WO2023026647A1 - 蓄電装置、蓄電装置の制御方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to technology for ensuring safety by preventing short-circuit currents.
  • Batteries installed in automobiles and the like have a current interrupting device as one of the protective devices. When an abnormality is detected, the battery can be protected by opening the current interrupting device to interrupt the current (see Patent Document 1).
  • short-circuit current may flow for a long period of time.
  • the power storage device When the power storage device is transported by air to a place of sale or the like, it may be required to limit the SOC to a predetermined value or less from the viewpoint of safety.
  • the SOC change relative to the OCV change is small, so it is difficult to calculate an accurate SOC from the OCV, and it is difficult to judge whether the SOC is below a predetermined value.
  • One aspect of the present invention automates the switching of the current interrupting device while ensuring safety by preventing a short-circuit current (omitting the time and effort of the switching operation).
  • a power storage device includes a cell, positive and negative external terminals, a current interrupting device provided in a connection line connecting the cell and the external terminal, and a management device.
  • At least one of the positive and negative external terminals includes a first electrode, a second electrode, and an insulating member for insulating the first electrode and the second electrode.
  • the two electrodes are electrically connected by connecting the mating terminal to the external terminal.
  • the management device includes a control unit and a detection circuit that detects whether the first electrode and the second electrode of the external terminal are conductive or non-conductive.
  • the control unit controls the current interrupt device to open when the first electrode and the second electrode are non-conductive, and closes the current interrupt device when the first electrode and the second electrode are conductive. to control.
  • This technology can also be applied to control methods and control programs for power storage devices.
  • This technology can automate the switching of current interrupters while ensuring safety by preventing short-circuit currents.
  • a power storage device includes a cell, positive and negative external terminals, a current interrupting device provided in a connection line connecting the cell and the external terminal, and a management device.
  • At least one of the positive and negative external terminals includes a first electrode, a second electrode, and an insulating member for insulating the first electrode and the second electrode.
  • the two electrodes are electrically connected by connecting the mating terminal to the external terminal.
  • the management device includes a control unit and a detection circuit that detects whether the first electrode and the second electrode of the external terminal are conductive or non-conductive.
  • the control unit controls the current interrupt device to open when the first electrode and the second electrode are non-conductive, and closes the current interrupt device when the first electrode and the second electrode are conductive. to control.
  • the controller After detecting the connection of the mating terminal to the external terminal of the power storage device, the controller switches the current interrupter from open to closed. can be discharged).
  • the detection circuit may include a first detection circuit for a positive external terminal and a second detection circuit for a negative external terminal.
  • the control unit may switch the current interruption device from open to closed when detecting continuity between the first electrode and the second electrode at both the positive external terminal and the negative external terminal.
  • the current interrupting device is kept open until the work of connecting the mating terminals to both the positive external terminal and the negative external terminal is completed. Even if the positive and negative external terminals are short-circuited by a tool or the like during the work of connecting the second mating terminal after connecting the first mating terminal, short-circuit current can be prevented from flowing. Therefore, the safety is even higher.
  • the first electrode and the second electrode may be arranged separately in the axial direction of the external terminal.
  • the first electrode, the insulating member, and the second electrode can be fixed to the power storage device by the shaft member such as the pole, it is easy to install.
  • a vehicle 10 is equipped with an engine 20 and a battery 50 used for starting the engine 20 .
  • Battery 50 is an example of a "storage device.”
  • the vehicle 10 in this embodiment, an automobile
  • the battery 50 includes an assembled battery 60, a circuit board unit 65, and a container 71.
  • the container 71 includes a main body 73 and a lid 74 made of synthetic resin material.
  • the main body 73 has a cylindrical shape with a bottom, and includes a bottom portion 75 and four side portions 76 .
  • An opening 77 is formed at the upper end of the body 73 by the four side portions 76 .
  • the housing body 71 houses the assembled battery 60 and the circuit board unit 65 .
  • the circuit board unit 65 is a board unit in which various parts (the current interrupting device 57, the current detection unit 58 shown in FIG. 8, the management device 110, etc.) are mounted on the circuit board 100. As shown in FIG. , for example, above and adjacent to it. Alternatively, the circuit board unit 65 may be arranged laterally adjacent to the assembled battery 60 .
  • the lid 74 closes the opening 77 of the main body 73 .
  • An outer peripheral wall 78 is provided around the lid body 74 .
  • the lid 74 has a projecting portion 79 that is substantially T-shaped in plan view.
  • the circuit board unit 65 may be housed within the lid 74 (for example, within the projecting portion 79) instead of the main body 73 of the housing 71. As shown in FIG.
  • the assembled battery 60 is composed of a plurality of cells 62.
  • the cell 62 includes an electrode body 83 and a non-aqueous electrolyte housed in a rectangular parallelepiped (prismatic) case 82 .
  • the cell 62 is, for example, a lithium ion secondary battery cell.
  • the case 82 has a case main body 84 and a lid 85 that closes the upper opening.
  • the electrode body 83 is formed by inserting a porous resin between a negative electrode plate formed by applying an active material to a base material made of copper foil and a positive electrode plate formed by applying an active material to a base material made of aluminum foil.
  • a separator made of a film is arranged. Each of these is strip-shaped, and is wound flat so as to be accommodated in the case main body 84 with the negative electrode plate and the positive electrode plate shifted to the opposite sides in the width direction with respect to the separator. .
  • the electrode body 83 may be of the laminated type instead of the wound type.
  • a positive terminal 87 is connected to the positive plate through a positive current collector 86, and a negative terminal 89 is connected to the negative plate through a negative current collector 88, respectively.
  • the positive electrode current collector 86 and the negative electrode current collector 88 have a flat plate-shaped pedestal portion 90 and leg portions 91 extending from the pedestal portion 90 .
  • a through hole is formed in the base portion 90 .
  • the legs 91 are connected to the positive plate or the negative plate.
  • the positive terminal 87 and the negative terminal 89 are composed of a terminal body portion 92 and a shaft portion 93 protruding downward from the center portion of the lower surface thereof.
  • the terminal body portion 92 and the shaft portion 93 of the positive electrode terminal 87 are integrally formed of aluminum (single material).
  • a terminal body portion 92 is made of aluminum and a shaft portion 93 is made of copper, and these are assembled.
  • the terminal bodies 92 of the positive terminal 87 and the negative terminal 89 are arranged at both ends of the lid 85 via gaskets 94 made of an insulating material, and are exposed to the outside from the gaskets 94 as shown in FIG. .
  • the lid 85 has a pressure relief valve 95 .
  • a pressure relief valve 95 is located between the positive terminal 87 and the negative terminal 89 .
  • Pressure release valve 95 is a safety valve. The pressure release valve 95 opens to reduce the internal pressure of the case 82 when the internal pressure of the case 82 exceeds the limit.
  • the battery 50 has a positive external terminal 51P and a negative external terminal 51N.
  • the positive external terminal 51P is fixed to one corner of the front portion of the lid 74, and the negative external terminal 51N is fixed to the other corner.
  • Each of the positive electrode external terminal 51P and the negative electrode external terminal 51N has a cylindrical shape with an inclined outer peripheral surface, and has a large outer diameter at the base and a small outer diameter at the tip.
  • the negative external terminal 51N is composed of three parts, a first electrode 52, an insulating member 53, and a second electrode 54, as shown in FIGS.
  • the first electrode 52 and the second electrode 54 are metal such as lead alloy.
  • the first electrode 52 and the second electrode 54 are separated in the axial direction H of the external terminal 51 , and the second electrode 54 is positioned above the first electrode 52 .
  • the first electrode 52 has a fixing portion 52A on the bottom and is fixed to the lid 74 by the fixing portion 52A.
  • the insulating member 53 is an insulating material such as PBT resin (polybutylene terephthalate resin).
  • PBT resin polybutylene terephthalate resin
  • the insulating member 53 is positioned between the first electrode 52 and the second electrode 54 to insulate the first electrode 52 and the second electrode 54 .
  • the first electrode 52 and the insulating member 53 have through holes inside, and the second electrode 54 has a screw hole 54A inside.
  • a metal electrode pole 55 is attached to the external terminal 51N through the first electrode 52 and the insulating member 53 .
  • the pole column 55 has a stepped pin shape, and the tip portion 55A is screwed into the screw hole 54A of the second electrode 54 .
  • the second electrode 54 is electrically connected to the pole column 55 via the tip portion 55A.
  • the first electrode 52 has a gap G with the pole 55 and is insulated from the pole 55 (insulated via the gap G).
  • the first electrode 52 and the pole column 55 may be insulated by filling the gap G with an insulating resin material, adhesive, or the like.
  • the positive external terminal 51P has the same structure as the negative external terminal 51N, and is composed of a first electrode 52, an insulating member 53, and a second electrode .
  • the first electrode 52 and the second electrode 54 are insulated by an insulating member 53 .
  • the positive and negative external terminals 51P and 51N are terminals for connection with an electrical load mounted on the automobile 10. Cables 200P and 200N electrically connecting the vehicle 10 and the battery 50 have battery terminals 210P and 210N at their ends. Battery terminals 210P and 210N are examples of "mating terminals.”
  • the battery terminal 210N has a connection portion 220N and a tightening portion 230, as shown in FIG.
  • the connecting portion 220N has an annular shape that can be in close contact with the outer peripheral surfaces of the external terminals 51P and 51N.
  • the tightening portion 230 is located at the tip of the connecting portion 220N. By screwing the fastening portion 230, the diameter of the connection portion 220 can be reduced.
  • connection portions 220P and 220N After assembling the connection portions 220P and 220N to the positive external terminal 51P and the negative external terminal 51N, respectively, the tightening portion 230 is screwed to electrically connect the positive cable 200P to the positive external terminal 51P. , and the negative cable 200N can be electrically connected to the negative external terminal 51N.
  • connection portions 220P and 220N are in close contact with the first electrode 52 and the second electrode 54, respectively, as shown in FIG. Therefore, the first electrode 52 and the second electrode 54 of the positive external terminal 51P are electrically connected via the connecting portion 220P, and the first electrode 52 and the second electrode 54 of the negative external terminal 51N are electrically connected via the connecting portion 220N. do.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the electrical configuration of the battery 50. As shown in FIG. The battery 50 includes an assembled battery 60 , a current interruption device 57 , a current detection section 58 and a management device 110 .
  • FIG. 8 represents three cells 62 connected in parallel with one battery symbol.
  • Cell 62 is an example of a "cell.”
  • the cell is not limited to a prismatic cell, and may be a cylindrical cell or a pouch cell with a laminated film case.
  • the assembled battery 60, current interrupting device 57, and current detector 58 are connected in series via power lines 59P and 59N.
  • the power lines 59P and 59N can use a bus bar BSB (see FIG. 3), which is a plate-shaped conductor made of a metal material such as copper.
  • Power lines 59P and 59N are examples of "connection lines.”
  • the power line 59P connects the positive external terminal 51P and the positive electrode of the assembled battery 60 .
  • the power line 59P has one end connected to the second electrode 54 of the positive external terminal 51P via the pole 55, and the other end connected via the current interruption device 57. It is connected to the positive electrode of the battery 60 .
  • the power line 59N connects the negative external terminal 51N and the negative electrode of the assembled battery 60 .
  • the power line 59N has one end connected to the second electrode 54 of the negative external terminal 51N via the pole 55, and the other end connected via the current detector 58. It is connected to the negative electrode of battery 60 .
  • the current interrupting device 57 is provided on the positive power line 59P.
  • the current interrupting device 57 may be a semiconductor switch such as an FET, or a relay having mechanical contacts. If there is some abnormality in the battery 50, the current I of the assembled battery 60 can be interrupted by switching the current interrupting device 57 from the closed state to the open state.
  • the current detector 58 is provided on the negative power line 59N.
  • the current detector 58 may be a shunt resistor.
  • the resistance-type current detection unit 58 can measure the current I of the assembled battery 60 based on the voltage Vr across the current detection unit 58 .
  • the resistance-type current detector 58 can distinguish between discharging and charging from the polarity (positive or negative) of the voltage.
  • current detector 58 may be a magnetic sensor.
  • the management device 110 is mounted on the circuit board 100 (see FIG. 3), and as shown in FIG. 8, includes a control section 120 and two continuity detection circuits 130P and 130N.
  • the continuity detection circuits 130P and 130N are examples of "detection circuits.”
  • the control unit 120 includes a CPU 121 and a memory 123.
  • the memory 123 stores an execution program for automatic closing control shown in FIG. 10 and data necessary for executing the execution program.
  • the program may be stored on a recording medium such as a CD-ROM and used, transferred, or lent.
  • the program may be distributed using telecommunication lines.
  • the management device 110 includes a first continuity detection circuit 130P and a second continuity detection circuit 130N.
  • the first continuity detection circuit 130P is an example of a "first detection circuit”
  • the second continuity detection circuit 130N is an example of a "second detection circuit”.
  • the first continuity detection circuit 130P is a circuit that detects continuity between the first electrode 52 and the second electrode 54 of the positive external terminal 51P.
  • the first continuity detection circuit 130P is composed of a first semiconductor switch 131, a voltage dividing circuit 132, and a diode 133. As shown in FIG.
  • the first semiconductor switch 131 is a P-channel FET (field effect transistor).
  • the first semiconductor switch 131 has a source S connected to the internal power supply line Vcc and a drain D connected to the voltage dividing circuit 132 .
  • the internal power supply line Vcc is connected to the positive electrode of the assembled battery 60 via the step-down circuit 63 and has a voltage of 5V.
  • the voltage dividing circuit 132 is composed of a first resistor R1 and a second resistor R2.
  • the first resistor R1 and the second resistor R2 are connected in series.
  • the first resistor R1 is connected to the drain D of the first semiconductor switch 131, and the second resistor R2 is connected to the ground GND.
  • a connection point A of the voltage dividing circuit 132 is connected to the first electrode 52 of the external terminal 51P via the wiring LA.
  • the diode 133 is on the line LA, has its anode connected to the point A, and its cathode connected to the first electrode 52 .
  • Diode 133 is provided to prevent reverse current from external terminal 51P to voltage dividing circuit 132 .
  • the control unit 120 is connected to the first electrode 52 of the external terminal 51P via the detection line L1, and can detect the voltage V1 of the first electrode 52. Moreover, it is connected to the second electrode 54 of the external terminal 51P via the detection line L2 and the pole 55, and the voltage V2 of the second electrode 54 can be detected.
  • the two electrodes 52 and 54 have the same voltage. Therefore, by turning on the first semiconductor switch 131 and monitoring the voltage V1 of the first electrode 52 and the voltage V2 of the second electrode 54, conduction between the two electrodes 52 and 54 can be detected.
  • Vcc 5V
  • R1 91 k ⁇
  • R2 10 k ⁇ (R1, R2 have a resistance ratio of 9:1)
  • V1 is about 0.5 V when the first semiconductor switch 131 is on. be.
  • V2 0V
  • V2 approximately 0.5V.
  • the second continuity detection circuit 130N is a circuit that detects continuity between the first electrode 52 and the second electrode 54 of the negative external terminal 51N.
  • the second continuity detection circuit 130N is composed of a second semiconductor switch 135, a voltage dividing circuit 136, and a diode 137. As shown in FIG.
  • the second semiconductor switch 135 is a P-channel FET (field effect transistor).
  • the second semiconductor switch 135 has its source S connected to the internal power supply line Vcc and its drain D connected to the voltage dividing circuit 136 .
  • the voltage dividing circuit 136 is composed of a third resistor R3 and a fourth resistor R4.
  • the third resistor R3 and the fourth resistor R4 are connected in series.
  • the third resistor R3 is connected to the drain D of the second semiconductor switch 135, and the fourth resistor R4 is connected to the ground GND.
  • a connection point B of the voltage dividing circuit 136 is connected to the first electrode 52 of the external terminal 51N via the wiring LB.
  • the diode 137 is on the line LB, has its anode connected to the point B, and its cathode connected to the first electrode 52 .
  • Diode 137 is provided to prevent reverse current from external terminal 51N to voltage dividing circuit 136 .
  • the second semiconductor switch 135 When the second semiconductor switch 135 is turned on in a state in which the first electrode 52 and the second electrode 54 are electrically connected through the connection portion 220N (see FIG. 9), the internal power supply line Vcc, the voltage dividing circuit 136, the wiring LB, the first A current flows through the path of the electrode 52, the connection portion 220N, the second electrode 54, the pole 55, the current detection portion 58, and the ground GND. Therefore, by measuring the current I with the current detector 58, the conduction between the two electrodes 52 and 54 can be detected.
  • Vcc 5V
  • R3 75 ⁇
  • R4 300k ⁇
  • the breakdown voltage of diode 137 is 0.6V
  • the current I is zero when non-conducting and about 58mA when conducting. .
  • the power consumption of the assembled battery 60 can be suppressed by turning off the first semiconductor switch 131 and the second semiconductor switch 135 except when checking the continuity between the first electrode 52 and the second electrode 54 .
  • FIG. 10 is a flow chart of automatic closing control of the current interrupting device 57 .
  • the current interrupting device 57 is controlled to be open during storage and transportation of the battery 50 .
  • the automatic closing control of the current interrupter 57 is a process executed at a predetermined cycle while the current interrupter 57 is open, and one cycle consists of 6 steps S10 to S60.
  • control unit 120 When the automatic closing control starts, the control unit 120 first switches the first semiconductor switch 131 and the second semiconductor switch 135 from off to on.
  • control unit 120 executes processing (S10, S20) for detecting continuity of the positive external terminal 51P. Specifically, in S10, the voltage V1 of the first electrode 52 and the voltage V2 of the second electrode 54 of the positive external terminal 51P are measured while the first semiconductor switch 131 is kept on.
  • the control unit 120 determines whether or not V1 and V2 match.
  • the controller 120 activates the continuity between the first electrode 52 and the second electrode 54 of the negative external terminal 51N.
  • the detection process (S30, S40) is executed.
  • control unit 120 measures the current I while keeping the second semiconductor switch 135 ON in S30, and determines whether the current I is equal to or greater than the threshold value X in S40.
  • the threshold X is 50 mA as an example.
  • the current I is equal to or greater than the threshold value X, it can be determined that the first electrode 52 and the second electrode 54 of the negative external terminal 51N are conductive.
  • the current I is less than the threshold value X, it can be determined that the first electrode 52 and the second electrode 54 are non-conducting.
  • control unit 120 When the control unit 120 detects conduction of the negative external terminal 51N (S40: YES), the control unit 120 proceeds to S50 and switches the first semiconductor switch 131 and the second semiconductor switch 135 from ON to OFF.
  • control unit 120 shifts to S60 and switches the current breaking device 57 from open to closed.
  • control unit 120 controls the first semiconductor switch 131 and the second semiconductor switch 135. is switched from on to off to keep the current interrupt device 57 open.
  • the current interrupting device 57 Since the first electrode 52 and the second electrode 54 of the external terminals 51P and 51N are non-conducting during the period when the battery 50 is in a single state (non-vehicle period) such as during storage or transportation, the current interrupting device 57 is Remained closed. Therefore, even if an external short circuit (a short circuit between the positive and negative external terminals 51P and 51N) occurs during that period, the short circuit current Is can be prevented from flowing as shown in FIG. Therefore, the safety is high.
  • the first electrode 52 of the positive external terminal 51P and the first electrode 52 are connected.
  • the second electrode 54 conducts through the connecting portion 220P.
  • the first electrode 52 and the second electrode 54 of the negative external terminal 51N are electrically connected through the connecting portion 220N.
  • both S20 and S40 result in a YES determination, and the control unit 120 switches the current interrupting device 57 from open to closed (S60).
  • the battery 50 automatically becomes usable (chargeable and dischargeable) without any special operation by the user or operator.
  • the cells (repeatedly chargeable/dischargeable storage cells) 62 are not limited to lithium ion secondary battery cells, and may be other non-aqueous electrolyte secondary battery cells. A capacitor can also be used instead of the secondary battery cell 62 . Moreover, the cells 62 are not limited to the case where a plurality of cells are connected in series and parallel, and may be a series connection or a single cell.
  • the present technology is applied to the power storage device (battery 50) for the four-wheeled vehicle 10, but may be applied to the power storage device for the two-wheeled vehicle. It may be applied to a power storage device of a moving object other than a vehicle, such as a ship or an aircraft.
  • the present invention is not limited to mobile objects, and may be used for other applications such as power storage devices in power generation systems and UPSs (uninterruptible power supplies).
  • the first electrode 52 and the second electrode 54 are arranged separately in the axial direction H (vertical direction) of the external terminal 51 .
  • the first electrode 52 and the second electrode 54 may be arranged separately in the orthogonal direction (horizontal direction) orthogonal to the axial direction H.
  • the first electrode 52 and the second electrode 54 are insulated by the insulating member 53 before the battery terminal 210 is connected, and the two electrodes 52 and 54 are electrically connected by the battery terminal 210 connection. can be of any shape.
  • the current interrupting device 57 is arranged on the positive power line 59P, and the current detector 58 is arranged on the negative power line 50N.
  • the current interrupting device 57 may be arranged on the negative power line 59N, and the current detector 58 may be arranged on the positive power line 50P.
  • the continuity detection circuits 130P and 130N may be circuits other than the circuits of the embodiments as long as they can detect the continuity between the first electrode 52 and the second electrode 54.
  • the first electrode 52 and the second electrode 54 of the positive external terminal 51P are electrically connected (S20: YES), and the first electrode 52 and the second electrode 54 of the negative external terminal 51N are electrically connected. If (S40: YES), the current breaking device 57 is switched from open to closed. When the first electrode 52 and the second electrode 54 of one of the two external terminals 51P and 51N become conductive, the current interrupting device 57 may be switched from open to closed.
  • the first continuity detection circuit 130P for the positive electrode and the second continuity detection circuit 130N for the negative electrode are provided. 130P and 130N may be omitted. Alternatively, only one of the positive and negative external terminals 51P and 51N may be configured with three parts (first electrode, insulating member, and second electrode), and the other external terminal may be one part.
  • the control unit 120 constantly checks whether or not the first electrode 52 and the second electrode 54 of the external terminal 51 are electrically connected using the continuity detection circuit 130, and interrupts the current according to the result.
  • the opening and closing of device 57 may be controlled.
  • FIG. 13 is a control flow of the current interrupting device 57 based on continuity check between the first electrode 52 and the second electrode 54 .
  • the control flow is a process executed at a predetermined cycle while the management device 110 is running, and one cycle consists of four steps S100 to S130.
  • control unit 120 uses the continuity detection circuits 130P and 130N to check whether or not the first electrode 52 and the second electrode 54 of the positive external terminal 51P and the negative external terminal 51N are electrically connected. do.
  • the control unit 120 closes the current interruption device 57 (S120).
  • the control unit 120 opens the current interrupting device 57 ( S130).
  • the current interruption device 57 is controlled to be closed only while the battery terminal 210 is connected to the external terminals 51P and 51N (while the battery 50 is mounted in the vehicle). can be done. In addition, the current interruption device 57 can be controlled to be open during the period when the battery terminal 210 is not connected to the external terminals 51P and 51N (while the battery 50 is removed from the vehicle).

Abstract

蓄電装置50であって、セル62と、正負の外部端子51P、51Nと、前記セル62と前記外部端子51P、51Nを接続する接続ライン59P、59Nに設けられた電流遮断装置57と、管理装置110と、を備える。正負の前記外部端子51P、51Nのうち、少なくとも一方の外部端子51P、51Nは、第1電極52と、第2電極54と、前記第1電極52と前記第2電極54を絶縁する絶縁部材53とを備え、前記第1電極52と前記第2電極54は、前記外部端子51P、51Nに対する相手端子210の接続により導通する。前記管理装置110は、制御部120と、前記外部端子51P、51Nの前記第1電極52と前記第2電極54が、導通か非導通か、検出する検出回路130P、130Nと、を備える。前記制御部120は、前記第1電極52と前記第2電極54が非導通の場合、前記電流遮断装置57をオープンに制御し、前記第1電極52と前記第2電極54が導通の場合、前記電流遮断装置57をクローズに制御する。

Description

蓄電装置、蓄電装置の制御方法
 本発明は、短絡電流の未然防止により、安全性を確保する技術に関する。
 自動車等に搭載されたバッテリは、保護装置の1つとして、電流遮断装置を有している。異常を検出した場合、電流遮断装置をオープンして電流を遮断することで、バッテリを保護することが出来る(特許文献1参照)。
特開2017-5985号公報
 充電状態(SOC)が高い状態で正負の外部端子が短絡した場合(以下、外部短絡)、短絡電流が長期間流れる可能性がある。蓄電装置を販売地等に空輸する場合、安全性の観点からSOCを所定値以下に制限することが求められる場合がある。
 リチウムイオン二次電池セルは、SOC-OCVの相関特性において、OCV変化に対するSOC変化は小さいため、OCVから正確なSOCを算出することが困難であり、SOCが所定値以下か、判断が難しい。
 空輸中、電流遮断装置をオープンしておけば、外部短絡など異常が発生しても、電流を遮断することが出来るため、SOCを所定値以下に制限しなくても、安全性を確保することが出来る。
 しかし、蓄電装置を車両に載せた時に電流遮断装置をクローズに切り換える必要があり、電流遮断装置の切り換え操作は、ユーザや作業者の手間になる。蓄電装置を車載する場合に限らず、他の用途に用いる場合にも、同様の課題がある。
 本発明の一態様は、短絡電流の未然防止により安全性を確保しつつ、電流遮断装置の切り換えを自動化する(切り換え作業の手間を省略する)。
 蓄電装置は、セルと、正負の外部端子と、前記セルと前記外部端子を接続する接続ラインに設けられた電流遮断装置と、管理装置と、を備える。
 正負の前記外部端子のうち、少なくとも一方の外部端子は、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極を絶縁する絶縁部材とを備え、前記第1電極と前記第2電極は、前記外部端子に対する相手端子の接続により導通する。
 前記管理装置は、制御部と、前記外部端子の前記第1電極と前記第2電極が、導通か非導通か、検出する検出回路と、を備える。
 前記制御部は、前記第1電極と前記第2電極が非導通の場合、前記電流遮断装置をオープンに制御し、前記第1電極と前記第2電極が導通の場合、前記電流遮断装置をクローズに制御する。
 本技術は、蓄電装置の制御方法や、制御プログラムにも適用することが出来る。
 本技術は、短絡電流の未然防止により安全性を確保しつつ、電流遮断装置の切り換えを自動化することが出来る。
車両の側面図 バッテリの斜視図 バッテリの分解斜視図 セルの平面図 図4のA-A線断面図 外部端子の斜視図 外部端子の断面図 バッテリの電気的構成を示すブロック図 バッテリの電気的構成を示すブロック図 自動クローズ制御のフローチャート バッテリの電気的構成を示すブロック図 外部端子の断面図 電流遮断装置の制御フロー
 蓄電装置の概要を説明する。
 蓄電装置は、セルと、正負の外部端子と、前記セルと前記外部端子を接続する接続ラインに設けられた電流遮断装置と、管理装置と、を備える。
 正負の前記外部端子のうち、少なくとも一方の外部端子は、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極を絶縁する絶縁部材とを備え、前記第1電極と前記第2電極は、前記外部端子に対する相手端子の接続により導通する。
 前記管理装置は、制御部と、前記外部端子の前記第1電極と前記第2電極が、導通か非導通か、検出する検出回路と、を備える。前記制御部は、前記第1電極と前記第2電極が非導通の場合、前記電流遮断装置をオープンに制御し、前記第1電極と前記第2電極が導通の場合、前記電流遮断装置をクローズに制御する。
 上記構成により、保管中や輸送中など、蓄電装置が単体の状態である期間、電流遮断装置をオープンに制御することが可能となるため、その期間に、外部短絡(正負の外部端子の短絡)が発生しても、短絡電流が蓄電装置に流れることを防止できる。そのため、安全性が高い。
 蓄電装置の外部端子に対する相手端子の接続を検知した後、制御部が電流遮断装置をオープンからクローズに切り換えるため、ユーザや作業者が特別な操作をしなくても、蓄電装置は使用可能(充放電可能)となる。
 前記検出回路は、正極の外部端子用の第1検出回路と、負極の外部端子用の第2検出回路と、を備えてもよい。前記制御部は、正極の前記外部端子と負極の前記外部端子の双方で、前記第1電極と前記第2電極の導通を検出した場合、前記電流遮断装置をオープンからクローズに切り換えてもよい。
 この構成では、正極の外部端子と負極の外部端子の双方に対する相手端子の接続作業が完了するまで、電流遮断装置はオープンに維持される。1つ目の相手端子の接続後、2つ目の相手端子の接続作業中に、工具などで正負の外部端子が短絡しても、短絡電流が流れることを防止できる。そのため、より一層、安全性が高い。
 前記第1電極と前記第2電極は前記外部端子の軸方向に分かれて位置する構成でもよい。この構成では、極柱等の軸部材により、蓄電装置に対して、第1電極、絶縁部材、第2電極を固定できるため、組付け性がよい。
 <実施形態1>
1.バッテリ50の説明
 図1に示すように、車両10には、エンジン20と、エンジン20の始動等に用いられるバッテリ50とが搭載されている。バッテリ50は「蓄電装置」の一例である。車両10(本実施形態では、自動車)には、エンジン20(内燃機関)に代えて、車両駆動用の蓄電装置や、燃料電池が搭載されていてもよい。
 図2、図3に示すように、バッテリ50は、組電池60と、回路基板ユニット65と、収容体71を備える。収容体71は、合成樹脂材料からなる本体73と蓋体74とを備える。本体73は有底筒状であり、底面部75と、4つの側面部76と、を備える。4つの側面部76によって、本体73の上端に開口部77が形成されている。
 収容体71は、組電池60と回路基板ユニット65を収容する。回路基板ユニット65は、回路基板100上に各種部品(電流遮断装置57、図8に示す電流検出部58や管理装置110等)を搭載した基板ユニットであり、図3に示すように組電池60の、例えば上方に隣接して配置されている。代替的に、回路基板ユニット65は、組電池60の側方に隣接して配置されていてもよい。
 蓋体74は、本体73の開口部77を閉鎖する。蓋体74の周囲には外周壁78が設けられている。蓋体74は、平面視略T字形の突出部79を有する。回路基板ユニット65は、収容体71の本体73に代えて、蓋体74内に(例えば突出部79内に)収容されていてもよい。
 組電池60は、複数のセル62から構成されている。図5に示すように、セル62は、直方体形状(プリズマティック)のケース82内に電極体83を非水電解質と共に収容したものである。セル62は、例えばリチウムイオン二次電池セルである。ケース82は、ケース本体84と、その上方の開口部を閉鎖する蓋85とを有している。
 電極体83は、詳細は図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極板と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極板との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極板と正極板とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体84に収容可能となるように扁平状に巻回されている。電極体83は、巻回タイプのものに代えて、積層タイプのものであってもよい。
 正極板には正極集電体86を介して正極端子87が、負極板には負極集電体88を介して負極端子89がそれぞれ接続されている。正極集電体86及び負極集電体88は、平板状の台座部90と、この台座部90から延びる脚部91とを有する。台座部90には貫通孔が形成されている。脚部91は正極板又は負極板に接続されている。
 正極端子87及び負極端子89は、端子本体部92と、その下面中心部分から下方に突出する軸部93とからなる。正極端子87の端子本体部92と軸部93とは、アルミニウム(単一材料)によって一体成形されている。負極端子89においては、端子本体部92がアルミニウム製で、軸部93が銅製であり、これらが組み付けられている。正極端子87及び負極端子89の端子本体部92は、蓋85の両端部に絶縁材料からなるガスケット94を介して配置され、図5に示すように、このガスケット94から外方へ露出されている。
 蓋85は、圧力開放弁95を有している。圧力開放弁95は、正極端子87と負極端子89の間に位置している。圧力開放弁95は、安全弁である。圧力開放弁95は、ケース82の内圧が制限を超えた場合に、開放して、ケース82の内圧を下げる。
2.外部端子の構造
 バッテリ50は、図2、図3に示すように、正極の外部端子51Pと負極の外部端子51Nを有している。正極の外部端子51Pは、蓋体74の前部のうち一方の隅部に固定され、負極の外部端子51Nは他方の隅部に固定されている。正極の外部端子51Pと負極の外部端子51Nは、外周面が傾斜した円柱形状であり、基部の外径が大きく、先端の外径が小さくなっている。
 負極の外部端子51Nは、図6、図7に示すように、第1電極52、絶縁部材53、第2電極54の3部品から構成されている。第1電極52と第2電極54は、鉛合金等の金属である。第1電極52と第2電極54は、外部端子51の軸方向Hに分離しており、第1電極52の上方に第2電極54が位置する。第1電極52は、底部に固定部52Aを有しており、蓋体74に対して固定部52Aによって固定されている。
 絶縁部材53は、PBT樹脂(ポリブチレンテレフタレート樹脂)などの絶縁性の材料である。絶縁部材53は、第1電極52と第2電極54の間に位置し、第1電極52と第2電極54を絶縁する。
 第1電極52と絶縁部材53は内部に貫通孔を有し、第2電極54は、内部にネジ孔54Aを有する。外部端子51Nには、第1電極52と絶縁部材53を貫通して金属製の極柱55が組付けられている。極柱55は、段付きのピン形状であり、先端部55Aは、第2電極54のネジ孔54Aに螺合する。第2電極54は、先端部55Aを介して、極柱55と電気的に接続されている。第1電極52は、極柱55との間にギャップGを有しており、極柱55に対して絶縁(ギャップGを介して絶縁)されている。また、ギャップGに対して絶縁性の樹脂材や接着剤等を充填して第1電極52と極柱55を絶縁してもよい。
 正極の外部端子51Pは、負極の外部端子51Nと同じ構造であり、第1電極52と、絶縁部材53と第2電極54とから構成されている。第1電極52と第2電極54は絶縁部材53により絶縁されている。
 正負の外部端子51P、51Nは、自動車10に搭載された電気負荷との接続用端子である。自動車10とバッテリ50を電気的に接続するケーブル200P、200Nは、先端にバッテリターミナル210P、210Nを有している。バッテリターミナル210P、210Nは、「相手端子」の一例である。
 バッテリターミナル210Nは、図6に示すように、接続部220Nと、締付け部230を有している。接続部220Nは、外部端子51P、51Nの外周面に密着可能な環状である。締付け部230は、接続部220Nの先端に位置する。締付け部230を、ネジ締めすることにより、接続部220を縮径することが出来る。
 正極の外部端子51Pと負極の外部端子51Nに対して接続部220P、220Nをそれぞれ組付けた後、締付け部230をネジ締めすることにより、正極の外部端子51Pに対して正極のケーブル200Pを電気的に接続し、負極の外部端子51Nに対して負極のケーブル200Nを電気的に接続することが出来る。
 外部端子51P、51Nにバッテリターミナル210P、210Nを組付けると、図9に示すように、第1電極52と第2電極54に接続部220P、220Nがそれぞれ密着する。そのため、正極の外部端子51Pの第1電極52と第2電極54が接続部220Pを介して導通し、負極の外部端子51Nの第1電極52と第2電極54が接続部220Nを介して導通する。
3.バッテリ50の電気的構成
 図8は、バッテリ50の電気的構成を示すブロック図である。バッテリ50は、組電池60と、電流遮断装置57と、電流検出部58と、管理装置110と、を備える。
 組電池60のセル62は、例えば12個あり(図3参照)、3並列で4直列に接続されている。図8は、並列に接続された3つのセル62を1つの電池記号で表している。セル62は、「セル」の一例である。セルは、プリズマティックセルに限定はされず、円筒型セルであってもよいし、ラミネートフィルムケースを有するパウチセルであってもよい。
 組電池60、電流遮断装置57及び電流検出部58は、パワーライン59P、パワーライン59Nを介して、直列に接続されている。パワーライン59P、59Nは、銅などの金属材料からなる板状導体であるバスバーBSB(図3参照)を用いることが出来る。パワーライン59P、59Nは、「接続ライン」の一例である。
 図8に示すように、パワーライン59Pは、正極の外部端子51Pと組電池60の正極とを接続する。具体的には、パワーライン59Pは、一方の端部を、極柱55を介して正極の外部端子51Pの第2電極54に接続し、他方の端部を、電流遮断装置57を介して組電池60の正極に接続している。
 パワーライン59Nは、負極の外部端子51Nと組電池60の負極とを接続する。具体的には、パワーライン59Nは、一方の端部を、極柱55を介して負極の外部端子51Nの第2電極54に接続し、他方の端部を、電流検出部58を介して組電池60の負極に接続している。
 電流遮断装置57は、正極のパワーライン59Pに設けられている。電流遮断装置57は、FETなどの半導体スイッチでもよいし、機械式の接点を有するリレーでもよい。バッテリ50に何らかの異常があった場合、電流遮断装置57をクローズ状態からオープン状態に切り換えることで、組電池60の電流Iを遮断できる。
 電流検出部58は、負極のパワーライン59Nに設けられている。電流検出部58は、シャント抵抗でもよい。抵抗式の電流検出部58は、電流検出部58の両端電圧Vrに基づいて、組電池60の電流Iを計測することができる。抵抗式の電流検出部58は、電圧の極性(正負)から放電と充電を判別できる。代替的に、電流検出部58は、磁気センサでもよい。
 管理装置110は、回路基板100(図3参照)上に実装されており、図8に示すように、制御部120と、2つの導通検出回路130P、130Nと、を備える。導通検出回路130P、130Nは「検出回路」の一例である。
 制御部120は、CPU121と、メモリ123と、を備える。メモリ123には、図10に示す自動クローズ制御の実行プログラム並びに、実行プログラムの実行に必要なデータが記憶されている。
 プログラムは、CD-ROM等の記録媒体に記憶して使用、譲渡、貸与等されてもよい。プログラムは、電気通信回線を用いて配信されてもよい。
4.導通検出回路の構成
 管理装置110は、図8に示すように、第1導通検出回路130Pと、第2導通検出回路130Nを備える。第1導通検出回路130Pは「第1検出回路」の一例、第2導通検出回路130Nは「第2検出回路」の一例である。
 第1導通検出回路130Pは、正極の外部端子51Pの第1電極52と第2電極54の導通を検出する回路である。第1導通検出回路130Pは、第1半導体スイッチ131と、分圧回路132と、ダイオード133と、から構成されている。
 第1半導体スイッチ131は、PチャンネルのFET(電界効果トランジスタ)である。第1半導体スイッチ131は、ソースSを内部電源線Vccに接続し、ドレンDを分圧回路132に接続している。内部電源線Vccは、降圧回路63を介して組電池60の正極に接続されており、電圧は5Vである。
 分圧回路132は、第1抵抗R1と第2抵抗R2とから構成されている。第1抵抗R1と第2抵抗R2は直列に接続されている。第1抵抗R1は、第1半導体スイッチ131のドレンDに接続され、第2抵抗R2はグランドGNDに接続されている。
 分圧回路132の接続点Aは、配線LAを介して、外部端子51Pの第1電極52に接続されている。ダイオード133は、配線LA上にあって、アノードをA点に接続し、カソードを、第1電極52に接続している。ダイオード133は、外部端子51Pから分圧回路132への逆流を防止するために設けられている。
 制御部120は、検出線L1を介して、外部端子51Pの第1電極52に接続されており、第1電極52の電圧V1を検出することが出来る。また、検出線L2、極柱55を介して、外部端子51Pの第2電極54に接続されており、第2電極54の電圧V2を検出することが出来る。
 正極の外部端子51Pの第1電極52と第2電極54が接続部220Pを介して導通した場合(図9参照)、2つの電極52、54は同じ電圧になる。そのため、第1半導体スイッチ131をオンし、第1電極52の電圧V1と第2電極54の電圧V2をモニタすることで、2つの電極52、54の導通を検出すること出来る。
 この実施形態では、Vcc=5V、R1=91kΩ、R2=10kΩ(R1、R2の抵抗比は9対1)であり、第1半導体スイッチ131がオンしている場合、V1は約0.5Vである。非導通の場合、V2=0V、導通の場合、V2=約0.5Vである。
 第2導通検出回路130Nは、負極の外部端子51Nの第1電極52と第2電極54の導通を検出する回路である。第2導通検出回路130Nは、第2半導体スイッチ135と、分圧回路136と、ダイオード137から構成されている。
 第2半導体スイッチ135は、PチャンネルのFET(電界効果トランジスタ)である。第2半導体スイッチ135は、ソースSを内部電源線Vccに接続し、ドレンDを分圧回路136に接続している。
 分圧回路136は、第3抵抗R3と第4抵抗R4とから構成されている。第3抵抗R3と第4抵抗R4は直列に接続されている。第3抵抗R3は、第2半導体スイッチ135のドレンDに接続され、第4抵抗R4はグランドGNDに接続されている。
 分圧回路136の接続点Bは、配線LBを介して、外部端子51Nの第1電極52に接続されている。ダイオード137は、配線LB上にあって、アノードをB点に接続し、カソードを、第1電極52に接続している。ダイオード137は、外部端子51Nから分圧回路136への逆流を防止するために設けられている。
 第1電極52と第2電極54が接続部220Nを介して導通した状態(図9参照)で、第2半導体スイッチ135をオンすると、内部電源線Vcc、分圧回路136、配線LB、第1電極52、接続部220N、第2電極54、極柱55、電流検出部58、グランドGNDの経路で電流が流れる。そのため、電流検出部58にて電流Iを計測することで、2つの電極52、54の導通を検出すること出来る。
 この実施形態では、Vcc=5V、R3=75Ω、R4=300kΩ、ダイオード137の降伏電圧は0.6Vであり、非導通の場合、電流Iはゼロ、導通の場合、電流Iは約58mAである。
 第1電極52と第2電極54の導通をチェックする場合を除き、第1半導体スイッチ131と第2半導体スイッチ135をオフに制御することで、組電池60の電力消費を抑えること出来る。
 図10は、電流遮断装置57の自動クローズ制御のフローチャートである。
 この実施形態では、バッテリ製造後の初期設定において、電流遮断装置57をオープンにすることで、バッテリ50の保管中や輸送中、電流遮断装置57はオープンに制御される。
 電流遮断装置57の自動クローズ制御は、電流遮断装置57のオープン中に所定周期で実行される処理であり、1サイクルはS10~S60の6ステップから構成されている。
 自動クローズ制御がスタートすると、制御部120は、まず、第1半導体スイッチ131と第2半導体スイッチ135をオフからオンに切り換える。
 そして、制御部120は、正極の外部端子51Pの導通を検出する処理(S10、S20)を実行する。具体的には、S10にて、第1半導体スイッチ131をオンに維持した状態で、正極の外部端子51Pの第1電極52の電圧V1と第2電極54の電圧V2を計測する。
 その後、制御部120は、S20にて、V1とV2が一致しているか否かを判定する。V2が約0.5Vの場合(V1=V2の場合)、正極の外部端子51の第1電極52と第2電極54が導通していると判断でき、V1≠V2の場合、第1電極52と第2電極54は非導通と判断できる。
 正極の外部端子51Pの第1電極52と第2電極54の導通を検出した場合(S20:YES)、制御部120は、負極の外部端子51Nの第1電極52と第2電極54の導通を検出する処理(S30、S40)を実行する。
 具体的には、制御部120は、S30にて、第2半導体スイッチ135をオンに維持した状態で、電流Iを計測し、S40にて、電流Iが閾値X以上か判定する。閾値Xは一例として50mAである。
 電流Iが閾値X以上の場合、負極の外部端子51Nの第1電極52と第2電極54が導通と判断できる。電流Iが閾値X未満の場合、第1電極52と第2電極54は非導通と判断できる。
 制御部120は、負極の外部端子51Nの導通を検出した場合(S40:YES)、S50に移行し、第1半導体スイッチ131と第2半導体スイッチ135をオンからオフに切り換える。
 その後、S60に移行して、制御部120は、電流遮断装置57をオープンからクローズに切り換える。
 一方、正極の外部端子51Pが非導通の場合(S20:NO)又は負極の外部端子51Nが非導通の場合(S40:NO)、制御部120は、第1半導体スイッチ131と第2半導体スイッチ135をオンからオフに切り換え、電流遮断装置57をオープンに維持する。
 保管中や輸送中などバッテリ50が単体の状態である期間(非車載の期間)、外部端子51P、51Nの第1電極52と第2電極54は非導通であることから、電流遮断装置57はクローズに維持される。そのため、その期間に、外部短絡(正負の外部端子51P、51Nの短絡)が発生しても、図11に示すように、短絡電流Isが流れることを防止できる。従って、安全性が高い。
 また、保管されたバッテリ50や輸送後のバッテリ50を車載し、ユーザや作業者が外部端子51P、51Nに対してバッテリターミナル210P、210Nを接続すると、正極の外部端子51Pの第1電極52と第2電極54が接続部220Pを介して導通する。同様に、負極の外部端子51Nの第1電極52と第2電極54が接続部220Nを介して導通する。
 すると、S20とS40でいずれもYES判定となり、制御部120が電流遮断装置57をオープンからクローズに切り換える(S60)。
 そのため、バッテリ50の車載後、ユーザや作業者が特別な操作をしなくても、バッテリ50は自動的に使用可能(充放電可能)となる。
5.効果説明
 バッテリ50によれば、短絡電流Isの未然防止により安全性を確保しつつ、電流遮断装置57の切り換えを自動化することが出来る。
 <他の実施形態>
 本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
 (1)セル(繰り返し充放電可能な蓄電セル)62は、リチウムイオン二次電池セルに限らず、他の非水電解質二次電池セルでもよい。二次電池セル62に代えて、キャパシタを用いることも出来る。また、セル62は、複数を直並列に接続する場合に限らず、直列の接続や、単セルでもよい。
 (2)上記実施形態では、本技術を、四輪車両10向けの蓄電装置(バッテリ50)に適用したが、二輪車両向けの蓄電装置に適用してもよい。船舶や航空機など車両以外の移動体の蓄電装置に適用してもよい。また、移動体に限らず、発電システムの蓄電装置やUPS(無停電電源装置)など、他の用途に用いてもよい。
 (3)上記実施形態では、第1電極52と第2電極54を、外部端子51の軸方向H(上下方向)に分けて配置した。第1電極52と第2電極54は、図12に示すように、軸方向Hに対して直交する直交方向(左右方向)に分けて配置してもよい。第1電極52と第2電極54は、バッテリターミナル210の接続前、絶縁部材53によって絶縁されていること、バッテリターミナル210の接続により2つの電極52、54が導通すること、を満たせば、形状はいかなる形状でもよい。
 (4)上記実施形態では、電流遮断装置57を正極のパワーライン59Pに配置し、電流検出部58を負極のパワーライン50Nに配置した。電流遮断装置57を負極のパワーライン59Nに配置し、電流検出部58を正極のパワーライン50Pに配置してもよい。また、導通検出回路130P、130Nは、第1電極52と第2電極54の導通を検出できる回路であれば、実施形態の回路以外でもよい。
 (5)上記実施形態では、正極の外部端子51Pの第1電極52と第2電極54が導通(S20:YES)し、かつ負極の外部端子51Nの第1電極52と第2電極54が導通(S40:YES)した場合に、電流遮断装置57をオープンからクローズに切り換えた。2つの外部端子51P、51Nのうち、いずれか一方の第1電極52と第2電極54が導通した場合、電流遮断装置57をオープンからクローズに切り換えてもよい。
 (6)上記実施形態では、正極用の第1導通検出回路130Pと負極用の第2導通検出回路130Nを設けたが、いずれか一方の導通検出回路130P、130Nのみ設け、他方の導通検出回路130P、130Nは省いてもよい。また、正負の外部端子51P、51Nのうち、いずれか一方の外部端子のみ3部品構成(第1電極、絶縁部材、第2電極)とし、もう一方の外部端子は、1部品としてもよい。
 (7)制御部120は、導通検出回路130を用いて、外部端子51の第1電極52と第2電極54が導通しているか否かを、常時チェックし、その結果に応じて、電流遮断装置57のオープン、クローズを制御してもよい。図13は、第1電極52と第2電極54の導通チェックに基づく、電流遮断装置57の制御フローである。制御フローは、管理装置110の起動中、所定周期で実行される処理であり、1サイクルは、S100~S130の4つのステップから構成されている。
 制御部120は、S100において、導通検出回路130P、130Nを用いて、正極の外部端子51Pと負極の外部端子51Nについて、第1電極52と第2電極54が導通しているか、否かをチェックする。
 そして、制御部120は、正極の外部端子51Pと負極の外部端子51Nの双方とも、2つの電極52、54が導通している場合(S110:YES)、電流遮断装置57をクローズする(S120)。制御部120は、正極の外部端子51Pと負極の外部端子51Nのうち、少なくともいずれか一方で、2つの電極52、54が非導通の場合(S110:NO)、電流遮断装置57をオープンする(S130)。
 図13に示す制御フローの実行により、外部端子51P、51Nに対してバッテリターミナル210が接続されている期間(バッテリ50が車両に搭載されている期間)のみ電流遮断装置57をクローズに制御することが出来る。また、外部端子51P、51Nに対してバッテリターミナル210が接続されていない期間(バッテリ50が車両から取り外されている期間)は、電流遮断装置57をオープンに制御することが出来る。
 10 車両
 50 バッテリ(蓄電装置)
 51P、51N 外部端子
 52 第1電極
 53 絶縁部材
 54 第2電極
 57 電流遮断装置
 60 組電池
 62 セル
 110 管理装置
 120 制御部
 130P 第1導通検出回路(第1検出回路)
 130N 第2導通検出回路(第2検出回路)

Claims (5)

  1.  蓄電装置であって、
     セルと、
     正負の外部端子と、
     前記セルと前記外部端子を接続する接続ラインに設けられた電流遮断装置と、
     管理装置と、を備え、
     正負の前記外部端子のうち、少なくとも一方の外部端子は、
     第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極を絶縁する絶縁部材とを備え、
     前記第1電極と前記第2電極は、前記外部端子に対する相手端子の接続により導通し、
     前記管理装置は、
     制御部と、
     前記外部端子の前記第1電極と前記第2電極が、導通か非導通か、検出する検出回路と、を備え、
     前記制御部は、
     前記第1電極と前記第2電極が非導通の場合、前記電流遮断装置をオープンに制御し、
     前記第1電極と前記第2電極が導通の場合、前記電流遮断装置をクローズに制御する、蓄電装置。
  2.  請求項1に記載の蓄電装置であって、
     前記検出回路は、
     正極の外部端子用の第1検出回路と、
     負極の外部端子用の第2検出回路と、を備え、
     前記制御部は、正極の前記外部端子と負極の前記外部端子の双方で、前記第1電極と前記第2電極の導通を検出した場合、前記電流遮断装置をオープンからクローズに切り換える、蓄電装置。
  3.  請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置であって、
     前記第1電極と前記第2電極は、前記外部端子の軸方向に分かれて位置する、蓄電装置。
  4.  請求項1~請求項3のうちいずれか一項に記載の車載用の蓄電装置。
  5.  蓄電装置の制御方法であって、
     前記蓄電装置は、
     セルと、
     正負の外部端子と、
     前記セルと前記外部端子を接続する接続ラインに設けられた電流遮断装置と、を備え、
     正負の前記外部端子のうち、少なくとも一方の外部端子は、
     第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極を絶縁する絶縁部材とを備え、
     前記外部端子の第1電極と第2電極が非導通の場合、前記電流遮断装置をオープンに制御し、
     前記外部端子に対する相手端子の接続により、前記第1電極と前記第2電極が導通した場合、前記電流遮断装置をクローズに制御する、蓄電装置の制御方法。
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Citations (3)

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JPH0729554A (ja) * 1993-07-07 1995-01-31 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
JP2003164057A (ja) * 2001-11-26 2003-06-06 Canon Inc バッテリパック
JP2017005985A (ja) * 2015-06-15 2017-01-05 株式会社Gsユアサ 二次電池の監視装置、電池パック、二次電池の保護システム、車両

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0729554A (ja) * 1993-07-07 1995-01-31 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
JP2003164057A (ja) * 2001-11-26 2003-06-06 Canon Inc バッテリパック
JP2017005985A (ja) * 2015-06-15 2017-01-05 株式会社Gsユアサ 二次電池の監視装置、電池パック、二次電池の保護システム、車両

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