JP2010003619A

JP2010003619A - 電源装置

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Publication number: JP2010003619A
Application number: JP2008163152A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Morikawa; 竜一森川; Asami Mizutani; 麻美水谷; Yukio Kadota; 行生門田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-06-23
Also published as: JP5329851B2

Abstract

【課題】運転継続性の高い安全性に優れた大容量の電池を搭載した電源装置を提供する。
【解決手段】能動的回路遮断素子１１４と、直列接続された複数の電池セル１１１〜１１３とが直列に接続された電池サブユニット１１〜１３を複数個並列に接続して構成された電池ユニット１と、電池ユニットを構成する電池サブユニット内の複数の電池セルの異常を検出した場合に、該異常な電池セルを含む電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にする制御回路２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池を用いた電源装置に関し、特に、故障時の安全性を向上させる技術に関する。

従来、複数の電池セル（２次電池）を直列にして高い電圧で充放電を行うことができる電池が知られている。この電池は、例えば、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などといった移動体の電源や、ハイブリッド自動車などといった車両の加減速用の二次電池として利用されている。

ところで、例えば、電気自動車などのような長時間にわたって電池から大きな電流を取り出す機器では、より容量の大きな電池が求められている。しかしながら容量の大きな電池を単一の電池ユニットで作るのは限界があるので、複数の電池サブユニットを並列に接続して電池ユニットを構成することが求められる。

複数の電池サブユニットを並列に接続して電池ユニットを構成した電池は、大きなエネルギを蓄えることができるために、十分な安全性を確保することが要求されている。並列に接続された複数の電池サブユニットの１つにおいて故障が発生した場合は、その電池サブユニットに並列に接続された他の電池サブユニットからエネルギが供給されるために、故障した電池サブユニットのエネルギだけでなく、並列に接続された他の電池サブユニットのエネルギまでもが故障した電池サブユニットに流入する。電池サブユニットに対する過剰なエネルギの流入は、電池の異常発熱を引き起こすことにつながる。

このような電源装置として、例えば、特許文献１は、全ての電池の稼動状況を簡易に監視できるバッテリパックを開示している。図７は、このバッテリパックでの電気回路を示す図である。このバッテリパックは、複数の二次電池と１つの電流保護素子（電流フューズまたはＰＴＣ素子等）とを直列に接続してなる電池サブユニット３ａ〜３ｃを複数個並列に接続してなる電池ユニット４と、電流保護素子２ａ〜２ｃの各々に印加される電圧を監視する電圧監視手段５と、電圧監視手段５が少なくとも１つの電流保護素子２ａ〜２ｃについて異常な電圧を検出した際、電池ユニット４の充放電を停止させることができる回路遮断手段６を備えている。
特開２００４−１０３４８３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されたバッテリパックでは、電流保護素子に流れる電流によってのみ電池サブユニットが他の電池サブユニットから切り離される。このため、異常な電池セルの電圧変動が小さかったり、各電池セルのインピーダンスが高くて電流保護素子に流れる電流が少ない場合には、電流保護素子を正常に遮断することができず、電池ユニットの動作を停止させることができない可能性がある。

例えば、電池セル単体の電圧が３Ｖ、インピーダンスが１０ｍΩとした場合、電池ユニットの出力端で短絡が発生した場合は、１つの電池サブユニットに流れる電流は、
３Ｖ×３直列÷（１０ｍΩ×３直列）＝３００Ａ
である。

これに対して、１個の電池セルで内部短絡が発生した場合に、その電池セルに流れ込む電流（異常な電池セルの内部抵抗を０とした場合）は、
（３Ｖ×３直列−３Ｖ×２直列）÷（１０ｍΩ×２直列＋１０ｍΩ×３直列÷２並列）＝８５．７Ａ
となり、電流保護素子に流れる電流が小さくなる。電池サブユニット内の直列に接続された電池セルの数が増えた場合には、この差がより顕著になる。後者の事故電流が、電池セルの定格電流に近づくと、正常電流と異常電流の顕著な差がなくなり、適切な電流保護素子を選定できなくなる。

また、電流保護素子の異常を検出して回路遮断手段によりバッテリパックの充放電を停止させる構成であるために、これが電気自動車などに適用された場合は、電気自動車が突然に停止してしまい、立ち往生することになる。また、電気自動車の高速走行時などには、パワーステアリングなどの動力がなくなり安全な運転が妨げられる可能性がある。また、電動フォークリフトなどに適用された場合は、荷揚げ作業中に充放電が停止され、荷物を降ろすことができずに、運搬に遅滞を引き起こすことになる。

本発明の課題は、運転継続性の高い安全性に優れた大容量の電池を搭載した電源装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明は、能動的回路遮断素子と、直列接続された複数の電池セルとが直列に接続された電池サブユニットを複数個並列に接続して構成された電池ユニットと、電池ユニットを構成する電池サブユニット内の１個以上の電池セルの異常を検出した場合に、該異常な電池セルを含む電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にする制御回路とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、能動的回路遮断素子は、制御回路によって遮断状態にされた場合は、再度導通状態に戻らない不可逆性を有することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、複数の電池セルの温度を検出する温度センサと、複数の電池セルのセル電圧を出力する電圧出力部と、複数の電池セルに流れる電流を検出する電流センサとの少なくとも１つを備え、制御回路は、温度センサで検出された温度、電圧出力部から出力されるセル電圧、または、電流センサで検出された電流の大きさが所定範囲外である場合に、複数の電池セルが異常である旨を検出することを特徴とする。

また、第４の発明は、第１〜第３のいずれか１項記載の発明において、能動的回路遮断素子は、電池サブユニットに所定値以上の過大な電流が流れた場合に自己を遮断状態にすることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１〜第４のいずれか１項記載の発明において、制御回路は、能動的回路遮断素子を遮断状態にするためのエネルギを、異常な電池セルが含まれる電池サブユニットの複数の電池セルから該能動的回路遮断素子に供給させることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１〜第４のいずれか１項記載の発明において、制御回路は、能動的回路遮断素子を遮断状態にするためのエネルギを、異常な電池セルが含まれる電池サブユニット以外の電池サブユニットから該能動的回路遮断素子に供給させることを特徴とする。

また、第７の発明は、第６の発明において、制御回路は、異常な電池セルを含む電池サブユニット内の電池セルのセル電圧と、異常な電池セルを含まない電池サブユニット内の電池セルのセル電圧との差が所定値を超えた場合に、能動的回路遮断素子を遮断状態にするためのエネルギの供給を停止させることを特徴とする。

また、第８の発明は、第１〜第７のいずれか１項記載の発明において、制御回路は、１つ以上の電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にした場合は、所定時間の経過後に、残りの全ての電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にすることを特徴とする。

また、第９の発明は、第１〜第７のいずれか１項記載の発明において、制御回路は、１つ以上の電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にした場合は、放電が所定時間以上休止された後に、残りの全ての電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にすることを特徴とする。

また、第１０の発明は、第１〜第７のいずれか１項記載の発明において、制御回路は、１つ以上の電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にした場合は、充電が所定時間以上続いた後に、残りの全ての電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にすることを特徴とする。

また、第１１の発明は、第８〜第１０のいずれか１項記載の発明において、能動的回路遮断素子が遮断状態になったことを知らせる警報器を備え、制御回路は、１つ以上の電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にした場合は、警報器を駆動することを特徴とする。

また、第１２の発明は、第１〜第１０のいずれか１項記載の発明において、制御回路は、１つ以上の電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にした場合は、負荷の制限を指示するための負荷制限信号を外部に出力する
ことを特徴とする。

本発明によれば、運転継続性の高い安全性に優れた大容量の電池を搭載した電源装置を提供できる。第１の発明によれば、電池ユニット中のどこかの電池セルで異常が生じても、能動的回路遮断素子によって異常が生じた電池セルが含まれる電池サブユニットを電気的に切り離すことができるので、故障した電池セルへのエネルギの流入を止めることができ、電池の異常発熱を回避することができる。

また、第２の発明によれば、能動的回路遮断素子は不可逆性を有するので、異常が生じた電池サブユニットを永久的に切り離すことができる。その結果、再接続による異常発熱の危険性を回避できる。

また、第３の発明によれば、複数の電池セルの温度、複数のセルのセル電圧および複数の電池セルに流れる電流を用いて異常な電池セルが含まれる電池サブユニットを特定できるので、異常な電池セルが含まれる電池サブユニットのみを電気的に切り離すことができる。

また、請求項４記載の発明によれば、複数の電池セルの温度、複数のセルのセル電圧および複数の電池セルに流れる電流を用いても電池セルの異常を検出できないような場合であっても、異常が生じた電池サブユニットに流れる電流により、異常な電池セルが含まれる電池サブユニットを電気的に切り離すことができる。

また、請求項５記載の発明によれば、能動的回路遮断素子を遮断するためのエネルギが異常な電池セルが含まれる電池サブユニットから供給されるので、異常が生じた電池サブユニットが保持するエネルギを素早く減少させることができる。

また、請求項６記載の発明によれば、能動的回路遮断素子を遮断状態にするためのエネルギが、異常な電池セルが含まれる電池サブユニット以外の電池サブユニットから供給されるので、能動的回路遮断素子を遮断状態にするための十分なエネルギを確保することができる。

また、請求項７記載の発明によれば、能動的回路遮断素子が遮断状態にされたことを検出できるので、正常な電池サブユニットのエネルギが必要以上に放電されるのを防止できる。

また、請求項８記載の発明によれば、故障が発生した後もしばらくの間は、電源装置を使用することができる。

また、請求項９記載の発明によれば、電源装置から最低限必要なエネルギを取り出すことができるとともに、異常発生後の電源装置の安全性を確保することができる。

また、請求項１０記載の発明によれば、故障した電池セルを含む電源装置に必要以上のエネルギが充電されるのを防止できる。

また、請求項１１記載の発明によれば、電池サブユニットの故障を利用者に知らせることができるとともに、やがて電源装置が利用できなくなることを知らせることができる。

また、請求項１２記載の発明によれば、外部負荷に電池サブユニットの切り離しが行われたことを通知することができるので、負荷では出力を制限することにより正常な電池サブユニットが過負荷になることを防止できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る電源装置の構成を示すブロック図である。この電源装置は、電池ユニット１、制御回路２および警報器３を備えている。

電池ユニット１は、複数の電池サブユニット１１〜１３を備えている。なお、図１では、３個の電池サブユニット１１〜１３を備えている電源装置の例を示しているが、電池サブユニットの数は、当該電源装置に要求される電流容量に応じて任意に決定することができる。複数の電池サブユニット１１〜１３は、正極入出力端子（＋）と負極入出力端子（−）との間に並列に接続されている。複数の電池サブユニット１１〜１３の各々の内部の構成は同じであるので、以下では、電池サブユニット１１についてのみ説明する。

電池サブユニット１１は、直列に接続された複数の電池セル１１１〜１１３、これら複数の電池セル１１１〜１１３に直列に接続された能動的回路遮断素子１１４、温度センサ１１５および電流センサ１１６を備えている。なお、図１では、３個の電池セル１１１〜１１３を備えている電池サブユニットの例を示しているが、電池セルの数は、当該電源装置に要求される出力電圧に応じて任意に決定することができる。

複数の電池セル１１１〜１１３の各々は、充放電可能な二次電池から構成されており、一方の端部に配置された電池セル１１１の正極は、能動的回路遮断素子１１４に接続され、他方の端部に配置された電池セル１１３の負極は、負極入出力端子（−）に接続されている。また、電池セル１１１の正極は、制御回路２に接続されており、複数の電池セル１１１〜１１３の各々で発生された電圧を合計したセル電圧を、電圧信号として制御回路２に送る。この電池セル１１１の正極は、本発明の電圧出力部に対応する。

能動的回路遮断素子１１４は、制御回路２によって遮断状態にされた場合は、再度導通状態に戻らない不可逆性を有する。この能動的回路遮断素子１１４は、例えば熱溶断するフューズＦと発熱源としての抵抗Ｒとから構成されている。フューズＦは、電池セル１１１の正極と正極入出力端子（＋）との間に配置され、所定値以上の過大な電流が流れた場合の自己の発熱で溶断して遮断状態になるとともに、抵抗Ｒで発生される熱によって加熱されることによっても溶断して遮断状態になる。

抵抗Ｒは、フューズＦの近傍に配置され、フューズＦの正極入出力端子（＋）側の端子と制御回路２との間に接続されている。この抵抗Ｒは、制御回路２から駆動されることにより、正極入出力端子（＋）からグランドに向けて電流を流し、この電流によって発熱することによりフューズＦを溶断させる。したがって、制御回路２は、抵抗Ｒを駆動することにより任意のタイミングでフューズＦを溶断させることができる。

温度センサ１１５は、複数の電池セル１１１〜１１３の発熱による温度を検知する。この温度センサ１１５で検知された温度は、温度信号として制御回路２に送られる。

電流センサ１１６は、電池セル１１３と負極入出力端子（−）との間に設けられており、電池サブユニット１１を流れる電流を検知する。この電流センサ１１６で検知された電流は、電流信号として制御回路２に送られる。

制御回路２は、複数の電池サブユニット１１〜１３から送られてくる温度信号、電圧信号および電流信号に基づき、各電池サブユニットの能動的回路遮断素子１１４を遮断状態にする処理、警報器３を鳴動させる処理、外部の負荷装置に負荷の制限を指示する負荷制限信号を出力する処理などを実行する。この制御回路２で実行される処理の詳細は後述する。

警報器３は、１つ以上の電池サブユニットの能動的回路遮断素子１１４が遮断状態になったことを知らせるために使用される。この警報器３は、制御回路２から送られてくる制御信号によって駆動される。

次に、本発明の電源装置の動作を、制御回路２で実行される処理を中心に、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、係数ｉ（ｉ＝１〜３）が１に初期化される（ステップＳ１１）。次いで、電池サブユニットｉが選択される（ステップＳ１２）。具体的には、制御回路２は、電池サブユニットｉの温度センサ１１５から送られてくる温度信号、電池セル１１３の正極から送られてくる電圧信号および電流センサ１１６から送られてくる電流信号を取り込む。

次いで、温度は所定範囲内であるかどうかが調べられる（ステップＳ１３）。すなわち、制御回路２は、取り込んだ温度信号によって示される温度が所定範囲内であるかどうかを調べる。ステップＳ１３において、温度は所定範囲内でないことが判断されると、電池サブユニットｉは異常であることが認識され、ステップＳ１８に進む。

一方、ステップＳ１３において、温度は所定範囲内であることが判断されると、次いで、セル電圧は所定範囲内であるかどうかが調べられる（ステップＳ１４）。すなわち、制御回路２は、取り込んだ電圧信号によって示されるセル電圧値が所定範囲内であるかどうかを調べる。ステップＳ１４において、セル電圧は所定範囲内でないことが判断されると、電池サブユニットｉは異常であることが認識され、ステップＳ１８に進む。

一方、ステップＳ１４において、セル電圧は所定範囲内であることが判断されると、次いで、電流は所定範囲内であるかどうかが調べられる（ステップＳ１５）。すなわち、制御回路２は、取り込んだ電流信号によって示される電流値が所定範囲内であるかどうかを調べる。ステップＳ１５において、電流は所定範囲内でないことが判断されると、電池サブユニットｉは異常であることが認識され、ステップＳ１８に進む。

一方、ステップＳ１５において、電流は所定範囲内であることが判断されると、電池サブユニットｉは正常であることが認識され、係数ｉがインクリメント（＋１）される（ステップＳ１６）。次いで、係数ｉが３より大きくなったかどうかが調べられる（ステップＳ１７）。ステップＳ１７において、係数ｉが３より大きくなっていないことが判断されると、ステップＳ１２に戻り、次の電池サブユニットに対する処理が実行される。一方、係数ｉが３より大きくなったことが判断されると、ステップＳ１１に戻り、最初の電池サブユニットから再度処理が繰り返される。

ステップＳ１８においては、電池サブユニットｉの能動的回路遮断素子１１４が駆動される。すなわち、制御回路２は、電池サブユニットｉの能動的回路遮断素子１１４に含まれる抵抗Ｒを駆動する。これにより、電池サブユニットｉ以外の電池サブユニットからの電流が抵抗Ｒに流れて抵抗Ｒは発熱し、フューズＦは溶断される。これにより、能動的回路遮断素子１１４は、遮断状態にされる。

次いで、後処理が実行される（ステップＳ１９）。この後処理では、図３のフローチャートに示すように、まず、警報が出力される（ステップＳ２５）。すなわち、制御回路２は、警報器３に制御信号を送ることにより、警報器３を鳴動させる。これにより、例えば当該電源装置が車両に搭載されている場合に、電源装置に異常が発生したことを知ることができる。

次いで、負荷制限が出力される（ステップＳ２６）。すなわち、制御回路２は、外部の負荷装置に、１つ以上の電池サブユニットの能動的回路遮断素子１１４が遮断状態になったことを知らせるための負荷制限信号を送る。負荷装置は、この負荷制限信号を受けて、自己が消費する電力を低減させるように制御することができる。

次いで、電池サブユニットｉのセル電圧と他の電池サブユニットのセル電圧との差が所定値を超えたかどうかが調べられる（ステップＳ２１）。すなわち、制御回路２は、電池サブユニットｉ以外の電池サブユニットから電圧信号を取り込み、この電圧信号によって示されるセル電圧と、電池サブユニットｉのセル電圧とを比較し、これらの差が所定値を超えたかどうかを調べる。

ステップＳ２１において、電池サブユニットｉのセル電圧と他の電池サブユニットのセル電圧との差が所定値を超えていないことが判断されると、ステップＳ２１を繰り返し実行しながら待機状態に入る。この待機状態で、複数の電池セル１１１〜１１３が自然放電し、電池サブユニットｉのセル電圧と他の電池サブユニットのセル電圧との差が所定値を超えると、次いで、電池サブユニットｉの能動的回路遮断素子１１４の駆動が停止される（ステップＳ２２）。すなわち、制御回路２は、電池サブユニットｉの能動的回路遮断素子１１４に含まれる抵抗Ｒの駆動を停止する。これにより、抵抗Ｒに流れる電流は停止される。

次いで、所定時間が経過したかどうかが調べられる（ステップＳ２３）。すなわち、制御回路２は、図示しない時計機構を用いて、電池サブユニットｉの能動的回路遮断素子１１４の駆動が停止されてから所定時間が経過したかどうかを調べる。ステップＳ２３において、所定時間が経過していないことが判断されると、ステップＳ２３を繰り返し実行しながら待機状態に入る。

ステップＳ２３の繰り返し実行による待機状態において、所定時間が経過したことが判断されると、電池サブユニットｉ以外の電池サブユニットの能動的回路遮断素子１１４が駆動される（ステップＳ２４）。すなわち、制御回路２は、電池サブユニットｉ以外の電池サブユニットの能動的回路遮断素子１１４に含まれる抵抗Ｒを駆動する。これにより、電池サブユニットｉ以外の電池サブユニットの能動的回路遮断素子１１４が遮断状態にされる。その結果、電池ユニット１の出力が停止される。

このように、１つの電池サブユニットに異常が発生した場合に、直ちに電池ユニット１の出力を停止するのではなく、所定時間が経過した後に、電池ユニット１の出力を停止するので、例えば当該電源装置が車両に搭載されている場合に、１つの電池サブユニットに異常が発生しても車両の機能が直ちに停止されないので、安全性を担保することができる。

上述した後処理は、以下のように変形することもできる。図４は、第１の変形例に係る後処理を示すフローチャートである。この後処理は、図３に示した後処理のステップＳ２３の処理が、ステップＳ３１に変更されて構成されている。以下、変更された部分についてのみ説明する。

ステップＳ３１においては、放電が所定時間以上休止されたかどうかが調べられる。すなわち、制御回路２は、電流センサ１１６から送られてくる電流信号を参照して、放電電流が所定時間以上流れなかったかどうかを調べる。ステップＳ３１において、放電が所定時間以上休止されていないことが判断されると、ステップＳ３１を繰り返し実行しながら待機状態に入る。ステップＳ３１の繰り返し実行による待機状態において、放電が所定時間以上休止されたことが判断されると、ステップＳ２４の処理に進む。

このように、１つの電池サブユニットに異常が発生した場合に、直ちに電池ユニット１の出力を停止するのではなく、放電電流が所定時間以上流れなかった場合に、電池ユニット１の出力を停止するので、例えば当該電源装置が車両に搭載されている場合に、１つの電池サブユニットに異常が発生しても、負荷装置で電源装置の残電力を使用して所定の機能を実行するまでは電源装置の出力は停止されないので、安全性を担保することができる。

図５は、第２の変形例に係る後処理を示すフローチャートである。この後処理は、図３に示した後処理のステップＳ２３の処理が、ステップＳ４１に変更されて構成されている。以下、変更された部分についてのみ説明する。

ステップＳ４１においては、充電が所定時間以上続いたかどうかが調べられる。すなわち、制御回路２は、電流センサ１１６から送られてくる電流信号を参照して、充電が所定時間以上続いたかどうかを調べる。ステップＳ４１において、放電が所定時間以上休止されていないことが判断されると、ステップＳ４１を繰り返し実行しながら待機状態に入る。ステップＳ４１の繰り返し実行による待機状態において、充電が所定時間以上続いたことが判断されると、ステップＳ２４の処理に進む。

このように、１つの電池サブユニットに異常が発生した場合に、直ちに電池ユニット１の出力を停止するのではなく、充電が所定時間以上続いた場合に、電池ユニット１の出力を停止するので、故障した電池セルを含む電源装置に必要以上のエネルギが充電されるのを防止できる。

以上説明したように、本発明の実施例１に係る電源装置によれば、電池ユニット１中のどこかの電池セルで異常が生じても、能動的回路遮断素子により該当電池セルが含まれる電池サブユニットを電気的に切り離すことができるために、故障した電池セルへのエネルギの流入を止めることができ、電池セルの異常発熱を回避することができる。

図６は、本発明の実施例２に係る電源装置の構成を示すブロック図である。この電源装置は、実施例１に係る電源装置の電池ユニット１に含まれる複数の電池サブユニット１１〜１３が、複数の電池サブユニット１１ａ〜１３ａにそれぞれ変更されて構成されている。複数の電池サブユニット１１ａ〜１３ａの各々の内部の構成は同じであるので、以下では、電池サブユニット１１ａについてのみ説明する。

電池サブユニット１１ａは、能動的回路遮断素子１１４に含まれる抵抗ＲがフューズＦの近傍に配置され、フューズＦの電池セル１１１の正極側と制御回路２との間に接続されている点のみが、実施例１に係る電池サブユニット１１と異なる。抵抗Ｒは、制御回路２から駆動されることにより、電池セル１１１の正極からグランドに向けて電流を流し、この電流によって発熱することによりフューズＦを溶断させる。したがって、制御回路２は、抵抗Ｒを駆動することにより任意のタイミングでフューズＦを溶断させることができる。

この構成によれば、能動的回路遮断素子１１４のフューズＦが溶断された場合に、複数の電池セル１１１〜１１３に蓄えられてくるエネルギは、抵抗Ｒを介して放出されるので、異常が発生した電池サブユニットに保持されているエネルギを素早く低減させることができる。

本発明は、高い安全性が要求される負荷装置の電源装置として利用可能である。

本発明の実施例１に係る電源装置の要部の構成を示すブロック図である。本発明の実施例１に係る電源装置の制御回路で行われる動作を示すフローチャートである。本発明の実施例１に係る電源装置の制御回路で行われる動作のうちの後処理を示すフローチャートである。本発明の実施例１に係る電源装置の制御回路で行われる動作のうちの後処理の第１の変形例を示すフローチャートである。本発明の実施例１に係る電源装置の制御回路で行われる動作のうちの後処理の第２の変形例を示すフローチャートである。本発明の実施例２に係る電源装置の構成を示すブロック図である。従来の電源装置の構成を示す図である。

符号の説明

１電池ユニット
２制御回路
３警報器
１１〜１３、１１ａ〜１３ａ電池サブユニット
１１１〜１１３複数の電池セル
１１４能動的回路遮断素子
１１５温度センサ
１１６電流センサ
Ｆフューズ
Ｒ抵抗

Claims

能動的回路遮断素子と、直列接続された複数の電池セルとが直列に接続された電池サブユニットを複数個並列に接続して構成された電池ユニットと、
前記電池ユニットを構成する電池サブユニット内の１個以上の電池セルの異常を検出した場合に、該異常な電池セルを含む電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にする制御回路と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
前記能動的回路遮断素子は、前記制御回路によって遮断状態にされた場合は、再度導通状態に戻らない不可逆性を有することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
前記複数の電池セルの温度を検出する温度センサと、
前記複数の電池セルのセル電圧を出力する電圧出力部と、
前記複数の電池セルに流れる電流を検出する電流センサとの少なくとも１つを備え、
前記制御回路は、前記温度センサで検出された温度、前記電圧出力部から出力されるセル電圧、または、前記電流センサで検出された電流の大きさが所定範囲外である場合に、前記複数の電池セルが異常である旨を検出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電源装置。
前記能動的回路遮断素子は、電池サブユニットに所定値以上の過大な電流が流れた場合に自己を遮断状態にすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の電源装置。
前記制御回路は、前記能動的回路遮断素子を遮断状態にするためのエネルギを、異常な電池セルが含まれる電池サブユニットの複数の電池セルから該能動的回路遮断素子に供給させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電源装置。
前記制御回路は、能動的回路遮断素子を遮断状態にするためのエネルギを、異常な電池セルが含まれる電池サブユニット以外の電池サブユニットから該能動的回路遮断素子に供給させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電源装置。
前記制御回路は、異常な電池セルを含む電池サブユニット内の電池セルのセル電圧と、異常な電池セルを含まない電池サブユニット内の電池セルのセル電圧との差が所定値を超えた場合に、前記能動的回路遮断素子を遮断状態にするためのエネルギの供給を停止させることを特徴とする請求項６記載の電源装置。
前記制御回路は、１つ以上の電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にした場合は、所定時間の経過後に、残りの全ての電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にすることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の電源装置。
前記制御回路は、１つ以上の電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にした場合は、放電が所定時間以上休止された後に、残りの全ての電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にすることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の電源装置。
前記制御回路は、１つ以上の電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にした場合は、充電が所定時間以上続いた後に、残りの全ての電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にすることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の電源装置。
能動的回路遮断素子が遮断状態になったことを知らせる警報器を備え、
前記制御回路は、１つ以上の電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にした場合は、前記警報器を駆動することを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項記載の電源装置。
前記制御回路は、１つ以上の電池サブユニットの能動的回路遮断素子を遮断状態にした場合は、負荷の制限を指示するための負荷制限信号を外部に出力することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の電源装置。