JP2000294297A - 電池充放電装置 - Google Patents

電池充放電装置

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JP2000294297A
JP2000294297A JP11096024A JP9602499A JP2000294297A JP 2000294297 A JP2000294297 A JP 2000294297A JP 11096024 A JP11096024 A JP 11096024A JP 9602499 A JP9602499 A JP 9602499A JP 2000294297 A JP2000294297 A JP 2000294297A
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charge
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discharge
battery
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Yukimi Shimada
亨海 島田
Ryoji Mizutani
良治 水谷
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池に大容量の電流の充放電動作を行う電池
充放電装置において、異常発生時に充放電電流供給ライ
ンのリレーの接点の摩耗を最小限に抑え、かつ確実に災
害を防ぐ電池充放電装置を提供する。 【解決手段】 充放電動作を行う充放電実行部の異常を
検知した場合、充放電電流供給ラインのリレーを強制的
に遮断し、電池の異常を検知した場合は充放電実行部に
よる充放電動作を停止する方法と、所定時間後に充放電
電流供給ラインのリレーを強制的に遮断する方法とを並
行して行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電池充放電装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】EV(Electric Vehicl
e)やHV(Hibrid Electric Vehi
cle)では、駆動モータに電力を供給する電池を備え
ており、この電池においては、充放電の際に扱われる電
流はかなり大きいものとなる。そこで、この電池への充
放電、電力の測定等を行う電池充放電装置は、100ア
ンペアを超える電流を扱える仕様となっている。このよ
うな大電流を扱う電池充放電装置では、充放電時に異常
が発生した場合、電池又は電池充放電装置に悪影響を及
ぼす恐れがある。このため、電池充放電装置では異常を
検出した際に、充放電電流の電流経路に設けられたリレ
ーを強制的に遮断することで、確実に大電流を停止させ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の電池充放電装置
では、異常を検知すると必ず強制的に電流経路リレーを
遮断することにより、大電流を停止する。すなわち、常
に電流経路の通電時に遮断が行われるため、この操作を
繰り返すことにより、電流経路リレーの接点を摩耗させ
て寿命を縮めさせ、電池充放電装置の充放電に対する信
頼性を損ねてしまう。
【0004】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、電池充放電装置の充放電電流の
電流経路リレーの接点を保護しつつ大電流を停止するこ
とにより、充放電動作に対する信頼性を保持できる電池
充放電装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電池充放
電装置は、充放電実行部によって対象となる電池に充放
電動作を行い、充放電動作時に前記充放電実行部及び前
記電池の異常を検知できる電池充放電装置において、充
放電動作において異常が検知された場合、その異常が電
池の異常に起因する場合には前記充放電実行部による前
記充放電動作を停止し、その異常が前記充放電実行部に
起因する場合には充放電電流の電流経路に設けられたリ
レーを遮断することで前記充放電動作を停止することを
特徴とするものである。
【0006】また、前記充放電動作において異常が検知
された場合、その異常が電池の異常に起因する場合に
は、所定時間後に充放電電流の電流経路に設けられたリ
レーを遮断することで前記充放電動作を停止することを
特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に従って説明する。
【0008】実施の形態.図1は本発明に係る電池充放
電装置の構成図の一例である。以下、電池充放電装置内
に含まれる各機器について説明する。
【0009】供試電池11は、この電池充放電装置にお
ける充放電の対象となる電池であり、内部の温度を一定
に保つ恒温槽12内に配置される。供試電池11は、例
えばニッケル水素電池や、各種二次電池が対象となる。
供試電池11は、充放電電流を供給するライン(以下、
電流供給ラインという)を介し、充放電部13に接続さ
れている。また、供試電池11には温度計が接続されて
おり、供試電池11の温度の情報を含んだ計測信号が計
測部15に供給される。
【0010】充放電部13は充放電のために電流供給ラ
インを介して供試電池11への充放電電流の入出力を行
う機器である。充放電部13は、充放電制御部16より
送信される制御信号に基づいて、充放電電流を制御す
る。電流供給ラインには遮断スイッチ14が設けられて
おり、遮断スイッチ14を開放することによって強制的
に電流供給ラインを遮断することができる。遮断スイッ
チ14は制御管理部17と共に、電流供給ラインの遮断
を制御する遮断リレーを構成する。また充放電部13に
は、電流計及び電圧計が接続されており、供試電池11
の電流値及び電圧値の情報を含んだ計測信号が計測部1
5に供給される。なお、図1においては、計測信号を1
つの信号として示してあるが、各計測値毎に別々の信号
ラインとして構成することが望ましい。
【0011】計測部15は、供試電池11及び充放電部
13から供給される計測信号を基に供試電池11の電池
容量を算出すると共に、供試電池11の異常の有無を判
断する機器である。計測部15は異常の有無の判断を、
アナログデータとして供給された計測信号を基に、例え
ばコンパレータを含むハードウェア回路によって異常判
断する第1段階と、ハードウェア回路により増幅された
計測信号からデジタルデータである計測値を求め、この
計測値を基にソフトウェアによって演算を行い異常判断
する第2段階とに分けて実施する。計測部15は、ハー
ドウェア回路によって異常と判断された場合は、制御管
理部17に遮断スイッチ14を開放させるための接点信
号を制御管理部17に発信する。また計測部15は、ソ
フトウェアによる異常の判断に基づいて、充放電部13
に対する制御の旨の制御信号を充放電制御部16に発信
する。ここで供試電池11又は充放電部13が計測信号
としてデジタルデータを出力する機能を有していれば、
計測部15はこのデータを直接取り込み、ソフトウェア
による異常判断のみを実施してもよい。
【0012】充放電制御部16は充放電動作を制御する
ための機器である。充放電制御部16は、計測部15又
は制御管理部17より送信された制御信号に基づいて、
充放電部13に対する制御命令を含む制御信号を充放電
部13に発信する。すなわち、充放電制御部16は制御
管理部17から送信される充放電の指示に基づき充放電
部13による充放電電流を制御するとともに、計測部1
5の計測値に基づいたフィードバック制御も行う。充放
電部13、計測部15及び充放電制御部16が、本発明
の充放電実行部に該当する。
【0013】ここで、充放電部13、計測部15及び充
放電制御部16は、各機器の内部における電流及び電圧
異常の検出手段や断線検出手段を有し、これらの手段に
より自己の機能の異常を検知し、異常が検知された場
合、制御管理部17に遮断スイッチ14を開放させるた
めの接点信号を制御管理部17に瞬時に発信する。また
充放電部13、計測部15及び充放電制御部16の機能
の異常を検知する手段を設け、いずれかの機器の異常を
検知するとこの手段より制御管理部17に接点信号を発
信するようにしてもよい。
【0014】制御管理部17は充放電の制御指令及び電
池充放電装置内の各機器の状態に基づき充放電電流の供
給ラインの遮断制御を行う機器である。前者は充放電制
御部16に充放電制御に関連した制御信号を発信するこ
とで、後者は充放電部13、計測部15及び充放電制御
部16より接点信号を受信すると、遮断スイッチ14を
開放させて電流供給ラインを遮断させることで実現され
る。制御管理部17は遮断スイッチ14と共に、電流供
給ラインの遮断を制御する遮断リレーを構成する。
【0015】以下、図1を用いて、実施の形態1におけ
る電池充放電装置の充放電動作の概要について説明す
る。
【0016】計測者は、供試電池11が恒温槽12に収
納され、計測部15によって計測可能な状態であること
を確認し、制御管理部17から充放電制御部16に充電
又は放電の開始の旨の制御信号を発信させる。この制御
信号を充放電制御部16が受信すると充放電制御部16
は充放電部13に充電又は放電開始命令の制御信号を発
信し、制御信号を受信した充放電部13は供試電池11
に対して充電又は放電を開始する。また充放電部13
は、入出力されている電流に関する情報を計測信号とし
て、計測部15に送信する。また計測者は、充電又は放
電を終了する際にも、制御管理部17から充放電制御部
16に充電又は放電の終了の旨の制御信号を発信するこ
とで、この制御信号を受信した充放電制御部16から充
電又は放電終了命令の制御信号が充放電部13に発信さ
れ、充放電電流の入出力が停止されることで充放電を終
了できる。
【0017】また、制御管理部17は、充放電部13で
扱う充放電電流の大きさ、充放電の制御方法(定電流、
定電圧、定電力)を設定でき、充放電制御部16を経由
して、充放電部13に制御を行わせるようにしてもよ
い。
【0018】電池充放電装置での充放電動作における異
常は、電池における電流・電圧、温度の異常など電池に
起因するものと、充放電動作で用いられる電池充放電装
置内の各機器に起因するものとに分類できる。充放電動
作に用いられる機器に起因する異常については、電池充
放電装置に悪影響を及ぼす恐れがあるため瞬時に充放電
電流を停止する必要があるが、電池に起因する異常につ
いては、この限りではない。この実施の形態の電池充放
電装置では、検知した異常の種類により充放電電流の停
止方法が異なる。
【0019】図2は、実施の形態における電池充放電装
置で充放電動作を行った際の異常発生時のワークフロー
である。以下、図1及び図2を用いて、実施の形態の電
池充放電装置の充放電動作における異常発生時の動作に
ついて、異常の種類別に説明する。
【0020】電池充放電装置内の機器の異常の場合:充
放電部13、計測部15又は充放電制御部16におい
て、各機器の内部における電流及び電圧異常の検出手段
や断線検出手段により自己機能の異常が検知されると
(ステップS1)、各機器より接点信号を制御管理部1
7に発信する(ステップS2)。接点信号を受信した制
御管理部17は、遮断スイッチ14を開放させ(ステッ
プS3)、電流供給ラインを遮断し(ステップS4)、
充放電動作を終了させる(ステップS5)。
【0021】電池の異常の場合:電池に起因する異常が
検知された場合、実施の形態の電池充放電装置では、充
放電電流の停止操作として、充放電電流の入出力を停止
する電流入出力停止シーケンスと、充放電電流の供給ラ
インを強制遮断する供給ライン遮断シーケンスを並行し
て実行する。図2において、ステップS7からステップ
S8を経由してステップS5に至るフローが電流入出力
停止シーケンスに、ステップS7からステップS2を経
由してステップS5に至るフローが供給ライン遮断シー
ケンスに該当する。以下に各シーケンスの動作概要につ
いて説明する。
【0022】(電流入出力停止シーケンス)試供電池1
1より温度情報が、充放電部13より供試電池11の電
流値及び電圧値が計測信号として計測部15に供給され
ると(ステップS6)、計測部15はアナログデータと
して供給された計測信号を基にハードウェア回路によっ
て異常判断を行う(ステップS7)。計測部15ではさ
らに、計測信号を増幅しデジタルデータに変換すること
によって得られた計測値を基に、ソフトウェアによって
計測値の異常判断を行う(ステップS8)。ステップS
8において異常と判断されれば、計測部15は、充放電
制御部16に対して、電流停止の制御信号を発信する
(ステップS9)。制御信号を受信した充放電制御部1
6は、充放電部13に電流停止命令の制御信号を発信し
(ステップS10)、制御信号を受信した充放電部13
は充放電電流の入出力を停止させ(ステップS11)、
充放電動作を終了させる(ステップS5)。以上が電流
入出力停止シーケンスで行われる動作である。
【0023】(供給ライン遮断シーケンス)試供電池1
1より温度情報が、充放電部13より供試電池11の電
流値及び電圧値が計測信号として計測部15に供給され
ると(ステップS6)、計測部15はアナログデータと
して供給された計測信号を基にハードウェア回路による
異常判断を行う(ステップS7)。ステップS7におい
て異常と判断されると、計測部15は接点信号を制御管
理部17に発信する(ステップS2)。接点信号を受信
した制御管理部17では、所定時間経過後に遮断スイッ
チ14を開放し(ステップS12)、電流供給ラインを
遮断し(ステップS4)、充放電動作を終了させる(ス
テップS5)。以上が供給ライン遮断シーケンスで行わ
れる動作である。
【0024】このシーケンスにおいて、制御管理部17
で接点信号を受信し、遮断スイッチ14が開放されるま
での所定時間は、最低限として、充放電部13の充放電
電流の入出力の停止が完了するまでの時間が望ましい。
また、制御管理部17は、この所定時間を設定できる機
能を有してもよい。
【0025】このような実施の形態の電池充放電装置で
は、充放電部13、計測部15又は充放電制御部16で
自己の機能の異常を検知した場合は、強制的に電流供給
ラインを遮断し、供試電池11に起因する異常が発生し
た場合は、充放電制御部16を経由して充放電部13に
充放電電流の入出力を停止させる電流入出力停止シーケ
ンスを実施することにより、電池異常時に電流供給ライ
ンを遮断する必要がなくなり、遮断スイッチ14の接点
の摩耗を軽減できる。
【0026】また、供試電池11に起因する異常が発生
した場合、充放電制御部16を経由して充放電部13に
充放電電流の入出力を停止させる電流入出力停止シーケ
ンスと、所定時間後に制御管理部17が遮断スイッチ1
4を開放し、充放電電流の供給ラインを遮断する供給ラ
イン遮断シーケンスを並行して実行することにより、電
流入出力停止シーケンスが故障等により充放電電流の入
出力を停止できない場合でも確実に充放電電流を停止す
ることができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電池
充放電装置によれば、充放電動作において異常が検知さ
れた場合、その異常が電池の異常に起因する場合には充
放電実行部による充放電動作を停止し、その異常が充放
電実行部に起因する場合には充放電電流の電流経路に設
けられたリレーを遮断し充放電動作を停止することで、
電流経路のリレーの接点の摩耗を最小限に抑えて充放電
を停止させることができ、電池充放電装置の充放電に対
する信頼性の保持につながる。
【0028】また、充放電動作において異常が検知され
た場合、その異常が電池の異常に起因する場合には充放
電電流の電流経路に設けられたリレーを遮断することで
前記充放電動作を停止することにより、電池異常時の充
放電動作停止をより確実に行うことができる。すなわ
ち、充放電動作の制御系統の障害、信号線の断線など予
測不能の故障が原因で充放電電流の入出力の停止が行わ
れなかった場合も、並行して電流経路のリレーの遮断を
行うため、大電流による災害発生を確実に防ぐことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態で示される電池充放電
装置の構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態の異常発生時のワーク
フローである。
【符号の説明】
11 供試電池、12 恒温槽、13 充放電部、14
遮断スイッチ、15計測部、16 充放電制御部、1
7 制御管理部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 AA01 BA01 CC02 DA07 EA09 FA04 5H030 AA06 AS18 FF51 5H115 PI16 PI29 PU01 QN12 TI05 TI06 TI10 TR19 TZ03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充放電実行部によって対象となる電池に
    充放電動作を行い、充放電動作時に前記充放電実行部及
    び前記電池の異常を検知できる電池充放電装置におい
    て、 充放電動作において異常が検知された場合、その異常が
    電池の異常に起因する場合には前記充放電実行部による
    前記充放電動作を停止し、その異常が前記充放電実行部
    に起因する場合には充放電電流の電流経路に設けられた
    リレーを遮断することで前記充放電動作を停止すること
    を特徴とする電池充放電装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電池充放電装置におい
    て、 前記充放電動作において異常が検知された場合、その異
    常が電池の異常に起因する場合には、所定時間後に充放
    電電流の電流経路に設けられたリレーを遮断することで
    前記充放電動作を停止することを特徴とする電池充放電
    装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101023914B1 (ko) 2003-12-04 2011-03-22 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 충방전기 보정 및 실측 시스템
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