充电设备和充电/放电设备的制作方法

专利名称：充电设备和充电/放电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于二次蓄电池的充电设备和充电/放电设备，并 且更具体地，涉及一种用于其中利用外罩材料来层叠和密封正电极和 负电极的膜覆盖层叠蓄电池的充电设备和充电/放电设备。
背景技术：
通过充电的方式二次蓄电池能够被重复地使用并且因此用作各种 电气设备的电源。而且，近年来，高能二次蓄电池也已经被研制出来 并且用作混合动力车辆和电动车辆的电源。此外，已经对于对二次蓄 电池充电的充电设备和具有放电功能的充电设备作出各种改进。例如，要求充电设备具有的一种能力是縮短充电时间。对于对电 动车辆中的二次蓄电池充电的充电设备，縮短充电时间是特别重要的。 由于电动车辆的使用变得普及，所以期望将以与在服务站处为汽油动力车辆供给汽油的方式相类似的方式为二次蓄电池供给能量。在此情 形中，车辆用户将车辆移动至充电站，在这里，用户为车辆中的二次 蓄电池充电。日本专利特开平5-207668号公布披露了一种充电设备，所述充电 设备旨在在与服务站为汽油动力车辆供给汽油所需时间同等的时间内 完成二次蓄电池的充电。该充电设备具有整流器，用于将商用交流 电力转换成直流电力；用于缓冲的二次蓄电池；以及充电器，用以对 用于缓冲的二次蓄电池的低电流充电和从其低电流放电进行控制。如 果车辆中的二次蓄电池未被充电，则由整流器转换的直流电经由利用低电流对用于缓冲的二次蓄电池进行充电的充电器而被输入到用于缓 冲的二次蓄电池。如果车辆中的二次蓄电池被充电，则充注在用于缓 冲的二次蓄电池中的直流电力经由充电器而被输入到车辆中的二次蓄 电池。这样，利用高电流对车辆中的二次蓄电池充电，即，二次蓄电 池被快速充电。另一方面，在例如研制二次蓄电池的阶段或者制造二次蓄电池的 过程中使用充电/放电设备，从而测试二次蓄电池的充电和放电特性。例如，日本专利特开平9-159738号公布披露了一种充电/放电设备，包 括充电电源、电子负载器件和用于缓冲的二次蓄电池。在充电/放电设 备中，为了对用于测试的二次蓄电池充电，充电电源和用于缓冲的二 次蓄电池与用于测试的二次蓄电池串联。为了对用于测试的二次蓄电 池放电，电子负载器件和用于缓冲的二次蓄电池被连接到用于测试的 二次蓄电池。根据在日本专利特开平9-159738号公布中披露的充电/放电设备， 将通过从用于测试的二次蓄电池放电而产生的电能积蓄在用于缓冲的 二次蓄电池中。积蓄在用于缓冲的二次蓄电池中的电能能够被用于对 用于测试的二次蓄电池充电。结果，能够有效地利用电能。然而，上述传统的充电设备和充电/放电设备存在下述问题。在日本专利特开平5-207668号公布中披露的用于电动车辆中的二 次蓄电池的充电设备被连接到车辆并且因此期望在户外使用。这样， 充电设备易于受环境温度的影响。二次蓄电池的输出特性和寿命通常随着环境温度而改变。这也适 用于在充电设备中设置的用于缓冲的二次蓄电池。即，在低温环境(如 冬季)中，用于缓冲的二次蓄电池的直流电阻升高从而降低了可输出的最大电流。对于用于缓冲的二次蓄电池降低最大电流这延长了对二 次蓄电池充电所需的时间。相反，在高温环境(如夏季)中，用于缓 冲的二次蓄电池处于这种高温气氛中。当处于高温气氛中时，用于缓
冲的二次蓄电池的寿命縮短。另一方面，对于测试二次蓄电池的充电/放电特性的充电/放电设 备，在充电/放电设备中所使用的电气零件和电子零件的电学特性必须 是稳定的，从而使得能够正确地评估二次蓄电池的充电/放电特性。然而，在日本专利特开平9-159738号公布中披露的充电/放电设备具有与充电/放电特性的正确评估有关的下述缺点。在用于测试的二次 蓄电池的充电/放电测试中，用于缓冲的二次蓄电池也被充电和放电。 当大电流流经二次蓄电池时，由于其内阻引起的电阻热量而使二次蓄 电池产生热量。这样，用于缓冲的二次蓄电池的温度升高并且用于缓 冲的二次蓄电池的电学特性改变。连续测试累积地升高了用于缓冲的 二次蓄电池的温度。结果，对于每次测试，测试条件都改变，从而妨 碍了对用于测试的二次蓄电池进行正确评估。为了避免用于缓冲的二 次蓄电池的温度升高的不利效果，可以在下次测试开始之前等待用于 缓冲的二次蓄电池的温度降低。然而，在此情形中，需要长时间来等 待温度变低，这样降低了测试效率。具体地，如果在二次蓄电池的制 造过程中使用充电/放电设备，则二次蓄电池的制造效率降低。即是说，对于具有用于缓冲的二次蓄电池的充电/放电设备，如在 充电设备的情形中那样，管理用于缓冲的二次蓄电池的温度是重要的。作为用于二次蓄电池的外罩，经常使用一种罐，通过将具有大约0.3到0.5mm的厚度的金属板成形为类似圆筒形或者盒形而形成上述的 罐。然而，如果将上述的罐用作外罩，则罐外部的热量难以被传递到 内部蓄电池元件。此外，不能忽视罐的热容量。而且，由于对金属板 的加工限制，难以生产具有至多3mm的厚度的二次蓄电池。由于上述 原因，所以难以在短期内控制罐中的蓄电池元件的温度或者将整个蓄 电池元件的温度控制到均匀值。
因此，本发明的一个目的在于提供一种使得用于缓冲的二次蓄电 池的温度能够易于管理的充电设备和充电/放电设备。发明内容为了实现上述目的，根据本发明的一种充电设备包括用于缓冲 的二次蓄电池、电力供给部件、连接部件、切换控制部件和温度调节 装置。所述电力供给部件向用于缓冲的二次蓄电池供给电力。所述连 接部件连接到要充电的二次蓄电池。所述切换控制部件在其中由电力 供给部件供给的电力在用于缓冲的二次蓄电池中积蓄的第一模式和其 中利用由用于缓冲的二次蓄电池供给的电力对要充电的二次蓄电池充 电的第二模式之间切换充电设备。所述温度调节装置从用于缓冲的二 次蓄电池的外部调节用于缓冲的二次蓄电池的温度。所述用于缓冲的 二次蓄电池包括至少一个电池(cell)，所述电池构成具有正电极板和 负电极板层叠在其中的结构的蓄电池元件，所述蓄电池元件利用外罩 膜密封。此外，根据本发明的充电/放电设备包括用于缓冲的二次蓄电池、 电力供给部件、连接部件、切换控制部件和温度调节装置。所述电力 供给部件向用于缓冲的二次蓄电池供给电力。所述连接部件连接到要 充电和放电的二次蓄电池。所述切换控制部件在第一模式、第二模式 和第三模式之间切换充电/放电设备，在所述第一模式中，由电力供给 部件供给的电力在用于缓冲的二次蓄电池中积蓄，在所述第二模式中， 利用由用于缓冲的二次蓄电池供给的电力对要充电和放电的二次蓄电 池充电，在所述第三模式中，积蓄在要充电和放电二次蓄电池中的电 力被放电至用于缓冲的二次蓄电池。所述温度调节装置从用于缓冲的 二次蓄电池的外部调节用于缓冲的二次蓄电池的温度。所述用于缓冲 的二次蓄电池包括至少一个电池，所述电池构成具有层叠的正电极板 和负电极板的蓄电池元件，所述蓄电池元件利用外罩膜密封。如上所 述，根据本发明的充电设备和充电/放电设备包括从用于缓冲的二次蓄 电池的外部调节用于缓冲的二次蓄电池的温度的温度调节装置。此外， 所述用于缓冲的二次蓄电池包括至少一个电池，所述电池构成具有层 叠的正电极板和负电极板并且利用外罩膜密封的蓄电池元件。所述电 池的外罩的热容量远小于传统二次蓄电池的外罩(罐)的热容量而可 以忽略。而且，所述蓄电池元件比巻绕式蓄电池元件更薄。结果，电 池的热传导性提高，并且蓄电池元件的温度可从蓄电池元件的外部被 快速地控制为所期望的温度。此外，电池的减小了的厚度使得蓄电池 元件的温度能够被整体地控制为均匀值。这样，易于管理用于缓冲的 二次蓄电池的温度。本发明能够防止由于用于缓冲的二次蓄电池的温度变化而可能引 起的用于缓冲的二次蓄电池的电学特性的变化。本发明也能够縮短使 得用于缓冲的二次蓄电池能够呈现理想电学特性所需的起动时间。结 果，本发明能够解决在其中安装用于缓冲的二次蓄电池以对目标二次 蓄电池充电或者对其充电和放电的设备所存在的问题。从下面参照示出本发明实例的附图的说明，本发明的上述以及其 它目的、特征和优点将变得更加清楚。


图1是根据本发明的第一示例性实施例的充电设备的框图； 图2是图1中的用于缓冲的二次蓄电池的分解透视图； 图3是图2所示的电池的分解透视图；图4是根据本发明的第二实施例的充电/放电设备的框图；以及 图5是根据本发明的具有珀耳贴温度控制设备的充电/放电设备的 框图。
具体实施方式
(示例性实施例1) 现在，将参照附图来描述本发明的第一示例性实施例。图1是根 据本示例性实施例的充电设备的框图。所图示的充电设备被用于对电
动车辆中的驱动蓄电池充电。充电设备IO包括整流器11、用于缓冲的二次蓄电池13、恒温风发生器16、切换控制电路12和DC-DC转换器14。充电电缆4被连接 到DC-DC转换器14的输出端子14a和14b。通过将充电电缆4连接到 驱动蓄电池3而对安装在电动车辆2中的驱动蓄电池3充电。整流器11是将商用交流电源1加载的交流电转换成直流电以向用 于缓冲的二次蓄电池13供给直流电的器件。整流器11用作根据本发 明的电力供给部件。在对驱动蓄电池3充电之前，在用于缓冲的二次 蓄电池13中积蓄将被充注到驱动蓄电池3中的电力。切换控制电路12 在第一模式和第二模式之间切换充电设备IO的操作模式。在第一模式 中，用于缓冲的二次蓄电池13被连接到整流器11从而由整流器11供 给的电力被充注到用于缓冲的二次蓄电池13中。在第二模式中，用于 缓冲的二次蓄电池13被连接到DC-DC转换器14从而积蓄在用于缓冲 的二次蓄电池13中的电力被充注到连接至输出端子14a和14b的蓄电 池(在本示例性实施例中为电动车辆2中的驱动蓄电池3) 。 DC-DC 转换器14是根据连接到输出端子14a和14b的蓄电池的电压来升高或 者降低用于缓沖的二次蓄电池13的输出电压的器件。DC-DC转换器 14用作根据本发明的连接部件。恒温风发生器16邻近用于缓冲的二次 蓄电池13定位。恒温风发生器16对着用于缓冲的二次蓄电池13吹送 利用例如热交换而被设为常温的空气从而从用于缓冲的二次蓄电池13 的外部调节用于缓冲的二次蓄电池13的温度。现在，将参照图2和3来详细描述用于缓冲的二次蓄电池13。用于缓冲的二次蓄电池13的容量大于要被充电设备10充电的驱 动蓄电池3的容量。如图2所示，用于缓冲的二次蓄电池13包括串联 到一起的多个电池20。图2示出一个实例，其中多个电池20被串联到 一起。然而，通过将多个串联在一起的电池组相互并联，能够进一步
增大容量。电池20每一个均呈现为扁平状并且沿着其厚度方向间隔排列。用于缓冲的二次蓄电池13可以由单个电池20构成，只要该单个 电池20的容量大于驱动蓄电池3的容量。图3是图2所示的电池20的分解透视图。每一个电池20均包括 扁平蓄电池元件22，被成形为基本类似于长方体并且被配置成使得多 个正电极板和多个负电极板相层叠；正电极片23a和负电极片23b，分 别连接到蓄电池元件22的正电极板和负电极板；以及两个外罩膜和25， 将蓄电池元件22与电解质密封到一起。蓄电池元件22被配置成使得多个正电极板和多个负电极板经由分 隔板交替地层叠，正电极板和负电极板的每一个均由金属箔制成，电 极材料被涂覆到金属箔的相对表面。其上没有涂覆电极材料的未涂覆 部分从正电极板和负电极板的每一个的一边延伸。正电极板的未被涂 覆的部分被超声波焊接到一起并且连接到正电极片23a。负电极板的未 被涂覆的部分被超声波焊接到一起并且连接到负电极片23b。正电极板 和负电极板的超声波焊接部分的未涂覆部分被称为收集部件。即，正 电极片23a连接到蓄电池元件22的正极侧电流收集部件。负电极片23b 连接到蓄电池元件22的负极侧电流收集部件。在本示例性实施例中，正电极板和负电极板由多个交叠的未涂覆 部分形成从而正电极板的未涂覆部分沿着与其中负电极板的未涂覆部 分突出的方向相反的方向突出。因此，从电池20的相对边引出正电极 片23a和负电极片23b。在本示例性实施例中，电池20的平面形状是 基本长方形的，并且正电极片23a和负电极片23b被从该长方形的短边 引出。根据电池20的类型适当地选择用于正电极板和负电极板、电解质 等的材料。在本示例性实施例中，电池20是锂离子二次蓄电池。在此 情形中，具有3到50um厚度的铝箔，其两个表面均覆盖有正电极活 性材料例如锂锰复合氧化物、钴酸锂、镍酸锂，可以被用作正电极板。具有3到50um厚度的铜箔，其两个表面均覆盖有掺杂或者未掺杂锂的碳材料，可以被用作负电极板。电解质可以含有锂盐。而且，如果铝箔被用作正电极的金属箔，则铝板可被用作正电极片23a。如果铜箔被用作负电极的金属箔，则镍 或者铜板可被用作负电极片23b。如果负电极片23b由铜板形成，则负 电极片23b的表面可被镀有镍。这些材料被用于通常的锂离子二次蓄 电池并且因此将不再详细描述。所述分隔板可以是薄板状构件，它可利用电解质浸渍，例如微多 孔膜或者由热塑性树脂例如聚烯烃形成的无纺布或者纺织布。外罩膜24和25的平面尺寸大于蓄电池元件22从而使得外罩膜24 和25在沿着其厚度方向的相对侧上围绕蓄电池元件22将其夹入中间。 围绕蓄电池元件22的周围而交叠的外罩膜24和25的相对表面在蓄电 池元件22的整个周边上被热密封从而密封蓄电池元件22。在图3中， 热密封区域被画上阴影。外罩膜24包括形成在其中央区域中的杯部件 24a从而形成作为围绕蓄电池元件22的空间的蓄电池元件容纳部件。 杯部件24a能够通过深冲压形成。在本示例性实施例中，杯部件24a 仅仅在外罩膜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的柔性以围绕蓄电池元件22而 不用形成所述杯部件。层叠膜优选地用于外罩膜24和25。所用的层叠膜是柔性的并且允 许蓄电池元件22通过热密封而被密封以便防止电解质泄漏。用于外罩 膜24和25的层叠膜的一个典型的例子是多层膜，在该多层膜中，由 薄金属膜制成的非渗透层和由热密封树脂制成的热密封树脂层被层 叠。另一个例子是其中非渗透层跨过热密封树脂层而与保护层层叠的 多层膜。所述保护层由聚酯膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜)或
者尼龙膜形成。为了密封蓄电池元件22，彼此相对地定位热密封树脂层从而围绕蓄电池元件22。例如，由A1、 Ti、 Ti合金、Fe、不锈钢或者Mg合金形成的具有 10到100um的厚度的箔片可被用作形成非渗透层的薄金属膜。形成 热密封树脂层的树脂可以例如是聚丙烯、聚乙烯以及它们的氧化物改 性树脂、聚苯硫醚、诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯、聚酰胺、乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物。所述热密封树脂层的厚度优选为10到200 n m， 更优选30到100 y m。根据本示例性实施例的电池20能够例如如下所述那样进行制造。首先，通过深冲压在作为两个外罩膜24和25中的一个的外罩膜 24上形成杯部件24a。然后，与正电极片23a和负电极片23b连接的蓄电池元件22被外 罩膜24和25围绕且夹入它们中间。此时，外罩膜24和25被定向成 使得热密封树脂层彼此相对。随后，使用热密封头(图中未示出)而 将外罩膜24和25的、围绕蓄电池元件22的周围而彼此相对的区域彼 此热密封。更具体地，热密封外罩膜24和25的三边以将外罩膜24和 25形成为具有一个开口边的袋子。随后，通过外罩膜24和25的一个 开口边注入电解质，然后热密封剩余的一边。在减压气氛(减压腔) 中对该剩余的一边热密封。在减压气氛中进行热密封之后，电池20被 恢复到大气压力。然后，在大气压力下，外罩膜24和25与蓄电池元 件22形成密切接触。外罩膜24和25的所述的三个边可以同时地或者 一个接一个地被热密封。再次参照图1，将描述使用根据本示例性实施例的充电设备10的 充电步骤。
首先，当电动车辆2中的驱动蓄电池3未充电时，通过切换控制电路12，将充电设备IO设为第一模式。在第一模式中，用于缓冲的二 次蓄电池13连接到整流器11。在第一模式中，用于缓冲的二次蓄电池 13在低电流下充电。 一旦用于缓冲的二次蓄电池13的充电完成，则驱 动蓄电池3准备进行充电。为了对驱动蓄电池3充电，通过切换控制电路12，充电设备10 被切换到第二模式。在第二模式中，用于缓冲的二次蓄电池13被连接 到DC-DC转换器14。在第二模式中，积蓄在用于缓冲的二次蓄电池 13中的电力被用于对驱动蓄电池3充电。用于缓冲的二次蓄电池13的 容量大于驱动蓄电池3的容量。这样，驱动蓄电池3在高电流下快速 充电。以此方式，使用从商用交流电源1获得的电力但是在低电流下对 用于缓冲的二次蓄电池13充电。因此，在商用交流电源l上施加低的 负荷。另一方面，使用积蓄在用于缓冲的二次蓄电池13中的电力在高 电流下对驱动蓄电池3充电。能够在短时间内对驱动蓄电池3充电。用于缓冲的二次蓄电池13的电学特性随着环境温度而改变。例如， 在低温环境下，直流电阻值增加从而降低能够输出的最大电流。此外， 当用于缓冲的二次蓄电池13长时间处于高温环境时，用于缓冲的二次 蓄电池13寿命较短。充电设备IO多安装在室外。因此，在低温环境中，如在冬季，充 电设备10的温度变低，并且因此用于缓冲的二次蓄电池13的温度变 低。如上所述，用于缓冲的二次蓄电池13的降低温度降低了来自用于 缓冲的二次蓄电池13的最大输出电流。结果，需要更长时间对驱动蓄 电池3充电。另一方面，在高温环境中，如在夏季，充电设备10和用 于缓冲的二次蓄电池13被暴露于高温。结果，用于缓冲的二次蓄电池 13寿命较短并且需要利用新的蓄电池来更加频繁地更换。最终，充电
设备IO的维护成本增加。恒温风发生器16对着用于缓冲的二次蓄电池13吹送常温风以将 用于缓冲的二次蓄电池13的温度维持在预定温度范围之内。该预定温 度范围对应于高于使得不能获得所需的最大输出电流的温度的温度并 且低于使得蓄电池显著劣化或者使得蓄电池寿命非常短的温度的温 度。此外，形成用于缓冲的二次蓄电池13的电池20每一个均具有层 叠蓄电池元件22,其中正电极板和负电极板被层叠。而且，利用外罩 膜24和25来密封蓄电池元件22。具有层叠蓄电池元件22的电池能够 被形成为扁平状。因此，电池20的厚度小于具有通过巻绕电极板而形 成的巻绕式蓄电池元件的电池的厚度。电池20的表面面积与体积的比 例高于具有巻绕式蓄电池元件的电池。此外，因为膜被用作外罩材料， 所以电池20的内部和外部之间的热传导性高于使用罐的电池。如上所述，与其它结构的电池相比，电池20提供了更高的热传导 性，并且蓄电池元件22的温度可容易地从电池20外部控制。此外， 因为不仅蓄电池元件22而且电池20整体也是薄的，所以通过在外部 控制电池20的温度可以将蓄电池元件22整体的温度控制为均匀值。 因此，通过对着用于缓冲的二次蓄电池13吹送常温风，能够更加显著 地发挥这种效果。即，因为电池20被配置成使得层叠蓄电池元件22 由外罩膜24和25密封，所以，电池20的温度可设为等于环境温度， 同时蓄电池元件22整体的温度也被保持为均匀值。而且，在本示例性实施例中，在减压气氛中密封蓄电池元件22从 而电池20的外罩膜24和25紧密地接触蓄电池元件22。这也有助于允 许容易地从外部控制蓄电池元件22的温度。此外，即使用于缓冲的二 次蓄电池13具有多个电池20，如图2所示，但是通过相间隔地排列电 池20而能够在电池20之间保持空气的流动。每一个电池20的温度都 能够因此被保持在期望值。恒温风发生器16不需要对着用于缓冲的二次蓄电池13恒定地吹 送风。至少当用于缓冲的二次蓄电池13的温度达到使得对驱动蓄电池3充电所需的时间受到影响的值以及使得用于缓冲的二次蓄电池13的 寿命受到影响的值时，需要驱动恒温风发生器16。例如，在低温环境 中，仅当驱动蓄电池3被充电时，将驱动恒温风发生器16从而将用于 缓冲的二次蓄电池13的温度设为所需温度。具体地，用于缓冲的二次 蓄电池13在即将充电之前被加热并且在充电期间根据需要而被冷却。 在待机期间，用于缓冲的二次蓄电池13不被加热或者冷却。即，在待 机期间，恒温风发生器16保持停止。仅当对驱动蓄电池13充电时才 需要输出性能。如果为了除对驱动蓄电池3充电之外的目的，对用于 缓冲的二次蓄电池13加热，则可能加速用于缓冲的二次蓄电池13的 劣化。此外，当正在对驱动蓄电池3充电时，高电流流经用于缓冲的 二次蓄电池13，并且电池20产生热量。因此，优选停止对电池20的 外部加热，并且优选冷却电池20。此外，在待机期间，用于缓冲的二 次蓄电池13在第一模式中充电。此时，可以根据需要来冷却用于缓冲 的二次蓄电池13。如上所述，基于温度驱动恒温风发生器16能够通过基于来自温度 传感器的检测结果的ON/OFF控制或者PID控制来实现。期望在用于 缓冲的二次蓄电池13附近、在电池20的表面上或者在电池20内部设 置温度传感器。如果充电设备10被用于对电动车辆中的驱动蓄电池充电，如在本 示例性实施例的情形中那样，则在低温环境中，如在冬季，在即将如 上所述地对驱动蓄电池3充电之前，用于缓冲的二次蓄电池13优选地 被加热至使得呈现期望的输出特性的温度。根据本示例性实施例的充 电设备10允许电池20的温度如上所述地快速达到理想值。这使得电 动车辆在低温环境中变得可充电所需的起动时间能够得以縮短。 (第二实施例)现在，将参照附图来描述本发明的第二实施例。图4是根据本示 例性实施例的充电/放电设备的框图。所图示的充电/放电设备被用于在 制造过程期间测试二次蓄电池的充电/放电特性。根据本示例性实施例的充电/放电设备30包括整流器31、用于缓冲的二次蓄电池33、恒温风发生器36、切换控制电路32和DC-DC转 换器34。用于测试的二次蓄电池5被连接到DC-DC转换器34的输出 端子34a和34b以测试用于对充电/放电特性进行测试的二次蓄电池5。整流器31、用于缓冲的二次蓄电池33、恒温风发生器36和DC-DC 转换器34类似于在第一实施例中描述的那些并且因此将不再描述。此 外，除了在第一实施例中描述的在充电设备10 (见图1)中提供的第 一和第二模式之外，充电/放电设备30还具有第三模式。在第三模式中， 用于缓冲的二次蓄电池33被连接到DC-DC转换器34从而积蓄在连接 到输出端子34a和34b的蓄电池(在本示例性实施例中为用于测试的二 次蓄电池5)中的电力被放电至用于缓冲的二次蓄电池33。切换控制 电路32在第一模式、第二模式以及第三模式之间切换。将在下面描述充电/放电设备30的操作。首先，在测试用于测试的二次蓄电池5之前，切换控制电路32将 充电/放电设备30设为第一模式。因此，用于缓冲的二次蓄电池33在 低电流下充电。在用于缓冲的二次蓄电池33充电完成之后，切换控制电路32将 充电/放电设备30切换到第二模式。因此，积蓄在用于缓冲的二次蓄电 池33中的电力被用于对用于测试的二次蓄电池5充电。用于缓冲的二 次蓄电池33的容量大于用于测试的二次蓄电池5的容量。因此，用于测试的二次蓄电池5在高电流下快速充电。在对用于测试的二次蓄电池5充电期间，通过测量用于测试的二次蓄电池5的电学特性、充电 时间等，测得用于测试的二次蓄电池5的充电特性。在测得用于测试的二次蓄电池5的充电特性之后，切换控制电路 32将充电/放电设备30切换到第三模式。因此，积蓄在用于测试的二 次蓄电池5中的电力被放电至用于缓冲的二次蓄电池33并且积蓄在其 中。在从用于测试的二次蓄电池5放电期间，测量用于测试的二次蓄 电池5的电学特性、放电时间等并且由此测得用于测试的二次蓄电池5 的放电特性。在对一个用于测试的二次蓄电池5的充电/放电测试完成之后，将 用于测试的二次蓄电池5从充电/放电设备30移除。随后，将下一个用 于测试的二次蓄电池5连接到充电/放电设备30，并且进行充电-放电测 试。当更换用于测试的二次蓄电池5时，检测用于缓冲的二次蓄电池 33的充电状态。如果在用于缓冲的二次蓄电池33中积蓄了足以对用于 测试的二次蓄电池5充电的电力，则充电/放电设备30连续对下一个用 于测试的二次蓄电池5执行充电/放电测试而不需将其切换为第一模 式。如果积蓄在用于缓冲的二次蓄电池33中的电力不足以对用于测试 的二次蓄电池5充电，则充电/放电设备30被切换至第一模式以对用于 缓冲的二次蓄电池33充电。 一旦用于缓冲的二次蓄电池33的充电完 成，则开始对下一个用于测试的二次蓄电池5进行充电/放电测试。能 够通过测量在用于缓冲的二次蓄电池33的两反性端子之间的电压而检 测用于缓冲的二次蓄电池33的充电状态。如上所述，从用于测试的二次蓄电池5放电的电力被积蓄在用于 缓冲的二次蓄电池33中并且用于对下一个用于测试的二次蓄电池5进 行充电/放电测试。因此电能得以被有效地利用。用于缓冲的二次蓄电池33向用于测试的二次蓄电池5供给电力并
且从用于测试的二次蓄电池5接收电力。因此，当用于缓冲的二次蓄电池33的电学特性随着用于测试的二次蓄电池5的充电/放电测试而改 变时，用于测试的二次蓄电池5的评估精度降低。用于缓冲的二次蓄 电池33的电学特性也随着环境温度以及由于用于缓冲的二次蓄电池33 的充电或放电而由用于缓冲的二次蓄电池33所产生的热量而变化。因此，在本示例性实施例中，如第一示例性实施例的情形，在用 于测试的二次蓄电池5的充电/放电测试期间，恒温风发生器36对着用 于缓冲的二次蓄电池33吹送常温空气以保持用于缓冲的二次蓄电池33 的恒定环境温度。此外，形成用于缓冲的二次蓄电池33的电池被配置 成使得利用外罩膜密封层叠蓄电池元件。因此，在蓄电池元件整体的 温度被保持在均匀值的同时，能够快速地将电池的温度设为等于环境 温度。结果，用于缓冲的二次蓄电池33的电学特性被稳定以提高用于 测试的二次蓄电池5的评估精度。在如上所述的第一和第二示例性实施例中，已经描述了其中对着 用于缓冲的二次蓄电池吹送恒温风从而在外部将用于缓冲的二次蓄电 池从外部保持为常温。当对着用于缓冲的二次蓄电池吹送空气以将用 于缓冲的二次蓄电池的温度保持在预定温度范围之内时，所吹送的空 气不需要被加热或者冷却，而是可直接地对着用于缓冲的二次蓄电池 吹送外部空气。例如，如果当对用于缓冲的二次蓄电池充电和放电时 能够抑制温度的可能升高，则可对着用于缓冲的二次蓄电池吹送其温 度不受控制的外部空气。可以设置仅仅对着用于缓冲的二次蓄电池吹 送外部空气的冷却风扇。此外，并非将用于缓冲的二次蓄电池的温度 保持恒定，而是能够只是对用于缓冲的二次蓄电池加热或者冷却。下 面，将结合其中仅加热或者冷却用于缓冲的二次蓄电池的情形和其中 将用于缓冲的二次蓄电池的温度保持恒定的情形中的每一种情形来描 述可被应用于本发明的温度调节装置的一个实例。(仅加热用于缓冲的二次蓄电池的情形)例如，如果根据本发明的充电设备被用于对电动车辆充电，则在 低温环境中，如在冬季，可以使用仅加热用于缓冲的二次蓄电池的温 度调节装置。这种温度调节装置可以是诸如镍铬合金丝这样的加热丝 或者诸如陶瓷加热元件这样的加热元件。可将加热元件直接地或者经 由金属附接到用于缓冲的二次蓄电池(特别地，附接到电池或者容纳 该电池的电池壳)。可选地，加热元件可被设置成离开用于缓冲的二 次蓄电池放置从而可以利用风扇对着用于缓冲的二次蓄电池吹送被加热元件加热的空气。珀耳贴(Peltier)元件也可被用作加热元件。而且，利用设置在用于缓冲的二次蓄电池附近、在电池的表面上 或者在电池内的温度传感器，可以基于来自温度传感器的检测结果而 通过ON/OFF控制或者PID控制来控制温度调节装置的驱动。(仅冷却用于缓冲的二次蓄电池的情形) 如果充电/放电设备被用于连续地执行充电/放电特性测试，则用于 缓冲的二次蓄电池产生热量。因此，在此情形中，可以仅通过冷却用 于缓冲的二次蓄电池来调节用于缓冲的二次蓄电池的温度。在此情形 中，管道被布置成与用于缓冲的二次蓄电池(特别地，与电池或者容 纳该电池的电池壳)相接触诸如气体或者液体这样的流体通过管道 循环，并且该管道在循环路径的中部具有冷却设备并且由此可以利用 该冷却设备所冷却的流体来冷却用于缓冲的二次蓄电池。冷却设备的实例包括辐射器、利用流体的压缩/隔热膨胀的冷却设 备以及利用珀耳贴元件的冷却设备。管道可以直接地或者经由金属板 与用于缓冲的二次蓄电池接触。如果管道经由金属板与用于缓冲的二 次蓄电池接触，则被冷却的金属板冷却用于缓冲的二次蓄电池。可选 地，如果使用利用珀耳贴元件的冷却设备，则珀耳贴元件可以直接地 者经由金属板与用于缓冲的二次蓄电池接触。此外，如果其中安装充电设备或者充电/放电设备的环境温度与用
于缓冲的二次蓄电池的温度相比足够低，则使用风扇等对着用于缓冲 的二次蓄电池吹送位于充电设备或者充电/放电设备外部的空气便足 以。而且，利用设置在用于缓冲的二次蓄电池附近、在电池的表面上 或者在电池内部的温度传感器，能够基于来自温度传感器的检测结果而通过ON/OFF控制或者PID控制来控制冷却设备、风扇等的驱动。(温度保持恒定的情形)在示例性实施例中所描述的恒温风发生器是用于保持用于缓冲的 二次蓄电池的温度恒定的装置。此外，根据用于缓冲的二次蓄电池的 温度，可以组合并且适当地操作用于加热和冷却用于缓冲的二次蓄电 池的上述各种设备。此外，如果在其温度被控制为保持恒定的房间中 安装充电设备或者充电/放电设备，则使用风扇等对着用于缓冲的二次 蓄电池吹送其中安装充电设备或者充电/放电设备的房间中的空气便足 以。如果具有珀耳贴元件的温度控制设备被用作温度调节装置，则珀 耳贴元件可以加热和冷却用于缓冲的二次蓄电池。图5图示了一种充电/放电设备的框图，其中珀耳贴元件被用于加 热和冷却。在图5中图示的充电/放电设备40从商用交流电源1获取电 力以对用于测试的二次蓄电池5进行充电/放电特性测试。充电/放电设 备40具有使用珀耳贴元件以加热和冷却用于缓冲的二次蓄电池33的 珀耳贴温度控制设备46。整流器31、切换控制电路32、用于缓冲的二 次蓄电池33和DC-DC转换器34类似于在第二实施例中描述的那些。 因此这些构件利用与图4中那些相同的附图标记来标注并且在下面将 不予以描述。珀耳贴温度控制设备46具有珀耳贴元件和控制珀耳贴元件的驱动
的控制电路。将珀耳贴元件直接地或者经由金属板附接到用于缓冲的 二次蓄电池33 (特别地，附接到电池或者容纳该电池的电池壳)。利用上述配置，根据需要而驱动珀耳贴元件以使得用于缓冲的二次蓄电池33的温度能偶保持恒定。图5中图示的珀耳贴温度控制设备不仅可用于保持用于缓冲的二次蓄电池的温度恒定而且还可用于仅加 热或者冷却用于缓冲的二次蓄电池。此外，如果用于缓冲的二次蓄电池的温度被保持恒定，则利用设 置在用于缓冲的二次蓄电池附近、在电池的表面上或者在电池内部的温度传感器，能够基于来自温度传感器的检测结果而通过ON/OFF控 制或者PID控制来控制温度调节装置的驱动。
权利要求
1. 一种用于对二次蓄电池充电的充电设备，包括用于缓冲的二次蓄电池；电力供给部件，用于向所述用于缓冲的二次蓄电池供给电力；连接部件，连接到要充电的二次蓄电池；切换控制部件，用于在第一模式和第二模式之间切换所述充电设备，其中，在所述第一模式中，由所述电力供给部件供给的电力在所述用于缓冲的二次蓄电池中积蓄，在所述第二模式中，利用由所述用于缓冲的二次蓄电池供给的电力对所述要充电的二次蓄电池充电；以及温度调节装置，从所述用于缓冲的二次蓄电池的外部调节所述用于缓冲的二次蓄电池的温度，其中，所述用于缓冲的二次蓄电池包括至少一个电池，在所述至少一个电池中，利用外罩膜来密封具有层叠在其中的正电极板和负电极板的蓄电池元件。
2. 根据权利要求l所述的充电设备，其中所述温度调节装置是邻 近所述用于缓冲的二次蓄电池安装的装置，用于对着所述用于缓冲的 二次蓄电池吹送风以便将所述用于缓冲的二次蓄电池的温度保持在预 定温度范围内。
3. 根据权利要求l所述的充电设备，其中所述温度调节装置包括 用于加热所述用于缓冲的二次蓄电池的加热元件。
4. 根据权利要求3所述的充电设备，其中所述加热元件直接地或 者经由金属板附接到所述用于缓冲的二次蓄电池。
5. —种用于对二次蓄电池充电和放电的充电/放电设备，包括 用于缓冲的二次蓄电池；　电力供给部件，用于向所述用于缓冲的二次蓄电池供给电力； 连接部件，连接到要充电和放电的二次蓄电池；切换控制部件，用于在第一模式、的第二模式、以及第三模式之 间切换所述充电/放电设备，其中，在所述第一模式中，由所述电力供 给部件供给的电力在所述用于缓冲的二次蓄电池中积蓄，在所述第二 模式中，利用由所述用于缓冲的二次蓄电池供给的电力对所述要充电 和放电的二次蓄电池充电，在所述第三模式中，积蓄在所述要充电和 放电二次蓄电池中的电力被放电至所述用于缓冲的二次蓄电池；以及温度调节装置，用于从所述用于缓冲的二次蓄电池的外部调节所 述用于缓冲的二次蓄电池的温度，其中，所述用于缓冲的二次蓄电池包括至少一个电池，在所述至 少一个电池中，利用外罩膜来密封具有层叠在其中的正电极板和负电 极板的蓄电池元件。
6. 根据权利要求5所述的充电/放电设备，其中所述温度调节装置 是邻近所述用于缓冲的二次蓄电池安装的装置，用于对着所述用于缓 冲的二次蓄电池吹送风以便将所述用于缓冲的二次蓄电池的温度保持 在预定温度范围内。
7. 根据权利要求5所述的充电/放电设备，其中所述温度调节装置 包括用于对所述用于缓冲的二次蓄电池进行冷却的冷却设备。
8. 根据权利要求5所述的充电/放电设备，其中所述温度调节装置 包括使用珀耳贴元件的珀耳贴温度控制设备，用于对用于缓冲的二次 蓄电池进行加热和冷却。
9. 根据权利要求8所述的充电/放电设备，其中所述珀耳贴元件直 接地或者经由金属板附接到所述用于缓冲的二次蓄电池。
全文摘要
充电设备(10)具有用于缓冲的二次蓄电池(13)、向二次蓄电池(13)供给直流电力的整流器(11)、经由充电电缆(4)连接到用于驱动电动车辆(2)的蓄电池(3)的DC-DC转换器(14)、切换控制电路(12)和从外部调节二次蓄电池(13)的温度的恒温风发生器(16)。切换控制电路(12)将充电设备(10)切换到第一模式或第二模式，在第一模式中，在二次蓄电池(13)中积蓄从整流器(11)供给的电力，在第二模式中，利用从二次蓄电池(13)供给的电力对蓄电池(3)充电。用于缓冲器的二次蓄电池(13)具有至少一个电池，在该至少一个电池中，利用外膜来密封具有层叠的正电极板和负电极板的蓄电池元件。
文档编号H02J7/00GK101401277SQ20078000916
公开日2009年4月1日 申请日期2007年3月9日 优先权日2006年3月15日
发明者内海和明, 齐藤贵之 申请人:日本电气株式会社