KR101413871B1

KR101413871B1 - 전지 시스템

Info

Publication number: KR101413871B1
Application number: KR1020127013625A
Authority: KR
Inventors: 쥰 아사쿠라; ？스케 야스이; 히로시 다카사키
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2014-06-30
Also published as: US20120276423A1; KR20120099444A; JP4965750B2; WO2012014449A1; US8685554B2; CN102668227A; EP2493005A4; EP2493005A1; CN102668227B; EP2493005B1; JPWO2012014449A1

Abstract

전지 시스템은, 내부의 압력이 상승한 경우에 내부의 가스를 배출하는 개방 부가 설치된 복수의 전지와, 개구부가 마련되며 상기 복수의 개방부로부터 배출된 가스를 상기 개구부로 유도하는 배기부를 구비한 전지 모듈과, 상기 개구부 근방의, 상기 유도된 가스가 통과하는 위치에 마련되며, 미리 설정된 기준 온도 이상으로 되었을 때, 열림 상태 및 닫힘 상태 중 어느 하나로 미리 설정된 제 1 상태로부터, 상기 열림 상태 및 닫힘 상태 중 다른 하나인 제 2 상태로 변화되는 비복귀형의 스위치 소자와, 상기 스위치 소자가 상기 제 2 상태인 경우, 상기 전지 모듈에 이상이 있다고 판정하는 고온 이상 판정부를 구비했다.

Description

전지 시스템{BATTERY SYSTEM}

본 발명은 전지로부터의 가스의 방출을 검출하는 전지 시스템에 관한 것이다.

종래부터, 복수의 소전지(素電池)(셀)를 직렬 또는 병렬로 접속하여, 소망의 전압 및 용량을 얻도록 한 전지 패키지가 일반적으로 사용되고 있다. 또한, 최근에는 화석 연료의 사용량 및 CO₂의 배출량을 삭감한다고 하는 관점에서, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로서 전지 패키지에 대한 기대가 높아지고 있다.

이러한 전동 차량용 전지 패키지에는, 일반 가정용 등에 비해서 큰 전압 및 용량이 요구된다. 그 때문에, 전용의 대용량 셀을 다수, 직렬로 접속함으로써, 전지 패키지를 구성하는 것이 주류였다. 그러나, 최근에는 가정용으로서도 사용하는 범용의 전지를 복수, 직렬 또는 병렬로 접속하여 모듈화함으로써 다종다양한 용도에 대응하는 기술도 채용되기 시작하고 있다.

이 모듈화 기술에서는, 자동차의 한정된 공간에 탑재할 때의 자유도가 향상된다고 하는 장점이 있고, 범용의 전지를 이용한다는 점에서 양산 효과에 의한 대폭적인 비용 저감도 가능하게 된다. 더욱이, 비교적 다수의 전지를 병렬로 접속하여 이용한다는 점에서, 그 중 몇 개의 전지에 만일 이상(異常)이 발생해도 잠시 동안은 전력을 계속 공급할 수 있다. 이 때문에, 시스템 다운을 회피할 수 있다.

단, 이렇게 해서, 몇 개의 전지에 이상이 발생해도 전력을 계속 공급한다면, 개개의 전지뿐만 아니라, 이들의 집합체인 전지 모듈 전체적인 안전성을 확보하는 것이 중요하게 된다. 즉, 예컨대 내부 단락에 의해서 전지에 과대한 전류가 흐르면 이상의 발열이 일어남과 아울러, 내압이 상승하여 고온의 가스가 분출하고, 이들의 악영향이 주위로 확산되어서 연쇄적으로 전지의 열화를 초래하게 된다.

또한, 전지 패키지에 충격이 가해져서, 내부의 리튬 이온 전지로부터 발생한 연기(가스)가 차의 실내에 들어간다고 해도, 그 연기를 차량밖으로 배출할 수 있도록, 차량의 충돌 등이 예상되는 경우에 미리 공기 조절기의 기동이나 창의 개방을 자동적으로 행함으로써, 차의 실내와 차량밖을 연통시켜서 연기를 차의 실외로 배출하는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

또한, 가스 배기로의 내부에 마련된 가스 센서와 가스 온도 센서에 의해, 전지로부터 가스가 배기되고 있을 때의 상태를 감시하는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).

특허문헌 1에 기재된 종래 기술은, 차량에 마련된 충돌 검지 센서나 레이더 장치에 의해서, 차량의 충돌을 예측하여, 공기 조절기의 기동이나 창의 개방을 행하도록 한 것이다. 이 때문에, 실제로는 충돌하지 않고, 차량에 충격이 가해지지 않은 경우에도 공기 조절기의 기동이나 창의 개방이 행해져 버리는 경우가 있다. 이러한 동작은, 사용자의 의사에 반하는 동작이 되는 경우가 있어, 사용자에게 위화감을 주는 경우가 있다. 또한, 전지 패키지에 충격력이 가해지지 않는 경우에도 리튬 이온 전지의 상태에 따라서는 연기가 발생할 가능성도 있지만, 특허문헌 1의 종래 기술로서는, 충격 이외의 원인에 의해서 연기가 발생한 경우에는, 전지의 이상을 검지할 수 없다는 문제가 있었다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 종래 기술은, 리튬 이온 전지가 가스를 발생시킨 경우, 가스 센서와 가스 온도 센서에 의해서 가스의 발생을 검지하여, 예컨대 차량의 인스트루먼트 패널에 설치된 경고 등을 점등시키는 등으로 하여 차량을 운전하고 있는 사용자에게, 이상의 발생을 통지하는 것이 가능하다. 그러나 전지로부터의 가스의 발생은, 비교적 단시간, 예컨대 수초 정도의 시간밖에 계속되지 않는 경우가 많다. 이렇게 하면, 전지로부터 가스가 발생해도, 경고등은 수초 정도의 단시간밖에 점등하지 않기 때문에, 사용자가 경고등의 점등을 놓쳐 버릴 우려가 있다. 또한, 차량이 운전중이 아니고, 특히 차량의 전원이 오프되어 있을 때에 전지에 이상이 생겨서 가스가 발생하면, 가스를 검출하는 제어 회로 자체가 정지되어 있기 때문에, 가스의 발생을 검지할 수 없다. 그 후, 차량의 전원이 온되었을 때에는, 전지로부터의 가스의 발생은 멈췄기 때문에, 결국 전지의 이상을 검출할 수 없는 상태가 유지되어 버린다고 하는 문제가 있었다.

일본 특허 공개 제 2007-099075호 공보 국제 공개 제 2009/150965호

본 발명의 목적은, 전지로부터 가스가 방출된 것을 검출하는 확실성을 향상시킬 수 있는 전지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 전지 시스템은, 내부의 압력이 상승한 경우에, 내부의 가스를 배출하는 개방부가 마련된 복수의 전지와, 개구부가 마련되며 상기 복수의 개방부로부터 배출된 가스를 상기 개구부로 유도하는 배기부를 구비한 전지 모듈과, 상기 개구부 근방의, 상기 유도된 가스가 통과하는 위치에 마련되며, 미리 설정된 기준 온도 이상(以上)으로 되었을 때, 열림 상태 및 닫힘 상태 중 어느 하나로 미리 설정된 제 1 상태로부터, 상기 열림 상태 및 닫힘 상태 중 다른 하나인 제 2 상태로 변화되는 비복귀형의 스위치 소자와, 상기 스위치 소자가 상기 제 2 상태인 경우, 상기 전지 모듈에 이상(異常)이 있다고 판정하는 고온 이상 판정부를 구비하고 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 전지 시스템에 사용되는 전지의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 전지 시스템의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 전지 시스템의 구성을 모식적으로 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 배기 경로의 배기구의 온도 변화를 나타낸 설명도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 고온 이상 검출부와 고온 이상 판정부의 구성을 나타낸 회로도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 전지 시스템의 고온 이상 판정 처리를 나타내는 흐름도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 고온 이상 검출부와 고온 이상 판정부의 다른 구성을 나타낸 회로도,
도 8은, 도 7에 나타내는 고온 이상 검출부의 변형예를 나타내는 회로도,
도 9는, 도 5에 나타내는 고온 이상 검출부의 변형예를 나타내는 회로도,
도 10은, 도 2에 나타내는 전지 모듈의 기계적 구조의 일례를, 구체적으로 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초해서 구체적으로 설명한다. 한편, 각 도면에 있어서 동일 부호를 붙인 구성은, 동일 구성인 것을 나타내며, 그 설명은 생략한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 있어서의 전지 시스템(200)에 사용되는 소전지(100)의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다. 한편, 전지 시스템(200)에 사용되는 전지는, 노트형 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대용 전자 기기의 전원으로서 단체(單體)로도 사용할 수 있는 전지이어도 된다(이하, 전지 시스템(200)에 사용되는 전지를 「소전지」라고 한다). 이 경우, 고성능의 범용 전지를, 전지 시스템(200)의 소전지로서 사용할 수 있기 때문에, 전지 시스템(200)의 고성능화, 저비용화를 보다 용이하게 도모할 수 있다.

전지 시스템(200)에 사용되는 소전지(100)로서는, 예컨대, 도 1에 나타낸 바와 같이, 원통형의 비수전해질 2차 전지인 리튬 이온 2차 전지를 채용할 수 있다. 이 소전지(100)는, 리튬 이온 2차 전지로서 통상의 구성을 갖고 있다. 한편, 소전지(100)는, 리튬 이온 2차 전지로 한정되지 않고, 여러가지 2차 전지, 또는 1차 전지를 이용할 수 있다. 소전지(100)는, 내부 단락 등의 발생에 의해 전지 내의 압력이 상승했을 때, 가스를 전지밖으로 방출하는 안전 기구를 구비하고 있다. 이하, 도 1을 참조하면서, 소전지(100)의 구체적인 구성을 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 양극(1)과 음극(2) 사이에 세퍼레이터(3)가 배치된 전극군(4)이, 권회된 상태에서, 비수전해액과 함께, 전지 케이스(7)에 수용되어 있다. 전극군(4)의 상하에는, 절연판(9, 10)이 배치되어 있다. 양극(1)은 양극 리드(5)를 통해서 필터(12)에 접합되고, 음극(2)은 음극 리드(6)를 통해서 음극 단자를 겸하고 있는 전지 케이스(7)의 바닥부에 접합되어 있다.

필터(12)는 이너 캡(13)에 접속되고, 이너 캡(13)의 돌기부는 금속제의 밸브판(14)에 접합되어 있다. 또한, 밸브판(14)은, 양극 단자를 겸하고 있는 단자판(8)에 접속되어 있다. 그리고, 단자판(8), 밸브판(14), 이너 캡(13) 및 필터(12)가, 이들 주위를 둘러싸는 개스킷(11)에 의해서 일체화된 상태에서, 전지 케이스(7)의 개구부의 입구를 밀봉하고 있다.

소전지(100)에 내부 단락 등이 발생하여 소전지(100) 내의 압력이 상승하면, 밸브판(14)이 단자판(8)을 향해서 부푼다. 밸브판(14)이 부풀어서, 이너 캡(13)과 밸브판(14)의 접합이 어긋나면, 양극(1)으로부터 단자판(8)에 이르는 전류 경로가 차단된다. 또한 소전지(100) 내의 압력이 상승하면 밸브판(14)이 파단된다. 이로써, 소전지(100) 내에서 발생한 가스는, 필터(12)의 관통 구멍(12a), 이너 캡(13)의 관통 구멍(13a), 밸브판(14)의 찢어진 부분, 그리고, 단자판(8)의 개방부(8a)를 통해서, 외부로 배출된다. 이로써, 가스가 소전지(100)의 단자판(8) 측으로 배출되게 되어 있다.

한편, 소전지(100) 내에 발생한 가스를 외부로 배출하는 안전 기구는, 도 1에 나타낸 구조로 한정되지 않고, 다른 구조의 것이어도 된다.

도 2는, 본 실시예에 있어서의 전지 시스템(200)의 구성을 개념적으로 나타낸 사시도이다. 또한, 도 3은, 본 실시예에 있어서의 전지 시스템(200)의 구성을 개념적으로 나타낸 평면도이다. 도 2에 있어서는, 도면의 종이면 좌측 방향이 X 방향, 종이면의 우측 상향 방향이 Y 방향으로 대응하고 있다. 도 3에 있어서는, 종이면의 좌측 방향이 X 방향, 종이면의 상향 방향이 Y 방향으로 대응하고 있다.

도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전지 시스템(200)은, 예컨대 고온 이상 검출부(130)와, 고온 이상 판정부(140)와, Y 방향으로 4세트 나열해서 배치된 전지 모듈(110)을 구비하고 있다. 그리고, 전지 시스템(200)의 외부에는, 제어부 전원(PS), 충방전 허가 판정부(150) 및 충방전부(160)가 접속되어 있다.

제어부 전원(PS)은, 고온 이상 검출부(130)나 고온 이상 판정부(140)를 동작시키기 위한 전압 Vps를 출력하는 전원 회로이다. 제어부 전원(PS)는, 예컨대 전원 스위치(SW1)을 통해서 고온 이상 검출부(130)와 접속되어 있다.

충방전부(160)는, 전지 시스템(200)을 충전하는 충전 회로나, 전지 시스템(200)을 방전시켜서 부하에 공급하는 방전 회로를 포함하고 있다. 충방전부(160)는, 보호용 스위치(SW2)를 통해서 복수의 전지 모듈(110)과 접속되어 있다.

충방전 허가 판정부(150)는, 충방전부(160)의 동작을 제어하는 제어 회로이다. 충방전 허가 판정부(150)는, 충방전부(160)에 제어 신호를 출력함으로써, 충방전부(160)에 의한 충방전을 행하게 하거나 정지시켜도 되고, 보호용 스위치(SW2)를 오프(열림)시킴으로써, 충방전부(160)에 의한 충방전을 금지시켜도 된다.

전지 모듈(110)은, 전지 유닛(101)과 배기 경로(120)(통로 공간)를 포함하고 있다. 전지 유닛(101)은, X 방향으로 배열된 5개의 소전지(100)를 포함하고 있다. 5개의 소전지(100)는 병렬 접속되어 있다.

고온 이상 판정부(140)는, 예컨대 CPU(Central Processing Unit), 비휘발성의 ROM(Read Only Memory), 휘발성의 RAM(Random Access Memory), 아날로그 디지털 컨버터, 및 이들의 주변 회로 등을 구비하여 구성되어 있다.

소전지(100)의 단자판(8) 측, 즉 개방부(8a) 측에는, X 방향으로 연장하는 배기 경로(120)가 배치되어 있다. 그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 배기 경로(120)의 배기구에는 각각 고온 이상 검출부(130)가 배치되고, 고온 이상 검출부(130)가 고온 이상 판정부(140)에 접속되어 있다. 각 배기 경로(120)의 배기구는, 예컨대 도시하지 않은 하나의 배기 경로에 집약되어, 차밖까지 배출되게 되어 있다. 각 배기 경로(120)는, 예컨대 덕트 형상의 부재에 의해서 구성되어 있어도 된다. 또한, 전지 모듈(110)을 구성하는 각 부재 사이의 간극에 의해서, 각 배기 경로(120)가 형성되어 있어도 된다.

고온 이상 검출부(130)는, 각 전지 모듈(110)에 대응해서 4개 마련되어 있다. 고온 이상 검출부(130)는, 온도 퓨즈(131)와 저항(132)으로 구성되어 있다. 온도 퓨즈(131)는 기준 온도인 100℃에서 용단(溶斷)된다. 고온 이상 검출부(130)는 프린트 기판(133) 상에 구성되어 있다. 고온 이상 검출부(130)는 커넥터(134)를 통해서, 고온 이상 판정부(140)를 구비한 프린트 기판(135) 상의 커넥터(136)에 접속되어 있다. 또한, 소전지(100)가 내부 단락 등에 의해 발생하는 가스를 배출했을 때, 고온 이상 검출부(130)가 배치되어 있는 배기 경로(120)의 배기구 부근의 온도는, 수초간, 수백 ℃의 온도까지 상승한다. 이 때문에, 온도 퓨즈(131)는, 가스의 온도에 의해 용단되게 된다. 이하, 소전지(100)가 가스를 발생하는 이상을, 고온 가스 이상이라고 한다.

온도 퓨즈(131)는, 한번 용단되어 열림 상태가 되면, 다시 닫힘 상태로 되는 일이 없는 비복귀형 스위치 소자이다. 온도 퓨즈(131)의 경우, 닫힘 상태가 제 1 상태에 상당하고, 열림 상태가 제 2 상태에 상당하고 있다.

배기 경로(120)의 배기구의 온도 변화에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 4는, 본 실시예에 있어서의 배기구의 온도 변화를 나타낸 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 배기 경로(120)의 배기구의 온도는, 소전지(100) 전지에 고온 가스 이상이 발생하지 않는 상태, 즉 시간이 0초일 때에는 거의 실온과 같다. 그리고, 소전지(100)가 내부 단락 등에 의해 가스를 배출하면, 약 2초에 최대 800℃까지 온도 상승하고, 그 후 따시 1초에 200℃ 이하로 온도가 저하된다. 즉, 온도 퓨즈(131)는, 수백도의 온도로 약 3~4초간 유지되기 때문에, 용단되게 된다.

고온 이상 검출부(130)(온도 퓨즈(131), 저항(132))과, 고온 이상 판정부(140)의 접속에 대해서 설명한다. 도 5는, 본 실시예에 있어서의 고온 이상 검출부(130)와 고온 이상 판정부(140)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다. 도 5는, 5개의 전지 모듈(110)에 대응해서 고온 이상 검출부(130)가 5개 마련된 예를 나타내고 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 각 배기 경로(120)에 배치된 각 고온 이상 검출부(130)는, 온도 퓨즈(131)와 저항(132)가 직렬로 접속되어 구성되어 있다. 그리고, 각 고온 이상 검출부(130)끼리가 병렬 접속되고, 병렬 회로(137)가 구성되어 있다.

병렬 회로(137)의 일단은, 저항(138)을 통해서 제어부 전원(PS)에 접속되고, 병렬 회로(137)의 타단은 그라운드에 접속되어 있다. 그리고, 저항(138)과 병렬 회로(137)의 접속점이, 고온 이상 판정부(140)와 접속되어 있다. 이렇게 함으로써, 제어부 전원(PS)의 출력 전압 Vps가 저항(138)과 병렬 회로(137)로 분압되어, 그 분압된 전압 Vin이 고온 이상 판정부(140)에 의해서 검출된다.

전압 Vin은, 병렬 회로(137)의 저항값이 증대되면 상승하고, 병렬 회로(137)의 저항값이 감소하면 저하된다. 따라서, 전압 Vin은, 병렬 회로(137)의 저항값을 나타내고 있다.

모든 소전지(100)가 정상이고, 용단된 온도 퓨즈(131)가 존재하지 않을 때, 모든(5개의) 고온 이상 검출부(130)의 저항(132)이 병렬 접속된 상태로 되어 있다. 예컨대, 이 상태일 때 얻어지는 전압 Vin의 값이, 판정값 Vth로서 미리 설정되고, 예컨대 ROM에 기억되어 있다. 즉, 판정값 Vth는, 모든 전지 모듈(110)가 정상인 경우의 병렬 회로(137)의 저항값을 나타내고 있다.

한편, 어떤 전지 모듈(110)에서의 어떤 소전지(100)로부터 가스가 배기되고 온도 퓨즈(131)가 용단된 경우, 즉 병렬 접속되어 있는 저항(132)의 수가 4개 이하로 되었을 때, 전압 Vin은 판정값 Vth를 넘게(Vin>Vth) 된다.

그래서, 고온 이상 판정부(140)는, 전압 Vin이 판정값 Vth 이하일 때, 모든 전지 모듈(110)에서 고온 가스 이상은 발생하지 않고 있다고 판정한다. 한편, 고온 이상 판정부(140)는, 전압 Vin이 판정값 Vth를 넘었을 때, 어떤 전지 모듈(110)에서, 고온 가스 이상이 발생했다고 판정한다.

도 6은 본 실시예에 있어서의 전지 시스템의 고온 이상 판정 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다.

우선, 전지 시스템(200)이 시동한다. 예컨대, 전지 시스템(200)이 전동 차량에 탑재되어 있는 경우, 그 전동 차량이 시동되었을 때, 전지 시스템(200)이 시동된다(스텝 S610). 다음으로, 고온 이상 판정부(140)가, 입력 전압 Vin이 판정값 Vth보다 큰 지 여부를 판정한다(스텝 S620).

스텝 S620에 있어서, 입력 전압 Vin이 판정값 Vth보다 클 때, 고온 이상 판정부(140)는, 스텝 S610의 전지 시스템(200)의 시동 이전에 소전지(100)의 고온 가스 이상이 발생하여 고온 가스를 발생시켰다고 판단한다(스텝 S630). 그리고, 고온 이상 판정부(140)는, 고온 가스 이상의 발생을 나타내는 정보를 충방전 허가 판정부(150)에 송신한다. 이렇게 하면, 충방전 허가 판정부(150)는 충방전부(160)에 의한 전지 시스템(200)의 충방전을 금지한다(스텝 S631).

이와 같이, 온도 퓨즈(131)는, 비복귀형 스위칭 소자이므로, 전동 차량 등의 시스템의 동작이나 제어부 전원(PS)에 의한 전원 공급의 유무에 관계없이, 한번 고온 가스 이상이 발생하여 온도 퓨즈(131)가 용단되면, 온도 퓨즈(131)는 오프(열림) 상태 그대로 유지된다. 그 결과, 예컨대 전동 차량 등의 시스템이 정지(전원 오프)되어 있는 기간 동안에, 전지 시스템(200)에 고온 가스 이상이 발생한 경우에도, 전동 차량 등의 시스템이 시동된 이후에 시스템의 정지 중에 발생한 고온 가스 이상을 검지하는 것이 가능해진다. 따라서, 전지로부터 가스가 방출된 것을 검출하는 확실성을 향상시킬 수 있다.

스텝 S620에 있어서, 입력 전압 Vin이 판정값 Vth 이하일 때, 고온 이상 판정부(140)는 소전지(100)에 고온 가스 이상 등은 없었다고 판단한다(스텝 S640). 그리고, 고온 이상 판정부(140)는, 고온 가스 이상이 없었다는 것을 나타내는 정보를 충방전 허가 판정부(150)에 송신한다. 이렇게 하면, 충방전 허가 판정부(150)는, 충방전부(160)에 의한 전지 시스템(200)의 충방전을 허가한다(스텝 S641).

그리고, 전지 시스템(200)의 가동 중, 고온 이상 판정부(140)는 항상 입력 전압 Vin이 판정값 Vth보다 큰지 여부를 판정한다(스텝 S650).

스텝 S650에 있어서, 입력 전압 Vin이 판정값 Vth보다 클 때, 고온 이상 판정부(140)는 전지 시스템(200)의 가동중에 소전지(100)의 이상이 발생하여 고온 가스를 발생시켰다고 판단한다(스텝 S660). 그리고, 고온 이상 판정부(140)로부터 고온 가스 이상이 발생했다는 것을 나타내는 정보를 얻은 충방전 허가 판정부(150)가, 충방전부(160)에 의한 전지 시스템(200)의 충방전을 금지하거나, 일정 시간만 허가한다(스텝 S661).

이러한 구성에 의하면, 가스의 배기 경로의 배기구에, 고온 이상 검출부(130)의 온도 퓨즈(131)를 배치하고, 온도 퓨즈(131)의 용단에 의해 고온 이상 검출부(130)의 저항(132)의 접속수를 변화시킴으로써 리튬 이온 전지에 이상이 발생하고 있다고 판단하거나, 아울러, 시동 이전에 리튬 이온 전지에 이상이 발생하고 있었다고 판단할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는, 비복귀형의 스위치 소자로서, 온도 퓨즈를 이용하는 예를 나타냈지만, 스위치 소자는 온도 퓨즈로 한정되지 않는다. 스위치 소자는 일정 이상의 온도로 작동하는 비복귀형의 스위치 소자이면 되고, 예컨대 바이메탈을 이용한 비복귀형의 스위치여도 된다.

바이메탈을 이용한 비복귀형의 스위치 소자는, 기준 온도 이상, 예컨대 100℃ 이상으로 되었을 때 온(열림) 상태로부터 오프(열림) 상태로 변화되는 바이메탈 스위치와, 바이메탈 스위치의 접점이 한번이라도 오프하면, 접점의 상태를 오프 그 대로 유지하는 래치 기구를 이용해서 구성할 수 있다. 이 경우, 닫힘 상태가 제 1 상태에 상당하고, 열림 상태가 제 2 상태에 상당한다.

또한, 온도 퓨즈(131) 대신, 비복귀형의 스위치 소자로서, 기준 온도 이상으로 되었을 때, 오프(열림) 상태로부터 온(닫힘) 상태로 변화되는 스위치 소자를 이용해도 된다. 이러한 스위치 소자는, 예컨대, 기준 온도 이상으로 되었을 때, 오프(열림) 상태로부터 온(닫힘) 상태로 변화되는 바이메탈 스위치와, 바이메탈 스위치의 접점이 한번이라도 온되면, 접점의 상태를 온 그대로 유지하는 래치 기구를 이용해서 구성할 수 있다. 이 경우, 열림 상태가 제 1 상태에 상당하고, 닫힘 상태가 제 2 상태에 상당한다.

비복귀형의 스위치 소자로서, 기준 온도 이상으로 되었을 때에 오프(열림) 상태로부터 온(닫힘) 상태로 변화되는 스위치 소자를 이용한 경우, 온된 스위치 소자의 수가 늘어날수록, 즉 고온 가스 이상이 발생한 전지 모듈(110)의 수가 늘어날 수록, 병렬 회로(137)나 직렬 회로(139)의 저항값이 감소한다.

따라서, 이러한 스위치 소자를 이용한 경우, 도 6에 나타내는 스텝 S620 및스텝 S650를, "Vin<Vth"로 하면 된다.

한편, 본 실시예에 있어서, 각 전지 모듈(110)에 대응하는 4개(또는 5개)의 고온 이상 검출부(130)의 저항(132)의 저항값이, 서로 같은 예를 나타내었다. 그러나 각 저항(132)의 저항값을 서로 다른 값으로 해도 된다. 예컨대, 5개의 전지 모듈(110)에 대응해서 5개의 고온 이상 검출부(130)가 병렬 접속되어 있는 경우, 각 고온 이상 검출부(130)의 저항(132)의 저항값을, 예컨대 1kΩ(ohm), 2kΩ(ohm), 4kΩ(ohm), 8kΩ(ohm), 16kΩ(ohm)로 해도 된다.

구체적으로는, 예컨대, A를 0보다 큰 정수, B를 1 이외의 0보다 큰 공비(公比), n을 양의 정수라고 한 경우에, n번째의 항이 하기의 식 (1)로 표시되는 등비 수열의, 각 항의 값을 각 저항(132)의 저항값으로서 설정해도 된다.

한편, 식 (1) 대신에, 하기의 식 (2)를 이용해도 된다.

그리고, 각 전지 모듈(110)에 식별 번호를 부여하고, 식별 번호 n의 전지 모듈(110)에 대응하는 저항(132)의 저항값을, 상기 식 (1)로 주어지는 값으로 설정한다. 이렇게 하면, 어떤 전지 모듈(110)이 고온 가스 이상으로 되었는지에 따라서, 병렬 회로(137)로부터 분리된 저항(132)의 저항값이 다르다. 그 결과, 고온 가스 이상으로 된 전지 모듈(110)에 따라, 병렬 회로(137)의 저항값이 다른 값이 된다. 따라서, 고온 가스 이상으로 된 전지 모듈(110)에 따라서, 전압 Vin이 다른 전압값이 된다.

그래서, 예컨대 각 전지 모듈(110)이 고온 가스 이상으로 된 경우의 병렬 회로(137)의 저항값을, 각 전지 모듈(110)의 식별 번호와 대응시키는 LUT(Lookup Table)를 미리 ROM에 기억해 둔다. 그리고, 고온 이상 판정부(140)는, LUT에 의해서, 검출된 전압 Vin과 대응지어져 있는 식별 번호의 전지 모듈(110)을 고온 가스 이상으로 된 전지 모듈(110)로서 특정하도록 해도 된다.

한편, 본 실시예에 있어서, 각 고온 이상 검출부(130)는 온도 퓨즈(131)와 저항(132)이 직렬로 접속되어 구성되어 있고, 각 고온 이상 검출부(130)끼리가 병렬 접속되어 있는 예를 나타내었다. 그러나 예컨대 도 7에 나타낸 바와 같이, 각 고온 이상 검출부(130)를, 온도 퓨즈(131)와 저항(132)의 병렬 회로로서 구성해도 된다. 그리고, 복수의 고온 이상 검출부(130)를 직렬 접속해서 직렬 회로(139)를 구성해도 된다.

이 경우, 고온 이상 검출부(130)에 있어서, 저항값이 높은 저항(132)보다 저항값이 낮은 온도 퓨즈(131)에 많은 전류가 흐른다. 용단되지 않은 온도 퓨즈(131)의 저항값은 거의 0Ω(ohm)이다. 따라서, 소전지(100)의 고온 가스 이상이 발생하지 않았을 때의 직렬 회로(139)의 합성 저항은 거의 0kΩ(ohm)가 된다.

그리고, 고온 가스 이상이 발생했을 때, 온도 퓨즈(131)가 용단된 결과, 직렬 회로(139)의 합성 저항이 커져 간다. 또한, 직렬 회로(139)의 각 저항(132)의 저항값을 서로 다른 값으로 해도 된다. 예컨대, 5개의 전지 모듈(110)에 대응해서 5개의 고온 이상 검출부(130)가 직렬 접속되어 있던 경우, 각 고온 이상 검출부(130)의 저항(132)의 저항값을, 예컨대 1kΩ(ohm), 2kΩ(ohm), 4kΩ(ohm), 8kΩ(ohm), 16kΩ(ohm)로 해도 된다.

구체적으로는, 예컨대 상기 식 (1), 또는 식 (2)로 표시되는 등비 수열의 각 항의 값을, 직렬 회로(139)의 각 저항(132)의 저항값으로서 설정해도 된다.

한편, 도 7에 나타내는 직렬 회로(139) 대신, 도 8에 나타내는 직렬 회로(139a)를 이용해도 된다. 직렬 회로(139a)는, 복수(5개)의 온도 퓨즈(131)가 직렬 접속되어 구성되어 있다. 이 경우, 각 고온 이상 검출부(130)는, 온도 퓨즈(131)에 의해서만 구성되어 있다.

도 8에 나타내는 직렬 회로(139a)의 저항값은, 정상시에는, 거의 0Ω(ohm)가 된다. 그 결과, 전압 Vin은 거의 0V가 되어 로우 레벨이 된다. 따라서, Vin<Vth(스텝 S620 및 S650에서 아니오)가 되고, 고온 가스 이상 없음이라고 판단할 수 있다.

한편, 온도 퓨즈(131)가 하나라도 용단되면, 즉 복수의 전지 모듈(110) 중 하나라도 고온 가스 이상으로 되면, 직렬 회로(139a)의 저항값은, 거의 무한대가 된다. 그 결과, 전압 Vin은, 거의 전압 Vps와 같이 하이 레벨이 된다. 따라서, Vin>Vth(스텝 S620 및 S650에서 예)가 되어, 고온 가스 이상이 발생했다고 판단할 수 있다.

이와 같이, 도 8에 나타내는 직렬 회로(139a)에 의하면, 도 7에 나타내는 직렬 회로(139)보다 간소한 구성으로, 고온 가스 이상의 발생의 유무를 판정할 수 있다.

또한, 도 5에 나타내는 병렬 회로(137) 대신, 도 9에 나타내는 병렬 회로(137a)를 이용해도 된다. 병렬 회로(137a)는, 복수(5개)의 스위치 소자(131a)가 병렬 접속되어 구성되어 있다. 이 경우, 각 고온 이상 검출부(130a)는, 스위치 소자(131a)에 의해서만 구성되어 있다. 스위치 소자(131a)는, 기준 온도 이상으로 되었을 때, 오프(열림) 상태로부터 온(닫힘) 상태로 변화되는 스위치 소자이다.

그리고, 도 6에 나타내는 스텝 S620 및 스텝 S650를 "Vin<Vth"로 한다.

도 9에 나타내는 병렬 회로(137a)의 저항값은, 정상시에는, 거의 무한대가 된다. 그 결과, 전압 Vin은, 거의 전압 Vps와 같이 하이 레벨이 된다. 따라서, Vin>Vth(스텝 S620 및 S650에서 아니오)가 되고, 고온 가스 이상 없음이라고 판단할 수 있다.

한편, 스위치 소자(131a)가 하나라도 온되면, 즉 복수의 전지 모듈(110) 중 하나라도 고온 가스 이상으로 되면, 병렬 회로(137a)의 저항값은, 거의 0Ω(ohm)이 된다. 그 결과, 전압 Vin은, 거의 0V가 되어 로우 레벨이 된다. 따라서, Vin<Vth(스텝 S620 및 S650에서 예)가 되어, 고온 가스 이상이 발생했다고 판단할 수 있다.

이와 같이, 도 9에 나타내는 병렬 회로(137a)에 의하면, 도 5에 나타내는 병렬 회로(137)보다 간소한 구성으로, 고온 가스 이상의 발생의 유무를 판정할 수 있다.

한편, 온도 이상 검지부를 각 블록에 배치한 예를 나타내었지만, 복수의 블록의 배기구를 한 경로로 집약한 개소에 배치해도 된다. 이 경우, 배기 경로가 길어지기 때문에 고온 가스가 쉽게 냉각되므로, 온도 퓨즈가 용단되는 최적의 개소에 배치하는 것이 바람직하다.

도 10은, 도 2에 나타내는 전지 모듈(110)의 기계적 구조의 일례를, 구체적으로 나타내는 사시도이다. 도 10에 나타내는 전지 모듈(110)은, 제 1 블록(111) 및 제 2 블록(112)을 구비하고 있다.

제 1 블록(111)은, 예컨대 5개의 소전지(100)가 대략 직육면체의 상자 형상의 케이스(113)에 수용되어, 구성되어 있다. 제 2 블록(112)은, 예컨대 5개의 소전지(100)가 대략 직육면체의 상자 형상의 케이스(114)에 수용되어 구성되어 있다. 그리고, 제 1 블록(111)의 측벽면(113a)와, 제 2 블록(112)의 측벽면(114a)이, 소정의 간격을 갖고 대향하도록, 제 1 블록(111)과 제 2 블록(112)이 대향 배치되어 있다.

전지 모듈(110)은, 사용을 보조할 때의 자세가 기준 자세로서 규정되어 있다. 기준 자세로서, 제 1 블록(111)의 상벽면(113b) 및 제 2 블록(112)의 상벽면(114b)가 위, 제 1 블록(111)의 하벽면(113c) 및 제 2 블록(112)의 하벽면(114c)이 아래를 향하는 자세 규정되어 있다.

그리고, 상벽면(113b)과 상벽면(114b) 사이를 가로질러 걸쳐지도록, 윗덮개(104)가 마련되어 있다, 하벽면(113c)과 하벽면(114c) 사이를 가로질러 걸쳐지도록, 아래 덮개(105)가 마련되어 있다. 또한, 윗덮개(104) 및 아래 덮개(105)의 일단부에서, 윗덮개(104)와 아래 덮개(105)의 사이를 가로질러 걸쳐지도록, 측부 덮개(103)가 마련되어 있다.

이로써, 측부 덮개(103), 윗덮개(104), 아래 덮개(105), 측벽면(113a) 및 측벽면(114a)에 의해서 5 방면이 둘러싸이고, 나머지의 1 방면에 개구부(107)가 마련된 통로 공간인 배기 경로(120)가 형성되어 있다. 개구부(107)는, 전지 모듈(110)이 기준 자세로 배치된 경우에, 수평 방향으로 개구하도록 형성되어 있다.

또한, 측벽면(113a)과 측벽면(114a) 사이에는, 측벽면(113a) 및 측벽면(114a)과 대략 평행하게, 배기 경로(120)를 두 개의 공간으로 구획하도록, 내부 격벽(106)이 세워져 있다. 측부 덮개(103), 윗덮개(104), 아래 덮개(105)는 외부 격벽의 일례에 상당하고 있다.

제 1 블록(111)에 수용된 모든 소전지(100)는, 단자판(8) 측이 측벽면(113a)과 대향하는 방향으로 배치되어 있다. 측벽면(113a)에는, 대향 배치된 각 소전지(100)의 단자판(8)에 대응하는 위치에, 개구부가 마련되어 있다. 이 개구부에 의해서, 개방부(8a)로부터 방출된 가스가 배기 경로(120)로 배출되고, 배기 경로(120)에 의해서, 이 가스가 개구부(107)로 유도되게 되어 있다.

마찬가지로, 제 2 블록(112)에 수용된 모든 소전지(100)는, 단자판(8)측이 측벽면(114a)과 대향하는 방향으로 배치되어 있다. 측벽면(114a)에는, 대향 배치된 각 소전지(100)의 단자판(8)에 대응하는 위치에, 개구부가 마련되어 있다. 이 개구부에 의해서, 개방부(8a)로부터 방출된 가스가 배기 경로(120)로 배출되고, 배기 경로(120)에 의해서, 이 가스가 개구부(107)로 유도되게 되어 있다.

이와 같이, 제 1 블록(111)과 제 2 블록(112)이 대향 배치됨으로써, 모든 소전지(100)가 일렬로 배치되는 경우에 비해서, 각 소전지(100)로부터 개구부(107)에 이르기까지의 배기 경로(120)의 길이를 짧게 할 수 있다. 그 결과, 소전지(100)로부터 배출된 가스가 온도 퓨즈(131)에 이를 때까지, 가스의 온도가 저하되어 버릴 염려가 줄어든다. 그리고, 가스의 온도 저하가 생길 염려가 줄어들기 때문에, 고온 가스 이상이 온도 퓨즈(131)에 의해서 검출될 확실성이 향상된다.

한편, 제 1 블록(111) 및 제 2 블록(112)은, 각각 복수의 블록이 연결되어 구성되어 있어도 된다. 또한, 소전지(100)는, 복수단 적층되어, 케이스(113, 114)에 수용되어 있어도 된다.

이 때, 내부 격벽(106)이 마련되어 있기 때문에, 제 1 블록(111)으로부터 배출된 고온의 가스가 제 2 블록(112)으로 분출되는 것이 방지되고, 제 2 블록(112)으로부터 배출된 고온의 가스가 제 1 블록(111)으로 분출되는 것이 방지된다. 이로써, 한쪽 블록으로부터 방출된 고온의 가스에 의해서 다른쪽의 블록이 가열되는 것이 방지된다. 그 결과, 가스를 배출한 블록과 대향 배치된 블록의 열화가 생길 염려가 줄어든다.

온도 퓨즈(131)는, 배기 경로(120)에 의해서 개구부(107)로 유도된 가스에 노출되는 위치이고, 또한 내부 격벽(106)에 걸쳐서 내부 격벽(106)의 양측으로 돌출하도록 배치되어 있다. 온도 퓨즈(131)는, 개구부(107)보다 배기 경로(120)의 안쪽으로 마련되어 있어도 되고, 개구부(107)의 외부에 마련되어 있어도 된다.

또한, 온도 퓨즈(131)는, 개구부(107)를 수직 방향으로 3등분하여 얻어지는 각 영역 중, 가장 상측의 영역에 마련되어 있다.

소전지(100)로부터 배출된 고온의 가스는, 배기 경로(120) 내에서 위로 올라가므로, 배기 경로(120) 내의 상부 쪽이, 하부보다 온도가 높아진다. 그래서, 온도 퓨즈(131)를, 개구부(107)를 수직 방향으로 3등분하여 얻어지는 각 영역 중, 가장 상측의 영역에 배치함으로써, 온도 퓨즈(131)에 의한 고온 가스의 검지의 확실성을 향상시킬 수 있다.

한편, 온도 퓨즈(131)는, 반드시 개구부(107)를 수직 방향으로 3등분하여 얻어지는 각 영역 중, 가장 상측의 영역에 배치되는 것으로 한정되지 않는다. 온도 퓨즈(131)는, 예컨대 개구부(107)의 하부 부근에 배치되어 있어도 된다.

또한, 전지 모듈(110) 및 고온 이상 검출부(130)는, 복수 설치되는 예로 한정되지 않고, 각각 하나이어도 된다.

즉, 본 발명의 일 측면에 따른 전지 시스템은, 내부의 압력이 상승한 경우에 내부의 가스를 배출하는 개방부가 마련된 복수의 전지와, 개구부가 마련되고, 상기 복수의 개방부로부터 배출된 가스를 상기 개구부로 유도하는 배기부를 구비한 전지 모듈과, 상기 개구부 근방의, 상기 유도된 가스가 통과하는 위치에 마련되고, 미리 설정된 기준 온도 이상으로 되었을 때, 열림 상태 및 닫힘 상태 중 어느 하나로 미리 설정된 제 1 상태로부터, 상기 열림 상태 및 닫힘 상태 중 다른 하나인 제 2 상태로 변화되는 비복귀형의 스위치 소자와, 상기 스위치 소자가 상기 제 2 상태인 경우, 상기 전지 모듈에 이상이 있다고 판정하는 고온 이상 판정부를 구비하고 있다.

이 구성에 의하면, 복수의 전지 중 어느 것이 고온 가스를 배출한 경우, 배기부에 의해서, 그 고온의 가스가 개구부로 유도된다. 그리고, 개구부 근방에 마련된 스위치 소자가 제 2 상태로 변화된다. 스위치 소자가 제 2 상태가 되면, 고온 이상 판정부에 의해서, 전지 모듈에 이상이 있다고 판정된다. 따라서, 복수의 전지의 이상을, 하나의 스위치 소자에 의해서 검출할 수 있기 때문에, 이상 검출을 위한 회로를 간소화할 수 있다. 또한, 스위치 소자는 비복귀형이므로, 스위치 소자는, 한번 제 2 상태가 되면, 고온 이상 판정부의 동작 상태에 관계없이, 제 2 상태 그대로 유지한다. 그 결과, 예컨대 전지 시스템으로부터 전원 공급을 받는 상위의 시스템이 전원 오프되는 등의 사정에 의해서 고온 이상 판정부에 동작용 전원 전압이 공급되고 있을 때에 전지의 이상이 발생한 경우에도, 다시 상위의 시스템이 전원 온되는 등하여 고온 이상 판정부가 동작 가능하게 되었을 때, 스위치 소자가 제 2 상태 그대로 유지되어 있기 때문에, 고온 이상 판정부가 전지 모듈에 이상이 있다고 판정할 수 있다. 그 결과, 전지로부터 가스가 방출된 것을 검출하는 확실성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 전지 모듈은 복수 마련되고, 상기 스위치 소자는 상기 각 전지 모듈에 대응해서 복수 마련되며, 상기 전지 시스템은 상기 각 스위치 소자에 각각 병렬로 접속된 복수의 저항을 더 구비하고, 상기 각 스위치 소자와 상기 각 저항이 각각 병렬로 접속되어 구성된 복수의 병렬 회로가, 직렬로 접속되어 직렬 회로가 구성되어 있으며, 상기 고온 이상 판정부는 상기 직렬 회로의 저항값에 기초해서, 상기 전지 모듈의 이상의 유무를 판정하도록 해도 된다.

이 구성에 의하면, 각 스위치 소자와 각 저항이 각각 병렬로 접속되어 구성된 복수의 병렬 회로가 직렬로 접속되어, 직렬 회로가 구성되어 있기 때문에, 스위치 소자의 개폐 상태에 따라, 즉 전지 모듈의 이상의 유무에 따라, 직렬 회로 전체의 저항값이 변화된다. 따라서, 고온 이상 판정부는, 직렬 회로의 저항값에 기초해서, 전지 모듈의 이상의 유무를 판정할 수 있다.

또한, 상기 제 1 상태로서 상기 닫힘 상태가 설정되고, 상기 제 2 상태로서 상기 열림 상태가 설정되어 있으며, 상기 고온 이상 판정부는 상기 직렬 회로의 저항값이 미리 설정된 판정값을 초과할 때, 상기 복수의 스위치 소자 중 적어도 하나가 상기 제 2 상태인 것으로 하여, 상기 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 복수의 전지 모듈 중 하나라도 이상으로 되어서 가스를 배출하면, 이상으로 된 전지 모듈에 대응하는 스위치 소자가 열림 상태가 된다. 그리고, 스위치 소자가 하나라도 열림 상태가 되면, 직렬 회로 전체의 저항값은 증대한다. 그래서, 고온 이상 판정부는, 직렬 회로의 저항값이 판정값을 초과할 때, 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정할 수 있다.

또한, 상기 제 1 상태로서 상기 열림 상태가 설정되고, 상기 제 2 상태로서 상기 닫힘 상태가 설정되어 있으며, 상기 고온 이상 판정부는 상기 직렬 회로의 저항값이 미리 설정된 판정값을 넘지 않을 때, 상기 복수의 스위치 소자 중 적어도 하나가 상기 제 2 상태인 것으로 하여, 상기 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정하도록 해도 된다.

이 구성에 의하면, 복수의 전지 모듈 중 하나라도 이상으로 되어서 가스를 배출하면, 이상으로 된 전지 모듈에 대응하는 스위치 소자가 닫힘 상태가 된다. 그리고, 스위치 소자가 하나라도 닫힘 상태가 되면, 직렬 회로 전체의 저항값은 감소한다. 그래서, 고온 이상 판정부는, 직렬 회로의 저항값이 판정값을 넘지 않을 때, 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정할 수 있다.

또한, A를 0보다 큰 정수, B를 1 이외의 0보다 큰 공비, n을 양의 정수라고 한 경우에, n번째의 항이 하기의 식 (1)로 표시되는 등비 수열의, 각 항의 값이 상기 복수의 저항의 저항값으로서 미리 설정되고, 상기 고온 이상 판정부는 또한, 상기 직렬 회로의 저항값에 기초해서, 이상이 발생한 전지 모듈을 특정하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 복수의 저항 중 하나 또는 복수의 저항을 선택하여 조합한 경우에, 상기 저항의 조합이 다르면, 상기 조합한 저항의 저항값의 합계가 다른 값이 되도록, 상기 각 저항의 저항값이 설정된다. 따라서, 상기 직렬 회로에 포함되는 어떤 스위치 소자의 상태가 변화되어도, 직렬 회로 전체의 합성 저항의 값은 다르다. 그 결과, 고온 이상 판정부는, 직렬 회로의 저항값에 기초해서, 이상이 발생한 전지 모듈을 특정할 수 있다.

또한, 상기 전지 모듈은 복수 설치되고, 상기 스위치 소자는 상기 각 전지 모듈에 대응하여 복수 설치되며, 상기 복수의 스위치 소자가 직렬로 접속되어 직렬 회로가 구성되고, 상기 제 1 상태로서 상기 닫힘 상태가 설정되며, 상기 제 2 상태로서 상기 열림 상태가 설정되어 있고, 상기 고온 이상 판정부는 상기 직렬 회로의 저항값이 미리 설정된 판정값을 초과할 때, 상기 복수의 스위치 소자 중 적어도 하나가 상기 제 2 상태인 것으로 하고, 상기 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 복수의 전지 모듈 중 하나라도 이상으로 되어서 가스를 배출하면, 이상으로 된 전지 모듈에 대응하는 스위치 소자가 열림 상태가 된다. 또한, 복수의 스위치 소자가 직렬로 접속되어 직렬 회로가 구성되어 있기 때문에, 스위치 소자가 하나라도 열림 상태가 되면, 직렬 회로 전체의 저항값은, 거의 무한대가 되어 판정값을 넘는다. 따라서, 고온 이상 판정부는, 하나의 직렬 회로의 저항값을 감시하는 것만으로, 복수의 전지 모듈의 이상을 검출할 수 있기 때문에, 간소한 회로로 복수의 전지 모듈의 이상 발생의 유무를 감시하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 전지 모듈은 복수 마련되고, 상기 스위치 소자는 상기 각 전지 모듈에 대응하여 복수 마련되며, 상기 전지 시스템은 상기 각 스위치 소자와 각각 직렬로 접속된 복수의 저항을 더 구비하고, 상기 각 스위치 소자와 상기 각 저항이 직렬 접속되어서 구성된 복수의 회로 블록이 병렬로 접속되어 병렬 회로가 구성되어 있고, 상기 고온 이상 판정부는 상기 병렬 회로의 저항값에 기초해서, 상기 전지 모듈의 이상의 유무를 판정하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 각 스위치 소자와 각 저항이 직렬 접속되어서 구성된 복수의 회로 블록이 병렬로 접속되어, 병렬 회로가 구성되어 있기 때문에, 스위치 소자의 개폐 상태에 따라, 즉 전지 모듈의 이상의 유무에 따라, 병렬 회로 전체의 저항값이 변화된다. 따라서, 고온 이상 판정부는, 병렬 회로의 저항값에 기초해서, 전지 모듈의 이상의 유무를 판정할 수 있다.

또한, 상기 제 1 상태로서 상기 닫힘 상태가 설정되고, 상기 제 2 상태로서 상기 열림 상태가 설정되어 있으며, 상기 고온 이상 판정부는 상기 병렬 회로의 저항값이 미리 설정된 판정값을 초과할 때, 상기 복수의 스위치 소자 중 적어도 하나가 상기 제 2 상태인 것으로 하여, 상기 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 복수의 전지 모듈 중 하나라도 이상으로 되어서 가스를 배출하면, 이상으로 된 전지 모듈에 대응하는 스위치 소자가 열림 상태가 된다. 그리고, 스위치 소자가 하나라도 열림 상태가 되면, 병렬 회로 전체의 저항값은 증대한다. 그래서, 고온 이상 판정부는, 병렬 회로의 저항값이 판정값을 초과하면, 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정할 수 있다.

또한, 상기 제 1 상태로서 상기 열림 상태가 설정되고, 상기 제 2 상태로서 상기 닫힘 상태가 설정되어 있으며, 상기 고온 이상 판정부는 상기 병렬 회로의 저항값이 미리 설정된 판정값을 넘지 않을 때, 상기 복수의 스위치 소자 중 적어도 하나가 상기 제 2 상태인 것으로 하여, 상기 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정하도록 해도 된다.

이 구성에 의하면, 복수의 전지 모듈 중 하나라도 이상으로 되어서 가스를 배출하면, 이상으로 된 전지 모듈에 대응하는 스위치 소자가 닫힘 상태가 된다. 그리고, 스위치 소자가 하나라도 닫힘 상태가 되면, 병렬 회로 전체의 저항값은 감소한다. 그래서, 고온 이상 판정부는, 병렬 회로의 저항값이 판정값을 넘지 않을 때, 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정할 수 있다.

또한, A를 0보다 큰 정수, B를 1 이외의 0보다 큰 공비, n을 양의 정수라고 한 경우에, n번째의 항이 하기의 식 (1)로 표시되는 등비 수열의, 각 항의 값이 상기 복수의 저항의 저항값으로서 미리 설정되고, 상기 고온 이상 판정부는 또한, 상기 병렬 회로의 저항값에 기초해서, 이상이 발생한 전지 모듈을 특정하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 복수의 저항 중 하나 또는 복수의 저항을 선택하여 조합한 경우에, 상기 저항의 조합이 다르면, 상기 조합한 저항의 저항값의 합계가 다른 값이 되도록, 상기 각 저항의 저항값이 설정된다. 따라서, 상기 병렬 회로에 포함되는 어떤 스위치 소자의 상태가 변화되어도, 병렬 회로 전체의 합성 저항의 값은 다르다. 그 결과, 고온 이상 판정부는, 병렬 회로의 저항값에 기초해서, 이상이 발생한 전지 모듈을 특정할 수 있다.

또한, 상기 전지 모듈은 복수 마련되고, 상기 스위치 소자는 상기 각 전지 모듈에 대응해서 복수 마련되며, 상기 복수의 스위치 소자가 병렬로 접속되어 병렬 회로가 구성되어 있고, 상기 제 1 상태로서 상기 열림 상태가 설정되며, 상기 제 2 상태로서 상기 닫힘 상태가 설정되어 있고, 상기 고온 이상 판정부는 상기 병렬 회로의 저항값이 미리 설정된 판정값을 넘지 않을 때, 상기 복수의 스위치 소자 중 적어도 하나가 상기 제 2 상태인 것으로 하며, 상기 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 복수의 전지 모듈 중 하나라도 이상으로 되어서 가스를 배출하면, 이상으로 된 전지 모듈에 대응하는 스위치 소자가 닫힘 상태가 된다. 또한, 복수의 스위치 소자가 병렬로 접속되어 병렬 회로가 구성되어 있기 때문에, 스위치 소자가 하나라도 닫힘 상태가 되면, 병렬 회로 전체의 저항값은, 거의 0ohm이 되어서 판정값을 넘지 않게 된다. 따라서, 고온 이상 판정부는, 하나의 병렬 회로의 저항값을 감시하는 것만으로, 복수의 전지 모듈의 이상을 검출할 수 있기 때문에, 간소한 회로에서 복수의 전지 모듈의 이상 발생의 유무를 감시하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 복수의 전지 모듈의 각 개구부는 수평 방향으로 개구하고, 상기 각 스위치 소자는, 상기 각 개구부를 수직 방향으로 3등분하여 얻어지는 각 영역 중, 가장 상측의 영역에 마련되어 있는 것이 바람직하다.

각 전지로부터 배출된 고온의 가스는 상방으로 상승하고자 하므로, 개구부로 유도된 가스의 온도는, 개구부의 상방 부근이 하부 부근보다 온도가 높아진다. 그래서, 각 스위치 소자를 개구부를 수직 방향으로 3등분하여 얻어지는 각 영역 중, 가장 상측의 영역에 배치함으로써, 스위치 소자에 의한 고온 가스의 검지의 확실성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 각 전지 모듈은, 상기 가스가 같은 방면으로 배출되도록 배치된 복수의 전지를 포함하는 제 1 블록과, 상기 가스가 같은 방면으로 배출되도록 배치된 복수의 전지를 포함하는 제 2 블록을 각각 포함하며, 상기 각 제 1 블록과 상기 각 제 2 블록은, 각각 상기 가스의 배기 방향이 서로 마주 보도록 대향 배치되며, 상기 각 제 1 블록과 상기 각 제 2 블록 사이에 상기 가스를 상기 각 개구부로 유도하기 위한 통로 공간을 형성하고, 상기 각 배기부는, 상기 각 통로 공간을 상기 각 개구부를 남기고 외부 공간으로부터 구획하는 외부 격벽을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 제 1 블록과 제 2 블록이 대향 배치됨으로써, 모두 전지가 일렬로 배치되는 경우에 비해서, 각 전지로부터 개구부에 이르기까지의 배기 경로의 길이를 짧게 할 수 있다. 그 결과, 전지로부터 배출된 가스가 스위치 소자에 도달할 때까지, 가스의 온도가 저하되어 버릴 염려가 줄어든다. 그리고, 가스의 온도 저하가 생길 염려가 줄어듦으로써, 고온 가스 이상이 스위치 소자에 의해서 검출되는 확실성이 향상된다.

또한, 상기 각 배기부는, 상기 각 통로 공간을, 상기 각 제 1 블록과 상기 각 제 2 블록 사이에서 2개의 공간으로 구획하는 내부 격벽을 더 구비하며, 상기 각 내부 격벽은 상기 각 개구부를 이분하도록 배치되고, 상기 각 스위치 소자는 상기 각 내부 격벽에 걸쳐서 상기 각 내부 격벽의 양측으로 돌출하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 내부 격벽이 마련되어 있으므로, 제 1 블록으로부터 배출된 고온의 가스가 제 2 블록으로 분출되는 것이 방지되고, 제 2 블록으로부터 배출된 고온의 가스가 제 1 블록으로 분출되는 것이 방지된다. 이로써, 한쪽 블록으로부터 방출된 고온의 가스에 의해서 다른쪽 블록이 가열되는 것이 방지된다. 그 결과, 가스를 배출한 블록과 대향 배치된 블록의 열화가 생길 염려가 줄어든다.

본 발명의 일 측면에 따른 전지 시스템은, 리튬 이온 전지로부터 고온 가스가 발생했을 때에, 빠르게 리튬 이온 전지에 이상이 발생했다고 판단하거나, 시동 전에 리튬 이온 전지에 이상이 발생했다고 판단하는 것이 용이하다.

이 출원은, 2010년 7월 30일에 출원된 일본 특허 출원 제 2010-171639호를 기초로 하는 것으로, 그 내용은 본원에 포함되는 것이다.

한편, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 이루어진 구체적인 실시 형태 또는 실시예는, 어디까지나, 본 발명의 기술 내용을 밝히는 것으로, 본 발명은 이와 같은 구체예로만 한정해서 좁은 의미로 해석되어서는 안 된다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명은 자동차, 전동 오토바이 또는 전동 완구 등의 구동용 전원으로서 유용하다.

Claims

내부의 압력이 상승한 경우에, 내부의 가스를 배출하는 개방부가 마련된 복수의 전지와, 개구부가 마련되며 상기 복수의 개방부로부터 배출된 가스를 상기 개구부로 유도하는 배기부를 구비한 전지 모듈과,
상기 개구부 근방의, 상기 유도된 가스가 통과하는 위치에 마련되며, 미리 설정된 기준 온도 이상(以上)으로 되었을 때, 열림 상태 및 닫힘 상태 중 어느 하나로 미리 설정된 제 1 상태로부터, 상기 열림 상태 및 닫힘 상태 중 다른 하나인 제 2 상태로 변화되는 비복귀형의 스위치 소자와,
상기 스위치 소자가 상기 제 2 상태인 경우, 상기 전지 모듈에 이상(異常)이 있다고 판정하는 고온 이상 판정부
를 구비한 전지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전지 모듈은 복수 마련되고,
상기 스위치 소자는 상기 각 전지 모듈에 대응해서 복수 마련되며,
상기 전지 시스템은, 상기 각 스위치 소자에 각각 병렬로 접속된 복수의 저항을 더 구비하고,
상기 각 스위치 소자와 상기 각 저항이 각각 병렬로 접속되어 구성된 복수의 병렬 회로가 직렬로 접속되어, 직렬 회로가 구성되어 있으며,
상기 고온 이상 판정부는, 상기 직렬 회로의 저항값에 기초해서, 상기 전지 모듈의 이상의 유무를 판정하는
전지 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 상태로서 상기 닫힘 상태가 설정되고, 상기 제 2 상태로서 상기 열림 상태가 설정되어 있으며,
상기 고온 이상 판정부는, 상기 직렬 회로의 저항값이 미리 설정된 판정값을 초과할 때, 상기 복수의 스위치 소자 중 적어도 하나가 상기 제 2 상태인 것으로 하고, 상기 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정하는
전지 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 상태로서 상기 열림 상태가 설정되고, 상기 제 2 상태로서 상기 닫힘 상태가 설정되어 있으며,
상기 고온 이상 판정부는, 상기 직렬 회로의 저항값이 미리 설정된 판정값을 넘지 않을 때, 상기 복수의 스위치 소자 중 적어도 하나가 상기 제 2 상태인 것으로 하며, 상기 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정하는
전지 시스템.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
A를 0보다 큰 정수, B를 1 이외의 0보다 큰 공비(公比), n을 양의 정수라고 한 경우에, n번째의 항이 하기의 식 (1)로 표시되는 등비 수열의, 각 항의 값이 상기 복수의 저항의 저항값으로서 미리 설정되고,
상기 고온 이상 판정부는, 또한 상기 직렬 회로의 저항값에 기초해서, 이상이 발생한 전지 모듈을 특정하는
전지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전지 모듈은 복수 마련되고,
상기 스위치 소자는 상기 각 전지 모듈에 대응해서 복수 마련되며,
상기 복수의 스위치 소자가 직렬로 접속되어 직렬 회로가 구성되고,
상기 제 1 상태로서 상기 닫힘 상태가 설정되며, 상기 제 2 상태로서 상기 열림 상태가 설정되어 있고,
상기 고온 이상 판정부는, 상기 직렬 회로의 저항값이 미리 설정된 판정값을 초과할 때, 상기 복수의 스위치 소자 중 적어도 하나가 상기 제 2 상태인 것으로 하고, 상기 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정하는
전지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전지 모듈은 복수 마련되고,
상기 스위치 소자는 상기 각 전지 모듈에 대응해서 복수 마련되며,
상기 전지 시스템은 상기 각 스위치 소자와 각각 직렬로 접속된 복수의 저항을 더 구비하고,
상기 각 스위치 소자와 상기 각 저항이 직렬 접속됨으로써 구성된 복수의 회로 블록이 병렬로 접속되어 병렬 회로가 구성되어 있으며,
상기 고온 이상 판정부는 상기 병렬 회로의 저항값에 기초해서, 상기 전지 모듈의 이상의 유무를 판정하는
전지 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 상태로서 상기 닫힘 상태가 설정되고, 상기 제 2 상태로서 상기 열림 상태가 설정되어 있으며,
상기 고온 이상 판정부는 상기 병렬 회로의 저항값이 미리 설정된 판정값을 초과할 때, 상기 복수의 스위치 소자 중 적어도 하나가 상기 제 2 상태인 것으로 하고, 상기 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정하는
전지 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 상태로서 상기 열림 상태가 설정되고, 상기 제 2 상태로서 상기 닫힘 상태가 설정되어 있으며,
상기 고온 이상 판정부는, 상기 병렬 회로의 저항값이 미리 설정된 판정값을 넘지 않을 때, 상기 복수의 스위치 소자 중 적어도 하나가 상기 제 2 상태인 것으로 하고, 상기 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정하는
전지 시스템.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
A를 0보다 큰 정수, B를 1 이외의 0보다 큰 공비, n을 양의 정수라고 한 경우에, n번째의 항이 하기의 식 (1)로 표시되는 등비 수열의, 각 항의 값이 상기 복수의 저항의 저항값으로서 미리 설정되고,
상기 고온 이상 판정부는, 또한 상기 병렬 회로의 저항값에 기초해서, 이상이 발생한 전지 모듈을 특정하는
전지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전지 모듈은 복수 마련되고,
상기 스위치 소자는 상기 각 전지 모듈에 대응해서 복수 마련되며,
상기 복수의 스위치 소자가 병렬로 접속되어 병렬 회로가 구성되어 있고,
상기 제 1 상태로서 상기 열림 상태가 설정되며, 상기 제 2 상태로서 상기 닫힘 상태가 설정되어 있고,
상기 고온 이상 판정부는, 상기 병렬 회로의 저항값이 미리 설정된 판정값을 넘지 않을 때, 상기 복수의 스위치 소자 중 적어도 하나가 상기 제 2 상태인 것으로 하고, 상기 복수의 전지 모듈 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정하는
전지 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 전지 모듈의 각 개구부는 수평 방향으로 개구하고,
상기 각 스위치 소자는, 상기 각 개구부를 수직 방향으로 3등분하여 얻어지는 각 영역 중, 가장 상측의 영역에 배치되어 있는
전지 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 각 전지 모듈은, 상기 가스가 같은 방면으로 배출되도록 배치된 복수의 전지를 포함하는 제 1 블록과, 상기 가스가 같은 방면으로 배출되도록 배치된 복수의 전지를 포함하는 제 2 블록을 각각 포함하고,
상기 각 제 1 블록과 상기 각 제 2 블록은 각각, 상기 가스의 배기 방향이 서로 마주 보도록 대향 배치되며, 상기 각 제 1 블록과 상기 각 제 2 블록 사이에 상기 가스를 상기 각 개구부로 유도하기 위한 통로 공간을 형성하고,
상기 각 배기부는, 상기 각 통로 공간을 상기 각 개구부를 남기고 외부 공간으로부터 구획하는 외부 격벽을 구비하고 있는
전지 시스템.
제 13 항에 있어서,
상기 각 배기부는 상기 각 통로 공간을 상기 각 제 1 블록과 상기 각 제 2 블록 사이에서 2개의 공간으로 구획하는 내부 격벽을 더 구비하고,
상기 각 내부 격벽은 상기 각 개구부를 이분하도록 배치되며,
상기 각 스위치 소자는, 상기 각 내부 격벽에 걸쳐서 상기 각 내부 격벽의 양측으로 돌출하도록 배치되어 있는
전지 시스템.