(57)【要約】      （修正有）【課題】電池回路の保護機能を有する部品の破壊を防止する電池の制御装置を提供する。【解決手段】電池システム１０は、負荷に電力を供給する電池回路１２と、電池回路の電流路に設けられて電流路に磁場を与えるためのコンデンサ２６と、コンデンサに電力を供給する電池３０と、を含む保護回路１４と、衝突センサによって車両の衝突が検知された場合において、電池回路に含まれる部品が正常に動作する電流よりも大きい電流が検知された場合、電池によってコンデンサに電流を供給してコンデンサによって磁場を発生させることで、電池による電流とは逆向きの電流を電流路に供給する制御部１６と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給するための電池を含み、車両に搭載される電池回路と、
前記電池回路の電流路に設けられて前記電流路に磁場を与えるためのコンデンサと、前記コンデンサに電力を供給する電源と、を含む保護回路と、
衝突センサによって前記車両の衝突が検知された場合において、前記電池回路に含まれる部品が正常に動作する電流よりも大きい電流が検知された場合、前記電源によって前記コンデンサに電流を供給して前記コンデンサによって磁場を発生させることで、前記電池による電流とは逆向きの電流を前記電流路に供給する制御部と、
を有することを特徴とする電池の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の制御装置に関し、特に、電池回路を構成する部品を保護する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池から負荷に供給される電流を検知し、過電流状態を検知すると、ヒューズの溶断やシステムメインリレー（ＳＭＲ）の遮断等によって電池と負荷との間を切断して、電池を保護する技術が知られている。
【０００３】
特許文献１には、車載バッテリと複数の車載機器とがバッテリ電源ラインによって接続された車載システムが開示されている。このシステムにおいては、過電流が検知された場合、各車載機器が備える負荷回路を動作させてバッテリ電源ラインの電流を増大させることで、ヒューズを溶断して回路の保護を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０３３１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両に搭載される電池パックの性能は、高容量化、使用電圧の増大、使用電流の増大等によって向上している。例えば、電池セルの内部抵抗を下げることによって、使用電流を増大することが可能となる。しかし、内部抵抗を下げると、短絡時の電流が増大し、電池パックを構成する部品（例えば、ヒューズやＳＭＲ等）が正常に動作する電流を超える電流が流れて、当該部品が正常に動作する前に破損する場合がある。例えば、ヒューズの遮断電流（ヒューズが破損する電流）を超える電流が流れて、ヒューズが溶断する前に破損する場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、電池回路を構成する部品の破損を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、負荷に電力を供給するための電池を含み、車両に搭載される電池回路と、前記電池回路の電流路に設けられて前記電流路に磁場を与えるためのコンデンサと、前記コンデンサに電力を供給する電源と、を含む保護回路と、衝突センサによって前記車両の衝突が検知された場合において、前記電池回路に含まれる部品が正常に動作する電流よりも大きい電流が検知された場合、前記電源によって前記コンデンサに電流を供給して前記コンデンサによって磁場を発生させることで、前記電池による電流とは逆向きの電流を前記電流路に供給する制御部と、を有することを特徴とする電池の制御装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電池回路を構成する部品の破損を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る電池システムを示す図である。
【図２】本実施形態に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】変形例１に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】変形例２に係る電池システムの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を参照して、本発明の実施形態に係る電池システムについて説明する。図１には、本実施形態に係る電池システム１０の構成が示されている。
【００１１】
電池システム１０は、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等の車両に搭載される。
【００１２】
電池システム１０は、車両に搭載された負荷に電力を供給する電池回路１２と、その電池回路１２を構成する部品を過電流から保護するための保護回路１４と、制御部１６と、を含む。
【００１３】
電池回路１２は、図示しない負荷に電力を供給する電池１８と、ヒューズ２０と、システムメインリレー（ＳＭＲ）２２と、を含む。それらは例えば直列に接続されている。負荷は、例えば車両走行用モータや電飾装置等である。ヒューズ２０とＳＭＲ２２は、過電流から電池１８や負荷を保護する機能を有する保護部品の一例に相当する。また、電池回路１２に流れる電流が電流センサ２４によって検知され、その検知結果を示す情報が制御部１６に出力される。
【００１４】
電池回路１２に含まれる各保護部品は、各保護部品の保障電流以下の電流が流れている環境下で、正常に保護動作して電池１８や負荷を保護する。保障電流は、保護部品が正常に保護動作を行う最大の電流に相当する。保障電流よりも大きい電流が保護部品に流れた場合、その保護部品は正常に保護動作せずに破損することがある。
【００１５】
例えば、溶断電流がヒューズ２０に流れた場合、ヒューズ２０は溶断して正常に保護動作する。ヒューズが溶断することで、電流が遮断されて電池１８や負荷が保護される。溶断電流よりも小さい定格電流がヒューズ２０に流れている場合、ヒューズ２０は溶断しない。ヒューズ２０の保障電流（ヒューズ２０が正常に溶断する最大の電流）よりも大きい遮断電流がヒューズ２０に流れた場合、ヒューズ２０は正常に溶断する前に破損することがある。この場合、電池１８や負荷はヒューズ２０の溶断によっては保護されない。
【００１６】
ＳＭＲ２２についても同様である。ＳＭＲ２２の最大許容電流（ＳＭＲ２２が正常に機能する最大の電流（保障電流））よりも大きい電流がＳＭＲ２２に流れた場合、ＳＭＲ２２は、焼損等によって破損することがある。この場合、ＳＭＲ２２は正常に遮断せず、電池１８や負荷はＳＭＲ２２によっては保護されない。
【００１７】
保護回路１４は、電池１８から供給される電流の向きとは逆向きの電流（逆電流Ｉｂ）を電池回路１２の電流路（電池回路１２を構成する電線）に供給する機能を備えている。保護回路１４は、具体的には、電池回路１２の電流路（電池回路１２を構成する電線）に磁場を与えるためのコンデンサ２６と、スイッチ２８と、励磁電源としての電池３０と、を含む。それらは例えば直列に接続されている。コンデンサ２６は、例えば、導体板２６ａ，２６ｂを含む平行平板コンデンサである。電池回路１２の電流路は、導体板２６ａ，２６ｂに接触せずに導体板２６ａ，２６ｂを貫通している。スイッチ２８は、制御部１６によってオン又はオフされる。スイッチ２８がオンされると、電池３０からコンデンサ２６に電流が供給され、導体板２６ａから導体板２６ｂに向けて電場Ｅ（電束密度Ｄ）が形成される。これにより、導体板２６ａ，２６ｂの間に導体板２６ａ，２６ｂに平行な磁場Ｈ（磁束密度Ｂ）が形成され、その磁場Ｈが電池回路１２の電流路（導体板２６ａ，２６ｂを貫通する電線）に与えられる。その結果、電池回路１２の電流路に導体板２６ａから導体板２６ｂに向けて電流（逆電流Ｉｂ）が流れる（マクスウェル・アンペール法則）。このとき流れる逆電流Ｉｂの向きが、電池１８から供給される電流とは逆の向きになるように、保護回路１４内の電池３０の向きが定められる。
【００１８】
制御部１６は、少なくとも保護回路１４のスイッチ２８のオン及びオフを制御する。車両には図示しない衝突センサが設けられており、車両の衝突が発生した場合、その衝突が衝突センサによって検知され、衝突検知結果を示す情報が衝突センサから制御部１６に出力される。制御部１６は、その衝突検知結果を示す情報を受けた場合において、つまり、車両衝突が検知された場合において、電池回路１２を構成する保護部品の保障電流よりも大きい電流が電流センサ２４によって検知された場合、スイッチ２８をオンにする。これにより、電池回路１２に逆電流Ｉｂが流れて、車両衝突に起因して電池回路１２に流れる短絡電流Ｉａと逆電流Ｉｂとが打ち消し合い、電池回路１２に流れる電流が減少する。その結果、保障電流より大きい電流の発生を防止して、その電流に起因するヒューズ２０やＳＭＲ２２等の保護部品の破損を防止することが可能となる。
【００１９】
制御部１６がスイッチ２８をオンする保障電流の値は予め定められている。例えば、電池回路１２を構成する複数の保護部品（ヒューズ２０やＳＭＲ２２等）の保障電流の中で最小の保障電流の値が、スイッチ２８をオンする保障電流の値として定められる。最小の保障電流の値を用いることで、各保護部品の破損を防止することが可能となる。
【００２０】
以下、図２に示されているフローチャートを参照して、電池システム１０の動作について説明する。
【００２１】
図示しない衝突センサによって車両衝突が検知された場合（Ｓ０１）、制御部１６は、予め定められた保障電流と、電流センサ２４によって検知された電流（短絡電流Ｉａ）と、を比較する（Ｓ０２）。
【００２２】
短絡電流Ｉａが保障電流よりも大きい場合（Ｓ０２，Ｙｅｓ）、制御部１６は、保護回路１４に含まれるスイッチ２８をオンする（Ｓ０３）。これにより、電池３０からコンデンサ２６に電流が供給されて、電池回路１２に逆電流Ｉｂが流れる。短絡電流Ｉａと逆電流Ｉｂとが打ち消し合うことで、電池回路１２に流れる電流が減少する。
【００２３】
逆電流Ｉｂが電池回路１２に流れた結果、電流センサ２４によって検知された電流の値が、０（ゼロ）±δ（誤差）の範囲に含まれる場合（Ｓ０４，Ｙｅｓ）、制御部１６は、スイッチ２８をオフする（Ｓ０５）。これにより、電池回路１２への逆電流Ｉｂの供給が停止する。電流値が０±δの範囲に含まれるということは、減少した電流によってヒューズ２０が正常に溶断して電池回路１２に流れる電流が遮断されたか、又は、ＳＭＲ２２が正常に機能して電池回路１２に流れる電流が遮断されたことになる。この場合、逆電流Ｉｂを流す必要がなくなったため、制御部１６はスイッチ２８をオフにする。
【００２４】
一方、電流値が０±δの範囲に含まれない場合（Ｓ０４，Ｎｏ）、制御部１６は、スイッチ２８をオンし続ける（Ｓ０３）。この範囲に含まれない電流が流れている場合、ヒューズ２０が溶断しきれておらず、かつ、ＳＭＲ２２がオフになっていないことになる。この場合、逆電流Ｉｂの供給を停止すると、保障電流よりも大きい電流が電池回路１２に流れてヒューズ２０やＳＭＲ２２が破損する可能性がある。そのため、スイッチ２８をオンし続け、電池回路１２に流れる電流を減少させる。
【００２５】
検知された短絡電流Ｉａが保障電流よりも大きくない場合（Ｓ０２，Ｎｏ）、制御部１６はスイッチ２８をオンせずに、処理は終了する。例えば、溶断電流が電池回路１２に流れた場合、ヒューズ２０が溶断して電池回路１２に流れる電流が遮断され、これにより、電池１８が保護される。ＳＭＲ２２がオフになる電流が電池回路１２に流れた場合、ＳＭＲ２２が正常に機能して電池１８が保護される。
【００２６】
以上のように、本実施形態によると、車両衝突が検知された場合において、電池回路１２を構成する保護部品の保障電流よりも大きい電流が検知された場合、電池回路１２に逆電流Ｉｂを流すことで、電池回路１２に流れる電流を減少させることが可能となる。その結果、車両衝突によって発生した短絡電流に起因する保護部品の破損を防止することが可能となる。
【００２７】
（変形例１）
以下、変形例１について説明する。変形例１では、車両衝突が発生した場合、電池回路１２に流れる短絡電流Ｉａの大きさに関わらず、保護回路１４によって電池回路１２に逆電流Ｉｂを流す。以下、図３に示されているフローチャートを参照して、変形例１に係る動作について詳しく説明する。
【００２８】
衝突センサによって車両衝突が検知された場合（Ｓ１０）、制御部１６は、保護回路１４に含まれるスイッチ２８をオンする（Ｓ１１）。これにより、電池３０からコンデンサ２６に電流が供給されて、電池回路１２に逆電流Ｉｂが流れる。その結果、電池回路１２に流れる電流が減少する。
【００２９】
逆電流Ｉｂが電池回路１２に流れた結果、電流センサ２４によって検知された電流の値が、０±δの範囲に含まれる場合（Ｓ１２，Ｙｅｓ）、ヒューズ２０又はＳＭＲ２２が機能したことで電池回路１２に流れる電流が遮断されたため、制御部１６はスイッチ２８をオフする（Ｓ１３）。
【００３０】
一方、電流値が０±δの範囲に含まれない場合（Ｓ１２，Ｎｏ）、保障電流よりも大きい電流が電池回路１２に流れる可能性があるため、制御部１６はスイッチ２８をオンし続ける（Ｓ１１）。
【００３１】
以上のように、車両衝突が発生した場合に、電池回路１２に流れる電流の大きさに関わらず逆電流Ｉｂを流した場合も、電池回路１２に含まれる保護部品の破損を防止することが可能となる。
【００３２】
（変形例２）
以下、変形例２について説明する。変形例２では、過電流としての短絡電流Ｉａが流れている時間に基づいて、スイッチ２８をオフするタイミングを決定する。以下、図４に示されているフローチャートを参照して、変形例２に係る動作について詳しく説明する。
【００３３】
衝突センサによって車両衝突の発生が検知され（Ｓ２０）、電流センサ２４によって検知された短絡電流Ｉａが保障電流よりも大きい場合（Ｓ２１，Ｙｅｓ）、制御部１６は、保護回路１４に含まれるスイッチ２８をオンする（Ｓ２２）。これにより、電池回路１２に逆電流Ｉｂが流れて、電池回路１２に流れる電流が減少する。
【００３４】
保障電流よりも大きい過電流が検知された時点からの経過時間の長さが、予め定められた閾値以上となる場合（Ｓ２３，Ｙｅｓ）、つまり、過電流が流れている時間の長さが閾値以上となる場合、制御部１６は、スイッチ２８をオフする（Ｓ２４）。これにより、電池回路１２に逆電流Ｉｂは供給されない。閾値は、例えば、ヒューズ２０が溶断するまでに要する時間の長さであってもよいし、ＳＭＲ２２が遮断するまでに要する時間の長さであってもよい。経過時間の長さが、ヒューズ２０が溶断するまでに要する時間の長さ以上であれば、逆電流Ｉｂが流れて電池回路１２に流れる電流が減少している間に、ヒューズ２０が正常に溶断して電池回路１２に流れる電流が遮断され、電池１８が保護される。同様に、経過時間の長さが、ＳＭＲ２２が遮断するまでに要する時間の長さ以上であれば、逆電流Ｉｂが流れて電池回路１２に流れる電流が減少している間に、ＳＭＲ２２が正常に遮断して電池回路１２に流れる電流が遮断され、電池１８が保護される。このような場合、逆電流Ｉｂを流す必要がなくなったため、制御部１６は、スイッチ２８をオフする。
【００３５】
一方、上記の経過時間の長さが閾値未満の場合（Ｓ２３，Ｎｏ）、制御部１６はスイッチ２８をオンし続ける（Ｓ２２）。この場合、ヒューズ２０の溶断やＳＭＲ２２の遮断が発生していないことになるため、逆電流Ｉｂの供給を停止すると、保障電流よりも大きい電流が電池回路１２に流れてヒューズ２０やＳＭＲ２２が破損する可能性がある。その破損を防止するために、制御部１６はスイッチ２８をオンし続ける。
【００３６】
検知された短絡電流Ｉａが保障電流よりも大きくない場合（Ｓ２１，Ｎｏ）、制御部１６はスイッチ２８をオンせずに、処理は終了する。
【００３７】
以上のように、保障電流よりも大きい電流が検知されてからの経過時間に基づいてスイッチ２８を制御する場合であっても、上述した実施形態と同様に、短絡電流に起因する保護部品の破損を防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  電池システム、１２  電池回路、１４  保護回路、１６  制御部、１８  電池、２０  ヒューズ、２２  システムメインリレー（ＳＭＲ）、２４  電流センサ、２６  コンデンサ、２８  スイッチ、３０  電池。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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