CN102308432A - 电池温度测定装置和电池温度测定方法、电池的制造方法 - Google Patents

电池温度测定装置和电池温度测定方法、电池的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明以提供电池的温度的测定精度提高的电池温度测定装置和电池温度测定方法、电池的制造方法为课题。因此，本发明的一个方式涉及电池温度测定装置，测定电池的温度，具有：具有第一电极和第二电极的热敏电阻；具有第一端部和第二端部的导电性部件；以及基于上述热敏电阻的特性变化来测定上述电池的温度的温度计测部；使上述热敏电阻的上述第一电极与上述电池所具备的具有导电性的壳体接触，使上述热敏电阻的上述第二电极与上述温度计测部连接；使上述导电性部件的上述第一端部与上述壳体接触，使上述导电性部件的上述第二端部与上述温度计测部连接。

Description

电池温度测定装置和电池温度测定方法、电池的制造方法
技术领域
本发明涉及用于测定二次电池等电池的温度的电池温度测定装置和电池温度测定方法、电池的制造方法。
背景技术
在二次电池等的电池的制造中，如下进行电池的性能评价：在进行充放电、调整了电池的SOC之后，在电池的端子间(正极端子和负极端子之间)施加负载，测定电压的变化，确认电池的内部电阻。电池的端子间电压具有温度依赖性，所以因充放电引起的发热而具有热的电池的端子间电压，由于电池的温度而发生变化。因此，在电池的性能评价中，需要测定电池的温度。
一般来说，为了对测定对象的温度进行测定考虑了以下的方法：使用辐射温度计的方法，即，用传感器检测从测定对象放射的红外线，以非接触的方式对测定对象的温度进行测定；使用在与测定对象接触的接触部分即梁部的内部设置了传感器的悬臂梁式的接触式的表面温温度计的方法。
但是，辐射温度计会因为测定对象的颜色、来自外部的辐射热、光而产生测定误差。因此，无法高精度地测定电池的金属制壳体那样有光泽的测定对象的表面温度。另外，也考虑对电池的金属制壳体的表面涂敷黑色等来降低光泽的方法，但这样会导致电池散热特性的降低、成本的增大。
另外，在接触式的表面温度计中，由于梁部的热容量大，所以传感器的响应性降低，会因来自测定对象的热的出入而产生测定误差。而且，在对电池的壳体那样具有导电性的测定对象进行测定时，需要使传感器绝缘，产生导热性降低的问题。
在此，在专利文献1中公开了在电池的上面配置热敏电阻来测定电池的温度的技术。
专利文献1：日本特开2000-028692号公报
发明内容
但是，在专利文献1的技术中，热敏电阻由硅树脂固定在滑管上。因此，具有热敏电阻的传感器部的热容量大。因此，具有热敏电阻的传感器部，其响应性低并因来自电池上面的热的出入而产生测定误差，因此，电池的温度的测定精度降低。
为此，本发明是为了解决上述问题点而完成的，其课题是提供电池的温度的测定精度提高的电池温度测定装置和电池温度测定方法、电池的制造方法。
为了解决上述课题而完成的本发明的一个方式是测定电池的温度的电池温度测定装置，具有：具有第一电极和第二电极的热敏电阻；具有第一端部和第二端部的导电性部件；以及基于上述热敏电阻的特性变化来测定上述电池的温度的温度计测部；使上述热敏电阻的上述第一电极与上述电池所具备的具有导电性的壳体接触，使上述热敏电阻的上述第二电极与上述温度计测部连接；使上述导电性部件的上述第一端部与上述壳体接触，使上述导电性部件的上述第二端部与上述温度计测部连接。
根据该方式，在电池的温度测定中，使电池的壳体作为测定电路的一部分，因此，能够减小热敏电阻、导电性部件的热容量，提高电池的温度的测定精度。
在上述方式中优选：具有埋入有第一导线和第二导线的隔热材料的传感器保持件；使上述热敏电阻的第二电极经由上述保持件的上述第一导线与上述温度计测部连接，使上述导电性部件的上述第二端部经由上述保持件的上述第二导线与上述温度计测部连接。
根据该方式，由于具有传感器保持件，故而提高了电池的温度测定的操作性。另外，由于传感器保持件由隔热材料形成，故而能够防止从传感器保持件的散热。
在上述方式中优选：上述导电性部件是比上述热敏电阻长的弹性部件。
根据该方式，能够缓和使热敏电阻的第一电极与电池的壳体接触时的冲击，能够切实地维持热敏电阻的性能。
在上述方式中优选：具有包围上述热敏电阻和上述导电性部件的周围的罩。
根据该方式，热敏电阻和导电性部件难于受到周围的环境的影响，因此，能够切实地提高电池的温度的测定精度。
在上述方式中优选：具有设置了多个传感器部的传感器模块，上述传感器部具有上述热敏电阻和上述导电性部件。
根据该方式，能够同时测定多个电池的温度。
为了解决上述课题而完成的本发明的一个方式是测定电池的温度的电池温度测定方法，使具有第一电极和第二电极的热敏电阻的上述第一电极与上述电池所具备的具有导电性的壳体接触，使具有第一端部和第二端部的导电性部件的上述第一端部与上述壳体接触，通过与上述热敏电阻的上述第二电极和上述导电性部件的上述第二端部连接的温度计测部、基于上述热敏电阻的特性变化来测定上述电池的温度。
为了解决上述课题而完成的本发明的一个方式是电池的制造方法，一边使具有第一电极和第二电极的热敏电阻的上述第一电极与上述电池所具备的具有导电性的壳体接触，使具有第一端部和第二端部的导电性部件的上述第一端部与上述壳体接触，通过与上述热敏电阻的上述第二电极和上述导电性部件的上述第二端部连接的温度计测部、基于上述热敏电阻的特性变化来测定上述电池的温度，一边测定作为上述电池的正极端子和负极端子之间的电压的端子间电压；使用规定了测定出的上述电池的温度和对于测定出的上述端子间电压的校正量之间的关系的校正表，基于上述校正量来校正测定出的上述端子间电压，由此推定上述电池的温度为基准温度时的上述端子间电压，进行上述电池的性能评价。
根据本发明的电池温度测定装置和电池温度测定方法、电池的制造方法，可提高电池的温度的测定精度。
附图说明
图1是实施例1的温度测定装置的结构图和表示测定对象的电池的图。
图2是表示测定电路的电路图的一个例子的图。
图3是描绘电池的温度的测定精度和传感器部的响应性的图。
图4是实施例2的温度测定装置的结构图和表示测定对象的电池的图。
图5是实施例3的温度测定装置的结构图和表示测定对象的电池的图。
图6是实施例4的温度测定装置的结构图和表示测定对象的电池的图。
图7是表示实施例4的温度测定装置和测定对象的电池的外观图。
图8是测定电池的温度时的流程图。
图9表示时间的经过和检测的电压的变化。
图10是表示电池的端子间电压的校正量的一个例子的图。
附图标记说明
1电池温度测定装置
2电池温度测定装置
3电池温度测定装置
4电池温度测定装置
10电池
12传感器部
14温度计测部
16热敏电阻
18导电性部件
20传感器保持件
22本体部
24第一电极
26第二电极
28第一端部
30第二端部
32第一导线
34第二导线
36壳体
38正极端子
40负极端子
48导电性部件
50第一端子
52第二端子
54防风罩
56传感器模块
60温度校正运算装置
具体实施方式
下面参照附图对将本发明具体化的方式进行详细地说明。
【实施例1】
图1是实施例1的电池温度测定装置1的结构图和表示测定对象的电池10的图。如图1所示，实施例1的电池温度测定装置1大体上具有传感器部12和温度计测部14。传感器部12具有热敏电阻16、导电性部件18和传感器保持件20。
热敏电阻16在由陶瓷形成的本体部22的两端具有第一电极24和第二电极26。在本实施例中，例如考虑使用用于基板安装的超小型片式热敏电阻。
导电性部件18是具有导线性的线材，具有第一端部28和第二端部30。在本实施例中，例如考虑使用由铜合金、银、金、铝等材质构成的线材，而出于成本等的考虑，优选使用铜合金的线材。
传感器保持件20由导热性小的隔热材料形成，在内部埋入具有导电性的第一导线32和第二导线34。在本实施例中，作为隔热材料考虑使用聚丙烯、聚乙烯等发泡树脂。另外，作为第一导线32和第二导线34，考虑使用铜线材。在第一导线32上连接有热敏电阻16的第二电极26，在第二导线34上连接有导电性部件18的第二端部30。由此，热敏电阻16的第二电极26经由传感器保持件20的第一导线32与温度计测部14连接，导电性部件18的第二端部30经由传感器保持件20的第二导线34与温度计测部14连接。由于具有这样的传感器保持件20，电池10的温度测定时的操作性提高。而且，由于传感器保持件20由隔热材料构成，能够防止从传感器保持件20散热。
温度计测部14在其内部构成图2所示的测定电路和基于由该测定电路检测出的电压Vout(参照图2)来运算电池10的温度的未图示的演算部，根据热敏电阻16的电阻值的变化来测定电池10的温度。
在本实施例中，在使用具有该结构的电池温度测定装置1来测定电池10的温度时，使传感器部12中的热敏电阻16的第一电极24和导电性部件18的第一端部28同时与电池10的壳体36接触。电池10的壳体36是金属材质，具有导电性。因此，可以在将电池10的壳体36作为测定电路的一部分加以利用的同时测定电池10的温度。
在电池10的壳体36中，作为使传感器部12中的热敏电阻16的第一电极24和导电性部件18的第一端部28接触的位置，例如考虑设置有正极端子38和负极端子40的壳体36的上面42、面向设置于电池10的内部的未图示的一对电极之间的部分的壳体36的正面44。尤其是，在电池10的壳体36的正面44的中央部46的位置，能够测定更准确的电池10的温度。
图2是表示设置于温度计测部14内部的测定电路的电路图的一个例子的图。在图2中，VCC表示电源电压，R1、R2、R3表示电阻、Vout表示检测出的电压。如图2所示，在本实施例中，电池10的壳体36作为测定电路的一部分加以利用。
在此，温度T时的热敏电阻16的电阻值R在设温度To时的热敏电阻16的电阻值为Ro时能够用以下的公式表示。热敏电阻常数设为B。
[公式1]
R＝Ro·exp{B(1/T-1/To)}
利用图2所示的那样的测定电路，将热敏电阻16的电阻值R的变化变换为电压Vout的变化而检测出来。另外，基于检测出的电压Vout的变化，用温度计测部14的运算部进行运算，测定电池10的温度。这样，本实施例的电池温度测定装置1能够测定电池10的温度。
这样，在本实施例中，由于使热敏电阻16与电池10的壳体36直接接触来测定电池10的温度，因此，能够排除现有技术的辐射温度计所产生的测定误差。
另外，由于将电池10的壳体36作为电池10的温度的测定电路的一部分加以利用，从而能够减小热敏电阻16、导电性部件18的热容量。因此，能够实现热敏电阻16对电池10的温度变化的响应性的提高、电池10的温度测定误差的降低。
另外，热敏电阻16、导电性部件18与电池10的壳体36之间不绝缘，所以能够提高热敏电阻16、导电性部件18与电池10的壳体36之间的导热性。
图3是描绘电池10的温度测定中的测定精度和响应性的图。如图3所示，根据现有方式的温度测定，由于传感器部的热容量大，电池10的表面温度随着测定开始而大幅减小，电池10的温度的测定精度降低，并且响应性不好。
另一方面，根据本实施例的温度测定，由于传感器部12的热容量小，电池10的表面温度几乎不产生变化，电池10的温度的测定精度提高，并且响应性好。
这样，根据本实施例，由于电池10的温度的测定精度提高且响应性也变好，因此，能够准确且高速地测定电池10的温度。通过基于这样测定出的电池10的温度而对电池10的端子间电压的测定结果进行校正，能够准确地掌握具有温度依赖性的电池10的端子间电压，能够准确地进行电池10的性能评价。
【实施例2】
图4是实施例2的电池温度测定装置2的结构图和表示测定对象的电池10的图。如图4所示，实施例2的电池温度测定装置2作为不同于实施例1的电池温度测定装置1的结构，具有弹性部件的导电性部件48。其他结构与实施例1的电池温度测定装置1相同。
在本实施例中，作为导电性部件48，考虑使用例如铜合金、银、金、铝等材质的弹簧，而出于成本的考虑，优选使用以铜合金为材质的弹簧。导电性部件48具有第一端部50和第二端部52。第二端部52与第二导线34连接。另外，导电性部件48形成为比热敏电阻16长。
在本实施例中，在电池温度测定装置2的传感器部12与电池10的壳体36接触时，在具有弹性的导电性部件48的第一端部50接触后，热敏电阻16的第一电极24才接触。因此，在使热敏电阻16与电池10的壳体36接触时，能够缓冲壳体36对热敏电阻16的冲击。因此，能够维持热敏电阻16的性能，能够切实地提高电池10的温度的测定精度。
【实施例3】
图5是实施例3的电池温度测定装置3的结构图和表示测定对象的电池10的图。如图5所示，实施例3的电池温度测定装置3作为与实施例2的电池温度测定装置2不同点，具有防风罩54。防风罩54以包围热敏电阻16和导电性部件48的周围的方式遍及一周形成，是用于将热敏电阻16和导电性部件48与外部气体隔开的机构。在本实施例中，作为防风罩54的材质，例如使用与传感器保持件20同样的聚丙烯、聚乙烯等的发泡树脂那样的隔热材料。其他结构与实施例2的电池温度测定装置2相同。
在本实施例中，由于防风罩54将热敏电阻16和导电性部件48与外部气体隔开，从而热敏电阻16的特性不受外部气体的变动影响。因此，更切实地提高电池10的温度的测定精度。作为外部气体的变动所产生的影响，考虑到例如电池温度测定装置3、电池10所处的室内的空调所带来的影响、电池温度测定装置3的传感器部12的升降所产生的风的影响等。
在图5中，举出了使用具有弹性的导电性部件48的例子，但不限于此，也可以适用于实施例1那样的使用不具有弹性的导电性部件18的例子。
【实施例4】
图6是实施例4的电池温度测定装置4的结构图和表示测定对象的电池10的图。图7是表示实施例4的电池温度测定装置4和测定对象的电池的外观图。如图6和图7所示，实施例4的电池温度测定装置4包括与上述实施例3的电池温度测定装置3同样的结构，同时测定多个电池10的温度。
在本实施例中，与上述实施例3的电池温度测定装置3不同的是，具有传感器模块56、升降驱动部58和温度校正运算装置60。
传感器模块56具有多个传感器部12。升降驱动部58是使传感器模块56升降的机构。温度校正运算部60是基于由温度计测部14的运算部检测出的电压Vout，通过校正运算来推定电池10的真正温度的机构。
在本实施例中，使传感器模块56相对于将多个电池10配置在保持件62上的电池组下降，同时测定多个电池10的温度。
图8是测定电池10的温度时的流程图。首先，使保持件62保持多个电池10(步骤S1)。接着，确认电池10中的温度的测定位置，即，在电池10中使传感器模块56的各传感器部12的热敏电阻16的第一电极24和导电性部件48的第一端部50接触的位置(步骤S2)。作为电池10中的温度的测定位置，在本实施例中，设为电池10的壳体36的上面42。
接着，在使传感器模块56与电池10的壳体36的上面24接触之前，即，使传感器模块56的各传感器部12的热敏电阻16的第一电极24和导电性部件48的第一端部50与电池10的壳体36的上面42接触之前，作为测定电路的电压Vout预先检测出电压V0(步骤S3)。然后，通过升降驱动部58使传感器模块56向着电池10下降，使传感器模块56与电池10的壳体36的上面42接触(步骤S4)。具体地说，首先，使导电性部件48的第一端部50与电池10的壳体36的上面42接触，之后，使热敏电阻16的第一电极24接触。然后，确认传感器模块56已经与电池10的壳体36的上面42接触(步骤S5)。接着，开始计测传感器模块56与电池10的壳体36的上面42接触的时间(步骤S6)。
接着，作为从传感器模块56与电池10的壳体36的上面42接触起经过时间t时的测定电路的电压Vout，检测出电压V1(步骤S7)。然后，使传感器模块56上升，使热敏电阻16的第一电极24和导电性部件48的第一端部50从电池10的壳体36的上面42离开(步骤S8)。由此，结束电池10的温度测定。
在此，图9示出了在使传感器模块56与电池10的壳体36的上面42接触之后，时间的经过和由温度计测部14所检测出的电压的变化的状态。如图9所示，在使传感器模块56与电池10的壳体36的上面42接触之后，由温度计测部14所检测出的电压逐渐上升，而未立即达到相当于电池10的真正温度的电压。这里所说的电池10的真正温度是指要测定的电池10的实际温度。
因此，在温度校正运算部60中，根据作为检测出的测定电路的电压Vout的电压V0、V1、时间t、经过时间t的期间的测定电路的电压Vout的电压变化的状态(例如图9所示那样的曲线形状的倾斜)，来推定相当于电池10的真正温度的电压Vt。然后，根据推定的电压Vt来求出电池10的真正温度。这样，能够在短时间内测定电池10的温度。在温度校正运算部60中，在推定相当于电池10的真正温度的电压Vt时，希望也考虑到配置电池10的周围的环境温度等。
在进行电池10的性能评价时，一边如本实施例那样测定电池10的温度一边测定电池10的端子间电压。然后，基于测定的电池10的温度来校正电池10的端子间电压，从而推定电池10的温度为基准温度时的电池10的端子间电压，进行电池的性能评价。例如考虑测定出的电池10的温度相对于基准温度为-15℃的温度、此时的电池10的端子间电压测定为αV的情况。此时，如图10所示，预见到相对于电池10的温度为基准温度时的电池10的端子间电压，电压变化量为-2.5mV。因此，电池10的温度为基准温度时的电池10的端子间电压被推定为αV+2.5mv。
图10示出了表示测定出的电池10的端子间电压和相对于电池10的温度为基准温度时的电池10的端子间电压的电压变化量的关系的一个例子。如图10所示，电池10的端子间电压具有温度依赖性，因此，电压变换根据测定出的电池的温度而有所不同。在图10中，示出了基准温度为0℃。
如上所述，通过图10所示那样的校正表来校正测定出的电池10的端子间电压，由此推定电池10的温度为基准温度时的端子间电压。然后，基于这样推定的电池10的温度为基准温度时的端子间电压，进行确认电池10的内部电阻的电池10的电池的性能评价。
根据本实施例，在多个电池10的温度测定中提高了测定精度和响应性，能够高精度、高速地测定多个电池10的温度。并且，在电池的性能评价中，能够准确地掌握具有温度依赖性的电池10的端子间电压，能够准确地进行电池10的性能评价。
另外，由于推定基准温度下的电池10的端子间电压，进行电池10的性能评价，因此，不必像以往那样等到电池10的温度达到基准温度后才进行电池10的性能评价，能够在短时间内进行电池10的性能评价。
在图6和图7中，举出了使用具有弹性的导电性部件48和防风罩54的例子，但不限于此，也适用于如下例子：实施例1那样的使用不具有弹性的导电性部件18而不使用防风罩54的例子；实施例2那样的使用具有弹性的导电性部件48而不使用防风罩54的例子。
上述实施方式只不过是单纯的示例，并不用于限定本发明，在不脱离其主旨的范围内，可以进行各种改良、变形。

Claims (7)

1.一种电池温度测定装置，测定电池的温度，其特征在于，具有：
具有第一电极和第二电极的热敏电阻；
具有第一端部和第二端部的导电性部件；以及
基于上述热敏电阻的特性变化来测定上述电池的温度的温度计测部；
使上述热敏电阻的上述第一电极与上述电池所具备的具有导电性的壳体接触，使上述热敏电阻的上述第二电极与上述温度计测部连接；
使上述导电性部件的上述第一端部与上述壳体接触，使上述导电性部件的上述第二端部与上述温度计测部连接。
2.如权利要求1所述的电池温度测定装置，其特征在于，具有埋入有第一导线和第二导线的隔热材料的传感器保持件；
使上述热敏电阻的第二电极经由上述保持件的上述第一导线与上述温度计测部连接，使上述导电性部件的上述第二端部经由上述保持件的上述第二导线与上述温度计测部连接。
3.如权利要求1或2所述的电池温度测定装置，其特征在于，上述导电性部件是比上述热敏电阻长的弹性部件。
4.如权利要求1～3中任一项所述的电池温度测定装置，其特征在于，具有包围上述热敏电阻和上述导电性部件的周围的罩。
5.如权利要求1～4中任一项所述的电池温度测定装置，其特征在于，具有设置了多个传感器部的传感器模块，上述传感器部具有上述热敏电阻和上述导电性部件。
6.一种电池温度测定方法，测定电池的温度，其特征在于，使具有第一电极和第二电极的热敏电阻的上述第一电极与上述电池所具备的具有导电性的壳体接触，使具有第一端部和第二端部的导电性部件的上述第一端部与上述壳体接触，通过与上述热敏电阻的上述第二电极和上述导电性部件的上述第二端部连接的温度计测部、基于上述热敏电阻的特性变化来测定上述电池的温度。
7.一种电池的制造方法，其特征在于，一边使具有第一电极和第二电极的热敏电阻的上述第一电极与上述电池所具备的具有导电性的壳体接触，使具有第一端部和第二端部的导电性部件的上述第一端部与上述壳体接触，通过与上述热敏电阻的上述第二电极和上述导电性部件的上述第二端部连接的温度计测部、基于上述热敏电阻的特性变化来测定上述电池的温度，一边测定作为上述电池的正极端子和负极端子之间的电压的端子间电压；
使用规定了测定出的上述电池的温度和对于测定出的上述端子间电压的校正量之间的关系的校正表，基于上述校正量来校正测定出的上述端子间电压，由此推定上述电池的温度为基准温度时的上述端子间电压，进行上述电池的性能评价。
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