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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Batterieeinheit, bestehend aus einer
Vielzahl von in Reihe geschalteten Batteriemodulen, welche ihrerseits
aus in Reihe geschalteten Zellen gebildet sind und eine zylindrische
Form bilden, wobei in den Batteriemodulen jeweils Temperatursensoren
zum Erfassen der Zellentemperatur vorgesehen sind. In einer solchen Batterieeinheit,
die insbesondere zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug bestimmt
ist, kann ein abnormaler Temperaturanstieg von wenigstens einer
der Zellen, aus denen die Batterieeinheit aufgebaut ist, erkannt
werden.
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Es
sind Batterieeinheiten weit bekannt, die mit Temperatursensoren
wie PTC-Elementen
zum Erkennen eines abnormalen Temperaturanstiegs einer Zelle ausgerüstet sind,
um so zu verhindern, dass es zu einer Verschlechterung, zu einer
Erhitzungsstörung
und dgl. der Zelle kommt.
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Weiter
sind bereits elektrische Stromversorgungsvorrichtungen zum Speisen
eines Elektrofahrzeugmotors vorgeschlagen worden, von denen jede eine
große
Zahl von Zellen enthält,
die elektrisch in Reihe geschaltet sind und eine hohe Spannung und einen
hohen Strom liefern können.
Es sind auch elektrische Stromversorgungsvorrichtungen zur Verwendung
in Elektrofahrzeugen bekannt, die jeweils mit Temperatursensoren
ausgerüstet
sind. Eine solche elektrische Stromversorgungsvorrichtung ist beispielsweise
in der Patentveröffentlichung
Nr. JP 10-270094 A offenbart worden.
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In
der elektrischen Stromversorgungsvorrichtung, die in dieser Patentveröffentlichung
offenbart ist, ist ein Temperatursensor an jeder der Zellen, aus
denen eine Batterieeinheit aufgebaut ist, befestigt, und ein abnormaler
Temperaturanstieg wird erfasst, indem der gesamte elektrische Widerstand
der Temperatursensoren gemessen wird.
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Die
elektrische Stromversorgungsvorrichtung, die in dieser Patentveröffentlichung
beschrieben ist, erfordert dieselbe Zahl von Temperatursensoren
wie die der Zellen, aus denen die Vorrichtung aufgebaut ist, da
ein Temperatursensor an jeder Zelle angebracht ist. Eine elektrische
Stromversorgungsvorrichtung zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug,
das eine hohe Ausgangsleistung und eine hohe Spannung verlangt,
enthält
eine extrem große Zahl
von Zellen und erfordert deshalb eine extrem große Zahl von Temperatursensoren.
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Infolgedessen
hat eine solche Vorrichtung den Nachteil, dass, da ihre Teile und
Zusammenbauarbeitsgänge
wie z.B. die Arbeitsgänge
zum Anschließen
der Temperatursensoren mit der Zahl zunehmen, ihre Fertigungskosten
hoch werden.
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Gemäß der Darstellung
in 1 ist eine Vorrichtung
zum Erkennen eines abnormalen Temperaturanstiegs, welche in der
vorgenannten Patentveröffentlichung
Nr. JP 10-270094
A offenbart worden ist, ein PTC-Sensor 10, der von außen an jeder
der Zellen, aus denen eine Batterieeinheit aufgebaut ist, angebracht
ist, und alle angebrachten PTC-Sensoren 10 sind mit einer
Widerstandsmessvorrichtung zum Messen des Gesamtwiderstands der
PTC-Sensoren in Reihe geschaltet. Wenn wenigstens eine der Zellen,
an denen PTC-Sensoren angebracht sind, einen abnormalen Temperaturanstieg
erfährt,
steigt der Widerstand eines PTC-Sensors 10, der an der
Zelle angebracht ist, extrem an, und die Widerstandsmessvorrichtung
erkennt die Abnormalität.
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In
der Vorrichtung zum Erkennen eines abnormalen Temperaturanstiegs,
die in dieser Patentveröffentlichung
offenbart ist, sind alle PTC-Sensoren 10, die an den Zellen
angebracht sind, in Reihe geschaltet, und der Gesamtwiderstand der
verbundenen PTC-Sensoren 10 wird
gemessen, um einen abnormalen Temperaturanstieg zu erfassen. Hier
hat jeder PTC-Sensor 10 seine eigene Dispersion der Temperaturkennlinie.
Wenn die Zahl der verbundenen PTC-Sensoren zunimmt, werden deshalb
diese Dispersionen der PTC-Sensoren 10 aufsummiert, und
alle Dispersionen der PTC-Sensoren 10 addieren sich zu
dem gemessenen Wert des Gesamtwiderstands. Insbesondere und gemäß der Beschreibung
in der Patentveröffentlichung
Nr. JP 10-270094 A enthält,
wenn ein Temperatursensor an jeder von 126 oder 252 Zellen angebracht
ist, aus denen eine Batterieeinheit zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug
aufgebaut ist, und der Gesamtwiderstand der Temperatursensoren gemessen
wird, der gemessene Wert einen extrem großen Gesamtwert an Dispersionen.
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Wenn
eine Zelle einen abnormalen Temperaturanstieg erfährt und
der Widerstandswert eines PTC-Sensors, der an der Zelle angebracht
ist, extrem ansteigt, kann infolgedessen manchmal der erhöhte Widerstandswert
nicht erkannt werden, da jeder PTC-Sensor eine Dispersion hat, wie
oben dargelegt. Außerdem,
wenn diese Dispersi onen berücksichtigt werden
und ein Schwellenwert zum Erkennen eines Anstiegs des Widerstandswertes
als ein hoher Wert festgelegt wird, der den Dispersionswert enthält, kann
ein abnormaler Temperaturanstieg erst erkannt werden, wenn der Widerstandswert über den Schwellenwert
ansteigt, und es gibt dadurch das Problem, dass das Erkennen eines
abnormalen Temperaturanstiegs viel Zeit erfordert.
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Weiter,
bei einer Vorrichtung zum Erkennen eines abnormalen Temperaturanstiegs,
wie sie in der Patentveröffentlichung
offenbart ist, ist es, da alle PTC-Sensoren, die an 126 Zellen angebracht
sind, in Reihe geschaltet sind, unmöglich, festzustellen, welche
der 126 Zellen einen abnormalen Temperaturanstieg erfährt. Deshalb
müssen
Behandlungen wie Ausbessern und Austauschen der Zellen und der Vorrichtung
in einem weiten Bereich durchgeführt werden.
Diese Vorrichtung hat somit den Nachteil, dass Inspektionen und
dgl. nicht schnell durchgeführt werden
können.
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Die
DE 43 09 070 A1 offenbart
eine Batterieeinheit mit mehreren in einem Gehäuse angeordneten Einzelzellen,
wobei zumindest an einem Teil der Einzelzellen Temperatursensoren
angeordnet sind und wobei an zumindest einem Teil einer Einzelzelle mehrere
Temperaturmessfühler
auf unterschiedlichen Höhen
angeordnet sind, offenbart aber keine Batterieeinheit, die aus einer
Vielzahl von in Reihe geschalteten Batteriemodulen gebildet ist,
welche ihrerseits aus in Reihe geschalteten Zellen gebildet sind.
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Die
DE 37 35 897 A1 offenbart
gemäß eine Batterieeinheit,
die aus mehreren Zellen besteht und mit einer thermischen Isolierung
versehen ist, durch welche ein Führungsrohr
führt,
welches für
die Aufnahme zumindest eines Temperatursensors vorgesehen ist, offenbart
aber auch keine Batterieeinheit, die aus einer Vielzahl von in Reihe
geschalteten Batteriemodulen gebildet ist, welche ihrerseits aus
in Reihe geschalteten Zellen gebildet sind. Der Temperatursensor
wird durch das Führungsrohr
bis an den Messort geschoben. Hierbei geht es darum, den Austausch
der Temperatursensoren auf einfache Weise zu ermöglichen. Das Vorsehen einer
Vielzahl von Temperatursensoren würde den Aufbau der Batterieeinheit
sehr kompliziert gestalten, da in diesem Fall eine entsprechende
Anzahl von Führungsrohren durch
die thermische Isolierung geführt
werden müsste.
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Die
DE 693 01 549 T2 betrifft
eine Batterieeinheit, die aus in Reihe geschalteten Zellen besteht. Dabei
sind Temperatursensoren vorgesehen, die an einer Verbindungsplatte
zur Verbindung benachbarter Zellen festgelegt sind. Die Temperatursensoren sind
zwischen zwei Zellen angeordnet. Ein Temperatursensor ist an einer
Verbindungsplatte zur Verbindung zweier benachbarter Zellen festgelegt,
so dass hier keine Zuordnung eines Temperatursensors zu einer Zelle
besteht. Auch diese Batterieeinheit besteht nicht aus in Reihe geschalteten,
einzelnen Batteriemodulen, die jeweils Temperatursensoren aufweisen.
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Die
DE 35 03 018 A1 offenbart
eine Batterie von Akkumulatorenzellen, die jeweils mit einem Rekombinator
ausgestattet sind, wobei jedem Rekombinator ein Überwachungselement zugeordnet
ist. Die Überwachungselemente
dienen der Prüfung
der Temperatur der Rekombinatoren. Dabei ist jeder Zelle bzw. jedem
Rekombinator ein Überwachungselement
zugeordnet.
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Die
DE 34 09 599 C2 offenbart
eine Batterie, die aus identischen Zellen besteht, wobei jede Zelle aus
zwei Gruppen gebildet ist, die jeweils aus in Reihe geschalteten
Zellen gebildet werden. Die beiden Gruppen sind dabei zueinander
parallel geschaltet.
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Die
WO 93 10 590 A1 betrifft ein Managementsystem für eine Batterie, die aus in
Serie geschalteten Untereinheiten besteht. Die Batterie hat Mittel
zur Temperaturmessung, wobei jeder Untereinheit der Batterie ein
solches Mittel zur Temperaturmessung zugeordnet ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Batterieeinheit zu schaffen, die eine
große
Zahl von verbundenen Zellen aufweist und bei der ein abnormaler Temperaturanstieg
einer Zelle mit einer reduzierten Zahl von an den Zellen angebrachten
Temperatursensoren erkannt werden kann. Außerdem soll ein abnormaler
Temperaturanstieg einer Zelle präzise
erfasst werden können,
ohne durch die Dispersion der Temperaturkennlinie jedes Temperatursensors
beeinflusst zu werden, schnell der Widerstandswertanstieg erkannt
werden, der durch den abnormalen Temperaturanstieg verursacht wird,
um die Erfassungszeit zu reduzieren, und der abnormale Temperaturanstieg
einer Zelle in einem ziemlich kleinen Bereich erkannt werden.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Batterieeinheit
der eingangs genannten Art gelöst,
bei der in den Batteriemodulen jeweils Temperatursensoren zum Erfassen
der Zellentemperatur derart vorgesehen sind, dass ein Temperatursensor
benachbart zu einer der Zellen, aus denen die Batteriemodule aufgebaut
sind, angeordnet ist und dass die Anzahl der Temperatursensoren
geringer als die Anzahl der Zellen ist, und wobei die Zellen, die
mit ihnen benachbarten Temperatursensoren versehen sind, und die
Zellen, die nicht mit irgendeinem ihnen benachbarten Temperatursensor
versehen sind, miteinander verbunden sind.
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Bei
der Batterieeinheit nach der Erfindung wird eine genaue Messung
der Temperaturverteilung ermöglicht
und gleichzeitig die Anzahl an Temperatursensoren verringert. Bei
der erfindungsgemäßen Batterieeinheit
ist es darüber
hinaus möglich,
die Ausgangsleistung durch Veränderung
der Anzahl an Batteriemodulen, die in Reihe geschaltet sind, zu steuern.
Eine Erhöhung
der Ausgangsleistung kann durch eine Erhöhung der Anzahl an in Reihe
geschalteten Batteriemodulen erreicht werden, wodurch sich die Anordnung
der Batteriemodule ändert.
Wenn die Anordnung der Batteriemodule geändert wird, verändert sich
die Temperaturverteilung der Batteriemodule. Erfindungsgemäß sind daher
alle Batteriemodule jeweils mit Temperatursensoren ausgestattet,
so dass die Temperaturverteilung auf der Ebene der Batteriemodule
präzise
erfasst werden kann. Gleichzeitig wird erfindungsgemäß die Zahl
der Temperatursensoren verringert, weil nicht alle Zellen, die einen
Batteriemodul bilden, mit Temperatursensoren ausgestattet sind.
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Die
Batterieeinheit nach der Erfindung weist eine große Zahl
von Zellen auf, die in Reihe geschaltet sind. Temperatursensoren
zum Erkennen der Zellentemperatur sind an den Zellen angebracht,
aus denen die Batterieeinheit aufgebaut ist. Ein Temperatursensor
ist an einer Zelle angebracht, aber Temperatursensoren sind nicht
an allen Zellen angebracht. In einer Batterieeinheit, die diesen
Aufbau hat, ist eine kleinere Zahl von Temperatursensoren als die der
verbundenen Zellen vorgesehen, und Zellen mit benachbart vorgesehenen
Temperatursensoren und Zellen ohne vorgesehene Temperatursensoren
sind gemischt verbunden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Temperatursensor ein PTC-Element oder ein Thermistor ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Batterieeinheit in eine Vielzahl von kleinen Blöcken unterteilt
ist, wobei jeder kleine Block durch Verbinden einer Vielzahl von
Zellen gebildet ist und wobei die Batterieeinheit weiter eine Steuereinheit
aufweist zum Empfangen von Ausgangssignalen der Temperatur sensoren, die
an den Zellen angeordnet sind, wobei die Steuereinheit die Ausgangssignale
der Temperatursensoren jedes kleinen Blockes berechnet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass jede Zelle, die nicht mit einem ihr benachbarten Temperatursensor versehen
ist, mit einem Wärmesammelteil
versehen ist zum Sammeln der Wärme
der Zelle und zum Übertragen
von Temperaturdaten der Zelle zum Temperatursensor.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass jede Zelle, die mit einem Temperatursensor versehen ist, und
jede Zelle, die mit einem Wärmesammelteil
versehen ist, benachbart zueinander angeordnet sind.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass ein Temperatursensor in einer Position an der Oberfläche einer
Zelle nahe bei der benachbarten Zelle, die mit einem Wärmesammelteil
versehen ist, angeordnet ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass ein Hauptmaterial des Wärmesammelteils
eines ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisen, Nickel,
Kupfer, Aluminium und einer eines dieser Metalle enthaltenden Legierung
besteht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Temperatursensoren, die an den Zellen angebracht sind,
mit einander über
die Wärmesammelteile
elektrisch in Reihe geschaltet sind.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass jede Zelle, die mit einem Wärmesammelteil
versehen ist, zwischen einer Vielzahl von Zellen angeordnet ist,
die jeweils mit einem Temperatursensor versehen sind.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass sich der Widerstand jedes Temperatursensors während eines
abnormalen Temperaturanstiegs ändert
und dass eine Schaltung zum Erfassen eines abnormalen Temperaturanstiegs
vorgesehen ist, in welcher die Temperatursensoren in eine Vielzahl
von Temperatursensorblöcken
aufgeteilt sind, wobei jeder Temperatursensorblock dieselbe Zahl
von Tempera tursensoren verbindet und wobei die Schaltung einen abnormalen Temperaturanstieg
erfasst durch Miteinandervergleichen von Widerstandswerten der Temperatursensorblöcke.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Schaltung einen abnormalen Temperaturanstieg erkennt, wenn die
Differenz des Widerstands oberhalb eines vorbestimmten Wertes ist.
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In
einer Ausgestaltung der Batterieeinheit nach der Erfindung wird,
wenn ein Wärmesammelteil auf
der Oberfläche
einer Zelle vorgesehen und mit einem Temperatursensor verbunden
ist, die Zellentemperatur durch das Wärmesammelteil gesammelt und zu
dem Temperatursensor übertragen.
Dadurch kann das Wärmesammelteil
einen abnormalen Temperaturanstieg einer Zelle erfassen. Infolgedessen
kann durch Verbinden einer geringeren Zahl, nicht derselben Zahl,
von Temperatursensoren als der der Zellen, aus denen die Batterieeinheit
aufgebaut ist, ein abnormaler Temperaturanstieg von sämtlichen
Zellen erkannt werden.
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Infolgedessen
kann bei der Batterieeinheit die Zahl der Temperatursensoren reduziert
werden, und dadurch können
Zusammenbauarbeitsgänge und
Einzelteile der Batterieeinheit in der Zahl reduziert werden, so
dass die Fertigungskosten derselben gesenkt werden können.
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Weiter
kann, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Temperatursensoren
in kleine Blöcke
aufgeteilt sind und eine Steuereinheit eine Abnormität jedes
kleinen Blockes erkennt, eine Abnormalität in einem ziemlich kleinen
Bereich des kleinen Blockes mit einer geringeren Zahl von Temperatursensoren
als der der Zellen, die in der Batterieeinheit verbunden sind, erkannt
werden.
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Weiter,
eine Batterieeinheit nach der vorliegenden Erfindung ist mit einer
Vielzahl von Zellen und mit einer Vorrichtung zum Erfassen eines
abnormalen Temperaturanstiegs versehen, die Temperatursensoren aufweist,
welche an den Zellen angebracht sind, wobei sich der Widerstand
jedes Temperatursensors während
eines Temperaturanstiegs ändert,
und mit einer Schaltung zum Erkennen eines abnormalen Temperaturanstiegs
zum Messen des Widerstandswertes der Temperatursensoren und zum
Erfassen eines abnormalen Temperaturanstiegs einer Zelle. Die Temperatursensoren
sind in eine Vielzahl von Temperatursensorblöcken aufgeteilt. In jedem Sensorblock
ist dieselbe Zahl von Temperatursensoren in Reihe geschaltet. Andererseits
erkennt die Schaltung zum Erfassen eines abnormalen Temperaturanstiegs
einen abnormalen Temperaturanstieg durch Miteinandervergleichen
der Widerstandswerte der Temperatursensorblöcke.
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Wenn
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung sich der Widerstand jedes
Temperatursensors während
eines abnormalen Temperaturanstiegs ändert und eine Schaltung zum
Erfassen eines abnormalen Temperaturanstiegs vorgesehen ist, in
welcher die Temperatursensoren in eine Vielzahl von Temperatursensorblöcken aufgeteilt
sind, wobei jeder Temperatursensorblock dieselbe Zahl von Temperatursensoren
verbindet und wobei die Schaltung zum Erfassen eines abnormalen
Temperaturanstiegs einen abnormalen Temperaturanstieg erfasst durch Miteinandervergleichen
von Widerstandswerten der Temperatursensorblöcke, werden die Widerstandswerte
der Temperatursensoren gemessen. Wenn die Differenz zwischen den
Widerstandswerten über
einen vorbestimmten Wert ansteigt, wird eine Abnormalität einer
Zelle erkannt.
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Da
die Widerstandswerte der Temperatursensorblöcke miteinander verglichen
werden, können
Differenzen, d.h. Dispersionen der Temperaturkennlinie der Temperatursensoren
kompensiert werden. Wenn irgendeine der Zellen einen abnormalen Temperaturanstieg
erfährt
und der Widerstandswert eines PTC-Sensors, der an der Zelle angebracht
ist, extrem ansteigt, kann deshalb nur der erhöhte Wert präzise erfasst werden.
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Infolgedessen
kann eine Abnormalität
präzise
und ohne Fehler erfasst werden, frei vom Einfluss von Dispersionen
von Temperatursensoren wie PTC-Sensoren.
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Darüber hinaus
ist es, da die Dispersionen der Temperatursensoren kompensiert werden,
nicht notwendig, einen unnötig
großen
Sollwert der Differenz zwischen den Wi derstandswerten der Temperatursensoren
zum Erkennen einer abnormalen Zellentemperatur einzustellen. Dadurch
kann auf eine Zunahme des Widerstandswertes empfindlich reagiert und
die Erkennungszeit verkürzt
werden.
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Außerdem,
da die Temperatursensoren wie die PTC-Sensoren in Temperatursensorblöcke aufgeteilt
sind, kann, wenn ein abnormer Temperaturanstieg in irgendeiner Zelle
einer großen
Zahl von Zellen hervorgerufen wird, die Erfassung in jedem Temperatursensorblock
durchgeführt
werden und dadurch kann eine Behandlung wie Ausbessern oder Austauschen
in einem ziemlich schmalen Bereich durchgeführt werden, um die Wartung,
die Inspektion und dgl. zu beschleunigen.
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Infolgedessen
kann bei der so ausgestalteten Batterieeinheit, die diesen Aufbau
hat, ein abnormer Temperaturanstieg einer Zelle präzise und schnell
erkannt werden, wenn diese eine extrem große Zahl von verbundenen Zellen
aufweist und für
ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug verwendet wird. Die
Batterieeinheit ist sicher und kann leicht gewartet und inspiziert
werden, so dass sie leicht wie eine Stromquelle für ein Elektrofahrzeug
und dgl. behandelt werden kann.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher beschrieben.
Es zeigt:
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1 ein
Schaltbild einer herkömmlichen Vorrichtung
zum Erfassen eines abnormalen Temperaturanstiegs,
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2 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Batterieeinheit
nach der Erfindung,
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3 ein
Schaltbild eines Temperatursensors,
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4 eine
perspektivische Ansicht von einer weiteren Ausführungsform der Batterieeinheit
nach der Erfindung,
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5 eine
perspektivische Ansicht von einer weiteren Ausführungsform der Batterieeinheit
nach der Erfindung,
-
6 eine
perspektivische Ansicht von einer weiteren Ausführungsform der Batterieeinheit
nach der Erfindung,
-
7 eine
perspektivische Ansicht von einer weiteren Ausführungsform der Batterieeinheit
nach der Erfindung,
-
8 eine
perspektivische Ansicht von einer weiteren Ausführungsform der Batterieeinheit
nach der Erfindung,
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9 ein
Temperaturerfassungsschaltbild der Batterieeinheit nach 8,
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10 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht von einer weiteren Ausführungsform der
Batterieeinheit nach der Erfindung,
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11 eine
Draufsicht auf einen Batteriemodul der Batterieeinheit nach 10,
und
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12 ein
Schaltbild einer Vorrichtung zum Erfassen eines abnormalen Temperaturanstiegs.
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Eine
Batterieeinheit, die in 2 gezeigt ist, weist sechs zylindrische
Zellen 1 auf, die alle in Längsrichtung in Reihe geschaltet
sind und eine zylindrische Form bilden. Jede Zelle 1 weist
eine Nickelwasserstoffzelle auf, kann aber auch eine Nickelcadmiumzelle
oder eine Lithiumionenzelle aufweisen.
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In
der Batterieeinheit ist ein schüsselförmiges Verbindungsteil 2 durch
Punktschweißen
zwischen jeweils zwei Zellen 1 befestigt. Das Verbindungsteil 2 schaltet
zwei benachbarte Zellen 1 elektrisch in Reihe und verbindet
dieselben gleichzeitig mechanisch. Die Batterieeinheit, die sechs
Zellen 1 aufweist, ist mit einer positiven und einer negativen Elektrodenklemme
an ihrem einen bzw. anderen Ende versehen. Die positive Elektrodenklemme 3 hat einen
Vorsprung 3A in ihrem Zentrum, wohingegen die negative
Elektrodenklemme 4 ein Loch 4A in ihrem Zentrum
hat.
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Durch
Einführen
des Vorsprungs 3A einer positiven Elektrodenklemme 3 einer
Batterieeinheit in das Loch 4A einer negativen Elektrodenklemme 4 einer
anderen Batterieeinheit werden diese miteinander verbunden. Deshalb
können
mehr, z.B. zwei oder drei Batterieeinheiten, die jeweils diesen
Aufbau haben, in Längsrichtung
miteinander zu einer längeren zylindrischen
Form verbunden werden, die zwölf oder
achtzehn Zellen enthält.
Da die positive Elektrodenklemme 3 und die negative Elektrodenklemme 4 so
gegenseitig unterschiedliche Formen haben, kann verhindert werden,
dass die Batterieeinheiten in falschen Richtungen ausgerichtet werden,
wenn sie parallel Seite an Seite angeordnet werden.
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Eine
Vielzahl von Batterieeinheiten nach der Erfindung, die jeweils sechs
Zellen aufweisen, kann in einem Gehäuse od. dgl. angeordnet und
aufgenommen werden, um so als eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung
zu fungieren. Die Zellen 1, die in der elektrischen Stromversorgungsvorrichtung verbunden
sind, können
in der Zahl erhöht
werden, indem eine erhöhte
Zahl von Batterieeinheiten verbunden wird, und eine solche elektrische
Stromversorgungsvorrichtung kann als eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung
für ein
Elektroauto verwendet werden, welches eine hohe Leistung und eine hohe
Ausgangsspannung verlangt.
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In
der Batterieeinheit, die in 2 gezeigt
ist, sind ein Temperatursensor 5 und ein Wärmesammelteil 6 an
der Oberfläche
jeder Zelle 1 angeordnet. Der Temperatursensor 5 weist
ein Element wie ein PTC-Element auf, dessen Widerstand sich ändert, wenn
sich die Temperatur ändert.
Der Temperatursensor 5 ist so ausgebildet, dass, je höher die
Temperatur wird, sich der Widerstand um so stärker ändert und dass sich der Widerstand
in einem Bereich von 60°C
bis 120°C
stark ändert.
Andererseits ist das Hauptmaterial des Wärmesammelteils 6 ein
Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisen, Nickel,
Kupfer, Aluminium und einer Legierung, welche eines dieser Metalle
enthält,
besteht.
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Das
Wärmesammelteil 6 kann
Wärme der Zelle 1 sammeln,
an der das Wärmesammelteil 6 angebracht
ist, und die Temperatur der Wärme
aufrechterhalten. Und die Wärme,
die durch das Wärmesammelteil 6 aufrechterhalten
wird, wird von dem Wärmesammelteil 6 auf
den Temperatursensor 5 übertragen.
Dadurch kann der Temperatursensor 5 die Wärme der
Zelle erfassen, an der das Wärmesammelteil 6 angebracht
ist. Infolgedessen ist der Temperatursensor 5 vorzugsweise
an dem Wärmesammelteil 6 angeordnet.
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In
der Batterieeinheit, die in 2 gezeigt
ist, sind die sechs Zellen 1 mit vier Temperatursensoren 5 und
zwei Wärmesammelteilen 6 versehen.
Die vier Temperatursensoren 5 sind an der Oberfläche von zwei
entgegengesetzten Endzellen 1 und von zwei mittleren Zellen 1 der
sechs Zellen 1 angebracht. Die beiden Wärmesammelteile 6 sind
an den Oberflächen
der übrigen
beiden Zellen 1 angebracht. Deshalb ist das Wärmesammelteil 6 zwischen
zwei Temperatursensoren 5 angeordnet. Die Wärmesammelteile 6 sind
zusammen mit den Temperatursensoren 5 als ein langer und
schmaler Streifen ausgebildet. Der Streifen, der die Wärmesammelteile 6 und
die Temperatursensoren 5 umfasst, ist mit einem Harz od.
dgl. gänzlich
laminiert und dadurch von den äußeren Gehäusen der
Zelle 1 isoliert. Und die Temperatursensoren 5 und
die Wärme sammelteile 6,
die zu einem Streifen geformt und laminiert sind, sind zusammen
mit der Batterieeinheit, die aus sechs Zellen 1 besteht,
mit einem mittels Wärme
aufschrumpfbaren Schlauch (nicht dargestellt) bedeckt, damit sie eng
an den Zellen 1 haften. Die Wärmesammelteile 6,
die eng an den Zellen 1 haften, können Wärme der Zellen 1 sammeln.
Die Größe jedes
Wärmesammelteils 6 liegt
in dem Bereich von 3% bis 60% des Oberflächeninhalts der Zelle 1.
Dadurch, dass dem Wärmesammelteil 6 eine
beträchtliche
Größe gegeben wird,
kann die Wärme
der Zelle 1 wirksamer gesammelt werden, wobei aber manchmal
die Abstrahlwirkung der Zelle 1 reduziert wird. Deshalb
wird die optimale Größe des Wärmesammelteils 6 unter
Berücksichtigung
der Abstrahlwirkung der Zelle 1 ausgewählt. Darüber hinaus weist das Wärmesammelteil 6 einen
Wärmesammelabschnitt 6A zum
Sammeln der Wärme
der Zelle 1 und zwei Verbindungsschenkelabschnitte 6B zur
Verbindung mit dem Temperatursensor 5 auf, wobei die Verbindungsschenkelabschnitte 6B von
den entgegengesetzten Enden des Wärmesammelabschnitts 6A vorstehen.
Jeder Verbindungsschenkelabschnitt 6B ist auf dem Temperatursensor 5 angebracht.
Weiter, eine Schicht in dem Wärmesammelteil 6 hat
beispielsweise einen Zweischichtaufbau. In diesem Fall weist das
Wärmesammelteil 6 einen
inneren Kontakt mit der Zelle 1 auf und eine äußere Schicht,
die nicht mit der Zelle 1 in Kontakt ist. Die äußere Schicht
besteht aus einem Material, das eine Wärmeleitfähigkeit hat, die niedriger
als die der inneren Schicht ist, so dass die Wärme, die durch das Wärmesammelteil 6 gesammelt wird,
aufrechterhalten werden kann.
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In
dieser Batterieeinheit sind die Temperatursensoren 5 elektrisch
miteinander in Reihe geschaltet, und zwar auf einem Weg, der sich
von dem unterscheidet, auf welchem die Zellen in Reihe geschaltet sind. 3 ist
ein Beispiel eines Schaltbildes zur Reihenschaltung von sämtlichen
Temperatursensoren 5, die an allen Batterieeinheiten in
einer elektrischen Stromversorgungsvorrichtung angebracht sind,
welche eine Vielzahl von Batterieeinheiten aufweist. Jedoch können, statt
alle Temperatursensoren 5 in Reihe zu schalten, die Temperatursensoren 5,
die in jeder Batterieeinheit enthalten sind, jeweils in zwei oder
drei Batterieeinheiten in Reihe geschaltet werden, und dann können diese
alle parallel geschaltet werden.
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Der
Widerstand der Temperatursensoren 5, die in Reihe geschaltet
sind, ändert
sich durch einen abnormalen Temperaturanstieg einer Zelle 1,
an der der Temperatursensor angebracht ist. Wenn ein abnormaler
Temperaturanstieg von nur einer Zelle 1 auftritt, können deshalb
die Temperatursensoren 5, die in Reihe geschaltet sind,
ihn erfassen und können eine
Störung
der elektrischen Stromversorgung erkennen. Da die Wärmesammelteile 6 Metall
oder ein ähnliches
wärmeleitfähiges Teil
aufweisen, kön nen sie
auch als Anschlussplatten zum Miteinanderverbinden der Temperatursensoren
dienen.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Batterieeinheit nach der Erfindung, bei welcher der Verbindungsschenkelabschnitt 46B zum
Verbinden des Wärmesammelteils 46 mit
dem Temperatursensor 45 groß ausgebildet ist, um den gesamten Temperatursensor 45 zu
bedecken. Das Wärmesammelteil 46,
das diesen Aufbau hat, kann gesammelte Temperaturdaten präziser zu
dem Temperatursensor 45 übertragen. In dieser Figur
bezeichnet die Bezugszahl 41 eine Zelle, die Bezugszahl 42 bezeichnet
das schüsselförmige Verbindungsteil,
wohingegen die Bezugszahl 46A den Wärmesammelabschnitt bezeichnet.
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Die 5 und 6 zeigen
andere Ausführungsformen
der Batterieeinheit nach der Erfindung, bei denen drei Temperatursensoren 55, 65 und
drei Wärmesammelteile 56, 66 an
den verbundenen sechs Zellen 51, 61 angebracht
sind. In diesen Ausführungsformen
ist das Wärmesammelteil 56, 66 an dem
Temperatursensor 55, 65 vorgesehen, so dass die
Temperatursensoren 55, 65 abwechselnd mit den Wärmesammelteilen 56, 66 angeordnet
sind. Indem die Zahl der Temperatursensoren und der Wärmesammelteile
in Bezug auf die Zahl der Zellen derart geändert und gesteuert wird, kann
die Zahl der Temperatursensoren reduziert werden. Somit werden die Wärmesammelteile
und die Temperatursensoren in die Batterieeinheit eingefügt durch
Verbinden der Wärmesammelteile
mit den Temperatursensoren. Durch Vorsehen eines Temperatursensors
für jede zweite
Zelle können
zwei Zellen durch einen Temperatursensor überwacht werden. Durch Vorsehen
von zwei Temperatursensoren für
jeweils drei Zellen können
drei Zellen durch zwei Temperatursensoren überwacht werden. Durch Vorsehen
eines Temperatursensors für
jeweils drei Zellen können
drei Zellen durch einen Temperatursensor überwacht werden. In diesen
Figuren bezeichnen die Bezugszahlen 52, 62 die
schüsselförmigen Verbindungsteile,
die Bezugszahlen 56A, 66A bezeichnen die Wärmesammelabschnitte,
und die Bezugszahlen 56B, 66B bezeichnen die Verbindungsschenkelabschnitte.
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7 zeigt
eine weitere andere Ausführungsform
der Batterieeinheit nach der Erfindung, in welcher drei Temperatursensoren 75 und
sechs Wärmesammelteile 76 für sechs
Zellen 71 vorgesehen sind. In der Batterieeinheit, die
in 7 gezeigt ist, ist der Temperatursensor 75 zwischen
zwei Zellen 71 und in einer Position angeordnet, die zu
dem schüsselförmigen Verbindungsteil 72 entgegengesetzt
ist. Jedes Wärmesammelteil 76 ist
an jeder der sechs Zellen 71 angebracht, und die Verbindungsschenkelabschnitte 76B der
benachbarten beiden Wärmesammelteile 76 sind
mit der äußeren Oberfläche bzw. der
inneren Oberfläche
des Temperatursensors 75 verbunden. Bei jeweils zwei Zellen 71 der
mittleren vier Zellen mit Ausnahme der beiden an den entgegengesetzten
Enden der sechs Zellen 71 ist das Wärmesammelteil 76,
das zwei integrierte Wärmesammelabschnitte 76A aufweist,
angeordnet. Durch Verwenden dieses Wärmesammelteils 76 können zwei Wärmesammelabschnitte 76A von
nur einem Wärmesammelteil 76 an
den Oberflächen
von zwei Zellen 71 angebracht werden. Infolgedessen können die notwendigen
Wärmesammelteile
in der Zahl reduziert werden, und dadurch können auch die Einzelteile und
die Zusammenbauarbeitsgänge
bei der Fertigung der Batterieeinheiten reduziert werden.
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In
der Batterieeinheit, die in 7 gezeigt
ist, kann, wie oben erwähnt,
da die Wärmesammelteile 76 auf
sämtlichen
Zellen 71 angeordnet sind und die Wärmesammelteile mit den Temperatursensoren 75 verbunden
sind, ein abnormaler Temperaturanstieg von allen sechs Zellen 71 durch
drei Temperatursensoren 75 erkannt werden. Die Zahl der
Temperatursensoren 75, die zwischen den Zellen angeordnet sind,
kann geeignet geändert
werden.
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Es
wird nun eine weitere Ausführungsform der
Batterieeinheit nach der Erfindung beschrieben, die in den 8 und 9 gezeigt
ist. Anders als bei den Ausführungsformen,
die in den 2 bis 7 gezeigt
sind, ist die Batterieeinheit, die in den 8 und 9 gezeigt
ist, nicht mit irgendeinem Wärmesammelteil
versehen. In der Batterieeinheit, die in 8 gezeigt
ist, bilden sechs Zellen 81 einen Batteriemodul 87.
Eine Vielzahl von Batteriemodulen 87, die in Reihe geschaltet
sind, bildet eine Batterieeinheit.
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Die
Zahl der Batteriemodule 87, die in einer Batterieeinheit
verbunden sind, kann optional ausgewählt werden. Durch Verbinden
von beispielsweise 32 Batteriemodulen kann eine Batterieeinheit,
die 192 Zellen aufweist, welche miteinander verbunden sind, erzielt
werden. Es können
noch mehr Batteriemodule verbunden sein. Die Zahl der Zellen 81, aus
denen ein Batteriemodul 87 aufgebaut ist, kann ebenfalls
optional ausgewählt
werden, und mehr als sechs oder weniger als sechs Zellen 81 können einen Batteriemodul 87 bilden.
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In
der Batterieeinheit, die in 8 gezeigt
ist, besteht ein Batteriemodul 87 aus sechs Zellen 81,
die in Reihe geschaltet sind und eine zylindrische Form bilden,
Zwei der sechs Zellen 81 des Batteriemoduls 87 sind
jeweils mit einem Temperatursensor 85 versehen, und die übrigen vier
Zellen 81 sind nicht mit irgendeinem Temperatursensor versehen.
In jedem der übrigen
Batteriemodule 87 sind auf ähnliche Weise zwei der sechs
Zellen 81 jeweils mit einem Temperatursensor 85 versehen.
Deshalb kann bei diesem Aufbau die Zahl der Temperatursensoren 85 im Vergleich
mit einem Fall reduziert werden, in welchem jede Zelle 81 mit
einem Temperatursensor 85 versehen ist. Die Zahl der Temperatursensoren 85 und
die Größe des Abstands
zwischen den Temperatursensoren 85 in einem Batteriemodul
werden jedoch nicht durch die oben dargelegte Beschreibung beschränkt, sondern
können
optional bestimmt werden.
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In
der Batterieeinheit, die in 8 gezeigt
ist, sind insgesamt vier Temperatursensoren 85 miteinander
in Reihe geschaltet, so dass zwei Batteriemodule 87 einen
kleinen Block bilden. Vier Temperatursensoren 85 bilden
einen kleinen Block. Die Batterieeinheit ist in eine Vielzahl von
kleinen Blöcken
aufgeteilt. In jedem kleinen Block wird die Temperatur des Temperatursensors 85 erfasst.
Der Temperatursensor 85 kann ein PTC-Element oder einen
Thermistor aufweisen. Ein PTC-Element hat die Eigenschaft, dass
sich sein Widerstand schnell ändert,
wenn es die Arbeitstemperatur erreicht. Wenn die Arbeitstemperatur
z.B. 93°C
beträgt,
kann der Temperatursensor 85, der ein PTC-Element aufweist,
manchmal einen abnormalen Temperaturanstieg erst erfassen, wenn
die Temperatur der Zelle einen Wert nahe bei 100°C erreicht. Deshalb beansprucht
es manchmal viel Zeit, bis der Temperatursensor 85 einen
abnormalen Temperaturanstieg erkennt.
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Andererseits
hat ein Thermistor die Eigenschaft, dass sich sein Widerstand allmählich ändert, während sich
die Temperatur von einem unteren Wert (–20°C) auf einen hohen Wert (150°C) ändert. Und
der Temperatursensor 85, der einen Thermistor aufweist,
kann einen abnormalen Temperaturanstieg durch Vergleichen der Temperatur
mit einem Regelwert und durch Steuern der Auswahl des Regelwertes
schnell erfassen. Weiter, der Einheitspreis eines Thermistors ist
niedrig im Vergleich zu dem eines PTC-Elements, und die Produktionskosten
eines Temperatursensors 85 können reduziert werden.
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9 ist
ein Schaltbild einer Temperaturerfassungsschaltung, in welcher eine
Steuereinheit ECU und eine Anzeige 8 mit der in 8 gezeigten Batterieeinheit
verbunden sind. Temperaturdaten der Temperatursensoren 85,
die aufgeteilt sind, um einen kleinen Block zu bilden, werden in
die Steuereinheit ECU eingegeben.
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Die
absolute Temperatur jedes kleinen Blockes wird erfasst und mit einem
vorbestimmten Regelwert verglichen, und dadurch kann ein abnormaler Temperaturanstieg
erkannt werden. Der Regelwert wird, beispielsweise, auf 60°C eingestellt.
Wenn ein abnormaler Temperaturanstieg in einem sehr kleinen Block
erkannt wird, zeigt die Anzeige 8 an, welcher kleine Block
in einem abnormalen Zustand ist. Infolgedessen können selbst in einer Batterieeinheit,
in welcher eine große
Zahl von Zellen verbunden sind, abnormale Spitzen leicht erkannt
werden.
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Da
der Bereich des abnormalen Teils in jedem kleinen Block erkannt
werden kann, kann eine Wartung, z.B. durch Austausch oder Reparatur,
leicht durchgeführt
werden. Die Steuereinheit ECU kann ein eingegebenes Temperatursignal
jedes kleinen Blockes mit dem Regelwert in jedem kleinen Block vergleichen.
Dadurch kann die Temperaturdifferenz zwischen den kleinen Blöcken, d.h.
eine Temperaturdispersion erkannt werden. Zum Beispiel, wenn die erfasste
Temperatur eines kleinen Blockes 80°C beträgt und die erfassten Temperaturen
der anderen kleinen Blöcke
normale Temperaturen von 45°C
bis 50°C
sind, wird die Temperaturdifferenz zwischen ihnen erfasst. Wenn
die Temperaturdifferenz oberhalb eines Regelwertes ist, wird sie
beurteilt und es wird erkannt, dass die Batterieeinheit in einem
abnormalen Zustand ist, d.h., dass eine oder mehrere abnormale Zellen
in der Batterieeinheit enthalten sind. In diesem Fall kann die Anzeige 8 anzeigen,
welcher kleine Block in dem abnormalen Zustand ist.
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In
der Ausführungsform,
die in den 8 und 9 gezeigt
ist, kann, da die Temperatursensoren 85 auf kleine Blöcke aufgeteilt
sind und das Erkennen einer abnormalen Temperatur jedes kleinen Blockes
wie oben erwähnt
erfolgt, das Erkennen eines abnormalen Zustands in einem kleinen
Bereich des kleinen Blockes mit einer geringeren Zahl von Temperatursensoren
erreicht werden als der der Zellen, die in der Batterieeinheit verbunden
sind. Da die Steuereinheit ECU die eingegebenen Temperaturdaten
der kleinen Blöcke
als Parameter des Selbstentlade- und Ladewirkungsgrad verwendet
und die Batteriezustände
wie die verbleibende Kapazität
steuert, können
ins einzelne gehende Berechnungen der Batteriezustände mit
den eingegebenen Temperaturdaten jedes kleinen Blockes erzielt werden.
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Eine
Batterieeinheit nach der Erfindung, in welcher eine Vielzahl von
Temperatursensoren in Temperatursensorblöcke aufgeteilt ist, wird als Stromquelle
von Elektroautos und Hybridautos verwendet, in welchen die Antriebsquelle
eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem batteriegespeisten
Motor umfasst. 10 ist eine auseinandergezogene
perspektivische Ansicht, die das Aussehen einer Batterieeinheit
nach der Erfindung zur Verwendung als Stromquelle zeigt. Die Stromquelle 11 hat
die Form eines rechteckigen Parallelepipeds, das mit einem oberen
und einem unteren Haltergehäuse 12,
einem Zwischengehäuse 13 und Endplatten 14 auf
beiden Seiten umschlossen ist.
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Gemäß der Darstellung
in 11 enthält
die Stromquelle 11 Batteriemodule 97, wobei in
jedem von ihnen sechs zylindrische Zellen 91 in Längsrichtung
verbunden sind und eine zylindrische Form bilden und wobei alle
sechs Zellen 91 elektrisch in Reihe geschaltet sind. Acht
Batteriemodule 97, die diesen Aufbau haben, sind Seite
an Seite angeordnet, und über
dieser Anordnung aus acht Batteriemodulen 97 ist eine ähnliche
Anordnung aus acht Batteriemodulen 97 als eine Schicht
mit Hilfe der Zwischengehäuse 13 angeordnet.
Infolgedessen sind insgesamt 96 Zellen 91 in der Batteriequelle 11 enthalten,
und alle diese 96 Zellen sind durch Anschlussplatten in Reihe geschaltet,
die an den Endplatten 14 vorgesehen sind. Durch Verbinden
einer Vielzahl von derartigen Stromquellen, von denen jede 96 Zellen
enthält,
kann die Zahl der verbundenen Zellen 91 bis zu einem ganzzahligen
Vielfachen von 96 erhöht
werden. Deshalb kann die Stromquelle 11 die notwendige
elektrische Quellenspannung, den notwendigen Ausgangsstrom und dgl.
entsprechend der Größe und der
Leistung eines Elektroautos liefern.
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In
dem Batteriemodul 97, der sechs Zellen 91 aufweist,
die in Längsrichtung
verbunden sind und eine zylindrische Form bilden, werden PTC-Sensoren
als Temperatursensoren verwendet. In der folgenden Ausführungsform
werden die PTC-Sensoren 15 als die Temperatursensoren verwendet.
Deshalb werden die Temperatursensorblöcke als die PTC-Sensorblöcke verwendet.
Die PTC-Sensoren 15 sind an der Außenseite des Batteriemoduls 97 befestigt.
In dem Batteriemodul 97, der in dieser Figur gezeigt ist,
ist ein PTC-Sensor 15 an jeder der Zellen angebracht. Deshalb
sind die Temperatursensorblöcke
die PTC-Sensorblöcke
der Zellen 91. Sechs PTC-Sensoren 15 sind in Längsrichtung
in einer Linie durch Anschlussplatten verbunden, so dass sie den verbundenen
sechs Zellen 91 entsprechen. Und die Anschlussplatten,
die sich von den entgegengesetzten Enden der verbundenen sechs PTC-Sensoren 15 aus
erstrecken, sind über
die Endplatten 14 mit den Anschlussplatten der verbundenen
sechs PTC-Sensoren 15 elektrisch
verbunden, die an dem benachbarten Batteriemodul angebracht sind.
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Dadurch
können
alle PTC-Sensoren 15, die an allen 96 Zellen angebracht
sind, welche in der Stromquelle 11 enthalten sind, elektrisch
verbunden werden. Obgleich alle PTC-Sensoren wie oben erwähnt in Reihe
geschaltet werden können,
können die
PTC-Sensoren, die
z.B. an jedem zweiten Batteriemodul angebracht sind, d.h. an jeweils
12 Zellen, in Reihe geschaltet werden. Die PTC-Sensoren werden in
Blöcken
eines Batteriemoduls auf diese Art und Weise in Reihe geschaltet,
und elektrische Signale können
den PTC-Sensoren durch Herausführen jeder
Anschlussplatte entnommen werden. Es ist nicht notwendig, PTC-Sensoren
an allen Zellen anzubringen, vielmehr können PTC- Sensoren an jeder zweiten Zelle angebracht
werden, so dass drei PTC-Sensoren in einem Batteriemodul angebracht sind.
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Die
PTC-Sensoren 15, die wie oben erwähnt angebracht sind, können eine
Schaltung bilden, die nur aus den PTC-Sensoren 15 besteht,
und zwar auf einem anderen Weg als dem der Reihenschaltung der Zellen 91, über den
ein großer
Strom fließt.
Deshalb, da die Schaltung der PTC-Sensoren eine Schaltung mit kleinem
Strom sein kann, kann eine Wärmeerzeugung
verhindert werden, selbst wenn eine große Zahl von PTC-Sensoren 15 verbunden
ist, und gleichzeitig kann eine Reduktion der Batterieausgangsleistung
durch die Spannungsreduktion, die durch die PTC-Sensoren verursacht
wird, verhindert werden.
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In
dieser Ausführungsform,
wie sie in 12 gezeigt ist, sind alle zwölf PTC-Sensoren 15,
die an den zwölf
Zellen angebracht sind, in Reihe geschaltet, um einen PTC-Sensorblock 18 zu
bilden. Deshalb sind die PTC-Sensoren 15, die an den 96
Zellen 91 der Stromquelle 11 angebracht sind,
in acht PTC-Sensorblöcke 18 aufgeteilt,
und die PTC-Sensoren 15 jedes PTC-Sensorblockes sind in
Reihe geschaltet.
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Jeder
dieser PTC-Sensorblöcke 18 ist
mit einer Schaltung 19 zum Erfassen eines abnormalen Temperaturanstiegs
verbunden. Die Arbeitsweise der Schaltung 19 zum Erfassen
eines abnormalen Temperaturanstiegs wird nun im Folgenden beschrieben.
- 1) Die Schaltung 19 zum Erfassen eines
abnormalen Temperaturanstiegs misst die Widerstandswerte von sämtlichen
PTC-Sensorblöcken 18,
die mit ihr verbunden sind.
- 2) Die gemessenen Widerstandswerte der PTC-Sensorblöcke 18 werden
miteinander verglichen, und eine Differenz zwischen den gemessenen
Werten von zwei PTC-Sensorblöcken 18 wird berechnet.
- 3) Die Differenz wird mit einem vorbestimmten Wert verglichen,
der zuvor in die Schaltung 19 zum Erkennen eines abnormalen
Temperaturanstiegs eingegeben worden ist, und wenn die Differenz
oberhalb des vorbestimmten Wertes ist, wird ein abnormaler Temperaturanstieg
erkannt.
- 4) Wenn ein abnormaler Temperaturanstieg erkannt wird, wird
ein Abnormalitätssignal
an die Steuereinheit ECU der Batteriequelle 11 abgegeben,
und es wird die ECU informiert, dass die Zelle(n) in einem abnormalen
Zustand ist (sind).
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Auf
diese Art und Weise schaltet die Schaltung 19 zum Erfassen
eines abnormalen Temperaturanstiegs die PTC-Sensoren jedes PTC-Sensorblockes
in Reihe, misst den Widerstand jedes PTC-Sensorblockes und erkennt
einen abnormalen Temperaturanstieg, wenn die Differenz zwischen
dem Widerstand von zwei PTC-Sensoren oberhalb eines vorbestimmten
Wertes ist.
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Da
die Differenz zwischen den Widerständen von PTC-Sensorblöcken berechnet
wird, werden deshalb Differenzen, d.h. Dispersionen der Temperaturkennlinie
der PTC-Sensoren
kompensiert. Infolgedessen kann, wenn ein abnormaler Temperaturanstieg
von irgendeiner Zelle hervorgerufen wird und der Widerstandswert
des PTC-Sensors 15, an dem die Zelle angebracht ist, extrem
ansteigt, nur der erhöhte
Wert präzise
erkannt werden, da die Dispersionen der PTC-Sensoren kompensiert
sind.
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Infolgedessen
erfolgt das Erfassen nicht fehlerhaft, sondern präzise, ohne
Beeinflussung durch die Dispersion der PTC-Sensoren. Gleichzeitig
kann die Schaltung zum Erfassen eines abnormalen Temperaturanstiegs
empfindlich einen entsprechenden Widerstandsanstieg erfassen, ohne
die Notwendigkeit des Einstellens des vorbestimmten Wertes als einen
unerwünscht
großen
Wert, weil die Dispersion der PTC-Sensoren kompensiert ist, und
dadurch kann die Erfassungszeit verkürzt werden.
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Da
die PTC-Sensoren 15 auf PTC-Sensorblöcke 18 aufgeteilt
sind, kann, wenn eine abnormale Temperatur in irgendeiner der 96
Zellen 91 hervorgerufen wird, die Erfassung in jedem PTC-Sensorblock erfolgen
und dadurch eine Behandlung wie Ausbessern oder Austauschen in einem
ziemlich schmalen Bereich erfolgen, um die Wartung, Inspektion und dgl.
zu beschleunigen.
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Die
Schaltung 19 zum Erfassen eines abnormalen Temperaturanstiegs
misst den Widerstandswert jedes PTC-Sensorblockes 18 und
berechnet die Differenz zwischen den Widerstandswerten, wie oben
dargelegt. Jedoch beschränkt
sich die vorliegende Erfindung nicht darauf, sondern vielmehr kann ein
abnormaler Temperaturanstieg erfasst werden durch Berechnen von
Verhältnissen
oder Multiplikationsfaktoren der gemessenen Werte der PTC-Sensorblöcke und
Vergleichen derselben miteinander.