(57)【要約】【課題】光学的に発煙を検出して電池セルの発煙を光により直接判断して異変を検出する。【解決手段】レーザ光照射手段４により照射されたレーザ光に対し、光検出器５によるレーザ光の受光の状況に基づいて（光の透過状況に基づいて）、電池セル３の発煙を判断し、発煙の状況により電池パック１の異変を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の電池セルが収容された電池パックの内部に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段で照射された光を受光検知する受光手段と、
前記受光手段での受光状況に基づいて前記電池パックの内部の発煙の状況を判断する判断手段と、
前記判断手段で判断された発煙の状況に基づいて前記電池パックの異変を判断する異変判断手段と備えた
ことを特徴とする電池パックの異変検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックの異変検出装置において、
前記受光手段は、煙に対する光の透過状況を判断する手段である
ことを特徴とする電池パックの異変検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電池パックの異変検出装置において、
前記受光手段は、煙に対する光の反射、散乱状況を判断する手段である
ことを特徴とする電池パックの異変検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電池パックの異変検出装置において、
前記光照射手段からの光を送る出力光導波路と、
前記出力光導波路で導かれた光が入力されて透過すると共に出光面がブリュースター角に形成された検出手段と、
前記検出手段の前記出光面で反射した光を前記受光手段に送る反射光導波路とを備えた
ことを特徴とする電池パックの異変検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池パックの異変検出装置において、
装置の起動の条件は、
車両のイグニッションスイッチ、乗員の着座を判断するシートセンサー、起動を手動で操作するマニュアルスイッチの少なくとも一つがＯＮになっていることである
ことを特徴とする電池パックの異変検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の電池パックの異変を判断する電池パックの異変検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機を動力源として用いる電気自動車や、電動機とエンジン等の駆動源とを組み合わせて用いるハイブリッド車等の電動車両には、電動機に電力を供給するための電池パックが搭載されている。電池パックは、複数の電池セルがモジュール化され、複数のモジュールがケースに収容されて構成され、例えば、車両の床面の下方に配されている。
【０００３】
電池パックは、使用条件（電圧、温度、電流負荷）が規定されて使用されているが、電池セルの内部への異物（コンタミ）の混入や、使用温度範囲から外れた厳しい環境での使用、保存等により、電池セルが異変な事象となる虞（電池セルの異変の虞）を想定する必要がある。
【０００４】
電池セルが異変な事象になった場合、電池内のエネルギーにより、発熱、セル内圧の上昇、ベント（圧放出）、発煙、発火等の熱暴走に至る虞がある。このため、電池セルに異変が生じないように、電池パックを冷却する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
特許文献１で提案されている技術は、電池セルを効果的に冷却して電池セルに異変が生じないようにしている。しかし、電池セルの温度を維持して電池セルの異変を抑制する技術であるため、熱等に対する直接の異変は判断されていないのが現状である。
【０００６】
このため、電池セルの熱に対する異変の判断等、熱暴走に対する直接的な対策が求められてきているのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１８−１１３１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、電池セルの発煙を光により直接判断して異変を検出する電池パックの異変検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の電池パックの異変検出装置は、多数の電池セルが収容された電池パックの内部に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段で照射された光を受光検知する受光手段と、前記受光手段での受光状況に基づいて前記電池パックの内部の発煙の状況を判断する判断手段と、前記判断手段で判断された発煙の状況に基づいて前記電池パックの異変を判断する異変判断手段と備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る本発明では、光照射手段により照射された光に対し、受光手段による光の受光の状況に基づいて発煙を判断し、発煙の状況により異変を検出する。光としてはレーザ光を適用することができ、煙（例えば、ＣＯ）に吸収されやすい波長のレーザ光を適用することが好適である。
【００１１】
このため、請求項１に係る本発明の電池パックの異変検出装置では、光学的に発煙を検出することができ、電池セルの発煙を光により直接判断して異変を検出することが可能になる。
【００１２】
因みに、特開２０１８−６３７６５号公報には、電池セルが高温になった際に強制的に発煙させ、煙を検出することで二次電池の熱暴走を抑止する技術が開示されている。特開２０１８−６３７６５号公報に開示された技術は、熱により発煙を生じさせているため、間接的に発生した煙を検出部で検出する技術である。このため、異変により発生した電池パックの内部の発煙の状況を光学的に検出する技術とは内容が相違する。
【００１３】
また、特開２００９−１０４８０８号公報には、両極板の短絡により発生した煙の濃度を煙感知センサで検出し、鉛蓄電池の異常を判断する技術が開示されている。特開２００９−１０４８０８号公報に開示された技術も、異変により発生した電池パックの内部の発煙の状況を光学的に検出する技術とは内容が相違する。
【００１４】
そして、請求項２に係る本発明の電池パックの異変検出装置は、請求項１に記載の電池パックの異変検出装置において、前記受光手段は、煙に対する光の透過状況を判断する手段であることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る本発明では、煙に対する光の透過状況により、煙の発生を判断することができる。即ち、煙が発生していない場合には、光が受光手段で検出されて電池パック内には発煙が生じていないと判断され、煙が発生することで、光が透過せずに受光手段で光が検出されず、電池パックの内部に発煙が生じたと判断される。
【００１６】
また、請求項３に係る本発明の電池パックの異変検出装置は、請求項１に記載の電池パックの異変検出装置において、前記受光手段は、煙に対する光の反射、散乱状況を判断する手段であることを特徴とする特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る本発明では、煙に対する光の反射、散乱状況により、煙の発生を判断することができる。即ち、煙が発生していない場合には、光が反射、散乱せずに受光手段で検出されず、電池パック内には発煙が生じていないと判断され、煙が発生することで、光が反射、散乱して反射した光が受光手段で検出され、電池パックの内部に発煙が生じたと判断される。
【００１８】
尚、煙が発生していない場合に透過して光を受光する受光手段と、煙に反射、散乱する反射、散乱光を受光する受光手段とを併用することも可能である。
【００１９】
また、請求項４に係る本発明の電池パックの異変検出装置は、請求項１に記載の電池パックの異変検出装置において、前記発光手段からの光を送る出力光導波路と、前記出力光導波路で導かれた光が入力されて透過すると共に出光面がブリュースター角に形成された検出手段と、前記検出手段の前記出光面で反射した光を前記受光手段に送る反射光導波路とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の本発明では、光照射手段からの光が出力光導波路で検出手段に送られ、ブリュースター角に形成された出光面を透過する。煙が発生して出力面に煤煙が付着すると、出光面を挟んだ空間の屈折率差が変化して、検出手段に送られた光の少なくとも一部が反射する。反射した光は、反射光導波路で受光手段に送られ、受光手段で光を受光することで、煙の発生を判断することができる。
【００２１】
出力光導波路、及び、反射光導波路は、例えば、光ファイバーで構築され、光照射手段、及び、受光手段を任意の場所に設置することができ、装置を構築するための自由度を高くすることができる。
【００２２】
また、請求項５に係る本発明の電池パックの異変検出装置は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池パックの異変検出装置において、装置の起動の条件は、車両のイグニッションスイッチ、乗員の着座を判断するシートセンサー、起動を手動で操作するマニュアルスイッチの少なくとも一つがＯＮになっていることであることを特徴とする。
【００２３】
請求項５に係る本発明では、車両のイグニッションスイッチ、乗員の着座を判断するシートセンサー、起動を手動で操作するマニュアルスイッチの少なくとも一つがＯＮになっている時に装置が起動される。このため、乗員に対して安全確保が必要な時に、異変を検出する装置を確実に起動させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の電池パックの異変検出装置は、光学的に発煙を検出することができ、電池セルの発煙を光により直接判断して異変を検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施例に係る異変検出装置を備えた電池パックの外観図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る電池パックの異変検出装置の制御ブロック図である。
【図３】検出状況の説明図である。
【図４】検出状況の説明図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る電池パックの異変検出装置の検出状況の説明図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る電池パックの異変検出装置の検出状況の説明図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る異変検出装置を備えた電池パックの概略側面図である。
【図８】本発明の第３実施例に係る電池パックの異変検出装置の検出状況の説明図である。
【図９】本発明の第３実施例に係る電池パックの異変検出装置の検出状況の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１から図４に基づいて第１実施例を説明する。
【００２７】
図１には本発明の第１実施例に係る異変検出装置を備えた電池パックの概略構造を説明する外観状況、図２には制御の状況を説明するブロック構成を示してある。また、図３（ａ）には煙が発生していない状態の検出情況の説明、図３（ｂ）にはその電圧出力の状況、図４（ａ）には煙が発生している状態の検出情況の説明、図４（ｂ）にはその電圧出力の状況を示してある。
検出状況の説明図である。
【００２８】
図１に示すように、車両の床面の下方に設けられる電池パック１のケース２の内部には、多数の電池セル３がモジュール化されて収容されている。例えば、３列で積層状態に並べて収容されている。
【００２９】
電池パック１のケース２の上側には、電池セル３の並び方向に沿った方向にレーザ光（光）を照射するレーザ光照射手段（光照射手段）４が備えられている。レーザ光照射手段４は、電池セル３の列に応じて交互に３箇所に備えられている。
【００３０】
レーザ光照射手段４に対向して、電池パック１のケース２の上側の３箇所には、レーザ光を受光検知する光検出器５（受光手段）が備えられている。光検出器５は、レーザ光を検出することで光の状況に基づいた電圧を出力するようになっている。例えば、レーザ光の検出・非検出で、所定の電圧値の出力・電圧値の非出力が切り替えられるようになっている。
【００３１】
図２に示すように、光検出器５の情報は制御手段１１に入力され、光検出器５の受光状況に基づいて電池パック１の内部の発煙の状況を判断する判断手段１２が備えられている。判断手段１２では、電池パック１に発生した煙に対するレーザ光の透過状況により、発煙の有無が判断される。
【００３２】
そして、判断手段１２で判断された発煙の状況に基づいて、電池パック１の異変が異変判断手段１３で判断され、発煙により異変が生じた場合、必要に応じて警報が発せられる。
【００３３】
異変検出装置が起動される条件、即ち、電池パック１の発煙を監視する条件（モード）は、車両のイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）１５、乗員の着座を判断するシートセンサー１６、起動（発煙の監視）を手動で操作するマニュアルスイッチ１７の少なくとも一つがＯＮになっていることとされる。
【００３４】
このため、乗員に対して安全確保が必要な時に、異変を検出する装置（発煙を監視する装置）を確実に起動させることができる。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、電池パック１（図１参照）の内部（電池セル３の上部）に煙が発生していない場合、レーザ光照射手段４からのレーザ光が光検出器５で検出される。この場合、図３（ｂ）に示すように、光検出器５では所定の電圧値の出力が継続される。これにより、レーザ光が光検出器５で検出されて電池パック１（図１参照）内には発煙が生じていないと判断される。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、万一、電池パック１（図１参照）の内部（電池セル３の上部）に煙が発生した場合、レーザ光照射手段４からのレーザ光が煙に吸収され（遮断され）、光検出器５ではレーザ光が検出されない。この場合、図４（ｂ）に示すように、光検出器５では所定の時間に電圧値の出力がゼロになる。これにより、光検出器５の電圧の出力がなくなり、電池パック１（図１参照）内に発煙が生じたと判断され、熱暴走の虞等の異変が判断される。
【００３７】
上述した異変検出装置は、レーザ光照射手段４により照射されたレーザ光に対し、光検出器５によるレーザ光の受光の状況に基づいて（光の透過状況に基づいて）発煙を判断し、発煙の状況により異変を検出することができる。尚、レーザ光としては、煙（例えば、ＣＯ）に吸収されやすい波長のレーザ光を適用することが好適である。
【００３８】
従って、上述した異変検出装置では、光学的に発煙を検出することができ、電池セル３の発煙をレーザ光により直接判断して異変を検出することが可能になる。
【００３９】
図５、図６に基づいて第２実施例を説明する。
図５（ａ）には煙が発生していない状態の検出情況の説明、図５（ｂ）にはその電圧出力の状況、図６（ａ）には煙が発生している状態の検出情況の説明、図６（ｂ）にはその電圧出力の状況を示してある。
【００４０】
図５に示すように、レーザ光照射手段４と光検出器５が隣接して配置され、光検出器５は煙に反射したレーザ光を検出するようになっている（煙に対する光の反射状況を判断するようになっている）。第２実施例の異変検出装置は、煙に対するレーザ光の反射状況により、煙の発生を判断することができる。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、電池パック１（図１参照）の内部（電池セル２の上部）に煙が発生していない場合、レーザ光照射手段４からのレーザ光は反射せずに光検出器５で検出されない。
この場合、図５（ｂ）に示すように、光検出器５では電圧値の出力がゼロを継続する。
【００４２】
図６（ａ）に示すように、万一、電池パック１（図１参照）の内部（電池セル２の上部）に煙が発生した場合、レーザ光が反射、散乱して反射、散乱したレーザ光が光検出器５で検出される。
【００４３】
この場合、図６（ｂ）に示すように、光検出器５では所定の時刻に所定の電圧値が出力される。これにより、電池パック１（図１参照）内に発煙が生じたと判断され、熱暴走の虞等の異変が判断される。
【００４４】
尚、煙が発生していない場合に透過してレーザ光を受光する光検出器と、煙に反射、散乱するレーザ光（反射、散乱光）を受光する光検出器とを併用することも可能である。
【００４５】
従って、上述した第２実施例の装置においても、光学的に発煙を検出することができ、電池セル３の発煙をレーザ光により直接判断して異変を検出することが可能になる。
【００４６】
図７から図９に基づいて第３実施例を説明する。
図７には本発明の第３実施例に係る異変検出装置を備えた電池パックの概略側面を示してある。また、図８（ａ）には煙が発生していない状態の検出情況の説明、図８（ｂ）にはその電圧出力の状況、図９（ａ）には煙が発生している状態の検出情況の説明、図９（ｂ）にはその電圧出力の状況を示してある。
【００４７】
図７に示すように、電池パック１の任意の場所の上部には煙を検出するための検出光学手段（検出手段）２１が配されている。検出光学手段２１には光ファイバーで構築される出力光導波路２２と、光ファイバーで構築される反射光導波路２３とが接続されている。出力光導波路２２にはレーザ光照射手段４から照射されたレーザ光が導かれる。反射光導波路２３からの反射光は光検出器５に送られる。
【００４８】
検出光学手段２１は、出力光導波路２２で導かれたレーザ光が入力されて透過すると共に出光面２４がブリュースター角（媒質の屈折率差により決められている角度）に形成されている。通常、出力光導波路２２で導かれたレーザ光は出光面２４を透過する。出光面２４の外側に煤煙が付着すると、屈折率差が変化して、出力光導波路２２で導かれたレーザ光の少なくとも一部が出光面２４に反射する。反射した反射光は、反射光導波路２３から光検出器５に送られる。
【００４９】
尚、出力光導波路２２のレーザ光照射手段４の反対側と、反射光導波路２３の光検出器５の反対側とを光サーキュレータで接続し、接続用光ファイバーを介して光サーキュレータと検出光学手段２１を接続することも可能である。この場合、光サーキュレータの切り替えにより、接続用光ファイバーが、レーザ光照射手段４からのレーザ光を検出光学手段２１に送る経路と、反射光を光検出器５に送る経路とを共用することになる。
【００５０】
図８（ａ）に示すように、電池パック１（図１参照）の内部（電池セル２の上部）に煙が発生していない場合、レーザ光照射手段４からのレーザ光は出力光導波路２２から検出光学手段２１に入力されて出光面２４を透過する。このため、光検出器５でレーザ光の反射光は検出されない。
この場合、図８（ｂ）に示すように、光検出器５では電圧値の出力がゼロを継続する。
【００５１】
図９（ａ）に示すように、万一、電池パック１（図１参照）の内部（電池セル２の上部）に煙が発生した場合、出光面２４の外側に煤煙２５が付着する。出光面２４に煤煙が付着すると、出光面２４を挟んで検出光学手段２１の内と外の媒質の屈折率差が変化して、出力光導波路２２で導かれたレーザ光の少なくとも一部が出光面２４に反射する。反射した反射光は、反射光導波路２３から光検出器５に送られて検出される。
【００５２】
この場合、図９（ｂ）に示すように、光検出器５では所定の時刻に所定の電圧値が出力される。これにより、電池パック１（図１参照）内に発煙が生じたと判断され、熱暴走の虞等の異変が判断される。
【００５３】
出力光導波路２２、及び、反射光導波路２３は、光ファイバーで構築されているため、レーザ光照射手段４、及び、光検出器５を任意の場所に設置することができ、装置を構築するための自由度を高くすることができる。
【００５４】
上述した第３実施例の装置においても、光学的に発煙を検出することができ、電池セル３の発煙をレーザ光により直接判断して異変を検出することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、車両の電池パックの異変を判断する電池パックの異変検出装置の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  電池パック
２  ケース
３  電池セル
４  レーザ光照射手段
５  光検出器
１１  制御手段
１２  判断手段
１３  異変判断手段
１５  イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）
１６  シートセンサー
１７  マニュアルスイッチ
２１  検出光学手段
２２  出力光導波路
２３  反射光導波路
２４  出光面
２５  煤煙 
【図１】
2020134346.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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