JP2002142370A - 組電池 - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】 単電池の組合せにより大出力及び／又は大容
量を実現し、回路を構成する部品点数が削減され、更に
発熱等による単電池や組電池の損傷を防止できる組電池
を提供すること。 【解決手段】 単電池１を接続して構成され、電池単位
が直列に接続された直列電池群２が複数且つ並列に接続
され、直列電池群２は少なくとも１個の電池単位に電圧
検知手段４を有し、これら電圧検知手段から電圧値の信
号を受信する制御回路６を設け、更に制御回路６が制御
する開放回路５を直列電池群の両端に設け、電圧検知手
段４の示す電圧値が相対的に異なるときに、制御回路６
により開放回路５を開放して、当該電圧検知手段４が設
置されている直列電池群２を上記並列回路全体から開放
できる組電池である。
量を実現し、回路を構成する部品点数が削減され、更に
発熱等による単電池や組電池の損傷を防止できる組電池
を提供すること。 【解決手段】 単電池１を接続して構成され、電池単位
が直列に接続された直列電池群２が複数且つ並列に接続
され、直列電池群２は少なくとも１個の電池単位に電圧
検知手段４を有し、これら電圧検知手段から電圧値の信
号を受信する制御回路６を設け、更に制御回路６が制御
する開放回路５を直列電池群の両端に設け、電圧検知手
段４の示す電圧値が相対的に異なるときに、制御回路６
により開放回路５を開放して、当該電圧検知手段４が設
置されている直列電池群２を上記並列回路全体から開放
できる組電池である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数個の単電池を
組み合わせて成る組電池に係り、特に小型の二次電池を
組み合わせ電気自動車等のモータ駆動用電池として好適
に使用できる組電池に関する。
組み合わせて成る組電池に係り、特に小型の二次電池を
組み合わせ電気自動車等のモータ駆動用電池として好適
に使用できる組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境保護運動の高まりを背景とし
て、二酸化炭素排出規制が切に望まれる中、自動車業界
ではガソリン車等の化石燃料を使用する自動車に替え
て、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（Ｈ
ＥＶ）の導入を促進すべく、これらの実用化の鍵を握る
モータ駆動用電池の開発が鋭意行われている。このよう
な電池としては、繰り返し充放電が可能な二次電池が使
用される。以下、「電池」は主に「二次電池」を指して
用いる。
て、二酸化炭素排出規制が切に望まれる中、自動車業界
ではガソリン車等の化石燃料を使用する自動車に替え
て、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（Ｈ
ＥＶ）の導入を促進すべく、これらの実用化の鍵を握る
モータ駆動用電池の開発が鋭意行われている。このよう
な電池としては、繰り返し充放電が可能な二次電池が使
用される。以下、「電池」は主に「二次電池」を指して
用いる。
【０００３】ＥＶ、ＨＥＶのモータ駆動のように高出力
及び／又は高エネルギー密度が要求される用途では、単
一の大型電池は事実上作れず、複数の電池を直列に接続
して構成した組電池を使用することがこれまでは一般的
であった。しかし、かかる組電池では単位電池の容量を
非常に大きくする必要があり、専用の製造ラインを設け
て生産する必要があった。また、特に大容量が必要とさ
れるＥＶ用電池等では、１個の電池が非常に重くなり取
り扱いが困難であった。
及び／又は高エネルギー密度が要求される用途では、単
一の大型電池は事実上作れず、複数の電池を直列に接続
して構成した組電池を使用することがこれまでは一般的
であった。しかし、かかる組電池では単位電池の容量を
非常に大きくする必要があり、専用の製造ラインを設け
て生産する必要があった。また、特に大容量が必要とさ
れるＥＶ用電池等では、１個の電池が非常に重くなり取
り扱いが困難であった。
【０００４】そこで、取り扱いの容易な小型の電池を多
数接続して、ＥＶ、ＨＥＶ用途に供することが考えられ
ている。例えば、図６に示すように、小型電池１をまず
並列に接続して電池群をなし、合計の容量をＥＶ、ＨＥ
Ｖ用大容量電池に匹敵するものとし、これらを並列に接
続した電池群を更に直列に接続することにより、単位電
池が小さくても大出力及び／又は大容量の電池が提案さ
れている。この形式の回路は、例えば特開平８−２４１
７０５号公報等に示されている。
数接続して、ＥＶ、ＨＥＶ用途に供することが考えられ
ている。例えば、図６に示すように、小型電池１をまず
並列に接続して電池群をなし、合計の容量をＥＶ、ＨＥ
Ｖ用大容量電池に匹敵するものとし、これらを並列に接
続した電池群を更に直列に接続することにより、単位電
池が小さくても大出力及び／又は大容量の電池が提案さ
れている。この形式の回路は、例えば特開平８−２４１
７０５号公報等に示されている。
【０００５】しかし、電池を並列に接続した場合、もし
並列に接続されたいずれかの電池に短絡（ショート）が
生じると、その電池へ他の電池から電流が生じ、発熱等
による電池や組電池の損傷につながるため、短絡が生じ
た電池を並列接続された電池から開放する必要がある。
このとき、並列接続されている全電池に電圧計と開放回
路を設けて、大量の電池を組み合わせようとすると、莫
大な部品点数になってしまう。
並列に接続されたいずれかの電池に短絡（ショート）が
生じると、その電池へ他の電池から電流が生じ、発熱等
による電池や組電池の損傷につながるため、短絡が生じ
た電池を並列接続された電池から開放する必要がある。
このとき、並列接続されている全電池に電圧計と開放回
路を設けて、大量の電池を組み合わせようとすると、莫
大な部品点数になってしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の問題を避けるた
め、まず電池を直列に接続し、その直列に接続した電池
群を並列に接続することが考えられる。例えば、該直列
電池群をなす各電池の各電圧を測定することにより異常
を検知し、異常を検知した際には直列の電池群を並列接
続から開放する構成とすることができる。しかし、この
場合、開放回路の数は並列回路数分に減らすことができ
るが、電圧計数は電池の個数と変わらない。また、直列
回路ごとに電流計を設置することも考えられるが、短絡
等の電池異常の際に電圧の変化は大きいが電流は変化し
ないため、かかる異常を検知することは困難である。
め、まず電池を直列に接続し、その直列に接続した電池
群を並列に接続することが考えられる。例えば、該直列
電池群をなす各電池の各電圧を測定することにより異常
を検知し、異常を検知した際には直列の電池群を並列接
続から開放する構成とすることができる。しかし、この
場合、開放回路の数は並列回路数分に減らすことができ
るが、電圧計数は電池の個数と変わらない。また、直列
回路ごとに電流計を設置することも考えられるが、短絡
等の電池異常の際に電圧の変化は大きいが電流は変化し
ないため、かかる異常を検知することは困難である。
【０００７】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、単電池の組合せにより大出力及び／又は大容量を実
現し、回路を構成する部品点数が削減され、更に発熱等
による単電池や組電池の損傷を防止できる組電池を提供
することにある。
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、単電池の組合せにより大出力及び／又は大容量を実
現し、回路を構成する部品点数が削減され、更に発熱等
による単電池や組電池の損傷を防止できる組電池を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、直列電池群の少な
くとも１個の電池単位に設置した電圧検知手段の示す電
圧値が相対的に異なるときに、制御回路により開放回路
を開放させることにより、上記課題が解決できることを
見出し、本発明を解決するに至った。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、直列電池群の少な
くとも１個の電池単位に設置した電圧検知手段の示す電
圧値が相対的に異なるときに、制御回路により開放回路
を開放させることにより、上記課題が解決できることを
見出し、本発明を解決するに至った。
【０００９】即ち、本発明の組電池は、単電池を複数個
接続して成る組電池であって、この単電池複数個から成
る電池単位が、複数個直列に接続された電池群を有し、
この直列電池群が複数且つ並列に接続されて成る並列回
路型をなし、上記直列電池群の少なくとも１個の電池単
位には電圧検知手段が設けられ、これら電圧検知手段に
は電圧値の信号を受信する制御回路が接続され、更に上
記直列電池群の両端にはこの制御回路が制御する開放回
路が接続されており、上記電圧検知手段の示す電圧値が
相対的に異なるときに、上記制御回路により上記開放回
路を開放して、当該電圧検知手段が設置されている直列
電池群を上記並列回路全体から開放することを特徴とす
る。
接続して成る組電池であって、この単電池複数個から成
る電池単位が、複数個直列に接続された電池群を有し、
この直列電池群が複数且つ並列に接続されて成る並列回
路型をなし、上記直列電池群の少なくとも１個の電池単
位には電圧検知手段が設けられ、これら電圧検知手段に
は電圧値の信号を受信する制御回路が接続され、更に上
記直列電池群の両端にはこの制御回路が制御する開放回
路が接続されており、上記電圧検知手段の示す電圧値が
相対的に異なるときに、上記制御回路により上記開放回
路を開放して、当該電圧検知手段が設置されている直列
電池群を上記並列回路全体から開放することを特徴とす
る。
【００１０】また、本発明の組電池の好適形態は、上記
直列電池群が、直列電池群ごとに上記並列回路から脱着
できるサブモジュール構造であることを特徴とする。
直列電池群が、直列電池群ごとに上記並列回路から脱着
できるサブモジュール構造であることを特徴とする。
【００１１】更に、本発明の組電池の他の好適形態は、
上記単電池がリチウムイオン電池であることを特徴とす
る。
上記単電池がリチウムイオン電池であることを特徴とす
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の組電池について好
適形態を参照して詳細に説明する。本発明の好適実施形
態である組電池全体の回路概略図を図１に示す。なお、
本組電池における電池単位（組電池の構成単位となる電
池又は電池群）は、１個の二次電池１である。
適形態を参照して詳細に説明する。本発明の好適実施形
態である組電池全体の回路概略図を図１に示す。なお、
本組電池における電池単位（組電池の構成単位となる電
池又は電池群）は、１個の二次電池１である。
【００１３】本組電池３は、二次電池（１、１’及び
１”）を直列に３個つないで成る直列電池群２を有す
る。直列電池群２を構成する二次電池のうちの１個（二
次電池１）には電圧検知手段４が設けられている。な
お、図１において、実線で示された電圧検知手段（Ｖａ
ａ、Ｖａｂ及びＶａｃ）は実際に設けられている電圧検
知手段を示し、点線で示された電圧検知手段（Ｖｂａ、
Ｖｂｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａ、Ｖｃｂ及びＶｃｃ）は実際に
は設けられていないが、仮想的に後の説明で考慮するも
のであることを示す。
１”）を直列に３個つないで成る直列電池群２を有す
る。直列電池群２を構成する二次電池のうちの１個（二
次電池１）には電圧検知手段４が設けられている。な
お、図１において、実線で示された電圧検知手段（Ｖａ
ａ、Ｖａｂ及びＶａｃ）は実際に設けられている電圧検
知手段を示し、点線で示された電圧検知手段（Ｖｂａ、
Ｖｂｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａ、Ｖｃｂ及びＶｃｃ）は実際に
は設けられていないが、仮想的に後の説明で考慮するも
のであることを示す。
【００１４】また、直列電池群２の回路端部には開放回
路５が設けられている。開放回路５はスイッチ、リレー
等、所定の信号が入力されることにより回路を開放する
機能を有し、本実施形態では直列電池群２の両端部に設
けてある。これより開放時には当該直列電池群２を並列
回路から絶縁して、発熱等による電池の損傷を防止す
る。更に、本実施形態では、直列電池群２をなす二次電
池と、電圧検知手段４と、開放回路５と、これらを接続
するための配線と、をサブモジュール構造とし、並列回
路から脱着できるようにしている。かかるサブモジュー
ル構造を採用すると、直列電池群ごとに容易に交換でき
るので有効である。
路５が設けられている。開放回路５はスイッチ、リレー
等、所定の信号が入力されることにより回路を開放する
機能を有し、本実施形態では直列電池群２の両端部に設
けてある。これより開放時には当該直列電池群２を並列
回路から絶縁して、発熱等による電池の損傷を防止す
る。更に、本実施形態では、直列電池群２をなす二次電
池と、電圧検知手段４と、開放回路５と、これらを接続
するための配線と、をサブモジュール構造とし、並列回
路から脱着できるようにしている。かかるサブモジュー
ル構造を採用すると、直列電池群ごとに容易に交換でき
るので有効である。
【００１５】更にまた、本組電池３は、３組の直列電池
群２が並列に接続された並列回路型をなしている。ま
た、組電池３を構成する並列回路上には外部接続用の正
極端子７及び負極端子７’が設けられている。また、本
実施形態では、直列電池群２が３組あり、その両端に開
放回路５を設けてあるため、電圧検知手段４は計３個
（Ｖａａ、Ｖａｂ及びＶａｃ）、開放回路５は計６個
（Ｓａａ、Ｓａｃ、Ｓａｂ、Ｓｃｂ、Ｓａｃ及びＳｃ
ｃ）設けられている。電圧検知手段４及び開放回路５
は、全て制御回路６と接続されている。更に、組電池３
の外部に異常警報装置８を設け、この装置８は制御回路
６と接続されている。
群２が並列に接続された並列回路型をなしている。ま
た、組電池３を構成する並列回路上には外部接続用の正
極端子７及び負極端子７’が設けられている。また、本
実施形態では、直列電池群２が３組あり、その両端に開
放回路５を設けてあるため、電圧検知手段４は計３個
（Ｖａａ、Ｖａｂ及びＶａｃ）、開放回路５は計６個
（Ｓａａ、Ｓａｃ、Ｓａｂ、Ｓｃｂ、Ｓａｃ及びＳｃ
ｃ）設けられている。電圧検知手段４及び開放回路５
は、全て制御回路６と接続されている。更に、組電池３
の外部に異常警報装置８を設け、この装置８は制御回路
６と接続されている。
【００１６】なお、制御回路６は、電圧検知手段４の示
す電圧値が相対的に異なるときに、開放回路５が開放す
るよう機能する。ここでいう「電圧値が相対的に異な
る」とは、組電池が有する複数の直列電池群の少なくと
も１個の電池単位に設ける電圧検知手段の電圧値が、短
絡等により他の電圧検知手段の電圧値と比較して変化す
ることをいい、制御回路６は、複数の直列電池群に加わ
っている一定電圧から後述する範囲を超えて変化した電
圧値を示す電圧検知手段を経時的に検出し、制御する。
す電圧値が相対的に異なるときに、開放回路５が開放す
るよう機能する。ここでいう「電圧値が相対的に異な
る」とは、組電池が有する複数の直列電池群の少なくと
も１個の電池単位に設ける電圧検知手段の電圧値が、短
絡等により他の電圧検知手段の電圧値と比較して変化す
ることをいい、制御回路６は、複数の直列電池群に加わ
っている一定電圧から後述する範囲を超えて変化した電
圧値を示す電圧検知手段を経時的に検出し、制御する。
【００１７】ここで、本実施形態（図１）における制御
回路６の作用について、図２に示すフローチャートに基
づき説明する。
回路６の作用について、図２に示すフローチャートに基
づき説明する。
【００１８】まず、ステップ１（以下［Ｓ１］のように
示す）では、通常の作動時において制御回路６へ各電圧
検知手段４の電圧Ｖａｉ（Ｖａａ、Ｖａｂ及びＶａｃ）
が入力され、これらの平均電圧Ｖａｖｅが以下の式１よ
り求められる［Ｓ２］。 Ｖａｖｅ＝ΣＶａｉ／ｎ （ｉ＝ａ，ｂ，ｃ） …（１） 式１において、ΣＶａｉは各電圧検知手段４で測定され
た電圧の総和を表す。また、ｎは電圧検知手段４の数、
言い換えれば、並列回路に接続された直列電池群２の数
であり、本実施形態では初期はｎ＝３である。
示す）では、通常の作動時において制御回路６へ各電圧
検知手段４の電圧Ｖａｉ（Ｖａａ、Ｖａｂ及びＶａｃ）
が入力され、これらの平均電圧Ｖａｖｅが以下の式１よ
り求められる［Ｓ２］。 Ｖａｖｅ＝ΣＶａｉ／ｎ （ｉ＝ａ，ｂ，ｃ） …（１） 式１において、ΣＶａｉは各電圧検知手段４で測定され
た電圧の総和を表す。また、ｎは電圧検知手段４の数、
言い換えれば、並列回路に接続された直列電池群２の数
であり、本実施形態では初期はｎ＝３である。
【００１９】次いで、上記式１で求めた平均電圧Ｖａｖ
ｅと各電圧検知手段４から入力された電圧Ｖａｉが比較
される［Ｓ３］。即ち、式２に従って各電池の平均電圧
Ｖａｖｅからの誤差Ｖｅｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ）を求め
る。 Ｖｅｉ＝Ｖａｉ−Ｖａｖｅ （ｉ＝ａ，ｂ，ｃ） …（２）
ｅと各電圧検知手段４から入力された電圧Ｖａｉが比較
される［Ｓ３］。即ち、式２に従って各電池の平均電圧
Ｖａｖｅからの誤差Ｖｅｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ）を求め
る。 Ｖｅｉ＝Ｖａｉ−Ｖａｖｅ （ｉ＝ａ，ｂ，ｃ） …（２）
【００２０】更に、予め定めておいた上界誤差判定電圧
Ｖｅｕ及び下界誤差判定電圧Ｖｅｌと、上記誤差Ｖｅｉ
と、が比較され、ＶｅｉがＶｅｕとＶｅｌの間（Ｖｅｕ
＜Ｖｅｉ＜Ｖｅｌ）にあるときは異常なし（Ｎｏ）、そ
れ以外のときは異常あり（Ｙｅｓ）と判定される［Ｓ
４］。なお、Ｖｅｕ及びＶｅｌは、電池の材料、個数等
によって異なるが、図１に示す組電池では、上界誤差判
定電圧Ｖｅｕが０．４〜０．６（Ｖ）程度、下界誤差判
定電圧Ｖｅｌが−０．４〜−０．２（Ｖ）程度であるこ
とが望ましい。
Ｖｅｕ及び下界誤差判定電圧Ｖｅｌと、上記誤差Ｖｅｉ
と、が比較され、ＶｅｉがＶｅｕとＶｅｌの間（Ｖｅｕ
＜Ｖｅｉ＜Ｖｅｌ）にあるときは異常なし（Ｎｏ）、そ
れ以外のときは異常あり（Ｙｅｓ）と判定される［Ｓ
４］。なお、Ｖｅｕ及びＶｅｌは、電池の材料、個数等
によって異なるが、図１に示す組電池では、上界誤差判
定電圧Ｖｅｕが０．４〜０．６（Ｖ）程度、下界誤差判
定電圧Ｖｅｌが−０．４〜−０．２（Ｖ）程度であるこ
とが望ましい。
【００２１】ここで、本実施形態の構成で、単電池とし
てリチウムイオン電池を用い、通常に使用する電圧域を
２．６〜４．１Ｖとし、過充電上限電圧を５Ｖとしたと
きの上界誤差判定電圧Ｖｅｕ及び下界誤差判定電圧Ｖｅ
ｌの算出例を示す。なお、上述の電圧域は本実施形態の
説明上例示するものであり、別の数値を用いることを何
ら妨げるものではない。図３に、電池ａａ又は電池ｂａ
が、最高電圧時又は最低電圧時に短絡し、５Ｖまで電圧
（Ｖｊａ）が上昇したときの各電池の電圧とＶａｖｅ、
Ｖｅａ、Ｖｅｂ及びＶｅｃの値を示す。なお、Ｖｊｂ及
びＶｊｃは全て等しいと仮定し、Ｖｅｂ＝Ｖｅｃとし
た。また、本明細書で用いる「短絡」は、短絡した結
果、その部分の抵抗が増大するものを示す。
てリチウムイオン電池を用い、通常に使用する電圧域を
２．６〜４．１Ｖとし、過充電上限電圧を５Ｖとしたと
きの上界誤差判定電圧Ｖｅｕ及び下界誤差判定電圧Ｖｅ
ｌの算出例を示す。なお、上述の電圧域は本実施形態の
説明上例示するものであり、別の数値を用いることを何
ら妨げるものではない。図３に、電池ａａ又は電池ｂａ
が、最高電圧時又は最低電圧時に短絡し、５Ｖまで電圧
（Ｖｊａ）が上昇したときの各電池の電圧とＶａｖｅ、
Ｖｅａ、Ｖｅｂ及びＶｅｃの値を示す。なお、Ｖｊｂ及
びＶｊｃは全て等しいと仮定し、Ｖｅｂ＝Ｖｅｃとし
た。また、本明細書で用いる「短絡」は、短絡した結
果、その部分の抵抗が増大するものを示す。
【００２２】図３の（１）から（４）の場合分けは、 （１）電池ａａ短絡、最高電圧時 （２）電池ｂａ短絡、最高電圧時 （３）電池ａａ短絡、最低電圧時 （４）電池ｂａ短絡、最低電圧時 とした。これらの場合のＶｅａ及びＶｅｂを計算した結
果、正の誤差Ｖｅａの最小値は０．６（Ｖ）、負の誤差
Ｖｅａの最大値は−０．３（Ｖ）であることから、Ｖｅ
ｕ＝０．６（Ｖ）、Ｖｅｌ＝−０．３（Ｖ）となった。
果、正の誤差Ｖｅａの最小値は０．６（Ｖ）、負の誤差
Ｖｅａの最大値は−０．３（Ｖ）であることから、Ｖｅ
ｕ＝０．６（Ｖ）、Ｖｅｌ＝−０．３（Ｖ）となった。
【００２３】上記Ｓ４で異常ありと判定されたとき、言
い換えれば、例えばＶｅａが単独でＶｅｕを超えるとき
又はＶｅｌ未満になったときで、ａａを含む直列電池群
２に異常があると判定されたときは、開放回路５（Ｓａ
ａ及びＳｃａ）を開放し、ａａを含む直列電池群２が電
池全体から絶縁され他の電池への悪影響が防止されると
ともに、ａａを含む直列電池群２が開放され更なる負荷
がかかることが防止される［Ｓ５］。また、組電池３の
外部、例えばＥＶ、ＨＥＶのインストルメントパネル内
に設置された警報装置８を点滅させる等して、使用者
（運転者など）に異常の発生が伝えられる［Ｓ６］。こ
れより、異常がある電池又は直列電池群２をいち早く修
理・交換することができる。なお、開放後は、１直列電
池群分の電池が少なくなるので電池の総容量は減少する
が、電圧は減少しないので、急に電池の出力が低下する
ことはない。
い換えれば、例えばＶｅａが単独でＶｅｕを超えるとき
又はＶｅｌ未満になったときで、ａａを含む直列電池群
２に異常があると判定されたときは、開放回路５（Ｓａ
ａ及びＳｃａ）を開放し、ａａを含む直列電池群２が電
池全体から絶縁され他の電池への悪影響が防止されると
ともに、ａａを含む直列電池群２が開放され更なる負荷
がかかることが防止される［Ｓ５］。また、組電池３の
外部、例えばＥＶ、ＨＥＶのインストルメントパネル内
に設置された警報装置８を点滅させる等して、使用者
（運転者など）に異常の発生が伝えられる［Ｓ６］。こ
れより、異常がある電池又は直列電池群２をいち早く修
理・交換することができる。なお、開放後は、１直列電
池群分の電池が少なくなるので電池の総容量は減少する
が、電圧は減少しないので、急に電池の出力が低下する
ことはない。
【００２４】ａａを含む直列電池群２の異常発生を伝達
した後は、入力からＶａａが除外され、ｎ＝ｎ−１とし
［Ｓ７］、Ｖａｂ、Ｖａｃについて平均計算と誤差計算
及び誤差確認が続けられる［Ｓ８］。
した後は、入力からＶａａが除外され、ｎ＝ｎ−１とし
［Ｓ７］、Ｖａｂ、Ｖａｃについて平均計算と誤差計算
及び誤差確認が続けられる［Ｓ８］。
【００２５】なお、本実施形態は電池の上限電圧に注目
してＶｅｕ及びＶｅｌを設定しているが、下限電圧（例
えば、過放電下限電圧を２．４（Ｖ）とする）に注目し
て同様の設定をすることも可能である。また、これらの
誤差判定電圧を組み合わせることにより、いっそう信頼
性の高い制御回路６とすることができる。更に、並列回
路全体の電圧、例えば、図１に示す電圧Ｖｔを直列電池
群２の電池の個数で割った値と各電池の電圧を比較する
ことにより、測定の精度をいっそう上げることができ
る。
してＶｅｕ及びＶｅｌを設定しているが、下限電圧（例
えば、過放電下限電圧を２．４（Ｖ）とする）に注目し
て同様の設定をすることも可能である。また、これらの
誤差判定電圧を組み合わせることにより、いっそう信頼
性の高い制御回路６とすることができる。更に、並列回
路全体の電圧、例えば、図１に示す電圧Ｖｔを直列電池
群２の電池の個数で割った値と各電池の電圧を比較する
ことにより、測定の精度をいっそう上げることができ
る。
【００２６】次に、本発明の他の好適実施形態である組
電池全体の回路概略図を図４に示す。本実施形態は、図
１に示す組電池に比べて非常に小さい単電池１を用いた
組電池である。なお、ここで本組電池３の電池単位は、
５個の二次電池の並列回路である。
電池全体の回路概略図を図４に示す。本実施形態は、図
１に示す組電池に比べて非常に小さい単電池１を用いた
組電池である。なお、ここで本組電池３の電池単位は、
５個の二次電池の並列回路である。
【００２７】かかる組電池は、上述の組電池（図１）と
ほぼ同様な構成を有するが、以下の点が異なる。即ち、
単電池１を５個並列につなぎ、その並列電池群を５組直
列につなぎ、更にその直列電池群２を４組並列につない
だ並列回路型の組電池である。また、本組電池の有する
電圧検知手段４及び開放回路５は、直列電池群２を含む
サブモジュール構造の外側に設置されている。更に、個
々の単電池の容量が非常に小さく使用数も多いので、例
えば５個並列に組んで短絡が生じ、温度上昇が起こって
も、電池全体に致命的な悪影響を与えにくく、いっそう
制御回路を省略することが実用上可能となっている。
ほぼ同様な構成を有するが、以下の点が異なる。即ち、
単電池１を５個並列につなぎ、その並列電池群を５組直
列につなぎ、更にその直列電池群２を４組並列につない
だ並列回路型の組電池である。また、本組電池の有する
電圧検知手段４及び開放回路５は、直列電池群２を含む
サブモジュール構造の外側に設置されている。更に、個
々の単電池の容量が非常に小さく使用数も多いので、例
えば５個並列に組んで短絡が生じ、温度上昇が起こって
も、電池全体に致命的な悪影響を与えにくく、いっそう
制御回路を省略することが実用上可能となっている。
【００２８】ここで、本実施形態における電圧検知手段
４（Ｖａ、Ｖｂ等）からの入力と開放回路５（Ｓａａ、
Ｓａｂ等）への制御回路６の作用について、図５に示す
フローチャートに基づき説明する。
４（Ｖａ、Ｖｂ等）からの入力と開放回路５（Ｓａａ、
Ｓａｂ等）への制御回路６の作用について、図５に示す
フローチャートに基づき説明する。
【００２９】まず、通常は各直列電池群の１並列電池群
の電圧Ｖｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）が測定され［Ｓ
１］、隣り合う直列電池群の電圧の差Ｖｉｊ（Ｖａｂ、
Ｖｂｃ、Ｖｃｄ及びＶｄａ）が計算される［Ｓ２］。こ
こで、例えばＶａｂは｜Ｖａ−Ｖｂ｜を表し、記号「｜
｜」は、記号に挟まれた値の絶対値をとることを表す。
の電圧Ｖｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）が測定され［Ｓ
１］、隣り合う直列電池群の電圧の差Ｖｉｊ（Ｖａｂ、
Ｖｂｃ、Ｖｃｄ及びＶｄａ）が計算される［Ｓ２］。こ
こで、例えばＶａｂは｜Ｖａ−Ｖｂ｜を表し、記号「｜
｜」は、記号に挟まれた値の絶対値をとることを表す。
【００３０】次いで、これら電圧の差Ｖｉｊと、予め定
めた限界差電圧Ｖｔｈとが比較され、ＶｉｊがＶｔｈを
超えるとき（Ｖｔｈ＜Ｖｉｊ）は異常あり（Ｙｅｓ）、
それ以外のときは異常なし（Ｎｏ）と判定される［Ｓ
３］。なお、Ｖｔｈは電池の種類、個数により異なる
が、例えば本実施形態の構成においてリチウムイオン電
池を適用する場合は、０．２（Ｖ）程度が考えられる。
めた限界差電圧Ｖｔｈとが比較され、ＶｉｊがＶｔｈを
超えるとき（Ｖｔｈ＜Ｖｉｊ）は異常あり（Ｙｅｓ）、
それ以外のときは異常なし（Ｎｏ）と判定される［Ｓ
３］。なお、Ｖｔｈは電池の種類、個数により異なる
が、例えば本実施形態の構成においてリチウムイオン電
池を適用する場合は、０．２（Ｖ）程度が考えられる。
【００３１】上記Ｓ３で異常ありと判断されたときは、
Ｖｔｈより大きいＶｉｊのｉ、ｊに共通して現われる直
列電池群２の符号が探索される［Ｓ４］。なお、Ｓ３で
異常がなければ次のタイムステップ（例えばａ→ｂ→ｃ
→ｄの順）に進められる。また、上記Ｓ４の探索の結
果、例えば、直列電池群２−ａ（ａ直列）が共通して現
われていたら、直列電池群２−ａの両端にある開放回路
５（Ｓａａ及びＳａｂ）が開放され直列電池群２−ａが
電池回路全体から切り離され［Ｓ５］、警報が外部に発
信されるとともに［Ｓ６］、直列電池群２−ａを除いた
電池群（２−ｂ、２−ｃ及び２−ｄ）により運転が続け
られる［Ｓ７、Ｓ８］。
Ｖｔｈより大きいＶｉｊのｉ、ｊに共通して現われる直
列電池群２の符号が探索される［Ｓ４］。なお、Ｓ３で
異常がなければ次のタイムステップ（例えばａ→ｂ→ｃ
→ｄの順）に進められる。また、上記Ｓ４の探索の結
果、例えば、直列電池群２−ａ（ａ直列）が共通して現
われていたら、直列電池群２−ａの両端にある開放回路
５（Ｓａａ及びＳａｂ）が開放され直列電池群２−ａが
電池回路全体から切り離され［Ｓ５］、警報が外部に発
信されるとともに［Ｓ６］、直列電池群２−ａを除いた
電池群（２−ｂ、２−ｃ及び２−ｄ）により運転が続け
られる［Ｓ７、Ｓ８］。
【００３２】上述のように、本発明の組電池は、従来の
組電池に比較して少ない回路要素で電池の保護ができ、
例えば電気自動車又はハイブリッド電気自動車などに好
適に用いることができる。また、本発明の組電池を構成
する単電池としては、代表的にリチウムイオン電池を用
いることができる。
組電池に比較して少ない回路要素で電池の保護ができ、
例えば電気自動車又はハイブリッド電気自動車などに好
適に用いることができる。また、本発明の組電池を構成
する単電池としては、代表的にリチウムイオン電池を用
いることができる。
【００３３】以上、本発明を好適実施例により詳細に説
明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能であ
る。例えば、代表的に、組電池を構成する単電池は３個
以上使用し、電池群は３つ以上使用することが望まし
い。また、組電池の形状は、図１及び図２に示すような
平板型に限られず、円筒型などにすることも可能であ
る。更に、本発明の組電池は、他の二次電池、一次電
池、燃料電池及び太陽電池などと組み合わせた混成電池
として使用することもできる。
明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能であ
る。例えば、代表的に、組電池を構成する単電池は３個
以上使用し、電池群は３つ以上使用することが望まし
い。また、組電池の形状は、図１及び図２に示すような
平板型に限られず、円筒型などにすることも可能であ
る。更に、本発明の組電池は、他の二次電池、一次電
池、燃料電池及び太陽電池などと組み合わせた混成電池
として使用することもできる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、上記直列電池群の少なくとも１個の電池単位に設置
した電圧検知手段の示す電圧値が相対的に異なるとき
に、上記制御回路により上記開放回路を開放させること
としたため、単電池の組合せにより大出力及び／又は大
容量を実現し、回路を構成する部品点数が削減され、更
に発熱等による単電池や組電池の損傷を防止できる組電
池を提供することができる。
ば、上記直列電池群の少なくとも１個の電池単位に設置
した電圧検知手段の示す電圧値が相対的に異なるとき
に、上記制御回路により上記開放回路を開放させること
としたため、単電池の組合せにより大出力及び／又は大
容量を実現し、回路を構成する部品点数が削減され、更
に発熱等による単電池や組電池の損傷を防止できる組電
池を提供することができる。
【図１】本発明の組電池の好適実施形態を示す概略図で
ある。
ある。
【図２】図１に示す組電池の制御回路の作用を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図３】図１に示す組電池の電圧判定例を示す表であ
る。
る。
【図４】本発明の組電池の他の実施形態を示す概略図で
ある。
ある。
【図５】図４に示す組電池の制御回路の作用を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図６】従来の組電池を示す概略図である。
１ …電圧検知手段を設けた電池単位 １’…電圧検知手段を設けていない電池単位 １”…電圧検知手段を設けていない電池単位 ２、２−ａ、２−ｂ、２−ｃ、２−ｄ …直列電池群 ３ …組電池 ４ …電圧検知手段 ５ …開放回路 ６ …電圧比較を行う制御回路 ７、７’ …組電池の端子 ８ …異常警報装置 ａａ、ａｂ、ａｃ、ｂａ、ｂｂ、ｂｃ、ｃａ、ｃｂ、ｃ
ｃ、ｄａ、ｄｂ …電池単位、電圧検知手段及び開放回
路を区別する記号 Ｓａａ、Ｓａｂ、Ｓａｃ、Ｓｂａ、Ｓｂｂ、Ｓｃａ、Ｓ
ｃｂ、Ｓｃｃ、Ｓｄａ、Ｓｄｂ …開放回路 Ｖａａ、Ｖａｂ、Ｖａｃ、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ …
電圧検知手段又は電圧値
ｃ、ｄａ、ｄｂ …電池単位、電圧検知手段及び開放回
路を区別する記号 Ｓａａ、Ｓａｂ、Ｓａｃ、Ｓｂａ、Ｓｂｂ、Ｓｃａ、Ｓ
ｃｂ、Ｓｃｃ、Ｓｄａ、Ｓｄｂ …開放回路 Ｖａａ、Ｖａｂ、Ｖａｃ、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ …
電圧検知手段又は電圧値
フロントページの続き (72)発明者 丹上 雄児 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 BA03 BA04 EA08 FA04 FA06 5H030 AA06 AS08 BB01 BB27 FF00 FF41
Claims (5)
- 【請求項１】 単電池を複数個接続して成る組電池であ
って、 この単電池複数個から成る電池単位が、複数個直列に接
続された電池群を有し、この直列電池群が複数且つ並列
に接続されて成る並列回路型をなし、 上記直列電池群の少なくとも１個の電池単位には電圧検
知手段が設けられ、これら電圧検知手段には電圧値の信
号を受信する制御回路が接続され、更に上記直列電池群
の両端にはこの制御回路が制御する開放回路が接続され
ており、 上記電圧検知手段の示す電圧値が相対的に異なるとき
に、上記制御回路により上記開放回路を開放して、当該
電圧検知手段が設置されている直列電池群を上記並列回
路全体から開放することを特徴とする組電池。 - 【請求項２】 上記直列電池群のいずれか１個の電池単
位に電圧検知手段が設けられていることを特徴とする請
求項１記載の組電池。 - 【請求項３】 上記直列電池群が、直列電池群ごとに上
記並列回路から脱着できるサブモジュール構造であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の組電池。 - 【請求項４】 上記単電池がリチウムイオン電池である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記
載の組電池。 - 【請求項５】 電気自動車又はハイブリッド電気自動車
に用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
１つの項に記載の組電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332673A JP4411775B2 (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 組電池 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332673A JP4411775B2 (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 組電池 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002142370A true JP2002142370A (ja) | 2002-05-17 |
| JP4411775B2 JP4411775B2 (ja) | 2010-02-10 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2009232612A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Toshiba Corp | 電池保護装置および電池保護方法 |
| JP2010093876A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Fujitsu Ltd | 電池ユニット、電池システム、電子機器、電池の充電制御方法、および電池の放電制御方法 |
| WO2012115148A1 (ja) * | 2011-02-25 | 2012-08-30 | 三洋電機株式会社 | 電源装置、電力貯蔵装置、バッテリシステム、制御装置、及び制御プログラム |
| WO2012161186A1 (ja) * | 2011-05-25 | 2012-11-29 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 蓄電装置 |
| JP2013226031A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-31 | Toshiba Corp | 蓄電池システムとその運用方法 |
| JP2013546119A (ja) * | 2010-09-30 | 2013-12-26 | エルジー・ケム・リミテッド | バッテリーシステムの可変的断線装置及び可変的断線制御方法 |
| CN103545874A (zh) * | 2013-07-24 | 2014-01-29 | 许玉林 | 一种锂电池组的均衡方法 |
| CN104682523A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-06-03 | 华北科技学院 | 一种智能充电器 |
| CN104682487A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-06-03 | 华北科技学院 | 一种矿用动力电池 |
| CN107171389A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-09-15 | 深圳市沃特玛电池有限公司 | 电池充电控制电路 |
| CN110785887A (zh) * | 2017-05-08 | 2020-02-11 | 沃拉博股份有限公司 | 用于电动车辆的电池 |
| WO2021010090A1 (ja) * | 2019-07-18 | 2021-01-21 | 株式会社Ｇｓユアサ | 蓄電装置の保守方法、及び、保守プログラム |
-
2000
- 2000-10-31 JP JP2000332673A patent/JP4411775B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US9362741B2 (en) | 2010-09-30 | 2016-06-07 | Lg Chem, Ltd. | Apparatus and method for variably controlling disconnection of interconnection lines in battery system |
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| JPWO2012161186A1 (ja) * | 2011-05-25 | 2014-07-31 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 蓄電装置 |
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