(57)【要約】  本発明は、蓄電池（１）に関し、各ステージが並列に電気的に接続された第１、第２及び第３の電池（１１）は、少なくとも直列に電気的に接続された第１及び、第２のステージ（４０１、４０２）と；第１のステージ（４０１）の電池（１１）を並列に接続し、及び第２のステージ（４０１）の電池（１１）を並列に接続する、少なくとも第１および第２断路器（６１１、６１２）と、を有し、それぞれの断路器は、第１および第２の電極と；第１および第２の電極と溶融部との間に直列に接続された導電性リンクを含むヒューズと；ヒューズと導電性リンクの開放を引き起こす爆薬との間のヒートブリッジを有する爆薬と、を有し、爆薬は、可溶部の融点よりも低い爆発開始温度を有する、ことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池（１）であって少なくとも以下のものを含む：
電気的に直列に接続された第１及び第２のステージ（４０１，４０２）、各前記ステージは少なくとも、電気的に並列に接続された第１、第２及び第３のアキュムレータ（１１）を含み；
前記第１のステージ（４０１）の前記第１、第２及び第３のアキュムレータ（１１）が並列に接続され、及び前記第２のステージ（４０２）の前記第１、第２及び第３のアキュムレータ（１１）が並列に接続された少なくとも第１及び第２のアキュムレータ（６１１、６１２）と、
各前記断路器は、第１及び第２の電極を含み；
それぞれの前記断路器は、さらに以下のものを含むことを特徴とし：
前記第１及び前記第２の電極の間に直列に接続された導電性リンクを含み、更に可融部を含むヒューズ（６１）と；
爆薬（６２）であって前記ヒューズと前記爆薬との間にヒートブリッジが形成された爆薬（６２）とを有し、前記ヒューズの加熱は爆薬の爆発を開始する起爆装置を形成し、前記爆発は、前記導電性リンクを開くために引き起こし、前記爆薬は、前記可融部の融点より低い爆発開始温度を有している、
蓄電池。
【請求項２】
前記アキュムレータ（１１）は、電気化学アキュムレータであり、それらの端子間の電位差がその公称電圧よりも少なくとも１０％よりも大きくとも破壊されることなく耐える、請求項１に記載の蓄電池。
【請求項３】
前記アキュムレータは、リチウムイオン（ＬｉＦｅＰＯ４）タイプである、請求項２に記載の蓄電池。
【請求項４】
導電性リンクの開放を検出する手段（２）を含み、そして、それぞれの前記断路器は、前記検出手段の２つの端子間に直列に接続された導電性素子（６３）を含み、前記導電性素子は前記断路器の前記爆薬の前記爆発によって破壊されるように前記導電性素子が配置されている、
先行する請求項のいずれか１項に記載の蓄電池。
【請求項５】
前記第１及び前記第２の断路器の前記第１の電極は、共通接続ノード（ＮＣ）に接続され、前記第１の断路器の前記第２の電極は、前記第１のステージの前記第１のアキュムレータに接続され、前記第２の断路器の前記第２の電極は、前記第１のステージの前記第２のアキュムレータに接続されている、
先行する請求項のいずれか１項に記載の蓄電池。
【請求項６】
前記第１のアキュムレータは第１のアーム（５０１）内で直列に接続され、前記第２のアキュムレータは第２のアーム（５０２）内で直列に接続され、前記第３のアキュムレータは第３のアーム内で直列に接続され、前記蓄電池は、更に前記第１、前記第２及び前記第３のアームに直列に接続された第１、第２及び第３の保護回路を含み、
それぞれ、各前記保護回路は、前記アームの直列電流が通過するヒューズを含み、それぞれのヒートブリッジは：
前記第１の断路器の前記爆薬と前記第４の保護回路の前記ヒューズと、
前記第２の断路器の前記爆薬と前記第５の保護回路の前記ヒューズとの間に形成される、
請求項５に記載の蓄電池。
【請求項７】
前記第１及び前記第２のステージ（４０１，４０２）に電気的に直列に接続された第３のステージ（４０３）であって、前記第３のステージは、電気的に並列に接続された少なくとも第１、第２及び第３のアキュムレータ（１１）を含み；
少なくとも第５及び第６の断路器（６２１，６２２）は、前記第２のステージ（４０２）の前記第１、前記第２及び前記第３のアキュムレータ（１１）によって並列に接続され、そして、前記第３のステージ（４０３）の前記第１、前記第２及び前記第３のアキュムレータ（１１）によって並列に接続され、前記第５及び前記第６の断路器は：
第１及び第２の電極と；
第１及び第２の電極に直列に接続された導電性リンクを含み、可融部を含むヒューズ（６１）と；
前記ヒューズの前記加熱が前記爆薬の前記爆発を開始する起爆装置を形成するようにヒートブリッジが前記ヒューズと前記爆薬の間に形成された爆薬（６２）と；
を有しており、前記爆薬の前記爆発は、前記導電性リンクを開放させ、前記爆薬は前記可溶部の融点より低い爆発の開始温度を有し；
第１の断路器の爆薬及び第５の断路器の前記爆薬は同じ第１の連続爆発素子（６５）に含まれており、及び前記第２の断路器の前記爆薬及び前記第６の断路器の前記爆薬は同じ第２の連続爆発素子に含まれている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄電池。
【請求項８】
複数の前記第１のアキュムレータは、第１のアーム（５０１）において直列に接続され、
複数の前記第２のアキュムレータは、第２のアーム（５０２）において直列に接続され、
複数の前記第３のアキュムレータは、第３のアーム（５０３）において直列に接続され、
第４、第５及び第６の保護回路は、前記第１、前記第２及び前記第３のアームにおいて直列に接続され、それぞれ、第１及び第２のヒューズを含むそれぞれの前記保護回路は、並列に接続され、それぞれのヒートブリッジは：
前記第１の連続爆発素子及び前記第４の保護回路の前記第２のヒューズと；
前記第１の連続爆発素子及び前記第５の保護回路の前記第１のヒューズと；
前記第２の連続爆発素子及び前記第５の保護回路の前記第２のヒューズと；
前記第２の連続爆発素子及び前記第６の保護回路の前記第１のヒューズと；
の間に形成されている、
請求項７に記載の蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学的蓄電池に関する。これらは、例えば、電気ハイブリッド輸送あるいは積載システムの分野で使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関／電気的ハイブリッドあるいは電気車両は、特に高出力蓄電池を含む。そのような蓄電池は、インバータによる交流電気モータを駆動するために使用される。そのようなモータのために必要である電圧のレベルは数百ボルトに到達し、概して４００ボルトのオーダーである。そのような蓄電池はまた、電気モードの車両の距離に好都合とするために高容量となっている。
【０００３】
高出力と高容量を得るために、多数のアキュムレータ(accumulator)のグループが直列で接続されている。ステージ（stage）の数（アキュムレータのグループの数）及び並列のアキュムレータの数（アームの数）は、それぞれのステージにおいて電圧、電流及び蓄電池のために要求される容量の関数として変化する。複数のアキュムレータの組み合わせは、蓄電池あるいはアキュムレータの電池と呼ばれる。そのような車両に使用される電気化学的アキュムレータは、適度な重量と体積で大量のエネルギーを蓄電する容量を有するために通常はリチウムイオンタイプである。リン酸鉄リチウムイオン（ＬｉＦｅＰＯ４）タイプ蓄電池技術は、僅かに低いエネルギー貯蔵密度の犠牲により達成された固有の高い安全性レベルによって、大きな発展を遂げようとしている。電気化学的アキュムレータは、通常は以下の大きさの順の公称電圧を有している：
【０００４】
リン酸鉄リチウムイオン（ＬｉＦｅＰＯ４）技術のための３．３Ｖ、
【０００５】
酸化コバルト系リチウムイオンタイプ技術のための４．２Ｖ。
【０００６】
本発明は、スーパーキャパシタにも適用され得る。
【０００７】
既知の従来技術のリチウムイオン蓄電池において、蓄電池が直列に接続された複数のステージで構成されている。各ステージは、それぞれのアームに並列に接続された複数の同様のアキュムレータを有する。１以上の負荷は、蓄電池の端子に接続されるよう意図されている。蓄電池の端子間の全電圧は、ステージの電圧の総和である。蓄電池のプラス端子から発生した電流は、様々なアームにおける電流の総和である。負荷分散回路は、蓄電池のそれぞれのステージの端子に接続されている。負荷分散回路は、蓄電池の各ステージの端子に接続されている。
【０００８】
蓄電池の寿命を通して、特定の障害が蓄電池を構成するいくつかのアキュムレータで発生する場合がある。１のアキュムレータにおける障害は、通常、アキュムレータの短絡、あるいは開回路あるいはアキュムレータ内の高リーク電流のそれぞれに反映される。アキュムレータの故障の蓄電池への影響を知ることは重要である。開回路あるいは短絡は、蓄電池全体の故障を引き起こし得る。
【０００９】
１のステージのアキュムレータにおける高リーク電流が発生した場合には、蓄電池は、ステージのアキュムレータが完全に放電されることに関連して引き起こす抵抗として振る舞う。エネルギーは比較的ゆっくりと消費されるため、火災のリスクは低い。リチウムイオン技術では、ステージのアキュムレータのゼロボルトまでの放電は蓄電池にダメージを与える、これは、最初に故障したアキュムレータだけでなくそれらを交換することを伴う。もしアキュムレータが短絡すると、ステージの他のアキュムレータは最初にそのアキュムレータに放電する。何故ならそれらの間の電気的接続の大きな断面積によるからである。短絡したアキュムレータと直列なヒューズは、他のアキュムレータの寄生放電を中断する。
【００１０】
アキュムレータでの短絡の結果から蓄電池を保護するために、それぞれのアキュムレータは、それらに直列に接続されたヒューズを含む。アキュムレータが短絡を形成する場合は、それを通って流れる電流が大幅に増加し、蓄電池の残りの部分を保護するために直列ヒューズが溶融することを引き起こす。任意のヒューズが欠落すると、短絡したアキュムレータにおけるエネルギーの散逸は、オーバーヒート及び同様に他のアキュムレータの放電を引き起こし得る。そのような散逸は、火災を発生し得る。リチウムイオン技術は、ステージが高容量のエネルギーを蓄電するために並列の多数のアキュムレータを有している場合、特に危険性がある。酸化コバルトは、反応性の高い化学物質であることが知られている。リン酸鉄リチウムイオン（ＬｉＦｅＰＯ４）は、最も安全な化学物質として知られている。ヒューズの使用は、従って、これらの技術のために、特に、リン酸鉄リチウムイオンのため、特に適切に証明し、これは、特定の過電圧に耐えることができる。
【００１１】
しかし、アキュムレータのステージの間の直列なヒューズの存在は、実装されたアプリケーションのための特定の不利益を表す、無視できない損失を誘発する。
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２０１１／００３９２４号は、蓄電池の通常の制御での防御システムに誘発される損失を無くすことを可能とし、さらに蓄電池の素子が開回路または短絡である場合に、蓄電池のサービスの継続性を確保することを可能とする、蓄電池構造を開示している。
【００１３】
上記文献では、蓄電池は少なくとも少なくとも互いに直列に接続された第１及び第２のアキュムレータを含む第１及び第２のアームを含む。蓄電池は更に第１のアキュムレータが並列に接続されている手段、及び第２のアキュムレータが並列に接続されている手段によるサーキットブレーカーあるいはヒューズを含む。アキュムレータの一方が短絡される場合にそれが開くようサーキットブレーカーのトリッピング閾値が選択される。
【００１４】
アームが短絡したアキュムレータを含む場合、同じステージの１以上のアキュムレータを並列に接続するサーキットブレーカーは、回路を遮断しなければならない。過電圧は、そのアームの多数のアキュムレータに適用される。ＬｉＦｅＰＯ４のような蓄電池技術では、このような過電圧は、それらのアキュムレータの破壊に繋がることはない。従って、ＬｉＦｅＰＯ４のアキュムレータの充電終止電圧は、３．６Ｖであり、その時の分解電圧は４．５Ｖ程度である。直列のアキュムレータの十分な数を含むアームは、一つに欠陥があっても、したがって、この過電圧に耐え、サービスの継続性を保証することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
実際には、そのような構造は欠点を有し得る。各ステージの電圧が相対的に低い（例えば３Ｖ程度で）場合、ヒューズの溶融あるいはサーキットブレーカーの解放は制御が比較的困難である。欠陥があるアキュムレータに接続するサーキットブレーカーは、そのとき欠陥性を証明し得る。障害のあるアームの他のアキュムレータに接続する他のサーキットブレーカーは、また、問題を発生させる：
故障したアキュムレータの短絡は、さらに、これらのサーキットブレーカーの端子でより低い電位差（例えば１Ｖ程度）を誘発する。
【００１６】
その発生は、従ってさらに問題となる。ヒューズが使用される場合、制御は更に問題があるものとなり得る。実際、ヒューズの抵抗は温度と共に増加し得る。そこで、ヒューズは、電源による低電流出力によって融点より低く安定させる温度を有していてもよい。
【００１７】
定電圧レベルでは、サーキットブレーカーが開かないあるいは非常に遅く開く構成にすることが可能である。
【００１８】
故障したアキュムレータを有する多数の直列のアキュムレータは、過剰な過電圧に従い得るのでこれらの破壊の原因となる。負荷分散制御回路は、蓄電池のそれぞれのステージの端子に接続されている。負荷分散回路は、蓄電池の有効容量を最適化するようにこれらのステージの電池を充電するように構成されている。実際には、アキュムレータの故障に対する過負荷分散制御回路の保護は不完全である。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、１以上の上記欠点を除去することを目的とする。
本発明は、そして蓄電池に関し、少なくとも以下のものを含む：
・電気的に直列に接続された第１及び第２のステージ、それぞれのステージは少なくとも電気的に並列に接続された第１、第２及び第３のアキュムレータを有し；
・上記第１のステージが並列に接続された第１、第２及び第３のアキュムレータの手段、及び上記第２のステージが並列に接続された第１、第２及び第３のアキュムレータ手段からなる少なくとも第１及び第２の断路器であって、それぞれの上記断路器は下記のものを含む：
・第１及び第２の電極；
・可融部を含む第１及び第２の電極との間に直列に接続された導電性リンクを含むヒューズと；
・爆薬であって前記ヒューズと前記爆薬との間にヒートブリッジ（熱橋）が形成された爆薬と、
前記ヒューズの加熱は前記爆薬の爆発を開始する起爆装置を形成し、前記爆発は、前記導電性リンクを開くために引き起こし、前記爆薬は、前記可融部の融点より低い爆発開始温度を有している。
【００２０】
一変形例よると、上記アキュムレータは、電気化学アキュムレータであり、それらの端子間の電位差がその公称電圧よりも少なくとも１０％大きくとも破壊されることなく耐える。
【００２１】
一変形例によると、上記アキュムレータは、リチウムイオン（ＬｉＦｅＰ）タイプである。
【００２２】
他の変形例によると、蓄電池は、導電性リンクの開放を検出する手段を含み、そして、それぞれの上記断路器は、検出手段の２つの端子間に直列に接続された導電性素子を含み、導電性素子は断路器の爆薬の爆発によって破壊されるように導電性素子が配置されている。
【００２３】
更なる変形例によると、第１及び第２の断路器の第１の電極は、共通接続ノードに接続され、第１の断路器の第２の電極は、第１のステージの第１のアキュムレータに接続され、第２の断路器の第２の電極は、第１のステージの第２のアキュムレータに接続されている。
【００２４】
変形例によると、上記第１のアキュムレータは第１のアーム内で直列に接続され、第２のアキュムレータは第２のアーム内で直列に接続され、第３のアキュムレータは第３のアーム内で直列に接続され、蓄電池は、更に
第１、第２及び第３のアームに直列に接続された第１、第２及び第３保護回路を含み、それぞれ、各上記保護回路は、アームの直列電流が通過するヒューズを含み、それぞれのヒートブリッジ（熱橋）は以下の間に形成される：
・第１の断路器の爆薬と第４の保護回路のヒューズ；
・第２の断路器の爆薬と第５の保護回路のヒューズ。
【００２５】
更なる変形例によると、蓄電池は以下のものを含む：
・第１及び第２のステージに電気的に直列に接続された第３のステージであって、第３のステージは、電気的に並列に接続された少なくとも第１、第２及び第３のアキュムレータを含み；
・少なくとも第５及び第６断路器は、上記第２のステージの第１、第２及び第３のアキュムレータによって並列に接続され、そして、上記第３のステージの第１、第２及び第３のアキュムレータによって並列に接続され、第５及び第６の断路器は以下のものを含む：
・第１及び第２の電極；
・第１及び第２の電極に直列に接続された導電性リンクを含み、可融部を含むヒューズ；
・前記ヒューズの前記加熱が前記爆薬の前記爆発を開始する起爆装置を形成するようにヒートブリッジが前記ヒューズと前記爆薬の間に形成された爆薬、前記爆薬の前記爆発は、前記導電性リンクを開放させ、前記爆薬は前記可溶部の融点より低い爆発の開始温度を有し；
第１の断路器の爆薬及び第５の断路器の爆薬は同じ第１の連続爆発素子に含まれており、及び第２の断路器の爆薬及び第６の断路器の爆薬は同じ第２の連続爆発素子に含まれている。
【００２６】
他の実施形態によると、上記第１のアキュムレータは、第１のアームにおいて直列に接続され、第２のアキュムレータは、第２のアームにおいて直列に接続され、上記第３のアキュムレータは、第３のアームにおいて直列に接続され、第４、第５及び第６の保護回路は、第１、第２及び第３のアームにおいて直列に接続され、それぞれ、第１、第２及び第３のヒューズを含むそれぞれの上記保護回路は、並列に接続され、それぞれのヒートブリッジは、以下のものの間に形成されている：
・第４の保護回路の上記第１の連続爆発素子及び第２のヒューズ；
・第５の保護回路の上記第１の連続爆発素子及び第１のヒューズ；
・第５の保護回路の上記第２の連続爆発素子及び第２のヒューズ；
・第６の保護回路の上記第２の連続爆発素子及び第１のヒューズ。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明の他の特徴及び利点は、非限定的例示として、及び添付の図面を参照して与えられた以下の説明から明らかになるであろう：
【図１】図１は、本発明の一実施形態による蓄電池の例の概略図である。
【図２】図２は、第１の変形例に従った断路器の概略図である。
【図３】図３は、第１の変形例に従った断路器の概略図である。
【図４】図４は、制御回路への断路器の接続の第１実施例にかかる電気回路図である。
【図５】図５は、制御回路への断路器の接続の第２実施例にかかる電気回路図である。
【図６】図６は、多数の断路器を含む第１のモジュールの例の概略図である。
【図７】図７は、図６からのモジュールを使用した他の蓄電池の例の概略図である。
【図８】図８は、多数の断路器を含む第２のモジュールの例の概略図である。
【図９】図９は、図８からのモジュールを使用した他の蓄電池の例の概略図である。
【図１０】図１０は、図９からの蓄電池の変形例の概略図である。
【図１１】図１１は、制御回路への断路器の接続の第３の例の概略図である。
【図１２】図１２は、図６からのモジュールを使用した図１１からの接続の概略図である。
【図１３】図１３は、他の蓄電池の例の概略図である。
【図１４】図１４は、図１３からの断路器を含む集積回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態による蓄電池１の実施例の概略図である。蓄電池１は、電気的に直列に接続された５つのステージ４０１から４０５を有する。それぞれのステージは、５つのアキュムレータあるいは並列に電気的に接続された電気化学的セル１１を含む。蓄電池１は、したがって、並列に電気的に接続された５つのアーム５０１から５０５を含む。ステージのアキュムレータ１１は、断路器を介して並列に接続されている。他のステージの２つのアキュムレータ１１の並列接続と同様に、各断路器は、ステージの２つのアキュムレータ１１の並列接続に関与する。断路器６１１から６１４は、従って、ステージ４０１のアキュムレータの並列接続及びステージ４０２のアキュムレータの並列接続に関与する。同様に、断路器６２１から６２４は、ステージ４０２のアキュムレータの並列接続及びステージ４０３のアキュムレータの並列接続に関与する。同様に、断路器６３１から６３４は、ステージ４０３のアキュムレータの並列接続及びステージ４０４のアキュムレータの並列接続に関与する。同様に、断路器６４１から６４４は、ステージ４０４のアキュムレータの並列接続及びステージ４０５のアキュムレータの並列接続に関与する。
【００２９】
電気負荷３は、蓄電池１の端子Ｐ及びＮに接続されており、その結果、蓄電池によって電力が供給される。負荷分散制御回路２は、それぞれのステージ４０１から４０５に電気的に接続されている。回路２は、それらのステージ１１のアキュムレータを充電するように構成されている。回路２はまた、アキュムレータの充電状態を監視するように構成されている。回路２は、また、充電の状態を監視する機能として、これらのステージのアキュムレータの負荷を分散するように構成されている。充電／充電監視の状態／負荷分散機能は、それ自体知られており、より詳細には説明しない。端子Ｐ及びＮのレベルでは、蓄電池１は、有利には、電力コレクターを含み、これを通じて並列電流は、様々なアーム５０１から５０５のパスから来る。
【００３０】
また、本実施例の回路２は、有利には、蓄電池１内の任意の故障の位置を決定するために、様々な断路器の導通状態を決定するために使用され得る。
【００３１】
過熱や火災が発生する危険を防止するために、断路器は、短絡したアキュムレータ１１を介して供給される電流を制限することを可能にし、各ステージに並列に接続された多数のアキュムレータの存在下で行われる。短絡したアキュムレータを含むステージの蓄電池１１の放電電力は、蓄電池１を引き続き使用することを可能にすることができるように、また制限されている。
【００３２】
充電あるいは放電の段階中に、アームの主電流は、そのアームに直列に接続されたアキュムレータのすべてを通過する。このような制御中では、すべてのアキュムレータが類似し、充電または放電の同じ状態である場合、交差電流は断路器を通って流れない。
【００３３】
断路器の各々は、以下のものを含む：
・第１及び第２の電極；
・可融性部分を含む第１及び第２の電極との間に直列に接続された導電性リンクを含むヒューズ；
・爆薬。ヒューズの導電性リンクの開放を引き起こす爆薬の爆発、即ちヒューズのヒートブリッジが爆薬の爆発を開始する起爆装置を形成するようにヒートブリッジがヒューズと爆発との間に形成される。爆薬は、爆薬の可融部分の融点よりも低い爆発の開始温度を有している。
【００３４】
したがって、アキュムレータ１１の故障は、そのヒューズの可溶部分を溶融するのに不十分である断路器を介して電流を誘導する場合には、その電流は、爆薬の爆発によるヒューズの導電性リンクの開放を引き起こすためにヒューズの十分な加熱を引き起こす可能性がある。切断は、従って、断路器の端子の電圧が低い場合にも得られる。ヒューズは電流の急激な増加が発生した場合に回路を遮断するためになお有用である。
【００３５】
ヒューズの銅伝導性リンクは、典型的には１０００℃程度の融点を有する。既知の爆薬は、３００℃のオーダーの爆薬開始温度を有している。
【００３６】
図２は、本発明の文脈において使用することができる断路器６の第１の変形例の概略図である。断路器６は、ヒューズ６１の導電性リンクが間に直列に接続されている第１及び第２の電極を含む。断路器６はさらに、ヒューズ６１と爆薬６２の間に形成されたヒートブリッジを有する爆薬６２を含む。
【００３７】
図２の変形例では、断路器６はさらに、その機能が使用の例で詳細に説明される導電性素子６３を含む。導電素子６３は、爆薬６２の爆発によって破壊されるように配置されている。図３に示す変形例では、断路器６は、図２の断路器と同じ機能を有し、さらに、その機能が使用の別の実施例において詳細に説明される導電性素子６４を含む。導電素子６４は、爆薬６２の爆発によって破壊されるように配置されている。
【００３８】
図４は、図２で強調されている断路器６を用いて回路２の開放状態を監視するための回路２への断路器６の接続の第１実施例の電気回路図である。制御回路２は、制御信号を発するように意図されたエミッタ２１を含む。エミッタ２１は、複数の行に接続されている。エミッタ２１は、これらの行の各々に順番に信号を発する。制御回路２は、さらに、受信機２２を含む。受信機２２は、複数の列に接続されています。各行及び各列の間に、断路器６の導電性素子６３と、ダイオード７は、直列に接続されている。各導電性素子６３は、したがって、エミッタ２１の端子と制御回路２の受信機２２の端子の間に接続されている。断路器６が開いている場合は、その行のエミッタ２１によって送出された信号は、受信機２２への列上で送信されない。制御回路２は、従って、どの断路器が開かれるかを正確に決定することができる。
【００３９】
本発明による蓄電池１は、有利には５個以上の段数を有するリチウムイオンＬｉＦｅＰＯ４型アキュムレータを含む。実際には、このタイプのアキュムレータは、公称電圧（４．２Ｖまでの電圧）と比較される過電圧に耐える。そして、短絡アキュムレータを含むアームのアキュムレータに誘導される過電圧は、破壊または多数のステージに対する安全上のリスクにつながらない。一般的に、蓄電池１は、好ましくは、それらの端子間の電位差がそれらの公称電圧よりも少なくとも１０％大きく、破壊されることなく耐える電気化学的アキュムレータ１１を含む。
【００４０】
図５は、図３で強調表示されたような断路器６を用いて、その開放状態を監視するための回路２への断路器６の接続を示す第２実施例の電気回路図である。監視回路２は、制御信号を発するように意図されたエミッタ２３を含む。エミッタ２３は、複数の行に接続されている。エミッタ２３は、これらの複数の行にそれぞれ信号を発する。監視回路２は、さらに、別々の行からの制御信号を受信するように意図された受信機２４を含む。各行は、断路器６の行に対応し、断路器６の導電性素子６３は、直列に接続されている。
【００４１】
監視回路２は、制御信号を発するように意図されたエミッタ２５を含む。エミッタ２５は、複数の列に接続されている。エミッタ２５は、これらの列のそれぞれに信号を発する。監視回路２は、さらに、別々の列からの制御信号を受信するように意図された受信機２６を含む。各列は、断路器６の列に対応すし、断路器６の導電性素子６４は、直列に接続されている。
【００４２】
したがって、受信機２４及び２６は、行と列のための制御信号を受信していないことを決定することによって、それぞれ、監視回路２は、どの断路器６が開いているか決定することができる。
【００４３】
図６は、複数の断路器を含むモジュール６５の第１例の概略図である。このようなモジュール６５は、断路器の組の開放を生じさせることを意図している。即ち、それらの一方が開放した場合に他のアームから一方のアームのアキュムレータ１１の全てを分離することができるようにするためである。図６に示されるモジュール６５は、したがって、二つのアームの別々のステージに並列に接続するように意図された断路器６１１〜６ｎ１を備える。連続爆発素子６２は、断路器６１１〜６ｎ１のヒューズのそれぞれと熱接触している。それは、連続爆発素子６２の爆発によって開かれ、これらの断路器のすべてのヒューズのための爆発によって開かれる断路器６１１〜６ｎ１の１個のヒューズのためだけで十分である。
【００４４】
図７は、図６に強調されている、他のものからの１個のアームを分離するためのモジュール６５を用いた蓄電池１の実施例の電気回路図である。アーム５０１と５０２との間の並列接続は、連続爆発素子６２と共にあるモジュール６５の断路器６１１〜６４１により成立する。アーム５０２と５０３との間の並列接続は、連続爆発素子６２と共にあるモジュール６５の断路器６１２〜６４２により成立する。アーム５０３と５０４との間の並列接続は、連続爆発素子６２と共にあるモジュール６５の断路器６１３〜６４３により成立する。アーム５０４と５０５との間の並列接続は、連続爆発素子６２と共にあるモジュール６５の断路器６１４〜６４４により成立する。
【００４５】
図８は、複数の断路器を含むモジュールの第２例の概略図である。そのようなモジュール６５は、それらの内の１個が開放の場合には、他のアームから１個のアームの全てのアキュムレータ１１を分離させるために、及びそのアーム内の直流を中断できるように、１組の断路器の開放が生ずるように意図されている。図８に示されるモジュール６５は、２個のアームの別々のステージに並列に接続するよう意図された一方の断路器６１１〜６ｎ１で構成されている。連続爆発素子６２は、断路器６１１〜６ｎ１のヒューズのそれぞれと熱接触している。モジュール６５はさらに、それぞれのアーム内に直列に接続されることを意図された断路器６６及び６７を含む。
【００４６】
図９は、図８に強調されて示されるモジュール６５を使用した蓄電池１の実施例の電気回路図である。アーム５０１と５０２との間の並列接続は、連続爆発素子６２と共にあるモジュール６５１の断路器６１１〜６４１によって成立する。アーム５０２と５０３との間の並列接続は、連続爆発素子６２と共にあるモジュール６５２の断路器６１２〜６４２によって成立する。アーム５０３と５０４との間の並列接続は、連続爆発素子６２と共にあるモジュール６５２の断路器６１３〜６４３によって成立する。アーム５０４と５０５との間の並列接続は、連続爆発素子６２と共にあるモジュール６５４の断路器６１４〜６４４によって成立する。
【００４７】
また、モジュール６５１の断路器６６は、アーム５０１に直列に接続されている。モジュール６５１の断路器６７及びモジュール６５２の断路器６６は、アーム５０２の保護回路を形成するよう並列に接続されている。この保護回路はアーム５０２のアキュムレータ１１と直列に接続されている。モジュール６５２の断路器６７及びモジュール６５３の断路器６６は、アーム５０３の保護回路を形成するよう並列に接続されている。この保護回路はアーム５０２のアキュムレータ１１と直列に接続されている。モジュール６５３の断路器６７及びモジュール６５４の断路器６６は、アーム５０４の保護回路を形成するよう並列に接続されている。この保護回路はアーム５０４のアキュムレータ１１と直列に接続されている。モジュール６５４の断路器６７は、アーム５０５の中に直列に接続されている。
【００４８】
過大な電流がアーム５０２を通って流れる場合、例えば、モジュール６５１の断路器６７とモジュール６５２の断路器６６は、それぞれの爆発素子の爆発を開始する。モジュール６５１と６５２の断路器のすべてがその後開放される。それにより、アーム５０２には、直流電流が流れなくなる。アーム５０１及び５０３にも並列電流が流れなくなる。
【００４９】
モジュール６５１の断路器６ｉ１を通じて過大な並列電流が流れた場合は、その断路器は、そのモジュールの爆発素子の爆発を開始する。そのモジュールの全ての断路器は開放される。並列電流の原因がアーム５０２における異常である場合には、過度の並列電流は、モジュール６５２の断路器６ｉ２を介して現れる。つまり、断路器は、そのモジュールの爆発素子の爆発を開始する。そのモジュールの全ての断路器は、その後開放される。それにより、アーム５０２内には、直流電流が流れなくなる。アーム５０１及び５０３にも並列電流が流れなくなる。アーム５０１のアキュムレータは、他のアームのアキュムレータとの接続によってもたらされる過電圧を受けない。従って、本発明は、例えば、酸化コバルト、ニッケルコバルトアルミニウム（ＮＣＡ）、ニッケルマンガンコバルト（ＮＭＣ）及び酸化マンガンなどのそれらの電気化学が過電圧に耐えることができないリチウムアキュムレータを保護することができる。
【００５０】
図１０は、図９の変形に応じた蓄電池１の実施例の電気回路図である。図８で強調されているように、この変形は、連続爆発素子６２とモジュール６５５の存在下で異なっている。並列接続は、モジュール６５５の断路器６１５、６２５、６３５、及び６４５を介して、アーム５０１と５０５との間に形成されている。ノード９１〜９４は、アーム５０５への断路器６１５、６２５、６３５及び６４５の接続を示している。
【００５１】
また、モジュール６５５の断路器６７及びモジュール６５１の断路器６６は、アーム５０１の保護回路を形成するよう並列に接続されている。モジュール６５５の断路器６６及びモジュール６５４の断路器６７は、アーム５０５の保護回路を形成するよう並列に接続されている。
【００５２】
図１１は、断路器６によるステージでのアキュムレータ１１の接続の概略的な有利な変形を示す。ここでは、ステージの全てのアキュムレータ１１は、それぞれの断路器６によって共通接続ノード９に接続された端末を有している。このアキュムレータ１１の他方の端子は、それぞれ他の断路器６によって別の共通接続ノード９に接続されてもよい。
【００５３】
図１１に示されるように、図１２は、断路器とアキュムレータの接続を使用する蓄電池１の実施例の電気回路図である。断路器６１１、６１２、６１３、６１４及び６１５の各々は、共通接続ノード９１に接続された端子を有している。共通接続ノード９１は、回路２に接続されている。ステージ４０１のアキュムレータは断路器６１１、６１２、６１３、６１４及び６１５を介して並列に接続されている。ステージ４０２のアキュムレータは断路器６１１、６１２、６１３、６１４及び６１５を介して並列に接続されている。断路器６２１、６２２、６２３、６２４及び６２５の各々は、共通接続ノード９２に接続された端子を有している。共通接続ノード９２は、回路２に接続されている。ステージ４０２のアキュムレータは断路器６２１、６２２、６２３、６２４及び６２５を介して並列に接続されている。ステージ４０３のアキュムレータは断路器６２１、６２２、６２３、６２４及び６２５を介して並列に接続されている。断路器６３１、６３２、６３３、６３４及び６３５の各々は、共通接続ノード９３に接続された端子を有している。共通接続ノード９３は、回路２に接続されている。ステージ４０３のアキュムレータは断路器６３１、６３２、６３３、６３４及び６３５を介して並列に接続されている。ステージ４０４のアキュムレータは断路器６３１、６３２、６３３、６３４及び６３５を介して並列に接続されている。断路器６４１、６４２、６４３、６４４及び６４５の各々は、共通接続ノード９４に接続された端子を有している。共通接続ノード９４は、回路２に接続されている。ステージ４０４のアキュムレータは断路器６４１、６４２、６４３、６４４及び６４５を介して並列に接続されている。ステージ４０５のアキュムレータは断路器６４１、６４２、６４３、６４４及び６４５を介して並列に接続されている。断路器６１１、６２１、６３１及び６４１は、これらの断路器との間で連続して延びる爆発素子を有する同一モジュール６５１に含まれている。断路器６１２、６２２、６３２及び６４２は、これらの断路器との間で連続して延びる爆発素子を含む同じモジュール６５２に含まれている。断路器６１３、６２３、６３３及び６４３は、これらの断路器との間で連続して延びる爆発素子を含む同じモジュール６５３に含まれている。断路器６１４、６２４、６３４及び６４４は、これらの断路器との間で連続して延びる爆発素子を含む同じモジュール６５４に含まれている。断路器６１５、６２５、６３５及び６４５は、これらの断路器との間で連続して延びる爆発素子を含む同じモジュール６５５に含まれている。各アーム５０１、５０２、５０３、５０４及び５０５は、さらに、自体のアキュムレータ１１と直列に接続されたヒューズ６８を含む。モジュール６５１、６５２、６５３、６５４及び６５５は、アーム５０１、５０２、５０３、５０４及び５０５にそれぞれ関連している。
【００５４】
このような構造では、障害があるアームの存在下で全く故障が存在しないアームの負荷を分散することを可能とする。このような構造では、バランス電流は、関係するバッテリーに関連付けられた断路器のみを通過する。損失を制限する複数のアキュムレータ１１に行く充電あるいは平衡電流を運ぶ断路器は、それ故に存在しない。ここで回路２は、別々のアキュムレータ１１の負荷を分散できるようにするために、共通接続ノード９に接続されている。
【００５５】
図１３は、図１２に示した蓄電池１の変形例の電気回路図である。この変形例では、それぞれのモジュール６５１、６５２、６５３、６５４および６５５の爆発素子は、自体のアームのヒューズ６８と熱接触する。爆発素子のトリガでは、アームの１個の断路器によってあるいはアームのヒューズ６８によってヒューズ６８及びこれらの断路器はこれにより開放される。このアーム内には連続電流が流れなくなる。他のアーム内にも並列電流が流れなくなる。アキュムレータ１１が、その公称電圧よりも大きいその端子間の電位差に耐えるように設計されていない場合、そのような構造は、したがって、特に好適である。
【００５６】
他の構成は、断路器、複数のヒートブリッジを含む連続爆発素子を含むモジュールを使用することができる。例えば、ツェナーダイオードは、アームの１個以上のアキュムレータの端子に接続されてもよい。ツェナーダイオードは、爆発素子を有するヒートブリッジを含む。ツェナーダイオードの端子の電圧が異常に高い場合、そのツェナーダイオードは加熱される。この加熱は、爆発素子の爆発及びその後のヒートブリッジを有する断路器の開放を開始することができる。ツェナーダイオード以外のピーク制限ダイオード(peak limiting diode)の種類は、同じ機能のために使用することができる。このようなピーク制限ダイオードはまた、アームの直列ヒューズの開放を引き起こすために使用されてもよい。漏れ電流を制限するために、ツェナーダイオードは、アームに直列に接続された複数のアキュムレータ１１の端子に接続されてもよい。この変形例は、負荷管理エレクトロニクスの障害が発生した場合に、アキュムレータの偶発的な過充電に対する安全な保護を提供する。ツェナーダイオードは、十分に加熱されない場合は、電子部品は、その部品と連続爆発素子との間のヒートブリッジを形成するツェナーダイオードと直列に配置することができる。この電子部品は、またツェナー電流によって十分に加熱され、その後、連続爆発素子をトリガするような大きさにされている。
【００５７】
以上詳細に説明した断路器のヒューズの全ては、有利には、同一の集積回路内にグループ化することができる。図１４は、集積回路６００を示している。この集積回路６００は、図１３からのモジュール６５１から６５５を含む。これらのモジュールの様々な断路器は、蓄電池１に接続され、それを介して接続する複数の接続パッドが含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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