(57)【要約】【課題】蓄電素子と電圧計測回路とを並列に接続している電線の断線を、蓄電装置に断線検査用のソフトウェアを組み込むことなく検査すること。【解決手段】バッテリ１０の断線検査装置１であって、電池セル１５毎に設けられている電流経路３０と、電池セル１５の配列方向の一方の端にある電流経路３０を除いて各電流経路３０に設けられている常開式の第１のスイッチと、電池セル１５の配列方向の他方の端にある電流経路３０を除いて各電流経路３０に設けられており、当該電流経路３０に電流が流れると当該電流経路３０に対して配列方向の他方の側に隣接している別の電流経路３０の第１のスイッチを閉じる駆動部３３と、他方の端にある電流経路３０に設けられており、当該電流経路３０に電流が流れると外部に信号を出力するフォトカプラ３９と、を備える。【選択図】図２
2019109121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置の断線検査装置であって、
前記蓄電装置は一列に配列されている複数の蓄電素子の各々に電圧計測回路が２本の電線によって並列に接続されているものであり、
当該断線検査装置は、
前記蓄電素子毎に設けられており、当該蓄電素子と前記電圧計測回路とを並列に接続している２本の前記電線のうち一方の前記電線に一端が接続され、他方の前記電線に他端が接続される電流経路と、
前記蓄電素子の配列方向の一方の端にある前記電流経路を除いて各前記電流経路に設けられている常開式の第１のスイッチと、
前記蓄電素子の配列方向の他方の端にある前記電流経路を除いて各前記電流経路に設けられており、当該電流経路に電流が流れると当該電流経路に対して前記配列方向の前記他方の側に隣接している別の前記電流経路の前記第１のスイッチを閉じる駆動部と、
前記他方の端にある前記電流経路に設けられており、当該電流経路に電流が流れると外部に信号を出力する出力部と、
を備える、断線検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の断線検査装置であって、
一の前記電流経路に設けられている前記駆動部と当該一の前記電流経路に対して前記配列方向の他方の側に隣接している別の前記電流経路に設けられている前記第１のスイッチとが一つのアイソレータによって構成されており、前記駆動部は当該アイソレータの発光部であり、前記第１のスイッチは当該アイソレータの受光部である、断線検査装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の断線検査装置であって、
前記一方の端にある前記電流経路に常開式の第２のスイッチが設けられている、断線検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の断線検査装置であって、
前記出力部はアイソレータである、断線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、蓄電素子と電圧計測回路とを並列に接続している電線の断線を検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電素子と電圧計測回路とが電線によって並列に接続されている蓄電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、特許文献１に記載の蓄電装置は複数のセル（蓄電素子に相当）のそれぞれに電圧検出回路（電圧計測回路に相当）が電線によって並列に接続されており、電圧検出回路によって計測された電圧値が蓄電装置の電池管理装置（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）に送信される。
【０００３】
特許文献１に記載の蓄電装置は、各セルに並列に接続されている均等化回路も備えている。均等化回路はスイッチ素子と放電抵抗とが直列に接続された回路であり、ＢＭＳがスイッチ素子をオン動作させるとセルの電力が放電抵抗によって放電される。このため、相対的に充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が大きいセルを放電させることによって各セルの充電状態を均等化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０９６９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セルと電圧検出回路とを並列に接続している電線は断線している可能性もある。このため、蓄電装置を工場などから出荷する前に断線を検査することが望ましい。
通常、電線が断線すると電圧は不定になるので、電圧検出回路によって断線を検査することはできない。しかしながら、特許文献１に記載の蓄電装置のようにセル毎にスイッチ素子と放電抵抗とを備えている場合はソフトウェアによる制御によって断線を検査することが可能である。具体的には、電線が断線している場合はスイッチ素子をオン動作させると放電抵抗があることによって電圧が０になる。このため、ソフトウェアによる制御によってセル毎に順にスイッチ素子を排他的にオン動作させて電圧を計測することにより、電線の断線を検査できる。
【０００６】
しかしながら、蓄電装置に新たなソフトウェアを組み込む許可を得ることが難しい場合もある。例えば航空機に搭載される蓄電装置は安全上の理由などから新たなソフトウェアを組み込む許可を得ることが難しい。
本明細書では、蓄電素子と電圧計測回路とを並列に接続している電線の断線を、蓄電装置に断線検査用のソフトウェアを組み込むことなく検査できる技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書で開示する断線検査装置は、蓄電装置の断線検査装置であって、前記蓄電装置は一列に配列されている複数の蓄電素子の各々に電圧計測回路が２本の電線によって並列に接続されているものであり、当該断線検査装置は、前記蓄電素子毎に設けられており、当該蓄電素子と前記電圧計測回路とを並列に接続している２本の前記電線のうち一方の前記電線に一端が接続され、他方の前記電線に他端が接続される電流経路と、前記蓄電素子の配列方向の一方の端にある前記電流経路を除いて各前記電流経路に設けられている常開式の第１のスイッチと、前記蓄電素子の配列方向の他方の端にある前記電流経路を除いて各前記電流経路に設けられており、当該電流経路に電流が流れると当該電流経路に対して前記配列方向の前記他方の側に隣接している別の前記電流経路の前記第１のスイッチを閉じる駆動部と、前記他方の端にある前記電流経路に設けられており、当該電流経路に電流が流れると外部に信号を出力する出力部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本明細書で開示する技術によれば、蓄電素子と電圧計測回路とを並列に接続している電線の断線を、蓄電装置に断線検査用のソフトウェアを組み込むことなく検査できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係る蓄電装置の構成を示すブロック図
【図２】断線検査装置の回路図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本実施形態の概要）
本明細書によって開示される断線検査装置は、蓄電装置の断線検査装置であって、前記蓄電装置は一列に配列されている複数の蓄電素子の各々に電圧計測回路が２本の電線によって並列に接続されているものであり、当該断線検査装置は、前記蓄電素子毎に設けられており、当該蓄電素子と前記電圧計測回路とを並列に接続している２本の前記電線のうち一方の前記電線に一端が接続され、他方の前記電線に他端が接続される電流経路と、前記蓄電素子の配列方向の一方の端にある前記電流経路を除いて各前記電流経路に設けられている常開式の第１のスイッチと、前記蓄電素子の配列方向の他方の端にある前記電流経路を除いて各前記電流経路に設けられており、当該電流経路に電流が流れると当該電流経路に対して前記配列方向の前記他方の側に隣接している別の前記電流経路の前記第１のスイッチを閉じる駆動部と、前記他方の端にある前記電流経路に設けられており、当該電流経路に電流が流れると外部に信号を出力する出力部と、を備える。
【００１１】
上記の断線検査装置によると、蓄電素子の配列方向の一方の端にある電流経路が接続されている電線が断線していなければ当該一方の端にある電流経路に蓄電素子から電流が流れる。当該一方の端にある電流経路に電流が流れると、当該一方の端にある電流経路に設けられている駆動部によって、当該一方の端にある電流経路に対して前記配列方向の他方の側に隣接している別の電流経路の第１のスイッチが閉じられる。
当該別の電流経路の第１のスイッチが閉じられると、当該別の電流経路が接続されている電線が断線していなければ当該別の電流経路に蓄電素子から電流が流れる。当該別の電流経路に電流が流れると、当該別の電流経路に設けられている駆動部によって、当該別の電流経路に対して前記配列方向の他方の側に隣接している更に別の電流経路の第１のスイッチが閉じられる。
いずれの電線も断線していない場合は上述した動作が連鎖的に行われることによって他方の端にある電流経路に電流が流れるので、他方の端にある電流経路に設けられている出力部によって信号が出力される。このため、出力部によって出力される信号をモニターすることにより、複数の蓄電素子の各々に電圧計測回路を並列に接続している電線の断線を、蓄電装置に断線検査用のソフトウェアを組み込むことなく検査できる。
【００１２】
一の前記電流経路に設けられている前記駆動部と当該一の前記電流経路に対して前記配列方向の他方の側に隣接している別の前記電流経路に設けられている前記第１のスイッチとが一つのアイソレータによって構成されており、前記駆動部は当該アイソレータの発光部であり、前記第１のスイッチは当該アイソレータの受光部であってもよい。
【００１３】
上記の断線検査装置によると、アイソレータは故障しても短絡し難いので、第１のスイッチと駆動部とをアイソレータによって構成すると安全性を向上させることができる。
【００１４】
前記一方の端にある前記電流経路に常開式の第２のスイッチが設けられていてもよい。
【００１５】
上記の断線検査装置によると、検査を行うときのみ第２のスイッチを閉じることにより、検査を行わないときの電力消費を抑制できる。
【００１６】
前記出力部はアイソレータであってもよい。
【００１７】
上記の断線検査装置によると、アイソレータは故障しても短絡し難いので、出力部をアイソレータによって構成すると安全性を向上させることができる。
【００１８】
なお、本明細書によって開示される技術は、装置、方法、これらの装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現できる。
【００１９】
＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図２によって説明する。便宜上、以降の説明では図２に示す複数の電池セル１５の配列方向を上下方向といい、下側を配列方向の一方の側、上側を他方の側という。
【００２０】
（１）バッテリの電気的構成
図１を参照して、本実施形態に係る断線検査装置１（図２参照）の検査対象であるバッテリ１０（蓄電装置の一例）について説明する。バッテリ１０は航空機などに搭載されて電気機器に電力を供給するものである。
バッテリ１０はバッテリケース１１、正極外部端子１２Ｐ、負極外部端子１２Ｎ、組電池１３、及び、電池管理装置（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）１４を備えている。以降の説明では電池管理装置１４のことをＢＭＳ１４という。
【００２１】
組電池１３は複数の電池セル１５（１５Ａ〜１５Ｆ）が直列に接続されたものである。各電池セル１５（蓄電素子の一例）は繰り返し充電可能な二次電池であり、具体的には例えばリチウムイオン電池である。
【００２２】
ＢＭＳ１４は組電池１３を管理するものである。ＢＭＳ１４は管理部１６、電流計測回路１７、電圧計測回路１８、及び、複数の均等化回路１９を備えている。
管理部１６は組電池１３から供給される電力によって動作するものである。管理部１６はＣＰＵ１６Ａ、ＲＯＭ１６Ｂ、ＲＡＭ１６Ｃなどを備えている。ＲＯＭ１６Ｂには各種の制御プログラムやデータなどが記憶されている。ＣＰＵ１６ＡはＲＯＭ１６Ｂに記憶されている制御プログラムを実行することによってバッテリ１０の各部を制御する。
【００２３】
電流計測回路１７は組電池１３と直列に接続されている。電流計測回路１７は組電池１３に流れる電流の電流値Ｉ［Ａ］を計測して管理部１６に出力する。
電圧計測回路１８は複数の電線２０（２０Ａ〜２０Ｇ）によって各電池セル１５に並列に接続されている。例えば電圧計測回路１８は電線２０Ａと電線２０Ｂとによって電池セル１５Ａに並列に接続されており、電線２０Ｂと電線２０Ｃとによって電池セル１５Ｂに並列に接続されている。電圧計測回路１８は各電池セル１５の端子電圧である電圧値Ｖ［Ｖ］を計測して管理部１６に出力する。
【００２４】
各電線２０には後述する断線検査装置１が備える装置側接点３１（図２参照）が接続される電線側接点２１が設けられている。電線側接点２１はバッテリケース１１の内部に収容されており、バッテリケース１１を開けると外に露出する。
【００２５】
複数の均等化回路１９はそれぞれ電池セル１５に並列に接続されている。均等化回路１９は管理部１６によって電気的に開閉されるスイッチ２２と放電抵抗２３とが直列に接続された回路であり、スイッチ２２を閉じるとそのスイッチ２２に対応する電池セル１５の電力が放電抵抗２３によって放電される。以降の説明ではスイッチを閉じることを「スイッチをオンにする」ともいう。
断線検査装置１の検査対象となるバッテリ１０は均等化回路１９を備えているものに限定されるものではなく、均等化回路１９を備えていなくてもよい。
【００２６】
（２）断線検査装置
図２を参照して、断線検査装置１について説明する。断線検査装置１は電池セル１５と電圧計測回路１８とを並列に接続している電線２０の断線を検査する冶具である。断線検査装置１は断線を検査するときにバッテリ１０に取り付けられ、検査が終了するとバッテリ１０から取り外される。
【００２７】
断線検査装置１は複数の電流経路３０（３０Ａ〜３０Ｇ）を備えている。これらの電流経路３０は電池セル１５に対応して設けられている。図２において下端にある電流経路３０Ａは電池セル１５の配列方向の一方の端にある電流経路の一例であり、上端にある電流経路３０Ｆは電池セル１５の配列方向の他方の端にある電流経路の一例である。
【００２８】
各電流経路３０の両端にはそれぞれ装置側接点３１が設けられている。本実施形態では隣り合う電流経路３０の端部が合流しており、その合流した先に装置側接点３１が設けられている。このため隣り合う２つの電流経路３０の間には装置側接点３１が１つだけ設けられている。言い換えると、隣り合う２つの電流経路３０によって一つの装置側接点３１が共有されている。
【００２９】
各電流経路３０の両端に設けられている２つの装置側接点３１のうち一方の装置側接点３１はその電流経路３０に対応する電池セル１５と電圧計測回路１８とを並列に接続している２本の電線２０のうち一方の電線２０の電線側接点２１に接続され、他方の装置側接点３１は他方の電線２０の電線側接点２１に接続される。例えば電流経路３０Ａの両端に設けられている２つの装置側接点３１のうち一方の装置側接点３１は電池セル１５Ａと電圧計測回路１８とを並列に接続している２本の電線２０Ａ及び２０Ｂのうち一方の電線２０Ａの電線側接点２１に接続され、他方の装置側接点３１は他方の電線２０Ｂの電線側接点２１に接続される。
【００３０】
下端（すなわち一方の端）にある電流経路３０Ａを除いて、各電流経路３０Ｂ〜３０Ｆには常開式の第１のスイッチ３２が設けられている。また、上端（すなわち他方の端）にある電流経路３０Ｆを除いて、各電流経路３０Ａ〜３０Ｅには上側に隣接している別の電流経路３０の第１のスイッチ３２を閉じる駆動部３３が設けられている。
【００３１】
本実施形態では一の電流経路３０に設けられている駆動部３３と当該一の電流経路３０の上側に隣接している別の電流経路３０に設けられている第１のスイッチ３２とが一つのフォトカプラ３４（アイソレータの一例）によって構成されている。具体的には、一の電流経路３０に設けられている駆動部３３はフォトカプラ３４の発光部であり、上側に隣接している別の電流経路３０に設けられている第１のスイッチ３２はそのフォトカプラ３４の受光部である。
【００３２】
各駆動部３３（すなわちフォトカプラ３４の発光部）には電流経路３０に電流が流れていないときにフォトカプラ３４がオンになることを防止するための抵抗３５が並列に接続されている。抵抗３５は設けられていなくてもよい。
【００３３】
便宜上、以降の説明では、各電流経路３０について、その電流経路３０とその電流経路３０の下側に隣接している電流経路３０とに跨って設けられているフォトカプラ３４のことをその電流経路３０の下側フォトカプラ３４といい、その電流経路３０とその電流経路３０の上側に隣接している電流経路３０とに跨って設けられているフォトカプラ３４のことをその電流経路３０の上側フォトカプラ３４というものとする。このため、一つのフォトカプラ３４は下側の電流経路３０から見ると上側フォトカプラ３４であり、上側の電流経路３０から見ると下側フォトカプラ３４であることになる。
【００３４】
各電流経路３０には整流素子３６が設けられている。整流素子３６は電流の逆流を防止するためのものである。
下端にある電流経路３０Ａには常開式の第２のスイッチ３８が設けられている。第２のスイッチ３８は断線を検査するときに作業者によって手動でオンにされる。第２のスイッチ３８は外部の機器によって電気的にオンにされる構成であってもよい。
【００３５】
上端にある電流経路３０Ｆにはフォトカプラ３９（出力部、アイソレータの一例）が設けられている。フォトカプラ３９にも抵抗３５が並列に設けられている。フォトカプラ３９には図示しないＬＥＤが接続される。なお、フォトカプラ３９にはＬＥＤではなく他の機器が接続されてもよい。
【００３６】
（３）断線検査装置の作動
断線の検査では、作業者は断線検査装置１の各装置側接点３１をそれぞれバッテリ１０の対応する電線側接点２１に接続し、その後に第２のスイッチ３８をオンにする。
作業者が第２のスイッチ３８をオンにすると、電線２０Ａ及び２０Ｂが断線していなければ電池セル１５Ａから電流経路３０Ａに電流が流れる。電流経路３０Ａに電流が流れると、電流経路３０Ａに設けられている駆動部３３（すなわち電流経路３０Ａの上側フォトカプラ３４の発光部３３）が発光することにより、上側に隣接している別の電流経路３０Ｂの第１のスイッチ３２（すなわち電流経路３０Ａの上側フォトカプラ３４の受光部３２）がオンになる。
【００３７】
電流経路３０Ｂの第１のスイッチ３２がオンになると、電線２０Ｂ及び２０Ｃが断線していなければ電池セル１５Ｂから電流経路３０Ｂに電流が流れる。電流経路３０Ｂに電流が流れると、電流経路３０Ｂに設けられている駆動部３３（すなわち電流経路３０Ｂの上側フォトカプラ３４の発光部３３）が発光することにより、上側に隣接している更に別の電流経路３０Ｃの第１のスイッチ３２（すなわち電流経路３０Ｂの上側フォトカプラ３４の受光部３２）がオンになる。
【００３８】
いずれの電線２０も断線していない場合は上述した動作が連鎖的に行われることによって上端にある電流経路３０Ｆに電流が流れる。上端にある電流経路３０Ｆに電流が流れるとフォトカプラ３９の発光部３９Ａが発光し、フォトカプラ３４の受光部３９Ｂがオンになって図示しないＬＥＤに電流が流れる。言い換えるとフォトカプラ３４からＬＥＤに信号が出力される。これによりＬＥＤが点灯し、作業者は断線がないことを知ることができる。
【００３９】
これに対し、いずれかの電線２０（より具体的にはいずれかの電線２０において電線側接点２１よりも電池セル１５側の区間４０）が断線している場合は、断線している電線２０に接続されている電流経路３０の第１のスイッチ３２（すなわちその電流経路３０の下側フォトカプラ３４の受光部３２）がオンにされてもその電流経路３０に電流が流れない。このためその電流経路３０の駆動部３３（すなわちその電流経路３０の上側フォトカプラ３４の発光部３３）が発光せず、その電流経路３０より上側の電流経路３０も電流が流れない。このためＬＥＤが点灯しない。これにより作業者はいずれかの電線２０が断線していることを知ることができる。
【００４０】
（４）実施形態の効果
実施形態１に係る断線検査装置１によると、いずれの電線２０も断線していない場合は電流経路３０Ｆに電流が流れるので、フォトカプラ３９がオンになってＬＥＤが点灯する。逆に、いずれかの電線２０が断線している場合は電流経路３０Ｆに電流が流れないのでＬＥＤが点灯しない。このため、ＬＥＤをモニターすることにより、複数の電池セル１５の各々に電圧計測回路１８を並列に接続している電線２０の断線を、バッテリ１０の管理部１６に断線検査用のソフトウェアを組み込むことなく検査できる。
【００４１】
断線検査装置１によると、一の電流経路３０に設けられている駆動部３３と当該一の電流経路３０の上側に隣接している別の電流経路３０に設けられている第１のスイッチ３２とが一つのフォトカプラ３４によって構成されている。フォトカプラ３４は故障しても短絡し難いので、第１のスイッチ３２と駆動部３３とをフォトカプラ３４によって構成すると安全性を向上させることができる。
【００４２】
断線検査装置１によると、下端にある電流経路３０Ａに当該電流経路３０Ａを開閉する常開式の第２のスイッチ３８が設けられているので、検査を行うときのみ第２のスイッチ３８を閉じることにより、検査を行わないときの電力消費を抑制できる。
【００４３】
断線検査装置１によると、出力部はフォトカプラ３９である。フォトカプラ３９は故障しても短絡し難いので、出力部をフォトカプラ３９によって構成すると安全性を向上させることができる。
【００４４】
＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術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、例えば次のような種々の態様も含まれる。
【００４５】
（１）上記実施形態では検査時だけバッテリ１０に接続される断線検査装置１を例に説明したが、断線検査装置１はバッテリ１０の一部としてバッテリ１０に組み込まれてもよい。
【００４６】
（２）上記実施形態では下端の電流経路３０Ａに第２のスイッチ３８が設けられている場合を例に説明したが、第２のスイッチ３８は設けられていなくてもよい。具体的には、検査時だけバッテリ１０に接続される断線検査装置１の場合は、第２のスイッチ３８がなければ断線検査装置１をバッテリ１０に接続しただけで電流経路３０Ａに電流が流れるので、作業者は断線検査装置１を接続した後に第２のスイッチ３８を操作する必要がない。このため作業効率が向上する。
【００４７】
これに対し、断線検査装置１がバッテリ１０の内部に組み込まれる場合は第２のスイッチ３８がないと全ての電流経路３０に常時電流が流れるので、電力消費を抑制するために第２のスイッチ３８を備えることが望ましい。バッテリ１０の内部に組み込まれる断線検査装置１であっても第２のスイッチ３８を設けないようにしてもよい。
【００４８】
（３）上記実施形態では第１のスイッチ３２と駆動部３３とがフォトカプラ３４によって構成されている場合を例に説明したが、第１のスイッチ３２と駆動部３３とは常開式のリレーによって構成されてもよいし、トランジスタやＦＥＴによって構成されてもよい。
【００４９】
（４）上記実施形態では出力部としてフォトカプラ３９を例に説明したが、出力部は常開式のリレーによって構成されてもよいし、トランジスタやＦＥＴによって構成されてもよい。
【００５０】
（５）上記実施形態では複数の電池セル１５が直列に接続されている場合を例に説明したが、これらの電池セル１５は必ずしも直列に接続されていなくてもよい。例えばこれらの電池セル１５は互いに接続されていなくてもよい。
【００５１】
（６）上記実施形態ではバッテリ１０が複数の電池セル１５を有している場合を例に説明したが、電池セル１５は一つだけであってもよい。その場合はその電池セル１５に対応する電流経路３０に出力部が設けられ、下側フォトカプラ３４や上側フォトカプラ３４は設けられない。
【００５２】
（７）上記実施形態では電池セル１５としてリチウムイオン電池を例に説明したが、電池セル１５は鉛蓄電池であってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…断線検査装置、１０…バッテリ（蓄電装置の一例）、１５（１５Ａ〜１５Ｆ）…電池セル（蓄電素子の一例）、１８…電圧計測回路、２０（２０Ａ〜２０Ｇ）…電線、３０（３０Ａ〜３０Ｇ）…電流経路、３２…第１のスイッチ、３３…駆動部、３４…フォトカプラ（アイソレータの一例）、３８…第２のスイッチ、３９…フォトカプラ（出力部、アイソレータの一例）
【図１】
2019109121.tif 000003
【図２】
2019109121.tif 000004