JP7451094B2 - 蓄電池装置 - Google Patents

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Description

本実施形態は、蓄電池装置に関する。
複数の組電池が筐体に収容された蓄電池装置では、複数の組電池が互いに電気的に接続されている。このとき、蓄電池装置の利便性を向上することが望まれる。
国際公開第２０１８／０５１３９３号 国際公開第２０１７／１５８７４１号
一つの実施形態は、利便性を向上できる蓄電池装置を提供することを目的とする。
一つの実施形態によれば、筐体と複数の組電池とラインヒートディテクタとを有する蓄電池装置が提供される。複数の組電池は、筐体に収容される。複数の組電池は、互いに電気的に接続可能である。ラインヒートディテクタは、複数の組電池の底面近傍にあり前記筐体を介してグランド電位に接続される部材に熱的に接触あるいは近接しながら前記組電池の側面に沿って延びる部分が前記組電池から離間するように一筆書き状に延びたライン構造を含む。
図１は、実施形態にかかる蓄電池装置の外観構成を示す斜視図である。 図２は、実施形態における蓄電池装置の内部構成を示す分解斜視図である。 図３は、実施形態における組電池、棚板、及びラインヒートディテクタの構成を示す断面図である。 図４は、実施形態における組電池、棚板、及びラインヒートディテクタの構成を示す平面図である。 図５は、実施形態の第１の変形例における組電池、棚板、及びラインヒートディテクタの構成を示す側面図である。 図６は、実施形態の第２の変形例におけるブランチ、ラインヒートディテクタ、及び制御回路の構成を示す回路図である。 図７は、実施形態の第２の変形例における組電池、棚板、及びラインヒートディテクタの構成を示す側面図である。 図８は、実施形態の第２の変形例における組電池、棚板、及びラインヒートディテクタの構成を示す側面図である。 図９は、実施形態の第３の変形例における組電池、棚板、及びラインヒートディテクタの構成を示す平面図である。 図１０は、実施形態の第４の変形例における仕切り板、及びラインヒートディテクタの構成を示す斜視図である。 図１１は、実施形態の第４の変形例における仕切り板、及びラインヒートディテクタの構成を示す斜視図である。
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる蓄電池装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
（実施形態）
実施形態にかかる蓄電池装置は、例えば、ハイブリッド機関車等の車両に用いられる。車両の燃費を向上するためには、例えば、エンジンの効率マップ上抵抗率な、低速・高負荷時に、車両へ所容電力を供給できることが望ましい。このため、蓄電池装置では、限られたスペースに、それぞれが複数の電池セルを含む多数の組電池を直列または並列接続するとともに筐体内に高密度に収納し、エネルギー密度を向上することが望まれる。
エネルギー密度が向上され蓄電池装置が大容量のエネルギーを収納する場合、蓄電池装置に対して、あらかじめ万が一起こりうるハザードを想定し低減策を施すことが考えられる。組電池では、複数の電池セルを収容する組電池ケースがエンジニアリングプラスチック等の絶縁体で形成されるが、その所望される定格絶縁電圧が１０００Ｖを超える傾向にある。
例えば、低減策を施すべきハザードとして
（１）外部からの電池セルへの過充電、又は、
（２）組電池ケースの絶縁破壊箇所を介した電池セルから外部への地絡
に起因して発生するハザードが挙げられる。
（１）は、組電池の状態を監視するＢＭＳ（バッテリマネジメントシステム）が健全であれば、ＢＭＳが電圧センサと温度センサを備えるＣＭＵ（セルモニタリングユニット）との連携で検知できる。しかし、車両衝突等によりＢＭＳとＣＭＵとが機能を喪失した時に検知されない場合、過充電された電池セルの熱暴走を招き火災が発生する可能性がある。このため、（１）に対して、なんらかの別系統での検知方法が求められている。
（２）は、蓄電池装置内で組電池が多直列となる場合、地絡検知を電気回路で実現することが困難である。蓄電池装置では、限られたスペースに多数の組電池が高密度に収納されるため、地絡検知回路は、何個も組電池を介して遠く離れて接続されることになり、地絡を電気的に検知できない可能性がある。地絡検知回路の数を増やして組電池毎にその近くに設置するなど大量にバッテリ回路内に設置すれば、地絡の電気的な検知は可能になるが、システムの複雑化、コスト高、装置単位でのエネルギー密度低下を招く可能性がある。
絶縁体で形成された組電池ケースの絶縁破壊箇所では、例えば、絶縁破壊モードの中でも中途半端なインピーダンスを伴う短絡が発生し、電荷又は電流通過時に発熱すると考えられる。
例えば、外部短絡などが原因で電池セルの過充電が起き、電池セル内が熱暴走へ至る途中の発熱を検知することが考えられる。これにより、（１）の予兆を検知できると期待される。
また、部分的な絶縁材料の絶縁破壊によって、インピーダンスがある状態で地絡電流が装置箱や箱枠を伝ってグランド電位に流れ続け、絶縁材料損失によって発生する発熱を検知することが考えられる。これにより、（２）の予兆を検知できると期待される。
そこで、本実施形態では、蓄電池装置において、複数の組電池の底面近傍の部材に熱的に接触しながら一筆書き状に延びたラインを含むＬＨＤ（ラインヒートディテクタ）を設けることで、エネルギー密度を確保しながら（１）及び／又は（２）の予兆検知を図る。
具体的には、地絡時、中途半端なインピーダンスを伴ったまま短絡電流が流れ発生する温度上昇や、ＢＭＳとＣＭＵ機能喪失時も万が一の過充電による発熱をＬＨＤで検知する構造を提案する。すなわち、ＬＨＤを装置内の組電池の底面近傍に敷設する構造、ひきまわす場所を提案する。複数の組電池が収納されている蓄電池装置では、組電池ケースからインピーダンスをともなう絶縁破壊が起きた場合にこの発熱を輸送、冷却するヒートシンク機能を備える棚板が設けられる。その棚板の上で組電池の底面近傍を通るようにＬＨＤを配線する。これにより、インピーダンスをともなう絶縁破壊時、組電池ケースなどの樹脂が抵抗となって発熱した場合の熱を検知可能な構造を実現できる。この構造では、中途半端な絶縁破壊がモジュール側で発生して、地絡が発生したとき、その電流経路になる組電池の底面近傍にＬＨＤが配置されている。これにより、過充電及び／又は地絡電流による発熱をＬＨＤで検知することで、（１）及び／又は（２）の予兆を検知できる。この結果、（１）及び／又は（２）に起因して発生するハザードの発生を未然に防ぐ対策を取ることができ、蓄電池装置の利便性を向上できる。
より具体的には、蓄電池装置１は、ハイブリッド機関車等の車両における運転室の前方又は後方の格納室に収容される。蓄電池装置１は、図１に示すように箱型で構成され得る。図１は、蓄電池装置１の外観構成を示す斜視図である。図１では、蓄電池装置１の収容時の姿勢における鉛直方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向とする。
蓄電池装置１は、筐体１０を有する。筐体１０は、天井板１１、側板１２～１８、及び底板１９を有する。天井板１１は、平面視で略矩形状を有し、蓄電池装置１の内部空間を＋Ｚ側から閉塞する。側板１２，１６は、平面視で互いに相補的な略Ｌ形状を有し、蓄電池装置１の内部空間を－Ｘ側から閉塞する。側板１３，１７は、平面視で互いに相補的な略Ｌ形状を有し、蓄電池装置１の内部空間を＋Ｘ側から閉塞する。側板１４，１８は、平面視でそれぞれ略矩形状を有し、蓄電池装置１の内部空間を－Ｙ側から閉塞する。側板１５は、平面視で略矩形状を有し、蓄電池装置１の内部空間を＋Ｙ側から閉塞する。底板１９は、平面視で略矩形状を有し、蓄電池装置１の内部空間を－Ｚ側から閉塞する。
蓄電池装置１の内部は、図２に示すように構成され得る。図２は、蓄電池装置１の内部構成を示す分解斜視図である。
蓄電池装置１は、フレーム２、隔壁天井板３、側板４～７、複数の組電池２０、棚板群３０、棚板群４０、及び仕切り板５０を有する。
フレーム２は、天井板１１、側板１２～１８、及び底板１９のそれぞれを支持し、筐体１０を形成する。フレーム２は、天井板１１、側板１２～１８、及び底板１９のそれぞれが嵌め込み可能に構成されていてもよいし、天井板１１、側板１２～１８、及び底板１９のそれぞれがネジ止め可能に構成されていてもよい。フレーム２の内側が蓄電池装置１の内部空間となる。
隔壁天井板３、側板４、及び側板５は、蓄電池装置１の内部空間における仕切り板５０の＋Ｙ側の空間を第１の電池部屋と用品部屋とに分ける。仕切り板５０の＋Ｙ側の空間のうち、隔壁天井板３の＋Ｚ側の空間が第１の電池部屋となり、隔壁天井板３の－Ｚ側の空間が用品部屋となる。用品部屋には、蓄電池装置１の管理を行う主回路（図示せず）が収容される。側板６及び側板７は、それぞれ、主回路との配管出し口を備える側板である。仕切り板５０の－Ｙ側の空間は、第２の電池部屋となる。
複数の組電池２０は、筐体１０内に収容される。複数の組電池２０は、蓄電池装置１の内部空間における第１の電池部屋及び第２の電池部屋に収容される。複数の組電池２０は、互いに電気的に接続可能である。ｋ個（例えば、ｋ＝２８）の組電池２０の直列接続がｍ列（例えば、ｍ＝３）で並列接続されることで、正側の出力ノードＮ（＋）と負側の出力ノードＮ（－）との間に、ｋ×ｍ個の組電池２０が互いに電気的に接続可能である（図６参照）。
棚板群３０は、第１の電池部屋に収容される。棚板群３０は、複数の棚板３１～３６を含む。各棚板３１～３６は、Ｘ方向を長手方向としてＸＹ方向に延びるとともに、Ｚ方向に互いに離間して並べられている。各棚板３１～３６の－Ｙ側の側面は、仕切り板５０の＋Ｙ側の面で支持されている。
各棚板３１～３６は、＋Ｚ側の面（表面）上に複数の組電池２０が載置される。図２では、各棚板３１～３６の表面上に６個の組電池２０が載置される場合が例示されている。棚板３１～３６の表面上では、複数の組電池２０がＸ方向に沿って互いに離間しながら並べられている。各棚板３１～３６上に並ぶ複数の組電池２０は、図示しないバスバー及び／又は導線により互いに電気的に接続され得る。
各棚板３１～３６は、熱伝導性を有する金属等を主成分とする材料で形成され得る。各棚板３１～３６上に並ぶ複数の組電池２０の底面は、棚板３１～３６の表面に熱的に接触している。各棚板３１～３６は、組電池２０から表面側で受けた熱をその裏面から蓄電池装置１の内部空間に放出可能であり、ヒートシンクとして機能し得る。
棚板群４０は、第２の電池部屋に収容される。棚板群４０は、複数の棚板４１～４８を含む。棚板群４０に含まれる棚板４１～４８の枚数は、棚板群３０に含まれる棚板３１～３６の枚数より多くなっている。各棚板４１～４８は、Ｘ方向を長手方向としてＸＹ方向に延びるとともに、Ｚ方向に互いに離間して並べられている。各棚板４１～４８の＋Ｙ側の側面は、仕切り板５０の－Ｙ側の面で支持されている。
各棚板４１～４８は、＋Ｚ側の面（表面）上に複数の組電池２０が載置される。図２では、各棚板４１～４８の表面上に６個の組電池２０が載置される場合が例示されている。棚板４１～４８の表面上では、複数の組電池２０がＸ方向に沿って互いに離間しながら並べられている。各棚板４１～４８上に並ぶ複数の組電池２０は、図示しないバスバー及び／又は導線により互いに電気的に接続され得る。
各棚板４１～４８は、熱伝導性を有する金属等を主成分とする材料で形成され得る。各棚板４１～４８上に並ぶ複数の組電池２０の底面は、棚板の表面に熱的に接触している。各棚板４１～４８は、組電池２０から表面側で受けた熱をその裏面から蓄電池装置１の内部空間に放出可能であり、ヒートシンクとして機能し得る。
仕切り板５０は、ＸＺ方向に延び、蓄電池装置１の内部空間を第１の電池部屋及び用品部屋と第２の電池部屋とに仕切っている。仕切り板５０は、Ｙ方向における棚板群３０と棚板群４０との間に位置している。
仕切り板５０は、＋Ｙ側の面で棚板群３０に含まれる各棚板３１～３６を支持している。各棚板３１～３６の－Ｙ側の側面は、仕切り板５０の＋Ｙ側の面に接触している。各棚板３１～３６の－Ｙ側の側面は、仕切り板５０の＋Ｙ側の面に嵌め込み可能に構成されていてもよいし、仕切り板５０の＋Ｙ側の面にネジ止め可能に構成されていてもよい。
仕切り板５０は、－Ｙ側の面で棚板群４０に含まれる各棚板４１～４８を支持している。各棚板４１～４８の＋Ｙ側の側面は、仕切り板５０の－Ｙ側の面に接触している。各棚板４１～４８の＋Ｙ側の側面は、仕切り板５０の－Ｙ側の面に嵌め込み可能に構成されていてもよいし、仕切り板５０の－Ｙ側の面にネジ止め可能に構成されていてもよい。
図２に示すように、蓄電池装置１では、内部に高密度に複数の組電池２０が収納されている。各組電池２０は、図３に示すように構成され得る。各組電池２０は、バスバー２１、基板２２、セパレータ２３、組電池ケース２４、及び複数の電池セル２８を有する。複数の電池セル２８は、組電池ケース２４に収納されている。組電池ケース２４は、エンジニアリングプラスチック等の絶縁体（絶縁樹脂）を主成分とする材料で形成され得る。各電池セル２８は、角缶あるいは円筒缶状の形状を有する。複数の電池セル２８は、組電池ケース２４の底面の上において、セパレータ２３を介して絶縁されている。セパレータ２３は、絶縁体（絶縁樹脂）を主成分とする材料で形成されている。隣接する２つの電池セル２８は、それぞれの上部に正極、負極端子があってバスバー２１で互いに電気的に接続されている。バスバー２１の組み合わせ、構成によって複数の電池セル２８の直並列の接続を構成する。また、基板２２の上には、センサ（例えば、電圧センサ、サーミスタなどの温度センサ）及びＣＭＵ（セルモニタリングユニット）が実装され、ＣＭＵの制御のもとでセンサが電圧やセル温度を検出する。
例えば、このように構成された組電池ケース２４の底面は、棚板３１上に伝熱層（図示せず）を介して設置される。伝熱層は、ギャップフィラー、コンパウンドなど隙間をうめるために柔軟性を有し圧縮可能であるとともに熱伝導性を１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上に高めた絶縁体（例えば、シリコーン樹脂などの絶縁樹脂）を主成分とする材料で形成されている。伝熱層は、棚板３１の表面上に塗布するか貼りつけられ、組電池２０と棚板３１とを密着させている。棚板３１と組電池ケース２４との間はボルト締めなどにより固定され得る。また、棚板３１は、接地された側板１２と物理的につながっており、側板１２に熱的に接触している。
このような組電池２０が、各棚板に複数個、棚板も複数段あれば、数十個以上が蓄電池装置１の内部空間内に高密度に収納される。高密度にエネルギー体が収納される蓄電池装置１においては、あらかじめ起こりうるハザードを想定した構造が望まれる。
例えば、中途半端に組電池ケース２４等に小さな亀裂が入ったり、組電池ケース２４や伝熱層の劣化（絶縁材料の劣化）により、底面から絶縁破等が徐々に始まること等が考えられる。この場合、絶縁材料がある任意のインピーダンスを保ったまま、一定時間、短絡電流が組電池ケース２４の底面と棚板３１とを通って、接地された側板１２へ流れる地絡が発生する可能性がある。地絡発生時の電流経路は、例えば、図３に点線の矢印で示すようになる。
それに対して、図３に示すように、比較的安価でありかつ検知温度が７０℃から１００℃程度のＬＨＤ（ラインヒートディテクタ）６０を、棚板３１の表面における組電池２０の底面周辺に敷設することで地絡を検知する。図３は、組電池２０、棚板３１、及びＬＨＤ（ラインヒートディテクタ）６０の構成を示す断面図である。
前記のようなハザードでは、ＢＭＳ（バッテリモニタリングシステム）から組電池に設けられた電圧センサによって容量低下を検知することも考えられるが、本実施形態では、ＬＨＤ６０での別系統からの検知によって、蓄電池装置１全体でロバストな保護系を提案する。ＬＨＤ６０は、たとえば電池セル２８がなんらかの原因で、外部短絡などによる過充電状態に対するシステムの保護が無くなり、温度が上昇していった場合を想定して、たとえば熱暴走手前の７５℃～９０℃の温度を検知するように構成され得る。これにより、ＬＨＤ６０で地絡発生の予兆を検知できる。
ＬＨＤ６０は、２本の信号線６１，６２と絶縁被覆６３とを有する（図６参照）。２本の信号線６１，６２は、一端が抵抗素子７１を介して互いに電気的に接続されているとともに、一端及び他端の間の部分が絶縁被覆６３で互いに電気的に絶縁されている。絶縁被覆６３は、検知温度（例えば、７０℃～９０℃）に対応した溶融温度を有する熱溶融性の樹脂を主成分とする材料で形成され得る。２本の信号線６１，６２は、他端側からバイアス（電圧又は電流）が印加されている。また、２本の信号線６１，６２の他端における電位差は、電圧計７２で測定され、その測定結果が制御回路７０（例えば、主回路の一部）でモニタされる。２本の信号線６１，６２間では、例えば周囲の温度が検知温度（例えば、７０℃～１００℃）に達すると、絶縁被覆６３が溶けて２信号線６１，６２間が短絡して通電する。これに応じて、２信号線６１，６２間の電位が変わる（例えば、閾値より低下する）ことで、周囲の温度が検知温度（例えば、７０℃～９０℃）に上昇したことを検知し得る。これにより、たとえば短絡電流が流れる場所の傍にＬＨＤ６０があれば、熱暴走がはじまりつつある組電池２０の絶縁破壊箇所近傍の発熱による温度上昇を検知可能であるし、地絡電流に伴う発熱による温度上昇も検知可能となる。
図３に点線の矢印で示すような電流経路にインピーダンスが残った状態で短絡電流が流れるとその周囲は７０℃～９０℃でＬＨＤ６０が検知可能な温度相当となることから、ＬＨＤ６０は、組電池２０底面周囲に図４に示すように敷設する。図４は、組電池２０、棚板３１，４１、及びＬＨＤ（ラインヒートディテクタ）６０の構成を示す平面図である。
ＬＨＤ６０は、組電池の底面近傍の部材（棚板３１，４１）に熱的に接触しながら一筆書き状に延びたラインを含む。仕切り板５０は、ＸＹ平面視において、棚板３１と棚板４１との間に配され、各棚板３１，４１の側面に接触する。ＬＨＤ６０は、仕切り板５０を介して棚板３１と棚板４１とに跨って延びている。ＬＨＤ６０は、棚板３１の表面における複数の組電池２０の近傍を一筆書き状に延び、その後、貫通孔５１を通って棚板４１へと延び、棚板４１の表面における複数の組電池２０の近傍を一筆書き状に延びている。貫通孔５１は、仕切り板５０の＋Ｙ側の面と－Ｙ側の面とを連通する。これにより、少なくとも同じＺ高さに配置された複数の組電池について、過充電による熱暴走の予兆、及び／又は、地絡の予兆を一括して検知できる。
以上のように、本実施形態では、蓄電池装置１において、複数の組電池２０の底面近傍の部材に熱的に接触しながら一筆書き状に延びたラインを含むＬＨＤ（ラインヒートディテクタ）６０を設ける。例えば、ＬＨＤ６０は、仕切り板５０を介して棚板３１と棚板４１とに跨って延びるとともに、各棚板３１，４１の表面における複数の組電池２０の近傍を一筆書き状に延びる。これにより、熱暴走がはじまりつつある組電池２０を温度検知することが可能であり、地絡電流による周囲温度上昇の検知が可能である。また、組電池２０毎に検知回路を追加する場合に比べて、検知のためのスペースを大幅に節約することができるので、組電池２０の配置スペースを容易に確保できる。これにより、エネルギー密度を確保しながら、過充電による熱暴走の予兆、及び／又は、地絡の予兆を検知できる。したがって、過充電及び／又は地絡に起因して発生するハザードの発生を未然に防ぐ対策を取ることができ、蓄電池装置１の利便性を向上できる。
また、本実施形態では、ＬＨＤ６０の検知温度（例えば、７０℃～９０℃）が蓄電池装置１における火災発生時の温度より低い温度となっている。これにより、ＬＨＤ６０は、過充電による蓄電池の熱暴走の予兆、及び／又は、地絡の予兆を検知できることに加えて、火災の予兆を検知できる。したがって、火災の発生を未然に防ぐ対策を取ることができ、この観点からも、蓄電池装置１の利便性を向上できる。
なお、図４に示すＬＨＤ６０の敷設構造は、同じＺ高さを有する棚板の組（棚板３１，４１の組、棚板３２，４２の組、・・・、棚板３６，４６の組）ごとにもうけられてもよい。このとき、棚板４７，４８は、それぞれ、単独で、ＬＨＤ６０が一筆書き状に敷設されてもよい。これにより、Ｚ高さごとに組電池２０の過充電による熱暴走の予兆、及び／又は、地絡の予兆を検知できる。
あるいは、ＬＨＤ６０の敷設構造は、同じＹ位置にある棚板ごと、すなわち棚板群３０，４０ごとに設けられてもよい。ＬＨＤ６０は、図５に示すように敷設されてもよい。図５は、実施形態の第１の変形例における組電池２０、棚板３１～３６、及びＬＨＤ（ラインヒートディテクタ）６０の構成を示す側面図である。例えば、ＬＨＤ６０は、棚板群３０に含まれる複数の棚板３１～３６に跨って延び、各棚板３１～３６の表面における複数の組電池２０の近傍を一筆書き状に延びる。すなわち、ＬＨＤ６０は、棚板３１の表面における複数の組電池２０の近傍を－Ｘ方向に延び、棚板３１から棚板３２まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、棚板３２の表面における複数の組電池２０の近傍を＋Ｘ方向に延び、棚板３２から棚板３３まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、棚板３３の表面における複数の組電池２０の近傍を－Ｘ方向に延び、棚板３３から棚板３４まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、棚板３４の表面における複数の組電池２０の近傍を＋Ｘ方向に延び、棚板３４から棚板３５まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、棚板３５の表面における複数の組電池２０の近傍を－Ｘ方向に延び、棚板３５から棚板３６まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、棚板３６の表面における複数の組電池２０の近傍を＋Ｘ方向に延びる。図示しないが、同様に、ＬＨＤ６０は、棚板群４０に含まれる複数の棚板４１～４８に跨って延び、各棚板４１～４８の表面における複数の組電池２０の近傍を一筆書き状に延びる。これにより、Ｙ位置ごとに組電池２０の過充電による熱暴走の予兆、及び／又は、地絡の予兆を検知できる。
あるいは、図４に示すＬＨＤ６０の敷設構造と図５に示すＬＨＤ６０の敷設構造とが組み合わされてもよい。例えば、ＬＨＤ６０は、棚板３１，４１については図４に示す敷設構造と同様に敷設し、棚板３２～３６については図５に示す敷設構造と同様に敷設し、棚板４２～４８については図５に示す敷設構造と同様に敷設してもよい。
あるいは、複数の組電池２０が複数のブランチＢＲ－１～ＢＲ－ｍにグループ化される場合、ＬＨＤ６０－１～６０－ｍの敷設構造は、ブランチＢＲごとに設けられてもよい。ブランチＢＲは、組電池２０の直列あるいは並列接続で蓄電池装置１から見た電気的な最小切り離し可能単位であってもよい。たとえば、図６に示すように、ｋ個の組電池２０－１～２０－ｋの直列接続ごとに１ブランチとして扱い、その両端と出力ラインＬｏｕｔ（＋），Ｌｏｕｔ（－）との間にスイッチＳＷ１，ＳＷ２を電気的に接続する。
図６に示す回路構成では、ブランチＢＲ内の任意の組電池２０が故障した場合、ブランチＢＲ単位で蓄電池装置１から電気的に切り離され遮断される。このとき、ＬＨＤ６０－１～６０－ｍは、ブランチＢＲごとに用意してもよい。ＬＨＤ６０－１～６０－ｍは、ブランチＢＲ－１～ＢＲ－ｍに対応する。各ＬＨＤ６０は、２本の信号線６１，６２と絶縁被覆６３とを有する。２本の信号線６１，６２は、一端が抵抗素子７１を介して互いに電気的に接続されているとともに、一端及び他端の間の部分が絶縁被覆６３で互いに電気的に絶縁されている。絶縁被覆６３は、検知温度（例えば、７０℃～９０℃）に対応した溶融温度を有する熱溶融性の樹脂を主成分とする材料で形成され得る。２本の信号線６１，６２は、他端側からバイアス（電圧又は電流）が印加されている。また、２本の信号線６１，６２の他端における電位差は、電圧計７２で測定され、その測定結果が制御回路７０（例えば、主回路の一部）でモニタされる。モニタ結果によりあるブランチＢＲ内の組電池２０が故障したことが示される場合、制御回路７０は、故障した組電池２０を含むブランチＢＲの両端のスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン状態からオフ状態に遷移させる（図６に実線で示す状態から点線で示す状態へ遷移させる）。これにより、故障した組電池２０を含むブランチＢＲが蓄電池装置１から電気的に切り離され遮断される。
例えば、ｋ＝２８、ｍ＝３である場合、ＬＨＤ６０－１～６０－３は、図７及び図８に示すように敷設され得る。ＬＨＤ６０－１は、ブランチＢＲ－１における複数の組電池２０の近傍の部材に熱的に接触しながら一筆書き状に延びる。すなわち、ＬＨＤ６０－１は、棚板３１の表面における６個の組電池２０の近傍を－Ｘ方向に延び、棚板３１から棚板３２まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０－１は、棚板３２の表面における６個の組電池２０の近傍を＋Ｘ方向に延び、棚板３２から棚板３３まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０－１は、棚板３３の表面における６個の組電池２０の近傍を－Ｘ方向に延び、棚板３３から棚板３４まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０－１は、棚板３４の表面における６個の組電池２０の近傍を＋Ｘ方向に延び、棚板３４から棚板３５まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０－１は、棚板３５の表面における４個の組電池２０の近傍を－Ｘ方向に延びる。
ＬＨＤ６０－２は、ブランチＢＲ－２における複数の組電池２０の近傍の部材に熱的に接触しながら一筆書き状に延びる。すなわち、ＬＨＤ６０－２は、棚板３５の表面における２個の組電池２０の近傍を－Ｘ方向に延び、棚板３５から棚板３６まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０－２は、棚板３６の表面における６個の組電池２０の近傍を＋Ｘ方向に延び、仕切り板５０における貫通孔５２を通って棚板４５へと延びる。ＬＨＤ６０－２は、棚板４５の表面における２個の組電池２０の近傍を－Ｘ方向に延び、棚板４５から棚板４６まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０－２は、棚板４６の表面における６個の組電池２０の近傍を＋Ｘ方向に延び、棚板４６から棚板４７まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０－２は、棚板４７の表面における６個の組電池２０の近傍を－Ｘ方向に延び、棚板４７から棚板４８まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０－２は、棚板４８の表面における６個の組電池２０の近傍を＋Ｘ方向に延びる。
ＬＨＤ６０－３は、ブランチＢＲ－３における複数の組電池２０の近傍の部材に熱的に接触しながら一筆書き状に延びる。すなわち、ＬＨＤ６０－３は、棚板４１の表面における６個の組電池２０の近傍を－Ｘ方向に延び、棚板４１から棚板４２まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０－３は、棚板４２の表面における６個の組電池２０の近傍を＋Ｘ方向に延び、棚板４２から棚板４３まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０－３は、棚板４３の表面における６個の組電池２０の近傍を－Ｘ方向に延び、棚板４３から棚板４４まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０－３は、棚板４４の表面における６個の組電池２０の近傍を＋Ｘ方向に延び、棚板４４から棚板４５まで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０－３は、棚板４５の表面における４個の組電池２０の近傍を－Ｘ方向に延びる。
このように、ＬＨＤ６０が、ブランチＢＲごとに用意され、制御回路７０で個別にモニタされる。これにより、ブランチＢＲごとに組電池２０の過充電による熱暴走の予兆、及び／又は、地絡の予兆を検知でき、ブランチＢＲごとに過充電及び／又は地絡に起因して発生するハザードの発生を未然に防ぐ対策を取ることができる。例えば、過充電及び／又は地絡の予兆を示す組電池２０を含むブランチＢＲを出力ラインＬｏｕｔ（＋），Ｌｏｕｔ（－）から電気的に切り離すことができる。
あるいは、ＬＨＤ６０－１～６０－ｍの敷設構造がブランチＢＲごとに設けられる場合、各ＬＨＤ６０は、ＸＹ平面視において、各組電池２０を囲むように一筆書き状に延びてもよい。ＬＨＤ６０は、図９に示すように敷設されてもよい。図９は、実施形態の第３の変形例における組電池２０、棚板３１，４１、及びＬＨＤ（ラインヒートディテクタ）６０－１，６０－３の構成を示す平面図である。
ＬＨＤ６０－１は、ブランチＢＲ－１（図６参照）に対応しており、棚板３１の表面において、複数の組電池２０の間を蛇行しながら棚板３１の一端・他端間を往復して一筆書き状に延びる。すなわち、ＬＨＤ６０－１は、１つ目の組電池２０の＋Ｙ側を－Ｘ方向に延び、組電池２０間を－Ｙ方向に延び、２つ目の組電池２０の－Ｙ側を－Ｘ方向に延び、組電池２０間を＋Ｙ方向に延びる。ＬＨＤ６０－１は、３つ目の組電池２０の＋Ｙ側を－Ｘ方向に延び、組電池２０間を－Ｙ方向に延び、４つ目の組電池２０の－Ｙ側を－Ｘ方向に延び、組電池２０間を＋Ｙ方向に延びる。ＬＨＤ６０－１は、５つ目の組電池２０の＋Ｙ側を－Ｘ方向に延び、組電池２０間を－Ｙ方向に延び、６つ目の組電池２０の－Ｙ側を－Ｘ方向に延び、組電池２０間を＋Ｙ方向に延びる。ＬＨＤ６０－１は、６つ目の組電池２０の＋Ｙ側を＋Ｘ方向に延び、組電池２０間を－Ｙ方向に延び、５つ目の組電池２０の－Ｙ側を＋Ｘ方向に延び、組電池２０間を＋Ｙ方向に延びる。ＬＨＤ６０－１は、４つ目の組電池２０の＋Ｙ側を＋Ｘ方向に延び、組電池２０間を－Ｙ方向に延び、３つ目の組電池２０の－Ｙ側を＋Ｘ方向に延び、組電池２０間を＋Ｙ方向に延びる。ＬＨＤ６０－１は、２つ目の組電池２０の＋Ｙ側を＋Ｘ方向に延び、組電池２０間を－Ｙ方向に延び、１つ目の組電池２０の－Ｙ側を＋Ｘ方向に延びる。図示しないが、同様に、ＬＨＤ６０－１は、各棚板３２～３５の表面において、複数の組電池２０（例えば、棚板３２～３４では６個の組電池２０、棚板３５では４個の組電池２０）の間を蛇行しながら棚板３１の一端・他端間を往復して一筆書き状に延びる。棚板間では、図７と同様に敷設されてもよい。
ＬＨＤ６０－３は、ブランチＢＲ－３（図６参照）に対応しており、棚板４１の表面において、複数の組電池２０の間を蛇行しながら棚板４１の一端・他端間を往復して一筆書き状に延びる。すなわち、ＬＨＤ６０－３は、１つ目の組電池２０の＋Ｙ側を－Ｘ方向に延び、組電池２０間を－Ｙ方向に延び、２つ目の組電池２０の－Ｙ側を－Ｘ方向に延び、組電池２０間を＋Ｙ方向に延びる。ＬＨＤ６０－３は、３つ目の組電池２０の＋Ｙ側を－Ｘ方向に延び、組電池２０間を－Ｙ方向に延び、４つ目の組電池２０の－Ｙ側を－Ｘ方向に延び、組電池２０間を＋Ｙ方向に延びる。ＬＨＤ６０－３は、５つ目の組電池２０の＋Ｙ側を－Ｘ方向に延び、組電池２０間を－Ｙ方向に延び、６つ目の組電池２０の－Ｙ側を－Ｘ方向に延び、組電池２０間を＋Ｙ方向に延びる。ＬＨＤ６０－３は、６つ目の組電池２０の＋Ｙ側を＋Ｘ方向に延び、組電池２０間を－Ｙ方向に延び、５つ目の組電池２０の－Ｙ側を＋Ｘ方向に延び、組電池２０間を＋Ｙ方向に延びる。ＬＨＤ６０－３は、４つ目の組電池２０の＋Ｙ側を＋Ｘ方向に延び、組電池２０間を－Ｙ方向に延び、３つ目の組電池２０の－Ｙ側を＋Ｘ方向に延び、組電池２０間を＋Ｙ方向に延びる。ＬＨＤ６０－３は、２つ目の組電池２０の＋Ｙ側を＋Ｘ方向に延び、組電池２０間を－Ｙ方向に延び、１つ目の組電池２０の－Ｙ側を＋Ｘ方向に延びる。図示しないが、同様に、ＬＨＤ６０－３は、各棚板４２～４５の表面において、複数の組電池２０（例えば、棚板４２～４４では６個の組電池２０、棚板４５では４個の組電池２０）の間を蛇行しながら棚板４１の一端・他端間を往復して一筆書き状に延びる。棚板間では、図８と同様に敷設されてもよい。
このような構成によっても、ブランチＢＲごとに組電池２０の過充電による熱暴走の予兆、及び／又は、地絡の予兆を検知でき、ブランチＢＲごとに過充電及び／又は地絡に起因して発生するハザードの発生を未然に防ぐ対策を取ることができる。
あるいは、ＬＨＤ６０の敷設位置を仕切り板５０としてもよい。ＬＨＤ６０は、図１０及び図１１に示すように敷設されてもよい。図１０は、実施形態の第４の変形例における仕切り板５０、及びＬＨＤ（ラインヒートディテクタ）６０の構成を示す斜視図であり、仕切り板５０における＋Ｙ側の面に対応している。図１１は、実施形態の第４の変形例における仕切り板５０、及びＬＨＤ（ラインヒートディテクタ）６０の構成を示す斜視図であり、仕切り板５０における－Ｙ側の面に対応している。
外部短絡、地絡いずれのモードも、組電池２０の温度上昇を底面近傍に近接した位置で検知できれば良いので、仕切り板５０側に、一筆書きでＬＨＤ６０を貼り付けることなどにより敷設する。このとき、ＬＨＤ６０の線の位置は組電池２０底面近傍に近接した位置にすればよい。
仕切り板５０は、図１０に示す＋Ｙ側の面に、棚板群３０に含まれる複数の棚板３１～３６（図２参照）の－Ｙ側の側面が熱的に接触している。ＬＨＤ６０は、＋Ｙ側の面における複数の棚板３１～３６の側面近傍を一筆書き状に延びる。仕切り板５０の＋Ｙ側の面では、各棚板３１～３６の－Ｙ側の側面が接触する接触領域３１ａ～３６ａが点線で囲って示されている。ＬＨＤ６０は、接触領域３１ａ～３６ａの近傍を一筆書き状に延びる。
仕切り板５０は、図１１に示す－Ｙ側の面に、棚板群４０に含まれる複数の棚板４１～４８（図２参照）の＋Ｙ側の側面が熱的に接触している。ＬＨＤ６０は、－Ｙ側の面における複数の棚板４１～４８（図２参照）の側面近傍を一筆書き状に延びる。仕切り板５０の－Ｙ側の面では、各棚板４１～４８の＋Ｙ側の側面が接触する接触領域４１ａ～４８ａが点線で囲って示されている。ＬＨＤ６０は、接触領域４１ａ～４８ａの近傍を一筆書き状に延びる。
例えば、図１０に示すように、ＬＨＤ６０は、接触領域３６ａの－Ｚ側を－Ｘ方向に延び、接触領域３６ａから接触領域３５ａまで＋Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、接触領域３５ａの－Ｚ側を＋Ｘ方向に延び、接触領域３５ａから接触領域３４ａまで＋Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、接触領域３４ａの－Ｚ側を－Ｘ方向に延び、接触領域３４ａから接触領域３３ａまで＋Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、接触領域３３ａの－Ｚ側を＋Ｘ方向に延び、接触領域３３ａから接触領域３２ａまで＋Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、接触領域３２ａの－Ｚ側を－Ｘ方向に延び、接触領域３２ａから接触領域３１ａまで＋Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、接触領域３１ａの－Ｚ側を＋Ｘ方向に延び、接触領域３１ａから貫通孔５１を通って接触領域４１ａまで－Ｙ方向に延びる。
また、図１１に示すように、ＬＨＤ６０は、接触領域４１ａの－Ｚ側を－Ｘ方向に延び、接触領域４１ａから接触領域４２ａまで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、接触領域４２ａの－Ｚ側を＋Ｘ方向に延び、接触領域４２ａから接触領域４３ａまで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、接触領域４３ａの－Ｚ側を－Ｘ方向に延び、接触領域４３ａから接触領域４４ａまで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、接触領域４４ａの－Ｚ側を＋Ｘ方向に延び、接触領域４４ａから接触領域４５ａまで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、接触領域４５ａの－Ｚ側を－Ｘ方向に延び、接触領域４５ａから接触領域４６ａまで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、接触領域４６ａの－Ｚ側を＋Ｘ方向に延び、接触領域４６ａから接触領域４７ａまで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、接触領域４７ａの－Ｚ側を－Ｘ方向に延び、接触領域４７ａから接触領域４８ａまで－Ｚ方向に延びる。ＬＨＤ６０は、接触領域４８ａの－Ｚ側を＋Ｘ方向に延びる。
このように、ＬＨＤ６０は、仕切り板５０の表面における複数の棚板３１～３６，４１～４８の側面近傍を一筆書き状に延びる。これによっても、熱暴走がはじまりつつある組電池２０を温度検知することが可能であり、地絡電流による周囲温度上昇の検知が可能である。また、組電池２０毎に検知回路を追加する場合に比べて、検知のためのスペースを大幅に節約することができるので、組電池２０の配置スペースを容易に確保できる。これにより、エネルギー密度を確保しながら、過充電による熱暴走の予兆、及び／又は、地絡の予兆を検知できる。したがって、過充電及び／又は地絡に起因して発生するハザードの発生を未然に防ぐ対策を取ることができ、蓄電池装置１の利便性を向上できる。
また、この構成においても、ＬＨＤ６０の検知温度（例えば、７０℃～９０℃）が蓄電池装置１における火災発生時の温度より低い温度となっている。これにより、ＬＨＤ６０は、過充電による熱暴走の予兆、及び／又は、地絡の予兆を検知できることに加えて、火災の予兆を検知できる。したがって、火災の発生を未然に防ぐ対策を取ることができ、この観点からも、蓄電池装置１の利便性を向上できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。
１ 蓄電池装置、 １０ 筐体、 ２０ 組電池、 ３１～３６，４１～４８ 棚板、 ５０ 仕切り板、 ６０，６０－１～６０－ｍ ＬＨＤ（ラインヒートディテクタ）、 ＢＲ，ＢＲ－１～ＢＲ－ｍ ブランチ、 Ｌｏｕｔ（＋），Ｌｏｕｔ（－） 出力ライン、 Ｎ（＋），Ｎ（－） 出力ノード。

Claims (7)

  1. 筐体と、
    前記筐体に収容され、互いに電気的に接続可能である複数の組電池と、
    前記複数の組電池の底面近傍にあり前記筐体を介してグランド電位に接続される部材に熱的に接触しながら前記組電池の側面に沿って延びる部分が前記組電池から離間するように一筆書き状に延びたラインを含むラインヒートディテクタと、
    を備えた蓄電池装置。
  2. 複数の組電池が載置され、前記筐体を介してグランド電位に接続される棚板をさらに備え、
    前記ラインヒートディテクタは、
    前記棚板の表面における前記複数の組電池の近傍を一筆書き状に延びたラインを含む
    請求項１に記載の蓄電池装置。
  3. 複数の組電池がそれぞれ載置され、前記筐体を介してグランド電位にそれぞれ接続される複数の棚板と、
    前記複数の棚板のそれぞれの側面に接触する仕切り板と、
    をさらに備え、
    前記ラインヒートディテクタは、
    前記仕切り板の表面における前記複数の棚板の側面近傍を一筆書き状に延びたラインを含む
    請求項１に記載の蓄電池装置。
  4. 互いに平面方向に並び、複数の組電池がそれぞれ載置され、前記筐体を介してグランド電位にそれぞれ接続される複数の棚板と、
    平面視において前記複数の棚板の間に配され、前記複数の棚板のそれぞれの側面に接触する仕切り板と、
    をさらに備え、
    前記ラインヒートディテクタは、
    前記仕切り板を介して前記複数の棚板に跨って延び、前記複数の棚板のそれぞれの表面における前記複数の組電池の近傍を一筆書き状に延びたラインを含む
    請求項１に記載の蓄電池装置。
  5. 互いに高さ方向に並び、複数の組電池がそれぞれ載置され、前記筐体を介してグランド電位にそれぞれ接続される複数の棚板をさらに備え、
    前記ラインヒートディテクタは、
    前記複数の棚板に跨って延び、前記複数の棚板のそれぞれの表面における前記複数の組電池の近傍を一筆書き状に延びたラインを含む
    請求項１に記載の蓄電池装置。
  6. 前記複数の組電池は、複数のブランチにグループ化され、
    前記ラインヒートディテクタは、
    前記複数のブランチに対応し、それぞれが前記ブランチにおける複数の組電池の近傍の部材に熱的に接触しながら一筆書き状に延びた複数のラインを含む
    請求項１に記載の蓄電池装置。
  7. 前記蓄電池装置は、
    前記複数の組電池と出力ノードとの間に電気的に接続された出力ラインと、
    前記複数のブランチに対応し、それぞれが前記出力ラインと前記ブランチとを電気的に接続する複数のスイッチと、
    をさらに備えた
    請求項６に記載の蓄電池装置。
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