專利名稱：充電設(shè)備和充電/放電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于二次蓄電池的充電設(shè)備和充電/放電設(shè)備，并 且更具體地，涉及一種用于其中利用外罩材料來層疊和密封正電極和 負(fù)電極的膜覆蓋層疊蓄電池的充電設(shè)備和充電/放電設(shè)備。
背景技術(shù)：
通過充電的方式二次蓄電池能夠被重復(fù)地使用并且因此用作各種 電氣設(shè)備的電源。而且，近年來，高能二次蓄電池也已經(jīng)被研制出來 并且用作混合動力車輛和電動車輛的電源。此外，已經(jīng)對于對二次蓄 電池充電的充電設(shè)備和具有放電功能的充電設(shè)備作出各種改進(jìn)。例如，要求充電設(shè)備具有的一種能力是縮短充電時間。對于對電 動車輛中的二次蓄電池充電的充電設(shè)備，縮短充電時間是特別重要的。 由于電動車輛的使用變得普及，所以期望將以與在服務(wù)站處為汽油動力車輛供給汽油的方式相類似的方式為二次蓄電池供給能量。在此情 形中，車輛用戶將車輛移動至充電站，在這里，用戶為車輛中的二次 蓄電池充電。日本專利特開平5-207668號公布披露了一種充電設(shè)備，所述充電 設(shè)備旨在在與服務(wù)站為汽油動力車輛供給汽油所需時間同等的時間內(nèi) 完成二次蓄電池的充電。該充電設(shè)備具有整流器，用于將商用交流 電力轉(zhuǎn)換成直流電力；用于緩沖的二次蓄電池；以及充電器，用以對 用于緩沖的二次蓄電池的低電流充電和從其低電流放電進(jìn)行控制。如 果車輛中的二次蓄電池未被充電，則由整流器轉(zhuǎn)換的直流電經(jīng)由利用低電流對用于緩沖的二次蓄電池進(jìn)行充電的充電器而被輸入到用于緩 沖的二次蓄電池。如果車輛中的二次蓄電池被充電，則充注在用于緩 沖的二次蓄電池中的直流電力經(jīng)由充電器而被輸入到車輛中的二次蓄 電池。這樣，利用高電流對車輛中的二次蓄電池充電，即，二次蓄電 池被快速充電。另一方面，在例如研制二次蓄電池的階段或者制造二次蓄電池的 過程中使用充電/放電設(shè)備，從而測試二次蓄電池的充電和放電特性。例如，日本專利特開平9-159738號公布披露了一種充電/放電設(shè)備，包 括充電電源、電子負(fù)載器件和用于緩沖的二次蓄電池。在充電/放電設(shè) 備中，為了對用于測試的二次蓄電池充電，充電電源和用于緩沖的二 次蓄電池與用于測試的二次蓄電池串聯(lián)。為了對用于測試的二次蓄電 池放電，電子負(fù)載器件和用于緩沖的二次蓄電池被連接到用于測試的 二次蓄電池。根據(jù)在日本專利特開平9-159738號公布中披露的充電/放電設(shè)備， 將通過從用于測試的二次蓄電池放電而產(chǎn)生的電能積蓄在用于緩沖的 二次蓄電池中。積蓄在用于緩沖的二次蓄電池中的電能能夠被用于對 用于測試的二次蓄電池充電。結(jié)果，能夠有效地利用電能。然而，上述傳統(tǒng)的充電設(shè)備和充電/放電設(shè)備存在下述問題。在日本專利特開平5-207668號公布中披露的用于電動車輛中的二 次蓄電池的充電設(shè)備被連接到車輛并且因此期望在戶外使用。這樣， 充電設(shè)備易于受環(huán)境溫度的影響。二次蓄電池的輸出特性和壽命通常隨著環(huán)境溫度而改變。這也適 用于在充電設(shè)備中設(shè)置的用于緩沖的二次蓄電池。即，在低溫環(huán)境(如 冬季)中，用于緩沖的二次蓄電池的直流電阻升高從而降低了可輸出的最大電流。對于用于緩沖的二次蓄電池降低最大電流這延長了對二 次蓄電池充電所需的時間。相反，在高溫環(huán)境(如夏季)中，用于緩 沖的二次蓄電池處于這種高溫氣氛中。當(dāng)處于高溫氣氛中時，用于緩
沖的二次蓄電池的壽命縮短。另一方面，對于測試二次蓄電池的充電/放電特性的充電/放電設(shè) 備，在充電/放電設(shè)備中所使用的電氣零件和電子零件的電學(xué)特性必須 是穩(wěn)定的，從而使得能夠正確地評估二次蓄電池的充電/放電特性。然而，在日本專利特開平9-159738號公布中披露的充電/放電設(shè)備具有與充電/放電特性的正確評估有關(guān)的下述缺點(diǎn)。在用于測試的二次 蓄電池的充電/放電測試中，用于緩沖的二次蓄電池也被充電和放電。 當(dāng)大電流流經(jīng)二次蓄電池時，由于其內(nèi)阻引起的電阻熱量而使二次蓄 電池產(chǎn)生熱量。這樣，用于緩沖的二次蓄電池的溫度升高并且用于緩 沖的二次蓄電池的電學(xué)特性改變。連續(xù)測試?yán)鄯e地升高了用于緩沖的 二次蓄電池的溫度。結(jié)果，對于每次測試，測試條件都改變，從而妨 礙了對用于測試的二次蓄電池進(jìn)行正確評估。為了避免用于緩沖的二 次蓄電池的溫度升高的不利效果，可以在下次測試開始之前等待用于 緩沖的二次蓄電池的溫度降低。然而，在此情形中，需要長時間來等 待溫度變低，這樣降低了測試效率。具體地，如果在二次蓄電池的制 造過程中使用充電/放電設(shè)備，則二次蓄電池的制造效率降低。即是說，對于具有用于緩沖的二次蓄電池的充電/放電設(shè)備，如在 充電設(shè)備的情形中那樣，管理用于緩沖的二次蓄電池的溫度是重要的。作為用于二次蓄電池的外罩，經(jīng)常使用一種罐，通過將具有大約0.3到0.5mm的厚度的金屬板成形為類似圓筒形或者盒形而形成上述的 罐。然而，如果將上述的罐用作外罩，則罐外部的熱量難以被傳遞到 內(nèi)部蓄電池元件。此外，不能忽視罐的熱容量。而且，由于對金屬板 的加工限制，難以生產(chǎn)具有至多3mm的厚度的二次蓄電池。由于上述 原因，所以難以在短期內(nèi)控制罐中的蓄電池元件的溫度或者將整個蓄 電池元件的溫度控制到均勻值。
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種使得用于緩沖的二次蓄電 池的溫度能夠易于管理的充電設(shè)備和充電/放電設(shè)備。發(fā)明內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一種充電設(shè)備包括用于緩沖 的二次蓄電池、電力供給部件、連接部件、切換控制部件和溫度調(diào)節(jié) 裝置。所述電力供給部件向用于緩沖的二次蓄電池供給電力。所述連 接部件連接到要充電的二次蓄電池。所述切換控制部件在其中由電力 供給部件供給的電力在用于緩沖的二次蓄電池中積蓄的第一模式和其 中利用由用于緩沖的二次蓄電池供給的電力對要充電的二次蓄電池充 電的第二模式之間切換充電設(shè)備。所述溫度調(diào)節(jié)裝置從用于緩沖的二 次蓄電池的外部調(diào)節(jié)用于緩沖的二次蓄電池的溫度。所述用于緩沖的 二次蓄電池包括至少一個電池(cell)，所述電池構(gòu)成具有正電極板和 負(fù)電極板層疊在其中的結(jié)構(gòu)的蓄電池元件，所述蓄電池元件利用外罩 膜密封。此外，根據(jù)本發(fā)明的充電/放電設(shè)備包括用于緩沖的二次蓄電池、 電力供給部件、連接部件、切換控制部件和溫度調(diào)節(jié)裝置。所述電力 供給部件向用于緩沖的二次蓄電池供給電力。所述連接部件連接到要 充電和放電的二次蓄電池。所述切換控制部件在第一模式、第二模式 和第三模式之間切換充電/放電設(shè)備，在所述第一模式中，由電力供給 部件供給的電力在用于緩沖的二次蓄電池中積蓄，在所述第二模式中， 利用由用于緩沖的二次蓄電池供給的電力對要充電和放電的二次蓄電 池充電，在所述第三模式中，積蓄在要充電和放電二次蓄電池中的電 力被放電至用于緩沖的二次蓄電池。所述溫度調(diào)節(jié)裝置從用于緩沖的 二次蓄電池的外部調(diào)節(jié)用于緩沖的二次蓄電池的溫度。所述用于緩沖 的二次蓄電池包括至少一個電池，所述電池構(gòu)成具有層疊的正電極板 和負(fù)電極板的蓄電池元件，所述蓄電池元件利用外罩膜密封。如上所 述，根據(jù)本發(fā)明的充電設(shè)備和充電/放電設(shè)備包括從用于緩沖的二次蓄 電池的外部調(diào)節(jié)用于緩沖的二次蓄電池的溫度的溫度調(diào)節(jié)裝置。此外， 所述用于緩沖的二次蓄電池包括至少一個電池，所述電池構(gòu)成具有層 疊的正電極板和負(fù)電極板并且利用外罩膜密封的蓄電池元件。所述電 池的外罩的熱容量遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)二次蓄電池的外罩(罐)的熱容量而可 以忽略。而且，所述蓄電池元件比巻繞式蓄電池元件更薄。結(jié)果，電 池的熱傳導(dǎo)性提高，并且蓄電池元件的溫度可從蓄電池元件的外部被 快速地控制為所期望的溫度。此外，電池的減小了的厚度使得蓄電池 元件的溫度能夠被整體地控制為均勻值。這樣，易于管理用于緩沖的 二次蓄電池的溫度。本發(fā)明能夠防止由于用于緩沖的二次蓄電池的溫度變化而可能引 起的用于緩沖的二次蓄電池的電學(xué)特性的變化。本發(fā)明也能夠縮短使 得用于緩沖的二次蓄電池能夠呈現(xiàn)理想電學(xué)特性所需的起動時間。結(jié) 果，本發(fā)明能夠解決在其中安裝用于緩沖的二次蓄電池以對目標(biāo)二次 蓄電池充電或者對其充電和放電的設(shè)備所存在的問題。從下面參照示出本發(fā)明實(shí)例的附圖的說明，本發(fā)明的上述以及其 它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的充電設(shè)備的框圖； 圖2是圖1中的用于緩沖的二次蓄電池的分解透視圖； 圖3是圖2所示的電池的分解透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的充電/放電設(shè)備的框圖；以及 圖5是根據(jù)本發(fā)明的具有珀耳貼溫度控制設(shè)備的充電/放電設(shè)備的 框圖。
具體實(shí)施方式
(示例性實(shí)施例1) 現(xiàn)在，將參照附圖來描述本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例。圖1是根 據(jù)本示例性實(shí)施例的充電設(shè)備的框圖。所圖示的充電設(shè)備被用于對電
動車輛中的驅(qū)動蓄電池充電。充電設(shè)備IO包括整流器11、用于緩沖的二次蓄電池13、恒溫風(fēng)發(fā)生器16、切換控制電路12和DC-DC轉(zhuǎn)換器14。充電電纜4被連接 到DC-DC轉(zhuǎn)換器14的輸出端子14a和14b。通過將充電電纜4連接到 驅(qū)動蓄電池3而對安裝在電動車輛2中的驅(qū)動蓄電池3充電。整流器11是將商用交流電源1加載的交流電轉(zhuǎn)換成直流電以向用 于緩沖的二次蓄電池13供給直流電的器件。整流器11用作根據(jù)本發(fā) 明的電力供給部件。在對驅(qū)動蓄電池3充電之前，在用于緩沖的二次 蓄電池13中積蓄將被充注到驅(qū)動蓄電池3中的電力。切換控制電路12 在第一模式和第二模式之間切換充電設(shè)備IO的操作模式。在第一模式 中，用于緩沖的二次蓄電池13被連接到整流器11從而由整流器11供 給的電力被充注到用于緩沖的二次蓄電池13中。在第二模式中，用于 緩沖的二次蓄電池13被連接到DC-DC轉(zhuǎn)換器14從而積蓄在用于緩沖 的二次蓄電池13中的電力被充注到連接至輸出端子14a和14b的蓄電 池(在本示例性實(shí)施例中為電動車輛2中的驅(qū)動蓄電池3) 。 DC-DC 轉(zhuǎn)換器14是根據(jù)連接到輸出端子14a和14b的蓄電池的電壓來升高或 者降低用于緩沖的二次蓄電池13的輸出電壓的器件。DC-DC轉(zhuǎn)換器 14用作根據(jù)本發(fā)明的連接部件。恒溫風(fēng)發(fā)生器16鄰近用于緩沖的二次 蓄電池13定位。恒溫風(fēng)發(fā)生器16對著用于緩沖的二次蓄電池13吹送 利用例如熱交換而被設(shè)為常溫的空氣從而從用于緩沖的二次蓄電池13 的外部調(diào)節(jié)用于緩沖的二次蓄電池13的溫度?，F(xiàn)在，將參照圖2和3來詳細(xì)描述用于緩沖的二次蓄電池13。用于緩沖的二次蓄電池13的容量大于要被充電設(shè)備10充電的驅(qū) 動蓄電池3的容量。如圖2所示，用于緩沖的二次蓄電池13包括串聯(lián) 到一起的多個電池20。圖2示出一個實(shí)例，其中多個電池20被串聯(lián)到 一起。然而，通過將多個串聯(lián)在一起的電池組相互并聯(lián)，能夠進(jìn)一步
增大容量。電池20每一個均呈現(xiàn)為扁平狀并且沿著其厚度方向間隔排列。用于緩沖的二次蓄電池13可以由單個電池20構(gòu)成，只要該單個 電池20的容量大于驅(qū)動蓄電池3的容量。圖3是圖2所示的電池20的分解透視圖。每一個電池20均包括 扁平蓄電池元件22，被成形為基本類似于長方體并且被配置成使得多 個正電極板和多個負(fù)電極板相層疊；正電極片23a和負(fù)電極片23b，分 別連接到蓄電池元件22的正電極板和負(fù)電極板；以及兩個外罩膜和25， 將蓄電池元件22與電解質(zhì)密封到一起。蓄電池元件22被配置成使得多個正電極板和多個負(fù)電極板經(jīng)由分 隔板交替地層疊，正電極板和負(fù)電極板的每一個均由金屬箔制成，電 極材料被涂覆到金屬箔的相對表面。其上沒有涂覆電極材料的未涂覆 部分從正電極板和負(fù)電極板的每一個的一邊延伸。正電極板的未被涂 覆的部分被超聲波焊接到一起并且連接到正電極片23a。負(fù)電極板的未 被涂覆的部分被超聲波焊接到一起并且連接到負(fù)電極片23b。正電極板 和負(fù)電極板的超聲波焊接部分的未涂覆部分被稱為收集部件。即，正 電極片23a連接到蓄電池元件22的正極側(cè)電流收集部件。負(fù)電極片23b 連接到蓄電池元件22的負(fù)極側(cè)電流收集部件。在本示例性實(shí)施例中，正電極板和負(fù)電極板由多個交疊的未涂覆 部分形成從而正電極板的未涂覆部分沿著與其中負(fù)電極板的未涂覆部 分突出的方向相反的方向突出。因此，從電池20的相對邊引出正電極 片23a和負(fù)電極片23b。在本示例性實(shí)施例中，電池20的平面形狀是 基本長方形的，并且正電極片23a和負(fù)電極片23b被從該長方形的短邊 引出。根據(jù)電池20的類型適當(dāng)?shù)剡x擇用于正電極板和負(fù)電極板、電解質(zhì) 等的材料。在本示例性實(shí)施例中，電池20是鋰離子二次蓄電池。在此 情形中，具有3到50um厚度的鋁箔，其兩個表面均覆蓋有正電極活 性材料例如鋰錳復(fù)合氧化物、鈷酸鋰、鎳酸鋰，可以被用作正電極板。具有3到50um厚度的銅箔，其兩個表面均覆蓋有摻雜或者未摻雜鋰的碳材料，可以被用作負(fù)電極板。電解質(zhì)可以含有鋰鹽。而且，如果鋁箔被用作正電極的金屬箔，則鋁板可被用作正電極片23a。如果銅箔被用作負(fù)電極的金屬箔，則鎳 或者銅板可被用作負(fù)電極片23b。如果負(fù)電極片23b由銅板形成，則負(fù) 電極片23b的表面可被鍍有鎳。這些材料被用于通常的鋰離子二次蓄 電池并且因此將不再詳細(xì)描述。所述分隔板可以是薄板狀構(gòu)件，它可利用電解質(zhì)浸漬，例如微多 孔膜或者由熱塑性樹脂例如聚烯烴形成的無紡布或者紡織布。外罩膜24和25的平面尺寸大于蓄電池元件22從而使得外罩膜24 和25在沿著其厚度方向的相對側(cè)上圍繞蓄電池元件22將其夾入中間。 圍繞蓄電池元件22的周圍而交疊的外罩膜24和25的相對表面在蓄電 池元件22的整個周邊上被熱密封從而密封蓄電池元件22。在圖3中， 熱密封區(qū)域被畫上陰影。外罩膜24包括形成在其中央?yún)^(qū)域中的杯部件 24a從而形成作為圍繞蓄電池元件22的空間的蓄電池元件容納部件。 杯部件24a能夠通過深沖壓形成。在本示例性實(shí)施例中，杯部件24a 僅僅在外罩膜24上形成。然而，在外罩膜24和25上都可形成所述杯 部件。此外，可以利用外罩膜24和25的柔性以圍繞蓄電池元件22而 不用形成所述杯部件。層疊膜優(yōu)選地用于外罩膜24和25。所用的層疊膜是柔性的并且允 許蓄電池元件22通過熱密封而被密封以便防止電解質(zhì)泄漏。用于外罩 膜24和25的層疊膜的一個典型的例子是多層膜，在該多層膜中，由 薄金屬膜制成的非滲透層和由熱密封樹脂制成的熱密封樹脂層被層 疊。另一個例子是其中非滲透層跨過熱密封樹脂層而與保護(hù)層層疊的 多層膜。所述保護(hù)層由聚酯膜(例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯膜)或
者尼龍膜形成。為了密封蓄電池元件22，彼此相對地定位熱密封樹脂層從而圍繞蓄電池元件22。例如，由A1、 Ti、 Ti合金、Fe、不銹鋼或者M(jìn)g合金形成的具有 10到100um的厚度的箔片可被用作形成非滲透層的薄金屬膜。形成 熱密封樹脂層的樹脂可以例如是聚丙烯、聚乙烯以及它們的氧化物改 性樹脂、聚苯硫醚、諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯的聚酯、聚酰胺、乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物。所述熱密封樹脂層的厚度優(yōu)選為10到200 n m， 更優(yōu)選30到100 y m。根據(jù)本示例性實(shí)施例的電池20能夠例如如下所述那樣進(jìn)行制造。首先，通過深沖壓在作為兩個外罩膜24和25中的一個的外罩膜 24上形成杯部件24a。然后，與正電極片23a和負(fù)電極片23b連接的蓄電池元件22被外 罩膜24和25圍繞且夾入它們中間。此時，外罩膜24和25被定向成 使得熱密封樹脂層彼此相對。隨后，使用熱密封頭(圖中未示出)而 將外罩膜24和25的、圍繞蓄電池元件22的周圍而彼此相對的區(qū)域彼 此熱密封。更具體地，熱密封外罩膜24和25的三邊以將外罩膜24和 25形成為具有一個開口邊的袋子。隨后，通過外罩膜24和25的一個 開口邊注入電解質(zhì)，然后熱密封剩余的一邊。在減壓氣氛(減壓腔) 中對該剩余的一邊熱密封。在減壓氣氛中進(jìn)行熱密封之后，電池20被 恢復(fù)到大氣壓力。然后，在大氣壓力下，外罩膜24和25與蓄電池元 件22形成密切接觸。外罩膜24和25的所述的三個邊可以同時地或者 一個接一個地被熱密封。再次參照圖1，將描述使用根據(jù)本示例性實(shí)施例的充電設(shè)備10的 充電步驟。
首先，當(dāng)電動車輛2中的驅(qū)動蓄電池3未充電時，通過切換控制電路12，將充電設(shè)備IO設(shè)為第一模式。在第一模式中，用于緩沖的二 次蓄電池13連接到整流器11。在第一模式中，用于緩沖的二次蓄電池 13在低電流下充電。 一旦用于緩沖的二次蓄電池13的充電完成，則驅(qū) 動蓄電池3準(zhǔn)備進(jìn)行充電。為了對驅(qū)動蓄電池3充電，通過切換控制電路12，充電設(shè)備10 被切換到第二模式。在第二模式中，用于緩沖的二次蓄電池13被連接 到DC-DC轉(zhuǎn)換器14。在第二模式中，積蓄在用于緩沖的二次蓄電池 13中的電力被用于對驅(qū)動蓄電池3充電。用于緩沖的二次蓄電池13的 容量大于驅(qū)動蓄電池3的容量。這樣，驅(qū)動蓄電池3在高電流下快速 充電。以此方式，使用從商用交流電源1獲得的電力但是在低電流下對 用于緩沖的二次蓄電池13充電。因此，在商用交流電源l上施加低的 負(fù)荷。另一方面，使用積蓄在用于緩沖的二次蓄電池13中的電力在高 電流下對驅(qū)動蓄電池3充電。能夠在短時間內(nèi)對驅(qū)動蓄電池3充電。用于緩沖的二次蓄電池13的電學(xué)特性隨著環(huán)境溫度而改變。例如， 在低溫環(huán)境下，直流電阻值增加從而降低能夠輸出的最大電流。此外， 當(dāng)用于緩沖的二次蓄電池13長時間處于高溫環(huán)境時，用于緩沖的二次 蓄電池13壽命較短。充電設(shè)備IO多安裝在室外。因此，在低溫環(huán)境中，如在冬季，充 電設(shè)備10的溫度變低，并且因此用于緩沖的二次蓄電池13的溫度變 低。如上所述，用于緩沖的二次蓄電池13的降低溫度降低了來自用于 緩沖的二次蓄電池13的最大輸出電流。結(jié)果，需要更長時間對驅(qū)動蓄 電池3充電。另一方面，在高溫環(huán)境中，如在夏季，充電設(shè)備10和用 于緩沖的二次蓄電池13被暴露于高溫。結(jié)果，用于緩沖的二次蓄電池 13壽命較短并且需要利用新的蓄電池來更加頻繁地更換。最終，充電
設(shè)備IO的維護(hù)成本增加。恒溫風(fēng)發(fā)生器16對著用于緩沖的二次蓄電池13吹送常溫風(fēng)以將 用于緩沖的二次蓄電池13的溫度維持在預(yù)定溫度范圍之內(nèi)。該預(yù)定溫 度范圍對應(yīng)于高于使得不能獲得所需的最大輸出電流的溫度的溫度并 且低于使得蓄電池顯著劣化或者使得蓄電池壽命非常短的溫度的溫 度。此外，形成用于緩沖的二次蓄電池13的電池20每一個均具有層 疊蓄電池元件22,其中正電極板和負(fù)電極板被層疊。而且，利用外罩 膜24和25來密封蓄電池元件22。具有層疊蓄電池元件22的電池能夠 被形成為扁平狀。因此，電池20的厚度小于具有通過巻繞電極板而形 成的巻繞式蓄電池元件的電池的厚度。電池20的表面面積與體積的比 例高于具有巻繞式蓄電池元件的電池。此外，因?yàn)槟け挥米魍庹植牧希?所以電池20的內(nèi)部和外部之間的熱傳導(dǎo)性高于使用罐的電池。如上所述，與其它結(jié)構(gòu)的電池相比，電池20提供了更高的熱傳導(dǎo) 性，并且蓄電池元件22的溫度可容易地從電池20外部控制。此外， 因?yàn)椴粌H蓄電池元件22而且電池20整體也是薄的，所以通過在外部 控制電池20的溫度可以將蓄電池元件22整體的溫度控制為均勻值。 因此，通過對著用于緩沖的二次蓄電池13吹送常溫風(fēng)，能夠更加顯著 地發(fā)揮這種效果。即，因?yàn)殡姵?0被配置成使得層疊蓄電池元件22 由外罩膜24和25密封，所以，電池20的溫度可設(shè)為等于環(huán)境溫度， 同時蓄電池元件22整體的溫度也被保持為均勻值。而且，在本示例性實(shí)施例中，在減壓氣氛中密封蓄電池元件22從 而電池20的外罩膜24和25緊密地接觸蓄電池元件22。這也有助于允 許容易地從外部控制蓄電池元件22的溫度。此外，即使用于緩沖的二 次蓄電池13具有多個電池20，如圖2所示，但是通過相間隔地排列電 池20而能夠在電池20之間保持空氣的流動。每一個電池20的溫度都 能夠因此被保持在期望值。恒溫風(fēng)發(fā)生器16不需要對著用于緩沖的二次蓄電池13恒定地吹 送風(fēng)。至少當(dāng)用于緩沖的二次蓄電池13的溫度達(dá)到使得對驅(qū)動蓄電池3充電所需的時間受到影響的值以及使得用于緩沖的二次蓄電池13的 壽命受到影響的值時，需要驅(qū)動恒溫風(fēng)發(fā)生器16。例如，在低溫環(huán)境 中，僅當(dāng)驅(qū)動蓄電池3被充電時，將驅(qū)動恒溫風(fēng)發(fā)生器16從而將用于 緩沖的二次蓄電池13的溫度設(shè)為所需溫度。具體地，用于緩沖的二次 蓄電池13在即將充電之前被加熱并且在充電期間根據(jù)需要而被冷卻。 在待機(jī)期間，用于緩沖的二次蓄電池13不被加熱或者冷卻。即，在待 機(jī)期間，恒溫風(fēng)發(fā)生器16保持停止。僅當(dāng)對驅(qū)動蓄電池13充電時才 需要輸出性能。如果為了除對驅(qū)動蓄電池3充電之外的目的，對用于 緩沖的二次蓄電池13加熱，則可能加速用于緩沖的二次蓄電池13的 劣化。此外，當(dāng)正在對驅(qū)動蓄電池3充電時，高電流流經(jīng)用于緩沖的 二次蓄電池13，并且電池20產(chǎn)生熱量。因此，優(yōu)選停止對電池20的 外部加熱，并且優(yōu)選冷卻電池20。此外，在待機(jī)期間，用于緩沖的二 次蓄電池13在第一模式中充電。此時，可以根據(jù)需要來冷卻用于緩沖 的二次蓄電池13。如上所述，基于溫度驅(qū)動恒溫風(fēng)發(fā)生器16能夠通過基于來自溫度 傳感器的檢測結(jié)果的ON/OFF控制或者PID控制來實(shí)現(xiàn)。期望在用于 緩沖的二次蓄電池13附近、在電池20的表面上或者在電池20內(nèi)部設(shè) 置溫度傳感器。如果充電設(shè)備10被用于對電動車輛中的驅(qū)動蓄電池充電，如在本 示例性實(shí)施例的情形中那樣，則在低溫環(huán)境中，如在冬季，在即將如 上所述地對驅(qū)動蓄電池3充電之前，用于緩沖的二次蓄電池13優(yōu)選地 被加熱至使得呈現(xiàn)期望的輸出特性的溫度。根據(jù)本示例性實(shí)施例的充 電設(shè)備10允許電池20的溫度如上所述地快速達(dá)到理想值。這使得電 動車輛在低溫環(huán)境中變得可充電所需的起動時間能夠得以縮短。 (第二實(shí)施例)現(xiàn)在，將參照附圖來描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖4是根據(jù)本示 例性實(shí)施例的充電/放電設(shè)備的框圖。所圖示的充電/放電設(shè)備被用于在 制造過程期間測試二次蓄電池的充電/放電特性。根據(jù)本示例性實(shí)施例的充電/放電設(shè)備30包括整流器31、用于緩沖的二次蓄電池33、恒溫風(fēng)發(fā)生器36、切換控制電路32和DC-DC轉(zhuǎn) 換器34。用于測試的二次蓄電池5被連接到DC-DC轉(zhuǎn)換器34的輸出 端子34a和34b以測試用于對充電/放電特性進(jìn)行測試的二次蓄電池5。整流器31、用于緩沖的二次蓄電池33、恒溫風(fēng)發(fā)生器36和DC-DC 轉(zhuǎn)換器34類似于在第一實(shí)施例中描述的那些并且因此將不再描述。此 外，除了在第一實(shí)施例中描述的在充電設(shè)備10 (見圖1)中提供的第 一和第二模式之外，充電/放電設(shè)備30還具有第三模式。在第三模式中， 用于緩沖的二次蓄電池33被連接到DC-DC轉(zhuǎn)換器34從而積蓄在連接 到輸出端子34a和34b的蓄電池(在本示例性實(shí)施例中為用于測試的二 次蓄電池5)中的電力被放電至用于緩沖的二次蓄電池33。切換控制 電路32在第一模式、第二模式以及第三模式之間切換。將在下面描述充電/放電設(shè)備30的操作。首先，在測試用于測試的二次蓄電池5之前，切換控制電路32將 充電/放電設(shè)備30設(shè)為第一模式。因此，用于緩沖的二次蓄電池33在 低電流下充電。在用于緩沖的二次蓄電池33充電完成之后，切換控制電路32將 充電/放電設(shè)備30切換到第二模式。因此，積蓄在用于緩沖的二次蓄電 池33中的電力被用于對用于測試的二次蓄電池5充電。用于緩沖的二 次蓄電池33的容量大于用于測試的二次蓄電池5的容量。因此，用于測試的二次蓄電池5在高電流下快速充電。在對用于測試的二次蓄電池5充電期間，通過測量用于測試的二次蓄電池5的電學(xué)特性、充電 時間等，測得用于測試的二次蓄電池5的充電特性。在測得用于測試的二次蓄電池5的充電特性之后，切換控制電路 32將充電/放電設(shè)備30切換到第三模式。因此，積蓄在用于測試的二 次蓄電池5中的電力被放電至用于緩沖的二次蓄電池33并且積蓄在其 中。在從用于測試的二次蓄電池5放電期間，測量用于測試的二次蓄 電池5的電學(xué)特性、放電時間等并且由此測得用于測試的二次蓄電池5 的放電特性。在對一個用于測試的二次蓄電池5的充電/放電測試完成之后，將 用于測試的二次蓄電池5從充電/放電設(shè)備30移除。隨后，將下一個用 于測試的二次蓄電池5連接到充電/放電設(shè)備30，并且進(jìn)行充電-放電測 試。當(dāng)更換用于測試的二次蓄電池5時，檢測用于緩沖的二次蓄電池 33的充電狀態(tài)。如果在用于緩沖的二次蓄電池33中積蓄了足以對用于 測試的二次蓄電池5充電的電力，則充電/放電設(shè)備30連續(xù)對下一個用 于測試的二次蓄電池5執(zhí)行充電/放電測試而不需將其切換為第一模 式。如果積蓄在用于緩沖的二次蓄電池33中的電力不足以對用于測試 的二次蓄電池5充電，則充電/放電設(shè)備30被切換至第一模式以對用于 緩沖的二次蓄電池33充電。 一旦用于緩沖的二次蓄電池33的充電完 成，則開始對下一個用于測試的二次蓄電池5進(jìn)行充電/放電測試。能 夠通過測量在用于緩沖的二次蓄電池33的兩反性端子之間的電壓而檢 測用于緩沖的二次蓄電池33的充電狀態(tài)。如上所述，從用于測試的二次蓄電池5放電的電力被積蓄在用于 緩沖的二次蓄電池33中并且用于對下一個用于測試的二次蓄電池5進(jìn) 行充電/放電測試。因此電能得以被有效地利用。用于緩沖的二次蓄電池33向用于測試的二次蓄電池5供給電力并
且從用于測試的二次蓄電池5接收電力。因此，當(dāng)用于緩沖的二次蓄電池33的電學(xué)特性隨著用于測試的二次蓄電池5的充電/放電測試而改 變時，用于測試的二次蓄電池5的評估精度降低。用于緩沖的二次蓄 電池33的電學(xué)特性也隨著環(huán)境溫度以及由于用于緩沖的二次蓄電池33 的充電或放電而由用于緩沖的二次蓄電池33所產(chǎn)生的熱量而變化。因此，在本示例性實(shí)施例中，如第一示例性實(shí)施例的情形，在用 于測試的二次蓄電池5的充電/放電測試期間，恒溫風(fēng)發(fā)生器36對著用 于緩沖的二次蓄電池33吹送常溫空氣以保持用于緩沖的二次蓄電池33 的恒定環(huán)境溫度。此外，形成用于緩沖的二次蓄電池33的電池被配置 成使得利用外罩膜密封層疊蓄電池元件。因此，在蓄電池元件整體的 溫度被保持在均勻值的同時，能夠快速地將電池的溫度設(shè)為等于環(huán)境 溫度。結(jié)果，用于緩沖的二次蓄電池33的電學(xué)特性被穩(wěn)定以提高用于 測試的二次蓄電池5的評估精度。在如上所述的第一和第二示例性實(shí)施例中，已經(jīng)描述了其中對著 用于緩沖的二次蓄電池吹送恒溫風(fēng)從而在外部將用于緩沖的二次蓄電 池從外部保持為常溫。當(dāng)對著用于緩沖的二次蓄電池吹送空氣以將用 于緩沖的二次蓄電池的溫度保持在預(yù)定溫度范圍之內(nèi)時，所吹送的空 氣不需要被加熱或者冷卻，而是可直接地對著用于緩沖的二次蓄電池 吹送外部空氣。例如，如果當(dāng)對用于緩沖的二次蓄電池充電和放電時 能夠抑制溫度的可能升高，則可對著用于緩沖的二次蓄電池吹送其溫 度不受控制的外部空氣。可以設(shè)置僅僅對著用于緩沖的二次蓄電池吹 送外部空氣的冷卻風(fēng)扇。此外，并非將用于緩沖的二次蓄電池的溫度 保持恒定，而是能夠只是對用于緩沖的二次蓄電池加熱或者冷卻。下 面，將結(jié)合其中僅加熱或者冷卻用于緩沖的二次蓄電池的情形和其中 將用于緩沖的二次蓄電池的溫度保持恒定的情形中的每一種情形來描 述可被應(yīng)用于本發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)裝置的一個實(shí)例。(僅加熱用于緩沖的二次蓄電池的情形)例如，如果根據(jù)本發(fā)明的充電設(shè)備被用于對電動車輛充電，則在 低溫環(huán)境中，如在冬季，可以使用僅加熱用于緩沖的二次蓄電池的溫 度調(diào)節(jié)裝置。這種溫度調(diào)節(jié)裝置可以是諸如鎳鉻合金絲這樣的加熱絲 或者諸如陶瓷加熱元件這樣的加熱元件?？蓪⒓訜嵩苯拥鼗蛘呓?jīng) 由金屬附接到用于緩沖的二次蓄電池(特別地，附接到電池或者容納 該電池的電池殼)?？蛇x地，加熱元件可被設(shè)置成離開用于緩沖的二 次蓄電池放置從而可以利用風(fēng)扇對著用于緩沖的二次蓄電池吹送被加熱元件加熱的空氣。珀耳貼(Peltier)元件也可被用作加熱元件。而且，利用設(shè)置在用于緩沖的二次蓄電池附近、在電池的表面上 或者在電池內(nèi)的溫度傳感器，可以基于來自溫度傳感器的檢測結(jié)果而 通過ON/OFF控制或者PID控制來控制溫度調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動。(僅冷卻用于緩沖的二次蓄電池的情形) 如果充電/放電設(shè)備被用于連續(xù)地執(zhí)行充電/放電特性測試，則用于 緩沖的二次蓄電池產(chǎn)生熱量。因此，在此情形中，可以僅通過冷卻用 于緩沖的二次蓄電池來調(diào)節(jié)用于緩沖的二次蓄電池的溫度。在此情形 中，管道被布置成與用于緩沖的二次蓄電池(特別地，與電池或者容 納該電池的電池殼)相接觸諸如氣體或者液體這樣的流體通過管道 循環(huán)，并且該管道在循環(huán)路徑的中部具有冷卻設(shè)備并且由此可以利用 該冷卻設(shè)備所冷卻的流體來冷卻用于緩沖的二次蓄電池。冷卻設(shè)備的實(shí)例包括輻射器、利用流體的壓縮/隔熱膨脹的冷卻設(shè) 備以及利用珀耳貼元件的冷卻設(shè)備。管道可以直接地或者經(jīng)由金屬板 與用于緩沖的二次蓄電池接觸。如果管道經(jīng)由金屬板與用于緩沖的二 次蓄電池接觸，則被冷卻的金屬板冷卻用于緩沖的二次蓄電池?？蛇x 地，如果使用利用珀耳貼元件的冷卻設(shè)備，則珀耳貼元件可以直接地 者經(jīng)由金屬板與用于緩沖的二次蓄電池接觸。此外，如果其中安裝充電設(shè)備或者充電/放電設(shè)備的環(huán)境溫度與用
于緩沖的二次蓄電池的溫度相比足夠低，則使用風(fēng)扇等對著用于緩沖 的二次蓄電池吹送位于充電設(shè)備或者充電/放電設(shè)備外部的空氣便足 以。而且，利用設(shè)置在用于緩沖的二次蓄電池附近、在電池的表面上 或者在電池內(nèi)部的溫度傳感器，能夠基于來自溫度傳感器的檢測結(jié)果而通過ON/OFF控制或者PID控制來控制冷卻設(shè)備、風(fēng)扇等的驅(qū)動。(溫度保持恒定的情形)在示例性實(shí)施例中所描述的恒溫風(fēng)發(fā)生器是用于保持用于緩沖的 二次蓄電池的溫度恒定的裝置。此外，根據(jù)用于緩沖的二次蓄電池的 溫度，可以組合并且適當(dāng)?shù)夭僮饔糜诩訜岷屠鋮s用于緩沖的二次蓄電 池的上述各種設(shè)備。此外，如果在其溫度被控制為保持恒定的房間中 安裝充電設(shè)備或者充電/放電設(shè)備，則使用風(fēng)扇等對著用于緩沖的二次 蓄電池吹送其中安裝充電設(shè)備或者充電/放電設(shè)備的房間中的空氣便足 以。如果具有珀耳貼元件的溫度控制設(shè)備被用作溫度調(diào)節(jié)裝置，則珀 耳貼元件可以加熱和冷卻用于緩沖的二次蓄電池。圖5圖示了一種充電/放電設(shè)備的框圖，其中珀耳貼元件被用于加 熱和冷卻。在圖5中圖示的充電/放電設(shè)備40從商用交流電源1獲取電 力以對用于測試的二次蓄電池5進(jìn)行充電/放電特性測試。充電/放電設(shè) 備40具有使用珀耳貼元件以加熱和冷卻用于緩沖的二次蓄電池33的 珀耳貼溫度控制設(shè)備46。整流器31、切換控制電路32、用于緩沖的二 次蓄電池33和DC-DC轉(zhuǎn)換器34類似于在第二實(shí)施例中描述的那些。 因此這些構(gòu)件利用與圖4中那些相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)注并且在下面將 不予以描述。珀耳貼溫度控制設(shè)備46具有珀耳貼元件和控制珀耳貼元件的驅(qū)動
的控制電路。將珀耳貼元件直接地或者經(jīng)由金屬板附接到用于緩沖的 二次蓄電池33 (特別地，附接到電池或者容納該電池的電池殼)。利用上述配置，根據(jù)需要而驅(qū)動珀耳貼元件以使得用于緩沖的二次蓄電池33的溫度能偶保持恒定。圖5中圖示的珀耳貼溫度控制設(shè)備不僅可用于保持用于緩沖的二次蓄電池的溫度恒定而且還可用于僅加 熱或者冷卻用于緩沖的二次蓄電池。此外，如果用于緩沖的二次蓄電池的溫度被保持恒定，則利用設(shè) 置在用于緩沖的二次蓄電池附近、在電池的表面上或者在電池內(nèi)部的溫度傳感器，能夠基于來自溫度傳感器的檢測結(jié)果而通過ON/OFF控 制或者PID控制來控制溫度調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動。
權(quán)利要求
1. 一種用于對二次蓄電池充電的充電設(shè)備，包括用于緩沖的二次蓄電池；電力供給部件，用于向所述用于緩沖的二次蓄電池供給電力；連接部件，連接到要充電的二次蓄電池；切換控制部件，用于在第一模式和第二模式之間切換所述充電設(shè)備，其中，在所述第一模式中，由所述電力供給部件供給的電力在所述用于緩沖的二次蓄電池中積蓄，在所述第二模式中，利用由所述用于緩沖的二次蓄電池供給的電力對所述要充電的二次蓄電池充電；以及溫度調(diào)節(jié)裝置，從所述用于緩沖的二次蓄電池的外部調(diào)節(jié)所述用于緩沖的二次蓄電池的溫度，其中，所述用于緩沖的二次蓄電池包括至少一個電池，在所述至少一個電池中，利用外罩膜來密封具有層疊在其中的正電極板和負(fù)電極板的蓄電池元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的充電設(shè)備，其中所述溫度調(diào)節(jié)裝置是鄰 近所述用于緩沖的二次蓄電池安裝的裝置，用于對著所述用于緩沖的 二次蓄電池吹送風(fēng)以便將所述用于緩沖的二次蓄電池的溫度保持在預(yù) 定溫度范圍內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的充電設(shè)備，其中所述溫度調(diào)節(jié)裝置包括 用于加熱所述用于緩沖的二次蓄電池的加熱元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電設(shè)備，其中所述加熱元件直接地或 者經(jīng)由金屬板附接到所述用于緩沖的二次蓄電池。
5. —種用于對二次蓄電池充電和放電的充電/放電設(shè)備，包括 用于緩沖的二次蓄電池；　電力供給部件，用于向所述用于緩沖的二次蓄電池供給電力； 連接部件，連接到要充電和放電的二次蓄電池；切換控制部件，用于在第一模式、的第二模式、以及第三模式之 間切換所述充電/放電設(shè)備，其中，在所述第一模式中，由所述電力供 給部件供給的電力在所述用于緩沖的二次蓄電池中積蓄，在所述第二 模式中，利用由所述用于緩沖的二次蓄電池供給的電力對所述要充電 和放電的二次蓄電池充電，在所述第三模式中，積蓄在所述要充電和 放電二次蓄電池中的電力被放電至所述用于緩沖的二次蓄電池；以及溫度調(diào)節(jié)裝置，用于從所述用于緩沖的二次蓄電池的外部調(diào)節(jié)所 述用于緩沖的二次蓄電池的溫度，其中，所述用于緩沖的二次蓄電池包括至少一個電池，在所述至 少一個電池中，利用外罩膜來密封具有層疊在其中的正電極板和負(fù)電 極板的蓄電池元件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電/放電設(shè)備，其中所述溫度調(diào)節(jié)裝置 是鄰近所述用于緩沖的二次蓄電池安裝的裝置，用于對著所述用于緩 沖的二次蓄電池吹送風(fēng)以便將所述用于緩沖的二次蓄電池的溫度保持 在預(yù)定溫度范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電/放電設(shè)備，其中所述溫度調(diào)節(jié)裝置 包括用于對所述用于緩沖的二次蓄電池進(jìn)行冷卻的冷卻設(shè)備。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電/放電設(shè)備，其中所述溫度調(diào)節(jié)裝置 包括使用珀耳貼元件的珀耳貼溫度控制設(shè)備，用于對用于緩沖的二次 蓄電池進(jìn)行加熱和冷卻。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的充電/放電設(shè)備，其中所述珀耳貼元件直 接地或者經(jīng)由金屬板附接到所述用于緩沖的二次蓄電池。
全文摘要
充電設(shè)備(10)具有用于緩沖的二次蓄電池(13)、向二次蓄電池(13)供給直流電力的整流器(11)、經(jīng)由充電電纜(4)連接到用于驅(qū)動電動車輛(2)的蓄電池(3)的DC-DC轉(zhuǎn)換器(14)、切換控制電路(12)和從外部調(diào)節(jié)二次蓄電池(13)的溫度的恒溫風(fēng)發(fā)生器(16)。切換控制電路(12)將充電設(shè)備(10)切換到第一模式或第二模式，在第一模式中，在二次蓄電池(13)中積蓄從整流器(11)供給的電力，在第二模式中，利用從二次蓄電池(13)供給的電力對蓄電池(3)充電。用于緩沖器的二次蓄電池(13)具有至少一個電池，在該至少一個電池中，利用外膜來密封具有層疊的正電極板和負(fù)電極板的蓄電池元件。
文檔編號H02J7/00GK101401277SQ20078000916
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者內(nèi)海和明, 齊藤貴之 申請人:日本電氣株式會社