组合电池用绝热容器、组合电池用控制装置及组合电池用故障检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种组合电池用绝热容器、组合电池用控制装置及组合电池用故障检测方法，其适用于由多个单体电池连接构成的高温运转的组合电池。
【背景技术】
[0002]钠硫电池(以下记作NaS电池)是高温二次电池，其具有作为活性物质的金属钠及硫被固体电解质管隔离容纳的结构。当加热至约300°C的高温时，熔化了的两种活性物质发生电化学反应，由此产生规定能量。并且，通常，NaS电池以如下形式使用，即垂直集合设置多个单体电池，并且形成相互连接的模块。S卩，电池模块具有如下组合电池的结构:使串联多个单体电池而形成的电路(列(string))并联，由此形成组块(block)，再串联至少两个以上该组块。
[0003]对于组合电池用绝热容器，其目的是维持高温运转的电池模块如NaS电池的高温状态，并且其用于使容纳电池模块的内部空间与外部空间绝热。通常，考虑到电池模块的组装性和操作的简便性，组合电池用绝热容器一般采用具有如下箱形结构，该箱形结构包括:箱体，其上表面敞开，并且用于容纳高温运转的电池模块；及盖体，其载置于箱体的上表面侧(例如参照日本国专利第3693983号公报)。
[0004]另外，在NaS电池中，组合电池用控制装置用于实现这种适宜的运转，该组合电池用控制装置具有:每个电池模块独立具备的模块控制器；例如定序器(sequencer)的通用机器。通过各模块控制器，测量各电池模块的工作电压及工作温度而监控运转状态，并且对各电池模块所具备的加热器进行ΟΝ/OFF操作而调节NaS电池的工作温度。另外，通过定序器所具备的电流测量功能，例如测量NaS电池的放电电流，再算出定序器的电压降低量并求出放电断开电压，从而对NaS电池进行放电末期(放电深度)的检测(例如参照日本国特开2003-288950号公报)。此外，断开电压是指，在判断NaS电池是否处于充电末期或者放电末期时，作为基准的电压。
[0005]另外，作为检测电池模块的故障(组块单元的故障等)的方法，公开了一种通过对各组块的放电深度进行比较来检测电池故障的方法(例如，参照日本国特开平3-158781号公报)。为了判断构成模块的每个组块电池是否存在故障，该方法与对构成组块的每个NaS单体电池进行故障检测的方法相比，不会使装置复杂化，另外还可降低制造成本，在这方面，该方法是一种优选的故障检测方法。
【发明内容】
[0006]可以想到，单体电池发生故障甚至模块发生故障的主要原因为，单体电池的内部短路或外部短路。
[0007]单体电池的外部短路可包括，由单体电池内的活性物质泄漏而导致形成外部短路回路(loop)。单体电池的内部短路可包括由β管的破损等而导致的短路。
[0008]这些单体电池的外部短路及内部短路，能够通过掌握上述每个组块的电压变化来进行检测，然而短路导致的放电深度的变化并不是急剧的，而是经过较长时间慢慢进行的，因而如果检测精度低，则存在发生故障时的初始运动行为延迟的风险。
[0009]因此，虽然可以考虑提高放电深度的变化的检测精度，但仍期待提出一种能够简单地实现与检测每个组块的放电深度变化的方法不同的方法的组合电池用绝热容器、组合电池用控制装置及组合电池用故障检测方法。
[0010]本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种，具备能够简单地检测是否存在发生活性物质泄漏的单体电池的结构，并且能够简单地实现与检测每个组块的放电深度变化的方法不同的故障检测方法的组合电池用绝热容器及组合电池用控制装置。
[0011]另外，本发明的目的还在于，提供一种组合电池用故障检测方法，其能够实时检测是否存在发生活性物质泄漏的单体电池，并且能够避免发生故障时的初始运动行为延迟的风险。
[0012][I]第一本发明的组合电池用绝热容器的特征在于，其具有:箱体，其上表面敞开，并且用于容纳串联及并联多个单体电池而成的组合电池；及盖体，其载置于所述箱体的上表面侧，所述组合电池用绝热容器用于使内部空间和外部空间绝热，所述内部空间由所述箱体和所述盖体形成，并用于容纳所述组合电池，在所述箱体的底部具有用于检测发生活性物质泄漏的所述组合电池的电路构件。
[0013]据此，能够简单地检测是否存在发生活性物质泄漏的单体电池，并且能够简单地实现与检测每个组块的放电深度变化的方法不同的故障检测方法。其结果，能够实时检测是否存在发生活性物质泄漏的单体电池，从而可避免发生故障时的初始运动行为延迟的风险。
[0014][2]在第一本发明中，所述电路构件也可具有与加热器线分开配线的至少一个导线。此时，测量导线的电阻值，在电阻发生变化的情况下，可知一个以上单体电池发生了活性物质泄漏故障。
[0015][3]另外，优选地，所述导线至少布满在图形整体，该图形由所述组合电池投影于所述箱体的底部而成。据此，能够简单地检测是否在构成组合电池的多个单体电池中否存在发生活性物质泄漏的单体电池。
[0016][4]进一步优选地，所述导线以梳齿状布满而配线。通过将导线以梳齿状配线，导线还可发挥电阻线的功能，据此，因接触活性物质而产生的电阻变化变大，从而能够在早期检测出是否存在发生活性物质泄漏的单体电池。
[0017][5]另外，所述电路构件可以如下方式构成，所述电路构件具有:第一绝缘层，其层叠在所述加热器线上，并用于载置所述导线；第二绝缘层，其层叠在所述导线上，所述第二绝缘层具有多个孔，所述孔从用于容纳所述组合电池的所述内部空间贯通至所述导线。此时，如果一个以上单体电池发生了活性物质泄漏，则泄漏的活性物质会经由第二绝缘层的孔到达导线，因此能够简单地检测是否存在发生活性物质泄漏的单体电池。
[0018][6]进一步地，所述电路构件也可以如下方式构成，所述电路构件具有均以梳齿状布满而配线的第一导线及第二导线，并且使所述第二导线的梳齿位于所述第一导线的相邻的梳齿之间。据此，例如如果将第一导线及第二导线的梳齿的间距设定为单体电池的排列间距的二倍以下，则能够使从上表面看时的相邻的第一导线的梳齿和第二导线的梳齿之间的间隔，设定为单体电池的排列间距以下，因此即使仅有一个单体电池发生了活性物质泄漏故障，也可切实、实时地进行检测。
[0019][7]另外，所述电路构件具有均以梳齿状布满而配线的第一导线及第二导线，所述第一导线的梳齿方向与所述第二导线的梳齿方向不同也可。此时，即使仅有一个单体电池发生了活性物质泄漏故障，也可切实、实时地进行检测。
[0020][8]进一步地，所述电路构件也可以如下方式构成，所述电路构件具有:第一绝缘层，其层叠在所述加热器线上，并且用于载置所述第一导线；第二绝缘层，其层叠在所述第一导线上，并且用于载置所述第二导线；第三绝缘层，其层叠在所述第二导线上，其中，所述第三绝缘层具有多个孔，所述孔从用于容纳所述组合电池的所述内部空间贯通至所述第二导线，所述第二绝缘层具有多个孔，所述孔从所述第二导线贯通至所述第一导线。
[0021]此时，如果一个以上单体电池发生了活性物质泄漏，则泄漏的活性物质会经由第三绝缘层的孔到达第二导线；或者，泄漏的活性物质会经由第三绝缘层的孔及第二绝缘层的孔到达第一导线；或者，泄漏的活性物质会经由第三绝缘层的孔到达第二导线，之后，再经由第二绝缘层的孔到达第一导线，因此能够简单地检测是否存在发生活性物质泄漏的单体电池。
[0022][9]第二本发明的组合电池用控制装置是组合电池的组合电池用控制装置，该组合电池容纳于内部具有加热器线的组合电池用绝热容器，并且串联及并联多个单体电池而成，该组合电池用控制装置特征在于，具有用于检测发生活性物质泄漏的所述组合电池的活性物质泄漏检测部，所述活性物质泄漏检测部具有:至少一个导线，其在所述组合电池用绝热容器内，与所述加热器线分开配线；电阻测量部，其用于测量所述导线的电阻值；及泄漏辨别部，其用于在所述电阻测量部测量出的电阻值发生变化的情况下，输出用于表示所述组合电池发生了活性物质泄漏的泄漏检测信号。
[0023]据此，能够简单地检测是否存在发生活性物质泄漏的组合电池，并能够简单地实现与检测每个组块的放电深度变化的方法不同的故障检测方法。其结果，能够实时地检测是否存在发生活性物质泄漏的组合电池，从而可避免发生故障时的初始运动行为延迟的风险。
[0024][10]在第二本发明中，也可以如下方式设置:在所述组合电池用绝热容器内具有与所述加热器线分开配线的第一导线及第二导线，所述电阻测量部用于测量所述第一导线及所述第二导线的各电阻值，所述泄漏辨别部用于在所述第一导线的电阻值、所述第二导线的电阻值、所述第一导线的电阻值与所述第二导线的电阻值之间的电阻差中的任意一个以上发生变化的情况下，输出所述泄漏检测信号。
[0025][11]第三本发明的组合电池用故障检测方法是用于检测组合电池的故障的组合电池用故障检测方法，该组合电池容纳于内部具有加热器线的组合电池用绝热容器，并且串联及并联多个单体电池而成，该组合电池用故障检测方法的特征在于，所述组合电池用绝热容器具有在其内部与所述加热器线分开配线的至少一个导线，所述组合电池用故障检测方法具有:第一步骤，其用于测量所述导线的电阻值；第二步骤，其用于在测量出的电阻值发生变化的情况下，输出用于表示所述组合电池发生了活性物质泄漏故障的信号。
[0026]如以上说明，根据本发明的组合电池用绝热容器及组合电池用控制装置，具有能够简单地检测是否存在发生活性物质泄漏的单体电池的结构，并且能够简单地实现与检测每个组块的放电深度变化的方法不同的故障检测方法。
[0027]另外，根据本发明的组合电池用故障检测方法，能够实时地检测是否存在发生活性物质泄漏的单体电池，从而可避免发生故障时的初始运动行为延迟的风险。
【附图说明】
[0028]图1是表示本实施方案的组合电池用绝热容器的结构的纵剖面图。
[0029]图2是表示电池模块的等效电路图。
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