JP7632024B2 - 電池モジュール管理システム、および電池モジュール管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池モジュール管理システム、および電池モジュール管理方法に関する。

電気自動車やハイブリッド車などでは、充放電可能な二次電池である複数の電池セルを備えた電池モジュールが搭載されている。電池セルは、長期間にわたって充放電を繰り返して使用されると劣化して膨張する傾向がある。劣化により膨張した電池セルは、交換の必要があるために早期に検出する必要がある。

そこで、特許文献１記載の電池モジュール管理システムでは、複数の電池セルのそれぞれの状態を検知するために、各電池セルの歪みを含む複数の動作パラメータを検出するための複数のセンサが取り付けられ、各センサからの信号に基づいて劣化して膨張した電池セルの有無を判定している。

特開２０１５－１９８０８５号公報

上記の電池モジュール管理システムでは、電池セルが複数ある場合には、電池セルの数に比例して膨大な数のセンサが必要になり、システム全体が複雑かつ煩雑になるとともに、システムの製造コストが増大する。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、センサの数を抑えながら複数の電池セルの中に劣化で膨張した電池セルが存在していることを判定可能な電池モジュール管理システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る電池モジュール管理システムは、複数の電池セルが所定方向に並んで配置された電池モジュールを管理する管理システムであって、隣接する２つの前記電池セルの間を通るように配策され、当該電池セルの間に冷媒を循環させる冷媒配管であって、前記電池セルの膨張により前記冷媒の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する冷媒配管と、前記冷媒に混入されて前記冷媒とともに前記冷媒配管を循環する複数の粒子と、前記粒子を含む前記冷媒または前記冷媒の流れに関する物理的なパラメータを検出する検出部と、前記物理的なパラメータに基づいて、前記複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定する判定部とを備えることを特徴とする。

かかる構成では、電池モジュールの電池セル間に冷媒を循環させる冷媒配管を備えた構成において、当該冷媒配管を循環する冷媒に複数の粒子を混入しておくことにより、電池モジュールの複数の電池セルのいずれか１つが膨張した場合には、膨張した電池セルに隣接する位置では、電池セルの膨張に伴って冷媒配管が変形して冷媒の流路が小さくなり、流路が小さくなった部分に粒子が詰まり、冷媒の循環が滞る。冷媒の循環が滞ることにより、粒子を含む冷媒または冷媒の流れに関する物理的なパラメータ（例えば、冷媒の流量や圧力、冷媒に含まれる粒子の数、または冷媒の色（とくに濃淡）など）が変化する。そこで、上記の構成では、電池セルの膨張によって変化する上記の物理的なパラメータを検出部によって検出し、判定部は、検出された物理的なパラメータに基づいて、複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定する。これにより、センサの数を抑えながら複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定することが可能である。

上記の電池モジュール管理システムにおいて、前記検出部は、所定の位置を通過する前記粒子の数を検出し、前記判定部は、前記粒子の数の減少に基づいて、前記複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定するのが好ましい。

かかる構成によれば、判定部は、検出部で検出された粒子の数の減少に基づいて、複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定することが可能である。

上記の電池モジュール管理システムにおいて、前記複数の電池セルのそれぞれに設けられ、各電池セルの温度を検出する温度センサと、前記電池セルの温度に基づいて膨張した電池セルを特定する特定部とをさらに備えるのが好ましい。

かかる構成によれば、歪みセンサを用いることなく、温度センサのみで劣化により膨張した電池セルを複数の電池セルの中から特定することが可能である。すなわち、この構成では、上記のように、膨張した電池セルに隣接する位置では、冷媒配管が変形して冷媒の流路が小さくなり、流路が小さくなった部分に粒子が詰まり、冷媒の循環が滞る。したがって、膨張した電池セルは冷媒による冷却が順調にされなくなり、電池セルの温度が上昇する。特定部は、温度センセで検出された電池セルの温度に基づいて、膨張した電池セルを複数の電池セルの中から特定することが可能である。すなわち、この構成では、上記の判定部が物理的なパラメータに基づいて膨張した電池セルが存在していることを判定した場合に、さらに、特定部が電池セルの温度に基づいて、膨張した電池セルを複数の電池セルの中から特定することが可能になる。

上記の電池モジュール管理システムにおいて、前記粒子は、所定温度以上で溶融する性質を有するのが好ましい。

かかる構成によれば、電池セルの膨張に伴って冷媒配管の内部に粒子が詰まって冷媒の循環が滞った場合でも、粒子が電池セルから生じる熱によって溶融するので、冷媒流れの長期の停滞を防止することが可能である。

上記の電池モジュール管理システムにおいて、前記冷媒配管は、透明または半透明であり、 前記粒子は、前記電池セルの膨張に伴って前記冷媒配管の内部に当該粒子が詰まった場合に前記粒子同士の接触により破壊可能な強度を有する中空の外殻体と、前記外殻体内に封入された着色材料とから構成され、前記検出部は、前記冷媒の色を検出し、前記判定部は、前記冷媒の色に基づいて、前記複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定するのが好ましい。

かかる構成によれば、粒子は、電池セルの膨張に伴って冷媒配管の内部に当該粒子が詰まった場合に粒子同士の接触により破壊可能な強度を有する外殻体と、外殻体内に封入される着色材料とから構成されている。電池セルの膨張に伴って冷媒配管の内部に粒子が詰まった状態では、粒子同士の接触により外殻体が破壊されて外殻体に封入された着色材料が冷媒に混入し、冷媒を着色する。判定部は、検出部で検出された冷媒の色に基づいて、複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定することが可能である。

上記の電池モジュール管理システムにおいて、前記検出部は、前記冷媒配管の全体における前記冷媒の色を監視し、前記管理システムは、前記冷媒の色が変化した位置を特定する特定部をさらに備えるのが好ましい。

かかる構成によれば、検出部が冷媒配管の全体における冷媒の色を監視し、特定部が冷媒配管の全体のうち冷媒の色が変化した位置を特定することにより、膨張した電池セルを特定することが可能である。

本発明の請求項７に係る電池モジュール管理システムは、複数の電池セルが所定方向に並んで配置された電池モジュールを管理する管理システムであって、前記複数の電池セルのそれぞれの外面に個別に沿うように並列に配策され、各電池セルに冷媒を循環させる冷媒配管であって、前記電池セルの膨張により前記冷媒の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する冷媒配管と、前記冷媒に混入されて前記冷媒とともに前記冷媒配管を循環する複数の粒子と、前記複数の電池セルのそれぞれに設けられ、各電池セルの温度を検出する温度センサと、前記電池セルの温度に基づいて膨張した電池セルを特定する特定部とを備えることを特徴とする。

かかる構成では、電池モジュールの各電池セルに並列に冷媒を循環させる冷媒配管を備えた構成において、当該冷媒配管を循環する冷媒に複数の粒子を混入しておくことにより、電池モジュールの複数の電池セルのいずれか１つが膨張した場合には、膨張した電池セルに隣接する位置では、電池セルの膨張に伴って冷媒配管が変形して冷媒の流路が小さくなり、流路が小さくなった部分に粒子が詰まり、冷媒の循環が滞る。したがって、膨張した電池セルは冷媒による冷却が順調にされなくなり、電池セルの温度が上昇する。特定部は、温度センセで検出された電池セルの温度に基づいて、膨張した電池セルを複数の電池セルの中から特定することが可能である。これにより、歪みセンサを用いることなく、温度センサのみで劣化により膨張した電池セルを複数の電池セルの中から特定することが可能である。

本発明の電池モジュール管理方法は、複数の電池セルが所定方向に並んで配置された電池モジュールを管理する管理方法であって、隣接する２つの前記電池セルの間を通るように配策され、当該電池セルの間に冷媒を循環させる冷媒配管であって、前記電池セルの膨張により前記冷媒の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する冷媒配管を準備する準備行程と、前記冷媒に複数の粒子を混入し、当該粒子を前記冷媒とともに前記冷媒配管を循環させる粒子混入行程と、前記粒子を含む前記冷媒または前記冷媒の流れに関する物理的なパラメータを検出するパラメータ検出行程と、前記物理的なパラメータに基づいて、前記複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定する判定行程とを含むことを特徴とする。

かかる特徴によれば、準備行程において、電池セルの膨張により冷媒の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する冷媒配管を準備する。粒子混入行程において、電池モジュールが備えている冷媒配管を循環する冷媒に複数の粒子を混入する。これにより、電池モジュールの複数の電池セルのいずれか１つが膨張した場合には、膨張した電池セルに隣接する位置では、電池セルの膨張に伴って冷媒配管が変形して冷媒の流路が小さくなり、流路が小さくなった部分に粒子が詰まり、冷媒の循環が滞る。冷媒の循環が滞ることにより、粒子を含む冷媒または冷媒の流れに関する物理的なパラメータ（例えば、冷媒の流量や圧力、冷媒に含まれる粒子の数、または冷媒の色（とくに濃淡）など）が変化する。パラメータ検出行程では、電池セルの膨張によって変化する上記の物理的なパラメータを検出し、判定行程において、検出した物理的なパラメータに基づいて、複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定する。これにより、センサの数を抑えながら複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定することが可能である。

本発明の電池モジュール管理システムおよび電池モジュール管理方法によれば、センサの数を抑えながら複数の電池セルの中に劣化で膨張した電池セルが存在していることを判定することができる。

本発明の第１実施形態に係る電池モジュール管理システムの全体構成を示すシステム構成図である。 図１の冷媒配管のうち通常時の電池セルの側面に沿って配置された複数の分岐管、および分岐管を流れる冷媒および粒子を示す説明図である。 図２の分岐管の内部を冷媒および粒子が流れる状態を示す断面説明図である。 図１の電池モジュールの複数の電池セルのうちの１つが劣化して膨張することにより、流路が小さくなった冷媒配管内部に粒子が詰まっている状態を示す説明図である。 図４の膨張した電池セルの側面に生じる膨張部によって分岐管の内部に粒子が詰まっている状態を示す説明図である。 図５の分岐管の内部で粒子が詰まっている状態を示す断面説明図である。 図１の第１実施形態に係る電池モジュール管理システムを用いた電池モジュール管理方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る電池モジュール管理システムの全体構成を示すシステム構成図である。 図８の第２実施形態に係る電池モジュール管理システムを用いた電池モジュール管理方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る電池モジュール管理システムの全体構成を示すシステム構成図である。 図１０の粒子の構成を示す一部切欠断面図である。 図１０の膨張した電池セルの側面に生じる膨張部によって分岐管の内部に粒子が詰まるとともに粒子の外殻体内部から流出した着色材料によって冷媒が着色された状態を示す説明図である。 図１１の第３実施形態に係る電池モジュール管理システムを用いた電池モジュール管理方法の手順を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、図１～７を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る電池モジュール管理システム１２（以下、管理システム１２という）について説明する。

（管理システム１２の構成）
図１に示されるように、管理システム１２によって管理される電池モジュール１は、充放電可能な二次電池である複数の電池セル２が所定方向Ｘに並んで配置された構成を有し、後述の冷媒配管３によって、各電池セル２が冷媒２０によって冷却される。電池モジュール１は、電気自動車やハイブリッド車などに搭載された状態で使用される。

第１実施形態の管理システム１２は、電池セル２の冷却用の冷媒２０に粒子４を混入しておき、電池セル２が劣化により膨張した場合に当該膨張した電池セル２Ａ（図４参照）に隣接した位置で生じる冷媒２０の粒子４の詰まりによって生じる冷媒２０または冷媒２０の流れに関する物理的なパラメータ（具体的には、冷媒２０の圧力（水圧）、流量、冷媒２０に含まれる粒子４の数など）の変化により、膨張した電池セル２Ａの存在を判定するシステムである。

第１実施形態の管理システム１２は、主要な構成として、冷媒２０を循環させる冷媒配管３と、冷媒２０に混入されて冷媒２０とともに冷媒配管３を循環する複数の粒子４と、粒子４を含む冷媒２０または冷媒２０の流れに関する物理的なパラメータを検出する検出部（具体的には、後述の液圧計６、流量計７、および粒子数計測部８）と、膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する判定部９を備えた制御装置１０と、膨張した電池セル２Ａの存在を報知する報知部１１とを備える。

冷媒配管３は、図１に示されるように、隣接する２つの電池セル２の間を通るように配策され、当該電池セル２の間に冷媒２０を循環させるループ状の配管である。第１実施形態の冷媒配管３は、複数の電池セル２の間を一続きに通るように直列に配策されている。冷媒配管３内部の冷媒２０および粒子４は、ポンプなどの循環器５によって所定の流れ方向Ａに送られ、冷媒配管３の内部を循環する。なお、隣接する電池セル２の間には、車両走行時に振動してもセル同士が接触しないように冷媒配管３配策用の隙間を確保するためのスペーサまたは仕切りを設けるのが好ましい。

冷媒配管３は、具体的には、図２～３に示されるように、電池セル２の側面２１に沿って配置された複数の分岐管３ａを有する。複数の分岐管３ａは、例えば水平方向に延び、互いに上下方向に離間している。複数の分岐管３ａは、シート状の集合体３ｂを構成し、電池セル２の側面２１に当接または近接している。

冷媒配管３は、図４～６に示されるように、電池セル２が劣化により側面２１の上下方向における中間付近の部分（膨張部２２）で膨張したときに、電池セル２の膨張により冷媒２０の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する。冷媒配管３は、例えば、樹脂またはゴムなどの弾性材料で構成されている。

冷媒配管３を流れる冷媒２０は、電池セル２を冷却する液体であればよく、例えば水などである。

粒子４は、冷媒２０に混入されて冷媒２０とともに冷媒配管３の全体にわたって循環するように冷媒２０に複数混入される。粒子４は、冷媒配管３の全体にわたって均等に分布するように多数混入されるのが好ましい。粒子４は、水などの冷媒２０に溶けない材料、例えば、樹脂などから構成されている。なお、粒子４は、冷媒流れの長期の停滞を防止するために、所定温度以上で溶融する性質を有するのが好ましい。

粒子４の大きさおよび数は、変形前の通常状態の冷媒配管３の内部に詰まらず、かつ、電池セル２の膨張によって流路が小さくなるように変形したときには冷媒配管３内部に詰まるような、大きさおよび数に設定される。なお、粒子４の形状は、通常状態の冷媒配管３の内部で引っかからないように、表面が滑らかな球状またはそれに近い形状が好ましい。

管理システム１２は、上記のように、粒子４を含む冷媒２０または冷媒２０の流れに関する物理的なパラメータ（第１実施形態では、冷媒２０の圧力、流量、および冷媒２０に含まれる粒子４の数）を検出する検出部として、液圧計６、流量計７、および粒子数計測部８を備えている。

液圧計６は、冷媒配管３の内部の水などの冷媒２０の圧力（具体的には、水圧）を測定する。液圧計６は、電池セルの異常判定のために、冷媒配管３における最上流の電池セル２よりも上流側の位置に配置されるのが好ましい。

流量計７は、冷媒配管３の内部の冷媒２０の流量を測定する。

粒子数計測部８は、当該粒子数計測部８を通過する粒子４の数を計測する。粒子数計測部８は、例えば、粒子４の通過により回転するプロペラを備え、プロペラの回転数により粒子４の数を計測する。なお、粒子数計測部８は、光学的、磁気的、電気的に粒子４の数を計測する構成であってもよい。

流量計７および粒子数計測部８は、電池セル２の異常判定のために、冷媒配管３における最下流の電池セル２よりも下流側の位置に配置されるのが好ましい。

制御装置１０は、管理システム１２の全体の制御を行う装置であり、ＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータによって構成されれる。制御装置１０は、少なくとも判定部９を備える。

判定部９は、上記の液圧計６、流量計７、および粒子数計測部８によって検出された物理的なパラメータ（冷媒２０の圧力、流量、および冷媒２０に含まれる粒子４の数）に基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する。なお、第１実施形態の判定部９は、上記の液圧計６、流量計７、および粒子数計測部８によって検出された物理的なパラメータである冷媒２０の圧力、流量、および冷媒２０に含まれる粒子４の数のうちのいずれか１つに基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定すればよい。

報知部１１は、判定部９が膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定したときに、報知する構成を有する。報知部１１は、例えば、電池モジュール１が搭載された車両の運転席付近に設けられたランプ、液晶パネル、またはスピーカーなどのように電池モジュール１近傍の人に光または音で報知可能な手段などによって構成される。

（管理システム１２を用いた管理方法）
上記のように構成された管理システム１２を用いて、上記の電池モジュール１における膨張した電池セル２Ａの存在を判定するための電池モジュール１の管理方法は、以下の手順で行われる。

まず、隣接する２つの電池セル２の間を通るように配策され、当該電池セル２の間に冷媒２０を循環させる冷媒配管３であって、電池セル２の膨張により冷媒２０の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する冷媒配管３を準備する（準備行程）。

ついで、冷媒２０に複数の粒子４を混入し、当該粒子４を冷媒２０とともに冷媒配管３を循環させる（粒子混入行程）。

ついで、粒子４を含む冷媒２０または冷媒２０の流れに関する物理的なパラメータを検出する（パラメータ検出行程）。具体的には、図７のフローチャートのステップＳ１のように、上記の流量計７、液圧計６、および粒子数計測部８から、物理的なパラメータとして、冷媒２０の流量、圧力（水圧）、および粒子４の数を制御装置１０に読み込む。

そして、制御装置１０の判定部９は、上記の物理的なパラメータ（流量、水圧、粒子数）に基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａ（図４参照）が存在していることを判定する（判定行程）。具体的には、図７のフローチャートのステップＳ２のように、流量、水圧、および粒子数のいずれかが所定の値を下回った場合（すなわち、流量＜Ａまたは水圧＜Ｂまたは粒子数＜Ｃの場合）には、判定部９は、膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する。

判定部９が膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定した場合、図７のフローチャートのステップＳ３のように、報知部１１が電池セル異常（膨張した電池セル２Ａを検知したこと）を、電池モジュール１を搭載した車両の運転手などに光または音などで報知する。

以上のように、上記の管理方法では、図４～６に示されるように、電池セル２が劣化により膨張する（膨張部２２が発生する）ことによって冷媒配管３が圧迫され、膨張した電池セル２Ａの周辺で粒子４が詰まってことによって生じる冷媒に関する物理的パラメータの変化、すなわち、水圧の上昇、冷媒流量の低下、または粒子数計測部８を通過する粒子数の減少のいずれかの変化に基づいて、電池モジュール１の複数の電池セル２のいずれかに膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定することが可能である。

（第１実施形態の特徴）
（１）
第１実施形態の電池モジュール管理システム１２は、複数の電池セル２が所定方向Ｘに並んで配置された電池モジュール１を管理する管理システム１２である。管理システム１２は、隣接する２つの電池セル２の間を通るように配策され、当該電池セル２の間に冷媒２０を循環させる冷媒配管３であって、電池セル２の膨張により冷媒２０の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する冷媒配管３と、冷媒２０に混入されて冷媒２０とともに冷媒配管３を循環する複数の粒子４と、粒子４を含む冷媒２０または冷媒２０の流れに関する物理的なパラメータ（冷媒２０の圧力、流量、および粒子数）を検出する検出部としての液圧計６、流量計７、および粒子数計測部８と、上記の物理的なパラメータに基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する判定部９とを備える。

かかる構成では、電池モジュール１の電池セル２間に冷媒２０を循環させる冷媒配管３を備えた構成において、当該冷媒配管３を循環する冷媒２０に複数の粒子４を混入しておくことにより、電池モジュール１の複数の電池セル２のいずれか１つが膨張した場合には、膨張した電池セル２Ａに隣接する位置では、電池セル２の膨張に伴って冷媒配管３が変形して冷媒２０の流路が小さくなり、流路が小さくなった部分に粒子４が詰まり、冷媒２０の循環が滞る。冷媒２０の循環が滞ることにより、粒子４を含む冷媒２０または冷媒２０の流れに関する物理的なパラメータ（冷媒２０の圧力、流量、および粒子数）が変化する。そこで、上記の構成では、電池セル２の膨張によって変化する上記の物理的なパラメータを検出部によって検出し、判定部９は、検出された物理的なパラメータに基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する。これにより、センサの数を抑えながら複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定することが可能である。

また、上記の構成では、電池セル２の冷却機能と膨張劣化検出機能を一つの部品に統合することにより、管理システム１２の構造を簡素化することが可能である。

しかも、電池モジュール１および管理システム１２全体の重量を削減でき、電池モジュール１を搭載したハイブリッド車または電気自動車の燃費または電費の向上が実現できる。

なお、上記の第１実施形態の管理システム１２は、粒子４を含む冷媒２０または冷媒２０の流れに関する物理的なパラメータを検出する検出部として、液圧計６、流量計７、および粒子数計測部８を備えているが、いずれか１つであっても上記の作用効果を奏することが可能である。

（２）
第１実施形態の電池モジュール管理システム１２では、検出部としての粒子数計測部８は、所定の位置を通過する粒子４の数を検出する。判定部９は、粒子４の数の減少に基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する。

かかる構成によれば、判定部９は、検出部で検出された粒子４の数の減少に基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定することが可能である。したがって、液圧や流量を測定しなくても、膨張した電池セル２Ａが存在していることを正確に判定することが可能である。

（３）
第１実施形態の電池モジュール管理システム１２では、粒子４は、所定温度以上で溶融する性質を有する。この構成では、電池セル２の膨張に伴って冷媒配管３の内部に粒子４が詰まって冷媒２０の循環が滞った場合でも、粒子４が電池セル２から生じる熱によって溶融するので、冷媒流れの長期の停滞を防止することが可能である。

（４）
第１実施形態の電池モジュール管理方法は、複数の電池セル２が所定方向Ｘに並んで配置された電池モジュール１を管理する管理方法である。管理方法は、隣接する２つの電池セル２の間を通るように配策され、当該電池セル２の間に冷媒２０を循環させる冷媒配管３であって、電池セル２の膨張により冷媒２０の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する冷媒配管３を準備する準備行程と、冷媒２０に複数の粒子４を混入し、当該粒子４を冷媒２０とともに冷媒配管３を循環させる粒子混入行程と、粒子４を含む冷媒２０または冷媒２０の流れに関する物理的なパラメータを検出するパラメータ検出行程と、物理的なパラメータに基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する判定行程とを含む。

かかる特徴によれば、準備行程において、電池セル２の膨張により冷媒２０の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する冷媒配管３を準備する。粒子混入行程において、電池モジュール１が備えている冷媒配管３を循環する冷媒２０に複数の粒子４を混入する。これにより、電池モジュール１の複数の電池セル２のいずれか１つが膨張した場合には、膨張した電池セル２Ａに隣接する位置では、電池セル２の膨張に伴って冷媒配管３が変形して冷媒２０の流路が小さくなり、流路が小さくなった部分に粒子４が詰まり、冷媒２０の循環が滞る。冷媒２０の循環が滞ることにより、粒子４を含む冷媒２０または冷媒２０の流れに関する物理的なパラメータ（具体的には、冷媒２０の圧力、流量、および粒子数）が変化する。パラメータ検出行程では、電池セル２の膨張によって変化する上記の物理的なパラメータを検出し、判定行程において、検出した物理的なパラメータに基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する。これにより、センサの数を抑えながら複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定することが可能である。

（第２実施形態）
上記の第１実施形態の管理システム１２は、上記の検出部６～８によって、粒子４を含む冷媒２０または冷媒２０の流れに関する物理的なパラメータ（具体的には、冷媒２０の圧力、流量、および粒子数）を検出し、判定部９が、検出した物理的なパラメータに基づいて複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する構成を有しているが、複数の電池セル２のどれが膨張した電池セル２であるか特定していない。

そこで、本発明の第２実施形態として、図８に示される管理システム１２は、膨張した電池セル２を特定するために、複数の電池セル２のそれぞれに設けられ、各電池セル２の温度を検出する温度センサ１３と、電池セル２の温度に基づいて膨張した電池セル２Ａを特定する特定部１４とをさらに備える。

図８に示される管理システム１２のその他の構成は、図１～３に示される第１実施形態の管理システム１２の構成と共通する。

温度センサ１３は、各電池セル２の温度を検出するために各電池セル２の外面に取り付けられている。温度センサ１３は、電池セル２の膨張の影響を受けないように、電池セル２の側面２１（図２参照）を避けた位置、例えば、各電池セル２の上面に取り付けられるのが好ましい。

特定部１４は、温度センサ１３で検出された各電池セル２の温度に基づいて膨張した電池セル２Ａを特定する。特定部１４は、膨張した電池セル２Ａの存在を判定する判定部９とともに制御装置１０に備えられている。

上記のように構成された図８に示される第２実施形態の管理システム１２を用いて、電池モジュール１における膨張した電池セル２Ａの存在を判定し、膨張した電池セル２Ａを特定するための電池モジュール１の管理方法は、以下の手順で行われる。

まず、上記の第１実施形態の管理方法と同様に、上記の冷媒配管準備行程、および粒子混入行程を行う。

ついで、第１実施形態の管理方法と同様に、上記の判定行程を行う。具体的には、図８のフローチャートのステップＳ１１のように、流量計７、液圧計６、および粒子数計測部８、から、物理的なパラメータとして、冷媒２０の流量、圧力（水圧）、および粒子４の数を制御装置１０に読み込む。第２実施形態では、このとき、さらに、各電池セル２の温度センサ１３から各電池セル２の温度を制御装置１０に読み込む。

そして、制御装置１０の判定部９は、上記の物理的なパラメータ（流量、水圧、および粒子数）に基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａ（図４参照）が存在していることを判定する（判定行程）。具体的には、図８のフローチャートのステップＳ１２のように、流量、水圧、粒子数のいずれかが所定の値を下回った場合（すなわち、流量＜Ａまたは水圧＜Ｂまたは粒子数＜Ｃの場合）には、判定部９は、膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する。

判定部９が膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定した場合、図８のフローチャートのステップＳ１３のように、特定部１４が各電池セル２の温度に基づいて電池セル２を特定し、制御装置１０のメモリに記憶する。

その後、ステップＳ１４において、報知部１１が電池セル異常（膨張した電池セル２Ａを検知したこと）を、電池モジュール１を搭載した車両の運転手などに光または音などで報知する。このとき、報知部１１は、複数の電池セル２のうちどれが膨張した電池セル２Ａであるかをランプまたは液晶パネルなどで表示するのが好ましい。

（第２実施形態の特徴）
図８に示される第２実施形態の管理システム１２は、図１に示される第１実施形態の管理システム１２の構成に加えて、複数の電池セル２のそれぞれに設けられ、各電池セル２の温度を検出する温度センサ１３と、電池セル２の温度に基づいて膨張した電池セル２Ａを特定する特定部１４とをさらに備えている。

かかる構成によれば、歪みセンサを用いることなく、温度センサ１３のみで劣化により膨張した電池セル２Ａを複数の電池セル２の中から特定することが可能である。すなわち、この構成では、上記のように、膨張した電池セル２Ａに隣接する位置では、冷媒配管３が変形して冷媒２０の流路が小さくなり、流路が小さくなった部分に粒子４が詰まり、冷媒２０の循環が滞る。したがって、膨張した電池セル２Ａは冷媒２０による冷却が順調にされなくなり、電池セル２Ａの温度が上昇する。特定部１４は、温度センサ１３で検出された電池セル２の温度に基づいて、膨張した電池セル２Ａを複数の電池セル２の中から特定することが可能である。

すなわち、この構成では、上記の判定部９が物理的なパラメータに基づいて膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定した場合に、さらに、特定部１４が電池セル２の温度に基づいて、膨張した電池セル２Ａを複数の電池セル２の中から特定することが可能になる。

（第２実施形態の変形例）
なお、上記の図８に示される管理システム１２では、冷媒配管３が複数の電池セル２の間を一続きに通るように直列に配策されている構成をしているが、冷媒配管３が各電池セルのそれぞれの外面に個別に沿うように並列に配策されている場合には、電池セル２の温度に基づいて膨張した電池セル２Ａを複数の電池セル２の中から特定することが可能になる。

このような第２実施形態の変形例の管理システムは、以下のように構成される。

すなわち、第２実施形態の変形例の管理システムは、複数の電池セル２が所定方向Ｘに並んで配置された電池モジュール１を管理する管理システムであって、複数の電池セル２のそれぞれの外面に個別に沿うように並列に配策され、各電池セル２に冷媒２０を循環させる冷媒配管３であって、電池セル２の膨張により冷媒２０の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する冷媒配管３と、冷媒２０に混入されて冷媒２０とともに冷媒配管３を循環する複数の粒子４と、複数の電池セルのそれぞれに設けられ、各電池セルの温度を検出する温度センサ１３と、電池セル２の温度に基づいて膨張した電池セル２Ａを特定する特定部１４とを備えることを特徴とする。

この変形例の構成では、電池モジュール１の各電池セル２に並列に冷媒２０を循環させる冷媒配管３を備えた構成において、当該冷媒配管３を循環する冷媒２０に複数の粒子４を混入しておくことにより、電池モジュール１の複数の電池セル２のいずれか１つが膨張した場合には、膨張した電池セル２Ａに隣接する位置では、電池セル２の膨張に伴って冷媒配管３が変形して冷媒２０の流路が小さくなり、流路が小さくなった部分に粒子４が詰まり、冷媒２０の循環が滞る。したがって、膨張した電池セル２Ａは冷媒２０による冷却が順調にされなくなり、電池セル２Ａの温度が上昇する。特定部１４は、温度センサ１３で検出された電池セル２の温度に基づいて、膨張した電池セル２Ａを複数の電池セルの中から特定することが可能である。これにより、歪みセンサを用いることなく、温度センサ１３のみで劣化により膨張した電池セル２Ａを複数の電池セルの中から特定することが可能である。

また、この変形例の構成では、上記の検出部および判定部、すなわち、粒子を含む前記冷媒または前記冷媒の流れに関する物理的なパラメータを検出する検出部（具体的には、液圧計６、流量計７、粒子数計測部８、および前記物理的なパラメータに基づいて、前記複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する判定部９が不要になり、管理システムの構成をより簡素化することが可能である。

（第３実施形態）
上記第１～２実施形態では、判定部９は、粒子４を含む冷媒２０または冷媒２０に関連する物理的なパラメータとして冷媒２０の流量、液圧（水圧）、および粒子数に基づいて、膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定するが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の物理的なパラメータとして、冷媒２０の色に基づいて、膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定してもよい。

このような観点から、図１０に示されるように、本発明の第３実施形態の管理システム１２は、冷媒２０の色に基づいて膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定するために、以下の構成を有する。

冷媒配管３は、透明または半透明であり、冷媒２０の色を冷媒配管３の外部から検出することが可能である。図１０に示される冷媒配管３は、透明または半透明である点において、図１に示される第１実施形態の冷媒配管３と異なるが、その他の構成は共通する。

粒子４は、図１１に示されるように、電池セル２の膨張に伴って冷媒配管３の内部に当該粒子４が詰まった場合に粒子４同士の接触により破壊可能な強度を有する中空の外殻体４ａと、外殻体４ａ内に封入される着色材料４ｂとから構成されている。したがって、図１２に示されるように、電池セル２の膨張に伴って冷媒配管３の内部に粒子４が詰まった状態では、粒子４同士の接触により外殻体４ａが破壊されて外殻体４ａに封入された着色材料４ｂが冷媒２０に混入し、冷媒２０を着色する（図１２の着色した冷媒２３参照）。

図１１に示される粒子４としては、例えば、マイクロカプセルインキなどが適用される。すなわち、外殻体４ａは、冷媒２０とともに循環する時には破壊せず、電池セル２の膨張に伴う粒子４の詰まりによって加圧された時に破壊されるような強度を有するように、材料、膜厚、またはガラス転移点などが設定される。外殻体４ａの材料は、例えば、アミノ・アルデヒド樹脂などで構成される。アミノ・アルデヒド樹脂のうち、特にメラミン・ホルムアルデヒド樹脂は、耐水性、耐薬品性、および耐老化性が良好であり、好ましい。

着色材料４ｂは、水などの冷媒２０を着色できるものであればよく、インキなどの液体であれば水に混合して冷媒２０を迅速に着色できるので好ましい。なお、着色材料４ｂは、液体だけでなく、ゲル状や顆粒状であってもよい。着色材料４ｂを無色透明な水などの冷媒２０に混入することにより、冷媒２０の色の濃淡、具体的には、色の色相、明度、および彩度が変化する。

さらに、図１０に示される管理システム１２は、検出部として、冷媒２０の色を検出するレーザセンサ１５およびカメラ１６を備えている。

レーザセンサ１５は、冷媒配管３において最下流の電池セル２よりも下流側の位置に配置され、全ての電池セル２を通過した後の冷媒２０の色を検出する。また、第３実施形態のカメラ１６は、冷媒配管３の全体における冷媒２０の色を監視するが、冷媒配管３の一部を監視してもよい。

レーザセンサ１５およびカメラ１６は、冷媒２０の色に関するデータとして、例えば、色の濃淡の度合い、具体的には、色の色相、明度、彩度のうちの少なくとも１つを検出すればよい。

判定部９は、冷媒２０の色に基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する。

さらに、図１０に示される管理システム１２は、上記図１の管理システム１２と同様に判定部９を備える制御装置１０および報知部１１を備えるとともに、冷媒２０の色が変化した位置を特定する特定部１４をさらに備える。特定部１４は、判定部９とともに制御装置１０に備えられる。

上記のように構成された図１０に示される第３実施形態の管理システム１２を用いて、電池モジュール１における膨張した電池セル２Ａの存在を判定し、膨張した電池セル２Ａを特定するための電池モジュール１の管理方法は、以下の手順で行われる。

まず、上記の第１実施形態の管理方法と同様に、上記の冷媒配管準備行程、および粒子混入行程を行う。

ついで、膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する判定行程を行う。具体的には、図１３のフローチャートのステップＳ２１のように、レーザセンサ１５およびカメラ１６から冷媒２０の色データ（例えば、色の濃淡の度合い、具体的には、色相、明度、彩度のうちの少なくとも１つのデータ）を物理的なパラメータとして制御装置１０に読み込む。なお、レーザセンサ１５およびカメラ１６のうち少なくともカメラ１６から色データを取得すれば、冷媒配管３の全体における冷媒２０の色の変化を監視することが可能である。

そして、同ステップＳ２２において、制御装置１０の判定部９は、上記色データを用いて冷媒２０の色が変化したか判定することによって、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する（判定行程）。

判定部９が膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定した場合、同ステップＳ２３において、特定部１４が冷媒２０の色が変化した最上流の位置（すなわち、膨張した電池セル２Ａの位置）を特定し、制御装置１０のメモリに記憶する。

その後、ステップＳ２４において、報知部１１が電池セル異常（膨張した電池セル２Ａを検知したこと）を、電池モジュール１を搭載した車両の運転手などに光または音などで報知する。このとき、報知部１１は、複数の電池セル２のうちどれが膨張した電池セル２Ａであるかをランプまたは液晶パネルなどで表示するのが好ましい。

なお、図１３のフローチャートのステップＳ２３における冷媒２０の色が変化した最上流の位置（すなわち、膨張した電池セル２Ａの位置）を特定し、記憶する行程は省略してもよい。ステップＳ２３を省略した場合も、膨張した電池セル２Ａの存在を判定し、報知することが可能である。

（第３実施形態の特徴）
（１）
第３実施形態の管理システム１２では、冷媒配管３は、透明または半透明である。粒子４は、前記電池セルの膨張に伴って前記冷媒配管の内部に当該粒子が詰まった場合に粒子４同士の接触により破壊可能な強度を有する中空の外殻体４ａと、外殻体４ａ内に封入される着色材料４ｂとから構成されている。検出部であるレーザセンサ１５およびカメラ１６は、冷媒２０の色を検出する。判定部９は、冷媒２０の色に基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定する。

かかる構成によれば、粒子４は、前記電池セルの膨張に伴って前記冷媒配管の内部に当該粒子が詰まった場合に粒子４同士の接触により破壊可能な強度を有する外殻体４ａと、外殻体４ａ内に封入される着色材料４ｂとから構成されている。電池セル２の膨張に伴って冷媒配管３の内部に粒子４が詰まった状態では、粒子４同士の接触により外殻体４ａが破壊されて外殻体４ａに封入された着色材料４ｂが冷媒２０に混入し、冷媒２０を着色する。判定部９は、検出部で検出された冷媒２０の色に基づいて、複数の電池セル２の中に劣化により膨張した電池セル２Ａが存在していることを判定することが可能である。

（２）
第３実施形態の管理システム１２では、検出部であるカメラ１６は、冷媒配管３の全体における冷媒２０の色を監視する。管理システム１２は、冷媒２０の色が変化した位置を特定する特定部１４をさらに備える。

かかる構成によれば、検出部が冷媒配管３の全体における冷媒２０の色を監視し、特定部１４が冷媒配管３の全体のうち冷媒２０の色が変化した位置を特定することにより、膨張した電池セル２Ａを特定することが可能である。

１ 電池モジュール
２ 電池セル
２Ａ 膨張した電池セル
３ 冷媒配管
４ 粒子
４ａ 外殻体
４ｂ 着色材料
６ 液圧計（検出部）
７ 流量計（検出部）
８ 粒子数計測部（検出部）
９ 判定部
１０ 制御装置
１２ 管理システム
１３ 温度センサ
１４ 特定部
１５ レーザセンサ（検出部）
１６ カメラ（検出部）
２０ 冷媒
２２ 膨張部
２３ 着色した冷媒

Claims (8)

1. 複数の電池セルが所定方向に並んで配置された電池モジュールを管理する管理システムであって、
   隣接する２つの前記電池セルの間を通るように配策され、当該電池セルの間に冷媒を循環させる冷媒配管であって、前記電池セルの膨張により前記冷媒の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する冷媒配管と、
   前記冷媒に混入されて前記冷媒とともに前記冷媒配管を循環する複数の粒子と、
   前記粒子を含む前記冷媒または前記冷媒の流れに関する物理的なパラメータを検出する検出部と、
   前記物理的なパラメータに基づいて、前記複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定する判定部と
   を備える、
   ことを特徴とする電池モジュール管理システム。
2. 請求項１に記載の電池モジュール管理システムにおいて、
   前記検出部は、所定の位置を通過する前記粒子の数を検出し、
   前記判定部は、前記粒子の数の減少に基づいて、前記複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定する
   ことを特徴とする電池モジュール管理システム。
3. 請求項１または２に記載の電池モジュール管理システムにおいて、
   前記複数の電池セルのそれぞれに設けられ、各電池セルの温度を検出する温度センサと、
   前記電池セルの温度に基づいて膨張した電池セルを特定する特定部と
   をさらに備える、
   ことを特徴とする電池モジュール管理システム。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の電池モジュール管理システムにおいて、
   前記粒子は、所定温度以上で溶融する性質を有する、
   ことを特徴とする電池モジュール管理システム。
5. 請求項１に記載の電池モジュール管理システムにおいて、
   前記冷媒配管は、透明または半透明であり、
   前記粒子は、前記電池セルの膨張に伴って前記冷媒配管の内部に当該粒子が詰まった場合に前記粒子同士の接触により破壊可能な強度を有する中空の外殻体と、前記外殻体内に封入された着色材料とから構成され、
   前記検出部は、前記冷媒の色を検出し、
   前記判定部は、前記冷媒の色に基づいて、前記複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定する、
   ことを特徴とする電池モジュール管理システム。
6. 請求項５に記載の電池モジュール管理システムにおいて、
   前記検出部は、前記冷媒配管の全体における前記冷媒の色を監視し、
   前記管理システムは、前記冷媒の色が変化した位置を特定する特定部をさらに備える、
   ことを特徴とする電池モジュール管理システム。
7. 複数の電池セルが所定方向に並んで配置された電池モジュールを管理する管理システムであって、
   前記複数の電池セルのそれぞれの外面に個別に沿うように並列に配策され、各電池セルに冷媒を循環させる冷媒配管であって、前記電池セルの膨張により前記冷媒の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する冷媒配管と、
   前記冷媒に混入されて前記冷媒とともに前記冷媒配管を循環する複数の粒子と、
   前記複数の電池セルのそれぞれに設けられ、各電池セルの温度を検出する温度センサと、
   前記電池セルの温度に基づいて膨張した電池セルを特定する特定部と
   を備える、
   ことを特徴とする電池モジュール管理システム。
8. 複数の電池セルが所定方向に並んで配置された電池モジュールを管理する管理方法であって、
   隣接する２つの前記電池セルの間を通るように配策され、当該電池セルの間に冷媒を循環させる冷媒配管であって、前記電池セルの膨張により前記冷媒の流路が小さくなる方向に変形可能な弾性を有する冷媒配管を準備する準備行程と、
   前記冷媒に複数の粒子を混入し、当該粒子を前記冷媒とともに前記冷媒配管を循環させる粒子混入行程と、
   前記粒子を含む前記冷媒または前記冷媒の流れに関する物理的なパラメータを検出するパラメータ検出行程と、
   前記物理的なパラメータに基づいて、前記複数の電池セルの中に劣化により膨張した電池セルが存在していることを判定する判定行程と
   を含む、
   ことを特徴とする電池モジュール管理方法。

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