JP2020181777A - Battery pack abnormality detection device - Google Patents

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允俊 中尾
Masatoshi Nakao
允俊 中尾
龍彦 梅谷
Tatsuhiko Umetani
龍彦 梅谷
久貴 加藤
Hisataka Kato
久貴 加藤
淳一 石本
Junichi Ishimoto
淳一 石本
幸成 八木下
Yukinari Yagishita
幸成 八木下
武 岸川
Takeshi Kishikawa
武 岸川
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
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Abstract

To provide a battery pack abnormality detection device that can detect abnormality in a battery cell with a simpler configuration.SOLUTION: A battery pack abnormality detection device includes a weight sensor 13 that measures the weight of a battery cell 3, a weight change detection unit 12 that detects a weight change in the battery cell 3 when the weight measured by the weight sensor 13 is equal to or less than a predetermined threshold value, and an abnormality detection unit 14 that detects abnormality in the battery cell 3 on the basis of the weight change detected by the weight change detection unit 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両の電池パックの異常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 detection device that detects an abnormality in a vehicle battery pack.

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 electric 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と共にガスが発生し、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.

特許文献1で提案されている技術は、電池の劣化や短絡等の異常が生じた際に、電池セルの内部圧力が上昇するが、この内部圧力を監視することにより電池の異常を検出する。 In the technique proposed in Patent Document 1, the internal pressure of the battery cell rises when an abnormality such as deterioration or short circuit of the battery occurs, and the abnormality of the battery is detected by monitoring the internal pressure.

しかしながら、内部圧力を検出するためのセンサーを電池セルの内部に配置しなければならず、構成が複雑化してしまう。 However, a sensor for detecting the internal pressure must be arranged inside the battery cell, which complicates the configuration.

特開2002−289265号公報JP-A-2002-289265

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電池セルの異常をより簡易な構成で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 detecting an abnormality in a battery cell with a simpler configuration.

上記課題を解決する本発明の第1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複数の電池セルが電池ケースの内部に収容された電池パックにおける異常を検出する異常検出装置であって、前記電池セルの重量変化を検出する重量変化検出手段と、前記重量変化検出手段で検出された重量変化に基づいて前記電池セルの異常を検出する異常検出手段と、を備えることを特徴とする電池パックの異常検出装置にある。 A first aspect of the present invention for solving the above problems is an abnormality detecting device for detecting an abnormality in a battery pack in which a plurality of battery cells provided with a safety valve that opens when an internal pressure rises are housed inside a battery case. It is characterized by including a weight change detecting means for detecting a weight change of the battery cell and an abnormality detecting means for detecting an abnormality of the battery cell based on the weight change detected by the weight change detecting means. It is in the abnormality detection device of the battery pack.

第1の態様では、電池セルの構成を変更せずに、簡易な構成で重量変化を検出して電池セルの異常を検出することができる。 In the first aspect, it is possible to detect an abnormality in the battery cell by detecting a weight change with a simple configuration without changing the configuration of the battery cell.

本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の電池パックの異常検出装置において、前記重量変化検出手段は、前記電池セルの重量を計測する重量センサーと、前記重量センサーにより計測された重量が所定の閾値以下であるときに前記電池セルの重量変化を検出する重量変化検出部と、を備えることを特徴とする電池パックの異常検出装置にある。 A second aspect of the present invention is the battery pack abnormality detecting device according to the first aspect, wherein the weight change detecting means is measured by a weight sensor for measuring the weight of the battery cell and the weight sensor. The battery pack abnormality detection device includes a weight change detection unit that detects a weight change of the battery cell when the weight is equal to or less than a predetermined threshold value.

第2の態様では、電池セルの重量を直接計測して、より正確な重量変化を検出することができる。 In the second aspect, the weight of the battery cell can be directly measured to detect a more accurate weight change.

本発明の第3の態様は、第1の態様に記載の電池パックの異常検出装置において、前記重量変化検出手段は、前記電池セルを含む前記電池パックの重量を計測する重量センサーと、前記重量センサーにより計測された重量が所定の閾値以下であるときに前記電池セルの重量変化を検出する重量変化検出部と、を備えることを特徴とする電池パックの異常検出装置にある。 A third aspect of the present invention is the battery pack abnormality detecting device according to the first aspect, wherein the weight change detecting means includes a weight sensor for measuring the weight of the battery pack including the battery cell, and the weight. The battery pack abnormality detection device includes a weight change detection unit that detects a weight change of the battery cell when the weight measured by the sensor is equal to or less than a predetermined threshold value.

第3の態様では、個々の電池セルを重量センサーで計測するよりも、重量センサーの個数を減らし、コスト低減を図ることができる。 In the third aspect, the number of weight sensors can be reduced and the cost can be reduced as compared with measuring each battery cell with a weight sensor.

本発明の第4の態様は、第1から第3の何れか一つの態様に記載の電池パックの異常検出装置において、前記重量変化検出手段は、前記電池セルに設けられた振動センサーと、前記電池セルを振動させるアクチュエーターと、前記アクチュエーターにより前記電池セルをその固有振動数で振動させたときに前記振動センサーから得られる前記電池セルの共振周波数が、前記電池セルの固有振動数と異なるとき、前記電池セルの重量変化を検出する重量変化検出部と、を備えることを特徴とする電池パックの異常検出装置にある。 A fourth aspect of the present invention is the battery pack abnormality detecting device according to any one of the first to third aspects, wherein the weight change detecting means includes a vibration sensor provided in the battery cell and the vibration sensor. When the resonance frequency of the actuator that vibrates the battery cell and the battery cell obtained from the vibration sensor when the battery cell is vibrated at its natural frequency by the actuator is different from the natural frequency of the battery cell. The battery pack abnormality detecting device includes a weight change detecting unit for detecting a weight change of the battery cell.

第4の態様では、重量センサーによる重量変化の検出が困難であっても、共振周波数が固有振動数と異なれば電池セルの重量変化を検出することができる。 In the fourth aspect, even if it is difficult to detect the weight change by the weight sensor, the weight change of the battery cell can be detected if the resonance frequency is different from the natural frequency.

本発明によれば、電池セルの異常をより確実に検出することができる電池パックの異常検出装置が提供される。 According to the present invention, there is provided an abnormality detection device for a battery pack that can more reliably detect an abnormality in a battery cell.

実施形態1に係る異常検出装置の概略図である。It is the schematic of the abnormality detection apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 異常検出装置の動作を示すフローである。This is a flow showing the operation of the abnormality detection device. 実施形態2に係る異常検出装置の概略図である。It is the schematic of the abnormality detection apparatus which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態2に係る異常検出装置の概略図である。It is the schematic of the abnormality detection apparatus which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態3に係る異常検出装置の概略図である。It is the schematic of the abnormality detection apparatus which concerns on Embodiment 3. アクチュエーター及び電池セルの振動数を示す図である。It is a figure which shows the frequency of an actuator and a battery cell.

〈実施形態1〉
図1を用いて、電池パックの異常検出装置について説明する。
図1に示すように、本実施形態の異常検出装置10は、電動車両に搭載された電池パック(図示せず)を異常の検出対象とする。電池パック1は、電動車両(図示せず)の床面の下方にケース(図示せず)と、ケース内に収容された複数の電池セル3(同図には一個の電池セルのみを示している)とを備えている。
<Embodiment 1>
An abnormality detection device for a battery pack will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the abnormality detection device 10 of the present embodiment targets a battery pack (not shown) mounted on an electric vehicle as an abnormality detection target. The battery pack 1 has a case (not shown) below the floor of an electric vehicle (not shown) and a plurality of battery cells 3 housed in the case (the figure shows only one battery cell). It has).

各電池セル3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る。電池セル3は、容器、及び容器を封止する蓋部材を備えており、容器の内部に正極板、負極板及びセパレータを含む電極体(何れも図示せず)が電解液と共に収容されている。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 3 is a sealed secondary battery such as a lithium ion battery. The battery cell 3 includes a container and a lid member for sealing the container, and an electrode body (none of which is shown) including a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator is housed inside the container together with an electrolytic solution. .. Since the electrode body has a known structure, the description thereof is omitted here.

蓋部材には、容器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及び負極端子(何れも図示せず)が設けられている。蓋部材にはさらに、これら正極端子及び負極端子間に安全弁6が設けられている。 The lid member is provided with a positive electrode terminal and a negative electrode terminal (neither shown) connected to the positive electrode plate or the negative electrode plate of the electrode body housed in the container, respectively. The lid member is further provided with a safety valve 6 between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.

安全弁6は、蓋部材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、容器内で内部短絡(ショート)が生じた際等に、容器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。これにより容器の内圧が上昇した場合でも、容器内のガスが開弁した安全弁6から外部に噴出する。したがって、内圧の上昇による容器の破裂を抑制することができる。 The safety valve 6 is formed to be relatively fragile compared to other parts of the lid member. For example, when an internal short circuit occurs in the container, the valve opens when the internal pressure of the container reaches a predetermined value. It is configured to do. As a result, even if the internal pressure of the container rises, the gas in the container is ejected to the outside from the opened safety valve 6. Therefore, it is possible to suppress the rupture of the container due to the increase in internal pressure.

異常検出装置10は、電池セル3の重量変化を検出する重量変化検出手段を備えている。本実施形態では、重量変化検出手段の一例として、制御装置11に備わる重量変化検出部12と、電池セル3に設けられた重量センサー13と、を備えている。 The abnormality detecting device 10 includes a weight change detecting means for detecting a weight change of the battery cell 3. In the present embodiment, as an example of the weight change detecting means, a weight change detecting unit 12 provided in the control device 11 and a weight sensor 13 provided in the battery cell 3 are provided.

重量センサー13は、重量を計測するセンサーであり、公知の装置であるので詳細な説明は省略する。重量センサー13には、電池セル3が載置されている。このような重量センサー13は、複数の電池セル3ごとに設けられている。もちろん、一個の電池セル3につき一個の重量センサー13とする必要はなく、複数の電池セル3につき一個の重量センサー13を設けてもよい。 Since the weight sensor 13 is a sensor for measuring the weight and is a known device, detailed description thereof will be omitted. A battery cell 3 is mounted on the weight sensor 13. Such a weight sensor 13 is provided for each of the plurality of battery cells 3. Of course, it is not necessary to have one weight sensor 13 for each battery cell 3, and one weight sensor 13 may be provided for each of the plurality of battery cells 3.

制御装置11は、電動車両に搭載されたECU(Electronic Control Unit)であり、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る。制御装置11は、インターフェース部を介して車両の各部を制御することで、電動車両の走行、制動、充放電などの各種制御を実現している。 The control device 11 is an ECU (Electronic Control Unit) mounted on an electric vehicle, and is a ROM that stores and stores a CPU, a control program, and the like, a RAM as an operating area of the control program, and an EEPROM that rewritably holds various data. , An interface unit that interfaces with peripheral circuits, etc. is included. The control device 11 controls each part of the vehicle via the interface unit to realize various controls such as running, braking, and charging / discharging of the electric vehicle.

制御装置11の一機能として、重量センサー13で計測された重量の変化を検出するとともに、当該変化に基づいて電池セル3の異常検出が行われる。これらの重量変化の検出、及び異常検出を行う機能は、制御プログラムとして実装された重量変化検出部12、及び異常検出部14により実現される。なお、この異常検出部14は、請求項に記載の異常検出手段の一例である。 As one function of the control device 11, a change in the weight measured by the weight sensor 13 is detected, and an abnormality detection of the battery cell 3 is performed based on the change. The functions of detecting the weight change and detecting the abnormality are realized by the weight change detecting unit 12 and the abnormality detecting unit 14 implemented as a control program. The abnormality detection unit 14 is an example of the abnormality detection means according to the claim.

重量変化検出部12は、重量センサー13から重量を取得し、その重量の変化を検出する。具体的には、制御装置11の記憶装置に、予め、正常な状態の電池セル3の重量よりも小さい閾値を記憶しておく。重量変化検出部12は、重量センサー13から取得した重量が閾値以下であれば、電池セル3の重量の変化を検出する。 The weight change detection unit 12 acquires the weight from the weight sensor 13 and detects the change in the weight. Specifically, a threshold value smaller than the weight of the battery cell 3 in the normal state is stored in advance in the storage device of the control device 11. If the weight acquired from the weight sensor 13 is equal to or less than the threshold value, the weight change detection unit 12 detects the change in the weight of the battery cell 3.

重量変化検出部12に用いられる閾値は、実測により得ることができる。例えば、安全弁6が開くような環境に電池パック1をおき、実際に安全弁6が開いたときの電池セル3の重量を重量センサー13で計測することによって、当該重量を閾値として用いることができる。 The threshold value used for the weight change detection unit 12 can be obtained by actual measurement. For example, by placing the battery pack 1 in an environment where the safety valve 6 opens and measuring the weight of the battery cell 3 when the safety valve 6 actually opens with the weight sensor 13, the weight can be used as a threshold value.

異常検出部14は、重量変化検出部12により重量変化が検出されたならば、電池セル3が熱暴走しているという異常を検出する。重量変化から電池セル3の熱暴走を検出することができる機序は次の通りである。電池セル3が熱暴走してガスが生じ、安全弁6から外部へ解放されると、電池セル3はそのガスの分、軽くなる。つまり、熱暴走時の電池セル3は、正常時の電池セル3よりも軽い。したがって、上述したとおり、電池セル3の重量変化に基づいて電池セル3が熱暴走して安全弁6が開いたという異常を検出することができる。 If the weight change is detected by the weight change detection unit 12, the abnormality detection unit 14 detects an abnormality that the battery cell 3 is thermally runaway. The mechanism by which thermal runaway of the battery cell 3 can be detected from the weight change is as follows. When the battery cell 3 is thermally runaway to generate gas and is released from the safety valve 6 to the outside, the battery cell 3 becomes lighter by the amount of the gas. That is, the battery cell 3 at the time of thermal runaway is lighter than the battery cell 3 at the time of normal operation. Therefore, as described above, it is possible to detect an abnormality that the battery cell 3 is thermally runaway and the safety valve 6 is opened based on the weight change of the battery cell 3.

なお、異常検出部14は、重量変化が検出されたら直ちに異常を検出する、という方法に限定されない。例えば、重量が閾値以下である時間が所定時間続いたら電池セル3に異常が発生したと判定してもよい。これにより、車体の振動が重量センサー13に及ぼす影響を低減できる。 The abnormality detection unit 14 is not limited to the method of detecting an abnormality as soon as a weight change is detected. For example, it may be determined that an abnormality has occurred in the battery cell 3 when the weight is equal to or less than the threshold value for a predetermined time. As a result, the influence of the vibration of the vehicle body on the weight sensor 13 can be reduced.

また、異常検出部14により電池セル3の異常が検出されたとき、異常が生じた旨を搭乗者に警告する警報システムを異常検出装置10に設けてもよい。警報システムとしては、例えば、電動車両に備わる液晶ディスプレイやスピーカーなどの情報伝達のための装置と、このような装置に、電池セル3に異常が生じた旨の情報(文字、画像、図形、音声など)を提示させる制御装置11の一機能(プログラム)とを挙げることができる。 Further, when the abnormality detection unit 14 detects an abnormality in the battery cell 3, the abnormality detection device 10 may be provided with an alarm system that warns the passenger that the abnormality has occurred. The warning system includes, for example, a device for transmitting information such as a liquid crystal display and a speaker provided in an electric vehicle, and information (characters, images, figures, sounds) indicating that an abnormality has occurred in the battery cell 3 in such a device. Etc.) can be mentioned as one function (program) of the control device 11 for presenting.

また、異常検出部14による電池セル3の異常検出は、常時機能していてもよいし、特定の条件が成立しているときに機能するようにしてもよい。異常検出部14が電池セル3の異常検出を行っている状態を監視モード、異常検出を行っていない状態を非監視モードと称する。図2を用いて、監視モード及び非監視モードを切替える判定について説明する。 Further, the abnormality detection of the battery cell 3 by the abnormality detection unit 14 may always function, or may function when a specific condition is satisfied. The state in which the abnormality detection unit 14 detects the abnormality of the battery cell 3 is referred to as a monitoring mode, and the state in which the abnormality detection is not performed is referred to as a non-monitoring mode. The determination of switching between the monitoring mode and the non-monitoring mode will be described with reference to FIG.

まず、異常検出部14は、車両のイグニッションスイッチがONであるかを判定する(ステップS1)。イグニションスイッチがONであるならば(ステップS1:Yes)、異常検出部14は監視モードに移行する(ステップS5)。 First, the abnormality detection unit 14 determines whether the ignition switch of the vehicle is ON (step S1). If the ignition switch is ON (step S1: Yes), the abnormality detection unit 14 shifts to the monitoring mode (step S5).

イグニションスイッチがオフであるならば(ステップS1:No)、車両に乗員が乗車しているかを判定する(ステップS2)。乗員が乗車しているか否かは、例えば、乗員が乗車しているかを検出するシートセンサーにより得ることができる。他にも、車内に設けたカメラにより得られた映像を解析することで車内に乗員が乗車しているかを判定することができる。 If the ignition switch is off (step S1: No), it is determined whether or not an occupant is in the vehicle (step S2). Whether or not the occupant is on board can be obtained by, for example, a seat sensor that detects whether or not the occupant is on board. In addition, it is possible to determine whether or not an occupant is in the vehicle by analyzing the image obtained by the camera provided in the vehicle.

乗員が乗車している場合(ステップS2:Yes)、異常検出部14は、監視モードに移行する(ステップS5)。イグニションスイッチがオフであっても、車内に乗員が乗車していれば、監視モードとなるので、より一層、安全性を高めることができる。 When the occupant is on board (step S2: Yes), the abnormality detection unit 14 shifts to the monitoring mode (step S5). Even if the ignition switch is off, if an occupant is in the vehicle, the monitoring mode is set, so that the safety can be further improved.

乗員が乗車していないならば(ステップS2:No)、異常検出部14は、マニュアルボタンがオンであるかを判定する(ステップS3)。マニュアルボタンは、異常検出部14に、監視モードに強制的に移行させるためのスイッチである。マニュアルボタンがオンであれば(ステップS3:Yes)、異常検出部14は監視モードに移行する(ステップS5)。 If the occupant is not on board (step S2: No), the abnormality detection unit 14 determines whether the manual button is on (step S3). The manual button is a switch for forcibly shifting to the monitoring mode on the abnormality detection unit 14. If the manual button is on (step S3: Yes), the abnormality detection unit 14 shifts to the monitoring mode (step S5).

マニュアルボタンがオフであれば(ステップS3:No)、異常検出部14は、非監視モードに移行する(ステップS4)。 If the manual button is off (step S3: No), the abnormality detection unit 14 shifts to the non-monitoring mode (step S4).

このような特定の条件(ステップS1〜ステップS3)が成立するときに監視モードとすることにより、乗員に対して安全確保が必要な時に、電池セル3の異常検出を行うことができる。なお、上述のように特定の条件の何れかが成立しているときに監視モードとしてもよいし、特定の条件によらず常時監視モードとしてもよい。 By setting the monitoring mode when such specific conditions (steps S1 to S3) are satisfied, it is possible to detect an abnormality in the battery cell 3 when it is necessary to ensure safety for the occupant. As described above, the monitoring mode may be set when any of the specific conditions is satisfied, or the constant monitoring mode may be set regardless of the specific conditions.

本実施形態の異常検出装置10は、電池セル3の重量変化に基づいて、電池セル3の異常、すなわち、電池セル3が熱暴走して安全弁6が開いた状態を検出することができる。重量変化は、重量センサー13により電池セル3の重量を計測してその値を閾値と比較することにより行う。つまり、電池セル3に加工を施したりセンサーを取り付ける必要がない。このように本実施形態の異常検出装置10は、電池セル3の構成を変更せずに、簡易な構成で重量変化を検出して電池セル3の異常を検出することができる。 The abnormality detection device 10 of the present embodiment can detect an abnormality in the battery cell 3, that is, a state in which the battery cell 3 is thermally runaway and the safety valve 6 is opened, based on the weight change of the battery cell 3. The weight change is performed by measuring the weight of the battery cell 3 with the weight sensor 13 and comparing the value with the threshold value. That is, there is no need to process the battery cell 3 or attach a sensor. As described above, the abnormality detection device 10 of the present embodiment can detect the abnormality of the battery cell 3 by detecting the weight change with a simple configuration without changing the configuration of the battery cell 3.

また、本実施形態の異常検出装置10は、電池セル3の重量変化を重量センサー13と重量変化検出部12により検出する。このように、電池セル3の重量を直接計測して、より正確な重量変化を検出することができる。 Further, the abnormality detection device 10 of the present embodiment detects the weight change of the battery cell 3 by the weight sensor 13 and the weight change detection unit 12. In this way, the weight of the battery cell 3 can be directly measured to detect a more accurate weight change.

〈実施形態2〉
実施形態1では、電池セル3の重量を計測する重量センサー13について説明したが、本発明はこのような構成に限定されない。本実施形態では、複数の電池セル3をまとめて重量の計測をする構成について説明する。
<Embodiment 2>
Although the weight sensor 13 for measuring the weight of the battery cell 3 has been described in the first embodiment, the present invention is not limited to such a configuration. In this embodiment, a configuration in which a plurality of battery cells 3 are collectively measured in weight will be described.

図3は、本実施形態に係る異常検出装置10の概略図である。なお、実施形態1と同一のものには、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 FIG. 3 is a schematic view of the abnormality detection device 10 according to the present embodiment. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

電動車両の床面20には、その下方に、電池ケース2が取り付けられている。電池ケース2は、箱状の部材であり、内部には複数の電池セル(図示せず)がモジュール化されて収容されている。具体的には、電池ケース2は、ばねなどの荷重計15を介して床面20に取り付けられている。なお、電池ケース2は、荷重計15のみを介して床面20に取り付けられている必要はなく、荷重計15及びステーなどを介して床面20に取り付けられていてもよい。 A battery case 2 is attached to the floor surface 20 of the electric vehicle below the floor surface 20. The battery case 2 is a box-shaped member, and a plurality of battery cells (not shown) are modularized and housed therein. Specifically, the battery case 2 is attached to the floor surface 20 via a load meter 15 such as a spring. The battery case 2 does not have to be attached to the floor surface 20 only via the load meter 15, and may be attached to the floor surface 20 via the load meter 15 and stays.

荷重計15は、請求項に記載の重量センサーの一例であり、計測した電池ケース2の重量を制御装置11に伝達可能である。荷重計15により計測される重量は、全ての電池セル3を含む電池パック1の重量である。 The load meter 15 is an example of the weight sensor according to the claim, and can transmit the measured weight of the battery case 2 to the control device 11. The weight measured by the load meter 15 is the weight of the battery pack 1 including all the battery cells 3.

重量変化検出部12は、荷重計15から重量を取得し、その重量の変化を検出する。具体的には、制御装置11の記憶装置に、予め、正常な状態の電池セル3を収納した電池パック1の重量よりも小さい閾値を記憶しておく。重量変化検出部12は、荷重計15から取得した重量が閾値以下であれば、少なくとも一つの電池セル3の重量が変化したことを検出する。 The weight change detection unit 12 acquires the weight from the load meter 15 and detects the change in the weight. Specifically, the storage device of the control device 11 stores in advance a threshold value smaller than the weight of the battery pack 1 containing the battery cell 3 in the normal state. If the weight obtained from the load meter 15 is equal to or less than the threshold value, the weight change detection unit 12 detects that the weight of at least one battery cell 3 has changed.

また、重量変化は、複数ある荷重計15ごとに検出してもよいし、複数ある荷重計15の合計値について変化を検出してもよい。この場合、重量変化検出部12は、個々の荷重計15が得た重量の全てが変化し、かつ合計値も変化しているとき、電池セル3の重量が変化した、と検出することができる。 Further, the weight change may be detected for each of the plurality of load meters 15, or the change may be detected for the total value of the plurality of load meters 15. In this case, the weight change detection unit 12 can detect that the weight of the battery cell 3 has changed when all the weights obtained by the individual load meters 15 have changed and the total value has also changed. ..

重量変化検出部12に用いられる閾値は、実測により得ることができる。例えば、安全弁6が開くような環境に電池パック1をおき、実際に安全弁6が開いたときの電池セル3を含む電池パック1の重量を荷重計15で計測することで、当該重量を閾値として用いることができる。 The threshold value used for the weight change detection unit 12 can be obtained by actual measurement. For example, the battery pack 1 is placed in an environment where the safety valve 6 is opened, and the weight of the battery pack 1 including the battery cell 3 when the safety valve 6 is actually opened is measured by the load meter 15, and the weight is used as a threshold value. Can be used.

異常検出部14による異常判定は、実施形態1と同様に、重量変化が検出されたら電池セル3の異常を検出する。もちろん、このような方法に限定されない。重量が閾値以下である時間が所定時間続いたら電池セル3に異常が発生したと判定してもよい。これにより、車体の振動が重量センサー13に及ぼす影響を低減できる。 The abnormality determination by the abnormality detection unit 14 detects the abnormality of the battery cell 3 when the weight change is detected, as in the first embodiment. Of course, it is not limited to such a method. It may be determined that an abnormality has occurred in the battery cell 3 when the weight is equal to or less than the threshold value for a predetermined time. As a result, the influence of the vibration of the vehicle body on the weight sensor 13 can be reduced.

本実施形態の異常検出装置10は、電池セル3の重量変化を個別に検出するのではなく、電池パック1の重量変化を検出する。換言すれば、少なくとも一つの電池セル3に重量変化が生じたことを検出することができる。これにより、個々の電池セル3を重量センサーで計測するよりも、重量センサーの個数を減らし、コスト低減を図ることができる。 The abnormality detection device 10 of the present embodiment does not detect the weight change of the battery cell 3 individually, but detects the weight change of the battery pack 1. In other words, it is possible to detect that a weight change has occurred in at least one battery cell 3. As a result, the number of weight sensors can be reduced and the cost can be reduced as compared with the case where each battery cell 3 is measured by the weight sensor.

また、図4に、電池パック1の重量を計測する別態様を例示する。図3に示した重量センサーは、電池パック1を吊り下げるように配置された荷重計15であったが、図4に示す重量センサーは、感圧シート16である。具体的には、床面20には、電池パック1を下面側から支える支持部21が設けられている。その支持部21には、感圧シート16が配置されており、電池パック1は、感圧シート16に載置されている。 Further, FIG. 4 illustrates another aspect of measuring the weight of the battery pack 1. The weight sensor shown in FIG. 3 was a load meter 15 arranged so as to suspend the battery pack 1, but the weight sensor shown in FIG. 4 is a pressure sensitive sheet 16. Specifically, the floor surface 20 is provided with a support portion 21 that supports the battery pack 1 from the lower surface side. A pressure-sensitive sheet 16 is arranged on the support portion 21, and the battery pack 1 is placed on the pressure-sensitive sheet 16.

このような構成であっても、図3に示した構成と同様に、電池パック1の重量に基づいて電池セル3の異常を検出することができる。 Even with such a configuration, an abnormality in the battery cell 3 can be detected based on the weight of the battery pack 1 as in the configuration shown in FIG.

〈実施形態3〉
実施形態1では、電池セル3の重量変化を重量センサー13により直接的に検出したが、このような態様に限定されない。
<Embodiment 3>
In the first embodiment, the weight change of the battery cell 3 is directly detected by the weight sensor 13, but the embodiment is not limited to this.

図5は、本実施形態に係る異常検出装置10の概略図である。実施形態1と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 FIG. 5 is a schematic view of the abnormality detection device 10 according to the present embodiment. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

本実施形態の異常検出装置10は、重量変化検出手段として、振動センサー17、アクチュエーター18及び重量変化検出部12を備えている。 The abnormality detection device 10 of the present embodiment includes a vibration sensor 17, an actuator 18, and a weight change detection unit 12 as weight change detection means.

振動センサー17は、電池セル3に取り付けられ、電池セル3の振動を検出する装置である。振動センサー17により検出された電池セル3の振動は、制御装置11に伝達される。 The vibration sensor 17 is a device attached to the battery cell 3 and detects the vibration of the battery cell 3. The vibration of the battery cell 3 detected by the vibration sensor 17 is transmitted to the control device 11.

アクチュエーター18は、電池セル3に振動を付与する装置である。アクチュエーター18は、重量変化検出部12から与えられる周波数で振動することが可能となっている。アクチュエーター18が振動することで、アクチュエーター18に載置された電池セル3を振動させることができる。なお、アクチュエーター18は、複数の電池セル3をまとめて振動させる構成でもよいし、電池セル3を個別に振動させる構成でもよい。 The actuator 18 is a device that applies vibration to the battery cell 3. The actuator 18 can vibrate at a frequency given by the weight change detection unit 12. By vibrating the actuator 18, the battery cell 3 mounted on the actuator 18 can be vibrated. The actuator 18 may be configured to vibrate a plurality of battery cells 3 together, or may be configured to vibrate the battery cells 3 individually.

図6を用いて、異常検出部14による振動を利用した電池セル3の重量変化の検出について説明する。
図6(a)は、アクチュエーター18の振動とその振幅を示す。異常検出部14は、アクチュエーター18を電池セル3の固有振動数f0で振動させる。
With reference to FIG. 6, the detection of the weight change of the battery cell 3 by utilizing the vibration by the abnormality detecting unit 14 will be described.
FIG. 6A shows the vibration of the actuator 18 and its amplitude. The abnormality detection unit 14 vibrates the actuator 18 at the natural frequency f0 of the battery cell 3.

図6(b)は、通常時における振動センサー17により検出された電池セル3の振動を示す。アクチュエーター18の振動により、電池セル3は共振し、共振が振動センサー17により検出される。通常時(電池セル3に異常が無い時)では、電池セル3の共振周波数は固有振動数f0である。 FIG. 6B shows the vibration of the battery cell 3 detected by the vibration sensor 17 in the normal state. The vibration of the actuator 18 causes the battery cell 3 to resonate, and the resonance is detected by the vibration sensor 17. In the normal state (when there is no abnormality in the battery cell 3), the resonance frequency of the battery cell 3 is the natural frequency f0.

図6(c)は、電池セル3の熱暴走時における振動センサー17により検出された電池セル3の振動を示す。熱暴走時には、電池セル3の安全弁6が開いてガスが放出され、電池セル3の重量が減少する。電池セル3の重量が減少すると、その固有振動数は変化する。変化後の振動数をf1とする。したがって、熱暴走時においては、電池セル3の共振周波数は、通常時の固有振動数f0とは異なる振動数f1となり、振幅は通常時よりも小さくなる。 FIG. 6C shows the vibration of the battery cell 3 detected by the vibration sensor 17 during the thermal runaway of the battery cell 3. At the time of thermal runaway, the safety valve 6 of the battery cell 3 is opened to release gas, and the weight of the battery cell 3 is reduced. As the weight of the battery cell 3 decreases, its natural frequency changes. Let f1 be the frequency after the change. Therefore, at the time of thermal runaway, the resonance frequency of the battery cell 3 becomes a frequency f1 different from the natural frequency f0 at the normal time, and the amplitude becomes smaller than at the normal time.

上述した原理に基づけば、電池セル3の振動により間接的に重量変化を検出することができる。具体的には、異常検出部14は、アクチュエーター18を通常時の固有振動数f0で振動させ、振動センサー17から得られる共振周波数と比較する。当該共振周波数が固有振動数f0であれば、電池セル3には重量変化が生じていないと検出する。一方、当該共振周波数が固有振動数f0とは異なるのであれば、電池セル3に重量変化が生じていると検出する。 Based on the above-mentioned principle, the weight change can be indirectly detected by the vibration of the battery cell 3. Specifically, the abnormality detection unit 14 vibrates the actuator 18 at the normal natural frequency f0 and compares it with the resonance frequency obtained from the vibration sensor 17. If the resonance frequency is the natural frequency f0, it is detected that no weight change has occurred in the battery cell 3. On the other hand, if the resonance frequency is different from the natural frequency f0, it is detected that the battery cell 3 has a weight change.

なお、共振周波数が固有振動数f0と異なるか否かは、例えば、共振周波数が固有振動数f0から所定範囲内にないことを条件とするなど、ある程度の幅を持たせてもよい。このような条件は、実測により得ることができる。 Whether or not the resonance frequency is different from the natural frequency f0 may have a certain range, for example, on the condition that the resonance frequency is not within a predetermined range from the natural frequency f0. Such conditions can be obtained by actual measurement.

本実施形態の異常検出装置10は、電池セル3の重量変化を直接的に検出するのではなく、電池セル3の共振周波数に基づいて間接的に検出する。これにより、例えば、重量センサーによる重量変化の検出が困難であっても、共振周波数が固有振動数f0と異なれば電池セル3の重量変化を検出することができる。 The abnormality detection device 10 of the present embodiment does not directly detect the weight change of the battery cell 3, but indirectly detects it based on the resonance frequency of the battery cell 3. Thereby, for example, even if it is difficult to detect the weight change by the weight sensor, the weight change of the battery cell 3 can be detected if the resonance frequency is different from the natural frequency f0.

〈他の実施形態〉
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。実施形態1では、重量変化を重量センサーで直接的に検出し、実施形態3では共振周波数を利用して間接的に重量変化を検出したが、それらを併用してもよい。異常検出手段としては、制御装置11で実行されるプログラムである異常検出部14を例示したがこれに限定されない。異常検出手段は、例えば、異常検出部14と同等の機能を実現する電子回路であってもよい。
<Other Embodiments>
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is, of course, not limited to the above-described embodiment. In the first embodiment, the weight change is directly detected by the weight sensor, and in the third embodiment, the weight change is indirectly detected by using the resonance frequency, but they may be used in combination. Examples of the abnormality detection means include the abnormality detection unit 14 which is a program executed by the control device 11, but the abnormality is not limited thereto. The abnormality detecting means may be, for example, an electronic circuit that realizes the same function as the abnormality detecting unit 14.

1…電池パック、2…電池ケース、3…電池セル、6…安全弁、10…異常検出装置、11…制御装置、12…重量変化検出部、13…重量センサー、14…異常検出部、15…荷重計、16…感圧シート、17…振動センサー、18…アクチュエーター
1 ... Battery pack, 2 ... Battery case, 3 ... Battery cell, 6 ... Safety valve, 10 ... Abnormality detection device, 11 ... Control device, 12 ... Weight change detection unit, 13 ... Weight sensor, 14 ... Abnormality detection unit, 15 ... Load meter, 16 ... pressure sensitive sheet, 17 ... vibration sensor, 18 ... actuator

Claims (4)

内圧の上昇により開弁する安全弁が設けられた複数の電池セルが電池ケースの内部に収容された電池パックにおける異常を検出する異常検出装置であって、
前記電池セルの重量変化を検出する重量変化検出手段と、
前記重量変化検出手段で検出された重量変化に基づいて前記電池セルの異常を検出する異常検出手段と、を備える
ことを特徴とする電池パックの異常検出装置。
An abnormality detection device that detects an abnormality in a battery pack in which a plurality of battery cells provided with a safety valve that opens when the internal pressure rises are housed inside the battery case.
A weight change detecting means for detecting a weight change of the battery cell,
An abnormality detecting device for a battery pack, comprising: an abnormality detecting means for detecting an abnormality in the battery cell based on a weight change detected by the weight change detecting means.
請求項1に記載の電池パックの異常検出装置において、
前記重量変化検出手段は、
前記電池セルの重量を計測する重量センサーと、
前記重量センサーにより計測された重量が所定の閾値以下であるときに前記電池セルの重量変化を検出する重量変化検出部と、を備える
ことを特徴とする電池パックの異常検出装置。
In the battery pack abnormality detection device according to claim 1,
The weight change detecting means is
A weight sensor that measures the weight of the battery cell and
An abnormality detecting device for a battery pack, comprising: a weight change detecting unit for detecting a weight change of the battery cell when the weight measured by the weight sensor is equal to or less than a predetermined threshold value.
請求項1に記載の電池パックの異常検出装置において、
前記重量変化検出手段は、
前記電池セルを含む前記電池パックの重量を計測する重量センサーと、
前記重量センサーにより計測された重量が所定の閾値以下であるときに前記電池セルの重量変化を検出する重量変化検出部と、を備える
ことを特徴とする電池パックの異常検出装置。
In the battery pack abnormality detection device according to claim 1,
The weight change detecting means is
A weight sensor that measures the weight of the battery pack including the battery cell,
An abnormality detecting device for a battery pack, comprising: a weight change detecting unit for detecting a weight change of the battery cell when the weight measured by the weight sensor is equal to or less than a predetermined threshold value.
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の電池パックの異常検出装置において、
前記重量変化検出手段は、
前記電池セルに設けられた振動センサーと、
前記電池セルを振動させるアクチュエーターと、
前記アクチュエーターにより前記電池セルをその固有振動数で振動させたときに前記振動センサーから得られる前記電池セルの共振周波数が、前記電池セルの固有振動数と異なるとき、前記電池セルの重量変化を検出する重量変化検出部と、を備える
ことを特徴とする電池パックの異常検出装置。
In the battery pack abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3.
The weight change detecting means is
The vibration sensor provided in the battery cell and
An actuator that vibrates the battery cell and
When the resonance frequency of the battery cell obtained from the vibration sensor when the battery cell is vibrated by the actuator at its natural frequency is different from the natural frequency of the battery cell, the weight change of the battery cell is detected. An abnormality detection device for a battery pack, which comprises a weight change detection unit.
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