JP2005322471A - Detection device for detecting defect state of battery safety valve, and battery and assembled battery having detection device - Google Patents

Detection device for detecting defect state of battery safety valve, and battery and assembled battery having detection device Download PDF

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佳行 中山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a state of a safety valve of a lithium-ion battery by a simple circuit. <P>SOLUTION: The lithium-ion battery 400 has a structure in which serially-connected four battery cells 410, 420, 430, 440. Safety valves 416, 426, 436, 446 are installed on the upper faces of respective battery cells. This safety valve 416 is constituted of a metal foil 416A and a rupturing line 416B. A conductor wire 418C, which is cut when the inner pressure of the lithium ion battery 400 rises and accordingly the metal foil 416A becomes ruptured along the rupturing line 416B is integrally installed with the metal foil 416A consisting the safety valve 416. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電池内部の圧力が規定値よりも高くなったときに内部の気体を外部に放出する安全弁の状態を検知する装置に関し、特に、低コストで精度高く安全弁の状態を検知する技術に関する。   The present invention relates to a device for detecting the state of a safety valve that discharges internal gas to the outside when the pressure inside the battery becomes higher than a specified value, and particularly to a technique for detecting the state of the safety valve with high accuracy at low cost. .

ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車の駆動源である電気モータに電力を供給するために、二次電池が搭載される。従来から、このような二次電池は、必要な電力容量が得られるように複数の単電池を接続して一体的に連結して構成された集合型二次電池（以下、バッテリパックと記載する）が多く採用されている。このようなバッテリパックは、たとえば、単電池として、密閉型の単電池が使用される。たとえば、複数個の単電池を、単電池の電槽の幅の広い長側面どうしを互いに対向させて重ねるように配置して、両端の単電池の電槽の外側にエンドプレートを当接させ、両エンドプレート間を拘束バンドにて結束することにより一体的に連結して構成される。   A secondary battery is mounted to supply electric power to an electric motor that is a drive source of a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle. Conventionally, such a secondary battery is a collective secondary battery (hereinafter referred to as a battery pack) configured by connecting and integrally connecting a plurality of single cells so as to obtain a required power capacity. ) Is often adopted. In such a battery pack, for example, a sealed unit cell is used as a unit cell. For example, a plurality of single cells are arranged so that the wide long side surfaces of the battery case of the single cells face each other, and the end plates are brought into contact with the outside of the battery case of both ends of the cell, The two end plates are integrally connected by binding them with a restraining band.

このようにして用いられる電池の種類の１つにリチウムイオン電池がある。このリチウムイオン電池は、動作電圧が高く、重量および体積あたりのエネルギ密度が高いため、軽量化・コンパクト化を図ることができ、また、メモリ効果がないという長所を有する。   One type of battery used in this way is a lithium ion battery. Since this lithium ion battery has a high operating voltage and a high energy density per weight and volume, it can be reduced in weight and size, and has an advantage that there is no memory effect.

リチウムイオン電池のバッテリパックは、電池温度が異常な高温に上昇すると電流を遮断するために、温度センサを内蔵している。温度センサは、電池温度を正確に検知するために、電池に接触して配設される。温度センサを温度ヒューズとし、これを電池と直列に接続しているため、電池温度が異常に高くなると、温度ヒューズがオフになって電流を遮断する。電池温度が低下すると温度ヒューズはオンになって、再び使用できる状態となる。   A battery pack of a lithium ion battery incorporates a temperature sensor in order to cut off the current when the battery temperature rises to an abnormally high temperature. The temperature sensor is disposed in contact with the battery in order to accurately detect the battery temperature. Since the temperature sensor is a temperature fuse and is connected in series with the battery, when the battery temperature becomes abnormally high, the temperature fuse is turned off to interrupt the current. When the battery temperature decreases, the thermal fuse is turned on and is ready for use again.

従来、複数の単電池から構成されるバッテリパックにおいては、電池の温度を検知して電流を遮断する温度センサは、電池の底面に配設される。複数の円筒電池を平行に並べて構成されるバッテリパックにおいては、温度センサは、電池の間にできる谷間に配設される。すなわち、単電池の底面に配設される温度センサ、あるいは、円筒電池の谷間に配設される温度センサは、電池温度を検知して、電池温度が異常に高くなったときに、電池電流を遮断できる。   Conventionally, in a battery pack composed of a plurality of single cells, a temperature sensor that detects the temperature of the battery and interrupts the current is disposed on the bottom surface of the battery. In a battery pack configured by arranging a plurality of cylindrical batteries in parallel, the temperature sensor is disposed in a valley formed between the batteries. That is, the temperature sensor disposed on the bottom surface of the unit cell or the temperature sensor disposed in the valley of the cylindrical battery detects the battery temperature, and when the battery temperature becomes abnormally high, the battery current is Can be blocked.

一方、このようなリチウムイオン電池は、電池が異常な状態で使用されたときに内部に発生したガスを排出するための安全弁を有する。たとえば、電池が異常な状態になると（大電流で放電したり、あるいは過充電したりすると）、電池の内部でガスが発生して、電池の内圧が異常に高くなることがある。この状態になると、安全弁を開弁してガスを排出し、内圧で電池ケースが破壊されるのを防止している。   On the other hand, such a lithium ion battery has a safety valve for discharging gas generated inside when the battery is used in an abnormal state. For example, when the battery is in an abnormal state (discharged with a large current or overcharged), gas may be generated inside the battery, and the internal pressure of the battery may become abnormally high. In this state, the safety valve is opened to discharge the gas, and the battery case is prevented from being destroyed by the internal pressure.

単電池の上部に設けられた安全弁が開弁して、ガスが排出されるときに、従来のように電池の底面等に配置された温度センサでは排出ガスの温度を検知できない。そのため、従来のバッテリパックでは、安全弁から排出されるガス温度を検知するための温度センサをさらに設ける必要があり、バッテリパックのコストが上昇するという問題がある。   When the safety valve provided at the upper part of the unit cell is opened and the gas is discharged, the temperature sensor disposed on the bottom surface of the battery or the like cannot detect the temperature of the exhaust gas as in the prior art. Therefore, in the conventional battery pack, it is necessary to further provide a temperature sensor for detecting the gas temperature discharged from the safety valve, and there is a problem that the cost of the battery pack increases.

特開平１１−２５９３８号公報（特許文献１）は、電池温度を検知する温度センサを、安全弁から排出されるガス温度を検知するセンサに併用して、簡単な構造で、異常な使用状態で確実に電流を遮断するパック電池を開示する。このパック電池は、スリム電池と、このスリム電池の温度を検知して、電池温度が設定温度よりも高くなると電流を遮断する温度センサを有するパック電池であって、温度センサが、安全弁を装備する封口板の上方に配設されてなることを特徴とする温度センサを有する。   Japanese Patent Laid-Open No. 11-25938 (Patent Document 1) uses a temperature sensor that detects battery temperature in combination with a sensor that detects the temperature of gas discharged from a safety valve, and has a simple structure and ensures reliable use in abnormal conditions. Discloses a battery pack for cutting off current. The battery pack is a battery pack having a slim battery and a temperature sensor that detects the temperature of the slim battery and cuts off the current when the battery temperature becomes higher than a set temperature. The temperature sensor is equipped with a safety valve. A temperature sensor is provided, which is disposed above the sealing plate.

このパック電池によると、温度センサを、安全弁を装備しているスリム電池の封口板の上方に配設しているので、電池の温度を検知する温度センサでもって、安全弁から排出されるガスの温度も検知できる。このため、極めて簡単な構造であるにもかかわらず、温度センサーでもって、電池自体の温度と、安全弁から排出されるガスの温度の両方を検知して、電池の電流を遮断できる。したがって、このパック電池は、部品コストを低減して、異常な使用状態において確実に電流を遮断して、極めて安全に使用できる。   According to this battery pack, since the temperature sensor is disposed above the sealing plate of the slim battery equipped with the safety valve, the temperature of the gas discharged from the safety valve is detected by the temperature sensor that detects the temperature of the battery. Can also be detected. For this reason, despite the extremely simple structure, the temperature sensor can detect both the temperature of the battery itself and the temperature of the gas discharged from the safety valve, and cut off the current of the battery. Therefore, this battery pack can be used very safely by reducing the component cost and reliably cutting off the current in an abnormal use state.

さらに、温度センサにより安全弁が開弁したことによりガスが噴出してその温度を検知するというように、間接的に安全弁の開弁状態を検知するのではなく、直接的に電池の内圧を検知する技術が、特開２００１−３４５１２３号公報（特許文献２）に開示されている。この公報に開示された密閉型蓄電池は、発電要素を収納する開口部を有する外装缶と、この開口部を気密に封口する封口体とからなる電池ケースを備えた密閉型蓄電池であって、電池ケース内に電池内圧が上昇することにより抵抗値が連続的に変化する感圧導電性ゴムを備えているとともに、感圧導電性ゴムに接続されたリードが電池ケースより外部に延出して配設されており、電池ケースより外部に延出して配設されたリードより圧力検知信号を出力するようにしたことを特徴とする。   Furthermore, the internal pressure of the battery is directly detected rather than indirectly detecting the open state of the safety valve, such as detecting the temperature of the gas that is ejected when the safety valve is opened by the temperature sensor. The technique is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-345123 (Patent Document 2). The sealed storage battery disclosed in this publication is a sealed storage battery including a battery case including an outer can having an opening for housing a power generation element and a sealing body for sealing the opening in an airtight manner. The case is equipped with a pressure-sensitive conductive rubber whose resistance value changes continuously as the battery internal pressure rises, and the lead connected to the pressure-sensitive conductive rubber extends outside the battery case. And a pressure detection signal is output from a lead arranged to extend from the battery case to the outside.

この密閉型蓄電池によると、電池ケース内に電池内圧が上昇することにより抵抗値が連続的に変化する感圧導電性ゴムを備えるようにすると、電池内圧を即座に電気信号として取り出せるようになるので検知遅れを生じることがなくなる。さらに、圧力を検知する感圧導電性ゴムは、圧力や温度に対する耐性に優れ、経時的な劣化を有効に防止できる構造にできる。しかも、感圧導電性ゴムは、負荷（圧力）に対する抵抗値の変化が極めて大きいものとすると電池内圧の上昇をより正確に検知できる。特に、負荷が作用する初期段階での抵抗値の変化が著しく大きいので、内圧検知の精度を理想的に高くできる。
特開平１１−２５９３８号公報 特開２００１−３４５１２３号公報 According to this sealed storage battery, if a pressure-sensitive conductive rubber whose resistance value continuously changes as the battery internal pressure rises is provided in the battery case, the battery internal pressure can be immediately extracted as an electrical signal. No detection delay occurs. Furthermore, the pressure-sensitive conductive rubber that detects pressure can have a structure that has excellent resistance to pressure and temperature and can effectively prevent deterioration over time. In addition, if the pressure-sensitive conductive rubber has a very large change in resistance value with respect to the load (pressure), an increase in battery internal pressure can be detected more accurately. In particular, since the change in the resistance value in the initial stage where the load acts is remarkably large, the accuracy of the internal pressure detection can be ideally increased.
JP 11-25938 A JP 2001-345123 A

しかしながら、特許文献１に開示されたパック電池では、安全弁上に温度センサを配置して温度上昇を検知することで安全弁の開弁を検知するものであるが、１）単電池の数が多くなると単電池の数の分だけ温度検知回路が必要になる、２）安全弁が開弁した直後の噴出ガスの温度は低く通常使用時の温度との判別が困難であるという問題点を有する。   However, in the battery pack disclosed in Patent Document 1, the temperature sensor is arranged on the safety valve to detect the temperature rise by detecting the temperature rise. 1) When the number of single cells increases. Temperature detection circuits are required as many as the number of single cells. 2) The temperature of the jet gas immediately after the safety valve is opened is low and it is difficult to distinguish from the temperature during normal use.

また、特許文献２に開示された密閉型蓄電池では、充電に伴う電池内圧の上昇を直接検知でき、過充電状態を回避することができるが、その構造が複雑で、単電池に実装すると、多数の単電池から構成されるバッテリパックのコストが上昇する。   Further, the sealed storage battery disclosed in Patent Document 2 can directly detect an increase in battery internal pressure accompanying charging and can avoid an overcharged state. However, when the structure is complicated and mounted on a single battery, many The cost of a battery pack composed of single cells increases.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な回路で電池安全弁の状態を検知する検知装置、その検知装置を有する電池および集合電池を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a detection device that detects a state of a battery safety valve with a simple circuit, a battery having the detection device, and an assembled battery. It is.

第１の発明に係る検知装置は、密閉型電池の安全弁の状態を検知する。安全弁は、電池の内圧が上昇すると破断して電池内部の気体を放出する。この検知装置は、安全弁の破断する部分に一体的に設けられ、破断に伴い断線する導線と、導線の導通状態を検知するための検知手段とを含む。   The detection device according to the first invention detects the state of the safety valve of the sealed battery. When the internal pressure of the battery increases, the safety valve breaks and releases the gas inside the battery. This detection device is provided integrally with a portion where the safety valve breaks, and includes a conducting wire that is disconnected when the safety valve is broken, and a detecting unit that detects a conduction state of the conducting wire.

第１の発明によると、リチウムイオン電池等において内部の圧力が上昇すると、安全弁が破断して気体が放出される。このとき、安全弁（たとえば金属箔）と一体的に設けられた導線が断線する。この導線の導通状態が通電状態から断線状態になったことを検知手段で検知することにより、電池の安全弁が閉弁状態から開弁状態に変化したことを検知できる。このような簡単な構造であっても的確に電池安全弁の状態を検知することができる。その結果、簡易な回路で電池安全弁の状態を検知する検知装置を提供することができる。   According to the first invention, when the internal pressure increases in a lithium ion battery or the like, the safety valve breaks and gas is released. At this time, the conducting wire provided integrally with the safety valve (for example, metal foil) is disconnected. By detecting that the conducting state of the conducting wire is changed from the energized state to the disconnected state, it is possible to detect that the safety valve of the battery has changed from the closed state to the opened state. Even with such a simple structure, the state of the battery safety valve can be accurately detected. As a result, it is possible to provide a detection device that detects the state of the battery safety valve with a simple circuit.

第２の発明に係る検知装置においては、第１の発明の構成に加えて、導線は、破断により断線する細さの導線であるものである。   In the detection apparatus according to the second aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the conductive wire is a thin conductive wire that is broken by breakage.

第２の発明によると、導線は、安全弁である金属箔と一体的に設けられ、安全弁の破断により切断されて断線するほどの細さであるので、安全弁が開弁したことを、導線が断線したことにより検知することができる。   According to the second invention, the conducting wire is provided integrally with the metal foil which is a safety valve, and is thin enough to be broken by breaking the safety valve, so that the conducting wire is disconnected. Can be detected.

第３の発明に係る電池は、第１または２の発明の構成の検知装置を有する電池である。   A battery according to a third aspect of the invention is a battery having the detection device having the configuration of the first or second aspect of the invention.

第３の発明によると、簡易な回路で電池安全弁の状態を検知する電池を提供することができる。   According to 3rd invention, the battery which detects the state of a battery safety valve with a simple circuit can be provided.

第４の発明に係る電池は、第３の発明の構成に加えて、電池は、リチウムイオン電池であるものである。   The battery according to the fourth invention is a lithium ion battery in addition to the configuration of the third invention.

第４の発明によると、簡易な回路で電池安全弁の状態を検知するリチウムイオン電池を提供することができる。   According to 4th invention, the lithium ion battery which detects the state of a battery safety valve with a simple circuit can be provided.

第５の発明に係る検知装置は、複数の密閉型電池から構成される集合電池の安全弁の状態を検知する。安全弁は、電池ごとに設けられ、電池の内圧が上昇すると破断して電池内部の気体を放出する。この検知装置は、電池ごとに、安全弁の破断する部分に一体的に設けられ、破断に伴い断線する導線と、導線を直列に接続するための接続手段と、直列に接続された導線の導通状態を検知するための検知手段とを含む。   A detection device according to a fifth aspect of the invention detects the state of a safety valve of an assembled battery composed of a plurality of sealed batteries. The safety valve is provided for each battery and breaks when the internal pressure of the battery rises to release gas inside the battery. This detection device is provided for each battery integrally at a portion where the safety valve breaks, a conductor wire that breaks due to breakage, a connection means for connecting the conductor wires in series, and a conduction state of the conductor wires connected in series And detecting means for detecting.

第５の発明によると、複数のリチウムイオン電池等から構成される集合電池において、それぞれの電池の内部の圧力が上昇すると、安全弁が破断して気体が放出される。このとき、安全弁（たとえば金属箔）と一体的に設けられた導線が断線する。この導線の導通状態が通電状態から断線状態になったことを検知手段で検知することにより、電池の安全弁が閉弁状態から開弁状態に変化したことを検知できる。このとき、導線を直列に接続しているので、複数の電池のうちのどれか１つの電池の安全弁が開弁したことを、簡易な回路で検知することができる。このように、簡単な構造であっても的確に電池安全弁の状態を検知することができる。その結果、集合電池において、簡易な回路で電池安全弁の状態を検知する検知装置を提供することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, in an assembled battery composed of a plurality of lithium ion batteries or the like, when the internal pressure of each battery rises, the safety valve breaks and gas is released. At this time, the conducting wire provided integrally with the safety valve (for example, metal foil) is disconnected. By detecting that the conducting state of the conducting wire is changed from the energized state to the disconnected state, it is possible to detect that the safety valve of the battery has changed from the closed state to the opened state. At this time, since the conducting wires are connected in series, it can be detected with a simple circuit that the safety valve of any one of the plurality of batteries is opened. Thus, the state of the battery safety valve can be accurately detected even with a simple structure. As a result, it is possible to provide a detection device that detects the state of the battery safety valve with a simple circuit in the assembled battery.

第６の発明に係る検知装置においては、第５の発明の構成に加えて、導線は、破断により断線する細さの導線であるものである。   In the detection device according to the sixth aspect of the invention, in addition to the configuration of the fifth aspect of the invention, the conducting wire is a thin conducting wire that is broken by breakage.

第６の発明によると、導線は、安全弁である金属箔と一体的に設けられ、安全弁の破断により切断されて断線するほどの細さであるので、集合電池のどれか１つの電池の安全弁が開弁したことを、導線が断線したことにより検知することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the lead wire is provided integrally with the metal foil that is a safety valve, and is thin enough to be cut and broken when the safety valve is broken. The opening of the valve can be detected by the disconnection of the conducting wire.

第７の発明に係る集合電池は、第５または６の発明の構成の検知装置を有する集合電池であるものである。   An assembled battery according to a seventh invention is an assembled battery having the detection device having the configuration of the fifth or sixth invention.

第７の発明によると、簡易な回路で電池安全弁の状態を検知する集合電池を提供することができる。   According to the seventh aspect of the invention, it is possible to provide an assembled battery that detects the state of the battery safety valve with a simple circuit.

第８の発明に係る集合電池は、第７の発明の構成に加えて、電池は、リチウムイオン電池であるものである。   An assembled battery according to the eighth invention is a lithium ion battery in addition to the configuration of the seventh invention.

第８の発明によると、簡易な回路で電池安全弁の状態を検知するリチウムイオン集合電池を提供することができる。   According to the eighth aspect of the invention, it is possible to provide a lithium ion battery that detects the state of the battery safety valve with a simple circuit.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る安全弁状態検知機構を備えた集合電池であるバッテリパック１００について説明する。以下においては、このバッテリパック１００を構成する電池の種類はリチウムイオン電池であるとして説明するが、本発明はこのリチウムイオン電池だけに限定して適用されるものではない。後述する安全弁の構造を有する電池であれば、リチウムイオン電池に限定されない。   With reference to FIG. 1, a battery pack 100 which is an assembled battery provided with a safety valve state detection mechanism according to an embodiment of the present invention will be described. In the following, it is assumed that the type of battery constituting the battery pack 100 is a lithium ion battery, but the present invention is not limited to this lithium ion battery. The battery is not limited to a lithium ion battery as long as it has a safety valve structure to be described later.

図１に示すバッテリパック１００は、たとえば車両の前席のシート下に設置される。バッテリパック１００は、バッテリパックカバー２００と、ジャンクションブロック３００と、リチウムイオン電池４００と、ブロアファン５００とリチウムイオン電池コントロールコンピュータ（以下、電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）６００とから構成される。   The battery pack 100 shown in FIG. 1 is installed, for example, under the seat in the front seat of the vehicle. The battery pack 100 includes a battery pack cover 200, a junction block 300, a lithium ion battery 400, a blower fan 500, and a lithium ion battery control computer (hereinafter referred to as a battery ECU (Electronic Control Unit)) 600.

ジャンクションボックス３００は、リチウムイオン電池４００と、モータジェネレータや電動オイルポンプや電動ウォータポンプなどとの配線の接続部であって、その内部には電線の接続のみならず、分岐などの機能を有する場合もある。   Junction box 300 is a connection part of wiring between lithium ion battery 400 and a motor generator, an electric oil pump, an electric water pump, and the like, and has a function such as branching in addition to the connection of electric wires. There is also.

リチウムイオン電池４００は、一般的には、正極にコバルト系リチウム、ニッケル系リチウム、マンガン酸リチウムのようなリチウムを含む化合物を、負極にリチウムを含まない炭素材料を、電解液にリチウム塩を有機溶媒に溶かしたものを用い、リチウムをイオンとして使用する。特に、正極にニッケル系リチウムを用いたものは、高温下での長寿命化を図ることができるとともに、電解液と電解界面での劣化反応を抑制することで低温下での高出力化および長寿命化を図ることも可能である。このようなリチウムイオン電池４００は、動作電圧が高く、重量および体積あたりのエネルギ密度が高いため、軽量化・コンパクト化を図ることが容易である。   In general, the lithium ion battery 400 is composed of a lithium-containing compound such as cobalt-based lithium, nickel-based lithium, or lithium manganate in the positive electrode, a carbon material that does not include lithium in the negative electrode, and a lithium salt in the electrolyte. A solution dissolved in a solvent is used, and lithium is used as an ion. In particular, those using nickel-based lithium for the positive electrode can extend the service life at high temperatures, and can suppress the deterioration reaction at the electrolyte solution and the electrolytic interface, thereby increasing the output at a low temperature and increasing the length. It is also possible to extend the life. Since such a lithium ion battery 400 has a high operating voltage and a high energy density per weight and volume, it is easy to reduce the weight and size.

ブロアファン５００は、リチウムイオン電池４００の高温時に、リチウムイオン電池４００を冷却する。リチウムイオン電池４００は、常温付近で最も高い性能を発揮する。このため、電池温度センサにより測定された温度が予め定められたしきい値よりも高いと、電池性能を確保するため、電動のブロアファン５００により車室内空気を冷却媒体として、リチウムイオン電池４００を冷却する。   The blower fan 500 cools the lithium ion battery 400 when the lithium ion battery 400 is at a high temperature. The lithium ion battery 400 exhibits the highest performance near room temperature. For this reason, when the temperature measured by the battery temperature sensor is higher than a predetermined threshold value, in order to secure battery performance, the electric blower fan 500 is used to set the lithium ion battery 400 using the vehicle interior air as a cooling medium. Cooling.

電池ＥＣＵ６００は、リチウムイオン電池４００の充放電管理を行なう。リチウムイオン電池４００のＳＯＣ（States Of Charge）を適切な値にするために、ＳＯＣ管理制御、ＳＯＣ均等化管理制御、電池温度制御を実行する。   Battery ECU 600 performs charge / discharge management of lithium ion battery 400. In order to set the SOC (States Of Charge) of the lithium ion battery 400 to an appropriate value, SOC management control, SOC equalization management control, and battery temperature control are executed.

ＳＯＣ管理制御は、リチウムイオン電池４００のＳＯＣを車両の走行状態に応じて管理する。たとえば、回生制動時にモータジェネレータにより発電された電力を充電できるように満充電状態にならないようにＳＯＣを管理する。   The SOC management control manages the SOC of the lithium ion battery 400 according to the running state of the vehicle. For example, the SOC is managed so as not to be fully charged so that the electric power generated by the motor generator can be charged during regenerative braking.

ＳＯＣ均等化管理制御は、複数の単電池（バッテリセル）を１組のバッテリパックとして使用する場合、各バッテリセルのＳＯＣを均等化して、集合電池としてのバッテリパックのＳＯＣの使用幅を最大限にして、蓄電量を有効に使用する。このため、各バッテリセルのＳＯＣにばらつきができると、最もＳＯＣの低いバッテリセルに合わせて他のバッテリセルを放電させて均等化を行なう。   In the SOC equalization management control, when a plurality of single cells (battery cells) are used as a set of battery packs, the SOC of each battery cell is equalized to maximize the use width of the battery pack SOC as a collective battery. Thus, the amount of stored electricity is used effectively. For this reason, when the SOC of each battery cell varies, the other battery cells are discharged in accordance with the battery cell having the lowest SOC, and equalization is performed.

電池温度制御は、リチウムイオン電池４００が常温付近で最も高い性能を発揮するため、リチウムイオン電池４００の温度が上昇すると、ブロアファン５００を用いて電池温度を最適な温度まで冷却する。   In the battery temperature control, since the lithium ion battery 400 exhibits the highest performance near normal temperature, when the temperature of the lithium ion battery 400 rises, the battery temperature is cooled to the optimum temperature using the blower fan 500.

図２に、リチウムイオン電池４００の内部構造を示す。図２に示すように、リチウムイオン電池４００は、たとえば、バッテリセル４１０，４２０，４３０，４４０の４個のバッテリセルを直列に接続して構成される。なお、本発明は、リチウムイオン電池４００を構成するバッテリセルの個数は１個であってもよいし、このように４個または４個以外の複数であってもよい。   FIG. 2 shows the internal structure of the lithium ion battery 400. As shown in FIG. 2, the lithium ion battery 400 is configured by connecting, for example, four battery cells 410, 420, 430, and 440 in series. In the present invention, the number of battery cells constituting the lithium ion battery 400 may be one, or may be four or a plurality other than four as described above.

バッテリセル４１０，４２０，４３０，４４０の上面には、正極または負極の端子４１２，４１４，４２２，４２４，４３２，４３４，４４２，４４４が設けられ、この端子を用いて、４個のバッテリセルが直列に接続される。   Positive or negative terminals 412, 414, 422, 424, 432, 434, 442, 444 are provided on the upper surface of the battery cells 410, 420, 430, 440, and four battery cells are formed using these terminals. Connected in series.

また、バッテリセル４１０，４２０，４３０，４４０の上面には、安全弁４１６，４２６，４３６，４４６が設けられる。図３に示すように、この安全弁４１６，４２６，４３６，４４６は、それぞれ金属箔４１６Ａ，４２６Ａ，４３６Ａ，４４６Ａおよびそれらの金属箔に設けられた金属箔上の破断線４１６Ｂ，４２６Ｂ，４３６Ｂ，４４６Ｂとから構成される。   In addition, safety valves 416, 426, 436, and 446 are provided on the upper surfaces of the battery cells 410, 420, 430, and 440, respectively. As shown in FIG. 3, the safety valves 416, 426, 436, and 446 are respectively provided with metal foils 416A, 426A, 436A, and 446A, and broken lines 416B, 426B, 436B, and 446B on the metal foils provided on the metal foils. It consists of.

金属箔４１６Ａ，４２６Ａ，４３６Ａ，４４６Ａは、バッテリセルの内圧が、たとえば１０〜２０ｋｇ／ｃｍ２の設定圧力よりも高くなると、破断線４１６Ｂ，４２６Ｂ，４３６Ｂ，４４６Ｂに従って破断されるアルミニウム箔等である。破断線４１６Ｂ，４２６Ｂ，４３６Ｂ，４４６Ｂに従って、金属箔４１６Ａ，４２６Ａ，４３６Ａ，４４６Ａが破断すると、その破断線４１６Ｂ，４２６Ｂ，４３６Ｂ，４４６Ｂを跨ぐように、金属箔４１６Ａ，４２６Ａ，４３６Ａ，４４６Ａと一体的に設けられた（たとえば、金属箔４１６Ａ，４２６Ａ，４３６Ａ，４４６Ａに貼り付けられた）導線４１８Ｃ、４２８Ｃ、４３８Ｃ、４４８Ｃが切断される。これらの導線の太さは、金属箔４１６Ａ，４２６Ａ，４３６Ａ，４４６Ａが破断すると、断線するように設定されている。 Metal foils 416A, 426A, 436A, and 446A are aluminum foils and the like that are broken according to break lines 416B, 426B, 436B, and 446B when the internal pressure of the battery cell becomes higher than a set pressure of, for example, 10 to 20 kg / cm 2. . When the metal foils 416A, 426A, 436A, 446A break according to the break lines 416B, 426B, 436B, 446B, they are integrated with the metal foils 416A, 426A, 436A, 446A so as to straddle the break lines 416B, 426B, 436B, 446B. Conductive wires 418C, 428C, 438C, and 448C (for example, attached to metal foils 416A, 426A, 436A, and 446A) are cut. The thicknesses of these conducting wires are set so that the metal foils 416A, 426A, 436A, and 446A are disconnected when they break.

導線４１８Ｃは、検知線端子４１８Ａ，４１８Ｂにより、バッテリセル４１０の安全弁４１６の金属箔４１６Ａの上面に固定されている。導線４２８Ｃは、検知線端子４２８Ａ，４２８Ｂにより、バッテリセル４２０の安全弁４２６の金属箔４２６Ａの上面に固定されている。導線４３８Ｃは、検知線端子４３８Ａ，４３８Ｂにより、バッテリセル４３０の安全弁４３６の金属箔４３６Ａの上面に固定されている。導線４４８Ｃは、検知線端子４４８Ａ，４４８Ｂにより、バッテリセル４４０の安全弁４４６の金属箔４４６Ａの上面に固定されている。このように導線が金属箔の上面に一体的に固定されていることにより、金属箔の破断により導線が切断される。   The conducting wire 418C is fixed to the upper surface of the metal foil 416A of the safety valve 416 of the battery cell 410 by the detection wire terminals 418A and 418B. Conductive wire 428C is fixed to the upper surface of metal foil 426A of safety valve 426 of battery cell 420 by detection wire terminals 428A and 428B. The conducting wire 438C is fixed to the upper surface of the metal foil 436A of the safety valve 436 of the battery cell 430 by the detection wire terminals 438A and 438B. The conductive wire 448C is fixed to the upper surface of the metal foil 446A of the safety valve 446 of the battery cell 440 by the detection wire terminals 448A and 448B. Thus, since conducting wire is integrally fixed to the upper surface of metal foil, conducting wire is cut | disconnected by the fracture | rupture of metal foil.

さらに、バッテリセル４１０の検知線端子４１８Ｂがバッテリセル４２０の検知線端子４２８Ａに、バッテリセル４２０の検知線端子４２８Ｂがバッテリセル４３０の検知線端子４３８Ａに、バッテリセル４３０の検知線端子４３８Ｂがバッテリセル４４０の検知線端子４４８Ａに、接続されている。また、バッテリセル４１０の検知線端子４１８Ａおよびバッテリセル４４０の検知線端子４４８Ｂは、電池ＥＣＵ６００に接続線４５０により接続されている。   Furthermore, the detection line terminal 418B of the battery cell 410 is the detection line terminal 428A of the battery cell 420, the detection line terminal 428B of the battery cell 420 is the detection line terminal 438A of the battery cell 430, and the detection line terminal 438B of the battery cell 430 is the battery. It is connected to the detection line terminal 448A of the cell 440. Moreover, the detection line terminal 418A of the battery cell 410 and the detection line terminal 448B of the battery cell 440 are connected to the battery ECU 600 by a connection line 450.

図４にバッテリパック１００の全体配線図を示す。図４に示すように、上述した構成以外に、リチウムイオン電池４００の電流値を検知する電流センサ６１０、リチウムイオン電池４００の温度を検知する温度センサ６２０、サービスプラグ６３０、電池リレー６４０をさらに含む。また、電池ＥＣＵ４００には、リチウムイオン電池４００が異常状態であることを表わす信号を他のＥＣＵ（たとえば異常検知用ＥＣＵ）に出力するための信号線６５０、イグニッションスイッチの状態を表わす信号を入力するための信号線６５２が接続されている。また、電池ＥＣＵ４００には、電池リレー６４０をオンオフさせるための信号を電池リレー６４０に出力するための信号線が接続されている。   FIG. 4 shows an overall wiring diagram of the battery pack 100. As shown in FIG. 4, in addition to the configuration described above, a current sensor 610 that detects the current value of the lithium ion battery 400, a temperature sensor 620 that detects the temperature of the lithium ion battery 400, a service plug 630, and a battery relay 640 are further included. . Battery ECU 400 also receives signal line 650 for outputting a signal indicating that lithium ion battery 400 is in an abnormal state to another ECU (for example, an abnormality detection ECU), and a signal indicating the state of the ignition switch. A signal line 652 is connected. The battery ECU 400 is connected to a signal line for outputting a signal for turning on / off the battery relay 640 to the battery relay 640.

以上のような構成を有するバッテリパック１００の動作について説明する。   The operation of the battery pack 100 having the above configuration will be described.

何らかの原因で、バッテリセル４１０（またはバッテリセル４２０、バッテリセル４３０、バッテリセル４４０でもよいし、この４個の中の複数のバッテリセルであってもよいが、以下の説明においてはバッテリセル４１０の内部の圧力が上昇したと想定する）の内部の圧力が上昇して、金属箔４１６Ａがその破断線４１６Ｂに沿って破断して、バッテリセル４１０の内部からのガスが放出される。この金属箔４１６Ａの破断により、導線４１８Ｃが切断される。   For some reason, the battery cell 410 (or the battery cell 420, the battery cell 430, the battery cell 440, or a plurality of battery cells among the four cells may be used. Assuming that the internal pressure has increased, the internal pressure increases, and the metal foil 416A breaks along its break line 416B, and the gas from the inside of the battery cell 410 is released. The conductive wire 418C is cut by the breakage of the metal foil 416A.

電池ＥＣＵ６００は、導線４１８Ｃが切断されたことを検知すると（接続線４５０が導通状態から非導通状態になると）、安全弁４１６が開弁したと判断する。この判断に基づいて、たとえば、電池ＥＣＵ６００は、他のＥＣＵ（たとえば異常検知用ＥＣＵ）に異常信号を出力して、異常検知用ＥＣＵにより警告灯が点灯されたり点滅されたりする。また、電池リレー６４０をオフさせるように、電池リレー６４０に信号を出力するようにしてもよい。   When battery ECU 600 detects that conductive wire 418C has been disconnected (when connection wire 450 changes from the conductive state to the non-conductive state), battery ECU 600 determines that safety valve 416 has opened. Based on this determination, for example, battery ECU 600 outputs an abnormality signal to another ECU (for example, abnormality detection ECU), and the abnormality detection ECU turns on or blinks the warning lamp. Further, a signal may be output to the battery relay 640 so that the battery relay 640 is turned off.

以上のようにして、本実施の形態に係るバッテリパックによると、複数のバッテリセルのそれぞれに設けられた金属箔等の安全弁が破断して開弁してガスが放出されると、安全弁と一体的に設けられた導線が切断される。すなわち、導線の導通状態が通電状態から断線状態になったことを検知することにより、バッテリセルの安全弁が閉弁状態から開弁状態に変化したことを検知できる。このとき、導線を直列に接続しているので、複数の電池のうちのどれか１つのバッテリセルの安全弁が開弁したことを、簡易な回路で検知することができる。このように、簡単な構造であっても的確にバッテリセル安全弁の状態を検知することができる。   As described above, according to the battery pack of the present embodiment, when a safety valve such as a metal foil provided in each of the plurality of battery cells is broken and opened to release gas, the safety valve is integrated. The provided conductor is cut. That is, it can be detected that the safety valve of the battery cell has changed from the closed state to the open state by detecting that the conducting state of the conducting wire has changed from the energized state to the disconnected state. At this time, since the conducting wires are connected in series, it can be detected with a simple circuit that the safety valve of any one of the plurality of batteries is opened. Thus, the state of the battery cell safety valve can be accurately detected even with a simple structure.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態に係るバッテリパックの全体斜視図である。1 is an overall perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention. リチウムイオン電池の斜視図である。It is a perspective view of a lithium ion battery. リチウムイオン電池の安全弁開弁状態検知回路の配線図である。It is a wiring diagram of the safety valve open state detection circuit of a lithium ion battery. バッテリパックの全体配線図である。It is a whole wiring diagram of a battery pack.

符号の説明Explanation of symbols

１００ バッテリパック、２００ バッテリパックカバー、３００ ジャンクションブロック、４００ リチウムイオン電池、５００ ブロアファン、６００ 電池ＥＣＵ。   100 battery pack, 200 battery pack cover, 300 junction block, 400 lithium ion battery, 500 blower fan, 600 battery ECU.

Claims (8)

密閉型電池の安全弁の状態を検知する検知装置であって、
前記安全弁は、前記電池の内圧が上昇すると破断して前記電池内部の気体を放出し、
前記検知装置は、
前記安全弁の破断する部分に一体的に設けられ、前記破断に伴い断線する導線と、
前記導線の導通状態を検知するための検知手段とを含む、検知装置。 A detection device for detecting the state of a safety valve of a sealed battery,
The safety valve breaks when the internal pressure of the battery rises and releases the gas inside the battery,
The detection device is:
A conductor that is integrally provided in the breaking portion of the safety valve, and that is broken along with the breaking;
And a detecting device for detecting a conduction state of the conducting wire. 前記導線は、前記破断により断線する細さの導線である、請求項１に記載の検知装置。   The detection device according to claim 1, wherein the conductive wire is a thin conductive wire that breaks due to the breakage. 請求項１または２に記載の検知装置を有する電池。   A battery comprising the detection device according to claim 1. 前記電池は、リチウムイオン電池である、請求項３に記載の電池。   The battery according to claim 3, wherein the battery is a lithium ion battery. 複数の密閉型電池から構成される集合電池の安全弁の状態を検知する検知装置であって、
前記安全弁は、前記電池ごとに設けられ、前記電池の内圧が上昇すると破断して前記電池内部の気体を放出し、
前記検知装置は、
前記電池ごとに、前記安全弁の破断する部分に一体的に設けられ、前記破断に伴い断線する導線と、
前記導線を直列に接続するための接続手段と、
前記直列に接続された導線の導通状態を検知するための検知手段とを含む、検知装置。 A detection device that detects a state of a safety valve of an assembled battery composed of a plurality of sealed batteries,
The safety valve is provided for each battery, and when the internal pressure of the battery rises, it breaks and releases the gas inside the battery,
The detection device is:
For each of the batteries, a conductive wire that is integrally provided in a portion where the safety valve breaks, and is disconnected along with the breakage;
Connection means for connecting the conducting wires in series;
And a detecting means for detecting a conduction state of the conducting wires connected in series. 前記導線は、前記破断により断線する細さの導線である、請求項５に記載の検知装置。   The detection device according to claim 5, wherein the conductive wire is a thin conductive wire that breaks due to the breakage. 請求項５または６に記載の検知装置を有する集合電池。   An assembled battery comprising the detection device according to claim 5. 前記電池は、リチウムイオン電池である、請求項７に記載の集合電池。   The assembled battery according to claim 7, wherein the battery is a lithium ion battery.
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