JP5134937B2 - Battery monitoring device, sealed battery, and sealed assembled battery - Google Patents
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Description
本発明は、電池監視装置、密閉型電池、及び密閉型組電池に関する。 The present invention relates to a battery monitoring device, a sealed battery, and a sealed battery pack.
リチウムイオン電池は、これまでの鉛蓄電池以上の高いエネルギー密度を有し、機器の小型軽量化に大きな効果を有している。このため、携帯電話やラップトップパソコン等の携帯性の高い機器の電源として広く使用されてきている。
近年では、このような高エネルギー密度の特徴が着目され、自動車用や予備電源用として大型電池の製造も進められている。このような電池の構造は完全密閉であり、内圧が一定値に達すると開裂する安全弁が設けられている。これは、電池の充電電圧の設定ミス等の誤った使い方によって電池の内圧が上昇した場合、安全弁を動作させて電池の破損による周囲への影響を抑制するためである。
Lithium ion batteries have a higher energy density than conventional lead-acid batteries, and have a great effect on reducing the size and weight of equipment. For this reason, it has been widely used as a power source for highly portable devices such as mobile phones and laptop computers.
In recent years, attention has been paid to the characteristics of such high energy density, and the manufacture of large batteries for automobiles and standby power supplies has also been promoted. The structure of such a battery is completely sealed, and is provided with a safety valve that is cleaved when the internal pressure reaches a certain value. This is because, when the internal pressure of the battery rises due to an incorrect usage such as a setting error of the charging voltage of the battery, the safety valve is operated to suppress the influence on the surroundings due to the damage of the battery.
一方、長期間使用を続けると、わずかであるが電解液の分解等によって、電池の内圧が上昇することがある。しかし、上述したようにこの電池は完全密閉構造であるため、使用中に内圧が上昇しても、安全弁の動作圧力以下の場合、電池内はその圧力のままで維持されることになる。 On the other hand, if the battery is used for a long period of time, the internal pressure of the battery may increase slightly due to decomposition of the electrolyte. However, as described above, since this battery has a completely sealed structure, even if the internal pressure rises during use, the internal pressure of the battery is maintained at that pressure if it is below the operating pressure of the safety valve.
また、密閉型電池として大型のリチウムイオン電池では、電槽として金属缶が使用されることになる。しかし、長期にわたって内圧が印加された状態では、電槽に応力が生じたままとなり、設計期間以前での電槽の破損や外部からの力の印加により思わぬ電槽破損を生じる恐れもある。 Moreover, in a large-sized lithium ion battery as a sealed battery, a metal can is used as a battery case. However, when the internal pressure is applied over a long period of time, stress remains in the battery case, and there is a possibility that the battery case may be damaged before the design period or unexpected battery case damage may be caused by external force application.
そこで、できるだけ早期に内圧上昇を把握するために、密閉型組電池の外周部に索状体を設け、電池筐体の変化による前記索状体の姿勢変化を検出して電池内圧上昇を検知するものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、内圧上昇に伴う安全弁の開裂を検出することによって、電池内圧上昇を検知するものが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、上記特許文献1に記載のような電池監視装置では、電槽が樹脂等の弾力性を有する部材からなる場合、容易に弾性変形してしまうため高精度な測定が難しい。一方、電槽が金属などの部材からなる場合、容易に弾性変形しにくいため、電槽の厚さを薄くしないと高精度な測定ができない。逆に、電槽を薄くすると耐圧強度が低下してしまう。また、特許文献2に記載のような電池監視装置では、安全弁が必須になってしまう。
However, in the battery monitoring device as described in Patent Document 1, when the battery case is made of a member having elasticity such as a resin, it is easily elastically deformed, so that highly accurate measurement is difficult. On the other hand, when the battery case is made of a member such as metal, it is difficult to elastically deform easily. Therefore, highly accurate measurement cannot be performed unless the thickness of the battery case is reduced. On the contrary, if the battery case is made thin, the pressure resistance strength is lowered. Moreover, in the battery monitoring apparatus as described in
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、電槽の材質や厚さなどにかかわらず、電池内圧を早期に検出して電池の劣化の進行を抑制することができ、電池の信頼性を向上することができる電池監視装置、密閉型電池、及び密閉型組電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and regardless of the material and thickness of the battery case, the battery internal pressure can be detected at an early stage to suppress the progress of deterioration of the battery. It is an object of the present invention to provide a battery monitoring device, a sealed battery, and a sealed assembled battery that can improve performance.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る電池監視装置は、密閉型電池内の内圧上昇を検知する電池監視装置であって、前記密閉型電池の内部に配置され、前記密閉型電池内の内圧を検知する内圧検知部と、前記検知された密閉型電池内の内圧を示す信号を出力する出力部と、を備え、前記内圧検知部は、前記内圧の変化に応じて変位する移動体の変位の有無を検出する検出部を備え、前記検出部は、前記移動体の変位方向に離間して配される第一検出部及び第二検出部を備え、前記第一検出部は、該移動体の変位途中の第一位置に達する前記移動体の変位の有無を検出し、前記第二検出部は、該移動体の変位途中の第二位置に達する前記移動体の変位の有無を検出し、前記出力部は、前記第一位置及び前記第二位置のそれぞれの位置に達する前記移動体の変位の有無に基づいて前記信号を電気的に出力することを特徴とする。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
A battery monitoring apparatus according to the present invention is a battery monitoring apparatus that detects an increase in internal pressure in a sealed battery, and is disposed inside the sealed battery and detects an internal pressure in the sealed battery ; An output unit that outputs a signal indicating the detected internal pressure in the sealed battery , wherein the internal pressure detection unit detects the presence or absence of displacement of the moving body that is displaced according to a change in the internal pressure. The detection unit includes a first detection unit and a second detection unit that are spaced apart in the displacement direction of the moving body, and the first detection unit is a first position during the displacement of the moving body. The second detecting unit detects whether the moving body reaches a second position in the middle of the displacement of the moving body, and the output unit Whether or not the moving body reaches the first position and the second position. Zui and wherein the electrically output the signal.
この発明によれば、内圧検知部が密閉電池の内部に配置されることから、密閉型電池の内部において、その内圧上昇を検知することができ、そのため、電槽の材質や厚さなどにかかわらず、密閉型電池の内圧を早期に検出して電池の劣化の進行を抑制することができる。 According to the present invention, since the internal pressure detector is disposed inside the sealed battery, an increase in the internal pressure can be detected inside the sealed battery, and therefore, regardless of the material and thickness of the battery case. Therefore, it is possible to detect the internal pressure of the sealed battery at an early stage and suppress the progress of battery deterioration.
この発明においては、密閉型電池内の内圧が変化すると、移動体が変位し、この移動体の変位が検出部によって検出される。
これにより、密閉型電池の内部において、その内圧上昇を検知することができる。
In the present invention, when the internal pressure in the sealed battery changes, the moving body is displaced, and the displacement of the moving body is detected by the detection unit.
Thereby, the increase in the internal pressure can be detected inside the sealed battery.
この発明は、移動体の変位にともない検出部が漸次移動体の変位の有無を検出することによって、移動体がどの位置まで変位したかを検出することができ、内圧の複数の閾値を検出することができる。 According to the present invention, it is possible to detect to which position the moving body is displaced by detecting the presence or absence of the displacement of the moving body gradually with the displacement of the moving body, and to detect a plurality of threshold values of the internal pressure. be able to.
また、本発明に係る電池監視装置は、前記電池監視装置であって、前記移動体の変位方向を規定する案内部を備えていることを特徴とする。 Moreover, the battery monitoring apparatus according to the present invention is the battery monitoring apparatus, and includes a guide unit that defines a displacement direction of the moving body.
特に、前記移動体が通過する筒孔が前記案内部に設けられていることが好ましい。 In particular, it is preferable that a cylindrical hole through which the moving body passes is provided in the guide portion.
この発明は、筒孔内において移動体を移動させることができ、より高い精度で移動体の変位を検出することができる。 According to the present invention, the moving body can be moved in the cylindrical hole, and the displacement of the moving body can be detected with higher accuracy.
また、本発明に係る電池監視装置は、前記電池監視装置であって、前記検出部が、前記移動体の変位の方向と直交する仮想平面上に前記移動体を取り囲むように複数配されていることを特徴とする。 The battery monitoring device according to the present invention is the battery monitoring device, wherein a plurality of the detection units are arranged so as to surround the moving body on a virtual plane orthogonal to the direction of displacement of the moving body. It is characterized by that.
この発明は、検出部によって移動体を案内することができるだけでなく、検出部の一つが故障しても他の検出部によって当該平面位置における移動体の変位を検出することができる。
なお、「仮想平面」とは、一つの仮想平面だけでなく、複数の仮想平面であってもよい。
According to the present invention, not only can the moving body be guided by the detection unit, but even if one of the detection units fails, the displacement of the moving body at the planar position can be detected by the other detection unit.
The “virtual plane” may be not only one virtual plane but also a plurality of virtual planes.
また、本発明に係る電池監視装置は、前記電池監視装置であって、前記検出部が検出した変位の有無を電気的に処理する検出回路を備えていることを特徴とする。 The battery monitoring apparatus according to the present invention is the battery monitoring apparatus, further comprising a detection circuit that electrically processes the presence or absence of the displacement detected by the detection unit.
この発明は、検出部による変位の検出を電気的に処理することができる。 According to the present invention, the detection of displacement by the detection unit can be electrically processed.
また、本発明に係る電池監視装置は、前記電池監視装置であって、前記検出部が、前記移動体と接触して変位する可動接点と、前記検出回路に接続され、変位した前記可動接点と接触する固定接点と、を備えていることを特徴とする。 Further, the battery monitoring apparatus according to the present invention is the battery monitoring apparatus, wherein the detection unit is moved in contact with the movable body and displaced, and the displaced movable contact connected to the detection circuit. And a fixed contact that comes into contact.
この発明は、移動体の変位にともない可動接点が変位して固定接点と接触することによって、検出回路が導通する。これによって、移動体の変位があったことを検出することができる。 In the present invention, when the movable contact is displaced with the displacement of the moving body and comes into contact with the fixed contact, the detection circuit becomes conductive. Thereby, it can be detected that the moving body has been displaced.
また、本発明に係る電池監視装置は、前記電池監視装置であって、前記検出回路が、前記第一検出部と接続された第一抵抗体と、前記第二検出部と接続されて、前記第一抵抗体とは異なる抵抗値を有する第二抵抗体と、前記第一抵抗体及び前記第二抵抗体がそれぞれ並列に接続された電圧源と、を備えていることを特徴とする。 The battery monitoring device according to the present invention, the a battery monitoring device, before Symbol detection circuit comprises a first resistor connected to the first detector, is connected to the second detection unit, A second resistor having a resistance value different from that of the first resistor, and a voltage source in which the first resistor and the second resistor are respectively connected in parallel are provided.
この発明は、第一抵抗体及び第二抵抗体の電圧変化の有無をそれぞれ検出することによって、電池内圧が第一検出部又は第二検出部で検出される移動体変位に対応した内圧に達したかどうかを検出することができる。 According to the present invention, the battery internal pressure reaches the internal pressure corresponding to the displacement of the moving body detected by the first detection unit or the second detection unit by detecting the presence or absence of the voltage change of the first resistor and the second resistor, respectively. It can be detected whether or not.
また、本発明に係る電池監視装置は、前記電池監視装置であって、前記検出部の出力に応じて警報する警報手段、又は、前記検出部の出力に応じて前記密閉型電池が有する充電回路を開放する開放手段を備えていることを特徴とする。 Further, the battery monitoring device according to the present invention is the battery monitoring device, wherein alarm means for alarming according to the output of the detection unit, or charging circuit included in the sealed battery according to the output of the detection unit An opening means for opening the door is provided.
この発明は、単に内圧変化を検出するだけでなく、内圧に応じて警報を発したり、充電を規制したりすることができる。
また、本発明に係る電池監視装置は、前記出力部は、前記移動体の変位可能な範囲が前記検出部を配する位置に応じて分割されており、前記分割された複数の範囲のうち何れの範囲に前記移動体が変位しているかを示す前記信号を出力する。
この発明は、検出部を配する位置に対応付けて移動体の変位可能な範囲を複数の範囲に分割することにより、分割された範囲と内圧が変動する範囲とを対応づけることにより、移動体の位置に応じて内圧の状態を示す信号を出力することができる。
また、本発明に係る電池監視装置は、前記出力部は、前記内圧の危険度に応じて定められる状態が前記分割された範囲に対応づけられており、前記内圧の危険度に応じた前記信号を出力する。
この発明は、移動体の位置に応じて、内圧の危険度に応じた信号を出力することができる。
The present invention can not only detect a change in internal pressure but also issue an alarm or regulate charging in accordance with the internal pressure.
Further, in the battery monitoring device according to the present invention, the output unit is divided according to a position where the movable body is displaceable according to a position where the detection unit is arranged, and any of the divided ranges is selected. The signal indicating whether or not the moving body is displaced within the range is output.
The present invention divides a movable body displaceable range into a plurality of ranges in association with the position where the detection unit is arranged, thereby associating the divided range with a range in which the internal pressure fluctuates. A signal indicating the state of the internal pressure can be output according to the position.
Further, in the battery monitoring device according to the present invention, the output unit is configured such that a state determined according to the risk level of the internal pressure is associated with the divided range, and the signal according to the risk level of the internal pressure is Is output.
The present invention can output a signal corresponding to the risk level of the internal pressure according to the position of the moving body.
本発明に係る密閉型電池は、本発明に係る電池監視装置を備えていることを特徴とする。 The sealed battery according to the present invention includes the battery monitoring device according to the present invention.
この発明は、電池監視装置によって、電池の内圧変化の有無を検知することができる。 According to the present invention, it is possible to detect the presence or absence of a change in the internal pressure of the battery by the battery monitoring device.
また、本発明に係る密閉型組電池は、本発明に係る電池監視装置と、複数の密閉型電池と、を備えていることを特徴とする。 A sealed assembled battery according to the present invention includes the battery monitoring device according to the present invention and a plurality of sealed batteries.
この発明は、複数の密閉型電池のうち、移動体変位に対応した内圧に達した電池の有無を検出することができる。 The present invention can detect the presence or absence of a battery that has reached an internal pressure corresponding to the displacement of a moving body among a plurality of sealed batteries.
本発明によれば、電槽の材質や厚さなどにかかわらず、密閉型電池の内圧を早期に検出して電池の劣化の進行を抑制することができ、安全弁等を設けなくても電池の信頼性を向上することができる。 According to the present invention, regardless of the material and thickness of the battery case, the internal pressure of the sealed battery can be detected at an early stage to suppress the progress of deterioration of the battery. Reliability can be improved.
本発明に係る第1の実施形態について、図1から図7を参照して説明する。
本実施形態に係るリチウムイオン組電池(密閉型組電池)1は、図1に示すように,接続板24を介して電気的に直列に接続された複数のリチウムイオン電池(密閉型電池)2と、リチウムイオン電池2の内圧上昇の有無を検知する電池監視装置3と、を備えている。
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a lithium ion battery assembly (sealed battery assembly) 1 according to this embodiment includes a plurality of lithium ion batteries (sealed battery) 2 electrically connected in series via a
各リチウムイオン電池2は、図2に示すように、正極端子5及び負極端子6と、図示しない正極層及び負極層とがセパレータを介して重ねられてさらに巻回されてなる極板群7と、各端子5,6と極板群7とをつなぐ集電体8と、極板群7及び集電体8が内部に収納されるステンレス製の容器本体10と、正極端子5及び負極端子6が表面に突出して配されて容器本体10に密着される上蓋11と、を備えている。
As shown in FIG. 2, each
電池監視装置3は、図1及び図3に示すように、リチウムイオン電池2の容器本体10の内圧の変化に応じて変位する移動体(内圧検知部)12と、移動体12の変位途中に配されて移動体12の変位の有無を検出するマイクロスイッチ(内圧検出部、検出部)13と、上蓋11と接続されて、移動体12の変位方向を規定する筒状の案内部15と、上蓋11に設けられた挿通孔11Aを塞ぐ有底円筒状のカバー16と、マイクロスイッチ13が検出した変位の有無を電気的に処理する検出回路17と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the battery monitoring device 3 includes a moving body (internal pressure detecting unit) 12 that is displaced according to a change in the internal pressure of the
移動体12及びマイクロスイッチ13は、リチウムイオン電池2の内部に設けられている。
移動体12は、上蓋11の挿通孔11Aを突没可能に配されている。そして、内圧を受ける円柱状の受圧部18と、受圧部18よりも小径とされてマイクロスイッチ13と接触する円柱状の接触部20と、接触部20が先端に配されるように受圧部18から突出して延びる軸部21と、を備えている。
軸部21は、接触部20よりも小径とされており、変位してもマイクロスイッチ13には接触しないようになっている。
受圧部18の外径は、案内部15の内径と略同一に形成されている。受圧部18には、内圧を逃がすための貫通孔18Aが軸方向に設けられている。受圧部18と上蓋11との間には、移動体12を変位方向と反対方向に付勢するベローズ22が配されている。このベローズ22の付勢力は、内圧に応じて移動体12が所定変位可能に調節されている。
The moving
The moving
The
The outer diameter of the
マイクロスイッチ13は、上蓋11に接続されて移動体12の変位の方向Lに沿って延びる柱状体23に対して、所定の間隔で順に離間して配された第一マイクロスイッチ(第一検出部)25、第二マイクロスイッチ(第二検出部)26、及び第三マイクロスイッチ27を備えている。第一マイクロスイッチ25は、最も上蓋11側に配されており、図4に示すように、移動体12の接触部20と接触して変位する第一可動接点(可動接点)25Aと、検出回路17と接続されて第一可動接点25Aが変位して接触する第一固定接点(固定接点)25Bと、を備えている。第二マイクロスイッチ26及び第三マイクロスイッチ27もそれぞれ同様の構成とされ、第二可動接点(可動接点)26A及び第二固定接点(固定接点)26B、第三可動接点(可動接点)27A及び第三固定接点(固定接点)27Bをそれぞれ備えている。そして、例えば、第一可動接点25A、第二可動接点26A、第三可動接点27Aが同一の低側接点28Aとして、第一固定接点25Bが第一高側接点28B、第二固定接点26Bが第二高側接点28C、第三固定接点27Bが第三高側接点28Dとしてそれぞれ検出回路17と接続される。
The microswitch 13 is a first microswitch (first detection unit) that is connected to the
マイクロスイッチ13のそれぞれの配置は、ベローズ22の付勢力との関係もふまえ、例えば、図5に示すように、容器本体10の耐圧性に基づく内圧上昇レベルに応じて決められている。本実施形態では、内圧が「警報レベル1」の圧力に達したときに、移動体12の接触部20が第一マイクロスイッチ25の第一可動接点25Aと接触するように、第一マイクロスイッチ25が配されている。同様に、内圧が、「警報レベル1」よりも高い「警報レベル2」の圧力に達したときに、移動体12の接触部20が第二マイクロスイッチ26の第二可動接点26Aと接触するように、第二マイクロスイッチ26が配されている。第三マイクロスイッチ27は、これ以上の内圧上昇は危険であるとした、「警報レベル1」及び「警報レベル2」よりも高い「危険レベル」の内圧に達したときに、移動体12の接触部20が第三可動接点27Aと接触するように配されている。
The respective arrangements of the microswitches 13 are determined in accordance with the internal pressure increase level based on the pressure resistance of the
検出回路17は、低側接点28A及び第一高側接点28B間に接続された第一抵抗体30と、低側接点28A及び第二高側接点28C間に接続された第二抵抗体31と、低側接点28A及び第三高側接点28D間に接続された第三抵抗体32と、第一抵抗体30、第二抵抗体31、第三抵抗体32が並列に接続された電圧源33と、これらを電気的に接続する配線34と、を備えている。第一抵抗体30、第二抵抗体31、第三抵抗体32は、互いに異なる抵抗値に設定されている。なお、これら第一抵抗体30、第二抵抗体31、第三抵抗体32の抵抗値は、同じであってもよい。
The
すなわち、第一抵抗体30には、複数の第一マイクロスイッチ25が並列に接続されている。同様に、第二抵抗体31には、複数の第二マイクロスイッチ26が、第三抵抗体32には、複数の第三マイクロスイッチ27が、それぞれ並列に接続されている。
That is, a plurality of first
次に、本実施形態に係るリチウムイオン組電池1及び電池監視装置3の作用について説明する。
リチウムイオン電池2が長期にわたって使用されると劣化が進み、図示しない電解液の分解等によって容器本体10の内圧が上昇する。このとき、移動体12の受圧部18が加圧されて、移動体12が、図6(a)に示す状態からベローズ22を圧縮させながら案内部15に沿って変位する。
Next, the operation of the lithium ion assembled battery 1 and the battery monitoring device 3 according to this embodiment will be described.
When the
さらに内圧が上昇すると、図6(b)に示すように、第一マイクロスイッチ25の第一可動接点25Aと接触部20とが接触し、第一可動接点25Aが変位して第一固定接点25Bに押圧される。このとき、第一可動接点25Aと第一固定接点25Bとが導通して、検出回路17の第一抵抗体30に電流が流れる。この第一抵抗体30の電圧を検出することによって、複数のリチウムイオン電池2の何れかの内圧が、図5に示す「警報レベル1」に達したことが検出される。
When the internal pressure further increases, as shown in FIG. 6 (b), the first
さらに内圧が上昇すると、接触部20が第一可動接点25Aから離間する。これにともなって、第一可動接点25Aが復元して第一固定接点25Bから離間し、検出回路17が切断される。そして、第二マイクロスイッチ26の第二可動接点26Aと接触部20とが接触し、第二可動接点26Aが変位して第二固定接点26Bに押圧される。このとき、第二可動接点26Aと第二固定接点26Bとが導通して、検出回路17の第二抵抗体31に電流が流れる。この第二抵抗体31の電圧を検出することによって、内圧が、図5に示す「警報レベル2」に達したことが検出される。
When the internal pressure further increases, the
さらに内圧が上昇し続けると、接触部20が第二可動接点26Aから離間する。そして、第二可動接点26Aと第二固定接点26Bとが離間して、検出回路17が切断される。やがて第三マイクロスイッチ27の第三可動接点27Aと接触部20とが接触し、第三可動接点27Aが変位して第三固定接点27Bに押圧される。このとき、第三可動接点27Aと第三固定接点27Bとが導通して、検出回路17の第三抵抗体32に電流が流れる。この第三抵抗体32の電圧を検出することによって、内圧が、図5に示す「危険レベル」に達したことが検出される。
As the internal pressure continues to rise, the
このリチウムイオン組電池1及び電池監視装置3によれば、移動体12の変位と内圧変化とを予め対応させておくことによって、移動体12の変位の有無から内圧上昇を検知することができる。したがって、従来のように、安全弁を設けなくても、電池内圧を早期に検出してリチウムイオン電池2の劣化の進行を抑制することができ、信頼性を向上することができる。また、容器本体10の形状・材質に関係なく、精度よく内圧上昇を検知することができる。
According to the lithium ion assembled battery 1 and the battery monitoring device 3, an increase in the internal pressure can be detected from the presence or absence of the displacement of the moving
特に、マイクロスイッチ13が、移動体12の変位の方向に所定の間隔で離間して配された第一マイクロスイッチ25、第二マイクロスイッチ26及び第三マイクロスイッチ27を備えている。そのため、マイクロスイッチ13が漸次移動体12の変位の有無を検出することができ、移動体12がどの位置まで変位したかを検出することができ、内圧に関する複数の閾値を検出することができる。
In particular, the microswitch 13 includes a
また、移動体12の変位方向を規定する案内部15を備えている。そのため、案内部15に沿って移動体12を移動させることができ、より高い精度で移動体12の変位を検出することができる。この際、移動体12の受圧部18に貫通孔18Aも設けられているので、移動体12の変位の際に、内圧を逃がして移動体12の移動の精度を高めることができる。
In addition, a
さらに、第一マイクロスイッチ25、第二マイクロスイッチ26及び第三マイクロスイッチ27が、それぞれ移動体12と接触して変位する可動接点25A,26A,27Aと、可動接点25A,26A,27Aがそれぞれ接触する固定接点25B,26B,27Bと、を備えている。そのため、移動体12の変位にともない可動接点25A,26A,27Aがそれぞれ変位して固定接点25B,26B,27Bとそれぞれ接触する。したがって、検出回路17をその都度導通させることができ、移動体12の所定の位置までの変位の有無を電気的に検出することができる。
Furthermore, the first
なお、この電池監視装置3の検知した内圧上昇に応じて、外部に警報を通知したり充電回路を開放するため、図7に示すように、マイクロスイッチ25,26,27の出力に応じて警報する警報手段36、リチウムイオン電池が有する図示しない充電回路を開放する開放手段37、又は図示しない電池回路の開放スイッチ38を備える制御回路40を備えている。
Incidentally, in order to notify the outside of the alarm or open the charging circuit according to the increase in the internal pressure detected by the battery monitoring device 3, as shown in FIG. 7, the alarm is generated according to the output of the
制御回路40は、検出回路17と接続されている。そして、上述した第一抵抗体30、第二抵抗体31、第三抵抗体32の何れか一つを制御用抵抗体41としたとき、制御用抵抗体41の両端の電圧を検出するための第一分圧抵抗体42A及び第二分圧抵抗体42Bと、比較器43と、基準電圧源45とを備えている。第一分圧抵抗体42Aおよび第二分圧抵抗体42Bのインピーダンスは、制御用抵抗体41より、充分大きい値に設定されている。比較器43のマイナス入力端子43Aには、第二分圧抵抗体42Bの両端電圧が入力され、プラス端子43Bは基準電圧源45と接続されている。そして、比較器43の出力端子43Cと警報手段36、開放手段37又は開放スイッチ38とが接続されている。基準電圧源45の電圧は、例えば、1V程度の一定電圧値になっている。第二分圧抵抗体42Bの両端電圧(V42B)は、制御用抵抗体41の両端電圧(V41)を第一分圧抵抗体42Aのインピーダンス(R42A)と、第二分圧抵抗体42Bのインピーダンス(R42B)とで分圧した値、すなわち、
(V41/(R42A+R42B))×R42B=V41/((R42A/R42B)+1)
となる。従って、第一分圧抵抗体42Aと第二分圧抵抗体42Bのインピーダンスの比を調整することにより、第二分圧抵抗体42Bの両端電圧(V42B)を基準電圧源45に応じた適切な値に調整可能である。
The
(V41 / (R42A + R42B)) × R42B = V41 / ((R42A / R42B) +1)
It becomes. Accordingly, by adjusting the impedance ratio of the first
比較器43は、第二分圧抵抗体42Bを介して得られる制御用抵抗体41の両端電圧と、基準電圧源45の電圧とを比較し、制御用抵抗体41の両端電圧のほうが大きくなると、信号を出力するように構成されている。これにより、制御用抵抗体41の両端電圧が基準電圧源45の電圧を超えたとき、すなわち、所定の圧力まで上昇した内圧を検知したときに、警報手段36、開放手段37、又は開放スイッチ38を作動させることができる。
なお、警報手段36は、音、動き(振動など)、光などによって警報するものである。また、開放手段37及び開放スイッチ38は、比較器43からの出力が入力されると、導通を切断する。
The
The alarm means 36 is for alarming by sound, movement (vibration, etc.), light, or the like. Further, the opening means 37 and the
次に、第2の実施形態について図8を参照しながら説明する。
なお、上述した第1の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第2の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る電池監視装置50の第一マイクロスイッチ25、第二マイクロスイッチ26、第三マイクロスイッチ27が、移動体12の変位の方向Lと直交する複数の仮想平面P1、P2、P3上で移動体12を取り囲むようにそれぞれ複数配されているとした点である。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to 1st Embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the first
すなわち、柱状体23が、移動体12の変位の方向Lを中心としてその周囲に複数配されており、第一マイクロスイッチ25が、第一仮想平面P1上に複数配されている。同様に、第二マイクロスイッチ26が、第二仮想平面P2上に、かつ、第三マイクロスイッチ27が、第三仮想平面P3上に、複数配されている。
That is, a plurality of
この電池監視装置50によれば、第1の実施形態に係る電池監視装置3と同様の作用・効果に加えて、各マイクロスイッチ25,26,27によって移動体12の移動を案内することができるだけでなく、仮に同一仮想平面上で一つのマイクロスイッチが故障しても、他のマイクロスイッチによって移動体12の変位を検出することができる。
According to this
次に、第3の実施形態について図9を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第3の実施形態と第2の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る電池監視装置60の案内部61が、移動体12の受圧部18が通過する本体部61Aと、接触部20が通過する筒孔61aが設けられて柱状体23の代わりにマイクロスイッチ62が支持された支持部61Bと、を備えているとした点である。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to other embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
The difference between the third embodiment and the second embodiment is that the
支持部61Bは、円筒状に形成されており、その筒孔61aの内径D1は、移動体12の接触部20の外径D2と略同一の大きさとなっている。マイクロスイッチ62の第一可動接点25A、第二可動接点26A及び第三可動接点27Aは、筒孔61aの内方に突出するようにして配されている。支持部61Bは、厚手のカバー63の内側に装着されている。
The
この電池監視装置60によれば、第1の実施形態に係る電池監視装置3と同様の作用・効果に加えて、内圧上昇にともなって移動体12の受圧部18を本体部61Aに対して、かつ、接触部20を支持部61Bに対してそれぞれ滑動させることができる。したがって、移動体12をより安定して変位させることができ、変位の有無をより高精度に検出することができる。
According to the
次に、第4の実施形態について図10を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第4の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る電池監視装置70の移動体71の軸部72が、受圧部73を貫通して延びて設けられているとした点である。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to other embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
The difference between the fourth embodiment and the first embodiment is that the
案内部75は、移動体71の受圧部73の外径と略同一の内径とされた第一案内部76と、第一案内部76の内方に突出して設けられ、軸部72の外径と略同一の内径の筒孔77Aが形成された第二案内部77と、を備えている。そして、貫通孔77Bが、受圧部73の代わりに第二案内部77に設けられている。
The
この電池監視装置70によれば、第1の実施形態に係る電池監視装置3と同様の作用・効果に加えて、内圧上昇にともなって移動体71の軸部72を第二案内部77に対して、かつ、受圧部73を第一案内部76に対してそれぞれ滑動させることができる。したがって、第3の実施形態と同様に、移動体71をより安定して変位させることができ、変位の有無をより高精度に検出することができる。
According to the
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、電池監視装置がリチウムイオン組電池の内圧上昇を検知するものとしている。しかし、一つのリチウムイオン電池2のみの内圧上昇を検出するものとしてもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, the battery monitoring device detects an increase in internal pressure of the lithium ion assembled battery. However, an increase in internal pressure of only one
また、検出部は、マイクロスイッチのみならず、プッシュスイッチ等の機械式のスイッチでもよく、さらには、その他の接触式、又は光学式といった非接触式のスイッチ・センサーでも構わない。さらに、検出部からの出力を検出回路にて電気的に検知するだけでなく、単に視覚的に検知できるようにしたものでも構わない。 The detection unit is not limited to a micro switch, but may be a mechanical switch such as a push switch, or may be another contact type or optical non-contact type switch sensor. Further, the output from the detection unit may not only be electrically detected by the detection circuit but also simply be visually detected.
また、電池監視装置が上蓋11から突出するようにして設けられているが、これに限らず、上蓋11の内部に隠れるように配されていても構わない。また、既存のリチウムイオン組電池に本発明に係る電池監視装置を装着して使用しても構わない。
Further, although the battery monitoring device is provided so as to protrude from the
1 リチウムイオン組電池(密閉型組電池)
2 リチウムイオン電池(密閉型電池)
3,50,60,70 電池監視装置
12,71 移動体(内圧検知部)
13 マイクロスイッチ(内圧検知部、検出部)
15,61,75 案内部
17 検出回路
24 接続板
25 第一マイクロスイッチ(第一検出部)
26 第二マイクロスイッチ(第二検出部)
25A 第一可動接点(可動接点)
25B 第一固定接点(固定接点)
26A 第二可動接点(可動接点)
26B 第二固定接点(固定接点)
27A 第三可動接点(可動接点)
27B 第三固定接点(固定接点)
30 第一抵抗体
31 第二抵抗体
32 第三抵抗体
33 電圧源
36 警報手段
37 開放手段
40 制御回路
61a,77A 筒孔
L 変位の方向
P1 第一仮想平面(仮想平面)
P2 第二仮想平面(仮想平面)
P3 第三仮想平面(仮想平面)
1 Lithium-ion battery pack (sealed battery pack)
2 Lithium ion battery (sealed battery)
3, 50, 60, 70
13 Micro switch (internal pressure detection part, detection part)
15, 61, 75
26 Second micro switch (second detector)
25A First movable contact (movable contact)
25B First fixed contact (fixed contact)
26A Second movable contact (movable contact)
26B Second fixed contact (fixed contact)
27A Third movable contact (movable contact)
27B Third fixed contact (fixed contact)
30
P2 Second virtual plane (virtual plane)
P3 Third virtual plane (virtual plane)
Claims (12)
前記密閉型電池の内部に配置され、前記密閉型電池内の内圧を検知する内圧検知部と、
前記検知された密閉型電池内の内圧を示す信号を出力する出力部と、
を備え、
前記内圧検知部は、
前記内圧の変化に応じて変位する移動体の変位の有無を検出する検出部を備え、
前記検出部は、
前記移動体の変位方向に離間して配される第一検出部及び第二検出部を含み、
前記第一検出部は、該移動体の変位途中の第一位置に達する前記移動体の変位の有無を検出し、
前記第二検出部は、該移動体の変位途中の第二位置に達する前記移動体の変位の有無を検出し、
前記出力部は、
前記第一位置及び前記第二位置のそれぞれの位置に達する前記移動体の変位の有無に基づいて前記信号を電気的に出力することを特徴とする電池監視装置。 A battery monitoring device for detecting an increase in internal pressure in a sealed battery,
An internal pressure detection unit that is disposed inside the sealed battery and detects an internal pressure in the sealed battery ;
An output unit that outputs a signal indicating the detected internal pressure in the sealed battery;
Equipped with a,
The internal pressure detector
A detection unit that detects the presence or absence of displacement of the moving body that is displaced according to the change in the internal pressure;
The detector is
Including a first detection unit and a second detection unit that are spaced apart in the displacement direction of the moving body,
The first detection unit detects the presence or absence of displacement of the moving body that reaches a first position during the displacement of the moving body,
The second detection unit detects the presence or absence of displacement of the moving body that reaches a second position in the middle of displacement of the moving body,
The output unit is
The battery monitoring apparatus characterized in that the signal is electrically output based on the presence or absence of displacement of the moving body that reaches each of the first position and the second position .
前記検出回路に接続され、変位した前記可動接点と接触する固定接点と、
を備えていることを特徴とする請求項5に記載の電池監視装置。 A movable contact that is displaced in contact with the moving body;
A fixed contact connected to the detection circuit and contacting the displaced movable contact;
The battery monitoring device according to claim 5 , comprising:
前記第一検出部と接続された第一抵抗体と、
前記第二検出部と接続されて、前記第一抵抗体とは異なる抵抗値を有する第二抵抗体と、
前記第一抵抗体及び前記第二抵抗体がそれぞれ並列に接続された電圧源と、
を備えていることを特徴とする請求項5又は6に記載の電池監視装置。 Before Symbol detection circuit,
A first resistor connected to the first detector;
A second resistor connected to the second detector and having a resistance value different from that of the first resistor;
A voltage source in which the first resistor and the second resistor are respectively connected in parallel;
The battery monitoring device according to claim 5 , wherein the battery monitoring device is provided.
を備えていることを特徴とする請求項5から7の何れか一つに記載の電池監視装置。 Alarm means for warning in response to the output of the detector, or claim 5, characterized in that it comprises opening means for opening the charging circuit having said sealed battery in accordance with the output of the detector 7 The battery monitoring device according to any one of the above.
前記移動体の変位可能な範囲が前記検出部を配する位置に応じて分割されており、前記分割された複数の範囲のうち何れの範囲に前記移動体が変位しているかを示す前記信号を出力する
ことを特徴とする請求項1から8の何れか一つに記載の電池監視装置。 The output unit is
A range in which the movable body can be displaced is divided according to a position where the detection unit is arranged, and the signal indicating which range the movable body is displaced among the plurality of divided ranges is provided. The battery monitoring device according to claim 1 , wherein the battery monitoring device outputs the battery.
前記内圧の危険度に応じて定められる状態が前記分割された範囲に対応づけられており、前記内圧の危険度に応じた前記信号を出力する
ことを特徴とする請求項9に記載の電池監視装置。 The output unit is
The battery monitoring according to claim 9 , wherein a state determined according to the risk level of the internal pressure is associated with the divided range, and the signal according to the risk level of the internal pressure is output. apparatus.
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