KR20120052984A - 전지 시스템 - Google Patents
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Abstract
이 전지 시스템(1)은, 적층체의 적층 방향(X)으로 대향하는 제1 측면(51, 52) 중 적어도 한쪽 및 적층 방향(X)과 직교하는 방향(Y)으로 대향하는 제2 측면(53, 54) 중 적어도 한쪽을 전지 수용 케이스 벽면(22a) 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)에 대향시키도록 하여 각각 전지 수용 케이스(22) 내부에 수용된 단전지(2)와, 제1 측면(51, 52)과, 벽면(22a, 23a) 중 어느 하나와의 제1 이격 거리(W1) 및 제2 측면(53, 54)과, 벽면(22a, 23a) 중 어느 하나와의 제2 이격 거리(W2)를 각각 검출하는 이격 상태 검출 수단(24a, 24b)과, 이격 상태 검출 수단(24a, 24b)에 의한 검출 결과에 기초하여, 제1 이격 거리(W1)와 제2 이격 거리(W2)의 양쪽이 작아진 경우에, 대응하는 2차 전지(2)가 내압 이상이라고 판정하는 제어부를 구비한다.
Description
본 발명은, 단전지를 복수 조합하여 구성된 전지 시스템에 관한 것이다.
본원은 2010년 3월 17일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2010-061155호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
리튬 이온 2차 전지 등으로 대표되는 2차 전지는, 적층형의 경우, 정부(正負)의 전극판이 교대로 적층된 적층체와, 이 적층체를 수용하는 셀 케이스와, 셀 케이스 내부에 충전된 전해액 등에 의해 구성되어 있다. 또한, 이러한 2차 전지는, 일반적으로 복수를 하나의 전지 수용 케이스에 수용하여, 복수 조합하여 조전지로서 사용된다. 그리고, 이러한 2차 전지는 반복 충방전함으로써 열화된다. 또한, 2차 전지 내부에서 단락이 발생한 경우, 큰 전류가 흘러 발열하고, 내부 온도가 급상승하는, 이른바 열폭주라 불리는 상태로 되는 경우가 있다.
이로 인해, 종래 2차 전지의 열화 상태나, 열폭주에 이르는 현상을 미연에 검지하여 열폭주를 방지하기 위해, 단자간 전압, 내부 저항, 캔 온도 등을 측정하고, 감시하는 것이 행해져 왔다. 또한, 2차 전지는, 충방전을 행하면, 그 충전 상태에 따라 내부의 적층체가 팽창됨으로써 셀 케이스 자체도 팽창된다. 또한, 열폭주의 원인으로 되는 내부 온도가 상승한 경우에는, 전해액이 기화함으로써 내압이 상승하고, 이 경우에도 셀 케이스가 팽창된다. 이로 인해, 셀 케이스에 변형 게이지를 설치하여 변형을 측정하고, 이에 의해 셀 케이스의 팽창을 검출함으로써, 이상 검출을 행하는 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
그러나 특허 문헌 1과 같은 기술에 따르면, 통상의 2차 전지의 충방전에 수반되는 셀 케이스의 팽창도, 열폭주에 이르는 내압 이상에 의한 셀 케이스의 팽창도, 양쪽 모두 동일한 것처럼 검출해 버리게 된다. 이로 인해, 예를 들어 임계값을 작게 하여 셀 케이스의 팽창을 감시하면, 통상의 2차 전지의 충방전에 수반되는 셀 케이스의 팽창도 이상이라고 판정해 버리는 문제가 있었다. 또한, 임계값을 크게 하여 셀 케이스의 팽창을 감시하면, 열폭주에 이르는 내압 이상을 미연에 검지할 수 없게 되어 버리는 문제가 있었다.
본 발명은, 상술한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 각 단전지에 대해, 셀 케이스의 팽창에 의해, 적확하게 내압 이상을 검지 가능한 전지 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 제안하고 있다.
본 발명의 전지 시스템은, 대략 상자 형상의 전지 수용 케이스와, 복수의 전극판이 적층되어 구성된 적층체 및 상기 적층체를 수용하는 셀 케이스를 갖고,
상기 셀 케이스의 상기 적층체의 적층 방향으로 대향하는 제1 측면 중 적어도 한쪽 및 상기 적층 방향과 직교하는 방향으로 대향하는 제2 측면 중 적어도 한쪽을, 상기 전지 수용 케이스 벽면, 또는 전지 수용 케이스 구획판에 대향시키도록 하여 각각 상기 전지 수용 케이스 내부에 수용된 단전지와,
상기 제1 측면과, 상기 제1 측면에 대향하는 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 제1 이격 거리, 및 상기 제2 측면과, 상기 제2 측면에 대향하는 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 제2 이격 거리를 각각 검출하는 이격 상태 검출 수단과,
상기 이격 상태 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여, 상기 제1 이격 거리와 상기 제2 이격 거리의 양쪽이 작아진 경우에, 대응하는 상기 단전지가 내압 이상이라고 판정하는 제어부를 구비한다.
이 구성에 따르면, 이격 상태 검출 수단에 의해 각 단전지의 셀 케이스의 제1 측면 및 제2 측면 각각과, 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 이격 거리인 제1 이격 거리 및 제2 이격 거리가 검출되어 있다. 이로 인해, 단전지의 셀 케이스가 팽창한 경우에는 이격 상태 검출 수단에서 검출되는 제1 이격 거리나 제2 이격 거리의 검출값이 작아지는 변화를 발생한다. 그리고, 제어부는 이격 상태 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여, 제1 이격 거리와 제2 이격 거리의 양쪽이 작아진 경우에, 대응하는 단전지가 내압 이상이라고 판정한다. 여기서, 단전지의 적층체가 충방전에 수반하여 팽창되는 경우에는, 적층 방향으로 팽창되게 되고, 셀 케이스의 팽창도 대응하는 위치, 즉 제1 측면에서만 검출되게 된다. 한편, 단전지 내부에서 무언가의 이상이 발생하여, 내압이 상승한 경우에는, 셀 케이스 전체가 내압에 의해 팽창된다. 이로 인해, 상기한 바와 같이 제어부가, 제1 이격 거리와 제2 이격 거리의 양쪽이 작아진 경우에, 대응하는 단전지가 내압 이상이라고 판정함으로써, 단순한 충방전에 수반되는 셀 케이스의 팽창을 오검지하는 일 없이, 적확하게 내압 이상을 검지할 수 있다.
또한, 상기한 전지 시스템에 있어서, 상기 이격 상태 검출 수단은, 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면과, 각각에 대향하는 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판 사이에 끼움 장착된 압전 소자이다.
또한, 여기서 말하는 끼움 장착이라 함은, 압전 소자가 제1 측면 또는 제2 측면과, 대향하는 벽면과의 사이에 배치되어 있는 것을 말하며, 반드시 양자에 접촉하여 끼워 넣어진 상태인 것에는 한정되지 않고, 간극이 형성되어 있어도 된다.
이 구성에 따르면, 셀 케이스가 팽창되어, 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 이격 거리가 좁아짐으로써, 셀 케이스와, 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 사이에 끼움 장착된 압전 소자는 압축 변형되게 되고, 당해 압축 변형량을 전기 신호로서 검출함으로써, 제1 이격 거리 또는 제2 이격 거리를 검출할 수 있다.
또한, 상기한 전지 시스템에 있어서, 상기 압전 소자는 상기 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판에 장착되어 있다.
이 구성에 따르면, 압전 소자가 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판에 장착되어 있는 것에 의해, 압전 소자를 단전지에 장착하는 등의 수고를 생략할 수 있어, 각 단전지의 교환을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 상기한 전지 시스템에 있어서, 상기 이격 상태 검출 수단은 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면 각각에서,
일변측으로부터 다른 변측을 향해, 대향하는 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 사이에 검출광을 투광하는 광원과,
상기 제1 측면 및 상기 제2 측면의 각각의 다른 변측에 설치되고, 상기 검출광의 광량을 검출하는 광량 검출기를 갖는다.
이 구성에 따르면, 셀 케이스가 팽창되어, 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 이격 거리가 좁아짐으로써, 일변측의 광원으로부터 다른 변측을 향해 발해지는 검출광의 광로 폭이 좁아지게 된다. 이로 인해, 다른 변측에 설치된 광량 검출기에서 검출되는 검출광의 광량이 작아지고, 이에 의해 제1 이격 거리 또는 제2 이격 거리의 감소를 검출할 수 있다.
또한, 상기한 전지 시스템에 있어서, 상기 이격 상태 검출 수단은, 상기 광원과 상기 광량 검출기 사이에서, 대응하는 상기 제1 측면 또는 상기 제2 측면과, 대향하는 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 사이에 끼움 장착되고, 상기 검출광을 투과 가능한 공극을 갖는 동시에, 탄성적으로 수축 가능한 광 투과 부재를 갖는다.
이 구성에 따르면, 광원으로부터 발해지는 검출광은, 광 투과 부재의 공극을 통과하여 광량 검출기에서 검출되게 된다. 여기서, 셀 케이스가 팽창되어 전지 수용 케이스 벽면, 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 이격 거리가 좁아지면, 상기한 바와 같이 검출광의 광로 폭이 좁아지는 동시에, 광 투과 부재가 탄성적으로 수축되어 공극의 크기가 작아지고, 이것에 의해서도 검출광이 차단되게 된다. 이로 인해, 셀 케이스와, 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 이격 거리의 변화를 더욱 감도 좋게 검출할 수 있다.
본 발명의 전지 시스템에 따르면, 각 단전지에 대해, 셀 케이스의 팽창에 의해, 적확하게 내압 이상을 검지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템이 내장된 상위 시스템 전체를 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 전지 모듈의 전체를 도시하는, 일부를 파단한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 전지 모듈의 내부 구조를 도시하는, 상방에서 본 단면도이다.
도 4는 도 3의 절단선 A-A에 있어서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 각 단전지의 전체를 도시하는, 일부를 파단한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지와 CMU의 접속의 상세를 도시하는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, BMU의 상세를 도시하는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 내압 이상의 판정 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지의 셀 케이스의 팽창 모드를 설명하는 설명도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 제1 압전 소자와 제2 압전 소자에서 검출되는 검출값의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 제1 압전 소자와 제2 압전 소자에서 검출되는 검출값의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 전지 모듈의 내부 구조를 도시하는, 상방에서 본 단면도이다.
도 13은 도 12의 절단선 B-B에 있어서의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지와 CMU의 접속의 상세를 도시하는 블록도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 내압 이상의 판정 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지의 셀 케이스의 팽창 모드를 설명하는 설명도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지의 셀 케이스의 팽창이 팽창되었을 때의 광량 검출기에 있어서의 검출 상태를 설명하는 설명도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 제1 광량 검출기와 제2 광량 검출기에서 검출되는 검출값의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 제1 광량 검출기와 제2 광량 검출기에서 검출되는 검출값의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 20은 본 발명의 제3 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 전지 모듈의 내부 구조를 도시하는, 상방에서 본 단면도이다.
도 21은 도 20의 절단선 C-C에 있어서의 단면도이다.
도 22는 본 발명의 제3 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지의 셀 케이스의 팽창 모드를 설명하는 설명도이다.
도 23은 본 발명의 제3 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지의 셀 케이스의 팽창이 팽창되었을 때의 광량 검출기에 있어서의 검출 상태를 설명하는 설명도이다.
도 24는 본 발명의 제4 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지와 CMU의 접속의 상세를 도시하는 블록도이다.
도 25는 본 발명의 제4 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 광 투과 부재의 상세도이다.
도 26은 도 25의 절단선 D-D에 있어서의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 전지 모듈의 전체를 도시하는, 일부를 파단한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 전지 모듈의 내부 구조를 도시하는, 상방에서 본 단면도이다.
도 4는 도 3의 절단선 A-A에 있어서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 각 단전지의 전체를 도시하는, 일부를 파단한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지와 CMU의 접속의 상세를 도시하는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, BMU의 상세를 도시하는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 내압 이상의 판정 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지의 셀 케이스의 팽창 모드를 설명하는 설명도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 제1 압전 소자와 제2 압전 소자에서 검출되는 검출값의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 제1 압전 소자와 제2 압전 소자에서 검출되는 검출값의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 전지 모듈의 내부 구조를 도시하는, 상방에서 본 단면도이다.
도 13은 도 12의 절단선 B-B에 있어서의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지와 CMU의 접속의 상세를 도시하는 블록도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 내압 이상의 판정 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지의 셀 케이스의 팽창 모드를 설명하는 설명도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지의 셀 케이스의 팽창이 팽창되었을 때의 광량 검출기에 있어서의 검출 상태를 설명하는 설명도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 제1 광량 검출기와 제2 광량 검출기에서 검출되는 검출값의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 제1 광량 검출기와 제2 광량 검출기에서 검출되는 검출값의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 20은 본 발명의 제3 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 전지 모듈의 내부 구조를 도시하는, 상방에서 본 단면도이다.
도 21은 도 20의 절단선 C-C에 있어서의 단면도이다.
도 22는 본 발명의 제3 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지의 셀 케이스의 팽창 모드를 설명하는 설명도이다.
도 23은 본 발명의 제3 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지의 셀 케이스의 팽창이 팽창되었을 때의 광량 검출기에 있어서의 검출 상태를 설명하는 설명도이다.
도 24는 본 발명의 제4 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 2차 전지와 CMU의 접속의 상세를 도시하는 블록도이다.
도 25는 본 발명의 제4 실시 형태의 전지 시스템에 있어서, 광 투과 부재의 상세도이다.
도 26은 도 25의 절단선 D-D에 있어서의 단면도이다.
(제1 실시 형태)
본 발명의 실시 형태를 도 1 내지 도 10에 기초하여 설명한다. 도 1 내지 도 10은 이 실시 형태의 전지 시스템(1)을 도시하고 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 이 실시 형태의 전지 시스템(1)은, 복수의 단전지인 2차 전지(2)로 구성된 조전지(20)와, 조전지(20)를 감시, 제어하는 제어부인 BMS(Battery Management System)(30)를 갖는다. 본 실시 형태에서는, 조전지(20)는, 복수의 2차 전지(2)로 구성된 전지 모듈(21)을 복수 세트 구비하고 있다. 구체적으로는, 2개의 전지 모듈(21a, 21b)을 구비하고 있다. 그리고, 전지 모듈(21a)은 4개의 2차 전지[2(2a, 2b, 2c, 2d)]에 의해 구성되어 있다. 마찬가지로, 전지 모듈(21b)도, 4개의 2차 전지[2(2e, 2f, 2g, 2h)]에 의해 구성되어 있다. 그리고, 조전지(20)는 전력 부하(40)와 접속되어 있어 충방전을 행하는 것이 가능하다. 또한, BMS(30)는, 본 전지 시스템(1)이 전원으로서 탑재된 상위 시스템(100)에 있어서의 제어 장치(41)와 접속되어 있어, 각종 신호의 입출력을 행하는 것이 가능한 동시에, 제어 장치(41)에 각 2차 전지(2)에 관한 정보를 출력하고, 제어 장치(41)를 통해 표시부(42)에 당해 2차 전지(2)에 관한 정보를 표시하여, 사용자에게 통지하는 것이 가능하게 되어 있다.
상위 시스템(100)으로서는, 전기 자동차가 예로서 언급되고, 이 경우는 전력 부하(40)는 차륜(도시하지 않음)에 접속된 전기 모터나 인버터 등의 전력 변환기 등이며, 제어 장치(41)에 의해 인버터 등의 전력 변환기의 동작이나 전기 모터의 회전수가 제어된다. 전력 부하(40)는 와이퍼 등을 구동하는 전기 모터라도 좋다. 또한, 상위 시스템(100)은 전기 자동차 이외에도, 예를 들어 포크리프트 등의 산업 차량이나 전차, 전력 부하(40)인 전기 모터에 프로펠러 또는 스크류를 접속한 비행기 또는 선박 등의 이동체라도 좋다. 또한, 예를 들어 가정용의 전력 저장 시스템이나, 풍차나 태양광과 같은 자연 에너지 발전과 조합한 계통 연계 원활화 축전 시스템 등의 정치(定置)용 시스템이라도 좋다. 즉, 2차 전지(2)에 의한 전력의 충방전을 이용하는 시스템 전반에 관한 것이다.
다음에, 전지 시스템(1)을 구성하는 조전지(20) 및 BMS(30)의 상세에 대해 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, BMS(30)는 조전지(20)의 각 2차 전지(2)의 상태를 감시하는 CMU(Cell Monitor Unit)(32)와, CMU(32)로부터 출력된 신호에 기초하여 복수의 2차 전지(2)를 집중 관리하는 동시에, 상위 시스템(100)의 제어 장치(41)와의 사이에서 신호의 입출력을 행하는 BMU(Battery Management Unit)(33)를 갖는다. CMU(32)가 감시하는 검출값으로서는, 예를 들어 각 2차 전지(2)에 있어서의 단자간 전압, 캔 전위, 내부 저항, 캔 온도 등 외에, 각 2차 전지(2)와 그 외측의 전지 수용 케이스(22)의 이격 거리가 있다. 그리고 본 실시 형태에서는, BMU(33)는, 입력되는 당해 이격 거리에 기초하여 각 2차 전지(2)에 있어서의 내압 이상을 검지한다. 상세한 것은 후술한다.
또한, CMU(32)는 감시한 검출값을 BMU(33)에 출력하는 처리를 행하는 것이다. 여기서, CMU(32)는 하나의 전지 모듈(21)에 대응하여 하나씩 설치되어 있고, 본 실시 형태에서는, 2개의 전지 모듈(21a, 21b)과 대응하여, CMU(32a, 32b)가 하나씩 설치되어 있다.
도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 조전지(20)를 구성하는 각 전지 모듈(21)은, 4개의 2차 전지(2)와, 이들 2차 전지(2)가 수용된 대략 상자 형상의 전지 수용 케이스(22)와, 전지 수용 케이스 구획판(23)과, 2차 전지(2)와 전지 수용 케이스(22)의 이격 거리 및 2차 전지(2)와 전지 수용 케이스 구획판(23)의 이격 거리를 검출하는 이격 상태 검출 수단(24)을 갖는다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 각 2차 전지(2)는 복수의 전극판(3)이 적층되어 구성된 적층체(4)와, 상기 적층체(4)를 수용하는 셀 케이스(5)와, 셀 케이스(5)에 설치된 전극 단자(6)를 갖는다.
그리고, 셀 케이스(5)의 내부에는 전해액이 주입되어 있다. 전극판(3)은 정극판(3A)과 부극판(3B)으로 구성되고, 정극판(3A)과 부극판(3B)이 교대로 적층되어 있다. 또한, 정극판(3A)은 세퍼레이터(7)에 의해 피복되어 있고, 이에 의해 정극판(3A)과 부극판(3B)의 절연이 도모되어 있다. 또한, 셀 케이스(5)는 대략 직사각 형상으로 구성되어 있다. 그리고, 적층체(4)는 그 적층 방향(X)이 셀 케이스(5)의 서로 대향하는 제1 측면(51, 52)의 대향 방향과 일치하도록 하여, 셀 케이스(5)의 내부에 수용되어 있다. 또한, 적층 방향(X)에 직교하는 방향(Y)으로 서로 대향하는 측면을 제2 측면(53, 54)이라 칭한다. 또한, 전극 단자(6)는, 정극 단자(6A)와 부극 단자(6B)를 갖고, 각각 셀 케이스(5)의 상단부면(55)에, 적층 방향(X)에 직교하고, 상기 상단부면(55)에 수직한 방향으로 되는 단자 돌출 방향(Z)으로 돌출되어 설치되어 있다. 또한, 정극판(3A) 및 부극판(3B)에는, 각각 단자 돌출 방향(Z)으로 정극 탭(3a) 및 부극 탭(3b)이 돌출되어 설치되어 있고, 셀 케이스(5)의 내부에서, 대응하는 정극 단자(6A) 또는 부극 단자(6B)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 정극 단자(6A) 및 부극 단자(6B)의 상단부면에는, 각각 나사 구멍(6a)이 형성되어 있다.
도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 전지 수용 케이스(22)는 대략 직사각 형상으로 형성되어 있고, 2차 전지(2)가 수용된 전지 수용부(22A)와, CMU(32)가 수용된 기판 수용부(22B)를 갖는다. 여기서, 4개의 2차 전지(2) 각각은, 서로 대향하는 제1 측면(51, 52)에 대해, 한쪽을 전지 수용 케이스(22)의 전지 수용 케이스 벽면(22a), 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과 대향시키는 동시에, 서로 대향하는 제2 측면(53, 54)에 대해, 마찬가지로 한쪽을 전지 수용 케이스(22)의 전지 수용 케이스 벽면(22a), 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과 대향시키는 것으로 하여, 2행 2열로 배열되어 있다.
또한, 4개의 2차 전지(2)의 각 전극 단자(6) 사이에는, 직렬 접속으로 되도록 버스 바(25)가 연결되어 있다. 구체적으로는, 버스 바(25)는, 일단부가 한쪽의 2차 전지(2)의 정극 단자(6A)에 접속되고, 타단부가 다른 한쪽의 2차 전지(2)의 부극 단자(6B)에 접속되어 있다. 버스 바(25)의 양단부에는 관통 구멍(25a)이 형성되어 있고, 상기 관통 구멍(25a)을 통해, 대응하는 전극 단자(6)의 나사 구멍(6a)에 고정용 볼트(26)를 나사 결합하여, 상기 고정용 볼트(26)와 전극 단자(6)에 의해 버스 바(25)를 끼워 넣음으로써 버스 바(25)를 접속시키고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 전지 수용 케이스(22)의 일면측에서 정부의 전극 취출부로 되도록, 4개의 2차 전지(2)를 コ자 형상으로 접속하고 있고, 직렬 접속의 양단부로 되는 2개의 2차 전지(2)에 각각 접속된 버스 바(25)는, 전지 수용 케이스(22)의 외부로 돌출되어 전극 취출부를 구성하고 있다.
또한, 이격 상태 검출 수단(24)은, 각각 전지 수용 케이스 벽면(22a)과 제1 측면(51) 사이 및 전지 수용 케이스 벽면(22a)과 제2 측면(53) 사이, 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과 제1 측면(52) 사이 및 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과 제2 측면(54) 사이에 끼움 장착된 압전 소자에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는, 이격 상태 검출 수단(24)을 구성하는 압전 소자는, 제1 측면(51, 52) 및 제2 측면(53, 54)의 대략 중앙으로 되는 위치에서, 전지 수용 케이스 벽면(22a), 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)측에 장착되어 있다. 여기서, 제1 측면(51, 52)과 대응하는 압전 소자를 제1 압전 소자(24a), 제2 측면(53, 54)과 대응하는 압전 소자를 제2 압전 소자(24b)라고 칭한다. 본 실시 형태에서는, 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b)와, 각각 대응하는 제1 측면(51, 52) 또는 제2 측면(53, 54)과의 사이에는, 셀 케이스(5)가 팽창되어 있지 않은 상태에 있어서 근소하게 간극이 형성되도록 설정되어 있다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 전지 수용 케이스(22)의 내부에는, 각 2차 전지(2)와 대응시켜, 셀 케이스(5)의 온도를 측정 가능한 온도 계측 단자(27)와, 정극 단자(6A)와 부극 단자(6B)의 단자간 전압을 측정 가능한 제1 전압 계측 단자(28)와, 셀 케이스(5)와 정극 단자(6A) 사이의 전위차인 캔 전위를 측정 가능한 제2 전압 계측 단자(29)가 설치되어 있다. 그리고, 이들 이격 상태 검출 수단(24)의 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b), 온도 계측 단자(27), 제1 전압 계측 단자(28) 및 제2 전압 계측 단자(29)로부터의 검출 신호는, CMU(32)에서 계측한다. CMU(32)는 각각의 신호선에 의해, 각 2차 전지(2)와 대응하는 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b), 온도 계측 단자(27), 제1 전압 계측 단자(28) 및 제2 전압 계측 단자(29)와 접속되어 있고, 입력을 받아들인 신호선에 의해, 신호선으로부터 입력된 검출값과 대응하는 2차 전지(2)를 특정하고, 상기 2차 전지(2)의 ID와 검출값의 정보를 BMU(33)에 출력한다.
그리고 BMU(33)에서는, 받아들인 각종 검출값에 기초하여, 대응하는 2차 전지(2)의 상태를 감시하고 있다. 특히, 본 실시 형태에서는, 이격 상태 검출 수단(24)인 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여, 2차 전지(2)와, 전지 수용 케이스 벽면(22a) 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과의 이격 거리를 취득하고, 취득한 상기 이격 거리에 기초하여, 내압 이상의 유무를 판정한다. 여기서, 제1 압전 소자(24a)에서 검출되는 전지 수용 케이스 벽면(22a)과 제1 측면(51)의 이격 거리, 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과 제1 측면(52)의 이격 거리를 제1 이격 거리(W1), 제2 압전 소자(24b)에서 검출되는 전지 수용 케이스 벽면(22a)과 제2 측면(53)의 이격 거리, 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과 제2 측면(54)의 이격 거리를 제2 이격 거리(W2)라고 칭한다.
구체적으로는, BMU(33)는 각 CMU(32)로부터 각 2차 전지(2)와 대응하는 검출 신호를 취득하는 검출 신호 취득부(33a)와, 검출 신호 취득부(33a)에서 취득한 것 중, 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b)로부터의 검출 신호에 기초하여, 2차 전지(2)와, 전지 수용 케이스 벽면(22a) 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)의 이격 거리를 평가하는 이격 거리 평가부(33b)와, 이격 거리 평가부(33b)에서의 평가 결과에 기초하여 내압 이상의 유무를 판정하는 내압 이상 판정부(33c)와, 내압 이상 판정부(33c)에서의 판정 결과에 기초하여 경고 대상이 되는 2차 전지(2)의 정보를 제어 장치(41)에 출력하는 경고 대상 출력부(33d)를 갖는다.
이하, BMU(33)의 각 구성에 의해 실행되는 내압 이상의 판정 수순의 상세를 도 8에 나타내는 흐름도에 기초하여 설명한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 우선 검출 신호 취득부(33a)는, 조전지(20)를 구성하는 복수의 2차 전지(2)의 ID와, 대응하는 검출값을 취득하고, 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b) 각각으로부터의 검출값과 2차 전지(2)의 ID를 대응시켜 이격 거리 평가부(33b)에 출력한다(스텝 S100).
다음에, 이격 거리 평가부(33b)는, 각 2차 전지(2)에 대해, 제1 이격 거리(W1) 및 제2 이격 거리(W2)를 평가한다. 구체적으로는, 동일한 2차 전지(2)의 ID의 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b)의 검출값이 미리 설정된 임계값 이상인지 여부를 평가하고, 그 평가 결과를 내압 이상 판정부(33c)에 출력한다(스텝 S101). 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b)는, 셀 케이스(5)가 팽창되어, 각 측면과 전지 수용 케이스 벽면(22a) 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과의 이격 거리가 작아지면, 셀 케이스(5)의 제1 측면(51, 52) 또는 제2 측면(53, 54)과, 전지 수용 케이스 벽면(22a) 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a) 사이에 끼워 넣어져 압축 변형되어, 그 변형을 검출값으로서 출력하게 된다. 이로 인해, 임계값 이상이라고 하는 것은, 당해 임계값과 대응하는 변형 이상으로 압축 변형된 것, 환언하면 셀 케이스(5)의 제1 측면(51, 52) 또는 제2 측면(53, 54)이, 전지 수용 케이스 벽면(22a) 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)을 향해 외측으로 볼록 형상으로 변형된 것을 의미한다.
그리고, 내압 이상 판정부(33c)는, 우선 제1 압전 소자(24a)에 관한 평가 결과를 참조하여, 제1 압전 소자(24a)의 검출값이 임계값 이상인지 판정한다(스텝 S102). 그리고, 내압 이상 판정부(33c)는 그 검출값이 임계값 미만인 경우("아니오"), 즉 제1 이격 거리(W1)가 임계값과 대응하는 소정값보다 큰 경우에는, 내압은 정상이라고 하여, 스텝 S100으로 이행시키고, 새롭게 받아들인 검출 신호에 기초하여 스텝 S100으로부터의 처리를 다시 실행시킨다. 또한, 제1 압전 소자(24a)의 검출값이 임계값 이상이었던 경우, 즉 제1 이격 거리(W1)가 임계값과 대응하는 소정값 이하였던 경우에는, 다음에 제2 압전 소자(24b)에 관한 평가 결과를 참조하여, 제2 압전 소자(24b)의 검출값이 임계값 이상인지 판정한다(스텝 S103). 그리고, 내압 이상 판정부(33c)는 그 검출값이 임계값 미만인 경우("아니오"), 즉 제2 이격 거리가 임계값과 대응하는 소정값보다 큰 경우에는, 내압은 정상이라고 하여 스텝 S100으로 이행시키고, 새롭게 받아들인 검출 신호에 기초하여 스텝 S100으로부터의 처리를 다시 실행시킨다. 또한, 제2 압전 소자(24b)의 검출값이 임계값 이상인 경우, 즉 제1 이격 거리(W1)와 함께 제2 이격 거리(W2)도 임계값과 대응하는 소정값 이하로 되는 경우에는, 내압 이상이라고 판정하여, 대응하는 2차 전지(2)의 ID를 경고 대상 출력부(33d)에 출력한다(스텝 S104).
여기서, 도 9에 있어서 2차 전지(2A)가 나타내는 바와 같이, 통상의 상태에서 충전을 행하면, 적층체(4)가 충전에 수반하여 그 적층 방향(X)으로 팽창되고, 이에 의해 셀 케이스(5)에서는, 적층 방향(X)과 대응하는 제1 측면(51, 52)에서 외측을 향해 볼록 형상으로 변형되게 된다. 한편, 제2 측면(53, 54)은 적층 방향(X)과 직교하는 방향(Y)으로 대향하여 배치되어 있으므로, 적층체(4)의 팽창에 수반하여 팽창되는 일은 없고, 오히려 코너부(56)에 의해 강결(剛結)된 제1 측면(51, 52)이 볼록 형상으로 변형되는 영향을 받아, 오목 형상으로 변형되게 된다. 이로 인해, 도 10에 도시하는 바와 같이, 제1 압전 소자(24a)에 의한 검출값이 임계값 이상이고, 제2 압전 소자(24b)에 의한 검출값이 임계값 미만으로 되었을 때에는, 통상의 충방전에 수반되는 셀 케이스(5)의 팽창이라고 판단할 수 있다. 한편, 도 9에 있어서 2차 전지(2B)가 나타내는 바와 같이, 내압이 상승하면, 셀 케이스(5)는 팽창되지만, 내압의 작용은 제1 측면(51, 52) 및 제2 측면(53, 54)에 균등하게 작용하므로, 어느 것에 있어서도 외측을 향해 볼록 형상으로 변형되게 된다. 이로 인해, 도 11에 도시하는 바와 같이, 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b)에 의한 검출값이 모두 임계값 이상일 때에는, 내압이 상승한 것에 기인한다고 판단할 수 있어, 내압 이상이라고 판정할 수 있다. 또한, 이와 같이 내압 이상이 발생되어 있을 때에는, 적층체(4)의 팽창에 수반되는 변형도 중첩되어 있다.
다음에, 경고 대상 출력부(33d)는, 입력된 2차 전지(2)의 ID를, 디지털 신호에 의해 제어 장치(41)에 출력한다(스텝 S105). 그리고, 제어 장치(41)는 받아들인 디지털 신호에 기초하여, 대응하는 2차 전지(2)의 ID를 취득하고, 상기 ID를 표시부(42)에 표시시켜, 이상인 2차 전지(2)가 어느 것인지를 사용자에게 인식시킨다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 전지 시스템(1)에서는, 이격 상태 검출 수단(24)인 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b)에 의해, 제1 측면(51, 52) 및 제2 측면(53, 54)과, 각각과 대향하는 전지 수용 케이스 벽면(22a) 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과의 제1 이격 거리(W1) 및 제2 이격 거리(W2)를 검출하고, 이것에 기초하여 제1 측면(51, 52) 및 제2 측면(53, 54)의 변형 상태를 평가할 수 있다. 그리고, BMU(33)가 제1 이격 거리(W1)와 제2 이격 거리(W2)의 양쪽이 작아진 경우에, 대응하는 2차 전지(2)가 내압 이상이라고 판정함으로써, 단순한 충방전에 수반되는 셀 케이스(5)의 팽창을 오검지하는 일 없이, 적확하게 내압 이상을 검지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b)는, 2차 전지(2)측이 아닌, 전지 수용 케이스 벽면(22a), 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)에 장착되어 있다. 이로 인해, 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b)뿐만 아니라, 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b)로부터 CMU(32)까지의 배선도 포함하여 2차 전지(2)측에 설치할 필요가 없어, 2차 전지(2)를 교환하거나 할 때에도, 압전 소자나 배선이 지장이 되어 버리는 일이 없다. 또한, 2차 전지(2)의 팽창 수축이나 온도 변화에 의해 압전 소자의 접착이 약해져 탈락해 버리는 것도 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b)는, 셀 케이스(5)에 팽창이 발생되어 있지 않은 상태에 있어서, 대응하는 제1 측면(51, 52) 또는 제2 측면(53, 54)과 근소하게 간극을 갖고 설치되어 있는 것으로 하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 측면과, 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판 사이에 끼워 넣어지도록 해도 된다. 이 경우에는, 제1 압전 소자(24a) 및 제2 압전 소자(24b)는, 초기 상태에 있어서도 일정한 검출값을 출력하게 되어, 당해 초기 상태에 있어서의 검출값을 공제하고, 제1 이격 거리(W1) 및 제2 이격 거리(W2)를 평가하면 된다. 또한, 상기에 있어서는, 제1 압전 소자(24a)의 검출값과, 제2 압전 소자(24b)의 검출값을 각각 평가하는 임계값을 동일한 것으로 하여 다루었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 셀 케이스(5)가 팽창되어 있지 않은 상태에서의 제1 이격 거리(W1)와 제2 이격 거리(W2)가 다른 경우에서는 양 검출값에 있어서의 임계값을 다른 것으로 해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 제2 압전 소자(24b)로부터의 검출값이 임계값 이상이었던 경우만 이상(내압 이상)이라고 판정하는 것으로 하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 예를 들어 상기 임계값보다도 더욱 높은 제한값을 설정하여, 제1 압전 소자(24a)로부터 검출값이 제한값 이상이었던 경우에는, 제2 압전 소자(24b)로부터의 검출값 여하에 관계없이, 이상이라고 판정하는 것으로 해도 된다. 이와 같이 함으로써, 무언가의 원인에 의해 적층체(4)가 극도로 팽창된 경우도 이상으로서 표시부(42)에 의해 통지할 수 있다.
또한, 전지 시스템(1)은, 제1 압전 소자(24a)에 의한 검출값이 임계값 이상으로 되는 횟수를 카운트하는 횟수 측정 수단을 구비하는 것으로 해도 된다. 그리고, 횟수 측정 수단에 의해 카운트되는 횟수가 소정 횟수 이상으로 된 경우에는, 충방전에 수반되는 셀 케이스(5)의 팽창, 수축이 반복되어, 피로 한계에 도달한 것으로 하여, 이상으로서 표시부(42)에 의해 통지하는 것으로 해도 된다.
(제2 실시 형태)
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 도 12 내지 도 19는, 본 발명의 제2 실시 형태를 나타낸 것이다. 또한, 이 실시 형태에 있어서, 전술한 실시 형태에서 사용한 부재와 공통인 부재에는 동일한 번호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 12 및 도 13에 도시하는 바와 같이, 이 실시 형태의 전지 시스템(60)에 있어서, 조전지(20)의 전지 수용 케이스(22)는 전지 수용 케이스(22)의 내부에, 2차 전지(2)끼리를 구획하는 구획판(23)을 갖는다. 본 실시 형태에서도 2차 전지(2)가 2행 2열로 배열되어 있으므로, 2차 전지(2)를 구획하는 구획판(23)은, 각각 2차 전지(2)의 적층 방향(X)과, 적층 방향(X)에 직교하는 방향(Y)을 따라 설치되고, 중앙에서 교차하고 있다. 이에 의해, 각 2차 전지(2)는, 한쪽의 제1 측면(51)을 전지 수용 케이스 벽면(22a)에 대향시키는 동시에, 다른 쪽의 제1 측면(52)을 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)에 대향시키고 있다. 마찬가지로, 각 2차 전지(2)는, 한쪽의 제2 측면(53)을 전지 수용 케이스 벽면(22a)에 대향시키고 있는 동시에, 다른 쪽의 제2 측면(54)을 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)에 대향시키고 있다. 또한, 각 측면과, 각 전지 수용 케이스 벽면(22a) 및 각 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과의 사이에는, 적어도 2차 전지(2)의 셀 케이스(5)가 통상의 충방전에 있어서, 팽창되어 각 전지 수용 케이스 벽면(22a) 및 각 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)에 접촉하지 않을 정도의 크기로, 간극이 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 이격 상태 검출 수단(65)은, 각 2차 전지(2)에 있어서, 제1 측면(52) 및 제2 측면(53, 54)과, 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과의 이격 거리를, 각각 제1 이격 거리(W1) 및 제2 이격 거리(W2)로서 검출 가능하게 되어 있다.
구체적으로는, 이격 상태 검출 수단(65)은, 상기 간극에 검출광(L)을 투광하는 광원(66)과, 광원(66)으로부터 각 간극에 투광된 검출광(L)의 광량을 검출하는 제1 광량 검출기(67) 및 제2 광량 검출기(68)를 갖는다. 여기서, 전지 수용 케이스 구획판(23)의 서로 교차하는 위치, 즉 2차 전지(2)의 배열의 대략 중심에 있어서, 각 2차 전지(2)의 높이 방향(Z)으로 대략 중앙으로 되는 위치에 광원(66)이 끼워 넣어져 있다.
또한, 제1 광량 검출기(67) 및 제2 광량 검출기(68)는, 각 2차 전지(2)의 제1 측면(52) 및 제2 측면(54)의 각각과 대응하고 있고, 광원(66)이 설치된 일변측과 반대측의 다른 변측으로 되는 전지 수용 케이스 벽면(22a)에 장착되어 있다. 이로 인해, 광원(66)으로부터 발해진 검출광(L)은, 각 2차 전지(2)의 제1 측면(52) 및 제2 측면(54)의 일변측으로부터 다른 변측을 향해, 제1 측면(52) 및 제2 측면(54)과, 대향하는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과의 사이의 간극에 조사되어, 제1 광량 검출기(67) 및 제2 광량 검출기(68)에서 검출하는 것이 가능하다.
그리고, 본 실시 형태에서는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 압전 소자 대신에 제1 광량 검출기(67) 및 제2 광량 검출기(68) 각각으로부터, 검출된 광량이 검출값으로서 CMU(32)에 출력된다. 그리고, 검출값은 CMU(32)로부터 BMU(33)에 출력되고, 도 15에 나타내는 판정 수순에서, 각 2차 전지(2)의 내압 이상이 판정된다. 즉, 도 15에 나타내는 바와 같이, 우선 검출 신호 취득부(33a)는 조전지(20)를 구성하는 복수의 2차 전지(2)의 ID와, 대응하는 검출값을 취득하고, 제1 광량 검출기(67) 및 제2 광량 검출기(68) 각각으로부터의 검출값과 2차 전지(2)의 ID를 대응시켜 이격 거리 평가부(33b)에 출력한다(스텝 S100).
다음에, 이격 거리 평가부(33b)는 각 2차 전지(2)에 대해, 제1 이격 거리(W1) 및 제2 이격 거리(W2)를 평가한다. 구체적으로는, 동일한 2차 전지(2)의 ID의 제1 광량 검출기(67) 및 제2 광량 검출기(68)의 검출값이 미리 설정된 임계값 이하인지 여부를 평가하고, 그 평가 결과를 내압 이상 판정부(33c)에 출력한다(스텝 S101). 제1 광량 검출기(67) 및 제2 광량 검출기(68)에서의 검출광량은, 셀 케이스(5)가 팽창되어 각 측면과 전지 수용 케이스 벽면(22a), 또는 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과의 이격 거리가 작아지면, 광원(66)으로부터의 검출광(L)이 제한되게 되어, 검출되는 광량이 작아진다. 이로 인해, 검출된 광량이 임계값 이하라고 하는 것은, 셀 케이스(5)의 대응하는 제1 측면(51) 또는 제2 측면(53)이 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)을 향해 외측으로 볼록 형상으로 변형된 것을 의미한다.
그리고, 내압 이상 판정부(33c)는, 우선 제1 측면(52)과 대응하는 제1 광량 검출기(67)에 관한 평가 결과를 참조하여, 당해 제1 광량 검출기(67)에서의 검출값이 임계값 이상인지 판정한다(스텝 S102). 그리고, 내압 이상 판정부(33c)는 그 검출값이 임계값보다 큰 경우("아니오"), 즉 제1 이격 거리(W1)가 임계값과 대응하는 소정값보다 큰 경우에는, 내압은 정상이라고 하여, 스텝 S100으로 이행시키고, 새롭게 받아들인 검출 신호에 기초하여 스텝 S100으로부터의 처리를 다시 실행시킨다. 또한, 제1 광량 검출기(67)의 검출값이 임계값 이상이었던 경우, 즉 제1 이격 거리(W1)가 임계값과 대응하는 소정값 이하였던 경우에는, 다음에 제2 광량 검출기(68)에 관한 평가 결과를 참조하여, 제2 광량 검출기(68)의 검출값이 임계값 이하인지 판정한다(스텝 S103). 그리고 내압 이상 판정부(33c)는, 그 검출값이 임계값보다 큰 경우("아니오"), 즉 도 17 및 도 16에 도시하는 2차 전지(2A)와 같이, 제2 이격 거리(W2)가 임계값과 대응하는 소정값보다 큰 경우에는, 내압은 정상이라고 하여 스텝 S100으로 이행시키고, 새롭게 받아들인 검출 신호에 기초하여 스텝 S100으로부터의 처리를 다시 실행시킨다. 또한, 도 18 및 도 16에 도시하는 2차 전지(2B)와 같이, 제2 광량 검출기(68)의 검출값이 임계값 이하인 경우, 즉 제1 이격 거리(W1)와 함께 제2 이격 거리(W2)도 임계값과 대응하는 소정값 이하로 되는 경우에는, 내압 이상이라고 판정하여, 대응하는 2차 전지(2)의 ID를 경고 대상 출력부(33d)에 출력한다(스텝 S104).
다음에, 경고 대상 출력부(33d)는, 입력된 2차 전지(2)의 ID를, 디지털 신호에 의해 제어 장치(41)에 출력한다(스텝 S105). 그리고, 제어 장치(41)는 받아들인 디지털 신호에 기초하여, 대응하는 2차 전지(2)의 ID를 취득하고, 상기 ID를 표시부(42)에 표시시켜, 이상인 2차 전지(2)가 어느 것인지를 사용자에게 인식시킨다.
이상과 같이, BMU(33)가 제1 광량 검출기(67) 및 제2 광량 검출기(68)에서 검출되는 제1 이격 거리(W1) 및 제2 이격 거리(W2)에 대해 임계값을 설정하여 감시하고, 내압 이상 판정부(33c)가, 양자가 임계값 이상으로 되었을 때에 내압 이상이라고 판정함으로써, 제1 실시 형태 마찬가지로, 단순한 충방전에 수반되는 셀 케이스(5)의 팽창을 오검지하는 일 없이, 적확하게 내압 이상을 검지할 수 있다.
(제3 실시 형태)
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 도 20 내지 도 23은, 본 발명의 제3 실시 형태를 나타낸 것이다. 또한, 이 실시 형태에 있어서, 전술한 실시 형태에서 사용한 부재와 공통인 부재에는 동일한 번호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 20 및 도 21에 도시하는 바와 같이, 이 실시 형태의 전지 시스템(70)에 있어서, 이격 상태 검출 수단(71)은, 광원(66), 광량 검출기(67, 68)와 함께, 각 2차 전지(2)의 제1 측면(52) 및 제2 측면(54) 각각과 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과의 사이에 설치된 광 투과 부재(72)를 더 구비한다. 광 투과 부재(72)는, 탄성적으로 수축 가능한 부재인 동시에, 공극(72a)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 당해 공극(72a)은 관통 구멍으로서, 광원(66)으로부터 제1 광량 검출기(67) 및 제2 광량 검출기(68) 각각까지의 광로를 따르도록 하여, 검출광(L)을 투과 가능하게 양측으로 연통되어 있다. 또한, 광 투과 부재(72)는, 각 2차 전지(2)의 대응하는 제1 측면(52) 또는 제2 측면(54)의 대략 중앙에 있어서, 높이 방향(Z) 전체에 걸쳐 배치되어 있다. 이로 인해, 광원(66)으로부터 발해진 검출광(L)은, 광 투과 부재(72)의 공극(72a)을 통과하여 제1 광량 검출기(67) 또는 제2 광량 검출기(68)에 조사되어 검출되게 된다. 여기서, 도 22 및 도 23에 도시하는 바와 같이, 셀 케이스(5)가 팽창되어 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과의 이격 거리가 좁아지면, 상기한 바와 같이 검출광(L)의 광로 폭이 좁아지는 동시에, 광 투과 부재(72)가 탄성적으로 수축되어 공극(72a)의 크기가 작아지고, 이것에 의해서도 검출광(L)이 차단되게 된다. 이로 인해, 셀 케이스(5)와 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과의 이격 거리의 변화를 더욱 감도 좋게 검출할 수 있고, 이에 의해 보다 고정밀도로 2차 전지(2)의 셀 케이스(5)의 팽창의 상태를 파악하여, 보다 적확하게 내압 이상의 유무를 판정할 수 있다.
(제4 실시 형태)
다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해 설명한다. 도 24 내지 도 26은, 본 발명의 제4 실시 형태를 나타낸 것이다. 또한, 이 실시 형태에 있어서, 전술한 실시 형태에서 사용한 부재와 공통인 부재에는 동일한 번호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 24에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 전지 시스템(80)에서는, 각 2차 전지(2)의 셀 케이스(5)와, 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 이격 거리를 검출하는 이격 상태 검출 수단(81)과 함께, 각 2차 전지(2)에 있어서의 누액을 검출하는 누액 검출 수단(82)을 구비한다.
이격 상태 검출 수단(81)은, 도 20에 도시하는 광원(66) 및 광량 검출기(67, 68)를 구비하는 점에서, 제3 실시 형태의 이격 거리 검출 수단(71)과 마찬가지의 구성이지만, 각 2차 전지(2)의 제1 측면(52) 및 제2 측면(54) 각각과 전지 수용 케이스 구획판 벽면(23a)과의 사이에 설치되고, 광원(66)으로부터의 검출광(L)을 광량 검출기(67, 68)를 향해 투과시키는 광 투과 부재(83)의 구조가 다르다.
도 25 및 도 26에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 광 투과 부재(83)는, 다층 구조로 되어 있고, 두께 방향으로 탄성 변형 가능한 한 쌍의 탄성부(84)와, 한 쌍의 탄성부(84) 사이에 끼워 넣어진 전극부(85)를 갖는다. 한 쌍의 탄성부(84)는, 예를 들어 스펀지 등의 다공질의 판 형상의 부재로 이루어진다. 또한, 전극부(85)는, 도전재로 이루어지는 한 쌍의 도전판(86, 87)과, 한 쌍의 도전판(86, 87) 사이에 끼워진 절연재로 이루어지는 절연판(88)을 갖는다. 이로 인해, 한 쌍의 도전판(86, 87)은 절연판(88)에 의해 절연된 상태로 유지되어 있다. 또한, 한 쌍의 탄성부(84) 및 전극부(85)를 구성하는 한 쌍의 도전판(86, 87) 및 절연판(88)에는, 두께 방향으로 관통하는 공극(83a)이 다수 형성되어 있다. 그리고, 당해 광 투과 부재(83)를, 두께 방향을 광원(66)으로부터 각 광량 검출기를 향하는 광로를 따르도록, 대응하는 측면과 전지 수용 케이스 구획판 사이에 설치함으로써, 광원(66)으로부터 발해지는 검출광(L)을 공극(83a)에 통과시켜 광량 검출기에서 검출하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 한 쌍의 도전판(86, 87)은, 각각 도 24에 도시하는 도전 검출기(89)에 접속되어 있고, 이에 의해 도전 검출기(89)에서는, 한 쌍의 도전판(86, 87) 사이에 전류가 흐르고 있는지 여부를 검출할 수 있다. 통상, 한 쌍의 도전판(86, 87) 사이에는 절연판(88)이 끼움 장착되어 있음으로써 양자간에 전류가 흐르는 일은 없지만, 2차 전지(2)의 전해액이 누출되어, 공극(83a) 내로 유입되면, 유입된 전해액을 통해 한 쌍의 도전판(86, 87) 사이에 전류가 흘러, 도전 검출기(89)에서 검출되게 된다. 즉, 한 쌍의 도전판(86, 87) 및 절연판(88)으로 이루어지는 전극부(85)와, 도전 검출기(89)에 의해, 대응하는 2차 전지(2)의 누액을 검출하는 것이 가능한 누액 검출 수단(82)을 구성하고 있다. 이로 인해, 본 실시 형태의 전지 시스템(80)에서는, 이격 상태 검출 수단(81)에 의해, 2차 전지(2)의 내압 이상을 적확하게 판정할 수 있는 동시에, 누액 이상도 판정할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 서술하였지만, 구체적인 구성은 이 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다.
1 : 전지 시스템
2 : 2차 전지
3 : 전극판
3A : 정극판
3B : 부극판
3a : 정극 탭
3b : 부극 탭
4 : 적층체
5 : 셀 케이스
6 : 전극 단자
6A : 정극 단자
6B : 부극 단자
6a : 나사 구멍
7 : 세퍼레이터
20 : 조전지
21 : 전지 모듈
22 : 전지 수용 케이스
22A : 전지 수용부
22B : 기판 수용부
22a : 전지 수용 케이스 벽면
23 : 전지 수용 케이스 구획판
23a : 전지 수용 케이스 구획판 벽면
24 : 이격 상태 검출 수단
24a : 제1 압전 소자(이격 상태 검출 수단)
24b : 제2 압전 소자(이격 상태 검출 수단)
25 : 버스 바
25a : 관통 구멍
26 : 고정용 볼트
27 : 온도 계측 단자
28 : 제1 전압 계측 단자
29 : 제2 전압 계측 단자
30 : BMS
32 : CMU
33 : BMU
33a : 검출 신호 취득부
33b : 이격 거리 평가부
33c : 내압 이상 판정부
33d : 경고 대상 출력부
40 : 전력 부하
41 : 제어 장치
42 : 표시부
51, 52 : 제1 측면
53, 54 : 제2 측면
55 : 상단부면
56 : 코너부
60 : 전지 시스템
65 : 이격 상태 검출 수단
66 : 광원
67 : 제1 광량 검출기
68 : 제2 광량 검출기
70 : 전지 시스템
71 : 이격 상태 검출 수단
72 : 광 투과 부재
72a : 공극
80 : 전지 시스템
81 : 이격 상태 검출 수단
82 : 누액 검출 수단
83 : 광 투과 부재
83a : 공극
84 : 탄성부
85 : 전극부
86, 87 : 도전판
88 : 절연판
89 : 도전 검출기
100 : 상위 시스템
2 : 2차 전지
3 : 전극판
3A : 정극판
3B : 부극판
3a : 정극 탭
3b : 부극 탭
4 : 적층체
5 : 셀 케이스
6 : 전극 단자
6A : 정극 단자
6B : 부극 단자
6a : 나사 구멍
7 : 세퍼레이터
20 : 조전지
21 : 전지 모듈
22 : 전지 수용 케이스
22A : 전지 수용부
22B : 기판 수용부
22a : 전지 수용 케이스 벽면
23 : 전지 수용 케이스 구획판
23a : 전지 수용 케이스 구획판 벽면
24 : 이격 상태 검출 수단
24a : 제1 압전 소자(이격 상태 검출 수단)
24b : 제2 압전 소자(이격 상태 검출 수단)
25 : 버스 바
25a : 관통 구멍
26 : 고정용 볼트
27 : 온도 계측 단자
28 : 제1 전압 계측 단자
29 : 제2 전압 계측 단자
30 : BMS
32 : CMU
33 : BMU
33a : 검출 신호 취득부
33b : 이격 거리 평가부
33c : 내압 이상 판정부
33d : 경고 대상 출력부
40 : 전력 부하
41 : 제어 장치
42 : 표시부
51, 52 : 제1 측면
53, 54 : 제2 측면
55 : 상단부면
56 : 코너부
60 : 전지 시스템
65 : 이격 상태 검출 수단
66 : 광원
67 : 제1 광량 검출기
68 : 제2 광량 검출기
70 : 전지 시스템
71 : 이격 상태 검출 수단
72 : 광 투과 부재
72a : 공극
80 : 전지 시스템
81 : 이격 상태 검출 수단
82 : 누액 검출 수단
83 : 광 투과 부재
83a : 공극
84 : 탄성부
85 : 전극부
86, 87 : 도전판
88 : 절연판
89 : 도전 검출기
100 : 상위 시스템
Claims (5)
- 대략 상자 형상의 전지 수용 케이스와,
복수의 전극판이 적층되어 구성된 적층체 및 상기 적층체를 수용하는 셀 케이스를 갖고, 상기 셀 케이스의 상기 적층체의 적층 방향으로 대향하는 제1 측면 중 적어도 한쪽 및 상기 적층 방향과 직교하는 방향으로 대향하는 제2 측면 중 적어도 한쪽을, 상기 전지 수용 케이스 벽면, 또는 전지 수용 케이스 구획판에 대향시키도록 하여 각각 상기 전지 수용 케이스 내부에 수용된 단전지와,
상기 제1 측면과, 상기 제1 측면에 대향하는 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 제1 이격 거리, 및 상기 제2 측면과, 상기 제2 측면에 대향하는 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 제2 이격 거리를 각각 검출하는 이격 상태 검출 수단과,
상기 이격 상태 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여, 상기 제1 이격 거리와 상기 제2 이격 거리의 양쪽이 작아진 경우에, 대응하는 상기 단전지가 내압 이상이라고 판정하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전지 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 이격 상태 검출 수단은, 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면과, 각각에 대향하는 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판 사이에 끼움 장착된 압전 소자인, 전지 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 압전 소자는, 상기 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판에 장착되어 있는, 전지 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 이격 상태 검출 수단은, 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면의 각각에서, 일변측으로부터 다른 변측을 향해, 대향하는 전지 수용 케이스 벽면 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 사이에 검출광을 투광하는 광원과,
상기 제1 측면 및 상기 제2 측면의 각각의 다른 변측에 설치되고, 상기 검출광의 광량을 검출하는 광량 검출기를 갖는, 전지 시스템. - 제4항에 있어서, 상기 이격 상태 검출 수단은, 상기 광원과 상기 광량 검출기 사이에서, 대응하는 상기 제1 측면 또는 상기 제2 측면과, 대향하는 전지 수용 케이스 벽면, 또는 전지 수용 케이스 구획판과의 사이에 끼움 장착되고, 상기 검출광을 투과 가능한 공극을 갖는 동시에, 탄성적으로 수축 가능한 광 투과 부재를 갖는, 전지 시스템.
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