DE112018003415T5 - Energiespeichervorrichtung, fahrzeug und motorrad - Google Patents

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Atsushi Fukushima
Yuki Imanaka
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GS Yuasa International Ltd
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Abstract

Eine Energiespeicherapparatur 20 umfasst: eine Energiespeichervorrichtung 31; einen externen Anschluss 22P,22N, der mit der Energiespeichervorrichtung 31 verbunden ist; eine Stromabschaltvorrichtung 37, die auf einem Strompfad angeordnet ist, der die Energiespeichervorrichtung 31 und den externen Anschluss miteinander verbindet; eine Spannungsanlegeschaltung 60, die eine Spannung an den externen Anschluss 22P unter Verwendung der Energiespeichervorrichtung 31 oder einer anderen Schaltung als Energiequelle anlegt; und eine Steuervorrichtung 50. Die Steuervorrichtung 50 ist konfiguriert zum Durchführen von: Stromabschaltverarbeitung zum Abschalten des Stromflusses in die Energiespeichervorrichtung 31 durch Bringen der Stromabschaltvorrichtung 37 in einen Zustand OFFEN; Erfassungsverarbeitung zum Erfassen einer Spannung des externen Anschlusses 22P, an den eine Spannung von der Spannungsanlegeschaltung 60 während einer Periode angelegt wird, in der der Fluss des Stroms durch die Stromabschaltverarbeitung unterbrochen wird; und Bestimmungsverarbeitung zum Bestimmen eines Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Kurzschlussobjekts 80, das einen Kurzschluss zwischen den externen Anschlüssen basierend auf einer in der Erkennungsverarbeitung erfassten Spannung des externen Anschlusses 22P verursacht. Die Steuervorrichtung 50 ist konfiguriert, um eine Schaltverarbeitung zum Schalten der Stromabschaltvorrichtung 37 in einen Zustand GESCHLOSSEN nur dann durchzuführen, wenn bestimmt wird, dass das Kurzschlussobjekt 80 in der bestimmenden Verarbeitung nicht vorhanden ist.

Description

  • TECHNISCHER BEREICH
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern, dass ein großer Strom in eine Energiespeicherapparatur fließt, wenn eine Stromabschaltvorrichtung von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN geschaltet wird.
  • HINTERGRUND
  • Bei einer Batterie zum Anlassen eines Motors eines Kraftfahrzeugs besteht die Möglichkeit, dass während eines Betriebs der Montage der Batterie am Fahrzeug einen Anschluss aufgrund einer unvorsichtigen Bedienung durch einen Bediener kurzgeschlossen wird, so dass ein großer Strom fließt. In den letzten Jahren wurden Lithium-Ionen-Sekundärbatterien mit einem geringeren Innenwiderstand als herkömmlich weit verbreitete Blei-Säure-Batterien zunehmend als Batterien für den Motorstart eingesetzt, so dass davon ausgegangen wird, dass ein Wert eines Stroms zunimmt, der beim Kurzschluss fließt.
  • Wie im nachstehend beschriebenen Patentdokument 1 offenbart, umfasst eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie eine Stromabschaltvorrichtung, wie beispielsweise ein Relais oder ein FET, und die Stromabschaltvorrichtung unterbricht einen Strom, wenn ein externer Kurzschluss auftritt.
  • DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENTE
  • Patentdokument 1: JP-A-2017-5985
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • In einer Energiespeicherapparatur kann bei einem Kurzschluss eines externen Anschlusses ein Strom abgeschaltet werden, indem die Stromabschaltvorrichtung in den Zustand OFFEN gebracht wird. Die Energiespeicherapparatur, bei der ein Strom durch Kurzschluss des externen Anschlusses unterbrochen wird, kann später wiederverwendet werden. Wenn die Stromabschaltung zur Wiederverwendung der Energiespeicherapparatur von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN geschaltet wird, kann ein großer Strom fließen, wenn der externe Anschluss in einem kurzgeschlossenen Zustand bleibt. Zusätzlich zum Kurzschluss des externen Anschlusses kann es einen Fall geben, in dem ein Strom in der Energiespeicherapparatur abhängig von einem Zustand eines Hostsystems unterbrochen wird. So wird beispielsweise in einer Hochspannungsbatterie für ein Elektrofahrzeug ein Strom abgeschaltet, indem eine Stromabschaltvorrichtung in den Zustand OFFEN gebracht wird, wenn das Fahrzeug nicht fährt. Während der Fahrt wird die Stromabschaltung freigegeben, so dass die Energiespeicherapparatur elektrisch mit einem Antriebsmotor verbunden ist, um dem Antriebsmotor einen Strom zuzuführen. Bei der Freigabe der Stromabschaltung und der elektrischen Verbindung einer Energiespeicherapparatur mit einem Hostsystem oder bei der Wiederverwendung der Energiespeicherapparatur, wie beispielsweise bei der Fahrtantritt eines Elektrofahrzeugs, kann es einen Fall geben, in dem ein externer Anschluss kurzgeschlossen ist. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass ein großer Strom in die Batterie fließt. Um das Auftreten eines solchen Zustandes zu verhindern, ist es vorzuziehen, die Stromabschaltvorrichtung in den Zustand GESCHLOSSEN zu versetzen, nachdem festgestellt wurde, dass der externe Anschluss nicht kurzgeschlossen ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorgenannten Umstände gemacht, und sie ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, um zu verhindern, dass ein großer Strom in einer Energiespeicherapparatur fließt, wenn eine Stromabschaltvorrichtung von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN geschaltet wird.
  • MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
  • Eine Energiespeicherapparatur umfasst: eine Energiespeichervorrichtung; einen externen Anschluss, der mit der Energiespeichervorrichtung verbunden ist; eine Stromabschaltvorrichtung, die auf einem Strompfad angeordnet ist, der die Energiespeichervorrichtung und den externen Anschluss miteinander verbindet; eine Spannungsanlegeschaltung, die eine Spannung an den externen Anschluss anlegt, wobei die Energiespeichervorrichtung oder eine andere Schaltung als Energiequelle verwendet wird; und eine Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, zum Auszuführen von: Stromabschaltverarbeitung zum Abschalten eines Stromflusses in die Energiespeichervorrichtung, indem die Stromabschaltvorrichtung in einen Zustand OFFEN gebracht wird; Erfassungsverarbeitung zum Erfassen einer Spannung des externen Anschlusses, an das eine Spannung von der Spannungsanlegeschaltung angelegt wird, während einer Periode, in der der Stromfluss durch die Stromabschaltverarbeitung unterbrochen wird; und Bestimmungsverarbeitung zum Bestimmen eines Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Kurzschlussobjekts, das einen Kurzschluss zwischen den externen Anschlüssen basierend auf einer Spannung des externen Anschlusses verursacht, die in der Erkennungsverarbeitung erfasst wurde, und die Steuervorrichtung ist konfiguriert, um eine Schaltverarbeitung zum Schalten der Stromabschaltvorrichtung in einen Zustand GESCHLOSSEN nur dann durchzuführen, wenn bestimmt wird, dass das Kurzschlussobjekt nicht in der Bestimmungsverarbeitung vorhanden ist.
  • VORTEILE DER ERFINDUNG
  • Die Energiespeicherapparatur verfügt über eine Spannungsanlegeschaltung und ist in der Lage, eine Spannung an den externen Anschluss anzulegen, auch wenn die Stromabschaltvorrichtung in den Zustand OFFEN gebracht wird. Durch Anlegen einer Spannung an den externen Anschluss durch die Spannungsanlegeschaltung und durch Erfassen der Spannung des externen Anschlusses ist es möglich, zu bestimmen, ob die externen Anschlüsse während einer Zeit, in der der Stromfluss unterbrochen wird, durch ein kurzschließendes Objekt kurzgeschlossen werden oder nicht. Durch das Umschalten der Stromabschaltung von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN nur dann, wenn festgestellt wird, dass der externe Anschluss nicht kurzgeschlossen ist, ist es möglich zu verhindern, dass beim Umschalten der Stromabschaltung in einen Zustand GESCHLOSSEN ein großer Strom in der Energiespeicherapparatur fließt.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Seitenansicht eines Automobils gemäß einer Ausführungsform 1.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Batterie.
    • 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Batterie.
    • 4 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration der Batterie zeigt.
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Fluss einer Abschaltsteuerung der Stromabschaltvorrichtung darstellt.
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Fluss einer Rückstellsteuerung der Stromabschaltvorrichtung darstellt.
    • 7 ist ein Diagramm, das eine Spannung an einem Punkt A zusammenfasst, die zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Nichtvorhandensein eines Kurzschlussobjekts verwendet wird.
    • 8 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Batterie gemäß einer Ausführungsform 2 darstellt.
    • 9 ist eine Grafik, die die Spannung an einem Punkt C für das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Kurzschlussobjekts zusammenfasst.
    • 10 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Batterie gemäß einer Ausführungsform 3 darstellt.
    • 11 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Batterie zeigt, wenn eine Last gemäß einer Ausführungsform 4 angeschlossen ist.
    • 12 ist ein Diagramm, das eine Spannung an einem Punkt A zusammenfasst, die zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Nichtvorhandensein eines Kurzschlussobjekts verwendet wird.
    • 13 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konfiguration der Batterie in einer Ausführungsform 5 darstellt.
    • 14 ist ein Flussdiagramm einer Rückstellsteuerung gemäß einer Ausführungsform 6.
    • 15 ist ein SOC-OCV-Korrelationsgraph.
    • 16 ist ein Blockdiagramm eines Stromversorgungssystems gemäß einer Ausführungsform 7.
    • 17 ist ein Blockdiagramm eines Elektrofahrzeugs gemäß einer Ausführungsform 8.
    • 18 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Hochspannungsbatterie zum Antreiben zeigt.
    • 19 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Batterie gemäß einer anderen Ausführungsform darstellt.
    • 20 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Batterie gemäß einer anderen Ausführungsform darstellt.
    • 21 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Batterie gemäß einer anderen Ausführungsform darstellt.
    • 22 ist eine Seitenansicht eines Motorrads gemäß einer anderen Ausführungsform.
    • 23 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Batterie zeigt.
  • MODUS ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Energiespeicherapparatur umfasst: eine Energiespeichervorrichtung; einen externen Anschluss, der mit der Energiespeichervorrichtung verbunden ist; eine Stromabschaltvorrichtung, die auf einem Strompfad angeordnet ist, der die Energiespeichervorrichtung und den externen Anschluss miteinander verbindet; eine Spannungsanlegeschaltung, die eine Spannung an den externen Anschluss anlegt, wobei die Energiespeichervorrichtung oder eine andere Schaltung als Energiequelle verwendet wird; und eine Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um folgendes auszuführen: Stromabschaltverarbeitung zum Abschalten des Flusses eines Stroms in die Energiespeichervorrichtung, indem die Stromabschaltvorrichtung in einen Zustand OFFEN gebracht wird; Erfassungsverarbeitung zum Erfassen einer Spannung des externen Anschlusses, an den eine Spannung von der Spannungsanlegeschaltung angelegt wird, während einer Periode, in der der Stromfluss durch die Stromabschaltverarbeitung unterbrochen wird; und Bestimmungsverarbeitung zum Bestimmen eines Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Kurzschlussobjekts, das einen Kurzschluss zwischen den externen Anschlüssen basierend auf einer Spannung des externen Anschlusses verursacht, die in der Erkennungsverarbeitung erfasst wurde, und die Steuervorrichtung ist konfiguriert, um eine Schaltverarbeitung zum Schalten der Stromabschaltvorrichtung in einen Zustand GESCHLOSSEN nur dann durchzuführen, wenn bestimmt wird, dass das Kurzschlussobjekt nicht in der Bestimmungsverarbeitung vorhanden ist.
  • Die Energiespeicherapparatur weist eine Spannungsanlegeschaltung auf. Die Spannungsanlegeschaltung kann eine Spannung an den externen Anschluss anlegen, auch wenn die Stromabschaltung in den Zustand OFFEN gebracht wird. Durch Anlegen einer Spannung an der externe Anschluss durch die Spannungsanlegeschaltung und durch Erfassen der Spannung des externen Anschlusses ist es möglich, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Kurzschlussobjekts zu bestimmen, das einen Kurzschluss zwischen den externen Anschlüsse während einer Zeitspanne verursacht, in der der Fluss eines elektrischen Stroms unterbrochen wird. Die Steuervorrichtung schaltet die Stromabschaltung nur dann von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN, wenn festgestellt wird, dass kein Kurzschlussobjekt vorhanden ist, es ist möglich zu verhindern, dass ein großer Strom in die Energiespeicherapparatur fließt, wenn die Stromabschaltung in einen Zustand GESCHLOSSEN geschaltet wird.
  • Die Spannungsanlegeschaltung kann eine Schaltung sein, die die Stromquelle und den externen Anschluss miteinander verbindet, und die Spannungsanlegeschaltung kann ein Strombegrenzungselement und einen Schalter umfassen, der in Reihe mit dem Strombegrenzungswiderstand verbunden ist. Mit einer solchen Konfiguration kann ein Strom durch das Strombegrenzungselement begrenzt werden und somit verhindert werden, dass ein großer Strom in die Spannungsanlegeschaltung fließt. Bei ausgeschaltetem Schalter kann die Spannungsanlegeschaltung abgeschaltet und damit die Leistungsaufnahme der Energiespeicherapparatur reduziert werden.
  • Die Spannungsanlegeschaltung kann eine Schaltung sein, die die Stromquelle und den externen Anschluss miteinander verbindet, und die Spannungsanlegeschaltung kann einen Kondensator und einen Schalter umfassen, der in Reihe mit dem Kondensator verbunden ist. Mit einer solchen Konfiguration kann ein Strom außer zum Laden des Kondensators begrenzt werden, so dass verhindert werden kann, dass ein großer Strom in die Spannungsanlegeschaltung fließt. Bei ausgeschaltetem Schalter kann die Spannungsanlegeschaltung abgeschaltet und damit die Leistungsaufnahme der Energiespeicherapparatur reduziert werden.
  • Die Steuervorrichtung kann die Stromabschaltverarbeitung durchführen, wenn der externe Anschluss kurzgeschlossen ist. Durch Abschalten des Stroms bei Kurzschluss des externen Anschlusses kann eine Beschädigung der Energiespeicherapparatur verhindert werden, wodurch die Sicherheit der Energiespeicherapparatur erhöht wird.
  • Wenn die Steuervorrichtung bestimmt, dass ein Kurzschlussobjekt in der bestimmenden Verarbeitung nicht vorhanden ist, kann die Steuervorrichtung entscheiden, ob sie die Schaltverarbeitung basierend auf Informationen über einen Ladezustand der Energiespeichervorrichtung durchführen soll oder nicht. Wenn der Ladezustand für die Verwendung der Energiespeicherapparatur nicht geeignet ist, kann die Verwendung der Energiespeicherapparatur eingeschränkt werden.
  • Die Energiespeichervorrichtung kann eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie sein. Da eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie einen geringeren Innenwiderstand hat als eine Blei-Säure-Batterie, fließt beim Kurzschließen eines externen Anschlusses ein großer Strom in die Batterie. Durch die Anwendung der Technik auf die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist es möglich, zu verhindern, dass ein großer Strom in die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie fließt, wenn die Stromabschaltvorrichtung von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN geschaltet wird. Dadurch wird die Sicherheit der Batterie erhöht.
  • Diese Technik ist auf ein Steuerverfahren und Steuerprogramm für eine Stromabschaltvorrichtung anwendbar.
  • <Ausführungsform 1>
  • Beschreibung der Batterie
  • 1 ist eine Seitenansicht eines Autos, 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Batterie, 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Batterie und 4 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration der Batterie zeigt. Das Automobil 1 ist ein vierrädriges Automobil mit einem Motor als Antriebsvorrichtung.
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst das Automobil 1 eine Batterie (entsprechend „Energiespeicherapparatur“) 20. Wie in 2 dargestellt, weist die Batterie 20 ein blockförmiges Batteriegehäuse 21 auf. Eine zusammengesetzte Batterie 30, die aus einer Vielzahl von Sekundärbatterien 31 und einer Steuerplatine 28 gebildet ist, ist in dem Batteriegehäuse 21 untergebracht. In der nachstehenden Beschreibung, wenn auf 2 und 3 Bezug genommen wird, erfolgt die Beschreibung durch Einstellen der Richtungen des Batteriegehäuses 21 wie folgt. Die vertikale Richtung des Batteriegehäuses 21, wenn das Batteriegehäuse 21 horizontal platziert wird, ohne in Bezug auf eine Montagefläche geneigt zu sein, wird als Y-Richtung eingestellt. Eine Richtung entlang einer Längsrichtung des Batteriegehäuses 21 ist als X-Richtung eingestellt. Eine Tiefenrichtung des Batteriegehäuses 21 ist als Z-Richtung eingestellt.
  • Wie in 3 dargestellt, umfasst das Batteriegehäuse 21: einen kastenförmigen Gehäusekörper 23, der sich nach oben öffnet; ein Positionierungselement 24, das eine Vielzahl von Sekundärbatterien 31 positioniert; und einen Innendeckel 25 und einen Oberdeckel 26, die an einem oberen Abschnitt des Gehäusekörpers 23 montiert sind. Im Gehäusekörper 23 sind eine Vielzahl von Zellkammern 23A, in denen die Sekundärbatterien 31 einzeln untergebracht sind, in X-Richtung nebeneinander angeordnet.
  • Wie in 3 dargestellt, sind auf einer Oberseite des Positionierelements 24 eine Vielzahl von Sammelschienen 27 angeordnet. Durch Anordnen des Positionierelements 24 an den oberen Abschnitten der Vielzahl von im Gehäusekörper 23 angeordneten Sekundärbatterien 31 wird die Vielzahl von Sekundärbatterien 31 positioniert und durch die Vielzahl von Sammelschienen 27 in Reihe geschaltet.
  • Der Innendeckel 25 hat eine im Wesentlichen rechteckige Form, wie sie in einer Draufsicht dargestellt wird. Ein Paar externe Anschlüsse 22P und 22N sind an beiden Endabschnitten des Innendeckels 25 in X-Richtung angeordnet. Die beiden externen Anschlüsse 22P und 22N sind aus Metall, wie beispielsweise einer Bleilegierung. Der externe Anschluss 22P ist ein externer Anschluss auf einer positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 22N ist ein externer Anschluss auf einer negativen Elektrodenseite. Eine Last, wie beispielsweise ein Zellenmotor, kann über die externen Anschlüsse 22P und 22N an die Batterie 20 angeschlossen werden.
  • Ein Aufnahmeabschnitt 25A ist auf einer Oberseite des Innendeckels 25 ausgebildet. Eine Steuerplatine 28 ist im Aufnahmeabschnitt 25A des Innendeckels 25 untergebracht. Die Sekundärbatterie 31 und die Steuerplatine 28 sind miteinander verbunden, indem der Innendeckel 25 auf dem Gehäusekörper 23 montiert wird. Ein Oberdeckel 26 ist auf einem oberen Abschnitt des Innendeckels 25 montiert und schließt eine Oberseite des Aufnahmeabschnitts 25A, der die Steuerplatine 28 aufnimmt.
  • Der elektrische Aufbau der Batterie 20 wird mit Bezug auf 4 beschrieben. Die Batterie 20 umfasst eine zusammengesetzte Batterie 30, eine Stromabschaltvorrichtung 37, einen Stromsensor 41, eine Spannungserfassungseinheit 45, eine Spannungsanlegeschaltung 60 und eine Steuervorrichtung 50, die die zusammengesetzte Batterie 30 steuert.
  • Die zusammengesetzte Batterie 30 besteht aus einer Vielzahl von Sekundärbatterien (beispielsweise vier Lithium-Ionen-Sekundärbatterien) 31, die in Reihe geschaltet sind. Die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 31 ist ein Beispiel für die „Energiespeichervorrichtung“. Der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite ist mit der positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 über einen Strompfad 35P auf der positiven Elektrodenseite verbunden. Der externe Anschluss 22N auf der Seite der negativen Elektrode ist über einen Strompfad 35N auf der Seite der negativen Elektrode mit der negativen Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 verbunden. Die Stromabschaltvorrichtung 37 ist auf dem Strompfad 35P auf der positiven Elektrodenseite angeordnet. Der Stromsensor 41 ist auf dem Strompfad 35N auf der negativen Elektrodenseite angeordnet. Die zusammengesetzte Batterie 30, der Stromsensor 41 und die Stromabschaltvorrichtung 37 sind über die Strompfade 35P und 35N in Reihe geschaltet.
  • Eine Batteriespannung der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 31 beträgt etwa 3,5[V], eine Gesamtspannung Ev der zusammengesetzten Batterie 30 etwa 14V und eine Spannungsklasse der Batterie 20 ist 12V. Die Batterie 20 ist zum Antrieb eines Zellenmotors vorgesehen, der den Motor des Automobils 1 startet (zum Starten des Motors).
  • Der Stromsensor 41 ist im Batteriegehäuse 21 angeordnet und erfasst einen in die zusammengesetzte Batterie 30 fließenden Strom. Der Stromsensor 41 ist über eine Signalleitung elektrisch mit der Steuervorrichtung 50 verbunden, und ein Ausgang des Stromsensors 41 wird in die Steuervorrichtung 50 aufgenommen.
  • Die Spannungserfassungseinheit 45 ist im Batteriegehäuse 21 angeordnet und erfasst die Spannungen V der jeweiligen Sekundärbatterien 31 und eine Gesamtspannung Ev der zusammengesetzten Batterie 30. Die Gesamtspannung Ev der zusammengesetzten Batterie 20 ist die Gesamtspannung (Gesamtspannung) von vier Sekundärbatterien 31. Die Spannungserfassungseinheit 45 ist über eine Signalleitung elektrisch mit der Steuervorrichtung 50 verbunden, und ein Ausgang der Spannungserfassungseinheit 45 wird in die Steuervorrichtung 50 eingespeist.
  • Die Stromabschaltvorrichtung 37 kann aus einem Kontaktschalter (mechanisch) wie einem Relais oder einem Halbleiterschalter wie einem FET oder einem Transistor gebildet werden. Die Stromabschaltvorrichtung 37 ist auf dem Strompfad 35P auf der positiven Elektrodenseite der zusammengesetzten Batterie 30 angeordnet und öffnet und schließt den Strompfad 35P auf der positiven Elektrodenseite der zusammengesetzten Batterie 30.
  • Eine Spannungsanlegeschaltung 60 ist eine Schaltung, die eine Spannung an den externen Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite unter Verwendung der zusammengesetzten Batterie 30 als Energiequelle anlegt. Die Spannungsanlegeschaltung 60 umfasst einen Strombegrenzungswiderstand 61 und einen Schalter 63. Der Strombegrenzungswiderstand 61 und der Schalter 63 sind in Reihe geschaltet. Die Spannungsanlegeschaltung 60 verbindet zwischen einem Punkt A, der zwischen dem externen Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und der Stromabschaltvorrichtung 37 angeordnet ist, und einem Punkt B, der zwischen der Stromabschaltvorrichtung 37 und der positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 angeordnet ist. Die Spannungsanlegeschaltung 60 ist parallel zur Stromabschaltvorrichtung 37 geschaltet. Der Strombegrenzungswiderstand 61 ist ein Beispiel für ein „Strombegrenzungselement“.
  • Beim Einschalten des Schalters 63 wird die Spannungsanlegeschaltung 60 bestromt und an den Anschlussabschnitt 22P auf der Seite der positiven Elektrode kann eine Spannung angelegt werden, wobei die zusammengesetzte Batterie 30 als Stromquelle verwendet wird, auch wenn sich die Stromabschaltvorrichtung 37 in einem Zustand OFFEN befindet.
  • Ein Widerstandswert des Strombegrenzungswiderstandes 61 ist beispielsweise 100kQ Es ist wünschenswert, dass der Widerstandswert vorzugsweise wenigstens 1kΩ oder mehr beträgt. Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, bei Einschalten des Schalters 63 während einer Zeit, in der zwei externe Anschlüsse 22P und 22N kurzgeschlossen sind, einen Strom von bis etwa 10mA zu unterdrücken, der von der zusammengesetzten Batterie 30 zur Spannungsanlegeschaltung 60 fließt.
  • Der Schalter 63 kann aus einem Halbleiterschalter wie einem FET oder einem Transistor gebildet sein. Der Schalter 63 wird immer so gesteuert, dass er von der Steuervorrichtung 50 in den Zustand GESCHLOSSEN versetzt wird, außer wenn eine Spannung am Punkt A in einer Rückstellsteuerung der in 6 gezeigten Stromabschaltvorrichtung 37 erkannt wird.
  • Die Steuervorrichtung 50 umfasst eine CPU 51 mit einer arithmetischen Funktion, einen Speicher 53 mit verschiedenen Informationen, eine Kommunikationseinheit 55 und dergleichen. Die Steuervorrichtung 50 ist auf der Steuerplatine 28 montiert. Die Kommunikationseinheit 55 ist zur Kommunikation mit einer am Automobil 1 montierten Fahrzeug-ECU („Electronic Control Unit“) vorgesehen. Nachdem die Kommunikationseinheit 55 auf dem Fahrzeug montiert ist, wird die Kommunikationseinheit 55 über eine Signalleitung mit der Fahrzeug-ECU verbunden. Dementsprechend kann die Steuervorrichtung 50 Informationen über das Automobil 1 empfangen, wie beispielsweise einen Betriebszustand des Motors von der Fahrzeug-ECU.
  • Die Steuervorrichtung 50 überwacht einen Strom der zusammengesetzten Batterie 30 basierend auf einem Ausgang des Stromsensors 41. Die Steuervorrichtung 50 überwacht die Batteriespannung der jeweiligen Sekundärbatterien 31 und eine Gesamtspannung Ev der zusammengesetzten Batterie 30 basierend auf einem Ausgang der Spannungserfassungseinheit 45. Die Steuervorrichtung 50 ist über die Signalleitung 67 mit dem Punkt A verbunden und kann eine Spannung am Punkt A erfassen (eine Spannung am Anschlussabschnitt 22P auf der positiven Elektrodenseite). Die Steuervorrichtung 50 führt auch eine Abschaltsteuerung und eine Rückstellsteuerung der nachfolgend beschriebenen Stromabschaltvorrichtung 37 durch.
  • Abschaltsteuerung und Rückstellsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37
  • 5 ist ein Flussdiagramm der Abschaltsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37. 6 ist ein Flussdiagramm der Rückstellsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37.
  • Die Abschaltsteuerung und Rückstellsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37 wird beschrieben.
  • Die Abschaltsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37 erfolgt gemäß den in 5 dargestellten Schritten S10 bis S30. Die Stromabschaltvorrichtung 37 befindet sich normalerweise im Zustand GESCHLOSSEN. Die Steuervorrichtung 50 erfasst einen Stromwert I der Batterie 20 vom Stromsensor 41 in Schritt S10.
  • Anschließend vergleicht die Steuervorrichtung 50 den Stromwert I mit einem Abschaltschwellenwert in Schritt S20. Der Abschaltschwellenwert wird auf einen Zwischenwert eines Stroms, der durch die Batterie 20 fließt, wenn der externe Anschluss kurzgeschlossen ist, und eines Stroms, der durch die Batterie 20 fließt, wenn der externe Anschluss nicht kurzgeschlossen ist, eingestellt.
  • Wenn der Stromwert I gleich oder kleiner als der Abschaltschwellenwert ist (Schritt S20: NEIN), hält die Steuervorrichtung 50 die Stromabschaltvorrichtung 37 im Zustand GESCHLOSSEN.
  • Wenn der Stromwert I größer als der Abschaltschwellenwert ist (Schritt S20: JA), sendet die Steuervorrichtung 50 einen OFFEN-Befehl an die Stromabschaltvorrichtung 37. Dadurch wird die Stromabschaltvorrichtung 37 in den Zustand OFFEN gebracht. Schritt S20 entspricht der „Stromabschalt-Verarbeitung“.
  • Wenn die Batterie 20 nicht am Fahrzeug montiert ist und eine einzige Einheit bildet, führt die Steuervorrichtung 50 wiederholt eine Abschaltsteuerung in einem vorbestimmten Zyklus durch. Daher wird bei der Montage der Batterie 20, die eine einzige Karosserie am Automobil 1 bildet, wenn der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 22N auf der negativen Elektrodenseite durch ein kurzschließendes Objekt 80, wie beispielsweise ein Werkzeug, miteinander kurzgeschlossen werden, die Stromabschaltvorrichtung 37 in einen Zustand OFFEN gebracht, so dass ein Strom unterbrochen wird. Durch Abschalten des Stroms kann eine Beschädigung der Batterie 20 verhindert werden, so dass die Sicherheit der Batterie 20 gewährleistet ist.
  • Ob sich die Batterie 20 in einem fahrzeugmontierten Zustand oder in einem nicht montierten Zustand des Fahrzeugs befindet, kann basierend auf einem Zustand bestimmt werden, ob die Kommunikation der Batterie 20 mit der Fahrzeug-ECU über die Kommunikationseinheit 55 abgeschlossen ist. Ob eine Last noch nicht an die Batterie 20 angeschlossen ist oder nicht, kann anhand eines Stromwertes der Batterie 20 bestimmt werden.
  • Anschließend wird die Rückstellsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37 beschrieben. Die Rückstellsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37 wird während einer Zeitspanne ausgeführt, in der sich die Stromabschaltvorrichtung 37 in einem Zustand OFFEN befindet.
  • Wie in 6 dargestellt, erfolgt die Rückstellsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37 gemäß den Schritten S100 bis S150. Die Steuervorrichtung 50 schaltet den Schalter 63 der Spannungsanlegeschaltung 60 in Schritt S100 ein. Dadurch wird an der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite durch die Spannungsanlegeschaltung 60 unter Verwendung der zusammengesetzten Batterie 30 als Stromquelle eine Spannung angelegt.
  • Anschließend erkennt die Steuervorrichtung 50 eine Spannung am Punkt A in Schritt S110 und schaltet den Schalter 63 in Schritt S120 aus. Der Schalter 63 wird immer so gesteuert, dass er sich in einem Zustand GESCHLOSSEN befindet, außer wenn die Spannung am Punkt A erkannt wird. Schritt S110 entspricht dem „Erkennen der Verarbeitung“.
  • Anschließend bestimmt die Steuervorrichtung 50 in Schritt S130 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Kurzschlussobjekts 80 basierend auf der Spannung an dem Punkt A. Insbesondere, wenn der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 22N auf der negativen Elektrodenseite durch das Kurzschlussobjekt 80 gegeneinander kurzgeschlossen werden, beträgt die Spannung an dem Punkt A gleich 0V. Wenn dagegen der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 22N auf der negativen Elektrodenseite nicht miteinander kurzgeschlossen sind, wird die Spannung am Punkt A zu einer Gesamtspannung Ev der zusammengesetzten Batterie 30 (in diesem Beispiel 14V).
  • Die Steuervorrichtung 50 vergleicht eine Spannung an der Stelle A mit einem Schwellenwert (beispielsweise Ev/2 = 7V) und bestimmt, dass kein Kurzschlussobjekt vorhanden ist, wenn die Spannung an der Stelle A größer als der Schwellenwert (S130: JA) ist.
  • Wenn die Steuervorrichtung 50 feststellt, dass kein Kurzschlussobjekt vorhanden ist, sendet die Steuervorrichtung 50 einen Befehl an die Stromabschaltvorrichtung 37 in Schritt S140 und schaltet die Stromabschaltvorrichtung 37 von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN. Schritt S130 entspricht der „Bestimmungs-Verarbeitung“, und Schritt S140 entspricht der „Schalt-Verarbeitung“.
  • Wenn dagegen eine Spannung an der Stelle A gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass ein Kurzschlussobjekt vorhanden ist (Schritt S130: NEIN). Wenn die Steuervorrichtung 50 feststellt, dass ein Kurzschlussobjekt vorhanden ist, wird die Stromabschaltvorrichtung 37 in einem Zustand OFFEN gehalten (Schritt S150). Durch Halten der Stromabschaltvorrichtung 37 im Zustand OFFEN kann verhindert werden, dass ein großer Strom in die Batterie 20 fließt.
  • Die Rückstellsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37 in S100 bis S150 wird während eines Zeitraums, in dem sich die Stromabschaltvorrichtung 37 in einem Zustand OFFEN befindet, wiederholt in einem vorgegebenen Zyklus ausgeführt.
  • Dementsprechend kehrt die Stromabschaltvorrichtung 37 bei einem Vorgang zur Montage der Batterie 20 am Automobil 1, nachdem der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 22N auf der negativen Elektrodenseite durch das Kurzschlussobjekt 80, wie beispielsweise ein Werkzeug, kurzgeschlossen wurden, so dass die Stromabschaltvorrichtung 37 in einen Zustand OFFEN gebracht wird, wenn ein Bediener das Kurzschlussobjekt 80 entfernt, automatisch in den Zustand GESCHLOSSEN zurück. Dementsprechend kann die Batterie 20 auch dann wiederverwendet werden, wenn der Bediener keinen speziellen Rückstellvorgang durchführt, um die Stromabschaltvorrichtung 37 in den Zustand GESCHLOSSEN zu versetzen.
  • Beschreibung vorteilhafter Effekte
  • Die Batterie 20 hat eine höhere Energiedichte pro Volumeneinheit als andere Energiequellen. Bei hoher Energiedichte fließt ein großer Strom, wenn der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 22N auf der negativen Elektrodenseite kurzgeschlossen sind. Dementsprechend ist die Stromabschaltvorrichtung 37 ein unverzichtbarer Bestandteil. In einem Vorgang der Montage der Batterie 20 an einem Fahrzeug, wenn der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 22N auf der negativen Elektrodenseite durch das Kurzschlussobjekt 80, wie beispielsweise ein Werkzeug, kurzgeschlossen werden, bringt die Steuervorrichtung 50 die Stromabschaltvorrichtung 37 in den Zustand OFFEN. Dadurch ist es möglich, eine Beschädigung der Batterie 20 zu vermeiden und somit die Sicherheit der Batterie 20 zu gewährleisten. Da die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 31 einen geringeren Innenwiderstand aufweist als eine Bleibatterie, fließt ein großer Strom, wenn der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 22N auf der negativen Elektrodenseite kurzgeschlossen sind. Durch die Anwendung der Technik auf die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 31 ist es möglich, einen Strom abzuschalten, der fließt, wenn der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 22N auf der negativen Elektrodenseite kurzgeschlossen werden. Dadurch kann die Sicherheit der Batterie 20 verbessert werden.
  • Die Batterie 20 weist die Spannungsanlegeschaltung 60 auf. Die Batterie 20 kann eine Spannung an der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite anlegen, auch wenn sich die Stromabschaltvorrichtung 37 im Zustand OFFEN befindet. Durch Anlegen einer Spannung an den externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und durch Erfassen der Spannung des externen Anschlusses 22P auf der positiven Elektrodenseite ist es möglich, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Kurzschlussobjekts zu bestimmen, das einen Kurzschluss zwischen zwei externen Anschlüsse 22P und 22N während einer Zeitspanne verursacht hat, in der ein Strom unterbrochen wird. Nur wenn die Steuervorrichtung 50 feststellt, dass kein Kurzschlussobjekt vorhanden ist, kann die Steuervorrichtung 50 verhindern, dass ein großer Strom in die Batterie 20 fließt, wenn die Stromabschaltvorrichtung 37 von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN geschaltet wird, indem sie die Stromabschaltvorrichtung 37 von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN schaltet.
  • Die Spannungsanlegeschaltung 60 umfasst einen Strombegrenzungswiderstand 61 und einen Schalter 63. Durch die Bereitstellung des Strombegrenzungswiderstands 61 für die Spannungsanlegeschaltung 60 ist es möglich zu verhindern, dass ein großer Strom in die Spannungsanlegeschaltung 60 fließt, wenn der Schalter 63 in einem Zustand eingeschaltet wird, in dem die externen Anschlüsse 22P und 22N miteinander kurzgeschlossen sind. Insbesondere wird ein Widerstandswert des Strombegrenzungswiderstandes 61 auf 100kΩ eingestellt, so dass ein in die Spannungsanlegeschaltung 60 fließender Strom auf 1mA oder weniger unterdrückt werden kann. Die Steuervorrichtung 50 steuert immer den Schalter 63 in den Zustand GESCHLOSSEN, außer wenn eine Spannung an dem Punkt A erkannt wird (S110). Dementsprechend wird die Spannungsanlegeschaltung 60 außer während eines Zeitraums, in dem eine Spannung am Punkt A erkannt wird, abgeschaltet und somit die Leistungsaufnahme der Batterie 20 reduziert werden kann.
  • <Ausführungsform 2>
  • Wie in 8 dargestellt, unterscheidet sich eine Batterie 120 der Ausführungsform 2 von der Batterie 20 der Ausführungsform 1 dadurch, dass ein Stromsensor 41 auf einem Strompfad 35P auf der positiven Elektrodenseite und eine Stromabschaltvorrichtung 37 auf einem Strompfad 35N auf der negativen Elektrodenseite angeordnet ist. Eine Spannungsanlegeschaltung 60 ist parallel zu einer Stromabschaltvorrichtung 37 geschaltet. Die Spannungsanlegeschaltung 60 verbindet zwischen einem externen Anschluss 22N auf der Seite der negativen Elektrode und einer negativen Elektrode einer zusammengesetzten Batterie 30. Die Spannungsanlegeschaltung 60 verbindet zwischen einem Punkt C, der zwischen dem externen Anschluss 22N auf der Seite der negativen Elektrode und der Stromabschaltvorrichtung 37 angeordnet ist, und einem Punkt D, der zwischen der Stromabschaltvorrichtung 37 und der negativen Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 angeordnet ist. In der in 8 dargestellten Batterie 120 kann durch Einschalten eines Schalters 63 der Spannungsanlegevorrichtung 60 eine Spannung an der externe Anschluss 22N auf der Seite der negativen Elektrode angelegt werden, indem die zusammengesetzte Batterie 30 als Stromquelle verwendet wird.
  • Ähnlich wie die Ausführungsform 1 führt eine Steuervorrichtung 50 eine Rückstellsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37 während einer Zeitspanne durch, in der sich die Stromabschaltvorrichtung 37 in einem Zustand OFFEN befindet. Bei der Rückstellsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37 schaltet die Steuervorrichtung 50 den Schalter 63 der Spannungsanlegevorrichtung 60 so ein, dass die Spannungsanlegevorrichtung 60 eine Spannung an den externen Anschluss 22N auf der Seite der negativen Elektrode unter Verwendung der zusammengesetzten Batterie 30 als Stromquelle anlegt. Die Steuervorrichtung 50 erfasst eine Spannung am Punkt C (eine Spannung am externen Anschluss 22N auf der Seite der negativen Elektrode), und die Steuervorrichtung 50 bestimmt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Kurzschlussobjekts 80 basierend auf der erfassten Spannung am Punkt C (die Spannung am externen Anschluss 22N auf der Seite der negativen Elektrode). Insbesondere wenn ein externer Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 22N auf der negativen Elektrodenseite durch das Kurzschlussobjekt 80 kurzgeschlossen werden (das Kurzschlussobjekt ist vorhanden), wird die Spannung am Punkt C zur Gesamtspannung Ev der zusammengesetzten Batterie 30 (in diesem Beispiel 14V). Wenn dagegen der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 22N auf der negativen Elektrodenseite nicht gegeneinander kurzgeschlossen sind (ein Kurzschlussobjekt ist nicht vorhanden), wird die Spannung am Punkt C zu 0V.
  • Die Steuervorrichtung 50 vergleicht die Spannung an der Stelle C mit einem Schwellenwert (beispielsweise Ev/2 = 7V) und bestimmt, dass ein Kurzschlussobjekt vorhanden ist, wenn die Spannung an der Stelle C größer als der Schwellenwert ist. Die Steuervorrichtung 50 bestimmt, dass kein Kurzschlussobjekt vorhanden ist, wenn die Spannung am Punkt C gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist.
  • Wenn die Steuervorrichtung 50 feststellt, dass kein Kurzschlussobjekt vorhanden ist, sendet die Steuervorrichtung 50 wie bei der Ausführungsform 1 einen Befehl an die Stromabschaltvorrichtung 37 und schaltet die Stromabschaltvorrichtung 37 von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN. Wenn also das Kurzschlussobjekt 80 entfernt wird, kann die Batterie 120 danach wieder verwendet werden.
  • <Ausführungsform 3>
  • Wie in 10 dargestellt, unterscheidet sich eine Batterie 220 der Ausführungsform 3 von der Batterie 20 der Ausführungsform 1 in Bezug auf eine Spannungsanlegeschaltung 160. Die Spannungsanlegeschaltung 160 ist parallel zu einer Stromabschaltvorrichtung 37 geschaltet. Die Spannungsanlegeschaltung 160 umfasst einen Kondensator 161, einen Schalter 163 und einen Entladewiderstand 165.
  • Der Kondensator 161 und der Schalter 163 sind in Reihe geschaltet, der Kondensator ist mit einem Punkt A und der Schalter 163 mit einem Punkt B verbunden. Der Entladewiderstand 165 hat ein Ende, das mit dem Zwischenanschlusspunkt E zwischen dem Kondensator 161 und dem Schalter 163 und dem anderen Ende mit der Erde verbunden ist. Der Entladewiderstand 165 erfüllt die Funktion des Entladens einer im Kondensator 161 geladenen elektrischen Ladung, wenn der Schalter 163 durch Einschalten des Schalters 163 ausgeschaltet wird, wenn externe Anschlussteile durch ein kurzschließendes Objekt miteinander kurzgeschlossen werden.
  • In der in 10 dargestellten Batterie 220 kann durch Einschalten des Schalters 163 der Spannungsanlegevorrichtung 160 eine Spannung an ein externer Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite angelegt werden, wobei eine zusammengesetzte Batterie 30 als Stromquelle verwendet wird.
  • Ähnlich wie die Ausführungsform 1 führt eine Steuervorrichtung 50 eine Rückstellsteuerung einer Stromabschaltvorrichtung während einer Zeitspanne durch, in der sich die Stromabschaltvorrichtung 37 im Zustand GESCHLOSSEN befindet. In der Rückstellsteuerung legt die Steuervorrichtung 50 eine Spannung an den externen Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite an, indem sie die zusammengesetzte Batterie 30 als Stromquelle verwendet, indem sie den Schalter 163 der Spannungsanlegevorrichtung 160 einschaltet. Anschließend erfasst die Steuervorrichtung 50 eine Spannung an einem Punkt A (eine Spannung an dem externen Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite) und bestimmt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Kurzschlussobjekts 80 basierend auf der erfassten Spannung an dem Punkt A (die Spannung an dem externen Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite). Insbesondere wenn der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und ein externer Anschluss 22N auf der negativen Elektrodenseite durch das Kurzschlussobjekt 80 kurzgeschlossen werden (das Kurzschlussobjekt ist vorhanden), beträgt eine Spannung am Punkt A gleich 0V. Wenn dagegen der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 22N auf der negativen Elektrodenseite nicht kurzgeschlossen sind (Kurzschlussobjekt ist nicht vorhanden), wird die Spannung am Punkt A zur Gesamtspannung Ev der zusammengesetzten Batterie 30 (in diesem Beispiel 14V).
  • Die Steuervorrichtung 50 vergleicht die Spannung an der Stelle A mit einem Schwellenwert (beispielsweise Ev/2 = 7V) und bestimmt, dass kein Kurzschlussobjekt vorhanden ist, wenn die Spannung an der Stelle A größer als der Schwellenwert ist. Wenn die Spannung an dem Punkt A gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass ein Kurzschlussobjekt vorhanden ist.
  • Wenn die Steuervorrichtung 50 feststellt, dass kein Kurzschlussobjekt vorhanden ist, sendet die Steuervorrichtung 50 wie bei der Ausführungsform 1 einen Befehl an die Stromabschaltvorrichtung 37 und schaltet die Stromabschaltvorrichtung 37 von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN. Wenn also das Kurzschlussobjekt 80 entfernt wird, kann die Batterie 220 danach wieder verwendet werden.
  • <Ausbildungsform 4>
  • In der Ausführungsform 1 wird die Abschaltsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37 am Beispiel des Falles durchgeführt, dass die Batterie 20 nicht an einem Fahrzeug montiert ist und keine Last an die Batterie 20 angeschlossen ist. Die Abschaltsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37 kann in einem Zustand durchgeführt werden, in dem die Batterie 20 am Fahrzeug montiert ist und eine Last 90 an die Batterie 20 angeschlossen ist, wie in 11 dargestellt. Die Rückstellsteuerung der Stromabschaltvorrichtung 37 kann in einem Zustand durchgeführt werden, in dem die Batterie 20 am Fahrzeug montiert und die Last an die Batterie 20 angeschlossen ist, solange sich die Stromabschaltvorrichtung 37 in einem Zustand OFFEN befindet. In einem Zustand, in dem die Batterie 20 am Fahrzeug montiert und die Last 90 mit der Batterie 20 verbunden ist, wenn der Schalter 61 der Spannungsanlegeschaltung 60 während einer Zeit eingeschaltet wird, in der sich die Stromabschaltvorrichtung 37 in einem Zustand OFFEN befindet, wie in 12 dargestellt, wird eine Spannung an der Stelle A zu 0V, wenn ein Kurzschlussobjekt 80 vorhanden ist. Andererseits, wenn das Kurzschlussobjekt 80 nicht vorhanden ist, wird eine Spannung an dem Punkt A zu einer Spannung, die durch Multiplikation einer Gesamtspannung Ev der zusammengesetzten Batterie 30 mit einem Spannungsteilungsverhältnis K erhalten wird. Daher kann beispielsweise unter Annahme eines Schwellenwertes als (Ev × K)/2 bestimmt werden, dass ein Kurzschlussobjekt nicht vorhanden ist, wenn eine Spannung an dem Punkt A größer als der Schwellenwert ist, und es kann bestimmt werden, dass ein Kurzschlussobjekt vorhanden ist, wenn die Spannung an dem Punkt A gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist. Das Spannungsteilungsverhältnis K ist ein Widerstandsverhältnis zwischen der mit der Batterie 20 verbundenen Last 90 und dem Widerstand 61 der Spannungsanlegeschaltung 60.
  • <Ausbildungsform 5>
  • In der Ausführungsform 1 wird die Konfiguration beispielhaft dort dargestellt, wo der Punkt A und die Steuervorrichtung 50 über die Signalleitung 67 miteinander verbunden sind und eine Spannung an dem Punkt A direkt in die Steuervorrichtung 50 eingespeist wird. Wie bei der in 13 dargestellten Batterie 320 kann eine Diode 68 auf einer Signalleitung 67 angeordnet werden, und eine Spannung, die durch Absenken einer Spannung an einem Punkt A durch eine Diode 68 erhalten wird, kann in die Steuervorrichtung 50 eingegeben werden. Das Absenken einer Eingangsspannung ist zum Schutz der Steuervorrichtung 50 wirksam.
  • <Ausführungsform 6>
  • In der Ausführungsform 1 wird bei Kurzschluss zweier externer Anschlüsse 22P und 22N die Stromabschaltvorrichtung 37 in den Zustand OFFEN gebracht und damit ein Strom abgeschnitten. Die Steuervorrichtung 50 überwacht einen Zustand der Batterie 20 basierend auf einem Ausgang des Stromsensors 41 und einem Ausgang der Stromerfassungseinheit 45, und die Steuervorrichtung 50 bringt die Stromabschaltvorrichtung 37 in einen Zustand OFFEN und unterbricht so einen Strom, wenn eine Anomalie in der Batterie 20 erkannt wird. Die Anomalie der Batterie 20 umfasst eine Überentladung und Überladung. 14 ist ein Flussdiagramm einer Rückstellsteuerung gemäß der Ausführungsform 6. In der Rückstellsteuerung der Ausführungsform 6 werden der Rückstellsteuerung der Ausführungsform 1 (Schritte S100 bis S150 in 6) zwei Schritte, d.h. Schritt S133 und Schritt S135, hinzugefügt. In den Schritten S100 bis S130 legt die Steuervorrichtung 50 ähnlich wie die Ausführungsform 1 unter Verwendung der Spannungsanlegeschaltung 60 eine Spannung an dem externen Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite an und erfasst eine Spannung an der Stelle A. Die Steuervorrichtung 50 bestimmt, ob zwei externe Anschlüsse 22P und 22N durch das Kurzschlussobjekt 80 kurzgeschlossen werden, indem sie die Spannung an einer Stelle A mit einem Schwellenwert vergleicht. Wenn die Steuervorrichtung 50 bestimmt, dass zwei externe Anschlüsse 22P und 22N nicht durch das Kurzschlussobjekt 80 (S130: JA) kurzgeschlossen werden, berechnet die Steuervorrichtung 50 aus einer OCV der Sekundärbatterie 31 einen SOC (S133).
  • SOC (Ladezustand, „state of charge“) ist ein Verhältnis einer Restkapazität zu einer vollen Ladekapazität der Sekundärbatterie 31 und wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt.
    SOC = Cr / C × 100
    Figure DE112018003415T5_0001
    In der Gleichung (1) ist Co die volle Ladekapazität der Sekundärbatterie und Cr die Restkapazität der Sekundärbatterie.
  • 15 ist ein SOC-OCV-Korrelationsgraph, bei dem ein SOC der Sekundärbatterie 31 auf einer Achse von Abszissen und OCV der Sekundärbatterie 31 auf einer Achse von Ordinaten genommen wird. OCV („Open Circuit Voltage“) ist eine Spannung V der Sekundärbatterie 31 in einem Zustand ohne Strom oder in einem Zustand, in dem davon ausgegangen wird, dass kein Strom vorhanden ist. Der Zustand, in dem davon ausgegangen wird, dass kein Strom vorhanden ist, ist ein Zustand, in dem ein Stromwert gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist. Wie in 15 dargestellt, sind OCV und SOC korreliert. Der OCV-SOC-Korrelationsgraph weist eine Vielzahl von Bereichen auf, in denen die Beträge der OCV-Veränderung voneinander abweichen. Ein Bereich, in dem ein Wert von SOC 30 bis 95% beträgt, ist ein flacher Bereich mit geringer Änderung F1, in dem eine Änderungsmenge an OCV in Bezug auf eine Änderungsmenge an SOC kleiner ist als ein vorgegebener Referenzwert. Ein Bereich, in dem der Wert des SOC 95% oder mehr beträgt, und ein Bereich, in dem der Wert des SOC 30% oder weniger beträgt, sind hohe Änderungsbereiche F2, in denen die Änderungsmenge des OCV in Bezug auf die Änderungsmenge des SOC höher ist als der Referenzwert.
  • Die Steuervorrichtung 50 berechnet einen SOC der Sekundärbatterie 31 in Korrelation mit dem von der Spannungserfassungseinheit 45 gemessenen OCV, indem sie den in 15 gezeigten Korrelationsgraphen nachschlägt.
  • Nach dem Berechnen des SOC der Sekundärbatterie 31 vergleicht die Steuervorrichtung 50 den berechneten SOC mit einem vorgegebenen Wert (S135). Der vorgegebene Wert ist ein Wert zum Bestimmen, ob die Batterie 20 überladen ist oder nicht, und beträgt beispielsweise 20%.
  • Wenn der SOC der Sekundärbatterie 31 gleich oder größer als der vorgegebene Wert (S135: JA) ist, bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass die Batterie 20 nicht überladen ist, und schaltet die Stromabschaltvorrichtung 37 von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN (S140). Wenn hingegen der SOC der Sekundärbatterie 31 kleiner als der vorgegebene Wert (S135: NEIN) ist, bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass die Batterie 20 überladen ist und hält die Stromabschaltvorrichtung 37 in einem Zustand OFFEN (S150).
  • Wenn festgestellt wird, dass die Batterie 20 überladen ist, hält die Steuervorrichtung 50 die Stromabschaltvorrichtung 37 in einem Zustand OFFEN. Somit ist es möglich zu verhindern, dass die überladene Batterie 20 wiederverwendet wird.
  • <Ausführungsform 7>
  • 16 ist ein Blockschaltbild eines Stromversorgungssystems 700. Das Stromversorgungssystem 700 umfasst eine Hauptbatterie 710 und eine Unterbatterie 720. Die Hauptbatterie 710 umfasst einen externen Anschluss 712P auf der positiven Elektrodenseite und einen externen Anschluss 712N auf der negativen Elektrodenseite. Eine Last 800 wird über den externen Anschluss 712P auf der positiven Elektrodenseite und den externen Anschluss 712N auf der negativen Elektrodenseite an die Hauptbatterie 710 angeschlossen.
  • Die Unterbatterie 720 umfasst einen externen Anschluss 722P auf der positiven Elektrodenseite und einen externen Anschluss 722N auf der negativen Elektrodenseite. Der externe Anschluss 722P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 722N auf der negativen Elektrodenseite sind mit dem externen Anschluss 712P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 712N auf der negativen Elektrodenseite der Hauptbatterie 710 verbunden, und die Unterbatterie 720 ist parallel zur Hauptbatterie 710 geschaltet. Durch paralleles Anschließen der Unterbatterie 720 an die Hauptbatterie 710 kann, auch wenn die Stromversorgung von der Hauptbatterie 710 an die Last 800 nicht möglich ist, die Stromversorgung von der Unterbatterie 720 erfolgen. Dementsprechend wird die Redundanz des Stromversorgungssystems 700 erhöht.
  • Ähnlich wie die Batterie 20 der Ausführungsform 1 umfasst die Unterbatterie 720 eine zusammengesetzte Batterie 30, eine Stromabschaltvorrichtung 37, einen Stromsensor 41, eine Spannungserfassungseinheit 45, eine Spannungsanlegeschaltung 60 und eine Steuervorrichtung 50, die die zusammengesetzte Batterie 30 steuert.
  • Wenn zwei externe Anschlüsse 722P und 722N kurzgeschlossen sind, bringt die Steuervorrichtung 50 die Stromabschaltvorrichtung 37 in den Zustand OFFEN und unterbricht einen Strom. Die Steuervorrichtung 50 führt während einer Zeit, in der sich die Stromabschaltvorrichtung 37 im Zustand OFFEN befindet, eine in 6 dargestellte Rückstellsteuerung aus und schaltet die Stromabschaltvorrichtung 37 vom Zustand OFFEN in den Zustand GESCHLOSSEN, wenn ein kurzschließendes Objekt entfernt wird. Daher wird nach dem Entfernen des Kurzschlussobjekts die Unterbatterie 720 wiederverwendbar und eine unbrauchbare Zeit des Stromversorgungssystems 700 verkürzt, so dass die Redundanz des Stromversorgungssystems 700 erhöht werden kann.
  • <Ausführungsform 8>
  • 17 ist ein Blockschaltbild eines Elektrofahrzeugs. Das Elektrofahrzeug 1000 umfasst: eine Achse 1005 mit beidseitig befestigten Rädern 1003; einen Antriebsmotor 1100; einen Wechselrichter 1200; eine Hochspannungsbatterie 1300 zum Antreiben; ein gewöhnliches Ladegerät 1400 im Fahrzeug, das von einer handelsüblichen Stromquelle geladen werden kann; und einen Verbinder 1450, der an ein Schnellladegerät angeschlossen werden kann (nicht in der Zeichnung dargestellt).
  • Die Hochspannungsbatterie 1300 zum Fahren kann mit dem Schnellladegerät oder dem fahrzeuginternen Ladegerät 1400 geladen werden. Die Hochspannungsbatterie 1300 zum Antreiben ist über den Wechselrichter 1200 mit dem Antriebsmotor 1100 verbunden. Der Wechselrichter 1200 wandelt die Leistung der Hochspannungsbatterie 1300 zum Antreiben von Gleichstrom in Wechselstrom um und liefert die Leistung an den Antriebsmotor 1200. Das Elektrofahrzeug 1000 fährt durch den Antrieb des Antriebsmotors 120. Ein Kondensator 1250 ist parallel zum Wechselrichter 1200 geschaltet (siehe 18). Der Kondensator 1250 entlädt sich, um eine Leistung der Hochspannungsbatterie 1300 zu ergänzen, wenn eine momentane Leistung erforderlich ist, wie beispielsweise bei schneller Beschleunigung.
  • Das Elektrofahrzeug 1000 umfasst eine Niedervoltbatterie 1500 und einen DC/DC-Wandler 1600. Die Niedervoltbatterie 1500 ist eine Stromquelle für die Zusatzausrüstung im Fahrzeug.
  • 18 ist ein Blockschaltbild der Hochspannungsbatterie 1300 zum Antreiben. Die Hochspannungsbatterie 1300 zum Antreiben umfasst: einen externen Anschluss 1322P auf der positiven Elektrodenseite; einen externen Anschluss 1322N auf der negativen Elektrodenseite; eine zusammengesetzte Batterie 1330; einen Stromsensor 1341; eine Sicherung 1343; ein erstes Relais RL1; ein zweites Relais RL2; ein drittes Relais RL3 und einen Widerstand 1344.
  • Der externe Anschluss 1322P auf der positiven Elektrodenseite ist über einen Strompfad 1335P auf der positiven Elektrodenseite mit einer positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie 1330 verbunden. Weiterhin ist der externe Anschluss 1322N auf der Seite der negativen Elektrode über einen Strompfad 1335N auf der Seite der negativen Elektrode mit einer negativen Elektrode der zusammengesetzten Batterie 1330 verbunden. Das erste Relais RL1 und der Stromsensor 1341 sind auf einem Strompfad 1335P auf der positiven Elektrodenseite angeordnet. Das zweite Relais RL2 und die Sicherung 1343 sind auf einem Strompfad 1335N auf der Seite der negativen Elektrode angeordnet. Das dritte Relais RL3 ist parallel zum ersten Relais RL1 geschaltet. Der Widerstand 1344 ist in Reihe mit dem dritten Relais RL3 geschaltet. Das dritte Relais RL3 ist ein Ladestrom zum Laden des Kondensators 1250, und der Widerstand 1344 ist vorgesehen, um einen Ladestrom des Kondensators 1250 zu begrenzen.
  • Die Hochspannungsbatterie 1300 zum Antreiben umfasst: eine Spannungserfassungseinheit 1345; eine Spannungsanlegeschaltung 1360; und eine Steuervorrichtung 1350, die die zusammengesetzte Batterie 1330 steuert. Die Spannungserfassungseinheit 1345 erfasst Spannungen V der jeweiligen Sekundärbatterien 31 der zusammengesetzten Batterie 1330 und eine Gesamtspannung Ev der zusammengesetzten Batterie 1330.
  • Ähnlich wie die Spannungsanlegeschaltung 60 ist die Spannungsanlegeschaltung 1360 eine Schaltung, die eine Spannung an den externen Anschluss 1322P auf der positiven Elektrodenseite unter Verwendung der zusammengesetzten Batterie 1330 als Stromquelle anlegt. Die Spannungsanlegeschaltung 1360 umfasst einen Strombegrenzungswiderstand 1361 und einen Schalter 1363. Die Spannungsanlegeschaltung 1360 verbindet zwischen einem Punkt A, der zwischen dem externen Anschluss 1322P auf der positiven Elektrodenseite und dem ersten Relais RL1 angeordnet ist, und einem Punkt B, der zwischen dem Stromsensor 1341 und der positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 angeordnet ist.
  • Die Steuervorrichtung 1350 umfasst eine CPU 1351 mit einer arithmetischen Funktion, einen Speicher 1353, der verschiedene Informationen speichert, eine Kommunikationseinheit 1355 und dergleichen. Die Kommunikationseinheit 1355 ist für die Kommunikation zwischen der Steuervorrichtung 1350 und einer am Elektrofahrzeug 1000 montierten elektronischen Fahrzeug-ECU (ECU) 1700 vorgesehen. Die Steuervorrichtung 1350 ist über eine Signalleitung 1367 mit dem Punkt A verbunden und kann eine Spannung am Punkt A erfassen (eine Spannung am externen Anschluss 1322P auf der positiven Elektrodenseite). Auf der Signalleitung 1367 kann eine Diode 1368 angeordnet werden. Eine Spannung am Punkt A kann durch die Diode 1368 abgeschaltet und in die Steuervorrichtung 1350 eingespeist werden.
  • Die Steuervorrichtung 1350 kann Informationen über einen Zustand des Elektrofahrzeugs 100 durch Kommunikation mit der Fahrzeug-ECU 1700 erhalten. Die Informationen über einen Zustand des Elektrofahrzeugs 1000 umfassen Parken, Anfahren, Fahren, Anhalten der Fahrt und dergleichen.
  • Die Steuervorrichtung 1350 steuert die Relais RL1, RL2 und RL3 zwischen einem Zustand OFFEN und einem Zustand GESCHLOSSEN als Reaktion auf einen Zustand des Elektrofahrzeugs 1000, indem sie Steuersignale an das erste Relais RL1, das zweite Relais RL2 und das dritte Relais RL3 sendet.
  • Wenn das Elektrofahrzeug 1000 geparkt ist, bringt die Steuervorrichtung 1350 das gesamte erste Relais RL1, das zweite Relais RL2 und das dritte Relais RL3 in den Zustand OFFEN. Dies hat zur Folge, dass mit Ausnahme einer Zeit, in der die Hochspannungsbatterie 1300 zum Antreiben geladen ist, die Hochspannungsbatterie 1300 zum Antreiben vom Wechselrichter 1200 und dem Kondensator 1250 getrennt wird und der Strom während des Parkens unterbrochen wird. Wenn die Steuervorrichtung 1350 von der Fahrzeug-ECU 1700 Informationen über den Fahranfang empfängt, führt die Steuervorrichtung 1350 die in 6 dargestellte Rückstellsteuerung durch. In der Rückstellsteuerung schaltet die Steuervorrichtung 1350 den Schalter 1363 der Spannungsanlegeschaltung 1360 ein und legt eine Spannung an der externe Anschluss 1322P auf der positiven Elektrodenseite an. Die Steuervorrichtung 1350 erfasst eine Spannung am Punkt A nach Anlegen einer Spannung (S110). Die Steuervorrichtung 1350 vergleicht eine erfasste Spannung am Punkt A mit einem Schwellenwert und bestimmt, ob ein Kurzschlussobjekt, das der externe Anschluss 1322P auf der positiven Elektrodenseite und der externe Anschluss 1322N auf der negativen Elektrodenseite kurzschließt, vorhanden ist oder nicht (S130).
  • Wenn die Steuervorrichtung 1350 bestimmt, dass kein Kurzschlussobjekt vorhanden ist (S13Q: JA), sendet die Steuervorrichtung 1350 ein Steuersignal an das dritte Relais RL3 und das zweite Relais RL2 und schaltet das dritte Relais RL3 und das zweite Relais RL2 von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN (S140).
  • Durch das Umschalten zwischen dem dritten Relais RL3 und dem zweiten Relais RL2 wird die Hochspannungsbatterie 1300 zum Antreiben an den Wechselrichter 1200 und den Kondensator 1250 angeschlossen. Nach dem Schalten der Relais fließt von der Hochspannungsbatterie 130 ein Strom zum Durchfahren des dritten Relais RL3 und des Widerstandes 1344 und lädt den Kondensator 1250.
  • Wenn das Laden des Kondensators 1250 abgeschlossen ist, sendet die Steuervorrichtung 1350 ein Steuersignal an das dritte Relais RL3 und das erste Relais RL1, schaltet das dritte Relais RL3 von einem Zustand GESCHLOSSEN in einen Zustand GEÖFFNET und schaltet das erste Relais RL1 von einem Zustand GEÖFFNET in einen Zustand GESCHLOSSEN.
  • Durch Schalten des Relais ist es möglich, nach dem Laden des Kondensators 1250 einen Stromfluss von der Hochspannungsbatterie 130 zum Antreiben zum Wechselrichter 1200 über den Weg des ersten Relais RL1 zu erzeugen, so dass der Antriebsmotor 1100 angetrieben werden kann.
  • Wenn die Steuervorrichtung 50 hingegen bestimmt, dass ein Kurzschlussobjekt vorhanden ist (S130: NEIN), hält die Steuervorrichtung 1350 das gesamte erste Relais RL1, das zweite Relais RL2 und das dritte Relais RL3 in einem Zustand OFFEN (S150). Durch das Halten des ersten Relais RL1, des zweiten Relais RL2 und des dritten Relais RL3 in einem Zustand OFFEN ist es möglich zu verhindern, dass ein großer Strom in die Batterie 20 fließt.
  • Die Steuervorrichtung 1350 schaltet das dritte Relais RL3 und das zweite Relais RL2 nur dann von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN, wenn die Steuervorrichtung 1350 bestimmt, dass kein Kurzschlussobjekt vorhanden ist. Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, dass ein großer Strom zum Antreiben in die Hochspannungsbatterie 1300 fließt, wenn das dritte Relais RL3 und das zweite Relais RL2 in den Zustand GESCHLOSSEN geschaltet werden.
  • <Andere Ausführungsformen>
  • Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die mit Bezug auf die vorstehende Beschreibung und Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen. So sind beispielsweise auch die folgenden Ausführungsformen in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung einbezogen.
    • (1) In den Ausführungsformen 1 bis 8 ist eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie als Beispiel für eine Energiespeichervorrichtung dargestellt. Die Energiespeichervorrichtung kann eine andere Sekundärbatterie oder ein elektrischer Doppelschichtkondensator oder dergleichen sein. Die Anwendungen der Batterien 20, 120, 220, 320, 720 und 1300 sind nicht auf Fahrzeuge beschränkt, und diese Batterien können in anderen Anwendungen wie einer unterbrechungsfreien Stromversorgung („uninterruptible power system“, USV) und einer Batterie eines Solarstromerzeugungssystems verwendet werden. Darüber hinaus werden Batterien, die schwebegeladen oder erhaltungsgeladen sind, immer in der Nähe eines voll geladenen Zustands gehalten, so dass beim Umschalten einer Stromabschaltung von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN in einem Zustand, in dem zwei externe Anschlüsse kurzgeschlossen sind, ein großer Strom fließt. Durch die Anwendung der Technik auf eine schwebegeladene Batterie oder eine erhaltungsgeladene Batterie, wenn die Stromabschaltvorrichtung in einem Zustand, in dem zwei externe Anschlüsse kurzgeschlossen sind, von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN geschaltet wird, kann der Nachteil, dass ein großer Strom leicht fließt, überwunden werden. Die Batterie, die schwebegeladen wird, ist beispielsweise eine Batterie für Fahrzeughilfsgeräte. Die Batterie, die erhaltungsgeladen wird, ist beispielsweise eine USV-Batterie.
    • (2) In den Ausführungsformen 1, 2, 4 und 5 wird ein Widerstand mit einem festen Widerstandswert als Beispiel für das Strombegrenzungselement dargestellt. Neben einem solchen Widerstand kann beispielsweise auch ein variabler Widerstand verwendet werden, der einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist und bei steigender Temperatur einen höheren Widerstandswert aufweist. Im Falle der Verwendung des variablen Widerstandes fließt beim Kurzschließen der externen Anschlüsse beim Ausschalten eines Schalters ein Strom in den variablen Widerstand. Dadurch erzeugt der variable Widerstand Wärme und ein Widerstandswert des variablen Widerstands wird erhöht und somit kann ein in die Spannungsanlegeschaltung 60 fließender Strom begrenzt werden.
    • (3) In der Ausführungsform 1 wird die Konfiguration beispielhaft dargestellt, wo die Spannungsanlegeschaltung 60 zwischen dem Punkt A auf der Seite des externen Anschlusses 22P auf der positiven Elektrodenseite und dem Punkt B auf der positiven Elektrodenseite der zusammengesetzten Batterie 30 anschließt und eine Spannung an der externe Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite angelegt wird, indem die zusammengesetzte Batterie 30 als Stromquelle verwendet wird. Es ist nicht immer notwendig, dass die Stromquelle der Spannungsanlegeschaltung 60 die zusammengesetzte Batterie 30 ist, und die Stromquelle kann einige der Sekundärbatterien 31A sein, die die zusammengesetzte Batterie 30 bilden, wie im Falle einer Batterie 420 in 19 dargestellt. Weiterhin kann die Stromquelle der Spannungsanlegeschaltung 60 eine Stromversorgungsschaltung 70 sein, die getrennt von der zusammengesetzten Batterie 30 angeordnet ist, wie im Falle einer Batterie 520 in 20 dargestellt. Die Batterie 520 ist so konfiguriert, dass über die Spannungsanlegeschaltung 60 unter Verwendung der Stromversorgungsschaltung 70 als Energiequelle eine Spannung an den externen Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite angelegt wird. Wie in 21 dargestellt, kann eine Batterie 620 so konfiguriert werden, dass eine Steuervorrichtung 150 als Stromquelle verwendet wird und eine Spannung von einem Ausgangsanschluss 157 der Steuervorrichtung 150 an ein externer Anschluss 22P auf der positiven Elektrodenseite über einen Strombegrenzungswiderstand 61 angelegt wird, der eine Spannungsanlegeschaltung bildet. Der Ausgangsanschluss 157 ist ein Anschluss, von dem eine Spannung mit einem vorgegebenen Pegel ausgegeben wird. Die Steuervorrichtung 150 kann den Ausgangsanschluss 157 durch einen internen Schalter als Nichtausgangsanschluss einstellen, es sei denn, es wird eine Spannung an dem Punkt A erkannt. Die in 20 dargestellte Stromversorgungsschaltung 70 und die in 21 dargestellte Steuervorrichtung 150 entsprechen der „anderen Schaltung“ der vorliegenden Erfindung.
    • (4) In der Ausführungsform 6, in der Rückstellsteuerung, wenn die Steuervorrichtung 50 bestimmt, dass die externen Anschlüsse 22P und 22N der Batterie 20 nicht kurzgeschlossen sind, entscheidet die Steuervorrichtung 50, ob die Stromabschaltvorrichtung 37 von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN geschaltet werden soll oder nicht, indem sie einen SOC der Batterie 20 mit einem vorgegebenen Wert vergleicht (Bild 14: S135). Die Entscheidung, ob die Schaltverarbeitung durchgeführt werden soll oder nicht, kann nicht nur auf der Grundlage eines SOC, sondern auch auf der Grundlage der mit dem SOC korrelierten Informationen getroffen werden. So werden beispielsweise eine Spannung V der Sekundärbatterie 31 und eine Lade/Entladezeit T der Batterie 20 mit einem SOC korreliert. Daher kann durch Vergleichen einer Spannung V der Sekundärbatterie 31 oder einer Lade/Entladezeit T der Batterie 20 mit einem vorgegebenen Wert entschieden werden, ob die Schaltverarbeitung durchgeführt werden soll oder nicht.
    • (5) In der Ausführungsform 1 ist ein Beispiel für die Anwendung der Technik auf das Automobil 1 dargestellt. Die Technik kann auf ein Motorrad (ein Beispiel für ein Fahrzeug) angewendet werden. 22 ist eine Seitenansicht eines Motorrads 2000 mit einer Batterie 2100. 23 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration der Batterie 2100 zeigt. Die Batterie 2100 umfasst einen externen Anschluss 2122P auf der positiven Elektrodenseite und einen externen Anschluss 2122N auf der negativen Elektrodenseite. Eine Last 2600 ist über die externen Anschlüsse 2122P und 2122N mit der Batterie 2100 verbunden. Die Last 2600 ist ein Zellenmotor oder eine Zusatzeinrichtung zum Antreiben eines Motors 2500 des Motorrads 2000. Die Batterie 2100 umfasst eine zusammengesetzte Batterie 2130, eine Stromabschaltvorrichtung 2137 und einen Stromsensor 2141. Die positive Elektrode der zusammengesetzten Batterie 2130 ist über einen Strompfad 2135P auf der positiven Elektrodenseite mit dem externen Anschluss 2122P auf der positiven Elektrodenseite verbunden. Die negative Elektrode der zusammengesetzten Batterie 2130 ist über einen Strompfad 2135N auf der negativen Elektrodenseite mit dem externen Anschluss 2122N auf der negativen Elektrodenseite verbunden. Der Stromsensor 2141 und die Stromabschaltung 2137 sind auf dem Strompfad 2135N auf der negativen Elektrodenseite angeordnet. Die Batterie 2100 umfasst des Weiteren eine Spannungserfassungseinheit 2145, eine Spannungserfassungseinheit 2147, eine Spannungsanlegeschaltung 2160, eine Steuervorrichtung 2150, die die zusammengesetzte Batterie 2130 steuert, und eine Anzeigeeinheit 2170. Die Spannungserfassungseinheit 2145 erfasst Spannungen V der jeweiligen Sekundärbatterien 31 und eine Gesamtspannung Ev der zusammengesetzten Batterie 20. Die Spannungserfassungseinheit 2147 erfasst eine Spannungsdifferenz zwischen zwei externen Anschlüsse 2122P und 2122N. Die Spannungsanlegeschaltung 2160 umfasst einen Strombegrenzungswiderstand 2161 und einen Schalter 2163. Die Spannungsanlegeschaltung 2160 verbindet zwischen einem Punkt C, der zwischen dem externen Anschluss 2122N auf der Seite der negativen Elektrode und der Stromabschaltvorrichtung 2137 angeordnet ist, und einem Punkt D, der zwischen dem Stromsensor 2141 und der negativen Elektrode der zusammengesetzten Batterie 2130 angeordnet ist.
  • Die Steuervorrichtung 2150 umfasst eine CPU 2151 und einen Speicher 2153. Wenn die Steuervorrichtung 2150 einen Kurzschluss zwischen zwei externen Anschlüsse 2122P und 2122N erkennt, bringt die Steuervorrichtung 2150 die Stromabschaltvorrichtung 2137 in den Zustand OFFEN und unterbricht einen Strom. Durch Abschalten des Stroms kann eine Beschädigung der Batterie 2100 verhindert werden. Die Steuervorrichtung 2150 legt auch eine Spannung an den externen Anschluss 2122P auf der Seite der negativen Elektrode unter Verwendung der Spannungsanlegeschaltung 2160 während einer Zeit, in der sich die Stromabschaltvorrichtung 2137 in einem Zustand OFFEN befindet. Die Steuervorrichtung 2150 erfasst eine Spannung des externen Anschlusses 2122N auf der Seite der negativen Elektrode (die Spannung am Punkt C) und bestimmt das Vorhandensein oder die Nichtvorhandensein eines Kurzschlussobjekts, das einen Kurzschluss zwischen zwei externen Anschlüsse 2122P und 2122N verursacht, indem sie die erfasste Spannung mit einem Schwellenwert vergleicht. Wenn die Steuervorrichtung 1350 feststellt, dass das Kurzschlussobjekt nicht vorhanden ist, schaltet die Steuervorrichtung 1350 die Stromabschaltung 2137 von einem Zustand OFFEN in einen Zustand GESCHLOSSEN. Dadurch kann die Batterie 2100 wiederverwendet werden.
  • Das Motorrad 2000 hat einen kleineren Anordnungsraum für die Batterie 2100 als das Automobil und daher besteht die Sorge, dass ein von der Vorrichtung getrenntes Kabel oder eine abgetrennte Verkabelung einen Kurzschluss zwischen zwei externen Anschlüssen 2122P und 2122N verursachen kann. Wenn das Motorrad 2000 während der Fahrt fällt, gibt es im Vergleich zum Automobil nur wenige Dinge, die die Verkabelung oder ähnliches abdecken. Dementsprechend wird davon ausgegangen, dass ein Kurzschluss wahrscheinlich aufgrund einer Beschädigung der Verkabelung oder dergleichen auftreten wird. Durch die Anwendung der Technik auf das Motorrad 2000 kann eine Beschädigung der Batterie 2100 auch dann verhindert werden, wenn zwei externe Anschlüsse 2122P und 2122N kurzgeschlossen sind. Wenn ein Kurzschlussobjekt entfernt wird, schaltet die Steuervorrichtung 1350 die Stromabschaltung 2137 von einem Zustand GESCHLOSSEN in einen Zustand OFFEN und somit kann die Batterie 2100 wiederverwendet werden, auch wenn ein Benutzer keine besonderen Arbeiten oder Operationen ausführt.
  • (6) In der Ausführungsform 8 wurde das Beispiel für die Anwendung der Technik auf das Elektrofahrzeug 1000 beschrieben. Die Technik kann jedoch auf ein Hybridfahrzeug mit einem Antriebsmotor und einem Motor angewendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 20
    Batterie (ein Beispiel für „Energiespeicherapparatur“)
    22P, 22N
    externer Anschluss auf der positiven Elektrodenseite, externer Anschluss auf der negativen Elektrodenseite
    30
    zusammengesetzte Batterie
    31
    Sekundärbatterie (ein Beispiel für „Energiespeichervorrichtung“)
    35P, 35N
    Strompfad
    37
    Stromabschaltung
    41
    Stromsensor
    50
    Steuervorrichtung
    60
    Spannungsanlegeschaltung
    61
    Strombegrenzungswiderstand (Beispiel für „Strombegrenzungselement“)
    63
    Schalter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017005985 A [0004]

Claims (8)

  1. Energiespeicherapparatur, die umfasst: eine Energiespeichervorrichtung; einen externen Anschluss, der mit der Energiespeichervorrichtung verbunden ist; eine Stromabschaltvorrichtung, die auf einem Strompfad angeordnet ist, der die Energiespeichervorrichtung und den externen Anschluss miteinander verbindet; eine Spannungsanlegeschaltung, die eine Spannung an den externen Anschluss anlegt, wobei die Energiespeichervorrichtung oder eine andere Schaltung als Energiequelle verwendet wird; und eine Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist zum Ausführen von: Stromabschaltverarbeitung zum Abschalten des Stromflusses in die Energiespeichervorrichtung, indem die Stromabschaltvorrichtung in den Zustand OFFEN gebracht wird; Erkennungsverarbeitung zum Erkennen einer Spannung des externen Anschlusses, an den eine Spannung von der Spannungsanlegeschaltung während einer Zeitspanne angelegt wird, in der der Stromfluss durch die Stromabschaltverarbeitung unterbrochen wird; und Bestimmungsverarbeitung zum Bestimmen eines Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Kurzschlussobjekts, das einen Kurzschluss zwischen den externen Anschlüssen verursacht, basierend auf einer Spannung des externen Anschlusses, die in der Erkennungsverarbeitung erfasst wurde, und die Steuervorrichtung konfiguriert ist, eine Schaltverarbeitung zum Schalten der Stromabschaltvorrichtung in einen Zustand GESCHLOSSEN nur dann durchzuführen, wenn bestimmt wird, dass das Kurzschlussobjekt bei der bestimmenden Verarbeitung nicht vorhanden ist.
  2. Energiespeicherapparatur nach Anspruch 1, wobei die Spannungsanlegeschaltung eine Schaltung ist, die die Stromquelle und den externen Anschluss miteinander verbindet, und die Spannungsanlegeschaltung ein Strombegrenzungselement und einen Schalter umfasst, der in Reihe mit dem Strombegrenzungselement verbunden ist.
  3. Energiespeicherapparatur nach Anspruch 1, wobei die Spannungsanlegeschaltung eine Schaltung ist, die die Stromquelle und den externen Anschluss miteinander verbindet, und die Spannungsanlegeschaltung einen Kondensator und einen Schalter umfasst, der in Reihe mit dem Kondensator verbunden ist.
  4. Energiespeicherapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuervorrichtung führt die Stromabschaltverarbeitung durch, wenn der externe Anschluss kurzgeschlossen ist.
  5. Energiespeicherapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um zu entscheiden, ob sie die Schaltverarbeitung basierend auf Informationen über einen Ladezustand der Energiespeichervorrichtung durchführen soll oder nicht, wenn die Steuervorrichtung bestimmt, dass ein Kurzschlussobjekt bei der bestimmenden Verarbeitung nicht vorhanden ist.
  6. Energiespeicherapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Energiespeichervorrichtung eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist.
  7. Fahrzeug, das umfasst: einen Antriebsmotor, der eine Achse antreibt; und die Energiespeicherapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die den Antriebsmotor mit elektrischer Energie versorgt.
  8. Motorrad, das die Energiespeicherapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst.
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