KR102044559B1 - 축전 장치 및 전력 경로 개폐 장치 - Google Patents

축전 장치 및 전력 경로 개폐 장치 Download PDF

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다케유키 시라이시
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가부시키가이샤 지에스 유아사
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Abstract

축전 장치 등의 보호에 있어서, 충방전 경로 또는 전력 경로의 개폐에 관한 판단 정밀도를 향상시켜 높은 신뢰성을 획득한다. 본 발명은, 리튬 이온 이차 전지(20)와, 리튬 이온 이차 전지(20)의 충방전 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)와, 리튬 이온 이차 전지(20)의 충방전 경로의 전류를 측정하는 전류 측정부(17)와, 충방전 경로의 2점의 사이에 설치된 래치 릴레이(30)와, 래치 릴레이(30)를 구동시키는 개폐 제어부(14)와, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)의 측정 결과 및 전류 측정부(17) 중 적어도 어느 한쪽과 개폐 제어부(14)의 제어 상태에 기초하여, 래치 릴레이(30)의 동작 상태를 판정하는 구동 판정부(15)를 구비한 축전 장치(1)를 제공한다.

Description

축전 장치 및 전력 경로 개폐 장치 {ELECTRIC STORAGE DEVICE AND POWER ROUTE SWITCHING DEVICE}
본 발명은, 축전 소자를 갖는 축전 장치 등에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지 등의 이차 전지는, 전지 셀과 당해 전지 셀의 접속 대상이 되는 외부 부하 또는 충전 장치 사이의 협동 동작을 안전하게 행하기 위해서, 전지 셀과 보호 회로가 일체화된 전지 팩으로서 제공되는 것이 일반적으로 되어 있다.
보호 회로는, 긴급 시에 전지 셀과 외부 부하 등의 사이를 연결하는 전력로를 차단하는 릴레이 등의 차단 스위치를 구비하고 있고, 과충전 등의 이상 동작을 검지한 경우에는 즉시 차단 스위치를 동작시켜 전력로를 차단하여, 전지 셀 및 외부 부하 등을 보호한다(예를 들면 특허 문헌 1, 단락 (0002) 등을 참조).
일본 특허 공개 제2010-140785호 공보
그러나, 종래의 전지 팩에 있어서는, 이하와 같은 과제가 있었다. 즉, 전기 자동차(EV)나 가정용, 산업용의 전원으로서 고출력의 전지 팩을 사용하는 경우, 예를 들면 옥외 환경 하에 있어서의 사용에 기인하는 오동작의 가능성이나, 이상 동작을 안정적으로 검지하는 것의 곤란성이 있었다. 그 때문에, 보호 회로의 신뢰성의 한층 더한 향상이 요구되었다.
본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 충방전 경로 또는 전력 경로의 개폐에 관한 판단 정밀도를 향상시켜, 높은 신뢰성으로 보호를 행하는 것을 가능하게 하는 축전 장치 및 전력 경로 개폐 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 측면은,
축전 소자와,
상기 축전 소자의 충방전 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전위차 측정 수단과,
상기 충방전 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치와,
상기 축전 소자의 충방전 경로의 전류를 측정하는 전류 측정 수단과,
상기 축전 소자의 상태에 적어도 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 개폐를 제어하는 개폐 제어 수단과,
상기 전위차 측정 수단의 측정 결과 및 상기 전류 측정 수단의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 동작 상태 판정 수단을 구비한 축전 장치이다.
본 발명의 제2 측면은,
상기 전류 측정 수단은,
상기 축전 소자와 상기 자기 유지 스위치 사이, 또는 상기 축전 소자의 부극측에 접속되는 경로의 임의의 한 점에 있어서 전류를 측정하는 본 발명의 제1 측면의 축전 장치이다.
본 발명의 제3 측면은,
상기 동작 상태 판정 수단은,
상기 자기 유지 스위치의 동작 상태와, 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태가 상이한 경우에,
상기 개폐 제어 수단에 상기 자기 유지 스위치를 구동시키는 본 발명의 제1 또는 제2 측면의 축전 장치이다.
본 발명의 제4 측면은,
상기 동작 상태 판정 수단은,
상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 폐쇄 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
상기 축전 소자와 상기 자기 유지 스위치의 사이의 축전 소자측 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 축전 소자의 충전원 또는 방전처의 사이의 충방전측 전압값의 차분의 크기가, 소정값 이상으로 된 경우, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 개방 상태라고 판정하는 본 발명의 제1 내지 제3 중 어느 하나의 측면의 축전 장치이다.
본 발명의 제5 측면은,
상기 동작 상태 판정 수단은,
상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 폐쇄 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
상기 축전 소자와 상기 자기 유지 스위치의 사이의 축전 소자측 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 축전 소자의 충전원 또는 방전처의 사이의 충방전측 전압값의 차분의 변동의 범위가 소정값 이상으로 된 경우, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 개방 상태라고 판정하는 본 발명의 제1 내지 제3 중 어느 하나의 측면의 축전 장치이다.
본 발명의 제6 측면은,
상기 동작 상태 판정 수단은,
상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 폐쇄 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
상기 축전 소자와 상기 자기 유지 스위치의 사이의 축전 소자측 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 축전 소자의 충전원 또는 방전처의 사이의 충방전측 전압값의 차분의 크기 또는 상기 차분의 변동의 범위가 소정값 이상으로 된 경우이며, 또한,
상기 전류 측정 수단이 측정한 전류값이, 실질적으로 0[A]인 경우,
상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 개방 상태라고 판정하는 본 발명의 제1 내지 제3 중 어느 하나의 측면의 축전 장치이다.
본 발명의 제7 측면은,
상기 동작 상태 판정 수단은,
상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 개방 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
상기 축전 소자와 상기 자기 유지 스위치의 사이의 축전 소자측 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 축전 소자의 충전원 또는 방전처의 사이의 충방전측 전압값의 차분의 크기가 실질적으로 0[V]으로 된 경우, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 폐쇄 상태라고 판정하는 본 발명의 제1 내지 제3 중 어느 하나의 측면의 축전 장치이다.
본 발명의 제8 측면은,
상기 동작 상태 판정 수단은,
상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 개방 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
상기 축전 소자와 상기 자기 유지 스위치의 사이의 축전 소자측 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 축전 소자의 충전원 또는 방전처의 사이의 충방전측 전압값의 차분의 크기가 실질적으로 0[V]으로 된 경우이며, 또한,
상기 전류 측정 수단이 측정한 전류값이, 실질적으로 0[A]보다 큰 경우,
상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 폐쇄 상태라고 판정하는 본 발명의 제1 내지 제3 중 어느 하나의 측면의 축전 장치이다.
본 발명의 제9 측면은,
상기 자기 유지 스위치는, 펄스 신호에 의해 개폐되는 본 발명의 제1 내지 제8 중 어느 하나의 측면의 축전 장치이다.
본 발명의 제10 측면은,
상기 자기 유지 스위치는 래치 릴레이인 본 발명의 제1 내지 제9 중 어느 하나의 측면의 축전 장치이다.
본 발명의 제11 측면은,
상기 동작 상태 판정 수단이 판정한 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태와 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태가 상이한 경우에, 경보를 통지하는 통지 수단을 더 구비한 본 발명의 제1 내지 제10 중 어느 하나의 측면의 축전 장치이다.
본 발명의 제12 측면은,
전력 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전위차 측정 수단과,
상기 전력 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치와,
상기 전력 경로의 전류를 측정하는 전류 측정 수단과,
상기 전력 경로의 입력측의 동작 상태에 적어도 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 개폐를 제어하는 개폐 제어 수단과,
상기 전위차 측정 수단의 측정 결과 및 상기 전류 측정 수단의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 동작 상태 판정 수단을 구비한 전력 경로 개폐 장치이다.
본 발명의 제13 측면은,
전력 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하고,
상기 전력 경로의 전류를 측정하고,
상기 전력 경로의 입력측의 동작 상태에 적어도 기초하여, 상기 전력 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치의 개폐를 개폐 제어 수단에 의해 제어하고,
상기 전위차의 측정 결과 및 상기 전류의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 전력 경로 개폐 방법이다.
본 발명의 상기 측면에 의하면, 축전 장치 등의 보호에 있어서, 충방전 경로 또는 전력 경로의 개폐에 관한 판단 정밀도를 향상시켜 높은 신뢰성을 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 축전 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 축전 장치의 동작의 흐름도를 도시하는 도면.
도 3의 (a)는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 축전 장치의 동작을 설명하기 위한 도면, 도 3의 (b)는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 축전 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 축전 장치의 동작의 흐름도를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 축전 장치의 동작의 흐름도를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 축전 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 축전 장치의 다른 동작예의 흐름도를 도시하는 도면.
도 8의 (a)는 본 발명의 실시 형태 3에 관한 축전 장치의 동작의 흐름도를 도시하는 도면, 도 8의 (b)는 본 발명의 실시 형태 3에 관한 축전 장치의 동작의 흐름도를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시 형태 4에 관한 축전 장치의 동작의 흐름도를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 관한 축전 장치의 다른 구성예를 도시하는 블록도.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 관한 전력 경로 개폐 장치의 구성을 도시하는 블록도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
(실시 형태 1)
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 축전 장치(1)의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태 1의 축전 장치(1)는, 보호 회로(10)와, 보호 회로(10)에 접속되는 전지 셀인 리튬 이온 이차 전지(20)로 구성된다. 또한, 리튬 이온 이차 전지(20)는, 단체의 전지 셀이어도 되고, 복수의 셀을 접속하여 이루어지는 구성이어도 된다.
보호 회로(10)에 있어서, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)는, 축전 장치(1)에 접속되는 외부 부하 또는 충전 장치와, 리튬 이온 이차 전지(20) 사이에 형성되는, 충방전 경로로서의 주회로의 전압을 측정한다. 전류 측정부(13)는, 그 주회로의, 래치 릴레이(30)와 외부 부하 또는 충전 장치 사이의 경로에 흐르는 전류를 측정한다. 개폐 제어부(14)는, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12) 그 밖의 보호 회로(10) 내의 각 측정 수단으로부터 정보를 취득하고, 이들 정보에 기초하여 후술하는 래치 릴레이(30)의 개폐를 제어한다.
전류 측정부(13)의 기능을, 후술하는 전류 측정부(17)가 실행하는 경우는, 전류 측정부(13)를 생략해도 된다.
구동 판정부(15)는, 중앙 처리 장치(CPU) 등에 의해 실현된다. 구동 판정부(15)는, 전지측 전압 측정부(11), 충방전측 전압 측정부(12) 및 구동 이력 기억부(16)의 각 수단으로부터 정보를 취득하고, 이들 정보에 기초하여 개폐 제어부(14)를 제어한다. 구동 이력 기억부(16)는, 메모리 그 밖의 기억 장치에 의해 실현되며, 개폐 제어부(14)에 의한 래치 릴레이(30)에의 동작 명령의 이력을 기억한다. 전류 측정부(17)는, 주회로의, 리튬 이온 이차 전지(20)의 부극과 외부 부하 또는 충전 장치의 부극 사이의 경로에 흐르는 전류를 측정한다. 또한, 상술한 구성은, 모놀리식 구성으로서 동일한 프로세서 C 상에서 실현되는 것이 바람직하다.
전류 측정부(17)의 기능을, 전류 측정부(13)가 실행하는 경우는, 전류 측정부(17)를 생략해도 된다.
래치 릴레이(30)는, 주회로에 있어서, 전지측 전압 측정부(11)의 접속 위치와 충방전측 전압 측정부(12)의 접속 위치 사이에 설치된다. 래치 릴레이(30)는, 개폐 제어부(14)로부터의 제어 신호에 의해 개폐되고, 통상 상태에서는 폐쇄 상태가 유지되는 릴레이이다. 서미스터(40)는, 리튬 이온 이차 전지(20)의 온도 정보를 전기 저항값으로서 개폐 제어부(14)에 공급하는 소자이다.
이상의 설명에 있어서, 축전 장치(1)는 본 발명의 축전 장치에 상당하고, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)는 본 발명의 전위차 측정 수단에 상당하고, 래치 릴레이(30)는 본 발명의 자기 유지 스위치에 상당하고, 개폐 제어부(14)는 본 발명의 개폐 제어 수단에 상당한다. 리튬 이온 이차 전지(20)는 본 발명의 축전 소자에 상당하고, 구동 동작 기억부(16) 및 구동 판정부(15)는 본 발명의 동작 상태 판정 수단에 상당한다. 전류 측정부(13) 또는 전류 측정부(17)는 본 발명의 전류 측정 수단에 상당한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 형태 1의 축전 장치(1)의 동작을, 도 2 및 도 4의 흐름도를 참조하여 설명한다.
(충전 시의 동작)
제1 동작예로서, 보호 회로(10)의 외부 접속 단자(50)에 충전기가 접속되어, 리튬 이온 이차 전지(20)에 충전하는 경우의 동작을, 도 2의 흐름도를 참조하여 설명한다.
충전기가 접속되면, 스텝 101로서, 전류 측정부(13) 및 서미스터(40)로부터 각각 전류값 및 온도 정보가 개폐 제어부(14)에 공급된다. 계속해서, 스텝 102로서, 전지측 전압 측정부(11)에 의해 주회로의 전압이 개폐 제어부(14)에 공급된 후, 스텝 103으로서 리튬 이온 이차 전지(20)에의 충전이 행해진다. 또한, 스텝 101에서, 전류 측정부(17)로부터 전류값이 공급되어도 된다. 이하의 설명 또는 각 실시 형태에 있어서도, 특별히 명시하지 않지만, 각 공정에서의 전류값의 취득 또는 모니터링은, 전류 측정부(17)에 의해 행해져도 된다.
충전 동작의 계속 중, 전지측 전압 측정부(11), 전류 측정부(13) 및 서미스터(40)는, 리튬 이온 이차 전지(20)의 충전 상태로서, 전압값, 전류값 및 저항값을 계속해서 모니터한다(스텝 104). 충전 상태에 이상, 즉 과충전, 온도 상승, 전압 저하 또는 변동 등, 충전 동작의 계속에 문제로 되는 수치 또는 수치 변화가 인지된 경우는, 스텝 105로 이행하여, 래치 릴레이(30)를 동작시켜, 주회로가 개방 상태로 되도록 제어를 행한다.
개폐 제어부(14)로부터는 1비트의 펄스 신호에 의한 제어 신호가 출력되고, 래치 릴레이(30)는 개폐 제어부(14)로부터의 제어 신호를 받아 개방 상태로 된다. 이에 의해 주회로는 개방 상태로 되어, 충전 동작은 정지한다. 여기서, 래치 릴레이(30)와 개폐 제어부(14)의 신호의 수수는 축차적으로 이루어지고, 일단 제어 신호가 출력된 후, 래치 릴레이(30)는 계속적인 제어 신호나 동작용의 전류의 입력을 받지 않고 개방 상태를 유지한다.
또한, 래치 릴레이(30)의 개방 동작의 확인 후에 있어서는, 축전 장치(1)의 사용자에 의한 점검 후, 개폐 제어부(14)에 의한 전지측 전압 측정부(11) 등의 모니터링에 기초하여 리튬 이온 이차 전지(20)가 정상적인 상태로 복귀되었는지 여부가 판단되고(스텝 112), 정상으로 복귀된 경우는, 개폐 제어부(14)로부터는 래치 릴레이(30)를 폐쇄 상태로 하는 제어 신호가 출력되어(스텝 106), 주회로를 폐쇄 상태로 복귀시킨다. 또한, 충전 상태가 정상으로 복귀되었다고 인지된 타이밍에서, 주회로를 폐쇄 상태로 복귀시켜도 된다.
이상의 동작은, 주지의 보호 회로에 있어서의 충전 동작과 마찬가지이다. 구동 동작 기억부(16)는, 개폐 제어부(14)가 출력한 제어 신호를 모니터하여, 개폐 제어부(14)에 의한 래치 릴레이(30)에의 제어의 최신의 상태를 기억한다. 제어 상태는 폐쇄 상태 또는 개방 상태의 2가지이므로, 상태는 1비트의 플래그로서 유지해서 된다.
다음에, 스텝 104 또는 스텝 106을 거쳐, 래치 릴레이(30)가 폐쇄 상태로 되어 있는 상태가 기억되면, 스텝 107로 이행하여, 충방전측 전압 측정부(12)가 모니터 동작을 개시한다. 구동 판정부(15)는, 종전부터 동작하고 있는 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)의 전압값을 취득하고, 양자의 차분을 모니터하고(스텝 108), 차분이 소정값 이상인지 여부를 판단한다(스텝 109). 이때, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)로부터 취득하는 전압값은, 노이즈와 식별하기 위해서 수밀리초 정도의 시간 폭을 취하고, 그 사이에 있어서의 평균값, 중앙값 등을 취하는 것이 바람직하다. 또한, 전지측 전압 측정부(11)가 측정하는 전압값은 본 발명의 축전 소자측 전압값에 상당하고, 충방전측 전압 측정부(12)가 측정하는 전압값은 본 발명의 충방전측 전압값에 상당한다.
스텝 109에 있어서의 판단의 결과, 양자의 차분이 미리 정한 소정값 미만이면, 스텝 107로 복귀되어, 구동 판정부(15)는 각 측정값의 모니터링을 계속한다. 한편, 차분이 소정값 이상이면, 스텝 110으로 이행하여, 구동 판정부(15)는 래치 릴레이(30)가 오동작하고 있다고 판정하고, 판정 결과를 개폐 제어부(14)에 출력한다. 판정 결과를 받은 개폐 제어부(14)는, 래치 릴레이(30)를 폐쇄 상태로 하는 제어 신호를 출력하여(스텝 111), 래치 릴레이(30)를 구동시킨다.
여기서, 래치 릴레이(30)의 오동작 및 그 정정 동작에 대하여 설명한다. 상기 스텝 101 내지 스텝 106의 일련의 동작에 의해 래치 릴레이(30)가 폐쇄 상태로 되도록 제어되어 있는 상태에 있어서도, 1비트의 펄스 신호에 의한 제어 신호와 구별할 수 없는 외부로부터의 펄스성 노이즈의 혼입 등에 의해, 래치 릴레이(30)는 독립하여 동작하여 개방 상태로 될 우려가 있다.
따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 주회로에 있어서 래치 릴레이(30)의 전후의 전압을 각각 측정함으로써 래치 릴레이(30)의 동작에 기초하는 주회로의 실제의 개폐 상태를 조사하고, 이것을 보호 회로(10)의 제어 상태와 아울러 참조함으로써, 주회로의 개폐 제어의 실태를 판단하도록 하고 있다.
즉, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 래치 릴레이(30)가 정상적으로 폐쇄 상태를 유지하고 있으면, 충전 개시 시 전압 Va로부터 만충전 전압 Vb에 도달할 때까지의 충전 기간 중(시각 t0 이후), 전지측 전압 측정부(11)가 측정하는 전압 V1 및 충방전측 전압 측정부(12)가 측정하는 전압 V2는 일치하고 있다. 이에 대하여, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 래치 릴레이(30)가 개방 상태로 되면(시각 t1 이후), 전지의 특성에 의해, 전지측 전압 측정부(11)가 측정하는 전압 V1은 당해 개방 상태까지의 충전 상태에 있어서의 전압값 Vc로부터 서서히 저하하게 되는 한편, 충방전측 전압 측정부(12)가 측정하는 전압 V2는 충전기측의 충전 전압 Vd가 직접 반영되게 된다.
따라서, 각각의 전압의 차분의 크기, 즉 절대값 |V2-V1|이 충분히 큰 값으로서 얻어진 경우, 주회로는 개방 상태에 있고, 또한, 구동 동작 기억부(16)를 참조하여, 그 상태가 보호 회로(10)의 제어에 의한 것이 아닌 경우에는, 래치 릴레이(30)가 오동작하고 있다고 간주할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태 1의 축전 장치(1)에 의하면, 주회로에 있어서 래치 릴레이(30)를 사이에 둔 2점간의 전위를 측정하고, 이것에 기초하여, 주회로의 개폐 상태가 보호 회로에 의한 제어를 정확하게 반영한 것인지 여부를 확인할 수 있다. 이에 의해, 외부 노이즈 등의 침입에 기인하는 회로 개폐의 오동작 유무의 판단 정밀도를 향상시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 전지측 전압 측정부(11)가 측정하는 전압 V1 및 충방전측 전압 측정부(12)가 측정하는 전압 V2에 대해서는, 모두 래치 릴레이(30)가 폐쇄 상태에 있어서의 경우의 전압 강하를 고려하여 보정하는 것이 검출 정밀도를 높일 수 있어, 보다 적합하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 래치 릴레이(30)를 주회로의 개폐 스위치로서 사용함으로써 이하의 효과를 발휘한다.
통상의 보호 회로에 사용되는 릴레이에 있어서는, 동작 중에는 내장 기구인 코일에 항상 통전할 필요가 있다. 특히 구동 시에 있어서는, 릴레이는 축전 장치 내의 축전지로부터 전류를 얻어 동작하기 때문에, 리튬 이온 이차 전지(20)의 전압 변동을 일으킨다. 또한, 코일에 전류가 흐르고 있는 동안은 코일의 임피던스도 변동되어, 코일에 흐르는 전류를 변동시켜, 리튬 이온 이차 전지(20)의 전압 변동의 원인으로 된다. 이들 전지의 전압 변동이, 주회로에 있어서의 정확한 전압 측정의 방해로 되었다.
이에 반해, 본 실시 형태에 있어서의 래치 릴레이(30)는, 보호 회로(10)의 각 수단으로부터의 전류가 계속적으로 흐르지 않고 개폐 상태가 유지되는 자기 유지 스위치이기 때문에, 주회로에 있어서, 리튬 이온 이차 전지(20)를 포함한 래치 릴레이(30)의 전후의 구간에 있어서 전압 변동이 적다(영향이 적다).
따라서, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)가 측정하는 전압은 안정된 값으로서 얻어지고, 이들 전압을 모니터링하는 개폐 제어부(14) 및 구동 판정부(15)는 정밀도가 높은 판정을 행할 수 있다.
(방전 시의 동작)
다음에, 제2 동작예로서, 보호 회로(10)의 외부 접속 단자(50)에, 축전 장치(1)의 전력에 의해 동작하는 외부 부하가 접속되어, 리튬 이온 이차 전지(20)가 방전을 행하는 경우의 동작을, 도 4의 흐름도를 참조하여 이하에 설명한다.
축전 장치(1)에 외부 부하가 접속되어, 외부 부하의 동작이 개시하면, 스텝 201 및 202로서, 리튬 이온 이차 전지(20)의 방전 상태로서, 전류 측정부(13), 서미스터(40), 전지측 전압 측정부(11)로부터 각각 전류값, 온도 정보, 전압값이 개폐 제어부(14)에 공급된다.
외부 부하의 동작 중, 개폐 제어부(14)는, 상기 각 부로부터 얻어진 전압값, 전류값 및 저항값을 계속해서 모니터한다(스텝 203). 리튬 이온 이차 전지(20)의 방전 상태에 이상, 즉 온도 상승, 전압 저하 또는 변동 등, 리튬 이온 이차 전지(20)의 동작 계속에 문제로 되는 수치 또는 수치 변화가 인지된 경우는, 축전 장치(1)의 방전 이상으로서 스텝 204로 이행하여, 래치 릴레이(30)를 동작시켜, 주회로가 개방 상태로 되도록 제어를 행한다.
이 경우, 외부 부하에 새로운 축전 장치(1)를 접속하여 동작을 계속시키고, 종전의 축전 장치(1)는 점검, 유지 보수 등의 대상으로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 점검, 유지 보수 등에 의해 수치 이상이 해소된 경우에는, 개폐 제어부(14)에 의한 전지측 전압 측정부(11) 등의 모니터링에 기초하여 리튬 이온 이차 전지(20)가 정상적인 상태로 복귀되었는지 여부가 판단되고(스텝 211), 정상으로 복귀된 경우는, 개폐 제어부(14)의 제어에 의해 래치 릴레이(30)는 다시 폐쇄 상태로 이행하여(스텝 205), 축전 장치(1)는 다시 외부 부하를 접속, 협동 가능한 상태로 된다. 스텝 203의 정상적인 동작 상태, 또는 스텝 205의 이상 검지 후의 복귀 상태 중 어느 것에 있어서도, 래치 릴레이(30)가 개방 상태로 하는 제어를 행하였다는 취지의 정보가 최신의 상태로서 구동 이력 기억부(16)에 기억된다. 그리고, 래치 릴레이(30)가 폐쇄 상태로 되어 있는 상태가 확인되면, 스텝 206에서 충방전측 전압 측정부(12)가 모니터 동작을 행한다.
이하는, 충전 시의 동작과 마찬가지이며, 구동 판정부(15)는, 충전 시의 동작과 마찬가지로, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)의 전압값을 취득하여 양자의 차분을 모니터하고(스텝 207), 양자의 차분이 미리 정한 소정값 미만이면(스텝 208), 스텝 206으로 복귀되어, 구동 판정부(15)는 각 측정값의 모니터를 계속한다. 차분이 소정값 이상이면(스텝 208), 스텝 209로 이행하여, 구동 판정부(15)는 래치 릴레이(30)가 오동작하고 있다고 판정하고, 판정 결과를 받은 개폐 제어부(14)는, 래치 릴레이(30)가 폐쇄 상태로 되는 제어 신호를 출력한다(스텝 208).
상기 스텝 208에 있어서는, 래치 릴레이(30)가 개방 상태로 되었을 때의 전지측 전압 측정부(11)의 전압 V1은 래치 릴레이(30)가 폐쇄 상태 시의 전압과 동일하고, 상기 충방전측 전압 측정부(12)가 측정하는 전압 V2는, 주회로가 개방 상태로 되기 때문에 실질상 플로트로 된다.
이와 같이, 본 실시 형태 1의 축전 장치(1)에 의하면, 충방전 시 어느 경우에 있어서도, 주회로에 있어서 래치 릴레이(30)를 사이에 둔 2점간의 전위를 고정밀도로 측정하고, 또한, 주회로의 개폐 상태가 보호 회로에 의한 제어를 정확하게 반영한 것인지 여부를 확인할 수 있다. 이에 의해, 비상 시의 전력 경로 차단 그 밖의 전력 경로 개폐에 관한 판단 정밀도를 향상시켜 높은 신뢰성을 획득하는 것이 가능해진다.
(실시 형태 2)
본 발명의 실시 형태 2의 축전 장치는, 충전 동작 시에 있어서의 구동 판정부(15)의 판단 방법을, 실시 형태 1과 상이하게 한 것을 특징으로 한다. 따라서 구성은 실시 형태 1과 동일하고, 이하, 동작에 대하여 도 5의 흐름도를 참조하여 설명한다.
처음에, 동작 개시 시부터, 구동 이력 판정부(16)에서 개폐 제어부(14)에 의한 래치 릴레이(30)의 상태가 기록될 때까지의 동작은 실시 형태 1과 마찬가지이며, 따라서 도 2의 스텝 101 내지 106의 동작이 실행된다.
다음에, 스텝 301로 이행하여, 충방전측 전압 측정부(12)가 모니터 동작을 개시한다. 이때 구동 판정부(15)는, 충방전측 전압 측정부(12)의 모니터 시간을 유의한 변화가 관측 가능한 시간 폭을 취하도록 한다. 다음에, 구동 판정부(15)는, 충방전측 전압 측정부(12)의 모니터 시간에 동기하도록 전지측 전압 측정부(11)의 모니터를 개시하고(스텝 302), 양자의 차분을 취하고(스텝 303), 이것이 일정한 변화 폭을 갖는 전압 변동인지 여부를 판정한다(스텝 304).
일정한 변화 폭을 갖는 전압 변동이 인지된 경우는, 스텝 305로 이행하여, 구동 판정부(15)는 래치 릴레이(30)가 오동작하고 있다고 판정한다. 판정 결과를 받은 개폐 제어부(14)는, 래치 릴레이(30)가 폐쇄 상태로 되는 제어 신호를 출력시킨다(스텝 306).
상기 스텝 303 내지 304의 동작은 이하의 원리에 기초한다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 래치 릴레이(30)가 개방 상태로 되면, 리튬 이온 이차 전지(20)와 분리됨으로써 충방전측 전압 측정부(12)가 측정하는 전압은 안정되지 않게 된다. 충방전측 전압 측정부(12)가 측정하는 전압 V2는 충전기측의 충전 전압 Vd를 반영하게 되어, 충전 전압 Vd에 포함되는 리플 성분을 직접 측정 가능해진다. 한편, 직류 전원인 리튬 이온 이차 전지(20)측의 전압 V1은 통상 리플 성분을 포함하지 않기 때문에, 양자의 차분에 있어서는 리플 성분이 그대로 추출된다.
따라서, 각각의 전압의 차분의 크기 |V2-V1|의 변동의 정도가 미리 정한 값보다 큰 경우는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 래치 릴레이(30)가 오동작하고 있다고 간주할 수 있다.
전압 V2의 평균값이 전압 V1과 거의 동일한 경우는, 전압의 차분의 크기 |V2-V1|은 미소한 값으로 되어 버려, 판단, 비교용의 소정값의 설정에는 정밀도가 요구된다. 본 실시 형태에 있어서는, 단순한 수치의 대소 비교가 아니라, 정성적인 검토에 기초하여, 리플 성분을 측정 대상으로 하여 비교를 행함으로써, 보다 정밀한 판단이 가능해진다.
실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 래치 릴레이(30)는, 보호 회로(10)의 각 수단으로부터의 전류를 받지 않고 개폐 상태가 유지되는 자기 유지 스위치이며, 주회로에 있어서 래치 릴레이(30) 자신이 전압 변동의 원인이 되는 일이 없다. 이것은 리플 성분의 모니터에 적합한 구성으로 되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태 2의 축전 장치에 의하면, 주회로에 있어서 래치 릴레이(30)를 사이에 둔 2점간의 전위의 변동을 측정하고, 이것에 기초하여, 주회로의 개폐 상태가 보호 회로에 의한 제어를 정확하게 반영한 것인지 여부를 확인할 수 있다. 이에 의해, 외부 노이즈 등의 침입에 기인하는 보호 회로의 오동작의 가능성을 저감하여, 정밀도가 높은 판정을 행할 수 있다.
또한, 상기의 실시 형태 1 및 2에 있어서는, 축전 장치(1)는, 주회로에 있어서, 개폐 제어부(14)에 의해 래치 릴레이(30)가 폐쇄 상태로 되도록 제어되어 있는 경우의 오동작을 판정하는 것으로서 설명을 행하였지만, 래치 릴레이(30)가 개방 상태로 되도록 제어되어 있는 경우의 오동작을 판정하는 것으로 해도 된다.
이 경우의 동작의 일례를 도 7의 흐름도에 나타낸다.
상기 각 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 보호 회로(10) 내의 각 측정부가 측정을 시작한 상태(스텝 401, 402)에서, 충전 동작이면 충전을 개시하고(스텝 403), 방전 동작이면 외부 부하의 동작에 추종한 방전이 행해진다.
계속해서 충전 또는 방전 상태에, 과충전 또는 과방전 등의 이상이 있는지 여부를 판단하고(스텝 404), 이상이 인지된 경우는, 래치 릴레이(30)를 개방 상태로 되도록 구동시킨다(스텝 405).
이 상태에 있어서, 충방전측 전압 측정부(12)가 모니터 동작을 개시한다(스텝 406). 구동 판정부(15)는, 종전부터 동작하고 있는 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)의 전압값을 취득하고, 양자의 차분을 구한다(스텝 407).
주회로에 있어서 래치 릴레이(30)를 사이에 둔 2점간의 전압 V1, V2가 동전위로서 모니터되어, 양쪽 전압의 차분의 크기 |V2-V1|이 실질적으로 0[V]으로 된 경우에(스텝 408), 구동 판정부(15)는, 래치 릴레이(30)가 오동작 상태라고 판정하고(스텝 409), 래치 릴레이(30)가 개방 상태로 되도록 개폐 제어부(14)를 제어한다(스텝 410).
또한, 스텝 408에 있어서의 「실질적으로 0[V]」이란, |V2-V1|이 소정 시간(예를 들면, 0.3초) 이상 계속해서 계측 장치의 정밀도의 오차 범위 내에 있는 상태, 또는, 소정 시간 간격(예 : 0.1초)으로 |V2-V1|을 구하고, |V2-V1|이 소정 횟수(예 : 3회) 이상 연속하여 계측 장치의 정밀도의 오차 범위 내에 있는 상태를 의미한다.
한편, |V2-V1|이 실질적으로 0[V]이 아닌 유의한 값으로서 인지된 경우에는, 스텝 406으로 복귀되어, 구동 판정부(15)는 각 측정값의 모니터링을 계속한다.
이와 같이, 보호 회로(10)가 개방 상태의 동작을 행하고 있는 경우라도, 래치 릴레이(30)를 구비하고, 또한 래치 릴레이(30)의 전후의 2점간의 전압을 측정함으로써, 보호 회로의 오동작의 가능성을 저감하여, 정밀도가 높은 판정을 행할 수 있다.
(실시 형태 3)
본 발명의 실시 형태 3의 축전 장치는, 구동 판정부(15)에 있어서, 전압값 외에 전류값을 더 고려한 판단을 행하는 것을 특징으로 한다. 따라서 구성은 실시 형태 1과 동일하다. 이하, 상기의 각 실시 형태의, 전압값에 기초하는 판단에, 전류값에 기초하는 판단을 더 부가한 제어를, 도 8의 (a), 도 8의 (b)의 각 흐름도를 참조하여 설명한다.
충전 시에, 구동 판정부(15)는, 도 2의 흐름도의 스텝 109에 있어서, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)의 전압값의 차분이 소정값 이상이면, 도 8의 (a)의 흐름도의 스텝 501로 천이한다. 그리고, 전류 계측부(17)가 모니터하는 전류값을 취득하여, 스텝 502에서 그 값이 실질적으로 0[A]인지 여부를 또한 판단한다. 또한, 여기에서 「실질적으로 0[A]이다」란, 단순히 측정상 전류의 흐름이 검지되지 않는 것을 의미할 뿐만 아니라, 전류 계측부(17)의 정밀도의 오차 범위에 있는 유의한 수치가 검지되는 것도 포함된다.
전류값이 실질적으로 0[A]이라고 판단한 경우, 구동 판정부(15)는, 도 2의 흐름도의 스텝 110으로 천이하여, 래치 릴레이(30)가 오동작하고 있다고 판정하고, 개폐 제어부(14)에 래치 릴레이(30)를 구동시킨다. 한편, 전류값이 실질적으로 0[A]이 아니라고 판단한 경우는, 스텝 107 또는 스텝 501로 천이하여, 전압값 및 전류값에 기초하는 래치 릴레이(30)의 동작 상태의 판정을 계속한다.
방전 시에는, 도 4의 흐름도의 스텝 208과 스텝 209 사이에, 상기의 스텝 501 및 스텝 502의 플로우를 실행시킨다.
구동 판정부(15)는, 도 5의 흐름도의 스텝 304와 스텝 305 사이에, 상기의 스텝 501 및 스텝 502의 플로우를 실행시킬 수도 있다.
다음에, 래치 릴레이(30)가 개방 상태로 되도록 제어되어 있는 경우의 오동작 판정에 있어서, 전류값에 기초하는 판단을 부가한 제어를, 도 7의 흐름도 및 도 8의 (b)를 참조하여 설명한다.
구동 판정부(15)는, 도 7의 흐름도의 스텝 408에 있어서, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)의 전압값의 차분이 실질적으로 0[V]이면, 도 8의 (b)의 흐름도의 스텝 601로 천이한다. 그리고, 전류 계측부(17)가 모니터하는 전류값을 취득하여, 스텝 602에서 그 값이 실질적으로 0[A]보다 큰지 여부를 또한 판단한다. 또한, 여기에서 「실질적으로 0[A]보다 크다」란, 단순히 측정상 전류의 흐름이 검지되는 것을 의미하는 것이 아니라, 전류 계측부(17)의 정밀도의 오차 범위를 초과한, 유의한 수치가 얻어지는 것을 의미한다.
전류값이 실질적으로 0[A]보다 크다고 판단한 경우, 구동 판정부(15)는, 도 7의 흐름도의 스텝 409로 천이하여, 래치 릴레이(30)가 오동작하고 있다고 판정하고, 개폐 제어부(14)에 래치 릴레이(30)를 구동시킨다. 한편, 전류값이 실질적으로 0[A]보다 크지 않다고 판단한 경우는, 스텝 406 또는 스텝 601로 천이하여, 전압값 및 전류값에 기초하는 래치 릴레이(30)의 동작 상태의 판정을 계속한다.
이상과 같이, 본 실시 형태 3의 축전 장치에 의하면, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)가 측정하는 전압값 외에, 전류 측정부(17)가 측정하는 전류값에 기초하는 판정 동작을 부가함으로써, 래치 릴레이(30)의 오동작의 판정의 정밀도를 더욱 높이는 것이 가능해진다.
또한, 상기의 설명에 있어서는, 도 8의 (a), 도 8의 (b)에 도시한 전류값에 기초하는 판단 플로우는, 모두 전압값에 기초하는 판단이 이루어진 후에 실행되는 것으로 하였지만, 전류값에 기초하는 판단은, 전압값에 기초하는 판단 전, 또는 전압값에 기초하는 판단과 병행하여 행하도록 해도 된다. 특히 판단을 병행하여 행하는 경우는 래치 릴레이(30)의 신속한 제어가 가능해져, 축전 장치(1)의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.
상기의 설명에 있어서는, 전류값에 기초하는 판단은, 전류 측정부(17)가 모니터하는 전류값에 기초하는 것으로 하였지만, 전류 측정부(13)가 모니터하는 전류값에 기초하는 것으로 해도 된다. 또한, 전류 측정부(13, 17)를 병용해도 된다.
단, 상기의 설명과 같이 전류 측정부(17)를 단체로 사용하는 것은, 이하의 이유에 의해 적합하다. 즉, 전류 계측부(13)는 외부 접속 단자(50)와 래치 릴레이(30) 사이에 접속되어 있음으로써, 외부 접속 단자(50)에 접속된 충전기 또는 외부 부하로부터의 누설 전류가 유입되어, 리튬 이온 이차 전지(20)에 기인하는 정확한 전류를 검지할 수 없게 될 우려가 있다. 이에 반하여, 리튬 이온 이차 전지(20)의 부극의 전류를 직접 측정하는 전류 측정부(17)를 단체로 사용함으로써, 정밀도가 높고 신뢰성이 높은 판정을 행할 수 있다.
전류 측정부(17)는, 리튬 이온 이차 전지(20)의 부극으로부터 흐르는 전류를 직접 측정하는 것으로 하였지만, 래치 릴레이(30)와 리튬 이온 이차 전지(20) 사이를 흐르는 전류를 측정하는 것으로 해도 된다.
(실시 형태 4)
본 발명의 실시 형태 4의 축전 장치는, 구동 판정부(15)에 있어서, 전압값을 사용한 판단을 할 수 없는 경우에 전류값만으로 판단을 행하게 하는 것을 특징으로 한다. 따라서 구성은 실시 형태 1과 동일하다.
처음에, 축전 장치(1)의 점검 동작을 도 9의 흐름도를 참조하여 설명한다. 외부 접속 단자(50)에 충전기 혹은 외부 부하가 접속되어 있지 않은 상태 또는 충전기 혹은 외부 부하에 대하여 축전 장치(1)가 전류의 수수를 행하고 있지 않은 상태에 있어서, 구동 판정부(15)는, 외부로부터의 제어 입력에 의해 또는 자동으로, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)의 전압값을 취득한다(스텝 701). 취득된 전압값은, 구동 판정부(15) 자신에게 기억, 또는 구동 이력 기억부(16)에 미리 설정된 프리셋값과 비교된다(스텝 702). 여기서 프리셋값은, 축전 장치(1)의 공장 출하 시에 설정된 고정값이며, 점검 동작의 조건 하에서 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)가 정상적으로 동작한 경우의 측정값과 동일한 값이다.
다음에, 취득한 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)의 각 측정값이 프리셋값과 각각 일치한 경우는, 스텝 703으로 이행하여, 각 전압 측정부가 정상인 것을 확인하고, 점검 동작을 종료한다. 한편, 각 측정값 중 어느 하나라도 프리셋값과 상이가 있는 경우에는, 스텝 704로 이행하여, 구동 판정부(15)는, 이 이후, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)의 각 측정값에 기초하는 판단을 정지하고, 전류 측정부(17)로부터의 전류값에 기초하는 판단으로 전환한다.
구체적으로는, 실시 형태 1의 도 2의 흐름도에 있어서, 스텝 107 내지 스텝 109 대신에 도 8의 (a)의 스텝 501 및 스텝 502가 실행된다. 마찬가지로, 실시 형태 1의 도 4의 흐름도에 있어서의 스텝 206 내지 스텝 208, 도 5의 흐름도에 있어서의 스텝 301 내지 스텝 304 대신에 스텝 501 및 스텝 502가 실행된다. 또한, 도 7의 흐름도에 있어서의 스텝 406 내지 스텝 408 대신에 스텝 601 및 스텝 602가 실행된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 형태 4에 의하면, 전지측 전압 측정부(11) 및 충방전측 전압 측정부(12)를 점검하고, 문제가 있는 경우에는 전류 측정부(17)가 측정하는 전류값에 기초하는 판정 동작을 행하게 하는 것으로 함으로써, 래치 릴레이(30)의 오동작의 판정의 신뢰성을 높이는 것이 가능해진다.
또한, 상기의 각 실시 형태에 있어서는, 구동 판정부(15)에 의한 래치 릴레이(30)의 오동작 판정은, 모두 축전 장치(1)에 대하여 충전 동작 또는 방전 동작을 행할 때에 실행되는 것으로 하였지만, 본 발명의 자기 유지 스위치의 개폐 동작 및 동작 상태 판정 수단의 판정은, 충전 동작 또는 방전 동작과 독립하여 행해지는 것이어도 된다.
그와 같은 동작의 일례로서는, 과도한 고온 또는 저온 환경 하 등, 리튬 이온 이차 전지(20)에 대하여 부적합한 외부 환경에 축전 장치(1)가 놓여진 경우에, 서미스터(40) 또는 도시하지 않은 외부의 온도 센서가 모니터하는 온도 정보에 기초하여 래치 릴레이(30)를 개방 상태로 하는 보호 동작을 들 수 있다.
구체적으로는, 래치 릴레이(30)를 개방 상태로 하는 제어의 오조작을 판정하는 도 7의 흐름도에 있어서, 충방전 동작을 실행하는 스텝 401 내지 스텝 404 대신에, 서미스터(40)의 온도 측정에 기초하여 래치 릴레이(30)를 동작시킨다. 또한, 이와 같은 보호 동작은, 축전 장치(1)가 방전 또는 충전 동작을 행하고 있지 않은 상태이면, 충전기 또는 외부 부하와의 접속의 유무를 막론하고 행하도록 해도 된다.
상기의 각 실시 형태에 있어서는, 축전 장치(1)는, 전지측 전압 측정부(11)와 충방전측 전압 측정부(12)가 2점간의 전위를 개별로 측정하고, 구동 판정부(15)에 있어서 차분을 취하여 판정을 행하는 것으로 하였지만, 본 발명은, 래치 릴레이(30) 전후의 전위차를 직접 측정하여, 구동 판정부(15)는 당해 전위차의 크기에 기초하여 판단을 행하도록 해도 된다.
상기의 각 실시 형태에 있어서는, 축전 장치(1)는, 보호 회로(10)에 있어서의 개폐 제어부(14)가, 구동 판정부(15)의 제어에 기초하여 강제적으로 래치 릴레이(30)를 구동시키는 것으로서 설명을 행하였지만, 본 발명은, 래치 릴레이(30)를 강제적으로 구동시키지 않고, 구동 판정부(15)에 의한 판정을 행하는 것만의 구성으로서 실현해도 된다. 이 경우는, 구동 판정부(15)에 의한 구동 판정의 결과를 외부에 통지시키는 구성을 구비하는 것이 보다 적합하다.
도 10은 구동 판정부(15)의 판정 결과를 받아, 래치 릴레이(30)가 오동작하고 있는 것을 알리는 통지부(60)를 구비한 구성예이다. 통지부(60)는, 본 발명의 통지 수단에 상당하고, 축전 장치(1)에 이상이 발생하였다는 취지를 이용자에게 인지시키기 위한 신호를 경보로서 출력하는 수단이며, LCD에 의한 문자 표시, LED 등의 광 그 밖의 영상을 출력하는 수단, 또는 버저 그 밖의 음성 출력을 행하는 수단으로서 실현된다.
이와 같은 구성에 의하면, 이용자는, 본 발명의 정밀도가 높은 판정에 의해, 확실하게 축전 장치의 동작에 이상이 있는 것을 알 수 있다. 또한, 통지부(60)는 전용의 구성으로서 별도 설치해도 되고, 보호 회로에서 관용되고 있는 LED 등의 인디케이터를 이용하여 실현해도 된다. 통지부(60)의 구성은, 실시 형태 1 내지 4의 구성과 병용해도 된다.
상기의 각 실시 형태에 있어서는, 본 발명은, 리튬 이온 이차 전지(20)를 내장하고, 충방전 회로로서의 주회로를 갖는 축전 장치(1)로서 실시되는 것으로 하였지만, 본 발명은, 발전기 그 밖의 정전압 전원에 접속되거나, 또는 임의의 2점간에 있어서 전력 공급을 행하는 전력 경로의 사이에 배치되어, 당해 전원 장치 그 밖의 전력 경로의 보호 장치로서 기능하는 전력 경로 개폐 장치로서 실현해도 된다.
도 11은 전력 경로의 입력측에 접속되는 입력 단자(70)와, 출력측에 측정되는 출력 단자(80)를 갖는 전력 경로 개폐 장치(2)의 구성도이다. 단, 도 1과 동일 또는 상당하는 구성에 대해서는, 동일 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
전력 경로 개폐 장치(2)의 기본 동작은 실시 형태 1과 마찬가지이며, 전류 측정부(13) 및 입력측 전압 측정부(11a)가 측정하는 전류값 및 전압값을 모니터하고, 이상이 있으면 래치 릴레이(30)를 동작시켜 전력 경로를 차단한다. 래치 릴레이(30)의 양단에 설치된, 전지측 전압 측정부(11)에 상당하는 입력측 전압 측정부(11a) 및 충방전측 전압 측정부(12)에 상당하는 출력측 전압 측정부(12a)의 전압은, 래치 릴레이(30)의 동작이 폐쇄 상태인 것이 확인되면 항상 모니터되고, 양쪽 전압의 차분이 소정값을 초과한 경우에는, 구동 판정부(15)가 이상을 판단하고, 개폐 제어부(14)를 제어하여 래치 릴레이(30)를 다시 폐쇄 상태로 되도록 동작시킨다.
이상의 구성에 있어서도, 각 실시 형태의 축전 장치와 마찬가지로, 비상 시의 전력 경로 차단 그 밖의 전력 경로 개폐에 관한 판단 정밀도가 향상됨으로써, 높은 신뢰성이 획득된다. 또한, 전력 경로 개폐 장치(2)에 있어서도, 실시 형태 1 내지 4의 축전 장치(1)의, 상술한 모든 구성이 임의로 적용된 구성이어도 된다.
상기의 설명에 있어서는, 본 발명의 자기 유지 스위치는 래치 릴레이인 것으로 하였지만, 외부로부터의 신호의 수수나 전력 소비를 행하지 않고 개폐 동작을 계속하는 것이 가능한 스위치이면 되고, 주지의 릴레이의 구성에 한정되는 것은 아니다.
상기의 설명에 있어서는, 본 발명의 자기 보존 스위치는, 1비트의 펄스 신호를 제어 신호로서 동작하는 것으로 하였지만, 펄스 신호에 의해 제어되는 것이면, 정보량은 비트수에 한정되는 것은 아니다. 또한, 1비트의 정보량을 갖는 신호에 의해 제어되는 것이면, 신호의 형식에 한정되는 것은 아니다.
상기의 설명에 있어서는, 본 발명의 축전 소자는 리튬 이온 이차 전지인 것으로 하였지만, 전기 화학 반응에 의해 충방전 가능한 전지이면, 니켈 수소 전지 그 밖의 각종 이차 전지를 사용해도 된다. 또한 전기 이중층 캐패시터와 같이, 전기를 직접 전하로서 축적하는 방식의 소자이어도 된다. 요컨대, 본 발명의 축전 소자는, 충방전 가능하게 전기를 축적 가능한 소자이면, 그 구체적인 방식에 의해서 한정되는 것은 아니다.
요컨대, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내이면, 이상 설명한 것을 포함시켜, 상기 각 실시 형태에 다양한 변경을 첨가해도 된다.
이상과 같은 본 발명은, 충방전 경로 또는 전력 경로 개폐에 관한 판단 정밀도를 향상시켜 높은 신뢰성을 획득하는 것이 가능해져, 이차 전지 등의 사용에 있어서 유용하다.
1 : 축전 장치
10 : 보호 회로
11 : 전지측 전압 측정부
12 : 충방전측 전압 측정부
13 : 전류 측정부
14 : 개폐 제어부
15 : 구동 판정부
16 : 구동 이력 기억부
17 : 전류 측정부
20 : 리튬 이온 이차 전지
30 : 래치 릴레이
40 : 서미스터
50 : 외부 접속 단자

Claims (15)

  1. 축전 소자와,
    상기 축전 소자의 충방전 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전위차 측정 수단과,
    상기 충방전 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치와,
    상기 축전 소자의 충방전 경로의 전류를 측정하는 전류 측정 수단과,
    상기 축전 소자의 상태에 적어도 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 개폐를 제어하는 개폐 제어 수단과,
    상기 전위차 측정 수단의 측정 결과 및 상기 전류 측정 수단의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 동작 상태 판정 수단을 구비하고,
    상기 동작 상태 판정 수단은,
    상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 폐쇄 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
    상기 축전 소자와 상기 자기 유지 스위치 사이의 축전 소자측 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 축전 소자의 충전원 또는 방전처 사이의 충방전측 전압값과의 차분의 크기가, 소정값 이상으로 된 경우, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 개방 상태라고 판정하는, 축전 장치.
  2. 축전 소자와,
    상기 축전 소자의 충방전 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전위차 측정 수단과,
    상기 충방전 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치와,
    상기 축전 소자의 충방전 경로의 전류를 측정하는 전류 측정 수단과,
    상기 축전 소자의 상태에 적어도 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 개폐를 제어하는 개폐 제어 수단과,
    상기 전위차 측정 수단의 측정 결과 및 상기 전류 측정 수단의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 동작 상태 판정 수단을 구비하고,
    상기 동작 상태 판정 수단은,
    상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 폐쇄 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
    상기 축전 소자와 상기 자기 유지 스위치 사이의 축전 소자측 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 축전 소자의 충전원 또는 방전처 사이의 충방전측 전압값의 차분의 변동의 범위가 소정값 이상으로 된 경우, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 개방 상태라고 판정하는, 축전 장치.
  3. 축전 소자와,
    상기 축전 소자의 충방전 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전위차 측정 수단과,
    상기 충방전 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치와,
    상기 축전 소자의 충방전 경로의 전류를 측정하는 전류 측정 수단과,
    상기 축전 소자의 상태에 적어도 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 개폐를 제어하는 개폐 제어 수단과,
    상기 전위차 측정 수단의 측정 결과 및 상기 전류 측정 수단의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 동작 상태 판정 수단을 구비하고,
    상기 동작 상태 판정 수단은,
    상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 폐쇄 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
    상기 축전 소자와 상기 자기 유지 스위치 사이의 축전 소자측 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 축전 소자의 충전원 또는 방전처 사이의 충방전측 전압값의 차분의 크기 또는 상기 차분의 변동의 범위가 소정값 이상으로 된 경우이며, 또한,
    상기 전류 측정 수단이 측정한 전류값이, 실질적으로 0[A]인 경우,
    상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 개방 상태라고 판정하는, 축전 장치.
  4. 축전 소자와,
    상기 축전 소자의 충방전 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전위차 측정 수단과,
    상기 충방전 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치와,
    상기 축전 소자의 충방전 경로의 전류를 측정하는 전류 측정 수단과,
    상기 축전 소자의 상태에 적어도 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 개폐를 제어하는 개폐 제어 수단과,
    상기 전위차 측정 수단의 측정 결과 및 상기 전류 측정 수단의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 동작 상태 판정 수단을 구비하고,
    상기 동작 상태 판정 수단은,
    상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 개방 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
    상기 축전 소자와 상기 자기 유지 스위치 사이의 축전 소자측 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 축전 소자의 충전원 또는 방전처 사이의 충방전측 전압값의 차분의 크기가 실질적으로 0[V]으로 된 경우, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 폐쇄 상태라고 판정하는, 축전 장치.
  5. 축전 소자와,
    상기 축전 소자의 충방전 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전위차 측정 수단과,
    상기 충방전 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치와,
    상기 축전 소자의 충방전 경로의 전류를 측정하는 전류 측정 수단과,
    상기 축전 소자의 상태에 적어도 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 개폐를 제어하는 개폐 제어 수단과,
    상기 전위차 측정 수단의 측정 결과 및 상기 전류 측정 수단의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 동작 상태 판정 수단을 구비하고,
    상기 동작 상태 판정 수단은,
    상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 개방 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
    상기 축전 소자와 상기 자기 유지 스위치 사이의 축전 소자측 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 축전 소자의 충전원 또는 방전처 사이의 충방전측 전압값의 차분의 크기가 실질적으로 0[V]으로 된 경우이며, 또한,
    상기 전류 측정 수단이 측정한 전류값이 실질적으로 0[A]보다 큰 경우,
    상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 폐쇄 상태라고 판정하는, 축전 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 측정 수단은,
    상기 축전 소자와 상기 자기 유지 스위치 사이, 또는 상기 축전 소자의 부극측에 접속되는 경로의 임의의 한 점에 있어서 전류를 측정하는 축전 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 상태 판정 수단은,
    상기 자기 유지 스위치의 동작 상태와, 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태가 상이한 경우에,
    상기 개폐 제어 수단에 상기 자기 유지 스위치를 구동시키는 축전 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 유지 스위치는, 펄스 신호에 의해 개폐되는 축전 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 유지 스위치는 래치 릴레이인 축전 장치.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 상태 판정 수단이 판정한 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태와 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태가 상이한 경우에, 경보를 통지하는 통지 수단을 더 구비한 축전 장치.
  11. 전원과 상기 전원으로부터 전력의 공급을 받는 부하 사이에 형성되는 전력 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전위차 측정 수단과,
    상기 전력 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치와,
    상기 전력 경로의 전류를 측정하는 전류 측정 수단과,
    상기 전력 경로의 상기 전원측의 동작 상태에 적어도 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 개폐를 제어하는 개폐 제어 수단과,
    상기 전위차 측정 수단의 측정 결과 및 상기 전류 측정 수단의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 동작 상태 판정 수단을 구비하고,
    상기 동작 상태 판정 수단은,
    상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 폐쇄 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
    상기 전력 경로의 상기 전원측과 상기 자기 유지 스위치 사이의 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 전력 경로의 상기 부하측 사이의 전압값과의 차분의 크기가, 소정값 이상으로 된 경우, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 개방 상태라고 판정하는, 전력 경로 개폐 장치.
  12. 전원과 상기 전원으로부터 전력의 공급을 받는 부하 사이에 형성되는 전력 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전위차 측정 수단과,
    상기 전력 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치와,
    상기 전력 경로의 전류를 측정하는 전류 측정 수단과,
    상기 전력 경로의 상기 전원측의 동작 상태에 적어도 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 개폐를 제어하는 개폐 제어 수단과,
    상기 전위차 측정 수단의 측정 결과 및 상기 전류 측정 수단의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 동작 상태 판정 수단을 구비하고,
    상기 동작 상태 판정 수단은,
    상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 폐쇄 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
    상기 전력 경로의 상기 전원측과 상기 자기 유지 스위치 사이의 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 전력 경로의 상기 부하측 사이의 전압값과의 차분의 변동의 범위가 소정값 이상으로 된 경우, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 개방 상태라고 판정하는, 전력 경로 개폐 장치.
  13. 전원과 상기 전원으로부터 전력의 공급을 받는 부하 사이에 형성되는 전력 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전위차 측정 수단과,
    상기 전력 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치와,
    상기 전력 경로의 전류를 측정하는 전류 측정 수단과,
    상기 전력 경로의 상기 전원측의 동작 상태에 적어도 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 개폐를 제어하는 개폐 제어 수단과,
    상기 전위차 측정 수단의 측정 결과 및 상기 전류 측정 수단의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 동작 상태 판정 수단을 구비하고,
    상기 동작 상태 판정 수단은,
    상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 폐쇄 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
    상기 전력 경로의 상기 전원측과 상기 자기 유지 스위치 사이의 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 전력 경로의 상기 부하측 사이의 전압값과의 차분의 크기 또는 상기 차분의 변동의 범위가 소정값 이상으로 된 경우이며, 또한,
    상기 전류 측정 수단이 측정한 전류값이, 실질적으로 0[A]인 경우,
    상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 개방 상태라고 판정하는, 전력 경로 개폐 장치.
  14. 전원과 상기 전원으로부터 전력의 공급을 받는 부하 사이에 형성되는 전력 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전위차 측정 수단과,
    상기 전력 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치와,
    상기 전력 경로의 전류를 측정하는 전류 측정 수단과,
    상기 전력 경로의 상기 전원측의 동작 상태에 적어도 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 개폐를 제어하는 개폐 제어 수단과,
    상기 전위차 측정 수단의 측정 결과 및 상기 전류 측정 수단의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 동작 상태 판정 수단을 구비하고,
    상기 동작 상태 판정 수단은,
    상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 개방 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
    상기 전력 경로의 상기 전원측과 상기 자기 유지 스위치 사이의 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 전력 경로의 상기 부하측 사이의 전압값과의 차분의 크기가 실질적으로 0[V]으로 된 경우, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 폐쇄 상태라고 판정하는, 전력 경로 개폐 장치.
  15. 전원과 상기 전원으로부터 전력의 공급을 받는 부하 사이에 형성되는 전력 경로의 임의의 2점간의 전위차를 측정하는 전위차 측정 수단과,
    상기 전력 경로의 상기 2점의 사이에 설치된 자기 유지 스위치와,
    상기 전력 경로의 전류를 측정하는 전류 측정 수단과,
    상기 전력 경로의 상기 전원측의 동작 상태에 적어도 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 개폐를 제어하는 개폐 제어 수단과,
    상기 전위차 측정 수단의 측정 결과 및 상기 전류 측정 수단의 측정 결과 중 적어도 어느 한쪽과 상기 개폐 제어 수단의 제어 상태에 기초하여, 상기 자기 유지 스위치의 동작 상태를 판정하는 동작 상태 판정 수단을 구비하고,
    상기 동작 상태 판정 수단은,
    상기 개폐 제어 수단이, 상기 자기 유지 스위치를 개방 상태로 하는 제어를 행한 경우에 있어서,
    상기 전력 경로의 상기 전원측과 상기 자기 유지 스위치 사이의 전압값과 상기 자기 유지 스위치와 상기 전력 경로의 상기 부하측 사이의 전압값과의 차분의 크기가 실질적으로 0[V]으로 된 경우이며, 또한,
    상기 전류 측정 수단이 측정한 전류값이 실질적으로 0[A]보다 큰 경우,
    상기 자기 유지 스위치의 동작 상태가 폐쇄 상태라고 판정하는, 전력 경로 개폐 장치.
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