JP2014192092A - Battery module - Google Patents
Battery module Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014192092A JP2014192092A JP2013068197A JP2013068197A JP2014192092A JP 2014192092 A JP2014192092 A JP 2014192092A JP 2013068197 A JP2013068197 A JP 2013068197A JP 2013068197 A JP2013068197 A JP 2013068197A JP 2014192092 A JP2014192092 A JP 2014192092A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impedance
- battery module
- detection circuit
- temperature
- switch element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 64
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 claims description 14
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 34
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 229920006015 heat resistant resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000004382 potting Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
Description
本発明は、安全弁を有する複数の電池で構成される電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery module including a plurality of batteries having a safety valve.
安全弁を有する複数の電池で構成される電池モジュールでは、安全弁からガスが排出されたことを迅速に検出して、電池の異常判断をすることが行われる。排ガスは高温であるので、排ガスの温度状態を検出することで、電池の異常判断を行うことが可能である。 In a battery module composed of a plurality of batteries having a safety valve, it is quickly detected that gas has been discharged from the safety valve and a battery abnormality is judged. Since the exhaust gas is hot, it is possible to determine the abnormality of the battery by detecting the temperature state of the exhaust gas.
特許文献1には、電池内部の圧力が上昇したときに内部のガスを排出する開放部を有する複数の電池を並列に接続した電池モジュールにおいて、開口部から排出されたガスを開口部に導く排気部を設けることが開示される。ここでは、開口部付近にヒューズ等の非復帰型のスイッチを設け、非復帰型スイッチが開状態であるときに電池モジュールが異常であると判定する。 In Patent Document 1, in a battery module in which a plurality of batteries having open portions for discharging the internal gas when the internal pressure of the battery rises is connected in parallel, the exhaust for guiding the gas discharged from the opening to the opening Providing a part is disclosed. Here, a non-return type switch such as a fuse is provided in the vicinity of the opening, and it is determined that the battery module is abnormal when the non-return type switch is open.
特許文献2には、並列に接続された複数の蓄電装置のいずれか1つが内部において短絡したときに、正常な蓄電装置の放電を防止するように、複数の蓄電装置の間に、直接接続されたヒューズと抵抗素子をバッテリサブリレーと並列に配置する構成が開示される。バッテリサブリレーは、通常状態では閉じていて、蓄電装置の短絡異常時には開放され、これによってヒューズが溶断する。 In Patent Document 2, when any one of a plurality of power storage devices connected in parallel is short-circuited inside, a direct connection is made between the plurality of power storage devices so as to prevent a normal power storage device from discharging. A configuration in which the fuse and the resistance element are arranged in parallel with the battery sub-relay is disclosed. The battery sub-relay is closed in a normal state, and is opened when a short circuit of the power storage device is abnormal, whereby the fuse is blown.
安全弁を有する複数の電池で構成される電池モジュールにおいて、安全弁から排出された排ガスの温度状態を的確に検出することが望まれる。 In a battery module including a plurality of batteries having a safety valve, it is desirable to accurately detect the temperature state of exhaust gas discharged from the safety valve.
本発明に係る電池モジュールは、安全弁を有する複数の電池と、複数の電池の安全弁から排出される排ガスを外部へ排気するためのダクト通路と、排ガスの温度状態を判断する排気温度状態判断部と、を備え、排気温度状態判断部は、通常温度では閉状態を取り、通常温度よりも高温で予め定めた閾値温度以上のときに開状態を取り、一旦開状態となると通常温度に戻っても開状態を維持する非復帰型の温度スイッチ素子及び、温度スイッチ素子に直列または並列接続される複数のインピーダンス素子を含む検出用回路と、検出用回路の両端子から引き出される信号線を介して接続されるインピーダンス測定部と、インピーダンス測定部の測定値に基づいて、信号線の異常と温度スイッチ素子の開状態または閉状態とを区別して出力する出力部と、を含む。 A battery module according to the present invention includes a plurality of batteries having safety valves, a duct passage for exhausting exhaust gas discharged from the safety valves of the plurality of batteries to the outside, and an exhaust temperature state determination unit that determines a temperature state of the exhaust gas. The exhaust temperature state determination unit takes a closed state at a normal temperature, takes an open state when the temperature is higher than the normal temperature and is equal to or higher than a predetermined threshold temperature, and once the state is opened, the exhaust temperature state determination unit may return to the normal temperature. A non-returning temperature switch element that maintains an open state and a detection circuit including a plurality of impedance elements connected in series or in parallel with the temperature switch element, and a signal line drawn from both terminals of the detection circuit Output that distinguishes between the abnormal state of the signal line and the open or closed state of the temperature switch element based on the measured value of the impedance measurement unit and the impedance measurement unit And, including the.
本発明によれば、信号線の異常と温度スイッチ素子の開状態または閉状態とを区別するので、安全弁から排出された排ガスの温度状態を的確に検出することができる。 According to the present invention, since the abnormality of the signal line is distinguished from the open state or the closed state of the temperature switch element, the temperature state of the exhaust gas discharged from the safety valve can be accurately detected.
以下に図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる材質、寸法、形状等は説明のための例示であって、電池モジュールの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The materials, dimensions, shapes, and the like described below are illustrative examples, and can be appropriately changed according to the specifications of the battery module. In the following, corresponding elements in all drawings are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、電池モジュール1を示す図である。電池モジュール1は、安全弁を有する複数の電池を整列配置したモジュール本体2を含んで構成される。 FIG. 1 is a diagram showing a battery module 1. The battery module 1 includes a module main body 2 in which a plurality of batteries having safety valves are arranged and arranged.
モジュール本体2には、複数の電池の安全弁から排出される排ガス3を外部へ排気するためのダクト通路4が設けられる。ダクト通路4は、モジュール本体2の長さ方向に沿って、モジュール本体2の中心部を貫通するように設けられる。ダクト通路4の一方端は閉じており、他方端には排出口5が設けられ、排出口5には図示されていない外部の排気装置への排出管が接続され、排出口5からの排ガス6が外部に排出される。
The module body 2 is provided with a
図2は、モジュール本体2について、長さ方向に垂直な断面を示す図である。ここでは、長さ方向に整列配置される複数の電池7で断面において現れる4つの電池7が示される。これらの電池7は、電池7の長手方向の両端に正極端子8と負極端子9を有する。正極側に設けられる正極板10と負極側に設けられる負極板11は、複数の電池7を互いに並列接続するための集電機能を有する電極部品である。
FIG. 2 is a view showing a cross section perpendicular to the length direction of the module body 2. Here, four
安全弁12は、電池7の内部で行われる電気化学反応によって発生するガスの圧力が予め定めた閾値圧力を超すときに、電池7の内部から外部に排ガスとして放出する機構である。安全弁12は、電池7の正極側または負極側に配置されるが、図2では各電池7の正極端子8の近傍に設けられる。
The
これに対応し、図2では、4つの電池7は、ダクト通路4を挟んで正極側を互いに向い合せるように配置され、この正極側を覆うようにダクト13が配置され、正極側との間にダクト通路4が形成される。これにより、各正極端子8の近傍に設けられる安全弁12から排ガスが排出されるときは、ダクト通路4に導かれ、図1で述べたように、排出口5から外部へ排ガス6が排出される。
Correspondingly, in FIG. 2, the four
再び図1に戻り、検出用回路20は、排出口5の近傍に配置され、排ガス6の温度状態を検出する回路である。検出用回路20は、予め定めた閾値温度以上のときに溶断する非復帰型温度スイッチ素子であるヒューズと、ヒューズに直列または並列に接続されるインピーダンス素子が含まれる。検出用回路20からは少なくとも2本の信号線が引き出される。その信号線は、モジュール本体2の長さ方向に沿って排出口5とは反対側まで延伸する。
Returning to FIG. 1 again, the
このように、信号線を延伸する理由は、次の2点である。1つ目は、排出口5から排出される物質には、導電性を有するものもあるからである。信号線を排気ダクト側からモジュール本体2の外部に引き出した場合、排出口5から排出された導電性物質が、信号線やインピーダンス測定部22のコネクタに付着する恐れがあるので、これを防ぐためである。2つ目は、排出口5の側に排ガスの排出経路や放熱機構が設けられる場合があるが、それらの構造を取り付ける際に、信号線が邪魔にならないようにするためである。
Thus, there are the following two reasons for extending the signal line. The first reason is that some materials discharged from the
ケーブル21は、モジュール本体2の排出口5とは反対側まで延伸された信号線をインピーダンス測定部22に接続するための信号ケーブルである。
The
インピーダンス測定部22は、ケーブル21に含まれる信号線の中で検出用回路20から引き出される2本の信号線の間のインピーダンスを測定する回路である。インピーダンス測定部22は、検出用回路20とこれに接続される信号線についてのインピーダンスを測定する。
The
信号線は、モジュール本体2の長さ方向に延伸し、さらにケーブル21によって延伸されてインピーダンス測定部22に至るので、その間に信号線間およびケーブル21の短絡や断線が生じることがある。検出用回路20がヒューズのみで構成されると、インピーダンス測定部22において、ヒューズの溶断と信号線の断線は区別がつかない。また、信号線間の短絡があると、ヒューズの溶断が検出できない。検出用回路20が温度スイッチ素子であるヒューズ以外に、ヒューズに直列または並列に接続されるインピーダンス素子を含むようにしたのは、インピーダンス測定部22の測定結果に基づいて、信号線の異常と温度スイッチ素子の開状態または閉状態とを区別できるようにするためである。
Since the signal line extends in the length direction of the module main body 2 and is further extended by the
インピーダンス測定部22から引き出される出力端子23は、信号線の異常と温度スイッチ素子の開状態または閉状態とを区別して出力する。出力端子23は、図示されていない電池モジュール制御装置に接続される。場合によっては、インピーダンス測定部22の機能を電池モジュール制御装置の機能の一部としてもよい。そのときには、電池モジュール1は、モジュール本体2とケーブル21で構成されるものとなる。
The
図3は、検出用回路20を示す図で、(a)は各要素の実装状態を示す構造図、(b)は回路図である。図3(a)に示されるように、検出用回路20は、排ガス3,6の影響を受けない容器30と、容器30から引き出される2つの端子31,32と、容器30の内部に収容される第1インピーダンス素子33と第2インピーダンス素子34と、容器30の外で排ガス3,6に直接触れることができるヒューズ35を含む。
3A and 3B are diagrams showing the
図3(b)に示されるように、検出用回路20は、回路的には、ヒューズ35と第1インピーダンス素子33は直列接続され、ヒューズ35に並列に第2インピーダンス素子34が接続される。
As shown in FIG. 3B, in the circuit for
ヒューズ35は、通常温度では閉状態を取り、通常温度よりも高温で予め定めた閾値温度以上のときに開状態を取り、一旦開状態となると通常温度に戻っても開状態を維持する非復帰型の温度スイッチ素子である。閾値温度は、電池モジュール1の安全性仕様によって定めることができる。一例を挙げると、閾値温度を約100℃とすることができる。この場合、排出口5における排ガス6が約100℃以上となると、排ガス6に直接触れるように配置されるヒューズ35が溶断し、開状態となる。
The
第1インピーダンス素子33は、インピーダンス値としてZ1を有する素子である。第2インピーダンス素子34は、インピーダンス値としてZ2を有する素子である。Z1=R1,Z2=R2とするときは、第1インピーダンス素子33と第2インピーダンス素子34として、それぞれ抵抗値R1とR2を有する抵抗素子を用いることができる。抵抗素子等のインピーダンス素子は、排ガス6に直接的に曝されると、排ガス6に含まれる化学成分や排ガス6の温度によってインピーダンス値が変化することがある。容器30は、第1インピーダンス素子33と第2インピーダンス素子34を排ガス6から保護する保護容器である。
The
図3(a)に示されるように、ヒューズ35と第1インピーダンス素子33との間の接続、ヒューズ35と第2インピーダンス素子34との間の接続は、接続長さをできるだけ短くするように設定される。第1インピーダンス素子33と第2インピーダンス素子34が用いられるのは、ケーブル21等における信号線の断線、短絡を検出するためであるので、検出用回路20において各要素の間の接続長があまり長いと、その接続における断線と短絡が生じて、信号線の断線、短絡との区別がつきにくくなるためである。
As shown in FIG. 3A, the connection between the
接続長は、できるだけ短いことがよいが、1つの目安は、ヒューズ35の素子長さ、第1インピーダンス素子33の素子長さ、第2インピーダンス素子34の素子長さのいずれよりも短く接続長を設定する。これ以外に、予め定めた所定接続長以下としてもよい。例えば、所定接続長を数mmとすることができる。
The connection length should be as short as possible, but one guideline is to set the connection length shorter than any of the element length of the
ヒューズ35と第1インピーダンス素子33との間の接続、ヒューズ35と第2インピーダンス素子34との間の接続は、排ガス6が高温であることから、耐熱性のある接続方法を用いる。耐熱性のある接続方法としては、カシメ等の機械的接続方法、溶接等の接続方法を用いることができる。半田接続は、排ガス6の高温のため接続が開放することがあるので用いない。なお、容器30が遮熱性を有し、排ガス6の高温の影響が容器30の内部にあまり及ばないことが確認される場合には、半田接続を用いてもよい。
The connection between the
図4は、インピーダンス測定部22の構成を示す図である。図4には、インピーダンス測定部22の他に、検出用回路20と、ケーブル21が示される。検出用回路20の端子31,32は、信号線に接続され、信号線はケーブル21となって延伸し、インピーダンス測定部22の入力端子41,42に接続される。入力端子41には、検出用回路20の端子32から引き出される信号線が接続され、入力端子42には、検出用回路20の端子32から引き出される信号線が接続される。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
インピーダンス測定部22において、入力端子41は抵抗素子R3を介して定電圧源Vccに接続され、入力端子42は基準電位である接地電位に接続される。そして、入力端子41の電圧V1は、3つのコンパレータ43,44,45の一方側入力部にそれぞれ入力される。3つのコンパレータ43,44,45の他方側入力部には、Vccと接地電位の間に直列に接続される3つの抵抗によって分割された3つの基準電圧の1つがそれぞれ入力される。3つの基準電圧は、ケーブル21等における信号線の断線、ヒューズ35の溶断、ヒューズ35が溶断しない通常動作時、信号線の短絡を区別できる値にそれぞれ設定される。
In the
図5は、上記4つの状態において、インピーダンス測定部22の入力端子41,42の間のインピーダンスがどのようになるかを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing how the impedance between the
図5において、(a)は、信号線断線の場合で、このとき、入力端子41は開放状態となるので、入力端子41,42の間の合成インピーダンスの値は無限大となる。(b)は、温度スイッチ素子であるヒューズ35が溶断したときである。ヒューズ35は開状態となるので、入力端子41,42の間の合成インピーダンスの値は(Z1+Z2)となる。(c)は、信号線の断線、短絡がなく、ヒューズ35が溶断していないとき、すなわち、排ガス6の温度が閾値温度以下で、電池モジュール1が通常動作しているときである。このとき、ヒューズ35は閉状態でそのインピーダンスはZ2に比較して小さい値である。したがって、入力端子41,42の間の合成インピーダンスの値はZ1となる。(d)は、信号線の間が短絡した場合で、このとき、入力端子41,42が短絡状態となり、その間の合成インピーダンスはゼロとなる。
In FIG. 5, (a) is a case of signal line disconnection. At this time, the
図6は、上記4つの状態において、インピーダンス測定部22におけるV1がどのような値となるかを示す図である。図5の結果を用いることで、(a)の信号線断線の場合には、V1=Vccとなり、(b)のヒューズ35の溶断の場合には、V1={(Z1+Z2)/(Z1+Z2+Z3)}Vccとなり、(c)の通常動作時の場合には、V1={Z1/(Z1+Z3)}Vccとなり、(d)の信号線短絡の場合には、V1=0となる。
FIG. 6 is a diagram showing what value of V1 in the
このように、検出用回路20において、ヒューズ35と第1インピーダンス素子33を直列接続し、ヒューズ35に並列に第2インピーダンス素子34を接続する構成とすることで、信号線の異常と、ヒューズ35の開状態および閉状態を、インピーダンス測定部22のV1の相違で区別できる。インピーダンス測定部22のV1の相違は、Vccから0の間で3段階となるので、図4における3つの基準電圧を適切に設定することで、3つのコンパレータ43,44,45によって区別することができる。
As described above, in the
図4において、状態区別部46は、3つのコンパレータ43,44,45の出力値を比較して、図5、図6で述べた(a),(b),(c),(d)のいずれの状態にあるかを区別し、出力端子23に出力する。
In FIG. 4, the
このようにして、信号線の異常とヒューズ35の開状態または閉状態とを区別することができるので、信号線の異常に左右されず、安全弁12から排出された排ガス6の温度状態を的確に検出することができる。
In this way, it is possible to distinguish between the abnormality of the signal line and the open state or the closed state of the
なお、3つの基準電圧を用いて3つのコンパレータによる測定に代えて、一般的なアナログディジタル変換機能付きマイクロプロセッサを用いてもよい。この場合には、V1の相違がディジタル値で出力される。この場合には、状態区別部46は、ディジタル値に基づいて、図5、図6で述べた(a),(b),(c),(d)のいずれの状態にあるかを区別し、出力端子23に出力する。
Note that a general microprocessor with an analog-digital conversion function may be used in place of the measurement by three comparators using three reference voltages. In this case, the difference in V1 is output as a digital value. In this case, the
上記では、検出用回路20において、ヒューズ35、第1インピーダンス素子33、第2インピーダンス素子34がいずれもリード線を有するものとした。そのために、これらの間の接続はリード線の間で行うこととなり、カシメや溶接を用いるものとした。ここで、リード線を有するリード部品を個別に用いて組合せ接続する構造に代えて、ヒューズと第1インピーダンス素子と第2インピーダンス素子が搭載された1枚の集積化基板を利用して、検出用回路とすることができる。図7から図9は、1枚の集積化基板50を用いて検出用回路とする例を示す図である。
In the above description, in the
図7(a)は、1枚の集積化基板50を示す平面図である。集積化基板50は、図示されていない配線パターンを有する回路基板51に、ヒューズ35を配置するための貫通矩形穴52を設け、その片面に、チップ部品である第1インピーダンス素子53、第2インピーダンス素子54を実装したものである。回路基板51としては、耐熱性を有する基板を用いることができる。例えば、ガラスエポキシ基板に貫通矩形穴52を開け、所定の配線パターンを形成したものを用いることができる。第1インピーダンス素子54、第2インピーダンス素子54は、回路基板51の配線パターンの所定の位置に高温半田を用いて実装するものとできる。
FIG. 7A is a plan view showing one
図7(b)と(c)は、集積化基板50を用いて検出用回路を形成する手順を示す図である。図7(b)は各要素を示す分解図で、集積化基板50の他に、下蓋部材55と上蓋部材56が用いられることが示される。下蓋部材55には、ヒューズ35が収納される貫通穴部57が設けられ、これに対応して上蓋部材56にもヒューズ35が収納される貫通穴部58が設けられる。
FIGS. 7B and 7C are diagrams showing a procedure for forming a detection circuit using the integrated
図7(c)は、図7(b)の各要素を組立てて形成される検出用回路59を示す図である。ここでは、集積化基板50において、第1インピーダンス素子53、第2インピーダンス素子54が実装される部分は下蓋部材55と上蓋部材56に覆われて保護される。これに対し、ヒューズ35は、回路基板51の貫通矩形穴52と、下蓋部材55の貫通穴部57、上蓋部材56の貫通穴部58によって露出したままである。このようにして、図3で説明した検出用回路20よりも小型の検出用回路59とすることができる。なお、ヒューズ35と第1インピーダンス素子53との間の接続、ヒューズ35と第2インピーダンス素子54との間の接続は、回路基板51の配線パターンで行われるので、それらの接続長は、図3で説明した検出用回路20よりも短くできる。
FIG. 7C is a diagram showing a
図8は、集積化基板50を用いた他の構造の検出用回路60を示す図である。図8(a)は平面図、(b)は側面図である。この検出用回路60は、集積化基板50のうち、第1インピーダンス素子53、第2インピーダンス素子54が実装される部分だけをケース61で覆う。ケース61は、下ケース62と上ケース63から構成され、これらを組み合わせて形成される内部空間に第1インピーダンス素子53、第2インピーダンス素子54の実装部分が収納されて保護される。回路基板51のうち、ヒューズ35が配置される部分は、ケース61の外側に露出する。ヒューズ35は、回路基板51の貫通矩形穴52のところに配置されるので、排ガス6に接触できる。
FIG. 8 is a diagram showing a
図9は、回路基板51における第1インピーダンス素子53、第2インピーダンス素子54をケース等の密閉空間に収納して保護するのではなく、耐熱性のある樹脂等でポッティングして保護する検出用回路64の構造を示す図である。樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコン樹脂を用いることができる。このように、簡単な構造で、第1インピーダンス素子53、第2インピーダンス素子54を保護しながら、小型の検出用回路64とすることができる。
FIG. 9 shows a detection circuit in which the
上記では、インピーダンス測定部22として、入力端子41が抵抗素子R3を介して定電圧源Vccに接続され、入力端子42が基準電位である接地電位に接続されるものとして説明した。定電圧源に代えて、定電流源を用いてインピーダンス測定を行うことができる。図10に示すインピーダンス測定部70は、入力端子41に定電流源が接続され、入力端子42が基準電位である接地電位に接続される。このときの入力端子41の電圧V1は、図5の結果を参照して、図11のようになる。
In the above description, as the
すなわち、定電流源から供給される定電流値=I0として、(a)の信号線断線の場合には、V1=Vccとなり、(b)のヒューズ35の溶断の場合には、V1=(Z1+Z2)×I0となり、(c)の通常動作時の場合には、V1=Z1×I0となり、(d)の信号線短絡の場合には、V1=0となる。 That is, assuming that the constant current value supplied from the constant current source = I 0 , V1 = Vcc in the case of the signal line disconnection of (a), and V1 = ( Z1 + Z2) × I 0 , V1 = Z1 × I 0 in the normal operation of (c), and V1 = 0 in the case of the signal line short circuit in (d).
このように、定電流源を用いるインピーダンス測定部70によっても、信号線の異常と、ヒューズ35の開状態および閉状態を、V1の相違で区別できる。インピーダンス測定部70のV1の相違は、Vccから0の間で3段階となるので、図4で説明したように3つの基準電圧を適切に設定することで、3つのコンパレータ43,44,45によって区別することができる。
As described above, the
図12は、交流信号を用いたインピーダンス測定部71を示す図である。ここでは、入力端子41に、予め定めた検出用インピーダンスZ3を介して所定の交流信号72を印加する。入力端子42は基準電位である接地電位に接続される。このようにすると、入力端子41,42の間のインピーダンスに応じて、検出用インピーダンスZ3の両端の信号波形73は、印加した交流信号72から振幅が変化し、また位相差が変化する。そこで、信号波形73と印加した交流信号72の間の振幅差または位相差に基づいて、信号線の異常と、ヒューズ35の開状態および閉状態を区別できる。
FIG. 12 is a diagram showing an
上記では、検出用回路20の配置構造として、第1インピーダンス素子33と第2インピーダンス素子34が直線的に配置されるものとした。図13は、図3の検出用回路20の変形例を示す図である。図13の検出用回路74は、第1インピーダンス素子33と第2インピーダンス素子34を直線的な配置でなく、折り返し的な配置とした。この場合、第1インピーダンス素子33と第2インピーダンス素子34との間の短絡防止のために仕切板36を設けることが好ましい。折り返し的配置を用いることで、長さ方向の寸法を短くすることが可能になる。
In the above description, the
上記では、検出用回路20の回路的構成として、ヒューズ35と第1インピーダンス素子33は直列接続され、ヒューズ35に並列に第2インピーダンス素子34が接続されるものとした。これに代えて、ヒューズ35と第1インピーダンス素子33を直列接続し、このヒューズ35に第1インピーダンス素子33が直列接続された接続体に並列に第2インピーダンス素子34を接続する構成とすることができる。
In the above description, as the circuit configuration of the
図14に示す検出用回路80は、ヒューズ35と第1インピーダンス素子33を直列接続し、この接続体に並列に第2インピーダンス素子34を接続した構成を有する。図14(a)は、図3(a)に対応する構造図で、図14(b)は、図3(b)に対応する回路図である。
A
図15は、図5に対応する図で、図14の検出用回路80を用いたときに、インピーダンス測定部22の入力端子41,42の間のインピーダンスがどのようになるかを示す図である。
FIG. 15 is a diagram corresponding to FIG. 5 and shows how the impedance between the
図15において、(a)は、信号線断線の場合で、このとき、入力端子41は開放状態となるので、入力端子41,42の間の合成インピーダンスの値は無限大となる。(b)は、温度スイッチ素子であるヒューズ35が溶断したときである。ヒューズ35は開状態となるので、入力端子41,42の間の合成インピーダンスの値はZ2となる。(c)は、信号線の断線、短絡がなく、ヒューズ35が溶断していないときで、電池モジュール1が通常動作しているときである。このとき、ヒューズ35は閉状態でそのインピーダンスはZ2に比較して小さい値である。したがって、入力端子41,42の間の合成インピーダンスの値は、{(Z1×Z2)/(Z1+Z2)}となる。(d)は、信号線の間が短絡した場合で、このとき、入力端子41,42が短絡状態となり、その間の合成インピーダンスはゼロとなる。
In FIG. 15, (a) is a case of signal line disconnection. At this time, since the
このように、検出用回路80を用いても、信号線の異常と、ヒューズ35の開状態および閉状態を区別できる。この区別をインピーダンスで測定する場合、図4のインピーダンス測定部22、図10のインピーダンス測定部70、図12のインピーダンス測定部71を用いることができる。
As described above, even if the
図1では、電池モジュール1は複数の電池7を2次元的に配置するものとした。図15は、複数の電池を3次元的に配置した電池モジュール90を示す図である。電池モジュール90は、部分的に段積み構造となっている。これにより、電池モジュール90の設置可能空間が2次元的に広がっている場合のみならず、高さ方向に変化のある3次元的広がりを有する場合でも、設置可能空間を最大限有効に利用できる構成とできる。
In FIG. 1, the battery module 1 has a plurality of
図16では、電池モジュール90は、3つの電池ブロック91,92,93が連結されている。ダクトは、3つの電池ブロック91,92,93に共通して設けられ、排出口5は、3つの電池ブロック91,92,93の内の1つに設けられる。図16の場合、電池ブロック91の端部に設けられる。排ガス94の流れを白抜き矢印で示した。検出用回路20の両端子は、電池ブロック91の内部を適当な信号線で配線されて、例えば、プリント配線基板で構成されるターミナル板95のプリント配線と接続される。プリント配線は、ターミナル板95の一端側に設けられるコネクタ96に接続され、コネクタ96からケーブル21を介してECUとして示される制御回路97に接続される。制御回路97は、図4、図10、図12で説明したインピーダンス測定部の機能を有する。
In FIG. 16, the
図16の構造では、検出用回路20から電池ブロック91の内部に信号線が配線され、ターミナル板95に接続されるので、図1に比較して信号線の長さは短くなる。この構造において、電池ブロック91の内部の信号線、ケーブル21において、断線や短絡が生じることがあっても、排ガス94の温度を的確に検出することが可能となる。
In the structure of FIG. 16, since the signal line is wired from the
なお、図4において、ヒューズ35の側の端子32は入力端子42と接続され、入力端子42は基準電位である接地電位に接続され、抵抗素子R3が定電圧源Vccに接続されるものとした。これに代えて、入力端子42が抵抗素子R3を介して接地電位に接続されるものとし、入力端子42をそのまま定電圧源Vccに接続されるものとしてもよい。図10、図12においても同様の変更が可能である。
In FIG. 4, the terminal 32 on the
1,90 電池モジュール、2 モジュール本体、3,6,94 排ガス、4 ダクト通路、5 排出口、7 電池、8 正極端子、9 負極端子、10 正極板、11 負極板、12 安全弁、13 ダクト、20,59,60,64,74,80 検出用回路、21 ケーブル、22,70,71 インピーダンス測定部、23 出力端子、30 容器、31,32 端子、33,53 第1インピーダンス素子、34,54 第2インピーダンス素子、35 ヒューズ(温度スイッチ素子)、36 仕切板、41,42 入力端子、43,44,45 コンパレータ、46 状態区別部、50 集積化基板、51 回路基板、52 貫通矩形穴、55 下蓋部材、56 上蓋部材、57,58 貫通穴部、61 ケース、62 下ケース、63 上ケース、72 交流信号、73 信号波形、91,92,93 電池ブロック、95 ターミナル板、96 コネクタ、97 制御回路(ECU)。
1,90 battery module, 2 module main body, 3, 6, 94 exhaust gas, 4 duct passage, 5 outlet, 7 battery, 8 positive terminal, 9 negative terminal, 10 positive plate, 11 negative plate, 12 safety valve, 13 duct, 20, 59, 60, 64, 74, 80 Detection circuit, 21 Cable, 22, 70, 71 Impedance measurement unit, 23 Output terminal, 30 Container, 31, 32 terminal, 33, 53 First impedance element, 34, 54 Second impedance element, 35 fuse (temperature switch element), 36 partition plate, 41, 42 input terminal, 43, 44, 45 comparator, 46 state distinguishing part, 50 integrated substrate, 51 circuit board, 52 through rectangular hole, 55 Lower lid member, 56 Upper lid member, 57, 58 Through hole, 61 case, 62 Lower case, 63 Upper case, 72 AC signal, 73 Signal wave , 91, 92 and 93 cell blocks, 95 terminal plate, 96 connector, 97 control circuit (ECU).
Claims (8)
前記複数の電池の前記安全弁から排出される排ガスを外部へ排気するためのダクト通路と、
前記排ガスの温度状態を判断する排気温度状態判断部と、
を備え、
前記排気温度状態判断部は、
通常温度では閉状態を取り、前記通常温度よりも高温で予め定めた閾値温度以上のときに開状態を取り、一旦前記開状態となると前記通常温度に戻っても前記開状態を維持する非復帰型の温度スイッチ素子及び、前記温度スイッチ素子に直列または並列接続される複数のインピーダンス素子を含む検出用回路と、
前記検出用回路の両端子から引き出される信号線を介して接続されるインピーダンス測定部と、
前記インピーダンス測定部の測定値に基づいて、前記信号線の異常と前記温度スイッチ素子の前記開状態または前記閉状態とを区別して出力する出力部と、
を含む、電池モジュール。 A plurality of batteries having safety valves;
A duct passage for exhausting exhaust gas discharged from the safety valve of the plurality of batteries to the outside;
An exhaust gas temperature state determination unit for determining the temperature state of the exhaust gas;
With
The exhaust temperature state determination unit
Non-recovery that takes a closed state at normal temperature, takes an open state when the temperature is higher than the normal temperature and is equal to or higher than a predetermined threshold temperature, and maintains the open state even when the normal temperature is returned once the open state is reached And a detection circuit including a plurality of impedance elements connected in series or in parallel with the temperature switch element,
An impedance measurement unit connected via signal lines drawn from both terminals of the detection circuit;
Based on the measurement value of the impedance measuring unit, an output unit that distinguishes and outputs the abnormality of the signal line and the open state or the closed state of the temperature switch element
Including battery module.
前記検出用回路は、
前記温度スイッチ素子と、
前記温度スイッチ素子に直列接続される第1インピーダンス素子と、
前記温度スイッチ素子に前記第1インピーダンス素子が直列接続された接続体について前記温度スイッチ素子に並列に接続されるかまたは前記接続体に並列に接続される第2インピーダンス素子と、
を有する、電池モジュール。 The battery module according to claim 1,
The detection circuit includes:
The temperature switch element;
A first impedance element connected in series to the temperature switch element;
A second impedance element connected in parallel to the temperature switch element or connected in parallel to the connection body for a connection body in which the first impedance element is connected in series to the temperature switch element;
A battery module.
前記検出用回路は、前記温度スイッチ素子と前記第1インピーダンス素子と前記第2インピーダンス素子との間の接続長さを予め定めた所定の長さ以下として構成され、前記ダクト通路の排出口に配置される、電池モジュール。 The battery module according to claim 2,
The detection circuit is configured so that a connection length between the temperature switch element, the first impedance element, and the second impedance element is equal to or less than a predetermined length, and is disposed at an outlet of the duct passage. Battery module.
前記検出用回路は、
前記温度スイッチ素子は前記排ガスに直接的に接触し、
前記第1インピーダンス素子と前記第2インピーダンス素子は前記排ガスに直接曝されないように保護部材で保護される、電池モジュール。 The battery module according to claim 2 or 3,
The detection circuit includes:
The temperature switch element is in direct contact with the exhaust gas;
The battery module, wherein the first impedance element and the second impedance element are protected by a protective member so as not to be directly exposed to the exhaust gas.
前記検出用回路は、1つの回路基板上に前記温度スイッチ素子と前記第1インピーダンス素子と前記第2インピーダンス素子が搭載される、電池モジュール。 The battery module according to claim 3 or 4,
The detection circuit is a battery module in which the temperature switch element, the first impedance element, and the second impedance element are mounted on a single circuit board.
前記インピーダンス測定部は、
前記検出用回路から引き出される前記信号線の一方を基準電位に接続し、
前記信号線の他方と定電圧源との間に抵抗素子を接続したときの前記抵抗素子の両端電圧に基づいて前記インピーダンスを測定する、電池モジュール。 The battery module according to claim 1,
The impedance measuring unit is
One of the signal lines drawn from the detection circuit is connected to a reference potential;
A battery module that measures the impedance based on a voltage across the resistance element when a resistance element is connected between the other end of the signal line and a constant voltage source.
前記インピーダンス測定部は、
前記検出用回路から引き出される信号線の一方を基準電位に接続し、
前記信号線の他方に定電流源を接続したときの前記信号線の電圧に基づいて前記インピーダンスを測定する、電池モジュール。 The battery module according to claim 1,
The impedance measuring unit is
One of the signal lines drawn from the detection circuit is connected to a reference potential;
A battery module that measures the impedance based on a voltage of the signal line when a constant current source is connected to the other of the signal lines.
前記インピーダンス測定部は、
前記検出用回路から引き出される前記信号線の一方を基準電位に接続し、
前記信号線の他方に予め定めた検出用インピーダンスを介して所定の交流信号を印加し、前記検出インピーダンスの両端の信号波形と印加した前記交流信号の間の振幅差または位相差に基づいて前記インピーダンスを測定する、電池モジュール。 The battery module according to claim 1,
The impedance measuring unit is
One of the signal lines drawn from the detection circuit is connected to a reference potential;
A predetermined AC signal is applied to the other of the signal lines via a predetermined detection impedance, and the impedance is based on an amplitude difference or a phase difference between signal waveforms at both ends of the detection impedance and the applied AC signal. Measure the battery module.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013068197A JP2014192092A (en) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Battery module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013068197A JP2014192092A (en) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Battery module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014192092A true JP2014192092A (en) | 2014-10-06 |
Family
ID=51838147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013068197A Pending JP2014192092A (en) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Battery module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014192092A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018026308A (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | トヨタ自動車株式会社 | Control system of battery pack |
JP2018073559A (en) * | 2016-10-26 | 2018-05-10 | 三洋電機株式会社 | Power supply device |
WO2020003802A1 (en) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | 三洋電機株式会社 | Power supply device and vehicle equipped with same |
US11502368B2 (en) | 2018-11-21 | 2022-11-15 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery pack |
-
2013
- 2013-03-28 JP JP2013068197A patent/JP2014192092A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018026308A (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | トヨタ自動車株式会社 | Control system of battery pack |
JP2018073559A (en) * | 2016-10-26 | 2018-05-10 | 三洋電機株式会社 | Power supply device |
WO2020003802A1 (en) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | 三洋電機株式会社 | Power supply device and vehicle equipped with same |
CN112335110A (en) * | 2018-06-26 | 2021-02-05 | 三洋电机株式会社 | Power supply device and vehicle having the same |
JPWO2020003802A1 (en) * | 2018-06-26 | 2021-07-15 | 三洋電機株式会社 | Power supply unit and vehicles equipped with it |
CN112335110B (en) * | 2018-06-26 | 2022-08-05 | 三洋电机株式会社 | Power supply device and vehicle having the same |
JP7210580B2 (en) | 2018-06-26 | 2023-01-23 | 三洋電機株式会社 | Power supply device and vehicle equipped with it |
US11502368B2 (en) | 2018-11-21 | 2022-11-15 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery pack |
US11652258B2 (en) | 2018-11-21 | 2023-05-16 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery pack |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9209497B2 (en) | Sensor module and battery elements | |
US10050315B2 (en) | Battery module with fusible conductors | |
EP2413400A2 (en) | Secondary battery | |
JP2014192092A (en) | Battery module | |
JP6184242B2 (en) | Board and battery module | |
KR101293206B1 (en) | Swelling detection/protection system of battery cartridge module and Methods thereof and Battery cartridge module protected thereby | |
CN105845846A (en) | Battery pack for electric power tool | |
WO2012073440A1 (en) | Battery module | |
US9337518B2 (en) | Battery state monitoring device and battery module having the same | |
EP3840083A1 (en) | Thermal runaway detection system and battery system | |
CN102737797A (en) | External lithium battery protection PTC device | |
US8264071B2 (en) | Power semiconductor module with overcurrent protective device | |
JP4494895B2 (en) | Battery status detection unit | |
JP2015041595A (en) | Power storage device | |
US8314413B2 (en) | Optoelectronic device with a built-in fuse mechanism | |
JP5267972B2 (en) | Battery pack | |
JP2011117853A (en) | Current detector | |
KR101811185B1 (en) | Differential pressur sensor | |
KR101642423B1 (en) | Differential pressure sensor | |
WO2017221379A1 (en) | Power storage device | |
US20190064094A1 (en) | Gas sensor and gas sensor package having the same | |
KR101709540B1 (en) | PCM with Novel Structure and Secondary Battery Including the Same | |
JP6089725B2 (en) | Battery monitoring device | |
CN214539763U (en) | Current detection device | |
KR20140029725A (en) | Defective battery detection system |