JP2010102944A - 放電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電池を放電する際に、電池が壊れることを防止しつつ、放電時間を短くすること。
【解決手段】 放電装置は、二次電池パックの正極および負極端子にそれぞれ接続される第１および第２端子間に接続される負荷部と、測定部と、制御部とを有している。例えば、放電期間は、第１期間と、第１期間の後の期間であり、第１期間より小さい放電電流を流す第２期間とに分けられる。測定部は、放電期間に、二次電池パックを構成する複数の二次電池セルの少なくとも２つにより構成される電池ブロックの正極および負極間の電圧を測定する。制御部は、測定された電圧に基づいて、複数の二次電池セルの少なくとも１つで転極が発生したか否かを判定し、判定結果に基づいて制御信号を生成する。制御信号を受けた負荷部では、第１期間と第２期間とで放電電流が切り替わる。これにより、電池が壊れることを防止しつつ、放電時間を短くできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ニッケル系二次電池パックの放電装置に関する。

ニッケル系二次電池パックは、例えば、複数のニッケル水素電池により構成され、ハイブリット車両（以下、ＨＥＶとも称する）に使用される。例えば、ＨＥＶに使用されたニッケル系二次電池パックは、ＨＥＶの廃車時、ニッケル水素電池をリサイクルするために解体される。このとき、ニッケル系二次電池パック（ニッケル水素電池）は、感電および火災事故防止するために、解体される前に、電池エネルギーが放電されていなければならない。二次電池の放電装置は、例えば、電子負荷装置を有している（例えば、特許文献１）。この放電装置では、ニッケル系二次電池パックを放電するときに、ニッケル系二次電池パックに電子負荷装置が接続される。これにより、電子負荷装置に設定された電流（放電電流）がニッケル系二次電池パックから流れ、ニッケル系二次電池パックの電池エネルギーは放電される。
特開平６−２０３８７６号公報

特許文献１の放電装置では、電子負荷装置に設定される放電電流を大きくした場合、放電時間を短くできるが、液漏れ等が発生し、電池パック内の電池が壊れるおそれがある。例えば、電池パックを構成する複数の電池（例えば、ニッケル水素電池）のうち、他の電池に比べて残容量が少ない電池では、電池パックの放電が終了する前に転極が発生する。このとき、転極が発生した電池では、電池パックの放電が終了するまで大電流（電子負荷装置に設定された放電電流）が流れるため、液漏れ等が発生する。また、電子負荷装置に設定される放電電流を小さくした場合、液漏れ等の発生を防止できるが、放電時間が長くなる。

本発明の目的は、電池が壊れることを防止しつつ、放電時間を短くすることである。

放電装置は、ニッケル系二次電池パックの正極および負極端子にそれぞれ接続される第１および第２端子間に接続される負荷部と、測定部と、制御部とを有している。ここで、ニッケル系二次電池パックは、直列に接続された複数のニッケル系二次電池セルにより構成される。例えば、ニッケル系二次電池パックを放電させる放電期間は、第１期間と、第１期間の後の期間であり、第１期間の放電電流より小さい放電電流を流す第２期間とに分けられる。そして、測定部は、放電期間に、直列に接続された２個以上のニッケル系二次電池セルにより構成される電池ブロックの正極および負極間の電圧を測定する。また、制御部は、測定部により測定された電圧に基づいて、複数のニッケル系二次電池セルの少なくとも１つで転極が発生したか否かを判定し、判定結果に基づいて制御信号を生成する。制御信号を受けた負荷部では、第１期間と第２期間とで放電電流が切り替わる。

本発明では、電池が壊れることを防止しつつ、放電時間を短くできる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示している。図中の矢印Ｉｄｉｓは、ニッケル系二次電池パック１００（以下、電池パックとも称する）から放電装置１０に流れる放電電流を示している。なお、ニッケル系二次電池パック１００は、放電装置１０により放電される二次電池パックである。例えば、ニッケル系二次電池パック１００は、直列に接続された複数（例えば、２４０個）のニッケル系二次電池セル１２０（以下、セルとも称する）により構成され、ハイブリット車両（以下、ＨＥＶとも称する）や電気自動車に使用される。ここで、例えば、ニッケル系二次電池セル１２０は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池である。また、電池パック１００内の電池ブロック１２２は、直列に接続された２個以上のセル１２０により構成されるセル群を示している。図の例では、１つの電池ブロック１２２は、端子Ｐ２０、Ｐ２２間に直列に接続された全てのセル１２０により構成される。電池パック１００の端子Ｐ２４、Ｐ２６は、各セル１２０の電圧を測定するためのモニタ端子の一部を示している。

放電装置１０は、第１端子Ｐ１０および第２端子Ｐ１２間に接続された負荷部２０と、第１端子Ｐ１０および第２端子Ｐ１２間に接続された監視部３０とを有している。なお、第１端子Ｐ１０および第２端子Ｐ１２は、電池パック１００を放電する際に、電池パック１００の正極端子Ｐ２０および負極端子Ｐ２２にそれぞれ接続される端子である。

負荷部２０は、第１電流を生成する第１電流源Ｉ１０（以下、第１電流も符号Ｉ１０を用いて電流Ｉ１０とも称する）と、第１電流Ｉ１０より小さい第２電流を生成する第２電流源Ｉ２０（以下、第２電流も符号Ｉ２０を用いて電流Ｉ２０とも称する）と、制御信号ＳＣＮＴを受けて端子Ｐ１０、Ｐ１２間に接続する電流源（電流源Ｉ１０、Ｉ２０）を切り換えるスイッチ部ＳＷ１０とを有してる。例えば、第１電流Ｉ１０は、電池パック１００の公称容量の３倍（３ｃ）程度の電流（例えば、公称容量が６６６６ｍＡｈの場合、２０Ａ）であり、第２電流Ｉ２０は、電池パック１００の公称容量の０．３倍（０．３ｃ）程度の電流（例えば、公称容量が６６６６ｍＡｈの場合、２Ａ）である。なお、負荷部２０は、能動負荷として動作する。

スイッチ部ＳＷ１０は、ノードＮ１（端子Ｎ１）が端子Ｐ１０に接続され、ノードＮ２（端子Ｎ２）が電流源Ｉ１０の一方の端子に接続され、ノードＮ３（端子Ｎ３）が電流源Ｉ２０の一方の端子に接続されている。なお、電流源Ｉ１０、Ｉ２０の他方の端子は、端子Ｐ１２に接続されている。例えば、スイッチ部ＳＷ１０は、制御信号ＳＣＮＴが高論理レベルのときに、ノードＮ１、Ｎ２間を導通し、ノードＮ１、Ｎ３間を非導通にする。また、スイッチ部ＳＷ１０は、制御信号ＳＣＮＴが低論理レベルのときに、ノードＮ１、Ｎ２間を非導通にし、ノードＮ１、Ｎ３間を導通する。なお、スイッチ部ＳＷ１０は、制御信号ＳＣＮＴのエッジを検出して、ノードＮ１と導通させるノードを切り換えてもよい。

監視部３０は、端子Ｐ１０、Ｐ１２間の電圧（アナログ値）をデジタル値に変換するＡＤ変換器ＡＤ１０（測定部）と、ＡＤ変換器ＡＤ１０の出力（端子Ｐ１０、Ｐ１２間の電圧のデジタル値）を受け、制御信号ＳＣＮＴをスイッチ部ＳＷ１０に出力する検出部ＤＥＴ（制御部）とを有している。例えば、ＡＤ変換器ＡＤ１０の入力ＩＮ１、ＩＮ２は、端子Ｐ１０、Ｐ１２にそれぞれ接続されている。この実施形態では、端子Ｐ１０、Ｐ１２間の電圧は、電池パック１００の正極端子Ｐ２０および負極端子Ｐ２２間の電圧（総電池電圧）であり、かつ、電池ブロック１２２の正極および負極間の電圧である。すなわち、ＡＤ変換器ＡＤ１０は、電池パック１００の正極端子Ｐ２０および負極端子Ｐ２２間の電圧である総電池電圧を、電池ブロック１２２の正極および負極間の電圧として測定する。

例えば、検出部ＤＥＴは、マイクロコンピュータ等により構成され、端子Ｐ１０、Ｐ１２間の電圧の単位時間当たりの変化量を算出する。そして、検出部ＤＥＴは、算出した変化量に基づいて、複数のセル１２０の少なくとも１つで転極が発生したか否かを判定し、判定結果に基づいて制御信号ＳＣＮＴを生成する。例えば、制御信号ＳＣＮＴの初期値は、高論理レベルに設定されている。ここで、転極とは、強い放電等により、本来のセル１２０の極性と逆の極性になることである。なお、複数のセル１２０の少なくとも１つで転極が発生したか否かの判定方法は、後述する図３で説明する。

図２は、放電電流Ｉｄｉｓを２０Ａに固定したときの二次電池パック１００の電圧と放電時間との関係の一例を示している。図の横軸は放電時間（秒（ｓ））を示し、縦軸は二次電池パック１００の正極端子および負極端子間の電圧（Ｖ）を示している。例えば、図２は、上述した図１に示した端子Ｐ１０、Ｐ１２間に接続される電流源を電流源Ｉ１０（例えば、２０Ａの電流源）に固定して二次電池パック１００を放電した際の端子Ｐ１０、Ｐ１２間の電圧と放電時間との関係に相当する。

二次電池パック１００の電圧は、放電を開始してから５５０秒付近までは、緩やかに下降し、５７０秒付近で急激に下降する。そして、二次電池パック１００の電圧は、５９０付近で０Ｖになり、さらに放電を継続すると、−７５Ｖ程度になる。このとき、二次電池パック１００の殆どのセル１２０は、転極している。なお、二次電池パック１００を構成する複数のセル１２０のうち、他のセル１２０に比べて残容量が少ないセル１２０等では、二次電池パック１００の電圧が急激に下降する前（例えば、図の丸で囲んだ５２０秒付近）に転極が発生する。

図３は、図２に示した放電時間の５２０秒付近の電圧と放電時間との関係の一例を示している。図の横軸は放電時間（秒（ｓ））を示し、縦軸は二次電池パック１００の正極端子および負極端子間の電圧（Ｖ）を示している。二次電池パック１００の電圧は、時間ＰＴ２付近より前まで（例えば、時間ＰＴ１付近）は、緩やかに下降し、時間ＰＴ２付近で大きく下降する。これは、時間ＰＴ２付近で、二次電池パック１００を構成する複数のセル１２０の少なくとも１つで転極が発生していることを示している。

すなわち、二次電池パック１００の電圧の単位時間当たりの変化量（絶対値、以下、変化量ｄＶ／ｄｔとも称する）は、転極が発生する前まで（例えば、時間ＰＴ１付近）は小さく、少なくとも１つのセル１２０で転極が発生したとき（時間ＰＴ２付近）に、転極が発生する前に比べて大きくなる。例えば、時間ＰＴ１付近では、二次電池パック１００の電圧の単位時間ｄｔ１（例えば、２秒）当たりの変化量ｄＶ１は、約０．５Ｖである。そして、時間ＰＴ２付近では、二次電池パック１００の電圧の単位時間ｄｔ１（例えば、２秒）当たりの変化量ｄＶ２は、約１Ｖである。

上述した図１に示した検出部ＤＥＴは、例えば、変化量ｄＶ／ｄｔが大きくなったときに、二次電池パック１００を構成する複数のセル１２０の少なくとも１つで転極が発生したと判定する。例えば、図１で説明したように、検出部ＤＥＴは、ＡＤ変換器ＡＤ１０の出力（端子Ｐ１０、Ｐ１２間の電圧のデジタル値）を順次受け、端子Ｐ１０、Ｐ１２間の電圧の単位時間当たりの変化量ｄＶ／ｄｔを順次算出する。そして、検出部ＤＥＴは、算出した変化量ｄＶ／ｄｔが閾値（例えば、０．７５Ｖ）より大きくなったときに、少なくとも１つのセル１２０で転極が発生したと判定する。さらに、検出部ＤＥＴは、少なくとも１つのセル１２０で転極が発生したと判定したときに、例えば、制御信号ＳＣＮＴを高論理レベルから低論理レベルに切り替える。この場合、制御信号ＳＣＮＴの初期値は、高論理レベルに設定されている。ここで、例えば、単位時間（ｄｔ）および判定に用いる閾値は、シミュレーションや実験等の結果に基づいて、適切な値に予め設定されている。

図４は、図１に示した放電装置で二次電池パック１００を放電したときの１つのセル１２０の電圧と放電時間との関係の一例を示している。なお、図２は、複数のセル１２０のうち、最初に転極が発生した１つのセル１２０の電圧と放電時間との関係を示している。図の横軸は放電時間（秒（ｓ））を示し、縦軸はセル１２０の正極および負極間の電圧（Ｖ）を示している。図中の期間ＰＤ１０は、上述した図１に示した電池パック１００を放電させる放電期間を示している。なお、放電期間ＰＤ１０は、第１電流Ｉ１０（例えば、２０Ａ（３ｃ））が放電電流Ｉｄｉｓとして設定される第１期間ＰＤ１１と、第１期間ＰＤ１１の後の期間であり、第１電流Ｉ１０より小さい第２電流Ｉ２０（例えば、２Ａ（０．３ｃ））が放電電流Ｉｄｉｓとして設定される第２期間ＰＤ１２とに分けられる。これにより、期間ＰＤ１１では、大きい電流Ｉ１０により、高速な放電が実施され、期間ＰＤ１２では、小さい電流Ｉ２０により、低速で安全な放電が実施される。

例えば、期間ＰＤ１１では、制御信号ＳＣＮＴは高論理レベルに設定され、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に電流源Ｉ１０が接続されている。そして、セル１２０の電圧は、放電を開始してから４５０秒付近までは、緩やかに下降し、４７０秒付近で急激に下降し、−０．４Ｖ程度になる。セル１２０の電圧が急激に下降したときに、上述したように、図１に示した検出部ＤＥＴは、セル１２０で転極が発生したと判定し、例えば、制御信号ＳＣＮＴを高論理レベルから低論理レベルに切り替える。ここで、例えば、検出部ＤＥＴは、電圧の変化が安定するまで（図の例では、約１００秒後まで）、転極が発生したか否かの判定処理を停止し、放電が安定してから判定処理を開始してもよい。

期間ＰＤ１２では、上述したように、制御信号ＳＣＮＴが低論理レベルに設定されたため、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に電流源Ｉ２０が接続される。そして、セル１２０の電圧は、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に電流源Ｉ２０が接続されたときに、１．２Ｖ程度まで上昇し（転極状態から正常な状態に回復し）、その後７５０秒付近までは、緩やかに下降し、７８０秒付近で急激に下降し、−０．２Ｖ程度になる。図の例では、セル１２０が再度転極するまで放電を継続しているが、セル１２０が再度転極する前に放電を終了してもよい。なお、期間ＰＤ１２では、小さい電流Ｉ２０（例えば、３Ａ）が放電電流Ｉｄｉｓとして設定されているため、セル１２０が再度転極した場合でも、そのときのセル１２０の電圧（−０．２Ｖ程度）の大きさ（絶対値）は、最初に転極が発生したとき（４７０秒付近）のセル１２０の電圧（−０．４Ｖ）の大きさ（絶対値）に比べて小さい。

ここで、例えば、セル１２０の電圧が−０．４Ｖの状態（セル１２０の転極が最初に発生した状態）で放電期間ＰＤ１０が終了するまで持続された場合では、転極状態の電圧（−０．４Ｖ）の大きさ（絶対値）が大きいため、転極したセル１２０で液漏れ等の損傷が発生する。なお、この実施形態では、セル１２０の転極が最初に発生した直後（転極が発生してから数秒後）に、正常な状態に回復しているため、セル１２０で液漏れ等の損傷は、発生しない。すなわち、上述した図１に示したＡＤ変換器ＡＤ１０は、放電電流Ｉｄｉｓが大きいとき（期間ＰＤ１１）に転極したセル１２０が損傷しない範囲の時間間隔で、アナログ値をデジタル値に変換する。

また、期間ＰＤ１２では、セル１２０が再度転極し、転極状態が放電期間ＰＤ１０の終了まで維持された場合でも、転極状態の電圧（−０．２Ｖ）の大きさ（絶対値）が小さいため、転極したセル１２０で液漏れ等の損傷は、発生しない。すなわち、この実施形態では、電池パック１００を放電する際に、セル１２０で液漏れ等の損傷が発生することを防止できる。ここで、期間ＰＤ１２では、セル１２０が転極した場合でも、転極状態の電圧の大きさが小さいため、検出部ＤＥＴは、例えば、制御信号ＳＣＮＴを低論理レベルに固定し、転極が発生したか否かの判定処理を停止してもよい。

なお、セル１２０の電圧の変化量ｄＶ１０／ｄｔ１０と変化量ｄＶ２０／ｄｔ１０との差は、上述した図３に示した電池パック１００の総電池電圧の変化量ｄＶ１／ｄｔ１と変化量ｄＶ２／ｄｔ１との差に比べて、顕著に現れる。例えば、放電を開始してから３００秒前後では、セル１２０の電圧の単位時間ｄｔ１０（例えば、１０秒）当たりの変化量ｄＶ１０（絶対値）は、約０．０３Ｖである。そして、セル１２０の転極が最初に発生する付近（４７０秒前後）では、セル１２０の電圧の単位時間ｄｔ１０（例えば、１０秒）当たりの変化量ｄＶ２０（絶対値）は、約１．０Ｖであり、転極が発生していないときの変化量ｄＶ／ｄｔ（約０．０３Ｖ）に比べて非常に大きくなる。

以上、この実施形態では、検出部ＤＥＴは、電池パック１００の総電池電圧の単位時間当たりの変化量に基づいて、複数のセル１２０の少なくとも１つで転極が発生したか否かを判定する。そして、負荷部２０は、少なくとも１つのセル１２０で転極が発生したと判定されたときに、放電電流Ｉｄｉｓを第１電流Ｉ１０から第１電流Ｉ１０より小さい第２電流Ｉ２０に切り替える。これにより、放電電流Ｉｄｉｓが大きい電流Ｉ１０に設定されている期間ＰＤ１１では、高速な放電が実施され、放電電流Ｉｄｉｓが小さい電流Ｉ２０に設定されている期間ＰＤ１２では、低速で安全な放電が実施される。この結果、この実施形態では、電池が壊れることを防止しつつ、放電時間を短くできる。

図５は、別の実施形態の放電装置１２を示している。上述した実施形態（図１−図４）で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態の放電装置１２は、上述した図１に示した第１電流源Ｉ１０および第２電流源Ｉ２０の代わりに、第１抵抗Ｒ１０および第２抵抗Ｒ２０がそれぞれ設けられている。その他の構成は、上述した実施形態（図１−図４）と同じである。

負荷部２２は、第１抵抗Ｒ１０（抵抗値もＲ１０で称する）と、抵抗Ｒ１０より大きい抵抗値を有する第２抵抗Ｒ２０（抵抗値もＲ２０で称する）と、制御信号ＳＣＮＴを受けて端子Ｐ１０、Ｐ１２間に接続する抵抗（抵抗Ｒ１０、Ｒ２０）を切り換えるスイッチ部ＳＷ１０とを有してる。例えば、抵抗Ｒ１０は、端子Ｐ１０、Ｐ１２間の電圧が所定値（例えば、２８０Ｖ）のときに、電池パック１００の公称容量の３倍（３ｃ）程度の電流（例えば、公称容量が６６６６ｍＡｈの場合、２０Ａ）が流れる抵抗値である。また、抵抗Ｒ２０は、例えば、抵抗Ｒ１０の１０倍程度に設定される。この場合、抵抗Ｒ１０には、端子Ｐ１０、Ｐ１２間の電圧が所定値（例えば、２８０Ｖ）のときに、電池パック１００の公称容量の０．３倍（０．３ｃ）程度の電流（例えば、公称容量が６６６６ｍＡｈの場合、２Ａ）が流れる。なお、負荷部２０は、受動負荷である。

例えば、スイッチ部ＳＷ１０は、制御信号ＳＣＮＴが高論理レベルのときに（上述した図４に示した期間ＰＤ１１）、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に第１抵抗Ｒ１０を接続し、制御信号ＳＣＮＴが低論理レベルのときに（図４に示した期間ＰＤ１２）、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に第２抵抗Ｒ２０を接続する。すなわち、期間ＰＤ１１では、端子Ｐ１０、Ｐ１２間の抵抗値が小さいため、放電電流Ｉｄｉｓは大きい電流に設定され、高速な放電が実施される。また、期間ＰＤ１２では、端子Ｐ１０、Ｐ１２間の抵抗値が大きいため、放電電流Ｉｄｉｓは小さい電流に設定され、低速で安全な放電が実施される。以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

図６は、別の実施形態の放電装置１４を示している。上述した実施形態（図１−図４）で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態の放電装置１２は、上述した図１に示した監視部３０の代わりに監視部３２が設けられ、図１に示した放電装置１０に端子Ｐ１４、Ｐ１６が追加されて構成されている。その他の構成は、上述した実施形態（図１−図４）と同じである。なお、電池パック１００内の電池ブロック１２４は、直列に接続された２個以上のセル１２０により構成されるセル群を示している。この実施形態では、電池ブロック１２４は、端子Ｐ２０、Ｐ２２間に直列に接続された全てのセル１２０を３つに分割して構成される。

監視部３０は、ＡＤ変換器ＡＤ１１、ＡＤ１２、ＡＤ１３（測定部）と、各ＡＤ変換器ＡＤ１１、ＡＤ１２、ＡＤ１３の出力を受け、制御信号ＳＣＮＴをスイッチ部ＳＷ１０に出力する検出部ＤＥＴ２（制御部）とを有している。例えば、ＡＤ変換器ＡＤ１１は、入力ＩＮ１、ＩＮ２が放電装置１４の端子Ｐ１０、Ｐ１４にそれぞれ接続され、端子Ｐ１０、Ｐ１４間の電圧値（アナログ値）をデジタル値に変換して検出部ＤＥＴ２に出力する。ＡＤ変換器ＡＤ１２は、入力ＩＮ１、ＩＮ２が放電装置１４の端子Ｐ１４、Ｐ１６にそれぞれ接続され、端子Ｐ１４、Ｐ１６間の電圧値（アナログ値）をデジタル値に変換して検出部ＤＥＴ２に出力する。ＡＤ変換器ＡＤ１３は、入力ＩＮ１、ＩＮ２が放電装置１４の端子Ｐ１６、Ｐ１２にそれぞれ接続され、端子Ｐ１６、Ｐ１２間の電圧値（アナログ値）をデジタル値に変換して検出部ＤＥＴ２に出力する。

なお、放電装置１４の端子Ｐ１０、Ｐ１２、Ｐ１４、Ｐ１６は、電池パック１００を放電する際に、電池パック１００の正極端子Ｐ２０、負極端子Ｐ２２、モニタ端子Ｐ２４、Ｐ２６にそれぞれ接続される。この実施形態では、端子Ｐ１０、Ｐ１４間（端子Ｐ１４、Ｐ１６間、端子Ｐ１４、Ｐ１６間）の電圧は、電池ブロック１２４の正極および負極間の電圧である。すなわち、ＡＤ変換器ＡＤ１１、ＡＤ１２、ＡＤ１３により構成される測定部は、電池パック１００を複数の電池ブロック１２４に分割して、各電池ブロック１２４の正極および負極間の電圧である電池ブロック電圧を測定する。

また、例えば、検出部ＤＥＴ２は、マイクロコンピュータ等により構成され、各電池ブロック電圧の単位時間当たりの変化量を算出する。そして、検出部ＤＥＴ２は、算出した変化量に基づいて、複数のセル１２０の少なくとも１つで転極が発生したか否かを判定し、判定結果に基づいて制御信号ＳＣＮＴを生成する。例えば、制御信号ＳＣＮＴの初期値は、高論理レベルに設定されている。なお、複数のセル１２０の少なくとも１つで転極が発生したか否かの判定方法は、上述した検出部ＤＥＴで説明した方法と同じである。

ここで、上述した図４で説明したように、１つのセル１２０の電圧の変化量ｄＶ１０／ｄｔ１０と変化量ｄＶ２０／ｄｔ１０との差は、電池パック１００の総電池電圧の変化量ｄＶ１／ｄｔ１と変化量ｄＶ２／ｄｔ１との差に比べて、顕著に現れる。すなわち、セルの数が少ない電池ブロック１２４では、少なくとも１つのセル１２０で転極が発生したときと転極が発生する前との電池ブロック電圧の変化量ｄＶ／ｄｔの差は、上述した図１に示したセル１２０の数が多い電池ブロック１２２に比べて、顕著に現れる。

したがって、この実施形態では、検出部ＤＥＴ２は、少なくとも１つのセル１２０で転極が発生したか否かを精度良く判定できる。あるいは、検出部ＤＥＴ２は、少なくとも１つのセル１２０で転極が発生したか否かの判定を簡易にできる。また、各ＡＤ変換器ＡＤ１１、ＡＤ１２、ＡＤ１３の有効ビット数を少なくでき、ＡＤ変換器ＡＤ１１、ＡＤ１２、ＡＤ１３を簡易にできる。以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態では、変化量ｄＶ／ｄｔに基づいて、検出部ＤＥＴが少なくとも１つのセル１２０で転極が発生したか否かを判定する例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、検出部ＤＥＴは、変化量ｄＶ／ｄｔの増加量（現時点の変化量ｄＶ／ｄｔとその直前の変化量ｄＶ／ｄｔとの差）に基づいて、少なくとも１つのセル１２０で転極が発生したか否かを判定してもよい。例えば、検出部ＤＥＴは、変化量ｄＶ／ｄｔの増加量が閾値（例えば、０．７Ｖ）より大きくなったときに、少なくとも１つのセル１２０で転極が発生したと判定する。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

上述した実施形態では、スイッチ部ＳＷ１０のノードＮ１が端子Ｐ１０に接続される例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、スイッチ部ＳＷ１０のノードＮ１は、端子Ｐ１２に接続されてもよい。この場合、例えば、上述した図１に示した電流源Ｉ１０、Ｉ２０の一方の端子は、端子Ｐ１０に接続される。そして、スイッチ部ＳＷ１０のノードＮ２は、電流源Ｉ１０の他方の端子に接続され、スイッチ部ＳＷ１０のノードＮ３は、電流源Ｉ２０の他方の端子に接続される。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

上述した実施形態では、制御信号ＳＣＮＴが高論理レベルのときに、大きい放電電流（例えば、電流Ｉ１０）が流れる例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した図１に示した検出部ＤＥＴおよびスイッチ部ＳＷ１０は、制御信号ＳＣＮＴが低論理レベルのときに、放電電流Ｉｄｉｓを電流Ｉ１０に設定し、制御信号ＳＣＮＴが高論理レベルのときに、放電電流Ｉｄｉｓを電流Ｉ２０に設定してもよい。この場合、制御信号ＳＣＮＴの初期値は、低論理レベルに設定されている。そして、検出部ＤＥＴは、少なくとも１つのセル１２０で転極が発生したと判定したときに、制御信号ＳＣＮＴを低論理レベルから高論理レベルに切り替える。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

上述した実施形態では、放電装置１０、１２、１４がＨＥＶや電気自動車用のニッケル系二次電池パックの放電に使用される例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、放電装置１０、１２、１４は、電動工具用のニッケル系二次電池パックの放電に使用されてもよい。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

上述した図１−図４で説明した実施形態では、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に接続される電流源が第１電流源Ｉ１０と第２電流源Ｉ２０とで排他的に切り替わる例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、第２電流源Ｉ２０は、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に常に接続されていてもよい。図７の放電装置１６は、上述した図１に示した負荷部２０の代わりに、負荷部２４が設けられている。その他の構成は、図１に示した放電装置１０と同じである。負荷部２４は、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に直列に接続されたスイッチ部ＳＷ１２および電流源Ｉ１２と、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に接続された電流源Ｉ２０とを有している。例えば、スイッチ部１２は、制御信号ＳＣＮＴが高論理レベルのときオンし、低論理レベルのときオフする。例えば、期間ＰＤ１１の放電電流Ｉｄｉｓを図１に示した放電装置１０と同じにする場合、電流源Ｉ１２により生成される電流は、電流Ｉ１０から電流Ｉ２０を減算した値である。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

上述した図１−図４で説明した実施形態では、スイッチ部ＳＷ１０が電流源Ｉ１０、Ｉ２０と別に設けられる例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、電流源Ｉ１０を有効（例えば、電流を生成する状態）および無効（例えば、電流を生成しない状態）にするスイッチ部は、電流源Ｉ１０と区別することなく電流源Ｉ１０と一体に設けられてもよい。同様に、電流源Ｉ２０を有効および無効にするスイッチ部は、電流源Ｉ２０と区別することなく設けられてもよい。この場合、電流源Ｉ１０、Ｉ２０の有効および無効は、例えば、制御信号ＳＣＮＴに基づいて生成されるイネーブル信号等により制御される。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

上述した図５で説明した実施形態では、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に接続される抵抗が第１抵抗Ｒ１０と第２抵抗Ｒ２０とで排他的に切り替わる例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、第２抵抗Ｒ２０は、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に常に接続されていてもよい。図８の放電装置１８は、上述した図５に示した負荷部２２の代わりに、負荷部２６が設けられている。その他の構成は、図５に示した放電装置１２と同じである。負荷部２６は、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に直列に接続されたスイッチ部ＳＷ１２および抵抗Ｒ１２と、端子Ｐ１０、Ｐ１２間に接続された抵抗Ｒ２０とを有している。例えば、スイッチ部１２は、制御信号ＳＣＮＴが高論理レベルのときオンし、低論理レベルのときオフする。例えば、期間ＰＤ１１の放電電流Ｉｄｉｓを図５に示した放電装置１２と同じにする場合、抵抗Ｒ１２は、抵抗Ｒ１２、Ｒ２０の並列接続の合成抵抗が抵抗Ｒ１０と同じになる抵抗値（Ｒ１２＝（Ｒ１０・Ｒ２０）／（Ｒ２０−Ｒ１０））に設定される。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

上述した図５で説明した実施形態では、抵抗Ｒ１０、Ｒ２０およびスイッチ部ＳＷ１０が、互いに区別されて設けられる例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、負荷部２２は、抵抗Ｒ１０、Ｒ２０およびスイッチ部ＳＷ１０の代わりに可変抵抗が設けられてもよい。この場合、可変抵抗の抵抗値は、例えば、制御信号ＳＣＮＴ（あるいは、制御信号ＳＣＮＴに基づいて生成される制御信号等）に基づいて設定される。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明について詳細に説明してきたが、上記の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。

本発明は、ニッケル系二次電池パックの放電装置に利用できる。

一実施形態における放電装置を示す図である。 放電電流を２０Ａに固定したときの二次電池パックの電圧と放電時間との関係の一例を示す図である。 図２に示した放電時間の５２０秒付近の電圧と放電時間との関係の一例を示す図である。 図１に示した放電装置で二次電池パックを放電したときの１つの電池セルの電圧と放電時間との関係の一例を示す図である。 別の実施形態における放電装置を示す図である。 別の実施形態における放電装置を示す図である。 図１に示した放電装置の変形例を示す図である。 図５に示した放電装置の変形例を示す図である。

符号の説明

１０、１２、１４、１６‥放電装置；２０、２２、２４、２６‥負荷部；３０、３２‥監視部；１００‥ニッケル系二次電池パック；１０２‥ニッケル系二次電池セル；１２２、１２４‥電池ブロック；ＡＤ１０、ＡＤ１１、ＡＤ１２、ＡＤ１３‥ＡＤ変換器；ＤＥＴ、ＤＥＴ２‥検出部；Ｉ１０、Ｉ１２、Ｉ２０‥電流源；Ｉｄｉｓ‥放電電流；Ｒ１０、Ｒ１２、Ｒ２０‥抵抗；ＳＣＮＴ‥制御信号；ＳＷ１０、ＳＷ１２‥スイッチ部；Ｐ１０、Ｐ１２、Ｐ１４、Ｐ１６、Ｐ２０、Ｐ２２、Ｐ２４、Ｐ２６‥端子

Claims (6)

1. 直列に接続された複数のニッケル系二次電池セルにより構成されるニッケル系二次電池パックの放電装置において、
   前記ニッケル系二次電池パックを放電させる放電期間は、第１期間と、前記第１期間の後の期間であり、前記第１期間の放電電流より小さい放電電流を流す第２期間とを有し、
   前記放電期間に、直列に接続された２個以上の前記ニッケル系二次電池セルにより構成される電池ブロックの正極および負極間の電圧を測定する測定部と、
   前記測定部により測定された電圧に基づいて、前記複数のニッケル系二次電池セルの少なくとも１つで転極が発生したか否かを判定し、判定結果に基づいて制御信号を生成する制御部と、
   前記ニッケル系二次電池パックの正極および負極端子にそれぞれ接続される第１および第２端子間に接続され、前記制御信号を受けて、前記第１期間と前記第２期間とで放電電流が切り替わる負荷部とを備えていることを特徴とする放電装置。
2. 請求項１記載の放電装置において、
   前記負荷部は、
   第１電流を生成する第１電流源と、
   前記第１電流より小さい第２電流を生成する第２電流源と、
   前記制御信号を受け、前記第１および第２端子間に接続される電流源を、前記第１期間では、前記第１電流源に設定し、前記第２期間では、前記第２電流源に設定するスイッチ部とを備えていることを特徴とする放電装置。
3. 請求項１記載の放電装置において、
   前記負荷部は、
   第１抵抗と、
   前記第１抵抗より大きい第２抵抗と、
   前記制御信号を受け、前記第１および第２端子間に接続される抵抗を、前記第１期間では、前記第１抵抗に設定し、前記第２期間では、前記第２抵抗に設定するスイッチ部とを備えていることを特徴とする放電装置。
4. 請求項１記載の放電装置において、
   前記測定部は、前記ニッケル系二次電池パックの正極および負極端子間の電圧である総電池電圧を、前記電池ブロックの正極および負極間の電圧として測定し、
   前記制御部は、前記総電池電圧の単位時間当たりの変化量に基づいて、前記複数のニッケル系二次電池セルの少なくとも１つで転極が発生したか否かを判定することを特徴とする放電装置。
5. 請求項１記載の放電装置において、
   前記測定部は、前記ニッケル系二次電池パックを複数の前記電池ブロックに分割して、前記各電池ブロックの正極および負極間の電圧である電池ブロック電圧を測定し、
   前記制御部は、前記各電池ブロック電圧の単位時間当たりの変化量に基づいて、前記複数のニッケル系二次電池セルの少なくとも１つで転極が発生したか否かを判定することを特徴とする放電装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の放電装置において、
   前記ニッケル系二次電池パックは、ハイブリット車両および電気自動車の少なくともいずれかに用いられる二次電池パックであることを特徴とする放電装置。
   

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