特表 2024-546983 リチウムイオンバッテリに加える圧力を管理する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-26

(54)【発明の名称】リチウムイオンバッテリに加える圧力を管理する方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/242 20210101AFI20241219BHJP

   H01M 50/262 20210101ALI20241219BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

H01M50/242

H01M50/262 E

H01M10/44 P

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024536076

(86)(22)【出願日】2022-12-12

(85)【翻訳文提出日】2024-08-02

(86)【国際出願番号】 EP2022085296

(87)【国際公開番号】W WO2023110707

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】2113874

(32)【優先日】2021-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524017168

【氏名又は名称】アンペア エス．ア．エス．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】デルプエッシュ， ナタリー

(72)【発明者】

【氏名】ルレイ， デービッド

【テーマコード（参考）】

5H030

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H030AA01

5H030AA10

5H030AS20

5H030BB00

5H030BB12

5H030DD14

5H040AA03

5H040AA36

5H040AY06

5H040CC24

5H040CC26

5H040CC34

5H040DD08

5H040JJ08

5H040NN03

(57)【要約】

本発明は、少なくとも１つの電気化学セルを備える電気バッテリ（２）に可変圧力を加えるシステム（１）であって、その電気バッテリが、互いに平行な第１の端板（４）と第２の端板（５）との間に挿入されている、システム（１）に関する。本発明によれば、システムは、第１の作動壁（８）と、第１の作動壁（８）と第１の端板（４）との間に挿入された少なくとも第１のスプリング（１０）と、第１の作動壁（８）と平行に延在し、アクチュエータ（１２）によって動かされるリンク（１１）とを備える第１のアセンブリ（７）を具備し、前記リンク（１１）が、少なくとも１つのカム（９）によって前記第１の作動壁（８）に連結され、そのカムの第１の端部（１６）が、リンク（１１）に回転可能に取り付けられ、そのカムの第２の端部（１７）が、静止壁（１９）に強固に連結された回転軸周りに回転可能に取り付けられ、前記第２の端部（１７）が、第１の作動壁（８）に当接する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの電気化学セルを備える電気バッテリ（２）に可変圧力を加えるシステム（１）であって、前記電気バッテリが、互いに平行な第１の端板（４）と第２の端板（５）との間に挿入されている、圧力を加えるシステム（１）において、前記２つの端板（４、５）と平行に延在し、前記第１の端板（４）に対向して配置された第１の作動壁（８）を備える第１のアセンブリ（７）を具備し、前記第１のアセンブリ（７）が、前記第１の作動壁（８）と前記第１の端板（４）との間に挿入された少なくとも１つの第１のスプリング（１０）を備え、前記第１の作動壁（８）が、前記第１の作動壁（８）と平行に延在し、アクチュエータ（１２）によって動かされるリンク（１１）の移動の効果の下に、前記第１の端板（４）に近付きまたは離れるように移動して、前記第１の板（４）に圧力を掛けることができ、前記リンク（１１）が、少なくとも１つのカム（９）によって前記第１の作動壁（８）に連結され、前記カム（９）の第１の端部（１６）が、前記リンク（１１）に回転可能に取り付けられ、前記カム（９）の第２の端部（１７）が、前記第１の作動壁（８）と平行な固定壁（１９）に固定された回転ピン周りに回転可能に取り付けられ、前記第２の端部（１７）が、前記第１の作動壁（８）に当接することを特徴とする圧力を加えるシステム（１）。

【請求項2】

前記リンク（１１）が、細長いロッドであり、前記アクチュエータ（１２）が、前記リンク（１１）を、前記リンク（１１）の長手方向軸に沿って並進的に移動させることを特徴とする、請求項１に記載の圧力を加えるシステム。

【請求項3】

各カム（９）が、前記第１の端部（１６）を前記第２の端部（１７）に連結するロッド（１８）を備え、前記第２の端部（１７）が、前記回転ピンを軸として配置された細長い切片を備えることを特徴とする、請求項２に記載の圧力を加えるシステム。

【請求項4】

前記第１の端板（４）に所望の圧力を掛けるために各第１のスプリング（１０）をより多くまたはより少なく圧縮することを目的として、前記第１の作動壁（８）を前記第１の端板（４）から所与の距離に配置するために、前記リンク（１１）を所望の方向および大きさで移動させるように前記アクチュエータ（１２）を制御するようになされたコンピュータ（１３）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧力を加えるシステム。

【請求項5】

前記２つの端板（４、５）と平行に延在し、前記第２の端板（５）に対向して配置された第２の作動壁（１４）を備える第２のアセンブリ（４０）を具備し、前記第２のアセンブリ（４０）が、前記第２の作動壁（１４）と前記第２の端板（５）との間に挿入された少なくとも１つの第２のスプリング（１５）を備え、前記少なくとも１つの第２のスプリング（１５）によって発揮される力の方向が、前記少なくとも１つの第１のスプリング（１０）によって発揮される力の方向と平行であり、前記第２の作動壁（１４）が、前記第２の作動壁（１４）と平行な固定壁（２０）に当接することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧力を加えるシステム。

【請求項6】

前記第１の作動壁（８）と前記第１の端板（４）との間に挿入された１２個の第１のスプリング（１０）と、前記第２の作動壁（１４）と前記第２の端板（５）との間に挿入された１２個の第２のスプリング（１５）とを備えることを特徴とする、請求項５に記載の圧力を加えるシステム。

【請求項7】

前記第１のスプリング（１０）が、前記端板（４、５）と平行な軸に沿って整列し、前記第２のスプリング（１５）もまた、前記端板（４、５）に平行な軸に沿って整列することを特徴とする、請求項５または６に記載の圧力を加えるシステム。

【請求項8】

各第１のスプリング（１０）および各第２のスプリング（１５）が、皿ばねから形成されることを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の圧力を加えるシステム。

【請求項9】

前記電気バッテリ（２）を取り囲む固定フレーム（６）と、前記第１の作動壁（８）と、前記第２の作動壁（１４）と、前記少なくとも１つの第１のスプリング（１０）と、前記少なくとも１つの第２のスプリング（１５）とを備え、前記第２の作動壁（１４）が、前記フレーム（６）の第２の平坦壁（２０）と接触し、前記少なくとも１つのカム（９）の前記第２の端部（１７）が周りに取り付けられた前記少なくとも１つの回転ピンが、前記第２の平坦壁（２０）と平行な前記フレーム（６）の第１の平坦壁（１９）に固定され、前記リンク（１１）が、前記フレーム（６）の外部に位置しながら前記フレーム（６）の前記第１の平坦壁（１９）の背後に配置されていることを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載の圧力を加えるシステム。

【請求項10】

Ｌｉイオン電気バッテリの充電フェーズそして放電フェーズを含むサイクル全体を通して、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステムを使用する方法において、
－ 前記セルが寸法ｘ１であり、前記システム（１）が力Ｆ１を加える開始ステップと、
－ 前記バッテリ（２）の前記セルが、前記充電フェーズ中に膨張し、今やｘ１より大きい寸法ｘ２になるので、前記システム（１）によって加えられる前記力が、Ｆ１より大きい値Ｆ２に増加する、前記電気バッテリ（２）を充電するステップと、
－ 前記バッテリ（２）の放電を開始するステップであり、前記第１の作動壁（８）を前記第１の端板（４）に近付ける第１の方向に前記カム（９）を回転させる方向に前記リンク（１１）を並進的に動かすように、前記コンピュータ（１３）によって制御される前記システム（１）を事前作動させるステップを含むステップであって、それによって、前記システム（１）が、前記力Ｆ２より大きい力Ｆ３を前記バッテリ（２）に直ちに加える、ステップと、
－ 前記システム（１）が、前記力Ｆ３より小さい力Ｆ４を前記バッテリ（２）に加える、前記バッテリ（２）の放電の終わりのステップであって、前記放電の終わりに加えられるこの力Ｆ４が、この放電フェーズ中に前記セルが失った体積に起因する、ステップと、
－ 前記コンピュータ（１３）によって制御される前記システム（１）を作動させるステップであり、前記第１の作動壁（８）を前記第１の端板（４）から離れるように移動させる第２の方向に前記カム（９）を回転させる反対方向に前記リンク（１１）を並進的に動かすステップであって、それによって、前記システム（１）が、前記力Ｆ４より小さい力Ｆ１を前記バッテリ（２）に直ちに加えて、前記セルを充電前の予負荷状態に戻す、ステップと
を含むことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオンバッテリに加える圧力を管理する方法に関する。

【0002】

Ｌｉイオンバッテリが充電されるとき、リチウムは、シリコンと共に化学式Ｌｉ_ｘＳｉのシリコン合金を形成する。これら合金の形成は、シリコン粒子の初期体積の３００％までに達し得るＳｉ粒子の体積の増加を生じる。Ｌｉバッテリが放電されると、Ｌｉ_ｘＳｉ合金は脱リチウム化され、それによって、シリコン粒子の寸法の減少を生じる。その結果、シリコン電極およびセルの規模において、呼吸に似た、体積の準可逆的なかなりの変化が、バッテリの充放電のサイクルを巡って生じる。バッテリの寿命（継続的充放電）を通じての体積のこの変化が、結果としてＬｉイオンバッテリ内の高い機械的応力を生じる。Ｓｉ粒子は、分裂し、集電体から分離し、かつ／または電極のパーコレーションネットワークから電子的に切り離され得る。これらの現象は、その結果、バッテリ性能の低下に至る。さらに、寄生的反応が生じ、体積の不可逆的増加を発生させ、その結果バッテリの早期経年劣化を発生させる。

【0003】

特許出願ＤＥ１０２００９０３５４８２Ａ１は、２つの端板に挟持され、セルの積層を形成する複数のバッテリセルを備える、自動車両用のリチウムイオン電気バッテリを記述する。より詳細には、リチウムイオンバッテリが、２つの板の間に挿入され、それによってセルの積層を形成する複数のバッテリセルを備える。装置が、スプリングを用い、能動アクチュエータを使用して積層方向に、セルの積層に圧力負荷を掛けることを可能にする。アクチュエータは、耐用寿命／圧力特性ダイヤグラムによって、またはセルの積層内の温度および／または圧力の測定値によって制御され、前記測定値は、充電／放電サイクルに依存する。

【0004】

本発明による方法は、常に最適な圧力を掛けることによって、電気バッテリの充放電の様々なサイクルを通じてＳｉ粒子の体積の変化に追従することを可能にする。その結果、Ｌｉイオンバッテリの性能は、時が経っても維持され、前記バッテリの経年劣化が著しく緩和される。

【0005】

本発明の主題は、少なくとも１つの電気化学セルを備える電気バッテリに可変圧力を加えるシステムであって、その電気バッテリが、互いに平行な第１の端板と第２の端板との間に挿入されている、圧力を加えるシステムである。

【0006】

本発明によれば、システムは、２つの端板と平行に延在し、第１の端板に対向して配置された第１の作動壁を備える第１のアセンブリを具備し、前記第１のアセンブリが、第１の作動壁と第１の端板との間に挿入された少なくとも１つの第１のスプリングを備え、前記第１の作動壁が、第１の作動壁と平行に延在し、アクチュエータによって動かされるリンクの移動の効果の下に、第１の端板に近付きまたは離れるように移動して、前記第１の板に圧力を掛けることができ、前記リンクが、少なくとも１つのカムによって前記第１の作動壁に連結され、カムの第１の端部が、リンクに回転可能に取り付けられ、カムの第２の端部が、第１の作動壁と平行な固定壁に固定された回転ピン周りに回転可能に取り付けられ、前記第２の端部が、第１の作動壁に当接する。本発明による方法の原理は、リンクの動きの関数としてより多くまたはより少なく圧縮することができる少なくとも１つのスプリングを介して、電気バッテリの２つの端板の１つに均一な圧力を掛けることができることである。具体的には、一方向へのリンクの移動が、前記少なくとも１つのカムを第１の方向に動かし、それが、第１の作動壁を第１の端板に近付けて、前記少なくとも１つのスプリングの圧縮を生じさせ、それが、その結果、前記第１の端板に掛ける圧力を増加させる。リンクを反対方向に移動させると、前記少なくとも１つのカムを第２の方向に動かし、それが、第１の作動壁を第１の端板から離れるように移動させて、前記少なくとも１つのスプリングを緩め、それが、その結果、この第１の端板に掛ける圧力を減少させる。好ましくは、リンクは、真直ぐで細長いロッドであり、アクチュエータは、このロッドを、前記ロッドの長手方向軸に沿って両方向に並進的に移動させることが可能なように構成される。本発明によるシステムでは、第１の作動壁は、リンクと第１の端板との間に挿入され、前記少なくとも１つのカムは、リンクと第１の作動壁との間に挿入される。好ましくは、第１のシステムは、数が５つより大きい複数のスプリングと、数が５つより大きい複数のカムとを備える。特定の実施形態によれば、スプリングと同数のカムがある。

【0007】

本発明の可能な特徴によれば、リンクは、細長いロッドであり、アクチュエータは、前記リンクを、このリンクの長手方向軸に沿って並進的に移動させる。アクチュエータの作用によるリンクの移動は、第１の作動壁および第１の端板と平行な軸に沿って行われ、第１の端板に対する第１の作動壁の移動は、リンクが沿って移動する軸に垂直な軸に沿って行われる。

【0008】

本発明の可能な特徴によれば、各カムは、第１の端部を第２の端部に連結するロッドを備え、前記第２の端部は、回転ピンを軸として配置された細長い切片を備える。細長い切片の形態を取る第２の端部は、カムのロッドに対して固定されている。回転ピンは、細長い切片の片方の端部に配置され、その結果、カムのロッドは、この回転ピンの一方の側に位置し、細長い切片は、前記回転ピンの他方の側に位置する。リンクの移動は、カムのロッドの回転を生じさせ、その回転は、次いで、回転ピンの存在によって、細長い切片の回転を生じさせる。この細長い切片は、第１の作動壁に接触しているので、カムの細長い切片の回転は、細長い切片の回転方向に応じて、作動壁を一方の方向または他方の方向に移動させる。

【0009】

本発明の可能な特徴によれば、第１の端板に所望の圧力を掛けるために各第１のスプリングをより多くまたはより少なく圧縮することを目的として、第１の作動壁を前記第１の端板から所与の距離に配置するために、システムは、リンクを所望の方向および大きさで移動させるようにアクチュエータを制御するようになされたコンピュータを備える。このコンピュータは、電気バッテリの充電または放電のフェーズを本質的に考慮するようにプログラムされている。該当するフェーズに応じて、コンピュータは、正確な瞬間にアクチュエータをトリガし、それが、リンクおよびカムを介して第１の作動壁を移動させて、前記少なくとも１つの第１のスプリングが第１の端板に加える圧力を増加または減少させる。

【0010】

本発明の可能な特徴によれば、システムは、２つの端板と平行に延在し、第２の端板に対向して配置された第２の作動壁を備える第２のアセンブリを具備し、前記第２のアセンブリは、第２の作動壁と第２の端板との間に挿入された少なくとも１つの第２のスプリングを備え、前記少なくとも１つの第２のスプリングによって発揮される力の方向が、前記少なくとも１つの第１のスプリングによって発揮される力の方向と平行であり、前記第２の作動壁が、前記第２の作動壁と平行な固定壁に当接する。この第２のアセンブリは、電気バッテリの両側にそれぞれが圧力を掛けることが可能な２つのアセンブリの存在が寄与して、スプリングによって電気バッテリに掛けられる圧力全体を均一にすることを可能にする。

【0011】

本発明の可能な特徴によれば、システムは、第１の作動壁と第１の端板との間に挿入された１２個の第１のスプリングと、第２の作動壁と第２の端板との間に挿入された１２個の第２のスプリングとを備える。

【0012】

本発明の可能な特徴によれば、第１のスプリングは、両端板と平行な軸に沿って整列し、第２のスプリングもまた、前記両端板に平行な軸に沿って整列する。このようにして、第１の作動壁および第２の作動壁は、第１の端板および第２の端板に、それぞれ、均一な圧力を掛ける。

【0013】

本発明の可能な特徴によれば、各第１のスプリングおよび各第２のスプリングは、皿ばねから形成される。あるいは、たとえば螺旋ばねまたは圧縮フォームなど、他のタイプのスプリングを用いることもできる。

【0014】

本発明の可能な特徴によれば、システムは、電気バッテリを取り囲む固定フレームと、第１の作動壁と、第２の作動壁と、前記少なくとも１つの第１のスプリングと、前記少なくとも１つの第２のスプリングとを備え、第２の作動壁が、フレームの第２の平坦壁と接触し、前記少なくとも１つのカムの第２の端部が周りに取り付けられた前記少なくとも１つの回転ピンが、前記第２の平坦壁と平行なフレームの第１の平坦壁に固定され、リンクが、フレームの外部に位置しながら前記フレームの前記第１の平坦壁の背後に配置されている。

【0015】

本発明の別の主題は、Ｌｉイオン電気バッテリの充電フェーズそして放電フェーズを含むサイクル全体を通して、本発明によるシステムを使用する方法である。

【0016】

本発明によれば、本方法は、
－ セルが寸法ｘ１であり、システムが力Ｆ１を加える開始ステップと、
－ バッテリのセルが、充電フェーズ中に膨張し、今やｘ１より大きい寸法ｘ２になるので、システムによって加えられる力が、Ｆ１より大きい値Ｆ２に増加する、電気バッテリを充電するステップと、
－ バッテリの放電を開始するステップであり、第１の作動壁を第１の端板に近付ける第１の方向にカムを回転させる方向にリンクを並進的に動かすように、コンピュータによって制御されるシステムを事前作動させるステップを含むステップであって、それによって、前記システムが、力Ｆ２より大きい力Ｆ３をバッテリに直ちに加える、ステップと、
－ システムが、力Ｆ３より小さい力Ｆ４をバッテリに加える、バッテリの放電の終わりのステップであって、放電の終わりに加えられるこの力Ｆ４が、この放電フェーズ中にセルが失った体積に起因する、ステップと、
－ コンピュータによって制御されるシステムを作動させるステップであり、第１の作動壁を第１の端板から離れるように移動させる第２の方向にカムを回転させる反対方向にリンクを並進的に動かすステップであって、それによって、前記システムが、力Ｆ４より小さい力Ｆ１をバッテリに直ちに加えて、セルを充電前の予負荷状態に戻す、ステップと
を含む。

【0017】

電気バッテリを充電するステップは、バッテリの、必ずしもゼロではない、いかなる初期充電状態に対してもトリガすることができることが当然理解されよう。同様に、バッテリを放電するステップは、バッテリの放電状態に関係なく、必ずしもゼロでなくても、止めることができる。

【0018】

本発明による、可変圧力を加えるシステムの好ましい実施形態の詳細な説明が、下記の図面を参照して以下に言及される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明による、電気バッテリに可変圧力を加えるシステムの概略図であって、セルが寸法ｘ１であり、システムが力Ｆ１を掛けている、概略図である。

【図2a】電気バッテリの充電そして放電フェーズ中に、時間経過とともに前記バッテリのセルに加えられる力の例を示す線図である。

【図2b】バッテリの充電そして放電フェーズ中の、時間経過による前記バッテリのセルの幅の変化の例を示す線図である。

【図3】電気バッテリが充電を終わり、セルが、その大きさの増加によって、ｘ１より大きい寸法ｘ２であり、加えられる力が、Ｆ１より大きい力Ｆ２である時の、本発明によるシステムの概略図である。

【図4】セルが放電を始める時の、Ｆ２より大きい力Ｆ３がセルに掛けられ、セルが寸法ｘ２である、本発明によるシステムの概略図である。

【図5】電気バッテリが放電を終わり、セルが寸法ｘ１に戻り、前記システムが力Ｆ４を掛けている時の、本発明によるシステムの外概略図である。

【図6】セルが充電を開始する時にアクチュエータがセルへの圧力を減少させ、前記セルが寸法ｘ１であり、システムが力Ｆ１を加えている、本発明によるシステムの概略図である。

【図7a】電気バッテリの充電そして放電フェーズ中に、時間経過とともに前記バッテリのセルに加えられる力の例を示し、前記セルが経年劣化によりｘ１に代わって寸法ｘ３に膨張している、線図である。

【図7b】バッテリの充電そして放電フェーズ中の、時間経過に伴う前記バッテリのセルの寸法の変化の例を示し、前記セルが経年劣化によりｘ１に代わって寸法ｘ３に膨張している、線図である。

【図8】電気バッテリが充電を開始しようとしており、セルが寸法ｘ３であり、Ｆ１の力が掛けられている時の、本発明によるシステムの概略図である。

【図9】電気バッテリが充電を終わり、セルが、その大きさの増加によって、ｘ３より大きい寸法ｘ４であり、そのとき加えられる力が、Ｆ１より大きい力Ｆ２である時の、本発明によるシステムの概略図である。

【図10】セルが放電を始めようとしている時の、Ｆ２より大きい力Ｆ３がセルに掛けられ、セルが寸法ｘ４である、本発明によるシステムの概略図である。

【図11】電気バッテリが放電を終わり、セルが寸法ｘ３に戻り、前記システムが力Ｆ４を掛けている時の、本発明によるシステムの外概略図である。

【図12】セルが充電を開始する時にアクチュエータがセルへの圧力を減少させ、前記セルが寸法ｘ３であり、システムが力Ｆ１を掛けている、本発明によるシステムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

電気バッテリ２は、完璧に整列され、互いに接触する一連の複数のＬｉイオンセル３から構成される。この電気バッテリ２は、前記電気バッテリ２のセル３を封じ込める第１の端板４および第２の端板５を備える。概略的には、これら２つの端板４、５は、セル３と実質的に同じ寸法を有し、前記セル３は、これら２つの端板４、５間に挿入され、前記端板４、５と平行である。

【0021】

本発明による可変圧力を加えるシステム１は、第１の端板４および第２の端板５に圧力を加えることが可能であり、
－ フレーム６、
－ 第１の作動壁８と、複数のカム９と、複数の第１のスプリング１０と、リンク１１と、前記リンク１１を動かすことが可能なアクチュエータ１２と、バッテリの寿命の始めから寿命の終わりまで、バッテリ２が経ているフェーズ、すなわち充電または放電の関数として前記アクチュエータ１２を制御するようになされたコンピュータ１３とを備える第１のアセンブリ７、および
－ 第２の作動壁１４と、複数の第２のスプリング１５とを備える第２のアセンブリ４０
を具備する。

【0022】

リンク１１は、細長い直線ロッドに相当し、アクチュエータ１２が、コンピュータ１３から受ける命令に応じて、前記リンク１１を前記リンク１１の長手方向軸に沿って並進的に一方向または他方向に移動させることができる。

【0023】

各カム９は、リンク１１に関節式に取り付けられた第１の端部１６を備え、第２の端部１７が、細長い切片を備え、前記第１の端部１６と前記第２の端部１７とが、連結ロッド１８によって連結されている。第２の端部１７は、細長い切片が連結ロッド１８に対して傾斜するように、前記連結ロッド１８に固定式に連結されている。各カム９の第２の端部１７の細長い切片は、フレーム６の第１の壁１９に固定された連結ピンを回転軸にして通り、その第１の壁は、第１の作動壁８および電気バッテリ２の第１の端板４と平行である。

【0024】

第１の作動壁８は、平坦であり、バッテリ２の第１の端板４に平行かつ同端板に面して配置されている。一連の複数の第１のスプリング１０は、電気バッテリ２の第１の端板４と第１の作動壁８との間に挿入され、前記第１のスプリング１０は、たとえば、場合によっては数が１２個である。これら第１のスプリング１０は、第１の作動壁８およびバッテリ２の第１の端板４に沿って整列されている。リンク１１は、第１の作動壁８および電気バッテリ２の第１の端板４と平行に延在し、前記第１の作動壁８が、前記リンク１１と前記第１の端板４との間に配置されている。

【0025】

第２の作動壁１４は、平坦であり、電気バッテリ２の第２の端板５と平行に、かつ同端板に面して配置されている。一連の複数の第２のスプリング１５は、バッテリ２の第２の端板５と第２の作動壁１４との間に挿入され、前記第２のスプリング１５は、たとえば、場合によっては数が１２個である。これら第２のスプリング１５は、第２の作動壁１４およびバッテリ２の第２の端板５に沿って整列されている。第２のスプリング１５の効果の下に、第２の作動壁１４は、フレーム６の第２の壁２０に押し付けられ、その第２の壁は、カム９の回転ピンが固定されている、フレーム６の第１の壁１９と平行である。フレーム６のこの第２の壁２０は、第２の作動壁１４およびバッテリ２の第２の端板５と平行である。言い換えれば、第２の作動壁１４は、フレーム６の第２の壁２０とバッテリ２の第２の端板５との間に挿入されている。

【0026】

第１のスプリング１０および第２のスプリング１５は、たとえば、皿ばねから形成することができる。第１のスプリング１０は、第１の作動壁８および第１の端板４の面に対して垂直な方向に力を発揮し、第２のスプリング１５は、第２の作動壁１４および第２の端板５の面に対して垂直な方向に力を発揮する。

【0027】

カム９は、細長い切片を備えるそれらカムの第２の端部１７が第１の作動壁８に当接するように、本発明によるシステム１に装着されている。

【0028】

そのようなシステムの作動原理は、アクチュエータ１２が接続されているコンピュータ１３が、リンク１１を一方向または他方向に動かす信号の形の命令をそのアクチュエータ１２に送ることである。次いで、リンク１１は、指定された方向に、所望の大きさで、リンクの長手方向軸に沿って並進移動させられ、それによってカム９を枢動させる。各カム９の連結ロッド１８の回転が、フレーム６の第１の壁１９に固定された回転ピンの存在によって、前記ロッド１８に固定された前記カムの第２の端部１７の枢動を生じさせ、この第２の端部１７の枢動が、第１の作動壁８を、電気バッテリ２の第１の端板４に近付け、またはその端板から遠ざける。次いで、第１のスプリング１０が、圧縮されるかまたは緩められるかのどちらかになって、より大きいまたはより小さい大きさの圧力を前記第１の端板４に加える。その時、第２のアセンブリ４０が、第１の構成部分７と同様に反応し、言い換えれば、カム９の枢動の効果の下に第１のスプリング１０が圧縮されると、第２のスプリング１５が、やはり圧縮され、第１のスプリングが緩むと、前記第２のスプリング１５が、やはり緩む。第２のアセンブリ４０は、第１のアセンブリ７によってバッテリ２に加えられた圧力と釣り合いを取る中継ぎの役割を果たす。

【0029】

図１～６を参照して、バッテリ２のセルが経年劣化していない場合、前記バッテリ２を放電するフェーズに続く充電するフェーズからなる完全なサイクルを通して本発明によるシステム１を使用する方法は、以下のステップ、すなわち、
－ 図１および２ａを参照して、セルが寸法ｘ１であり、システム１が力Ｆ１を加える開始ステップと、
－ 図２ａ、２ｂおよび３を参照して、バッテリ２のセルが、充電フェーズ中に膨張し、今やｘ１より大きい寸法ｘ２になるので、システム１によって加えられる力が、Ｆ１より大きい値Ｆ２に増加する、バッテリ２を充電するステップであって、この力Ｆ２が、充電の終了時にシステム１によって加えられる結果的な力である、ステップと、
－ 図２ａおよび４を参照して、電気バッテリ２の放電を開始するステップであり、リンク１１を並進的に上方に動かして、第１の作動壁８を第１の端板４に近付ける方向にカム９を回転させるように、コンピュータ１３によって制御されるシステム１を事前作動させるステップを含むステップであって、この事前作動ステップ中に、システム１が、力Ｆ２より大きい結果的な力Ｆ３をバッテリ２に直ちに加える、ステップと、
－ 図２ａ、２ｂおよび５を参照して、セルが、寸法ｘ１に戻り、システムが、力Ｆ３より小さい結果的な力Ｆ４をバッテリ２に加える放電の終わりのステップであって、放電の終わりに加えられるこの力Ｆ４が、この放電フェーズ中にセルが失った体積に起因する、ステップと、
－ 図２ａおよび６を参照して、コンピュータ１３によって制御されるシステム１を作動させるステップであり、リンク１１を下方に並進的に動かして、第１の作動壁８を第１の端板４から離れるように移動させる方向にカム９を回転させるステップであって、それによって、システム１が、力Ｆ４より小さい力Ｆ１をバッテリ２に直ちに加え、その時、システム１が、充電の準備のできた位置にある、ステップと
を含む。

【0030】

図７～１２を参照して、バッテリ２のセルが経年劣化すると、セルの体積が、時が経つにつれて増加する傾向にあり、この減少は不可逆的である。前記経年劣化バッテリの充電フェーズに続く放電フェーズの完全サイクル全体に亘る本発明によるシステム１の使用は、以下のステップ、すなわち、
－ 図７ａ、７ｂおよび８を参照して、セルが、経年劣化していないときの初期寸法ｘ１より大きい寸法ｘ３であり、システム１が、結果的な力Ｆ１を加える開始ステップと、
－ 図７ａ、７ｂおよび９を参照して、バッテリ２の経年劣化したセルが、充電フェーズ中に膨張し、今やｘ３より大きい寸法ｘ４になるので、システム１によって加えられる力が、Ｆ１より大きい値Ｆ２に増加する、バッテリ２を充電するステップであって、この力Ｆ２が、充電の終了時にシステム１によって加えられる力である、ステップと、
－ 図７ａおよび１０を参照して、電気バッテリ２の放電を開始するステップであり、リンク１１を並進的に上方に動かして、第１の作動壁８を第１の端板４に近付ける方向にカム９を回転させるように、コンピュータ１３によって制御されるシステム１を事前作動させるステップを含むステップであって、この事前作動ステップ中に、システム１が、力Ｆ２より大きい力Ｆ３をバッテリ２に直ちに加える、ステップと、
－ 図７ａ、７ｂおよび１１を参照して、セルが、放電の終わりに寸法ｘ３に戻り、システムが、力Ｆ３より小さい力Ｆ４をバッテリ２に加える放電の終わりのステップであって、放電の終わりに加えられるこの力Ｆ４が、この放電フェーズ中にセルが失った体積に起因する、ステップと、
－ 図７ａおよび１２を参照して、コンピュータ１３によって制御されるシステム１を作動させるステップであり、リンク１１を下方に並進的に動かして、第１の作動壁８を第１の端板４から離れるように移動させる方向にカム９を回転させるステップであって、それによって、システム１が、力Ｆ４より小さい力Ｆ１をバッテリ２に直ちに加える、ステップと
に従う。

【0031】

バッテリセルが経年劣化したときの圧力を管理する方法の様々なステップは、バッテリセルが経年劣化していないときの圧力を管理する方法の様々なステップと同一であり、ただバッテリセルの初期寸法ｘ３が、それら経年劣化セルの体積の初期増加によって、経年劣化していないときのセルの初期寸法ｘ１より大きいだけである。

【0032】

バッテリ２の充電ステップは、バッテリ２の充電状態がゼロのときにのみ実行されるのではなく、いかなる充電状態からも実行されることに留意されたい。同様に、放電ステップは、バッテリの充電状態がゼロの値になるまで必ずしも行われない。放電ステップは、バッテリの充電状態がゼロでなくても、いつでも中断することができる。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【国際調査報告】