(57)【要約】【課題】複数の２次電池間の電圧調整を行うために各２次電池に接続された制限抵抗を冷却することができる並列電池の制御装置を提供する。【解決手段】並列電池の制御装置１は、２次電池１１〜１３、制限抵抗２１〜２３、リレー３１〜３３、冷却装置４１〜４３、電圧センサ５１〜５３、電流センサ６１〜６３、電池ＥＣＵ７０を備え、リレー３１〜３３は、並列接続された２次電池１１〜１３の電圧を負荷側に出力する電圧出力モードと、２次電池１１〜１３間に循環電流を流して各電池間の電圧を調整する電圧調整モードとを切り替え、電圧調整モードにおいて、冷却装置４１〜４３が循環電流によって駆動されて制限抵抗２１〜２３を冷却する構成を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列接続された複数の電池の電圧を負荷側に出力する電圧出力モードと前記各電池間に循環電流を流して前記各電池間の電圧を調整する電圧調整モードとを切り替えるモード切替手段と、前記各電池のそれぞれに直列接続され前記循環電流を制限する制限抵抗と、を備えた並列電池の制御装置であって、
前記各制限抵抗に直列接続され、前記電圧調整モードにおいて前記循環電流によって駆動されて前記制限抵抗を冷却する冷却装置を備えたことを特徴とする並列電池の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並列電池の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンとモータの２種類の駆動源を組み合わせて車両の駆動源とするハイブリッド車両や、２次電池に蓄電した電力によってモータを動作させて車両を駆動する電気自動車等が多く用いられるようになってきている。この種の車両に搭載される２次電池は、複数の２次電池を並列に接続した並列２次電池で構成される。この構成では、各２次電池の電圧に差があると循環電流が流れて電池性能が劣化する。そのため、並列接続された各２次電池間の充電状態を均等化する電力貯蔵システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１記載のものは、各２次電池にそれぞれ並列接続された制限抵抗と、この制限抵抗に直列接続されたスイッチング素子と、各２次電池の充電情報に基づいてスイッチング素子を開閉する電圧均等化装置と、を備えている。
【０００４】
この構成により、特許文献１記載のものは、並列接続された複数の２次電池間で充放電を行うことによって、各２次電池間の電圧調整を行って充電状態を均等化することができるようになっている。
【０００５】
具体的には、特許文献１記載のものは、並列接続された複数の２次電池のうち、所定の２次電池の電圧が比較的高い場合、その２次電池に並列に接続されたスイッチング素子を閉じて制限抵抗に電流を流すことにより放電を行って電圧を降下させ、各２次電池間の電圧を均等化するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４１９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述のような特許文献１記載の電力貯蔵システムにあっては、各２次電池間の電圧調整を行う際に制限抵抗に流れる電流によって制限抵抗が発熱し、その周辺の回路部品に熱の影響が生じるという問題があった。
【０００８】
本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、複数の２次電池間の電圧調整を行うために各２次電池に接続された制限抵抗を冷却することができる並列電池の制御装置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】
【０００９】
本発明に係る並列電池の制御装置は、上記目的達成のため、（１）並列接続された複数の電池の電圧を負荷側に出力する電圧出力モードと前記各電池間に循環電流を流して前記各電池間の電圧を調整する電圧調整モードとを切り替えるモード切替手段と、前記各電池のそれぞれに直列接続され前記循環電流を制限する制限抵抗と、を備えた並列電池の制御装置であって、前記各制限抵抗に直列接続され、前記電圧調整モードにおいて前記循環電流によって駆動されて前記制限抵抗を冷却する冷却装置を備える。
【００１０】
この構成により、本発明に係る並列電池の制御装置は、電圧調整モードにおいて、冷却装置が循環電流によって駆動されて制限抵抗を冷却するので、複数の２次電池間の電圧調整を行うために各２次電池に接続された制限抵抗を冷却することができる。
【００１１】
本発明に係る並列電池の制御装置は、上記目的達成のため、並列接続された複数の電池の電圧を負荷側に出力する電圧出力モードと前記各電池間に循環電流を流して前記各電池間の電圧を調整する電圧調整モードとを切り替えるモード切替手段と、前記各電池のそれぞれに直列接続され前記循環電流を制限する制限抵抗と、を備えた並列電池の制御装置であって、前記電圧調整モードにおいて前記抵抗を冷却する冷却装置を備え、前記冷却装置は、前記制限抵抗を冷却する冷却水を冷却水管に循環させる冷却水循環ポンプと、前記冷却水を通過させて前記冷却水の放熱を行うラジエータと、を備え、前記冷却水循環ポンプおよび前記ラジエータは、前記電圧調整モードにおいて、前記各電池の電圧が前記制限抵抗を介して印加されて駆動されるものである構成を備える。
【００１２】
この構成により、本発明に係る並列電池の制御装置は、冷却装置が、冷却水を冷却水管に循環させて制限抵抗を冷却するので、複数の２次電池間の電圧調整を行うために各２次電池に接続された制限抵抗を冷却することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の２次電池間の電圧調整を行うために各２次電池に接続された制限抵抗を冷却することができる並列電池の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態における並列電池の制御装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態における並列電池の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態における並列電池の制御装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態における並列電池の制御装置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】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
まず、構成について説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態における並列電池の制御装置１は、２次電池１１〜１３、制限抵抗２１〜２３、リレー３１〜３３、冷却装置４１〜４３、電圧センサ５１〜５３、電流センサ６１〜６３、電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）７０を備えている。
【００１８】
２次電池１１〜１３は、例えば、リチウムイオン電池で構成され、互いに並列接続されて図示しない負荷に電力を供給するようになっている。この２次電池１１〜１３は、個別に交換可能となっており、例えば、２次電池１１のみ充電性能が低下した際には、これを新品の２次電池に交換できるようになっている。なお、２次電池１１〜１３は、本発明に係る電池を構成する。
【００１９】
制限抵抗２１〜２３は、それぞれ、２次電池１１〜１３に直列に接続され、２次電池１１〜１３の電圧に差がある場合に流れる循環電流を制限するようになっている。
【００２０】
リレー３１〜３３は、並列接続された２次電池１１〜１３の電圧を負荷側に出力する電圧出力モードと、２次電池１１〜１３間に循環電流を流して各電池間の電圧を調整する電圧調整モードとを切り替えるようになっている。このリレー３１〜３３は、本発明に係るモード切替手段を構成する。
【００２１】
リレー３１を例に挙げて具体的に説明する。リレー３１には制限抵抗２１が接続されている。制限抵抗２１の端子のうち、負荷側の端子を一方の端子、２次電池１１側の端子を他方の端子と呼ぶ。リレー３１は、制限抵抗２１の一方の端子と負荷側の回路とを結ぶ経路を開閉する第１スイッチ３１ａと、制限抵抗２１の他方の端子と負荷側の回路とを結ぶ経路を開閉する第２スイッチ３１ｂと、を有する。
【００２２】
リレー３１と同様に、リレー３２は第１スイッチ３２ａおよび第２スイッチ３２ｂを有し、リレー３３は第１スイッチ３３ａおよび第２スイッチ３３ｂを有する。
【００２３】
前述の構成において、リレー３１〜３３が、第１スイッチ３１ａ、３２ａ、３３ａを閉じ、第２スイッチ３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを開くことにより電圧調整モードが設定され、循環電流が制限抵抗２１〜２３に流れることとなる。一方、リレー３１〜３３が、第１スイッチ３１ａ、３２ａ、３３ａを開き、第２スイッチ３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを閉じることにより電圧出力モードが設定され、２次電池１１〜１３の電圧が負荷側に出力されることとなる。
【００２４】
冷却装置４１〜４３は、それぞれ、電圧調整モードにおいて、循環電流によって駆動されて制限抵抗２１〜２３を冷却するようになっている。
【００２５】
冷却装置４１を例に挙げて具体的に説明する。冷却装置４１は、電圧調整モードにおいて、２次電池１１と制限抵抗２１との間に流れる循環電流を三相交流に変換するインバータ４１ａと、インバータ４１ａからの三相交流により駆動されるモータ４１ｂと、モータ４１ｂによって回転し、制限抵抗２１に送風して冷却する冷却ファン４１ｃと、を有する。
【００２６】
すなわち、冷却装置４１は、制限抵抗２１に直列接続され、電圧調整モードにおいて循環電流によって駆動されて制限抵抗２１を冷却する構成を有し、その冷却能力が循環電流に応じて変化するものである。
【００２７】
冷却装置４１と同様に、冷却装置４２は、インバータ４２ａ、モータ４２ｂ、冷却ファン４２ｃを有し、制限抵抗２２を冷却するようになっている。また、冷却装置４３は、インバータ４３ａ、モータ４３ｂ、冷却ファン４３ｃを有し、制限抵抗２３を冷却するようになっている。
【００２８】
電圧センサ５１〜５３は、それぞれ、２次電池１１〜１３の電圧を検知するようになっている。
【００２９】
電流センサ６１〜６３は、それぞれ、２次電池１１〜１３から出力される電流、または２次電池１１〜１３に流入する電流を検知するようになっている。
【００３０】
電池ＥＣＵ７０は、電圧センサ５１〜５３、電流センサ６１〜６３に接続され、２次電池１１〜１３の充電状態を監視する機能を有する。また、電池ＥＣＵ７０は、リレー３１〜３３にも接続されており、電圧センサ５１〜５３、電流センサ６１〜６３の検出結果に基づいてリレー３１〜３３の動作を制御することにより、電圧調整モードまたは電圧出力モードを設定するようになっている。なお、電池ＥＣＵ７０は、本発明に係るモード切替手段を構成する。
【００３１】
次に、動作について説明する。
【００３２】
図２に示すように、電池ＥＣＵ７０は、電圧センサ５１〜５３の検出結果に基づき、２次電池１１〜１３間の電圧調整を実施する必要があるか否かを判断する（ステップＳ１１）。例えば、電池ＥＣＵ７０は、２次電池１１〜１３間の電圧差が予め定められた閾値以上である場合、２次電池１１〜１３間の電圧調整を実施する必要があると判断する。
【００３３】
なお、電池ＥＣＵ７０が、電圧センサ５１〜５３の検出結果に基づいて判断することに代えて、例えば、ユーザが任意に電圧調整を実施できる構成としてもよいし、過去の運転履歴（例えば、自己診断履歴）に基づいて電圧調整を実施するか否かを判断する構成としてもよい。
【００３４】
ステップＳ１１において電圧調整を実施する必要があると判断した場合は、電池ＥＣＵ７０は、リレー３１〜３３の第１スイッチ３１ａ、３２ａ、３３ａを閉じ、第２スイッチ３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを開くことにより、電圧調整モードを設定する（ステップＳ１２）。
【００３５】
その結果、制限抵抗２１〜２３には循環電流が流れるが、この循環電流により冷却装置４１〜４３が駆動され（ステップＳ１３）、制限抵抗２１〜２３は、それぞれ、冷却ファン４１ｃ、４２ｃ、４３ｃによって冷却される（ステップＳ１４）。
【００３６】
一方、ステップＳ１１において電圧調整を実施する必要があると判断しなかった場合は、電池ＥＣＵ７０は、処理を終了する。
【００３７】
電池ＥＣＵ７０は、電流センサ６１〜６３がそれぞれ検出した電流値が０アンペアか否かを判断する（ステップＳ１５）。なお、電池ＥＣＵ７０は、０アンペアに所定の公差を含めて判断してもよい。
【００３８】
ステップＳ１５において電流値が０アンペアであると判断しなかった場合は、電池ＥＣＵ７０は、ステップＳ１３に戻り、それ以降の処理を行う。
【００３９】
一方、ステップＳ１５において電流値が０アンペアであると判断した場合、すなわち電圧調整が完了した場合は、電池ＥＣＵ７０は、リレー３１〜３３の第１スイッチ３１ａ、３２ａ、３３ａを開き、第２スイッチ３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを閉じることにより、電圧出力モードを設定する（ステップＳ１６）。その結果、２次電池１１〜１３の電圧が負荷側に出力される。
【００４０】
なお、電池ＥＣＵ７０が、電圧出力モードを設定した後に、冷却装置４１〜４３の駆動を停止する構成としてもよい。
【００４１】
以上のように、本実施形態における並列電池の制御装置１は、並列接続された２次電池１１〜１３の電圧を負荷側に出力する電圧出力モードと、２次電池１１〜１３間に循環電流を流して各電池間の電圧を調整する電圧調整モードとを切り替えるリレー３１〜３３を備え、電圧調整モードにおいて、冷却装置４１〜４３が循環電流によって駆動されて制限抵抗２１〜２３を冷却する構成を有する。
【００４２】
したがって、本実施形態における並列電池の制御装置１は、複数の２次電池１１〜１３間の電圧調整を行うために各２次電池１１〜１３に接続された制限抵抗２１〜２３を冷却することができる。
【００４３】
なお、前述の実施形態では、３個の２次電池１１〜１３によって並列電池が構成された例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、複数の２次電池を並列接続した並列電池に対して同様な効果が得られる。
【００４４】
（第２実施形態）
図３に示すように、本実施形態における並列電池の制御装置２は、第１実施形態における並列電池の制御装置１（図１参照）の一部を変更したものであるので、第１実施形態と同様な構成には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４５】
並列電池の制御装置２は、第１実施形態の冷却装置４１〜４３に代えて、インバータ８１、モータ８２、ラジエータファン８３、ラジエータ８４、冷却水管８５、インバータ９１、電動ウォーターポンプ９２を備えている。
【００４６】
インバータ８１は、リレー３１〜３３の第１スイッチ３１ａ、３２ａ、３３ａと、第２スイッチ３１ｂ、３２ｂ、３３ｂとに接続されている。すなわち、インバータ８１は、電圧調整モードでは制限抵抗２１〜２３を介して２次電池１１〜１３から電流が供給され、電圧出力モードでは制限抵抗２１〜２３を介さずに２次電池１１〜１３から電流が供給されるようになっている。そして、インバータ８１は、２次電池１１〜１３から供給された電流を三相交流に変換してモータ８２に出力するようになっている。
【００４７】
モータ８２は、インバータ８１からの三相交流により駆動されるようになっている。ラジエータファン８３は、モータ８２によって回転し、ラジエータ８４に送風してラジエータ８４を冷却するようになっている。ラジエータ８４は、冷却水管８５に接続され、内部を通過する冷却水を冷却するようになっている。冷却水管８５は、例えば、金属で形成され、その一部が制限抵抗２１〜２３の発熱を吸収するよう配置されており、制限抵抗２１〜２３を冷却するようになっている。
【００４８】
インバータ９１は、インバータ８１と同様な構成を有し、２次電池１１〜１３から供給された電流を三相交流に変換して電動ウォーターポンプ９２に出力するようになっている。電動ウォーターポンプ９２は、インバータ９１からの三相交流により駆動され、冷却水を冷却水管８５に循環させるようになっている。
【００４９】
次に、動作について説明する。なお、第１実施形態と同様なステップには同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５０】
図４に示すように、電池ＥＣＵ７０がステップＳ１２において電圧調整モードに設定した後、制限抵抗２１〜２３に循環電流を流した状態で、ラジエータ８４、電動ウォーターポンプ９２が駆動される（ステップＳ２１）。
【００５１】
すなわち、インバータ８１は、制限抵抗２１〜２３を介して２次電池１１〜１３から供給された電流を三相交流に変換してモータ８２に出力し、モータ８２は、三相交流により駆動されてラジエータファン８３を回転し、ラジエータファン８３は、ラジエータ８４に送風してラジエータ８４を冷却する。
【００５２】
また、インバータ９１は、制限抵抗２１〜２３を介して２次電池１１〜１３から供給された電流を三相交流に変換して電動ウォーターポンプ９２に出力し、電動ウォーターポンプ９２は、インバータ９１からの三相交流により駆動されて冷却水を冷却水管８５に循環させる。
【００５３】
その結果、冷却水管８５を循環する冷却水によって制限抵抗２１〜２３が冷却され（ステップＳ１４）、循環電流が制限抵抗２１〜２３に流れることにより発生する発熱が抑制される。
【００５４】
以上のように、本実施形態における並列電池の制御装置２は、並列接続された２次電池１１〜１３の電圧を負荷側に出力する電圧出力モードと、２次電池１１〜１３間に循環電流を流して各電池間の電圧を調整する電圧調整モードとを切り替えるリレー３１〜３３を備え、電圧調整モードにおいて、冷却水を冷却水管８５に循環させて制限抵抗２１〜２３を冷却する構成を有する。
【００５５】
したがって、本実施形態における並列電池の制御装置２は、複数の２次電池１１〜１３間の電圧調整を行うために各２次電池１１〜１３に接続された制限抵抗２１〜２３を冷却することができる。
【００５６】
以上説明したように、本発明に係る並列電池の制御装置は、複数の２次電池間の電圧調整を行うために各２次電池に接続された制限抵抗を冷却することができるという効果を有し、複数の電池が並列接続された並列電池の制御装置として有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１、２  並列電池の制御装置
１１〜１３  ２次電池
２１〜２３  制限抵抗
３１〜３３  リレー（モード切替手段）
３１ａ、３２ａ、３３ａ  第１スイッチ
３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ  第２スイッチ
４１〜４３  冷却装置
４１ａ、４２ａ、４３ａ  インバータ
４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ  モータ
４１ｃ、４２ｃ、４３ｃ  冷却ファン
５１〜５３  電圧センサ
６１〜６３  電流センサ
７０  電池ＥＣＵ（モード切替手段）
８１、９１  インバータ
８２  モータ
８３  ラジエータファン
８４  ラジエータ
８５  冷却水管
９２  電動ウォーターポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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