WO2017183395A1 - 電池パック - Google Patents

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WO2017183395A1
WO2017183395A1 PCT/JP2017/012332 JP2017012332W WO2017183395A1 WO 2017183395 A1 WO2017183395 A1 WO 2017183395A1 JP 2017012332 W JP2017012332 W JP 2017012332W WO 2017183395 A1 WO2017183395 A1 WO 2017183395A1
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WO
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battery
battery module
voltage
normal
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PCT/JP2017/012332
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English (en)
French (fr)
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真一 会沢
隆広 都竹
順一 波多野
隆介 長谷
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from AC mains by converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack.
  • a plurality of battery modules connected in parallel to each other are provided, and when one battery module of the plurality of battery modules becomes abnormal, the abnormal battery module is electrically connected to other battery modules. In some cases, the power supply to the load is continued using only other battery modules.
  • the reflux current flowing between the battery modules also increases as the voltage difference increases. Therefore, when a battery module that has become abnormal returns to normal and the battery module that has returned to normal is reconnected to another battery module, it supports the voltage difference between the battery module that has returned to normal and the other battery module. If the reflux current to be generated is larger than the rated current of each component such as a battery, a switch, and an electric wire constituting the battery module, the components may be deteriorated or break down due to the reflux current.
  • the voltage of the battery that the battery module has returned to normal and the voltage of the battery that the other battery module has are reconnected to other battery modules when the voltages become substantially the same.
  • the battery voltage of the other battery module is lowered by discharging the battery of the other battery module to reduce the voltage of the battery of the other battery module, and the battery voltage of the other battery module and the voltage of the battery of the other battery module are returned. It is conceivable that the voltages are substantially the same.
  • Patent Document 1 is a related technique.
  • the battery pack When the battery is being charged, the battery of the other battery module cannot be discharged, so the battery voltage of the battery module that has returned to normal and the voltage of the battery of the other battery module are set to substantially the same voltage.
  • the battery module that has returned to normal while suppressing the reflux current cannot be reconnected to another battery module.
  • an object according to one aspect of the present invention is to increase the chances of reconnecting a battery module that has returned to normal while suppressing a reflux current in a battery pack including a plurality of battery modules connected in parallel to each other. It is to plan.
  • a battery pack according to one embodiment of the present invention includes a plurality of battery modules and a control unit.
  • the plurality of battery modules each have a battery and a switch connected in series, and are connected in parallel to each other.
  • the control unit disconnects the abnormal battery module from the other battery modules by turning off the switch of the abnormal battery module among the plurality of battery modules.
  • control unit returns the battery module that has returned to normal to the normal state, reconnects the battery module that has returned to normal to another battery module, and the battery voltage of the battery module that has returned to normal is
  • the voltage of the battery included in the other battery module becomes a predetermined voltage by charging the battery included in the other battery module.
  • the battery voltage of the battery module that has returned to normal and the other battery modules are charged by turning on the switch of the battery module that has returned to normal and then charging the battery that the battery module that has returned to normal returns.
  • Other battery modules have a voltage difference from the battery voltage of Switch turns on the in to connect the battery module and another battery module has returned to normal.
  • a battery pack including a plurality of battery modules connected in parallel to each other, it is possible to increase the chances of reconnecting a battery module that has returned to normal while suppressing the reflux current to another battery module.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the battery pack according to the embodiment.
  • the battery pack 1 shown in FIG. 1 includes a plurality of battery modules 2 and a control unit 3 that are connected in parallel to each other.
  • the control unit 3 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit) or a programmable device.
  • the battery pack 1 is mounted on a vehicle such as an electric forklift or a hybrid car, for example, and supplies power to the load Lo when a load Lo such as an inverter that drives a traveling motor is connected.
  • the battery pack 1 is supplied with power from the load Lo or the charger Ch when the load Lo or the charger Ch is connected.
  • Each battery module 2 includes a battery B, a switch SW, a current detection unit 21, a temperature detection unit 22, and a monitoring unit 23, respectively.
  • Battery B is composed of a plurality of batteries connected in series (for example, a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or an electric double layer capacitor). Note that the battery B may be configured by one battery.
  • the switch SW is composed of a semiconductor relay or an electromagnetic relay such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Semiconductor Field Effect Transistor), and is connected to the battery B in series.
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Semiconductor Field Effect Transistor
  • the current detector 21 is constituted by, for example, a Hall element or a shunt resistor, and detects a current flowing through the battery B or the switch SW.
  • the temperature detection part 22 is comprised by the thermistor, for example, and detects the ambient temperature of the battery B.
  • the monitoring unit 23 is configured by, for example, a CPU or a programmable device, and detects the voltage of the battery B. In addition, the monitoring unit 23 controls on / off of the switch SW according to an instruction sent from the control unit 3. In addition, the monitoring unit 23 sends battery state information indicating the voltage of the battery B, the current detected by the current detection unit 21, and the temperature detected by the temperature detection unit 22 to the control unit 3.
  • the control unit 3 determines that the battery module 2 that is the source of the battery state information is abnormal when at least one of the voltage, current, and temperature indicated in the battery state information is greater than or equal to the threshold value. In addition, when the voltage, current, and temperature indicated in the battery state information are all smaller than the threshold value, the control unit 3 determines that the battery module 2 that is the source of the battery state information is normal. The control unit 3 electrically disconnects the battery module 2 from the other battery modules 2 by turning off the switch SW of the battery module 2 that has become abnormal.
  • the control unit 3 charges the battery B by performing constant current constant voltage charge control. That is, as shown in FIG. 2A and FIG. 2B, the control unit 3 includes the current detection unit 21 from the start of charging until the voltage V detected by the monitoring unit 23 rises to the predetermined voltage Vf.
  • the battery B is charged by performing constant current charging control that sends a current command value to the charger Ch so that the current I detected by the monitoring unit 23 is maintained at a predetermined current, and the voltage V detected by the monitoring unit 23 is predetermined.
  • the voltage V detected by the monitoring unit 23 is a predetermined voltage until the current I detected by the current detection unit 21 decreases to the end current If corresponding to the target charge amount of the battery B after rising to the voltage Vf.
  • the battery B is charged by performing constant voltage charging control for sending a current command value to the charger Ch so as to be kept at Vf.
  • Vf the predetermined voltage
  • the end current If may be widened in consideration of variations in the full charge capacity of the battery B and the like.
  • the control unit 3 returns the normal battery module 2 to the normal state, reconnects the normal battery module 2 to another battery module 2, and the normal battery module 2 returns to the normal state.
  • the voltage Vo of the battery B of the other battery module 2 is charged by charging the battery B of the other battery module 2.
  • the switch SW of the battery module 2 that has returned to normal is turned on, and the battery module 2 that has returned to normal and the other battery module 2 Connect.
  • the voltage Vo is an average voltage of the voltages of the batteries B included in the battery modules 2 when there are a plurality of other battery modules 2.
  • control unit 3 returns the normal battery module 2 to the normal state, reconnects the normal battery module 2 to another battery module 2, and the normal battery module 2 returns to the normal state.
  • the voltage Vo of the battery B included in the other battery module 2 is charged by charging the battery B included in the other battery module 2.
  • the switch SW of the other battery module 2 is turned off, the switch SW of the battery module 2 that has returned to normal is turned on, and then the battery that the battery module 2 that has returned to normal has.
  • the voltage Vr of the battery B of the battery module 2 returned to normal by charging B becomes the predetermined voltage Vf
  • another battery Joule 2 turns on the switch SW is connected to the battery module 2 and the other battery module 2 back to normal with.
  • control unit 3 returns the normal battery module 2 to the normal state, reconnects the normal battery module 2 to another battery module 2, and the normal battery module 2 returns to the normal state.
  • the voltage Vr of the battery B that the battery module 2 has is the same as the voltage Vo of the battery B that the other battery module 2 has
  • the switch SW of the battery module 2 that has returned to normal is turned on, The battery B included and the battery B included in the other battery module 2 are charged.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the control unit 3. It is assumed that the switches SW included in all the battery modules 2 are turned on. Moreover, the voltage of the battery B which all the battery modules 2 have shall be lower than the predetermined voltage Vf.
  • the control unit 3 maintains the current state, and at least one battery module 2 among all the battery modules 2 is If it is determined that an abnormality has occurred (S301: Yes), the battery module 2 that has become abnormal by turning off the switch SW of the battery module 2 that has become abnormal is electrically disconnected from the other battery modules 2 (S302). .
  • the controller 3 determines that the abnormal battery module 2 has not yet returned to normal (S303: No)
  • the current state is maintained, and the abnormal battery module 2 is
  • the voltage Vr of the battery B included in the battery module 2 returned to normal is determined to be greater than the voltage Vo of the battery B included in the other battery modules 2 (S304: Yes).
  • the voltage Vo is increased by charging the battery B of the other battery module 2 by performing constant current charging control.
  • the switch SW of the battery module 2 that has returned to normal is off, and the battery B of the battery module 2 that has returned to normal is not charged by the constant current charge control, so the voltage Vr does not increase.
  • the control unit 3 maintains the current state and determines that the voltage Vo has increased to the voltage Vr (S306). : Yes), the switch SW of the battery module 2 that has returned to normal is turned on to connect the battery module 2 that has returned to normal and the other battery module 2 (S307). At this time, since the voltage Vr and the voltage Vo are substantially the same, the battery module 2 that has returned to normal while suppressing the reflux current can be reconnected to another battery module 2.
  • the control unit 3 determines that the voltages Vr and Vo have not increased to the predetermined voltage Vf (S308: No)
  • the current state is maintained, and the voltages Vr and Vo increase to the predetermined voltage Vf.
  • the battery B of the battery module 2 and the battery B of the other battery module 2 are charged. (S309).
  • the predetermined voltage Vf is the same as the constant voltage in the constant voltage charge control, but it does not have to be exactly the same.
  • control unit 3 determines that the battery module 2 that has become abnormal has returned to normal (S303: Yes) and determines that the voltage Vr is smaller than the voltage Vo (S304: No, S310: Yes)
  • the constant current By performing the charge control, the voltage Vo is increased by charging the battery B of the other battery module 2 (S311).
  • the switch SW of the battery module 2 that has returned to normal is off, and the battery B of the battery module 2 that has returned to normal is not charged by the constant current charge control, so the voltage Vr does not increase.
  • the control unit 3 maintains the current state and determines that the voltage Vo has increased to the predetermined voltage Vf. (S312: Yes), the switch SW of the other battery module 2 is turned off, and the switch SW of the battery module 2 returned to normal is turned on (S313). Then, the battery B included in the battery module 2 that has returned to normal by the constant current charge control is charged, and the voltage Vr increases. At this time, the switch SW included in the other battery module 2 is off, and the battery B included in the other battery module 2 is not charged, so the voltage Vo does not increase.
  • the control unit 3 maintains the current state and determines that the voltage Vr has increased to the predetermined voltage Vf. (S314: Yes), the constant current charging control is terminated, and the switch SW included in the other battery module 2 is turned on to connect the battery module 2 that has returned to normal and the other battery module 2 (S315).
  • the voltage Vr is the predetermined voltage Vf
  • the voltage Vo is the predetermined voltage Vf
  • the voltage Vr and the voltage Vo are substantially the same, the battery module 2 that has returned to normal while suppressing the return current is replaced with another battery.
  • the module 2 can be reconnected.
  • control unit 3 reconnects the battery module 2 that has returned to normal in S315 to the other battery module 2, and then performs the constant voltage charging control so that the battery B included in the battery module 2 that has returned to normal and The battery B included in the other battery module 2 is charged (S309).
  • the control unit 3 determines that the battery module 2 that has become abnormal has returned to normal (S303: Yes), and determines that the voltage Vr is the same as the voltage Vo (S304: No, S310: No).
  • the switch SW of the battery module 2 that has returned to is turned on (S316). At this time, since the voltage Vr and the voltage Vo are substantially the same, the battery module 2 that has returned to normal while suppressing the reflux current can be reconnected to another battery module 2.
  • control part 3 charges the battery B which the battery module 2 which returned to normal by performing constant current constant voltage charge control, and the battery B which the other battery module 2 has (S317).
  • FIG. 4 is a flowchart showing another example of the operation of the control unit 3. It is assumed that the switches SW included in all the battery modules 2 are turned on. Moreover, the voltage of the battery B which all the battery modules 2 have shall be lower than the predetermined voltage Vf. Further, S401 to 409 shown in FIG. 4 are the same as S301 to S309 shown in FIG.
  • the control unit 3 determines that the battery module 2 that has become abnormal has returned to normal (S403: Yes), and the voltage Vr of the battery B of the battery module 2 that has returned to normal is that of the battery B of the other battery module 2. If it is determined that the voltage is smaller than the voltage Vo (S404: No, S410: Yes), the voltage Vo is reduced to the predetermined voltage Vf by charging the battery B included in the other battery module 2 by performing constant current constant voltage charging control. After the increase, the current Io flowing through the battery B of the other battery module 2 is decreased (S411). At this time, the switch SW of the battery module 2 that has returned to normal is off, and the battery B of the battery module 2 that has returned to normal is not charged by the constant-current / constant-voltage charge control, so the voltage Vr does not increase.
  • the control unit 3 maintains the current state and determines that the current Io has decreased to the end current If. (S412: Yes), the switch SW of the other battery module 2 is turned off, and the switch SW of the battery module 2 returned to normal is turned on (S413).
  • the control unit 3 increases the voltage Ir to the predetermined voltage Vf by charging the battery B included in the battery module 2 that has returned to normal by performing constant current / constant voltage charging control, and then the current Ir. Decrease (S414).
  • the switch SW included in the other battery module 2 is off, and the battery B included in the other battery module 2 is not charged by the constant current / constant voltage charging control, so the voltage Vo does not increase.
  • the control unit 3 maintains the current state and determines that the current Ir has decreased to the end current If. (S415: Yes)
  • the battery module 2 that has returned to normal and the other battery module 2 are connected (S416).
  • the voltage Vr is the predetermined voltage Vf
  • the voltage Vo is the predetermined voltage Vf
  • the voltage Vr and the voltage Vo are substantially the same, the battery module 2 that has returned to normal while suppressing the return current is replaced with another battery.
  • the module 2 can be reconnected.
  • the control unit 3 determines that the battery module 2 that has become abnormal has returned to normal (S403: Yes), and determines that the voltage Vr is the same as the voltage Vo (S404: No, S410: No).
  • the switch SW of the battery module 2 that has returned to is turned on (S417). At this time, since the voltage Vr and the voltage Vo are substantially the same, the battery module 2 that has returned to normal while suppressing the reflux current can be reconnected to another battery module 2.
  • control part 3 charges the battery B which the battery module 2 which returned to normal by performing constant current constant voltage charge control, and the battery B which the other battery module 2 has (S418).
  • control unit 3 that performs the operation shown in FIG. 3 is configured to reconnect the battery module 2 that has returned to normal to the other battery module 2, and the voltage Vr of the battery B included in the battery module 2 that has returned to normal. Is lower than the voltage Vo of the battery B of the other battery module 2, when charging the battery B of the other battery module 2, the battery module 2 has returned to normal by performing constant current charge control.
  • constant current charging control is performed, and after the battery module 2 that has returned to normal is reconnected to another battery module 2, the battery B and the other battery module 2 that the battery module 2 that has returned to normal returns When charging the battery B included in the battery, constant voltage charging control is performed.
  • control unit 3 that performs the operation shown in FIG. 4 is configured to reconnect the battery module 2 that has returned to normal to the other battery module 2, and the voltage Vr of the battery B included in the battery module 2 that has returned to normal. Is smaller than the voltage Vo of the battery B included in the other battery module 2, when charging the battery B included in the other battery module 2, the battery module 2 that has returned to normal is controlled by performing constant current / constant voltage charging control. When the battery B is charged, constant current constant voltage charge control is performed.
  • the other battery module 2 when the battery module 2 that has returned to normal is reconnected to the other battery module 2 and when the voltage Vr is smaller than the voltage Vo, the other battery module 2
  • the voltage Vo is set to the predetermined voltage Vf by charging the battery B
  • the voltage Vr is set to the predetermined voltage Vf by charging the battery B included in the battery module 2 that has returned to normal.
  • the voltages Vr and Vo can be obtained even when the battery pack 1 is being charged.
  • Can be set to the predetermined voltage Vf, and the voltage Vr and the voltage Vo can be set to substantially the same voltage.
  • the battery module 2 that has returned to normal can be reconnected to another battery module 2 while suppressing the reflux current. That is, according to the battery pack 1 of the embodiment, it is possible to increase the chances of reconnecting the battery module 2 that has returned to normal while suppressing the reflux current to another battery module 2.
  • the battery module 2 that has returned to normal when the battery module 2 that has returned to normal is reconnected to another battery module 2 and when the voltage Vr is smaller than the voltage Vo, the battery module 2 that has returned to normal. It is also conceivable to increase the voltage Vo to the predetermined voltage Vf by charging the battery B included in another battery module 2 after the voltage Vr is increased to the predetermined voltage Vf by charging the battery B included in the In the case of such a configuration, and when the number of battery modules 2 that have returned to normal is smaller than the number of other battery modules 2, if the charging of the battery pack 1 is terminated halfway, the entire battery pack 1 is charged. Since the charging of the battery pack 1 is completed while the amount does not increase so much, the increase in the amount of charging of the battery pack 1 is not accompanied by the charging time. There is a risk that sensitive user will remember.
  • the battery pack 1 of the embodiment when the battery module 2 that has returned to normal is reconnected to the other battery module 2 and when the voltage Vr is smaller than the voltage Vo, the battery that the other battery module 2 has After charging the voltage Vo to the predetermined voltage Vf by charging B, the voltage Vr is set to the predetermined voltage Vf by charging the battery B included in the battery module 2 that has returned to normal.
  • the charge amount of the battery pack 1 can be increased sufficiently even if the charge of the battery pack 1 is terminated halfway. It is possible to prevent the user from feeling a sense of discomfort, such as the amount of increase not accompanying the charging time.
  • 5 and 6 are flowcharts showing a modification of the operation of the control unit 3 shown in FIG. It is assumed that the switches SW included in all the battery modules 2 are turned on. Moreover, the voltage of the battery B which all the battery modules 2 have shall be lower than the predetermined voltage Vf. Further, S501 to 509 shown in FIG. 5 are the same as S301 to S309 shown in FIG. Further, S517 to S518 shown in FIG. 5 are the same as S316 to S317 shown in FIG.
  • the control unit 3 determines that the battery module 2 that has become abnormal has returned to normal (S503: Yes), and the voltage Vr of the battery B included in the battery module 2 that has returned to normal is the other battery.
  • the threshold value Vth is, for example, the voltage of the battery B immediately before overdischarge.
  • the switch SW included in the other battery module 2 is turned off and returned to normal.
  • the switch SW included in the battery module 2 is turned on (S519), and the voltage Vr is increased by charging the battery B included in the battery module 2 that has returned to normal by performing constant current charge control (S520).
  • the switch SW included in the other battery module 2 is turned off, and the battery B included in the other battery module 2 is not charged by the constant current charging control. Therefore, the voltage Vo does not increase.
  • the control unit 3 determines that the voltage Vr is not the same or substantially the same as the voltage Vo (S521: No), the current state is maintained, and the voltage Vr is the same or substantially the same as the voltage Vo. If it is determined that they are the same (S521: Yes), the switch SW of the other battery module 2 is turned on to connect the battery module 2 that has returned to normal and the other battery module 2 (S522). At this time, since the voltage Vr and the voltage Vo are the same or substantially the same, the battery module 2 that has returned to normal while suppressing the return current can be reconnected to another battery module 2.
  • the control unit 3 charges the battery B of the battery module 2 that has returned to normal by performing constant voltage charging control and the battery B of the other battery module 2 (S509). .
  • the control unit 3 that performs the operations shown in FIGS. 5 and 6 returns the normal battery module 2 to the normal state, and reconnects the normal battery module 2 to the other battery module 2.
  • the voltage Vr of the battery B included in the battery module 2 that has returned to normal is smaller than the voltage Vo of the battery B included in the other battery module 2
  • the voltage Vr is equal to or less than the threshold value Vth
  • another battery Battery module 2 returned to normal by turning off switch SW included in module 2 and turning on switch SW included in battery module 2 returned to normal to charge battery B included in battery module 2 returned to normal
  • the voltage Vr of the battery B included in the battery B is the same as or substantially the same as the voltage Vo of the battery B included in the other battery module 2
  • the other battery module To connect the battery module 2 and the other battery module 2 back to normal by turning on the switch SW included in the.
  • the battery B included in the battery module 2 returned to normal when the voltage Vr of the battery B included in the battery module 2 returned to normal is equal to or lower than the threshold Vth, the battery B included in the battery module 2 returned to normal earlier than the battery B included in the other battery module 2 is present. Since the battery B of the battery module 2 that has returned to normal is in an over-discharged state, the battery B 1 that has been over-discharged remains uncharged even if the charging of the battery pack 1 is terminated halfway. It can suppress that it is left and it becomes an overdischarge.
  • the control unit 3 that performs the operation shown in FIG. 7 returns the normal battery module 2 to the normal state and reconnects the normal battery module 2 to the other battery module 2 and is normal.
  • the voltage Vr of the battery B included in the battery module 2 that has returned to is smaller than the voltage Vo of the battery B included in the other battery module 2
  • the other battery module 2 is charged by charging the battery B included in the other battery module 2.
  • the switch SW included in the other battery module 2 is turned off, the switch SW included in the battery module 2 returned to normal is turned on, and then returned to normal.
  • control unit 3 that performs the operation shown in FIG. 7 charges the battery B included in the other battery module 2
  • the control unit 3 performs constant current charging control and charges the battery B included in the battery module 2 that has returned to normal. After performing the constant current charging control and reconnecting the battery module 2 that has returned to normal to the other battery module 2, the battery B that the battery module 2 that has returned to normal and the battery B that the other battery module 2 has have When charging, constant voltage charge control is performed after performing constant current charge control.
  • the predetermined value ⁇ Vth may be zero, or may be a value other than zero in consideration of variations in voltage detection accuracy of the monitoring unit 23.
  • the battery module 2 that has returned to normal is turned on by turning on the switch SW of the other battery module 2.
  • the operation of the control unit 3 “connects the battery module 2 to another battery module 2 (S516)” is determined as “the voltage difference ⁇ V between the voltage Vr and the voltage Vo is equal to or less than a predetermined value ⁇ Vth, as shown in FIG. (S515 ′: Yes)
  • the switch SW of the other battery module 2 by turning on the switch SW of the other battery module 2, the battery module 2 returned to normal and the other battery module 2 are connected (S516) ”. It is also possible to replace it.
  • the control unit 3 that performs the operation shown in FIG. 8 returns the normal battery module 2 to a normal state and reconnects the normal battery module 2 to another battery module 2 and is normal.
  • the voltage Vr of the battery B included in the battery module 2 that has returned to is smaller than the voltage Vo of the battery B included in the other battery module 2
  • the voltage Vr of the battery B included in the battery module 2 that has returned to normal is the threshold value.
  • the battery B of the other battery module 2 is charged to charge the voltage Vo of the battery B of the other battery module 2 to the predetermined voltage Vf, and then the switch SW of the other battery module 2 has.
  • the switch SW of the battery module 2 that has returned to normal is turned on, and then the battery module 2 that has returned to normal has the power After the voltage difference ⁇ V between the voltage Vr of the battery B included in the battery module 2 returned to normal by charging B and the voltage Vo of the battery B included in the other battery module 2 becomes equal to or lower than the predetermined value ⁇ Vth, The switch SW of the battery module 2 is turned on to connect the battery module 2 that has returned to normal and the other battery module 2.

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Abstract

正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させるときで、かつ、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏよりも小さいとき、他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｆになり、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒと他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧との電圧差ΔＶが所定値ΔＶｔｈ以下になった後、正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させる。

Description

電池パック
　本発明は、電池パックに関する。
　既存の電池パックとして、互いに並列接続される複数の電池モジュールを備え、複数の電池モジュールのうちのある電池モジュールが異常になった場合に、その異常になった電池モジュールを他の電池モジュールから電気的に切り離して、他の電池モジュールのみで負荷への電力供給を継続するものがある。
　このように構成される電池パックでは、電池モジュール間の電圧差が増加すると、その電圧差の増加に伴って、電池モジュール間に流れる還流電流も増加する。そのため、異常になった電池モジュールが正常に戻り、その正常に戻った電池モジュールを他の電池モジュールに再接続するとき、正常に戻った電池モジュールと他の電池モジュールとの間の電圧差に対応する還流電流が電池モジュールを構成する電池やスイッチや電線などの各部品の定格電流よりも大きいと、それら部品が還流電流によって劣化したり故障したりするおそれがある。
　そこで、正常に戻った電池モジュールと他の電池モジュールとの間の電圧差に対応する還流電流を抑えるために、正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧と他の電池モジュールが有する電池の電圧とが略同じ電圧になったときに、正常に戻った電池モジュールを他の電池モジュールに再接続することが考えられる。
　例えば、正常に戻った電池モジュールを他の電池モジュールに再接続するときで、かつ、正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧が他の電池モジュールが有する電池の電圧よりも大きいときでは、他の電池モジュールが有する電池を充電させることにより他の電池モジュールが有する電池の電圧を上昇させて、正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧と他の電池モジュールが有する電池の電圧とを略同じ電圧にさせることが考えられる。
　また、例えば、正常に戻った電池モジュールを他の電池モジュールに再接続するときで、かつ、正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧が他の電池モジュールが有する電池の電圧よりも小さいときでは、他の電池モジュールが有する電池を放電することにより他の電池モジュールが有する電池の電圧を低下させて、正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧と他の電池モジュールが有する電池の電圧とを略同じ電圧にさせることが考えられる。
　関連する技術として、例えば、特許文献１がある。
特開２００８－２２０１０４号公報
　しかしながら、正常に戻った電池モジュールを他の電池モジュールに再接続するときで、かつ、正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧が他の電池モジュールが有する電池の電圧よりも小さいとき、電池パックが充電中であると、他の電池モジュールが有する電池を放電させることができないため、正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧と他の電池モジュールが有する電池の電圧とを略同じ電圧にさせることができず、還流電流を抑えながら正常に戻った電池モジュールを他の電池モジュールに再接続することができない。
　そこで、本発明の一側面に係る目的は、互いに並列接続される複数の電池モジュールを備える電池パックにおいて、還流電流を抑えながら正常に戻った電池モジュールを他の電池モジュールに再接続する機会の増加を図ることである。
　本発明に係る一つの形態である電池パックは、複数の電池モジュールと、制御部とを備える。
　複数の電池モジュールは、それぞれ、直列接続される電池及びスイッチを有し、互いに並列接続される。
　制御部は、複数の電池モジュールのうち、異常になった電池モジュールが有するスイッチをオフさせることにより、異常になった電池モジュールを他の電池モジュールから切り離す。
　また、制御部は、異常になった電池モジュールが正常に戻り、その正常に戻った電池モジュールを他の電池モジュールに再接続させるときで、かつ、正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧が他の電池モジュールが有する電池の電圧よりも小さいとき、他の電池モジュールが有する電池を充電させることにより他の電池モジュールが有する電池の電圧が所定電圧になった後、他の電池モジュールが有するスイッチをオフさせるとともに、正常に戻った電池モジュールが有するスイッチをオンさせ、その後、正常に戻った電池モジュールが有する電池を充電させることにより正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧と他の電池モジュールが有する電池の電圧との電圧差が所定値以下になった後、他の電池モジュールが有するスイッチをオンさせて正常に戻った電池モジュールと他の電池モジュールとを接続させる。
　本発明によれば、互いに並列接続される複数の電池モジュールを備える電池パックにおいて、還流電流を抑えながら正常に戻った電池モジュールを他の電池モジュールに再接続する機会の増加を図ることができる。
実施形態の電池パックの一例を示す図である。 定電流定電圧充電制御を説明するための図である。 制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 制御部の動作の他の例を示すフローチャートである。 図３に示す制御部の動作の変形例を示すフローチャートである。 図３に示す制御部の動作の変形例を示すフローチャートである。 図３に示す制御部の動作の変形例を示すフローチャートである。 図５に示す制御部の動作の変形例を示すフローチャートである。
　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、実施形態の電池パックの一例を示す図である。
　図１に示す電池パック１は、互いに並列接続される複数の電池モジュール２と、制御部３とを備えている。なお、制御部３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やプログラマブルディバイスにより構成される。また、電池パック１は、例えば、電動フォークリフトやハイブリッドカーなどの車両に搭載され、走行モータを駆動するインバータなどの負荷Ｌｏが接続されているとき、その負荷Ｌｏへ電力を供給する。また、電池パック１は、負荷Ｌｏまたは充電器Ｃｈが接続されているとき、負荷Ｌｏまたは充電器Ｃｈから電力が供給される。
　各電池モジュール２は、それぞれ、電池Ｂと、スイッチＳＷと、電流検出部２１と、温度検出部２２と、監視部２３とを備えている。
　電池Ｂは、直列接続される複数の電池（例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、または電気二重層コンデンサ）により構成される。なお、電池Ｂは、１つの電池により構成されてもよい。
　スイッチＳＷは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などの半導体リレーや電磁式リレーにより構成され、電池Ｂに直列接続されている。スイッチＳＷがオンすると、そのスイッチＳＷを有する電池モジュール２はスイッチＳＷがオンしている他の電池モジュール２と電気的に接続される。負荷Ｌｏから電池パック１へ回生電力が供給されているとき、または、充電器Ｃｈから電池パック１へ電力が供給されているとき、スイッチＳＷがオンしている電池モジュール２が有する電池Ｂが充電され、その電池Ｂの電圧が上昇する。また、スイッチＳＷがオフすると、そのスイッチＳＷを有する電池モジュール２はスイッチＳＷがオンしている他の電池モジュール２から電気的に切り離される。なお、図１に示す例では、スイッチＳＷが電池Ｂのマイナス端子側に接続されているが、スイッチＳＷが電池Ｂのプラス端子側に接続されてもよい。
　電流検出部２１は、例えば、ホール素子やシャント抵抗により構成され、電池ＢやスイッチＳＷに流れる電流を検出する。
　温度検出部２２は、例えば、サーミスタにより構成され、電池Ｂの周辺温度を検出する。
　監視部２３は、例えば、ＣＰＵやプログラマブルディバイスにより構成され、電池Ｂの電圧を検出する。また、監視部２３は、制御部３から送られてくる指示により、スイッチＳＷのオン、オフを制御する。また、監視部２３は、電池Ｂの電圧、電流検出部２１により検出される電流、及び温度検出部２２により検出される温度を示す電池状態情報を制御部３に送る。
　制御部３は、電池状態情報に示される電圧、電流、及び温度のうちの少なくとも１つが閾値以上であると、その電池状態情報の送り元の電池モジュール２が異常であると判断する。また、制御部３は、電池状態情報に示される電圧、電流、及び温度がいずれも閾値よりも小さいと、その電池状態情報の送り元の電池モジュール２が正常であると判断する。また、制御部３は、異常になった電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオフさせることで、その電池モジュール２を他の電池モジュール２から電気的に切り離す。
　また、制御部３は、定電流定電圧充電制御を行うことにより電池Ｂを充電させる。すなわち、制御部３は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、充電開始から監視部２３により検出される電圧Ｖが所定電圧Ｖｆに上昇するまでの間、電流検出部２１により検出される電流Ｉが所定電流に保たれるように、電流指令値を充電器Ｃｈへ送る定電流充電制御を行うことにより電池Ｂを充電させ、監視部２３により検出される電圧Ｖが所定電圧Ｖｆまで上昇してから電流検出部２１により検出される電流Ｉが電池Ｂの目標の充電量に対応する終了電流Ｉｆに減少するまでの間、監視部２３により検出される電圧Ｖが所定電圧Ｖｆに保たれるように、電流指令値を充電器Ｃｈへ送る定電圧充電制御を行うことにより電池Ｂを充電させる。なお、所定電圧Ｖｆや終了電流Ｉｆは、電池Ｂの満充電容量のばらつきなどを考慮して幅をもたせてもよい。
　また、制御部３は、異常になった電池モジュール２が正常に戻り、その正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させるときで、かつ、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏよりも大きいとき、他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏが正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒになった後、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせて正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とを接続させる。なお、電圧Ｖｏは、他の電池モジュール２が複数存在する場合、それら電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧の平均の電圧とする。
　また、制御部３は、異常になった電池モジュール２が正常に戻り、その正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させるときで、かつ、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏよりも小さいとき、他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｆになった後、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオフさせるとともに、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせ、その後、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが所定電圧Ｖｆになった後、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせて正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とを接続させる。
　また、制御部３は、異常になった電池モジュール２が正常に戻り、その正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させるときで、かつ、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏと同じであるとき、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせた後、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂ及び他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させる。
　図３は、制御部３の動作の一例を示すフローチャートである。なお、すべての電池モジュール２が有するスイッチＳＷはオンしているものとする。また、すべての電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧は所定電圧Ｖｆよりも低いものとする。
　まず、制御部３は、すべての電池モジュール２が正常であると判断しているとき（Ｓ３０１：Ｎｏ）、現在の状態を維持し、すべての電池モジュール２のうちの少なくとも１つの電池モジュール２が異常になったと判断すると（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、その異常になった電池モジュール２に有するスイッチＳＷをオフさせることにより異常になった電池モジュール２を他の電池モジュール２から電気的に切り離す（Ｓ３０２）。
　次に、制御部３は、その異常になった電池モジュール２がまだ正常に戻っていないと判断しているとき（Ｓ３０３：Ｎｏ）、現在の状態を維持し、異常になった電池モジュール２が正常に戻ったと判断し（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏよりも大きいと判断すると（Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、定電流充電制御を行うことで他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより電圧Ｖｏを上昇させる。このとき、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷはオフしており、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂは定電流充電制御により充電されないため、電圧Ｖｒは上昇しない。
　次に、制御部３は、電圧Ｖｏが電圧Ｖｒまで上昇していないと判断しているとき（Ｓ３０６：Ｎｏ）、現在の状態を維持し、電圧Ｖｏが電圧Ｖｒまで上昇したと判断すると（Ｓ３０６：Ｙｅｓ）、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせて正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とを接続させる（Ｓ３０７）。このとき、電圧Ｖｒと電圧Ｖｏとが略同じになるため、還流電流を抑えながら正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させることができる。また、Ｓ３０７において、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷがオンして正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とが接続すると、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂ及び他の電池モジュール２が有する電池Ｂは定電流充電制御により充電されるため、電圧Ｖｒ、Ｖｏが上昇する。
　次に、制御部３は、電圧Ｖｒ、Ｖｏが所定電圧Ｖｆまで上昇していないと判断しているとき（Ｓ３０８：Ｎｏ）、現在の状態を維持し、電圧Ｖｒ、Ｖｏが所定電圧Ｖｆまで上昇したと判断すると（Ｓ３０８：Ｙｅｓ）、定電流充電制御を終了し、定電圧充電制御を行うことにより正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂ及び他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させる（Ｓ３０９）。なお、所定電圧Ｖｆは、定電圧充電制御のときの一定電圧と同じだが、厳密に同じでなくてもよい。
　また、制御部３は、異常になった電池モジュール２が正常に戻ったと判断し（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）、電圧Ｖｒが電圧Ｖｏよりも小さいと判断すると（Ｓ３０４：Ｎｏ、Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、定電流充電制御を行うことで他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより電圧Ｖｏを上昇させる（Ｓ３１１）。このとき、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷはオフしており、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂは定電流充電制御により充電されないため、電圧Ｖｒは上昇しない。
　次に、制御部３は、電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｆまで上昇していないと判断しているとき（Ｓ３１２：Ｎｏ）、現在の状態を維持し、電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｆまで上昇したと判断すると（Ｓ３１２：Ｙｅｓ）、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオフさせるとともに、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせる（Ｓ３１３）。すると、定電流充電制御により正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂが充電され、電圧Ｖｒが上昇する。このとき、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷはオフしており、他の電池モジュール２が有する電池Ｂは充電されないため、電圧Ｖｏは上昇しない。
　次に、制御部３は、電圧Ｖｒが所定電圧Ｖｆまで上昇していないと判断しているとき（Ｓ３１４：Ｎｏ）、現状の状態を維持し、電圧Ｖｒが所定電圧Ｖｆまで上昇したと判断すると（Ｓ３１４：Ｙｅｓ）、定電流充電制御を終了し、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせることにより、正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とを接続させる（Ｓ３１５）。このとき、電圧Ｖｒが所定電圧Ｖｆであり、電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｆであり、電圧Ｖｒと電圧Ｖｏとが略同じになるため、還流電流を抑えながら正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させることができる。
　次に、制御部３は、Ｓ３１５において正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させた後、定電圧充電制御を行うことにより正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂ及び他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させる（Ｓ３０９）。
　また、制御部３は、異常になった電池モジュール２が正常に戻ったと判断し（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）、電圧Ｖｒが電圧Ｖｏと同じであると判断すると（Ｓ３０４：Ｎｏ、Ｓ３１０：Ｎｏ）、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせる（Ｓ３１６）。このとき、電圧Ｖｒと電圧Ｖｏとが略同じになるため、還流電流を抑えながら正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させることができる。
　そして、制御部３は、定電流定電圧充電制御を行うことにより正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂ及び他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させる（Ｓ３１７）。
　図４は、制御部３の動作の他の例を示すフローチャートである。なお、すべての電池モジュール２が有するスイッチＳＷはオンしているものとする。また、すべての電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧は所定電圧Ｖｆよりも低いものとする。また、図４に示すＳ４０１～４０９は、図３に示すＳ３０１～Ｓ３０９と同様であるため、その説明を省略する。
　制御部３は、異常になった電池モジュール２が正常に戻ったと判断し（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏよりも小さいと判断すると（Ｓ４０４：Ｎｏ、Ｓ４１０：Ｙｅｓ）、定電流定電圧充電制御を行うことで他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより、電圧Ｖｏを所定電圧Ｖｆまで上昇させた後、他の電池モジュール２が有する電池Ｂに流れる電流Ｉｏを低下させる（Ｓ４１１）。このとき、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷはオフしており、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂは定電流定電圧充電制御により充電されないため、電圧Ｖｒは上昇しない。
　次に、制御部３は、電流Ｉｏが終了電流Ｉｆまで低下していないと判断しているとき（Ｓ４１２：Ｎｏ）、現在の状態を維持し、電流Ｉｏが終了電流Ｉｆまで低下したと判断すると（Ｓ４１２：Ｙｅｓ）、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオフさせるとともに、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせる（Ｓ４１３）。
　次に、制御部３は、定電流定電圧充電制御を行うことで正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより、電圧Ｖｒを所定電圧Ｖｆまで上昇させた後、電流Ｉｒを低下させる（Ｓ４１４）。このとき、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷはオフしており、他の電池モジュール２が有する電池Ｂは定電流定電圧充電制御により充電されないため、電圧Ｖｏは上昇しない。
　次に、制御部３は、電流Ｉｒが終了電流Ｉｆまで低下していないと判断しているとき（Ｓ４１５：Ｎｏ）、現在の状態を維持し、電流Ｉｒが終了電流Ｉｆまで低下したと判断すると（Ｓ４１５：Ｙｅｓ）、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせることにより、正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とを接続させる（Ｓ４１６）。このとき、電圧Ｖｒが所定電圧Ｖｆであり、電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｆであり、電圧Ｖｒと電圧Ｖｏとが略同じになるため、還流電流を抑えながら正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させることができる。
　また、制御部３は、異常になった電池モジュール２が正常に戻ったと判断し（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）、電圧Ｖｒが電圧Ｖｏと同じであると判断すると（Ｓ４０４：Ｎｏ、Ｓ４１０：Ｎｏ）、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせる（Ｓ４１７）。このとき、電圧Ｖｒと電圧Ｖｏとが略同じになるため、還流電流を抑えながら正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させることができる。
　そして、制御部３は、定電流定電圧充電制御を行うことにより正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂ及び他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させる（Ｓ４１８）。
　すなわち、図３に示す動作を行う制御部３は、正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させるときで、かつ、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏよりも小さいときにおいて、他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させるとき、定電流充電制御を行い、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させるとき、定電流充電制御を行い、正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させた後、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂ及び他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させるとき、定電圧充電制御を行う。
　また、図４に示す動作を行う制御部３は、正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させるときで、かつ、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏよりも小さいときにおいて、他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させるとき、定電流定電圧充電制御を行い、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させるとき、定電流定電圧充電制御を行う。
　このように、実施形態の電池パック１では、正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させるときで、かつ、電圧Ｖｒが電圧Ｖｏよりも小さいとき、他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより電圧Ｖｏを所定電圧Ｖｆにした後、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより電圧Ｖｒを所定電圧Ｖｆにしている。これにより、正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させるときで、かつ、電圧Ｖｒが電圧Ｖｏよりも小さいとき、電池パック１が充電中であっても、電圧Ｖｒ、Ｖｏをそれぞれ所定電圧Ｖｆにして、電圧Ｖｒと電圧Ｖｏとを略同じ電圧にすることができるため、還流電流を抑えながら正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続することができる。すなわち、実施形態の電池パック１によれば、還流電流を抑えながら正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続する機会を増加させることができる。
　ところで、実施形態の電池パック１と異なり、正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させるときで、かつ、電圧Ｖｒが電圧Ｖｏよりも小さいとき、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより電圧Ｖｒを所定電圧Ｖｆまで上昇させた後、他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより電圧Ｖｏを所定電圧Ｖｆまで上昇させる構成も考えられるが、このように構成する場合で、かつ、正常に戻った電池モジュール２の数が他の電池モジュール２の数よりも少ない場合において、電池パック１の充電が途中で終了すると、電池パック１全体の充電量があまり増えないまま電池パック１の充電が終了するため、電池パック１の充電量の増加量が充電時間と伴っていないなどの違和感をユーザが覚えてしまうおそれがある。
　一方、実施形態の電池パック１では、正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させるときで、かつ、電圧Ｖｒが電圧Ｖｏよりも小さいとき、他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより電圧Ｖｏを所定電圧Ｖｆにした後、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより電圧Ｖｒを所定電圧Ｖｆにしているため、正常に戻った電池モジュール２の数が他の電池モジュール２の数よりも少ない場合において、電池パック１の充電が途中で終了しても、電池パック１全体の充電量を十分に増やすことができ、電池パック１の充電量の増加量が充電時間と伴っていないなどの違和感をユーザに覚えさせないようにすることができる。
　また、本発明は、上記実施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。
　図５及び図６は、図３に示す制御部３の動作の変形例を示すフローチャートである。なお、すべての電池モジュール２が有するスイッチＳＷはオンしているものとする。また、すべての電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧は所定電圧Ｖｆよりも低いものとする。また、図５に示すＳ５０１～５０９は、図３に示すＳ３０１～Ｓ３０９と同様であるため、その説明を省略する。また、図５に示すＳ５１７～Ｓ５１８は、図３に示すＳ３１６～Ｓ３１７と同様であるため、その説明を省略する。
　図５に示すように、制御部３は、異常になった電池モジュール２が正常に戻ったと判断し（Ｓ５０３：Ｙｅｓ）、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏよりも小さいと判断すると（Ｓ５０４：Ｎｏ、Ｓ５１０：Ｙｅｓ）、電圧Ｖｒが閾値Ｖｔｈ以下であるか否かを判断する（Ｓ５１１）。なお、閾値Ｖｔｈは、例えば、過放電になる直前の電池Ｂの電圧とする。
　次に、制御部３は、電圧Ｖｒが閾値Ｖｔｈよりも大きいと判断すると（Ｓ５１１：Ｎｏ）、Ｓ５１２の処理に移行する。Ｓ５１２以降の処理は、図３のＳ３１１以降の処理と同様であるため、その説明を省略する。
　次に、制御部３は、電圧Ｖｒが閾値Ｖｔｈ以下であると判断すると（Ｓ５１１：Ｙｅｓ）、図６に示すように、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオフさせるとともに、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせ（Ｓ５１９）、定電流充電制御を行うことで正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより電圧Ｖｒを上昇させる（Ｓ５２０）。このとき、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷはオフしており、他の電池モジュール２が有する電池Ｂは定電流充電制御により充電されないため、電圧Ｖｏは上昇しない。
　次に、制御部３は、電圧Ｖｒが電圧Ｖｏと同じまたは略同じになっていないと判断しているとき（Ｓ５２１：Ｎｏ）、現在の状態を維持し、電圧Ｖｒが電圧Ｖｏと同じまたは略同じになったと判断すると（Ｓ５２１：Ｙｅｓ）、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせることにより、正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とを接続させる（Ｓ５２２）。このとき、電圧Ｖｒと電圧Ｖｏとが同じまたは略同じであるため、還流電流を抑えながら正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させることができる。
　次に、制御部３は、図５に示すように、定電圧充電制御を行うことにより正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂ及び他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させる（Ｓ５０９）。
　すなわち、図５及び図６に示す動作を行う制御部３は、異常になった電池モジュール２が正常に戻り、その正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続するときで、かつ、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏよりも小さいときで、かつ、電圧Ｖｒが閾値Ｖｔｈ以下であるとき、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオフさせるとともに、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせ、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏと同じまたは略同じになると、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせて正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とを接続させる。
　これにより、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが閾値Ｖｔｈ以下である場合、他の電池モジュール２が有する電池Ｂよりも先に正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂが充電されるため、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂが過放電気味であるときに電池パック１の充電が途中で終了してしまっても、その過放電気味の電池Ｂが充電されないまま放置されて過放電になってしまうことを抑えることができる。
　また、図３のＳ３１３において、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷがオンすると、定電流充電制御により正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂが充電され、電圧Ｖｒが上昇する。また、図３のＳ３１３において、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷがオフすると、他の電池モジュール２が有する電池Ｂに流れていた電流とその電池Ｂの内部抵抗との積算値である電圧分、電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｆよりも降下する。また、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷがオフした後、他の電池モジュール２が有する電池Ｂの分極が解消されていくため、電圧Ｖｏが徐々に下がっていく。そのため、図３のＳ３１４において、電圧Ｖｒが所定電圧Ｖｆまで上昇したとき、電圧Ｖｒと電圧Ｖｏとの間には電圧差が生じる。
　このことから、図３に示すように、「電圧Ｖｒが所定電圧Ｖｆまで上昇したと判断すると（Ｓ３１４：Ｙｅｓ）、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせることにより、正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とを接続させる（Ｓ３１５）」という制御部３の動作を、図７に示すように、「電圧Ｖｒと電圧Ｖｏとの電圧差ΔＶが所定値ΔＶｔｈ以下であると判断すると（Ｓ３１４´：Ｙｅｓ）、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせることにより、正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とを接続させる（Ｓ３１５）」という制御部３の動作に置き換えることができる。
　すなわち、図７に示す動作を行う制御部３は、異常になった電池モジュール２が正常に戻り、その正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続するときで、かつ、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏよりも小さいとき、他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｆになった後、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオフさせるとともに、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせ、その後、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒと他の電池モジュール２の電圧Ｖｏとの電圧差ΔＶが所定値ΔＶｔｈ以下になった後、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせて正常に戻った電池モジュールと他の電池モジュール２とを接続させる。
　なお、図３に示すＳ３１４を図７に示すＳ３１４´に置き換える場合、制御部３は、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせるとき（Ｓ３１５）、定電流充電制御を終了しないものとする。また、図３に示すＳ３１４を図７に示すＳ３１４´に置き換える場合、制御部３は、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせた後（Ｓ３１５）、Ｓ３０９の動作ではなく、Ｓ３０８の動作に移行するものとする。
　すなわち、図７に示す動作を行う制御部３は、他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させるとき、定電流充電制御を行い、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させるとき、定電流充電制御を行い、正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させた後、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂ及び他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させるとき、定電流充電制御を行った後に定電圧充電制御を行う。
　なお、所定値ΔＶｔｈは、ゼロでもよいし、監視部２３の電圧検出精度のばらつきなどを考慮したゼロ以外の値でもよい。所定値ΔＶｔｈをゼロまたは略ゼロにすることにより、正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続させるとき、電圧Ｖｒと電圧Ｖｏとを互いに同じまたは略同じにすることができるため、還流電流を抑えることができる。
　また、同様に、図５に示す「電圧Ｖｒが所定電圧Ｖｆまで上昇したと判断すると（Ｓ５１５：Ｙｅｓ）、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせることにより、正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とを接続させる（Ｓ５１６）」という制御部３の動作を、図８に示すように、「電圧Ｖｒと電圧Ｖｏとの電圧差ΔＶが所定値ΔＶｔｈ以下であると判断すると（Ｓ５１５´：Ｙｅｓ）、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせることにより、正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とを接続させる（Ｓ５１６）」という制御部３の動作に置き換えることも可能である。
　なお、図５に示すＳ５１５を図８に示すＳ５１５´に置き換える場合、制御部３は、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせるとき（Ｓ５１６）、定電流充電制御を終了しないものとする。また、図５に示すＳ５１５を図８に示すＳ５１５´に置き換える場合、制御部３は、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせた後（Ｓ５１６）、Ｓ５０９の動作ではなく、Ｓ５０８の動作に移行するものとする。また、図８において、制御部３は、電圧Ｖｒが閾値Ｖｔｈ以下であると判断すると（Ｓ５１１：Ｙｅｓ）、図６に示すＳ５１９に移行するものとする。
　すなわち、図８に示す動作を行う制御部３は、異常になった電池モジュール２が正常に戻り、その正常に戻った電池モジュール２を他の電池モジュール２に再接続するときで、かつ、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏよりも小さいときで、かつ、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒが閾値Ｖｔｈよりも大きいとき、他の電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｆになった後、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオフさせるとともに、正常に戻った電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせ、その後、正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂを充電させることにより正常に戻った電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｒと他の電池モジュール２が有する電池Ｂの電圧Ｖｏとの電圧差ΔＶが所定値ΔＶｔｈ以下になった後、他の電池モジュール２が有するスイッチＳＷをオンさせて正常に戻った電池モジュール２と他の電池モジュール２とを接続させる。
１　電池パック
２　電池モジュール
３　制御部
２１　電流検出部
２２　温度検出部
２３　監視部
Ｌｏ　負荷
Ｃｈ　充電器
Ｂ　電池
ＳＷ　スイッチ

Claims (6)

  1. 　それぞれ、直列接続される電池及びスイッチを有し、互いに並列接続される複数の電池モジュールと、
    　前記複数の電池モジュールのうち、異常になった電池モジュールが有するスイッチをオフさせることにより、前記異常になった電池モジュールを他の電池モジュールから切り離す制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記異常になった電池モジュールが正常に戻り、その正常に戻った電池モジュールを前記他の電池モジュールに再接続するときで、かつ、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧が前記他の電池モジュールが有する電池の電圧よりも小さいとき、前記他の電池モジュールが有する電池を充電させることにより前記他の電池モジュールが有する電池の電圧が所定電圧になった後、前記他の電池モジュールが有するスイッチをオフさせるとともに、前記正常に戻った電池モジュールが有するスイッチをオンさせ、その後、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池を充電させることにより前記正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧と前記他の電池モジュールが有する電池の電圧との電圧差が所定値以下になった後、前記他の電池モジュールが有するスイッチをオンさせて前記正常に戻った電池モジュールと前記他の電池モジュールとを接続させる
    　ことを特徴とする電池パック。
  2. 　請求項１に記載の電池パックであって、
    　前記制御部は、前記他の電池モジュールが有する電池を充電させるとき、定電流充電制御を行い、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池を充電させるとき、定電流充電制御を行い、前記正常に戻った電池モジュールを前記他の電池モジュールに再接続させた後、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池及び前記他の電池モジュールが有する電池を充電させるとき、定電流充電制御を行った後に定電圧充電制御を行う
    　ことを特徴とする電池パック。
  3. 　請求項１に記載の電池パックであって、
    　前記制御部は、前記異常になった電池モジュールが正常に戻り、その正常に戻った電池モジュールを前記他の電池モジュールに再接続するときで、かつ、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧が前記他の電池モジュールが有する電池の電圧よりも小さいとき、前記他の電池モジュールが有する電池を充電させることにより前記他の電池モジュールが有する電池の電圧が所定電圧になった後、前記他の電池モジュールが有するスイッチをオフさせるとともに、前記正常に戻った電池モジュールが有するスイッチをオンさせ、その後、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池を充電させることにより前記正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧が前記所定電圧になった後、前記他の電池モジュールが有するスイッチをオンさせて前記正常に戻った電池モジュールと前記他の電池モジュールとを接続させる
    　ことを特徴とする電池パック。
  4. 　請求項３に記載の電池パックであって、
    　前記制御部は、前記他の電池モジュールが有する電池を充電させるとき、定電流充電制御を行い、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池を充電させるとき、定電流充電制御を行い、前記正常に戻った電池モジュールを前記他の電池モジュールに再接続させた後、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池及び前記他の電池モジュールが有する電池を充電させるとき、定電圧充電制御を行う
    　ことを特徴とする電池パック。
  5. 　請求項３に記載の電池パックであって、
    　前記制御部は、前記他の電池モジュールが有する電池を充電させるとき、定電流定電圧充電制御を行い、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池を充電させるとき、定電流定電圧充電制御を行う
    　ことを特徴とする電池パック。
  6. 　請求項１または請求項３に記載の電池パックであって、
    　前記制御部は、前記異常になった電池モジュールが正常に戻り、その正常に戻った電池モジュールを前記他の電池モジュールに再接続するときで、かつ、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧が前記他の電池モジュールが有する電池の電圧よりも小さいときで、かつ、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧が閾値以下であるとき、前記他の電池モジュールが有するスイッチをオフさせるとともに、前記正常に戻った電池モジュールが有するスイッチをオンさせ、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池を充電させることにより、前記正常に戻った電池モジュールが有する電池の電圧が、前記他の電池モジュールが有する電池の電圧と同じまたは略同じになると、前記他の電池モジュールが有するスイッチをオンさせて前記正常に戻った電池モジュールと前記他の電池モジュールとを接続させる
    　ことを特徴とする電池パック。
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