CN115516324A - 电池组的热扩散判定方法和热扩散探测系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种在电池组的内部具备多个单体、对电池组内的压力变化发挥作用的压力作用部件、探测电池组内的压力的至少一个压力传感器、以及探测单体的电压的至少一个电压传感器的电池组的热扩散判定方法。在该热扩散判定方法中，通过压力传感器探测电池组内的压力，通过电压传感器探测单体的电压。在探测出的电池组内的压力的变化量或者变化率大于规定值的情况下，判定为电池组内的压力异常，在探测出的单体的电压的变化量或者变化率大于规定值的情况下、或者在单体的电压值大于规定值的情况下，判定为单体的电压异常。而且，在电池组内的压力和单体的电压均异常的情况下，判定为发生了热扩散。

Description

电池组的热扩散判定方法和热扩散探测系统
技术领域
本发明涉及一种电池组的热扩散判定方法和热扩散探测系统。
背景技术
在容纳有多个电池单体的电池组中，当在电池单体中发生了内部短路等异常时，该电池单体的发热进一步引起其它电池单体的发热，有可能导致热扩散(热失控)。在搭载电池组的电动汽车、混合动力车等车辆中，从安全性的观点出发，要求具备用于尽早且准确地探测热扩散(热失控)的系统。
然而，例如在通过探测温度来探测热扩散的情况下，在从1个电池单体发生异常及至因热扩散而引起的电池组内的温度上升的期间存在时间滞后，因此无法迅速地探测热扩散。
对于此，在JP2011-060755A中公开了一种检测电池组内的压力并基于电池组内的压力的变化来探测热扩散(热失控)的系统。在该系统中，基于压力来探测热扩散，因此能够消除时间滞后的问题。
发明内容
另外，近年来，具备使用气体制冷剂的冷却系统、将电池单体与电池组的外部连接的电池单体的排气通路等的电池组正在增加。在这样的电池组中，当制冷剂气体泄漏到电池组内时，电池组内的压力与热扩散无关地上升。另外，由于连结至电池组的外部的排气通路的影响，电池组内的压力也能够与热扩散无关地变化。在像这样的具备对电池组内的压力变化发挥作用的压力作用部件的电池组中，如果只是如JP2011-060755A所记载的技术那样检测电池组内的压力，则无法准确地探测热扩散的发生，有可能误探测热扩散。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够迅速且准确地探测热扩散的发生的电池组的热扩散判定方法和热扩散探测系统。
根据本发明的一个方式，提供一种在电池组的内部具备多个单体、对电池组内的压力变化发挥作用的压力作用部件、探测电池组内的压力的至少一个压力传感器、以及探测单体的电压的至少一个电压传感器的电池组的热扩散判定方法。在该热扩散判定方法中，通过压力传感器探测电池组内的压力，通过电压传感器探测单体的电压。在探测出的电池组内的压力的变化量或者变化率大于规定值的情况下，判定为电池组内的压力异常，在探测出的单体的电压的变化量或者变化率大于规定值的情况下、或者在单体的电压值大于规定值的情况下，判定为单体的电压异常。而且，在电池组内的压力和单体的电压均异常的情况下，判定为发生了热扩散。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的电池组的热扩散探测系统的主要结构的概要结构图。
图2是说明热扩散探测系统的控制结构的框图。
图3是说明热扩散探测方法的时序图。
图4是说明热扩散探测方法的流程图。
图5是示出第二实施方式的电池组的热扩散探测系统的主要结构的概要结构图。
图6是说明第二实施方式的热扩散探测系统的控制结构的框图。
具体实施方式
下面，参照附图等来说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1是本发明的第一实施方式的电池组的热扩散探测系统(下面设为热扩散探测系统)100的概要结构图。热扩散探测系统100搭载于电动汽车、混合动力车等车辆等中。
如图1所示，热扩散探测系统100由电池组1、容纳于电池组1内的多个电池模块10、用于冷却电池模块10的制冷剂气体流路20、探测电池组1内的压力的多个压力传感器30、控制器40等构成。图1是电池组1的从上表面方向观察的截面图，虽未图示，但是电池组1的上表面被罩部覆盖。即，电池组1是所谓的封闭式的电池组。
电池模块10是将未图示的多个单位单体层叠而成的电池堆(单体)，电池组1构成为容纳有多个电池模块10。本实施方式中的单位单体是锂离子二次电池，但并不限于此。虽未图示，但是电池模块10通过引线等与外部负载电连接，多个电池模块10也分别通过引线等进行电连接。此外，电池组1内的电池模块10的个数、配置是任意的，并不限于图1所示的情况。
制冷剂气体流路20是供用于冷却电池模块10的制冷剂气体循环的流路，以在各电池模块10内通过的方式形成。当制冷剂气体从制冷剂气体流路20泄漏到电池组1内时，电池组1内的压力上升。即，制冷剂气体流路20是对电池组1内的压力变化发挥作用的压力作用部件。此外，制冷剂气体流路20的形状、配置只要是能够冷却电池组1的结构即可，并不限于图1的形状、配置。
压力传感器30包括第一压力传感器30a和第二压力传感器30b，分别探测电池组1内的压力P。压力传感器30设置于由金属板等构成的屏蔽板31的下方，压力传感器30的压力测定部朝向电池组1的底部方向。通过像这样由屏蔽板31覆盖压力传感器30，由此即使在电池组内发生后述的热扩散而从单体喷出高温高压气体的情况下，压力传感器30也会受到屏蔽板31的保护。即，压力传感器30设置于在发生了热扩散的情况下也不会受到热扩散影响的位置，因此压力传感器30即使在发生了热扩散的情况下也正常地工作。此外，由压力传感器30探测出的压力P被发送到后述的控制器40。
控制器40由具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RΑM)以及输入输出接口(I/O接口)的计算机构成，进行热扩散探测系统100的综合控制。控制器40也能够通过多个微计算机来构成。控制器40通过执行特定的程序，来执行用于控制热扩散探测系统100的处理。控制器40例如执行后述的热扩散探测控制。
另外，控制器40包括电池控制器(LBC)41和车辆控制模块(VCM)42。LBC41和VCM 42通过作为通信线的CAN等以能够相互通信的方式连接。
LBC 41配置在电池组1内，与各电池模块10电连接。LBC 41具备测定各电池模块10的单体的电压(下面设为电池模块10的电压或者单体电压)V的多个电压传感器。由LBC获取到的单体电压V被发送到VCM 42。
VCM 42对搭载有热扩散探测系统100的车辆的系统整体进行控制。如后述那样，VCM 42例如进行获取到的电池组1内的压力P和单体电压V是否异常的判定、以及电池组1内有无发生热扩散的判定。
另外，在如电池组1那样容纳有多个单体的电池组中，当在单体中发生了内部短路等异常时，该单体的发热进一步引起其它单体的发热，有可能导致热扩散(热失控)。因此，在搭载电池组的车辆中，从安全性的观点出发，要求具备尽早且准确地探测热扩散(热失控)的系统(例如EVS-GTR等)。
然而，在例如通过探测温度来探测热扩散的情况下，从1个单体发生异常及至因热扩散而引起的电池组内的温度上升的期间存在时间滞后，因此无法迅速地探测热扩散。
另一方面，在检测电池组内的压力并基于电池组内的压力的变化来探测热扩散的系统中，能够消除时间滞后的问题。然而，在如本实施方式那样具备使用气体制冷剂的冷却系统(制冷剂气体流路20)的电池组中，当制冷剂气体泄漏到电池组内时，电池组内的压力与热扩散无关地上升。另外，例如，在具备将电池单体与电池组的外部连接的用于排出电池单体的废气的气体排出流路等的电池组中，由于连结至电池组的外部的气体排出流路的影响，电池组内的压力也能够与热扩散无关地变化。在像这样的具备对电池组内的压力变化发挥作用的压力作用部件的电池组中，如果只是检测电池组内的压力，则无法准确地探测热扩散的发生，有可能误探测热扩散。
因此，在本实施方式中，设为在电池组1内的压力P和电池组内的单体电压V均异常的情况下判定为发生了热扩散。由此，即使在由于如制冷剂气体流路20那样的对电池组内的压力变化发挥作用的压力作用部件而使得电池组1内的压力P异常的情况下，如果电池模块10的电压V无异常，则不会判定为发生了热扩散。另外，由于基于压力P和电压V来判定有无发生热扩散，因此能够迅速地探测热扩散。即，能够迅速且准确地探测热扩散的发生。
此外，随着近年来的单体的安全性的提高，虽然由于内部短路等而使单体电压发生了异常但并不会导致热扩散的事例较多，如果只是探测单体电压，有可能误探测热扩散。对于此，在本实施方式中，仅在电池组1内的压力P和单体电压V均异常的情况下判定为发生了热扩散，因此能够防止误探测。
图2是说明热扩散探测系统100的控制结构的框图。
如图2所示，热扩散探测系统100由电池组1内的电压检测部11B及压力探测部12B、构成VCM 42的一部分的单体电压异常判定部21B、压力异常判定部22B、行驶状态判定部23B及热扩散发生判定部24B、以及显示部31B构成。
电压检测部11B由LBC 41构成，该LBC 41具备用于测定各电池模块10的单体电压V的电压传感器。由LBC 41检测出的单体电压V每隔规定时间或者始终持续地被输入到VCM42的单体电压异常判定部21B。
压力探测部12B由探测电池组1内的压力P的第一压力传感器30a和第二压力传感器30b构成。由第一压力传感器30a探测出的压力P1每隔规定时间或者始终持续地被输入到第一压力异常判定部221B，由第二压力传感器30b探测出的压力P2每隔规定时间或者始终持续地被输入到VCM 42的第二压力异常判定部222B。
单体电压异常判定部21B判定从电压检测部11B输入的单体电压V是否异常。具体地说，判断每隔规定时间或者持续输入的单体电压V的变化量或者变化率ΔV(下面设为变化量(率)ΔV)是否大于规定值ΔVth、以及判断单体电压V的绝对值是否小于规定值Vth。在单体电压V的变化量(率)ΔV大于规定值ΔVth的情况下、或者在单体电压V的绝对值小于规定值Vth的情况下，单体电压异常判定部21B判定为单体电压V异常。此处的规定值ΔVth例如是能够视为单体过放电那样的电压的变化量(率)的值。同样，规定值Vth是在单体电压V的绝对值小于Vth的情况下能够视为单体处于过放电状态那样的值。这些规定值ΔVth或者Vth能够基于实验或技术常识等预先进行设定。
另外，单体电压异常判定部21B在根据被输入的单体电压V探测出内部短路的情况、单体电压V为无效值(Invalid值)的情况、或者LBC 41与VCM 42之间的通信不良的情况下，也判定为单体电压V异常。在探测出单体的内部短路的情况下，单体处于过放电状态。另外，在由于热扩散而使单体发生异常从而电压传感器发生了破损等异常的情况下，单体电压V成为无效值。并且，在由于热扩散而使单体发生异常从而LBC 41或者LBC 41与VCM 42之间的通信线CAN等发生了破损等异常的情况下，LBC 41与VCM 42之间的通信变为不良。在这样的情况下，单体电压异常判定部21B视为单体电压V的变化量(率)ΔV大于规定值ΔVth、或者单体电压V的绝对值小于规定值Vth，从而判定为单体电压V异常。
此外，在各电池模块10的单体电压V中的至少一个单体电压V存在异常的情况下，单体电压异常判定部21B判定为单体电压V异常。例如，当设为仅在LBC 41的全部的电压传感器的值异常的情况下判定为单体电压V异常时，在LBC 41的电压传感器的一部分发生了故障的情况下、或者由于某些原因而无法准确地检测一部分的单体电压那样的情况下，有可能无法探测出单体电压V的异常。在这样的情况下，有可能无法探测出热扩散的发生。与此相对，在本实施方式中，在至少一个单体电压V存在异常的情况下判定为单体电压V异常，因此即使在电压传感器的一部分发生了故障的情况下等也能够探测热扩散。
另外，包括单体电压异常判定部21B的VCM 42设置于电池组1的外部，因此即使在发生了热扩散的情况下，VCM 42也不会受到从单体喷出的高温高压气体的影响。因此，即使在由于热扩散发生时的高温高压气体而使电压检测部11B(LBC 41)、或LBC 41与VCM 42之间的通信线发生了破损等异常的情况下，VCM 42也能够探测与LBC 41之间的通信不良。即，即使LBC 41等由于热扩散而破损等，也能够通过VCM 42来检测单体电压V的异常。
在单体电压异常判定部21B判定为异常的情况下，从单体电压异常判定部21B向热扩散发生判定部24B输入表示单体电压异常的意思的信号。
压力异常判定部22B由第一压力异常判定部221B、第二压力异常判定部222B构成，判定从压力探测部12B输入的电池组1内的压力P是否异常。
由第一压力传感器30a探测出的压力P1每隔规定时间或者始终持续地被输入到第一压力异常判定部221B，由第二压力传感器30b探测出的压力P2每隔规定时间或者始终持续地被输入到第二压力异常判定部222B。
第一压力异常判定部221B和第二压力异常判定部222B分别判断每隔规定时间或者持续输入的压力P1、P2的变化量或者变化率ΔP(下面设为变化量(率)ΔP)是否大于规定值ΔPth。此处的规定值ΔPth例如是与发生了热扩散的情况下的压力变化量或者变化率相当的值，规定值能够基于实验或技术常识等预先进行设定。第一压力异常判定部221B和第二压力异常判定部222B在被输入的压力P1、P2的变化量(率)ΔP大于规定值ΔPth的情况下，分别判定为压力P1、P2异常。在第一压力异常判定部221B或者第二压力异常判定部222B判定为异常的情况下，从压力异常判定部22B向热扩散发生判定部24B输入表示电池组1内的压力P异常的意思的信号。
像这样，在第一压力异常判定部221B和第二压力异常判定部222B中的至少任一方判定为异常的情况下，向热扩散发生判定部24B输入表示压力P异常的意思的信号。由此，即使在压力传感器30a、30b中的一方发生了故障的情况下、或者由于某些原因而无法准确地进行检测那样的情况下，也能够探测电池组1内的压力P的异常。因而，即使在压力传感器30a、30b中的一方发生了故障的情况下等也能够探测热扩散。
行驶状态判定部23B基于驾驶员的加速器操作等，来判定车辆是处于行驶状态还是处于停止状态。行驶状态判定部23B的判定结果被输入到热扩散发生判定部24B。
热扩散发生判定部24B当从单体电压异常判定部21B和压力异常判定部22B双方接收到异常发生的信号时，判定为发生了热扩散。即，热扩散发生判定部24B仅在电池组内的压力P和单体电压V均异常的情况下，判定为发生了热扩散。此处所说的从压力异常判定部22B输入的异常发生的信号是指从第一压力异常判定部221B和第二压力异常判定部222B中的任一方或者双方输入的异常发生的信号。因而，在电池组内的压力P1、P2中的至少任一方和单体电压V异常的情况下，热扩散发生判定部24B判定为发生了热扩散。
在由热扩散发生判定部24B判定为发生了热扩散的情况下，从热扩散发生判定部24B向显示部31B发送警告指令。此外，此时，热扩散发生判定部24B将警告指令与从行驶状态判定部23B输入的判定结果一起发送到显示部31B。
显示部31B例如是配置于车辆的仪表板的仪表显示器等，当从热扩散发生判定部24B接收到警告指令时，进行对乘员等的热扩散发生的通知和警告。在行驶状态判定部23B的判定结果为车辆行驶状态的情况下，显示部31B在显示器显示例如对乘员等的热扩散发生的通知以及催促使车辆停车并躲避到车外的安全场所的警告。另外，在行驶状态判定部23B的判定结果为车辆停止状态的情况下，例如在显示器显示对乘员等的热扩散发生的通知以及催促躲避到车外的安全场所的警告。此外，热扩散发生的通知和警告方法并不限于在显示器上的显示，例如也可以通过扬声器的声音等来进行。
如以上那样，热扩散探测系统100基于电池组1内的压力P和单体电压V来探测热扩散的发生，因此能够迅速地探测热扩散。另外，在电池组1内的压力P和单体电压V均异常的情况下，判定为发生了热扩散，因此能够防止热扩散的发生的误探测。
图3是说明热扩散探测方法的时序图。
在搭载有热扩散探测系统100的车辆(下面仅设为车辆)的行驶期间，在时刻t0～时刻t1的期间，单体电压V为规定值Vth以下，由第一压力传感器30a和第二压力传感器30b探测出的压力P1、P2的变化量(率)ΔP1、ΔP2均为规定值ΔPth以下。在该情况下，单体电压异常判定部21B、压力异常判定部22B以及热扩散发生判定部24B均将异常标志(0：正常、1：异常)维持为0(正常)。
当在时刻t1时单体电压V低于作为过放电的基准的规定值Vth时，在紧接着的时刻t2，单体电压异常判定部21B将单体电压的异常标志设为1(异常)。不与时刻t1同时而在时刻t2将异常标志设为1(异常)是为了避免在单体电压V由于某些原因而瞬间低于规定值Vth的情况下将单体电压V判定为异常。即，若在时刻t1与时刻t2的期间单体电压V恢复到了规定值Vth以上，则单体电压异常判定部21B将异常标志维持为0(正常)。
当在时刻t2将异常标志设为1(异常)时，单体电压异常判定部21B在单体电压V低于规定值Vth的期间持续地将异常标志维持为1(异常)。
此外，在根据单体电压V探测出内部短路的情况下、在单体电压V为无效值的情况下、或者在LBC 41与VCM 42之间的通信不良的情况下，单体电压异常判定部21B也将单体电压的异常标志设为1(异常)。
当由第一压力传感器30a探测出的压力P1的变化量(率)ΔP1在时刻t3超过规定值ΔPth时，在从时刻t3起经过规定时间后的时刻t4，第一压力异常判定部221B将压力P1的异常标志设为1(异常)。此处的规定时间是能够确定电池组1内的压力不是短时间内偶然变化的程度的时间，能够通过实验等预先进行设定。通过在从时刻t3起经过规定时间后的时刻t4将异常标志设为1(异常)，从而防止误探测压力异常。
在时刻t4，当单体电压异常判定部21B和第一压力异常判定部221B的异常标志为1(异常)时，热扩散发生判定部24B将异常标志设为1(异常)。即，探测出热扩散。
由第一压力传感器30a探测出的压力P1的变化量(率)ΔP1在超过规定值ΔPth之后在时刻t5变为0，之后，向负的值减少(压力减少)。即，在时刻t5以后，压力P1的变化量(率)ΔP1为规定值ΔPth以下。另一方面，第一压力异常判定部221B在时刻t4将异常标志设为1(异常)之后，即使压力P1的变化量(率)ΔP1变为规定值ΔPth以下，仍将异常标志维持为1(异常)来使异常判定状态持续规定时间的期间。即，在时刻t5以后仍将异常标志维持为1(异常)。像这样，压力异常判定部22B(第一压力异常判定部221B)在判定为电池组1内的压力P异常之后，即使在电池组1内的压力P的变化量(率)ΔP变为规定值Pth以下的情况下，仍使判定为压力异常的状态持续规定时间的期间。由此，即使在热扩散发生后电池组1内的压力P短时间下降的情况下，也能够探测热扩散。此外，此处的规定时间是能够确定没有发生热扩散的程度的时间，能够通过实验等预先进行设定。
在时刻t4，与热扩散发生判定部24B的异常标志变为1(异常)同时地，通过向仪表显示器等的显示等，来进行对乘员等的热扩散发生的通知以及催促使车辆停止并躲避到车外的安全场所的警告。
在时刻t5，当车辆为停止状态时，向仪表显示器等的显示等切换为对乘员等的热扩散发生的通知以及催促躲避到车外的安全场所的警告。
此外，在图3中，说明了由第一压力传感器30a探测出的压力P1的变化量(率)ΔP1超过规定值ΔPth的情况，但是在由第二压力传感器30b探测出的压力P2的变化量(率)ΔP2超过规定值ΔPth的情况下也能够使用同样的热扩散探测方法。即，在压力P2的变化量(率)ΔP2超过规定值ΔPth的情况下，第二压力异常判定部222B将异常标志设为1(异常)。当单体电压异常判定部21B和第二压力异常判定部222B的异常标志为1(异常)时，热扩散发生判定部24B将异常标志设为1(异常)，探测出热扩散。
另外，在图3中，说明了单体电压V的绝对值低于规定值Vth的情况，但是在单体电压V的变化量(率)ΔV大于规定值ΔVth的情况下，也同样是单体电压异常判定部21B将异常标志设为1(异常)。并且，如上述那样，在根据单体电压V探测出内部短路的情况下、在单体电压V为无效值的情况下、或者在LBC 41与VCM 42之间的通信不良的情况下，也是单体电压异常判定部21B视为单体电压V的变化量(率)ΔV大于规定值ΔVth或者单体电压V的绝对值大于规定值Vth，将异常标志设为1(异常)。
图4是说明电池组1的热扩散探测方法的流程图。此外，下面的控制均是通过控制器40每隔规定时间重复执行。
当车辆的点火开关被按下等而启动热扩散探测系统100时，控制器40开始热扩散探测控制。此外，控制器40在从热扩散探测控制开始到结束的期间，始终或者每隔规定时间获取由第一和第二压力传感器30a、30b探测出的电池组1内的压力P1、P2、由LBC 41的电压传感器检测出的单体电压V、以及车辆的行驶状态的信息。
在步骤S101中，控制器40判定电池组1内的压力P是否异常。控制器40判定由第一压力传感器30a探测出的压力P1的变化量(率)ΔP1和由第二压力传感器30b探测出的压力P2的变化量(率)ΔP2是否分别大于规定值ΔPth。然后，在压力P1的变化量(率)ΔP1和压力P2的变化量(率)ΔP2中的任一方或者双方大于规定值ΔPth的情况下，控制器40判定为电池组1内的压力P异常。此外，在规定的时间内电池组1内的压力P异常的情况下，控制器40判定为压力P异常。即，在电池组1内的压力P的变化量(率)ΔP大于规定值ΔPth的情况下，即使之后压力P的变化量(率)ΔP变为规定值ΔPth以下，控制器40也判定为在规定时间内压力P异常。
在电池组1内的压力P异常的情况下，控制器40执行步骤S102的处理。另一方面，在电池组1内的压力P无异常的情况下，控制器40视为没有发生热扩散而结束热扩散探测控制。
在步骤S102中，控制器40判定单体电压V是否异常。在由LBC 41的电压传感器检测出的单体电压V的变化量或者变化率ΔV大于规定值ΔVth的情况下、或者在单体电压V的绝对值小于规定值Vth的情况下，控制器40判定为单体电压V异常。此外，控制器40可以根据单体电压V的变化量(率)ΔV和单体电压V的绝对值双方来进行单体电压V的异常判定，另外，也可以根据它们中的任一方来进行单体电压V的异常判定。另外，在由LBC 41的多个电压传感器检测出的单体电压V中的至少一个异常的情况下，控制器40判定为单体电压V异常。在单体电压V异常的情况下，控制器40视为探测出热扩散的发生，从而执行步骤S103的处理。另一方面，在单体电压V无异常的情况下，控制器40视为没有发生热扩散而结束热扩散探测控制。
在步骤S103中，控制器40基于驾驶员的加速器操作等来判断车辆是否处于停止状态。在车辆处于行驶状态的情况下，控制器40执行步骤S104的处理。另一方面，在车辆处于停止状态的情况下，控制器40执行步骤S105的处理。
在车辆处于行驶状态的情况下，在步骤S104中，控制器40进行对乘员等的热扩散发生的通知以及催促使车辆停车并躲避到车外的安全场所的警告。通知和警告通过向仪表显示器等的显示等来执行。当执行通知和警告时，控制器40返回到步骤S103。在步骤S103中，在车辆仍处于行驶状态的情况下，持续进行热扩散发生的通知以及催促使车辆停车并躲避到车外的安全场所的警告。另一方面，在车辆处于停止状态的情况下，控制器40执行步骤S105的处理。
在步骤S103中车辆处于停止状态的情况下，在步骤S105中，控制器40进行对乘员等的热扩散发生的通知以及催促躲避到车外的安全场所的警告。通知和警告通过向仪表显示器等的显示等来执行。当执行通知和警告时，控制器40结束热扩散探测控制。
根据上述的第一实施方式的电池组1的热扩散判定方法和热扩散探测系统100，能够获得下面的效果。
根据电池组1的热扩散判定方法，在电池组1内的压力P的变化量或者变化率ΔP大于规定值ΔPth的情况下，判定为电池组1内的压力P异常。另外，在单体电压V的变化量或者变化率ΔV大于规定值ΔVth的情况下、或者在单体电压V的绝对值小于规定值Vth的情况下，判定为单体的电压V异常。而且，在电池组1内的压力P和单体电压V均异常的情况下，判定为发生了热扩散。由此，即使在由于如制冷剂气体流路20那样的对电池组1内的压力变化发挥作用的压力作用部件使得电池组1内的压力P异常的情况下，如果电池模块10的电压V无异常，则也不会判定为发生了热扩散。因而，能够防止在电池组1内的压力P与热扩散无关地发生了变化的情况下误探测为发生了热扩散。另外，基于电池组1内的压力P和单体电压V来判定有无发生热扩散，因此能够迅速地探测热扩散。即，能够迅速且准确地探测热扩散的发生。
另外，在电池组1内的压力P和单体电压V均异常的情况下，判定为发生了热扩散，因此在由于内部短路等而单体电压V发生了异常且不会导致热扩散的事例中，能够防止误探测为发生了热扩散。
根据电池组1的热扩散判定方法，电池组1具备多个压力传感器30a、30b。而且，在由至少一个压力传感器30探测出的电池组1内的压力的变化量或者变化率ΔP大于规定值ΔPth的情况下，判定为电池组1内的压力P异常。由此，即使在一部分压力传感器30发生了故障的情况下、或者由于某些原因而一部分压力传感器30无法准确地探测压力P的值的情况下，也能够探测电池组1内的压力P的异常。因而，即使在一部分压力传感器30发生了故障的情况下等也能够探测热扩散。
根据电池组1的热扩散判定方法，电池组1具备分别探测不同的单体的电压V的多个电压传感器。而且，在由至少一个电压传感器探测出的单体电压的变化量或者变化率ΔV大于规定值ΔVth的情况下、或者在单体电压V的绝对值小于规定值Vth的情况下，判定为单体电压V异常。由此，即使在一部分电压传感器发生了故障的情况下、或者在由于某些原因而一部分电压传感器无法准确地检测电压V的值的情况下，也能够探测单体电压V的异常。因而，即使在一部分电压传感器发生了故障的情况下等也能够探测热扩散。
根据电池组1的热扩散判定方法，即使在判定为电池组1内的压力P异常之后电池组1内的压力P的变化量或者变化率ΔP变为规定值ΔPth以下的情况下，仍使判定为压力异常的状态持续规定时间的期间。由此，即使在热扩散发生后在短时间内电池组1内的压力P下降了那样的情况下，也能够探测出热扩散。
根据电池组1的热扩散判定方法，在根据由电压传感器探测出的单体电压V探测到内部短路的情况、由电压传感器探测出的单体电压V为无效值的情况、以及电池控制器(LBC)41与车辆控制器(VCM)42之间的通信不良的情况中的任一情况下，判定为单体电压V异常。即，这些情况能够视为单体电压V的变化量或者变化率ΔV大于规定值ΔVth、或者单体电压V的绝对值小于规定值Vth。因而，通过在这样的情况下也判定为单体电压V异常，从而能够在各场景中更准确地探测热扩散。
根据电池组1的热扩散探测系统100，在电池组1内的压力P和单体电压V均异常的情况下，控制器40判定为发生了热扩散。由此，防止在电池组1内的压力P与热扩散无关地变化了的情况下误探测为发生了热扩散。另外，基于电池组1内的压力P和单体电压V来判定有无发生热扩散，因此能够迅速地探测热扩散。即，能够迅速且准确地探测热扩散的发生。
根据电池组1的热扩散探测系统100，控制器40在探测出内部短路的情况、单体电压V为无效值的情况、以及电池控制器(LBC)41与车辆控制器(VCM)42之间的通信不良的情况中的任一情况下，判定为单体电压V异常。即，这些情况能够视为单体电压V的变化量或者变化率ΔV大于规定值ΔVth或者单体电压V大于规定值Vth。因而，通过在这样的情况下也判定为单体电压V异常，从而能够在各场景中更准确地探测热扩散。
根据电池组1的热扩散探测系统100，压力传感器30设置于在电池组1内发生了热扩散的情况下不会受到电池组1内的该热扩散的影响的位置。由此，即使在电池组1内发生了热扩散的情况下，压力传感器30也能够正常地工作来探测电池组1内的压力P的变化。
根据电池组1的热扩散探测系统100，电压传感器设置于电池组1内，车辆控制器(VCM)42设置于电池组1的外部。由此，即使在发生了热扩散的情况下，电池组1的外部的VCM42也不会受到从单体喷出的高温高压气体的影响。因此，即使在由于热扩散发生时的高温高压气体而使电压检测部11B(LBC 41)、或LBC 41与VCM 42之间的通信线发生了破损等异常的情况下，VCM 42也能够探测无法进行与LBC 41之间的通信的情形，来检测单体电压V的异常。因而，即使电压检测部11B(LBC 41)等由于热扩散而破损等，也能够探测热扩散。
此外，在本实施方式中，设为具备2个压力传感器30a、30b的结构，但是压力传感器30的个数是任意的，并不限于此。压力传感器30优选为设置多个，但是也可以是设置仅1个的结构。在该情况下，也能够通过在电池组1内的压力P和单体电压V均异常的情况下判定为发生了热扩散，来防止热扩散的发生的误探测。另外，例如也可以是设置3个以上的压力传感器30的结构。在该情况下，在由至少一个压力传感器30探测出的压力P的变化量(率)ΔP大于规定值ΔPth的情况下，判定为电池组1内的压力P异常。
另外，压力传感器30优选为如本实施方式那样设置于即使在发生了热扩散的情况下也不会受到该热扩散的影响的位置，但并不限于此，可以设置于电池组1内的任何位置。
另外，在本实施方式中，电池组1为封闭式，但是并不限于此，也可以是上表面未被罩部覆盖的开放式的电池组。
另外，在本实施方式中，单体电压异常判定部21B和压力异常判定部22B设为仅在异常的情况下向热扩散发生判定部24B发送信号的结构，但并不限于此，也可以是发送异常判定的结果(即，判定为异常或者正常的信号)的结构。在该情况下，在单体电压异常判定部21B和压力异常判定部22B的判定结果均为异常的情况下，热扩散发生判定部24B判定为发生了热扩散。
(第二实施方式)
参照图5和图6来说明第二实施方式的电池组的热扩散探测系统200。此外，对与第一实施方式同样的要素标注相同的标记，并省略其说明。
图5是第二实施方式的热扩散探测系统200的概要结构图。在本实施方式中，与第一实施方式的不同点在于是开放式的电池组2的点以及压力作用部件为气体排出流路50的点等。
如图5所示，热扩散探测系统200由电池组2、电池组2内的电池模块10、供来自构成电池模块10的单体的废气流动的气体排出流路50、控制器40等构成。图5是电池组2的从上表面方向观察的截面图，电池组2的上表面没有被覆盖。即，电池组2是所谓的开放式的电池组。
气体排出流路50是用于排出单体的废气的流路，连结于电池模块10(单体)及电池组2的外部。气体排出流路50的上游侧端部51被封闭，来自各单体的废气朝向气体排出流路50的下游侧端部52流动。气体排出流路50相对于电池组2内的各单体连结成一条流路，在气体排出流路50的比连结成一条流路的部分靠下游侧的位置具备探测电池组2的压力的1个压力传感器30。像这样，将气体排出流路50相对于各单体连结成一条流路，并在比连结部靠下游侧的位置设置压力传感器30，因此无需对各单体中的每个单体设置压力传感器30，能够减少部件数。
此外，与第一实施方式同样，电池组2内的电池模块10(单体)的配置、个数是任意的，并不限于图5的情况。
另外，在电池组2内的电池模块10(单体)的配置存在偏差的情况下，与各单体连结的气体排出流路50的位置也会产生偏差，但是在该情况下，可以对气体排出流路50的一部分设置例如波纹管等那样的位置偏差吸收构造，来扩大气体排出流路50的自由移动范围。即，通过对气体排出流路50设置位置偏差吸收构造，能够提高电池模块10的布局自由度。
在此，压力传感器30设置于气体排出流路50的比连结部靠下游侧且更接近电池模块10(单体)的位置更容易检测压力的变化。另一方面，当在发生了热扩散的情况下压力传感器30被暴露在从单体喷出的高温高压气体中时，有可能发生故障等不良情况。因而，压力传感器30配置于考虑到装置的检测能力与装置的耐压、耐热的关系来通过试验、实验等决定的适当的位置。
另外，气体排出流路50内的压力变化越显著，则压力传感器30越容易检测压力的变化，但是如果气体排出流路50内的压力过高，则气体排出流路50有可能损伤。因而，将气体排出流路50的内部水力直径调整为考虑到压力传感器30的检测能力与气体排出流路50的耐压的关系来通过试验、实验等决定的最适当的值。
此外，气体排出流路50的下游侧端部52通过用于调整气体排出流路50内的压力的未图示的呼吸膜而被闭塞。呼吸膜是通过气体排出流路50的内外的压力差来使空气透过或者不透过从而调整气体排出流路50内的压力的压力调整机构。但是，该呼吸膜构成为在如发生了热扩散的情况那样气体排出流路50内的压力急剧变高的情况下自气体排出流路50脱落而吹走。此外，压力长关港并不限于呼吸膜，只要能够调整气体排出流路50内的压力即可，可以是已知的任何装置。
由压力传感器30探测出的电池组2内的压力P被发送到LBC 41。
控制器40包括LBC 41和VCM 42，LBC 41与VCM 42通过作为通信线的CAN等以能够相互通信的方式连接。在本实施方式中，电池组2为开放式，因此即使将LBC 41和VCM 42配置于电池组2内，LBC 41和VCM 42也不易受到在发生了热扩散的情况下从单体喷出的高温高压气体的影响。因而，LBC41和VCM 42均被配置在电池组2内。由此使热扩散探测系统100小型化。
LBC 41具备用于测定各电池模块10的单体电压V的多个电压传感器(未图示)。另外，LBC 41进行从压力传感器30接收到的电池组2内的压力P和由电压传感器获取到的各电池模块10(单体)的电压V是否分别异常。
VCM 42控制车辆的系统整体。VCM 42例如进行电池组2内有无发生热扩散的判定、以及在显示部31B显示热扩散发生的通知和警告的指令的发送。
图6是说明第二实施方式的电池组的热扩散探测系统200的控制结构的框图。
如图6所示，热扩散探测系统200由电池组2内的电压检测部11B、压力探测部12B、单体电压异常判定部21B、压力异常判定部22B、行驶状态判定部23B、热扩散发生判定部24B以及显示部31B构成。在本实施方式中，电压检测部11B、单体电压异常判定部21B以及压力异常判定部22B构成LBC 41的一部分，行驶状态判定部23B和热扩散发生判定部24B构成VCM42的一部分。
电压检测部11B由LBC 41所具备的用于测定各单体的单体电压V的电压传感器构成。由电压传感器检测出的单体电压V每隔规定时间或者始终持续地被输入到单体电压异常判定部21B。
压力探测部12B由探测电池组2内的压力P的压力传感器30构成，由压力传感器30探测出的电池组2内的压力P每隔规定时间或者始终持续地被输入到LBC 41的压力异常判定部22B。
单体电压异常判定部21B判定从电压检测部11B输入的单体电压V是否异常。具体的判定方法与第一实施方式等同样，因此省略。
在单体电压异常判定部21B判定为异常的情况下，从单体电压异常判定部21B向热扩散发生判定部24B输入表示单体电压异常的意思的信号。
压力异常判定部22B判定从压力探测部12B输入的电池组2内的压力P是否异常。具体的判定方法与第一实施方式同样，因此省略。
此外，当电池组2内的压力P变为高压时，用于将气体排出流路50的下游侧端部52闭塞的呼吸膜(压力调整机构)脱落，气体排出流路50内的压力被减压之后，成为大致固定。因而，压力异常判定部22B即使在判定为电池组2内的压力P异常之后电池组2的压力P的变化量(率)ΔP变为规定值ΔPth以下的情况下，仍使判定为压力异常的状态持续规定时间的期间。由此，即使在电池组2内的压力P的变化量(率)ΔP大于规定值ΔPth之后由于压力调整机构的作用而使ΔP变为规定值ΔPth以下，也能够探测为压力P异常。
行驶状态判定部23B基于驾驶员的加速器操作等，来判定车辆处于行驶状态还是处于停止状态。行驶状态判定部23B的判定结果被输入到热扩散发生判定部24B。
热扩散发生判定部24B在从被输入的单体电压异常判定部21B和压力异常判定部22B双方接收到异常发生的信号时，判定为发生了热扩散，并向显示部31B发送警告指令。此外，与第一实施方式同样，此时，热扩散发生判定部24B将警告指令与从行驶状态判定部23B输入的判定结果一起发送到显示部31B。
显示部31B在从热扩散发生判定部24B接收到警告指令时进行对乘员等的热扩散发生的通知和警告。通知、警告方法与第一实施方式同样，因此省略。
根据上述的第二实施方式的电池组2的热扩散判定方法和热扩散探测系统200，能够进一步获得下面的效果。
根据电池组2的热扩散判定方法，即使在判定为电池组2内的压力P异常之后压力P的变化量或者变化率ΔP变为规定值ΔPth以下的情况下，仍使判定为压力异常的状态持续规定时间的期间。由此，即使在电池组2内的压力P的变化量或者变化率ΔP超过规定值ΔPth之后由于压力调整机构等的作用而使电池组2内的压力P的变化量或者变化率ΔP变为规定值ΔPth以下，也能够探测为压力P异常。即，能够准确地探测热扩散。
根据热扩散探测系统200，包括将电池模块10(单体)与电池组2的外部连接的气体排出流路50，气体排出流路50具备调整气体排出流路50内的压力的压力调整机构。由此，即使气体排出流路50内的压力与热扩散无关地发生变化，也由于通过压力调整机构来调整气体排出流路50内的压力，因此能够进一步防止热扩散的误探测。
根据热扩散探测系统200，气体排出流路50相对于电池组2内的各电池模块10(单体)连结成一条流路，在比气体排出流路50连结成一条流路的部分靠下游侧的位置设置仅1个压力传感器30。像这样，由于将气体排出流路50相对于各单体连结成一条流路，因此无需对各单体中的每个单体设置压力传感器30，只要在比连结部靠下游侧的位置设置仅1个压力传感器30即可。即，能够减少热扩散探测系统200的部件数。
根据热扩散探测系统200，电池组2是开放式的电池组，电压传感器(LBC41)和控制器40(LBC 41和VCM 42)设置于电池组2内。像这样，电压传感器(LBC 41)和控制器40(LBC41和VCM 42)均被配置在电池组2内，因此使热扩散探测系统200小型化。
此外，在第一实施方式中，设为将单体电压异常判定部21B和压力异常判定部22B包括在VCM 42中的结构，在第二实施方式中，设为将单体电压异常判定部21B和压力异常判定部22B包括在LBC 41中的结构，但是并不限于此，控制器40内的功能分担、即、使LBC 41和VCM 42中的哪一个具有怎样的功能是任意的。
另外，在任一个实施方式中均设为LBC 41具备电压传感器的结构，但是也可以设为将LBC 41与电压传感器分开构成从而将由电压传感器检测出的单体电压V发送到控制器40的结构。
另外，在第一实施方式中，将对电池组1、2内的压力变化发挥作用的压力作用部件设为制冷剂气体流路20，在第二实施方式中，将对电池组1、2内的压力变化发挥作用的压力作用部件设为气体排出流路50，但是压力作用部件并不限于这些，可以是对电池组1、2内的压力变化发挥作用的任何部件。另外，例如也可以是在电池组1还设置气体排出流路50、在电池组2还设置制冷剂气体流路20的结构。
以上说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式只是示出了本发明的应用例的一部分，并不旨在将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。
上述的各实施方式分别作为单独的实施方式进行了说明，但是也可适当地进行组合。

Claims (14)

1.一种电池组的热扩散判定方法，在该电池组的内部具备：多个单体；压力作用部件，其对所述电池组内的压力变化发挥作用；至少一个压力传感器，所述至少一个压力传感器用于探测所述电池组内的压力；以及至少一个电压传感器，所述至少一个电压传感器用于探测所述单体的电压，在所述电池组的热扩散判定方法中，
通过所述压力传感器探测所述电池组内的压力，
通过所述电压传感器探测所述单体的电压，
在探测出的所述电池组内的压力的变化量或者变化率大于规定值的情况下，判定为所述电池组内的压力异常，
在探测出的所述单体的电压的变化量或者变化率大于规定值的情况下、或者在所述单体的电压的绝对值小于规定值的情况下，判定为所述单体的电压异常，
在所述电池组内的压力和所述单体的电压均异常的情况下，判定为发生了热扩散。
2.根据权利要求1所述的电池组的热扩散判定方法，其中，
所述电池组具备多个所述压力传感器，
在由至少一个所述压力传感器探测出的所述电池组内的压力的变化量或者变化率大于规定值的情况下，判定为所述电池组内的压力异常。
3.根据权利要求1或2所述的电池组的热扩散判定方法，其中，
所述电池组具备分别探测不同的所述单体的电压的多个所述电压传感器，
在由至少一个所述电压传感器探测出的所述单体的电压的变化量或者变化率大于规定值的情况下、或者在所述单体的电压小于规定值的情况下，判定为所述单体的电压异常。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电池组的热扩散判定方法，其中，
在判定为所述电池组内的压力异常之后所述电池组内的压力的变化量或者变化率变为所述规定值以下的情况下，仍使判定为压力异常的状态持续规定时间的期间。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电池组的热扩散判定方法，其中，
所述电池组具备能够与所述电池组的外部的车辆控制器进行通信的电池控制器，
在根据由所述电压传感器探测出的电压值探测到内部短路的情况、由所述电压传感器探测出的电压值为无效值的情况、以及所述电池控制器与车辆控制器之间的通信不良的情况中的任一情况下，视为所述单体的电压的变化量或者变化率大于规定值、或者所述单体的电压小于规定值，从而判定为所述单体的电压异常。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电池组的热扩散判定方法，其中，
所述压力作用部件是在所述电池组内循环的制冷剂气体的制冷剂气体流路以及将所述单体与所述电池组的外部连接的气体排出流路中的至少任一方。
7.一种电池组的热扩散探测系统，具备：
容纳多个单体的电池组；
压力作用部件，其对所述电池组内的压力变化发挥作用；
至少一个压力传感器，所述至少一个压力传感器用于探测所述电池组内的压力；
至少一个电压传感器，所述至少一个电压传感器用于探测所述单体的电压；以及
控制器，其用于探测在所述电池组中发生了热扩散这一情况，
其中，在探测出的所述电池组内的压力的变化量或者变化率大于规定值的情况下，所述控制器判定为所述电池组内的压力异常，并且在探测出的所述单体的电压的变化量或者变化率大于规定值的情况下、或者在所述单体的电压的绝对值小于规定值的情况下，所述控制器判定为所述单体的电压异常，在所述电池组内的压力和所述单体的电压均异常的情况下，所述控制器判定为发生了热扩散。
8.根据权利要求7所述的电池组的热扩散探测系统，其中，
所述控制器具有：电池控制器，其被输入由所述压力传感器探测出的压力值和由所述电压传感器探测出的电压值中的至少一方；以及车辆控制器，其判定是否发生了热扩散，
所述控制器在基于所述电压传感器探测出的电压值探测到所述控制器发生了内部短路的情况、所述电压传感器的值为无效值的情况、以及所述电池控制器与所述车辆控制器之间的通信不良的情况中的任一情况下，视为所述单体的电压的变化量或者变化率大于规定值、或者所述单体的电压的绝对值小于规定值，从而判定为所述单体的电压异常。
9.根据权利要求7或8所述的电池组的热扩散探测系统，其中，
所述压力作用部件是在所述电池组内循环的制冷剂气体的制冷剂气体流路以及将所述单体与所述电池组的外部连接的气体排出流路中的至少任一方。
10.根据权利要求9所述的电池组的热扩散探测系统，其中，
所述压力作用部件至少包括将所述单体与所述电池组的外部连接的所述气体排出流路，
所述气体排出流路具备对所述气体排出流路内的压力进行调整的压力调整机构。
11.根据权利要求9或10所述的电池组的热扩散探测系统，其中，
所述压力作用部件至少包括将所述单体与所述电池组的外部连接的所述气体排出流路，
所述气体排出流路中从所述电池组内的各单体排出气体的部分被连结为一条，
在所述气体排出流路的比连结成一条流路的部分靠下游侧的位置处设置仅一个所述压力传感器。
12.根据权利要求7至11中的任一项所述的电池组的热扩散探测系统，其中，
所述压力传感器设置于在所述电池组内发生了热扩散的情况下不受所述电池组内的该热扩散的影响的位置。
13.根据权利要求7至12中的任一项所述的电池组的热扩散探测系统，其中，
所述控制器包括：电池控制器，其被输入由所述压力传感器探测出的压力值和由所述电压传感器探测出的电压值中的至少一方；以及车辆控制器，其判定是否发生了热扩散，
所述电压传感器设置于所述电池组内，
所述车辆控制器设置于所述电池组的外部。
14.根据权利要求7至12中的任一项所述的电池组的热扩散探测系统，其中，
所述电池组是开放式的电池组，
所述电压传感器和所述控制器设置于所述电池组内。
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