JP2001236997A - 蓄電セルバッテリのための安全装置および該安全装置を備えたバッテリ - Google Patents
蓄電セルバッテリのための安全装置および該安全装置を備えたバッテリInfo
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- Secondary Cells (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 蓄電セルバッテリのための安全装置および該
安全装置を備えたバッテリを提供する。 【解決手段】 それぞれ蓄電セルまたは並列に接続され
た蓄電セル群を含んでいる、直列に接続されたモジュー
ルから構成される蓄電セルバッテリのための安全装置で
ある。モジュールが故障すると、個別回路が故障したモ
ジュールを個別に短絡し、かつ故障したモジュールに直
列に接続されている他のモジュールとの間の電気的導通
を維持する。個別回路は、モジュールの端子に接続され
た第１の分路回路を含んでいる。第１の分路回路はスイ
ッチング部材と直列のエネルギー消費部材を含んでお
り、モジュールの端子における電圧が特定の上側電圧し
きい値より高くなると、消費部材を介してモジュール端
子に分路を与える。
安全装置を備えたバッテリを提供する。 【解決手段】 それぞれ蓄電セルまたは並列に接続され
た蓄電セル群を含んでいる、直列に接続されたモジュー
ルから構成される蓄電セルバッテリのための安全装置で
ある。モジュールが故障すると、個別回路が故障したモ
ジュールを個別に短絡し、かつ故障したモジュールに直
列に接続されている他のモジュールとの間の電気的導通
を維持する。個別回路は、モジュールの端子に接続され
た第１の分路回路を含んでいる。第１の分路回路はスイ
ッチング部材と直列のエネルギー消費部材を含んでお
り、モジュールの端子における電圧が特定の上側電圧し
きい値より高くなると、消費部材を介してモジュール端
子に分路を与える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電セルバッテリ
のための安全装置に関し、より詳細には、セルの１つが
故障した場合に、特に並列接続セルの直列接続群からな
る高容量バッテリの場合に、バッテリの信頼性を維持す
ることを意図した蓄電セルバッテリのための安全装置に
関する。
のための安全装置に関し、より詳細には、セルの１つが
故障した場合に、特に並列接続セルの直列接続群からな
る高容量バッテリの場合に、バッテリの信頼性を維持す
ることを意図した蓄電セルバッテリのための安全装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】蓄電セルバッテリが使用されている条件
下では、そのセルの１つでも使用不能になった場合、い
かなるときにおいてもそのバッテリを開路することな
く、バッテリが負荷に供給している電流および／または
電圧を、バッテリによって維持しなければならないこと
が多い。バッテリの修理が不可能な場合、特にそうであ
る。このことは、バッテリがその目的のために構成さ
れ、例えば、既に示したような並列接続セル群を直列に
接続したものからなる場合、特に実現可能である。
下では、そのセルの１つでも使用不能になった場合、い
かなるときにおいてもそのバッテリを開路することな
く、バッテリが負荷に供給している電流および／または
電圧を、バッテリによって維持しなければならないこと
が多い。バッテリの修理が不可能な場合、特にそうであ
る。このことは、バッテリがその目的のために構成さ
れ、例えば、既に示したような並列接続セル群を直列に
接続したものからなる場合、特に実現可能である。
【０００３】次に故障したセルを回路から取り外さなけ
ればならないが、これは、どのようなときにおいてもバ
ッテリを開路することなく、特にその故障したセルを直
列接続から分離することにより、実現可能である。これ
は、故障したセル、あるいは該当する場合は、故障した
セル群に並列に接続された導電装置によって全体の分路
を与え、故障セルあるいは故障セル群を通って流れる電
流を、全て実質的に分路することによって実現すること
ができる。
ればならないが、これは、どのようなときにおいてもバ
ッテリを開路することなく、特にその故障したセルを直
列接続から分離することにより、実現可能である。これ
は、故障したセル、あるいは該当する場合は、故障した
セル群に並列に接続された導電装置によって全体の分路
を与え、故障セルあるいは故障セル群を通って流れる電
流を、全て実質的に分路することによって実現すること
ができる。
【０００４】この目的のために、ダイオードまたは機能
的に等価な電子デバイスで構成され、指定の動作電圧レ
ンジから外れると、故障したセルまたは故障したセル群
の電流を分路する分路装置は、当技術分野では知られて
いる。該分路装置には大量の熱を放出するという欠点が
あり、特に、動作電圧レンジが２．５Ｖないし４．２Ｖ
のリチウムイオンセルに結合された場合、および、他の
技術を用いた高容量セル、特にニッケル水素セルおよび
ニッケルカドミウムセルの場合、放電電流が大きいと、
例えば８０Ａを超えると、大量の熱を放出する。
的に等価な電子デバイスで構成され、指定の動作電圧レ
ンジから外れると、故障したセルまたは故障したセル群
の電流を分路する分路装置は、当技術分野では知られて
いる。該分路装置には大量の熱を放出するという欠点が
あり、特に、動作電圧レンジが２．５Ｖないし４．２Ｖ
のリチウムイオンセルに結合された場合、および、他の
技術を用いた高容量セル、特にニッケル水素セルおよび
ニッケルカドミウムセルの場合、放電電流が大きいと、
例えば８０Ａを超えると、大量の熱を放出する。
【０００５】また、特にニッケル水素バッテリに使用さ
れる「非熱放出」装置も、当技術分野で良く知られてい
る。一般的に、作動時に、故障したセルを外部短絡する
欠点があり、充電されたセルの故障の場合、この欠点は
許容されない。このような故障が、特にリチウムイオン
セルに発生することは、当技術分野では知られている。
この欠点を軽減するために、幾つかのバッテリにメーク
ビフォアブレーク装置が装備されている。メークビフォ
アブレーク装置は、直列に接続されている回路を遮断す
る前に、故障したセルに流れ込む電流を分路するため
に、その故障セルに並列に接続されている回路を最初に
閉じる装置である。このような装置は、故障したセル
と、バッテリ内でその故障したセルと直列に接続されて
いる他のセルとを、通常、数ミリ秒程度の極めて短時間
で分離し、このような方式による外部短絡について、全
く損傷の原因にならない。しかし、このような装置は火
工装置と類似しているため複雑であり、バッテリの直列
接続セルあるいはセル群に、余分のヒューズまたは遮断
器部品を含んでいるという大きな欠点がある。したがっ
て当該部品が、バッテリを構成しているシステムの信頼
性を低下させている。
れる「非熱放出」装置も、当技術分野で良く知られてい
る。一般的に、作動時に、故障したセルを外部短絡する
欠点があり、充電されたセルの故障の場合、この欠点は
許容されない。このような故障が、特にリチウムイオン
セルに発生することは、当技術分野では知られている。
この欠点を軽減するために、幾つかのバッテリにメーク
ビフォアブレーク装置が装備されている。メークビフォ
アブレーク装置は、直列に接続されている回路を遮断す
る前に、故障したセルに流れ込む電流を分路するため
に、その故障セルに並列に接続されている回路を最初に
閉じる装置である。このような装置は、故障したセル
と、バッテリ内でその故障したセルと直列に接続されて
いる他のセルとを、通常、数ミリ秒程度の極めて短時間
で分離し、このような方式による外部短絡について、全
く損傷の原因にならない。しかし、このような装置は火
工装置と類似しているため複雑であり、バッテリの直列
接続セルあるいはセル群に、余分のヒューズまたは遮断
器部品を含んでいるという大きな欠点がある。したがっ
て当該部品が、バッテリを構成しているシステムの信頼
性を低下させている。
【０００６】したがって、高電圧セル、特にリチウムイ
オンセルからなるバッテリ、および／または、高出力電
流のバッテリに適した、熱を放出することのない分路安
全装置が必要である。分路安全装置は、セルを外部短絡
する危険を伴うことなく、充電セルで動作するものでな
ければならない。また、バッテリの直列接続回路の信頼
性を低下させる可能性のある余分な遮断器部品を含んで
はならない。
オンセルからなるバッテリ、および／または、高出力電
流のバッテリに適した、熱を放出することのない分路安
全装置が必要である。分路安全装置は、セルを外部短絡
する危険を伴うことなく、充電セルで動作するものでな
ければならない。また、バッテリの直列接続回路の信頼
性を低下させる可能性のある余分な遮断器部品を含んで
はならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は、
異なる蓄電セルバッテリ構成、特に直列接続された複数
の個別セルを含んでいるバッテリ、および、直列接続さ
れた並列接続セル群からなるバッテリのための、上記欠
点の解消を目標とした安全装置を提供する。
異なる蓄電セルバッテリ構成、特に直列接続された複数
の個別セルを含んでいるバッテリ、および、直列接続さ
れた並列接続セル群からなるバッテリのための、上記欠
点の解消を目標とした安全装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、それぞれ蓄電
セルまたは蓄電セル群、特に並列に接続された蓄電セル
群を備えている、直列に接続されたモジュールから構成
される蓄電セルバッテリのための安全装置を提供する。
その安全装置は、モジュールが故障した場合に故障した
モジュールを個別に短絡し、かつ故障したモジュールと
バッテリ内で直列に接続されている他のモジュールとの
間の電気的導通を恒久的に維持するための少なくとも１
つの個別回路を含んでいる。その個別回路は第１の分路
回路を含んでおり、第１の分路回路は、バッテリ内のモ
ジュールの２つの端部端子に接続されており、かつスイ
ッチング部材と直列な電気エネルギー消費部材を含んで
おり、モジュールの端子における電圧が、特定の上側電
圧しきい値より高い場合に、電気エネルギー消費部材を
介してモジュールの端子に分路を与え、また個別回路
は、モジュールの端子における電圧が、特定の下側電圧
しきい値より低下した場合に、モジュールの端子を直接
短絡する装置である。
セルまたは蓄電セル群、特に並列に接続された蓄電セル
群を備えている、直列に接続されたモジュールから構成
される蓄電セルバッテリのための安全装置を提供する。
その安全装置は、モジュールが故障した場合に故障した
モジュールを個別に短絡し、かつ故障したモジュールと
バッテリ内で直列に接続されている他のモジュールとの
間の電気的導通を恒久的に維持するための少なくとも１
つの個別回路を含んでいる。その個別回路は第１の分路
回路を含んでおり、第１の分路回路は、バッテリ内のモ
ジュールの２つの端部端子に接続されており、かつスイ
ッチング部材と直列な電気エネルギー消費部材を含んで
おり、モジュールの端子における電圧が、特定の上側電
圧しきい値より高い場合に、電気エネルギー消費部材を
介してモジュールの端子に分路を与え、また個別回路
は、モジュールの端子における電圧が、特定の下側電圧
しきい値より低下した場合に、モジュールの端子を直接
短絡する装置である。
【０００９】本発明による装置の一実施形態では、前記
個別回路は、第１の分路回路を介してモジュールの放電
を拡張することによって、第１の分路回路を介して端子
が接続されているモジュールを内部的に短絡し、その結
果、バッテリの放電の開始後、直ちに、バッテリは、モ
ジュールの端子における電圧の負のしきい値に対応し、
短絡を生じる極性の反転が起こるまで、放電される。
個別回路は、第１の分路回路を介してモジュールの放電
を拡張することによって、第１の分路回路を介して端子
が接続されているモジュールを内部的に短絡し、その結
果、バッテリの放電の開始後、直ちに、バッテリは、モ
ジュールの端子における電圧の負のしきい値に対応し、
短絡を生じる極性の反転が起こるまで、放電される。
【００１０】本発明による装置の他の実施形態では、モ
ジュール回路は、モジュールに結合された第１の分路回
路と並列にバッテリモジュールの２つの端部端子に接続
された第２の分路回路を含んでおり、かつモジュールの
端子における電圧が、特定の下側電圧しきい値より低下
した場合に、モジュールの端子を直接短絡するためのス
イッチング部材を含んでいる。
ジュール回路は、モジュールに結合された第１の分路回
路と並列にバッテリモジュールの２つの端部端子に接続
された第２の分路回路を含んでおり、かつモジュールの
端子における電圧が、特定の下側電圧しきい値より低下
した場合に、モジュールの端子を直接短絡するためのス
イッチング部材を含んでいる。
【００１１】さらに本発明は、上記の特徴を有する安全
装置を使用した、それぞれ１つのセルまたはセル群、特
に並列に接続されたセル群を含んでいる、直列接続され
たモジュールからなる蓄電セルバッテリを提供する。
装置を使用した、それぞれ１つのセルまたはセル群、特
に並列に接続されたセル群を含んでいる、直列接続され
たモジュールからなる蓄電セルバッテリを提供する。
【００１２】本発明の特徴および利点について、添付の
図面に照らして以下に説明する。
図面に照らして以下に説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１に示す個別安全装置回路は、
蓄電セルバッテリのモジュールに結合することを意図し
た回路である。蓄電セルバッテリは、通常、直列に接続
された同じモジュールから構成されることが多い。モジ
ュールを、図１の１、１’および１”の３つのモジュー
ルで表す。既に指摘したように、各モジュールは、蓄電
セルまたは蓄電セル群、例えば並列に接続された「ｐ」
個の同じ蓄電セル群からなることができる。
蓄電セルバッテリのモジュールに結合することを意図し
た回路である。蓄電セルバッテリは、通常、直列に接続
された同じモジュールから構成されることが多い。モジ
ュールを、図１の１、１’および１”の３つのモジュー
ルで表す。既に指摘したように、各モジュールは、蓄電
セルまたは蓄電セル群、例えば並列に接続された「ｐ」
個の同じ蓄電セル群からなることができる。
【００１４】各モジュールは、図１のモジュール１’に
対するような、個別安全装置回路を備えている。その回
路は、バッテリモジュールの２つの端部端子、すなわち
モジュール１’の場合、端子２’および２”に並列に接
続された、２つの分路回路を含んでいる。
対するような、個別安全装置回路を備えている。その回
路は、バッテリモジュールの２つの端部端子、すなわち
モジュール１’の場合、端子２’および２”に並列に接
続された、２つの分路回路を含んでいる。
【００１５】２つの分路回路の第１の分路回路は、電気
エネルギー消費部材、例えばエネルギー放散抵抗３を含
んでいる。そのエネルギー放散抵抗３は、スイッチング
部材４、例えば双安定スイッチング部材と直列に接続さ
れている。第１の分路回路は、スイッチング部材４によ
ってターンオンされ、あらゆる状況の下で、特にモジュ
ール１の蓄電セルあるいは蓄電セル群が充電されている
場合に、あるいは完全充電されている場合に、消費部材
３を介してモジュール１’の端子２’および２”を短絡
するように構成されている。したがって消費部材３は、
モジュールの容量に合わせて選択され、バッテリ環境と
両立する熱放散レベルで、典型的にはモジュール１’の
容量の１／１０あるいは１／１００に等しい電流に対応
するレベルで、モジュールを徐々に放電させることを可
能にする。したがってモジュール１’が故障した場合、
そのモジュールの蓄電セルあるいは蓄電セル群は、その
漏れ電流が消費部材３を通って流れる電流だけ増加した
かのように、バッテリを構成している直列接続組合せの
他の蓄電セルに対して放電する。スイッチング部材４
は、トリガ装置５によって、例えば、上記モジュール
１’の端子における電圧が上側電圧しきい値Ｖ１を超え
たことを検出した時点で、直接あるいは間接的にターン
オンされる。以下で規定するように、スイッチング部材
およびトリガ装置を組み合わせて、第１の分路回路を自
律的に動作させることができる。また、それらを分離
し、スイッチング部材を外部プログラム制御ユニットで
制御することもできる。
エネルギー消費部材、例えばエネルギー放散抵抗３を含
んでいる。そのエネルギー放散抵抗３は、スイッチング
部材４、例えば双安定スイッチング部材と直列に接続さ
れている。第１の分路回路は、スイッチング部材４によ
ってターンオンされ、あらゆる状況の下で、特にモジュ
ール１の蓄電セルあるいは蓄電セル群が充電されている
場合に、あるいは完全充電されている場合に、消費部材
３を介してモジュール１’の端子２’および２”を短絡
するように構成されている。したがって消費部材３は、
モジュールの容量に合わせて選択され、バッテリ環境と
両立する熱放散レベルで、典型的にはモジュール１’の
容量の１／１０あるいは１／１００に等しい電流に対応
するレベルで、モジュールを徐々に放電させることを可
能にする。したがってモジュール１’が故障した場合、
そのモジュールの蓄電セルあるいは蓄電セル群は、その
漏れ電流が消費部材３を通って流れる電流だけ増加した
かのように、バッテリを構成している直列接続組合せの
他の蓄電セルに対して放電する。スイッチング部材４
は、トリガ装置５によって、例えば、上記モジュール
１’の端子における電圧が上側電圧しきい値Ｖ１を超え
たことを検出した時点で、直接あるいは間接的にターン
オンされる。以下で規定するように、スイッチング部材
およびトリガ装置を組み合わせて、第１の分路回路を自
律的に動作させることができる。また、それらを分離
し、スイッチング部材を外部プログラム制御ユニットで
制御することもできる。
【００１６】本発明による安全装置の２つの分路回路の
第２の分路回路は、スイッチング部材６、例えば状態変
化が不可逆のワンショットスイッチング部材を含んでお
り、そのスイッチング部材が非伝導状態から伝導状態に
スイッチングされると、モジュール１’の端子２’およ
び２”を直接短絡する。スイッチング部材６の伝導状態
は、例えば、モジュール１’の端子における電圧が、下
側電圧しきい値Ｖ２より低下したことが検出された時点
で、トリガ装置７によってトリガされ、上記端子間が恒
久的に短絡される。当然、トリガ装置５および７を組み
合わせることができる。
第２の分路回路は、スイッチング部材６、例えば状態変
化が不可逆のワンショットスイッチング部材を含んでお
り、そのスイッチング部材が非伝導状態から伝導状態に
スイッチングされると、モジュール１’の端子２’およ
び２”を直接短絡する。スイッチング部材６の伝導状態
は、例えば、モジュール１’の端子における電圧が、下
側電圧しきい値Ｖ２より低下したことが検出された時点
で、トリガ装置７によってトリガされ、上記端子間が恒
久的に短絡される。当然、トリガ装置５および７を組み
合わせることができる。
【００１７】本発明は、第１および第２の分路回路を逐
次作動させ、モジュール１’の端子における電圧を徐々
に減少させる。本発明は、端子における電圧が、モジュ
ール１’が故障したものと見なすべき、特定の上側しき
い値Ｖ１を超えた第１の段階で、第１の分路回路を作動
させる。次に、上記第１の回路によってモジュール１’
の端子における電圧が値Ｖ２より低下した第２の段階
で、第２の分路回路を作動させ、端子間を直接、恒久的
に短絡する。下側電圧しきい値Ｖ２は、安全短絡の認証
のために従来の方法によって決定され、例えば、リチウ
ムイオン蓄電セルの場合、２．５Ｖ程度である。
次作動させ、モジュール１’の端子における電圧を徐々
に減少させる。本発明は、端子における電圧が、モジュ
ール１’が故障したものと見なすべき、特定の上側しき
い値Ｖ１を超えた第１の段階で、第１の分路回路を作動
させる。次に、上記第１の回路によってモジュール１’
の端子における電圧が値Ｖ２より低下した第２の段階
で、第２の分路回路を作動させ、端子間を直接、恒久的
に短絡する。下側電圧しきい値Ｖ２は、安全短絡の認証
のために従来の方法によって決定され、例えば、リチウ
ムイオン蓄電セルの場合、２．５Ｖ程度である。
【００１８】または本発明によれば、故障したモジュー
ルは、モジュールの端子での電圧が上側電圧しきい値Ｖ
１を超えたときから、モジュールの端子間が電気的に導
通されるまで、モジュールに結合された第１の分路回路
を介して、故障モジュールを放電させ続けることによっ
て内部的に短絡される。この放電は、バッテリの放電の
開始後、直ちに、モジュールの端子における電圧の負の
しきい値に対応する極性の反転が起こるまで、第１の分
路回路を介して継続される。この時、モジュールの内部
抵抗は極めて小さく、そのためモジュールが恒久的に短
絡される。
ルは、モジュールの端子での電圧が上側電圧しきい値Ｖ
１を超えたときから、モジュールの端子間が電気的に導
通されるまで、モジュールに結合された第１の分路回路
を介して、故障モジュールを放電させ続けることによっ
て内部的に短絡される。この放電は、バッテリの放電の
開始後、直ちに、モジュールの端子における電圧の負の
しきい値に対応する極性の反転が起こるまで、第１の分
路回路を介して継続される。この時、モジュールの内部
抵抗は極めて小さく、そのためモジュールが恒久的に短
絡される。
【００１９】一実施形態では、スイッチング部材４は継
電器である。その継電器は、モジュールの端子における
電圧が、上側しきい値Ｖ１を超える重大な故障発生時
に、モジュール１’が抵抗３を介して供給することがで
きる電流に耐えるように較正されている。当然、抵抗３
も同じ理由で較正されている。図２に示す実施形態で
は、スイッチング部材４を構成している継電器は、リン
クＬ１の記号で示すように、安全装置外部のプログラム
制御ユニット８によって制御されている。そのプログラ
ム制御ユニット８は、例えば、少なくとも１つのインタ
フェースを有する処理装置および記憶装置をベースにし
た論理ユニットであり、そのインタフェースを介して、
モジュール１’の端子で測定した電圧値Ｖを入力してい
る。ある特定プログラムによって、第１の分路回路のス
イッチング部材４、および第２の分路回路のスイッチン
グ部材６に逐次命令を出している。
電器である。その継電器は、モジュールの端子における
電圧が、上側しきい値Ｖ１を超える重大な故障発生時
に、モジュール１’が抵抗３を介して供給することがで
きる電流に耐えるように較正されている。当然、抵抗３
も同じ理由で較正されている。図２に示す実施形態で
は、スイッチング部材４を構成している継電器は、リン
クＬ１の記号で示すように、安全装置外部のプログラム
制御ユニット８によって制御されている。そのプログラ
ム制御ユニット８は、例えば、少なくとも１つのインタ
フェースを有する処理装置および記憶装置をベースにし
た論理ユニットであり、そのインタフェースを介して、
モジュール１’の端子で測定した電圧値Ｖを入力してい
る。ある特定プログラムによって、第１の分路回路のス
イッチング部材４、および第２の分路回路のスイッチン
グ部材６に逐次命令を出している。
【００２０】状況に応じてプログラムされる上記種類の
制御ユニットは、異なるスイッチング部材制御プログラ
ムを使用することができる。特に電圧Ｖが長時間にわた
ってＶ１より低下すると、スイッチング部材４を異なる
方法で制御して、Ｖ１より高い電圧Ｖがモジュール１’
の端子に存在するため、スイッチング部材が導通状態で
あり、したがって電流が抵抗３を通って流れる状態か
ら、遮断状態にすることが可能である。
制御ユニットは、異なるスイッチング部材制御プログラ
ムを使用することができる。特に電圧Ｖが長時間にわた
ってＶ１より低下すると、スイッチング部材４を異なる
方法で制御して、Ｖ１より高い電圧Ｖがモジュール１’
の端子に存在するため、スイッチング部材が導通状態で
あり、したがって電流が抵抗３を通って流れる状態か
ら、遮断状態にすることが可能である。
【００２１】図３および図４に示す実施形態では、安全
装置の少なくとも１つのスイッチング部材、ここでは参
照符号４’および６’が、加熱されると非導通状態から
導通状態に変化する感熱部材である。一実施形態では、
その感熱部材は、特定の最小しきい値温度を超える温度
に加熱されると、非導通状態から導通状態に不可逆的に
変化する。
装置の少なくとも１つのスイッチング部材、ここでは参
照符号４’および６’が、加熱されると非導通状態から
導通状態に変化する感熱部材である。一実施形態では、
その感熱部材は、特定の最小しきい値温度を超える温度
に加熱されると、非導通状態から導通状態に不可逆的に
変化する。
【００２２】図３は、２つのスイッチング部材４’およ
び６’がそれぞれ感熱部材からなることを前提にしてお
り、また、それらが加熱素子型のトリガ装置５’および
７’に結合されることを前提にしている。
び６’がそれぞれ感熱部材からなることを前提にしてお
り、また、それらが加熱素子型のトリガ装置５’および
７’に結合されることを前提にしている。
【００２３】モジュール１’の端子に接続されているト
リガ装置５’は、直列に接続された複数のダイオードか
らなっており、スイッチング部材４’を構成している感
熱部材を加熱するように構成されている。端子２”と端
子２’間の電圧Ｖが上側しきい値Ｖ１より大きくなる
と、このトリガ装置が作動する。図示していないが、直
列接続抵抗と結合されることもあるダイオードの直列接
続組合せは、このような状態の下で十分にスイッチング
部材４’を加熱し、その状態を変化させる。当分野の技
術者には、これが如何にして実現されるか分かるであろ
う。
リガ装置５’は、直列に接続された複数のダイオードか
らなっており、スイッチング部材４’を構成している感
熱部材を加熱するように構成されている。端子２”と端
子２’間の電圧Ｖが上側しきい値Ｖ１より大きくなる
と、このトリガ装置が作動する。図示していないが、直
列接続抵抗と結合されることもあるダイオードの直列接
続組合せは、このような状態の下で十分にスイッチング
部材４’を加熱し、その状態を変化させる。当分野の技
術者には、これが如何にして実現されるか分かるであろ
う。
【００２４】同様にモジュール１’の端子に接続されて
いるトリガ装置７’は、この例では１つのダイオードか
らなり、トリガ装置５’の直列接続ダイオードとは逆方
向に、すなわちそのカソードが端子２’に接続され、ア
ノードが端子２”に接続されている。その１つのダイオ
ードが、スイッチング部材６’を構成している感熱部材
を加熱し、端子２”および２’間の電圧Ｖが下側しきい
値Ｖ２より低下すると、その状態を変化させる。したが
ってその結果得られる安全装置は、完全に自立的に動作
させることができる。
いるトリガ装置７’は、この例では１つのダイオードか
らなり、トリガ装置５’の直列接続ダイオードとは逆方
向に、すなわちそのカソードが端子２’に接続され、ア
ノードが端子２”に接続されている。その１つのダイオ
ードが、スイッチング部材６’を構成している感熱部材
を加熱し、端子２”および２’間の電圧Ｖが下側しきい
値Ｖ２より低下すると、その状態を変化させる。したが
ってその結果得られる安全装置は、完全に自立的に動作
させることができる。
【００２５】図４に示す安全装置は、図２に示す実施形
態と同様、安全装置外部の制御ユニット８によって制御
される第１の分路回路スイッチング部材４（ここでもリ
ンクＬ１の記号で表されている）を含んでいる。しかし
ながら、第２の分路回路には感熱スイッチング部材６’
が設けられており、上記の図３の第２の分路回路に対応
する回路内のダイオードからなる加熱トリガ装置７’に
よって制御されている。したがってこの場合、電圧Ｖが
長時間にわたってＶ１より低下すると、Ｖ１より高い電
圧Ｖがモジュール１’の端子に存在するために、スイッ
チング部材が導通状態であり、したがって電流が抵抗３
を通って流れる状態から、遮断状態へ、スイッチング部
材４を変化させることが可能である。一方、電圧Ｖが下
側しきい値Ｖ２より低下すると、モジュールは恒久的に
短絡される。
態と同様、安全装置外部の制御ユニット８によって制御
される第１の分路回路スイッチング部材４（ここでもリ
ンクＬ１の記号で表されている）を含んでいる。しかし
ながら、第２の分路回路には感熱スイッチング部材６’
が設けられており、上記の図３の第２の分路回路に対応
する回路内のダイオードからなる加熱トリガ装置７’に
よって制御されている。したがってこの場合、電圧Ｖが
長時間にわたってＶ１より低下すると、Ｖ１より高い電
圧Ｖがモジュール１’の端子に存在するために、スイッ
チング部材が導通状態であり、したがって電流が抵抗３
を通って流れる状態から、遮断状態へ、スイッチング部
材４を変化させることが可能である。一方、電圧Ｖが下
側しきい値Ｖ２より低下すると、モジュールは恒久的に
短絡される。
【００２６】いずれの解決法を選択しても、１つまたは
複数の蓄電セルバッテリの直列接続モジュールの各々
に、上記で意図したように、モジュールが故障した場合
に、そのモジュールを個別に短絡することが可能な安全
装置を備えることが好ましい。
複数の蓄電セルバッテリの直列接続モジュールの各々
に、上記で意図したように、モジュールが故障した場合
に、そのモジュールを個別に短絡することが可能な安全
装置を備えることが好ましい。
【図１】本発明による安全装置の個別回路の回路図であ
り、直列に接続された複数のモジュールからなり、各々
が蓄電セルまたは蓄電セル群からなる、各々バッテリモ
ジュールに、この個別回路の１つが設けられる。
り、直列に接続された複数のモジュールからなり、各々
が蓄電セルまたは蓄電セル群からなる、各々バッテリモ
ジュールに、この個別回路の１つが設けられる。
【図２】本発明による、外部プログラム制御ユニットに
よって制御される安全装置の個別回路の回路図である。
よって制御される安全装置の個別回路の回路図である。
【図３】安全装置が内部的に制御される回路における、
本発明による安全装置の個別回路の回路図である。
本発明による安全装置の個別回路の回路図である。
【図４】本発明による、ハイブリッド制御システムによ
って制御される安全装置の個別回路の回路図である。
って制御される安全装置の個別回路の回路図である。
Ｌ１ リンク １、１’、１” モジュール ２、２’、２” 端部端子 ３ エネルギー放散抵抗 ４、４’、６、６’ スイッチング部材 ５、５’、７、７’ トリガ装置 ８ プログラム制御ユニット
Claims (16)
- 【請求項１】 それぞれ蓄電セルまたは蓄電セル群、特
に並列に接続された蓄電セル群を含んでいる、直列に接
続されたモジュールから構成される蓄電セルバッテリの
ための安全装置であって、前記安全装置は、モジュール
が故障した場合に故障したモジュールを個別に短絡し、
かつ前記バッテリ内で前記故障したモジュールと直列に
接続されている他のモジュールとの間の電気的導通を恒
久的に維持するための少なくとも１つの個別回路を含ん
でおり、前記個別回路は第１の分路回路を含んでおり、
該第１の分路回路は、前記バッテリ内のモジュールの２
つの端部端子に接続されており、かつスイッチング部材
と直列な電気エネルギー消費部材を含み、前記モジュー
ルの端子における電圧が特定の上側電圧しきい値より高
い場合に、電気エネルギー消費部材を介して前記モジュ
ールの端子に分路を与え、また前記個別回路は、前記モ
ジュールの前記端子における電圧が特定の下側電圧しき
い値より低下した場合に、前記モジュールの端子を直接
短絡する、蓄電セルバッテリのための安全装置。 - 【請求項２】 前記個別回路は、バッテリの放電の開始
後、直ちに、モジュールの端子における電圧の負のしき
い値に対応する極性の反転が起こるまで、第１の分路回
路を介して前記モジュールの放電を拡張することによっ
て、第１の分路回路を介して端子が接続されているモジ
ュールを内部的に短絡する、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 第２の分路回路が、前記モジュールに結
合された第１の分路回路と並列にバッテリモジュールの
２つの端部端子に接続されており、かつモジュールの端
子における電圧が特定の下側電圧しきい値より低下した
場合に、モジュールの端子を直接短絡するためのスイッ
チング部材を含んでいる、請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 各バッテリモジュールごとに１つの個別
回路が設けられている、請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 個別回路の前記電気エネルギー消費部材
が、エネルギー放散抵抗である、請求項１に記載の装
置。 - 【請求項６】 各個別回路が少なくとも１つのトリガ装
置を含んでおり、前記トリガ装置は、前記個別回路の少
なくとも１つの前記分路回路について、前記個別回路が
結合されている前記モジュールの前記端子に現れる電圧
に応答し、かつ所定の電圧しきい値から導通状態への前
記個別回路の前記スイッチング部材のスイッチングを制
御する、請求項３に記載の装置。 - 【請求項７】 個別回路の分路回路の少なくとも１つの
スイッチング部材が、前記モジュールの前記端子におけ
る電圧に応じて、外部プログラム制御ユニットによって
制御される請求項１に記載の装置。 - 【請求項８】 モジュールのために備えられる個別回路
の前記第１の分路回路の前記スイッチング部材は、個別
回路について測定されたモジュールの前記端子における
電圧が、前記特定の上側電圧しきい値を超えた場合にス
イッチオンされ、前記個別回路の前記第２の分路回路の
前記スイッチング部材は、前記測定された電圧が前記特
定の下側電圧しきい値より低下すると直ちにターンオン
される、請求項１に記載の装置。 - 【請求項９】 それぞれ蓄電セルまたは蓄電セル群、特
に並列に接続された蓄電セル群を備えている、直列に接
続されたモジュールからなる蓄電セルバッテリであっ
て、前記バッテリは、モジュールが故障した場合に故障
したモジュールを個別に短絡し、かつ前記バッテリ内で
故障したモジュールと直列に接続されている他のモジュ
ールとの間の電気的導通を恒久的に維持するための、少
なくとも１つの個別回路を備えている安全装置を含んで
おり、前記個別回路は第１の分路回路を含んでおり、該
第１の分路回路は、前記バッテリ内のモジュールの２つ
の端部端子に接続されており、かつスイッチング部材と
直列な電気エネルギー消費部材を含み、前記モジュール
の端子における電圧が特定の上側電圧しきい値より高い
場合に、前記消費部材を介して前記モジュールの端子に
分路を与え、また前記個別回路は、前記モジュールの前
記端子における電圧が、特定の下側電圧しきい値より低
下した場合に、前記モジュールの端子を直接短絡する、
蓄電セルバッテリ。 - 【請求項１０】 前記個別回路は、バッテリの放電の開
始後、直ちに、モジュールの端子における電圧の負のし
きい値に対応する極性の反転が起こるまで、第１の分路
回路を介して前記モジュールの放電を拡張することによ
って、前記第１の分路回路を介して端子が接続されてい
るモジュールを内部的に短絡する、請求項９に記載の蓄
電セルバッテリ。 - 【請求項１１】 第２の分路回路が、前記モジュールに
結合された第１の分路回路と並列にバッテリモジュール
の２つの端部端子に接続されており、かつモジュールの
端子における電圧が特定の下側電圧しきい値より低下し
た場合に、モジュールの端子を直接短絡するためのスイ
ッチング部材を含んでいる、請求項９に記載の蓄電セル
バッテリ。 - 【請求項１２】 各バッテリモジュールごとに１つの個
別回路が設けられている、請求項９に記載の蓄電セルバ
ッテリ。 - 【請求項１３】 個別回路の前記電気エネルギー消費部
材が、エネルギー放散抵抗である、請求項９に記載の蓄
電セルバッテリ。 - 【請求項１４】 各個別回路が少なくとも１つのトリガ
装置を含んでおり、該トリガ装置は、前記個別回路の少
なくとも１つの前記分路回路について、前記個別回路が
結合されている前記モジュールの前記端子に現れる電圧
に応答し、かつ所定の電圧しきい値から導通状態への前
記個別回路の前記スイッチング部材のスイッチングを制
御する、請求項１１に記載の蓄電セルバッテリ。 - 【請求項１５】 個別回路の分路回路の少なくとも１つ
のスイッチング部材が、前記モジュールの前記端子にお
ける電圧に応じて、外部プログラム制御ユニットによっ
て制御される請求項９に記載の蓄電セルバッテリ。 - 【請求項１６】 モジュールのために備えられる個別回
路の前記第１の分路回路の前記スイッチング部材は、個
別回路について測定された前記モジュール端子における
電圧が、前記特定の上側電圧しきい値を超えた場合にス
イッチオンされ、前記個別回路の前記第２の分路回路の
前記スイッチング部材は、前記測定された電圧が、前記
特定の下側電圧しきい値より低下すると直ちにターンオ
ンされる、請求項９に記載の蓄電セルバッテリ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9916330 | 1999-12-23 | ||
| FR9916330A FR2803123B1 (fr) | 1999-12-23 | 1999-12-23 | Dispositif de securite pour batterie d'accumulateurs electriques et batterie equipee de ce dispositif |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001236997A true JP2001236997A (ja) | 2001-08-31 |
Family
ID=9553702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000388441A Pending JP2001236997A (ja) | 1999-12-23 | 2000-12-21 | 蓄電セルバッテリのための安全装置および該安全装置を備えたバッテリ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6741437B2 (ja) |
| EP (1) | EP1111751B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001236997A (ja) |
| DE (1) | DE60038000T2 (ja) |
| FR (1) | FR2803123B1 (ja) |
Cited By (1)
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| JP2009219350A (ja) * | 2003-07-09 | 2009-09-24 | Premium Power Corp | 選択された一群の電池セルの監視および充電するための装置 |
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| FR2877499B1 (fr) * | 2004-10-28 | 2007-01-26 | Eads Astrium Sas Soc Par Actio | Procede de gestion d'une batterie rechargeable et batterie rechargeable adaptee pour mettre en oeuvre ce procede |
| CN100373685C (zh) * | 2005-09-13 | 2008-03-05 | 程浩川 | 内嵌有电流取样电阻的单体水平铅酸蓄电池 |
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| TWI777563B (zh) * | 2021-05-17 | 2022-09-11 | 華城電機股份有限公司 | 具突波電流緩衝器(spm)之可即時重組之電池系統及其啟動方法 |
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-
1999
- 1999-12-23 FR FR9916330A patent/FR2803123B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-12-14 DE DE60038000T patent/DE60038000T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-14 EP EP00403521A patent/EP1111751B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-19 US US09/739,386 patent/US6741437B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-21 JP JP2000388441A patent/JP2001236997A/ja active Pending
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| FR2803123B1 (fr) | 2002-03-15 |
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| FR2803123A1 (fr) | 2001-06-29 |
| US20010006747A1 (en) | 2001-07-05 |
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