JP6790949B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、並列接続された電池モジュールを有する蓄電装置に関する。

並列接続された電池モジュールに過電流が流れないように制御する技術が知られている。
関連する技術として、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３などがある。

特開２００９−２１２０２０号公報 特開２０１４−１０３８２２号公報 特開２０１６−１１９８３９号公報

しかしながら、充放電後、並列接続された電池モジュールと負荷とが接続されていない、又は、電池モジュールから負荷へ電流が流れていない無負荷の状態において、電池モジュールが有する電池間の電圧差及び電池の内部抵抗などにより、電池モジュールに還流電流が発生する。そのため以下に示す（１）（２）のような場合において、並列接続された電池モジュールに還流電流に起因する過電流が流れる虞がある。
（１）異常の発生により並列接続から切り離した電池モジュールが正常復帰し、電池モジュールに還流電流が流れている最中に、異常から正常復帰した電池モジュールを再度並列接続した場合
（２）充電開始前に、並列接続された電池モジュールに還流電流が流れている最中に、充電装置から電池モジュールへ電力供給を開始した場合
本発明の一側面に係る目的は、並列接続された電池モジュールに流れる還流電流に起因する過電流が、並列接続された電池モジュールに流れることを防止する蓄電装置を提供することである。

本発明に係る一つの形態である蓄電装置は、並列接続された電池モジュールと、電池モジュールの電池に直列接続された接続部と、異常が発生した場合に、異常が発生した電池モジュールの接続部を遮断状態にし、異常から正常復帰した場合に接続部を導通状態にする制御部と、を有する。

制御部は、充放電停止後、異常から正常復帰した電池モジュールの接続部が遮断状態のとき、異常から正常復帰した電池モジュール以外の他の電池モジュールに流れる還流電流を示す第一の還流電流値を取得する。

また、制御部は、充放電停止後、異常から正常復帰した電池モジュールの接続部を導通状態にしたと想定し、異常から正常復帰した電池モジュールと他の電池モジュールとに流れる還流電流を示す第二の還流電流値を推定する。

続いて、制御部は、第一の還流電流値と第二の還流電流値とを加算し、異常から正常復帰した電池モジュールと他の電池モジュールとに流れる電流を示す第一の推定電流値を推定する。

そして、制御部は、第一の推定電流値のいずれかが、過電流であるか否かを判定する閾値以上の場合、異常から正常復帰した電池モジュールの接続部を遮断状態のままにし、第一の推定電流値それぞれが、閾値より小さい場合、異常から正常復帰した電池モジュールの接続部を導通状態にする。

また、制御部は、充電開始前で、かつ異常から正常復帰した電池モジュールの接続部を導通状態にした後、異常から正常復帰した電池モジュールと他の電池モジュールとに流れる還流電流を示す第三の還流電流値を取得する。

また、制御部は、充電開始前に、充電時に異常から正常復帰した電池モジュールと他の電池モジュールとに流れる充電電流を示す充電電流値を求める。
続いて、制御部は、第三の還流電流値と充電電流値とを加算し、充電時に異常から正常復帰した電池モジュールと他の電池モジュールとに流れる電流を示す第二の推定電流値を推定する。

そして、制御部は、第二の推定電流値のいずれかが、閾値以上の場合、充電を開始せず、第二の推定電流値それぞれが、閾値より小さい場合、充電を開始する。
本発明に係る他の形態である蓄電装置は、並列接続された電池モジュールと、電池モジュールを制御する制御部と、を有する。

制御部は、充電開始前に、並列接続された電池モジュールに流れる還流電流を示す還流電流値を取得する。
また、制御部は、充電開始前に、並列接続された電池モジュールに流れる充電電流を示す充電電流値を求め、還流電流値と充電電流値とを加算し、充電時に並列接続された電池モジュールに流れる電流を示す推定電流値を推定する。

続いて、制御部は、推定電流値のいずれかが、過電流であるか否かを判定する閾値以上の場合、充電を開始せず、推定電流値それぞれが、閾値より小さい場合、充電を開始する。

また、蓄電装置は、電池モジュールの電池に直列接続された接続部を有する。
制御部は、異常が発生した場合に、異常が発生した電池モジュールの接続部を遮断状態にし、異常から正常復帰した場合に接続部を導通状態にする。

また、制御部は、充電開始前で、かつ異常から正常復帰した電池モジュールの接続部を導通状態にした後、並列接続された電池モジュールに流れる還流電流を示す還流電流値を取得する。

また、制御部は、充電開始前に、並列接続された電池モジュールに流れる充電電流を示す充電電流値を求める。
続いて、制御部は、還流電流値と充電電流値とを加算し、充電時に並列接続された電池モジュールに流れる電流を示す推定電流値を推定する。

そして、制御部は、推定電流値のいずれかが、過電流であるか否かを判定する閾値以上の場合、充電を開始せず、推定電流値それぞれが、閾値より小さい場合、充電を開始する。

並列接続された電池モジュールに流れる還流電流に起因する過電流が、並列接続された電池モジュールに流れることを防止できる。

蓄電装置の一実施例を示す図である。 （１）の場合について説明をするための図である。 （２−２）の場合について説明をするための図である。 蓄電装置の動作の一実施例を示す図である。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、蓄電装置１の一実施例を示す図である。蓄電装置１は、電池モジュール２（電池Ｂ１、ヒューズＦ１、スイッチＳＷ１（接続部）、監視回路３（制御部）、電流計４）、制御回路５（制御部）、スイッチＳＷ２、コネクタ６を有する。例えば、蓄電装置１は車両（例えば、ＰＨＶ：Plug-in Hybrid Vehicle、ＥＶ：Electric Vehicle、電動フォークリフトなど）に搭載された電池パックなどが考えられる。

電池モジュール２は、図１に示す電池モジュール２ａ、電池モジュール２ｂ、電池モジュール２ｃ、電池モジュール２ｄ、電池モジュール２ｅを示し、電池モジュール２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅは互いに並列接続される。電池モジュール２ａは、図１に示す電池Ｂ１ａ、スイッチＳＷ１ａ、ヒューズＦ１ａ、監視回路３ａ、電流計４ａを有する。電池モジュール２ｂは、電池Ｂ１ｂ、スイッチＳＷ１ｂ、ヒューズＦ１ｂ、監視回路３ｂ、電流計４ｂを有する。電池モジュール２ｃは、不図示の電池Ｂ１ｃ、スイッチＳＷ１ｃ、ヒューズＦ１ｃ、監視回路３ｃ、電流計４ｃを有する。電池モジュール２ｄは、不図示の電池Ｂ１ｄ、スイッチＳＷ１ｄ、ヒューズＦ１ｄ、監視回路３ｄ、電流計４ｄを有する。電池モジュール２ｅは、電池Ｂ１ｅ、スイッチＳＷ１ｅ、ヒューズＦ１ｅ、監視回路３ｅ、電流計４ｅを有する。なお、電池モジュール２は五つに限定されるものではない。

また、電池モジュール２には、電池Ｂ１の温度及び周辺温度を計測する温度計を設けてもよい。その場合、監視回路３と温度計とを接続し、温度計から送信された温度を示す信号又は情報を監視回路３が受信できる構成とする。

また、電池モジュール２は、電池Ｂ１の状態（例えば、電圧値、電流値、充電率、温度など）を監視し、監視した電池モジュール２の状態を示す状態情報を、制御回路５に送信する。また、電池モジュール２は、電池モジュール２の各部の状態又は制御回路５から送信された電池モジュール２の各部を制御するための制御情報に基づいて、電池モジュール２の各部を制御する。

電池Ｂ１は、図１に示す電池Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ１ｃ（不図示）、Ｂ１ｄ（不図示）、Ｂ１ｅを示す。電池Ｂ１は、電池パックなどに設けられた二次電池で、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池又は蓄電素子などである。なお、電池Ｂ１は一つ又は複数の電池を接続した組電池を用いてもよい。

スイッチＳＷ１は、図１に示すスイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ１ｃ（不図示）、ＳＷ１ｄ（不図示）、ＳＷ１ｅを示す。スイッチＳＷ１は、電池Ｂ１と直列接続されている。スイッチＳＷ１は、電池モジュール２が正常である場合、導通状態となり、電池モジュール２が異常である場合、遮断状態となる。スイッチＳＷ１は、例えば、リレーや半導体素子が考えられる。

ここで、電池モジュール２が異常であるとは、例えば、電池Ｂ１が過充電状態又は過放電状態、電池Ｂ１に過電流が流れたことを検出した過電流停止状態、電池Ｂ１の温度が上昇した高温状態、監視回路３と制御回路５が通信できない通信異常状態、スイッチＳＷ１又はヒューズＦ１又は監視回路３又は電流計４が使用できない状態又は配線が断線している状態などが考えられる。

ヒューズＦ１は、図１に示すヒューズＦ１ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ１ｃ（不図示）、Ｆ１ｄ（不図示）、Ｆ１ｅを示す。ヒューズＦ１は、電池Ｂ１と直列接続されている。ヒューズＦ１は、電池Ｂ１に過電流が流れた場合に溶断する。

監視回路３は、監視回路３ａ、３ｂ、３ｃ（不図示）、３ｄ（不図示）、３ｅを示す。監視回路３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いて構成された回路が考えられる。また、監視回路３は、内部又は外部に記憶部を備え、記憶部に記憶されている電池モジュール２の各部を制御するプログラムを読み出して実行する。

監視回路３は、電池モジュール２の各部を制御する回路と、制御回路５と通信をする回路と、電池Ｂ１の電圧を計測する回路（電圧計）とを有する。電圧計は、監視回路３の外部に設けてもよい。

監視回路３は、例えば、監視回路３が有する電圧計又は監視回路３の外部に設けた電圧計が計測した電池Ｂ１の電圧を示す信号又は情報、電流計４が計測した電池Ｂ１に流れる電流値を示す信号又は情報、不図示の温度計が計測した電池Ｂ１の温度又は周辺温度を示す信号又は情報を取得し、それら取得した信号又は情報に基づいて電池モジュール２の上述した状態情報を生成し、生成した状態情報を通信線を介して制御回路５に送信する。また、監視回路３は、制御回路５から送信された制御情報を通信線を介して受信し、スイッチＳＷ１の導通と遮断を制御する。

監視回路３は、電池モジュール２に異常が発生した場合に異常が発生した電池モジュール２のスイッチＳＷ１を遮断状態にし、電池モジュール２が異常から正常復帰した場合にスイッチＳＷ１を導通状態にする。

電流計４は、図１に示す電流計４ａ、４ｂ、４ｃ（不図示）、４ｄ（不図示）、４ｅを示す。電流計４は、電池Ｂ１に流れる電流を計測する。電流計４は、例えば、シャント抵抗やホール素子などが考えられる。

制御回路５は、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイスやＰＬＤを用いて構成された回路が考えられる。また、制御回路５は、内部又は外部に記憶部を備え、記憶部に記憶されている蓄電装置１の各部を制御するプログラムを読み出して実行する。

制御回路５は、監視回路３との通信と、電池モジュール２及びスイッチＳＷ２の制御とを行う。なお、制御回路５は、監視回路３と通信をし、電池モジュール２に異常が発生した場合に異常が発生した電池モジュール２のスイッチＳＷ１を遮断状態にし、電池モジュール２が異常から正常に復帰した場合にスイッチＳＷ１を導通状態にする制御をしてもよい。

制御回路５は、コネクタ６と充電装置ＣＨＧに接続されている充電コネクタ７とが接続され、充電装置ＣＨＧから蓄電装置１への電力供給をする場合（電池Ｂ１を充電する場合）に、通信線を介して充電装置ＣＨＧと通信をし、電池モジュール２を充電制御する。なお、車両に蓄電装置１が搭載されている場合、制御回路５は、車両に搭載されているＥＣＵ（Electronic Control Unit）と通信をし、ＥＣＵとの通信に基づいて、蓄電装置１の各部の制御をしてもよい。

また、制御回路５は、コネクタ６と負荷ＬＤに接続されている放電コネクタ８とが接続され、蓄電装置１から負荷ＬＤへ電力供給をする場合（電池Ｂ１から放電をする場合）に、通信線を介して負荷ＬＤと通信をし、電池モジュール２を放電制御する。

コネクタ６は、充電をする場合、充電装置ＣＨＧに電力線を介して接続される充電コネクタ７と接続し、充電装置ＣＨＧから蓄電装置１の電池Ｂ１に電力供給をする。また、コネクタ６は、放電をする場合、負荷ＬＤに電力線を介して接続される充電コネクタ８と接続し、蓄電装置１から負荷ＬＤへ電池Ｂ１に電力供給をする。

スイッチＳＷ２は、制御回路５に制御され、蓄電装置１と充電装置ＣＨＧとが接続され（コネクタ６と充電コネクタ７とが接続され）、充電装置ＣＨＧから蓄電装置１へ電力供給を開始する前（充電開始前）に導通状態になり、充電装置ＣＨＧから蓄電装置１へ電力供給を終了した後（充電終了後）に遮断状態になる。また、スイッチＳＷ２は、制御回路５に制御され、蓄電装置１と負荷ＬＤとが接続され（コネクタ６と放電コネクタ８とが接続され）、蓄電装置１から負荷ＬＤへの電力供給を開始する前（放電開始前）に導通状態になり、蓄電装置１から負荷ＬＤへ電力供給を終了した後（放電終了後）に遮断状態になる。スイッチＳＷ２は、例えば、リレーや半導体素子が考えられる。また、コネクタ６は、充電装置ＣＨＧ用と負荷ＬＤ用とで別々に設けてもよい。

蓄電装置１の回路構成について説明する。
電池モジュール２ａの監視回路３ａの端子ＰＩは、電流計４ａの出力端子に接続される。監視回路３ａの端子ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３・・・・・・ＰＶｎは、電池Ｂ１ａを構成する電池それぞれの正極端子又は負極端子に接続される。監視回路３ａの端子ｃｎｔは、制御回路５の端子Ｐａに接続される。電池Ｂ１ａの正極端子（＋）は、電流計４ａの一方の端子に接続され、電池Ｂ１ａの負極端子（−）は、スイッチＳＷ１ａの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１ａの他方の端子は、ヒューズＦ１ａの一方の端子に接続される。

電池モジュール２ｂの監視回路３ｂの端子ＰＩは、電流計４ｂの出力端子に接続される。監視回路３ｂの端子ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３・・・・・・ＰＶｎは、電池Ｂ１ｂを構成する電池それぞれの正極端子又は負極端子に接続される。監視回路３ｂの端子ｃｎｔは、制御回路５の端子Ｐｂに接続される。電池Ｂ１ｂの正極端子（＋）は、電流計４ｂの一方の端子に接続され、電池Ｂ１ｂの負極端子（−）は、スイッチＳＷ１ｂの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１ｂの他方の端子は、ヒューズＦ１ｂの一方の端子に接続される。

電池モジュール２ｅの監視回路３ｅの端子ＰＩは、電流計４ｅの出力端子に接続される。監視回路３ｅの端子ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３・・・・・・ＰＶｎは、電池Ｂ１ｅを構成する電池それぞれの正極端子又は負極端子に接続される。監視回路３ｅの端子ｃｎｔは、制御回路５の端子Ｐｅに接続される。電池Ｂ１ｅの正極端子（＋）は、電流計４ｅの一方の端子に接続され、電池Ｂ１ｅの負極端子（−）は、スイッチＳＷ１ｅの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１ｅの他方の端子は、ヒューズＦ１ｅの一方の端子に接続される。

なお、電池モジュール２ｃ、２ｄの不図示の回路構成は、上記電池モジュール２ａ、２ｂ、２ｅと同じ回路構成である。
電流計４ａの他方の端子、電流計４ｂの他方の端子、不図示の電流計４ｃの他方の端子、不図示の電流計４ｄの他方の端子、電流計４ｅの他方の端子は、コネクタ６の端子６Ｐ１に接続され、コネクタ６の端子６Ｐ２は、スイッチＳＷ２の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ２の他方の端子は、ヒューズＦ１ａの他方の端子、ヒューズＦ１ｂの他方の端子、不図示のヒューズＦ１ｃの他方の端子、不図示のヒューズＦ１ｄの他方の端子、ヒューズＦ１ｅの他方の端子と接続される。

制御回路５の端子Ｐｓ２は、スイッチＳＷ２の制御端子に接続され、制御回路５の端子Ｐｃｈｇは、コネクタ６の端子６Ｐ３と接続され、制御回路５の端子Ｐｅｃｕは、ＥＣＵとの通信・制御に用いる端子ｃｎｔと接続される。

充電をする場合、コネクタ６の端子６Ｐ１は、電力線を介し、充電装置ＣＨＧの正極端子（＋）に接続されるコネクタ７の一方の端子７Ｐ１と接続され、コネクタ６の端子６Ｐ２は、電力線を介し、充電装置ＣＨＧの負極端子（−）に接続されるコネクタ７の他方の端子７Ｐ２と接続され、コネクタ６の端子６Ｐ３は、通信線を介し、充電装置ＣＨＧの通信・制御に用いる端子ｃｎｔに接続されるコネクタ７の端子７Ｐ３と接続される。放電をする場合、コネクタ６の端子６Ｐ１は、電力線を介し、負荷ＬＤの正極端子（＋）に接続されるコネクタ８の一方の端子８Ｐ１と接続され、コネクタ６の端子６Ｐ２は、電力線を介し、負荷ＬＤの負極端子（−）に接続される放電コネクタ８の他方の端子８Ｐ２と接続され、コネクタ６の端子６Ｐ３は、通信線を介し、負荷ＬＤの通信・制御に用いる端子ｃｎｔに接続されるコネクタ８の端子８Ｐ３と接続される。

なお、電流計４を設ける位置は図１に限定されず、電池Ｂ１の負極端子側に設けてもよい。また、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ヒューズＦ１を設ける位置は図１に限定されず、電池Ｂ１の正極端子側に設けてもよい。

制御部について説明する。
制御部は、例えば、監視回路３又は制御回路５又は監視回路３及び制御回路５を用いた回路構成などが考えられる。制御部は、並列接続された電池モジュール２に、還流電流に起因する過電流が流れないようにする。

還流電流は、充放電後、並列接続された電池モジュール２と負荷ＬＤとが接続されていない、又は、電池モジュールから負荷へ電流が流れていない無負荷の状態である場合に、電池モジュール２が有する電池Ｂ１間の電圧差及び電池Ｂ１の内部抵抗により、電池モジュール２に発生する。そのため（１）異常の発生により並列接続から切り離した電池モジュール２が正常復帰して、電池モジュール２に還流電流が流れている最中に、異常から正常復帰した電池モジュール２を再度並列接続した場合や、（２）電池モジュール２に還流電流が流れている最中に、充電装置ＣＨＧから電池モジュール２へ電力供給を開始した場合に、並列接続された電池モジュール２に還流電流に起因する過電流が流れる虞がある。

なお、（２）は二つの場合が考えられる。（２−１）すべての電池モジュール２が正常、又は、異常から正常復帰する電池モジュール２がないときに、電池モジュール２に還流電流が流れている最中に、充電装置ＣＨＧから電池モジュール２へ電力供給を開始した場合と、（２−２）正常復帰した電池モジュール２を再度並列接続し、電池モジュール２に還流電流が流れている最中に、充電装置ＣＨＧから電池モジュール２へ電力供給を開始した場合である。

（１）の場合について説明する。
蓄電装置１が車両に搭載されている場合について説明をする。一つ以上の電池モジュール２に異常が発生したため、異常が発生した電池モジュール２のスイッチＳＷ１を遮断状態にし、異常が発生した電池モジュール２が並列接続から切り離されている場合を想定する。このような想定のもと、車両が走行停止すると、制御部はスイッチＳＷ２を遮断状態にし、電池モジュール２と負荷ＬＤとが接続されていない無負荷状態になる。そうすると切り離されていない電池モジュール２（他の電池モジュール）の電池Ｂ１間に還流電流が発生する。そして電池モジュール２に還流電流が流れている最中に、異常から正常復帰した電池モジュール２が再度並列接続されると、異常から正常復帰した電池モジュール２とそれ以外の他の電池モジュール２との間で新たな還流電流が発生し、並列接続された電池モジュール２に新たな還流電流に起因する過電流が流れる虞がある。そこで、制御部は、並列接続された電池モジュール２に還流電流に起因する過電流が流れないように制御をする。

図２は、（１）の場合について説明をするための図である。図２（Ａ）は、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ１ｃが導通状態で、スイッチＳＷ１ｄ、ＳＷ１ｅが遮断状態である場合における、電池Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ１ｃ、Ｂ１ｄ、Ｂ１ｅの電圧又は充電率を示し、図２（Ｂ）は、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ１ｃが導通状態で、スイッチＳＷ１ｄ、ＳＷ１ｅが遮断状態である場合における、電池モジュール２に流れる還流電流を示しており、図２において、電流が正の場合は、電池モジュール２へ電流が流入することを示している。

制御部は、充放電停止後、異常から正常復帰した電池モジュール２ｄ、２ｅのスイッチＳＷ１ｄ、ＳＷ１ｅが遮断状態のとき、他の電池モジュール２ａ、２ｂ、２ｃに流れる還流電流値Ｉ２（Ｉ２ａ、Ｉ２ｂ、Ｉ２ｃ：第一の還流電流値）を取得する。

例えば、図２（Ａ）に示すように電池モジュール２の電池Ｂ１の電圧値（図２（Ａ）のドット範囲）が、電圧Ｖ２ｄ＝電圧Ｖ２ｅ＞電圧Ｖ２ｂ＞電圧Ｖ２ｃ＞電圧Ｖ２ａの関係である場合、電池Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ１ｃ間の電圧差及び電池Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ１ｃの内部抵抗により、図２（Ｂ）の網掛け範囲に示すように電池モジュール２ａ、２ｂ、２ｃに還流電流値Ｉ２ａ、Ｉ２ｂ、Ｉ２ｃの還流電流が流れる。すなわち、異常から正常復帰した電池モジュール２ｄ、２ｅが再度並列接続される前、電池モジュール２ｂから電池モジュール２ａ、２ｃに還流電流が流れ、電池モジュール２ｃから電池モジュール２ａに還流電流が流れる。なお、その場合の還流電流値（図２（Ｂ）の網掛け範囲）の関係は、電流値Ｉ２ａ（充電方向）＞電流値Ｉ２ｃ（充電電流より放電電流の方が大きいので放電方向）＞電流値Ｉ２ｂ（放電方向）とする。なお、電池モジュール２ｄ、２ｅには電流値Ｉ２ｄ、Ｉ２ｅは流れない。

また、制御部は、充放電停止後、異常から正常復帰した電池モジュール２ｄ、２ｅのスイッチＳＷ１ｄ、ＳＷ１ｅを導通状態にしたと想定し、異常から正常復帰した電池モジュール２ｄ、２ｅと他の電池モジュール２ａ、２ｂ、２ｃに流れる還流電流を示す還流電流値Ｉ２′（Ｉ２ａ′、Ｉ２ｂ′、Ｉ２ｃ′、Ｉ２ｄ′、Ｉ２ｅ′：第二の還流電流値）を推定する。

図２（Ｃ）は、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ１ｃが導通状態で、正常復帰によりスイッチＳＷ１ｄ、ＳＷ１ｅが導通状態になった場合に、電池Ｂ１に流れると推定される還流電流を示している。

例えば、図２（Ａ）に示すように電池モジュール２の電池Ｂ１の電圧値が、電圧Ｖ２ｄ＝電圧Ｖ２ｅ＞電圧Ｖ２ｂ＞電圧Ｖ２ｃ＞電圧Ｖ２ａの関係である場合に、電池Ｂ１間の電圧差及び電池Ｂ１の内部抵抗により、図２（Ｃ）に示すように電池モジュール２に還流電流が流れる。すなわち、異常から正常復帰した電池モジュール２ｄ、２ｅが再度並列接続されたと想定すると、電池モジュール２ｄ、２ｅから電池モジュール２ａ、２ｂ、２ｃに還流電流が流れると推定される。なお、還流電流値（図２（Ｃ）の太枠範囲）の関係は、電流値Ｉ２ａ′（充電方向）＝電流値Ｉ２ｄ′（放電方向）＝Ｉ２ｅ′（放電方向）＞電流値Ｉ２ｂ′（充電方向）＝電流値Ｉ２ｃ′（充電方向）と推定される。

ここで、第二の還流電流値Ｉ２′は、電池モジュール２の電池Ｂ１の開回路電圧と内部抵抗とを用いて求める。なお、直列接続されたスイッチＳＷ１が導通状態の電池Ｂ１の開回路電圧は、閉回路電圧から推定する。

続いて、制御部は、還流電流値Ｉ２と還流電流値Ｉ２′とを加算して、異常から正常復帰した前記電池モジュール２ｄ、２ｅと他の電池モジュール２ａ、２ｂ、２ｃに流れる電流を示す推定電流値Ｉ２＋Ｉ２′（Ｉ２ａ＋Ｉ２ａ′、Ｉ２ｂ＋Ｉ２ｂ′、Ｉ２ｃ＋Ｉ２ｃ′、Ｉ２ｄ（＝０）＋Ｉ２ｄ′、Ｉ２ｅ（＝０）＋Ｉ２ｅ′：第一の推定電流値）を推定する。

続いて、制御部は、推定電流値Ｉ２＋Ｉ２′のいずれかが、過電流であるか否かを判定する閾値Ｖｔｈ以上の場合、異常から正常復帰した電池モジュール２ｄ、２ｅのスイッチＳＷ１ｄ、ＳＷ１ｅを遮断状態のままにする。

閾値Ｖｔｈは、例えば、ヒューズＦ１が溶断する電流値より小さい値で、かつ電池Ｂ１が劣化すると考えられる電流値より小さい値を用いることが考えられる。なお、閾値Ｖｔｈは、記憶部に記憶されている。

また、制御部は、推定電流値Ｉ２＋Ｉ２′それぞれが、閾値Ｖｔｈより小さい場合、異常から正常復帰した電池モジュール２ｄ、２ｅのスイッチＳＷ１ｄ、ＳＷ１ｅを導通状態にする。

図２（Ｄ）では、推定電流値Ｉ２ａ＋Ｉ２ａ′が閾値Ｖｔｈ以上なので、電池モジュール２ａに過電流が流れていると考えられるため、制御部は、異常から正常復帰した電池モジュール２ｄ、２ｅのスイッチＳＷ１を遮断状態のままにする。

しかし、時間の経過とともに電池モジュール２ａ、２ｂ、２ｃ間の電圧差が小さくなり、還流電流値Ｉ２ａ、Ｉ２ｂ、Ｉ２ｃが低下するので、推定電流値Ｉ２＋Ｉ２′も低下する。従って、推定電流値Ｉ２＋Ｉ２′それぞれが閾値Ｖｔｈより小さくなるのを待ち、異常から正常復帰した電池モジュール２ｄ、２ｅのスイッチＳＷ１ｄ、ＳＷ１ｅを導通状態にする。

このように、推定電流値Ｉ２＋Ｉ２′が閾値Ｖｔｈより小さくなるまで、異常から正常復帰した電池モジュール２を再度並列接続しないため、並列接続された電池モジュール２に流れる還流電流に起因する過電流が電池モジュール２に流れることを防止できる。

また、並列接続された電池モジュール２に流れる還流電流に起因する過電流が電池モジュール２に流れることを防止できるので、還流電流に起因する過電流による電池Ｂ１の劣化やヒューズＦ１の溶断を防止できる。

（２）の場合について、（２−１）と（２−２）の場合に分けて説明する。
（２−１）すべての電池モジュール２が正常、又は、異常から正常復帰する電池モジュール２がないときに、電池モジュール２に還流電流が流れている最中に、充電装置ＣＨＧと蓄電装置１とが接続され、充電装置ＣＨＧから電池モジュール２へ電力供給が開始されると、並列接続されている電池モジュール２に流れている還流電流に充電電流が加えられた電流が、並列接続されている電池モジュール２に流れる場合、並列接続された電池モジュール２に還流電流と充電電流とに起因する過電流が流れる虞がある。そこで、制御部は、並列接続された電池モジュール２に還流電流に起因する過電流が流れないように制御をする。

（２−１）のような場合、制御部は、充電開始前に、並列接続された電池モジュール２に流れる還流電流を示す還流電流値を取得する。また、制御部は、充電開始前に、並列接続された電池モジュール２に流れる充電電流を示す充電電流値を求める。続いて、制御部は、還流電流値と充電電流値とを加算し、充電時に並列接続された電池モジュール２に流れる電流を示す推定電流値を推定する。そして、制御部は、推定電流値のいずれかが、過電流であるか否かを判定する閾値以上の場合、充電を開始せず、推定電流値それぞれが、閾値より小さい場合、充電を開始する。

（２−２）異常から正常復帰した電池モジュール２を再度並列接続し、電池モジュール２に還流電流が流れている最中に、充電装置ＣＨＧから電池モジュール２へ電力供給を開始した場合について説明する。

図３は、（２−２）の場合について説明をするための図である。図３（Ａ）は、電池モジュール２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅのいずれかが異常から正常復帰し、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ１ｃ、ＳＷ１ｄ、ＳＷ１ｅが導通状態になった場合に、並列接続された電池モジュール２に流れる還流電流を示している。なお、以下の説明では、電池モジュール２ｄ、２ｅを異常から正常復帰した電池モジュール２として説明する。

制御部は、充電開始前で、かつ異常から正常復帰した電池モジュール２のスイッチＳＷ１を導通状態にした後、電池モジュール２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅに流れる還流電流を示す還流電流値Ｉ２″（Ｉ２ａ″、Ｉ２ｂ″、Ｉ２ｃ″、Ｉ２ｄ″、Ｉ２ｅ″：第三の還流電流値）を取得する。

図３（Ａ）は、充電開始前で、かつ異常から正常復帰した電池モジュール２の接続部ＳＷ１を導通状態にした後、並列接続された電池モジュール２に還流電流が流れた場合に、還流電流値（図３（Ａ）の網掛け範囲）の関係が、電流値Ｉ２ａ″（充電方向）＞電流値Ｉ２ｃ′（充電方向）＞Ｉ２ｅ′（放電方向）＞電流値Ｉ２ｂ′（放電方向）＞電流値Ｉ２ｄ′（放電方向）である場合を示している。

続いて、制御部は、充電開始前に、充電時に充電装置ＣＨＧから電池モジュール２に流れる充電電流を示す充電電流値Ｉｃｈｇを求める。例えば、制御部は充電装置ＣＨＧへ送信する電流指令値に基づいて充電電流値Ｉｃｈｇを求める。

続いて、制御部は、還流電流値Ｉ２″と充電電流値Ｉｃｈｇとを加算し、充電時に異常から正常復帰した電池モジュール２ｄ、２ｅと他の電池モジュール２ａ、２ｂ、２ｃに流れる電流を示す推定電流値Ｉ２″＋Ｉｃｈｇ（Ｉ２ａ″＋Ｉｃｈｇ、Ｉ２ｂ″＋Ｉｃｈｇ、Ｉ２ｃ″＋Ｉｃｈｇ、Ｉ２ｄ″＋Ｉｃｈｇ、Ｉ２ｅ″＋Ｉｃｈｇ：第二の推定電流値）を推定する。

続いて、制御部は、推定電流値Ｉ２″＋Ｉｃｈｇのいずれかが、閾値Ｖｔｈ以上の場合、充電装置ＣＨＧから電池モジュール２への充電を開始せず、電流値Ｉ２″＋Ｉｃｈｇそれぞれが、閾値Ｖｔｈより小さい場合、充電装置ＣＨＧから電池モジュール２への充電を開始する。

図３（Ｂ）では、推定電流値Ｉ２ａ″＋Ｉｃｈｇが閾値Ｖｔｈ以上なので、電池モジュール２ａに過電流が流れていると考えられるため、制御部は充電を開始しない。
しかし、時間の経過とともに電池モジュール２間の電圧差が小さくなり、還流電流値Ｉ２″が低下するので、推定電流値Ｉ２″＋Ｉｃｈｇも低下する。従って、推定電流値Ｉ２″＋Ｉｃｈｇそれぞれが閾値Ｖｔｈより小さくなるのを待ち、制御部は充電を開始する。

このように、推定電流値Ｉ２″＋Ｉｃｈｇが閾値Ｖｔｈより小さくなるまで、充電を開始しないため、並列接続された電池モジュール２に流れる還流電流及び充電電流に起因する過電流が電池モジュール２に流れることを防止できる。

また、並列接続された電池モジュール２に流れる還流電流及び充電電流に起因する過電流が電池モジュール２に流れることを防止できるので、還流電流及び充電電流に起因する過電流による電池Ｂ１の劣化やヒューズＦ１の溶断を防止できる。

蓄電装置１の動作について説明をする。
図４は、蓄電装置の動作の一実施例を示す図である。
図４では（１）と（２）の場合をまとめて説明する。ステップＳ１において、制御部は、充放電を停止したか否かを判定し、充放電を停止している場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ２に移行し、充放電を停止していない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１において充放電の停止を待つ。

ステップＳ２において、制御部は、異常から正常復帰した電池モジュール２のスイッチＳＷ１が遮断状態のとき、他の電池モジュール２に流れる還流電流を示す第一の還流電流値を取得する。

ステップＳ３において、制御部は、充放電停止後、異常から正常復帰した電池モジュール２のスイッチＳＷ１を導通状態にしたと想定し、電池モジュール２に流れる還流電流を示す第二の還流電流値を推定する。なお、ここで、第二の還流電流値は、電池モジュール２の電池Ｂ１の開回路電圧と内部抵抗とを用いて求める。また、スイッチＳＷ１が導通状態の場合は、閉回路電圧から開回路電圧を推定する。なお、閉回路電圧は、充電率や電流積算値から推定してもよい。

なお、ステップＳ２とステップＳ３の順番は逆でもよい。
ステップＳ４において、制御部は、第一の還流電流値と第二の還流電流値とを加算して電池モジュール２に流れる電流を示す第一の推定電流値を推定する。

ステップＳ５において、制御部は、第一の推定電流値それぞれが過電流であるか否かを判定する閾値Ｖｔｈより小さいか否かを判定し、第一の推定電流値それぞれが小さい場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６に移行する。また、ステップＳ５において、制御部は、第一の推定電流値のいずれかが閾値Ｖｔｈ以上の場合（Ｎｏ）にはステップＳ２に移行し、第一の推定電流値それぞれが閾値Ｖｔｈより小さくなるのを待つ。

ステップＳ６において、制御部は、第一の推定電流値それぞれが、閾値Ｖｔｈより小さい場合、異常から正常復帰した電池モジュール２のスイッチＳＷ１を導通状態にする。
このようにステップＳ１からステップＳ６によれば、第一の推定電流値が閾値Ｖｔｈより小さくなるまで、異常から正常復帰した電池モジュール２を再度並列接続しないため、並列接続された電池モジュール２に流れる還流電流に起因する過電流が電池モジュール２に流れることを防止できる。

また、並列接続された電池モジュール２に流れる還流電流に起因する過電流が電池モジュール２に流れることを防止できるので、還流電流に起因する過電流による電池Ｂ１の劣化やヒューズＦ１の溶断を防止できる。

ステップＳ７において、制御部は、充電開始前で、かつ異常から正常復帰した電池モジュール２のスイッチＳＷ１を導通状態にした後、異常から正常復帰した電池モジュール２と他の電池モジュール２に流れる還流電流を示す第三の還流電流値を取得する。言い換えると、制御部は、充電開始前に、並列接続された電池モジュール２に流れる還流電流を示す還流電流値を取得する。

ステップＳ８において、制御部は、充電開始前に、充電時に異常から正常復帰した電池モジュール２と他の電池モジュール２に流れる充電電流を示す充電電流値を求める。制御部は、例えば、充電装置ＣＨＧへ送信する電流指令値に基づいて充電電流値Ｉｃｈｇを求める。言い換えると、制御部は、並列接続された電池モジュール２に流れる充電電流を示す充電電流値を求める。

なお、ステップＳ７とステップＳ８の順番は逆でもよい。
ステップＳ９において、制御部は、第三の還流電流値と充電電流値とを加算し、充電時に異常から正常復帰した電池モジュール２と他の電池モジュール２それぞれに流れる電流を示す第二の推定電流値を推定する。言い換えると、制御部は、還流電流値と充電電流値とを加算し、充電時に並列接続された電池モジュール２に流れる電流を示す推定電流値を推定する。

ステップＳ１０において、制御部は、第二の推定電流値それぞれが過電流であるか否かを判定する閾値Ｖｔｈより小さいか否かを判定し、第二の推定電流値それぞれが小さい場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１１に移行する。また、ステップＳ１０において、制御部は、第二の推定電流値のいづれかが閾値Ｖｔｈ以上の場合（Ｎｏ）にはステップＳ７に移行し、第二の推定電流値それぞれが閾値Ｖｔｈより小さくなるのを待つ。

ステップＳ１１において、制御部は、第二の推定電流値それぞれが、閾値より小さい場合、充電を開始する。
このようにステップＳ７からステップＳ１１によれば、第二の推定電流値が閾値Ｖｔｈより小さくなるまで、充電を開始しないため、並列接続された電池モジュール２に流れる第三の還流電流及び充電電流に起因する過電流が電池モジュール２に流れることを防止できる。

また、並列接続された電池モジュール２に流れる還流電流及び充電電流に起因する過電流が電池モジュール２に流れることを防止できるので、還流電流及び充電電流に起因する過電流による電池Ｂ１の劣化やヒューズＦ１の溶断を防止できる。

また、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。

１ 蓄電装置
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ 電池モジュール
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ 監視回路
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ 電流計
５ 制御回路
６ コネクタ
７ 充電コネクタ
８ 放電コネクタ
Ｂ１、Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ１ｃ、Ｂ１ｄ、Ｂ１ｅ 電池
ＣＨＧ 充電装置
Ｆ１、Ｆ１ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ１ｃ、Ｆ１ｄ、Ｆ１ｅ ヒューズ
ＬＤ 負荷
ＳＷ１、ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ１ｃ、ＳＷ１ｄ、ＳＷ１ｅ スイッチ
ＳＷ２ スイッチ

Claims (4)

1. 並列接続された電池モジュールと、
   前記電池モジュールの電池に直列接続された接続部と、
   異常が発生した場合に、異常が発生した前記電池モジュールの前記接続部を遮断状態にし、異常から正常復帰した場合に前記接続部を導通状態にする制御部と、を有する蓄電装置であって、
   前記制御部は、
   充放電停止後、異常から正常復帰した前記電池モジュールの前記接続部が遮断状態のとき、異常から正常復帰した前記電池モジュール以外の他の前記電池モジュールに流れる還流電流を示す第一の還流電流値を取得し、
   充放電停止後、異常から正常復帰した前記電池モジュールの前記接続部を導通状態にしたと想定し、異常から正常復帰した前記電池モジュールと他の前記電池モジュールとに流れる還流電流を示す第二の還流電流値を推定し、
   前記第一の還流電流値と前記第二の還流電流値とを加算し、異常から正常復帰した前記電池モジュールと他の前記電池モジュールとに流れる電流を示す第一の推定電流値を推定し、
   前記第一の推定電流値のいずれかが、過電流であるか否かを判定する閾値以上の場合、異常から正常復帰した前記電池モジュールの前記接続部を遮断状態のままにし、
   前記第一の推定電流値それぞれが、前記閾値より小さい場合、異常から正常復帰した前記電池モジュールの前記接続部を導通状態にする、
   ことを特徴とする蓄電装置。
2. 請求項１に記載の蓄電装置であって、
   前記制御部は、
   充電開始前で、かつ異常から正常復帰した前記電池モジュールの前記接続部を導通状態にした後、異常から正常復帰した前記電池モジュールと他の前記電池モジュールとに流れる還流電流を示す第三の還流電流値を取得し、
   充電開始前に、充電時に異常から正常復帰した前記電池モジュールと他の前記電池モジュールとに流れる充電電流を示す充電電流値を求め、
   前記第三の還流電流値と前記充電電流値とを加算し、充電時に異常から正常復帰した前記電池モジュールと他の前記電池モジュールとに流れる電流を示す第二の推定電流値を推定し、
   前記第二の推定電流値のいずれかが、前記閾値以上の場合、充電を開始せず、
   前記第二の推定電流値それぞれが、前記閾値より小さい場合、充電を開始する、
   ことを特徴とする蓄電装置。
3. 並列接続された電池モジュールと、
   前記電池モジュールを制御する制御部と、を有する蓄電装置であって、
   前記制御部は、
   充電開始前に、並列接続された前記電池モジュールに流れる還流電流を示す還流電流値を取得し、
   充電開始前に、並列接続された前記電池モジュールに流れる充電電流を示す充電電流値を求め、
   前記還流電流値と前記充電電流値とを加算し、充電時に並列接続された前記電池モジュールに流れる電流を示す推定電流値を推定し、
   前記推定電流値のいずれかが、過電流であるか否かを判定する閾値以上の場合、充電を開始せず、
   前記推定電流値それぞれが、前記閾値より小さい場合、充電を開始する、
   ことを特徴とする蓄電装置。
4. 請求項３に記載の蓄電装置であって、
   前記電池モジュールの電池に直列接続された接続部を有し、
   前記制御部は、
   異常が発生した場合に、異常が発生した前記電池モジュールの前記接続部を遮断状態にし、異常から正常復帰した場合に前記接続部を導通状態にし、
   充電開始前で、かつ異常から正常復帰した前記電池モジュールの前記接続部を導通状態にした後、並列接続された前記電池モジュールに流れる還流電流を示す前記還流電流値を取得し、
   充電開始前に、並列接続された前記電池モジュールに流れる充電電流を示す前記充電電流値を求め、
   前記還流電流値と前記充電電流値とを加算し、充電時に並列接続された前記電池モジュールに流れる電流を示す前記推定電流値を推定し、
   前記推定電流値のいずれかが、過電流であるか否かを判定する前記閾値以上の場合、充電を開始せず、
   前記推定電流値それぞれが、前記閾値より小さい場合、充電を開始する、
   ことを特徴とする蓄電装置。
   

Images