(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次電池が並列に接続される電池並列接続回路の異常検出方法であって、
前記電池並列接続回路は、直列接続される複数の第１電池を含む第１回路と、
直列接続される複数の第２電池を含む第２回路とを備え、
前記複数の第１電池の少なくとも１つは、第１温度検出手段が接続される第３電池を含み、
前記複数の第２電池の少なくとも１つは、第２温度検出手段が接続される第４電池を含み、
前記第１温度検出手段と前記第２温度検出手段とは、前記電池並列接続回路の異常を検出する異常検出部に接続され、
前記第１温度検出手段が、前記第３電池の第１温度を検出する第１ステップと、
前記第２温度検出手段が、前記第４電池の第２温度を検出する第２ステップと、
前記異常検出部が、前記第１温度検出手段により検出された第１温度と前記第２温度検出手段により検出された第２温度との温度差に基づいて、前記電池並列接続回路の異常を検出する第３ステップと
を包含する電池並列接続回路の異常検出方法。
【請求項２】
前記第３ステップは、前記温度差が一定値を超えた場合に、前記電池並列接続回路が異常であると判定する第４ステップを包含する、請求項１記載の電池並列接続回路の異常検出方法。
【請求項３】
前記第３ステップは、前記温度差が一定値を超えた場合に、前記第１温度が前記第２温度よりも高いときは、前記第１回路に異常電池が存在すると判定し、前記第２温度が前記第１温度よりも高いときは、前記第２回路に異常電池が存在すると判定する第５ステップをさらに包含する、請求項２記載の電池並列接続回路の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池並列使用時の異常検出方法に関し、特に直列に接続された２次電池が並列に接続される電池並列接続回路の異常検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２次電池の使用形態として、高電圧を得るために複数の電池を直列に接続した回路を、高容量を得るために並列に接続する場合がある。これらの２次電池の一部に内部短絡等の不具合が生じたことを検出する方法としては、次の２つの方法が提案されている。
【０００３】
まず直列回路毎の電圧を検出したり電流値を検出することにより不具合が生じたことによる電圧降下や電流値の増大を、他の直列回路との比較により検知したり、１つの直列回路を複数ブロックに分割して、細かくブロック電圧を監視することが考えられるが、これらの検出方法は装置が複雑になるため故障やばらつきが発生する可能性が大きく、実用的ではなかった。
【０００４】
一方、過充電の不具合が生じた２次電池が接続された直列回路に流れる電流が上昇することを利用して検出する方法も提案されている。すなわち、過充電、過放電等の不具合が生じた２次電池が接続された直列回路に流れる電流が上昇すると、不具合が生じた２次電池が接続された直列回路の温度が上昇する。このため、２次電池が直列に接続された複数の直列回路が並列に接続される電池並列接続回路の異常の検出は、複数の直列回路から検出した温度の絶対値に基づいて管理することもできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数の直列回路から検出した温度の絶対値により電池並列接続回路の異常の検出を管理すると、以下の課題が生ずる。
【０００６】
複数の直列回路の温度は、電池並列接続回路の外部の環境温度の影響を受けやすい。電池並列接続回路の外部の環境温度が高い場合には、複数の直列回路の温度も外部の環境温度の影響を受けて高くなる。
【０００７】
このため、外部の環境温度が高い場合には、電池並列接続回路の２次電池に過充電、過放電等の不具合が生じていないにもかかわらず、直列回路から検出した温度が上昇する。この結果、複数の直列回路から検出した温度の絶対値により電池並列接続回路の異常を検出しようとすると、電池並列接続回路の２次電池に不具合が生じていないにもかかわらず、電池並列接続回路に異常が発生したという判定をしてしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は係る課題を解決するために為された。本発明の目的は、電池並列接続回路の外部の環境温度の影響を受けることなく、確実に電池並列接続回路の２次電池における過充電、過放電等の異常を検出する方法を提供する事にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電池並列接続回路の異常検出方法は、２次電池が並列に接続される電池並列接続回路の異常検出方法であって、前記電池並列接続回路は、直列接続される複数の第１電池を含む第１回路と、直列接続される複数の第２電池を含む第２回路とを備え、前記複数の第１電池の少なくとも１つは、第１温度検出手段が接続される第３電池を含み、前記複数の第２電池の少なくとも１つは、第２温度検出手段が接続される第４電池を含み、前記第１温度検出手段と前記第２温度検出手段とは、前記電池並列接続回路の異常を検出する異常検出部に接続され、前記第１温度検出手段が、前記第３電池の第１温度を検出する第１ステップと、前記第２温度検出手段が、前記第４電池の第２温度を検出する第２ステップと、前記異常検出部が、前記第１温度検出手段により検出された第１温度と前記第２温度検出手段により検出された第２温度との温度差に基づいて、前記電池並列接続回路の異常を検出する第３ステップとを包含し、このことにより上記目的が達成される。
【００１０】
前記第３ステップは、前記温度差が一定値を超えた場合に、前記電池並列接続回路が異常であると判定する第４ステップを包含してもよい。
【００１１】
前記第３ステップは、前記温度差が一定値を超えた場合に、前記第１温度が前記第２温度よりも高いときは、前記第１回路に異常電池が存在すると判定し、前記第２温度が前記第１温度よりも高いときは、前記第２回路に異常電池が存在すると判定する第５ステップをさらに包含してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施の形態に係る電池並列接続回路と電池並列接続回路の異常検出部との構成を示す。電池並列接続回路１は、第１回路３と第２回路４と抵抗７とを備える。第１回路３と第２回路４とは並列に接続される。
【００１３】
第１回路３は、直列接続される複数の第１電池Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ａｎを含む。第２回路４は、直列接続される複数の第２電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…、Ｂｎを含む。
【００１４】
異常検出部２は、第１電池Ａ１に接続される温度検出部５Ａと第２電池Ｂ１に接続される温度検出部５Ｂと、温度検出部５Ａと温度検出部５Ｂとに接続される異常判定部６とを備える。
【００１５】
複数の第１電池Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ａｎおよび複数の第２電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…、Ｂｎをそれぞれ直列接続し、さらにこれらを並列接続して使用する電池並列接続回路１の安全制御を説明する。
【００１６】
複数の第１電池Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ａｎおよび複数の第２電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…、Ｂｎをそれぞれ直列接続し、さらにこれらを並列接続して使用するとき、セル単位での特性に大きなばらつきがない場合には、第１回路３と第２回路４とのそれぞれの起電力と抵抗値が等しいので、複数の第１電池Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ａｎおよび複数の第２電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…、Ｂｎの充放電に関して、第１回路３と第２回路４とのそれぞれに流れる電流値Ｉ１、Ｉ２は等しくなる。
【００１７】
第１回路３と第２回路４との充電状態に差がある場合であっても、第１回路３と第２回路４との電圧が等しくなるように第１回路３と第２回路４とに電流が流れるので、充放電が繰り返されると第１回路３と第２回路４との充電状態はほぼ等しいレベルに収束する。
【００１８】
このように、複数の第１電池Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ａｎおよび複数の第２電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…、Ｂｎをそれぞれ直列接続し、さらにこれらを並列接続して使用する電池並列接続回路では、電池並列接続回路全体の充電状態が一定レベルに収束するので、部分的な過充電、過放電は基本的には生じない。
【００１９】
直列接続されたの複数の第１電池Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ａｎおよび複数の第２電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…、Ｂｎの内の１つのセルが内部短絡した場合には、内部短絡したセルを含む第１回路３または第２回路４の電圧は、内部短絡していない正常なセルのみで構成される第２回路４または第１回路３よりも１セル分電圧が低下する。このため第１回路３の電圧と第２回路４の電圧との間で電圧差が生じる。
【００２０】
この電圧差を補正するため、正常なセルのみで構成される第２回路４または第１回路３から内部短絡した異常セルを含む第１回路３または第２回路４へ電流が流れる。
【００２１】
このため、内部短絡した異常セルを含む第１回路３または第２回路４の正常なセルは、高い充電状態となる。充放電の繰り返しによって、この高い充電状態はさらに進行する。
【００２２】
この結果、内部短絡した異常セルを含む第１回路３または第２回路４の正常なセルは、充電時に過充電となりるので、劣化が加速されるばかりでなく、電池系によっては電池の異常発熱等により発火や破壊を招く危険がある。
【００２３】
本実施の形態では、上記のような異常セルが発生した場合の安全制御を提案する。
【００２４】
前述したように、複数の第１電池Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ａｎおよび複数の第２電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…、Ｂｎをそれぞれ直列接続し、さらにこれらを並列接続して使用する電池並列接続回路において異常電池（短絡セル）が生じた場合には、異常電池が生じた回路の正常電池は、過充電となる。
【００２５】
過充電時には、一般に充電効率の低下により電池温度が上昇する。このため、高い充電状態にある異常電池を含む回路の正常電池は、異常電池を含まない回路の正常電池よりも早く過充電状態に達する。
【００２６】
過充電状態では、充電効率の低下により充電されなかったエネルギーが熱に変化するため、電池の温度が上昇する。このため、異常電池を含む回路の正常電池は異常電池を含まない回路の正常電池よりも早く温度が上昇する。
【００２７】
従って、第１回路３と第２回路４とのそれぞれの電池温度を監視すれば、過充電による温度上昇の差による温度差が検出できるので、異常電池の存在を検出することができる。
【００２８】
図２は、２次電池が並列に接続される電池並列接続回路の異常検出方法の手順を示すフローチャートである。図２および図１を参照して、２次電池が並列に接続される電池並列接続回路の異常検出方法を説明する。
【００２９】
温度検出部５Ａは、２次電池Ａ１の温度ＴＡ１を検出する（Ｓ２０１）。温度検出部５Ｂは、２次電池Ｂ１の温度ＴＢ１を検出する（Ｓ２０２）。
【００３０】
異常判定部６は、温度検出部５Ａにより検出された２次電池Ａ１の温度ＴＡ１と温度検出部５Ｂにより検出された２次電池Ｂ１の温度ＴＢ１とに基づいて、２次電池Ａ１の温度ＴＡ１と２次電池Ｂ１の温度ＴＢ１との間の温度差Ｔｄを算出する（Ｓ２０３）。
【００３１】
異常判定部６は、温度差Ｔｄが予め定められた規定値ＤＥＦよりも大きいか否かを判断する（Ｓ２０４）。温度差Ｔｄが予め定められた規定値ＤＥＦよりも大きいと判断した場合には、異常判定部６は２次電池Ａ１の温度ＴＡ１が２次電池Ｂ１の温度ＴＢ１よりも大きいか否かを判断する（Ｓ２０５）。
【００３２】
２次電池Ａ１の温度ＴＡ１が２次電池Ｂ１の温度ＴＢ１よりも大きいと判断した場合には、異常判定部６は２次電池Ａ１が含まれる第１回路３に異常電池が存在すると判定する（Ｓ２０６）。２次電池Ａ１の温度ＴＡ１が２次電池Ｂ１の温度ＴＢ１よりも大きくないと判断した場合には、異常判定部６は２次電池Ｂ１が含まれる第２回路４に異常電池が存在すると判定する（Ｓ２０７）。
【００３３】
温度差Ｔｄが予め定められた規定値ＤＥＦよりも大きくないと判断した場合には、異常判定部６は電池並列接続回路１は正常であると判定する（Ｓ２０８）。
【００３４】
２次電池Ａ１が含まれる第１回路３に異常電池が存在すると判定した場合（Ｓ２０６）、２次電池Ｂ１が含まれる第２回路４に異常電池が存在すると判定した場合（Ｓ２０７）または電池並列接続回路１は正常であると判定した場合（Ｓ２０８）には、電池並列接続回路の異常検出処理は終了する。
【００３５】
本実施の形態では、第１回路３に対して１個の温度検出部５Ａを設け、第２回路４に対して１個の温度検出部５Ｂを設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されない。
【００３６】
図３に示すように、第１回路３に対して２個の温度検出部５Ａ、５Ｃを設け、第２回路４に対して２個の温度検出部５Ｂを設けてもよい。異常判定部６は、２次電池Ａ１の温度ＴＡ１と２次電池Ｂ１の温度ＴＢ１との間の温度差Ｔｄ１を算出し、２次電池Ａｎの温度ＴＡｎと２次電池Ｂｎの温度ＴＢｎとの間の温度差Ｔｄｎを算出する。異常判定部６は、温度差Ｔｄ１とＴｄｎとのいずれかが規定値ＤＥＦよりも大きいと判断したときに、電池並列接続回路１に異常電池が存在すると判定する。第１回路３に対して２個の温度検出部５Ａ、５Ｃを設け、第２回路４に対して２個の温度検出部５Ｂを設けると、異常検出の信頼性が向上する。なお、温度検出部は、１つの回路に対して３個以上設けても良い。
【００３７】
異常判定部６が第１回路３または第２回路４に異常電池が存在すると判定した場合に、温度差Ｔｄが規定値ＤＥＦ以内に収まるように、電池並列接続回路１の電池の使用を制限しても良い。温度差Ｔｄが規定値ＤＥＦ以内に収まるように、電池並列接続回路１の電池の使用を制限すると、異常が発生した場合であっても、限界まで電池並列接続回路１に含まれる電池を使用することができる。
【００３８】
以上のように本実施の形態によれば、第１回路３の電池温度ＴＡ１と第２回路４の電池温度ＴＡ２との間の温度差Ｔｄに基づいて異常電池の存在を検出するので、電池並列接続回路１の外部の環境温度の影響を受けることなく、確実に電池並列接続回路１の２次電池における過充電、過放電等の異常を検出することができる。
【００３９】
本実施の形態に係る電池並列接続回路の異常検出方法は、過充電時の温度上昇が顕著な密閉型ニッケル水素化物電池を含む電池並列接続回路に適用した場合に、特に有効である。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電池並列接続回路の外部の環境温度の影響を受けることなく、確実に電池並列接続回路の２次電池における過充電、過放電等の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る電池並列接続回路と電池並列接続回路の異常検出部との構成図である。
【図２】本実施の形態に係る２次電池が並列に接続される電池並列接続回路の異常検出方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本実施の形態に係る電池並列接続回路と電池並列接続回路の異常検出部の変形例との構成図である。
【符号の説明】
１  電池並列接続回路
２  異常検出部
３  第１回路
４  第２回路
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ  温度検出部
６  異常判定部
【図１】
0004057193.tif 000002
【図２】
0004057193.tif 000003
【図３】
0004057193.tif 000004