(57)【要約】【課題】蓄電池ブロックを直列接続してなる蓄電池装置において、出力スイッチ素子での電力損失を低減し、出力スイッチ素子の発熱を抑える。【解決手段】 直列接続された複数の蓄電池、および前記各蓄電池の端子間電圧を取り込み、各蓄電池の端子間電圧が上限値を超えた場合、あるいは下限値に達した場合、前記直列接続された蓄電池を外部出力端子に接続する電路を開閉するスイッチを遮断する制御回路を備えた電池ブロックと、直列接続した複数のツェナーダイオードを有し、前記電池ブロックの出力電圧を前記スイッチを介して取り込む保護回路とを備え、前記ツェナーダイオードに印加される順方向電圧をもとに前記スイッチの遮断を報知する。【選択図】図１
2013051852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の蓄電池、および前記各蓄電池の端子間電圧を取り込み、各蓄電池の端子間電圧が上限値を超えた場合、あるいは下限値に達した場合、前記直列接続された蓄電池を外部出力端子に接続する電路を開閉するスイッチを遮断する制御回路を備えた電池ブロックと、
直列接続した複数のツェナーダイオードを有し、前記電池ブロックの出力電圧を前記スイッチを介して取り込む保護回路とを備え、
前記ツェナーダイオードに印加される順方向電圧をもとに前記スイッチの遮断を報知することを特徴とする蓄電池装置。
【請求項２】
直列接続された複数の蓄電池、および前記各蓄電池の端子間電圧を取り込み、各蓄電池の端子間電圧が上限値を超えた場合、あるいは下限値に達した場合、前記直列接続された蓄電池を外部出力端子に接続する電路を開閉するスイッチを遮断する制御回路を備えた電池ブロックと、
直列接続した複数のツェナーダイオードを有し、前記電池ブロックの出力電圧を前記スイッチを介して取り込む保護回路とを備え、
前記ツェナーダイオードに印加される逆方向電圧をもとに前記蓄電池の過充電を報知することを特徴とする蓄電池装置。
【請求項３】
直列接続された複数の蓄電池、および前記各蓄電池の端子間電圧を取り込み、各蓄電池の端子間電圧が上限値を超えた場合、あるいは下限値に達した場合、前記直列接続された蓄電池を外部出力端子に接続する電路を開閉するスイッチを遮断する制御回路を備えた電池ブロックと、直列接続した複数のツェナーダイオードを有し、前記電池ブロックの出力電圧を前記スイッチを介して取り込む保護回路とを備えた蓄電池装置を複数段直列接続し、
各段のツェナーダイオードに印加される順方向電圧をもとに前記何れか電池ブロックのスイッチの遮断を報知することを特徴とする蓄電池装置
【請求項４】
直列接続された複数の蓄電池、および前記各蓄電池の端子間電圧を取り込み、各蓄電池の端子間電圧が上限値を超えた場合、あるいは下限値に達した場合、前記直列接続された蓄電池を外部出力端子に接続する電路を開閉するスイッチを遮断する制御回路を備えた電池ブロックと、直列接続した複数のツェナーダイオードを有し、前記電池ブロックの出力電圧を前記スイッチを介して取り込む保護回路とを備えた蓄電池装置を複数段直列接続し、
各段のツェナーダイオードに印加される逆方向電圧をもとに前記何れかの蓄電池ブロックの過充電を報知することを特徴とする蓄電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池装置に係り、特に多数の蓄電池を直接続した蓄電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、蓄電池を多数直列接続した蓄電池ブロックを直列接続した蓄電池装置が示されている。この装置では、複数の蓄電池ブロックを直列接続し、最端部に配置される蓄電池ブロックの出力端子と直列に出力スイッチ素子（第２のスイッチ）を接続し、このスイッチ素子をオン、オフすることによって蓄電池の充放電制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８１３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来技術によれば、前記第２のスイッチとして、高電圧、かつ大出力の出力スイッチ素子を使用する必要がある。例えば、出力スイッチ素子としてパワーＭＯＳＦＥＴを用いる場合、パワーＭＯＳＦＥＴのオン抵抗は、電圧定格の約２〜３乗に比例して大きくなる。このため、高電圧の用途にパワーＭＯＳＦＥＴを使用する場合、この出力スイッチ素子での電力損失が増加する。
【０００５】
また、高電圧素子を使用することによる電力損失（発熱）を低減するため、出力スイッチ素子を並列接続する場合は、回路規模が増加する。さらに、回路の発熱は蓄電池セルの温度を上昇させて蓄電池ブロックの寿命低下にもつながる。
【０００６】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたもので、出力スイッチ素子での電力損失を低減し、出力スイッチ素子の発熱を抑えることのできる蓄電池装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【０００８】
直列接続された複数の蓄電池、および前記各蓄電池の端子間電圧を取り込み、各蓄電池の端子間電圧が上限値を超えた場合、あるいは下限値に達した場合、前記直列接続された蓄電池を外部出力端子に接続する電路を開閉するスイッチを遮断する制御回路を備えた電池ブロックと、直列接続した複数のツェナーダイオードを有し、前記電池ブロックの出力電圧を前記スイッチを介して取り込む保護回路とを備え、前記ツェナーダイオードに印加される順方向電圧をもとに前記スイッチの遮断を報知する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、以上の構成を備えるため、蓄電池ブロックを直列接続してなる蓄電池装置において、出力スイッチ素子での電力損失を低減し、出力スイッチ素子の発熱を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態にかかる蓄電池装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態にかかる蓄電池装置を説明する図である。図１において、１，２，３，４，１１，１２，１３，１４は蓄電池（セル）、５，１５は制御回路、６，７，１６，１７は出力スイッチ素子、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７はツェナダイオード、Ｄ４，Ｄ８はダイオード、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は抵抗、９，１９は（電圧検出回路兼）保護回路、ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３，ＰＨ４はフォトカプラ、１０は負荷である。なお、前記蓄電池を充電する場合には、前記負荷の位置に充電装置を接続する。
【００１３】
また、図１において、電池ブロックＢ１は蓄電池１，２，３，４、制御回路５、出力スイッチ素子６，７を用いて構成され、電池ブロックＢ２は蓄電池１１，１２，１３，１４、制御回路１５、出力スイッチ素子１６，１７を用いて構成され、電池ブロックＢ１の保護回路９はツェナダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３、ダイオードＤ４、抵抗Ｒ１を用いて構成され、電池ブロックＢ２の保護回路１９はツェナダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７、ダイオードＤ８、抵抗Ｒ４を用いて構成され、ＦＥＴ−ＳＷ１は出力スイッチ素子６，７を用いて構成され、ＦＥＴ−ＳＷ２は出力スイッチ素子１６，１７を用いて構成される。
【００１４】
以下、図１に示した蓄電池装置の動作について説明する。
【００１５】
図１において、制御回路５は、各蓄電池（セル）１，２，３，４の電圧を監視し、各セルの電圧がその上限、または下限を超えた（逸脱した）場合、ＦＥＴスイッチで構成した出力スイッチ素子６（放電用スイッチ）、または出力スイッチ素子７（充電用スイッチ）をオフにする。
【００１６】
同様に、制御回路１５は、各蓄電池（セル）１１，１２，１３，１４の電圧を監視し、各セルの電圧が、その上限、または下限を超えた場合、ＦＥＴスイッチで構成した出力スイッチ素子１６、または出力スイッチ素子１７をオフする働きをしている。
【００１７】
電池ブロックＢ１内のスイッチ素子６（放電用スイッチ）がオフとなった場合、電池ブロックＢ１に流れていた電流は保護回路９に流れる。この結果、保護回路９に接続されているフォトカプラＰＨ１の発光ダイオードに電流が流れ、発光ダイオードは発光し、その信号はフォトカプラの受光素子側に伝達される。
【００１８】
同様に、電池ブロックＢ２内のスイッチ素子１６（放電用スイッチ）がオフとなった場合、電池ブロックＢ２に流れていた電流は保護回路１９へ流れる。この結果、保護回路１９に接続されているフォトカプラＰＨ２の発光ダイオードに電流が流れ、発光ダイオードは発光し、その信号はフォトカプラの受光素子側に伝達される。
【００１９】
以上の動作により、電池ブロックＢ１，Ｂ２内の出力スイッチ素子のオンオフ状態を、フォトカプラを介して上位システム等へ伝達することができる。上位システムでは、上記フォトカプラＰＨ１，ＰＨ２からの信号を利用することにより、負荷に流れる電流、電圧等を制御し、システム全体の安全性、信頼性を保つことができる。
【００２０】
また、蓄電池１，２，３，４を充電する際に、各畜電池（セル）の電圧を合計した電圧が、保護回路内のツェナダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３で設定された電圧を超えた場合、ツェナダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３がオンする。この結果、ツェナダイオードＤ１に接続されたフォトカプラＰＨ３から過電圧検出信号が出力される。よって、上記保護回路内のツェナダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３とフォトカプラＰＨ３を利用することにより、蓄電池１１，１２，１３，１４に予め定められた電圧より高い電圧（過電圧）がかかった場合に、上記フォトカプラＰＨ３を介して上位システム等へ通知することができ、システム全体の安全性、信頼性を保つことができる。
【００２１】
同様に、図１に示した回路では、蓄電池１１，１２，１３，１４を充電する際に、各畜電池のセル電圧を合計した電圧が、保護回路内のツェナダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７で設定された電圧を超えた場合、ツェナダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７がオンする。この結果、ツェナダイオードＤ５に接続されたフォトカプラＰＨ４から信号が出力される。よって、上記保護回路内のツェナダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７とフォトカプラＰＨ４を利用することにより、蓄電池１１，１２，１３，１４に予め定められた電圧より高い電圧（過電圧）がかかった場合に、上位システムの通知することができ、システム全体の安全性、信頼性を保つことができる。
【００２２】
本実施形態によれば、各電池ブロックに用いる出力スイッチとしてのＭＯＳＦＥＴの耐圧をそれぞれ電池ブロック内での蓄電池（セル）の直列接続数に対応した電圧に設定できる。このため、比較的低耐圧なパワーＭＯＳＦＥＴを利用することができ、発生する損失を低減し発熱を抑えることができる。
【００２３】
図１に示した例では、電池ブロックを２段直列接続する場合について説明したが、さらに電池ブロックの段数を増加させた場合でも、基本的な動作、及び得られる効果は同様である
以上説明したように、複数の蓄電池（セル）と出力スイッチとしての低耐圧のパワーＭＯＳＦＥＴを用いて電池ブロックを形成し、この電池ブロックを直列接続することで１つの蓄電池装置を構成する。
【００２４】
この装置では、１つの電池ブロックの出力スイッチ素子がオフした際、この電池ブロックに逆バイアス電圧が印加されるが、この逆バイアス電圧の印加を防止するため、ツェナーダイオードで構成された保護回路を設ける。
【００２５】
この保護回路に接続された第１の絶縁信号伝達手段（フォトカップラＰＨ１、ＰＨ２）は、上記出力スイッチ素子がオフして上記保護回路に電流が流れた際に、第１の絶縁信号伝達手段の出力側へ上記出力スイッチ素子がオフしたことを通知する信号を伝達する。
【００２６】
また、上記保護回路には、電池ブロックを充電する際に過大電圧が発生した場合に信号を伝達する第２の絶縁信号伝達手段に接続され、上記過大電圧が電池ブロックに印加されたことを上記第２の絶縁信号伝達手段（フォトカップラＰＨ３，ＰＨ４）介して出力する。
【００２７】
このため、本実施形態の蓄電池装置では、電池ブロックを複数個直列接続した際に、１つの蓄電池ブロック内の出力スイッチ素子がオフした場合でも、この状態を上位システム等へ瞬時に伝達でき、システム全体の安全性、信頼性を確保することができる。
【００２８】
また、同様に、１つの電池ブロックに過大電圧がかかった場合でも、この状態を上位システム等へ瞬時に伝達でき、システム全体の安全性、信頼性を確保することができる。
【００２９】
これにより、低耐圧のパワーＭＯＳＦＥＴを用いて、蓄電池ブロックを複数段直列接続、して、高耐圧の蓄電装置を形成することができ、従来の高耐圧パワーＭＯＳＦＥＴを用いて構成した蓄電装置に比して、出力スイッチ素子での損失を低減し、発熱を抑えることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１，２，３，４，１１，１２，１３，１４・・・蓄電池、
５，１５・・・制御回路、
６，７，１６，１７・・・出力スイッチ素子、
８，１８・・・電池ブロック、
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７・・・ツェナダイオード、
Ｄ４，Ｄ８・・・ダイオード、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６・・・抵抗、
９，１９・・・保護回路、
ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３，ＰＨ４・・・フォトカプラ、
１０・・・負荷
【図１】
2013051852.tif 000003