(57)【要約】【課題】従来の蓄電システムにあっては、蓄電システムが停止中で監視装置が電源オフ時に、信頼性に影響を及ぼす機械的衝撃および温度暴露を受けて蓄電システムが損傷すると、その記録が残らず、蓄電システムの再稼動時に操作者が衝撃および温度暴露による損傷を認識しない状態で操作を行うおそれがあった。【解決手段】所定の閾値以上の衝撃、温度暴露を受けると電源無しで変色する衝撃検知ラベルや温度検知ラベルを対象の電池パックまたはモジュールまたはセルに設置する。衝撃、温度の履歴を検知した場合、開回路電圧、内部抵抗測定を実施し、衝撃、温度履歴との組合せにより蓄電システムの損傷レベルを判断し、蓄電システムの運転に供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池と、
前記蓄電池の入力または出力を制御する制御部と、
前記蓄電池に加わる衝撃によりその光学的物性が不可逆的に変化する検知部と、
前記検知部の光学的物性の変化を読取るセンサ部と、
前記蓄電池に加わる衝撃とその衝撃による内部抵抗の変化の関係、及び衝撃の程度に応じた内部抵抗の許容値を予め有し、前記センサ部からの出力信号を受けて衝撃の程度を判断する判断部と、
を備え、
蓄電システムが停止状態から起動するときに、前記判断部は前記センサ部からの出力信号を読み込んで停止状態中に衝撃を受けたか否かを判断し、
所定の閾値以上の衝撃を受けた場合には、前記判断部は、前記蓄電池の開回路電圧を測定し、その測定結果が所定の範囲にない場合は前記蓄電池が損傷を受けたと判断して結果を前記制御部へ送る一方、
前記測定結果が所定の範囲内の場合には、前記判断部は、前記蓄電池の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗が所定の基準値の範囲以内か判断し、範囲外の場合には前記蓄電池が損傷を受けたと判断して結果を前記制御部へ送る、
蓄電システム。
【請求項２】
衝撃に対する感度の異なる複数種の検知部と、
前記複数種の検知部のそれぞれの変化を読取る複数個のセンサ部を有し、
判断部は、複数種の検知部から得られる出力信号を基に衝撃の程度を判断する、
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
複数種の検知部の衝撃に対する感度を、蓄電池に加わる衝撃とその衝撃による内部抵抗の変化の関係から求めた蓄電池内部には異常を生じないレベル、性能上の許容値以上のレベル及び安全上の管理値以上のレベルの３種の衝撃に設定したことを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
蓄電池と、
前記蓄電池の入力または出力を制御する制御部と、
前記蓄電池に加わる熱によりその光学的物性が不可逆的に変化する検知部と、
前記検知部の光学的物性の変化を読取るセンサ部と、
前記蓄電池に加わる熱とその熱による内部抵抗の変化の関係、及び熱の程度に応じた内部抵抗の許容値を予め有し、前記センサ部からの出力信号を受けて熱の程度を判断する判断部と、
を備え、
蓄電システムが停止状態から起動するときに、前記判断部は前記センサ部からの出力信号を読み込んで停止状態中に熱を受けたか否かを判断し、
所定の閾値以上の熱を受けた場合には、前記判断部は、前記蓄電池の開回路電圧を測定し、その測定結果が所定の範囲にない場合は前記蓄電池が損傷を受けたと判断して結果を前記制御部へ送る一方、
前記測定結果が所定の範囲内の場合には、前記判断部は、前記蓄電池の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗が所定の基準値の範囲以内か判断し、範囲外の場合には前記蓄電池が損傷を受けたと判断して結果を前記制御部へ送る、
蓄電システム。
【請求項５】
温度に対する感度の異なる複数種の検知部と、
前記複数種の検知部のそれぞれの変化を読取る複数個のセンサ部を有し、
判断部は、複数種の検知部から得られる出力信号を基に熱の程度を判断する、
ことを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
【請求項６】
複数種の検知部の温度に対する感度を、蓄電池に加わる熱とその熱による内部抵抗の変化の関係から求めた蓄電池内部には異常を生じないレベル、性能上の許容値以上のレベル及び安全上の管理値以上のレベルの３種の温度に設定したことを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は蓄電システムに関するものである。特定的には、蓄電システムが機械的衝撃や熱衝撃を受けた場合に、この衝撃程度に応じて当該蓄電システムの運転の可否を判断すする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術においては、蓄電システムが停止中であって蓄電池の監視装置も電源オフ時に、仮に、信頼性に影響を及ぼす機械的衝撃、高温暴露を蓄電池が受けると、その記録が残らず、再稼動時に操作者が各種衝撃の履歴に気がつかないまま操作を行うことになる。これらの各種衝撃の履歴の程度によっては、外観上変化が表れない場合でも、電池内部に損傷を生じてしまう場合がある。
例えば、機械的衝撃を受けて外観上変化が無いが、内部短絡を起こして電池の電圧が異常に低下した状態で、次回の稼動を行おうとすると、電圧異常を検知して蓄電システムを起動できない状態が起こる。また、電池の電圧が低下していても許容される範囲であれば稼動される場合、内部短絡を起こした状態で稼動を続けることは、局所的な異常な発熱や副反応の進行などにより、システムの運転が困難になる場合がある。
また、例えば、高温暴露を受けて外観上変化が無いが、高温による副反応生成物の電極上への堆積や、セパレータの溶融などによる、高温状態が解消しても元に戻らない不可逆な内部抵抗増大が起こった場合、高温状態が解消した後に次回の稼動を行おうとした場合でも、増大した抵抗損による電圧異常や、許容範囲であっても通常より発熱が大きくなるなどにより、システムの運転が困難になる場合がある。
そこで、電池の内部短絡の原因となる機械的衝撃の履歴が記録されていれば、原因の特定と対策を速やかに行うことができる。
例えば、従来の蓄電システムでは、機械的衝撃を検知する手段として、例えば、電池パックの筐体と電池との間に圧力によって変形すると電気抵抗が変化する性質の圧力検出シートを配置し、検出された抵抗値から衝撃を検知し、予め設定された第1閾値を超える場合、電池の充放電を禁止するなどしている（特許文献１）。
また温度を検知する手法として、例えば、充電電池と熱的に接続された温度検出ラベルが充電電池の電池温度の変化による変色を、光を当てて反射光を受光した受光量の変化により充電を制御するとしている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５８１１０号公報
【特許文献２】特開平３−１３５３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の特許文献１のような蓄電システムの機械的衝撃検知手段にあっては、例えば電池パックが落下するなどして圧力検出シートに圧力が加わり、外形が変化して変化が確認できる程度の大きな機械的衝撃による衝撃検知は可能である。しかし、外形は変化していないが電池の内部は損傷を受ける程度の中程度の衝撃の検知は困難であった。
【０００５】
また、従来の特許文献２のような蓄電システムの温度検知手段にあっては、充電に伴う電池温度の変化を温度検出ラベルの変色を検知して充電を制御すると記載されている。しかし、電池が損傷を受けるおそれのある高温に一時的に暴露しその後常温に戻った場合にまでも適用できる技術ではなかった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、蓄電システムが停止中であって蓄電池の監視装置も電源オフ時にも衝撃の履歴を把握できる衝撃検知機能を持った蓄電システムを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る蓄電システムは、蓄電池と、蓄電池の入力または出力を制御する制御部と、蓄電池に加わる衝撃によりその光学的物性が不可逆的に変化する検知部と、検知部の光学的物性の変化を読取るセンサ部と、蓄電池に加わる衝撃とその衝撃による内部抵抗の変化の関係、及び衝撃の程度に応じた内部抵抗の許容値を予め有し、センサ部からの出力信号を受けて衝撃の程度を判断する判断部とを備える。
そして、蓄電システムが停止状態から起動するときに、判断部はセンサ部からの出力信号を読み込んで停止状態中に衝撃を受けたか否かを判断し、所定の閾値以上の衝撃を受けた場合には、判断部は、蓄電池の開回路電圧を測定し、その測定結果が所定の範囲にない場合は蓄電池が損傷を受けたと判断して結果を制御部へ送る一方、測定結果が所定の範囲内の場合には、判断部は、前記蓄電池の内部抵抗を測定し、内部抵抗が所定の基準値の範囲以内か判断し、範囲外の場合には蓄電池が損傷を受けたと判断して結果を制御部へ送ることを特徴とするとするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る蓄電システムにおいては、上述のように構成したので、蓄電システムが停止中であって蓄電池の監視装置が電源オフ時にも衝撃の履歴を把握できる衝撃検知機能を持った蓄電システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１による蓄電システムを示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１による衝撃検知ラベル設置例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１による健全な電池の内部抵抗測定例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１による２５℃における内部抵抗値の上下限値を設定した例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１による衝撃検知ラベル設定値の例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１による別形態を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２による温度検知装置を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態２による温度検知ラベル設置例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２による温度検知ラベル設定値の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２による別形態を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３による衝撃および温度検知装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
はじめに、この発明の蓄電システムの電流配分制御装置の構成、及びその制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、図は模式的なものであり、機能や構造を概念的に説明するものである。また、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。特記する場合を除いて、蓄電システムの基本構成は全ての実施の形態において共通である。また、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通する。
【００１１】
図１は、本形態に係る蓄電システムの一構成例を示す図である。
本実施の形態に係る蓄電システム１は、図１に示すように、蓄電池である電池パック（若しくは電池モジュール又はセル）２９、電流測定部２１、電圧測定部２２、蓄電システム制御装置２８、を有している。電池パック２９には、電流測定部２１及び電圧測定部２２が接続されていて、電池パック２９に流れる電流、及び端子間電圧を測定する。
また、電池パック２９には、衝撃検知ラベルＡ１１、衝撃検知ラベルＢ１２、衝撃検知ラベルＣ１３（以下、衝撃検知ラベルＡ,Ｂ,Ｃと言い換える場合がある）が貼付けられている。衝撃検知ラベルは、閾値以上の衝撃が加わったときに所定の色から他の色に変化し、その状態を保持する特性がある。また、検出したい衝撃の強さ応じて、段階的に閾値の異なる衝撃検知ラベルを選択できる。本形態では、検出できる衝撃の閾値が異なる３種類の衝撃検知ラベルＡ１１、衝撃検知ラベルＢ１２、衝撃検知ラベルＣ１３を使用している。また、蓄電池が損傷するおそれのある機械的な衝撃値は、対象となる蓄電池の型ごとに異なるため、対象となる蓄電池の型ごとに必要な値を設定する。なお、衝撃検知ラベルとして、例えばメディアリカバリー社製のショックウォッチ（登録商標）が使用できる。また、蓄電システム１は、衝撃検知ラベルの色の変化を読取るために色検知センサ２５を有している。なお、衝撃検知ラベルへの照明光源として光源２４も有している。
さらに、蓄電システム１は、衝撃判断装置１６を有している。衝撃判断装置１６は、光源２４の点灯の制御やセンサ部２５からの出力信号を受けて、電池パック２９に加わった衝撃の強度を判断する。
【００１２】
次に、電池パック２９、衝撃検知ラベルＡ,Ｂ,Ｃ、色検知センサ２５の構成について図２を用いて詳細に説明する。図２は、例えば、８セルが収められた電池パック２９に対してX軸方向、Y軸方向、Z軸方向の全方向からの衝撃に感度を示す衝撃検知ラベルＡ,Ｂ,Ｃを設置した場合である。なお、電池パック、モジュール、セルのそれぞれによっても、衝撃に対する損傷するレベルが異なるが、セルの損傷を検知することが目的であるので、モジュールや電池パックに検知ラベルを貼り付ける場合は、モジュールや電池パックで受ける衝撃が、その構成品であるセルに対する換算値を予め試験または計算により用意し、設定する必要がある。
衝撃検知ラベルＡ,Ｂ,Ｃは、LEDなどの光源２４で任意のタイミングで光照射可能な状態とし、その反射光を色検知センサ２５で受光して衝撃検知ラベルＡ,Ｂ,Ｃの色の変化を認識する。なお、色検知センサ２５には、例えば浜松ホトニクス社製のフォトダイオードからなるカラーセンサが使用できる。
衝撃検知ラベルＡ,Ｂ,Ｃは、感度の異なるラベルで、それぞれの変色状態を個別に色検知センサ２５によって取得する。衝撃の閾値の異なるラベルを用いることにより、電池パック２９に加わった衝撃の程度を推定することができる。
【００１３】
なお、図２の場合では、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向の全方向からの衝撃に感度を示す衝撃検知ラベルを使用したが、XYZ方向のうち最も電池が損傷を受けやすい方向が明らかである場合は、その方向からの衝撃にのみ感度を示す衝撃検知ラベルを設置すれば必要最低限の機能を果たす。
【００１４】
ここで、蓄電池に加えられる衝撃と蓄電池の損傷の許容値との関係について説明する。蓄電池に加えられる衝撃と許容値との関係は、あらかじめ対象の蓄電池を用いた衝撃試験やシミュレーションを行って取得する。
機械的衝撃試験は、対象の蓄電池に対して、X方向、Y方向、Z方向の衝撃に対して衝撃強度を変化させて実施する。
機械的衝撃試験後、蓄電池の損傷度は開回路電圧および内部抵抗測定によって確認する。機械的衝撃が対象の蓄電池に対してどのような損傷を与えるかはそれぞれの蓄電池の内部構造や材質によって異なるが、蓄電池の内部構造における集電構造の破断などによる抵抗増大、対向する正負極電極の積層構造のずれや絶縁構造の損傷などによる短絡が生ずる。
【００１５】
内部抵抗測定は例えばJIS C  8715-1の8.6内部抵抗試験に記載の方法を用いて直流内部抵抗を測定することが出来る。まず電流値Ｉ１Aで所定時間放電し、放電終了直前の通電中の電圧Ｕ１を測定する。次にＩ１と異なる電流値Ｉ２Aで所定時間放電し、放電終了直前の通電中の電圧Ｕ２を測定する。直流内部抵抗Ｒｄｃは次式で求める。
【数１】
2016058298.tif 000003
但し、Ｒｄｃ：直流内部抵抗（Ω）、Ｉ１、Ｉ２：放電電流値（A）、Ｕ１、Ｕ２：放電中に測定される電圧（V）。
【００１６】
対象の蓄電池が使用される環境、SOC（State of Charge：充電率）における、健全な状態での内部抵抗を予め測定する。図３に健全な蓄電池の内部抵抗の測定例を示す。一般に温度が高いほど内部抵抗は小さく、またSOCに依存した値を示す。
この健全な蓄電池の内部抵抗値をベースに、実運用上の制約（発熱、入出力特性）を考慮した対象の蓄電池ごとに特有の性能上および安全上の内部抵抗の上下限管理値範囲を設定する。なお、各温度ごとに上下限許容範囲を設定すると、衝撃判断を行うことができる条件の選択肢が広くなる。
【００１７】
図４は、例えば衝撃判断は25℃で行うことに決めた場合に、25℃の内部抵抗値をベースに上下限許容値を設定した図である。性能上の上限Ｂｈｉは蓄電システムの必要な入出力特性を確保できる範囲、性能上の下限Ｂｌｏは製造上のばらつき範囲を設定する。安全上の管理値上限Ａｈｉは蓄電システムの運転時に通常に通電されることにより許容できない発熱を生じる範囲、安全上の管理値下限Ａｌｏは内部短絡を起こし明らかに低い値を示す点を設定する。
【００１８】
そこで、衝撃検知ラベルＡ,Ｂ,Ｃの衝撃レベル（閾値）を、受けた衝撃が蓄電池内部には異常を生じないレベル（衝撃検知ラベルＣ）、性能上の許容値以上のレベル（衝撃検知ラベルＢ）、安全上の管理値以上のレベル（衝撃検知ラベルＡ）に設定する。
【００１９】
ここで、衝撃レベル（閾値）の設定例について説明する。
衝撃検知ラベル１〜３の感度を、それぞれ図４および図５中で示した衝撃検知ラベルA、B、Cに設定する。表１にそれぞれの衝撃検知ラベル１〜３の変色パターンと衝撃とセルの内部抵抗状態の関係を示す。衝撃検知ラベルＡ、Ｂ、Ｃ全て変色無い場合は衝撃を受けていない。衝撃検知ラベルCのみ変色した場合はセルの内部には異常を生じないレベルの衝撃を受けたことが検知される。衝撃検知ラベルＢ、Ｃが変色した場合は、性能上の許容値(すなわち、性能の低下を生ずる衝撃であって性能上の低下を許容できるレベルを超える大きさ)を越えるレベルの衝撃を受けたことが検知される。衝撃検知ラベルＡ、Ｂ、Ｃ全てが変色した場合は、セルが安全上の管理値上限を越えるおそれのある大きな衝撃を受けたことが検知される。また、色検知センサ２５で衝撃検知ラベルＡ,Ｂ,Ｃの色の変化を認識することができる。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
次に、蓄電システムの動作について説明する。
蓄電システム制御装置２８は、蓄電システムが停止中の信頼性に影響を及ぼす機械的衝撃の記録を収集する。具体的には、図１に示した衝撃判断装置１６は、光源２４の点灯の制御やセンサ部２５からの出力信号を受けて、電池パック２９に加わった衝撃の強度を判断する。衝撃を受けたことが検知された場合、衝撃判断装置１６は電圧測定部２２により開回路電圧を測定確認する。開回路電圧が著しく低下していた場合は、衝撃判断装置１６は衝撃による蓄電池２9の内部短絡が生じたと判断して判断結果を蓄電システム制御装置２８に伝え、蓄電池２９の充放電を禁止するなどの安全措置を行う。
【００２２】
一方、衝撃を受けたことを検知し、開回路電圧の著しい低下が確認されない場合は、内部抵抗測定を実施する。内部抵抗測定は蓄電システム制御装置２８によって発電装置４４、負荷装置４５を用いて蓄電池２9の充放電を行うことにより、例えばJIS C 8715-1の8.6内部抵抗試験に記載の方法を用いて測定することが出来る。
【００２３】
予め蓄電池の内部抵抗値の許容値を用意しておくことにより、外観上は変形や損傷が生じていない場合でも、蓄電池が損傷を生じる衝撃を受けたおそれがあることを認識し、その上で開回路電圧の確認と内部抵抗測定値とを合わせて判断することで、衝撃により損傷を受けたことを検知出来るという利点がある。
【００２４】
また、内部抵抗の範囲に応じて衝撃検知レベルを複数設置しておくことで、電池が使用可能であっても過去に衝撃を受けて軽微な内部損傷があるという履歴を管理できるため、メンテナンス時に確認を行うなどして、よりリスクを低減することができるという利点がある。
【００２５】
また、内部抵抗値と衝撃レベルを合わせて管理することで、電池の損傷原因と損傷レベルを把握することができるため、損傷レベルに応じた蓄電システムの運用や安全対策のレベルの最適化や、補修が必要な場合はスムーズな補修が可能であるという利点がある。
【００２６】
また、衝撃検知ラベルやLEDなどの光源および色検知素子は小型化が可能であることから、電池モジュールや電池パック構造形状や設置場所によって目視観察が困難な場合でも衝撃による電池の損傷を検知することが出来るという利点がある。
【００２７】
上述の形態では、衝撃検知ラベル１〜３を3種の感度を使用したが、さらに数を増やしてより細かく検知することも可能であるし、図６に示すように、数を減らして性能上の上下限のみを管理したり、安全上の上下限を管理するなど、蓄電システムの運用に応じて必要な設定が可能である。
【００２８】
また、衝撃検知方法について、上述の形態では衝撃検知ラベルを用いた。しかし、衝撃を検知する手段として他の方法もある。例えば、電源がオフ状態での衝撃検知および保持については、ともに通常は液体状態の主剤と硬化開始剤の２液が混合すると硬化する特性を有する２液混合型硬化樹脂を利用する。主剤の液体を所定のバッグ（ポリ袋など）に封入し、硬化開始剤を封入したサブバッグ（より小サイズのポリ袋など）を主剤の入ったバッグに混入させる。蓄電池システム内の所定の隙間に液体バッグを貼付け、バッグが衝撃を受けてバッグを貼付けた隙間間隔が変異するとサブバッグが壊れて2液が混合することで、主剤が硬化する。なお、サブバッグの方が衝撃で破れやすい素材のものを選択する。主剤としては、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂などの単量体（モノマー）、低分子量体が使用可能である。硬化剤は主剤の単量体が重合を開始し重合体（ポリマー）となる重合開始剤である。硬化前後での主剤の物性変化を検出することで、衝撃を検知する。硬化前後の主剤の物性変化を検出する方法として、光学的性質が変化することから、次回電源を入れたときに光を照射して透過光または反射光の変化から硬化を検知することができる。或は、硬化前後の主剤の物性変化を検出する方法として、硬化による形状変化を歪み測定によって検知することもできる。
【００２９】
上述した本形態を要約すると次ぎのようになる。本形態の蓄電システムは、蓄電池29と、蓄電池29の入力または出力を制御する制御部28と、蓄電池29に加わる衝撃によりその光学的物性が不可逆的に変化する検知部11と、検知部11の光学的物性の変化を読取るセンサ部26と、蓄電池29に加わる衝撃とその衝撃による内部抵抗の変化の関係、及び衝撃の程度に応じた内部抵抗の許容値を予め有し、センサ部26からの出力信号を受けて衝撃の程度を判断する判断部16と、を備える。
そして、蓄電システムが停止状態から起動するときに、判断部16はセンサ部26からの出力信号を読み込んで停止状態中に衝撃を受けたか否かを判断し、所定の閾値以上の衝撃を受けた場合には、判断部16は、蓄電池29の開回路電圧を測定し、その測定結果が所定の範囲にない場合は蓄電池29が損傷を受けたと判断して結果を制御部28へ送る一方、測定結果が所定の範囲内の場合には、判断部16は、蓄電池29の内部抵抗を測定し、内部抵抗が所定の基準値の範囲以内か判断し、範囲外の場合には蓄電池29が損傷を受けたと判断して結果を制御部28へ送る、蓄電システムである。
【００３０】
以上のような、本形態に係る蓄電システムによれば、蓄電システムが停止していたり、蓄電池の監視装置が電源オフされて動作していないときでも、衝撃の記録が残り、蓄電システムの再稼動時に操作者が衝撃による損傷を認識しない状態で操作を行うことを防止できる。つまり、蓄電システムが停止中であって蓄電池の監視装置が電源オフ時にも衝撃の履歴を把握できる衝撃検知機能を持った蓄電システムを実現できる。
【００３１】
実施の形態２．
実施の形態１では、蓄電システムに加わる衝撃の例として力学的な衝撃を検知する例を説明した。しかし、蓄電システムに加わる衝撃としては力学的な衝撃ばかりではない。つまり、蓄電システムにダメージを与える要因として熱もある。本形態では、蓄電池が高温状態に曝された場合に、当該高温状態の検知及びその後の蓄電システムの制御の例について説明する。
【００３２】
なお、装置構成は上述の実施の形態１と同様である。説明の煩雑さを避けるために以下の説明では本形態特有の構成を中心に説明する。
【００３３】
図７は、本形態に係る蓄電システムの一構成例を示す図である。また、図８は、例えば、８セルが収められた電池パック２９に対して複数種の温度検知ラベルを設置した場合である。
【００３４】
本実施の形態に係る蓄電システム１は、図１に示すように、蓄電池である電池パック（若しくは電池モジュール又はセル）２９、電流測定部２１、電圧測定部２２、蓄電システム制御装置２８、を有している。電池パック２９には、電流測定部２１及び電圧測定部２２が接続されていて、電池パック２９に流れる電流、及び端子間電圧を測定する。
【００３５】
また、電池パック２９には、温度検知ラベルＤ３１、温度検知ラベルＥ３２、温度検知ラベルＦ３３（以下、温度検知ラベルＤ,Ｅ,Ｆと言い換える場合がある）が貼付けられている。温度検知ラベルは、閾値以上の温度が加わったときに所定の色から他の色に変化し、その状態を保持する特性がある。また、検出したい温度に応じて、段階的に閾値の異なる温度検知ラベルを選択できる。本形態では、検出できる温度の閾値が異なる３種類の温度検知ラベルＤ３１、温度検知ラベルＥ３２、温度検知ラベルＦ３３を使用している。また、蓄電池が損傷するおそれのある高温は、対象となる蓄電池の型ごとに異なるため、対象となる蓄電池の型ごとに必要な値を設定する。
【００３６】
また、蓄電システム１は、温度検知ラベルの色の変化を読取るために色検知センサ２５を有している。なお、温度検知ラベルへの照明光源として光源２４も有している。
【００３７】
さらに、蓄電システム１は、温度判断装置３６を有している。温度判断装置３６は、光源２４の点灯の制御やセンサ部２５からの出力信号を受けて、電池パック２９に加わった温度の高さを判断する。
【００３８】
電池パック２９には、感度の異なる複数のラベル（温度検知ラベルＤ,Ｅ,Ｆ）を貼付し、それぞれの変色状態を個別に取得する。電池パック２９の温度と許容値との関係は、電池製造者の発行する取扱い説明書に記載される温度範囲の値や、対象の蓄電システム１を用いた温度暴露試験やシミュレーションによってあらかじめ取得する。
【００３９】
温度暴露試験を行う場合は、対象の蓄電システム１に対して、環境温度を変化させて実施する。蓄電池の損傷度は開回路電圧および内部抵抗測定によって確認する。環境温度が対象の蓄電池に対してどのような損傷を与えるかはそれぞれの蓄電池の内部構造や材質によって異なるが、高温により電池の内部の副反応生成物の堆積や構成部材の熱変形などよる抵抗増大、さらに高温化が進むと構成部材の著しい変形による内部短絡が生ずる。
【００４０】
具体的には、セルを所定の環境温度に設定し、セル温度とセル内部抵抗を測定する。セル内部抵抗は例えばJIS C  8715-1の8.6内部抵抗試験に記載の方法を用いて直流内部抵抗を測定することが出来る。内部抵抗の上限値、下限値は、図４に示した関係を使用することが出来る。
【００４１】
図８の場合、モジュールの一面の中央部にのみ温度検知ラベルを設置しているが、外部からの過熱が想定される箇所や機器の構造上で温度監視が必要な箇所があれば必要に応じて設置する。
【００４２】
温度検知ラベル３１〜３３の感度を、それぞれ図４および図９のD、E、Fに設定する。具体的には、温度検知ラベルＤ,Ｅ,Ｆの温度レベル（閾値）を、蓄電池内部には異常を生じないレベル（Ｆ）、性能上の許容値以上のレベル（Ｅ）、安全上の管理値以上のレベル（Ｄ）に設定する。
【００４３】
表２にそれぞれの温度検知ラベルＤ,Ｅ,Ｆの変色パターンと温度レベルとセルの内部抵抗状態の関係を示す。温度検知ラベルＤ,Ｅ,Ｆ全て変色無い場合は高温暴露されていない。温度検知ラベルFのみ変色した場合はセルの内部には異常を生じないレベルの温度暴露があったことが検知される。温度検知ラベルＦ,Ｅが変色した場合は、性能上の上限(下限)を越えるレベルの温度暴露があったことが検知される。温度検知ラベルＤ,Ｅ,Ｆ全てが変色した場合は、セルが安全上の上限（下限）を越えるおそれのある高温暴露があったことが検知される。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
高温暴露があったことが検知された場合、図７の温度判断装置３６は電圧測定部２２により開回路電圧を測定確認する。開回路電圧が著しく低下していた場合は、温度判断装置３６は高温暴露による短絡が生じたと判断して判断結果を蓄電システム制御装置２８に伝え、蓄電池２９の充放電を禁止するなどの安全措置を行う。
【００４６】
また、高温暴露があったことを検知し、開回路電圧の著しい低下が確認されない場合は、内部抵抗測定を実施する。内部抵抗測定は蓄電システム制御装置２８によって発電装置２４、負荷装置２５を用いて蓄電池２９の充放電を行うことにより、例えばJIS C 8715-1の8.6内部抵抗試験に記載の方法を用いて測定することが出来る。
【００４７】
あらかじめ蓄電システムの内部抵抗値の許容値を用意しておくことにより、外観上は変形や損傷が生じていない場合でも、蓄電システムが損傷を生じる高温暴露があったおそれがあることを認識し、その上で開回路電圧の確認と内部抵抗測定値とを合わせて判断することで、高温暴露により損傷を受けたことを検知出来るという利点がある。
【００４８】
また、内部抵抗の範囲に応じて温度検知レベルを複数設置しておくことで、電池が使用可能であっても過去に高温暴露があって軽微な内部損傷があるという履歴を管理できるため、メンテナンス時に確認を行うなどして、よりリスクを低減することができるという利点がある。
【００４９】
また、内部抵抗値と暴露温度レベルを合わせて管理することで、電池の損傷原因と損傷レベルを把握することができるため、スムーズな補修が可能であるという利点がある。また、温度検知ラベルやLEDなどの光源および色検知素子は小型化が可能であることから、電池モジュールや電池パック構造形状や設置場所によって目視観察が困難な場合でも高温暴露による電池の損傷を検知することが出来るという利点がある。
【００５０】
本形態では温度検知ラベルＤ,Ｅ,Ｆを３種の感度を使用したが、さらに数を増やしてより細かく検知することも可能であるし、図１０に示すように、数を減らして性能上の上下限のみを管理したり、安全上の上下限を管理するなど、蓄電システムの運用に応じて必要な設定が可能である。
【００５１】
また、温度検知方法について、上述の形態では温度検知ラベルを用いた。しかし、高温を検知する手段として他の方法もある。例えば、電源がオフ状態での異常高温検知および保持については、通常は液体状態で、所定の温度以上に暴露されることで硬化する特性を有する熱硬化樹脂を利用する。熱硬化前の液体を所定のバッグに封入し、蓄電システム内の所定の位置に液体バッグを貼り付け、バッグが所定以上の温度に暴露されると主剤が硬化する。主剤としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂などが使用可能である。硬化前後での主剤の物性変化を検出することで、衝撃を検知する。硬化前後の主剤の物性変化を検出する方法として、光学的性質が変化することから、次回電源を入れたときに光を照射して透過光または反射光の変化から硬化を検知することができる。または、硬化前後の主剤の物性変化を検出する方法として、硬化による形状変化を歪み測定によって検知することができる。
【００５２】
上述した本形態を要約すると次ぎのようになる。本形態の蓄電システムは、蓄電池29と、蓄電池29の入力または出力を制御する制御部28と、蓄電池29に加わる熱によりその光学的物性が不可逆的に変化する検知部31と、検知部31の光学的物性の変化を読取るセンサ部26と、蓄電池29に加わる熱とその熱による内部抵抗の変化の関係、及び熱の程度に応じた内部抵抗の許容値を予め有し、センサ部26からの出力信号を受けて熱の程度を判断する判断部16とを備え、蓄電システムが停止状態から起動するときに、判断部36はセンサ部26からの出力信号を読み込んで停止状態中に熱を受けたか否かを判断し、所定の閾値以上の熱を受けた場合には、判断部36は、蓄電池29の開回路電圧を測定し、その測定結果が所定の範囲にない場合は蓄電池29が損傷を受けたと判断して結果を制御部28へ送る一方、測定結果が所定の範囲内の場合には、判断部36は、蓄電池29の内部抵抗を測定し、内部抵抗が所定の基準値の範囲以内か判断し、範囲外の場合には蓄電池29が損傷を受けたと判断して結果を制御部28へ送る、蓄電システムである。
【００５３】
以上のような、本形態に係る蓄電システムによれば、蓄電システムが停止していたり、蓄電池の監視装置が電源オフされて動作していないときでも、蓄電池に加わった高温の記録が残り、蓄電システムの再稼動時に操作者が高い温度暴露による損傷を認識しない状態で操作を行うことを防止できる。つまり、蓄電システムが停止中であって蓄電池の監視装置が電源オフ時にも高い温度の履歴を把握できる検知機能を持った蓄電システムを実現できる。
【００５４】
実施の形態３．
本形態は、蓄電システムにダメージを与える要因としての力学的な衝撃及び高温状態に曝された場合を検知し、その後の蓄電システムを制御する例である。
【００５５】
図１１は、実施の形態１で説明した衝撃検知ラベル、色検知センサ及び衝撃判断装置並びに実施の形態２で説明した温度検知ラベル、色検知センサ及び温度判断装置の機能を同時に搭載した状態を示す図である。実施の形態１と2の構成を両方同時に設置したもので、衝撃と温度を両方同時に検知する。これ以外にも複数感度の温度検知と衝撃検知を組み合わせても良く、検知したい精度に応じて選択できる。
【００５６】
なお、上述した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと解されるべきである。この発明の範囲は、上述した実施形態の範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００５７】
１  蓄電システム、１１  衝撃検知ラベルＡ、１２  衝撃検知ラベルＢ、１３  衝撃検知ラベルＣ、１６  衝撃判断装置、２１  電流測定部、２２  電圧測定部、２４  光源、２５  色検知センサ、２６  センサ部、２８  蓄電システム制御装置、２９  電池パックまたはモジュールまたはセル、３１  温度検知ラベルＤ、３２  温度検知ラベルＥ、３３  温度検知ラベルＦ、３６  温度判断装置、３７  衝撃/温度判断装置、４４  発電装置、４５  負荷装置。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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