JP2016004680A - Battery system and method of controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱して用いる電池を備えた電池システム、及びこの電池システムの制御方法に関する。 The present invention relates to a battery system including a battery to be used by heating, and a control method for the battery system.
近年、例えば停電時の非常用電源として使用することのできる電池(二次電池)を備えたシステムの市場ニーズが高まっている。前記システムの電池として、溶融塩電池、ナトリウム硫黄電池、リチウムイオン電池及び鉛電池等が知られているが、これらの中でも、溶融塩電池(例えば特許文献1参照)は、高いエネルギー密度を備えていることに加えて、不燃性であるという利点を有しており注目されている。 In recent years, there has been an increasing market need for a system including a battery (secondary battery) that can be used as an emergency power source in the event of a power failure, for example. As a battery of the system, a molten salt battery, a sodium sulfur battery, a lithium ion battery, a lead battery, and the like are known. Among these, a molten salt battery (see, for example, Patent Document 1) has a high energy density. In addition, it has the advantage of being non-flammable and has attracted attention.
溶融塩電池は、常温でも動作可能であるが、性能を十分に発揮させるためには昇温して動作温度を60℃〜90℃程度とするのが好ましい。なお、ナトリウム硫黄電池の場合、その動作温度は、例えば300℃程度である。また、リチウムイオン電池や鉛電池では、動作温度を常温(20℃)よりも高い温度とする必要はないが、例えば周囲温度が0℃以下となるような寒冷地で使用する場合、0℃以上に昇温してから使用するのが好ましい。 Although the molten salt battery can be operated at room temperature, it is preferable to raise the temperature to about 60 ° C. to 90 ° C. in order to fully exhibit the performance. In the case of a sodium-sulfur battery, the operating temperature is, for example, about 300 ° C. Further, in the case of a lithium ion battery or a lead battery, the operating temperature does not need to be higher than room temperature (20 ° C.), but for example, when used in a cold region where the ambient temperature is 0 ° C. or lower, the operating temperature is 0 ° C. or higher. It is preferable to use the product after the temperature has been raised.
溶融塩電池等のように加熱して用いる電池を備えた電池システムでは、電池を昇温させる必要があり、そのために、電池システムは、ヒータと、このヒータの発熱を制御する制御部(マイコン)とを備えている。そして、この電池システムには、ヒータとその電力源との間にスイッチが設けられており、電池を所望の温度とするために、スイッチを制御部がオンオフスイッチング制御すればよいが、この際、制御部は、スイッチに対して例えばPWM制御を行うことでヒータへの電力供給を微調整することができる。 In a battery system equipped with a battery used by heating such as a molten salt battery, it is necessary to raise the temperature of the battery. For this purpose, the battery system includes a heater and a control unit (microcomputer) that controls the heat generated by the heater. And. In this battery system, a switch is provided between the heater and its power source. In order to bring the battery to a desired temperature, the control unit may perform on / off switching control of the switch. The controller can finely adjust the power supply to the heater by performing, for example, PWM control on the switch.
前記スイッチとして、例えばFET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)を用いることが可能であるが、頻繁にオンオフのスイッチングを行うとショート故障が発生することがある。スイッチにショート故障が発生してしまうと、制御不能となり、ヒータへ電力が供給され続け、ヒータの温度が上昇し、電池の温度が所望の値を大きく越えるおそれがある。 As the switch, for example, a field effect transistor (FET) can be used. However, frequent on / off switching may cause a short circuit failure. If a short circuit failure occurs in the switch, control becomes impossible, electric power continues to be supplied to the heater, the heater temperature rises, and the battery temperature may greatly exceed a desired value.
そこで、本発明は、ヒータとその電力源との間に設けられているスイッチの故障の発生確率(単位時間あたりにスイッチの故障が発生する確率)を低減することが可能となる電池システム、及び、このような電池システムの制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a battery system that can reduce the probability of failure of a switch provided between the heater and its power source (probability of failure of the switch per unit time), and An object of the present invention is to provide a method for controlling such a battery system.
本発明の一態様に係る電池システムは、加熱して用いる電池と、前記電池を加熱するためのヒータと、前記ヒータに電力を供給するための電力源と当該ヒータとの間に直列で設けられている複数のスイッチと、前記スイッチをオンオフスイッチングして前記ヒータへの電力供給を調整するスイッチング制御を行うと共に、当該スイッチング制御を行うスイッチを複数の前記スイッチ間で切り替える交代制御を行う制御部とを備えている。 A battery system according to one embodiment of the present invention is provided in series between a battery to be used by heating, a heater for heating the battery, a power source for supplying power to the heater, and the heater. A plurality of switches, and a control unit that performs switching control for adjusting the power supply to the heater by performing on / off switching of the switches, and that performs switching control for switching a switch that performs the switching control among the plurality of switches. It has.
また、本発明の一態様に係る電池システムの制御方法は、加熱して用いる電池と、前記電池を加熱するためのヒータと、前記ヒータに電力を供給するための電力源と当該ヒータとの間に直列で設けられている複数のスイッチとを備えている電池システムを制御する方法であって、前記スイッチをオンオフスイッチングして前記ヒータへの電力供給を調整すると共に、前記オンオフスイッチングさせるスイッチを複数の前記スイッチ間で切り替える。 The battery system control method according to one aspect of the present invention includes a battery used by heating, a heater for heating the battery, a power source for supplying power to the heater, and the heater. A battery system including a plurality of switches provided in series with each other, wherein the switches are turned on / off to adjust power supply to the heater, and the plurality of switches to be turned on / off are switched. Switch between the switches.
本発明によれば、ヒータとその電力源との間に設けられているスイッチの故障の発生確率を低減することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the probability of failure of a switch provided between a heater and its power source.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
(1)本発明の一態様に係る電池システムは、加熱して用いる電池と、前記電池を加熱するためのヒータと、前記ヒータに電力を供給するための電力源と当該ヒータとの間に直列で設けられている複数のスイッチと、前記スイッチをオンオフスイッチングして前記ヒータへの電力供給を調整するスイッチング制御を行うと共に、当該スイッチング制御を行うスイッチを複数の前記スイッチ間で切り替える交代制御を行う制御部とを備えている。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.
(1) A battery system according to an aspect of the present invention includes a battery used by heating, a heater for heating the battery, a power source for supplying power to the heater, and the heater in series. And switching control for adjusting the power supply to the heater by switching the switch on and off, and switching control for switching the switch for performing the switching control among the plurality of switches. And a control unit.
このように構成された電池システムによれば、ヒータに電力を供給するための電力源と当該ヒータとの間に複数のスイッチが直列で設けられていることから、ある期間では、一つのスイッチをオンオフスイッチングしてヒータへの電力供給を調整し、残りのスイッチをオン状態に維持すればよい。そして、別の期間では、前記一つのスイッチをオン状態に維持し、他のスイッチの一つをオンオフスイッチングしてヒータへの電力供給を調整すればよい。このように、スイッチング制御を行うスイッチを複数のスイッチ間で切り替えることで、ヒータの制御が可能となる。
ここで、オン状態に維持されているスイッチは、オンオフスイッチングしているスイッチに比べて故障(ショート故障等)の発生確率が低くなる。このため、前記のようにスイッチング制御を行うスイッチを複数のスイッチ間で切り替えることで、複数のスイッチそれぞれにおいて故障の発生確率を低減することが可能となる。
According to the battery system configured as described above, a plurality of switches are provided in series between the power source for supplying power to the heater and the heater. The power supply to the heater is adjusted by on / off switching, and the remaining switches may be maintained in the on state. In another period, the power supply to the heater may be adjusted by maintaining the one switch in the on state and switching one of the other switches on and off. In this manner, the heater can be controlled by switching the switch for performing the switching control between the plurality of switches.
Here, a switch maintained in an on state has a lower probability of occurrence of a failure (such as a short circuit failure) than a switch that is switched on and off. For this reason, it is possible to reduce the probability of occurrence of a failure in each of the plurality of switches by switching the switch that performs the switching control as described above between the plurality of switches.
(2)また、複数の前記スイッチの内のいずれかのスイッチがショート故障しても、前記制御部は、残りの前記スイッチをオンオフスイッチングして前記ヒータへの電力供給を調整する構成とするのが好ましい。
この場合、複数のスイッチの内のいずれかのスイッチがショート故障しても、残りのスイッチをオンオフスイッチングすることでヒータへの電力供給を調整し、ヒータの制御が不能となるのを防ぐことができる。この結果、電池の温度が所望の値を大きく越えるような不具合の発生を抑制することが可能となる。
(2) Further, even if any one of the plurality of switches is short-circuited, the control unit is configured to adjust the power supply to the heater by switching on and off the remaining switches. Is preferred.
In this case, even if one of the switches is short-circuited, the power supply to the heater is adjusted by switching the remaining switches on and off to prevent the heater from being disabled. it can. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a problem that the battery temperature greatly exceeds a desired value.
(3)また、前記(1)又は(2)に記載の電池システムは、前記ヒータにおける異常を検知する検知部を更に備え、前記検知部により異常が検知されると、前記制御部は、複数の前記スイッチの全部をオフにする制御を行うのが好ましい。
この場合、複数のスイッチの内のどのスイッチがショート故障していても、ヒータへの電力の供給を停止することが可能となり、電池の温度が所望の値を大きく越えるような不具合の発生を抑制することが可能となる。
(3) The battery system according to (1) or (2) further includes a detection unit that detects an abnormality in the heater, and when the detection unit detects an abnormality, the control unit includes a plurality of control units. It is preferable to perform control to turn off all the switches.
In this case, the power supply to the heater can be stopped regardless of which of the switches is short-circuited, and the occurrence of problems that cause the battery temperature to greatly exceed the desired value is suppressed. It becomes possible to do.
(4)また、前記(3)に記載の電池システムにおいて、前記検知部は、前記ヒータの温度を検知するセンサを含み、当該センサが検知した温度が閾値以上である場合に異常であると検知する構成とすることができる。この場合、ヒータの温度が閾値に達するまでは、制御部はショート故障していないスイッチを用いてヒータの電力供給を調整することができる。
(5)または、前記(3)に記載の電池システムは、前記検知部は、前記ヒータへの継続通電時間を計測するタイマを含み、前記継続通電時間が閾値以上である場合に異常であると検知する構成とすることができる。スイッチがショート故障している場合、オンオフスイッチングが行われずに、ヒータへの電力供給が継続して行われることから、タイマによりヒータへの継続通電時間が計測されることで、異常を検知することが可能となる。
(4) In the battery system according to (3), the detection unit includes a sensor that detects the temperature of the heater, and detects that the temperature is abnormal when the temperature detected by the sensor is equal to or higher than a threshold value. It can be set as the structure to do. In this case, until the heater temperature reaches the threshold, the control unit can adjust the power supply of the heater using a switch that is not short-circuited.
(5) Or, in the battery system according to (3), the detection unit includes a timer that measures a continuous energization time to the heater, and is abnormal when the continuous energization time is equal to or greater than a threshold value. It can be set as the structure detected. When the switch is short-circuited, on / off switching is not performed, and power is continuously supplied to the heater. Therefore, an abnormality is detected by measuring the continuous energization time of the heater with a timer. Is possible.
(6)また、前記各電池システムは、前記ヒータと直列に接続され過熱により溶断して当該ヒータへの電力供給を遮断するヒューズを更に備えているのが好ましい。
この場合、仮に複数のスイッチの全てがショート故障しヒータへの電力供給が過多となっても、ヒューズが溶断することによりこの電力供給が強制的に遮断され、ヒータによる発熱を停止させることが可能となる。
(6) Moreover, it is preferable that each said battery system is further provided with the fuse which is connected in series with the said heater, and fuse | melts by overheating and interrupts | blocks the electric power supply to the said heater.
In this case, even if all the switches are short-circuited and the power supply to the heater is excessive, the power supply is forcibly cut off by the fuse being blown, and the heat generation by the heater can be stopped. It becomes.
(7)また、本発明の一態様にかかる電池システムの制御方法は、加熱して用いる電池と、前記電池を加熱するためのヒータと、前記ヒータに電力を供給するための電力源と当該ヒータとの間に直列で設けられている複数のスイッチと、を備えている電池システムを制御する方法であって、前記スイッチをオンオフスイッチングして前記ヒータへの電力供給を調整すると共に、前記オンオフスイッチングさせるスイッチを複数の前記スイッチ間で切り替える。 (7) Moreover, the control method of the battery system concerning 1 aspect of this invention is the battery used by heating, the heater for heating the said battery, the electric power source for supplying electric power to the said heater, and the said heater A plurality of switches provided in series with each other, and a method of controlling a battery system, wherein the switches are turned on and off to adjust power supply to the heater, and the on and off switching is performed. The switch to be switched is switched among the plurality of switches.
この制御方法によれば、電池システムにおいてヒータに電力を供給するための電力源と当該ヒータとの間に複数のスイッチが直列で設けられていることから、ある期間では、一つのスイッチをオンオフスイッチングしてヒータへの電力供給を調整し、残りのスイッチをオン状態に維持すればよい。そして、別の期間では、前記一つのスイッチをオン状態に維持し、他のスイッチの一つをオンオフスイッチングしてヒータへの電力供給を調整すればよい。このように、オンオフスイッチングさせるスイッチを複数のスイッチ間で切り替えることで、ヒータの制御が可能となる。
ここで、オン状態に維持されているスイッチは、オンオフスイッチングしているスイッチに比べて故障(ショート故障等)の発生確率が低くなる。このため、前記のようにスイッチングさせるスイッチを複数のスイッチ間で切り替えることで、複数のスイッチそれぞれにおいて故障の発生確率を低減することが可能となる。
According to this control method, since a plurality of switches are provided in series between a power source for supplying power to the heater and the heater in the battery system, one switch is turned on / off for a certain period. Then, the power supply to the heater may be adjusted and the remaining switches may be kept on. In another period, the power supply to the heater may be adjusted by maintaining the one switch in the on state and switching one of the other switches on and off. In this way, the heater can be controlled by switching the switch to be turned on / off between a plurality of switches.
Here, a switch maintained in an on state has a lower probability of occurrence of a failure (such as a short circuit failure) than a switch that is switched on and off. For this reason, it becomes possible to reduce the occurrence probability of failure in each of the plurality of switches by switching the switches to be switched between the plurality of switches as described above.
[本発明の実施形態の詳細]
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。以下に説明する電池システムは、溶融塩電池を備えた溶融塩電池システムである。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, preferred embodiments will be described with reference to the drawings. The battery system described below is a molten salt battery system including a molten salt battery.
<溶融塩電池の基本構造>
まず、電池システムが備えている溶融塩電池について説明する。
図1は、溶融塩電池における発電要素の基本構造を原理的に示している略図である。溶融塩電池は、発電要素として、正極1、負極2及びこれらの間に介在するセパレータ3を備えている。正極1は、正極集電体1aと、正極材1bとによって構成されている。負極2は、負極集電体2aと、負極材2bとによって構成されている。
<Basic structure of molten salt battery>
First, the molten salt battery provided in the battery system will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing in principle the basic structure of a power generation element in a molten salt battery. The molten salt battery includes a
正極集電体1aの素材は、例えば、アルミニウム不織布(線径100μm、気孔率80%)である。正極材1bは、正極活物質としての例えばNaCrO2と、アセチレンブラックと、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)と、N−メチル−2−ピロリドンとを、質量比85:10:5:100の割合で混練したものである。そして、このように混練したものをアルミニウム不織布の正極集電体1aに充填し、乾燥後、プレスする。これにより、板状の正極1が得られる。
一方、負極2は、アルミニウム製の負極集電体2a上に、負極活物質としての例えば錫を含むSn−Na合金が、メッキにより形成されたものである。
The material of the positive electrode current collector 1a is, for example, an aluminum nonwoven fabric (wire diameter: 100 μm, porosity: 80%). The
On the other hand, the
正極1及び負極2の間に介在するセパレータ3は、ガラスの不織布(厚さ200μm)又はポリオレフィンシート(厚さ50μm)に電解質としての溶融塩を含浸させたものである。この溶融塩は、例えば、NaFSA(ナトリウムビスフルオロスルフォニルアミド)56mol%と、KFSA(カリウムビスフルオロスルフォニルアミド)44mol%との混合物であり、融点は57℃である。融点以上の温度では、溶融塩は溶融し、高濃度のイオンが溶解した電解液となって、正極1及び負極2に触れる。また、この溶融塩は不燃性である。この溶融塩電池の稼働温度領域は、常温(20℃)よりも高く、57℃〜190℃である。
なお、上述した各部の材質・成分や数値は好適な一例であるが、これらに限定されるものではない。
The
In addition, although the material, component, and numerical value of each part mentioned above are suitable examples, it is not limited to these.
<溶融塩電池の具体的構造>
次に、より具体的な溶融塩電池の発電要素の構成について説明する。図2は、溶融塩電池本体(電池としての本体部分)10の積層構造を簡略に示す斜視図、図3は、溶融塩電池本体10の横断面図である。
図2及び図3において、矩形平板状の負極2と、袋状のセパレータ3に収容された矩形平板状の正極1とが、互いに対向して図3における上下方向すなわち積層方向に重ね合わせられ、積層構造を成している。セパレータ3は、隣り合う正極1と負極2との間に介在している。言い換えれば、セパレータ3を介して、正極1及び負極2が交互に積層されている。
<Specific structure of molten salt battery>
Next, a more specific configuration of the power generation element of the molten salt battery will be described. FIG. 2 is a perspective view schematically showing a laminated structure of a molten salt battery main body (main body portion as a battery) 10, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the molten salt battery
2 and 3, the rectangular flat plate-like
図3では、6枚の負極2と5枚の正極1とが重ね合わせられているが、実際に積層する数は、例えば、正極1が20枚、負極2が21枚である。そして、セパレータ3が「袋」としては20袋であるが、正極1・負極2間に介在する個数としては40枚である。なお、セパレータ3は、袋状に限定されず、分離した40枚のシートであってもよい。なお、図3では、セパレータ3と負極2とが互いに離れているように描いているが、溶融塩電池の完成状態では互いに密着している。正極1も、セパレータ3に密着している。
In FIG. 3, six
<実用上の素電池としての一形態>
上記のように構成された溶融塩電池本体10は、例えばアルミニウム合金製で直方体状の電池容器に収容され、素電池すなわち、電池としての物理的な一個体を成す。
図4は、溶融塩電池本体10が電池容器11に収容されて構成された溶融塩電池Bの外観の概略を示す斜視図である。なお、図2、図3における正極1及び負極2のそれぞれからは、端子(正極1の端子1tのみ図示している。)が電池容器11の外部へ引き出されている。図4において、電池容器11の上部には、内部の気圧が過度に上昇したときに放圧するための安全弁12が設けられている。なお、電池容器11の内面には絶縁処理が施されている。電池容器11は、例えば正面・背面に密着させる後述のヒータによって暖められ、その結果、電解質の塩は、溶融塩の電解液となる。
<One form of practical unit cell>
The molten salt battery
FIG. 4 is a perspective view showing an outline of the appearance of a molten salt battery B configured by accommodating the molten salt battery
<実用上の組電池としての一形態>
図5は、上記のように構成された素電池としての溶融塩電池Bを、外箱13内に複数個並べて組電池100を構成した状態の一例を示す斜視図(一部断面を含む。)である。但し、溶融塩電池Bの端子等、細部の図示は省略している。なお、必要に応じて、この並びの方向と直交する方向(奥行き方向)にも複数列に溶融塩電池を並べて、多数の溶融塩電池によって組電池100を構成することができる。
<One form of practical assembled battery>
FIG. 5 is a perspective view (including a partial cross-section) illustrating an example of a state in which the assembled
必要とする出力(電圧、電流)に応じて、複数の溶融塩電池Bが直列又は直並列に接続される。これにより、組電池100は、所望の電圧・電流の定格で使用する。各電池容器11間には、面状のヒータ14が設けられている。このヒータ14の発熱により、溶融塩電池Bは溶融塩の融点以上の温度に加熱され、また、保温される。安定的な溶融状態とするため、組電池100の全体が90℃〜95℃になるように加熱される。これにより、溶融塩が融解して、充電及び放電が可能な状態となる。つまり、溶融塩電池Bは、加熱して用いられる電池(二次電池)である。
なお、ヒータ14の設け方は、一例に過ぎず、一定数(複数)の溶融塩電池Bごとに1枚のヒータ14を設ける構成や、ヒータ14を底面又は側面に接触させる構成等、種々変更が可能である。
A plurality of molten salt batteries B are connected in series or in series-parallel according to the required output (voltage, current). Thereby, the assembled
The method of providing the
このようにして、外箱13に収容された組電池100を構成することにより、ヒータ14から発せられる熱が外箱13の外へ逃げにくくなり、外箱13による組電池100の保温効果が得られる。したがって、熱効率が改善され、より少ない電力で、溶融塩を融点以上の温度、特に、好適な90℃〜95℃に維持することができる。
なお、組電池100は、必ずしも外箱13に収容されなければならない訳ではなく、外箱無しの状態で、単に集合させた状態で使用することも可能である。
In this way, by configuring the assembled
In addition, the assembled
<溶融塩電池システム>
図6は、本発明の一形態に係る溶融塩電池システム200の回路構成を示すブロック図である。本実施形態では、通常電力源(商用電源)4に接続されている主電力線L0に、インバータ6を介してAC負荷7aが接続されており、また、この主電力線L0にはDC負荷7bも接続されている。そして、この主電力線L0に溶融塩電池システム200(以下、電池システム200ともいう。)が接続されている。
負荷7a,7bは、通常、通常電力源4に接続されているが、この通常電力源4が停電した場合や、通常電力源4を使用しない場合にのみ、電池システム200と電気的に接続される。なお、自動的にこのような切り替えを行うように、切り替え装置を設ければ、電池システム200を無停電電源装置として使用することもできる。
<Molten salt battery system>
FIG. 6 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a molten
The
電池システム200は、主電力線L0に接続されている第1電力線L1及び第2電力線L2を備えている。そして、この電池システム200は、加熱することにより動作する電池を備えている。前記電池は、溶融塩電池Bであり、特に本実施形態では、負荷7に対する出力として必要な電圧・電流を確保するために、図4に示す溶融塩電池Bを複数接続した組電池100(図5参照)である。
The
電池システム200は、更に、溶融塩電池B(組電池100)を加熱するためのヒータ14と、スイッチSW1,SW2,SW3とを備えている。なお、図6では、説明を容易とするためにヒータ14を一つのみ記載しているが、実際では、図5に示すように複数のヒータ14が設けられている。そして、これらヒータ14は、それぞれ第1電力線L1から分岐して接続されている。つまり、各ヒータ14は、通常電力源4から電力の供給を受けることができる構成となっている。更に、この電池システム200は、ヒューズ30を備えている。
The
第1電力線L1には、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、ヒューズ30、及びヒータ14が接続されている。第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2は、ヒータ14とこのヒータ14に電力を供給するための通常電力源4との間に直列で設けられた構成となっている。そして、第2電力線L2には、第3スイッチSW3、溶融塩電池B(組電池100)が接続されている。
A first switch SW1, a second switch SW2, a
スイッチSW1,SW2,SW3は、それぞれオンオフのスイッチング(切り替え)を行う構成であり、オン状態で通電可能、オフ状態で通電を遮断する。スイッチSW1,SW2,SW3は、様々な形式のものを採用可能であるが、本実施形態のスイッチSW1,SW2,SW3は、半導体スイッチング素子であり、特に、FET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)である。これらスイッチSW1,SW2,SW3は、後述する制御部20から出力される制御信号(駆動信号)を受けてオンからオフ及びオフからオンへと切り替わる。
Each of the switches SW1, SW2, and SW3 is configured to perform on / off switching (switching). Various types of switches SW1, SW2, and SW3 can be adopted. However, the switches SW1, SW2, and SW3 of this embodiment are semiconductor switching elements, and in particular, FET (Field Effect Transistor). It is. These switches SW1, SW2, and SW3 are switched from on to off and from off to on in response to a control signal (drive signal) output from the
これらスイッチSW1,SW2,SW3の機能を説明すると、第1及び第2スイッチSW1,SW2は、オン状態となることで、通常電力源4とヒータ14とを電気的に接続する。第3スイッチSW3は、溶融塩電池Bを主電力線L0に電気的に接続可能とするスイッチであり、オン状態で、通常電力源4からの電力によって充電可能、または、通常電力源4が停止(停電)している場合に負荷7a,7bへ電力を供給可能(放電可能)とする。
The functions of the switches SW1, SW2, and SW3 will be described. The first and second switches SW1 and SW2 are turned on to electrically connect the normal power source 4 and the
ヒューズ30は、ヒータ14と直列に接続されており、過熱により溶断してヒータ14への電力供給を遮断する。具体的に説明すると、ヒューズ30は、電流による自己発熱は小さいが近傍に設置されているヒータ14の熱により温度が上昇して、ヒューズエレメント(可溶体)を溶断させてヒータ14への電力供給を遮断する温度ヒューズである。
The
また、電池システム200は、制御部20と、ヒータ14用の第1温度センサ21と、電池B用の第2温度センサ22とを備えている。
制御部20は、基板上に実装されたマイコンからなり、所定の制御プログラムに従って後述する電池システム200の制御を実行する。
第1温度センサ21は、例えば熱電対からなり、ヒータ14の温度(周辺温度)を測定する。第2温度センサ22は、例えば熱電対からなり、溶融塩電池Bの温度として、例えば電池容器11の温度を測定する。これらセンサ21,22の測定値は、制御部20に入力される。第1温度センサ21は、主に、ヒータ14における異常を検知するために用いられ、第2温度センサ22は、主に、溶融塩電池Bにおける充電又は放電の可否を制御部20が判定するために用いられる。
The
The
The first temperature sensor 21 is made of, for example, a thermocouple, and measures the temperature (ambient temperature) of the
更に、電池システム200は、ヒータ14における異常を検知する検知部25を更に備えている。本実施形態の検知部25は、第1温度センサ21と、制御部20が有する機能とを含む。第1温度センサ21の測定値が制御部20に入力されると、制御部20は、その測定値と、予め設定されている閾値とを比較し、測定値が閾値以上である場合、ヒータ14の過熱異常を検知する。このように、ヒータ14の温度が閾値を超えて高くなっていると、異常であると検知される。
Furthermore, the
制御部20は、前記検知部25(の一部)としての機能を有する他、電池システム200を制御する機能を有している。具体的には、制御部20は、電池システム200の制御として、第1の制御であるスイッチング制御を行うと共に、第2の制御である交代制御を行う。
The
前記スイッチング制御は、複数のスイッチSW1,SW2の内のいずれか一つをオンオフスイッチングしてヒータ14への電力供給を調整する制御である。なお、この際、オンオフスイッチングしない残りのスイッチはオン状態に維持される。つまり、オンオフスイッチングするスイッチは一つのみであり、残りのスイッチは常にオン状態とする。
本実施形態では、オンオフスイッチングは、PWM(Pulse Width Modulation)制御により行われ、これによりヒータ14への電力供給を調整(微調整)することが可能となり、ヒータ14の温度を所望の温度とすることができる。
The switching control is control for adjusting the power supply to the
In the present embodiment, the on / off switching is performed by PWM (Pulse Width Modulation) control, whereby the power supply to the
そして、前記交代制御は、前記スイッチング制御を行うスイッチを複数のスイッチSW1,SW2間で切り替える制御である。つまり、オンオフスイッチングするスイッチを、順番に(交互に)切り替える制御である。この交代制御では、前記スイッチング制御を行うスイッチを所要の時間間隔で切り替える。この時間間隔は、後に制御方法の具体例で説明する「フィードバック周期」と等しい。 The alternation control is control for switching a switch for performing the switching control between the plurality of switches SW1 and SW2. That is, it is control which switches the switch which carries out on-off switching in order (alternately). In this alternation control, the switch for performing the switching control is switched at a required time interval. This time interval is equal to a “feedback period” described later in a specific example of the control method.
<電池システム200の制御方法について>
以上の構成を有する電池システム200の制御方法について図6及び図7により説明する。図7は、この制御方法を示すフロー図である。
第2温度センサ22が溶融塩電池Bの温度を測定し(図7のステップSt1)、この測定値に基づいて、制御部20は、溶融塩電池Bにおける充電又は放電の可否を判定する。つまり、前記測定値と溶融塩電池Bの動作温度(例えば57℃)とが比較される(図7のステップSt2)。前記測定値が前記動作温度未満である場合(ステップSt2で「Yes」の場合)充電又は放電は不可であり、通常電力源4からヒータ14への電力供給の制御が開始され(図7のステップSt3)、溶融塩電池Bが加熱される(図7のステップSt4)。
<Regarding Control Method of
A control method of the
The
図8において、この電力供給の制御(ステップSt3)では、制御部20は、二つのスイッチSW1,SW2を用い、第1温度センサ21の測定値に基づくフィードバック制御を行う。図8は、スイッチSW1,SW2のオンオフスイッチング動作を示すタイムチャートである。なお、以下に説明する処理の主体は、特に説明しない限り制御部20である。図8に示す期間T1,T2,T3・・・それぞれは、フィードバック周期に相当する。
In FIG. 8, in this power supply control (step St <b> 3), the
第1の期間T1では、第1スイッチSW1を用いてPWM制御を行い、第1スイッチSW1をオンオフスイッチングさせる。これに対して、この期間T1では、第2スイッチSW2は「オン」の状態を維持する。つまり、第1スイッチSW1は、一つのPWM周期(オンオフスイッチング周期)でオンとオフとが切り替わり、この切り替わりがフィードバック周期(期間T1)の間、継続されるのに対して、第2スイッチSW2は、PWM周期に関係なく、フィードバック周期(期間T1)の間、継続してオンの状態にある。 In the first period T1, PWM control is performed using the first switch SW1, and the first switch SW1 is switched on and off. On the other hand, in this period T1, the second switch SW2 maintains the “on” state. That is, the first switch SW1 is switched on and off in one PWM cycle (on / off switching cycle), and this switching is continued during the feedback cycle (period T1), whereas the second switch SW2 is switched on. Regardless of the PWM period, it is continuously on during the feedback period (period T1).
次の第2の期間T2では、第2スイッチSW2を用いてPWM制御を行い、第2スイッチSW2をオンオフスイッチングさせる。これに対して、この期間T2では、第1スイッチSW1は「オン」の状態を維持する。つまり、第2スイッチSW2は、一つのPWM周期(オンオフスイッチング周期)でオンとオフとが切り替わり、この切り替わりがフィードバック周期(期間T2)の間、継続されるのに対して、第1スイッチSW1は、PWM周期に関係なく、フィードバック周期(期間T2)の間、継続してオンの状態にある。
そして、これ以降、前記期間T1の動作と前記期間T2の動作とが交互に繰り返し行われる。つまり、次の期間T3では期間T1と同じ動作が行われる。
In the next second period T2, PWM control is performed using the second switch SW2, and the second switch SW2 is switched on and off. On the other hand, in this period T2, the first switch SW1 maintains the “on” state. That is, the second switch SW2 is switched on and off in one PWM cycle (on / off switching cycle), and this switching is continued during the feedback cycle (period T2), whereas the first switch SW1 is switched on. Regardless of the PWM period, it is continuously on during the feedback period (period T2).
Thereafter, the operation in the period T1 and the operation in the period T2 are alternately repeated. That is, in the next period T3, the same operation as in the period T1 is performed.
そして、フィードバック周期毎に、第1温度センサ21の測定値と目標温度とが比較され、その結果に応じて、フィードバック周期毎にPWM周期内のオンの時間(オンデューティ)が調整される。
このようなヒータ14への電力供給の制御(ステップSt3)は、運転停止(充電又は放電の停止)がされるまで(図7のステップSt5)継続される。これにより、溶融塩電池Bに対して、目標温度までの昇温と、目標温度での保温が行われる。
Then, the measured value of the first temperature sensor 21 and the target temperature are compared for each feedback cycle, and the ON time (on duty) in the PWM cycle is adjusted for each feedback cycle according to the result.
Such control of power supply to the heater 14 (step St3) is continued until operation is stopped (charging or discharging is stopped) (step St5 in FIG. 7). As a result, the molten salt battery B is heated to the target temperature and kept at the target temperature.
以上のように、本実施形態の電池システム200では、ヒータ14への電力供給を調整するためのスイッチ(SW1,SW2)を二重化させており、本実施形態の制御方法では、溶融塩電池Bを昇温させるために、及び、昇温させた溶融塩電池Bを保温するために、一つのスイッチSW1(又はSW2)をオンオフスイッチングしてヒータ14への電力供給を調整する制御(スイッチング制御)と共に、このオンオフスイッチングさせるスイッチを二つのスイッチSW1,SW2間で切り替える制御(交代制御)が行われる。
つまり、図6に示す電池システム200の場合、ヒータ14への電力供給を調整するための二つのスイッチSW1,SW2が、直列で設けられていることから、ある期間(図8に示す期間T1)では、一つのスイッチSW1をオンオフスイッチングしてヒータ14への電力供給を調整している間、残りのスイッチSW2をオン状態に維持すればよい。そして、別の期間(図8に示す期間T2)では、前記一つのスイッチSW1をオン状態に維持し、他のスイッチSW2をオンオフスイッチングしてヒータ14への電力供給を調整すればよい。このように、オンオフスイッチングさせるスイッチを二つのスイッチSW1,SW2間で切り替えることで、ヒータ14の制御が可能となる。
As described above, in the
That is, in the case of the
ここで、本実施形態のFETのようなスイッチSW1,SW2では、オン状態に維持されている場合は、オンオフスイッチングしている場合に比べてショート故障の発生確率が低くなる。このため、本実施形態のようにスイッチングさせるスイッチを二つのスイッチSW1,SW2間で切り替えることで、これらスイッチSW1,SW2それぞれにおいてショート故障の発生確率を低減することが可能となる。この結果、このようなスイッチSW1,SW2を含む電池システム200全体としても、故障が発生する確率を低減することが可能となる。
Here, in the switches SW1 and SW2 such as the FETs of the present embodiment, when the switches SW1 and SW2 are kept in the on state, the probability of occurrence of a short fault is lower than when the on / off switching is performed. Therefore, by switching the switch to be switched between the two switches SW1 and SW2 as in the present embodiment, it is possible to reduce the probability of occurrence of a short fault in each of the switches SW1 and SW2. As a result, it is possible to reduce the probability that a failure will occur as a
二つのスイッチSW1,SW2のいずれか一方が、ショート故障している場合について説明する。なお、スイッチSW1,SW2のいずれがショート故障しているかについて、制御部20は不明である(検知不能である)が、ここでは説明のために、第2スイッチSW2がショート故障しているとする。第2スイッチSW2はショート故障していることから、常時、オンの状態にある。
A case where either one of the two switches SW1 and SW2 has a short circuit will be described. Note that the
この場合、図8を参考にして説明すると、期間T1では、ショート故障していない第1スイッチSW1を用いたPWM制御が実行される。これにより、ヒータ14への電力供給は調整される。しかし、次の期間T2では、PWM制御するはずの第2スイッチSW2がショート故障しているため、制御部20からPWM制御のための制御信号(駆動信号)が第2スイッチSW2へ送信されるが、オンオフスイッチングは実行されない。このため期間T2では、継続してヒータ14へ電力が供給され、ヒータ14の温度はPWM制御を実行する場合に比較して大きく上昇する。しかし、次の期間T3では、期間T1と同様に、ショート故障していない第1スイッチSW1によるPWM制御が実行され、ヒータ14への電力供給は調整される。
In this case, with reference to FIG. 8, PWM control using the first switch SW1 that is not short-circuited is performed in the period T1. Thereby, the power supply to the
このように、本実施形態では、二つのスイッチSW1,SW2の内のいずれかのスイッチ(本実施形態ではSW2)がショート故障していても、制御部20は、残りのスイッチ(本実施形態ではSW1)をオンオフスイッチングして、ヒータ14への電力供給を調整する。つまり、本実施形態によれば、ヒータ14の制御が全く不能となるのを防ぐことができる。この結果、溶融塩電池Bの温度が所望の値を大きく越えるような不具合の発生を抑制することが可能となる。
As described above, in this embodiment, even if any one of the two switches SW1 and SW2 (SW2 in this embodiment) is short-circuited, the
なお、ショート故障していない残りのスイッチSW2によって前記のとおりヒータ14の制御を行う場合、フィードバック周期、つまり、オンオフスイッチングを行うスイッチの交代周期は、比較的短く設定されているのが好ましい。これは、交代周期(フィードバック周期)が長すぎると、ヒータ14への電力供給の継続時間が長くなって溶融塩電池Bが所望の温度を越えるおそれがあるためである。
そこで、この交代周期を、「継続して電力供給した場合にヒータ14の温度の上昇幅が5℃未満となる時間」として設定するのが好ましい。例えば、ヒータ14の容量により異なるが、交代周期(フィードバック周期)は5〜15秒程度とするのが好ましく、本実施形態では10秒に設定されている。なお、PWM周期は、数ミリ秒〜1秒とすることができ、本実施形態では100ミリ秒に設定されている。
When the
Therefore, it is preferable to set this alternation cycle as “a time during which the temperature rise of the
また、本実施形態の電池システム200は、前記のとおり、ヒータ14における異常を検知する検知部25を備えている。ここでの検知部25は、ヒータ14の温度を検知する第1温度センサ21を含み、この第1温度センサ21が検知した温度が閾値以上である場合に、制御部20は「異常」であると検知する。なお、この閾値は、ヒータ14により加熱される溶融塩電池Bの温度が規定温度を越える程、当該ヒータ14の温度が高い場合の温度である。例えば、溶融塩電池Bが90℃〜95℃(制御温度範囲)になるように温度制御する場合、ヒータ14の温度に関する前記閾値を、制御温度範囲の上限値である95℃に設定することができる。この検知部25の構成によれば、ヒータ14の温度が閾値に達するまでは、制御部20はショート故障していないスイッチを用いてヒータ14の電力供給を調整することができる。
Moreover, the
そして、この検知部25により「異常」が検知されると、制御部20は、二つのスイッチSW1,SW2の全部をオフにする制御を行う。この場合、二つのスイッチSW1,SW2は直列接続にあるため、二つのスイッチSW1,SW2の内、どちらのスイッチがショート故障していても、ヒータ14への電力の供給を停止することが可能となる。この結果、溶融塩電池Bの温度が所望の値を大きく越えるような不具合の発生を抑制することが可能となる。また、異常が検知された場合、全てのスイッチSW1,SW2をオフとするため、どのスイッチがショート故障しているか判らなくても、確実にヒータ14への電力供給を停止させることができる。
When the “abnormality” is detected by the
前記検知部25により「異常」が検知された場合の他の制御として、制御部20は、電池システム200の所有者又は管理者に対して、異常を示す情報を報知する制御を行ってもよい。このために、電池システム200は、異常を示す情報を出力する出力部26(図6参照)を備えている。出力部26の例としては、モニタやスピーカがある。モニタの場合、異常を示す情報として文字等を表示することができる。スピーカの場合、異常を示す情報として音声を出力することができる。また、前記の全てのスイッチSW1,SW2をオフする制御と共に、この出力部26による制御が実行されてもよい。
As another control when “abnormality” is detected by the
また、可能性は低いが、スイッチSW1,SW2の双方がショート故障している場合について説明する。前記のとおり、本実施形態では、ヒューズ30が、ヒータ14と直列に接続されており、このヒューズ30はヒータ14の近傍に設置されている。このため、スイッチSW1,SW2の双方がショート故障しておりヒータ14が過熱すると、この過熱によりヒューズ30が有しているヒューズエレメント(可溶体)が溶断して、ヒータ14への電力供給を遮断することができる。
したがって、第1電力線L1に含まれる全てのスイッチSW1,SW2がショート故障し、ヒータ14への電力供給が過多となっても、ヒューズ30が溶断することにより、この電力供給が強制的に遮断され、ヒータ14による発熱を停止させることが可能となる。
Further, although the possibility is low, a case where both the switches SW1 and SW2 are short-circuited will be described. As described above, in this embodiment, the
Therefore, even if all the switches SW1 and SW2 included in the first power line L1 are short-circuited and the power supply to the
前記の説明では、スイッチの故障がショート故障であるが、スイッチにはオープン故障もあり得る。この場合、制御部20が制御信号(駆動信号)をスイッチSW1,SW2に送信しても、ヒータ14に電力が供給されず、ヒータ14及び溶融塩電池Bの温度が上昇しない。そこで、第1の温度センサ21と第2の温度センサ22との内の少なくとも一方において、温度の上昇を検知しない場合、制御部20(検知部25)は、センサ21,22からの計測値に基づいて、スイッチのオープン故障に起因する異常を検知することができる。
この場合、制御部20は、電池システム200の所有者又は管理者に対して、異常を示す情報を報知する制御を行うことができる。なお、この制御は、前記出力部26を用いた制御であって、ショート故障の場合と同じであり、ここでは説明を省略する。
In the above description, the switch failure is a short failure, but the switch can also be an open failure. In this case, even if the
In this case, the
[検知部25の他の例]
前記実施形態では、検知部25は、ヒータ14の温度を検知する第1温度センサ21を用いてヒータ14における異常を検知する構成について説明したが、第2温度センサ22を用いてもよい。すなわち、溶融塩電池Bの温度上昇による異常は、ヒータ14の過熱に起因することから、検知部25は、溶融塩電池Bの温度を検知する第2温度センサ22を含み、このセンサ22が検知した温度が閾値以上である場合に異常であると検知してもよい。
このように、第2温度センサ22を用いる場合であっても、前記実施形態のように第1温度センサ21を用いる場合であっても、ヒータ14又は溶融塩電池Bの温度が閾値に達するまでは、制御部20は、ショート故障していないスイッチを用いてヒータ14の電力供給を調整することが可能となる。
[Another example of the detection unit 25]
In the above-described embodiment, the
As described above, even when the
また、検知部25は、温度以外の値を監視して異常を検知する構成とすることができる。すなわち、図6に示すように、第1電力線L1には電流計27が設けられており、電流計27の計測値が制御部20へ送信される。制御部20は、時間計測するタイマ28としての機能を有しており、ヒータ14を流れる電流値のデータを取得できる他に、前記タイマ28により、ヒータ14へ継続して電流が流れている時間を計測することができる。
前記のとおり(図8参照)、ヒータ14への電力供給の制御では、フィードバック周期(期間T1,T2・・・)毎に、オンオフスイッチングさせるスイッチを切り替える交代制御が実行される。このため、各期間T1,T2・・・ではヒータ14に供給される電力は断続的となるはずであり、ヒータ14を発熱させるだけの電流がフィードバック周期の時間について継続して流れることはない。したがって、タイマ28により、ヒータ14を発熱させるだけの電流が継続して流れている時間(この時間を、継続通電時間という。)を計測し、計測した時間が、フィードバック周期の時間と等しい又は超えている場合、スイッチSW1,SW2のいずれかがショート故障していると推定することができる。
このように、検知部25の他の例として、その検知部25は、ヒータ14への継続通電時間を計測するタイマ28を含み、計測した継続通電時間が閾値(本実施形態ではフィードバック周期の時間)以上である場合に異常であると検知する構成となる。
Moreover, the
As described above (see FIG. 8), in the control of power supply to the
As described above, as another example of the
さらに、ショート故障しているスイッチを推定することもできる。例えば、スイッチSW1をオンオフスイッチングさせる一のフィードバック周期(たとえば期間T1)における継続通電時間がフィードバック周期の時間と等しい場合には、制御部20はスイッチSW1がショート故障していると推定することができる。また、スイッチSW2をオンオフスイッチングさせる一のフィードバック周期(たとえば期間T2)における継続通電時間がフィードバック周期の時間と等しい場合には、制御部20はスイッチSW2がショート故障していると推定することができる。
スイッチSW1がショート故障していると推定した場合には、制御部20は、溶融塩電池Bの加熱処理(図7のステップSt4)の間、スイッチSW2を常にオンオフスイッチングさせてもよい。同様に、スイッチSW2がショート故障していると推定した場合には、制御部20は、溶融塩電池Bの加熱処理(図7のステップSt4)の間、スイッチSW1を常にオンオフスイッチングさせてもよい。このように、一方のスイッチがショート故障しても、他方の正常なスイッチのみをオンオフスイッチングさせることにより、溶融塩電池Bの温度が所望の値を大きく越えるような不具合の発生を抑制することが可能となる。
Furthermore, it is possible to estimate a switch having a short circuit failure. For example, when the continuous energization time in one feedback cycle (for example, period T1) for switching on / off the switch SW1 is equal to the time of the feedback cycle, the
When it is estimated that the switch SW1 is short-circuited, the
[付記1]
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Appendix 1]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
例えば、加熱することで動作する電池、つまり、温度調整が必要な電池を、前記実施形態では、溶融塩電池Bとして説明したが、その他の電池であってもよい。例えば、ナトリウム硫黄電池、リチウムイオン電池及び鉛電池であってもよい。
なお、ナトリウム硫黄電池の場合、その動作温度は、例えば300℃程度であることから、ヒータ14によりこの動作温度まで昇温させる。また、リチウムイオン電池や鉛電池では、動作温度を常温(20℃)よりも高い温度とする必要はないが、例えば周囲温度が0℃以下となるような寒冷地で使用する場合、ヒータ14により、0℃以上に昇温してから使用するのが好ましい。
For example, although a battery that operates by heating, that is, a battery that requires temperature adjustment has been described as the molten salt battery B in the above embodiment, other batteries may be used. For example, a sodium sulfur battery, a lithium ion battery, and a lead battery may be used.
In the case of a sodium-sulfur battery, the operating temperature is, for example, about 300 ° C., and the temperature is raised to this operating temperature by the
また、前記実施形態では、ヒータ14への電力供給の制御としてPWM制御を実行する場合について説明したが、これ以外のオンオフスイッチング制御であってもよく、PFM(Pulse Frequency Modulation)制御であってもよい。
Further, in the above embodiment, the case where PWM control is executed as control of power supply to the
また、ヒータ14への供給電力を調整するためのスイッチの数は、複数であればよく、前記実施形態では、二つとしたが、三つ以上であってもよい。この場合においても、これらスイッチを直列に接続し、オンオフスイッチング(スイッチング制御)するスイッチは、一つのみであり、残りは常にオン状態とする。そして、オンオフスイッチングするスイッチを、順番に切り替える交代制御が実行される。これにより、各スイッチにおけるショート故障の発生確率を低下させることができる。
Further, the number of switches for adjusting the power supplied to the
また、前記実施形態では、電池システム200へ電力供給を可能とする電力源は、商用電源である通常電力源(第1電力源)4のみとしたが、通常電力源4とは別に設置されたものであって独立して動作する第2電力源であってもよい。この場合、ヒータ14への電力供給を、この第2電力源によって行う構成となる。すなわち、図6に示す第1電力線L1を、主電力線L0ではなく、通常電力源4と並列に設置されている第2電力源に接続した構成とすればよい。これにより、通常電力源4にとって、溶融塩電池Bの加熱に必要となる電力負担を軽減することができる。なお、第2電力源は、通常電力源4とは別の電源であり、例えば、太陽光発電や風力発電のパワーコンディショナから提供される電源や、エンジン発電機、燃料電池、蓄電池等に基づく電源とすることができる。
Moreover, in the said embodiment, although the power source which can supply electric power to the
[付記2]
また、前記の形態と同様に、ヒータとその電力源との間に設けられているスイッチの故障の発生確率を低減することが可能となる電池システム、及び、このような電池システムの制御方法として、次の技術的手段が存在する。
[Appendix 2]
Further, similarly to the above-described embodiment, as a battery system that can reduce the probability of failure of a switch provided between the heater and its power source, and a control method for such a battery system The following technical means exist.
(1. 電池システム)
加熱して用いる電池と、
前記電池を加熱するためのヒータと、
前記ヒータに電力を供給するための電力源と当該ヒータとの間に並列で設けられている複数のスイッチと、
前記スイッチをオンオフスイッチングして前記ヒータへの電力供給を調整するスイッチング制御を行うと共に、当該スイッチング制御を行うスイッチを複数の前記スイッチ間で切り替える交代制御を行う制御部と、
を備えている電池システム。
(1. Battery system)
A battery to be used by heating;
A heater for heating the battery;
A plurality of switches provided in parallel between a power source for supplying power to the heater and the heater;
A control unit that performs switching control that switches on and off the switch to adjust power supply to the heater, and performs switching control that switches a switch that performs the switching control between the plurality of switches;
Battery system.
このように構成された電池システムによれば、ヒータに電力を供給するための電力源と当該ヒータとの間に複数のスイッチが並列で設けられていることから、ある期間では、一つのスイッチをオンオフスイッチングしてヒータへの電力供給を調整し、残りのスイッチをオフ状態に維持すればよい。そして、別の期間では、前記一つのスイッチをオフ状態に維持し、他のスイッチの一つをオンオフスイッチングしてヒータへの電力供給を調整すればよい。
ここで、オフ状態に維持されているスイッチは、オンオフスイッチングしているスイッチに比べて故障(ショート故障等)の発生確率が低くなる。このため、前記のようにスイッチング制御を行うスイッチを複数のスイッチ間で切り替えることで、複数のスイッチそれぞれにおいて故障の発生確率を低減することが可能となる。
According to the battery system configured as described above, a plurality of switches are provided in parallel between the power source for supplying power to the heater and the heater. The power supply to the heater may be adjusted by on / off switching, and the remaining switches may be maintained in the off state. In another period, the power supply to the heater may be adjusted by maintaining the one switch in the off state and switching on / off one of the other switches.
Here, a switch maintained in an off state has a lower probability of occurrence of a failure (such as a short failure) than a switch that is switched on and off. For this reason, it is possible to reduce the probability of occurrence of a failure in each of the plurality of switches by switching the switch that performs the switching control as described above between the plurality of switches.
(2. 電池システムの制御方法)
加熱して用いる電池と、前記電池を加熱するためのヒータと、前記ヒータに電力を供給するための電力源と当該ヒータとの間に並列で設けられている複数のスイッチと、を備えている電池システムを制御する方法であって、
前記スイッチをオンオフスイッチングして前記ヒータへの電力供給を調整すると共に、前記オンオフスイッチングさせるスイッチを複数の前記スイッチ間で切り替える電池システムの制御方法。
(2. Battery system control method)
A battery used for heating; a heater for heating the battery; a power source for supplying power to the heater; and a plurality of switches provided in parallel between the heaters. A method for controlling a battery system, comprising:
A control method of a battery system, wherein the switch is turned on / off to adjust power supply to the heater and the switch to be turned on / off is switched between the plurality of switches.
この制御方法によれば、電池システムにおいてヒータに電力を供給するための電力源と当該ヒータとの間に複数のスイッチが複列で設けられていることから、ある期間では、一つのスイッチをオンオフスイッチングしてヒータへの電力供給を調整し、残りのスイッチをオフ状態に維持すればよい。そして、別の期間では、前記一つのスイッチをオフ状態に維持し、他のスイッチの一つをオンオフスイッチングしてヒータへの電力供給を調整すればよい。すなわち、オンオフスイッチングさせるスイッチを複数のスイッチ間で切り替えることで、ヒータの制御が可能となる。
ここで、オフ状態に維持されているスイッチは、オンオフスイッチングしているスイッチに比べて故障(ショート故障等)の発生確率が低くなる。このため、前記のようにスイッチングさせるスイッチを複数のスイッチ間で切り替えることで、複数のスイッチそれぞれにおいて故障の発生確率を低減することが可能となる。
According to this control method, since a plurality of switches are provided in a double row between the power source for supplying power to the heater and the heater in the battery system, one switch is turned on / off for a certain period. Switching may be performed to adjust the power supply to the heater, and the remaining switches may be kept off. In another period, the power supply to the heater may be adjusted by maintaining the one switch in the off state and switching on / off one of the other switches. That is, the heater can be controlled by switching the switch to be turned on / off between a plurality of switches.
Here, a switch maintained in an off state has a lower probability of occurrence of a failure (such as a short failure) than a switch that is switched on and off. For this reason, it becomes possible to reduce the occurrence probability of failure in each of the plurality of switches by switching the switches to be switched between the plurality of switches as described above.
具体的に説明する。図9は、前記(1. 電池システム)の回路構成を示すブロック図である。なお、図9に示す電池システムは、溶融塩電池システム200である。
この溶融塩電池システム200では、ヒータ14に電力を供給するための通常電力源4と、このヒータ14との間において、二つのスイッチSW1,SW2が並列で設けられている。
そして、この電池システム200においても、溶融塩電池Bを昇温させるために、及び、昇温させた溶融塩電池Bを保温するために、制御部20は、一つのスイッチSW1(又はSW2)をオンオフスイッチングしてヒータ14への電力供給を調整するスイッチング制御を行うと共に、このスイッチング制御を行うスイッチを二つのスイッチSW1,SW2間で切り替える交代制御を行う。
なお、図9に示す電池システム200の回路構成は、図6に示す回路構成と比較して、スイッチSW1,SW2の接続形態について異なるが、その他は同じであり、同じ点についての説明は省略する。
This will be specifically described. FIG. 9 is a block diagram showing a circuit configuration of (1. Battery system). The battery system shown in FIG. 9 is a molten
In the molten
Also in this
The circuit configuration of the
また、制御部20が行う制御(制御方法)も一部異なる。つまり、図9に示す電池システム200の場合、図10のタイムチャートに示すように、ある期間T1では、一つのスイッチSW1をオンオフスイッチングしてヒータ14への電力供給を調整している間、残りのスイッチSW2をオフ状態に維持すればよい。そして、次の期間T2では、前記一つのスイッチSW1をオフ状態に維持し、他のスイッチSW2をオンオフスイッチングしてヒータ14への電力供給を調整すればよい。このように、スイッチング制御を行うスイッチを二つのスイッチSW1,SW2間で切り替えることで、ヒータ14の制御が可能となる。
このようにスイッチング制御を行うスイッチを二つのスイッチSW1,SW2間で切り替えることで、これらスイッチSW1,SW2それぞれにおいて故障の発生確率を低減することが可能となる。
Further, the control (control method) performed by the
By switching the switch for performing the switching control between the two switches SW1 and SW2, it is possible to reduce the probability of failure in each of the switches SW1 and SW2.
また、ヒータ14への供給電力を調整するためのスイッチの数は、複数であればよく、前記実施形態では、二つとしたが、三つ以上であってもよい。この場合においても、これらスイッチを並列に接続し、オンオフスイッチング(スイッチング制御)するスイッチは、一つのみであり、残りは常にオフ状態とする。そして、オンオフスイッチングするスイッチを、順番に切り替える交代制御が実行される。
Further, the number of switches for adjusting the power supplied to the
1 正極
1a 正極集電体
1b 正極材
1t 端子
2 負極
2a 負極集電体
2b 負極材
3 セパレータ
4 通常電力源(電力源)
6 インバータ
7a AC負荷
7b DC負荷
10 溶融塩電池本体
11 電池容器
12 安全弁
13 外箱
14 ヒータ
20 制御部
21 第1温度センサ
22 第2温度センサ
25 検知部
26 出力部
27 電流計
28 タイマ
30 ヒューズ
100 組電池
200 溶融塩電池システム
L1 第1電力線
L2 第2電力線
SW1 第1スイッチ
SW2 第2スイッチ
SW3 第3スイッチ
T1 期間
T2 期間
T3 期間
DESCRIPTION OF
6
Claims (7)
前記電池を加熱するためのヒータと、
前記ヒータに電力を供給するための電力源と当該ヒータとの間に直列で設けられている複数のスイッチと、
前記スイッチをオンオフスイッチングして前記ヒータへの電力供給を調整するスイッチング制御を行うと共に、当該スイッチング制御を行うスイッチを複数の前記スイッチ間で切り替える交代制御を行う制御部と、
を備えている電池システム。 A battery to be used by heating;
A heater for heating the battery;
A plurality of switches provided in series between a power source for supplying power to the heater and the heater;
A control unit that performs switching control that switches on and off the switch to adjust power supply to the heater, and performs switching control that switches a switch that performs the switching control between the plurality of switches;
Battery system.
前記検知部により異常が検知されると、前記制御部は、複数の前記スイッチの全部をオフにする制御を行う請求項1又は2に記載の電池システム。 A detector for detecting an abnormality in the heater;
The battery system according to claim 1, wherein when an abnormality is detected by the detection unit, the control unit performs control to turn off all of the plurality of switches.
前記スイッチをオンオフスイッチングして前記ヒータへの電力供給を調整すると共に、前記オンオフスイッチングさせるスイッチを複数の前記スイッチ間で切り替える電池システムの制御方法。 A battery used by heating, a heater for heating the battery, a power source for supplying power to the heater, and a plurality of switches provided in series between the heaters A method for controlling a battery system, comprising:
A control method of a battery system, wherein the switch is turned on / off to adjust power supply to the heater and the switch to be turned on / off is switched between the plurality of switches.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014124195A JP2016004680A (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Battery system and method of controlling the same |
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JP2014124195A JP2016004680A (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Battery system and method of controlling the same |
Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018037193A (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | Temperature raising system of battery |
JP2021510289A (en) * | 2018-11-27 | 2021-04-15 | ライズサン メングーリ ニュー エナジー サイエンス アンド テクノロジー カンパニー リミテッドRisesun Mengguli New Energy Science&Technology Co.,Ltd. | Battery system with adjustable heating rate and its control method |
-
2014
- 2014-06-17 JP JP2014124195A patent/JP2016004680A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018037193A (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | Temperature raising system of battery |
JP2021510289A (en) * | 2018-11-27 | 2021-04-15 | ライズサン メングーリ ニュー エナジー サイエンス アンド テクノロジー カンパニー リミテッドRisesun Mengguli New Energy Science&Technology Co.,Ltd. | Battery system with adjustable heating rate and its control method |
JP7130036B2 (en) | 2018-11-27 | 2022-09-02 | ライズサン メングーリ ニュー エナジー サイエンス アンド テクノロジー カンパニー リミテッド | BATTERY SYSTEM WITH ADJUSTABLE HEATING RATE AND CONTROL METHOD THEREOF |
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