JP2021158013A - 蓄電装置 - Google Patents

蓄電装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2021158013A
JP2021158013A JP2020058651A JP2020058651A JP2021158013A JP 2021158013 A JP2021158013 A JP 2021158013A JP 2020058651 A JP2020058651 A JP 2020058651A JP 2020058651 A JP2020058651 A JP 2020058651A JP 2021158013 A JP2021158013 A JP 2021158013A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power storage
switch
storage device
storage cell
circuit
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
JP2020058651A
Other languages
English (en)
Inventor
弘将 村松
Hiromasa Muramatsu
弘将 村松
元信 村上
Motonobu Murakami
元信 村上
大助 小西
Daisuke Konishi
大助 小西
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.)
GS Yuasa Corp
Original Assignee
GS Yuasa Corp
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 GS Yuasa Corp filed Critical GS Yuasa Corp
Priority to JP2020058651A priority Critical patent/JP2021158013A/ja
Priority to CN202180025086.1A priority patent/CN115349191A/zh
Priority to DE112021001896.5T priority patent/DE112021001896T5/de
Priority to US17/911,535 priority patent/US20230134512A1/en
Priority to PCT/JP2021/011288 priority patent/WO2021193392A1/ja
Publication of JP2021158013A publication Critical patent/JP2021158013A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/40—Alloys based on alkali metals
    • H01M4/405—Alloys based on lithium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/44—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for aircrafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

【課題】一部の蓄電セルが異常となったとしても、動作を継続できる蓄電装置を提供する。【解決手段】飛行体に用いられる蓄電装置は、直列に接続されて、当該蓄電装置の充電時及び放電時に電流が流れる複数の電池回路を備える。前記複数の電池回路の夫々は、第１電路と、前記第１電路を通じて隣の電池回路に接続された蓄電セルと、ボディダイオードの順方向が当該蓄電装置の充電方向となるように前記第１電路に設けられた第１スイッチと、前記蓄電セル及び前記第１スイッチと並列に前記隣の電池回路に接続された第２電路と、ボディダイオードの順方向が当該蓄電装置の放電方向となるように前記第２電路に設けられて前記第１スイッチがオフであるときにオンとなる第２スイッチとを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電装置に関する。
従来、電動の飛行体が開発されている。例えば、電動の飛行体に無線中継局を搭載することによってＨＡＰＳ（High-altitude platform station，高高度プラットフォーム局）を実現することが構想されている。ＨＡＰＳとして用いられる飛行体は、太陽電池と蓄電装置とを備え、半年等の長期間、無着陸で飛行を継続することが求められる。ＨＡＰＳとして用いられる飛行体は、昼間には、太陽電池により発電された電力を利用して飛行し、かつ蓄電装置の充電を行い、夜間には、蓄電装置に充電された電力を利用して飛行する。特許文献１には、ＨＡＰＳを利用して通信ネットワークを構成する技術が開示されている。
特開２０１９−５４４９０号公報
ＨＡＰＳで利用される蓄電装置には、高い放電容量（満充電容量）が必要である。リチウムイオン電池では、負極の活物質をグラファイトから金属リチウムへ変更することによって、放電容量が著しく増大することが知られている。負極の活物質を金属リチウムとしたリチウムイオン電池では、充電時に金属リチウムがデンドライト状に析出し、蓄電セルの内部で短絡が発生することがある。短絡の発生するタイミングは蓄電セルによって異なり、個々の蓄電セルに短絡が発生するタイミングを予想することは困難である。ＨＡＰＳで利用される蓄電装置には、多数の蓄電セルを用いて、ＨＡＰＳのオペレーションを長期間継続させることが望まれる。
本発明の目的は、一部の蓄電セルが異常となったとしても、動作を継続できる蓄電装置を提供することにある。
本発明の一局面に係る飛行体に用いられる蓄電装置は、直列に接続されて、当該蓄電装置の充電時及び放電時に電流が流れる複数の電池回路を備え、前記複数の電池回路の夫々は、第１電路と、前記第１電路を通じて隣の電池回路に接続された蓄電セルと、ダイオードを含み、該ダイオードの順方向が当該蓄電装置の充電方向となるように前記第１電路に設けられた第１スイッチと、前記蓄電セル及び前記第１スイッチと並列に前記隣の電池回路に接続された第２電路と、ダイオードを含み、該ダイオードの順方向が当該蓄電装置の放電方向となるように前記第２電路に設けられて前記第１スイッチがオフであるときにオンとなる第２スイッチとを有する。
上記構成により、蓄電装置は、一部の蓄電セルが異常であっても、動作の継続が可能である。
蓄電装置の配置例を示す模式図である。 実施形態１に係る蓄電装置の内部の機能構成の例を示すブロック図である。 蓄電セルの内部の構成例を示す模式的断面図である。 ＣＭＵが蓄電装置の動作を制御する処理の手順を示すフローチャートである。 全ての蓄電セルが正常である場合に充電及び放電を行う蓄電装置を示す模式的回路図である。 一つの蓄電セルが異常である場合に充電及び放電を行う蓄電装置を示す模式的回路図である。 ＣＭＵが第２スイッチを診断する処理の手順を示すフローチャートである。 第２スイッチを診断するときの電池回路を示す模式的回路図である。 ＣＭＵが第１スイッチを診断する処理の手順を示すフローチャートである。 第１スイッチを診断するときの電池回路を示す模式的回路図である。 実施形態２に係る蓄電装置の内部の機能構成の例を示すブロック図である。
飛行体に用いられる蓄電装置は、直列に接続されて、当該蓄電装置の充電時及び放電時に電流が流れる複数の電池回路を備え、前記複数の電池回路の夫々は、第１電路と、前記第１電路を通じて隣の電池回路に接続された蓄電セルと、ダイオードを含み、該ダイオードの順方向が当該蓄電装置の充電方向となるように前記第１電路に設けられた第１スイッチと、前記蓄電セル及び前記第１スイッチと並列に前記隣の電池回路に接続された第２電路と、ダイオードを含み、該ダイオードの順方向が当該蓄電装置の放電方向となるように前記第２電路に設けられて前記第１スイッチがオフであるときにオンとなる第２スイッチとを有する。
蓄電装置は、夫々に蓄電セルを有し互いに接続された複数の電池回路を備える。電池回路は、蓄電セルと、蓄電セルが他の電池回路に接続するための第１電路を開閉する第１スイッチと、蓄電セル及び第１スイッチに並列な第２電路及び第２スイッチとを有する。第１スイッチがオフであるときに第２スイッチがオンとなり、電流は、蓄電セルを迂回し、第２電路を流れる。蓄電装置が備える複数の蓄電セルの一部が使用できない場合でも、複数の電池回路に電流が流れ、蓄電装置は、動作を継続できる。
蓄電装置は、各電池回路において前記蓄電セルの正極端子及び負極端子が外部短絡しないように前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのオン及びオフの切り替えを制御する制御部を更に備えてもよい。このように、第１スイッチ及び第２スイッチのオン及びオフを制御部が切り替えることにより、電流が蓄電セルを迂回して第２電路を流れるようにすることができる。
前記制御部は、前記蓄電セルが正常又は異常であることを判定し、異常と判定された蓄電セルを含む電池回路において、前記第１スイッチをオフにし、その後、前記第２スイッチをオンにしてもよい。制御部は、蓄電装置が異常である場合に、第１スイッチをオフにし、その後、第２スイッチをオンにする。蓄電セルが異常である場合に、蓄電セルは他の電池回路とは非接続となり、電流は第２電路を流れる。第１スイッチ及び第２スイッチが同時にオンになることはなく、蓄電セルに外部短絡が発生することが防止される。
前記制御部は、前記蓄電セルの電圧に基づいて、前記蓄電セルが正常又は異常であることを判定してもよい。蓄電セルに内部短絡が発生した場合、蓄電セルの正負極端子間の電圧は低下する。制御部は、蓄電セルの電圧に基づいて、内部短絡による蓄電セルの異常を判定できる。
前記制御部は、前記蓄電セルに充電が行われる際の前記蓄電セルの電圧に基づいて、前記蓄電セルが正常又は異常であることを判定してもよい。蓄電セルの内部短絡の原因となるデンドライトは、蓄電セルの充電時に析出しやすい。制御部は、充電時に蓄電セルの電圧に基づいて判定を行うことにより、蓄電セルの異常をタイムリーに判定できる。
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、ＦＥＴを用いて構成されてもよく、前記制御部は、充電時に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの一方が正常又は異常であることを診断し、放電時に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの他方が正常又は異常であることを診断してもよい。ＦＥＴをオンにしたときの電圧と、ＦＥＴをオフにしてＦＥＴのボディダイオード（寄生ダイオード）に電流を流したときの電圧とから、第１スイッチ及び第２スイッチが正常であるか否かを診断できる。充電時と放電時とは電流の方向が逆である。第１スイッチと第２スイッチとの極性を逆にしておき、充電時に第１スイッチ及び第２スイッチの一方のボディダイオードに電流を流し、放電時に他方のボディダイオードに電流を流すことで、故障診断を行うことができる。
蓄電装置は、直列に接続されて、当該蓄電装置の充電時及び放電時に電流が流れる複数の電池回路を備える。前記複数の電池回路の夫々は、第１電路と、前記第１電路を通じて隣の電池回路に接続された蓄電セルと、前記第１電路に設けられた第１スイッチと、前記蓄電セル及び前記第１スイッチと並列に前記隣の電池回路に接続された第２電路と、前記第２電路に設けられて前記第１スイッチがオフであるときにオンとなる第２スイッチとを有する。前記第１スイッチが有するダイオードと、前記第２スイッチが有するダイオードとは、一方が当該蓄電装置の充電方向を順方向とするように配置され、他方が当該蓄電装置の放電方向を順方向とするように配置されている。飛行体以外の環境においても、蓄電装置が備える複数の蓄電セルの一部が使用できない場合に、複数の電池回路に電流が流れ、蓄電装置は、動作を継続できる。
前記蓄電セルの負極の活物質が、金属リチウム、又はリチウムを含む合金であってもよい。負極の活物質を金属リチウム又はリチウムを含む合金とした蓄電セルは、放電容量が大きいものの、リチウムがデンドライト状に析出しやすく、デンドライト状のリチウムを原因とした内部短絡が発生しやすい。蓄電装置は、一部の蓄電セルに内部短絡が発生したとしても動作を継続するので、負極の活物質を金属リチウム又はリチウムを含む合金とした蓄電セルを用いたとしても、長期間動作することが可能である。蓄電装置は、負極の活物質を金属リチウム又はリチウムを含む合金とした蓄電セルを用いることで、放電容量および放電エネルギー密度を高くできる。
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、蓄電装置１の配置例を示す模式図である。蓄電装置１は、飛行体２に設けられている。例えば、飛行体２はＨＡＰＳである。飛行体２は、飛行のための動力を発生させるモータ及び通信機器等の負荷２１と、太陽電池２２とを備えている。負荷２１及び太陽電池２２は、夫々に蓄電装置１に接続されている。蓄電装置１は、太陽電池２２が発電した電力を供給され、充電される。蓄電装置１は、放電し、負荷２１へ電力を供給する。太陽電池２２が発電する電力と、蓄電装置１が放電する電力とが、飛行体２を飛行させるための動力を発生させるモータに供給される。負荷２１に、太陽電池２２と蓄電装置１とが並列に接続されてもよい。
図２は、実施形態１に係る蓄電装置１の内部の機能構成の例を示すブロック図である。蓄電装置１は、複数の電池回路１１を備えている。夫々の電池回路１１は、一つの蓄電セル１２を含み、蓄電装置１が充電及び放電を行う際に電流が流れる回路である。複数の電池回路１１は直列に接続されている。複数の蓄電セル１２は、蓄電装置１の外部の負荷２１及び太陽電池２２に接続されている。蓄電装置１が充電及び放電を行う際には、複数の電池回路１１に電流が流れ、複数の蓄電セル１２が充電及び放電を行う。
電池回路１１は、第１電路１３と、第１電路１３に設けられた蓄電セル１２と、第１電路１３に設けられて蓄電セル１２に直列接続された第１スイッチ１４とを備えている。蓄電セル１２は、第１電路１３及び第１スイッチ１４を介して他の（隣の）電池回路１１に接続されている。第１スイッチ１４は、ＦＥＴ（field effect transistor ）を用いて構成されている。第１スイッチ１４は、そのボディダイオードの順方向が蓄電装置１の充電方向となるように第１電路１３に設けられている。第１スイッチ１４は、オン時に第１電路１３を導通状態にし、オフ時に第１電路１３を蓄電装置１の放電方向に非導通状態にする。具体的には、第１スイッチ１４がオンである場合に、蓄電セル１２は、第１電路１３を通じて他の電池回路１１に接続され、充電及び放電を行うことができる。第１スイッチ１４がオフである場合には、蓄電セル１２に、放電方向には電流が流れないが、充電方向には第１スイッチ１４のボディダイオードを通じて電流が流れる。
電池回路１１は、更に、蓄電セル１２及び第１スイッチ１４に並列に他の電池回路１１に接続された第２電路１５と、第２電路１５に設けられた第２スイッチ１６とを備えている。第２スイッチ１６は、ＦＥＴを用いて構成されている。第１スイッチ１４と第２スイッチ１６とは互いに逆極性になるように電池回路１１内に接続されている。第２スイッチ１６は、そのボディダイオードの順方向が蓄電装置１の放電方向となるように第２電路１５に設けられている。ある電池回路１１において、第１スイッチ１４がオフになった際に、第２スイッチ１６をオンにすると、蓄電セル１２へ充電電流が流れなくなり、第２電路１５がバイパスとなって蓄電セル１２を迂回した状態で、他の電池回路に充電電流が流れる。
第２スイッチ１６は、第１スイッチ１４がオフであるときにオンになる。第２スイッチ１６は、オン時に第２電路１５を導通状態にし、オフ時に第２電路１５を蓄電装置１の充電方向に非導通状態にする。第１スイッチ１４がオンであり、第２スイッチ１６がオフである場合は、蓄電セル１２は、第１電路１３を通じて他の電池回路１１に接続されている。
図３は、蓄電セル１２の内部の構成例を示す模式的断面図である。蓄電セル１２は、リチウムイオン電池等の二次電池の蓄電素子である。蓄電セル１２は、一面が開口した直方体状の容器１２１内に、正極１２５、セパレータ１２７、負極１２６及び電解質（電解液）を収納し、容器１２１に蓋部１２２を装着して構成されている。蓋部１２２の外側には、回路との電気接続のための正極端子１２３及び負極端子１２４が設けられている。代替的に、容器１２１はラミネートフィルムを用いて構成されてもよい。正極端子１２３は、容器１２１内の正極１２５に接続され、負極端子１２４は、容器１２１内の負極１２６に接続されている。
正極１２５、セパレータ１２７及び負極１２６は、矩形平板状又はシート状に形成されている。正極１２５、セパレータ１２７及び負極１２６は重ねられており、セパレータ１２７は正極１２５及び負極１２６の間に介装されている。例えば、正極１２５はリチウム遷移金属酸化物を含む材料で構成されており、負極１２６は金属リチウム又はリチウムを含む合金で構成されている。リチウムを含む合金は、例えば、スズ又はケイ素とリチウムとの合金である。負極１２６が金属リチウム又はリチウムを含む合金で構成されている場合、負極１２６の活物質は金属リチウム又はリチウムを含む合金である。セパレータ１２７は、例えば、ガラスクロス又は多孔質の形状に形成された樹脂である。セパレータ１２７には電解質が含侵されている。正極１２５、セパレータ１２７及び負極１２６は、巻回されていても積層されていてもよい。蓄電セル１２の形状は直方体（プリズマティック）以外の形状であってもよく、パウチ形又は円筒形であってもよい。
負極１２６の活物質が金属リチウム又はリチウムを含む合金である場合は、負極の活物質がグラファイトである場合に比べて、放電容量が著しく増大するものの、負極１２６からデンドライト状のリチウム金属が析出しやすい。デンドライト状のリチウム金属は、特に蓄電セル１２の充電時に析出しやすい。負極１２６からのデンドライト状のリチウム金属は、充放電の度に成長し、セパレータ１２７を貫通し、正極１２５に接触する。負極１２６からのデンドライト状のリチウム金属が正極１２５に接触した場合は、蓄電セル１２の内部で短絡が発生する。内部短絡が発生した蓄電セル１２は、正常な動作が行えない異常な状態となる。
図２に示すように、蓄電装置１は、ＣＭＵ（Cell Monitoring Unit；セル観測部）３を備えている。ＣＭＵ３は、電池モジュール又は電池パック（蓄電装置１）に搭載される回路基板である。本実施形態において、ＣＭＵ３は制御部に対応する。ＣＭＵ３は、複数の蓄電セル１２の状態を測定し、複数の電池回路１１を制御する。ＣＭＵ３は、演算部３１と、メモリ３２と、記憶部３３と、電圧測定部３４と、温度測定部３５と、スイッチング部３６と、出力部３７とを備えている。演算部３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。メモリ３２は、演算部３１での演算に必要な情報を記憶する。記憶部３３は、不揮発性であり、プログラム及びデータを記憶する。例えば、記憶部３３は不揮発性の半導体メモリである。演算部３１は、記憶部３３が記憶するプログラムに従って処理を実行する。電圧測定部３４は、夫々の蓄電セル１２の正負極端子間の電圧を測定する。例えば、電圧測定部３４は、夫々の蓄電セル１２の正端子及び負端子に接続された電圧計を含んでいる。温度測定部３５は、夫々の蓄電セル１２の温度を測定する。出力部３７は、信号を蓄電装置１の外部へ出力する。
ＣＭＵ３は、夫々の第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６に接続されており、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６の動作を制御する。スイッチング部３６は、夫々の第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６のオンとオフとを切り替える。スイッチング部３６は、例えば、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６を構成するＦＥＴのソースとゲートとの間に電圧を印加する。スイッチング部３６が所定電圧を超過する電圧を印加することにより、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６はオンとなり、印加電圧を小さくすることにより、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６はオフとなる。ＦＥＴを意図的にオフにする場合、印加電圧をゼロにしてもよいし、印加電圧を負電圧としてもよい。電圧測定部３４は、夫々の第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６の電圧を測定する。例えば、電圧測定部３４は、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６のソースとドレインとの間の電圧を測定する。
図４は、ＣＭＵ３が蓄電装置１の動作を制御する処理の手順を示すフローチャートである。初期状態では、複数の第１スイッチ１４は全てオンであり、複数の第２スイッチ１６は全てオフである。電圧測定部３４は、蓄電セル１２の電圧を測定し、温度測定部３５は、蓄電セル１２の温度を測定する（Ｓ１１）。演算部３１は、測定した電圧及び温度に基づいて、蓄電セル１２が異常であるか否かを判定する（Ｓ１２）。蓄電セル１２の内部で短絡（内部短絡）が発生した場合、蓄電セル１２の電圧は低下し、蓄電セル１２の温度は上昇する。例えば、Ｓ１２では、演算部３１は、測定した電圧が所定の閾値電圧未満であるか、又は測定した温度が所定の閾値温度以上である場合に、蓄電セル１２が異常であると判定する。演算部３１は、測定した電圧が所定の閾値電圧以下であるか又は測定した温度が所定の閾値温度を超過する場合に蓄電セル１２が異常であると判定してもよい。蓄電セル１２が正常である場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＭＵ３は処理を終了する。
蓄電セル１２が異常である場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、演算部３１は、スイッチング部３６により、異常と判定された蓄電セル１２を含む電池回路１１において、第１スイッチ１４をオフにする（Ｓ１３）。Ｓ１３が行われてからＳ１４が行われるまでの間は、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６は共にオフになっている。蓄電装置１が充電中である場合に、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６が共にオフになったときは、一時的に、第１スイッチ１４のボディダイオードを通じて充電電流が流れる。蓄電装置１が放電中である場合に、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６が共にオフになったときは、一時的に、第２スイッチ１６のボディダイオードを通じて放電電流が流れる。
演算部３１は、次に、スイッチング部３６により、異常と判定された蓄電セル１２を含む電池回路１１において、第２スイッチ１６をオンにする（Ｓ１４）。第２電路１５は導通状態となり、異常な蓄電セル１２は、他の電池回路１１とは非接続の状態となり、充電及び放電を行わなくなる。内部短絡が発生した蓄電セル１２が充電又は放電を継続した場合は、デンドライト状のリチウム金属が更に成長し、デンドライト状のリチウム金属が空気に触れて発火する虞がある。異常な蓄電セル１２が充電及び放電を行わなくなることにより、発火の危険性が低下し、蓄電装置１の安全性が向上する。演算部３１は、Ｓ１３で第１スイッチ１４がオフになってから所定時間経過後に、Ｓ１４の処理を行う。第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６が同時にオンになった場合は、蓄電セル１２に外部短絡が発生する。外部短絡が発生した場合は、電池回路１１に大電流が流れ、蓄電装置１が破損する恐れがある。ＣＭＵ３が第１スイッチ１４をオフにし、その後で第２スイッチをオンにすることにより、外部短絡の発生を防止する。ＣＭＵ３は、以上で処理を終了する。ＣＭＵ３は、Ｓ１１〜Ｓ１４の処理を複数の蓄電セル１２の夫々について繰り返し実行する。一旦異常と判定された蓄電セル１２については、ＣＭＵ３は、以降はＳ１１〜Ｓ１４の処理を行わなくてもよい。
蓄電セル１２の内部のデンドライト状のリチウム金属は、蓄電セル１２の充電時に発生しやすい。ＣＭＵ３は、充電時に、Ｓ１１〜Ｓ１４の処理を複数の蓄電セル１２の夫々について実行することが望ましい。充電時にＳ１１〜Ｓ１４の処理を実行することにより、蓄電装置１は、異常な蓄電セル１２を即座に発見し、効果的に危険を排除できる。なお、ＣＭＵ３は、蓄電セル１２の電圧又は温度の一方のみに基づいて蓄電セル１２の異常を判定する処理を行ってもよい。蓄電セル１２の電圧のみに基づいて蓄電セル１２の異常を判定するＣＭＵ３は、温度測定部３５を備えていなくてもよい。
図５は、全ての蓄電セル１２が正常である場合に充電及び放電を行う蓄電装置１を示す模式的回路図である。充電時に流れる電流（充電電流）を実線矢印で示し、放電時に流れる電流（放電電流）を破線矢印で示している。複数の蓄電セル１２は、第１電路１３を介して互いに接続される。蓄電セル１２及び第１電路１３を電流が流れ、全ての蓄電セル１２が充電及び放電を行う。
図６は、一つの蓄電セル１２が異常である場合に充電及び放電を行う蓄電装置１を示す模式的回路図である。充電時に流れる電流を実線矢印で示し、放電時に流れる電流を破線矢印で示している。図６中で上から二番目にある蓄電セル１２が異常であるとする。異常な蓄電セル１２を含む電池回路１１では、第１スイッチ１４がオフとなり、蓄電セル１２は他の電池回路１１とは非接続の状態となっている。第２スイッチ１６がオンとなり、第２電路１５は導通状態となっている。正常な蓄電セル１２を含む電池回路１１では、第１スイッチ１４はオンであり、蓄電セル１２は第１電路１３を介して他の電池回路１１と接続されている。第２スイッチ１６はオフであり、第２電路１５は非導通状態となっている。
正常な蓄電セル１２を含む電池回路１１では、蓄電セル１２及び第１電路１３を電流が流れ、蓄電セル１２が充電及び放電を行う。異常な蓄電セル１２を含む電池回路１１では、蓄電セル１２及び第１電路１３を電流が流れず、第２電路１５を電流が流れる。即ち、異常な蓄電セル１２を電流が流れず、第２電路１５がバイパスとなって第２電路１５を電流が流れる。蓄電装置１の全体として、電流が流れ、正常な蓄電セル１２は充電及び放電を行う。
このように、本実施形態では、複数の蓄電セル１２の内の一部の蓄電セル１２が異常であっても、異常な蓄電セル１２を迂回して電流が流れ、他の蓄電セル１２は正常に動作し、蓄電装置１全体としては充電及び放電が行われる。一部の蓄電セル１２に内部短絡が発生し、一部の蓄電セル１２が異常になったとしても、蓄電装置１は、動作を継続できる。
ＨＡＰＳとして用いられる飛行体２に備えられる蓄電装置１には、高い放電容量が求められる。負極１２６の活物質を金属リチウム又はリチウムを含む合金とした蓄電セル１２は、放電容量が大きいものの、デンドライト状のリチウム金属が析出しやすく、デンドライト状のリチウム金属を原因とした内部短絡が発生しやすい。デンドライト状のリチウム金属の析出には、負極１２６内の電流分布が影響しており、負極１２６内の電流分布は蓄電セル１２毎に異なる。デンドライト状のリチウム金属の析出するタイミング及び析出の度合いは蓄電セル１２によって異なり、デンドライト状のリチウム金属を原因とした内部短絡の発生するタイミングは蓄電セル１２によって異なる。個々の蓄電セル１２に内部短絡が発生するタイミングを予想し、予想に基づいた制御を行うことは困難である。
本実施形態に係る蓄電装置１は、一部の蓄電セル１２に内部短絡が発生したとしても動作を継続するので、内部短絡が発生するタイミングとは無関係に動作を行うことができる。ＨＡＰＳとして用いられる飛行体２は、半年等の長期間継続して飛行することが求められ、飛行体２に備えられる蓄電装置１は整備無しで長期間動作する必要がある。蓄電装置１は、一部の蓄電セル１２に内部短絡が発生したとしても動作を継続するので、整備無しで長期間動作することが可能である。従って、ＨＡＰＳとして用いられる飛行体２に備える蓄電装置として、本実施形態に係る蓄電装置１を利用できる。また、蓄電装置１は、一部の蓄電セル１２に内部短絡が発生したとしても動作を継続するので、負極１２６の活物質を金属リチウム又はリチウムを含む合金とした蓄電セル１２を用いたとしても、長期間の動作が可能である。負極１２６の活物質を金属リチウム又はリチウムを含む合金とした蓄電セル１２を用いた蓄電装置１は、放電容量が高くなり、ＨＡＰＳとして用いられる飛行体２に備える蓄電装置として有用である。
ＣＭＵ３は、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６が第１電路１３及び第２電路１５を開閉できる正常な状態であるか否かを診断するための処理を行う。図７は、ＣＭＵ３が第２スイッチ１６を診断する処理の手順を示すフローチャートである。図８は、第２スイッチ１６を診断するときの電池回路１１を示す模式的回路図である。ＣＭＵ３は、蓄電装置１が放電を行っているときに、第２スイッチ１６を診断する。
初期状態では、第１スイッチ１４はオン、第２スイッチ１６はオフである。放電時に、演算部３１は、スイッチング部３６により、第１スイッチ１４をオフにし（Ｓ２１）、その後、スイッチング部３６により、オフにした第１スイッチ１４を含む電池回路１１において、第２スイッチ１６をオンにする（Ｓ２２）。第２スイッチ１６がオンになった状態では、図８に実線矢印で示すように、第２スイッチ１６を電流が流れる。電圧測定部３４は、第２スイッチ１６の両端の間の電圧を測定する（Ｓ２３）。第２スイッチ１６が正常である場合、測定される電圧はほぼ０Ｖである。
演算部３１は、次に、スイッチング部３６により、第２スイッチ１６をオフにする（Ｓ２４）。第２スイッチ１６がオフになった状態では、図８に破線矢印で示すように、第２スイッチ１６に含まれるボディダイオードを電流が流れる。電圧測定部３４は、第２スイッチ１６の両端の間の電圧を測定する（Ｓ２５）。第２スイッチ１６が正常である場合、測定される電圧は、第２スイッチ１６がオンであるときの電圧に比べて、高い値となる。例えば、第２スイッチ１６の両端の間の電圧は０．６〜１Ｖである。
演算部３１は、Ｓ２３及びＳ２５で測定された電圧に基づいて、第２スイッチ１６が正常であるか否かを判定する（Ｓ２６）。例えば、演算部３１は、第２スイッチ１６がオンになったときの電圧が０Ｖに近い低い値であり、第２スイッチ１６がオフになったときの電圧がより高い所定の範囲に含まれる場合に、第２スイッチ１６が正常であると判定する。例えば、演算部３１は、第２スイッチ１６がオンになったときの電圧とオフになったときの電圧とに差が無い場合に、第２スイッチ１６は第２電路１５を確実に開閉することができない異常な状態であると判定する。
第２スイッチ１６が正常である場合は（Ｓ２６：ＹＥＳ）、演算部３１は、第１スイッチ１４をオンにし（Ｓ２７）、処理を終了する。Ｓ２１〜Ｓ２７の処理に必要な時間は１〜数秒程度の短時間であり、蓄電装置１の動作には影響は無い。第２スイッチ１６が異常である場合は（Ｓ２６：ＮＯ）、演算部３１は、出力部３７に、第２スイッチ１６が異常であることを示す異常情報を出力させ（Ｓ２８）、処理を終了する。例えば、異常情報は、飛行体２の制御装置へ入力され、飛行体２の外部への通知等の処理が行われる。
図９は、ＣＭＵ３が第１スイッチ１４を診断する処理の手順を示すフローチャートである。図１０は、第１スイッチ１４を診断するときの電池回路１１を示す模式的回路図である。ＣＭＵ３は、蓄電装置１が充電を行っているときに、第１スイッチ１４を診断する。初期状態では、第１スイッチ１４はオン、第２スイッチ１６はオフである。第１スイッチ１４がオンである状態では、図１０に実線矢印で示すように、第１スイッチ１４を電流が流れる。充電時に、電圧測定部３４は、第１スイッチ１４の両端の間の電圧を測定する（Ｓ３１）。第１スイッチ１４が正常である場合、測定される電圧はほぼ０Ｖである。
演算部３１は、次に、スイッチング部３６により、第１スイッチ１４をオフにする（Ｓ３２）。第１スイッチ１４がオフになった状態では、図１０に破線矢印で示すように、第１スイッチ１４に含まれるボディダイオードを電流が流れる。電圧測定部３４は、第１スイッチ１４の両端の間の電圧を測定する（Ｓ３３）。第１スイッチ１４が正常である場合、測定される電圧は、第１スイッチ１４がオンであるときの電圧に比べて、高い値となる。例えば、第１スイッチ１４の両端の間の電圧は０．６〜１Ｖである。
演算部３１は、Ｓ３１及びＳ３３で測定された電圧に基づいて、第１スイッチ１４が正常であるか否かを判定する（Ｓ３４）。例えば、演算部３１は、第１スイッチ１４がオンになったときの電圧が０Ｖに近い低い値であり、第１スイッチ１４がオフになったときの電圧がより高い所定の範囲に含まれる場合に、第１スイッチ１４が正常であると判定する。例えば、演算部３１は、第１スイッチ１４がオンになったときの電圧とオフになったときの電圧とに差が無い場合に、第１スイッチ１４は第１電路１３を確実に開閉することができない異常な状態であると判定する。
第１スイッチ１４が正常である場合は（Ｓ３４：ＹＥＳ）、演算部３１は、第１スイッチ１４をオンにし（Ｓ３５）、処理を終了する。Ｓ３１〜Ｓ３５の処理に必要な時間は１〜数秒程度の短時間であり、蓄電装置１の動作には影響は無い。第１スイッチ１４が異常である場合は（Ｓ３４：ＮＯ）、演算部３１は、出力部３７に、第１スイッチ１４が異常であることを示す異常情報を出力させ（Ｓ３６）、処理を終了する。
Ｓ２１〜Ｓ２８の処理、及びＳ３１〜Ｓ３６の処理は、複数の電池回路１１について、順次行われる。蓄電装置１は、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６の診断を行うことにより、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６が正常であることを確認し、充電及び放電を継続できる。第１スイッチ１４又は第２スイッチ１６が異常であることが判定された場合は、飛行体２の着陸等、蓄電装置１を停止するための処理を行うことができる。
代替的に、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６は、図２、図５、図６、図８及び図１０に示す極性とは逆の極性で電池回路１１内に接続されていてもよい。この場合は、充電時にＳ２１〜Ｓ２８の処理が行われ、放電時にＳ３１〜Ｓ３６の処理が行われる。
以上詳述した如く、本実施形態においては、全ての蓄電セル１２の夫々に、他の蓄電セル１２と接続するための第１電路１３を開閉する第１スイッチ１４と、バイパスを構成する第２電路１５及び第２スイッチ１６とが付属している。蓄電セル１２が異常である場合は、第１スイッチ１４がオフ、第２スイッチ１６がオンとなり、電流は、蓄電セル１２を迂回し、第２電路１５を流れる。蓄電装置１は、一部の蓄電セル１２が異常であっても、動作を継続できる。このため、蓄電装置１は、内部短絡が発生しやすい蓄電セル１２を用いることができる。内部短絡が発生しやすいものの放電容量が高い蓄電セル１２を用いることにより、蓄電装置１は、放電容量が高くなり、高い放電容量を必要とするＨＡＰＳとして用いられる飛行体２に備える蓄電装置として有用である。
＜実施形態２＞
実施形態２においては、飛行体２の蓄電装置１以外の部分の構成は、実施形態１と同様である。図１１は、実施形態２に係る蓄電装置１の内部の機能構成の例を示すブロック図である。蓄電装置１は、複数の蓄電モジュール１０を含む。複数の蓄電モジュール１０は互いに並列に接続されている。蓄電モジュール１０は、互いに直列に接続された複数の電池回路１１を含む。電池回路１１の構成は実施形態１と同様である。蓄電装置１は、ＣＭＵ３を備える。ＣＭＵ３の内部の機能構成は実施形態１と同様である。複数の蓄電モジュール１０は、蓄電装置１の外部の負荷２１及び太陽電池２２に接続されている。蓄電装置１が充電及び放電を行う際には、複数の蓄電モジュール１０に電流が流れ、夫々の蓄電セル１２が充電及び放電を行う。
ＣＭＵ３は、夫々の蓄電モジュール１０に対して、実施形態１と同様の処理を実行する。実施形態２においても、蓄電セル１２が異常である場合は、電流は、蓄電セル１２を迂回し、第２電路１５を流れる。蓄電装置１は、一部の蓄電セル１２が異常であっても、動作を継続できる。蓄電装置１は、内部短絡が発生しやすいものの放電容量が高い蓄電セル１２を用いることができ、高い放電容量を必要とする飛行体２に備える蓄電装置として有用である。
また、実施形態２では、一の蓄電モジュール１０において第１スイッチ１４又は第２スイッチ１６の診断の処理を行う際に電流をオフにした場合でも、他の蓄電モジュール１０に電流が流れ、蓄電装置１は動作を継続できる。ＣＭＵ３は、夫々の蓄電モジュール１０を他の蓄電モジュール１０と非接続の状態にする処理を行ってもよい。例えば、ＣＭＵ３は、第１スイッチ１４又は第２スイッチ１６の異常を検出した場合に、異常な第１スイッチ１４又は第２スイッチ１６を含む蓄電モジュール１０を非接続状態にして、蓄電装置１の動作を継続させる処理を行ってもよい。
なお、実施形態１及び２では、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６としてＦＥＴを用いる形態を示した。代替的に、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６はＦＥＴ以外の素子を用いて構成されていてもよい。蓄電セル１２は、リチウムイオン電池以外の電池であってもよい。飛行体２は、複数の蓄電装置１を備えた形態であってもよい。
実施形態１及び２では、第１スイッチ１４は、ダイオードの順方向が蓄電装置１の充電方向となるように第１電路１３に設けられ、第２スイッチ１６は、ダイオードの順方向が蓄電装置１の放電方向となるように第２電路１５に設けられている。この構成により、蓄電装置１の放電時に、所定の蓄電セル１２を迂回して電流を流す処理を迅速に行うことができる。代替的に、第１スイッチ１４のダイオード及び第２スイッチ１６のダイオードが逆向きであってもよい。換言すれば、第１スイッチ１４が有するダイオードと、第２スイッチ１６が有するダイオードとは、一方が蓄電装置１の充電方向を順方向とするように配置され、他方が蓄電装置１の放電方向を順方向とするように配置されていてもよい。
実施形態１及び２では、ＣＭＵ３が制御部の機能を果たす形態を示した。代替的に、ＣＭＵ３と通信可能な上位の管理装置、又は蓄電装置１と通信可能な遠隔に配置された管理装置が制御部の機能を果たしてもよい。言い換えれば、第１スイッチ１４及び第２スイッチ１６が備えられる回路基板と、制御部が備えられる回路基板とが、物理的に離れて設けられてもよい。なお、蓄電装置１は、飛行体２以外の移動体に搭載されてもよい。
本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
１ 蓄電装置
１０ 蓄電モジュール
１１ 電池回路
１２ 蓄電セル
１３ 第１電路
１４ 第１スイッチ
１５ 第２電路
１６ 第２スイッチ
２ 飛行体
２１ 負荷
２２ 太陽電池
３ ＣＭＵ

Claims (8)

  1. 飛行体に用いられる蓄電装置であって、
    直列に接続されて、当該蓄電装置の充電時及び放電時に電流が流れる複数の電池回路を備え、
    前記複数の電池回路の夫々は、
    第１電路と、
    前記第１電路を通じて隣の電池回路に接続された蓄電セルと、
    ダイオードを含み、該ダイオードの順方向が当該蓄電装置の充電方向となるように前記第１電路に設けられた第１スイッチと、
    前記蓄電セル及び前記第１スイッチと並列に前記隣の電池回路に接続された第２電路と、
    ダイオードを含み、該ダイオードの順方向が当該蓄電装置の放電方向となるように前記第２電路に設けられて前記第１スイッチがオフであるときにオンとなる第２スイッチと
    を有する蓄電装置。
  2. 各電池回路において前記蓄電セルの正極端子及び負極端子が外部短絡しないように前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのオン及びオフの切り替えを制御する制御部を更に備える
    請求項１に記載の蓄電装置。
  3. 前記制御部は、
    前記蓄電セルが正常又は異常であることを判定し、異常と判定された蓄電セルを含む電池回路において、前記第１スイッチをオフにし、その後、前記第２スイッチをオンにする
    請求項２に記載の蓄電装置。
  4. 前記制御部は、
    前記蓄電セルの電圧に基づいて、前記蓄電セルが正常又は異常であることを判定する
    請求項３に記載の蓄電装置。
  5. 前記制御部は、
    前記蓄電セルに充電が行われる際の前記蓄電セルの電圧に基づいて、前記蓄電セルが正常又は異常であることを判定する
    請求項３に記載の蓄電装置。
  6. 前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、ＦＥＴを用いて構成されており、
    前記制御部は、充電時に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの一方が正常又は異常であることを診断し、放電時に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの他方が正常又は異常であることを診断する
    請求項２乃至５のいずれか一つに記載の蓄電装置。
  7. 直列に接続されて、当該蓄電装置の充電時及び放電時に電流が流れる複数の電池回路を備え、
    前記複数の電池回路の夫々は、
    第１電路と、
    前記第１電路を通じて隣の電池回路に接続された蓄電セルと、
    前記第１電路に設けられた第１スイッチと、
    前記蓄電セル及び前記第１スイッチと並列に前記隣の電池回路に接続された第２電路と、
    前記第２電路に設けられて前記第１スイッチがオフであるときにオンとなる第２スイッチとを有し、
    前記第１スイッチが有するダイオードと、前記第２スイッチが有するダイオードとは、一方が当該蓄電装置の充電方向を順方向とするように配置され、他方が当該蓄電装置の放電方向を順方向とするように配置されている
    蓄電装置。
  8. 前記蓄電セルの負極の活物質が、金属リチウム、又はリチウムを含む合金である
    請求項１乃至７のいずれか一つに記載の蓄電装置。
JP2020058651A 2020-03-27 2020-03-27 蓄電装置 Pending JP2021158013A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020058651A JP2021158013A (ja) 2020-03-27 2020-03-27 蓄電装置
CN202180025086.1A CN115349191A (zh) 2020-03-27 2021-03-19 蓄电装置
DE112021001896.5T DE112021001896T5 (de) 2020-03-27 2021-03-19 Energiespeichervorrichtung
US17/911,535 US20230134512A1 (en) 2020-03-27 2021-03-19 Energy storage apparatus
PCT/JP2021/011288 WO2021193392A1 (ja) 2020-03-27 2021-03-19 蓄電装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020058651A JP2021158013A (ja) 2020-03-27 2020-03-27 蓄電装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021158013A true JP2021158013A (ja) 2021-10-07

Family

ID=77890275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020058651A Pending JP2021158013A (ja) 2020-03-27 2020-03-27 蓄電装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230134512A1 (ja)
JP (1) JP2021158013A (ja)
CN (1) CN115349191A (ja)
DE (1) DE112021001896T5 (ja)
WO (1) WO2021193392A1 (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000354333A (ja) * 1999-06-08 2000-12-19 Sony Corp 電源装置及びバッテリーユニット
JP6121297B2 (ja) * 2013-09-17 2017-04-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動アクチュエータの駆動制御装置
JP6689804B2 (ja) * 2017-09-19 2020-04-28 ソフトバンク株式会社 通信中継装置、システム及び管理装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE112021001896T5 (de) 2023-01-19
WO2021193392A1 (ja) 2021-09-30
US20230134512A1 (en) 2023-05-04
CN115349191A (zh) 2022-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102194842B1 (ko) 배터리의 내부 저항을 최적화하기 위한 배터리 관리 시스템 및 방법
US10511062B2 (en) System and method for self-isolating abnormal battery
US8471529B2 (en) Battery fault tolerant architecture for cell failure modes parallel bypass circuit
US9746526B2 (en) Battery cell unit and method for determining a complex impedance of a battery cell arranged in a battery cell unit
KR100885243B1 (ko) 예비 배터리유닛을 갖는 배터리장치
KR100809453B1 (ko) 다병렬 및 다직렬 리튬 2차전지 팩의 충방전 모니터링시스템
JPH04331425A (ja) 過充電防止装置、過放電防止装置、過充電・過放電防止装置、プリント基板並びにバッテリーパック
CN113661402B (zh) 用于检测电池组的缺陷的装置和方法
KR20210014003A (ko) 배터리 관리 장치 및 배터리 관리 방법
CN111699398A (zh) 开关诊断设备和方法
US11114703B2 (en) Battery pack
US11223213B2 (en) Battery system and electric vehicle using the same
WO2021193392A1 (ja) 蓄電装置
KR20220117040A (ko) 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 에너지 저장 시스템 및 배터리 관리 방법
US20200400749A1 (en) Current measuring device, energy storage apparatus, and current measurement method
US11946974B2 (en) Parallel battery relay diagnostic device and method
US11979050B2 (en) Battery charge/discharge control device and battery management device
US11927636B2 (en) Diagnostic device, energy storage apparatus, and diagnostic method
JP2012174418A (ja) 非水電解質電池、及び電池システム
KR101429771B1 (ko) 배터리 팩
US20240066993A1 (en) Battery Diagnosis Device, Battery Management System, Battery Pack, Electric Vehicle And Battery Diagnosis Method
KR20240045915A (ko) 배터리 셀 진단 장치 및 그것의 동작 방법
JP2023516649A (ja) バッテリー管理装置及び方法、バッテリー管理システム
KR20220042963A (ko) 릴레이 고장 검출 방법, 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20130067676A (ko) 배터리 전압 측정 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240130

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20240322

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240513