Биполярная батарея

Биполярная батарея

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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