CN111919331A - 包括冷却风扇和可移动温度测量装置的用于二次电池的充放电设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种充放电设备，其包括适于测量每个二次电池的温度的温度测量装置以及用于利用通过使用温度测量装置所获得的温度信息来冷却二次电池的冷却风扇，使得考虑可能在二次电池组装过程之后的化成过程中的充放电期间以及在容量测试期间发生的二次电池之间的温度偏差。充放电设备包括可移动的非接触式温度测量装置和冷却风扇，该冷却风扇的风向和输出根据每个二次电池中的位置、基于由温度测量装置测量的温度信息独立地调节。

Description

包括冷却风扇和可移动温度测量装置的用于二次电池的充放 电设备
技术领域
本公开涉及一种用于二次电池的充放电设备，更具体地，本公开涉及这样一种充放电设备：其包括用于测量二次电池的温度的装置和用于根据由该装置测量的温度来冷却二次电池的冷却风扇。
本申请要求2018年12月21日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2018-0167882的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
背景技术
随着技术发展和对可移动装置、电动车辆、混合动力车辆、能量存储系统(ESS)、不间断电源系统(UPS)等需求的增加，对于作为能源的二次电池的需求迅速增加，因此，正在对满足各种要求的二次电池进行许多研究。
由于在放电状态下组装二次电池，所以只有在组装二次电池、然后经由充电激活之后，二次电池才用作电池。因此，在二次电池组装过程之后，执行化成过程和评估过程，在所述化成过程中，进行充放电，以用于向组装的二次电池赋予优异的充放电特性，所述评估过程中包括用于检查充放电容量是否足够的容量测试。
在化成过程和容量测试中，二次电池的充放电操作由例如图1所示的设备执行。
参考图1，多个二次电池1布置在托盘3中，在能够独立施加电力的销(未示出)与每个二次电池1接触的同时立即执行充放电。
当执行二次电池1的充放电时，二次电池1的温度升高。当二次电池1的温度升高时，不能顺利执行充放电操作。因此，当执行充放电时，需要设置适当的冷却单元，通常，在将托盘3放置在腔室(未示出)中之后，经由作为冷却装置的冷却风扇5对多个二次电池1执行冷却操作。
在初始充放电时，有缺陷的二次电池的温度行为等方面可能不同于正常电池。因此，可以通过测量温度来识别有缺陷的二次电池。在现有技术中，热电偶7用于测量温度。
然而，由于充电期间二次电池1的发热，二次电池1之间可能发生温度偏差。锂二次电池在初始充电时形成固体电解质界面(SEI)膜，并且通常以0.1C速率的低电流充电。然而，当以较大的C速率来执行高速率充电以减少过程时间时，发热增加，从而增加了二次电池1之间的温度偏差。由于托盘3所放置之处的腔室的门的打开和关闭所导致的外部空气，可能发生温度偏差。然而，由冷却风扇5产生的当前冷却度通常不足以减少二次电池1之间的温度偏差。而且，由于当前用于调节温度的冷却风扇5以相同的输出运行、而与二次电池的实际温度无关，所以冷却风扇5无助于减少温度偏差。
二次电池1之间的温度偏差引起电阻和电压的改变，从而引起容量测试偏差的增加。尽管通过使用了根据温度的校正方程式来计算充放电容量，使得通过使用热电偶7测量温度来校正冷却风扇5的实际温度和设定温度之间的差异，但现有的热电偶7测量的是托盘3中的环境温度，而不是每个二次电池1的温度，因此不能反映托盘3中的二次电池1之间的温度偏差。
发明内容
技术问题
本公开被设计成解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供这样一种充放电设备，该充放电设备包括：温度测量装置，该温度测量装置适于测量每个二次电池温度；以及冷却风扇，该冷却风扇用于通过使用温度测量装置所获得的温度信息来冷却二次电池，从而考虑了在二次电池组装过程之后的化成过程和容量测试中进行充放电期间可能发生的二次电池之间的温度偏差。
通过以下描述可以理解本公开的其他目的和优点，并且通过本公开的实施例将更加清楚地理解本公开的这些其他目的和优点。还容易清楚理解的是，本公开的目的和优点可以通过权利要求中所示的手段及其组合来实现。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供一种充放电设备，该充放电设备包括：温度测量装置，所述温度测量装置用于测量多个二次电池中的至少一个二次电池的温度，所述多个二次电池在竖立的状态下沿着X轴方向彼此间隔布置，并且其沿着Y轴方向的一侧位于底部处；托盘，所述托盘容纳所述多个二次电池，所述多个二次电池在竖立的状态下沿着X轴方向彼此间隔布置，并且其沿着Y轴方向的一侧位于底部处；充放电探针和电源，该充放电探针和电源能够分别向多个二次电池供电；以及多个冷却风扇，该多个冷却风扇被设置成冷却多个二次电池，并且该多个冷却风的风向和输出根据多个二次电池中的每个二次电池的位置、基于由温度测量装置测量的温度信息来分别调节，其中，该温度测量装置包括：非接触式温度传感器单元，该非接触式温度传感器单元被插入到多个二次电池之间的空间中，以非接触方式测量面对的二次电池的温度；以及Z轴传送装置，该Z轴传送装置用于使得非接触式温度传感器单元在Z轴方向上上升或下降，以将非接触式温度传感器单元从与多个二次电池在Z轴方向上向上间隔开的位置向下插入到空间中，并在相反的方向上撤回非接触式温度传感器单元。
根据本公开，多个冷却风扇可以沿着行和列的方向设置在托盘的上部，以将空气吹向正下方的多个二次电池，其中，可以通过调节相对于水平面的角度来调节风向。
根据本公开，多个冷却风扇可以根据多个二次电池中的每个二次电池的位置、基于由温度测量装置测量的温度信息来集中地冷却温度较高的部分，以减少与其它部分的温度偏差。
根据本公开，由温度测量装置进行的温度测量以及由多个冷却风扇进行的风向和输出调节是实时互连执行的。
根据实施例，温度测量装置还可以包括Y轴传送装置，用于在其上安装有Z轴传送装置的情况下沿着Y轴方向传送Z轴传送装置。非接触式温度传感器单元可以包括沿着Z轴布置的单温度传感器或多温度传感器，该单温度传感器或多温度传感器的长度对应于多个二次电池的沿着Z轴方向的一侧。
根据另一个实施例，温度测量装置还可以包括X轴传送装置，用于在其上安装有Y轴传送装置的情况下沿着X轴方向传送Y轴传送装置。非接触式温度传感器单元可以包括沿着Z轴布置的单温度传感器或多温度传感器，该单温度传感器或多温度传感器的长度对应于多个二次电池的沿着Z轴方向的一侧。
根据另一个实施例，温度测量装置还可以包括X轴传送装置，用于在其上安装有Z轴传送装置的情况下沿着X轴方向传送Z轴传送装置。非接触式温度传感器单元可以包括沿着Y轴方向布置的多温度传感器，该多温度传感器的长度对应于多个二次电池的沿着Y轴方向的一侧，或者非接触式温度传感器单元可以包括板状构件以及多温度传感器，所述板状构件的面积对应于所述多个二次电池在Y-Z平面上的面积，所述多温度传感器沿着所述Y轴方向和所述Z轴方向布置在所述板状构件上。
根据另一个实施例，非接触式温度传感器单元可以包括用于测量环境温度的温度传感器。
根据各种变型，在本公开的充放电设备中，非接触式温度传感器单元和Z轴传送装置的数量可以对应于二次电池的数量。在这种情况下，可能不需要X轴传送装置。
根据各种变型，温度测量装置还可以包括X轴传送装置，用于在其上安装有Z轴传送装置的情况下沿着X轴方向传送Z轴传送装置，而无需Y轴传送装置。在此，非接触式温度传感器单元可以包括沿着Y轴方向布置的多温度传感器，该多温度传感器的长度对应于多个二次电池的沿着Y轴方向的一侧，或者非接触式温度传感器单元可以包括板状构件以及多温度传感器，所述板状构件的面积对应于多个二次电池在Y-Z平面上的面积，所述多温度传感器沿着Y轴方向和Z轴方向布置在板状构件上。
根据各种变型，温度测量装置的Y轴传送装置可以包括：Y轴导梁，Y轴LM引导件在沿着Z轴方向向上间隔开的位置处沿着其长度方向附接至Y轴导梁，从而在沿着多个二次电池的Y轴方向的另一侧彼此平行；以及Y轴滑块，该Y轴滑块包括Y轴LM滑动器，该Y轴LM滑动器通过与Y轴LM引导件接合而在长度方向上滑动，以在Y轴导梁的长度方向上往复运动，其中，Z轴传送装置可以连接到Y轴滑块。
而且，Z轴传送装置可以包括：Z轴导梁，该Z轴导梁被竖立成与Y轴导梁形成直角，并且Z轴LM引导件在其长度方向上附接至该Z轴导梁；以及Z轴滑块，该Z轴滑块包括Z轴LM滑动器，该Z轴LM滑动器通过与Z轴LM引导件接合而在长度方向上滑动，以在Z轴导梁的长度方向上往复运动，或者可以是连杆单元，该连杆单元包括至少一个X形连杆，其中，两个连杆构件可旋转地交联。
根据温度测量装置除了包括Y轴传送装置之外还包括X轴传送装置的实施例，该X轴传送装置可以包括：一对平行的X轴导梁，所述一对X轴导梁在X-Y平面上与Y轴导梁形成直角，并且X轴LM引导件在其长度方向上附接至这一对X轴导梁；以及位于Y轴导梁的两端的X轴LM滑动器，该X轴LM滑动器通过与X轴LM引导件接合而在长度方向上滑动，其中，X轴LM滑动器可以连接到Y轴导梁的两端。
根据温度测量装置还包括X轴传送装置而不具有Y轴传送装置的实施例，该X轴传送装置可以包括：一对平行的X轴导梁，X轴LM引导件在沿着Z轴方向向上间隔开的位置处沿着其长度方向附接至所述X轴导梁，以在X-Y平面上的多个二次电池的沿着Y轴方向的另一侧垂直；以及X轴滑块，该X轴滑块包括X轴LM滑动器，该X轴LM滑动器通过与X轴LM引导件接合而在长度方向上滑动，以在X轴导梁的长度方向上往复运动，其中，Z轴传送装置可以连接到X轴滑块。
而且此时，Z轴传送装置可以包括：Z轴导梁，该Z轴导梁被竖立成与X轴导梁形成直角，并且Z轴LM引导件在其长度方向上附接至该Z轴导梁；以及Z轴滑块，该Z轴滑块包括Z轴LM滑动器，该Z轴LM滑动器通过与Z轴LM引导件接合而在长度方向上滑动，以在Z轴导梁的长度方向上往复运动，或者可以是连杆单元，该连杆单元包括至少一个X形连杆，其中，两个连杆构件可旋转地交联。
有利效果
根据本公开，可以测量多个二次电池中的每个二次电池的温度。因此，例如，可以在二次电池组装过程之后的化成过程和容量测试期间测量每个二次电池的温度。由于获得了二次电池之间的温度偏差，所以能够在计算容量的同时考虑温度偏差。由于温度是以二次电池为单位而不是以托盘为单位进行测量，所以可以改善容量测试期间的温度校正的精度。
根据本公开，通过使用非接触式温度传感器单元，可以以非接触方式快速测量温度而不影响二次电池。
根据本公开，基本上提供了一种可移动温度测量装置，所述可移动温度测量装置利用Z轴传送装置经由Z轴上升和下降来传送非接触式温度传感器单元。在此，当进一步设置Y轴传送装置和/或X轴传送装置时，可以减少测量每个二次电池的温度所需的非接触式温度传感器的数量。这样，通过以可移动类型来实现温度测量装置，从而可以通过使用数量尽可能少的非接触式温度传感器来测量多个二次电池的温度。
根据本公开，由于可以通过使用单个传感器或多个传感器来测量二次电池的多个位置的温度，所以可以通过记录所测量的温度以建立数据库(DB)来获得研究数据。
根据本公开，通过使用非接触式温度传感器单元来测量托盘内的每个二次电池的温度，并且可以在所测量的温度信息的基础上、响应于在充放电期间持续改变的二次电池的温度来调节冷却风扇的风向和输出。因此，可以通过改善温度偏差来实现均匀质量的充放电。
附图说明
附图示出了本公开的优选实施例，并且附图与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此本公开不被解释为限于附图。
图1示出了用于执行二次电池的充放电操作的常规设备；
图2示出了根据本公开第一实施例的充放电设备；
图3示出了根据本公开第一实施例的、包括在充放电设备中的温度测量装置；
图4和图5是用于描述根据本公开第一实施例的、通过使用包括在充放电设备中的温度测量装置来测量一个二次电池的温度的方法的示意图；
图6示出了根据本公开第一实施例的、处于充放电设备的使用状态下的冷却风扇的一部分；
图7示出了根据本公开第二实施例的、可以包括在充放电设备中的温度测量装置；
图8示出了根据本公开第三实施例的、可以包括在充放电设备中的温度测量装置；
图9示出了根据本公开第四实施例的、可以包括在充放电设备中的温度测量装置；
图10是用于描述根据本公开第四实施例的、通过使用包括在充放电设备中的温度测量装置来测量一个二次电池的温度的方法的示意图；
图11示出了根据本公开第五实施例的、可以包括在充放电设备中的温度测量装置；
图12是用于描述根据本公开第五实施例的、通过使用包括在充放电设备中的温度测量装置来测量一个二次电池的温度的方法的示意图；
图13示出了根据本公开第六实施例的、可以包括在充放电设备中的温度测量装置；
图14是用于描述根据本公开第六实施例的、通过使用包括在充放电设备中的温度测量装置来测量一个二次电池的温度的方法的示意图；
图15示出了温度测量装置的实施例，该温度测量装置除了非接触式温度传感器之外还包括环境温度测量传感器；以及
图16示出了作为根据本公开第一实施例的充放电设备的变型的、改变冷却风扇的安装位置的示例。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。然而，可以以各种形式修改根据本公开的实施例，并且本公开的范围不应被解释为限于以下实施例。本公开的实施例被提供为向本领域技术人员更充分地说明本公开。
说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为限于普通含义或字典含义，而应基于发明人可以适当地定义术语的概念以便最好地描述其发明的原理，将其解释为与本公开的技术思想对应的含义和概念。因此，由于说明书中描述的实施例和附图中所示的构造仅是本公开的最优选实施例，且不代表本公开的所有技术思想，所以应当理解，在本申请时，可以存在可以替代实施例的各种等同物和变型。
另外，在描述本公开时，当确定出相关的公知构造或功能的详细描述可能使本公开的主旨不清楚时，将省略其详细描述。附图中的元件的形状被放大，以加强更清楚的描述，并且相同的附图标记表示相同的元件。
在整个说明书中，除非另有说明，否则当一部分“包括”某个部件时，这意味着该部分还可以包括其它部件，而不排除其他部件。另外，在整个说明书中，当一部分“连接”到其它部分时，该部分不仅可以“直接连接”、还可以通过位于其间的其它元件“间接连接”到其它部分。
本公开提出了一种充放电设备，该充放电设备基本包括：温度测量装置，该温度测量装置用于通过使用非接触式温度传感器来测量多个二次电池中的每个二次电池的温度；以及冷却风扇，其根据多个二次电池中的每个二次电池的位置、并根据温度信息来独立地调节冷却风扇的风向和输出，该温度信息由温度测量装置测量。由于非接触式温度传感器被包括在非接触式温度传感器单元中，并且非接触式温度传感器单元通过Z轴传送装置经由Z轴上升和下降而被传送，因此包括在根据本公开的充放电设备中的温度测量装置可以被称为可移动温度测量装置。
根据本公开，能够通过使用非接触式温度传感器单元、以非接触方式来快速测量温度而不影响二次电池。非接触式温度传感器的示例包括红外传感器。可以根据需要而增加或减少非接触式温度传感器的数量。换句话说，用于测量温度的温度传感器的数量可以是一个或多个。
换句话说，非接触式温度传感器可以是单温度传感器或多温度传感器。在每种情况下，温度测量装置还可包括用于有效驱动的Y轴传送装置和/或X轴传送装置。换句话说，可以采用包括Z轴传送装置和Y轴传送装置的2轴传送装置、包括Z轴传送装置和X轴传送装置的2轴传送装置或者包括全部的Z轴传送装置、Y轴传送装置和X轴传送装置的3轴传送装置。
首先，第一实施例和第二实施例涉及一种包括使用单温度传感器的温度测量装置的充放电设备，其中，该单温度传感器包括3轴传送装置，该3轴传送装置包括X轴传送装置、Y轴传送装置和Z轴传送装置，以适于测量多个二次电池中的每个二次电池的温度。第三实施例涉及包括包含多个单温度传感器的温度测量装置的情况，其中，X轴传送装置可以省略。第四实施例至第六实施例涉及一种包括使用多温度传感器的温度测量装置的充放电设备。此处，在第五实施例中，根据多温度传感器的轴向布置，可以省略Y轴传送装置，在第六实施例中，由于设置有多个多温度传感器，所以也可以省略X轴传送装置。下面将详细描述本公开。
图2示出了根据本公开第一实施例的充放电设备。在当前实施例中，非接触式温度传感器包括：温度测量装置，该温度测量装置被构造成沿着三个轴移动；以及多个冷却风扇，冷却风扇的风向和输出根据由温度测量装置测量的温度信息来独立地调节。
首先，充放电设备300包括托盘30，在该托盘中布置和容纳有多个二次电池10，所述多个二次电池在竖立的状态下沿着X轴方向彼此间隔开，并且其沿着Y轴方向的一侧11位于其底部处。而且，充放电设备300包括温度测量装置T1。还包括用于分别向容纳在托盘30中的二次电池10供电的电源350和充放电探针340。多个冷却风扇50设置在托盘30的上部处。
托盘30具有近似长方体形状的结构，并且包括在其中布置和容纳二次电池10的空间，托盘30的上部敞开，使得温度测量装置T1和非接触式温度传感器单元200插入到二次电池10之间的空间S中、在二次电池10之间的空间S中转移以及从二次电池10之间的空间S抽出。充放电探针340连接到二次电池10的电极引线20，并从电源350施加电流。为了方便连接，例如，可以在托盘30的、放置二次电池10的电极引线20的一侧处设置槽(未示出)，充放电探针340能够被插入所述槽中或者或所述槽中移除，但本公开不仅限于托盘30的这种结构以及充放电探针340的具体连接结构。
二次电池10被容纳并布置在托盘30中。提供附图是为了容易理解，但是每个托盘的二次电池的实际数量可以与附图不同。
温度测量装置T1将在后面详细描述，并且可以被构造成使得非接触式温度传感器通过在3个轴上移动来测量温度，以通过测量每个二次电池10和二次电池10中的每个位置的温度来获得温度信息。
多个冷却风扇50设置在托盘30的上部处。冷却风扇50可以沿着特定的行和列的方向设置。在附图中，冷却风扇50以3×3的矩阵布置，但本公开不限于这种布置。根据温度测量装置T1在每个二次电池10中的位置，并且基于由温度测量装置T1测量的温度信息，从而分别调节冷却风扇50的风向和输出。
通过使用充放电设备300，可以在对托盘30中的二次电池10进行充放电的同时、经由温度测量装置T1来测量每个二次电池10的温度。首先，因为获得了二次电池10之间的温度偏差，所以可以在容量计算期间考虑这种温度偏差。因为以二次电池10为单位而不是以托盘30为单位来测量温度，所以改善了容量测试期间的温度校正的精度。而且，通过根据温度信息来调节冷却风扇50的风向和输出，从而可以在减少温度偏差的同时冷却二次电池10。
图3示出了根据本公开第一实施例的、包括在充放电设备中的温度测量装置T1。图4和图5是用于描述根据本公开第一实施例的、通过使用包括在充放电设备300中的温度测量装置T1来测量一个二次电池10的温度的方法的示意图。
参考图3，温度测量装置T1包括3轴传送装置100和非接触式温度传感器单元200。3轴传送装置100包括X轴传送装置110、Y轴传送装置120和Z轴传送装置130。3轴传送装置100可以由重量轻且具有优异耐久性的铝材料或不锈钢形成，但是本公开不受其材料和特性的限制。非接触式温度传感器单元200连接到Z轴传送装置130。非接触式温度传感器单元200通过3轴传送装置100被插入到二次电池10之间的空间S中，并且以非接触方式测量面对的二次电池10的温度。
在Z轴方向上向上间隔、以在X-Y平面上的二次电池10的Y轴方向上垂直于另一侧12的位置处，X轴传送装置110包括一对平行的X轴导梁111。例如，所述一对X轴导梁111设置在二次电池10的上方，同时沿着二次电池10的Y轴方向、彼此至少间隔开二次电池10的Y轴方向上的所述一侧11的长度。X轴LM引导件112在其长度方向上附接到X轴导梁111。X轴传送装置110还包括X轴LM滑动器113，所述X轴LM滑动器113在与X轴LM引导件112接合的同时沿着长度方向滑动。
Y轴传送装置120包括Y轴导梁121，所述Y轴导梁121位于在Z轴方向上与二次电池10向上间隔开的位置处，以垂直于X-Y平面上的X轴导梁111，即，Y轴导梁121在二次电池10的Y轴方向上平行于另一侧12。Y轴导梁121可以以近似桥接结构连接在一对X轴导梁111之间。Y轴LM引导件122在其长度方向上附接到Y轴导梁121。Y轴导梁121的两端连接到X轴LM滑动器113。Y轴传送装置120包括Y轴滑块124，该Y轴滑块包括通过与Y轴LM引导件122相接合而在长度方向上滑动的Y轴LM滑动器，以在Y轴导梁121的长度方向上往复运动。
Z轴传送装置130可以连接到Y轴滑块124。在当前实施例中，Z轴传送装置130是包括一个或多个X形连杆132的连杆单元，其中，两个连杆构件131以可旋转方式交叉组合。连杆单元也可以称为剪刀臂或剪刀式升降器。非接触式温度传感器单元200连接到Z轴传送装置130的底部，并且Z轴传送装置130在Z轴方向上使非接触式温度传感器单元200上升或下降。特别地，Z轴传送装置130可以将非接触式温度传感器单元200从在Z轴方向上与二次电池10向上间隔的位置向下插入到空间S中，并且在与插入方向相反的方向上撤回非接触式温度传感器单元200。
这样，在Z轴传送装置130被安装于Y轴传送装置120上的情况下，Y轴传送装置120沿着Y轴方向传送Z轴传送装置130，并且在Y轴传送装置120被安装于X轴传送装置110上的情况下，X轴传送装置110沿着X轴方向传送Y轴传送装置120。非接触式温度传感器单元200连接到Z轴传送装置130，并且Z轴传送装置130在Z轴方向上使得非接触式温度传感器单元200上升或下降。因此，非接触式温度传感器单元200能够沿X轴、Y轴和Z轴在3个轴上移动。
单温度传感器202设置在非接触式温度传感器单元200处。通过使用非接触式温度传感器单元200来测量多个二次电池10的温度的方法可以如下执行。
非接触式温度传感器单元200从X轴方向上的一侧测量温度。换句话说，从所布置的多个二次电池10中的最外面的二次电池开始进行测量。
参考图4，非接触式温度传感器单元200可以通过Z轴传送装置130在沿着二次电池10的Y轴方向的另一侧12附近、从Y轴方向上一侧YS1向下插入而进入空间S中，可以由Y轴传送装置120传送到Y轴方向上的另一侧YS2，并且可以由Z轴传送装置130沿着Z轴方向进一步向下传送，然后可以通过Y轴传送装置沿着Y轴方向从另一侧YS2传送到一侧YS1。通过重复这种过程至少一次，可以在将非接触式温度传感器单元200插入到在空间S内所面对的二次电池10的沿着Y轴方向的一侧11附近之后，将非接触式温度传感器单元沿着Z轴方向撤回到上部，并且在空间S内传送的同时，非接触式温度传感器单元200依次测量相对于Y-X平面区域所面对的二次电池10的数个位置的温度。同时，除了参考图4所述的在Y-Z平面上的曲折前进方式之外，可以沿着上、下、左、右方向以任何顺序依次测量所面对的二次电池10的相对于Y-Z平面区域的数个位置的温度，如图5所示。
当依次方式完成了最外侧二次电池的温度的测量时，Y轴传送装置120由X轴移送装置110沿着X轴方向传送到下一个二次电池10，以测量温度。当Y轴传送装置120被传送时，Z轴传送装置130和非接触式温度传感器单元200被一起传送。非接触式温度传感器单元200以与图4和图5相同的温度测量方式依次测量所面对的二次电池10相对于Y-Z平面上的区域的数个位置的温度。这样，非接触式温度传感器单元200从X轴方向上的一侧到X轴方向上的另一侧测量所有二次电池的温度，并且当Z轴传送装置130被Y轴传送装置120和X轴传送装置110传送时，对每个二次电池10依次测量二次电池10的温度。换句话说，包括单温度传感器202的非接触式温度传感器单元200被构造成在二次电池10之间下降，并且向上、向下、向左和向右移动，以测量温度，然后再次上升，以移动并测量下一个二次电池10的温度。
在当前实施例中，已经以上述示例描述了3轴传送装置100，但是可以以其它构造来实现3轴传送装置100，只要能够在X轴、Y轴和Z轴方向中的每个方向上进行往复平移运动即可。而且，对于本领域的普通技术人员显而易见的是，3轴传送装置100可以显然地包括(但不必须在本文详细描述)：驱动单元，诸如包括在LM引导件中的线性电机；以及控制单元，用于控制驱动单元的移动，以在每个轴向上执行往复平移运动。而且，对于本领域的普通技术人员显而易见的是，可以通过使用数控轨道和副电机以及能够与轨道或副电机互锁的其他各种公知装置(诸如皮带、轴承、滚珠螺母或滚珠螺杆)来实现3轴传送装置100，而不是使用LM引导方法。换句话说，可以通过使用驱动单元(诸如线性电机)来提供非接触式温度传感器单元200的方向运动所需的驱动力，并且也可以通过使用其它通用的皮带和电机(诸如副电机、步进电机等)来提供该驱动力。而且，可以通过根据控制单元的控制信号驱动电机而适当地移动3轴传送装置100并使其执行预定的温度测量。本公开不受包括在3轴传送装置100中的传送装置的位置连接关系、类型和特性的约束或限制，只要可以进行3轴传送即可。本公开的特征在于，通过使用温度测量装置来获得每个二次电池以及一个二次电池中每个位置的温度信息，该温度测量装置重复地执行如下方法：在二次电池之间传送非接触式温度传感器单元来测量温度，然后撤回非接触式温度传感器单元，以测量多个二次电池的温度。
这样，根据当前实施例，经由温度测量装置T1以托盘30中的二次电池10为单位来测量温度，并且非接触式温度传感器单元200可以被驱动为以如下方式测量温度：在二次电池10之间下降，然后重复地测量下一个二次电池10的温度。
由于非接触式温度传感器单元200经由3轴传送装置100而移动，所以可以通过使用单温度传感器202来测量托盘30中的所有二次电池10的温度。因此，由于以二次电池10为单位、而不是托盘30为单位来执行容量补偿，所以可以确保容量测试的精度。可以根据位置和次数来测量二次电池10的温度，并且可以累积并存储所测量的温度信息，以用作数据库(DB)。
图6示出了根据本公开第一实施例的、在充放电设备的使用状态下的冷却风扇的一部分。
如参考图2所述，在温度测量装置T1根据多个二次电池10中的每个二次电池的位置所测量的温度信息的基础上，可以分别调节冷却风扇50的风向和输出。基本上，冷却风扇50将空气吹向正下方的二次电池10，并且可以通过调节相对于水平面HP的角度α来调节风向。
例如，如图6所示，当位于第一行的冷却风扇50被称为冷却风扇50a、位于第二行的冷却风扇50被称为冷却风扇50b并且位于第三行的冷却风扇50被称为冷却风扇50c时，基于温度测量装置T1的温度测量结果，二次电池10的左侧(例如，负极引线所在的一侧)的温度更高，从而冷却风扇50可以集中冷却温度较高的部分，以减少与其它部分的温度偏差。
特别地，可以通过调节冷却风扇50a的风向来增加二次电池10的左侧的风量。通过使得相对于水平面HP的角度α发生正向倾斜，从而冷却风扇50a的风可以被发送到二次电池10的左侧，因此，二次电池10的左侧部分被更集中地冷却，从而减少二次电池10的左侧与右侧之间的温度偏差。当二次电池10的左侧的温度与右侧的温度大不相同时，不仅调节冷却风扇50a的风向，而且还调节冷却风扇50b的风向，以增加二次电池10左侧的风量，以更快地冷却二次电池10。
另外或分开地，当冷却二次电池10右侧的冷却风扇50c的输出减少时，对应部分的风量减少，从而降低二次电池10右侧的冷却。另一方面，当冷却二次电池10左侧的冷却风扇50a的输出增加时，对应部分的风量增加，从而进一步冷却二次电池10的左侧。
这样，充放电设备300可以通过控制和调节冷却风扇50的风向和输出中的每一个来减少二次电池10的温度偏差。
特别地，二次电池10的温度趋于根据冷却风扇50的操作而发生变化。因此，可以在温度测量装置T1与冷却风扇50之间设置控制单元，从而以实时方式互连执行由温度测量装置T1进行的温度测量以及由冷却风扇进行的风向和输出调节。
控制单元可以与温度测量装置T1的控制单元成一体。
温度测量装置可以被不同地构造。通过不同地构造温度测量装置的类型，可以以各种方式实现根据本公开的充放电设备。根据本公开的充放电设备不仅可以包括上述的温度测量装置T1，而且还可以包括下述的各种温度测量装置。
图7示出了根据本公开第二实施例的、可以包括在充放电设备中的温度测量装置。温度测量装置T2与参考图2至图6描述的第一实施例的不同之处仅在于Z轴传送装置140，并且可以是用于描述另一构造的代表性示例，在该构造中，可以进行Z轴方向上的往复平移运动。与根据第一实施例的温度测量装置T1相同或相似的部分将不再重复描述。
在图7中，Z轴传送装置140包括Z轴导梁141以及Z轴滑块143，Z轴LM引导件142相对于Y轴导梁121直立形成直角，并且在其长度方向上附接至所述Z轴导梁，该Z轴滑块包括Z轴LM滑动器，该Z轴LM滑动器通过与Z轴LM引导件接合而在长度方向上滑动，以在Z轴导梁141的长度方向上往复运动。这样，在当前实施例中，实现了包括温度测量装置T2的充放电设备，该温度测量装置T2包括能够在所有X轴、Y轴和Z轴方向上进行往复平移运动的LM引导件和LM滑动器。
同时，在上述第一实施例和第二实施例中，在温度测量装置T1或T2中设置有仅一个非接触式温度传感器单元200以及仅一个Z轴传送装置130或140。作为变型，温度测量装置所包括的非接触式温度传感器单元200和Z轴传送装置130或140的数量可以对应于二次电池10的数量。在这种情况下，不需要在X轴方向上传送Z轴传送装置130来测量所有二次电池10的温度。因此，可以不需要在第一实施例和第二实施例中描述的X轴传送装置110。代替X轴传送装置110，可以包括支撑Y轴传送装置120的结构。例如，充放电设备可设置成包括图8所示的温度测量装置。
图8示出了根据本公开第三实施例的、可以包括在充放电设备中的温度测量装置。
在图8所示的温度测量装置T3中，分别包括单温度传感器202的Z轴传送装置130和非接触式温度传感器单元200的数量被设置为与二次电池10的数量对应。
在当前实施例中，包括单温度传感器202的非接触式温度传感器单元200可以在二次电池10之间下降，当每个非接触式温度传感器单元200分别由Z轴传送装置130和Y轴传送装置120向上、向下、向左和向右移动以测量温度、并且再次上升时测量所有二次电池10的温度，Z轴传送装置130不需要在X轴方向上被传送。由于使用了与二次电池10的数量对应的多个单温度传感器202，所以可以减少测量时间。
除了在第一实施例的X轴传送装置110的X轴导梁111的位置处设置有X轴框架110'、以支撑Y轴传送装置120之外，温度测量装置T3与根据第一实施例的温度测量装置T1相同。X轴框架110'被示出为与X轴导梁111相同的棒状或杆状，但也可以是沿着Z轴方向直立的壁状的直立构件，或可以是棒状或杆状的结构，并且还包括用于在Z轴方向上支撑Y轴传送装置120的支撑件。同时，作为根据第三实施例的温度测量装置T3的变型，可以包括根据第二实施例的Z轴传送装置140来代替Z轴传送装置130。
图9示出了温度测量装置，该温度测量装置与第一实施例的相同之处在于包括3轴传送装置，但是与第一实施例的不同之处在于非接触式温度传感器单元210。
参考图9，在根据第四实施例的、可以包括在充放电设备中的温度测量装置T4中，非接触式温度传感器单元210包括：条形构件211，其长度d1对应于沿着二次电池10的Z轴方向的一侧13；以及多温度传感器212，所述多温度传感器212沿着Z轴方向布置在条形构件211上。包括Z轴传送装置110、Y轴传送装置120和Z轴传送装置130的3轴传送装置与第一实施例相同，温度测量方法与第一实施例相似，并且由于使用了多个传感器，所以可以减少测量时间。
当非接触式温度传感器单元210从沿着X轴方向的一侧测量温度并且Z轴传送装置130由X-轴传送装置100传送时，针对每个二次电池10依次测量二次电池10的温度。
图10是用于描述根据本公开第四实施例的、通过使用包括在充放电设备中的温度测量装置T4来测量一个二次电池的温度的方法的示意图。
参考图10，非接触式温度传感器单元210在二次电池10之间下降，以插入到Y轴方向上的一侧YS1处的空间S中，并且由Y轴传送装置120被向上传送至Y轴方向的另一侧YS2，然后从空间S中撤回，并且在空间S中传送的同时依次测量所面对的二次电池10相对于Y-Z平面上的区域的多个位置的温度。
同时，作为第四实施例的变型，可以提供根据第二实施例的Z轴传送装置140来代替Z轴传送装置130。而且，作为第四实施例的变型，可以像第三实施例一样提供如下温度测量装置：所述温度测量装置所包括的Z轴传送装置130和非接触式温度传感器单元210的数量对应于二次电池10的数量。
图11示出了与第四实施例相似的温度测量装置，但与第四实施例的不同之处在于非接触式温度传感器单元220。
根据图11所示的第五实施例，在可以被包括在充放电设备中的温度测量装置T5中，非接触式温度传感器单元220包括：条形构件221，其长度为d2对应于二次电池10的沿着Y轴方向的一侧11；以及多温度传感器222，其沿着Y轴方向布置在条形构件221上。换句话说，例如，非接触式温度传感器单元220与第四实施例的相同之处在于包括布置成一行的多温度传感器，但是与第四实施例的不同之处在于其布置方向是正交的。
如图12所示，非接触式温度传感器单元220通过Z轴传送装置130在二次电池10之间下降，从而被插入到空间S中，并且在被插入到所面对的二次电池10的沿着Y轴方向的一侧11附近之后撤回，并且在空间S内传送的同时依次测量所面对的二次电池10相对于Y-Z平面上的区域的多个位置的温度。
非接触式温度传感器单元220从X轴方向上的一侧测量温度，并且在Z轴传送装置130由X轴传送装置110传送的同时，针对每个二次电池10依次测量二次电池10的温度。
在当前实施例中，由于不需要在Y轴方向上传送Z轴传送装置130来测量所有二次电池的温度，所以可以提供在其上安装Z轴传送装置130并由X轴传送装置110沿着X轴方向传送的其它构件来代替上述实施例中描述的Y轴传送装置120。作为另一示例，以下实施例是可能的：Z轴传送装置130直接连接并安装在X轴传送装置110的X轴LM滑动器113上，以在没有Y轴传送装置120的情况下实现由X轴传送装置110在X轴方向上的传送。换句话说，当设置有沿着Y轴方向布置的多温度传感器222时，可以实现包括X轴传送装置110和Z轴传送装置130的2轴传送装置。
在此，作为第五实施例的变型，可以提供像第二实施例一样的Z轴传送装置140来代替Z轴传送装置130。而且，作为第五实施例的变型，可以像第三实施例一样提供如下温度测量装置：该温度测量装置所包括的Z轴传送装置130和非接触式温度传感器单元220的数量对应于二次电池10的数量。
图13示出了根据本公开第六实施例的、可以包括在充放电设备中的温度测量装置。第六实施例与第一实施例的相同之处在于包括3轴传送装置，但是与第一实施例不同之处在于非接触式温度传感器单元230。
参考图13，在根据第六实施例的温度测量装置T6中，非接触式温度传感器单元230包括：板状构件231，该板状构件具有与二次电池10的Y-Z平面上的面积对应的面积；以及多温度传感器232，该多温度传感器沿着Y轴和Z轴布置在板状构件231上。如图13所示，非接触式温度传感器单元230通过在二次电池10之间下降而被插入到空间S中，以同时测量所面对的二次电池10的相对于Y-Z平面上的区域的多个位置的温度，然后撤回。由于使用了多个传感器，所以可以进一步减少测量时间。
如参考图14所述，非接触式温度传感器单元230从沿着X轴方向的一侧测量温度，Z轴传送装置130由X轴传送装置110传送，以测量每个二次电池10的温度，使得通过按顺序重复以Z轴传送实现的插入、以沿相反方向传送实现的撤回以及通过X轴传送实现的运动来对每个二次电池10依次执行温度测量。
在当前实施例中，由于不需要在Y轴方向上传送Z轴传送装置130以测量所有二次电池的温度，所以可以提供在其上安装Z轴传送装置140并由X轴传送装置110沿X轴方向传送的其它构件来代替上述实施例中描述的Y轴传送装置120。作为另一示例，以下实施例是可能的：Z轴传送装置130直接连接并安装在X轴传送装置110的X轴LM滑动器113上，以在没有Y轴传送装置120的情况下实现由X轴传送装置110在X轴方向上的传送。换句话说，当设置有沿Y轴方向布置的多温度传感器232时，可以如第五实施例中那样实现包括X轴传送装置110和Z轴传送装置130的2轴传送装置。
在此，作为第六实施例的变型，可以提供像第二实施例一样的Z轴传送装置140来代替Z轴传送装置130。而且，作为第六实施例的变型，可以像第三实施例一样提供如下温度测量装置，所述温度测量装置所包括的Z轴传送装置130和非接触式温度传感器单元230的数量对应于二次电池10的数量。在这种情况下，非接触式温度传感器单元230可以仅在Z轴上被传送，而无需在X轴和Y轴上被传送。因此，可能需要仅支撑Z轴传送装置130的结构，而无需上述X轴传送装置110或Y轴传送装置120。
同时，本公开包括能够排除相邻二次电池的影响以精确地测量每个二次电池10的温度的构造。该构造用于精确地测量聚集在托盘30内部的一个空间中的二次电池10的相应温度。参考图15，非接触式温度传感器单元200'除了包括非接触式单温度传感器202之外还包括环境温度测量传感器204。环境温度测量传感器204的示例包括热敏电阻或热电偶。环境温度测量传感器204测量周围温度。当通过使用由环境温度测量传感器204测量的环境温度来应用周围温度校正算法时，即使对于由环境热量引起的传感器温度改变，也可以改善测量精度。周围温度校正算法可以使用公知方程式和计算机计算程序的算法。环境温度测量传感器204还可以被包括在上文参考图9、图11和图13中描述的多温度传感器212、222和232中。
本公开中使用的各种传感器的数量和类型可以根据成本和空间而变化。可以以最低可能的成本选择并实现传感器类型。
同时，在以上实施例中，基于图2，冷却风扇50的安装位置是托盘30的上部，但冷却风扇50的安装位置不限于此。例如，如图16所示的变型是可能的。
图16示出了作为根据本公开第一实施例的充放电设备的变型的、改变冷却风扇的安装位置的示例。参考图16，充放电设备300'与图2的充放电设备300不同之处在于冷却风扇50的安装位置。
冷却风扇50位于托盘30的侧部。冷却风扇50可以沿着行和列的方向设置在托盘30的侧部的表面上，该表面面对二次电池10的电极引线20，使得多个二次电池10被冷却。同样在这种情况下，分别调节冷却风扇50的风向和输出。调节方法如上所述。
通常，由于二次电池10从电极引线20比其他部分生成更多的热量，所以通过将冷却风扇50定位在托盘30的侧部，能够有效地冷却电极引线20。而且，通过使得冷却风扇50位于托盘30的侧部，从而冷却风扇50不会干扰温度测量装置T1的移动。
这样，冷却风扇50的安装位置可以是托盘30的上部或侧部。为了有效地冷却，冷却风扇50可以安装在托盘30的下部，可以成对安装在上部和下部，也可以成对安装在两个侧部。
根据上述本公开，基本上提供了一种包括可移动温度测量装置的充放电设备，该可移动温度测量装置通过Z轴传送装置经由Z轴上升或下降来传送非接触式温度传感器单元。在此，可以通过进一步使用Y轴传送装置和/或X轴传送装置来减少测量每个二次电池的温度所需的非接触式温度传感器的数量。这样，通过以可移动类型实现温度测量装置，可以通过使用数量尽可能少的非接触式温度传感器来测量多个二次电池的温度。
根据本公开，特别地，可以通过将二次电池容纳在托盘中并且通过使用3轴传送装置来传送非接触式温度传感器，从而测量每个二次电池的温度。由于可以通过使用单传感器或多传感器来测量二次电池的多个位置的温度，所以可以通过记录所测量的温度建立数据库(DB)来获得研究数据。
而且，通过使用非接触式温度传感器单元来测量托盘内的每个二次电池的温度，并且可以响应于在充放电期间持续改变的二次电池的温度、基于所测量的温度信息来调节冷却风扇的风向和输出。因此，可以通过改善温度偏差来实现均匀质量的充放电。
本公开的第一特征在于提出了使用可移动的非接触式温度测量装置。而且，第二特征在于包括多个冷却风扇，可响应于温度信息而分别调节所述冷却风扇的风向和输出。
根据本公开，通过使用可移动的非接触式温度传感器来测量托盘中每个二次电池的温度，并且可以响应于在充放电期间持续改变的二次电池的温度、基于所测量的温度信息来调节冷却风扇的风向和输出。因此，可以减少容纳在托盘中的多个二次电池之间的温度偏差。而且，根据一个二次电池中的正极引线和负极引线的位置可能发生温度偏差。根据本公开，可以减少温度偏差。
这样，根据本公开的充放电设备可以通过改善温度偏差来实现多个二次电池的均匀质量的充放电。
已经详细描述了本公开。然而，应当理解，尽管表示了本公开的优选实施例，但具体实施方式和特定示例仅以说明的方式给出，因为从此具体实施方式中，在本公开范围内的各种改变和变型对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (12)

1.一种充放电设备，包括：
温度测量装置，所述温度测量装置用于测量多个二次电池中的至少一个二次电池的温度，所述多个二次电池在竖立的状态下沿着X轴方向彼此间隔布置，并且其沿着Y轴方向的一侧位于底部处；
托盘，所述托盘容纳在竖立的状态下沿着X轴方向彼此间隔布置并且其沿着Y轴方向的一侧位于底部处的所述多个二次电池；
充放电探针和电源，所述充放电探针和所述电源能够分别向所述多个二次电池供电；以及
多个冷却风扇，所述多个冷却风扇被设置成冷却所述多个二次电池，并且所述多个冷却风扇的风向和输出根据所述多个二次电池中的每个二次电池的位置、基于由所述温度测量装置测量的温度信息来分别调节，
其中，所述温度测量装置包括：
非接触式温度传感器单元，所述非接触式温度传感器单元被插入到所述多个二次电池之间的空间中，以非接触方式测量所面对的二次电池的温度；以及
Z轴传送装置，所述Z轴传送装置用于使得所述非接触式温度传感器单元在Z轴方向上上升或下降，以将所述非接触式温度传感器单元从与所述多个二次电池在所述Z轴方向上向上间隔开的位置向下插入到所述空间中，并且在相反的方向上撤回所述非接触式温度传感器单元。
2.根据权利要求1所述的充放电设备，其中，所述多个冷却风扇沿着行和列的方向设置在所述托盘的上部，以将空气吹向正下方的所述多个二次电池，其中，通过调节相对于水平面的角度来调节所述风向。
3.根据权利要求1所述的充放电设备，其中，所述多个冷却风扇根据所述多个二次电池中的每个二次电池的位置、基于由所述温度测量装置测量的所述温度信息来集中地冷却温度较高的部分，以减少与其它部分的温度偏差。
4.根据权利要求1所述的充放电设备，其中，以实时方式互连执行由所述温度测量装置进行的温度测量以及由所述多个冷却风扇进行的风向和输出调节。
5.根据权利要求1所述的充放电设备，其中，所述温度测量装置还包括Y轴传送装置，用于在所述Y轴传送装置上安装有所述Z轴传送装置的情况下、沿着所述Y轴方向传送所述Z轴传送装置。
6.根据权利要求5所述的充放电设备，其中，所述非接触式温度传感器单元包括沿着所述Z轴布置的单温度传感器或多温度传感器，所述单温度传感器或所述多温度传感器的长度对应于所述多个二次电池的沿着所述Z轴方向的一侧。
7.根据权利要求5所述的充放电设备，其中，所述温度测量装置还包括X轴传送装置，用于在所述X轴传送装置上安装有所述Y轴传送装置的情况下、沿着X轴方向传送所述Y轴传送装置。
8.根据权利要求7所述的充放电设备，其中，所述非接触式温度传感器单元包括沿所述Z轴布置的单温度传感器或多温度传感器，所述单温度传感器或多温度传感器的长度对应于所述多个二次电池的沿着所述Z轴方向的一侧。
9.根据权利要求1所述的充放电设备，其中，所述温度测量装置还包括X轴传送装置，用于在所述X轴传送装置上安装有所述Z轴传送装置的情况下、沿着X轴方向传送所述Z轴传送装置。
10.根据权利要求9所述的充放电设备，其中，所述非接触式温度传感器单元包括沿着所述Y轴方向布置的多温度传感器，所述多温度传感器的长度对应于所述多个二次电池的沿着所述Y轴方向的一侧，或者所述非接触式温度传感器单元包括板状构件以及多温度传感器，所述板状构件的面积对应于所述多个二次电池在Y-Z平面上的面积，所述多温度传感器沿着所述Y轴方向和所述Z轴方向布置在所述板状构件上。
11.根据权利要求1所述的充放电设备，其中，所述非接触式温度传感器单元包括用于测量环境温度的温度传感器。
12.根据权利要求1所述的充放电设备，其中，所述多个冷却风扇沿着行和列的方向设置在所述托盘的侧部的表面上，所述表面面对所述多个二次电池的电极引线。
CN201980022285.XA 2018-12-21 2019-11-19 包括冷却风扇和可移动温度测量装置的用于二次电池的充放电设备 Active CN111919331B (zh)

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