CN115832489A - 组电池的检查方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种组电池的检查方法，能够早期并且准确地检测在组电池中发生热连锁。上述检查方法具备：电压测定工序，测定各单电池的电压；基准电压计算工序，根据各单电池的电压，计算基准电压值VS；以及检查工序，根据基准电压值VS和各单电池的电压，检查热连锁的发生。而且，在此处公开的检查方法的检查工序中，在预定的第1单电池的电压V1和基准电压值VS的电压差即第1电压差(VS‑V1)是第1阈值VT1以上、并且与第1单电池相邻的第2单电池的电压V2和基准电压值VS的电压差即第2电压差(VS‑V2)是第2阈值VT2以上的情况下，判定为发生了热连锁。根据上述检查方法，能够早期并且准确地检测热连锁的发生。
Description
技术领域
本发明涉及组电池的检查方法。详细而言，涉及检查具备多个单电池的组电池中的热连锁的方法。
背景技术
锂离子二次电池、镍氢电池等二次电池在各种领域中广泛使用。而且，在要求车辆用电源等高输出电源的领域中，使用具备多个二次电池的组电池。在上述组电池中，通常以相互相邻的方式排列多个二次电池(以下还称为“单电池”)。而且，排列的各个单电池通过连接部件电连接。
但是，二次电池(单电池)由于电极体的结构部件(特别是分隔物)的损伤、过剩的充放电等而有时发热。在此，在上述结构的组电池中一个单电池发热时，相邻的单电池被加热，所以该相邻的单电池的发热被促进。而且，在连锁地产生由于该多个单电池之间的热传播引起的发热的促进时，存在组电池整体成为非常高温的可能性。为了预防由于上述热连锁的发展引起的组电池整体的高温化，提出在初始阶段检测热连锁的发生的技术。例如，在专利文献1中，提出一种根据单电池的电压变化检测热连锁的发生的技术。在该专利文献1记载的技术中，在一个电池单元(单电池)中检测到急剧的电压降低之后，在预先设定的第1时间内在其它电池单元的至少一个中检测到急剧的电压降低的情况下，判定为发生了热连锁。在此，专利文献1记载的技术中的“急剧的电压降低”是指，以比较短的时间使电池单元的电压降低至0V附近。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2021-12793号
发明内容
但是，随着近年来对安全性的要求提高，要求能够比专利文献1记载的技术更早期并且更准确地检测热连锁的发生的技术。具体而言，如上所述，在专利文献1记载的技术中，在特定的单电池中产生急剧的电压降低(向0V附近的电压降低)之后，直到经过第1时间的期间，在其它单电池中产生急剧的电压降低(向0V附近的电压降低)的情况下，判断为发生了热连锁。然而，单电池的发热自身在电压降低到0V附近以前开始产生。因此，在开始上述第1时间的测量之前存在热连锁发展的可能性。另外，在专利文献1记载的技术中，在其它单电池的电压降低到0V附近之前，检测不到热连锁。因此，存在在检测到热连锁的发生的时间点，热连锁发展至难以应对的水平的可能性。
此外，作为更早期地检测热连锁的发生的手段，考虑将成为单电池是否发热的判断基准的电压值(以下称为“基准电压值”)设定为比0V附近更高的值。然而，在将基准电压值设定为较高的值时，存在由于正常的充放电反应中的电压变化而产生低于基准电压值的单电池从而发生误探测的可能性。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够比以往更早期并且更准确地检测组电池中的热连锁的发生的组电池的检查方法。
为了实现上述目的，提供此处公开的组电池的检查方法。
此处公开的组电池的检查方法(以下还简称为“检查方法”)检查在沿着预定的排列方向以相互相邻的方式排列有多个单电池的组电池中的热连锁的发生。上述检查方法具备：电压测定工序，测定多个单电池的各电压；基准电压计算工序，根据多个单电池的各电压，计算基准电压值VS；以及检查工序，根据基准电压值VS和多个单电池的各电压，检查热连锁的发生。而且，在此处公开的检查方法中的检查工序中，在预定的第1单电池的电压V1和基准电压值VS的电压差即第1电压差(VS-V1)是第1阈值VT1以上、并且与第1单电池相邻的第2单电池的电压V2和基准电压值VS的电压差即第2电压差(VS-V2)是第2阈值VT2以上的情况下，判定为发生了单电池的热连锁。
此处公开的检查方法中的基准电压值VS是根据多个单电池的各电压计算的值。即，在此处公开的检查方法中，不进行与固定为预定的值(例如0V附近)的基准电压值进行比较的绝对评价，而进行比较根据各单电池的现状的电压计算的基准电压值VS和各单电池的电压的相对评价。根据上述检查方法，探测相比于其它单电池产生异常的电压降低的单电池，能够检查在该单电池的周围是否产生热连锁。因此，与将基准电压值固定为0V附近的以往技术不同，能够在特定的单电池的电压降低至0V附近之前，检测热连锁的发生。另外，此处公开的技术中的基准电压值VS是根据伴随充放电反应而变动的各单电池的电压计算的。因此，还能够防止由于与该充放电反应相伴的电压变化而产生误探测。
此处公开的检查方法的优选的一个方案中的基准电压值VS是多个单电池的平均电压Vave。由此，能够更准确地检测热连锁的发生。
此处公开的检查方法的优选的一个方案中的基准电压值VS是从多个单电池中去掉第1单电池和第2单电池的其它单电池的平均电压Vave(n-2)。由此，能够更准确地检测热连锁的发生。
此处公开的检查方法的优选的一个方案中的基准电压值VS是多个单电池中的最大电压Vmax。由此，能够更早期地检测热连锁的发生。
在此处公开的检查方法的优选的一个方案中，在检查工序中，在第1电压差(VS-V1)是第1阈值VT1以上的情况下，在预先设定的检查时间的期间，持续实施第2电压差(VS-V2)是否为第2阈值VT2以上的判定。由此，能够更准确地检测热连锁的发生。此外，检查时间优选在例如15秒～450秒的范围内设定。
在此处公开的检查方法的优选的一个方案中，在检查工序中，在第1单电池的电压V1和第2单电池的电压V2是预先决定的第2基准电压值VS2以下的情况下，判定为发生了单电池的热连锁。在本方案中，追加有根据与作为预先设定的固定值的第2基准电压值VS2的绝对评价来检查热连锁的发生的工序。由此，能够更可靠地检测热连锁的发生。此外，此时的第2基准电压值VS2优选设定为1V以下。
附图说明
图1是示意地示出组电池的构造的一个例子的立体图。
图2是示意地示出图1中的单电池的立体图。
图3是说明一个实施方式所涉及的检查方法的流程图。
图4是说明一个实施方式中的基准电压值VS的计算的示意图。
图5是说明其它实施方式中的基准电压值VS的计算的示意图。
图6是说明其它实施方式中的基准电压值VS的计算的示意图。
(附图标记说明)
10A～10N：单电池；12：电池壳体；14：正极端子；16：负极端子；20：连接部件；32、34：束缚板；36：桥接部件；40：缓冲板；100：组电池。
具体实施方式
以下，说明此处公开的技术的实施方式。此外，在本说明书中特别提到的事项以外的、此处公开的技术的实施所需的事情(例如组电池的详细的构造、制造工艺等)可作为基于该领域中的以往技术的本领域技术人员的设计事项来掌握。此处公开的技术能够根据本说明书公开的内容和该领域中的技术常识来实施。此外，设为在本说明书中表示范围的“A～B”的记载与A以上B以下的含义一起包含“优选大于A”以及“优选小于B”的含义。
此外，在本说明书中，“二次电池”是指，通过电荷载流子经由电解质在一对电极(正极和负极)之间移动而产生充放电反应的一般蓄电设备。上述二次电池除了锂离子二次电池、镍氢电池、镍镉电池等所谓蓄电池以外，还包含双电层电容器等电容器等。
说明此处公开的检查方法的一个实施方式。上述检查方法是检查组电池中的热连锁的发生的方法。以下，在说明作为检查对象的组电池的构造的一个例子之后，说明具体的检查过程。
1.组电池的构造
图1是示意地示出组电池的构造的一个例子的立体图。图2是示意地示出图1中的单电池的立体图。此外，这些图中的符号X表示“(单电池的)宽度方向”，符号Y表示“(单电池的)排列方向”，符号Z表示“(单电池的)高度方向”。另外，排列方向Y上的U表示“上游侧”，D表示“下游侧”。但是，这些方向是为了便于说明而决定的，未意图限定此处公开的技术。
图1所示的组电池100具备多个(N个)单电池10A～10N。如图2所示，各个单电池10A～10N具备作为扁平的矩形容器的电池壳体12。上述电池壳体12由铝等具有预定的刚性的金属材料形成。另外，虽然省略了图示，但是在电池壳体12的内部，收纳有成为充放电反应的场的电极体和电解质。而且，在电池壳体12的上表面12a，安装有正极端子14和负极端子16。虽然省略了图示，正极端子14在电池壳体12内部与电极体的正极电连接。另一方面，负极端子16在电池壳体12内部与电极体的负极电连接。
而且，如图1所示，在该组电池100中，沿着预定的排列方向Y，以相互相邻的方式，排列有多个单电池10A～10N。而且，排列的各个单电池10A～10N经由连接部件20电连接。具体而言，各个单电池10A～10N以使电池壳体12的长侧面12b(参照图2)彼此相向的方式配置。此时，各个单电池10A～10N在相邻的单电池之间以使正极端子14和负极端子16接近的方式交替调换朝向而配置。而且，一方的单电池的正极端子14和另一方的单电池的负极端子16经由连接部件20电连接。此外，配置于排列方向Y的上游侧U的端部的单电池10A的负极端子16未与相邻的单电池10B连接。该单电池10A的负极端子16成为与外部设备(例如车辆的马达等)连接的负极输出端子16a。同样地，配置于排列方向Y的下游侧D的端部的单电池10N的正极端子14未与相邻的单电池10N-1连接。该单电池10N的正极端子14成为与外部设备连接的正极输出端子14a。
另外，在该组电池100中，沿着排列方向Y束缚多个单电池10A～10N。具体而言，在该组电池100中，在排列方向X上的两外侧分别配置有一对束缚板32、34。在该一对束缚板32、34之间夹入多个单电池10A～10N的状态下，用桥接部件36桥接束缚板32、34。由此，沿着排列方向Y束缚各个单电池10A～10N。此外，在图1所示的组电池100中，在相邻的单电池之间配置有矩形的缓冲板40。由此，能够使施加到电池壳体12的长侧面12b(参照图2)的束缚压均匀化。
2.组电池的检查方法
接下来，说明将上述结构的组电池100作为检查对象的本实施方式所涉及的组电池的检查方法。图3是说明本实施方式所涉及的检查方法的流程图。另外，图4是说明本实施方式中的基准电压值VS的计算的示意图。
本实施方式所涉及的检查方法具备电压测定工序、基准电压计算工序以及检查工序。以下说明各工序。
(1)电压测定工序
在图3中的步骤S10中，执行测定多个单电池10A～10N的各电压VA～VN的电压测定工序。此外，测定各单电池10A～10N的电压VA～VN的手段没有特别限定，能够无特别限制地采用以往公知的手段。
(2)基准电压计算工序
在步骤S20中，执行计算基准电压值VS的基准电压计算工序。如上所述，本说明书中的“基准电压值”是指，成为单电池是否发热的判断基准的电压值。而且，在本实施方式所涉及的检查方法中，作为基准电压值VS采用根据构成组电池100的多个单电池10A～10N的各电压VA～VN计算的值，而不是采用预先设定的固定值。将在后面详细描述，通过使用基于这样的各单电池的电压的基准电压值VS，能够早期地检测出与其它单电池相比发生了异常电压降低的单电池。此外，如图4所示，在本实施方式所涉及的检查方法中，作为基准电压值VS采用了构成组电池100的多个单电池10A～10N的平均电压Vave。相对上述平均电压Vave的电压差大的单电池可视为产生了异常电压降低。而且，由于内部短路等产生急剧的发热的单电池通常产生急剧的电压降低。即，相对该基准电压值VS(平均电压Vave)的电压差大的单电池可视为产生了急剧的发热。
(3)检查工序
接下来，在步骤S30中，执行根据上述基准电压值VS和多个单电池10A～10N的各电压VA～VN来检查热连锁的发生的检查工序。此外，如图3所示，本实施方式中的检查工序(步骤S30)具备后述步骤S32～S38。以下，说明各个步骤。
在本实施方式中的检查工序中，首先，实施从多个单电池10A～10N中选择成为检查对象的第1单电池的步骤S32。此外，成为检查对象的第1单电池没有特别限制，可任意选择。以下，举例说明将配置于排列方向Y的上游侧U的端部的单电池10A(参照图1)选择为第1单电池的情况。
接下来，在步骤S34中，计算第1单电池的电压V1(单电池10A的电压VA)和基准电压值VS(平均电压Vave)的电压差即第1电压差(VS-V1)。进而，在该步骤S34中，判定上述第1电压差是否为第1阈值VT1以上(VS-V1≥VT1？)。在该步骤S34中设定的第1阈值VT1是考虑产生急剧的发热的二次电池中的电压降低量而设定的值。该第1阈值VT1可考虑预备试验的结果等而适宜地设定。虽然不限定此处公开的技术，第1阈值VT1可设定为50mV～150mV的范围内(例如100mV)。而且，在本步骤S34中，在第1电压差(VS-V1)成为第1阈值VT1以上的情况下(“是”)，判断为在第1单电池(单电池10A)中产生了急剧的发热。该情况的处理进入到步骤S36。另一方面，在步骤S34中，在第1电压差(VS-V1)小于第1阈值VT1的情况下(“否”)，判断为在第1单电池(单电池10A)中未产生急剧的发热。该情况的处理进入到步骤S50。后面叙述上述步骤S50的详情。
接下来，在上述步骤S36中，将与第1单电池相邻的单电池选择为第2单电池。虽然不限定此处公开的技术，在本实施方式中，将在排列方向X的下游侧D与第1单电池相邻的单电池选择为第2单电池。例如，在图1中的单电池10A是第1单电池的情况下，将在该单电池10A的下游侧D相邻的单电池10B选择为第2单电池。
而且，在步骤S38中，计算第2单电池的电压V2(单电池10B的电压VB)和基准电压值VS(平均电压Vave)的电压差即第2电压差(VS-V2)。进而，在步骤S38中，判定上述第2电压差是否为第2阈值VT2以上(VS-V2≥VT2？)。此外，第2阈值VT2是与上述第1阈值VT1同样地考虑产生急剧的发热的二次电池中的电压降低量而设定的值。即，第2阈值VT2也可以考虑预备试验的结果等而适宜地设定。上述第2阈值VT2既可以设定为与第1阈值VT1相同的值，也可以设定为不同的值。虽然不限定此处公开的技术，第2阈值VT2也可以设定为50mV～150mV的范围内(例如100mV)。
此外，在该步骤S38中，优选在预先设定的检查时间的期间，持续实施第2电压差(VS-V2)是否为第2阈值VT2以上的判定。由此，能够考虑直至在第1单电池中产生的热传播到第2单电池的时滞。其结果，能够更准确地检测热连锁。此外，在步骤S34中设定的检查时间没有特别限定，可以考虑测定单电池之间的热传播速度的预备试验的结果等而适宜地设定。作为一个例子，检查时间优选在15秒～450秒的范围内(例如300秒)设定。
而且，在本步骤S38中，在第2电压差(VS-V2)成为第2阈值VT2以上的情况下(“是”)，判断为在第1单电池(单电池10A)和第2单电池(单电池10B)这两方中产生急剧的发热。即，在步骤S38为“是”的情况下，判断为在单电池10A、10B之间产生热连锁。在该情况下，进入到步骤S40，对用户通知热连锁的发生之后，结束热连锁的检查。此外，通知热连锁的发生的手段没有特别限定，例如，可无特别限制地采用视觉上的显示(向显示器的显示)、利用声音等的通知(利用警报的通知)等。
另一方面，在判断为在第1单电池中未产生急剧的发热的情况(步骤S34：“否”)、判断为在第1单电池与第2单电池之间未产生热连锁的情况(步骤S38：“否”)下，进入到确认未选择电池的存在的步骤S50。具体而言，在步骤S50中，确认在构成组电池100的多个单电池10A～10N中，是否存在未选择为检查对象(第1单电池)的单电池(未选择电池)。而且，在存在未选择电池的情况下(“是”)，使检查处理返回到步骤S32，从未选择电池中选择第1单电池，再次实施检查。另一方面，在不存在未选择电池的情况下(“否”)，判断为在构成组电池100的所有单电池10A～10N中未产生热连锁，结束检查处理。
如以上所述，在本实施方式所涉及的检查方法中，在第1单电池的电压V1和基准电压值VS的电压差即第1电压差(VS-V1)成为第1阈值VT1以上、并且与第1单电池相邻的第2单电池的电压V2和基准电压值VS的电压差即第2电压差(VS-V2)成为第2阈值VT2以上的情况下，判断为在第1单电池与第2单电池之间产生热连锁。在上述结构的检查方法中，进行比较基于各单电池10A～10N的现状的电压VA～VN的基准电压值VS和各单电池10A～10N的电压VA～VN的相对评价。由此，检测出相比于其它单电池产生了异常的电压降低的单电池，能够检测在该单电池的周围是否产生热连锁。而且，在本实施方式所涉及的检查方法中，能够在可确认异常的电压降低的时间点，检测出热连锁的发生。因此，相比于直至电压降低至0V附近都无法检测热连锁的以往技术，能够更早期地探测热连锁。另外，本实施方式中的基准电压值VS(平均电压Vave)反映出与充放电相伴的各单电池的电压变化。因此，还能够防止由于与充放电反应相伴的电压变化产生误探测。
3.其它实施方式
以上说明了此处公开的检查方法的一个实施方式。此外，上述实施方式未意图限定此处公开的检查方法，能够变更各种方面。
(1)基准电压值VS的计算
在上述实施方式中，作为基准电压值VS采用了平均电压Vave。但是，基准电压值VS只要不显著损害此处公开的技术的效果，则没有特别限定，还能够采用平均电压Vave以外的电压值。
例如，如图4所示，在上述实施方式中采用的平均电压Vave中，包含检查对象的单电池的电压(第1单电池的电压V1以及第2单电池的电压V2)。因此，在第1单电池的电压V1和第2单电池的电压V2大幅降低的情况下，存在基准电压值VS(平均电压Vave)成为比正常的电压值低的值的可能性。因此，在作为基准电压值VS采用平均电压的情况下，如图5所示，优选计算从构筑组电池100的多个单电池10A～10N中去掉第1单电池和第2单电池的其它单电池的平均电压Vave(n-2)。由此，能够更准确地检测热连锁。
另外，在基准电压值VS中，还能够采用平均电压以外的电压值。作为上述基准电压值VS的其它例子，可以举出构成组电池100的多个单电池10A～10N中的最大电压Vmax(参照图6)。在将上述最大电压Vmax作为基准电压值VS采用的情况下，相对该基准电压值VS的电压差(VS-V1以及VS-V2)变大。由此，易于检测发热初始的电压稍微降低的单电池。另外，虽然省略详细的说明，基准电压值VS除了上述平均值、最大值以外，也可以是多个单电池10A～10N的电压VA～VN的中央值、众数等。
(2)第1单电池的选择
另外，在上述实施方式所涉及的检查方法中，如图3中的步骤S32所示，从多个单电池10A～10N中，将1个单电池选择为第1电池(检查对象)，检查在该第1电池的周围是否产生热连锁。而且，在选择的第1电池的周围未产生热连锁的情况下，经由步骤S50，使检查处理返回到步骤S32，从未选择电池中选择第1单电池，再次进行检查。然而，选择作为检查对象的第1单电池的过程不限定于上述实施方式。例如，也可以针对多个单电池10A～10N的电压VA～VN的全部，计算与基准电压值VS的电压差(VS-VA～VS-VN)。而且，还能够采用将计算出的电压差(VS-VA～VS-VN)成为第1阈值VT1以上的单电池视为“第1单电池”并检查在该第1单电池的周围是否产生热连锁这样的过程。
(3)第2单电池的选择
在上述实施方式所涉及的检查方法中，将在第1单电池的下游侧相邻的单电池视为第2单电池，判定在该第2单电池中是否产生异常的电压降低，由此检查热连锁的发生(参照图3中的步骤S36、S38)。但是，选择第2单电池的过程也不限定于上述实施方式。例如，也可以将在第1单电池的两侧排列的一对单电池这两方视为第2单电池。在该情况下，在上述一对第2单电池的至少一方中产生异常的电压降低的情况下，可判定为发生了热连锁。
(4)第2基准电压值VS2的设定
另外，如上所述，此处公开的检查方法的特征在于，通过进行比较根据各单电池的电压计算的基准电压值VS和各单电池的电压的相对评价，检测产生异常的电压降低的单电池。然而，上述特征并不否定组合到与固定为预定的值的基准电压值进行比较的绝对评价。即，在此处公开的检查方法中，也可以独立于与根据各单电池的电压计算的第1基准电压值VS1进行比较的相对评价而实施在第1单电池的电压V1和第2单电池的电压V2是预先决定的第2基准电压值VS2以下的情况下判定为发生热连锁的绝对评价。由此，在构成组电池的所有单电池中同时发生急剧的电压降低，第1基准电压值VS1大幅降低的情况下，也能够可靠地检测热连锁的发生。此外，第2基准电压值VS2可以是考虑产生急剧的发热的二次电池的电压值而设定的值。例如，第2基准电压值VS2可考虑预备试验的结果等而适宜地设定。虽然不限定此处公开的技术，第2基准电压值VS2优选为1V以下，更优选为0.5V以下，特别优选为0.1V以下(例如0V附近)。
以上，举出具体的实施方式来详细说明了此处公开的技术，但这些仅为例示，并不限定权利要求书。在权利要求书记载的技术中，包括将以上记载的实施方式进行各种各样地变形、变更的例子。
Claims (8)
1.一种组电池的检查方法，检查组电池中的热连锁的发生，所述组电池是沿着预定的排列方向以相互相邻的方式排列有多个单电池的组电池，所述检查方法具备：
电压测定工序，测定所述多个单电池的各电压；
基准电压计算工序，根据所述多个单电池的各电压，计算基准电压值VS；以及
检查工序，根据所述基准电压值VS和所述多个单电池的各电压，检查所述热连锁的发生，
在所述检查工序中，在预定的第1单电池的电压V1和所述基准电压值VS的电压差即第1电压差(VS-V1)是第1阈值VT1以上、并且与所述第1单电池相邻的第2单电池的电压V2和所述基准电压值VS的电压差即第2电压差(VS-V2)是第2阈值VT2以上的情况下，判定为发生了所述单电池的热连锁。
2.根据权利要求1所述的组电池的检查方法，其中，
所述基准电压值VS是所述多个单电池的平均电压Vave。
3.根据权利要求1所述的组电池的检查方法，其中，
所述基准电压值VS是从所述多个单电池中去掉所述第1单电池和所述第2单电池后的其它单电池的平均电压Vave(n-2)。
4.根据权利要求1所述的组电池的检查方法，其中，
所述基准电压值VS是所述多个单电池中的最大电压Vmax。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的组电池的检查方法，其中，
在所述检查工序中，在所述第1电压差(VS-V1)是所述第1阈值VT1以上的情况下，在预先设定的检查时间的期间，持续实施所述第2电压差(VS-V2)是否为第2阈值VT2以上的判定。
6.根据权利要求5所述的组电池的检查方法，其中，
在15秒～450秒的范围内设定所述检查时间。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的组电池的检查方法，其中，
在所述检查工序中，在所述第1单电池的电压V1和所述第2单电池的电压V2是预先决定的第2基准电压值VS2以下的情况下，判定为发生了所述单电池的热连锁。
8.根据权利要求7所述的组电池的检查方法，其中，
所述第2基准电压值VS2被设定为1V以下。
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