БИПОЛЯРНАЯ БАТАРЕЯ Российский патент 2014 года по МПК H01M10/04 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Данное изобретение относится к расположению (компоновке) предназначенных для детектирования напряжения выводов и предназначенных для разряда (разрядных) выводов, прикрепленных к токоотводу биполярной батареи.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Биполярную батарею обычно конструируют путем наслаивания множества биполярных электродов с множеством слоев электролита, через которые внутри перемещаются ионы. Биполярный электрод содержит слоевидный токоотвод, слой активного материала положительного электрода, расположенный на одной поверхности токоотвода, и слой активного материала отрицательного электрода, расположенный на другой поверхности токоотвода. Наслаивание осуществляют таким образом, чтобы слой активного материала положительного электрода и слой активного материала отрицательного электрода находились напротив друг друга через слой электролита.

[0003] В наслоенном состоянии слой активного материала положительного электрода и слой активного материала отрицательного электрода, находящиеся друг напротив друга через слой электролита, составляют единичный аккумулятор. Таким образом, в биполярной батарее множество единичных аккумуляторов соединены последовательно.

[0004] Единичные аккумуляторы различаются по внутреннему сопротивлению, емкости и так далее вследствие различных факторов, возникающих в ходе процесса изготовления. Когда существует отклонение в напряжениях, распределенных по единичным аккумуляторам, ухудшение развивается от единичного аккумулятора с большим напряжением, и в результате срок службы всей биполярной батареи укорачивается.

[0005] Поэтому для удлинения срока службы всей биполярной батареи предпочтительно измеряют напряжение каждого единичного аккумулятора, после чего напряжение каждого единичного аккумулятора регулируют на основе измеренного напряжения.

[0006] В JP 2005-235428, опубликованной патентным ведомством Японии в 2005, предусмотрено, что для измерения напряжения каждого единичного аккумулятора биполярной батареи следует к токоотводу каждого единичного аккумулятора прикрепить предназначенный для детектирования напряжения вывод с тем, чтобы от каждого единичного аккумулятора можно было отводить напряжение для измерения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Для того чтобы регулировать напряжение каждого единичного аккумулятора на основе измеренного напряжения, каждый токоотвод должен осуществлять разряд по отдельности. Это регулирование разряда известно как регулирование баланса напряжений.

[0008] Разрядному выводу и предназначенному для детектирования напряжения выводу требуются различные характеристики. Разрядный вывод предпочтительно предусматривают в том положении, где может быть вызвано протекание тока разряда большой силы. С другой стороны, что касается измерения напряжения, напряжение резко изменяется в том месте, где протекает ток разряда большой силы, и поэтому, принимая во внимание точность измерения, напряжение предпочтительно не измеряют в этом месте. Следовательно, если разряд осуществляют с использованием предназначенного для детектирования напряжения вывода, точность регулирования баланса напряжений понижается.

[0009] Поэтому задачей данного изобретения является удовлетворение как требования, относящегося к измерению напряжения токоотвода, так и требования, относящегося к разряду от токоотвода.

[0010] Для решения вышеуказанной задачи данное изобретение предлагает биполярную батарею, в которой множество биполярных электродов, каждый из которых содержит слоевидный токоотвод, слой активного материала положительного электрода, расположенный на одной поверхности токоотвода, и слой активного материала отрицательного электрода, расположенный на другой поверхности токоотвода, и множество слоев электролита, через которые внутри перемещаются ионы, наслоены в состоянии, при котором слой активного материала положительного электрода и слой активного материала отрицательного электрода находятся напротив друг друга через слой электролита.

[0011] Токоотвод содержит предназначенный для детектирования напряжения вывод и разрядный вывод, соединенные с частью его периферийной кромки. Предназначенный для детектирования напряжения вывод и разрядный вывод расположены следующим образом. Предполагая первую прямую линию, которая соединяет центроид токоотвода и предназначенный для детектирования напряжения вывод, и вторую прямую линию, которая ортогональна первой прямой линии, разрядный вывод расположен на противоположной предназначенному для детектирования напряжения выводу стороне от второй прямой линии.

[0012] Подробности, а также другие признаки и преимущества данного изобретения изложены в оставшейся части описания и показаны на прилагаемых чертежах. Следует отметить, что толщины и формы соответствующих слоев, составляющих биполярную батарею, могут быть преувеличены на прилагаемых чертежах для облегчения описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013] ФИГ. 1 представляет собой схему, показывающую цепь регулирования баланса напряжений биполярной батареи согласно первому варианту воплощения данного изобретения;

ФИГ. 2A и 2B представляют собой схематический вид в плане токоотвода и слоя активного материала положительного электрода биполярной батареи и график, показывающий изменение напряжения внутри токоотвода в ходе разряда;

ФИГ. 3 представляет собой схему цепи регулирования баланса напряжений, иллюстрирующую протекание тока через биполярную батарею на первой стадии регулирования баланса напряжений согласно первому варианту воплощения данного изобретения;

ФИГ. 4 представляет собой схему цепи регулирования балансом напряжений, иллюстрирующую протекание тока через биполярную батарею на второй стадии регулирования баланса напряжений согласно первому варианту воплощения данного изобретения;

ФИГ. 5 представляет собой схему, показывающую цепь регулирования баланса напряжений биполярной батареи согласно сравнительному примеру №1;

ФИГ. 6A и 6B представляют собой схематический вид в плане токоотвода и слоя активного материала положительного электрода биполярной батареи согласно сравнительному примеру №1 и график, показывающий изменение напряжения внутри токоотвода согласно сравнительному примеру №1 в ходе разряда;

ФИГ. 7 представляет собой схему, показывающую цепь регулирования баланса напряжений биполярной батареи согласно сравнительному примеру №2;

ФИГ. 8A и 8B представляют собой схематический вид в плане токоотвода и слоя активного материала положительного электрода биполярной батареи согласно сравнительному примеру №2 и график, показывающий изменение напряжения внутри токоотвода согласно сравнительному примеру №2 в ходе разряда;

ФИГ. 9A и 9B представляют собой временные диаграммы, иллюстрирующие регулирование разряда согласно сравнительному примеру №2;

ФИГ. 10 представляет собой схему, показывающую цепь регулирования баланса напряжений биполярной батареи согласно второму варианту воплощения данного изобретения;

ФИГ. 11A и 11B представляют собой схематический вид в плане токоотвода и слоя активного материала положительного электрода биполярной батареи согласно второму варианту воплощения данного изобретения и график, показывающий изменение напряжения внутри токоотвода согласно второму варианту воплощения данного изобретения в ходе разряда;

ФИГ. 12 представляет собой схему, показывающую цепь регулирования баланса напряжений биполярной батареи согласно третьему варианту воплощения данного изобретения;

ФИГ. 13A и 13B представляют собой схематический вид в плане токоотвода и слоя активного материала положительного электрода биполярной батареи согласно третьему варианту воплощения данного изобретения и график, показывающий изменение напряжения внутри токоотвода согласно третьему варианту воплощения данного изобретения в ходе разряда;

ФИГ. 14 представляет собой схематический вид в плане токоотвода и слоя активного материала положительного электрода биполярной батареи согласно четвертому варианту воплощения данного изобретения;

ФИГ. 15 представляет собой схематический вид в плане токоотвода и слоя активного материала положительного электрода биполярной батареи согласно пятому варианту воплощения данного изобретения; и

ФИГ. 16A и 16B представляют собой схематический вид в плане токоотвода и слоя активного материала положительного электрода биполярной батареи согласно шестому варианту воплощения данного изобретения и график, показывающий изменение напряжения внутри токоотвода в ходе разряда.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

[0014] Обращаясь к ФИГ. 1 чертежей, биполярная батарея 2 согласно первому варианту воплощения данного изобретения включает в себя пять слоевидных токоотводов 4a-4e, наслоенных через сепараторы 12. На одной поверхности каждого токоотвода 4a-4e сформирован слой 5 активного материала положительного электрода, а на другой поверхности - слой 6 активного материала отрицательного электрода. Токоотвод 4a-4e, слой 5 активного материала положительного электрода и слой 6 активного материала отрицательного электрода вместе составляют биполярный электрод 3. Поэтому биполярная батарея 2 включает в себя пять биполярных электродов 3.

[0015] Слой 6 активного материала отрицательного электрода задан обладающим большей площадью поверхности, чем слой 5 активного материала положительного электрода. Биполярные электроды 3 наслоены в вертикальном направлении через слои 7 электролита.

[0016] Здесь два биполярных электрода 3, смежные друг с другом в вертикальном направлении на фигуре, будут называться в описательных целях как биполярный электрод верхней ступени и биполярный электрод нижней ступени. Биполярный электрод верхней ступени и биполярный электрод нижней ступени размещены в состоянии, при котором слой 6 активного материала отрицательного электрода, расположенный на верхней поверхности биполярного электрода нижней ступени, и слой 5 активного материала положительного электрода, расположенный на нижней поверхности биполярного электрода верхней ступени, находятся напротив друг друга через слой 7 электролита.

[0017] Обращаясь теперь к ФИГ. 2A, соответствующие площади поверхности слоя 5 активного материала положительного электрода и слоя 6 активного материала отрицательного электрода заданы меньшими, чем площадь поверхности токоотвода 4a-4e в горизонтальном направлении. Иными словами, в области периферийной кромки токоотвода 4a-4e, если смотреть по направлению наслаивания, слой 5 активного материала положительного электрода и слой 6 активного материала отрицательного электрода не предусмотрены.

[0018] Обращаясь снова к ФИГ. 1, между областями периферийной кромки двух токоотводов 4a-4e, смежными друг другу в направлении наслаивания, проложена уплотнительная деталь 11 с заданной шириной. Уплотнительная деталь 11 изолирует слой 5 активного материала положительного электрода и слой 6 активного материала отрицательного электрода друг от друга и обеспечивает заданное пространство 8 между слоем 5 активного материала положительного электрода и слоем 6 активного материала отрицательного электрода, находящимися напротив друг друга в вертикальном направлении фигуры. Уплотнительная деталь 11 расположена с внешней стороны от внешней периферии слоя 5 активного материала положительного электрода и слоя 6 активного материала отрицательного электрода.

[0019] В пространство 8 введен жидкостный или гелеобразный электролит 9. Кроме того, сепаратор 12, который образован из пористой мембраны, через которую может проходить электролит 9, предусмотрен простирающимся через пространство 8 практически параллельно слою 5 активного материала положительного электрода и слою 6 активного материала отрицательного электрода. Сепаратор 12 служит для предотвращения электрического контакта между двумя противолежащими слоями 5 и 6 активного материала электродов. Слой 7 электролита образован введенным в пространство 8 электролитом 9 и сепаратором 12.

[0020] Со слоем 6 активного материала отрицательного электрода на самой верхней ступени и со слоем 5 активного материала положительного электрода на самой нижней ступени соединены соответственно сильноточная клемма 16 и сильноточная клемма 17. В заряженной биполярной батарее 2 сильноточная клемма 16 функционирует как положительный вывод, а сильноточная клемма 17 функционирует как отрицательный вывод.

[0021] Один единичный аккумулятор 15a-15d образован слоем 7 электролита, слоем 5 активного материала положительного электрода, расположенным на верхней стороне слоя 7 электролита, и слоем 6 активного материала отрицательного электрода, расположенным на нижней стороне слоя 7 электролита. Следовательно, биполярная батарея 2 образована четырьмя единичными аккумуляторами 15a-15d, соединенными последовательно. Следует отметить, что число единичных аккумуляторов и число биполярных батарей 2, соединенных последовательно, может быть отрегулировано в соответствии с желаемым напряжением.

[0022] Одиночный модуль биполярных батарей сконструирован путем наслаивания четырех биполярных батарей 2 и заключения наслоенных биполярных батарей 2 в металлический короб. Кроме того, из множества модулей сконструирован комплект биполярных батарей.

[0023] Обращаясь снова к ФИГ. 2A, токоотвод 4a-4e принимает прямоугольную форму, имеющую короткую сторону и длинную сторону. Токоотвод 4a-4e образован проводящим полимерным материалом или смолой, образованной добавлением проводящего наполнителя к непроводящему полимерному материалу. Токоотвод 4a-4e не ограничен смолой и может быть образован из металла.

[0024] В качестве материала токоотвода 4a-4e предпочтительно использован материал, у которого удельное сопротивление в направлении протекания тока относительно велико, т.е. составляет не менее 0,01 ом·сантиметр (Ом·см), и в котором во время разряда единичного аккумулятора 15a-15e в местах контактирования слоя 5 активного материала положительного электрода и слоя 6 активного материала отрицательного электрода возникает непостоянное распределение напряжения. В качестве металлов, проявляющих относительно большое сопротивление в направлении протекания тока, можно упомянуть сплав, содержащий нихром и нержавеющую сталь.

[0025] К биполярной батарее 2 подключена электрическая цепь для осуществления регулирования баланса напряжений. Здесь регулирование баланса напряжений представляет собой регулирование для того, чтобы сделать соответствующие напряжения четырех единичных аккумуляторов 15a-15d равными даже при осуществлении индивидуального разряда от токоотводов 4a-4e.

[0026] Разрядный вывод 21a и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a прикреплены к части периферийной кромки токоотвода 4a. Разрядный вывод 21b и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27b прикреплены к части периферийной кромки токоотвода 4b. Разрядный вывод 21c и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27c прикреплены к части периферийной кромки токоотвода 4c. Разрядный вывод 21d и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27d прикреплены к части периферийной кромки токоотвода 4d. Разрядный вывод 21e и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27e прикреплены к части периферийной кромки токоотвода 4e.

[0027] ФИГ. 1 представляет собой схематический вид в продольном разрезе биполярной батареи 2, в которой верхняя сторона фигуры соответствует вертикальной верхней стороне, а нижняя сторона соответствует вертикальной нижней стороне.

[0028] Биполярная батарея 2 покрыта внешним покровным материалом, выполненным из составной многослойной пленки, образованной смолой и металлом. Часть периферийной кромки внешнего покровного материала соединена термосваркой таким образом, что биполярная батарея 2 герметизирована в состоянии вакуума. Сильноточные клеммы 16 и 17, разрядные выводы 21a-21e и предназначенные для детектирования напряжения выводы 27a-27e выступают на внешнюю сторону внешнего покровного материала.

[0029] Когда напряжения, распределенные по соединенным последовательно четырем единичным аккумуляторам 15a-15d, не идентичны, от биполярной батареи 2, как единого целого, невозможно получить желаемое напряжение батареи. В биполярной батарее 2 токи баланса при разряде от соответствующих токоотводов 4a-4e регулируют таким образом, чтобы соответствующие напряжения четырех единичных аккумуляторов 15a-15d согласовались друг с другом. Здесь ток баланса представляет собой ток, отводимый при разряде для того, чтобы сделать равными напряжения четырех единичных аккумуляторов 15a-15d. Регулирование тока баланса также будет называться «регулированием баланса напряжений». Регулирование баланса напряжений представляет собой регулирование для того, чтобы сделать напряжения четырех единичных аккумуляторов 15a-15d равными посредством разряда. Здесь и далее термины «ток баланса» и «регулирование баланса напряжений» будут использованы с описанными выше определениями.

[0030] Когда предназначенный для детектирования напряжения вывод выполняет вторую функцию разрядного вывода, через который течет ток баланса, в том случае, когда в качестве токоотвода используется смола или металл с относительно большим сопротивлением в направлении протекания тока баланса, напряжение детектируется в месте, где во время разряда протекает ток баланса с наибольшей силой. Однако, чтобы детектировать напряжение стабильно, детектирование предпочтительно осуществляют в месте, где протекает ток баланса с относительно малой силой. При детектировании напряжения в месте, где протекает ток баланса с большой силой, напряжение склонно сильно меняться. Если детектируемое напряжения меняется, регулирование тока баланса для выравнивания напряжений единичных аккумуляторов 15a-15d становится затрудненным.

[0031] В биполярной батарее 2 согласно этому варианту воплощения предназначенные для детектирования напряжения выводы 27a-27e для детектирования напряжений единичных аккумуляторов 15a-15d и разрядные выводы 21a-21e для осуществления разряда от единичных аккумуляторов 15a-15d предусмотрены в отдельных (разных) частях периферийной кромки токоотводов 4a-4e на поверхностях соответствующих токоотводов 4a-4e.

[0032] Обращаясь снова к ФИГ. 2A, токоотводы будут описаны более конкретно, используя в качестве примера токоотвод 4a. Слой 5 активного материала положительного электрода формируют на одной поверхности токоотвода 4a, оставляя термосварочную часть с заданной толщиной на части периферийной кромки. Эта фигура соответствует виду в плане, показывающему токоотвод 4a с нижней стороны по ФИГ. 1. Следует отметить, что разрядный вывод 21a и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a соединены с поверхностью, на которой сформирован слой 6 активного материала отрицательного электрода. Напряжения этих выводов выражены отрицательными значениями.

[0033] Сначала на плоскости токоотвода 4a проводят первую прямую линию Da1, соединяющую предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a с центроидом Oa токоотвода 4a. Разрядный вывод 21a затем размещают на противоположной предназначенному для детектирования напряжения выводу 27a стороне от второй прямой линии Da2, которая ортогональна первой прямой линии Da1 в центроиде Oa. Размещение предназначенного для детектирования напряжения вывода 27a и разрядного вывода 21a на разных сторонах от второй прямой линии Da2 указанным образом является требованием к биполярной батарее 2 согласно данному изобретению.

[0034] Когда плоская форма токоотвода 4a подразделена на четыре области двумя диагональными линиями прямоугольного токоотвода 4a, предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a и разрядный вывод 21a предпочтительно размещены в одной и другой из двух несмежных областей. Более предпочтительно, эти области представляют собой области, в которых угол пересечения диагональных линий является острым углом. Точнее говоря, предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a размещен на одной короткой стороне прямоугольного токоотвода 4a, а разрядный вывод 21a размещен на его другой короткой стороне. Еще предпочтительнее, предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a и разрядный вывод 21a размещены с угловым интервалом не менее 150 градусов и менее 210 градусов.

[0035] Предназначенные для детектирования напряжения выводы 27b-27e и разрядные выводы 21b-21e размещены аналогично на токоотводах 4b-4e.

[0036] Обращаясь снова к ФИГ. 1, цепь 20 баланса напряжений включает в себя пять разрядных проводов 22a-22e, пять постоянных резисторов 24a-24e и четыре переключателя 25a-25d, которые подсоединены к пяти разрядным выводам 21a-21e.

[0037] Чтобы осуществлять разряд от каждого из четырех единичных аккумуляторов 15a-15d, разрядные выводы 21a-21e соединены с частями периферийных кромок пяти токоотводов 4a-4e в заданных местоположениях, удовлетворяющих описанным выше условиям, таким способом, как приклеивание. Как описано выше, разрядные выводы 21a-21e выведены на наружную сторону составной многослойной пленки смола/металл. Один конец пяти разрядных проводов 22a-22e цепи 20 баланса напряжений соединен с каждым из пяти разрядных выводов 21a-21e.

[0038] Иными словами, один конец разрядного провода 22a соединен с разрядным выводом 21a. Один конец разрядного провода 22b соединен с разрядным выводом 21b. Один конец разрядного провода 22c соединен с разрядным выводом 21c. Один конец разрядного провода 22d соединен с разрядным выводом 21d. Один конец разрядного провода 22e соединен с разрядным выводом 21e.

[0039] Другой конец разрядного провода 22a и другой конец разрядного провода 22b соединены с переключателем 25a. Другой конец разрядного провода 22b и другой конец разрядного провода 22c соединены с переключателем 25b. Другой конец разрядного провода 22c и другой конец разрядного провода 22d соединены с переключателем 25c. Другой конец разрядного провода 22d и другой конец разрядного провода 22e соединены с переключателем 25d.

[0040] Четыре переключателя 25a-25d представляют собой нормально разомкнутые переключатели. Операции включения/выключения переключателей 25a-25d управляются цепью 29 управления.

[0041] Предназначенные для детектирования напряжения выводы 27a-27e, предусмотренные на пяти токоотводах 4a-4e, соединены с цепью 29 управления через соответствующие предназначенные для детектирования напряжения провода 28a-28e.

[0042] Компоненты, используемые в цепи 20 баланса напряжений для четырех единичных аккумуляторов 15a-15d, предполагаются имеющими идентичные технические характеристики. Точнее говоря, разрядные выводы 21a-21e созданы с идентичными техническими характеристиками. Переключатели 25a-25d также имеют идентичные технические характеристики. Все разрядные провода 22a-22e сконструированы с использованием идентичных материалов и с одинаковой длиной. Все пять постоянных резисторов 24a-24e обладают идентичными значениями сопротивления. Предназначенные для детектирования напряжения выводы 27a-27e также имеют идентичные технические характеристики. Предназначенные для детектирования напряжения провода 28a-28e также имеют идентичные технические характеристики.

[0043] Обращаясь снова к ФИГ. 2A, слой 5 активного материала положительного электрода сформирован на одной поверхности токоотвода 4a, оставляя термосварочную часть с заданной толщиной на части периферийной кромки. Эта фигура соответствует виду в плане, показывающему токоотвод 4a снизу. Следует отметить, что разрядный вывод 21 и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a соединены с поверхностью, на которой сформирован слой 6 активного материала отрицательного электрода. Напряжения этих выводов выражены отрицательными значениями. Однако, поскольку отрицательные значения сложны в обработке, ниже будут описаны изменения в напряжениях соответствующих частей, взяв в качестве примера случай, в котором разрядный вывод 21a и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a соединены с поверхностью, на которой сформирован слой 5 активного материала положительного электрода.

[0044] Если смотреть на токоотвод 4a снизу, разрядный вывод 21a расположен вблизи нижней правой угловой части фигуры, а предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a расположен вблизи верхней левой угловой части фигуры. В ходе разряда от единичного аккумулятора 15a ток разряда течет к разрядному выводу 21a из всей области слоя 5 активного материала положительного электрода. Поэтому, ток разряда течет со все большей силой к области вблизи разрядного вывода 21a. Если ток разряда течет с большой силой, напряжение сильно снижается. Следовательно, напряжение невозможно детектировать с высокой степенью точности в месте, где течет ток разряда с большой силой. Напротив, по мере уменьшения силы тока разряда напряжение снижается на все меньшую величину. Напряжение можно детектировать с высокой степенью точности в месте, где сила тока разряда мала, и поэтому предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a соединен с частью периферийной кромки токоотвода 4a в положении, где ток разряда течет с наименьшей силой, т.е. вблизи верхней левой угловой части фигуры, что представляет собой место, наиболее удаленное от разрядного вывода 21a.

[0045] ФИГ. 2B показывает изменение напряжения токоотвода 4a вдоль штрих-пунктирной линии, связывающей предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a и разрядный вывод 21a на ФИГ. 2A в ходе разряда единичного аккумулятора 15a от разрядного вывода 21a. Напряжение в точке A, расположенной на фигуре со стороны левого края слоя 5 активного материала положительного электрода, задано как напряжение высокой стороны Vhi, тогда как напряжение в точке B, расположенной на фигуре со стороны левого края слоя 5 активного материала положительного электрода, задано как напряжение низкой стороны Vlo. Внутреннее напряжение токоотвода 4a понижается от напряжения высокой стороны Vhi до напряжения низкой стороны Vlo при продвижении от точки A к точке B. На фигуре изменение напряжения от точки A к точке B аппроксимировано прямой линией.

[0046] Слой 5 активного материала положительного электрода с правой стороны от точки B на фигуре не предусмотрен, и поэтому ток разряда течет только через токоотвод 4a. Токоотвод 4a обладает большим внутренним сопротивлением, чем металлический проводник, и поэтому возникает снижение напряжения, соответствующее этому внутреннему сопротивлению. Кроме того, между токоотводом 4a и разрядным выводом 21a существует контактное сопротивление, и поэтому возникает снижение напряжения, соответствующее этому контактному сопротивлению. Иными словами, напряжение вблизи точки B сильно снижается. В результате напряжение Vf первого разрядного вывода 21a снижается до напряжения, получаемого вычитанием этих двух снижений напряжения из напряжения низкой стороны Vlo в точке B.

[0047] Между тем, между точкой A и правым концом предназначенного для детектирования напряжения вывода 27a слой 5 активного материала положительного электрода отсутствует и ток разряда практически не течет, и поэтому снижение напряжения не возникает. Следовательно, напряжение предназначенного для детектирования напряжения вывода 27a практически равно напряжению высокой стороны Vhi в точке A.

[0048] Выше был описан случай, при котором разрядный вывод 21a и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a соединены с поверхностью, на которой сформирован слой 5 активного материала положительного электрода.

[0049] В свете вышеприведенного описания, далее будет описан случай, при котором разрядный вывод 21a и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a соединены с поверхностью, на которой сформирован слой 6 активного материала отрицательного электрода, как показано на ФИГ. 1.

[0050] В этом случае напряжение, отложенное по ординате на ФИГ. 2B, можно рассматривать как имеющее отрицательные значения. Иными словами, отрицательное значение напряжения повышается до отметки «ВЫСОКОЕ» на ординате. Ток течет от разрядного вывода 21a к предназначенному для детектирования напряжения выводу 27a. Здесь напряжение снижается от напряжения Va разрядного вывода 21a до отрицательного напряжения Vlo в точке B за счет снижения напряжения, вызванного контактным сопротивлением между разрядным выводом 21a и токоотводом 4a, и снижения напряжения, вызванного внутренним сопротивлением токоотвода 4a. Ток течет в основном через слой 6 активного материала отрицательного электрода между точкой B и точкой A, и в течение этого времени напряжение снижается практически линейно. Между точкой A и предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a слой 6 активного материала отрицательного электрода отсутствует и ток практически не течет, и поэтому снижение напряжения не возникает. Следовательно, напряжение предназначенного для детектирования напряжения вывода 27a практически равно напряжению Vhi в точке A. Однако следует отметить, что напряжение Vhi является отрицательным напряжением.

[0051] В качестве напряжения токоотвода 4a может быть использовано среднее значение Vav (=(Vhi+Vlo)/2) напряжения высокой стороны Vhi и напряжения низкой стороны Vlo. Однако, следует отметить, что цепь 20 баланса напряжений согласно данному варианту воплощения не детектирует напряжение низкой стороны Vlo по отношению к любому из токоотводов 4a-4e. На каждом из токоотводов 4a-4e детектируется только напряжение высокой стороны Vhi, которое представляется большим, чем среднее значение Vav, в качестве напряжений V1-V5, показанных на ФИГ. 1.

[0052] Когда в отношении напряжений токоотводов 4a-4e в ходе разряда высокая степень точности детектирования не требуется, управление разрядом можно осуществлять с использованием напряжений V1-V5 в качестве репрезентативных значений напряжения на токоотводах 4a-4e. Когда требуется высокая степень точности детектирования, соотношение между напряжением высокой стороны Vh1 (V1) токоотвода 4a, напряжением высокой стороны Vh1 (V2) предназначенного для разряда токоотвода 4b и средним значением напряжения Vav токоотвода 4a предпочтительно сохраняется на карте распределения заранее, так что из напряжений V1 и V2 можно определить среднее значение Vav, обращаясь к карте распределения. Карту распределения создают путем сопоставления. Это аналогично применяется к напряжениям токоотводов 4b-4e.

[0053] Обращаясь снова к ФИГ. 1, детектированные напряжения V1-V5 предназначенных для детектирования напряжения выводов 27a-27e вводят в цепь 29 управления через предназначенные для детектирования напряжения провода 28a-28e. Цепь 29 управления образована микрокомпьютером, содержащим центральный процессор (ЦП), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и интерфейс ввода-вывода. Цепь 29 управления может быть образована множеством микрокомпьютеров.

[0054] Цепь 29 управления рассчитывает напряжения ΔV1-ΔV4 четырех единичных аккумуляторов 15a-15d на основе пяти детектированных напряжений V1-V5.

[0055] Цепь 29 управления затем управляет размыканием/замыканием четырех переключателей 25a-25d таким образом, чтобы напряжения ΔV1-ΔV4 всех четырех единичных аккумуляторов 15a-15d имели идентичные значения. В результате ток баланса отводится от единичного аккумулятора 15a-15d с высоким напряжением к соответствующему постоянному резистору 24a-24e. Точнее говоря, напряжение единичного аккумулятора с самым низким напряжением из четырех единичных аккумуляторов 15a-15d задается в качестве целевого напряжения, а напряжения всех единичных аккумуляторов 15a-15d выравниваются с целевым напряжением за счет разряда от остальных единичных аккумуляторов для снижения их напряжений до целевого напряжения.

[0056] Предполагается, например, что напряжение ΔV3 единичного аккумулятора 15c ниже, чем напряжения ΔV1, ΔV2, ΔV4 остальных трех единичных аккумуляторов 15a, 15b, 15d. В этом случае напряжение ΔV3 третьего единичного аккумулятора 15c задают в качестве целевого напряжения ΔVm. Затем осуществляют разряд от остальных трех единичных аккумуляторов 15a, 15b, 15d до тех пор, пока напряжения ΔV1, ΔV2, ΔV4 остальных трех единичных аккумуляторов 15a, 15b, 15d не совпадут с целевым напряжением ΔVm.

[0057] Обращаясь к ФИГ. 3, цепь 29 управления переключает второй переключатель 25b и четвертый переключатель 25d в положение «ВКЛ» на заданный период времени в качестве первой стадии. Соответственно, ток баланса течет к постоянным резисторам 24b-24e в направлении, указанном стрелкой на фигуре. В результате напряжение V2 единичного аккумулятора 15b и напряжение V4 единичного аккумулятора 15d понижаются. По истечении заданного периода времени, цепь 29 управления снова переключает вторые переключатели 25b и четвертый переключатель 25d в положение «ВЫКЛ».

[0058] Обращаясь к ФИГ. 4, цепь 29 управления переключает первый переключатель 25a в положение «ВКЛ» на заданный период времени в качестве второй стадии. Соответственно, ток баланса течет к постоянным резисторам 24a и 24b в направлении, показанном на фигуре. В результате напряжение V1 единичного аккумулятора 15a снижается. По истечении заданного периода времени, цепь 29 управления снова переключает первый переключатель 25a в положение «ВЫКЛ».

[0059] При исполнении обработки в две стадии указанным образом, напряжения ΔV1, ΔV2, ΔV4 остальных трех единичных аккумуляторов 15a, 15b, 15d соответственно снижаются до тех пор, пока они, наконец, не станут равными целевому напряжению ΔVm.

[0060] Выше был описан случай, при котором разрядный вывод 21a и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a соединены с поверхностью токоотвода 4a-4e, на которой сформирован слой 5 активного материала положительного электрода. Цепь 29 управления управляет переключателями 25a-25d идентичным образом также и тогда, когда разрядный вывод 21a и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a соединены с поверхностью токоотвода 4a-4e, на которой сформирован слой активного материала отрицательного электрода, но в этом случае течение тока является обратным показанному стрелками на ФИГ. 3 и 4.

[0061] Обращаясь к ФИГ. 5, будет описан сравнительный пример №1, не относящийся к данному изобретению.

[0062] В биполярной батарее 2 согласно сравнительному примеру №1 пять разрядных выводов 21a-21e выполняют вторую функцию предназначенных для детектирования напряжения выводов. Точнее говоря, предназначенные для детектирования напряжения провода 41a-41e ответвляются от пяти разрядных проводов 22a-22e, подсоединенных к разрядным выводам 21a-21e, и эти предназначенные для детектирования напряжения провода 41a-41e соединены с цепью 29 управления. Все прочие конфигурации биполярной батареи 2 идентичны биполярной батарее 2 согласно первому варианту воплощения данного изобретения.

[0063] Разрядный вывод 21a-21e соединен с поверхностью токоотвода 4a-4e, на которой сформирован слой 6 активного материала отрицательного электрода. Однако, для простоты описания, в сравнительном примере №1 будет также описан случай, при котором разрядный вывод 21a-21e соединен с поверхностью токоотвода 4a-4e, на которой сформирован слой 5 активного материала положительного электрода.

[0064] Обращаясь теперь к ФИГ. 6A и 6B, снижение напряжения внутри токоотвода 4a (4b-4e), вызванное разрядом единичного аккумулятора 15a (15b-15d) от разрядного вывода 21a (21b-21e), в сравнительном примере №1 идентично снижению напряжения биполярной батареи 2 согласно первому варианту воплощения данного изобретения.

[0065] Однако, как было описано выше, при осуществлении разряда от разрядных выводов 21a-21e, ток в токоотводах 4a-4e достигает максимума вблизи разрядных выводов 21a-21e. Поэтому детектируемое здесь напряжение Vf сильно варьируется. Когда разрядные выводы 21a-21e выполняют вторую функцию предназначенных для детектирования напряжения выводов, трудно обеспечивать достаточную точность детектирования по отношению к напряжению Vf, и в результате также становится трудным обеспечивать точность регулирования баланса напряжений для выравнивания напряжений единичных аккумуляторов 15a-15d на идентичных значениях.

[0066] Обращаясь к ФИГ. 7, будет описан сравнительный пример №2, не относящийся к данному изобретению.

[0067] Сравнительный пример №2 отличается от сравнительного примера №1 по конфигурации цепи 20 баланса напряжения. Биполярная батарея 2 сконфигурирована идентично биполярной батарее 2 согласно сравнительному примеру №1.

[0068] В сравнительном примере №2 в точках разветвления, где предназначенные для детектирования напряжения провода 41a-41e ответвляются от разрядных проводов 22a-22e, расположены переключатели 43a-43e. Переключатели 43a-43e соответственно подсоединены к цепи 29 управления сигнальной цепью. Переключатели 43a-43e имеют положение разряда для соединения разрядных проводов 22a-22e с постоянными резисторами 24a-24e в ответ на сигнал из цепи 29 управления и положение детектирования напряжения для соединения разрядных проводов 22a-22e с предназначенными для детектирования напряжения проводами 41a-41e.

[0069] Аналогично первому варианту воплощения, биполярная батарея 2 согласно данному варианту воплощения сконструирована путем наслаивания пяти биполярных электродов 3 через слои 7 электролита.

[0070] Обращаясь к ФИГ. 9A и 9B, в сравнительном примере №2 цепь 29 управления выполняет разряд и детектирование напряжения на токоотводах 4a-4e поочередно, в режиме разделения времени, за счет функционирования всех или части переключателей 43a-43e. Положение детектирования напряжения задано в качестве исходного состояния переключателей 43a-43e.

[0071] В моменты времени t1, t3 и t5 цепь 29 управления переключает один из переключателей 43a-43e из положения детектирования напряжения в положение разряда. В моменты времени t2 и t4 цепь 29 управления переключает находящиеся в положении разряда переключатели в положение детектирования напряжения, так чтобы все переключатели 43a-43e находились в положении детектирования напряжения.

[0072] В результате в промежуток времени t1-t2, промежуток времени t3-t4 и промежуток времени t5-t6 по меньшей мере часть переключателей 43a-43e поддерживается в положении разряда. Эти промежутки будут называться периодами разряда. В промежуток времени t0-t1, промежуток времени t2-t3 и промежуток времени t4-t5 все переключатели 43a-43e поддерживаются в положении детектирования напряжения. Эти промежутки будут называться периодами детектирования напряжения. Период детектирования напряжения соответствует времени, требуемому для стабилизации напряжений V1-V5 вслед за разрядом единичных аккумуляторов 15a-15d. В период разряда цепь 29 управления осуществляет разряд от конкретного токоотвода 4a (4b-4e), а в период детектирования напряжения цепь 29 управления детектирует напряжения V1-V5 всех токоотводов 4a-4e и рассчитывает напряжения ΔV1-ΔV4 единичных аккумуляторов 15a-15d.

[0073] Далее будет рассмотрен случай, при котором напряжение ΔV3 единичного аккумулятора 15c ниже, чем напряжения ΔV1, ΔV2, ΔV4 других трех единичных аккумуляторов 15a, 15b, 15d. В этом случае, цепь 29 управления задает напряжение ΔV3 в качестве целевого напряжения ΔVm и заставляет другие три единичных аккумулятора 15a, 15b, 15d осуществлять разряд до тех пор, пока напряжения ΔV1, ΔV2, ΔV4 не совпадут с целевым напряжением ΔVm.

[0074] Далее будет описана модель детектирования напряжения и разряда, выполняемая цепью 29 управления.

[0075] Сначала цепь 29 управления детектирует напряжения ΔV1-ΔV5 токоотводов 4a-4e и рассчитывает (вычисляет) напряжения ΔV1-ΔV4 четырех единичных аккумуляторов 15a-15d в период детектирования напряжения промежутка времени t0-t1. В результате предполагается, что напряжение ΔV3 единичного аккумулятора 15c является более низким, чем напряжения ΔV1, ΔV2, ΔV4 других трех единичных аккумуляторов 15a, 15b, 15d.

[0076] Аналогично первому варианту воплощения, как было описано со ссылкой на ФИГ. 3 и 4, в определенный период разряда цепь 29 управления осуществляет разряд первой стадии для снижения напряжения V2 единичного аккумулятора 15b и напряжения V4 единичного аккумулятора 15d путем установления переключателей 25b и 25d в положение разряда и путем поддержания других переключателей 25a и 25d в положении детектирования напряжения. В следующий период разряда цепь 29 управления осуществляет разряд второй стадии для снижения напряжения V1 единичного аккумулятора 15a путем поддержания переключателя 25a в положении разряда и поддержания других переключателей 25b-25d в положении детектирования напряжения.

[0077] Вслед за этой обработкой цепь 29 управления снова детектирует напряжения V1-V5 и рассчитывает напряжения ΔV1-ΔV4 единичного аккумулятора 15a-15d в период детектирования напряжения, а затем определяет, совпадают ли или нет напряжения ΔV1, ΔV2, ΔV4 единичных аккумуляторов 15a, 15b, 15d с целевым напряжением ΔVm.

[0078] Разряд от единичных аккумуляторов 15a-15d обычно осуществляют так, чтобы исключить переразряд, и поэтому, когда разрядную обработку, состоящую из первой стадии и второй стадии, выполняют только один раз, напряжения ΔV1, ΔV2, ΔV4 могут оставаться при значениях выше целевого напряжения ΔVm. Поэтому цепь 29 управления рассчитывает напряжения ΔV1-ΔV4 на основе напряжений V1-V5 и осуществляет разрядную обработку, состоящую из повторяющихся первой стадии и второй стадии, так, что, наконец, все напряжения ΔV1-ΔV4 выравниваются с целевым напряжением ΔVm.

[0079] За счет переключения переключателей 43a-43d в сравнительном примере №2 напряжения токоотводов 4a-4e можно детектировать с большей стабильностью, чем в сравнительном примере №1. Для того чтобы весь слой 5 активного материала положительного электрода установился на напряжение в состоянии равновесия с той точки, в которой прекращен двухстадийный разряд, или, иными словами, для периодов детектирования напряжения, соответствующих промежутку времени t2-t3 и промежутку времени t4-t5 на ФИГ. 9A, требуется большое количество времени, составляющее между десятью и тридцатью минутами. Кроме того, как было описано выше, напряжения ΔV1-ΔV4 четырех единичных аккумуляторов 15a-15d нельзя сделать равными за одну единственную операцию разряда, и поэтому разряд необходимо повторять много раз.

[0080] Обращаясь к ФИГ. 8A и 8B, будет описано изменение напряжения, возникающее в токоотводе 4a при прекращении (остановке) разряда единичного аккумулятора 15a согласно сравнительному примеру №2.

[0081] Здесь для простоты описания предполагается, что разрядный вывод 21a-21e соединен с поверхностью токоотвода 4a-4e, на которой сформирован слой 5 активного материала положительного электрода, а не поверхностью формирования слоя 6 активного материала отрицательного электрода.

[0082] Сплошная линия на ФИГ. 8B указывает изменение напряжения в соответствующих частях токоотвода 4a вдоль штрих-пунктирной линии на ФИГ. 8A в ходе разряда единичного аккумулятора 15a от разрядного вывода 21a. Снижение напряжения, возникающее в ходе разряда, состоит из снижения напряжения, вызванного перемещением ионов лития через слой 5 активного материала положительного электрода, и снижения напряжения ΔV, вызванного протеканием тока разряда. При прекращении разряда единичного аккумулятора 15a снижение напряжения ΔV, вызванное протеканием тока разряда, мгновенно исчезает. Поэтому на ФИГ. 8B напряжение, характерное для каждой части токоотвода 4a, меняется при прекращении разряда со сплошной линии до пунктирной линии на фигуре. Снижение напряжения повышается с усилением протекания тока разряда, и поэтому при прекращении разряда от единичного аккумулятора 15a напряжение изменяется резко вверх ближе к месту вблизи разрядного вывода 21a.

[0083] Весь слой 5 активного материала положительного электрода затем смещается к состоянию равновесия, например, в течение периода времени десять-тридцать минут. После достижения состояния равновесия, на всей области слоя 5 активного материала положительного электрода устанавливается фиксированное напряжение. Линия из двух точек и тире на ФИГ. 8B показывает это состояние равновесия. Напряжение Veq в состоянии равновесия принимает значение, полученное прибавлением снижения напряжения ΔV, вызванного протеканием тока разряда, к среднему значению Vav (=(Vhi+Vlo)/2) напряжения высокой стороны Vhi в точке A и напряжения низкой стороны Vlo в точке B в ходе разряда.

[0084] Следовательно, в сравнительном примере №2 требуется длительное время для выравнивания напряжений ΔV1, ΔV2, ΔV4 единичных аккумуляторов 15a, 15b, 15d с целевым напряжением ΔVm или, иными словами, с напряжением ΔV3 единичного аккумулятора 15c.

[0085] С другой стороны, в биполярной батарее 2 согласно первому варианту воплощения данного изобретения разрядный вывод 21a-21e и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e соединены независимо друг от друга на идентичном токоотводе 4a-4e. Кроме того, разрядный вывод 21a-21e размещен на противоположной стороне от второй прямой линии Da2, которая ортогональна первой прямой линии Da1, которая соединяет центроид Oa-Oe токоотвода 4a-4e и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e.

[0086] В результате напряжения V1-V5 токоотводов 4a-4e можно детектировать в местах токоотводов 4a-4e, не подверженных внутриплоскостному распределению напряжений токоотводов 4a-4e и снижению напряжения, вызванному контактным сопротивлением между токоотводами 4a-4e и разрядными выводами 21a-21e. Следовательно, можно точно рассчитать напряжения ΔV1-ΔV4 единичных аккумуляторов 15a-15d. Также можно точно осуществлять регулирование баланса напряжений, выполняемое на единичных аккумуляторах 15a-15d на основе напряжений ΔV1-ΔV4. Иными словами, могут удовлетворяться как требование, относящееся к измерению напряжений токоотводов 4a-4e, так и требование, относящееся к разряду от токоотводов 4a-4e. В результате можно расширить диапазон напряжений, в котором можно использовать биполярную батарею 2.

[0087] Кроме того, в биполярной батарее 2 согласно первому варианту воплощения данного изобретения, когда плоская форма токоотвода разделена на четыре области двумя диагональными линиями, пересекающимися в центроиде Oa-Oe, предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e размещен в одной из двух несмежных областей, а разрядный вывод 21a-21e размещен в другой. В результате вероятность того, что предназначенные для детектирования напряжения выводы 27a-27e подвергнутся сопровождающему разряд от токоотводов 4a-4e изменению напряжения, может быть снижена.

[0088] Кроме того, в биполярной батарее 2 согласно первому варианту воплощения данного изобретения две несмежные области представляют собой области, в которых угол пересечения двух прямых линий является острым углом. В результате вероятность того, что предназначенные для детектирования напряжения выводы 27a-27e подвергнутся сопровождающему разряд от токоотводов 4a-4e изменению напряжения, может быть снижена.

[0089] Более того, в биполярной батарее 2 согласно первому варианту воплощения данного изобретения токоотводы 4a-4e образованы с прямоугольной плоской формой, и две прямые линии, пересекающиеся в центроиде Oa-Oe, представляют собой диагональные линии прямоугольника. Таким образом, между предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a-27e и разрядным выводом 21a-21e может быть обеспечено большое расстояние, и в результате вероятность того, что предназначенные для детектирования напряжения выводы 27a-27e подвергнутся сопровождающему разряд от токоотводов 4a-4e изменению напряжения, может быть снижена.

[0090] Кроме того, в биполярной батарее 2 согласно первому варианту воплощения данного изобретения предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e и разрядный вывод 21a-21e размещены с угловым интервалом между 150 и 210 градусами. Тем самым, между предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a-27e и разрядным выводом 21a-21e может быть обеспечено большое расстояние, и в результате вероятность того, что предназначенные для детектирования напряжения выводы 27a-27e подвергнутся сопровождающему разряд от токоотводов 4a-4e изменению напряжения, может быть снижена.

[0091] Следовательно, у биполярной батареи 2 согласно первому варианту воплощения данного изобретения может быть осуществлено точное регулирование баланса напряжений, позволяющее повысить срок службы биполярной батареи 2.

[0092] Обращаясь к ФИГ. 10, будет описана биполярная батарея 2 согласно второму варианту воплощения данного изобретения.

[0093] В биполярной батарее 2 согласно первому варианту воплощения с каждым токоотводом 4a-4e соединены один разрядный вывод 21a-21e и один предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e. В биполярной батарее 2 согласно этому варианту воплощения с каждым токоотводом 4a-4e соединены один разрядный вывод 21a-21e и два предназначенных для детектирования напряжения вывода 27a-27e, 27aa-27ee.

[0094] Разрядный вывод 21a-21e и первый предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e из двух предназначенных для детектирования напряжения выводов 27a-27e, 27aa-27ee соединены с токоотводом 4a-4e в положениях, идентичных первому варианту воплощения.

[0095] Второй предназначенный для детектирования напряжения вывод 27aa-27ee из двух предназначенных для детектирования напряжения выводов 27a-27e, 27aa-27ee соединен с токоотводом 4a-4e вблизи точки B. Следует отметить, что и разрядный вывод 21a-21e, и два предназначенных для детектирования напряжения вывода 27a-27e, 27aa-27ee соединены с поверхностью токоотвода 4a-4e, на которой сформирован слой 6 активного материала отрицательного электрода.

[0096] Вторые предназначенные для детектирования напряжения выводы 27aa-27ee соединены с цепью 29 управления посредством независимых проводов 52a-52e.

[0097] Все прочие конфигурации биполярной батареи 2 и цепи 20 баланса напряжений идентичны первому варианту воплощения. ФИГ. 10 показывает плоскую форму пяти токоотводов 4a-4e, но, аналогично первому варианту воплощения, биполярная батарея 2 согласно этому варианту воплощения образована пятью биполярными электродами 3, включающими в себя токоотводы 4a-4e, которые наслоены через сепараторы 12.

[0098] Обращаясь к ФИГ. 11A, в биполярной батарее 2 согласно этому варианту воплощения напряжение, детектируемое первым предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a-27e, принято за напряжение высокой стороны Vhi, тогда как напряжение, детектируемое вторым предназначенным для детектирования напряжения выводом 27aa-27ee, принято за напряжение низкой стороны Vlo. Его среднее значение Vav (=(Vhi+Vlo)/2) используется в качестве напряжения каждого токоотвода 4a-4e.

[0099] Как было описано применительно к сравнительному примеру №2, между средним значением Vav напряжения высокой стороны Vhi и напряжения низкой стороны Vlo и уравновешенным напряжением Veq в состоянии равновесия после прекращения разряда существует разность, соответствующая снижению напряжения ΔV, вызванному протеканием тока разряда. Поэтому снижение напряжения ΔV предпочтительно определяется заранее, а в качестве детектированного напряжения каждого токоотвода 4a-4e предпочтительно используется значение, полученное прибавлением снижения напряжения ΔV к среднему значению Vav напряжения высокой стороны Vhi и напряжения низкой стороны Vlo.

[0100] Следует отметить, что для облегчения последующего описания предполагается, что и разрядный вывод 21a-21e, и два предназначенных для детектирования напряжения вывода 27a-27e, 27aa-27ee соединены с поверхностью токоотвода 4a-4e, на которой сформирован слой 5 активного материала положительного электрода.

[0101] Сплошная линия на ФИГ. 11B указывает изменение напряжения в соответствующих частях токоотвода 4a вдоль штрихпунктирной линии на ФИГ. 11A в ходе разряда единичного аккумулятора 15a от разрядного вывода 21a. На фигуре прямая линия, соединяющая напряжение высокой стороны Vhi с напряжением низкой стороны Vlo, отображает значение тока, текущего через токоотвод 4a и слой 5 активного материала положительного электрода в ходе разряда единичного аккумулятора 15a. Ток, текущий через токоотвод 4a в ходе разряда единичного аккумулятора 15a, подвержен влиянию окружающей среды. Например, если значение тока, текущего через токоотвод 4a в ходе разряда единичного аккумулятора 15a, повышается с повышением температуры воздуха, то наклон прямой линии, соединяющей напряжение высокой стороны Vhi с напряжением низкой стороны Vlo, повышается с повышением температуры воздуха.

[0102] Когда распределение напряжения, которое снижается к разрядному выводу 21a-21e, существует во всех токоотводах 4a-4e, наклон прямой линии может меняться в ответ на условия окружающей среды. В этом варианте воплощения напряжение высокой стороны Vhi детектируется первым предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a-27e, а напряжение низкой стороны Vlo детектируется вторым предназначенным для детектирования напряжения выводом 27aa-27ee. Следовательно, даже когда наклон прямой линии, соединяющей напряжение высокой стороны Vhi с напряжением низкой стороны Vlo, изменяется, напряжение детектируется в двух местоположениях, так что внутриплоскостное распределение напряжения токоотвода 4a-4e оценивается по прямой линии, соединяющей напряжения Vhi и Vlo в двух местоположениях. В результате в ходе разряда единичного аккумулятора 15a распределение напряжения, которое снижается по направлению к разрядному выводу 21a-21d, может быть оценено с высокой степенью точности.

[0103] Этот вариант воплощения также имеет следующее достоинство. На ФИГ. 11B, когда напряжение высокой стороны Vhi является низким, напряжение низкой стороны Vlo может падать ниже нуля вблизи разрядного вывода 21a, как показано пунктирной линией на фигуре, даже если значение тока в ходе разряда, или, иными словами, наклон прямой линии на фигуре остается неизменным. В результате локально возникает переразряд вблизи разрядного вывода 21a. Напряжение низкой стороны Vlo также может падать ниже нуля вблизи разрядного вывода 21a, когда значение тока разряда слишком велико, или, иными словами, когда наклон прямой линии на фигуре слишком велик. Аналогично и в этом случае локально возникает переразряд вблизи разрядного вывода 21a.

[0104] Когда предназначенный для детектирования напряжения вывод 27aa-27ee не соединен с токоотводом 4a вблизи точки B, переразряд, возникающий локально вблизи разрядного вывода 21a, остается невыявленным. Однако, при наличии предназначенного для детектирования напряжения вывода 27aa-27ee, детектирующего напряжение низкой стороны Vlo, можно провести определение того, близко ли к нулю или нет напряжение низкой стороны Vlo. В результате ток баланса может быть снижен таким образом, что предотвращается падение напряжения низкой стороны Vlo ниже нуля.

[0105] Для снижения тока баланса единичных аккумуляторов 15a-15d вместо постоянных резисторов 24a-24e, показанных, например, на ФИГ. 10, могут быть предусмотрены переменные резисторы, вследствие чего значение переменного сопротивления может быть повышено в ответ на сигнал из цепи 29 управления.

[0106] Следовательно, согласно второму варианту воплощения данного изобретения могут быть получены благоприятные эффекты, аналогичные достигаемым в первом варианте воплощения, в отношении точности детектирования напряжений V1-V5. Кроме того, за счет наличия вторых предназначенных для детектирования напряжения выводов 27aa-27ee вблизи разрядных выводов 21a-21e точность, с которой в ходе разряда детектируют напряжения токоотводов 4a-4e, может быть повышена и может быть предотвращен локальный переразряд вблизи разрядных выводов 21a-21e. Поэтому получается даже еще более благоприятный эффект с точки зрения повышения срока службы биполярной батареи 2.

[0107] Обращаясь к ФИГ. 12, будет описан третий вариант воплощения данного изобретения.

[0108] Аналогично ФИГ. 10 эта фигура показывает плоскую форму пяти токоотводов 4a-4e, но аналогично первому варианту воплощения биполярная батарея 2 согласно этому варианту воплощения образована пятью биполярными электродами 3, включающими в себя токоотводы 4a-4e, которые наслоены через сепараторы 12.

[0109] В биполярной батарее 2 согласно первому варианту воплощения с каждым токоотводом 4a-4e соединены один разрядный вывод 21a-21e и один предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e, тогда как в биполярной батарее 2 согласно этому варианту воплощения с каждым токоотводом 4a-4e соединены два разрядных вывода 21a-21e, 21aa-21ee и один предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e.

[0110] Первый разрядный вывод 21a-21e из двух разрядных выводов 21a-21e, 21aa-21ee, соединенных с токоотводом 4a-4e, расположен в позиции, идентичной первому варианту воплощения.

[0111] Второй разрядный вывод 21aa-21ee из двух разрядных выводов 21a-21e, 21aa-21ee соединен с токоотводом 4a-4e вблизи точки A. Иными словами, два разрядных вывода 21a-21e и 21aa-21ee расположены практически центросимметричным образом.

[0112] Между тем, предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e соединен с токоотводом 4a-4e вблизи промежуточной позиции на одной длинной стороне токоотвода 4a-4e с прямоугольной плоской формой.

[0113] Обращаясь к ФИГ. 13A, будет описано взаимное расположение между разрядными выводами 21a, 21aa и предназначенными для детектирования напряжения выводами 27a на токоотводе 4a. Сначала проводят первую прямую линию Da1, соединяющую центроид Oa токоотвода 4a и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a. Второй разрядный вывод 21aa затем размещают на противоположной предназначенному для детектирования напряжения выводу 27a стороне от второй прямой линии Da2, которая ортогональна первой прямой линии Da1 в центроиде Oa. С другой стороны, первый разрядный вывод 21a размещают на той же стороне от второй прямой линии Da2, что и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a.

[0114] Аналогично, что касается токоотводов 4b-4d, два разрядных вывода 21b-21e, 21bb-21ee и предназначенные для детектирования напряжения выводы 27b-27e размещают таким же образом, что и в случае токоотвода 4a.

[0115] В этом варианте воплощения из-за расположения, описанного выше, предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e и второй разрядный вывод 21aa-21ee удовлетворяют требованиям к биполярной батарее 2 согласно данному изобретению.

[0116] Следует отметить, что два разрядных вывода 21a-21e, 21aa-21ee и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e все соединены с поверхностью токоотвода 4a-4e, на которой сформирован слой 6 активного материала отрицательного электрода.

[0117] Здесь аналогично для облегчения последующего описания будет предусматриваться случай, при котором два разрядных вывода 21a-21e, 21aa-21ee и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e все соединены с поверхностью токоотвода 4a-4e, на которой сформирован слой 5 активного материала положительного электрода.

[0118] В этом варианте воплощения имеется вторая цепь 20a баланса напряжений, соединенная со вторыми разрядными выводами 21aa-21ee, в дополнение к первой цепи 20 баланса напряжений, которая соединена с первыми разрядными выводами 21a-21e аналогичным первому варианту воплощения образом.

[0119] Вторая цепь 20a баланса напряжений сконфигурирована следующим образом.

[0120] Вторая цепь 20a баланса напряжений включает в себя вторые разрядные провода 22aa-22ee, вторые постоянные резисторы 24aa-24ee и вторые переключатели 25aa-25dd, которые соединены с пятью вторыми разрядными выводами 21aa-21ee.

[0121] Один конец второго разрядного провода 22aa-22ee соединен с каждым из пяти вторых разрядных выводов 21aa-21ee.

[0122] Точнее говоря, один конец второго разрядного провода 22aa соединен со вторым разрядным выводом 21aa. Один конец второго разрядного провода 22bb соединен со вторым разрядным выводом 21bb. Один конец второго разрядного провода 22cc соединен со вторым разрядным выводом 21cc. Один конец второго разрядного провода 22dd соединен со вторым разрядным выводом 21dd. Один конец второго разрядного провода 22ee соединен со вторым разрядным выводом 21ee.

[0123] Другой конец второго разрядного провода 22aa и другой конец второго разрядного провода 22bb соединены со вторым переключателем 25aa. Другой конец второго разрядного провода 22bb и другой конец второго разрядного провода 22cc соединены со вторым переключателем 25bb. Другой конец второго разрядного провода 22cc и другой конец второго разрядного провода 22dd соединены со вторым переключателем 25cc. Другой конец второго разрядного провода 22dd и другой конец второго разрядного провода 22ee соединены со вторым переключателем 25dd.

[0124] Четыре вторых переключателя 25aa-25dd представляют собой нормально разомкнутые переключатели. Операции включения/выключения вторых переключателей 25aa-25dd управляются цепью 29 управления наряду с операциями включения/выключения первых переключателей 25a-25d.

[0125] Цепь 29 управления переключает первый переключатель 25a и второй переключатель 25aa одновременно. Точнее говоря, первый переключатель 25a переключается из положения «ВЫКЛ» в положение «ВКЛ» в тот же момент времени, в который второй переключатель 25aa переключается из положения «ВЫКЛ» в положение «ВКЛ». Кроме того, первый переключатель 25b и второй переключатель 25bb работают аналогичным образом. Первый переключатель 25c и второй переключатель 25cc также работают аналогичным образом. Первый переключатель 25d и второй переключатель 25dd работают аналогичным образом.

[0126] Следует отметить, что компоненты, используемые в двух цепях 20 и 20a баланса напряжений, имеют идентичные технические характеристики применительно к четырем единичным аккумуляторам 15a-15d. Точнее говоря, десять разрядных выводов 21a-21e и 21aa-21ee имеют идентичные технические характеристики. Восемь переключателей 25a-25d и 25aa-25dd все имеют идентичные технические характеристики. Десять разрядных проводов 22a-22e и 22aa-22ee также имеют идентичные технические характеристики. Десять постоянных резисторов 24a-24e и 24aa-24ee все имеют идентичные значения сопротивления. Пять предназначенных для детектирования напряжения выводов 27a-27e и пять предназначенных для детектирования напряжения проводов 28a-28e также имеют идентичные технические характеристики.

[0127] В этом варианте воплощения обеспечены две цепи 20 и 21 баланса напряжений, и поэтому в ходе регулирования баланса напряжений может быть отведен приблизительно удвоенный ток баланса по сравнению с биполярной батареей 2 согласно первому варианту воплощения. Иными словами, время, требуемое для регулирования баланса напряжений, может быть сокращено приблизительно наполовину.

[0128] Причиной соединения предназначенных для детектирования напряжения выводов 27a-27e с токоотводами 4a-4e вблизи промежуточного положения на одной длинной стороне токоотводов 4a-4e, имеющих прямоугольную плоскую форму, является то, что это положение является наиболее удаленным как от первых разрядных выводов 21a-21e, так и от вторых разрядных выводов 21aa-21ee, и поэтому соответствует тому положению, в котором течет ток разряда наименьшей силы, или, иными словами, положению, в котором напряжение стабильно.

[0129] Обращаясь к ФИГ. 13B, сплошная линия на этой фигуре указывает характеристики напряжения в соответствующих частях токоотвода 4a вдоль штрихпунктирной линии на ФИГ. 13A в ходе разряда единичного аккумулятора 15a. В биполярной батарее 2 разряд осуществляют от первого разрядного вывода 21a-21e и от второго разрядного вывода 21aa-21ee, соединенного с двумя короткими сторонами прямоугольного токоотвода 4a-4e, и поэтому распределение напряжения через внутренность токоотвода 4a-4e принимает форму горы, у которой наивысшее напряжение Vpe появляется в точке C, которая соответствует промежуточной точке штрихпунктирной линии на ФИГ. 13A, и напряжение снижается от точки C к точке A и точке B на каждой стороне от нее. Следовательно, в биполярной батарее 2 ширина диапазона распределения напряжения между точкой A и точкой B практически составляет половину от этой величины у биполярной батареи 2 согласно первому варианту воплощения.

[0130] Ток баланса, отводимый при разряде от первого разрядного вывода 21a-21e, равен току баланса, отводимому при разряде от второго разрядного вывода 21aa-21ee, и поэтому характеристика распределения напряжения демонстрирует лево-правую симметрию, как показано на фигуре. Абсолютное значение наклона прямой линии идентично этой величине у биполярной батареи 2 согласно первому варианту воплощения, в которой разряд осуществляется только от одного местоположения токоотвода 4a-4e. В результате разность напряжений между максимальным напряжением Vpe и напряжением низкой стороны Vlo равна точно половине разности напряжений между напряжением высокой стороны Vhi и напряжением низкой стороны Vlo в первом варианте воплощения, показанном на ФИГ. 2B. Иными словами, максимальное напряжение Vpe равно среднему значению Vav из первого варианта воплощения.

[0131] В этом варианте воплощения напряжение токоотвода 4a-4e соответствует среднему значению Vav2 (=(Vpe+Vlo)/2) максимального напряжения Vpe и напряжения низкой стороны Vlo. Однако этот вариант воплощения не включает в себя предназначенного для детектирования напряжения вывода для детектирования напряжения низкой стороны Vlo, и предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e детектирует только максимальное напряжение Vpe.

[0132] Следовательно, максимальное напряжение Vpe, которое представляется большим, чем среднее напряжение Vav2, используют в качестве репрезентативного значения напряжения токоотвода 4a-4e в ходе разряда. Когда высокая степень точности детектирования не требуется, управление разрядом можно осуществлять на основе максимального напряжения Vpe. Когда же требуется высокая степень точности детектирования, может быть заранее путем подбора определена разность между максимальным напряжением Vpe и средним значением Vav2 токоотвода 4a, и значение, получаемое вычитанием этой заранее определенной разности из максимального напряжения Vpe, детектированного каждым предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a-27e, можно использовать в качестве детектированного напряжения каждого токоотвода 4a-4e. Точнее говоря, соотношение между максимальным значением Vpe токоотвода 4a, максимальным значением Vpe предназначенного для разряда токоотвода 4b и средним значением Vav напряжения токоотвода 4a предпочтительно сохраняется заранее на карте распределения, после чего среднее значение Vav определяют по максимальным напряжениям Vpe токоотводов 4a и 4b путем обращения к карте распределения. Карту распределения создают путем подбора.

[0133] В биполярной батарее 2 согласно этому варианту воплощения предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e удален от точки C, расположенной в центре токоотвода 4a-4e. Поэтому снижение напряжения, соответствующее расстоянию между предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a-27e и точкой C, находится между напряжением, детектируемым предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a-27e, и напряжением в точке C. Определяя это снижение напряжения заранее и прибавляя это снижение напряжения к максимальному напряжению Vpe, детектируемому предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a-27e, можно с высокой степенью точности определить максимальное напряжение в точке C.

[0134] Ниже будет описано то, каким образом меняется напряжение внутри токоотвода 4a-4e биполярной батареи 2 от точки, в которой дальнейший разряд прекращается, взяв в качестве примера токоотвод 4a.

[0135] При прекращении разряда снижение напряжения ΔV, вызванное протеканием тока разряда, мгновенно исчезает. Поэтому на ФИГ. 13B напряжение, характерное для каждой части токоотвода 4a, меняется при прекращении разряда от сплошной линии до пунктирной линии на фигуре. Снижение напряжения повышается с повышением протекания тока разряда, и поэтому при прекращении разряда от единичного аккумулятора 15a напряжение меняется резко вверх ближе к местам вблизи первого разрядного вывода 21a и второго разрядного вывода 21aa.

[0136] Весь слой 5 активного материала положительного электрода затем смещается к состоянию равновесия, например, в течение периода десяти - тридцати минут. После достижения состояния равновесия напряжение токоотвода 4 устанавливается на уравновешенное напряжение Veq во всей области слоя 5 активного материала положительного электрода. Линия из двух точек и тире на ФИГ. 13B показывает это состояние равновесия. Уравновешенное напряжение Veq принимает значение, получаемое прибавлением снижения напряжения ΔV, вызванного протеканием тока разряда, к среднему значению Vav2 (=(Vpe+Vlo)/2) максимального напряжения Vpe и напряжения низкой стороны Vlo. Кроме того, время, длящееся от состояния, при котором в распределении напряжения возникает наклон, или, иными словами, состояния, показанного сплошной линией на фигуре, до состояния равновесия, показанного линией из двух точек и тире на фигуре, представляет собой «время, требуемое для разложения распределения напряжения». В этом варианте воплощения в дополнение к первому разрядному выводу 21a-21e предусмотрен второй разрядный вывод 21aa-21ee, и поэтому разность напряжений в токоотводе 4a-4e в ходе разряда составляет половину от этой величины у биполярной батареи 2 согласно первому варианту воплощения. Следовательно, у биполярной батареи 2 согласно данному варианту воплощения время, требуемое для разложения распределения напряжения, также составляет половину от этой величины у биполярной батареи 2 согласно первому варианту воплощения. За счет снижения разности в распределении напряжения токоотвода 4a-4e указанным образом, возникновение переразряда становится менее вероятным, позволяя повысить срок службы батареи.

[0137] Обращаясь к ФИГ. 14, будет описан четвертый вариант воплощения данного изобретения.

[0138] В биполярной батарее 2 согласно этому варианту воплощения на токоотводе 4a предусмотрены три разрядных вывода 21a, 21aa, 21aaa и один предназначенный для детектирования напряжения вывод. Точнее говоря, токоотвод 4a согласно этому варианту воплощения образован путем добавления третьего разрядного вывода 21aaa к токоотводу 4a по третьему варианту воплощения.

[0139] Третий разрядный вывод 21aaa соединен с токоотводом 4a вблизи промежуточной позиции другой длинной стороны токоотвода 4a с прямоугольной плоской формой, т.е. той длинной стороны, с которой не соединен предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a.

[0140] Аналогично, другие токоотводы 4b-4e включают в себя третьи разрядные выводы 21bbb-21eee, расположенные аналогично третьему разрядному выводу 21aaa.

[0141] В этом варианте воплощения требования к биполярной батарее 2 согласно данному изобретению удовлетворяются за счет взаимного расположения между предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a-27e, вторым разрядным выводом 21aa-21ee и третьим разрядным выводом 21aaa-21eee.

[0142] Кроме того, для третьих разрядных выводов 21aaa-21eee предусмотрена третья цепь баланса напряжений, сконфигурированная аналогично первой и второй цепям 20, 20a баланса напряжений.

[0143] Согласно этому варианту воплощения за счет наличия трех цепей баланса напряжений, в ходе регулирования баланса напряжений может быть отведен приблизительно трехкратный ток баланса по сравнению с биполярной батареей 2 согласно первому варианту воплощения, и поэтому время, требуемое для регулирования баланса напряжений, может быть сокращено до приблизительно одной третьей от этой величины у биполярной батареи 2 согласно первому варианту воплощения. Кроме того, разность напряжений в токоотводе 4a-4e в ходе разряда может быть сильно снижена по сравнению с биполярной батареей 2 согласно первому варианту воплощения.

[0144] Обращаясь к ФИГ. 15, будет описан пятый вариант воплощения данного изобретения.

[0145] В данном варианте воплощения к токоотводу 4a-4e биполярной батареи 2 согласно четвертому варианту воплощения дополнительно добавлен четвертый разрядный вывод 21aaaa.

[0146] В биполярной батарее 2 согласно этому варианту воплощения четвертый разрядный вывод 21aaaa соединен с токоотводом 4a в позиции предназначенного для детектирования напряжения вывода 27a согласно третьему варианту воплощения, а предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a перемещен в концевую часть токоотвода 4a, с которой соединен четвертый разрядный вывод 21aaaa. При таком расположении предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a обеспечен в позиции, удаленной ото всех разрядных выводов 21a, 21aa, 21aaa, 21aaaa.

[0147] Аналогично, другие токоотводы 4b-4e включают в себя четвертые разрядные выводы 21bbbb-21eeee, расположенные аналогично четвертому разрядному выводу 21aaaa.

[0148] В этом варианте воплощения требования к биполярной батарее 2 согласно данному изобретению удовлетворяются за счет взаимного расположения между предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a-27e, первым разрядным выводом 21a-21e и третьим разрядным выводом 21aaa-21eee.

[0149] Кроме того, для четвертых разрядных выводов 21aaaa-21eeee предусмотрена четвертая цепь баланса напряжений, сконфигурированная аналогично первой и второй цепям 20, 20a баланса напряжений.

[0150] Согласно этому варианту воплощения за счет наличия четырех цепей баланса напряжений, в ходе регулирования баланса напряжений может быть отведен приблизительно четырехкратный ток баланса по сравнению с биполярной батареей 2 согласно первому варианту воплощения, и поэтому время, требуемое для регулирования баланса напряжений, может быть сокращено до приблизительно одной четвертой от этой величины у биполярной батареи 2 согласно первому варианту воплощения. Кроме того, разность напряжений в токоотводе 4a-4e в ходе разряда может быть снижена еще больше по сравнению с биполярной батареей 2 согласно четвертому варианту воплощения.

[0151] Обращаясь к ФИГ. 16A и 16B, будет описан шестой вариант воплощения данного изобретения.

[0152] В биполярной батарее 2 согласно этому варианту воплощения для каждого токоотвода 4a-4e предусмотрены три предназначенных для детектирования напряжения вывода 27a-27e, 27aa-27ee, 27aaa-27eee и один разрядный вывод 21a-21e.

[0153] Три предназначенных для детектирования напряжения вывода 27a-27e, 27aa-27ee, 27aaa-27eee и один разрядный вывод 21a-21e соединены с поверхностью токоотвода 4a-4e, на которой сформирован слой 6 активного материала отрицательного электрода. Однако в последующем описании аналогично другим вариантам воплощения будет предусматриваться случай, при котором выводы соединены с поверхностью токоотвода 4a-4e, на которой сформирован слой 5 активного материала положительного электрода.

[0154] Расположение первого предназначенного для детектирования напряжения вывода 27a-27e и разрядного вывода 21a-21e на токоотводе 4a-4e идентично их расположению в биполярной батарее 2 согласно первому варианту воплощения.

[0155] Второй предназначенный для детектирования напряжения вывод 27aa-27ee соединен с токоотводом 4a-4e вблизи точки B. Третий предназначенный для детектирования напряжения вывод 27aaa-27eee соединен с токоотводом 4a-4e вблизи промежуточной позиции на одной длинной стороне токоотвода 4a-4e с прямоугольной плоской формой.

[0156] В этом варианте воплощения требования к биполярной батарее 2 согласно данному изобретению удовлетворяются за счет взаимного расположения между первым предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a-27e и разрядным выводом 21a-21e.

[0157] Предназначенные для детектирования напряжения выводы 27a-27e, 27aa-27ee, 27aaa-27eee соединяются с цепью 29 управления соответственно через предназначенные для этого провода.

[0158] В вариантах воплощения с первого по пятый с каждым токоотводом 4a-4e соединен только один предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e, так что изменение напряжения внутри токоотвода 4a-4e в ходе разряда выглядит как прямая линия. Однако напряжение внутри токоотвода 4a-4e может меняться в криволинейной форме, как показано сплошной линией и пунктирной линией на ФИГ. 16B.

[0159] Когда напряжение внутри токоотвода 4a изменяется вдоль кривой, которая выгибается вверх от точки A к точке B, как показано сплошной линией на фигуре, а напряжение в промежуточной позиции задано как промежуточное значение напряжения Vmi1, это промежуточное значение напряжения Vmi1 больше, чем среднее значение Vav. В этом случае, когда напряжение внутри токоотвода 4a выражено прямой линией, связывающей напряжение высокой стороны Vhi в точке A с напряжением низкой стороны Vlo в точке B, применительно к оцениваемому напряжению токоотвода 4a возникает ошибка, соответствующая разности между промежуточным значением напряжения Vmi1 и средним значением Vav, и в результате снижается точность, с которой рассчитывают напряжения токоотводов 4a-4e. Напротив, когда напряжение внутри токоотвода 4a изменяется вдоль кривой, которая выгибается вниз от точки A до точки B, как показано пунктирной линией на фигуре, а напряжение в промежуточной позиции между точкой A и точка B задано как промежуточное значение напряжения Vmi2, промежуточное значение напряжения Vmi2 меньше, чем среднее значение Vav. В этом случае, когда напряжение внутри токоотвода 4a выражено прямой линией, связывающей напряжение высокой стороны Vhi в точке A с напряжением низкой стороны Vlo в точке B, применительно к оцениваемому напряжению токоотвода 4a возникает ошибка, соответствующая разности между промежуточным значением напряжения Vmi2 и средним значением Vav, и в результате снижается точность, с которой рассчитывают напряжения токоотводов 4a-4e.

[0160] В этом варианте воплощения первый предназначенный для детектирования напряжения вывод 27a-27e расположен вблизи точки A, второй предназначенный для детектирования напряжения вывод 27aa-27ee расположен вблизи точки B, а третий предназначенный для детектирования напряжения вывод 27aaa-27eee расположен в промежуточной позиции на одной длинной стороне прямоугольника, образующего токоотвод 4a-4e. Поэтому промежуточные значения напряжения Vmi1 и Vmi2 на промежуточном участке прямой линии, соединяющей точку A и точку B на ФИГ. 16A, могут быть детектированы третьим предназначенным для детектирования напряжения выводом 27aaa-27eee.

[0161] В результате цепь 29 управления может более точно оценивать распределение напряжения по внутренности токоотвода 4a-4e, используя напряжение высокой стороны Vhi, детектируемое первым предназначенным для детектирования напряжения выводом 27a-27e, напряжение низкой стороны Vlo, детектируемое вторым предназначенным для детектирования напряжения выводом 27aa-27ee, и промежуточное значение напряжения Vmi1 (Vmi2), детектируемое третьим предназначенным для детектирования напряжения выводом 27aaa-27eee.

[0162] Содержание заявки Tokugan 2010-195792 с датой подачи в Японии от 1 сентября 2010 г. настоящим включено сюда по ссылке.

[0163] Хотя изобретение было описано выше со ссылкой на определенные варианты воплощения, изобретение не ограничено описанными выше вариантами воплощения. Специалистам в данной области техники придут на ум модификации и вариации описанных выше вариантов воплощения в рамках объема формулы изобретения.

[0164] Например, в описанных выше вариантах воплощения токоотвод 4a-4e обладает планарной формой плоского прямоугольника, но плоская форма токоотвода 4a-4e не ограничена прямоугольником и может принимать любую форму, включая форму квадрата и форму круга.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0165] Как описано выше, биполярная батарея согласно данному изобретению может удовлетворять как требованию, относящемуся к измерению напряжения, так и требованию, относящемуся к разряду от токоотвода. Поэтому при применении этого изобретения к биполярной батарее, устанавливаемой в электромобиле или т.п., может ожидаться благоприятный эффект с точки зрения удлинения срока службы батареи.

[0166] Варианты воплощения данного изобретения, которым заявлены исключительные права или преимущества, определяются следующим образом:

Изобретение относится к компоновке выводов биполярных батарей.

Технический результат - повышение точности измерения напряжения и точности балансировки. Предназначенный для детектирования напряжения вывод и разрядный вывод соединены с частью периферийной кромки токоотвода биполярной батареи. Предполагая первую прямую линию (Da1), которая соединяет центроид токоотвода и предназначенный для детектирования напряжения вывод, и вторую прямую линию (Da2), которая ортогональна первой прямой линии (Da1), разрядный вывод расположен на противоположной предназначенному для детектирования напряжения выводу стороне от второй прямой линии (Da2). Тем самым удовлетворяются как требование, относящееся к измерению напряжения токоотвода, так и требование, относящееся к разряду. 7 з.п. ф-лы, 37 ил.

1. Биполярная батарея (2), в которой множество биполярных электродов (3), каждый из которых содержит слоевидный токоотвод (4a-4e), слой (5) активного материала положительного электрода, расположенный на одной поверхности токоотвода (4a-4e), и слой (6) активного материала отрицательного электрода, расположенный на другой поверхности токоотвода (4a-4e), и множество слоев (7) электролита, через которые внутри перемещаются ионы, наслоены в состоянии, при котором слой (5) активного материала положительного электрода и слой (6) активного материала отрицательного электрода находятся напротив друг друга через слой (7) электролита,
при этом токоотвод (4a-4e) содержит предназначенный для детектирования напряжения вывод (27a-27e, 27aa-27ee, 27aaa-27eee) и разрядный вывод (21a-21e), соединенные с частью его периферийной кромки, и,
предполагая первую прямую линию (Da1), которая соединяет центроид токоотвода (4a-4e) и предназначенный для детектирования напряжения вывод (27a-27e), и вторую прямую линию (Da2), которая ортогональна первой прямой линии (Da1), разрядный вывод (21a-21e) расположен на противоположной предназначенному для детектирования напряжения выводу (27a-27e) стороне от второй прямой линии (Da2).

2. Биполярная батарея по п.1, при этом, предполагая две прямые линии, пересекающиеся в центроиде и разбивающие плоскую форму токоотвода (4a-4e) на четыре области, предназначенный для детектирования напряжения вывод (27a-27e) расположен в одной из двух несмежных областей, а разрядный вывод (21a-21e) расположен в другой из них.

3. Биполярная батарея (2) по п.2, при этом две несмежные области представляют собой области, в которых угол пересечения двух прямых линий является острым углом.

4. Биполярная батарея (2) по п.2, при этом плоская форма токоотвода (4a-4e) является прямоугольной, а две прямые линии, пересекающиеся в центроиде, являются диагональными линиями прямоугольника.

5. Биполярная батарея (2) по п.1, при этом предназначенный для детектирования напряжения вывод (27a-27e) и разрядный вывод (21a-21e) расположены с угловым интервалом между 150 и 210 градусами в идентичном токоотводе (4a-4e).

6. Биполярная батарея (2) по п.1, при этом токоотвод (4a-4e) содержит еще один предназначенный для детектирования напряжения вывод (27aa-27ee), который соединен с частью периферийной кромки токоотвода (4a-4e) вблизи разрядного вывода (21a-21e).

7. Биполярная батарея (2) по любому из пп. с 1 по 5, при этом токоотвод (4a-4e) содержит пару разрядных выводов (21a-21e, 21aa-21ee), а
предназначенный для детектирования напряжения вывод (27a-27e) расположен на одной стороне от второй прямой линии, тогда как один из пары разрядных выводов (21a-21e, 21aa-21ee) расположен на противоположной предназначенному для детектирования напряжения выводу (27a-27e) стороне от второй прямой линии.

8. Биполярная батарея (2) по п. 7, дополнительно содержащая разрядную цепь (20, 20a), соединенную с каждым из пары разрядных выводов (21a-21e, 21aa-21ee).