JP2018007392A - 組電池の電圧検出装置 - Google Patents

組電池の電圧検出装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2018007392A
JP2018007392A JP2016130318A JP2016130318A JP2018007392A JP 2018007392 A JP2018007392 A JP 2018007392A JP 2016130318 A JP2016130318 A JP 2016130318A JP 2016130318 A JP2016130318 A JP 2016130318A JP 2018007392 A JP2018007392 A JP 2018007392A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
battery
potential side
path
conductive member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016130318A
Other languages
English (en)
Inventor
隆史 中澤
Takashi Nakazawa
隆史 中澤
晴彦 関野
Haruhiko Sekino
晴彦 関野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2016130318A priority Critical patent/JP2018007392A/ja
Publication of JP2018007392A publication Critical patent/JP2018007392A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

【課題】組電池の電池スタック間の連結部に異常電圧が発生した場合であっても、監視ICの破損を防止し得る組電池の電圧検出装置を提供すること。【解決手段】電池スタック10、20を構成する複数の単位電池E11〜E25それぞれの両端に接続された複数の電気経路L11〜L26と、前記単位電池E11〜E25の端子間電圧を検出する電圧検出部40と、隣接する前記電池スタック10、20を接続する導電部材30と、前記電気経路L16及び前記電気経路L22〜L26のいずれかとを接続する第1のバイパス経路LM1と、前記電気経路L21及び前記電気経路L11〜L15のいずれかとを接続する第2のバイパス経路LM2と、前記第1のバイパス経路LM1上に設けられた第1のスタック間整流素子LM1aと、前記第2のバイパス経路LM2上に設けられた第2のスタック間整流素子LM2aと、を備える組電池の電圧検出装置1。【選択図】図1

Description

本発明は、組電池の電圧検出装置に関する。
電気自動車等のように高出力が必要とされる蓄電システムにおいては、一般に、複数個の電池セルで構成される電池スタックを複数直列に連結してなる組電池が使用される。
電池スタック間の連結部には、通常、接続部品としてコネクタやバスバー等の導電部材が設けられ、当該導電部材を介して電池スタック同士が電気的に接続される。そして、蓄電システムは、このような導電部材を用いることによって、複数の電池スタックを接続するとともに、その一部を取り外し、メンテナンスしたり交換したりすることを可能としている。
しかしながら、電池スタック間の連結部においては、部品の経年変化や振動等に起因して、当該連結部の端子と導電部材とが接続不良の状態となったり、更には、導電部材が脱落して断線状態に至る(以下、「導電部材のオープン異常」とも称する)場合がある。このような状態となった場合には、電池スタックの各電池セルの電圧を検出する監視IC(Integrated Circuit)に異常電圧が印加され、当該監視ICが破損してしまうおそれがある。
そのため、当該監視ICを異常電圧から保護する目的で、電池スタック間の導電部材と並列接続するように、保護回路を設けること等がなされている。例えば、特許文献1には、当該導電部材により形成される電気回路と並列に、互いに向かい合った二つのツェナーダイオードを設けることによって、当該連結部に接続される監視ICへの異常電圧を防止することが記載されている。
特開2014−225950号公報
しかしながら、特許文献1が開示する互いに向かい合った二つのツェナーダイオードを用いる場合、組電池の総電圧ラインにおける保護電圧(降伏電圧)が向かい合った二つのツェナーダイオード分(降伏電圧Vz+順方向電圧Vf)高くなる。すなわち、組電池の総電圧ラインにおける過電圧保護動作(降伏)が生じにくく、別途、高耐圧保護素子などが必要となる。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、組電池の総電圧ラインにおける保護電圧(降伏電圧)を上げることなく、組電池の電池スタック間の連結部に異常電圧が発生した場合であっても、監視ICの破損を防止し得る組電池の電圧検出装置を提供することを目的とする。
前述した課題を解決する主たる本発明は、複数個の電池セルで構成される電池スタックを直列接続してなる組電池に適用され、前記電池セルの1個又は複数個の直列接続体のいずれかが単位電池と定義され、複数の前記電池スタックのそれぞれについて、該電池スタックを構成する複数の前記単位電池それぞれの両端に接続された複数の電気経路と、複数の前記電気経路を介して前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出部と、隣接する前記電池スタックのうち一方の正極端子と他方の負極端子とを接続する導電部材と、前記導電部材の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の高電位側に接続された前記単位電池の正極と接続される前記電気経路又は当該電気経路より高電位側の前記電気経路とを接続する第1のバイパス経路と、前記導電部材の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の低電位側に接続された前記単位電池の負極と接続される前記電気経路又は当該電気経路より低電位側の前記電気経路とを接続する第2のバイパス経路と、前記第1のバイパス経路上に設けられ、当該第1のバイパス経路において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第1のスタック間整流素子と、前記第2のバイパス経路上に設けられ、当該第2のバイパス経路において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第2のスタック間整流素子と、を備える組電池の電圧検出装置である。
又、複数個の電池セルで構成される電池スタックを直列接続してなる組電池に適用され、前記電池セルの1個又は複数個の直列接続体のいずれかが単位電池と定義され、複数の前記電池スタックのそれぞれについて、当該電池スタックを構成する複数の前記単位電池それぞれの両端に接続された複数の電気経路と、複数の前記電気経路を介して、前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出部と、隣接する前記電池スタックのうち一方の正極端子及び他方の負極端子とを接続する導電部材と、複数の前記電気経路を介して複数の前記単位電池それぞれに対して並列に接続され、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する単位電池間整流素子と、前記導電部材の両端のうち低電位側の前記電池スタックの前記単位電池に接続された複数の前記電気経路のいずれかと、前記導電部材の両端のうち高電位側の前記電池スタックの前記単位電池に接続された複数の前記電気経路のいずれかとを、両端に、少なくとも一以上の前記単位電池の電位差が生ずるように接続するバイパス経路と、前記バイパス経路上に設けられ、当該バイパス経路において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容するスタック間整流素子と、を備える組電池の電圧検出装置である。
本発明に係る組電池の電圧検出装置によれば、組電池の総電圧ラインにおける保護電圧(降伏電圧)を上げることなく、組電池の電池スタック間の連結部に異常電圧が発生した場合においても、当該連結部に接続された監視ICの破損を防止することができる。
第1の実施形態に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図 第1の実施形態に係る組電池の電圧検出装置の保護動作について説明する図 第1の実施形態に係る組電池の電圧検出装置において導電部材のオープン異常が発生した際に保護動作を行う電圧レベルについて説明する図 第2の実施形態に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図 第2の実施形態に係る組電池の電圧検出装置の保護動作について説明する図 第3の実施形態に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図 第4の実施形態に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図 第4の実施形態の変形例1に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図 第4の実施形態の変形例2に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図 第4の実施形態の変形例3に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図
(第1の実施形態)
以下、図1を参照して、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1の構成の一例について説明する。本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1は、組電池を構成する一個又は複数個の電池セルごとに端子間電圧を検出する装置である。
図1は、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1の構成の一例を示す図である。
本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1は、監視IC40(本発明の電圧検出部に相当する)、電気経路L11〜L26、単位電池間整流素子D11〜D25、バイパス経路LM1、LM2を含んで構成される(以下では、各構成の配置について特に区別しない場合には、電気経路L、単位電池間整流素子D等と略称する)。
組電池は、複数の電池スタック10、20が直列に接続されて構成される。具体的には、組電池は、低電位側の電池スタック10の正極端子と高電位側の電池スタック20の負極端子とが、連結部Mにおいて導電部材30によって接続されて構成されている。そして、低電位側の電池スタック10の負極端子と高電位側の電池スタック20の正極端子が、それぞれ、組電池の負極側及び正極側の出力端子となっている。尚、図1中では、説明の便宜として、電池スタックを接続する個数を二つとしているが、三つ以上であってもよいのは勿論である。
組電池の出力端子は、例えば、インバータ装置(図示せず)に接続されている。そして、組電池からの出力は、例えば、当該インバータ装置にて直流電力から交流電力に変換されて、車輌の駆動モータを動作させるために用いられる。
電池スタック10、20は、複数の単位電池E11〜E25が直列に接続されて構成される(以下では、各構成の配置について特に区別しない場合には、単位電池Eと略称する)。単位電池Eは、例えば、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタの電池セルであって、一個又は複数個の直列接続体によって構成される。尚、単位電池Eを構成する電池セルの個数は、それぞれ、互いに異なるものであってもよい。
各単位電池E11〜E25の正極側と負極側それぞれには、電気経路L11〜L26が接続されており、各単位電池E11〜E25の端子間電圧は、当該電気経路L11〜L26を介して監視IC40によって検出される。
導電部材30は、連結部Mに設けられ、低電位側の電池スタック10の正極端子と高電位側の電池スタック20の負極端子とを電気的に接続する。導電部材30は、例えば、コネクタやサービスプラグ、バスバー等が用いられる。尚、「連結部M」とは、低電位側の電池スタック10の正極端子と、高電位側の電池スタック20の負極端子とを接続する部分である。
監視IC40は、各単位電池Eの正極と負極それぞれに接続された電気経路Lを介して、単位電池Eの端子間電圧を検出する。監視IC40には、各電気経路L11〜L26に対応するように入力端子が設けられ、当該電気経路L11〜L26を介して各単位電池E11〜E25の端子間電圧を検出する。
監視IC40は、例えば、電圧センサとAD変換回路を含んで構成される集積回路である。そして、監視IC40は、電圧センサによって、各単位電池Eの端子間電圧を検出する。又、監視IC40は、AD変換回路によって、当該各単位電池Eの端子間電圧の検出値をデジタル変換して、マイコン(図示せず)に送信する構成となっている。
電気経路L11〜L26は、各単位電池E11〜E25の正極と負極それぞれと監視IC40の入力端子とを接続する配線である。尚、電気経路L12〜L15、L22〜L25は、それぞれ、隣接する二つの単位電池Eの、低電位側の単位電池Eの正極と高電位側の単位電池Eの負極の両方に接続され、当該低電位側の単位電池E及び当該高電位側の単位電池Eの端子間電圧を検出するために共用される。
電気経路L11〜L26には、監視IC40に異常電圧が印加されることを防止するべく、単位電池間整流素子D11〜D25、及びバイパス経路LM1、LM2が接続されている。
単位電池間整流素子Dは、電気経路L(L11〜L15、L22〜L26)を介して監視IC40に対して異常電圧が印加されることを防止する。単位電池間整流素子Dは、例えば、カソード側が高電位側になるように接続されたツェナーダイオードであって、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧(降伏電圧)を超えた場合にのみ許容する。
単位電池間整流素子Dは、電気経路Lを介して単位電池Eに対して並列接続した状態となるように、当該単位電池Eの正極に接続された電気経路Lと、当該単位電池Eの負極に接続された電気経路Lとを接続する位置に設けられる。これによって、単位電池間整流素子Dは、隣接する電気経路L間の電位差を降伏電圧に制限し、電気経路Lを介して監視IC40に対して異常電圧が印加されることを防止する。
単位電池間整流素子D11〜D25は、電気経路Lを介して複数の単位電池E11〜E14、E22〜E25それぞれに対して並列接続するように設けられている。又、低電位側の電池スタック10の単位電池間整流素子D11〜D14、及び高電位側の電池スタック20の単位電池間整流素子D22〜D25は、いずれもそれぞれ直列に接続している。
尚、図1中では、単位電池間整流素子Dは、部品点数を削減する観点から、単位電池E15、E21に対して並列接続する位置には設けられていないが、かかる位置にも、同様に設けてもよい。かかる位置についての異常電圧からの保護は、バイパス経路LM1、LM2によってなされる。なお、本実施形態では、電池スタックの個数を二つ(電池スタック10、20)としているため、単位電池間整流素子D11、D25が接続されているが、電池スタック10の低電位側、及び、電池スタック20の高電位側にさらに電池スタックが接続される場合には、単位電池間整流素子D11、D25は設けられていなくても良い。
バイパス経路LM1、LM2は、連結部Mに接続された電気経路L16、L21を介して監視IC40に対して異常電圧が印加されることを防止する。バイパス経路LM1、LM2は、正常状態においては充放電する際に電池スタック10、20間を流通する充放電電流が流入することを防止しつつ、異常電圧が発生した際には、自身に電流を流通させることによって、連結部Mに接続された電気経路L16、L21における電圧を制限する(詳細は後述する)。
バイパス経路LM1(以下、「第1のバイパス経路LM1」とも称する)は、電気経路L16、L22を介して導電部材30に対して並列接続した状態となるように、導電部材30の両端のうち低電位側に接続された電気経路L16と、導電部材30の高電位側に接続された単位電池E21の正極と接続される電気経路L22とを接続する。つまり、第1のバイパス経路LM1は、両端に、単位電池E21の電位差が生ずるように、低電位側の電池スタック10側の電気経路L16と、高電位側の電池スタック20側の電気経路L22とを電気的に接続する。尚、第1のバイパス経路LM1は、これに代えて、電気経路L16と、電気経路L23〜L26のいずれかとを接続するものとしてもよい。
バイパス経路LM2(以下、「第2のバイパス経路LM2」とも称する)は、電気経路L15、L21を介して導電部材30に対して並列接続した状態となるように、導電部材30の両端のうち高電位側に接続された電気経路L21と、導電部材30の低電位側に接続された単位電池E15の負極と接続される電気経L15とを接続する。つまり、第2のバイパス経路LM2は、両端に、単位電池E15の電位差が生ずるように、低電位側の電池スタック10側の電気経路L15と高電位側の電池スタック20側の電気経路L21とを電気的に接続する。尚、第2のバイパス経路LM2は、これに代えて、電気経路L21と、電気経路L11〜L14のいずれかとを接続するものとしてもよい。
バイパス経路LM1、LM2上には、当該バイパス経路LM1、LM2上の電流の流通を制限するべく、スタック間整流素子LM1a、LM2aが設けられている。スタック間整流素子LM1a、LM2a(以下、それぞれ「第1のスタック間整流素子LM1a」、「第2のスタック間整流素子LM2a」とも称する)は、例えば、カソード側が高電位側になるように接続されたツェナーダイオードであって、バイパス経路LM1、LM2において、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧(降伏電圧)を超えた場合にのみ許容する。
尚、単位電池間整流素子D11〜D25、スタック間整流素子LM1a、LM2aの特性は、それぞれ、単位電池Eの電池電圧によってアバランシェ降伏しないように、例えば、ツェナーダイオードの降伏電圧が単位電池Eの電池電圧よりも大きくなり、且つ、監視IC40の耐電圧よりも小さくなるように設定されている。
以下では、説明の便宜として、各単位電池間整流素子D、各スタック間整流素子LM1a、LM2aのツェナーダイオードの降伏電圧は、それぞれ、同一として、降伏電圧Vzとする。又、各単位電池間整流素子D、各スタック間整流素子LM1a、LM2aのツェナーダイオードの順方向電圧も、それぞれ、同一として、順方向電圧Vfとする。又、各単位電池Eの電池電圧も、それぞれ、同一として、電池電圧Veとする。但し、これらの値は、適宜変更されてもよいのは勿論である。
<電圧検出装置の保護動作>
以下、図2A、図2B、図3A、図3Bを参照して、本実施形態に係る電圧検出装置1の保護動作の一例について説明する。
本実施形態に係る電圧検出装置1は、組電池の出力側から流入するサージや導電部材30のオープン異常に起因して発生する異常電圧から、監視IC40を保護するように動作する。具体的には、監視IC40は、入力端子間の電圧が高電圧になった場合に破損しやすいため、電圧検出装置1は、当該入力端子間の電圧を制限するように動作する。
図2A、図2Bは、図1の連結部Mにサージによる異常電圧が印加された場合の、電圧検出装置1(バイパス経路LM1、LM2)の保護動作について説明する図である。
図2Aは、第1のバイパス経路LM1の等価回路を示す図であり、図2Bは、第2のバイパス経路LM2の等価回路を示す図である。又、図中には、正側のサージによる異常電圧が発生した場合に保護動作をする際の電圧レベル、負側のサージによる異常電圧が発生した場合に保護動作をする際の電圧レベルをそれぞれ表している。尚、図中において、点線は、正側のサージが印加された場合における電流が流通する経路を、一点鎖線は、負側のサージが印加された場合における電流が流通する経路を表している。
組電池の出力端子から流入したサージは、電池スタック10、20の単位電池Eを直列接続するライン及び電気経路Lを介して、監視IC40の入力端子間に対して異常電圧を発生させる。尚、サージは、例えば、組電池の出力側のインバータ装置(図示せず)が動作することによって、組電池の出力端子側から流入する。
この際、サージは、連結部Mに接続されていない電気経路L11〜L15間及び電気経路L22〜L26間においては、単位電池間整流素子D11〜D14、D22〜D25によって所定値以下に制限され、連結部Mに接続された電気経路L16、L21間、電気経路L15、L16間、及び電気経路L21、L22間においては、バイパス経路LM1、LM2によって所定値以下に制限される。
尚、単位電池間整流素子Dの保護動作は、通常のツェナーダイオードの動作と同様である。つまり、単位電池間整流素子Dは、正側のサージが隣接する電気経路L間に発生した場合には、ツェナー効果によって、隣接する電気経路L間に発生する電圧が降伏電圧Vzを超えないように制限する。又、単位電池間整流素子Dは、負側のサージが隣接する電気経路L間に発生した場合には、整流作用によって、隣接する電気経路L間に発生する電圧を順方向電圧Vfに制限する。
第1のバイパス経路LM1、第2のバイパス経路LM2の保護動作は、以下である。
まず、正側のサージが連結部Mに発生した場合、第1のバイパス経路LM1は、第1のスタック間整流素子LM1aのツェナー効果によって、当該第1のバイパス経路LM1の両端の間に発生する電圧を降伏電圧Vzに制限する。ここで、当該第1のバイパス経路LM1は、図2Aに示すように、連結部Mの低電位側に接続された電気経路L16と、連結部Mの高電位側の単位電池E21の正極に接続された電気経路L22とを接続する。従って、連結部Mの両端に発生する電圧は、降伏電圧Vzよりも更に小さいVz−Veに制限されることになる。
又、負側のサージが連結部Mに発生した場合、第1のバイパス経路LM1は、第1のスタック間整流素子LM1aの整流作用によって、当該第1のバイパス経路LM1の両端の間に発生する電圧を順方向電圧Vfに制限する。ここで、当該第1のバイパス経路LM1は、図2Aに示すように、連結部Mの低電位側に接続された電気経路L16と、連結部Mの高電位側の単位電池E21の正極に接続された電気経路L22とを接続する。従って、連結部Mの両端に発生する電圧は、−(Vf+Ve)に制限されることになる。
第2のバイパス経路LM2の保護動作は、第1のバイパス経路LM1の動作と同様である(図2B)。つまり、第2のバイパス経路LM2は、正側のサージが連結部Mに発生した場合には、連結部Mの両端に発生する電圧をVz−Veに制限し、負側のサージが連結部Mに発生した場合には、連結部Mの両端に発生する電圧を−(Vf+Ve)に制限する。尚、第1のバイパス経路LM1に加えて、第2のバイパス経路LM2を設けることによって、サージが発生して電流を流通させる際の電流量を分配し、配線の焼損等を防止することができる。
このようにして、バイパス経路LM1、LM2は、サージが連結部Mの両端に発生した場合には、自身に電流を通流させることで、連結部Mの電圧上昇を制限して、当該連結部Mに接続された電気経路Lを介して監視IC40にサージが印加されることを防止する。
但し、バイパス経路LM1、LM2は、正常状態においては、充放電の際に流通する充放電電流が導電部材30を迂回して、当該第1及び第2のバイパス経路LM1、LM2側に流入しないような構成となっている。
ここで、正常状態における充放電電流の流通経路について説明する。
導電部材30には、電池スタック20の負極端子及び電池スタック10の正極端子と接続する部分で接触抵抗があり、又、当該導電部材30自体の配線抵抗もある。そのため、仮に、上記したバイパス経路が連結部Mに接続された電気経路L16、L21とを接続する構成である場合、充放電電流は、当該連結部Mの抵抗に起因して、導電部材30側ではなく、バイパス経路を介して流通し、第1のスタック間整流素子LM1aおよび第2のスタック間整流素子LM2aに大電流が流れ、LM1a及びLM2aを破損させるおそれがある。
この点、バイパス経路LM1は、単位電池E21をバイパスするように接続されている。このような構成にすることによって、順方向に流通しようとする放電電流に対しては、単位電池E21の電圧Ve分、導電部材30側へ流れやすくなる。又、逆方向に流通しようとする充電電流に対しても、単位電池E21の電圧Ve分、導電部材30へ流れやすくなる。
また、バイパス経路LM2は、単位電池E15をバイパスするように接続されている。このような構成にすることによって、順方向に流通しようとする放電電流に対しては、単位電池E15の電圧Ve分、導電部材30側へ流れやすくなる。又、逆方向に流通しようとする充電電流に対しても、単位電池E15の電圧Ve分、導電部材30へ流れやすくなる。
次に、導電部材30のオープン異常が発生した場合の電圧検出装置1の保護動作について説明する。
図3A、図3Bは、導電部材30のオープン異常が発生した際に保護動作を行う電圧レベルについて説明する図である。図3Aは、本実施形態に係る電圧検出装置1が保護動作を行う電圧レベルを示す図であり、図3Bは、比較例として、従来技術に係る保護回路DDが保護動作を行う電圧レベルを示す図である。尚、図3Bに係る保護回路DDは、連結部Mに接続される低電位側の電気経路L16と高電位側の電気経路L21との間に、二つのツェナーダイオードをカソード側が向かい合うように接続された構成となっている。
図3A、図3B中では、電池スタック10、20の単位電池Eの個数をそれぞれN個とした場合の、導電部材30のオープン異常が発生した際における、低電位側の電池スタック10の負極と高電位側の電池スタック20の正極の間の総電圧(以下、「組電池の総電圧」と称する)に係る電圧レベルが示されている。
バイパス経路LM1、LM2(第1のスタック間整流素子LM1aおよび第2のスタック間整流素子LM2a)が存在しない場合に、導電部材30のオープン異常が発生した場合、隣接する電気経路L間の電圧は、単位電池間整流素子Dのツェナー効果によって、降伏電圧Vzに制限され、導電部材30の高電位側と導電部材30の低電位側との間に過電圧(異常電圧)が生じる。
この点、図3Aに係るバイパス経路LM1、LM2(第1のスタック間整流素子LM1aおよび第2のスタック間整流素子LM2a)は、上述したサージと同様に、充電時に導電部材30のオープン異常が発生した場合には、連結部Mの両端に発生する電圧が、Vz−Veに制限される。また、放電時に導電部材30のオープン異常が発生した場合には、連結部Mの両端に発生する電圧が、−(Vf+Ve)に制限される。
このように、図3Aに係るバイパス経路LM1、LM2は、監視IC40に異常電圧が印加されることを防止することが出来る。
続いて、図3Aおよび図3Bを用いて組電池の総電圧の保護電圧について説明する。
図3Bに示す比較例のように、向かいあわせの一対のツェナーダイオードからなる保護回路DDを用いる場合では、高電位側の電池スタック20の正極と低電位側の電池スタック10の負極間(以下、「組電池の総電圧ライン」と称する)における保護電圧(降伏電圧)は、直列に接続された2N個のツェナーダイオード(D11〜D15、D21〜D25)の降伏電圧Vzと、向かいあわせの一対のツェナーダイオード(DD)の降伏電圧Vz及び順方向電圧Vfと、の和である2N×Vz+Vz+Vfとなる。
一方、図3Aに示す本実施形態では、組電池の総電圧ラインにおける保護電圧(降伏電圧)は、各電池スタックにおいて、N−1個の単位電池間整流素子(D11〜D14、D22〜D25)の降伏電圧Vz(すなわち、Vz×2(N−1))と、スタック間整流素子LM1a、LM2aのそれぞれの降伏電圧Vzと、の和である2N×Vzとなる。
図3Bに係る保護回路DDよりも、組電池の総電圧の上昇に対して保護動作を行う電圧レベルをVz+Vfだけ低減することが可能である。又、その結果、組電池の総電圧の上昇に対して、より早期に保護動作を行うことになる。
以上、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1によれば、向かいあわせの一対のツェナーダイオードからなる保護回路DDに変えてバイパス経路LM1、LM2を設けることによって、組電池の総電圧ラインにおける保護電圧(降伏電圧)を下げつつ、組電池の電池スタック間の連結部に異常電圧が発生した場合においても、当該連結部に接続された監視ICの破損を防止することができる。また、正常状態においては充放電電流の流入を抑制しつつ、連結部Mに接続された電気経路L16、L21を介して監視IC40に対して異常電圧が印加されることを防止することができる。
(第2の実施形態)
次に、図4、図5A〜図5Cを参照して、第2の実施形態に係る組電池の電圧検出装置1について説明する。
本実施形態に係る電圧検出装置1は、各電気経路L上にヒューズを備え、導電部材30のオープン異常が発生した際には、当該ヒューズを溶断することによって、監視IC40に高電圧が印加された状態を早期に解消する点で、第1の実施形態と相違する。より詳細には、導電部材30のオープン異常が発生した際、バイパス経路LM1、LM2に過電流が生じる恐れがある。そのため、ヒューズを設けることにより過電流を解消する。尚、第1の実施形態と共通する構成については、説明を省略する(以下、他の実施形態についても同様)。
図4は、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1の構成の一例を示す図である。図4は、図1に対応する図であり、図1の電圧検出装置1に、更に、ヒューズFが設けられている。尚、本実施形態では、単位電池間整流素子D11〜D25は、単位電池E11〜E25それぞれに並列接続するように設けられている。
ヒューズFは、電気経路L上に設けられ、当該電気経路Lに許容電流値を超える電流が流れたときに溶断する。
ヒューズF11〜F26は、各電気経路L11〜L26上に設けられ、導電部材30のオープン異常が発生した際には、それぞれが自身を溶断することによって、単位電池E11〜E25側と監視IC40側とを断絶し、過電流を解消する。
各ヒューズF11〜F26は、各電気経路L11〜L26上において、各単位電池間整流素子D11〜D25のアノード側又はバイパス経路LM1、LM2のスタック間整流素子LM1a、LM2aのアノード側が接続された位置よりも単位電池E側に設けられている。これによって、各ヒューズF11〜F26は、導電部材30のオープン異常が発生した際に、単位電池Eの高電位側から単位電池Eの低電位側に向かって、各単位電池間整流素子D11〜D25又はバイパス経路LM1、LM2を介して流通する電流によって、自身を溶断することが可能となる。
図5A〜図5Cは、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1の保護動作の一例を示す図である。図5A、図5B、図5Cは、各ヒューズF11〜F26が溶断する際の一例を時系列に順に示している。
例えば、充電中において、導電部材30のオープン異常によって異常電圧が発生した場合、単位電池Eの高電位側から単位電池Eの低電位側に向かう電流(以下、「異常電流Is」と称する)は、単位電池間整流素子D11〜D25及びスタック間整流素子LM1a、LM2aのツェナー効果によって、当該単位電池間整流素子D11〜D25及びスタック間整流素子LM1a、LM2aを介して各電気経路Lに流通する。
この際、隣接する電気経路L11〜L26間の電位差及び連結部Mの両端の電位差は、上記したように、単位電池間整流素子D11〜D25とスタック間整流素子LM1a、LM2aによって一定に制限されるものの、スタック間整流素子LM1a、LM2aに流れる電流が過電流となる。
このような過電流が継続した場合、スタック間整流素子LM1a、LM2aの破損、または、基板の発熱のおそれがある。本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1は、かかる状態を早期に解消するべく、各ヒューズFを溶断する構成となっている。
まず、異常電流Isは、高電位側の単位電池E21の正極から流出し、ヒューズF22、第1のバイパス経路LM1、ヒューズF16を介して、低電位側の単位電池E15の正極に流入する(図5A)。この異常電流(過電流)Isによって、例えば、ヒューズF22が溶断される。
次に、異常電流Isは、高電位側の単位電池E22の正極から流出し、ヒューズF23、単位電池間整流素子D21、第1のバイパス経路LM1、ヒューズF16を介して、低電位側の単位電池E15の正極に流入する(図5B)。この異常電流Isによって、例えば、ヒューズF16が溶断される。
その後、異常電流Isは、高電位側の単位電池E22の正極から流出し、ヒューズF23、単位電池間整流素子D22、第1のバイパス経路LM1、ヒューズF17を介して、低電位側の単位電池E14の正極に流入する(図5C)。この異常電流Isによって、例えば、ヒューズF23が溶断される。
図5A〜図5Cのような動作を繰り返すことによって、電気経路L11〜L26上のヒューズF11〜F26は、順次溶断される。尚、第2のバイパス経路LM2を介しても、上記と同様の動作が行われる。
そして、ヒューズF11〜F26は、最終的には、最も高電位側の電気経路L26又は最も低電位側の電気経路L11のいずれかの位置を除いてすべて溶断されることになる。このように一の電気経路Lのみが接続された状態では、電池のスタック間に電流(過電流)が流れないとともに、監視IC40の入力端子には、他の入力端子との間の端子間電圧は生じない状態となる。換言すると、監視IC40に高電圧が印加されないように過電流が生じた状態は、解消されることになる。
各ヒューズF11〜F26を溶断するための構成について詳述すると、上記の動作は、単位電池間整流素子D11〜D25及びバイパス経路LM1、LM2が、すべての電気経路L11〜L26に最も高電位側からの異常電流Isを流通させる経路を形成することによる。換言すると、単位電池間整流素子D11〜D15及びD21〜D25は、それぞれ電気的に直列に接続し、バイパス経路LM1、LM2は、当該単位電池間整流素子D11〜D15のいずれかと当該単位電池間整流素子D21〜D25のいずれかとを電気的に直列に接続する。これによって、各ヒューズF11〜F26は、溶断される順序によらず、上記のごとく一を除いてすべて溶断されることになる。
以上、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1によれば、各電気経路L上にヒューズFを設け、導電部材30のオープン異常が発生した際には、当該ヒューズFを溶断することによって、監視IC40に高電圧が印加された状態を早期に解消することができる。
(第3の実施形態)
次に、図6を参照して、第3の実施形態に係る組電池の電圧検出装置1について説明する。
本実施形態に係る電圧検出装置1は、導電部材30のオープン異常を検出するための回路を備える点で、第1の実施形態と相違する。
図6は、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1の構成の一例を示す図である。
図6は、図4に対応する図であり、図4の電圧検出装置1に、更に、断線検出経路LT、当該断線検出経路LT上の断線検出用整流素子LTa、電圧降下素子LTb、LTcが設けられている。又、電圧検出装置1には、電圧降下素子LTb、LTcにおける電圧降下を検出するため、電気経路L15a、L16a、L21a、L22aが設けられている。
断線検出経路LTは、導電部材30のオープン異常が発生した際に自身に電流を流通させ、当該電流値に基づいて、監視IC40aに当該オープン異常を検出させるための回路である。断線検出経路LTは、導電部材30に対して並列接続となるように、導電部材30の両端のうち高電位側に接続された電気経路L21aと導電部材30の両端のうち低電位側に接続された電気経路L16aとを接続する。
断線検出用整流素子LTaは、例えば、カソード側が高電位側になるように接続されたツェナーダイオードであって、断線検出経路LTにおいて低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する。そして、断線検出用整流素子LTaは、正常状態においては断線検出経路LTに電流を流通させず、導電部材30のオープン異常時において電流を流通させる。
電圧降下素子LTb、LTcは、例えば、抵抗素子であって、断線検出経路LTに通流する電流を自身に通流させることで両端に電圧降下を生じさせる。そして、当該電圧降下素子LTb、LTcで生じた電圧降下が、監視IC40aに検出される。
電圧降下素子LTb及び電圧降下素子LTcは、例えば、断線検出用整流素子LTaを間に挟むように直列に接続される。そして、電圧降下素子LTbと断線検出用整流素子LTaの接続点、及び電圧降下素子LTcと断線検出用整流素子LTaの接続点の電圧が、電気経路L16a、L21aを介して監視IC40aによって検出される構成となっている。
電圧検出装置は、監視IC40aの動作電力を組電池から受電しており、組電池の単位電池Eを連結する配線には、当該監視IC40aの動作電流が、下流の単位電池E11側から上流の単位電池E25側に向かうように通流する。断線検出経路LTは、導電部材30のオープン異常が発生した場合、当該監視IC40aの動作電流を自身に通流させることで、当該監視IC40aにかかる状態を検出させる(図中のItは、導電部材30のオープン異常が発生した場合の監視IC40aの動作電流の流通する経路を表している)。
尚、抵抗素子LTb、LTbの抵抗値R及び断線検出用整流素子LTaの順方向電圧Vfは、導電部材30のオープン異常が発生した場合、当該監視IC40aの動作電流が、バイパス経路LM1、LM2側ではなく、断線検出経路LT側に流通するように調整することが望ましい(例えば、Ve−Vf−2×R×It>0の関係が成立するようにする)。一方、当該抵抗値R及び順方向電圧Vfは、正常状態においては、充放電電流が、断線検出経路LT側に流入しないように調整してもよい(例えば、R、Vfが大きい値のものを用いる)。
電気経路L15a、L16a、L21a、L22aは、断線検出経路LTにおける電圧降下素子LTb、LTcの両端の電圧を検出するための配線である。具体的には、電気経路L15a、L16a、L21a、L22aは、それぞれ、電気経路L15、L16、L21、L22それぞれから分岐するように設けられ、電気経路L15、L16、L21、L22それぞれと並列に監視IC40aに接続されている。ここでは、電気経路L15a、L16a、L21a、L22aは、電気経路L15、L16、L21、L22と同様に、監視IC40aによって、隣接する電気経路同士の電位差が検出される構成となっており、例えば、電気経路L15a、L16aの電位差と電気経路L15、L16の電位差を比較することによって、電圧降下素子LTbの両端の電圧を検出する。
より詳細には、電気経路L16a、L21aは、それぞれ、断線検出経路LTの一部を構成する。電気経路L16aは、電気経路L16から分岐して電圧降下素子LTbを介して監視IC40aに接続されており、電気経路L21aは、電気経路L21から分岐して電圧降下素子LTcを介して監視IC40aに接続されている。これによって、電気経路L16a、L21aは、電圧降下素子LTb、LTcにおける電圧降下が監視IC40aに検出されることになる。
本実施形態に係る監視IC40aは、電圧降下素子LTb、LTcで生ずる電圧降下を検出するべく、入力端子を備える。
具体的には、監視IC40aは、図6に示すように、電気経路L15、L16、L21、L22それぞれと接続される計測端子C(1)〜C(4)に加えて、電気経路L15a、L16a、L21a、L22aそれぞれと接続されるCB端子CB(1)、CB(2)、CB(3)、CB(4)を備える。そして、監視IC40aは、計測端子C(1)〜C(4)を用いて、計測端子間の電圧VC1〜VC3を検出し、CB端子CB(1)〜CB(4)を用いて、CB端子間の電圧VCB1〜VCB3を検出することが可能となっている。
本実施形態に係る監視IC40aは、CB端子間の電圧VCB1〜VCB3、計測端子間の電圧VC1〜VC3それぞれの電圧を導電部材30のオープン異常を示す検出信号としてマイコンに出力する。そして、マイコンにおいて、CB端子間の電圧VCB1〜VCB3のいずれかと、当該端子間電圧に対応する計測端子間の電圧VC1〜VC3とが比較されることによって、電圧降下素子LTb、LTcにおける電圧降下が検出され、導電部材30のオープン異常が判定される。
尚、マイコンは、導電部材30のオープン異常が検出された場合には、例えば、スイッチ回路(図示せず)のスイッチングによって、組電池を出力側から切り離したり、監視IC40aから切り離したりする。
このような構成にすることによって、監視IC40aは、CB端子間の電圧と計測端子間の電圧の値の相違から、導電部材30のオープン異常を検出することができる。
具体的には、正常状態におけるCB端子間の電圧と計測端子間の電圧は、以下に示す値となる。
CB端子間の電圧:VCB3=Ve2、VCB2=0、VCB1=Ve1
計測端子間の電圧:VC3=Ve2、VC2=0、VC1=Ve1
(但し、単位電池E21の電圧を「Ve2」、単位電池E15の電圧を「Ve1」とする)
一方、この状態で、導電部材30のオープン異常が発生したとき、CB端子電圧と計測端子電圧は、以下に示す値となる。
CB端子間の電圧:VCB3=Ve2−RIt、VCB2=−Vf、VCB1=Ve1−RI
計測端子間の電圧:VC3=Ve2、VC2=−Vf−2RI、VC1=Ve1
(但し、電圧降下素子LTb、LTcの値を「R」とし、断線検出経路LTに通流する電流を「It」、断線検出用整流素子LTaの順方向電圧を「Vf」とする)
このように正常状態においては、CB端子間の電圧VCB1、VCB2、VCB3と、計測端子間の電圧VC1、VC2、VC3とは、同じ値となる。一方、導電部材30のオープン異常が発生したときには、計測端子間の電圧VC1、VC2、VC3と、CB端子間の電圧VCB1、VCB2、VCBとは、異なる値となる。つまり、監視IC40aは、導電部材30のオープン異常が発生した場合に電圧降下素子LTb、LTcにおいて生ずる電圧降下を、CB端子間の電圧と計測端子間の電圧の相違として検出する。
以上、本実施形態に係る電圧検出装置1によれば、断線検出経路LT、当該断線検出経路LT上の断線検出用整流素子LTa、電圧降下素子LTb、LTcを設け、当該断線検出経路LTに通流する電流を監視IC40aで検出することによって、導電部材30のオープン異常を検出することが可能である。
(第4の実施形態)
次に、図7A〜図7Bを参照して、第4の実施形態に係る組電池の電圧検出装置1について説明する。
本実施形態に係る電圧検出装置1は、第2の実施形態の第1及び第2のバイパス経路LM1、LM2を、一のバイパス経路LM3(以下、説明の便宜として「第3のバイパス経路LM3」と言う)のみで構成している点で、第2の実施形態と相違する。
図7Aは、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1の構成の一例を示す図である。又、図7Bは、図2に対応する図であり、図7Aの連結部Mにサージによる異常電圧が印加された場合の保護動作について説明する図である。
図7Aでは、第3のバイパス経路LM3が、第2の実施形態における第1のバイパス経路LM1に相当する位置に設けられた構成となっている。又、尚、第3のバイパス経路LM3上には、第1のバイパス経路LM1と同様に、第3のスタック間整流素子LM3aが設けられている。換言すると、第2の実施形態における第2のバイパス経路LM2が省略された構成となっている。
第3のバイパス経路LM3は、第1及び第2のバイパス経路LM1、LM2と同様に、連結部Mに接続された電気経路L16、L21を介して監視IC40に対して異常電圧が印加されることを防止する。
第1のバイパス経路LM1と第2のバイパス経路LM2とは、監視IC40を異常電圧から保護するという観点からは同様の効果を有し、当該効果は、一方のみであっても発揮することができる(図7Bを参照)。そこで、本実施形態では、部品点数を削減する観点から、第3のバイパス経路LM3のみで監視IC40を異常電圧から保護する構成としている。
尚、第3のバイパス経路LM3のみの場合であっても、導電部材30のオープン異常が発生した場合も、同様に動作する。また、組電池の総電圧の保護動作を行う電圧レベルは、直列に接続された2N−1個の単位電池間整流素子Dの降伏電圧Vzと、第3のバイパス経路LM3上の第3のスタック間整流素子LM3aの降伏電圧Vzの和である2N×Vzとなる(図3Aを参照)。又、各ヒューズFは、溶断される順序によらず、一を除いてすべて溶断される。
以上、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1によれば、一のバイパス経路LM3によって、異常電圧から監視IC40を保護するための回路を構成でき、部品点数を削減することが可能となる。
但し、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置1では、一のバイパス経路LM3に電流が集中して通流することになるため、異常電圧が発生した際に通流する電流によって当該配線が焼損したり、サージによる異常電圧が発生した場合にもヒューズF11〜F26を溶断してしまうおそれがある。かかる観点からは、二のバイパス経路LM1、LM2を用いることがより好適である。
尚、上記実施形態では、第3のバイパス経路LM3の一例として、電気経路L15と電気経路L21とを接続する態様を示した。しかし、第3のバイパス経路LM3は、両端に、少なくとも一以上の単位電池Eの電位差が生ずるように接続する態様であれば、充放電電流の流入等は防止でき、当該条件のもと、低電位側の電気経路L11〜L16のいずれかと、高電位側の電気経路L21〜L26のいずれかとを接続する態様としてもよい。
図8A、図8B、図9A、図9B、図10A、図10Bは、それぞれ、変形例1、変形例2、変形例3に係る組電池の電圧検出装置1の構成の一例を示す図である。尚、図8A〜図10Aは、それぞれ、図7Aに対応する電圧検出装置1の構成を示す図であり、図8B〜図10Bは、それぞれ、図7Bに対応する等価回路を示す図である。
変形例1、変形例2、変形例3は、上記とは異なる電気経路Lに第3のバイパス経路LM3を接続したものである。尚、これらの構成によれば、異常電圧に対して保護動作をする際の電圧レベルは、それぞれ、以下のようになる。
変形例1(正側の異常電圧の場合):Vz−Ve
(負側の異常電圧の場合):−(Vf+Ve)
変形例2(正側の異常電圧の場合):Vz−2Ve
(負側の異常電圧の場合):−(Vf+2Ve)
変形例3(正側の異常電圧の場合):Vz−(M+N)Ve
(負側の異常電圧の場合):−{Vf+Ve(M+N)}
上記では、第3のバイパス経路LM3の接続位置が、連結部Mに対する電位差が大きくなる位置になるほど、正側の異常電圧に対する保護動作をする際の電圧レベルが低くなり、負側の異常電圧に対する保護動作をする際の電圧レベルが高くなることを示している。
このように、第3のバイパス経路LM3を接続する電気経路Lを変更することによって、正側の異常電圧が発生した場合に保護動作をする際の電圧レベル、及び負側の異常電圧が発生した場合に保護動作をする際の電圧レベルをそれぞれ調整することができる(図8B〜図10Bを参照)。換言すると、組電池の出力側から流入するサージが、正側又は負側のいずれか一方に偏っていると判断できる場合には、第3のバイパス経路LM3を接続する電気経路Lを変更し、保護動作をする際の電圧レベルをより好適な値に調整することができる。
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
上記実施形態では、バイパス経路LM1、LM2の一例として、第1のバイパス経路LM1は電気経路L16と電気経路L22とを接続し、第2のバイパス経路LM2は電気経路L15と電気経路L21とを接続する態様を示した。しかし、第1及び第2のバイパス経路LM1、LM2は、第4の実施形態と同様に、両端に、少なくとも一以上の単位電池Eの電位差が生ずるように接続する態様であれば、低電位側の電気経路L11〜L16のいずれかと、高電位側の電気経路L21〜L26のいずれかとを任意に接続してもよい。但し、組電池の出力側から流入するサージを考慮すると、正側の異常電圧が発生した場合に保護動作をする際の電圧レベルと、負側の異常電圧に発生した場合に保護動作をする際の電圧レベルとは、同等であることが望ましい。換言すると、第1のバイパス経路LM1は電気経路L16と電気経路L22とを接続し、第2のバイパス経路LM2は電気経路L15と電気経路L21とを接続する態様が、より好適である。
又、上記実施形態では、単位電池間整流素子D11〜D25、スタック間整流素子LM1a、LM2a、断線検出用整流素子LTaの一例として、同一の特性のツェナーダイオードを用いる態様を示したが、これらの特性は、互いに異なるものであってもよいのは勿論である。又、単位電池間整流素子D11〜D25、スタック間整流素子LM1a、LM2a、断線検出用整流素子LTaは、ツェナーダイオードに代えて、バリスタ素子等、他の整流素子を用いてもよい。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
複数個の電池セルで構成される電池スタック10、20を直列接続してなる組電池に適用され、前記電池セルの1個又は複数個の直列接続体のいずれかが単位電池E11〜E25と定義され、複数の前記電池スタック10、20のそれぞれについて、当該電池スタック10、20を構成する複数の前記単位電池E11〜E25それぞれの両端に接続された複数の電気経路L11〜L26と、複数の前記電気経路L11〜L26を介して前記単位電池E11〜E25の端子間電圧を検出する電圧検出部40と、隣接する前記電池スタック10、20のうち一方の正極端子及び他方の負極端子とを接続する導電部材30と、前記導電部材30の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路L16と、前記導電部材30の高電位側に接続された前記単位電池E21の正極と接続される前記電気経路L22又は当該電気経路L22より高電位側の前記電気経路L23〜L26とを接続する第1のバイパス経路LM1と、前記導電部材30の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路L21と、前記導電部材30の低電位側に接続された前記単位電池E15の負極と接続される前記電気経路L15又は当該電気経路L15より低電位側の前記電気経路L11〜L14とを接続する第2のバイパス経路LM2と、前記第1のバイパス経路LM1上に設けられ、当該第1のバイパス経路LM1において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第1のスタック間整流素子LM1aと、前記第2のバイパス経路LM2上に設けられ、当該第2のバイパス経路LM2において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第2のスタック間整流素子LM2aと、を備える組電池の電圧検出装置1を開示する。
この組電池の電圧検出装置1によれば、組電池の出力側からサージが流入したり、導電部材30のオープン異常が発生しても、連結部Mの両端に発生する異常電圧を制限し、連結部Mに接続された電気経路L16、L21を介して監視IC40に対して異常電圧が印加されることを防止することができる。特に、バイパス経路LM1、LM2を用いることによって、組電池の総電圧が上昇した際に保護動作を行う電圧レベルを低減することができるため、導電部材30のオープン異常が発生した場合であっても、確実に監視IC40を保護することが可能となる。
又、この組電池の電圧検出装置1において、前記第1のバイパス経路LM1は、前記導電部材30の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路L16と、前記導電部材30の高電位側に接続された前記単位電池E21の正極と接続される前記電気経路L22とを接続し、前記第2のバイパス経路LM2は、前記導電部材30の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路L21及び前記導電部材30の低電位側に接続された前記単位電池E15の負極と接続される前記電気経路L15とを接続するものであってもよい。この組電池の電圧検出装置1によれば、負側の異常電圧に対しても、連結部Mに発生する電圧を十分低減することができる。
又、この組電池の電圧検出装置1において、前記電気経路L11〜L26を介して前記単位電池E11〜E25に対して並列に接続され、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する単位電池間整流素子D11〜D25、を更に備えるものであってもよい。この組電池の電圧検出装置1によれば、単位電池E11〜E25の両端に発生する異常電圧を制限し、監視IC40に対して異常電圧が印加されることを防止することができる。
又、この組電池の電圧検出装置1において、複数の前記電気経路L11〜L26は、それぞれ、当該電気経路L11〜L26上にヒューズF11〜F26を備えるものであってもよい。この組電池の電圧検出装置1によれば、導電部材30のオープン異常が発生した場合に単位電池E11〜E25と監視IC40の間の導電経路となる電気経路L11〜L26を断絶し、監視IC40に高電圧が印加された状態を早期に解消することができる。
又、この組電池の電圧検出装置1において、前記導電部材30の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路L21と、前記導電部材30の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路L16とを接続する断線検出経路LTと、前記断線検出経路上に設けられ、自身に電流が流れることで電圧降下を生じさせる電圧降下素子LTb、LTcと、前記断線検出経路上に設けられ、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する断線検出用整流素子LTaと、を更に備え、前記電圧検出部40は、前記電圧降下素子LTb、LTcの電圧降下を検出することによって、前記導電部材30のオープン異常を示す検出信号を生成するものであってもよい。この組電池の電圧検出装置1によれば、導電部材30のオープン異常を早期に検出することができる。
又、複数個の電池セルで構成される電池スタック10、20を直列接続してなる組電池に適用され、前記電池セルの1個又は複数個の直列接続体のいずれかが単位電池E11〜E25と定義され、複数の前記電池スタック10、20のそれぞれについて、当該電池スタック10、20を構成する複数の前記単位電池E11〜E25それぞれの両端に接続された複数の電気経路L11〜L26と、複数の前記電気経路L11〜L26を介して、前記単位電池E11〜E25の端子間電圧を検出する電圧検出部40と、隣接する前記電池スタック10、20のうち一方の正極端子と他方の負極端子とを接続する導電部材30と、複数の前記電気経路L11〜L26を介して複数の前記単位電池E11〜E25それぞれに対して並列に接続され、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する単位電池間整流素子D11〜D25と、前記導電部材30の両端のうち低電位側の前記電池スタック10の前記単位電池E11〜E15に接続された複数の前記電気経路L11〜L16のいずれかと、前記導電部材30の両端のうち高電位側の前記電池スタック20の前記単位電池E21〜E25に接続された複数の前記電気経路L21〜L26のいずれかとを、両端に、少なくとも一以上の前記単位電池E11〜E25の電位差が生ずるように接続するバイパス経路LM3と、前記バイパス経路LM3上に設けられ、当該バイパス経路LM3において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する整流素子LM3aと、を備える組電池の電圧検出装置1を開示する。
本開示は、組電池の電圧検出装置として好適に用いることができる。
1 電圧検出装置
10、20 電池スタック
30 導電部材
40 監視IC
L11〜L26 電気経路
F11〜F26 ヒューズ
E11〜E25 単位電池
D11〜D25 単位電池間整流素子
LM1〜LM3 バイパス経路
LM1a〜LM3a スタック間整流素子
LT 断線検出経路
LTa 断線検出用整流素子
LTb、LTc 電圧降下素子

Claims (6)

  1. 複数個の電池セルで構成される電池スタックを直列接続してなる組電池に適用され、
    前記電池セルの1個又は複数個の直列接続体のいずれかが単位電池と定義され、
    複数の前記電池スタックのそれぞれについて、当該電池スタックを構成する複数の前記単位電池それぞれの両端に接続された複数の電気経路と、
    複数の前記電気経路を介して前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出部と、
    隣接する前記電池スタックのうち一方の正極端子と他方の負極端子とを接続する導電部材と、
    前記導電部材の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の高電位側に接続された前記単位電池の正極と接続される前記電気経路又は当該電気経路より高電位側の前記電気経路とを接続する第1のバイパス経路と、
    前記導電部材の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の低電位側に接続された前記単位電池の負極と接続される前記電気経路又は当該電気経路より低電位側の前記電気経路とを接続する第2のバイパス経路と、
    前記第1のバイパス経路上に設けられ、当該第1のバイパス経路において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第1のスタック間整流素子と、
    前記第2のバイパス経路上に設けられ、当該第2のバイパス経路において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第2のスタック間整流素子と、
    を備える組電池の電圧検出装置。
  2. 前記第1のバイパス経路は、
    前記導電部材の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の高電位側に接続された前記単位電池の正極と接続される前記電気経路とを接続し、
    前記第2のバイパス経路は、
    前記導電部材の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の低電位側に接続された前記単位電池の負極と接続される前記電気経路とを接続する
    請求項1に記載の組電池の電圧検出装置。
  3. 前記電気経路を介して前記単位電池に対して並列に接続され、
    低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する単位電池間整流素子、を更に備える
    請求項1に記載の組電池の電圧検出装置。
  4. 複数の前記電気経路は、それぞれ、当該電気経路上にヒューズを備える
    請求項3に記載の組電池の電圧検出装置。
  5. 前記導電部材の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路とを接続する断線検出経路と、
    前記断線検出経路上に設けられ、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する断線検出用整流素子と、
    前記断線検出経路上に設けられ、自身に電流が流れることで電圧降下を生じさせる電圧降下素子と、
    を更に備え、
    前記電圧検出部は、前記電圧降下素子の電圧降下を検出することによって、前記導電部材のオープン異常を示す検出信号を生成する
    請求項1に記載の組電池の電圧検出装置。
  6. 複数個の電池セルで構成される電池スタックを直列接続してなる組電池に適用され、
    前記電池セルの1個又は複数個の直列接続体のいずれかが単位電池と定義され、
    複数の前記電池スタックのそれぞれについて、当該電池スタックを構成する複数の前記単位電池それぞれの両端に接続された複数の電気経路と、
    複数の前記電気経路を介して前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出部と、
    隣接する前記電池スタックのうち一方の正極端子と他方の負極端子とを接続する導電部材と、
    複数の前記電気経路を介して複数の前記単位電池それぞれに対して並列に接続され、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する単位電池間整流素子と、
    前記導電部材の両端のうち低電位側の前記電池スタックの前記単位電池に接続された複数の前記電気経路のいずれかと、前記導電部材の両端のうち高電位側の前記電池スタックの前記単位電池に接続された複数の前記電気経路のいずれかとを、両端に、少なくとも一以上の前記単位電池の電位差が生ずるように接続するバイパス経路と、
    前記バイパス経路上に設けられ、当該バイパス経路において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容するスタック間整流素子と、
    を備える組電池の電圧検出装置。
JP2016130318A 2016-06-30 2016-06-30 組電池の電圧検出装置 Pending JP2018007392A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016130318A JP2018007392A (ja) 2016-06-30 2016-06-30 組電池の電圧検出装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016130318A JP2018007392A (ja) 2016-06-30 2016-06-30 組電池の電圧検出装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018007392A true JP2018007392A (ja) 2018-01-11

Family

ID=60948115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016130318A Pending JP2018007392A (ja) 2016-06-30 2016-06-30 組電池の電圧検出装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018007392A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020021548A (ja) * 2018-07-30 2020-02-06 株式会社デンソー 電池監視装置
JP2021090235A (ja) * 2019-12-02 2021-06-10 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
WO2022097423A1 (ja) * 2020-11-06 2022-05-12 株式会社デンソー 断線異常診断装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020021548A (ja) * 2018-07-30 2020-02-06 株式会社デンソー 電池監視装置
JP7103026B2 (ja) 2018-07-30 2022-07-20 株式会社デンソー 電池監視装置
JP2021090235A (ja) * 2019-12-02 2021-06-10 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP7200915B2 (ja) 2019-12-02 2023-01-10 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
WO2022097423A1 (ja) * 2020-11-06 2022-05-12 株式会社デンソー 断線異常診断装置
JP7463942B2 (ja) 2020-11-06 2024-04-09 株式会社デンソー 断線異常診断装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110780206B (zh) 电池监视设备
JP5783197B2 (ja) 組電池の電圧検出装置
US11677232B2 (en) Quick battery disconnect system for high current circuits
JP6459087B2 (ja) 回路保護装置及び電圧検出装置
EP2587654B1 (en) Power conversion apparatus
US11121411B2 (en) Battery pack and method for detecting whether or not busbar is opened using the battery pack
US10830830B2 (en) Battery monitoring device for vehicle-mounted battery
US10367187B2 (en) Storage battery including a disconnector having a fuse and an explosive with a heat bridge providing continuity of service in the event of a malfunction
CN116014681A (zh) 一种光伏发电系统的保护装置、保护方法及光伏发电系统
US11079439B2 (en) Protection circuit for battery monitoring device, and battery monitoring device
JP2018007392A (ja) 組電池の電圧検出装置
US20150340743A1 (en) Battery Management System having an Increased Robustness against Negative Voltages
JP2013121246A (ja) 電池モジュール及び電池システム
US10495695B2 (en) Abnormality detecting device for a system including battery assemblies
JP2013247787A (ja) 太陽光発電システム及び短絡電流検出装置
JP5828396B2 (ja) 直流電源とその地絡検出方法
JP2012150902A (ja) 二次電池の保護回路
JP2014048281A (ja) 電源装置および故障検出回路
JP6155854B2 (ja) 電池システム
JP6789768B2 (ja) 回路保護装置及び電源監視装置
US12105154B2 (en) Current protection system for energy storage system
JP7067416B2 (ja) 組電池の電池監視装置
JP2021090235A (ja) 蓄電システム