JP2014165068A - 試験電池ホルダー及びそれを備える充放電試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる形状や異なる大きさを有する種々の試験対象電池であっても、迅速かつ確実に固定可能な試験電池ホルダー及びそれを備える充放電試験装置を実現することを目的とする。
【解決手段】試験対象電池を搭載して充放電試験装置に実装される試験電池ホルダーであって、試験対象電池を載置する矩形の底板と、底板の短手方向中央に配設され底板の長手方向に延伸されたトレンチに沿う任意の位置で固定可能に、底板から突設された固定治具と、試験対象電池に対して固定治具の対向側において試験対象電池を固定治具とともに挟持するように、底板の短手方向においてトレンチに対して対称配置されて、底板から突設された一対のガイドと、を備え、固定治具と一対のガイドとによる少なくとも３箇所で、試験対象電池を固定する試験電池ホルダーとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、種々の形状の試験対象電池に対応可能な試験電池ホルダー及びそれを備える充放電試験装置に関する。

下記特許文献１には、充電、放電、休止に応じて試験温度を個々の試験電池ごとに独立に変更でき、かつ、それらの試験温度を充電、放電毎に、あるいは要求する条件に応じて短時間に変更できる機構を備えた二次電池充放電自動試験装置用試験電池ホルダーを提供することを目的とする発明であって、二次電池用充放電自動試験装置に使用される試験電池を設置する試験電池ホルダーであり、試験電池単体を、あるいは、複数個の単電池を直列もしくは並列、もしくは直列と並列を組み合わせて構成される試験組電池を収容でき、かつ上記二次電池用充放電自動試験装置に結線するための正極用と負極用の一対の端子を具備する試験電池トレイと、該試験電池トレイの周囲に配備された加熱、および冷却用治具とから成る二次電池充放電自動試験装置用試験電池ホルダーとする技術思想が開示されている。

この文献による提案では、試験環境温度を充放電に応じて速やかに変化させられるように加熱、冷却機構を内蔵して一体化した加熱、冷却機能を持つことにより、充電、放電、休止に応じて試験温度を個々の試験電池ごとに独立に変更でき、かつ、それらの試験温度を充電、放電毎に、あるいは要求する条件に応じて短時間に変更できる効果があることが記載されている。また、実使用条件に近い充電、放電における環境温度を設定した多様な試験を行うことができ、かつ試験を効率的に遂行することが可能となって、二次電池の開発や評価において極めて大きな貢献を果たすことができることが記載されている。

特開平０８−１９０９３８号公報

従来の試験電池ホルダーは、試験対象電池の形状や大きさに適合するように、電池毎にその都度専用設計されていた。このため、設計及び作製の工数を要することとなり、コストや試験効率の観点からさらなる改良の余地があった。

本発明は、上述した問題点に鑑み為された発明であって、異なる形状や異なる大きさを有する種々の試験対象電池であっても、迅速かつ確実に固定可能な試験電池ホルダー及びそれを備える充放電試験装置を実現することを目的とする。

本発明の試験電池ホルダーは、試験対象電池を搭載して充放電試験装置に実装される試験電池ホルダーであって、試験対象電池を載置する矩形の底板と、底板の短手方向中央に配設され底板の長手方向に延伸されたトレンチに沿う任意の位置で固定可能に、底板から突設された固定治具と、試験対象電池に対して固定治具の対向側において試験対象電池を固定治具とともに挟持するように、底板の短手方向においてトレンチに対して対称配置されて、底板から突設された一対のガイドと、を備え、固定治具と一対のガイドとによる少なくとも３箇所で、試験対象電池を固定することを特徴とする。

また、充放電試験装置は、上述の試験電池ホルダーを備えることを特徴とする。

異なる形状や異なる大きさを有する種々の試験対象電池であっても、迅速かつ確実に固定可能な試験電池ホルダー及びそれを備える充放電試験装置を実現できる。

第一の実施形態の試験電池ホルダーの構成概要を説明する平面図である。 第一の実施形態の試験電池ホルダーの構成概要を説明する正面図である。 第一の実施形態の試験電池ホルダーの構成概要を説明する右側面図である。 電池の形状に合わせて専用設計された従来のバッテリーケースを説明する図であり、（ａ）が従来のバッテリーケースの正面図を示し、（ｂ）が従来のバッテリーケースの右側面図を示し、（ｃ）が従来のバッテリーケースの左側面図を示し、（ｄ）が従来のバッテリーケースの平面図を示すものである。

実施形態では、チャンネル数が増減したり大きさが異なる電池形状であっても、柔軟に対応可能な充放電試験装置の試験電池ホルダーについて開示する。従来、電池の形状に合わせて試験電池ホルダーの専用設計を行っていたため、試験する電池の形状が変わったり、チャンネル数の増減があった場合には、当該専用設計された当初の試験電池ホルダーは使用できなくなり、再設計する必要があった。

このため、再設計の工数が必要になるとともに、そのためのコストが高くついていた。本実施形態においては、電池形状やチャンネル数の増減にフレキシブルに対応可能な試験電池ホルダーを提案し、材料費や工程数等を低減してコスト削減に寄与するものとする。

試験対象電池は、固定治具と一対のガイドとの間で挟持するように保持され、固定治具は、充放電試験装置の棚板となる底板のトレンチに沿って移動可能とし任意の位置で固定可能な構成とする。

これにより、固定治具はトレンチ上の任意の位置に任意の数だけ配置可能となるので、試験対象電池の形状・大きさに対応させて自由に数や配置を調整し、異なる大きさ・形状の試験対象電池であっても迅速かつ確実に底板上に試験対象電池を固定することが可能となる。

（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態の試験電池ホルダー１０００の構成概要を説明する平面図である。図１に示すように、試験電池ホルダー１０００は、充放電試験装置に挿入される棚板となる矩形の底板１０１０と、底板１０１０上に脱着交換可能に搭載固定されたリチウムイオン電池１０２０とを備える。

底板１０１０は、短辺方向中央において長手方向に延伸されたトレンチ１０４０を備える。トレンチ１０４０は切り欠き状で底板１０１０の裏面にまで貫通されており、トレンチ１０４０上に、リチウムイオン電池１０２０の一側面を押圧する固定治具１０３０がノブボルト１０３１で固定される。

また、底板１０１０は、リチウムイオン電池１０２０の他側面を押圧する一対のガイド１０５０（１），１０５０（２）（以下、まとめて適宜一対のガイド１０５０と称する）を備える。第一の実施形態においては、一対のガイド１０５０は、底板１０１０から固定状態で突設されて移動させることはできないものとする。

図１から理解できるように、ガイド１０５０（１）とガイド１０５０（２）とは、底板１０１０の短辺方向において、トレンチ１０４０に対して対称な配置関係に位置することが好ましい。これにより、リチウムイオン電池１０２０がより安定的に固定されるものとなる。

また、図１から理解できるように、底板１０１０には固定治具１０３０と一対のガイド１０５０とのセットが等間隔で複数配設されており、その各々においてリチウムイオン電池１０２０が一つずつ固定されることができる。また、固定治具１０３０と一対のガイド１０５０とのセットは、一つ以上の任意の数だけ配置してもよい。

ここで、固定治具１０３０はノブボルト１０３１を緩めることで、トレンチ１０４０上を自由に移動することが可能となる。このため、リチウムイオン電池１０２０の厚さが厚い場合でも薄い場合でも、また円筒形や球形等種々の形状を取り得る場合においても、一対のガイド１０５０と固定治具１０３０との少なくとも３箇所でリチウムイオン電池１０２０を支持できる。これにより、容易かつ迅速に底板１０１０上に安定してリチウムイオン電池１０２０を固定することが可能となる。

また、図１に示すように、底板１０１０は、充放電試験装置の前に立つオペレータから見た奥側（紙面上方側）端部において長辺方向に延伸して突設されたバックガイド１０６０を備える。バックガイド１０６０は、リチウムイオン電池１０２０が充放電試験装置の奥方向へ過剰に挿入されたり位置ずれすることを防止し、底板１０１０の短辺方向におけるリチウムイオン電池１０２０の移動を制限する。

また、図１に示すように、底板１０１０はその長辺において、延伸されて、リチウムイオン電池１０２０の搭載面とは異なる下面側に突設された曲げ板部１０７０を備える。曲げ板部１０７０は、矩形の底板１０１０上に相応の重量の複数のリチウムイオン電池１０２０が搭載された場合等においても、底板１０１０の矩形を維持し、曲折や反り等の発生を防止する。

なお、図１においては、一対のガイド１０５０が配置され得る位置に、一対のガイドトレンチ１０８０（１），１０８０（２）を備えた例を示しており、第一の実施形態においては一対のガイド１０８０が、ガイドトレンチ１０８０（１），１０８０（２）において各々底板１０１０に固定されることができる。

また、図２は、第一の実施形態の試験電池ホルダー１０００の構成概要を説明する正面図である。図２から理解できるように、リチウムイオン電池１０２０と固定治具１０３０とガイド１０５０とは、底板１０１０の表側（紙面上側）に同一高さに突出して配置されている。一方、曲げ板部１０７０は、底板１０１０の裏側（紙面下側）に突出して配置される。

また、図２に示すように、固定治具１０３０はＬ字型としてもよく、その垂直面においてリチウムイオン電池１０２０と当接してこれを押圧固定し、その水平面において底板１０１０と当接してノブボルト１０３１で固定されてもよい。

ノブボルト１０３１は、底板１０１０の裏面側に配置することも可能ではあるが、リチウムイオン電池１０２０の脱着作業の容易性を考慮すれば、図２に示すようにノブボルト１０３１を表側に配置したほうが好ましい。また、バックガイド１０６０は、曲げ板部１０７０とは異なり表側に凸に配置されて、リチウムイオン電池１０２０の配置固定作業をアシストするガイドになるとともに、その位置ずれを抑制する。

図３は、第一の実施形態の試験電池ホルダー１０００の構成概要を説明する右側面図である。図３においては、底板１０１０の二つの長辺の裏側に共に曲げ板部１０７０を備える構成を示している。また、図３から理解できるように、リチウムイオン電池１０２０は、その一側面において固定治具１０３０で当接固定され、他側面においてガイド１０５０に当接固定されるとともに、バックガイド１０６０で移動やズレを制限されるので、極めて安定した保持状態が維持される。

なお、リチウムイオン電池１０２０は、オペレータから見て奥側に一対の端子１０２１（１），１０２１（２）を備えてもよく、一対の端子１０２１（１），１０２１（２）からケーブル等を介して充放電装置本体と電気的に接続されてもよい。このため、バックガイド１０６０は、一対の端子１０２１（１），１０２１（２）に接触しない程度の高さとされることが好ましい。

ここで、底板１０１０は、例えば充放電試験装置の恒温槽の開口扉から恒温槽内にスライド収納される棚板であってもよく、恒温槽の前面に立つオペレータから見て奥側に一対の端子１０２１（１），１０２１（２）及びバックガイド１０６０が備えられるものとする。また、底板１０１０は、恒温槽内の棚板として固定されているものとしてもよい。

また、固定治具１０３０の突出高さとガイド１０５０の突出高さとは同一とされることが好ましい。これにより、固定されるリチウムイオン電池１０２０の安定性がより高くなる。

また、図４は、電池の形状に合わせて専用設計された従来のバッテリーケースを説明する図であり、（ａ）が従来のバッテリーケースの正面図を示し、（ｂ）が従来のバッテリーケースの右側面図を示し、（ｃ）が従来のバッテリーケースの左側面図を示し、（ｄ）が従来のバッテリーケースの平面図を示すものである。従来、図４に示すバッテリーケースが充放電装置の棚の所定位置に複数搭載されていたものである。

（第二の実施形態）
第一の実施形態で説明した一対のガイド１０５０は、第一の実施形態で説明した固定治具１０３０の構成と同一の構成を採用することができる。すなわち、一対のガイドトレンチ１０８０を、トレンチ１０４０と同様の構造とするとともに、一対のガイド１０５０を一対のガイドトレンチ１０８０に各々任意の位置で任意の数だけ固定できるようにする。

このため、一対のガイド１０５０を固定治具１０３０と同様にＬ字型とし、一辺は試験対象電池１０２０に当接させ、他辺を底板１０１０に当接させて、一対のガイドトレンチ１０８０上で各々ノブボルトにより固定することができる。

第二の実施形態においては、固定治具１０３０だけではなく、一対のガイド１０５０もその固定位置を移動させ数を調整することが可能となるので、試験対象電池１０２０の固定位置自由度が増大するので好ましい。また、さらにバラエティに飛んだ電池形状に対しても、迅速かつ確実に固定することが可能となるので、試験効率を向上させることが可能となる。

本実施形態で示した試験電池ホルダーは、各種電池の特性を試験評価する充放電試験において試験される電池を固定する試験電池ホルダーであり、電池固定時に電池形状の変更や電池数の増減に対応できる。すなわち、本実施形態は、充放電試験で試験する電池を固定する方法の簡易化に関する発明である。

最近、自動車用電池や定置・蓄電用等のパワーエレクトロニクス分野では新型二次電池（典型的には、リチウムイオン電池）の需要が高まり、開発・生産が盛んに行われている。それに伴い、電池を評価するための充放電試験装置に対する注目が集まっている。

充放電試験で使用する電池を固定する電池治具において、従来では電池の形状に合わせた専用設計を行っていたため、電池の形状が変わる場合や、チャンネルの増減があった場合に使用できなくなってしまい、再設計が必要だった。そして、再設計が必要になること、及び、専用の棚、専用のケースの作製のためのコストが高くなってしまう傾向にあった。

そこで、本実施形態では、電池形状の変化やチャンネル増減という事象に直面しても柔軟に対応可能であり、コスト削減にも貢献できる試験電池ホルダーを提案する。また、従来発生していた材料費、工数等に起因する費用の損失を低減することもできる。

従来の「充放電試験装置の棚（底板）＋ケース」の構造を、「棚（底板）＋固定治具（固定バー）」に変更することによって、電池固定方法を改善する。改善により固定バーを棚の上で自由に位置決めした上で固定することが可能となり、電池形状の変更に対応可能となる。また、固定バーは棚に刻まれたレール上の溝（トレンチ）に固定されているので、位置や数量を自由に調整することができる。

従来は電池の形状に合わせた専用設計（棚＋ケースの構成）だったところ、本実施形態では、固定バー（棚＋固定バーの構成）を自由に動かすことができる。よって電池の形状変更に柔軟に対応することができる。

棚の上の固定バーを自由に動かすことができるので電池の形状変更に柔軟に対応可能となる。この作用によって、電池の形状変化に対応できなかった従来技術の課題を改善することができ、コスト削減にも寄与できることになった。また、従来発生していた材料費、工数等の費用の損失を低減することができる。

上述の各実施形態で例示した試験電池ホルダー及び充放電試験装置等は、各実施形態での説明に限定されるものではなく、各実施形態で説明する技術思想の範囲内かつ自明な範囲内で、適宜その構成や動作及び動作方法等を変更することができる。例えば、実施形態においてはリチウムイオン電池を例示して説明したが、充放電試験対象となる電池はリチウムイオン電池に限定されるものではなく、他の任意の二次電池であってもよい。また、底板等の素材はＳＵＳ３０４を使用することも可能であるが、これに限定されるものではない。

また、説明の便宜上各実施形態ごとに個別に説明しているが、各実施形態の構成を適宜組み合わせて適用し、またその動作も自明な範囲内で適宜組み合わせてアレンジしてもよい。

本発明の試験電池ホルダーは、二次電池への充電装置を含む各種の試験電池ホルダー及び充放電試験装置等として広く適用できる。

１０００・・試験電池ホルダー、１０１０・・底板、１０２０・・リチウムイオン電池、１０３０・・固定治具、１０３１・・ノブボルト、１０４０・・トレンチ、１０５０（１），１０５０（２）・・ガイド、１０６０・・バックガイド、１０７０・・曲げ板部、１０８０（１），１０８０（２）・・ガイドトレンチ。

Claims (9)

1. 試験対象電池を搭載して充放電試験装置に実装される試験電池ホルダーであって、
   前記試験対象電池を載置する矩形の底板と、
   前記底板の短手方向中央に配設され前記底板の長手方向に延伸されたトレンチに沿う任意の位置で固定可能に、前記底板から突設された固定治具と、
   前記試験対象電池に対して前記固定治具の対向側において前記試験対象電池を前記固定治具とともに挟持するように、前記底板の短手方向において前記トレンチに対して対称配置されて、前記底板から突設された一対のガイドと、を備え、
   前記固定治具と前記一対のガイドとによる少なくとも３箇所で、前記試験対象電池を固定する
   ことを特徴とする試験電池ホルダー。
2. 請求項１に記載の試験電池ホルダーにおいて、
   前記固定治具は、前記試験対象電池と前記底板とにそれぞれ当接する面を有し、ノブボルトで前記トレンチに固定されるＬ字状である
   ことを特徴とする試験電池ホルダー。
3. 請求項１または請求項２に記載の試験電池ホルダーにおいて、
   前記一対のガイドは、前記底板の短手方向において前記トレンチに対して対称配置され前記底板の長手方向に延伸された一対のガイドトレンチに沿う任意の位置で固定可能である
   ことを特徴とする試験電池ホルダー。
4. 請求項３に記載の試験電池ホルダーにおいて、
   前記一対のガイドは、前記試験対象電池と前記底板とにそれぞれ当接する面を有し、ノブボルトで前記一対のガイドトレンチにそれぞれ固定されるＬ字状である
   ことを特徴とする試験電池ホルダー。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の試験電池ホルダーにおいて、
   前記充放電試験装置に実装される場合にオペレータから見て奥側の辺縁部であって、前記底板の長手方向に設けられ、前記底板に突設されて試験対象電池の奥側への移動を制限するバックガイドを備える
   ことを特徴とする試験電池ホルダー。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の試験電池ホルダーにおいて、
   前記充放電試験装置に実装される場合にオペレータから見て手前側の辺縁部であって、前記底板の長手方向に下に突設されて前記底板の強度を補強する曲げ板部を備える
   ことを特徴とする試験電池ホルダー。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の試験電池ホルダーにおいて、
   前記試験対象電池は、前記充放電試験装置に実装される場合にオペレータから見て奥側に一対の端子を備える
   ことを特徴とする試験電池ホルダー。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の試験電池ホルダーにおいて、
   前記充放電試験装置は同時に複数の前記試験対象電池に対して試験可能な多チャンネル充放電試験装置であって、複数の前記試験対象電池を各々前記固定治具と前記一対のガイドとで固定する
   ことを特徴とする試験電池ホルダー。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の試験電池ホルダーを備える充放電試験装置。
   

Images