JP2010088202A - 電池ユニットおよびこれを用いた電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電池アームが並列に接続された電池ユニットの電池アームに含まれる電池に異常が生じても運転を継続できる電池システムを提供する。
【解決手段】複数の電池アーム４が並列に接続された電池ユニット４と、電池ユニットの充放電を制御する充放電制御装置７とを備えた、各電池アームは、単一の電池セルまたは直列接続された複数の電池セルから成る電池１と、電池に直列に接続されたスイッチ３と、電池の異常を検出した場合にスイッチを開放して該電池アームを切り離すとともに、該スイッチが開放された旨を表すスイッチ開放信号を充放電制御装置に送る電池監視装置２とを備え、充放電制御装置は、電池ユニットの電池監視装置からスイッチ開放信号を受けた場合に、電池ユニットの充放電電流または充放電電力を減らすように制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の電池アームが並列に接続された電池ユニットおよびこれを用いた電池システムに関する。

従来、電池システムにおいて、半導体スイッチに対する通電損失を低減して、冷却装置の省略または縮小により小型軽量化および低価格化を図るとともに、機械式接点スイッチの頻繁なオン・オフ動作に伴う機械的磨耗や動作音の発生をなくすことができる電池の充放電スイッチ方式が知られている（特許文献１参照）。

この電池の充放電スイッチ方式においては、機械式接点スイッチ、半導体スイッチおよびダイオードが並列接続された充放電スイッチ回路を複数の電池の各々に直列に接続し、大電流通電となる放電時および大電流充電動作領域では機械式接点スイッチで通電させて通電損失を低減し、小電流充電動作領域では半導体スイッチによる通電として通電損失を低減し、パルス充電におけるオン・オフ動作や充電完了時のオフ動作に起因する動作音を抑制する。
特開２００７−１１０８８７号公報

上述した従来の技術では、機械式接点スイッチおよび半導体スイッチに対してダイオードが並列に接続されているため、電池に異常が生じた場合であっても放電電流が流れ続ける。その結果、電池セルが過放電や逆充電になり、電池システムの運転を継続することが困難になるという問題がある。

本発明の課題は、複数の電池アームが並列に接続された電池ユニットの電池アームに含まれる電池に異常が生じても運転を継続することができる電池ユニットおよびこれを用いた電池システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明の電池システムは、複数の電池アームが並列に接続された電池ユニットと、電池ユニットの充放電を制御する充放電制御装置とを備えた電池システムであって、複数の電池ユニットの各々の電池アームは、単一の電池セルまたは直列接続された複数の電池セルから成る電池と、電池に直列に接続されたスイッチと、電池の異常を検出した場合にスイッチを開放して該電池アームを切り離すとともに、該スイッチが開放された旨を表すスイッチ開放信号を充放電制御装置に送る電池監視装置とを備え、充放電制御装置は、電池ユニットの電池監視装置からスイッチ開放信号を受けた場合に、電池ユニットの充放電電流または充放電電力を減らすように制御することを特徴とする。

第２の発明の電池システムは、第１の発明において、充放電制御装置は、電池ユニットからスイッチ開放信号を受けた場合に、受けたスイッチ開放信号の数に応じて段階的に電池ユニットの充放電電流または充放電電力を減らす制御を行うことを特徴とする。

第３の発明の電池システムは、第１の発明において、充放電制御装置は、電池ユニットからスイッチ開放信号を受けた場合に、該電池ユニットに含まれる電池アームの数に対するスイッチ開放信号の数の比率で電池ユニットの充放電電流または充放電電力を減らす制御を行うことを特徴とする。

第４の発明の電池システムは、複数の電池アームが並列に接続された電池ユニットと、電池ユニットの充放電を制御する充放電制御装置とを備えた電池システムであって、複数の電池ユニットの各々の電池アームは、単一の電池セルまたは直列接続された複数の電池セルから成る電池と、電池に直列に接続されたヒューズと、ヒューズの溶断を検出した場合に、その旨を表すヒューズ溶断信号を充放電制御装置に送るヒューズ監視装置とを備え、充放電制御装置は、電池ユニットからヒューズ溶断信号を受けた場合に、電池ユニットの充放電電流または充放電電力を減らすように制御することを特徴とする。

第５の発明の電池ユニットは、複数の電池アームが並列に接続された電池ユニットにおいて、複数の電池アームの各々は、単一の電池セルまたは直列接続された複数の電池セルから成る電池と、電池に直列に接続されたスイッチと、電池の異常を検出した場合にスイッチを開放して該電池アームを切り離す電池監視装置とを備えたことを特徴とする。

第１の発明の電池システムによれば、電池の異常発生に応じて電池ユニットに含まれる複数の電池アームの一部がスイッチで切り離された場合であっても、電池ユニットに流れる充放電電流または充放電電力を減らして電池アームに流れる充放電電流の過電流を防止するので、スイッチの開放後であっても電池ユニットは運転を継続することができる。

第２の発明の電池システムによれば、電池の異常発生に応じて電池ユニットに含まれる複数の電池アームの一部がスイッチで切り離された場合であっても、電池ユニットに流れる充放電電流または充放電電力を切り離された電池アームの数に応じて段階的に減らして電池アームに流れる充放電電流の過電流を防止するので、スイッチの開放後であっても電池ユニットは運転を継続することができる。

第３の発明の電池システムによれば、電池の異常発生に応じて電池ユニットに含まれる複数の電池アームの一部がスイッチで切り離された場合であっても、電池アームの数に対する切り離された電池アームの数の比率で充放電電流または充放電電力を小さくして電池アームに流れる充放電電流を正常時と同じにし、電池アームに流れる充放電電流の過電流を防止するので、スイッチの開放後であっても電池ユニットは運転を継続することができる。

第４の発明の電池システムによれば、電池の異常発生に応じて電池ユニットに含まれる複数の電池アームの一部がヒューズで切り離された場合であっても、電池ユニットの充放電電流または充放電電力を減らして電池アームに流れる充放電電流の過電流を防止するので、スイッチの開放後であっても電池ユニットは運転を継続することができる。

第５の発明の電池ユニットによれば、従来は電池アームに電池異常が生じた場合は、電池ユニット全体の運転を停止しなければならなかったが、異常が発生した電池アームを切り離して運転を継続することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において、各実施例で同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る電池ユニットの構成を示すブロック図である。この電池ユニットは、電池容量の大容量化のために、複数（図１に示す例では３個）の電池アーム４が並列に接続されて構成されている。複数の電池アーム４の各々は、電池１、電池監視装置２およびスイッチ３を備えている。

電池１は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池といった二次電池から成る電池セルによって構成されている。単体の電池セルではエネルギー容量や出力電圧に限界があることから、電池１は、複数の電池セルが直列に接続されて構成されており、これにより、出力電圧とエネルギー容量の増加が図られている。

電池監視装置２は、電池１を構成する複数の電池セルの正極および負極に接続されており、各電池セルの電池電圧および電池温度などを検出する。この電池監視装置２は、これら電池電圧および電池温度などを検出しながら電池１が正常に動作しているかどうかを監視している。電池監視装置２は、電池異常（電池電圧または電池温度などの異常）を検出した場合は、スイッチ３に開放を指示する制御信号を送る。

スイッチ３は、電池監視装置２から送られてくる制御信号に応答してオフする。これにより、電池１、つまり電池アーム４を流れる電流が遮断される。

次に、本発明の実施例１に係る電池ユニットの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。電池ユニットの監視が開始されると、まず、電池アームの異常を検出したかどうかが調べられる（ステップＳ１１）。すなわち、電池監視装置２は、電池１を構成する複数の電池セルの電池電圧および電池温度などを検出し、これらが正常であるかどうかを調べる。ステップＳ１１において、電池アームの異常を検出しなかったことが判断されると、ステップＳ１１を繰り返し実行しながら電池アーム４の異常の有無が監視される。

一方、ステップＳ１１において、電池アームの異常を検出したことが判断されると、異常が検出された電池アームのスイッチが開放される（ステップＳ１２）。すなわち、電池監視装置２は、スイッチ３に制御信号を送ることにより、該スイッチ３を開放する。ここで、電池アームの数をＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、１つの電池アーム４で電池異常が生じてその電池アーム４のスイッチ３が開放されると、電池ユニットの電池アーム４の数はＮ−１となるので、電池ユニットは、この残りのＮ−１個の電池アーム４を用いて充放電運転を継続することができる。

以上説明したように、従来は電池アームに電池異常が生じた場合は、電池ユニット全体の運転を停止しなければならなかったが、本発明の実施例１に係る電池ユニットによれば、異常が発生した電池アーム４を切り離して運転を継続することができる。

図３は、本発明の実施例２に係る電池システムの構成を示すブロック図である。この電池システムは、電池ユニット５と充放電制御装置７とから構成されている。電池ユニット５は、上述した実施例１に係る電池ユニットに次の機能が追加されて構成されている。すなわち、電池ユニット５の電池監視装置２は、スイッチ３に制御信号を送って該スイッチ３を開放した場合に、その旨を表すスイッチ開放信号を、通信路６を介して充放電制御装置７に送る。なお、電池ユニット５は、上述した点を除けば実施例１に係る電池ユニットと同じであるので、電池ユニット５には、図１で使用した符号と同じ符号を付して説明を省略する。

充放電制御装置７は、電流検出器８、電流制御部９および制御回路１０を備えている。電流検出器８は、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れる充放電電流を検出する。電流検出器８で検出された充放電電流の電流値は、制御回路１０に送られる。

電流制御部９は、制御回路１０からの指示に応答して、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流す充放電電流の大きさを制御する。

制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介してスイッチ開放信号が送られてきた場合に、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れるべき充放電電流の上限値を、電池ユニット５が正常な場合（電池アーム４に異常がない場合）の充放電電流の上限値より小さい電流値に決定する。そして、電流検出器８で検出された電流値を参照し、決定した電流値以下に充放電電流を制限するように電流制御部９に指示する。

次に、本発明の実施例２に係る電池システムの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図４に示すフローチャートにおいて、図２のフローチャートに示した実施例１に係る電池ユニットの処理と同じ処理を実行するステップには、図２で使用した符号を付して説明する。

まず、ステップＳ１１とステップＳ１２の処理は、図２に示すものと同じであるので、その説明は省略する。次いで、スイッチ開放信号が充放電制御装置に送られる（ステップＳ１３）。すなわち、電池監視装置２は、スイッチ開放信号を生成し、通信路６を介して充放電制御装置７の制御回路１０に送る。

次いで、電池ユニットの充放電電流が小さく制限される（ステップＳ１４）。すなわち、充放電制御装置７の制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介して送られてきたスイッチ開放信号に応答して、充放電電流を制限するように電流制御部９に指示する。電流制御部９は、制御回路１０からの指示に応答して、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れる充放電電流の大きさを制御する。その後、ステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。

実施例２に係る電池システムによれば、電池１の異常発生に応じて電池ユニット５に含まれる複数の電池アーム４の一部がスイッチ３で切り離された場合であっても、電池ユニット５に流れる充放電電流を正常時より小さい電流値にして電池アーム４に流れる充放電電流の過電流を防止するので、スイッチ３の開放後であっても電池ユニット５は運転を継続することができる。

本発明の実施例３に係る電池システムは、電池ユニット５から複数のスイッチ開放信号が送られてきた場合に、スイッチ開放信号の数に応じて段階的に充放電電流の電流値を減らす。実施例３に係る電池システムの構成は、制御回路１０の機能を除き、図３に示した実施例２に係る電池システムの構成と同じである。

制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介して複数のスイッチ開放信号が送られてきた場合に、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れるべき充放電電流の上限値を、電池ユニット５が正常な場合の充放電電流の上限値からスイッチ開放信号の数の増加に従って段階的に小さくなる電流値に決定する。電流検出器８で検出された電流値を参照し、決定した電流値以下に充放電電流を制限するように電流制御部９に指示する。

次に、本発明の実施例３に係る電池システムの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図５に示すフローチャートにおいて、図４のフローチャートに示した実施例２に係る電池システムの処理と同じ処理を実行するステップには、図４で使用した符号を付して説明を簡略化する。

まず、ステップＳ１１とステップＳ１２の処理は、図２に示すものと同じであるので、その説明は省略する。次いで、スイッチ開放信号が充放電制御装置に送られる（ステップＳ１３）。

次いで、スイッチ開放信号の数の増加に応じて電池ユニットの充放電電流が段階的に小さく制限される（ステップＳ１５）。すなわち、充放電制御装置７の制御回路１０は、上述したように、電池ユニット５から通信路６を介して送られてきた複数のスイッチ開放信号の各々に応答して、スイッチ開放信号の数の増加に従って段階的に充放電電流を小さくするように電流制御部９に指示する。電流制御部９は、制御回路１０からの指示に応答して、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れる充放電電流の大きさを制御する。その後、ステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。

実施例３に係る電池システムによれば、電池１の異常発生に応じて電池ユニット５に含まれる複数の電池アーム４の一部がスイッチ３で切り離された場合であっても、電池ユニット５に流れる充放電電流を切り離された電池アーム４の数に応じて段階的に減らして電池アーム４に流れる充放電電流の過電流を防止するので、スイッチ３の開放後であっても電池ユニット５は運転を継続することができる。

本発明の実施例４に係る電池システムは、電池ユニットから複数のスイッチ開放信号が送られてきた場合に、電池アームの数に対する異常が発生した電池アームの数に応じて充放電電流の電流値を減らす。実施例４に係る電池システムの構成は、制御回路１０の機能を除き、図３に示した実施例２に係る電池システムの構成と同じである。

制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介してＺ個（Ｚは正の整数、Ｚ＜Ｎ）のスイッチ開放信号が送られてきた場合に、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れるべき充放電電流の上限値が、電池アーム４の数Ｎとスイッチ開放信号の数Ｚとの比率Ｚ／Ｎになるように決定する。電流検出器８で検出された電流値を参照し、決定した電流値以下に充放電電流を制限するように電流制御部９に指示する。

次に、本発明の実施例４に係る電池システムの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図６に示すフローチャートにおいて、図４のフローチャートに示した実施例２に係る電池システムの処理と同じ処理を実行するステップには、図４で使用した符号を付して説明を簡略化する。

まず、ステップＳ１１とステップＳ１２の処理は、図２に示すものと同じであるので、その説明は省略する。次いで、スイッチ開放信号が充放電制御装置に送られる（ステップＳ１３）。

次いで、スイッチ開放信号の数Ｚと電池アームの数Ｎとの比率Ｚ／Ｎで電池ユニットの充放電電流が制限される（ステップＳ１６）。すなわち、充放電制御装置７の制御回路１０は、充放電電流を、電池アーム４の数Ｎと電池ユニット５から通信路６を介して送られてきたスイッチ開放信号の数Ｚとの比率Ｚ／Ｎに制限するように電流制御部９に指示する。電流制御部９は、制御回路１０からの指示に応答して、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れる充放電電流の大きさを制御する。その後、ステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。

実施例４に係る電池システムによれば、電池１の異常発生に応じて電池ユニット５に含まれる複数の電池アーム４の一部がスイッチ３で切り離された場合であっても、電池アーム４の数Ｎに対する切り離された電池アーム４の数Ｚの比率Ｚ／Ｎで充放電電流を小さくして電池アーム４に流れる充放電電流を正常時と同じにし、電池アーム４に流れる充放電電流の過電流を防止するので、スイッチ３の開放後であっても電池ユニット５は運転を継続することができる。

図７は、本発明の実施例５に係る電池システムの構成を示すブロック図である。この電池システムは、実施例２に係る電池システムの充放電制御装置７に電圧検出器１１が追加されて構成されている。以下、実施例２に係る電池システムと相違する部分を中心に説明する。

電圧検出器１１は、充放電制御装置７の出力電圧（電池ユニット５の入力電圧）を検出する。電圧検出器１１で検出された電圧は、制御回路１０に送られる。

制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介してスイッチ開放信号が送られてきた場合に、充放電制御装置７から電池ユニット５に供給される充放電電力の上限値を、電池ユニット５が正常な場合の充放電電力の上限値より小さくなるように決定する。電流検出器８で検出された電流値と電圧検出器１１で検出した電圧値とを演算して求めた電力値を参照し、この決定した電力値以下に充放電制御装置７から電池ユニット５に供給する充放電電力を制限するように電流制御部９に指示する。

この場合、充放電制御装置７の制御回路１０は、充放電電力を指令値とし、演算により求めた充放電電力と指令値との差から補正すべき電力値を算出し、この算出した電力値を電圧検出器１１で検出された出力電圧で割ることにより、電流制御部９に対して電流を制限するための指令とする。

次に、本発明の実施例５に係る電池システムの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図８に示すフローチャートにおいて、図４のフローチャートに示した実施例２に係る電池システムの処理と同じ処理を実行するステップには、図４で使用した符号を付して説明を簡略化する。

まず、ステップＳ１１とステップＳ１２の処理は、図２に示すものと同じであるので、その説明は省略する。次いで、スイッチ開放信号が充放電制御装置に送られる（ステップＳ１３）。

次いで、電池ユニットの充放電電力が小さく制限される（ステップＳ２１）。すなわち、充放電制御装置７の制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介して送られてきたスイッチ開放信号に応答して、充放電電力を制限するように電流制御部９に指示する。電流制御部９は、制御回路１０からの指示に応答して、充放電制御装置７から電池ユニット５への充放電電力の大きさを制御する。その後、ステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。

実施例５に係る電池システムによれば、電池１の異常発生に応じて電池ユニット５に含まれる複数の電池アーム４の一部がスイッチ３で切り離された場合であっても、電池ユニット５に供給される充放電電力を正常時より小さい電力値にして電池アーム４に流れる充放電電流の過電流を防止するので、スイッチ３の開放後であっても電池ユニット５は運転を継続することができる。

本発明の実施例６に係る電池システムは、電池ユニットから複数のスイッチ開放信号が送られてきた場合に、スイッチ開放信号の数に応じて段階的に充放電電流の電流値を減らす。実施例６に係る電池システムの構成は、制御回路１０の機能を除き、図７に示した実施例５に係る電池システムの構成と同じである。

制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介して複数のスイッチ開放信号が送られてきた場合に、充放電制御装置７から電池ユニット５へ供給されるべき充放電電力の上限値を、電池ユニット５が正常な場合の充放電電力の上限値から、スイッチ開放信号の数の増加に従って段階的に小さくなる電力値に決定する。そして、電流検出器８で検出された電流値と電圧検出器１１で検出された電圧値とを演算して求めた電力値を参照し、決定した電力値以下に充放電電力を制限するように電流制御部９に指示する。

次に、本発明の実施例６に係る電池システムの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図９に示すフローチャートにおいて、図８のフローチャートに示した実施例５に係る電池システムの処理と同じ処理を実行するステップには、図８で使用した符号を付して説明を簡略化する。

まず、ステップＳ１１とステップＳ１２の処理は、図２に示すものと同じであるので、その説明は省略する。次いで、スイッチ開放信号が充放電制御装置に送られる（ステップＳ１３）。

次いで、スイッチ開放信号の数の増加に応じて電池ユニットの充放電電流が段階的に小さく制限される（ステップＳ２２）。すなわち、充放電制御装置７の制御回路１０は、上述したように、電池ユニット５から通信路６を介して送られてきた複数のスイッチ開放信号の各々に応答して、スイッチ開放信号の数の増加に従って段階的に充放電電力を小さくするように電流制御部９に指示する。電流制御部９は、制御回路１０からの指示に応答して、充放電制御装置７と電池ユニット５との間の充放電電力の大きさを制御する。その後、ステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。

実施例６に係る電池システムによれば、電池１の異常発生に応じて電池ユニット５に含まれる複数の電池アーム４がスイッチ３で切り離された場合であっても、電池ユニット５に供給される充放電電力を切り離された電池アーム４の数に応じて段階的に小さくし、電池アーム４に流れる充放電電流の過電流を防止するので、スイッチ３の開放後であっても電池ユニット５は運転を継続することができる。

本発明の実施例７に係る電池システムは、電池ユニットから複数のスイッチ開放信号が送られてきた場合に、電池アームの数に対する異常が発生した電池アームの数に応じて充放電電流の電流値を減らす。実施例７に係る電池システムの構成は、制御回路１０の機能を除き、図７に示した実施例５に係る電池システムの構成と同じである。

制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介してＺ個のスイッチ開放信号が送られてきた場合に、充放電制御装置７から電池ユニット５に供給されるべき充放電電力の上限値が、電池アーム４の数Ｎとスイッチ開放信号の数Ｚとの比率Ｚ／Ｎになるように決定する。電流検出器８で検出された電流値と電圧検出器１１で検出された電圧値とを演算して求めた電力値を参照し、この決定した電力値以下に充放電電力を制限するように電流制御部９に指示する。

次に、本発明の実施例７に係る電池システムの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図１０に示すフローチャートにおいて、図８のフローチャートに示した実施例５に係る電池システムの処理と同じ処理を実行するステップには、図８で使用した符号を付して説明を簡略化する。

まず、ステップＳ１１とステップＳ１２の処理は、図２に示すものと同じであるので、その説明は省略する。次いで、スイッチ開放信号が充放電制御装置に送られる（ステップＳ１３）。

次いで、スイッチ開放信号の数Ｚと電池アームの数Ｎとの比率Ｚ／Ｎで電池ユニットの充放電電流が制限される（ステップＳ２３）。すなわち、充放電制御装置７の制御回路１０は、充放電電力を、電池アーム４の数Ｎと電池ユニット５から通信路６を介して送られてきたスイッチ開放信号の数Ｚとの比率Ｚ／Ｎに制限するように電流制御部９に指示する。電流制御部９は、制御回路１０からの指示に応答して、充放電制御装置７から電池ユニット５に供給される充放電電力の大きさを制御する。その後、ステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。

実施例７に係る電池システムによれば、電池１の異常発生に応じて電池ユニット５に含まれる複数の電池アーム４の一部がスイッチ３で切り離された場合であっても、電池アーム５の数Ｎに対して充放電電力を切り離された電池アームの数Ｚの比率Ｚ／Ｎで充放電電力を小さくして電池アーム４に流れる充放電電流を正常時と同じにし、電池アーム４に流れる充放電電流の過電流を防止して、スイッチ３の開放後であっても電池ユニット５は運転を継続することができる。

図１１は、本発明の実施例８に係る電池システムの構成を示すブロック図である。この電池システムは、実施例２に係る電池システムに表示装置１２が追加されて構成されている。表示装置１２は、電池ユニット５から送られてくるスイッチ開放信号に応じて、スイッチ３が開放された電池アーム４を示す情報を表示する。

本発明の実施例８に係る電池システムによれば、異常が発生した電池１を含む電池アーム４を表示装置１２によって確認できるので、異常な電池１の交換や電池アーム４に過電流を要求するような運転を回避できる。

図１２は、本発明の実施例９に係る電池システムの構成を示すブロック図である。この電池システムは、実施例２に係る電池システムの電池ユニット５に含まれる電池アーム４が、電池アーム４ａに変更されて構成されている。以下においては、実施例２に係る電池システムと異なる部分を中心に説明する。

複数の電池アーム４ａの各々は、電池１、ヒューズ１３およびヒューズ監視装置１４を備えている。電池１は、実施例１に係る電池ユニットのそれと同じである。ヒューズ１３は、電池１に対して直列に挿入されており、過電流が流れることにより溶断する。

ヒューズ監視装置１４は、ヒューズ１３の溶断を検出する。このヒューズ監視装置１４は、ヒューズ１３が溶断したことを検出した場合は、その旨を表すヒューズ溶断信号を、通信路６を介して充放電制御装置７の制御回路１０に送る。

制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介してヒューズ溶断信号が送られてきた場合に、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れるべき充放電電流の上限値を、電池ユニット５が正常な場合（電池アーム４ａに異常がない場合）の充放電電流の上限値より小さい電流値に決定する。そして、電流検出器８で検出された電流値を参照し、決定した電流値以下に充放電電流を制限するように電流制御部９に指示する。

次に、本発明の実施例９に係る電池システムの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図１３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

電池ユニットの監視が開始されると、まず、ヒューズの溶断が検出されたかどうかが調べられる（ステップＳ３１）。すなわち、ヒューズ監視装置１４は、ヒューズ１３の溶断の有無を検出する。ステップＳ３１において、ヒューズの溶断が検出されなかったことが判断されると、ステップＳ３１を繰り返し実行しながらヒューズ１３の溶断の有無が監視される。

一方、ステップＳ３１において、ヒューズの溶断が検出されたことが判断されると、次いで、ヒューズ溶断信号が充放電制御装置に送られる（ステップＳ３２）。すなわち、ヒューズ監視装置１４は、ヒューズ溶断信号を生成し、通信路６を介して充放電制御装置７の制御回路１０に送る。

次いで、電池ユニットの充放電電流が小さく制限される（ステップＳ３３）。すなわち、充放電制御装置７の制御回路１０は、上述したように、電池ユニット５から通信路６を介して送られてきたヒューズ溶断信号に応答して、充放電電流を制限するように電流制御部９に指示する。電流制御部９は、制御回路１０からの指示に応答して、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れる充放電電流の大きさを制御する。その後、ステップＳ３１に戻り、上述した処理が繰り返される。

実施例９に係る電池システムによれば、電池１の異常発生に応じて電池ユニット５に含まれる複数の電池アーム４ａの一部がヒューズ１３の溶断により切り離された場合であっても、電池ユニット５に流れる充放電電流を正常時より小さい電流値にして電池アーム４ａに流れる充放電電流の過電流を防止するので、ヒューズ１３が溶断した後であっても電池ユニット５は運転を継続することができる。

本発明の実施例１０に係る電池システムは、電池ユニット５から複数のヒューズ溶断信号が送られてきた場合に、スイッチ開放信号の数に応じて段階的に充放電電流の電流値を減らすものである。実施例１０に係る電池システムの構成は、制御回路１０の機能を除き、図１２に示した実施例９に係る電池システムの構成と同じである。

制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介して複数のヒューズ溶断信号が送られてきた場合に、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れるべき充放電電流の上限値を、電池ユニット５が正常な場合の上限値から、ヒューズ溶断信号の数の増加に従って段階的に小さくなる電流値に決定する。電流検出器８で検出された電流値を参照し、決定した電流値以下に充放電電流を制限するように電流制御部９に指示する。

次に、本発明の実施例１０に係る電池システムの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図１４に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図１４に示すフローチャートにおいて、図１３のフローチャートに示した実施例９に係る電池システムの処理と同じ処理を実行するステップには、図１３で使用した符号を付して説明を簡略化する。

ステップＳ３１とステップＳ３２の処理は、図１３に示すものと同じであるので、その説明は省略する。次いで、ヒューズ溶断信号の数の増加に応じて電池ユニットの充放電電流が段階的に小さく制限される（ステップＳ３４）。すなわち、充放電制御装置７の制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介して送られてきた複数のヒューズ溶断信号の各々に応答して、ヒューズ溶断信号の数の増加に従って段階的に充放電電流を小さくして、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れる充放電電流の大きさを制御する。その後、ステップＳ３１に戻り、上述した処理が繰り返される。

実施例１０に係る電池システムによれば、電池１の異常発生に応じて電池ユニット５に含まれる複数の電池アーム４ａがヒューズ１３の溶断で切り離された場合であっても、電池ユニット５に流れる充放電電流を切り離された電池アーム４ａの数に応じて段階的に減らして電池アーム４ａに流れる充放電電流の過電流を防止するので、ヒューズ１３が溶断した後であっても電池ユニット５は運転を継続することができる。

本発明の実施例１１に係る電池システムは、電池ユニット５から複数のヒューズ溶断信号が送られてきた場合に、電池アームの数に対する異常が発生した電池アームの数に応じて充放電電流の電流値を減らす。実施例１１に係る電池システムの構成は、制御回路１０の機能を除き、図１２に示した実施例９に係る電池システムの構成と同じである。

制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介してＺ個のヒューズ溶断信号が送られてきた場合に、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れるべき充放電電流の上限値が、電池アーム４ａの数Ｎとヒューズ溶断信号の数Ｚとの比率Ｚ／Ｎになるように決定する。そして、電流検出器８で検出された電流値を参照し、決定した電流値以下に充放電電流を制限するように電流制御部９に指示する。

次に、本発明の実施例１１に係る電池システムの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図１５に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図１５に示すフローチャートにおいて、図１３のフローチャートに示した実施例９に係る電池システムの処理と同じ処理を実行するステップには、図１３で使用した符号を付して説明を簡略化する。

ステップＳ３１とステップＳ３２の処理は、図１３に示すものと同じであるので、その説明は省略する。次いで、ヒューズ溶断信号の数Ｚと電池アームの数Ｎとの比率Ｚ／Ｎで電池ユニットの充放電電流が制限される（ステップＳ３５）。すなわち、充放電制御装置７の制御回路１０は、充電電流を、電池アーム４ａの数Ｎと電池ユニット５から通信路６を介して送られてきたヒューズ溶断信号の数Ｚとの比率Ｚ／Ｎに制限するように電流制御部９に指示する。電流制御部９は、制御回路１０からの指示に応答して、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れる充放電電流の大きさを制御する。その後、ステップＳ３１に戻り、上述した処理が繰り返される。

実施例１１に係る電池システムによれば、電池１の異常発生に応じて電池ユニット５に含まれる複数の電池アーム４ａの一部がヒューズ１３の溶断によって切り離された場合であっても、電池アーム４ａの数Ｎに対する切り離された電池アーム４ａの数Ｚの比率Ｚ／Ｎで充放電電流を小さくして電池アーム４ａに流れる充放電電流を正常時と同じにし、電池アーム４ａに流れる充放電電流の過電流を防止するので、ヒューズ１３が溶断した後であっても電池ユニット５は運転を継続することができる。

図１６は、本発明の実施例１２に係る電池システムの構成を示すブロック図である。この電池システムは、実施例９に係る電池システム（図１２参照）の充放電制御装置７に電圧検出器１１が追加されて構成されている。以下、実施例９に係る電池システムと相違する部分を中心に説明する。

電圧検出器１１は、充放電制御装置７の出力電圧（電池ユニット５の入力電圧）を検出する。この電圧検出器１１で検出された電圧は、制御回路１０に送られる。

制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介してヒューズ溶融信号が送られてきた場合に、充放電制御装置７から電池ユニット５に供給される充放電電力の上限値を、電池ユニット５が正常な場合の充放電電力の上限値より小さくなるように決定する。電流検出器８で検出された電流値と電圧検出器１１で検出された電圧値とを演算して求めた電力値を参照し、この決定した電力値以下に充放電制御装置７から電池ユニット５に供給する充放電電力を制限するように電流制御部９に指示する。

この場合、充放電制御装置７の制御回路１０は、充放電電力を指令値とし、演算により求めた充放電電力と指令値との差から補正すべき電力値を算出し、算出した電力値を電圧検出器１１で検出された出力電圧で割ることにより、電流制御部９に対して電流を制限値以下に制限するための指令とする。

次に、本発明の実施例１２に係る電池システムの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図１７に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図１７に示すフローチャートにおいて、図１３のフローチャートに示した実施例９に係る電池システムの処理と同じ処理を実行するステップには、図１３で使用した符号を付して説明を簡略化する。

ステップＳ３１とステップＳ３２の処理は、図１３に示すものと同じであるので、その説明は省略する。次いで、電池ユニットの充放電電力が小さく制限される（ステップＳ４１）。すなわち、充放電制御装置７の制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介して送られてきたヒューズ溶断信号に応答して、充放電電力を制限するように電流制御部９に指示する。電流制御部９は、制御回路１０からの指示に応答して、充放電制御装置７から電池ユニット５への充放電電力の大きさを制御する。その後、ステップＳ３１に戻り、上述した処理が繰り返される。

実施例１２に係る電池システムによれば、電池１の異常発生に応じて電池ユニット５に含まれる複数の電池アーム４ａの一部がヒューズ１３の溶断で切り離された場合であっても、電池ユニット５に供給される充放電電力を正常時より小さい電力値にして電池アーム４ａに流れる充放電電流の過電流を防止するので、ヒューズ１３が溶断した後であっても電池ユニット５は運転を継続することができる。

本発明の実施例１３に係る電池システムは、電池ユニット５から複数のヒューズ溶断信号が送られてきた場合に、ヒューズ溶断信号の数に応じて段階的に充放電電力の電力値を減らすものである。実施例１３に係る電池システムの構成は、制御回路１０の機能を除き、図１６に示した実施例１２に係る電池システムの構成と同じである。

制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介して複数のヒューズ溶断信号が送られてきた場合に、充放電制御装置７から電池ユニット５に供給されるべき充放電電力の上限値を、電池ユニット５が正常な場合の充放電電力の上限値から、ヒューズ溶断信号の数の増加に従って段階的に小さくなる電力値に決定する。電流検出器８で検出された電流値と電圧検出器１１で検出された電圧値とを演算して求めた電力値を参照し、決定した電力値以下に充放電電力を制限するように電流制御部９に指示する。

次に、本発明の実施例１３に係る電池システムの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図１８に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図１８に示すフローチャートにおいて、図１７のフローチャートに示した実施例１２に係る電池システムの処理と同じ処理を実行するステップには、図１７で使用した符号を付して説明を簡略化する。

ステップＳ３１とステップＳ３２の処理は、図１３に示すものと同じであるので、その説明は省略する。次いで、ヒューズ溶断信号の数の増加に応じて電池ユニットの充放電電流が段階的に小さく制限される（ステップＳ４２）。すなわち、充放電制御装置７の制御回路１０は、上述したように、電池ユニット５から通信路６を介して送られてきた複数のヒューズ溶断信号の各々に応答して、ヒューズ溶断信号の数の増加に従って段階的に充放電電力を小さくするように電流制御部９に指示する。電流制御部９は、制御回路１０からの指示に応答して、充放電制御装置７から電池ユニット５への充放電電力の大きさを制御する。その後、ステップＳ３１に戻り、上述した処理が繰り返される。

実施例１３に係る電池システムによれば、電池１の異常発生に応じて電池ユニット５に含まれる複数の電池アーム４ａがヒューズ１３の溶断で切り離された場合であっても、電池ユニット５に供給される充放電電力を切り離された電池アーム４ａの数に応じて段階的に小さくし、電池アーム４ａに流れる充放電電流の過電流を防止するので、ヒューズ１３が溶断した後であっても電池ユニット５は運転を継続することができる。

本発明の実施例１４に係る電池システムは、電池ユニット５から複数のヒューズ溶断信号が送られてきた場合に、電池アームの数に対する異常が発生した電池アームの数に応じて充放電電流の電流値を減らすものである。実施例１４に係る電池システムの構成は、制御回路１０の機能を除き、図１６に示した実施例１２に係る電池システムの構成と同じである。

制御回路１０は、電池ユニット５から通信路６を介してＺ個のヒューズ溶断信号が送られてきた場合に、充放電制御装置７から電池ユニット５に供給されるべき充放電電力の上限値が、電池アーム４ａの数Ｎとヒューズ溶断信号の数Ｚとの比率Ｚ／Ｎになるように決定する。そして、電流検出器８で検出された電流値と電圧検出器１１で検出された電圧値とを演算して求めた電力値を参照し、決定した電力値以下に充放電電力を制限するように電流制御部９に指示する。

次に、本発明の実施例１４に係る電池システムの動作を、電池ユニット監視処理を中心に、図１９に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図１９に示すフローチャートにおいて、図１７のフローチャートに示した実施例１２に係る電池システムの処理と同じ処理を実行するステップには、図１７で使用した符号を付して説明を簡略化する。

ステップＳ３１とステップＳ３２の処理は、図１３に示すものと同じであるので、その説明は省略する。次いで、ヒューズ溶断信号の数Ｚと電池アームの数Ｎとの比率Ｚ／Ｎで電池ユニットの充放電電力が制限される（ステップＳ４３）。すなわち、充放電制御装置７の制御回路１０は、充放電電力を、電池アーム４ａの数Ｎと電池ユニット５から通信路６を介して送られてきたヒューズ溶断信号の数Ｚとの比率Ｚ／Ｎに制限するように電流制御部９に指示する。電流制御部９は、制御回路１０からの指示に応答して、充放電制御装置７と電池ユニット５との間に流れる充放電電流の大きさを制御する。その後、ステップＳ３１に戻り、上述した処理が繰り返される。

実施例１４に係る電池システムによれば、電池１の異常発生に応じて電池ユニット５に含まれる複数の電池アーム４ａの一部がヒューズ１３の溶断で切り離された場合であっても、電池アーム５の数Ｎに対して充放電電力を切り離された電池アームの数Ｚの比率Ｚ／Ｎで充放電電力を小さくして電池アーム４に流れる充放電電流を正常時と同じにし、電池アーム４に流れる充放電電流の過電流を防止して、スイッチ３の開放後であっても電池ユニット５は運転を継続することができる。

図２０は、本発明の実施例１５に係る電池システムの構成を示すブロック図である。この電池システムは、実施例９に係る電池システム（図１２参照）に表示装置１２が追加されて構成されている。表示装置１２は、電池ユニット５から送られてくるヒューズ溶断信号に応じて、ヒューズ１３が溶断された電池アーム４ａを示す情報を表示する。

本発明の実施例１５に係る電池システムによれば、異常が発生した電池１を含む電池アーム４ａを表示装置１２によって確認できるので、異常な電池１の交換や電池アーム４ａに過電流を要求するような運転を回避できる。

本発明の実施例１に係る電池ユニットの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る電池ユニットの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る電池システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例４に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例５に係る電池システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例５に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例６に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例７に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例８に係る電池システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例９に係る電池システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例９に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１０に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１１に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１２に係る電池システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１２に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１３に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１４に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１５に係る電池システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電池
２ 電池監視装置
３ スイッチ
４、４ａ 電池アーム
５ 電池ユニット
６ 通信路
７ 充放電制御装置
８ 電流検出器
９ 電流制御部
１０ 制御回路
１１ 電圧検出器
１２ 表示装置
１３ ヒューズ
１４ ヒューズ監視装置

Claims (5)

1. 複数の電池アームが並列に接続された電池ユニットと、
   前記電池ユニットの充放電を制御する充放電制御装置とを備えた電池システムであって、
   前記複数の電池ユニットの各々の電池アームは、
   単一の電池セルまたは直列接続された複数の電池セルから成る電池と、
   前記電池に直列に接続されたスイッチと、
   前記電池の異常を検出した場合に前記スイッチを開放して該電池アームを切り離すとともに、該スイッチが開放された旨を表すスイッチ開放信号を前記充放電制御装置に送る電池監視装置とを備え、
   前記充放電制御装置は、
   前記電池ユニットの電池監視装置からスイッチ開放信号を受けた場合に、前記電池ユニットの充放電電流または充放電電力を減らすように制御することを特徴とする電池システム。
2. 前記充放電制御装置は、前記電池ユニットからスイッチ開放信号を受けた場合に、受けたスイッチ開放信号の数に応じて段階的に前記電池ユニットの充放電電流または充放電電力を減らす制御を行うことを特徴とする請求項１記載の電池システム。
3. 前記充放電制御装置は、前記電池ユニットからスイッチ開放信号を受けた場合に、該電池ユニットに含まれる電池アームの数に対するスイッチ開放信号の数の比率で前記電池ユニットの充放電電流または充放電電力を減らす制御を行うことを特徴とする請求項１記載の電池システム。
4. 複数の電池アームが並列に接続された電池ユニットと、
   前記電池ユニットの充放電を制御する充放電制御装置とを備えた電池システムであって、
   前記複数の電池ユニットの各々の電池アームは、
   単一の電池セルまたは直列接続された複数の電池セルから成る電池と、
   前記電池に直列に接続されたヒューズと、
   前記ヒューズの溶断を検出した場合に、その旨を表すヒューズ溶断信号を前記充放電制御装置に送るヒューズ監視装置とを備え、
   前記充放電制御装置は、
   前記電池ユニットからヒューズ溶断信号を受けた場合に、前記電池ユニットの充放電電流または充放電電力を減らすように制御することを特徴とする電池システム。
5. 複数の電池アームが並列に接続された電池ユニットにおいて、
   前記複数の電池アームの各々は、
   単一の電池セルまたは直列接続された複数の電池セルから成る電池と、
   前記電池に直列に接続されたスイッチと、
   前記電池の異常を検出した場合に前記スイッチを開放して該電池アームを切り離す電池監視装置とを備えたことを特徴とする電池ユニット。

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