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公開番号2021145421
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210924
出願番号2020041334
出願日20200310
発明の名称蓄電装置
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 7/00 20060101AFI20210827BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電池の状態を監視する制御部による電池の電力消費を抑える。
【解決手段】電池Bと、電池Bに直列接続された抵抗Rと、電池Bの状態を監視する通常モードと、通常モードよりも消費電力の少ない省電力モードとを切り替える制御部41と、抵抗Rの両端電圧が閾値以上になると、起動信号を出力するコンパレータComp1、Comp2とを備えて蓄電装置1を構成し、制御部41は、省電力モードのとき、起動信号が入力されると、省電力モードから通常モードへ切り替える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
電池と、
前記電池に直列接続された抵抗と、
前記電池の状態を監視する通常モードと、前記通常モードよりも消費電力の少ない省電力モードとを切り替える制御部と、
前記抵抗の両端電圧が閾値以上になると、起動信号を出力するコンパレータと、
を備え、
前記制御部は、前記省電力モードのとき、前記起動信号が入力されると、前記省電力モードから前記通常モードへ切り替える
ことを特徴とする蓄電装置。
続きを表示(約 570 文字)【請求項2】
請求項1に記載の蓄電装置であって、
前記制御部は、前記通常モードのとき、前記抵抗の両端電圧に基づいて前記電池に流れる電流を計測する
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の蓄電装置であって、
互いに並列接続される複数の前記電池を備え、
前記各電池は、それぞれ、前記抵抗が直列に接続され、
前記各抵抗と前記コンパレータは、それぞれ、ダイオードを介して接続される
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項4】
請求項1〜3の何れか1項に記載の蓄電装置であって、
前記制御部は、前記省電力モードのときで、かつ、前記起動信号が入力されていないとき、所定時間が経過すると、前記省電力モードから前記通常モードに切り替え、前記通常モードのとき、前記電池の電圧が所定電圧以下になると、前記電池から負荷に電力が供給されることを禁止する
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項5】
請求項1〜4の何れか1項に記載の蓄電装置であって、
前記制御部は、前記通常モードのとき、前記電池が使用されていないと判断すると、前記通常モードから前記省電力モードへ切り替える
ことを特徴とする蓄電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電池の状態を監視する蓄電装置に関する。
続きを表示(約 3,800 文字)【背景技術】
【0002】
蓄電装置として、電池の状態を監視する制御部を備えるものがある。関連する技術として、特許文献1がある。
【0003】
ところで、車両のイグニッションがオフしているときでも、ライトやヒータなどの電装品により車両に搭載される蓄電装置の電池の電力が消費されたり、外部の充電器により電池が充電されたりする可能性があるため、電池が過放電状態または過充電状態になるおそれがある。
【0004】
そのため、上記蓄電装置では、電池が過放電状態または過充電状態にならないように、電池の状態を常時監視する場合、制御部による電池の電力消費の増大が懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2015−197998号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の一側面に係る目的は、電池の状態を監視する制御部による電池の電力消費を抑えることが可能な蓄電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る一つの形態である蓄電装置は、電池と、電池に直列接続された抵抗と、電池の状態を監視する通常モードと、通常モードよりも消費電力の少ない省電力モードとを切り替える制御部と、抵抗の両端電圧が閾値以上になると、起動信号を出力するコンパレータとを備え、制御部が、省電力モードのとき、起動信号が入力されると、省電力モードから通常モードへ切り替える。
【0008】
これにより、電池に電流が流れることで抵抗の両端電圧が閾値以上になり電池の状態を監視する必要があるときのみ、制御部を通常モードで動作させることができるため、制御部を常時通常モードで動作させる場合に比べて、電池の消費電力を抑えることができる。
【0009】
また、制御部は、通常モードのとき、抵抗の両端電圧に基づいて電池に流れる電流を計測するように構成してもよい。
【0010】
これにより、電流を計測するための抵抗を、動作モードの切り替えのための抵抗に流用することができるため、電流を計測するための抵抗の他に、動作モード切り替えのための抵抗をさらに備える場合に比べて、蓄電装置の製造コストを低減することができる。
【0011】
また、本発明に係る一つの形態である蓄電装置において、互いに並列接続される複数の電池を備え、各電池は、それぞれ、抵抗が直列に接続され、各抵抗とコンパレータは、それぞれ、ダイオードを介して接続されるように構成してもよい。
【0012】
これにより、各電池のうちの1つの電池に電流が流れることで、その電池に接続される抵抗の両端電圧が閾値以上になる場合でも、省電力モードから通常モードへ切り替えることができる。
【0013】
また、制御部は、省電力モードのときで、かつ、起動信号が入力されていないとき、所定時間が経過すると、省電力モードから通常モードに切り替え、通常モードのとき、電池の電圧が所定電圧以下になると、電池から負荷に電力が供給されることを禁止するように構成してもよい。
【0014】
これにより、省電力モードのとき、電池から負荷に微弱な電流が流れたり電池が自然放電したりする場合に、電池が過放電状態になることを防止することができる。
【0015】
また、制御部は、通常モードのとき、電池が使用されていないと判断すると、通常モードから省電力モードへ切り替える。
【0016】
これにより、電池が使用されていないとき、省電力モードで制御部を動作させることができるため、電池が使用されているか否かに関わらず制御部を常時通常モードで動作させる場合に比べて、電池の消費電力を抑えることができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、電池の状態を監視する制御部による電池の電力消費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
第1実施形態の蓄電装置の一例を示す図である。
制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
第2実施形態の蓄電装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
【0020】
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の蓄電装置の一例を示す図である。
【0021】
図1に示す蓄電装置1は、電動フォークリフトなどの産業車両や電気自動車などの車両Veに搭載され、電池Bと、電流計2と、電圧計3と、スイッチSW1〜SW3と、電池制御ECU(Electronic Control Unit)4とを備える。
【0022】
車両Veは、蓄電装置1の他に、車両Veの走行用のモータMと、モータMを駆動するインバータ回路Invと、インバータ回路Invの動作を制御するとともに車両Veの外部に設けられる充電器Chと通信を行う車両ECU5とを備える。
【0023】
インバータ回路Invは、スイッチを備え、そのスイッチが繰り返しオン、オフすることにより、電池Bから供給される直流電力を交流電力に変換してモータMに供給する。また、インバータ回路Invは、スイッチが繰り返しオン、オフすることにより、モータMから供給される交流電力(回生電力)を直流電力に変換して電池Bに供給する。
【0024】
車両ECU5は、プロセッサや記憶部などを備えて構成され、インバータ回路Invのスイッチのオン、オフを制御する制御信号のデューティ比を変化させることにより、インバータ回路Invから電池Bに供給される電力または電池Bからインバータ回路Invに供給される電力を変化させる。車両ECU5の機能を電池制御ECU4の機能に含ませて電池制御ECU4と車両ECU5とを統合し、その統合後の電池制御ECU4を蓄電装置1または車両Veに設けてもよい。
【0025】
電池Bは、1つ以上のリチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの二次電池により構成される。電池Bのプラス端子は、インバータ回路Invのプラス入力端子に接続されている。電池Bのマイナス端子は、電流計2及びスイッチSW1、SW2を介してインバータ回路Invのマイナス入力端子に接続されている。また、充電器Chが充電ケーブルなどを介して車両Veに接続されているとき、電池Bのプラス端子が充電器Chのプラス端子に接続され、電池Bのマイナス端子が電流計2及びスイッチSW1、SW3を介して充電器Chのマイナス端子に接続される。
【0026】
電流計2は、電池Bに直列接続される抵抗(シャント抵抗)Rと、抵抗Rの両端電圧を増幅して電池制御ECU4に出力する増幅器Amp(例えば、オペアンプ)とを備える。電池制御ECU4は、増幅器Ampから出力される電圧に基づいて電池Bに流れる電流を計測する。なお、電池制御ECU4が抵抗Rの両端電圧に基づいて電池Bに流れる電流を計測することができれば、電流計2の構成は図1に示す電流計2の構成に限定されない。
【0027】
電圧計3は、分圧抵抗やIC(Integrated Circuit)などにより構成され、電池Bの両端電圧に応じた電圧を検出して電池制御ECU4に出力する。電池制御ECU4は、電圧計3から出力される電圧に基づいて電池Bの両端電圧を計測する。
【0028】
スイッチSW1〜SW3は、それぞれ、半導体スイッチ(例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor))または電磁式リレーなどにより構成される。なお、スイッチSW1〜SW3は、電池Bのプラス端子側に接続されていてもよい。
【0029】
スイッチSW1、SW2が導通し、スイッチSW3が遮断すると、インバータ回路Invから電池Bに電力を供給することが可能な状態になるとともに、電池Bからインバータ回路Invに電力を供給することが可能な状態になる。また、充電器Chが車両Veに接続されているとき、スイッチSW1、SW3が導通し、スイッチSW2が遮断すると、充電器Chから電池Bに電力が供給することが可能な状態になる。インバータ回路Invまたは充電器Chから電池Bに電力が供給されると、電池Bが充電され電池Bの充電率(電池Bの満充電容量に対する電池Bの容量の割合)及び電圧が増加し、電池Bからインバータ回路Invに電力が供給されると、電池Bが放電され電池Bの充電率及び電圧が減少する。
【0030】
電池制御ECU4は、コンパレータComp1と、コンパレータComp2と、制御部41とを備える。
(【0031】以降は省略されています)

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