(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の単電池と、単電池に取付けられて昇温時に電気抵抗が変化する温度センサと、温度センサの抵抗値を測定して単電池の異常昇温を検出する異常昇温検出手段とから構成される異常昇温検出装置を備えた組電池において、前記温度センサは複数の温度センサブロックに分割構成されて、各温度センサブロックは各々同数の温度センサが直列接続されており、一方、前記異常昇温検出手段は、各温度センサブロック全体の抵抗値を測定し、各測定値の差をとり、その差が所定値を越えたときに異常昇温を検出することを特徴とする異常昇温検出装置を備えた組電池。
【請求項２】
前記温度センサがＰＴＣ素子である請求項１記載の異常昇温検出装置を備えた組電池。
【請求項３】
複数の単電池により電池モジュールを構成して、この電池モジュールを複数本備えており、温度センサは電池モジュール単位で直列接続されていることを特徴とする請求項１記載の異常昇温検出装置を備えた組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単電池を直列もしくは並列に多数個連結した組電池において、これら多数個の単電池のうち、少なくとも一つが異常昇温したことを検出することができる異常昇温検出装置を備えた組電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電池の異常昇温を検出して、電池の劣化や発熱による事故等を未然に防止するため、電池にＰＴＣ素子のような熱センサーを組み込んだ組電池が広く知られている。
【０００３】
また、電気自動車用のモーター駆動電源として、多数の単電池を電気的に直列接続して高電圧、高電流の電力を供給しうるものが提案されている。そして、このような電気自動車用の電源装置に温度センサーを組み込んだものも知られており、例えば、特開平１０−２７００９４号公報に開示されたものがある。
【０００４】
この公報に開示された異常昇温検出装置を図１に示す。図１に示す異常昇温検出装置は、組電池を構成する各単電池の各々全てに、ＰＴＣセンサ７を外部から取付けている。そして、単電池の接続系統とは別系統にして、ＰＴＣセンサ７だけを全て直列接続して抵抗測定装置に接続し、これら直列接続されたＰＴＣセンサ７の全抵抗を測定するようになっている。ＰＴＣセンサ７を取付けた単電池のうち１個でも異常昇温したときには、その単電池に取付けたＰＴＣセンサ７の抵抗値が飛躍的に増大する結果、抵抗測定装置によってその異常昇温が検出されるようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この公報に開示されている異常昇温検出装置は、各々の単電池に取付けた全てのＰＴＣセンサ７を直列に接続して、その直列接続されたＰＴＣセンサ７の全抵抗値を測定して検出を行っているものである。ここで、ＰＴＣセンサ７はそれぞれ固有の温度特性上のバラツキを有している。従って、ＰＴＣセンサ７の接続個数が多くなるに従って、そのバラツキについても総和され、全抵抗の測定値には、各ＰＴＣセンサ７全てのバラツキが加わることになる。特に、特開平１０−２７００９４号公報のように、電気自動車用電池電源装置を構成する１２６個または２５２個の単電池の各々に温度センサを取り付け、その全抵抗の測定値となると、極めて大きなバラツキが加えられてしまう。
【０００６】
このため、例え、１個の単電池が異常昇温して、その単電池に装着したＰＴＣセンサの抵抗値が飛躍的に増大したとしても、前述の通り、各ＰＴＣセンサにはバラツキがあるために、この増大した抵抗値が検出できない場合がある。あるいは、これらのバラツキを考慮して、抵抗値の増大を検出するためのしきい値がバラツキ分を含めた高い値に設定されている場合は、そのしきい値を越える値になるまで抵抗値が増大しない限り異常昇温を検出することができず、しきい値を越える値まで抵抗値が増大するのに時間がかかってしまうという問題がある。
【０００７】
さらに、この公報に示される異常昇温検出装置は、電池電源装置を構成する１２６個の単電池の各々に取付けたＰＴＣセンサを全て直列に接続したものであるから、１２６個のうちどの単電池が異常昇温したのか不明であり、異常による単電池や装置全体の修理や交換等の対応は広い範囲で行わなければならず、保守点検等が迅速に行えない欠点がある。
【０００８】
従って、この発明は、温度センサの温度特性上のバラツキに影響を受けずに、単電池の異常昇温を正確に検出すると共に、異常昇温による抵抗値の増大を素早く検出して検出時間を短くでき、且つ、複数の単電池で構成される電源装置に用いられる場合でも、単電池の異常昇温を比較的狭い範囲で検出でき、その対応や保守点検等を早く行えるようにした異常昇温検出装置を備えた組電池を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数個の単電池と、単電池に取付けられて昇温時に電気抵抗が変化する温度センサと、温度センサの抵抗値を測定して単電池の異常昇温を検出する異常昇温検出手段とから構成される異常昇温検出装置を備えた組電池において、前記温度センサは複数の温度センサブロックに分割構成されて、各温度センサブロックは各々同数の温度センサが直列接続されており、一方、前記異常昇温検出手段は、各温度センサブロック全体の抵抗値を測定し、各測定値の差をとり、その差が所定値を越えたときに異常昇温を検出することを特徴とすることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記温度センサがＰＴＣ素子であることを特徴とする。
【００１１】
さらにまた、複数の単電池により電池モジュールを構成して、この電池モジュールを複数本備えており、温度センサは電池モジュール単位で直列接続されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に基づき説明する。本発明の異常昇温検出装置を備えた組電池は、電気自動車の電池電源や、内燃機関と電池駆動モータとを組み合わせて走行駆動源としたハイブリッドタイプの自動車の電池電源に用いられる。図２に電池電源の外観斜視図を示す。この電池電源１は、上下のホルダーケース２と中間ケース３、両側面のエンドプレート４によって囲まれた直方体形状となっている。
【００１３】
電池電源１の内部には、多数の円筒型の単電池５が収納されている。単電池５は、６本ずつ縦に長く棒状にして、各単電池１を全て直列にして連結し、電池モジュール６を構成している。そして、この電池モジュール６を８本横に並べて、且つ前記中間ケース３を介して２段にして収納している。その結果、単電池５は総数で９６本収納されており、これらの単電池５がエンドプレート４に設けられたリード板によって全て直列に接続されている。さらに、この９６本の単電池を収納した電池電源１を複数接続することによって、単電池の本数は９６本の整数倍に増加させることができる。従って、電気自動車のサイズや出力に応じた電源電圧や出力電流等を得ることができる。
【００１４】
尚、本実施例の単電池５にはニッケル水素電池を用いているが、ニッケル−カドミウム電池やリチウムイオン電池等を用いても構わない。
【００１５】
６本の単電池５を縦に長く棒状に接続した前記電池モジュール６には、温度センサとしてのＰＴＣセンサ７が電池モジュール６の外部から取付けられている。ＰＴＣセンサ７は、全ての単電池５に対して１個ずつ接着により装着されている。このＰＴＣセンサ７は、６本の単電池５に沿うように、６個のＰＴＣセンサ７が互いにリード板によって一列に細長く連結されている。そして、６個のＰＴＣセンサ７の両端に延びたリード板が、前記エンドプレート４を介して、隣接する電池モジュール６に装着されている６個のＰＴＣセンサ７のリード板に電気接続されている。
【００１６】
これによって、電池電源１に収納されている９６本の全ての単電池に装着されている各ＰＴＣセンサ７は全て接続することができる。ただ、ＰＴＣセンサ７は、全てを直列にすることもできるが、例えば、電池モジュール６を２本単位、即ち単電池５を１２本単位で直列に接続することもできる。このように、電池モジュール単位でＰＴＣセンサ７を直列接続し、各々リード板を延長してその電気信号を取り出すことができる。さらに、単電池５の全てにＰＴＣセンサ７を装着しなくても、例えば、単電池５の１個おきにＰＴＣセンサ７を装着して、電池モジュール１本で３個のＰＴＣセンサを装着するようにしても構わない。
【００１７】
このようにして装着されたＰＴＣセンサ７は、大電流が流れる単電池５の直列回路とは別系統でＰＴＣセンサ７のみの回路を構成することができる。従って、ＰＴＣセンサ７には小電流とすることができるので、多数直列に接続しても発熱の心配がないと共に、ＰＴＣセンサ７による電圧降下分だけ電池電源の出力が低下してしまうということもない。
【００１８】
本実施例におけるＰＴＣセンサ７は、図４に示すように、１２個の単電池５の各々に装着されたＰＴＣセンサ７ごとに各々直列接続されて、一つのＰＴＣセンサブロック８を構成している。従って、電池電源１の９６本の単電池５の各々に装着された各ＰＴＣセンサ７は、８つのＰＴＣセンサブロックに分割されて、各々のブロックごとで各ＰＴＣセンサ７が直列接続されている。
【００１９】
そして、これらのＰＴＣセンサブロック８は、各々異常昇温検出手段９に接続されている。ここで、この異常昇温検出手段９の動作について説明する。
【００２０】
▲１▼異常昇温検出手段９は、接続されている各ＰＴＣセンサブロック８全体の抵抗値を測定する。
【００２１】
▲２▼このブロック毎に測定した抵抗値を比較し、２つのブロックの各測定値の差をとる。
【００２２】
▲３▼その差と、異常昇温検出手段９にあらかじめ設定された所定値とを比較し、その差が所定値を越えたときに、異常昇温であることを検出する。
【００２３】
▲４▼異常昇温が検出されると、その異常信号を電池電源１のコントロールユニットＥＣＵに出力して、ＥＣＵが電池異常であることを報知する。
【００２４】
このように、異常昇温検出手段９は、ＰＴＣセンサ７をブロック毎に分割して直列接続し、各ブロック毎の抵抗値を測定すると共に、その差が所定値を越えたときに、異常昇温であることを検出するものである。
【００２５】
従って、ブロック毎の抵抗値の差をとるために、各ＰＴＣセンサ７がもつ温度特性上のバラツキはここで相殺されることになる。このため、単電池のいずれかに異常昇温が発生し、その単電池に装着されたＰＴＣセンサ７の抵抗値が飛躍的に増大すると、各センサのバラツキが相殺されているために、その増加分だけを正確に検出することができる。
【００２６】
その結果、各ＰＴＣセンサのバラツキの影響を受けずに誤検出がなく正確に検出ができると共に、バラツキが相殺されるために、設定する所定値を必要以上に大きく設定しなくてもよく、抵抗値の増大に敏感に反応させることができ、検出時間を早くすることができる。
【００２７】
さらに、 各ＰＴＣセンサ７は、ＰＴＣセンサブロックに分割しているために、９６個の単電池５のうち、どれか１個の単電池５に異常昇温が発生しても、ブロック単位で検出することができるので、修理や交換等の対応を比較的狭い範囲で行えるため、保守点検等が迅速に行える。
【００２８】
尚、前記異常昇温検出手段９は、各ＰＴＣセンサブロック８の抵抗値を測定し、その差を取るようにしているが、これに限らず、例えば、各ＰＴＣセンサブロックの測定値の比率や倍率を取ることによって比較を行い、異常昇温を検出するようにしても構わない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、異常昇温検出手段は、ＰＴＣセンサをブロック毎に分割して直列接続し、各ブロック毎の抵抗値を測定すると共に、その差が所定値を越えたときに、異常昇温であることを検出する。
【００３０】
従って、ブロック毎の抵抗値の差をとるために、各ＰＴＣセンサがもつ温度特性上のバラツキはここで相殺されることになる。このため、単電池のいずれかに異常昇温が発生し、その単電池に装着されたＰＴＣセンサの抵抗値が飛躍的に増大すると、各センサのバラツキが相殺されているために、その増加分だけを正確に検出することができる。
【００３１】
その結果、各ＰＴＣセンサのバラツキの影響を受けずに誤検出がなく正確に検出ができると共に、バラツキが相殺されるために、設定する所定値を必要以上に大きく設定しなくてもよく、抵抗値の増大に敏感に反応させることができ、検出時間を早くすることができる。
【００３２】
さらに、 各ＰＴＣセンサは、ＰＴＣセンサブロックに分割しているために、多数の単電池のうち、どれか１個の単電池に異常昇温が発生しても、ブロック単位で検出することができるので、修理や交換等の対応を比較的狭い範囲で行えるため、保守点検等が迅速に行える。
【００３３】
その結果、この電池の異常昇温検出装置は、極めて多数の単電池を直列接続する電気自動車やハイブリッドタイプの自動車の電池電源に用いることによって、正確に且つ素早く検出することができるので、安全で保守点検等も容易に行え、電気自動車における電池電源の取り扱いに優れた異常昇温検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の異常昇温検出装置の接続回路図
【図２】電池電源の分解斜視図
【図３】電池モジュールの平面図
【図４】異常昇温検出装置の回路図
【符号の説明】
１        電池電源
２        ホルダーケース
３        中間ケース
４        エンドプレート
５        単電池
６        電池モジュール
７        ＰＴＣセンサ
８        ＰＴＣセンサブロック
９        異常昇温検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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