(57)【要約】【課題】蓄電モジュールに発生した絶縁異常を検出し、絶縁異常による短絡や過充放電が発生する前に抑止する絶縁異常検出回路を提供する。【解決手段】複数の蓄電器が接続される蓄電モジュールの蓄電器の本体に接着され、かつ本体と導通する導電体と、蓄電モジュールの正極と、の間に接続される抵抗器と、蓄電モジュールの負極と正極との間の第１の電圧を計測する第１の計測部と、蓄電モジュールの負極と導電体との間の第２の電圧を計測する第２の計測部と、第１の電圧と第２の電圧とを用いて求めた演算値が、蓄電器の蓄電可能な最低電圧を用いて決定される閾値より大きい場合、導電体と蓄電器が絶縁異常であると判定する判定部と、を備える絶縁異常検出回路である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電器が接続される蓄電モジュールの前記蓄電器の本体に接着され、かつ前記本体と導通する導電体と、前記蓄電モジュールの正極と、の間に接続される抵抗器と、
前記蓄電モジュールの負極と前記正極との間の第１の電圧と、前記蓄電モジュールの負極と前記導電体との間の第２の電圧を計測する計測部と、
前記第１の電圧と前記第２の電圧とを用いて求めた演算値と、前記蓄電器の蓄電可能な最低電圧を用いて決定される閾値と、を比較して前記導電体と前記蓄電器が絶縁異常であると判定する判定部と、
を備えることを特徴とする絶縁異常検出回路。
【請求項２】
前記判定部は、
前記第１の電圧と前記第２の電圧との差を求めて前記演算値とし、前記演算値が前記閾値より大きいとき、前記蓄電器が絶縁異常であると判定する、ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁異常検出回路。
【請求項３】
複数の前記蓄電モジュールを前記導電体に接着させることを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁異常検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電モジュールに発生した絶縁異常を検出する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池が接続される組電池の本体（筺体）にアルミ製の放熱フィンを直に貼り付けて放熱をする場合に、電池の電極とその本体との間に異物が付着すると、電池の電極と放熱フィンとの間に絶縁異常が発生する。また、この絶縁異常が複数箇所で発生すると、絶縁異常が発生した電池それぞれの電極間に、電池それぞれの本体と放熱フィンを介して導電経路ができてしまうため、短絡や過充放電の原因となることがある。
【０００３】
関連する技術として、２つの漏電検出抵抗をスイッチにより選択的にグランドに接地し、その時の検出抵抗に生じる電圧を検出し、その検出した電圧から漏電の判定および漏電部位の算出を行なう漏電検出装置が開示されている。例えば、特許文献１を参照。
【０００４】
また、関連する技術として、組電池を構成する複数の単電池の性能を確保しながら、単電池間で生じた筐体同士の短絡を検出することができる組電池の短絡検出装置が開示されている。例えば、特許文献２を参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１５３３０３号公報
【特許文献２】特開２００７−２５０１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、蓄電モジュールに発生した絶縁異常を検出し、絶縁異常による短絡や過充放電が発生する前に抑止する絶縁異常検出回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様のひとつである蓄電モジュールに発生した絶縁異常を検出する絶縁異常検出回路は、抵抗器、計測部、判定部を有する。
抵抗器は、複数の蓄電器が接続される蓄電モジュールの蓄電器の本体に接着され、かつ蓄電器の本体と導通する導電体と、蓄電モジュールの正極との間に接続される。
【０００８】
計測部は、蓄電モジュールの負極と正極との間の第１の電圧と、蓄電モジュールの負極と導電体との間の第２の電圧を計測する。
判定部は、第１の電圧と第２の電圧とを用いて求めた演算値が、蓄電器の蓄電可能な最低電圧を用いて決定される閾値より大きい場合、導電体と蓄電器が絶縁異常であると判定する。
【発明の効果】
【０００９】
実施の態様によれば、蓄電モジュールに発生した絶縁異常を検出できるため、絶縁異常による短絡や過充放電が発生する前に抑止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、蓄電モジュールと導電体の外観の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図２は、絶縁異常検出回路の一実施例を示す図である。
【図３】図３は、蓄電モジュールと導体における導電経路の一実施例を示す図である。
【図４】図４は、絶縁異常を説明するための図である。
【図５】図５は、絶縁異常検出回路の判定部の動作の一実施例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、蓄電モジュールと導電体の外観の一実施例を示す斜視図である。蓄電モジュールは蓄電器１ａ〜１ｄを有する。蓄電器１ａ〜１ｄは、例えば、二次電池やキャパシタなどを用いることが考えられる。二次電池として、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池などが考えられる。また、蓄電器１ａの有する電極３ａと蓄電器１ｂの有する電極３ｃは、導体４ａを用いて接続され、蓄電器１ｂの有する電極３ｄと蓄電器１ｃの有する電極３ｆは、導体４ｂを用いて接続され、蓄電器１ｃの有する電極３ｅと蓄電器１ｄの有する電極３ｇは、導体４ｃを用いて接続される。なお、導体４ａ〜４ｃとしては、例えば、バスバなどを用いることが考えられる
図１に示す導電体２は蓄電器１ａ〜１ｄの本体と導通する材料が用いられ、蓄電器１ａ〜１ｄの本体に接着されている。例えば、アルミ製の放熱フィンなどが考えられる。
【００１２】
なお、本例では４つの蓄電器１ａ〜１ｄを示して説明したが、４つの蓄電器に限定されるものではない。
図１の配線５は、導電体２に接続され、後述する絶縁異常検出回路の電圧計測部２０３に接続される。また、配線５と導電体２の本体との接続は、半田での接続や圧着端子を用いたねじ止めによる接続などが考えられるが、接続方法はそれらに限定されるものではない。図１の接続部６を参照。また、接続部６は導電体２の蓄電器１ａ〜１ｄと接着していない部分であればどこにでも接続できるため、設計自由度が高くなる。
【００１３】
図１の配線７は、導電体２に接続され、後述する絶縁異常検出回路の抵抗器２０１に接続される。また、配線７と導電体２の本体との接続は、半田での接続や圧着端子を用いたねじ止めによる接続などが考えられるが、接続方法はそれらに限定されるものではない。図１の接続部７を参照。また、接続部７は導電体２の蓄電器１ａ〜１ｄと接着していない部分であればどこにでも接続できるため、設計自由度が高くなる。
【００１４】
図２は、絶縁異常検出回路の一実施例を示す図である。
蓄電モジュールの絶縁異常を検出する絶縁異常検出回路は、抵抗器２０１、第１の計測部２０２（計測部）、第２の計測部２０３（計測部）、判定部２０４を有する。抵抗器２０１は、導電体２と蓄電モジュールの正極（蓄電器１ｄの正極）との間に接続される。抵抗器２０１の抵抗値はハイインピーダンスになるようにすることが望ましい。また、抵抗値は蓄電器１ａ〜１ｄ各々の蓄電可能な最高電圧（使用領域の上限値）と計測部の抵抗値により決定する。例えば、蓄電器１ａ〜１ｄ各々の蓄電可能な最高電圧が４Ｖで、第１の計測部２０２、第２の計測部２０３の抵抗値が１ＭΩである場合には抵抗値は、例えば、１０ｋΩにすることが考えられる。ただし、１０ｋΩに限定されるものではない。
【００１５】
第１の計測部２０２は、蓄電モジュールの負極（蓄電器１ａの負極）と正極（蓄電器１ｄの正極）との間の第１の電圧を計測する。
第２の計測部２０３は、蓄電モジュールの負極と導電体２との間の第２の電圧を計測する。なお、第１の計測部２０２と第２の計測部２０３を１つの計測部として、第１の電圧と第２の電圧を計測してもよい。
【００１６】
判定部２０４には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を搭載したモジュールなどが考えられる。または、第１の電圧と第２の電圧を比較するコンパレータを用いた回路などを用いてもよい。
【００１７】
判定部２０４は、第１の電圧と第２の電圧とを用いて求めた演算値と、蓄電器１ａ〜１ｄの蓄電可能な最低電圧（使用領域の下限値）を用いて決定される閾値と、を比較して、導電体２と蓄電器１ａ〜１ｄの間に絶縁異常があるか否かを判定する。演算値は、例えば、第１の電圧と第２の電圧との差などが考えられる。閾値は、蓄電器１ａ〜１ｄの蓄電可能な最低電圧を用いて決めることが考えられる。例えば、蓄電器１ａ〜１ｄそれぞれの蓄電可能な最低電圧が３．１Ｖの場合、閾値を蓄電可能な最低電圧より低い３．０Ｖに設定することが考えられる。
【００１８】
正常に運用されている場合について説明する。
正常に運用されている場合、蓄電器１ａ〜１ｄの電極と導電体２とは絶縁されているので、蓄電器１ａ〜１ｄ各々の電圧が４．０Ｖであるとした場合、第１の計測部２０２により計測される電圧は１６．０Ｖとなり、第２の計測部２０３の計測した電圧は１５．８Ｖになる。
【００１９】
続いて、判定部２０４は、第１の計測部２０２の計測した電圧Ｖ１と第２の計測部２０３の計測した電圧Ｖ２との差Ｖｓｕｂ（１６Ｖ−１５．８Ｖ＝０．２V）を求め、電圧の差Ｖｓｕｂ０．２Vと閾値３．０Ｖとを比較する。その結果、０．２V＜３．０Ｖ（閾値より小さい）であるので絶縁異常と判定しない。
【００２０】
絶縁異常が発生した場合について説明する。
図３に示すように、例えば、蓄電器１ｄの負極もしくは蓄電器１ｃの正極と導電体２に絶縁異常が起きた場合には、蓄電器１ａ〜１ｄの電極と導電体２に図３のＡに示したような導電経路３０１が形成される。図３は、蓄電モジュールと導体における導電経路の一実施例を示す図である。図３のＡは、導電経路が１箇所の場合を示している。図３のＢは、導電経路が複数箇所に発生した場合を示している。
【００２１】
絶縁異常の原因は図４に示すようなことが考えられる。図４は、絶縁異常を説明するための図である。蓄電器１の本体と電極３は、蓄電器１の本体と電極３とを絶縁する絶縁体４０１により、通常は絶縁されているが、結露や導電性の異物である導電体４０２が蓄電器１の本体と電極３との間に付着することにより、絶縁異常が起きてしまう。
【００２２】
また、絶縁異常が複数箇所で発生すると、図３のＢに示すように導電経路３０１とは別に導電経路３０２が発生すると、絶縁異常が発生した蓄電器１ｄの負極と蓄電器１ｃの正極との間と、絶縁異常が発生した蓄電器１ｂの負極と蓄電器１ａの正極との間とに、導電経路３０１、３０２ができてしまう。そのため、短絡や過充放電の原因となることがある。そこで複数の絶縁異常が発生する前に、判定部２０４は絶縁異常を検出する。
【００２３】
蓄電器１ｄの負極もしくは蓄電器１ｃの正極と導電体２に絶縁異常が起きた場合に、蓄電器１ａ〜１ｄ各々の電圧が４Ｖであるとした場合、第１の計測部２０２により計測される電圧は１６．０Ｖとなり、第２の計測部２０３の計測した電圧は１２．０Ｖになる。
【００２４】
続いて、判定部２０４は、第１の計測部２０２の計測した電圧Ｖ１と第２の計測部２０３の計測した電圧Ｖ２との差（１６．０Ｖ−１２．０Ｖ＝４．０V）を求め、電圧の差Ｖｓｕｂ４．０Vと閾値３．０Ｖとを比較する。その結果、４．０V≧３．０Ｖ（閾値以上）であるので絶縁異常と判定する。
【００２５】
なお、閾値は抵抗器による電圧降下を考慮して設定することが考えられる。さらに、閾値は電池電圧に合わせて随時変動させてもよい。
図５は、絶縁異常検出回路の判定部の動作の一実施例を示すフロー図である。
【００２６】
ステップＳ１では、判定部２０４が第１の計測部２０２と第２の計測部２０３の計測した第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２を取得する。
ステップＳ２では、判定部２０４が差Ｖｓｕｂ（Ｖ１−Ｖ２）≧閾値であるか否かを判定し、差Ｖｓｕｂが閾値以上である場合にはステップＳ３に移行し、閾値より小さい場合にはステップＳ１に移行する。
【００２７】
ステップＳ３で判定部２０４は、絶縁異常が発生したことを後述する絶縁異常処理を行う各部に通知する。
ステップＳ４では、判定部２０４がステップＳ３で通知した各部が充放電を停止させる絶縁異常処理などを行う。
【００２８】
本実施態様によれば、蓄電モジュールに発生した絶縁異常を検出できるため、絶縁異常による短絡や過充放電が発生する前に抑止することができるという効果を奏する。
なお、複数の蓄電モジュールを導電体２に接着させた場合でも、絶縁異常が発生したことを検出することができる。
【００２９】
また、本発明は上記実施の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。
【符号の説明】
【００３０】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  蓄電器、
２  導電体、
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ  電極、
４ａ、４ｂ、４ｃ  導体、
５、７  配線、
６、８  接続部、
２０１  抵抗器、
２０２  第１の計測部、
２０３  第２の計測部、
２０４  判定部、
４０１  絶縁体、
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図１】
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【図４】
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