JP2018137165A - Battery system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は電池システムに関し、より特定的には、かしめ加工による接続構造を有する二次電池の診断技術に関する。 The present disclosure relates to a battery system, and more particularly to a diagnostic technique for a secondary battery having a connection structure by caulking.
二次電池では、電池外部の要素との電気的なコンタクトのための外部端子と、電池の正極および負極に対応する集電端子とを電気的に接続する構造が必要となる。特開2005−072746号公報(特許文献1)には、金属の塑性変形を伴うかしめ加工によって、外部監視および集電端子の間の電気的接続を確保する製造方法が記載されている。 In the secondary battery, a structure for electrically connecting an external terminal for electrical contact with an element outside the battery and a current collecting terminal corresponding to the positive electrode and the negative electrode of the battery is required. Japanese Patent Laying-Open No. 2005-072746 (Patent Document 1) describes a manufacturing method that secures electrical connection between external monitoring and current collecting terminals by caulking with metal plastic deformation.
特許文献1によれば、溶接を用いずに端子間を電気的に接続することによって、外部端子の形状のばらつきが抑制されるので、外部端子に対するプローブの接触抵抗のばらつきを抑制する効果が得られる。
According to
しかしながら、かしめ加工による接続は、充放電に伴う温度変化による端子の膨張および収縮によって緩む虞がある。さらに、二次電池が車両等に搭載されると、走行時の振動に起因して、端子間の接続が緩むことも懸念される。このような端子間の接続が緩むと端子間の電気抵抗(接触抵抗)が増加することによって発熱が増大するため、電池劣化が進行することが懸念される。一方で、かしめ加工の緩みを直接検知することは困難であるため、二次電池の使用に伴うかしめ加工の緩みの発生をどのように検知することが課題となる。 However, the connection by caulking may be loosened due to expansion and contraction of the terminal due to a temperature change accompanying charging and discharging. Furthermore, when the secondary battery is mounted on a vehicle or the like, there is a concern that the connection between the terminals may be loosened due to vibration during traveling. If the connection between the terminals is loosened, the electrical resistance (contact resistance) between the terminals increases, so that heat generation increases. On the other hand, since it is difficult to directly detect the loosening of the caulking process, it becomes a problem how to detect the occurrence of the loosening of the caulking process associated with the use of the secondary battery.
本開示はこのような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、かしめ加工による端子間の接続構造を有する二次電池における端子間の接続の緩みを検知する自己診断を行うことである。 The present disclosure has been made to solve such a problem, and the purpose thereof is to perform self-diagnosis to detect loose connection between terminals in a secondary battery having a connection structure between terminals by caulking. Is to do.
本開示のある局面では、電池システムは、二次電池と、電圧検出器と、電流検出器と、温度検出器と、制御装置とを備える。二次電池は、かしめ加工によって接続された第1および第2の端子間を充放電電流が通過するように構成される。電圧検出器と、第1および第2の端子間の電位差を検出する。電流検出器は、二次電池の充放電電流を検出する。温度検出器は、二次電池の温度を検出する。制御装置は、電圧検出器、電流検出器および電流検出器による検出値に基づいて、第1および第2の端子間のかしめ加工による接触面積の低下有無を自己診断する。制御装置は、電圧検出器および電流検出器による検出値から算出される第1および第2の端子間の接触抵抗値が、温度検出器による温度検出値に基づいて設定される基準抵抗値よりも上昇するとかしめ加工に緩みが発生したことを検知する。基準抵抗値は、同一の接触面積における二次電池の温度変化に対する接触抵抗値の変化を示す予め定められた対応関係に従って、温度検出器による検出温度が高い程低い値に設定される。 In one aspect of the present disclosure, a battery system includes a secondary battery, a voltage detector, a current detector, a temperature detector, and a control device. The secondary battery is configured such that a charge / discharge current passes between the first and second terminals connected by caulking. A potential difference between the voltage detector and the first and second terminals is detected. The current detector detects a charge / discharge current of the secondary battery. The temperature detector detects the temperature of the secondary battery. The control device makes a self-diagnosis based on the detected values of the voltage detector, the current detector, and the current detector to determine whether the contact area is reduced due to caulking between the first and second terminals. The control device is configured such that the contact resistance value between the first and second terminals calculated from the detection values by the voltage detector and the current detector is higher than the reference resistance value set based on the temperature detection value by the temperature detector. When it rises, it detects that loosening has occurred in the caulking process. The reference resistance value is set to a lower value as the temperature detected by the temperature detector is higher in accordance with a predetermined correspondence relationship indicating a change in the contact resistance value with respect to a temperature change of the secondary battery in the same contact area.
本開示によれば、かしめ加工による端子間の接続構造を有する二次電池における端子間の接続の緩みを検知する自己診断を行うことができる。 According to the present disclosure, it is possible to perform self-diagnosis that detects loose connection between terminals in a secondary battery having a connection structure between terminals by caulking.
以下に、本開示の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.
図1は、本実施の形態に従う電池システムの適用例として示される電動車両の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle shown as an application example of the battery system according to the present embodiment.
図1を参照して、電動車両100は、車載された二次電池を車両駆動電源として走行する。例えば電動車両100は、ハイブリッド自動車あるいは電気自動車によって構成される。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、バッテリの他に燃料電池やエンジン等を備える車両である。電気自動車は、車両の動力源としてバッテリだけを備えた車両である。
Referring to FIG. 1, electrically powered
電動車両100は、二次電池10と、昇圧コンバータ22と、インバータ23と、モータジェネレータ25と、伝達ギヤ26と、駆動輪27と、充電器28と、コントローラ30とを備える。
二次電池10は、電気的に直列に接続された複数の電池セル11を有する組電池によって構成される。各電池セル11は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等によって構成することができる。
The
二次電池10は、システムメインリレー21a,21bを介して昇圧コンバータ22に接続されており、昇圧コンバータ22は、二次電池10の出力電圧を昇圧する。昇圧コンバータ22は、インバータ23と接続されており、インバータ23は、昇圧コンバータ22からの直流電力を交流電力に変換する。
モータジェネレータ(三相交流モータ)25は、インバータ23からの交流電力を受けることにより、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータジェネレータ25によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。一方で、車両を減速させるときや、車両を停止させるとき、モータジェネレータ25は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換する。モータジェネレータ25で生成された交流電力は、インバータ23によって直流電力に変換される。昇圧コンバータ22は、インバータ23の出力電圧を降圧してから二次電池10に供給する。これにより、回生電力を二次電池10に蓄えることができる。このように、モータジェネレータ25は、二次電池10との間での電力の授受(すなわち、二次電池10の充放電)を伴って、車両の駆動力または制動力を発生するように構成される。なお、昇圧コンバータ22は、省略することができる。また、モータジェネレータ25として直流モータを用いるときには、インバータ23を省略することができる。
The motor generator (three-phase AC motor) 25 receives the AC power from the inverter 23 to generate kinetic energy for running the vehicle. The kinetic energy generated by the
なお、エンジン(図示せず)が動力源としてさらに搭載されたハイブリッド自動車によって、電動車両100が構成される場合には、モータジェネレータ25の出力に加えて、エンジンの出力を車両走行のための駆動力に用いることができる。あるいは、エンジン出力によって発電するモータジェネレータ(図示せず)をさらに搭載して、エンジン出力によって二次電池10の充電電力を発生されることも可能である。
In the case where
二次電池10には、電流センサ15、温度センサ16および電圧センサ17が配置される。電流センサ15は、二次電池10に流れる電流(充放電電流I)を検出し、検出値をコントローラ30に出力する。
The
温度センサ16は、二次電池10の温度を検出し、検出値をコントローラ30に出力する。温度センサ16の数は、適宜設定することができる。複数の温度センサ16を用いるときには、複数の温度センサ16によって検出された温度の平均値を二次電池10の温度として用いたり、特定の温度センサ16によって検出された温度を二次電池10の温度として用いたりすることができる。以下では、温度センサ16の出力によって検出された二次電池10の温度を、電池温度Tbと称する。
The
電圧センサ17は、二次電池10全体での出力電圧Vを検出し、検出値をコントローラ30に出力する。本実施例では、二次電池10の電圧を検出しているが、これに限るものではない。例えば、二次電池10を構成する電池セル11の電圧を検出することができる。また、二次電池10を構成する複数の電池セル11を複数のブロックに分け、各ブロックの電圧を検出することも可能である。
The
コントローラ30は、例えば電子制御ユニット(ECU)によって構成されて、システムメインリレー21a,21b、昇圧コンバータ22およびインバータ23の動作を制御する。コントローラ30は、各種の情報を記憶するメモリ31およびCPU(Central Processing Unit)32を有する。メモリ31には、コントローラ30を動作させるためのプログラムも記憶されている。本実施の形態におけるコントローラ30による各制御機能は、CPU32が、メモリ31に格納されたプログラムを実行するソフトウェア処理および/または専用の電子回路によるハードウェア処理によって実行することが可能である。なお、本実施例では、コントローラ30がメモリ31を内蔵しているが、コントローラ30の外部にメモリ31を設けることも可能である。
The
コントローラ30は、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わると、システムメインリレー21a,21bをオフからオンに切り替えたり、昇圧コンバータ22およびインバータ23を動作させたりする。また、コントローラ30は、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わると、システムメインリレー21a,21bをオンからオフに切り替えたり、昇圧コンバータ22やインバータ23の動作を停止させたりする。
When the ignition switch of the vehicle is switched from OFF to ON, the
充電器28は、外部電源40からの電力を二次電池10に供給する。充電器28は、充電リレー29a,29bを介して、二次電池10に接続されている。充電リレー29a,29bがオンであるとき、外部電源からの電力を二次電池10に供給することができる。
The
外部電源40は、車両の外部に設けられた電源であり、外部電源40としては、例えば、商用交流電源を適用することができる。外部電源40および充電器28は、例えば、充電ケーブル45によって接続可能である。すなわち、充電ケーブル45の装着時に、外部電源40および充電器28は電気的に接続されることにより、二次電池10を外部充電可能な状態となる。
The
電動車両100は、運転停止状態からイグニッションスイッチがオンされると(IGオン)、システムメインリレー21a,21bがオンされることにより、二次電池10の電力を用いて走行可能な状態である、車両運転状態に遷移する。
When the ignition switch is turned on from an operation stop state (IG on), the
車両運転状態では、ドライバによるアクセルペダルおよびブレーキペダルの操作に応じて、車両の駆動力または制動力が発生されるように、二次電池10の充放電を伴ってモータジェネレータ25の出力が制御される。すなわち、車両運転状態(IGオン状態)では、電動車両100の走行状況に応じて、二次電池10は、充電または放電される。
In the vehicle driving state, the output of the
電動車両100は、車両運転状態(IGオン状態)において、イグニッションスイッチがオフされると(IGオフ)、システムメインリレー21a,21bがオフされることにより、運転停止状態に遷移する。
When the ignition switch is turned off (IG off) in the vehicle driving state (IG on state), electrically
電動車両100は、運転停止状態において、充電リレー29a,29bがオンされて、外部電源40による二次電池10の外部充電が開始されると、外部充電状態に遷移する。例えば、充電ケーブル45等によって外部電源40から電動車両100への電力供給が可能となった状態において、ユーザによる充電開始操作、あるいは、時刻スケジュールに沿った充電開始時刻の到来をトリガとして、外部充電は開始される。
次に、二次電池の構造および自己診断について詳細に説明する。
図2は、図1に示された電池セルの構造を説明するための概略的な断面図である。
Next, the structure and self-diagnosis of the secondary battery will be described in detail.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of the battery cell shown in FIG.
図2を参照して、電池セル11は、電極体112、負極集電端子114、陽極集電端子116、カバー118、および、ケース120を有する。ケース120がカバー118に溶接されることにより、ケース120内に密閉した空間が形成されている。
Referring to FIG. 2, the
ケース120内には、電極体112、負極集電端子114、および、陽極集電端子116が収容されている。電極体112は、多数の陽極極板と負極極板を互いに絶縁した状態で積層し、その積層体を巻回することにより形成される。
In the
電極体112の一方の端部(図2の左側)には、各負極極板が束ねられることによって構成されている芯体露出部112aが形成されている。同様に、電極体112の他方の端部(図2の右側)には、各陽極極板が束ねられることによって構成されている芯体露出部112bが形成されている。
A core body exposed
負極集電端子114は、その下端近傍において、芯体露出部112aに溶接されている。負極集電端子114の上端は、カバー118に設けられた外部端子122に接続されている。これによって、芯体露出部112aの電位が外部端子122に出力される。陽極集電端子116は、その下端近傍において、芯体露出部112bに溶接されている。陽極集電端子116の上端は、カバー118に設けられた外部端子124に接続されている。これによって、芯体露出部112bの電位が外部端子124に出力される。また、ケース20内は、電解液で満たされている。
The negative electrode current collecting
図3は、負極集電端子114と外部端子122との間の端子間接続部(図2のIII−III線)の拡大断面図である。負極集電端子114の上端部には、かしめ部115が形成されている。
3 is an enlarged cross-sectional view of an inter-terminal connection portion (III-III line in FIG. 2) between the negative electrode current collecting
かしめ部115は、カバー118と略平行に伸びる基部114aと、基部114aから上方に伸びる柱状部114bと、柱状部114bの先端から傘状に広がるかしめ頭部114cを有する。基部114a上には、ガスケット132、カバー118、インシュレータ134、および、外部端子122が順に積層されている。
The
ガスケット132、カバー118、インシュレータ134、および、外部端子122には、それぞれ、貫通孔が形成されている。それらの貫通孔に負極集電端子114の柱状部114bが挿通されている。ガスケット132、カバー118、インシュレータ134、及び、外部端子122は、塑性変形を伴って、かしめ頭部114cおよび基部114aによって両側から挟まれて固定されている。
Each of the
これによって、負極集電端子114、ガスケット132、カバー118、インシュレータ134、および、外部端子122が、かしめ加工によって互いに固定されている。ガスケット132は、ゴム等の弾性部材により構成されており、かしめ部115の気密性を確保している。インシュレータ134は、外部端子122とカバー118との間を絶縁している。かしめ頭部114cは、外部端子122と密着している。
Thus, the negative electrode current collecting
このため、外部端子122と負極集電端子114は、接触部位115xによって、電気的に接続されている。かしめ頭部114cの両側の外部端子122の上面には、2つの凹部122a、122bが形成されている。凹部122a、122bは、その周囲の外部端子122の表面よりもわずかに凹んでいる。図示していないが、陽極集電端子116と外部端子124も、図3と同様の構造により接続されている。
For this reason, the
さらに、電池セル11には、負極集電端子114と外部端子122との間の電位差(以下、「端子間電圧」とも称する)を検出するための電圧センサ19がさらに配置される。電圧センサ19による検出値は、コントローラ30へ送出される。なお、図3において、電圧センサ19は、実際の配置例を示すものではなく、測定対象部位を説明するために、模式的に記載したものである。
Further, the
図4には、図3に示された部位のかしめ加工前における断面図が示される。
図4を参照して、かしめ加工前では、負極集電端子114の上端には、基部114aおよび柱状部114b(リベット)が形成されている。柱状部114bの先端には、かしめ頭部114cが形成されておらず、柱状部114bの先端が筒状となっている。かしめ工程では、図3に示すように、ガスケット132、カバー118、インシュレータ134、および、外部端子122を積層する。また、これらの部材に形成されている各貫通孔内に負極集電端子114の柱状部114bが挿入されるように、負極集電端子114を配置する。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the portion shown in FIG. 3 before caulking.
Referring to FIG. 4, before caulking, a
このように各部材を配置した状態で、図示しない圧縮工具によって外部端子122の上面に、図中に点線矢印で示された圧縮荷重を加える。この圧縮荷重は、外部端子122が塑性変形するように調節されている。押圧荷重が印加された位置において外部端子122が圧縮されることにより、外部端子122の上面に、図3に示された凹部122a,122bが形成される。
In a state where the respective members are arranged in this manner, a compression load indicated by a dotted arrow in the drawing is applied to the upper surface of the
さらに、圧縮荷重が印加された状態を維持しながら、柱状部114bの筒状部を塑性変形させることによって、かしめ頭部114cが形成される。すなわち、負極集電端子114によって、ガスケット132、カバー118、インシュレータ134、および、外部端子122がかしめ加工される。このとき、上記圧縮荷重によって、負極集電端子114、ガスケット132、カバー118、インシュレータ134、および、外部端子122が固定されているので、容易にかしめ加工を行うことができる。なお、かしめ加工は、プレス方式で行ってもよいし、ロータリー方式で行ってもよい。これにより、図3に示された、かしめ加工による端子間接続構造を得ることができる。
Further, the
図3に示された端子間接続構造では、外部端子122および負極集電端子114の間の導電経路は、かしめ加工によって得られた接触部位115xにより確保される。したがって、充放電に伴う温度変化によって端子が膨張および収縮することにより生じる応力の影響で、かしめ加工による端子間の接続が緩み、接触部位115xにおける両端子の接触面積が減少することが懸念される。あるいは、かしめ加工による端子間の接続は、車両走行時の振動の影響によっても緩む可能性がある。
In the inter-terminal connection structure shown in FIG. 3, the conductive path between the
これらの要因によって、接触部位115xにおける両端子の接触面積が減少すると、外部端子122および負極集電端子114の間の接触抵抗(以下、「端子間接触抵抗」とも称する)が上昇することによって、電気抵抗が増加する。この結果、二次電池(電池セル11)の充放電に伴う発熱が増大するため、エネルギ損失の発生、および、温度上昇による電池劣化の進行が懸念される。
Due to these factors, when the contact area of both terminals at the
したがって、本実施の形態に従う電池システムでは、二次電池のかしめ加工による端子間の接続構造における端子間接続の緩みを検出するための自己診断を実行する。 Therefore, in the battery system according to the present embodiment, a self-diagnosis is performed to detect loose connection between terminals in the connection structure between terminals by caulking of the secondary battery.
図5は、本実施の形態に従う電池システムによる自己診断の制御処理を説明するためのフローチャートである。図5に示されたフローチャートに従う制御処理は、コントローラ30によって繰り返し起動することができる。
FIG. 5 is a flowchart for illustrating self-diagnosis control processing by the battery system according to the present embodiment. The control process according to the flowchart shown in FIG. 5 can be repeatedly activated by the
たとえば、コントローラ30は、電動車両100のイグニッションスイッチがオンされたときに、図5による自己診断のための制御処理を起動することができる。さらに、コントローラ30は、電動車両100の運転中(停車時を含む)において、二次電池10が充電または放電されている任意のタイミングで、図3の制御処理を起動することができる。また、図5に示される制御処理は、上述した車両運転状態(システムメインリレー21a,21bのオン期間)において一定時間の経過前に繰り返し起動されてもよい。
For example, the
図5を参照して、コントローラ30は、ステップS100により、温度センサ16による検出値に基づいて電池セル11の温度を測定する。さらに、コントローラ30は、ステップS110により、電流センサ15による検出値および電圧センサ19による検出値に基づき、各電池セル11におけるかしめ加工された端子間の接触抵抗値Raを算出する。
With reference to FIG. 5, the
ここで、直列接続された電池セル11間で充放電電流は共通であるので、各電池セル11での電圧センサ19によって検出された端子間電圧を、電流センサ15の検出値で除算することによって、各電池セル11における端子間接触抵抗値Raを算出することができる。
Here, since the charge / discharge current is common between the
さらに、コントローラ30は、ステップS120により、ステップS100で測定された温度に基づいて、各電池セル11での基準抵抗値Rrを設定する。
Further, in step S120, the
図6には、セル温度に応じた基準抵抗値Rrの設定を説明するための概念的なグラフが示される。 FIG. 6 shows a conceptual graph for explaining the setting of the reference resistance value Rr according to the cell temperature.
図6を参照して、接触抵抗は、一定温度下では、接触面積の減少に応じて抵抗値が増加するとともに、同一の接触面積に対しては高温時ほど抵抗値が増加する。 Referring to FIG. 6, the contact resistance increases as the contact area decreases at a constant temperature, and the resistance value increases as the temperature increases for the same contact area.
したがって、かしめ加工による接触部位115xで確保されるべき接触面積として基準値Stを定めると、各電池温度において、接触面積がStのときの電気抵抗値を定義することができる。
Therefore, when the reference value St is determined as the contact area to be secured at the
たとえば、図6に示されるように、電池温度Tb=T1のときには、基準抵抗値Rr=R1とすると、接触抵抗RaがRr(R1)よりも高いときに、かしめ加工の緩みによって接触面積がStよりも狭くなっていることが検知できる。すなわち、Rr=R1に設定することで、かしめ加工の緩みを自己診断することができる。 For example, as shown in FIG. 6, when the battery temperature Tb = T1, and the reference resistance value Rr = R1, when the contact resistance Ra is higher than Rr (R1), the contact area becomes St due to the loosening of the caulking process. Can be detected. That is, by setting Rr = R1, it is possible to self-diagnose the loosening of the caulking process.
高温時には接触抵抗値が低下するので、電池温度T2(T2>T1)のときに、基準抵抗値Rr=R1として判定を行うと、接触面積がSx(Sx<St)まで低下しないと、接触抵抗の減少を検知することができない。すなわち、同一の接触面積Stを基準として、接触抵抗に基づく判定を実行するために、電池セル11の温度(電池温度Tb)が高い程、基準抵抗値Rrは低い値に設定される。たとえば、電池温度Tb=T2のときには、基準抵抗値Rr=R2(R2<R1)として判定を行うことにより、かしめ加工の緩みによって接触面積がStよりも狭くなっていることを検知できる。 Since the contact resistance value decreases at a high temperature, if the determination is made with the reference resistance value Rr = R1 at the battery temperature T2 (T2> T1), the contact resistance must be reduced to Sx (Sx <St). Cannot detect the decrease in That is, the reference resistance value Rr is set to a lower value as the temperature of the battery cell 11 (battery temperature Tb) is higher in order to execute the determination based on the contact resistance with the same contact area St as a reference. For example, when the battery temperature is Tb = T2, it is possible to detect that the contact area is narrower than St due to the loosening of the caulking process by making the determination as the reference resistance value Rr = R2 (R2 <R1).
実機実験結果等に従って、各電池温度に対応して、接触面積がStであるときの接触抵抗値に相当する基準抵抗値Rrを予め定めることができる。これにより、電池温度が変化しても、接触抵抗値Raと基準抵抗値Rrとの比較によって(すなわち、Ra>Rrの判定によって)接触面積がStよりも減少した領域(緩み検知領域)を抽出することができる。なお、電池温度の変化に対応する基準抵抗値Rrの変化を示す対応関係は、各電池温度に対して基準抵抗値Rrを設定するマップとして、メモリ31に予め格納することができる。
A reference resistance value Rr corresponding to the contact resistance value when the contact area is St can be determined in advance corresponding to each battery temperature in accordance with the actual machine experimental results and the like. As a result, even if the battery temperature changes, a region where the contact area is smaller than St (slack detection region) is extracted by comparing the contact resistance value Ra with the reference resistance value Rr (that is, by determining Ra> Rr). can do. Note that the correspondence relationship indicating the change in the reference resistance value Rr corresponding to the change in the battery temperature can be stored in advance in the
再び図5を参照して、ステップS120では、ステップS100での測定温度(電池温度)を用いて上記マップを参照することによって、基準抵抗値Rrを設定することができる。 Referring to FIG. 5 again, in step S120, the reference resistance value Rr can be set by referring to the map using the measured temperature (battery temperature) in step S100.
なお、温度センサ16が二次電池10全体で1個配置されている場合には、全部の電池セル11に対して基準抵抗値Rrは共通に設定される。一方で、電池セル11毎に温度センサ16が配置される場合には、各電池セル11で別個に基準抵抗値Rrを設定することができる。また、全体の電池セル11を適宜分割したブロック毎に温度センサ16が配置される場合には、ブロック毎に基準抵抗値Rrを設定して、同一ブロック内の電池セル11間では共通の基準抵抗値Rrを用いることができる。このように、任意の配置態様の温度センサ16による検出値を用いて、各電池セル11についてセル温度を検出することができる。
When one
コントローラ30は、ステップS130により、ステップS110で算出された接触抵抗値Raと、ステップS120で設定された基準抵抗値Rrとを比較する。コントローラ30は、Ra≦Rrのときには(S130のNO判定時)には、ステップS140に処理を進めて、車両運転が可能である状態であると判定して、システムメインリレー21a,21bのオンを許容する。すなわち、二次電池10におけるかしめ加工の緩みは検知されない。
In step S130, the
一方で、コントローラ30は、Ra>Rrが検出されると(S130のYES判定時)には、二次電池10にかしめ加工の緩みによる電気抵抗の上昇が発生していることを検知して、ステップS150により、ユーザに対して所定のダイアグコードによる警告を発生する。これにより、たとえば、警告灯がオンされる。
On the other hand, when Ra> Rr is detected (at the time of YES determination in S130), the
さらに、コントローラ30は、ステップS160により、車両運転不能な状態であると判断して、システムメインリレー21a,21bのオンを許可しない。たとえば、イグニッションスイッチのオン時における自己診断では、ステップS160によって、車両運転状態への遷移が禁止される。また、車両運転状態には、ステップS160によりシステムメインリレー21a,21bがオフされることにより、二次電池10の電力を用いた走行が不能とされる。このとき、電動車両100がエンジンを搭載したハイブリッド自動車である場合には、エンジン出力のみを用いた退避走行(バッテリレス走行)を開始することができる。
Furthermore,
なお、誤診断を防止するために、Ra>Rrが一定回数以上、あるいは、一定時間連続して検出されたケースに限定して、ステップS130をYES判定とすることが好ましい。 In order to prevent misdiagnosis, it is preferable that step S130 is determined as YES only in the case where Ra> Rr is detected a certain number of times or more or continuously for a certain time.
このように、本実施の従う電池システムによれば、かしめ加工による端子間の接続構造を有する二次電池において、二次電池の使用時(充放電時)にオンラインで端子間の接続の緩みを検知する自己診断を行うことができる。特に、温度変化に対する接触抵抗値の変化特性を考慮して、高精度に自己診断を行うことができる。この結果、かしめ加工の緩みに気付かずに、端子間抵抗(接触抵抗)の増大による高温状態が継続することによって、電池劣化が進行することを防止できる。 Thus, according to the battery system according to the present embodiment, in a secondary battery having a connection structure between terminals by caulking, the connection between the terminals is loosened online when the secondary battery is used (charge / discharge). Self-diagnosis can be performed. In particular, the self-diagnosis can be performed with high accuracy in consideration of the change characteristic of the contact resistance value with respect to the temperature change. As a result, it is possible to prevent battery deterioration from progressing by continuing the high temperature state due to the increase in inter-terminal resistance (contact resistance) without noticing the loosening of the caulking process.
なお、以上説明した本実施の形態において、負極集電端子114および外部端子122は「第1および第2の端子」の一実施例に対応し、コントローラ30は「制御装置」の一実施例に対応する。また、電圧センサ19は「電圧検出器」の一実施例に対応し、電流センサ15は「電流検出器」の一実施例に対応し、温度センサ16は「温度検出器」の一実施例に対応する。
In the present embodiment described above, the negative electrode current collecting
また、本実施の形態では、電動車両に搭載された電池システムを例示したが、車両搭載以外の用途に適用される電池システムにおいても、かしめ加工の緩みを検知するために同様の自己診断が可能である。 Further, in the present embodiment, the battery system mounted on the electric vehicle is illustrated, but the same self-diagnosis is possible to detect loosening of the caulking process even in the battery system applied to applications other than the vehicle mounting. It is.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present disclosure is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 二次電池、11 電池セル、15 電流センサ、16 温度センサ、17,19 電圧センサ、21a,21b システムメインリレー、22 昇圧コンバータ、23 インバータ、25 モータジェネレータ、26 伝達ギヤ、27 駆動輪、28 充電器、29a,29b 充電リレー、30 コントローラ、31 メモリ、40 外部電源、45 充電ケーブル、100 電動車両、112 電極体、112a,112b 芯体露出部、114 負極集電端子、114a 基部、114b 柱状部、114c かしめ頭部、115 かしめ部、115x 接触部位、116 陽極集電端子、118 カバー、120 ケース、122,124 外部端子、122a,122b 凹部、132 ガスケット、134 インシュレータ、Ra 接触抵抗値、Rr 基準抵抗値、St 基準値(接触面積)、Tb 電池温度、V 出力電圧。 10 Secondary battery, 11 Battery cell, 15 Current sensor, 16 Temperature sensor, 17, 19 Voltage sensor, 21a, 21b System main relay, 22 Boost converter, 23 Inverter, 25 Motor generator, 26 Transmission gear, 27 Drive wheel, 28 Charger, 29a, 29b Charging relay, 30 Controller, 31 Memory, 40 External power supply, 45 Charging cable, 100 Electric vehicle, 112 Electrode body, 112a, 112b Core body exposed part, 114 Negative current collecting terminal, 114a Base part, 114b Columnar shape Part, 114c, caulking head, 115 caulking part, 115x contact part, 116 anode current collecting terminal, 118 cover, 120 case, 122, 124 external terminal, 122a, 122b recess, 132 gasket, 134 insulator, Ra contact resistance value, r reference resistance value, St reference value (contact area), Tb battery temperature, V output voltage.
Claims (1)
前記第1および第2の端子間の電位差を検出するための電圧検出器と、
前記二次電池の充放電電流を検出するための電流検出器と、
前記二次電池の温度を検出するための温度検出器と、
前記電圧検出器、前記電流検出器および前記電流検出器による検出値に基づいて、前記第1および第2の端子間のかしめ加工による接触面積の低下有無を自己診断するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記電圧検出器および前記電流検出器による検出値から算出される前記第1および第2の端子間の接触抵抗値が、前記温度検出器による温度検出値から設定される基準抵抗値よりも上昇すると前記かしめ加工に緩みが発生したことを検出し、
前記基準抵抗値は、同一の接触面積における前記二次電池の温度変化に対する前記接触抵抗値の変化を示す予め定められた対応関係に従って、前記温度検出器による検出温度が高い程低い値に設定される、電池システム。 A secondary battery in which a charge / discharge current passes between the first and second terminals connected by caulking,
A voltage detector for detecting a potential difference between the first and second terminals;
A current detector for detecting a charge / discharge current of the secondary battery;
A temperature detector for detecting the temperature of the secondary battery;
And a control device for self-diagnosis of a decrease in contact area due to caulking between the first and second terminals based on the voltage detector, the current detector, and a value detected by the current detector. ,
The controller is
When the contact resistance value between the first and second terminals calculated from the detection value by the voltage detector and the current detector is higher than the reference resistance value set from the temperature detection value by the temperature detector Detecting that loosening has occurred in the caulking process,
The reference resistance value is set to a lower value as the temperature detected by the temperature detector is higher in accordance with a predetermined correspondence relationship indicating a change in the contact resistance value with respect to a temperature change of the secondary battery in the same contact area. The battery system.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109298347A (en) * | 2018-10-09 | 2019-02-01 | 浙江大学 | A kind of three electric system health control testing stand of new-energy automobile and method |
WO2021039267A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | パナソニック株式会社 | Rectangular secondary cell and method for manufacturing same |
JP2022064324A (en) * | 2020-10-13 | 2022-04-25 | 三星エスディアイ株式会社 | battery pack |
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2017
- 2017-02-23 JP JP2017032129A patent/JP2018137165A/en active Pending
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