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JP6933071B2 - Battery system - Google Patents
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JP6933071B2 - Battery system - Google Patents

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Description

本開示は、車両などに搭載される電池モジュールに関する。 The present disclosure relates to a battery module mounted on a vehicle or the like.

電池モジュールに含まれる複数の単電池の各々においては、過充電や内部短絡などの異常に伴って単電池内が過剰に発熱し、この発熱に伴って単電池内にガスが発生し得る。このガス(以下「発煙ガス」ともいう)が多量に発生すると、単電池の内部圧力が上昇する。この内部圧力の上昇を抑制するために、単電池には内部のガスを外部に排出するための排気部が設けられるものが存在する。単電池の内部から排気部を通って外部に排出されるガスは、可燃性物質を含むため、酸素と反応して発熱されないようにすることが望ましい。 In each of the plurality of cells included in the battery module, the inside of the cell generates excessive heat due to an abnormality such as overcharging or an internal short circuit, and gas may be generated in the cell due to this heat generation. When a large amount of this gas (hereinafter, also referred to as “smoke gas”) is generated, the internal pressure of the cell increases. In order to suppress this increase in internal pressure, some cell cells are provided with an exhaust unit for discharging the internal gas to the outside. Since the gas discharged from the inside of the cell to the outside through the exhaust part contains flammable substances, it is desirable not to generate heat by reacting with oxygen.

特開2014−33824号公報(特許文献1)には、複数の単電池を含む電池モジュールの外側に消火容器が設けられた電池システムが開示されている。この電池システムにおいては、単電池から発煙ガスが排出された場合に消火容器内の消火剤を電池モジュールに噴出するように構成されている。電池モジュール内に噴出された消火剤によって、発煙ガスの発熱が抑制される。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-33824 (Patent Document 1) discloses a battery system in which a fire extinguishing container is provided on the outside of a battery module including a plurality of cell cells. In this battery system, when smoke gas is discharged from the cell, the fire extinguishing agent in the fire extinguishing container is ejected to the battery module. The extinguishing agent ejected into the battery module suppresses the heat generation of the smoked gas.

特開2014−33824号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-33824

電気自動車などの二次電池を備える車両に搭載される電池システムにおいては、電池モジュールに異常が生じた場合、発煙ガスの発熱を抑制することに加えて、発煙ガスの発生を検出することが望まれている。発煙ガスを発生した異常な電池モジュールの通電を停止するなどの制御を行なうためである。 In a battery system installed in a vehicle equipped with a secondary battery such as an electric vehicle, it is desired to detect the generation of smoked gas in addition to suppressing the heat generation of smoked gas when an abnormality occurs in the battery module. It is rare. This is to perform control such as stopping the energization of an abnormal battery module that has generated fuming gas.

発煙ガスの発生を検出する手段としては、たとえば、発煙ガスの排気通路に温度センサを設け、温度センサで検出した温度が基準温度を超えた場合に、発煙ガスが発生したことを検出することが考えられる。しかしながら、発煙ガスの発生に伴って排気通路内に消火剤が噴出されると、発煙ガスが消火剤と混合されて発煙ガスの温度が低下してしまう。そのため、発煙ガスが発生しているにも関わらず、温度センサで検出した温度が基準温度を超えず、発煙ガスの発生を精度よく検出することができなくなる可能性がある。 As a means for detecting the generation of smoked gas, for example, a temperature sensor is provided in the exhaust passage of the smoked gas, and when the temperature detected by the temperature sensor exceeds the reference temperature, it is possible to detect that the smoked gas is generated. Conceivable. However, if the extinguishing agent is ejected into the exhaust passage along with the generation of the fuming gas, the fuming gas is mixed with the extinguishing agent and the temperature of the fuming gas drops. Therefore, even though the smoked gas is generated, the temperature detected by the temperature sensor does not exceed the reference temperature, and the generation of the smoked gas may not be detected accurately.

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、発煙ガスの発熱を抑制しつつ、発煙ガスの発生を検出可能な電池モジュールを提供することである。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a battery module capable of detecting the generation of smoked gas while suppressing heat generation of smoked gas.

本開示に係る電池モジュールは、内部から外部へ発煙ガスを排出する排気部が各々に形成された複数の単電池と、排気部のそれぞれに連通され、排気部から排出される発煙ガスが流れる排気通路と、排気通路内に設けられた消火容器とを備える。消火容器は、消火剤と、発煙ガスよりも発熱性が小さく、かつ比熱が低い材料とを含む消火混合剤を収容し、発煙ガスの熱によって破断して消火混合剤を排気通路内に噴出する。 The battery module according to the present disclosure includes a plurality of single batteries each having an exhaust unit for discharging smoke gas from the inside to the outside, and an exhaust gas which is communicated with each of the exhaust parts and the exhaust gas discharged from the exhaust part flows. It is provided with a passage and a fire extinguishing container provided in the exhaust passage. The fire extinguishing container contains a fire extinguishing agent and a fire extinguishing mixture containing a material having a lower heat generation and a lower specific heat than the smoke gas, and is broken by the heat of the smoke gas to eject the fire extinguishing mixture into the exhaust passage. ..

上記構成によれば、発煙ガスが流れる排気通路に消火容器が配置される。消火容器には、消火剤と、発煙ガスよりも発熱性が小さく、かつ比熱が低い材料(以下「低比熱材」ともいう)とが混合された消火混合剤が収容されている。発煙ガスの熱によって消火容器が破断されて消火混合剤が噴出されると、消火混合剤に含まれる消火剤によって発熱ガスの発熱が抑制される。一方で、消火剤によって発熱が抑制される前の発煙ガスの熱が早期に低比熱材に熱移動される。そのため、発煙ガスと消火剤と低比熱材とが混合された後の気体の温度の低下が抑制される。 According to the above configuration, the fire extinguishing container is arranged in the exhaust passage through which the fuming gas flows. The fire extinguishing container contains a fire extinguishing mixture in which a fire extinguishing agent and a material having a lower heat generation and a lower specific heat than the fuming gas (hereinafter, also referred to as "low specific heat material") are mixed. When the fire extinguishing container is broken by the heat of the smoke gas and the fire extinguishing mixture is ejected, the extinguishing agent contained in the fire extinguishing mixture suppresses the heat generation of the extinguishing gas. On the other hand, the heat of the fuming gas before the heat generation is suppressed by the fire extinguishing agent is transferred to the low specific heat material at an early stage. Therefore, the decrease in the temperature of the gas after the fuming gas, the fire extinguishing agent, and the low specific heat material are mixed is suppressed.

ゆえに、発煙ガスの排気通路に温度センサを設け、発煙ガスが発生したことを検出させる場合において、消火混合液を用いることによって、消火剤のみを用いた場合と比べ、温度センサで検出される発煙ガスの温度が低下されることを抑制することができる。これによって、発煙ガスの発生を精度よく検出することができる。 Therefore, when a temperature sensor is provided in the exhaust passage of the smoked gas to detect the generation of the smoked gas, by using the fire extinguishing mixture, the smoke generated by the temperature sensor is compared with the case where only the fire extinguishing agent is used. It is possible to suppress a decrease in the temperature of the gas. As a result, the generation of fuming gas can be detected with high accuracy.

本開示によれば、発煙ガスの発熱を抑制しつつ、電池モジュールの異常を検出可能な電池モジュールを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a battery module capable of detecting an abnormality of the battery module while suppressing heat generation of fuming gas.

本実施の形態に係る電池システムの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the battery system which concerns on this embodiment. 単電池の負極側を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the negative electrode side of a cell. 比較例と本実施の形態とにおける実験結果を示した図である。It is a figure which showed the experimental result in the comparative example and this embodiment. 本実施の形態における電池システムのフローチャートである。It is a flowchart of the battery system in this embodiment.

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

本実施の形態においては、本実施の形態に係る電池モジュール1がハイブリッド車両や電気自動車などに搭載される例について説明する。 In the present embodiment, an example in which the battery module 1 according to the present embodiment is mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like will be described.

図1は、本実施の形態に係る電池システム11の構成を模式的に示す図である。電池システム11は、電池モジュール1と、ファン80と、供給ダクト90と、排気通路70と、ECU200と、温度センサ110とを備える。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a battery system 11 according to the present embodiment. The battery system 11 includes a battery module 1, a fan 80, a supply duct 90, an exhaust passage 70, an ECU 200, and a temperature sensor 110.

電池モジュール1は、複数の単電池2と、電池ケース30と、電池ホルダ40と、上蓋50と、消火容器100とを備える。 The battery module 1 includes a plurality of cell cells 2, a battery case 30, a battery holder 40, an upper lid 50, and a fire extinguishing container 100.

複数の単電池2の各々は、充放電可能な二次電池である。単電池2としては、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などである。図1において、単電池2の上端部に正極10が形成されており、単電池2の下端部には負極20が形成されている。 Each of the plurality of cell cells 2 is a rechargeable secondary battery. Examples of the cell 2 include a nickel-metal hydride battery and a lithium-ion battery. In FIG. 1, a positive electrode 10 is formed at the upper end of the cell 2 and a negative electrode 20 is formed at the lower end of the cell 2.

図2は、単電池2の負極側を示す斜視図である。単電池2は、周壁部22と、下壁部23とを含む。下壁部23には、負極20および排気部21が形成されている。 FIG. 2 is a perspective view showing the negative electrode side of the cell 2. The cell 2 includes a peripheral wall portion 22 and a lower wall portion 23. A negative electrode 20 and an exhaust portion 21 are formed on the lower wall portion 23.

排気部21は、下壁部23において、切り込み溝24を設けて形成されている。単電池2の発熱に伴って発生する内部のガス(以下「発煙ガスG」ともいう)によって内部圧力が所定圧以上になると、切り込み溝24が破断する。そして、破断した部分から発煙ガスGが排出されて、単電池2の内部圧力が下げられる。なお、図2においては、排気部21の形状が円形の例について記載しているが、円形以外の形状でもよい。たとえば、楕円形や多角形の形状であってもよい。また、本実施の形態においては、単電池2は円筒電池を採用した例について説明するが、角型電池であってもよい。 The exhaust portion 21 is formed by providing a notch groove 24 in the lower wall portion 23. When the internal pressure becomes equal to or higher than a predetermined pressure due to the internal gas generated by the heat generation of the cell 2 (hereinafter, also referred to as “smoke gas G”), the cut groove 24 is broken. Then, the fuming gas G is discharged from the broken portion, and the internal pressure of the cell 2 is lowered. Although FIG. 2 shows an example in which the shape of the exhaust portion 21 is circular, it may be a shape other than circular. For example, it may have an elliptical or polygonal shape. Further, in the present embodiment, an example in which a cylindrical battery is adopted as the cell 2 will be described, but a square battery may be used.

図1に戻り、電池モジュール1は、電池ケース30および上蓋50とを備え、電池ケース30の上面は上蓋50によって封じられている。複数の単電池2の各々は、電池ホルダ40に保持されて、電池ケース30および上蓋50の中に収容されている。電池ケース30には、複数の単電池2の各々に設けられた排気部21に連通される排気通路150が形成されている。 Returning to FIG. 1, the battery module 1 includes a battery case 30 and an upper lid 50, and the upper surface of the battery case 30 is sealed by the upper lid 50. Each of the plurality of cell cells 2 is held in the battery holder 40 and housed in the battery case 30 and the upper lid 50. The battery case 30 is formed with an exhaust passage 150 communicating with an exhaust unit 21 provided in each of the plurality of cell cells 2.

排気通路150は、単電池2の排気部21から排出される発煙ガスGが流通する通路である。排気通路150は、流入空間151と、集約空間152とを含む。流入空間151は、複数の単電池2の各々の排気部21から排出される発煙ガスGが流入する空間である。流入空間151は、複数の単電池2の各々の排気部21と連通している。 The exhaust passage 150 is a passage through which the smoke gas G discharged from the exhaust portion 21 of the cell 2 flows. The exhaust passage 150 includes an inflow space 151 and an integrated space 152. The inflow space 151 is a space into which the smoke gas G discharged from each of the exhaust portions 21 of the plurality of cell cells 2 flows into the inflow space 151. The inflow space 151 communicates with each exhaust unit 21 of the plurality of cell cells 2.

集約空間152は、流入空間151よりも発煙ガスGの流通方向Dの下流側に位置している。集約空間152において、各排気部21から排出された発煙ガスGが集約される。 The integrated space 152 is located downstream of the inflow space 151 in the flow direction D of the fuming gas G. In the aggregation space 152, the smoke gas G discharged from each exhaust unit 21 is aggregated.

消火容器100は、流入空間151よりも発煙ガスGの流通方向Dの下流側に配置されている。具体的には、消火容器100は、排気通路150の集約空間152に配置されている。消火容器100には、消火剤が収容されている。 The fire extinguishing container 100 is arranged on the downstream side of the inflow space 151 in the flow direction D of the fuming gas G. Specifically, the fire extinguishing container 100 is arranged in the centralized space 152 of the exhaust passage 150. The fire extinguishing container 100 contains a fire extinguishing agent.

消火容器100は、ケース本体および薄膜部とを含む。ケース本体には、たとえば、図1において上方に向けて開口する開口部が形成されており、薄膜部は開口部を閉塞するように配置されている。薄膜部は、ケース本体に比べて、膜厚が薄く形成されている。ケース本体と薄膜部とによって閉じられた空間に消火剤が収容されている。 The fire extinguishing container 100 includes a case body and a thin film portion. For example, the case body is formed with an opening that opens upward in FIG. 1, and the thin film portion is arranged so as to close the opening. The thin film portion is formed to have a thinner film thickness than the case body. The fire extinguishing agent is housed in the space closed by the case body and the thin film part.

排気通路150の一端は、排気通路70に連通している。排気通路70は、図示しない排気ダクトに連通している。排気ダクトは、電池モジュール1が搭載される車両の外部と連通している。排気通路150の他端は、ファン80が設けられた供給ダクト90と連通している。ファン80を稼働させると、車両室内の空気が供給ダクト90から排気通路150内へ供給される。 One end of the exhaust passage 150 communicates with the exhaust passage 70. The exhaust passage 70 communicates with an exhaust duct (not shown). The exhaust duct communicates with the outside of the vehicle on which the battery module 1 is mounted. The other end of the exhaust passage 150 communicates with a supply duct 90 provided with a fan 80. When the fan 80 is operated, the air in the vehicle interior is supplied from the supply duct 90 into the exhaust passage 150.

排気通路150を流通する発煙ガスGは、ファン80によって、図1に示す発煙ガスGの流通方向Dの方向へ流通される。 The smoke gas G flowing through the exhaust passage 150 is circulated by the fan 80 in the direction of the flow direction D of the smoke gas G shown in FIG.

温度センサ110は、本実施の形態においては排気通路70内に設けられる。温度センサ110は、排気通路70内の温度Tsを検出し、ECU200(Electronic Control Unit)に出力する。 The temperature sensor 110 is provided in the exhaust passage 70 in the present embodiment. The temperature sensor 110 detects the temperature Ts in the exhaust passage 70 and outputs it to the ECU 200 (Electronic Control Unit).

ECU200は、温度センサ110から出力された温度Tsを用いて、電池モジュール1に含まれる複数の単電池2に異常が生じているか否かを判定する。具体的には、ECU200は、検出された温度Tsが基準温度Tref以上であれば、電池モジュール1に含まれる複数の単電池2のいずれかにおいて発煙ガスGが排出されている状態であると判定する。ECU200は、検出された温度Tsが基準温度Tref未満であれば、電池モジュール1に含まれる複数の単電池2のいずれにおいても発煙ガスGは排出されていないと判定する。判定結果に応じて、ECU200は後述する電池モジュール1の制御を行なう。なお、基準温度Trefは、発煙ガスGが発生していることを検出するための温度であり、消火容器100を破断することができる温度以上の温度に設定される。 The ECU 200 uses the temperature Ts output from the temperature sensor 110 to determine whether or not an abnormality has occurred in the plurality of cell cells 2 included in the battery module 1. Specifically, if the detected temperature Ts is equal to or higher than the reference temperature Tref, the ECU 200 determines that the smoke gas G is discharged from any of the plurality of cell cells 2 included in the battery module 1. do. If the detected temperature Ts is less than the reference temperature Tref, the ECU 200 determines that the fuming gas G is not discharged from any of the plurality of cell cells 2 included in the battery module 1. The ECU 200 controls the battery module 1, which will be described later, according to the determination result. The reference temperature Tref is a temperature for detecting that the smoke gas G is generated, and is set to a temperature equal to or higher than a temperature at which the fire extinguishing container 100 can be broken.

以上のように構成される電池システム11においては、電池モジュール1に異常が生じた場合、発煙ガスGの発熱を抑制しつつ、発煙ガスGの発生を検出することが望まれている。 In the battery system 11 configured as described above, when an abnormality occurs in the battery module 1, it is desired to detect the generation of the smoke gas G while suppressing the heat generation of the smoke gas G.

電池モジュール1に含まれる複数の単電池2のいずれかにおいて、過充電や内部短絡などの異常が生じると、単電池2内部で発煙ガスGが多量に発生して、単電池2内の内部圧力が上昇する場合がある。単電池2内の内部圧力が所定圧以上となると、単電池2の排気部21から発煙ガスGが排出される。発煙ガスGには、可燃性物質が含まれている場合がある。また、発煙ガスGの温度は、高温となっており、たとえば数百度程度である。 When an abnormality such as overcharging or an internal short circuit occurs in any of the plurality of cell 2 included in the battery module 1, a large amount of fuming gas G is generated inside the cell 2 and the internal pressure in the cell 2 is increased. May rise. When the internal pressure in the cell 2 becomes equal to or higher than a predetermined pressure, the smoke gas G is discharged from the exhaust portion 21 of the cell 2. The fuming gas G may contain flammable substances. Further, the temperature of the fuming gas G is high, for example, about several hundred degrees.

発煙ガスGが排出されると、排出された発煙ガスGの熱によって集約空間152内に配置された消火容器100が破断して消火剤が噴出される。 When the smoke gas G is discharged, the heat of the discharged smoke gas G breaks the fire extinguishing container 100 arranged in the centralized space 152, and the fire extinguishing agent is ejected.

噴出された消火剤は、集約空間152内に充満して、単電池2から排出された発煙ガスGと混合する。これによって、発煙ガスGに酸素が供給されることが防がれ、発煙ガスGの発熱が抑制される。 The ejected fire extinguishing agent fills the aggregation space 152 and mixes with the fuming gas G discharged from the cell 2. As a result, oxygen is prevented from being supplied to the smoke gas G, and the heat generation of the smoke gas G is suppressed.

しかしながら、発煙ガスGと消火剤とが混合されることによって、発煙ガスGの温度が低下している可能性がある。そのため、発煙ガスGが発生しているにも関わらず、温度センサ110によって検出される温度Tsが基準温度Trefを超えず、発煙ガスGの発生を精度よく検出することができない可能性がある。 However, there is a possibility that the temperature of the smoke gas G is lowered by mixing the smoke gas G and the fire extinguishing agent. Therefore, even though the smoke gas G is generated, the temperature Ts detected by the temperature sensor 110 does not exceed the reference temperature Tref, and there is a possibility that the generation of the smoke gas G cannot be detected accurately.

そこで、本実施の形態においては、消火剤と、発煙ガスGよりも発熱性が小さく比熱が低い材料(以下「低比熱材」ともいう)とを混合した混合消火剤を消火容器100に収容した。以下、低比熱材としてアルゴンを用いる例について説明する。 Therefore, in the present embodiment, a mixed fire extinguishing agent in which a fire extinguishing agent and a material having a lower heat generation and a lower specific heat than the smoke gas G (hereinafter, also referred to as “low specific heat material”) is stored in the fire extinguishing container 100. .. Hereinafter, an example in which argon is used as the low specific heat material will be described.

発煙ガスGの熱によって集約空間152内に配置された消火容器100が破断して消火混合剤が噴出されると、噴出された消火混合剤は、集約空間152内に充満して、単電池2から排出された発煙ガスGと混合する。そして、消火混合剤に含まれる消火剤によって、発煙ガスGに酸素が供給されることが防がれ、発煙ガスGの発熱が抑制される。 When the fire extinguishing container 100 arranged in the aggregation space 152 is broken by the heat of the smoke gas G and the fire extinguishing mixture is ejected, the ejected fire extinguishing mixture fills the aggregation space 152 and the cell 2 It is mixed with the fuming gas G discharged from. Then, the fire extinguishing agent contained in the fire extinguishing mixture prevents oxygen from being supplied to the smoke gas G, and suppresses the heat generation of the smoke gas G.

一方で、消火混合剤にはアルゴンが含まれている。アルゴンは発熱性が小さいため、発熱する可能性が非常に小さい。発熱性とは、たとえば、酸素と反応して自己的に発熱するような自己的な発熱のし易さの程度を表わす。また、アルゴンは発煙ガスGよりも比熱が低い材料であるため、消火混合剤が発煙ガスGに噴出された際に、消火剤によって発熱が抑制される前の発煙ガスGの熱が早期にアルゴンへ熱移動される。そのため、発煙ガスGと消火剤とアルゴンとが混合された後の気体(以下「消火後ガス」ともいう)の温度の低下が抑制される。 On the other hand, the fire extinguishing mixture contains argon. Since argon has low heat generation, it is very unlikely to generate heat. The exothermic property indicates, for example, the degree of easiness of self-heating, such as reacting with oxygen to generate heat. Further, since argon is a material having a lower specific heat than the smoke gas G, when the fire extinguishing mixture is ejected to the smoke gas G, the heat of the smoke gas G before the heat generation is suppressed by the fire extinguishing agent becomes argon at an early stage. Heat is transferred to. Therefore, the decrease in temperature of the gas (hereinafter, also referred to as “post-fire extinguishing gas”) after the fuming gas G, the fire extinguishing agent, and argon are mixed is suppressed.

消火後ガスは、集約空間152から排気通路70へ流通して、排気ダクトを通じて車両外部へ排出される。排気通路70において、排気通路70内に設けられた温度センサ110によって温度Tsが検出され、ECU200に出力される。そして、ECU200は、温度センサ110から出力された温度Tsを用いて電池モジュール1の状態を判定する。 After extinguishing the fire, the gas flows from the centralized space 152 to the exhaust passage 70 and is discharged to the outside of the vehicle through the exhaust duct. In the exhaust passage 70, the temperature Ts is detected by the temperature sensor 110 provided in the exhaust passage 70 and output to the ECU 200. Then, the ECU 200 determines the state of the battery module 1 using the temperature Ts output from the temperature sensor 110.

上述のとおり、消火後ガスの温度の低下は抑制されているため、温度センサ110によって検出される温度Tsは、基準温度Tref以上の温度を保つことが可能となる。 As described above, since the decrease in the temperature of the gas after extinguishing the fire is suppressed, the temperature Ts detected by the temperature sensor 110 can be maintained at a temperature equal to or higher than the reference temperature Tref.

ゆえに、消火混合剤が噴出された場合において、温度センサ110によって排気通路70を流通する消火後ガスの温度Tsを基準温度Tref以上の温度として検出することが可能となる。 Therefore, when the fire extinguishing mixture is ejected, the temperature sensor 110 can detect the temperature Ts of the post-fire extinguishing gas flowing through the exhaust passage 70 as a temperature equal to or higher than the reference temperature Tref.

図3は、比較例と本実施の形態とにおける実験結果を示した図である。比較例は、アルゴンを混合せずに消火剤のみで消火を行なった場合である。本実施の形態は、消火剤にアルゴン(Ar)を混合した消火混合剤で消火を行なった場合である。 FIG. 3 is a diagram showing the experimental results of the comparative example and the present embodiment. A comparative example is a case where the fire is extinguished only with a fire extinguishing agent without mixing argon. The present embodiment is a case where the fire is extinguished with a fire extinguishing mixture in which argon (Ar) is mixed with the fire extinguishing agent.

比較例、本実施の形態ともに発煙ガスGの初期温度はTfであった。比較例においては、発煙ガスGに消火剤が噴出されると、消火剤によって発煙ガスGの発熱が抑制される。そして、温度センサ110で検出される温度Tsは温度T1に低下している(T1<Tf)。温度T1は基準温度Trefよりも低い温度となっている(T1<Tref)。そのため、発煙ガスGが発生しているにも関わらず、電池モジュール1の異常は検出されてない。 In both the comparative example and the present embodiment, the initial temperature of the fuming gas G was Tf. In the comparative example, when the extinguishing agent is ejected to the smoking gas G, the extinguishing agent suppresses the heat generation of the smoking gas G. Then, the temperature Ts detected by the temperature sensor 110 is lowered to the temperature T1 (T1 <Tf). The temperature T1 is lower than the reference temperature Tref (T1 <Tref). Therefore, although the smoke gas G is generated, the abnormality of the battery module 1 is not detected.

本実施の形態においては、発煙ガスGに消火混合剤が噴出されると、消火混合剤に含まれる消火剤によって発煙ガスGの発熱が抑制される。一方で、発煙ガスGに消火混合剤が噴出された際に、消火剤によって発熱が抑制される前の発煙ガスGの熱が早期にアルゴンへ熱移動される。この影響によって、消火後ガスの温度が低下することが抑制される。 In the present embodiment, when the fire extinguishing mixture is ejected to the smoke gas G, the extinguishing agent contained in the fire extinguishing mixture suppresses the heat generation of the smoke gas G. On the other hand, when the fire extinguishing mixture is ejected to the smoke gas G, the heat of the smoke gas G before the heat generation is suppressed by the fire extinguishing agent is transferred to argon at an early stage. Due to this effect, the temperature of the gas after extinguishing the fire is suppressed from decreasing.

そのため、温度センサ110で検出される温度Tsは温度T2に低下はしているが、温度T2は温度T1よりも高い温度となっている(T1<T2<Tf)。温度T2は基準温度Trefよりも高い温度となっており(T2>Tref)、発煙ガスGが発生していることが検出されている。 Therefore, the temperature Ts detected by the temperature sensor 110 is lowered to the temperature T2, but the temperature T2 is higher than the temperature T1 (T1 <T2 <Tf). The temperature T2 is higher than the reference temperature Tref (T2> Tref), and it is detected that the fuming gas G is generated.

発煙ガスGの初期温度Tfは、たとえば、数百℃程度である。温度T1は、たとえば、数℃程度から数十℃程度である。温度T2は、たとえば、温度T1よりも数十℃程度高い温度である。上述のように、基準温度Trefは、任意に設定される温度であるが、消火容器100を破断することができる温度以上の温度に設定される。 The initial temperature Tf of the fuming gas G is, for example, about several hundred degrees Celsius. The temperature T1 is, for example, about several degrees Celsius to several tens of degrees Celsius. The temperature T2 is, for example, a temperature higher than the temperature T1 by about several tens of degrees Celsius. As described above, the reference temperature Tref is an arbitrarily set temperature, but is set to a temperature equal to or higher than the temperature at which the fire extinguishing container 100 can be broken.

図4は、本実施の形態における電池システム11のフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。 FIG. 4 is a flowchart of the battery system 11 according to the present embodiment. The processes shown in this flowchart are repeatedly executed at predetermined intervals.

ECU200は、温度センサ110により検出された温度Tsを取得する(ステップ10、以下ステップを「S」と略す)。ECU200は、S10において取得した温度Tsを基準温度Trefと比較する(S20)。 The ECU 200 acquires the temperature Ts detected by the temperature sensor 110 (step 10, hereinafter the step is abbreviated as “S”). The ECU 200 compares the temperature Ts acquired in S10 with the reference temperature Tref (S20).

S20において、ECU200は、温度Tsが基準温度Tref未満であると判定すると(S20においてNO)、発煙ガスGは発生しておらず、電池モジュール1は正常状態であると判定する(S30)。そして、ECU200は、電池モジュール1の制御モードを第1制御モードに設定する(S40)。第1制御モードとは、電池モジュール1が正常状態において通常行なわれる制御を行なうモードである。 In S20, when the ECU 200 determines that the temperature Ts is lower than the reference temperature Tref (NO in S20), the smoke gas G is not generated and the battery module 1 is determined to be in a normal state (S30). Then, the ECU 200 sets the control mode of the battery module 1 to the first control mode (S40). The first control mode is a mode in which the battery module 1 performs control normally performed in a normal state.

S20において、ECU200は、温度Tsが基準温度Tref以上であると判定すると(S20においてYES)、発煙ガスGが発生しており、電池モジュール1は異常状態であると判定する(S50)。そして、ECU200は、電池モジュール1の制御モードを第2制御モードに設定する(S60)。第2制御モードとは、たとえば、異常となった電池モジュール1の使用を制限するような制御を行なうモードである。第2制御モードが選択されると、ECU200は、たとえば、異常となった電池モジュール1を使用できないように通電を停止するなどの制御を行ない処理を終了する。 In S20, when the ECU 200 determines that the temperature Ts is equal to or higher than the reference temperature Tref (YES in S20), the smoke gas G is generated, and the battery module 1 determines that the battery module 1 is in an abnormal state (S50). Then, the ECU 200 sets the control mode of the battery module 1 to the second control mode (S60). The second control mode is, for example, a mode in which control is performed so as to limit the use of the abnormal battery module 1. When the second control mode is selected, the ECU 200 performs control such as stopping the energization so that the abnormal battery module 1 cannot be used, and ends the process.

なお、S20において、温度Tsと基準温度Trefとの比較によって電池モジュール1の状態を判定したが、温度Tsと基準温度Trefとの比較、およびその状態が維持されている時間によって電池モジュール1の状態を判定してもよい。具体的には、たとえば、温度Tsが基準温度Tref以上であると判定され、かつ温度Tsが基準温度Tref以上である状態が所定時間以上継続した場合に、ECU200は、発煙ガスGが発生しており、電池モジュール1は異常状態であると判定する。 In S20, the state of the battery module 1 was determined by comparing the temperature Ts with the reference temperature Tref, but the state of the battery module 1 was determined by comparing the temperature Ts with the reference temperature Tref and the time during which the state was maintained. May be determined. Specifically, for example, when it is determined that the temperature Ts is equal to or higher than the reference temperature Tref and the state in which the temperature Ts is equal to or higher than the reference temperature Tref continues for a predetermined time or longer, the ECU 200 generates smoke gas G. Therefore, it is determined that the battery module 1 is in an abnormal state.

これによって、誤検出を防止することができる。所定時間とは、たとえば、数秒から数十秒程度である。 This makes it possible to prevent erroneous detection. The predetermined time is, for example, about several seconds to several tens of seconds.

以上のように、本実施の形態においては、消火剤と、発煙ガスGよりも発熱性が小さく、かつ比熱が低い材料であるアルゴンとを混合した消火混合剤を消火容器100に収容して排気通路150に配置した。発煙ガスGに消火混合剤が噴出された場合、発煙ガスGは、消火混合剤に含まれる消火剤によって発熱が抑制されるとともに、消火剤によって発熱が抑制される前の発煙ガスGの熱が早期にアルゴンに熱移動される。この影響により、消火後ガスの温度が低下されることが抑制される。よって、発煙ガスGに消火混合剤が噴出された後においても、排気通路70内に設けられた温度センサ110によって、電池モジュール1の異常を精度よく検出することができる。
<変形例>
本実施の形態においては、消火容器100は、発煙ガスGの流通方向Dの下流側である排気通路150の集約空間152に配置され、温度センサ110は排気通路70内に設けられた。消火容器100および温度センサが設けられる位置は特に限定されるものではない。消火混合剤を噴出して発煙ガスGの発熱を抑制し、かつ電池モジュール1の異常を検出できればよい。たとえば、発煙ガスGの流通方向Dを特定せず、消火容器100および温度センサ110を排気通路150内のいずれかの位置に配置する。消火容器100に収容される消火混合剤の気化した際の体積率を計算し、噴出された際に排気通路150内に消火混合剤が充満するようにしてもよい。
As described above, in the present embodiment, the fire extinguishing mixture containing a mixture of the fire extinguishing agent and argon, which is a material having a lower heat generation and a lower specific heat than the fuming gas G, is stored in the fire extinguishing container 100 and exhausted. It was placed in the passage 150. When the fire extinguishing mixture is ejected to the smoke gas G, the heat of the smoke gas G is suppressed by the fire extinguishing agent contained in the fire extinguishing mixture, and the heat of the smoke gas G before the heat generation is suppressed by the fire extinguishing agent is suppressed. Early heat transfer to argon. Due to this effect, it is suppressed that the temperature of the gas is lowered after the fire is extinguished. Therefore, even after the fire extinguishing mixture is ejected into the smoke gas G, the temperature sensor 110 provided in the exhaust passage 70 can accurately detect the abnormality of the battery module 1.
<Modification example>
In the present embodiment, the fire extinguishing container 100 is arranged in the central space 152 of the exhaust passage 150 on the downstream side of the flow direction D of the smoke gas G, and the temperature sensor 110 is provided in the exhaust passage 70. The position where the fire extinguishing container 100 and the temperature sensor are provided is not particularly limited. It suffices if the extinguishing mixture is ejected to suppress the heat generation of the smoke gas G and the abnormality of the battery module 1 can be detected. For example, the fire extinguishing container 100 and the temperature sensor 110 are arranged at any position in the exhaust passage 150 without specifying the flow direction D of the smoke gas G. The volume fraction of the fire extinguishing mixture contained in the fire extinguishing container 100 when vaporized may be calculated so that the exhaust passage 150 is filled with the fire extinguishing mixture when it is ejected.

排気通路150内に消火混合剤が充満することで、消火剤が発煙ガスGの発熱を抑制しつつ、発熱が抑制される前の発煙ガスGの熱がアルゴンに熱移動される。アルゴンに熱移動された後の消火後ガスの温度を温度センサ110が検出することで電池モジュール1の異常を検出することができる。 When the exhaust passage 150 is filled with the fire extinguishing mixture, the fire extinguishing agent suppresses the heat generation of the smoke gas G, and the heat of the smoke gas G before the heat generation is suppressed is transferred to argon. An abnormality in the battery module 1 can be detected by detecting the temperature of the gas after extinguishing the fire after being thermally transferred to argon by the temperature sensor 110.

また、本実施の形態においては、消火容器100を1つ配置した例を示したが、消火容器100を配置する数は1つに限られるものではなく、複数の消火容器100を配置してもよい。 Further, in the present embodiment, an example in which one fire extinguishing container 100 is arranged is shown, but the number of arranged fire extinguishing containers 100 is not limited to one, and even if a plurality of fire extinguishing containers 100 are arranged. good.

また、温度センサ110は、排煙ダクトに設けられてもよい。複数の電池モジュール1を車両に搭載するような場合において、1つの温度センサ110によって、複数の電池モジュール1の異常を検出することができる。 Further, the temperature sensor 110 may be provided in the smoke exhaust duct. When a plurality of battery modules 1 are mounted on a vehicle, one temperature sensor 110 can detect an abnormality of the plurality of battery modules 1.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is shown by the scope of claims rather than the description of the embodiment described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1 電池モジュール、2 単電池、10 正極、11 電池システム、20 負極、21 排気部、22 周壁部、23 下壁部、24 切り込み溝、30 電池ケース、40 電池ホルダ、50 上蓋、70,150 排気通路、80 ファン、90 供給ダクト、100 消火容器、110 温度センサ、151 流入空間、152 集約空間、200 ECU、D 流通方向、G 発煙ガス、T1,T2,Ts 温度、Tf 初期温度、Tref 基準温度。 1 Battery module, 2 Single battery, 10 Positive electrode, 11 Battery system, 20 Negative electrode, 21 Exhaust part, 22 Peripheral wall part, 23 Lower wall part, 24 Notch groove, 30 Battery case, 40 Battery holder, 50 Top lid, 70,150 Exhaust Passage, 80 fan, 90 supply duct, 100 fire extinguishing container, 110 temperature sensor, 151 inflow space, 152 centralized space, 200 ECU, D flow direction, G smoke gas, T1, T2, Ts temperature, Tf initial temperature, Tref reference temperature ..

Claims (3)

内部から外部へ発煙ガスを排出する排気部が各々に形成された複数の単電池と、
前記排気部のそれぞれに連通され、前記排気部から排出される前記発煙ガスが流れる排気通路と、
前記排気通路内に設けられた消火容器と
前記排気通路内の温度を検出する温度センサと、
前記発煙ガスの発生を検出する制御装置とを備え、
前記消火容器は、消火剤と、アルゴンとを含む消火混合剤を収容し、前記発煙ガスの熱によって破断して前記消火混合剤を前記排気通路内に噴出し、
前記制御装置は、前記温度センサの検出温度が基準温度以上である場合に、前記発煙ガスの発生を検出し、
前記基準温度は、前記消火容器が破断される温度以上の温度である、電池システム。
A plurality of single batteries each having an exhaust part that discharges smoked gas from the inside to the outside,
An exhaust passage that communicates with each of the exhaust units and allows the smoked gas discharged from the exhaust unit to flow through the exhaust passages.
And fire extinguishing container provided in the exhaust passage,
A temperature sensor that detects the temperature in the exhaust passage and
It is equipped with a control device that detects the generation of the smoked gas.
The fire extinguishing container contains a fire extinguishing agent and a fire extinguishing mixture containing argon , is broken by the heat of the fuming gas, and ejects the fire extinguishing mixture into the exhaust passage .
The control device detects the generation of the fuming gas when the detection temperature of the temperature sensor is equal to or higher than the reference temperature.
The battery system, wherein the reference temperature is a temperature equal to or higher than the temperature at which the fire extinguishing container is broken.
前記発煙ガスの発生を検出した場合、前記制御装置は、前記複数の単電池の使用を制限する、請求項1に記載の電池システム。The battery system according to claim 1, wherein when the generation of the fuming gas is detected, the control device limits the use of the plurality of cell cells. 前記排気通路は、前記複数の単電池の各々の前記排気部から排出された前記発煙ガスが流入する流入空間と、前記発煙ガスの流通方向において前記流入空間よりも下流側に位置し、前記複数の単電池の各々の前記排気部から排出された前記発煙ガスが集約される集約空間とを含み、The exhaust passages are located in an inflow space into which the smoked gas discharged from the exhaust portion of each of the plurality of cells flows, and on the downstream side of the inflow space in the flow direction of the smoked gas. Including a centralized space in which the smoked gas discharged from the exhaust portion of each of the cells of the above is collected.
前記温度センサは、前記流通方向において前記消火容器よりも下流側であり、かつ、前記流通方向において前記集約空間の下流側に設けられる、請求項1または請求項2に記載の電池システム。The battery system according to claim 1 or 2, wherein the temperature sensor is provided on the downstream side of the fire extinguishing container in the distribution direction and on the downstream side of the centralized space in the distribution direction.
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