(57)【要約】【課題】  センサ数を低減することができると共に装置コストの増大や機構の複雑化を伴わず、簡易な構造で測定対象物の中から発熱体を検出することが可能な発熱体検出システムを提供すること。【解決手段】  並んで配置された複数の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７のうち発熱体を検出する発熱体検出システム１であって、視野角に対応した視野範囲内に複数の測定対象物の全てが入る位置にそれぞれが設置されていると共に測定対象物の設置数よりも少ない数で互いに間隔を空けて配置された複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２と、複数の赤外線センサで受光した赤外線エネルギーの各出力値に基づいて発熱体を特定する検出部Ｃとを備え、検出部が、複数の赤外線センサの各出力値の比率と、予め記憶している複数の測定対象物がそれぞれ単独で発熱体となった際に対応した複数の赤外線センサの各出力値の比率とを照合して発熱体を特定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並んで配置された複数の測定対象物のうち発熱体を検出する発熱体検出システムであって、
視野角に対応した視野範囲内に前記複数の測定対象物の全てが入る位置にそれぞれが設置されていると共に前記測定対象物の設置数よりも少ない数で互いに間隔を空けて配置された複数の赤外線センサと、
前記複数の赤外線センサで受光した赤外線エネルギーの各出力値に基づいて前記発熱体を特定する検出部とを備え、
前記検出部が、前記複数の赤外線センサの各出力値の比率と、予め記憶している前記複数の測定対象物がそれぞれ単独で発熱体となった際に対応した前記複数の赤外線センサの各出力値の比率とを照合して前記発熱体を特定することを特徴とする発熱体検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の発熱体検出システムにおいて、
前記複数の測定対象物が、一列に並んでおり、
前記複数の赤外線センサが、前記複数の測定対象物が並んだ方向に沿って互いに間隔を空けて設置されていることを特徴とする発熱体検出システム。
【請求項３】
請求項１に記載の発熱体検出システムにおいて、
前記複数の測定対象物が、複数の行と列とからなる二次元配列され、
前記赤外線センサが、互いに隣接する４つの前記測定対象物で囲まれた位置の直上に設置されていることを特徴とする発熱体検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並んで配置されたバッテリー等の複数の測定対象物のうち発熱体を検出する発熱体検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドカーや電気自動車等には、複数の電池パックや電池モジュール等のバッテリーが搭載されており、バッテリーの性能を良好に維持するために複数の温度センサを用いて各バッテリーの温度測定が行われている。特に、複数のバッテリーのうち過充電などのために異常に温度が上昇した発熱体を特定して検出する必要があり、各バッテリーの温度を監視している。
【０００３】
従来、搭載しているバッテリー毎にサーミスタ等の温度センサを個別に取り付けて各バッテリーの温度を検出しているが、センサの取付個数が多くなると共に、その配線も多く煩雑になって部材コストが増大してしまうと共に設置に手間が掛かっていた。
このためセンサの個数を低減する手段として、例えば特許文献１には、非接触式の温度センサを走査して各電池モジュールの温度を別々に検出する機構が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５３０７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１の技術では、温度センサの数を低減することができるが、温度センサを走査する機械的な機構を設けなければならず、機構が複雑化してしまうと共に装置コストも増大してしまう不都合があった。また、走査機構の組み込みのためにスペースが必要となり、装置が大型化してしまうと共に設計自由度が大幅に減少してしまう問題もあった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、センサ数を低減することができると共に装置コストの増大や機構の複雑化を伴わず、簡易な構造で測定対象物の中から発熱体を検出することが可能な発熱体検出システム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】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る発熱体検出システムは、並んで配置された複数の測定対象物のうち発熱体を検出する発熱体検出システムであって、視野角に対応した視野範囲内に前記複数の測定対象物の全てが入る位置にそれぞれが設置されていると共に前記測定対象物の設置数よりも少ない数で互いに間隔を空けて配置された複数の赤外線センサと、前記複数の赤外線センサで受光した赤外線エネルギーの各出力値に基づいて前記発熱体を特定する検出部とを備え、前記検出部が、前記複数の赤外線センサの各出力値の比率と、予め記憶している前記複数の測定対象物がそれぞれ単独で発熱体となった際に対応した前記複数の赤外線センサの各出力値の比率とを照合して前記発熱体を特定することを特徴とする。
【０００８】
この発熱体検出システムでは、検出部が、複数の赤外線センサの各出力値の比率と、予め記憶している複数の測定対象物がそれぞれ単独で発熱体となった際に対応した複数の赤外線センサの各出力値の比率とを照合して発熱体を特定するので、測定対象物よりも少ない数の赤外線センサで発熱体を特定することができる。すなわち、複数の赤外線センサにおける各出力値の比率は、発熱した測定対象物の位置に応じて特定の比率となるため、検出部が予め記憶している出力値の比率から、どの位置の測定対象物が発熱しているかを検出部が特定することができる。
【０００９】
第２の発明に係る発熱体検出システムは、第１の発明において、前記複数の測定対象物が、一列に並んでおり、前記複数の赤外線センサが、前記複数の測定対象物が並んだ方向に沿って互いに間隔を空けて設置されていることを特徴とする。
すなわち、この発熱体検出システムでは、複数の赤外線センサが、複数の測定対象物が並んだ方向に沿って互いに間隔を空けて設置されているので、一列に並んだ測定対象物に対して効率的に赤外線センサが配されて発熱体の特定が容易になる。
【００１０】
第３の発明に係る発熱体検出システムは、第１の発明において、前記複数の測定対象物が、複数の行と列とからなる二次元配列され、前記赤外線センサが、互いに隣接する４つの前記測定対象物で囲まれた位置の直上に設置されていることを特徴とする。
すなわち、この発熱体検出システムでは、赤外線センサが、互いに隣接する４つの測定対象物で囲まれた位置の直上に設置されているので、二次元配列された測定対象物に対して効率的に赤外線センサが配されて発熱体の特定が容易になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る発熱体検出システムによれば、検出部が、複数の赤外線センサの各出力値の比率と、予め記憶している複数の測定対象物がそれぞれ単独で発熱体となった際に対応した複数の赤外線センサの各出力値の比率とを照合して発熱体を特定するので、測定対象物よりも少ない数の赤外線センサで発熱体を特定することができる。
したがって、本発明の発熱体検出システムでは、検出機構の簡易化やコストダウンを図ることができると共に、装置全体の小型化や設計自由度の向上を図ることも可能である。
そして、本発明の発熱体検出システムを、複数のバッテリーの中で発生した発熱体を検出するシステムとして用いることで、ハイブリッドカーや電気自動車の電池パック等の異常発熱を簡易な部材構成で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る発熱体検出システムの第１実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る発熱体検出システムの第２実施形態において、平面視で示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る発熱体検出システムの第１実施形態を、図１を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施形態の発熱体検出システム１は、図１に示すように、並んで配置された複数の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７のうち発熱体を検出する発熱体検出システムであって、視野角に対応した視野範囲内に複数の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７の全てが入る位置にそれぞれが設置されていると共に測定対象物Ｂ１〜Ｂ７の設置数よりも少ない数で互いに間隔を空けて配置された複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２と、複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２で受光した赤外線エネルギーの各出力値に基づいて発熱体を特定する検出部Ｃとを備えている。
【００１５】
また、上記検出部Ｃは、得られた複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２の各出力値の比率と、予め記憶している複数の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７がそれぞれ単独で発熱体となった際に対応した複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２の各出力値の比率とを照合して発熱体を特定する機能を有している。
【００１６】
上記測定対象物Ｂ１〜Ｂ７は、例えばハイブリッドカーや電気自動車等には、複数の電池パックや電池モジュール等のバッテリーであり、リチウムイオン電池セル等である。
本実施形態では、複数の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７が、一列に並んでいる。なお、本実施形態では、測定対象物Ｂ１〜Ｂ７が、７つ直列に並んでおり、２つの赤外線センサＳ１，Ｓ２が、複数の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７が並んだ方向に沿って互いに間隔を空けて設置されている。すなわち、一方の赤外線センサＳ１は、測定対象物Ｂ２と測定対象物Ｂ３との中間位置の直上に対向して配され、他方の赤外線センサＳ２は、測定対象物Ｂ５と測定対象物Ｂ６との中間位置の直上に対向して配されている。また、これらの赤外線センサＳ１，Ｓ２は、対向する測定対象物から距離ｄだけ離間した位置に設置されている。
【００１７】
上記赤外線センサＳ１，Ｓ２は、赤外線を受光する非接触型の感熱素子であって、例えばチップサーミスタや薄膜サーミスタが採用可能である。また、このサーミスタとしては、ＮＴＣ型、ＰＴＣ型、ＣＴＲ型等のサーミスタがあるが、本実施形態では、例えばＮＴＣ型サーミスタを採用している。このサーミスタは、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｃｕ系材料、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料等のサーミスタ材料で形成されている。なお、赤外線センサＳ１，Ｓ２としては、複数の測定対象物からの赤外線を受光するために広い視野角を有したものが好ましい。
【００１８】
なお、本実施形態では、赤外線センサＳ１，Ｓ２の赤外線に対する視野角が１８０°であり、赤外線センサＳ１，Ｓ２の受光面前方１８０°が視野範囲となっている。したがって、本実施形態では、各赤外線センサＳ１，Ｓ２の視野範囲内に全ての測定対象物Ｂ１〜Ｂ７は入っていると共に、互いに視野範囲が全体的に重なっている。
また、本実施形態における赤外線センサＳ１，Ｓ２の視野角は１８０°としているが、一定の視野角に設定するために導光路を設けても構わない。
【００１９】
上記検出部Ｃは、複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２に有線又は無線で接続され、複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２から出力される各出力値を受けて複数の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７のうち発熱しているもの（発熱体）を特定する演算処理を行うＩＣ等である。この検出部Ｃには、予め記憶している複数の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７がそれぞれ単独で発熱体となった際に対応した複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２の各出力値の比率が記憶されている。
【００２０】
この記憶している複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２の各出力値の比率は、測定対象物Ｂ１〜Ｂ７と赤外線センサＳ１，Ｓ２とのそれぞれの位置関係と、赤外線センサＳ１，Ｓ２に対する測定対象物Ｂ１〜Ｂ７のそれぞれの見込み角とに基づいて予め求められる。
検出部Ｃでは、この記憶情報と実際の各出力値の比率とに基づいて複数の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７から発熱体を特定する演算処理を行う。
【００２１】
次に、本実施形態の発熱体検出システムを用いた発熱体の検出方法について具体的に説明する。
各測定対象物Ｂ１〜Ｂ７が、それぞれ発熱体となった場合を想定して、２つの赤外線センサＳ１，Ｓ２に対する発熱体の立体角（単位：ｒａｄ）を見込み角ｔｈ１，ｔｈ２とし、これを円周率（π）で除した値（ｔｈ１／π、ｔｈ２／π）を、予め検出部Ｃに表１に示すように記憶しておく。すなわち、センサ全視野角（１８０°＝π）の中で、各発熱体が占める視野角（見込み角）の比率を検出部Ｃに記憶させておく。したがって、これらの値が、各測定対象物Ｂ１〜Ｂ７がそれぞれ単独で発熱体となった際に対応した複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２の各出力値の比率となる。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
なお、本実施形態では、測定対象物Ｂ１〜Ｂ７の長さ：６５ｍｍ、発熱体：直線（幅無し）、測定対象物Ｂ１〜Ｂ７と赤外線センサＳ１，Ｓ２との距離ｄ：２０ｍｍ、赤外線センサＳ１，Ｓ２の受光面：点状（面積無し）として、計算している。なお、距離ｄが大きくなるほど、見込み角ｔｈ１，ｔｈ２が小さくなるため、外乱の影響を受け易く検出感度（精度）が悪化する。また、距離ｄが小さくなると赤外線センサＳ１，Ｓ２から遠い両端の赤外線センサＳ１，Ｓ２に対する測定対象物Ｂ１〜Ｂ７の見込み角ｔｈ１，ｔｈ２がほぼ同等となるため、温度の推定が難しくなる。このため距離ｄは、各測定対象物Ｂ１〜Ｂ７に対する各赤外線センサＳ１，Ｓ２の見込み角ｔｈ１，ｔｈ２に応じて設定される。
【００２４】
例えば、測定対象物Ｂ５が発熱体となった場合、図１に示すように、赤外線センサＳ１，Ｓ２に対する測定対象物Ｂ５の見込み角ｔｈ１，ｔｈ２の比率は、表１に示すように、ｔｈ１／π：ｔｈ２／π＝０．０１６０５６：０．４０４９８４（ｔｈ１／π＝０．０１６０５６、ｔｈ２／π＝０．４０４９８４）となる。
このとき、実際に得られる赤外線センサＳ１，Ｓ２の出力値の比率は、ｔｈ１／π：ｔｈ２／π＝０．０１６０５６：０．４０４９８４に比例した値となる。なお、検出部Ｃでは、周囲温度に応じて出力値をオフセットして検出値としている。
【００２５】
このように赤外線センサＳ１，Ｓ２には、それぞれｔｈ１／π、ｔｈ２／πに比例した赤外線エネルギーが発熱体から入ることになるので、検出部Ｃでは、ｔｈ１／π、ｔｈ２／πにほぼ比例した出力値が各赤外線センサＳ１，Ｓ２から得られる。
したがって、検出部Ｃは、得られた上記各出力値及びそれらの出力値の比率に基づいて、表１の記憶された情報と照合し、どの測定対象物Ｂ１〜Ｂ７が発熱体となった場合と同じ出力値の比率に対応しているかを特定することで、実際の発熱体を検出することができる。
【００２６】
このように本実施形態の発熱体検出システム１では、検出部Ｃが、複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２の各出力値の比率と、予め記憶している複数の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７がそれぞれ単独で発熱体となった際に対応した複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２の各出力値の比率とを照合して発熱体を特定するので、測定対象物Ｂ１〜Ｂ７よりも少ない数の赤外線センサＳ１，Ｓ２で発熱体を特定することができる。
【００２７】
すなわち、複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２における各出力値の比率は、発熱した測定対象物Ｂ１〜Ｂ７の位置に応じて特定の比率となるため、検出部Ｃが予め記憶している出力値の比率から、どの位置の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７が発熱しているかを検出部Ｃが特定することができる。
また、本実施形態では、複数の赤外線センサＳ１，Ｓ２が、複数の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７が並んだ方向に沿って互いに間隔を空けて設置されているので、一列に並んだ測定対象物Ｂ１〜Ｂ７に対して効率的に赤外線センサＳ１，Ｓ２が配されて発熱体の特定が容易になる。
【００２８】
次に、本発明に係る発熱体検出システムの第２実施形態について、図２を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２９】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、一列に並んだ複数の測定対象物Ｂ１〜Ｂ７に対して２つの赤外線センサＳ１，Ｓ２で発熱体を検出しているのに対し、第２実施形態の発熱体検出システム２１では、図２に示すように、複数の測定対象物Ｂ１１〜Ｂ４４が、複数の行と列とからなる二次元配列され、赤外線センサＳ１〜Ｓ４が、互いに隣接する４つの測定対象物Ｂ１１〜Ｂ４４で囲まれた位置の直上に設置されている点である。
【００３０】
すなわち、第２実施形態では、１６個の測定対象物Ｂ１１〜Ｂ４４が４（行）×４（列）に配列されており、これらの測定対象物Ｂ１１〜Ｂ４４に対して所定距離を空けて４つの赤外線センサＳ１〜Ｓ４が対向配置されている。すなわち、赤外線センサＳ１は、互いに隣接する４つの測定対象物Ｂ１１〜Ｂ１４の中心直上に、また赤外線センサＳ２は、互いに隣接する４つの測定対象物Ｂ２１〜Ｂ２４の中心直上に、さらに赤外線センサＳ３は、互いに隣接する４つの測定対象物Ｂ３１〜Ｂ３４の中心直上に、そして赤外線センサＳ４は、互いに隣接する４つの測定対象物Ｂ４１〜Ｂ４４の中心直上に設置されている。
【００３１】
本実施形態では、例えば表２に示すように、各測定対象物Ｂ１１〜Ｂ４４が、それぞれ発熱体となった場合を想定して、４つの赤外線センサＳ１〜Ｓ４に対する発熱体の見込み角をｔｈ１〜ｔｈ４とし、これを円周率（π）で除した値（ｔｈ１／π、ｔｈ２／π、ｔｈ３／π、ｔｈ４／π）を、予め検出部Ｃに表２に示すように記憶しておく。すなわち、第１実施形態と同様に、センサ全視野角（１８０°＝π）の中で、各発熱体が占める視野角（見込み角）の比率を検出部Ｃに記憶させておく。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
なお、本実施形態では、測定対象物Ｂ１１〜Ｂ４４の長さ：６５ｍｍ、幅：１８ｍｍ、測定対象物Ｂ１１〜Ｂ４４と赤外線センサＳ１〜Ｓ４との距離ｄ：３０ｍｍ、赤外線センサＳ１，Ｓ２の受光面：点状（面積無し）として、計算している。
例えば、測定対象物Ｂ１１が発熱体となった場合、図２に示すように、赤外線センサＳ１〜Ｓ４に対する測定対象物Ｂ１１の見込み角ｔｈ１〜ｔｈ４の比率は、表２に示すように、ｔｈ１／π：ｔｈ２／π：ｔｈ３／π：ｔｈ４／π＝０．２５５８７９：０．０４３９９１：０．１７２２３７：０．１０１１８９（ｔｈ１／π＝０．２５５８７９、ｔｈ２／π＝０．０４３９９１、ｔｈ３／π＝０．１７２２３７、ｔｈ４／π＝０．１０１１８９）となる。
このとき、実際に得られる赤外線センサＳ１〜Ｓ４の出力値の比率は、ｔｈ１／π：ｔｈ２／π：ｔｈ３／π：ｔｈ４／π＝０．２５５８７９：０．０４３９９１：０．１７２２３７：０．１０１１８９に比例した値となる。
【００３４】
このように赤外線センサＳ１〜Ｓ４には、それぞれｔｈ１／π、ｔｈ２／π、ｔｈ３／π、ｔｈ４／πに比例した赤外線エネルギーが発熱体から入ることになるので、検出部Ｃでは、ｔｈ１／π、ｔｈ２／π、ｔｈ３／π、ｔｈ４／πにほぼ比例した出力値が各赤外線センサＳ１〜Ｓ４から得られる。
したがって、検出部Ｃは、得られた上記各出力値及びこれら出力値の比率に基づいて、表２の記憶された情報と照合し、どの測定対象物Ｂ１１〜Ｂ４４が発熱体となった場合と同じ出力値の比率に対応しているかを特定することで、実際の発熱体を検出することができる。
【００３５】
このように本実施形態の発熱体検出システム２１では、第１実施形態と同様に、複数の測定対象物Ｂ１１〜Ｂ４４から発熱体を検出することができる。特に、各赤外線センサＳ１〜Ｓ４が、互いに隣接する４つの測定対象物で囲まれた位置の直上に設置されているので、二次元配列された測定対象物に対して効率的に赤外線センサＳ１〜Ｓ４が配されて発熱体の特定が容易になる。
【００３６】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１，２１…発熱体検出システム、Ｂ１〜Ｂ７，Ｂ１１〜Ｂ４４…測定対象物、Ｓ１〜Ｓ４…赤外線センサ、Ｃ…検出部
【図１】
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【図２】
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