JP2010244719A - 二次電池集合体及びその異常検出方法 - Google Patents
二次電池集合体及びその異常検出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010244719A JP2010244719A JP2009089254A JP2009089254A JP2010244719A JP 2010244719 A JP2010244719 A JP 2010244719A JP 2009089254 A JP2009089254 A JP 2009089254A JP 2009089254 A JP2009089254 A JP 2009089254A JP 2010244719 A JP2010244719 A JP 2010244719A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- conductor
- secondary batteries
- voltage
- closed circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
【課題】熱膨張変形に伴う二次電池の異常を簡単に検出でき、直列に接続された複数の二次電池のうちどの電池に異常が発生したかを特定することができる二次電池集合体及びその異常検出方法を提案する。
【解決手段】外装体31と絶縁された負極端子32、抵抗を介して接続された正極端子33を有する二次電池3と、複数の二次電池3が直列に接続され収容される集合体ケース2と、を備えた二次電池集合体1において、外装体31との間に所定間隙を有した状態で導体10が複数の二次電池間に張り巡らされ、導体10の一端が、直列接続された端部の二次電池3の負極端子32又は正極端子33に電気的に接続され、複数の二次電池3のうち熱膨張した二次電池3の外装体31が導体10と接触することにより閉回路を形成し、電圧検出手段11により電圧が検出されるようにした。
【選択図】 図1
【解決手段】外装体31と絶縁された負極端子32、抵抗を介して接続された正極端子33を有する二次電池3と、複数の二次電池3が直列に接続され収容される集合体ケース2と、を備えた二次電池集合体1において、外装体31との間に所定間隙を有した状態で導体10が複数の二次電池間に張り巡らされ、導体10の一端が、直列接続された端部の二次電池3の負極端子32又は正極端子33に電気的に接続され、複数の二次電池3のうち熱膨張した二次電池3の外装体31が導体10と接触することにより閉回路を形成し、電圧検出手段11により電圧が検出されるようにした。
【選択図】 図1
Description
本発明は、複数の二次電池が直列接続された二次電池集合体及びその異常検出方法に関する。
従来、バッテリフォーク、電気自動車、工場や病院などのバックアップ電源等に搭載される二次電池には、複数個の二次電池を直列接続した二次電池集合体が多く用いられている。
二次電池単体としては、正極端子及び負極端子が外装体から絶縁され、外装体内部に発電要素が封止されている構造を有するものがある。この構造を採用した二次電池は、長期間の使用により外装体と電極端子との間の絶縁が低下した場合、内部で化学反応が起こり外装体が溶解する惧れがあるため、特許文献1(特開2005−166584号公報)に開示されるように、正極端子と外装体の間を低抵抗で接続した構成が提案されている。
二次電池単体としては、正極端子及び負極端子が外装体から絶縁され、外装体内部に発電要素が封止されている構造を有するものがある。この構造を採用した二次電池は、長期間の使用により外装体と電極端子との間の絶縁が低下した場合、内部で化学反応が起こり外装体が溶解する惧れがあるため、特許文献1(特開2005−166584号公報)に開示されるように、正極端子と外装体の間を低抵抗で接続した構成が提案されている。
上記したような二次電池を備えた二次電池集合体は、集合体ケース内に複数の二次電池を並べて配置し、各二次電極における電極の正極端子と負極端子を相互接続することにより、高電圧の二次電池集合体を得るようになっている。例えば、特許文献2(特開平5−242879号公報)には、頂部に電極端子が形成され相互に直列接続された複数の二次電池と、これら複数の二次電池を覆う単一の電気絶縁性のカバーとを備え、カバーに形成された開口から2個の端子ケーブルが引き出されるように構成した二次電池集合体が開示されている。
特許文献2等に開示されるように、複数の二次電池を直列接続した二次電池集合体は、何度も充放電を繰り返すと二次電池単体の個体差により充電率に差が生じてくる。このうち、充電率の最も高い二次電池に対してさらに過充電が行なわれたり、二次電池集合体に対して連続的に過放電が行なわれたり、或いは大電流での充放電が行なわれると、二次電池内部の化学反応熱によりガスが発生し、このガスが二次電池の外装体内部に充満して熱膨張し、外装体が破裂する惧れがある。
そこで、個々の二次電池の充電率を測定して異常を早期に検出することが求められるが、二次電池の充放電中は充電率を測定することが難しく、また二次電池集合体においては複数の二次電池のうちどの電池に異常が発生しているかを判断することは困難であった。
そこで、個々の二次電池の充電率を測定して異常を早期に検出することが求められるが、二次電池の充放電中は充電率を測定することが難しく、また二次電池集合体においては複数の二次電池のうちどの電池に異常が発生しているかを判断することは困難であった。
従って本発明は、二次電池集合体の過充放電等により二次電池の外装体にガスが発生して熱膨張する異常を早期に検出し、二次電池が破裂することを未然に防止でき、さらには複数の二次電池のうちどの電池に異常が発生したかを簡単に特定することができる二次電池集合体及びその異常検出方法を提案する。
上記の課題を解決するために、本発明は、発電要素を収容した外装体と絶縁された負極端子、前記外装体に抵抗を介して接続された正極端子を有する二次電池と、複数の前記二次電池が直列に接続されて収容される集合体ケースと、前記複数の二次電池の間に配された絶縁材と、を備えた二次電池集合体において、
前記外装体との間に所定間隙を有した状態で前記複数の二次電池間に張り巡らされるとともに、その一端が、前記直列に接続された端部の二次電池の負極端子又は正極端子に電気的に接続される導体と、
前記導体に接続された電圧検出手段と、を備え、
前記所定間隙は熱膨張した二次電池の外装体が前記導体と接触する間隙とし、
前記複数の二次電池のうち熱膨張した二次電池の外装体が前記導体と接触することにより閉回路を形成し、前記電圧検出手段により電圧が検出されるようにしたことを特徴とする。
前記外装体との間に所定間隙を有した状態で前記複数の二次電池間に張り巡らされるとともに、その一端が、前記直列に接続された端部の二次電池の負極端子又は正極端子に電気的に接続される導体と、
前記導体に接続された電圧検出手段と、を備え、
前記所定間隙は熱膨張した二次電池の外装体が前記導体と接触する間隙とし、
前記複数の二次電池のうち熱膨張した二次電池の外装体が前記導体と接触することにより閉回路を形成し、前記電圧検出手段により電圧が検出されるようにしたことを特徴とする。
本発明は、二次電池集合体を構成する二次電池のうち何れかの二次電池の外装体が熱膨張して導体に接触すると、導体と、該導体に接続された二次電池から熱膨張した二次電池までの直列接続された二次電池群との間に閉回路が形成され、電圧が測定されるようになっている。これは、熱膨張した二次電池の外装体が変形することを利用しているため、充放電中であっても確実に異常を検出することが可能であり、延いては二次電池の過充放電等による外装体の破裂を未然に防止することが可能となる。また電圧検出手段で測定した電圧のみから異常を検出可能であるため簡単な装置構成とすることができ、さらに、外装体と導体の間隙を調整することで異常検出の精度を適宜調整することが可能である。
また、前記負極端子及び前記正極端子が前記二次電池の頂部に形成され、前記導体は前記二次電池の側面のうち少なくとも面積が大きい側の側面に沿って通過するようにしたことを特徴とする。
このように、最も熱膨張により変形しやすい外装体の側面に沿って導体を配置することにより、外装体が破裂する前に確実に異常を検出可能で、また負極端子及び正極端子を二次電池頂部に形成することにより、これらの端子が導体の配線に邪魔にならない。
このように、最も熱膨張により変形しやすい外装体の側面に沿って導体を配置することにより、外装体が破裂する前に確実に異常を検出可能で、また負極端子及び正極端子を二次電池頂部に形成することにより、これらの端子が導体の配線に邪魔にならない。
さらに、前記電圧検出手段からの電圧が入力される制御装置を備え、
前記制御装置には前記閉回路が形成された時の各閉回路パターンにおける電圧値が予め設定されており、前記制御装置は前記電圧検出手段から入力された電圧値と前記設定された電圧値とを比較することにより該当する閉回路パターンを選択し、該閉回路パターンから熱膨張した二次電池を特定することを特徴とする。
これは、導体が外装体に接触することにより形成される各閉回路パターンにおける二次電池群の電圧を演算又は実測により取得しておき、電圧検出手段で測定された電圧値が何れの閉回路パターンに該当するかを判定し、該当する閉回路パターンに基づき熱膨張した二次電池を特定するようにしている。これにより、電圧検出手段で測定された電圧値に基づいて、異常が発生した二次電池を簡単に特定することが可能となる。
前記制御装置には前記閉回路が形成された時の各閉回路パターンにおける電圧値が予め設定されており、前記制御装置は前記電圧検出手段から入力された電圧値と前記設定された電圧値とを比較することにより該当する閉回路パターンを選択し、該閉回路パターンから熱膨張した二次電池を特定することを特徴とする。
これは、導体が外装体に接触することにより形成される各閉回路パターンにおける二次電池群の電圧を演算又は実測により取得しておき、電圧検出手段で測定された電圧値が何れの閉回路パターンに該当するかを判定し、該当する閉回路パターンに基づき熱膨張した二次電池を特定するようにしている。これにより、電圧検出手段で測定された電圧値に基づいて、異常が発生した二次電池を簡単に特定することが可能となる。
さらにまた、前記電圧検出手段からの電圧が入力される制御装置を備え、
前記制御装置には、前記導体が接続された二次電池を基準として前記直列に接続された二次電池の配列順に各二次電池の識別情報が設定されており、
前記制御装置は、前記閉回路が形成された時の電圧値と該閉回路内に存在する二次電池の個数との相関関係に基づいて前記入力された電圧値から二次電池の個数を求め、該二次電池の個数から前記識別情報に基づいて熱膨張した二次電池を特定することを特徴とする。
一般に、二次電池集合体を構成る複数の二次電池は同一のものが用いられるため、電圧検出手段で測定された電圧値から閉回路に存在する二次電池の個数が簡単に割り出せる。そして、二次電池の個数に基づいて、直列接続された二次電池の配列順に従って熱膨張した二次電池を特定することができる。また、直列接続された二次電池の配列順に各二次電池の識別情報を設定しているため、集合体ケース内にどのように二次電池が配置されていても本構成を適用することが可能である。
前記制御装置には、前記導体が接続された二次電池を基準として前記直列に接続された二次電池の配列順に各二次電池の識別情報が設定されており、
前記制御装置は、前記閉回路が形成された時の電圧値と該閉回路内に存在する二次電池の個数との相関関係に基づいて前記入力された電圧値から二次電池の個数を求め、該二次電池の個数から前記識別情報に基づいて熱膨張した二次電池を特定することを特徴とする。
一般に、二次電池集合体を構成る複数の二次電池は同一のものが用いられるため、電圧検出手段で測定された電圧値から閉回路に存在する二次電池の個数が簡単に割り出せる。そして、二次電池の個数に基づいて、直列接続された二次電池の配列順に従って熱膨張した二次電池を特定することができる。また、直列接続された二次電池の配列順に各二次電池の識別情報を設定しているため、集合体ケース内にどのように二次電池が配置されていても本構成を適用することが可能である。
また、前記二次電池集合体に接続された電源ブレーカを備え、
前記制御装置は、前記電圧検出手段で検出された電圧に基づき異常を検出した時に、前記電源ブレーカを遮断する制御を行なうことにより電池内部化学変化による熱膨張を抑止することを特徴とする。
このように、二次電池に異常が発生したことが検出された時に、制御装置により速やかに電源ブレーカを遮断して二次電池の充放電を停止することにより、電池内部化学変化による熱膨張を抑止でき、二次電池外装体の破裂等の不具合を未然に防止することが可能である。
前記制御装置は、前記電圧検出手段で検出された電圧に基づき異常を検出した時に、前記電源ブレーカを遮断する制御を行なうことにより電池内部化学変化による熱膨張を抑止することを特徴とする。
このように、二次電池に異常が発生したことが検出された時に、制御装置により速やかに電源ブレーカを遮断して二次電池の充放電を停止することにより、電池内部化学変化による熱膨張を抑止でき、二次電池外装体の破裂等の不具合を未然に防止することが可能である。
また、外装体から絶縁された負極端子と該外装体に抵抗を介して接続された正極端子とを有する二次電池が直列に複数接続された二次電池集合体にて、前記外装体の熱膨張を伴う異常を検出する二次電池集合体の異常検出方法において、
前記複数の二次電池間に導体が張り巡らされ、該導体の一端が、前記直列に接続された端部の二次電池の正極電子又は負極電子に電気的に接続されて、前記外装体が熱膨張した時に該外装体が前記導体と接触して閉回路を形成するようにし、
前記導体に接続された電圧検出手段により電圧を測定し、該測定された電圧値に基づき前記二次電池集合体のうち何れかの二次電池に異常が発生したと判定することを特徴とする。
前記複数の二次電池間に導体が張り巡らされ、該導体の一端が、前記直列に接続された端部の二次電池の正極電子又は負極電子に電気的に接続されて、前記外装体が熱膨張した時に該外装体が前記導体と接触して閉回路を形成するようにし、
前記導体に接続された電圧検出手段により電圧を測定し、該測定された電圧値に基づき前記二次電池集合体のうち何れかの二次電池に異常が発生したと判定することを特徴とする。
さらに、前記閉回路が形成された時の各閉回路パターンにおける電圧値が予め設定されており、前記電圧検出手段により測定された電圧値と前記設定された電圧値とを比較することにより該当する閉回路パターンを選択し、該閉回路パターンから熱膨張した二次電池を特定することを特徴とする。
さらにまた、前記導体が接続された二次電池を基準として前記直列に接続された二次電池の配列順に各二次電池の識別情報が設定され、
前記閉回路が形成された時の電圧値と該閉回路内に存在する二次電池の個数との相関関係に基づいて前記電圧検出手段により測定された電圧値から二次電池の個数を求め、該二次電池の個数から前記識別情報に基づいて熱膨張した二次電池を特定することを特徴とする。
また、前記二次電池に異常が発生したと判定された時に、前記二次電池に接続された電源ブレーカを遮断することにより電池内部化学変化による熱膨張を抑止することを特徴とする。
さらにまた、前記導体が接続された二次電池を基準として前記直列に接続された二次電池の配列順に各二次電池の識別情報が設定され、
前記閉回路が形成された時の電圧値と該閉回路内に存在する二次電池の個数との相関関係に基づいて前記電圧検出手段により測定された電圧値から二次電池の個数を求め、該二次電池の個数から前記識別情報に基づいて熱膨張した二次電池を特定することを特徴とする。
また、前記二次電池に異常が発生したと判定された時に、前記二次電池に接続された電源ブレーカを遮断することにより電池内部化学変化による熱膨張を抑止することを特徴とする。
本発明によれば、熱膨張した二次電池の外装体が集合体ケース内部に張り巡らされた導体に接触することにより閉回路が形成されるようにし、閉回路の有無を導体に接続された電圧検出手段により検出する構成となっており、充放電中であっても確実に異常を検出することが可能であり、延いては二次電池の過充放電等による外装体の破裂を未然に防止することが可能となる。また電圧検出手段で測定した電圧のみから異常を検出可能であるため簡単な装置構成とすることができ、さらに、外装体と導体の間隙を調整することで異常検出の精度を適宜調整することが可能である。
また、最も熱膨張により変形しやすい外装体の側面に沿って導体を配置することにより、外装体が破裂する前に確実に異常を検出可能で、また負極端子及び正極端子を二次電池頂部に形成することにより、これらの端子が導体の配線に邪魔にならない。
また、最も熱膨張により変形しやすい外装体の側面に沿って導体を配置することにより、外装体が破裂する前に確実に異常を検出可能で、また負極端子及び正極端子を二次電池頂部に形成することにより、これらの端子が導体の配線に邪魔にならない。
さらに、導体が外装体に接触することにより形成される各閉回路パターンにおける二次電池群の電圧に基づいて、電圧検出手段で測定された電圧値から熱膨張した二次電池を特定する構成とすることにより、電圧検出手段で測定された電圧値から異常が発生した二次電池を簡単に特定することが可能となる。
さらにまた、電圧検出手段で測定された電圧値から閉回路に存在する二次電池の個数を割り出し、この二次電池の個数に基づいて、直列接続された二次電池の配列順に従って熱膨張した二次電池を特定することができる。また、直列接続された二次電池の配列順に各二次電池の識別情報を設定しているため、集合体ケース内にどのように二次電池が配置されていても本構成を適用することが可能である。
また、二次電池に異常が発生したことが検出された時に、制御装置により速やかに電源ブレーカを遮断して二次電池の充放電を停止することにより、電池内部化学変化による熱膨張を抑止でき、二次電池外装体の破裂等の不具合を未然に防止することが可能である。
さらにまた、電圧検出手段で測定された電圧値から閉回路に存在する二次電池の個数を割り出し、この二次電池の個数に基づいて、直列接続された二次電池の配列順に従って熱膨張した二次電池を特定することができる。また、直列接続された二次電池の配列順に各二次電池の識別情報を設定しているため、集合体ケース内にどのように二次電池が配置されていても本構成を適用することが可能である。
また、二次電池に異常が発生したことが検出された時に、制御装置により速やかに電源ブレーカを遮断して二次電池の充放電を停止することにより、電池内部化学変化による熱膨張を抑止でき、二次電池外装体の破裂等の不具合を未然に防止することが可能である。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図1に示すように、本発明の実施形態に係る二次電池集合体1は、直列に接続された複数の二次電池3と、該複数の二次電池3が収容される集合体ケース2と、直列接続された端部の二次電池3の負極端子32に接続された端子ケーブル8と、正極端子33に接続された端子ケーブル9と、を備えるとともに、二次電池3の過充放電等に起因する外装体31の熱膨張を伴う異常を検出するための異常検出機構を備えた構成となっている。
図1に示すように、本発明の実施形態に係る二次電池集合体1は、直列に接続された複数の二次電池3と、該複数の二次電池3が収容される集合体ケース2と、直列接続された端部の二次電池3の負極端子32に接続された端子ケーブル8と、正極端子33に接続された端子ケーブル9と、を備えるとともに、二次電池3の過充放電等に起因する外装体31の熱膨張を伴う異常を検出するための異常検出機構を備えた構成となっている。
前記集合体ケース2は、バッテリフォークや電気自動車等の車両、又は工場やビル、発電施設等の施設に固定される。該集合体ケース2は電気絶縁性を有し、例えば難燃性の樹脂で形成される。
前記二次電池3は、発電要素を収容した導電性の外装体31と、該外装体31から絶縁された負極端子32と、前記外装体31に抵抗34を介して接続された正極端子33と、から構成される。ここで発電要素とは、電解液を含み発電、充放電を行なうための電池の電気化学的な要素である。
前記二次電池3は、発電要素を収容した導電性の外装体31と、該外装体31から絶縁された負極端子32と、前記外装体31に抵抗34を介して接続された正極端子33と、から構成される。ここで発電要素とは、電解液を含み発電、充放電を行なうための電池の電気化学的な要素である。
二次電池3の具体的構成の一例を図4に示す。二次電池3は導電性を有する箱型の外装体31を有し、その内部には電解溶液(図示省略)が充填されている。外装体31内において負極36、セパレータ38、正極37、セパレータ38、負極36、セパレータ38、正極37、・・・の順に多数積層され、全ての負極36及び正極37が夫々並列に接続されている。また、並列に接続された多数の負極36は負極端子32に、同様に正極37は正極端子33に夫々集約されている。負極端子32及び正極端子33は、外装体31の頂部から同一方向に延出しており、負極端子32及び正極端子33と外装体31の間には絶縁材(図示省略)が介装されている。さらに正極端子33と外装体31の間には、抵抗(図示省略)が介装されている。抵抗は低抵抗であることが好ましく、例えば1Ω〜1MΩの抵抗を有するものとする。二次電池3としては、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッカド電池、リチウム電池、鉛蓄電池等が用いられる。
集合体ケース2内に収容された複数の二次電池3は夫々独立に支持されて、隣り合う二次電池3の間に間隙を有して配置されている。この間隙には、絶縁材5が配されている。また、二次電池3は、隣り合う二次電池3又は近傍の二次電池3と電気的に相互接続され、直列に接続された電池群を形成する。具体的には、一の二次電池3の負極端子32と、この近傍に位置する他の二次電池3の正極端子33とがバスバー4により接続される。バスバー4は、剛性を有する板状の電極バーである。
電気的に直列接続された端部の二次電池3の負極端子32及び正極端子33には、夫々端子ケーブル8、9が接続され、該端子ケーブル8、9は集合体ケース2の1箇所又は2箇所に設けられた開口よりケース外部に引き出されている。好適には、上記した端部の二次電池3の負極端子31及び正極端子32が隣接するように二次電池3を配列し、1箇所の開口より端子ケーブル8、9を外部へ引き出すことが好ましい。
電気的に直列接続された端部の二次電池3の負極端子32及び正極端子33には、夫々端子ケーブル8、9が接続され、該端子ケーブル8、9は集合体ケース2の1箇所又は2箇所に設けられた開口よりケース外部に引き出されている。好適には、上記した端部の二次電池3の負極端子31及び正極端子32が隣接するように二次電池3を配列し、1箇所の開口より端子ケーブル8、9を外部へ引き出すことが好ましい。
本実施形態の二次電池集合体1が備える異常検出機構を説明する。
一般に、複数の二次電池3のうち充電率の最も高い二次電池3に対してさらに過充電が行なわれたり、二次電池集合体1にて連続的に過放電が行なわれたり、或いは大電流での充放電が行なわれると、二次電池3内部の化学反応熱によりガスが発生し、このガスが二次電池3の外装体31内に充満して外装体31が膨張し、破裂する惧れがある。異常検出機構は、外装体31の熱膨張変形を伴う異常を早期に検出する機構である。
一般に、複数の二次電池3のうち充電率の最も高い二次電池3に対してさらに過充電が行なわれたり、二次電池集合体1にて連続的に過放電が行なわれたり、或いは大電流での充放電が行なわれると、二次電池3内部の化学反応熱によりガスが発生し、このガスが二次電池3の外装体31内に充満して外装体31が膨張し、破裂する惧れがある。異常検出機構は、外装体31の熱膨張変形を伴う異常を早期に検出する機構である。
この異常検出機構は、集合体ケース2内で複数の二次電池3間に張り巡らされた導体10と、該導体10に接続された電圧検出手段11と、を備える。
前記導体10は長尺状に形成され、線状導体(導線)又は板状導体(電極板)が好適に用いられる。該導体10は、二次電池3の外装体31から所定間隙を有するように配置される。前記所定間隙は、二次電池3が正常状態の時は外装体31と導体10が離間し、二次電池の外装体31が熱膨張した時に該外装体31と導体10が接触するような間隙とする。従って、この間隙は外装体31が有する変形耐久性に応じて設定することが好ましいが、少なくとも外装体31の変形限界より間隙距離を小さく設定する必要がある。
前記導体10は長尺状に形成され、線状導体(導線)又は板状導体(電極板)が好適に用いられる。該導体10は、二次電池3の外装体31から所定間隙を有するように配置される。前記所定間隙は、二次電池3が正常状態の時は外装体31と導体10が離間し、二次電池の外装体31が熱膨張した時に該外装体31と導体10が接触するような間隙とする。従って、この間隙は外装体31が有する変形耐久性に応じて設定することが好ましいが、少なくとも外装体31の変形限界より間隙距離を小さく設定する必要がある。
また、導体10は、二次電池3の外装体側面のうち少なくとも面積が大きい側の側面に沿って通過するように配置される。このとき、面積が大きい側の側面の少なくとも中央部を通過すればよい。これは外装体31が熱膨張変形して最も膨出する部位だからである。さらに、導体10は全ての二次電池3の側方を通過するように配置される。
導体10の一端は、直列接続された二次電池群の端部に位置する二次電池3の負極端子32又は正極端子33に電気的に接続される。即ち、端子ケーブル8、9が接続される負極端子32又は正極端子33に電気的に接続される。
電圧検出手段11は導体10に接続されるが、導体10の一端が接続された負極端子32又は正極端子33と、熱膨張により外装体31と接触した接点の間の電圧を測定するように配置されている。
導体10の一端は、直列接続された二次電池群の端部に位置する二次電池3の負極端子32又は正極端子33に電気的に接続される。即ち、端子ケーブル8、9が接続される負極端子32又は正極端子33に電気的に接続される。
電圧検出手段11は導体10に接続されるが、導体10の一端が接続された負極端子32又は正極端子33と、熱膨張により外装体31と接触した接点の間の電圧を測定するように配置されている。
図2は、過充放電等により複数の二次電池3のうち一つの二次電池が熱膨張変形した状態を示す図である。一例として図2では、電気的に直列接続した二次電池群のうち導体10の一端が接続された二次電池3−1を基準とし、ここから直列の配列順に2番目の二次電池3−2が熱膨張変形した場合を示している。
熱膨張変形した二次電池3−2は、その外装体31の側面が膨出して接点13にて導体10に接触する。これにより、導体10と、基準となる二次電池3−1から熱膨張した二次電池3−2までの直列接続された二次電池群との間に閉回路が形成される。
熱膨張変形した二次電池3−2は、その外装体31の側面が膨出して接点13にて導体10に接触する。これにより、導体10と、基準となる二次電池3−1から熱膨張した二次電池3−2までの直列接続された二次電池群との間に閉回路が形成される。
図3は(a)は図1に示した状態における二次電池集合体の回路図、(b)は図2に示した状態における二次電池集合体の回路図である。
図3(a)に示すように、導体10の一端に接続された二次電池3−1から順に、二次電池3−2、・・・3−nまでが直列に接続されており、何れの二次電池3も熱膨張変形しておらず正常な場合は、接点13−1、13−2、・・・13−nの何れも開いた状態となっており、閉回路は形成されていない。
図3(b)に示すように、何れかの二次電池3(ここでは基準から2番目の二次電池3ー2)が熱膨張して導体10に接触すると、接点13−2が閉じた状態となり、導体10と、二次電池3−1、3−2とから閉回路が形成される。これにより、電圧検出手段11にて電圧が測定されることとなる。他の二次電池3−nが熱膨張した場合にも同様に閉回路が形成される。
図3(a)に示すように、導体10の一端に接続された二次電池3−1から順に、二次電池3−2、・・・3−nまでが直列に接続されており、何れの二次電池3も熱膨張変形しておらず正常な場合は、接点13−1、13−2、・・・13−nの何れも開いた状態となっており、閉回路は形成されていない。
図3(b)に示すように、何れかの二次電池3(ここでは基準から2番目の二次電池3ー2)が熱膨張して導体10に接触すると、接点13−2が閉じた状態となり、導体10と、二次電池3−1、3−2とから閉回路が形成される。これにより、電圧検出手段11にて電圧が測定されることとなる。他の二次電池3−nが熱膨張した場合にも同様に閉回路が形成される。
本実施形態では、上記した構成を有する二次電池集合体1において、電圧検出手段11により電圧を測定し、電圧が測定された時に、二次電池3の外装体31が熱膨張して異常が発生したと判定する。
このとき、好適には電圧検出手段11に制御装置15を有線又は無線で接続しておき、電圧検出手段11で測定された電圧値が制御装置に入力されるようにする。そして、制御装置15にて一定の電圧値を検出した場合に、速やかに電源ブレーカ14を解列することにより、電池内部化学反応による熱膨張を抑止すると共に、異常が発生したことを画面又は音声等で出力する。
このとき、好適には電圧検出手段11に制御装置15を有線又は無線で接続しておき、電圧検出手段11で測定された電圧値が制御装置に入力されるようにする。そして、制御装置15にて一定の電圧値を検出した場合に、速やかに電源ブレーカ14を解列することにより、電池内部化学反応による熱膨張を抑止すると共に、異常が発生したことを画面又は音声等で出力する。
このように本実施形態によれば、二次電池集合体1を構成する二次電池3のうち何れかの二次電池の外装体31が熱膨張して導体10に接触すると、導体10と、該導体10に接続された二次電池3から熱膨張した二次電池3までの直列接続された二次電池群との間に閉回路が形成され、電圧が測定されるようになっている。これは、熱膨張した二次電池の外装体31が変形することを利用しているため、充放電中であっても確実に異常を検出することが可能であり、延いては二次電池3の過充放電等による外装体31の破裂を未然に防止することが可能となる。また電圧検出手段11で測定した電圧のみから異常を検出可能であるため簡単な装置構成とすることができ、さらに、外装体31と導体10の間隙を調整することで異常検出の精度を適宜調整することが可能である。
また本実施形態では、異常検出機構により複数の二次電池3のうち異常が発生した二次電池3を特定することができる。
まず、導体10が外装体31に接触することにより形成される各閉回路パターンにおける二次電池群の電圧を演算又は実測により取得し、各閉回路パターンと電圧値の相関関係を設定しておく。各閉回路パターンは、二次電池3の個数と同じだけ存在する。
そして、電圧検出手段11で測定された電圧値と前記設定された電圧値とを比較し、電圧検出手段11で測定された電圧値が何れの閉回路パターンに該当するかを判定し、該当する閉回路パターンから熱膨張した二次電池3を特定する。これにより、電圧検出手段で測定された電圧値から異常が発生した二次電池を簡単に特定することが可能となる。
また、二次電池集合体1に異常が発生したことが検出された時に、制御装置15により速やかに電源ブレーカ14を遮断して二次電池集合体1の充放電を停止することにより、電池内部化学変化による熱膨張を抑止でき、二次電池外装体1の破裂等の不具合を未然に防止することが可能である。
まず、導体10が外装体31に接触することにより形成される各閉回路パターンにおける二次電池群の電圧を演算又は実測により取得し、各閉回路パターンと電圧値の相関関係を設定しておく。各閉回路パターンは、二次電池3の個数と同じだけ存在する。
そして、電圧検出手段11で測定された電圧値と前記設定された電圧値とを比較し、電圧検出手段11で測定された電圧値が何れの閉回路パターンに該当するかを判定し、該当する閉回路パターンから熱膨張した二次電池3を特定する。これにより、電圧検出手段で測定された電圧値から異常が発生した二次電池を簡単に特定することが可能となる。
また、二次電池集合体1に異常が発生したことが検出された時に、制御装置15により速やかに電源ブレーカ14を遮断して二次電池集合体1の充放電を停止することにより、電池内部化学変化による熱膨張を抑止でき、二次電池外装体1の破裂等の不具合を未然に防止することが可能である。
さらに具体的には、まず導体10が接続された二次電池3−1を基準として、直列に接続された二次電池3の配列順に各二次電池を識別する識別情報を設定しておく。これは、例えばどの位置に配置された二次電池3が基準の二次電池3−1から何番目に相当するか、というような識別情報とする。
そして、導体10が外装体31に接触して閉回路が形成された時に測定される電圧値と、該閉回路内に存在する二次電池3の個数との相関関係に基づいて、電圧検出手段11により測定された電圧値から閉回路内に存在する二次電池3の個数を求め、該二次電池3の個数から前記二次電池の識別情報に基づいて熱膨張した二次電池3を特定する。
そして、導体10が外装体31に接触して閉回路が形成された時に測定される電圧値と、該閉回路内に存在する二次電池3の個数との相関関係に基づいて、電圧検出手段11により測定された電圧値から閉回路内に存在する二次電池3の個数を求め、該二次電池3の個数から前記二次電池の識別情報に基づいて熱膨張した二次電池3を特定する。
一般に、二次電池集合体を構成する複数の二次電池3は同一のものが用いられるため、電圧検出手段11で測定された電圧値から閉回路に存在する二次電池3の個数が簡単に割り出せる。これは、基準となる二次電池3−1から直列配列順に3−2、3−3、・・・と付番していき、二次電池3−nが導体10と接触した時に測定される電圧をV3−nとすると、
V3−2≒2×V3−1、V3−3≒3×V3−1、・・・、V3−n≒n×V3−1、
となるため、上記式を用いて電圧値から閉回路に存在する二次電池3の個数が割り出せる。尚、抵抗は低抵抗であるため演算に含めていない。
そして、二次電池3の個数に基づいて前記識別情報から熱膨張した二次電池3を特定することができる。また、直列接続された二次電池3の配列順に各二次電池3の識別情報を設定しているため、集合体ケース2内にどのように二次電池3が配置されていても本構成を適用することが可能である。
V3−2≒2×V3−1、V3−3≒3×V3−1、・・・、V3−n≒n×V3−1、
となるため、上記式を用いて電圧値から閉回路に存在する二次電池3の個数が割り出せる。尚、抵抗は低抵抗であるため演算に含めていない。
そして、二次電池3の個数に基づいて前記識別情報から熱膨張した二次電池3を特定することができる。また、直列接続された二次電池3の配列順に各二次電池3の識別情報を設定しているため、集合体ケース2内にどのように二次電池3が配置されていても本構成を適用することが可能である。
また、好適には電圧検出手段11に制御装置15を有線又は無線で接続し、電圧検出手段11で測定された電圧値が制御装置15に入力されるようにする。そして、制御装置にて一定の電圧値を検出した場合に、速やかに電源ブレーカ14を解列することにより、電池内部化学反応による熱膨張を抑止すると共に、異常が発生したことを画面又は音声等で出力する。
このとき、閉回路パターンと電圧値の相関関係又は閉回路の電圧値と二次電池個数の相関関係、及び各二次電池3の識別情報は制御装置に設定しておき、制御装置にて上記した演算により特定された異常状態の二次電池3の位置を、画面に表示した図面上で把握できるようにしてもよい。
このとき、閉回路パターンと電圧値の相関関係又は閉回路の電圧値と二次電池個数の相関関係、及び各二次電池3の識別情報は制御装置に設定しておき、制御装置にて上記した演算により特定された異常状態の二次電池3の位置を、画面に表示した図面上で把握できるようにしてもよい。
本発明は、過充放電等に起因する二次電池外装体の熱膨張を伴う異常を確実に検出できる構成を備えているため、バッテリフォーク、電気自動車、工場や病院などのバックアップ電源等に搭載される二次電池集合体として利用することができ、特にバッテリフォーク、電気自動車等の車両に搭載される大型の二次電池集合体として好適に利用することができる。
1 二次電池集合体
2 集合体ケース
3 二次電池
3−1、3−2、・・・3−n 二次電池
4 バスバー
5 絶縁材
8、9 端子ケーブル
10 導体
11 電圧検出手段
13 接点
13−1、13−2、・・・13−n 接点
14 電源ブレーカ
15 制御装置
31 外装体
32 負極端子
33 正極端子
34 抵抗
2 集合体ケース
3 二次電池
3−1、3−2、・・・3−n 二次電池
4 バスバー
5 絶縁材
8、9 端子ケーブル
10 導体
11 電圧検出手段
13 接点
13−1、13−2、・・・13−n 接点
14 電源ブレーカ
15 制御装置
31 外装体
32 負極端子
33 正極端子
34 抵抗
Claims (9)
- 発電要素を収容した外装体と絶縁された負極端子、前記外装体に抵抗を介して接続された正極端子を有する二次電池と、複数の前記二次電池が直列に接続されて収容される集合体ケースと、前記複数の二次電池の間に配された絶縁材と、を備えた二次電池集合体において、
前記外装体との間に所定間隙を有した状態で前記複数の二次電池間に張り巡らされるとともに、その一端が、前記直列に接続された端部の二次電池の負極端子又は正極端子に電気的に接続される導体と、
前記導体に接続された電圧検出手段と、を備え、
前記所定間隙は熱膨張した二次電池の外装体が前記導体と接触する間隙とし、
前記複数の二次電池のうち熱膨張した二次電池の外装体が前記導体と接触することにより閉回路を形成し、前記電圧検出手段により電圧が検出されるようにしたことを特徴とする二次電池集合体。 - 前記負極端子及び前記正極端子が前記二次電池の頂部に形成され、前記導体は前記二次電池の側面のうち少なくとも面積が大きい側の側面に沿って通過するようにしたことを特徴とする請求項1記載の二次電池集合体。
- 前記電圧検出手段からの電圧が入力される制御装置を備え、
前記制御装置には前記閉回路が形成された時の各閉回路パターンにおける電圧値が予め設定されており、前記制御装置は前記電圧検出手段から入力された電圧値と前記設定された電圧値とを比較することにより該当する閉回路パターンを選択し、該閉回路パターンから熱膨張した二次電池を特定することを特徴とする請求項1記載の二次電池集合体。 - 前記電圧検出手段からの電圧が入力される制御装置を備え、
前記制御装置には、前記導体が接続された二次電池を基準として前記直列に接続された二次電池の配列順に各二次電池の識別情報が設定されており、
前記制御装置は、前記閉回路が形成された時の電圧値と該閉回路内に存在する二次電池の個数との相関関係に基づいて前記入力された電圧値から二次電池の個数を求め、該二次電池の個数から前記識別情報に基づいて熱膨張した二次電池を特定することを特徴とする請求項1記載の二次電池集合体。 - 前記二次電池集合体に接続された電源ブレーカを備え、
前記制御装置は、前記電圧検出手段で検出された電圧に基づき異常を検出した時に、前記電源ブレーカを遮断する制御を行なうことにより電池内部化学変化による熱膨張を抑止することを特徴とする請求項3若しくは4記載の二次電池集合体。 - 外装体から絶縁された負極端子と該外装体に抵抗を介して接続された正極端子とを有する二次電池が直列に複数接続された二次電池集合体にて、前記外装体の熱膨張を伴う異常を検出する二次電池集合体の異常検出方法において、
前記複数の二次電池間に導体が張り巡らされ、該導体の一端が、前記直列に接続された端部の二次電池の正極電子又は負極電子に電気的に接続されて、前記外装体が熱膨張した時に該外装体が前記導体と接触して閉回路を形成するようにし、
前記導体に接続された電圧検出手段により電圧を測定し、該測定された電圧値に基づき前記二次電池集合体のうち何れかの二次電池に異常が発生したと判定することを特徴とする二次電池集合体の異常検出方法。 - 前記閉回路が形成された時の各閉回路パターンにおける電圧値が予め設定されており、前記電圧検出手段により測定された電圧値と前記設定された電圧値とを比較することにより該当する閉回路パターンを選択し、該閉回路パターンから熱膨張した二次電池を特定することを特徴とする請求項6記載の二次電池集合体の異常検出方法。
- 前記導体が接続された二次電池を基準として前記直列に接続された二次電池の配列順に各二次電池の識別情報が設定され、
前記閉回路が形成された時の電圧値と該閉回路内に存在する二次電池の個数との相関関係に基づいて前記電圧検出手段により測定された電圧値から二次電池の個数を求め、該二次電池の個数から前記識別情報に基づいて熱膨張した二次電池を特定することを特徴とする請求項6記載の二次電池集合体の異常検出方法。 - 前記二次電池に異常が発生したと判定された時に、前記二次電池に接続された電源ブレーカを遮断することにより電池内部化学変化による熱膨張を抑止することを特徴とする請求項6記載の二次電池集合体の異常検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009089254A JP2010244719A (ja) | 2009-04-01 | 2009-04-01 | 二次電池集合体及びその異常検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009089254A JP2010244719A (ja) | 2009-04-01 | 2009-04-01 | 二次電池集合体及びその異常検出方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010244719A true JP2010244719A (ja) | 2010-10-28 |
Family
ID=43097533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009089254A Withdrawn JP2010244719A (ja) | 2009-04-01 | 2009-04-01 | 二次電池集合体及びその異常検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010244719A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013020826A (ja) * | 2011-07-12 | 2013-01-31 | Toyota Motor Corp | 組電池の状態検出装置 |
JP2013145638A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-25 | Mitsubishi Motors Corp | 電源装置 |
JP2015115219A (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | 株式会社東芝 | 電池パック、電池パックセルの膨らみ検知システム、蓄電装置及び自動車 |
JP2020136165A (ja) * | 2019-02-22 | 2020-08-31 | 株式会社デンソー | 電池モジュール |
CN113270655A (zh) * | 2020-02-17 | 2021-08-17 | 丰田自动车株式会社 | 电池***以及电池的异常判定方法 |
-
2009
- 2009-04-01 JP JP2009089254A patent/JP2010244719A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013020826A (ja) * | 2011-07-12 | 2013-01-31 | Toyota Motor Corp | 組電池の状態検出装置 |
JP2013145638A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-25 | Mitsubishi Motors Corp | 電源装置 |
JP2015115219A (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | 株式会社東芝 | 電池パック、電池パックセルの膨らみ検知システム、蓄電装置及び自動車 |
JP2020136165A (ja) * | 2019-02-22 | 2020-08-31 | 株式会社デンソー | 電池モジュール |
JP7200741B2 (ja) | 2019-02-22 | 2023-01-10 | 株式会社デンソー | 電池モジュール |
CN113270655A (zh) * | 2020-02-17 | 2021-08-17 | 丰田自动车株式会社 | 电池***以及电池的异常判定方法 |
CN113270655B (zh) * | 2020-02-17 | 2024-05-14 | 丰田自动车株式会社 | 电池***以及电池的异常判定方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9768473B2 (en) | Battery pack of improved safety | |
KR101720614B1 (ko) | 배터리 팩 | |
JP5098197B2 (ja) | 蓄電素子モジュール | |
US10050315B2 (en) | Battery module with fusible conductors | |
EP2741348A1 (en) | Battery pack having improved safety | |
KR101579348B1 (ko) | 배터리 스웰링 감지 장치 및 방법 | |
KR20070093165A (ko) | 간단한 구조의 안전수단을 구비한 전지모듈 | |
CN104603987A (zh) | 具有热控开关的电池 | |
EP3731332B1 (en) | Secondary battery for testing internal short circuit, and method and device for testing internal short circuit of secondary battery using same | |
JP2014503943A (ja) | エネルギー貯蔵装置の温度を検出するための装置 | |
JP2009043592A (ja) | バッテリモジュール | |
US20130252047A1 (en) | Battery module | |
JPH09274903A (ja) | 電池パックおよび該電池パックの製造方法 | |
JP2010244719A (ja) | 二次電池集合体及びその異常検出方法 | |
CN109219754A (zh) | 用于检测电池组的故障的设备和方法 | |
KR20110058381A (ko) | 이차 전지 및 그를 이용한 전지 팩 | |
WO2020179479A1 (ja) | 蓄電素子の管理装置、蓄電装置、システム、蓄電素子の管理方法、及び、コンピュータプログラム | |
US20130252051A1 (en) | Battery system | |
JP2014164812A (ja) | 蓄電装置モジュール | |
JP5594079B2 (ja) | 電流遮断機構の監視装置 | |
JP2020042968A (ja) | 蓄電装置モジュール | |
JP2019200923A (ja) | 電池システム | |
KR101818397B1 (ko) | 무정전 전원 장치 배터리의 열화 탐지 시스템 | |
JP5786808B2 (ja) | 電流遮断装置を備えた蓄電装置、及びこれを複数備えた蓄電装置モジュール | |
JP2012174418A (ja) | 非水電解質電池、及び電池システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20120605 |