JP7432853B2 - 衝撃検出装置、及び蓄電パック - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電パックへの衝撃を検出するための衝撃検出装置、及びそれを搭載した蓄電パックに関する。
近年、電動バイクや電気自転車が普及している。これらの車両の多くには、着脱式で可搬型の電池パックが使用される。可搬型の電池パックは、低速の電気自動車(例えば、コミュータ、ゴルフカート)にも使用される。複数の可搬型の電池パックを交換して使用すれば、充電により走行できない期間を減らすことができる。しかしながら、可搬型の電池パックはユーザが持ち運び可能であるため、車両内に固定されている電池パックと比較して、落下等による衝撃を受ける機会が増加する。電池パックへの衝撃を検出するために3軸加速度センサを使用することが考えられる(例えば、特許文献1参照)。
特開2008-20250号公報
電池パックは、複数のセルやモジュール、複数のセルやモジュールを接続するバスバー、本体に接続するための端子部を有している。これらの構成部材の機構的な特性により、安全が保証される衝撃強度が、3軸(X軸、Y軸、Z軸)で異なってくる。
本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、蓄電パックに対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出する技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本開示のある態様の衝撃検出装置は、蓄電パックに搭載されるべき衝撃検出装置であって、3軸加速度センサと、前記3軸加速度センサから出力される3軸の検出値と、前記蓄電パックの機構的特性に応じてそれぞれ異なる値に設定された閾値を比較して、許容範囲外の衝撃を検出する衝撃検出回路と、を備える。
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本開示の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本開示によれば、蓄電パックに対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
実施の形態に係る電池パックの概略構成を模式的に示した斜視図である。 実施の形態に係る電池パックが車両に装着された状態において、電池パックの衝撃検出に関連する構成要素を模式的に示した図である。 実施の形態に係る電池パック内の衝撃検出装置の構成例を示す図である。 巻回型の円筒型セルを模式的に示す図である。 積層型のラミネート型セルを模式的に示す図である。 図3に示す電池パック内の衝撃検出装置とは別の実施の形態に係る電池パック内の衝撃検出装置の構成例を示す図である。
図1は、実施の形態に係る電池パック1の概略構成を模式的に示した斜視図である。電池パック1は、電池モジュール(組電池)2及び制御基板3を含む。電池モジュール2は、複数のセルC1を含む。セルC1には、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル(公称電圧:3.6-3.7V)を使用する例を想定する。
図1に示す例では、複数の円筒型セルC1が並列接続されて電池モジュール2が構成されている。なお実際には、複数の円筒型セルC1が並列接続された並列セルが、複数直列に接続されて電池モジュール2が構成される。並列セルの直列数は、アプリケーションに要求される電圧に応じて決定される。また各並列セルの並列数は、アプリケーションに要求される容量に応じて決定される。
電池パック1内において電池モジュール2の上部に制御基板3が水平に配置される。なお制御基板3の配置位置や向きは、図1に示す例に限定されるものではなく、設計者が任意に設計することができる。制御基板3には、電池モジュール2の状態を管理するための制御装置が実装される。さらに本実施の形態では、制御基板3に、電池パック1に加わる衝撃を検出するための衝撃検出装置10が実装される。
電池パック1の底面に接続部4が設置される。接続部4は、電池モジュール2の正極に接続された正極端子、電池モジュール2の負極に接続された負極端子、及び制御基板3に接続された制御端子を備える。接続部4は、電池パック1が車両側の装着スロットに装着された状態で、車両側の接続部と導通する。
図2は、実施の形態に係る電池パック1が車両5に装着された状態において、電池パック1の衝撃検出に関連する構成要素を模式的に示した図である。電池パック1内において、電池モジュール2の正極端子および負極端子と、接続部4の正極端子+および負極端子-とを繋ぐ電流経路上にリレーRY1が設けられる。
車両5は、インバータ51、モータ52及び車両制御部53を含む。インバータ51は力行時、電池パック1から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ52に供給する。回生時、モータ52から供給される交流電力を直流電力に変換して、電池パック1に供給する。モータ52は三相交流モータであり、力行時、インバータ51から供給される交流電力に応じて回転する。回生時、減速による回転エネルギーを交流電力に変換してインバータ51に供給する。車両制御部53は、車両5全体を制御する車両ECU(Electronic Control Unit)である。車両制御部53は、電池パック1内の衝撃検出装置10から電池モジュール2の異常信号を受信することができる。
電池パック1内の衝撃検出装置10は、3軸加速度センサ11及び衝撃検出回路12を含む。衝撃検出回路12はアナログ回路部13及びデジタル回路部14を含む。
図3は、実施の形態に係る電池パック1内の衝撃検出装置10の構成例を示す図である。3軸加速度センサ11は、センサに加わる加速度を3軸で検出し、検出した加速度に応じた電気信号を3チャンネルで出力する。3軸加速度センサ11として例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical System)型の加速度センサや圧電素子型の加速度センサを使用することができる。圧電素子型などの加速度センサの形態によっては、3軸の各方向ごとに加速度を検出する加速度センサを組み合わせて3軸加速度センサ11として用いられる。
衝撃検出回路12のアナログ回路部13は主な構成要素として、X軸検出部131x、X軸ピーク判定部132x、X軸積分器134x、X軸エネルギー判定部135x、Y軸検出部131y、Y軸ピーク判定部132y、Y軸積分器134y、Y軸エネルギー判定部135y、Z軸検出部131z、Z軸ピーク判定部132z、Z軸積分器134z、及びZ軸エネルギー判定部135zを含む。
デジタル回路部14は、MPU(Micro-Processing Unit)141及び不揮発メモリ142を含む。不揮発メモリ142として例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)またはフラッシュメモリを使用することができる。
以下、3軸加速度センサ11として、X軸、Y軸、Z軸ごとに、2.5Vを中心値とした、正方向または負方向の1Gあたりの変化に対して+0.05Vまたは-0.05V変化する3軸加速度センサを使用する例を説明する。なお、アナログ回路部13の電源電圧は5Vとする。
X軸検出部131xは、3軸加速度センサ11の出力値を取得し、3軸加速度センサ11の出力値の加速度成分(±0.05V/G)を絶対値に変換した値(2.5V+|±0.05V/G|)を出力する。X軸ピーク判定部132xは、X軸検出部131xの出力値とX軸ピーク閾値THpxを比較し、X軸検出部131xの出力値がX軸ピーク閾値THpxを超えたとき有意な信号(ハイレベル信号)を出力し、超えないとき非有意な信号(ローレベル信号)を出力する。例えば、許容できない加速度値を7Gに設定する場合、ピーク閾値THpxは2.85V(=2.5+0.05×7)に設定される。バッファ133xは、X軸検出部131xの出力値を一時保持する。
X軸検出部131xの出力値はパルス信号に変換されて、X軸積分器134xに出力される。X軸積分器134xは、X軸検出部131xの出力値を積分して一定期間の電池パック1のX軸方向のエネルギー値を積算する。X軸積分器134xは、電池パック1が衝撃を受けた際の所定期間のX軸方向のエネルギー値を積算する。なお、X軸積分器134xはコンデンサを放電させる放電経路を有しており、X軸積分器134xの出力値は一定期間ごとにリセットされる。また、MPU141が起動され、後述するMPU141による衝撃加速度のピーク値とエネルギー量の2つの基準値で衝撃強度判定が実行される度にその後X軸積分器134xの出力値はリセットされる。
X軸エネルギー判定部135xは、X軸積分器134xの出力値とX軸エネルギー閾値THexを比較し、X軸積分器134xの出力値がX軸エネルギー閾値THexを超えたとき有意な信号(ハイレベル信号)を出力し、超えないとき非有意な信号(ローレベル信号)を出力する。例えば、1.0秒間にX軸に積算される許容できない衝撃エネルギー値を20Gに設定する場合、エネルギー閾値THexは例えば、3.5V(=2.5+0.05×20)に設定される。バッファ136xは、X軸積分器134xの出力値を一時保持する。
X軸AND回路137xは、X軸ピーク判定部132xの出力と、X軸エネルギー判定部135xの出力の論理積を出力する。即ち、X軸AND回路137xは、X軸検出部131xの出力値がX軸ピーク閾値THpxを超え、かつX軸積分器134xの出力値がX軸エネルギー閾値THexを超えているときハイレベル信号を出力し、それ以外のときローレベル信号を出力する。
以上に説明した、X軸検出部131x、X軸ピーク判定部132x、バッファ133x、X軸積分器134x、X軸エネルギー判定部135x、バッファ136x及びX軸AND回路137xと同様の構成要素が、Y軸およびZ軸にもそれぞれ設けられる。
X軸ピーク閾値THpx、Y軸ピーク閾値THpy、Z軸ピーク閾値THpzは、電池パック1の機構的特性に応じてそれぞれ異なる値に設定される。また、X軸エネルギー閾値THex、Y軸エネルギー閾値THey、Z軸エネルギー閾値THezも、電池パック1の機構的特性に応じてそれぞれ異なる値に設定される。例えば、事前に電池パック1の落下試験を実施し、3方向のそれぞれについて、許容範囲内の衝撃と許容範囲外の衝撃を分けるためのピーク閾値とエネルギー閾値を導出する。許容範囲内の衝撃とは、電池メーカの安全保証範囲内の衝撃であり、電池パック1の使用継続が許容される。許容範囲外の衝撃とは、電池メーカの安全保証範囲外の衝撃であり、電池パック1の使用継続が禁止される。この場合、電池パック1を廃棄するか修理する必要がある。あるいは電池パック1の安全性を検証し、この検証結果に応じて電池パック1の廃棄、修理、使用継続が決定される。X軸ピーク閾値THpx、Y軸ピーク閾値THpy、Z軸ピーク閾値THpz、およびX軸エネルギー閾値THex、Y軸エネルギー閾値THey、Z軸エネルギー閾値THezは、許容範囲内の衝撃に基づいて安全保証範囲境界にマージンを持たせて設定されることにより、許容範囲外の衝撃と判断される場合であっても電池パック1の使用継続が可能な場合も想定される。なお、X軸ピーク閾値THpx、Y軸ピーク閾値THpy、Z軸ピーク閾値THpzの少なくとも1つの閾値を他の閾値と相違する値に設定する場合もX軸ピーク閾値THpx、Y軸ピーク閾値THpy、Z軸ピーク閾値THpzをそれぞれ異なる値に設定することに相当する。また、X軸エネルギー閾値THex、Y軸エネルギー閾値THey、Z軸エネルギー閾値THezの少なくとも1つの閾値を他の閾値と相違する値に設定する場合もX軸エネルギー閾値THex、Y軸エネルギー閾値THey、Z軸エネルギー閾値THezをそれぞれ異なる値に設定することに相当する。
図4は、巻回型の円筒型セルを模式的に示す図である。円筒型セルは、シート状の正極材、負極材、両極材を隔てるセパレータを重ねて巻回することにより生成される。円筒型セルは、巻回軸に沿った方向(図4では、Z軸方向)の衝撃に相対的に弱く、巻回軸に対して垂直方向(図4では、X軸方向、Y軸方向)の衝撃に対して相対的に強い性質がある。そこで、巻回型の円筒型セルでは、Z軸の閾値THpz、THezを、X軸の閾値THpx、THex及びY軸の閾値THpy、THeyより、絶対値の小さな値に設定する。なお、巻回型の角型セルを使用する場合も同様の考察があてはまる。
図5は、積層型のラミネート型セルを模式的に示す図である。ラミネート型セルは、シート状の正極材、セパレータ、負極材、セパレータを順番に積層していくことにより生成される。ラミネート型セルは、積層方向に沿った方向(図5では、Y軸方向)の衝撃に相対的に強く、積層方向に対して垂直方向(図5では、X軸方向、Z軸方向)の衝撃に対して相対的に弱い性質がある。そこで、積層型のラミネート型セルでは、Y軸の閾値THpy、THeyを、X軸の閾値THpx、THex及びZ軸の閾値THpz、THezより、絶対値の大きな値に設定する。なお、積層型の角型セルを使用する場合も同様の考察があてはまる。
図3に戻る。OR回路138は、X軸AND回路137xの出力と、Y軸AND回路137yの出力と、Z軸AND回路137zの出力の論理和をMPU141の起動端子に出力する。X軸、Y軸、Z軸の少なくとも1つの軸で閾値を超える衝撃が検出されると、OR回路138は、ハイレベル信号をMPU141の起動端子に出力する。X軸、Y軸、Z軸の全ての軸で閾値を超える衝撃が検出されない状態では、OR回路138は、ローレベル信号をMPU141の起動端子に出力する。
アナログ回路部13及びデジタル回路部14には、電池モジュール2から電源が供給される。アナログ回路部13は常時動作している。一方、デジタル回路部14は消費電力を抑制するため、通常時は停止している。MPU141は通常時、シャットダウン状態、スリープ状態またはスタンバイ状態に制御されている。MPU141は起動端子の信号レベルが、ローレベルからハイレベルに遷移すると起動する。MPU141は起動すると、バッファ133x、136x、133y、136y、133z、136zにそれぞれ保持されているX軸検出部131xの出力値、X軸積分器134xの出力値、Y軸検出部131yの出力値、Y軸積分器134yの出力値、Z軸検出部131zの出力値、Z軸積分器134zの出力値を内部に取り込む。
バッファ133x、136x、133y、136y、133z、136zは、許容範囲外の衝撃が検出されてからMPU141が起動するまでの時間、衝撃検出時のX軸検出部131xの出力値、X軸積分器134xの出力値、Y軸検出部131yの出力値、Y軸積分器134yの出力値、Z軸検出部131zの出力値、Z軸積分器134zの出力値を保持する作用を担う。衝撃検出時のX軸検出部131xの出力値は、X軸方向の衝撃加速度のピーク値を示し、衝撃検出時のX軸積分器134xの出力値は、X軸方向の衝撃加速度のエネルギー量を示す。Y軸およびZ軸も同様である。
MPU141は、取り込んだX軸検出部131xの出力値、X軸積分器134xの出力値、Y軸検出部131yの出力値、Y軸積分器134yの出力値、Z軸検出部131zの出力値、Z軸積分器134zの出力値を不揮発メモリ142に記録する。不揮発メモリ142に記録されたデータは、後日、衝撃解析に利用される。
またMPU141は起動端子の信号レベルが、ローレベルからハイレベルに遷移するとリレーRY1をオープン(オフ)して、電池モジュール2の充放電を禁止する。さらに電池パック1が車両5に装着された場合、MPU141は車両制御部53に、電池モジュール2の異常信号を送信する。
以上に説明した衝撃検出装置10による衝撃検出処理は、電池パック1が車両5に装着されていない状態で実行される。電池パック1が車両5に装着されている状態では、衝撃検出装置10による衝撃検出処理を停止してもよい。例えば、車両5側に、車両5に対する衝撃検出機能が備わっていれば、電池パック1内で別途に衝撃検出処理を実行する必要性が低い。なお、車両5側に、車両5に対する衝撃検出機能が備わっていない場合は、電池パック1内で上述の衝撃検出処理を実行する。
以上説明したように本実施の形態によれば、低消費電力で、電池パック1に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。本実施の形態では、3軸加速度センサ11を使用し、各軸の閾値が機構的特性に応じて異なる値に設定されている。3軸加速度センサ11で加速度が検出されると、衝撃加速度のピーク値と、衝撃加速度が加わっている時間(エネルギー量)の2つの基準値で衝撃強度判定を行う。少なくとも1つの軸で閾値を超えた衝撃加速度が検出された場合、MPU141を起動する。MPU141は、衝撃加速度のピーク値とエネルギー量を軸ごとに不揮発メモリ142に保存する。またMPU141は、リレーカット等の安全制御を実行する。
閾値を超えた衝撃加速度が検出されない状態では、MPU141がシャットダウン状態、スリープ状態またはスタンバイ状態に制御されるため、MPU141の消費電力を抑制することができる。閾値を超えた衝撃加速度が検出された場合は、上述の安全制御が実行されるため、不安全な状態で電池パック1が使用されることを防止することができる。電池パック1の場合、外観上異常がないように見えても、内部の電池モジュール2に異常が発生している場合がある。
衝撃加速度のピーク値とエネルギー量の2つの基準値で衝撃強度判定を行うため、許容範囲の衝撃によりMPU141を起動させ、不必要な安全制御が発動されることを防止することができる。また3軸で判定するため、電池パック1の機構的特性をきめ細かく考慮することができ、許容範囲内の衝撃であるか否かを高精度に判定することができる。また3軸で判定するため、電池パック1の運搬により発生する加速度や、許容範囲の衝撃により、不必要にMPU141を起動させることを防止することができる。
図6は、図3に示す電池パック内の衝撃検出装置とは別の実施の形態に係る電池パック内の衝撃検出装置の構成例を示す図である。図6に示す衝撃検出装置は、X軸AND回路137xに代えてX軸ピーク判定部132xの出力とX軸エネルギー判定部135xの出力との論理和を出力するX軸OR回路139xを、Y軸AND回路137yに代えてY軸ピーク判定部132yの出力とY軸エネルギー判定部135yの出力との論理和を出力するY軸OR回路139yを、およびZ軸AND回路137zに代えてZ軸ピーク判定部132zの出力とZ軸エネルギー判定部135zの出力との論理和を出力するZ軸OR回路139zを備える。なお、図6において図3に示す構成要素と同一な構成要素には同一の図番を付している。
X軸OR回路139xは、X軸ピーク判定部132xの出力と、X軸エネルギー判定部135xの出力の論理和を出力する。即ち、X軸OR回路139xは、X軸検出部131xの出力値がX軸ピーク閾値THpxを超えるか、X軸積分器134xの出力値がX軸エネルギー閾値THexを超えているときハイレベル信号を出力し、それ以外のときローレベル信号を出力する。
同様に、Y軸OR回路139yは、Y軸検出部131yの出力値がY軸ピーク閾値THpyを超えるか、Y軸積分器134yの出力値がY軸エネルギー閾値THeyを超えているときハイレベル信号を出力し、それ以外のときローレベル信号を出力する。Z軸OR回路139zは、Z軸検出部131zの出力値がZ軸ピーク閾値THpzを超えるか、Z軸積分器134zの出力値がZ軸エネルギー閾値THezを超えているときハイレベル信号を出力し、それ以外のときローレベル信号を出力する。
OR回路138は、X軸OR回路139xの出力と、Y軸OR回路139yの出力と、Z軸OR回路139zの出力の論理和をMPU141の起動端子に出力する。そのため、OR回路138は、X軸ピーク閾値THpx、Y軸ピーク閾値THpy、Z軸ピーク閾値THpz、およびX軸エネルギー閾値THex、Y軸エネルギー閾値THey、Z軸エネルギー閾値THezのうち少なくとも1つで閾値を超えた衝撃加速度が検出されると、ハイレベル信号をMPU141の起動端子に出力する。したがって、MPU141が起動され、MPU141はバッファ133x、133y、133zにそれぞれ保持された各出力値によりX,Y,Zの各軸の衝撃加速度のピーク値とバッファ136x、136y、136zにそれぞれ保持された各出力値によりX,Y,Zの各軸の衝撃加速度のエネルギー量により電池パック1の使用継続が許容される許容範囲内の衝撃か許容範囲外の衝撃かを判断する。
以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
上述の実施の形態では、セルC1に、リチウムイオン電池を使用する例を想定したが、電気二重層キャパシタ等のキャパシタを使用することも可能である。キャパシタの場合も電池と同様に、円筒型、角型、ラミネート型などがあり、それぞれ機構的特性が異なる。
また上述の実施の形態では、衝撃加速度のピーク値とエネルギー量の2つの基準値で落下衝撃判定を行う例を説明した。この点、衝撃加速度のピーク値だけで落下衝撃判定を行ってもよい。この場合、図3に示した積分器134、エネルギー判定部135、バッファ136、AND回路137は不要になる。これによれば、衝撃検出回路12のコストを削減することができる。
また上述の実施の形態では、衝撃加速度のピーク値とエネルギー量の2つの検出値と2つの閾値との比較結果のAND条件で、許容範囲外の衝撃であるか否かを判定した。この点、当該2つの比較結果のOR条件で、許容範囲外の衝撃であるか否かを判定してもよい。この場合、より安全性を重視した設計となる。
また上述の実施の形態では、車両5に装着する電池パック1を説明した。この点、電池パック1は、電子機器に装着する電池パック1でもよい。例えば、ノート型PCに装着する電池パック1でもよい。ノート型PCに装着された状態では、電池パック1内の衝撃検出装置10による衝撃検出処理を停止し、ノート型PCから分離された状態において当該衝撃検出処理を実行する。
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
[項目1]
蓄電パック(1)に搭載されるべき衝撃検出装置(10)であって、
3軸加速度センサ(11)と、
前記3軸加速度センサ(11)から出力される3軸の検出値と、前記蓄電パック(1)の機構的特性に応じてそれぞれ異なる値に設定された閾値を比較して、許容範囲外の衝撃を検出する衝撃検出回路(12)と、
を備えることを特徴とする衝撃検出装置(10)。
これによれば、蓄電パック(1)に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
[項目2]
前記蓄電パック(1)は、巻回型の円筒型セル(C1)または角型セル(C1)を含み、
巻回軸に沿った方向の軸の閾値が、他の2つの軸の閾値より、絶対値の小さな値に設定されることを特徴とする項目1に記載の衝撃検出装置(10)。
これによれば、巻回型の円筒型セル(C1)または角型セル(C1)を使用した蓄電パック(1)に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
[項目3]
前記蓄電パック(1)は、積層型の角型セル(C1)またはラミネート型セル(C1)を含み、
積層方向に沿った方向の軸の閾値が、他の2つの軸の閾値より、絶対値の大きな値に設定されることを特徴とする項目1に記載の衝撃検出装置(10)。
これによれば、積層型の角型セル(C1)またはラミネート型セル(C1)を使用した蓄電パック(1)に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
[項目4]
前記衝撃検出回路(12)は、
常時動作しているアナログ回路部(13)と、
通常時停止しているデジタル回路部(14)と、を含み、
前記アナログ回路部(13)は、前記検出値が前記閾値を超えた軸を検出した場合、前記デジタル回路部(14)内のプロセッサ(141)を起動させることを特徴とする項目1から3のいずれか1項に記載の衝撃検出装置(10)。
これによれば、低消費電力で、蓄電パック(1)に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
[項目5]
前記衝撃検出回路(12)は、
前記3軸の検出値が、前記3軸のピーク閾値をそれぞれ超えたか否か判定する第1判定部(132x、132y、132z)と、
前記3軸の検出値がそれぞれ入力される3つの積分器(134x、134y、134z)と、
前記3つの積分器(134x、134y、134z)の出力値が、前記3軸のエネルギー閾値をそれぞれ超えたか否か判定する第2判定部(135x、135y、135z)と、を含み、
前記検出値が前記ピーク閾値を超え、かつ前記積分器の出力値が前記エネルギー閾値を超えた軸が発生した場合、前記許容範囲外の衝撃が加わったと判定されることを特徴とする項目1から3のいずれか1項に記載の衝撃検出装置(10)。
これによれば、ピーク値とエネルギー量を用いて、蓄電パック(1)に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
[項目6]
前記衝撃検出回路(12)は、
常時動作しているアナログ回路部(13)と、
通常時停止しているデジタル回路部(14)と、を含み、
前記アナログ回路部(13)は、前記第1判定部(132x、132y、132z)、前記積分器(134x、134y、134z)及び前記第2判定部(135x、135y、135z)を含み、
前記第1判定部(132x、132y、132z)及び前記第2判定部(135x、135y、135z)は、前記検出値が前記ピーク閾値を超え、かつ前記積分器の出力値が前記エネルギー閾値を超えた軸を検出した場合、前記デジタル回路部(14)内のプロセッサ(141)を起動させることを特徴とする項目5に記載の衝撃検出装置(10)。
これによれば、低消費電力で、蓄電パック(1)に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
[項目7]
前記衝撃検出回路(12)は、
前記3軸の検出値をそれぞれ一定期間積算する3つの積分器(134x、134y、134z)を含み、
前記3軸の検出値、および前記積分器の出力値により前記許容範囲外の衝撃が加わったと判定されることを特徴とする項目1から3のいずれか1項に記載の衝撃検出装置(10)。
これによれば、ピーク値とエネルギー量を用いて、蓄電パック(1)に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
[項目8]
前記衝撃検出回路(12)は、
常時動作しているアナログ回路部(13)と、
通常時停止しているデジタル回路部(14)と、を含み、
前記アナログ回路部(13)は、前記3軸の検出値が、前記3軸のピーク閾値をそれぞれ超えたか否か判定する第1判定部(132x、132y、132z)と、前記3つの積分器(134x、134y、134z)の出力値が、前記3軸のエネルギー閾値をそれぞれ超えたか否か判定する第2判定部(135x、135y、135z)と、を含み、
前記第1判定部(132x、132y、132z)及び前記第2判定部(135x、135y、135z)は、前記検出値が前記ピーク閾値を超えたこと、および前記積分器の出力値が前記エネルギー閾値を超えたことの少なくとも1つを検出した場合、前記デジタル回路部(14)内のプロセッサ(141)を起動させることを特徴とする項目7に記載の衝撃検出装置(10)。
これによれば、低消費電力で、蓄電パック(1)に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
[項目9]
前記プロセッサ(141)は、前記許容範囲外の衝撃が加わったことが検出されると、複数のセル(C1)の充放電を禁止することを特徴とする項目4、6、8のいずれか1項に記載の衝撃検出装置(10)。
これによれば、蓄電パック(1)の安全性を確保することができる。
[項目10]
前記衝撃検出装置(10)は、前記蓄電パック(1)が給電対象機器(5)に装着された状態では、衝撃検出処理を停止することを特徴とする項目1から9のいずれか1項に記載の衝撃検出装置(10)。
これによれば、低消費電力で、蓄電パック(1)に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
[項目11]
複数のセル(C1)と、
項目1から10のいずれか1項に記載の衝撃検出装置(10)と、
を備えることを特徴とする蓄電パック(1)。
これによれば、蓄電パック(1)に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる蓄電パック(1)を実現できる。
1 電池パック、 2 電池モジュール、 C1 セル、 3 制御基板、 4 接続部、 10 衝撃検出装置、 5 車両、 51 インバータ、 52 モータ、 53 車両制御部、 RY1 リレー、 11 3軸加速度センサ、 12 衝撃検出回路、 13 アナログ回路部、 131x X軸検出部、 132x X軸ピーク判定部、 133x バッファ、 134x X軸積分器、 135x X軸エネルギー判定部、 136x バッファ、 137x X軸AND回路、 139x X軸OR回路、 131y Y軸検出部、 132y Y軸ピーク判定部、 133y バッファ、 134y Y軸積分器、 135y Y軸エネルギー判定部、 136y バッファ、 137y Y軸AND回路、 139y Y軸OR回路、 131z Z軸検出部、 132z Z軸ピーク判定部、 133z バッファ、 134z Z軸積分器、 135z Z軸エネルギー判定部、 136z バッファ、 137z Z軸AND回路、 139z Z軸OR回路、 138 OR回路、 14 デジタル回路部、 141 MPU、 142 不揮発メモリ。

Claims (10)

  1. 蓄電パックに搭載されるべき衝撃検出装置であって、
    3軸加速度センサと、
    前記3軸加速度センサから出力される3軸の検出値と、前記蓄電パックの機構的特性に応じてそれぞれ異なる値に設定された閾値を比較して、許容範囲外の衝撃を検出する衝撃検出回路と、
    を備え
    前記衝撃検出回路は、
    前記3軸の検出値が、前記3軸のピーク閾値をそれぞれ超えたか否か判定する第1判定部と、
    前記3軸の検出値がそれぞれ入力される3つの積分器と、
    前記3つの積分器の出力値が、前記3軸のエネルギー閾値をそれぞれ超えたか否か判定する第2判定部と、を含み、
    前記検出値が前記ピーク閾値を超え、かつ前記積分器の出力値が前記エネルギー閾値を超えた軸が発生した場合、前記許容範囲外の衝撃が加わったと判定されることを特徴とする衝撃検出装置。
  2. 前記蓄電パックは、巻回型の円筒型セルまたは角型セルを含み、
    巻回軸に沿った方向の軸の閾値が、他の2つの軸の閾値より、絶対値の小さな値に設定されることを特徴とする請求項1に記載の衝撃検出装置。
  3. 前記蓄電パックは、積層型の角型セルまたはラミネート型セルを含み、
    積層方向に沿った方向の軸の閾値が、他の2つの軸の閾値より、絶対値の大きな値に設定されることを特徴とする請求項1に記載の衝撃検出装置。
  4. 前記衝撃検出回路は、
    常時動作しているアナログ回路部と、
    通常時停止しているデジタル回路部と、を含み、
    前記アナログ回路部は、前記検出値が前記閾値を超えた軸を検出した場合、前記デジタル回路部内のプロセッサを起動させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の衝撃検出装置。
  5. 前記衝撃検出回路は、
    常時動作しているアナログ回路部と、
    通常時停止しているデジタル回路部と、を含み、
    前記アナログ回路部は、前記第1判定部、前記積分器及び前記第2判定部を含み、
    前記第1判定部及び前記第2判定部は、前記検出値が前記ピーク閾値を超え、かつ前記積分器の出力値が前記エネルギー閾値を超えた軸を検出した場合、前記デジタル回路部内のプロセッサを起動させることを特徴とする請求項に記載の衝撃検出装置。
  6. 蓄電パックに搭載されるべき衝撃検出装置であって、
    3軸加速度センサと、
    前記3軸加速度センサから出力される3軸の検出値と、前記蓄電パックの機構的特性に応じてそれぞれ異なる値に設定された閾値を比較して、許容範囲外の衝撃を検出する衝撃検出回路と、
    を備え、
    前記衝撃検出回路は、
    前記3軸の検出値をそれぞれ一定期間積算する3つの積分器を含み、
    前記3軸の検出値、および前記積分器の出力値により前記許容範囲外の衝撃が加わったと判定されることを特徴とする衝撃検出装置。
  7. 前記衝撃検出回路は、
    常時動作しているアナログ回路部と、
    通常時停止しているデジタル回路部と、を含み、
    前記アナログ回路部は、前記3軸の検出値が、前記3軸のピーク閾値をそれぞれ超えたか否か判定する第1判定部と、前記3つの積分器の出力値が、前記3軸のエネルギー閾値をそれぞれ超えたか否か判定する第2判定部と、を含み、
    前記第1判定部及び前記第2判定部は、前記検出値が前記ピーク閾値を超えたこと、および前記積分器の出力値が前記エネルギー閾値を超えたことの少なくとも1つを検出した場合、前記デジタル回路部内のプロセッサを起動させることを特徴とする請求項に記載の衝撃検出装置。
  8. 前記プロセッサは、前記許容範囲外の衝撃が加わったことが検出されると、複数のセルの充放電を禁止することを特徴とする請求項4、のいずれか1項に記載の衝撃検出装置。
  9. 蓄電パックに搭載されるべき衝撃検出装置であって、
    3軸加速度センサと、
    前記3軸加速度センサから出力される3軸の検出値と、前記蓄電パックの機構的特性に応じてそれぞれ異なる値に設定された閾値を比較して、許容範囲外の衝撃を検出する衝撃検出回路と、
    を備え、
    前記衝撃検出装置は、前記蓄電パックが給電対象機器に装着された状態では、衝撃検出処理を停止することを特徴とする衝撃検出装置。
  10. 複数のセルと、
    請求項1からのいずれか1項に記載の衝撃検出装置と、
    を備えることを特徴とする蓄電パック。
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