(57)【要約】【課題】電池に生じる結露を抑制すること。【解決手段】電池パック１は、排気ダクト１３と、吸気部１１と、吸気部１１の近傍に設置された電池セル１２と、を有する電池パックである。電池セル１２は、ガス排出弁３２が設けられた外装金属ケース３１を有する電池と、絶縁フィルム２４２で挟まれた金属線２４１を有し、外装金属ケース３１と接続する導線２４と、外装金属ケース３１と導線２４との電位差により発生する起電力を検出する起電力検出部２２と、起電力検出部２２による検出結果に基づいて、ガス排出弁３２に送風されるよう排気ダクト１３の動作を制御する制御部２３と、を備える。【選択図】図３
2014149949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ダクトと、
吸気部と、
前記吸気部の近傍に設置された電池セルと、を有する電池パックであって、
前記電池セルは、
ガス排出弁が設けられた外装金属ケースを有する電池と、
絶縁フィルムで挟まれた金属線を有し、前記外装金属ケースと接続する導線と、
前記外装金属ケースと前記導線との電位差により発生する起電力を検出する起電力検出部と、
前記起電力検出部による検出結果に基づいて、前記ガス排出弁に送風されるよう前記排気ダクトの動作を制御する制御部と、を備える
電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電池セルを格納した電池パックが用いられている。電池パックを用いる機器は、様々な環境下において利用される。例えば電池パックは、機器と共に多湿環境下において使用される。このとき電池パックでは、熱を発するため、周囲との温度差によって結露が発生する場合がある。
【０００３】
特許文献１には、冷媒の気化熱と空気の両方で全ての電池セルを効率よく、温度差を少なくして冷却する車両用の電源装置について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０４０４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
結露水により電極端子のショートが発生するのを防止するため、結露を抑制したいという要望がある。また、電池セルの安全弁において結露が発生した場合、腐食によって作動圧が低下する恐れがあることからも、結露の発生の抑制が望まれている。結露の発生を検知するために、電気的湿度センサを用いることが考えられるが、センサ自体が結露に弱いという問題がある。また乾湿計などのセンサを用いることが考えられるが、風速に制限があるなど、安定するまでに時間がかかる。また通常の湿度センサを用いる場合、２本の電池ケース以外の２本の金属線の抵抗差から計測値を算出するため、１本でも壊れた場合に計測不能になってしまう場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる電池パックは、排気ダクトと、吸気部と、前記吸気部の近傍に設置された電池セルと、を有する電池パックであって、前記電池セルは、ガス排出弁が設けられた外装金属ケースを有する電池と、絶縁フィルムで挟まれた金属線を有し、前記外装金属ケースと接続する導線と、前記外装金属ケースと前記導線との電位差により発生する起電力を検出する起電力検出部と、前記起電力検出部による検出結果に基づいて、前記ガス排出弁に送風されるよう前記排気ダクトの動作を制御する制御部と、を備える。
これにより、安全弁に生じる結露を精度良く検知し、結露を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００７】
電池に生じる結露を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかる電池パックの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかる電池パックの外観を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる電池セルの構成を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかる非Ａｌ線を示す図である。
【図５】実施の形態１にかかる非Ａｌ線の断面図である。
【図６】実施の形態１にかかる電池パックの動作フローチャートである。
【図７】実施の形態１にかかる方法と湿度計を用いる方法の比較実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１にかかる電池パックの構成を示す図である。電池パック１は、吸気部１１と、電池セル１２と、排気ダクト１３を備える。図２は、電池パック１の外観を示す図である。図２において、矢印は吸気の方向を表している。
【００１０】
吸気部１１は、電池パック１に設けられた吸気口である。
【００１１】
電池セル１２は、電池２１と、起電力検出部２２と、制御部２３と、非Ａｌ線２４を有する。電池セル１２は、電池パック１において、吸気部１１の近傍に設置する。図３は、電池セル１２の構成を示す図である。
【００１２】
電池２１は、外装金属ケース３１と、ガス排出弁３２と、正極３３と、負極３４と、電解液３５を有する。
【００１３】
外装金属ケース３１は、電池２１の外装部であり、アルミニウムにより構成された外装Ａｌ缶である。外装金属ケース３１は、非Ａｌ線２４を介して、起電力検出部２２に接続されている。
【００１４】
ガス排出弁３２は、外装金属ケース３１上に設けられた安全弁であり、外装金属ケース３１の一部である。ガス排出弁３２は、化学反応により電池２１にガスが発生する場合に、外装金属ケース３１の内部から、外部にガスを排出する。ガス排出弁３２は、非アルミの導線（非Ａｌ線）２４を介して、起電力検出部２２と接続している。なおガス排出弁３２は、電池セル１２が電池パック１に収められた状態のときに、排気ダクト１３と対向している。
【００１５】
正極３３は、端子が外装金属ケース３１の外側に露出するよう設けられている。正極３３は、外装金属ケース３１の内部において、電解液３５に接している。例えば、正極３３は、イオンになりにくい物質により構成されている。
【００１６】
負極３４は、端子が外装金属ケース３１の外側に露出するよう設けられている。負極３４は、外装金属ケース３１の内部において、電解液３５に接している。例えば、負極３４は、イオンになりやすい物質により構成されている。正極３３と、負極３４は、電池２１の両極である。
【００１７】
電解液３５は、外装金属ケース３１内に挿入されている電解質水溶液である。典型的には、電解液３５は、負極３４の物質をイオン化させることにより電力を発生させる。
【００１８】
起電力検出部２２は、外装金属ケース３１と非Ａｌ線２４の電位差による起電力を検出する電位差測定手段である。起電力検出部２２は、外装金属ケース３１を電気的な基準とし、外装金属ケース３１と非Ａｌ線２４との間に発生する起電力を計測する。起電力検出部２２は、電位差の検出結果を、制御部２３に出力する。
【００１９】
制御部２３は、起電力検出部２２により検出された起電力の値に基づいて、電池パック１の動作を制御する。例えば、制御部２３は、外装金属ケース３１と非Ａｌ線２４の電位差が所定の値より高ければ、結露が発生しているものと推定として、排気ダクト１３への送風を行うよう制御する。また制御部２３は、外装金属ケース３１と非Ａｌ線２４の電位差が０であれば、結露が発生していないものと推定して、排気ダクト１３への送風を停止するよう制御する。
【００２０】
非Ａｌ線２４は、アルミニウムとの間に起電力を発生し、金属自体に耐腐食性がある導線である。典型的には非Ａｌ線２４は、イオン化傾向が小さい貴金属である。例えば非Ａｌ線には、ニッケル、鉛、銅、白金、銀、金のいずれかを用いるのが望ましい。より具体的には、非Ａｌ線２４は、金属線２４１が絶縁フィルム２４２に挟まれた構造とする。図４は、非Ａｌ線２４を示す図である。また図５は、図４に示した非Ａｌ線２４の点線部における断面図である。非Ａｌ線２４は、ガス排出弁３２と起電力検出部２２を接続する。また非Ａｌ線２４は、外装金属ケース３１のガス排出弁３２以外の箇所と、起電力検出部２２を接続する。
【００２１】
排気ダクト１３は、制御部２３からの制御に基づいて動作する。排気ダクト１３は、ガス排出弁３２と対向する状態である。
【００２２】
次に、電池パック１の動作について説明する。図６は電池パック１において、結露の発生を推定し、結露を除去するためのフローチャートである。
【００２３】
電池パック１は、動作を開始する（ステップＳ１１）。このとき、排気ダクト１３への送風は行われていないものとする。
【００２４】
起電力検出部２２は、外装金属ケース３１と非Ａｌ線２４の電位差を検出する（ステップＳ１２）。起電力検出部２２で検出された電位差が、あらかじめ定めた所定の値Ｘより大きければ（ステップＳ１２でＹｅｓ）、結露が発生していると判定し、ステップＳ１３に進む。起電力検出部２２で検出された電位差が所定の値Ｘ以下であれば（ステップＳ１２でＮｏ）、結露が発生していないと判定し、ステップＳ１２の処理を繰り返し行う。なお、起電力検出部２２による起電力の検出処理は、１秒ごとに行う。
【００２５】
制御部２３は、排気ダクト１３への送風を行うよう制御する（ステップＳ１３）。例えば、制御部２３は制御信号を、排気ダクト１３に出力する。排気ダクト１３は、制御信号に基づいて排気を行う。すなわち制御部２３は、結露が発生していると判定した場合に、ガス排出弁３２に対向する排気ダクト１３を通じて送風を行うように、電池パック１の動作を制御する。その後ステップＳ１４に進む。
【００２６】
起電力検出部２２は、外装金属ケース３１と非Ａｌ線２４の電位差を検出する（ステップＳ１４）。起電力検出部２２で検出された電位差が０であれば（ステップＳ１４でＹｅｓ）、結露が発生していないと判定し、ステップＳ１５に進む。起電力検出部２２で検出された電位差が０でなければ（ステップＳ１４でＮｏ）、結露が発生した状態が継続していると判定し、ステップＳ１３に戻り、送風状態を継続する。なお、起電力検出部２２による起電力の検出処理は、１秒ごとに行う。
【００２７】
制御部２３は、排気ダクト１３への送風を停止するよう制御する（ステップＳ１５）。例えば、制御部２３は制御信号を、排気ダクト１３に出力する。排気ダクト１３は、制御信号に基づいて排気を停止させる。すなわち制御部２３は、結露が解消されたと判定した場合に、排気ダクト１３を通じた送風を停止するように、電池パック１の動作を制御する。その後、ステップＳ１２に戻り処理を繰り返す。
【００２８】
図７は、電池モジュールの車両比較実験において、非Ａｌ線２４としてニッケル、銅、白金を用いた場合の所定の電位差Ｘ[Ｖ]と、湿度センサを用いた場合の、ガス排出弁３２の腐食量及び作動圧を示す図である。また図７には、比較として、湿度センサをガス排出弁３２に取り付けた場合の結果を示している。
【００２９】
図７によると、外装金属ケース３１と非Ａｌ線２４の電位差に基づいて結露を検知し防止する方法では、非Ａｌ線２４としてニッケル、銅、白金のいずれを用いても、湿度センサを用いて結露を検出する場合に比べて、ガス排出弁３２の刻印部の腐食量が小さい。
【００３０】
さらに外装金属ケース３１と非Ａｌ線２４の電位差に基づいて結露を検知する方法では、ニッケル、銅、白金のいずれを用いても、湿度センサを用いて結露を検出して防止する場合に比べて、ガス排出弁３２の作動圧の値が大きい。具体的には、非Ａｌ線２４としてニッケルを用いる場合には作動圧は１．０７[ＭＰａ]、銅を用いる場合には作動圧は１．０９[ＭＰａ]、白金を用いる場合には作動圧は１．０８[ＭＰａ]である。これに対し、湿度センサを用いた場合には、ガス排出弁３２の作動圧は０．９２[ＭＰａ]である。
【００３１】
したがって、外装金属ケース３１と非Ａｌ線２４の電位差に基づいて結露を検知する方法では、湿度センサを用いて結露を検出して防止する場合に比べ、作動圧の低下量を抑制できる。
【００３２】
これにより、安全弁に生じる結露を精度良く測定することができ、電池に生じる結露を抑制することができる。より具体的には、電池の外装金属ケースと、非Ａｌ線の間で生じた電位差を検出することにより、結露に弱い通常の湿度センサを用いずに、ガス排出弁における結露の発生を推定することができる。ここで、ガス排出弁を起電力計測の一端としているため、ガス排出弁に発生している結露を正しく検出することができる。さらに、結露が発生していると推定される場合に、排気ダクトを動作させ送風を行うことで、ガス排出弁に発生している結露を効率良く解消することができる。なお、電池セルを電池パックの吸気部の近くに配置することにより、結露の発生を抑制することができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えばステップＳ１２において、起電力検出部２２が検出した起電力が所定の値Ｘ以下である場合に、ステップＳ１２の処理を繰り返すものとしたが、処理を終了することとしてもよい。ステップＳ１４において、電位差が０の場合に結露が解消されたと判定するものとして説明したが、所定の値より小さい場合に結露が解消されたと判定するものとしても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１    電池パック
１１    吸気部
１２    電池セル
１３    排気ダクト
２１    電池
２２    起電力検出部
２３    制御部
２４    非Ａｌ線
３１    外装金属ケース
３２    ガス排出弁
３３    正極
３４    負極
３５    電解液
２４１    金属線
２４２    絶縁フィルム
【図１】
2014149949.tif 000003
【図２】
2014149949.tif 000004
【図３】
2014149949.tif 000005
【図４】
2014149949.tif 000006
【図５】
2014149949.tif 000007
【図６】
2014149949.tif 000008
【図７】
2014149949.tif 000009