JP2014102914A - 検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 安全弁の作動を検出することができる検出装置を提供する。
【解決手段】 検出装置Iは、ケース内圧が所定圧力を超えると作動する安全弁7が形成された二次電池を複数有する電池ユニットに設けられ、安全弁の作動を検出する検出装置であって、複数の二次電池に亘って、かつ、各二次電池の安全弁に対向して配索された配線(第1配線21及び第2配線22)及び抵抗Rからなる検出回路11と、検出回路の抵抗値を検出する検出手段14と、抵抗値に基づいて安全弁の作動を判定する判定手段15とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】 検出装置Iは、ケース内圧が所定圧力を超えると作動する安全弁7が形成された二次電池を複数有する電池ユニットに設けられ、安全弁の作動を検出する検出装置であって、複数の二次電池に亘って、かつ、各二次電池の安全弁に対向して配索された配線(第1配線21及び第2配線22)及び抵抗Rからなる検出回路11と、検出回路の抵抗値を検出する検出手段14と、抵抗値に基づいて安全弁の作動を判定する判定手段15とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は検出装置に関する。
近年、電気自動車やハイブリッド車等のモーターにより車両が駆動される電動車両が注目されている。これらの電動車両では、高電圧出力を得るために複数の二次電池が直列接続されてなる電池ユニットが搭載されている。二次電池としては、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の高出力可能な二次電池が用いられている。
二次電池は、電解液が満たされたケース内に正極板及び負極板がセパレータを介して巻回されてなる発電要素が収容され、蓋で封止されている。蓋の外部には、蓋を貫通し、発電要素からの正極板に接続される正極と、発電要素からの負極板に接続される負極とが設けられていると共に安全弁が設けられている。この安全弁は、例えば正極と負極とが接触して短絡が生じることで電池内部で反応が生じてガスが発生することにより電池内部の圧力が上昇した場合にケース内部のガスを逃がして二次電池の破裂を抑制するためのものである。
例えば、特許文献1では、蓋部の中央に、ケースの内部圧力の上昇時にガスを排出することのできる相対的に薄い安全弁が形成されている(例えば、特許文献1参照)。
電池ユニットでは、このような安全弁が設けられた二次電池を複数で一つの電池モジュールとし、各モジュールに対してそれぞれ制御ユニットが設けられている。制御ユニットは、各二次電池の温度状態を検出して電池ユニット全体の制御装置である電池制御部に温度状態の情報を入力する。制御装置は、電池ユニットからの入出力電力を制御すると共に、制御ユニットから得た各二次電池の状態に基づいて各二次電池をコントロールしている。
この場合に、例えば内部圧力が上昇して安全弁が作動すると、制御ユニットが損傷を受ける可能性もある。制御ユニットが損傷を受けた場合には異常信号が制御装置に入力されるが、この電池制御部は、安全弁が作動したのか又は別の原因で異常信号が制御装置に入力されたのかを判定することができないことも考えられる。
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、安全弁の作動を検出することができる検出装置を提供しようとするものである。
本発明の検出装置は、ケース内圧が所定圧力を超えると作動する安全弁が形成された二次電池を複数有する電池ユニットに設けられ、前記安全弁の作動を検出する検出装置であって、複数の前記二次電池に亘って、かつ、各前記二次電池の前記安全弁に対向して配索された配線、及び前記配線に接続された抵抗からなる検出回路と、前記検出回路の抵抗値を検出する検出手段と、前記抵抗値に基づき、前記安全弁の作動を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。このような簡易な検出回路と、この検出回路における抵抗値を検出する検出手段、及び判定手段を備えることで、安全弁の作動を検出することが可能である。
前記配線は、前記抵抗の両端にそれぞれ接続された第1配線及び第2配線であり、前記第1配線及び第2配線は、共に前記二次電池の前記安全弁に対向して配索されていることが好ましい。配線が、第1配線及び第2配線からなり、これらが共に二次電池の前記安全弁に対向して配索されていることで、安全弁作動をより確実に検出することができる。
前記第1配線及び第2配線は、互いにねじりあった状態であり、それぞれ絶縁膜で被覆されていることが好ましい。互いにねじりあった状態であることで安全弁作動をより確実に検出することができる。また、各配線がそれぞれ絶縁膜で被覆されていることで、安全弁作動時における第1配線及び第2配線間の短絡を防ぐことが可能である。
本発明の好ましい実施形態としては、前記判定手段が、検出された前記抵抗値が0又は無限大である場合に前記安全弁が作動したと判定することが挙げられる。
本発明の検出装置によれば、安全弁の作動を検出することができるという優れた効果を奏し得る。
本発明の実施形態について、図1、図2を用いて説明する。
本実施形態の電池ユニット1は、電動車両である電気自動車に搭載されている。図1に示すように、電池ユニット1は、複数の二次電池2からなる電池モジュール10を複数有する。本実施形態では、例として一つの電池モジュール10は4つの二次電池2からなる。
図2に示すように、各二次電池2は、ケース3を有し、ケース3内部には、図示しないが電解液と発電要素である電極体とが収納されて蓋部4により封止されている。電極体は、例えば正極板と負極板とがセパレータを介して巻回されてなる。蓋部4には、この正極板に接続する正極部5と負極板に接続する負極部6とがその長手方向の両端部に設けられている。
蓋部4の長手方向の中央部には安全弁7が設けられて(形成されて)いる。安全弁7は、蓋部4において相対的に薄くなって設けられており、ケース3内部で例えば内部短絡が生じることでガスが発生し、ケース3内部の内圧が高まって所定圧力を超えると作動するように構成されている。即ち、ケース3内部でガスが発生し内圧が高まって所定圧力を超えると安全弁7が破損して中からガスが噴出する。各二次電池2は、このようにしてケース3が破裂しないように構成されている。
各二次電池2は、直列接続となるように、互いに隣接する二次電池2の正極部5と負極部6とがバスバー8により接続されている。
また、電池モジュール10毎に各二次電池の近傍にセンシング基板が設けられ、このセンシング基板によりセルマネジネントユニット(CMU)が構成されている。電池モジュール10毎に設けられたCMUは、各電池モジュール10における二次電池2の状態(例えば二次電池の温度状態など)を検出し、この検出情報をバッテリーマネジメントユニット(BMU)に入力する。BMUは、電池ユニット1の統合制御、例えば車両の要求電力に応じた電力の入出力制御や、これらのCMUから入力された情報に基づいて各二次電池2が正常に作動するように各二次電池2の管理を行う。
ここで、電池ユニットには、安全弁7の作動を検出する検出装置Iが設けられている。検出装置Iは、検出回路11と、検出回路11の結果に基づいて安全弁7が作動したかどうかを検出する制御部12とからなる。制御部12は、検出回路11の電源である電源部13と、検出回路11の抵抗値を検出する検出手段14と検出手段14により検出された抵抗値に基づいて安全弁7が作動したかどうかを判定する判定手段15とから構成される。以下、検出装置Iについて詳細に説明する。
検出回路11は、抵抗Rを有し、この抵抗Rと制御部12とを接続する第1配線21及び第2配線22を備える。第1配線21及び第2配線22は、全ての二次電池2の安全弁7上に亘って配索されている。第1配線21及び第2配線22は、互いにねじれた状態(ツイスト状)であり、それぞれ金属線の周囲が絶縁膜で被覆されたものである。
検出手段14は、検出回路11の抵抗値、即ち検出回路11の抵抗Rの抵抗値を検出する。例えば、抵抗Rに対して並列に設けられた抵抗測定部でもよいし、抵抗Rに印加される電圧と入力される電流を検出して抵抗を検出するものでもよい。検出された抵抗値を判定手段15に入力する。
判定手段15は、検出手段14から入力された抵抗値に基づいて安全弁7が作動したかどうかを判定する。判定手段15による判定は、以下のようにして行う。
初めに、電源部13から検出回路11に電流を流し、検出手段14が検出回路11における抵抗値を検出し、判定手段15に入力する。判定手段15は、検出された抵抗値に基づいて安全弁7の作動を判定する。
安全弁7が作動していない状態、即ち図1に示す状態であれば、検出された抵抗値は抵抗Rの抵抗値と同一もしくはほぼ同一の範囲内となる。従って、判定手段15は、検出された抵抗値が所定の範囲内にある場合、即ち検出回路11の抵抗値が抵抗Rの抵抗値と同一もしくはほぼ同一の範囲内にあれば、安全弁は作動していないと判定する。
安全弁7が作動した場合について、図3、図4を用いて説明する。
図3は、電池ユニット1のうち、一つの二次電池2Aで内圧が高まり安全弁が作動して破損し内部からガスが吹き出した場合を示す。吹き出したガスは高温であるため、第1配線21及び第2配線22のうち、この作動した安全弁に対向した部分は溶融している(図中矢印で示す部分)。そして、第1配線21と第2配線22とが溶融するとこの部分で第1配線21と第2配線22とがショートすることになる。
このような場合、検出された抵抗値は抵抗Rの抵抗値と同一もしくはほぼ同一の範囲内とはならず、検出手段14が検出する抵抗は無限大となる。
検出手段14は、これを検出し、判定手段15に検出結果を送付する。判定手段15は、検出結果の抵抗値が無限大であることから、安全弁が作動したことと判定する。
また、図4は、電池ユニット1のうち、一つの二次電池2Aで内圧が高まり安全弁が作動して破損し内部からガスが吹き出した場合を示す。この吹き出したガスは高温であるため、配線のうち、この作動した安全弁に対向した部分が断線している(図中矢印で示す部分)。安全弁が作動して内部から吹き出すガスの温度や状態については様々な場合が考えられ、図3に示すように配線が溶融する場合だけでなく、図4に示すように配線が断線する場合も考えられるのである。そして、図4に示す場合には第1配線21と第2配線22とが吹き出したガスにより断線しているため、検出回路11には電流が流れない。
このような場合、検出された抵抗値は抵抗Rの抵抗値と同一もしくはほぼ同一の範囲内とはならず、検出手段14が検出する抵抗は0となる。
従って、判定手段15は、検出された抵抗値が抵抗Rの抵抗値と同一もしくはほぼ同一の範囲内にない場合には、安全弁7は作動したと判定する。
このように、本実施形態では、単純な検出回路11を有する検出装置Iを設けることで、判定手段15が検出回路11の抵抗値に基づいて安全弁7の作動を直ちに検出することができる。従来は、CMUがそれぞれ各二次電池2の温度状態を検出してこれをBMUに入力していたので、仮に安全弁7が作動してCMUに異常が発生したとしても、異常の原因を判断することができなかった。これに対し、本実施形態では、上記の簡易な検出装置Iを設けるだけで、安全弁7の作動を直ちに検出することができる。
この場合に、さらに第1配線21と第2配線22とがツイスト状であり互いに近接していることから、ガスが噴出した際に両配線が同時に溶融する、もしくは同時に断線するので、上記検出を行いやすい。例えば、断線する場合には一方の配線のみが断線しても安全弁7の作動を検出することができるが、溶融の場合には一方の配線のみが溶融すると安全弁7の作動を検出することができない。従って、ツイスト状で互いに絡み合った状態であることが好ましい。また、この場合に、第1配線21と第2配線22のそれぞれ金属線の周囲が絶縁膜で被覆されたものであることから、安全弁7の非作動時における第1配線21及び第2配線22間の短絡を防ぐことができる。
本実施形態では、検出回路11は電池ユニット1全体に一つのみ設けたが、これに限定されない。検出回路11を各電池モジュール10毎に設け、どの電池モジュール10で安全弁7が作動したかを検出できるように構成してもよい。
本実施形態では、第1配線21と第2配線22とが共に安全弁7に対向して設けられた検出回路を示したが、これに限定されない。一方の配線のみが安全弁7に対向していても良い。この場合は、第1配線21と第2配線22とは互いに接触しないので、第1配線21及び第2配線22はそれぞれ絶縁膜で被覆されていなくても良い。ただ、このように一方の配線のみが安全弁7に対向している場合には溶融の場合に安全弁7の作動を検出することができないことも考えられるので、本実施形態のように第1配線21と第2配線22とが共に安全弁7に対向して設けられることが好ましい。
なお、第1配線21及び第2配線22は、それぞれ安全弁7上に固定されていてもよい。この場合、第1配線21及び第2配線22が互いに接触しない距離で固定されていれば、第1配線21及び第2配線22はそれぞれ絶縁膜で被覆されていなくても良い。ただし、上述したように、ガスが噴出した際に両配線が同時に溶融する、もしくは同時に断線するようにした方が、安全弁7の作動の検出を行いやすいので、両配線がそれぞれ安全弁7上に固定される場合であっても、第1配線21と第2配線22とは互いに近接して配置することが好ましい。
また、本実施形態では安全弁7は蓋部に設けられているが、安全弁7の位置は限定されない。安全弁7の位置に従って検出装置Iを設ければよい。
本実施形態では制御部12はBMUとは別に設けられているがこれに限定されない。BMUに設けられていても良い。また、電源部13、検出手段14や判定手段15をそれぞれ制御部12と別体として設けることも可能である。
1 電池ユニット
2 二次電池
3 ケース
4 蓋部
5 正極部
6 負極部
7 安全弁
8 バスバー
10 電池モジュール
11 検出回路
12 制御部
13 電源部
14 検出手段
15 判定手段
21 第1配線
22 第2配線
I 検出装置
R 抵抗
2 二次電池
3 ケース
4 蓋部
5 正極部
6 負極部
7 安全弁
8 バスバー
10 電池モジュール
11 検出回路
12 制御部
13 電源部
14 検出手段
15 判定手段
21 第1配線
22 第2配線
I 検出装置
R 抵抗
Claims (4)
- ケース内圧が所定圧力を超えると作動する安全弁が形成された二次電池を複数有する電池ユニットに設けられ、前記安全弁の作動を検出する検出装置であって、
複数の前記二次電池に亘って、かつ、各前記二次電池の前記安全弁に対向して配索された配線、及び前記配線に接続された抵抗からなる検出回路と、前記検出回路の抵抗値を検出する検出手段と、
前記抵抗値に基づき、前記安全弁の作動を判定する判定手段とを備えることを特徴とする検出装置。 - 前記配線は、前記抵抗の両端にそれぞれ接続された第1配線及び第2配線であり、
前記第1配線及び第2配線は、共に前記二次電池の前記安全弁に対向して配索されていることを特徴とする請求項1記載の検出装置。 - 前記第1配線及び第2配線は、互いにねじりあった状態であり、それぞれ絶縁膜で被覆されていることを特徴とする請求項2記載の検出装置。
- 前記判定手段は、検出された前記抵抗値が0又は無限大である場合に前記安全弁が作動したと判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012252615A JP2014102914A (ja) | 2012-11-16 | 2012-11-16 | 検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012252615A JP2014102914A (ja) | 2012-11-16 | 2012-11-16 | 検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014102914A true JP2014102914A (ja) | 2014-06-05 |
Family
ID=51025279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012252615A Pending JP2014102914A (ja) | 2012-11-16 | 2012-11-16 | 検出装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2014102914A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019200923A (ja) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | 株式会社デンソー | 電池システム |
-
2012
- 2012-11-16 JP JP2012252615A patent/JP2014102914A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019200923A (ja) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | 株式会社デンソー | 電池システム |
JP7028055B2 (ja) | 2018-05-16 | 2022-03-02 | 株式会社デンソー | 電池システム |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150422 |