(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の単電池を直列接続した直列回路を並列接続して負荷に接続する組電池において、
充電時には前記直列回路を並列接続した状態から解いて、一部の複数の直列回路を直列に接続した状態にしてそれぞれに充電装置を接続することを特徴とする組電池の充電方法。
【請求項２】
複数個の単電池を直列接続した直列回路を並列接続して負荷に接続する組電池において、
充電時には前記直列回路を並列接続した状態から解いて、前記直列回路毎に充電装置を接続することを特徴とする組電池の充電方法。
【請求項３】
複数個の単電池からなるものにおいて、前記単電池を直列接続した直列回路を並列接続して負荷に接続する状態と、前記各直列回路を互いに切り離すことで並列接続状態から解いて各直列回路をそれぞれの充電装置に接続する状態とに切り換えるスイッチを備えたことを特徴とする組電池。
【請求項４】
前記スイッチは、前記直列回路のうちの一部のみを並列接続して負荷に接続し、他の直列回路は前記負荷から切り離す構成であることを特徴とする請求項３記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数個の単電池を備えてなる組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高電圧、大容量の組電池、例えば電気自動車の動力用電池では、図３に示すように、多数の単電池１を直列接続して高電圧化し、それらの直列回路２を複数列構成して並列接続することで大容量化するようになっており、これが負荷３に接続される。
一方、その組電池の充電時には、同図に示すように、上述の直並列接続状態のまま充電装置４に接続されることが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の充電方法では、充電時にいずれかの単電池１が、万一、内部短絡を起こすと充電装置４の動作を遮断したとしても、他の直列回路２から短絡電流が流れ込んでしまう。直列接続数や並列回路数が少ない従来の低圧・小容量の組電池では短絡電流の値はさほど大きくはならず、事故電流は次第に収まる傾向を呈するが、高電圧・大容量化した組電池ではその影響は甚大であることが判明した。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、充電時に単電池の短絡事故が万一発生した場合でも、重大な事故に至ることを未然に防止することができる組電池及びその充電方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及びその作用】
請求項１の発明は、複数個の単電池を直列接続した直列回路を並列接続して負荷に接続する組電池において、充電時には前記直列回路を並列接続した状態から解いて、一部の複数の直列回路を直列に接続した状態にしてそれぞれに充電装置を接続するところに特徴を有する。
この構成では、単電池を直列接続した直列回路が充電時には並列接続されていないから、充電時に万一単電池の内部短絡が発生しても、他の直列回路から事故電流が流れ込むことがなく、短絡した単電池の異常発熱や発火等の事故に至ることを防止できる。
【０００６】
請求項２の発明は、各直列回路毎に充電装置を接続するところに特徴を有する。充電装置の容量を小さくできるという利点がある。
請求項３の発明に係る組電池は、複数個の単電池からなるものにおいて、単電池を直列接続した直列回路を並列接続して負荷に接続する状態と、前記各直列回路を互いに切り離すことで並列接続状態から解いて各直列回路をそれぞれの充電装置に接続する状態とに切り換えるスイッチを備えたところに特徴を有し、請求項１の発明と同様の作用・効果を奏する。
【０００７】
また、請求項４の発明に係る組電池は、前記スイッチが、複数の直列回路のうちの一部のみを並列接続して負荷に接続し、他の直列回路は負荷から切り離す構成とするところに特徴を有する。このようにすると、負荷から切り離された単電池群の無用な発熱を抑えることができると共に、安全確保の面から望ましく、特に単電池としてリチウムイオン二次電池を使用する場合に好適する。
【０００８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、多数個の単電池を直並列接続して高電圧・大容量化したものにおいて、充電時に単電池の内部短絡が発生したとしても、大事故に至ることを未然に防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
単電池１０は例えばリチウムイオンタイプの二次電池であり、これを例えば１２０個直列接続して直列回路１１を構成してある。この直列回路１１は例えば７回路設けてあり、単電池１０の総個数が１２０×７＝８４０個からなる高電圧・大容量の組電池が構成されている。
【００１０】
各直列回路１１の正極側及び負極側の双方には端子１２，１３が設けられると共に、隣接する直列回路１１との間に単極単投のスイッチ１４が設けられている。従って、このスイッチ１４群を全て閉成すると全ての直列回路１１が並列接続された状態となり、スイッチ１４群を全て開放すると各直列回路１１が並列接続状態から解かれてそれぞれ独立する。
【００１１】
上記構成において、組電池を負荷２０に接続する場合には、図１に示すように、スイッチ１４群を閉成して全直列回路１１を並列接続状態とし、いずれかの端子１２，１３に負荷２０を接続する。この時、各単電池１０毎の電圧、全体の出力電圧、各直列回路１１の負荷電流、全体の負荷電流等を測定して放電状態の管理を行うことができる。
【００１２】
一方、上記組電池を充電する際には、図２に示すように全てのスイッチ１４群を開放して各直列回路１１を並列接続状態から解いて、７個の各直列回路１１を独立させる。これにより、１２０個の単電池１０が単一の直列回路１１を構成した状態となる。そこで、各直列回路１１の端子１２，１３に充電装置３０をそれぞれ接続して充電を行う。この場合、例えば各単電池１０の電圧、各直列回路１１の電圧・電流を検出して充電動作の管理を行うことができる。
【００１３】
この充電動作中、万一、いずれかの単電池１０に内部短絡事故が発生したとすると、その単電池１０が属する直列回路１１において電流が急増するから、これを検出してその直列回路１１に接続された充電装置３０の動作が停止される。
このとき内部短絡を起こした単電池１０に並列に接続された回路は存在しないから、充電装置３０が遮断されれば、事故電流は直ちに収束し、単電池１０の異常発熱・発火等に至る危険はない。
【００１４】
このように、本実施形態によれば、多数個の単電池１０を直並列接続して高電圧・大容量化したものでありながら、充電時に単電池１０の内部短絡が発生したとしても、大事故に至ることを未然に防止することができるという効果が得られる。
【００１５】
なお、本発明は上記記述及び図面によって説明した実施の形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）本発明は単電池がリチウムイオン二次電池の場合に特に効果的なものではあるが、これに限られず、ニッケル水素タイプ等の他の種類の電池に適用することもできる。
（２）上記実施形態では、単電池１０を８４０個直並列接続したが、使用個数はこれに限られないことは勿論である。また、充電時には各直列回路１１にそれぞれ充電装置３０を接続して計７台の充電装置３０を使用するようにしたが、これに限らず、例えば一部の複数の直列回路１１を直列接続してそれぞれに充電装置を接続する構成としてもよい。
（３）上記実施形態では、放電時に全ての直列回路１１を並列接続して負荷２０に接続するようにしたが、負荷容量が小さい場合には、１又は複数の一部の直列回路１１のみを並列接続して負荷２０に接続し、他の直列回路１１は負荷２０から切り離すスイッチ構成としてもよい（請求項４の発明）。このようにすると、負荷２０から切り離された単電池１０群の無用な発熱を抑えることができると共に、安全確保の面から望ましく、特に単電池としてリチウムイオン二次電池を使用する場合に好適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施形態に係る組電池の放電時の回路図
【図２】同じく充電時の回路図
【図３】従来の組電池の充放電の状態を示す回路図
【符号の説明】
１０…単電池
１１…直列回路
１４…スイッチ
２０…負荷
３０…充電装置
【図１】
0004042260.tif 000002
【図２】
0004042260.tif 000003
【図３】
0004042260.tif 000004