JP2020136224A - Battery pack abnormality detection device - Google Patents

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幸成 八木下
Yukinari Yagishita
幸成 八木下
龍彦 梅谷
Tatsuhiko Umetani
龍彦 梅谷
武 岸川
Takeshi Kishikawa
武 岸川
久貴 加藤
Hisataka Kato
久貴 加藤
淳一 石本
Junichi Ishimoto
淳一 石本
孝一 小林
Koichi Kobayashi
孝一 小林
幸治 佐藤
Koji Sato
幸治 佐藤
浩真 山本
Hiromasa Yamamoto
浩真 山本
允俊 中尾
Masatoshi Nakao
允俊 中尾
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Abstract

To provide a battery pack abnormality detection device capable of properly detecting a battery cell abnormality (opening of a safety valve).SOLUTION: In a battery pack 10 including a plurality of battery cells 30 provided with a safety valve 35 openable by an increase in internal pressure, an abnormality detection device 100 for detecting abnormality of the battery cells 30 includes: a vibration sensor 110, attached to each of the battery cells 30, for detecting a vibration of each of the battery cells; and a valve opening determination means 121 for determining valve opening of the safety valve 35 based on the detection result of the vibration sensor 110.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、車両が備える電池パックの異常(特に、熱連鎖)を検出する電池パックの異常検出装置に関する。 The present invention relates to a battery pack abnormality detecting device for detecting an abnormality (particularly, heat chain) of a battery pack provided in a vehicle.

電動機(モータ)を動力源として備える電気自動車やハイブリッド車等の電動車両には、電動機に電力を供給するための電池パックが搭載されている。電池パックは、複数の電池セルと、これら複数の電池セルを収容するケースとを備えており、各電池セルはケース内で電気的に接続されている。 Electric vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles equipped with an electric motor as a power source are equipped with a battery pack for supplying power to the electric motor. The battery pack includes a plurality of battery cells and a case for accommodating the plurality of battery cells, and each battery cell is electrically connected in the case.

各電池セルの構造は様々あるが、例えば、正極板、負極板及びセパレータを含む発電要素を電解液と共に容器内に収容し、この容器を蓋部材によって密閉するようにしたものがある。このような電池セルにおいては、例えば、容器内に金属ごみ等の異物が混入していると、この異物によって内部短絡(ショート)が発生してしまう虞がある。 There are various structures of each battery cell, and for example, there is one in which a power generation element including a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator is housed in a container together with an electrolytic solution, and the container is sealed by a lid member. In such a battery cell, for example, if foreign matter such as metal dust is mixed in the container, there is a possibility that an internal short circuit (short circuit) may occur due to the foreign matter.

内部短絡が生じると、容器内の温度が上昇する共にガスが発生し、容器内の圧力が上昇してしまうことがある。このため電池セルには、一般的に、容器内の圧力が所定値まで上昇すると開弁する安全弁が設けられ、圧力上昇による破裂を抑制している。 When an internal short circuit occurs, the temperature inside the container rises and gas is generated, which may increase the pressure inside the container. For this reason, the battery cell is generally provided with a safety valve that opens when the pressure in the container rises to a predetermined value to suppress bursting due to the pressure rise.

また、複数の電池セルが容器内に密封されている電池パックにおいては、内部短絡に伴い安全弁が開弁すると、その電池セルの熱の影響を受けて、隣接する正常な電池セルでも内圧が上昇して安全弁が開弁してしまうといった状況(いわゆる熱連鎖)に陥る虞がある。このため、電池パックにおいては各電池セルの異常(安全弁の開弁)を適切に検出し、早期に対処することが好ましい。 Further, in a battery pack in which a plurality of battery cells are sealed in a container, when the safety valve is opened due to an internal short circuit, the internal pressure rises even in adjacent normal battery cells due to the influence of the heat of the battery cells. As a result, there is a risk of falling into a situation where the safety valve opens (so-called heat chain). Therefore, in the battery pack, it is preferable to appropriately detect an abnormality in each battery cell (opening of the safety valve) and take an early action.

電池セルにおける安全弁の開弁(内部圧力の上昇)を検出するための技術は様々提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の技術では、電池セルの容器(外装)の一部(例えば、安全弁)に薄肉部が設けられており、容器内の圧力上昇に伴い変形する薄肉部の変形を歪みセンサ等によって検知している。 Various techniques for detecting the opening of a safety valve (increased internal pressure) in a battery cell have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the technique described in Patent Document 1, a thin-walled portion is provided in a part (for example, a safety valve) of the container (exterior) of the battery cell, and the deformation of the thin-walled portion that is deformed as the pressure inside the container rises is a distortion sensor. It is detected by such as.

特開2014−192104号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-192104

特許文献1に記載のように安全弁(薄肉部)の変形を歪みセンサ等で検出することにより、内圧の上昇を検出することができ、さらには安全弁の開弁も検出することはできる。しかしながら、例えば、電池パック(電池セル)の構造によっては、安全弁に対して歪みセンサ等を設けることができない場合もあり、安全弁の開弁をより適切に検出できる技術の開発が望まれている。 By detecting the deformation of the safety valve (thin-walled portion) with a strain sensor or the like as described in Patent Document 1, an increase in internal pressure can be detected, and further, opening of the safety valve can be detected. However, for example, depending on the structure of the battery pack (battery cell), it may not be possible to provide a strain sensor or the like on the safety valve, and development of a technique capable of more appropriately detecting the opening of the safety valve is desired.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電池セルの異常(安全弁の開弁)を適切に検出することができる電池パックの異常検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a battery pack abnormality detection device capable of appropriately detecting an abnormality of a battery cell (opening of a safety valve).

上記課題を解決する本発明の一つの態様は、内圧の上昇により開弁する安全弁が設けられた電池セルを複数備える電池パックにおいて、前記電池セルの異常を検出する異常検出装置であって、各電池セルに取り付けられて、各々の前記電池セルの振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の検出結果に基づいて前記安全弁の開弁を判定する開弁判定手段と、を備えていることを特徴とする電池パックの異常検出装置にある。 One aspect of the present invention for solving the above problems is an abnormality detection device for detecting an abnormality in the battery cells in a battery pack including a plurality of battery cells provided with a safety valve that opens when the internal pressure rises. It is provided with a vibration detecting means attached to the battery cell to detect the vibration of each of the battery cells, and a valve opening determining means for determining the opening of the safety valve based on the detection result of the vibration detecting means. It is in the abnormality detection device of the battery pack, which is characterized by this.

かかる本発明の電池パックの異常検出装置によれば、安全弁自体の変形を検出することなく、安全弁から離れた位置で振動を検出することで、安全弁の開弁を適切に検出することができる。 According to the abnormality detection device for the battery pack of the present invention, the opening of the safety valve can be appropriately detected by detecting the vibration at a position away from the safety valve without detecting the deformation of the safety valve itself.

ここで、各電池セルには複数の前記振動検出手段が取り付けられ、複数の前記振動検出手段は、前記安全弁からの距離が等しくなるように配置されていることが好ましい。これら複数の振動検出手段によって検出された振動波形に基づいて安全弁の開弁を判定することで、安全弁の開弁をより正確に判定することができる。 Here, it is preferable that a plurality of the vibration detecting means are attached to each battery cell, and the plurality of the vibration detecting means are arranged so that the distances from the safety valve are equal. By determining the opening of the safety valve based on the vibration waveforms detected by these a plurality of vibration detecting means, the opening of the safety valve can be determined more accurately.

また前記開弁判定手段は、前記振動検出手段の検出結果と予め記憶されている前記安全弁の開弁時の振動波形とが近似していることを条件に、前記安全弁が開弁したと判定することが好ましい。これにより、安全弁の開弁をより正確に判定することができる。 Further, the valve opening determining means determines that the safety valve has opened on the condition that the detection result of the vibration detecting means and the vibration waveform at the time of opening the safety valve stored in advance are close to each other. Is preferable. Thereby, the opening of the safety valve can be determined more accurately.

また異常検出装置は、各電池セルの電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記開弁判定手段は、さらに、前記電池セルの電圧が所定値以下まで低下していることを条件に、前記安全弁が開弁したと判定することが好ましい。これにより、安全弁の開弁をより正確に判定することができる。 Further, the abnormality detecting device includes a voltage detecting means for detecting the voltage of each battery cell, and the valve opening determining means further comprises the safety valve on the condition that the voltage of the battery cell is lowered to a predetermined value or less. It is preferable to determine that the valve has been opened. Thereby, the opening of the safety valve can be determined more accurately.

以上のように、本発明に係る電池パックの異常検出装置によれば、安全弁の開弁を適切に判定することができる。つまり電池セルの熱暴走(熱連鎖)等の電池パックの異常を適切に検出することができる。したがって、電池パックの異常が発生した場合に、早期に対処することができるようになる。 As described above, according to the battery pack abnormality detection device according to the present invention, it is possible to appropriately determine the opening of the safety valve. That is, it is possible to appropriately detect an abnormality in the battery pack such as thermal runaway (heat chain) of the battery cell. Therefore, when an abnormality occurs in the battery pack, it becomes possible to deal with it at an early stage.

電池パックの使用態様の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the usage mode of a battery pack. 電池パックの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the schematic structure of the battery pack. 電池パックが備える電池モジュールの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the schematic structure of the battery module included in the battery pack. 電池モジュールを構成する電池セルの外観を示す図である。It is a figure which shows the appearance of the battery cell which comprises the battery module. 本発明の一実施形態に係る異常検出装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the abnormality detection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る異常検出装置による異常判定制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the abnormality determination control by the abnormality detection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る異常検出装置は、電動車両に搭載された電池パックに設けられて、電池パックの異常を検出する。具体的には、異常検出装置は、電池セルに設けられた安全弁の開弁を検出する。まずは異常検出装置が設けられる電池パックの構成について簡単に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The abnormality detection device according to the present invention is provided in a battery pack mounted on an electric vehicle to detect an abnormality in the battery pack. Specifically, the abnormality detection device detects the opening of the safety valve provided in the battery cell. First, the configuration of the battery pack provided with the abnormality detection device will be briefly described.

図1に示す車両1は、例えば、電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両であり、図示しないモータ(電動機)に電力を供給するための電池パック10が搭載されている。 The vehicle 1 shown in FIG. 1 is, for example, an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, and is equipped with a battery pack 10 for supplying power to a motor (electric motor) (not shown).

電池パック10は、図2に示すように、パックトレイ11及びパックカバー12とで構成されるパック外装ケース13と、このパック外装ケース13内に収容される電池モジュール20と、を備えている。 As shown in FIG. 2, the battery pack 10 includes a pack outer case 13 including a pack tray 11 and a pack cover 12, and a battery module 20 housed in the pack outer case 13.

電池パック10(パック外装ケース13)内には、図2及び図3に示すように、電池モジュール20が複数収容されており、各電池モジュール20は、近接して並設された複数の電池セル(二次電池)30を備えている。これらの電池セル30は、図示は省略するがバスバー等によって直列に接続されている。なお電池モジュール20が備える電池セル30の数は、特に限定されるものではない。 As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of battery modules 20 are housed in the battery pack 10 (pack exterior case 13), and each battery module 20 is provided with a plurality of battery cells arranged side by side in close proximity to each other. (Secondary battery) 30 is provided. Although not shown, these battery cells 30 are connected in series by a bus bar or the like. The number of battery cells 30 included in the battery module 20 is not particularly limited.

各電池セル30は、例えば、リチウムイオン電池等の密閉型の二次電池であり、図4に示すように、容器31と、容器31を封止する蓋部材32と、を備えている。容器31の内部には、正極板、負極板及びセパレータを含む電極体(発電要素)が電解液と共に収容されている。また電極体は、公知の構造であるため、ここでの説明は省略する。 Each battery cell 30 is, for example, a sealed secondary battery such as a lithium ion battery, and includes a container 31 and a lid member 32 for sealing the container 31 as shown in FIG. Inside the container 31, an electrode body (power generation element) including a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator is housed together with an electrolytic solution. Further, since the electrode body has a known structure, the description thereof is omitted here.

蓋部材32には、容器31内に収容された電極体の正極板又は負極板にそれぞれ接続される正極端子部材33及び負極端子部材34が設けられている。蓋部材32にはさらに、これら正極端子部材33及び負極端子部材34間に安全弁35が設けられている。 The lid member 32 is provided with a positive electrode terminal member 33 and a negative electrode terminal member 34, which are connected to the positive electrode plate or the negative electrode plate of the electrode body housed in the container 31, respectively. The lid member 32 is further provided with a safety valve 35 between the positive electrode terminal member 33 and the negative electrode terminal member 34.

安全弁35は、蓋部材32の他の部分よりも相対的に脆弱に形成されており、例えば、容器31内で内部短絡(ショート)等が生じた際に、容器31の内圧が所定値に達すると開弁するように構成されている。これにより容器31の内圧が上昇した場合でも、容器31内のガスが開弁した安全弁35から外部に噴出する。したがって、内圧の上昇による容器31の破裂を抑制することができる。 The safety valve 35 is formed to be relatively fragile compared to other parts of the lid member 32. For example, when an internal short circuit occurs in the container 31, the internal pressure of the container 31 reaches a predetermined value. Then, it is configured to open the valve. As a result, even when the internal pressure of the container 31 rises, the gas in the container 31 is ejected to the outside from the opened safety valve 35. Therefore, the rupture of the container 31 due to the increase in the internal pressure can be suppressed.

そして、本実施形態に係る異常検出装置100は、このような電池パック10に設けられ、各電池セル30の異常を検出する。異常検出装置100は、具体的には、電池セル30の異常として安全弁35の開弁を検出する。 Then, the abnormality detection device 100 according to the present embodiment is provided in such a battery pack 10 and detects an abnormality in each battery cell 30. Specifically, the abnormality detection device 100 detects the opening of the safety valve 35 as an abnormality of the battery cell 30.

図5のブロック図に示すように、異常検出装置100は、各電池セル30の振動(容器31や蓋部材32に伝わる振動)を検出する振動センサ(振動検出手段)110と、振動センサ110による検出結果に基づいて各種の制御を行う制御部120とを備えている。 As shown in the block diagram of FIG. 5, the abnormality detecting device 100 is composed of a vibration sensor (vibration detecting means) 110 for detecting the vibration of each battery cell 30 (vibration transmitted to the container 31 and the lid member 32) and the vibration sensor 110. It includes a control unit 120 that performs various controls based on the detection result.

振動センサ110は、安全弁35が開弁したとき等に電池セル30の振動(振動波形)を検出するものであり、安全弁35が形成された蓋部材32に取り付けられている。本実施形態では、各電池セル30に対して2つの振動センサ110(110A,110B)が取り付けられている。 The vibration sensor 110 detects the vibration (vibration waveform) of the battery cell 30 when the safety valve 35 is opened, and is attached to the lid member 32 on which the safety valve 35 is formed. In this embodiment, two vibration sensors 110 (110A, 110B) are attached to each battery cell 30.

具体的には、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bが、各電池セル30の蓋部材32に取り付けられている。つまり第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bは、安全弁35と同一平面である蓋部材32上に取り付けられている。さらに、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bは、安全弁35からの距離がほぼ等しくなるように配置されている。図5に示すように、安全弁35から第1の振動センサ110Aまでの距離d1と、安全弁35から第2の振動センサ110Bまでの距離d2とが一致している。 Specifically, the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B are attached to the lid member 32 of each battery cell 30. That is, the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B are mounted on the lid member 32 which is flush with the safety valve 35. Further, the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B are arranged so that the distances from the safety valve 35 are substantially equal to each other. As shown in FIG. 5, the distance d1 from the safety valve 35 to the first vibration sensor 110A and the distance d2 from the safety valve 35 to the second vibration sensor 110B are the same.

なお第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bの取付位置は、安全弁35の開弁時に生じる振動を検出することができる位置であれば、特に限定されるものではない。例えば、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bは、電池セル30の容器31の表面に取り付けられていてもよい。また第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bは、安全弁35からの距離が異なる位置に設けられていてもよい。 The mounting positions of the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B are not particularly limited as long as they can detect the vibration generated when the safety valve 35 is opened. For example, the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B may be attached to the surface of the container 31 of the battery cell 30. Further, the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B may be provided at different distances from the safety valve 35.

そして、これら第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bは、制御部120に接続されている。また本実施形態では、異常検出装置100は、各電池セル30の電圧(セル電圧)を検出する電圧センサ(電圧検出手段)115を備えており、この電圧センサ115も制御部120に接続されている。 The first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B are connected to the control unit 120. Further, in the present embodiment, the abnormality detection device 100 includes a voltage sensor (voltage detecting means) 115 that detects the voltage (cell voltage) of each battery cell 30, and this voltage sensor 115 is also connected to the control unit 120. There is.

制御部120は、CPU、制御プログラムなどを格納・記憶するROM、制御プログラムの作動領域としてのRAM、各種データを書き換え可能に保持するEEPROM、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成されている。 The control unit 120 includes a CPU, a ROM for storing and storing a control program, a RAM as an operating area for the control program, an EEPROM for holding various data rewritably, an interface unit for interfacing with peripheral circuits, and the like. It is configured.

この制御部120は、本実施形態では、開弁判定手段121と、報知手段122と、を備えている。開弁判定手段121は、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bの検出結果に基づいて安全弁35の開弁を判定する。 In the present embodiment, the control unit 120 includes a valve opening determination means 121 and a notification means 122. The valve opening determination means 121 determines the valve opening of the safety valve 35 based on the detection results of the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B.

制御部120には、安全弁35が開弁した場合の振動波形(基準振動波形)が予め記憶されており、開弁判定手段121は、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって検出された振動波形を、基準振動波形と比較し、それぞれ基準振動波形に近似していることを条件に、安全弁35が開弁したと判定する。 The control unit 120 stores in advance the vibration waveform (reference vibration waveform) when the safety valve 35 is opened, and the valve opening determination means 121 detects it by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B. The resulting vibration waveform is compared with the reference vibration waveform, and it is determined that the safety valve 35 has been opened on the condition that each of them is close to the reference vibration waveform.

安全弁35が開弁した場合には、かなり大きな振動(音)が発生し、その振動波形は特有の形状を有している。すなわち安全弁35が開弁した際に生じる振動波形の形状は、電動車両が通常走行している際に外部要因により生じる振動波形の形状とは明らかに異なる。このため、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって検出された振動波形を基準振動波形と比較することで、安全弁35が開弁したか否かを適切に判定することができる。 When the safety valve 35 is opened, a considerably large vibration (sound) is generated, and the vibration waveform has a peculiar shape. That is, the shape of the vibration waveform generated when the safety valve 35 is opened is clearly different from the shape of the vibration waveform generated by an external factor when the electric vehicle is normally traveling. Therefore, by comparing the vibration waveforms detected by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B with the reference vibration waveform, it is possible to appropriately determine whether or not the safety valve 35 has been opened.

例えば、開弁判定手段121は、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって検出された振動波形を基準振動波形と比較し、両者の相似度(相似の程度)を求め、この相似度が予め設定された閾値以上である場合に、安全弁35が開弁したと判定する。なお、相似度の求め方は、特に限定されるものではなく、任意に決定すればよい。 For example, the valve opening determination means 121 compares the vibration waveforms detected by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B with the reference vibration waveform, obtains the degree of similarity (degree of similarity) between the two, and obtains the similarity. When the degree is equal to or higher than a preset threshold value, it is determined that the safety valve 35 has been opened. The method of obtaining the degree of similarity is not particularly limited and may be arbitrarily determined.

また開弁判定手段121は、振動波形が基準振動波形に近似すると判定した場合、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによってその振動波形が検出されたタイミングが一致しているか否かをさらに判定する。そして開弁判定手段121は、このタイミングが一致していることを条件として、安全弁35が開弁したと判定する。 Further, when the valve opening determining means 121 determines that the vibration waveform is close to the reference vibration waveform, whether or not the timings at which the vibration waveforms are detected by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B match. Is further determined. Then, the valve opening determination means 121 determines that the safety valve 35 has opened, provided that the timings match.

第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bは、上述のように安全弁35からの距離が等しくなるように配置されている。このため、安全弁35が開弁した際に生じる振動波形は、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって、実質的に一致するタイミングで検出されることになる。 The first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B are arranged so that the distances from the safety valve 35 are equal as described above. Therefore, the vibration waveform generated when the safety valve 35 is opened is detected by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B at substantially the same timing.

一方で、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって、基準振動波形に近似する振動波形が検出された場合でも、その振動波形が外部要因によるものであれば、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって振動波形が検出されるタイミングには時間差が生じるはずである。したがって、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによる上記タイミングに時間差がある場合には、振動の発生源は安全弁35ではないと判断できる。 On the other hand, even when a vibration waveform close to the reference vibration waveform is detected by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B, if the vibration waveform is due to an external factor, the first vibration sensor There should be a time lag in the timing at which the vibration waveform is detected by the 110A and the second vibration sensor 110B. Therefore, when there is a time difference between the timings of the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B, it can be determined that the source of vibration is not the safety valve 35.

なお第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bが、上述のように安全弁35からの距離が異なる位置に設けられていてもよいが、その場合には、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって振動波形が検出されるタイミングが、安全弁35からの距離の差に応じた所定の時間差が生じている場合に、振動の発生源が安全弁35ではないと判断できる。 The first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B may be provided at different positions from the safety valve 35 as described above, but in that case, the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B may be provided. When the timing at which the vibration waveform is detected by the vibration sensor 110B of No. 2 has a predetermined time difference according to the difference in the distance from the safety valve 35, it can be determined that the source of the vibration is not the safety valve 35.

さらに開弁判定手段121は、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって基準振動波形に近似する振動波形が検出された場合、電圧センサ115の検出結果に基づいて、電池セル30のセル電圧が所定値以下まで低下しているか否かを判定する。そして開弁判定手段121は、セル電圧が所定値以下まで低下していることを条件として、安全弁35が開弁したと判定する。 Further, when the valve opening determination means 121 detects a vibration waveform that is close to the reference vibration waveform by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B, the valve opening determination means 121 of the battery cell 30 based on the detection result of the voltage sensor 115. It is determined whether or not the cell voltage has dropped to a predetermined value or less. Then, the valve opening determination means 121 determines that the safety valve 35 has been opened on condition that the cell voltage has dropped to a predetermined value or less.

このように本実施形態では、開弁判定手段121は、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって検出された振動波形が基準振動波形と近似しており、且つ第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって実質的に一致するタイミングで基準振動波形に近似した振動波形が検出され、且つ対応する電池セル30の電圧が所定値以下まで低下している場合に、安全弁35が開弁したと判定する。これにより、電池セル30の安全弁35が開弁したか否かをより適切に判定することができる。 As described above, in the present embodiment, in the valve opening determination means 121, the vibration waveform detected by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B is close to the reference vibration waveform, and the first vibration sensor When the vibration waveform close to the reference vibration waveform is detected by the 110A and the second vibration sensor 110B at substantially the same timing, and the voltage of the corresponding battery cell 30 drops to a predetermined value or less, the safety valve 35 Determines that the valve has opened. Thereby, it is possible to more appropriately determine whether or not the safety valve 35 of the battery cell 30 has been opened.

報知手段122は、開弁判定手段121によって安全弁35が開弁したと判定された場合に、そのことを運転者に対して報知(警告)する。報知手段122は、例えば、警告ランプ130を点灯・点滅させることで、電池パック10の異常が発生したこと、すなわち電池パック10が備える複数の電池セル30で熱連鎖が発生している、或いは複数の電池セル30で熱連鎖が発生する虞があることを、運転者に対して報知する。運転者に対する報知方法は、特に限定されず、例えば、スピーカーから警告音や音声を発するようにしてもよい。 When the safety valve 35 is determined to have been opened by the valve opening determination means 121, the notification means 122 notifies (warns) the driver of the fact. The notification means 122, for example, causes an abnormality in the battery pack 10 by turning on / blinking the warning lamp 130, that is, a thermal chain is generated in a plurality of battery cells 30 included in the battery pack 10, or a plurality of heat chains are generated. Notifies the driver that a thermal chain may occur in the battery cell 30 of the above. The method of notifying the driver is not particularly limited, and for example, a warning sound or a voice may be emitted from the speaker.

ここで、図6を参照して、本実施形態に係る異常検出装置100による異常検出制御の一例について説明する。図6は、異常検出装置100による異常検出制御の一例を示すフローチャートである。 Here, an example of abnormality detection control by the abnormality detection device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing an example of abnormality detection control by the abnormality detection device 100.

例えば、電池パック10からモータへの電力供給が開始されると、異常検出装置100は、各電池セル30の振動波形の監視を開始する(ステップS1)。異常検出装置100が電池セル30の振動波形の監視を開始するタイミングは、特に限定されるものではない。例えば、電動車両のイグニッションスイッチがオンになったタイミング、シートセンサー等によって乗員が着座していることが検出されたタイミング等で、監視を開始するようにしてもよい。勿論、乗員が異常検出装置100を手動により起動させた場合に、監視を開始するようにしてもよい。 For example, when the power supply from the battery pack 10 to the motor is started, the abnormality detection device 100 starts monitoring the vibration waveform of each battery cell 30 (step S1). The timing at which the abnormality detection device 100 starts monitoring the vibration waveform of the battery cell 30 is not particularly limited. For example, monitoring may be started at the timing when the ignition switch of the electric vehicle is turned on, the timing when the seat sensor or the like detects that the occupant is seated, or the like. Of course, the monitoring may be started when the occupant manually activates the abnormality detection device 100.

次いでステップS2で、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって検出される振動波形が基準振動波形に近似しているか否かを判定する。ステップS2での判定を繰り返し(ステップS2:No)、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって検出される振動波形が基準振動波形に近似していると判定されると(ステップS2:Yes)、ステップS3に進む。 Next, in step S2, it is determined whether or not the vibration waveform detected by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B is close to the reference vibration waveform. When the determination in step S2 is repeated (step S2: No) and it is determined that the vibration waveform detected by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B is close to the reference vibration waveform (step S2). : Yes), proceed to step S3.

ステップS3では、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって振動波形が検出されたタイミングが一致しているか否かを判定する。検出されたタイミングに時間差がある(時間差が閾値よりも大きい)場合には(ステップS3:No)、検出された振動波形は外部要因によるものと判断し、振動波形の監視を継続する(ステップS1)。 In step S3, it is determined whether or not the timings at which the vibration waveforms are detected by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B match. If there is a time difference in the detected timing (the time difference is larger than the threshold value) (step S3: No), it is determined that the detected vibration waveform is due to an external factor, and the monitoring of the vibration waveform is continued (step S1). ).

一方、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって振動波形が検出されたタイミングが一致している場合には(ステップS3:Yes)、ステップS4に進み、さらに対応する電池セル30の電圧(セル電圧V1)が、予め設定された所定電圧V2以下であるか否かを判定する。 On the other hand, if the timings at which the vibration waveforms are detected by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B match (step S3: Yes), the process proceeds to step S4, and further, the corresponding battery cell 30 It is determined whether or not the voltage (cell voltage V1) is equal to or less than a preset predetermined voltage V2.

安全弁35が開弁すると、それに伴ってセル電圧が低下する。このため、第1の振動センサ110A及び第2の振動センサ110Bによって検出される振動波形が基準振動波形に近似している場合でも、セル電圧V1が所定電圧V2よりも大きい場合には(ステップS4:No)、安全弁35は開弁していないと判定し、振動波形の監視を継続する(ステップS1)。またステップS4で、セル電圧V1が所定電圧V2以下である場合には(ステップS4:Yes)、安全弁35が開弁していると判定し、その旨を、乗員(運転者)に対して報知する(ステップS5)。 When the safety valve 35 is opened, the cell voltage drops accordingly. Therefore, even when the vibration waveforms detected by the first vibration sensor 110A and the second vibration sensor 110B are close to the reference vibration waveform, when the cell voltage V1 is larger than the predetermined voltage V2 (step S4). : No), it is determined that the safety valve 35 is not opened, and the monitoring of the vibration waveform is continued (step S1). Further, in step S4, when the cell voltage V1 is equal to or lower than the predetermined voltage V2 (step S4: Yes), it is determined that the safety valve 35 is open, and the occupant (driver) is notified to that effect. (Step S5).

このように本実施形態に係る異常検出装置100では、電池パック10が備える各電池セル30の振動波形を検出し、その振動波形に基づいて安全弁35が開弁しているか否かを判定するようにしたので、誤判定を抑制して、電池パック10の異常(安全弁35の開弁)を適切に判定することができる。したがって、車両1の乗員(運転者)は、電池パック10の異常が発生した際に、早期に対処することができるようになる。 As described above, the abnormality detection device 100 according to the present embodiment detects the vibration waveform of each battery cell 30 included in the battery pack 10 and determines whether or not the safety valve 35 is opened based on the vibration waveform. Therefore, it is possible to suppress erroneous determination and appropriately determine an abnormality in the battery pack 10 (opening of the safety valve 35). Therefore, the occupant (driver) of the vehicle 1 can deal with the abnormality of the battery pack 10 at an early stage when an abnormality occurs.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is, of course, not limited to the above-described embodiment.

上述の実施形態では、第1の振動センサと第2の振動センサとを、安全弁から等距離となる位置に設けるようにしたが、必ずしも等距離でなくてもよい。その場合、安全弁の開弁に伴う振動波形を検出した場合でも、第1の振動センサと第2の振動センサとで振動波形を検出するタイミングには時間差が生じることになる。したがって、この場合には、第1の振動センサと第2の振動センサとで振動波形を検出するタイミングに所定の時間差が生じていることを条件に、安全弁が開弁したと判定すればよい。 In the above-described embodiment, the first vibration sensor and the second vibration sensor are provided at positions equidistant from the safety valve, but they do not necessarily have to be equidistant. In that case, even if the vibration waveform accompanying the opening of the safety valve is detected, there will be a time lag in the timing of detecting the vibration waveform between the first vibration sensor and the second vibration sensor. Therefore, in this case, it may be determined that the safety valve has been opened on the condition that a predetermined time difference occurs in the timing of detecting the vibration waveform between the first vibration sensor and the second vibration sensor.

また上述の実施形態では、第1の振動センサ及び第2の振動センサを電池セルに設けた構成を例示したが、勿論、電池セルには3つ以上の振動センサが設けられていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the first vibration sensor and the second vibration sensor are provided in the battery cell is illustrated, but of course, the battery cell may be provided with three or more vibration sensors.

また電池セルには、1つの振動センサが設けられていてもよい。つまり上述の実施形態では、複数の振動センサによって振動波形が検出されたタイミングが一致していることを条件として、安全弁が開弁したと判定するようにしたが、この条件による判定は行わなくてもよい。 Further, the battery cell may be provided with one vibration sensor. That is, in the above-described embodiment, it is determined that the safety valve has been opened on the condition that the timings at which the vibration waveforms are detected by the plurality of vibration sensors match, but the determination based on this condition is not performed. May be good.

また上述の実施形態では、振動検出手段として振動センサを設けているが、振動検出手段は、電池セルに生じる振動を検出することができるものであれば、その構成は特に限定されず、例えば、歪みゲージ等であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the vibration sensor is provided as the vibration detecting means, but the configuration of the vibration detecting means is not particularly limited as long as it can detect the vibration generated in the battery cell. It may be a strain gauge or the like.

さらに電池セルの電圧(セル電圧)が所定値以下まで低下していることを条件として、安全弁が開弁したと判定するようにしたが、この条件による判定も行わなくてもよい。 Further, it is determined that the safety valve is opened on the condition that the voltage of the battery cell (cell voltage) is lowered to a predetermined value or less, but it is not necessary to make the determination based on this condition.

これらの条件による判定を行うことで、安全弁が開弁したことをより正確に判定することができるが、振動センサによって検出された振動波形が基準振動波形と近似していることを条件として安全弁の開弁を判定することでも、適切な判定を行うことができる。 By making a judgment based on these conditions, it is possible to more accurately determine that the safety valve has opened, but the safety valve is provided on the condition that the vibration waveform detected by the vibration sensor is close to the reference vibration waveform. Appropriate determination can also be made by determining valve opening.

1 車両(電動車両)
10 電池パック
11 パックトレイ
12 パックカバー
13 パック外装ケース
20 電池モジュール
30 電池セル
31 容器
31 安全弁
32 蓋部材
33 正極端子部材
34 負極端子部材
35 安全弁
100 異常検出装置
110 振動センサ(振動検出手段)
115 電圧センサ(電圧検出手段)
120 制御部
121 開弁判定手段
122 報知手段
130 警告ランプ
1 Vehicle (electric vehicle)
10 Battery pack 11 Pack tray 12 Pack cover 13 Pack exterior case 20 Battery module 30 Battery cell 31 Container 31 Safety valve 32 Lid member 33 Positive electrode terminal member 34 Negative electrode terminal member 35 Safety valve 100 Abnormality detection device 110 Vibration sensor (vibration detection means)
115 Voltage sensor (voltage detecting means)
120 Control unit 121 Valve opening determination means 122 Notification means 130 Warning lamp

Claims (4)

内圧の上昇により開弁する安全弁が設けられた電池セルを複数備える電池パックにおいて、前記電池セルの異常を検出する異常検出装置であって、
各電池セルに取り付けられて、各々の前記電池セルの振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段の検出結果に基づいて前記安全弁の開弁を検出する開弁判定手段と、を備えている
ことを特徴とする電池パックの異常検出装置。
An abnormality detection device for detecting an abnormality in a battery cell in a battery pack including a plurality of battery cells provided with a safety valve that opens when the internal pressure rises.
A vibration detecting means attached to each battery cell to detect the vibration of each battery cell,
An abnormality detecting device for a battery pack, comprising: a valve opening determining means for detecting the opening of the safety valve based on the detection result of the vibration detecting means.
請求項1に記載の電池パックの異常検出装置であって、
各電池セルには複数の前記振動検出手段が取り付けられ、
複数の前記振動検出手段は、前記安全弁からの距離が等しくなるように配置されている
ことを特徴とする電池パックの異常検出装置。
The battery pack abnormality detection device according to claim 1.
A plurality of the vibration detecting means are attached to each battery cell.
A battery pack abnormality detecting device, wherein the plurality of vibration detecting means are arranged so as to have equal distances from the safety valve.
請求項1又は2に記載の電池パックの異常検出装置であって、
前記開弁判定手段は、前記振動検出手段の検出結果と予め記憶されている前記安全弁の開弁時の振動波形とが近似していることを条件に、前記安全弁が開弁したと判定する
ことを特徴とする電池パックの異常検出装置。
The battery pack abnormality detection device according to claim 1 or 2.
The valve opening determining means determines that the safety valve has opened on the condition that the detection result of the vibration detecting means and the vibration waveform at the time of opening the safety valve stored in advance are close to each other. A battery pack abnormality detection device characterized by.
請求項3に記載の電池パックの異常検出装置であって、
各電池セルの電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記開弁判定手段は、さらに、前記電池セルの電圧が所定値以下まで低下していることを条件に、前記安全弁が開弁したと判定する
ことを特徴とする電池パックの異常検出装置。
The battery pack abnormality detection device according to claim 3.
Equipped with a voltage detecting means for detecting the voltage of each battery cell
The valve opening determining means is a battery pack abnormality detecting device, further comprising determining that the safety valve has opened, provided that the voltage of the battery cell has dropped to a predetermined value or less.
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