JP4042260B2 - Battery pack and charging method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数個の単電池を備えてなる組電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
高電圧、大容量の組電池、例えば電気自動車の動力用電池では、図3に示すように、多数の単電池1を直列接続して高電圧化し、それらの直列回路2を複数列構成して並列接続することで大容量化するようになっており、これが負荷3に接続される。
一方、その組電池の充電時には、同図に示すように、上述の直並列接続状態のまま充電装置4に接続されることが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の充電方法では、充電時にいずれかの単電池1が、万一、内部短絡を起こすと充電装置4の動作を遮断したとしても、他の直列回路2から短絡電流が流れ込んでしまう。直列接続数や並列回路数が少ない従来の低圧・小容量の組電池では短絡電流の値はさほど大きくはならず、事故電流は次第に収まる傾向を呈するが、高電圧・大容量化した組電池ではその影響は甚大であることが判明した。
【0004】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、充電時に単電池の短絡事故が万一発生した場合でも、重大な事故に至ることを未然に防止することができる組電池及びその充電方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及びその作用】
請求項1の発明は、複数個の単電池を直列接続した直列回路を並列接続して負荷に接続する組電池において、充電時には前記直列回路を並列接続した状態から解いて、一部の複数の直列回路を直列に接続した状態にしてそれぞれに充電装置を接続するところに特徴を有する。
この構成では、単電池を直列接続した直列回路が充電時には並列接続されていないから、充電時に万一単電池の内部短絡が発生しても、他の直列回路から事故電流が流れ込むことがなく、短絡した単電池の異常発熱や発火等の事故に至ることを防止できる。
【0006】
請求項2の発明は、各直列回路毎に充電装置を接続するところに特徴を有する。充電装置の容量を小さくできるという利点がある。
請求項3の発明に係る組電池は、複数個の単電池からなるものにおいて、単電池を直列接続した直列回路を並列接続して負荷に接続する状態と、前記各直列回路を互いに切り離すことで並列接続状態から解いて各直列回路をそれぞれの充電装置に接続する状態とに切り換えるスイッチを備えたところに特徴を有し、請求項1の発明と同様の作用・効果を奏する。
【0007】
また、請求項4の発明に係る組電池は、前記スイッチが、複数の直列回路のうちの一部のみを並列接続して負荷に接続し、他の直列回路は負荷から切り離す構成とするところに特徴を有する。このようにすると、負荷から切り離された単電池群の無用な発熱を抑えることができると共に、安全確保の面から望ましく、特に単電池としてリチウムイオン二次電池を使用する場合に好適する。
【0008】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、多数個の単電池を直並列接続して高電圧・大容量化したものにおいて、充電時に単電池の内部短絡が発生したとしても、大事故に至ることを未然に防止することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
単電池10は例えばリチウムイオンタイプの二次電池であり、これを例えば120個直列接続して直列回路11を構成してある。この直列回路11は例えば7回路設けてあり、単電池10の総個数が120×7=840個からなる高電圧・大容量の組電池が構成されている。
【0010】
各直列回路11の正極側及び負極側の双方には端子12,13が設けられると共に、隣接する直列回路11との間に単極単投のスイッチ14が設けられている。従って、このスイッチ14群を全て閉成すると全ての直列回路11が並列接続された状態となり、スイッチ14群を全て開放すると各直列回路11が並列接続状態から解かれてそれぞれ独立する。
【0011】
上記構成において、組電池を負荷20に接続する場合には、図1に示すように、スイッチ14群を閉成して全直列回路11を並列接続状態とし、いずれかの端子12,13に負荷20を接続する。この時、各単電池10毎の電圧、全体の出力電圧、各直列回路11の負荷電流、全体の負荷電流等を測定して放電状態の管理を行うことができる。
【0012】
一方、上記組電池を充電する際には、図2に示すように全てのスイッチ14群を開放して各直列回路11を並列接続状態から解いて、7個の各直列回路11を独立させる。これにより、120個の単電池10が単一の直列回路11を構成した状態となる。そこで、各直列回路11の端子12,13に充電装置30をそれぞれ接続して充電を行う。この場合、例えば各単電池10の電圧、各直列回路11の電圧・電流を検出して充電動作の管理を行うことができる。
【0013】
この充電動作中、万一、いずれかの単電池10に内部短絡事故が発生したとすると、その単電池10が属する直列回路11において電流が急増するから、これを検出してその直列回路11に接続された充電装置30の動作が停止される。
このとき内部短絡を起こした単電池10に並列に接続された回路は存在しないから、充電装置30が遮断されれば、事故電流は直ちに収束し、単電池10の異常発熱・発火等に至る危険はない。
【0014】
このように、本実施形態によれば、多数個の単電池10を直並列接続して高電圧・大容量化したものでありながら、充電時に単電池10の内部短絡が発生したとしても、大事故に至ることを未然に防止することができるという効果が得られる。
【0015】
なお、本発明は上記記述及び図面によって説明した実施の形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)本発明は単電池がリチウムイオン二次電池の場合に特に効果的なものではあるが、これに限られず、ニッケル水素タイプ等の他の種類の電池に適用することもできる。
(2)上記実施形態では、単電池10を840個直並列接続したが、使用個数はこれに限られないことは勿論である。また、充電時には各直列回路11にそれぞれ充電装置30を接続して計7台の充電装置30を使用するようにしたが、これに限らず、例えば一部の複数の直列回路11を直列接続してそれぞれに充電装置を接続する構成としてもよい。
(3)上記実施形態では、放電時に全ての直列回路11を並列接続して負荷20に接続するようにしたが、負荷容量が小さい場合には、1又は複数の一部の直列回路11のみを並列接続して負荷20に接続し、他の直列回路11は負荷20から切り離すスイッチ構成としてもよい(請求項4の発明)。このようにすると、負荷20から切り離された単電池10群の無用な発熱を抑えることができると共に、安全確保の面から望ましく、特に単電池としてリチウムイオン二次電池を使用する場合に好適する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明一実施形態に係る組電池の放電時の回路図
【図2】同じく充電時の回路図
【図3】従来の組電池の充放電の状態を示す回路図
【符号の説明】
10…単電池
11…直列回路
14…スイッチ
20…負荷
30…充電装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembled battery comprising a plurality of unit cells.
[0002]
[Prior art]
In a high-voltage, large-capacity assembled battery, for example, a power battery for an electric vehicle, as shown in FIG. 3, a large number of
On the other hand, when charging the assembled battery, as shown in the figure, it is common to connect to the charging device 4 while maintaining the above-described series-parallel connection state.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above charging method, if any
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an assembled battery that can prevent a serious accident from occurring even if a short-circuit accident of a single battery occurs during charging. It is in providing the charging method.
[0005]
[Means for Solving the Problem and Action]
The invention of
In this configuration, since the series circuit in which the single cells are connected in series is not connected in parallel at the time of charging, even if an internal short circuit of the single cell occurs at the time of charging, no accident current flows from other series circuits, It is possible to prevent an accident such as abnormal heat generation or ignition of a short-circuited unit cell.
[0006]
The invention of
The assembled battery according to the invention of claim 3 is composed of a plurality of single cells, wherein a series circuit in which the single cells are connected in series is connected in parallel and connected to a load, and the series circuits are separated from each other. It has a feature in that it includes a switch that switches from the parallel connection state to a state in which each series circuit is connected to the respective charging device, and has the same operations and effects as the invention of
[0007]
Further, in the assembled battery according to the invention of claim 4, the switch is configured such that only a part of the plurality of series circuits is connected in parallel and connected to the load, and the other series circuits are disconnected from the load. Has characteristics. If it does in this way, while being able to suppress unnecessary heat_generation | fever of the cell group disconnected from load, it is desirable from the surface of ensuring safety | security, and when using a lithium ion secondary battery as a cell especially, it is suitable.
[0008]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a large accident is caused even if an internal short circuit occurs during charging in a case where a large number of single cells are connected in series and parallel to increase the voltage and capacity. This can be prevented beforehand.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The
[0010]
[0011]
In the above configuration, when the assembled battery is connected to the
[0012]
On the other hand, when the assembled battery is charged, as shown in FIG. 2, all the
[0013]
If an internal short circuit accident occurs in any of the
At this time, since there is no circuit connected in parallel to the
[0014]
As described above, according to the present embodiment, a large number of
[0015]
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention. Various modifications can be made without departing from the scope.
(1) The present invention is particularly effective when the unit cell is a lithium ion secondary battery. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to other types of batteries such as a nickel hydrogen type.
(2) In the above embodiment, 840
(3) In the above embodiment, all the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram during discharging of an assembled battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram during charging. FIG. 3 is a circuit diagram showing a state of charging and discharging of a conventional assembled battery. ]
10 ...
Claims (4)
充電時には前記直列回路を並列接続した状態から解いて、一部の複数の直列回路を直列に接続した状態にしてそれぞれに充電装置を接続することを特徴とする組電池の充電方法。 In an assembled battery in which a series circuit in which a plurality of single cells are connected in series is connected in parallel and connected to a load,
A method for charging an assembled battery, wherein the series circuit is unwound from a state of being connected in parallel at the time of charging, and a plurality of series circuits are connected in series and a charging device is connected to each of them.
充電時には前記直列回路を並列接続した状態から解いて、前記直列回路毎に充電装置を接続することを特徴とする組電池の充電方法。 A method for charging an assembled battery, wherein the series circuit is solved from a state of being connected in parallel at the time of charging, and a charging device is connected to each series circuit.
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