JP6787208B2 - 電池パックの充電制御装置および充電制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、電池パックの充電制御装置および充電制御方法に関する。

電池パックの充電制御装置および充電制御方法の従来技術としては、例えば、特許文献１に開示された充電器を挙げることができる。特許文献１の充電器は、第１電池と第２電池を直列に接続する直列スイッチと、直列スイッチと第１電池との直列接続回路と並列に接続される第１並列スイッチと、直列スイッチと第２電池との直列接続回路に並列に接続される第２並列スイッチとを備えている。制御部が直列スイッチと第１並列スイッチと第２並列スイッチとをオン・オフに制御して電池を充電する。従って、充電器によれば、３つのスイッチを切り換えて、２個の電池を直列に接続して同じ電流で充電し、あるいは、一方の電池のみを選択して充電することができる。

特開２００５−１４３２２１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された充電器では、直列スイッチに開放故障が生じたり、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのいずれか一方に開放故障や短絡故障が生じたりすると、第１電池および第２電池の直列接続による充電が不可能となる。例えば、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのいずれか一方に開放故障が生じる場合では、第１電池又は第２電池が放電不可能となり、一方の電池が放電不可能になると、直列接続による充電時に放電不可能の電池が直ぐに満充電となり、充電ができなくなる。第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのいずれかが短絡故障する場合では、第１電池および第２電池の直列接続が成立しない。直列スイッチに開放故障が生じた場合には、第１電池および第２電池を直列接続により充電することができず、第１電池および第２電池は直列接続により充電できない。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、直列接続素子、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチいずれかに異常が生じても、第１電池および第２電池の少なくとも一方を充電可能とする電池パックの充電制御装置および電池パックの充電制御方法の提供にある。

上記の課題を解決するために、本発明は、第１電池と第２電池とを直列に接続する直列接続素子と、前記第２電池に直列接続され、前記第１電池と前記直列接続素子との直列接続回路と並列接続される第１並列スイッチと、前記第１電池に直列接続され、前記直列接続素子と前記第２電池との直列接続回路と並列接続される第２並列スイッチと、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備え、前記スイッチ制御部は、充電時に、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチをそれぞれオフに制御し、放電時に、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチをそれぞれオンに制御する電池パックの充電制御装置であって、前記直列接続素子の短絡故障を除く、前記直列接続素子、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのいずれかに異常が生じたとき、前記スイッチ制御部は、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのうちオン可能な少なくとも一方をオンに制御して充電することを特徴とする。

本発明では、直列接続素子、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのいずれかに異常が生じたとき、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのうちオン可能な少なくとも一方がスイッチ制御装置によりオンに制御される。このため、第１電池および第２電池の少なくとも一方が充電可能に接続されて充電が可能となる。ただし、直列接続素子、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのいずれかの異常は、直列接続素子の短絡故障を除く、直列接続素子の開放短絡、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのいずれかの短絡故障又は開放故障を指す。

また、上記の電池パックの充電制御装置において、前記異常は、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのいずれか一方の開放故障であり、前記スイッチ制御部は、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのいずれか他方をオンに制御して充電可能な前記第１電池又は前記第２電池に充電する構成としてもよい。
この場合、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのいずれか一方が開放故障しても、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのいずれか他方がオンに制御されるため、第１電池又は第２電池に充電することができる。

また、上記の電池パックの充電制御装置において、前記異常は、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのいずれか一方の短絡故障であり、前記スイッチ制御部は、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのいずれか他方をオンに制御して前記第１電池および前記第２電池に充電する構成としてもよい。
この場合、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのいずれか一方が短絡故障しても、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのいずれか他方がオンに制御されるため、第１電池および第２電池は並列接続され、第１電池および第２電池に充電できる。

また、上記の電池パックの充電制御装置において、前記異常は、前記直列接続素子の開放故障であり、前記スイッチ制御部は、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチをオンに制御して前記第１電池および前記第２電池に充電する構成としてもよい。
この場合、回路素子が開放故障しても、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチがオンされるため、第１電池および第２電池は並列接続され、第１電池および第２電池に充電できる。

また、上記の電池パックの充電制御装置において、前記直列接続素子はダイオードである構成としてもよい。
この場合、第１電池および第２電池が直列接続された状態にて負荷に放電されることはない。また、電池パックが何らかの理由により外部短絡しても、第１電池および第２電池が直列接続された状態で放電される向きに通電されることはない。

また、本発明は、第１電池と第２電池とを直列に接続する直列接続素子と、前記第２電池に直列接続され、前記第１電池と前記直列接続素子との直列接続回路と並列接続される第１並列スイッチと、前記第１電池に直列接続され、前記直列接続素子と前記第２電池との直列接続回路と並列接続される第２並列スイッチと、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備え、前記スイッチ制御部は、充電時に、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチをそれぞれオフに制御し、放電時に、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチをそれぞれオンに制御する電池パックの充電制御方法であって、前記直列接続素子の短絡故障を除く、前記直列接続素子、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのいずれかに異常が生じたとき、前記スイッチ制御部は、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのうちオン可能な少なくとも一方をオンに制御して充電することを特徴とする。

本発明では、回路素子、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのいずれかに異常が生じたとき、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチのうちオン可能な少なくとも一方がスイッチ制御装置によりオンに制御される。このため、第１電池および第２電池の少なくとも一方が充電可能に接続されて充電が可能となる。

本発明によれば、回路素子、第１並列スイッチおよび第２並列スイッチいずれかに異常が生じても、第１電池および第２電池の少なくとも一方を充電可能とする電池パックの充電制御装置および電池パックの充電制御方法を提供することができる。

第１の実施形態に係る電池パックの充電制御装置の一例を示す図である。 故障判別の手順を示すフロー図である。 （ａ）は正常時に直列充電される状態を示す図であり、（ｂ）は正常時の負荷への放電時の状態を示す図である。 （ａ）第１並列スイッチの開放故障における充電時の状態を示す図であり、（ｂ）は、第１並列スイッチの開放故障における負荷への放電時の状態を示す図である。 （ａ）はダイオードの開放故障における充電時の状態を示す図であり、（ｂ）はダイオードの開放故障における負荷への放電時の状態を示す図である。 （ａ）は第１並列スイッチの短絡故障における充電時の状態を示す図であり、（ｂ）は第１並列スイッチの短絡故障における負荷への放電時の状態を示す図である。 第２の実施形態に係る電池パックの充電制御装置の一例を示す図である。 （ａ）は直列スイッチの開放故障における充電時の状態を示す図であり、（ｂ）は直列スイッチの開放故障における負荷への放電時の状態を示す図である。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る電池パックの充電制御装置（以下、「充電制御装置」と表記する）について図面を参照して説明する。本実施形態に係る充電制御装置が適用された負荷と電池と充電器との接続による回路例について説明する。

図１に示す充電制御装置１０は、例えば、電動フォークリフト等の車両に搭載されるものであり、電池パック１１の充電を制御する。図１に示すように、電池パック１１は、第１電池１２、第２電池１３と、第１並列スイッチ１４と、第２並列スイッチ１５と、ダイオード１６と、電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７と、を備えている。

第１電池１２および第２電池１３は、複数の電池セルが直列接続された組電池であり、電池セルはリチウムイオン二次電池である。第１電池１２および第２電池１３は互いに並列接続されている。接続点Ａは第１電池１２および第２電池１３の正極側の接続点であり、接続点Ｂは第１電池１２および第２電池１３の負極側の接続点である。

ダイオード１６は第１電池１２および第２電池１３を直列に接続する直列接続素子に相当する。ダイオード１６のアノード側は第１電池１２の負極側と接続され、ダイオード１６のカソード側は第２電池１３の正極側と接続されている。従って、ダイオード１６は第１電池１２から第２電池１３へ向かう電流を通し、第２電池１３から第１電池１２へ向かう電流を遮断する。接続点Ｃは、第１電池１２の負極側とダイオード１６のアノード側との接続点である。接続点Ｄは、第２電池１３の正極側とダイオード１６のカソード側との接続点である。

第１並列スイッチ１４は、第１電池１２とダイオード１６とが直列接続された第１直列接続回路（接点ＡＣＤ間の回路）と並列接続されるように第２電池１３の正極側（接点ＡＤ間：第１電池１２の正極と接続点Ｄとの間）に設けられている。第２並列スイッチ１５は、ダイオード１６と第２電池１３とが直列接続された第２直列接続回路（接点ＣＤＢ間の回路）と並列接続されるように、第１電池１２の負極側（接点ＣＢ間：接続点Ｃと第２電池１３の負極との間）に設けられている。第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５は、電池ＥＣＵ１７によりオン・オフ制御され、第１電池１２と第２電池１３とを直列接続から並列接続へ切り換えるためのスイッチである。第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５がオンされることにより、第１電池１２と第２電池１３とは並列接続される。第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５は、機械式リレーのほか半導体リレーを用いてもよい。

第１電池１２の負極側（接点ＡＣ間）には、第１電池１２に流れる電流を検出する第１電流検出部１８が設けられている。第２電池１３の負極側（接点ＤＢ間）には、第２電池１３に流れる電流を検出する第２電流検出部１９が設けられている。

第１電池１２および第２電池１３は、メインスイッチ２１を介して負荷２０と接続されている。メインスイッチ２１は、第１電池１２の第２電池１３との正極側の接続点Ａと負荷２０との間に設けられており、電池ＥＣＵ１７によりオン・オフ制御される。負荷２０は、並列接続された第１電池１２および第２電池１３から供給される電力を交流に変換して出力するインバータとこのインバータから出力される電力により駆動される走行用モータである。走行用モータの駆動により車両が走行する。

メインスイッチ２１により第１電池１２および第２電池１３と負荷２０とが電気的に接続されると、第１電池１２および第２電池１３から負荷２０へ電力が供給される。メインスイッチ２１により第１電池１２および第２電池１３と負荷２０とが電気的に切断されると、第１電池１２および第２電池１３から負荷２０への電力供給が遮断される。

また、第１電池１２および第２電池１３は、コネクタ（図示せず）を介して充電器２２と接続可能である。第１電池１２および第２電池１３は、充電器２２の充電スイッチ２３を介して供給される電力により充電される。充電器２２は、商用電源等の外部電源から供給される電力を用いて第１電池１２、第２電池１３へ充電用の電力を供給する。充電スイッチ２３は、充電器２２が第１電池１２および第２電池１３と接続されている状態では、電池ＥＣＵ１７によりオン・オフ制御される。

充電器２２から電力が出力されているときに、充電スイッチ２３により充電器２２と第１電池１２および第２電池１３とが電気的に接続されると、充電器２２から第１電池１２、第２電池１３へ電力が供給される。充電スイッチ２３により充電器２２と各第１電池１２、第２電池１３とが電気的に切断されると、充電器２２から第１電池１２、第２電池１３への電力供給が遮断される。

電池ＥＣＵ１７は、第１並列スイッチ１４、第２並列スイッチ１５、充電スイッチ２３およびメインスイッチ２１のオン・オフを制御するスイッチ制御部に相当する。電池ＥＣＵ１７は、異常がない状態では充電時に第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５をオフに制御する。第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５がオフに制御されることにより、第１電池１２および第２電池１３は直列接続により充電される。一方、電池ＥＣＵ１７は、放電時に第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５をオンに制御する。第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５がオンに制御されることにより、第１電池１２および第２電池１３は並列接続により放電される。

電池ＥＣＵ１７は充電器２２に対して充電のための電流指令値を出力する。また、電池ＥＣＵ１７は第１電池１２および第２電池１３の充電率を検出して満充電となったときに充電器２２へ充電停止の指令を出力する。さらに、電池ＥＣＵ１７は、第１電流検出部１８、第２電流検出部１９に検出された電流値の検出信号を受信する。電池ＥＣＵ１７は、第１電流検出部１８および第２電流検出部１９により検出された電流値の信号により、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５の異常（開放故障又は短絡故障）のほか、ダイオード１６の異常（開放故障）を検知する。なお、開放故障とは通電不可能な開放状態の故障であり、短絡故障は、通電の遮断が不可能な短絡状態の故障である。

電池ＥＣＵ１７は、予め設定された故障判定プログラムの実行により、第１電流検出部１８、第２電流検出部１９に検出される電流値に基づき、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５の異常やダイオード１６の異常を判定する。図２に示すように、一連のステップ（Ｓ０１〜Ｓ１４）を含む故障判定プログラムでは、放電時、充電前の充電チェック時に、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５の異常やダイオード１６の異常を判定する。そして、電池ＥＣＵ１７は、第１電流検出部１８、第２電流検出部１９に検出された電流値の信号に基づいて、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のオン・オフを制御する。電池ＥＣＵ１７が第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５に開放故障又は短絡故障が生じたり、ダイオード１６に開放故障が生じたりしていると判定すると、電池ＥＣＵ１７は、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のうち、充電時にオン可能な少なくとも一方をオンに制御する。

故障判定プログラムの一連のステップ（Ｓ０１〜Ｓ１４）について説明すると、まず、第１電池１２と第２電池１３との並列接続による負荷２０への放電中（ステップＳ０１参照）に、電池ＥＣＵ１７は、第１電流検出部１８又は第２電流検出部１９の電流値が０であるか否かを判別する（ステップＳ０２参照）。第１電流検出部１８又は第２電流検出部１９の電流値が０であると判別したとき、電池ＥＣＵ１７は、第１並列スイッチ１４又は第２並列スイッチ１５の開放故障と判定する（ステップＳ０３参照）。開放故障の判定後、放電を終了する（ステップＳ０４参照）。次に、電池ＥＣＵ１７は、充電時に第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のうちオン可能な一方をオンにして充電を行う（ステップＳ０５参照）。

このとき、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のうちオン可能な一方と直列接続されている第１電池１２および第２電池１３の一方が充電される。第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のうち開放故障している他方と直列接続されている第１電池１２および第２電池１３の他方は充電されない。

ステップＳ０２にて第１電流検出部１８又は第２電流検出部１９の電流値が０でないと判別すると、負荷２０への放電を終了した後に、第１電池１２と第２電池１３とが直列接続された状態で充電チェックを行う（ステップＳ０６参照）。次に、電池ＥＣＵ１７は、第１電流検出部１８および第２電流検出部１９の電流値が０であるか否かを判別する（ステップＳ０７参照）。第１電流検出部１８および第２電流検出部１９の電流値がいずれも０であると判別したとき、電池ＥＣＵ１７は、ダイオード１６の開放故障と判定する（ステップＳ０８参照）。次に、電池ＥＣＵ１７は、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５をそれぞれオンにして充電を行う（ステップＳ０９参照）

このとき、第１電池１２および第２電池１３は並列接続となり、第１電池１２および第２電池１３は同時に充電される。

ステップＳ０７にて第１電流検出部１８および第２電流検出部１９の電流値が０でないと判別すると、電池ＥＣＵ１７は、第１電流検出部１８又は第２電流検出部１９の電流値が０であるか否かを判別する（ステップＳ１０参照）。第１電流検出部１８又は第２電流検出部１９の電流値が０であると判別したとき、電池ＥＣＵ１７は、第１並列スイッチ１４又は第２並列スイッチ１５の短絡故障と判定する（ステップＳ１１参照）。次に、電池ＥＣＵ１７は、充電時に第１並列スイッチ１４又は第２並列スイッチ１５のうちオン可能な一方をオンにして充電を行う（ステップＳ１２参照）

このとき、第１電池１２および第２電池１３は並列接続となり、第１電池１２および第２電池１３は同時に充電される。

次に、ステップＳ１０にて第１電流検出部１８又は第２電流検出部１９の電流値が０でないと判別すると、電池ＥＣＵ１７は、異常なしと判定する（ステップＳ１３参照）。次に、直列接続の充電を行う（ステップＳ１４）。このとき、第１電池１２および第２電池１３は直列接続の状態で充電される。なお、ステップＳ０６〜Ｓ１４については、直列接続による充電前のチェックだけでなく、直列接続による充電中に繰り返される。

次に、充電制御装置１０による充電制御方法について説明する。
本実施形態では、第１並列スイッチ１４、第２並列スイッチ１５およびダイオード１６に異常がない正常な状態では、第１電池１２および第２電池１３は直列接続の状態で充電され、第１電池１２および第２電池１３が並列接続された状態で放電される。具体的には、図３（ａ）に示すように、充電時には、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５がそれぞれオフに制御され、第１電池１２および第２電池１３は直列接続された状態で充電される。図３（ｂ）に示すように、放電時には、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５がそれぞれオンに制御され、第１電池１２および第２電池１３は並列接続された状態で放電される。

次に、第１並列スイッチ１４又は第２並列スイッチ１５の異常（開放故障又は溶着故障）、ダイオード１６の異常（開放故障）の各異常の場合についての充電制御方法について説明する。本実施形態では、第１並列スイッチ１４、第２並列スイッチ１５およびダイオード１６のいずれかに異常が生じた場合、充電制御装置１０は、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のうちオン可能な少なくとも一方をオンして充電を行う。

＜第１並列スイッチ１４（又は第２並列スイッチ１５）の開放故障＞
第１並列スイッチ１４が開放故障した場合、並列接続での放電時に第２電流検出部１９の電流値の検出信号が電流値０を示す。このため、電池ＥＣＵ１７は、第１並列スイッチ１４の開放故障と判定する。第１並列スイッチ１４が開放故障の場合、第２電池１３の放電が不可能となる。このため、第１電池１２および第２電池１３を直列接続して充電しても、放電不可能の第２電池１３が電池ＥＣＵ１７により直ぐに満充電と判定されることにより第１電池１２は充電されない。そこで、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、第１並列スイッチ１４が開放故障の場合、電池ＥＣＵ１７は、充電時にオン可能な第２並列スイッチ１５をオンに制御して第１電池１２を充電する。第２並列スイッチ１５がオンに制御されることにより、第１電池１２の充電は可能となる。第２電池１３の充電および放電は不可能であり、電池パック１１の電池容量としては半分となるが、図４（ｂ）に示すように、第１電池１２に充電された電力により負荷２０に対する放電は可能となる。

図示はしないが、第２並列スイッチ１５が開放故障した場合、並列接続での放電時に第１電流検出部１８の電流値の検出信号が電流値０を示す。このため、第１電池１２の充電および放電は不可能となる。この場合、電池ＥＣＵ１７は充電時に第１並列スイッチ１４をオンに制御して第２電池１３を充電する。第１並列スイッチ１４がオンに制御されることにより、第２電池１３の充電は可能となる。この場合も電池パック１１の電池容量としては半分となるが、第２電池１３に充電された電力により負荷２０に対する放電は可能となる。

このように、第１並列スイッチ１４又は第２並列スイッチ１５が開放故障した場合、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のうちオン可能な少なくとも一方をオンに制御する。そして、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のうちオン可能な一方と直列接続されている第１電池１２および第２電池１３のいずれか一方を充電する。第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のうち開放故障している他方と直列接続されている第１電池１２および第２電池１３のいずれか他方は充電されない。

＜ダイオード１６の開放故障＞
ダイオード１６の開放故障の場合、放電時に第１電流検出部１８および第２電流検出部１９の電流値の検出信号が正常であっても、直列接続での充電時に第１電流検出部１８および第２電流検出部１９の電流値の検出信号がそれぞれ電流値０を示す。このため、電池ＥＣＵ１７は、ダイオード１６の開放故障と判定する。そこで、本実施形態では、図５（ａ）に示すように、電池ＥＣＵ１７は、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５をオンに制御し、並列接続された第１電池１２と第２電池１３を充電する。ダイオード１６の開放故障では、直列接続による第１電池１２および第２電池１３の充電は不可能であるが、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５がオンに制御されることにより、第１電池１２および第２電池１３は並列に接続されて充電は可能となる。また、図５（ｂ）に示すように、第１電池１２および第２電池１３に充電された電力により負荷２０に対する並列接続での放電は可能となる。

このように、ダイオード１６が開放故障した場合、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５をオンし、第１電池１２および第２電池１３を並列接続する。そして、並列接続されている第１電池１２および第２電池１３の両方を充電する。

＜第１並列スイッチ１４（又は第２並列スイッチ１５）の短絡故障＞
第１並列スイッチ１４の短絡故障（溶着）の場合、直列接続での充電前のチェック時に第１電流検出部１８の電流値の検出信号が適切な電流値を示さないため、電池ＥＣＵ１７は、第１並列スイッチ１４の短絡故障と判定する。図６（a）に示すように、電池ＥＣＵ１７は、充電時に第２並列スイッチ１５をオンに制御して並列接続された第１電池１２と第２電池１３を充電する。第１並列スイッチ１４の短絡故障の場合、直列接続による第１電池１２、第２電池１３の充電は不可能であるが、第２並列スイッチ１５がオンに制御されることにより、第１電池１２および第２電池１３は並列接続されて充電は可能となる。また、図６（ｂ）に示すように、第１電池１２および第２電池１３に充電された電力により負荷２０に対する並列接続での放電は可能となる。

図示はしないが、第２並列スイッチ１５が短絡故障（溶着）した場合は、充電時に第１並列スイッチ１４をオンに制御する。直列接続による第１電池１２、第２電池１３の充電は不可能であるが、第１並列スイッチ１４がオンに制御されることにより、第１電池１２および第２電池１３は並列接続されて充電は可能となる。この場合も第１電池１２および第２電池１３に充電された電力により負荷２０に対する並列接続での放電は可能となる。

このように、第１並列スイッチ１４又は第２並列スイッチ１５が短絡故障した場合、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のうちオン可能な少なくとも一方をオンし、第１電池１２および第２電池１３を並列接続する。そして、並列接続されている第１電池１２および第２電池１３の両方を充電する。

なお、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５がそれぞれ開放故障した場合は、直列状態での充電は可能であるが、並列接続での放電や第１電池１２又は第２電池１３のいずれかによる放電は不可能となる。また、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５がそれぞれ短絡故障した場合は、直列接続による充電は不可能となるが、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５を制御することなく、並列接続による充電および放電は可能である。

本実施形態によれば以下の作用効果を奏する。
（１）ダイオード１６、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のいずれかに異常が生じたとき、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のうちオン可能な少なくとも一方が電池ＥＣＵ１７によりオンに制御される。このため、第１電池１２および第２電池１３の少なくとも一方が充電可能に接続されて充電が可能となる。

（２）第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のいずれか一方が開放故障しても、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のいずれか他方がオンに制御されるため、第１電池１２又は第２電池１３に充電することができる。

（３）第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のいずれか一方が短絡故障しても、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５のいずれか他方がオンに制御されるため、第１電池１２および第２電池１３は並列接続されて充電することができる。

（４）ダイオード１６が開放故障しても、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５がオンに制御されるため、第１電池１２および第２電池１３は並列接続されて充電することができる。

（５）第１電池１２および第２電池１３を直列接続する直列接続素子としてダイオード１６を用いているが、ダイオード１６は直列接続された第１電池１２および第２電池１３の電力が放電する方向への電流を阻止する向きに設けられている。このため、直列接続された第１電池１２および第２電池１３の高電圧の電力が負荷２０に対して放電されることはない。また、電池パック１１のコネクタにて何らかの外部短絡が生じても、同様に、直列接続された第１電池１２および第２電池１３の電力が負荷２０に放電されることはない。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る電池パックの充電制御装置および電池パックの充電制御方法について説明する。本実施形態は、直列接続素子をダイオードに代えてスイッチとした点で第１の実施形態と異なる。

図７に示すように、充電制御装置３０では、直列接続素子としての直列スイッチ３１は第１電池１２および第２電池１３を直列に接続する。直列スイッチ３１は電池ＥＣＵ１７によりオン・オフに制御される常開接点であり、機械式リレーのほか半導体リレーを用いてもよい。直列接続により第１電池１２および第２電池１３を充電するとき、直列スイッチ３１はオンに制御される。一方、第１電池１２および第２電池１３を並列接続して放電するとき、直列スイッチ３１はオフに制御される。

直列スイッチ３１が開放故障すると、直列接続による第１電池１２および第２電池１３の充電は不可能となる。直列スイッチ３１の開放故障は、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５がオフに制御され、かつ、直列接続された第１電池１２および第２電池１３の充電時に第１電流検出部１８および第２電流検出部１９の電流値が０になることにより判定される。図８（ａ）に示すように、直列スイッチ３１が開放故障した場合、第１並列スイッチ１４および第２並列スイッチ１５をオンに制御し、第１電池１２および第２電池１３を並列接続する。そして、並列接続されている第１電池１２および第２電池１３の両方を充電する。また、図８（ｂ）に示すように、第１電池１２および第２電池１３に充電された電力により負荷２０に対する並列接続での放電は可能となる。

本実施形態は、第１の実施形態の作用効果（１）〜（４）と同等の作用効果を奏する。また、本実施形態によれば、ダイオードに代えて直列スイッチ３１を用いることができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。

○ 上記の実施形態では、電動フォークリフト等の車両に搭載される電池パックとし、充電制御装置は電池パックの充電を制御するほか放電を制御するとしたが、電池パックは車両に搭載される電池パックに限定されない。また、第１電池および第２電池は、複数の電池セルが直列接続された組電池としたが、単一の電池セルを有する構成でもよい。また、電池セルはリチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池でもよい。
○ 上記の実施形態では、充電器に充電スイッチが設けられるとしたが、充電スイッチは電池パックに設けるようにしてもよい。

１０ 充電制御装置
１１ 電池パック
１２ 第１電池
１３ 第２電池
１４ 第１並列スイッチ
１５ 第２並列スイッチ
１６ ダイオード（直列接続素子としての）
１７ 電池ＥＣＵ（スイッチ制御部としての）
１８ 第１電流検出部
１９ 第２電流検出部
２０ 負荷
２１ メインスイッチ
２２ 充電器
２３ 充電スイッチ
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 接点

Claims (6)

1. 第１電池と第２電池とを直列に接続する直列接続素子と、
   前記第２電池に直列接続され、前記第１電池と前記直列接続素子との直列接続回路と並列接続される第１並列スイッチと、
   前記第１電池に直列接続され、前記直列接続素子と前記第２電池との直列接続回路と並列接続される第２並列スイッチと、
   前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備え、
   前記スイッチ制御部は、
   充電時に、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチをそれぞれオフに制御し、
   放電時に、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチをそれぞれオンに制御する電池パックの充電制御装置であって、
   前記直列接続素子の短絡故障を除く、前記直列接続素子、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのいずれかに異常が生じたとき、
   前記スイッチ制御部は、
   前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのうちオン可能な少なくとも一方をオンに制御して充電することを特徴とする電池パックの充電制御装置。
2. 前記異常は、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのいずれか一方の開放故障であり、
   前記スイッチ制御部は、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのいずれか他方をオンに制御して充電可能な前記第１電池又は前記第２電池に充電することを特徴とする請求項１記載の電池パックの充電制御装置。
3. 前記異常は、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのいずれか一方の短絡故障であり、
   前記スイッチ制御部は、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのいずれか他方をオンに制御して前記第１電池および前記第２電池に充電することを特徴とする請求項１記載の電池パックの充電制御装置。
4. 前記異常は、前記直列接続素子の開放故障であり、
   前記スイッチ制御部は、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチをオンに制御して前記第１電池および前記第２電池に充電することを特徴とする請求項１記載の電池パックの充電制御装置。
5. 前記直列接続素子はダイオードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の電池パックの充電制御装置。
6. 第１電池と第２電池とを直列に接続する直列接続素子と、
   前記第２電池に直列接続され、前記第１電池と前記直列接続素子との直列接続回路と並列接続される第１並列スイッチと、
   前記第１電池に直列接続され、前記直列接続素子と前記第２電池との直列接続回路と並列接続される第２並列スイッチと、
   前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備え、
   前記スイッチ制御部は、
   充電時に、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチをそれぞれオフに制御し、
   放電時に、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチをそれぞれオンに制御する電池パックの充電制御方法であって、
   前記直列接続素子の短絡故障を除く、前記直列接続素子、前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのいずれかに異常が生じたとき、
   前記スイッチ制御部は、
   前記第１並列スイッチおよび前記第２並列スイッチのうちオン可能な少なくとも一方をオンに制御して充電することを特徴とする電池パックの充電制御方法。

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