JP2011137682A - 電池異常検出回路、電池電源装置、及び電池電源システム。 - Google Patents

電池異常検出回路、電池電源装置、及び電池電源システム。 Download PDF

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Abstract

【課題】電池ブロックに含まれる一部の二次電池に温度の異常が生じた場合、異常が生じた二次電池の数を検出することができる電池異常検出回路、及びこれを備える電池電源装置と電池電源システムとを提供する。
【解決手段】複数の二次電池Ｂを含む電池ブロックＢＢにおける、各二次電池Ｂと対応して設けられ、対応する二次電池Ｂの温度に応じて開閉状態がそれぞれ変化する複数の感熱素子Ｘと、各感熱素子Ｘと並列に接続された複数の抵抗Ｒが、直列に接続された直列回路と、前記直列回路の抵抗値を検出する抵抗値検出部１０１と、抵抗値検出部１０１によって検出された抵抗値に基づいて、複数の二次電池Ｂのうち異常の生じている二次電池Ｂの数を推定し、異常電池数として取得する異常検出部１０２とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の二次電池が並列接続された電池ブロックの異常を検出する電池異常検出回路、及びこれを備える電池電源装置と電池電源システムとに関する。
従来より、二次電池を用いて負荷回路へ電力を供給する電池電源装置においては、負荷回路が必要とする出力電流量を確保する必要から、複数の二次電池を並列接続した電池ブロックが広く用いられている。このような電池電源装置においては、電池ブロックに含まれる二次電池のうち、いずれか一つでも温度異常が発生した場合に、その異常を検出したいというニーズがある。
そこで、各二次電池にＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）を取り付けて各ＰＴＣを直列に接続し、その複数直列されたＰＴＣの抵抗値と、周囲温度から予測されるＰＴＣの抵抗値とを比較することで異常の発生を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、各単電池のケースにＰＴＣを取り付けて各ＰＴＣを直列に接続し、その複数直列されたＰＴＣにおける電圧降下が所定レベルを超えると、異常が発生したと判定する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
また、熱可溶性の材料を用いて構成された長尺状の感熱体を、複数の電池に接触させるように配置し、いずれか一つでも電池が異常発熱して熱可溶性材料が溶融すると、感熱体の抵抗値が変化することで、異常の発生を検出する技術が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００２−７５４６８号公報 特開平１１−１７８２０２号公報 特開２００８−２５１４７０号公報
しかしながら、特許文献１，２，３に記載の技術では、電池ブロック中のいずれかの二次電池で異常が生じたことは検出できるものの、複数の二次電池が高温異常になった場合、異常になった二次電池の数を検出することはできないという、不都合があった。
本発明の目的は、電池ブロックに含まれる一部の二次電池に温度の異常が生じた場合、異常が生じた二次電池の数を検出することができる電池異常検出回路、及びこれを備える電池電源装置と電池電源システムとを提供することである。
本発明に係る電池異常検出回路は、複数の二次電池を含む電池ブロックにおける、当該各二次電池と対応して設けられ、対応する二次電池の温度に応じて開閉状態がそれぞれ変化する複数の感熱素子と、前記各感熱素子と並列に接続された複数の抵抗が、直列に接続された直列回路と、前記直列回路の抵抗値を検出する抵抗値検出部と、前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて、前記複数の二次電池のうち異常の生じている二次電池の数を推定し、異常電池数として取得する異常検出部とを備える。
この構成によれば、対応する二次電池の温度に応じて開閉状態がそれぞれ変化する複数の感熱素子が設けられている。そして、各感熱素子と並列に接続された複数の抵抗が直列に接続されて、直列回路が構成されている。そうすると、複数の二次電池のうちいずれかが異常となってその温度が変化すると、その二次電池と対応して設けられた感熱素子の開閉状態が変化する。
ここで、すべての感熱素子が開（オフ）状態であれば、前記直列回路の抵抗値は、各抵抗の抵抗値の合計値となる。そして、感熱素子が閉（オン）すれば、オンした感熱素子と並列に接続された抵抗は感熱素子によって短絡されるから、感熱素子がオンした数が増加するほど、直列回路の抵抗値は減少する。従って、異常検出部は、抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて、異常の生じている二次電池の数を推定し、異常電池数として取得することによって、電池ブロックに含まれる一部の二次電池に温度の異常が生じた場合、異常が生じた二次電池の数を検出することができる。
また、前記各感熱素子は、対応する二次電池の温度が予め設定された閾値温度を超えたとき、作動してオフする素子であり、前記複数の抵抗は、抵抗値が予め設定された設定抵抗値に設定されており、前記異常検出部は、前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値を前記設定抵抗値で除算して得られた商を、前記異常の生じている二次電池の数として推定することが好ましい。
この構成によれば、二次電池が異常になってその温度が閾値温度を超えると、当該二次電池に対応する感熱素子がオフする結果、当該オフした感熱素子と並列接続されている抵抗の抵抗値である設定抵抗値だけ、前記直列回路の抵抗値が増加することになる。そこで、異常検出部は、抵抗値検出部によって検出された抵抗値を設定抵抗値で除算して得られた商を、異常の生じている二次電池の数として推定することができる。
また、前記各感熱素子は、対応する二次電池の温度が予め設定された閾値温度を超えたとき、作動してオンする素子であり、前記複数の抵抗は、抵抗値が予め設定された設定抵抗値に設定されており、前記異常検出部は、前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値を前記設定抵抗値で除算して得られた商を、前記複数の二次電池の個数から減算して得られた差を、前記異常の生じている二次電池の数として推定するようにしてもよい。
この構成によれば、二次電池が異常になってその温度が閾値温度を超えると、当該二次電池に対応する感熱素子がオンする結果、当該オンした感熱素子と並列接続されている抵抗の抵抗値である設定抵抗値だけ、前記直列回路の抵抗値が減少することになる。そこで、異常検出部は、抵抗値検出部によって検出された抵抗値を設定抵抗値で除算して得られた商を、二次電池の個数から減算して得られた差を、前記異常の生じている二次電池の数として推定することができる。
そして、前記直列回路の抵抗値を検出するためには、抵抗値検出部は、当該直列回路に抵抗値検出用の電流を流すことで生じる電圧に基づき、抵抗値を取得する必要がある。ここで、上述のように、二次電池が異常になって閾値温度を超えたとき作動してオフする素子を、感熱素子として用いた場合には、正常時には感熱素子がオンしているから感熱素子に流れる電流が増加し、消費電流が増加するおそれがある。しかしながらこの構成によれば、二次電池が異常になって閾値温度を超えたとき作動してオンする素子を、感熱素子として用いているから、正常時には感熱素子がオフしていることとなり、感熱素子には電流が流れない。従って、抵抗値検出用の消費電流を減少させることが容易である。
また、前記閾値温度として、前記二次電池に永続的な故障が生じる臨界温度が設定されており、前記各感熱素子は、前記開閉状態が変化すると、変化前の状態には戻らない非復帰型の感熱素子であることが好ましい。
閾値温度として、二次電池に永続的な故障が生じる臨界温度が設定されている場合、二次電池の温度が閾値温度を超えて対応する感熱素子が作動しても、その後に永続的な故障が生じて二次電池に電流が流れなくなり、温度が閾値温度に満たなくなる場合がある。このような場合に、もし仮に復帰型の感熱素子が用いられていると、感熱素子が非作動状態に復帰して、永続的な故障が生じた二次電池の存在が前記直列回路の抵抗値に反映されなくなる。そのため、このような二次電池の存在が、異常電池数に反映されなくなるおそれがある。
しかしながらこの構成によれば、各感熱素子として非復帰型の感熱素子が用いられているので、二次電池の温度が閾値温度を超えて感熱素子が作動した後、永続的な故障が生じて二次電池に電流が流れなくなり、温度が閾値温度に満たなくなった場合であっても、感熱素子は作動状態のまま維持されるので、永続的な故障が生じた二次電池の存在が異常電池数に反映されなくなるおそれが低減される。
また、前記閾値温度として、前記二次電池に永続的な故障が生じる臨界温度が設定されており、前記各感熱素子は、一度前記開閉状態が変化しても、再び変化前の状態に復帰可能な復帰型の感熱素子であり、前記異常検出部は、前記推定された異常の生じている二次電池の数が減少した場合、減少前の異常電池数を維持するようにしてもよい。
この構成によれば、復帰型の感熱素子が用いられているので、二次電池の温度が閾値温度を超えて対応する感熱素子が作動した後に永続的な故障が生じて二次電池に電流が流れなくなり、温度が閾値温度に満たなくなると、感熱素子が非作動状態に復帰して、前記直列回路の抵抗値によって示される異常電池数が見かけ上減少するおそれがある。しかしながら、異常検出部は、直列回路の抵抗値に基づき推定される異常の生じている二次電池の数が減少した場合、減少前の異常電池数が維持されるので、永続的な故障が生じて温度が低下した二次電池が、異常電池数に含まれなくなるおそれが低減される。
また、前記複数の抵抗のうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わされた抵抗の抵抗値の合計が異なる値になるように、前記各抵抗の抵抗値が設定されており、前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて、前記複数の二次電池のうち異常の生じている二次電池を推定し、当該推定された二次電池を異常電池として特定する異常電池特定部をさらに備え、前記異常検出部は、前記異常電池特定部によって異常電池として特定される二次電池の数を、前記異常電池数として取得することが好ましい。
この構成によれば、複数の抵抗のうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わされた抵抗の抵抗値の合計が異なる値になるように、前記各抵抗の抵抗値が設定されているので、前記直列回路に含まれるどの抵抗が、閉（オン）した感熱素子に短絡されるかによって、短絡されずに残った抵抗の組み合わせに応じて、当該直列回路の抵抗値が異なる。ここで、各抵抗が各感熱素子によって短絡されるか否かは、各感熱素子に対応する二次電池の温度に応じて決まるから、温度が異常になった二次電池がどの二次電池であるかに応じて、直列回路の抵抗値が異なる値となる。従って、異常電池特定部は、抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて、異常の生じている二次電池を推定し、当該推定された二次電池を異常電池として特定することができる。そして、異常検出部は、異常電池特定部によって異常電池として特定される二次電池の数を、異常電池数として取得することができる。
また、ａを任意の定数、公比ｒを２以上の整数、ｊを正の整数とした場合に、ｊ番目の項が下記の式（Ａ）で表される等比数列の、各項の値が前記各抵抗の抵抗値として設定されていることが好ましい。
ａｒｊ−１ ・・・ （Ａ）
この構成によれば、複数の抵抗のうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わされた抵抗の抵抗値の合計が異なる値になるように、前記各抵抗の抵抗値を設定することができる。
また、前記直列回路の抵抗値と異常の生じている二次電池を特定する情報とを対応付ける抵抗値情報を予め記憶する記憶部をさらに備え、前記異常電池特定部は、前記記憶部に記憶されている抵抗値情報によって、前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値と対応付けられた二次電池を、前記異常の生じている二次電池として推定することが好ましい。
この構成によれば、直列回路の抵抗値と異常の生じている二次電池を特定する情報とを対応付ける抵抗値情報が、記憶部に予め記憶されているので、異常電池特定部は、記憶部に記憶されている抵抗値情報によって、抵抗値検出部によって検出された抵抗値と対応付けられた二次電池を、異常の生じている二次電池として推定することで、容易に異常の生じている二次電池を推定することができる。
また、前記各感熱素子は、対応する二次電池の温度が予め設定された閾値温度を超えたとき、作動してオフする素子であり、前記異常電池特定部は、前記各抵抗の抵抗値として設定された前記各項のうち前記ｊが大きい順に、各項の値を前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値と比較し、当該抵抗値が当該比較された項の値以上のとき、当該項の値が抵抗値として設定された抵抗と並列接続された感熱素子と対応する二次電池を前記異常の生じている二次電池として特定すると共に前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値から当該項の値を減算した値を前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値の代わりに比較の対象である抵抗値として新たに設定する処理を繰り返すことによって、前記異常の生じている二次電池を推定することが好ましい。
上記式（Ａ）で表される等比数列の、各項の値を各抵抗の抵抗値として設定すると、ある項に対応する抵抗値は、ｊの値がその項のｊより小さいすべての項に対応する抵抗値を合計したよりも大きな値になる。従って、各感熱素子を、対応する二次電池の温度が閾値温度を超えたとき作動してオフする素子とすると、異常電池特定部は、各抵抗の抵抗値として設定された式（Ａ）の各項のうち前記ｊが大きい順に、各項の値を抵抗値検出部によって検出された抵抗値と比較し、当該抵抗値が当該比較された項の値以上のとき、当該項の値が抵抗値として設定された抵抗と並列接続された感熱素子と対応する二次電池を前記異常の生じている二次電池として特定すると共に抵抗値検出部によって検出された抵抗値から当該項の値を減算した値を抵抗値検出部によって検出された抵抗値の代わりに比較の対象である抵抗値として新たに設定する処理を繰り返すことによって、異常の生じているすべての二次電池を推定することができる。
この場合、予め上述の抵抗値情報を記憶しておく必要がないので、記憶容量を低減することが容易となる。
また、前記各感熱素子は、対応する二次電池の温度が予め設定された閾値温度を超えたとき、作動してオンする素子であり、前記異常電池特定部は、前記各抵抗の抵抗値として設定された前記各項のうち前記ｊが大きい順に、各項の値を前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値と比較し、当該比較された項の値の方が大きいとき、当該項の値が抵抗値として設定された抵抗と並列接続された感熱素子と対応する二次電池を前記異常の生じている二次電池として特定すると共に前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値から当該項の値を減算した値を前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値の代わりに比較の対象である抵抗値として新たに設定する処理を繰り返すことによって、前記異常の生じている二次電池を推定するようにしてもよい。
各感熱素子を、対応する二次電池の温度が閾値温度を超えたとき作動してオンする素子とした場合は、異常電池特定部は、各抵抗の抵抗値として設定された式（Ａ）の各項のうち前記ｊが大きい順に、各項の値を前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値と比較し、当該比較された項の値の方が大きいとき、当該項の値が抵抗値として設定された抵抗と並列接続された感熱素子と対応する二次電池を前記異常の生じている二次電池として特定すると共に抵抗値検出部によって検出された抵抗値から当該項の値を減算した値を抵抗値検出部によって検出された抵抗値の代わりに比較の対象である抵抗値として新たに設定する処理を繰り返すことによって、異常の生じているすべての二次電池を推定することができる。
この場合、予め上述の抵抗値情報を記憶しておく必要がないので、記憶容量を低減することが容易となる。
また、前記閾値温度は、前記二次電池に永続的な故障が生じる臨界温度が設定されており、前記各感熱素子は、前記開閉状態が変化すると、変化前の状態には戻らない非復帰型の感熱素子であることが好ましい。
閾値温度として、二次電池に永続的な故障が生じる臨界温度が設定されている場合、二次電池の温度が閾値温度を超えて対応する感熱素子が作動しても、その後に永続的な故障が生じて二次電池に電流が流れなくなり、温度が閾値温度に満たなくなる場合がある。このような場合に、もし仮に復帰型の感熱素子が用いられていると、感熱素子が非作動状態に復帰して、永続的な故障が生じた二次電池の存在が前記直列回路の抵抗値に反映されなくなる。そのため、このような二次電池が、異常電池として特定されなくなるおそれがある。
しかしながらこの構成によれば、各感熱素子として非復帰型の感熱素子が用いられているので、二次電池の温度が閾値温度を超えて感熱素子が作動した後、永続的な故障が生じて二次電池に電流が流れなくなり、温度が閾値温度に満たなくなった場合であっても、感熱素子は作動状態のまま維持されるので、永続的な故障が生じた二次電池が異常電池として特定されなくなるおそれが低減される。
また、前記閾値温度として、前記二次電池に永続的な故障が生じない温度が設定されており、前記各感熱素子は、前記開閉状態が変化しても、再び変化前の状態に復帰可能な復帰型の感熱素子であり、前記異常電池特定部は、一度異常が生じている二次電池として特定された二次電池を、その後に前記抵抗値検出部により検出された抵抗値に関わらず、前記異常電池として特定するようにしてもよい。
この構成によれば、復帰型の感熱素子が用いられているので、二次電池の温度が閾値温度を超えて対応する感熱素子が作動した後に永続的な故障が生じて二次電池に電流が流れなくなり、温度が閾値温度に満たなくなると、感熱素子が非作動状態に復帰して、当該二次電池の異常が前記直列回路の抵抗値に反映されなくなるおそれがある。しかしながら、異常電池特定部は、一度異常が生じている二次電池として特定された二次電池を、その後に抵抗値検出部により検出された抵抗値に関わらず、異常電池として特定するので、永続的な故障が生じて温度が低下した二次電池が、異常電池として特定されなくなるおそれが低減される。
また、前記複数の二次電池は並列接続されており、前記電池ブロックに流れる電流の許容値の上限を示す電流制限値を設定する電流制限値設定部をさらに備え、前記電流制限値設定部は、前記異常検出部によって取得された異常電池数が増加するほど前記電流制限値が小さくなるように、当該電流制限値を設定することが好ましい。
この構成によれば、電池ブロックに含まれる異常電池の数が増加するほど、電池ブロックに流れる電流の許容値の上限を示す電流制限値が小さくされる。そうすると、電池ブロックに含まれる異常電池の数が増加するほど、従って電池ブロックに流れる充放電電流を減少させる必要性が高くなるほど、電池ブロックに流れる電流の制限値を小さな値に制限することができるので、電池ブロックにおける異常の発生状態に応じて電流値を制限することが可能となる。
ここで、二次電池は、発熱異常を生じると、断線状態になって電流が流れなくなる場合がある。このような場合、断線状態になった二次電池に流れていた電流は、他の二次電池に分配されるので、他の二次電池に流れる電流が増大することとなる。従って、もし仮に電池ブロックに流れる電流の許容値の上限を示す電流制限値が、一つも異常が生じていないときのままになっていると、この電流制限値に基づいて電池電源装置の充放電を行う場合、電池ブロック単位では電流制限値以下、すなわち許容範囲内の電流値になっていても、断線状態になっていない残りの二次電池に流れる電流は、二次電池単体での許容電流値を超えて、二次電池を劣化させてしまうおそれがある。
このような場合においても、電流制限値設定部が、異常検出部によって取得された異常電池数が増加するほど電流制限値が小さくなるように当該電流制限値を設定する結果、一部の二次電池が発熱異常により断線状態になった場合、この電流制限値に基づき電池ブロックの充放電を行うことで、断線状態になっていない残りの二次電池に流れる電流が減少される結果、残りの二次電池が劣化するおそれを低減することが容易となる。
また、前記電流制限値設定部は、前記電池ブロック一つに含まれる二次電池の数から前記異常検出部によって取得された異常電池数を減算した数を、有効電池数とし、前記複数の二次電池が一つも異常になっていないときにおける電流制限値である標準電流制限値に、前記電池ブロック一つに含まれる二次電池の数に対する前記有効電池数の比率を乗じた値を、前記電流制限値として設定することが好ましい。
この構成によれば、発熱異常を生じた二次電池が断線状態になって電流が流れなくなった場合であっても、電池ブロックに流れる電流値を、電流制限値設定部によって設定された制限電流値を超えないように制限することで、一つも異常が生じていないときに電池ブロックへ標準電流制限値の電流が流れた場合に各二次電池に分配されて流れる電流値、すなわち各二次電池の許容電流値を、超えないように電流を制限することができるので、二次電池が劣化するおそれを低減することが容易となる。
また、前記電池ブロックが複数直列接続されており、前記複数の抵抗が直列に接続された直列回路と前記複数の感熱素子との組が、前記各電池ブロックに対応して複数組設けられ、前記抵抗値検出部は、前記各電池ブロックに対応する各直列回路の抵抗値を、それぞれ検出し、前記異常検出部は、前記抵抗値検出部によって検出された各直列回路の抵抗値に基づいて、前記各電池ブロックにおける異常電池数を、それぞれ検出し、前記電流制限値設定部は、前記異常検出部によって取得された各電池ブロックにおける異常電池数のうちの最大値を前記異常電池数として用いることが好ましい。
この構成によれば、複数の二次電池が並列接続された電池ブロックが、複数直列接続されている場合、各電池ブロックのうち最も異常電池数が多く、従って正常な二次電池一つあたりに分配される電流が最も多くなる電池ブロックにおいても、二次電池一つあたりに流れる電流が当該二次電池の許容電流値を超えないように、電流制限値を設定することができる。
また、前記電池ブロックに流れる電流が、前記電流制限値設定部によって設定された電流制限値を超えないように制御する電流制御部をさらに備えることが好ましい。
この構成によれば、電流制御部によって、電池ブロックに流れる電流が、電流制限値設定部によって設定された電流制限値を超えないように制御されるので、一部の二次電池が発熱異常により断線状態となっても、断線していない残りの二次電池に流れる電流が増大するおそれが低減される結果、二次電池が劣化するおそれを低減することができる。
また、前記電流制御部は、前記電池ブロックを充放電する外部装置へ、前記電流制限値設定部で設定された電流制限値を送信することによって、前記電池ブロックに流れる電流が当該電流制限値を超えないように前記外部装置によって制御させることが好ましい。
この構成によれば、電池ブロックの充放電が電池電源装置の外部に設けられた外部装置によって制御されている場合であっても、電流制御部によって、外部装置へ電流制限値が送信されて、電池ブロックに流れる電流が当該電流制限値を超えないように前記外部装置によって制御させることができるので、一部の二次電池が発熱異常により断線状態になった場合であっても、残りの二次電池に流れる電流が増大するおそれが低減される結果、二次電池が劣化するおそれを低減することができる。
また、本発明に係る電池異常検出回路は、複数の二次電池を含む電池ブロックにおける、当該各二次電池と対応して設けられ、対応する二次電池の温度に応じて開閉状態がそれぞれ変化する複数の感熱素子と、前記各感熱素子と並列に接続された複数の抵抗が、直列に接続された直列回路と、前記直列回路の抵抗値を検出する抵抗値検出部と、前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて、前記複数の二次電池のうち異常の生じている二次電池を推定し、当該推定された二次電池を異常電池として特定する異常電池特定部とを備え、前記複数の抵抗のうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わされた抵抗の抵抗値の合計が異なる値になるように、前記各抵抗の抵抗値が設定されている。
この構成によれば、複数の抵抗のうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わされた抵抗の抵抗値の合計が異なる値になるように、前記各抵抗の抵抗値が設定されているので、前記直列回路に含まれるどの抵抗が閉（オン）した感熱素子に短絡されるかによって、短絡されずに残った抵抗の組み合わせに応じて、当該直列回路の抵抗値が異なる。ここで、各抵抗が各感熱素子によって短絡されるか否かは、各感熱素子に対応する二次電池の温度に応じて決まるから、温度が異常になった二次電池がどの二次電池であるかに応じて、直列回路の抵抗値が異なる値となる。従って、異常電池特定部は、抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて、異常の生じている二次電池を推定し、当該推定された二次電池を異常電池として特定することができる。
また、本発明に係る電池電源装置は、上述の電池異常検出回路と、前記電池ブロックとを備える。
この構成によれば、上述の電池異常検出回路と、電池ブロックとを備える電池電源装置において、電池ブロックに含まれる一部の二次電池に温度の異常が生じた場合、異常が生じた二次電池の数を検出するか、あるいは異常が生じた二次電池を特定することができる。
また、本発明に係る電池電源システムは、上述の電池異常検出回路と、前記電池ブロックと、前記電池ブロックを充放電する外部装置とを備え、前記外部装置は、前記電池ブロックからの放電電流の供給を受け付ける負荷回路と、前記電池ブロックへ充電電流を供給する電流供給部と、前記電池ブロックに流れる電流が、前記電流制御部から送信された前記電流制限値を超えないように、前記電池ブロックから前記負荷回路へ供給される放電電流、及び前記電流供給部から前記電池ブロックへ供給される充電電流を調節する充放電制御部とを備える。
この構成によれば、上述の電池異常検出回路と、電池ブロックと、電池ブロックを充放電する外部装置とを備えた電池電源システムにおいて、電池ブロックに含まれる一部の二次電池に温度の異常が生じた場合、異常が生じた二次電池の数を検出するか、あるいは異常が生じた二次電池を特定することができる。
本発明の第１施形態に係る電池異常検出回路、電池電源装置、及びこれを備える電池電源システムの一例を示すブロック図である。 図１に示す電池モジュールの詳細の一例を示す回路図である。 図１に示す電池異常検出回路及び電池電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示す電池異常検出回路及び電池電源装置の他の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る電池電源システムの構成の一例を示すブロック図である。 図５に示す電池異常検出回路及び電池電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図５に示す電池異常検出回路及び電池電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図５に示す電池異常検出回路及び電池電源装置の動作の他の一例を示すフローチャートである。 抵抗値情報の一例をＬＵＴとして表した説明図である。 抵抗値情報の他の一例をＬＵＴとして表した説明図である。
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１施形態に係る電池異常検出回路、電池電源装置、及びこれを備える電池電源システムの一例を示すブロック図である。
図１に示す電池電源システム３は、電池電源装置１と、外部装置２とが組み合わされて構成されている。図１に示す電池電源装置１は、ｍ個の電池モジュールＢＭ１，ＢＭ２，・・・，ＢＭｍと、制御部１０と、通信部１１と、接続端子１５，１６，１７とを備えている。そして、電池異常検出回路４は、電池モジュールＢＭ１，ＢＭ２，・・・，ＢＭｍから後述する電池ブロックＢＢ１，ＢＢ２，・・・，ＢＢｍを除いた部分と、制御部１０とを備えている。
ｍ個の電池モジュールＢＭ１，ＢＭ２，・・・，ＢＭｍは、直列接続されており、電池モジュールＢＭ１，ＢＭ２，・・・，ＢＭｍの直列回路における正極が、接続端子１５に接続されている。また、電池モジュールＢＭ１，ＢＭ２，・・・，ＢＭｍの直列回路における負極が接続端子１６に接続されている。また、接続端子１７は、通信部１１に接続されている。
なお、電池モジュールの数は、複数に限られず、１個であってもよい。以下、電池モジュールＢＭ１，ＢＭ２，・・・，ＢＭｍを総称して電池モジュールＢＭと表記し、電池モジュールの番号をｉで表し、番号ｉの電池モジュールを電池モジュールＢＭｉと表記する。
図１に示す外部装置２は、充放電制御部２１、発電装置２２（電流供給部）、負荷装置２３（負荷回路）、通信部２４、及び接続端子２５，２６，２７を備えている。そして、接続端子２５，２６が、充放電制御部２１と接続され、接続端子２７が、通信部２４を介して充放電制御部２１と接続されている。また、発電装置２２と負荷装置２３とは、充放電制御部２１と接続されている。
そして、電池電源装置１と、外部装置２とが組み合わされると、接続端子１５，１６，１７と接続端子２５，２６，２７とがそれぞれ接続されるようになっている。
図２は、図１に示す電池モジュールＢＭ１，ＢＭ２，・・・，ＢＭｍの詳細の一例を示す回路図である。電池モジュールＢＭ１，ＢＭ２，・・・，ＢＭｍは、同様に構成されているので、主にｉ番目の電池モジュールＢＭｉについて、その構成を説明する。
電池モジュールＢＭｉは、二次電池Ｂｉ１、Ｂｉ２、Ｂｉ３、Ｂｉ４が並列に接続された電池ブロックＢＢｉと、抵抗ＲＸｉ，Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４と、感熱素子Ｘｉ１、Ｘｉ２、Ｘｉ３、Ｘｉ４とを備えている。
また、電池モジュールＢＭ１，ＢＭ２，・・・，ＢＭｍに含まれる電池ブロックＢＢ１，ＢＢ２，・・・，ＢＢｍが、直列に接続されている。そして、電池ブロックＢＢ１の正極側が接続端子１５に接続され、電池ブロックＢＢｍの負極側が接続端子１６に接続されている。
以下、二次電池Ｂｉ１、Ｂｉ２、Ｂｉ３、Ｂｉ４を総称して二次電池Ｂと称し、抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４を総称して抵抗Ｒと称し、感熱素子Ｘｉ１，Ｘｉ２，Ｘｉ３，Ｘｉ４を総称して感熱素子Ｘと称する。
二次電池Ｂは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等、種々の二次電池を用いることができる。なお、二次電池Ｂは、単電池であってもよく、単電池が直列、並列、あるいは直列と並列とが組み合わされて構成された組電池であってもよい。また、電池ブロックＢＢｉに含まれる二次電池Ｂの数は、複数であればよく、４個に限らない。
抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４は、直列に接続されて直列回路を構成している。そして、抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４の直列回路における一端例えば抵抗Ｒｉ１が、グラウンドに接続され、抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４の直列回路における他端例えば抵抗Ｒｉ４が、制御部１０に接続されている。そして、抵抗Ｒｉ４と制御部１０との接続点が、抵抗ＲＸｉによって、電源電圧Ｖｐにプルアップされている。
抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４には、感熱素子Ｘｉ１，Ｘｉ２，Ｘｉ３，Ｘｉ４が、それぞれ並列に接続されている。また、抵抗Ｒは、抵抗値が予め設定された設定抵抗値ｒｓに設定されている。
感熱素子Ｘは、温度に応じて作動し、開閉状態（オフ、オン状態）が変化するスイッチング素子である。感熱素子Ｘとしては、例えばバイメタルスイッチやキューリー温度利用温度制御素子（例えばＮＥＣトーキン（株）製のサーマルリードスイッチ）等の、予め設定された閾値温度Ｔｔｈを超えると作動し、閾値温度Ｔｔｈを下回ると非作動状態に復帰する復帰型の感熱素子を用いてもよい。
また、例えば温度ヒューズのように、閾値温度Ｔｔｈを超えると作動（溶断）し、その後は閾値温度Ｔｔｈを下回っても元の状態に復帰しない非復帰型の感熱素子を用いてもよい。
なお、感熱素子Ｘとして、温度に応じて抵抗値が大きく変化することで、擬似的に開閉状態が変化するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）を用いてもよい。しかしながら、ＰＴＣはオン状態においても抵抗値の温度依存性が大きく、オフ状態においても漏れ電流が流れる。そのため、異常が生じた電池数の検出精度や異常が生じた二次電池を特定する精度を高める観点からは、ＰＴＣよりも、バイメタルスイッチ、温度ヒューズ、あるいはキューリー温度利用温度制御素子等のように、温度に応じて、完全に開閉状態が変化する素子の方が好ましい。
そして、感熱素子Ｘｉ１、Ｘｉ２、Ｘｉ３、Ｘｉ４は、二次電池Ｂｉ１、Ｂｉ２、Ｂｉ３、Ｂｉ４と近接して、あるいは接触されて配設されている。これにより、二次電池Ｂの温度が、発熱異常が生じたと考えられる温度に予め設定された閾値温度Ｔｔｈを超えると、当該二次電池Ｂに対応する感熱素子Ｘが作動するようになっている。
従って、感熱素子として、作動時にオンする素子を用いた場合、二次電池Ｂｉ１、Ｂｉ２、Ｂｉ３、Ｂｉ４が閾値温度Ｔｔｈに満たない正常温度範囲では、抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４の直列回路の抵抗値ｒｉは、抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４の抵抗値の合計値、すなわち設定抵抗値ｒｓの４倍となる。一方、二次電池Ｂｉ１、Ｂｉ２、Ｂｉ３、Ｂｉ４のうちいずれかが発熱して閾値温度Ｔｔｈを超えると、当該二次電池Ｂに対応する感熱素子Ｘがオンして当該感熱素子Ｘと並列接続された抵抗Ｒが短絡される結果、抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４の直列回路の抵抗値ｒｉが小さくなる方向に変化することになる。
なお、感熱素子Ｘとして作動時にオフする素子を用いて、対応する二次電池Ｂの温度が、閾値温度Ｔｔｈに満たないときにオン、閾値温度Ｔｔｈを超えるときにオフする構成としてもよい。しかしながら、感熱素子Ｘを、対応する二次電池Ｂの温度が閾値温度Ｔｔｈを超えたときにオフする構成とすると、正常時に感熱素子Ｘがオンしているために感熱素子Ｘを流れる電流が増大して消費電流が増大する。従って、感熱素子Ｘは、対応する二次電池Ｂの温度が閾値温度Ｔｔｈを超えたときにオンする構成とした方が、消費電流を低減できる点で好ましい。
ところで、二次電池、例えばリチウムイオン二次電池は、内部で短絡故障が生じて発熱した場合、ある臨界温度を超えると、電池内部の内圧上昇により弁が開き、二次電池が断線状態になり、二次電池に永続的な故障が生じて電流が流れなくなる。閾値温度Ｔｔｈとしては、例えばこのような臨界温度を用いることができる。
閾値温度Ｔｔｈとしてこのような臨界温度を用いた場合、二次電池が一旦閾値温度Ｔｔｈを超えると、その後、断線状態になって電流が流れなくなり、二次電池の温度が低下する。しかしながら、一旦閾値温度Ｔｔｈ（臨界温度）を超えた二次電池は、その後温度が閾値温度Ｔｔｈより低下しても永続的な故障状態にある。
従って、閾値温度Ｔｔｈとしてこのような臨界温度を用いた場合には、感熱素子Ｘとして閾値温度Ｔｔｈで作動する非復帰型の感熱素子、例えば温度ヒューズを用いることが好ましい。閾値温度Ｔｔｈが臨界温度である場合に感熱素子Ｘとして非復帰型の素子を用いると、一旦閾値温度Ｔｔｈを超えて永続的な断線状態になったために温度が低下した場合であっても、当該二次電池に対応する感熱素子Ｘ（温度ヒューズ）は作動（溶断）したまま再び非作動状態に復帰（オン）することはないから、このような温度が低下した状態で断線故障が生じている異常を抵抗値ｒｉに反映させることができる。
そして、抵抗ＲＸｉと抵抗Ｒｉ４との接続点の電圧Ｖｒｉが、制御部１０へ出力される。抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４の直列回路の抵抗値をｒｉ、抵抗ＲＸｉの抵抗値をｒｘ、電源電圧をＶｐとすると、電圧Ｖｒｉは、下記の式（１）で表される。
Ｖｒｉ＝｛ｒｉ／（ｒｉ＋ｒｘ）｝×Ｖｐ ・・・（１）
通信部１１，２４は、通信インターフェイス回路であり、接続端子１７，２７が接続されることで、通信部１１，２４間で、データ送受信が可能とされる。制御部１０と、充放電制御部２１とは、通信部１１，２４を介することで、互いにデータ送受信可能とされている。
制御部１０は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、アナログデジタルコンバータと、その周辺回路等とを備えて構成されている。そして、制御部１０は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、抵抗値検出部１０１、異常検出部１０２、電流制限値設定部１０３、及び電流制御部１０４として機能する。
抵抗値検出部１０１は、電池モジュールＢＭ１，ＢＭ２，・・・，ＢＭｍから出力された電圧Ｖｒ１〜Ｖｒｍに基づいて、ｉ番目の電池モジュールＢＭｉにおける出力電圧をＶｒｉ、抵抗ＲＸｉの抵抗値をｒｘ、電源電圧をＶｐとすると、ｉ番目の電池モジュールＢＭｉにおける抵抗値ｒｉを、下記の式（２）を用いて算出する。
ｒｉ＝ｒｘ×｛Ｖｒｉ／（Ｖｐ−Ｖｒｉ）｝ ・・・（２）
異常検出部１０２は、抵抗値検出部１０１によって算出された抵抗値ｒｉ、設定抵抗値ｒｓ、及び電池ブロックＢＢｉに含まれる二次電池数ｎ、すなわち電池ブロックＢＢｉに含まれる抵抗Ｒの数に基づき、ｉ番目の電池ブロックＢＢｉにおいて発熱異常が生じている二次電池Ｂの数である異常電池数Ｅｉを、下記の式（３）を用いて算出する。
Ｅｉ＝ｎ−（ｒｉ／ｒｓ） ・・・（３）
式（３）の算出結果が整数にならなかった場合は、例えば四捨五入するなどして異常電池数Ｅｉを求めればよい。図２に示す電池ブロックＢＢｉにおいては、二次電池数ｎは４である。
電流制限値設定部１０３は、電池ブロックＢＢに流れる電流の許容値の上限を示す電流制限値Ｉｕを設定する。具体的には、一つの電池ブロックについて、当該電池ブロックに含まれる二次電池がすべて正常であるときにおいて、当該電池ブロックを充放電可能な上限値が標準電流制限値Ｉｓとして予め設定されている。
なお、標準電流制限値Ｉｓは、充電時と放電時とで、異なる値を用いるようにしてもよい。あるいは、電池の充電状態（ＳＯＣ）や温度等に応じて、標準電流制限値Ｉｓの値を変化させてもよい。
例えば、高温時においては、放電より充電の方が劣化が進行しやすいため、充電時に用いられる標準電流制限値Ｉｓ（充）を、放電時に用いられる標準電流制限値Ｉｓ（放）より小さな値に設定するようにしてもよい。
また、電池のＳＯＣが大きくなり満充電に近づくほど、充電時に用いられる標準電流制限値Ｉｓ（充）をゼロに近づけるように小さな値に設定し、電池のＳＯＣが小さくなって過放電に近づくほど、放電時に用いられる標準電流制限値Ｉｓ（放）をゼロに近づけるように小さな値に設定するようにしてもよい。
そして、電流制限値設定部１０３は、二次電池数ｎから、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍの異常電池数Ｅ１〜Ｅｍを、それぞれ減算することにより、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍにおける正常な二次電池の数である有効電池数ＥＮ１〜ＥＮｍを算出する。そして、有効電池数ＥＮ１〜ＥＮｍのうちの最小値を、有効電池数ＥＮｍｉｎとして選択し、下記の式（４）に基づき、電流制限値Ｉｕを算出する。
Ｉｕ＝Ｉｓ×ＥＮｍｉｎ／ｎ ・・・（４）
ここで、有効電池数は、異常電池数が大きくなるほど小さくなる関係があるから、有効電池数ＥＮ１〜ＥＮｍのうちの最小値を、有効電池数ＥＮｍｉｎとして選択することは、異常電池数Ｅ１〜Ｅｍのうちの最大値に基づいて、電流制限値Ｉｕを算出することに相当している。
電流制御部１０４は、電流制限値設定部１０３によって設定された電流制限値Ｉｕを、通信部１１によって、通信部２４を介して充放電制御部２１へ送信させることで、充放電制御部２１によって、電池ブロックＢＢに流れる電流値Ｉが電流制限値Ｉｕを超えないように制御させる。
次に、外部装置２について、説明する。発電装置２２は、例えば太陽光発電装置（太陽電池）や、例えば風力や水力といった自然エネルギーやエンジン等の人工的な動力によって駆動される発電機等である。なお、充放電制御部２１は、発電装置２２の代わりに例えば商用電源に接続されていてもよい。
負荷装置２３は、電池電源装置１から供給される電力により駆動される各種の負荷であり、例えばモータやバックアップ対象の負荷機器であってもよい。
充放電制御部２１は、発電装置２２からの余剰電力や負荷装置２３で発生する回生電力を電池電源装置１の電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍに充電する。また、充放電制御部２１は、負荷装置２３の消費電流が急激に増大したり、あるいは発電装置２２の発電量が低下して負荷装置２３の要求する電力が発電装置２２の出力を超えたりすると、電池電源装置１の電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍから不足の電力を負荷装置２３へ供給する。
さらに、充放電制御部２１は、電流制限値設定部１０３から、通信部１１，２４を介して電流制限値Ｉｕを受信し、上述のように電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍを充放電させる際の電流値Ｉが、電流制限値Ｉｕを超えないように当該充放電電流値を制御する。
次に、このように構成された電池電源システム３の動作について説明する。まず、感熱素子Ｘが、復帰型の感熱素子であり、かつ温度が閾値温度Ｔｔｈを超える作動時にオン、温度が閾値温度Ｔｔｈに満たない非作動時にオフする場合について、説明する。
図３は、図１に示す電池異常検出回路４及び電池電源装置１の動作の一例を示すフローチャートである。まず、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍの各二次電池Ｂに異常がない正常時は、電流制限値設定部１０３によって、電流制限値Ｉｕの初期値として標準電流制限値Ｉｓが設定されており、この電流制限値Ｉｕが、電流制御部１０４によって、充放電制御部２１に通知されている。
これにより、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍに流れる電流値Ｉの絶対値は、充放電制御部２１によって、標準電流制限値Ｉｓを超えないように制限されている。
次に、ステップＳ１において、抵抗値検出部１０１によって、電池モジュールＢＭの番号を示す変数ｉに、１が代入される（ステップＳ１）。次に、異常電池数Ｅ１〜Ｅｍの初期値として、０が設定される（ステップＳ２）。
次に、現時点での異常電池数Ｅ１〜Ｅｍが、前異常電池数ＰＥ１〜ＰＥｍとして設定される（ステップＳ３）。
そして、抵抗値検出部１０１によって、電池モジュールＢＭｉから出力された電圧Ｖｒｉが検出され（ステップＳ４）、当該電圧Ｖｒｉに基づき、式（２）を用いて電池モジュールＢＭｉにおける直列回路の抵抗値ｒｉが算出される（ステップＳ５）。
次に、異常検出部１０２によって、抵抗値ｒｉ、設定抵抗値ｒｓ、及び二次電池数ｎに基づき、式（３）を用いて、例えば小数点以下が四捨五入されて、ｉ番目の電池ブロックＢＢｉにおいて発熱異常が生じている二次電池Ｂの数である異常電池数Ｅｉが算出される（ステップＳ６）。
次に、異常検出部１０２によって、異常電池数Ｅｉと前異常電池数ＰＥｉが比較される（ステップＳ７）。ここで、ステップＳ４〜Ｓ６が初めて実行された場合には、前異常電池数ＰＥｉは、０である。一方、ステップＳ４〜Ｓ６の実行が２回目以降である場合には、ステップＳ３において、前回検出された異常電池数Ｅｉが、前異常電池数ＰＥｉとして設定されている。
ここで、閾値温度Ｔｔｈとして上述のような臨界温度が設定されているときは、二次電池の温度が閾値温度Ｔｔｈ（臨界温度）を超えるとその後に永続的な断線状態となり温度が低下する。そのため、前回のステップＳ４〜Ｓ６の実行時には、温度が閾値温度Ｔｔｈを超えて感熱素子Ｘが作動（オン）し、異常電池数Ｅｉとしてカウントされていた二次電池が、今回は温度が閾値温度Ｔｔｈに満たなくなって感熱素子Ｘが非作動状態（オフ）に復帰するためステップＳ６において異常電池数Ｅｉとしてカウントされず、異常電池数Ｅｉが減少するおそれがある。
しかしながら、閾値温度Ｔｔｈとして上述のような臨界温度が設定されているときは、一度閾値温度Ｔｔｈ（臨界温度）を超えて異常となった二次電池が正常に戻ることはない。そこで、異常電池数Ｅｉが前異常電池数ＰＥｉ以上、すなわち異常電池数Ｅｉが前回より減少していないときは（ステップＳ７でＹＥＳ）、そのままステップＳ９へ移行し、異常電池数Ｅｉが前異常電池数ＰＥｉに満たず、すなわち異常電池数Ｅｉが前回より減少したときは（ステップＳ７でＮＯ）、異常電池数Ｅｉを前異常電池数ＰＥｉとし、すなわち前回検出された異常電池数Ｅｉをそのまま維持してステップＳ９へ移行する。
以上、ステップＳ３、Ｓ７、Ｓ８の処理により、感熱素子Ｘが復帰型の素子であり、かつ閾値温度Ｔｔｈとして上述のような臨界温度が設定されているときに、永続的な異常状態となった二次電池が異常電池数Ｅｉにカウントされなくなるおそれが低減される。
なお、閾値温度Ｔｔｈとして、例えば一時的な過電流で生じるような、復帰可能な範囲内の温度を設定しておき、ステップＳ３，Ｓ７，Ｓ８を実行せず、ステップＳ６からステップＳ９へ移行するようにしてもよい。
この場合、例えば過電流のような一時的な異常原因が解消して二次電池の温度が閾値温度Ｔｔｈを下回れば、その二次電池に対応する感熱素子Ｘが非作動状態に復帰するので、ステップＳ４〜Ｓ６において、一時的な異常原因が解消して正常に戻った二次電池が異常電池数Ｅｉとしてカウントされなくなる結果、異常が生じている二次電池の数をリアルタイムに異常電池数Ｅｉに反映することが可能となる。
また、感熱素子Ｘとして、温度ヒューズのような非復帰型の素子を用いると、閾値温度Ｔｔｈとして上述のような臨界温度が設定されている場合であっても、永続的な異常状態となった二次電池が異常電池数Ｅｉにカウントされなくなることはないので、ステップＳ３、Ｓ７、Ｓ８の処理を削減することができる。
次に、電流制限値設定部１０３によって、二次電池数ｎから異常電池数Ｅｉが減算されて、有効電池数ＥＮｉが算出される（ステップＳ９）。
次に、電流制限値設定部１０３によって、変数ｉが電池ブロック数ｍと比較され、変数ｉが電池ブロック数ｍに満たなければ（ステップＳ１０でＮＯ）、次の電池ブロックＢＢについて有効電池数ＥＮｉを算出するべく変数ｉに１が加算されて（ステップＳ１１）、再びステップＳ４〜Ｓ１０を繰り返す。
そして、変数ｉが電池ブロック数ｍ以上となれば（ステップＳ１０でＹＥＳ）、全ての電池ブロックＢＢについて有効電池数ＥＮ１〜ＥＮｍを算出し終えたことになるから、ステップＳ１２へ移行する。
ステップＳ１２では、電流制限値設定部１０３によって、有効電池数ＥＮ１〜ＥＮｍの最小値が、有効電池数ＥＮｍｉｎとして設定される（ステップＳ１２）。
次に、電流制限値設定部１０３によって、上記式（４）を用いて、電流制限値Ｉｕが算出される（ステップＳ１３）。式（４）によれば、異常検出部１０２によって検出された異常電池数Ｅ１〜Ｅｍの最大値が大きいほど、従って有効電池数ＥＮｍｉｎが減少するほど電流制限値Ｉｕが小さくなるように、電流制限値Ｉｕが設定される。
このように、有効電池数ＥＮｍｉｎに基づき電流制限値Ｉｕを設定することで、発熱異常が生じている二次電池の数が最も多く、充放電電流を減少させる必要性が最も高い電池ブロックに合わせて、電流制限値Ｉｕが設定される。
ここで、閾値温度Ｔｔｈとして上述のような臨界温度が設定されている場合、閾値温度Ｔｔｈを超えた二次電池は、断線状態になって電流が流れなくなる。この場合、式（４）に基づき電流制限値Ｉｕを設定することで、発熱異常が生じている二次電池が一つもない正常状態において、標準電流制限値Ｉｓの電流が電池ブロックＢＢｉに流れた場合に当該電池ブロックにおける二次電池Ｂｉ１〜Ｂｉｎの一つあたりに分配されて流れる電流値を、異常が生じておらず、従って断線状態になっていない二次電池Ｂ一つあたりに分配されて流れる電流値が超えないように、電流制限値Ｉｕを設定することができる。
次に、電流制限値Ｉｕが、電流制御部１０４によって通信部１１へ出力され、通信部１１によって通信部２４を介して充放電制御部２１へ送信され（ステップＳ１４）、再びステップＳ３〜Ｓ１４の処理が繰り返される。
これにより、充放電制御部２１によって、電池電源装置１の電池ブロックＢＢに流れる電流値が、電流制限値Ｉｕを超えないように制限されるので、発熱異常が生じている二次電池の数が最も多く、充放電電流を減少させる必要性が最も高い電池ブロックに合わせて、電池ブロックＢＢに流れる電流を制限することができる。
特に、閾値温度Ｔｔｈとして上述のような臨界温度が設定されている場合には、電池ブロックＢＢに含まれる一部の二次電池Ｂが臨界温度を超えて断線状態になることに起因して、残りの二次電池Ｂに流れる電流が増加して劣化させてしまうおそれが低減される。
図４は、感熱素子Ｘを、例えば温度ヒューズのように、非作動状態（閾値温度Ｔｔｈに満たないとき）においてオン、作動状態（閾値温度Ｔｔｈを超えるとき）においてオフする構成とした場合の電池異常検出回路４の動作の一例を示すフローチャートである。感熱素子Ｘが、作動状態でオフする構成とした場合は、異常検出部１０２が、ステップＳ６ａにおいて、式（３）の代わりに下記の式（５）を用いて異常電池数Ｅｉを算出する点が異なる。その他の点では図３に示すフローチャートと同様の動作となるのでその説明を省略する。
Ｅｉ＝ｒｉ／ｒｓ ・・・（５）
なお、電池ブロックＢＢが複数、直列接続されている例を示したが、電池ブロックＢＢは一つであってもよく、その場合、ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２を省略し、有効電池数ＥＮｍｉｎの代わりにステップＳ９で得られた有効電池数ＥＮｉを用いるようにすればよい。
また、充放電制御部２１が外部装置２に設けられ、通信部１１によって電流制限値Ｉｕを送信することで、充放電制御部２１によって充放電電流値を制限させる例を示したが、例えば、電池電源装置１が、充放電制御部２１を備える構成としてもよい。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る電池異常検出回路４ａ、電池電源装置１ａ、及びこれを備える電池電源システム３ａについて説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る電池電源システム３ａの構成の一例を示すブロック図である。図５に示す電池電源システム３ａと図１に示す電池電源システム３とでは、電池電源装置１ａにおける電池異常検出回路４ａの構成が、下記の点で異なる。
図５に示す電池異常検出回路４ａは、ユーザに異常が生じている電池を報知するための報知部である表示部１９をさらに備える。また、制御部１０ａは、異常電池特定部１０５をさらに備えると共に、異常検出部１０２ａの動作が異常検出部１０２とは異なる。
表示部１９は、液晶表示装置やＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の表示装置である。なお、表示部１９は、必ずしも電池異常検出回路４ａに設けられている例に限られず、外部装置２に設けられていてもよい。
また、電池モジュールＢＭ１’，ＢＭ２’，・・・，ＢＭｍ’は、電池ブロックＢＢ１’，ＢＢ２’，・・・，ＢＢｍ’に含まれる各抵抗Ｒに設定されている抵抗値が電池異常検出回路４における電池モジュールＢＭ１，ＢＭ２，・・・，ＢＭｍと異なる。以下、電池モジュールＢＭ１’，ＢＭ２’，・・・，ＢＭｍ’を総称して電池モジュールＢＭ’と称し、電池ブロックＢＢ１’，ＢＢ２’，・・・，ＢＢｍ’を総称して電池ブロックＢＢ’と称する。
その他の構成は図１に示す電池電源システム３と同様であるのでその説明を省略し、以下、電池異常検出回路４ａの特徴的な点について、説明する。
図５に示す電池モジュールＢＭ’は、電池モジュールＢＭと同様、図２で示される。図２に示す電池モジュールＢＭ’は、電池モジュールＢＭとは、電池ブロックＢＢの代わりに電池ブロックＢＢ’を備える点で異なる。
電池モジュールＢＭ１’，ＢＭ２’，・・・，ＢＭｍ’は、同様に構成されているので、ｉ番目の電池モジュールＢＭｉ’、及び電池ブロックＢＢｉ’について、その構成を説明する。
電池モジュールＢＭｉ’の抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４におけるｊ番目の抵抗を、抵抗Ｒｉｊと表すと、抵抗Ｒｉｊの抵抗値ｒｉｊは、下記の式（６）で表される等比数列の、各項の値となっている。
ｒｉｊ＝ａｒｊ−１ ・・・（６）
但し、ａは任意の定数、ｒは２以上の整数である。
例えば、公比ｒを２とすれば、抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４の抵抗値ｒｉ１，ｒｉ２，ｒｉ３，ｒｉ４は、ａ，２ａ，４ａ，８ａとなる。抵抗Ｒの抵抗値を、このように設定すると、抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４のうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わされた抵抗の抵抗値の合計が異なる値となる。
なお、抵抗Ｒの抵抗値は、必ずしも式（６）に従い設定されている必要はなく、各抵抗Ｒｉのうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わされた抵抗の抵抗値の合計が異なる値となるように各抵抗値が設定されていればよい。
異常電池特定部１０５は、抵抗値ｒｉ１，ｒｉ２，ｒｉ３，ｒｉ４として設定された式（６）の各項のうちｎが大きい順、すなわちｊを二次電池数ｎとする項から順に、抵抗値ｒｉｊの値を抵抗値検出部１０１によって検出された抵抗値ｒｉと比較する。そして、感熱素子Ｘが、非作動状態においてオフ、作動状態においてオンする場合は抵抗値ｒｉの方が抵抗値ｒｉｊより小さいとき、感熱素子Ｘが、非作動状態においてオン、作動状態においてオフする場合は抵抗値ｒｉｊの方が抵抗値ｒｉより小さいとき、抵抗値ｒｉｊが設定された抵抗Ｒｉｊと並列接続された感熱素子Ｘｉｊと対応する二次電池Ｂｉｊを異常の生じている二次電池として特定する。
そして、異常電池特定部１０５は、抵抗値検出部１０１によって検出された抵抗値ｒｉから抵抗値ｒｉｊを減算した値を前記比較の対象として新たに設定する処理を繰り返すことによって、異常の生じている二次電池を推定及び特定する。
さらに異常電池特定部１０５は、異常の生じている二次電池として特定された二次電池を示す情報を、表示部１９によって表示させる。
次に、図５に示す電池電源システム３ａの動作について説明する。まず、感熱素子Ｘが、温度が閾値温度Ｔｔｈを超える作動時にオン、温度が閾値温度Ｔｔｈに満たない非作動時にオフする場合について、説明する。
図６、図７は、図５に示す電池異常検出回路４ａ及び電池電源装置１ａの動作の一例を示すフローチャートである。まず、電池ブロックＢＢ１’〜ＢＢｍ’の各二次電池Ｂに異常がない正常時は、電流制限値設定部１０３によって、電流制限値Ｉｕの初期値として標準電流制限値Ｉｓが設定されており、この電流制限値Ｉｕが、電流制御部１０４によって、充放電制御部２１に通知されている。
これにより、電池ブロックＢＢ１’〜ＢＢｍ’に流れる電流値Ｉの絶対値は、充放電制御部２１によって、標準電流制限値Ｉｓを超えないように制限されている。
次に、ステップＳ２１において、抵抗値検出部１０１によって、電池モジュールＢＭ’の番号を示す変数ｉに１が代入され、電池ブロックＢＢｉ’における二次電池Ｂの電池番号を示す変数ｊに、二次電池数ｎが代入される（ステップＳ２１）。
次に、抵抗値検出部１０１によって、異常が生じている二次電池を示す異常電池フラグＦ１１〜Ｆｍｎに、０が代入される（ステップＳ２２）。異常電池フラグＦ１１〜Ｆｍｎは、二次電池Ｂ１１〜Ｂｍｎと対応して設けられている。例えば、異常電池フラグＦｉｊが０のとき、二次電池Ｂｉｊが正常であることを示し、異常電池フラグＦｉｊが１のとき、二次電池Ｂｉｊが異常であることを示す。
そして、抵抗値検出部１０１によって、電池モジュールＢＭｉから出力された電圧Ｖｒｉが検出され（ステップＳ２４）、当該電圧Ｖｒｉに基づき、式（２）を用いて電池モジュールＢＭｉにおける直列回路の抵抗値ｒｉが算出される（ステップＳ２５）。
次に、異常電池特定部１０５によって、抵抗Ｒｉｊの抵抗値ｒｉｊが、ａｒｊ−１として算出される（ステップＳ２６）。ここで、最初は変数ｊには二次電池数ｎが代入されているので、番号ｊが最も大きく、従って抵抗値が最も大きい抵抗Ｒｉｎから順に、抵抗値の算出及び異常の検出が実行されることになる。
次に、異常電池特定部１０５によって、抵抗値ｒｉと抵抗値ｒｉｊとが比較される（ステップＳ２７）。ここで、抵抗値ｒｉが抵抗値ｒｉｊ以上であれば（ステップＳ２７でＹＥＳ）、感熱素子Ｘｉｊがオフしていることになるから、感熱素子Ｘｉｊと対応する二次電池Ｂｉｊは発熱異常を生じておらず、正常と推定されるので、異常電池フラグＦｉｊを「１」に変更することなくステップＳ２９へ移行する。
そして、異常電池特定部１０５によって、抵抗値ｒｉから抵抗値ｒｉｊが減算されて、新たな抵抗値ｒｉとされ（ステップＳ２９）、ステップＳ３０へ移行する。
一方、抵抗値ｒｉが抵抗値ｒｉｊに満たなければ（ステップＳ２７でＮＯ）、感熱素子Ｘｉｊがオンしていることになるから、異常電池特定部１０５によって、感熱素子Ｘｉｊと対応する二次電池Ｂｉｊは発熱異常を生じていると判断されて、異常電池フラグＦｉｊが「１」に変更され（ステップＳ２８）、ステップＳ３０へ移行する。
次に、ステップＳ３０において、異常電池特定部１０５によって、変数ｊが１になったか否かが判断され（ステップＳ３０）、変数ｊが１であれば（ステップＳ３０でＹＥＳ）、電池ブロックＢＢｉ’に含まれるすべての二次電池Ｂについて異常の有無が確認されたことになるからステップＳ３２へ移行し、変数ｊが１でなければ（ステップＳ３０でＮＯ）、電池ブロックＢＢｉ’にはまだ異常の有無が確認されていない二次電池Ｂが残っているから異常確認を継続するべくステップＳ３１へ移行する。
そして、ステップＳ３１において、変数ｊから１が減算されて、再びステップＳ２６〜Ｓ３０が繰り返される（ステップＳ３１）。
以上、ステップＳ２１〜Ｓ３１の処理により、発熱異常が生じている二次電池Ｂｉｊに対応する異常電池フラグＦｉｊが、１にセットされるので、異常が生じた二次電池を特定することができる。
次に、ステップＳ３２において、異常検出部１０２ａによって、異常電池フラグＦｉ１〜Ｆｉｎのうち、１がセットされているフラグの数が、電池ブロックＢＢｉ’における異常電池数Ｅｉとして計数される（ステップＳ３２）。
これにより、電池ブロックＢＢ’毎に、発熱異常が生じた二次電池Ｂの数を検出することができる。
次に、電流制限値設定部１０３によって、二次電池数ｎから異常電池数Ｅｉが減算されて、有効電池数ＥＮｉが算出される（ステップＳ３３）。
次に、異常電池特定部１０５によって、変数ｉが電池ブロック数ｍと比較され、変数ｉが電池ブロック数ｍに満たなければ（ステップＳ３４でＮＯ）、次の電池ブロックＢＢについて有効電池数ＥＮｉを算出するべく変数ｉに１が加算されて（ステップＳ３５）、再びステップＳ２４〜Ｓ３４を繰り返す。
そして、変数ｉが電池ブロック数ｍ以上となれば（ステップＳ３４でＹＥＳ）、全ての電池ブロックＢＢについて有効電池数ＥＮ１〜ＥＮｍを算出し終えたことになるから、ステップＳ３６へ移行する。
ステップＳ３６では、電流制限値設定部１０３によって、有効電池数ＥＮ１〜ＥＮｍの最小値が、有効電池数ＥＮｍｉｎとして設定される（ステップＳ３６）。
次に、電流制限値設定部１０３によって、上記式（４）を用いて、電流制限値Ｉｕが算出される（ステップＳ３７）。式（４）によれば、異常検出部１０２によって検出された異常電池数Ｅ１〜Ｅｍの最大値が大きいほど、従って有効電池数ＥＮｍｉｎが減少するほど電流制限値Ｉｕが小さくなるように、電流制限値Ｉｕが設定される。
このように、有効電池数ＥＮｍｉｎに基づき電流制限値Ｉｕを設定することで、発熱異常が生じている二次電池の数が最も多く、充放電電流を減少させる必要性が最も高い電池ブロックに合わせて、電流制限値Ｉｕが設定される。
ここで、閾値温度Ｔｔｈとして上述のような臨界温度が設定されている場合、閾値温度Ｔｔｈを超えた二次電池は、断線状態になって電流が流れなくなる。この場合、式（４）に基づき電流制限値Ｉｕを設定することで、発熱異常が生じている二次電池が一つもない正常状態において、標準電流制限値Ｉｓの電流が電池ブロックＢＢｉに流れた場合に当該電池ブロックにおける二次電池Ｂｉ１〜Ｂｉｎの一つあたりに分配されて流れる電流値を、異常が生じておらず、従って断線状態になっていない二次電池Ｂ一つあたりに分配されて流れる電流値が超えないように、電流制限値Ｉｕを設定することができる。
次に、電流制限値Ｉｕが、電流制御部１０４によって通信部１１へ出力され、通信部１１によって通信部２４を介して充放電制御部２１へ送信される（ステップＳ３８）。
これにより、充放電制御部２１によって、電池電源装置１の電池ブロックＢＢに流れる電流値が、電流制限値Ｉｕを超えないように制限されるので、発熱異常が生じている二次電池の数が最も多く、充放電電流を減少させる必要性が最も高い電池ブロックに合わせて、電池ブロックＢＢに流れる電流を制限することができる。
特に、閾値温度Ｔｔｈとして上述のような臨界温度が設定されている場合には、電池ブロックＢＢに含まれる一部の二次電池Ｂが臨界温度を超えて断線状態になったために、残りの二次電池Ｂに流れる電流が増加して劣化させてしまうおそれが低減される。
次に、異常電池特定部１０５は、異常電池フラグＦ１１〜Ｆｍｎのうち、「１」になっているフラグに対応する二次電池が異常となっている旨の情報を、表示部１９によって表示させる。これにより、ユーザは、発熱異常が生じた二次電池を知ることができるので、異常が生じた二次電池を交換するなどして電池ブロックＢＢ’を修理することが容易となる。
そして、再びステップＳ２４〜Ｓ３９の処理が繰り返される。
ここで、閾値温度Ｔｔｈとして上述のような臨界温度が設定されているときは、二次電池の温度が閾値温度Ｔｔｈ（臨界温度）を超えるとその後に永続的な断線状態となり温度が低下する。そのため、前回のステップＳ２４〜Ｓ３０の実行時には、温度が閾値温度Ｔｔｈを超えて感熱素子Ｘが作動（オン）し、対応する異常電池フラグＦが１にセットされて異常電池とされていた二次電池が、今回は温度が閾値温度Ｔｔｈに満たなくなって感熱素子Ｘが非作動状態（オフ）に復帰し、ステップＳ２７において正常と推定（ステップＳ２７でＹＥＳ）される場合がある。
しかしながら、ステップＳ２７〜Ｓ３０の処理によれば、一度「１」がセットされた異常電池フラグＦは、その後に正常（ステップＳ２７でＹＥＳ）と判断されても「０」に変更されることがなく、「１」（異常）のまま維持されるので、断線状態になった二次電池を誤って正常と判断してしまうおそれが低減される。
なお、閾値温度Ｔｔｈとして、例えば一時的な過電流で生じるような、復帰可能な範囲内の温度を設定しておき、感熱素子Ｘとして復帰型の素子を用いた上で、ステップＳ２７において、抵抗値ｒｉが抵抗値ｒｉｊ以上であれば（ステップＳ２７でＹＥＳ）、感熱素子Ｘｉｊと対応する二次電池Ｂｉｊを正常と推定し、対応する異常電池フラグＦｉｊを「０」にする構成としてもよい。
この場合、例えば過電流のような一時的な異常原因が解消して二次電池の温度が閾値温度Ｔｔｈを下回れば、その二次電池に対応する感熱素子Ｘが非作動状態に復帰するので、ステップＳ２４〜Ｓ３１において、一時的な異常原因が解消して正常に戻った二次電池が異常電池として特定されなくなる結果、各二次電池の異常の有無をリアルタイムに異常電池フラグＦ１１〜Ｆｍｎに反映することが可能となる。
図８、図７は、感熱素子Ｘを、例えば温度ヒューズのように、非作動状態（閾値温度Ｔｔｈに満たないとき）においてオン、作動状態（閾値温度Ｔｔｈを超えるとき）においてオフする構成とした場合の電池異常検出回路４ａの動作の一例を示すフローチャートである。感熱素子Ｘが、作動状態でオフする構成とした場合は、ステップＳ２７ａ〜Ｓ２９の動作が、図６で示す動作と異なる。
ステップＳ２７ａにおいては、異常電池特定部１０５によって、抵抗値ｒｉと抵抗値ｒｉｊとが比較される（ステップＳ２７ａ）。ここで、抵抗値ｒｉが抵抗値ｒｉｊに満たなければ（ステップＳ２７ａでＮＯ）、感熱素子Ｘｉｊがオンしていることになるから、感熱素子Ｘｉｊと対応する二次電池Ｂｉｊは発熱異常を生じておらず、正常と推定されるので、異常電池フラグＦｉｊを「１」に変更することなくステップＳ３０へ移行する。
一方、抵抗値ｒｉが抵抗値ｒｉｊ以上であれば（ステップＳ２７ａでＹＥＳ）、感熱素子Ｘｉｊがオフしていることになるから、異常電池特定部１０５によって、感熱素子Ｘｉｊと対応する二次電池Ｂｉｊは発熱異常を生じていると判断されて、異常電池フラグＦｉｊが「１」に変更される（ステップＳ２８）。
そして、異常電池特定部１０５によって、抵抗値ｒｉから抵抗値ｒｉｊが減算されて、新たな抵抗値ｒｉとされ（ステップＳ２９）、ステップＳ３０へ移行する。
その他の点では図６に示すフローチャートと同様の動作となるのでその説明を省略する。以上、図８、図７におけるステップＳ２１〜Ｓ３９の処理により、図６、図７におけるステップＳ２１〜Ｓ３９と同様、異常が生じている二次電池を特定でき、さらに異常電池の数に応じて電池ブロックＢＢに流れる電流値を制限することで、異常が生じていない二次電池を劣化させてしまうおそれを低減できる。
なお、例えば各電池ブロックＢＢ’における、抵抗直列回路の抵抗値ｒｉと、異常の生じている二次電池を特定する情報の一例である異常電池フラグＦ１１〜Ｆｍｎとを対応付ける抵抗値情報を、例えば制御部１０ａのＲＯＭ（記憶部）に予め記憶しておき、異常電池特定部１０５は、ステップＳ２６〜Ｓ３１を実行する代わりに、抵抗値情報によって、抵抗値検出部１０１によって検出された抵抗値ｒｉと対応付けられた異常電池フラグＦ１１〜Ｆｍｎを取得することにより、異常の生じている二次電池を推定するようにしてもよい。
図９は、感熱素子Ｘが、温度が閾値温度Ｔｔｈを超える作動時（異常時）にオン、温度が閾値温度Ｔｔｈに満たない非作動時（正常時）にオフする場合に用いられる抵抗値情報の一例を、ＬＵＴ（Look Up Table）として表した説明図である。また、図１０は、感熱素子Ｘが、温度が閾値温度Ｔｔｈを超える作動時（異常時）にオフ、温度が閾値温度Ｔｔｈに満たない非作動時（正常時）にオンする場合に用いられる抵抗値情報の一例を、ＬＵＴとして表した説明図である。図９、図１０では、説明を簡単にするため、二次電池数ｎが３の場合を例示している。
例えば、異常電池特定部１０５は、ステップＳ２６〜Ｓ３１を実行する代わりに、図６に示すフローチャートでは図９に示す抵抗値情報を参照し、図８に示すフローチャートでは図１０に示す抵抗値情報を参照することで、異常電池フラグＦｉ１〜Ｆｉｎを設定するようにしてもよい。
ここで、閾値温度Ｔｔｈとして上述のような臨界温度が設定されているときは、異常電池特定部１０５は、図９、図１０に示される異常電池フラグＦｉ１〜Ｆｉｎが、１になっている場合のみ、当該異常電池フラグを１に変更するようにすれば、永続的な断線状態になっている二次電池を誤って正常と判断してしまうおそれが低減される。
また、閾値温度Ｔｔｈとして、例えば一時的な過電流で生じるような、復帰可能な範囲内の温度を設定しておき、感熱素子Ｘとして復帰型の素子を用いた場合は、異常電池特定部１０５は、図９、図１０に示される異常電池フラグＦｉ１〜Ｆｉｎをそのまま異常電池フラグＦｉ１〜Ｆｉｎとして設定するようにすれば、各二次電池の異常の有無をリアルタイムに異常電池フラグＦ１１〜Ｆｍｎに反映することが可能となる。
また、例えば図９、図１０に示す抵抗値情報において、さらに、各抵抗値ｒｉに対応する異常電池数Ｅｉを、各抵抗値ｒｉと対応付けてＲＯＭに予め記憶しておき、異常検出部１０２ａは、抵抗値情報によって、ステップＳ２９によって得られた抵抗値ｒｉと対応付けられている異常電池数Ｅｉを、異常電池として特定される二次電池の数として取得することで、異常電池数Ｅｉを取得するようにしてもよい。
なお、電池ブロックＢＢが複数、直列接続されている例を示したが、電池ブロックＢＢは一つであってもよく、その場合、ステップＳ３４、Ｓ３５、Ｓ３６を省略し、有効電池数ＥＮｍｉｎの代わりにステップＳ３３で得られた有効電池数ＥＮｉを用いるようにすればよい。
また、図１、図５に示す制御部１０，１０ａは、電流制限値設定部１０３、及び電流制御部１０４を備えず、ステップＳ９、Ｓ１２〜Ｓ１４、ステップＳ３３、Ｓ３６〜Ｓ３８を実行しない構成としてもよい。
また、図５に示す制御部１０ａは、異常検出部１０２ａ、電流制限値設定部１０３、及び電流制御部１０４を備えず、ステップＳ３２、Ｓ３３、Ｓ３６〜Ｓ３８を実行しない構成としてもよい。
本発明に係る電池電源装置、及びこれを用いた電池電源システムは、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、ハイブリッドエレベータ、太陽電池や発電装置と二次電池とを組み合わされた電源システム、無停電源装置等の電池搭載装置、システムにおいて、好適に利用することができる。
１，１ａ 電池電源装置
２ 外部装置
３，３ａ 電池電源システム
４，４ａ 電池異常検出回路
１０，１０ａ 制御部
１１，２４ 通信部
１５，１６，１７，２５，２６，２７ 接続端子
１９ 表示部
２１ 充放電制御部
２２ 発電装置
２３ 負荷装置
１０１ 抵抗値検出部
１０２，１０２ａ 異常検出部
１０３ 電流制限値設定部
１０４ 電流制御部
１０５ 異常電池特定部
Ｂ，Ｂ１１〜Ｂｍｎ，Ｂ’，Ｂ１１’〜Ｂｍｎ’ 二次電池
ＢＢ，ＢＢ１１〜ＢＢｍｎ，ＢＢ’，ＢＢ１１’〜ＢＢｍｎ’ 電池ブロック
ＢＭ，ＢＭ１〜ＢＭｍ，ＢＭ’，ＢＭ１’〜ＢＭｍ’ 電池モジュール
Ｆ１１〜Ｆｍｎ 異常電池フラグ
Ｉ 電流値
Ｉｓ 標準電流制限値
Ｉｕ 電流制限値
Ｒ１１〜Ｒｍｎ，ＲＸ１〜ＲＸｍ 抵抗
Ｔｔｈ 閾値温度
Ｖｐ 電源電圧
Ｘ，Ｘ１１〜Ｘｍｎ 感熱素子
ｍ 電池ブロック数
ｎ 二次電池数
ｒ 公比
ｒｉ 抵抗値
ｒｓ 設定抵抗値

Claims (20)

  1. 複数の二次電池を含む電池ブロックにおける、当該各二次電池と対応して設けられ、対応する二次電池の温度に応じて開閉状態がそれぞれ変化する複数の感熱素子と、
    前記各感熱素子と並列に接続された複数の抵抗が、直列に接続された直列回路と、
    前記直列回路の抵抗値を検出する抵抗値検出部と、
    前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて、前記複数の二次電池のうち異常の生じている二次電池の数を推定し、異常電池数として取得する異常検出部と
    を備えることを特徴とする電池異常検出回路。
  2. 前記各感熱素子は、
    対応する二次電池の温度が予め設定された閾値温度を超えたとき、作動してオフする素子であり、
    前記複数の抵抗は、
    抵抗値が予め設定された設定抵抗値に設定されており、
    前記異常検出部は、
    前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値を前記設定抵抗値で除算して得られた商を、前記異常の生じている二次電池の数として推定すること
    を特徴とする請求項１記載の電池異常検出回路。
  3. 前記各感熱素子は、
    対応する二次電池の温度が予め設定された閾値温度を超えたとき、作動してオンする素子であり、
    前記複数の抵抗は、
    抵抗値が予め設定された設定抵抗値に設定されており、
    前記異常検出部は、
    前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値を前記設定抵抗値で除算して得られた商を、前記複数の二次電池の個数から減算して得られた差を、前記異常の生じている二次電池の数として推定すること
    を特徴とする請求項１記載の電池異常検出回路。
  4. 前記閾値温度として、
    前記二次電池に永続的な故障が生じる臨界温度が設定されており、
    前記各感熱素子は、
    前記開閉状態が変化すると、変化前の状態には戻らない非復帰型の感熱素子であること
    を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池異常検出回路。
  5. 前記閾値温度として、
    前記二次電池に永続的な故障が生じる臨界温度が設定されており、
    前記各感熱素子は、
    一度前記開閉状態が変化しても、再び変化前の状態に復帰可能な復帰型の感熱素子であり、
    前記異常検出部は、
    前記推定された異常の生じている二次電池の数が減少した場合、減少前の異常電池数を維持すること
    を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池異常検出回路。
  6. 前記複数の抵抗のうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わされた抵抗の抵抗値の合計が異なる値になるように、前記各抵抗の抵抗値が設定されており、
    前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて、前記複数の二次電池のうち異常の生じている二次電池を推定し、当該推定された二次電池を異常電池として特定する異常電池特定部をさらに備え、
    前記異常検出部は、
    前記異常電池特定部によって異常電池として特定される二次電池の数を、前記異常電池数として取得すること
    を特徴とする請求項１記載の電池異常検出回路。
  7. ａを任意の定数、公比ｒを２以上の整数、ｊを正の整数とした場合に、ｊ番目の項が下記の式（Ａ）で表される等比数列の、各項の値が前記各抵抗の抵抗値として設定されていること
    ａｒｊ−１ ・・・ （Ａ）
    を特徴とする請求項６記載の電池異常検出回路。
  8. 前記直列回路の抵抗値と異常の生じている二次電池を特定する情報とを対応付ける抵抗値情報を予め記憶する記憶部をさらに備え、
    前記異常電池特定部は、
    前記記憶部に記憶されている抵抗値情報によって、前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値と対応付けられた二次電池を、前記異常の生じている二次電池として推定すること
    を特徴とする請求項６又は７記載の電池異常検出回路。
  9. 前記各感熱素子は、
    対応する二次電池の温度が予め設定された閾値温度を超えたとき、作動してオフする素子であり、
    前記異常電池特定部は、
    前記各抵抗の抵抗値として設定された前記各項のうち前記ｊが大きい順に、各項の値を前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値と比較し、当該抵抗値が当該比較された項の値以上のとき、当該項の値が抵抗値として設定された抵抗と並列接続された感熱素子と対応する二次電池を前記異常の生じている二次電池として特定すると共に前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値から当該項の値を減算した値を前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値の代わりに比較の対象である抵抗値として新たに設定する処理を繰り返すことによって、前記異常の生じている二次電池を推定すること
    を特徴とする請求項７記載の電池異常検出回路。
  10. 前記各感熱素子は、
    対応する二次電池の温度が予め設定された閾値温度を超えたとき、作動してオンする素子であり、
    前記異常電池特定部は、
    前記各抵抗の抵抗値として設定された前記各項のうち前記ｊが大きい順に、各項の値を前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値と比較し、当該比較された項の値の方が大きいとき、当該項の値が抵抗値として設定された抵抗と並列接続された感熱素子と対応する二次電池を前記異常の生じている二次電池として特定すると共に前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値から当該項の値を減算した値を前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値の代わりに比較の対象である抵抗値として新たに設定する処理を繰り返すことによって、前記異常の生じている二次電池を推定すること
    を特徴とする請求項７記載の電池異常検出回路。
  11. 前記閾値温度として、
    前記二次電池に永続的な故障が生じる臨界温度が設定されており、
    前記各感熱素子は、
    前記開閉状態が変化すると、変化前の状態には戻らない非復帰型の感熱素子であること
    を特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の電池異常検出回路。
  12. 前記閾値温度として、
    前記二次電池に永続的な故障が生じる臨界温度が設定されており、
    前記各感熱素子は、
    前記開閉状態が変化しても、再び変化前の状態に復帰可能な復帰型の感熱素子であり、
    前記異常電池特定部は、
    一度異常が生じている二次電池として特定された二次電池を、その後に前記抵抗値検出部により検出された抵抗値に関わらず、前記異常電池として特定すること
    を特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の電池異常検出回路。
  13. 前記複数の二次電池は並列接続されており、
    前記電池ブロックに流れる電流の許容値の上限を示す電流制限値を設定する電流制限値設定部をさらに備え、
    前記電流制限値設定部は、
    前記異常検出部によって取得された異常電池数が増加するほど前記電流制限値が小さくなるように、当該電流制限値を設定すること
    を特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電池異常検出回路。
  14. 前記電流制限値設定部は、
    前記電池ブロック一つに含まれる二次電池の数から前記異常検出部によって取得された異常電池数を減算した数を、有効電池数とし、前記複数の二次電池が一つも異常になっていないときにおける電流制限値である標準電流制限値に、前記電池ブロック一つに含まれる二次電池の数に対する前記有効電池数の比率を乗じた値を、前記電流制限値として設定すること
    を特徴とする請求項１３記載の電池異常検出回路。
  15. 前記電池ブロックが複数直列接続されており、
    前記複数の抵抗が直列に接続された直列回路と前記複数の感熱素子との組が、前記各電池ブロックに対応して複数組設けられ、
    前記抵抗値検出部は、
    前記各電池ブロックに対応する各直列回路の抵抗値を、それぞれ検出し、
    前記異常検出部は、
    前記抵抗値検出部によって検出された各直列回路の抵抗値に基づいて、前記各電池ブロックにおける異常電池数を、それぞれ検出し、
    前記電流制限値設定部は、
    前記異常検出部によって取得された各電池ブロックにおける異常電池数のうちの最大値を前記異常電池数として用いること
    を特徴とする請求項１３又は１４に記載の電池異常検出回路。
  16. 前記電池ブロックに流れる電流が、前記電流制限値設定部によって設定された電流制限値を超えないように制御する電流制御部をさらに備えること
    を特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の電池異常検出回路。
  17. 前記電流制御部は、
    前記電池ブロックを充放電する外部装置へ、前記電流制限値設定部で設定された電流制限値を送信することによって、前記電池ブロックに流れる電流が当該電流制限値を超えないように前記外部装置によって制御させること
    を特徴とする請求項１６に記載の電池異常検出回路。
  18. 複数の二次電池を含む電池ブロックにおける、当該各二次電池と対応して設けられ、対応する二次電池の温度に応じて開閉状態がそれぞれ変化する複数の感熱素子と、
    前記各感熱素子と並列に接続された複数の抵抗が、直列に接続された直列回路と、
    前記直列回路の抵抗値を検出する抵抗値検出部と、
    前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて、前記複数の二次電池のうち異常の生じている二次電池を推定し、当該推定された二次電池を異常電池として特定する異常電池特定部とを備え、
    前記複数の抵抗のうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わされた抵抗の抵抗値の合計が異なる値になるように、前記各抵抗の抵抗値が設定されていること
    を特徴とする電池異常検出回路。
  19. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載の電池異常検出回路と、
    前記電池ブロックと
    を備えることを特徴とする電池電源装置。
  20. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載の電池異常検出回路と、
    前記電池ブロックと、
    前記電池ブロックを充放電する外部装置とを備え、
    前記外部装置は、
    前記電池ブロックからの放電電流の供給を受け付ける負荷回路と、
    前記電池ブロックへ充電電流を供給する電流供給部と、
    前記電池ブロックに流れる電流が、前記電流制御部から送信された前記電流制限値を超えないように、前記電池ブロックから前記負荷回路へ供給される放電電流、及び前記電流供給部から前記電池ブロックへ供給される充電電流を調節する充放電制御部と
    を備えることを特徴とする電池電源システム。
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