JP7383814B2 - バッテリーラックの個別放電システム及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリーラックの個別放電システム及び方法に係り、さらに詳しくは、外部負荷への依存なしにバッテリーラックをそれぞれ別々に放電可能なバッテリーラックの個別放電システム及びその方法に関する。
環境破壊、資源枯渇などが深刻な問題として取り上げられることに伴い、エネルギーを蓄え、蓄えられたエネルギーを効率よく活用できるエネルギー貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ；ＥＳＳ）への関心が高まりつつある。エネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ）は、駆動電圧の保持及び効率よいエネルギーの出力のために複数のバッテリーセルを直列にまたは並列に接続してバッテリーモジュールを構成し、複数のバッテリーモジュールを直列にまたは並列に接続して構成した複数のバッテリーラック（ｒａｃｋ）を備える。
エネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ）は、一般に、電力変換装置（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）により電力の需要が高い昼間には電力の放電が行われ、電力の需要が低い夜間に電力の充電が行われる受動的なシステムである。
このように、外部装置（例えば、ＰＣＳ）により充／放電が行われる受動的なシステムは、エネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ）の充電状態（ＳＯＣ）が満充電の状態、あるいは、過充電の状態で電力変換装置（ＰＣＳ）による放電を行うことができなければ、高い電圧状態で待ち続けてしまうような状況が生じる。このような状況は、エネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ）を構成するバッテリーセルの寿命の低下、膨らみなどといった安全問題を引き起こす原因となる虞がある。
韓国特許第１５６３０７５号公報
本発明は、上述した諸不都合を解決するために案出されたものであり、その目的は、放電が必要な状況で外部負荷（装置）に依存せずともエネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ）を構成するバッテリーラック別にそれぞれ別々に放電できるようにするバッテリーラックの個別放電システム及びその方法を提供するところにある。
本発明に係るバッテリーラックをそれぞれ別々に放電するバッテリーラックの個別放電システムは、並列に接続された少なくとも２以上のバッテリーラックと、前記バッテリーラック別に配備されたバッテリー管理システム（ＢＭＳ）であって、当該バッテリーラックに異常状況が生じたことが感知されれば、所定の単独放電条件を満たしているか否かを順次に判断して、その判断結果に基づいて、当該バッテリーラックが単独で放電動作を行うように制御するバッテリー管理システム（ＢＭＳ）と、前記バッテリーラック別に配備されたバッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）であって、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）の制御に従って、前記バッテリーラックを外部負荷との接続から内部負荷との接続へと切り替えて、前記内部負荷により単独にて放電動作を行うようにするバッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）と、を備えてなる。
具体的に、前記バッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）は、前記バッテリーラックと外部負荷に接続された正の端子（ＤＣ Ｌｉｎｋ 正（＋）端子）との間に接続された主コンタクター（Ｍａｉｎ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）であって、前記バッテリーラックから前記外部負荷への主放電経路を形成する主コンタクター（Ｍａｉｎ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）と、所定の大きさのプレチャージ抵抗が直列に接続されており、前記主コンタクターに並列に接続されたプレチャージコンタクター（Ｐｒｅ－ｃｈａｒｇｅ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）であって、前記バッテリーラックから前記外部負荷への副放電経路を形成するプレチャージコンタクター（Ｐｒｅ－ｃｈａｒｇｅ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）と、前記主コンタクター及び前記プレチャージコンタクターに直列に接続された電流センサーであって、前記バッテリーラックから前記主放電経路及び前記副放電経路を介して流れる電流の大きさをセンシングする電流センサーと、一方の端は前記主コンタクターに並列に接続されるが、その他方の端には外部負荷からバッテリーラックへの充電経路に接続される第１の端子が形成されて、前記第１の端子の接続状態に応じて、前記バッテリーラックから放電される電流を消費する内部負荷と、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）の制御に従って、前記充電経路の上に構成された第２の端子から前記第１の端子へと位置をスイッチング制御して、前記バッテリーラックから内部負荷への単独放電経路を形成するスイッチと、を備えてなることを特徴とする。
一方、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）は、一定の周期おきにバッテリーラックの電圧を測定するラック電圧測定部と、他のバッテリーラックのバッテリー管理システム（ＢＭＳ）との通信を接続する通信部と、前記ラック電圧測定部において測定したラック電圧及び前記通信部を介して受け渡された他のバッテリーラックのラック電圧に基づいて、当該バッテリーラックの放電が必要な異常状況が生じたか否かを感知する異常状況感知部と、前記異常状況感知部により異常状況が生じたことが感知されれば、現在のバッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第１の放電条件を満たしているか否かを判断する第１の放電条件判断部と、前記第１の放電条件判断部において第１の放電条件を満たしていると判断されれば、現在のバッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第２の放電条件を満たしているか否かを判断する第２の放電条件判断部と、前記第２の放電条件判断部において第２の放電条件を満たしていると判断されれば、現在のバッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第３の放電条件を満たしているか否かを判断する第３の放電条件判断部と、前記第３の放電条件判断部において第３の放電条件を満たしていると判断されれば、前記バッテリーラックが前記外部負荷からは分離され、前記内部負荷に接続されるように前記主コンタクター、前記プレチャージコンタクター及び前記スイッチの接続状態を制御する接続状態制御部と、を備えてなる。
具体的に、前記第１の放電条件判断部は、前記ラック電圧測定部において測定されたラック電圧が所定の電圧異常基準値以上であるか否かを感知して、前記所定の電圧異常基準値以上である場合、この旨を示す電圧異常信号を出力する電圧異常感知部と、前記電圧異常感知部から電圧異常信号が出力されれば、その時点から電圧異常状態が属する時間を測定する電圧異常持続時間測定部と、前記電圧異常持続時間測定部において測定される電圧異常状態の持続時間が所定の持続時間基準値以上であるか否かを比較して、前記所定の持続時間基準値以上である場合、現在のバッテリーラックが第１の放電条件を満たしている状態である旨を示す第１の充足信号を出力する電圧異常持続有無判断部と、を備えてなることを特徴とする。
一方、前記接続状態制御部は、前記バッテリーラックが前記外部負荷により充／放電動作を行う第１の動作モード状態では、前記プレチャージコンタクター及び前記主コンタクターをこの順に閉（ｃｌｏｓｅ）状態に制御し、前記スイッチを前記第２の端子に位置させて、前記バッテリーラックを前記外部負荷と接続することを特徴とする。
一方、前記接続状態制御部は、前記第３の放電条件判断部において第３の放電条件を満たしていると判断すれば、前記プレチャージコンタクター及び前記主コンタクターを両方とも開（ｏｐｅｎ）状態に制御し、前記スイッチを前記第１の端子に位置させて、前記バッテリーラックと前記外部負荷とを分離しながら、前記内部負荷への単独放電経路が形成されるようにすることを特徴とする。
ここで、前記第２の放電条件判断部における第２の放電条件は、現在のバッテリーラックが、前記外部負荷による充／放電動作がない状態であることを特徴とする。
一方、前記第３の放電条件判断部における第３の放電条件は、前記内部負荷の損傷がなく、前記主コンタクター及び前記プレチャージコンタクターの融着がない状態を含むことを特徴とする。
本発明に係るバッテリーラックの個別放電方法は、並列に接続された他のバッテリーラックとのデータのやり取りのための通信を接続する通信接続ステップと、前記バッテリーラックが外部負荷と接続されて、前記外部負荷により充／放電動作を行う第１の動作モードで動作する第１の動作モード動作ステップと、一定の周期おきに前記バッテリーラックの電圧を測定するラック電圧測定ステップと、前記ラック電圧測定ステップにおいて測定したラック電圧データと前記通信接続された他のバッテリーラックのラック電圧データに基づいて、当該バッテリーラックに放電が必要な異常状況が生じたか否かを感知する異常状況感知ステップと、前記異常状況感知ステップにおいて前記バッテリーラックに異常状況が生じたことが感知されれば、現在のバッテリーラックが内部負荷により単独で放電する第２の動作モードで動作するための所定の単独放電条件を満たしているか否かを判断する単独放電条件充足有無判断ステップと、前記単独放電条件充足有無判断ステップにおいて現在のバッテリーラックが単独放電条件を満たしている状態であると判断されれば、前記バッテリーラックが前記内部負荷により単独で放電する第２の動作モードに切り換える第２の動作モード動作ステップと、を含んでなる。
具体的に、前記単独放電条件充足有無判断ステップは、現在のバッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第１の放電条件を満たしているか否かを判断する第１の放電条件判断ステップと、前記第１の放電条件を満たしていると判断されれば、前記バッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第２の放電条件を満たしているか否かを判断する第２の放電条件判断ステップと、前記第２の放電条件を満たしていると判断されれば、前記バッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第３の放電条件を満たしているか否かを判断する第３の放電条件判断ステップと、を含んでなる。
ここで、前記第１の放電条件判断ステップは、前記ラック電圧測定ステップにおいて測定されたラック電圧が所定の電圧異常基準値以上であるか否かを感知する電圧異常感知ステップと、前記電圧異常感知ステップにおいて感知された時点から電圧異常状態が続く時間を測定する電圧異常持続時間測定ステップと、前記電圧異常持続時間測定ステップにおいて測定される電圧異常持続時間が所定の持続時間基準値以上であるか否かを比較して、前記所定の持続時間基準値以上である場合、現在のバッテリーラックが所定の単独放電条件のうちの第１の放電条件を満たしていると判断する電圧異常持続有無判断ステップと、を含んでなることを特徴とする。
一方、前記第１の動作モード動作ステップは、前記プレチャージコンタクター及び前記主コンタクターを閉（ｃｌｏｓｅ）状態に制御して前記バッテリーラックにおいて前記外部負荷への前記副放電経路及び前記主放電経路を形成し、前記スイッチを第２の端子に位置させて前記外部負荷から前記バッテリーラックへの充電経路を形成することからなることを特徴とする。
一方、前記第２の動作モード動作ステップは、前記プレチャージコンタクター及び前記主コンタクターを開（ｏｐｅｎ）状態に切り換えて前記副放電経路及び前記主放電経路を遮断し、前記スイッチを第１の端子に位置させて前記バッテリーラックを前記外部負荷から分離しながら、前記バッテリーラックから前記内部負荷への単独放電経路を形成することからなることを特徴とする。
一方、前記第２の放電条件判断ステップにおける第２の放電条件は、現在のバッテリーラックが、前記外部負荷による充／放電動作がない状態であることを特徴とする。
一方、前記第３の放電条件判断ステップにおける第３の放電条件は、前記内部負荷の損傷がなく、前記主コンタクター及び前記プレチャージコンタクターの融着がない状態を含むことを特徴とする。
本発明は、バッテリーラックに放電が必要な異常状況が生じた状態で、外部負荷への依存なしに内部負荷による単独放電を可能にして異常状況を解消することができて、上記の異常状況により生じ得る非正常的な問題を防ぐことができる。なお、バッテリーラックの個別放電を行うことで、並列に接続されたバッテリーラック同士の電圧状態のバランスを取ることができて、バッテリーラック及び全体のシステムの効率性を高めることができる。
本発明に係るシステムの全体的な構成を示す図である。 バッテリーラックが外部負荷により充／放電する第１の動作モードで動作する状態を示す図である。 バッテリーラックが内部負荷により放電する第２の動作モードで動作する状態を示す図である。 本発明に係るバッテリー管理システム（ＢＭＳ）の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明に係るバッテリーラックの個別放電方法を概略的に示すフローチャートである。
以下では、添付図面に基づいて、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施形態について詳しく説明する。しかしながら、本発明は、種々の異なる形態に具体化可能であり、したがって、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。なお、図中、本発明を明確に説明するために、説明とは無関係な部分は省略し、明細書の全般に亘って、類似の部分には類似の図面符号を付している。
以下、添付図面に基づいて、本発明について詳述する。
１．本発明に係るバッテリーラックの個別放電システム
図１は、本発明に係るバッテリーラックの個別放電システムの全体的な構成を概略的に示す図である。同図を参照すると、本発明に係るシステムは、外部負荷への依存なしにバッテリーラックの状態に応じてそれぞれ別々に放電できるようにしたものであって、以下の構成要素を備えていてもよい。
１．１．バッテリーラック１００
バッテリーラックは、少なくとも一つ以上のバッテリーモジュール１１０が直／並列に接続されて構成されてもよい。本発明に係るシステムは、少なくとも二つ以上のバッテリーラック１００が並列に接続された状態に構成される。
１．２．バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）２００
バッテリー管理システム（ＢＭＳ）は、各バッテリーラック１００別に配備されて当該バッテリーラックに異常状況が生じたことが感知されれば、所定の単独放電条件を満たしているか否かを順次に判断して、その判断結果に基づいて、バッテリーラックの単独放電動作が行われるように後述するバッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）を制御する構成要素である。
図４を参照すると、本発明に係るバッテリー管理システム（ＢＭＳ）は、下記のような構成要素を備えていてもよい。
ア．ラック電圧測定部２１０
ラック電圧測定部２１０は、一定の周期おきにバッテリーラック１００の電圧を測定する構成要素である。例えば、バッテリーラック１００を構成するバッテリーモジュール１１０の電圧を測定し、これらに基づいて、ラック電圧を測定するなどの周知の方式を用いてバッテリーラック１００のラック電圧を測定することができる。
イ．通信部２２０
通信部２２０は、他のバッテリーラック１００のバッテリー管理システム２００と通信を接続する構成要素であって、前記通信部２２０を介してバッテリーラック１００のラック電圧データを他のバッテリーラック１００のバッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００に引き渡すことができ、他のバッテリーラック１００のラック電圧データを受け渡されることができる。
ウ．異常状況感知部２３０
異常状況感知部２３０は、前記電圧測定部２１０において測定された当該バッテリーラックのラック電圧データ及び前記通信部２２０を介して取得した他のバッテリーラックのラック電圧データに基づいて、当該バッテリーラック１００に異常状況が生じたか否かを感知する構成要素であって、下記のような細部的な構成要素を備えていてもよい。
ここで、異常状況とは、バッテリーラックの過充電状態、バッテリーラック間のバラツキの発生状態などをはじめとするバッテリーラックの放電が必要な状況を意味する。
Ａ）過充電状態判断部２３２
過充電状態判断部２３２は、前記ラック電圧測定部２１０において測定したラック電圧と所定の過充電基準値とを比較して、その比較結果に基づいて、バッテリーラックが過充電状態であるか否かを判断することができる。
比較の結果、前記バッテリーラックのラック電圧が所定の過充電基準値以上である場合、前記バッテリーラックが過充電状態であると判断し、この旨を示す過充電状態信号を出力することができる。
これに対し、前記バッテリーラックのラック電圧が所定の過充電基準値未満であれば、前記バッテリーラックが過充電状態であると判断しない。
Ｂ）ラックバラツキ発生判断部２３４
ラックバラツキ発生判断部２３４は、前記ラック電圧測定部２１０において測定した当該バッテリーラックのラック電圧と前記通信部２２０を介して受け取った他のバッテリーラックのラック電圧とを比較して、その比較結果に基づいて、当該バッテリーラックが他のバッテリーラックよりも高い電圧状態であるか否かを判断することができる。
比較の結果、当該バッテリーラックのラック電圧が他のバッテリーラックのラック電圧よりも所定のバラツキ基準値以上であれば、当該バッテリーラックのラック電圧が他のバッテリーラックのラック電圧よりも高い状態であるが故に放電が必要なラックバラツキ発生状態であると判断し、この旨を示すラックバラツキ発生信号を出力することができる。
これに対し、当該バッテリーラックのラック電圧が他のバッテリーラックのラック電圧と所定のバラツキ基準値以内の差分を有すると、ラックバラツキの発生状態であると判断しない。
一方、バッテリーラックの異常状況の発生を判断する基準は、上述したようなバッテリーラックの過充電状態、バッテリーラック間のバラツキ発生状態の他にも、セルの膨らみの発生有無などバッテリーラックの放電が必要であると判断できる事項であれば、さらに構成することが可能である。
エ.第１の放電条件判断部２４０
第１の放電条件判断部２４０は、前記異常状況感知部２３０から過充電状態信号とラックバラツキ発生信号とのうちのどちらか一方でも出力されれば、現在のバッテリーラック１００の放電が必要な状態であると判断し、バッテリーラックが所定の単独放電条件のうちの第１の放電条件を満たしているか否かを判断する構成要素であって、下記のような細部的な構成要素を備えてなってもよい。
Ａ）電圧異常感知部２４２
電圧異常感知部２４２は、前記ラック電圧測定部２１０において測定されたラック電圧が所定の電圧異常基準値以上であるか否かを感知して、所定の電圧異常基準値以上である場合、この旨を示す電圧異常信号を出力することができる。
Ｂ）電圧異常持続時間測定部２４４
電圧異常持続時間感知部２４４は、前記電圧異常感知部２４２から電圧異常信号が出力されれば、その出力時点から電圧異常状態が続く時間を測定することができる。
Ｃ）電圧異常持続有無判断部２４６
電圧異常持続有無判断部２４６は、前記電圧異常持続時間測定部２４４において測定される電圧異常状態の持続時間が所定の持続時間基準値以上であるか否かを比較して、所定の持続時間基準値以上である場合、この旨を示す第１の充足信号を出力することができる。
このような第１の充足信号が出力されたということは、現在のバッテリーラックが単独放電の要否を判断する条件である単独放電条件のうちの第１の放電条件を満たしている状態であることを示し、第１の充足信号が出力されれば、後述する第２の放電条件判断部２５０において第２の放電条件の充足有無を判断する動作を行う。
オ．第２の放電条件判断部２５０
第２の放電条件判断部２５０は、前述したように、第１の放電条件判断部２４０から第１の充足信号が出力されれば、現在のバッテリーラックが単独放電条件のうちの第２の放電条件を満たしているか否かを判断する動作を行う。
第２の放電条件判断部は、現在のバッテリーラックが外部負荷により充／放電動作中の状態であるか否かを確かめて、第２の放電条件の充足有無を判断することができる。
すなわち、第２の放電条件は、バッテリーラックが外部負荷による使用がない状態であって、これをバッテリーラックが充／放電の動作状態であるどうかをもって判断するのである。外部負荷によるバッテリーラックの充／放電の動作有無を判断する方式としては、例えば、バッテリーラック１００と外部負荷との充／放電経路ａ、ｂ、ｃ上への電流の流れの有無をもって判断する方式が挙げられ、この他にも、外部負荷による充／放電の動作有無を判断できる周知の方式を利用してもよい。
ここで、外部負荷とは、必要に応じて並列に接続されたバッテリーラックに電力を印加し、あるいは、蓄えられた電力を用いる装置のことをいい、例えば、電力変換装置（ＰＣＳ）であってもよい。
このような第２の放電条件判断部２５０は、現在のバッテリーラック１００が、外部負荷による充／放電動作がない状態であると判断されれば、現在のバッテリーラックが単独放電の要否を判断する条件である単独放電条件のうちの第２の放電条件を満たしている状態である旨を示す第２の充足信号を出力する。
カ．第３の放電条件判断部２６０
第３の放電条件判断部２６０は、バッテリーラックが単独放電の要否を判断する条件である単独放電条件のうちの第３の放電条件を満たしているか否かを判断する構成要素であって、これは、第２の放電条件判断部２５０から第２の充足信号が出力される場合、その動作を行う。
前記第３の放電条件は、後述するバッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）３００内に組み込まれた内部負荷３４０の損傷がない状態と、主コンタクター３１０及びプレチャージコンタクター３２０の融着がない状態と、に設定可能である。ここで、コンタクター３１０、３２０が融着状態であるということは、コンタクターの両側の接点が固着された状態であって、前記コンタクター３１０、３２０の開（ｏｐｅｎ）／閉（ｃｌｏｓｅ）の状態を制御する制御信号とは無関係に、コンタクター３１０、３２０の両側の接点が接触されている状態を意味する。
したがって、第３の放電条件判断部２６０は、内部負荷３４０の損傷の有無及びコンタクター３１０、３２０の融着の有無を確かめて、現在のバッテリーラック１００が第３の放電条件を満たしているか否かを判断することができる。
第３の放電条件である内部負荷の損傷有無及びコンタクターの損傷有無を判断する方式は、二つの場合に分けて説明することができる。
＜第１の場合：バッテリー保護ユニットそれ自体に損傷に関する信号がある場合＞
第１の場合、内部負荷３４０の損傷有無の判断は、内部負荷３４０それ自体の故障信号の発生有無をもって行うことができる。この場合、内部負荷３４０は、自体的に故障の発生を報知する信号を与え得る能動型素子からなって、自体的に損傷有無を判断して、損傷があると判断されたとき、この旨を示す故障信号を出力することができる。このため、前記内部負荷３４０からの故障信号の発生有無に応じて、内部負荷３４０の損傷有無を判断することができる。
また、コンタクターの融着有無の判断は、後述する接続状態制御部２７０において主コンタクター３１０とプレチャージコンタクター３２０の開（ｏｐｅｎ）／閉（ｃｌｏｓｅ）を制御する状態と、現在の主コンタクター３１０とプレチャージコンタクター３１０、３２０の開（ｏｐｅｎ）／閉（ｃｌｏｓｅ）状態との一致有無をもって行うことができる。
例えば、接続状態制御部２７０においては、主コンタクター３１０を開（ｏｐｅｎ）状態に制御するが、現在の主コンタクター３１０が閉（ｃｌｏｓｅ）状態である場合、実際に主コンタクター３１０の制御状態が接続状態制御部２７０における制御状態とは異なるため、この場合、コンタクターが融着状態であると判断するのである。
＜第２の場合：バッテリー保護ユニットそれ自体に損傷に関する信号がない場合＞
第２の場合、バッテリーラック１００から放電される電流の流れの有無をもって内部負荷３４０の損傷有無とコンタクター３１０、３２０の融着有無を判断することができる。
例えば、接続状態制御部２７０においてコンタクター３１０、３２０を開（ｏｐｅｎ）状態に制御し、スイッチ３５０を第１の端子に位置させてバッテリーラック１００と内部負荷３４０とが接続されるように制御する状態であるが、コンタクター３１０、３２０とＤＣ Ｌｉｎｋ 正（＋）端子（正の端子ともいう）との間に構成された電流センサー３３０において測定される電流値が所定の基準電流値以上であれば、内部負荷３４０の損傷状態及びコンタクター３１０、３２０の融着状態であると判断することができる。その理由は、次の通りである。スイッチ３５０が第１の端子に位置してバッテリーラック１００と内部負荷３４０とが接続され、コンタクター３１０、３２０が開（ｏｐｅｎ）状態に制御された状態であれば、主コンタクター３１０及びプレチャージコンタクター３２０による外部負荷への放電経路が形成されていない状態であり、バッテリーラック１００から放電される電流は、内部負荷３４０により形成された単独放電経路へと流れることになる。ところが、コンタクター３１０、３２０と外部負荷に接続されたＤＣ Ｌｉｎｋ 正（＋）端子との間に構成された電流センサー３３０において測定された電流値が所定の基準電流値以上であるということは、バッテリーラック１００からの電流が内部負荷３４０による単独放電経路へと正常に流れず、主コンタクター３１０及びプレチャージコンタクター３２０による主／副放電経路へと流れているということを意味するため、このような状態が感知される場合を内部負荷３４０の損傷状態及びコンタクター３１０、３３０の融着状態と判断するのである。第３の放電条件判断部２６０は、上述したような方式を用いて、内部負荷３４０の損傷がなく、コンタクター３１０、３２０の融着がないと判断されれば、この旨を示す第３の充足信号を出力することができる。
一方、第３の放電条件は、内部負荷の損傷及びコンタクターの融着有無の他にも、システムの特性に応じて、バッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）の状態を監視できる項目である限り、さらに構成可能である。
キ．接続状態制御部２７０
接続状態制御部２７０は、前記第３の放電条件判断部２６０における判断結果に基づいて、後述する主コンタクター３１０、プレチャージコンタクター３２０の開（ｏｐｅｎ）／閉（ｃｌｏｓｅ）状態及びスイッチ３５０のスイッチング動作をそれぞれ制御して、バッテリーラック１００を外部負荷からは分離しながら、内部負荷３４０と接続して内部負荷による単独放電動作が行われるようにすることができる。
具体的に、接続状態制御部２７０は、前記第３の放電条件判断部２６０から第３の充足信号が出力されれば、主コンタクター３１０及びプレチャージコンタクター３２０を両方とも開（ｏｐｅｎ）状態に制御してバッテリーラック１００と外部負荷とを分離し、後述するスイッチ３５０を内部負荷３４０の一方の端である第１の端子に位置するようにスイッチング制御して前記バッテリーラック１００を内部負荷と接続することができる。このような制御を行うと、図３に示すように、バッテリーラック１００が外部負荷からは分離された状態で、内部負荷３４０との単独放電経路ｄが形成されて、外部負荷への依存なしに内部負荷３４０により当該バッテリーラック１００のみの単独放電動作が行われる。
前記第３の放電条件判断部２６０から第３の充足信号が出力されたということは、異常状況感知部２３０においてバッテリーラック１００に異常状況が生じたことを感知した後、第１、第２及び第３の放電条件判断部２４０、２５０、２６０において順次に所定の単独放電条件の第１、第２及び第３の放電条件を満たしているか否かを判断して、これらの放電条件をいずれも満たしている状態である旨を示すということを意味する。
したがって、接続状態制御部２７０は、第３の放電条件判断部２６０から第３の充足信号が出力されれば、現在のバッテリーラック１００が単独放電動作が行われなければならない状態であると判断して、上述したように、主コンタクター３１０、プレチャージコンタクター３２０及びスイッチ３５０をそれぞれ制御してバッテリーラック１００を外部負荷から分離しながら、内部負荷３４０に接続して、バッテリーラックが外部負荷への依存なしに内部負荷３４０による単独放電動作を行うようにするのである。
一方、前記第３の放電条件判断部２６０から第３の充足信号が出力されない状態であれば、接続状態制御部２７０は、プレチャージコンタクター３２０と主コンタクター３１０をこの順に閉（ｃｌｏｓｅ）状態に制御し、スイッチ３５０をバッテリーラック１００と外部負荷に接続されたＤＣ Ｌｉｎｋ 負（－）端子（負の端子ともいう）との間の接続経路である充電経路ｃの上に構成された第２の端子に位置させて、バッテリーラック１００と外部負荷との充／放電経路を形成する通常の充／放電動作が行われる。
１．３．バッテリー保護ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）３００
バッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）３００は、各バッテリーラック１００別に配備されて、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００の制御に従って当該バッテリーラックと内／外部負荷との接続状態を切り換えて、前記バッテリーラックが外部負荷により放電する第１の動作モードまたは内部負荷により放電する第２の動作モードで動作するように切り換えを行う構成要素であって、下記のような構成要素を備えていてもよい。
ア．主コンタクター（Ｍａｉｎ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）３１０
主コンタクター３１０は、バッテリーラック１００と外部負荷に接続されたＤＣ Ｌｉｎｋ 正（＋）端子との間に接続されて、前記バッテリーラック１００から外部負荷への主放電経路ａを形成する構成要素である。
このような主コンタクター３１０は、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００の接続状態制御部２７０の制御により閉（close）じられる場合、図２に示すように、バッテリーラック１００から外部負荷への主放電経路ａを形成してバッテリーラック１００とＤＣ Ｌｉｎｋ 正（＋）端子とを接続、すなわち、バッテリーラック１００と外部負荷とを接続する。
これに対し、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００の接続状態制御部２７０の制御により開（ｏｐｅｎ）かれる場合、図３に示すように、前記バッテリーラック１００から外部負荷への主放電経路ａを遮断する。
イ．プレチャージコンタクター（Ｐｒｅ－ｃｈａｒｇｅ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）３２０
プレチャージコンタクター３２０は、前記主コンタクター３１０に並列に接続されて、前記バッテリーラック１００から外部負荷への副放電経路ｂを形成する構成要素である。このとき、プレチャージコンタクター３２０には、所定の大きさを有するプレチャージ抵抗３２２が直列に接続されていて、副放電経路ｂに流れる放電電流の大きさを調節できるようにする。
このようなプレチャージコンタクター３２０は、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００の接続状態制御部２７０の制御により閉（ｃｌｏｓｅ）じられる場合、図２に示すように、バッテリーラック１００から外部負荷への副放電経路ｂを形成してバッテリーラック１００とＤＣ Ｌｉｎｋ 正（＋）端子とを接続、すなわち、バッテリーラック１００と外部負荷とを接続する。
これに対し、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００の接続状態制御部２７０の制御により開（ｏｐｅｎ）かれる場合、図３に示すように、前記バッテリーラック１００から外部負荷への副放電経路ｂを遮断する。
上述したように、主コンタクター３１０とプレチャージコンタクター３２０が両方とも開（ｏｐｅｎ）に制御されれば、バッテリーラック１００から外部負荷への主放電経路ａ及び副放電経路ｂを遮断することにより、バッテリーラック１００と外部負荷とを分離するのである。
ウ．電流センサー３３０
電流センサー３３０は、前記主コンタクター３１０及びプレチャージコンタクター３２０に直列に接続されて、前記バッテリーラック１００から主放電経路ａ及び副放電経路ｂを介して流れる電流の大きさをセンシングする構成要素である。
エ．内部負荷３４０
内部負荷３４０は、前記主コンタクター３１０に並列に接続されるが、外部負荷に接続されたＤＣ Ｌｉｎｋ 正（＋）端子とは接続されないように構成される。このような内部負荷３４０は、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００の制御により形成される内部負荷３４０を通過する単独放電経路ｄが形成されれば、前記バッテリーラック１００から単独放電経路ｄへと流れる放電電流を消費することができる。
例えば、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００の接続状態制御部２７０の制御により後述するスイッチ３５０が内部負荷３４０の一方の端である第１の端子に位置されれば、図３に示すように、バッテリーラック１００から内部負荷３４０への単独放電経路ｄが形成されて、内部負荷３４０は、単独放電経路ｄに流れる放電電流を消費する。
これに対し、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００の接続状態制御部２７０の制御により後述するスイッチ３５０がバッテリーラック１００と外部負荷に接続されたＤＣ Ｌｉｎｋ 負（－）端子との間の接続経路に構成された第２の端子に位置されれば、図２に示すように、バッテリーラック１００から内部負荷３４０への単独放電経路ｄが形成されなくなるのである。
このように、本発明は、バッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）３００内にバッテリーラック１００を構成するバッテリーモジュール１１０のエネルギーを消耗できる内部負荷３４０を組み込んで、外部負荷に依存せずともバッテリーラック１００単独にて放電を行うことができる。
一方、前記内部負荷３４０とは、バッテリーラックのエネルギーを消耗できる任意の装置を意味する。
オ．スイッチ３５０
スイッチ３５０は、バッテリーラック１００と外部負荷とを接続するか、あるいは、バッテリーラック１００と内部負荷３４０とを接続するようにその接続状態をスイッチングする構成要素である。
より具体的に、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００の接続状態制御部２７０の制御に従って内部負荷３４０の一方の端である第１の端子に位置するか、あるいは、バッテリーラック１００と外部負荷に接続されたＤＣ Ｌｉｎｋ 負（－）端子との間の接続経路に構成された第２の端子に位置するなどして、バッテリーラック１００と内部負荷３４０及び外部負荷との接続をスイッチングするものである。
例えば、スイッチ３５０が第１の端子に位置すれば、図３に示すように、バッテリーラック１００から内部負荷３４０への単独放電経路ｄを形成して、バッテリーラック１００を構成するバッテリーモジュール１１０から放電される電流が内部負荷３４０により消耗される。
これに対し、スイッチ３５０が第２の端子に位置すれば、図２に示すように、バッテリーラック１００から内部負荷３４０への単独放電経路ｄが形成されないのである。
このように、本発明は、バッテリーラック別に備配されるバッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）３００に当該バッテリーラック１００のエネルギーを消耗する任意の装置である内部負荷３４０を組み込み、バッテリーラックの放電が必要な異常状況が生じた状態で、バッテリーラックが所定の単独放電条件を満たしている場合、バッテリーラック１００を外部負荷から分離しながら、内部負荷３４０に接続して内部負荷３４０による単独放電動作を行うように構成される。これにより、バッテリーラックに異常状況が生じた状態で、外部負荷に依存せずとも内部負荷による放電が行われることになる。したがって、前記異常状況による色々な問題の発生を防ぐことができる。なお、これを通して、並列に接続されたバッテリーラック間の電圧バラツキの発生を解決してバッテリーラック間の電圧状態のバランスを取ることができて、バッテリーラック及びシステムの運営を効率よく行うことができる。
２．本発明に係るバッテリーラックの個別放電方法
図５は、本発明に係るバッテリーラックの個別放電方法を示すフローチャートである。これに基づいて、バッテリーラックが外部負荷への依存なしに内部負荷による単独で放電動作を行う過程について説明する。
ここで、説明のしやすさのために、バッテリーラックが外部負荷により充／放電する通常の動作を第１の動作モードと称し、バッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）３００に配備された内部負荷３４０により放電する動作を第２の動作モードと称する。
２．１．通信接続ステップ（Ｓ１００）
通信接続ステップ（Ｓ１００）は、並列に接続された少なくとも一つ以上のバッテリーラック１００の間に通信を接続するステップであって、具体的に、バッテリーラック１００別に配備されたバッテリー管理システム（ＢＭＳ）の通信部２２０を介して他のバッテリーラック１００と通信が接続可能である。
このような通信の接続を通して、後述するラック電圧測定ステップ（Ｓ３００）において測定するラック電圧データを他のバッテリーラック１００と互いにやり取りすることができる。
２．２．第１の動作モード動作ステップ（Ｓ２００）
第１の動作モード動作ステップ（Ｓ２００）は、バッテリーラック１００が外部負荷により充／放電する通常の動作を行うステップである。
バッテリーラックが外部負荷と接続されて、前記外部負荷による充／放電動作が行われる第１の動作モードで動作するということは、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００の接続状態制御部２７０がバッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）３００に構成されているプレチャージコンタクター３２０と主コンタクター３１０をこの順に閉（ｃｌｏｓｅ）状態に制御してバッテリーラック１００から外部負荷への副放電経路ｂ及び主放電経路ａを形成し、スイッチ３５０をバッテリーラック１００と外部負荷に接続されたＤＣ Ｌｉｎｋ 負（－）端子との間の接続経路の上に構成された第２の端子に位置させて充電経路を形成して外部負荷と接続されるということを意味する。この場合、図２に示すように、バッテリーラック１００が主放電経路ａ、副放電経路ｂ及び充電経路ｃを介して外部負荷により充／放電することができる。
２．３．ラック電圧測定ステップ（Ｓ３００）
ラック電圧測定ステップ（Ｓ３００）は、一定の周期おきにバッテリーラック１００の電圧を測定するステップであって、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００のラック電圧測定部２１０により行われ得る。
ラック電圧を測定することは、例えば、バッテリーラック１００を構成するバッテリーモジュール１１０の電圧を測定し、測定されたモジュールの電圧に基づいてラック電圧を測定するなどの周知の方式を用いて行うことができる。
２．４．異常状況感知ステップ（Ｓ４００）
異常状況感知ステップ（Ｓ４００）は、前記ラック電圧測定ステップ（Ｓ３００）において測定したラック電圧データと前記通信の接続された他のバッテリーラック１００のラック電圧データに基づいて、当該バッテリーラック１００に異常状況が生じたか否かを感知するステップである。
ここで、異常状況とは、バッテリーラックの過充電状態、バッテリーラック間のバラツキの発生状態などをはじめとするバッテリーラックの放電が必要な状況を意味する。
このような異常状況を感知するステップは、下記のような細部的なステップを含んでいてもよい。
ア．過充電状態判断ステップ（Ｓ４１０）
過充電状態判断ステップ（Ｓ４１０）においては、前記ラック電圧測定ステップ（Ｓ３００）において測定されたラック電圧と所定の過充電基準値とを比較して、その比較の結果に基づいて、現在のバッテリーラックが過充電状態であるか否かを判断することができる。
比較の結果、前記バッテリーラックのラック電圧が所定の過充電基準値以上である場合、現在のバッテリーラックが過充電状態であると判断し、この旨を示す過充電状態信号を出力することができる。
これに対し、前記バッテリーラックのラック電圧が所定の過充電基準値未満であれば、現在のバッテリーラックが過充電状態であると判断しない。
これらのステップは、上述した異常状況感知部２３０の過充電状態判断部２３２により行われる。
イ．ラックバラツキ発生判断ステップ（Ｓ４２０）
ラックバラツキ発生判断ステップ（Ｓ４２０）は、前記ラック電圧測定ステップ（Ｓ３００）において測定された当該バッテリーラックのラック電圧と、前記通信接続ステップ（Ｓ１００）を介して通信が接続された他のバッテリーラックのラック電圧とを比較して、その比較結果に基づいて、当該バッテリーラックが他のバッテリーラックよりも高い電圧状態であるか否かを判断することができる。
比較の結果、当該バッテリーラックのラック電圧が他のバッテリーラックのラック電圧よりも所定のバラツキ基準値以上であれば、当該バッテリーラックのラック電圧が他のバッテリーラックのラック電圧よりも高い状態であるため、放電が必要なラックバラツキ発生状態であると判断し、この旨を示すラックバラツキ発生信号を出力することができる。
これに対し、当該バッテリーラックのラック電圧が他のバッテリーラックのラック電圧と所定のバラツキ基準値以内の差分を有すると、ラックバラツキ発生状態であると判断しない。
このようなステップは、上述した異常状況感知部２３０のラックバラツキ発生判断部２３４により行われる。
一方、バッテリーラックの異常状況の発生を判断する基準は、上述したようなバッテリーラックの過充電状態、バッテリーラック間のバラツキの発生状態のみを限定するものではなく、これらの他にも、システムの特性に応じて、セルの膨らみの発生有無などバッテリーラックの放電が必要であると判断できる事項であれば、さらに構成することが可能である。
一方、このステップにおいて、バッテリーラック１００が過充電状態でもなく、他のバッテリーラックとのラックバラツキ発生状態でもないと判断されれば、現在のバッテリーラック１００に放電が必要な異常状況ではないと判断し、第１の動作モード動作ステップ（Ｓ２００）に戻って外部負荷により充／放電動作を行う状態を保つ。
２．５．単独放電条件充足有無判断ステップ（Ｓ５００）
単独放電条件充足有無判断ステップ（Ｓ５００）は、前記異常状況感知ステップ（Ｓ４００）から過充電状態信号とラックバラツキ発生信号のうちのどちらか一方でも出力されれば、現在のバッテリーラック１００が、放電が必要な異常状況が生じた状態であると認識し、外部負荷により充／放電する第１の動作モードから、外部負荷への依存なしに内部負荷により単独で放電する第２の動作モードへと切り換えられて動作するための所定の単独放電条件を満たしているか否かを判断するステップである。
このような単独放電条件充足有無判断ステップは、下記のようなステップを含んでいてもよい。
ア．第１の放電条件判断ステップ（Ｓ５１０）
第１の放電条件判断ステップ（Ｓ５１０）は、現在のバッテリーラック１００の電圧が基準値以上である状態で基準時間以上に続くか否かを判断するステップである。
Ａ）電圧異常感知ステップ（Ｓ５１２）
前記ラック電圧測定ステップ（Ｓ３００）において測定されるラック電圧が所定の電圧異常基準値以上であるか否かを感知して、所定の電圧異常基準値以上である場合、この旨を示す電圧異常信号を出力する（電圧異常感知部２４２）。
Ｂ）電圧異常持続時間測定ステップ（Ｓ５１４）
前記電圧異常感知ステップ（Ｓ５１２）において、電圧異常信号が出力されれば、その出力時点から電圧異常状態が続く時間を測定する（電圧異常持続時間測定部２４４）。
Ｃ）電圧異常持続有無判断ステップ（Ｓ５１６）
電圧異常持続有無判断ステップ（Ｓ５１６）は、前記電圧異常持続時間測定ステップ（Ｓ５１４）において測定されたバッテリーラックの電圧異常状態の持続時間が所定の持続時間基準値以上であるか否かを比較して、所定の持続時間基準値以上である場合、この旨を示す第１の充足信号を出力することができる（電圧異常持続有無判断部２４６）。
このような第１の充足信号が出力されたということは、現在のバッテリーラックが単独放電の要否を判断する条件である単独放電条件のうちの第１の放電条件を満たしている状態であることを示すということを意味し、第１の充足信号が出力されれば、後述する第２の放電条件判断ステップ（Ｓ５２０）を行う。
一方、現在のバッテリーラック１００が第１の放電条件を充足していないと判断されれば、前記異常状況感知ステップ（Ｓ４００）に戻る。
イ．第２の放電条件判断ステップ（Ｓ５２０）
第２の放電条件判断ステップ（Ｓ５２０）は、前記第１の放電条件判断ステップ（Ｓ５１０）を通して第１の充足信号が出力されれば、現在のバッテリーラックが単独放電条件のうちの第１の放電条件を満たしている状態であるとみなし、第２の放電条件を満たしているか否かを判断することができる。
第２の放電条件判断ステップ（Ｓ５２０）は、現在のバッテリーラックが外部負荷により充／放電動作中である状態、すなわち、外部負荷による使用がある状態であるか否かを確かめて、現在のバッテリーラックが外部負荷による使用がない状態であれば、第２の放電条件を満たしていると判断することができる。
これは、現在のバッテリーラックの充／放電動作状態の有無をもって判断することができる。外部負荷によるバッテリーラックの充／放電動作の有無の判断方式としては、例えば、外部負荷との充／放電経路である主放電経路ａ、副放電経路ｂ及び充電経路ｃの上への電流の流れの有無をもって判断する方式が挙げられ、この他にも、外部負荷による充／放電動作の有無を判断できる周知の方式を用いることができる。
その結果、現在のバッテリーラック１００が外部負荷による充／放電動作がない状態であると判断されれば、現在のバッテリーラックが単独放電の要否を判断する条件である単独放電条件のうちの第２の放電条件を満たしている状態である旨を示す第２の充足信号を出力することができる（第２の放電条件判断部２５０）。
一方、現在のバッテリーラック１００が第２の放電条件を満たしていないと判断されれば、前記異常状況感知ステップ（Ｓ４００）に戻る。
ウ．第３の放電条件判断ステップ（Ｓ５３０）
第３の放電条件判断ステップ（Ｓ５３０）は、前記第２の放電条件判断ステップ（Ｓ５２０）を通して第２の充足信号が出力されれば、現在のバッテリーラックが単独放電条件のうちの第２の放電条件も満たしている状態であるとみなし、第３の放電条件を満たしているか否かを判断することができる。
前記第３の放電条件は、バッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）３００に組み込まれた内部負荷３４０の損傷がない状態と、主コンタクター３１０及びプレチャージコンタクター３２０の融着がない状態と、に設定可能である。
したがって、第３の放電条件判断ステップ（Ｓ５３０）においては、内部負荷３４０の損傷有無及びコンタクター３１０、３２０の損傷有無を確かめて、現在のバッテリーラック１００が第３の放電条件を満たしているか否かを判断することができる。
第３の放電条件である内部負荷の損傷有無及びコンタクターの損傷有無を判断する方式は、二つの場合に分けて説明することができる。
＜第１の場合：バッテリー保護ユニットそれ自体に損傷に関する信号がある場合＞
第１の場合、内部負荷３４０の損傷有無を判断することは、内部負荷３４０それ自体の故障信号の発生有無をもって行うことができる。
また、コンタクターの融着有無を判断することは、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２００の接続状態制御部２７０において主コンタクター３１０とプレチャージコンタクター３２０の開（ｏｐｅｎ）／閉（ｃｌｏｓｅ）を制御する状態と、現在の主コンタクター３１０とプレチャージコンタクター３２０の開（ｏｐｅｎ）／閉（ｃｌｏｓｅ）状態との一致有無をもって行うことができる。
例えば、接続状態制御部２７０においては、主コンタクター３１０を開（ｏｐｅｎ）状態に制御するが、現在の主コンタクター３１０が閉（ｃｌｏｓｅ）状態である場合、実際に主コンタクター３１０の制御状態と接続状態制御部２７０における制御状態とが異なるため、このような場合、コンタクターが融着状態であると判断するのである。
＜第２の場合：バッテリー保護ユニットそれ自体に損傷に関する信号がない場合＞
第２の場合、バッテリーラック１００から放電される電流の流れの有無をもって内部負荷３４０の損傷有無とコンタクター３１０、３２０の融着有無を判断することができる。
例えば、接続状態制御部２７０においてコンタクター３１０、３２０を開（ｏｐｅｎ）状態に制御し、スイッチ３５０を第１の端子に位置させてバッテリーラック１００と内部負荷３４０とが接続されるように制御する状態であるが、コンタクター３１０、３２０とＤＣ Ｌｉｎｋ 正（＋）端子との間に構成された電流センサー３３０において測定される電流値が所定の基準電流値以上であれば、内部負荷３４０の損傷及びコンタクター３１０、３２０の融着状態であると判断することができる。その理由は、次の通りである。スイッチ３５０が第１の端子に位置してバッテリーラック１００と内部負荷３４０とが接続され、コンタクター３１０、３２０が開（ｃｌｏｓｅ）状態に制御された状態であれば、主コンタクター３１０及びプレチャージコンタクター３２０による外部負荷への放電経路が形成されていない状態であり、バッテリーラック１００から放電される電流は、内部負荷３４０により形成された単独放電経路に流れることになる。ところが、コンタクター３１０、３２０と外部負荷に接続されたＤＣ Ｌｉｎｋ 正（＋）端子との間に構成された電流センサー３３０において測定された電流値が所定の基準電流値以上であるということは、バッテリーラック１００からの電流が内部負荷３４０による単独放電経路に正常に流れず、主コンタクター３１０及びプレチャージコンタクター３２０による主／副放電経路に流れていることを意味するため、このような状態が感知される場合を内部負荷３４０の損傷及びコンタクター３１０、３３０の融着状態と判断するのである。
第３の放電条件判断ステップにおいては、上述したような方式を用いて、内部負荷３４０の損傷がなく、コンタクター３１０、３２０の融着がない状態であると判断されれば、第３の放電条件を満たしていると判断し、この旨を示す第３の充足信号を出力することができる（第３の放電条件判断部２６０）。
一方、現在のバッテリーラック１００が第３の放電条件を満たしていないと判断されれば、前記異常状況感知ステップ（Ｓ４００）に戻る。
２．６．第２の動作モード動作ステップ（Ｓ６００）
第２の動作モード動作ステップ（Ｓ６００）は、前記第３の放電条件判断ステップ（Ｓ５３０）において現在のバッテリーラックが単独放電条件のうちの第３の放電条件を満たしていると判断されれば、単独放電条件に相当する第１、第２の及び第３の放電条件をいずれも満たしている状態であるとみなし、バッテリーラック１００を外部負荷からは分離しながら、内部負荷３４０に接続して、前記バッテリーラックが外部負荷により充／放電する第１の動作モードから、内部負荷により単独で放電動作を行う第２の動作モードへと切り換えるステップである。
これは、図３に示すように、主コンタクター３１０とプレチャージコンタクター３２０を両方とも開（ｏｐｅｎ）状態に制御してバッテリーラック１００から外部負荷への主放電経路ａ及び副放電経路ｂを遮断し、スイッチ３５０を内部負荷３４０の一方の端である第１の端子に位置させることにより、前記バッテリーラック１００を外部負荷から分離しながら、内部負荷による単独放電経路ｄを形成することにより行われ得る。
これにより、バッテリーラック１００は、外部負荷への依存なしに単独放電経路ｄを介して内部負荷３４０により単独で放電動作を行って、過充電状態、ラック間のバラツキ発生状態などをはじめとする異常状況を解消することができる。
一方、本発明の技術的思想は、前記実施形態に基づいて具体的に述べられたが、前記実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないということに留意すべきである。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施形態が実施可能であるということが理解できる筈である。
１００：バッテリーラック
２００：バッテリー管理システム（ＢＭＳ）
２１０：ラック電圧測定部
２２０：通信部
２３０：異常状況感知部
２３２：過充電状態判断部
２３４：ラックバラツキ発生判断部
２４０：第１の放電条件判断部
２４２：電圧異常感知部
２４４：電圧異常持続時間測定部
２４６：電圧異常持続有無判断部
２５０：第２の放電条件判断部
２６０：第３の放電条件判断部
２７０：接続状態制御部
３００：バッテリー保護ユニット（ＢＰＵ）
３１０：主コンタクター
３２０：プレチャージコンタクター
３３０：電流センサー
３４０：内部負荷
３５０：スイッチ
ａ：主放電経路
ｂ：副放電経路
ｃ：充電経路
ｄ：単独放電経路

Claims (15)

  1. バッテリーラックをそれぞれ別々に放電するバッテリーラックの個別放電システムであって、
    並列に接続された少なくとも２以上のバッテリーラックと、
    前記バッテリーラック別に配備されたバッテリー管理システムであって、当該バッテリーラックに異常状況が生じたことが感知されれば、所定の単独放電条件を満たしているか否かを順次に判断して、その判断結果に基づいて、当該バッテリーラックが単独で放電動作を行うように制御するバッテリー管理システムと、
    前記バッテリーラック別に配備されたバッテリー保護ユニットであって、前記バッテリー管理システムの制御に従って、前記バッテリーラックを外部負荷との接続から内部負荷との接続へと切り替えて、前記内部負荷により単独で放電動作を行うようにするバッテリー保護ユニットと、
    を備えるバッテリーラックの個別放電システム。
  2. 前記バッテリー保護ユニットは、
    前記バッテリーラックと外部負荷に接続された正の端子との間に接続された主コンタクターであって、前記バッテリーラックから前記外部負荷への主放電経路を形成する主コンタクターと、
    所定の大きさのプレチャージ抵抗が直列に接続されており、前記主コンタクターに並列に接続されたプレチャージコンタクターであって、前記バッテリーラックから前記外部負荷への副放電経路を形成するプレチャージコンタクターと、
    前記主コンタクター及び前記プレチャージコンタクターに直列に接続された電流センサーであって、前記バッテリーラックから前記主放電経路及び前記副放電経路を介して流れる電流の大きさをセンシングする電流センサーと、
    一方の端は前記主コンタクターに並列に接続されるが、その他方の端には外部負荷からバッテリーラックへの充電経路に接続される第１の端子が形成されて、前記第１の端子の接続状態に応じて、前記バッテリーラックから放電される電流を消費する内部負荷と、
    前記バッテリー管理システムの制御に従って、前記充電経路の上に構成された第２の端子から前記第１の端子へと位置をスイッチング制御して、前記バッテリーラックから内部負荷への単独放電経路を形成するスイッチと、
    を備えてなることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーラックの個別放電システム。
  3. 前記バッテリー管理システムは、
    一定の周期おきにバッテリーラックの電圧を測定するラック電圧測定部と、
    他のバッテリーラックのバッテリー管理システムとの通信を接続する通信部と、
    前記ラック電圧測定部において測定したラック電圧及び前記通信部を介して受け渡された他のバッテリーラックのラック電圧に基づいて、当該バッテリーラックの放電が必要な異常状況が生じたか否かを感知する異常状況感知部と、
    前記異常状況感知部により異常状況が生じたことが感知されれば、現在のバッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第１の放電条件を満たしているか否かを判断する第１の放電条件判断部と、
    前記第１の放電条件判断部において第１の放電条件を満たしていると判断されれば、現在のバッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第２の放電条件を満たしているか否かを判断する第２の放電条件判断部と、
    前記第２の放電条件判断部において第２の放電条件を満たしていると判断されれば、現在のバッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第３の放電条件を満たしているか否かを判断する第３の放電条件判断部と、
    前記第３の放電条件判断部において第３の放電条件を満たしていると判断されれば、前記バッテリーラックが前記外部負荷からは分離され、前記内部負荷に接続されるように前記主コンタクター、前記プレチャージコンタクター及び前記スイッチの接続状態を制御する接続状態制御部と、
    を備えてなることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーラックの個別放電システム。
  4. 前記第１の放電条件判断部は、
    前記ラック電圧測定部において測定されたラック電圧が所定の電圧異常基準値以上であるか否かを感知して、前記所定の電圧異常基準値以上である場合、この旨を示す電圧異常信号を出力する電圧異常感知部と、
    前記電圧異常感知部から電圧異常信号が出力されれば、その時点から電圧異常状態が属する時間を測定する電圧異常持続時間測定部と、
    前記電圧異常持続時間測定部において測定される電圧異常状態の持続時間が所定の持続時間基準値以上であるか否かを比較して、前記所定の持続時間基準値以上である場合、現在のバッテリーラックが第１の放電条件を満たしている状態である旨を示す第１の充足信号を出力する電圧異常持続有無判断部と、
    を備えてなることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーラックの個別放電システム。
  5. 前記接続状態制御部は、
    前記バッテリーラックが前記外部負荷により充／放電動作を行う第１の動作モード状態では、前記プレチャージコンタクター及び前記主コンタクターをこの順に閉状態に制御し、前記スイッチを前記第２の端子に位置させて、前記バッテリーラックを前記外部負荷と接続することを特徴とする請求項３又は４に記載のバッテリーラックの個別放電システム。
  6. 前記接続状態制御部は、
    前記第３の放電条件判断部において第３の放電条件を満たしていると判断すれば、前記プレチャージコンタクター及び前記主コンタクターを両方とも開状態に制御し、前記スイッチを前記第１の端子に位置させて、前記バッテリーラックと前記外部負荷とを分離しながら、前記内部負荷への単独放電経路が形成されるようにすることを特徴とする請求項３～５のいずれか一項に記載のバッテリーラックの個別放電システム。
  7. 前記第２の放電条件判断部における第２の放電条件は、
    現在のバッテリーラックが、前記外部負荷による充／放電動作がない状態であることを特徴とする請求項３～６のいずれか一項に記載のバッテリーラックの個別放電システム。
  8. 前記第３の放電条件判断部における第３の放電条件は、
    前記内部負荷の損傷がなく、前記主コンタクター及び前記プレチャージコンタクターの融着がない状態を含むことを特徴とする請求項３～７のいずれか一項に記載のバッテリーラックの個別放電システム。
  9. 請求項１～８のいずれか一項に記載のシステムにおけるバッテリーラックの個別放電方法であって、
    並列に接続された他のバッテリーラックとのデータのやり取りのための通信を接続する通信接続ステップと、
    前記バッテリーラックが外部負荷と接続されて、前記外部負荷により充／放電動作を行う第１の動作モードで動作する第１の動作モード動作ステップと、
    一定の周期おきに前記バッテリーラックの電圧を測定するラック電圧測定ステップと、
    前記ラック電圧測定ステップにおいて測定したラック電圧データと前記通信接続された他のバッテリーラックのラック電圧データに基づいて、当該バッテリーラックに放電が必要な異常状況が生じたか否かを感知する異常状況感知ステップと、
    前記異常状況感知ステップにおいて前記バッテリーラックに異常状況が生じたことが感知されれば、現在のバッテリーラックが内部負荷により単独で放電する第２の動作モードで動作するための所定の単独放電条件を満たしているか否かを判断する単独放電条件充足有無判断ステップと、
    前記単独放電条件充足有無判断ステップを通して現在のバッテリーラックが単独放電条件を満たしている状態であると判断されれば、前記バッテリーラックが前記内部負荷により単独で放電する第２の動作モードに切り換える第２の動作モード動作ステップと、
    を含んでなるバッテリーラックの個別放電方法。
  10. 前記単独放電条件充足有無判断ステップは、
    現在のバッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第１の放電条件を満たしているか否かを判断する第１の放電条件判断ステップと、
    前記第１の放電条件を満たしていると判断されれば、前記バッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第２の放電条件を満たしているか否かを判断する第２の放電条件判断ステップと、
    前記第２の放電条件を満たしていると判断されれば、前記バッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第３の放電条件を満たしているか否かを判断する第３の放電条件判断ステップと、
    を含んでなることを特徴とする請求項９に記載のバッテリーラックの個別放電方法。
  11. 前記第１の放電条件判断ステップは、
    前記ラック電圧測定ステップにおいて測定されたラック電圧が所定の電圧異常基準値以上であるか否かを感知する電圧異常感知ステップと、
    前記電圧異常感知ステップにおいて感知された時点から電圧異常状態が続く時間を測定する電圧異常持続時間測定ステップと、
    前記電圧異常持続時間測定ステップにおいて測定される電圧異常持続時間が所定の持続時間基準値以上であるか否かを比較して、前記所定の持続時間基準値以上である場合、現在のバッテリーラックが前記所定の単独放電条件のうちの第１の放電条件を満たしていると判断する電圧異常持続有無判断ステップと、
    を含んでなることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーラックの個別放電方法。
  12. 前記バッテリー保護ユニットは、
    前記バッテリーラックと外部負荷に接続された正の端子との間に接続された主コンタクターであって、前記バッテリーラックから前記外部負荷への主放電経路を形成する主コンタクターと、
    所定の大きさのプレチャージ抵抗が直列に接続されており、前記主コンタクターに並列に接続されたプレチャージコンタクターであって、前記バッテリーラックから前記外部負荷への副放電経路を形成するプレチャージコンタクターと、
    前記主コンタクター及び前記プレチャージコンタクターに直列に接続された電流センサーであって、前記バッテリーラックから前記主放電経路及び前記副放電経路を介して流れる電流の大きさをセンシングする電流センサーと、
    一方の端は前記主コンタクターに並列に接続されるが、その他方の端には外部負荷からバッテリーラックへの充電経路に接続される第１の端子が形成されて、前記第１の端子の接続状態に応じて、前記バッテリーラックから放電される電流を消費する内部負荷と、
    前記バッテリー管理システムの制御に従って、前記充電経路の上に構成された第２の端子から前記第１の端子へと位置をスイッチング制御して、前記バッテリーラックから内部負荷への単独放電経路を形成するスイッチと、
    を備えてなり、
    前記第１の動作モード動作ステップは、
    前記プレチャージコンタクター及び前記主コンタクターを閉状態に制御して前記バッテリーラックから前記外部負荷への前記副放電経路及び前記主放電経路を形成し、前記スイッチを第２の端子に位置させて前記外部負荷から前記バッテリーラックへの充電経路を形成することからなることを特徴とする請求項９～１１のいずれか一項に記載のバッテリーラックの個別放電方法。
  13. 前記バッテリー保護ユニットは、
    前記バッテリーラックと外部負荷に接続された正の端子との間に接続された主コンタクターであって、前記バッテリーラックから前記外部負荷への主放電経路を形成する主コンタクターと、
    所定の大きさのプレチャージ抵抗が直列に接続されており、前記主コンタクターに並列に接続されたプレチャージコンタクターであって、前記バッテリーラックから前記外部負荷への副放電経路を形成するプレチャージコンタクターと、
    前記主コンタクター及び前記プレチャージコンタクターに直列に接続された電流センサーであって、前記バッテリーラックから前記主放電経路及び前記副放電経路を介して流れる電流の大きさをセンシングする電流センサーと、
    一方の端は前記主コンタクターに並列に接続されるが、その他方の端には外部負荷からバッテリーラックへの充電経路に接続される第１の端子が形成されて、前記第１の端子の接続状態に応じて、前記バッテリーラックから放電される電流を消費する内部負荷と、
    前記バッテリー管理システムの制御に従って、前記充電経路の上に構成された第２の端子から前記第１の端子へと位置をスイッチング制御して、前記バッテリーラックから内部負荷への単独放電経路を形成するスイッチと、
    を備えてなり、
    前記第２の動作モード動作ステップは、
    前記プレチャージコンタクター及び前記主コンタクターを開状態に切り換えて前記副放電経路及び前記主放電経路を遮断し、前記スイッチを第１の端子に位置させて前記バッテリーラックを前記外部負荷から分離しながら、前記バッテリーラックから前記内部負荷への単独放電経路を形成することからなることを特徴とする請求項９～１２のいずれか一項に記載のバッテリーラックの個別放電方法。
  14. 前記第２の放電条件判断ステップにおける第２の放電条件は、
    現在のバッテリーラックが、前記外部負荷による充／放電動作がない状態であることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーラックの個別放電方法。
  15. 前記バッテリー保護ユニットは、
    前記バッテリーラックと外部負荷に接続された正の端子との間に接続された主コンタクターであって、前記バッテリーラックから前記外部負荷への主放電経路を形成する主コンタクターと、
    所定の大きさのプレチャージ抵抗が直列に接続されており、前記主コンタクターに並列に接続されたプレチャージコンタクターであって、前記バッテリーラックから前記外部負荷への副放電経路を形成するプレチャージコンタクターと、
    を備えてなり、
    前記第３の放電条件判断ステップにおける第３の放電条件は、
    前記内部負荷の損傷がなく、前記主コンタクター及び前記プレチャージコンタクターの融着がない状態を含むことを特徴とする請求項１０又は１４に記載のバッテリーラックの個別放電方法。
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