ状態で示す説明図。

【図9】本実施形態の昇降台を開いた状態で示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図を参照して、発明の二次電池充放電試験装置の実施形態を説明する。図１を参照して、本実施形態の二次電池充放電試験装置１は、充電及び放電を繰り返すサイクル試験によって、各種の二次電池、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケル・カドミウム電池などの充放電特性を評価するものである。

【0019】

二次電池充放電試験装置１は、複数の二次電池を収容して充放電自在な試験装置本体２と、試験装置本体２を制御して試験装置本体２内の二次電池の充放電試験を行う制御装置３（例えば、パーソナルコンピュータ）と、を備えている。

【0020】

試験装置本体２は、前方が開口した断熱性を有する筐体４と、筐体４を前後に隔てる断熱性を有した隔壁５と、筐体４の前方を気密に閉塞可能な片開きのドア６と、を備えている。図２に一部断面で模式的に示すように、隔壁５で仕切られた筐体４の前方側は恒温槽部分４１となっており、この恒温槽部分４１には、二次電池を載置可能な５つの載置部７が前方へスライド自在に設けられている。本実施形態においては、恒温槽部分４１が本発明の収容部に相当する。載置部７は互いに並列されて設けられている。

【0021】

隔壁５で仕切られた筐体４の後方側には、恒温槽部分４１に温度調整した空気を循環させる空調機８と、１０個の充放電電源９と、が収容された機械室部分４２が設けられている。充放電電源９は所定の充放電サイクル試験を実行すべく制御装置３で制御される。隔壁５には、空調機８で恒温槽部分４１の空気を循環させるための左右方向に延びる長孔形状の吸気口５１と排気口５２とが設けられている。吸気口５１は、隔壁５の上方部分に設けられ、排気口５２は、隔壁５の下方部分に設けられている。

【0022】

図３の模式図を参照して、機械室部分４２を詳細に説明する。空調機８は、排気口５２を介して恒温槽部分４１から排出された空気を加湿する加湿器８０と、加湿器８０で加湿された空気を冷却する冷却器８１と、冷却器８１で冷却された空気を加熱する加熱器８２と、恒温槽部分４１内の空気の温度を測定する空調温度センサ８３と、吸気口５１を介して加熱器８２で加熱された空気を恒温槽部分４１内へ送り込むクロスフローファン８４と、空調温度センサ８３の検出温度に基づいて、恒温槽部分４１内の空気の温度が設定された温度（以下、設定温度という）となるように加湿器８０、冷却器８１、加熱器８２、クロスフローファン８４を制御する空調制御装置８５と、を備えている。なお、冷却器８１は除湿器の役割も果たしている。

【0023】

図４は、恒温槽部分４１を前方から示す図面である。恒温槽部分４１の上方には、吸気口５１から恒温槽部分４１内に入り込んだ空気を均一に下方へ送るために複数の貫通孔１０ａを有する拡散板１０が設けられている。拡散板１０は、筐体４の上壁から間隔を存して配置されており、筐体４と拡散板１０とで上流空間を画定している。

【0024】

拡散板１０の下方には１０個の送風機１１が二次電池の載置箇所に対応させて設けられている。送風機１１の下方には、送風機１１から間隔を存してフィルタ１２が設けられている。このフィルタ１２によって、送風機１１から送り出される空気が広範囲に分散され、比較的小型の送風機１１を用いても二次電池１００に十分な空気を供給することができる。図５のフィルタ１２を拡大して示す斜視図を参照して、フィルタ１２は、十字状の格子部１２ａによって下方から支えられており、送風機１１から供給される空気によってフィルタ１２が下方へ垂れ下がることが阻止されている。また、フィルタ１２の前方には、下方に垂れ下がり二次電池１００の前方を覆って風が前方へ逃げることを防止する透明なカバー１１ａが開閉自在に設けられている。

【0025】

図６は、１つの載置部７を示している。１つの載置部７には、最大で２つの二次電池１００を載置することができる。図６では、一例として、手前側に小さい二次電池１００が載置され、奥側に大きい二次電池１００が載置された状態を示している。２つの二次電池１００の間には、互いの二次電池１００の発熱の影響を与えないように仕切板７１で隔たれている。

【0026】

載置部７は、二次電池１００を下方から支えるための底板７２を備えている。底板７２には、１つの二次電池１００に対して前後に間隔を存して配置された２つの通気孔７２ａが設けられている。すなわち、底板７２には、合計４つの通気孔７２ａが設けられていることとなる。図２及び図４を参照して、底板７２は、恒温槽部分４１の下壁から間隔を存して配置されており、底板７２と恒温槽部分４１の下壁との間で下流空間を画定している。

【0027】

また、図６を参照して、載置部７には、二次電池１００に電気的に接続されるプラス極とマイナス極とからなる一対の電極１３が設けられている。各電極１３は、二次電池１００の端子の位置に合わせて接続ケーブル（図示省略）を介して電気的に接続される。図７に拡大して示すように、電極１３はＬ字形状に形成されており、電極１３の先端に二次電池１００の上縁に係止可能な係止片１３ａが設けられている。図６を参照して、載置部７は側板１３ｂを備えており、側板１３ｂには前後方向に延びる案内溝１３ｃが設けられている。

【0028】

この案内溝１３ｃには、前後方向に移動自在なスライダ１３ｄが嵌め込まれている。電極１３は、スライダ１３ｄに固定されており、スライダ１３ｄを介して電極１３を前後方向に移動させることができる。これによって、大きさや形状の異なる二次電池１００を充放電するときにもしっかりと係止片で二次電池１００の上縁を係止させることができる。

【0029】

底板７１には、昇降台１４が設けられている。昇降台１４の上端には、二次電池１００の下端を直接支えるテーブル１５が設けられている。図８に昇降台１４を拡大して示す。昇降台１４は、底板７２に固定された横断面コ字状で上方へ延びる第１脚部１４ａと、第１脚部１４ａの内面に沿って上方へスライド自在な横断面コ字状の第２脚部１４ｂと、第２脚部１４ｂの内面に沿って上方へスライド自在な第３脚部１４ｃとを備えている。

【0030】

第１脚部１４ａには、上方へ延びる昇降溝１４ｄが設けられている。第２脚部１４ｂには、昇降溝１４ｄを通って調整ねじ１４ｅが螺着されている。この調整ねじ１４ｅを締めることによって、第２脚部１４ｂを第１脚部１４ａに対して任意の位置で固定させることができる。同様にして、第２脚部１４ｂに設けられた昇降溝１４ｆを通って第３脚部１４ｃに螺着される調整ねじ１４ｇを締めることにより、第３脚部１４ｃを第２脚部１４ｂに対して任意の位置で固定させることができる。図８が昇降台１４を最も伸ばした状態を示しており、図９が昇降台１４を最も縮めた状態を示している。昇降台１４は、図８から図９の間で任意の位置に固定することができる。

【0031】

テーブル１５は、第３脚部１４ｃに固定された基台１５ａと、基台１５ａの前後の両端に蝶番１５ｂを介して夫々連結された一対の開閉板１５ｂとで構成される。図８は開閉板１５ｂを閉じた状態を示し、図９は開閉板１５ｂを開いた状態を示している。図９から明らかなように、開閉板１５ｂを前後に開くことにより、比較的大きな二次電池１００で合ってもテーブル１５でガタつくことなくしっかりと下方から支えることができる。

【0032】

図３を参照して、二次電池１００の側面には温度センサ１１０が貼り付けられている。温度センサ１１０は制御装置３に接続されており、制御装置３は温度センサ１１０で検出された温度に基づいて送風機１１の回転数を制御する。本実施形態においては、二次電池１００の側面が本発明の温調空気の流路に該当する。

【0033】

本実施形態の二次電池充放電試験装置１によれば、恒温槽部分４１に吸気口５１から流入する温調された空気は拡散板１０で拡散された後、載置部７に載置された各二次電池１００の直上にある送風機１１により二次電池１００上に吹き付けられる。二次電池１００に吹き付けられた温調空気は載置部７に載置された各二次電池１００の下方に位置して設けられた通気孔７２ａを介して排気口５２側へ排出される。このため、送風機１１から送られる空気の流れが、底板７２で邪魔されることなく、二次電池１００の側面に沿うことができる。

【0034】

このようにして各二次電池１００に吹き付けられた温調空気は各二次電池１００の外周に沿って流れ各二次電池１００が均一に加温されることができ、精度の高い充放電試験の環境を作ることができる。

【0035】

ここで、二次電池１００の温度を目的の温度に調整するために空気の温度を空調機８で調整するが、全体との温度調整だけでは恒温槽部分４１内の空気の温度が最適な温度のならない場合がある。本実施形態によれば、各二次電池１００に近接して温調空気の流路に温度センサ１１０を設け、前記温度センサ１１０に出力に応じて制御部によって各送風機１１の送風量を制御することができるので、各二次電池１００の温度を所望の温度にすることができる。

【0036】

また、本実施形態によれば、係止部としての係止片１３ａによって、大きさや形状の異なる二次電池１００の充放電試験を行う場合であっても、送風機１１と二次電池１００との間の距離を一定に保つことができる。これによって、試験する二次電池１００の高さが異なっても二次電池１００の温調を適切に行うことができる。

【0037】

また、本実施形態によれば、一対の係止片１３ａの間の距離を調整機構としてのスライダ１３ｄで調整することができるため、様々な大きさや形状の二次電池１００に対応させて係止片１３ａで二次電池１００を係止させて位置決めして温調することができる。

【0038】

また、本実施形態によれば、送風機１１から載置部７で載置された二次電池１００に向けて送られる風がフィルタ１２によって拡散される。これにより、送風機１１の風量が一部に集中することなく二次電池１００に満遍ない送風を行うことができ、二次電池１００の温調を適切に行うことができる。

【0039】

また、本実施形態においては、温度センサ１１０を二次電池１００に貼り付けたものを説明したが、本発明の温度センサは二次電池に近接していればよく、二次電池１００の側面に必ずしも張り付けられている必要はない。例えば、温度センサは二次電池の側面の近傍に位置するように、載置部７に設けられていてもよい。

【符号の説明】

【0040】

１ 二次電池充放電試験装置
２ 試験装置本体
３ 制御装置
４ 筐体
４１ 恒温槽部分（収容部）
４２ 機械室部分
５ 隔壁
５１ 吸気口
５２ 排気口
６ ドア
７ 載置部
７１ 仕切板
７２ 底板
７２ａ 通気孔
８ 空調機
８０ 加湿器
８１ 冷却器
８２ 加熱器
８３ 空調温度センサ
８４ クロスフローファン
８５ 空調制御装置
９ 充放電電源
１０ 拡散板
１０ａ 貫通孔
１１ 送風機
１１ａ カバー
１２ フィルタ
１２ａ 格子部
１３ 電極
１３ａ 係止片（係止部）
１３ｂ 側板
１３ｃ 案内溝
１３ｄ スライダ（調整機構）
１４ 昇降台
１４ａ 第１脚部
１４ｂ 第２脚部
１４ｃ 第３脚部
１４ｄ 昇降溝
１４ｅ 調整ねじ
１４ｆ 昇降溝
１４ｇ 調整ねじ
１５ テーブル
１５ａ 基台
１５ｂ 蝶番
１５ｃ 開閉板
１００ 二次電池
１１０ 温度センサ

【要約】

【課題】従来よりも温度むらを抑えることができる二次電池充放電試験装置を提供する。
【解決手段】本発明の二次電池充放電試験装置１は、収容部４１内に設けられ、二次電池１００が載置可能で且つ互いに並列されて設けられた複数の載置部７と、載置部７上に載置される二次電池１００の上方に設けられ、拡散板１０を介して流入する温調空気を二次電池１００それぞれに向かって送風自在な複数の送風機１１と、を備え、載置部７に載置された各二次電池１００の下方に位置して送風機１１から送られてくる送風を下方の排気口側へ流す通気孔７２ａが設けられている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】