DE112020004013T5

DE112020004013T5 - Schutzvorrichtung, Energiespeichereinrichtung und Verfahren zur Verringerung des Kontaktwiderstands eines Relais

Info

Publication number: DE112020004013T5
Application number: DE112020004013.5T
Authority: DE
Inventors: Akihito Umeda; Takeyuki Shiraishi
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2022-05-19
Also published as: WO2021039482A1; JP7347006B2; US20220301795A1; JP2021034297A; CN114365253A

Abstract

Eine Schutzvorrichtung 120 umfassend ein Relais 130 mit einem Kontakt 130, der einen Strompfad einer Zelle 60 öffnet und schließt, und eine Steuervorrichtung 145, die das Relais 130 steuert. Die Steuervorrichtung 145 führt einen Reduktionsprozess aus, indem der Kontaktwiderstand des Relais 130 verringert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zur Unterdrückung eines Widerstandsverlustes in einem Relais.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine der Schutzvorrichtungen für eine Energiespeichereinrichtung ist ein Relais. Das Relais ist in einem Strompfad der Energiespeichereinrichtung angeordnet und unterbricht den Strom zum Zeitpunkt einer Anomalie, um die Energiespeichereinrichtung zu schützen.
DOKUMENT DES STANDS DER TECHNIK
PATENTSCHRIFT
Patentschrift 1: JP-A2018-136314
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Wenn der geschlossene Zustand des Relais über einen längeren Zeitraum andauert, kann sich der Kontaktwiderstand aufgrund einer auf einem Kontakt gebildeten oxidierten Oberflächenschicht vergrößern. Mit dem zunehmenden Kontaktwiderstand wird auch der Widerstandsverlust im Relais größer.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Widerstandsverlust im Relais zu unterdrücken.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Eine Schutzvorrichtung umfasst ein Relais mit einem Kontakt, der einen Strompfad einer Energiespeichereinrichtung öffnet und schließt, und eine Steuervorrichtung, die das Relais steuert. Die Steuervorrichtung führt einen Reduktionsprozess aus, indem der Kontaktwiderstand des Relais verringert wird.
Die vorliegende Technik kann auf eine Energiespeichereinrichtung sowie auf ein Verfahren zur Verringerung des Kontaktwiderstands eines Relais angewendet werden.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Mit der vorliegenden Technik kann ein Anstieg des Kontaktwiderstandes unterdrückt werden, um einen Widerstandsverlust in einem Relais zu verringern.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Batterie.
2 zeigt eine Draufsicht einer Sekundärbatterie.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 2.
4 ist eine Seitenansicht eines vierrädrigen Fahrzeugs.
5 zeigt ein Blockdiagramm einer Batterie.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Überwachungsprozesses.
7 ist ein Diagramm, das den Zustand eines Kontakts zeigt, nachdem das Einparken erfasst wurde.
8 ist ein Diagramm, das die Änderung des Widerstands in einem Relais verdeutlicht.
9 zeigt ein Blockdiagramm einer Batterie.
10 zeigt ein Blockdiagramm einer Batterie.
11 zeigt ein Blockdiagramm einer Batterie.

AUSFÜHRUNGSFORM ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine Schutzvorrichtung umfasst ein Relais mit einem Kontakt, der einen Strompfad einer Zelle öffnet und schließt, und eine Steuervorrichtung, die das Relais steuert. Die Steuervorrichtung führt einen Reduktionsprozess aus, indem der Kontaktwiderstand des Relais verringert wird. Durch die Verringerung des Kontaktwiderstandes lässt sich ein Widerstandsverlust im Relais unterdrücken.
Der Reduktionsprozess kann ein Prozess sein, bei dem der Kontakt mehrmals nacheinander geöffnet und geschlossen wird. Eine oxidierte Oberflächenschicht des Kontakts kann durch Öffnen und Schließen des Kontakts aufgebrochen werden. Wenn der Kontakt mehrmals nacheinander geöffnet und geschlossen wird, erfolgt das Aufbrechen der oxidierten Oberflächenschicht schneller als in dem Fall, in dem der Kontakt nur einmal geöffnet und geschlossen wird, wodurch der Kontaktwiderstand stark verringert wird.
Der Reduktionsprozess kann ein Prozess sein, bei dem das Relais mit Strom versorgt wird. Durch Bestromung des Relais, indem man den Strom durch den Kontakt fließen lässt, kann die oxidierte Oberflächenschicht aufgebrochen werden. Dieser Prozess hat den Vorteil, dass der Kontaktwiderstand verringert werden kann, ohne einen Strompfad öffnen zu müssen.
Die Steuervorrichtung kann den Reduktionsprozess durchführen, wenn der Zellenstrom gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist und der GESCHLOSSENE Zustand des Kontakts über einen vorgegebenen Zeitraum anhält. Unter solchen Umständen bildet sich leicht eine oxidierte Oberflächenschicht, wodurch der Kontaktwiderstand wirksam verringert werden kann.
Die Zelle kann für ein Fahrzeug verwendet werden, und die Steuervorrichtung kann den Reduktionsprozess während des Einparkens durchführen. Beim Einparken ist der Entladestrom der Zelle sehr gering, wodurch die oxidierte Oberflächenschicht des Kontakts nicht aufgebrochen wird, was zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstands führen kann. Der beim Einparken vergrößerte Kontaktwiderstand kann durch den Reduktionsprozess beim Einparken verringert werden.
Die Zelle kann zum Anlassen des Motors verwendet werden. Der Widerstandsverlust im Relais wird unterdrückt, wodurch das Auftreten des Problems, dass ein Motor unter einer Bedingung nicht gestartet werden kann, bei der sich die Startfähigkeit des Motors verschlechtert, wie z. B. bei niedrigen Temperaturen oder niedrigem Ladezustand, verhindert werden kann.
<Erste Ausführungsform>
1. Beschreibung der Struktur der Batterie 50
Wie in 1 veranschaulicht, umfasst eine Batterie 50 eine zusammengebaute Batterie 60, eine Steuerplatine 65 und ein Gehäuse 71. Die Batterie 50 ist ein Beispiel für eine Energiespeichereinrichtung.
Das Gehäuse 71 besteht aus einem Hauptkörper 73, der aus Kunstharz ausgebildet ist, und einem Deckelteil 74. Der Hauptkörper 73 weist eine zylindrische Form mit Boden auf. Der Hauptkörper 73 umfasst einen Bodenabschnitt 75 und vier Seitenflächenabschnitte 76. Ein oberer Öffnungsabschnitt 77 wird in einem oberen Endabschnitt durch die vier Seitenflächenabschnitte 76 ausgebildet.
Im Gehäuse 71 sind die zusammengebaute Batterie 60 und die Steuerplatine 65 untergebracht. Die zusammengebaute Batterie 60 weist zwölf Zellen 62 auf. Bei der Zelle 62 kann es sich um eine Lithiumionen-Sekundärbatterie handeln (im Folgenden „Batteriezelle“ genannt). Die Lithiumionen-Sekundärbatterie kann eine auf Eisenphosphat basierende Batterie sein, die Lithiumeisenphosphat (LiFePO₄) als positives, aktives Material und Graphit als negatives, aktives Material enthält.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die zwölf Batteriezellen 62 in Dreier-Parallel- und Vierer-Reihenschaltung angeschlossen. Die Steuerplatine 65 ist oberhalb der zusammengebauten Batterie 60 angeordnet.
Der Deckelteil 74 verschließt den oberen Öffnungsabschnitt 77 des Hauptkörpers 73. Um den Deckelkörper 74 herum ist eine Außenumfangswand 78 vorgesehen. Der Deckelkörper 74 hat einen Vorsprung 79, der in der Draufsicht im Wesentlichen T-förmig ist. Ein externer Anschluss 51 einer positiven Elektrode ist an einer Ecke des vorderen Teils des Deckelkörpers 74 befestigt, und ein externer Anschluss 52 einer negativen Elektrode ist an der anderen Ecke befestigt.
Wie in den 2 und 3 veranschaulicht, ist die Batteriezelle 62 in der vorliegenden Ausführungsform eine prismatische Zelle, in der eine Elektrodenanordnung 83 zusammen mit einem nicht-wässrigen Elektrolyten in einem Gehäuse 82, das die Form eines rechteckigen Parallelepipeds hat, untergebracht ist. Das Gehäuse 82 umfasst einen Gehäusekörper 84 und einen Deckel 85, der einen Öffnungsabschnitt oberhalb des Gehäusekörpers 84 verschließt. Alternativ kann die Batteriezelle auch eine Beutelzelle oder eine zylindrische Zelle sein.
Zwar ist die Elektrodenanordnung 83 in der vorliegenden Ausführungsform nicht im Detail dargestellt, doch wird sie dadurch gebildet, dass ein poröser Harzfilm (Trennelement) zwischen einem negativen Elektrodenelement, das durch Auftragen von einem aktiven Material auf ein aus einer Kupferfolie bestehendes Substrat gebildet wird, und einem positiven Elektrodenelement, das durch Auftragen eines aktiven Materials auf ein aus einer Aluminiumfolie bestehendes Substrat gebildet wird, angeordnet wird. Diese sind alle streifenförmig und in einer flachen Form gewickelt, so dass sie im Gehäusekörper 84 in einem Zustand untergebracht werden können, in dem das negative Elektrodenelement und das positive Elektrodenelement auf den gegenüberliegenden Seiten in Breitenrichtung bezüglich des Trennelements gegeneinander versetzt sind. Anstelle der gewundenen Elektrodenanordnung kann auch eine gestapelte Elektrodenanordnung verwendet werden.
Ein positiver Elektrodenanschluss 87 ist über einen positiven Elektrodenstromabnehmer 86 mit dem positiven Elektrodenelement verbunden, und ein negativer Elektrodenanschluss 89 ist über einen negativen Elektrodenstromabnehmer 88 mit dem negativen Elektrodenelement verbunden. Der positive Elektrodenstromabnehmer 86 und der negative Elektrodenstromabnehmer 88 umfassen jeweils einen flachen, plattenförmigen Basisabschnitt 90 und einen Schenkelteil 91, der sich von dem Basisabschnitt 90 aus erstreckt. In dem Basisabschnitt 90 ist ein Durchgangsloch ausgebildet. Der Schenkelteil 91 ist mit dem positiven oder dem negativen Elektrodenelement verbunden. Jeder der positiven Elektrodenanschlüsse 87 und der negativen Elektrodenanschlüsse 89 umfasst einen Anschlusskörperabschnitt 92 und einen Schaftabschnitt 93, der von einem mittleren Abschnitt einer unteren Fläche des Anschlusskörperabschnitts nach unten ragt. Der Anschlußkörperabschnitt 92 und der Schaftteil 93 des positiven Elektrodenanschlusses 87 sind einteilig aus Aluminium (Einzelmaterial) gefertigt. Bei dem negativen Elektrodenanschluss 89 ist der Anschlußkörperabschnitt 92 aus Aluminium, der Schaftteil 93 aus Kupfer, und diese sind zusammengebaut. Die Anschlusskörperabschnitte 92 des positiven Elektrodenanschlusses 87 und des negativen Elektrodenanschlusses 89 sind an beiden Endabschnitten des Deckels 85 über eine Dichtung 94 aus einem isolierenden Material angeordnet und zur Außenseite der Dichtung 94 exponiert.
Der Deckel 85 weist ein Überdruckventil 95 auf. Wie 2 zeigt, befindet sich das Überdruckventil 95 zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 87 und dem negativen Elektrodenanschluss 89. Wenn der innere Druck des Gehäuses 82 den Grenzwert überschreitet, wird das Überdruckventil 95 geöffnet, um den inneren Druck des Gehäuses 82 zu verringern.
Wie in 4 veranschaulicht, kann die Batterie 50 verwendet werden, indem sie auf einem vierrädrigen Fahrzeug 10 angebracht wird. Die Batterie 50 kann zum Anlassen eines Motors 20, der eine Antriebsvorrichtung des vierrädrigen Fahrzeugs 10 ist, zur Stromversorgung einer Hilfsmaschine des vierrädrigen Fahrzeugs 10 oder als Ersatz für die Redundanz verwendet werden.
2. Elektrische Konfiguration der Batterie 50
5 zeigt ein Blockdiagramm der Batterie 50. An die Batterie 50 können ein am vierrädrigen Fahrzeug 10 angebrachter Anlasser 15 zum Anlassen des Motors 20 und ein IG-Schalter 17 angeschlossen werden.
Wenn der IG-Schalter 17 eingeschaltet wird, fließt ein Strom von der Batterie 50 zum Anlasser 15, um den Anlasser 15 anzutreiben. Der Motor 20 kann durch den Antrieb des Anlassers 15 gestartet werden.
Zusätzlich zum Anlasser 15 kann eine Fahrzeuglast (nicht abgebildet) wie ein elektrisches Bauteil oder eine Lichtmaschine (nicht abgebildet) an die Batterie 50 angeschlossen werden. Wenn die Stromerzeugung der Lichtmaschine größer ist als der Stromverbrauch der Fahrzeuglast, wird die Batterie 50 durch die Lichtmaschine geladen. Wenn die Stromerzeugung der Lichtmaschine geringer ist als der Stromverbrauch der Fahrzeuglast, wird die Batterie 50 entladen, um den Mangel auszugleichen.
Die Batterie 50 umfasst eine zusammengebaute Batterie 60, einen Stromsensor 110, einen Temperatursensor 115 und eine Schutzvorrichtung 120. Die zusammengebaute Batterie 60 umfasst eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Batteriezellen 62. Die Schutzvorrichtung 120 umfasst ein Relais 130 und eine Verwaltungseinrichtung 140.
Die zusammengebaute Batterie 60, der Stromsensor 110 und das Relais 130 sind über die Stromleitungen 55P und 55N in Reihe geschaltet. Die Leistungsleitungen 55P und 55 N sind Strompfade der zusammengebauten Batterie 60.
Die Leistungsleitung 55P verbindet den externen Anschluss 51 der positiven Elektrode und die positive Elektrode der zusammengebauten Batterie 60 miteinander. Die Leistungsleitung 55N verbindet den externen Anschluss 52 der negativen Elektrode und die negative Elektrode der zusammengebauten Batterie 60 miteinander.
Der Stromsensor 110 ist in der Leistungsleitung 55N vorgesehen. Der Stromsensor 110 erfasst und gibt den Strom I der zusammengebauten Batterie 60 aus.
Das Relais 130 umfasst einen Kontakt 131 und eine Antriebsspule 135. Der Kontakt 131 ist in der Leistungsleitung 55P vorgesehen. Der Kontakt 131 umfasst einen Festkontakt 131A und einen Bewegkontakt 131B.
Ein Ende der Antriebsspule 135 ist mit der positiven Elektrode der zusammengebauten Batterie 60 verbunden, und das andere Ende ist über einen Schalter 137 mit der Masse verbunden. Die Antriebsspule 135 kann den Bewegkontakt 131B durch eine Magnetkraft vom Festkontakt 131A weg oder in Kontaktrichtung bewegen.
In dieser Ausführungsform ist der Kontakt 131 normalerweise geschlossen, und in einem normalen Zustand wird der Bewegkontakt 131B so gesteuert, dass er durch eine Federkraft in Kontakt mit dem Festkontakt 131A gebracht wird.
Wenn der Schalter 137 eingeschaltet wird, um die Antriebsspule 135 mit Strom zu versorgen, wird der Bewegkontakt 131B durch die Magnetkraft vom Festkontakt 131A getrennt, wodurch der Kontakt 131 in einen GEÖFFNETEN Zustand gebracht werden kann. Wenn der Schalter 137 ausgeschaltet wird, wechselt der Kontakt 131 automatisch in den GESCHLOSSENEN Zustand.
Die Verwaltungseinrichtung 140 umfasst einen Spannungserkennungsschaltkreis 141 und eine Steuervorrichtung 145. Der Spannungserkennungsschaltkreis 141 erfasst die Zellenspannung V jeder Batteriezelle 62.
Das Steuergerät 145 umfasst eine CPU 146, einen Speicher 147 und eine Kommunikationseinheit 148. Die CPU 146 überwacht die Zellenspannung V jeder Batteriezelle 62 und die Gesamtspannung der zusammengebauten Batterie 60 auf der Grundlage des Ausgangs des Spannungserkennungsschaltkreises 141.
Die CPU 146 überwacht den Strom I der Batterie 50 auf der Grundlage des Ausgangs des Stromsensors 110 und überwacht die Temperatur T der zusammengebauten Batterie 60 auf der Grundlage des Ausgangs des Temperatursensors 115. Der Speicher 147 speichert verschiedene Daten zur Überwachung und Steuerung der Batterie 50.
Die Steuervorrichtung 145 hat eine Steuerfunktion für das Relais 130 und schaltet den Schalter 137 ein, um den Kontakt 131 aus dem GESCHLOSSENEN Zustand in den GEÖFFNETEN Zustand zu schalten, wenn die Batterie 50 eine der folgenden Anomalien (a) bis (c) aufweist. Durch das ÖFFNEN des Kontakts 131 kann der Strom I zum Schutz der Batterie 50 abgeschaltet werden.

(a) die Zellenspannung V der Batteriezelle 62
(b) der Strom I der Batterie 50
(c) die Temperatur T der Batterie 50

Die Batterie 50 weist einen Kommunikationsverbinder 150 auf. Die Batterie 50 ist über den Kommunikationsverbinder 150 mit einer Fahrzeug-ECU 30 verbunden. Die Verwaltungseinrichtung 140 kann Betriebsinformationen des vierrädrigen Fahrzeugs 10 und Betriebsinformationen des Motors 20 durch Kommunikation von der Fahrzeug-ECU 30 empfangen.
3. Reduktionsprozess des Widerstandsverlustes und des Kontaktwiderstandes im Relais
Wenn der GESCHLOSSENE Zustand des Kontakts 131 fortgesetzt wird, bildet sich die oxidierte Oberflächenschicht an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Festkontakt 131A und dem Bewegkontakt 131B, wodurch sich der Kontaktwiderstand erhöht. Die oxidierte Oberflächenschicht wird durch den Strom I, der gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert X ist, aufgebrochen, wird aber nicht durch den Strom I, der kleiner als der vorbestimmte Wert ist, aufgebrochen. Der vorbestimmte Wert X beträgt z. B. 100 mA.
Das Relais 130 wird zum normalen Zeitpunkt in den GESCHLOSSENEN Zustand gesteuert, wobei der Kontakt 131 während des Einparkens im GESCHLOSSENEN Zustand gehalten wird, wenn keine Anomalie auftritt. Der Strom I, der während des Einparkens aus der Batterie 50 entnommen wird, ist ein Standby-Stromverbrauch eines elektronischen Geräts oder einer Sicherheitseinrichtung und ist gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert X. Daher wächst die oxidierte Oberflächenschicht des Kontakts 131, wenn das Einparken über einen längeren Zeitraum andauert, ohne dass sie aufgebrochen wird. Dies führt zu dem Problem, dass der Kontaktwiderstand (im Folgenden Relaiswiderstand) des Relais 130 ansteigt, was zu einem Anstieg des Widerstandsverlustes des Relais 130 führt.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Überwachungsprozesses, der während des Einparkens ausgeführt wird. Der Überwachungsprozess umfasst drei Schritte S10 bis S30.
In S10 stellt die Steuervorrichtung 145 fest, ob das vierrädrige Fahrzeug 10 geparkt ist. Einparken ist ein Zustand, in dem zumindest der Motor 20 abgestellt ist und das Fahrzeug für eine bestimmte Zeit nicht fährt.
Während des Einparkens wird die Batterie 50 kaum entladen, abgesehen von der Standby-Leistung des elektronischen Geräts oder ähnlichem. Daher kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Einparken anhand des Stroms I der Batterie 50 festgestellt werden. Wenn zum Beispiel ein Zustand, in dem der Stromwert der Batterie 110 gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist, für eine vorgegebene Zeit oder länger anhält, kann das vierrädrige Fahrzeug 10 als geparkt bestimmt werden. Der Schwellenwert beträgt z. B. 100 mA. Der Schwellenwert kann ein Wert kleiner als 100 mA sein.
Zusätzlich zum Strom I kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Einparken z. B. anhand der Tatsache festgestellt werden, ob die Kommunikation mit der Fahrzeug-ECU 30 für eine bestimmte Zeit oder länger unterbrochen ist.
Wenn die Steuervorrichtung 145 feststellt, dass das Fahrzeug geparkt ist, bestimmt die Steuervorrichtung 145 in S20, ob das Einparken für einen vorgegebenen Zeitraum W oder länger andauert. Der vorgegebene Zeitraum W kann mehrere Monate betragen.
Wenn das Einparken für den vorgegebenen Zeitraum W oder länger andauert, führt die Steuervorrichtung 145 eine Reduzierung des Relaiswiderstands in S30 durch. Insbesondere wird der Prozess des Öffnens und Schließens des Kontakts 131 mehrmals nacheinander durchgeführt.
7 ist ein Diagramm, das den Zustand eines Kontakts 131 zeigt, nachdem das Einparken erfasst wurde. t0 ist der Zeitpunkt, an dem das Einparken erfasst wird. Der Kontakt 131 wird so gesteuert, dass er nach dem Erfassen des Einparkens für eine bestimmte Zeit W geschlossen wird.
Die Zeitspanne T ist eine Ausführungsperiode des Reduktionsprozesses. t1 zeigt den GEÖFFNETEN Zustand des Kontakts 131 an, und t2 zeigt den GESCHLOSSENEN Zustand des Kontakts 131 an. In diesem Beispiel wird das SCHLIESSEN/ÖFFNEN des Kontakts 131 innerhalb der Zeitspanne T dreimal hintereinander ausgeführt. Die Zeitspanne T kann einige Sekunden bis zu einigen zehn Sekunden betragen.
Durch das SCHLIESSEN/ÖFFNEN des Kontakts 131 kann die oxidierte Oberflächenschicht, die sich auf dem Kontakt 131 gebildet hat, aufgebrochen werden, um den Relaiswiderstand zu verringern.
8 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Anzahl der Wiederholungen des ÖFFNENS/SCHLIESSENS des Kontakts und dem Relaiswiderstand darstellt. Der Relaiswiderstand nimmt mit der Anzahl der Wiederholungen des ÖFFNENS/SCHLIESSENS des Kontakts 131 ab. Die Anzahl der Wiederholungen des Öffnungs-/Schließvorgangs beträgt vorzugsweise mindestens zwei oder mehr.
Nach dem Reduktionsprozess wird der Kontakt 131 auf SCHLIESSEN gesteuert, und wenn der vorgegebene Zeitraum W abläuft, geht der Prozess erneut zu S30 über, um den Reduktionsprozess durchzuführen.
4. Beschreibung der Wirkungen
Durch den Reduktionsprozess kann der Relaiswiderstand verringert werden, um den Widerstandsverlust im Relais 130 zu unterdrücken. Wenn die Batterie 50 zum Anlassen des Motors verwendet wird, wird der Widerstandsverlust unterdrückt, was es ermöglicht, das Auftreten des Problems zu unterdrücken, dass der Motor 20 unter einer Bedingung nicht gestartet werden kann, bei der sich die Startfähigkeit des Motors verschlechtert, wie z. B. bei einer niedrigen Umgebungstemperatur oder einem niedrigen SOC.
<Zweite Ausführungsform>
In der ersten Ausführungsform wird der Relaiswiderstand durch das ÖFFNEN/ SCHLIESSEN des Kontakts 131 verringert. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch den Inhalt des Reduzierungsprozesses des Relaiswiderstands.
In der zweiten Ausführungsform benachrichtigt die Steuervorrichtung 145 eine Fahrzeug-ECU 30, um die Erlaubnis zum Entladen anzufordern, wenn ein vorgegebener Zeitraum W seit der Parkerfassung abgelaufen ist.
Nach Erhalt der Benachrichtigung über die Entladung einer Batterie 50 sendet die Fahrzeug-ECU 30 einen Befehl zur Leistungsaufnahme an eine mit der Batterie 50 verbundene Fahrzeuglast 19. Bei der Fahrzeuglast 19 kann es sich um ein elektronisches Gerät wie einen Speicher handeln.
Die Fahrzeuglast 19 reagiert auf den Befehl und verbraucht Strom, wobei die Batterie 50 einen Strom entlädt, der gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert X ist (siehe 9). Die Entladezeit kann einige Sekunden bis zu einigen zehn Sekunden betragen.
Durch den Kontakt 131 fließt ein Strom, der gleich oder größer als der vorbestimmter Wert X ist, wodurch eine oxidierte Oberflächenschicht aufgebrochen werden kann, um den Relaiswiderstand zu verringern. Der vorbestimmter Wert X ist ein Stromwert, bei dem die oxidierte Oberflächenschicht aufgebrochen wird, z. B. 100 mA. Dieser Prozess hat den Vorteil, dass der Relaiswiderstand verringert werden kann, ohne einen Strompfad öffnen zu müssen.
<Dritte Ausführungsform>
10 zeigt ein Blockdiagramm der Batterie 200. Die Batterie 200 unterscheidet sich von einer Batterie 50 dadurch, dass eine Überbrückungsschaltung 210 vorgesehen ist. Die Überbrückungsschaltung 210 umfasst einen ersten FET 210A und einen zweiten FET 210B, die in Reihe geschaltet sind.
Die Überbrückungsschaltung 210 ist parallel zu einem Relais 130 geschaltet. Der erste FET 210A und der zweite FET 210B sind jeweils ein P-Kanal, und ihre Drains sind miteinander verbunden. Eine Source des ersten FET 210A ist mit einem Punkt A auf einer Seite des Relais 130 verbunden, und eine Source des zweiten FET 210B ist mit einem Punkt B auf der anderen Seite verbunden. Eine parasitäre Diode D1 des ersten FET 210A und eine parasitäre Diode D2 des zweiten FET 210B liegen in entgegengesetzten Richtungen.
Eine Steuervorrichtung 145 kann den Ausfall des Relais 130 mit Hilfe der Überbrückungsschaltung 210 erkennen. Nachdem ein Kontakt 131 des Relais 130 von SCHLIESSEN auf ÖFFNEN geschaltet wurde, wird der erste FET 210A ausgeschaltet; der zweite FET 210B wird eingeschaltet; und die Spannung am Punkt A wird von der Steuervorrichtung 145 erfasst.
Wenn das Relais 130 normal betätigt wird (wenn sich der Kontakt 131 in einem GEÖFFNETEN Zustand befindet), ist die Spannung am Punkt A um den Spannungsabfall der parasitären Diode D1 niedriger als die Spannung der positiven Elektrode einer zusammengebauten Batterie 60 (die Spannung am Punkt B).
Wenn das Relais 130 eine Anomalie aufweist (wenn der Kontakt 131 nicht in einem GEÖFFNETEN Zustand ist), hat die Spannung am Punkt A das gleiche Potential wie die Spannung der positiven Elektrode der zusammengebauten Batterie 60 (die Spannung am Punkt B). Daher kann der Ausfall des Relais 130 anhand der Spannung am Punkt A erfasst werden.
Der Reduktionsprozess der ersten Ausführungsform kann zusammen mit der Fehlererkennung des Relais 130 durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Ausfall des Relais 130 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Erkennen des Parkens erfasst werden, und wenn das Relais 130 normal ist, kann das Relais 130 nacheinander geöffnet und geschlossen werden, um den Relaiswiderstand zu verringern.
<Andere Ausführungsformen>
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die mit Bezug auf die zuvor erwähnte Beschreibung und Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und beispielsweise liegen auch die nachfolgenden Beschreibungen im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.

(1) In den vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen ist die Zelle 62 die Sekundärbatterie. Die Zelle ist nicht auf die Sekundärbatterie beschränkt, sondern kann auch ein Kondensator oder eine andere aufladbare/entladbare Zelle (Energiespeichereinrichtung) sein.
(2) In den vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen wird die Batterie 50 für das vierrädrige Fahrzeug verwendet. Die Batterie 50 kann für ein Motorrad verwendet werden, und die Verwendung der Batterie 50 ist nicht auf eine bestimmte Anwendung beschränkt. Die Batterie 50 kann für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise für ein mobiles Objekt (für ein Fahrzeug, ein Schiff, ein FTS und dergleichen) und ein stationäres Objekt (eine Energiespeichereinrichtung für ein unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem oder ein Solarstromerzeugungssystem).
(3) In den vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen wird das Reduzierungsverfahren zur Verringerung des Relaiswiderstands ausgeführt, wenn der vorgegebene Zeitraum W nach der Erfassung des Einparkens abgelaufen ist. Der Reduktionsprozess kann jederzeit durchgeführt werden, solange sich der Kontakt 131 im Zustand GESCHLOSSEN befindet. Vorzugsweise kann die Verarbeitung ausgeführt werden, wenn der Strom der Batteriezelle 62 gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert X ist und der GESCHLOSSENE Zustand des Kontakts 131 für den vorgegebenen Zeitraum W oder länger anhält.
(4) Bei der ersten bis dritten vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das Einparken anhand des aktuellen Werts der Batterie 50 erfasst. Das Erfassen des Einparkens kann aus den Betriebsinformationen des Fahrzeugs bestimmt werden, die von der Fahrzeug-ECU 30 übertragen werden. Bei den Betriebsinformationen des Fahrzeugs kann es sich um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Fahrten, den Betriebszustand des Motors 20 oder den Betriebszustand des IG-Schalters 17 oder Ähnliches handeln.
(5) Bei der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wird der Relaiswiderstand durch Entladen des Stroms mit dem vorbestimmten Wert X oder mehr in die Fahrzeuglast 19 verringert. 11 zeigt ein Blockdiagramm der Batterie 260. Die Batterie 260 unterscheidet sich von einer Batterie 50 dadurch, dass ein interner Entladekreis 270 vorgesehen ist. Der interne Entladekreis 270 umfasst einen Widerstand 271 und einen Schalter 273 und ist zwischen zwei externen Anschlüssen 51 und 52 angeschlossen. Durch Umschalten des Schalters 273 von Aus auf Ein und Entladen eines Stroms mit einem vorbestimmten Wert X oder mehr in der internen Entladekreis 270 kann der Relaiswiderstand verringert werden.

Bezugszeichenliste

50: Batterie (Energiespeichereinrichtung)
62: Batteriezelle
120: Schutzvorrichtung
130: Relais
131: Kontakt
135: Antriebsspule
137: Schalter
145: Steuervorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 018136314 A2 [0003]

Claims

Schutzvorrichtung aufweisend: ein Relais mit einem Kontakt, der einen Strompfad einer Zelle öffnet und schließt; eine Überbrückungsschaltung, die parallel zu dem Relais geschaltet ist; und eine Steuervorrichtung, die das Relais und die Überbrückungsschaltung steuert, wobei die Steuervorrichtung ein Reduktionsprozess der Verringerung eines Kontaktwiderstandes des Relais ausführt.
Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung einen Ausfall des Relais mittels der Überbrückungsschaltung erfasst.
Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Reduktionsprozess ein Prozess ist, bei dem der Kontakt mehrmals nacheinander geöffnet und geschlossen wird, oder ein Prozess, bei dem das Relais mit Strom versorgt wird.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuervorrichtung einen Reduktionsprozess durchführt, wenn der Zellenstrom gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist und ein GESCHLOSSENER Zustand des Kontakts über einen vorgegebenen Zeitraum anhält.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle für ein Fahrzeug verwendet wird, und während des Einparkens wird der Reduktionsprozess von der Steuervorrichtung durchgeführt.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Zelle zum Anlassen des Motors verwendet wird.
Eine Energiespeichervorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Zelle; und die Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren zur Verringerung des Kontaktwiderstandes eines Relais, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen eines Ausfalls des Relais mittels einer Überbrückungsschaltung, die parallel zu dem in einem Strompfad einer Zelle angeordneten Relais geschaltet ist; und Öffnen und Schließen oder Bestromen des Relais.