JP2014161145A - 二次電池及び二次電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】例えば電池システムや当該電池システムに電気的に接続されるインバータ等が被水した場合に、電池システムを構成する電池セルを確実に放電させることのできる二次電池及び二次電池モジュールを提供する。
【解決手段】二次電池セル２０と二次電池セル２０の充放電を制御するセルコントローラ３０とを有し、セルコントローラ３０は、二次電池１５及び／又は二次電池１５に電気的に接続される通電部の被水もしくは被水可能性が検出された際に二次電池セル２０を放電させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、二次電池及び二次電池モジュールに関する。

従来から、環境負荷低減や省エネルギーを目的として、エンジンとモータを駆動源として併用したハイブリッド式電気自動車（ＨＥＶ）の開発及び製品化が進められている。また、近年では、ハイブリッド式電気自動車（ＨＥＶ）の一種として電気プラグを介して電力を供給し得るプラグインハイブリッド式自動車（ＰＨＥＶ）や、モータのみを駆動源として使用する電気自動車（ＥＶ）の開発及び製品化も進められている。

このようなハイブリッド式自動車や電気自動車等のモータの電力源としては、電気を繰り返して充放電し得る二次電池を複数接続した二次電池モジュールが使用されている。

また、従来から、電力使用の平均化によるエネルギーの効率的な利用や非常時における電力供給を目的として、例えば公共施設や工場等のみならず、一般家屋にも適用し得る大容量かつ据置型の蓄電装置が提案されている。このような蓄電装置としては、コストや安全性の観点から鉛蓄電池が適用されてきたものの、近年では、体積当たりの容量が高く、小型化に有効なリチウムイオン二次電池を複数搭載した二次電池モジュールが提案されている。

ところで、上記する二次電池モジュールは、体積当たりの容量が高いことから、安全性を考慮した構成が適用されている。例えば、二次電池単体においては、電解質の難燃化、高温時のセパレータによるシャットダウン（異常過熱時にリチウムイオンの移動を停止する機構）、ガス発生時の電流遮断弁による電流遮断等といった技術が適用されている。また、二次電池モジュールにおいては、設計値よりも高い電圧値や電流値を検出した場合の二次電池モジュールに対する充放電流の遮断等といった技術が適用されている。

また、二次電池セルに容量が残存した状態で、数時間から数日が経過した際あるいは異常発生後に二次電池モジュールを解体する際等に二次電池セルの正極と負極が短絡した場合には、短絡電流による異常加熱等が発生する可能性がある。そのため、例えば特許文献１では、二次電池セルの充電状態の異常を検出して残存容量を放電させる技術が提案されている。

特開２００８−２３４９０３号公報

特許文献１に開示されている電池システムによれば、例えば電池システムを搭載した移動体が衝突事故を起こしたり、電力貯蔵システムが地震等の災害を受けて電池が過充電状態等の異常な状態となった場合に、外部への電流の供給を遮断するだけでなく、電池が収容している発電要素のエネルギーを低下させて、電池システムの安全性を確保することができる。

しかしながら、特許文献１に開示されている電池システムにおいては、例えば電池システムや当該電池システムに電気的に接続されるインバータ等が被水した場合に、その被水に起因する漏電や短絡による二次電池セルの充電状態の異常を検出して残存容量を放電させるため、電池セルを十分に放電させることができない可能性がある。すなわち、電池システムや当該電池システムに電気的に接続されるインバータ等の一部が被水した段階では電池システムを構成する電池セルを放電し得るものの、電池システムやインバータ等の被水に起因して電池セルの充放電を制御するコントローラと電池セルとを接続する接続線等に漏電や短絡が発生した場合には、電池セルを正常に放電させることができなくなり、当該電池セルを確実に放電させることができない可能性がある。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、例えば電池システムや当該電池システムに電気的に接続されるインバータ等が被水した場合に、電池システムを構成する電池セルを確実に放電させることのできる二次電池及び二次電池モジュールを提供することにある。

上記する課題を解決するために、本発明に係る二次電池は、二次電池セルと該二次電池セルの充放電を制御するセルコントローラとを有する二次電池であって、前記セルコントローラは、前記二次電池及び／又は該二次電池に電気的に接続される通電部の被水もしくは被水可能性が検出された際に、前記二次電池セルを放電させることを特徴としている。

また、本発明に係る二次電池モジュールは、二次電池セルと該二次電池セルの充放電を制御するセルコントローラとを有する二次電池の複数個が直列及び／又は並列に接続された組電池と、該組電池を制御するバッテリーコントロールユニットと、を有する二次電池モジュールであって、前記二次電池モジュール及び／又は該二次電池モジュールに電気的に接続される通電部の被水もしくは被水可能性が検出された際に、前記バッテリーコントロールユニットが前記組電池を構成する各二次電池のセルコントローラへ放電開始コマンドを送信し、前記セルコントローラが前記放電開始コマンドに基づいて各二次電池の二次電池セルを放電させることを特徴としている。

また、本発明に係る二次電池モジュールは、二次電池セルと該二次電池セルの充放電を制御するセルコントローラとを有する二次電池の複数個が直列及び／又は並列に接続された組電池と、該組電池を制御するバッテリーコントロールユニットと、を有する二次電池モジュールであって、前記二次電池モジュール及び／又は該二次電池モジュールに電気的に接続される通電部の被水もしくは被水可能性が被水検出センサによって検出された際に、前記被水検出センサが前記組電池を構成する各二次電池のセルコントローラへ放電開始コマンドを送信し、前記セルコントローラが前記放電開始コマンドに基づいて各二次電池の二次電池セルを放電させることを特徴としている。

本発明によれば、二次電池や該二次電池に電気的に接続される通電部の被水もしくは被水可能性が検出された際、あるいは、二次電池モジュールや該二次電池モジュールに電気的に接続される通電部の被水もしくは被水可能性が検出された際に、二次電池セルに設けられたセルコントローラが当該二次電池セルを放電させることによって、例えば二次電池や該二次電池に電気的に接続される通電部が被水した場合もしくは被水する可能性がある場合、あるいは、二次電池モジュールや該二次電池モジュールに電気的に接続される通電部が被水した場合もしくは被水する可能性がある場合に、二次電池を構成する二次電池セルを確実に放電させることができ、二次電池の安全性を効果的に高めることができる。

上記した以外の課題、手段及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る二次電池モジュールの実施形態１を備えた移動体の基本構成を示す全体構成図。 図１に示す二次電池モジュールを構成する二次電池の基本構成を示す斜視図であって、（ａ）は樹脂材によるＣＣの被覆前の状態を示す図、（ｂ）は、樹脂材によるＣＣの被覆後の状態を示す図。 図１に示す二次電池モジュールの基本構成を示す斜視図。 図３に示す二次電池モジュールの内部構成を示す内部構成図。 図４に示す二次電池の内部構成を示す内部構成図。 図４に示すＢＣＵの制御フローを説明したフロー図。 被水が検出された際の二次電池セルの放電処理を時系列で説明した図。 本発明に係る二次電池モジュールの実施形態２の内部構成を示す内部構成図。 図８に示すＢＣＵの制御フローを説明したフロー図。 本発明に係る二次電池モジュールの実施形態３を備えた建屋の基本構成を示す全体構成図。

以下、本発明に係る二次電池及び二次電池モジュールの実施形態について、図面を参照して説明する。

［実施形態１］
図１は、本発明に係る二次電池モジュールの実施形態１を備えた移動体の基本構成を示したものである。なお、図１では、主に二次電池および二次電池モジュールがハイブリッド式電気自動車（ＨＥＶ）からなる移動体に適用される形態を示しているが、本発明に係る二次電池および二次電池モジュールは、例えば電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド式電車等の輸送機器にも適用することができる。

図示する移動体１は、駆動輪２に機械的に接続された車軸３がデファレンシャルギア４と接続され、このデファレンシャルギア４の入力軸が変速機５と接続されている。また、変速機５は、エンジン（内燃機関）６と電動発電機７の駆動力を切替える駆動力切替え装置８に接続されている。

電動発電機７は、電力変換装置（インバータ）（通電部）９を介して電源装置である二次電池モジュール１１に電気的に接続されている。二次電池モジュール１１は、電動発電機７が回生時に発生した電力を駆動用電力として充電する一方で、電動発電機７を電動機として移動体１を駆動する際にその駆動に必要な電力を放電する駆動用車載電源装置である。この二次電池モジュール１１は、例えば１００Ｖ以上の定格電圧を有するように数十本のリチウムイオン二次電池等の二次電池を直列及び／又は並列に接続した組電池１４と、この組電池１４を制御するバッテリーコントロールユニット（ＢＣＵ）１０と、を有している。ＢＣＵ１０は、上位の制御装置（不図示）から出力されたトルク指令値に基づいて電流指令値を演算すると共に、演算された電流指令値と電力変換装置９を流れる実電流値との差分に基づいて電圧指令値を演算し、演算された電圧指令値に基づいて組電池１４から電力変換装置９へ接続線（通電部）１３を介して電力を供給する。

また、移動体１には、移動体１の一部もしくは全部の浸水、特に二次電池モジュール１１と該二次電池モジュール１１に電気的に接続される接続線１３や電力変換装置９等の被水を検出するための被水検出センサ１２が配設されており、二次電池モジュール１１のＢＣＵ１０はこの被水検出センサ１２と接続されている。被水検出センサ１２は、二次電池モジュール１１と該二次電池モジュール１１に接続される接続線１３や電力変換装置９等のうちの少なくとも一部が例えば液体状の水分と接触したことを検出するために、当該水分を検出し得る素子から構成される。その被水検出センサ１２としては、例えば、空気と水の誘電率差を利用し、誘電率を測定する電極を備えた電気式センサや、空気と水の赤外線吸収特性の差異を利用した光学センサ等が挙げられる。

図２は、図１に示す二次電池モジュールを構成する二次電池の基本構成を示したものであり、図２（ａ）は樹脂材によるセルコントローラ（ＣＣ）の被覆前の状態を示す図、図２（ｂ）は、樹脂材によるＣＣの被覆後の状態を示す図である。また、図３は、図１に示す二次電池モジュールの基本構成を示したものである。なお、図３に示す例では、被水検出センサ１２が二次電池モジュール１１を構成する二次電池１５の一部（例えば側面）に取り付けられている。

図２（ａ）に示すように、二次電池モジュール１１を構成する二次電池セル２０の上部には、正極２１と負極２２が突設されるとともに、二次電池セル２０の内圧異常時に二次電池セル２０内の圧力を下げるための開裂弁２４が配置されている。また、二次電池セル２０の上部には、正極２１と負極２２との間に二次電池セル２０の充放電を制御するセルコントローラ（ＣＣ）３０が配設され、正極２１とＣＣ３０および負極２２とＣＣ３０がそれぞれ接続線２５、２６を介して電気的に接続されている。また、ＣＣ３０の上部には、ＣＣ３０とＢＣＵ１０とが通信するための通信コネクタ３１が配設されている。なお、ＣＣ３０とＢＣＵ１０とは無線通信を介して通信してもよい。

図２（ｂ）に示すように、二次電池１５は、図２（ａ）に示す二次電池セル２０の上部、具体的には二次電池セル２０の上部に配設されたＣＣ３０と接続線２５、２６を樹脂材（例えばエポキシ樹脂）２７で被覆するとともに、正極２１と負極２２、開裂弁２４、通信コネクタ３１をその樹脂材２７から露出させることによって形成される。これにより、例えば二次電池１５が被水した場合であっても、当該二次電池１５の二次電池セル２０の上部に配設されたＣＣ３０と接続線２５、２６が、二次電池１５の外部に存在し得る水分によって被水されないようになっている（このような構造を水密構造という）。

なお、正極２１とＣＣ３０や負極２２とＣＣ３０を接続する接続線２５、２６に抵抗回路５６が設けられ、その抵抗回路５６に放電抵抗５２等が接続されている場合（図５参照）には、放電抵抗５２の一部もしくは全部を絶縁樹脂等で被覆するとともに、樹脂材２７で接続線２５、２６を被覆する際に放電抵抗５２の絶縁部分を樹脂材２７から露出させることが好ましい。これにより、二次電池１５が被水した際に、漏電や予期しない短絡の発生を抑制しながら、抵抗回路５６の放電抵抗５２の冷却を促進させることができる。

図３に示すように、二次電池モジュール１１は、図２（ｂ）に示す二次電池１５の複数個が接続された組電池１４とこの組電池１４を制御するＢＣＵ１０とから構成される。ここで、隣接する二次電池１５同士は、各二次電池１５の負極２２と正極２１とがバスバ２３を介して電気的に直列に接続される。なお、バスバ２３は、溶接やボルト締め等によって各二次電池１５の負極２２や正極２１と接続されている。ここで、二次電池モジュール１１は、二次電池１５を構成する二次電池セル２０の上部が樹脂材２７で被覆されているものの、各二次電池１５の二次電池セル２０の一部（例えば側面）が露出していることによって、各二次電池１５の二次電池セル２０で発生する熱が外部へ放熱される。

図４は、図３に示す二次電池モジュールの内部構成を示したものである。

二次電池モジュール１１を構成するＢＣＵ１０は、上記するように、上位の制御装置（不図示）から出力されたトルク指令値に基づいて電流指令値を演算すると共に、演算された電流指令値と電力変換装置９を流れる実電流値との差分に基づいて電圧指令値を演算し、演算された電圧指令値に基づいて組電池１４から電力変換装置９へ電力を供給するようになっている。

また、ＢＣＵ１０は、図示するように、被水検出センサ１２から送信される信号（例えば二次電池モジュール１１と該二次電池モジュール１１に電気的に接続される接続線１３や電力変換装置９等の被水を検出した被水検出信号）を受信し、その信号に基づいて各二次電池１５のＣＣ３０へ緊急放電開始コマンドを送信する。各ＣＣ３０は、ＢＣＵ１０から送信された緊急放電開始コマンドを受信すると、各二次電池セル２０の放電を開始するようになっている。

図５は、図４に示す二次電池の内部構成を示したものである。

図示するように、二次電池１５は、主に二次電池セル２０とＣＣ３０とを有し、二次電池セル２０の正極２１及び負極２２とＣＣ３０とは接続線２５、２６を介して電気的に接続され、二次電池セル２０はＣＣ３０へ駆動電力を供給するようになっている。また、二次電池１５は、二次電池セル２０とＣＣ３０とを接続する接続線２５、２６に、放電抵抗５２と放電スイッチ５３とからなる抵抗回路５６を有しており、放電スイッチ５３が閉状態にある場合には、二次電池セル２０の正極２１→放電抵抗５２→放電スイッチ５３→二次電池セル２０の負極２２（短絡回線）へ電流が流れることによって、二次電池セル２０が放電されるようになっている。

抵抗回路５６を構成する放電抵抗５２は、二次電池セル２０の正極２１と負極２２を短絡させるための所定の電気抵抗を有する素子から構成されることが好ましく、例えば二次電池１５がリチウムイオン二次電池である場合には、その最大電圧が4.0〜4.2V程度であることから、放電抵抗５２の抵抗値は0.1〜100Ω程度、より好ましくは0.2〜10Ω程度、更に望ましくは0.5〜4.0Ω程度である。

また、放電スイッチ５３は、例えば二次電池モジュール１１と該二次電池モジュール１１に電気的に接続される接続線１３や電力変換装置９等の被水を検出した後、速やかに駆動する必要がある。具体的には、放電スイッチ５３は、二次電池モジュール１１や接続線１３、電力変換装置９等の少なくとも一部が水分と接触したことを検出した後、数秒以内（例えば0.1秒以内）に駆動する必要がある。そのため、放電スイッチ５３は、当該放電スイッチ５３を構成する素子の姿勢や加速度がその駆動の確実性に影響を及ぼす可能性の低い素子から構成されることが好ましく、その放電スイッチ５３としては、例えば半導体による接続方式を用いた素子（例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ））が望ましい。

ここで、ＣＣ３０、正極２１とＣＣ３０および負極２２とＣＣ３０を接続する接続線２５、２６、接続線２５、２６に設けられた抵抗回路５６等の二次電池セル２０の緊急放電に関する部分は、樹脂材２７（図２（ｂ）参照）で被覆されており、二次電池１５の外部に存在し得る水分によって被水されないようになっている。そのため、移動体１の一部もしくは全部の浸水に起因して二次電池１５が被水した場合にも、ＣＣ３０や抵抗回路５６が確実に動作し、かつ漏電や予期しない短絡が発生しないようになっている。

なお、抵抗回路５６を構成する放電抵抗５２の一部もしくは全部が絶縁樹脂等で被覆されている場合には、通電時の温度上昇を考慮して、放電抵抗５２の絶縁部分を樹脂材２７から露出させ、二次電池１５が浸水した際に放電抵抗５２の絶縁部分を水分と接触させて当該放電抵抗５２の冷却を促進させてもよい。

二次電池１５を構成するＣＣ３０は、図５に示すように、ＢＣＵ１０から送信される通信コマンド（例えば緊急放電開始コマンド）を受信するＣＣ信号受信部５０と、上記する抵抗回路５６の放電スイッチ５３の開状態もしくは閉状態を制御する放電制御部５１と、二次電池セル２０のセル電圧を測定する電圧検出部５４と、電圧検出部５４によって測定された二次電池セル２０のセル電圧をＢＣＵ１０へ送信するＣＣ信号送信部５５と、を有している。

移動体１の浸水、特に二次電池モジュール１１と該二次電池モジュール１１に電気的に接続される接続線１３や電力変換装置９等の被水が検出される前まで（通常動作モード時）は、ＣＣ３０のＣＣ信号受信部５０は、ＢＣＵ１０から送信される通信コマンドを受信し、受信した通信コマンドに応じて電圧検出部５４が二次電池セル２０のセル電圧を測定したり、放電制御部５１が二次電池セル２０の容量を調整し、ＣＣ信号送信部５５が二次電池セル２０のセル電圧の測定データをＢＣＵ１０へ送信している。

二次電池モジュール１１と該二次電池モジュール１１に電気的に接続される接続線１３や電力変換装置９等の被水が検出されると（緊急放電モード時）、ＣＣ３０のＣＣ信号受信部５０は、ＢＣＵ１０から送信される緊急放電開始コマンドを受信し、受信した緊急放電開始コマンドに応じて放電制御部５１が抵抗回路５６の放電スイッチ５３を閉状態として二次電池セル２０を放電させる。

ここで、ＣＣ３０や接続線２５、２６、抵抗回路５６等の緊急放電に関する部分は、上記するように樹脂材２７で被覆され、二次電池１５の外部に存在し得る水分によって被水されないようになっている。また、ＣＣ３０は接続線２５、２６を介して二次電池セル２０の正極２１及び負極２２と接続され、二次電池セル２０から駆動電力が供給されるようになっている。そのため、二次電池モジュール１１と該二次電池モジュール１１に電気的に接続される接続線１３や電力変換装置９等の被水が検出され、二次電池セル２０の放電が開始された後は、ＣＣ３０の放電制御部５１は、抵抗回路５６の放電スイッチ５３を閉状態に維持し続けることができる。

なお、例えばリチウムイオン二次電池は、一般に過度に放電すると電池としての性能が低下するため、電圧検出部５４は二次電池セル２０のセル電圧を周期的に測定し、二次電池セル２０の放電を開始した後に二次電池セル２０のセル電圧が所定値以下まで低下した場合には、放電制御部５１は抵抗回路５６の放電スイッチ５３を開状態として二次電池セル２０の放電を停止してもよい。

一方で、二次電池モジュール１１や二次電池モジュール１１を構成する二次電池１５が被水する場合には、二次電池１５の少なくとも一部が腐食する可能性が高く、電池としての性能を維持する必要性が極めて低いと考えられる。そのため、一旦、ＢＣＵ１０から送信される緊急放電開始コマンドに基づいてＣＣ３０が二次電池セル２０の放電を開始した場合には、抵抗回路５６の放電スイッチ５３を閉状態に維持し続けて、当該二次電池セル２０を放電し続けることが好ましい。

図６は、図４に示すＢＣＵの制御フローをより具体的に説明したものである。

図示するように、ＢＣＵ１０は、被水検出センサ１２から出力される信号（例えば二次電池モジュール１１と該二次電池モジュール１１に電気的に接続される接続線１３や電力変換装置９等の被水を検出した被水検出信号）を受信するまでは、二次電池モジュール１１を構成する組電池１４の各二次電池１５のＣＣ３０へ所定の通信コマンドを送信してＣＣ３０を通常動作モードで制御する（Ｓ２１）。例えば、ＣＣ３０は、抵抗回路５６の放電スイッチ５３を開状態に制御し、二次電池セル２０の正極２１と負極２２を短絡させる短絡回線を開放している。

被水検出センサ１２は、二次電池モジュール１１や接続線１３、電力変換装置９等が被水したか否かを定期的に判断し（Ｓ１１）、それらの少なくとも一部が被水したと判断した場合には、ＢＣＵ１０へ緊急放電に関する割込み信号（被水検出信号）を送信する（Ｓ１２）。

ＢＣＵ１０は、被水検出センサ１２から出力される割込み信号（被水検出信号）が有るか否かを定期的に判断し（Ｓ２２）、割込み信号が有ったと判断した場合には、ＣＣ３０の通常動作モードによる制御を中断し、ＣＣ３０へ緊急放電開始コマンドへ送信して（Ｓ２３）、ＣＣ３０を緊急放電モードで制御する。各二次電池１５のＣＣ３０は、ＢＣＵ１０から送信される緊急放電開始コマンドを受信すると、ＣＣ３０の放電制御部５１が、抵抗回路５６の放電スイッチ５３を閉状態として二次電池セル２０の放電を開始する。

図７は、二次電池モジュール１１や接続線１３、電力変換装置９等の被水が検出された際の二次電池セルの放電処理を時系列で説明したものである。図７では、上段から被水検出センサ１２の信号、ＢＣＵ１０で受信する被水検出信号、ＣＣ３０で受信する緊急放電開始コマンド、放電スイッチ５３の状態、二次電池セル２０のセル電圧を時系列で示している。

図示するように、時刻ｔ１で移動体１が浸水、特に二次電池モジュール１１と該二次電池モジュール１１に電気的に接続される接続線１３や電力変換装置９等が被水し、被水検出センサ１２がそれらの被水を検出すると、被水検出センサ１２はその被水検出信号をＢＣＵ１０へ送信し、ＢＣＵ１０が時刻ｔ２でその被水検出信号を受信する。

被水検出信号を受信したＢＣＵ１０はＣＣ３０へ緊急放電開始コマンドを送信し、ＣＣ３０は時刻ｔ３でその緊急放電開始コマンドを受信し、緊急放電開始コマンドを受信したＣＣ３０は、時刻ｔ４で抵抗回路５６の放電スイッチ５３を閉状態にして二次電池セル２０の放電を開始する。

二次電池セル２０の放電が開始されると、二次電池セル２０のセル電圧は徐々に低下していく。例えば時刻ｔ５で、二次電池モジュール１１のＢＣＵ１０や通信コネクタ３１、ＢＣＵ１０とＣＣ３０とを接続する接続線等が浸水してＢＣＵ１０からＣＣ３０への通信が途絶えたとしても、ＣＣ３０は、それぞれの二次電池セル２０から駆動電力が供給されており、抵抗回路５６の放電スイッチ５３の閉状態を維持して二次電池セル２０の放電を継続することができる。

そして、ＣＣ３０の電圧検出部５４によって二次電池セル２０のセル電圧を周期的に検出し、時刻ｔ６で二次電池セル２０のセル電圧が所定値（例えば二次電池セル２０の放電電流を検出することができない程の極めて小さい値）まで低下したことが検出されると、ＣＣ３０は、抵抗回路５６の放電スイッチ５３を開状態にして二次電池セル２０の放電を停止する。

このように、二次電池１５や二次電池モジュール１１、それらに電気的に接続される通電部の被水が検出された際にＣＣ３０により各二次電池１５の二次電池セル２０を放電させることによって、セル電圧が十分に低下された二次電池セル２０は、導体との接触によって正極２１と負極２２が新たに短絡した場合であっても異常過熱等が生じないため、二次電池モジュール１１を構成する各二次電池１５の安全性を効果的に高めることができる。

［実施形態２］
図８は、本発明に係る二次電池モジュールの実施形態２の内部構成を示したものである。図８に示す実施形態２の二次電池モジュール１１Ａは、上記する実施形態１に対して被水検出センサから出力される信号の信号処理の流れが相違しており、その他の構成は実施形態１とほぼ同様である。したがって、実施形態１と同様の構成については、同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態２では、被水検出センサ１２が二次電池モジュール１１Ａを構成する各二次電池１５のＣＣ３０と接続されている。被水検出センサ１２は、移動体１の浸水、特に二次電池モジュール１１Ａと該二次電池モジュール１１Ａに電気的に接続される接続線１３や電力変換装置９等の被水を検出すると、その被水検出信号に基づいて緊急放電開始コマンドを生成し、ＢＣＵ１０を介することなく、その緊急放電開始コマンドを各二次電池１５のＣＣ３０のＣＣ信号受信部５０へ送信する。ＣＣ３０のＣＣ信号受信部５０が、被水検出センサ１２から送信された緊急放電停止コマンドを受信すると、放電制御部５１は、その緊急放電開始コマンドに基づいて抵抗回路５６の放電スイッチ５３を閉状態として二次電池セル２０の放電を開始する。

また、被水検出センサ１２はＢＣＵ１０とも接続されている。ＢＣＵ１０は被水検出センサ１２から出力される被水検出信号を受信すると、各二次電池セル２０の容量を効率的に制御するために、例えば電力変換装置９を制御して二次電池モジュール１１Ａの組電池１４に対する電流の入出力を停止する。

図９は、図８に示すＢＣＵの制御フローをより具体的に説明したものである。

図示するように、ＢＣＵ１０は、被水検出センサ１２から出力される信号（例えば二次電池モジュール１１Ａと該二次電池モジュール１１Ａに電気的に接続される接続線１３や電力変換装置９等の被水を検出した被水検出信号）を受信するまでは、二次電池モジュール１１Ａを構成する組電池１４の各二次電池１５のＣＣ３０へ所定の通信コマンドを送信してＣＣ３０を通常動作モードで制御する（Ｓ２１Ａ）。例えば、ＣＣ３０は、抵抗回路５６の放電スイッチ５３を開状態に制御し、二次電池セル２０の正極２１と負極２２を短絡させる短絡回線を開放している。

被水検出センサ１２は、二次電池モジュール１１Ａや接続線１３、電力変換装置９等が被水したか否かを定期的に判断し（Ｓ１１Ａ）、それらの少なくとも一部が被水したと判断した場合には、その被水検出信号に基づいて緊急放電開始コマンドを生成し、その緊急放電開始コマンドを各二次電池１５のＣＣ３０へ送信して（Ｓ２３Ａ）、ＣＣ３０を緊急放電モードで制御する。また、被水検出センサ１２は、ＢＣＵ１０へ割込み信号（被水検出信号）を送信する（Ｓ１２Ａ）。

ＢＣＵ１０は、被水検出センサ１２から出力される割込み信号（被水検出信号）が有るか否かを定期的に判断し（Ｓ２２Ａ）、割込み信号（被水検出信号）が有ったと判断した場合には、二次電池モジュール１１Ａの組電池１４に対する電流の入出力を停止する（Ｓ２４Ａ）。

このように、本実施形態２では、各二次電池１５の二次電池セル２０を放電させるための緊急放電開始コマンドが被水検出センサ１２からＣＣ３０のＣＣ信号受信部５０へ直接的に送信されることによって、例えばＢＣＵ１０の構成を簡素化することができると共に、ＢＣＵ１０やＢＣＵ１０とＣＣ３０とを接続する接続線が最初に被水した場合であっても、各二次電池１５の二次電池セル２０を確実に且つ迅速に放電させることができる。

［実施形態３］
図１０は、本発明に係る二次電池モジュールの実施形態３を備えた建屋の基本構成を示したものである。図１０に示す実施形態３の二次電池モジュール１１Ｂは、上記する実施形態１に対して二次電池モジュールを建屋に配された据置型蓄電装置１Ｂに搭載した点が相違しており、その他の構成は実施形態１とほぼ同様である。したがって、実施形態１と同様の構成については、同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図示するように、建屋６０Ｂは、主に配電盤４Ｂと、例えば空調装置等の各種装置３Ｂと、蓄電装置１Ｂとを備えている。

通常時には、建屋６０Ｂの各種装置３Ｂの駆動に必要な電力は、屋外の送電網５Ｂから配電盤４Ｂ及び電気配線２Ｂを介して各種装置３Ｂへ供給されている。

一方で、蓄電装置１Ｂは電気配線２Ｂに接続されており、停電時等の非常時や屋外の送電網５Ｂからの受電を抑制したい時には、各種装置３Ｂの駆動に必要な電力が、蓄電装置１Ｂから各種装置類３Ｂへ供給されるようになっている。

上記する蓄電装置１Ｂは、一般に体格が大きくて重いことから、建屋６０Ｂの地下室もしくは地上に設置されている。そのため、集中豪雨や津波、高潮等が発生した場合には、蓄電装置１Ｂは浸水する可能性が極めて高い。

本実施形態３によれば、集中豪雨や津波、高潮等に起因する蓄電装置１Ｂの浸水、特に蓄電装置１Ｂ内の二次電池モジュール１１Ｂと該二次電池モジュール１１Ｂに電気的に接続される接続線１３Ｂや電力変換装置９Ｂ（通電部）等の被水が被水検出センサ１２Ｂによって検出された際に、上記する実施形態１、２と同様に、二次電池モジュール１１Ｂを構成する組電池１４Ｂの各二次電池セルに設けられたセルコントローラが当該二次電池セルを放電させる。これにより、二次電池モジュール１１Ｂを構成する各二次電池セルを確実に放電させることができ、二次電池の安全性を確実に高めることができる。

なお、上記する実施形態１〜３では、被水検出センサを用いて移動体１や蓄電装置１Ｂの浸水、特に二次電池モジュールや接続線、電力変換装置等の被水を検出する形態について説明したが、例えば二次電池モジュールや接続線、電力変換装置等の被水可能性を検出し得る場合には、その被水可能性に基づいて各二次電池のＣＣへ緊急放電開始コマンドを送信して各二次電池セルを放電させてもよい。例えば、二次電池モジュールの設置箇所に通気口が備えられ、被水検出センサがその通気口の孔口等（移動体１や蓄電装置１Ｂが浸水した際に早い段階で水分が浸入すると予想される箇所）に配置されている場合には、その被水検出センサを用いて二次電池モジュールや接続線、電力変換装置等の被水可能性を検出することによって、二次電池セルを早期に且つ確実に放電させることができる。なお、二次電池モジュールや接続線、電力変換装置等の被水可能性を検出して各二次電池セルを放電させた後、移動体１や蓄電装置１Ｂが実際に被水しなかった場合には、各二次電池セルの放電を停止してもよい。

また、上記する実施形態１〜３では、例えばエポキシ樹脂からなる樹脂材２７でＣＣ３０や接続線２５、２６等を被覆して水密構造を形成する形態について説明したが、ＣＣ３０や接続線２５、２６等を被覆する樹脂材２７の形成素材は適宜変更することができるとともに、たとえばＣＣ３０や接続線２５、２６等を筐体等で被覆して水密構造を形成してもよい。

また、上記する実施形態１〜３では、二次電池セル２０を放電させるために抵抗回路５６を用いる形態について説明したが、抵抗回路５６に代えて例えば発電素子やＦＥＴ等を使用してもよい。

また、上記する実施形態１〜３では、被水検出センサ１２が二次電池モジュール１１を構成する二次電池１５の一部（例えば側面）に取り付けられる形態について説明したが、被水検出センサは、二次電池モジュールの設置状態に応じた適宜の位置に取り付けることができるとともに、例えば二次電池モジュールの底面や上面、側面の近傍等、二次電池モジュールと離間した位置に取り付けてもよい。

また、上記する実施形態１〜３では、二次電池モジュールが単数である形態について説明したが、複数の二次電池モジュールを組み込んで電源システムを構成する場合には、被水検出センサから送信される被水検出信号に基づいて被水した二次電池モジュールのみを電源システムから分離し、被水していない二次電池モジュールを使用し続けてもよい。

さらに、組電池を構成する二次電池の基数や接続形態（直列や並列）は、必要とされる二次電池モジュールの性能に応じて適宜変更することができる。

なお、本発明は上記した実施形態１〜３に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態１〜３は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１ 移動体
２ 駆動輪
３ 車軸
４ デファレンシャルギア
５ 変速機
６ エンジン
７ 電動発電機
８ 駆動力切替え装置
９ 電力変換装置（通電部）
１０ バッテリーコントロールユニット（ＢＣＵ）
１１ 二次電池モジュール
１２ 被水検出センサ
１３ 接続線（通電部）
１４ 組電池
１５ 二次電池
２０ 二次電池セル
２１ 正極
２２ 負極
２３ バスバ
２４ 開裂弁
２５、２６ 接続線
２７ 樹脂材
３０ セルコントローラ（ＣＣ）
３１ 通信コネクタ
５０ ＣＣ信号受信部
５１ 放電制御部
５２ 放電抵抗
５３ 放電スイッチ
５４ 電圧検出部
５５ ＣＣ信号送信部
５６ 抵抗回路
１１Ａ 二次電池モジュール
１Ｂ 据置型蓄電装置
２Ｂ 電気配線
３Ｂ 各種装置
４Ｂ 配電盤
５Ｂ 送電網
１１Ｂ 二次電池モジュール
１２Ｂ 被水検出センサ
６０Ｂ 建屋

Claims (10)

1. 二次電池セルと該二次電池セルの充放電を制御するセルコントローラとを有する二次電池であって、
   前記セルコントローラは、前記二次電池及び／又は該二次電池に電気的に接続される通電部の被水もしくは被水可能性が検出された際に、前記二次電池セルを放電させることを特徴とする二次電池。
2. 前記セルコントローラは水密構造によって被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
3. 前記セルコントローラと前記二次電池セルの正極及び負極とは接続線を介して接続されており、前記接続線は前記水密構造によって被覆されていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
4. 前記接続線には前記二次電池セルの放電を行うための抵抗回路が設けられ、前記セルコントローラは、該抵抗回路を作動させて前記二次電池セルの正極と負極を短絡させて前記二次電池セルを放電させることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
5. 前記抵抗回路に設けられた放電抵抗の絶縁部分は前記水密構造から露出されていることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
6. 前記水密構造は樹脂材によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
7. 前記二次電池及び／又は前記通電部の被水もしくは被水可能性は、被水検出センサによって検出されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
8. 二次電池セルと該二次電池セルの充放電を制御するセルコントローラとを有する二次電池の複数個が直列及び／又は並列に接続された組電池と、該組電池を制御するバッテリーコントロールユニットと、を有する二次電池モジュールであって、
   前記二次電池モジュール及び／又は該二次電池モジュールに電気的に接続される通電部の被水もしくは被水可能性が検出された際に、前記バッテリーコントロールユニットが前記組電池を構成する各二次電池のセルコントローラへ放電開始コマンドを送信し、前記セルコントローラが前記放電開始コマンドに基づいて各二次電池の二次電池セルを放電させることを特徴とする二次電池モジュール。
9. 二次電池セルと該二次電池セルの充放電を制御するセルコントローラとを有する二次電池の複数個が直列及び／又は並列に接続された組電池と、該組電池を制御するバッテリーコントロールユニットと、を有する二次電池モジュールであって、
   前記二次電池モジュール及び／又は該二次電池モジュールに電気的に接続される通電部の被水もしくは被水可能性が被水検出センサによって検出された際に、前記被水検出センサが前記組電池を構成する各二次電池のセルコントローラへ放電開始コマンドを送信し、前記セルコントローラが前記放電開始コマンドに基づいて各二次電池の二次電池セルを放電させることを特徴とする二次電池モジュール。
10. 前記二次電池モジュール及び／又は前記通電部の被水もしくは被水可能性が検出された際に、前記バッテリーコントロールユニットが前記組電池に対する電流の入出力を停止することを特徴とする請求項９に記載の二次電池モジュール。

Images