(57)【要約】【課題】複数の電池セルが並列に接続されたバッテリを備えるものにおいて、バッテリ（何れかの電池セル）から発煙が生じたのを検知可能にする。【解決手段】複数の電池セルが並列に接続されたバッテリを備える電池システムにおいて、バッテリの一方の端子に接続される温度ヒューズ、温度ヒューズのバッテリとは反対側とバッテリの他方の端子とにそれぞれ接続される電圧センサ、を有する電圧検出部と、バッテリまたはバッテリからの排煙経路に設けられた温度センサと、電圧センサにより検出される電圧が所定電圧以下で且つ温度センサにより検出される温度が所定温度以上のときには、バッテリ（何れかの電池セル）から発煙が生じたと判定する判定部と、を備える。【選択図】図２
2020072567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルが並列に接続されたバッテリを備える電池システムであって、
前記バッテリの一方の端子に接続される温度ヒューズと、前記温度ヒューズの前記バッテリとは反対側と前記バッテリの他方の端子とに接続される電圧センサと、を有する電圧検出部と、
前記バッテリまたは前記バッテリからの排煙経路に設けられた温度センサと、
前記電圧センサにより検出される電圧が所定電圧以下で且つ前記温度センサにより検出される温度が所定温度以上のときには、前記バッテリから発煙が生じたと判定する判定部と、
を備える電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電池システムとしては、複数の電池セルが直列に接続されたバッテリと、複数の電池セルのうちの何れかの電池セルの端子電圧が閾値以下に低下すると異常信号を出力する異常検知部と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電池システムでは、バッテリの放電動作中に異常検知部から異常信号が出力されると、バッテリの放電動作を充電動作に切り替え、充電動作により端子電圧が上昇しなかった場合、バッテリからガスが発生したと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１００３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の電池セルが並列に接続されたバッテリの場合、電池セルの電圧の低下を検知できないから、上述の手法では、バッテリ（何れかの電池セル）からガスが発生したのを検知できない。このため、バッテリからガスが発生した（発煙が生じた）のを検知するための新たな手法の考案が求められている。
【０００５】
本発明の電池システムは、複数の電池セルが並列に接続されたバッテリを備えるものにおいて、バッテリ（何れかの電池セル）から発煙が生じたのを検知可能にすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電池システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電池システムは、
複数の電池セルが並列に接続されたバッテリを備える電池システムであって、
前記バッテリの一方の端子に接続される温度ヒューズと、前記温度ヒューズの前記バッテリとは反対側と前記バッテリの他方の端子とに接続される電圧センサと、を有する電圧検出部と、
前記バッテリまたは前記バッテリからの排煙経路に設けられた温度センサと、
前記電圧センサにより検出される電圧が所定電圧以下で且つ前記温度センサにより検出される温度が所定温度以上のときには、前記バッテリから発煙が生じたと判定する判定部と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電池システムでは、複数の電池セルが並列に接続されたバッテリを備える電池システムにおいて、バッテリの一方の端子に接続される温度ヒューズ、温度ヒューズのバッテリとは反対側とバッテリの他方の端子とにそれぞれ接続される電圧センサ、を有する電圧検出部と、バッテリまたはバッテリからの排煙経路に設けられた温度センサと、電圧センサにより検出される電圧が所定電圧以下で且つ温度センサにより検出される温度が所定温度以上のときには、バッテリ（何れかの電池セル）から発煙が生じたと判定する判定部と、を備える。ここで、「排煙経路」は、バッテリ（何れかの電池セル）から発煙が生じたときにその発煙により生じる排煙が流通する（と予測される）経路である。電圧検出部（温度ヒューズおよび電圧センサ）を備えることにより、バッテリ（何れかの電池セル）から発煙が生じると、バッテリや排煙経路の温度（温度センサにより検出される温度）が上昇して温度ヒューズが溶断し、電圧センサにより検出される電圧が十分に低くなる（例えば、略値０となる）。したがって、電圧センサにより検出される電圧が所定電圧以下で且つ温度センサにより検出される温度が所定温度以上のときに、バッテリ（何れかの電池セル）から発煙が生じたと判定することにより、バッテリ（何れかの電池セル）から発煙が生じたのを検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての電池システム２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】電子制御ユニット５０により実行される発煙検知ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】バッテリ２２から発煙が生じたときの電圧Ｖｂ（電圧センサ３４による検出値）やバッテリ２２の温度Ｔｂ（温度センサ３８による検出値）の様子の一例を示す説明図である。
【図４】変形例の電池システム２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図５】変形例の電池システム２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての電池システム２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電池システム２０は、走行用のモータ１０やモータ１０を駆動するインバータ１２と共に電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、図示するように、バッテリ２２と、電圧検出部３０と、温度センサ３８と、電子制御ユニット５０とを備える。
【００１２】
バッテリ２２は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成された複数の電池セル２２ａ〜２２ｃが並列に接続されて構成されており、インバータ１２を介してモータ１０に電力を供給する。なお、電池セルの数は、３つに限定されるものではなく、２つでもよいし、４つ以上でもよい。
【００１３】
電圧検出部３０は、温度ヒューズ３２と電圧センサ３４とを有する。温度ヒューズ３２は、バッテリ２２の正極端子に接続されており、所定温度以上に至ると溶断する。電圧センサ３４は、検出線３４ａ，３４ｂを有し、検出線３４ａの端子が温度ヒューズ３２のバッテリ２２とは反対側の端子に接続されると共に、検出線３４ｂの端子がバッテリ２２の負極端子に接続される。温度センサ３８は、バッテリ２２に取り付けられている。
【００１４】
電子制御ユニット５０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートを備える。電子制御ユニット５０には、電圧センサ３４からの電圧Ｖｂや、温度センサ３８からのバッテリ２２の温度Ｔｂなどが入力ポートを介して入力されている。電圧センサ３４により検出される電圧Ｖｂは、通常時（温度ヒューズ３２が溶断していないとき）には、バッテリ２２の電圧となり、温度ヒューズ３２が溶断しているときには、略値０となる。
【００１５】
次に、こうして構成された実施例の電池システム２０の動作、特に、バッテリ２２から発煙が生じたのを検知する際の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される発煙検知ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。
【００１６】
図２の発煙検知ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、電圧センサ３４からの電圧Ｖｂや、温度センサ３８からのバッテリ２２の温度Ｔｂを入力する（ステップＳ１００）。そして、電圧Ｖｂを閾値Ｖｂｒｅｆと比較すると共に（ステップＳ１１０）、バッテリ温度Ｔｂを閾値Ｔｂｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。
【００１７】
ここで、閾値Ｖｂｒｅｆは、温度ヒューズ３２が溶断しているか否かを判定するのに用いられる閾値であり、バッテリ２２の定格電圧よりも十分に低く値０よりも若干大きい値が用いられる。閾値Ｔｂｒｅｆは、バッテリ２２（電池セル２２ａ〜２２ｃのうちの何れかの電池セル）から発煙が生じた可能性があるか否かを判定するのに用いられる閾値であり、温度ヒューズ３２が溶断する温度やそれよりも若干高い温度として定められる。
【００１８】
図３は、バッテリ２２から発煙が生じたときの電圧Ｖｂ（電圧センサ３４による検出値）やバッテリ２２の温度Ｔｂ（温度センサ３８による検出値）の様子の一例を示す説明図である。図示するように、時刻ｔ１にバッテリ２２（電池セル２２ａ〜２２ｃのうちの何れかの電池セル）から発煙が生じると、バッテリ２２の温度Ｔｂが上昇して温度ヒューズ３２が溶断し、略値０になる。なお、温度ヒューズ３２は、バッテリ２２からの排煙の熱（温度）により溶断する場合もある。ステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理は、このことを考慮したものである。
【００１９】
ステップＳ１１０で電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆよりも高いときには、温度ヒューズ３２が溶断していないと考えられるから、バッテリ２２（電池セル２２ａ〜２２ｃ）から発煙は生じていないと判定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。
【００２０】
ステップＳ１１０で電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ以下で且つステップＳ１２０でバッテリ２２の温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ未満のときには、温度ヒューズ３２は溶断したもののバッテリ２２（電池セル２２ａ〜２２ｃ）から発煙は生じていないと判定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。この場合、バッテリ２２から発煙が生じた以外の要因により温度ヒューズ３２が溶断したと判断することができる。
【００２１】
ステップＳ１１０で電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ以下で且つステップＳ１２０でバッテリ２２の温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ以上のときには、バッテリ２２（電池セル２２ａ〜２２ｃのうちの何れかの電池セル）から発煙が生じたと判定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。このようにして、バッテリ２２から発煙が生じたのを検知することができる。
【００２２】
以上説明した実施例の電池システム２０では、電池セル２２ａ〜２２ｃが並列に接続されたバッテリ２２を備えるものにおいて、温度ヒューズ３２および電圧センサ３４を有する電圧検出部３０と、温度センサ３８とを備える。そして、電圧センサ３４により検出される電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ以下で且つ温度センサ３８により検出されるバッテリ２２の温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ以上のときに、バッテリ２２（電池セル２２ａ〜２２ｃのうちの何れかの電池セル）から発煙が生じたと判定する。このようにして、バッテリ２２から発煙が生じたのを検知することができる。
【００２３】
実施例の電池システム２０では、温度センサ３８を、バッテリ２２に設けるものとしたが、バッテリ２２から発煙が生じたときにその発煙により生じる排煙が流通する（と予測される）排煙経路に設けるものとしてもよい。この場合、温度ヒューズ３２も排煙経路に設けるのが好ましい。
【００２４】
実施例の電池システム２０では、図１に示すように、電池セル２２ａ〜２２ｃが並列に接続されたバッテリ２２を備えるものとしたが、図４の変形例の電池システム２０Ｂに示すように、互いに並列に接続された電池セル２２ａ〜２２ｃと、互いに並列に接続された電池セル２２ｄ〜２２ｆと、が直列に接続されたバッテリ２２Ｂを備えるものとしてもよい。
【００２５】
実施例の電池システム２０では、バッテリ２２と、電圧検出部３０と、温度センサ３８とを備えるものとしたが、図５の変形例の電池システム２０Ｃに示すように、これらに加えて、バッテリ２４と、電圧検出部４０と、温度センサ４８とも備えるものとしてもよい。バッテリ２４は、バッテリ２２と同様に、電池セル２４ａ〜２４ｃが並列に接続されて構成されている。電圧検出部４０は、電圧検出部３０と同様の、温度ヒューズ４２と電圧センサ４４とを有する。温度ヒューズ４２は、バッテリ２４の正極端子に接続されている。電圧センサ４４は、検出線４４ａ，４４ｂを有し、検出線４４ａの端子が温度ヒューズ４２のバッテリ２４とは反対側の端子に接続されると共に、検出線４４ｂの端子がバッテリ２４の負極端子に接続される。温度センサ４８は、バッテリ２４に取り付けられている。バッテリ２２，２４と温度ヒューズ３２，４２とは、インバータ１２の正極側ラインおよび負極側ラインに対して、温度ヒューズ３２、バッテリ２２、温度ヒューズ４２、バッテリ２４の順に直列に接続される。電子制御ユニット５０には、電圧センサ３４からの電圧Ｖｂや、温度センサ３８からの温度Ｔｂに加えて、電圧センサ４４からの電圧Ｖｂ２や、温度センサ４８からの温度Ｔｂ２も入力される。この電池システム２０Ｃでは、制御装置５０が、図２の発煙検知ルーチンと同様のルーチンを実行して、バッテリ２２やバッテリ２４から発煙が生じたか否かを判定すればよい。
【００２６】
実施例の電池システム２０では、温度ヒューズ３２を用いるものとしたが、これに代えて、電圧センサ３４の検出線３４ａ，３４ｂのうちの少なくとも一方を上述の排煙経路に設け、バッテリ２２から発煙が生じたときに排煙により検出線が断線して電圧センサ３４により検出される電圧Ｖｂが略値０になるようにしてもよい。
【００２７】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、電池セル２２ａ〜２２ｃを有するバッテリ２２が「バッテリ」に相当し、温度ヒューズ３２および電圧センサ３４を有する電圧検出部３０が「電圧検出部」に相当し、温度センサ３８が「温度センサ」に相当し、電子制御ユニット５０が「判定部」に相当する。
【００２８】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２９】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、電池システムの製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  モータ、１２  インバータ、２０  電池システム、２２  バッテリ、２２ａ〜２２ｃ  電池セル、３０  電圧検出部、３２  温度ヒューズ、３４  電圧センサ、３４ａ，３４ｂ  検出線、３８  温度センサ、５０  電子制御ユニット。
【図１】
2020072567.tif 000003
【図２】
2020072567.tif 000004
【図３】
2020072567.tif 000005
【図４】
2020072567.tif 000006
【図５】
2020072567.tif 000007