JP6724730B2 - Battery module and battery pack - Google Patents
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Description
本発明は、電池モジュール及び電池パックに関する。 The present invention relates to a battery module and a battery pack.
複数の二次電池を含む電池モジュールにおいて、負荷への放電時には複数の二次電池が並列接続され、充電器による充電時には複数の二次電池が直列接続される構成が知られている。例えば、特許文献1及び2を参照。なお、以下の説明において二次電池を単に電池と記載する場合がある。こうした構成を有する電池モジュールでは、複数の電池は、放電時に長時間に渡って稼動できると共に、充電時に充電電流を抑えつつ急速充電できる。
In a battery module including a plurality of secondary batteries, a configuration is known in which a plurality of secondary batteries are connected in parallel when discharged to a load and a plurality of secondary batteries are connected in series when charged by a charger. For example, see
しかしながら、上述のような構成の電池モジュールでは、充電中に負荷が動作しないように、複数の電池の直並列を切り替えるための装置(例えば、スイッチ)の他に、負荷を電池モジュールから切り離すための追加の装置(例えば、スイッチ)が必要になる。 However, in the battery module configured as described above, in addition to a device (for example, a switch) for switching the series and parallel of a plurality of batteries so that the load does not operate during charging, a load for disconnecting the load from the battery module is used. Additional devices (eg switches) are required.
本発明の一側面に係る目的は、放電時に複数の電池が並列接続され、充電時に複数の電池が直列接続される構成を有し、負荷を電池モジュールから切り離すための追加の装置を有さずに充電中に負荷への供給電力を遮断できる電池モジュールを提供することである。 An object according to one aspect of the present invention is to have a configuration in which a plurality of batteries are connected in parallel during discharging and a plurality of batteries are connected in series during charging, and there is no additional device for disconnecting a load from a battery module. Another object of the present invention is to provide a battery module that can cut off the power supply to the load during charging.
本発明に係る一つの形態である電池モジュールは、第1の電池、第2の電池、第1の正極端子、第2の正極端子、第1の放電端子、第2の放電端子、第1の充電端子、第2の充電端子、第1のスイッチ、及び第2のスイッチを含む。第1の正極端子は第1の電池の正極側に設けられ、第1の負極端子は第1の電池の負極側に設けられる。第2の正極端子は第2の電池の正極側に設けられ、第2の負極端子は第2の電池の負極側に設けられる。第1の放電端子は第1の正極端子に接続し、第2の放電端子は第2の負極端子に接続する。第1の充電端子は第2の正極端子に接続する。第2の充電端子は、第1の負極端子に接続可能に設けられ、第2の放電端子から電気的に分離される。第1のスイッチは、第1の正極端子と第2の正極端子又は第2の負極端子とを接続する。第2のスイッチは、第1の負極端子と第2の負極端子又は第2の充電端子とを接続する。 A battery module, which is one mode of the present invention, includes a first battery, a second battery, a first positive electrode terminal, a second positive electrode terminal, a first discharge terminal, a second discharge terminal, and a first discharge terminal. It includes a charging terminal, a second charging terminal, a first switch, and a second switch. The first positive electrode terminal is provided on the positive electrode side of the first battery, and the first negative electrode terminal is provided on the negative electrode side of the first battery. The second positive electrode terminal is provided on the positive electrode side of the second battery, and the second negative electrode terminal is provided on the negative electrode side of the second battery. The first discharge terminal is connected to the first positive electrode terminal and the second discharge terminal is connected to the second negative electrode terminal. The first charging terminal is connected to the second positive terminal. The second charging terminal is provided so as to be connectable to the first negative electrode terminal and electrically separated from the second discharging terminal. The first switch connects the first positive electrode terminal to the second positive electrode terminal or the second negative electrode terminal. The second switch connects the first negative electrode terminal and the second negative electrode terminal or the second charging terminal.
一実施形態に従った電池モジュールによれば、放電時に複数の電池が並列接続され、充電時に複数の電池が直列接続される構成を有し、負荷を電池モジュールから切り離すための追加の装置を有さずに充電中に負荷への供給電力を遮断できる。 The battery module according to one embodiment has a configuration in which a plurality of batteries are connected in parallel during discharging and a plurality of batteries are connected in series during charging, and has an additional device for disconnecting the load from the battery module. The power supplied to the load can be cut off during charging without charging.
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に従った電池モジュール及び電池パックの構成例を示す図である。
Embodiments will be described below in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a battery module and a battery pack according to the first embodiment.
電池パック1は実施形態に従った電池パックの一例である。図1に示すように、電池パック1は電池モジュール11を含む。
電池モジュール11は実施形態に従った電池モジュールの一例である。電池モジュール11は、第1の電池B1、第2の電池B2、第1のスイッチS1、及び第2のスイッチS2を含む。また、電池モジュール11は、第1の正極端子Tp1、第1の負極端子Tn1、第2の正極端子Tp2、及び第2の負極端子Tn2を含む。さらに、電池モジュール11は、第1の放電端子Td1、第2の放電端子Td2、第1の充電端子Tc1、及び第2の充電端子Tc2を含む。
The
The
第1の電池B1及び第2の電池B2は、電池モジュール11に含まれる複数の二次電池の一例である。第1の電池B1及び第2の電池B2は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層コンデンサ等である。なお、電池モジュール11に含まれる電池の数は2個に限らず、2N(Nは1以上の整数)個の電池が電池モジュール11に含まれてもよい。
The first battery B1 and the second battery B2 are examples of a plurality of secondary batteries included in the
第1の正極端子Tp1は第1の電池B1の正極側に設けられ、第1の負極端子Tn1は第1の電池B1の負極側に設けられている。第2の正極端子Tp2は第2の電池B2の正極側に設けられ、第2の負極端子Tn2は第2の電池B2の負極側に設けられている。 The first positive electrode terminal Tp1 is provided on the positive electrode side of the first battery B1, and the first negative electrode terminal Tn1 is provided on the negative electrode side of the first battery B1. The second positive electrode terminal Tp2 is provided on the positive electrode side of the second battery B2, and the second negative electrode terminal Tn2 is provided on the negative electrode side of the second battery B2.
第1の放電端子Td1は第1の正極端子Tp1に常に接続し、第2の放電端子Td2は第2の負極端子Tn2に常に接続する。第1の充電端子Tc1は第2の正極端子Tp2に常に接続し、第2の充電端子Tc2は第1の負極端子Tn1に接続及び遮断可能に設けられている。 The first discharge terminal Td1 is always connected to the first positive electrode terminal Tp1 and the second discharge terminal Td2 is always connected to the second negative electrode terminal Tn2. The first charging terminal Tc1 is always connected to the second positive electrode terminal Tp2, and the second charging terminal Tc2 is provided so as to be connectable to and disconnectable from the first negative electrode terminal Tn1.
電池モジュール11と負荷2とは、第1の放電端子Td1と負荷正極端子Tlpとが接続され、第2の放電端子Td2と負荷負極端子Tlnとが接続されることで接続されている。負荷正極端子Tlp及び負荷負極端子Tlnは負荷2に設けられている。負荷2は、例えば、電動フォークリフトや電気自動車等の車両であってよく、電池モジュール11は負荷2に搭載されていてもよい。
The
また、第1の電池B1及び第2の電池B2が充電器3により充電される場合、第1の充電端子Tc1と充電器正極端子Tcpとが高電位電力線Lphを介して接続され、第2の充電端子Tc2と充電器負極端子Tcnとが低電位電力線Lplを介して接続される。充電器正極端子Tcp及び充電器負極端子Tcnは充電器3に設けられている。こうした接続によって、電池モジュール11と充電器3とが接続される。
When the first battery B1 and the second battery B2 are charged by the
このように、電池モジュール11では、電池モジュール11に負荷2が接続される端子と、電池モジュール11に充電器3が接続される端子とが別個に設けられている。すなわち、第1の充電端子Tc1は第1の放電端子Td1から電気的に分離され、第2の充電端子Tc2は第2の放電端子Td2から電気的に分離されている。
As described above, in the
第1のスイッチS1及び第2のスイッチS2は、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の半導体スイッチや電磁式リレー等により構成される。第1のスイッチS1は、第1の正極端子Tp1と第2の正極端子Tp2又は第2の負極端子Tn2とを接続する。第2のスイッチS2は、第1の負極端子Tn1と第2の負極端子Tn2又は第2の充電端子Tc2とを接続する。 The first switch S1 and the second switch S2 are configured by, for example, semiconductor switches such as MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or electromagnetic relays. The first switch S1 connects the first positive electrode terminal Tp1 and the second positive electrode terminal Tp2 or the second negative electrode terminal Tn2. The second switch S2 connects the first negative electrode terminal Tn1 and the second negative electrode terminal Tn2 or the second charging terminal Tc2.
例えば、第1の電池B1及び第2の電池B2が負荷2に放電する場合には、第1のスイッチS1は第1の正極端子Tp1と第2の正極端子Tp2とを接続し、第2のスイッチS2は第1の負極端子Tn1と第2の負極端子Tn2とを接続する。この結果、第1の電池B1と第2の電池B2とは、第1のスイッチS1及び第2のスイッチS2を介して並列に接続される。したがって、実施形態に従った電池モジュールによれば、負荷への放電時に複数の電池を長時間に渡って稼動させることができる。
For example, when the first battery B1 and the second battery B2 are discharged to the
また、例えば、第1の電池B1及び第2の電池B2が充電器3により充電される場合には、第1のスイッチS1は第1の正極端子Tp1と第2の負極端子Tn2とを接続し、第2のスイッチS2は第1の負極端子Tn1と第2の充電端子Tc2とを接続する。この結果、第1の電池B1と第2の電池B2とは、第1のスイッチS1及び第2のスイッチS2を介して直列に接続される。したがって、実施形態に従った電池モジュールによれば、充電経路に流れる充電電流を抑えつつ複数の電池を急速充電することができる。
Further, for example, when the first battery B1 and the second battery B2 are charged by the
さらに、前述のように、電池モジュール11では、電池モジュール11に負荷2が接続される端子と、電池モジュール11に充電器3が接続される端子とが別個に設けられている。このため、負荷2と充電器3とは電池モジュール11を介して間接的に接続される。そして、電池モジュール11において、第1の電池B1及び第2の電池B2が充電器3により充電される場合には、第1の放電端子Td1と第2の放電端子Td2とは、第1のスイッチS1を介して接続され、同電位になる。すなわち、負荷2は、第1の電池B1及び第2の電池B2からも、充電器3からも電力の供給を受けない。したがって、実施形態に従った電池モジュールによれば、負荷を電池モジュールから切り離すための追加の装置を有さずに充電中に負荷への供給電力を遮断できる。そして、実施形態に従った電池モジュールによれば、複数の電池の充電中に、負荷が複数の電池及び/又は充電器からの供給電力により動作することを防止できる。
Further, as described above, in the
次に、電池パック1は制御部12及び第3のスイッチS3を更に含む。
制御部12は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、又はプログラマブルディバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device)等)等により構成される。制御部12は、電池パック1全体の制御を司る。また、制御部12は、第1の電池B1及び第2の電池B2が所定容量まで充電されるように充電器3と通信する。
Next, the
The
第3のスイッチS3は、例えば、MOSFET等の半導体スイッチや電磁式リレー等により構成される。図1に示す構成例では、第3のスイッチS3は、第2の充電端子Tc2と充電器3の充電器負極端子Tcnとの間の低電位電力線Lplに設けられている。なお、図1に示す構成例とは異なり、第3のスイッチS3は、第2の電池B2の正極側と充電器3の充電器正極端子Tcpとの間の高電位電力線Lphに設けられてもよい。すなわち、第3のスイッチS3は、第1の充電端子Tc1と充電器正極端子Tcpとの間の高電位電力線Lphに設けられてもよい。或いは、第1の充電端子Tc1よりも第2の正極端子Tp2側の高電位電力線Lphに設けられてもよい。このように、第3のスイッチS3は、電池モジュール11と充電器3との間の充電電流が流れる経路上に設けられればよい。
The third switch S3 is composed of, for example, a semiconductor switch such as MOSFET or an electromagnetic relay. In the configuration example shown in FIG. 1, the third switch S3 is provided on the low-potential power line Lpl between the second charging terminal Tc2 and the charger negative terminal Tcn of the
例えば、第1の電池B1及び第2の電池B2を充電器3により充電する場合、或いは第1の電池B1及び第2の電池B2が負荷2へ放電する場合、制御部12は、以下で説明するようなスイッチ制御を実行する。図2は、第1の実施形態に従った電池パックが実行する充電モードと放電モードとの間の切り替え処理の例示的フロー図である。図3は、第1の実施形態に従った電池モジュールの配線と各端子の電圧との例示的な関係を示す図である。なお、図3に示した一例では、第1の電池B1及び第2の電池B2の各満充電電圧は48[V]とされているが、48[V]以外の任意の電圧であってもよい。
For example, when the first battery B1 and the second battery B2 are charged by the
第1の電池B1及び第2の電池B2が負荷2へ放電する放電モード中、電池モジュール11は状態A(図3)のように配線されている。すなわち、第1のスイッチS1は第1の正極端子Tp1と第2の正極端子Tp2とを接続し、第2のスイッチS2は第1の負極端子Tn1と第2の負極端子Tn2とを接続している。また、第3のスイッチS3は開いている。第1の電池B1及び第2の電池B2を放電モードから充電モードへ移行させる場合、制御部12は、充電器3からの充電開始前に図2(A)に示すような処理を実行する。
During the discharge mode in which the first battery B1 and the second battery B2 discharge to the
まず、制御部12は、第1の負極端子Tn1と第2の充電端子Tc2とが接続されるように第2のスイッチS2を切り替える(ステップS101)。この結果、電池モジュール11の配線は状態Aから状態B(図3)へ変更される。次に、制御部12は、第1の正極端子Tp1と第2の負極端子Tn2とが接続させるように第1のスイッチS1を切り替える(ステップS102)。この結果、電池モジュール11の配線は状態Bから状態C(図3)へ更に変更される。
First, the
このように、電池モジュール11の配線は、状態A→状態B→状態Cという順序で変更される。こうした順序の変更によれば、例えば、第1の正極端子Tp1と第2の負極端子Tn2とが第1のスイッチS1により接続され、第2の負極端子Tn2と第1の負極端子Tn1とが第2のスイッチS2により接続されて、第1の電池B1が短絡することを防止できる。
In this way, the wiring of the
さらに、ステップS102で第1のスイッチS1を切り替えた後、制御部12は第3のスイッチを閉じる(ステップS103)。仮に、電池モジュール11が状態Bのように配線されている時に第3のスイッチが閉じられると、低圧(例えば、48[V])で動作する負荷2に高圧の充電電圧(例えば、96[V])が充電器3から印加され、負荷2に不具合が発生する虞がある。しかしながら、上述のように、電池モジュール11の配線が状態Bから状態Cへ変更された後に第3のスイッチが閉じられるため、そうした不具合の発生を防止できる。
Furthermore, after switching the first switch S1 in step S102, the
ステップS101〜ステップS103の一連の処理が実行した後、制御部12は、充電器3との通信を通じて第1の電池B1及び第2の電池B2の充電を開始する。
一方、第1の電池B1及び第2の電池B2が充電器3により充電される充電モード中、電池モジュール11は状態Cのように配線されている。すなわち、第1のスイッチS1は第1の正極端子Tp1と第2の負極端子Tn2とを接続し、第2のスイッチS2は第1の負極端子Tn1と第2の充電端子Tc2とを接続している。また、第3のスイッチS3は閉じている。第1の電池B1及び第2の電池B2を充電モードから放電モードへ移行させる場合、制御部12は、負荷2への放電開始前に図2(B)に示すような処理を実行する。
After performing the series of processes in steps S101 to S103, the
On the other hand, during the charging mode in which the first battery B1 and the second battery B2 are charged by the
まず、ステップS202で第1のスイッチS1を切り替える前に、制御部12は第3のスイッチを開く(ステップS201)。次に、制御部12は、第1の正極端子Tp1と第2の正極端子Tp2とが接続させるように第1のスイッチS1を切り替える(ステップS202)。この結果、電池モジュール11の配線は状態Cから状態Bへ変更される。さらに、制御部12は、第1の負極端子Tn1と第2の負極端子Tn2とが接続させるように第2のスイッチS2を切り替える(ステップS203)。この結果、電池モジュール11の配線は状態Bから状態Aへ変更される。
First, before switching the first switch S1 in step S202, the
このように、電池モジュール11の配線は、状態C→状態B→状態Aという順序で変更される。こうした順序の変更によれば、例えば、第1の電池B1が前述のように短絡することを防止できる。
In this way, the wiring of the
また、仮に、第3のスイッチが閉じられたまま電池モジュール11の配線が状態Cから状態Bへ変更されると、電池モジュール11に接続されたままの充電器3から高圧の充電電圧が低圧で動作する負荷2に印加され、負荷2に不具合が発生する虞がある。しかしながら、上述のように、電池モジュール11の配線が状態Cから状態Bへ変更される前に第3のスイッチが開かれるため、そうした不具合の発生を防止できる。
<第2の実施形態>
図4は、第2の実施形態に従った電池モジュール及び電池パックの構成例を示す図である。図4において、図1に示した構成要素と同様の構成要素には、図1に示した構成要素と同じ参照符号が付されている。図4に示すように、電池パック4は電池モジュール11を含む。また、電池パック4は、制御部12に代えて制御部42を含む。さらに、電池パック4は電圧センサV及び検知回路Dを含む。
Further, if the wiring of the
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the battery module and the battery pack according to the second embodiment. 4, the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as those shown in FIG. As shown in FIG. 4, the
電圧センサVは、例えば、電圧検出IC(Integrated Circuit)等により構成される。電圧センサVは第1の充電端子Tc1の電圧値を測定する。例えば、図3に示すように、状態A又は状態Bのように、第1のスイッチS1が第1の正極端子Tp1と第2の正極端子Tp2とを接続している場合、第1の充電端子Tc1の電圧は相対的に低圧の48[V]であると測定される。一方、状態Cのように、第1のスイッチS1が第1の正極端子Tp1と第2の負極端子Tn2とを接続し、第2のスイッチS2が第1の負極端子Tn1と第2の充電端子Tc2とを接続している場合、第1の充電端子Tc1の電圧は相対的に高圧の96[V]であると測定される。測定された電圧値は制御部42に入力する。
The voltage sensor V is composed of, for example, a voltage detection IC (Integrated Circuit) or the like. The voltage sensor V measures the voltage value of the first charging terminal Tc1. For example, as shown in FIG. 3, when the first switch S1 connects the first positive electrode terminal Tp1 and the second positive electrode terminal Tp2 as in the state A or the state B, the first charging terminal The voltage of Tc1 is measured to be relatively low voltage of 48 [V]. On the other hand, as in the state C, the first switch S1 connects the first positive terminal Tp1 and the second negative terminal Tn2, and the second switch S2 connects the first negative terminal Tn1 and the second charging terminal. When Tc2 is connected, the voltage of the first charging terminal Tc1 is measured to be a relatively high voltage of 96 [V]. The measured voltage value is input to the
検知回路Dは、第1の負極端子Tn1と第2の充電端子Tc2との導通状態を検知する。検知回路Dは、例えば、図5に示すように構成される。図5は、実施形態に従った検知回路の構成例を示す図である。図5に示す構成例では、検知回路Dは、第1のプルアップ抵抗R1、第2のプルアップ抵抗R2、発光素子LED、及び受光素子PDを含む。発光素子LED及び受光素子PDはフォトカプラを構成する。 The detection circuit D detects a conduction state between the first negative electrode terminal Tn1 and the second charging terminal Tc2. The detection circuit D is configured, for example, as shown in FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the detection circuit according to the embodiment. In the configuration example shown in FIG. 5, the detection circuit D includes a first pull-up resistor R1, a second pull-up resistor R2, a light emitting element LED, and a light receiving element PD. The light emitting element LED and the light receiving element PD form a photo coupler.
第1のプルアップ抵抗R1の一端は所定の電圧源Vs(例えば、5[V])に接続され、第1のプルアップ抵抗R1の他端は発光素子LEDの一端(アノード)に接続する。発光素子LEDの他端(カソード)は、第1の負極端子Tn1に接続される。所定の電圧源Vsは第1の電池B1及び第2の電池B2からの出力電圧により生成されてもよい。 One end of the first pull-up resistor R1 is connected to a predetermined voltage source Vs (for example, 5 [V]), and the other end of the first pull-up resistor R1 is connected to one end (anode) of the light emitting element LED. The other end (cathode) of the light emitting element LED is connected to the first negative electrode terminal Tn1. The predetermined voltage source Vs may be generated by the output voltage from the first battery B1 and the second battery B2.
また、第2のプルアップ抵抗R2の一端は電圧源Vsに接続され、第2のプルアップ抵抗R2の他端は制御部42の入力端子Tinと受光素子PDの一端(コレクタ)とに接続される。受光素子PDの他端(エミッタ)はグランドに接続される。
Further, one end of the second pull-up resistor R2 is connected to the voltage source Vs, and the other end of the second pull-up resistor R2 is connected to the input terminal Tin of the
例えば、状態Aのように、第2のスイッチS2が第1の負極端子Tn1と第2の負極端子Tn2とを接続する場合、発光素子LEDに電流は流れず、発光素子LEDは発光しない。この結果、受光素子PDは導通せず、制御部42の入力端子Tinには信号レベルが相対的に高いオフ信号が入力する。一方、状態B又は状態Cのように、第2のスイッチS2が第1の負極端子Tn1と第2の充電端子Tc2とを接続する場合、発光素子LEDに電流が流れ、発光素子LEDは発光する。この結果、受光素子PDは導通し、制御部42の入力端子Tinには信号レベルが相対的に低いオン信号が入力する。このように、検知回路Dは、第1の負極端子Tn1と第2の充電端子Tc2との導通状態を検知する。
For example, when the second switch S2 connects the first negative electrode terminal Tn1 and the second negative electrode terminal Tn2 as in the state A, no current flows in the light emitting element LED and the light emitting element LED does not emit light. As a result, the light receiving element PD does not conduct, and an OFF signal having a relatively high signal level is input to the input terminal Tin of the
制御部42は、CPU、マルチコアCPU、またはプログラマブルディバイス(FPGAやPLD等)等により構成され、電池パック4全体の制御を司る。制御部42は、制御部12と同様の処理を実行する共に、第1のスイッチS1及び第2のスイッチS2の溶着の有無を判定する。
The
例えば、第1のスイッチS1の切り替え動作を実行した時に、電圧センサVに測定された電圧値が高圧から低圧へ又は低圧から高圧へ変化した場合には、制御部42は、第1のスイッチS1に溶着が発生していないと判定する。一方、第1のスイッチS1の切り替え動作を実行した時に、電圧センサVに測定された電圧値が高圧から低圧へ又は低圧から高圧へ変化しない場合には、制御部42は、第1のスイッチS1に溶着が発生していると判定する。
For example, when the voltage value measured by the voltage sensor V changes from high voltage to low voltage or from low voltage to high voltage when the switching operation of the first switch S1 is executed, the
また、第2のスイッチS2の切り替え動作を実行した時に、入力端子Tinに入力された制御信号がオン信号からオフ信号へ又はオフ信号からオン信号へ変化した場合には、制御部42は、第2のスイッチS2に溶着が発生していないと判定する。一方、第2のスイッチS2の切り替え動作を実行した時に、入力端子Tinに入力された制御信号がオン信号からオフ信号へ又はオフ信号からオン信号へ変化しない場合には、制御部42は、第2のスイッチS2に溶着が発生していると判定する。
When the control signal input to the input terminal Tin changes from the ON signal to the OFF signal or from the OFF signal to the ON signal when the switching operation of the second switch S2 is executed, the
第1のスイッチS1及び第2のスイッチS2の内の少なくとも1つに溶着が発生した場合、制御部42は、放電モードから充電モードへの切り替え(図2(A))や充電モードから放電モードへの切り替え(図2(B))を実行しない。また、制御部42は、溶着の発生を負荷2や充電器3へ通知してもよい。
When welding occurs in at least one of the first switch S1 and the second switch S2, the
なお、第1のスイッチS1の溶着の有無は、第1のスイッチS1の切り替え処理が実行される時に判定されてよい。すなわち、例えば、ステップS102(図3(A))或いはステップS202(図3(B))の処理が行われる時に第1のスイッチS1の溶着の有無が判定されてもよい。同様に、第2のスイッチS2の溶着の有無は、第2のスイッチS2の切り替え処理が実行された時に判定されてよい。すなわち、例えば、ステップS101(図3(A))或いはステップS203(図3(B))の処理が行われる時に第2のスイッチS2の溶着の有無が判定されてもよい。こうした処理手順によれば、第1のスイッチS1或いは第2のスイッチS2を溶着の有無の判定のためだけに切り替えなくて済むため、溶着の有無を判定するための処理を効率化できる。 Whether or not the first switch S1 is welded may be determined when the switching process of the first switch S1 is executed. That is, for example, whether or not the first switch S1 is welded may be determined when the process of step S102 (FIG. 3A) or step S202 (FIG. 3B) is performed. Similarly, the presence or absence of welding of the second switch S2 may be determined when the switching process of the second switch S2 is executed. That is, for example, whether or not the second switch S2 is welded may be determined when the process of step S101 (FIG. 3A) or step S203 (FIG. 3B) is performed. According to such a processing procedure, it is not necessary to switch the first switch S1 or the second switch S2 only for determining the presence/absence of welding, so that the processing for determining the presence/absence of welding can be made efficient.
第2の実施形態に従った電池モジュール及び電池パックによっても、第1の実施形態に従った電池モジュール及び電池パックと同様の効果が得られる。また、第2の実施形態に従った電池モジュール及び電池パックによれば、スイッチに溶着が発生した場合にはモード切り替えが実行されないため、充電モードと放電モードとを確実に切り替えることができる。 The battery module and the battery pack according to the second embodiment can also achieve the same effects as those of the battery module and the battery pack according to the first embodiment. Further, according to the battery module and the battery pack according to the second embodiment, since the mode switching is not executed when the switch is welded, it is possible to reliably switch the charging mode and the discharging mode.
本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
例えば、図1及び図4に示した構成例では、1個の電池モジュール11が電池パック1に含まれているが、実施形態に従った2個以上の電池モジュール11が実施形態に従った電池パックに含まれてもよい。その場合、実施形態に従った複数の電池モジュール11は、例えば、図6に示すように相互に接続されてもよい。図6は、実施形態に従った複数の電池モジュールの接続例を示す図である。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and changes can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the configuration example shown in FIGS. 1 and 4, one
図6に示す第1の電池モジュール11−1及び第2の電池モジュール11−2は、図1〜図5を参照しながら前述した電池モジュール11である。図6に示すように、第1の電池モジュール11−1の第2の充電端子Tc2と第2の電池モジュール11−2の第1の充電端子Tc1とが接続される。また、第1の電池モジュール11−1の第2の放電端子Td2と第2の電池モジュール11−2の第1の放電端子Td1とは第4のスイッチS4により接続又は切断される。
The first battery module 11-1 and the second battery module 11-2 shown in FIG. 6 are the
第4のスイッチS4は、MOSFET等の半導体スイッチや電磁式リレー等により構成され、第1の電池モジュール11−1及び第2の電池モジュール11−2と共に、電池パック1又は4のような実施形態に従った電池パックに含まれる。
The fourth switch S4 is composed of a semiconductor switch such as MOSFET, an electromagnetic relay, or the like, and is used in the embodiment such as the
第1の電池モジュール11−1及び第2の電池モジュール11−2夫々の第1の電池B1及び第2の電池B2が放電する場合、第4のスイッチS4は次のように動作する。すなわち、第4のスイッチS4は、第1の電池モジュール11−1の第2の放電端子Td2と第2の電池モジュール11−2の第1の放電端子Td1とを接続する。一方、第1の電池モジュール11−1及び第2の電池モジュール11−2夫々の第1の電池B1及び第2の電池B2が充電される場合、第4のスイッチS4は次のように動作する。すなわち、第4のスイッチS4は、第1の電池モジュール11−1の第2の放電端子Td2と第2の電池モジュール11−2の第1の放電端子Td1とを切断する。第4のスイッチS4は、制御部12又は41といった実施形態に従った電池パックに含まれる制御部によって切り替えられてもよい。
When the first battery B1 and the second battery B2 of the first battery module 11-1 and the second battery module 11-2, respectively, are discharged, the fourth switch S4 operates as follows. That is, the fourth switch S4 connects the second discharge terminal Td2 of the first battery module 11-1 and the first discharge terminal Td1 of the second battery module 11-2. On the other hand, when the first battery B1 and the second battery B2 of the first battery module 11-1 and the second battery module 11-2 are charged, the fourth switch S4 operates as follows. .. That is, the fourth switch S4 disconnects the second discharge terminal Td2 of the first battery module 11-1 and the first discharge terminal Td1 of the second battery module 11-2. The fourth switch S4 may be switched by a control unit such as the
実施形態に従った複数の電池モジュールが実施形態に従った電池パックに含まれるように構成すれば、実施形態に従った電池パックをより高圧で動作する負荷に対応させることができる。 If the plurality of battery modules according to the embodiment are configured to be included in the battery pack according to the embodiment, the battery pack according to the embodiment can correspond to a load operating at a higher voltage.
1、4 電池パック
2 負荷
3 充電器
11 電池モジュール
12、42 制御部
B1 第1の電池
B2 第2の電池
D 検知回路
Lph 高電位電力線
Lpl 低電位電力線
LED 発光素子
PD 受光素子
R1 第1のプルアップ抵抗
R2 第2のプルアップ抵抗
S1 第1のスイッチ
S2 第2のスイッチ
S3 第3のスイッチ
S4 第4のスイッチ
Tc1 第1の充電端子
Tc2 第2の充電端子
Tcn 充電器負極端子
Tcp 充電器正極端子
Td1 第1の放電端子
Td2 第2の放電端子
Tin 入力端子
Tln 負荷負極端子
Tlp 負荷正極端子
Tn1 第1の負極端子
Tn2 第2の負極端子
Tp1 第1の正極端子
Tp2 第2の正極端子
V 電圧センサ
Vs 電圧源
1, 4
Claims (9)
第2の電池と、
前記第1の電池の正極側に設けられた第1の正極端子と、
前記第1の電池の負極側に設けられた第1の負極端子と、
前記第2の電池の正極側に設けられた第2の正極端子と、
前記第2の電池の負極側に設けられた第2の負極端子と、
前記第1の正極端子に接続する第1の放電端子と、
前記第2の負極端子に接続する第2の放電端子と、
前記第2の正極端子に接続する第1の充電端子と、
前記第1の負極端子に接続可能に設けられ、前記第2の放電端子から電気的に分離された第2の充電端子と、
前記第1の正極端子と前記第2の正極端子又は前記第2の負極端子とを接続する第1のスイッチと、
前記第1の負極端子と前記第2の負極端子又は前記第2の充電端子とを接続する第2のスイッチと
を含む、電池モジュール。 A first battery,
A second battery,
A first positive electrode terminal provided on the positive electrode side of the first battery;
A first negative electrode terminal provided on the negative electrode side of the first battery;
A second positive electrode terminal provided on the positive electrode side of the second battery;
A second negative electrode terminal provided on the negative electrode side of the second battery;
A first discharge terminal connected to the first positive electrode terminal;
A second discharge terminal connected to the second negative electrode terminal;
A first charging terminal connected to the second positive terminal,
A second charging terminal provided so as to be connectable to the first negative electrode terminal and electrically separated from the second discharging terminal;
A first switch connecting the first positive electrode terminal and the second positive electrode terminal or the second negative electrode terminal;
A battery module comprising a second switch connecting the first negative electrode terminal and the second negative electrode terminal or the second charging terminal.
前記第1の電池及び前記第2の電池が放電する場合には、前記第1のスイッチは前記第1の正極端子と前記第2の正極端子とを接続し、前記第2のスイッチは前記第1の負極端子と前記第2の負極端子とを接続し、
前記第1の電池及び前記第2の電池が充電される場合には、前記第1のスイッチは前記第1の正極端子と前記第2の負極端子とを接続し、前記第2のスイッチは前記第1の負極端子と前記第2の充電端子とを接続する
電池モジュール。 The battery module according to claim 1, wherein
When the first battery and the second battery are discharged, the first switch connects the first positive electrode terminal and the second positive electrode terminal, and the second switch connects the first positive electrode terminal and the second positive electrode terminal. Connecting the negative electrode terminal of 1 and the second negative electrode terminal,
When the first battery and the second battery are charged, the first switch connects the first positive electrode terminal and the second negative electrode terminal, and the second switch is A battery module for connecting a first negative electrode terminal and the second charging terminal.
前記第1の電池及び前記第2の電池を放電モードから充電モードへ移行させる場合に、前記第1の負極端子と前記第2の充電端子とが接続されるように前記第2のスイッチをまず切り替え、前記第1の正極端子と前記第2の負極端子とが接続されるように前記第1のスイッチを次に切り替える制御部と
を含む、電池パック。 The battery module according to claim 2,
When shifting the first battery and the second battery from the discharge mode to the charging mode, first set the second switch so that the first negative terminal and the second charging terminal are connected. A battery pack comprising: a controller that switches and switches the first switch next so that the first positive electrode terminal and the second negative electrode terminal are connected.
前記第1の電池及び前記第2の電池を充電モードから放電モードへ移行させる場合に、前記第1の正極端子と前記第2の正極端子とが接続されるように前記第1のスイッチをまず切り替え、前記第1の負極端子と前記第2の負極端子とが接続されるように前記第2のスイッチを次に切り替える制御部と
を含む、電池パック。 The battery module according to claim 2,
When the first battery and the second battery are shifted from the charge mode to the discharge mode, first the first switch is connected so that the first positive electrode terminal and the second positive electrode terminal are connected. A battery pack including: a controller that switches and switches the second switch next so that the first negative electrode terminal and the second negative electrode terminal are connected.
前記第2の電池の前記正極側と充電器の正極端子との間の電力線又は前記第2の充電端子と前記充電器の負極端子との間の電力線に設けられた第3のスイッチを含み、
前記制御部は、前記第1のスイッチを切り替えた後に前記第3のスイッチを閉じる
電池パック。 The battery pack according to claim 3,
A power line between the positive electrode side of the second battery and a positive electrode terminal of the charger or a third switch provided on a power line between the second charging terminal and a negative electrode terminal of the charger,
The battery pack in which the control unit closes the third switch after switching the first switch.
前記第2の電池の前記正極側と充電器の正極端子との間の電力線又は前記第2の充電端子と前記充電器の負極端子との間の電力線に設けられた第3のスイッチを含み、
前記制御部は、前記第1のスイッチを切り替える前に前記第3のスイッチを開く
電池パック。 The battery pack according to claim 4, wherein
A power line between the positive electrode side of the second battery and a positive electrode terminal of the charger or a third switch provided on a power line between the second charging terminal and a negative electrode terminal of the charger,
The control unit is a battery pack in which the third switch is opened before switching the first switch.
前記制御部は、前記第1の充電端子の電圧値に従って前記第1のスイッチの溶着の有無を判定し、前記第1の負極端子と前記第2の充電端子との導通状態に従って前記第2のスイッチの溶着の有無を判定する
電池パック。 It is a battery pack as described in any one of Claims 3-6, Comprising:
The control unit determines whether or not the first switch is welded according to a voltage value of the first charging terminal, and determines whether or not the first negative terminal and the second charging terminal are electrically connected to each other. A battery pack that determines whether or not a switch is welded.
前記第1の電池モジュールの前記第2の放電端子と前記第2の電池モジュールの前記第1の放電端子とを接続又は切断する第4のスイッチと
を含み、
前記第1の電池モジュールの前記第2の充電端子と前記第2の電池モジュールの前記第1の充電端子とが接続される
電池パック。 A first battery module and a second battery module which are the battery module according to claim 1 or 2;
A fourth switch for connecting or disconnecting the second discharge terminal of the first battery module and the first discharge terminal of the second battery module,
A battery pack in which the second charging terminal of the first battery module and the first charging terminal of the second battery module are connected.
前記第1の電池モジュール及び前記第2の電池モジュール夫々の前記第1の電池及び前記第2の電池が放電する場合には、前記第4のスイッチは、前記第1の電池モジュールの前記第2の放電端子と前記第2の電池モジュールの前記第1の放電端子とを接続し、
前記第1の電池モジュール及び前記第2の電池モジュール夫々の前記第1の電池及び前記第2の電池が充電される場合には、前記第4のスイッチは、前記第1の電池モジュールの前記第2の放電端子と前記第2の電池モジュールの前記第1の放電端子とを切断する
電池パック。
The battery pack according to claim 8,
When the first battery and the second battery of each of the first battery module and the second battery module are discharged, the fourth switch is configured to operate the second switch of the first battery module. The discharge terminal of the second battery module and the first discharge terminal of the second battery module are connected,
When the first battery and the second battery of each of the first battery module and the second battery module are charged, the fourth switch is configured to operate the first switch of the first battery module. A battery pack that disconnects the second discharge terminal and the first discharge terminal of the second battery module.
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