JP5726218B2 - 電池状態監視装置及び電池パック - Google Patents
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Description
この二次電池状態検出部は、各単位セルのエネルギーを均等化するエネルギー均等化部を備えている。さらに、二次電池状態検出部は、マイクロプロセッサである制御部と、複数の単位セル毎に設けられた抵抗体及び充放電スイッチとを備えている。
さらに、二次電池状態検出部以外に抵抗体を設けるとしても、電極端子に抵抗体を接続するための配線等を別途接続しなければならず、その接続に多大な労力と時間を要してしまうという問題点もある。
すなわち、本発明に係る電池状態監視装置は、電池の一対の電極端子がそれぞれ挿通される端子挿通孔、前記端子挿通孔の周囲に設けられ、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、前記電極端子に接して該電極端子と電気的に接続され且つ固定関係になる固定子、前記電池の安全弁に対向した位置に形成される貫通孔を有する基板と、前記基板に設けられ、一対の前記固定子間に配された抵抗体と、前記基板に設けられ、前記抵抗体及び前記固定子を介して一対の前記電極端子間を電気的に接続可能なスイッチと、を備え、前記スイッチは、前記電池の充電電圧を調整する際に、前記抵抗体及び前記固定子を介して一対の前記電極端子間を電気的に接続するように切り換えられるセルバランス装置と、前記基板に設けられ、前記固定子を介して前記電極端子の温度を計測する温度計測子と、前記基板に設けられ、前記温度計測子に接続された計測配線と、を備え、前記計測配線は、前記貫通孔を挟んで前記抵抗体と反対側に配置されていることを特徴する。
また、放電する際には、スイッチを切り換えるだけでよく、一対の電極端子と抵抗体とを別途配線等で接続する必要がない。よって、電池にセルバランス装置の取り付けを容易にし、その取り付けに要する労力と時間とを低減することができる。
さらに、温度計測子は固定子を介して電極端子の温度、しいては電池の内部の温度を計測することができる。
図1に示すように、電池パック1は、複数の電池2と、電池2の状態を監視する電池状態監視装置3と、複数の電池2を互いに電気的に連結するバスバー4と、複数の電池を制御する制御装置5と、電池2をそれぞれ冷却するファン6とを備えている。なお、本実施形態において、電池2は、リチウムイオン二次電池を例にとって説明する。
図2に示すように、電池2は、複数の正極板10と、複数の負極板20と、負極板20を覆うセパレータ30と、電解液と、これらを収納する金属製の電池ケース60とを有している。
また、このケース本体61の開口は、底板62に対して(+)Y側に形成されている。
ここで、基板100は、その(+)Y側の面を表面、電池2が配される側であるその(−)Y側の面を裏面とする。
シールド層103は導電材で形成され、本実施形態では導電材の一例として銅により形成されている。シールド層103は、配線162,163,164,165,166,171,172に影響し得るノイズを低減する効果を有するため有効であるが、本実施形態において、シールド層103は省略してもよい。
ここで、これら配線162,163,166は、セルバランス配線を構成している。
ここで、配線164,165は、スイッチ182とコネクタとを接続するセルバランススイッチ配線を構成している。
第一配線171は、一端が温度計測子151の正極側端部152Aに接続され、他端がコネクタ161に設けられた端子161Cに接続されている。
図1及び図5に示すように、バスバー4は、隣接する電池2の電極同士を互いに電気的に連結する部材である。このバスバー4には、ボルト4Xが貫通する貫通孔4Aが形成され、電池2の正極端子70、負極端子75に対応する位置に貫通孔4Aが形成されている。この貫通孔4Aにボルト4Xを挿通させて、正極端子70又は負極端子75に形成された雌ねじ70X,75Xにボルト4Xを螺合させることで、バスバー4は電池2の電極に接続される。
図1に示すように、制御装置5は、複数の電池2に取り付けられた電池状態監視装置3に設けられたコネクタ161と、配線Lを介して接続されている。
この制御装置5は、コネクタ161を介して送信される複数の電池2の電圧値の情報に基づいて、電池状態監視装置3を制御する。具体的には、制御装置5は電池2毎の電圧値を収集して、比較する。そして、制御装置5は、収集した電圧値に基づき、各電池2の電圧値を均等化するために、放電対象となる電池2を特定する。その後、制御装置5は、放電対象となる電池2に取り付けられた電池状態監視装置3のコネクタ161を介してスイッチ182に対して、制御信号を入力する。また、制御装置5は、ファン6の起動・停止を制御する。なお、制御装置5の詳細なセルバランス制御については後述する。
なお、制御装置5がセルバランス制御をする際には、電池2と外部負荷との接続を遮断して、電池2から外部負荷に電流が流れていない状態にすることが望ましい。
温度計測子151は、導体である負側固定子141Bを介して負極端子75に接続されているため、負極端子75の温度を計測する。この温度計測子151の正極側端部152Aは、第一配線171を介してコネクタ161に接続されている。また、温度計測子151の負極側端部152Bは、第二配線172を介してコネクタ161に接続されている。これにより、温度計測子151が測定した温度情報が、コネクタ161を介して制御装置5に送信される。
スイッチ182がオン状態からオフ状態に移行して所定時間経過する前又はファン6が所定時間駆動する前でも、抵抗体181の温度は高温のままである。制御装置5は、受信した温度情報を抵抗体181の温度として認識する。
スイッチ182がオン状態からオフ状態に移行して所定時間経過後又はファン6が所定時間駆動した後では、抵抗体181の温度が低下し、その結果、温度計測子151の周辺温度も低下する。そこで、スイッチ182がオン状態からオフ状態に移行して所定時間経過後又はファン6が駆動して所定時間経過したことを条件として、制御装置5は、受信した温度情報を負極端子75の温度として認識する。
また、制御装置5が、セルバランス後に、スイッチ182に対してオフ信号を送信したにもかかわらず、温度計測子151で計測した温度が低下しなし場合にも、制御装置5はセルバランス装置7が異常であると判定する。この場合、例えば、スイッチ182のオン状態からオフ状態への切り換えができていないと判定し、制御装置5はセルバランス装置7を異常と判定することができる。
また、制御装置5は上記のように異常であると判定すると、異常情報を表示装置などの外部装置へ出力し、ユーザに対して通知することもできる。
2…電池
3…電池状態監視装置
5…制御装置
7…セルバランス装置
70…正極端子(電極端子)
75…負極端子(電極端子)
100…基板
111B…負側挿通孔(端子挿通孔)
113…安全弁用孔(貫通孔)
141B…負側固定子(固定子)
151…温度計測子
152A…正極側端部(正極端)
152B…負極側端部(負極端)
161…コネクタ
162,163,166…セルバランス配線
171…第一配線
172…第二配線
181…抵抗体
182…スイッチ
Claims (7)
- 電池の一対の電極端子がそれぞれ挿通される端子挿通孔、前記端子挿通孔の周囲に設けられ、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、前記電極端子に接して該電極端子と電気的に接続され且つ固定関係になる固定子、及び前記電池の安全弁に対向した位置に形成される貫通孔を有する基板と、前記基板に設けられ、一対の前記固定子間に配された抵抗体と、前記基板に設けられ、前記抵抗体及び前記固定子を介して一対の前記電極端子間を電気的に接続可能なスイッチと、を備え、前記スイッチは、前記電池の充電電圧を調整する際に、前記抵抗体及び前記固定子を介して一対の前記電極端子間を電気的に接続するように切り換えられるセルバランス装置と、
前記基板に設けられ、前記固定子を介して前記電極端子の温度を計測する温度計測子と、
前記基板に設けられ、前記温度計測子に接続された計測配線と、を備え、
前記計測配線は、前記貫通孔を挟んで前記抵抗体と反対側に配置されていることを特徴する電池状態監視装置。 - 請求項1に記載の電池状態監視装置において、
前記温度計測子は、前記抵抗体の温度を計測可能な位置に配されて、前記抵抗体の温度又は前記電極端子の温度を計測することを特徴とする電池状態監視装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の電池状態監視装置において、
前記固定子は、前記電極端子の電位を計測するための端子電位計測用端子を成すことを特徴とする電池状態監視装置。 - 電池と、
前記電池の一対の電極端子がそれぞれ挿通される端子挿通孔、前記端子挿通孔の周囲に設けられ、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、前記電極端子に接して該電極端子と電気的に接続され且つ固定関係になる固定子、及び前記電池の安全弁に対向した位置に形成される貫通孔を備える基板と、前記基板に設けられ、一対の前記固定子間に配された抵抗体と、前記基板に設けられ、前記抵抗体及び前記固定子を介して一対の前記電極端子間を電気的に接続可能なスイッチと、を備え、前記スイッチは、前記電池の充電電圧を調整する際に、前記抵抗体及び前記固定子を介して一対の前記電極端子間を電気的に接続するように切り換えられるセルバランス装置と、
前記基板において、前記固定子を介して前記電極端子の温度を計測可能で、且つ、前記抵抗体の温度を計測可能な位置に配されて、前記抵抗体の温度又は前記電極端子の温度を計測する温度計測子と、
前記基板に設けられ、前記温度計測子に接続された計測配線と、
前記電池の状態に応じて、前記温度計測子が計測した温度を、前記電極端子の温度及び前記抵抗体の温度のいずれか一方として認識する制御装置と、を備え、
前記計測配線は、前記貫通孔を挟んで前記抵抗体と反対側に配置されていることを特徴とする電池パック。 - 電池と、
前記電池の一対の電極端子がそれぞれ挿通される端子挿通孔、及び前記端子挿通孔の周囲に設けられ、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、前記電極端子に接して該電極端子と電気的に接続され且つ固定関係になる固定子を備える基板と、前記基板に設けられ、一対の前記固定子間に配された抵抗体と、前記基板に設けられ、前記抵抗体及び前記固定子を介して一対の前記電極端子間を電気的に接続可能なスイッチと、を備え、前記スイッチは、前記電池の充電電圧を調整する際に、前記抵抗体及び前記固定子を介して一対の前記電極端子間を電気的に接続するように切り換えられるセルバランス装置と、
前記基板において、前記固定子を介して前記電極端子の温度を計測可能で、且つ、前記抵抗体の温度を計測可能な位置に配されて、前記抵抗体の温度又は前記電極端子の温度を計測する温度計測子と、
前記電池の状態に応じて、前記温度計測子が計測した温度を、前記電極端子の温度及び前記抵抗体の温度のいずれか一方として認識する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、一対の前記電極端子間を電気的に非接続とするように前記スイッチを制御して、所定時間経過後に、前記温度計測子が計測した温度を前記電極端子の温度として認識することを特徴とする電池パック。 - 電池と、
前記電池の一対の電極端子がそれぞれ挿通される端子挿通孔、及び前記端子挿通孔の周囲に設けられ、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、前記電極端子に接して該電極端子と電気的に接続され且つ固定関係になる固定子を備える基板と、前記基板に設けられ、一対の前記固定子間に配された抵抗体と、前記基板に設けられ、前記抵抗体及び前記固定子を介して一対の前記電極端子間を電気的に接続可能なスイッチと、を備え、前記スイッチは、前記電池の充電電圧を調整する際に、前記抵抗体及び前記固定子を介して一対の前記電極端子間を電気的に接続するように切り換えられるセルバランス装置と、
前記基板において、前記固定子を介して前記電極端子の温度を計測可能で、且つ、前記抵抗体の温度を計測可能な位置に配されて、前記抵抗体の温度又は前記電極端子の温度を計測する温度計測子と、
前記電池の状態に応じて、前記温度計測子が計測した温度を、前記電極端子の温度及び前記抵抗体の温度のいずれか一方として認識する制御装置と、
前記電池を冷却するファンと、を備え、
前記制御装置は、一対の前記電極端子間を電気的に非接続とするように前記スイッチを制御して、前記ファンを駆動した後に、前記温度計測子が計測した温度を前記電極端子の温度として認識することを特徴とする電池パック。 - 電池と、
前記電池の一対の電極端子がそれぞれ挿通される端子挿通孔、及び前記端子挿通孔の周囲に設けられ、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、前記電極端子に接して該電極端子と電気的に接続され且つ固定関係になる固定子を備える基板と、前記基板に設けられ、一対の前記固定子間に配された抵抗体と、前記基板に設けられ、前記抵抗体及び前記固定子を介して一対の前記電極端子間を電気的に接続可能なスイッチと、を備え、前記スイッチは、前記電池の充電電圧を調整する際に、前記抵抗体及び前記固定子を介して一対の前記電極端子間を電気的に接続するように切り換えられるセルバランス装置と、
前記基板において、前記固定子を介して前記電極端子の温度を計測可能で、且つ、前記抵抗体の温度を計測可能な位置に配されて、前記抵抗体の温度又は前記電極端子の温度を計測する温度計測子と、
前記電池の状態に応じて、前記温度計測子が計測した温度を、前記電極端子の温度及び前記抵抗体の温度のいずれか一方として認識する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、一対の前記電極端子間を電気的に接続とするように前記スイッチを制御にした後に、前記温度計測子が計測した前記抵抗体の温度が上昇しない場合、又は、一対の前記電極端子間を電気的に非接続とするように前記スイッチを制御した後に、前記温度計測子が計測した前記抵抗体の温度が低下しない場合に、前記セルバランス装置が異常と判定することを特徴とする電池パック。
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