JP7124002B2 - 電池プローブモジュール及び電池試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池プローブモジュール及び電池試験装置に関し、特に、回転可能な電池プローブモジュール及び電池試験装置に関する。

一般的には、電池が正常に動作できることを確保するために、出荷前に電池の充放電の試験プロセスを行う必要がある。例えば、電池を充電する際に、まず電池をトレイに入れ、そしてプローブヘッドを電池の電極に位置合わせする必要がある。次に、プローブヘッドが電池の電極に安定して接触したことを確定した後、プローブヘッドを介して電池に充電電流を供給する。当業者に周知のように、充電電流が高いため、プローブヘッドが電池の電極に正確に接触しなければ、電池の爆発を起こして公共安全上の不測を発生させる可能性があり、したがって、毎回の充放電過程においてプローブヘッドが電極に安定して接触したことを確定することは非常に重要である。

典型的には、電池の充放電時に多くの熱エネルギーが発生して蓄積されるため、電池自体が熱により若干膨張する他、電池のセルにいくつかの製造ばらつきや材料欠陥がある場合、膨張の程度や変異がかなり大きい。以上から分かるように、電池の電極が電池自体の膨張の問題により元の位置からずれてプローブヘッドが電池の電極に接触できなくなってしまう可能性がある。したがって、当該分野には、プローブヘッドを適切に移動させてプローブヘッドを電池の電極に安定して接触させることができる新たな電池プローブモジュール及び電池試験装置が求められている。

本発明は、電池の膨張時に固定式プローブヘッドが電池の電極に接触できないおそれがあるという問題を解決するために、回転可能なプローブヘッドを有し、プローブヘッドが電池の電極につれて移動することができる電池プローブモジュールを提供する。

本発明は、第１のフレーム及び複数の試験ユニットを含む電池プローブモジュールを提供する。複数の試験ユニットは、それぞれ本体部、回転軸部及びプローブヘッドを含む。回転軸部は、その一端が第１のフレームに回転可能に枢設されるように本体部に設置される。プローブヘッドは、本体部に設置され、プローブヘッドが第１の距離平行移動すると、プローブヘッドが回転軸部に対して第１の角度回転する。

いくつかの実施例では、プローブヘッドは、電池の電極に選択的に押し当てられて、電池の電極に動かされて第１の距離平行移動することができる。また、第１のフレームは、等間隔で配列された複数の位置決め孔を有してよく、複数の試験ユニットの回転軸部は、それぞれ前記複数の位置決め孔のうちの１つに枢設される。

本発明は、電池の膨張時に固定式プローブヘッドが電池の電極に接触できないおそれがあるという問題を解決するために、回転可能なプローブヘッドを有する電池プローブモジュールと、電池収容ユニットを有するモジュール化電池トレイとを含む電池試験装置を提供する。

本発明は、電池プローブモジュール及びモジュール化電池トレイを含む、複数の電池ユニットを試験するための電池試験装置を提供する。電池プローブモジュールは、第１のフレーム及び複数の試験ユニットを含み、複数の試験ユニットは、それぞれ本体部、回転軸部及びプローブヘッドを含む。回転軸部及びプローブヘッドは、本体部に設置され、かつ各試験ユニットは、回転軸部を介して第１のフレームに枢設される。モジュール化電池トレイは、第２のフレーム及び複数の電池収容ユニットを含み、前記複数の電池収容ユニットは、それぞれ前記複数の試験ユニットのうちの１つに対応するように第２のフレームに移動可能に係止される。

いくつかの実施例では、各電池収容ユニットには天面が定義され、かつ各電池収容ユニットは、天面から突出してよいスペーサを有してよい。ここで、各試験ユニットのプローブヘッドが、対応する電池ユニットの電池の電極に押し当てられると、スペーサは、隣接する２つの試験ユニットの間に位置してよい。また、スペーサが１つの試験ユニットの本体部を動かすと、動かされた本体部は、プローブヘッドを動かして回転軸部に対して回転してよい。また、電池試験装置は、第２のフレーム内の前記複数の電池収容ユニットを動かすためのクランプモジュールをさらに含んでよい。そして、第１のフレームは、等間隔で配列された複数の位置決め孔を有してよく、複数の試験ユニットの回転軸部は、それぞれ前記複数の位置決め孔のうちの１つに枢設される。

以上をまとめると、本発明に係る電池プローブモジュール及び電池試験装置では、電池プローブモジュールに回転可能なプローブヘッドを設置することにより、電池の膨張時にプローブヘッドを電池の電極につれて移動させて、プローブヘッドを電池の電極に安定して接触させることができる。また、モジュール化電池トレイ内には移動可能な電池収容ユニットがあり、電池が膨張すると、電池収容ユニットは、それにつれて移動し、かつスペーサを用いて試験ユニット内のプローブヘッドを動かして移動することができ、プローブヘッドと電池の電極との接触問題を解決することに役立つ。

本発明の一実施例に係る電池試験装置を示す概略斜視図である。 本発明の一実施例に係る電池試験装置を示す側面図である。 本発明の一実施例に係る第１のフレームを示す概略斜視図である。 本発明の一実施例に係る試験ユニットを示す側面図である。 本発明の一実施例に係る電池試験装置の一部を示す概略斜視図である。 本発明の一実施例に係る電池収容ユニットを示す概略斜視図である。 本発明の一実施例に係る回転後の試験ユニットの底面図である。

以下、本発明の特徴、目的及び機能をさらに説明する。しかしながら、以下に示すものは、本発明の実施例に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではなく、すなわち、本発明の特許請求の範囲で行われた均等変化及び修飾は、いずれも本発明の主旨を逸脱せず、本発明の精神及び範囲から逸脱しないため、本発明の更なる実施態様とみなされるべきである。

図１及び図２を併せて参照すると、図１は、本発明の一実施例に係る電池試験装置を示す概略斜視図であり、図２は、本発明の一実施例に係る電池試験装置を示す側面図である。図に示すように、電池試験装置１は、複数の電池ユニット２を電気的に試験するために用いられ、電池試験装置１は、電池プローブモジュール１０、モジュール化電池トレイ１２及びクランプモジュール１４を含んでよく、電池プローブモジュール１０は、第１のフレーム１００及び複数の試験ユニット１０２を含んでよく、モジュール化電池トレイ１２は、第２のフレーム１２０及び複数の電池収容ユニット１２２を含んでよく、前記複数の電池ユニット２は、複数の電池収容ユニット１２２にそれぞれ搭載される。実際には、電池プローブモジュール１０は、垂直方向に移動するための構造を含んでもよく、例えば、電池試験装置１が複数の電池ユニット２に対して電気的試験を開始しようとすると、電池プローブモジュール１０は、モジュール化電池トレイ１２に向かって移動する。電池試験装置１が複数の電池ユニット２に対する電気的試験を終了した後、例えば複数の電池ユニット２を交換すると、電池プローブモジュール１０は、モジュール化電池トレイ１２から離れる。一例では、図１及び図２は、電池プローブモジュール１０とモジュール化電池トレイ１２とが近接した状態を示すものに過ぎず、電池プローブモジュール１０とモジュール化電池トレイ１２との相対的な位置関係を制限するものではない。電池試験装置１の構造と機能を詳細に説明するために、以下、電池試験装置１の各部の構成部品をそれぞれ説明する。

図１、図２、図３及び図４を併せて参照すると、図３は、本発明の一実施例に係る第１のフレームを示す概略斜視図であり、図４は、本発明の一実施例に係る試験ユニットを示す側面図である。図に示すように、電池プローブモジュール１０は、第１のフレーム１００と、第１のフレーム１００に設置された複数の試験ユニット１０２とを有する。構造では、第１のフレーム１００には、一定の間隔で配列された複数の位置決め孔１０００が設置されてよく、試験ユニット１０２は、本体部１０２０、回転軸部１０２２及びプローブヘッド１０２４を有する。ここで、試験ユニット１０２の回転軸部１０２２及びプローブヘッド１０２４は、後続のメンテナンスや交換に役立つように、本体部１０２０に着脱可能に固定されている。また、各位置決め孔１０００は、１つの試験ユニット１０２の回転軸部１０２２に対応して接続され、すなわち試験ユニット１０２は、回転軸部１０２２を介して第１のフレーム１００に接続されている。一例では、回転軸部１０２２の一端が本体部１０２０に固定され、回転軸部１０２２の他端が、対応する位置決め孔１０００に回転可能に被嵌されることにより、試験ユニット１０２が第１のフレーム１００に枢設される。図３は、第１のフレーム１００が２列の平行な複数の位置決め孔１０００を有することを示すが、本実施例はこれに限定されず、例えば第１のフレーム１００は、１列だけの複数の位置決め孔１０００を有するか又はそれより多くの列の位置決め孔１０００を有してもよい。

また、位置決め孔１０００は、小さな開口を有する可能性があり、例えば回転軸部１０２２の一部が位置決め孔１０００を通って位置決め孔１０００の片側に収容され、かつ位置決め孔１０００の開口が回転軸部１０２２のネック部１０２２ａに係合することができる。一例では、位置決め孔１０００がネック部１０２２ａに係合した後に、回転軸部１０２２がネック部１０２２ａの水平面に回転することができ、これは、試験ユニット１０２が回転軸部１０２２を軸として第１のフレーム１００に枢設されることにより、試験ユニット１０２が第１のフレーム１００に対して回転可能となることを意味する。もちろん、本実施例は、試験ユニット１０２がどのように第１のフレーム１００に枢設されるかを制限せず、回転軸部１０２２のネック部１０２２ａが位置決め孔１０００に係合することは可能性のある一例に過ぎず、当業者であれば、枢設手段を自由に決定することができる。

プローブヘッド１０２４は、電池ユニット２の電池の電極を電気的に接続するために用いられ、そして電池ユニット２の電圧を検出するか又は電池ユニット２に充電電流を伝達することができる。図４に示す例では、回転軸部１０２２及びプローブヘッド１０２４は、それぞれ本体部１０２０の両端に固定されているが、本実施例は、回転軸部１０２２及びプローブヘッド１０２４の相対位置を特に制限せず、回転軸部１０２２及びプローブヘッド１０２４が同じ軸線上に重ならなければよい。当業者が理解できるように、回転軸部１０２２を軸心として回転する際に、プローブヘッド１０２４が回転軸部１０２２から遠く離れると、大きな距離平行移動できることを示す。また、本実施例は、回転軸部１０２２又は試験ユニット１０２の回転可能な角度を制限せず、例えば試験ユニット１０２の回転可能な角度範囲は、２度、５度又は１０度であってよく、回転方向は、時計回りでも反時計回りでもよい。

図２、図４及び図６を併せて参照すると、図５は、本発明の一実施例に係る電池試験装置の一部を示す概略斜視図であり、図６は、本発明の一実施例に係る電池収容ユニットを示す概略斜視図である。図に示すように、モジュール化電池トレイ１２は第２のフレーム１２０及び複数の電池収容ユニット１２２を有し、かつ各電池収容ユニット１２２は、１つの電池ユニット２を収容することができる。ここで、第２のフレーム１２０は、少なくとも１つのクロスバー１２００を含み、かつ第２のフレーム１２０の前後両端は、それぞれ第１のバッフル１２０ａ及び第２のバッフル１２０ｂを有してよい。一例では、第２のフレーム１２０の両側は、それぞれ１つのクロスバー１２００を有し、２つのクロスバー１２００が第１のバッフル１２０ａと第２のバッフル１２０ｂとの間に対称的に固着されてもよく、それにより２つのクロスバー１２００、第１のバッフル１２０ａ及び第２のバッフル１２０ｂにより囲まれる範囲で複数の電池収容ユニット１２２を配置する空間を画定することができる。

一例では、各電池収容ユニット１２２は、同様の構造であり、かついずれもスペーサ１２２０、ホルダ１２２２及び位置決め溝１２２４を有してよい。ここで、本実施例では、スペーサ１２２０及びホルダ１２２２が形成する境界範囲（例えば、３次元空間における１つの矩形範囲）を電池収容空間Ｓと定義し、電池ユニット２を電池収容空間Ｓ内に配置することができる。図６に示す例では、電池収容空間Ｓが半開放の空間であるが、隣接する２つの電池収容ユニット１２２が緊密に付け合せているため、電池ユニット２を電池収容ユニット１２２に配置するとき、スペーサ１２２０、ホルダ１２２２及び隣接する電池収容ユニット１２２のスペーサ１２２０は、共に電池収容空間Ｓを形成するとみなすことができ、また、電池収容空間Ｓは主に、ホルダ１２２２の上側面であってよい天面１２２２ａに向かって開口する。すなわち、隣接する２つの電池収容ユニット１２２は、共に電池ユニット２の固定を補助して電池ユニット２を電池収容空間Ｓ内に安定して配置させる。

一例では、スペーサ１２２０は、天面１２２２ａから突出し、電池ユニット２の電池の電極２０は、天面１２２２ａよりも低くなる。また、電池収容ユニット１２２は、少なくとも１つの位置決め溝１２２４を有してよく、位置決め溝１２２４は、ホルダ１２２２の一部であり、第２のフレーム１２０のクロスバー１２００を係止するために用いられてよい。実際には、複数の電池収容ユニット１２２は、第２のフレーム１２０内に直接固定されず、各々の位置決め溝１２２４を介して第２のフレーム１２０のクロスバー１２００に係止され、そして複数の電池収容ユニット１２２は、クロスバー１２００を横方向にスライド可能性である。当業者が理解できるように、本実施例の図面は、位置決め溝１２２４がクロスバー１２００に係止されるという対応関係を示すものに過ぎず、各電池収容ユニット１２２内の位置決め溝１２２４の数又はクロスバー１２００の数を制限するものではなく、電池収容ユニット１２２が位置決め溝１２２４を介してクロスバー１２００を係止することができればよい。図６に示す例では、ホルダ１２２２の両側の対称位置には、それぞれ第２のフレーム１２０の両側のクロスバー１２００に係止された位置決め溝１２２４をそれぞれ有してよく、それにより複数の電池収容ユニット１２２を第２のフレーム１２０内に平行に配列することができる。

他方では、本実施例の電池試験装置１は、第２のフレーム１２０内の複数の電池収容ユニット１２２を動かすためのクランプモジュール１４をさらに示す。一例では、クランプモジュール１４は、第１のバッフル１２０ａに近い位置に配置されて、最も近い電池収容ユニット１２２を直接的に押し当ててよい。換言すれば、第１のバッフル１２０ａが複数の電池収容ユニット１２２を受け止めることができれば、クランプモジュール１４が全ての電池収容ユニット１２２を連動して押し付けることを意味する。実際には、クランプモジュール１４が最も近い電池収容ユニット１２２を押し当てれば、第２のフレーム１２０内の各電池収容ユニット１２２の隙間を小さくすることにより、各電池収容ユニット１２２の水平方向でのスライド可能な距離を小さくすることができる。ここで、本実施例は、クランプモジュール１４がどのように第２のフレーム１２０内の複数の電池収容ユニット１２２を動かすかを制限せず、例えばクランプモジュール１４は、プッシャを第１のバッフル１２０ａの孔に通過させることで最も近い電池収容ユニット１２２を動かしてもよく、クランプモジュール１４は、第２のフレーム１２０の両端（第１のバッフル１２０ａ及び第２のバッフル１２０ｂの位置）から内向きに全ての電池収容ユニット１２２を押し付けてもよい。

ちなみに、クランプモジュール１４の機能は、プローブヘッド１０２４を電池ユニット２の電池の電極２０に位置合わせすることを補助することである。例えば、複数の電池収容ユニット１２２の第２のフレーム１２０での水平スライド可能な範囲が大き過ぎると、試験ユニット１０２をモジュール化電池トレイ１２の電池収容ユニット１２２に位置合わせしにくくなり、プローブヘッド１０２４を電池ユニット２の電池の電極２０に位置合わせすることができなくなるおそれがある。すなわち、クランプモジュール１４は、複数の電池収容ユニット１２２を押し付けた後、複数の電池収容ユニット１２２の間の空隙が小さくなり、プローブヘッド１０２４を電池ユニット２の電池の電極２０に位置合わせするのに役立つ。一例では、クランプモジュール１４は、必需な部品でなくてよく、複数の電池収容ユニット１２２を入れた後、複数の電池収容ユニット１２２が第２のフレーム１２０に十分に緊密に配列されていれば、必ずしもクランプモジュール１４で複数の電池収容ユニット１２２を押し付ける必要はないことが理解できる。

また、各試験ユニット１０２は、いずれも独立して第１のフレーム１００に枢設されているため、各試験ユニット１０２がいずれも独立して回転できることが理解できる。試験ユニット１０２の回転時の状態を説明するために、図１、図５及び図７を併せて参照し、図７は、本発明の一実施例に係る回動後の試験ユニットを示す底面図である。図に示すように、電池試験装置１が電池ユニット２を電気的に試験しようとすると、各試験ユニット１０２は、それぞれモジュール化電池トレイ１２内の１つの電池収容ユニット１２２に位置合わせされ、特に、プローブヘッド１０２４は、電池ユニット２の電池の電極２０に位置合わせされる。好適な充電効率のために、電池プローブモジュール１０は、モジュール化電池トレイ１２に接近することにより、プローブヘッド１０２４を電池の電極２０に押し付ける。仮に、一部の電池ユニット２が様々な要因により外観で膨張すると仮定すれば、以下、電池試験装置１が試験ユニット１０２の回転により電池ユニット２の膨張を克服するいくつかの理由を挙げるが、本実施例は、これらの理由に制限されない。

一例では、充電の過程において、プローブヘッド１０２４が電池の電極２０に押し付けられるため、プローブヘッド１０２４と電池の電極２０との間にかなりの摩擦力があることが理解できる。このとき、電池の電極２０が電池ユニット２の膨張によりずれると、プローブヘッド１０２４が摩擦力により電池の電極２０に動かされて僅かに平行移動し、例えば１～１０ｍｍ（第１の距離）平行移動する可能性がある。前述したように、試験ユニット１０２は、回転軸部１０２２を軸として第１のフレーム１００に枢設され、かつ回転軸部１０２２及びプローブヘッド１０２４は、それぞれ本体部１０２０の両端に固定されている。当業者が理解できるように、プローブヘッド１０２４が第１の距離平行移動すると、プローブヘッド１０２４が回転軸部１０２２を軸心として第１の角度θ回転することを意味する。換言すれば、試験ユニット１０２が第１のフレーム１００に対して回転自在であるため、電池ユニット２が膨張すると、プローブヘッド１０２４が電池の電極２０との間の摩擦力により電池の電極２０につれて移動し、プローブヘッド１０２４が電池の電極２０から離れることを回避することができる。

別の例では、電池プローブモジュール１０がモジュール化電池トレイ１２に接近した後、各電池収容ユニット１２２内のスペーサ１２２０は、隣接する２つの試験ユニット１０２の間に伸び込み、例えば図１及び図２から分かるように、スペーサ１２２０は、２つの本体部１０２０の間にある。電池収容ユニット１２２が第２のフレーム１２０に固着されていないため、隣接する電池収容ユニット１２２の間の間隔は、電池ユニット２の膨張により押し広げられることが理解できる。このとき、押し広げられた電池収容ユニット１２２が移動し、それにつれてスペーサ１２２０も移動することにより、スペーサ１２２０が少なくとも一側の本体部１０２０を動かして一定の距離、例えば１～１０ｍｍ平行移動することができる。前の例で述べたように、試験ユニット１０２が回転軸部１０２２を軸として第１のフレーム１００に枢設され、かつ回転軸部１０２２及びプローブヘッド１０２４がそれぞれ本体部１０２０の両端に固定されているため、本体部１０２０が平行移動すると、プローブヘッド１０２４がそれにつれて平行移動し、かつ回転軸部１０２２を軸心として第１の角度θ回転することを意味する。

また、本実施例では、試験ユニット１０２をリセットする機能を含んでもよい。一例では、各試験ユニット１０２は、試験ユニット１０２が初期位置から離れた後に変形し始め、かつ変形に抗する復元力を発生するバネ（図示せず）に個別に接続されてよい。実際には、プローブヘッド１０２４が電池の電極２０に動かされるか又は本体部１０２０がスペーサ１２２０に動かされると、外力がバネの復元力よりも大きければ、試験ユニット１０２は、外力によって回転することができる。他方では、試験ユニット１０２が外力を受け続けないと、試験ユニット１０２は、バネの復元力によって初期位置まで回転することができ、試験ユニット１０２のリセットも完了する。ここで、本実施例は、試験ユニット１０２とバネとの相対関係を制限せず、当業者が理解できるように、バネの一端が試験ユニット１０２に接続され、かつバネの他端が試験ユニット１０２につれて動かない物体に接続されれば、試験ユニット１０２はバネによりリセットすることができる。

もちろん、本実施例は、試験ユニット１０２をリセットする手段を制限せず、例えばバネが不要である可能性もある。一例では、電池ユニット２を取り外した後、クランプモジュール１４を再び制御して電池収容ユニット１２２を予め設定されたリセット位置まで押し込んでよい。当業者が理解できるように、試験ユニット１０２の本体部１０２０が電池収容ユニット１２２のスペーサ１２２０に動かされるため、前述の試験ユニット１０２の初期位置を電池収容ユニット１２２のリセット位置に予め対応させれば、試験ユニット１０２をリセットする機能も実現できる。

以上をまとめると、本発明に係る電池プローブモジュール及び電池試験装置では、電池プローブモジュールに回転可能なプローブヘッドを設置することにより、電池の電極がずれる時に、プローブヘッドを電池の電極と同期移動させて、プローブヘッドを電池の電極に安定して接触させ、かつ試験を完了することができる。また、モジュール化電池トレイには非固定式の電池収容ユニットがあり、電池の電極がずれる時に、スペーサを用いて試験ユニットを動かすことができ、プローブヘッドと電池の電極との接触問題を解決するのに役立つ。

１ 電池試験装置
１０ 電池プローブモジュール
１００ 第１のフレーム
１０００ 位置決め孔
１０２ 試験ユニット
１０２０ 本体部
１０２２ 回転軸部
１０２２ａ ネック部
１０２４ プローブヘッド
１２ モジュール化電池トレイ
１２０ 第２のフレーム
１２０ａ 第１のバッフル
１２０ｂ 第２のバッフル
１２２ 電池収容ユニット
１２２０ スペーサ
１２２２ ホルダ
１２２２ａ 天面
１２２４ 位置決め溝
１４ クランプモジュール
２ 電池ユニット
２０ 電池の電極
Ｓ 電池収容空間
θ 角度

Claims (3)

1. 複数の電池ユニットを試験するための電池試験装置であって、
   第１のフレーム及び複数の試験ユニットを含み、前記複数の試験ユニットがそれぞれ本体部と前記本体部に設置された回転軸部及びプローブヘッドとを含み、かつ前記複数の試験ユニットの各々が前記回転軸部を介して前記第１のフレームに枢設される電池プローブモジュールと、
   第２のフレーム及び複数の電池収容ユニットを含み、前記複数の電池収容ユニットが、それぞれ前記複数の試験ユニットのうちの１つに対応するように前記第２のフレームに移動可能に係止されるモジュール化電池トレイと、を含み、
   前記複数の電池収容ユニットの各々には天面が定義され、かつ前記複数の電池収容ユニットの各々は、前記天面から突出したスペーサを有し、
   前記複数の試験ユニットの各々の前記プローブヘッドが、対応する前記電池ユニットの電池の電極に押し当てられると、前記スペーサは、隣接する２つの前記試験ユニットの間に位置し、
   前記スペーサが１つの前記試験ユニットの前記本体部を動かすと、動かされた前記本体部は、前記プローブヘッドを水平に動かして前記回転軸部に対して水平面に沿って回転する、電池試験装置。
2. 前記第２のフレーム内の前記複数の電池収容ユニットを動かすためのクランプモジュールをさらに含む請求項１に記載の電池試験装置。
3. 前記第１のフレームは、等間隔で配列された複数の位置決め孔を有し、前記複数の試験ユニットの各々の前記回転軸部は、前記複数の位置決め孔のうちの１つに枢設される請求項１に記載の電池試験装置。
   

Images