JP2002354699A - 組電池の充電装置 - Google Patents
組電池の充電装置Info
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- JP2002354699A JP2002354699A JP2001159250A JP2001159250A JP2002354699A JP 2002354699 A JP2002354699 A JP 2002354699A JP 2001159250 A JP2001159250 A JP 2001159250A JP 2001159250 A JP2001159250 A JP 2001159250A JP 2002354699 A JP2002354699 A JP 2002354699A
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- battery
- charging
- voltage
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- charge
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の電池要素を直列接続した組電池を充電
するに際し、全ての電池要素を満充電とすることができ
るようにする。 【解決手段】 単電池１６Ａ〜１６Ｃに対応して各１個
の電圧監視装置１７Ａ〜１７Ｃが設けられている。各単
電池１６Ａ〜１６Ｃの個々に印加される電圧と充電終了
電圧値とを比較器２３Ａ〜２３Ｃに入力し、全ての単電
池１６Ａ〜１６Ｃが過充電により所定電圧に達すると、
比較器２３Ａ〜２３Ｃ全てからの出力がＨとなり、停止
信号出力回路１８の出力がＨとなる。停止信号出力回路
１８から出力Ｈを受けたインバータ駆動制御回路１９は
インバータ１５の順変換動作を停止させて充電を終了す
る。
するに際し、全ての電池要素を満充電とすることができ
るようにする。 【解決手段】 単電池１６Ａ〜１６Ｃに対応して各１個
の電圧監視装置１７Ａ〜１７Ｃが設けられている。各単
電池１６Ａ〜１６Ｃの個々に印加される電圧と充電終了
電圧値とを比較器２３Ａ〜２３Ｃに入力し、全ての単電
池１６Ａ〜１６Ｃが過充電により所定電圧に達すると、
比較器２３Ａ〜２３Ｃ全てからの出力がＨとなり、停止
信号出力回路１８の出力がＨとなる。停止信号出力回路
１８から出力Ｈを受けたインバータ駆動制御回路１９は
インバータ１５の順変換動作を停止させて充電を終了す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、組電池の充電装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の負荷平準化のシステムの中に蓄電
池を用いたものがあり、蓄電池は一般に負荷の要求に耐
え得る電圧を確保するために単電池を複数個直列接続し
た組電池として構成されている。このような組電池を充
放電する充放電方法として図３に示すように、双方向イ
ンバータを介して充放電する方法が挙げられる。これ
は、電力系統１からの電力ラインが、組電池３及び双方
向インバータ４を備えた充放電装置５と負荷６とに振り
分けられ、高負荷時には組電池５に貯えられた電気を双
方向インバータ４で逆変換して負荷６に供給し、低負荷
時には電力系統１からの余剰な電気を双方向インバータ
４で順変換して組電池３に充電する。
池を用いたものがあり、蓄電池は一般に負荷の要求に耐
え得る電圧を確保するために単電池を複数個直列接続し
た組電池として構成されている。このような組電池を充
放電する充放電方法として図３に示すように、双方向イ
ンバータを介して充放電する方法が挙げられる。これ
は、電力系統１からの電力ラインが、組電池３及び双方
向インバータ４を備えた充放電装置５と負荷６とに振り
分けられ、高負荷時には組電池５に貯えられた電気を双
方向インバータ４で逆変換して負荷６に供給し、低負荷
時には電力系統１からの余剰な電気を双方向インバータ
４で順変換して組電池３に充電する。
【０００３】ところで、組電池３を充電する場合、組電
池３の充放電効率を高め、長寿命化を図るために満充電
に至る前に充電を停止するという部分充電を行うことが
多い。例えば、当初は定電流充電を行い、電圧監視装置
７により組電池３の電圧が満充電時の電圧の９０％相当
の電圧となったことを検出すると、停止信号を双方向イ
ンバータ４に送出して充電を終了するようにしていた。
池３の充放電効率を高め、長寿命化を図るために満充電
に至る前に充電を停止するという部分充電を行うことが
多い。例えば、当初は定電流充電を行い、電圧監視装置
７により組電池３の電圧が満充電時の電圧の９０％相当
の電圧となったことを検出すると、停止信号を双方向イ
ンバータ４に送出して充電を終了するようにしていた。
【０００４】しかし、上述の様な部分充電を繰り返す
と、例えば、組電池３内の単電池の負極にサルフェーシ
ョンが発生して容量が低下し、延いては組電池３全体の
容量が減少してしまうという問題があった。
と、例えば、組電池３内の単電池の負極にサルフェーシ
ョンが発生して容量が低下し、延いては組電池３全体の
容量が減少してしまうという問題があった。
【０００５】そこで、上記問題解決の方法として、定期
的に組電池３を均等充電する方法が取られている。この
均等充電とは各単電池の充電状態を均等にするために、
組電池の電圧が上がりきるまで充電を行う方式である。
例えば、組電池３の充電容量が定格容量の１０５〜１２
０％となるように停止信号出力の閾値である電圧監視装
置７の充電終了電圧値を設定して組電池３が満充電状態
となるまで充電するのである。
的に組電池３を均等充電する方法が取られている。この
均等充電とは各単電池の充電状態を均等にするために、
組電池の電圧が上がりきるまで充電を行う方式である。
例えば、組電池３の充電容量が定格容量の１０５〜１２
０％となるように停止信号出力の閾値である電圧監視装
置７の充電終了電圧値を設定して組電池３が満充電状態
となるまで充電するのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の組
電池は１台の充電器によって電池要素群を直列に充電す
る。しかし、それぞれの電池要素は容量や内部インピー
ダンス、あるいは充電前の残容量にばらつきがあるた
め、自ずと充電状態にも電池要素毎に差が出てきてしま
う。ところが、従来の充放電装置５では組電池３全体の
電圧を充電終了電圧値と比較して充電継続か終了かを判
断しているため、電池要素の充電状態にばらつきがあっ
た時、充電容量の多い電池要素が先に満充電となって合
計電圧を上昇させるため、充電容量の少ない電池要素が
満充電となる前に電圧監視装置７が停止信号を出力し充
電が終了する。このため電池要素全てが満充電されず、
さらにこの状態が繰り返されると充電状態のばらつきが
充放電を行うたびに大きくなり充電不足の電池要素が劣
化するという問題があった。
電池は１台の充電器によって電池要素群を直列に充電す
る。しかし、それぞれの電池要素は容量や内部インピー
ダンス、あるいは充電前の残容量にばらつきがあるた
め、自ずと充電状態にも電池要素毎に差が出てきてしま
う。ところが、従来の充放電装置５では組電池３全体の
電圧を充電終了電圧値と比較して充電継続か終了かを判
断しているため、電池要素の充電状態にばらつきがあっ
た時、充電容量の多い電池要素が先に満充電となって合
計電圧を上昇させるため、充電容量の少ない電池要素が
満充電となる前に電圧監視装置７が停止信号を出力し充
電が終了する。このため電池要素全てが満充電されず、
さらにこの状態が繰り返されると充電状態のばらつきが
充放電を行うたびに大きくなり充電不足の電池要素が劣
化するという問題があった。
【０００７】本発明は上記のような事情に基づいて完成
されたものであって、複数の電池要素を直列接続した組
電池を充電するに際し、全ての電池要素を満充電とする
ことができて、電池要素の劣化を防止できる充電装置を
提供することを目的とする。
されたものであって、複数の電池要素を直列接続した組
電池を充電するに際し、全ての電池要素を満充電とする
ことができて、電池要素の劣化を防止できる充電装置を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項１の発明は、複数の電池要素を
直列接続してなる組電池を充電する組電池の充電装置に
おいて、各電池要素に対応してそれぞれ電圧測定手段を
設け、全ての電池要素の電圧が過充電によって所定値と
なったことを条件に充電を終了させるところに特徴を有
する。なお、過充電による電圧は、例えば鉛蓄電池なら
充電量が１０５〜１２０％であるときの電圧とすること
が好ましい。
めの手段として、請求項１の発明は、複数の電池要素を
直列接続してなる組電池を充電する組電池の充電装置に
おいて、各電池要素に対応してそれぞれ電圧測定手段を
設け、全ての電池要素の電圧が過充電によって所定値と
なったことを条件に充電を終了させるところに特徴を有
する。なお、過充電による電圧は、例えば鉛蓄電池なら
充電量が１０５〜１２０％であるときの電圧とすること
が好ましい。
【０００９】請求項２の発明は請求項１の発明において
前記電池要素が単電池であるところに特徴を有する。
前記電池要素が単電池であるところに特徴を有する。
【００１０】請求項３の発明は請求項１の発明におい
て、前記電池要素が単電池を複数接続した電池モジュー
ルであるところに特徴を有する。
て、前記電池要素が単電池を複数接続した電池モジュー
ルであるところに特徴を有する。
【００１１】
【発明の作用及び効果】本発明によれば、組電池の各電
池要素に対応してそれぞれ電圧測定手段を設け、全ての
電池要素の電圧が過充電によって所定値となったことを
条件に充電を終了させる。ここで、充電を終了させる所
定電圧値（充電終了電圧値）を、各々の電池要素につい
て満充電となる電圧値に設定しておけばどの電池要素に
ついても満充電状態とすることができ、電池要素の容量
減少等の性能劣化を低減することができる。
池要素に対応してそれぞれ電圧測定手段を設け、全ての
電池要素の電圧が過充電によって所定値となったことを
条件に充電を終了させる。ここで、充電を終了させる所
定電圧値（充電終了電圧値）を、各々の電池要素につい
て満充電となる電圧値に設定しておけばどの電池要素に
ついても満充電状態とすることができ、電池要素の容量
減少等の性能劣化を低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。 ＜第１実施形態＞本発明の第１実施形態について図１を
参照して説明する。本実施形態は負荷平準化システムに
使用する充放電装置に適用したものである。電力系統１
１から供給された電力は受電点１２よりも需要家側で分
岐する電力ラインによって負荷１３と充放電装置１４と
に供給される。充放電装置１４に送られた電力は双方向
インバータ１５（以下単にインバータ１５という）にて
直流電力に変換後、組電池１６を充電し、また、組電池
１６から負荷１３へ電力供給する場合はインバータ１５
で再び交流電力に変換している。組電池１６は鉛蓄電池
であり、３個の電池要素である単電池１６Ａ〜１６Ｃを
直列接続して構成されたもので、各単電池１６Ａ〜１６
Ｃに対応して各１個の電圧測定手段たる電圧監視装置１
７Ａ〜１７Ｃが設けられている。電圧監視装置１７Ａ〜
１７Ｃの出力は停止信号出力回路１８に入力され、停止
信号出力回路１８の出力はインバータ駆動制御回路１９
に入力される。
面に基づいて説明する。 ＜第１実施形態＞本発明の第１実施形態について図１を
参照して説明する。本実施形態は負荷平準化システムに
使用する充放電装置に適用したものである。電力系統１
１から供給された電力は受電点１２よりも需要家側で分
岐する電力ラインによって負荷１３と充放電装置１４と
に供給される。充放電装置１４に送られた電力は双方向
インバータ１５（以下単にインバータ１５という）にて
直流電力に変換後、組電池１６を充電し、また、組電池
１６から負荷１３へ電力供給する場合はインバータ１５
で再び交流電力に変換している。組電池１６は鉛蓄電池
であり、３個の電池要素である単電池１６Ａ〜１６Ｃを
直列接続して構成されたもので、各単電池１６Ａ〜１６
Ｃに対応して各１個の電圧測定手段たる電圧監視装置１
７Ａ〜１７Ｃが設けられている。電圧監視装置１７Ａ〜
１７Ｃの出力は停止信号出力回路１８に入力され、停止
信号出力回路１８の出力はインバータ駆動制御回路１９
に入力される。
【００１３】電圧監視装置１７Ａは抵抗２１Ａと基準電
圧発生回路２２Ａと比較器２３Ａとから構成されてい
る。抵抗２１Ａは単電池１６Ａに並列に接続されてお
り、比較器２３Ａとして用いたオペアンプの非反転入力
端子に抵抗２１Ａに印加される電圧が入力され、反転入
力端子に基準電圧発生回路２２Ａから出力される充電終
了電圧値が入力される。ここで充電終了電圧値は、単電
池１６Ａが満充電となるときの電圧であって、好ましく
は充電容量が定格容量の１０５〜１２０％となるときの
電圧値に設定されている。また、電圧監視装置１７Ａ〜
１７Ｃの構成はすべて同一で、動作特性においても同一
のものである。
圧発生回路２２Ａと比較器２３Ａとから構成されてい
る。抵抗２１Ａは単電池１６Ａに並列に接続されてお
り、比較器２３Ａとして用いたオペアンプの非反転入力
端子に抵抗２１Ａに印加される電圧が入力され、反転入
力端子に基準電圧発生回路２２Ａから出力される充電終
了電圧値が入力される。ここで充電終了電圧値は、単電
池１６Ａが満充電となるときの電圧であって、好ましく
は充電容量が定格容量の１０５〜１２０％となるときの
電圧値に設定されている。また、電圧監視装置１７Ａ〜
１７Ｃの構成はすべて同一で、動作特性においても同一
のものである。
【００１４】停止信号出力回路１８にはＡＮＤ回路が用
いられており、単電池１６Ａ〜１６Ｃに設けられた比較
器２３Ａ〜２３Ｃからの信号が入力される。各比較器２
３Ａ〜２３Ｃは単電池１６Ａ〜１６Ｃの電圧が基準電圧
発生回路２２Ａ〜２２Ｃの電圧よりも高くなると、ロウ
レベル（Ｌ）からハイレベル（Ｈ）に出力を反転させ、
停止信号出力回路（ＡＮＤ回路）１８は、各比較器２３
Ａ〜２３Ｃの全てからハイレベル（Ｈ）信号を受けると
インバータ駆動制御回路１９へ停止信号を出力するよう
になっている。
いられており、単電池１６Ａ〜１６Ｃに設けられた比較
器２３Ａ〜２３Ｃからの信号が入力される。各比較器２
３Ａ〜２３Ｃは単電池１６Ａ〜１６Ｃの電圧が基準電圧
発生回路２２Ａ〜２２Ｃの電圧よりも高くなると、ロウ
レベル（Ｌ）からハイレベル（Ｈ）に出力を反転させ、
停止信号出力回路（ＡＮＤ回路）１８は、各比較器２３
Ａ〜２３Ｃの全てからハイレベル（Ｈ）信号を受けると
インバータ駆動制御回路１９へ停止信号を出力するよう
になっている。
【００１５】次に、上記構成の作用を説明する。充電が
進むにつれ単電池１６Ａ〜１６Ｃの間で残容量や内部イ
ンピーダンスのばらつきによる充電容量の差、即ち電圧
のばらつきが発生し、一部のセルは他を残して充電終了
電圧値に達する。ここで、例えば単電池１６Ｂが一番初
めに充電終了電圧値に達したとすると、比較器２３Ｂか
らの出力がＨとなって停止信号出力回路１８に入力され
る。しかし、単電池１６Ａ，１６Ｃは充電終了電圧値に
達していないので比較器２３Ａ，２３Ｃからの出力はロ
ーレベル（Ｌ）の状態のままで停止信号出力回路１８の
出力はＬである。従って、インバータ１５は引き続き運
転することになり、充電が継続される。充電の継続によ
り、他の単電池１６Ａ，１６Ｃも満充電に向かって充電
が進み、単電池１６Ａ〜１６Ｃの全てが満充電状態とな
ったところで、停止信号出力回路１８の出力がＨとなっ
て充電が終了する。
進むにつれ単電池１６Ａ〜１６Ｃの間で残容量や内部イ
ンピーダンスのばらつきによる充電容量の差、即ち電圧
のばらつきが発生し、一部のセルは他を残して充電終了
電圧値に達する。ここで、例えば単電池１６Ｂが一番初
めに充電終了電圧値に達したとすると、比較器２３Ｂか
らの出力がＨとなって停止信号出力回路１８に入力され
る。しかし、単電池１６Ａ，１６Ｃは充電終了電圧値に
達していないので比較器２３Ａ，２３Ｃからの出力はロ
ーレベル（Ｌ）の状態のままで停止信号出力回路１８の
出力はＬである。従って、インバータ１５は引き続き運
転することになり、充電が継続される。充電の継続によ
り、他の単電池１６Ａ，１６Ｃも満充電に向かって充電
が進み、単電池１６Ａ〜１６Ｃの全てが満充電状態とな
ったところで、停止信号出力回路１８の出力がＨとなっ
て充電が終了する。
【００１６】なお、先に満充電に達した単電池１６Ｂ等
はその後の充電の継続により過充電状態となるが、組電
池１６は鉛蓄電池であるから過剰に供給される電気量は
電解液中の水の電気分解に消費され、性能劣化を招くこ
とはない。
はその後の充電の継続により過充電状態となるが、組電
池１６は鉛蓄電池であるから過剰に供給される電気量は
電解液中の水の電気分解に消費され、性能劣化を招くこ
とはない。
【００１７】このように本実施形態では個々の単電池１
６Ａ〜１６Ｃの充電電圧を監視しているので、組電池全
体の充電電圧から充電状態を判断していた従来の方法で
は困難であった全ての単電池を満充電状態とすることが
でき、充電不足による単電池の性能劣化を防止すること
ができる。このことは、組電池の寿命を大幅に長くでき
ることを意味し、特に多量の組電池を使用する負荷平準
化システム、非常用電源等の大電力用途に適することに
なる。
６Ａ〜１６Ｃの充電電圧を監視しているので、組電池全
体の充電電圧から充電状態を判断していた従来の方法で
は困難であった全ての単電池を満充電状態とすることが
でき、充電不足による単電池の性能劣化を防止すること
ができる。このことは、組電池の寿命を大幅に長くでき
ることを意味し、特に多量の組電池を使用する負荷平準
化システム、非常用電源等の大電力用途に適することに
なる。
【００１８】＜第２実施形態＞次に、本発明の第２実施
形態を図２を参照して説明する。本実施形態は前記第１
実施形態の各単電池１６Ａ〜１６Ｃを複数の単電池から
なる３個の電池モジュール２６Ａ〜２６Ｃに置き換えた
もので、その他の構成は第１実施形態と同様であり、同
一の部分には同一符号を付して重複する説明を省略す
る。即ち、この実施形態では全ての電池モジュールが充
電終了電圧値に達するとインバータ１５の順変換動作を
停止する。従って、３個の電池モジュール２６Ａ〜２６
Ｃの全てが満充電状態となってから充電が終了される。
形態を図２を参照して説明する。本実施形態は前記第１
実施形態の各単電池１６Ａ〜１６Ｃを複数の単電池から
なる３個の電池モジュール２６Ａ〜２６Ｃに置き換えた
もので、その他の構成は第１実施形態と同様であり、同
一の部分には同一符号を付して重複する説明を省略す
る。即ち、この実施形態では全ての電池モジュールが充
電終了電圧値に達するとインバータ１５の順変換動作を
停止する。従って、３個の電池モジュール２６Ａ〜２６
Ｃの全てが満充電状態となってから充電が終了される。
【００１９】本実施形態によれば、各電池モジュールに
ついて満充電状態とすることができ、性能劣化を低減す
ることができる。また、電圧監視装置の数を減らして充
電装置の構成を簡略化することが可能である。
ついて満充電状態とすることができ、性能劣化を低減す
ることができる。また、電圧監視装置の数を減らして充
電装置の構成を簡略化することが可能である。
【００２０】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。 （１）停止信号発生回路１８の出力は全ての単電池・電
池モジュールが満充電状態となったときに停止信号を出
力する回路構成であればよい。例えば、比較器２３Ａ〜
２３Ｃの反転入力端子に抵抗２１Ａ〜２１Ｃに印加され
る電圧を入力し、非反転入力端子には基準電圧発生回路
２２Ａ〜２２Ｃからの充電終了電圧値を入力して、停止
信号発生回路１８にＮＯＲ回路を用いても同じ効果を奏
する。
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。 （１）停止信号発生回路１８の出力は全ての単電池・電
池モジュールが満充電状態となったときに停止信号を出
力する回路構成であればよい。例えば、比較器２３Ａ〜
２３Ｃの反転入力端子に抵抗２１Ａ〜２１Ｃに印加され
る電圧を入力し、非反転入力端子には基準電圧発生回路
２２Ａ〜２２Ｃからの充電終了電圧値を入力して、停止
信号発生回路１８にＮＯＲ回路を用いても同じ効果を奏
する。
【００２１】（２）上記実施形態では単電池・電池モジ
ュールを３個直列に接続したものであったが、その数は
特に限定されるものではなく任意の個数とすることがで
きる。
ュールを３個直列に接続したものであったが、その数は
特に限定されるものではなく任意の個数とすることがで
きる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す充放電装置の回路
図
図
【図２】第２実施形態を表す充放電装置の回路図
【図３】負荷平準化システムに使用されていた従来の組
電池の充放電装置の回路図
電池の充放電装置の回路図
１６…組電池 １７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ…電圧監視装置 １８…停止信号発生回路 １９…インバータ駆動制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 雅英 京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地 日本電池株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA03 CA02 CA14 DA04 DA07 GB06 5H030 AA03 AS18 BB01 DD08 FF43
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の電池要素を直列接続してなる組電
池を充電する組電池の充電装置において、各電池要素に
対応してそれぞれ電圧測定手段を設け、全ての電池要素
の電圧が過充電によって所定値となったことを条件に充
電を終了させることを特徴とする組電池の充電装置。 - 【請求項２】 前記電池要素が単電池であることを特徴
とする請求項１記載の組電池の充電装置。 - 【請求項３】 前記電池要素が単電池を複数個接続した
電池モジュールであることを特徴とする請求項１記載の
組電池の充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001159250A JP2002354699A (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | 組電池の充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001159250A JP2002354699A (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | 組電池の充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002354699A true JP2002354699A (ja) | 2002-12-06 |
Family
ID=19002864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001159250A Pending JP2002354699A (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | 組電池の充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002354699A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013008409A1 (ja) * | 2011-07-08 | 2013-01-17 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 電池パックの製造方法および電池パック |
-
2001
- 2001-05-28 JP JP2001159250A patent/JP2002354699A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013008409A1 (ja) * | 2011-07-08 | 2013-01-17 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 電池パックの製造方法および電池パック |
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