CN112005428B - 电源装置和电源装置的排出阀的开阀检测方法 - Google Patents

电源装置和电源装置的排出阀的开阀检测方法 Download PDF

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Abstract

检测温度来确实地检测排出阀的开阀。将具有若内压变得比设定压力高就开阀的排出阀的电池收纳于壳体，具备：检测壳体内的温度的温度传感器；和以温度传感器的检测温度来检测排出阀的开阀的检测电路，检测电路检测温度传感器中检测到的检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)比上升斜率设定值高、检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)超过上升斜率设定值的定时其到检测温度降低到基准温度以下的定时为止的高温时间(t1)比高温时间设定值长这一情况，来检测排出阀的开阀。

Description

电源装置和电源装置的排出阀的开阀检测方法
技术领域
本发明涉及将能充电的电池配置于壳体的电源装置，特别涉及若电池的内压上升到异常的压力就开阀的排出阀的电源装置、和检测该电源装置的排出阀的开阀的检测方法。
背景技术
在壳体中内置电池的电源装置为了防止电池的破裂等弊病而在电池设置排出阀。排出阀检测电池的内压并开阀。若电池的内压变得比设定压高，排出阀就进行开阀，将内部的高压气体喷出来防止内压的上升。电池在异常的状态被使用而电池的内压上升。排出阀开阀的电池的异常的状态例如由于流过过大的充放电电流、或正负的电极在内部短路等原因而产生。排出阀由于在异常的使用状态下开阀，因此迅速检测开阀的状态是重要的。开发了检测温度来判定排出阀的开阀的电源装置。(参考专利文献1)
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2010-055957号公报
发明内容
发明要解决的课题
检测温度来检测排出阀的开阀的装置对电池温度、周围温度进行检测并进行判定。电池由于在排出阀开阀的状态下温度上升，因此能用电池温度、周围温度检测开阀。但电池的温度会因周围温度等外在条件而发生变动，进而也会因对电池进行充放电的电流的大小而变化，因此难以确实且迅速地进行检测。进而，用温度判定排出阀的开阀的装置由于在温度传感器感应的噪声阻碍温度的正确的检测，因此据此也难以循序且确实地检测排出阀的开阀。
本发明以消除现有的以上的弊病为目的而开发，本发明的重要的目的在于，提供能检测温度来正确且迅速地检测排出阀的开阀的电源装置和检测排出阀的开阀的方法。
用于解决课题的手段
本发明的电源装置具备：具有若内压变得比设定压力高就开阀的排出阀的电池1；收纳电池1的壳体3；检测壳体3内的温度的温度传感器5；和以温度传感器5中检测到的检测温度来检测排出阀的开阀的检测电路7，检测电路7检测检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)比上升斜率设定值高、且从检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)超过上升斜率设定值的定时起到检测温度降低到基准温度以下的定时为止的高温时间(t1)比高温时间设定值长这一情况，来检测排出阀的开阀。
本发明的电源装置能设为：在壳体3内具备多个温度传感器5，检测电路7根据各个温度传感器5的检测温度来检测排出阀的开阀。多个温度传感器5的至少一者能配设于壳体3内的排出气体的路径。另外，多个温度传感器的至少一者能与电池1直接或间接的热耦合而配设，来检测电池温度。
本发明的电源装置能设为：检测电路7检测从检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)变得比设定斜率高的定时到上升斜率(ΔT/Δt)降低到设定斜率以下的定时为止的上升时间(t2)超过上升时间设定值这一情况，来检测排出阀的开阀。
本发明的电源装置能设为：温度传感器5并用检测电池温度的温度传感器5。
本发明的电源装置的排出阀的开阀检测方法检测电源装置的排出阀的开阀，所述电源装置具备：具有若内压变得比设定压力高就开阀的排出阀的电池1；收纳该电池1的壳体3；和检测壳体1内的温度的温度传感器5，检测温度传感器5中检测到的检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)，检测从上升斜率超过上升斜率设定值起到降低到基准温度以下为止的高温时间(t1)，在上升斜率(ΔT/Δt)比预先设定的上升斜率设定值大、高温时间(t1)比高温时间设定值长的状态下，判定为排出阀开阀。
本发明的电源装置的排出阀的开阀检测方法能设为，在配置于壳体3内的多个温度传感器5检测多个测定点的温度，若检测到任意的温度传感器5的检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)和高温时间(t1)超过设定值这一情况，就判定为排出阀开阀。
本发明的电源装置的排出阀的开阀检测方法能设为：检测从检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)变得比设定斜率高的定时到上升斜率(ΔT/Δt)降低到设定斜率以下的定时为止的上升时间(t2)超过上升时间设定值这一情况，来判定为排出阀开阀。
本发明的排出阀的开阀检测方法能设为：在温度传感器5中并用检测电池温度的温度传感器5。
发明效果
本发明的电源装置和电源装置的排出阀的开阀检测方法特征在于，能检测温度来正确且迅速地检测排出阀的开阀。特别是，以上的电源装置和开阀检测方法除了温度传感器的检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)以外，还检测从检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)超过上升斜率设定值起到检测温度降低到基准温度以下为止的高温时间(t1)，还检测该高温时间(t1)超过高温时间设定值，来检测排出阀的开阀，因此有能无视在温度传感器感应的噪声的影响来正确地排出阀的开阀的特征。温度传感器虽然能以简单的电路结构检测壳体内的电池温度等，但不能完全消除温度传感器中感应的噪声的影响。温度传感器的噪声从开关电源等电源电路经由电源线被感应，进而作为来自种种开关电路的辐射噪声而被感应。温度传感器由于因检测温度和噪声两方而检测电压变动，因此噪声导致的电压变动成为检测温度的误差的原因。噪声的完全的除去极其困难，噪声导致的检测温度的误差会阻止正确检测排出阀的开阀。
本发明的电源装置和开阀检测方法即使处于因噪声而检测温度发生变动的状态，也能正确地检测排出阀的开阀。这是因为，以上的电源装置和开阀检测方法用温度的上升斜率(ΔT/Δt)、和到温度降低为止的高温时间(t1)两方来检测排出阀的开阀。若排出阀开阀而从电池喷出高温的排出气体，则壳体内的温度急剧上升，进而在温度上升后，到降低到基准温度为止要花费时间，到温度降低为止的时间与噪声的周期比较相当长。为此，将上升斜率(ΔT/Δt)与上升斜率设定值进行比较，进而将温度降低到基准温度为止的高温时间(t1)与高温时间设定值进行比较，通过检测到两方超过设定值这一情况，来消除短周期变动的噪声导致的误动作，从而确实地检测排出阀的开阀。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的电源装置的概略立体图。
图2是本发明的一实施方式所涉及的电源装置的概略结构图。
图3是表示排出阀的开阀时的温度传感器的检测温度发生变化的状态的图表。
图4是表示由于排出阀未开阀的状态下在温度传感器感应的噪声而检测温度发生变化的状态的图表。
具体实施方式
以下基于附图来详细说明本发明。另外，在以下的说明中，根据需要而使用表示特定的方向、位置的用语(例如“上”、“下”、以及包含这些用语的其他用语)，但这些用语的使用是为了使参考附图的发明的理解容易，并不用这些用语的意义来限制本发明的技术范围。另外，多个附图中所表示的相同符号的部分表示相同或同等的部分或构件。
进而，以下所示的实施方式例示用于将本发明的技术思想具体化的电源装置和电源装置的排出阀的开阀检测方法，并不将本发明限定在以下。另外，以下记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等只要没有特定的记载，就不是将本发明的范围仅限制于其的意思，意在进行例示。另外，一个实施方式、实施例中说明的内容也能适用于其他实施方式、实施例。另外，附图所示的构件的大小、位置关系等为了使说明明确而有时进行夸张。
本发明的电源装置最适合将大量电池内置于壳体的大容量的电源例如后备电源等，但也能使用在对自行车、车辆的行驶电动机提供电力的车辆用的电源装置等其他种种用途中。
图1以及图2的概略图所示的电源装置100将多个电池1作为电池组件2而内置于壳体3。壳体3内置电池组件2、电路基板4和与电路基板4连接的温度传感器5。电池组件2将能充电的多个电池1经由金属板的引线板(未图示)而串联、并联连接，并连结成块状。
电池1是圆筒形电池、方形电池。电池1在密闭结构的金属壳体收纳电极和电解液。金属壳体用封口板气密地固定将底闭塞的外装罐的开口部。将金属板压制加工来制作外装罐。封口板经由包装而铆接加工在外装罐的开口部周缘，从而气密地固定。
虽未图示，但电池1为了防止在密闭结构的金属壳体的内压上升时破损而设置排出阀。排出阀设于封口板或外装罐的底面。若内压变得比设定压力例如1.5MPa高，排出阀就开阀，防止内压上升引起的金属壳体的破坏。排出阀在异常的状态下开阀。因此，在排出阀开阀的状态下，电池1的温度也变得非常高。为此，从开阀的排出阀喷出的气体、电解液(喷出物)成为异常的高温的排出气体。特别是将电池1设为锂离子电池的电池装置，排出气体成为异常的高温。进而，锂离子电池由于填充了非水系的电解液，因此其成为以高温排出的燃烧气体，有时进一步成为异常的高温。并不限于锂离子电池，即使是其他能充电的电池，排出阀也在异常的使用状态下开阀，因此排出气体成为异常的高温。
壳体3是金属制或塑料制，设为密闭结构，或设为封闭但不密闭的结构，设置将从电池1排出的排出气体排出到外部的排出口(未图示)。有排出口的壳体3将从电池1喷出的排出气体从排出口排出到外部。但密闭结构、封闭结构的壳体3不一定非要设置特定的排出口，还能设为部分地设置间隙、来从该间隙将排出气体排出到外部的结构。
图1的电源装置100将壳体3的整体形状设为四角形的箱形，在内部配置电池组件2和电路基板4。图1的电源装置在壳体3配置3组电池组件2，但本发明的电源装置并不将收纳于壳体3的电池1的个数和连接状态确定。
电路基板4经由引线6连接温度传感器5。温度传感器5检测壳体3内的特定部位的温度，来检测电池1的排出阀开阀。在壳体3内置多个电池1的电源装置重要的是，不管哪个电池1的排出阀开阀，都正确地检测开阀。图1和图2的电源装置100在壳体3内配置多个温度传感器5，来以全部温度传感器5的检测温度检测排出阀的开阀。图1和图2的电源装置设置检测电池温度的温度传感器5A、和检测从开阀的排出阀喷出的排出气体的温度的温度传感器5B。
检测电池温度的温度传感器5A与构成电池组件2的电池1直接或间接地热耦合而配设。用金属板的引线板将电池1串联、并联连接的电池组件2还能将温度传感器5A配置成与引线板热耦合，从而配置成经由引线板与电池1热耦合。由于引线板与多个电池1连接，因此，经由引线板与电池1热耦合的温度传感器5A能迅速检测连接引线板的多个电池1的温度。其中，温度传感器5A还能与电池壳体的表面热耦合而配置。图中的电源装置100在电池组件2的上表面和下表面配置检测电池温度的多个温度传感器5A。各个温度传感器5A检测正在热耦合的电池1的温度。图中的电源装置100也可以使温度传感器5A的数量比电池1的个数少，检测特定的电池1的温度。电源装置100由于设计成将各个电池1以相同电流充放电从而温度差少，因此不用检测全部电池温度，就能检测特定的电池1的温度。电源装置100由于为了保护电池1而检测电池温度，因此例如检测温度变化大的电池1的温度来在保护电池1的同时使其充放电。其中电源装置还能将温度传感器5A与全部电池1热耦合来检测温度。
检测排出气体的温度的温度传感器5B配置于电池组件2之间、电池组件2与壳体3内面之间的从电池1排出的排出气体的通路。图1和图2的电源装置100将检测排出气体的温度的温度传感器5B配置于电池组件2与壳体3之间。该温度传感器5B检测沿着壳体3的内面流动的排出气体的温度来检测排出阀的开阀。排出气体的温度传感器5B通过与电池1热耦合而配置，还能并用成检测电池1的温度的温度传感器5A。
电路基板4安装了：经由引线6与温度传感器5连结来检测排出阀的开阀的检测电路7；和与电池1连接来控制电池1的充放电的保护电路8。检测电路7检测壳体3内的电池温度、气体通路的温度来检测排出阀的开阀。若排出阀开阀，则高温的排出气体向壳体3内喷出。因此，能检测壳体3内的温度来判定排出阀的检测。但壳体3内的温度也会因排出阀的开阀以外的条件而变动，例如会因壳体3的周围温度、对电池1进行充放电的电流值而变动。为此，即使在排出阀未开阀的状态下，若周围温度变高，或对电池1进行充放电的电流变大，壳体3内的温度就会变高。由于壳体3内的温度会因排出阀开阀而变高，另外也会因周围温度、充放电的电流而变高，因此，若将壳体3内的温度与设定值比较来判定排出阀的开阀，就不再能正确地进行检测。这是因为，即使是排出阀未开阀的状态，若周围温度高、充放电的电流变大，壳体3内的温度也会变高。
为了消除因周围温度、充放电的电流而温度上升导致难以正确判断排出阀的开阀的缺点，电源装置取代将温度传感器5的检测温度与设定值进行比较，而是将检测温度上升的斜率即温度的上升斜率(ΔT/Δt)与预先设定的上升斜率设定值进行比较，来判定排出阀的开阀。其中，温度传感器5的检测温度虽然若排出阀开阀就上升，但由于也会因在温度传感器5感应的噪声而上升，因此若仅用上升斜率(ΔT/Δt)来判定排出阀的开阀，就会产生噪声导致的误动作。电源装置为了识别噪声导致的温度传感器5的检测温度的变动和排出阀的开阀引起的检测温度的变动，将检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)超过上升斜率设定值、进而上升斜率(ΔT/Δt)超过上升斜率设定值起直到降低到预先设定的基准温度以下为止的时间、即排出阀开阀而温度上升的高温时间(t1)与高温时间设定值进行比较，仅限于上升斜率(ΔT/Δt)比上升斜率设定值大、进而高温时间(t1)比高温时间设定值长的状态，判定为排出阀开阀。
用温度的上升斜率(ΔT/Δt)和高温时间(t1)两方检测排出阀的开阀的检测电路7将上升斜率设定值和高温时间设定值存储在存储器。使壳体3内的一个电池1强制热失控从而将排出阀开阀，测定温度传感器5的检测温度，进而测定在温度传感器5感应的噪声，来将上升斜率设定值、高温时间设定值和基准温度设定成能不受噪声影响地正确判定排出阀的开阀的值。
图3表示排出阀的开阀时的温度传感器5的检测温度发生变化的状态。另外，图4表示由于在排出阀未开阀的状态下在温度传感器5感应的噪声而检测温度发生变化的状态。这些图将横轴设为时间轴，将纵轴设为温度传感器5的检测温度。温度传感器5使用热敏电阻等因温度而电阻发生变化的元件，检测电路7将温度传感器5的电阻变换成电压来检测温度。在图3和图4中，温度传感器5的检测温度因噪声而上下变动。这些图以给定的检测周期检测温度并进行描绘。检测周期为了能迅速检测温度变化而例如设定为100msec～500msec。进而，检测电路7为了使温度检测精度高而以比设定周期短的周期例如5msec～10msec的采样周期来检测温度，将以采样周期检测的多次检测温度进行平均来运算设定周期中的温度变化。
如图3所示那样，感应到噪声的温度传感器5的检测温度上下变化，在排出阀开阀的状态下检测温度上升，检测温度也会因噪声而上升。为了无视噪声的影响来正确检测排出阀的开阀，检测电路7设定上升斜率设定值、高温时间设定值和基准温度。上升斜率设定值为了确实地检测排出阀的开阀所引起的温度上升而设定为例如1℃/sec。关于高温时间设定值和基准温度，考虑从排出阀开阀起到温度降低为止的状态，例如将高温时间设定值设定为20sec，将基准温度设定为上升斜率(ΔT/Δt)超过上升斜率设定值时的检测温度。上升斜率设定值和高温时间设定值若过小，就易于受到噪声的影响，反过来，若过大，就不再能正确地检测排出阀的开阀。另外，由于排出阀开阀而温度上升的斜率和降低的状态根据壳体3的内容积、电池1的型式、大小、电池1的个数、配置、进而温度传感器5的配置场所等而发生变化，因此上升斜率设定值、高温时间设定值和基准温度被设定成将排出阀开阀而确实地检测开阀的值。
检测电路7不一定非要设定1sec间的上升斜率设定值，还能存储比1sec短、或1sec以上的时间带中的温度的上升斜率。例如，存储2sec间的上升斜率设定值的检测电路7将2sec间的上升斜率(ΔT/Δt)与上升斜率设定值进行比较来判定排出阀的开阀。
进而，检测电路7除了上升斜率(ΔT/Δt)、高温时间(t1)和基准温度，还将从检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)变得比设定斜率高的定时起到上升斜率(ΔT/Δt)降低到设定斜率以下的定时为止的上升时间(t2)与上升时间设定值进行比较，通过还检测超过上升时间设定值这一情况来判定排出阀的开阀，能更正确地判定排出阀的开阀。上升时间设定值例如设定为1sec～2sec。其中，由于上升时间设定值也会根据壳体3的内容积、电池1的型式、大小、电池1的个数、配置、进而温度传感器5的配置场所等而发生变化，因此能设定为不受噪声的影响而确实地判定排出阀的开阀的值。
图1和图2的电源装置100具备多个温度传感器5。该电源装置100在任意的温度传感器5中检测到的检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)比上升斜率设定值大、高温时间(t1)比高温时间设定值长的状态下，进而在上升时间(t2)比上升时间设定值长的状态下，判定为排出阀开阀，从而能迅速且正确地判定排出阀的开阀。进而，具备多个温度传感器5的电源装置还能在各个温度传感器5分别设定上升斜率设定值、高温时间设定值和上升时间设定值，来判定排出阀的开阀。
产业上的可利用性
本发明有效地利用在将具备排出阀的多个电池配置于壳体的电源装置。
-符号说明-
100…电源装置
1…电池
2…电池组件
3…壳体
4…电路基板
5、5A、5B…温度传感器
6…引线
7…检测电路
8…保护电路。

Claims (10)

1.一种电源装置，具备：
具有若内压变得比设定压力高就开阀的排出阀的电池；
收纳所述电池的壳体；
检测所述壳体内的温度的温度传感器；和
以所述温度传感器中检测到的检测温度检测所述排出阀的开阀的检测电路，
所述检测电路检测所述检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)变得比上升斜率设定值高、且从所述检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)超过上升斜率设定值的定时起到所述检测温度降低到基准温度以下的定时为止的高温时间(t1)比高温时间设定值长这一情况，来检测所述排出阀的开阀。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其中，
在所述壳体内具备多个所述温度传感器，
所述检测电路根据各个所述温度传感器的检测温度来检测所述排出阀的开阀。
3.根据权利要求2所述的电源装置，其中，
多个所述温度传感器的至少一者配设于所述壳体内的排出气体的路径。
4.根据权利要求2所述的电源装置，其中，
多个所述温度传感器的至少一者与所述电池直接或间接热耦合而配设。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电源装置，其中，
所述检测电路检测从所述检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)变得比设定斜率高的定时起到上升斜率(ΔT/Δt)降低到设定斜率以下的定时为止的上升时间(t2)超过上升时间设定值这一情况，来检测所述排出阀的开阀。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的电源装置，其中，
所述温度传感器并用检测电池温度的温度传感器。
7.一种电源装置的排出阀的开阀检测方法，所述电源装置具备：
具有若内压变得比设定压力高就开阀的排出阀的电池；
收纳所述电池的壳体；和
检测所述壳体内的温度的温度传感器；
在电源装置的排出阀的开阀检测方法中，
检测所述温度传感器中检测到的检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)，并检测从上升斜率超过上升斜率设定值起到降低到基准温度以下为止的高温时间(t1)，在上升斜率(ΔT/Δt)比预先设定的上升斜率设定值大、高温时间(t1)比高温时间设定值长的状态下，判定为所述排出阀开阀。
8.根据权利要求7所述的电源装置的排出阀的开阀检测方法，其中，
在所述壳体内配置多个所述温度传感器，在所述温度传感器检测多个测定点的温度，
若检测到任意的温度传感器的检测温度的所述上升斜率(ΔT/Δt)和所述高温时间(t1)超过设定值这一情况，就判定为所述排出阀开阀。
9.根据权利要求7或8所述的电源装置的排出阀的开阀检测方法，其中，
检测从检测温度的上升斜率(ΔT/Δt)变得比设定斜率高的定时起到上升斜率(ΔT/Δt)降低到设定斜率以下的定时为止的上升时间(t2)超过上升时间设定值这一情况，来判定为所述排出阀开阀。
10.根据权利要求7或8所述的电源装置的排出阀的开阀检测方法，其中，
在所述温度传感器中并用检测电池温度的温度传感器。
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