説明

バッテリー過充電防止装置

【課題】バッテリーの過充電によるスウェリング現象が発生してもバッテリーセルのスウェリングを最小化するとともにバッテリーパックの損傷を防止し、有害ガスの排出を防止するバッテリー過充電防止装置を提供する。
【解決手段】複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュール、バッテリーモジュールの一側に連結され、電圧センサーを含むバッテリー制御部、バッテリーモジュールから離隔して配置され、導電体でなるマウンティングフレーム、及びマウンティングフレームの一側に連結され、マウンティングフレームを接地させる接地部を含み、バッテリー制御部は、電圧センサーがロー(low)電圧を検出した場合、過充電が発生したと判断することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はバッテリー過充電防止装置に係り、より詳しくはバッテリーモジュールにおいて過充電によるスウェリング(swelling)が発生してもバッテリーセルのスウェリングを最小化するとともにバッテリーパックの損傷を防止し、有害ガスの排出を防止するバッテリー過充電防止装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、充放電可能な二次電池はワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広範囲に使われている。
また、二次電池は、ガソリン車両、ディーゼル車両などによる大気汚染を解決するための方案として提示される電気自動車(EV)、ハイブリッド車(HEV)などの動力源としても注目されている。
小型モバイル機器ではデバイス1台当たり一つないし三つのバッテリーセルが使われる。一方、自動車等に使用される中大型デバイスでは高出力でかつ大容量であることが要求され、単位電池として多数のバッテリーセルを電気的に連結した中大型電池パックが使用される。
【0003】
中大型電池パックは、高出力でかつ大容量である反面、できるだけ小さなサイズで軽量であることが要求される、このため、高集積度で積層することができ、対容積比で重量の小さな角形電池、パウチ型電池などが中大型電池パックのバッテリーセルとして主に使用される。その中でも、電解液の液漏れ(涙液)の可能性が低く、軽量で、製造コストが安価なパウチ型電池が特に高い関心を集めている。
中大型電池パックの単位電池(バッテリーセル)としては、従来、ニッケル−水素二次電池が多く使われて来たが、最近は小型電池パックと同様に、単位容積に対する電気出力の高いリチウム二次電池が数多く研究されており、一部は商用化段階にある。
しかしながら、リチウム二次電池は根本的に安全性が低いという問題点を持っている。特に、パウチ型電池は中大型電池パックの単位電池として有力な候補であるが、電池ケースの機械的剛性が低く、容器が破損したときに電解液などの発火性物質が漏洩して火災が発生する恐れがある。高出力と大容量の目的で多数の単位電池が電気的に連結されている中大型電池パックにとって上記の発火の可能性は安全を確保する上で深刻な問題である。
【0004】
さらに、パウチを用いたリチウムポリマー電池は、電解液が一体化したセルの内部に注入されており、各セルが過充電されると電圧が上昇し、過熱によってセル内部の電解液が分解し、可燃性ガスがセルの内部で発生して、パウチが脹れ上がるスウェリング(swelling)現象が発生する。また、陽極と陰極の間の分離膜が溶融し陽極と陰極が短絡して発火するという問題点も持っている(例えば、特許文献1、2参照)。
この問題点を解決するために開発された、バッテリー過充電防止装置の例を図1に示した。図示した技術は、バッテリーの過充電によるバッテリーセルのスウェリング現象が発生した場合、バッテリーセルのカバーが変形してバッテリーの電源を遮断して過充電を防止するものである。しかし、この技術は、過充電を防止する役目を果たしたとき、端子部分が破断されて高価なバッテリーパックがそれ以上使用できなくなる。あるいは、2次的な部品破損を引き起こす恐れがある。さらにスウェリング現象中に発生した有害ガスは、消費者に危険を及ぼす恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2010−183830号公報
【特許文献2】特表2011−504285号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、バッテリーの過充電によるスウェリング現象が発生してもバッテリーセルのスウェリングを最小化するとともにバッテリーパックの損傷を防止し、有害ガスの排出を防止するバッテリー過充電防止装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するためになされた本発明のバッテリー過充電防止装置は、複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュール、バッテリーモジュールの一側に連結され、電圧センサーを含むバッテリー制御部、バッテリーモジュールから離隔して配置され、導電体でなるマウンティングフレーム、及びマウンティングフレームの一側に連結され、マウンティングフレームを接地させる接地部を含み、バッテリー制御部は、電圧センサーがロー(low)電圧を検出した場合、過充電が発生したと判断することを特徴とする。
【0008】
電圧センサーは、バッテリーモジュールが正常に動作している場合、ハイ(high)電圧を検出し、バッテリーモジュールが過充電によってスウェリング(swelling)し、バッテリーモジュールとマウンティングフレームが接触した場合、ロー(low)電圧を検出することができる。
バッテリーモジュールはマウンティングフレームに対向する側を導電体パネルで構成することが好ましい。
バッテリー制御部は、電圧センサーが過充電が発生したと判断した場合、警告灯を点灯させることが好ましい。
バッテリー制御部は、電圧センサーが過充電が発生したと判断した場合、バッテリーモジュールの充電を中断させることが好ましい。
【0009】
上記の目的を達成するための他の実施の形態によるバッテリー過充電防止装置は、複数のバッテリーセルを含む第1バッテリーモジュール、複数のバッテリーセルを含み、第1バッテリーモジュールから離隔して配置される第2バッテリーモジュール、第1バッテリーモジュールの一側に連結され、電圧センサーを含むバッテリー制御部、及び第2バッテリーモジュールの一側に連結され、第2バッテリーモジュールを接地させる接地部を含み、バッテリー制御部は、電圧センサーがロー(low)電圧を検出した場合、過充電が発生したと判断することを特徴とする。
【0010】
電圧センサーは、第1バッテリーモジュール及び第2バッテリーモジュールが正常に動作している場合、ハイ(high)電圧を検出し、第1バッテリーモジュールと第2バッテリーモジュールの少なくともいずれか一方が過充電によってスウェリングすることにより第1バッテリーモジュールと第2バッテリーモジュールが接触した場合、ロー電圧を検出することができる。
第1バッテリーモジュールと第2バッテリーモジュールはそれぞれ互いに対向する側を導電体パネルで構成することが好ましい。
バッテリー制御部は、電圧センサーが過充電が発生したと判断した場合、警告灯を点灯させることが好ましい。
バッテリー制御部は、電圧センサーが過充電が発生したと判断した場合、第1バッテリーモジュールと第2バッテリーモジュールの充電を中断させることが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、バッテリーの過充電によるスウェリング現象が発生してもバッテリーセルのスウェリングを最小化することができる。
また、本発明によれば、バッテリーの過充電が発生してもバッテリーパックの損傷を最小化するとともに過充電を中断させることができる。
さらに、本発明によれば、過充電によるスウェリング現象を最小化することで有害ガスの排出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】従来技術によるバッテリー過充電防止装置を示す図である。
【図2】本発明の実施例によるバッテリー過充電防止装置の構成図である。
【図3】図2の実施例によるバッテリー過充電防止装置の回路図である。
【図4】本発明の他の実施例によるバッテリー過充電防止装置の構成図である。
【図5】図4の実施例によるバッテリー過充電防止装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
図2は本発明の実施例によるバッテリー過充電防止装置の構成図、図3は図2の実施例によるバッテリー過充電防止装置の回路図である。
図2に示した実施例は、一つのバッテリーモジュール10で構成されたバッテリー過充電防止装置であり、バッテリーモジュール10は複数のバッテリーセルを含む。
マウンティングフレーム20は、図示したとおり、バッテリーモジュール10から離隔して配置される。マウンティングフレーム20は導電体でなり、バッテリーモジュール10と電気的に接触しないままでバッテリーモジュール10を固定させる要素として機能する。
【0014】
バッテリー制御部30はバッテリーモジュール10の一側に連結され、バッテリーの充電及び放電などを含むバッテリーの制御機能を担う。一方、本発明において、バッテリー制御部30は内部に電圧センサー(図示せず)を含むことで電圧を検出する役目をする。
接地部40はマウンティングフレーム20の一側に連結され、マウンティングフレーム20を0Vで接地させる役目をする。
好ましくは、バッテリーモジュール10はマウンティングフレーム20と対向する側に電気的導体である導電体パネルを配することにより、スウェリングによるマウンティングフレーム20と電気的に接触する。ここで、電気的接触(electrical contact)とは、二つの物体が合って相互間に電流が流れる接触を意味する。
【0015】
図3に示したとおり、バッテリーモジュール10が正常に動作する場合、バッテリー制御部30の電圧センサーは“ハイ(high)”電圧を検出する。
一方、バッテリー10において過充電によってスウェリングが発生する場合、バッテリーモジュール10は外部に脹れ上がる。この場合、バッテリーモジュール10がマウンティングフレーム20に接触し、電気は接地部40より流出するため、バッテリー制御部30の電圧センサーは“ロー(low)”電圧を検出する。
バッテリー制御部30は“ロー”電圧を検出した場合に過充電が発生したと判断し、これにより警告灯を点灯させるか、あるいは、バッテリーモジュール10の充電を中断させる。
【0016】
図4は本発明の他の実施例によるバッテリー過充電防止装置の構成図、図5は図4の実施例によるバッテリー過充電防止装置の回路図である。
図4に示した実施例は二つのバッテリーモジュール(第1バッテリーモジュール10a、第2バッテリーモジュール10b)からなるバッテリー過充電防止装置であり、バッテリーモジュール10a、10bはそれぞれ複数のバッテリーセルを含む。
第2バッテリーモジュール10bは第1バッテリーモジュール10aから離隔して配置される。
【0017】
バッテリー制御部30は、第1バッテリーモジュール10aの一側に連結され、バッテリーの充電及び放電などを含むバッテリーの制御機能を担う。一方、本発明において、バッテリー制御部30は内部に電圧センサー(図示せず)を含み、電圧を検出する役目をする。
接地部40は第2バッテリーモジュール10bの一側に連結され、第2バッテリーモジュール10bを0Vに接地させる役目をする。
好ましくは、第1バッテリーモジュール10a及び第2バッテリーモジュール10bは、それぞれ向かい合う側を電気的導体である導電体パネルで構成することにより、スウェリングが発生した場合、互いに電気的に接触させる役目をする。
【0018】
一方、図5に示したとおり、バッテリーモジュール10a、10bが正常に動作する場合、バッテリー制御部30の電圧センサーは“ハイ(high)”電圧を検出する。一方、第1バッテリーモジュール10a及び第2バッテリーモジュール10bの少なくともいずれか一方で過充電によってスウェリングが発生した場合、バッテリーモジュール10a、10bはそれぞれ外部に脹れ上がる。この場合、二つのバッテリーモジュール10a、10bは互いに接触し、接地部40によってバッテリー制御部30の電圧センサーは“ロー(low)”電圧を検出する。
バッテリー制御部30は“ロー”電圧を検出した場合、過充電が発生したと判断し、これにより警告灯を点灯させるか、あるいは、バッテリーモジュール10a、10bの充電を中断させる。
【産業上の利用可能性】
【0019】
本発明は、バッテリーモジュールにおいて過充電によるスウェリング(swelling)が発生してもバッテリーが破損されるかあるいはもっと大きな被害が発生する前に過充電を防止する装置であり、車両用の中大型二次電池に適用が可能である。
【符号の説明】
【0020】
10 バッテリーモジュール
10a 第1バッテリーモジュール
10b 第2バッテリーモジュール
20 マウンティングフレーム
30 バッテリー制御部
40 接地部


【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュール、
前記バッテリーモジュールの一側に連結され、電圧センサーを含むバッテリー制御部、
前記バッテリーモジュールから離隔して配置され、導電体でなるマウンティングフレーム、及び
前記マウンティングフレームの一側に連結され、前記マウンティングフレームを接地させる接地部を含み、
前記バッテリー制御部は、
前記電圧センサーがロー(low)電圧を検出した場合、過充電が発生したと判断することを特徴とするバッテリー過充電防止装置。
【請求項2】
前記電圧センサーは、
前記バッテリーモジュールが正常に動作している場合、ハイ(high)電圧を検出し、
前記バッテリーモジュールが過充電によってスウェリング(swelling)し、前記バッテリーモジュールと前記マウンティングフレームが接触した場合、ロー(low)電圧を検出することを特徴とする請求項1に記載のバッテリー過充電防止装置。
【請求項3】
前記バッテリーモジュールは前記マウンティングフレームに対向する側を導電体パネルで構成したことを特徴とする請求項1に記載のバッテリー過充電防止装置。
【請求項4】
前記バッテリー制御部は、前記電圧センサーが過充電が発生したと判断した場合、警告灯を点灯させることを特徴とする請求項1に記載のバッテリー過充電防止装置。
【請求項5】
前記バッテリー制御部は、前記電圧センサーが過充電が発生したと判断した場合、前記バッテリーモジュールの充電を中断させることを特徴とする請求項1に記載のバッテリー過充電防止装置。
【請求項6】
複数のバッテリーセルを含む第1バッテリーモジュール、
複数のバッテリーセルを含み、前記第1バッテリーモジュールから離隔して配置される第2バッテリーモジュール、
前記第1バッテリーモジュールの一側に連結され、電圧センサーを含むバッテリー制御部、及び
前記第2バッテリーモジュールの一側に連結され、前記第2バッテリーモジュールを接地させる接地部を含み、
前記バッテリー制御部は、
前記電圧センサーがロー(low)電圧を検出した場合、過充電が発生したと判断することを特徴とするバッテリー過充電防止装置。
【請求項7】
前記電圧センサーは、前記第1バッテリーモジュール及び前記第2バッテリーモジュールが正常に動作している場合、ハイ(high)電圧を検出し、
前記第1バッテリーモジュールと第2バッテリーモジュールの少なくともいずれか一方が過充電によってスウェリングすることにより前記第1バッテリーモジュールと前記第2バッテリーモジュールが接触した場合、ロー電圧を検出することを特徴とする請求項6に記載のバッテリー過充電防止装置。
【請求項8】
前記第1バッテリーモジュールと前記第2バッテリーモジュールはそれぞれ互いに対向する側を導電体パネルで構成したことを特徴とする請求項6に記載のバッテリー過充電防止装置。
【請求項9】
前記バッテリー制御部は、前記電圧センサーが過充電が発生したと判断した場合、警告灯を点灯させることを特徴とする請求項6に記載のバッテリー過充電防止装置。
【請求項10】
前記バッテリー制御部は、前記電圧センサーが過充電が発生したと判断した場合、前記第1バッテリーモジュールと前記第2バッテリーモジュールの充電を中断させることを特徴とする請求項6に記載のバッテリー過充電防止装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−3136(P2013−3136A)
【公開日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−208813(P2011−208813)
【出願日】平成23年9月26日(2011.9.26)
【出願人】(591251636)現代自動車株式会社 (1,064)
【出願人】(500518050)起亞自動車株式会社 (449)
【Fターム(参考)】