JP2016025073A - 電池モジュールおよびその電池モジュールを備える電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電流遮断機構が作動すれば、電流遮断機構の作動を確実に検出することができる電池モジュールおよびその電池モジュールを備えた電池パックの提供にある。【解決手段】複数の電池セル３０と、電池セル３０の内部に設けられる通電回路と、電池セル３０に設けられ、電池セルの内圧が設定値以上の時に通電回路を遮断する電流遮断機構と、を有する電池モジュール２０において、音を検出する音センサ７０と、音センサ７０が出力する検出信号のうち、予め設定した設定周波数未満の周波数成分を減衰するとともに前記設定周波数以上の周波数成分を減衰せず出力するハイパスフィルタ手段と、ハイパスフィルタ手段の出力後の検出信号に基づき電流遮断手段の作動を検出する作動検出手段と、を備えた。【選択図】 図１

Description

この発明は電池モジュールおよびその電池モジュールを備える電池パックに関する。

充電可能な二次電池は、様々な分野において広く用いられている。単一の二次電池において得られる電圧は小さいため、高い電圧を必要とする場合には、最小単位である電池セルを複数用意し、これらの複数の電池セルを直列に接続して電池モジュール化すればよい。しかしながら、電池セル毎の電池容量のばらつきは、電池全体の電池容量の低下を招く。このため、電池セルを直列に接続した電池モジュールでは監視ＥＣＵを設け、監視ＥＣＵにより電池セル毎に電圧監視を行う場合がある。監視ＥＣＵによる監視結果に基づいて放電および充電の各制御を行い、過放電又は過充電による電池特性の劣化の抑制が図られている。しかしながら、監視ＥＣＵにより電圧監視を行っても、何らかの理由によって監視結果に基づく制御が適切に行われない可能性が考えられる。このため、電池セルには、電流遮断機構（ＣＩＤ：Current Interrupt Device）が搭載されることが多い。

監視ＥＣＵの電圧監視による充電制御は、通常、電流遮断機構が作動しないように行われる。充電制御時に電流遮断機構が作動する場合には、何らかの理由により充電制御が適切に行えない状態となっている可能性がある。電流遮断機構が作動した場合、電池モジュールからの放電および電池モジュールへの充電に用いられる通電経路の接続が切断される。電流遮断機構の作動後、例えば、電池セルの内圧の下降等により、電流遮断機構による通電経路の切断が自動的に解除される場合がある。この場合、電池セルでは電流が流れることが可能な状態（再導通状態）に復帰する。このため、監視結果に基づく制御が適切に行われない状態であるにも関わらず、充電あるいは放電の制御が再び行われることになる。このような再導通状態に至らないようにするためにも、電流遮断機構が作動されたことを確実に検出することが重要である。

電池モジュールに関連する従来の技術としては、例えば、特許文献１に開示された電池モジュールが知られている。特許文献１に開示された電池モジュールは、複数の電池から構成されたセル群と、ＥＣＵとを含んでいる。電池の安全弁は、対向部材と対向している。対向部材とセル群との間には、音センサが配置されており、音センサは、ＥＣＵの弁作動検知部と接続されている。弁作動検知部は、音センサの出力信号に基づいて、セル群の少なくとも１つの電池の安全弁が作動したことを検知する。その結果、複数の電池に対して、１つ、もしくは少数の音センサを設けるだけで、複数の電池の安全弁の作動を検知する。

国際公開第２０１１／１０１９４２号

しかしながら、従来の電池モジュールでは、電流遮断機構が作動しても、電流遮断機構が作動されたことを確実に検出することができないという問題がある。また、特許文献１に開示された電池モジュールは、音センサにより安全弁の作動音を検知する技術であり、電流遮断機構の作動を検出することはできないという問題がある。また、この種の電池モジュールを車両に搭載する場合、走行中に発生する様々な雑音と安全弁の作動音との区別が困難である。さらに言うと、安全弁の作動パターンが様々であり、安全弁の作動パターンに応じて作動音にばらつきが生じる。このため、安全弁の作動を確実に検出することができない可能性が考えられる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、電流遮断機構が作動すれば、電流遮断機構の作動を確実に検出することができる電池モジュールおよびその電池モジュールを備えた電池パックの提供にある。

上記の課題を解決するために、本発明は、複数の電池セルと、前記電池セルの内部に設けられる通電経路と、前記電池セルに設けられ、前記電池セルの内圧が設定値以上の時に前記通電経路を遮断する電流遮断機構と、を有する電池モジュールにおいて、音を検出する音センサと、前記音センサが出力する検出信号のうち、予め設定した設定周波数未満の周波数成分を減衰するとともに前記設定周波数以上の周波数成分を減衰せず出力するハイパスフィルタ手段と、前記ハイパスフィルタ手段の出力後の検出信号に基づき前記電流遮断機構の作動を検出する作動検出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、音センサは検出した音の検出信号を出力し、ハイパスフィルタ回路は音センサから出力された検出信号のうち、予め設定した設定周波数未満の周波数成分を減衰するとともに前記設定周波数以上の周波数成分を減衰せず出力する。ハイパスフィルタ手段の出力後の検出信号が設定周波数以上の周波数成分を含む場合、作動検出手段は電流遮断機構が作動されたこと検出する。つまり、電流遮断機構が作動すれば、電流遮断機構の作動を確実に検出することができる。

また、上記の電池モジュールにおいて、前記作動検出手段は、前記音センサが検出する音の持続時間と予め設定された設定持続時間との比較に基づき、前記電流遮断機構の作動を検出する構成としてもよい。
この場合、電流遮断機構の作動時の音（作動音）の持続時間は予め設定された設定持続時間と一致する。このため、ハイパスフィルタ手段の出力後の検出信号が設定周波数以上の周波数成分を含む場合であっても、音の持続時間が設定持続時間より長い場合には、作動検出手段は電流遮断機構が作動されたことと検出しない。つまり、電流遮断機構の作動音と同じ周波数成分を含む音によって電流遮断機構が作動していると誤検出されることはない。

また、上記の電池モジュールにおいて、前記電流遮断機構は、前記電池セルの設定値以上の内圧により瞬間的に変形され、変形により前記通電経路を遮断する変形板を備え、前記変形板は、変形時に前記設定周波数以上の成分を含む作動音を発する構成としてもよい。
この場合、電池セルの内圧が設定値以上に達すると、変形板は瞬間的に変形し、その変形により設定周波数以上の成分を含む作動音を発する。このため、電流遮断機構の作動音以外の音と区別し易くなり、電流遮断機構が作動されたことをより確実に検出することができる。

また、上記の電池モジュールにおいて、前記変形板は、前記設定持続時間と一致する持続時間を有する作動音を変形時に発する構成であってもよい。
この場合、変形板の変形時における作動音は、設定周波数以上の成分を含むとともに、作動音の持続時間は設定持続時間と一致する。このため、電流遮断機構の作動音以外の音とより確実に区別し易くなる。

また、上記の電池モジュールと、その電池モジュールが収容されるケースとを有する電池パックとしてもよい。
この場合、ケースに電池モジュールが収容されることから、ケースによって電流遮断機構の作動音以外の音を遮断しやすくなる。

本発明によれば、電流遮断機構が作動すれば、電流遮断機構の作動を確実に検出することができる電池モジュールおよびその電池モジュールを備えた電池パックを提供することができる。

本発明の実施形態に係る電池モジュールを備える電池パックの概要を示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの斜視図である。 図２におけるＡ−Ａ線矢視図である。 本発明の実施形態に係る電池セルの斜視図および分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る電池セルの縦断面図である。 （Ａ）は非作動状態の電流遮断機構の縦断面図であり、（Ｂ）は作動状態の電流遮断機構の縦断面図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの概略構成を示すブロック図である。 変形例に係る電池パックの概要を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る電池パックについて図面を参照して説明する。本実施形態は車両搭載用の電池パックに適用した例を説明している。図１に示す電池パック１０は、ケース１１と、ケース１１に収容される複数の電池モジュール２０を備えている。図１に示すように、ケース１１は、開口部１８を有するケース本体１７と、開口部１８を覆ってケース本体１７に固定される蓋部材１９とを備える。ケース本体１７は、矩形板状の底部１２と、底部１２の三辺から立設する矩形板状の側壁部１３〜１５および天板部１６とを有する。側壁部１５は、底部１２の開口部１８側と反対の長辺から立設されている。側壁部１３は底部１２の一方の短辺から立設され、側壁部１４は底部１２の他方の短辺から立設され、側壁部１３と側壁部１４は互いに平行である。天板部１６は側壁部１３〜１５の上辺に接続されており、底部１２と平行である。開口部１８は、ケース本体１７における底部１２、天板部１６および側壁部１３、１４により囲まれることにより形成されている。

本実施形態では、ケース１１に収容される電池モジュール２０は５個である。５個の電池モジュール２０は、３個の電池モジュール２０が積層される第１電池群Ｇ１と、２個の電池モジュール２０が積層される第２電池群Ｇ２に分けてケース１１の内部に収容されている。第１電池群Ｇ１の最下段の電池モジュール２０および第２電池群Ｇ２の下段の電池モジュール２０はケース１１の底部１２に配置されている。

ケース１１における第２電池群Ｇ２の上方には、電池モジュール２０の１個分に相当する空間が存在する。この空間には制御ＥＣＵ２１およびジャンクションボックス２２が配置されている。制御ＥＣＵ２１は、第２電池群Ｇ２の上段の電池モジュール２０の上方に配置されており、制御ＥＣＵ２１は各電池モジュール２０を制御する。図１に示すように、制御ＥＣＵ２１は側壁部１５に固定されている。制御ＥＣＵ２１は、ジャンクションボックス２２へ向けて設けたハーネス（図示せず）や電池モジュール２０と接続されるハーネス（図示せず）を有する。ジャンクションボックス２２には、図示はされないがリレー、各種配線、バスバー等が備えられている。

図２および図３に示すように、電池モジュール２０は、複数並設された電池セル３０と、複数並設された電池セル３０を保持する電池ホルダ２３を有する。電池モジュール２０における電池セル３０の並設方向の両端には、エンドプレート２４が設けられている。エンドプレート２４には、ブラケット２５が取り付けられている。ブラケット２５がボルト（図示せず）を介してケース１１の側壁部１５に取り付けられることにより、電池モジュール２０はケース１１の側壁部１５に固定される。電池ホルダ２３は、電池セル３０と対向して配置される載置板２６を支持している。載置板２６には、各電池セル３０の制御を行う監視ＥＣＵ２７が設けられている。

監視ＥＣＵ２７は、図示しないが中央演算処理部（ＣＰＵ）、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ部と、入力部や出力部と、を備え、ハーネスにより制御ＥＣＵ２１と電気的に接続されている。監視ＥＣＵ２７は、例えば、電池セル３０の温度や、電池セル３０間の電圧といった電池モジュール２０の状態を監視する。監視ＥＣＵ２７によって検出された電池モジュール２０の状態に関する監視情報は制御ＥＣＵ２１に送信される。制御ＥＣＵ２１は、監視ＥＣＵ２７の電池モジュール２０の状態に関する監視情報に基づき、電池モジュール２０を制御する。

本実施形態の電池セル３０は、例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素二次電池等の二次電池であり、角型の二次電池である。図４に示すように、電池セル３０の電池ケース３１には電極組立体４０が収容されている。電池ケース３１は、有底筒状のケース本体３２と、ケース本体３２の開口を閉塞する矩形平板状の蓋体３３を有している。ケース本体３２および蓋体３３は金属材料（例えば、アルミニウム）により形成されている。図５に示すように、ケース本体３２の内面には、電池ケース３１に収容された電極組立体４０との絶縁を図るための絶縁部材としての絶縁シート３４が貼着されている。また、蓋体３３の内側面には、電池ケース３１に収容された電極組立体４０との絶縁を図るための絶縁部材としての絶縁シート３５が貼着されている。

図４に示すように、蓋体３３には一対の通孔３６が形成されている。蓋体３３の長手方向の中心付近には、安全弁３７が設けられている。安全弁３７は、電池ケース３１内におけるガスの発生により電池ケース３１内の圧力が所定圧力に達したときに開弁して、電池ケース３１内のガスを外部に放出する機能を有している。また、蓋体３３には電解液を電池ケース３１内へ注入するための注液口３８が設けられており、注液口３８は封止部材３９により封止されている。

電極組立体４０は、電池機能（充電・放電など）を生じさせる発電要素である。図４に示すように、電極組立体４０は、シート状の正極４１およびシート状の負極４２と、正極４１と負極４２の間に介在されるシート状のセパレータ４３を有している。セパレータ４３は、電解液の流通を可能とする絶縁材料により形成されている。電極組立体４０では、正極４１と負極４２とはセパレータ４３を介して交互に積層されている。電極組立体４０は、複数の正極４１と電気的に接続される正極集電部４４と、複数の負極４２と電気的に接続される負極集電部４５とを備えている。正極集電部４４は正極端子４６と電気的に接続されている。負極集電部４５は電流遮断機構５０を介して負極端子４７と電気的に接続されている。

電極組立体４０が電池ケース３１に収容された状態では、正極端子４６と負極端子４７は、蓋体３３の一対の通孔３６から電池ケース３１の外部に露出される。正極端子４６および負極端子４７には、正極端子４６および負極端子４７を蓋体３３から絶縁するための樹脂製の筒状の絶縁リング４８がそれぞれ取り付けられている（図５、図６（Ａ）、図６（Ｂ）を参照）。ケース１１内には電解液が充填されているが、電解液は電極組立体４０を電池ケース３１内に収容した後に注液口３８を介して満たされる。電解液は、例えば、リチウム二次電池やニッケル水素二次電池といった二次電池の種類に応じた電解液である。

複数の電池セル３０が電池ホルダ２３により保持された状態では、蓋体３３が上側となる。本実施形態における電池モジュール２０は、それぞれ奇数個の電池セル３０を並設しており、各電池セル３０は、正極端子４６と負極端子４７が互いに隣り合うように接続されている。このため、電池セル３０の並設方向の一端に設けられた電池セル３０と、並設方向の他端に設けられた電池セル３０は、ケース１１の側壁部１５側に同一極性の端子が配置されるようにそれぞれ設けられている。図２に示す電池モジュール２０の場合、並設方向の両端に設けられた電池セル３０において、正極端子４６はケース１１の側壁部１５側にそれぞれ配置され、負極端子４７はケース１１の蓋部材１９側にそれぞれ配置される。並設された電池セル３０はバスバー４９により電気的に接続されている（図２、図３を参照）。本実施形態では複数の電池セル３０が直列に接続されている。

ここで、電池セル３０が備える電流遮断機構５０について説明する。図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す電流遮断機構５０は、電池セル３０の過充電時等に電極組立体４０から発生するガスによって電池ケース３１内の圧力が上昇した場合に、負極端子４７と負極集電部４５との間にて通電を遮断するために備えられている。電流遮断機構５０は、電極組立体４０と負極端子４７との間を電気的に接続する通電経路の一部を構成する。電流遮断機構５０は、電極組立体４０が収容されている電池ケース３１の内部と電池ケース３１の外部とのガスの流通を阻止する。電流遮断機構５０は、電池ケース３１内の内圧が予め設定した設定圧力を超えたときに、電極組立体４０と負極端子４７との通電経路を遮断する。設定圧力とは、電池セル３０が過充電（過電圧）状態のときや、電池モジュール２０が過昇温状態（活物質の熱暴走温度）の電池ケース３１内の内圧を意味する。設定圧力は、電池セル３０の容量、出力電圧等の条件により設定される。

電流遮断機構５０は、電池ケース３１内に配置されており、負極端子４７の下方に配置されている。電流遮断機構５０は、負極端子４７の電極組立体４０側の端部に一体形成されたフランジ部５１を備えている。フランジ部５１と蓋体３３との間には環状の第１シール部材５２が介在され、第１シール部材５２は電池ケース３１の内部と電池ケース３１の外部との連通を遮断する。フランジ部５１の外周部の電極組立体４０側には、周方向にわたってリブ５３が環状に形成されている。リブ５３は電極組立体４０側へ向けて突出する。リブ５３に対して円盤状の接点板５４が取り付けられている。接点板５４は導電性材料により形成され、中心へ向かうにつれて電極組立体４０側に近づくように緩やかな凸状に形成されている。従って、フランジ部５１と接点板５４とにより区画された空間部Ｓ１が形成される。接点板５４の電極組立体４０側の外周縁には、絶縁材料により形成された環状の第２シール部材５５が備えられている。

第２シール部材５５の電極組立体４０側には、導電性材料により形成された円盤状の通電板５６が設置されている。通電板５６の外周部は、負極集電部４５と接続されている。通電板５６の負極端子４７側の面（上面）は平坦であり、通電板５６の中心部と接点板５４との中心部は互いに接触して接点部５７を形成している。従って、負極集電部４５、通電板５６、接点部５７、接点板５４、負極端子４７へ通じる通電経路が電池セル３０において形成されている。通電板５６における電極組立体４０側の面（下面）は、中央が凹状に形成されている。このため、通電板５６の中央部の板厚は、通電板５６の外周部の板厚さよりも小さい。通電板５６おける中央部の下面には、環状溝５８が形成されている。環状溝５８は通電板５６の中心を中心として形成された環状の溝である。接点板５４と通電板５６との接点部５７は環状溝５８の内側に位置する。環状溝５８が通電板５６に形成されていることにより、通電板５６における環状溝５８の内側の円形の部位は、下方から一定以上の外力が加えられたとき、環状溝５８に沿って破断され易い。通電板５６の外周部の電極組立体４０側には、絶縁材料により形成された環状の第３シール部材５９が備えられている。

第３シール部材５９の電極組立体４０側には、導電性材料により形成された円盤状の変形板６０が設置されている。変形板６０の外周部は支持部材６１により支持されている。支持部材６１は樹脂材料により形成されており、接点板５４、第２シール部材５５、通電板５６、第３シール部材５９および変形板６０をフランジ部５１に対して保持させる。支持部材６１の外周面には金属製のかしめ部材６２が設けられている。かしめ部材６２は、支持部材６１による接点板５４、第２シール部材５５、通電板５６、第３シール部材５９および変形板６０の保持を確実にする。

変形板６０は、中心へ向かうにつれて通電板５６から遠ざかるように緩やかな凸状に形成されている。従って、変形板６０と通電板５６とにより区画された空間部Ｓ２が形成される。変形板６０は、金属製の薄板で形成されており変形可能であり、変形により反転可能な反転部６３を有する。反転部６３は、電池セル３０内の内圧が設定圧力を超えるとき、瞬間的に凸状から凹状に反転する。反転部６３の中央部には、通電板５６側へ向けて突出する絶縁性の突起体６４が設けられている。本実施形態では、突起体６４の形状は円柱状であるが、突起体６４の形状は特に制限されない。変形板６０において突起体６４が設けられる面と反対側となる面は、電解液が存在する空間に露出されている。変形板６０の設置により、変形板６０と通電板５６とにより区画された空間部Ｓ２と電池セル３０内の電解液が存在する空間とは隔絶される。

本実施形態では、電池セル３０内の内圧が設定圧力を超えるとき、図６（Ｂ）に示すように、変形板６０の反転部６３が瞬間的に凸状から凹状に反転し、変形板６０は変形する。また、変形板６０は変形時に一定の音量の音（以下「作動音」と表記する）を発生し、変形板６０の作動音は所定の周波数以上の高周波成分を含む。変形板６０の作動音の周数数の設定は、主に変形板６０の寸法条件によって可能であり、具体的には、変形板６０の寸法を小さくするほど、作動音の周波数は高くなる。変形板６０は、予め設定圧力を超えたときに変形可能であるという条件を満たすとともに、他の音（安全弁３７の作動音や電池パック１０外の雑音等）と区別し易い高周波数の作動音が変形時に発する形状・寸法に設定されていることが好ましい。変形板６０の好ましい作動音としては、例えば、「パチッ」といった瞬間的に発生する可聴音である。変形板６０は変形時の作動音は、電流遮断機構５０の作動音に相当する。

電流遮断機構５０は、電池セル３０内の内圧が設定圧力を超えないときは、図６（Ａ）に示すように接点板５４と通電板５６との接触が接点部５７により保たれる。電池セル３０内の内圧が設定圧力を超えるとき、図６（Ｂ）に示すように、変形板６０の反転部６３が瞬間的に凸状から凹状に反転して変形し、所定の周波数以上の高周波成分を含む作動音が発生する。反転部６３の反転により突起体６４は通電板５６と衝突して押圧する。通電板５６は環状溝５８に沿って破断されて円形状の破断部６５が形成される。破断部６５は突起体６４により接点板５４に押し付けられ、接点板５４と通電板５６との電気的な接触が解消される。接点板５４と通電板５６との接触が解消されることにより、負極集電部４５と負極端子４７との間を通じる通電経路が物理的に遮断される。つまり、電流遮断機構５０が作動することにより、この通電経路が物理的に遮断され、電池セル３０における通電が強制的に中断される。

ところで、本実施形態では、音を検出し、音の検出信号を発信する音センサ７０が、電池モジュール２０毎に設けられている。具体的には、載置板２６の内側に音センサ７０が取り付けられている。音センサ７０は静電型（コンデンサ）マイクロフォンや動電型マイクロフォンを用いる。音センサ７０は監視ＥＣＵ２７と接続されており、音センサの検出信号は監視ＥＣＵへ出力される。音センサ７０は、様々な音を検出するが、変形板６０の変形時（反転部６３の反転時）の作動音を検出可能である。

本実施形態の監視ＥＣＵ２７は、電流遮断機構５０の作動を検出する作動検出手段としての機能を有する。図７に示すように、監視ＥＣＵ２７はハイパスフィルタ手段としてのハイパスフィルタ回路部７１を備えている。ハイパスフィルタ回路部７１は、ＲＣ回路、ＬＣ回路あるいはＲＬ回路を有している。ハイパスフィルタ回路部７１は、音センサ７０から出力された音の検出信号のうち、予め設定した設定周波数未満の周波数成分を減衰させるとともに、設定周波数以上の周波数成分を殆ど減衰せずに出力する機能を備える。また、監視ＥＣＵ２７には、変形板６０の変形時における作動音の持続時間に基づく設定持続時間が記憶されている。従って、監視ＥＣＵ２７は、ハイパスフィルタ回路部７１の出力後の検出信号が設定周波数以上の周波数成分を含むか否かを判断するとともに、音センサ７０により音の持続時間と設定持続時間との比較により、電流遮断機構５０の作動を検出する。

監視ＥＣＵ２７は、ハイパスフィルタ回路部７１の出力後の検出信号に設定周波数以上の周波数成分が含まれ、かつ、音の持続時間が設定持続時間と一致する場合、電流遮断機構５０が作動したことを検出する。監視ＥＣＵ２７は、ハイパスフィルタ回路部７１の出力後の検出信号に設定周波数以上の周波数成分が含まれない場合には、電流遮断機構５０が作動したことが検出されない。同様に、音センサ７０により検出された音の持続時間が、例えば、設定作動時間より長い等、設定作動時間と異なるときには、監視ＥＣＵ２７は電流遮断機構５０が作動したことを検出しない。

次に、本実施形態の電池パック１０の作用について説明する。
電池パック１０の各電池モジュール２０を充電する場合では、監視ＥＣＵ２７が充電中の電池モジュール２０の状態を監視する。制御ＥＣＵ２１は、監視ＥＣＵ２７の電池モジュール２０の状態に関する監視情報に基づき、監視ＥＣＵ２７を通じて電池モジュール２０を制御する。監視ＥＣＵ２７が電池モジュール２０を適切に監視し、制御ＥＣＵ２１が適切な充電の制御を行う場合、電池セル３０の内圧は設定圧力を超えることはなく、電流遮断機構５０は作動しない。一方、何らかの理由により充電の制御が適切に行えない場合、例えば、特定の電池セル３０に不具合が生じている場合や、電池セル３０を監視する監視ＥＣＵ２７の監視機能が正常でない場合に、電池セル３０に通常以上の電流が流れることがある。その場合、電池セル３０は過充電状態となる可能性が高い。電池セル３０に過充電状態等の異常が生じた場合、密閉された電池ケース３１内でガスが発生する。ガスの発生により電池ケース３１内の圧力が上昇し、ガスの圧力が設定圧力を超えると電流遮断機構５０が作動する。

電流遮断機構５０が作動するとき、図６（Ｂ）に示すように、変形板６０の反転部６３が瞬間的に凸状から凹状に反転し、反転時に所定の周波数以上の高周波成分を含む作動音が発生する。反転部６３の反転により突起体６４が通電板５６に衝突することにより、通電板５６は環状溝５８に沿って破断されて破断部６５が形成される。破断部６５は突起体６４により接点板５４に押し付けられ、接点板５４と通電板５６との接触が解消される。接点板５４と通電板５６との接触の解消により、通電経路が遮断されるため、充電の制御が行われていても通電経路が物理的に遮断されており、電池セル３０における通電は強制的に中断される。

電流遮断機構５０の作動時には、所定の周波数以上の高周波成分を含む作動音を発生することから、音センサ７０は作動音を検出し、音センサ７０による作動音の検出信号を監視ＥＣＵ２７へ出力する。ハイパスフィルタ回路部７１では、音センサ７０から出力された作動音の検出信号のうち、予め設定した設定周波数以上の周波数成分が殆ど減衰されず出力される。作動音に含まれる設定周波数未満の周波数成分については減衰されて殆ど出力されない。音センサ７０が変形板６０の作動音を検出した場合、ハイパスフィルタ回路部７１の出力後の検出信号には、予め設定した設定周波数以上の周波数成分が含まれており、また、作動音の持続時間は設定持続時間と一致する。監視ＥＣＵ２７は、ハイパスフィルタ回路部７１の出力後の検出信号に予め設定した設定周波数以上の周波数成分が含まれ、かつ、音センサ７０により検出された音の持続時間が設定持続時間と一致するとき、電流遮断機構５０が作動されたことを検出する。監視ＥＣＵ２７による電流遮断機構５０の作動の検出情報は制御ＥＣＵ２１に伝達され、制御ＥＣＵ２１では、充電の制御を停止するように監視ＥＣＵ２７を制御する。

音センサ７０は、電流遮断機構５０の作動音以外の音に対しても検出して検出信号を出力する。電流遮断機構５０の作動音以外の音の検出信号の場合、ハイパスフィルタ回路部７１の出力後の検出信号に設定周波数が含まれなかったり、音の持続時間が設定持続時間と一致しなかったりする。監視ＥＣＵ２７は、ハイパスフィルタ回路部７１の出力後の検出信号に設定周波数が含まれなかったり、音の持続時間が設定持続時間と一致しなかったりすると、電流遮断機構５０が作動されたことを検出しない。監視ＥＣＵ２７により電流遮断機構５０が作動されていることを検出しない場合には、制御ＥＣＵ２１は充電の制御を継続する。なお、音センサ７０は、電池パック１０の充電時に限らず、電池パック１０の放電時においても電流遮断機構５０が作動する場合には、電流遮断機構５０の作動音を検出する。そして、ハイパスフィルタ回路部７１の出力後の検出信号や作動音の持続時間と設定持続時間との比較により、監視ＥＣＵ２７は電流遮断機構５０が作動されたことを検出する。

本実施形態の電池パック１０によれば以下の作用効果を奏する。
（１）音センサ７０は検出した音の検出信号を出力し、ハイパスフィルタ回路部７１は、音センサ７０から出力された検出信号のうち、予め設定した設定周波数以上の周波数成分を出力する。ハイパスフィルタ回路部７１の出力後の検出信号が設定周波数以上の周波数成分を含み、かつ、音センサ７０により検出された音の持続時間が設定持続時間と一致するとき、監視ＥＣＵ２７は電流遮断機構５０が作動されたことを検出する。つまり、電流遮断機構５０が作動すれば、電流遮断機構５０の作動を確実に検出することができる。これにより、電流遮断機構５０の作動後による通電経路の切断が自動的に解除される再導通状態を回避することができる。

（２）電流遮断機構５０の作動音には、予め設定した設定周波数以上の周波数成分が含まれることから、電池パック１０を車両に搭載しても、車両の走行中に発生する様々な雑音と電流遮断機構５０の作動音との区別が容易となる。従って、車両の走行時に電流遮断機構５０が作動しても、電流遮断機構５０の作動音が様々な雑音と区別されて検出され、電流遮断機構５０が作動されたことを検出することができるから、車両搭載用の電池パック１０として好適である。

（３）電流遮断機構５０の作動音の持続時間は予め設定された設定持続時間と一致する。このため、ハイパスフィルタ回路部７１の出力後の検出信号が設定周波数以上の周波数成分を含む場合であっても、例えば、検出された音の持続時間が設定持続時間より長い場合には、監視ＥＣＵ２７は、電流遮断機構５０が作動されたことを検出しない。つまり、電流遮断機構５０の作動音と同じ周波数成分を含む音であっても、電流遮断機構５０が作動していると誤検出されることはない。

（４）電池セル３０の内圧が設定値以上に達すると、変形板６０の反転部６３は瞬間的に反転して設定周波数以上の成分を含む作動音を発する。このため、電流遮断機構５０の作動音以外の音と区別し易くなり、電流遮断機構５０が作動されたことをより確実に検出することができる。特に、変形板６０には、電池セル３０の内圧が設定値以上に達するときに瞬間的に反転する反転部６３が設けられているため、持続時間の短い作動音を設定することができる。

（５）変形板６０の寸法設定によって、予め設定圧力を超えたときに変形可能であるという条件を満たすとともに、他の音（安全弁３７の作動音や電池パック１０外の雑音等）と区別し易い高周波数の作動音を設定することができる。

（６）ケース１１に電池モジュール２０が収容されることから、ケース１１によって電流遮断機構５０の作動音以外の音を遮断し易くすることができる。このため、作動音以外の音とより区別し易くなり、電流遮断機構５０が作動されたことをより確実に検出することができる。

（７）電池モジュール２０毎に、音センサ７０と監視ＥＣＵ２７が設けられていることから、電池モジュール２０単位にて、電流遮断機構５０が作動されたことを検出することができる。このため、特定の電池モジュール２０における電流遮断機構５０が作動されたことが検出されても、電流遮断機構５０の作動を検出した電池モジュール２０を除くその他の電池モジュール２０の充電や放電の制御を行うことも可能である。

なお、本実施形態の変形例として、例えば、図８に示す電池パック１０としてもよい。図８に示す電池パック１０では、電池モジュール２０毎に音センサ７０を設けず、電池ケース３１内の２箇所に音センサ７０を設けるようにしている。具体的には、第１電池群Ｇ１の底部１２側の電池モジュール２０と側壁部１４との間に位置するように、音センサ７０が側壁部１５に取り付けられている。もう一つの音センサ７０は、制御ＥＣＵ２１と側壁部１３との間に位置するように側壁部１５に取り付けられている。２個の音センサ７０は特定の監視ＥＣＵ２７と接続してもよく、あるいは、制御ＥＣＵ２１と接続してもよい。本変形例では２個の音センサ７０により全ての電池セル３０における電流遮断機構５０の作動音を検出できるように構成されている。電流遮断機構５０が作動されたことを検出した場合には、制御ＥＣＵ２１は全ての電池モジュール２０に対する充電または放電の制御を中止する制御を行う。本変形例の場合、音センサ７０の数を削減することができ、製作コストの低減を図ることができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。

○ 上記の実施形態では、ハイパスフィルタ回路部の出力後の検出信号が設定周波数以上の周波数成分を含み、かつ、音の持続時間が設定持続時間と一致するとき、監視ＥＣＵは電流遮断機構が作動されたことを検出したがこの限りではない。例えば、ハイパスフィルタ回路部の出力後の検出信号が設定周波数以上の周波数成分を含むという条件を満たすことで、電流遮断機構が作動されたことを検出してもよい。つまり、作動音の持続時間が設定持続時間と一致する条件を満たさなくても、電流遮断機構が作動されたことを検出するようにしてもよい。
○ 上記の実施形態では、作動検出手段としての監視ＥＣＵにハイパスフィルタ手段としてのハイパスフィルタ回路部が監視ＥＣＵに設けられるとしたが、ハイパスフィルタ手段を監視ＥＣＵに設けることに限定されない。例えば、音センサと作動検出手段を電気的に接続し、音センサと作動検出手段との間にハイパスフィルタ回路を介在させてもよい。
○ 上記の実施形態では、ハイパスフィルタ手段は、ＲＣ回路、ＬＣ回路又はＲＬ回路を備えるハイパスフィルタ回路としたが回路に限らない。ハイパスフィルタ手段は、例えば、コンピュータおよびプログラムとしてもよい。プログラムの実行により、コンピュータが、音センサから出力された音の検出信号のうち、予め設定した設定周波数未満の周波数成分を減衰させ、設定周波数以上の周波数成分を殆ど減衰せずに出力する周波数フィルタ機能を果せばよい。
○ 上記の実施形態では、電池パックはケースを備えているとしたが、例えば、防音性を向上させるようにケースを防音材により形成したり、ケースに防音材を設けたりしてもよい。この場合、ケースを防音材により形成したり、ケースに防音材を設けたりすることにより、ケースの外部における雑音等を遮断することができる。このため、音センサの電流遮断機構の作動音以外の音の検出を困難にすることができ、電流遮断機構の作動音と電流遮断機構の作動音以外の音との区別をよりし易くすることができる。
○ 上記の実施形態では、電流遮断機構の変形板に設けた突起体が通電板を破断させて、接点板と通電板との接点部を解消し、接点板と通電板の接触を解消したが、電流遮断機構の構成はこれに限定されない。電流遮断機構は、電池セル内の設定圧力以上の圧力により瞬間的に変形する変形板に相当する部材を備える構造であれば、特に、その構成は自由である。
○ 上記の実施形態では、５個の電池モジュールを備えた電池パックを例示したが、電池モジュールの数は特に限定されない。電池モジュールは１個以上であればよい。例えば、電池モジュールが１個の場合でもよく、この場合、電池モジュールを収容するケースが設けられることが好ましく、音センサは電池モジュールに設けてもよいし、あるいはケースに設けてもよい。

１０ 電池パック
１１ ケース
２０ 電池モジュール
２１ 制御ＥＣＵ
２７ 監視ＥＣＵ
３０ 電池セル
３１ 電池ケース
３７ 安全弁
４０ 電極組立体
４６ 正極端子
４７ 負極端子
５０ 電流遮断機構
５４ 接点板
５６ 通電板
５７ 接点部
６０ 変形板
６３ 反転部
６４ 突起体
７０ 音センサ
７１ ハイパスフィルタ回路部
Ｇ１ 第１電池群
Ｇ２ 第２電池群
Ｓ１、Ｓ２ 空間部

Claims (5)

1. 複数の電池セルと、
   前記電池セルの内部に設けられる通電経路と、
   前記電池セルに設けられ、前記電池セルの内圧が設定値以上の時に前記通電経路を遮断する電流遮断機構と、を有する電池モジュールにおいて、
   音を検出する音センサと、
   前記音センサが出力する検出信号のうち、予め設定した設定周波数未満の周波数成分を減衰するとともに前記設定周波数以上の周波数成分を減衰せず出力するハイパスフィルタ手段と、
   前記ハイパスフィルタ手段の出力後の検出信号に基づき前記電流遮断機構の作動を検出する作動検出手段と、を備えることを特徴とする電池モジュール。
2. 前記作動検出手段は、前記音センサが検出する音の持続時間と予め設定された設定持続時間との比較に基づき、前記電流遮断機構の作動を検出することを特徴とする請求項１記載の電池モジュール。
3. 前記電流遮断機構は、前記電池セルの設定値以上の内圧により瞬間的に変形され、変形により前記通電経路を遮断する変形板を備え、
   前記変形板は、変形時に前記設定周波数以上の成分を含む作動音を発することを特徴とする請求項１又は２記載の電池モジュール。
4. 前記電流遮断機構は、前記設定持続時間と一致する持続時間を有する作動音を発することを特徴とする請求項２又は３に記載の電池モジュール。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載された電池モジュールと、前記電池モジュールが収容されるケースとを備えることを特徴とする電池パック。

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