JP5585500B2 - 電池拘束装置 - Google Patents
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Description
このようなスタックの製造に用いられる電池拘束装置は、スタックを支持し、当該スタックに対して油圧シリンダ等により所定の荷重を印加して、各電池の電極およびセパレータに浸透し過ぎた電解液を排液している(搾り出している)。
特許文献1に開示される技術は、荷重の印加を複数回繰り返すことにより、電解液の排液を促進するものである。
この場合、電池拘束工程を行う電池拘束装置を生産設備に複数台設置し、電池拘束工程を並列して行う必要がある。従って、スタックを製造する設備に要するコストが増大してしまう。
各電池W1・W1・・・および各スペーサW2・W2・・・は、それぞれその厚み方向に沿って交互に積層される。つまり、本実施形態では、後方向(または前方向)が積層方向となる。
スタックWの積層方向両端部(つまり、スタックWの前端部および後端部)には、それぞれスペーサW2・W2が配置される。
このような一対の拘束用ガイド13L・13Rは、それぞれスタックWの変位を測定する測定機能を有する。
可動プレスヘッド12にて振動周波数を変調させながらスタックWを左右方向に振動させた場合、スタックWは、その共振周波数で振動させたときに、他の周波数で振動させたときよりも左右方向に大きく振動する。一対の拘束用ガイド13L・13Rは、このようなスタックWの変位(振動度合いの変化量)を測定し、その測定値に基づいて、スタックWの共振点となる共振周波数を特定する。
このとき、電池拘束装置10は、可動プレスヘッド12をスタックWに接触させるだけである。つまり、可動プレスヘッド12による荷重の印加は行わない。
プレ加振では、可動プレスヘッド12により振動周波数を変調させながら、スタックWを左右方向に振動させる(図4に示す矢印X1参照)。この際、一対の拘束用ガイド13L・13Rは、それぞれスタックWの変位を測定する。
予め設定される所定の範囲まで振動周波数を変調させたとき、プレ加振は終了する。
すなわち、電池拘束装置10は、スタックWに対して荷重を印加するときに、可動プレスヘッド12にてスタックWを共振させる。
これにより、スタックWは、所定量だけ圧縮された状態で拘束される(図6に二点鎖線で示すスタックW参照)。
従って、図7に示すように、電池拘束装置10の荷重印加パターンG1は、スタックWの共振周波数を可動プレスヘッド12にフィードバックするまでの間(プレ加振開始からフィードバックまでの間)、スタックWに対して荷重を印加しない。そして、スタックWに対して荷重印加を開始した後は、印加荷重が増加していき、狙い荷重(図7に示す荷重N1)まで荷重を印加したときに、スタックWを拘束する。
従って、電池拘束装置10を生産設備に一台設置するだけで、電池拘束工程を行うことができる。つまり、電池拘束工程を並列して行う必要がなくなり、スタックWを製造する設備に要するコストを低減できる。
一方、電解液を適切に排液できている状態のスタックWに対して、荷重を印加した際には、印加した荷重の大きさに対して大きな圧縮量が得られない。
すなわち、荷重N0を印加するまでの間は、印加した荷重の大きさに対して大きな圧縮量が得られている。従って、荷重の印加開始からこの時点までの間は、電解液を排液しきれておらず、圧縮量0から圧縮量C0までの間におけるfs曲線G2の傾きは、緩やかなものとなる。
すなわち、印加した荷重の大きさに対して大きな圧縮量が得られない。従って、電解液を適切に排液できており、圧縮量C0から圧縮量C1までの間におけるfs曲線G2の傾きは、緩やかなものではなく、圧縮量0から圧縮量C0までの間に比べて急峻になる。
また、凹部に入り込んだ電解液W3を確実に排液できるため、スタックWの品質を向上できる。
ただし、電解液の排液をより促進できるという観点から、スタックWを大きく振動させた状態で、スタックWに対して荷重を印加することが好ましい。つまり、スタックWを共振させることが好ましい。
前記ガスが凹部W11に入り込んだままの状態でスタックWを拘束した場合、スタックWの品質が低下してしまう。
従って、電池拘束装置10では、ガスが凹部W11に残ることに起因するスタックWの品質の低下を防止できる。つまり、スタックWの品質を向上できる。
一方、前後中途部に位置する各電池W1・W1・・・およびスペーサW2・W2・・・は、単に積層されただけの状態である。つまり、互いに左右方向に相対的に移動可能な状態である。
つまり、各電池W1・W1・・・および各スペーサW2・W2・・・が荷重印加方向(後方向)に対して平行に積層されていない状態で、スタックWに対して荷重が印加される可能性がある(図10(a)および図10(b)に示す線L1・L2参照)。
つまり、拘束時にスタック変形が生じ、その変形量が大きい場合には、後工程に影響を与える場合がある。具体的には、拘束後のスタックWに部品を組み付けることができない場合等がある。
つまり、振動により左右に微小移動する各電池W1・W1・・・および各スペーサW2・W2・・・が、左右の拘束用ガイド13L・13Rに当接することにより、各電池W1・W1・・・および各スペーサW2・W2・・・の左右位置が揃えられ、左右方向の位置ずれが補正されることとなる。
以上より、スタックWを振動させる方向は、左右方向に設定することが好ましい。これにより、比較的大きな位置ずれにも対応でき、スタック変形を確実に防止できる。
以下では、スタックWを振動させる部材に関して、電池拘束装置10の第一変形例および第二変形例を用いて具体的に説明する。
この場合、一対の拘束用ガイド13L・13Rが振動発生手段として機能する。
そして、スタックWの共振周波数を一対の拘束用ガイド13L・13Rにフィードバックし(S250)、一対の拘束用ガイド13L・13RにてスタックWを共振周波数で振動させる(S260)。
このため、本実施形態の電池拘束装置10よりも広い範囲において、スタックWを直接振動させることができる。
特に、スタックWを共振させた状態でスタックWに対して荷重を印加する場合、より確実に共振周波数でスタックWを振動させることができる。つまり、より確実にスタックWを共振させることができる。
従って、より確実に凹部に入り込んだ電解液W3やガスを排出できるため、荷重抜けが生じにくいスタックWを製造できるとともに、スタックWの品質を向上できる。
この場合、上部拘束用ガイド14が振動発生手段として機能する。
その後、上部拘束用ガイド14にてプレ加振を行い(S330)、可動プレスヘッド12でスタックWの変位を測定するとともに、スタックWの変位の測定値に基づいてスタックWの共振周波数を特定する(S340)。
そして、スタックWの共振周波数を上部拘束用ガイド14にフィードバックし(S350)、上部拘束用ガイド14にてスタックWを共振周波数で振動させる(S360)。
従って、狙い通りの振動周波数でスタックWを振動させることができる。また、より確実にスタックWを共振させることができる。
11 固定プレスヘッド
12 可動プレスヘッド(荷重印加手段、振動発生手段)
13L・13R 一対の拘束用ガイド
W スタック
W1 電池
W2 スペーサ
Claims (4)
- 交互に積層される複数の電池および複数のスペーサを有するスタックを支持し、前記スタックに対して、荷重印加手段にて前記積層方向に所定の荷重を印加した状態で、前記スタックを拘束する電池拘束装置であって、
前記スタックと接触し、前記スタックを振動させる振動発生手段を具備し、
前記振動発生手段にて前記スタックを振動させた状態で、前記荷重印加手段による前記スタックに対する荷重の印加を開始し、荷重印加を開始した後は印加荷重を増加させ、印加荷重が狙い荷重に達したときにスタックを拘束する、
電池拘束装置。 - 前記スタックに対して荷重を印加するときに、前記振動発生手段にて前記スタックを共振させる、
請求項1に記載の電池拘束装置。 - 前記振動発生手段は、
前記スタックの前記積層方向一端側から他端側までの範囲で、前記スタックと接触する、
請求項1または請求項2に記載の電池拘束装置。 - 前記振動発生手段は、
前記各電池および各スペーサの位置ずれ方向に対応する方向に沿って、前記スタックを振動させる、
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の電池拘束装置。
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