WO2021060062A1

WO2021060062A1 - 衝撃検出装置、及び蓄電パック

Info

Publication number: WO2021060062A1
Application number: PCT/JP2020/034800
Authority: WO
Inventors: 孝生山中; 雄太黒崎
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2021-04-01
Also published as: CN114270197A; JPWO2021060062A1; US20220173444A1; JP7432853B2

Abstract

蓄電パック（１）に搭載されるべき衝撃検出装置（１０）において、衝撃検出回路は、３軸加速度センサから出力される３軸の検出値と、蓄電パック（１）の機構的特性に応じてそれぞれ異なる値に設定された閾値を比較して、許容範囲外の衝撃を検出する。例えば、蓄電パック（１）は、巻回型の円筒型セル（Ｃ１）を含み、巻回軸に沿った方向の軸の閾値が、他の２つの軸の閾値より、絶対値の小さな値に設定されてもよい。

Description

衝撃検出装置、及び蓄電パック

　本発明は、蓄電パックへの衝撃を検出するための衝撃検出装置、及びそれを搭載した蓄電パックに関する。

　近年、電動バイクや電気自転車が普及している。これらの車両の多くには、着脱式で可搬型の電池パックが使用される。可搬型の電池パックは、低速の電気自動車（例えば、コミュータ、ゴルフカート）にも使用される。複数の可搬型の電池パックを交換して使用すれば、充電により走行できない期間を減らすことができる。しかしながら、可搬型の電池パックはユーザが持ち運び可能であるため、車両内に固定されている電池パックと比較して、落下等による衝撃を受ける機会が増加する。電池パックへの衝撃を検出するために３軸加速度センサを使用することが考えられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８－２０２５０号公報

　電池パックは、複数のセルやモジュール、複数のセルやモジュールを接続するバスバー、本体に接続するための端子部を有している。これらの構成部材の機構的な特性により、安全が保証される衝撃強度が、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）で異なってくる。

　本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、蓄電パックに対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出する技術を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本開示のある態様の衝撃検出装置は、蓄電パックに搭載されるべき衝撃検出装置であって、３軸加速度センサと、前記３軸加速度センサから出力される３軸の検出値と、前記蓄電パックの機構的特性に応じてそれぞれ異なる値に設定された閾値を比較して、許容範囲外の衝撃を検出する衝撃検出回路と、を備える。

　なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本開示の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

　本開示によれば、蓄電パックに対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。

実施の形態に係る電池パックの概略構成を模式的に示した斜視図である。実施の形態に係る電池パックが車両に装着された状態において、電池パックの衝撃検出に関連する構成要素を模式的に示した図である。実施の形態に係る電池パック内の衝撃検出装置の構成例を示す図である。巻回型の円筒型セルを模式的に示す図である。積層型のラミネート型セルを模式的に示す図である。図３に示す電池パック内の衝撃検出装置とは別の実施の形態に係る電池パック内の衝撃検出装置の構成例を示す図である。

　図１は、実施の形態に係る電池パック１の概略構成を模式的に示した斜視図である。電池パック１は、電池モジュール（組電池）２及び制御基板３を含む。電池モジュール２は、複数のセルＣ１を含む。セルＣ１には、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル（公称電圧：３．６－３．７Ｖ）を使用する例を想定する。

　図１に示す例では、複数の円筒型セルＣ１が並列接続されて電池モジュール２が構成されている。なお実際には、複数の円筒型セルＣ１が並列接続された並列セルが、複数直列に接続されて電池モジュール２が構成される。並列セルの直列数は、アプリケーションに要求される電圧に応じて決定される。また各並列セルの並列数は、アプリケーションに要求される容量に応じて決定される。

　電池パック１内において電池モジュール２の上部に制御基板３が水平に配置される。なお制御基板３の配置位置や向きは、図１に示す例に限定されるものではなく、設計者が任意に設計することができる。制御基板３には、電池モジュール２の状態を管理するための制御装置が実装される。さらに本実施の形態では、制御基板３に、電池パック１に加わる衝撃を検出するための衝撃検出装置１０が実装される。

　電池パック１の底面に接続部４が設置される。接続部４は、電池モジュール２の正極に接続された正極端子、電池モジュール２の負極に接続された負極端子、及び制御基板３に接続された制御端子を備える。接続部４は、電池パック１が車両側の装着スロットに装着された状態で、車両側の接続部と導通する。

　図２は、実施の形態に係る電池パック１が車両５に装着された状態において、電池パック１の衝撃検出に関連する構成要素を模式的に示した図である。電池パック１内において、電池モジュール２の正極端子および負極端子と、接続部４の正極端子＋および負極端子－とを繋ぐ電流経路上にリレーＲＹ１が設けられる。

　車両５は、インバータ５１、モータ５２及び車両制御部５３を含む。インバータ５１は力行時、電池パック１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５２に供給する。回生時、モータ５２から供給される交流電力を直流電力に変換して、電池パック１に供給する。モータ５２は三相交流モータであり、力行時、インバータ５１から供給される交流電力に応じて回転する。回生時、減速による回転エネルギーを交流電力に変換してインバータ５１に供給する。車両制御部５３は、車両５全体を制御する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。車両制御部５３は、電池パック１内の衝撃検出装置１０から電池モジュール２の異常信号を受信することができる。

　電池パック１内の衝撃検出装置１０は、３軸加速度センサ１１及び衝撃検出回路１２を含む。衝撃検出回路１２はアナログ回路部１３及びデジタル回路部１４を含む。

　図３は、実施の形態に係る電池パック１内の衝撃検出装置１０の構成例を示す図である。３軸加速度センサ１１は、センサに加わる加速度を３軸で検出し、検出した加速度に応じた電気信号を３チャンネルで出力する。３軸加速度センサ１１として例えば、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)型の加速度センサや圧電素子型の加速度センサを使用することができる。圧電素子型などの加速度センサの形態によっては、３軸の各方向ごとに加速度を検出する加速度センサを組み合わせて３軸加速度センサ１１として用いられる。

　衝撃検出回路１２のアナログ回路部１３は主な構成要素として、Ｘ軸検出部１３１ｘ、Ｘ軸ピーク判定部１３２ｘ、Ｘ軸積分器１３４ｘ、Ｘ軸エネルギー判定部１３５ｘ、Ｙ軸検出部１３１ｙ、Ｙ軸ピーク判定部１３２ｙ、Ｙ軸積分器１３４ｙ、Ｙ軸エネルギー判定部１３５ｙ、Ｚ軸検出部１３１ｚ、Ｚ軸ピーク判定部１３２ｚ、Ｚ軸積分器１３４ｚ、及びＺ軸エネルギー判定部１３５ｚを含む。

　デジタル回路部１４は、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）１４１及び不揮発メモリ１４２を含む。不揮発メモリ１４２として例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）またはフラッシュメモリを使用することができる。

　以下、３軸加速度センサ１１として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ごとに、２．５Ｖを中心値とした、正方向または負方向の１Ｇあたりの変化に対して＋０．０５Ｖまたは－０．０５Ｖ変化する３軸加速度センサを使用する例を説明する。なお、アナログ回路部１３の電源電圧は５Ｖとする。

　Ｘ軸検出部１３１ｘは、３軸加速度センサ１１の出力値を取得し、３軸加速度センサ１１の出力値の加速度成分（±０．０５Ｖ／Ｇ）を絶対値に変換した値（２．５Ｖ＋｜±０．０５Ｖ／Ｇ｜）を出力する。Ｘ軸ピーク判定部１３２ｘは、Ｘ軸検出部１３１ｘの出力値とＸ軸ピーク閾値ＴＨｐｘを比較し、Ｘ軸検出部１３１ｘの出力値がＸ軸ピーク閾値ＴＨｐｘを超えたとき有意な信号（ハイレベル信号）を出力し、超えないとき非有意な信号（ローレベル信号）を出力する。例えば、許容できない加速度値を７Ｇに設定する場合、ピーク閾値ＴＨｐｘは２．８５Ｖ（＝２．５＋０．０５×７）に設定される。バッファ１３３ｘは、Ｘ軸検出部１３１ｘの出力値を一時保持する。

　Ｘ軸検出部１３１ｘの出力値はパルス信号に変換されて、Ｘ軸積分器１３４ｘに出力される。Ｘ軸積分器１３４ｘは、Ｘ軸検出部１３１ｘの出力値を積分して一定期間の電池パック１のＸ軸方向のエネルギー値を積算する。Ｘ軸積分器１３４ｘは、電池パック１が衝撃を受けた際の所定期間のＸ軸方向のエネルギー値を積算する。なお、Ｘ軸積分器１３４ｘはコンデンサを放電させる放電経路を有しており、Ｘ軸積分器１３４ｘの出力値は一定期間ごとにリセットされる。また、ＭＰＵ１４１が起動され、後述するＭＰＵ１４１による衝撃加速度のピーク値とエネルギー量の２つの基準値で衝撃強度判定が実行される度にその後Ｘ軸積分器１３４ｘの出力値はリセットされる。

　Ｘ軸エネルギー判定部１３５ｘは、Ｘ軸積分器１３４ｘの出力値とＸ軸エネルギー閾値ＴＨｅｘを比較し、Ｘ軸積分器１３４ｘの出力値がＸ軸エネルギー閾値ＴＨｅｘを超えたとき有意な信号（ハイレベル信号）を出力し、超えないとき非有意な信号（ローレベル信号）を出力する。例えば、１．０秒間にＸ軸に積算される許容できない衝撃エネルギー値を２０Ｇに設定する場合、エネルギー閾値ＴＨｅｘは例えば、３．５Ｖ（＝２．５＋０．０５×２０）に設定される。バッファ１３６ｘは、Ｘ軸積分器１３４ｘの出力値を一時保持する。

　Ｘ軸ＡＮＤ回路１３７ｘは、Ｘ軸ピーク判定部１３２ｘの出力と、Ｘ軸エネルギー判定部１３５ｘの出力の論理積を出力する。即ち、Ｘ軸ＡＮＤ回路１３７ｘは、Ｘ軸検出部１３１ｘの出力値がＸ軸ピーク閾値ＴＨｐｘを超え、かつＸ軸積分器１３４ｘの出力値がＸ軸エネルギー閾値ＴＨｅｘを超えているときハイレベル信号を出力し、それ以外のときローレベル信号を出力する。

　以上に説明した、Ｘ軸検出部１３１ｘ、Ｘ軸ピーク判定部１３２ｘ、バッファ１３３ｘ、Ｘ軸積分器１３４ｘ、Ｘ軸エネルギー判定部１３５ｘ、バッファ１３６ｘ及びＸ軸ＡＮＤ回路１３７ｘと同様の構成要素が、Ｙ軸およびＺ軸にもそれぞれ設けられる。

　Ｘ軸ピーク閾値ＴＨｐｘ、Ｙ軸ピーク閾値ＴＨｐｙ、Ｚ軸ピーク閾値ＴＨｐｚは、電池パック１の機構的特性に応じてそれぞれ異なる値に設定される。また、Ｘ軸エネルギー閾値ＴＨｅｘ、Ｙ軸エネルギー閾値ＴＨｅｙ、Ｚ軸エネルギー閾値ＴＨｅｚも、電池パック１の機構的特性に応じてそれぞれ異なる値に設定される。例えば、事前に電池パック１の落下試験を実施し、３方向のそれぞれについて、許容範囲内の衝撃と許容範囲外の衝撃を分けるためのピーク閾値とエネルギー閾値を導出する。許容範囲内の衝撃とは、電池メーカの安全保証範囲内の衝撃であり、電池パック１の使用継続が許容される。許容範囲外の衝撃とは、電池メーカの安全保証範囲外の衝撃であり、電池パック１の使用継続が禁止される。この場合、電池パック１を廃棄するか修理する必要がある。あるいは電池パック１の安全性を検証し、この検証結果に応じて電池パック１の廃棄、修理、使用継続が決定される。Ｘ軸ピーク閾値ＴＨｐｘ、Ｙ軸ピーク閾値ＴＨｐｙ、Ｚ軸ピーク閾値ＴＨｐｚ、およびＸ軸エネルギー閾値ＴＨｅｘ、Ｙ軸エネルギー閾値ＴＨｅｙ、Ｚ軸エネルギー閾値ＴＨｅｚは、許容範囲内の衝撃に基づいて安全保証範囲境界にマージンを持たせて設定されることにより、許容範囲外の衝撃と判断される場合であっても電池パック１の使用継続が可能な場合も想定される。なお、Ｘ軸ピーク閾値ＴＨｐｘ、Ｙ軸ピーク閾値ＴＨｐｙ、Ｚ軸ピーク閾値ＴＨｐｚの少なくとも１つの閾値を他の閾値と相違する値に設定する場合もＸ軸ピーク閾値ＴＨｐｘ、Ｙ軸ピーク閾値ＴＨｐｙ、Ｚ軸ピーク閾値ＴＨｐｚをそれぞれ異なる値に設定することに相当する。また、Ｘ軸エネルギー閾値ＴＨｅｘ、Ｙ軸エネルギー閾値ＴＨｅｙ、Ｚ軸エネルギー閾値ＴＨｅｚの少なくとも１つの閾値を他の閾値と相違する値に設定する場合もＸ軸エネルギー閾値ＴＨｅｘ、Ｙ軸エネルギー閾値ＴＨｅｙ、Ｚ軸エネルギー閾値ＴＨｅｚをそれぞれ異なる値に設定することに相当する。

　図４は、巻回型の円筒型セルを模式的に示す図である。円筒型セルは、シート状の正極材、負極材、両極材を隔てるセパレータを重ねて巻回することにより生成される。円筒型セルは、巻回軸に沿った方向（図４では、Ｚ軸方向）の衝撃に相対的に弱く、巻回軸に対して垂直方向（図４では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）の衝撃に対して相対的に強い性質がある。そこで、巻回型の円筒型セルでは、Ｚ軸の閾値ＴＨｐｚ、ＴＨｅｚを、Ｘ軸の閾値ＴＨｐｘ、ＴＨｅｘ及びＹ軸の閾値ＴＨｐｙ、ＴＨｅｙより、絶対値の小さな値に設定する。なお、巻回型の角型セルを使用する場合も同様の考察があてはまる。

　図５は、積層型のラミネート型セルを模式的に示す図である。ラミネート型セルは、シート状の正極材、セパレータ、負極材、セパレータを順番に積層していくことにより生成される。ラミネート型セルは、積層方向に沿った方向（図５では、Ｙ軸方向）の衝撃に相対的に強く、積層方向に対して垂直方向（図５では、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向）の衝撃に対して相対的に弱い性質がある。そこで、積層型のラミネート型セルでは、Ｙ軸の閾値ＴＨｐｙ、ＴＨｅｙを、Ｘ軸の閾値ＴＨｐｘ、ＴＨｅｘ及びＺ軸の閾値ＴＨｐｚ、ＴＨｅｚより、絶対値の大きな値に設定する。なお、積層型の角型セルを使用する場合も同様の考察があてはまる。

　図３に戻る。ＯＲ回路１３８は、Ｘ軸ＡＮＤ回路１３７ｘの出力と、Ｙ軸ＡＮＤ回路１３７ｙの出力と、Ｚ軸ＡＮＤ回路１３７ｚの出力の論理和をＭＰＵ１４１の起動端子に出力する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の少なくとも１つの軸で閾値を超える衝撃が検出されると、ＯＲ回路１３８は、ハイレベル信号をＭＰＵ１４１の起動端子に出力する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての軸で閾値を超える衝撃が検出されない状態では、ＯＲ回路１３８は、ローレベル信号をＭＰＵ１４１の起動端子に出力する。

　アナログ回路部１３及びデジタル回路部１４には、電池モジュール２から電源が供給される。アナログ回路部１３は常時動作している。一方、デジタル回路部１４は消費電力を抑制するため、通常時は停止している。ＭＰＵ１４１は通常時、シャットダウン状態、スリープ状態またはスタンバイ状態に制御されている。ＭＰＵ１４１は起動端子の信号レベルが、ローレベルからハイレベルに遷移すると起動する。ＭＰＵ１４１は起動すると、バッファ１３３ｘ、１３６ｘ、１３３ｙ、１３６ｙ、１３３ｚ、１３６ｚにそれぞれ保持されているＸ軸検出部１３１ｘの出力値、Ｘ軸積分器１３４ｘの出力値、Ｙ軸検出部１３１ｙの出力値、Ｙ軸積分器１３４ｙの出力値、Ｚ軸検出部１３１ｚの出力値、Ｚ軸積分器１３４ｚの出力値を内部に取り込む。

　バッファ１３３ｘ、１３６ｘ、１３３ｙ、１３６ｙ、１３３ｚ、１３６ｚは、許容範囲外の衝撃が検出されてからＭＰＵ１４１が起動するまでの時間、衝撃検出時のＸ軸検出部１３１ｘの出力値、Ｘ軸積分器１３４ｘの出力値、Ｙ軸検出部１３１ｙの出力値、Ｙ軸積分器１３４ｙの出力値、Ｚ軸検出部１３１ｚの出力値、Ｚ軸積分器１３４ｚの出力値を保持する作用を担う。衝撃検出時のＸ軸検出部１３１ｘの出力値は、Ｘ軸方向の衝撃加速度のピーク値を示し、衝撃検出時のＸ軸積分器１３４ｘの出力値は、Ｘ軸方向の衝撃加速度のエネルギー量を示す。Ｙ軸およびＺ軸も同様である。

　ＭＰＵ１４１は、取り込んだＸ軸検出部１３１ｘの出力値、Ｘ軸積分器１３４ｘの出力値、Ｙ軸検出部１３１ｙの出力値、Ｙ軸積分器１３４ｙの出力値、Ｚ軸検出部１３１ｚの出力値、Ｚ軸積分器１３４ｚの出力値を不揮発メモリ１４２に記録する。不揮発メモリ１４２に記録されたデータは、後日、衝撃解析に利用される。

　またＭＰＵ１４１は起動端子の信号レベルが、ローレベルからハイレベルに遷移するとリレーＲＹ１をオープン（オフ）して、電池モジュール２の充放電を禁止する。さらに電池パック１が車両５に装着された場合、ＭＰＵ１４１は車両制御部５３に、電池モジュール２の異常信号を送信する。

　以上に説明した衝撃検出装置１０による衝撃検出処理は、電池パック１が車両５に装着されていない状態で実行される。電池パック１が車両５に装着されている状態では、衝撃検出装置１０による衝撃検出処理を停止してもよい。例えば、車両５側に、車両５に対する衝撃検出機能が備わっていれば、電池パック１内で別途に衝撃検出処理を実行する必要性が低い。なお、車両５側に、車両５に対する衝撃検出機能が備わっていない場合は、電池パック１内で上述の衝撃検出処理を実行する。

　以上説明したように本実施の形態によれば、低消費電力で、電池パック１に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。本実施の形態では、３軸加速度センサ１１を使用し、各軸の閾値が機構的特性に応じて異なる値に設定されている。３軸加速度センサ１１で加速度が検出されると、衝撃加速度のピーク値と、衝撃加速度が加わっている時間（エネルギー量）の２つの基準値で衝撃強度判定を行う。少なくとも１つの軸で閾値を超えた衝撃加速度が検出された場合、ＭＰＵ１４１を起動する。ＭＰＵ１４１は、衝撃加速度のピーク値とエネルギー量を軸ごとに不揮発メモリ１４２に保存する。またＭＰＵ１４１は、リレーカット等の安全制御を実行する。

　閾値を超えた衝撃加速度が検出されない状態では、ＭＰＵ１４１がシャットダウン状態、スリープ状態またはスタンバイ状態に制御されるため、ＭＰＵ１４１の消費電力を抑制することができる。閾値を超えた衝撃加速度が検出された場合は、上述の安全制御が実行されるため、不安全な状態で電池パック１が使用されることを防止することができる。電池パック１の場合、外観上異常がないように見えても、内部の電池モジュール２に異常が発生している場合がある。

　衝撃加速度のピーク値とエネルギー量の２つの基準値で衝撃強度判定を行うため、許容範囲の衝撃によりＭＰＵ１４１を起動させ、不必要な安全制御が発動されることを防止することができる。また３軸で判定するため、電池パック１の機構的特性をきめ細かく考慮することができ、許容範囲内の衝撃であるか否かを高精度に判定することができる。また３軸で判定するため、電池パック１の運搬により発生する加速度や、許容範囲の衝撃により、不必要にＭＰＵ１４１を起動させることを防止することができる。

　図６は、図３に示す電池パック内の衝撃検出装置とは別の実施の形態に係る電池パック内の衝撃検出装置の構成例を示す図である。図６に示す衝撃検出装置は、Ｘ軸ＡＮＤ回路１３７ｘに代えてＸ軸ピーク判定部１３２ｘの出力とＸ軸エネルギー判定部１３５ｘの出力との論理和を出力するＸ軸ＯＲ回路１３９ｘを、Ｙ軸ＡＮＤ回路１３７ｙに代えてＹ軸ピーク判定部１３２ｙの出力とＹ軸エネルギー判定部１３５ｙの出力との論理和を出力するＹ軸ＯＲ回路１３９ｙを、およびＺ軸ＡＮＤ回路１３７ｚに代えてＺ軸ピーク判定部１３２ｚの出力とＺ軸エネルギー判定部１３５ｚの出力との論理和を出力するＺ軸ＯＲ回路１３９ｚを備える。なお、図６において図３に示す構成要素と同一な構成要素には同一の図番を付している。

　Ｘ軸ＯＲ回路１３９ｘは、Ｘ軸ピーク判定部１３２ｘの出力と、Ｘ軸エネルギー判定部１３５ｘの出力の論理和を出力する。即ち、Ｘ軸ＯＲ回路１３９ｘは、Ｘ軸検出部１３１ｘの出力値がＸ軸ピーク閾値ＴＨｐｘを超えるか、Ｘ軸積分器１３４ｘの出力値がＸ軸エネルギー閾値ＴＨｅｘを超えているときハイレベル信号を出力し、それ以外のときローレベル信号を出力する。

　同様に、Ｙ軸ＯＲ回路１３９ｙは、Ｙ軸検出部１３１ｙの出力値がＹ軸ピーク閾値ＴＨｐｙを超えるか、Ｙ軸積分器１３４ｙの出力値がＹ軸エネルギー閾値ＴＨｅｙを超えているときハイレベル信号を出力し、それ以外のときローレベル信号を出力する。Ｚ軸ＯＲ回路１３９ｚは、Ｚ軸検出部１３１ｚの出力値がＺ軸ピーク閾値ＴＨｐｚを超えるか、Ｚ軸積分器１３４ｚの出力値がＺ軸エネルギー閾値ＴＨｅｚを超えているときハイレベル信号を出力し、それ以外のときローレベル信号を出力する。

　ＯＲ回路１３８は、Ｘ軸ＯＲ回路１３９ｘの出力と、Ｙ軸ＯＲ回路１３９ｙの出力と、Ｚ軸ＯＲ回路１３９ｚの出力の論理和をＭＰＵ１４１の起動端子に出力する。そのため、ＯＲ回路１３８は、Ｘ軸ピーク閾値ＴＨｐｘ、Ｙ軸ピーク閾値ＴＨｐｙ、Ｚ軸ピーク閾値ＴＨｐｚ、およびＸ軸エネルギー閾値ＴＨｅｘ、Ｙ軸エネルギー閾値ＴＨｅｙ、Ｚ軸エネルギー閾値ＴＨｅｚのうち少なくとも１つで閾値を超えた衝撃加速度が検出されると、ハイレベル信号をＭＰＵ１４１の起動端子に出力する。したがって、ＭＰＵ１４１が起動され、ＭＰＵ１４１はバッファ１３３ｘ、１３３ｙ、１３３ｚにそれぞれ保持された各出力値によりＸ，Ｙ，Ｚの各軸の衝撃加速度のピーク値とバッファ１３６ｘ、１３６ｙ、１３６ｚにそれぞれ保持された各出力値によりＸ，Ｙ，Ｚの各軸の衝撃加速度のエネルギー量により電池パック１の使用継続が許容される許容範囲内の衝撃か許容範囲外の衝撃かを判断する。

　以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

　上述の実施の形態では、セルＣ１に、リチウムイオン電池を使用する例を想定したが、電気二重層キャパシタ等のキャパシタを使用することも可能である。キャパシタの場合も電池と同様に、円筒型、角型、ラミネート型などがあり、それぞれ機構的特性が異なる。

　また上述の実施の形態では、衝撃加速度のピーク値とエネルギー量の２つの基準値で落下衝撃判定を行う例を説明した。この点、衝撃加速度のピーク値だけで落下衝撃判定を行ってもよい。この場合、図３に示した積分器１３４、エネルギー判定部１３５、バッファ１３６、ＡＮＤ回路１３７は不要になる。これによれば、衝撃検出回路１２のコストを削減することができる。

　また上述の実施の形態では、衝撃加速度のピーク値とエネルギー量の２つの検出値と２つの閾値との比較結果のＡＮＤ条件で、許容範囲外の衝撃であるか否かを判定した。この点、当該２つの比較結果のＯＲ条件で、許容範囲外の衝撃であるか否かを判定してもよい。この場合、より安全性を重視した設計となる。

　また上述の実施の形態では、車両５に装着する電池パック１を説明した。この点、電池パック１は、電子機器に装着する電池パック１でもよい。例えば、ノート型ＰＣに装着する電池パック１でもよい。ノート型ＰＣに装着された状態では、電池パック１内の衝撃検出装置１０による衝撃検出処理を停止し、ノート型ＰＣから分離された状態において当該衝撃検出処理を実行する。

　なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

［項目１］
　蓄電パック（１）に搭載されるべき衝撃検出装置（１０）であって、
　３軸加速度センサ（１１）と、
　前記３軸加速度センサ（１１）から出力される３軸の検出値と、前記蓄電パック（１）の機構的特性に応じてそれぞれ異なる値に設定された閾値を比較して、許容範囲外の衝撃を検出する衝撃検出回路（１２）と、
　を備えることを特徴とする衝撃検出装置（１０）。
　これによれば、蓄電パック（１）に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
［項目２］
　前記蓄電パック（１）は、巻回型の円筒型セル（Ｃ１）または角型セル（Ｃ１）を含み、
　巻回軸に沿った方向の軸の閾値が、他の２つの軸の閾値より、絶対値の小さな値に設定されることを特徴とする項目１に記載の衝撃検出装置（１０）。
　これによれば、巻回型の円筒型セル（Ｃ１）または角型セル（Ｃ１）を使用した蓄電パック（１）に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
［項目３］
　前記蓄電パック（１）は、積層型の角型セル（Ｃ１）またはラミネート型セル（Ｃ１）を含み、
　積層方向に沿った方向の軸の閾値が、他の２つの軸の閾値より、絶対値の大きな値に設定されることを特徴とする項目１に記載の衝撃検出装置（１０）。
　これによれば、積層型の角型セル（Ｃ１）またはラミネート型セル（Ｃ１）を使用した蓄電パック（１）に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
［項目４］
　前記衝撃検出回路（１２）は、
　常時動作しているアナログ回路部（１３）と、
　通常時停止しているデジタル回路部（１４）と、を含み、
　前記アナログ回路部（１３）は、前記検出値が前記閾値を超えた軸を検出した場合、前記デジタル回路部（１４）内のプロセッサ（１４１）を起動させることを特徴とする項目１から３のいずれか１項に記載の衝撃検出装置（１０）。
　これによれば、低消費電力で、蓄電パック（１）に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
［項目５］
　前記衝撃検出回路（１２）は、
　前記３軸の検出値が、前記３軸のピーク閾値をそれぞれ超えたか否か判定する第１判定部（１３２ｘ、１３２ｙ、１３２ｚ）と、
　前記３軸の検出値がそれぞれ入力される３つの積分器（１３４ｘ、１３４ｙ、１３４ｚ）と、
　前記３つの積分器（１３４ｘ、１３４ｙ、１３４ｚ）の出力値が、前記３軸のエネルギー閾値をそれぞれ超えたか否か判定する第２判定部（１３５ｘ、１３５ｙ、１３５ｚ）と、を含み、
　前記検出値が前記ピーク閾値を超え、かつ前記積分器の出力値が前記エネルギー閾値を超えた軸が発生した場合、前記許容範囲外の衝撃が加わったと判定されることを特徴とする項目１から３のいずれか１項に記載の衝撃検出装置（１０）。
　これによれば、ピーク値とエネルギー量を用いて、蓄電パック（１）に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
［項目６］
　前記衝撃検出回路（１２）は、
　常時動作しているアナログ回路部（１３）と、
　通常時停止しているデジタル回路部（１４）と、を含み、
　前記アナログ回路部（１３）は、前記第１判定部（１３２ｘ、１３２ｙ、１３２ｚ）、前記積分器（１３４ｘ、１３４ｙ、１３４ｚ）及び前記第２判定部（１３５ｘ、１３５ｙ、１３５ｚ）を含み、
　前記第１判定部（１３２ｘ、１３２ｙ、１３２ｚ）及び前記第２判定部（１３５ｘ、１３５ｙ、１３５ｚ）は、前記検出値が前記ピーク閾値を超え、かつ前記積分器の出力値が前記エネルギー閾値を超えた軸を検出した場合、前記デジタル回路部（１４）内のプロセッサ（１４１）を起動させることを特徴とする項目５に記載の衝撃検出装置（１０）。
　これによれば、低消費電力で、蓄電パック（１）に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
［項目７］
　前記衝撃検出回路（１２）は、
　前記３軸の検出値をそれぞれ一定期間積算する３つの積分器（１３４ｘ、１３４ｙ、１３４ｚ）を含み、
　前記３軸の検出値、および前記積分器の出力値により前記許容範囲外の衝撃が加わったと判定されることを特徴とする項目１から３のいずれか１項に記載の衝撃検出装置（１０）。
　これによれば、ピーク値とエネルギー量を用いて、蓄電パック（１）に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
［項目８］
　前記衝撃検出回路（１２）は、
　常時動作しているアナログ回路部（１３）と、
　通常時停止しているデジタル回路部（１４）と、を含み、
　前記アナログ回路部（１３）は、前記３軸の検出値が、前記３軸のピーク閾値をそれぞれ超えたか否か判定する第１判定部（１３２ｘ、１３２ｙ、１３２ｚ）と、前記３つの積分器（１３４ｘ、１３４ｙ、１３４ｚ）の出力値が、前記３軸のエネルギー閾値をそれぞれ超えたか否か判定する第２判定部（１３５ｘ、１３５ｙ、１３５ｚ）と、を含み、
　前記第１判定部（１３２ｘ、１３２ｙ、１３２ｚ）及び前記第２判定部（１３５ｘ、１３５ｙ、１３５ｚ）は、前記検出値が前記ピーク閾値を超えたこと、および前記積分器の出力値が前記エネルギー閾値を超えたことの少なくとも１つを検出した場合、前記デジタル回路部（１４）内のプロセッサ（１４１）を起動させることを特徴とする項目７に記載の衝撃検出装置（１０）。
　これによれば、低消費電力で、蓄電パック（１）に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
［項目９］
　前記プロセッサ（１４１）は、前記許容範囲外の衝撃が加わったことが検出されると、複数のセル（Ｃ１）の充放電を禁止することを特徴とする項目４、６、８のいずれか１項に記載の衝撃検出装置（１０）。
　これによれば、蓄電パック（１）の安全性を確保することができる。
［項目１０］
　前記衝撃検出装置（１０）は、前記蓄電パック（１）が給電対象機器（５）に装着された状態では、衝撃検出処理を停止することを特徴とする項目１から９のいずれか１項に記載の衝撃検出装置（１０）。
　これによれば、低消費電力で、蓄電パック（１）に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる。
［項目１１］
　複数のセル（Ｃ１）と、
　項目１から１０のいずれか１項に記載の衝撃検出装置（１０）と、
　を備えることを特徴とする蓄電パック（１）。
　これによれば、蓄電パック（１）に対する許容範囲外の衝撃を高精度に検出することができる蓄電パック（１）を実現できる。

　１　電池パック、　２　電池モジュール、　Ｃ１　セル、　３　制御基板、　４　接続部、　１０　衝撃検出装置、　５　車両、　５１　インバータ、　５２　モータ、　５３　車両制御部、　ＲＹ１　リレー、　１１　３軸加速度センサ、　１２　衝撃検出回路、　１３　アナログ回路部、　１３１ｘ　Ｘ軸検出部、　１３２ｘ　Ｘ軸ピーク判定部、　１３３ｘ　バッファ、　１３４ｘ　Ｘ軸積分器、　１３５ｘ　Ｘ軸エネルギー判定部、　１３６ｘ　バッファ、　１３７ｘ　Ｘ軸ＡＮＤ回路、　１３９ｘ　Ｘ軸ＯＲ回路、　１３１ｙ　Ｙ軸検出部、　１３２ｙ　Ｙ軸ピーク判定部、　１３３ｙ　バッファ、　１３４ｙ　Ｙ軸積分器、　１３５ｙ　Ｙ軸エネルギー判定部、　１３６ｙ　バッファ、　１３７ｙ　Ｙ軸ＡＮＤ回路、　１３９ｙ　Ｙ軸ＯＲ回路、　１３１ｚ　Ｚ軸検出部、　１３２ｚ　Ｚ軸ピーク判定部、　１３３ｚ　バッファ、　１３４ｚ　Ｚ軸積分器、　１３５ｚ　Ｚ軸エネルギー判定部、　１３６ｚ　バッファ、　１３７ｚ　Ｚ軸ＡＮＤ回路、　１３９ｚ　Ｚ軸ＯＲ回路、　１３８　ＯＲ回路、　１４　デジタル回路部、　１４１　ＭＰＵ、　１４２　不揮発メモリ。

Claims

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