JP6157988B2 - Battery module - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、組電池モジュールに関する。 Embodiments described herein relate generally to an assembled battery module.
従来、複数の電池セルを電気的に接続するとともに機械的に一体に固定した組電池において、リード線が接続されたサーミスタによって各電池セルの温度を検出する技術が知られている。 Conventionally, in a battery pack in which a plurality of battery cells are electrically connected and mechanically fixed integrally, a technique for detecting the temperature of each battery cell using a thermistor to which a lead wire is connected is known.
しかしながら、サーミスタを用いる場合、電池セルへのサーミスタの貼り付けおよび配線の接合などにより、サーミスタを設置するための工数が嵩むとともに、設置の良否を確認するために煩雑な手間がかかる虞がある。また、サーミスタを粘着テープによって電池セルへ貼り付ける場合、粘着性の経年劣化によりサーミスタが剥がれてしまう虞がある。 However, when a thermistor is used, man-hours for installing the thermistor increase due to attachment of the thermistor to the battery cell and bonding of wiring, and there is a possibility that it takes troublesome work to confirm the quality of the installation. Moreover, when a thermistor is affixed to a battery cell with an adhesive tape, there exists a possibility that a thermistor may peel off by adhesive aged deterioration.
本実施形態の組電池モジュールは、少なくとも1つ以上の電池セルの温度を前記電池セルから放射される赤外線により検出する温度センサと、前記温度センサを前記電池セルに非接触に保持する保持部材と、前記電池セルの表面上の少なくとも一部に設けられ、前記電池セルの表面に比べて赤外線の放射率がより高い放射部位と、前記電池セルに流れる電流を検出する電流センサと、前記電流センサにより検出された前記電流と、前記温度センサにより検出された前記電池セルの温度の変化との対応関係により、前記温度センサの異常有無を判定する第1異常判定手段と、を備え、前記温度センサは、前記放射部位から放射される赤外線を検出可能な位置に配置されている、ことを特徴とする。 The assembled battery module of this embodiment includes a temperature sensor that detects the temperature of at least one battery cell by infrared rays emitted from the battery cell, and a holding member that holds the temperature sensor in a non-contact manner with the battery cell. A radiation portion that is provided on at least a part of the surface of the battery cell and has a higher infrared emissivity than the surface of the battery cell; a current sensor that detects a current flowing through the battery cell; and the current sensor First abnormality determination means for determining whether or not the temperature sensor is abnormal based on a correspondence relationship between the current detected by the temperature sensor and a change in the temperature of the battery cell detected by the temperature sensor, and the temperature sensor Is arranged at a position where infrared rays radiated from the radiation part can be detected.
以下、実施形態の組電池モジュールについて添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態の組電池モジュール10は、図1に示すように、筐体11と、複数の電池セル12,…,12と、制御回路基板13と、少なくとも1つ以上の赤外線温度センサ14とを備えている。
Hereinafter, an assembled battery module according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the assembled
複数の電池セル12,…,12は、樹脂などから成る筐体11の内部に収容されている。複数の電池セル12,…,12の各々は、リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された扁平な略直方体形状の外装容器21と、外装容器21内に非水電解液と共に収納された電極体(図示略)と、を備えている。
各電池セル12は、電極体の正極に接続された正極端子22および負極に接続された負極端子23を、例えば合成樹脂やガラスなどの絶縁体からなるガスケット24を介して、外装容器21の端子面21A(例えば、鉛直方向上方の上端面)上の長手方向両端部のそれぞれに備えている。
複数の電池セル12,…,12の各々の正極端子22および負極端子23は、導電性のアルミニウムまたは真鍮などの金属からなる複数のバスバー25,…,25により電気的に直列または並列に接続されている。
The plurality of
Each
The
複数の電池セル12,…,12の各々は、電池セル12の表面上の少なくとも一部、例えば外装容器21の端子面21A上に、他の部位の表面に比べて赤外線の放射率(または輻射率)がより高い放射部位26を備えている。この放射部位26は、例えば、電池セル12の表面上に接着された部材、電池セル12の表面上に塗布された塗布材、電池セル12の少なくとも一部を構成する部材、および電池セル12に接続された部材の少なくとも一部などである。
Each of the plurality of
例えば、電池セル12の表面上に接着された部材は、セラミック(例えば、SiCおよびN4Si3などの何れか)およびプラスチックの混合物から成るパッチ、カーボンブラックおよびプラスチックの混合物から成るパッチ、金属の粉末およびプラスチックの混合物から成るパッチ、ゴムから成るパッチ、および紙から成るパッチなどの何れかである。また、難燃性のパッチとして、例えば、塩化ビニール樹脂、フッ素樹脂、およびポリエチレンなどの何れかから成るパッチであってもよい。
For example, the member bonded on the surface of the
例えば、電池セル12の表面上に塗布された塗布材は、アクリル系樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、およびフッ素樹脂などの何れかから成る塗料と、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、およびアクリル系接着剤などの何れかの接着剤と、などである。
例えば、電池セル12の少なくとも一部を構成する部材は、合成樹脂やガラスなどの絶縁体から成るガスケット24などである。
例えば、電池セル12に接続された部材の少なくとも一部は、電池セル12の正極端子22または負極端子23に電気的に接続されたバスバー25の表面上に設けられるとともに、電池セル12の外装容器21よりも赤外線の放射率がより高い部位などである。
For example, the coating material applied on the surface of the
For example, a member constituting at least a part of the
For example, at least a part of the member connected to the
制御回路基板13は、筐体11の内部に収容され、複数の電池セル12,…,12の各々の端子面21Aに所定間隔をおいて対向配置されている。制御回路基板13は、複数の電池セル12,…,12の各々の端子面21Aに対向する対向面13Aおよび厚さ方向で対向面13Aの反対側の表面13Bの各々に、所定の回路パターン(図示略)を備えている。制御回路基板13は、厚さ方向に制御回路基板13を貫通するとともに、対向面13Aの回路パターンと表面13Bの回路パターンとを電気的に接続するスルーホール31を備えている。
制御回路基板13の表面13Bには、例えば、処理回路32と、電池セル12の電圧を検出する電圧検出回路(図示略)および電流を検出する電流検出回路(図示略)と、などが実装されている。制御回路基板13の対向面13Aには、後述する赤外線温度センサ14などが実装されるとともに、対向面13Aの回路パターンにバスバー25などが接続されている。これらにより処理回路32は、電池セル12の電圧、電流、および温度などの検出結果に応じて、各種の演算処理および制御処理を実行可能である。
The
On the
赤外線温度センサ14は、図2に示すように、制御回路基板13の対向面13Aに実装され、放射部位26から放射(または輻射)される赤外線を検出可能な位置(例えば、放射部位26に対向する位置など)に配置されている。赤外線温度センサ14は、放射部位26から放射(または輻射)される赤外線により電池セル12に非接触で電池セル12の温度を検出する。赤外線温度センサ14は、例えば制御回路基板13のスルーホール31などを介して表面13Bの処理回路32に電気的に接続され、検出した温度に応じた電圧信号を処理回路32に出力する。
As shown in FIG. 2, the
上述したように、本実施形態による組電池モジュール10によれば、複数の電池セル12,…,12の各々に非接触で各電池セル12の温度を検出可能なので、各電池セル12と制御回路基板13との間などに配線を不要として、構成を簡略化することができる。さらに、赤外線温度センサ14の検出対象である電池セル12の表面上に他の部位に比べて赤外線の放射率(または輻射率)がより高い放射部位26を備えるので、温度の検出精度を向上させることができる。
As described above, according to the assembled
(第1変形例)
なお、上述した実施形態では、1つの赤外線温度センサ14は1つの電池セル12の温度を検出するとしたが、これに限定されず、図3に示す第1変形例の組電池モジュール10のように、1つの赤外線温度センサ14は複数の電池セル12,…,12の温度を検出してもよい。
この第1変形例において、1つの赤外線温度センサ14は複数の電池セル12,…,12の各々に設けられた放射部位26の少なくとも一部に対向するように配置され、複数(例えば、2つなど)の放射部位26,…,26から放射される赤外線を検出可能である。
この第1変形例によれば、複数の電池セル12,…,12の各々に対して赤外線温度センサ14を設ける場合に比べて、必要とされる赤外線温度センサ14の個数を削減して、構成を簡略化することができるとともに、構成に要する費用を削減することができる。
(First modification)
In the above-described embodiment, one
In this first modification, one
According to the first modification, the number of required
(第2変形例)
なお、上述した実施形態では、処理回路32は、複数の赤外線温度センサ14,…,14から出力される電圧信号を比較することにより、複数の赤外線温度センサ14,…,14の何れかの異常の有無を判定してもよい。
例えば、図4に示す第2変形例の組電池モジュール10は、同一の電池セル12の放射部位26から放射される赤外線を検出する複数(例えば、2つなど)の赤外線温度センサ14,…,14を備えている。処理回路32は、同一の電池セル12の放射部位26から放射される赤外線を検出する複数の赤外線温度センサ14,…,14の各々から出力される電圧信号のうちに他の電圧信号との差異が所定値以上の電圧信号が存在するか否かを判定する。この判定結果が「NO」の場合には、複数の赤外線温度センサ14,…,14の全てが正常であると判定する。一方、この判定結果が「YES」の場合には、何れかの赤外線温度センサ14が異常であると判定する。なお、他の電圧信号とは、同一の電池セル12の放射部位26から放射される赤外線を検出する複数の赤外線温度センサ14,…,14の何れかから出力される電圧信号であってもよいし、他の電池セル12(例えば、同一の電池セル12の周辺に存在する電池セル12など)の放射部位26から放射される赤外線を検出する赤外線温度センサ14から出力される電圧信号であってもよい。
この第2変形例によれば、複数の赤外線温度センサ14,…,14の何れかの異常の有無を検知することができ、異常発生時には組電池モジュール10の給電遮断などの所定制御を適正に実行することができる。
(Second modification)
In the above-described embodiment, the
For example, the assembled
According to this second modification, it is possible to detect the presence / absence of any abnormality of the plurality of
(第3変形例)
なお、上述した実施形態では、図5に示す第3変形例の組電池モジュール10のように、バスバー25の温度を検出可能に制御回路基板13に実装されたチップ型のサーミスタなどの温度センサ41を備えてもよい。この温度センサ41は、例えば、制御回路基板13の表面13Bに実装されるとともに、バスバー25に電気的に接続されたスルーホール31の近傍に配置され、バスバー25の温度に応じた抵抗値の電圧信号を処理回路32に出力する。
この第3変形例において、赤外線温度センサ14は、温度センサ41の検出対象であるバスバー25に設けられた放射部位26から放射される赤外線により、電池セル12の温度に近似されるバスバー25の温度を検出する。処理回路32は、温度センサ41により検出されたバスバー25の温度に対して、赤外線温度センサ14により検出された電池セル12の温度の差異が所定温度以上であるか否かを判定する。この判定結果が「NO」の場合には、赤外線温度センサ14が正常であると判定する。一方、この判定結果が「YES」の場合には、赤外線温度センサ14が異常であると判定する。
この第3変形例によれば、赤外線温度センサ14の異常の有無を、赤外線温度センサ14とは異なる温度センサ41の検出結果により、精度良く検知することができる。
(Third Modification)
In the above-described embodiment, a
In the third modification, the
According to the third modification, the presence / absence of abnormality of the
(第4変形例)
なお、上述した実施形態では、図6に示す第4変形例の組電池モジュール10のように、複数の電池セル12,…,12の電流を検出可能に制御回路基板13に実装された電流センサ42を備えてもよい。
この第4変形例において、処理回路32は、赤外線温度センサ14により検出された電池セル12の温度が、電流センサ42により検出された電流に応じた所定温度未満であるか否かを判定する。この判定結果が「NO」の場合には、赤外線温度センサ14が正常であると判定する。一方、この判定結果が「YES」の場合には、赤外線温度センサ14が異常であると判定する。
この第4変形例によれば、電池セル12の温度以外の状態量である電流により、赤外線温度センサ14の異常の有無を精度良く検知することができる。
(Fourth modification)
In the above-described embodiment, a current sensor mounted on the
In the fourth modification, the
According to the fourth modification, the presence or absence of abnormality of the
(第5変形例)
なお、上述した実施形態では、図7に示す第5変形例の組電池モジュール10のように、樹脂から成る筐体11の温度を検出可能に制御回路基板13に実装された筐体温度センサ43を備えてもよい。この筐体温度センサ43は、例えば、制御回路基板13の表面13Bに実装されるとともに、筐体11の内面に対向して配置されている。筐体温度センサ43は、筐体11の内面から放射される赤外線により筐体11の内面に非接触で筐体11の温度を検出し、検出した温度に応じた電圧信号を処理回路32に出力する。
この第5変形例において、処理回路32は、筐体温度センサ43により検出された筐体11の温度に基づいて筐体11内の雰囲気の温度を検出し、この検出結果に応じて複数の電池セル12,…,12の電流制御などの各種の処理を実行可能である。さらに、処理回路32は、赤外線温度センサ14により検出された電池セル12の温度が、筐体11内の雰囲気の温度に応じた所定温度範囲内であるか否かを判定する。この判定結果が「YES」の場合には、赤外線温度センサ14が正常であると判定する。一方、この判定結果が「NO」の場合には、赤外線温度センサ14が異常であると判定する。
この第5変形例によれば、例えば制御回路基板13に発熱する部品が実装されている場合であっても、筐体11内の雰囲気の温度を精度良く検出することができる。さらに、電池セル12の温度に応じて変化する筐体11内の雰囲気の温度により、赤外線温度センサ14の異常の有無を精度良く検知することができる。
(5th modification)
In the above-described embodiment, a
In the fifth modified example, the
According to the fifth modification, for example, even when a component that generates heat is mounted on the
(第6変形例)
なお、上述した実施形態では、図8に示す第6変形例の組電池モジュール10のように、筐体11内において赤外線温度センサ14を移動可能な移動機構51を備えてもよい。
この第6変形例において、移動機構51は、制御装置52と、制御装置52により駆動制御されるモータ53と、を備えている。モータ53の回転軸は赤外線温度センサ14が実装された制御回路基板13に接続されている。モータ53は、制御回路基板13を回転させることにより、赤外線温度センサ14が検出可能な電池セル12の放射部位26を、複数の電池セル12,…,12の何れかに切り替え可能である。制御装置52は、モータ53の回転角に対する指令値またはモータ53の回転角を検出するセンサ(図示略)から出力される信号などに基づいて、赤外線温度センサ14が検出可能な電池セル12の放射部位26を複数の電池セル12,…,12のうちから把握する。そして、赤外線温度センサ14が検出可能な電池セル12の放射部位26と赤外線温度センサ14との間の距離に応じた赤外線の減衰などを考慮しつつ、電池セル12の温度を検出する。
この第6変形例によれば、複数の電池セル12,…,12の各々に対して赤外線温度センサ14を設ける必要無しに、各電池セル12の温度を適切に検出することができる。
(Sixth Modification)
In the embodiment described above, a moving
In the sixth modification, the moving
According to the sixth modification, the temperature of each
また、この第6変形例において、制御装置52は、赤外線温度センサ14が放射部位26に向かう位置から赤外線温度センサ14が筐体11の内面に対向する位置まで制御回路基板13を回転させてもよい。これにより処理回路32は、各電池セル12の温度に加えて、筐体11の温度および筐体11内の雰囲気の温度を検出可能である。
なお、この第6変形例において、モータ53は、例えば、ステッピングモータまたはブラシレスDCモータなどであってもよい。また、モータ53は、回転モータに限定されず、例えば圧電アクチュエータまたはステッピングモータなどを駆動源として、制御回路基板13を直線的に移動可能なリニアモータであってもよい。
In the sixth modification, the
In the sixth modification, the
なお、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, said embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
例えば、上述した実施形態において、放射部位26は電池セル12の端子面21Aの一部に設けられたが、これに限定されず、例えば、電池セル12の端子面21A以外の他の表面の一部に設けられてもよいし、他の表面の一部から端子面21Aの一部まで連続して設けられてもよいし、電池セル12の表面の全面に設けられてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
10 組電池モジュール
11 筐体
12 電池セル
13 制御回路基板
14 赤外線温度センサ
21 外装容器
21A 端子面
22 正極端子
23 負極端子
24 ガスケット
25 バスバー
26 放射部位
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記温度センサを前記電池セルに非接触に保持する保持部材と、
前記電池セルの表面上の少なくとも一部に設けられ、前記電池セルの表面に比べて赤外線の放射率がより高い放射部位と、
前記電池セルに流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサにより検出された前記電流と、前記温度センサにより検出された前記電池セルの温度の変化との対応関係により、前記温度センサの異常有無を判定する第1異常判定手段と、
を備え、
前記温度センサは、前記放射部位から放射される赤外線を検出可能な位置に配置されている、
ことを特徴とする組電池モジュール。 A temperature sensor for detecting the temperature of at least one battery cell by infrared rays emitted from the battery cell;
A holding member for holding the temperature sensor in a non-contact manner on the battery cell;
A radiation part that is provided on at least a part of the surface of the battery cell and has a higher infrared emissivity than the surface of the battery cell;
A current sensor for detecting a current flowing in the battery cell;
First abnormality determination means for determining whether or not the temperature sensor is abnormal based on a correspondence relationship between the current detected by the current sensor and a change in temperature of the battery cell detected by the temperature sensor;
With
The temperature sensor is disposed at a position where infrared rays emitted from the radiation site can be detected.
An assembled battery module.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の組電池モジュール。 The radiation site is a member adhered on the surface of the battery cell, or a coating material applied on the surface of the battery cell.
The assembled battery module according to claim 1 or 2, characterized in that
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の組電池モジュール。 The radiation site is a member constituting at least a part of the battery cell, or at least a part of a member connected to the battery cell.
The assembled battery module according to claim 1 or 2, characterized in that
前記複数の前記温度センサにより検出された同一の前記電池セルの温度を比較することにより前記複数の前記温度センサの何れかの異常有無を判定する第2異常判定手段と、を備える、
ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1つに記載の組電池モジュール。 A plurality of the temperature sensors;
A second abnormality determination unit that determines the presence or absence of an abnormality in any of the plurality of temperature sensors by comparing temperatures of the same battery cells detected by the plurality of temperature sensors;
The assembled battery module according to any one of claims 1 to 4, wherein the assembled battery module is characterized in that:
前記温度センサにより検出された前記電池セルの温度と、前記接続部材温度センサにより検出された前記接続部材の温度とを比較することにより、前記温度センサの異常有無を判定する第3異常判定手段と、
を備える、
ことを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1つに記載の組電池モジュール。 A connecting member temperature sensor for detecting the temperature of a connecting member that electrically connects electrode terminals between the plurality of battery cells; and
Third abnormality determining means for determining whether or not the temperature sensor is abnormal by comparing the temperature of the battery cell detected by the temperature sensor and the temperature of the connecting member detected by the connecting member temperature sensor; ,
Comprising
The assembled battery module according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記駆動手段による前記温度センサの移動に応じて、前記温度センサによる温度の検出対象である前記電池セルを特定する検出対象特定手段と、
を備える、
ことを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1つに記載の組電池モジュール。 Driving means capable of moving the temperature sensor;
In accordance with the movement of the temperature sensor by the driving means, detection target specifying means for specifying the battery cell that is a temperature detection target by the temperature sensor;
Comprising
The assembled battery module according to any one of claims 1 to 6 , wherein:
前記筐体温度センサにより検出された前記筐体の温度に応じて前記筐体の内部の雰囲気の温度を検出する雰囲気温度検出手段と、
を備える、
ことを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1つに記載の組電池モジュール。 A housing temperature sensor that is held by the holding member and detects the temperature of the housing that houses the plurality of battery cells by infrared rays emitted from the housing;
Atmosphere temperature detection means for detecting the temperature of the atmosphere inside the housing according to the temperature of the housing detected by the housing temperature sensor;
Comprising
The assembled battery module according to any one of claims 1 to 7 , wherein
を備える、
ことを特徴とする請求項8に記載の組電池モジュール。 A fourth abnormality determining means for determining the presence or absence of abnormality of the temperature sensor by comparing the temperature of the battery cell detected by the temperature sensor and the temperature of the atmosphere detected by the atmosphere temperature detecting means;
Comprising
The assembled battery module according to claim 8 .
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