(57)【要約】【課題】  リチウムイオン電池の発煙に伴う電気火災を早期に、かつ的確に検出することができる電池火災検出装置を得る。【解決手段】  密閉容器に収納されたリチウムイオン電池の発熱に起因する発煙を取り込み、その濃度を検出する光学センサと、検出した濃度と予め設定した閾値とを比較し、電池火災の発生であると判定するための前記閾値を越えたならば、電池火災が発生していることを警報信号として出力する判定手段を備える。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器に収納されたリチウムイオン電池の発熱に起因して発煙した煙を取り込み、その濃度を検出する光学センサと、検出した濃度と予め設定した閾値とを比較し、電池火災の発生であると判定するための前記閾値を越えたならば、電池火災が発生していることを警報信号として出力する判定手段を備えることを特徴とする電気火災検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池を使用して電力を蓄電し、その電力を住宅用の電力あるいは自動車や航空機などで使用する電力に変換して利用する際に、前記リチウムイオン電池の過負荷または過充電に起因する等のリチウムイオン電池の火災（以下、電池火災という）を未然に、かつ的確に検知し、火災の拡大を防止する電池火災検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な産業分野において、リチウムイオン電池を使用して電力を蓄電し、その電力を住宅用の電力あるいは自動車や航空機などで使用するようになってきている。
図５は、太陽光パネル５１の出力、またはガス発電装置５２の出力をリチウムイオン電池５３に蓄電し、パワーコントローラ５４で住宅用の電力に変換し、配電盤５５を通じて住宅用電気機器５６に給電すると共に、住宅内で使用しきれない余剰電力は電力会社５７に売電するようにした住宅用発電装置５０の構成を示すものである。
【０００３】
しかし、このようにして使用されるリチウムイオン電池５３は小型で高出力化が可能である反面、過負荷または過充電により、発熱し、その発熱状態が長時間継続すると外装が破壊されて発煙し、ついには火災となってしまう危険性がある。
詳しくは、図６の発煙に至る説明図に示すように、過負荷または過充電などの原因（ステップ６１）が発生すると、時間経過に伴って発熱し（ステップ６２）、外装部材が発煙し始め（ステップ６３）、膨張した後（ステップ６４）、内部破壊（ステップ６５）、外装破壊（ステップ６６）となり、この過程において各部から白煙が外部に吐出され、電池火災または電池火災の前兆として確認される状態になる。
原因の発生から発煙に至るまでの経過時間Ｔｂは、機械的破壊よりも電気的な過負荷、過充電の場合の方が長く、状況によっては数時間になることが観測されている。
このようなリチウムイオン電池５３の異状警告装置として下記の特許文献１に開示されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１２３８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に開示された異状警告装置は、リチウムイオン電池に異常が生じた場合、そのリチウムイオン電池が使用不可の状態になる前に異常をセンサで検出するとともに、外部にその異常を警告することのできるリチウムイオン電池における異常警告装置を提供することを目的とし、リチウムイオン電池に異常が発生するとその異常を検出する異常検出センサと、警告を発する警告装置と、上記異常検出センサが異常を検出するとこの異常検出センサから信号を受け、上記リチウムイオン電池が電力供給できなくなる一定時間以前に上記警告装置に警告を発生させる制御手段を備えた構成となっており、発煙を伴う電池火災を検出することは出来ないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、リチウムイオン電池の発煙に伴う電気火災を早期に検出することができる電池火災検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明にかかるリチウムイオン電池の電気火災検出装置は、密閉容器に収納されたリチウムイオン電池の発熱に起因して発煙した煙を取り込み、その濃度を検出する光学センサと、検出した濃度と予め設定した閾値とを比較し、電池火災の発生であると判定するための前記閾値を越えたならば、電池火災が発生していることを警報信号として出力する判定手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光学センサにより、密閉容器に収納されたリチウムイオン電池から発煙した煙を取り込み、その濃度を光学センサにより検出し、検出した濃度と予め設定した閾値とを比較し、電池火災の発生であると判定するための前記閾値を越えたならば、電池火災が発生していることを警報信号として出力するため、リチウムイオン電池の発煙を伴う電気火災を早期に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の電池火災検出装置に用いる電池用警報器の実施形態を構成図である。
【図２】リチウムイオン電池の発煙濃度と比較のための閾値の設定例を示す図である。
【図３】電池用警報器を用いた電池火災検出装置の実施形態を示すブロック図である。
【図４】図３の電池火災判断処理部の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】リチウムイオン電池を使用した従来における住宅用発電装置の構成例を示す図である。
【図６】リチウムイオン電池の発煙に至る過程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明の電池火災検出装置に用いる電池用警報器１０の実施形態を構成図である。本実施形態では、火災検出対象のリチウムイオン電池５３は、密閉容器１１の中に収納されている。電池用警報器１０は、密閉容器１１の中の気体（空気や煙）を取り込んでリチウムイオン電池５３の状態を確認するように構成されている。
【００１１】
電池用警報器１０は、密閉容器１１の中の雰囲気気体（空気や煙）を取り込んでリチウムイオン電池５３の発煙濃度レベルを示す信号Ｓｂを出力する。
この信号Ｓｂは、図３に示す入出力履歴記憶部２３に入力される。
電池用警報器１０は、図１（ｂ）に示すように、発光部１０１から出力した光を受光部１０３によって検出する構成となっており、密閉容器１１から取り込んだ煙１０２の濃度が高くなると、その濃度に応じたレベルの信号Ｓｂ（Ｓｂ１〜ｓｂ３）を出力するようになっている。
【００１２】
この信号Ｓｂは、図３に示す電池火災検出装置２０に入力される。
【００１３】
図３は、電池火災検出装置２０の実施形態を示すブロック図であり、図４は電池火災判断処理部の処理手順を示すフローチャートである。
電池火災検出装置２０は、パソコンなどの情報処理装置で構成され、電池火災の検出に必要な処理が処理プログラムとして組み込まれている。
図３においては、電池火災の検出に必要な処理を行う手段として、警報受信処理部２１、電池火災判断処理部２２、出力処理部２４が組み込まれ、また入出力信号の履歴を記憶しておくための入出力履歴記憶部２３が組み込まれている。
【００１４】
図２は、リチウムイオン電池５３の発煙濃度と比較のための閾値の設定例を示す図である。
電池火災判断理部２２は、リチウムイオン電池５３の発煙濃度レベルを示す信号Ｓｂを警報受信処理部２１で受信したならば、閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ２と比較し、Ｔｈ１より大きく、Ｔｈ２未満の場合には電池火災発生前の警報レベルＳｂ１の段階であると判定する。Ｔｈ２を超える場合には電池火災の前兆が発生していると看做せる警報レベルＳｂ２の段階であると判定する。
Ｔｈ３を超える場合には電池火災の発生と看做せる警報レベルＳｂ３の段階であると判定する。
電池火災判断処理部２２は、Ｔｈ２またはＴｈ３を発煙濃度が超えていない場合は、当初設定した電池火災発生の発煙濃度に対応する次段階の閾値Ｔｈ２，Ｔｈ３を超えるまで待機状態とする。但し、待機時間が異常に長時間（例えば１２時間など）になった場合、何らかの異状が発生しているものとして管理棟に確認作業を指示する。
【００１５】
図４は電池火災判断処理部２２の処理手順を示すフローチャートである。
まず、発煙濃度レベルを示す信号Ｓｂ１、Ｓｂ２のいずれかを受信したかどうかを判定する（ステップ４０）。Ｓｂ１を受信したならば（ステップ４１）、Ｓｂ１フラグをＯＮにする（ステップ４２）。受信していない場合は受信するまで待機する。Ｓｂ１フラグをＯＮにした後、Ｓｂ２を受信したかを判定し（ステップ４３）、受信した場合にはＳｂ２フラグをＯＮにする（ステップ４４）。
【００１６】
Ｓｂ２信号を受信したということは電池火災の前兆が発生していると判定できる濃度レベルに達しているので、Ｓｂ１のフラグをＯＮにした後、Ｓｂ２のフラグをＯＮにするまでの時間ｔを計測する（ステップ４５）。そして、Ｓｂ３の閾値Ｔｈ３を設定する（ステップ４６）。そして、この設定した閾値Ｔｈ３と信号Ｓｂ２を比較する（ステップ４７）。信号Ｓｂ２がＴｈ３を超えている場合には、電池火災の発生と看做して電池火災発生通報を関係者宛に出力する（ステップ４８）。次に、管理者宛に電池火災発生を通報する（ステップ４９）。
通報後、電池火災が消火活動により消火されたならば、処理を終了する（ステップ５０）。
【００１７】
なお、上記処理過程において入出力した信号の全ては、入出力時刻、入力元、送信先を付記して入出力履歴記憶部２３に記録される。この記録に基づいて電池火災の検出状況を詳細に確認することができる。
なお、Ｓｂ１フラグをＯＮにした後、Ｓｂ２信号の受信待ち状態でＴ１時間（例えば１２時間）経過したならば（ステップ５３）、電池火災発生までは至らない何らかの電池異状が発生している可能性があるので、管理者へ点検指示を出力し（ステップ５４）、リチウムイオン電池５３の状態を点検させる。
【００１８】
点検の結果、異状が無ければ監視状態に復帰する（ステップ５６）。異状があった場合、管理者の判断により、リチウムイオン電池５３自体を交換するなどの処置を行う（ステップ５７）。
一方、ステップ４０において、Ｓｂ３を受信した場合（ステップ５１）、ステップ４７に進み、予め設定しておいた閾値Ｔｈ３を越えるかどうかを判定する。設定してあった閾値Ｔｈ３を越えていなかった場合には、Ｔ２時間経過後、管理者へ電池交換を指示する（ステップ５２）。
【００１９】
なお、本発明は、住宅付属のリチウムイオン電池、自動車に搭載のリチウムイオン電池、航空機などに搭載するリチウムイオン電池の電池火災を検出する場合に全て適用することが出来る。電池火災発生後の消火活動に際しては散水、放水、消火液により消火するなど搭載した場所に応じて適切な手段を選択して対応することになる。
【００２０】
なお、閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を基本に閾値Ｔｈ３を設定しているが、発熱・発煙の特性を考えて、閾値Ｔｈ３の設定数をＴｈ３に限らず、さらに複数段階に設定することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０    電池用警報器
１１    密閉容器
２０    電池火災検出装置
２１    警報受信処理部
２２    電池火災判断処理部
２３    入出力履歴記録部
２４    出力処理部
５３    リチウムイオン電池
【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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