TWI697685B

TWI697685B - 具接觸功能之多通道充放電電源

Info

Publication number: TWI697685B
Application number: TW108102413A
Authority: TW
Inventors: 佐藤裕之
Original assignee: 日商軟能智控設備有限公司
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2020-07-01
Also published as: TW202028769A

Abstract

提供如下之具接觸功能之多通道充放電電源：藉由不需要習知之將電源單元與接觸單元連接之纜線、或將其極度地縮短，可取得良好之測試結果，解決由使用纜線造成之壞處，甚至謀求裝置構成之小巧化。

一種充放電電源，具有：第1、第2充放電探針及第1、第2電壓測定探針，分別連接於以各行為同一間隔且配置在托盤之狀態搬入的複數個二次電池之正極及負極；充放電機構，依各二次電池而設，且連接於第1、第2充放電探針；將充放電機構以及與其連接之第1充放電探針及/或第2充放電探針一體化而形成充放電單元，將與各行之二次電池對應之複數個充放電單元形成在一個基板上。

Description

具接觸功能之多通道充放電電源

發明領域

本發明是涉及用來進行二次電池之充放電測試之具接觸功能之多通道充放電電源(亦即，二次電池之充放電測試裝置)。

發明背景

現今，用在智慧型手機等IT機器、電動汽車之二次電池之需求正急速增加。

在前述二次電池之量產過程之最終工程，廣泛地使用對生產之二次電池進行活性化與品質檢査之充放電評價裝置(充放電測試裝置)。

現在廣泛地使用之充放電評價裝置是如圖3所示，藉由分別個別獨立之電源單元90、以及與身為測試體之二次電池91連接之接觸單元92(包含正極用及負極用之探針單元93、94)而構成，這兩者之連接是使用纜線95(例如，參考專利文獻1、2)。另，於圖3顯示之二次電池91是在圖3之穿入紙面之方向亦排列配置有複數個，前述二次電池91之個數m是比構成電源單元90之複數個充放電電源96(充放電機構)之個數n(例如10倍以上)多(n<m)。

先行技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本特開2013-229201號公報

專利文獻2：日本特開2011-146372號公報

發明概要

然而，如上述，充放電評價裝置是使用纜線95來連接電源單元90與接觸單元92，故會產生如下之壞處：來自此纜線95之發熱、由纜線95之捲繞造成之雜訊之影響。

又，為了確保維修性，電源單元90與探針單元93、94是只從1方向以輸出端子、連接器來輸出，故阻抗是隨著各充放電通道(亦即，與各二次電池91連接之電線群)而不同。為了解決這點，往往將纜線95之長度變更(例如變長)來令阻抗一致，故纜線95之長度必須變成比必要長度還長，由纜線95之發熱造成之效率惡化、對二次電池91之溫度影響、甚至、雜訊之影響成為問題。

再者，在將電源單元90與接觸單元92個別地設置而以纜線95連接之習知技術，充放電通道之數量越增加則纜線95之配線越複雜化，導致維修成本增大、測試結果之誤差擴大。

又，由於電源單元90是使用現成之商品，故把電源單元90、纜線95、探針單元93、94合起來之裝置整體之小巧化有極限。

本發明是鑑於上述事情而建構之發明，目的是提供如下之具接觸功能之多通道充放電電源：藉由不需要習知之將電源單元與接觸單元連接之纜線、或將其極度地縮短，可取得良好之測試結果，解決由使用纜線造成之壞處，甚至謀求裝置構成之小巧化。

與遵循前述目的之本發明相關之具接觸功能之多通道充放電電源具有：第1、第2充放電探針及第1、第2電壓測定探針，分別連接於以各行為同一間隔且配置在托盤(tray)之狀態搬入的複數個二次電池之正極及負極；充放電機構，依各前述二次電池而設，且連接於成對之前述第1、第2充放電探針；將前述各充放電機構與連接於該各充放電機構之前述第1及/或前述第2充放電探針一體化而形成充放電單元，將與前述各行之二次電池對應之複數個前述充放電單元形成在一個基板上，令分別形成有由該複數個充放電單元所構成之行的前述基板具有間隙，在前述各間隙之一側設有風扇。

與本發明相關之具接觸功能之多通道充放電電源宜為：前述各二次電池是在上方具有前述正極及前述負極，前述第1及前述第2充放電探針是配置在前述二次電池之上方，與對應之前述充放電機構成為一體而設在前述基板。

與本發明相關之具接觸功能之多通道充放電電源宜為：在前述基板之端部設有連接端子，前述連接端子可裝設在以固定狀態配置之插座。

與本發明相關之具接觸功能之多通道充放電電源宜為：前述充放電機構以及前述第1、第2充放電探針與前述第1、第2電壓測定探針是熱絕緣。

在與本發明相關之具接觸功能之多通道充放電電源，前述第1、第2充放電探針與前述第1、第2電壓測定探針可配置在前述二次電池之上方。

在與本發明相關之具接觸功能之多通道充放電電源，亦可以將前述第1充放電探針與前述第1電壓測定探針配置在前述二次電池之上方，將前述第2充放電探針與前述第2電壓測定探針是配置在前述二次電池之下方。

在此，前述第1、第2充放電探針與前述第1、第2電壓測定探針是配置在俯視下之前述二次電池之中央為佳。

在與本發明相關之具接觸功能之多通道充放電電源，前述第1、第2電壓測定探針之輸出宜與配置在外部之進行充電及放電特性之檢査之控制部連接。

在與本發明相關之具接觸功能之多通道充放電電源，前述基板宜為印刷基板或可撓性基板。

與本發明相關之具接觸功能之多通道充放電電源是將依各二次電池而設之充放電機構、以及連接於各充放電機構之第1及/或第2充放電探針一體化，而形成充放電單元，將與各行之二次電池對應之複數個充放電單元形成在一個基板上，故不需要習知之將電源單元與接觸單元連接之纜線或將其極度縮短是成為可能。

藉此，可取得良好之測試結果，解決由使用纜線造成之壞處，甚至，謀求裝置構成之小巧化。

又，當充放電機構、第1、第2充放電探針及第1、第2電壓測定探針是熱絕緣的情況下，可抑制甚至防止從充放電機構產生之熱能量對二次電池干涉之情形。藉此，可降低甚至消去對測試結果之影響。

10、30:具接觸功能之多通道充放電電源

11、31、91:二次電池

12:第1充放電探針

13:第2充放電探針

14:第1電壓測定探針

15:第2電壓測定探針

16:充放電機構

17、32:充放電單元

18:充放電控制器(控制部)

19、92:接觸單元

20、21:絕緣體

33:升降用台單元

90:電源單元

93、94:探針單元

95:纜線

96:充放電電源

圖1是與本發明之第1實施形態相關之具接觸功能之多通道充放電電源的說明圖。

圖2是與本發明之第2實施形態相關之具接觸功能之多通道充放電電源的說明圖。

圖3是與習知例相關之二次電池之充放電評價裝置的說明圖。

用以實施發明之形態

接著，一面參考附件之圖面、一面說明將本發明具體化之實施形態，以助理解本發明。

如圖1所示，與本發明之第1實施形態相關之具接觸功能之多通道充放電電源(亦即，二次電池之充放電測試裝置)10具有：第1充放電探針12及第1電壓測定探針14，連接於複數個圓筒型之二次電池11之正極；第2充放電探針 13及第2電壓測定探針15，連接於負極；充放電機構16，依各二次電池11而設，且連接於成對之第1、第2充放電探針12、13；可取得良好之測試結果，解決由習知使用之纜線造成之壞處，甚至謀求裝置構成之小巧化。

以下，進行詳細說明。

具接觸功能之多通道充放電電源(以下，亦會單純地記載為充放電電源)10具有可將配置有複數個二次電池11之複數個托盤(未圖示)以在高度方向上具有間隔(在高度方向排列複數層)的方式而收納之殼體(未圖示)。

在前述殼體之前面側設置有開閉門，藉由令前述開閉門開啟關閉，可將托盤往殼體內搬入、將托盤從殼體內搬出。另，關於托盤之搬入與搬出，舉例來說是使用搬送機構而一面令托盤滑動一面進行，但並非限定於此。又，有的殼體是不具有開閉門之開放式殼體。

托盤是俯視下呈略矩形狀(長方形或正方形)，是將複數個二次電池11於縱橫(圖1之橫方向與穿入紙面方向，亦即矩陣狀態)分別同一間隔地排列收納而支撐、且於上方及下方開口之箱體。另，在圖1顯示的是以穿入紙面方向之排列當作行而在橫方向配置複數行二次電池11之狀態(僅1列)(後述之圖2亦同樣)。

對前述托盤配置二次電池11之方法並未特別限定，可以是在圖1之穿入紙面方向與橫方向分別配置複數個、例如分別配置16個(16×16=256(個))。

在殼體內之各托盤之上方位置配置有依各二次電池11而設之複數個充放電單元17。

各充放電單元17位在對應之二次電池11之上方，且是將CC-CV(定電流定電壓)之充放電機構16、與前述充放電機構16連接且可與二次電池11之正極連接之第1充放電探針12及第1電壓測定探針14一體化而形成之充放電單元。亦即，充放電單元17(充放電機構16、第1充放電探針12及第1電壓測定探針14)是以與在1個托盤收納之二次電池11之最大個數對應之個數而存在(充放電單元17之個數與托盤可收納之二次電池11之數量相同)。

另，雖然各充放電單元17是以無法從以下說明之基板卸下之狀態而裝上，但亦可以是以可裝上卸下之狀態而裝上。

又，雖然第1充放電探針12與第1電壓測定探針14是以個別獨立的方式而設置，但亦可以是以1個探針而構成(共用化)。

充放電單元17是與配置了複數行之二次電池11之配置位置對應而配置複數行，構成各行(與各行之二次電池11對應)之複數個充放電單元17(充放電機構16)是形成在一個基板(未圖示)上。因此，複數個基板是配置成在橫方向上具有間隙。

雖然前述基板是印刷基板，但亦可以是可撓性基板，藉此，可吸收充放電單元17與二次電池11之各間距(間隔)之些微的不一致(偏位)。另，關於各間距之不一致，亦可以是藉由如下方式而解決：以連接器來連接充放電機構16 與第1充放電探針12及第1電壓測定探針14。

在基板形成有用於在各充放電機構16、以及配置於外部之充放電控制器(控制部之一例)18之間進行電訊號之發送接收的電線。另，充放電控制器18是設置在殼體外部之電腦。

在前述基板之端部(圖1之裏側)設置有連接端子(未圖示)，藉由將前述連接端子裝設到以固定狀態配置在殼體內之裏側(背側)之插座(未圖示)，在充放電機構16與充放電控制器18之間之電訊號之發送接收成為可能。

在殼體內之各托盤之下方位置配置有接觸單元19。

接觸單元19位在各二次電池11之下方，是將可與二次電池11之負極連接之第2充放電探針13及第2電壓測定探針15一體化而形成之接觸單元。亦即，接觸單元19(第2充放電探針13及第2電壓測定探針15)是以與在1個托盤收納之二次電池11之最大個數對應之個數而存在(接觸單元19之個數與托盤可收納之二次電池11之數量相同)。

另，雖然第2充放電探針13與第2電壓測定探針15是以個別獨立的方式而設置，但亦可以是以1個探針而構成(共用化)。

將二次電池11予以收納之托盤及上述之接觸單元19是藉由獨立之升降機構(未圖示)而分別可升降。

藉此，二次電池11之正極及負極與第1、第2充放電探針12、13及第1、第2電壓測定探針14、15之連接(抵接) 與分離成為可能。

另，藉由將第1、第2充放電探針12、13及第1、第2電壓測定探針14、15配置在俯視下之二次電池11之中央(軸方向中央)，即便二次電池11之正極及負極與第1、第2充放電探針12、13及第1、第2電壓測定探針14、15的相對位置有些許之偏位，亦可確實地連接。另，在該實施形態，雖然將第1充放電探針12及第1電壓測定探針14與充放電機構16在基板上一體化而形成之充放電單元17宜為固定配置，但亦可以令形成有充放電單元17之基板是可升降。

在第1充放電探針12與第1電壓測定探針14是依各行而設有以樹脂等構成之絕緣體20，貫穿前述絕緣體20之下部是往二次電池11之正極突出。又，在第2充放電探針13與第2電壓測定探針15亦依各行而設有以樹脂等構成之絕緣體21，貫穿此絕緣體21之上側是往二次電池11之負極突出。另，亦可以沒有絕緣體21。

藉由前述絕緣體20、21，充放電機構16、第1、第2充放電探針及12、13及第1、第2電壓測定探針14、15是熱絕緣，故可抑制甚至防止從充放電機構16產生之熱能量對二次電池11干涉之情形。

又，可藉由在相鄰行之基板間之間隙之裏側(一側)設置風扇(未圖示)，而抑制甚至防止熱能量對二次電池11干涉之情形。另，關於風扇，亦可以不是在複數個間隙之裏側全部進行設置，而是在幾個(亦可以是1個)間隙之裏側進行設置。

在使用上，將第1充放電探針12及第1電壓測定探針14抵接於二次電池11之正極，將第2充放電探針13及第2電壓測定探針15抵接於二次電池11之負極。

然後，藉由充放電控制器18，將從需求之電源供給之電壓電源施加在與二次電池11連接之第1、第2充放電探針12、13而對二次電池11進行充電、及/或、透過第1、第2充放電探針12、13而對已充電於二次電池11之電荷進行放電。再者，在二次電池11之充放電時，測量流過第1、第2電壓測定探針14、15之電流之大小與二次電池11之端子間電壓、亦即第1、第2電壓測定探針14、15間之電壓。

此時，可藉由充放電控制器18而令從二次電池11輸出之放電電流回生，以備下次之充電電流之供給。

又，關於充放電之樣式(pattern)，舉例來說是可依循從設在殼體之前面之控制面板輸入之輸入訊號與充放電控制器18之程式而變更。

然後，充放電控制器18是由第1、第2電壓測定探針14、15之輸出獲取上述之充放電時之電流值、電壓值、充放電時間等之各資料，藉此，可進行二次電池11之評價，亦即可進行充電及放電特性之檢査。

如以上所示，在充放電電源10，由於充放電機構16與第1充放電探針12及第1電壓測定探針14是一體化，故不需要習知使用之纜線。又，尤其在二次電池11與第2充放電探針13(某些情況下，第2電壓測定探針15亦行)，可縮短習知使用之纜線。

藉此，可取得良好之測試結果，解決由使用長纜線造成之壞處，甚至謀求裝置構成之小巧化。

接著，一面參考圖1一面說明用到與本發明之第1實施形態相關之具接觸功能之多通道充放電電源10之二次電池之充放電測試方法。

在將作為檢査對象之複數個二次電池11配置於托盤之狀態下，將該托盤搬入至充放電電源10之充放電單元17與接觸單元19之間之區域，令托盤上升。藉此，各二次電池11之正極與配置在托盤之上方之複數個第1充放電探針12、第1電壓測定探針14連接。而且，配置在托盤之下方之複數個第2充放電探針13、第2電壓測定探針15是成為與各二次電池11之負極隔著間隙而對向配置之狀態。

接著，藉由令接觸單元19(下夾具)上升，而在將第1充放電探針12及第1電壓測定探針14連接於二次電池11之正極之狀態下，將第2充放電探針13及第2電壓測定探針15抵接(連接)於各二次電池11之負極。

然後，將二次電池11之充放電反覆進行而予以活性化，並進行充電及放電特性之檢査。

在二次電池11之充放電測試完畢後，藉由令接觸單元19下降(亦可以是令基板上升)，而令第1充放電探針12及第1電壓測定探針14分別離開二次電池11之正極、或者、令第2充放電探針13及第2電壓測定探針15分別離開各二次電池11之負極。

然後，將托盤從充放電單元17與接觸單元19之間抽出，從充放電電源10搬出。

以後，反覆實施上述之程序，亦即反覆實施將配置有新檢査對象之二次電池11之托盤搬入充放電電源10之殼體內、在執行充放電測試後將托盤從充放電電源10之殼體內搬出這樣之程序。

接下來，一面參考圖2一面說明與本發明之第2實施形態相關之具接觸功能之多通道充放電電源(亦即二次電池之充放電測試裝置)30，由於具接觸功能之多通道充放電電源30之構成是大略相同於與本發明之第1實施形態相關之具接觸功能之多通道充放電電源10，故同一構件是加上同一符號而省略詳細說明。

具接觸功能之多通道充放電電源(以下，亦會單純地記載為充放電電源)30具有：第1充放電探針12及第1電壓測定探針14，連接於分別在上方具有正極及負極之複數個方型之二次電池31之正極；第2充放電探針13及第2電壓測定探針15，連接於負極；充放電機構16，依各二次電池31而設，且連接於成對之第1、第2充放電探針12、13。

充放電電源30具有可將配置有複數個二次電池31之複數個托盤(未圖示)以在高度方向上具有間隔的方式而收納之殼體(未圖示)。雖然藉由設置在前述殼體之前面側之開關門扉而進行托盤之搬入與搬出，但有的殼體是不具有開閉門之開放式殼體。

托盤是俯視下呈略矩形狀(長方形或正方形)，是將複數個二次電池31於縱橫(圖2之穿入紙面方向與橫方向)分別同一間隔地排列收納而支撐、且於上方開口之箱體。

在殼體內之各托盤之上方位置配置有依各二次電池31而設之複數個充放電單元32。

充放電單元32位在對應之二次電池31之上方，是將充放電機構16、與前述充放電機構16連接且可與二次電池31之正極連接之第1充放電探針12及第1電壓測定探針14、可與二次電池31之負極連接之第2充放電探針13及第2電壓測定探針15一體化而形成之充放電單元(第1、第2充放電探針12、13及第1、第2電壓測定探針14、15是配置在二次電池31之上方)。亦即，充放電單元32(充放電機構16、第1、第2充放電探針12、13及第1、第2電壓測定探針14、15)是以與在1個托盤收納之二次電池31之最大個數對應之個數而存在(充放電單元32之個數與托盤可收納之二次電池31之數量相同)。

充放電單元32是與配置了複數行之二次電池31之配置位置對應而配置複數行，構成各行(與各行之二次電池31對應)之複數個充放電單元32(充放電機構16)是形成在一個基板(未圖示)上。因此，複數個基板是配置成在橫方向上具有間隙。

此基板之構成基本上是與前述之基板同樣，在基板形成有用於在充放電機構16與充放電控制器18之間進行電訊號之發送接收之電線。

在殼體內之各托盤之下方位置，配置有藉由升降機構(未圖示)而可升降之升降用台單元33。藉由升降用台單元33而將托盤升降。

藉此，二次電池31之正極及負極與第1、第2充放電探針12、13及第1、第2電壓測定探針14、15之連接(抵接)與分離成為可能。

如以上所示，由於充放電電源30將充放電機構16、第1、第2充放電探針12、13及第1、第2電壓測定探針14、15一體化，故可將習知使用之纜線省略一部分。

藉此，可取得良好之測試結果，解決由使用纜線造成之壞處，甚至謀求裝置構成之小巧化。

雖然以上是參考實施形態來說明本發明，但本發明並非限定於任何上述之實施形態所記載之構成，在申請專利範圍所記載之事項之範圍內可想到之其他實施形態、變形例亦包含於本發明。例如，將前述之各實施形態、變形例之一部分或全部予以組合而構成本發明之具接觸功能之多通道充放電電源的情況亦包含於本發明之權利範圍。

雖然在前述實施形態中，二次電池是鋰離子電池，但並非限定於此，例如，有鎳氫電池等之二次電池、雙電層電容器等之電容器等。

又，雖然前述實施形態是以正極在上側、負極在下側的方式來配置二次電池，但亦可以相反(正極在下側、負極在上側)。此情況下，位於二次電池之上方之充放電單元是將充放電機構、以及與前述充放電機構連接且可與二次電池之負極連接之第2充放電探針及第2電壓測定探針一體化而形成之充放電單元。

另，充放電單元亦可配置在二次電池之下方。

而且，雖然在前述實施形態說明的是將充放電機構、第1充放電探針及第1電壓測定探針一體化，甚至將第2充放電探針及第2電壓測定探針一體化而設置在各行之基板的情況，但第1電壓測定探針、第2電壓測定探針亦可不設在基板(亦可以個別獨立而設置配線或基板)。

10:具接觸功能之多通道充放電電源

11:二次電池