JP2009284731A - Vehicle power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動車両に搭載されて自動車を走行させるモーターに電力を供給する車両用の電源装置に関し、特に電池の安全弁が開いて排出される可燃性ガスの排出量を検出する車両用の電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device for a vehicle that supplies electric power to a motor that is mounted on an electric vehicle and runs an automobile, and in particular, a power supply for a vehicle that detects the discharge amount of combustible gas discharged by opening a safety valve of a battery. Relates to the device.
車両用の電源装置は、多数の充電できる電池を外装ケースに収納している。この電源装置は、電池を異常な状態で充放電すると、電池内部でガスが発生して電池の内圧を上昇させる。電池は、内圧が上昇して破裂を防止するために安全弁を設けている。したがって、内圧が異常に高くなると安全弁が開弁して、電池の内部からガスや電解液を排出する。ニッケル水素電池やリチウムイオン電池は、開弁された安全弁から可燃性ガスが排出される。排出される可燃性ガスは、電源装置の外装ケースに充満する。外装ケース内に溜まる可燃性ガスは、安全性を低下させる等、種々の弊害の原因となる。この弊害を避けるために、外装ケースにガスセンサを設けて、可燃性ガスの濃度を検出して、換気ファンを運転する電源装置が開発されている(特許文献1参照)。 A power supply device for a vehicle stores a large number of rechargeable batteries in an outer case. When the battery is charged / discharged in an abnormal state, gas is generated inside the battery to increase the internal pressure of the battery. The battery is provided with a safety valve in order to prevent the internal pressure from rising and bursting. Therefore, when the internal pressure becomes abnormally high, the safety valve opens, and gas and electrolyte are discharged from the inside of the battery. In the nickel metal hydride battery and the lithium ion battery, combustible gas is discharged from the opened safety valve. The discharged combustible gas fills the outer case of the power supply device. The combustible gas accumulated in the outer case causes various adverse effects such as a reduction in safety. In order to avoid this adverse effect, a power supply device has been developed that operates a ventilation fan by providing a gas sensor in an exterior case to detect the concentration of combustible gas (see Patent Document 1).
この電源装置は、燃料電池を収納する外装ケース内に可燃性ガスを検出するガスセンサを設けて、外装ケースに設けた換気口には、内部の空気を換気する換気ファンを設けている。この電源装置は、ガスセンサで可燃性ガスの濃度を検出し、濃度が設定値になると換気ファンを運転して換気する。この構造の電源装置は、燃料電池から可燃性ガスが排出されると換気ファンが運転されるので、外装ケース内の可燃性ガス濃度を安全な濃度まで低くできる。 In this power supply device, a gas sensor that detects flammable gas is provided in an outer case that houses a fuel cell, and a ventilation fan that ventilates internal air is provided in a ventilation port provided in the outer case. This power supply device detects the concentration of combustible gas with a gas sensor, and when the concentration reaches a set value, it operates a ventilation fan to ventilate. In the power supply device with this structure, when the combustible gas is discharged from the fuel cell, the ventilation fan is operated, so that the combustible gas concentration in the outer case can be lowered to a safe concentration.
しかしながら、現実には可燃性ガスの濃度を検出するガスセンサ、たとえばニッケル水素電池にあっては水素濃度を検出するガスセンサは、極めて高価であることに加えて、長期間にわたって正確にガス濃度を検出することが極めて難しい。このため、可燃性ガスの濃度を正確に検出するためには、たとえば、極めて高価なガスセンサを毎年交換する必要があって、部品コストが極めて高くなる。このため、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池からなる車両用の電源装置において、この構造を採用することは極めて難しい。 However, in reality, a gas sensor that detects the concentration of a combustible gas, for example, a gas sensor that detects the hydrogen concentration in a nickel metal hydride battery, is extremely expensive and accurately detects the gas concentration over a long period of time. It is extremely difficult. For this reason, in order to accurately detect the concentration of the combustible gas, for example, it is necessary to replace an extremely expensive gas sensor every year, and the cost of parts becomes extremely high. For this reason, for example, it is very difficult to adopt this structure in a power supply device for a vehicle made of a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery.
さらに、鉛バッテリからガスが排出される状態を、電圧と充電時間から検出して、ガスが排出する状態になると充電を停止する充電制御装置は開発されている(特許文献2参照)。この装置は、ガスの発生を防止するように充電を停止できるが、充電を正常に停止できない状態になると、安全に使用できない。車両用の電源装置は、正常な状態では、走行用バッテリから可燃性ガスが排出されないように制御するので、可燃性ガスが排出されることはない。しかしながら、充放電を制御する回路が故障して正常に動作しなくなると、電池が異常な状態で充放電されて可燃性ガスが排出される。したがって、可燃性ガスの排出を阻止する制御によっては、車両用の電源装置の高い安全性は保証できない。 Furthermore, a charge control device has been developed that detects the state in which gas is discharged from the lead battery from the voltage and charging time and stops charging when the gas is discharged (see Patent Document 2). Although this device can stop charging so as to prevent the generation of gas, it cannot be used safely when charging cannot be stopped normally. The vehicle power supply device controls the combustible gas not to be discharged from the traveling battery in a normal state, so that the combustible gas is not discharged. However, when a circuit for controlling charging / discharging fails and does not operate normally, the battery is charged / discharged in an abnormal state and combustible gas is discharged. Therefore, the high safety of the power supply device for vehicles cannot be guaranteed by the control for preventing the discharge of the combustible gas.
さらに、電源装置は、電解液の排出を検出して、可燃性ガスの排出を間接的に検出することができる。この電源装置は、可燃性ガスの排出を間接的に検出するので、ガスの排出を阻止する特許文献2の装置に比較して、より安全性を高くできる。この装置は、可燃性ガスと一緒に排出される電解液の排出を一対の電極で検出する。一対の電極は、排出される電解液の流れる位置に配置される。電池から電解液が排出されると、一対の電極の間に流れて電極間の電気抵抗を小さくする。この構造は、電極間の電気抵抗から電解液の有無を検出できるので、ガスセンサに比較して、センサを安価にできる。ただ、この構造のセンサは、電解液の排出を検出するものであって、可燃性ガスの排出量を直接には検出できない。開弁した安全弁は、可燃性ガスと電解液の両方を排出させるが、必ずしも可燃性ガスと電解液の排出量は特定の相関関係がなく、電解液の排出量で可燃性ガスの排出量を特定することはできない。このため、電極が電解液を検出するセンサは、安全弁が開弁して可燃性ガスが排出される状態になったことは検出できるが、可燃性ガスの排出量を正確に検出できない。
本発明は、従来のこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、部品コストを低減しながら、可燃性ガスの排出量を検出でき、しかも長期間にわたってメンテナンスフリーな状態で、可燃性ガスの排出量を検出して安全性を向上できる車両用の電源装置を提供することにある。 The present invention has been developed for the purpose of solving the conventional drawbacks. An important object of the present invention is to detect combustible gas emissions while reducing component costs, and to improve safety by detecting combustible gas emissions in a maintenance-free state over a long period of time. The object is to provide a power supply device for a vehicle.
本発明の車両用の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
車両用の電源装置は、車両を走行させるモータに電力を供給する走行用バッテリ1と、この走行用バッテリ1を充放電して排出されるガス排出量を検出するガス検出部3とを備える。ガス検出部3は、充放電される走行用バッテリ1の充放電状態を検出する検出回路4と、充放電される走行用バッテリ1の充放電状態から走行用バッテリ1の可燃性ガス排出量を演算するガスデータを記憶している記憶部5と、検出回路4で検出される走行用バッテリ1の充放電状態と、記憶部5に記憶されるガスデータから、走行用バッテリ1から排出される可燃性ガス排出量を演算する演算回路6とを備える。
The vehicle power supply device of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object.
The power supply device for a vehicle includes a traveling
以上の車両用の電源装置は、部品コストを低減しながら、可燃性ガスの排出量を検出できる。それは、ガスセンサで可燃性ガスを検出するのに代わって、電池の充放電状態からガスデータに基づいて可燃性ガスの排出量を演算するからである。この電源装置は、ガスセンサのように劣化することなく、ガス排出量を演算できる。このため、長期間にわたってメンテナンスフリーな状態で、可燃性ガスの排出量を検出して安全性を向上できる特徴が実現される。とくに、以上の電源装置は、可燃性ガスの排出量を演算して検出するので、電池を正常な状態で充放電できない状態となっても、安全性を向上できる特徴がある。 The vehicle power supply apparatus described above can detect the amount of combustible gas emission while reducing component costs. This is because, instead of detecting the combustible gas with the gas sensor, the discharge amount of the combustible gas is calculated based on the gas data from the charge / discharge state of the battery. This power supply device can calculate the gas discharge amount without deteriorating like a gas sensor. For this reason, the characteristic which can detect the discharge | emission amount of combustible gas and can improve safety | security in a maintenance-free state over a long period of time is implement | achieved. In particular, the power supply apparatus described above calculates and detects the amount of combustible gas discharged, and thus has a feature that can improve safety even when the battery cannot be charged and discharged in a normal state.
本発明の車両用の電源装置は、検出回路4が、充放電される電池2の電流と電圧から充放電状態を検出することができる。
この車両用の電源装置は、電池の充放電を制御するために、電流と電圧を検出する回路を装備する。したがって、この電源装置は、可燃性ガスの排出を検出するために特別な回路を設けることなく、すでに装備する回路を検出回路に併用して、可燃性ガスの排出量を検出できる。
In the vehicle power supply device of the present invention, the
This vehicle power supply device is equipped with a circuit for detecting current and voltage in order to control charging and discharging of the battery. Therefore, this power supply device can detect the amount of combustible gas discharged by using a circuit already equipped in the detection circuit without providing a special circuit for detecting the discharge of combustible gas.
本発明の車両用の電源装置は、検出回路4が、充放電される電池2の電流と電圧と残容量から充放電状態を検出することができる。
この電源装置も、可燃性ガスの排出を検出するために特別な回路を設けることなく、すでに装備する回路を検出回路に併用して、可燃性ガスの排出量を検出でき、さらに、残容量を考慮して充放電状態を検出することで、可燃性ガスの排出量をより正確に検出できる。
In the vehicle power supply device of the present invention, the
This power supply unit can also detect the amount of flammable gas discharged by using the circuit already equipped in the detection circuit without providing a special circuit to detect the flammable gas discharge. By detecting the charge / discharge state in consideration, the discharge amount of the combustible gas can be detected more accurately.
本発明の車両用の電源装置は、走行用バッテリ1が、充電できる複数の素電池2と、素電池2を収納してなる閉鎖されるが密閉されない外装ケース7とを備えることができる。
The power supply device for a vehicle according to the present invention can include a plurality of
さらに、本発明の車両用の電源装置は、走行用バッテリ1の外装ケース7に連結してなる換気ファン8と、この換気ファン8の運転を、演算回路6で演算される走行用バッテリ1から排出される可燃性ガス排出量で制御する制御回路9とを備えることができる。
Further, the power supply device for a vehicle according to the present invention includes a
さらに、本発明の車両用の電源装置は、演算回路6が、走行用バッテリ1の可燃性ガス排出量から外装ケース7内の可燃性ガス濃度を演算することができる。
Furthermore, in the vehicle power supply device of the present invention, the
さらにまた、本発明の車両用の電源装置は、外装ケース7内の空気を換気する換気ファン8と、換気ファン8の運転を制御する制御回路9とを備え、制御回路9が演算回路6で検出される可燃性ガス濃度で換気ファン8の運転を制御することができる。
この電源装置は、演算回路で演算される可燃性ガス排出量からガス濃度を演算して換気ファンを運転するので、外装ケースの可燃性ガス濃度を低くして安全性を向上できる。とくに、この電源装置は、電池の充放電状態から可燃性ガスの排出量を演算するので、外装ケースの可燃性ガス濃度が高くなったことを検出して換気ファンを運転するのでなく、可燃性ガス濃度が高くなる以前から換気ファンを運転して、可燃性ガス濃度が高くなるのを確実に阻止して、より安全性を高くできる。
Furthermore, the power supply device for a vehicle according to the present invention includes a
Since the power supply device operates the ventilation fan by calculating the gas concentration from the combustible gas discharge amount calculated by the arithmetic circuit, the safety can be improved by reducing the combustible gas concentration in the outer case. In particular, this power supply unit calculates the amount of flammable gas discharged from the charge / discharge state of the battery, so it does not detect the increase in the flammable gas concentration in the outer case and operate the ventilation fan. By operating the ventilation fan before the gas concentration becomes high, it is possible to reliably prevent the increase in the combustible gas concentration, and to improve safety.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は車両用の電源装置を以下のものに特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a vehicle power supply device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the vehicle power supply device as follows.
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Further, in this specification, for easy understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the embodiments are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図1に示す車両用の電源装置は、車両を走行させるモータに電力を供給する走行用バッテリ1と、この走行用バッテリ1を充放電して排出されるガス排出量を検出するガス検出部3とを備える。
A vehicle power supply device shown in FIG. 1 includes a
走行用バッテリ1は、閉鎖されるが密閉されない外装ケース7に複数の充電できる電池2を内蔵している。外装ケース7は換気ファン8を連結しており、この換気ファン8の運転を制御回路9で制御している。外装ケース7に配置される電池2は、ニッケル水素電池で、これを直列に接続して出力電圧を高くしている。ただし、電池には、リチウムイオン電池などの充電できる全ての電池であって、安全弁が開弁して可燃性ガスを排出する全ての電池を使用できる。換気ファン8は、電池2に空気を送風して冷却する冷却用のファンを併用できる。換気ファン8は、外装ケース7内に充満する可燃性ガスを外部に排出するものであるから、外装ケース7に外気を強制送風し、あるいは外装ケース7の空気を吸入して外部に排気して、外気を吸入させるものが使用できる。
The traveling
制御回路9は、外装ケース7内の可燃性ガスの濃度を設定値よりも低くするように、換気ファン8の運転を制御する。外装ケース7内の可燃性ガス濃度は、後述する演算回路6が演算して検出する。したがって、制御回路9は演算回路6で検出される外装ケース7内の可燃性ガス濃度で換気ファン8の運転を制御する。たとえば、制御回路9は、外装ケース7内の可燃性ガス濃度を1%以下とするように、換気ファン8の運転を制御する。制御回路9は、換気ファン8の運転と停止を制御し、さらに、換気ファン8の回転数をコントロールして、外装ケース7内の可燃性ガス濃度を設定値よりも低くする。換気ファン8の回転数をコントロールする制御回路9は、演算回路6で演算される可燃性ガス排出量が設定値よりも少ない状態では換気ファン8を低速で回転して、可燃性ガス排出量が設定値よりも多くなる状態では、換気ファン8を高速回転させる。また、制御回路9は、可燃性ガス排出量に比例して、換気ファン8の回転数を多くすることもできる。さらに、演算回路6は、充放電される電池2の充放電状態から可燃性ガス排出量を演算する。演算回路6は、電池2内で発生する可燃性ガス排出量を演算して、電池2からの排出量を検出するので、電池2から排出されるよりも速く可燃性ガス排出量を検出できる。したがって、演算回路6で演算される可燃性ガス排出量から換気ファン8の運転を制御する制御回路9は、外装ケース7に可燃性ガスが排出されてガス濃度が高くなることを予測して、換気ファン8の運転を制御できる。
The
ガスセンサで外装ケースの可燃性ガス濃度を検出して換気ファンの運転を制御する従来の電源装置は、外装ケース内の可燃性ガス濃度が一時的に高くなる弊害を原理的に解消できない。可燃性ガスの濃度が高くなったことを検出して換気ファンを運転するので、換気ファンが可燃性ガスを排出してガス濃度を低下させるのに時間遅れがあるからである。 The conventional power supply device that detects the combustible gas concentration in the outer case by the gas sensor and controls the operation of the ventilation fan cannot theoretically eliminate the adverse effect of temporarily increasing the combustible gas concentration in the outer case. This is because the ventilation fan is operated by detecting the increase in the concentration of the combustible gas, and therefore there is a time delay for the ventilation fan to discharge the combustible gas and reduce the gas concentration.
これに対して、可燃性ガス排出量を電池2の充放電状態から演算する演算回路6は、電池2の内部で発生する可燃性ガス発生量を検出できる。このため、電池2からガスが排出されることを予測して、ガスが排出される以前に換気ファン8を運転して、外装ケース7の可燃性ガス濃度が高くならないように内部空気を換気できる。
On the other hand, the
ガス検出部3は、ガスセンサで外装ケース7のガス濃度を検出しない。ガス検出部3は、電池2が充放電される状態から可燃性ガス排出量を演算して検出する。このガス検出部3は、充放電される走行用バッテリ1の充放電状態を検出する検出回路4と、充放電される走行用バッテリ1の充放電状態から走行用バッテリ1の可燃性ガス排出量を演算するガスデータを記憶している記憶部5と、検出回路4で検出される走行用バッテリ1の充放電状態と、記憶部5に記憶されるガスデータから、走行用バッテリ1から排出される可燃性ガス排出量を演算する演算回路6とを備える。
The
検出回路4は、走行用バッテリ1を構成する電池2の電流と電圧を検出して、電池2を充放電する充放電状態を演算回路6に出力する。さらに好ましくは、検出回路4は、電流と電圧に加えて温度も検出し、さらに電池2の残容量も検出して、充放電状態を演算回路6に出力する。車両用の電源装置は、電池2を正常な状態で充放電するために、電流と電圧と温度と残容量を検出する回路を備えている。したがって、検出回路4は、すでに車両用の電源装置に装備する回路を利用して、演算回路6に電池2の電流と電圧と温度と残容量からなる充放電状態を演算回路6に出力する。
The
検出回路4は、走行用バッテリ1を構成する各電池2の充放電状態を独立して検出し、あるいは、直列に接続している複数の電池2の充放電状態を、モジュール単位やユニット単位で検出し、あるいはまた、走行用バッテリ全体の充放電状態を検出して演算回路6に出力する。電池をニッケル水素電池とする電源装置は、複数の電池を直列に接続して電池モジュールとし、これを直列に接続して走行用バッテリとするので、検出回路でもって、各々の電池モジュールの充放電状態を検出し、あるいは、複数の電池モジュールをひとつのユニットとして、1ユニットの充放電状態を検出することができる。また、電池をリチウムイオン電池とする電源装置においては、直列に接続される各々の電池の充放電状態を検出回路で検出し、あるいは、複数の電池をひとつのユニットとして、1ユニットの充放電状態を検出することができる。とくに、走行用バッテリを構成する各電池や各電池モジュールの充放電状態を検出して演算回路に出力するガス検出部は、演算回路が、各電池や各電池モジュールにおける可燃性ガスの発生量を、充放電状態から演算するので、より高精度に可燃性ガスの発生量を検出できる。
The
記憶部5は、充放電される電池2の充放電状態から、可燃性ガス排出量を演算するためのガスデータを記憶している。記憶部5は、現実に走行用バッテリ1を所定の充放電状態で充放電して、この充放電状態で発生する可燃性ガス排出量を演算するためにガスデータを記憶している。電池2は、特定の状態でガスが発生する状態となる。また、ガスが発生する状態になって発生するガス量は、電流の積算値に比例する。図2と図3は、ニッケル水素電池を一定の電流で充電し、又は放電して電圧が変化して内圧が上昇する状態を示している。図2は、充電する電池の特性を、図3は、放電する電池の特性を示している。図2は、充電される電池の内圧が、特定の電圧から次第に上昇する状態を示している。電池の内圧が上昇するのは、電池の内部でガスが発生するからである。いいかえると、電池の内圧は、ガスの発生量に比例して高くなる。したがって、図2において、電池の内圧が上昇することは、電池内部で発生するガス量が増加することを示している。電池は、満充電に近づくに従って特定の電圧に上昇してガスが発生するようになる。ニッケル水素電池は、電池電圧がピーク電圧に上昇して満充電、すなわち残容量が100%となる。図において、電池の電圧がピーク電圧に上昇する以前に、内圧は上昇する。すなわち、満充電されて残容量が100%となる以前から内部でガスが発生する。同様に、図3に示すように、電池の電圧が急激に低下する状態になると、内圧が上昇する。すなわち、放電される電池は、電圧が最低電圧まで低下した状態からガスが発生して内圧が上昇するようになる。
The memory |
図2から、充電される電池は、電圧が所定の電圧まで上昇して残容量が満充電に近くなると、たとえば残容量が90%よりも多くなると、ガスが発生する状態となる。また、図3から、放電している電池は、電圧が所定の電圧まで低下して完全放電に近い状態、たとえば残容量が10%以下になるとガスが発生する状態となる。したがって、記憶部5は、充電される電池がガスを発生するようになる残容量(たとえば90%)と、放電している電池がガスを発生する状態になる残容量(たとえば10%)とをガス発生残容量としてガスデータに記憶している。さらに、電池内で発生するガスは、電池内部の化学反応で生成されること(ファラデーの法則)から、ガスの発生量は流れる電流の積算値に比例する。したがって、演算回路6は、ガスの発生量を、「電流の積算値×定数」で演算できる。この定数は、充電される電池と、放電される電池で異なるので、記憶部5は、充電している電池に対する定数と、放電している電池に対する定数とをガスデータとして記憶している。さらに、この定数は、電池の温度により変化する。したがって、記憶部5は、温度に対する充電状態の定数と、放電状態における定数をガスデータとして記憶している。温度により異なる定数をガスデータとして記憶部5に記憶し、温度で補正する電源装置は、走行用バッテリ1の可燃性ガス排出量をより正確に検出できる。ただ、走行用バッテリの可燃性ガス排出量は、温度で補正することなく演算回路で演算することもできるので、記憶部には必ずしも温度に対する定数を記憶する必要はない。
As shown in FIG. 2, the battery to be charged is in a state where gas is generated when the voltage rises to a predetermined voltage and the remaining capacity becomes nearly fully charged, for example, when the remaining capacity exceeds 90%. From FIG. 3, the discharged battery is in a state where gas is generated when the voltage drops to a predetermined voltage and is close to complete discharge, for example, when the remaining capacity becomes 10% or less. Accordingly, the
電池2の内部で発生するガスは、電池2の内圧を上昇して安全弁を開弁して、ガスを電池2の外部に排出する。記憶部5は、安全弁の開弁圧力及び電池内の空隙の体積、または安全弁を開弁させる開弁ガス量をガスデータとして記憶している。電池2の内圧は、発生するガス量に比例して、内部の体積に反比例する。したがって、内圧が安全弁の開弁圧力に上昇するには、所定のガスが発生する必要がある。いいかえると、所定量のガスが発生するまで安全弁は開弁せず、電池2の外部に可燃性ガスは排出されない。演算回路6が安全弁の開弁を検出するために、記憶部5は、安全弁が開弁するのに必要な開弁ガス量をガスデータとして記憶し、あるいは、開弁圧力と空隙体積とをガスデータとして記憶している。記憶部5に開弁ガス量を記憶させる電源装置は、演算回路6で演算されるガス量が、安全弁を開弁させるのに必要な開弁ガス量よりも高くなると安全弁が開弁するとして、可燃性ガス排出量を演算する。また、開弁圧力と空隙体積をガスデータとして記憶する電源装置は、演算回路6が電池内のガス発生量を演算し、ガス発生量と空隙体積から内圧を演算し、演算される内圧が開弁圧力を超えると安全弁が開弁するとして、可燃性ガス排出量を演算する。
The gas generated inside the
さらに、安全弁を備える電池には、内圧上昇により安全弁が開弁されて可燃性ガスを排出した後、内圧が所定の圧力以下に低下すると、安全弁が再び閉弁されるものもある。この電池の場合、安全弁が開弁されても、内部の可燃性ガスが全て排出されず、ガス発生量が必ずしも可燃性ガス排出量とはならない。それは、電池の内圧が所定の圧力以下に低下して安全弁が閉弁される状態で、排出されない可燃性ガスが電池の空隙内に残存するからである。したがって、開弁された安全弁が、可燃性ガスの排出後に閉弁される電池においては、演算回路は、ガス発生量から残存ガス量を減算して可燃性ガス排出量を演算する。残存ガス量は、安全弁の閉弁圧力と電池内の空隙体積とから演算できる。したがって、記憶部は、安全弁が閉弁される状態で電池内に残存する残存ガス量をガスデータとして記憶し、あるいは、閉弁圧力と空隙体積とをガスデータとして記憶する。また、内圧上昇により安全弁が開弁した後、内圧が所定の圧力以下に低下しても安全弁が閉弁されない電池においては、安全弁が開弁されると、電池内で発生した可燃性ガスが全て排出されるとして、ガス発生量を可燃性ガス排出量とする。 Further, in some batteries including a safety valve, after the safety valve is opened due to an increase in internal pressure and flammable gas is discharged, the safety valve is closed again when the internal pressure drops below a predetermined pressure. In the case of this battery, even if the safety valve is opened, not all of the internal combustible gas is discharged, and the amount of gas generated is not necessarily the amount of combustible gas discharged. This is because combustible gas that is not discharged remains in the gap of the battery when the internal pressure of the battery drops below a predetermined pressure and the safety valve is closed. Therefore, in the battery in which the opened safety valve is closed after the combustible gas is discharged, the arithmetic circuit calculates the combustible gas discharge amount by subtracting the residual gas amount from the gas generation amount. The residual gas amount can be calculated from the valve closing pressure of the safety valve and the void volume in the battery. Therefore, the storage unit stores the remaining gas amount remaining in the battery as the gas data in a state where the safety valve is closed, or stores the valve closing pressure and the void volume as the gas data. In addition, in a battery where the safety valve is not closed after the safety valve is opened due to an increase in internal pressure, even if the internal pressure drops below a predetermined pressure, all the flammable gas generated in the battery will be released when the safety valve is opened. Assume that the amount of gas generated is the amount of combustible gas discharged.
記憶部5に、安全弁の開弁を演算するために必要なガスデータを記憶させる電源装置は、演算回路6が安全弁の開弁タイミングを検出できる。したがって、安全弁が開弁する前に換気ファン8を運転して、走行用バッテリ1の外装ケース7内の可燃性ガス濃度をより速やかに低濃度にコントロールできる。ただし、電源装置は、必ずしも安全弁の開弁を演算するためのガスデータを記憶する必要はない。この電源装置は、安全弁が開弁して排出される可燃性ガス排出量を演算するためのガスデータを記憶部に記憶して、演算回路が電池の充放電状態から可燃性ガス排出量を演算する。記憶部は、電池がガスの発生を開始する残容量や電流の積算値から可燃性ガス排出量を演算するための定数、あるいは安全弁の開弁を演算するためのガスデータを、ルックアップテーブルとして記憶している。ただし、記憶部は、可燃性ガス排出量を演算するための定数や残容量を、温度や電流の積算値によって変化する関数として記憶することもできる。
In the power supply device that stores the gas data necessary for calculating the opening of the safety valve in the
演算回路6は、検出回路4から入力される電池2の充放電状態と、記憶部5に記憶されるガスデータから、走行用バッテリ1から排出される可燃性ガス排出量を演算する。演算回路6は、検出回路4から電流と電圧と温度と残容量等の、電池2の充放電状態が入力されると、入力される電池2の充放電状態から、記憶部5に記憶されるガスデータに基づいて、可燃性ガス排出量を演算する。演算回路6は、図4と図5に示す以下の工程で可燃性ガス排出量を演算する。
The
(1)電池が充電される状態(図4のフローチャート)
[n=1のステップ]
演算回路6は、検出回路4から入力される、充電される電池2の残容量を、記憶部5にガスデータとして記憶されるガス発生残容量、たとえば90%に比較して、残容量がガス発生残容量を超えたかどうかを判定する。残容量がガス発生残容量を超えるまでこのステップをループする。
[n=2、3のステップ]
電池2の残容量がガス発生残容量を超えると、充電電流の積算を開始する。充電電流の積算値は、検出回路4から入力される充電電流を積算して演算する。さらに、充電電流の積算値と記憶部5に記憶される定数との積からガス発生量を演算する。電流の積算値は充電するにしたがって増加するので、増加する積算値と定数の積からガス発生量を演算する。
[n=4のステップ]
演算されるガス発生量を記憶部5に記憶される開弁ガス量に比較し、ガス発生量が開弁ガス量よりも多くなると、安全弁が開弁したと判定する。または、演算回路6は、ガス発生量と電池2の空隙体積と安全弁の開弁圧力から安全弁の開弁を判定する。安全弁の開弁を判定するまで、n=2〜3のステップをループする。
[n=5のステップ]
安全弁が開弁すると、電流の積算値と定数の積から演算されるガス発生量から、電池2から排出される可燃性ガス排出量を演算する。開弁された安全弁が、可燃性ガスの排出後に閉弁される電池においては、演算回路は、閉弁後に電池に残存する残存ガス量をガス発生量から減算して可燃性ガス排出量を演算する。また、開弁された安全弁が、内圧低下後も閉弁されない電池においては、演算回路は、電池内で発生したガス発生量を可燃性ガス排出量とする。
(1) Battery is charged (flow chart in FIG. 4)
[Step of n = 1]
The
[Steps n = 2, 3]
When the remaining capacity of the
[Step n = 4]
The calculated gas generation amount is compared with the valve opening gas amount stored in the
[Step n = 5]
When the safety valve is opened, the amount of combustible gas discharged from the
(2)電池が放電される状態(図5のフローチャート)
[n=1のステップ]
演算回路6は、検出回路4から入力される、放電される電池2の残容量を、記憶部5にガスデータとして記憶されるガス発生残容量、たとえば10%に比較して、残容量がガス発生残容量未満になったかどうかを判定する。残容量がガス発生残容量よりも小さくなるまでこのステップをループする。
[n=2、3のステップ]
電池2の残容量がガス発生残容量よりも小さくなると、充電電流の積算を開始する。充電電流の積算値は、検出回路4から入力される充電電流を積算して演算する。さらに、充電電流の積算値と記憶部5に記憶される定数との積からガス発生量を演算する。電流の積算値は放電するにしたがって増加するので、増加する積算値と定数の積からガス発生量を演算する。
[n=4のステップ]
演算されるガス発生量を記憶部5に記憶される開弁ガス量に比較し、ガス発生量が開弁ガス量よりも多くなると、安全弁が開弁したと判定する。または、演算回路6は、ガス発生量と電池2の空隙体積と安全弁の開弁圧力から安全弁の開弁を判定する。安全弁の開弁を判定するまで、n=2〜3のステップをループする。
[n=5のステップ]
安全弁が開弁すると、電流の積算値と定数の積から演算されるガス発生量から、電池2から排出される可燃性ガス排出量を演算する。開弁された安全弁が、可燃性ガスの排出後に閉弁される電池においては、演算回路は、閉弁後に電池に残存する残存ガス量をガス発生量から減算して可燃性ガス排出量を演算する。また、開弁された安全弁が、内圧低下後も閉弁されない電池においては、演算回路は、電池内で発生したガス発生量を可燃性ガス排出量とする。
(2) Battery is discharged (flow chart in FIG. 5)
[Step of n = 1]
The
[Steps n = 2, 3]
When the remaining capacity of the
[Step n = 4]
The calculated gas generation amount is compared with the valve opening gas amount stored in the
[Step n = 5]
When the safety valve is opened, the amount of combustible gas discharged from the
さらに、演算回路6は、図6に示す以下のフローチャートで、可燃性ガス排出量から外装ケース7内の可燃性ガス濃度を演算して換気ファン8の運転を制御する。
[n=1〜3のステップ]
安全弁が開弁されるかどうかを判定して、安全弁が開弁されると、換気ファン8を弱に運転する。安全弁が開弁されないと、換気ファン8の運転を停止して、このステップをループする。
[n=4〜6のステップ]
安全弁が開弁されて、走行用バッテリ1から可燃性ガスが排出される状態になると、可燃性ガス排出量から外装ケース7内の可燃性ガス濃度を演算し、演算される可燃性ガス濃度が設定値よりも低いと、換気ファン8を弱運転とする。
[n=7、8のステップ]
外装ケース7の可燃性ガス濃度が設定値よりも高くなると、走行用バッテリ1のコンタクタをオフに切り換えて電流を遮断して車両を停止すると共に、換気ファン8を最大風量で運転して、外装ケース7から可燃性ガスを強制的に排出する。
Further, the
[Steps n = 1 to 3]
It is determined whether the safety valve is opened. When the safety valve is opened, the
[Steps n = 4-6]
When the safety valve is opened and combustible gas is discharged from the traveling
[Steps of n = 7, 8]
When the combustible gas concentration in the
以上の電源装置は、安全弁の開弁を検出して換気ファン8を運転するが、本発明の電源装置は、可燃性ガス排出量から外装ケース7の可燃性ガス濃度を演算し、演算される可燃性ガス濃度が設定濃度まで上昇すると、換気ファン8の運転を開始することもできる。また、可燃性ガス排出量から演算される外装ケース7の可燃性ガス濃度が高くなるにしたがって、換気ファン8の回転を速くして、外装ケース7から可燃性ガスを強制的に排出する量を増加させて、外装ケース7内のガス濃度の上昇をより確実に阻止することもできる。
The above power supply device detects the valve opening of the safety valve and operates the
さらに、以上の電源装置は、記憶部5に、ガス発生残容量や定数をガスデータとして記憶して、演算回路6でもって、これ等のガスデータから可燃性ガス排出量を演算するが、記憶部5に、電池2の電流、電圧、温度、残容量などから直接に可燃性ガス排出量を演算できるガスデータを記憶させて、演算回路6で可燃性ガス排出量を演算することもできる。したがって、本発明の電源装置は、記憶部5に記憶させるガスデータを、ガス発生残容量や定数に特定するものでなく、検出回路4から入力される電池2の充放電状態から、演算回路6が可燃性ガス排出量を演算できる全てのデータとすることができる。
Further, the above power supply device stores the remaining gas generation capacity and constants as gas data in the
1…走行用バッテリ
2…電池
3…ガス検出部
4…検出回路
5…記憶部
6…演算回路
7…外装ケース
8…換気ファン
9…制御回路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ガス検出部(3)が、充放電される走行用バッテリ(1)の充放電状態を検出する検出回路(4)と、充放電される走行用バッテリ(1)の充放電状態から走行用バッテリ(1)の可燃性ガス排出量を演算するガスデータを記憶している記憶部(5)と、前記検出回路(4)で検出される走行用バッテリ(1)の充放電状態と、記憶部(5)に記憶されるガスデータから、走行用バッテリ(1)から排出される可燃性ガス排出量を演算する演算回路(6)とを備える車両用の電源装置。 For a vehicle comprising a traveling battery (1) for supplying electric power to a motor for traveling the vehicle, and a gas detection unit (3) for detecting the amount of gas discharged by charging and discharging the traveling battery (1) Power supply unit,
The gas detection unit (3) detects the charge / discharge state of the battery (1) for traveling to be charged / discharged, and the battery for traveling from the charge / discharge state of the battery (1) for charge / discharge. A storage unit (5) storing gas data for calculating a combustible gas discharge amount of the battery (1), a charge / discharge state of the battery (1) for traveling detected by the detection circuit (4), and storage A vehicle power supply device comprising: an arithmetic circuit (6) for calculating an amount of combustible gas discharged from the traveling battery (1) from gas data stored in the section (5).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008137028A JP2009284731A (en) | 2008-05-26 | 2008-05-26 | Vehicle power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008137028A JP2009284731A (en) | 2008-05-26 | 2008-05-26 | Vehicle power supply |
Publications (1)
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JP2009284731A true JP2009284731A (en) | 2009-12-03 |
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ID=41454568
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Country | Link |
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JP (1) | JP2009284731A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10293747B2 (en) | 2017-09-22 | 2019-05-21 | Ford Global Technologies, Llc | Systems and methods for vehicle battery leak detection and mitigation |
-
2008
- 2008-05-26 JP JP2008137028A patent/JP2009284731A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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