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公開番号2020171151
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201015
出願番号2019071670
出願日20190403
発明の名称電池パック
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人,個人
主分類H02J 7/02 20160101AFI20200918BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】各電池の電圧を均等化するためのスイッチが常時オンする故障が発生していることを判断する電池パックを提供する。
【解決手段】電池パック1は、互いに直列接続される第1及び第2の電池B1、B2と、第1の抵抗R1を含んでなる第1のフィルタF1と、第2の抵抗R2を含んでなる第2のフィルタF2と、互いに直列接続される第3の抵抗R4及び第1のスイッチSW1からなる第1の放電回路D1と、互いに直列接続される第4の抵抗R5及び第2のスイッチSW2からなる第2の放電回路D2と、第1のフィルタを介して入力される第1の電池の電圧と、第2のフィルタを介して入力される第2の電池の電圧とを均等化する制御部3と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
互いに直列接続される第1及び第2の電池と、
第1の抵抗を含んでなる第1のフィルタと、
第2の抵抗を含んでなる第2のフィルタと、
互いに直列接続される第3の抵抗及び第1のスイッチからなる第1の放電回路と、
互いに直列接続される第4の抵抗及び第2のスイッチからなる第2の放電回路と、
前記第1のスイッチをオンさせ、前記第2のスイッチをオフさせて前記第1の電池から前記第2及び第3の抵抗に電流が流れることで前記第1の電池を放電させる、または、前記第1のスイッチをオフさせ、前記第2のスイッチをオンさせて前記第2の電池から前記第4の抵抗に電流が流れることで前記第2の電池を放電させることにより、前記第1のフィルタを介して入力される前記第1の電池の電圧と、前記第2のフィルタを介して入力される前記第2の電池の電圧とを均等化する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1及び第2のスイッチをオフさせているときの前記第1の電池の電圧と、前記第1のスイッチをオンさせ、前記第2のスイッチをオフさせているときの前記第1の電池の電圧との差が第1の閾値以下である場合で、かつ、前記第1及び第2のスイッチをオフさせているときの前記第1の電池の電圧と前記第2の電池の電圧との差が第2の閾値以上である場合、前記第1のスイッチが常時オンである故障が発生していると判断する
ことを特徴とする電池パック。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
互いに直列接続される第1〜第3の電池と、
第1の抵抗を含んでなる第1のフィルタと、
第2の抵抗を含んでなる第2のフィルタと、
第3の抵抗を含んでなる第3のフィルタと、
互いに直列接続される第4の抵抗及び第1のスイッチからなる第1の放電回路と、
互いに直列接続される第5の抵抗及び第2のスイッチからなる第2の放電回路と、
互いに直列接続される第6の抵抗及び第3のスイッチからなる第3の放電回路と、
前記第1のスイッチをオンさせ、前記第2及び第3のスイッチをオフさせて前記第1の電池から前記第2及び第4の抵抗に電流が流れることで前記第1の電池を放電させる、または、前記第2のスイッチをオンさせ、前記第1及び第3のスイッチをオフさせて前記第2の電池から前記第3及び第5の抵抗に電流が流れることで前記第2の電池を放電させる、または、前記第3のスイッチをオンさせ、前記第1及び第2のスイッチをオフさせて前記第3の電池から前記第6の抵抗に電流が流れることで前記第3の電池を放電させることにより、前記第1のフィルタを介して入力される前記第1の電池の電圧と、前記第2のフィルタを介して入力される前記第2の電池の電圧と、前記第3のフィルタを介して入力される前記第3の電池の電圧とを均等化する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1〜第3のスイッチをオフさせているときの前記第2の電池の電圧と、前記第2のスイッチをオンさせ、前記第1及び第3のスイッチをオフさせているときの前記第2の電池の電圧との差が第3の閾値以下である場合で、かつ、前記第1〜第3のスイッチをオフさせているときの前記第1の電池の電圧と前記第2の電池の電圧との差が第4の閾値以上である場合、前記第2のスイッチが常時オンである故障が発生していると判断する
ことを特徴とする電池パック。
【請求項3】
互いに直列接続される第1及び第2の電池と、
第1の抵抗を含んでなる第1のフィルタと、
第2の抵抗を含んでなる第2のフィルタと、
互いに直列接続される第3の抵抗及び第1のスイッチからなる第1の放電回路と、
互いに直列接続される第4の抵抗及び第2のスイッチからなる第2の放電回路と、
前記第1のスイッチをオンさせ、前記第2のスイッチをオフさせて前記第1の電池から前記第2及び第3の抵抗に電流が流れることで前記第1の電池を放電させる、または、前記第1のスイッチをオフさせ、前記第2のスイッチをオンさせて前記第2の電池から前記第4の抵抗に電流が流れることで前記第2の電池を放電させることにより、前記第1のフィルタを介して入力される前記第1の電池の電圧と、前記第2のフィルタを介して入力される前記第2の電池の電圧とを均等化する制御部と、
前記第1及び第2の電池に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記第1及び第2のスイッチをオフさせているときに前記第1の電池の電圧の変化量が前記電流検出部により検出される電流による前記第1の電池の電圧降下量に基づいて決定される第5の閾値を超えたことを記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1及び第2のスイッチをオフさせているときの前記第1の電池の電圧と、前記第1のスイッチをオンさせ、前記第2のスイッチをオフさせているときの前記第1の電池の電圧との差が第1の閾値以下である場合で、かつ、前記記憶部に前記第1の電池の電圧の変化量が前記第5の閾値を超えたことが記憶されている場合、前記第1のスイッチが常時オンである故障が発生していると判断する
ことを特徴とする電池パック。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、互いに直列接続される複数の電池を備える電池パックに関する。
続きを表示(約 5,600 文字)【背景技術】
【0002】
電池パックとして、抵抗を含んでなるフィルタと、互いに直列接続される抵抗及びスイッチからなる放電回路とが各電池と制御部との間にそれぞれ接続され、各スイッチを選択的にオンさせることにより、制御部に入力される各電池の電圧を均等化するものがある。
【0003】
ところで、スイッチがオンしたとき、電池のプラス端子から放電回路の抵抗及び隣接する電池に対応するフィルタの抵抗を介して電池のマイナス端子に電流が流れると、フィルタの抵抗の電圧降下により制御部に入力される電圧が低下する。
【0004】
そこで、他の電池パックとして、スイッチをオンさせたときに制御部に入力される電圧と、スイッチをオフさせたときに制御部に入力される電圧との差が閾値以下である場合、スイッチが常時オンする故障またはスイッチが常時オフする故障が発生していると判断するものがある。
【0005】
関連する技術として、例えば、特許文献1がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2016−152720号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記他の電池パックでは、スイッチの故障が発生していることを判断することができるが、スイッチが常時オンする故障とスイッチが常時オフする故障のどちらの故障が発生しているのかを判断することができないという懸念がある。
【0008】
そこで、本発明の一側面に係る目的は、各電池の電圧を均等化するためのスイッチが常時オンする故障が発生していることを判断することが可能な電池パック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電池パックは、互いに直列接続される第1及び第2の電池と、第1の抵抗を含んでなる第1のフィルタと、第2の抵抗を含んでなる第2のフィルタと、互いに直列接続される第3の抵抗及び第1のスイッチからなる第1の放電回路と、互いに直列接続される第4の抵抗及び第2のスイッチからなる第2の放電回路と、第1のスイッチをオンさせ、第2のスイッチをオフさせて第1の電池から第2及び第3の抵抗に電流が流れることで第1の電池を放電させる、または、第1のスイッチをオフさせ、第2のスイッチをオンさせて第2の電池から第4の抵抗に電流が流れることで第2の電池を放電させることにより、第1のフィルタを介して入力される第1の電池の電圧と、第2のフィルタを介して入力される第2の電池の電圧とを均等化する制御部とを備える。
【0010】
制御部は、第1及び第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧と、第1のスイッチをオンさせ、第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧との差が第1の閾値以下である場合で、かつ、第1及び第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧と第2の電池の電圧との差が第2の閾値以上である場合、第1のスイッチが常時オンである故障が発生していると判断する。
【0011】
第2のスイッチがオフしたまま、第1のスイッチがオフからオンに切り替わると、第2の抵抗に電流が流れることで生じる電圧降下により制御部に入力される第1の電池の電圧が低くなるとともに、制御部に入力される第2の電池の電圧が高くなる。
【0012】
そのため、第1のスイッチが常時オンする故障または第1のスイッチが常時オフする故障が発生している場合、第1のスイッチをオフからオンに切り替えることができず、第2の抵抗による電圧降下が生じないため、第1及び第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧と、第1のスイッチをオンさせ、第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧とが互いに同じまたは略同じになる。また、第1のスイッチが常時オンする故障が発生している場合、第1のスイッチが常時オンする故障が発生していない場合に比べて、第1及び第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧と第2の電池の電圧との差が大きくなる。
【0013】
そこで、第1及び第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧と、第1のスイッチをオンさせ、第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧との差が第1の閾値以下である場合、第1のスイッチが常時オンする故障または第1のスイッチが常時オフする故障が発生していると判断することができ、さらに、第1及び第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧と第2の電池の電圧との差が第2の閾値以上である場合、第1のスイッチが常時オンである故障が発生していると判断することができる。
【0014】
また、本発明に係る一つの形態である電池パックは、互いに直列接続される第1〜第3の電池と、第1の抵抗を含んでなる第1のフィルタと、第2の抵抗を含んでなる第2のフィルタと、第3の抵抗を含んでなる第3のフィルタと、互いに直列接続される第4の抵抗及び第1のスイッチからなる第1の放電回路と、互いに直列接続される第5の抵抗及び第2のスイッチからなる第2の放電回路と、互いに直列接続される第6の抵抗及び第3のスイッチからなる第3の放電回路と、第1のスイッチをオンさせ、第2及び第3のスイッチをオフさせて第1の電池から第2及び第4の抵抗に電流が流れることで第1の電池を放電させる、または、第2のスイッチをオンさせ、第1及び第3のスイッチをオフさせて第2の電池から第3及び第5の抵抗に電流が流れることで第2の電池を放電させる、または、第3のスイッチをオンさせ、第1及び第2のスイッチをオフさせて第3の電池から第6の抵抗に電流が流れることで第3の電池を放電させることにより、第1のフィルタを介して入力される第1の電池の電圧と、第2のフィルタを介して入力される第2の電池の電圧と、第3のフィルタを介して入力される第3の電池の電圧とを均等化する制御部とを備える。
【0015】
制御部は、第1〜第3のスイッチをオフさせているときの第2の電池の電圧と、第2のスイッチをオンさせ、第1及び第3のスイッチをオフさせているときの第2の電池の電圧との差が第3の閾値以下である場合で、かつ、第1〜第3のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧と第2の電池の電圧との差が第4の閾値以上である場合、第2のスイッチが常時オンである故障が発生していると判断する。
【0016】
第1及び第3のスイッチがオフしたまま、第2のスイッチがオフからオンに切り替わると、第3の抵抗に電流が流れることで生じる電圧降下により制御部に入力される第2の電池の電圧が第1の電池の電圧に比べて低くなる。
【0017】
そのため、第2のスイッチが常時オンする故障または第2のスイッチが常時オフする故障が発生している場合、第2のスイッチをオフからオンに切り替えることができず、第3の抵抗による電圧降下が生じないため、第1〜第3のスイッチをオフさせているときの第2の電池の電圧と、第2のスイッチをオンさせ、第1及び第3のスイッチをオフさせているときの第2の電池の電圧とが互いに同じまたはほぼ同じになる。また、第2のスイッチが常時オンする故障が発生している場合、第2のスイッチが常時オンする故障が発生していない場合に比べて、第1〜第3のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧と第2の電池の電圧との差が大きくなる。
【0018】
そこで、第1〜第3のスイッチをオフさせているときの第2の電池の電圧と、第2のスイッチをオンさせ、第1及び第3のスイッチをオフさせているときの第2の電池の電圧との差が第3の閾値以下である場合、第2のスイッチが常時オンする故障または第2のスイッチが常時オフする故障が発生していると判断することができ、さらに、第1〜第3のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧と第2の電池の電圧との差が第4の閾値以上である場合、第2のスイッチが常時オンである故障が発生していると判断することができる。
【0019】
また、本発明に係る一つの形態である電池パックは、互いに直列接続される第1及び第2の電池と、第1の抵抗を含んでなる第1のフィルタと、第2の抵抗を含んでなる第2のフィルタと、互いに直列接続される第3の抵抗及び第1のスイッチからなる第1の放電回路と、互いに直列接続される第4の抵抗及び第2のスイッチからなる第2の放電回路と、第1のスイッチをオンさせ、第2のスイッチをオフさせて第1の電池から第2及び第3の抵抗に電流が流れることで第1の電池を放電させる、または、第1のスイッチをオフさせ、第2のスイッチをオンさせて第2の電池から第4の抵抗に電流が流れることで第2の電池を放電させることにより、第1のフィルタを介して入力される第1の電池の電圧と、第2のフィルタを介して入力される第2の電池の電圧とを均等化する制御部と、第1及び第2の電池に流れる電流を検出する電流検出部と、第1及び第2のスイッチをオフさせているときに第1の電池の電圧の変化量が電流検出部により検出される電流による第1の電池の電圧降下量に基づいて決定される第5の閾値を超えたことを記憶する記憶部とを備える。
【0020】
制御部は、第1及び第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧と、第1のスイッチをオンさせ、第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧との差が第1の閾値以下である場合で、かつ、記憶部に第1の電池の電圧の変化量が第5の閾値を超えたことが記憶されている場合、第1のスイッチが常時オンである故障が発生していると判断する。
【0021】
第2のスイッチがオフしたまま、第1のスイッチがオフからオンに切り替わると、第2の抵抗に電流が流れることで生じる電圧降下により制御部に入力される第1の電池の電圧が低くなるとともに、制御部に入力される第2の電池の電圧が高くなる。
【0022】
そのため、第1のスイッチが常時オンする故障または第1のスイッチが常時オフする故障が発生している場合、第1のスイッチをオフからオンに切り替えることができず、第2の抵抗による電圧降下が生じないため、第1及び第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧と、第1のスイッチをオンさせ、第2のスイッチをオフさせているときの第1の電池の電圧とが互いに同じまたはほぼ同じになる。
【0023】
また、第1及び第2のスイッチをオフさせているとき、第1のスイッチが常時オンする故障が発生すると、第1の電池の電圧の変化量が急峻に増加する。
【0024】
そのため、記憶部に、第1及び第2のスイッチをオフさせているときに第1の電池の電圧の変化量が第5の閾値を超えたことが記憶されている場合、第1のスイッチが常時オンである故障が発生していると判断することができる。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、互いに直列接続される複数の電池を備える電池パックにおいて、各電池の電圧を均等化するためのスイッチが常時オンする故障か発生していることを判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
実施形態の電池パックの一例を示す図である。
故障判断処理実行時の制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
故障判断処理実行時の制御部の動作の他の例を示すフローチャートである。
故障判断処理実行時の制御部の動作のさらに他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0027】
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、実施形態の電池パックの一例を示す図である。
【0028】
電池パック1は、互いに直列接続される電池B1〜B3と、フィルタF1〜F3と、放電回路D1〜D3と、電流検出部Siと、記憶部2と、制御部3とを備える。なお、電池B1〜B3を区別しない場合は、単に電池Bとする。また、フィルタF1〜F3を区別しない場合は、単にフィルタFとする。また、放電回路D1〜D3を区別しない場合は、単に放電回路Dとする。また、図1に示す電池パック1では、電池B、フィルタF、放電回路Dがそれぞれ3つ備えられているが、電池パック1に備えられる電池B、フィルタF、及び放電回路Dのそれぞれの数は2つまたは4つ以上でもよい。
【0029】
電池B1〜B3は、それぞれ、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池などにより構成される。また、電池パック1の外部の充電器Chまたは負荷Loから電池B1〜B3へ充電電流が流れると、電池B1〜B3が充電して電池B1〜B3のそれぞれの電圧が上昇する。また、電池B1〜B3から負荷Loへ放電電流が流れると、電池B1〜B3が放電して電池B1〜B3のそれぞれの電圧が低下する。
【0030】
フィルタF1は、抵抗R1及びコンデンサC1を含み、電池B1のプラス端子と制御部3の入力端子IN1との間に接続されている。すなわち、電池B1の電圧は、フィルタF1によりノイズ成分が低減されて制御部3の入力端子IN1、IN2に入力される。
(【0031】以降は省略されています)

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