Способ осмотра устройства аккумулирования электроэнергии на наличие короткого замыкания и способ изготовления устройства аккумулирования электроэнергии - RU2693857C1
Код документа: RU2693857C1
Чертежи
Описание
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу проверки устройства аккумулирования электроэнергии на наличие в нем короткого замыкания путем проверки устройства аккумулирования электроэнергии на наличие внутреннего короткого замыкания и способу изготовления устройства аккумулирования электроэнергии, включающему в себя способ проверки на наличие короткого замыкания.
Уровень техники
При изготовлении устройства аккумулирования электроэнергии, такого как литий-ионная вторичная батарея, в тело электрода и т.п. может попасть металлический инородный предмет из железа, меди и т.п., и из-за попавшего металлического инородного предмета в устройстве аккумулирования электроэнергии может возникнуть внутреннее короткое замыкание (в дальнейшем попросту называемое коротким замыканием). В связи с этим, в ходе изготовления устройства аккумулирования электроэнергии устройство аккумулирования электроэнергии может проверяться на наличие внутреннего короткого замыкания.
Например, известен следующий способ проверки на наличие внутреннего короткого замыкания. А именно, собранное устройство аккумулирования электроэнергии заряжается в первый раз, а затем устройство аккумулирования электроэнергии подвергается старению путем размещения устройства аккумулирования электроэнергии в условиях высокой температуры, большей или равной 45°С и меньшей или равной 70°С. Затем устройство аккумулирования электроэнергии подвергается саморазряду (разряжается в состоянии, когда все зажимы электродов разомкнуты), и по напряжениям устройства, измеренным до и после саморазряда, определяется величина ΔVa уменьшения напряжения, вызываемого саморазрядом. В тех случаях, когда величина ΔVa уменьшения напряжения больше эталонной величины ΔVb (ΔVa > ΔVb) уменьшения, устанавливается, что в устройстве аккумулирования электроэнергии имеется короткое замыкание. Не прошедшая экспертизу опубликованная заявка на патент Японии № 2010-153275 (JP 2010-153275 A) является одним из примеров сходной технологии (см. формулу изобретения и т.п. в JP 2010-153275 A).
Сущность изобретения
В способе обнаружения наличия внутреннего короткого замыкания на основе значения величины ΔVa уменьшения напряжения для того, чтобы надлежащим образом различать устройство аккумулирования электроэнергии (нормальное изделие), не имеющее внутреннего короткого замыкания, и устройство аккумулирования электроэнергии (дефектное изделие), имеющее внутреннее короткое замыкание, с учетом дискретности измерения (например, 10 мкВ) вольтметра, необходим временной интервал, в течение которого разность между величиной ΔVa уменьшения напряжения нормального изделия и величиной ΔVa уменьшения напряжения дефектного изделия значительно превышает дискретность измерения при измерении напряжения, например, в 20 или более раз превышает дискретность измерения (больше или равна 200 мкВ). Кроме того, например, в тех случаях, когда емкость устройства аккумулирования электроэнергии высока или когда ток короткого замыкания низок, для измерения величины ΔVa уменьшения напряжения (саморазряда) может потребоваться более длительный интервал, например, несколько дней или больше, при этом способ обнаружения короткого замыкания в устройстве аккумулирования электроэнергии с помощью величины уменьшения напряжения имеет ограничения, в результате чего количество времени на проверку на наличие внутреннего короткого замыкания и количество времени на изготовление устройства аккумулирования электроэнергии являются относительно большими, тем самым приводя к потребности в новом способе проверки.
В настоящем изобретении предлагается способ проверки устройства аккумулирования электроэнергии на наличие короткого замыкания, который дает возможность проверки устройства аккумулирования электроэнергии на наличие внутреннего короткого замыкания с помощью нового способа.
Первый аспект настоящего изобретения относится к способу проверки устройства аккумулирования электроэнергии на наличие короткого замыкания путем проверки устройства аккумулирования электроэнергии на наличие внутреннего короткого замыкания. Способ проверки устройства аккумулирования электроэнергии на наличие короткого замыкания включает в себя измерение напряжения, состоящее в измерении напряжения устройства перед обнаружением в устройстве аккумулирования электроэнергии, которое предварительно заряжено, обнаружение тока, состоящее в обнаружении временного изменения тока, протекающего в устройство аккумулирования электроэнергии из внешнего источника электропитания, или стабильной величины тока путем постоянного приложения выходного напряжения, равного напряжению устройства перед обнаружением, к устройству аккумулирования электроэнергии от внешнего источника электропитания и установление, состоящее в установлении наличия или отсутствия внутреннего короткого замыкания в устройстве аккумулирования электроэнергии на основе обнаруженного временного изменения тока или стабильной величины тока.
В способе проверки устройства аккумулирования электроэнергии на наличие короткого замыкания выполняются измерение напряжения, обнаружение тока и установление, и определяется внутреннее короткое замыкание в устройстве аккумулирования электроэнергии на основе временного изменения тока или стабильной величины тока, а не величины уменьшения напряжения. В этой связи, устройство аккумулирования электроэнергии может проверяться на наличие внутреннего короткого замыкания с помощью нового способа, в котором используется ток, протекающий в устройство аккумулирования электроэнергии из внешнего источника электропитания.
Как описывается ниже, способ проверки устройства аккумулирования электроэнергии на наличие короткого замыкания не только может быть реализован в ходе изготовления устройства аккумулирования электроэнергии, но и может быть реализован для устройства аккумулирования электроэнергии, которое установлено в транспортном средстве и т.п. или используется отдельно после появления на рынке. Примерами «устройства аккумулирования электроэнергии» являются, например, батарея, такая как литий-ионная вторичная батарея, и конденсатор, такой как конденсатор с двойным электрическим слоем и литий-ионный конденсатор.
Примером способа определения внутреннего короткого замыкания на основе «стабильной величины тока» при «установлении» является, например, способ определения того, что устройство аккумулирования электроэнергии является дефектным изделием, когда стабильная величина тока осматриваемого устройства аккумулирования электроэнергии выше, чем эталонная величина тока. Примером также является способ определения путем деления степени внутреннего короткого замыкания в устройстве аккумулирования электроэнергии на ранги на основе значения стабильной величины тока. Примером способа определения внутреннего короткого замыкания на основе «временного изменения тока» является способ установления того, что устройство аккумулирования электроэнергии является дефектным изделием, когда величина увеличения тока, который увеличивается в заданном интервале обнаружения, больше, чем эталонная величина увеличения. Примером также является способ определения путем деления степени внутреннего короткого замыкания в устройстве аккумулирования электроэнергии на ранги на основе значения величины увеличения тока.
Например, «предварительно заряженным устройством аккумулирования электроэнергии» может являться устройство аккумулирования электроэнергии, которое заряжено до 70% состояния заряда (SOC) или выше и, в частности, может являться устройство аккумулирования электроэнергии, которое заряжено до 90% SOC или выше. Когда степень заряженности задана высокой (напряжение устройства задано высоким), как указано выше, величина тока или стабильная величина тока при обнаружении тока увеличивается. Таким образом, внутреннее короткое замыкание может устанавливаться более надлежащим образом на основе временного изменения тока или стабильной величины тока при определении.
В способе в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения измерение напряжения и обнаружение тока могут выполняться при условии, что температура устройства аккумулирования электроэнергии равна температуре проверки устройства, являющейся постоянной температурой.
Устанавливается, что, когда температура устройства изменяется, напряжение, ток и стабильная величина тока устройства, обнаруженные при обнаружении тока, также изменяются. При этом, когда изменение температуры устройства при измерении напряжения и обнаружении тока является чрезмерно большим, существует вероятность того, что внутреннее короткое замыкание может не быть установлено надлежащим образом при установлении. Что касается данного вопроса, в способе проверки на наличие короткого замыкания измерение напряжения и обнаружение тока выполняются при условии температуры проверки устройства, являющейся постоянной температурой. Таким образом, внутреннее короткое замыкание может быть определено надлежащим образом при установлении без создания такой проблемы.
«Температура проверки устройства, являющаяся постоянной температурой» не обязательно является заданной температурой (например, 20°С) для любого устройства аккумулирования электроэнергии, подвергаемого измерению напряжения и обнаружению тока, то есть, не обязательно должна быть одной и той же температурой для каждого устройства аккумулирования электроэнергии. То есть, температура проверки устройства может быть различной, например, 19°C и 21°C для каждого устройства аккумулирования электроэнергии. Однако желательно, чтобы для одного устройства аккумулирования электроэнергии температура проверки устройства была постоянной в течение измерения напряжения и обнаружения тока.
При измерении напряжения и обнаружении тока нелегко поддерживать температуру проверки устройства абсолютно одинаковой. Поскольку допускается изменение температуры устройства, которое не препятствует обнаружению короткого замыкания, под «постоянной температурой» имеется в виду температура устройства в пределах допустимого диапазона изменения температуры (например, в пределах 20°C+0,5°C), которая может рассматриваться как одна и та же температура (в настоящем описании «одна и та же температура» включает в себя смысловое значение «практически одной и той же температуры»). Например, «температура проверки устройства» может быть постоянной температурой, выбираемой из диапазона температур от 0°C до 30°C. Причина состоит в том, что устройство аккумулирования электроэнергии не нуждается в охлаждении или нагревании до комнатной температуры или температуры, близкой к комнатной температуре, и энергия электропитания и т.п. для охлаждения или нагревания может быть уменьшена.
Способ в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения может дополнительно включать в себя проверку температуры устройства, состоящую в многократном измерении температуры устройства аккумулирования электроэнергии с определенными интервалами перед измерением напряжения и параллельно с измерением напряжения и обнаружением тока в середине измерения напряжения, и обнаружение тока при продолжении измерения напряжения и обнаружения тока, когда изменение полученной температуры устройства находится в пределах допустимого диапазона изменения температуры.
Способ проверки на наличие короткого замыкания включает в себя проверку температуры устройства. При этом измерение напряжения и обнаружение тока могут продолжаться исключительно тогда, когда изменение температуры устройства находится в пределах допустимого диапазона изменения температуры. В этой связи, измерение напряжения и обнаружение тока могут выполняться путем задания температуры устройства аккумулирования электроэнергии равной температуре проверки устройства, являющейся постоянной температурой.
Способ в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения может дополнительно включать в себя проверку температуры окружающей среды, состоящую в многократном измерении температуры окружающей среды устройства аккумулирования электроэнергии с определенными интервалами перед измерением напряжения и параллельно с измерением напряжения и обнаружением тока в середине измерения напряжения, и обнаружение тока при продолжении измерения напряжения и обнаружение тока, когда изменение полученной температуры окружающей среды находится в пределах допустимого диапазона изменения температуры.
Как описано выше, когда изменение температуры устройства при измерении напряжения и обнаружении тока является чрезмерно большим, существует вероятность того, что внутреннее короткое замыкание может не быть определено надлежащим образом при определении. Температура окружающей среды не оказывает непосредственного влияния на определение внутреннего короткого замыкания в отличие от температуры устройства. Однако при изменении температуры окружающей среды температура устройства также впоследствии изменяется. При этом изменение температуры окружающей среды может влиять на определение внутреннего короткого замыкания при определении. Что касается данного вопроса, способ проверки на наличие короткого замыкания включает в себя проверку температуры окружающей среды, при этом измерение напряжения и проверка тока продолжаются, когда изменение температуры находится в пределах допустимого диапазона изменения температуры. Таким образом, внутреннее короткое замыкание может быть надлежащим образом определено при последующем определении.
Температура окружающей среды не обязательно должна быть одной и той же температурой для каждого устройства аккумулирования электроэнергии. То есть, температура окружающей среды может быть различной, например, 19°C и 21°C для каждого устройства аккумулирования электроэнергии. В таком случае для каждого устройства аккумулирования электроэнергии определяется, находится ли изменение температуры окружающей среды в пределах допустимого диапазона изменения температуры.
Способ в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения может дополнительно включать в себя высокотемпературное старение, состоящее в размещении предварительно заряженного устройства аккумулирования электроэнергии в условиях температуры окружающей среды от 40°C до 85°C на заданный интервал времени размещения перед измерением напряжения и охлаждение, состоящее в задании температуры устройства аккумулирования электроэнергии, равной температуре проверки устройства путем принудительного охлаждения или охлаждения с размещением после высокотемпературного старения.
При измерении напряжения нежелательно, чтобы напряжение устройства аккумулирования электроэнергии было нестабильным. Что касается данного вопроса, способ проверки на наличие короткого замыкания включает в себя высокотемпературное старение перед измерением напряжения. Стабилизация напряжения устройства может обеспечиваться путем выполнения высокотемпературного старения. При этом измерение напряжение и обнаружение тока могут выполняться более оперативно, чем в том случае, когда не выполняется высокотемпературное старение. Температура устройства аккумулирования электроэнергии задается равной температуре проверки устройства путем выполнения охлаждения после высокотемпературного старения. Таким образом, измерение напряжения может выполняться для устройства аккумулирования электроэнергии, в котором задана температура проверки устройства.
При высокотемпературном старении температура окружающей среды и длительность временного интервала размещения при высокой температуре при высокотемпературном старении могут задаваться равными температуре и длительности, при которых ожидается, что значение возможного изменения напряжения батареи во время интервала обнаружения тока (например, три часа) для батареи после высокотемпературного старения и охлаждения находится в пределах допустимого диапазона (например, точности вольтметра).
Способ в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения может дополнительно включать в себя размещение, состоящее в задании температуры устройства аккумулирования электроэнергии равной температуре проверки устройства путем размещения предварительно заряженного устройства аккумулирования электроэнергии в условиях температуры окружающей среды, равной температуре проверки устройства перед измерением напряжения.
Как описано выше, при измерении напряжения нежелательно, чтобы напряжение устройства аккумулирования электроэнергии было нестабильным. Что касается данного вопроса, напряжение устройства может быть стабилизировано выполнением размещения перед измерением напряжения в способе проверки на наличие короткого замыкания. При этом измерение напряжения может выполняться для устройства аккумулирования электроэнергии, напряжение которого стабилизировано. Температура устройства аккумулирования электроэнергии задается равной температуре проверки устройства при размещении. Таким образом, измерение напряжения может выполняться для устройства аккумулирования электроэнергии, в котором задана температура проверки устройства.
При размещении длительность временного интервала размещения может быть задана равной длительности, при которой ожидается, что значение возможного изменения напряжения батареи во время интервала обнаружения тока (например, трех часов) для батареи после окончания размещения находится в пределах допустимого диапазона (например, точности вольтметра).
В способе в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения измерение напряжения и обнаружение тока могут выполняться в состоянии, когда пластина положительного электрода, пластина отрицательного электрода и разделитель, помещенный между пластиной положительного электрода и пластиной отрицательного электрода, в устройстве аккумулирования электроэнергии сжаты в направлении толщины разделителя при заданной силе сжатия с наружной стороны устройства аккумулирования электроэнергии.
При измерении напряжения и обнаружении тока, когда пластина положительного электрода, разделитель и пластина отрицательного электрода устройства аккумулирования электроэнергии сжаты, как описано выше, расстояние между пластиной положительного электрода и пластиной отрицательного электрода уменьшается, и металлический инородный предмет, который имеется между пластиной положительного электрода и пластиной отрицательного электрода, надежнее приводится в контакт с пластиной положительного электрода или пластиной отрицательного электрода. В этой связи, ток, который протекает в устройство аккумулирования электроэнергии ввиду внутреннего короткого замыкания, вызываемого металлическим инородным предметом, может быть измерен более надлежащим образом.
Под «сжатием в направлении толщины разделителя» имеется в виду сжатие в направлении стопки пластины положительного электрода, разделителя и пластины отрицательного электрода, когда устройство аккумулирования электроэнергии содержит многослойное тело электрода, в котором множество пластин положительного электрода, имеющих прямоугольную форму и т.п., и множество пластин отрицательного электрода, имеющих прямоугольную форму и т.п., расположены стопкой через разделитель. Когда устройство аккумулирования электроэнергии содержит плоское спиральное тело электрода, в котором ленточная пластина положительного электрода и ленточная пластина отрицательного электрода, которые поочередно расположены в стопку через ленточный разделитель, смотаны с получением плоской формы, под «сжатием в направлении толщины разделителя» имеется в виду сжатие в направлении толщины плоского спирального тела, в котором большая часть ленточного разделителя сжата в направлении его толщины.
Второй аспект настоящего изобретения относится к способу изготовления устройства аккумулирования электроэнергии. Способ включает в себя сборку устройства аккумулирования электроэнергии, его первоначальную зарядку, состоящую в зарядке собранного незаряженного устройства аккумулирования электроэнергии в первый раз до заданной степени заряженности для получения предварительно заряженного устройства аккумулирования электроэнергии, и проверку, состоящую в проверке устройства аккумулирования электроэнергии на наличие короткого замыкания с помощью способа в соответствии с первым аспектом.
В способе изготовления устройства аккумулирования электроэнергии проверка выполняется после первоначальной зарядки с помощью способа проверки на наличие короткого замыкания, включающего в себя измерение напряжения и обнаружение тока. Таким образом, может быть изготовлено устройство аккумулирования электроэнергии, которое надлежащим образом проверяется на наличие или степень короткого замыкания на ранней стадии изготовления устройства аккумулирования электроэнергии.
При «первоначальной зарядке», например, устройство аккумулирования электроэнергии может заряжаться до 70% SOC или выше и, в частности, может заряжаться до 90% SOC или выше. Когда степень заряженности задана высокой (напряжение устройства задано высоким), как указано выше, величина тока или стабильная величина тока, обнаруживаемого при обнаружении тока, увеличивается. Таким образом, внутреннее короткое замыкание может устанавливаться более надлежащим образом на основе временного изменения тока или стабильной величины тока при установлении.
Краткое описание чертежей
Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость примеров осуществления изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы и на которых:
фиг. 1 представляет собой изображение в перспективе батареи (устройства аккумулирования электроэнергии) в соответствии с первым вариантом осуществления;
фиг. 2 представляет собой вид вертикального разреза батареи в соответствии с первым вариантом осуществления;
фиг. 3 представляет собой структурную схему способа изготовления батареи, включающего в себя способ проверки батареи на наличие короткого замыкания в соответствии с первым вариантом осуществления и первым и вторым примерами модификации;
фиг. 4 представляет собой наглядную диаграмму в соответствии с первым вариантом осуществления, иллюстрирующую состояние, в котором батареи сжаты в направлении толщины батарей;
фиг. 5 представляет собой принципиальную схему, относящуюся к способу проверки батареи на наличие короткого замыкания в соответствии с первым вариантом осуществления, в состоянии, когда внешний источник электропитания соединен с батареей;
фиг. 6 представляет собой график, схематически иллюстрирующий соотношение между временем приложения напряжения, выходным напряжением, напряжением батареи и током для каждого из нормального изделия и дефектного изделия батареи;
фиг. 7 представляет собой график, иллюстрирующий соотношение между напряжением батареи и стабильной величиной тока;
фиг. 8 представляет собой график, иллюстрирующий соотношение между температурой батареи и стабильной величиной тока;
фиг. 9 представляет собой график, иллюстрирующий соотношение между временем приложения напряжения и током, когда сопротивление цепи составляет Rc=2,5 Ома;
фиг. 10 представляет собой график, иллюстрирующий соотношение между временем приложения напряжения и током, когда сопротивление цепи составляет Rc=5,0 Ома; и
фиг. 11 представляет собой структурную схему способа проверки батареи на наличие короткого замыкания в соответствии со вторым вариантом осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Первый вариант осуществления
Далее со ссылкой на чертежи описывается первый вариант осуществления настоящего изобретения. Фиг. 1 и фиг. 2 представляют собой, соответственно, изображение в перспективе и вид вертикального разреза батареи (устройства аккумулирования электроэнергии) 1 в соответствии с первым вариантом осуществления. В нижеследующем описании вертикальное направление BH батареи, горизонтальное направление CH батареи и направление DH толщины батареи заданы равными направлениям, изображенным на фиг. 1 и 2.
Батарея 1 представляет собой имеющую углы герметизированную литий-ионную вторичную батарею, которая установлена в транспортном средстве, таком как гибридный автомобиль, подключаемый гибридный автомобиль и электрическое транспортное средство. Емкость батареи 1 составляет 5,0 Ач. Батарея 1 имеет корпус 10 батареи, тело 20 электрода, размещаемое в корпусе 10 батареи, а также элемент 50 зажима положительного электрода, элемент 60 зажима отрицательного электрода и т.п., опирающиеся на корпус 10 батареи. В корпусе 10 батареи размещается жидкий электролит 17. Часть жидкого электролита 17 пропитывает тело 20 электрода.
Корпус 10 батареи изготовлен из металла (в первом варианте осуществления из алюминия) в форме прямоугольного параллелепипеда. Корпус 10 батареи выполнен из главного элемента 11 цилиндрического корпуса, имеющего углы, который имеет дно и открыт только со своей верхней стороны, и элемента 13 крышки корпуса, имеющей пластинчатую форму, который приварен, закрывая отверстие главного элемента 11 корпуса. Элемент 50 зажима положительного электрода, который изготовлен из алюминия, закреплен на элементе 13 крышки корпуса в состоянии, в котором элемент 50 зажима положительного электрода изолирован от элемента 13 крышки корпуса. Элемент 50 зажима положительного электрода соединен с возможностью проведения электрического тока с пластиной 21 положительного электрода тела 20 электрода в корпусе 10 батареи и выступает наружу из батареи через элемент 13 крышки корпуса. Элемент 60 зажима отрицательного электрода, который изготовлен из меди, закреплен на элементе 13 крышки корпуса в состоянии, в котором элемент 60 зажима отрицательного электрода изолирован от элемента 13 крышки корпуса. Элемент 60 зажима отрицательного электрода соединен с возможностью проведения электрического тока с пластиной 31 отрицательного электрода тела 20 электрода в корпусе 10 батареи и проходит наружу из батареи через элемент 13 крышки корпуса.
Тело 20 электрода представляет собой плоское спиральное тело электрода и размещается в корпусе 10 батареи в состоянии, в котором осевая линия тела 20 электрода расположена горизонтально. Мешкообразное охватывающее тело 19 из изоляционной пленки, которое выполнено из изоляционной пленки, расположено между телом 20 электрода и корпусом 10 батареи. Тело 20 электрода выполнено путем поочередной укладки в стопку ленточной пластины 21 положительного электрода и ленточной пластины 31 отрицательного электрода через пару ленточных разделителей 41, предусматривающих пористую смоляную пленку, намотки стопки вокруг осевой линии и сжатия намотанной стопки с получением плоской формы. Пластина 21 положительного электрода выполнена путем размещения слоя активного вещества положительного электрода в форме ленты в заданном положении на обеих главных поверхностях токосборной фольги положительного электрода, предусматривающей ленточную алюминиевую фольгу. Слой активного вещества положительного электрода предусматривает активное вещество положительного электрода, проводящий материал и связующее вещество. В первом варианте осуществления в качестве активного вещества положительного электрода используется сложный оксид на основе лития и переходного металла, в частности, сложный оксид на основе лития-никеля-кобальта-марганца. Пластина 31 отрицательного электрода выполнена путем размещения слоя активного вещества отрицательного электрода в форме ленты в заданном положении на обеих главных поверхностях токосборной фольги отрицательного электрода, предусматривающей ленточную медную фольгу. Слой активного вещества отрицательного электрода предусматривает активное вещество отрицательного электрода, связующее вещество и сгущающее вещество. В первом варианте осуществления в качестве активного вещества отрицательного электрода используется углеродный материал, в частности, графит.
Далее описывается способ изготовления батареи 1, включающий в себя способ проверки батареи 1 на наличие короткого замыкания (см. фиг. 3). На «этапе S1 сборки» осуществляется сборка незаряженной батареи (незаряженного устройства аккумулирования электроэнергии) 1х. В частности, тело 20 электрода формируется путем поочередной укладки в стопку пластины 21 положительного электрода и пластины 31 отрицательного электрода через разделители 41, изгибание стопки и сжатия изогнутой стопки с получением плоской формы. Между тем готовится элемент 13 крышки корпуса, и элемент 50 зажима положительного электрода и элемент 60 зажима отрицательного электрода закрепляются на элементе 13 крышки корпуса (см. фиг. 1 и фиг. 2). Затем элемент 50 зажима положительного электрода и элемент 60 зажима отрицательного электрода привариваются к пластине 21 положительного электрода и пластине 31 отрицательного электрода тела 20 электрода соответственно. Тело 20 электрода покрывается вмещающим телом 19 из изоляционной пленки. Тело 20 электрода и вмещающее тело 19 из изоляционной пленки вставляются в главный элемент 11 тела корпуса, и отверстие главного элемента 11 тела корпуса закрывается элементом 13 крышки корпуса. Главный элемент 11 тела корпуса и элемент 13 крышки корпуса привариваются друг к другу для формирования корпуса 10 батареи. Затем жидкий электролит 17 вводится в корпус 10 батареи из отверстия 13h ввода жидкости и пропитывает тело 20 электрода. Затем отверстие 13h ввода жидкости запечатывается с помощью уплотнительного элемента 15, и незаряженная батарея 1х готова.
Перед «этапом S2 первоначальной зарядка» пластина 21 положительного электрода, пластина 31 отрицательного электрода и разделители 41 (тело 20 электрода), вставленные между пластиной 21 положительного электрода и пластиной 31 отрицательного электрода в собранной незаряженной батарее 1х, сжимаются в направлении SH толщины каждого разделителя 41 с заданной силой сжатия снаружи незаряженной батареи 1х. Сжатие батареи 1 выполняется с помощью ограничительного зажима 100 (см. фиг. 4). Ограничительный зажим 100 представляет собой зажим, который ограничивает множество батарей 1, расположенных в направлении DH толщины батарей (направлении SH толщины каждого разделителя 41), в состоянии, в котором сила сжатия прикладывается к батареям 1 в направлении FH расположения.
Ограничительный зажим 100 содержит первую торцевую пластину 110 и вторую торцевую пластину 120, множество пластинчатых соединительных элементов 130, подвижную пластину 140, болт 150 и множество промежуточных вставок 160. Первая торцевая пластина 110 и вторая торцевая пластина 120 расположены на обоих концах ограничительного зажима 100 в направлении FH расположения. Соединительные элементы 130 соединяют первую торцевую пластину 110 и вторую торцевую пластину 120. Подвижная пластина 140 расположена между первой торцевой пластиной 110 и второй торцевой пластиной 120 и может перемещаться в направлении FH расположения. Болт 150 закрепляет подвижную пластину 140. В центре второй торцевой пластины 120 выполнено внутреннее резьбовое отверстие 121, которое проходит через вторую торцевую пластину 120 в направлении толщины второй торцевой пластины 120. Болт 150 вставлен во внутреннее резьбовое отверстие 121 путем вкручивания наружной резьбовой части 151 болта 150 во внутреннее резьбовое отверстие 121.
Сжатие батареи 1 с помощью ограничительного зажима 100 выполняется следующим образом. Батареи 1 и промежуточные вставки 160 поочередно размещаются в направлении DH батареи (направлении FH расположения) между первой торцевой пластиной 110 и подвижной пластиной 140. Затем болт 150 перемещается в первом направлении FH1 расположения путем вращения головной части 153 болта 150, при этом наружная резьбовая часть 151 болта 150 вкручивается во внутреннее резьбовое отверстие 121 второй торцевой пластины 120. Подвижная пластина 140 закрепляется путем приведения конца наружной резьбовой части 151 болта 150 в контакт с подвижной пластиной 140. Подвижная пластина 140 сжимает каждую батарею 1 путем нажатия на каждую батарею 1 с заданным давлением в направлении FH расположения, при этом расположенные батареи 1 и промежуточные вставки 160 вставлены между подвижной пластиной 140 и первой торцевой пластиной 110. В связи с этим, тело 20 электрода сжимается в направлении SH толщины каждого разделителя 41 (направлении толщины тела 20 электрода). В первом варианте осуществления этапы с «этапа S2 первоначальной зарядки» по «этап S6 обнаружения тока», описываемые ниже, выполняются в состоянии, в котором незаряженная батарея 1х (батарея 1) сжата.
На «этапе S2 первоначальной зарядки» собранная незаряженная батарея 1х заряжается первоначально до заданной степени заряженности. В частности, устройство для зарядки и разрядки (не показано) соединяется с незаряженной батареей 1х для зарядки незаряженной батареи 1х первоначально до напряжения батареи (напряжения устройства) VB=4,1 В, соответствующего 100% SOC, путем зарядки постоянным током и постоянным напряжением (CCCV) в условиях температуры окружающей среды TK=25°C. В первом варианте осуществления после зарядки до напряжения батареи VB=4,1 В при постоянном токе, равном 1 C, напряжение батареи VB=4,1 В поддерживается до тех пор, пока величина зарядного тока не станет равной 1/10.
Как показано на фиг. 7, с увеличением напряжения VB батареи увеличивается также величина IBs стабильного тока, обнаруживаемого на этапе S6 обнаружения тока. Когда величина IBs стабильного тока высока, установление внутреннего короткого замыкания на основе величины IBs стабильного тока на этапе S9 установления, описываемом ниже, может выполняться более надлежащим образом. Поэтому, например, предпочтительно заряжать незаряженную батарею 1х до величины, большей или равной 70% SOC, а предпочтительнее до величины, большей или равной 90% SOC, на этапе S2 первоначальной зарядки.
На «этапе S3 высокотемпературного старения» заряженная батарея 1 подвергается высокотемпературному старению путем размещения заряженной батареи 1 в температурные условия с температурой окружающей среды TK=40°C - 85°C на заданный временной интервал PT размещения. В частности, батарея 1 после первоначальной зарядки подвергается высокотемпературному старению путем размещения батареи 1 в условия с температурой окружающей среды TK=60°C на PT=20 часов в состоянии, когда все электродные зажимы разомкнуты. Как правило, непосредственно после зарядки напряжение VB батареи 1 нестабильно, и требуется время, чтобы напряжение VB батареи стало стабильным. Что касается данного вопроса, стабилизация напряжения VB батареи может обеспечиваться путем выполнения этапа S3 высокотемпературного старения. Таким образом, стабилизированное напряжение VB батареи (напряжение VB1 батареи предварительного обнаружения) может измеряться на этапе S5 измерения напряжения, описываемом ниже, в более коротком интервале времени, чем в тех случаях, когда батарея 1 всего лишь размещается.
На «этапе S4 охлаждения» батарея 1 подвергается охлаждению с размещением путем размещения батареи 1 в условиях температуры окружающей среды TK=20°C, которая равна температуре TB1 проверки батареи (температуре проверки устройства) (в первом варианте осуществления TB1=20°C), при этом температура TB батареи 1 (температура устройства) задается равной температуре проверки устройства TB1=20°C.
Благодаря заданию температуры TB батареи 1 равной температуре проверки батареи TB1=20°C посредством этапа S4 охлаждения после этапа S3 высокотемпературного старения этап S5 измерения напряжения, описываемый ниже, может выполняться при температуре проверки батареи TB1=20°C. Благодаря заданию температуры проверки батареи TB1, являющейся постоянной температурой (в первом варианте осуществления TB1=20°C), выбираемой из диапазона температур от 0°C до 30°C, батарея 1 не нуждается в охлаждении или нагревании, либо энергия электропитания и т.п. для охлаждения или нагревания батареи 1 может быть уменьшена.
Перед «этапом S5 измерения напряжения», описываемым ниже, на «этапе S7 проверки температуры устройства» измеряется (n=1)-я температура TB(1) батареи 1. На этапе S7 проверки температуры устройства перед этапом S5 измерения напряжения не только измеряется температура TB(1) батареи, но и периодически измеряется температура TB(n) батареи параллельно с этапом S5 измерения напряжения и этапом S6 обнаружения тока в середине этапа S5 измерения напряжения и этапа S6 обнаружения тока, описываемых ниже. В частности, после того, как измеряется (n=1)-я температура TB(1) батареи, (n=2)-я или последующая температура TB(n) батареи измеряется во второй раз параллельно с этапом S5 измерения напряжения и этапом S6 обнаружения тока. Температура TB(n) батареи определяется в термочувствительном устройстве STS путем приведения датчика ST температуры в контакт с предопределенным положением на корпусе 10 батареи (см. фиг. 5).
На этапе S7 проверки температуры устройства проверяется, находится ли изменение температуры TB(n) батареи по отношению к температуре TB(1) батареи в пределах допустимого диапазона DTB изменения температуры. В частности, в первом варианте осуществления проверяется, находится ли температура TB(n) батареи, измеряемая второй или последующий раз, в пределах диапазона +0,5°C по отношению к температуре TB(1) батареи, измеряемой в первый раз. В тех случаях, когда изменение температуры TB(n) батареи находится в пределах допустимого диапазона DTB изменения температуры, продолжается этап S5 измерения напряжения или этап S6 обнаружения тока. В тех случаях, когда изменение температуры TB(n) батареи находится за пределами допустимого диапазона DTB изменения температуры, то есть, когда температура TB(n) батареи, измеряемая во второй или последующий раз, находится за пределами диапазона +0,5°C по отношению к температуре TB(1) батареи, измеряемой в первый раз в первом варианте осуществления, исполнение этапа S5 измерения напряжения или этапа S6 обнаружения тока прекращается, и осмотр на наличие короткого замыкания завершается. Проверка на наличие короткого замыкания не может быть выполнена надлежащим образом, поскольку температура TB по какой-либо причине изменилась.
Устанавливается, что в тех случаях, когда температура ТВ батареи изменилась, изменились напряжение VB устройства, такое как напряжение VB1 батареи предварительного обнаружения (напряжение устройства предварительного обнаружения), обнаруживаемое на этапе S5 измерения напряжения, а также ток IB и стабильная величина IBs тока, обнаруживаемые на этапе S6 обнаружения тока. Например, как показано на фиг. 8, стабильная величина IBs тока увеличивается с увеличением температуры ТВ батареи. При этом в тех случаях, когда изменение температуры ТВ батареи является чрезмерно большим на этапе S5 измерения напряжения и этапе S6 обнаружения тока, существует вероятность того, что внутреннее короткое замыкание не может быть установлено надлежащим образом на этапе S9 установления, описываемом ниже. Что касается данного вопроса, в первый вариант осуществления введен этап S7 проверки температуры устройства, и внутреннее короткое замыкание может быть определено надлежащим образом на этапе S9 определения без создания такой проблемы.
На "этапе S5 измерения напряжения», как показано на фиг. 5, внешний источник ЕР электропитания соединен с батареей 1, при этом измеряется напряжение VB1 батареи предварительного обнаружения (напряжение устройства предварительного обнаружения) батареи 1. В частности, пара щупов P1, P2 внешнего источника ЕР электропитания приводится в контакт с элементом 50 зажима положительного электрода и элементом 60 зажима отрицательного электрода батареи 1 соответственно. В то время, когда поддерживается такой контакт (щупы P1, P2 не пересоединяются), выполняются этап S5 измерения напряжения и этап S6 обнаружения тока, описываемые ниже. Причина состоит в том, что изменение значения каждого из сопротивлений R1, R2 контактов, создаваемых между щупом Р1 и элементом 50 зажима положительного электрода и между щупом Р2 и элементом 60 зажима отрицательного электрода, ввиду изменения состояния контакта каждого из щупов P1, P2 исключается.
На фиг. 5 сопротивление Rw проводки обозначает сопротивление проводки, которое распределено во внешнем источнике ЕР электропитания и от внешнего источника ЕР электропитания к щупам P1, P2. Сопротивление R1 контакта представляет собой сопротивление контакта между щупом Р1 внешнего источника ЕР электропитания и элементом 50 зажима положительного электрода батареи 1. Сопротивление R2 контакта представляет собой сопротивление контакта между щупом Р2 внешнего источника ЕР электропитания и элементом 60 зажима отрицательного электрода батареи 1. Сопротивление Rs представляет собой сопротивление по постоянному току батареи 1. Сопротивление Rp короткого замыкания представляет собой сопротивление, которое создается внутренним коротким замыканием в батарее 1. Ток IB представляет собой ток, который протекает в батарею 1 из внешнего источника ЕР электропитания. Ток ID представляет собой ток саморазряда, который протекает в батарею 1 при саморазряде. Внешний источник ЕР электропитания представляет собой прецизионный источник электропитания постоянного тока, который выполнен с возможностью не только изменения и регулирования выходного напряжения VS, генерируемого его источником EPE электропитания постоянного тока, с высокой точностью, но и измерения тока IB, протекающего наружу из источника EPE электропитания постоянного тока, с высокой точностью.
После того, как внешний источник ЕР электропитания соединяется с батареей 1 в условиях температуры окружающей среды TK=20°C, напряжение VB батареи, то есть, напряжение VB1 батареи перед обнаружением (напряжение разомкнутой цепи) батареи 1 измеряется с помощью вольтметра EPV, входящего в состав внешнего источника ЕР электропитания, в условиях тока IB=0. В первом варианте осуществления в качестве напряжения VB1 батареи перед обнаружением измеряется величина около 4,0 В. Внешний источник ЕР электропитания содержит не только вольтметр EPV, который может измерять напряжение VB батареи, но и амперметр EPV, который может измерять ток IB, протекающий в батарею 1 из внешнего источника ЕР электропитания.
На «этапе S6 обнаружения тока» стабильная величина IBs тока IB, протекающего в батарею 1 из внешнего источника ЕР электропитания, обнаруживается путем постоянного приложения выходного напряжения VS (VS=VB1), равного напряжению VB1 батареи предварительного обнаружения, измеряемому на этапе S5 измерения напряжения, к батарее 1 с помощью источника EPE электропитания постоянного тока внешнего источника ЕР электропитания. В первом варианте осуществления ток IB обнаруживается в момент времени (t=3,0 ч) после того, как выходное напряжение VS, равное напряжению VB1 батареи предварительного обнаружения, прикладывается к батарее 1 от внешнего источника ЕР электропитания на время приложения напряжения t=3,0 часа при условии температуры окружающей среды TK=20°C, при этом обнаруженный ток IB используется в качестве стабильной величины IBs тока.
Соотношение между временем t приложения напряжения, выходным напряжением VS, напряжением VB батареи и током IB на этапе S6 обнаружения тока изображено на фиг. 6 для каждого из нормального изделия и дефектного изделия батареи 1. Выходное напряжение VS, прикладываемое к батарее 1 от внешнего источника ЕР электропитания, имеет значение, равное напряжению VB1 батареи перед обнаружением, измеряемому на этапе S5 обнаружения напряжения, независимо от истечения времени t приложения напряжения.
Величина напряжения VB батареи постепенно уменьшается с напряжения VB1 батареи перед обнаружением в начале этапа S6 обнаружения тока с истечением времени t приложения напряжения, а затем становится постоянной (стабильным напряжением VB2 батареи) после того, как время приложения напряжения t=ta. Напряжение VB батареи у дефектного изделия батареи 1 уменьшается более существенно, чем у нормального изделия батареи 1. При этом величина стабильного напряжения VB2 батареи у дефектного изделия батареи 1 ниже, чем у нормального изделия батареи 1.
Причина изменения напряжения VB батареи состоит в следующем. Ток ID протекает в батарее 1 за счет саморазряда, при этом напряжение VB батареи у батареи 1 постепенно уменьшается. В таком случае у дефектного изделия батареи 1 ток ID, сопровождаемый саморазрядом, выше, чем у нормального изделия батареи 1, при этом напряжение VB батареи значительно уменьшается. Когда напряжение VB батареи становится ниже, чем выходное напряжение VS (VS > VB), ток IB, который соответствует значению разности напряжений ΔV=VS - VB, протекает в направлении батареи 1 от внешнего источника ЕР электропитания, и батарея 1 заряжается. В то время, когда разность напряжений ΔV=VS - VB мала, ток IB также низок. Таким образом, ток ID, протекающий в батарее 1 из-за саморазряда, выше, чем ток IB, протекающий в батарею 1 от внешнего источника ЕР электропитания, при этом напряжение VB батареи постепенно уменьшается. Однако, когда напряжение VB батареи еще больше уменьшается, а ток IB увеличивается и становится равным значению тока ID (IB=ID) (на фиг. 6 при времени приложения напряжения t=ta), напряжение VB батареи перестает уменьшаться, а затем напряжение VB батареи поддерживается на уровне стабильного напряжения VB2 батареи.
Величина тока IB, который протекает в батарею 1 от внешнего источника ЕР электропитания, постепенно увеличивается от 0 (нуля) с истечением времени t приложения напряжения и становится постоянной (стабильной величиной IBs) тока после того, как время t приложения напряжения t=ta. Причина изменения тока IB состоит в следующем.
При t=0, когда начинается приложение напряжения, значения напряжения VB батареи и выходного напряжения VS равны друг другу (VS=VB), при этом ток IB не протекает в направлении батареи 1 от внешнего источника ЕР электропитания (IB=0). Однако, когда напряжение VB батареи уменьшается из-за саморазряда, и напряжение VB батареи становится ниже, чем выходное напряжение VS (VS > VB), ток IB, который соответствует значению разности напряжений ΔV=VS - VB, протекает в батарею 1 от внешнего источника ЕР электропитания. В таком случае в дефектном изделии батареи 1 ток ID, сопровождающийся саморазрядом, выше, чем у нормального изделия батареи 1, и напряжение VB батареи значительно уменьшается. Таким образом, ток IB, протекающий в батарею 1 от внешнего источника ЕР электропитания, увеличивается. После того, как время приложения напряжения t=ta, напряжение VB батареи становится равным постоянной величине стабильного напряжения VB2 батареи, а ток IB стабилизируется на уровне постоянной величины стабильной величины IBs тока.
Устанавливается, что поскольку сопротивление Rc цепи увеличивается, время ta приложения напряжения, которое выдерживается до тех пор, пока ток IB, протекающий в батарею 1 от внешнего источника ЕР электропитания, не станет равным стабильной величине IBs тока, увеличивается (см. фиг. 9 и фиг. 10). Сопротивление Rc цепи является суммой сопротивления Rw проводки, сопротивлений R1, R2 контактов и сопротивления Rs батареи (сопротивления по постоянному току батареи 1), показанных на фиг. 5 (Rc=Rw+R1+R2+Rs).
Даже в случае измерения одной и той же батареи 1, когда сопротивления R1, R2 контактов являются низкими, а сопротивление Rc цепи составляет, например, Rc=2,5 Ома, ток IB становится равным стабилизированной стабильной величине IBs тока после того, как истекают приблизительно два часа времени t приложения напряжения (t>2 ч), как показано на фиг. 9. Когда сопротивление Rc цепи составляет, например, Rc=5,0 Ома, ток IB становится равным стабилизированной стабильной величине IBs тока после того, как истекают приблизительно три часа времени t приложения напряжения (t>3 ч), как показано на фиг. 10. Максимальное сопротивление Rc цепи в батарее 1 первого варианта осуществления составляет Rc=5,0 Ома. В связи с этим, ожидается, что ток IB станет равным стабильной величине IBs тока после истечения, по меньшей мере, времени приложения напряжения t=3 ч. Таким образом, время обнаружения стабильной величины IBs тока на этапе S6 обнаружения тока устанавливается равным 3,0 часа, как описано выше. После того, как этап S6 обнаружения тока завершается, состояние сжатия батареи 1 с помощью ограничительного зажима 100 снимается.
На «этапе S9 установления» внутреннее короткое замыкание в батарее 1 устанавливается на основе значения стабильной величины IBs тока, обнаруженной на этапе S6 обнаружения тока. В частности, когда стабильная величина IBs тока осматриваемой батареи 1 выше, чем эталонная величина IK тока (см. фиг. 6) (IBs > IK), устанавливается, что батарея 1 является дефектным изделием, и батарея 1 отбраковывается. Когда стабильная величина IBs тока меньше или равна эталонной величине IK тока (IBs≤IK), устанавливается, что батарея 1 является нормальным изделием. Таким образом, батарея 1 готова. Каждый из этапов с этапа S3 высокотемпературного старения по этап S9 установления в первом варианте осуществления соответствует «этапу проверки», состоящему в осмотре батареи 1 на наличие внутреннего короткого замыкания при изготовлении батареи 1.
Как описано выше, в способе проверки батареи 1 на наличие короткого замыкания выполняются этап S5 измерения напряжения, этап S6 обнаружения тока и этап S9 установления, при этом внутреннее короткое замыкание в батарее 1 устанавливается на основе стабильной величины IBs тока, а не величины ΔVa уменьшения напряжения. Таким образом, батарея 1 может быть осмотрена на наличие внутреннего короткого замыкания с помощью нового способа, в котором используется ток IB, протекающий в батарею 1 из внутреннего источника ЕР электропитания. При осмотре на наличие короткого замыкания на предшествующем уровне техники, на котором внутреннее короткое замыкание устанавливается на основе величины ΔVa уменьшения напряжения, необходим интервал величиной несколько дней или больше для получения величины ΔVa уменьшения напряжения, имеющей надлежащее значение. Между тем, в первом варианте осуществления для получения стабильной величины IBs тока требуется приблизительно три часа. Таким образом, количество времени на осмотр батареи 1 на наличие короткого замыкания может быть уменьшено, и количество времени на изготовление батареи 1 может быть уменьшено.
Как описано выше, величины напряжения VB1 батареи предварительного обнаружения и стабильной величины IBs тока становятся отличными друг от друга ввиду различия в температуре ТВ батареи. При этом, когда на этапе S5 измерения напряжения и этапе S6 обнаружения тока изменение температуры ТВ батареи является чрезмерно большим, существует вероятность того, что на этапе S9 установления внутреннее короткое замыкание может не быть установлено надлежащим образом. Что касается данного вопроса, в способе проверки на наличие короткого замыкания в первом варианте осуществления этап S5 измерения напряжения и этап S6 обнаружения тока выполняются при температуре TB1 проверки батареи, являющейся постоянной температурой (в первом варианте осуществления TB1=20°C). Таким образом, внутреннее короткое замыкание может быть надлежащим образом установлено на этапе S9 установления без создания такой проблемы. Первый вариант осуществления включает в себя этап S7 проверки температуры. При этом этап S5 измерения напряжения и этап S6 обнаружения тока могут продолжаться исключительно тогда, когда изменение температуры TB(n) устройства находится в пределах допустимого диапазона DTB изменения температуры. В этой связи этап S5 измерения напряжения и этап S6 обнаружения тока могут выполняться путем задания температуры TB батареи равной температуре TB1 проверки батареи, являющейся постоянной температурой.
Предпочтительно, чтобы на этапе S5 измерения напряжения напряжение VB батареи 1 не было нестабильным. Что касается данного вопроса, в первом варианте осуществления стабилизация напряжения VB батареи может обеспечиваться путем выполнения этапа S3 высокотемпературного старения перед этапом S5 измерения напряжения. При этом этап S5 измерения напряжения и этап S6 обнаружения тока могут выполняться более оперативно, чем в том случае, когда не выполняется этап S3 высокотемпературного старения. После этапа S3 высокотемпературного старения выполняется этап S4 охлаждения для задания температуры ТВ батареи равной температуре TB1 проверки батареи. Таким образом, этап S5 измерения напряжения может выполняться для батареи 1, в которой задана температура TB1 проверки батареи.
В первом варианте осуществления пластина 21 положительного электрода, разделители 41 и пластина 31 отрицательного электрода батареи 1 сжаты в направлении SH толщины каждого разделителя 41. При этом расстояние между пластиной 21 положительного электрода и пластиной 31 отрицательного электрода уменьшается, и металлический инородный предмет, имеющийся между пластиной 21 положительного электрода и пластиной 31 отрицательного электрода, надежнее приводится в контакт с пластиной 21 положительного электрода или пластиной 31 отрицательного электрода. В этой связи, ток IB, который протекает в батарею 1 ввиду внутреннего короткого замыкания, вызываемого металлическим инородным предметом, может быть измерен более надлежащим образом.
Как описано выше, способ изготовления батареи 1 в первом варианте осуществления включает в себя этап S2 первоначальной зарядки, состоящий в зарядке незаряженной батареи 1х в первый раз и этапы проверки с S3 по S9, состоящие в осмотре батареи 1 на наличие внутреннего короткого замыкания. В этой связи, путем выполнения этапов проверки с S3 по S9 после этапа S2 первоначальной зарядки может быть изготовлена батарея 1, которая надлежащим образом проверена на наличие внутреннего короткого замыкания на раннем этапе батареи 1.
Первый пример модификации
Далее описывается первый пример модификации первого варианта осуществления. В первом варианте осуществления стабильная величина IBs тока IB, протекающего в батарею 1 от внешнего источника ЕР электропитания, обнаруживается на этапе S6 обнаружения тока, а внутреннее короткое замыкание в батарее 1 устанавливается на основе стабильной величины IBs тока на этапе S9 установления. Что касается данного вопроса, в первом примере модификации внутреннее короткое замыкание в батарее 1 устанавливается на основе временного изменения тока IB, протекающего в батарею 1 от внешнего источника ЕР электропитания.
В первом примере модификации на этапе S6 обнаружения тока стабильная величина IBs тока IB, протекающего в батарею 1 от внешнего источника ЕР электропитания, не обнаруживается, а обнаруживается временное изменение тока IB. В частности, обнаруживается временное изменение тока IB, и осуществляется получение величины ΔIB увеличения тока IB, который увеличивается в предопределенном интервале QT обнаружения от времени приложения напряжения t=0,5 часа доя t=1,0 часа, как показано на фиг. 9. На этапе S9 установления, когда величина ΔIB увеличения тока больше, чем эталонная величина увеличения ΔIBk (ΔIB > ΔIBk), устанавливается, что батарея 1 является дефектным изделием. Когда величина ΔIB увеличения тока меньше, чем эталонная величина увеличения ΔIBk (ΔIB≤ΔIBk), устанавливается, что батарея 1 является нормальным изделием.
Как описано выше, внутреннее короткое замыкание в батарее 1 может также устанавливаться на основе временного изменения тока IB, протекающего в батарею 1 от внешнего источника ЕР электропитания. В связи с этим, способ проверки на наличие короткого замыкания в первом примере модификации может также использоваться для проверки батареи 1 на наличие внутреннего короткого замыкания, как и новый способ, использующий ток IB. В первом примере модификации выходное напряжение VS может всего лишь прикладываться до времени приложения напряжения t=1,0 часа с целью получения величины ΔIB увеличения тока. Таким образом, количество времени на осмотр батареи 1 на наличие короткого замыкания может быть дополнительно увеличено, и количество времени на изготовление батареи 1 может быть дополнительно увеличено.
Второй пример модификации
Далее описывается второй пример модификации первого варианта осуществления (см. фиг. 3). В способе проверки батареи 1 на наличие короткого замыкания и способе изготовления батареи 1 в соответствии с первым вариантом осуществления этап S7 проверки температуры устройства выполняется перед этапом S5 измерения напряжения и параллельно с этапом S5 измерения напряжения и этапом S6 обнаружения тока в середине этапа S5 измерения напряжения и этапа S6 обнаружения тока с помощью устройства STS обнаружения температуры и датчика ST температуры, который приводится в контакт с батареей 1 для обнаружения температуры ТВ батареи. Продолжать ли этап S5 измерения напряжения и этап S6 обнаружения тока, устанавливается на основе изменения полученной температуры TB(n) батареи.
Что касается данного вопроса, во втором примере модификации «этап S8 проверки температуры окружающей среды» выполняется вместо этапа S7 проверки температуры устройства, чтобы установить, продолжать ли этап S5 измерения напряжения и этап S6 обнаружения тока, на основе изменения полученной температуры TK(n) окружающей среды. В частности, перед этапом S5 измерения напряжения (n=1)-я температура TK(1) окружающей среды измеряется на этапе S8 проверки температуры окружающей среды с помощью устройства KTS обнаружения температуры и датчика KT температуры, предусматривающего терморезистор, который обнаруживает температуру TK вокруг батареи 1, как показано пунктирной линией на фиг. 5. Затем (n=2)-я или последующая температура TK(n) окружающей среды измеряется во второй раз параллельно с этапом S5 измерения напряжения и этапом S6 обнаружения тока.
На этапе S8 проверки температуры окружающей среды проверяется, находится ли изменение температуры TK(n) окружающей среды по отношению к температуре TK(1) окружающей среды в пределах допустимого диапазона DTK изменения температуры. В частности, во втором примере модификации проверяется, находится ли температура TK(n) окружающей среды, измеряемая во второй или последующий раз, в пределах диапазона ±0,5°C по отношению к температуре TK(1) окружающей среды, измеряемой в первый раз. В тех случаях, когда изменение температуры TK(n) окружающей среды находится в пределах допустимого диапазона DTK изменения температуры, этап S5 измерения напряжения или этап S6 обнаружения тока продолжается. В тех случаях, когда изменение температуры TK(n) окружающей среды выходит за пределы допустимого диапазона DTK изменения температуры, исполнение этапа S5 измерения напряжения или этапа S6 обнаружения тока прекращается, и осмотр на наличие короткого замыкания завершается.
Как описано выше, когда на этапе S5 измерения напряжения и этапе S6 обнаружения тока изменение температуры ТВ батареи является чрезмерно большим, существует вероятность того, что на этапе S9 установления внутреннее короткое замыкание может не быть установлено надлежащим образом. Температура TK окружающей среды не оказывает непосредственного влияния на установление внутреннего короткого замыкания в отличие от температуры ТВ батареи. Однако при изменении температуры ТК окружающей среды температура ТВ батареи также впоследствии изменяется. При этом изменение температуры ТК окружающей среды может влиять на установление внутреннего короткого замыкания на этапе S9 установления. Что касается данного вопроса, способ проверки на наличие короткого замыкания во втором примере модификации включает в себя этап S8 проверки температуры окружающей среды, при этом этап S5 измерения напряжения и этап S6 обнаружения тока продолжаются, когда изменение температуры TK(n) окружающей среды находится в пределах допустимого диапазона DTK изменения температуры. Таким образом, внутреннее короткое замыкание может быть надлежащим образом установлено на последующем этапе S9 установления.
Второй вариант осуществления
Далее описывается второй вариант осуществления (см. фиг. 11). В то время как в первом варианте осуществления батарея 1 осматривается на наличие короткого замыкания в ходе изготовления батареи 1, второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что батарея 1, которая используется после появления на рынке, осматривается на наличие короткого замыкания после изготовления. В то время как в первом варианте осуществления выполняются этап S3 высокотемпературного старения и этап S4 охлаждения, второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что вместо этапа S3 высокотемпературного старения и этапа S4 охлаждения выполняется этап S12 размещения. Те же детали, что и в первом варианте осуществления, не описываются или описываются вкратце.
Во втором варианте осуществления батарея 1, которая используется, ограничивается таким же образом, как и в первом варианте осуществления. Затем на «этапе S11 зарядки» батарея 1 заряжается до заданной степени заряженности. В частности, таким же образом, как и на этапе S2 первоначальной зарядки в первом варианте осуществления, устройство для зарядки и разрядки (не показано) соединяется с незаряженной батареей 1 для зарядки батареи 1 до напряжения батареи VB=4,1 В, соответствующего 100% SOC, путем зарядки постоянным током и постоянным напряжением (CCCV) в условиях температуры окружающей среды TK=25°C.
Затем на «этапе S12 размещения» батарея 1 размещается (во втором варианте осуществления на шесть часов) в условиях температуры окружающей среды TK=20°C, равной температуре TB1 проверки батареи (во втором варианте осуществления TB1=20°C), при этом температура ТВ батареи 1 устанавливается равной температуре TB1 проверки батареи. Поддержание интервала размещения на этапе S12 размещения может стабилизировать напряжение VB батареи. Таким образом, этап S5 измерения напряжения может выполняться для батареи 1, напряжение VB батареи которой стабилизировано. Поскольку температура TB батареи устанавливается равной температуре TB1 проверки батареи, этап S5 измерения напряжения может выполняться для батареи 1, в которой задана температура TB1 проверки батареи.
Затем этап S7 проверки температуры (или этап S8 проверки температуры окружающей среды), этап S5 измерения напряжения, этап S6 обнаружения тока и этап S9 установления выполняются таким же образом, как и в первом варианте осуществления. Таким образом, осмотр батареи 1 на наличие внутреннего короткого замыкания завершается.
Даже в способе проверки батареи 1 на наличие короткого замыкания во втором варианте осуществления выполняются этап S5 измерения напряжения, этап S6 обнаружения тока и этап S9 установления, при этом внутреннее короткое замыкание в батарее 1 устанавливается на основе стабильной величины IBs тока. В связи с этим, батарея 1 может осматриваться на наличие внутреннего короткого замыкания с помощью нового способа, в котором используется ток IB, протекающий в батарею 1 от внешнего источника ЕР электропитания. Те же детали, что и в первом варианте осуществления или первом и втором примерах модификаций достигают того же эффекта, что и первый вариант осуществления или первый и второй примеры модификаций.
Несмотря на то, что настоящее изобретение описано выше на основе первого и второго вариантов осуществления и первого и второго примеров модификаций, настоящее изобретение не ограничено первым и вторым вариантами осуществления и первым и вторым примерами модификаций. Соответствующие изменения могут применяться к настоящему изобретению в пределах сущности настоящего изобретения. Например, хотя установление того, является ли осматриваемая батарея 1 нормальным изделием или дефектным изделием, выполняется на основе стабильной величины IBs тока или значения величины ΔIB увеличения тока на этапе S9 установления в первом и втором вариантах осуществления и первом и втором примерах модификаций, способ установления этим не ограничен. Например, на этапе S9 установления степень внутреннего короткого замыкания в осматриваемой батарее 1 может делиться на ранги на основе стабильной величины IBs тока или значения величины ΔIB увеличения тока. В частности, не только батарея 1 разделяется на нормальное изделие и дефектное изделие, но и нормальное изделие батареи может дополнительно делиться на множество рангов на основе стабильной величины IBs тока или значения величины ΔIB увеличения тока.
Несмотря на то, что в первом и втором вариантах осуществления и т.п. выполняется лишь один из этапа S7 проверки температуры или этапа S8 проверки температуры окружающей среды, могут выполняться и этап S7 проверки температуры, и этап S8 проверки температуры окружающей среды. Несмотря на то, что батарея 1, которая содержит плоское спиральное тело 20 электрода, иллюстрируется в качестве батареи цели проверки на наличие внутреннего короткого замыкания в первом и втором вариантах осуществления и т.п., настоящее изобретение этим не ограничено. Целью проверки на наличие внутреннего короткого замыкания может являться батарея, которая содержит расположенное стопками тело электрода. В случае использования расположенного стопками тела электрода батарея сжимается в направлении стопки пластины положительного электрода, разделителя и пластины отрицательного электрода при сжатии пластины положительного электрода, разделителя и пластины отрицательного электрода.
Реферат
Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение в ходе изготовления устройства аккумулирования электроэнергии проверки устройства аккумулирования электроэнергии на наличие внутреннего короткого замыкания. Способ проверки устройства аккумулирования электроэнергии на наличие короткого замыкания включает этапы: измерения напряжения, на котором перед определением измеряют напряжение предварительно заряженного устройства аккумулирования электроэнергии; определения временного изменения тока, протекающего в устройство аккумулирования электроэнергии из внешнего источника электропитания, или стабильной величины тока за счет постоянного приложения выходного напряжения внешнего источника электропитания, равного измеренному напряжению устройства перед определением, к устройству аккумулирования электроэнергии; и определения наличия внутреннего короткого замыкания в устройстве аккумулирования электроэнергии на основе определяемого временного изменения тока или его отсутствия на основе стабильной величины тока. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.
