ES2943086T3 - Aparato para predecir la deformación del módulo de batería - Google Patents

Aparato para predecir la deformación del módulo de batería Download PDF

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Jin-Hak Kong
Yong-Seok Choi
Sung-Won Seo
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Abstract

Se describe un dispositivo que puede predecir con eficacia y precisión el grado de deformación de un módulo de batería de acuerdo con el hinchamiento de una batería secundaria. Un dispositivo de predicción de la deformación del módulo de batería según la presente invención es un dispositivo para predecir el grado de deformación del módulo de batería de acuerdo con el hinchamiento de la batería secundaria en un módulo de batería que comprende una o más baterías secundarias dentro de una carcasa de módulo del mismo y comprende: un módulo de evaluación de celdas que deriva una relación entre una cantidad de cambio de espesor y una reacción en relación con una segunda batería; un módulo de evaluación de la caja que deriva una relación entre una carga aplicada a la caja del módulo y una cantidad de cambio de anchura de la caja del módulo; (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato para predecir la deformación del módulo de batería
Sector de la técnica
La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente coreana n.° 10-2017-0011229 presentada el 24 de enero de 2017 en la República de Corea.
La presente divulgación se refiere a una técnica para predecir la deformación de un módulo de batería y, más en particular, a un aparato que puede predecir con eficacia y exactitud el grado de deformación de un módulo de batería, provocado por el hinchamiento debido al uso o deterioro de una batería secundaria.
Estado de la técnica
Las baterías secundarias disponibles comercialmente en la actualidad incluyen baterías secundarias de níquelcadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de níquel-zinc y baterías de litio. Entre ellas, destacan las baterías secundarias de litio, puesto que casi no tienen efecto memoria en comparación con las baterías secundarias de níquel a la hora de garantizar una carga y descarga gratuitas, y también tienen una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad de energía.
La batería secundaria de litio utiliza principalmente óxido a base de litio y material carbonoso como material activo del electrodo positivo y material activo del electrodo negativo, respectivamente. La batería secundaria de litio incluye un conjunto de electrodos en el que una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo recubiertas respectivamente con un material activo del electrodo positivo y un material activo del electrodo negativo están dispuestas con un separador interpuesto entremedio, y un exterior, concretamente, una carcasa de batería, para alojar de forma sellada el conjunto de electrodos junto con un electrolito.
En general, la batería secundaria de litio se puede clasificar como una batería secundaria de tipo lata en la que un conjunto de electrodos está incrustado en una lata de metal y una batería secundaria de tipo bolsa en la que un conjunto de electrodos está incrustado en una bolsa hecha de una hoja laminada de aluminio, dependiendo de la forma del exterior.
En los últimos años, las baterías secundarias se están usando ampliamente no solo en dispositivos de tamaño pequeño, tales como dispositivos electrónicos portátiles, sino también en dispositivos de tamaño mediano y grande, tales como vehículos y dispositivos de almacenamiento de potencia. En el caso de un paquete de baterías de este tipo, se puede conectar eléctricamente un gran número de baterías secundarias para aumentar la capacidad y la potencia. En este momento, la batería secundaria de tipo bolsa se usa más ampliamente debido a sus ventajas, tales como la facilidad de apilamiento y el peso ligero.
La batería secundaria de tipo bolsa puede fabricarse en general mediante la inyección de electrolito en un estado en el que se aloja un conjunto de electrodos en el exterior de una bolsa y, a continuación, se sella el exterior de la bolsa.
La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece que muestra una batería secundaria general de tipo bolsa, y la figura 2 muestra la batería secundaria de tipo bolsa de la figura 1 en un estado ensamblado.
Como se muestra en las figuras 1 y 2, la batería secundaria de tipo bolsa C puede incluir un conjunto 20 de electrodos y un exterior 30 de la bolsa que aloja el conjunto 20 de electrodos.
Aquí, el conjunto 20 de electrodos tiene básicamente una placa de electrodo positivo, una placa de electrodo negativo y un separador interpuesto entremedio, y puede alojarse en un espacio interior formado en el exterior 30 de la bolsa. En este momento, el exterior 30 de la bolsa puede estar formado por una bolsa 31 superior y una bolsa 32 inferior, y se pueden proporcionar porciones de sellado en las circunferencias exteriores de la bolsa 31 superior y la bolsa 32 inferior para que las porciones de sellado se adhieran entre sí para sellar el espacio interior en el que se aloja el conjunto 20 de electrodos.
Aquí, al menos una lengüeta 21 de electrodo positivo y al menos una lengüeta 22 de electrodo negativo pueden extenderse desde la placa del electrodo positivo y la placa del electrodo negativo, respectivamente. La lengüeta 21 del electrodo positivo y la lengüeta 22 del electrodo negativo pueden acoplarse a un conductor 10 de electrodo de tipo placa, concretamente, un conductor 11 de electrodo positivo de tipo placa y un conductor 12 de electrodo negativo de tipo placa, respectivamente. Además, el conductor 11 del electrodo positivo y el conductor 12 del electrodo negativo pueden estar parcialmente expuestos fuera de la bolsa exterior 30 para proporcionar un terminal de electrodo para la conexión eléctrica a una configuración externa de la batería secundaria, concretamente, otra batería secundaria o un dispositivo exterior.
La batería secundaria puede generar gas en su interior debido al deterioro o similar, como la carga y descarga repetidas. Además, si se genera gas en su interior como se describe anteriormente, puede producirse un fenómeno de hinchamiento en el que el material exterior se hincha al menos parcialmente, puesto que aumenta la presión interna. En particular, en el caso de la batería secundaria de tipo bolsa, el exterior en forma de bolsa tiene una rigidez estructural débil en comparación con la batería secundaria de tipo lata y, por lo tanto, el fenómeno de hinchamiento puede producirse de forma más grave.
Como se describe anteriormente, si el fenómeno de hinchamiento se produce en la batería secundaria, la presión interna de la batería aumenta y el volumen aumenta, lo que puede afectar negativamente a la estabilidad estructural del módulo de batería. Además, el módulo de batería incluye a menudo una pluralidad de baterías secundarias. En particular, en el caso de un módulo de batería de tamaño medio o grande utilizado en un vehículo o un dispositivo de almacenamiento de energía (ESS), se puede incluir e interconectar un gran número de baterías secundarias para un alto rendimiento o alta capacidad. En este momento, aunque el volumen de cada batería secundaria aumenta solo ligeramente como consecuencia del hinchamiento, la cantidad de deformación de todo el módulo de batería puede aumentar seriamente puesto que se acumula el volumen aumentado de cada batería secundaria. Así, el hinchamiento del volumen provocado por el hinchamiento de cada batería secundaria puede deteriorar la estabilidad estructural del módulo de batería en conjunto.
Para evitar el deterioro de la estabilidad estructural del módulo de batería, es necesario predecir una cantidad de deformación provocada por el hinchamiento de la batería secundaria y reflejar la cantidad de deformación prevista en un diseño de módulo de batería.
El documento KR 2016 0063278 divulga un dispositivo y un procedimiento para medir el grosor de una celda de batería secundaria.
El documento US2015188198 divulga un módulo de batería que incluye un dinamómetro configurado para medir una fuerza generada por un hinchamiento de la pila de celdas.
El documento KR 20140137181 divulga un sistema de predicción del grosor de una batería, en el que la predicción se basa en factores de aprendizaje tales como la densidad de energía y la relación de capacitancia del cátodo y el ánodo.
Objeto de la invención
Problema técnico
Por lo tanto, la presente invención está dirigida a proporcionar un aparato que puede predecir con eficacia y exactitud el grado de deformación de un módulo de batería, provocada por el hinchamiento de las baterías secundarias.
Estos y otros objetivos y ventajas de la presente invención pueden entenderse a partir de la siguiente descripción detallada y resultarán más evidentes a partir de las realizaciones ejemplares de la presente invención.
Solución técnica
La invención es como se define en la reivindicación 1. Las realizaciones preferibles son según se establece en las reivindicaciones dependientes.
La presente invención proporciona un aparato para predecir la deformación de un módulo de batería, provocada por el hinchamiento de una batería secundaria, el módulo de batería que tiene al menos una batería secundaria en una carcasa del módulo, el aparato que comprende: un módulo de evaluación de la celda configurado para derivar una relación entre una cantidad del cambio de grosor y una fuerza de reacción para una sola batería secundaria; un módulo de evaluación de la carcasa configurado para derivar una relación entre una carga aplicada a la carcasa del módulo y una cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo; y un módulo de predicción configurado para predecir una cantidad de deformación del módulo de batería usando la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de la batería, derivada con el módulo de evaluación de la celda, y la relación entre la carga y la cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo, derivada con el módulo de evaluación de la carcasa.
Aquí, el módulo de evaluación de la celda deriva la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción en una forma de curva singular.
Además, el módulo de evaluación de la carcasa deriva la relación entre la carga y la cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo en una forma de curva singular. Además, el módulo de predicción comprueba un punto de intersección de la curva singular derivada con el módulo de evaluación de la celda y la curva singular derivada con el módulo de evaluación de la carcasa, y predice una cantidad de deformación del módulo de batería usando el punto de intersección comprobado.
Además, el módulo de batería puede incluir una pluralidad de baterías secundarias, y el módulo de predicción puede convertir la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para una sola batería secundaria, derivada con el módulo de evaluación de la celda, en una relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para todas las baterías secundarias incluidas en el módulo de batería, y predecir una cantidad de deformación del módulo de batería usando la relación convertida entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para todas las baterías secundarias.
Además, la batería secundaria puede proporcionarse para estar verticalmente y disponerse para apilarse en una dirección lateral en la carcasa del módulo, y el módulo de evaluación de la carcasa puede derivar una relación entre la cantidad del cambio de la anchura y la carga aplicada a los lados derecho e izquierdo de la carcasa del módulo. Además, la carcasa del módulo puede incluir dos placas de extremo que tienen forma de placa y ubicadas respectivamente en ambos extremos de la batería secundaria en una dirección de apilamiento, y el módulo de evaluación de la carcasa puede derivar una relación entre la cantidad del cambio de la anchura y una carga aplicada a las placas de extremo.
Además, el módulo de predicción puede predecir la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería y la carga aplicada a la carcasa del módulo, como la cantidad de deformación del módulo de batería.
Además, el aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según la presente divulgación puede comprender además un módulo de verificación configurado para comparar la cantidad de deformación del módulo de batería, prevista por el módulo de predicción, con un valor de referencia almacenado con antelación.
Efectos ventajosos
Según una realización de la presente divulgación, cuando una batería secundaria se carga y se descarga repetidamente, se genera gas en la batería secundaria, y cuando se produce un fenómeno de hinchamiento de modo que la batería secundaria se hincha, la cantidad de deformación resultante del módulo de batería puede predecirse con mayor exactitud, eficacia y rapidez.
Así, según la realización de la presente divulgación, se puede derivar una estructura de módulo de batería más estable que refleja la cantidad de deformación prevista del módulo de batería en un diseño de módulo de batería. Descripción de las figuras
Las figuras adjuntas ilustran una realización preferible de la presente invención y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una mayor comprensión de las características técnicas de la presente invención.
La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece que muestra una batería secundaria general de tipo bolsa. La figura 2 muestra la batería secundaria de tipo bolsa de la figura 1 en un estado ensamblado.
La figura 3 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente un aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según una realización de la presente invención.
La figura 4 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración para medir una cantidad del cambio de grosor de una batería secundaria según una realización de la presente invención.
La figura 5 es un gráfico que muestra una curva de fuerza de reacción de la cantidad del cambio de grosor derivada con un módulo de evaluación de la celda según una realización de la presente invención.
La figura 6 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un ejemplo de una carcasa del módulo provista en el módulo de batería.
La figura 7 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración para medir una cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo según una realización de la presente invención.
La figura 8 es el gráfico de una curva que muestra la relación entre la cantidad de deformación y una carga de la carcasa del módulo, derivada con el módulo de evaluación de la carcasa según una realización de la presente invención.
La figura 9 es un gráfico que muestra esquemáticamente una configuración para convertir la relación entre una cantidad del cambio de grosor y una fuerza de reacción para una sola batería secundaria según una realización de la presente invención en la relación entre una cantidad del cambio de grosor y una fuerza de reacción para todas las baterías secundarias incluidas en el módulo de batería.
La figura 10 es un gráfico que muestra esquemáticamente una configuración para predecir la cantidad de deformación de un módulo de batería según una realización de la presente invención.
La figura 11 es una vista en perspectiva en despiece que muestra esquemáticamente un módulo de batería que tiene dos placas de extremo como la carcasa del módulo.
La figura 12 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente un módulo de evaluación de la celda según una realización de la presente invención.
La figura 13 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente una plantilla fija del módulo de evaluación de la celda según una realización de la presente invención.
La figura 14 muestra un ejemplo de un gráfico que muestra el resultado de una medición de una cantidad de cambio de la fuerza de reacción, provocado por el aumento de ciclos a causa de la plantilla fija del módulo de evaluación de la celda según una realización de la presente invención.
La figura 15 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente una plantilla variable del módulo de evaluación de la celda según una realización de la presente invención.
La figura 16 muestra un ejemplo de un gráfico que muestra una cantidad de cambio de la fuerza de reacción y una cantidad del cambio de grosor provocado por la carga y descarga, medido con la plantilla variable del módulo de evaluación de la celda según una realización de la presente invención.
La figura 17 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración para derivar la relación entre una cantidad de deformación y una fuerza de reacción de una batería secundaria mediante una unidad de derivación del módulo de evaluación de la celda según una realización de la presente invención.
La figura 18 es un gráfico que muestra un cambio de fuerza de reacción según el ciclo en diversas carcasas en las que miembros elásticos que tienen diferentes constantes del muelle se acoplan en la plantilla variable del módulo de evaluación de la celda según una realización de la presente invención.
La figura 19 es un gráfico que muestra una cantidad del cambio de grosor según el ciclo en diversas carcasas en las que miembros elásticos que tienen diferentes constantes del muelle se acoplan en la plantilla variable del módulo de evaluación de la celda según una realización de la presente invención.
La figura 20 es un gráfico que muestra la relación entre la cantidad de deformación y la fuerza de reacción en diversas carcasas que tienen diferentes constantes del muelle en la plantilla variable del módulo de evaluación de la celda según una realización de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
En lo sucesivo, se describirán en detalle las realizaciones preferibles de la presente divulgación en referencia a las figuras adjuntas.
Un aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según la presente divulgación predice la deformación de un módulo de batería, provocada por el hinchamiento de una batería secundaria, con respecto al módulo de batería que tiene al menos una batería secundaria en una carcasa del módulo. En particular, el aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según la presente divulgación se puede aplicar más eficazmente a un módulo de batería que tiene una batería secundaria de tipo bolsa.
La figura 3 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente un aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según una realización de la presente invención.
En referencia a la figura 3, un aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según la presente invención incluye un módulo 100 de evaluación de la celda, un módulo 200 de evaluación de la carcasa y un módulo 300 de predicción.
El módulo 100 de evaluación de la celda deriva la relación entre una cantidad del cambio de grosor y una fuerza de reacción para una sola celda, concretamente, una batería secundaria. Por ejemplo, si el módulo de batería incluye diez celdas (diez baterías secundarias), el módulo 100 de evaluación de la celda puede derivar la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para una de las celdas.
Aquí, la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de una celda pueden ser una cantidad del cambio de grosor y una fuerza de reacción formada por el hinchamiento que se produce cuando se genera gas en la batería secundaria como consecuencia de la carga y descarga de la batería secundaria.
La figura 4 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración para medir una cantidad del cambio de grosor de una batería secundaria según una realización de la presente invención.
En referencia a la figura 4, la batería secundaria puede tener un grosor como se indica con L1 justo después de su fabricación. Aquí, el grosor de la batería secundaria puede significar una longitud máxima de la batería en la dirección en la que se apilan dos bolsas entre sí. Sin embargo, si la batería secundaria se carga y se descarga repetidamente, por ejemplo, si la batería secundaria se usa hasta el final de su vida útil (EOL), como consecuencia del gas generado en la batería secundaria, una porción central de la batería secundaria puede hincharse considerablemente como se indica con una línea de puntos. Así, el grosor máximo de la batería secundaria en el punto EOL puede aumentar a L2. En la figura 4, la cantidad del cambio de grosor de la celda puede expresarse como un valor que se obtiene al restar L1 de L2, concretamente, “L2-L1”.
Mientras tanto, cuando se proporciona una batería secundaria al módulo de batería, los componentes que rodean la batería secundaria, tal como una carcasa del módulo, una placa de extremo y un cartucho, pueden estar presentes alrededor de la batería secundaria. En este caso, el hinchamiento de la batería secundaria puede limitarse o permitirse dependiendo de las estructuras circundantes, y aunque se permita que la batería secundaria se hinche, el grado de hinchamiento puede diferir. Además, dependiendo de la rigidez de la estructura circundante de la batería secundaria, se puede determinar para permitir o limitar el hinchamiento de la batería secundaria o cuánto se hincha la batería secundaria. Además, si el hinchamiento de la batería secundaria está limitado o permitido hasta cierto punto por la estructura circundante de la batería secundaria, se puede aplicar una fuerza de reacción a la batería secundaria.
El módulo 100 de evaluación de la celda puede evaluar las características del hinchamiento de la celda con respecto a la celda, por ejemplo, cuánto se genera la fuerza de reacción para una cantidad del cambio de grosor dada o cuánto se genera la cantidad del cambio de grosor para una fuerza de reacción dada.
Además, cuando el módulo de batería incluye una pluralidad de baterías secundarias, la pluralidad de baterías secundarias puede ser toda del mismo tipo. En otras palabras, la pluralidad de baterías secundarias incluidas en el módulo de batería puede tener el mismo material y forma y, por lo tanto, las características de hinchamiento de las baterías secundarias también pueden ser casi idénticas o similares. Así, en este caso, el módulo 100 de evaluación de la celda puede evaluar la característica del hinchamiento solo para una sola celda.
El módulo 100 de evaluación de la celda deriva la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para una batería secundaria en una forma de curva singular.
La figura 5 es un gráfico que muestra una curva de fuerza de reacción de la cantidad del cambio de grosor derivada con el módulo 100 de evaluación de la celda según una realización de la presente invención.
Por ejemplo, se puede considerar que la figura 5 muestra la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción en un momento del ciclo que ya se conoce como punto EOL de la batería.
En referencia a la figura 5, el módulo 100 de evaluación de la celda puede derivar una curva singular en el un sistema de coordenadas donde el eje x es una cantidad del cambio de grosor según el hinchamiento de la batería secundaria y el eje y es una fuerza de reacción (carga) generada por el hinchamiento de la batería secundaria. Aquí, el eje x puede estar en la unidad de longitud, por ejemplo, “mm”, y el eje y puede estar en la unidad de fuerza o peso, por ejemplo, “kgf”.
Esta curva se puede obtener con la variación de la carga aplicada a la batería secundaria dependiendo de la configuración del módulo de batería que rodea a la batería secundaria, por ejemplo, la rigidez de la carcasa del módulo o del cartucho. Por ejemplo, esta curva se puede obtener con la medición de la fuerza de reacción según un ciclo de carga y descarga y la carga aplicada a la batería secundaria según el ciclo de carga y descarga cambiando la rigidez de la carcasa del módulo o el cartucho que rodea a la batería secundaria a 0,50 kgf, 100 kgf, 200 kgf, 10000 kgf y similares.
Mientras tanto, en general se puede proporcionar una carcasa del módulo al módulo de batería para alojar al menos una batería secundaria.
La figura 6 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un ejemplo de una carcasa del módulo provista en el módulo de batería.
En referencia a la figura 6, se puede proporcionar una carcasa del módulo M para tener un espacio vacío en su interior de modo que al menos se aloje una batería secundaria en su interior. La carcasa del módulo está configurada para tener al menos un lado abierto de modo que la batería secundaria pueda introducirse o retirarse a través del lado abierto. El lado abierto se puede sellar transformando la carcasa del módulo o acoplando otra tapa a la misma.
Más detalladamente, viendo la figura 6, la carcasa del módulo M está abierta en una porción indicada con G, y una pluralidad de baterías secundarias puede alojarse a través de la porción abierta. En otras palabras, la batería secundaria puede introducirse en el espacio interior de la carcasa del módulo en la dirección de una flecha G en la figura. Sin embargo, aunque la figura 6 muestra solo una batería secundaria para facilitar la descripción, se puede introducir una pluralidad de baterías secundarias en el espacio interior de la carcasa del módulo.
Además, la carcasa del módulo M puede configurarse de modo que las porciones superior, inferior, izquierda y derecha de la carcasa del módulo estén al menos parcialmente selladas en función del espacio donde se aloja la batería secundaria, con el fin de impedir que la batería secundaria se desvíe en las direcciones superior, inferior, izquierda y derecha. Aquí, las direcciones superior, inferior, izquierda y derecha se basan en la carcasa en el que la carcasa del módulo se observa en la dirección indicada con G. En otras palabras, en la figura 6, la dirección derecha significa una dirección H1 y la dirección izquierda significa una dirección opuesta a H1. En esta configuración, se puede considerar que la carcasa del módulo M tiene una carcasa superior M1, una carcasa inferior M2, una carcasa izquierda M3 y una carcasa derecha M4 como una carcasa unitaria.
El módulo 200 de evaluación de la carcasa deriva la relación entre una carga aplicada a la carcasa del módulo M y la cantidad de deformación de la carcasa del módulo M. En particular, el módulo 200 de evaluación de la carcasa deriva la relación entre una carga aplicada a la carcasa del módulo y una cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo.
Aquí, la anchura de la carcasa del módulo puede significar una longitud en la misma dirección que la dirección del grosor de la batería secundaria. Por ejemplo, en la figura 6, la batería secundaria se puede alojar en la carcasa del módulo en forma vertical de modo que dos superficies amplias estén orientadas hacia los lados izquierdo y derecho. En este momento, la dirección del grosor de la batería secundaria puede ser la dirección H1, concretamente, una dirección lateral. Además, la dirección de la anchura de la carcasa del módulo también puede denominarse dirección H1, concretamente, la dirección lateral.
Además, las baterías secundarias se pueden apilar de modo que las superficies amplias de las mismas estén enfrente unas de otras dentro de la carcasa del módulo. Por ejemplo, en la figura 6, cuando una pluralidad de baterías secundarias se aloja dentro de la carcasa del módulo en forma vertical, dado que las superficies amplias están ubicadas en los lados izquierdo y derecho, la pluralidad de baterías secundarias se pueden apilar entre sí en la dirección lateral.
Así, la anchura de la carcasa del módulo puede significar la longitud del módulo de batería en la dirección de apilamiento de las baterías secundarias.
La cantidad del cambio de la anchura puede ser una cantidad que indique cómo cambia la longitud de la carcasa del módulo en la dirección de la anchura por la carga de la carcasa del módulo en la dirección de la anchura.
La figura 7 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración para medir una cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo según una realización de la presente invención. La figura 7 puede considerarse que muestra la carcasa del módulo de la figura 6, observada de frente en la dirección G.
En referencia a la figura 7, en un estado en el que no se aplica fuerza, la anchura de la carcasa del módulo es como se indica con W1.
Sin embargo, si se aplica una carga (presión) en una dirección desde el interior de la carcasa del módulo hacia el exterior, concretamente, en una dirección indicada con una flecha I1, la carcasa izquierda M3 y la carcasa derecha M4 de la carcasa del módulo pueden moverse a lo largo una flecha I2 y curvarse hacia afuera como se indica con una línea de puntos. Además, la anchura máxima de la carcasa del módulo en este momento es como se indica con W2.
La cantidad del cambio de la anchura de una carcasa del módulo puede expresarse como un valor que se obtiene al restar la anchura original W1 del cambio de la anchura máxima W2 de la carcasa del módulo, concretamente, “W2-W1”.
El módulo 200 de evaluación de la carcasa puede medir la cantidad del cambio de la anchura según la carga aplicada a la carcasa del módulo.
Por ejemplo, mientras cambia la presión aplicada en la dirección I1 en la figura 7, el módulo 200 de evaluación de la carcasa puede medir la cantidad del cambio de la anchura resultante (W2-W1) de la carcasa del módulo, respectivamente.
Además, cuando se aplica una carga a la carcasa del módulo, el módulo 200 de evaluación de la carcasa puede permitir que se aplique una carga relativamente mayor en una porción central de la carcasa del módulo que en las porciones superior e inferior de la misma.
Por ejemplo, viendo la figura 7, cuando se aplica una carga desde dentro hacia fuera, se puede aplicar una carga más alta en la porción central de la carcasa izquierda M3 y la carcasa derecha M4, como se indica con la longitud de la flecha I1, y una carga relativamente menor puede aplicarse en las porciones superior e inferior.
Cuando se produce un fenómeno de hinchamiento en la batería secundaria vertical, como se muestra en la figura 4, la deformación se produce relativamente más en la porción central de la batería secundaria y, por lo tanto, las carcasas izquierda y derecha pueden recibir una fuerza mayor en la porción central. Así, el módulo 200 de evaluación de la carcasa puede permitir que la mayor fuerza se transmita a la porción central de la carcasa izquierda M3 y la carcasa derecha M4 de modo que esta situación se refleje bien.
El módulo 200 de evaluación de la carcasa deriva la relación entre la carga y la cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo en una forma de curva singular.
La figura 8 es el gráfico de una curva que muestra la relación entre la cantidad de deformación y una carga de la carcasa del módulo, derivada con el módulo 200 de evaluación de la carcasa según una realización de la presente invención.
En referencia a la figura 8, el módulo 200 de evaluación de la carcasa puede derivar la curva singular en un sistema de coordenadas donde el eje y es una carga aplicada en el módulo de carcasa, por ejemplo, la carcasa izquierda M3 y la carcasa derecha M4 de la figura 7, y el eje x es la cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo. Aquí, el eje x puede estar en la unidad de longitud, por ejemplo, “cm”, y el eje y puede estar en la unidad de fuerza o peso, por ejemplo, como “kgf.
Esta curva se puede obtener a través de un número de pruebas o simulaciones reales. Por ejemplo, la curva que se muestra en la figura 8 puede derivarse repitiendo el proceso de aplicar una fuerza real a la carcasa del módulo y midiendo realmente la cantidad del cambio de la anchura resultante de la carcasa del módulo como se describe anteriormente, mientras cambia la fuerza aplicada.
Si la batería secundaria se carga y se descarga repetidamente y se genera gas en su interior para aumentar la presión interna, la batería secundaria puede hincharse en la dirección en la que sobresalen dos superficies amplias. Así, la deformación del módulo de batería se puede realizar intensamente en la dirección de apilamiento de las baterías secundarias, concretamente, en la dirección de la anchura del módulo de batería. Así, el módulo 200 de evaluación de la carcasa puede derivar la relación del cambio de anchura de la carcasa del módulo con respecto a la carga correspondiente al hinchamiento de la batería secundaria.
El módulo 300 de predicción predice la cantidad de deformación del módulo de batería usando las características de hinchamiento de la batería derivadas con el módulo 100 de evaluación de la celda y las características de deformación de la carcasa del módulo derivadas con el módulo 200 de evaluación de la carcasa. En otras palabras, el módulo 300 de predicción predice la cantidad de deformación del módulo de batería usando la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de la batería derivada con el módulo 100 de evaluación de la celda y la relación entre la carga y la cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo derivada con el módulo 200 de evaluación de la carcasa.
Así, según la presente invención, cuando se diseña un módulo de batería, resulta posible reflejar la cantidad de deformación prevista del módulo de batería. En particular, según una realización de la presente invención, la cantidad de deformación del módulo de batería se puede predecir en el momento en que el hinchamiento de la batería secundaria llega a ser máximo, por ejemplo, en el punto EOL cuando finaliza la vida útil de la batería secundaria, y esto puede reflejarse en el diseño del módulo. Así, según la presente invención, puede diseñarse el módulo de batería optimizado para el hinchamiento provocado por el deterioro de la batería secundaria o similar, y así puede derivarse una estructura de módulo de batería estable para el hinchamiento.
En particular, el módulo 300 de predicción puede predecir la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería y la carga aplicada a la carcasa del módulo como la cantidad de deformación del módulo de batería.
Por ejemplo, en la configuración que se muestra en la figura 7, el módulo 300 de predicción puede predecir el valor de W2-W1, que es la cantidad del cambio de la anchura. Así, un diseñador de un módulo de batería o un paquete de baterías puede diseñar la configuración fuera del módulo de batería en vista de la cantidad del cambio de la anchura prevista. Por ejemplo, diversas piezas eléctricas tales como un sistema de gestión de batería (BMS), fusibles, relés o similares pueden proporcionarse fuera del módulo de batería, y el módulo de batería y las piezas eléctricas pueden proporcionarse en un espacio interior de la carcasa del paquete para configurar el paquete de baterías. En este momento, el diseñador puede determinar la disposición de las piezas eléctricas fuera del módulo de batería en vista de la cantidad prevista de cambio de anchura del módulo de batería. El espacio interior entre la carcasa del paquete y la carcasa del módulo puede ser demasiado estrecho si no se tiene en cuenta la deformación del módulo de batería provocado por el hinchamiento de la batería secundaria, lo cual puede dañar las piezas eléctricas ubicadas entre ellas o deformar la carcasa del paquete. Sin embargo, según la realización de la presente invención, este problema puede evitarse. Además, cuando el espacio interior entre la carcasa del paquete y la carcasa del módulo es demasiado ancho en preparación para la deformación del módulo de batería, el paquete de baterías puede tener un volumen innecesariamente grande. Sin embargo, según la realización de la presente invención, este problema puede evitarse.
Además, dado que el módulo 300 de predicción puede predecir la carga aplicada a la carcasa del módulo, un diseñador del módulo de batería o del paquete de baterías puede diseñar la carcasa del módulo para que tenga una rigidez adecuada para la carga prevista. Por ejemplo, un diseñador puede configurar la carcasa de un módulo usando un material que pueda resistir la carga, en vista de la carga prevista por el módulo 300 de predicción. De forma alternativa, un diseñador puede considerar la carga prevista por el módulo 300 de predicción y, a continuación, aumentar el grosor de la porción correspondiente de la carcasa del módulo o unir una placa de refuerzo para resistir la carga.
Preferiblemente, el módulo 300 de predicción puede convertir la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para una sola batería secundaria derivada con el módulo 100 de evaluación de la celda en la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para todas las baterías secundarias proporcionadas en el módulo de batería. Además, el módulo 300 de predicción puede predecir la cantidad de deformación del módulo de batería usando la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para todas las baterías secundarias, convertida como se indica anteriormente.
Por ejemplo, como se muestra en la figura 5, el módulo 100 de evaluación de la celda puede derivar la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para la batería secundaria. Sin embargo, si esta relación es para una batería secundaria y el módulo de batería incluye una pluralidad de baterías secundarias, el módulo 300 de predicción puede convertir la relación en la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para todas las baterías secundarias incluidas en el módulo de batería.
La figura 9 es un gráfico que muestra esquemáticamente una configuración para convertir la relación entre una cantidad del cambio de grosor y una fuerza de reacción para una sola batería secundaria según una realización de la presente divulgación en la relación entre una cantidad del cambio de grosor y una fuerza de reacción para todas las baterías secundarias incluidas en el módulo de batería. Aquí, el eje x puede estar en la unidad de longitud, por ejemplo, “cm”, y el eje y puede estar en la unidad de fuerza o peso, por ejemplo, “kgf”.
En referencia a la figura 9, la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para una batería secundaria derivada con el módulo 100 de evaluación de la celda es la misma que la curva indicada con J1. Sin embargo, si el módulo de batería incluye una pluralidad de baterías secundarias, puede producirse un hinchamiento en varias baterías secundarias. Particularmente, en el punto EOL de las baterías secundarias, el hinchamiento puede producirse en la mayoría de las baterías secundarias. Así, en este caso, la fuerza de reacción y la cantidad del cambio de grosor provocado por el hinchamiento pueden aumentar como se indica con una curva J2.
Además, las baterías secundarias en el módulo de batería pueden disponerse de modo que sus superficies amplias entren en contacto entre sí y, en este caso, el hinchamiento de las baterías secundarias puede multiplicarse tanto como el número de baterías secundarias incluidas en el módulo de batería. Por ejemplo, si se alojan diez baterías secundarias en la carcasa del módulo en contacto entre sí, cuando las baterías secundarias se hinchan, la cantidad del cambio de la anchura total del módulo de batería puede ser casi 10 veces la cantidad del cambio de grosor de una batería secundaria. Además, si se suman los hinchamientos de las baterías secundarias, la carga aplicada a la carcasa del módulo y la fuerza de reacción aplicada a la batería secundaria ubicada en el lado más exterior también pueden aumentar considerablemente.
Al reflejar la situación anterior, el módulo 300 de predicción puede convertir la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de la celda derivada con el módulo 100 de evaluación de la celda en la relación entre la cantidad de cambio del grosor, concretamente, la cantidad del cambio de la anchura, y la fuerza de reacción de todo el módulo.
Mientras tanto, en esta realización, aunque se describe que el módulo 100 de evaluación de la celda deriva la relación entre una cantidad del cambio de grosor y una fuerza de reacción para una sola batería secundaria, el módulo 100 de evaluación de la celda también puede configurarse para derivar la relación entre la cantidad de cambio y la fuerza de reacción para una pluralidad de baterías secundarias. Además, el módulo 100 de evaluación de la celda puede derivar directamente la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para todas las baterías secundarias incluidas en el módulo de batería.
Según esta configuración de la presente divulgación, el módulo 300 de predicción puede predecir la cantidad de deformación del módulo de batería usando directamente la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción derivada con el módulo 100 de evaluación de la celda sin conversión.
El módulo 300 de predicción comprueba un punto de intersección de la curva derivada con el módulo 100 de evaluación de la celda y la curva derivada con el módulo 200 de evaluación de la carcasa. Además, el módulo 300 de predicción predice la cantidad de deformación del módulo de batería usando el punto de intersección comprobado. Este aspecto se describirá más detalladamente en referencia a la figura 10.
La figura 10 es un gráfico que muestra esquemáticamente una configuración para predecir la cantidad de deformación de un módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
En referencia a la figura 10, el eje x puede representar la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería, y el eje y puede representar la carga o la fuerza de reacción. Aquí, el eje x puede estar en la unidad de longitud, por ejemplo, “cm”, y el eje y puede estar en la unidad de fuerza o peso, por ejemplo, “kgf.
El módulo 300 de predicción puede representar la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de la celda derivada con el módulo 100 de evaluación de la celda en el plano de coordenadas. Aquí, si la relación derivada con el módulo 100 de evaluación de la celda es para una batería secundaria y el módulo de batería incluye una pluralidad de baterías secundarias, el módulo 300 de predicción puede convertir la relación en la relación para todas las baterías secundarias y, a continuación, representar la relación convertida en el gráfico. Por ejemplo, el módulo 300 de predicción puede convertir la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de una batería secundaria en la relación entre la cantidad del cambio de grosor (cantidad del cambio de la anchura) y la fuerza de reacción de todas las baterías secundarias incluidas en el módulo de batería, como la realización de la figura 9 en la que la curva J1 se convierte en la curva J2, y, a continuación, visualizar la relación convertida como una curva K1 de la figura 10. En este caso, la curva K1 de la figura 10 puede considerarse que adopta la curva J2 de la figura 9.
Además, el módulo 300 de predicción puede representar la relación entre la carga y la cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo derivada con el módulo 200 de evaluación de la carcasa en el mismo plano de coordenadas. Además, la relación entre la carga y la cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo es idéntica a la curva indicada con K2 en la figura 10. En otras palabras, en la figura 10, la curva K2 representa la relación entre la carga y la cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo derivada con el módulo 200 de evaluación de la carcasa y es idéntica a, por ejemplo, la curva representada en la figura 8.
Después de eso, el módulo 300 de predicción puede comprobar un punto de intersección Kp de la curva K1 y la curva K2. El punto de intersección Kp puede considerarse como un punto donde la fuerza provocada por el hinchamiento de la celda y la fuerza de resistencia debida a la rigidez de la carcasa del módulo están en equilibrio. El módulo 300 de predicción puede predecir la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería o la carga resultante (fuerza de reacción) en un tiempo de ciclo determinado, por ejemplo, en el punto del final de la vida útil (EOL) de la batería secundaria, usando el punto de intersección.
En otras palabras, viendo la figura 10, el módulo 300 de predicción puede comprobar las coordenadas (xp, yp) del punto de intersección Kp de dos curvas. Aquí, la coordenada x (xp) del punto de intersección puede representar la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería a partir del hinchamiento de la batería secundaria. Por ejemplo, si la curva K1 se deriva en base al punto EOL, xp puede ser un valor previsto de la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería en el punto EOL de la celda incluida en el módulo de batería. Por ejemplo, si xp es 15 cm, el módulo 300 de predicción puede predecir que la anchura del módulo aumentará 15 cm en el punto EOL. Además, la coordenada y (yp) del punto de intersección puede considerarse como la carga aplicada al módulo de batería provocada por el hinchamiento de la batería secundaria. Por ejemplo, si la curva K1 se deriva en base al punto EOL, yp puede considerarse como la presión o fuerza aplicada a la carcasa del módulo en el punto EOL. Por ejemplo, si yp es 10 kgf, el módulo 300 de predicción puede predecir que se aplicará una fuerza de 10 kgf a la carcasa del módulo en el punto EOL.
En particular, como se describe anteriormente, las baterías secundarias pueden apilarse en una dirección lateral dentro de la carcasa del módulo en forma vertical. Por ejemplo, como se muestra en la figura 6, la batería secundaria se puede alojar en la carcasa del módulo en forma vertical. Además, se puede alojar una pluralidad de baterías secundarias en la carcasa del módulo para estar enfrente unas de otras en una dirección indicada con H1 en la figura 6, concretamente, en una dirección lateral.
En este caso, el módulo 200 de evaluación de la carcasa puede derivar la relación entre la carga aplicada y la cantidad del cambio de la anchura para las porciones del lado izquierdo y derecho de la carcasa del módulo. Por ejemplo, en las figuras 6 y 7, el módulo 200 de evaluación de la carcasa puede derivar la relación de cuánto cambia la anchura de la batería secundaria (W2-W1) según la carga aplicada a la porción del lado izquierdo M3 y la porción del lado derecho M4.
Mientras tanto, la carcasa del módulo M del módulo de batería puede configurarse en diversas otras formas, diferentes de la realización anterior que se representa en la figura 6. Por ejemplo, la carcasa del módulo puede estar configurada para tener dos placas de extremo.
La figura 11 es una vista en perspectiva en despiece que muestra esquemáticamente un módulo de batería que tiene dos placas de extremo como la carcasa del módulo.
En referencia a la figura 11, el módulo de batería puede incluir una pluralidad de baterías secundarias de tipo bolsa C, y las baterías secundarias pueden apilarse de forma estable en una dirección vertical en forma horizontal por medio de cartuchos de apilamiento R.
Además, se puede proporcionar una placa de extremo Q formada en forma de placa en las porciones superior e inferior de la estructura apilada de las baterías secundarias C y los cartuchos R, respectivamente. La placa de extremo Q puede proporcionar soporte mecánico para el módulo de batería y proteger las baterías secundarias de golpes externos o similares en la parte superior e inferior de las baterías secundarias. Para esto, la placa de extremo Q puede estar hecha de un material metálico tal como el acero para mejorar la rigidez.
Para el módulo de batería configurado como se indica anteriormente, el módulo 200 de evaluación de la carcasa puede derivar la relación entre la carga aplicada a las placas de extremo y la cantidad del cambio de la anchura. En otras palabras, el módulo 200 de evaluación de la carcasa puede aplicar una carga desde dentro hacia fuera de la batería secundaria y medir el grado de deformación de cada placa de extremo según la carga aplicada.
Por ejemplo, en la figura 11, el módulo 200 de evaluación de la carcasa puede aplicar una carga a la placa de extremo superior y la placa de extremo inferior en las direcciones superior e inferior, respectivamente, y medir el cambio de una distancia máxima entre la placa de extremo superior y la placa de extremo inferior.
Preferiblemente, el aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según la presente divulgación puede incluir además un módulo 400 de verificación como se muestra en la figura 3.
El módulo 400 de verificación puede comparar la cantidad de deformación del módulo de batería prevista por el módulo 300 de predicción con un valor de referencia previamente almacenado. Aquí, la cantidad de deformación del módulo de batería puede ser la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería y/o la carga aplicada a la carcasa del módulo. Por ejemplo, el módulo 400 de verificación puede comparar la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería prevista por el módulo 300 de predicción con un valor de referencia de la anchura previamente almacenado en una memoria o similar. Además, el módulo 400 de verificación puede comparar la carga aplicada al módulo de batería prevista por el módulo 300 de predicción con un valor de referencia de la carga previamente almacenado.
Además, el módulo 400 de verificación puede proporcionar la información de comparación a un usuario tal como un diseñador, en base al resultado de la comparación.
Por ejemplo, el módulo 400 de verificación puede almacenar previamente un intervalo de 10 cm como valor de referencia para la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería. Además, el módulo 400 de verificación puede comparar y determinar si la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería prevista por el módulo 300 de predicción es menor o mayor que 10 cm. Si la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería prevista por el módulo 300 de predicción es de 14 cm, la cantidad del cambio de la anchura prevista del módulo de batería es peligrosa y, por lo tanto, el módulo 400 de verificación puede proporcionar información de advertencia a un diseñador del módulo de batería o al paquete de baterías. Luego, el diseñador puede rediseñar o reforzar el material o la estructura de la carcasa del módulo para reflejar la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería.
Mientras tanto, en el aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según la presente divulgación, el módulo 100 de evaluación de la celda puede configurarse de diversas formas para derivar la relación entre una cantidad del cambio de grosor y una fuerza de reacción para una sola batería secundaria.
La figura 12 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente el módulo 100 de evaluación de la celda según una realización de la presente divulgación.
En referencia a la figura 12, el módulo 100 de evaluación de la celda según la presente divulgación puede incluir una plantilla 110 fija, una plantilla 120 variable y una unidad 130 de derivación. La plantilla 110 fija tiene un espacio para sostener una batería secundaria y puede configurarse para sostener la batería secundaria. En particular, la plantilla 110 fija puede configurarse de modo que una batería secundaria de tipo bolsa se sostiene en forma horizontal tumbada.
Además, la plantilla 110 fija puede configurarse para limitar el hinchamiento de la batería secundaria retenida. En otras palabras, incluso aunque aumente la presión interna de la batería secundaria como consecuencia de la generación de gas en la batería secundaria, la plantilla 110 fija puede configurarse para no permitir que la batería secundaria se hinche. En particular, la plantilla 110 fija puede limitar el hinchamiento hacia arriba y hacia abajo de la batería secundaria retenida. En otras palabras, la plantilla 110 fija puede limitar la batería secundaria en forma tumbada para que no se hinche en la dirección de la superficie (la dirección superior e inferior en la figura 2).
Además, la plantilla 110 fija puede medir el cambio de la fuerza de reacción dependiendo del ciclo de carga y descarga de la batería secundaria retenida. Como ejemplo de la plantilla 110 fija se describirá en detalle con referencia a la figura 13.
La figura 13 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente la plantilla 110 fija del módulo 100 de evaluación de la celda según una realización de la presente divulgación.
En referencia a la figura 13, la plantilla 110 fija puede incluir una plantilla 111 superior fija, una plantilla 112 inferior fija, un miembro 113 de base fijo y un miembro 114 de medición fijo.
En la plantilla 110 fija, la plantilla 111 superior fija puede estar ubicada encima del espacio en el que se sostiene la batería secundaria C. En otras palabras, cuando la batería secundaria C se aloja en la plantilla 110 fija, la plantilla 111 superior fija puede ubicarse en la parte superior de la batería secundaria C. Además, la plantilla 111 superior fija puede configurarse para hacer contacto con una superficie superior amplia de la batería secundaria en una relación cara a cara.
Además, la plantilla 111 superior fija puede configurarse para fijarse en una posición. En particular, la plantilla 111 superior fija se puede fijar en la dirección vertical sin moverse en la dirección vertical. Así, la plantilla 111 superior fija puede mantener su posición, aunque la batería secundaria C se hinche como consecuencia de la carga y descarga de la batería secundaria C. Debido a la posición fija de la plantilla 111 superior fija, la plantilla 110 fija puede limitar el hinchamiento hacia arriba de la batería secundaria C.
La plantilla 112 inferior fija puede ubicarse debajo de la plantilla 111 superior fija. La plantilla 112 inferior fija puede estar separada de la plantilla 111 superior fija por una distancia predeterminada para formar un espacio para retener la batería secundaria, concretamente, un espacio para alojar la batería secundaria. La batería secundaria puede alojarse en el espacio de retención entre la plantilla 111 superior fija y la plantilla 112 inferior fija. En particular, se puede colocar una batería secundaria de tipo bolsa entre la plantilla 111 superior fija y la plantilla 112 inferior fija en una forma tumbada horizontalmente en la que dos grandes superficies están orientadas hacia arriba y hacia abajo. Además, la plantilla 112 inferior fija puede estar configurada para hacer contacto con una superficie inferior amplia de la batería secundaria en una relación cara a cara.
El miembro 113 de base fijo puede ubicarse debajo de la plantilla 112 inferior fija. Además, el miembro 113 de base fijo puede estar separado de la plantilla 112 inferior fija por una distancia predeterminada.
Además, el miembro 113 de base fijo se puede acoplar con la plantilla 111 superior fija y la plantilla 112 inferior fija. Por ejemplo, como se muestra en la figura 13, la plantilla 111 superior fija, la plantilla 112 inferior fija y el miembro 113 de base fijo pueden estar acoplados entre sí de tal manera que una pluralidad de miembros de fijación, tales como los pernos L, penetren a través de ella.
En particular, el miembro 113 de base fijo y la plantilla 111 superior fija pueden estar acoplados de modo que la distancia de separación entremedio no sobrepase un determinado nivel. Por ejemplo, en la figura 13, los extremos superior e inferior de cuatro pernos L sobresalen en el extremo superior de la plantilla 111 superior fija y el extremo inferior del miembro 113 de base fijo, respectivamente, y las tuercas N pueden fijarse a las porciones salientes. En este caso, la plantilla 111 superior fija y el miembro 113 de base fijo no pueden estar más separados entre sí según la porción donde se fijan las tuercas N.
Además, la plantilla 112 inferior fija puede estar configurada para moverse en la dirección vertical con los pernos que la atraviesan. Por ejemplo, se puede formar al menos un orificio en la plantilla 112 inferior fija, y un perno L que atraviesa la plantilla 111 superior fija y el miembro 113 de base fijo pueden atravesar el orificio. Además, la plantilla 112 inferior fija puede configurarse para moverse hacia arriba y hacia abajo a lo largo del perno en un estado en el que el perno atraviesa la plantilla 112 inferior fija. Sin embargo, un miembro 114 de medición fijo puede colocarse debajo de la plantilla 112 inferior fija para evitar que la plantilla 112 inferior fija se mueva hacia abajo. Así, aunque aumente la presión interna de la batería secundaria ubicada en un lado superior, las posiciones de la plantilla 111 superior fija y la plantilla 112 inferior fija son fijas, y la presión interna aumentada de la batería secundaria puede transmitirse al miembro 114 de medición fijo a través de la plantilla 112 inferior fija.
El miembro 114 de medición fijo puede interponerse en el espacio entre el miembro 113 de base fijo y la plantilla 112 inferior fija. Además, el miembro 114 de medición fijo puede medir la fuerza de reacción según el hinchamiento de la batería secundaria. A medida que la batería secundaria se carga y se descarga, se puede generar gas dentro de la batería secundaria y, por lo tanto, la presión interna puede aumentar. En este momento, el miembro 114 de medición fijo puede medir la carga aplicada a la plantilla 112 inferior fija a causa del aumento de la presión interna como fuerza de reacción.
Por ejemplo, si la batería secundaria se hincha a medida que aumenta el ciclo de carga y descarga de la batería secundaria, la plantilla 112 inferior fija puede moverse hacia abajo y presionar el miembro 114 de medición fijo ubicado allí debajo. Luego, el miembro 114 de medición fijo puede medir la fuerza de reacción según el grado de presurización y cuantificar la misma. En este momento, el miembro 114 de medición fijo puede configurarse para no cambiar su grosor, aunque se presione el miembro 114 de medición fijo. Además, por esto, incluso aunque aumente la presión interna de la batería secundaria, la plantilla 112 inferior fija puede no moverse sustancialmente hacia abajo. Así, en este caso, el grosor de la batería secundaria no puede cambiar dentro de la plantilla 110 fija.
El miembro 114 de medición fijo puede implementarse usando una celda de carga. La celda de carga puede deformarse, por ejemplo, comprimirse, por la fuerza de reacción aplicada a la plantilla 112 inferior fija, y la celda de carga puede cuantificar el grado de deformación para medir la presión aplicada.
La figura 14 muestra un ejemplo de un gráfico que muestra el resultado de una medición de una cantidad de cambio de la fuerza de reacción provocada por el aumento de ciclos, usando la plantilla 110 fija del módulo 100 de evaluación de la celda según una realización de la presente divulgación. En la figura 14, el eje x representa un ciclo de carga y descarga y puede estar en la unidad de “número”. Además, en la figura 14, el eje y representa una fuerza de reacción y puede estar en la unidad de “kgf”.
En referencia a la figura 14, la batería secundaria puede hincharse aún más a medida que se repiten la carga y la descarga, concretamente, a medida que avanza el ciclo de carga y descarga. Luego, la fuerza de reacción (carga) medida con el miembro 114 de medición fijo de la plantilla 110 fija puede continuar aumentando. En particular, el miembro 114 de medición fijo de la plantilla 110 fija puede medir periódicamente o no periódicamente la fuerza de reacción según el hinchamiento varias veces. En este caso, la fuerza de reacción medida con el miembro 114 de medición fijo de la plantilla 110 fija se puede obtener en forma de gráfico como se muestra en la figura 14.
Mientras tanto, la plantilla 111 superior fija, la plantilla 112 inferior fija y/o el miembro 113 de base fijo pueden tener forma de placa plana como se muestra en la figura. Según esta configuración de la presente divulgación, el tamaño vertical de la plantilla puede reducirse, y la plantilla puede hacer contacto de manera estable y uniforme con la batería secundaria a través de una superficie amplia y plana. En particular, el módulo 100 de evaluación de la celda según la presente divulgación puede evaluar una batería secundaria de tipo bolsa, y la batería secundaria de tipo bolsa puede tener una forma plana sustancialmente rectangular con dos superficies grandes. En este momento, dos superficies amplias de la batería secundaria de tipo bolsa pueden hacer contacto con la superficie inferior de la plantilla 111 superior fija y la superficie superior de la plantilla 112 inferior fija y, en este caso, se puede formar un área de contacto más amplia.
La plantilla 120 variable puede configurarse para tener un espacio para sostener una batería secundaria que sostiene la batería secundaria en su interior. Además, la plantilla 120 variable puede configurarse de modo que una batería secundaria de tipo bolsa se mantiene en un estado horizontal.
En particular, la plantilla 120 variable puede configurarse para permitir el hinchamiento de la batería secundaria retenida. Además, la plantilla 120 variable puede configurarse para permitir el hinchamiento hacia arriba de la batería secundaria. En otras palabras, a diferencia de la plantilla 110 fija, la plantilla 120 variable puede configurarse para permitir que la batería secundaria se hinche en una dirección de la superficie, particularmente en una dirección hacia arriba, cuando se genera gas en la batería secundaria para aumentar la presión interna.
La plantilla 120 variable puede medir la fuerza de reacción y la cantidad del cambio de grosor según el ciclo de carga y descarga de la batería secundaria retenida. En particular, dado que la plantilla 120 variable permite el hinchamiento de la batería secundaria, resulta posible medir la cantidad del cambio de grosor de la batería secundaria junto con la fuerza de reacción de la batería secundaria. Un ejemplo de la plantilla 120 variable se describirá más detalladamente con referencia a la figura 15.
La figura 15 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente la plantilla 120 variable del módulo 100 de evaluación de la celda según una realización de la presente divulgación.
En referencia a la figura 15, la plantilla 120 variable puede incluir una plantilla 121 superior variable, una plantilla 122 inferior variable, un miembro 123 de base variable, un miembro 124 de medición variable y un miembro 125 elástico. En la plantilla 120 variable, la plantilla 121 superior variable puede estar ubicada encima del espacio en el que se sostiene la batería secundaria. En otras palabras, cuando la batería secundaria se aloja en la plantilla 120 variable, la plantilla 121 superior variable puede ubicarse en la parte superior de la batería secundaria.
Además, la plantilla 121 superior variable puede estar configurada para ser móvil. En particular, la plantilla 121 superior variable puede estar configurada para moverse en la dirección vertical. Por ejemplo, como se indica con una flecha E en la figura 15, la plantilla 121 superior variable puede moverse en una dirección superior. Así, cuando la batería secundaria se hincha como consecuencia de la carga y descarga de la batería secundaria para aumentar su volumen, la plantilla 121 superior variable puede moverse hacia la dirección superior como se indica con la flecha E, dependiendo del grado de hinchamiento. En otras palabras, dado que la plantilla 121 superior variable es móvil, la plantilla 120 variable puede permitir el hinchamiento hacia arriba de la batería secundaria.
La plantilla 122 inferior variable puede ubicarse debajo de la plantilla 121 superior variable. Además, la plantilla 122 inferior variable puede estar separada de la plantilla 121 superior variable por una distancia predeterminada para formar un espacio para sostener la batería secundaria. Además, la batería secundaria puede alojarse en el espacio de sujeción entre la plantilla 121 superior variable y la plantilla 122 inferior variable. En particular, se puede colocar una batería secundaria de tipo bolsa entre la plantilla 121 superior variable y la plantilla 122 inferior variable en un estado tumbado horizontalmente de modo que dos superficies amplias estén orientadas hacia arriba y hacia abajo. El miembro 123 de base variable puede ubicarse debajo de la plantilla 122 inferior variable. El miembro 123 de base variable puede estar configurado para estar separado de la plantilla 122 inferior variable por una distancia predeterminada.
Además, el miembro 123 de base variable se puede acoplar con la plantilla 121 superior variable y la plantilla 122 inferior variable. Por ejemplo, como se muestra en la figura 15, la plantilla 121 superior variable, la plantilla 122 inferior variable y el miembro 123 de base variable pueden acoplarse entre sí de tal manera que una pluralidad de miembros de fijación, tales como los pernos L, penetren a través de ella.
En esta configuración, la plantilla 122 inferior variable puede configurarse para moverse en la dirección vertical en un estado en el que los pernos L penetren a través de ella. Por ejemplo, se forman seis orificios en la plantilla 122 inferior variable, y los pernos L que atraviesan la plantilla 121 superior variable y el miembro 123 de base variable pueden atravesar los orificios. En este momento, si la batería secundaria ubicada en el estado anterior se hincha, la plantilla 121 superior variable puede moverse hacia arriba, y la plantilla 122 inferior variable puede moverse hacia abajo. Sin embargo, el orificio se puede formar en un borde de la plantilla inferior variable, en lugar de en el centro de la misma. En esta configuración de la presente divulgación, resulta posible asegurar un gran espacio para colocar la batería secundaria en la parte superior de la plantilla inferior variable y evitar que el espacio para colocar la batería secundaria se vea restringido por el perno que atraviesa el orificio.
La plantilla 121 superior variable y/o la plantilla 122 inferior variable pueden configurarse para que no se doblen fácilmente por una fuerza externa, como un cuerpo rígido. En particular, la plantilla 121 superior variable y/o la plantilla 122 inferior variable pueden configurarse para que no se doblen por el hinchamiento de la batería secundaria o la presión del miembro 125 elástico. En este caso, la fuerza provocada por el hinchamiento de la batería secundaria o por la presión del miembro 125 elástico puede transferirse uniformemente a la plantilla 121 superior variable o a la plantilla 122 inferior variable, lo que permite una medición más exacta de la cantidad de deformación y la fuerza de reacción.
El miembro 124 de medición variable puede interponerse en el espacio entre el miembro 123 de base variable y la plantilla 122 inferior variable. Además, el miembro 124 de medición variable puede medir la fuerza de reacción provocada por el hinchamiento de la batería secundaria C. En otras palabras, si se genera gas en la batería secundaria de modo que la batería secundaria se hincha, el miembro 124 de medición variable puede medir la magnitud de la fuerza de la presión provocada por el hinchamiento.
Por ejemplo, si la batería secundaria se hincha como consecuencia de la carga y descarga de la batería secundaria, la plantilla 122 inferior variable puede tender a moverse hacia abajo y presionar el miembro 124 de medición variable ubicado debajo. Si es así, el miembro 124 de medición variable puede medir la fuerza de reacción según el grado de presurización y cuantificarla. El miembro 124 de medición variable puede implementarse usando una celda de carga, como el miembro 114 de medición fijo. Además, el miembro 124 de medición variable puede configurarse de manera que su grosor no cambie. Así, aunque la batería secundaria se hinche, la plantilla 122 inferior variable puede no moverse sustancialmente hacia abajo.
Además, el miembro 124 de medición variable puede medir la cantidad del cambio de grosor según el ciclo de carga y descarga de la batería secundaria. En otras palabras, si se genera gas dentro de la batería secundaria para aumentar el volumen, el miembro 124 de medición variable puede medir el grado de deformación del grosor como consecuencia del hinchamiento de la batería secundaria. Por ejemplo, si la batería secundaria se hincha de modo que la plantilla 121 superior variable se mueve hacia arriba y la plantilla inferior 122 se mueve hacia abajo, el miembro 124 de medición variable puede medir la cantidad del cambio de grosor de la batería secundaria midiendo la distancia entre la plantilla 121 superior variable y la plantilla 122 inferior variable.
El miembro 125 elástico se puede acoplar a la plantilla 121 superior variable. Además, el miembro 125 elástico puede tener una estructura o material que tenga elasticidad. Por ejemplo, el miembro 125 elástico se puede formar con un muelle de metal. Para mencionar otro ejemplo, el miembro 125 elástico puede estar hecho de un material de goma.
El miembro 125 elástico puede configurarse para formar una fuerza de restauración en una dirección opuesta al movimiento de la plantilla 121 superior variable. Por ejemplo, en la figura 15, si la plantilla 121 superior variable se mueve en la dirección E, concretamente, en la dirección hacia arriba, la energía elástica del miembro 125 elástico aumenta y, por lo tanto, puede formarse una fuerza de restauración para restaurar en la dirección opuesta, concretamente, en la dirección hacia abajo.
Según esta configuración de la presente divulgación, cuando la plantilla 120 variable mide la fuerza de reacción y la cantidad del cambio de grosor según el hinchamiento de la batería secundaria, la rigidez o elasticidad de una estructura que rodea la batería secundaria puede implementarse de forma similar. Por ejemplo, la batería secundaria puede estar rodeada por una carcasa o cartucho, y la carcasa o el cartucho pueden tener un determinado nivel de elasticidad. En la configuración de la presente divulgación, la carcasa y el cartucho pueden implementarse usando el miembro 125 elástico y, por lo tanto, en el módulo de batería real, la característica del hinchamiento de la batería secundaria puede determinarse con mayor exactitud y facilidad en vista de la rigidez o similares de las estructuras circundantes.
Preferiblemente, el miembro 125 elástico puede ubicarse por encima de la plantilla 121 superior variable.
Por ejemplo, como se muestra en la figura 6, el miembro 125 elástico puede ubicarse en la parte superior de la plantilla 121 superior variable. En este caso, el extremo inferior del miembro 125 elástico puede configurarse para hacer contacto con la plantilla 121 superior variable. Así, si la plantilla superior 121 se mueve hacia arriba como consecuencia del hinchamiento de la batería secundaria, el extremo inferior del miembro 125 elástico puede moverse hacia arriba.
En este momento, si el extremo superior de la plantilla 121 superior variable está configurado para ser móvil, cuando la plantilla 121 superior variable se mueve hacia arriba, el extremo superior del miembro 125 elástico también puede moverse hacia arriba y, por lo tanto, el miembro 125 elástico puede no estar apropiadamente comprimido. Así, el extremo superior del miembro 125 elástico se fija preferiblemente en una posición constante.
En particular, el extremo superior del miembro 125 elástico puede acoplarse y fijarse al miembro 123 de base variable. Si el extremo superior del miembro 125 elástico está acoplado y fijado al miembro 123 de base variable como se describe anteriormente, la distancia entre el miembro 125 elástico y el miembro 123 de base variable puede mantenerse constante. Así, aunque la batería secundaria se hinche de modo que la plantilla 121 superior variable se mueva hacia arriba y el extremo inferior del miembro 125 elástico se mueva hacia arriba, el extremo superior del miembro 125 elástico puede fijarse en una determinada posición. Así, a medida que la distancia entre el extremo superior y el extremo inferior del miembro 125 elástico se acorta, el miembro 125 elástico puede comprimirse para aumentar la energía elástica y puede formarse una fuerza de restauración en la dirección opuesta.
Según esta configuración de la presente divulgación, el extremo superior del miembro 125 elástico no necesita estar fijado a una estructura distinta de la plantilla 120 variable. Así, la plantilla 120 variable se puede configurar de forma independiente, lo que puede permitir el libre movimiento de la plantilla 120 variable y reducir el volumen de la plantilla 120 variable.
Más preferiblemente, la plantilla 120 variable puede incluir al menos un perno. Por ejemplo, como se muestra en la figura 15, la plantilla 120 variable puede incluir una pluralidad de pernos N que se alargan en una dirección vertical. Además, los pernos pueden configurarse para atravesar secuencialmente el miembro 123 de base variable, la plantilla 122 inferior variable, la plantilla 121 superior variable y el miembro 125 elástico desde el lado inferior al lado superior.
Según esta configuración de la presente divulgación, diversos componentes (el miembro 123 de base variable, la plantilla 122 inferior variable, la plantilla 121 superior variable y el miembro 125 elástico) incluidos en la plantilla 120 variable pueden acoplarse entre sí usando un elemento único (perno). Además, dado que el perno está configurado para penetrar a través de estos componentes, respectivamente, un elemento para acoplarlos no queda sustancialmente expuesto y el volumen total puede reducirse.
Además, el miembro 125 elástico puede tener una placa inferior, un muelle y una placa superior.
Por ejemplo, en la figura 15, la plantilla 120 variable puede incluir seis miembros 125 elásticos, y cada miembro 125 elástico puede tener una placa inferior F1, un muelle S y una placa superior F2.
Aquí, la placa inferior F1 puede configurarse en forma de placa plana, y la superficie inferior de la placa inferior F1 puede hacer contacto con la superficie superior de la plantilla 121 superior variable. Además, un perno puede penetrar a través de la placa inferior.
Además, el muelle S se coloca en la porción superior de la placa inferior y puede estar hecho, por ejemplo, de un material metálico. El muelle puede tener forma de espiral de modo que un perno penetre a través de su hueco. Además, la placa superior F2 puede estar configurada en forma de placa plana y ubicada en la porción superior del muelle. Además, la placa superior puede acoplarse y fijarse al perno. Por ejemplo, la placa superior puede acoplarse y fijarse al perno de tal manera que el perno, que atraviesa el miembro 123 de base variable, la plantilla 122 inferior variable, la plantilla 121 superior variable, la placa inferior y el muelle penetra a través de la placa superior para exponer un extremo superior del perno, se expone hacia arriba, y una tuerca N se acopla a la porción expuesta del perno.
Según esta configuración de la presente divulgación, la porción superior del muelle puede estar fijada de manera estable por la placa superior. Además, en este caso, cuando la plantilla 121 superior variable se mueve hacia arriba como consecuencia del hinchamiento de la batería secundaria, la fuerza de presión aplicada al muelle puede transmitirse uniformemente a la porción inferior del muelle por la placa inferior. Así, resulta posible evitar el desprendimiento irregular o la deformación del muelle por la fuerza de presión cuando se hincha la batería secundaria.
La figura 16 muestra un ejemplo de un gráfico que muestra una cantidad de cambio de la fuerza de reacción y una cantidad del cambio de grosor provocado por la carga y descarga, medida con la plantilla 120 variable del módulo 100 de evaluación de la celda según una realización de la presente divulgación. En la figura 16, el eje x representa un ciclo de carga y descarga y puede estar en la unidad de “número”. Además, el eje y representa una fuerza de reacción o una cantidad del cambio de grosor y puede estar en la unidad de “kgf” o “mm”.
En referencia a la figura 16, la fuerza de reacción medida con el miembro 124 de medición variable de la plantilla 120 variable también puede continuar aumentando a medida que la batería secundaria realiza la carga y descarga. Además, el miembro 124 de medición variable de la plantilla 120 variable también puede medir periódicamente o no periódicamente la fuerza de reacción provocada por el hinchamiento varias veces para que la tendencia cambiante de la fuerza de reacción se pueda obtener usando una sola línea tal como una curva como se indica con A1 en la figura 16.
Además, en la plantilla 120 variable, la batería secundaria puede hincharse a medida que se genera gas en su interior como consecuencia de la carga y descarga repetidas. Así, el grosor de la batería secundaria puede aumentar gradualmente a medida que aumenta el ciclo de carga y descarga. Por esta razón, la cantidad de deformación, concretamente, la cantidad de cambio del grosor, de la batería secundaria medida con la plantilla 120 variable puede expresarse con una curva que aumenta gradualmente con el tiempo, como se indica con A2 en la figura 16.
La unidad 130 de derivación puede derivar la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de la batería secundaria usando la fuerza de reacción medida con la plantilla 110 fija y la fuerza de reacción y la cantidad del cambio de grosor medidas con la plantilla 120 variable.
Por ejemplo, la unidad 130 de derivación puede derivar la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de la batería secundaria usando una fuerza de reacción en un punto en el tiempo predeterminado en la fuerza de reacción medida con la plantilla 110 fija y una fuerza de reacción y una la cantidad del cambio de grosor en un punto en el tiempo predeterminado en la fuerza de reacción y la cantidad del cambio de grosor medida con la plantilla 120 variable.
Preferiblemente, la unidad 130 de derivación puede derivar la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de la batería secundaria basándose en el mismo punto del ciclo de carga y descarga. En otras palabras, la unidad 130 de derivación puede derivar la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de la batería secundaria usando la fuerza de reacción medida con la plantilla 110 fija y la fuerza de reacción y la cantidad del cambio de grosor medidas con la plantilla variable. 120 en el mismo momento del ciclo de carga y descarga.
Por ejemplo, en el gráfico de la figura 14, la unidad 130 de derivación puede obtener una coordenada y (a0) en un punto en el tiempo T1 en el gráfico de la fuerza de reacción de la batería secundaria obtenida mediante la plantilla 110 fija. Además, la coordenada y (a0) puede considerarse como la fuerza de reacción de la batería secundaria en T1.
Además, en el gráfico de la figura 16, la unidad 130 de derivación puede obtener una coordenada y (a11) en el punto en el tiempo T1 en el gráfico A1 de la fuerza de reacción obtenida mediante la plantilla 120 variable. Además, la unidad 130 de derivación puede obtener una coordenada y (b11) en el punto en el tiempo T1 en el gráfico B1 de la cantidad de deformación de la batería secundaria obtenida mediante la plantilla variable 120.
La unidad 130 de derivación puede derivar la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de la batería secundaria usando la fuerza de reacción y la cantidad de deformación (la cantidad de cambio del grosor) obtenida en un tiempo predeterminado con la plantilla 110 fija y la plantilla 120 variable.
Aquí, la unidad 130 de derivación puede derivar la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de la batería secundaria en base a un punto en el tiempo en el que se maximiza la fuerza de reacción medida con la plantilla 110 fija.
Por ejemplo, en el gráfico de la figura 14, el punto en el tiempo en el que la fuerza de reacción de la batería alcanza el máximo puede ser T1. Así, si se determina el punto del ciclo T1 en el que la fuerza de reacción de la batería llega a ser máxima con la plantilla 110 fija, la fuerza de reacción y la cantidad del cambio de grosor medidos con la plantilla 120 variable pueden extraerse en base al punto en el tiempo T1.
En particular, la vida útil de la batería secundaria puede predecirse o determinarse aproximadamente cuando se fabrica la batería. Así, el punto en el tiempo para predecir la fuerza de reacción y la cantidad del cambio de grosor pueden determinarse en base a la vida útil prevista o predeterminada.
Por ejemplo, si se prevé que la vida útil de una batería secundaria específica sea de 5000 ciclos, el punto en el tiempo T1 se puede establecer en 5000 ciclos para la batería secundaria correspondiente en los gráficos de las figuras 14 y 16. Así, en este caso, pueden extraerse la fuerza de reacción de la batería secundaria con la plantilla 110 fija y la fuerza de reacción y la cantidad del cambio de grosor de la batería secundaria con la plantilla 120 variable en el punto en el tiempo de 5000 ciclos.
La unidad 130 de derivación puede derivar un gráfico de la fuerza de reacción según la cantidad del cambio de grosor de la batería secundaria.
En particular, la unidad 130 de derivación puede derivar un gráfico en un plano de coordenadas en el que la cantidad de deformación, concretamente, la cantidad de cambio del grosor, de la batería secundaria es el eje x y la fuerza de reacción de la batería secundaria es el eje y.
En este caso, la unidad 130 de derivación puede derivar un gráfico de la cantidad de deformación y la fuerza de reacción de la batería secundaria usando la fuerza de reacción en un punto en el tiempo predeterminado obtenido con la plantilla 110 fija y la fuerza de reacción y la cantidad de deformación en un punto en el tiempo predeterminado obtenido mediante la plantilla 120 variable.
La figura 17 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración para derivar la relación entre una cantidad de deformación y una fuerza de reacción de una batería secundaria con la unidad 130 de derivación del módulo 100 de evaluación de la celda según una realización de la presente divulgación.
En referencia a la figura 17, la unidad 130 de derivación puede establecer un plano de coordenadas donde el eje x representa la cantidad del cambio de grosor de la batería secundaria y el eje y representa la fuerza de reacción de la batería secundaria. Aquí, el eje x puede estar en la unidad de longitud, por ejemplo, “mm”, y el eje y puede estar en la unidad de fuerza o peso, por ejemplo, “kgf”.
Además, en el plano de coordenadas, la unidad 130 de derivación puede representar la fuerza de reacción en el punto en el tiempo T1 obtenida mediante la plantilla 110 fija usando un solo punto. Por ejemplo, en el gráfico de la figura 14, a0 que es la fuerza de reacción en el punto en el tiempo T1 puede convertirse en una coordenada y. Además, dado que sustancialmente no hay cantidad del cambio de grosor de la batería en la plantilla 110 fija, la coordenada x en este momento puede ser 0 (cero). Así, la unidad 130 de derivación puede obtener un punto de coordenadas P0 (0, a0) mediante la plantilla 110 fija. En otras palabras, la unidad 130 de derivación puede introducir la fuerza de reacción obtenida mediante la plantilla 110 fija en el plano de coordenadas de la cantidad de deformación y la fuerza de reacción como una intersección con el eje y.
Además, la unidad 130 de derivación puede representar al menos un punto en el plano de coordenadas usando la cantidad de deformación y la fuerza de reacción en el punto en el tiempo T1 obtenido mediante la plantilla 120 variable. Por ejemplo, en el gráfico de la figura 16, se puede obtener un solo punto P1 que tiene una coordenada (b11, a11) estableciendo b11 que es la cantidad del cambio de grosor (la cantidad de deformación) en el punto en el tiempo T1 como una coordenada x y a11 que es la fuerza de reacción en el punto en el tiempo T1 como una coordenada y.
Como se describe anteriormente, usando los dos puntos (P0, P1) obtenidos mediante la plantilla 110 fija y la plantilla 120 variable, la unidad 130 de derivación puede obtener una sola línea. En otras palabras, la unidad 130 de derivación puede obtener un único gráfico conectando los puntos obtenidos mediante la plantilla 110 fija y la plantilla 120 variable entre sí.
En particular, la plantilla 120 variable puede incluir un miembro 125 elástico, y el miembro 125 elástico puede estar configurado para ser intercambiable.
Por ejemplo, en la figura 15, la plantilla 121 superior variable está acoplada al miembro 125 elástico, y la plantilla 121 superior variable puede configurarse de modo que el miembro 125 elástico sea intercambiable.
En este caso, la plantilla 120 variable puede configurarse para que el miembro 125 elástico se intercambie con otro tipo de miembro 125 elástico. En particular, la plantilla 120 variable puede configurarse de modo que el miembro 125 elástico se intercambie con un miembro 125 elástico que tenga una constante del muelle diferente. Por ejemplo, la plantilla 121 superior variable y el miembro 125 elástico incluidos en la plantilla 120 variable pueden estar configurados para ser desmontables y fijables al acoplarse entre sí con una estructura de gancho. De forma alternativa, la plantilla 121 superior variable y el miembro 125 elástico pueden estar configurados para ser desmontables y fijables al acoplarse entre sí con una estructura de ajuste. Por ejemplo, una porción superior de la plantilla 121 superior variable puede tener una ranura de inserción formada en un tamaño y una forma correspondientes a la forma exterior inferior del miembro 125 elástico, y una porción inferior del miembro 125 elástico puede introducirse en la ranura de inserción.
Además, el miembro 125 elástico puede ser en forma de un muelle hecho de metal y tener forma de espiral. En este caso, diferentes tipos de cuerpos elásticos que tienen diferentes constantes del muelle pueden acoplarse a la plantilla 121 superior variable como sustitución.
En particular, el miembro 125 elástico puede colocarse en la parte superior de la plantilla 121 superior variable y acoplarse a la plantilla 121 superior variable. En este caso, el miembro 125 elástico se puede intercambiar más fácilmente.
En una configuración en la que el miembro 125 elástico es fácilmente intercambiable, si los componentes 125 elásticos que tienen diferentes constantes del muelle se acoplan a la plantilla 120 variable, la plantilla 120 variable puede medir la fuerza de reacción y la cantidad del cambio de grosor según el ciclo de carga y descarga de la batería secundaria, respectivamente para cada carcasa en la que se acopla cada miembro 125 elástico.
La figura 18 es un gráfico que muestra un cambio de la fuerza de reacción según el ciclo en diversas carcasas en las que se acoplan miembros elásticos que tienen diferentes constantes del muelle en la plantilla variable del módulo 100 de evaluación de la celda según una realización de la presente divulgación, y la figura 19 es un gráfico que muestra una cantidad del cambio de grosor según el ciclo en diversas carcasas en las que los miembros 125 elásticos que tienen diferentes constantes del muelle se acoplan en la plantilla variable del módulo 100 de evaluación de la celda según una realización de la presente divulgación. En la figura 18, el eje x representa un ciclo de carga y descarga y puede estar en la unidad de “número”. Además, el eje y representa una fuerza de reacción y puede estar en la unidad de “kgf”. Además, en la figura 19, el eje x representa un ciclo de carga y descarga y puede estar en la unidad de “número”. Además, el eje y representa una cantidad del cambio de grosor y puede estar en la unidad de “mm”.
En referencia a las figuras 18 y 19, en primer lugar, se muestran un gráfico de la fuerza de reacción A1 y un gráfico de la cantidad de deformación B1 en la misma forma que se muestra en la figura 16. Además, la fuerza de reacción del gráfico A1 y la cantidad de deformación del gráfico B1 en el punto en el tiempo T1 pueden ser a11 y b11, respectivamente. Así, en un plano de coordenadas de la cantidad de deformación y la fuerza de reacción, donde el eje x representa la cantidad de deformación y el eje y representa la fuerza de reacción, se puede obtener un punto de coordenadas (b11, a11) (P1), idéntico al caso de la figura 17.
Sin embargo, si se incluye un miembro 125 elástico que tiene una constante del muelle más baja en la plantilla 120 variable en comparación con el caso en el que se derivan los gráficos A1 y B1, la fuerza de reacción se reduce. Así, como se muestra en la figura 18, el gráfico de la fuerza de reacción se puede obtener en forma de un gráfico A2 que tiene una fuerza de reacción menor que el gráfico A1. Además, a medida que se reduce la constante del muelle, la cantidad del cambio de grosor de la batería puede aumentar. Así, como se muestra en la figura 19, el gráfico de la cantidad de deformación se puede obtener en forma de un gráfico B2 que tiene una cantidad del cambio de grosor superior en comparación con el gráfico B1. En este caso, la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción en el punto en el tiempo T1 pueden derivarse como b12 y a12. Así, se puede obtener un punto de coordenadas (b12, a12) en el plano de coordenadas de la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción (P2). Del mismo modo, si se incluye un miembro 125 elástico que tiene una constante del muelle más baja en la plantilla 120 variable en comparación con el caso en el que se derivan los gráficos A2 y B2, como se muestra en los gráficos A3 y B3 en las figuras 18 y 19, la fuerza de reacción puede volverse más pequeña y la cantidad del cambio de grosor puede volverse más grande. En este caso, el valor de la cantidad del cambio de grosor y el valor de la fuerza de reacción en el punto en el tiempo T1 pueden derivarse como b13 y a13. Así, se puede obtener un punto de coordenadas (b13, a13) en el plano de coordenadas de la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción (P3).
Además, si se incluye en la plantilla 120 variable un miembro 125 elástico que tiene una constante del muelle más baja en comparación con el caso de los gráficos A3 y B3, como se muestra en los gráficos A4 y B4 en las figuras 18 y 19, se puede obtener un gráfico en el que la fuerza de reacción se vuelve más pequeña y la cantidad del cambio de grosor se vuelve más grande. En este caso, la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción en el punto en el tiempo T1 pueden derivarse como b14 y a14. Así, se puede obtener un punto de coordenadas (b14, a14) en el plano de coordenadas de la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción (P4).
Además, si se obtienen una pluralidad de puntos de coordenadas con la variación de las constantes del muelle como se describe anteriormente, la unidad 130 de derivación puede obtener el gráfico de la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción usando los puntos de coordenadas. En otras palabras, si la fuerza de reacción y la cantidad del cambio de grosor según el ciclo de carga y descarga se miden mediante la plantilla 120 variable para cada carcasa en la que se acopla una pluralidad de miembros 125 elásticos que tienen diferentes constantes del muelle, la unidad 130 de derivación puede derivar la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de la batería secundaria usando los resultados de la medición. La figura 20 es un gráfico que muestra la relación entre la cantidad de deformación y la fuerza de reacción en diversas carcasas que tienen diferentes constantes del muelle en la plantilla variable del módulo 100 de evaluación de la celda según una realización de la presente divulgación. Aquí, el eje x puede estar en la unidad de longitud, por ejemplo, “mm”, y el eje y puede estar en la unidad de fuerza o peso, por ejemplo, “kgf”.
En referencia a la figura 20, la unidad 130 de derivación puede representar un punto (P0) en el eje y usando el punto de coordenadas (0, a0) obtenido mediante la plantilla 110 fija en la realización de la figura 14, en el plano de coordenadas de la cantidad de deformación y la fuerza de reacción. Además, la unidad 130 de derivación puede visualizar cuatro puntos de coordenadas (P1, P2, P3, P4) obtenidos mediante la plantilla 120 variable mientras varía la constante del muelle en la realización de las figuras 18 y 19, en el plano de coordenadas.
Además, la unidad 130 de derivación puede obtener una única línea V usando los cinco puntos (P0 a P5) que se visualizan anteriormente. En particular, la unidad 130 de derivación puede derivar una única curva V usando los cinco puntos. Además, la curva V derivada como se indica anteriormente puede ser un gráfico que muestra la relación entre la cantidad de deformación y la fuerza de reacción de la batería secundaria. Por ejemplo, el gráfico de la figura 11 puede convertirse en el gráfico de la figura 5 que se describe anteriormente. Además, la unidad 130 de derivación puede obtener una curva más exacta cuando existen más puntos de coordenadas de carcasas que tienen diferentes constantes del muelle.
Además, en el aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según la presente divulgación, el módulo 100 de evaluación de la celda puede configurarse de diversas formas para derivar la relación entre una carga aplicada a la carcasa del módulo y una cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo.
El módulo 100 de evaluación de la celda según una realización de la presente divulgación puede incluir una unidad de aplicación de la carga y una unidad de medición de la cantidad de cambio.
Aquí, la unidad de aplicación de la carga puede aplicar una carga a la carcasa del módulo. Además, la unidad de aplicación de la carga puede aplicar una carga desde dentro hacia fuera de la carcasa del módulo. Por ejemplo, la unidad de aplicación de la carga puede aplicar una carga a la carcasa del módulo como se indica con la flecha I1 en la figura 7.
Además, la unidad de aplicación de la carga puede aplicar una carga a la carcasa del módulo mientras cambia la magnitud de la carga. Además, la unidad de aplicación de la carga puede que no aplique la misma carga a la carcasa del módulo en conjunto, sino que aplique una carga con una desviación para cada parte. Por ejemplo, como se describe anteriormente, la unidad de aplicación de la carga puede permitir que se aplique más carga a una porción central de la carcasa del módulo en comparación con las porciones exteriores, tales como una parte superior o inferior. En este caso, el hinchamiento de la batería secundaria, que se produce con más frecuencia en la porción central, puede solucionarse fácilmente.
La unidad de medida de la cantidad de cambio puede medir el grado de cambio de la carcasa del módulo cuando la unidad de aplicación de la carga aplica la carga. En particular, la unidad de medición de la cantidad de carga puede medir la cantidad del cambio de la anchura global de la carcasa del módulo. Por ejemplo, la unidad de medida de la cantidad de cambio puede medir una diferencia entre W2 y W1 en la figura 7.
Signos de referencia
100: módulo de evaluación de la celda
110: plantilla fija
111: plantilla superior fija, 112: plantilla inferior fija, 113: miembro de base fijo, 114: miembro de medición fijo 120: plantilla variable
121: plantilla superior variable, 122: plantilla inferior variable, 123: miembro de base variable, 124: miembro de medición variable, 125: miembro elástico
130: unidad de derivación
200: módulo de evaluación de la carcasa
300: módulo de predicción
400: módulo de verificación

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato para predecir la deformación de un módulo de batería, provocada por el hinchamiento de una batería secundaria, el módulo de batería que tiene al menos una batería secundaria en una carcasa del módulo, el aparato que comprende:
un módulo (100) de evaluación de la celda configurado para derivar una relación entre una cantidad del cambio de grosor y una fuerza de reacción para una sola batería secundaria;
un módulo (200) de evaluación de la carcasa configurado para derivar una relación entre una carga aplicada a la carcasa del módulo y una cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo; y un módulo (300) de predicción configurado para predecir una cantidad de deformación del módulo de batería usando la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción de la batería, derivada con el módulo de evaluación de la celda, y la relación entre la carga y la cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo, derivada con el módulo de evaluación de la carcasa,
en el que el módulo (100) de evaluación de la celda está configurado para derivar la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción en una forma de curva singular,
el módulo (200) de evaluación de la carcasa está configurado para derivar la relación entre la carga y la cantidad del cambio de la anchura de la carcasa del módulo en una forma de curva singular, y
el módulo (300) de predicción está configurado para verificar un punto de intersección de la curva singular derivada con el módulo (200) de evaluación de la celda y la curva singular derivada con el módulo (100) de evaluación de la carcasa, y predecir una cantidad de deformación del módulo de batería usando el punto de intersección comprobado.
2. El aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según la reivindicación 1,
en el que el módulo de batería incluye una pluralidad de baterías secundarias, y
en el que el módulo (300) de predicción está configurado para convertir la relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para una sola batería secundaria, derivada con el módulo de evaluación de la celda, en una relación entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para todas las baterías secundarias incluidas en el módulo de batería, y predice una cantidad de deformación del módulo de batería usando la relación convertida entre la cantidad del cambio de grosor y la fuerza de reacción para todas las baterías secundarias.
3. El aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según la reivindicación 1,
en el que la batería secundaria se proporciona para estar verticalmente y dispuesta para apilarse en una dirección lateral en la carcasa del módulo, y en el que el módulo (200) de evaluación de la carcasa está configurado para derivar, como la relación entre la cantidad del cambio de la anchura y la carga, una relación entre la cantidad del cambio de la anchura y una carga aplicada a los lados derecho e izquierdo de la carcasa del módulo.
4. El aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según la reivindicación 1,
en el que la carcasa del módulo incluye dos placas de extremo que tienen forma de placa y están ubicadas respectivamente en ambos extremos de la batería secundaria en una dirección de apilamiento, y en el que el módulo (200) de evaluación de la carcasa está configurado para derivar, para derivar como la relación entre la cantidad del cambio de la anchura y la carga, una relación entre la cantidad del cambio de la anchura y una carga aplicada a las placas de extremo.
5. El aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según la reivindicación 1,
en el que el módulo (300) de predicción está configurado para predecir la cantidad del cambio de la anchura del módulo de batería y la carga aplicada a la carcasa del módulo, como la cantidad de deformación del módulo de batería.
6. El aparato para predecir la deformación de un módulo de batería según la reivindicación 1, que además comprende:
un módulo (400) de verificación configurado para comparar la cantidad de deformación del módulo de batería, prevista por el módulo de predicción, con un valor de referencia almacenado con antelación.
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