DE112020001836T5

DE112020001836T5 - Zellbewertungsverfahren und zellbewertungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112020001836T5
Application number: DE112020001836.9T
Authority: DE
Inventors: Yuta Kagei
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2021-12-23
Also published as: JP7191209B2; WO2020209325A1; CN113678301A; CN113678301B; JPWO2020209325A1; US20220163593A1; US11774512B2

Abstract

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es ein Batteriebewertungsverfahren und eine Batteriebewertungsvorrichtung anzugeben, die den Zustand eines internen Kurzschlusses präzise schätzen können. Das Verfahren enthält: einen Einsticheinleitungsschritt, in dem ein metallischer Vorsprung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt wird, um das Einstechen in eine Testbatterie zu beginnen; einen Messeinleitungsschritt zum Beginnen der Messung der Spannung und des elektrischen Widerstands zwischen einem positiven Elektrodenanschluss der Testbatterie und dem metallischen Vorsprung; sowie einen ersten Bestimmungsschritt, in dem, wenn die Spannung größer als eine erste Schwellenspannung V1 wird und der elektrische Widerstand niedriger als ein erster Schwellenwiderstand R1 wird, bestimmt wird, dass der metallische Vorsprung mit einer negativen Elektrode der Testbatterie Kontakt hergestellt hat. Mittels dieses Batteriebewertungsverfahrens ist es möglich, mit hoher Präzision die Position oder die Zeit zu schätzen, zu der der metallische Vorsprung zuverlässigen Kontakt mit der negativen Elektrode der Testbatterie herstellt, um einen günstigen Leitungszustand zu erzielen. Diese Batteriebewertungsvorrichtung kann bei der Realisierung dieses Batteriebewertungsverfahrens direkt verwendet werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zellbewertungsverfahren und eine Zellbewertungsvorrichtung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Im Hinblick auf Ereignisse, die das Entzünden von Lithium-Ionen-Sekundärbatterien und Batterien anderer Typen beinhalten, gibt es derzeit Bemühungen, Sicherheitstestverfahren und Sicherheitsstandards zu etablieren, um die Sicherheit der Batterien zu gewährleisten. Patentdokument 1 offenbart eine Zellbewertungsvorrichtung, in der „eine Kurzschlussdetektionseinheit 4 mittels von einer Presseinheit 2 ausgeübtem Druck einen internen Kurzschluss in einer Testzelle 1 detektiert, in die ein Nagel eingedrungen ist oder die gequetscht wurde; eine Presssteuereinheit 3 den Betrieb der Presseinheit 2 beim Detektieren eines Kurzschlusses stoppt; und eine Zellinformationsdetektionseinheit 6 die Zellinformation wie etwa eine Zelltemperatur sammelt und aufzeichnet“.
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-327616
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Die Zellbewertungsvorrichtung von Patentdokument 1 bestimmt mittels der Kurzschlussdetektionseinheit 4 das Auftreten eines internen Kurzschlusses basierend auf einer Änderung in einer Zellspannung der Testzelle 1, in die ein Nagel eingedrungen ist. Jedoch ist es im Falle einer Lithium-Ionen-Batterie mit einer großen Kapazität schwierig, besonders genau eine Position zu steuern, die ein eingedrungener Nagel erreicht, weil eine Position, die der Nagel durch Eindringen erreicht hat, eine schwache Änderung in einer Batteriespannung (Zellspannung) hervorruft, und insbesondere ein interner Kurzschluss eine schwache Abnahme in der Batteriespannung hervorruft. Aus diesen Gründen ist es unmöglich, die Anzahl von Schichten genau zu steuern, wo ein interner Kurzschluss auftritt, was in einer großen Schwankung der Testergebnisse resultiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zellbewertungsverfahren und eine Zellbewertungsvorrichtung anzugeben, die in der Lage sind, einen Zustand eines internen Kurzschlusses genauer zu schätzen.
Mittel zur Lösung der Probleme
Der vorliegende Erfinder hat die vorliegende Erfindung durch Entwicklung eines Zellbewertungsverfahrens zum Bewerten der Sicherheit einer Zelle erzielt, wobei das Zellbewertungsverfahren enthält, einen internen Kurzschluss in einer Testzelle durch Eindringen eines Metallvorsprungs in die Testzelle zu erzwingen, und eine Änderung zu detektieren, die in einem Zustand der Testzelle aufgrund des internen Kurzschlusses auftritt. Das Zellbewertungsverfahren enthält: einen Eindringstartschritt, der enthält, den Metallvorsprung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu bewegen und das Eindringen des Metallvorsprungs in die Testzelle zu starten; einen Messstartschritt, der enthält, die Messung einer Spannung und eines elektrischen Widerstands zwischen einem positiven Elektrodenanschluss der Testzelle und dem Metallvorsprung zu starten; und einen ersten Bestimmungsschritt, der die Bestimmung enthält, dass der Metallvorsprung mit einer negativen Elektrode der Testzelle in Kontakt gekommen ist, wenn die Spannung höher als ein ersten Spannungsschwellenwert V1 wird und der Widerstand niedriger als ein erster Widerstandsschwellenwert R1 wird.
Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung enthält das Zellbewertungsverfahren ferner: nach dem ersten Bestimmungsschritt, einen zweiten Bestimmungsschritt, der die Bestimmung enthält, dass der Metallvorsprung mit einem Positive-Elektrode-Materialgemisch der Testzelle in Kontakt gekommen ist, wenn die Spannung niedriger als ein zweiter Spannungsschwellenwert V2 wird und der Widerstand niedriger als ein zweiter Widerstandsschwellenwert R2 und höher als ein dritter Widerstandswert R3 wird; und einen dritten Bestimmungsschritt, der die Bestimmung enthält, dass der Metallvorsprung mit einer Positive-Elektrode-Folie der Testzelle in Kontakt gekommen ist, wenn die Spannung niedriger als der zweite Spannungsschwellenwert V2 wird und der Widerstand niedriger als der dritte Widerstandsschwellenwert R3 wird.
Gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung enthält das Zellbewertungsverfahren ferner: nach dem ersten Bestimmungsschritt, einen dritten Bestimmungsschritt, der die Bestimmung enthält, dass der Metallvorsprung mit einer Positive-Elektrode-Folie der Testzelle in Kontakt gekommen ist, wenn die Spannung niedriger als ein zweiter Spannungsschwellenwert V2 wird und der Widerstand niedriger als ein dritter Widerstandswert R3 wird.
Eine noch andere Ausführung der vorliegenden Erfindung ist auf eine Zellbewertungsvorrichtung zum Bewerten der Sicherheit einer Zelle gerichtet, indem das Eindringen eines Metallvorsprungs in die Testzelle erzwungen wird, und indem eine Änderung detektiert wird, die in einem Zustand der Testzelle aufgrund des internen Kurzschlusses auftritt. Die Zellbewertungsvorrichtung enthält: eine Antriebsvorrichtung, die den Metallvorsprung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt und veranlasst, dass der Metallvorsprung in die Testzelle eindringt; eine Messvorrichtung, die eine Spannung und einen elektrischen Widerstand zwischen einem positiven Elektrodenanschluss der Testzelle und dem Metallvorsprung misst; und eine Kurzschlussbestimmungseinheit, die bestimmt, dass der Metallvorsprung mit einer negativen Elektrode der Testzelle in Kontakt gekommen ist, wenn die Spannung höher als ein erster Spannungsschwellenwert V1 wird und der Widerstand niedriger als ein erster Widerstandsschwellenwert R1 wird.
Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden, während der Metallvorsprung in die Testzelle eindringt, die Spannung und der elektrische Widerstand zwischen dem positiven Elektrodenanschluss der Testzelle und dem Metallvorsprung gemessen, so dass eine Position, die der Metallvorsprung durch das Eindringen erreicht hat, bestimmt wird. Da Änderungen, die in der Spannung und dem elektrischen Widerstand zwischen dem positiven Elektrodenanschluss und dem Metallvorsprung aufgrund einer Position auftreten, die der eindringende Metallvorsprung durch das Eindringen erreicht hat, besser feststellbar sind als eine Änderung in der Zellspannung, kann mit Position mit hoher Genauigkeit bestimmt und gesteuert werden.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Vorrichtung darstellt, die in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
2 ist ein Diagramm, das schematisch Stufen des Eindringens eines Nagels in eine Zelle in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ist ein Graph, der experimentelle Ergebnisse der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Graph, der einen Abschnitt des Graphen von 3 im vergrößerten Maßstab zeigt;
5 stellt Schwellenwerte zur Bestimmung dar;
6 ist ein Graph, der einen Abschnitt des Graphen von 4 im vergrößerten Maßstab zeigt, und zusätzlich Messergebnisse einer Temperatur eines Nagels zeigt;
7 stellt Schwellenwerte zur Bestimmung dar;
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt; und
9 ist ein Blockdiagramm, das eine Zellbewertungsvorrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt.

BEVORZUGTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungen der Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zellbewertungsverfahren zum Bewerten der Sicherheit einer Zelle, wobei das Zellbewertungsverfahren enthält, zwangsweise einen internen Kurzschluss in einer Testzelle mittels Eindringen eines Nagels in die Testzelle hervorzurufen, und eine Änderung zu detektieren, die in einem Zustand der Testzelle aufgrund des internen Kurzschlusses auftritt.
1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Vorrichtung darstellt, die in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In 1 ist eine Testzelle 100 ein Bewertungsziel des Zellbewertungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Testzelle 100 hat einen positiven Elektrodenanschluss 102 und einen negativen Elektrodenanschluss 104. Der Nagel 200 dient zum Eindringen in die Testzelle 100, um zwangsweise einen internen Kurzschluss hervorzurufen. Der Nagel 200 ist ein Beispiel eines Metallvorsprungs. Der Nagel 200 ist an einer Pressvorrichtung angebracht und wird von dieser angetrieben, so dass der Nagel 200 sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu der Testzelle 100 hinbewegen kann und veranlasst werden kann, in die Testzelle 100 einzudringen. Eine Messvorrichtung 300 misst eine Spannung zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 102 der Testzelle 100 und dem Nagel 200 (nachfolgend auch „Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand“ genannt und mit dem Bezugszeichen „Vcn“ versehen) und einen elektrischen AC-Widerstand zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 102 und dem Nagel 200 (nachfolgend auch „Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand“ genannt und mit dem Bezugszeichen „Rcn“ versehen).
2 ist ein Diagramm, das schematisch Stufen des Eindringens des Nagels in die Zelle gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 stellt eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie als Beispiel der Testzelle 100 dar, von der ein Abschnitt im Querschnitt gezeigt ist. Die Testzelle 100 enthält von außen her (von der Oberseite in 2) ein Gehäuse 110, einen Packungsfilm 112, einen Separator 114, ein Negative-Elektrode-Materialgemisch 122, eine Negative-Elektrode-Folie 124, ein Negative-Elektrode-Materialgemisch 126, einen Separator 128, ein Positive-Elektrode-Materialgemisch 132, eine Positive-Elektrode-Folie 134 sowie ein Positive-Elektrode-Materialgemisch 136, die sequenziell aufeinandergeschichtet sind. Übrigens hat die Testzelle 100 einen Stapel der geschichteten Strukturen, die jeweils die vorstehenden Schichten von dem Separator 114 bis zu dem Positive-Elektrode-Materialgemisch 136 enthalten, wobei die geschichteten Strukturen zum Inneren der Testzelle 100 hin (zur unteren Seite in 2) wiederholt gestapelt sind. Das Negative-Elektrode-Materialgemisch 122, die Negative-Elektrode-Folie 124 und das Negative-Elektrode-Materialgemisch 126 bilden eine negative Elektrode 120. Das Positive-Elektrode-Materialgemisch 132, die Positive-Elektrode-Folie 134 und das Positive-Elektrode-Materialgemisch 136 bilden eine positive Elektrode 130.
2 zeigt sequenziell von links nach rechts einen Zustand, in dem der Nagel 200 noch nicht mit dem Gehäuse 110 in Kontakt steht, einen Zustand, in dem der Nagel 200 mit dem Gehäuse 110 in Kontakt gekommen ist, einen Zustand, in dem der Nagel 200 in Kontakt mit der Negative-Elektrode-Folie 124 gekommen ist, einen Zustand, in dem der Nagel 200 mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch 132 in Kontakt gekommen ist, sowie einen Zustand, in dem der Nagel 200 mit der Positive-Elektrode-Folie 134 in Kontakt gekommen ist. Nichtsdestoweniger werden, falls tatsächlich veranlasst wird, dass der Nagel in eine Zelle eindringt, die Schichten in der Zelle verformt, so dass sie durch Kompression vom Nagel niedergedrückt werden. Daher ist es unmöglich, einfach basierend auf einem Weg, um den sich der Nagel bewegt hat, zu bestimmen, mit welcher Schicht der Nagel in Kontakt gekommen ist.
3 ist ein Graph, der experimentelle Ergebnisse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem Experiment wurden die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung Vcn, der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand Rcn, eine Zellspannung (mit dem Bezugszeichen „Vc“ bezeichnet) und eine Temperatur des Nagels 200 gemessen, während der Nagel 200 allmählich in die Testzelle 100 eindrang, wie in 2 dargestellt. Die Messung wurde durch Abtastung mit Intervallen von 1 ms ausgeführt. Die horizontale Achse von 3 repräsentiert die Zeit, über die der Nagel 200 bewegt wurde. In der Richtung der vertikalen Achse sind zwei Graphen vertikal angeordnet. Im oberen Graph sind die Messwerte der Positive-Elektrode-Nagel-Spannung Vcn und der Zellspannung Vc aufgetragen, während im unteren Graphen die Messwerte des Positive-Elektrode-Nagel-Widerstands Rcn aufgetragen sind.
Der Nagel 200, der in dem in 3 gezeigten Experiment verwendet wurde, ist ein Metallnagel mit einem Durchmesser von 3 mm und einem Spitzwinkel von 60°. Der Nagel 200 wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,01 mm/s bewegt. Als die Testzelle 100 wurde eine quadratische Lithium-Ionen-Sekundärbatterie verwendet. Als die Messvorrichtung 300 wurde ein Batterietester BT3463 verwendet, hergestellt von HI-OKI E.E. CORPORATION.
4 ist ein Graph, der einen Abschnitt des Graphen von 3 im vergrößerten Maßstab zeigt. Damit kleine Fluktuationen in der Positive-Elektrode-Nagel-Spannung, jene in dem Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand und jene in der Zellspannung erkannt werden können, ist nur der Maßstab auf der vertikalen Achse in 4 vergrößert, wohingegen der Maßstab auf der horizontalen Achse von 4 der gleiche ist wie jener in 3.
In 3 entspricht die linke Seite im Bezug auf eine gestrichelte Linie „a“ einem Zustand, in dem der Nagel 200 zu der Testzelle 100 bewegt wurde, aber noch nicht in Kontakt mit der Testzelle 100. In diesem Zustand hatte die Zelle 100 eine Zellspannung von 3,14 V, war die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung angenähert null und war der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand hoch genug, um den Bereich der Messvorrichtung 300 zu überschreiten. Zum der gestrichelten Linie „a“ entsprechenden Zeitpunkt kam der Nagel 200 mit dem Gehäuse 110 der Testzelle 100 in Kontakt, und stieg die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung scharf an, so dass der Graph einen Stufenabschnitt bildet.
Anschließend drang der Nagel 200 in die Testzelle 100 ein. Zum einer gestrichelten Linie „b“ entsprechenden Zeitpunkt kam der Nagel 200 mit der negativen Elektrode 120 in Kontakt, und stieg die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung stark an, wohingegen der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand scharf abfiel. Andererseits waren, während der Zeitspanne von der gestrichelten Linie „b“ zur gestrichelten Linie „c“ die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand instabil, während sie signifikant aufwärts und abwärts fluktuierten. Die Ursache wäre, dass, obwohl die Spitze des Nagels 200 mit der negativen Elektrode 120 in Kontakt war, der Nagel 200 und die negative Elektrode 120 noch nicht in einem guten Kontaktzustand (guten Leitungszustand) waren.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, war während der Zeitspanne von der gestrichelten Linie „c“ zur gestrichelten Linie „d“ die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung stabil und war im Wesentlichen gleich der Zellspannung. Andererseits nahm in der Nähe der gestrichelten Linie „c“ der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand von einem Überbereichswert von 310 Ω bis 20 Ω oder weniger auf einmal wieder scharf ab, und war danach konstant auf einem niedrigen Wert. Die Ursache wäre, dass ein guter Kontaktzustand (guter Leitungszustand) zwischen dem Nagel 200 und der negativen Elektrode 120 hergestellt wurde. Basierend auf diesen Phänomenen kann man annehmen, dass der der gestrichelten Linie „c“ entsprechende Zeitpunkt vorliegt, wenn der Nagel 200 in zuverlässigen Kontakt mit der negativen Elektrode 120 kam und ein guter Leitungszustand hergestellt wurde.
Es ist ideal, den der gestrichelten Linie „c“ entsprechenden Zeitpunkt als jenen Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem der Nagel 200 mit der negativen Elektrode 120 in Kontakt kam. Ein denkbares Verfahren zum Detektieren des Kontakts ist Folgendes: Während ein der Zellspannung naher Spannungswert als erster Spannungsschwellenwert V1 gesetzt ist, wird bestimmt, dass der Nagel 200 mit der negativen Elektrode 120 zu einem Moment in Kontakt kommen muss, in dem die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung den ersten Spannungsschwellenwert V1 überschreitet. Wenn zum Beispiel die Zellspannung 3,14 V beträgt, wird ein der Zellspannung naher Spannungswert, das ist 3,13 V, als der erste Spannungsschwellenwert V1 gesetzt. Wenn bestimmt wird, dass der Zeitpunkt, zu dem die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung 3,13 V wegen des Eindringens des Nagels überschreitet, ist der Nagel 200 mit der negativen Elektrode 120 in Kontakt gekommen.
Jedoch fluktuiert während der Zeitspanne von der gestrichelten Linie „b“ zur gestrichelten Linie „c“ der Positive-Elektrode-Nagel-Spannungswert signifikant. Wenn während der Fluktuation die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung 3,13 V überschreitet, könnte ein Zustand, in dem der Kontakt zwischen dem Nagel 200 und der negativen Elektrode 120 noch nicht gut ist, als Kontaktzustand derselben bestimmt werden.
Um dieses Problem anzusprechen, hat der vorliegende Erfinder ein Verfahren herausgefunden, gemäß dem ein Schwellenwert auch im Bezug auf den Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand gesetzt wird, und eine Änderung in dem Positive-Elektroden-Nagel-Widerstand zur Bestimmung berücksichtigt wird, so dass ein Kontaktzustand zwischen dem Nagel und der Elektrodenschicht in der Testzelle mit hoher Genauigkeit detektiert werden kann.
5 stellt die Schwellenwerte zur Bestimmung dar. 5 zeigt, zusätzlich zu den gleichen Messwerten (bei Abtastintervallen von 1 ms) wie jenen in 3, einen Graphen eines gleitenden 100 ms-Mittelwerts und einen Graphen eines gleitenden 1000 ms-Mittelwerts. Da der Messwert Rauschen, einen Spike etc., enthalten kann, ist die Nutzung der gleitenden Mittelwerte diskutiert worden, um Effekte von Rauschen, Spike etc. zu reduzieren. Eine mit „V1“ bezeichnete gestrichelte Linie gibt den ersten Spannungsschwellenwert V1 an. Der erste Spannungsschwellenwert V1 wird in einer Anfangsstufe des Experiments auf einen Spannungswert gesetzt, der niedriger ist als die Zellspannung, aber nahe der Zellspannung liegt. Während in diesem Experiment die anfängliche Zellspannung 3,14 V betrug, wurde der erste Spannungsschwellenwert V1 auf 3,13 V gesetzt. Eine mit „R1“ bezeichnete gestrichelte Linie gibt den ersten Widerstandsschwellenwert R1 an, der auf 100 Ω gesetzt wurde.
Wie oben beschrieben, stieg, zum der gestrichelten Linie „c“ in 3 entsprechenden Zeitpunkt, die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung an, so dass sie angenähert gleich der Zellspannung, das heißt 3,14 V, wurde, wohingegen der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand scharf abfiel, und danach konstant einen niedrigen Wert hatte. Dementsprechend wurde, wie in 5 gezeigt, der erste Spannungsschwellenwert V1 im Bezug auf die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung gesetzt und wurde auch der erste Widerstandsschwellenwert R1 im Bezug auf den Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand gesetzt. Ferner wurde eine erste Bestimmungsbedingung gesetzt, in der die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung höher wurde als der erste Spannungsschwellenwert V1 (Vcn > V1) und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand niedriger wurde als der erste Widerstandsschwellenwert R1 (Rcn < R1). Auf diese Weise wurde zu dem Zeitpunkt entsprechend einer gestrichelten Linie (1) in 5, die sehr nahe bei der gestrichelten Linie „c“ in 3 liegt, bestimmt, dass der Nagel 200 mit der negativen Elektrode 120 in Kontakt gekommen war, und konnte der Kontakt detektiert werden.
Der erste Widerstandsschwellenwert R1 wird bevorzugt auf einen derart niedrigen Wert gesetzt, dass der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand Rcn nicht erreicht werden kann, auch wenn der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand Rcn während der Zeitspanne von der gestrichelten Linie „b“ bis zur gestrichelten Linie „c“ aufwärts und abwärts fluktuiert, und wird gleichzeitig bevorzugt auf einen Wert gesetzt, der höher ist als der Wert, den der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand Rcn zum der gestrichelten Linie „c“ entsprechenden Zeitpunkt nach seinem scharfen Abfall erreicht hat. In 5 wird der erste Widerstandsschwellenwert R1 auf 100 Ω gesetzt, kann aber auch auf 50 Ω gesetzt werden. Ferner kann, wie aus den in 5 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, dieses Detektions- (Bestimmungs-)Verfahren auf den Messwerten (Abtastintervalle von 1 ms) der Positive-Elektrode-Nagel-Spannung beruhen oder auf dem gleitenden 100 ms-Mittelwert oder dem gleitenden 1000 ms-Mittelwert beruhen. Wenn jedoch der gleitende 1000 ms-Mittelwert verwendet wird, wird der Zeitpunkt, zu dem der Kontakt zwischen dem Nagel 200 und der negativen Elektrode 120 detektiert wird, etwas verzögert.
Basierend auf den oben beschriebenen Untersuchungsergebnissen enthält eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung: einen Eindringstartschritt, der das Bewegen des Nagels 200 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit enthält und das Eindringen des Nagels 200 in die Testzelle 100 startet; einen Messstartschritt, der das Starten der Messung der Positive-Elektrode-Nagel-Spannung und des Positive-Elektrode-Nagel-Widerstands zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 102 der Testzelle 100 und dem Nagel 200 enthält; und einen ersten Bestimmungsschritt, der die Bestimmung enthält, dass der Nagel 200 mit der negativen Elektrode 120 der Testzelle 100 in Kontakt gekommen ist, wenn die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung höher wird als der erste Spannungsschwellenwert V1 und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand niedriger wird als der erste Widerstandsschwellenwert R1.
Diese Ausführung macht es möglich, mit hoher Genauigkeit die Zeit zu detektieren, zu der der Nagel in zuverlässigen Kontakt mit der Elektrode der Testzelle kommt und ein guter Leitungszustand hergestellt wird. Diese Ausführung macht es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der ein Zustand, in dem der Kontakt zwischen dem Nagel 200 und der negativen Elektrode 120 noch nicht gut ist, wie in der Zeitzone von der gestrichelten Linie „b“ bis zur gestrichelten Linie „c“ in 3, als Kontaktzustand zwischen dem Nagel 200 und der negativen Elektrode 120 bestimmt wird.
6 ist ein Graph, der einen Abschnitt des Graphen von 4 im vergrößerten Maßstab zeigt, und zusätzlich Messergebnisse einer Temperatur des Nagels zeigt. 6 zeigt drei Graphen, die entlang der vertikalen Achse vertikal angeordnet sind. Die oberen zwei Graphen zeigen einen rechten Abschnitt von 4 im vergrößerten Maßstab, während der untere Graph die Messwerte der Temperatur des Nagels 200 aufzeichnet. Ab dem der gestrichelten Linie „d“ entsprechenden Zeitpunkt beginnt die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung Vcn abzufallen. Die Ursache wäre, dass der Nagel 200 mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch 132 in Kontakt kommt, und die negative Elektrode 120 und die positive Elektrode 130 über den Nagel 200 mit einem Kurzschluss beginnen. Andererseits liegt der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand Rcn während der Zeitspanne ab der gestrichelten Linie „d“ bis zur gestrichelten Linie „e“ im Wesentlichen konstant auf einem niedrigen Wert und beginnt ab dem der gestrichelten Linie „e“ entsprechenden Zeitpunkt weiter abzufallen. Die Ursache wäre, dass der Nagel 200 an dem der gestrichelten Linie „e“ entsprechenden Zeitpunkt mit der Positive-Elektrode-Folie 134 in Kontakt kommt, und der Kurzschluss der negativen Elektrode 120 und der positiven Elektrode 130 weiter fortschreitet.
Wenn die Zeit weiter fortschreitet, beginnt der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand Rcn ab dem einer gestrichelten Linie „f“ entsprechenden Zeitpunkt zu oszillieren. Die Ursache wäre, dass die Positive-Elektrode-Folie 134 zu schmelzen beginnt. Ab dem der gestrichelten Linie „g“ entsprechenden Zeitpunkt beginnt die Zellspannung Vc abzufallen und beginnt die Temperatur des Nagels 200 anzusteigen. Dies zeigt an, dass der Kurzschluss der negativen Elektrode 120 und der positiven Elektrode 130 auf ein beträchtliches Ausmaß fortgeschritten ist. Durch Analyse und Studien dieser experimentellen Ergebnisse hat die vorliegende Erfindung ein Verfahren herausgefunden, das eine noch genauere Detektion eines Kontaktzustands eines Nagels und einer positiven Elektrode einer Testzelle ermöglicht, indem zusätzlich ein Schwellenwert im Bezug auf einen Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand gesetzt wird und indem eine Bestimmung vorgenommen wird, während zusätzlich eine Änderung in dem Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand berücksichtigt wird.
7 stellt Schwellenwerte für die Bestimmung dar. 7 zeigt, zusätzlich zu den gleichen Messwerten (bei Abtastintervallen von 1 ms) wie jenen in 6, einen Graphen eines gleitenden 100 ms-Mittelwerts und einen Graphen eines gleitenden 1000 ms-Mittelwerts. eine mit „V2“ bezeichnete gestrichelte Linie gibt einen zweiten Spannungsschwellenwert V2 an. Der zweite Spannungsschwellenwert V2 wird zu Anfang des Experiments auf einen Spannungswert gesetzt, der niedriger ist als eine Zellspannung, aber nahe bei der Zellspannung liegt. In diesem Experiment wurde, während die Anfangszellspannung 3,14 V betrug, der zweite Spannungsschwellenwert V2 auf 3,13 V gesetzt, der gleich dem ersten Spannungsschwellenwert V1 ist.
Eine mit „R2“ bezeichnete gestrichelte Linie gibt einen zweiten Widerstandsschwellenwert R2 an. Der zweite Widerstandsschwellenwert R2 wird zu dem Zweck gesetzt, einen Zustand zu detektieren, in dem der Nagel 200 mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch 132 in Kontakt kommt. Der zweite Widerstandsschwellenwert R2 wird in der Zeitspanne von der gestrichelten Linie „d“ zur gestrichelten Linie „e“ in 6 bevorzugt auf einen Wert gesetzt, der etwas höher liegt als der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand Rcn. In diesem Experiment wurde der zweite Widerstandsschwellenwert R2 auf 6 Ω gesetzt. Eine mit „R3“ bezeichnete gestrichelte Linie gibt einen dritten Widerstandsschwellenwert R3 an. Der dritte Widerstandsschwellenwert R3 wurde zu dem Zweck gesetzt, einen Zustand zu detektieren, in dem der Nagel 200 mit der Positive-Elektrode-Folie 134 in Kontakt kommt. Der dritte Widerstandsschwellenwert R3 wird in der Zeitspanne ab der gestrichelten Linie „d“ zu der gestrichelten Linie „e“ in 6 bevorzugt auf einen Wert gesetzt, der etwas niedriger ist als der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand Rcn. In diesem Experiment wurde der dritte Widerstandsschwellenwert R3 auf 3 Ω gesetzt.
Es wurde eine zweite Bestimmungsbedingung gesetzt, in der die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung niedriger wird als der zweite Spannungsschwellenwert R2 (Vcn < V2) und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand niedriger wird als der zweite Widerstandsschwellenwert R3 und höher als der dritte Spannungsschwellenwert R3 (R3 < Rcn < R2). Auf diese Weise wurde, an der einer gestrichelten Linie (2) in 7 entsprechenden Position, bestimmt, dass der Nagel 200 mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch 132 in Kontakt gekommen war und der Kontakt detektiert werden konnte.
Übrigens wurde auch eine dritte Bestimmungsbedingung gesetzt, in der die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung niedriger wird als der zweite Spannungsschwellenwert V2 (Vcn < V2) und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand niedriger wird als der dritte Widerstandsschwellenwert R3 (Rcn < R3). Auf diese Weise wurde an der einer gestrichelten Linie (3) in 7 entsprechenden Position bestimmt, dass der Nagel 200 mit der Positive-Elektrode-Folie 134 in Kontakt gekommen war und der Kontakt detektiert werden konnte. Wie aus den in 7 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, kann dieses Detektions- (Bestimmungs-)Verfahren basierend auf den Messwerten (bei Abtastintervallen von 1 ms) der Positive-Elektrode-Nagel-Spannung und des Positive-Elektrode-Nagel-Widerstands oder basierend auf dem gleitenden 100 ms-Mittelwert oder dem gleitenden 1000 ms-Mittelwert durchgeführt werden.
Basierend auf den oben beschriebenen Untersuchungsergebnissen enthält eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung, die eine Modifikation der ersten Ausführung ist: Nach dem ersten Bestimmungsschritt, einen zweiten Bestimmungsschritt, der die Bestimmung enthält, dass der Nagel 200 mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch 132 der Testzelle 100 in Kontakt gekommen ist, wenn die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung niedriger wird als der zweite Spannungsschwellenwert V2 und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand niedriger wird als der zweite Widerstandsschwellenwert R2 und höher als der dritte Widerstandsschwellenwert R3; und einen dritten Bestimmungsschritt, der die Bestimmung enthält, dass der Nagel 200 mit der Positive-Elektrode-Folie 134 der Testzelle 100 in Kontakt gekommen ist, wenn die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung niedriger wird als der zweite Spannungsschwellenwert V2 und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand niedriger wird als der dritte Widerstandsschwellenwert R3.
Diese Ausführung macht es möglich, nicht nur einen Zustand zu detektieren, in dem der Nagel mit der positiven Elektrode der Testzelle in Kontakt gekommen ist, sondern auch weitere Details des Kontakts, das heißt, ob der Nagel mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch oder der Positive-Elektrode-Folie in Kontakt gekommen ist. Somit erlaubt diese Ausführung eine hochgenaue Steuerung einer Position, an der der Nagel gestoppt wird.
Basierend auf den oben beschriebenen Untersuchungsergebnissen enthält eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung, die eine Modifikation der ersten Ausführung ist: Nach dem ersten Bestimmungsschritt einen dritten Bestimmungsschritt, der die Bestimmung enthält, dass der Nagel 200 mit der Positive-Elektrode-Folie 134 der Testzelle 100 in Kontakt gekommen ist, wenn die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung niedriger wird als der zweite Spannungsschwellenwert V2 und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand niedriger wird als der dritte Widerstandsschwellenwert R3.
Diese Ausführung macht es möglich, hochgenau eine Zeit zu detektieren, zu der der Nagel mit der Positive-Elektrode-Folie in Kontakt gekommen ist.
Dem zweiten Bestimmungsschritt oder dem dritten Bestimmungsschritt kann ein Stoppschritt folgen, der das Stoppen des Eindringens des Nagels 200 enthält. Der Stoppschritt macht den Nagel 200 an einer Position unbeweglich, die der Nagel 200 durch das Eindringen erreicht hat, so dass die Sicherheit der Testzelle 100 zum Beispiel durch Messung der Temperatur, der Zellspannung etc. der Testzelle 100 und durch Beobachtung, ob Rauch entsteht, bewertet werden kann. Danach kann ein Messstoppschritt durchgeführt werden, um die diesbezügliche Messung zu stoppen. Ferner kann, wie im oben beschriebenen Experiment, der zweite Spannungsschwellenwert V2 gleich dem ersten Spannungsschwellenwert V1 gesetzt werden.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieses Flussdiagramm stellt ein Beispiel der zweiten Ausführung dar. In einem Eindringstartschritt S602 wird der Nagel 200 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt, um das Eindringen in die Testzelle 100 zu starten. Übrigens kann, einhergehend mit diesem Schritt, eine Messung der Positive-Elektrode-Nagel-Spannung Vcn und des Positive-Elektrode-Nagel-Widerstands Rcn zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 102 der Testzelle 100 und dem Nagel 200 gestartet werden. Die Messung braucht nicht gleichzeitig mit dem Eindringstartschritt S602 gestartet zu werden, aber wird bevorzugt gestartet, bevor der Nagel 200 die Testzelle 100 kontaktiert.
In einem ersten Bestimmungsschritt S604 wird bestimmt, ob die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung höher als der erste Spannungsschwellenwert V1 geworden ist (Vcn > V1) und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand niedriger geworden ist als der erste Widerstandsschwellenwert R1 (Rcn < R1). Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird der erste Bestimmungsschritt S604 wiederholt. Wenn die Bedingung, dass Vcn > V1 und Rcn < 1 erfüllt ist, wird bestimmt, dass der Nagel 200 mit der negativen Elektrode 120 der Testzelle 100 in Kontakt gekommen ist, und der Prozess geht zum nächsten Schritt weiter, das heißt, einem zweiten Bestimmungsschritt.
In dem zweiten Bestimmungsschritt S606 wird bestimmt, ob die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung niedriger geworden ist als der zweite Spannungsschwellenwert V2 (Vcn < V2) und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand niedriger geworden ist als der zweite Widerstandsschwellenwert R2 und höher als der dritte Widerstandsschwellenwert R3 (R3 < Rcn < R2). Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird der zweite Bestimmungsschritt S606 wiederholt. Wenn die Bedingung, dass Vcn < V2 und R3 < Rcn > R2 erfüllt ist, wird bestimmt, dass der Nagel 200 mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch 132 der Testzelle 100 in Kontakt gekommen ist, und geht der Prozess zum nächsten Schritt weiter.
In einem Eindringstoppbestimmungsschritt S608 wird geprüft, ob die Sicherheit der Zelle in einem Zustand bewertet werden soll, in dem die negative Elektrode 120 und das Positive-Elektrode-Materialgemisch 132 kurzgeschlossen wurden. In diesem Fall geht der Prozess zu einem Eindringstoppschritt S614 weiter, wodurch das Eindringen des Nagels 200 gestoppt wird. Anderenfalls geht der Prozess zu einem dritten Bestimmungsschritt S610 weiter.
In dem dritten Bestimmungsschritt S610 wird bestimmt, ob die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung niedriger geworden ist als der zweite Spannungsschwellenwert V2 (Vcn < V2) und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand niedriger geworden ist als der dritte Widerstandsschwellenwert R3 (Rcn < R3). Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird der dritte Bestimmungsschritt R610 wiederholt. Wenn die Bedingung, dass Vcn < V2 und Rcn < R3 erfüllt ist, wird bestimmt, dass der Nagel 200 mit der Positive-Elektrode-Folie 134 der Testzelle 100 in Kontakt gekommen ist, und geht der Prozess zum nächsten Schritt weiter.
In einem Eindringstoppbestimmungsschritt S611 wird geprüft, ob die Sicherheit der Zelle in einem Zustand bewertet werden soll, in dem die negative Elektrode 120 und die Positive-Elektrode-Folie 134 kurzgeschlossen wurden. Wenn dies so ist, geht der Prozess zu einem Eindringstoppschritt S614 weiter, wodurch das Eindringen des Nagels 200 gestoppt wird. Anderenfalls geht der Prozess zu einem Eindringfortsetzungsschritt S612 weiter, wodurch das Eindringen des Nagels fortgesetzt wird.
Diese Ausführung macht es möglich, jeden des Zustands, in dem der Nagel mit der negativen Elektrode in Kontakt gekommen ist, des Zustands, in dem der Nagel mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch in Kontakt gekommen ist, und des Zustands, in dem der Nagel mit der Positive-Elektrode-Folie in Kontakt gekommen ist, zu bestimmen und zu detektieren. Somit kann die Zelle bewertet werden, während der Nagel gestoppt ist und bei Bedarf in einem interessierenden Zustand verbleibt.
9 ist ein Blockdiagramm, das eine Zellbewertungsvorrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Zellbewertungsvorrichtung kann benutzt werden, um das oben beschriebene Zellbewertungsverfahren der vorliegenden Erfindung direkt zu realisieren. Die Zellbewertungsvorrichtung enthält den Nagel 200, eine Messvorrichtung 300, eine Kurzschlussbestimmungseinheit 400, eine Antriebsvorrichtung 500 sowie eine Zellzustanddetektionseinheit 600.
Die Antriebsvorrichtung 500 bewegt den Nagel 200 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit und veranlasst, dass der Nagel 200 in die Testzelle 100 eindringt. Die Antriebsvorrichtung 500 kann zum Beispiel eine Pressvorrichtung sein. Zum Beispiel ist es möglich, dass der Nagel 200 an der Pressvorrichtung angebracht und von dieser angetrieben wird, so dass der Nagel 200 mit der vorbestimmten Geschwindigkeit zu der Testzelle 100 hinbewegt wird und veranlasst wird, in die Testzelle 100 einzudringen.
Die Messvorrichtung 300 misst die Spannung Vcn zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 102 der Testzelle 100 und dem Nagel 200 sowie den elektrischen AC-Widerstand Rcn zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 102 und dem Nagel 200 in einem Zustand, in dem der Nagel 200 in die Testzelle 100 eingedrungen ist. Die Messvorrichtung 300 gibt dann die Messergebnisse an die Kurzschlussbestimmungseinheit 400 aus.
Die Kurzschlussbestimmungseinheit 400 bestimmt einen Zustand eines Kurzschlusses der Testzelle 100 basierend auf den Messergebnissen von der Messvorrichtung 300. Der erste Spannungsschwellenwert V1, der zweite Spannungsschwellenwert V2, der erste Widerstandsschwellenwert R1, der zweite Widerstandsschwellenwert R2 und der dritte Widerstandsschwellenwert R3 sind vorab in die Kurzschlussbestimmungseinheit 400 eingegeben worden. Wenn die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung Vcn höher wird als der erste Spannungsschwellenwert V1 (Vcn > V1) und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand Rcn niedriger wird als der erste Widerstandsschwellenwert R1 (Rcn < R1), bestimmt die Kurzschlussbestimmungseinheit 400, dass der Nagel 200 mit der negativen Elektrode 120 der Testzelle 100 in Kontakt gekommen ist.
Nach Bestimmung, dass der Nagel 200 mit der negativen Elektrode 120 der Testzelle 100 in Kontakt gekommen ist, wenn die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung Vcn niedriger wird als der zweite Spannungsschwellenwert V2 (Vcn < V2) und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand Rcn niedriger wird als der zweite Widerstandsschwellenwert R2 und höher als der dritte Widerstandsschwellenwert R3 (R3 < Rcn > R2), bestimmt die Kurzschlussbestimmungseinheit 400, dass der Nagel 200 mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch 132 der Testzelle 100 in Kontakt gekommen ist. Wenn ferner die Positive-Elektrode-Nagel-Spannung Vcn niedriger wird als der zweite Spannungsschwellenwert V2 (Vcn < V2) und der Positive-Elektrode-Nagel-Widerstand Rcn niedriger wird als der dritte Widerstandsschwellenwert R3 (Rcn < R3), bestimmt die Kurzschlussbestimmungseinheit 400, dass der Nagel 200 mit der Positive-Elektrode-Folie 134 der Testzelle 100 in Kontakt gekommen ist. Die Kurzschlussbestimmungseinheit 400 gibt die Bestimmungsergebnisse an eine Steuereinheit 510 der Antriebsvorrichtung 500 aus. Der zweite Spannungsschwellenwert V2 kann gleich dem ersten Spannungsschwellenwert V1 sein oder sich davon unterscheiden.
Die Steuereinheit 510 der Antriebsvorrichtung 500 steuert die Antriebsvorrichtung 500 basierend auf dem Bestimmungsergebnissen von der Kurzschlussbestimmungseinheit 400 und voreingestellten Steuerbedingungen. Zum Beispiel kann die Steuerbedingung gesetzt werden, wodurch bei Kontakt des Nagels 200 mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch 132 der Testzelle 100 das Eindringen des Nagels 200 gestoppt wird und die Zelle bewertet wird. In diesem Fall steuert, bei Empfang eines Bestimmungsergebnisses von der Kurzschlussbestimmungseinheit 400, dass der Nagel 200 mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch 132 in Kontakt gekommen ist, die Steuereinheit 510 die Antriebsvorrichtung 500, um das Eindringen des Nagels 200 zu stoppen. Die Steuerbedingung kann gesetzt werden, wodurch bei Kontakt des Nagels 200 mit der Positive-Elektrode-Folie 134 der Testzelle 100 das Eindringen des Nagels 200 gestoppt wird und die Zelle bewertet wird. In diesem Fall erlaubt die Steuereinheit 510 eine Fortsetzung des Eindringens des Nagels 200, auch wenn sie ein Bestimmungsergebnis, dass der Nagel 200 mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch 132 in Kontakt gekommen ist, von der Kurzschlussbestimmungseinheit 400 erhält, und steuert die Steuervorrichtung 500, um das Eindringen des Nagels 200 nur dann stoppen, wenn sie von der Kurzschlussbestimmungseinheit 400 ein Bestimmungsergebnis erhält, dass der Nagel 200 mit der Positive-Elektrode-Folie 134 in Kontakt gekommen ist.
Die Zellzustanddetektionseinheit 600 kann eine Messvorrichtung sein, die die Zelltemperatur, einen Zellinnendruck, einen Zelldruck etc. der Testzelle 100 mittels verschiedener Sensoren, wie etwa eines Thermokopplers, messen und aufzeichnen kann. Alternativ kann die Zellzustanddetektionseinheit 600 eine Kamera oder dergleichen sein, die die Entstehung von Rauch, Entzündung etc. beobachten und aufzeichnen kann. Im Übrigen kann die Zellzustanddetektionseinheit 600 auch zwei oder mehr Vorrichtungen enthalten, wie etwa Messvorrichtungen mit unterschiedlichen Funktionen, eine Kamera und dergleichen. Die Zellzustanddetektionseinheit 600 ist in der Lage, eine Änderung in einem Zustand der Testzelle 100 zu detektieren, in dem ein interner Kurzschluss durch das Eindringen des Nagels hervorgerufen wurde. Die Sicherheit der Zelle kann basierend auf den auf diese Weise erhaltenen Detektionsergebnissen bewertet werden.
Die Zellbewertungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, mit hoher Genauigkeit jeden des Zustands zu detektieren, in dem der Nagel mit der negativen Elektrode in Kontakt gekommen ist, des Zustands, in dem der Nagel mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch in Kontakt gekommen ist, und des Zustands, in dem der Nagel mit der Positive-Elektrode-Folie in Kontakt gekommen ist. Dieses Merkmal macht es möglich, die Zelle zu bewerten, während der Nagel gestoppt ist und bei Bedarf in einem interessierenden Zustand verbleibt.
Im Vorstehenden ist die vorliegende Erfindung anhand einiger Ausführungen beschrieben worden. Jedoch ist der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf den Umfang beschränkt, der in den obigen Ausführungen beschrieben ist. Fachkundige werden erkennen, dass an den oben beschriebenen Ausführungen verschiedene Modifikationen oder Verbesserungen vorgenommen werden können. Es versteht sich auch aus den Ansprüchen, dass die Ausführungen mit solchen Modifikationen oder Verbesserungen im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst sein können. Es sind nicht alle der Kombinationen der Merkmale, die in den obigen Ausführungen beschrieben sind, als Mittel wesentlich, um die obige Aufgabe der Erfindung zu lösen.
Es sollte angemerkt werden, dass Prozesse (zum Beispiel Operationen, Prozeduren, Schritte und Stufen) der Vorrichtung(en)/Apparate(s), System(e), Programm(e) und Verfahren, die in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen offenbart sind, in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden können, solange diese nicht spezifisch mit „bevor“, „vor“ und dergleichen spezifiziert sind, und solange nicht eine Ausgabe eines Prozesses in einem anschließenden Prozess benutzt wird. Im Bezug auf die Operationsprozedur(en), die in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen offenbart sind, sollen, auch wenn „erster“, „nächster“ und ähnliche Worte der Einfachheit halber verwendet werden, diese Worte nicht bedeuten, dass es wesentlich ist, die Operationen oder Prozesse in der Reihenfolge auszuführen, die aus den Worten interpretierbar sind.
ERLÄUTERUNG VON BEZUGSZAHLEN

100:: Testzelle
102:: Positiver Elektrodenanschluss
104:: Negativer Elektrodenanschluss
110:: Gehäuse
112:: Packungsfilm
114:: Separator
120:: Negative Elektrode
122:: Negative-Elektrode-Materialgemisch
124:: Negative-Elektrode-Folie
126:: Negative-Elektrode-Materialgemisch
128:: Separator
132:: Positive-Elektrode-Materialgemisch
134:: Positive-Elektrode-Folie
136:: Positive-Elektrode-Materialgemisch
200:: Nagel
300:: Messvorrichtung
400:: Kurzschlussbestimmungseinheit
500:: Antriebsvorrichtung
510:: Steuereinheit
600:: Zellzustanddetektionseinheit

Claims

Zellbewertungsverfahren zum Bewerten der Sicherheit einer Zelle, wobei das Zellbewertungsverfahren enthält, einen internen Kurzschluss in einer Testzelle durch Eindringen eines Metallvorsprungs in die Testzelle zu erzwingen, und eine Änderung zu detektieren, die in einem Zustand der Testzelle aufgrund des internen Kurzschlusses auftritt, wobei das Zellbewertungsverfahren aufweist: einen Eindringstartschritt, der enthält, den Metallvorsprung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu bewegen und das Eindringen des Metallvorsprungs in die Testzelle zu starten; einen Messstartschritt, der enthält, die Messung einer Spannung und eines elektrischen Widerstands zwischen einem positiven Elektrodenanschluss der Testzelle und dem Metallvorsprung zu starten; und einen ersten Bestimmungsschritt, der die Bestimmung enthält, dass der Metallvorsprung mit einer negativen Elektrode der Testzelle in Kontakt gekommen ist, wenn die Spannung höher als ein ersten Spannungsschwellenwert V1 wird und der Widerstand niedriger als ein erster Widerstandsschwellenwert R1 wird.
Das Zellbewertungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner aufweist: nach dem ersten Bestimmungsschritt, einen zweiten Bestimmungsschritt, der die Bestimmung enthält, dass der Metallvorsprung mit einem Positive-Elektrode-Materialgemisch der Testzelle in Kontakt gekommen ist, wenn die Spannung niedriger als ein zweiter Spannungsschwellenwert V2 wird und der Widerstand niedriger als ein zweiter Widerstandsschwellenwert R2 und höher als ein dritter Widerstandswert R3 wird; und einen dritten Bestimmungsschritt, der die Bestimmung enthält, dass der Metallvorsprung mit einer Positive-Elektrode-Folie der Testzelle in Kontakt gekommen ist, wenn die Spannung niedriger als der zweite Spannungsschwellenwert V2 wird und der Widerstand niedriger als der dritte Widerstandsschwellenwert R3 wird.
Das Zellbewertungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner aufweist: nach dem ersten Bestimmungsschritt, einen dritten Bestimmungsschritt, der die Bestimmung enthält, dass der Metallvorsprung mit einer Positive-Elektrode-Folie der Testzelle in Kontakt gekommen ist, wenn die Spannung niedriger als ein zweiter Spannungsschwellenwert V2 wird und der Widerstand niedriger als ein dritter Widerstandswert R3 wird.
Das Zellbewertungsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, das ferner aufweist: nach dem zweiten oder dritten Bestimmungsschritt, einen Eindringstoppschritt, der enthält, das Eindringen des Metallvorsprungs zu stoppen.
Das Zellbewertungsverfahren nach Anspruch 4, das ferner aufweist: einen Messstoppschritt, der enthält, die Messung zu stoppen.
Das Zellbewertungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der zweite Spannungsschwellenwert V2 gleich dem ersten Spannungsschwellenwert V1 ist.
Zellbewertungsvorrichtung zum Bewerten der Sicherheit einer Zelle, indem ein interner Kurzschluss in einer Testzelle durch Eindringen eines Metallvorsprungs in die Testzelle erzwungen wird, und indem eine Änderung detektiert wird, die in einem Zustand der Testzelle aufgrund des internen Kurzschlusses auftritt, wobei die Zellbewertungsvorrichtung aufweist: eine Antriebsvorrichtung, die den Metallvorsprung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt und veranlasst, dass der Metallvorsprung in die Testzelle eindringt; eine Messvorrichtung, die eine Spannung und einen elektrischen Widerstand zwischen einem positiven Elektrodenanschluss der Testzelle und dem Metallvorsprung misst; und eine Kurzschlussbestimmungseinheit, die bestimmt, dass der Metallvorsprung mit einer negativen Elektrode der Testzelle in Kontakt gekommen ist, wenn die Spannung höher als ein erster Spannungsschwellenwert V1 wird und der Widerstand niedriger als ein erster Widerstandsschwellenwert R1 wird.
Die Zellbewertungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei nach der Bestimmung, dass der Metallvorsprung mit der negativen Elektrode der Testzelle in Kontakt gekommen ist, die Kurzschlussbestimmungseinheit bestimmt, dass der Metallvorsprung mit einem Positive-Elektrode-Materialgemisch der Testzelle in Kontakt gekommen ist, wenn die Spannung niedriger als ein zweiten Spannungsschwellenwert V2 wird und der Widerstand niedriger als ein zweiter Widerstandsschwellenwert R2 und höher als ein dritter Widerstandsschwellenwert R3 wird, und die Kurzschlussbestimmungseinheit bestimmt, dass der Metallvorsprung mit einer Positive-Elektrode-Folie der Testzelle in Kontakt gekommen ist, wenn die Spannung niedriger als der zweite Spannungsschwellenwert V2 wird und der Widerstandswert niedriger als der dritte Widerstandsschwellenwert R3 wird.
Die Zellbewertungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei, wenn die Kurzschlussbestimmungseinheit bestimmt, dass der Metallvorsprung mit dem Positive-Elektrode-Materialgemisch der Testzelle in Kontakt gekommen ist oder dass der Metallvorsprung mit der Positive-Elektrode-Folie der Testzelle in Kontakt gekommen ist, die Antriebsvorrichtung das Eindringen des Metallvorsprungs stoppt.
Die Zellbewertungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der zweite Spannungsschwellenwert V2 gleich dem ersten Spannungsschwellenwert V1 ist.