JP6050814B2 - 集合電池用断熱容器、集合電池用制御装置及び集合電池用故障検出方法 - Google Patents

集合電池用断熱容器、集合電池用制御装置及び集合電池用故障検出方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6050814B2
JP6050814B2 JP2014520972A JP2014520972A JP6050814B2 JP 6050814 B2 JP6050814 B2 JP 6050814B2 JP 2014520972 A JP2014520972 A JP 2014520972A JP 2014520972 A JP2014520972 A JP 2014520972A JP 6050814 B2 JP6050814 B2 JP 6050814B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
assembled battery
conductor
conducting wire
wire
insulating layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014520972A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2013187096A1 (ja
Inventor
基広 福原
基広 福原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP2014520972A priority Critical patent/JP6050814B2/ja
Publication of JPWO2013187096A1 publication Critical patent/JPWO2013187096A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6050814B2 publication Critical patent/JP6050814B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4228—Leak testing of cells or batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/16—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means
    • G01M3/18—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/186—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6571—Resistive heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/222—Inorganic material
    • H01M50/224—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/284—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with incorporated circuit boards, e.g. printed circuit boards [PCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/298—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the wiring of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

本発明は、多数の単電池が接続されて構成され、高温で運転される集合電池に適用される集合電池用断熱容器、集合電池用制御装置及び集合電池用故障検出方法に関する。
ナトリウム−硫黄電池（以下、「ＮａＳ電池」と記す。）は、活物質である金属ナトリウム及び硫黄が固体電解質管により隔離収納された構造の高温二次電池であり、約３００℃の高温に加熱されると、溶融された両活物質の電気化学反応により、所定のエネルギーが発生する。そして、通常、ＮａＳ電池は、複数の単電池を立設集合し、相互に接続した電池モジュールの形で用いられている。すなわち、電池モジュールは、複数の単電池を直列に接続した回路（ストリング）を、並列に接続してブロックを構成し、さらに該ブロックを少なくとも２以上直列に接続した集合電池の形態を有する。
集合電池用断熱容器は、ＮａＳ電池のような、高温で運転される電池モジュールの高温状態を維持することを目的として、電池モジュールが収容される内部空間と外部空間とを断熱させるために用いられるものである。集合電池用断熱容器は、電池モジュールの組立性や取り扱いの容易さを考慮して、上面が開放され、高温で運転される電池モジュールが収容される箱体と、箱体の上面側に載置される蓋体とを備えた箱形構造を採用することが一般的である（例えば特許第３６９３９８３号公報参照）。
また、ＮａＳ電池において、このような適切な運転を実現するための集合電池用制御装置は、電池モジュール毎に独立して備わるモジュール制御器と、汎用機器である例えばシーケンサとを備える。各モジュール制御器により各電池モジュールの作動電圧及び作動温度を計測し運転状態を監視すると共に、各電池モジュールに備わるヒータをＯＮ／ＯＦＦさせてＮａＳ電池の作動温度を調節する。また、シーケンサに備わる電流計測機能により、ＮａＳ電池の例えば放電電流を計測してシーケンサにおいて電圧降下を算出し放電カットオフ電圧を求め、ＮａＳ電池の放電末（放電深度）の検出を行っている（例えば特開２００３−２８８９５０号公報参照）。なお、カットオフ電圧とは、ＮａＳ電池の充電末あるいは放電末を判断する上で基準となる電圧をいう。
また、電池モジュールの故障（ブロック単位の故障等）を検出する方法としては、各ブロックの放電深度を比較することにより、電池モジュールの故障を検出する方法が開示されている（例えば、特開平３−１５８７８１号公報参照）。この方法は、電池モジュールを構成するブロック毎に電池の故障の有無を判断するため、ブロックを構成する個々のＮａＳ単電池毎に故障を検出する方法と比較して、装置が複雑化せず、また、製造コストも低減できる点において好適である。
ところで、単電池の故障ひいてはモジュールの故障の要因は、単電池の内部短絡又は外部短絡と考えられる。
単電池の外部短絡は、単電池内の活物質の漏洩による外部短絡ループの形成が挙げられる。単電池の内部短絡はベータ管の破損等による短絡が挙げられる。
これら単電池の外部短絡及び内部短絡は、上述したブロック毎の放電深度を把握することで検出することができるが、短絡による放電深度の変化は、急激ではなく、比較的長い期間にわたって徐々に行われるため、検出精度が低いと、故障が発生した際の初動行為が遅延するというリスクがある。
そこで、放電深度の変化の検出精度を高めることが考えられるが、ブロック毎の放電深度の変化を検出する手法とは異なった手法を簡単に実現させることができる集合電池用断熱容器、集合電池用制御装置及び集合電池用故障検出方法の提案が望まれている。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、活物質が漏洩している単電池の有無を簡単に検出することができる構造を具備し、ブロック毎の放電深度の変化を検出する手法とは異なった故障検出手法を簡単に実現させることができる集合電池用断熱容器及び集合電池用制御装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、活物質が漏洩している単電池の有無をリアルタイムに検出することができ、故障が発生した際の初動行為の遅延のリスクを回避することができる集合電池用故障検出方法を提供することを目的とする。
［１］ 第１の本発明に係る集合電池用断熱容器は、上面が開放され、複数の単電池を直列乃至並列に接続してなる集合電池が収容される箱体と、前記箱体の上面側に載置される蓋体とを備え、前記箱体と前記蓋体とによって形成され、前記集合電池が収容される内部空間と、外部空間とを、断熱させるための集合電池用断熱容器であって、前記箱体の底部に、前記集合電池からの活物質の漏洩を検出するための回路部材を有することを特徴とする。
これにより、活物質が漏洩している単電池の有無を簡単に検出することができ、ブロック毎の放電深度の変化を検出する手法とは異なった故障検出手法を簡単に実現させることができる。その結果、活物質が漏洩している単電池の有無をリアルタイムに検出することができ、故障が発生した際の初動行為の遅延のリスクを回避することができる。
［２］ 第１の本発明において、前記回路部材は、ヒータ線とは別に配線された少なくとも１つの導線を有するようにしてもよい。この場合、導線の抵抗値を計測し、抵抗に変化があった場合に、１以上の単電池に活物質の漏洩故障があったことがわかる。
［３］ また、前記導線は、少なくとも前記集合電池を前記箱体の底部に投影した図形全体にわたって張り巡らされていることが好ましい。これにより、集合電池を構成する複数の単電池のうち、活物質が漏洩している単電池の有無を簡単に検出することができる。
［４］ さらに、前記導線は、くし歯状に張り巡らされて配線されていることが好ましい。導線をくし歯状に配線することで、導線が抵抗線としても機能し、これにより、活物質の接触による抵抗変化が大きくなり、活物質が漏洩している単電池の有無を早期に検出することができる。
［５］ また、前記回路部材は、前記ヒータ線上に積層され、前記導線が載置される第１絶縁層と、前記導線上に積層された第２絶縁層とを有し、前記第２絶縁層は、前記集合電池が収容された前記内部空間から前記導線にかけて貫通する複数の孔を有するようにしてもよい。この場合、１以上の単電池から活物質が漏洩すると、漏洩した活物質が第２絶縁層の孔を通して導線に到達することとなるため、活物質が漏洩している単電池の有無を簡単に検出することができる。
［６］ さらに、前記回路部材は、共にくし歯状に張り巡らされて配線された第１導線及び第２導線を有し、前記第１導線の隣接するくし歯の間に、前記第２導線のくし歯が位置するように配線されていてもよい。これにより、例えば第１導線及び第２導線のくし歯のピッチを単電池の配列ピッチの２倍以下にすれば、上面から見たときの隣接する第１導線のくし歯と第２導線のくし歯との間隔を、単電池の配列ピッチ以下にすることができ、１つの単電池のみの活物質の漏洩故障でも確実に、且つ、リアルタイムに検出することが可能となる。
［７］ また、前記回路部材は、共にくし歯状に張り巡らされて配線された第１導線及び第２導線を有し、前記第１導線のくし歯の方向と前記第２導線のくし歯の方向とが異なっていてもよい。この場合も、１つの単電池のみの活物質の漏洩故障でも確実に、且つ、リアルタイムに検出することが可能となる。
［８］ さらに、前記回路部材は、前記ヒータ線上に積層され、前記第１導線が載置される第１絶縁層と、前記第１導線上に積層され、前記第２導線が載置される第２絶縁層と、前記第２導線上に積層された第３絶縁層とを有し、前記第３絶縁層は、前記集合電池が収容された前記内部空間から前記第２導線にかけて貫通する複数の孔を有し、前記第２絶縁層は、前記第２導線から前記第１導線にかけて貫通する複数の孔を有するようにしてもよい。
この場合、１以上の単電池から活物質が漏洩すると、漏洩した活物質が第３絶縁層の孔を通して第２導線に到達し、あるいは、漏洩した活物質が第３絶縁層の孔及び第２絶縁層の孔を通して第１導線に到達し、あるいは、漏洩した活物質が第３絶縁層の孔を通して第２導線に到達した後、さらに第２絶縁層の孔を通して第１導線に到達することとなるため、活物質が漏洩している単電池の有無を簡単に検出することができる。
［９］ 第２の本発明に係る集合電池用制御装置は、内部にヒータ線を有する集合電池用断熱容器に収容され、複数の単電池を直列乃至並列に接続してなる集合電池の集合電池用制御装置であって、前記集合電池からの活物質の漏洩を検出する活物質漏洩検出部を有し、前記活物質漏洩検出部は、前記集合電池用断熱容器内に、前記ヒータ線とは別に配線された少なくとも１つの導線と、前記導線の抵抗値を計測する抵抗計測部と、前記抵抗計測部にて計測した抵抗値に変化があった場合に、前記集合電池から活物質の漏洩があったことを示す漏洩検知信号を出力する漏洩判別部と、を有することを特徴とする。
これにより、活物質が漏洩している集合電池の有無を簡単に検出することができ、ブロック毎の放電深度の変化を検出する手法とは異なった故障検出手法を簡単に実現させることができる。その結果、活物質が漏洩している集合電池の有無をリアルタイムに検出することができ、故障が発生した際の初動行為の遅延のリスクを回避することができる。
［１０］ 第２の本発明において、前記集合電池用断熱容器内に、前記ヒータ線とは別に配線された第１導線及び第２導線を有し、前記抵抗計測部は、前記第１導線及び前記第２導線の各抵抗値を計測し、前記漏洩判別部は、前記第１導線の抵抗値、前記第２導線の抵抗値、前記第１導線の抵抗値と前記第２導線の抵抗値との差分のうち、いずれか１つ以上に変化があった場合に、前記漏洩検知信号を出力するようにしてもよい。
［１１］ 第３の本発明に係る集合電池用故障検出方法は、内部にヒータ線を有する集合電池用断熱容器に収容され、複数の単電池を直列乃至並列に接続してなる集合電池の故障を検出する集合電池用故障検出方法であって、前記集合電池用断熱容器は、内部に前記ヒータ線とは別に配線された少なくとも１つの導線を有し、前記導線の抵抗値を計測する第１ステップと、計測した抵抗値に変化があった場合に、前記集合電池から活物質の漏洩故障があったことを示す信号を出力する第２ステップと、を有することを特徴とする。
以上説明したように、本発明に係る集合電池用断熱容器及び集合電池用制御装置によれば、活物質が漏洩している単電池の有無を簡単に検出することができる構造を具備し、ブロック毎の放電深度の変化を検出する手法とは異なった故障検出手法を簡単に実現させることができる。
また、本発明に係る集合電池用故障検出方法によれば、活物質が漏洩している単電池の有無をリアルタイムに検出することができ、故障が発生した際の初動行為の遅延のリスクを回避することができる。
本実施の形態に係る集合電池用断熱容器の構成を示す縦断面図である。 電池モジュールを示す等価回路図である。 ヒータ部材及び回路部材の積層構造を示す分解斜視図である。 第１導線及び第２導線の配線形態の一例を示す説明図である。 第１導線及び第２導線の配線形態の他の例を示す説明図である。 本実施の形態に係る集合電池用制御装置を電池モジュール列と共に示す構成図である。 本実施の形態に係る集合電池用制御装置の構成を示すブロック図である。 制御装置における計測制御部の電圧計測部の構成を示す回路図である。 制御装置における活物質漏洩検出部の第２電圧計測部の構成を示す回路図である。
以下、本発明に係る集合電池用断熱容器、集合電池用制御装置及び集合電池用故障検出方法を例えばＮａＳ電池に適用した実施の形態例を図１〜図９を参照しながら説明する。
先ず、本実施の形態に係る集合電池用断熱容器（以下、断熱容器１０と記す）は、図１に示すように、上面が開放された箱体１２と、箱体１２の上面側に載置される蓋体１４とによって構成されている。
箱体１２は、例えばステンレスからなる板材によって構成し、それ自体が中空部を有する箱状に形成されている。中空部は、気密的に封止された密閉空間であり、図示されない真空バルブによって、中空部と外部空間とが連通し得る構造となっている。中空部には、ガラス繊維を接着剤で板状に固化させた多孔質の真空断熱ボード１６を装填して、箱体１２を真空断熱構造とした。
蓋体１４は、箱体１２と同様に例えばステンレスからなる板材によって構成し、その内面側（下面側）に、必要最小限の断熱性を得るための断熱材層を配置し、中空部２０に少なくとも２以上の脱着可能な断熱板２２を積層充填することにより、蓋体１４（上面）のみを大気断熱構造にして,、且つ、断熱容器１０の上面からの放熱量を制御可能にした。
断熱容器１０には、箱体１２と蓋体１４とによって形成される内部空間２４に、複数の単電池２６を直列乃至並列に立てた状態で接続してなる電池モジュール２８（集合電池）を収容した。単電池２６の破損、異常加熱、あるいは活物質の漏洩等に対応できるように、図示しないが、消火砂として珪砂を箱体１２と電池モジュール２８との間隙に充填した。
電池モジュール２８は、図２に示すように、２以上のブロック３０が直列接続されて構成され、各ブロック３０は、２以上の単電池２６が直列接続した２以上の回路（ストリング３２）が並列に接続されて構成されている。例えば８つの単電池２６を直列接続して１つのストリング３２を構成し、１２個のストリング３２を並列に接続して、１つのブロック３０を構成し、４つのブロック３０を直列に接続して１つの電池モジュール２８を構成する等が挙げられる。
そして、断熱容器１０の箱体１２の底部には、電池モジュール２８を高温に熱するためのヒータ部材３４と、該ヒータ部材３４上に積層され、電池モジュール２８からの活物質の漏洩を検出するための回路部材３６とを有する。
ヒータ部材３４は、図３にも示すように、最下層に位置する下層絶縁層３８と、下層絶縁層３８上に積層された下層均熱板４０と、下層均熱板４０上に積層された中間絶縁層４２と、中間絶縁層４２上に積層されたヒータ線４４と、ヒータ線４４上に積層された上層絶縁層４６と、上層絶縁層４６上に積層された上層均熱板４８とを有する。各絶縁層としては、例えば電気絶縁用のマイカシート等を使用することができる。また、各均熱板としては、アルミニウム板等を使用することができる。
回路部材３６は、ヒータ部材３４の上層均熱板４８上に積層された第１絶縁層５０ａと、第１絶縁層５０ａ上に積層された第１導線５２Ａと、第１導線５２Ａ上に積層された第２絶縁層５０ｂと、第２絶縁層５０ｂ上に積層された第２導線５２Ｂと、第２導線５２Ｂ上に積層された第３絶縁層５０ｃとを有する。この第３絶縁層５０ｃ上に電池モジュール２８が載置固定される。第１絶縁層５０ａ〜第３絶縁層５０ｃとしては、ヒータ部材３４の場合と同様に、例えばマイカシートを使用することができる。第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂとしては、例えばニッケル線等を使用することができる。
第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂは、少なくとも電池モジュール２８を箱体１２の底部に投影した図形５４（図４及び図５参照）の全体にわたって張り巡らされており、図４の例では、共にくし歯状に張り巡らされて配線され、特に、第１導線５２Ａ（破線で示す）の互いに隣接するくし歯５６ａの間に、第２導線５２Ｂ（実線で示す）のくし歯５６ｂが位置するように配線されている。もちろん、図５に示すように、第１導線５２Ａのくし歯５６ａの方向と第２導線５２Ｂのくし歯５６ｂの方向とが異なるように配線してもよい。図５では、互いに直交する方向に形成した例を示す。第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂをくし歯状に配線することで、それぞれ抵抗線としても機能し、これにより、活物質の接触による抵抗変化が大きくなり、活物質が漏洩している単電池の有無を早期に検出することができる。
また、例えば図１及び図３に示すように、第３絶縁層５０ｃは、電池モジュール２８が収容された内部空間２４から第２導線５２Ｂにかけて貫通する複数の孔５８ａを有し、第２絶縁層５０ｂも、第２導線５２Ｂから第１導線５２Ａにかけて貫通する複数の孔５８ｂを有する。各孔５８ａ、５８ｂは、電池モジュール２８から漏洩した活物質が孔５８ａを通して第２導線５２Ｂに到達し、さらに孔５８ｂを通して第１導線５２Ａに到達する程度の数、径及び配列ピッチを有する。
従って、電池モジュール２８のうち、１以上の単電池２６から活物質が漏洩すると、漏洩した活物質が第３絶縁層５０ｃの孔５８ａを通して第２導線５２Ｂに到達し、あるいは、漏洩した活物質が第３絶縁層５０ｃの孔５８ａ及び第２絶縁層５０ｂの孔５８ｂを通して第１導線５２Ａに到達し、あるいは、漏洩した活物質が第３絶縁層５０ｃの孔５８ａを通して第２導線５２Ｂに到達した後、さらに第２絶縁層５０ｂの孔５８ｂを通して第１導線５２Ａに到達することとなる。
第１導線５２Ａに活物質が接触すると、例えば隣接するくし歯５６ａ間を活物質が短絡したり、第１導線５２Ａのうち、活物質が接触した部分が侵食（腐食）したり、断線することとなる。くし歯５６ａ間が短絡すると、第１導線５２Ａの全体の抵抗値が低下することとなる。また、第１導線５２Ａの一部が侵食したり、断線すると、第１導線５２Ａの全体の抵抗値が高くなる。これは、第２導線５２Ｂについても同様である。
このことから、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの各抵抗値を計測し、第１導線５２Ａの抵抗値Ｒ１、第２導線５２Ｂの抵抗値Ｒ２、第１導線５２Ａの抵抗値Ｒ１と第２導線５２Ｂの抵抗値Ｒ２との差分ΔＲのうち、いずれか１つ以上に変化があった場合に、電池モジュール２８のうち、１以上の単電池２６に活物質の漏洩故障があったことがわかる。第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの各抵抗値Ｒ１及びＲ２は、構成材料の温度特性に依存し、内部空間２４の温度変化に応じて変化することになるため、予想される温度変化による第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの各抵抗値Ｒ１及びＲ２の変化幅（Δｒ１及びΔｒ２）を実験等で予め求めておき、第１導線５２Ａの抵抗値Ｒ１が予め設定された変化幅Δｒ１を超えて変化（高くなるあるいは低くなる）した場合、あるいは第２導線５２Ｂの抵抗値Ｒ２が予め設定された変化幅Δｒ２を超えて変化（高くなるあるいは低くなる）した場合に、１以上の単電池２６に活物質の漏洩故障があったとして判定する。一方、第１導線５２Ａの抵抗値Ｒ１と第２導線５２Ｂの抵抗値Ｒ２との差分ΔＲをとる場合は、上述した変化幅を吸収することができるため、差分ΔＲに変化があった段階で、活物質の漏洩故障があったとして判定してもよい。もちろん、予めしきい値Δｒth（前記変化幅Δｒ１及びΔｒ２よりも小さい幅でもよい）を設定し、差分ΔＲにしきい値Δｒth以上の変化があった段階で、活物質の漏洩故障があったとして判定してもよい。ただ、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂが同時に断線したり、同時に短絡した場合、抵抗値の差分ΔＲに変化が出ないという懸念があるが、第１導線５２Ａが第２導線５２Ｂよりも下に載置されているため、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂが同時に断線したり、同時に短絡するというケースはほとんど発生しないと考えられる。しかし、故障が発生した際の初動行為が遅延するというリスクを回避するためにも、抵抗値の差分ΔＲの監視に加えて、第１導線５２Ａの抵抗値Ｒ１の変化、第２導線５２Ｂの抵抗値Ｒ２の変化を並行して監視することが好ましい。
第１導線５２Ａの抵抗値Ｒ１は、第１導線５２Ａに微小なセンス電流Ｉ１を流し、第１導線５２Ａの両端電圧Ｖ１を検出して、Ｒ１＝Ｖ１／Ｉ１を演算することによって求めることができる。同様に、第２導線５２Ｂの抵抗値Ｒ２についても、第２導線５２Ｂに微小なセンス電流Ｉ２を流し、第２導線５２Ｂの両端電圧Ｖ２を検出して、Ｒ２＝Ｖ２／Ｉ２を演算することによって求めることができる。
このように、本実施の形態に係る集合電池用断熱容器１０においては、箱体１２の底部に、電池モジュール２８からの活物質の漏洩を検出するための回路部材３６を設置するようにしたので、活物質が漏洩している単電池２６の有無を簡単に検出することができ、ブロック３０毎の放電深度の変化を検出する手法とは異なった故障検出手法を簡単に実現させることができる。これにより、活物質が漏洩している単電池２６の有無をリアルタイムに検出することができ、故障が発生した際の初動行為の遅延のリスクを回避することができる。
特に、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂを、少なくとも電池モジュール２８を箱体１２の底部に投影した図形５４の全体にわたって張り巡らすようにしたので、１以上の単電池２６の活物質の漏洩故障を確実に、且つ、リアルタイムに検出することが可能となる。本実施の形態では、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂを、共にくし歯状に張り巡らせて配線し、特に、第１導線５２Ａの隣接するくし歯５６ａの間に、第２導線５２Ｂのくし歯５６ｂが位置するように配線したので、例えば第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂのくし歯５６ａ及び５６ｂのピッチを単電池２６の配列ピッチの２倍以下にすれば、上面から見たときの隣接する第１導線５２Ａのくし歯５６ａと第２導線５２Ｂのくし歯５６ｂとの間隔を、単電池２６の配列ピッチ以下にすることができ、１つの単電池２６のみの活物質の漏洩故障でも確実に、且つ、リアルタイムに検出することが可能となる。もちろん、図５に示すように、第１導線５２Ａのくし歯５６ａの方向と第２導線５２Ｂのくし歯５６ｂの方向とが異なるように配線しても、同様の効果を得ることができる。
上述の例では、２つの導線（第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂ）を用いた例を示したが、その他、１つの導線（第１導線５２Ａ又は第２導線５２Ｂ）のみを用いてもよいし、３つ以上の導線を用いてもよい。
次に、本実施の形態に係る集合電池用制御装置（以下、制御装置１００と記す）について図６〜図９を参照しながら説明する。
制御装置１００は、図６に示すように、架台１０２内に設けられ、主に計測制御部１０４とヒータ駆動部１０６とを有する。計測制御部１０４は、図７に示すように、電池モジュール２８毎に作動温度Ｔ及び作動電圧Ｖを計測する温度計測部１０８及び電圧計測部１１０と、複数の電池モジュール２８が直列に接続された電池モジュール列１１２の電流を電流計測線１１４を介して計測する電流計測部１１６と、これら温度計測部１０８、電圧計測部１１０及び電流計測部１１６からの計測結果に基づいて、放電カットオフ電圧や充電カットオフ電圧等を求める演算部１１８と、電池モジュール２８からの活物質の漏洩を検出する活物質漏洩検出部１２０と、外部との信号の送受を行うインターフェイス１２２とを有する。
温度計測部１０８は、例えば、電池モジュール２８に設置された図示しない温度センサから温度計測線１２４を通じて送られてくる検出値に基づいて、電池モジュール２８の作動温度Ｔを計測する。温度センサとしては、例えば熱電対によるもの、温度による電気抵抗変化を利用するもの等が挙げられる。
電圧計測部１１０は、電池モジュール２８内の各ブロック３０毎に電圧を計測できることが好ましい。精度よく計測が可能となり、過充電又は過放電を確実に避けることができるからである。
電圧計測部１１０の回路構成としては、例えば１つの電池モジュール２８に対応した回路構成を示すと、図８に示すように、直列接続された４つのブロック３０（第１ブロック３０Ａ〜第４ブロック３０Ｄ）の両端（一端及び他端）並びに各ブロック３０間の接点に接続される５本の電圧計測線１２６と、各電圧計測線１２６に対応して直列接続されたヒューズ１２８と、電圧計測の際に連動してオンとされるリレー１３０と、ブロック単位に電圧計測線１２６を選択するスイッチ回路ＳＷ（第１スイッチ回路ＳＷ１〜第５スイッチ回路ＳＷ５）と、ブロック単位に供給される信号を整流してほぼ直流の電圧信号に変換する整流器１３２と、整流器１３２からの電圧信号を例えば１２ビットのデジタル信号（ブロック単位の電圧値）に変換する差動Ａ／Ｄ変換器１３４と、所定の絶縁耐圧を確保しつつ差動Ａ／Ｄ変換器１３４からのデジタル信号を演算部１１８へ伝送するデジタル信号用のフォトカプラアレイ１３６と、符号ビット用のフォトカプラ１３８と、リレー１３０及びスイッチ回路ＳＷのオン／オフを制御し、スイッチ回路ＳＷの切替タイミングに応じた信号を演算部１１８に出力するスイッチング制御回路１４０とを有する。各スイッチ回路ＳＷは、例えばアバランシェ形ダイオードが逆並列で内蔵された電力用金属酸化半導体電界効果トランジスタにて構成することができる。
例えば第１ブロック３０Ａ〜第４ブロック３０Ｄの各電圧値を順番に演算部１１８に送る場合は、先ず、リレー１３０をオンにし、続いて、第１スイッチ回路ＳＷ１及び第２スイッチ回路ＳＷ２を共にオンにする。この切替タイミングが演算部１１８に伝達され、演算部１１８から差動Ａ／Ｄ変換器１３４に「正」の符号ビットを示す信号をフォトカプラ１３８を介して伝達する。第１スイッチ回路ＳＷ１及び第２スイッチ回路ＳＷ２がオンになることによって、第１ブロック３０Ａの両端電圧が整流器１３２を介して差動Ａ／Ｄ変換器１３４に供給され、そのままデジタル信号に変換されて、フォトカプラアレイ１３６を介して演算部１１８に送られる。
その後、第２スイッチ回路ＳＷ２のオンを維持しながら、第１スイッチ回路ＳＷ１をオフにし、第３スイッチ回路ＳＷ３をオンにする。この切替タイミングが演算部１１８に伝達され、演算部１１８から差動Ａ／Ｄ変換器１３４に今度は「負」の符号ビットを示す信号をフォトカプラ１３８を介して伝達する。第２スイッチ回路ＳＷ２及び第３スイッチ回路ＳＷ３がオンであることから、今度は第２ブロック３０Ｂの両端電圧が整流器１３２を介して差動Ａ／Ｄ変換器１３４に供給され、デジタル信号に変換された後、符号が反転（正の電圧値に変換）されて、フォトカプラアレイ１３６を介して演算部１１８に送られる。以下同様にして、第３ブロック３０Ｃ及び第４ブロック３０Ｄの各両端電圧がそれぞれデジタル信号に変換されて演算部１１８に送られる。
図８に示す回路構成は、説明を簡単にするために、１つの電池モジュール２８に対応した回路構成を示したが、本実施の形態に示すように、２以上の電池モジュール２８が直列接続された１つの電池モジュール列１１２に対応させる場合は、１つの電池モジュール列１１２に含まれる電池モジュール２８の個数に１つの電池モジュール２８に含まれるブロック３０の個数を乗算した個数のヒューズ１２８、リレー１３０及びスイッチ回路ＳＷをそれぞれ接続し、リレー１３０を電池モジュール単位にオン／オフ制御し、スイッチ回路ＳＷをブロック単位にオン／オフ制御すればよい。
演算部１１８は、４つの電池モジュール２８に対して順番に放電カットオフ電圧と充電カットオフ電圧とを求める。
具体的には、放電時は、温度計測部１０８と電流計測部１１６により計測された作動温度Ｔ及び放電電流Ｉdと、電池モジュール２８の内部抵抗Ｒ、温度係数Ｋt（作動温度Ｔにより変動）から、放電カットオフ電圧ＶLを下記演算式（１）、
ＶL＝Ｖo×ｎ−Ｉd×Ｒ×Ｋt …（１）
により求め、電圧計測部１１０により計測された作動電圧Ｖとの比較を行う。ここで、Ｖoは陰極のナトリウムが欠乏する直前の単電池２６の開路電圧を指し、概ね１．８２Ｖであり、ｎは、ブロック３０に含まれる単電池２６の数である。そして、下記関係式（２）式が成立すると放電完了（放電末）と判断し、単電池２６の放電を終了させるための信号を生成して出力する。
ＶL＞Ｖ …（２）
また、充電時は、電流計測部１１６で計測された充電電流Ｉcと電池モジュール２８の内部抵抗Ｒより、充電カットオフ電圧ＶHを次の演算式（３）、
ＶH＝（ＶI＋α）×ｎ−Ｉc×Ｒ …（３）
により求め、電圧計測部１１０により計測された作動電圧Ｖとの比較を行う。ここで、ＶIは充電末の単電池２６の開路電圧を指し概ね２．０７５Ｖであり、ｎは、ブロック３０に含まれる単電池２６の数である。また、αは充電末に発生する分極抵抗分を示し、概ね０．０５〜０．１５Ｖである。すなわち、充電カットオフ電圧ＶHは、ＮａＳ電池として理論上の充電末開路電圧に分極分を見込んだ電圧を示す。
そして、下記関係式（４）式が成立すると、充電末と判断し、単電池２６の充電を終了させるための信号を生成して出力する。
ＶH＜Ｖ …（４）
計測した温度、電圧及び電流の各値によっては、充電もしくは放電の禁止あるいは停止の判断等を行い、ＮａＳ電池をより安定に運転する。
なお、上述した温度計測部１０８においても、電圧計測部１１０と同様の差動Ａ／Ｄ変換器１３４及びフォトカプラアレイ１３６等を接続することが好ましい。
計測制御部１０４において、温度計測部１０８及び電圧計測部１１０及び電流計測部１１６により計測された温度及び電圧及び電流の各計測値（データ）は、演算部１１８に取り込まれると共に、インターフェイス１２２及び外部電線（ネットワークを含む）を通じて例えば遠隔の監視機器に送信される。
ヒータ駆動部１０６は、図６及び図７に示すように、通常数ｋＷ程度であるヒータ１４２（負荷）に流れる電流に耐え得る容量の、例えば半導体素子からなるリレーを有し、そのリレーによって各ヒータ電源線１４４を接続／遮断し、ヒータ１４２に供給されるヒータ電力を供給／停止することができるようになっている。ヒータ短絡時の機器、電線を保護するためリレーと直列にヒューズを設けることが好ましい。
ヒータ駆動部１０６は、計測制御部１０４から予め設定されたタイムスケジュールに従って出力されるヒータ制御信号（例えば接点信号）に従い、ヒータ電源線１４４を介してヒータ１４２に供給されるヒータ電力を供給／停止することによって、各ヒータ１４２をオン／オフ制御する。本例においては、ヒータ１４２は、それぞれを独立して制御可能な底面用の上述したヒータ線４４（５．６ｋＷ）と側面用の図示しないヒータ線（１．８ｋＷ）から構成され、電池モジュール２８毎にそれぞれ配置される。
各底面用ヒータ及び各側面用ヒータは、オン時間とオフ時間を同じくする周期を繰り返すと共に、１／６周期ずつ位相をずらして作動する。このヒータ制御によって、ＮａＳ電池の作動温度が所望の温度範囲に保たれ得ると共に、三相３線式交流電源の２線間の消費電力が概ね均衡する。
一方、活物質漏洩検出部１２０は、電池モジュール２８毎に、第１導線５２Ａの抵抗値Ｒ１、第２導線５２Ｂの抵抗値Ｒ２及びこれら抵抗値Ｒ１及びＲ２の差分ΔＲの少なくとも１つ以上から活物質漏洩を検出できることが好ましい。故障が発生した際の初動行為が遅延するというリスクを回避することができるからである。
活物質漏洩検出部１２０の回路構成としては、例えば１つの電池モジュール２８に対応した回路構成を示すと、図７に示すように、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの各抵抗値Ｒ１及びＲ２を計測する抵抗計測部１４６と、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの各抵抗値Ｒ１及びＲ２の変化、並びに抵抗値Ｒ１及びＲ２の差分ΔＲの変化から活物質の漏洩故障があるか否かを判別する判別部１４８とを有する。
抵抗計測部１４６は、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂにそれぞれ微小なセンス電流Ｉ１及びＩ２を流すセンス電流供給回路１５０と、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの各両端電圧Ｖ１及びＶ２を計測する第２電圧計測部１５２と、第２電圧計測部１５２からの電圧値Ｖ１及びＶ２並びにセンス電流値Ｉ１及びＩ２に基づいて第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの各抵抗値Ｒ１及びＲ２を算出する抵抗演算部１５４とを有する。なお、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの各他端はＧＮＤ（グランド）に接続され、接地電位となっている。
第２電圧計測部１５２は、例えば図９に示すように、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの各一端にそれぞれ直列接続された第２ヒューズ１５６と、電圧計測の際に連動してオンとされる第２リレー１５８と、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂを順番に選択するスイッチ回路ＳＷ（第６スイッチ回路ＳＷ６及び第７スイッチ回路ＳＷ７）と、導線単位に供給される信号を整流してほぼ直流の電圧信号に変換する第２整流器１６０と、第２整流器１６０からの電圧信号を例えば１２ビットのデジタル信号（導線単位の電圧値）に変換する第２差動Ａ／Ｄ変換器１６２と、所定の絶縁耐圧を確保しつつ第２差動Ａ／Ｄ変換器１６２からのデジタル信号を抵抗演算部１５４へ伝送するデジタル信号用の第２フォトカプラアレイ１６４と、各第２リレー１５８、並びに第６スイッチ回路ＳＷ６及び第７スイッチ回路ＳＷ７のオン／オフを制御する第２スイッチング制御回路１６６とを有する。第６スイッチ回路ＳＷ６及び第７スイッチ回路ＳＷ７においても、例えばアバランシェ形ダイオードが逆並列で内蔵された電力用金属酸化半導体電界効果トランジスタにて構成することができる。
そして、例えば第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの各電圧値を順番に抵抗演算部１５４に送る場合は、先ず、第２リレー１５８をオンにし、続いて、第６スイッチ回路ＳＷ６をオンにする。第６スイッチ回路ＳＷ６がオンになることによって、第１導線５２Ａの両端電圧Ｖ１（他端は接地電位）が第２整流器１６０を介して第２差動Ａ／Ｄ変換器１６２に供給され、デジタル信号に変換されて、第２フォトカプラアレイ１６４を介して抵抗演算部１５４に送られる。
その後、第６スイッチ回路ＳＷ６をオフにし、第７スイッチ回路ＳＷ７をオンにすることによって、今度は第２導線５２Ｂの両端電圧Ｖ２（他端は接地電位）が第２整流器１６０を介して第２差動Ａ／Ｄ変換器１６２に供給され、デジタル信号に変換されて、第２フォトカプラアレイ１６４を介して抵抗演算部１５４に送られる。
図９に示す回路構成は、説明を簡単にするために、１つの電池モジュール２８に対応した回路構成を示したが、本実施の形態に示すように、２以上の電池モジュール２８が直列接続された１つの電池モジュール列１１２に対応させる場合は、１つの電池モジュール列１１２に含まれる電池モジュール２８の個数に１つの電池モジュール２８に含まれる導線の本数を乗算した個数の第２ヒューズ１５６、第２リレー１５８及びスイッチ回路ＳＷをそれぞれ接続し、第２リレー１５８を電池モジュール単位にオン／オフ制御し、スイッチ回路ＳＷを導線単位にオン／オフ制御すればよい。
抵抗演算部１５４は、第２電圧計測部１５２からの第１導線５２Ａの電圧値Ｖ１（両端電圧）と、第１導線５２Ａに供給されるセンス電流値Ｉ１とに基づいて、第１導線５２Ａの抵抗値Ｒ１を演算し、第２電圧計測部１５２からの第２導線５２Ｂの電圧値Ｖ２（両端電圧）と、第２導線５２Ｂに供給されるセンス電流値Ｉ２とに基づいて、第２導線５２Ｂの抵抗値Ｒ２を演算する。これら抵抗値Ｒ１及びＲ２は、判別部１４８に供給される。
判別部１４８は、各電池モジュール２８を最初に起動した際の第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの各抵抗値Ｒ１及びＲ２をそれぞれ基準抵抗値Ｒａ及びＲｂとしてメモリに格納する。また、メモリには、上述したように、予想される温度変化による第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの抵抗値Ｒ１及びＲ２の変化幅（Δｒ１及びΔｒ２）と、差分ΔＲとの比較で用いられるしきい値Δｒthが格納されている。
そして、判別部１４８は、抵抗演算部１５４から刻々と供給される抵抗値Ｒ１及びＲ２と、基準抵抗値Ｒａ及びＲｂとに基づいて、第１導線５２Ａの抵抗変化ΔＲ１（＝｜Ｒ１−Ｒａ｜）、第２導線５２Ｂの抵抗変化ΔＲ２（＝｜Ｒ２−Ｒｂ｜）、並びに抵抗値Ｒ１及びＲ２の差分ΔＲ（＝｜Ｒ１−Ｒ２｜）を求める。
さらに、判別部１４８は、下記関係式（ａ）〜（ｃ）のいずれか１つ以上を満たせば、電池モジュール２８のうち、１以上の単電池２６に活物質の漏洩故障があったとして、当該電池モジュール２８の情報（モジュール番号等）を含む漏洩検知信号を出力する。
関係式（ａ）：ΔＲ１＞Δｒ１
関係式（ｂ）：ΔＲ２＞Δｒ２
関係式（ｃ）：ΔＲ＞Δｒth
判別部１４８からの漏洩検知信号は、インターフェイス１２２及び外部電線（ネットワークを含む）を通じて例えば遠隔の監視機器に送信される。
このように、本実施の形態に係る制御装置１００においては、断熱容器１０内に、ヒータ線４４とは別に配線された第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂと、第１導線５２Ａ及び第２導線５２Ｂの抵抗値Ｒ１及びＲ２を計測する抵抗計測部１４６と、抵抗計測部１４６にて計測した抵抗値Ｒ１及びＲ２に変化があった場合に、電池モジュール２８から活物質の漏洩があったことを示す漏洩検知信号を出力する判別部１４８とを有するようにしたので、活物質が漏洩している電池モジュール２８の有無を簡単に検出することができ、ブロック毎の放電深度の変化を検出する手法とは異なった故障検出手法を簡単に実現させることができる。これにより、活物質が漏洩している電池モジュール２８の有無をリアルタイムに検出することができ、故障が発生した際の初動行為の遅延のリスクを回避することができる。
なお、本発明に係る集合電池用断熱容器、集合電池用制御装置及び集合電池用故障検出方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (9)

  1. 上面が開放され、複数の単電池（２６）を直列乃至並列に接続してなる集合電池（２８）が収容される箱体（１２）と、
    前記箱体（１２）の上面側に載置される蓋体（１４）とを備え、
    前記箱体（１２）と前記蓋体（１４）とによって形成され、前記集合電池（２８）が収容される内部空間（２４）と、外部空間とを、断熱させるための集合電池用断熱容器であって、
    前記箱体（１２）の底部に、前記集合電池（２８）からの活物質の漏洩を検出するための回路部材（３６）を有し、
    前記回路部材（３６）は、
    ヒータ線（４４）とは別に配線された少なくとも１つの導線と、
    前記ヒータ線（４４）上に積層され、前記導線が載置される第１絶縁層（５０ａ）と、
    前記導線上に積層された第２絶縁層（５０ｂ）とを有し、
    前記第２絶縁層（５０ｂ）は、前記集合電池（２８）が収容された前記内部空間（２４）から前記導線にかけて貫通する複数の孔（５８ｂ）を有することを特徴とする集合電池用断熱容器。
  2. 請求項１記載の集合電池用断熱容器において、
    前記導線は、
    少なくとも前記集合電池（２８）を前記箱体（１２）の底部に投影した図形全体にわたって張り巡らされていることを特徴とする集合電池用断熱容器。
  3. 請求項２記載の集合電池用断熱容器において、
    前記導線は、くし歯状に張り巡らされて配線されていることを特徴とする集合電池用断熱容器。
  4. 請求項３記載の集合電池用断熱容器において、
    前記回路部材（３６）は、共にくし歯状に張り巡らされて配線された第１導線（５２Ａ）及び第２導線（５２Ｂ）を有し、
    前記第１導線（５２Ａ）の隣接するくし歯（５６ａ）の間に、前記第２導線（５２Ｂ）のくし歯（５６ｂ）が位置するように配線されていることを特徴とする集合電池用断熱容器。
  5. 請求項３記載の集合電池用断熱容器において、
    前記回路部材（３６）は、共にくし歯状に張り巡らされて配線された第１導線（５２Ａ）及び第２導線（５２Ｂ）を有し、
    前記第１導線（５２Ａ）のくし歯（５６ａ）の方向と前記第２導線（５２Ｂ）のくし歯（５６ｂ）の方向とが異なっていることを特徴とする集合電池用断熱容器。
  6. 請求項４又は５記載の集合電池用断熱容器において、
    前記回路部材（３６）は、
    前記ヒータ線（４４）上に積層され、前記第１導線（５２Ａ）が載置される第１絶縁層（５０ａ）と、
    前記第１導線（５２Ａ）上に積層され、前記第２導線（５２Ｂ）が載置される第２絶縁層（５０ｂ）と、
    前記第２導線（５２Ｂ）上に積層された第３絶縁層（５０ｃ）とを有し、
    前記第３絶縁層（５０ｃ）は、前記集合電池（２８）が収容された前記内部空間（２４）から前記第２導線（５２Ｂ）にかけて貫通する複数の孔（５８ａ）を有し、
    前記第２絶縁層（５０ｂ）は、前記第２導線（５２Ｂ）から前記第１導線（５２Ａ）にかけて貫通する複数の孔（５８ｂ）を有することを特徴とする集合電池用断熱容器。
  7. 内部にヒータ線（４４）を有する集合電池用断熱容器（１０）に収容され、複数の単電池（２６）を直列乃至並列に接続してなる集合電池（２８）の集合電池用制御装置であって、
    前記集合電池（２８）からの活物質の漏洩を検出する活物質漏洩検出部（１２０）を有し、
    前記集合電池用断熱容器（１０）は、
    前記ヒータ線（４４）とは別に配線された少なくとも１つの導線と、
    前記ヒータ線（４４）上に積層され、前記導線が載置される第１絶縁層（５０ａ）と、
    前記導線上に積層された第２絶縁層（５０ｂ）とを有し、
    前記第２絶縁層（５０ｂ）は、前記集合電池（２８）が収容された内部空間（２４）から前記導線にかけて貫通する複数の孔（５８ｂ）を有し、
    前記活物質漏洩検出部（１２０）は、
    前記導線の抵抗値を計測する抵抗計測部（１４６）と、
    前記抵抗計測部（１４６）にて計測した抵抗値に変化があった場合に、前記集合電池（２８）から活物質の漏洩があったことを示す漏洩検知信号を出力する漏洩判別部（１４８）と、を有することを特徴とする集合電池用制御装置。
  8. 請求項７記載の集合電池用制御装置において、
    前記集合電池用断熱容器（１０）内に、前記ヒータ線（４４）とは別に配線された第１導線（５２Ａ）及び第２導線（５２Ｂ）を有し、
    前記抵抗計測部（１４６）は、前記第１導線（５２Ａ）及び前記第２導線（５２Ｂ）の各抵抗値を計測し、
    前記漏洩判別部（１４８）は、前記第１導線（５２Ａ）の抵抗値、前記第２導線（５２Ｂ）の抵抗値、前記第１導線（５２Ａ）の抵抗値と前記第２導線（５２Ｂ）の抵抗値との差分のうち、いずれか１つ以上に変化があった場合に、前記漏洩検知信号を出力することを特徴とする集合電池用制御装置。
  9. 内部にヒータ線（４４）を有する集合電池用断熱容器（１０）に収容され、複数の単電池（２６）を直列乃至並列に接続してなる集合電池（２８）の故障を検出する集合電池用故障検出方法であって、
    前記集合電池用断熱容器（１０）は、
    内部に前記ヒータ線（４４）とは別に配線された少なくとも１つの導線と、
    前記ヒータ線（４４）とは別に配線された少なくとも１つの導線と、
    前記ヒータ線（４４）上に積層され、前記導線が載置される第１絶縁層（５０ａ）と、
    前記導線上に積層された第２絶縁層（５０ｂ）とを有し、
    前記第２絶縁層（５０ｂ）は、前記集合電池（２８）が収容された内部空間（２４）から前記導線にかけて貫通する複数の孔（５８ｂ）を有し、
    前記導線の抵抗値を計測する第１ステップと、
    計測した抵抗値に変化があった場合に、前記集合電池（２８）から活物質の漏洩故障があったことを示す信号を出力する第２ステップと、を有することを特徴とする集合電池用故障検出方法。
JP2014520972A 2012-06-15 2013-03-12 集合電池用断熱容器、集合電池用制御装置及び集合電池用故障検出方法 Active JP6050814B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014520972A JP6050814B2 (ja) 2012-06-15 2013-03-12 集合電池用断熱容器、集合電池用制御装置及び集合電池用故障検出方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012136203 2012-06-15
JP2012136203 2012-06-15
JP2014520972A JP6050814B2 (ja) 2012-06-15 2013-03-12 集合電池用断熱容器、集合電池用制御装置及び集合電池用故障検出方法
PCT/JP2013/056851 WO2013187096A1 (ja) 2012-06-15 2013-03-12 集合電池用断熱容器、集合電池用制御装置及び集合電池用故障検出方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2013187096A1 JPWO2013187096A1 (ja) 2016-02-04
JP6050814B2 true JP6050814B2 (ja) 2016-12-21

Family

ID=49757937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014520972A Active JP6050814B2 (ja) 2012-06-15 2013-03-12 集合電池用断熱容器、集合電池用制御装置及び集合電池用故障検出方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10147976B2 (ja)
EP (1) EP2863470B1 (ja)
JP (1) JP6050814B2 (ja)
CN (1) CN104704672B (ja)
WO (1) WO2013187096A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170117589A1 (en) * 2015-10-27 2017-04-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device electronic device
US10436851B2 (en) 2016-07-29 2019-10-08 Con Edison Battery Storage, Llc Electrical energy storage system with battery resistance estimation
CN106848114A (zh) * 2017-02-10 2017-06-13 沧州艾诺威电子设计有限公司 一种电池加热装置及其控制方法
DE102017104711A1 (de) 2017-03-07 2018-09-13 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug-Hochspannungs-Energiespeicher
CN109728367B (zh) * 2018-12-29 2020-12-18 联想(北京)有限公司 电池、电池管理方法和电池控制方法
US11653127B2 (en) * 2020-06-10 2023-05-16 Bridgestone Mobility Solutions B.V. Monitoring voltage measurements for a vehicle battery
US11919419B2 (en) * 2020-09-30 2024-03-05 GM Global Technology Operations LLC Method and system to manage thermal propagation in an energy storage device of a battery electric vehicle
JP7552376B2 (ja) * 2021-01-20 2024-09-18 スズキ株式会社 電装部品の断熱構造

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2597208B2 (ja) 1989-11-15 1997-04-02 株式会社日立製作所 ナトリウム―硫黄電池の残存容量推定方法
JP2966292B2 (ja) * 1994-09-08 1999-10-25 日本碍子株式会社 ナトリウム−硫黄電池よりなる集合電池の加熱装置及びそれを備えた集合電池並びに加熱方法
KR100196535B1 (ko) * 1996-07-16 1999-06-15 손욱 2차 전지 누액 감지 장치
WO1998032186A1 (en) * 1997-01-16 1998-07-23 Hitachi, Ltd. Sodium-sulfur battery module
JP2000048857A (ja) * 1998-07-27 2000-02-18 Ngk Insulators Ltd 集合電池用真空断熱容器
JP2000243435A (ja) * 1999-02-23 2000-09-08 Ngk Insulators Ltd 集合電池
JP4608711B2 (ja) * 1999-09-10 2011-01-12 ソニー株式会社 バッテリパック
US6308728B1 (en) * 1999-10-27 2001-10-30 Douglas Frazier Spill containment system and method
JP2002260724A (ja) * 2001-03-02 2002-09-13 Hitachi Ltd 高温ナトリウム二次電池モジュール
JP2003151620A (ja) * 2001-11-16 2003-05-23 Ngk Insulators Ltd ナトリウム−硫黄電池
JP4030331B2 (ja) 2002-03-28 2008-01-09 日本碍子株式会社 ナトリウム−硫黄電池の制御装置
JP3693983B2 (ja) 2002-07-10 2005-09-14 日本碍子株式会社 集合電池用断熱容器
US7081759B2 (en) * 2003-12-01 2006-07-25 Raymond & Lae Engineering, Inc. Fluid detection cable
ATE505723T1 (de) * 2004-02-26 2011-04-15 Origin Electric Säureflüssigkeits-leckage-sensor
JP4517223B2 (ja) * 2004-03-31 2010-08-04 オリジン電気株式会社 帯状検出センサ−とそのセンサ−を備える液漏れ検出装置
JP4899313B2 (ja) * 2004-12-22 2012-03-21 トヨタ自動車株式会社 電池、電池の製造方法、及び電解液漏れ検査方法
KR101445310B1 (ko) * 2008-12-02 2014-09-26 유홍근 리크 감지 방법
US20120251859A1 (en) * 2011-03-31 2012-10-04 Lg Chem, Ltd. Battery pack having liquid leak detection system

Also Published As

Publication number Publication date
EP2863470B1 (en) 2019-08-28
JPWO2013187096A1 (ja) 2016-02-04
US20150147607A1 (en) 2015-05-28
EP2863470A4 (en) 2016-01-20
CN104704672A (zh) 2015-06-10
WO2013187096A1 (ja) 2013-12-19
CN104704672B (zh) 2017-07-07
US10147976B2 (en) 2018-12-04
EP2863470A1 (en) 2015-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6050814B2 (ja) 集合電池用断熱容器、集合電池用制御装置及び集合電池用故障検出方法
JP6144677B2 (ja) 二次電池システム及び二次電池故障検出システム
EP1363344B1 (en) Control system for sodium-sulfur battery
KR101648239B1 (ko) 돌입 전류를 저감하는 에너지 저장 장치 및 그 방법
JP5274110B2 (ja) 車両用の電源装置
JP5715694B2 (ja) 電池制御装置、電池システム
US20130257440A1 (en) Relay Welding Detector of Battery System and Battery System Which Uses the Detector
KR20130118539A (ko) 배터리 팩
JP2008538408A5 (ja)
US20130257371A1 (en) Battery module charging system
CN103904381B (zh) 电池内部温度测量装置
WO2016111106A1 (ja) 電池システム
JP2014241716A (ja) 電力貯蔵用単位ラックを連結するための電圧平準化装置及びこれを含む電力貯蔵システム
EP2448038A1 (en) Battery pack apparatus and method of storing a battery pack apparatus
CN105141004A (zh) 一种针对液态金属电池的均衡充电系统
KR102005397B1 (ko) 고전압 이차전지의 퓨즈 진단 장치
CN107171151B (zh) 导通机构及其电压动态自平衡储能装置
RU2011129168A (ru) Аккумуляторная батарея для электроинструмента
JP2013502673A (ja) エネルギー蓄積デバイスを備えるエネルギー蓄積装置
JP2013182788A (ja) リチウムイオン二次電池及びその充電制御方法
CN107851857B (zh) 电池单元和用于确定流经电池单元的电流的方法
CN104577240A (zh) 具有测量电池的锂离子蓄能器及其特性的确定方法
TWI548179B (zh) 主動式放電平衡增程裝置及其控制方法
JP2014203584A (ja) 蓄電装置
JP2012234684A5 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160809

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161011

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161125

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6050814

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150