(57)【要約】【課題】電池の急激な温度上昇を迅速に回避させる。【解決手段】電池１００が収納された電池ケース２００には電池ケース１００に空気を流通させるための空気吸入口３００および空気排出口４００が形成されている。空気吸入口３００には空気吸入口３００を開閉させる電磁弁５００が取り付けられ、空気排出口４００には空気排出口４００から電池ケース２００内の空気を排出させる排出手段６００が取り付けられる。制御手段７００は電池１００の状態に応じて電磁弁５００および排出手段６００の動作を制御する。【選択図】図１
2010067578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池が収納された電池ケースと、
前記電池ケースに空気を流通させるための空気吸入口および空気排出口と、
前記空気吸入口を開閉させる電磁弁と、
前記空気排出口から前記電池ケース内の空気を排出させる排出手段と、
前記電池の電圧を検知する電圧検知手段と、
前記電磁弁の動作を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、検出された電池の単位時間当たりの電圧変化量が設定値を超えたとき、前記電磁弁を動作させて前記空気吸入口を閉じ前記電池ケース内の空気を外部に排出させることを特徴とする電池装置。
【請求項２】
前記制御手段は、検出された電池の単位時間当たりの電圧変化量が設定値以下のとき、前記電磁弁を動作させて前記空気吸入口を開放することを特徴とする請求項１に記載の電池装置。
【請求項３】
前記電池が、複数のセルが相互に接続されて構成された電池である場合、前記設定値は、１セル当たり１Ｖ／１ｍｓｅｃの電圧変化量であることを特徴とする請求項２に記載された電池装置。
【請求項４】
電池が収納された電池ケースと、
前記電池ケースに空気を流通させるための空気吸入口および空気排出口と、
前記空気吸入口を開閉させる電磁弁と、
前記空気排出口から前記電池ケース内の空気を排出させる排出手段と、
前記電池の電圧を検知する電圧検知手段と、
前記電磁弁の動作を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、検出された電池の電圧が設定値を超えたとき、前記電磁弁を動作させて前記空気吸入口を閉じ前記電池ケース内の空気を外部に排出させることを特徴とする電池装置。
【請求項５】
前記電池が、複数のセルが相互に接続されて構成された電池である場合、前記設定値は、１セル当たり４．３Ｖ以上または２．０Ｖ以下であることを特徴とする請求項４に記載された電池装置。
【請求項６】
電池が収納された電池ケースと、
前記電池ケースに空気を流通させるための空気吸入口および空気排出口と、
前記空気吸入口を開閉させる電磁弁と、
前記空気排出口から前記電池ケース内の空気を排出させる排出手段と、
前記電池の温度を検知する温度検知手段と、
前記電磁弁の動作を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、検出された電池の温度が設定値を超えたとき、前記電磁弁を動作させて前記空気吸入口を閉じ前記電池ケース内の空気を外部に排出させることを特徴とする電池装置。
【請求項７】
前記設定値は８０℃であることを特徴とする請求項６に記載された電池装置。
【請求項８】
前記電池の電圧を検知する電圧検知手段を更に備え、
前記制御手段は、検出された前記電池の電圧が１セル当たりの電圧が２．０Ｖよりも大きく４．３Ｖよりも小さい電圧であり、かつ、前記電池の温度が８０℃よりも低い温度であるとき、前記電磁弁を動作させて前記空気吸入口を開放することを特徴とする請求項６に記載の電池装置。
【請求項９】
前記排出手段は、自動車のエンジンの動力を利用して駆動される各種の循環ポンプや過給器であることを特徴とする請求項１、４、６のいずれかに記載の電池装置。
【請求項１０】
請求項１−請求項９に記載の電池装置において、前記電池は、双極型電池、当該双極型電池を直列にまたは並列に接続した組電池モジュール、または当該組電池モジュールを直列にまたは並列に接続した組電池のいずれかであることを特徴とする電池装置。
【請求項１１】
請求項１−請求項１０のいずれかに記載した電池装置を搭載したことを特徴とする車両。
【請求項１２】
請求項１−請求項１０のいずれかに記載した電池装置を用いた定置型蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池装置、当該電池装置を搭載した車両および当該電池装置を用いた定置型蓄電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年話題になっている地球温暖化の抑制を目指して、高性能の二次電池を搭載したハイブリッド自動車が市場に供給されるようになってきている。
【０００３】
高性能の二次電池は過負荷時や過充電時の安全性を考慮して様々な安全装置を備えている。例えば、下記特許文献１に記載されている電源装置では、ケース内に消火器を配し、電池の安全性が損なわれた場合には、消火器からケース内に消化剤を噴射できるようにしている。
【特許文献１】特開２００７−２７０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術を電池装置、当該電池装置を搭載した車両および当該電池装置を用いた定置型蓄電池に適用した場合には、消化剤を噴射するための特別な装置を設けなければならず、また、消化剤が行き渡るまでに時間がかかり電池の発熱を抑制することが難しいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を達成するための本発明に係る電池装置は次のように構成される。電池が収納された電池ケースには前記電池ケースに空気を流通させるための空気吸入口および空気排出口が形成されている。前記空気吸入口には前記空気吸入口を開閉させる電磁弁が取り付けられ、前記空気排出口には前記空気排出口から前記電池ケース内の空気を排出させる排出手段が取り付けられる。そして、電池の電圧を検知する電圧検知手段と電磁弁の動作を制御する制御手段とが設けられ、制御手段は、検出された電池の単位時間当たりの電圧変化量が設定値を超えたとき、電磁弁を動作させて空気吸入口を閉じ電池ケース内の空気を外部に排出させる。
【０００６】
また、上記問題を達成するための本発明に係る車両は、請求項１−請求項１０のいずれかに記載した電池装置を搭載させて、信頼性の高い車両を提供する。
【０００７】
さらに、上記目的を達成するための本発明に係る定置型蓄電池は、請求項１−請求項１０のいずれかに記載した電池装置を用い、信頼性の高い定置型蓄電池を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る電池装置によれば、電池の単位時間当たりの電圧変化量が設定値を超えた場合は、電池ケース内部を減圧し、酸素量を少なくすることで、電池の急な発熱を迅速に回避させることができ、電池装置の信頼性を高めることができる。
【０００９】
また、上記目的を達成するための本発明に係る車両によれば、電池の急な発熱を迅速に回避させることができる電池装置を搭載しているので、車両としての信頼性を向上させることができる。
【００１０】
さらに、上記目的を達成するための本発明に係る定置型蓄電池によれば、電池の急な発熱を迅速に回避させることができる電池装置を搭載しているので、定置型蓄電池の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照して本発明を適用した最良の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る電池装置の概略構成図である。
【００１３】
本発明に係る電池装置は、電池１００が収納された電池ケース２００と、電池ケース２００に空気を流通させるための空気吸入口３００および空気排出口４００とを備えている。また、本発明に係る電池装置は、空気吸入口３００を開閉させる電磁弁５００と、空気排出口４００から電池ケース２００内の空気を排出させる排出手段６００と、電池１００の単位時間当たりの電圧変化量、電池の電圧、電池の温度に応じて電磁弁５００の動作を制御する制御手段７００とを備えている。
【００１４】
本発明に係る電池装置は、電池ケース２００内に収納されている電池１００の単位時間当たりの電圧変化量、電池の電圧、電池の温度が設定値以内であれば、電池１００の冷却動作をし、電池１００の単位時間当たりの電圧変化量、電池の電圧、電池の温度が設定値をはずれていれば、電池ケース２００内を減圧させて、電池の安全性を確保するものである。
【００１５】
電池ケース２００は密閉性の高い樹脂または金属で形成される。電池ケース２００内には、複数の電池１００、たとえば扁平型の双極型電池、または扁平型の双極型電池が複数直列または並列に接続されて構成された組電池モジュール、または複数の組電池モジュールが複数直列または並列に接続されて構成された組電池のいずれか、または扁平型の双極型電池、組電池モジュール、組電池が組み合わされた状態で収納される。
【００１６】
なお、本明細書では双極型電池を例示して説明するが、そのほかのタイプの電池であっても、本発明を適用することができる。
【００１７】
電池ケース２００の両端には、電池ケース２００内に外気を取り入れる空気吸入口３００と、電池ケース２００内に取り入れた外気を外部に排出する空気排出口４００が開口されている。空気吸入口３００にはエアクリーナ３１０が取り付けられ、電池ケース２００内に導入される外気の浄化を行なっている。空気排出口４００には浄化装置４１０が取り付けられ、電池ケース２００から排出される空気の浄化（電池１００から排出されるガス成分の除去）を行なっている。なお、浄化装置４１０は特に必要がなければ設けなくとも
良い。
【００１８】
電池ケース２００と空気吸入口３００との間には空気吸入口３００を開閉させて外気の導入状態を制御する電磁弁５００が取り付けられている。空気吸入口３００の開閉は電磁弁５００が有している開閉弁５１０によって行なわれる。電池ケース２００と空気排出口４００との間には電池ケース２００内の空気を強制的に外部に排出する排出手段６００が取り付けられている。排出手段６００は、たとえば自動車のエンジンの動力を利用して駆動される各種の循環ポンプや過給器である。
【００１９】
制御手段７００には、電池１００の電圧を検出する電圧センサ７１０と電池１００の温度を検出する温度センサ７２０とが接続されている。制御手段７００には、電磁弁５００と排出手段６００も接続されている。
【００２０】
制御手段７００は、電圧センサ７１０または温度センサ７２０によって検出される電池１００の単位時間当たりの電圧変化量、電池の電圧、電池の温度に応じて電磁弁５００の動作を制御する。また、制御手段７００は排出手段６００の動作も制御するが、排出手段６００は、通常、本発明に係る電池装置が動作している間は動作し続けている。
【００２１】
本発明に係る電池装置の概略の構成は以上の通りであるが、次に、本発明に係る電池装置の概略の動作を説明しておく。
【００２２】
まず、電池装置が起動すると、制御手段７００は排出手段６００を動作させ、電圧センサ７１０または温度センサ７２０によって検出される電池１００の単位時間当たりの電圧変化量、電池の電圧、電池の温度が設定値以内であれれば、電磁弁５００を動作させて開閉弁５１０を開き、電池ケース２００内に収納されている電池１００を冷却する。通常はこの状態で空気吸入口３００から空気排出口４００に空気が排出される。
【００２３】
一方、この状態で、電圧センサ７１０または温度センサ７２０によって検出される電池１００の単位時間当たりの電圧変化量、電池の電圧、電池の温度が設定値以内ではなくなると、制御手段７００は電磁弁５００を動作させて開閉弁５１０を閉じ、空気吸入口３００を密閉し、空気吸入口３００から電池ケース２００に空気が導入されないようにして、電池ケース２００内を減圧状態にする。電池ケース２００内が減圧されることによって電池ケース２００内の酸素量が減少し、電池１００の冷却が迅速に行われる。
【００２４】
また、この状態が継続され、電圧センサ７１０または温度センサ７２０によって検出される電池１００の単位時間当たりの電圧変化量、電池の電圧、電池の温度が設定値以内に戻ったときには、制御手段７００は電磁弁５００を動作させて開閉弁５１０を開き、再び電池ケース２００内に収納されている電池１００の冷却を開始する。
【００２５】
次に、電池ケース２００内に収納されている電池１００について説明する。
【００２６】
電池ケース２００内には複数の電池１００が収納される。電池１００は、図２に示すような形状の扁平型の双極型電池、図３に示されるような形状の扁平型の双極型電池、図４に示されるような形状の扁平型の双極型電池が用いられる。
【００２７】
図２に示した扁平型の双極型電池１０は、双極型電池１０の対向する両辺から正極と負極の電極タブ１４が引き出され、双極型電池１０の外装材１２の周辺が全周に渡って熱融着されている。図３に示した扁平型の双極型電池２０は、図２に示した扁平型の双極型電池１０とは若干形状が異なってはいるが、図２に示した扁平型の双極型電池１０と同様に、双極型電池２０の対向する両辺から正極と負極の電極タブ２４が引き出され、両端が開放された外装材の電極タブ２４側のみが熱融着されている。図４に示した扁平型の双極型電池３０は図１および図２に示した双極型電池とは異なって、双極型電池３０の１辺のみから正極と負極の電極タブ３４が引き出され、双極型電池３０の外装材３２の周辺が全周に渡って熱融着されている。
【００２８】
電池ケース２００内にこれらの双極型電池を単品で複数接続し、収納して使用することは非常にまれであるが、これらの双極型電池を複数個、直列にまたは並列にあるいは直列と並列とを併用して接続し組電池モジュールとして収納することが一般的である。
【００２９】
図５に、双極型電池を複数並列におよび直列に接続して形成した組電池モジュールの概略構成図を示す。図の（ａ）は組電池モジュールの上面図を、（ｂ）はこの組電池モジュールのＡ−Ａ断面図（ａ参照）を、（ｃ）はこの組電池モジュールのＢ−Ｂ断面図（ｃ参照）をそれぞれ示している。
【００３０】
図５に示す組電池モジュールは、具体的には、単品の双極型電池１０を４枚並列に接続して１つの並列型電池を形成し（図５（ｂ）参照）、この並列型電池をさらに６つ直列に接続して組電池モジュールケース５０に収納し（図５（ａ）および（ｂ）参照）、２４枚の双極型電池１０から構成される組電池モジュール６０としたものである。
【００３１】
本発明に係る電池装置が供給する負荷容量の大きさによっては、組電池モジュール６０を電池ケース２００内に収納する。
【００３２】
なお、組電池モジュールケース５０の上部の蓋体に設けられた組電池モジュール６０の正極端子５２および負極端子５４と、各双極型電池１０の正極および負極の電極タブ１４とは、組電池モジュール６０の正極および負極リード線４６、４８を用いて電気的に接続されている。単品の双極型電池１０を４枚並列に接続する際には、スペーサ４９のような接続部材を用いて、各双極型電池１０の電極タブ１４を接続すればよい（図５（ｂ）参照）。同様に、単品の双極型電池１０を４枚並列に接続した並列型電池をさらに６つ直列に接続する際には、バスバー６５のような接続部材を用いて、各双極型電池１０の電極タブ１４を順次電気的に接続すればよい。
【００３３】
組電池モジュール６０を本発明に係る電池装置に利用するには、少なくとも双極型電池１０単体の電圧を検出するための検出手段として電圧センサ、または、双極型電池１０単体の温度を検出するための検出手段として温度センサのいずれか一方を設ける必要がある。電圧センサ、または、温度センサで検出された信号は、組電池モジュール６０上に設けた計測信号出力用コネク正極端子タ５５から外部に取り出せるようになっている。なお、電圧の検出精度を向上させるのであれば、双極型電池１０を構成しているセル電圧を検出することが望ましい。双極型電池１０の場合、セルと称される単電池が複数直列に接続されているからである。また、温度の検出精度を向上させるのであれば、双極型電池１０のそれぞれに対して設けることが望ましい。また、電圧をどの場所にある双極型電池１０から検出するのか、温度センサをどの位置に何個設けるかは、電池ケース２００の形状や電池ケース２００に収納される電池１００の配置状態を考慮して、実験や実証試験を通じて、適宜最適な位置や場所や個数を求めて配置する。
【００３４】
上記の組電池モジュール６０では供給が不足するような要求負荷に対して本発明に係る電池装置を適用する場合には、組電池モジュール６０を少なくとも２個以上直列、並列または直列と並列を併用して接続して構成した組電池を電池ケース２００内に収納する。
【００３５】
図６は、組電池モジュール６０を複数接続した組電池の概略構成図である。
【００３６】
図６に示す組電池７０は、各組電池モジュール６０の組電池モジュールケース５０を積層し、各組電池モジュールケース５０上部の蓋体に設けられた組電池モジュール６０の正極端子５２および負極端子５４を、外部正極端子部、外部負極端子部を有する組電池正極端子連結板６２、組電池負極端子連結板６４を用いてそれぞれ電気的に接続する。また、各組電池モジュールケース５０の両端面に設けられた各ネジ孔部（図示せず）に、この固定ネジ孔部に対応する開口部を有する連結板６６を固定ネジ６７で固定し、各組電池モジュール６０を連結する。また、各組電池モジュール６０の正極端子５２および負極端子５４は、それぞれ正極および負極絶縁カバー６８、６９により保護され、適当な色、例えば赤と青に色分けすることで正極および負極の識別がされている。
【００３７】
なお、組電池７０を本発明に係る電池装置に利用するには、組電池モジュール６０の場合と同様に、少なくとも双極型電池１０単体の電圧を検出するための検出手段として電圧センサ、または、双極型電池１０単体の温度を検出するための検出手段として温度センサのいずれか一方を設ける必要がある。また、電圧をどの場所にある双極型電池１０から検出するのか、温度センサをどの位置に何個設けるかは、電池ケース２００の形状や電池ケース２００に収納される電池１００の配置状態を考慮して、実験や実証試験を通じて、適宜最適な位置や場所や個数を求めて配置する。
【００３８】
図７は、本発明に係る電池装置の制御手段７００の構成を示すブロック図である。
【００３９】
制御手段７００は、セル電圧検出部７５０、電圧変化量演算部７５５、電圧基準値記憶部７６０、電圧比較部７６５、電磁弁駆動部７７０、電池温度検出部７７５、電池温度基準値記憶部７８０、電池温度比較部７８５、排出手段制御部７９０を設けている。
【００４０】
セル電圧検出部７５０は、電池ケース２００内に設けられている電池１００の電圧、たとえばセル電圧値を、電圧センサ７１０からの信号に基づいて検出するものである。
【００４１】
電圧変化量演算部７５５は、セル電圧検出部７５０が検出したセル電圧値を０．１ｍｓｅｃ毎にチェックし、０．１ｍｓｅｃの間にどの程度の電圧変化があったのかを演算するものである。電圧変化量演算部７５５は通常最小二乗演算を行うＩＣを用いて構成するが、移動平均を算出するＩＣを用いて構成しても良い。また、ＰＩＣチップなどのマイコンで一元管理するように構成したものであっても良い。
【００４２】
電圧基準値記憶部７６０は、電磁弁５００を開閉させるための判断基準となる、電池１００の電圧変化量基準値と電圧基準値を記憶するものである。電圧変化量基準値の具体的な電圧としては１Ｖ／０．１ｍｓｅｃの電圧変化量、電圧基準値としては４．３Ｖと２Ｖのセル電圧値が設定してある。
【００４３】
電圧比較部７６５は、セル電圧検出部７５０で検出したセル電圧値と電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値、電圧変化量演算部７５５で演算された電圧変化量と電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧変化量基準値とを比較し、セル電圧検出部７５０で検出されたセル電圧値または電圧変化量演算部７５５で演算された電圧変化量が所定の範囲内に存在していない場合に閉弁信号を出力する。一方、なお、セル電圧検出部７５０で検出されたセル電圧値または電圧変化量演算部７５５で演算された電圧変化量が所定の範囲内に存在している場合には開弁信号を出力する。
【００４４】
電磁弁駆動部７７０は、電圧比較部７６５から閉弁信号が出力されたときには電磁弁５００（図１参照）を駆動させて開閉弁５１０を閉じ、電圧変化量比較部７６５から開弁信号が出力されたときには電磁弁５００を駆動させて開閉弁５１０を開く。
【００４５】
電池温度演算部７７５は、電池ケース２００内に設けられている電池１００の温度を、温度センサ７２０からの信号に基づいて演算するものである。
【００４６】
電池温度基準値記憶部７８０は、電磁弁５００を開閉させるための判断基準となる、電池１００の電池温度基準値を記憶するものである。電池温度基準値の具体的な温度としては８０℃が設定してある。
【００４７】
電池温度比較部７８５は、電池温度検出部７７５で検出された電池１００の温度と電池温度基準値記憶部７８０に記憶されている電池１００の電池温度基準値とを比較し、
電池温度検出部７７５で検出された電池１００の温度が電池温度基準値記憶部７８０に記憶されている電池１００の電池温度基準値を超えている場合に閉弁信号を出力する。一方、電池温度検出部７７５で検出された電池１００の温度が電池温度基準値記憶部７８０に記憶されている電池１００の電池温度基準値を超えていない場合には開弁信号を出力する。
【００４８】
排出手段制御部７９０は、電池ケース２００内の空気を外部に排出する排出手段６００の動作を制御する。なお、排出手段制御部７９０は、本発明に係る電池装置が稼動している間は排出手段６００を作動させる。
【００４９】
次に、本発明に係る電池装置の具体的な動作を３つの実施の形態に分けて説明する。
［第１の実施の形態］
図８は、本発明に係る電池装置の制御手段の第１の実施の形態における動作を示すフローチャートである。この実施の形態では、電池１００の電圧変化量とセル電圧値を検出することによって電池１００の急激な温度上昇の発生を未然に防げるようにしている。本実施の形態の場合、図８に示した電圧基準値記憶部７６０には、電圧変化量として１Ｖ／０．１ｍｓｅｃを、電圧基準値として４．３Ｖをそれぞれ記憶させておく。
ステップＳ１
電源装置の動作が開始すると、排出手段制御部７９０は排出手段６００を駆動させる。排出手段６００は具体的にはファンである。
ステップＳ２
電源装置の動作が開始すると、電磁弁駆動部７７０は開弁信号を出力し、電磁弁５００を開弁させる。
【００５０】
ステップＳ１とステップＳ２とが処理されると、空気吸入口３００から空気排出口４００に空気が排出されるようになり、電池ケース２００内に収納されている電池１００は冷却される。
ステップＳ３
セル電圧検出部７５０は電圧センサ７１０によって検出されるセル電圧Ｖを０．１ｍｓｅｃ毎にチェックする。
ステップＳ４
電圧変化量演算部７５５は、セル電圧検出部７５０が検出したセル電圧Ｖを０．１ｍｓｅｃ毎にチェックし、０．１ｍｓｅｃ毎の電圧変化量ΔＶを演算する。
ステップＳ５
電圧比較部７６５は、電圧変化量演算部７５５によって演算された電圧変化量ΔＶと、電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧変化量基準値１Ｖ（１Ｖ／０．１ｍｓｅｃ）とを比較する。電圧変化量演算部７５５によって演算された電圧変化量ΔＶが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧変化量基準値１Ｖを超えている場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、電圧比較部７６５は、電磁弁駆動部７７０に閉弁信号を出力する。電磁弁駆動部７７０はこの閉弁信号を受けて電磁弁５００を閉弁させる（ステップＳ７）。
【００５１】
電磁弁５００を閉弁させる電圧変化量基準値を１Ｖに設定したのは、電池１００の内部短絡が原因の温度上昇の発生を考慮したからである。
【００５２】
また、電圧変化量演算部７５５によって演算された電圧変化量ΔＶが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧変化量基準値１Ｖを超えていない場合には（Ｓ５：ＮＯ）、次のステップに進む。
ステップＳ６
電圧比較部７６５は、セル電圧検出部７５０で検出したセル電圧Ｖと電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値４．３Ｖとを比較する。セル電圧検出部７５０で検出したセル電圧Ｖが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値４．３Ｖを超えている場合には（Ｓ６：ＹＥＳ）、電圧比較部７６５は、電磁弁駆動部７７０に閉弁信号を出力する。電磁弁駆動部７７０はこの閉弁信号を受けて電磁弁５００を閉弁させる（ステップＳ７）。
【００５３】
電磁弁５００を閉弁させる電圧基準値を４.３Ｖに設定したのは、過充電による電池１００の温度上昇の発生を考慮したからである。なお、電磁弁５００を閉弁させる電圧基準値は２．０Ｖに設定しても良い。
【００５４】
なお、電磁弁５００が閉弁された状態であっても、排出手段６００は動作し続けているので、電池ケース２００の内部は徐々に減圧され、酸素量が少なくなって、電池１００の温度上昇を未然かつ効果的に防ぐことができるようになる。減圧による酸素指数は、電池１００に低沸点の電解液（１ＭＬｉＰＦ６（ＥＣ／ＤＥＣ＝４／６）が使用されている場合には、１８．３％程度に低下するまで減圧を続けることが望ましい。また、電池１００に高沸点の電解液（１ＭＬｉＢＥＴ１（ＥＣ／ＧＢＬ＝１／１）が使用されている場合には、酸素指数が１８，６％程度に低下するまで減圧を続けることが望ましい。
【００５５】
一般的な電解液の酸素指数は１８.３％程度であり、大気中の酸素濃度が２０.９％であるので、電池ケース２００内を１８．３／２０．９＝０．８５気圧（減圧度が８６ＫＰａ）以下に減圧してあげることで、電池１００の温度上昇を未然に防止することができる。したがって、排出手段６００は、電池ケース２００の気圧をこの程度にまで減圧できるだけの能力を備えている必要がある。
【００５６】
一方、セル電圧検出部７５０で検出したセル電圧Ｖが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値４．３Ｖを超えていない場合には（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ３に戻って以上の処理が行われる。
ステップＳ７
電磁弁駆動部７７０は電圧比較部７６５からの閉弁信号を受けて電磁弁５００を閉弁させる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態では、電圧変化量演算部７５５によって演算された電圧変化量ΔＶが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧変化量基準値１Ｖを超えていた場合、または、セル電圧検出部７５０で検出したセル電圧Ｖが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値４．３Ｖを超えていた場合のいずれかの場合に、電池ケース２００内が減圧されて電池１００の安全性が確保される。
【００５８】
なお、第１の実施の形態では、電圧変化量基準値を１Ｖに設定し、また、電圧基準値を４．３Ｖに設定したが、電圧変化量基準値および電圧基準値は、電池ケース２００内に収納される電池１００の種類や大きさなどによって適宜最適な値を選択することができる。
【００５９】
第１の実施の形態によれば次のような効果が得られる。
【００６０】
電池の電圧変化量に応じて、電池を冷却したり、電池ケース内を減圧させたりすることができるので、通常時は電池を効率的に冷却させ、電池の電圧変化量が大きくなった場合に効率的に電池を冷却させることができ、電池装置の信頼性を高めることができる。
【００６１】
電池の電圧変化量が大きくなったことを検知できるようになり、電池の電圧変化量が大きくなったことを検知した場合には、電池ケース内を減圧させることができるので、電池ケース内の酸素量を減少させて電池の温度を効率的に低下させることができる。結果的に、電池装置の信頼性を高めることができる。
【００６２】
電池の単位時間当たりの電圧変化量によって電池の温度上昇を検知できるようになり、電池の温度上昇を検知した場合には、電池ケース内を減圧させることができるので、電池ケース内の酸素量を減少させて電池の急な発熱を回避させることができる。結果的に、電池装置の信頼性を高めることができる。
【００６３】
電池の電圧の大きさによって電池の温度上昇を検知できるようになり、電池の温度上昇を検知した場合には、電池ケース内を減圧させることができるので、電池ケース内の酸素量を減少させて電池の急な発熱を回避させることができる。結果的に、電池装置の信頼性を高めることができる。
【００６４】
電圧変化量基準値および電圧基準値を適切な値に設定するで、早期に電池の温度上昇を検知できるようになって電池装置の信頼性を高めることができる。
［第２の実施の形態］
図９は、本発明に係る電池装置の制御手段の第２の実施の形態における動作を示すフローチャートである。この実施の形態では、電池１００の温度を検出することによって電池１００の急な発熱を未然に防げるようにしている。本実施の形態の場合、図７に示した電池温度基準値記憶部７８０には電池温度基準値として８０℃を記憶させておく。
ステップＳ１１
電源装置の動作が開始すると、排出手段制御部７９０は排出手段６００を駆動させる。排出手段６００は具体的にはファンである。
ステップＳ１２
電源装置の動作が開始すると、電磁弁駆動部７７０は開弁信号を出力し、電磁弁５００を開弁させる。
【００６５】
ステップＳ１とステップＳ２とが処理されると、空気吸入口３００から空気排出口４００に空気が排出されるようになり、電池ケース２００内に収納されている電池１００は冷却される。
ステップＳ１３
電池温度演算部７７５は温度センサ７２０によって検出される電池の温度Ｔを０．１ｍｓｅｃ毎にチェックする。
ステップＳ１４
電池温度比較部７８５は、電池温度検出部７７５によって検出された電池１００の温度Ｔと電池温度基準値記憶部７８０に電池温度基準値として記憶されている温度８０℃とを比較する。
【００６６】
電池温度検出部７７５によって検出された電池１００の温度Ｔが電池温度基準値記憶部７８０に電池温度基準値として記憶されている温度８０℃を超えている場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、電池温度比較部７８５は、電磁弁駆動部７７０に閉弁信号を出力する。一方、電池温度検出部７７５によって検出された電池１００の温度Ｔが電池温度基準値記憶部７８０に電池温度基準値として記憶されている温度８０℃を超えていない場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ１２に戻って以上の処理が行われる。
【００６７】
電磁弁５００を閉弁させる電池温度基準値を８０℃としているのは、過充電による電池１００の急激な温度上昇の発生を考慮したからである。
【００６８】
なお、電磁弁５００が閉弁された状態であっても、排出手段６００は動作し続けているので、電池ケース２００の内部は徐々に減圧され、酸素量が少なくなって、電池１００の温度上昇を未然かつ効果的に防ぐことができるようになる。
ステップＳ１５
電磁弁駆動部７７０は電池温度比較部７８５からの閉弁信号を受けて電磁弁５００を閉弁させる。
【００６９】
なお、第２の実施の形態では電池温度基準値として８０℃を設定したが、電池ケース２００内に収納される電池１００の種類や大きさなどによって適宜最適な温度を選択することができる。なお、電池温度基準値としての最適な温度は実験や実証試験によって決定されることが望ましい。
【００７０】
以上のように、本実施の形態では、電池温度検出部７７５によって検出された電池１００の温度Ｔが電池温度基準値記憶部７８０に電池温度基準値として記憶されている温度８０℃を超えている場合に、電池ケース２００内が減圧されて電池１００の安全性が確保される。
【００７１】
第２の実施の形態によれば次のような効果が得られる。
【００７２】
電池の温度によって電池の急激な温度上昇を検知できるようになり、電池の急激な温度上昇を検知した場合には、電池ケース内を減圧させることができるので、電池ケース内の酸素量を減少させて電池の温度上昇を回避させることができる。結果的に、電池装置の信頼性を高めることができる。
【００７３】
電池温度基準値を適切な値に設定することで、早期に電池の温度上昇を検知できるようになって電池装置の信頼性を高めることができる。
［第３の実施の形態］
図１０は、本発明に係る電池装置の制御手段の第３の実施の形態における動作を示すフローチャートである。この実施の形態では、電池１００の電圧と温度を検出することによって電池１００の急激な温度上昇を未然に防げるようにしている。また、電池１００の温度上昇が解消された場合には、電池ケース２００内を減圧されている状態から大気圧の状態に復帰し、通常通りに電池１００の使用を再開することができるようにしている。本実施の形態の場合、図８に示した電圧基準値記憶部７６０には、電圧変化量として１Ｖ／０．１ｍｓｅｃを、電圧基準値として４．３Ｖおよび２．０Ｖをそれぞれ記憶させておく。また、電池温度基準値記憶部７８０には電池温度基準値として８０℃を記憶させておく。
ステップＳ２１
電源装置の動作が開始すると、排出手段制御部７９０は排出手段６００を駆動させる。排出手段６００は具体的にはファンである。
ステップＳ２２
電源装置の動作が開始すると、電磁弁駆動部７７０は開弁信号を出力し、電磁弁５００を開弁させる。
【００７４】
ステップＳ１とステップＳ２とが処理されると、空気吸入口３００から空気排出口４００に空気が排出されるようになり、電池ケース２００内に収納されている電池１００は冷却される。
ステップＳ２３
セル電圧検出部７５０は電圧センサ７１０によって検出されるセル電圧Ｖを０．１ｍｓｅｃ毎にチェックする。
ステップＳ２４
電池温度演算部７７５は温度センサ７２０によって検出される電池の温度Ｔを０．１ｍｓｅｃ毎にチェックする。
ステップＳ２５
電圧変化量演算部７５５は、セル電圧検出部７５０が検出したセル電圧Ｖを０．１ｍｓｅｃ毎にチェックし、０．１ｍｓｅｃ毎の電圧変化量ΔＶを演算する。
ステップＳ２６
電圧比較部７６５は、電圧変化量演算部７５５によって演算された電圧変化量ΔＶと、電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧変化量基準値１Ｖ（１Ｖ／０．１ｍｓｅｃ）とを比較する。電圧変化量演算部７５５によって演算された電圧変化量ΔＶが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧変化量基準値１Ｖを超えている場合には（Ｓ２６：ＹＥＳ）、電圧比較部７６５は、電磁弁駆動部７７０に閉弁信号を出力する。電磁弁駆動部７７０はこの閉弁信号を受けて電磁弁５００を閉弁させる（ステップＳ２８）。
【００７５】
電磁弁５００を閉弁させる電圧変化量基準値を１Ｖに設定したのは、電池１００の内部短絡が原因の温度上昇の発生を考慮したからである。
【００７６】
また、電圧変化量演算部７５５によって演算された電圧変化量ΔＶが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧変化量基準値１Ｖを超えていない場合には（Ｓ２６：ＮＯ）、次のステップに進む。
ステップＳ２７
電圧比較部７６５は、セル電圧検出部７５０で検出したセル電圧Ｖと電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値４．３Ｖとを比較する。セル電圧検出部７５０で検出したセル電圧Ｖが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値４．３Ｖを超えている場合には（Ｓ２７：ＹＥＳ）、電圧比較部７６５は、電磁弁駆動部７７０に閉弁信号を出力する。電磁弁駆動部７７０はこの閉弁信号を受けて電磁弁５００を閉弁させる（ステップＳ２８）。同時に、電池温度比較部７８５は、電池温度検出部７７５によって検出された電池１００の温度Ｔと電池温度基準値記憶部７８０に電池温度基準値として記憶されている温度８０℃とを比較する。電池温度検出部７７５によって検出された電池１００の温度Ｔが電池温度基準値記憶部７８０に電池温度基準値として記憶されている温度８０℃を超えている場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、電池温度比較部７８５は、電磁弁駆動部７７０に閉弁信号を出力する。電磁弁駆動部７７０はこの閉弁信号を受けて電磁弁５００を閉弁させる（ステップＳ２８）。
【００７７】
つまり、セル電圧検出部７５０で検出したセル電圧Ｖが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値４．３Ｖを超えている場合、または、電池温度検出部７７５によって検出された電池１００の温度Ｔが電池温度基準値記憶部７８０に電池温度基準値として記憶されている温度８０℃を超えている場合のいずれかの場合には、電磁弁５００が閉弁される。
【００７８】
電磁弁５００を閉弁させる電圧基準値を４.３Ｖに設定し、また、電磁弁５００を閉弁させる電池温度基準値を８０℃としたのは、過充電による電池１００の急激な温度上昇の発生を考慮したからである。
【００７９】
一方、セル電圧検出部７５０で検出したセル電圧Ｖが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値４．３Ｖを超えてなく、かつ、電池温度検出部７７５によって検出された電池１００の温度が電池温度基準値記憶部７８０に電池温度基準値として記憶されている温度８０℃を超えていない場合には（Ｓ２７：ＮＯ）、ステップＳ２３に戻って以上の処理が行われる。
ステップＳ２８
電磁弁駆動部７７０は電圧比較部７６５または電池温度比較部７８５からの閉弁信号を受けて電磁弁５００を閉弁させる。
ステップＳ２９
電磁弁５００が閉弁されてから１秒待機する。１秒の待機は、タイマー関数を用いることによって、またはクロック分のループ処理を行うことによって行なう。
ステップＳ３０
電圧比較部７６５は、セル電圧検出部７５０によって検出されたセル電圧Ｖを、電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値２.０Ｖおよび４．３Ｖと比較する。また、電池温度比較部７８５は、電池温度検出部７７５によって検出された電池１００の温度Ｔと電池温度基準値記憶部７８０に電池温度基準値として記憶されている温度８０℃とを比較する。
【００８０】
電圧比較部７６５は、セル電圧検出部７５０が検出したセル電圧Ｖが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値２.０Ｖよりも大きく、電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値４．３Ｖよりも小さい状態になったか否かを判断する。さらに、電池温度比較部７８５は、電池温度検出部７７５によって検出された電池１００の温度Ｔが、電池温度基準値記憶部７８０に電池温度基準値として記憶されている温度８０℃よりも低い状態になったか否かを判断する。
【００８１】
電池１００のセル電圧Ｖが２.０Ｖよりも大きく４．３Ｖよりも小さい状態であり、かつ、電池１００の温度Ｔが８０℃よりも低い状態であれば、電池１００の温度上昇を検知しなくなった状態となる。この場合、電池１００の温度上昇が解消されたものと判断し、電圧比較部７６５および電池温度比較部７８５から開弁信号が出力される。開弁信号を受けた電磁弁駆動部７７０は、電磁弁５００を動作させて開閉弁５１０を開き、電池ケース２００を減圧状態から大気圧の状態に戻す。これにより、再び、空気吸入口３００から空気排出口４００に空気が排出されるようになり、電池ケース２００内に収納されている電池１００の冷却が行われる。
【００８２】
一方、電池１００のセル電圧Ｖが４.３Ｖと２．０Ｖの間にないか、または、電池１００の温度Ｔが８０℃よりも高い状態であれば、ステップＳ２９の処理を再び行なう。
【００８３】
以上のように、本実施の形態では、電圧変化量演算部７５５によって演算された電圧変化量ΔＶが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧変化量基準値１Ｖを超えていた場合、または、セル電圧検出部７５０で検出したセル電圧Ｖが電圧基準値記憶部７６０に記憶されている電圧基準値４．３Ｖを超えていた場合、または、電池温度検出部７７５によって検出された電池１００の温度Ｔが電池温度基準値記憶部７８０に電池温度基準値として記憶されている温度８０℃を超えている場合に、電池ケース２００内が減圧されて電池１００の安全性が確保される。
【００８４】
また、電池１００のセル電圧Ｖが２.０Ｖよりも大きく４．３Ｖよりも小さい状態になり、かつ、電池１００の温度Ｔが８０℃よりも低い状態になった場合には、再び、空気吸入口３００から空気排出口４００に空気が排出されるようになり、電池ケース２００内に収納されている電池１００の冷却が行われる。
【００８５】
第３の実施の形態によれば次のような効果が得られる。
【００８６】
電池の電圧の大きさによって電池の急激な温度上昇を検知できるようになり、電池の温度上昇を検知した場合には、電池ケース内を減圧させることができるので、電池ケース内の酸素量を減少させて電池の温度上昇を回避させることができる。結果的に、電池装置の信頼性を高めることができる。
【００８７】
電池温度基準値を適切な値に設定することで、早期に電池の温度上昇を検知できるようになって電池装置の信頼性を高めることができる。
【００８８】
電池の温度上昇を検知しなくなった場合には、電池ケース内を減圧されている状態から大気圧の状態に復帰し、通常通りに電池の使用を再開することができる。
［実施例］
上記のように、本発明に係る電池装置は、電池ケース内を減圧させることによって、電池の温度上昇の発生を回避させている。したがって、どの程度の時間でどの程度まで減圧させることができれば、電池の温度上昇が回避できるのかが非常に重要な点となる。
【００８９】
発明者が実験したところによると、０．１〜１０秒間に電池ケースの空間容積の０．１５倍の容積の空気を排出でき、かつ、減圧度が８６ＫＰａ以下まで到達させることができる排出手段を用いれば良いということがわかった。現実的には１秒間程度で減圧度を８６ＫＰａ以下まで到達させることができることが望ましい。これは、電池が急激な温度上昇となり、短い場合には、１秒間程度で急激な発熱が生じるからである。減圧による酸素指数は、電池１００に低沸点の電解液（１ＭＬｉＰＦ６（ＥＣ／ＤＥＣ＝４／６）が使用されている場合には、１８．３％程度に低下するまで減圧を続けることが望ましい。また、電池１００に高沸点の電解液（１ＭＬｉＢＥＴ１（ＥＣ／ＧＢＬ＝１／１）が使用されている場合には、酸素指数が１８，６％程度に低下するまで減圧を続けることが望ましい。
【００９０】
この減圧状態を達成するためにはどの程度の吐出能力の排出手段を用いればよいのかを、以下のように計算で求めた。
電池の寸法について
セルの大きさは７０ｍｍ×１４０ｍｍ×３ｍｍ（４Ａｈ）
モジュール（セル４個）は７０ｍｍ×１４０ｍｍ×１２ｍｍ（１６Ａｈ）
セルの個数は１０００個（４０００Ａｈ）、２５０モジュールとした。
電池ケースの大きさと空間容積について
セル容積は、７ｃｍ×１４ｃｍ×０．３ｃｍ×１０００個としたときに約３０リットルである。
【００９１】
電池ケースの容積はセル容積の２倍の６０リットルとした。
【００９２】
空間容積は３０リットルである。
減圧までの時間
電池ケースを０．１５気圧減圧させるまでに要する時間を１秒とした。
必要な排出手段の吐出能力
空間容積が３０リットルであるので、３０リットル×０．１５＝４．５リットル／ｓｅｃ
つまり毎分２７０リットル吐出する能力のある排出手段を用いれば、以上の電池ケースの場合には１秒間で０．１５気圧以下（減圧度を８６ＫＰａ以下）まで到達させることができる。
【００９３】
一般的なポンプの吐出能力と到達圧力は下記の通りである。これらのポンプなどを本発明に係る電池装置の排出手段に使用する場合には、以下の数値を参考にして大きさなどを決めると良い。
【００９４】
ロータリーポンプの吐出能力は１５〜５０００リットル／ｍｉｎ、到達圧力は０．１Ｐａ
メカニカルポンプの吐出能力は１５００〜３００００リットル／ｍｉｎ、到達圧力は１Ｐａ
１５００ｃｃの４気筒エンジン  １５００ｒｐｍ（アイドリング時）、理論空燃比  １４．７（ガソリン）
０．７５リットル×１５００ｒｐｍ×１４．７／１５．７＝１０５３リットル／ｍｉｎ
次に、本発明に係る電池装置において、電池の温度が８０℃を超えたときに電池ケースの減圧を行なうようにしている。その８０℃の根拠は以下のような理由から決めている。
【００９５】
図１１は、電池の過充電試験における電圧と温度との経時変化を示したグラフである。
【００９６】
電池は双極型電池を用い、１２Ｖの定電流充電を行って、電池の電圧と温度の変化を調べた。
【００９７】
このグラフを見れば明らかなように、充電開始から５０分程度経つと温度は上昇し始め、温度は８０℃を超えるあたりから急激に上昇する。したがって、本発明に係る電池装置においては、電池の温度が８０℃を超えたときに電池ケースの減圧を行なうようにしている。ただし、温度センサの設置位置によって、正確な電池の温度の測定が困難な場合があるので、測定誤差を考慮して、６０℃〜１２０℃の間、好ましくは８０℃とするのが望ましい。
【００９８】
図１２は、本発明に係る電池装置を搭載した車両を示す図である。
【００９９】
本発明に係る電池装置を車両、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載する場合には、図１２に示すように、車両８００の車体中央部の座席下に搭載することが望ましい。この位置に搭載すれば、車内空間およびトランクルームを広く取ることができるからである。なお、電池装置８５０は座席下に限らず、後席トランクルームの下部でも良いし、車両前方のエンジンルームでも良い。
【０１００】
図１３は、本発明に係る電池装置を搭載した定置型蓄電池９００を示す図である。図に示すように、図１に示した電池装置をそのまま筐体に収納し、家庭用電源のバックアップ用として、家の外に設置したり、コンピュータ用電源のバックアップ用として、事務所や工場内に設置したりすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、電池装置、当該電池装置を搭載した車両および当該電池装置を用いた定置型蓄電池の信頼性向上に役立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る電池装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る電池装置の電池ケースに収納される扁平型電池の一例を示す図である。
【図３】本発明に係る電池装置の電池ケースに収納される扁平型電池の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る電池装置の電池ケースに収納される扁平型電池の一例を示す図である。
【図５】双極型電池を複数直列にまたは並列に接続して形成した組電池モジュールの概略構成図である。
【図６】組電池モジュールを複数接続した組電池の概略構成図である。
【図７】本発明に係る電池装置の制御手段の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明に係る電池装置の第１の実施の形態における制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明に係る電池装置の第２の実施の形態における制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係る電池装置の第３の実施の形態における制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図１１】電池の過充電試験における電圧と温度との経時変化を示したグラフである。
【図１２】本発明に係る電池装置を搭載した車両を示す図である。
【図１３】本発明に係る電池装置を搭載した定置型蓄電池を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０、２０、３０、４０  双極型電池、
１２、３２  外装材、
１４、２４、３４、４４  電極タブ、
４６  負極リード線、
４９  スペーサ、
５０  組電池モジュールケース、
５２  正極端子、
５４  負極端子、
５５  計測信号出力用コネク正極端子タ、
６０  電池モジュール、
６２  組電池正極端子連結板、
６４  組電池負極端子連結板、
６５  バスバー、
６６  連結板、
６７  固定ネジ、
６８  負極絶縁カバー、
７０  組電池、
１００  電池、
２００  電池ケース、
３００  空気吸入口、
３１０  エアクリーナ、
４００  空気排出口、
４１０  浄化装置、
５００  電磁弁、
５１０  開閉弁、
６００  排出手段、
７００  制御手段、
７１０  電圧センサ、
７２０  温度センサ、
８００  車両、
８５０  電池装置、
９００  定置型蓄電池。
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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