CN102273002A - 异常检测装置和方法以及电池制造设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是提供一种与电池个数的多少无关地检测电池发生的异常升温，并将起因于该异常升温的不良情况防患于未然的技术。制造二次电池(1)的电池制造装备(30)具备异常检测装置(40)和检测装置(45)，所述异常检测装置(40)检测多个二次电池(1，1，···)的异常状态特别是异常升温，所述检测装置(45)根据异常检测装置(40)的检测结果发出用于采取规定措施的控制信号。异常检测装置(40)具备低温反应物质(41)和检测传感器(42)，所述低温反应物质(41)在比二次电池(1)变为异常状态的温度低的温度发生反应，并且以与二次电池(1)的容易变为高温的部分接触的状态设置，所述检测传感器(42)检测低温反应物质(41)的变化，根据由检测传感器(42)检测出的结果，检测二次电池(1)的异常状态。

Description

异常检测装置和方法以及电池制造设备
技术领域
本发明涉及异常检测装置和方法以及电池制造设备，特别是涉及检测二次电池的制造工序中的异常升温的技术。
背景技术
以往，在电池的制造线中，在电池组装后，进行充放电、保管、性能检查等的各工序，作为成品出厂。
例如，在充电工序中，通过程序控制，进行充电直到达到预先设定的适当的充电状态。此时，起因于充电程序的出错等，电池变为过充电状态，在电池内部，反应显著地急速开始，产生电池异常升温这样的不良情况。另外，在其他的工序中，起因于由电池不良等导致的内部短路、来自外部的热量的附加等，也会产生电池异常升温这样的不良情况。
由于这样的异常升温牵涉到电池的热失控(thermorunaway)反应，因此在以往的电池制造线中，检测这样的电池的异常状态的各种技术被使用。
在专利文献1中，公开了：在进行电池的充放电的充放电装置中，对收容电池的壳体内的所有电池安装温度传感器，根据由这些温度传感器检测出的温度停止充电的设备、以及基于由上述温度传感器检测出的温度发出警报的装置。由此，可以利用温度传感器检测电池的异常升温，可以将由电池的异常升温引起的热失控等防患于未然。
但是，在专利文献1中公开的异常检测设备中，必须对收容于壳体内的各电池安装温度传感器，或者必须将各电池设置在设置有温度传感器的特定的地方。因此，专利文献1的设备，在下述方面是不利的，所述方面为：向电池安装温度传感器的作业变得烦杂，或者电池的设置作业变得烦杂。
特别是在对于制造多个电池的大规模的设备应用专利文献1的设备的情况下，若考虑安装作业、监视作业、设备成本等，则对一个一个的电池准备温度传感器以及对一个一个的电池用温度传感器准确地检测温度是不实用的。
此外，可以由温度传感器进行温度检测的范围，被限于与温度传感器的检测部抵接的地方等，因此为了实现电池表面的大范围的温度检测等的对电池的整体的检测，必须配置相当数量的温度传感器，这是不现实的。
专利文献1：日本特开平11-219732号公报
发明内容
本发明的课题是提供一种与电池个数的多少无关地可以检测电池发生的异常升温的异常检测装置和方法，并且提供与电池个数的多少无关地可以检测电池发生的异常升温并可以将由该异常升温引起的不良情况防患于未然的电池制造设备。
作为本发明的第一方式的异常检测装置，是检测多个电池的异常状态的异常检测装置，具备：低温反应物质和检测传感器，该低温反应物质在比上述电池升温而变为异常状态的温度低的温度发生反应，并且以与上述电池的容易变为高温的部分接触的状态设置，该检测传感器检测上述低温反应物质的变化。
在上述异常检测装置中，优选：上述多个电池被收容在由阻燃性构件形成的收容构件内，在上述收容构件内，在上述多个电池之间配置有由阻燃性构件形成的分隔构件，上述低温反应物质被设置在上述分隔构件上。
作为本发明的第二方式的异常检测方法，是检测多个电池的异常状态的异常检测方法，通过使在比上述电池升温而变为异常状态的温度低的温度发生反应的低温反应物质与上述电池的容易变为高温的部分接触，并检测上述低温反应物质的变化，来检测上述电池的异常状态。
在上述异常检测方法中，优选：将上述低温反应物质设置在分隔构件上，该分隔构件配置在上述多个电池之间。
作为本发明的第三方式的电池制造设备，是制造多个电池的电池制造设备，具备异常检测装置，该异常检测装置具有低温反应物质和检测传感器，该低温反应物质在比上述电池升温而变为异常状态的温度低的温度发生反应，并且以与上述电池的容易变为高温的部分接触的状态设置，该检测传感器检测上述低温反应物质的变化，根据由上述检测传感器检测出的结果来检测电池的异常状态；根据由上述异常检测装置检测出的电池的异常状态来停止制造工序或发出警报。
根据本发明，可以提供与电池个数的多少无关地可以检测电池发生的异常状态(特别是电池的异常升温)的异常检测装置和方法，并且可以提供与电池个数的多少无关地可以检测电池发生的异常状态(特别是电池的异常升温)并且可以将由该异常状态引起的不良情况防患于未然的电池制造设备。
附图说明
图1是表示作为本发明涉及的电池的第一实施方式的二次电池的概略立体图。
图2是表示二次电池的内部结构的概略分解立体图。
图3是表示收容二次电池的收容托盘和分隔板的立体图。
图4是表示二次电池的充电工序的示意图。
图5是表示在二次电池的充电工序中容易变为高温的部分的图。
图6是表示二次电池的电池制造设备的示意图。
图7是表示二次电池的异常检测装置的示意图。
图8是表示二次电池和分隔板的配置形态的放大剖视图。
图9是表示作为本发明涉及的收容构件的第二实施方式的收容夹具的图。
图10是表示将低温反应物质在分隔构件上配置成带状的形态的图。
图11是表示将低温反应物质在分隔构件上配置成散点状的形态的图。
图12是表示将低温反应物质在分隔构件上配置成Z字状的形态的图。
图13是表示作为本发明涉及的电池的第二实施方式的圆筒型的二次电池的概略剖视图。
图14是表示收容圆筒型的二次电池的收容构件的形态和在分隔构件上设置了低温反应物质的形态的图。
图15是表示作为本发明涉及的电池的第三实施方式的电池组的概略立体图。
图16是表示构成电池组的单元电池和分隔构件的配置形态的放大剖视图。
具体实施方式
以下，参照图1和图2，对作为本发明涉及的电池的第一实施方式的二次电池1进行说明。二次电池1为锂离子二次电池、锂二次电池、镍氢电池、镍镉电池等的可通过进行充电来反复使用的充电式电池。
如图1所示，二次电池1为具有大致长方体形状的方型的锂二次电池。如图1和图2所示，二次电池1具备容器10、从容器10突出而设置的正极端子2和负极端子3、和被收容在容器10内的电极体15等。
另外，二次电池1也可以为用层压膜被覆电极体15的层压型的二次电池。
如图1和图2所示，容器10为用于收容电极体15的金属制或树脂制的箱体(筐体)，是包括具有开口面的容器主体11和将容器主体11的开口面封口的盖体12的结构体。在容器10内，填充有非水系电解液。
容器主体11为一面开口的具有大致长方体形状的箱状构件。容器主体11的开口面，通过使盖体12在与该开口面抵接的状态下进行焊接而被焊接固定。盖体12为具有与容器主体11的开口面对应的形状的平板状构件，在中央部设置有安全阀4，在两端部的规定位置设置有正极端子2、负极端子3。
安全阀4，在容器10内的压力达到一定值以上时动作，向外部排出容器10内的气体。
正极端子2，向容器10外部突出，并且通过正极引线2a与电极体15的正极板16电连接。负极端子3，向容器10外部突出，并且通过负极引线3a与电极体15的负极板17电连接。二次电池1通过正极端子2和负极端子3与外部电连接。
如图2所示，电极体15为卷绕型的电极体，通过将长的形状的正极板16和长的形状的负极板17隔着具有通气性的长的形状的隔板18层叠并且呈扁平状地卷绕多圈来形成。
正极板16，在由铝箔形成的金属箔正极集电体的表面涂布正极活性物质之后，经由辊压缩等的规定处理来形成，负极板17，在由铜箔形成的金属箔负极集电体的表面涂布负极活性物质之后，经由辊压缩等的规定处理来形成。
在电极体15的一端部，为了与正极引线2a电连接，正极板16的一部分突出，在电极体15的另一端部，为了与负极引线3a电连接，负极板17的一部分突出。电极体15，通过正极引线2a和正极端子2以及负极引线3a和正极端子3，与外部端子(省略图示)电连接，进行与外部的能量交换。
如以上那样构成的二次电池1，1，···，经由适当的组装工序组装之后，以被收容在收容托盘20内的状态在各工序之间以及各工序内移动。
如图3所示，收容托盘20是具有四个侧面、和底面的箱状的收容构件。收容托盘20具有与二次电池1的形状相对应的结构，将多个(例如5个～100个)的二次电池1，1···以朝向规定方向(二次电池1的宽度窄的方向)的状态收容，所述多个二次电池1，1···中，相邻的两个二次电池1，1之间分别被插入分隔板21，被保持成相邻的二次电池1，1不直接密接。
分隔板21，为平板状的分隔构件，具有与收容托盘20的结构相对应的形状(与二次电池1的形状相对应的形状)。更加具体来说，分隔板21具有与二次电池1的容器10的宽的面(wide face)大致相同的形状。
收容托盘20和分隔板21由具有充分强度的阻燃性构件形成，由至少在直到二次电池1变为热失控的温度(例如150℃～200℃)之前不会分解、熔化、着火的材料形成。作为该阻燃性构件，可以举出例如陶瓷、耐热性树脂、耐热性树脂与填料的混合物、实施了表面被覆的金属。在本实施方式中，收容托盘20的各侧面和底面以及分隔板21，由耐热性树脂与玻璃填料的混合物形成，通过公知的注射成型等成形。
如图4所示，在对二次电池1进行充电的充电工序中，在将多个二次电池1，1···收容在收容托盘20内的状态下进行充电。
另外，在收容托盘20内，二次电池1，1···和分隔板21，21···以相互地使宽面对向而接触的状态交替地排列。在该排列状态下，二次电池1通过分隔板21，21或者通过收容托盘20侧面的内壁和分隔板21保持，以在排列方向上受到规定的压力的状态被充电。在充电工序后，也同样地以被收容在收容托盘20内的状态被运送到下一道工序。
另外，在充电工序中，多个二次电池1，1···被运送直到被收容在收容托盘20内，在规定位置被定位之后，在二次电池1的正极端子2和负极端子3上连接外部端子(省略图示)，通过该外部端子被供给电能。而且，通过从外部供给的电能在二次电池1内被转换为化学能，二次电池1被充电。
如上述那样，在充电工序中，在二次电池1内发生化学反应。特别是，如图5所示，在电极体15的正极板16和负极板17隔着隔板18重叠的重叠部分19(在图中用斜线表示的区域)中发生化学反应。该重叠部分19，在被供给过量的电能而变为过充电的情况下，为二次电池1的温度容易敏感地上升的部分，为二次电池1内的容易变为高温的部分。
另外，二次电池1的重叠部分19为二次电池1的芯部分，不限于如上述那样在充电工序中变为过充电的情况，是在制造二次电池1的电池制造设备30中的运送工序、老化工序、保管工序、热处理工序等中，起因于二次电池1的内部短路或者从外部施加的热等，在二次电池1内的容易变为高温的部分。
如以上那样，二次电池1的电极体15中的重叠部分19，为在组装后的制造工序中容易变为高温的部分。而且，在二次电池1的外侧(容器10侧)容易变为高温的部分，为与二次电池1内部的容易变为高温的重叠部分19接近或者接触、且经由电极体15等容易热传递的部分，为被配置重叠部分19的容器10外侧(更加严谨来说，是容器主体11的外周面)的区域A(在图中用斜线表示的区域)。
以下，参照图6～图8，对电池制造设备30和异常检测装置40进行说明。
电池制造设备30为制造二次电池1的设备。更加具体来说，电池制造设备30为在具有空调设备等且可以进行内部的温度调整的封闭的空间内，组装二次电池1，对组装后的二次电池1进行充放电、老化、保管、热处理等的直到将二次电池1作为成品出厂的规定的工序的设备。
如图6所示，在该电池制造设备30中，依次运送多个收容托盘20，20···，使其在各工序之间和各工序内移动，组装后的二次电池1，1···以被收容在这些收容托盘20，20···内的状态在各工序之间和各工序内移动。并且，在最终的工序结束之后，将成品化了的二次电池1，1···从收容托盘20内取出，收容托盘20和分隔板21被反复用于收容新的二次电池1，1···。
异常检测装置40，为检测二次电池1的异常状态的装置，特别是为检测二次电池1的异常升温并预知二次电池1的热失控的装置。异常检测装置40作为制造二次电池1的电池制造设备30的一部分而被设置。
如图7所示，异常检测装置40包含低温反应物质41和检测传感器42等。低温反应物质41以与二次电池1的容易变为高温的部分即重叠部分19相对的状态并且通过容器10与其接触的状态被配置在分隔构件21上，二次电池1反应至异常状态(在本实施方式中，在以至于异常升温的过程中反应)而产生变化。检测传感器42检测低温反应物质41的变化。这样一来，异常检测装置40通过低温反应物质41和检测传感器42检测二次电池1的异常状态
如图7和图8所示，低温反应物质41被设置在分隔板21的大致中央部，且面对分隔板21的宽面的两面的表面而设置。更具体来说，低温反应物质41被配置在下述部分，所述部分为在收容托盘20内被插入到二次电池1，1之间的分隔板21中，与二次电池1的容易变为高温的部分即容器10的区域A相对，并且能够在收容状态下与容器10的区域A接触的部分。
低温反应物质41，由低温分解性构件形成，由至少在相对于二次电池1变为不安全的状态的温度(例如变为热失控的温度：150℃～200℃)为充分低温的温度区域产生分解的材料形成。作为该低温分解性构件的材料，可以举出氯乙烯树脂和ABS树脂等的合成树脂、腈橡胶和天然橡胶等的橡胶、邻苯二甲酸酯和聚酯等的含有增塑剂的树脂系物质等。
在本实施方式中，低温反应物质41由以规定的比例含有增塑剂的氯乙烯树脂形成，在60℃～100℃左右下低温反应物质41中含有的增塑剂分解(挥发)，产生气味、烟等的粒子。这样产生的气味、烟等的粒子朝向大致铅直上方发散，从二次电池1和分隔板21之间通过，释放到电池制造设备30的空间。
检测传感器42，为对气味、烟等的粒子进行感应的粒子检测型的传感器，如图6和图7所示，被设置在检测装置45内。检测传感器42作为气味传感器、烟传感器或者它们的复合传感器而构成，对在低温反应物质中含有的增塑剂发出的气味、烟或者其两方进行检测，计算这些粒子的数量，作为每单位体积的浓度来检测。
在本实施方式中，检测传感器42为气味传感器和烟传感器的复合传感器，检测作为来自低温反应物质41的分解性成分的增塑剂发出的气味和烟，作为每单位体积的浓度来检测。
检测装置45，是根据检测传感器42的检测结果，发出警报声(siren)等警报或者产生使充电工序等的各工序停止等的用于对电池制造设备30采取规定的措施的控制信号的异常报知装置。
如图6和图7所示，检测装置45的检测传感器42，在电池制造设备30内与连通到收容二次电池1，1···的收容托盘20被运送或移动的空间内的多个管道46，46···连接。
管道46，被设置在电池制造设备30的充电工序、老化工序、保管工序等的各工序的规定位置，配置排列有多个未图示的微细孔。管道46内，通过检测装置45的抽吸风扇(省略图示)等被保持为负压。通过该负压，起因于低温反应物质41的气味和烟的分解性成分通过管道46的上述微细孔被抽吸到检测装置45内。
另外，优选：设置于管道46上的微细孔被设置在与收容托盘20的开口面(在图示中为上面)相对的部分。由此，变得容易将来自设置在分隔板21上的低温反应物质41的分解性成分抽吸到管道46内，可以提高检测传感器42的检测灵敏度。
另外，优选：在管道46，46···和检测装置45之间分别装有阀和旋塞(cock)等的开关装置。由此，可以特定由检测装置45的检测传感器42检测到的低温反应物质41的分解性成分是通过哪个管道46检测出的，可以特定在电池制造设备30的哪个工序中发生了二次电池1的异常。
如以上那样，异常检测装置40的低温反应物质41被设置在收容二次电池1，1···的收容托盘20的分隔板21，21···上。另外，低温反应物质41被配置成与二次电池1内的容易变为高温的部分(更严格地说，二次电池1的内部的异常升温在二次电池1的外部表现出来的部分即容器10的一部分)接触。
由此，能够使低温反应物质41与收容在收容托盘20中的所有的二次电池1，1···的容易变为高温的部分接触。因此，即使在电池制造设备30为大规模的情况下，也可以在大范围检测二次电池1，1···的异常升温，并且可以读出二次电池1，1···的温度真值(二次电池1的温度是否达到规定温度以上)。
另外，不需要对多个二次电池1，1···分别安装温度传感器等的温度检测手段，也不需要将二次电池1，1···设置在设置有温度传感器等的温度检测单元的特定的地方。因此，可以相对于二次电池1，1···简易地配置作为温度检测单元的低温反应物质41，可以避免安装作业和设置作业的烦杂性，并且经济性也优异。
在二次电池1内的温度上升，且变得比低温反应物质41的反应温度高的情况下，从与该二次电池1的升温部位接触的低温反应物质41发生气味、烟等的分解性成分。而且，通过检测传感器42检测该分解性成分，根据检测传感器42的检测结果，通过检测装置45进行电池制造设备30的停止(特别是充电工序中的充电作业的中止)或警报等的适当的报知。
这样，在电池制造设备30中，通过异常检测装置40检测二次电池1的异常升温，且与此相伴，实施适当的处理，因此可以将二次电池1的热失控等的不良情况防患于未然。特别是，在二次电池1的充电工序中，可停止充电用的电能的投入，隐藏可以使二次电池1的内部的化学反应停止，可以防止进一步的升温，可以将由二次电池1的异常升温引起的热失控防患于未然。
另外，收容和保持二次电池1的收容托盘20以及分隔板21由阻燃性构件形成，低温反应物质41被设置在分隔板21上，该分隔板21在收容托盘20内被配置在二次电池1，1之间。由此，在二次电池1没有异常升温的情况下，可以反复使用。因此，与将低温反应物质41安装在一个一个的二次电池1，1···或者组装于二次电池1的一部分相比，特别是在经济方面优异。
在电池制造设备30中，组装后的二次电池1，1···以被收容在收容托盘20内的状态进行各工序的处理。由此，不限于充放电工序，在组装后的所有的工序中也能够检测起因于二次电池1，1···的内部短路等的电池不良和来自外部的热能的赋予的异常升温。
另外，对于没有实施热失控对策等的特殊对策的一般的制造二次电池的电池制造设备，通过在该电池制造设备中，使用收容二次电池的收容托盘20和包括低温反应物质41的分隔板21，21···来运送和移动二次电池，也能够适用，通用性也优异。
另外，在本实施方式中，将收容托盘20和分隔板21，21···设为分体的构件，但不限于此，也可以为在收容托盘20内固定了分隔板21，21···的形态。
在本实施方式中，作为收容二次电池1，1···的收容构件，使用了收容托盘20，但也可以使用如图9所示的收容夹具50等。
如图9所示，收容夹具50为可以收容多个(例如5个～100个程度)的二次电池1，1···的收容构件，在相邻的二次电池1，1之间可配置分隔板21。收容夹具50包括：位于纵向两端部的侧壁51，51；贯通侧壁51，51，并支撑二次电池1和分隔板21的底部的两个底部轴52，52和贯通侧壁51，51并支撑二次电池1和分隔板21的侧部的四个侧部轴53，53，53，53。在这些轴52，53的端部形成有螺纹部，在该螺纹部可与适当的螺栓螺合。这样，收容夹具50构成为通过调整上述螺栓的紧固量而可以调整侧壁51·51之间的距离。
另外，作为收容二次电池1，1···的收容构件，也可以使用现有的电池制造设备所设置的收容物，在这种情况下，通过将包括低温反应物质41的分隔板42形成为与该收容物相适应的形状，就可以应用本发明。因此，对于现有的设备也可以容易地应用本发明。
在本实施方式中，将低温反应物质41配置成在分隔板21上与二次电池1的容易变为高温的部分接触的位置全区域，但低温反应物质41的配置方式不限于此，考虑分隔板21的强度和耐久性与可检测区域的范围的平衡，也可以设为与上述容易变为高温的部分部分性地接触的配置方式，例如可设为图10(a)和(b)所示的带状、图11所示的散点状、或者图12所示的Z字状的配置。另外，这些情况也可以通过公知的两阶段注射成型等来实现。
另外，向分隔板21设置低温反应物质41的方法，不限于上述两阶段的注射成型，也可以设为下述构成：将低温反应物质41涂布、粘结、熔敷或者嵌入到分隔板21的宽面的两面的表面。
另外，低温反应物质41由通过二次电池1的升温而分解的低温分解性构件构成，因此，考虑到热的性质，优选为一定配置在分隔板21的上部的形态。即，考虑到向与重力作用的方向相反的方向的热对流的流动特性，优选为如下形态：一定配置在分隔板21的上部，使得与二次电池1的容器10中更容易变为高温的上部接触。
在本实施方式中，将作为通过异常检测装置40检测异常状态的对象的电池设为方型的二次电池1，但电池的形态不限于此，也可以设为图13和图14所示的圆筒型的二次电池60或图15和图16所示的电池组80等。
如图13所示，圆筒型的二次电池60，为在圆筒形的容器61内具有卷绕型的电极体65的锂离子二次电池，该卷绕型的电极体65是将正极板和负极板(都图示省略)层叠并卷绕成圆筒状而成电极体。二次电池60包括电极体65、正极端子66和负极端子67，在电极体65的轴向两端部分别固定有正极端子66和负极端子67。
正极端子66，与电极体65的正极板电连接，与容器61绝缘并且从容器61突出而设置。负极端子67，与电极体65的负极板电连接，与容器61内侧面的与正极端子66相反侧的端部接触而固定。
与方型的二次电池1同样地，该二次电池60的内部的容易变为高温的部分，为上述正极板和负极板重叠的重叠部分69。二次电池60的外周面的容易变为高温的部分，为容器61的与重叠部分69对向并且接近或者接触的区域B(图中示出的区域)。
如图14所示，在收容圆筒型的二次电池60的收容托盘70内，二次电池60，60···之间由分隔构件71，71分隔。在分隔构件71上形成有与二次电池60的形状相对应的三角形的沟槽72，72···，二次电池60被分隔构件71，71的沟槽72，72夹持。这样，二次电池60，以在收容托盘70内由分隔构件71，71夹持的状态在各工序之间和各工序内移动。
在这种情况下，低温反应物质41，被直线状地设置在分隔构件71的槽72与二次电池60接触的部分。即，低温反应物质41被配置成与二次电池60的容易变为高温的部分的一部分接触。
如以上那样，对于圆筒型的二次电池60也同样地，在二次电池60异常升温了的情况下，被配置成与二次电池60的容易变为异常升温的部分的一部分接触的低温反应物质41升温，产生分解性成分，通过如上述那样检测该分解性成分，可以检测异常升温。
如图15和图16所示，电池组80，被构成为在收容构件81内沿规定方向排列多个单元电池82，82···。收容构件81，具有与多个单元电池82，82···相对应的形状，以沿排列方向加压的状态拘束单元电池82，82···。单元电池82，是在大致长方形的容器83内具有层叠正极板、隔板和负极板且卷绕成扁平状的卷绕型的电极体85的锂离子二次电池，为与第一实施方式中示出的二次电池1大致相同的形态。另外，电池组80的单元电池82，也可以为用层压膜被覆电极体85的层压型的二次电池。
在该单元电池82中，容易变为高温的部分，与方型二次电池1同样地，为上述正极板和负极板重叠的重叠部分(省略图示)。电池组80的外周面的容易变为高温的部分，为单元电池82的容器83的与上述重叠部分相对并且接近或接触的区域C(图中所示的区域)。
与上述正极板电连接的正极端子90和与上述负极板电连接的负极端子92分别从单元电池82的容器83突出。单元电池82被反转地配置，使得各单元电池82的正极端子90以及负极端子92从排列方向看被交替地配置，各个单元电池82被串联连接。在这样连接的单元电池82，82之间插有散热板95。散热板95，是用于避免相邻的单元电池82，82的直接接触的构件，并且是用于确保单元电池82，82···的散热性的分隔构件。
电池组80，以通过收容构件81按单元电池82、散热板95、单元电池82、散热板95···的顺序被约束的状态在各工序之间和各工序内移动。
如图16所示，低温反应物质41，在收容构件81中，被设置在被插入到单元电池82，82···之间的散热板95，95···上。即，被配置成与单元电池82外周面的容易变为高温的部分即区域C的一部分接触。
如以上那样，对于电池组80也同样地，可以通过异常检测装置40检测异常升温。
另外，通过将包括低温反应物质41和检测传感器42的异常检测装置40用于电池组，也能够检测实际使用二次电池时的异常升温。
产业上的利用可能性
本发明可以适用于制造电池的设备，特别是适用于如下技术：检测制造锂离子二次电池等的二次电池的设备的异常升温，将起因于该异常升温的不良情况防患于未然。

Claims (5)

1.一种异常检测装置，是检测多个电池的异常状态的异常检测装置，具备：
低温反应物质，其在比所述电池升温而变为异常状态的温度低的温度发生反应，并且以与所述电池的容易变为高温的部分接触的状态设置；和
检测传感器，其检测所述低温反应物质的变化。
2.根据权利要求1所述的异常检测装置，其中，
所述多个电池被收容于由阻燃性构件形成的收容构件内；
在所述收容构件内，在所述多个电池之间配置有由阻燃性构件形成的分隔构件；
所述低温反应物质设置于所述分隔构件上。
3.一种异常检测方法，是检测多个电池的异常状态的异常检测方法，
使低温反应物质与所述电池的容易变为高温的部分接触，所述低温反应物质在比所述电池升温而变为异常状态的温度低的温度发生反应；
通过检测所述低温反应物质的变化来检测所述电池的异常状态。
4.根据权利要求3所述的异常检测方法，其中，将所述低温反应物质设置于分隔构件上，所述分隔构件配置于所述多个电池之间。
5.一种电池制造设备，是制造多个电池的电池制造设备，其具备异常检测装置，并根据由所述异常检测装置检测出的电池的异常状态来停止制造工序或者发出警报，
所述异常检测装置具有低温反应物质和检测传感器，并根据所述检测传感器的检测结果来检测电池的异常状态，
所述低温反应物质在比所述电池升温而变为异常状态的温度低的温度发生反应，并且以与所述电池的容易变为高温的部分接触的状态设置；所述检测传感器检测所述低温反应物质的变化。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108387844A (zh) * 2017-02-03 2018-08-10 欧姆龙株式会社 异常检测装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8910508B2 (en) 2012-04-16 2014-12-16 International Business Machines Corporation Early detection of overheating devices
US9869726B2 (en) * 2012-05-22 2018-01-16 Lawrence Livermore National Security, Llc Wireless battery management control and monitoring system
JP2014110198A (ja) * 2012-12-04 2014-06-12 Toshiba Corp 電池パック装置、電池パック装置の点検方法及び点検プログラム
KR101438115B1 (ko) * 2013-03-05 2014-09-12 국방과학연구소 이상 전지 검출 시스템
US9437849B2 (en) * 2013-03-15 2016-09-06 Elwha Llc Battery damage indicator
US9373870B2 (en) * 2013-03-15 2016-06-21 Elwha Llc Battery damage indicator
DE102016213364A1 (de) * 2016-07-21 2018-01-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher
JP6779090B2 (ja) * 2016-10-11 2020-11-04 日本ドライケミカル株式会社 二次電池の熱暴走抑止システム
CN112666469B (zh) * 2019-10-16 2022-08-26 深圳市中认联科检测技术有限公司 一种电池用耐高温试验箱及测试方法
CN113078379B (zh) * 2021-03-12 2022-10-18 天津市捷威动力工业有限公司 一种定位锂离子电池温度异常区域的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020155348A1 (en) * 1996-05-28 2002-10-24 Gitto/Global Corporation Flame-retardant battery casing
JP2008113505A (ja) * 2006-10-30 2008-05-15 Edison Power:Kk バッテリーの温度管理システム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3214782B2 (ja) * 1994-07-15 2001-10-02 トヨタ自動車株式会社 蓄電池管理装置
JPH08264208A (ja) * 1995-03-24 1996-10-11 Fuji Electric Co Ltd 蓄電池設備の保護方法
JPH10247527A (ja) 1997-03-03 1998-09-14 Japan Storage Battery Co Ltd 電池装置
JPH11219732A (ja) * 1998-02-03 1999-08-10 Toyo System Kk 電池用充放電装置
JP2000123887A (ja) * 1998-10-19 2000-04-28 Nikkiso Co Ltd リチウムイオン二次電池における異常警告装置
JP2001332237A (ja) 2000-05-19 2001-11-30 Shikoku Electric Power Co Inc 電池装置
JP2003151525A (ja) * 2001-11-13 2003-05-23 Sony Corp 電池のリード電極に対する接触子の接触方法および電池充放電装置ならびに電池充放電システムならびにそれらに用いられる接触子
JP5098197B2 (ja) * 2006-03-27 2012-12-12 株式会社デンソー 蓄電素子モジュール
JP2008218210A (ja) * 2007-03-05 2008-09-18 Lenovo Singapore Pte Ltd 電池パックおよび携帯式電子機器
JP2008251263A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020155348A1 (en) * 1996-05-28 2002-10-24 Gitto/Global Corporation Flame-retardant battery casing
JP2008113505A (ja) * 2006-10-30 2008-05-15 Edison Power:Kk バッテリーの温度管理システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108387844A (zh) * 2017-02-03 2018-08-10 欧姆龙株式会社 异常检测装置
US11329328B2 (en) 2017-02-03 2022-05-10 Omron Corporation Abnormality detector

Also Published As

Publication number Publication date
JP5029762B2 (ja) 2012-09-19
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WO2010079597A1 (ja) 2010-07-15
KR101376431B1 (ko) 2014-03-21
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US20110212349A1 (en) 2011-09-01

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