(57)【要約】【課題】蓄電装置と負荷との間の通信線を介さずに電池の異常を負荷に通知する蓄電装置を提供する。【解決手段】複数の電池セル１１１−１〜１１１−Ｎを含む電池１１と、前記複数の電池セル１１１−１〜１１１−Ｎの内の少なくとも１つの電池セルに異常が検出された場合に、前記電池１１からの出力電圧を所定値以下に低下させる電池制御ユニット１２とを備えて、蓄電装置１を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを含む電池と、
前記複数の電池セルの内の少なくとも１つの電池セルに異常が検出された場合に、前記電池からの出力電圧を所定値以下に低下させる電池制御ユニットと
を含む蓄電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電装置であって、
前記電池制御ユニットは、前記複数の電池セル内における電池セルの接続数を前記出力電圧が前記所定値以下になる接続数に変更する
蓄電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蓄電装置であって、
前記所定値は、前記電池と接続した負荷の動作を制限又は停止させる電圧値である
蓄電装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の蓄電装置であって、
前記所定値は、前記電池に接続された負荷の動作が制限される第１の所定値と、前記負荷の動作が停止される、前記第１の所定値よりも低い第２の所定値とを含み、
前記電池制御ユニットは、前記電池に軽微異常が検出された場合には、前記出力電圧が前記第１の所定値以下になる第１の接続数を計算し、前記電池に重大異常が検出された場合には、前記出力電圧が前記第２の所定値以下になる、前記第１の接続数よりも少ない第２の接続数を計算する
蓄電装置。
【請求項５】
電池に含まれる複数の電池セルの内の少なくとも１つの電池セルに異常がある場合に、前記電池からの出力電圧を所定値以下に低下させること
を含む、蓄電装置が実行する異常通知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置及び異常通知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷を駆動するための二次電池には様々な種類が存在する。そして、二次電池を含む蓄電装置及び該二次電池に対応する負荷の仕様は、二次電池の種類によって異なる。負荷は、例えば、ハイブリッドカー、電気自動車、及び電動フォークリフト等の車両である。以下の説明では、二次電池を単に電池と記載する場合がある。
【０００３】
例えば、リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、又はニッケル水素電池を含む蓄電装置には、電池の状態及び異常を検出、制御、及び通知する電池制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）が備えられる。また、こうした電池に対応する負荷には、電池の状態及び異常を蓄電装置側から受信するための通信機能が備えられる。電池に異常が発生した場合、電池制御ユニットは、蓄電装置と負荷との間の通信線を介して電池の異常を負荷に通知する。負荷は、電池の異常を蓄電装置から受信すると、電力の使用や負荷の所定動作を制限又は停止するフェールセーフを行う。
【０００４】
一方、例えば、鉛蓄電池を含む蓄電装置には、上述したような電池制御ユニットが備えられない。また、鉛蓄電池に対応する負荷には、電池の状態及び異常を蓄電装置側から受信するための通信機能が備えなられない。鉛蓄電池に対応する負荷は、鉛蓄電池からの入力電圧を監視し、入力電圧の異常を検出すると、上述したようなフェールセーフを行う。
【０００５】
なお、関連する技術として特許文献１〜３に記載の技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２８９４７９号公報
【特許文献２】特開平８−０４７１０２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３９７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、リチウムイオン電池を鉛蓄電池対応の負荷で利用したい場合がある。しかしながら、上述したように、鉛蓄電池対応の負荷には、電池の状態及び異常を蓄電装置側から受信するための通信機能が備えなられない。このため、リチウムイオン電池に異常が発生した場合に、蓄電装置は、蓄電装置と負荷との間の通信線を介して、リチウムイオン電池の異常を負荷に通知することができない。
【０００８】
本発明の一側面に係る目的は、蓄電装置と負荷との間の通信線を介さずに電池の異常を負荷に通知する蓄電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る一つの形態である蓄電装置は、複数の電池セルを含む電池と、前記複数の電池セルの内の少なくとも１つの電池セルに異常が検出された場合に、前記電池からの出力電圧を所定値以下に低下させる電池制御ユニットとを含む。
【発明の効果】
【００１０】
一実施形態に従った蓄電装置によれば、負荷との間の通信線を介さずに電池の異常を負荷に通知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に従った蓄電装置の構成例を示す図である。
【図２】実施形態に従った蓄電装置が実行する異常通知方法の例示的なフロー図である。
【図３】電池からの出力電圧と電池セルの接続数との関係の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、実施形態に従った蓄電装置の構成例を示す図である。図１に示す一例では、蓄電装置１は、電池１１、電池制御ユニット（ＥＣＵ）１２、電圧センサ１３、電流センサ１４、温度センサ１５、スイッチ１６、及び接続コネクタ１７を含む。
【００１３】
電池１１は、電池１１の状態及び異常を検出、制御、及び通知する電池制御ユニット（ＥＣＵ）が蓄電装置に備えられる仕様を有する電池である。電池１１の一例としては、リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、及びニッケル水素電池等が挙げられる。図１に示す一例では、１つの電池１１が蓄電装置１に含まれているが、複数の電池１１が蓄電装置１に含まれてよい。
【００１４】
電池１１は複数の電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ（Ｎは２以上の整数）を含む。図１に示す一例では電池セル１１１−１〜１１１−Ｎは直列に接続されているが、電池１１に含まれる電池セルの構成及び接続関係は任意であってよい。
【００１５】
電池制御ユニット１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）といったプロセッサ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又はＰＬＤ（Programmable Logic Device）である。電池制御ユニット１２は、検出部１２１、計算部１２２、及び接続数変更部１２３を含む。
【００１６】
電池制御ユニット１２は、電池１１の状態を監視し、蓄電装置１全体の動作を制御する。また、電池制御ユニット１２は、例えば、以下の説明のように動作する。図２は、実施形態に従った蓄電装置が実行する異常通知方法の例示的なフロー図である。図２に示すような異常検出方法は任意のタイミング（例えば、所定の時間間隔）で繰り返し実行されてよい。
【００１７】
検出部１２１は電池１１の状態を検出する（ステップＳ１）。本明細書において電池１１の状態とは、電池１１全体の状態の他に、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ夫々の状態をも指す。
【００１８】
例えば、検出部１２１は、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ及び電池１１に印加される電圧から、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ夫々の状態及び電池１１の状態を検出する。電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ及び電池１１に印加される電圧は電圧センサ１３（１３−１〜１３−Ｎ）により測定される。また、例えば、検出部１２１は、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ及び電池１１に流れる電流から電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ夫々の状態及び電池１１の状態を検出する。電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ及び電池１１に流れる電流は電流センサ１４により測定される。更に、例えば、検出部１２１は、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ及び電池１１の温度から電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ夫々の状態及び電池１１の状態を検出する。電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ及び電池１１の温度は、例えば、サーミスタである温度センサ１５により測定される。なお、電圧センサ１３、電流センサ１４、及び温度センサ１５の数や構成は図１に示す一例に限られず、任意であってよい。
【００１９】
検出された電池１１の状態を基に電池１１に異常が検出された場合、すなわち、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎの内の少なくとも１つの電池セルに異常が検出された場合（ステップＳ２で“ＹＥＳ”）、電池制御ユニット１２はステップＳ３の処理を行う。本明細書において電池１１の異常とは、電池１１全体の異常の他に、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ夫々の異常をも指す。電池１１の異常の一例としては、過電圧又は低電圧といった電圧値の異常、過電流又は低電流といった電流値の異常、高温又は低温といった温度の異常、並びに過放電といった電池１１の使用範囲の異常等が挙げられる。また、電池１１の異常は、異常の程度に応じて軽微異常と重大異常とに区別されてもよい。軽微異常は、劣化が加速する電池１１の状態であり、重大異常は、不安全な電池１１の状態である。
【００２０】
ステップＳ３において、計算部１２２は、電池１１からの出力電圧が所定値以下になる電池セルの接続数を計算する。
所定値は、電池１１と接続した負荷２によりフェールセーフが実行される電圧値であり、負荷２に予め設定されている。負荷２は、負荷２と接続した電池からの入力電圧を検出し、入力電圧が所定値以下になるとフェールセーフを実行する装置である。フェールセーフが実行されると、負荷２の動作は制限又は停止される。負荷２は、電池１１とは異なる種類の電池に対応する装置であってよい。例えば、負荷２が対応する電池は、電池の状態及び異常を負荷２が蓄電装置側から受信することが必須とされない仕様を有する電池であってよい。そうした電池の一例としては、鉛蓄電池等が挙げられる。負荷２が電池１１とは異なる種類の電池に対応する装置である場合、負荷２に予め設定される所定値は、電池１１に対応する負荷に設定される所定値以下であることが望ましい。
【００２１】
また、所定値は、負荷２の動作が制限される第１の所定値Ｖｔｈ１と、負荷２の動作が停止される、第１の所定値Ｖｔｈ１よりも低い第２の所定値Ｖｔｈ２とを含んでもよい。例えば、負荷２が電動フォークリフトである場合には、搭載された電池１１からの入力電圧が第１の所定値Ｖｔｈ１以下になると、走行や荷役動作の速度が遅くされたり、走行及び荷役動作が同時に行えなくなるフェールセーフが実行され得る。また、例えば、電池１１からの入力電圧が第２の所定値Ｖｔｈ２以下になると、電動フォークリフト全体の停止動作に移行する旨のアラームが出力され、安全に退避可能な一定時間経過後に電動フォークリフト全体の動作が停止されるフェールセーフが実行され得る。
【００２２】
図３は、電池からの出力電圧と電池セルの接続数との関係の一例を説明する図である。例えば、電池１１に軽微異常が検出された場合、計算部１２２は、Ｎ個の電池セル１１１−１〜１１１−Ｎが相互に接続された電池１１からの現在の出力電圧Ｖｐ１が第１の所定値Ｖｔｈ１以下になる第１の接続数αを計算する。また、例えば、電池１１に重大異常が検出された場合、計算部１２２は、電池１１からの現在の出力電圧Ｖｐ１が第２の所定値Ｖｔｈ２以下になる、第１の接続数αよりも少ない第２の接続数βを計算する。或いは、第１の所定値Ｖｔｈ１以下になる第１の接続数αへの変更後に電池１１に重大異常が検出された場合、電池１１からの現在の出力電圧Ｖｐ２が第２の所定値Ｖｔｈ２以下になる第２の接続数βを計算する。なお、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ夫々の現在の電圧値次第で、電池１１からの出力電圧が第１の所定値Ｖｔｈ１或いは第２の所定値Ｖｔｈ２以下になる電池セルの接続数は変わり得る。例えば、電池１１からの出力電圧が第２の所定値Ｖｔｈ２以下になる電池セルの接続数は、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ夫々の現在の電圧値次第で、第２の接続数β以外の第３の接続数γであり得る。
【００２３】
接続数変更部１２３は、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ内における電池セルの接続数を、計算部１２２により計算された接続数に変更する（ステップＳ４）。例えば、接続数変更部１２３は、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎの内、計算部１２２により計算された接続数を超える電池セルを切断するために、対応するスイッチ１６をオフする。図１に示す一例では、第１のスイッチ１６−１は第１の接続数αに対応し、第２のスイッチ１６−２は第２の接続数βに対応し、第３のスイッチ１６−３は第３の接続数γに対応する。なお、スイッチ１６−Ａは、全ての電池セル１１１−１〜１１１−Ｎを接続又は切断するスイッチである。
【００２４】
スイッチ１６の設置位置は、負荷２によりフェールセーフが実行される所定値と、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎ夫々の作動電圧値とに従って決定されてよい。例えば、第１の所定値Ｖｔｈ１が３０［Ｖ］であり、各電池セルの作動電圧値が３〜４［Ｖ］である場合、電池セル１１１−１〜１１１−Ｎの内、直列接続される１０〜７個の電池セル以外の電池セルが切断される位置にスイッチ１６は設置されてよい。スイッチ１６の設置位置をこのように決定すれば、スイッチ１６の設置数を必要限度に抑えることができ、設置コストの増加を抑制できる。
【００２５】
電池制御ユニット１２が実行する上述のような異常通知方法によって、電池１１からの出力電圧は所定値以下に低下する。そして、所定値以下に低下した出力電圧は、蓄電装置１側の接続コネクタ１７及び負荷２側の接続コネクタ２１を介して負荷２に入力される。負荷２は、電池１１からの入力電圧が所定値以下であること、すなわち、フェールセーフの実行が必要となる電池１１の異常を検出する。したがって、実施形態に従った蓄電装置によれば、負荷との通信線を介さずに電池の異常を負荷に通知することができる。
【００２６】
例えば、蓄電装置と負荷と間の通信線を介さない別の異常通知方法としては、電池の異常をユーザに知らせるブザー、ランプ、又は表示器を蓄電装置に備える方法が考えられる。しかしながら、こうした異常通知方法では、異常通知に従って電力の使用や負荷の動作を制限又は停止する作業は、ユーザが行わなければならない。一方、実施形態に従った異常通知方法が実行された場合には、負荷２は、所定値以下に低下した入力電圧を検出すると、フェールセーフを行う。したがって、実施形態に従った異常通知方法によれば、電池に異常が発生した場合に、蓄電装置は負荷との通信線を介さずにフェールセーフの実施を負荷に指示することができ、電池に異常が発生した場合の安全確保をユーザ任せにしなくて済む。
【００２７】
また、仮に、電池の状態及び異常を蓄電装置側から受信する機能を負荷が有する場合であっても、そうした負荷の受信機能が故障したり、蓄電装置と負荷との間の通信線が断線することが生じ得る。しかしながら、そうした事態が生じた場合に対応して実施形態に従った異常通知方法が用いられれば、蓄電装置は、負荷との通信線を介さずに電池の異常を負荷に通知でき、負荷にフェールセーフを実行させることができる。
【００２８】
本発明は、以上の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】
【００２９】
１    蓄電装置
１１    電池
１１１−１〜１１１−Ｎ    電池セル
１２    電池制御ユニット
１２１    検出部
１２２    計算部
１２３    接続数変更部
１３（１３−１〜１３−Ｎ）    電圧センサ
１４    電流センサ
１５    温度センサ
１６（１６−Ａ、１６−１〜１６−３）    スイッチ
１７    接続コネクタ
２    負荷
２１    接続コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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