二次電池の充放電装置
【課題】 二次電池の充放電工程において、いずれかの二次電池でガス噴出が生じた場合に、他の二次電池の汚染を最小限に抑える。
【解決手段】 二次電池の充放電装置１００は、正極および負極外部端子１２，１３とガス排出弁２２を同一面に設けた二次電池１０を充放電するものである。そして、この充放電装置１００は、正負極外部端子１２，１３に当接して端子から二次電池１０を充放電するプローブ１３１と、ガス排出弁２２に接続される接続ブロック１５２を有し、ガス排出弁２２から排出されたガスを収集して排出するダクト装置１５０と、正負極外部端子１２，１３とプローブ１３１とを接触させるとともに、ガス排出弁２２を接続ブロック１５２に接続するように、二次電池１０とプローブ１３１および接続ブロック１５２とを相対移動するシリンダ１１３とを有する。
【解決手段】 二次電池の充放電装置１００は、正極および負極外部端子１２，１３とガス排出弁２２を同一面に設けた二次電池１０を充放電するものである。そして、この充放電装置１００は、正負極外部端子１２，１３に当接して端子から二次電池１０を充放電するプローブ１３１と、ガス排出弁２２に接続される接続ブロック１５２を有し、ガス排出弁２２から排出されたガスを収集して排出するダクト装置１５０と、正負極外部端子１２，１３とプローブ１３１とを接触させるとともに、ガス排出弁２２を接続ブロック１５２に接続するように、二次電池１０とプローブ１３１および接続ブロック１５２とを相対移動するシリンダ１１３とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド自動車等の電源としての二次電池は、出荷前に初期充電工程と、充放電工程と、エージング工程が不可欠である。充放電工程では、充放電装置によって所定のシーケンスで充電と放電を実行する。
【０００３】
たとえば特許文献１には、複数の二次電池を同時に充放電する二次電池の充放電装置が開示されている。この充放電装置では、制限治具の電池収容部に複数の二次電池を設置して充放電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５２８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
出荷前の充放電工程では、複数の二次電池に対して所定シーケンスで充放電を行う際、内部短絡が生じた二次電池からガスや電解液が噴出することがある。しかしながら、特許文献１の充放電装置では、二次電池の安全弁装置にガス収集ダクトが接続されていないので、ガス放出弁から噴出したガスや電解液が他の二次電池やその周辺に飛散して汚染する惧れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、正極および負極外部端子とガス排出弁を同一面に設けた二次電池の充放電装置において、前記正極および負極外部端子に接触して前記外部端子から前記二次電池を充放電するプローブと、前記ガス排出弁から排出されたガスを収集して排出する排気通路と、
前記二次電池の充放電時に前記ガス排出弁に接続される接続部と、前記正負極外部端子と前記プローブとを接触させるとともに、前記ガス排出弁を前記接続部に接続するように、前記二次電池とプローブおよび接続部を相対移動する相対移動手段とを有することを特徴とする。
複数の二次電池を保持する保持装置をさらに有する充放電装置では、前記プローブと前記接続部が前記複数の二次電池に対応して複数設けられ、前記排気通路は複数の接続部に共通に設けられる。接続部のそれぞれには、前記ガス排出弁から排出されて前記排気通路に流入したガスの逆流を阻止するガス逆流防止弁が設けられる。
前記ガス逆流防止弁は、前記ガス排出弁から排出されたガスの圧力で開弁してガスを前記排気通路に流入させる。
ガス排出弁を覆うガス捕集ダクトが前記二次電池に装着されているとき、前記接続部には前記ガス捕集ダクトが挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、前記ガス捕集ダクトと前記接続部との間を封止する封止装置を有する。
封止装置は、前記ガス捕集ダクトの筒状体の先端が当接されるシール部材と、前記シール部材を前記ガス捕集ダクトの筒状体の先端に向けて付勢する付勢部材とを備える。
前記プローブは、前記正負極外部端子との接触圧を得るように弾性支持され、前記相対移動手段は、前記プローブと前記正負極外部端子との接触圧が設定値になるときに、前記ガス捕集ダクトの筒状体の先端が前記シール部材に接続されて前記封止装置で前記ガス捕集ダクトと前記接続部との間を封止するのが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、二次電池の充放電工程において、いずれかの二次電池でガス噴出が生じた場合に、他の二次電池の汚染を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による充放電装置によって充電される二次電池の例を示す外観図。
【図２】図１の二次電池のガス排出弁を拡大して示す断面図。
【図３】本発明による充放電装置の一実施形態の構成を示す斜視図。
【図４】図３に示す充放電装置の正面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視線に沿う断面図。
【図６】図４の右側面図。
【図７】図４の二次電池セット状態に至る前の状態を示す部分拡大断面図。
【図８】図４の二次電池セット状態を示す部分拡大断面図。
【図９】図８の二次電池セット状態の充放電装置において、二次電池からガス噴出が生じた状態を示す部分拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明による二次電池の充放電装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。本発明による二次電池の充放電装置は、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車の電源としてのリチウムイオン二次電池の出荷前の充放電工程で使用されるものである。この種の二次電池は、出荷前に初期充電工程と、充放電工程と、エージング工程が不可欠であり、充放電工程では、本発明の充放電装置によって所定のシーケンスで充電と放電を実行する。
【００１０】
［薄型二次電池］
本発明による充放電装置により充放電される二次電池について、図１および図２を参照して説明する。
【００１１】
図１、図２に示すように、薄型二次電池１０は、横断面形状が扁平な長方形、若しくは隅丸長方形ないし長円形である電池容器１１と、電池容器内に収容した電極群（不図示）と、電池容器１１の開口端（上端）を封止するとともに正負極外部端子１２，１３が突設された蓋２１と、電極群（不図示）と正負極外部端子とを接続する正負極集電部材１７，１８とを有する。
【００１２】
蓋２１の中央部にはガス排出弁２２が設けられている。電極群が短絡等により発熱し電池容器１１内の圧力が所定値まで上昇するとガス排出弁２２が開裂し、ガスが排出されて容器内圧が低減される。蓋２１には、ガス排出弁２２を覆うようにガス捕集ダクト１４が装着されている。ガス捕集ダクト１４は蓋２１に形成された環状突起２１Ｐによって位置決めされている。蓋２１には、電解液を注入する注液口２０Ｍが設けられ、注液口２０Ｍは電解液注入後、注液栓２０によって塞がれている。
【００１３】
正負極外部端子１２，１３は、蓋２１の上面に絶縁部材２３を介在させて設けた正極端子１５および負極端子１６により正極集電部材１７および負極集電部材１８にそれぞれ接続されている。これによって正負極外部端子１２，１３は集電部材１７，１８をそれぞれ介して内部の電極群に接続されている。絶縁部材２３によって正負極外部端子１２，１３は蓋２１に対して電気的に絶縁されている。正極集電部材１７および負極集電部材１８は蓋２１を貫通するが、絶縁性のガスケット１９で密閉されている。
【００１４】
［充放電装置］
図３〜図９を参照して、本発明による充放電装置の実施形態について説明する。
二次電池の充放電装置１００は、充放電治具装置１１０と、制御装置１２０とを備える。
【００１５】
−充放電装置−
充放電治具装置１１０は、複数の薄型二次電池１０を厚さ方向に並列して収容、保持するトレイ１１１と、トレイ１１１が載置されたステージ１１２と、ステージ１１２を昇降させるシリンダ１１３と、複数の薄型二次電池１０の充放電を行う充放電ユニット１３０と、ダクト装置１５０と、これらトレイ１１１、ステージ１１２、シリンダ１１３、充放電ユニット１３０およびダクト装置１５０を収容する筐体１１５とを備えている。
【００１６】
充放電ユニット１３０は、筐体１１５内でステージ１１２と対峙して配置されている。充放電ユニット１３０は、二次電池側から見た平面図である図５に示すとおり、複数の二次電池の正負極外部端子１２，１３とそれぞれが接続される複数のプローブ１３１を備えている。複数のプローブ１３１はユニット筐体１３２の底面１３２Ａから突設されている。
【００１７】
プローブ１３１には、ユニット筐体１３２に収納された給電ケーブル（図示省略）を介して制御装置１２０内の電源装置１２１から直流電力が給電される。
【００１８】
プローブ１３１の先端部には、弾性的に伸縮可能な接触部１３１Ａが設けられている。すなわち、プローブ１３１の接触部１３１Ａは弾性支持されている。シリンダ１１３が伸長してステージ１１２が上昇すると、トレイ１１１に保持されている薄型二次電池１０の正負極外部端子１２，１３が対応するプローブ１３１にそれぞれ接触する。このとき、正負極外部端子１２，１３の上昇によりプローブ１３１の接触部１３１Ａが弾性的に上方に押し込まれ、プローブ１３１は弾性付勢力をもって正負極外部端子１２，１３にそれぞれ接触する。
【００１９】
複数の薄型二次電池１０はトレイ１１１に収納されたときに位置決めされ、ステージ１１２上にトレイ１１１が載置されたとき、複数の薄型二次電池１０の正負極外部端子１２，１３と一対のプローブ１３１とが対向配置される。
【００２０】
−ダクト装置−
図３〜図６を参照してダクト装置１５０を詳細に説明する。
ダクト装置１５０は、充放電工程において薄型二次電池１０から噴出したガスを捕集して筐体１１５の外部に排出するものであり、図６に示すように、ユニット筐体１３２に取り付けられている。ダクト装置１５０は、ダクト本体１５１と、ガス捕集ダクト１４が接続される電池接続ブロック１５２と、ダクト本体１５１の他端に設けた排気ダクト１５３とを有する。ダクト本体１５１と排気ダクト１５３は排気通路として機能し、電池接続ブロッック１５２は接続部として機能するものである。
なお、排気ダクト１５３は、ガス流路が鉛直方向に延在し、排気開口が上方に向くようにダクト本体１５１に接続されている。これは、筐体１１５にガスや電解液が漏洩することを防止する目的である。
【００２１】
図５に示すように、ダクト本体１５１は、ユニット筐体１３２の底面において一対のプローブ１３１の間に設けられ、二次電池１０の並び方向に延在している。ダクト本体１５１の底面側には、電池接続ブロック１５２が二次電池１０の並び方向にその並びピッチで並置されている。電池接続ブロック１５２は、電池蓋２１に対応した細長い矩形形状の輪郭形状を呈し、横断面が矩形の筒状体である。電池接続ブロック１５２の底板１５２Ａには、ガス捕集ダクト１４、具体的にはダクト１４の筒状体が挿入される開口１５２Ｂが設けられている。
【００２２】
−ガス逆流防止弁−
図７〜図９に示すように、ダクト装置１５０の複数の電池接続ブロック１５２には、それぞれガス逆流防止弁５０が設けられている。充放電工程中にいずれかの薄型二次電池１０からガスが噴出したときに、他の薄型二次電池１０にそれぞれ接続したダクト本体１５１のガス逆流防止弁５０により、噴出したガスや電解液が他の薄型二次電池１０に到達することが防止される。
【００２３】
電池接続ブロック１５２の底板１５２Ａの内側にはパッキン５１が設けられ、パッキン５１を介在させてタップワッシャ５２が筒状体側面に固定保持されている。タップワッシャ５２と所定距離離間させてワッシャ５３が筒状体側面に固定保持され、ワッシャ５３とタップワッシャ５２との間の空間にはゴムワッシャ５４が配設され、ワッシャ５３の上面には弁体５５が配設されている。
【００２４】
タップワッシャ５２には一対のタップねじ５６が螺合されて立設され、このタップねじ５６がゴムワッシャ５４とワッシャ５３と弁体５５とを貫通している。ワッシャ５３とゴムワッシャ５４との間のタップねじ５６にばね５７が装着され、ゴムワッシャ５４は所定のばね力で底板１５２Ａ側に付勢されている。ワッシャ５３と弁体５５を貫通したタップねじ５６の頭部にはナットが螺合され、ナットとワッシャ５３との間にばね５８が装着されている。弁体５５は、このばね５８のばね圧でワッシャ５３に押圧されている。ワッシャ５３の弁体５５が接する面は平滑面とされ、弁体５５がばね５８のばね圧でワッシャ５３に着座しているとき、ガス逆流防止弁５０が閉弁し、ダクト本体１５１とガス捕集ダクト１４内とを密閉する。
【００２５】
パッキン５１、タップワッシャ５２、ゴムワッシャ５４、ワッシャ５３の中央にはそれぞれ開口があけられている。パッキン５１の開口の大きさは、ガス捕集ダクト１４の筒の直径よりも少し小さい直径の丸穴であり、ガス捕集ダクト１４の筒が電池接続ブロック１５２に挿入されたとき、ダクト筒の外周面をシールする。タップワッシャ５２の開口はガス捕集ダクト１４の径よりも大きい。
【００２６】
ゴムワッシャ５４の開口は、下方に向かって大径となるテーパ孔５４Ｈである。ガス捕集ダクト１４を下方から電池接続ブロック１５２内に挿入したとき、ガス捕集ダクト１４の先端がテーパ孔５４Ｈに当接する。このときばね５７は圧縮され、ガス捕集ダクト１４の先端がテーパ孔５４Ｈに密着する。
【００２７】
このように実施形態の電池接続ブロック１５２には、ガス捕集ダクト１４の筒状体が挿入される挿入部と、挿入部に設けられて、ガス捕集ダクト１４と電池接続ブロック１５２との間を封止する封止装置とが設けられている。ここで、挿入部は上記パッキン５１、タップワッシャ５２、ゴムワッシャ５４、ワッシャ５３の中央にあけられた開口である。また、パッキン５１やゴムワッシャ５４はシール部材であり、これらがガス捕集ダクト１４と密接に接触する構造が封止装置として機能する。
【００２８】
一方、ガス捕集ダクト１４から噴出したガスの圧力はワッシャ５３の開口５３Ｈを介して弁体５５に作用する。ガス圧がばね５８による押圧力を越えると弁体５５はワッシャ５３から離間して、ガスがダクト本体１５１に流出し、二次電池１０の内圧を低減する。ガス圧で弁体５５が作動するとダクト本体１５１内の圧力が上昇し、ダクト本体１５１に共通に接続されている他の二次電池１０の弁体５５の上面にガス圧が作用し、弁体５５がワッシャ５３に押圧される。これにより、ダクト本体１５１に流入したガスが他の二次電池１０の電池接続ブロック１５２に流出することが防止される。すなわち、ばね５８と弁体５５とがガス逆流防止弁５０として機能する。
【００２９】
このように弁体５５は、ダクト本体１５１から下方への流れを阻止する常閉型逆止弁として機能し、いずれかの薄型二次電池１０がガスを噴出した際に、そのガスがダクト本体１５１を介して、他の薄型二次電池１０のガス捕集ダクト１４内、またはその周囲に達することを防止する。さらに、弁体５５は、ダクト本体１５１内に滞留した塵埃等がガス捕集ダクト１４内、またはその周囲に達することを防止する。
【００３０】
なお、ダクト本体１５１、電池接続ブロック１５２，排気ダクト１５３、ワッシャ５３、ゴムワッシャ５４、タップワッシャ５２、パッキン５１、弁体５５は、薄型二次電池１０が異常発熱し、圧力が高まった際にも、ガスの熱、圧力によって変形することなく、かつ、引火しない材質である必要があり、たとえば、耐熱樹脂等によって形成される。
【００３１】
−制御装置１２０−
制御装置１２０には電源装置１２１が設けられている。電源装置１２１は、商用交流電力を直流電力に変換して薄型二次電池１０に直流電力を供給する電源である。電源装置１２１は、シリンダ１１３にも駆動電力を供給する。制御装置１２０には、二次電池の充放電装置の制御プログラムを格納、実行するコンピュータ２００が接続されている。
【００３２】
ステージ１１２の底面には制御部１２２が設けられ、制御部１２２は、シリンダ１１３の動作命令信号および充放電開始および終了信号を出力する。これら信号に基づいて、シリンダ１１３が上昇して、正負極外部端子１２，１３をプローブ１３１に当接させて薄型二次電池１０に対する充放電工程を開始する。充放電工程の終了後、シリンダ１１３を下降して、正負極外部端子１２，１３をプローブ１３１から開放し、充放電工程を終了する。
【００３３】
図３〜図６において充放電着工における薄型二次電池１０の移動と、充放電ユニット１３０の動作の概要を説明する。
【００３４】
薄型二次電池１０をトレイ１１１の所定位置に配置した後、ステージ１１２へ装填する。 プローブ１３１と正負極外部端子１２，１３との接触圧が設定値になるように、シリンダ１１３で二次電池１０を上昇させる。すなわち、正負極外部端子１２，１３をプローブ１３１に当接させ、充放電を着工する。
【００３５】
この動作は、薄型二次電池１０から排出されるガスの流路を形成する目的も兼ねており、プローブと端子１２，１３を接触させるとき、ガス捕集ダクト１４の先端部はゴムワッシャ５４のテーパ孔５４Ｈに当接する。ステージ１１２の上昇移動量は、ガス捕集ダクト１４の先端部がゴムワッシャ５４のテーパ孔５４Ｈに突き当たり、ばね付ビス５６のばね５７が所定量圧縮されるようにする。これにより、排出ガス流路接続の密着性を高めて流路接続部からのガス漏れを低減する。すなわち、ガス捕集ダクト１４の筒状体の先端がゴムワッシャ５４のテーパ孔５４Ｈを押圧し、ガス捕集ダクト１４と接続ブロック１５２との間が封止される。
【００３６】
充放電の終了後には、シリンダ１１３を下降させてトレイ１１１ごと二次電池１０を下降させる。これにより、正負極外部端子１２，１３がプローブ１３１から離間し、薄型二次電池１０は電気的に開放される。
【００３７】
薄型二次電池１０のガス排出弁２２からガスが排出され、ガス捕集ダクト１４でダクト本体１５１内に誘導されたときのガス逆流防止弁５０の動作を説明する。
【００３８】
薄型二次電池１０のガス排出弁２２から排出されるガスは、ガス捕集ダクト１４の開口部から電池接続ブロック１５２内に流入する。このガスによって、ばね５８の弾性力に抗して弁体５５が押し上げられ、ガスはダクト本体１５１内に流入する。このガス流入によってダクト本体１５１内の圧力が高まる。
【００３９】
ガスが噴出した薄型二次電池１０以外の薄型二次電池１０に接続されたガス逆流防止弁５０においては、ダクト本体１５１内の圧力上昇によって、弁体５５はワッシャ５３に押し付けられ、ガス逆流防止弁５０の常閉型逆止弁機能により、ダクト本体１５１内のガスがガス捕集ダクト１４の方向に漏れることはない。
従って、ダクト本体１５１内のガスは排気ダクト１５３方向に導かれ、図３に符号９０で示すように排気ダクト１５３から排気される。排気ダクト１５３には不図示の排気管路が接続され、筐体１１５の外へガスが排出される。
【００４０】
さらに、筐体１１５の外に排気されたガスを、充放電装置が設置される建屋の屋外につながるダクトに接続できる構造とすれば、ガスを直ちに屋外に排出でき、室内にガスが充満することを防止することができる。
【００４１】
以上説明した実施形態の二次電池の充放電装置１００は、正極および負極外部端子１２，１３とガス排出弁２２を同一面に設けた二次電池１０を充放電するものである。そして、この充放電装置１００は、正負極外部端子１２，１３に当接して端子から二次電池１０を充放電するプローブ１３１と、ガス排出弁２２から排出されたガスを収集して排出するダクト本体１５１および排気ダクト１５３と、ガス排出弁２２に接続される接続ブロック１５２と、正負極外部端子１２，１３とプローブ１３１とを接触させるとともに、ガス排出弁２２を接続部１５２に接続するように、二次電池１０とプローブ１３１および接続ブロック１５２とを相対移動するシリンダ１１３と、シリンダ１１３による相対移動制御、およびプローブ１３１での充放電制御を行なう制御部１２０とを有する。
【００４２】
このような二次電池によれば次のような作用効果を奏することができる。
【００４３】
（１）充放電装置で充電される二次電池１０は、電池蓋２１の上面に正負極外部端子１２，１３とガス捕集ダクト１４とを備え、充放電ユニット１３０は、ユニット筐体１３２の底面１３２Ａにプローブ１３１を、ダクト本体１５１の底面に電池接続ブロック１５２をそれぞれ備えている。複数の二次電池１０と充放電ユニット１３０を対峙させ、複数の二次電池１０を一括して上昇させることにより、外部端子１２，１３とプローブ１３１の接続と、ガス捕集ダクト１４と電池接続ブロック１５２の接続とが同時に行われる。したがって、本発明による充放電装置は、二次電池の充放電工程において、いずれかの二次電池１０からガスや電解液が排出されても他の二次電池を汚染されることがない。
また、電気的接触とダクトと二次電池との接続が一つの動作で行われるので、ガス排気通路の簡素化され、効率よく出荷前作業を行うことができる。
【００４４】
（２）本実施形態では、ダクト本体１５１に流入したガスの電池側への逆流を阻止するガス逆流防止弁５０を設けた。そのため、いずれかの薄型二次電池１０がガスを噴出した際に、そのガスがダクト本体１５１を介して他の薄型二次電池１０のガス捕集ダクト１４内、またはその周囲に達することを防止することができる。
（３）ガス逆流防止弁５０の弁体５５は、ダクト本体１５１内に滞留した塵埃等がガス捕集ダクト１４内、またはその周囲に達することを防止することができる。
【００４５】
（４）本実施形態では、ゴムワッシャ５４のテーパ孔５４Ｈにガス捕集ダクト１４を当接させることにより、ゴムワッシャ５４の変形は容易となり、小さな接触面積で高いシール性能が得られる。そして、テーパ孔５４Ｈを下方に向かって大径としたことにより、シリンダ１１３によって薄型二次電池１０を上昇させたときに、ガス捕集ダクト１４は自動的にテーパ孔５４Ｈに密着して、シール状態が確保される。
【００４６】
（５）ガス逆流防止弁５０を内蔵する電池接続ブロック１５２には、タップワッシャ５２下面にパッキン５１も設けられ、ガス捕集ダクト１４の外周がパッキン５１によってシールされている。パッキン５１とゴムワッシャ５４の封止機能により、薄型二次電池１０から噴出してガス逆流防止弁５０を開弁したガスの一部が再び薄型二次電池１０側に逆流して漏洩することを防止することができる。
【００４７】
（６）本実施形態では、ガス逆流防止弁５０を収容した電池接続ブロック１５２の筒状体を、薄型二次電池１０の蓋２１に略対応した形状とした。これにより、薄型二次電池１０によって占有される平面スペースと同等のスペース内に電池接続ブロック１５２の筒状体が収まり、充放電装置のサイズは最小限に抑えられている。
【００４８】
（７）本実施形態では、薄型二次電池１０から噴出されたガスを捕集し、排出するダクト本体１５１の端部に略鉛直な排気ダクト１５３を連設した。したがって、筐体１１５の内部におけるガスや電解液の漏洩が防止されている。
【００４９】
（８）本実施形態では、トレイ１１１をシリンダ１１３の駆動力によって昇降するので、充放電工程、その後のトレイ１１１の下降を自動化することができる。
【００５０】
（９）本実施形態において、薄型二次電池１０がセットされていないガス逆流防止弁５０においては、ばね５８によって弁体５５をワッシャ５３に密着させている。したがって、いずれかの薄型二次電池１０から排出されてダクト本体１５１へ流入したガスが、薄型二次電池１０がセットされていないガス逆流防止弁５０から漏出することはない。その結果、トレイ１１１に収容し得る最大個数の薄型二次電池を同時に充放電し得るのみでなく、より少数、最小1個の薄型二次電池の充放電が可能である。
【００５１】
［変形例］
以上説明した実施形態は一例であり、以下のように変形して実施することが可能である。
（１）以上の実施形態では、ガス捕集ダクト１４を、下方からダクト本体１５１の電池接続ブロック１５２内に挿入したときに、ばね５７を圧縮してテーパ孔５４Ｈをガス捕集ダクト１４の先端に密着させた。しかしながら、ワッシャ５３とゴムワッシャ−５４の間に配設したばね５７を予め圧縮させておき、より高い弾発力を得ることもできる。
【００５２】
（２）以上の実施形態では、複数の薄型二次電池１０に共通のダクト本体１５１を使用して、ガスを排気することにした。しかしながら、薄型二次電池１０ごとにダクト本体１５１を設けることも可能である。
【００５３】
（３）以上の実施形態は薄型二次電池１０に適用するものであったが、一面に正負極外部端子およびガス排出弁を備えた任意の二次電池に本発明を適用することができる。
【００５４】
（４）ガス捕集ダクト１４は本発明に必須ではない。以上の実施形態は、ガス排出弁２２およびガス捕集ダクト１４を有する薄型二次電池１０に適用するものであった。しかしながら、ガス排出弁２２にガス捕集ダクト１４を設けない二次電池にも本発明を適用することができる。この場合、ガス排出弁２２を囲繞して当接する筒状部材をダクト本体１５１の底面から突設させ、筒状部材の下端面を電池蓋表面においてガス排出弁２２の外周部を囲むようにし、ガス排出弁２２から排出されたガスが周囲に漏洩することなくダクト本体１５１に流入するようにすればよい。
【００５５】
（５）電池接続ブロック１５２内にガス逆流防止弁５０を設けない充放電装置も本発明の範囲内である。たとえば、複数の二次電池に一つのダクトを共用せず、二次電池に接続する電池接続ブロック１５２に個別にダクトを接続してガスを排気すれば、ガス逆流防止弁を設ける必要はない。
【００５６】
（６）以上の実施形態では、ステージ１１２をシリンダ１１３で昇降させて、二次電池１０の正負極外部端子１２，１３とプローブ１３１とを接触させるととともに、ガス捕集ダクト１４の先端を電池接続ブロック１５２内に挿入して接続するようにした。しかしながら、充放電ユニット１３１を昇降させて端子の接続と排気ダクトの接続を実現してもよい。あるいは、両者を相対移動させてもよい。
【００５７】
実施形態の充放電装置が対象とするリチウムイオン二次電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、太陽光発電装置の蓄電装置など、高容量高出力が必要とされる分野への適応がもっとも効果的である。なお、本発明の充放電装置で出荷前に初期充電工程、充放電工程、エージング工程が必至な二次電池は、リチウムイオン二次電池に限定されない。ニッケル水素二次電池など、内部の電極短絡などでガスが発生する各種二次電池を対象とした充放電装置に本発明を適用することができる。
【００５８】
上記の説明は本発明の一例であり、本発明が上記実施形態や変形例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 二次電池
１２，１３ 正負極外部端子
１４ ガス捕集ダクト
１５、１６ 正負極接続端子
１７、１８ 正負極集電部材
１９ ガスケット
２０ 注液栓
２０Ｍ 注液口
２１ 蓋
２１Ｐ 環状突起
２２ ガス排出弁
２３ 絶縁ブロック
５０ ガス逆流防止弁
５１ パッキン
５２ タップワッシャ
５３ ワッシャ
５３Ｈ 貫通孔
５４ ゴムワッシャ
５４Ｈ テーパ孔
５５ 弁体
５６ ばね付ビス
５７、５８ ばね
１００ 充放電装置
１１０ 充放電治具装置
１１１ トレイ
１１２ ステージ
１１３ シリンダ
１１５ 筐体
１２０ 制御装置
１２１ 電源装置
１２２ 制御部
１３０ 充放電ユニット
１３１ プローブ
１３１Ａ 接触部
１３２ ユニット筐体
１５０ ダクト装置
１５１ ダクト本体
１５２ 電池接続ブロック
１５３ 排気ダクト
２００ コンピュータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド自動車等の電源としての二次電池は、出荷前に初期充電工程と、充放電工程と、エージング工程が不可欠である。充放電工程では、充放電装置によって所定のシーケンスで充電と放電を実行する。
【０００３】
たとえば特許文献１には、複数の二次電池を同時に充放電する二次電池の充放電装置が開示されている。この充放電装置では、制限治具の電池収容部に複数の二次電池を設置して充放電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５２８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
出荷前の充放電工程では、複数の二次電池に対して所定シーケンスで充放電を行う際、内部短絡が生じた二次電池からガスや電解液が噴出することがある。しかしながら、特許文献１の充放電装置では、二次電池の安全弁装置にガス収集ダクトが接続されていないので、ガス放出弁から噴出したガスや電解液が他の二次電池やその周辺に飛散して汚染する惧れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、正極および負極外部端子とガス排出弁を同一面に設けた二次電池の充放電装置において、前記正極および負極外部端子に接触して前記外部端子から前記二次電池を充放電するプローブと、前記ガス排出弁から排出されたガスを収集して排出する排気通路と、
前記二次電池の充放電時に前記ガス排出弁に接続される接続部と、前記正負極外部端子と前記プローブとを接触させるとともに、前記ガス排出弁を前記接続部に接続するように、前記二次電池とプローブおよび接続部を相対移動する相対移動手段とを有することを特徴とする。
複数の二次電池を保持する保持装置をさらに有する充放電装置では、前記プローブと前記接続部が前記複数の二次電池に対応して複数設けられ、前記排気通路は複数の接続部に共通に設けられる。接続部のそれぞれには、前記ガス排出弁から排出されて前記排気通路に流入したガスの逆流を阻止するガス逆流防止弁が設けられる。
前記ガス逆流防止弁は、前記ガス排出弁から排出されたガスの圧力で開弁してガスを前記排気通路に流入させる。
ガス排出弁を覆うガス捕集ダクトが前記二次電池に装着されているとき、前記接続部には前記ガス捕集ダクトが挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、前記ガス捕集ダクトと前記接続部との間を封止する封止装置を有する。
封止装置は、前記ガス捕集ダクトの筒状体の先端が当接されるシール部材と、前記シール部材を前記ガス捕集ダクトの筒状体の先端に向けて付勢する付勢部材とを備える。
前記プローブは、前記正負極外部端子との接触圧を得るように弾性支持され、前記相対移動手段は、前記プローブと前記正負極外部端子との接触圧が設定値になるときに、前記ガス捕集ダクトの筒状体の先端が前記シール部材に接続されて前記封止装置で前記ガス捕集ダクトと前記接続部との間を封止するのが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、二次電池の充放電工程において、いずれかの二次電池でガス噴出が生じた場合に、他の二次電池の汚染を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による充放電装置によって充電される二次電池の例を示す外観図。
【図２】図１の二次電池のガス排出弁を拡大して示す断面図。
【図３】本発明による充放電装置の一実施形態の構成を示す斜視図。
【図４】図３に示す充放電装置の正面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視線に沿う断面図。
【図６】図４の右側面図。
【図７】図４の二次電池セット状態に至る前の状態を示す部分拡大断面図。
【図８】図４の二次電池セット状態を示す部分拡大断面図。
【図９】図８の二次電池セット状態の充放電装置において、二次電池からガス噴出が生じた状態を示す部分拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明による二次電池の充放電装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。本発明による二次電池の充放電装置は、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車の電源としてのリチウムイオン二次電池の出荷前の充放電工程で使用されるものである。この種の二次電池は、出荷前に初期充電工程と、充放電工程と、エージング工程が不可欠であり、充放電工程では、本発明の充放電装置によって所定のシーケンスで充電と放電を実行する。
【００１０】
［薄型二次電池］
本発明による充放電装置により充放電される二次電池について、図１および図２を参照して説明する。
【００１１】
図１、図２に示すように、薄型二次電池１０は、横断面形状が扁平な長方形、若しくは隅丸長方形ないし長円形である電池容器１１と、電池容器内に収容した電極群（不図示）と、電池容器１１の開口端（上端）を封止するとともに正負極外部端子１２，１３が突設された蓋２１と、電極群（不図示）と正負極外部端子とを接続する正負極集電部材１７，１８とを有する。
【００１２】
蓋２１の中央部にはガス排出弁２２が設けられている。電極群が短絡等により発熱し電池容器１１内の圧力が所定値まで上昇するとガス排出弁２２が開裂し、ガスが排出されて容器内圧が低減される。蓋２１には、ガス排出弁２２を覆うようにガス捕集ダクト１４が装着されている。ガス捕集ダクト１４は蓋２１に形成された環状突起２１Ｐによって位置決めされている。蓋２１には、電解液を注入する注液口２０Ｍが設けられ、注液口２０Ｍは電解液注入後、注液栓２０によって塞がれている。
【００１３】
正負極外部端子１２，１３は、蓋２１の上面に絶縁部材２３を介在させて設けた正極端子１５および負極端子１６により正極集電部材１７および負極集電部材１８にそれぞれ接続されている。これによって正負極外部端子１２，１３は集電部材１７，１８をそれぞれ介して内部の電極群に接続されている。絶縁部材２３によって正負極外部端子１２，１３は蓋２１に対して電気的に絶縁されている。正極集電部材１７および負極集電部材１８は蓋２１を貫通するが、絶縁性のガスケット１９で密閉されている。
【００１４】
［充放電装置］
図３〜図９を参照して、本発明による充放電装置の実施形態について説明する。
二次電池の充放電装置１００は、充放電治具装置１１０と、制御装置１２０とを備える。
【００１５】
−充放電装置−
充放電治具装置１１０は、複数の薄型二次電池１０を厚さ方向に並列して収容、保持するトレイ１１１と、トレイ１１１が載置されたステージ１１２と、ステージ１１２を昇降させるシリンダ１１３と、複数の薄型二次電池１０の充放電を行う充放電ユニット１３０と、ダクト装置１５０と、これらトレイ１１１、ステージ１１２、シリンダ１１３、充放電ユニット１３０およびダクト装置１５０を収容する筐体１１５とを備えている。
【００１６】
充放電ユニット１３０は、筐体１１５内でステージ１１２と対峙して配置されている。充放電ユニット１３０は、二次電池側から見た平面図である図５に示すとおり、複数の二次電池の正負極外部端子１２，１３とそれぞれが接続される複数のプローブ１３１を備えている。複数のプローブ１３１はユニット筐体１３２の底面１３２Ａから突設されている。
【００１７】
プローブ１３１には、ユニット筐体１３２に収納された給電ケーブル（図示省略）を介して制御装置１２０内の電源装置１２１から直流電力が給電される。
【００１８】
プローブ１３１の先端部には、弾性的に伸縮可能な接触部１３１Ａが設けられている。すなわち、プローブ１３１の接触部１３１Ａは弾性支持されている。シリンダ１１３が伸長してステージ１１２が上昇すると、トレイ１１１に保持されている薄型二次電池１０の正負極外部端子１２，１３が対応するプローブ１３１にそれぞれ接触する。このとき、正負極外部端子１２，１３の上昇によりプローブ１３１の接触部１３１Ａが弾性的に上方に押し込まれ、プローブ１３１は弾性付勢力をもって正負極外部端子１２，１３にそれぞれ接触する。
【００１９】
複数の薄型二次電池１０はトレイ１１１に収納されたときに位置決めされ、ステージ１１２上にトレイ１１１が載置されたとき、複数の薄型二次電池１０の正負極外部端子１２，１３と一対のプローブ１３１とが対向配置される。
【００２０】
−ダクト装置−
図３〜図６を参照してダクト装置１５０を詳細に説明する。
ダクト装置１５０は、充放電工程において薄型二次電池１０から噴出したガスを捕集して筐体１１５の外部に排出するものであり、図６に示すように、ユニット筐体１３２に取り付けられている。ダクト装置１５０は、ダクト本体１５１と、ガス捕集ダクト１４が接続される電池接続ブロック１５２と、ダクト本体１５１の他端に設けた排気ダクト１５３とを有する。ダクト本体１５１と排気ダクト１５３は排気通路として機能し、電池接続ブロッック１５２は接続部として機能するものである。
なお、排気ダクト１５３は、ガス流路が鉛直方向に延在し、排気開口が上方に向くようにダクト本体１５１に接続されている。これは、筐体１１５にガスや電解液が漏洩することを防止する目的である。
【００２１】
図５に示すように、ダクト本体１５１は、ユニット筐体１３２の底面において一対のプローブ１３１の間に設けられ、二次電池１０の並び方向に延在している。ダクト本体１５１の底面側には、電池接続ブロック１５２が二次電池１０の並び方向にその並びピッチで並置されている。電池接続ブロック１５２は、電池蓋２１に対応した細長い矩形形状の輪郭形状を呈し、横断面が矩形の筒状体である。電池接続ブロック１５２の底板１５２Ａには、ガス捕集ダクト１４、具体的にはダクト１４の筒状体が挿入される開口１５２Ｂが設けられている。
【００２２】
−ガス逆流防止弁−
図７〜図９に示すように、ダクト装置１５０の複数の電池接続ブロック１５２には、それぞれガス逆流防止弁５０が設けられている。充放電工程中にいずれかの薄型二次電池１０からガスが噴出したときに、他の薄型二次電池１０にそれぞれ接続したダクト本体１５１のガス逆流防止弁５０により、噴出したガスや電解液が他の薄型二次電池１０に到達することが防止される。
【００２３】
電池接続ブロック１５２の底板１５２Ａの内側にはパッキン５１が設けられ、パッキン５１を介在させてタップワッシャ５２が筒状体側面に固定保持されている。タップワッシャ５２と所定距離離間させてワッシャ５３が筒状体側面に固定保持され、ワッシャ５３とタップワッシャ５２との間の空間にはゴムワッシャ５４が配設され、ワッシャ５３の上面には弁体５５が配設されている。
【００２４】
タップワッシャ５２には一対のタップねじ５６が螺合されて立設され、このタップねじ５６がゴムワッシャ５４とワッシャ５３と弁体５５とを貫通している。ワッシャ５３とゴムワッシャ５４との間のタップねじ５６にばね５７が装着され、ゴムワッシャ５４は所定のばね力で底板１５２Ａ側に付勢されている。ワッシャ５３と弁体５５を貫通したタップねじ５６の頭部にはナットが螺合され、ナットとワッシャ５３との間にばね５８が装着されている。弁体５５は、このばね５８のばね圧でワッシャ５３に押圧されている。ワッシャ５３の弁体５５が接する面は平滑面とされ、弁体５５がばね５８のばね圧でワッシャ５３に着座しているとき、ガス逆流防止弁５０が閉弁し、ダクト本体１５１とガス捕集ダクト１４内とを密閉する。
【００２５】
パッキン５１、タップワッシャ５２、ゴムワッシャ５４、ワッシャ５３の中央にはそれぞれ開口があけられている。パッキン５１の開口の大きさは、ガス捕集ダクト１４の筒の直径よりも少し小さい直径の丸穴であり、ガス捕集ダクト１４の筒が電池接続ブロック１５２に挿入されたとき、ダクト筒の外周面をシールする。タップワッシャ５２の開口はガス捕集ダクト１４の径よりも大きい。
【００２６】
ゴムワッシャ５４の開口は、下方に向かって大径となるテーパ孔５４Ｈである。ガス捕集ダクト１４を下方から電池接続ブロック１５２内に挿入したとき、ガス捕集ダクト１４の先端がテーパ孔５４Ｈに当接する。このときばね５７は圧縮され、ガス捕集ダクト１４の先端がテーパ孔５４Ｈに密着する。
【００２７】
このように実施形態の電池接続ブロック１５２には、ガス捕集ダクト１４の筒状体が挿入される挿入部と、挿入部に設けられて、ガス捕集ダクト１４と電池接続ブロック１５２との間を封止する封止装置とが設けられている。ここで、挿入部は上記パッキン５１、タップワッシャ５２、ゴムワッシャ５４、ワッシャ５３の中央にあけられた開口である。また、パッキン５１やゴムワッシャ５４はシール部材であり、これらがガス捕集ダクト１４と密接に接触する構造が封止装置として機能する。
【００２８】
一方、ガス捕集ダクト１４から噴出したガスの圧力はワッシャ５３の開口５３Ｈを介して弁体５５に作用する。ガス圧がばね５８による押圧力を越えると弁体５５はワッシャ５３から離間して、ガスがダクト本体１５１に流出し、二次電池１０の内圧を低減する。ガス圧で弁体５５が作動するとダクト本体１５１内の圧力が上昇し、ダクト本体１５１に共通に接続されている他の二次電池１０の弁体５５の上面にガス圧が作用し、弁体５５がワッシャ５３に押圧される。これにより、ダクト本体１５１に流入したガスが他の二次電池１０の電池接続ブロック１５２に流出することが防止される。すなわち、ばね５８と弁体５５とがガス逆流防止弁５０として機能する。
【００２９】
このように弁体５５は、ダクト本体１５１から下方への流れを阻止する常閉型逆止弁として機能し、いずれかの薄型二次電池１０がガスを噴出した際に、そのガスがダクト本体１５１を介して、他の薄型二次電池１０のガス捕集ダクト１４内、またはその周囲に達することを防止する。さらに、弁体５５は、ダクト本体１５１内に滞留した塵埃等がガス捕集ダクト１４内、またはその周囲に達することを防止する。
【００３０】
なお、ダクト本体１５１、電池接続ブロック１５２，排気ダクト１５３、ワッシャ５３、ゴムワッシャ５４、タップワッシャ５２、パッキン５１、弁体５５は、薄型二次電池１０が異常発熱し、圧力が高まった際にも、ガスの熱、圧力によって変形することなく、かつ、引火しない材質である必要があり、たとえば、耐熱樹脂等によって形成される。
【００３１】
−制御装置１２０−
制御装置１２０には電源装置１２１が設けられている。電源装置１２１は、商用交流電力を直流電力に変換して薄型二次電池１０に直流電力を供給する電源である。電源装置１２１は、シリンダ１１３にも駆動電力を供給する。制御装置１２０には、二次電池の充放電装置の制御プログラムを格納、実行するコンピュータ２００が接続されている。
【００３２】
ステージ１１２の底面には制御部１２２が設けられ、制御部１２２は、シリンダ１１３の動作命令信号および充放電開始および終了信号を出力する。これら信号に基づいて、シリンダ１１３が上昇して、正負極外部端子１２，１３をプローブ１３１に当接させて薄型二次電池１０に対する充放電工程を開始する。充放電工程の終了後、シリンダ１１３を下降して、正負極外部端子１２，１３をプローブ１３１から開放し、充放電工程を終了する。
【００３３】
図３〜図６において充放電着工における薄型二次電池１０の移動と、充放電ユニット１３０の動作の概要を説明する。
【００３４】
薄型二次電池１０をトレイ１１１の所定位置に配置した後、ステージ１１２へ装填する。 プローブ１３１と正負極外部端子１２，１３との接触圧が設定値になるように、シリンダ１１３で二次電池１０を上昇させる。すなわち、正負極外部端子１２，１３をプローブ１３１に当接させ、充放電を着工する。
【００３５】
この動作は、薄型二次電池１０から排出されるガスの流路を形成する目的も兼ねており、プローブと端子１２，１３を接触させるとき、ガス捕集ダクト１４の先端部はゴムワッシャ５４のテーパ孔５４Ｈに当接する。ステージ１１２の上昇移動量は、ガス捕集ダクト１４の先端部がゴムワッシャ５４のテーパ孔５４Ｈに突き当たり、ばね付ビス５６のばね５７が所定量圧縮されるようにする。これにより、排出ガス流路接続の密着性を高めて流路接続部からのガス漏れを低減する。すなわち、ガス捕集ダクト１４の筒状体の先端がゴムワッシャ５４のテーパ孔５４Ｈを押圧し、ガス捕集ダクト１４と接続ブロック１５２との間が封止される。
【００３６】
充放電の終了後には、シリンダ１１３を下降させてトレイ１１１ごと二次電池１０を下降させる。これにより、正負極外部端子１２，１３がプローブ１３１から離間し、薄型二次電池１０は電気的に開放される。
【００３７】
薄型二次電池１０のガス排出弁２２からガスが排出され、ガス捕集ダクト１４でダクト本体１５１内に誘導されたときのガス逆流防止弁５０の動作を説明する。
【００３８】
薄型二次電池１０のガス排出弁２２から排出されるガスは、ガス捕集ダクト１４の開口部から電池接続ブロック１５２内に流入する。このガスによって、ばね５８の弾性力に抗して弁体５５が押し上げられ、ガスはダクト本体１５１内に流入する。このガス流入によってダクト本体１５１内の圧力が高まる。
【００３９】
ガスが噴出した薄型二次電池１０以外の薄型二次電池１０に接続されたガス逆流防止弁５０においては、ダクト本体１５１内の圧力上昇によって、弁体５５はワッシャ５３に押し付けられ、ガス逆流防止弁５０の常閉型逆止弁機能により、ダクト本体１５１内のガスがガス捕集ダクト１４の方向に漏れることはない。
従って、ダクト本体１５１内のガスは排気ダクト１５３方向に導かれ、図３に符号９０で示すように排気ダクト１５３から排気される。排気ダクト１５３には不図示の排気管路が接続され、筐体１１５の外へガスが排出される。
【００４０】
さらに、筐体１１５の外に排気されたガスを、充放電装置が設置される建屋の屋外につながるダクトに接続できる構造とすれば、ガスを直ちに屋外に排出でき、室内にガスが充満することを防止することができる。
【００４１】
以上説明した実施形態の二次電池の充放電装置１００は、正極および負極外部端子１２，１３とガス排出弁２２を同一面に設けた二次電池１０を充放電するものである。そして、この充放電装置１００は、正負極外部端子１２，１３に当接して端子から二次電池１０を充放電するプローブ１３１と、ガス排出弁２２から排出されたガスを収集して排出するダクト本体１５１および排気ダクト１５３と、ガス排出弁２２に接続される接続ブロック１５２と、正負極外部端子１２，１３とプローブ１３１とを接触させるとともに、ガス排出弁２２を接続部１５２に接続するように、二次電池１０とプローブ１３１および接続ブロック１５２とを相対移動するシリンダ１１３と、シリンダ１１３による相対移動制御、およびプローブ１３１での充放電制御を行なう制御部１２０とを有する。
【００４２】
このような二次電池によれば次のような作用効果を奏することができる。
【００４３】
（１）充放電装置で充電される二次電池１０は、電池蓋２１の上面に正負極外部端子１２，１３とガス捕集ダクト１４とを備え、充放電ユニット１３０は、ユニット筐体１３２の底面１３２Ａにプローブ１３１を、ダクト本体１５１の底面に電池接続ブロック１５２をそれぞれ備えている。複数の二次電池１０と充放電ユニット１３０を対峙させ、複数の二次電池１０を一括して上昇させることにより、外部端子１２，１３とプローブ１３１の接続と、ガス捕集ダクト１４と電池接続ブロック１５２の接続とが同時に行われる。したがって、本発明による充放電装置は、二次電池の充放電工程において、いずれかの二次電池１０からガスや電解液が排出されても他の二次電池を汚染されることがない。
また、電気的接触とダクトと二次電池との接続が一つの動作で行われるので、ガス排気通路の簡素化され、効率よく出荷前作業を行うことができる。
【００４４】
（２）本実施形態では、ダクト本体１５１に流入したガスの電池側への逆流を阻止するガス逆流防止弁５０を設けた。そのため、いずれかの薄型二次電池１０がガスを噴出した際に、そのガスがダクト本体１５１を介して他の薄型二次電池１０のガス捕集ダクト１４内、またはその周囲に達することを防止することができる。
（３）ガス逆流防止弁５０の弁体５５は、ダクト本体１５１内に滞留した塵埃等がガス捕集ダクト１４内、またはその周囲に達することを防止することができる。
【００４５】
（４）本実施形態では、ゴムワッシャ５４のテーパ孔５４Ｈにガス捕集ダクト１４を当接させることにより、ゴムワッシャ５４の変形は容易となり、小さな接触面積で高いシール性能が得られる。そして、テーパ孔５４Ｈを下方に向かって大径としたことにより、シリンダ１１３によって薄型二次電池１０を上昇させたときに、ガス捕集ダクト１４は自動的にテーパ孔５４Ｈに密着して、シール状態が確保される。
【００４６】
（５）ガス逆流防止弁５０を内蔵する電池接続ブロック１５２には、タップワッシャ５２下面にパッキン５１も設けられ、ガス捕集ダクト１４の外周がパッキン５１によってシールされている。パッキン５１とゴムワッシャ５４の封止機能により、薄型二次電池１０から噴出してガス逆流防止弁５０を開弁したガスの一部が再び薄型二次電池１０側に逆流して漏洩することを防止することができる。
【００４７】
（６）本実施形態では、ガス逆流防止弁５０を収容した電池接続ブロック１５２の筒状体を、薄型二次電池１０の蓋２１に略対応した形状とした。これにより、薄型二次電池１０によって占有される平面スペースと同等のスペース内に電池接続ブロック１５２の筒状体が収まり、充放電装置のサイズは最小限に抑えられている。
【００４８】
（７）本実施形態では、薄型二次電池１０から噴出されたガスを捕集し、排出するダクト本体１５１の端部に略鉛直な排気ダクト１５３を連設した。したがって、筐体１１５の内部におけるガスや電解液の漏洩が防止されている。
【００４９】
（８）本実施形態では、トレイ１１１をシリンダ１１３の駆動力によって昇降するので、充放電工程、その後のトレイ１１１の下降を自動化することができる。
【００５０】
（９）本実施形態において、薄型二次電池１０がセットされていないガス逆流防止弁５０においては、ばね５８によって弁体５５をワッシャ５３に密着させている。したがって、いずれかの薄型二次電池１０から排出されてダクト本体１５１へ流入したガスが、薄型二次電池１０がセットされていないガス逆流防止弁５０から漏出することはない。その結果、トレイ１１１に収容し得る最大個数の薄型二次電池を同時に充放電し得るのみでなく、より少数、最小1個の薄型二次電池の充放電が可能である。
【００５１】
［変形例］
以上説明した実施形態は一例であり、以下のように変形して実施することが可能である。
（１）以上の実施形態では、ガス捕集ダクト１４を、下方からダクト本体１５１の電池接続ブロック１５２内に挿入したときに、ばね５７を圧縮してテーパ孔５４Ｈをガス捕集ダクト１４の先端に密着させた。しかしながら、ワッシャ５３とゴムワッシャ−５４の間に配設したばね５７を予め圧縮させておき、より高い弾発力を得ることもできる。
【００５２】
（２）以上の実施形態では、複数の薄型二次電池１０に共通のダクト本体１５１を使用して、ガスを排気することにした。しかしながら、薄型二次電池１０ごとにダクト本体１５１を設けることも可能である。
【００５３】
（３）以上の実施形態は薄型二次電池１０に適用するものであったが、一面に正負極外部端子およびガス排出弁を備えた任意の二次電池に本発明を適用することができる。
【００５４】
（４）ガス捕集ダクト１４は本発明に必須ではない。以上の実施形態は、ガス排出弁２２およびガス捕集ダクト１４を有する薄型二次電池１０に適用するものであった。しかしながら、ガス排出弁２２にガス捕集ダクト１４を設けない二次電池にも本発明を適用することができる。この場合、ガス排出弁２２を囲繞して当接する筒状部材をダクト本体１５１の底面から突設させ、筒状部材の下端面を電池蓋表面においてガス排出弁２２の外周部を囲むようにし、ガス排出弁２２から排出されたガスが周囲に漏洩することなくダクト本体１５１に流入するようにすればよい。
【００５５】
（５）電池接続ブロック１５２内にガス逆流防止弁５０を設けない充放電装置も本発明の範囲内である。たとえば、複数の二次電池に一つのダクトを共用せず、二次電池に接続する電池接続ブロック１５２に個別にダクトを接続してガスを排気すれば、ガス逆流防止弁を設ける必要はない。
【００５６】
（６）以上の実施形態では、ステージ１１２をシリンダ１１３で昇降させて、二次電池１０の正負極外部端子１２，１３とプローブ１３１とを接触させるととともに、ガス捕集ダクト１４の先端を電池接続ブロック１５２内に挿入して接続するようにした。しかしながら、充放電ユニット１３１を昇降させて端子の接続と排気ダクトの接続を実現してもよい。あるいは、両者を相対移動させてもよい。
【００５７】
実施形態の充放電装置が対象とするリチウムイオン二次電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、太陽光発電装置の蓄電装置など、高容量高出力が必要とされる分野への適応がもっとも効果的である。なお、本発明の充放電装置で出荷前に初期充電工程、充放電工程、エージング工程が必至な二次電池は、リチウムイオン二次電池に限定されない。ニッケル水素二次電池など、内部の電極短絡などでガスが発生する各種二次電池を対象とした充放電装置に本発明を適用することができる。
【００５８】
上記の説明は本発明の一例であり、本発明が上記実施形態や変形例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 二次電池
１２，１３ 正負極外部端子
１４ ガス捕集ダクト
１５、１６ 正負極接続端子
１７、１８ 正負極集電部材
１９ ガスケット
２０ 注液栓
２０Ｍ 注液口
２１ 蓋
２１Ｐ 環状突起
２２ ガス排出弁
２３ 絶縁ブロック
５０ ガス逆流防止弁
５１ パッキン
５２ タップワッシャ
５３ ワッシャ
５３Ｈ 貫通孔
５４ ゴムワッシャ
５４Ｈ テーパ孔
５５ 弁体
５６ ばね付ビス
５７、５８ ばね
１００ 充放電装置
１１０ 充放電治具装置
１１１ トレイ
１１２ ステージ
１１３ シリンダ
１１５ 筐体
１２０ 制御装置
１２１ 電源装置
１２２ 制御部
１３０ 充放電ユニット
１３１ プローブ
１３１Ａ 接触部
１３２ ユニット筐体
１５０ ダクト装置
１５１ ダクト本体
１５２ 電池接続ブロック
１５３ 排気ダクト
２００ コンピュータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極および負極外部端子とガス排出弁を同一面に設けた二次電池の充放電装置において、
前記正極および負極外部端子に接触して前記外部端子から前記二次電池を充放電するプローブと、
前記ガス排出弁から排出されたガスを収集して排出する排気通路と、
前記二次電池の充放電時に前記ガス排出弁に接続される接続部と、
前記正負極外部端子と前記プローブとを接触させるとともに、前記ガス排出弁を前記接続部に接続するように、前記二次電池とプローブおよび接続部を相対移動する相対移動手段とを有することを特徴とする充放電装置。
【請求項２】
請求項１記載の充放電装置において、
複数の二次電池を保持する保持装置をさらに有し、
前記プローブと前記接続部は前記複数の二次電池に対応して複数設けられ、
前記排気通路は複数の接続部に共通に設けられ、
前記接続部のそれぞれには、前記ガス排出弁から排出されて前記排気通路に流入したガスの逆流を阻止するガス逆流防止弁が設けられていることを特徴とする充放電装置。
【請求項３】
請求項２記載の充放電装置において、
前記ガス逆流防止弁は、前記ガス排出弁から排出されたガスの圧力で開弁してガスを前記排気通路に流入させることを特徴とする充放電装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の充放電装置において、
前記ガス排出弁を覆うガス捕集ダクトが前記二次電池に装着されているとき、
前記接続部には前記ガス捕集ダクトが挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、前記ガス捕集ダクトと前記接続部との間を封止する封止装置とを有することを特徴とする充放電装置。
【請求項５】
請求項４記載の充放電装置において、
前記封止装置は、前記ガス捕集ダクトの筒状体の先端が当接されるシール部材と、前記シール部材を前記ガス捕集ダクトの筒状体の先端に向けて付勢する付勢部材とを備えていることを特徴とする充放電装置。
【請求項６】
請求項５記載の充放電装置において、
前記プローブは、前記正負極外部端子との接触圧を得るように弾性支持され、
前記相対移動手段は、前記プローブと前記正負極外部端子との接触圧が設定値になるときに、前記ガス捕集ダクトの筒状体の先端が前記シール部材に接続されて前記封止装置で前記ガス捕集ダクトと前記接続部との間を封止するように、前記二次電池と、前記プローブおよび前記接続部との相対位置を制御することを特徴とする充放電装置。
【請求項１】
正極および負極外部端子とガス排出弁を同一面に設けた二次電池の充放電装置において、
前記正極および負極外部端子に接触して前記外部端子から前記二次電池を充放電するプローブと、
前記ガス排出弁から排出されたガスを収集して排出する排気通路と、
前記二次電池の充放電時に前記ガス排出弁に接続される接続部と、
前記正負極外部端子と前記プローブとを接触させるとともに、前記ガス排出弁を前記接続部に接続するように、前記二次電池とプローブおよび接続部を相対移動する相対移動手段とを有することを特徴とする充放電装置。
【請求項２】
請求項１記載の充放電装置において、
複数の二次電池を保持する保持装置をさらに有し、
前記プローブと前記接続部は前記複数の二次電池に対応して複数設けられ、
前記排気通路は複数の接続部に共通に設けられ、
前記接続部のそれぞれには、前記ガス排出弁から排出されて前記排気通路に流入したガスの逆流を阻止するガス逆流防止弁が設けられていることを特徴とする充放電装置。
【請求項３】
請求項２記載の充放電装置において、
前記ガス逆流防止弁は、前記ガス排出弁から排出されたガスの圧力で開弁してガスを前記排気通路に流入させることを特徴とする充放電装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の充放電装置において、
前記ガス排出弁を覆うガス捕集ダクトが前記二次電池に装着されているとき、
前記接続部には前記ガス捕集ダクトが挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、前記ガス捕集ダクトと前記接続部との間を封止する封止装置とを有することを特徴とする充放電装置。
【請求項５】
請求項４記載の充放電装置において、
前記封止装置は、前記ガス捕集ダクトの筒状体の先端が当接されるシール部材と、前記シール部材を前記ガス捕集ダクトの筒状体の先端に向けて付勢する付勢部材とを備えていることを特徴とする充放電装置。
【請求項６】
請求項５記載の充放電装置において、
前記プローブは、前記正負極外部端子との接触圧を得るように弾性支持され、
前記相対移動手段は、前記プローブと前記正負極外部端子との接触圧が設定値になるときに、前記ガス捕集ダクトの筒状体の先端が前記シール部材に接続されて前記封止装置で前記ガス捕集ダクトと前記接続部との間を封止するように、前記二次電池と、前記プローブおよび前記接続部との相対位置を制御することを特徴とする充放電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２２１７３７（Ｐ２０１２−２２１７３７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６２７７（Ｐ２０１１−８６２７７）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
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