(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電体と、
前記蓄電体を冷却するための冷却液と、
前記蓄電体及び前記冷却液を収容する筐体と、
前記冷却液の電気抵抗を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された電気抵抗値が閾値よりも低いか否かを判別する判別手段とを有し、
前記判別手段は、前記電気抵抗値が閾値よりも低い場合には、電気抵抗降下信号を出力することを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記電気抵抗降下信号に基づき、前記蓄電体から出力される電流を遮断する蓄電体保護部を有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記電気抵抗降下信号に基づき、前記蓄電体の異常を報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置
【請求項４】
前記電気抵抗降下信号に基づき、前記蓄電体の目標蓄電量を増加させる蓄電量監視部を有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項５】
蓄電体と、
前記蓄電体を冷却するための冷却液と、
前記蓄電体及び前記冷却液を収容する筐体と、
前記冷却液の電気抵抗を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された電気抵抗値に基づき、前記蓄電体の異常を報知する報知手段と、
前記検出手段により検出された電気抵抗値に基づき、前記蓄電体から出力される電流を遮断する蓄電体保護部とを有し、
前記報知手段は、前記電気抵抗値が第１の閾値よりも低い場合に前記蓄電体の異常を報知し、前記蓄電体保護部は、前記電気抵抗値が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値以下である場合に前記蓄電体から出力される電流を遮断することを特徴とする蓄電装置。
【請求項６】
蓄電体と、
前記蓄電体を冷却するための冷却液と、
前記蓄電体及び前記冷却液を収容する筐体と、
前記冷却液の電気抵抗を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された電気抵抗値に基づき、前記蓄電体の目標蓄電量を変化させる蓄電量監視部と、
前記検出手段により検出された電気抵抗値に基づき、前記蓄電体から出力される電流を遮断する蓄電体保護部とを有し、
前記蓄電量監視部は、前記電気抵抗値が第１の閾値よりも低い場合に前記蓄電体の目標蓄電量を増加させ、前記蓄電体保護部は、前記電気抵抗値が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値以下である場合には前記蓄電体から出力される電流を遮断することを特徴とする蓄電装置。
【請求項７】
前記蓄電体は、複数の蓄電要素を電気的に接続することにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記冷却液を攪拌する攪拌手段を有することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちいずれか一つに記載の蓄電装置を搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電体と蓄電体を冷却するための冷却液を筐体に収容した蓄電装置及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド自動車の駆動用または補助電源として使用される蓄電装置は、電池出力が高く、適正な使用温度を超えると電池劣化が進行するため、蓄電部を冷却する必要がある。
【０００３】
この種の蓄電装置として、複数の電池を電気的に接続した組電池と、この組電池を冷却する冷却液と、該組電池と冷却液を収容する筐体とを有する電池装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。各電池にはガス放出弁が形成されており、このガス放出弁から、過充電などの際に電解液が電気分解することにより発生したガスを放出させる構成になっている。
【０００４】
また、この蓄電装置には、冷却液を攪拌するための攪拌器が設けられている。
【特許文献１】特開平０６−１２４７３３号公報
【特許文献２】特開平１０−２５５７５０号公報
【特許文献３】特開２００３−５１２９８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、電池からガスが放出される際に、冷却液の中に電解液や活物質が流出し、冷却液の電気抵抗を低下させる場合がある。
【０００６】
また、筐体の内部に水分や不純物などの異物が混入して、冷却液の電気抵抗を低下させる場合がある。
【０００７】
さらに、組電池を冷却することにより筐体の内部において冷却液が自然対流し、冷却液に接触した筐体や電池外套管が摩耗する場合がある。そして、摩耗した際に発生する金属クズにより冷却液の電気抵抗が低下する場合がある。冷却液を強制的に攪拌する攪拌装置（特許文献１参照）を使用する場合には、この問題がより一層顕在化することになる。
【０００８】
このように冷却液の電気抵抗が低下すると、組電池が短絡して発熱温度が高くなるおそれがある。
【０００９】
そこで、本願発明は、蓄電体の短絡を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本願発明の蓄電装置は、蓄電体と、前記蓄電体を冷却する
ための冷却液と、前記蓄電体及び前記冷却液を収容する筐体と、前記冷却液の電気抵抗を
検出する検出手段と、前記検出手段により検出された電気抵抗値が閾値よりも低いか否か
を判別する判別手段とを有し、前記判別手段は、前記電気抵抗値が閾値よりも低い場合には、電気抵抗降下信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記電気抵抗降下信号に基づき、前記蓄電体から出力される電流を遮断する蓄電体保護部を設けてもよいし、前記蓄電体の異常を報知する報知手段を設けてもよいし、
前記蓄電体の目標蓄電量を増加させる蓄電量監視部を設けてもよい。
【００１２】
蓄電体と、前記蓄電体を冷却するための冷却液と、前記蓄電体及び前記冷却液を収容す
る筐体と、前記冷却液の電気抵抗を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された
電気抵抗値に基づき、前記蓄電体の異常を報知する報知手段と、前記検出手段により検出
された電気抵抗値に基づき、前記蓄電体から出力される電流を遮断する蓄電体保護部とを
有し、前記報知手段は、前記電気抵抗値が第１の閾値よりも低い場合に前記蓄電体の異常
を報知し、前記蓄電体保護部は、前記電気抵抗値が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値
以下である場合に前記蓄電体から出力される電流を遮断することを特徴とする蓄電装置。
【００１３】
蓄電体と、前記蓄電体を冷却するための冷却液と、前記蓄電体及び前記冷却液を収容す
る筐体と、前記冷却液の電気抵抗を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された
電気抵抗値に基づき、前記蓄電体の目標蓄電量を変化させる蓄電量監視部と、前記検出手段により検出された電気抵抗値に基づき、前記蓄電体から出力される電流を遮断する蓄電
体保護部とを有し、前記蓄電量監視部は、前記電気抵抗値が第１の閾値よりも低い場合に
前記蓄電体の目標蓄電量を増加させ、前記蓄電体保護部は、前記電気抵抗値が前記第１の
閾値よりも低い第２の閾値以下である場合には前記蓄電体から出力される電流を遮断する
ことを特徴とする。
【００１４】
前記蓄電体は、複数の蓄電要素を電気的に接続することにより構成することができる。
また、前記冷却液を攪拌する攪拌手段を設けるとよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、冷却液の電気抵抗が閾値よりも低い場合には、電気抵抗降下信号が出
力されるため、蓄電体が短絡に至る前に様々な対策を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の実施例である蓄電装置の分解斜視図であり、図２は蓄電装置の断面図で
ある。これらの図を参照しながら、蓄電装置１の概要を説明する。
【００１８】
本実施例の蓄電装置１は、電気自動車、ハイブリッド自動車の駆動用または補助電源として使用され、助手席下部のフロアパネル２上に設置されている。
【００１９】
電池収容ケース（筐体）１３には組電池（蓄電体）１２及びこの組電池１２を冷却する冷却液２３が収容されており、電池収容ケース１３のケース上蓋（筐体）１４には、冷却液２３の電気抵抗を検出するための電気抵抗検出器（検出手段）１６が取り付けられている。
【００２０】
このように、冷却液２３の電気抵抗を検出する電気抵抗検出器１６を設けることにより、冷却液２３の電気抵抗の低下を迅速に検出することができるようにしている。その結果、後述するように、組電池１２から出力される電流を遮断して、短絡による組電池１２の発熱を防止することができる。
【００２１】
次に、蓄電装置１の各部の構成を詳細に説明する。
（電池収容ケース１３について）
電池収容ケース１３は、上側が開口した箱型形状であり、ケース外周面には多数の放熱フィン３１が形成されている。このように多数の放熱フィン３１を設けることにより、外気との接触面積を増加させ、組電池１２の放熱を促進することができる。なお、図２では放熱フィン３１を省略して図示している。
【００２２】
電池収容ケース１３には、熱伝導性の高いステンレスなどの金属材料を用いることができる。
【００２３】
なお、電池収容ケース１３の外周面には、不図示の取り付けブラケットが形成されており、この取り付けブラケットは助手席下部のフロアパネル２に固定されている。これにより、蓄電装置１を固定することができる。
【００２４】
（組電池１２について）
組電池１２は、複数の円筒型電池（蓄電要素）１２２を並設した電池集合体であり、対向配置される一対の電池フォルダ１２３に支持されている。各円筒型電池１２２の両端に設けられた電極ネジ軸部１３１、１３２は、電池フォルダ１２３から突出しており、バスバー１２４を介して直列に接続されている。バスバー１２４は、電極ネジ軸部１３１、１３２に締結ナット１２５を締結することにより固定される。
【００２５】
このように複数の円筒型電池１２２を並設した電池集合体を車両の駆動用又は補助電源として使用する場合には、充放電に伴う発熱温度が高くなるため、冷却風を用いた気体冷却のみでは冷却不足となるおそれがある。そこで、本願発明では、気体よりも熱伝導率の高い冷却液２３内に組電池１２を浸漬させることにより、組電池１２を冷却している。
【００２６】
ここで、冷却液２３としては、比熱、熱伝導性と沸点が高く、電池収容ケース１３、組電池１２を腐食させず、熱分解、空気酸化、電気分解などを受けにくい物質が適している。さらに、電極端子間の短絡を防止するために、電気的絶縁性の液体としなければならない。
【００２７】
例えば、フッ素系不活性液体を使用することができる。フッ素系不活性液体としては、スリーエム社製フロリナート、Ｎｏｖｅｃ  ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｒ）、Ｎｏｖｅｃ１２３０を用いることができる。また、フッ素系不活性液体以外の液体（例えば、シリコンオイル）を用いることもできる。
【００２８】
次に、図３を参照しながら、各円筒型電池１２２の構成を詳細に説明する。筒状の電池
外套缶１３４の内側には電極体１３５が組み込まれている。
【００２９】
この電極体１３５は、両面に正活物質が塗布された帯状の正電極体１３５ｂと両面に負
活物質が塗布された帯状の負電極体１３５ｃとをセパレータ１３５ａを介して渦巻状に巻
き回すことにより構成されている。電池外套缶１３４には、電解液が注入されている。なお、この電解液は、セパレータ１３５ａの中に含浸させてもよい。
【００３０】
正活物質として、リチウム−遷移元素複合酸化物であるＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、
ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＣｕＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭＯ２（ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ
及びＭｎよりなる群から選ばれた少なくとも２種の遷移元素）、ＬｉＭｎ２Ｏ４を例示で
きる。負活物質としては、リチウムイオンを電気化学的に吸蔵及び放出することが可能な
ものであれば特に限定されない。具体例としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、有機
物焼成体、金属カルコゲン化物を例示することができる。
【００３１】
電解液の溶質として使用するリチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、
ＬｉＰＦ６、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６及びＬｉＡｓＦ６を例示でき、リチウム塩を溶かすために使用する有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状炭酸エステルと、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等の鎖状炭酸エステルとの混合溶媒を例示することができる。
【００３２】
電極体１３５の電池長手方向（Ｙ方向）の両端には、円板状の集電板１３６が溶接され
ている。集電板１３６の資材としては、アルミニウム箔、ステンレス箔、銅箔を例示でき
る。
【００３３】
集電板１３６は、導電線１３７を介して、正及び負極ネジ軸部１３１、１３２を保持す
る保持板１３９に電気的及び機械的に接続されている。保持板１３９には正及び負極ネジ軸部１３１、１３２の取り付け位置とは異なる位置に破壊弁１３９´が形成されており、この破壊弁１３９´は、保持板１３９にパンチ加工を施すことにより形成される。
【００３４】
電池異常状態の際に発生したガスにより、電池外套缶１３４の内圧が限界圧力値（例え
ば、２気圧）を超えて昇圧されると、破壊弁１３９´が破壊され、そこから円筒型電池１２２の外部にガスが放出される。これにより、電池外套缶１３４の内圧上昇を抑制することができる。また、ガス放出の際に、電解液や活物質が冷却液２３の中に混入する場合もある。
【００３５】
（ケース上蓋１４について）
ケース上蓋１４は、電池収容ケース１３のカバー取付面１３ｅに設置されており、不図示の締結ボルトにより固定されている。ケース上蓋１４の平面視（Ｙ軸方向視）中央には、冷却液２３の電気抵抗を検出する電気抵抗検出器１６が設けられている。電気抵抗検出器１６には、冷却液２３の電気抵抗を直読可能な絶縁抵抗器（メガ）を用いることができる。
【００３６】
電気抵抗検出器１６で検出された冷却液２３の電気抵抗値は、導電線１５を介して、後述する電池ＥＣＵ５１（図４参照）に出力される。
【００３７】
次に、図４及び図５を参照して、蓄電装置の出力電流を遮断する方法について説明する。ここで図４は蓄電装置の出力電流を遮断する回路構成を示すブロック図であり、点線は電気的な接続を示し、矢印の向きは信号の流れる方向を示している。図５は蓄電装置の出力電流を遮断する方法を示すフローチャートである。
【００３８】
電池ＥＣＵ（判別手段）５１は、電気抵抗測定器１６から出力された電気抵抗値を常時監視しており（ステップＳ１０１）、冷却液２３の電気抵抗値が１０２Ωｍ（閾値）以下に降下した場合には（ステップＳ１０２）、電池保護回路（蓄電体保護部）５２に対して、電気回路の遮断を指示する指示信号（電気抵抗降下信号）を出力する。
【００３９】
この指示信号に基づき、電池保護回路５２は、組電池１２から出力される電流を遮断する（ステップＳ１０３）。
【００４０】
このように、本実施例によれば、冷却液２３の電気抵抗が降下すると直ちに組電池１２から出力される電流を遮断できるため、短絡による組電池１２の発熱を抑制できる。
【実施例２】
【００４１】
次に、図６及び図７を参照しながら、実施例２を説明する。ここで、図６は、組電池１２の短絡を防止するための回路構成を図示したブロック図であり、点線は電気的な接続を示しており、矢印の向きは信号の流れる方向を示している。図７は、組電池１２の短絡を防止する方法を示したフローチャートである。
【００４２】
実施例１では、冷却液２３の電気抵抗が低下した際に、組電池１２から出力される電流を遮断したが、本実施例では電流を遮断する前段階として警報ランプ（報知手段）５３による警告を行っている。なお、警報ランプ５３以外の構成は、実施例１と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
電池ＥＣＵ５１は、電気抵抗測定器１６から出力される電気抵抗値を常時監視しており（ステップＳ２０１）、冷却液２３の電気抵抗値が１０３Ωｍ（第１の閾値）よりも低い場合には（ステップＳ２０２）、車室内に設けられた警報ランプ５３に対して点灯動作の開始を指示する指示信号（電気抵抗降下信号）を出力する。
【００４４】
この指示信号が入力されると、警報ランプ５３は点灯動作を開始する（ステップＳ２０３）。これにより、車室内の人間に電池交換が必要である旨を報知することができる。
【００４５】
警報ランプ５３の点灯後に冷却液２３の電気抵抗値がさらに降下して、１０２Ωｍ（第２の閾値）以下になった場合には（ステップＳ２０５）、実施例１と同様の方法により組電池１２から出力される電流を遮断する。
【００４６】
本実施例では、報知手段として警報ランプ５３を使用したが、他の報知手段（たとえば、音声警告）を用いてもよい。
【実施例３】
【００４７】
次に、図８を参照しながら、実施例３を説明する。ここで、図８は組電池１２の短絡を防止する方法を示したフローチャートである。
【００４８】
実施例１では、冷却液２３の電気抵抗が低下した際に、組電池１２から出力される電流を遮断したが、本実施例では電流を遮断する前段階として組電池１２の目標蓄電量（ＳＯＣ）を増加させている。
【００４９】
電池ＥＣＵ（蓄電量監視部）５１は、電気抵抗測定器１６から出力される電気抵抗値を常時監視しており（ステップＳ３０１）、冷却液２３の電気抵抗値が１０３Ωｍ（第１の閾値）よりも低い場合には（ステップＳ３０２）、組電池１２の目標蓄電量を数％増加させる（ステップＳ３０３）。なお、本実施例では、電気抵抗降下信号が電池ＥＣＵ５１の内部信号として処理されている。
【００５０】
このように目標蓄電量を増加させることにより、冷却液２３の電気抵抗が降下することにより放電した組電池１２の電力を補うことができる。これにより、車両出力に対応した電池出力を得ることができる。
【００５１】
目標蓄電量の増加後に冷却液２３の電気抵抗値がさらに降下して、１０２Ωｍ（第２の閾値）以下になった場合には（ステップＳ２０５）、実施例１と同様に組電池１２から出力される電流を遮断する。
【００５２】
（他の実施例）
本発明は、図９に図示する蓄電装置１００にも適用することができる。ここで、図９は、蓄電装置の断面図である。実施例１と同一の機能を有する部分には、同一符号を付している。電池フォルダ１２３は、一対の締結ボルト７１及び締結ネット７２によりケース上蓋１４に吊り持ち支持されている。
【００５３】
組電池１２の下方には、円筒型電池１２２の長手方向に延びる回転部材６３が配置されており、この回転部材６３の外周面には複数の攪拌フィン６４が形成されている。回転部材６３の軸部６２の一端はモータ６１の出力軸に直結されており、他端は電池収容ケース１３の内側面に設けられた軸受け部６５に対して回転可能に支持されている。
【００５４】
上述の構成において、モータ６１を駆動すると軸部６２を回転軸として回転部材６３が回転し、攪拌フィン６４の攪拌作用により、冷却液２３を攪拌することができる。これにより、冷却液２３の温度のバラツキを抑制して、電池寿命を延ばすことができる。
【００５５】
このように、強制的な攪拌手段を設けることにより冷却液の流速が増すため、実施例１の構成よりも電池収容ケース１３、電池外套缶１３４が摩耗しやすくなる。したがって、電気抵抗検出器１６を設けることにより、摩耗時に発生する金属クズによる冷却液２３の電気抵抗の低下をいち早く検出して、出力電流の遮断などの安全対策などを施すことができる。
【００５６】
また、実施例２及び３では、組電池１２から出力される電流を遮断したが、警告のみ（報知手段）又は電池ＥＣＵ（蓄電量監視部）による目標蓄電量の増加のみを行っても良い。この場合、ケース上蓋１４にガス排出管を接続して、電池収容ケース１３の内部のガス（円筒型電池１２２から発生したガス）を外部に排出させるとよい。
【００５７】
上述の実施例では円筒型のリチウムイオン電池について説明したが、ニッケル水素電池
を使用してもよいし、角型電池を使用してもよい。また、電気二重層キャパシタを使用す
ることもできる。この電気二重層キャパシタは、複数の正極及び負極を、セパレータを介
在させて交互に重ね合わせたものである。そして、この電気二重層キャパシタにおいては、例えば、集電体としてアルミ箔、正極活物質及び負極活物質として活性炭、セパレータとしてポリエチレンからなる多孔質膜を用いることができる。
【００５８】
蓄電装置は、後部座席の下方、トランクルームなどに配置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】蓄電装置の分解斜視図である。
【図２】蓄電装置の断面図である。
【図３】円筒型電池の断面図である。
【図４】蓄電装置の出力電流を遮断する回路構成を示すブロック図である。
【図５】蓄電装置の出力電流を遮断する方法を示すフローチャートである。
【図６】組電池の短絡を防止するための回路構成を図示したブロック図である。
【図７】組電池の短絡を防止する方法を示したフローチャートである（実施例２）。
【図８】組電池の短絡を防止する方法を示したフローチャートである（実施例３）。
【図９】他の実施例の蓄電装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  蓄電装置
２  フロアパネル
１２  組電池
１３  電池収容ケース
１４  ケース上蓋
１５  導電線
１６  電気抵抗検出器
２３  冷却液
３１  放熱フィン
５１  電池ＥＣＵ
５２  電池保護回路
５３  警報ランプ
６１  モータ
６２  軸部
６３  回転部材
６４  攪拌フィン
１２２  円筒型電池
１３４  電池外套管
【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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