KR101988745B1 - 이상 검출 장치 - Google Patents

이상 검출 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101988745B1
KR101988745B1 KR1020170161480A KR20170161480A KR101988745B1 KR 101988745 B1 KR101988745 B1 KR 101988745B1 KR 1020170161480 A KR1020170161480 A KR 1020170161480A KR 20170161480 A KR20170161480 A KR 20170161480A KR 101988745 B1 KR101988745 B1 KR 101988745B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
article
enclosure
battery
sensor
pressure
Prior art date
Application number
KR1020170161480A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180090722A (ko
Inventor
포-시우 린
토시아키 오쿠노
요시타카 아다치
타카유키 하루야마
Original Assignee
오므론 가부시키가이샤
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 오므론 가부시키가이샤 filed Critical 오므론 가부시키가이샤
Publication of KR20180090722A publication Critical patent/KR20180090722A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101988745B1 publication Critical patent/KR101988745B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/30Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285Testing apparatus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/30Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Measuring Arrangements Characterized By The Use Of Fluids (AREA)

Abstract

보다 간단하고 소형, 또는 저비용의 구성에 의해, 물품에서의 발열 등의 이상에 의거한 변형을 검출하여, 물품의 이상에 의한 사고의 발생을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
예를 들면 리튬 이온 전지(B)의 변형을 측정함으로써 그 전지(B)의 이상을 검출하는 이상 검출 장치(1)로서, 물 등의 유체(4)를 포함하여 밀폐함과 함께, 전지(B)의 외표면의 적어도 일부에 밀접하여 배치되고, 가요성을 갖는 밀폐 용기(3)와, 전지(B)의 변형에 수반하는 밀폐 용기(B)의 내부의 변화를 측정하는 압력 센서(4)를 구비한다.

Description

이상 검출 장치{ABNORMALITY DETECTING APPARATUS}
본 발명은, 물품에 있어서의 발열 등의 이상(異常)에 의거한 변형을 검출한 이상(異常) 검출 장치에 관한 것이다.
근래, 물품의 발열 등의 이상을 검출하는 기술에 대한 요망이 높아지고 있다. 예를 들면, 휴대전화 등에 사용되고 있는 리튬 이온 전지는, 고성능의 전원으로서 폭넓게 사용되고 있지만, 조건이 갖추어지면 발열, 발연(發煙), 발화 등의 사고를 낼 가능성이 있고, 안전성의 향상이 요구되고 있다.
이에 관련하여, 리튬 이온 전지를 감시하는 전지 감시 장치를 구비하고, 전지 감시 장치는, 리튬 이온 전지의 팽창(膨脹) 상태를 나타내는 상태량(狀態量)을 취득하는 상태량 취득부와, 상태량 취득부가 취득한 상태량의 시간 변화를 구하는 변화량 연산부와, 변화량 연산부가 구한 시간 변화를 감시하여, 미리 얻어진 열화(劣化)를 나타내는 시간 변화 기준치와 비교하는 감시부를 구비하는 전지 감시 장치가 공지이다(예를 들면, 특허 문헌 1을 참조). 그러나, 이 장치는 규모가 크고, 휴대전화 등의 소형의 민생 제품에 적용하는 것은 곤란하였다. 또한, 구성이 복잡하여 장치 비용이 상승하는 부적합함이 생각되었다.
또한, 전지에 접하여, 이 전지의 표면의 형상 변화를 검출하는 센서와, 상기 센서의 출력을 연산 처리하여 상기 전지의 표면의 형상 변화의 상태나 상기 전지의 내부 저항을 측정하여 전지의 상태를 판정하는 판정 회로를 구비하는 전지 상태 검출 장치가 공지이다(예를 들면, 특허 문헌 2를 참조). 그러나, 이 기술은, 전지에 있어서의 가능한 한 많은 면에 센서를 배치할 필요가 있고, 비용이 증대할 우려가 있다. 또한, 장치의 소비 전력이 크다는, 형상의 미소한 변화를 검출하는 것이 곤란하다는 부적합함도 있다.
일본 특개2014-120355호 공보 일본 특개2016-177941호 공보
본 발명은, 상기한 바와 같은 상황을 감안하여 발명된 것으로, 보다 간단하며 소형, 또는 저비용의 구성에 의해, 물품에서의 발열 등의 이상에 의거한 변형을 검출하고, 물품의 이상에 의한 사고의 발생을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 물품의 변형을 측정함으로써 그 물품의 이상을 검출하는 이상 검출 장치로서,
소정의 유체(流體)를 포함하여 밀폐함과 함께, 상기 물품의 외표면의 적어도 일부에 밀접하여 배치되고, 가요성을 갖는 밀폐체와,
상기 밀폐체에 포함되는 상기 유체의 상기 물품의 변형에 수반하는 압력 변화를 측정하는 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에서는, 물품의 외표면의 적어도 일부에, 유체를 포함하여 밀폐한 가요성을 갖는 밀폐체(密閉體)를 밀접(密接)시킨다. 그리고, 물품의 변형을 밀폐체에 밀폐된 유체의 압력의 변화로 변환하여 센서에 의해 측정한다. 이에 의하면, 밀폐체의 어느 부분에 센서가 마련되어 있어도, 물품에서의 밀폐체와 밀접한 부분의 변형을 측정할 수 있기 때문에, 물품에서의 변형의 측정 영역의 전부에 센서를 배치할 필요가 없고, 소수의 센서로, 물품의 광범위에서의 변형을 정밀도 좋게 측정하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에서는, 상기 센서는, 상기 밀폐체의 외표면에 접하여 배치되어도 좋다. 상기 센서가 상기 밀폐체의 외표면에 접하여 배치되도록 하면, 유체의 압력 변화를 외부에 배치된 센서에 의해 측정함으로써, 보다 용이하게 물품의 변형을 측정하는 것이 가능하다. 또한, 이 경우에는, 센서를, 밀폐체에 당접하는 타부재에서 그 밀폐체와 당접하는 면에 고정하여 배치함으로써, 센서를 밀폐체에 가압한 상태에서, 밀폐체 내의 유체의 압력 변화를 검출할 수가 있어서, 보다 확실하게 물품의 변형을 측정하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에서는, 상기 센서는, 상기 밀폐체의 내부에 배치되도록 하여도 좋다. 이에 의하면, 물품의 변형에 수반하는 유체의 압력 변화를 센서에 의해 직접 검출하는 것이 가능하다. 또한, 이 경우는, 밀폐체를 물품과 타부재와의 사이에 끼워서 배치시킴으로써, 물품이 변형할 때에, 밀폐체의 내부 압력의 변화를 보다 현저하게 할 수가 있어서, 보다 용이하게 보다 확실하게 물품의 변형을 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은, 물품의 변형을 측정함으로써 그 물품의 이상을 검출하는 이상 검출 장치로서,
소정의 유체 및 상기 물품을 포함하여 밀폐하는 밀폐체와,
상기 밀폐체에 포함되고, 상기 물품의 변형에 수반하는 상기 유체의 압력 변화를 측정하는 센서를
구비하는 것을 특징으로 하는 것이라도 좋다.
이 경우는, 변형의 측정 대상인 물품과 유체를 밀폐체로 포함한다. 또한, 센서는, 물품 및 유체와 함께 밀폐체의 내부에 배치된다. 그리고, 물품의 변형을 밀폐체의 내부의 유체의 압력 변화로 변환하여 센서로 검출한다. 이에 의하면, 물품의 어느 위치에서 변형이 생긴 경우라도, 소수의 센서에 의해 당해 변형을 정밀도 좋게 측정하는 것이 가능하다. 또한, 이 경우에는 밀폐체는 반드시 가요성을 갖지 않아도 좋다.
또한, 본 발명에서는, 상기 물품의 온도를 측정하는 온도 측정 수단을 또한 구비하도록 하여도 좋다. 여기서, 하등의 이상에 의해 물품이 변형할 때에는, 온도의 변화를 수반하는 경우가 많다. 예를 들면, 물품의 내부에서 화학 변화가 생기는 것 같은 경우이다. 이에 의하면, 물품의 이상에 수반하는 변형에 아울러서 물품의 온도 변화를 측정할 수가 있어서, 이 2개의 파라미터에 의거하여 보다 정밀도 좋게, 물품의 이상을 검출하는 것이 가능하다. 또한, 이 경우에는, 온도 측정 수단은 온도 센서라도 좋고, 당해 온도 센서는, 압력을 측정하는 센서의 패키지 내에 아울러서 마련되어도 좋다. 또는, 다른 파라미터로부터 온도를 추측하는 수단이라도 좋다.
또한, 본 발명에서는, 상기 센서는, 상기 유체의 압력 변화에서의 비주기(非周期) 성분에 더하여, 소정 주파수 영역의 주기 성분을 검출하도록 하여도 좋다. 이에 의하면, 물품의 비주기성의 변형에 더하여, 물품의 내부의 발열에 의한 비등(沸騰) 등의 이상도 아울러서 검출하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에서는, 상기 유체는 난연성 물질로 이루어지도록 하여도 좋다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 난연성 실리콘, 난연성 액체(물(水) 등)를 포함하고 있어도 좋다. 또한, 상기 유체는 불활성 가스, 탄산 가스, 질소 가스 중의 적어도 어느 하나를 포함하고 있어도 좋다. 이에 의하면, 물품이 이상에 의거하여 발화 등을 한 경우에도, 당해 발화가, 유체에 연소하여 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 밀폐체는 난연성 물질에 의해 형성되도록 하여도 좋다. 이에 의하면, 물품이 이상에 의거하여 발화 등을 한 경우에도, 당해 발화가 밀폐체에 번져 버리는 것을 억제할 수 있다. 이 경우, 밀폐체는 예를 들면, 난연성 PET 필름, 난연성 PPS 필름, 난연성 아라미드 필름 등에 의해 형성되어 있어도 좋다.
또한, 본 발명에서는, 상기 유체의 열전도율은 0.1W/(mK) 이상으로 하여도 좋다. 그렇게 하면, 물품의 온도 변화를 보다 정밀도 좋게, 센서에 전달하는 것이 가능해저서, 보다 정밀도 좋게, 물품의 온도 변화를 측정하는 것이 가능해진다. 상기 유체로서는, 예를 들면, 물(水)(열전도율=0.5W/(mK) 이상), 실리콘 오일(열전도율=0.2W/(mK) 이상)을 유체로서 사용하여도 상관없다.
또한, 본 발명에서는, 상기 밀폐체의 열전도율은 0.1W/(mK) 이상으로 하여도 좋다. 이에 의하면, 물품의 온도 변화를 더욱 정밀도 좋게, 센서에 전달하는 것이 가능해지고, 더욱 정밀도 좋게, 물품의 온도 변화를 측정하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에서는, 상기 밀폐체는 인장 강도가 50N/㎟ 이상의 소재에 의해 형성되도록 하여도 좋다. 그렇게 하면, 상기 물품의 변형을 보다 확실하게 유체의 압력 증가로 변환할 수가 있어서, 물품의 변형의 검출 정밀도를 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에서는, 상기 물품은, 리튬 이온 전지로 하여도 좋다. 그렇게 하면, 리튬 이온 전지의 발열, 발연, 발화 등, 모바일 디바이스 등에서 생기는 심각한 이상을 보다 확실하게 검출하여, 사전(事前) 대책에 연결하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에서는, 상기 물품은, 리튬 이온 전지이고,
상기 리튬 이온 전지의 기능을 제어하는 제어부를 또한 구비하고,
상기 센서에 의해 소정치보다 높은 압력이 측정된 경우에는, 상기 제어부가, 상기 리튬 이온 전지의 충전 기능을 정지하도록 하여도 좋다.
이에 의하면, 리튬 이온 전지의 이상이 검출된 경우에는, 그 충전 기능을 정지하고, 과충전을 최소한으로 억제함으로써, 더한층의 발열, 발연, 발화의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에서는, 상기 물품은, 리튬 이온 전지이고,
상기 리튬 이온 전지의 기능을 제어하는 제어부를 또한 구비하고,
상기 물품의 소정치보다 높은 온도가 측정된 경우에는, 상기 제어부가, 상기 리튬 이온 전지의 기능을 정지하도록 하여도 좋다. 이에 의하면, 리튬 이온 전지의 열폭주(熱輻走)를 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에서는, 상기 센서는, 상기 밀폐체의 외표면과, 상기 물품과의 상대 이동이 규제된 타부재와의 사이에 끼여져서 배치되어도 좋다. 이에 의하면, 상기 센서는 상기 물품과의 상대 이동이 규제되기 때문에, 상기 물품이 변형할 때에, 상기 밀폐체의 압력 변화를 보다 확실하게 상기 센서에 작용할 수 있다. 그 결과, 보다 높은 감도로 상기 물품의 변형을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 타부재는, 전자 부품을 탑재한 전기기판(電氣基板)이고, 상기 센서는 상기 전기기판에 실장되도록 하여도 좋다. 그렇게 하면, 상기 센서가 실장된 전기기판을 상기 물품과의 상대 이동이 규제된 상태에서 배치하고, 그때에, 상기 센서가 상기 밀폐체의 외표면에 접하여 배치되도록 할 수 있다. 그 결과, 상기 물품과 상기 전기기판을 구비하는 기기의 내부에서, 보다 용이하게, 이상 검출 장치를 구성하는 것이 가능하고, 보다 높은 감도로 상기 물품의 변형을 측정하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에서는, 상기 밀폐체는, 상기 전기기판에 실장된 상기 센서 이외의 소자와의 간섭을 완화하는 오목부을 갖도록 하여도 좋다. 그렇게 하면, 밀폐체가 상기 전기기판상의 상기 센서 이외의 소자에 밀접함으로써, 당해 소자에 스트레스를 주어 버리는 것을 억제할 수 있다.
상기 밀폐체는, 상기 물품에 밀접하는 제1의 부분과, 상기 물품에는 밀접하지 않고 상기 센서가 배치되는 제2의 부분을 가지며, 상기 제2의 부분의 두께는, 상기 제1의 부분의 두께보다 두껍게 하여도 좋다. 그렇게 하면, 상기 물품과 상기 밀폐체를 합친 합계의 두께를 얇게 할 수가 있어서, 본 발명에 관한 이상 검출 장치를 탑재한 기기를 박형화하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은, 상기한 어느 하나에 기재된 이상 검출 장치를 구비하는, 모바일 장치라도 좋다. 이에 의하면, 리튬 이온 전지 등의 물품의 이상을 보다 조기에 검출함으로써, 모바일 장치의 안전성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상술한, 과제를 해결하기 위한 수단은 적절히 조합시켜서 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 의하면, 보다 간단하고 소형, 또는 저비용의 구성에 의해, 물품에서의 발열 등의 이상에 의거한 변형을 검출하고, 물품의 이상에 의한 사고의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시례 1에 관한 이상 검출 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시례 1에 관한 이상 검출 장치의 사시도.
도 3은 전지의 압력 및 온도의 정상시 및 이상시에서의 변화를 도시하는 그래프.
도 4는 본 발명에 관한 전지 이상 검출 루틴의 제어 내용을 도시하는 플로우 차트.
도 5는 본 발명에 관한 전지 이상 검출 루틴 2의 제어 내용을 도시하는 플로우 차트.
도 6은 본 발명에 관한 전지 이상 검출 루틴 3의 제어 내용을 도시하는 플로우 차트.
도 7은 본 발명의 실시례 1에 관한 이상 검출 장치의 제2의 양태의 사시도.
도 8은 본 발명의 실시례 1에 관한 이상 검출 장치의 제3의 양태의 사시도.
도 9는 본 발명의 실시례 1에 관한 이상 검출 장치를 스마트폰에 수납한 상태를 도시하는 분해 사시도.
도 10은 본 발명의 실시례 1에 관한 이상 검출 장치의 제4의 양태의 사시도.
도 11은 본 발명의 실시례 2에 관한 이상 검출 장치의 사시도.
도 12는 본 발명의 실시례 2에 관한 이상 검출 장치의 제2의 양태를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 실시례 3에 관한 이상 검출 장치의 단면도.
<실시례 1>
이하, 본원 발명의 실시례에 관해 도면을 참조하면서 설명한다. 이하에 나타내는 실시례는, 본원 발명의 한 양태이고, 본원 발명의 기술적 범위를 한정하는 것이 아니다. 또한, 본 실시례에서는, 이상을 검출하는 대상물로서의 물품을 리튬 이온 전지로 한 경우의 예에 관해 설명한다.
여기서, 리튬 이온 전지의 이상에 관해 설명한다. 리튬 이온 전지의 특징은, 높은 전압을 얻을 수 있고 에너지 밀도가 높고, 1회의 충전으로 모바일 장치 등을 장시간 사용하는 것이 가능해지는 점이다. 또한, 니켈·카드뮴 축전지와 같이, 축전된 전력을 전부 다 사용하지 않고서 이어서 충전을 행하면 외관상의 전지 용량이 감소하는 메모리 효과가 없는 점도, 리튬 이온 전지의 장점의 하나이다.
그렇지만, 리튬 이온 전지에는, 충전시에 전지의 전압이 현저하게 상승하고, 정극 및 부극이 극단적으로 강한 산화·환원 상태가 되는 부적합함이 있다. 특히 정극에서는 과도하게 충전한 경우에는 이상발열(異常發熱)이 생기는 등, 불안정한 상태가 되는 경우가 있다. 따라서, 리튬 이온 전지는 단체(單體)로 판매·사용된 것은 거의 없고, 이상발열이나 발화가 없는 안전 장치가 조립된 전지 팩으로서 판매·사용되는 경우가 많다.
그렇지만, 리튬 이온 전지의 안전 장치에는 복잡하며 고도의 기술이 필요해지기 때문에, 전지 팩 내의 절연체가 쇼트하기 쉬운 구조로 출하된 등의 과오에 의해, 사용 환경에 따라 수백도라는 이상발열이나 발화, 발연이라는 사고가 생길 위험성이 있다. 또한, 전지 팩의 외측에 가하여진 충격에 의해, 전지 팩 내의 전극의 보호판이 파괴 또는 곡절(曲折)되는 경우가 있고, 그 결과, 전지 팩의 절연체가 단열(斷裂)되어 쇼트를 일으키고 이상발열하는 경우가 있다. 본 실시례는 이상과 같은, 리튬 이온 전지의 이상을 조기에 검출하고, 이상 발생에 의한 사고를 억제하기 위한 이상 검출 장치에 관한 것이다.
도 1에는, 본 실시례에 관한 이상 검출 장치(1)의 개략도를 도시한다. 도 1에서, B는 리튬 이온 전지(이하, 단지 전지라고도 한다.)이다. 이상 검출 장치(1)는, 물이 충전된 밀폐 용기(3)와, 밀폐 용기(3) 내에 배치된 압력 센서(2)를 갖는다. 이 물은 압력 전달용의 유체이다. 또한, 밀폐 용기(3)는 밀폐체에 상당한다. 그리고, 물과 압력 센서(2)를 내부에 포함하는 밀폐 용기(3)는, 전지(B)의 저면에 밀착한 상태로 부착되어 있다.
여기서, 전지(B)는, 상술한 바와 같은 원인에 의해 이상발열한 경우에는, 우선 팽창한 후에 발화·발연이라는 현상으로 추이(推移)하여 간다. 전지(B)가 이상발열에 의해 팽창하면 전지(B)의 저면이 도 1에서의 밀폐 용기(3)를 압하한다. 그러면, 밀폐 용기(3) 내의 내압(內壓)이 상승하기 때문에, 압력 센서(2)에 의해 그 압력 변화를 측정한다. 또한, 그때, 가령 팽창에 의해 변형하는 장소가 전지(B)의 저면의 일부였다고 하여도, 그 변형은 밀폐 용기(3) 내의 압력을 일양하게 상승시키기 때문에, 압력 센서(2)는 밀폐 용기(3) 내의 어느 장소에 배치되어 있어도, 전지(B)의 변형을 검출하는 것이 가능하다. 또한, 도면 중에는 생략되어 있지만, 압력 센서(2)로부터의 출력 신호를 밀폐 용기(3)의 밀폐 상태를 유지하면서 외부에 송신하는 신호선이 마련되어 있는 것은 당연한다.
도 2에는, 본 실시례에서의 이상 검출 장치(1)의 보다 구체적인 사시도를 도시한다. 도 2(a)는 전지(B)와, 이상 검출 장치(1)를 제각기 뗀 상태의 도면, 도 2(b)는, 이상 검출 장치(1)의 밀폐 용기(3)를 전지(B)에 밀착시킨 상태의 도면이다. 본 실시례에서의 전지(B)는, 스마트폰 등의 모바일 장치에 수납하는 것을 전제로 비교적 편평한 직방체(直方體) 형상을 갖고 있다. 또한, 밀폐 용기(3)는 전지(B)와 함께 모바일 장치에 수납 가능하게, 또한, 전지(B)와의 접촉면적을 될 수 있는 한 크게 하기 위해, 전지(B)와 동일한 편평한 직방체 형상을 갖고 있다.
또한, 압력 센서(2)는, 밀폐 용기(3)의 측면으로부터 신호선을 내기 쉽도록, 밀폐 용기(3)의 측면의 내측에 고정되어 있다. 또한, 그때, 압력 센서(2)의 검출부가 밀폐 용기(3)의 내측을 향하도록 배치되어 있다. 이 압력 센서(2)에 관해서는, 밀폐 용기(3)의 내부에서 신호선과 접속되고, 신호선만이 밀폐 용기(3)로부터 외부에 인출되어 있어도 좋고, 예를 들면, 압력 센서(2)의 출력 단자와 접속된 커넥터가 밀폐 용기(3) 외부에 배치되어 있고, 외부로부터 커넥터에 신호선을 접속함으로써, 압력 센서(2)의 출력 신호를 취출하도록 하여도 좋다.
본 실시례에 의하면, 상술한 바와 같이, 전지(B)의 저면의 어느 부분이 변형하였다고 하여도, 밀폐 용기(3) 내의 압력이 변화하고, 압력 센서(2)에 의해 전지(B)의 이상을 검출할 수 있다. 따라서, 압력 센서(2)의 크기나 개수를 저감시키는 것이 가능하고, 이상 검출 장치(1) 전체의 사이즈나 비용을 저감하는 것이 가능하다. 또한, 이 상태로 모바일 장치에 수납하면, 밀폐 용기(3)는 완충재로서의 기능을 겸하는 것이 가능하고, 모바일 장치에 가하여진 진동이나 충격을 흡수하는 것이 가능하다.
여기서, 밀폐 용기(3)는 가요성이 있고 또한, 전지(B)의 변형을 내부 압력의 변화로 효율 좋게 변환하기 위해, 인장 강도가 50N/㎟ 이상의 늘어나기 어려운 재질이 좋다. 예를 들면, 알루미늄 필름과 수지 필름을 적층한 소재로 형성하여도 좋다. 그 경우에는, 압력 센서(2)의 신호선에는 절연 처리가 필요해짐은 말할 필요도 없다.
도 3에는, 리튬 이온 전지의 충전과 방전을 반복한 경우의, 압력 센서(2)에 의한 측정 압력과, 압력 센서(2)와 함께 패키지 된 온도 센서에 의한 측정 온도의 변화의 예를 도시한 그래프이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 압력 센서(2)에 의한 측정 압력은 방전시에는 약간 높고, 충전시에는 약간 낮아진다. 마찬가지로, 리튬 이온 전지의 온도도 방전시에는 약간 높고, 충전시에는 약간 낮아진다. 그리고, 전지(B)가 정상적인 경우에는, 상기한 압력 및 온도는 평균적으로 서서히 높아지는 것이지만, 기본적으로는 충방전에 수반하여 상기한 변화를 반복한다. 그렇지만, 전지(B)에 어떠한 이상이 있는 경우에는, 이상 방전과 함께 압력, 온도는 급상승하고, 발연·발화에 이른다.
따라서, 압력 센서(2)의 검출 압력이 도 3 중의 압력 임계치를 초과한 경우에, 전지(B)의 이상이라고 판정하여도 좋다. 이에 의하면, 간단한 제어로, 보다 확실하게 전지(B)의 이상 판정이 가능하다. 또한, 압력 센서(2)에서 밀폐 용기(3) 내의 압력을 측정함과 함께, 온도 센서(부도시)에 의해 전지(B)의 온도를 측정하고, 압력 센서(2)의 측정 압력이 도 3 중의 압력 임계치를 초과하고, 또한, 온도 센서의 측정 온도가 도 3 중의 온도 임계치를 초과한 경우에 이상이라고 판정하는 등, 온도와 압력을 조합시킨 판정을 행하여도 좋다.
이에 의하면, 전지(B)에서의 이상 방전 이외의 이유(예를 들면 기계적인 굽은 부분이나 이물(異物)의 혼입 등)로 압력 센서(2)의 검출 압력이 상승한 경우에는 이상이라고 판정하지 않도록 할 수 있다. 또한, 전지(B)의 어떠한 이상을 보다 조기에 검출하는 경우에는, 압력 센서(2)의 검출 압력이 도 3 중의 압력 임계치를 초과하든지, 또는, 온도 센서의 검출 온도가 도 3 중의 온도 임계치를 초과한 경우에, 이상이라고 판정하여도 좋다. 상기한 2종류의 데이터의 조합 방법은 상기로 한정되지 않는다.
도 4에는, 본 실시례에서, 압력 센서(2)의 검출 압력에 의거하여 전지(B)의 이상 판정을 행하는 프로그램인 전지 이상 검출 루틴의 플로우 차트를 도시한다. 본 루틴은, 이상 검출 장치(1)가 탑재되는 모바일 장치에서, 이상 검출 장치(1)의 제어를 행하는 제어부(50)에 구비된 메모리에 격납된 프로그램으로서, 제어부(50)에 구비된 CPU에 의해 소정 시간마다 실행된다.
본 루틴이 실행되면, S101에서 압력 센서(2)의 출력 신호가 제어부(50)에 판독되어, 밀폐 용기(3) 내의 압력이 측정된다. S101의 처리가 종료되면 S102로 진행한다.
S102에서는, 측정된 밀폐 용기(3) 내의 압력이 압력 임계치보다 높은지의 여부가 판정된다. 여기서, 압력 임계치이란, 밀폐 용기(3) 내의 압력이 이보다 높은 경우에는 전지(B)가 이상이라고 판정되는 임계치이고, 미리 실험적 또는 이론적으로 정하여진다. 그리고, 밀폐 용기(3) 내의 압력이 압력 임계치보다 높다고 긍정 판정된 경우에는 S103로 진행한다. 한편, 밀폐 용기(3) 내의 압력이 압력 임계치 이하라고 부정 판정된 경우에는 S104로 진행한다.
S103에서는, 전지(B)는 이상이라고 판정된다. S103의 처리가 종료되면 S105로 진행한다. S105에서는, 전지(B)에 이상이 발견된 것을 유저에게 통지한다. 이 통지는, 모바일 장치에 표시되는 것이라도 좋고, 경고음에 의한 것이라도 좋다. 나아가서는, 특정한 어드레스에 메일 등으로 통지하여도 상관없다. S105의 처리가 종료되면 S106으로 진행한다. S106에서는, 제어부(50)에 의해, 전지(B)의 충전 기능이 정지된다. 이에 의해, 이후의 전지(B)에의 충전이 불가로 되고, 변형의 원인이 배제된다. 한편, S104에서는, 전지는 정상이라고 판단된다. S106 또는 S104의 처리가 종료되면 일단 본 루틴이 종료된다.
다음에, 도 5에는, 본 실시례에서, 압력 센서(2)의 측정 압력과 온도 센서의 측정 온도에 의거하여 전지(B)의 이상 판정을 행하는 프로그램인 전지 이상 검출 루틴 2의 플로우 차트를 도시한다. 본 루틴도, 제어부(50)의 CPU에 의해 소정 시간마다 실행된다. 이하, 본 루틴과, 도 4에서 설명한 전지 이상 검출 루틴과의 상위점에 관해서만 설명한다.
전지 이상 검출 루틴 2에서는, S102에서, 밀폐 용기(3) 내의 압력이 압력 임계치보다 높다고 판정된 경우에는, 곧바로 전지는 이상이라고 판정하는 것이 아니라, 또한, S201에서, 압력 센서(2)와 함께 패키지된 온도 측정 수단으로서의 온도 센서에 의해 밀폐 용기(3) 내의 온도가 측정된다. 그리고, S202에서, 밀폐 용기(3) 내의 온도가 온도 임계치보다 높은지의 여부가 판정된다. 여기서, 온도 임계치이란, 밀폐 용기(3) 내의 압력이 압력 임계치보다 높고, 또한 밀폐 용기(3) 내의 온도가 이보다 높은 경우에는 전지(B)가 이상이라고 판정되는 온도의 임계치이고, 미리 실험적 또는 이론적으로 정하여진다. 밀폐 용기(3) 내의 온도가 온도 임계치보다 높다고 긍정 판정된 경우에는, S103으로 이행하고, 전지(B)는 이상이라고 판정된다. 그 이후의 S105, S106의 처리는, 전지 이상 검출 루틴과 동등하기 때문에 설명은 생략한다.
한편, S202에서 밀폐 용기(3) 내의 온도가 온도 임계치 이하라고 부정 판정된 경우에는, 밀폐 용기(3) 내의 압력 증가는, 예를 들면 기계적인 이유에 의한다고 판단되고, S104로 이행하여, 전지(B)는 정상이라고 판정된다. S104 또는 S106의 처리가 종료된 경우에는, 본 루틴을 일단 종료한다.
이와 같이, 전지 이상 검출 루틴 2가 실행된 경우에는, 밀폐 용기(3) 내의 압력뿐만 아니라, 온도도 고려하고 나서, 전지(B)가 이상한 상태인지의 여부를 판정하기 때문에, 보다 정밀도 좋게 판정할 수가 있어서, 오판정을 억제하는 것이 가능하다.
다음에, 도 6을 이용하여, 전지 이상 검출 루틴 3에 관해 설명한다. 본 루틴은, 밀폐 용기(3) 내의 압력이 압력 임계치보다 높다고 판정된 경우에는, 또한 밀폐 용기(3) 내의 온도를 측정하고, 측정된 밀폐 용기(3) 내의 온도가 온도 임계치보다 높은 경우와, 그렇지 않은 경우에서, 전지(B)의 제어 내용을 변경하는 것이다. 이하, 전지 이상 검출 루틴 2와의 상위점에 관해서만 설명한다. 본 루틴에서는, S202로 밀폐 용기(3) 내의 온도가 온도 임계치 이하라고 부정 판정된 경우에는, S105로 진행하여, 사용자에게 전지(B)에 과충전의 우려가 있는 취지의 통지가 되고, 다음에 S106로 진행하여, 제어부(50)에 의해 전지(B)의 충전 기능이 정지된다.
한편, S202에서 밀폐 용기(3) 내의 온도가 온도 임계치보다 높다고 긍정 판정된 경우에는, S301로 진행하여, 사용자에게 전지(B)에 열폭주의 우려가 있는 취지의 통지가 되고, 다음에 S302로 진행하여, 제어부(50)에 의해 전지(B)의 전(全) 기능이 정지된다. S106 또는 S302의 처리가 종료되면 일단 본 루틴을 종료한다.
본 루틴에서는, 밀폐 용기(3) 내의 압력이 압력 임계치보다 높고, 온도는 온도 임계치 이하인 경우에는, 과충전의 상태이지만 열폭주에는 이르고 있지 않다고 판단되고, 전지(B)의 충전 기능만이 정지된다. 한편, 밀폐 용기(3) 내의 압력이 압력 임계치보다 높고, 또한 온도가 온도 임계치보다 높은 경우에는, 열폭주의 우려가 있다고 판단되어, 전지(B)의 전 기능이 정지된다. 이에 의해, 전지(B)의 이상의 정도에 따라, 전지(B)에 실시되는 처리의 내용을 변경함으로써, 상황에 응한 최적의 제어를 행하는 것이 가능해진다.
도 7에는, 본 실시례에서의 이상 검출 장치(1)의 다른 양태에 관해 도시한다. 이 양태에서는, 밀폐 용기(3)에서 전지(B)에 밀착하는 직방체 부분의 두께는, 도 2에 도시한 경우보다도 얇아지도록 구성되어 있다. 그리고, 전지(B)라고는 밀착하지 않는 확장부(a)가 마련되고, 이 확장부(a)의 두께는 밀폐 용기(3)와 전지(B)를 밀착시킨 합계 두께와 동등하게 설정되어 있다. 또한, 밀폐 용기(3)에서의 전지(B)에 밀착한 직방체 부분과 확장부(a)는 내부에서 연통되어 있고 압력은 장해 없이 전파 가능하게 되어 있다. 그리고 압력 센서(2)는, 확장부(a)의 내부에 마련되어 있다. 또한, 이 양태에서도 제어부(50)가 구비되어 있지만, 도 7에서는 제어부(50)는 생략되어 있다.
이와 같이 구성함으로써, 전지(B)와 밀폐 용기(3)의 합계 두께를 얇게 할 수가 있어서, 박형의 모바일 장치에도 수납시키는 것이 가능해진다. 또한, 이 상태에서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 확장부(a)로부터, 압력 센서(2)의 신호선으로서의 FPC(5)가 외부를 향하여 인출되도록 하여도 좋다. 이에 의하면, FPC 커넥터를 접속하는 것만으로 압력 센서(2)의 신호를 취득 가능해지고, 모바일 장치 등에 조립하는 경우에도 조립이 용이해진다. 또한, 이 양태에서 밀폐 용기(3)에서의 전지(B)와 밀접하는 부분은 본 발명에서의 제1의 부분에 상당한다. 확장부(a)는 본 발명에서의 제2의 부분에 상당한다.
다음에, 도 9에는, 본 실시례에서의 전지(B) 및, 이상 검출 장치(1)를, 스마트폰(10)에 수납한 경우의 구성의 예를 도시하는 분해 사시도를 도시한다. 스마트폰(10)은, 전지(B), 이상 검출 장치(1) 및, 제어 기판(6) 외에, 도시하지 않은 센서류, 커넥터류를 탑재한 캐비닛(7)을, 리어 커버(8)와, 표시 장치를 포함하는 프런트 커버(9)의 사이에 끼운 구성으로 조립된다. 또한, 이 예에서는 제어부(50)는 제어 기판(6)에 포함되어 있다. 본 실시례에서의 이상 검출 장치(1)는, 이와 같은 구성에서, 용이하게 스마트폰(10)의 중에 수납하는 것이 가능하다. 이와 같이, 본 실시례에서의 이상 검출 장치(1)를 스마트폰(10)에 적용함으로써, 발열·발연·발화의 위험성이 높아지고 있는 현재의 상태와 보급률의 높아짐 때문에, 보다 확실한 안전성이 요구되는 스마트폰용의 전지에서, 신속하게 전지(B)의 이상을 검출하고 안전성을 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 이 예에서는, 밀폐 용기(3)는, 스마트폰(10)의 내부에서, 전지(B)와 캐비닛(7)의 벽면에 끼여진 상태로 배치된다. 따라서, 전지(B)가 변형한 경우에는, 밀폐 용기(3)의 전지(B)와 반대측의 면의 변형은 캐비닛(7)의 벽면에서 규제되기 때문에, 전지(B)의 변형을 보다 확실하게 밀폐 용기(3) 내의 압력 변화로 변환하는 것이 가능하다.
다음에, 도 10에는, 본 실시례에 관한 이상 검출 장치(1)를, 워치 타입 등의 웨어러블 기기(20)용의 전지(B)에 적용한 예에 관해 도시한다. 이 예에서도 제어부(50)가 구비되어 있지만 도 10에서는 제어부(50)는 생략되어 있다. 도 10에서, 전지(B)는, 워치 타입의 웨어러블 기기(20)에 수납 가능하게 만곡한 형상으로 되어 있다. 또한, 이 경우에서는, 밀폐 용기(3)는 전지(B)의 형상에 맞추어서 만곡시키는 것이 가능하고, 전지(B)의 형상에 관계없이, 전지(B)의 저면에 밀착시켜, 넓은 접촉 면적을 확보하는 것이 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 워치 타입 등의 웨어러블 기기(20)에서도, 보다 정밀도 좋게, 전지(B)의 변형에 의한 압력 변화를 검출하는 것이 가능하고, 보다 정밀도 좋게, 전지(B)의 이상을 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시례에서는, 밀폐 용기(3)의 재질로서 알루미늄 필름과 수지 필름을 적층한 소재로 형성되는 것으로 하였지만, 밀폐 용기(3)의 재질은 이것으로 한정되지 않는다. 인장 강도는 보다 높은 것이 바람직하지만, 가요성을 갖는 수지 필름만에 의해 형성되는 것으로 하여도 좋다. 또한, 압력 센서(2)와 함께 패키지 된 온도 센서를 구비하고 있고, 밀폐 용기(3)의 내부의 온도를 측정하는 경우에는, 밀폐 용기(3)의 재질은 열전도율이 높은 것이 바람직하기 때문에, 열전도율이 0.1W/(mK) 이상의 재질로 형성되도록 하여도 좋다. 또한, 밀폐 용기(3)의 재질은 난연성인 것이 바람직하다. 이 관점에서는, 밀폐 용기(3)의 재질은, 예를 들면, 난연성 PET 필름, 난연성 PPS 필름, 난연성 아라미드 필름 등이라도 좋다.
또한, 본 실시례에서는, 밀폐 용기(3) 내에 충전된 유체는 물이라고 하였지만, 유체의 재료는 이것으로 한정되지 않는다. 압력 센서(2)와 함께 패키지된 온도 센서를 구비하고 있고, 밀폐 용기(3)의 내부의 온도를 측정하는 경우에는, 유체의 열전도율이 높은 것이 바람직하기 때문에, 열전도율이 0.1W/(mK) 이상의 것이 사용되면 좋다. 예로서는, 물(열전도율=0.5W/(mK) 이상) 외에, 실리콘 오일(열전도율=0.2W/(mK) 이상)을 들 수 있다. 또한, 유체의 재질도 난연성인 것이 바람직하다. 이 관점에서는, 유체는, 난연성 실리콘이나 난연성의 액체를 포함하고 있어도 좋다. 또한, 불활성 가스, 탄산 가스, 질소 가스 중의 적어도 어느 하나의 기체를 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기한 실시례에서, 압력 센서(2)에 의해 밀폐 용기(3)의 내부의 압력을 측정할 때에는, 압력의 비주기 성분에 더하여, 소정 주파수 영역의 주기 성분을 검출하도록 하여도 좋다. 전지(B)의 이상 발생을 보다 고감도로 검출할 수 있는 현상에 관해서는, 아직 명확하게 되지 않은 것도 있지만, 밀폐 용기(3)의 내부의 압력의 비주기적인 상승을 측정하는 것에 더하여, 소정 주파수 영역의 주기 성분을 검출함으로써, 전지(B) 내에서의 기포의 발생이나 비등(沸騰)을 검출하는 것이 가능해저서, 기포의 발생이나 비등을 수반하는 이상발열 현상을 보다 정밀도 좋게 검출하는 것이 가능하다. 그때의 주파수 영역에 관해서는, 기포의 발생이나 비등일 때에 생기는 음파나 진동의 주파수를 미리 실험적으로 확인하고 나서, 정하여도 좋다.
<실시례 2>
다음에, 본 발명에서의 실시례 2에 관해 설명한다. 본 실시례에서는, 이상 검출 장치에서의 압력 센서를, 밀폐 용기 중에 배치하는 것이 아니라, 밀폐 용기의 외부에 배치한 예에 관해 설명한다.
도 11에는, 본 실시례에서의 이상 검출 장치(11)에 관한 사시도를 도시한다. 도 11(a)는 전지(B), 밀폐 용기(13), 압력 센서(12), 제어 기판(17)에 관해 도시하는 도면이다. 도 11(b)는, 스마트폰 등의 모바일 장치에 수납될 때의, 전지(B), 밀폐 용기(13), 압력 센서(12), 제어 기판(17)의 배치에 관해 도시하는 도면이다. 본 실시례에서는, 밀폐 용기(13)는, 전지(B)의 변형을 압력으로 변환하는 유체를 내부에 밀폐한 편평한 직방체 형상을 갖는 용기이다. 압력 센서(12)는 제어 기판(17)에 실장되어 있다. 또한, 본 실시례에서의 제어부(50)는 제어 기판(17)에 포함되어 있다.
본 실시례에서는, 도 11(b)에 도시하는 바와 같이, 밀폐 용기(13)는 전지(B)와 제어 기판(17)에 끼여진 상태로 배치되어 있다. 그리고, 전지(B)에 이상이 생겨서 변형할 때에는, 그 변형에 수반하여 밀폐 용기(13)도 변형하려고 한다. 한편, 밀폐 용기(13)에서, 전지(B)에 밀착하고 있는 면과 반대측의 면은 제어 기판(17)에 밀착하여 있고 변형이 규제되어 있기 때문에, 밀폐 용기(13) 내의 압력은 전지(B)의 변형에 의해 높은 감도로 변화한다. 그리고, 그 압력은 외부에 배치된 압력 센서(12)에 작용하기 때문에, 압력 센서(12)에 의해 밀폐 용기(13) 내의 압력의 변화를 보다 높은 감도로 측정하는 것이 가능해진다.
본 실시례에서는, 압력 센서(12) 자체는, 다른 주변부품과 마찬가지로 제어 기판(17)에 실장되는 것만으로 좋기 때문에, 실장이 용이해지고, 밀폐 용기(13)의 내부와 외부를 전기적으로 접속시키기 위한 신호선이나 커넥터를 생략할 수 있다. 또한, 이에 의해 밀폐 용기(13)의 밀폐성을 향상시키는 것이 가능해진다.
다음에, 도 12에는, 본 실시례에서, 밀폐 용기(13)에서의 제어 기판(17) 측의 면이, 압력 센서(12)에는 충분히 밀접하는 한편, 제어 기판(17)에 실장된 다른 부품을 도피시키도록 형성된 양태에 관해 도시한다.
도 12(a)에 도시하는 바와 같이, 이 양태에서는, 밀폐 용기(13)의 제어 기판(17) 측의 면은, 압력 센서(12)를 제외하고, 제어 기판(17)의 실장 부품을 도피시키는 형상으로 형성되어 있다. 따라서, 모바일 장치에 수납된 경우에, 도 12(b)에 도시하는 바와 같이, 밀폐 용기(13)와, 압력 센서(12) 이외의 실장 부품과의 사이에는 간극이 존재하거나, 서로 가볍게 밀착하는 정도가 되도록 배치된다. 한편, 밀폐 용기(13)와 압력 센서(12)는, 도 11에 도시한 예와 마찬가지로 강하게 밀착하도록 배치된다.
이에 의하면, 모바일 장치에 수납된 상태 및, 그 후, 전지(B)에 이상이 발생하여 변형한 경우에도, 제어 기판(17)의 실장 부품에 스트레스가 작용하는 것을 억제할 수 있음과 함께, 전지(B)의 변형에 의한 압력 변화를 압력 센서(12)에 의해 정밀도 좋게 측정하는 것이 가능해진다. 또한, 이 양태에서 밀폐 용기(13)에 형성된, 제어 기판(17)의 실장 부품을 도피시키는 형상은, 본 발명에서의 오목부에 상당한다.
또한 도 12에서는, 압력 센서(12)가 밀폐 용기(13)의 외측에 배치된 예에 관해 기재하였지만, 밀폐 용기(13)의 제어 기판(17) 측의 면을, 제어 기판(17)상의 실장 부품을 도피시키도록 형성한다는 양태는, 압력 센서가 밀폐 용기 내에 배치된 경우에도 적용 가능하다.
<실시례 3>
다음에, 본 발명에서의 실시례 3에 관해 설명한다. 본 실시례에서는, 밀폐 용기의 내부에, 전지와 압력 센서의 양방이 포함되는 예에 관해 설명한다.
도 13에는, 본 실시례에서의 이상 검출 장치(21)의 횡단면도를 도시한다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 본 실시례에서는, 밀폐 용기(23)의 내부에 유체(24) 외에, 전지(B)와, 압력 센서(22)가 포함되어 있다. 이 예에서도 제어부(50)가 구비되어 있지만 도 13에서는 제어부(50)는 생략되어 있다. 이 구성에 의하면, 전지(B)에 이상이 발생하고 변형한 경우에, 밀폐 용기(23) 내의 압력이 상승하고, 이 압력 상승을 압력 센서(22)에 의해 검출하는 것이 가능하다. 그 결과, 밀폐 용기(23)의 내부만에서 전지(B)의 이상을 검출하는 것이 가능하고, 예를 들면, 밀폐 용기를 전지(B)와 다른 부재의 사이에 끼우도록 배치한 등의 배려가 불필요하게 되고, 이상 검출 장치의 설계 자유도를 올리는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시례에서의 밀폐 용기(23)의 재질은, 실시례 1 및 2와 동등의 것이라도 좋지만, 반드시 가요성을 가질 필요는 없다. 따라서, 본 실시례에서는, 밀폐 용기(23)의 재질에 관한 자유도를 높이는 것이 가능하다.
또한, 상기한 실시례에서는, 이상 검출의 대상으로서의 물품을 리튬 이온 전지로 한 예에 관해 설명하였지만, 품질 이상에 의해 변형이 생길 가능성이 있는 대상이라면, 어떠한 대상에도, 본 발명은 적용 가능하다. 예를 들면, 리튬 이온 전지 이외의 배터리는 물론, 카세트 곤로의 봄베, 가스 라이터, 기압성(氣壓性)의 통조림, 폐액 폴리탱크, 압력 냄비, 취반기(炊飯器)에 대한 이상 검출에 적용하는 것이 가능하다.
또한, 상기한 실시례에서 나타낸 밀폐 용기 및 압력 센서에 의한 압력 측정은, 체중계, 체조성계(體組成計), 애완동물 등 동물의 건강관리, 애완동물의 존부(存否)(있음 없음) 확인, 자동차 등의 시트에서의 탑승자의 상태 판정, 의자나 방석에 의한 사용자의 존부(있음 없음) 확인, 의자나 방석에서의 체중 측정, 바닥 매트에 의한 입퇴실 관리, 중량계, 악기(타악기) 등에 응용 가능하다.
1, 11, 21 : 이상 검출 장치
2, 12, 22 : 압력 센서
3, 13, 23 : 밀폐 용기
4, 24 : 유체
5 : FPC
10 : 스마트폰
20 : 웨어러블 기기
50 : 제어부

Claims (20)

  1. 물품의 변형을 측정함으로써 그 물품의 이상을 검출하는 이상 검출 장치로서,
    소정의 유체를 포함하여 밀폐함과 함께, 상기 물품의 외표면의 적어도 일부에 밀접하여 배치되며, 가요성을 갖는 밀폐체와,
    상기 밀폐체에 포함되는 상기 유체의 상기 물품의 변형에 수반하는 압력 변화를 측정하는 센서를 구비하고,
    상기 물품의 변형에 의해 발생한 상기 밀폐체의 변형을 상기 밀폐체에 밀폐된 상기 유체의 압력의 변화로 변환하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 밀폐체의 외표면에는 접하고 상기 물품에는 접하지 않고 배치되는 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 물품에 접하지 않도록, 상기 밀폐체의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  4. 물품의 변형을 측정함으로써 그 물품의 이상을 검출하는 이상 검출 장치로서,
    소정의 유체 및 상기 물품을 포함하여 밀폐하는 밀폐체와,
    상기 물품에 접하지 않도록 상기 밀폐체에 포함되고, 상기 물품의 변형에 수반하는 상기 유체의 압력 변화를 측정하도록 구성된 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 물품의 온도를 측정하는 온도 측정 수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 유체의 압력 변화에서의 비주기 성분에 더하여, 소정 주파수 영역의 주기 성분을 검출하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 유체는 난연성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유체는 불활성 가스, 탄산 가스, 질소 가스 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  9. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 밀폐체는 난연성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 유체의 열전도율은 0.1W/(mK) 이상인 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 밀폐체의 열전도율은 0.1W/(mK) 이상인 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  12. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 밀폐체는 인장 강도가 50N/㎟ 이상의 소재에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  13. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 물품은, 리튬 이온 전지인 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  14. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 물품은, 리튬 이온 전지이고,
    상기 리튬 이온 전지의 기능을 제어하는 제어부를 또한 구비하고,
    상기 센서에 의해 소정치보다 높은 압력이 측정된 경우에는, 상기 제어부가, 상기 리튬 이온 전지의 충전 기능을 정지하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 물품은, 리튬 이온 전지이고,
    상기 리튬 이온 전지의 기능을 제어하는 제어부를 또한 구비하고,
    상기 물품의 소정치보다 높은 온도가 측정된 경우에는, 상기 제어부가, 상기 리튬 이온 전지의 기능을 정지하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 밀폐체의 외표면과, 상기 물품과의 상대 이동이 규제된 타부재와의 사이에 끼여져서 배치된 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 타부재는, 전자 부품을 탑재한 전기기판이고,
    상기 센서는 상기 전기기판에 실장된 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 밀폐체는, 상기 전기기판에 실장된 상기 센서 이외의 소자와의 간섭을 완화하는 오목부을 갖는 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 밀폐체는, 상기 물품에 밀접하는 제1의 부분과, 상기 물품에는 밀접하지 않고 상기 센서가 배치되는 제2의 부분을 가지며, 상기 제2의 부분의 두께는, 상기 제1의 부분의 두께보다 두껍게 한 것을 특징으로 하는 이상 검출 장치.
  20. 제1항 또는 제4항에 기재된 이상 검출 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
KR1020170161480A 2017-02-03 2017-11-29 이상 검출 장치 KR101988745B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-018974 2017-02-03
JP2017018974A JP6662319B2 (ja) 2017-02-03 2017-02-03 異常検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180090722A KR20180090722A (ko) 2018-08-13
KR101988745B1 true KR101988745B1 (ko) 2019-06-12

Family

ID=63037381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170161480A KR101988745B1 (ko) 2017-02-03 2017-11-29 이상 검출 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11329328B2 (ko)
JP (1) JP6662319B2 (ko)
KR (1) KR101988745B1 (ko)
CN (1) CN108387844B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110329074A (zh) * 2019-07-09 2019-10-15 昆山宝创新能源科技有限公司 提高新能源汽车电池包安全性的方法
WO2022035080A1 (ko) * 2020-08-11 2022-02-17 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 모사 시스템 및 방법

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10739221B2 (en) 2018-06-15 2020-08-11 Apple Inc. Water detecting pressure sensors
KR20200026416A (ko) * 2018-08-31 2020-03-11 현대자동차주식회사 배터리 충전 시스템 및 방법
JP7111969B2 (ja) * 2018-10-30 2022-08-03 ミツミ電機株式会社 電子機器及びその制御方法
KR102455848B1 (ko) * 2018-12-03 2022-10-18 주식회사 엘지에너지솔루션 원통형 전지셀의 내압측정 지그
CN109459700B (zh) * 2018-12-26 2020-09-04 湖南大学 一种变形锂电池检测方法、装置和电子设备
JP6574890B1 (ja) * 2018-12-27 2019-09-11 日本たばこ産業株式会社 エアロゾル吸引器用の電源ユニット、エアロゾル吸引器の電源の状態の診断方法、及びエアロゾル吸引器の電源の状態の診断プログラム
CN109738805B (zh) * 2018-12-29 2021-02-23 蜂巢能源科技有限公司 电池及其测试方法、装置、电子设备
CN109945910A (zh) * 2019-02-23 2019-06-28 深圳天溯计量检测股份有限公司 一种高空低压试验机及其评定方法
KR102251223B1 (ko) 2019-07-25 2021-05-12 부경대학교 산학협력단 포장 내부의 압력변화에 의한 음식물 신선도 및 안전성 판별을 위한 장치 및 방법
US11215519B2 (en) * 2020-02-20 2022-01-04 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Device component swelling detection
KR20210143603A (ko) * 2020-05-20 2021-11-29 주식회사 엘지에너지솔루션 내부 압력을 측정하는 압력 감지장치를 포함하는 파우치형 이차전지
CN113782782A (zh) * 2020-06-10 2021-12-10 英业达科技有限公司 电池管理装置
KR20220037635A (ko) * 2020-09-18 2022-03-25 주식회사 엘지에너지솔루션 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법
US20230147262A1 (en) * 2021-11-09 2023-05-11 Hand Held Products, Inc. Battery fault detection assemblies
CN114497771A (zh) * 2022-01-27 2022-05-13 中国工商银行股份有限公司 移动终端电池鼓胀的处理方法、装置、设备、介质和产品
CN114578244B (zh) * 2022-04-08 2023-08-29 江苏巨杰机电有限公司 一种用于电动车配件生产的质检装置及方法
CN116224095A (zh) * 2023-05-05 2023-06-06 深圳市迈姆斯科技有限公司 用于检测电池内部压力和温度的传感器、锂电池及方法
CN116718317B (zh) * 2023-08-09 2024-02-20 江苏常丰精密科技有限公司 一种动力电池壳体检漏装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002117911A (ja) 2000-10-06 2002-04-19 Nec Mobile Energy Kk 電池搭載機器
JP2003217670A (ja) 2002-01-18 2003-07-31 Japan Storage Battery Co Ltd 電池装置
JP2009076265A (ja) * 2007-09-19 2009-04-09 Panasonic Corp 電池パック

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03293935A (ja) 1990-04-10 1991-12-25 Shimadzu Corp 充電検出装置
JPH09120845A (ja) * 1995-10-24 1997-05-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉形二次電池
US7510798B2 (en) * 2001-06-05 2009-03-31 Gs Yuasa Corporation Storage battery device and power source apparatus comprising it
US20090053586A1 (en) * 2006-02-17 2009-02-26 Nilar International Ab Bipolar battery including a pressure sensor
US7421902B2 (en) * 2006-10-13 2008-09-09 Smartire Systems, Inc. Fluid pressure sensing method and apparatus
JP4438813B2 (ja) 2007-03-30 2010-03-24 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置
CN201155962Y (zh) * 2007-12-29 2008-11-26 上海和达汽车配件有限公司 不合格金属管材检测装置
KR101004400B1 (ko) * 2008-11-03 2010-12-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지용 내압 측정 장치
WO2010079597A1 (ja) 2009-01-08 2010-07-15 トヨタ自動車株式会社 異常検出装置及び方法、並びに電池製造設備
US8794827B2 (en) * 2009-02-02 2014-08-05 Yazaki Corporation Thermal sensing structure and insulating structure of thermal sensing circuit
CN102471568A (zh) * 2009-07-29 2012-05-23 出光兴产株式会社 聚碳酸酯树脂组合物以及其成形品
WO2011157244A2 (zh) * 2011-08-24 2011-12-22 华为终端有限公司 一种检测电芯形变的电池和移动终端
US20130257382A1 (en) * 2012-04-02 2013-10-03 Apple Inc. Managing Cycle and Runtime in Batteries for Portable Electronic Devices
CN104350814B (zh) * 2012-06-15 2017-10-13 株式会社钟化 散热结构体、便携式信息终端、电子设备及电子设备的修理方法
JP2014044929A (ja) * 2012-08-02 2014-03-13 Nippon Soken Inc 二次電池装置,二次電池における内部ガスの発生量推定方法,二次電池の制御方法,および二次電池の製造方法
US9209497B2 (en) * 2012-12-17 2015-12-08 Infineon Technologies Ag Sensor module and battery elements
JP6244623B2 (ja) 2012-12-18 2017-12-13 株式会社Gsユアサ 非水電解質二次電池の製造方法及び非水電解質二次電池
US10263225B2 (en) 2013-06-26 2019-04-16 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Flame-retardant sheet or film, products comprising the same and process for production thereof
US9124085B2 (en) * 2013-11-04 2015-09-01 Gogoro Inc. Apparatus, method and article for power storage device failure safety
US10107867B2 (en) * 2013-11-12 2018-10-23 Infineon Technologies Ag Sensor arrangement, battery cell and energy system
FR3016680B1 (fr) * 2014-01-22 2016-01-22 Air Liquide Robinet pour bouteille de fluide sous pression et bouteille correspondante
CN106165187B (zh) * 2014-03-31 2018-10-12 东洋橡胶工业株式会社 密闭型二次电池用变形检测传感器
KR101738215B1 (ko) * 2014-06-25 2017-05-19 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 셀 조립체의 스웰링 현상을 감지하는 배터리 모듈
US9917335B2 (en) * 2014-08-28 2018-03-13 Apple Inc. Methods for determining and controlling battery expansion
KR20160027847A (ko) * 2014-09-02 2016-03-10 삼성전자주식회사 전자 장치 및 전자 장치의 충전 제어 방법
CN104535250B (zh) * 2014-12-16 2017-01-11 西安交通大学 一种自增强圆筒式双液体腔结构的耐高温超高压力传感器
DE102015201535A1 (de) * 2015-01-29 2016-08-04 Robert Bosch Gmbh Gehäuse für einen elektrochemischen Speicher, elektrochemischer Speicher und Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen elektrochemischen Speicher
JP6458578B2 (ja) 2015-03-19 2019-01-30 カシオ計算機株式会社 電池状態検出装置、電子機器、及び電池の状態検出方法
JP2016198791A (ja) * 2015-04-09 2016-12-01 株式会社デンソー プレス加工方法、プレス加工装置、プレス成形体、プレス加工品
CN105093088B (zh) * 2015-07-10 2018-03-30 京东方科技集团股份有限公司 一种探针测试设备

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002117911A (ja) 2000-10-06 2002-04-19 Nec Mobile Energy Kk 電池搭載機器
JP2003217670A (ja) 2002-01-18 2003-07-31 Japan Storage Battery Co Ltd 電池装置
JP2009076265A (ja) * 2007-09-19 2009-04-09 Panasonic Corp 電池パック

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110329074A (zh) * 2019-07-09 2019-10-15 昆山宝创新能源科技有限公司 提高新能源汽车电池包安全性的方法
WO2022035080A1 (ko) * 2020-08-11 2022-02-17 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 모사 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN108387844B (zh) 2021-04-16
US20180226698A1 (en) 2018-08-09
US11329328B2 (en) 2022-05-10
KR20180090722A (ko) 2018-08-13
JP6662319B2 (ja) 2020-03-11
JP2018125264A (ja) 2018-08-09
CN108387844A (zh) 2018-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101988745B1 (ko) 이상 검출 장치
KR101925934B1 (ko) 배터리 팩
KR102152364B1 (ko) 배터리 팩
JP5679233B2 (ja) 電池寿命予測装置及び電池寿命予測システム
US20150132621A1 (en) Encasing film for a galvanic element, electrochemical store, electrochemical storage system, flexible film for an encasing of a galvanic element, and method for determining a state variable of an electrochemical store
JP5573169B2 (ja) 携帯電子機器
CN108414943B (zh) 电池检测装置、方法及电池包系统
US20140193670A1 (en) Battery pack
JP2002289265A (ja) リチウム二次電池の監視装置
US20140077816A1 (en) Sensor device and method for producing a sensor device for accommodation in a galvanic cell
US11353516B2 (en) Apparatus and method for calculating SOH of battery pack
US20210194070A1 (en) Diagnosis of batteries
JP2022512119A (ja) リチウムイオン(Liイオン)バッテリパックの安全性及び信頼性を向上させるシステム
JP2015021827A (ja) 電池の検査方法
JP2009301873A (ja) 膨張検出器
JP6966306B2 (ja) 温度センサの収容構造、及び、電池パック
JP2014192104A (ja) 電池
US20140190241A1 (en) Deflection Sensitive Coolant Activated Drain Plug Detection System For High Voltage Battery Packs
KR101973053B1 (ko) 배터리 팩
JP2003059484A (ja) 電池、その保護方法及びその保護回路
TWI797812B (zh) 電子裝置的電池檢測裝置及其方法
CN106972127B (zh) 电池热管理装置及电池模组
JP2020181777A (ja) 電池パックの異常検出装置
CN108956718B (zh) 可燃气体检测装置、电源装置及电动汽车
KR102558662B1 (ko) 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨 및 이를 지원하는 배터리 교체 통보 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant