JP7006234B2 - 放電制御装置、蓄電システム及び蓄電素子の放電制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、放電制御装置、蓄電システム及び蓄電素子の放電制御方法に関する。

携帯電話、自動車等の様々な機器に、充放電可能な蓄電素子が使用されている。中でも電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の電気エネルギーを動力源とする移動体は、大きなエネルギーを必要とするため、複数の蓄電素子を備える大容量の蓄電モジュールを搭載している。

蓄電モジュールを搭載する移動体は、通常予見される使用形態ではない特異な状況において、異常が検出される場合がある。例えば、高エネルギー密度を有する電池において、電池の内部短絡や外部短絡に起因し異常発熱を生じる可能性がある。また、移動体の衝突時に、蓄電素子に他の物体が当接することによって蓄電素子が損傷して短絡し、漏電により乗員の救出作業に支障をきたす可能性がある。

このため、車両（移動体）の衝突時に、電池（蓄電素子）を急速に放電して安全を確保することが提案されている。国際公開ＷＯ２０１４／０５７５３８Ａ１号公報には、車両の衝突を検知して電池を放電する場合、電池の充電状態が過放電とならない所定値以下となったときに電池の放電を停止することで、損傷のない電池を再利用可能とすることが開示されている。米国公開２０１６／０３７７６６７Ａ１号公報には、短絡を迅速に検出する技術が開示されている。

このように、車両の衝突や電池の異常を検知した場合に、直ぐに蓄電素子を放電することによって電池を安全化させる試みはあるものの、車両の損傷が軽微であったとしても車両の走行機能が喪失してしまう。このため、車両を自走させて事故現場から移動することが困難となり、他の走行車両が追突する等の二次災害を引き起こす可能性がある。

国際公開ＷＯ２０１４／０５７５３８Ａ１号 米国公開２０１６／０３７７６６７Ａ１号

本発明は、移動体の緊急時に移動体を安全に停止可能とする放電制御装置、蓄電システム及び蓄電素子の放電制御方法を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係る放電制御装置は、移動体に駆動エネルギー源として搭載され、複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールに接続され、前記蓄電素子を前記移動体の駆動が可能な第一蓄電量になるまで強制放電させる第一放電制御部と、前記蓄電素子を前記第一蓄電量まで放電させた後に前記移動体が停止した場合に、前記蓄電素子を前記第一蓄電量よりも低位の第二蓄電量になるまで放電させる第二放電制御部とを備える。

本発明の別の態様に係る蓄電素子の放電制御方法は、複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールを駆動エネルギー源として搭載する移動体の、前記蓄電素子を前記移動体の駆動が可能な第一蓄電量になるまで強制放電させることと、前記蓄電素子を前記第一蓄電量まで放電させた後に前記移動体が停止した場合に、前記蓄電素子を前記第一蓄電量よりも低位の第二蓄電量になるまで放電させることとを備える。

当該放電制御装置及び当該蓄電素子の放電制御方法は、移動体の緊急時に移動体を安全に停止することができる。

本発明の一実施形態の蓄電システムを備える移動体を示す模式図である。 図１の蓄電システムの蓄電モジュールの構成を示す模式的斜視図である。 図２の蓄電モジュールを有する蓄電パックの模式的平面図である。 図１の蓄電システムの放電制御装置の構成を示すブロック図である。 図１の蓄電システムにおける蓄電素子の放電方法の手順を示すフローチャートである。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

本発明に係る放電制御装置の一態様は、移動体に駆動エネルギー源として搭載され、複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールに接続され、前記蓄電素子を前記移動体の駆動が可能な第一蓄電量になるまで強制放電させる第一放電制御部と、前記蓄電素子を前記第一蓄電量まで放電させた後に前記移動体が停止した場合に、前記蓄電素子を前記第一蓄電量よりも低位の第二蓄電量になるまで放電させる第二放電制御部とを備える。

当該放電制御装置は、前記移動体又は前記蓄電素子の異常が検出された場合に、前記蓄電素子を前記移動体の駆動が可能な第一蓄電量になるまで強制放電させる第一放電制御部を備える。そのため、移動体又は蓄電素子の異常時に前記第一放電制御部が前記蓄電素子を前記第一蓄電量まで放電して不安全状態を低減しつつ、移動体を安全な位置まで移動することができる。当該放電制御装置は、前記蓄電素子を前記第一蓄電量まで放電させた後に前記移動体が停止した場合に、前記蓄電素子を前記第一蓄電量よりも低位の第二蓄電量になるまで放電させる第二放電制御部を備える。そのため、移動体を安全な位置まで移動した後に前記蓄電素子をさらに放電することによって、停止した移動体をより安全な状態にすることができる。

当該放電制御装置において、前記第一蓄電量が前記蓄電素子の蓄電容量の５％以上２５％以下であることが好ましい。この構成によれば、蓄電素子の不安全状態を低減でき、且つ移動体の短距離の移動を可能にすることができる。

当該放電制御装置において、前記複数の蓄電素子間の電位差が所定の閾値以上となったことを検知する異常検知部をさらに備えてもよい。この構成によれば、蓄電素子の内部短絡や漏電の蓋然性を示す一部の蓄電素子の電圧降下を検知するので、蓄電素子の放電の必要性をより正確に判断することができる。

当該放電制御装置において、前記第一放電制御部又は前記第二放電制御部が、前記蓄電素子を放電させるために、前記移動体のブレーキと駆動モーターの少なくともいずれかを動作させるよう構成されてもよい。この構成によれば、前記蓄電素子を放電するための構成が比較的簡単であり、且つ蓄電素子を再使用することができる。

当該放電制御装置において、前記第一放電制御部又は前記第二放電制御部が、内部に冷却流体が通る冷却部材を介して前記蓄電素子を短絡させるよう構成されてもよい。この構成によれば、放電により放出される熱エネルギーを冷却流体で奪うことができるので、より迅速な放電が可能である。

本発明に係る蓄電素子の放電制御方法の一態様は、複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールを駆動エネルギー源として搭載する移動体の、前記蓄電素子を前記移動体の駆動が可能な第一蓄電量になるまで強制放電させることと、前記蓄電素子を前記第一蓄電量まで放電させた後に前記移動体が停止した場合に、前記蓄電素子を前記第一蓄電量よりも低位の第二蓄電量になるまで放電させることとを備える。

当該蓄電素子の放電制御方法は、移動体又は蓄電素子の異常時に前記蓄電素子を前記移動体の駆動が可能な第一蓄電量になるまで放電させることで、前記蓄電素子を放電して不安全状態を低減しつつ、移動体を安全な位置まで移動することができる。また、当該蓄電素子の放電制御方法は、前記蓄電素子を前記第一蓄電量まで放電させた後に前記移動体が停止した場合に、前記蓄電素子を前記第一蓄電量よりも低位の第二蓄電量になるまで放電させるので、停止した移動体をより安全な状態にすることができる。

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る蓄電システム１を備える移動体（自動車）Ｖを示す。この移動体Ｖは、例えば電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電機自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電機自動車（ＰＨＥＶ）等の電気自動車とすることができる。また、移動体Ｖは、乗用車に限られず、貨物車であってもよい。

蓄電システム１は、移動体Ｖに駆動エネルギー源として搭載される蓄電モジュール２と、この蓄電モジュール２に接続される放電制御装置３とを備える。

蓄電モジュール２は、図２に示すように、それぞれ複数の蓄電素子４を有する。移動体Ｖの蓄電システム１は、図３に示すように、複数の蓄電モジュール２を有する蓄電パック５を用いてもよい。蓄電モジュール２（蓄電パック５）は、典型的には、移動体Ｖの座席の下に設けられる空間内に収容することができる。

放電制御装置３は、図４に示すように、移動体Ｖ又は蓄電素子４の異常が検出された場合に、蓄電素子４を移動体Ｖの駆動が可能な第一蓄電量になるまで強制放電させる第一放電制御部６と、蓄電素子４を第一蓄電量まで放電させた後に移動体Ｖが停止した場合に、蓄電素子４を第一蓄電量よりも低位の第二蓄電量になるまで放電させる第二放電制御部７と、移動体Ｖ又は蓄電素子４の異常を検出する異常検知部８と、移動体Ｖ作動後の移動体Ｖの停止を検知する停止検知部９と備える。

放電制御装置３は、移動体Ｖ又は蓄電素子４の異常が検出された場合に、第一放電制御部６が蓄電素子４を移動体Ｖの駆動が可能な第一蓄電量になるまで強制放電させる。蓄電素子４を第一蓄電量まで放電して不安全状態を低減しつつ、移動体Ｖの安全な位置までの最低限度の移動を可能とする。これにより、例えば移動体Ｖが路上で交通事故に遭った場合、直ちに蓄電素子４の異常発熱を防止すると共に、移動体Ｖを路肩等に移動させてさらなる追突事故等のリスクを低減することができる。

さらに、放電制御装置３は、蓄電素子４を第一蓄電量まで放電させた後に移動体Ｖが停止した場合に、第二放電制御部７が蓄電素子４を第一蓄電量よりも低位の第二蓄電量になるまで放電させるので、移動体Ｖを安全な場所に移動させた後、蓄電素子４の漏電による感電事故を防止することができる。

第一放電制御部６は、蓄電素子４の蓄電量を算出する手段を有する。具体的には、蓄電素子４（蓄電モジュール２）からの放電電流を積算して残存蓄電量を算出する機構を有することが好ましい。つまり、第一放電制御部６は、移動体Ｖの通常の使用時から蓄電素子４の残存蓄電量を把握し、移動体Ｖ又は蓄電素子４の異常が検出時の放電電流をさらに減算して、蓄電素子４の蓄電量が所定の第一蓄電量となった時点で放電（移動体Ｖの通常の機能による電力消費を除く）を停止するよう構成される。

前記第一蓄電量としては、移動体Ｖの僅かな距離の移動（自走）を可能としながら、蓄電素子４が短絡（微短絡、ハードショート）しても異常発熱しない程度の蓄電量が設定される。

具体的には、第一蓄電量の下限としては、蓄電素子４の蓄電容量の５％が好ましく、１０％がより好ましい。一方、第一蓄電量の上限としては、蓄電素子４の蓄電容量の２５％が好ましく、２０％がより好ましい。第一蓄電量を下限以上とすることによって、移動体Ｖを安全な場所まで移動するために十分なエネルギーを確保することができる。また、第一蓄電量を上限以下とすることによって、蓄電素子４の活物質として例えばＮｉＣｏＭｎ（Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎ＝８：１：１）、ＮｉＣｏＡｌ等の比較的発熱しやすい材料を使用する場合に蓄電素子４が損傷して内部短絡しても異常発熱に至ることを抑制することができる。蓄電素子４の活物質として例えばＮｉＣｏＭｎ（Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎ＝１：１：１）、マンガンスピネル等の比較的発熱しにくい材料を使用する場合には、第一蓄電量を例えば蓄電容量の４０％程度としてもよい。

蓄電素子４の蓄電量を満充電状態から第一蓄電量まで低下させるのに要する時間の下限としては、６０秒が好ましく、３００秒がより好ましい。一方、蓄電素子４の蓄電量を第一蓄電量まで低下させるのに要する時間の上限としては、２５分が好ましく、１５分がより好ましい。蓄電素子４の蓄電量を第一蓄電量まで低下させるのに要する時間を前記下限以上とすることによって、放電のための構成をシンプルにすることができる。また、蓄電素子４の蓄電量を第一蓄電量まで低下させるのに要する時間を前記上限以下とすることによって、蓄電素子４の異常発熱、白煙の発生を確実に防止することができる。

前記第二蓄電量は、蓄電素子４に人が感電しても危害が及ばない程度、好ましくは殆ど認識できない程度の電圧に相当する蓄電量とされる。

具体的には、第２蓄電量は、理論的下限である０Ｖに近いほど好ましい。一方、第二蓄電量の上限としては、５０Ｖが好ましい。第二蓄電量を上限以下とすることによって、万一蓄電素子４から漏電して人体に感電した場合にも危険がなく、移動体Ｖの乗員の救護活動等に支障をきたすことを防止することができる。

蓄電素子４の蓄電量を第一蓄電量から第二蓄電量まで低下させるのに要する時間の下限は特に限低されず、放電のための回路（以下、放電回路という）の電気抵抗を可能な限り小さくして蓄電素子４の内部抵抗に依存する時間としてもよい。一方、蓄電素子４の蓄電量を第一蓄電量から第二蓄電量まで低下させるのに要する時間の上限としては、６分が好ましく、４分がより好ましい。蓄電素子４の蓄電量を第一蓄電量から第二蓄電量まで低下させるのに要する時間を前記上限以下とすることによって、救急隊員等の第三者が移動体Ｖに触れる前に放電を完了できる蓋然性が高くなり、感電事故をより確実に防止できる。

第一放電制御部６、第二放電制御部７及び異常検知部８は、独立した制御装置であってもよいが、単一の制御装置によって実現されてもよい。つまり、第一放電制御部６、第二放電制御部７及び異常検知部８は単一又は複数のコンピューターによって実行される異なる制御プログラム、サブプログラム、サブルーチン等であってもよく、それらが混在して記述されていてもよい。

また、第一放電制御部６、第二放電制御部７及び異常検知部８は、それぞれ独自に、例えば放電回路、センサー、スイッチ等の物理的に機能する構成要素を有してもよい。代替的に、移動体Ｖ又は蓄電素子モジュール２との間の信号の入出力インターフェイスを有し、それぞれの物理的な機能を移動体Ｖは蓄電素子モジュール２が有する構成要素によって行うよう構成されてもよい。

例えば、第一放電制御部６又は第二放電制御部７は、蓄電素子４を放電させるために、移動体Ｖのブレーキと駆動モーターとを同時に動作させるよう構成されてもよい。この構成によれば、蓄電素子４を放電するための専用の放電回路が必要ないため、構成が比較的簡単であり、且つ繰り返し使用することができる。

また、第一放電制御部６又は第二放電制御部７は、内部に冷却水が通る冷却部材を介して蓄電素子４を短絡させるよう構成されてもよい。つまり、内部に冷却水が通る冷却部材を放電抵抗として用いる放電回路を用いることによって、放電により放出される熱エネルギーを冷却水で奪うことができるので、迅速な放電を安全に行うことができる。前記冷却部材としては、蓄電素子４を冷却する水冷プレートを用いることができる。つまり、水冷プレートのケーシングに電流を流し、発生する熱を冷却水で奪うことで、安全に蓄電素子４を放電することができる。

第一放電制御部６は、放電を適切な蓄電量で停止する必要があるのに対し、第二放電制御部７は、放電を停止する必要がない。このため、第一放電制御部６は、蓄電素子４を電気負荷又は抵抗体を用いて放電させるよう構成することが好ましい。第二放電制御部７は、蓄電素子４を短絡状態とするよう構成することができる。

第二放電制御部７は、蓄電素子４が温度上昇等を検知して放電する急速放電デバイスを有する場合には、蓄電素子４の急速放電デバイスを強制的に動作させるよう構成されてもよい。

第一放電制御部６及び第二放電制御部７は、複数の蓄電素子４を個別に放電できるよう構成されてもよく、蓄電モジュール２内の複数の蓄電素子４をまとめて放電するよう構成されてもよい。

異常検知部８は、例えばエアバッグ作動のための検出機構等の移動体Ｖが備える機構やセンサーの信号によって移動体Ｖの異常を検知してもよく、独自に移動体Ｖ又は蓄電素子４の異常を検出するために、例えば加速度センサー、衝撃センサー等のセンサーや検出機構を有してもよい。

異常検知部８は、蓄電素子４の異常を検出する検出機構として、複数の蓄電素子４間の電位差を監視する機構を有してもよい。この場合、異常検知部８は、複数の蓄電素子４間の電位差が所定の閾値以上となった場合に蓄電素子４の異常と判定するよう構成されることが好ましい。つまり、異常検知部８は、蓄電素子４の内部短絡や漏電の蓋然性を示す一部の蓄電素子４の電圧降下を検知するよう構成されることで、蓄電素子４の放電の必要性をより正確に判断することができる。

以下、蓄電システム１の例示的な構成について詳述する。

蓄電モジュール２は、図２に示すように、複数の蓄電素子４と、蓄電素子４の間に１つずつ配置される仕切部材１０とを備える。また、蓄電モジュール２は、蓄電素子４及び仕切部材１０を保持する保持部材１１と、複数の蓄電素子４を電気的に接続するバスバー１２と、複数の蓄電素子４を冷却する冷却部材１３とをさらに備える。

各蓄電素子４は、ケース１４の中に、正極板及び負極板をセパレータを介して積層して形成される電極体が電解液に浸漬される状態で封入される。

ケース１４は、例えば金属箔と樹脂フィルムとを接合したラミネートシートから形成される可撓性の袋体であってもよいし、樹脂や金属から形成される堅固な容器であってもよい。図示するように、ケース１４は、強度に優れると共にデッドスペースを小さくできる箱型（直方体形状）の金属製容器であってもよい。

ケース１４には、一対の外部端子（正極外部端子１５及び負極外部端子１６）が設けられる。正極外部端子１５は電極体の正極板に電気的に接続され、負極外部端子１６は、電極体の負極板に電気的に接続される。

電極体としては、平板状の複数の正極板、負極板及びセパレータを積層して形成される積層タイプのものを用いることが、空間効率を向上してエネルギー密度を大きくできることから好ましい。代替的に、電極体として、長尺の正極板、負極板及びセパレータを断面視扁平状に巻回して形成される巻回タイプのものを用いてもよい。

積層タイプの電極体において積層される正極板の枚数は、蓄電素子４を高容量化するために、例えば４０乃至６０枚とすることができる。積層タイプの電極体では、電析による内部短絡を抑制するために、積層方向両側において正極板よりも外側に負極板が配置されることが好ましい。従って、負極板の枚数は、正極板の枚数よりも１枚多いことが好ましい。

電極体の正極板は、導電性を有する箔状乃至シート状の正極基材と、この正極基材の両面に積層される正極活物質層とを有する構成とすることができる。

正極板の正極基材の材質としては、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、導電性の高さとコストとのバランスからアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金が好ましく、アルミニウム及びアルミニウム合金がより好ましい。また、正極基材の形状としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極基材としてはアルミニウム箔が好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金としては、ＪＩＳ－Ｈ４０００（２０１４）に規定されるＡ１０８５Ｐ、Ａ３００３Ｐ等が例示できる。

正極板の正極活物質層は、正極活物質を含むいわゆる合材から形成される多孔性の層である。また、正極活物質層を形成する合材は、必要に応じて導電剤、結着剤（バインダ）、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。

前記正極活物質としては、例えばＬｉ_ｘＭＯ_ｙ（Ｍは少なくとも一種の遷移金属を表す）で表される複合酸化物（Ｌｉ_ｘＣｏＯ_２、Ｌｉ_ｘＮｉＯ_２、Ｌｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_ｘＭｎＯ_３、Ｌｉ_ｘＮｉ_αＣｏ_{（１－α）}Ｏ_２、Ｌｉ_ｘＮｉ_αＭｎ_βＣｏ_{（１－α－β）}Ｏ_２、Ｌｉ_ｘＮｉ_αＭｎ_{（２－α）}Ｏ_４等）、Ｌｉ_ｗＭｅ_ｘ（ＸＯ_ｙ）_ｚ（Ｍｅは少なくとも一種の遷移金属を表し、Ｘは例えばＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖ等を表す）で表されるポリアニオン化合物（ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、Ｌｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_２ＭｎＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｏＰＯ_４Ｆ等）が挙げられる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは他の元素又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。正極活物質層においては、これら化合物の一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。また、正極活物質の結晶構造は、層状構造又はスピネル構造であることが好ましい。

負極板は、導電性を有する箔状乃至シート状の負極基材と、この負極基材の両面に積層される多孔性の負極活物質層とを有する。

負極板の負極基材の材質としては、銅又は銅合金が好ましい。また、負極基材の形状としては、箔が好ましい。つまり、負極板の負極基材としては銅箔が好ましい。負極基材として用いられる銅箔としては、例えば圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。

負極活物質層は、負極活物質を含むいわゆる合材から形成される多孔性の層である。また、負極活物質層を形成する合材は、必要に応じて導電剤、結着剤（バインダ）、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。

負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材質が好適に用いられる。具体的な負極活物質としては、例えばリチウム、リチウム合金等の金属、金属酸化物、ポリリン酸化合物、例えば黒鉛、非晶質炭素（易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素）等の炭素材料などが挙げられる。

前記負極活物質の中でも、正極板と負極板との単位対向面積当たりの放電容量を好適な範囲とする観点から、Ｓｉ、Ｓｉ酸化物、Ｓｎ、Ｓｎ酸化物又はこれらの組み合わせを用いることが好ましく、Ｓｉ酸化物を用いることが特に好ましい。なお、ＳｉとＳｎとは、酸化物にした際に、黒鉛の３倍程度の放電容量を持つことができる。

セパレータは、電解液が浸潤するシート状乃至フィルム状の材料から形成される。セパレータを形成する材料としては、例えば織布、不織布等を用いることもできるが、典型的には多孔性を有するシート状乃至フィルム状の樹脂が用いられる。このセパレータは、正極板と負極板とを隔離すると共に、正極板と負極板との間に電解液を保持する。

このセパレータの主成分としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－酢酸ビニル共重合体、エチレン－メチルアクリレート共重合体、エチレン－エチルアクリレート共重合体、塩素化ポリエチレン等のポリオレフィン誘導体、エチレン－プロピレン共重合体等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートや共重合ポリエステル等のポリエステルなどを採用することができる。中でも、セパレータの主成分としては、耐電解液性、耐久性及び溶着性に優れるポリエチレン及びポリプロピレンが好適に用いられる。

セパレータは、両面又は片面（好ましくは正極板に対向する面）に耐熱層又は耐酸化層を有することが好ましい。なお、「耐熱層」は、セパレータの熱による破損を防止して、正極板と負極板との短絡をより確実に防止するものを意味する。一方、「耐酸化層」は、高電圧環境下でセパレータを保護するが、セパレータに十分な耐熱性を与えないものを意味する。

セパレータの耐熱層又は耐酸化層は、多数の無機粒子と、この無機粒子間を接続するバインダとを含む構成とすることができる。

無機粒子の主成分としては、例えばアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄等の酸化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレイ、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウムなどが挙げられる。中でも、耐熱層又は耐酸化層の無機粒子の主成分としては、アルミナ、シリカ及びチタニアが特に好ましい。

電極体と共にケース１４に封入される電解液としては、蓄電素子に通常用いられる公知の電解液が使用でき、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、又はジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネートを含有する溶媒に、リチウムヘキサフルオロホスフェート（ＬｉＰＦ_６）等を溶解した溶液を用いることができる。

仕切部材１０は、蓄電素子４間に配置され、いずれかの蓄電素子４が通常の使用状態ではないが、移動体Ｖの衝突事故等で損傷して内部短絡により過熱状態となった場合に、隣接する蓄電素子４が加熱されて連鎖的に過熱状態に陥ることを防止する。

仕切部材１０としては、例えばマイカ集成材、真空断熱材（多孔性の芯材を収容する袋体の内部を真空引きしたもの）等の熱伝導率が小さい板状乃至シート状の材料が用いられる。また、仕切部材１０は、絶縁性を有することが好ましい。

保持部材１１は、複数の蓄電素子４、複数の仕切部材１０及び冷却部材１３を保持する。この保持部材１１は、例えばラック状、フレーム状、ボックス状等の構成とすることができる。

保持部材１１は、複数の蓄電素子４を互いの長側面が対向するよう並べ、蓄電素子４の長側面間に仕切部材１０を配置するよう保持することが好ましい。また、保持部材１１は、図２に示すように蓄電素子４の仕切部材１０に対向する面（長側面）とは異なる面に隣接するよう冷却部材１３を保持することが好ましい。

保持部材１１は、蓄電素子４及び仕切部材１０を配列方向に圧迫して保持することが好ましい。蓄電素子４及び仕切部材１０を圧迫保持するための構成としては、例えば、図示するように蓄電素子４を圧迫する圧迫板１７を押し込みボルト１８によって押圧する構成、ばね等の弾性部材を用いる構成等を採用することができる。このように、蓄電素子４及び仕切部材１０を圧迫保持することで、蓄電素子４及び仕切部材１０間にデッドスペースを形成せず、当該蓄電モジュール２のエネルギー密度を大きくすることができると共に、個々の蓄電素子４及び仕切部材１０を保持しないでよいことから保持部材１１の構成を簡素化することができる。

バスバー１２は、蓄電素子４の正極外部端子１５と隣接する蓄電素子４の負極外部端子１６とを接続し、複数の蓄電素子４を電気的に直列に接続してもよい。バスバー１２は、複数の蓄電素子４を並列に接続してもよい。

冷却部材１３は、複数の蓄電素子４に隣接するよう、複数の蓄電素子４の配列方向に延びるよう配置され、各蓄電素子４の熱を奪う。この冷却部材１３は、蓄電素子４を冷却して、通常の使用状態で蓄電素子４に熱が蓄積されることを抑制する。

また、この冷却部材１３は、第一放電制御部６又は第二放電制御部７が蓄電素子４を放電する際に、蓄電素子４を短絡させる導電体として利用するために、不図示の配線が接続されてもよい。

冷却部材１３は空冷式のものでもよいが、特に蓄電素子の放電時に熱を効率よく蓄電モジュール２の外に移動させられるよう、内部に冷却水等の冷媒が通されるよう構成されるものが好ましい。

冷却部材１３と各蓄電素子４との間には、隙間の形成を防止して熱伝導を効率化するために、例えば樹脂、ゲル等から形成される伝熱シートを配置してもよい。

蓄電システム１では、放電制御装置３を用いて、本発明の一実施形態に係る蓄電素子の放電制御方法を実施することができる。

当該放電制御方法は、図５に示すように、移動体Ｖ及び蓄電素子４の異常を検出すること（ステップＳ１：異常検出工程）と、移動体Ｖの異常又は蓄電素子４の異常が検出された場合に蓄電素子４を移動体Ｖの駆動が可能な第一蓄電量になるまで強制放電させること（ステップＳ２：第一放電工程）と、蓄電素子４を第一蓄電量まで放電させた後に移動体Ｖの停止を検出すること（ステップＳ３：停止検出工程）と、移動体が停止した場合に蓄電素子４を第一蓄電量よりも低位の第二蓄電量になるまで放電させること（ステップＳ４：第二放電工程）とを備える。

ステップＳ１の異常検出工程では、異常検知部８によって、移動体Ｖの異常又は蓄電素子４の異常の発生の有無を監視する。

なお、移動体Ｖの異常としては、移動体の衝突事故等の蓄電モジュール２を損傷し得るような事象が例示される。このため、移動体Ｖの負の加速度（減速）が一定の閾値を超える場合、移動体Ｖの前部に一定の力が作用する場合等に、移動体Ｖの異常と判断することができる。このような移動体Ｖの異常の検出は、異常検知部８が移動体Ｖの検出機構の検出信号を受け取ることによって検知してもよい。

また、蓄電素子４の異常としては、蓄電素子４に内部短絡、外部短絡又は漏電が発生している蓋然性が高い事象が例示される。このため、内部短絡又は漏電が発生した蓄電素子４の電圧が他の蓄電素子４の電圧よりも急激に降下することで生じる蓄電素子４間の電圧差を監視し、蓄電素子４間の電圧差が一定の閾値（例えば１００ｍＶ）を超える場合に、蓄電素子４の異常と判断することができる。また、例えば蓄電素子４の内圧、温度等によって、蓄電素子４の異常を判定してもよい。

ステップＳ２の第一放電工程では、第一放電制御部６によって、蓄電素子４を前記第一蓄電量まで放電する。具体例としては、蓄電素子４を専用の放電回路（例えば正極外部端子１５及び負極外部端子１６間を冷却部材１３等を介して短絡させる回路）に接続するスイッチの開閉により蓄電素子４を放電することができる。

ステップＳ３の停止検出工程では、前記第一放電工程の後の移動体Ｖの完全な停止を確認する。具体的には、パーキングプレーキを作動したことで判断する。なお、前記第一放電工程終了後に、移動体Ｖが所定の猶予時間以上移動しない場合、及び移動体Ｖが移動してから所定の停止時間以上停止した場合に移動体Ｖが完全に停止したと判断することもできる。

前記第一放電工程終了後の移動及び停止により停止を検出する場合の前記猶予時間の下限としては、２分が好ましく、３分がより好ましい。一方、猶予時間の上限としては、１０分が好ましく、８分がより好ましい。猶予時間を前記下限以上とすることによって、移動体Ｖの運転者に移動体Ｖを安全な場所に退避させることに思い至るまでの十分な時間的猶予を与えられる。また、猶予時間を前記上限以下とすることによって、救急隊員等の第三者が感電することを効果的に抑制することができる。

前記第一放電工程終了後の移動及び停止により停止を検出する場合の前記停止時間の下限としては、３０秒が好ましく、６０秒がより好ましい。一方、停止時間の上限としては、５分が好ましく、３分がより好ましい。停止時間を前記下限以上とすることによって、移動体Ｖを切り返ししたり、一度道路脇に移動してからさらに安全な場所を探して退避することが可能になる。また、停止時間を前記上限以下とすることによって、救急隊員等の第三者が感電することを効果的に抑制することができる。

ステップＳ４の第二放電工程では、第二放電制御部７によって、蓄電素子４を前記第二蓄電量まで放電する。具体例としては、第一放電制御部６は、蓄電素子４の正極外部端子１５と負極外部端子１６との間を短絡したり、移動体Ｖの駆動モーターとブレーキとを同時に動作させたりすることができる。

以上のように、当該放電制御方法は、移動体Ｖ又は蓄電素子４の異常が検出された場合に、蓄電素子４を第一蓄電量まで放電して不安全状態を低減しつつ、移動体Ｖの安全な位置までの最低限度の移動を可能とする。これにより、蓄電素子４の異常発熱を防止すると共に、移動体Ｖを移動して他の移動体の事故を防止することができる

さらに、当該放電制御方法は、第一放電工程後に移動体Ｖが停止した場合に、蓄電素子４を第二蓄電量まで放電させるので、蓄電素子４の漏電による感電事故を防止することができる。

［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
上記実施形態において、放電制御装置３は蓄電モジュール２に接続される（移動体Ｖに搭載される）構成としたが、これに限定されない。放電制御装置は、遠隔監視装置であってもよい。放電制御装置は、遠隔地に設置されるサーバ（例えば、クラウドコンピュータ）と、移動体に搭載されるセルモニタリングユニット（ＣＭＵ）を含むバッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）とにより実現されてもよい。

本発明に係る放電制御装置及び蓄電システム並びに蓄電素子の放電制御方法は、例えば電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の車両に特に好適に利用することができる。

１ 蓄電システム
２ 蓄電モジュール
３ 放電制御装置
４ 蓄電素子
５ 蓄電パック
６ 第一放電制御部
７ 第二放電制御部
８ 異常検知部
９ 停止検知部
１０ 仕切部材
１１ 保持部材
１２ バスバー
１３ 冷却部材
１４ ケース
１５ 正極外部端子
１６ 負極外部端子
１７ 圧迫板
１８ 押し込みボルト
Ｖ 移動体

Claims (7)

1. 移動体に駆動エネルギー源として搭載され、複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールに接続され、
   前記移動体又は前記蓄電素子の異常が検出されると、前記蓄電素子を前記移動体の駆動が可能な第一蓄電量になるまで強制放電させる第一放電制御部と、
   前記蓄電素子を前記第一蓄電量まで放電させた後に前記移動体が停止した場合に、前記蓄電素子を前記第一蓄電量よりも低位の第二蓄電量になるまで放電させる第二放電制御部と
   を備える
   放電制御装置。
2. 前記第一蓄電量が前記蓄電素子の蓄電容量の５％以上２５％以下である
   請求項１に記載の放電制御装置。
3. 前記複数の蓄電素子間の電位差が所定の閾値以上となったことを検知する異常検知部をさらに備える
   請求項１又は請求項２に記載の放電制御装置。
4. 前記第一放電制御部又は前記第二放電制御部が、前記蓄電素子を放電させるために、前記移動体のブレーキと駆動モーターの少なくともいずれかを動作させるよう構成される
   請求項１、請求項２又は請求項３に記載の放電制御装置。
5. 前記第一放電制御部又は前記第二放電制御部が、内部に冷却流体が通る冷却部材を介して前記蓄電素子を短絡させるよう構成される
   請求項１、請求項２又は請求項３に記載の放電制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放電制御装置と、
   前記放電制御装置が接続される複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールと
   を備える蓄電システム。
7. 複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールを駆動エネルギー源として搭載する移動体の、前記移動体又は前記蓄電素子の異常を検出することで前記蓄電素子を前記移動体の駆動が可能な第一蓄電量になるまで強制放電させることと、
   前記蓄電素子を前記第一蓄電量まで放電させた後に前記移動体が停止した場合に、前記蓄電素子を前記第一蓄電量よりも低位の第二蓄電量になるまで放電させることと
   を備える
   蓄電素子の放電制御方法。
   

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