(57)【要約】【課題】本発明は、衝撃入力による電池パックの継続使用の可否を的確に判定することのできる電池の判定装置を提供する。【解決手段】加速度より衝撃力Ｆiを算出する(S10)。衝撃力Ｆiが第１閾値Ｓ1より大きければ、システム起動禁止処理を実行する(S12-S14)。また、衝撃力Ｆiが第１閾値Ｓ1より大きくなく、第２閾値Ｓ2より大きければ、累積衝撃入力回数Ｃ2を算出し、衝撃情報を記録する(S16-S20)。そして、累積衝撃入力回数Ｃ2が所定回数より多ければ、システム起動禁止処理を実行する(S22,S14)。一方、衝撃力Ｆiが第２閾値Ｓ2より大きくない、或いは累積衝撃入力回数Ｃ2が所定回数より多くなければ、電池パックの継続使用が可能として、本ルーチンをリターンする(S16,S22,S24)。【選択図】図２
2015047917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池に入力される衝撃度合いを検出する衝撃度合い検出手段と、
前記衝撃度合いが所定の衝撃閾値を超えた累積入力回数を検出する累積入力回数検出手段と、
前記衝撃度合い検出手段にて検出される前記衝撃度合いと前記累積入力回数検出手段にて検出される前記累積入力回数とに基づいて、前記電池の継続使用の可否を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする、電池の判定装置。
【請求項２】
前記所定の衝撃閾値は、複数の値からなり、
前記判定手段は、前記所定の衝撃閾値毎に設定される回数閾値を有し、前記衝撃度合い検出手段にて検出された前記衝撃度合いと前記所定の衝撃閾値とを、該所定の衝撃閾値のうち大きい値から順に比較し、前記衝撃度合いが前記所定の衝撃閾値より大きい場合に、前記累積入力回数検出手段にて検出された前記累積入力回数が該所定の衝撃閾値に対応した前記回数閾値よりも多いと、前記電池の継続使用を不可と判定することを特徴とする、請求項１に記載の電池の判定装置。
【請求項３】
前記所定の衝撃閾値毎に設定される前記回数閾値は、前記所定の衝撃閾値が大きいほど小さく設定されることを特徴とする、請求項２に記載の電池の判定装置。
【請求項４】
前記電池は、車両駆動用の電池モジュールが収容された電池パックであり、
前記衝撃度合い検出手段は、前記電池パックを前記車両の車体に取り付ける取付部材上となる位置に対応する前記該電池パック内に配設されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電池の判定装置。
【請求項５】
前記電池は、車両駆動用の電池モジュールが収容された電池パックであり、
前記衝撃度合い検出手段は、前記電池パックの重心位置近傍の該電池パック内に配設されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電池の判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の判定装置に係り、詳しくは、電池への衝撃入力に対する安全性を向上させる制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両には、電力を蓄電すると共に電動機に電力を供給する電池パックが搭載されている。そして、このような電池パックでは、車両の衝突等で電池パックに衝撃が加わると、電池パックの外観に損傷がなくても、電池パック内の電池セルの内部構成部品が損傷していることがある。
しかしながら、電池セルの内部構成部品が損傷することにより電池セルで内部短絡が生じ、電池セルが異常発熱する虞がある。
【０００３】
そこで、特許文献１では、車両に衝撃センサを備え、衝撃センサの検出結果に基づき、車両の衝突の有無を判別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８３８０５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の車載用制御装置では、衝撃センサの検出結果に基づいて車両の衝突の有無のみを判別している。
したがって、例えば、衝撃センサの検出結果に基づいて車両の衝突を検出しても、当該衝突における電池パック内の電池セルの損傷度合いを判別することができず、電池セルに損傷がないような衝撃度合いの衝突であっても、安全性を確保するためには電池パックを交換する必要がある。
【０００６】
しかしながら、電池パックの交換には多大な費用が発生し、電池セルに損傷のない電池パックの交換は、不必要な費用が発生することとなり好ましいことではない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、衝撃入力による電池パックの継続使用の可否を的確に判定することのできる電池の判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の電池の判定装置では、電池に入力される衝撃度合いを検出する衝撃度合い検出手段と、前記衝撃度合いが所定の衝撃閾値を超えた累積入力回数を検出する累積入力回数検出手段と、前記衝撃度合い検出手段にて検出される前記衝撃度合いと前記累積入力回数検出手段にて検出される前記累積入力回数とに基づいて、前記電池の継続使用の可否を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の電池の判定装置では、請求項１において、前記所定の衝撃閾値は、複数の値からなり、前記判定手段は、前記所定の衝撃閾値毎に設定される回数閾値を有し、前記衝撃度合い検出手段にて検出された前記衝撃度合いと前記所定の衝撃閾値とを、該所定の衝撃閾値のうち大きい値から順に比較し、前記衝撃度合いが前記所定の衝撃閾値より大きい場合に、前記累積入力回数検出手段にて検出された前記累積入力回数が該所定の衝撃閾値に対応した前記回数閾値よりも多いと、前記電池の継続使用を不可と判定することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の電池の判定装置では、請求項２において、前記所定の衝撃閾値毎に設定される前記回数閾値は、前記所定の衝撃閾値が大きいほど小さく設定されることを特徴とする。
また、請求項４の電池の判定装置では、請求項１から３のいずれか１項において、前記電池は、車両駆動用の電池モジュールが収容された電池パックであり、前記衝撃度合い検出手段は、前記電池パックを前記車両の車体に取り付ける取付部材上となる位置に対応する前記該電池パック内に配設されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５の電池の判定装置では、請求項１から３のいずれか１項において、前記電池は、車両駆動用の電池モジュールが収容された電池パックであり、前記衝撃度合い検出手段は、前記電池パックの重心位置近傍の該電池パック内に配設されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、電池に入力される衝撃度合いと当該衝撃度合いが所定の衝撃閾値を超えた累積入力回数とに基づいて、電池の継続使用の可否を判定しており、例えば、所定の衝撃閾値を超える衝撃度合いの入力回数が累積入力回数を超える場合に、電池の継続使用を不可と判定し、電池に入力される衝撃度合いが電池に異常を来さないような小さい衝撃度合いである場合に、電池の継続使用を可と判定することで、電池の状態に応じて的確に電池の継続使用の可否を判定することができる。
【００１２】
また、請求項２では、所定の衝撃閾値が複数の値からなり、衝撃度合いと所定の衝撃閾値とを所定の衝撃閾値のうち大きい値から順に比較し、衝撃度合いが所定の衝撃閾値より大きい場合に、累積入力回数が所定の衝撃閾値に対応した回数閾値よりも多いと、電池の継続使用を不可と判定しており、例えば、所定の衝撃閾値が小さくなるにつれて、所定の衝撃閾値に対応した回数閾値が大きくなるように設定し、所定の衝撃閾値を超えた衝撃度合いの累積入力回数が所定の衝撃閾値に対応した回数閾値より多くなると、電池パックの継続使用を不可と判定することで、一回の衝撃の入力で電池に異常が発生するような所定の衝撃閾値を超える衝撃度合いの大きな衝撃が電池に入力された場合には、一回の衝撃の入力で電池の継続使用を不可とし、複数回の衝撃の入力で電池に異常が発生するような所定の衝撃閾値を超える衝撃度合いの比較的小さな衝撃が電池に入力された場合には、複数回の衝撃の入力で電池の継続使用を不可と判定することができ、電池に入力される衝撃の衝撃度合いと累積入力回数とに応じて、電池の継続使用の可否を判定することで、電池の状態に応じて的確に電池パックの継続使用の可否を判定することができる。
【００１３】
また、請求項３の発明によれば、所定の衝撃閾値毎に設定される回数閾値を所定の衝撃閾値が大きいほど小さく設定しており、所定の衝撃閾値が小さくなるにつれて、所定の衝撃閾値に対応した回数閾値が大きくなるように設定し、所定の衝撃閾値を超えた衝撃度合いの累積入力回数が所定の衝撃閾値に対応した回数閾値より多くなると、電池パックの継続使用を不可と判定することで、一回の衝撃の入力で電池に異常が発生するような所定の衝撃閾値を超える衝撃度合いの大きな衝撃が電池に入力された場合には、一回の衝撃の入力で電池の継続使用を不可とし、複数回の衝撃の入力で電池に異常が発生するような所定の衝撃閾値を超える衝撃度合いの比較的小さな衝撃が電池に入力された場合には、複数回の衝撃の入力で電池の継続使用を不可と判定することができ、電池に入力される衝撃の衝撃度合いと累積入力回数とに応じて、電池の継続使用の可否を判定することで、電池の状態に応じて的確に電池の継続使用の可否を判定することができる。
【００１４】
また、請求項４の発明によれば、電池パックを車両の車体に取り付ける取付部材上の電池パック内に衝撃度合い検出手段を配設しており、車両が衝突をした場合に車両の車体より取付部材を介して、効率よく衝突の衝撃が入力されるので精度良く衝撃度合いを検出することができ、精度良く電池パックの継続使用の可否を判定することができる。
また、請求項５の発明によれば、電池パックの重心位置近傍の電池パック内に衝撃度合い検出手段を配設しており、旋回や加減速等の車両の走行状態による影響を小さくすることができ、精度良く衝撃度合いを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る電池の判定装置を適用した車両の概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線での断面図である。
【図３】本発明に係る電池の判定装置の衝撃入力判定制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
まずは、本発明に係る電池の判定装置を適用した車両に付いて説明する。
図１は、本発明に係る電池の判定装置を適用した車両の概略図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ線での断面図である。なお、図１は、電池パックの上側を形成する電池パックカバーを除外して記載した図である。図中矢印「上」は車体上方向、矢印「前」は車体前方向、矢印「横」は車体幅方向をそれぞれ示している。
【００１７】
本発明に係る電池の判定装置を適用した車両１は、当該車両１の走行装置として、電池パック２０より高電圧回路を介して高電圧の電力が供給されインバータにより作動が制御される走行用モータと、車両１を総合的に制御する電子コントロールユニット（衝撃度合い検出手段、累積入力回数検出手段、判定手段）３０とを備え、充電リッドに外部電源より延びる充電ケーブルを接続し、充電器にて電池パック２０を充電することができる電動車両である。
【００１８】
車両１の車体１０は、当該車体１０の左右両側を前後方向に延伸する一対のサイドメンバ１１と、一対のサイドメンバ１１に接続される複数のバッテリクロスメンバ（本発明の取付部材に相当）１２，１３，１４とで構成されている。
電池パック２０は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成されるものである。そして、電池パック２０は、電池セルを監視するセルモニタリングユニットを備え複数の電池セルで構成される複数の電池モジュール２１と、セルモニタリングユニットの出力に基づき電池モジュール２１の温度及び電池残量等を監視するバッテリモニタリングユニットと、ジャンクションボックス２２と、高電圧を導電する導電部品とが、樹脂製の図示しない電池パックカバーと電池パックケース２３とに内包されて一体に構成されている。
【００１９】
そして、このような電池パック２０は、車体中央の図示しないフロアの下部に位置する一対のサイドメンバ１１の間に電池パック２０の位置決めを行う図示しないバッテリトレーを介して各々のバッテリクロスメンバ１２，１３，１４上に、車両１の車体１０の下部を形成するフロアパネルの下方に配設されている。
ジャンクションボックス２２は、複数の電池モジュール２１からの電力を供給或いは遮断するためのリレーやヒューズや加速度センサ（衝撃度合い検出手段）２４等を内部に備えている。
【００２０】
加速度センサ２４は、電池パック２０に加わる加速度より電池パック２０に加わる衝撃力（本発明の衝撃度合いに相当）Ｆiを算出するための加速度を検出するものである。そして、加速度センサ２４は、図１及び図２に示すように、車体上面視において電池パック２０の重心位置近傍で、且つバッテリクロスメンバ１３上となるジャンクションボックス２２の内部に配設されている。なお、図２では、加速度センサ２４は、電池パック２０の重心位置に配設されている。
【００２１】
電子コントロールユニット３０は、車両の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びタイマ等を含んで構成される。
電子コントロールユニット３０の入力側には、上記加速度センサ２４やインバータやバッテリモニタリングユニット等が接続されており、これらのセンサや機器類からの検出情報が入力される。
【００２２】
一方、電子コントロールユニット３０の出力側には、上記インバータや図示しないディスプレイや警告灯等の表示装置が接続されている。
そして、電池コントロールユニット３０は、車両１の衝突等により電池パック２０に衝撃が加わるような場合に、加速度センサ２４にて検出された加速度より電池パック２０に加わった衝撃力Ｆiを算出する。そして、算出された衝撃力Ｆiと、当該衝撃力Ｆiの衝撃入力の累積回数である累積衝撃入力回数（本発明の累積入力回数に相当）と、衝撃力Ｆi毎に設定される判定閾値（本発明の回数閾値に相当）とに基づいて、衝撃力Ｆiの累積衝撃入力回数が当該衝撃力Ｆiに設定される判定閾値を越えた場合に電池パック２０からのモータ等への電力の供給を停止するシステム起動禁止処理を実施する衝撃入力判定制御を行う。
【００２３】
以下、本発明に係る電池の判定装置の衝撃入力判定制御について説明する。
図３は、本発明に係る電池の判定装置の衝撃入力判定制御のフローチャートである。なお、本衝撃入力判定制御は、車両１の衝突等により電池パック２０内に備わる加速度センサ２４にて加速度が検出されると開始される。
図３に示すように、ステップＳ１０では、加速度センサ２４にて検出された加速度より衝撃力Ｆiを算出する。そして、ステップＳ１２に進む。
【００２４】
ステップＳ１２では、衝撃力Ｆiが第１閾値（本発明の所定の衝撃閾値に相当）Ｓ1より大きいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で衝撃力Ｆiが第１閾値Ｓ1より大きければ、ステップＳ１４に進む。また、判別結果が否（Ｎｏ）で衝撃力Ｆiが第１閾値Ｓ1より大きくなければ、ステップＳ１６に進む。なお、第１閾値Ｓ1は、第１閾値Ｓ1より大きな衝撃力Ｆiが電池パック２０に一度加わっただけで、電池パック２０内の電池モジュール２１に損傷の虞がある値に設定される。即ち、衝撃力Ｆiが第１閾値Ｓ1より大きいような場合には、累積衝撃入力回数Ｃ1が１であって、当該累積衝撃入力回数を判定する判定閾値Ｓc1が１に設定されていることになる。
【００２５】
ステップＳ１４では、システム起動禁止処理を実行する。詳しくは、衝撃力Ｆiにより電池パック２０内の電池モジュール２１に損傷の虞があり、電池パック２０の継続使用を不可として、電池パック２０からのモータ等への電力の供給を停止する処理を実行する。また、合わせて衝撃入力回数Ｃ2をクリアする。そして、本ルーチンをリターンする。
一方で、ステップＳ１６では、衝撃力Ｆiが第２閾値（本発明の所定の衝撃閾値に相当）Ｓ2より大きいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で衝撃力Ｆiが第２閾値Ｓ2より大きければ、ステップＳ１８に進む。また、判別結果が否（Ｎｏ）で衝撃力Ｆiが第２閾値Ｓ2より大きくなければ、衝撃力Ｆiによる電池パック２０内の電池モジュール２１に損傷の虞がなく、電池パック２０の継続使用が可能として、本ルーチンをリターンする。
【００２６】
ステップＳ１８では、累積衝撃入力回数Ｃ2を算出する。詳しくは、累積衝撃入力回数Ｃ2に１を加えて、累積衝撃入力回数Ｃ2とする。なお、本衝撃入力判定制御の実施前の累積衝撃入力回数Ｃ2は、０（ゼロ）である。そして、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、衝撃情報を記録する。詳しくは、衝撃力Ｆiや衝撃力の入力方向や衝撃力Ｆiの累積衝撃入力回数Ｃ2を記録する。そして、ステップＳ２２に進む。
【００２７】
ステップＳ２２では、累積衝撃入力回数Ｃ2が判定閾値（本発明の回数閾値に相当）Ｓc2より多いか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で累積衝撃入力回数Ｃ2が判定閾値Ｓc2より多ければ、ステップＳ１４に進む。また、判別結果が否（Ｎｏ）で累積衝撃入力回数Ｃ2が判定閾値Ｓc2より多くなければ、衝撃力Ｆiによる電池パック２０内の電池モジュール２１に損傷の虞がなく、電池パック２０の継続使用が可能として、本ルーチンをリターンする。なお、判定閾値Ｓc2は、第１閾値Ｓ1以下第２閾値Ｓ2より大きな衝撃力Ｆiが電池パック２０に複数回加わった場合に、電池パック２０内の電池モジュール２１に損傷の虞のある回数に設定される。
【００２８】
このように、本発明に係る電池の判定装置では、車体上面視において電池パック２０の重心位置近傍で、且つバッテリクロスメンバ１３上となるジャンクションボックス２２の内部に配設される加速度センサ２４にて、車両１の衝突等による電池パック２０に加わる加速度を検出する。そして、当該加速度より電池パック２０に加わった衝撃力Ｆiを算出し、衝撃力Ｆiが第１閾値Ｓ1より大きく、当該衝撃力Ｆiの累積衝撃入力回数が１度のみである場合や、衝撃力Ｆiが第１閾値Ｓ1以下第２閾値Ｓ2で、且つ累積衝撃入力回数Ｃ2が所定回数より多い場合に、衝撃力Ｆiにより電池パック２０内の電池モジュール２１に損傷の虞があり、電池パック２０の継続使用を不可として、電池パック２０からのモータ等への電力の供給を停止する処理を実行している。
【００２９】
したがって、電池パック２０に加わる衝撃力Ｆiと、衝撃力Ｆiの累積衝撃入力回数Ｃ2とに応じて、電池パック２０の継続使用可否を判定することで、電池パック２０の電池モジュールの２１状態に応じて、的確に電池パック２０の継続使用の可否を判定することができる。
また、電池パック２０を車両１の車体１０に取り付けるバッテリクロスメンバ１３上の電池パック２０内のジャンクションボックス２２内に加速度センサ２４を配設しており、車両１が衝突をした場合に車両１の車体１０よりバッテリクロスメンバ１３を介して、効率よく衝突の衝撃が入力されるので精度良く加速度を検出し、精度良く衝撃力Ｆiを算出することができ、精度良く電池パック２０の継続使用の可否を判定することができる。
【００３０】
また、電池パック２０の重心位置近傍の電池パック２０内のジャンクションボックス２２内に加速度センサ２４を配設しており、旋回や加減速等の車両の走行状態による影響を小さくすることができ、加速度を検出し、精度良く衝撃力Ｆiを算出することができる。
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
【００３１】
例えば、本実施例では、加速度センサ２４を図１及び図２に示すように、車体上面視において電池パック２０の重心位置近傍で、且つバッテリクロスメンバ１３上となるジャンクションボックス２２の内部に配設しているが、これに限定されるものではなく、加速度センサ２４を電池パック２０内の車体上面視において電池パック２０の重心位置近傍、或いは電池パック２０内のバッテリクロスメンバ１３上となる位置のいずれかに配設するようにしてもよい。
【００３２】
また、加速度センサ２４をジャンクションボックス２２内に配設しているが、これに限定されるものではなく、加速度センサ２４を電池パック２０の重心位置近傍で、且つ電池パック２０を車体１０に固定するためのバッテリクロスメンバ１４等の部材上に配設すればよい。
また、衝撃力Ｆiの判定を第１閾値Ｓ1と第２閾値Ｓ2としているが、これに限定されるものではなく、衝撃力Ｆiを判定する閾値を更に細分化し、細分化した閾値毎での累積衝撃入力回数を判定する所定回数を設定して電池パック２０の継続使用の可否を判定するようにしてもよい。
【００３３】
また、本実施例では、車両１の電池パック２０内に搭載された加速度センサ２４にて加速度を検出し、車両１の電子コントロールユニット３０にて加速度より電池パック２０に加わった衝撃力Ｆiを算出し、当該衝撃力Ｆiと当該衝撃力Ｆiの累積入力回数Ｃ2とに応じて、電池パック２０の継続使用の可否を判定しているが、これに限定するものではなく、例えば、電池モジュール２１や電池パック２０等の電池ユニット（本発明の電池に相当）内に加速度を検出する加速度センサ（本発明の衝撃度合い検出手段に相当）と、加速度より衝撃力Ｆiを算出し記憶し、且つ当該衝撃力Ｆiの累積入力回数Ｃ2を記憶することのできる記憶装置（本発明の衝撃度合い検出手段、累積入力回数検出手段に相当）とを備え、当該記憶装置に電池ユニットとは別体のテスター機（本発明の判別手段に相当）を接続して電池ユニットの継続使用の可否を判定するようにしてもよい。このような構成とすることで、電池ユニット単体で何かしらの衝撃力が入力されたとしても、電池ユニットの使用時にテスター機を接続することで電池ユニットを車両や電気機器に搭載する前に電池ユニットの継続使用の可否を判定することができ、車両や電気機器に搭載後に電池ユニットの継続使用不可と判定されることによる電池ユニットの再搭載の手間を低減することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  車両
１０  車体
１１  サイドメンバ
１３  バッテリクロスメンバ（取付部材）
２０  電池パック
２１  電池モジュール
２２  ジャンクションボックス
２３  電池パックケース
２４  加速度センサ（衝撃度合い検出手段）
３０  電子コントロールユニット（衝撃度合い検出手段、累積入力回数検出手段、判定手段）
【図１】
2015047917.tif 000003
【図２】
2015047917.tif 000004
【図３】
2015047917.tif 000005