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公開番号2024098886
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-24
出願番号2023002680
出願日2023-01-11
発明の名称膨れ検出装置
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H01M 10/48 20060101AFI20240717BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電池セルの劣化を電池セルの膨れの観点からより正確に把握し、対処できるようにすることで、ケーシングの破断や、異臭の発生を防止する。
【解決手段】実施形態の膨れ検出装置は、複数の電池セルを収納した筐体と検出ユニットにより検出された電池セルの膨れ変位量が所定量を超えた場合にその旨を通知する監視通知部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の電池セルを収納した筐体と、
前記筐体の所定箇所に設けられ、前記電池セルの膨れを検出する一又は複数の検出ユニットと、
前記検出ユニットにより検出された前記電池セルの膨れ変位量が所定量を超えた場合にその旨を通知する監視通知部と、
を備えた膨れ検出装置。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記検出ユニットは、前記電池セルの膨れが所定量を超えたことを検出する検出素子と、
前記検出素子の状態に基づいて、膨れ検出信号を出力する検出回路と、
を備えた請求項１に記載の膨れ検出装置。
【請求項３】
前記検出素子は、前記電池セルが所定量以上膨れた場合にオン状態となるメカニカルスイッチとして構成され、
前記検出回路は、前記メカニカルスイッチに直列接続された第１抵抗と、
前記メカニカルスイッチ及び前記第１抵抗に並列に接続された第２抵抗と、を備えている、
請求項２に記載の膨れ検出装置。
【請求項４】
前記検出素子は、前記電池セルが所定量以上膨れた場合にオフ状態となるノーマリークローズドスイッチとして構成され、
前記検出回路は、前記ノーマリークローズドスイッチに並列に接続された第１抵抗と、を備えている、
請求項２に記載の膨れ検出装置。
【請求項５】
前記検出素子は、前記電池セルが所定量以上膨れた場合に破断される破断抵抗として構成され、
前記検出回路は、前記破断抵抗に直列接続された第１抵抗と、
前記破断抵抗及び前記第１抵抗に並列に接続された第２抵抗と、を備えている、
請求項２記載の膨れ検出装置。
【請求項６】
前記監視通知部は、前記検出ユニットに所定の電圧を印加して、前記電圧の変化にもとづいて前記電池セルの膨れ変位量が所定量を超えたか否かを判断する、
請求項１に記載の膨れ検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、膨れ検出装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電池セルの再利用目的で劣化診断をする技術が提案されている。
リチウムイオン電池セルの劣化は、内部抵抗の増加と容量の減少で定量化することが可能である。
また、電池セルの劣化の定量化とは別に、リチウムイオン電池セルを直方体形状とした場合、電解液や正極、負極の分解によるガス発生で、例えば、面積のより大きな側面（以下、長側面という）が膨張し、次いで、より面積の小さな側面（以下、短側面という）が膨張する現象が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－２５１４３７号公報
特開２００２－１１７９１１号公報
特開２００９－２７８７６３号公報
特開２００９－０７６２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電池セルの劣化の判断基準としては、内部抵抗の上昇及び容量の減少が知られているが、必ずしも電池セルの膨れと相関関係があるとは限らなかった。
したがって、内部抵抗の増加や容量の減少だけでセルの交換時期やセルの膨れリスクを評価できない場合があった。
したがって、電池セルの劣化を正確に把握することができず、電池セル内部でガスが発生し、金属製の容器において膨れが発生し、ケーシングが電池セルの金属製の容器よりも柔らかい樹脂製である場合、ケーシングの変形にとどまらず、ケーシングが破断したり、電池セルの開放弁が開き、揮発した電解液が放出され異臭が発生してしまったりする虞があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電池セルの劣化を電池セルの膨れの観点からより正確に把握し、対処できるようにすることで、ケーシングの破断や、異臭の発生を防止することが可能な膨れ検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の膨れ検出装置は、複数の電池セルを収納した筐体と、筐体の所定箇所に設けられ、電池セルの膨れを検出する一又は複数の検出ユニットと、検出ユニットにより検出された電池セルの膨れ変位量が所定量を超えた場合にその旨を通知する監視通知部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、実施形態のバッテリシステムの概要構成ブロック図である。
図２は、バッテリモジュール本体の概観斜視図である。
図３は、バッテリモジュール本体の平面図である。
図４は、検出ユニット群の構成例の説明図である。
図５は、バッテリセルの劣化に伴う変形の説明図である。
図６は、ある一定温度でＳＯＣ（ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ）を広域にして充放電を反復しセルの劣化を内部抵抗の上昇及び容量の減少により説明する図である。
図７Ａは、従来のバッテリモジュールの劣化に伴うる変形の説明図（その１）である。
図７Ｂは、従来のバッテリモジュールの劣化に伴うる変形の説明図（その２）である。
図８は、第１実施形態の検出ユニットの概要構成ブロック図である。
図９Ａは、第１実施形態の正常時の状態説明図である。
図９Ｂは、第１実施形態の膨れ時の状態説明図である。
図１０は、第２実施形態の検出ユニットの概要構成ブロック図である。
図１１Ａは、第２実施形態の正常時の状態説明図である。
図１１Ｂは、第２実施形態の膨れ時の状態説明図である。
図１２は、第３実施形態の検出ユニットの概要構成ブロック図である。
図１３Ａは、第３実施形態の正常時の状態説明図である。
図１３Ｂは、第３実施形態の膨れ時の状態説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態のバッテリシステムの概要構成ブロック図である。
バッテリシステム２０は、バッテリユニット２１と、コントローラ２２と、を備えている。
【０００９】
バッテリユニット２１は、複数のバッテリモジュール１０と、正極側コンタクタ（ＭＣ）３１Ｐと、負極側コンタクタ（ＭＣ）３１Ｎと、正極側サービスディスコネクト（ＳＤＣ）３２Ｐと、負極側サービスディスコネクタ（ＳＤＣ）３２Ｎと、ヒューズ３３と、電流センサ（ＣＴ）３４と、ＢＭＵ（Battery Management Unit）３５と、を備えている。
【００１０】
バッテリモジュール１０は、バッテリモジュール本体１０Ａと、ＣＭＵ（Cell Monitoring Unit）１０Ｂと、を備えている。
上記構成において、ＣＭＵ１０Ｂ同士、ＣＭＵ１０Ｂ、ＢＭＵ３５及びコントローラ２２の間は、通信ネットワークとしてのＣＡＮ（Controller Area Network）により相互に通信可能とされている。
（【００１１】以降は省略されています）

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