JP2021029081A - 接続装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄電池と充放電装置との間の導通不良を抑制し、蓄電池の充放電を安定的に行うことが可能な接続装置を提供する。【解決手段】接続装置1は、充放電装置4と電気的に接続される第1端子台2と、蓄電池5の電極端子51と電気的に接続される第2端子台3と、を備える。第1端子台2は、X軸方向に延在する側面21aと先端面21bとを有する柱状の導電ピン21を有する。第2端子台3は、導電面31aと、導電面31aから突出して設けられた導電部材32と、を有する。第1端子台2及び第2端子台3は、導電ピン21が導電部材32から離間している非接触状態と導電ピン21が導電部材32に接触している接触状態との間で、X軸方向に沿って相対的に移動可能とされている。導電部材32は、接触状態において導電ピン21の側面21aの少なくとも一部と接触するように形成されている。【選択図】図1
Description
本開示は、蓄電池の充放電用の接続装置に関する。
例えばリチウムイオン二次電池等の蓄電池の製造工程においては、電解液が注入された後の蓄電池を充放電して活性化する活性化工程が行われる(例えば特許文献1参照)。
上記蓄電池の充放電を行う方式として、例えば、蓄電池の電極端子と電気的に接続された第1端子台と、充放電装置と電気的に接続された第2端子台と、を電気的に接続する方式が考えられる。具体的には、第1端子台において第2端子台と対向する側に導電面を形成すると共に、第2端子台において第1端子台(導電面)と対向する側に柱状の導電ピンを形成し、導電ピンの先端面を導電面に押し当てることにより、第1端子台と第2端子台との導通を図る方式が考えられる。
しかしながら、上記方式のように導電ピンの先端面を導電面に押し当てる場合、導電ピンの先端面の表面に生じた錆、導電面に対する導電ピンの押し当てる力の不足等に起因して、接触不良が生じ易い。その結果、狙いの電圧値又は電流値によって蓄電池の充放電を実行できないおそれがある。
そこで、本開示は、蓄電池と充放電装置との間の導通不良を抑制し、蓄電池の充放電を安定的に行うことが可能な接続装置を提供することを目的とする。
本開示の一側面に係る接続装置は、蓄電池の充放電用の接続装置であって、蓄電池を充放電するための充放電装置と電気的に接続される第1部材と、第1方向に第1部材と対向するように配置され、蓄電池の電極端子と電気的に接続される第2部材と、を備え、第1部材及び第2部材のいずれか一方は、第1方向に延在する側面と第1方向に交差する先端面とを有する柱状の導電ピンを有し、第1部材及び第2部材の他方は、第1方向に交差する導電面と、導電面から第1方向に突出して設けられ、導電面に電気的に接続された導電部材と、を有し、第1部材及び第2部材は、導電ピンが導電部材から離間している非接触状態と導電ピンが導電部材に接触している接触状態との間で、第1方向に沿って相対的に移動可能とされており、導電部材は、接触状態において導電ピンの側面の少なくとも一部と接触するように形成されている。
上記接続装置では、接触状態において、導電ピンの先端面と導電面とが接触するだけでなく、導電ピンの側面と導電部材とが接触する。これにより、第1部材と第2部材とをより確実に導通させることができる。また、上記接続装置では、非接触状態(第1部材及び第2部材間の導通がOFFの状態)と接触状態(第1部材及び第2部材間の導通がONの状態)とを切り替える度に、第1部材及び第2部材が第1方向に沿って相対的に移動する。この際、導電ピンの側面と導電部材との間に摩擦が生じることにより、導電ピンの側面と導電部材との接触部分に酸化膜が蓄積し難くなる。また、仮に酸化膜が生じたとしても、上記摩擦によって酸化膜が削り取られることにより、導電ピンの側面と導電部材とを導通させることができる。その結果、導電ピンの側面と導電部材との接触不良を抑制できる。従って、上記接続装置によれば、蓄電池と充放電装置との間の導通不良(すなわち、第1部材と第2部材との間の導通不良)を抑制し、蓄電池の充放電を安定的に行うことができる。
導電部材は、第1方向に延在する側面部を有し、接触状態において、導電部材の側面部は、導電ピンの側面と面接触又は線接触してもよい。この構成によれば、導電部材の側面部と導電ピンの側面とをしっかりと接触させることができるため、導電部材と導電ピンの側面との接触不良をより一層効果的に抑制することができる。
導電部材は、導電面に電気的に接続された複数の毛部材を有し、接触状態において、複数の毛部材は、導電ピンの側面の複数の箇所と接触してもよい。この構成によれば、導電ピンと導電部材との導通をより一層確実に図ることができる。
導電部材は、導電面に立設されると共に導電面に電気的に接続された壁部を有し、壁部は、第1方向から見て導電ピンの側面から離間すると共に導電ピンを包囲するように設けられており、複数の毛部材は、壁部の内側面に電気的に接続されていてもよい。この構成によれば、接触状態において、壁部に包囲された空間内に導電ピンが入り込むことにより、当該空間内に配置された複数の毛部材と導電ピンの側面とを好適に接触させることができる。また、第1方向から見て、壁部が導電ピンの側面から離間しているため、導電面に対する導電ピンの位置の許容誤差を大きくすることができる。つまり、互いに対応する形状(凸形状及び凹形状)を有する部材同士を位置決め精度良く接続しなければならないコネクタ構造と比較して、導電面に対する導電ピンの位置決めに関して要求される精度が低くなる。これにより、導電面に対して導電ピンを第1方向に相対移動させる構成を安価に実現できる。
上記接続装置は、蓄電池及び第2部材が載置される載置台を更に備え、載置台の位置が固定された状態で、第1部材が第1方向に沿って移動可能とされていてもよい。この構成によれば、第1部材と第2部材との間の導通のON/OFFの切替を、載置台を動かすことなく実現できる。その結果、載置台の移動に起因して蓄電池及び第2部材に振動が加わることを防止でき、蓄電池と第2部材との接続不良(例えば、蓄電池と第2部材とを接続する配線ケーブルが意図せずに外れてしまうこと等)を防止できる。
本開示によれば、蓄電池と充放電装置との間の導通不良を抑制し、蓄電池の充放電を安定的に行うことが可能な接続装置を提供することができる。
以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。また、図面には、説明の便宜のため、XYZ座標系が示される場合がある。
図1は、本実施形態に係る接続装置1の概略側面図である。図2は、接続装置1の概略平面図である。接続装置1は、蓄電池5の充放電用の装置である。具体的には、接続装置1は、充放電装置4と蓄電池5との間の電気的な接続を中継するための装置である。充放電装置4は、蓄電池5を充放電するための装置であり、蓄電池5の充放電を行うための充放電回路を備えている。蓄電池5は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、又は電気二重層キャパシタ等である。本実施形態では、蓄電池5は、リチウムイオン二次電池である。接続装置1は、例えば、蓄電池5の製造工程における活性化工程(コンディショニング工程)等に用いられる。活性化工程は、電解液が注入された後の蓄電池5を充放電して活性化するための工程である。
図1及び図2に示されるように、接続装置1は、第1端子台2(第1部材)と、第2端子台3(第2部材)と、トレイ6(載置台)と、を備える。第1端子台2は、充放電装置4と電気的に接続されている。第2端子台3は、X軸方向(第1方向)に第1端子台2と対向するように配置されている。第2端子台3は、蓄電池5の電極端子51(正極端子51A及び負極端子51B)と電気的に接続されている。本実施形態では、蓄電池5の正極端子51A及び負極端子51Bの各々が、配線ケーブルCを介して第2端子台3と電気的に接続されている。蓄電池5及び第2端子台3は、トレイ6に載置されている。トレイ6の位置は固定されている。
第1端子台2は、2つの導電ピン21(導電ピン21A及び導電ピン21B)を備えている。各導電ピン21は、第1端子台2における第2端子台3と対向する側に設けられている。導電ピン21Aと導電ピン21Bとは、X軸方向に直交するY軸方向に互いに離間して配置されている。各導電ピン21は、X軸方向に延在する側面21aと、X軸方向に交差する先端面21bと、を有する。本実施形態では、各導電ピン21は、円柱状に形成されている。また、先端面21bは、X軸方向に直交している。すなわち、先端面21bは、Y軸方向とX軸方向及びY軸方向に直交するZ軸方向とに平行な面に沿っている。
第2端子台3は、2つの金属部31(金属部31A及び金属部31B)を備えている。各金属部31は、第2端子台3における第1端子台2と対向する側に設けられている。金属部31Aと金属部31Bとは、Y軸方向に互いに離間して配置されている。金属部31Aは、導電ピン21Aの先端面21bと対向する導電面31aを有している。金属部31Aの導電面31aは、X軸方向から見て、導電ピン21Aを包含する領域を有している。金属部31Bは、導電ピン21Bの先端面21bと対向する導電面31aを有している。金属部31Bの導電面31aは、X軸方向から見て、導電ピン21Bを包含する領域を有している。導電面31aは、X軸方向に交差している。本実施形態では、導電面31aは、X軸方向に直交している。すなわち、導電面31aは、Y軸方向及びZ軸方向に平行な面に沿っている。
第2端子台3は、2つの導電部材32(導電部材32A及び導電部材32B)を備えている。導電部材32Aは、金属部31Aの導電面31aからX軸方向に突出して設けられている。導電部材32Aは、金属部31Aの導電面31aと電気的に接続されている。導電部材32Aは、金属部31Aと一体的に形成されてもよいし、金属部31Aとは別の金属部材によって形成されてもよい。導電部材32Bは、金属部31Bの導電面31aからX軸方向に突出して設けられている。導電部材32Bは、金属部31Bの導電面31aと電気的に接続されている。導電部材32Bは、金属部31Bと一体的に形成されてもよいし、金属部31Bとは別の金属部材によって形成されてもよい。
各導電部材32は、各導電ピン21よりも上方にずれた高さ位置に設けられている。各導電部材32は、X軸方向に延在する側面部32aを有する。本実施形態では、各導電部材32は、X軸方向及びY軸方向に平行な方向に延在する壁部であり、側面部32aは当該壁部の下面である。導電部材32Aの側面部32aは、X軸方向から見て、導電ピン21Aの側面21aと点接触する位置に配置されている。導電部材32Bの側面部32aは、X軸方向から見て、導電ピン21Bの側面21aと点接触する位置に配置されている。
第1端子台2は、X軸方向に沿って移動可能とされている。これにより、第1端子台2及び第2端子台3は、各導電ピン21が各導電部材32から離間している非接触状態(図1及び図2に示される状態)と各導電ピン21が各導電部材32に接触している接触状態との間で、X軸方向に沿って相対的に移動可能とされている。すなわち、各導電ピン21は、非接触状態と接触状態との間で、各導電面31aに対してX軸方向に沿って相対的に移動可能とされている。なお、本実施形態では、非接触状態は、各先端面21bが各導電面31aから離間している状態でもあり、接触状態は、各先端面21bが各導電面31aに接触している状態でもある。また、上記の相対移動は、第2端子台3がX軸方向に沿って移動することにより実現されてもよいし、第1端子台2及び第2端子台3の両方がX軸方向に沿って移動することにより実現されてもよい。
図3は、接触状態における第1端子台2と第2端子台3とのY軸方向から見た位置関係を示している。また、図4の(A)は、接触状態における導電ピン21と導電部材32とのX軸方向から見た位置関係を示している。これらの図に示されるように、導電部材32は、接触状態において、導電ピン21の側面21aの少なくとも一部と接触するように形成されている。本実施形態では、接触状態において、導電部材32の側面部32aは、導電ピン21の側面21aと線接触する。すなわち、導電部材32の側面部32aと導電ピン21の側面21aとが互いに接触する接触部分C1は、X軸方向に沿って直線状に延在している。図3においては、接触部分C1を太線で示している。
本実施形態では一例として、蓄電池5の正極端子51Aは、当該正極端子51Aと接続された配線ケーブルCを介して、金属部31Aと電気的に接続されている。導電ピン21Aは、充放電装置4の正極側端子(正極端子51Aに対応する接続端子)と電気的に接続されている。これにより、接続状態において、蓄電池5の正極端子51Aは、配線ケーブルC、金属部31A、導電部材32A、及び導電ピン21Aを介して、充放電装置4の正極側端子と電気的に接続される。同様に、蓄電池5の負極端子51Bは、当該負極端子51Bと接続された配線ケーブルCを介して、金属部31Bと電気的に接続されている。導電ピン21Bは、充放電装置4の負極側端子(負極端子51Bに対応する接続端子)と電気的に接続されている。これにより、接続状態において、蓄電池5の負極端子51Bは、配線ケーブルC、金属部31B、導電部材32B、及び導電ピン21Bを介して、充放電装置4の負極側端子と電気的に接続される。このように、蓄電池5の各電極端子51が第1端子台2及び第2端子台3を介して充放電装置4と電気的に接続されることにより、充放電装置4による蓄電池5の充放電が実施される。
以上説明した接続装置1では、接触状態において、導電ピン21の先端面21bと金属部31の導電面31aとが接触するだけでなく、導電ピン21の側面21aと導電部材32とが接触する。これにより、第1端子台2と第2端子台3とをより確実に導通させることができる。また、接続装置1では、図1及び図2に示される非接触状態(第1端子台2及び第2端子台3間の導通がOFFの状態)と図3に示される接触状態(第1端子台2及び第2端子台3間の導通がONの状態)とを切り替える度に、導電ピン21が導電面31aに対してX軸方向(導電ピン21の先端面21bと導電面31aとが対向する方向)に沿って相対的に移動する。この際、導電ピン21の側面21aと導電部材32との間に摩擦が生じる。本実施形態では、導電ピン21の側面21aと導電部材32の側面部32aとが接触する接触部分C1(図3及び図4の(A)参照)において、摩擦が生じる。これにより、導電ピン21の側面21aと導電部材32との接触部分C1に酸化膜(錆)が蓄積し難くなる。また、仮に酸化膜が生じたとしても、上記摩擦によって酸化膜が削り取られることにより、導電ピン21の側面21aと導電部材32とを導通させることができる。その結果、導電ピン21の側面21aと導電部材32との接触不良を抑制できる。従って、接続装置1によれば、蓄電池5と充放電装置4との間の導通不良(すなわち、第1端子台2と第2端子台3との間の導通不良)を抑制し、蓄電池5の充放電を安定的に行うことができる。
また、導電部材32は、X軸方向に延在する側面部32aを有している。接触状態において、導電部材32の側面部32aは、導電ピン21の側面21aと線接触する。この構成によれば、導電部材32の側面部32aと導電ピン21の側面21aとをしっかりと接触させることができるため、導電部材32と導電ピン21の側面21aとの接触不良をより一層効果的に抑制することができる。
また、接続装置1は、蓄電池5及び第2端子台3が載置されるトレイ6を備えている。そして、トレイ6の位置が固定された状態で、第1端子台2がX軸方向に沿って移動可能とされている。この構成によれば、第1端子台2と第2端子台3との間の導通のON/OFFの切替を、トレイ6を動かすことなく実現できる。すなわち、トレイ6に載置された蓄電池5及び第2端子台3の位置を固定した状態で、上記導通のON/OFFの切替を行うことができる。その結果、トレイ6の移動に起因して蓄電池5及び第2端子台3に振動が加わることを防止でき、蓄電池5と第2端子台3との接続不良(例えば、蓄電池5と第2端子台3とを接続する配線ケーブルCが意図せずに外れてしまうこと等)を防止できる。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、図4の(B)に示されるように、第1端子台2は、円柱状の導電ピン21の代わりに多角柱状(ここでは一例として四角柱状)の導電ピン121を備えてもよい。接触状態において、導電部材32の側面部32aは、導電ピン121の4つの側面のうち側面部32aに対向する側面121aと面接触する。すなわち、導電部材32の側面部32aと導電ピン121の側面121aとが互いに接触する接触部分C2は、X軸方向及びY軸方向に平行な平面状となっている。図4の(B)においては、接触部分C2を太線で示している。このように、導電ピン121の側面121aと導電部材32の側面部32aとを面接触させる構成によれば、側面121aと側面部32aとの接触部分C2の接触面積を十分に確保することができる。これにより、導電ピン121と導電部材32との導通をより確実に図ることができる。
また、図5に示されるように、第2端子台3は、導電部材32の代わりに導電部材132を備えてもよい。図5の(A)は、X軸方向から見た導電ピン21、導電面31a、及び導電部材132を示している。図5の(B)は、接続状態における第1端子台2及び第2端子台3の側面(一部断面)を示している。導電部材132は、導電面31aに立設されると共に導電面31aに電気的に接続された壁部133と、壁部133に接続された複数の毛部材134と、を有する。より具体的には、壁部133は、X軸方向から見て導電ピン21の側面21aから離間すると共に導電ピン21を包囲するように設けられている。一例として、壁部133は、X軸方向から見て矩形枠状に形成されている。複数の毛部材134は、壁部133の内側面133aに電気的に接続されている。すなわち、複数の毛部材134は、壁部133を介して、間接的に導電面31aと電気的に接続されている。毛部材134は、直毛状であってもよいし、例えば金たわしのような縮毛状であってもよい。毛部材134は、例えば金属によって形成されている。
接触状態において、複数の毛部材134は、導電ピン21の側面21aの複数の箇所と接触する。具体的には、複数の毛部材134は、非接触状態において、X軸方向から見て導電ピン21と重なる部分を有している。これにより、導電ピン21が壁部133に包囲された空間内に入り込むと、複数の毛部材134のうち導電ピン21と重なる部分が、導電ピン21に押しのけられ、導電ピン21の側面21aに接触する。また、導電ピン21が壁部133に包囲された空間内に進入する際(すなわち、非接触状態から接触状態に移行する際)、又は導電ピン21が当該空間外に出る際(すなわち、接触状態から非接触状態に移行する際)に、導電ピン21の側面21aと複数の毛部材134との間で摩擦が生じる。
上記形態では、導電部材132が導電面31aに電気的に接続された複数の毛部材134を有する。また、接触状態において、複数の毛部材134が、導電ピン21の側面21aの複数の箇所と接触する。この構成によれば、導電ピン21と導電部材132との導通をより一層確実に図ることができる。また、上述したように、導電面31aに対する導電ピン21の移動に伴って、導電ピン21の側面21aと複数の毛部材134との間で摩擦が生じる。これにより、導電ピン21の側面21aに酸化膜(錆)が蓄積し難くなる結果、導電ピン21の側面21aと導電部材32(複数の毛部材134)との接触不良を抑制できる。
また、上記形態では、導電部材132は、導電面31aに立設されると共に導電面31aに電気的に接続された壁部133を有し、壁部133は、X軸方向から見て導電ピン21の側面21aから離間すると共に導電ピン21を包囲するように設けられている。そして、複数の毛部材134は、壁部133の内側面133aに電気的に接続されている。この構成によれば、接触状態において、壁部133に包囲された空間内に導電ピン21が入り込むことにより、当該空間内に配置された複数の毛部材134と導電ピン21の側面21aとを好適に接触させることができる。また、X軸方向から見て、壁部133が導電ピン21の側面21aから離間しているため、導電面31aに対する導電ピン21の位置の許容誤差を大きくすることができる。つまり、互いに対応する形状(凸形状及び凹形状)を有する部材同士を位置決め精度良く接続しなければならないコネクタ構造と比較して、導電面31aに対する導電ピン21の位置決めに関して要求される精度が低くなる。これにより、導電面31aに対して導電ピン21をX軸方向に相対移動させる構成を安価に実現できる。
また、図6に示されるように、第2端子台3は、導電部材32の代わりに導電部材232を備えてもよい。図6の(A)は、X軸方向から見た導電ピン21、導電面31a、及び導電部材232を示している。図6の(B)は、接続状態における第1端子台2及び第2端子台3の側面(一部断面)を示している。導電部材232は、導電部材132の壁部133と同様の壁部233と、壁部233の内側面233aに接続された複数の毛部材234と、を有する。複数の毛部材234は、壁部233の4つの内側面233aのうち互いに対向する2つの内側面233a(上面及び下面)において、すだれ状に設けられている。毛部材234は、例えば金属によって形成されている。このような導電部材232によっても、上述した導電部材132と同様の効果が奏される。なお、導電部材232では、複数の毛部材234は、2つの内側面233a(上面及び下面)に設けられているが、1つの内側面233a(例えば上面及び下面の一方)のみに設けられてもよい。また、上記形態では一例として、複数の毛部材134,234は、壁部133,233の内側面133a,233aに接続されたが、複数の毛部材は、導電面31a上に直接設けられてもよい。例えば、複数の毛部材は、導電面31a上に針山状(針山構造)に設けられてもよい。この場合、壁部は省略され得る。
また、上記実施形態では、第1端子台2の全体がX軸方向に移動可能な構成を例示したが、第1端子台2のうち導電ピン21を含む一部分のみがX軸方向に移動可能に構成されてもよい。
また、上記実施形態では、位置が固定された導電面31aに対して導電ピン21がX軸方向に移動する構成を例示したが、位置が固定された導電ピン21に対して導電面31aがX軸方向に移動可能に構成されてもよいし、導電ピン21及び導電面31aの両方がX軸方向に移動可能に構成されてもよい。
また、第1端子台2の構造と第2端子台3の構造とは、相互に入れ替え可能である。すなわち、第1端子台2に導電面31a及び導電部材32を有する金属部31が設けられ、第2端子台3に導電ピン21が設けられてもよい。
1…接続装置、2…第1端子台(第1部材)、3…第2端子台(第2部材)、4…充放電装置、5…蓄電池、6…トレイ(載置台)、21,21A,21B,121…導電ピン、21a,121a…側面、21b…先端面、31a…導電面、32,32A,32B,132,232…導電部材、32a…側面部、51…電極端子、51A…正極端子、51B…負極端子、133,233…壁部、133a,233a…内側面、134,234…毛部材。
Claims (5)
- 蓄電池の充放電用の接続装置であって、
前記蓄電池を充放電するための充放電装置と電気的に接続される第1部材と、
第1方向に前記第1部材と対向するように配置され、前記蓄電池の電極端子と電気的に接続される第2部材と、を備え、
前記第1部材及び前記第2部材のいずれか一方は、前記第1方向に延在する側面と前記第1方向に交差する先端面とを有する柱状の導電ピンを有し、
前記第1部材及び前記第2部材の他方は、
前記第1方向に交差する導電面と、
前記導電面から前記第1方向に突出して設けられ、前記導電面に電気的に接続された導電部材と、を有し、
前記第1部材及び前記第2部材は、前記導電ピンが前記導電部材から離間している非接触状態と前記導電ピンが前記導電部材に接触している接触状態との間で、前記第1方向に沿って相対的に移動可能とされており、
前記導電部材は、前記接触状態において前記導電ピンの前記側面の少なくとも一部と接触するように形成されている、接続装置。 - 前記導電部材は、前記第1方向に延在する側面部を有し、
前記接触状態において、前記導電部材の前記側面部は、前記導電ピンの前記側面と面接触又は線接触する、請求項1に記載の接続装置。 - 前記導電部材は、前記導電面に電気的に接続された複数の毛部材を有し、
前記接触状態において、前記複数の毛部材は、前記導電ピンの前記側面の複数の箇所と接触する、請求項1に記載の接続装置。 - 前記導電部材は、前記導電面に立設されると共に前記導電面に電気的に接続された壁部を有し、
前記壁部は、前記第1方向から見て前記導電ピンの前記側面から離間すると共に前記導電ピンを包囲するように設けられており、
前記複数の毛部材は、前記壁部の内側面に電気的に接続されている、請求項3に記載の接続装置。 - 前記蓄電池及び前記第2部材が載置される載置台を更に備え、
前記載置台の位置が固定された状態で、前記第1部材が前記第1方向に沿って移動可能とされている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の接続装置。
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JP2019147872A JP2021029081A (ja) | 2019-08-09 | 2019-08-09 | 接続装置 |
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JP2021029081A true JP2021029081A (ja) | 2021-02-25 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023198467A1 (de) * | 2022-04-13 | 2023-10-19 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und verfahren zum entladen von batterieeinheiten |
-
2019
- 2019-08-09 JP JP2019147872A patent/JP2021029081A/ja active Pending
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