JP7125044B2 - 電池装置、故障監視システム、及び電池の電圧出力方法 - Google Patents
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Description
複数の電池を直列接続した電池装置は、複数の電池の一つに断線等の故障が生ずると、電池装置から電圧が出力されなくなる。
前記複数の電池に対応して設けられた複数の故障検出器が、直列接続された前記複数の電池のそれぞれの故障を検出し、
前記複数の電池のうちの少なくとも1つの電池の故障を、故障した電池に対応する前記故障検出器が検出した場合に、前記故障検出器が前記故障した電池に並列に接続されたスイッチを導通状態とする、電池の電圧出力方法である。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態の電池装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、電池装置1は直列接続されたn個の電池10~30、電池10~30のそれぞれに対して設けられたn個の故障検出器11~31、電池10~30のそれぞれに対して設けられ、電池と並列に接続されたn個のスイッチ12~32、及びn個のダイオード13~33を備えている。n個のダイオード13~33は設けなくともよい。なお、スイッチを半導体チップ内に形成した場合は寄生ダイオードとして形成することもできる。
図3は電池20が故障した場合の第1の実施形態の電池装置の電池の電圧出力動作を説明するためのブロック図である。
電池10は正常なので、故障検出器11はスイッチ12をオフ状態に維持し、電池10は電圧V1を電池20に対して出力する。電池20は断線等により故障しており、故障検出器11は電池20の故障を検出して、スイッチ22をオン状態として、電池20の端子間を短絡状態とする。すると、電池20と接続される次の段の不図示の電池は、電圧V1が入力され、電圧V1に電圧ΔVを加えた電圧V2(=V1+ΔV)を出力する。こうして、電池20が故障しても、電池10~30は直列接続状態が維持され、電池30は、電圧Vn-2が入力され、電圧Vn-2に電圧ΔVを加えた電圧Vn-1(=Vn-1+ΔV)を出力する。電池20が正常な状態に比べると、電池30から出力される電圧は電圧Vnから電圧Vn-1となり、電圧ΔV分だけ低くなるが、出力される電圧が0Vになることはない。
図4は、第1の実施形態の電池装置にDC-DCコンバータ40を接続した、本発明の第2の実施形態の電池装置を示すブロック図である。図4において、図1の電池装置と同一構成部材については同一符号を付して説明を省略する。
図4に示すように、電池装置1Aは、直列接続した電池10~30の最終段の電池30の出力端子側にDC-DCコンバータ40が接続されている。本実施形態の電池装置1Aは電池30から出力される電圧をDC-DCコンバータ40で電圧変換して出力する。電池10~30が、例えば、ゼーベック素子を用いた熱電池である場合、最終段の電池30から出力される電圧が低く、最終段の電池30の出力端子を直接機器に接続できない場合がある。このような場合、本実施形態の電池装置によれば、最終段の電池30の出力端子をDC-DCコンバータ40を介して機器に接続することで、機器の動作に適する電圧に変換して機器を動作させることができる。電池装置1Aは機器の一部として含まれてもよい。また、DC-DCコンバータ40を機器の一部として、電池装置1と、DC-DCコンバータ40を含む機器とを別体としてもよい。
図5は、第1の実施形態の電池装置に故障監視装置50を接続した、本発明の第3の実施形態の電池装置を示すブロック図である。図5において、図1の電池装置と同一構成部材については同一符号を付して説明を省略する。
図5に示すように、電池装置1Bは、故障検出器11~31が故障監視装置50に接続される。故障検出器11~31のうち故障を検出した故障検出器は、検出信号をスイッチに検出信号を送ってスイッチをオン状態とするとともに、検出信号を故障監視装置50に送る。故障監視装置50は、電池10~30の内、どの電池が故障したかを記憶する。故障監視装置50は、必要に応じて、電池装置1Bの管理者に液晶表示装置の表示画面にどの電池が故障したかを表示する等で報知する。また、故障監視装置50がスマートフォン等の通信端末と通信可能な通信部を備え、故障監視装置50が電池10~30の内、どの電池が故障したかを通信端末に送信して報知するようにしてもよい。なお、故障監視装置50は、電池装置1Bの電池30に接続され、電圧が供給される機器の電圧の低下許容レベルであれば、電池10~30の故障の数が一定数に達するまで報知しないように設定されてもよい。例えば、故障監視装置50は電池10~30のうち、1つが故障しても報知しないが、一定値以上、例えば、3個以上故障した場合は報知を行うようにすることができる。
図6は、本発明の第4の実施形態の故障監視システムの構成を示すブロック図である。
故障監視システム100は、図5に示したm個の電池装置1B-1~1B-m、m個の電池装置1B-1~1B-mの最終段の電池30に接続されるm個の電池利用装置2-1~2-m、ネットワーク3、ネットワーク3を介して電池装置1B-1~1B-mと接続される故障情報管理センター装置4、故障情報管理センター装置4と接続されるサービス管理センター装置5、及びサービス管理センター装置5と接続されるサービス端末6-1~6-3を含んでいる。電池利用装置2-1~2-mのそれぞれは、図4に示した、電池10~30の最終段の電池30の出力端子側に接続されるDC-DCコンバータ40を含んでいてもよい。
また、サービス要員は、修理を行う電池装置が複数ある場合に、効率的に修理を行うことができるように、距離的に近い場所に配置された電池装置をまとめて修理できるようにスケジュールを組むこともできる。
以上説明した各実施形態の電池装置は、ゼーベック素子を用いた熱電池を用いる場合、自動車のエンジンまわり、工場に排熱パイプ等の熱源に設置することができる。
例えば、電池10~30は、ゼーベック素子等の熱電素子を用いた熱電池の代わりに、太陽電池、蓄電池等を用いることができる。また、故障検出器はコンパレータに限定されず他の電圧低下検出器を用いてもよい。
スイッチ12はMOSトランジスタの代わりにバイポーラトランジスタで構成されてもよい。
2-1~2-m 電池利用装置
3 ネットワーク
4 こしょう情報管理センター装置
5 サービス管理センター装置
6-1~6-3 サービス端末
10~30 電池
11~31 故障検出器
12~32 スイッチ
13~33 ダイオード
40 DC-DCコンバータ
50 故障監視装置
Claims (5)
- 直列接続された複数の電池と、
該複数の電池に対して、それぞれ並列に接続された複数の故障検出器と、
前記複数の電池に対して、それぞれ並列に接続された複数のスイッチと、
前記複数の電池にそれぞれ並列に接続される複数のダイオードと、を備え、
前記複数の電池の各電池は、熱電素子を用いた熱電池であり、
前記故障検出器は、対応する前記電池により生ずる電圧を検出するコンパレータであり、
前記故障検出器は、対応する前記電池の故障を検出した場合に、故障した電池に対応する前記スイッチを導通状態とする、電池装置。 - 前記直列接続された複数の電池の出力側に接続されたDC-DCコンバータを備えた、請求項1に記載の電池装置。
- 前記複数の故障検出器からの故障検出信号を受け、故障した電池を検出する故障監視装置を備えた、請求項1又は請求項2に記載の電池装置。
- 請求項3に記載の電池装置の複数と、複数の該電池装置とネットワークを介して接続され、前記故障監視装置から出力される検出信号に基づいて、故障が生じた電池と故障が生じた電池を含む電池装置とを管理する故障情報管理センター装置と、該故障情報管理センター装置と接続され、該故障情報管理センター装置から送信される情報に基づいて修理が必要な電池装置と電池を特定して修理を指示するサービス管理センター装置と、を備えた故障監視システム。
- 直列接続された複数の電池を備えた電池装置の電池の電圧出力方法であって、
前記電池装置は、前記複数の電池に対して、それぞれ並列に接続された複数の故障検出器と、前記複数の電池に対して、それぞれ並列に接続された複数のスイッチと、前記複数の電池にそれぞれ並列に接続される複数のダイオードと、を備え、前記複数の電池の各電池は、熱電素子を用いた熱電池であり、前記故障検出器は、対応する前記電池により生ずる電圧を検出するコンパレータであり、
前記複数の故障検出器が、直列接続された前記複数の電池のそれぞれの故障を検出し、
前記複数の電池のうちの少なくとも1つの電池の故障を、故障した電池に対応する前記故障検出器が検出した場合に、前記故障検出器が前記故障した電池に並列に接続された前記スイッチを導通状態とする、電池の電圧出力方法。
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