[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2012026537A1 - 電源装置 - Google Patents

電源装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012026537A1
WO2012026537A1 PCT/JP2011/069205 JP2011069205W WO2012026537A1 WO 2012026537 A1 WO2012026537 A1 WO 2012026537A1 JP 2011069205 W JP2011069205 W JP 2011069205W WO 2012026537 A1 WO2012026537 A1 WO 2012026537A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
pack
power supply
supply device
protection
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/069205
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
山口　昌男
貴功 原田
Original Assignee
三洋電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三洋電機株式会社 filed Critical 三洋電機株式会社
Priority to US13/816,987 priority Critical patent/US9837811B2/en
Priority to EP11820000.5A priority patent/EP2610993A1/en
Priority to CN201180030156.9A priority patent/CN102959824B/zh
Publication of WO2012026537A1 publication Critical patent/WO2012026537A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/20—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage
    • H02H3/207—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage also responsive to under-voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention mainly relates to a power supply apparatus including a large capacity battery group in which both an output voltage and an output current are increased.
  • the power supply device that increases both the output voltage and the output current increases the voltage by connecting a large number of battery cells in series.
  • the inventors of the present invention have previously developed a power supply device in which a battery pack in which battery cells are modularized or unitized and a plurality of the battery packs can be connected in parallel (Patent Document 1).
  • Such a power supply device incorporates a protection circuit for protecting the battery cell from overcharge, overdischarge, and the like.
  • the protection circuit indicates that the charge / discharge current flowing through the battery pack has exceeded a predetermined threshold value, or that the cell voltage of the battery cells constituting the battery pack has exceeded a predetermined upper threshold value or has fallen below a lower threshold value.
  • the battery pack is protected by detecting it, determining that it is abnormal, and opening the breaker.
  • each module has a built-in protection circuit, so the protection circuit is redundant and wasted, cost and space. Becomes redundant.
  • each protection circuit functions independently, when many modules are used in combination, the results of abnormality determination may be inconsistent or conflict with each other. It was a problem.
  • a main object of the present invention is to provide a power supply apparatus that can operate a battery protection circuit with high reliability in a power supply apparatus constructed by combining a plurality of modules.
  • one or more battery packs 20 in which a plurality of secondary battery cells 31 are connected in series and / or in parallel, and the battery pack 20 and a protection unit 2 that can be electrically connected to each battery pack.
  • Each battery pack 20 is charged with power supplied from an external charging power supply CP, and the power stored in each battery pack 20 is externally supplied.
  • a power supply apparatus capable of output, wherein the battery pack 20 sends a pack abnormality signal to another battery pack 20 or the protection unit 2 when an abnormality occurs, and a pack abnormality output terminal DA; DO; DI
  • the protection unit 2 includes a protection-side input / output terminal HI for connection to the pack abnormality output terminal DA; DO; DI, and a protection circuit capable of interrupting the current of the battery pack 20.
  • the pack abnormality signal is output from the pack abnormality output terminal DA; DO; DI of the battery pack 20 to the protection side input / output terminal HI of the protection unit 2.
  • the protection unit 2 can be configured to cut off the current by the protection circuit when detecting the pack abnormality signal.
  • a plurality of battery packs can be protected by a protection circuit built in one protection unit, and the configuration can be simplified without the need to provide a protection circuit for each battery pack.
  • multiple protection circuits can be centralized and managed centrally with a protection unit, conflicts and false detections between multiple protection circuits can be avoided, and control is simpler and less malfunctioning. Reliability and stability Excellent battery protection.
  • the said battery pack 20 and the protection unit 2 are connected via the common output line OL,
  • the said protection circuit is with respect to the said output line OL.
  • the said battery pack 20 is connected in parallel with each battery block 30, the battery block 30 formed by connecting the some battery cell 31 in parallel, and each battery A battery monitoring circuit 33 for detecting the cell voltage of the cell 31; a pack control circuit 39 for controlling the output current of the battery block 30 connected to the battery monitoring circuit 33; and the battery block 30 connected in series; A current fuse 32 that cuts off the current when a current of a predetermined value or more is energized, and when the battery monitoring circuit 33 detects that any one of the battery cells 31 has a voltage equal to or higher than a predetermined cell voltage threshold,
  • the pack control circuit 39 can output the pack abnormality signal from a pack abnormality output terminal DA; DO; DI.
  • the battery pack 20 further includes the second battery monitoring circuit 33B, and the battery monitoring circuit 33 cuts off the current at the first cell voltage threshold.
  • the second battery monitoring circuit 33B can be configured to cut off the current at a second cell voltage threshold higher than the first cell voltage threshold.
  • a plurality of the battery packs 20 are connected in parallel to each other, and the protection unit 2 can be connected in parallel to the battery pack 20.
  • the protection circuit can include a charge cutoff switch CSSW that cuts off the charge current and a discharge cutoff switch DSSW that cuts off the discharge current.
  • the protection unit 2 further includes charging means for charging the battery pack 20 with electric power supplied from an external charging power supply CP. Can do. Thereby, there is no need to provide a charging means for each battery pack for each battery pack, and there is an advantage that the charging means for the protection unit can be concentrated.
  • the battery pack 20 can have no charging means.
  • a charging means can be abbreviate
  • the charging power supply CP can be a solar battery panel.
  • the power supply device which can charge a secondary battery cell with the energy generated with the solar cell panel can be constructed.
  • communication between the battery packs 20 can be performed with RS-485.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a power supply system using a power supply device according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the battery pack of FIG. It is a block diagram which shows the protection unit provided with the preliminary charging circuit which concerns on a modification. It is a block diagram which shows the battery pack which concerns on a comparative example. It is a block diagram which shows the example of the power supply device which concerns on a modification. It is a block diagram which shows the example which constructed
  • each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
  • the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.
  • FIG. 1 and 2 show a power supply device 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of a power supply system using the power supply device 100
  • FIG. 2 is a block diagram of the battery pack 20 of FIG.
  • the power supply system shown in these drawings includes a power supply device 100, a load LD, a charging power supply CP, and a system controller 5.
  • the power supply device 100 drives the load LD after being charged by the charging power supply CP. For this reason, the power supply apparatus 100 is provided with the equalization mode for equalization of the charge mode and discharge mode, and the battery unit mentioned later.
  • the system controller 5 performs data communication with the power supply apparatus 100 and controls the entire operation.
  • the power supply device 100 includes one or more battery packs 20 and a protection unit 2.
  • the protection unit 2 includes a battery pack connection switch BPSW that switches connection / disconnection to / from the battery pack 20, a power connection switch PSSW that switches connection / disconnection to the charging power source CP, the battery pack connection switch BPSW, A protection control circuit 3 is provided that switches ON / OFF of the connection switch PSSW and is also electrically connected to the output-side power converter 8.
  • semiconductor switching elements such as FETs and IGBTs can be used.
  • FIG. 2 only one battery pack 20 is shown, but it goes without saying that a plurality of battery packs 20 can be connected to the protection unit 2 in a state of being connected in series and / or in parallel. None (see FIGS. 3 and 6).
  • the battery pack 20 is connected from the charging power supply CP by turning on the battery pack connection switch BPSW (corresponding to CSSW and DSSW in FIG. 2) and the power connection switch PSSW (corresponding to CS in FIG. 2) of FIG. Is charged.
  • the battery pack connection switch BPSW corresponding to CSSW and DSSW in FIG. 2
  • the power connection switch PSSW corresponding to CS in FIG. 2 of FIG. Is charged.
  • the discharge mode the power of the battery pack 20 is supplied to the load LD while the power connection switch PSSW is turned off to disconnect the charging power source CP or the power connection switch PSSW is turned on.
  • the protection control circuit 3 of the protection unit 2 appropriately switches between the charge mode and the discharge mode through communication or I / O connection with the output power converter 8 on the load LD side.
  • the mode is switched from the discharge mode to the charge mode. Further, when the remaining capacity of the battery pack 20 becomes equal to or greater than the upper limit threshold, the charging mode is stopped and switched to the discharging mode.
  • the load LD and the charging power source CP are connected to the power supply device 100 via a discharging switch and a charging switch, respectively. ON / OFF of the discharge switch and the charge switch is switched by the protection control circuit 3 of the protection unit 2. Moreover, you may comprise so that the electric power supply of load LD and the charge to the power supply device 100 can be performed simultaneously as needed. (Load LD)
  • the load LD driven by the power supply device 100 is connected to the power supply device 100 via the output-side power converter 8.
  • the output-side power converter 8 is a DC / AC converter that converts DC power supplied from the battery pack 20 into AC power. Needless to say, a DC / DC converter can be used instead of the DC / AC converter when a load capable of direct current drive is connected.
  • an external commercial power supply AC can be connected to the load LD so that the battery pack 20 can be switched to the commercial power supply AC when the power of the battery pack 20 is insufficient.
  • a commercial power source switch AS is provided, and when the power reduction of the battery pack 20 is detected, for example, the protection control circuit 3 changes the commercial power source switch AS from the battery pack 20 side to the commercial power source AC side. Switch.
  • a commercial power source a power source such as AC 100V or 200V can be used. (Charging power supply CP)
  • the charging power supply CP is connected to the battery pack 20 via a power supply connection switch PSSW (corresponding to CS in FIG. 2) of the protection unit 2.
  • the protection control circuit 3 switches the power connection switch PSSW to ON to charge the battery pack 20 with the charging power source CP.
  • the protection control circuit 3 switches the power connection switch PSSW to OFF.
  • the charging power source CP a natural energy generator using a natural energy such as a solar battery panel, a wind power generator, a tidal power generator, or a geothermal power generator, or a power generator such as a fuel cell or a gas generator can be used. .
  • a solar cell panel is used as a power generator.
  • a commercial power supply AC can be added for backup. As a result, the battery pack 20 can be charged using the commercial power supply AC when the power obtained by the power generator is insufficient or in an emergency.
  • an input-side power converter 7 that converts supplied power into power suitable for charging the battery pack 20 is provided between the charging power supply CP and the power supply apparatus 100.
  • a DC / DC converter is connected between a solar cell panel that is a power generator and a power supply device 100.
  • An AC / DC converter that converts AC 100V into DC is connected between the commercial power supply AC and the power supply device 100.
  • These input-side power converters 7 can charge the battery pack 20 with appropriate power. Needless to say, in order to reduce the loss due to voltage conversion or the like via the input side power converter 7, it is possible to use pulse charging using a switching element. (Block diagram of battery pack 20)
  • the battery pack 20 includes a battery body in which a plurality of battery cells 31 are connected in series and in parallel, a current fuse 32 connected in series with the battery body, a battery monitoring circuit 33, and a pack current detection.
  • a circuit 3737 and a pack control circuit 39 are provided.
  • the pack control circuit 39 is composed of a microcomputer (ASIC, PGA, etc.).
  • the driving power for the pack control circuit 39 is supplied by converting the power from the battery body via the regulator 38. Further, in the battery pack 20, as shown in FIG.
  • an SCP (Self-Control Protector) 32P is added which energizes the resistor and overheats it by a pack abnormality signal from a second battery monitoring circuit 33B described later to blow the fuse. You can also When using SCP32P, it is desirable to limit the number of battery packs 20 in series as shown in FIG.
  • the battery pack 20 is stored in a pack case.
  • a pack case a 19-inch case used for a server backup power source or the like can be used.
  • a server rack or the like can be used, and versatility can be improved.
  • the current fuse 32 protects the battery pack 20 by physically interrupting the circuit due to overcurrent.
  • the battery monitoring circuit 33 detects the voltage of the battery block 30 and sends it to the pack control circuit 39.
  • the pack control circuit 39 protects the battery cell 31 from overcharging by detecting overcharging of the battery pack 20 in the charging mode and limiting the charging current. Moreover, the battery cell 31 is protected from overdischarge by detecting overdischarge of the battery pack 20 in the discharge mode and limiting the discharge current. (Pack control circuit 39)
  • the pack input / output terminal DI and the child-side pack connection terminal DO are connected to the pack control circuit 39 via an isolator.
  • the pack abnormality output terminal DA is connected to the pack control circuit 39 via a photocoupler or the like. Thereby, each signal terminal is insulated from the outside. Details of each terminal will be described later. (Pack current detection circuit 37)
  • the pack current detection circuit 37 detects the charge / discharge current of the battery pack 20 and sends it to the pack control circuit 39. For example, the pack current is detected from the voltage across the current detection resistor connected in series with the battery pack 20. (Battery monitoring circuit 33)
  • the battery monitoring circuit 33 is connected to a temperature sensor 29 that detects the temperature of the battery cell 31 and a voltage sensor that detects a block voltage of the battery block 30.
  • a thermistor or the like can be used for the temperature sensor 29.
  • the battery monitoring circuit 33 detects overcharge and overdischarge of the battery block 30 based on the temperature of the battery cell 31 and the cell voltage or block voltage of the battery cell 31.
  • the pack control circuit 39 outputs a pack abnormality signal from the pack abnormality output terminal DA.
  • the protection control circuit 3 opens a charge cut-off switch CSSW or a discharge cut-off switch DSSW, which will be described later, and cuts off the charge / discharge current of the battery pack 20.
  • a protection IC or the like can be used for the battery monitoring circuit 33.
  • the second battery monitoring circuit 33B in addition to the battery monitoring circuit 33.
  • the battery monitoring circuit 33 cuts off the current at the first cell voltage threshold (for example, 4.15 V / cell).
  • the second battery monitoring circuit 33B cuts off the current at a second cell voltage threshold (for example, 4.3 V / cell) higher than the first cell voltage threshold.
  • the second battery monitoring circuit 33B is configured to output a pack abnormality signal from the pack abnormality output terminal DA directly via the photocoupler, not via the pack control circuit 39. Then, by such a pack abnormality signal, the protection unit 2 sets the breaker switch BRSW and / or the charge cutoff switch CSSW to the cutoff state without going through the protection control circuit 3.
  • a protection IC or the like can also be used for the second battery monitoring circuit 33B.
  • a switch can be arranged so that only the battery pack in which an abnormality has occurred or the battery unit including the battery pack is disconnected from the power supply device.
  • a plurality of battery blocks 30 each having a plurality of battery cells 31 connected in parallel are connected in series.
  • the battery block can be connected only in parallel without connecting a plurality of battery cells in series.
  • 312 battery cells 31 are connected to the battery pack. 20 is used.
  • the battery pack 20 is used at a rated voltage of 50V and a rated current of 30A. In the battery unit shown in FIG. 6 to be described later, when five battery packs 20 are connected in series to form one battery unit 10, a total of 1560 battery cells 31 are used per battery unit.
  • a rated voltage of 250 V and a rated current of 30 A are realized.
  • a plurality of these battery units 10 are connected in parallel to constitute a power supply device 100 with excellent reliability.
  • the total number of batteries to be used that is, the capacity of the battery group, can be set according to the application, for example, 1 KVA to 100 KVA. (Battery cell 31)
  • the battery cell 31 can be of a type using a square or cylindrical battery cell extending in one direction or a rectangular outer can.
  • a secondary battery such as a lithium ion secondary battery, a nickel hydride battery, or a nickel cadmium battery can be suitably used.
  • a lithium ion secondary battery is desirable. Since the lithium ion secondary battery has a high volume density, it is suitable for reducing the size and weight of the battery pack 20. Also, the lithium ion secondary battery has a wider chargeable / dischargeable temperature range than lead-acid batteries and nickel metal hydride batteries, and can be charged and discharged efficiently.
  • the size of the battery cell 31 is preferably a standardized size such as 18650 type (cylindrical shape having a diameter of 18 mm and a height of 65 mm) or 17670 type. Moreover, it can also be set as a commercially available AA battery, a AAA battery, etc. In this example, a cylindrical battery is used, but it goes without saying that a rectangular battery may be used.
  • an iron phosphate-based material for the positive electrode material of the battery cell 31.
  • safety can be improved, temperature dependence of charging / discharging can be suppressed, and since relatively high charging / discharging efficiency can be maintained even at low temperatures, charging / discharging can be efficiently performed even in winter.
  • the positive electrode of the lithium ion secondary battery can be a three-component positive electrode.
  • a mixture of Li—Ni—Mn—Co composite oxide and lithium cobalt oxide is used for the positive electrode instead of the conventional lithium cobalt oxide. Since this lithium ion secondary battery uses Ni—Mn—Co composed of three components in addition to lithium for the positive electrode, it is charged with high voltage and has high thermal stability, and the maximum charging voltage is 4.3V. You can increase the capacity.
  • the voltage during charging is set to a voltage that is intentionally lower than the voltage determined to be fully charged in the battery cell 31 to be used.
  • a voltage that is intentionally lower than the voltage determined to be fully charged in the battery cell 31 is used.
  • the rated voltage as the nominal voltage of the battery pack (battery block) comprising the battery cells 31 (in the case of a lithium ion secondary battery, a voltage value obtained by multiplying approximately 3.7 to 4.0 V / cell by the number of series) Is preferably selected to be lower than the maximum output operating voltage V op of the solar cell panel that is the charging power source CP. More preferably, it is 70 to 90% of V op . This is because the operating voltage of the solar battery panel is affected by the voltage of the battery pack, and the charging power is reduced at a voltage away from V op . Furthermore, the voltage of the solar cell panel is higher than the depth of discharge of the battery pack.
  • the protection unit 2 includes a protection-side input / output terminal HI for connection to the pack abnormality output terminals DA, DO, DI, a protection circuit capable of interrupting the current of the battery pack 20, and a charging switch CS.
  • the charging switch CS is controlled when charging the battery pack 20 with the charging power source CP in the charging mode.
  • the charge switch CS is controlled to be turned off. These are ON / OFF controlled by the protection control circuit 3 of the protection unit 2.
  • the charge switch CS is composed of a semiconductor switching element such as an FET.
  • the configuration on the battery pack side can be simplified.
  • the advantage of simplification of such a circuit configuration increases as the number of battery packs connected increases.
  • the discharge switch controlled when driving the load LD with the battery pack 20 in the discharge mode is installed on the load LD side. Both the charge FET and the discharge FET of the protection circuit are switched OFF only when there is an abnormality, and are kept ON except when there is an abnormality.
  • the protection control circuit detects that a pack abnormality signal is output from the pack abnormality output terminals DA and DI of the battery pack 20 to the protection input / output terminal HI of the protection unit 2 when an abnormality occurs in the battery pack 20.
  • the switch cuts off the current.
  • a charge cutoff switch CSSW that is opened when there is an abnormality in the charge mode and a discharge cutoff switch DSSW that is opened when there is an abnormality in the discharge mode are connected in series.
  • the charge cut-off switch CSSW and the discharge cut-off switch DSSW are also constituted by semiconductor switching elements such as FETs.
  • a breaker switch BRSW can be installed in the current path.
  • the breaker switch BRSW has a mechanism that is opened when an abnormal signal is input.
  • a circuit protector STP20 series (trade name) manufactured by Nippon Thermo Co., Ltd. can be used.
  • the second battery monitoring circuit 33B is configured to output a pack abnormality signal from the pack abnormality output terminal DA directly via the photocoupler, not via the pack control circuit 39. Then, by such a pack abnormality signal, the protection unit 2 sets the breaker switch BRSW and / or the charge cutoff switch CSSW to the cutoff state without going through the protection control circuit 3. (Preliminary charging circuit 73)
  • the protection unit may further include a preliminary charging circuit as a protection circuit.
  • a preliminary charging circuit as a protection circuit.
  • the protection unit 2B is provided with a preliminary charging circuit 73 as well as a semiconductor switch and the like.
  • the preliminary charging circuit 73 performs preliminary charging in a state where the current value is lowered instead of normal charging.
  • the preliminary charging circuit 73 includes a resistor 75 for reducing the charging current and a preliminary charging switch 74 controlled by an on / off signal from the port PCH according to an instruction from the protection control circuit 3.
  • a semiconductor switching element such as an FET can be suitably used for the precharge switch 74.
  • the protection control circuit 3 issues an off signal from the port CH to turn off the charge cutoff switch CSSW, and the port PCH Further, an on signal is issued to turn on the charge cut-off FET 74CS which is the precharge switch 74.
  • the protection control circuit 3 turns off the preliminary charging switch 74, The charging switch CS is turned on to perform normal charging. If the battery voltage is less than a predetermined value (for example, 3.0 V / cell) within a predetermined time (for example, 90 minutes) from the start of charging, it is determined that the battery cell 31 has deteriorated and cannot be charged normally. Then, an abnormal signal is output to stop charging. The result of such abnormality determination is appropriately transmitted to the charging power supply CP side by communication processing.
  • a predetermined value for example, 3.0 V / cell
  • a predetermined time for example, 90 minutes
  • Such a preliminary charging circuit 73 is not only charged but also discharged, the discharge cutoff switch DSSW is turned off, the discharge cutoff FET 74DS of the preliminary charging circuit 73 is turned on, and the resistor 75 is turned on.
  • the inrush current to the load can be reduced or the discharge can be appropriately performed to the load.
  • the protection circuits can be managed collectively. This not only simplifies the battery pack, but also provides an advantage of avoiding the risk of different determinations by centrally performing the determination process for operating the protection circuit with the protection unit outside the battery pack. That is, inconsistency of determination results among a plurality of protection circuits, malfunctions caused by the determination results, and the like are avoided, and battery protection that is simpler in terms of control and excellent in reliability and stability is realized. In particular, this merit increases as the number of battery packs to be connected increases.
  • a battery pack 920 according to a comparative example is shown in FIG.
  • Each of the battery packs 920 shown in this figure includes a protection circuit 910 that protects the battery cells 31 from overcharge and overdischarge.
  • the protection circuit 910 includes a charge cutoff FET 913 and a discharge cutoff FET 912. ON / OFF control of these FETs 912 and 913 is performed by the FET driver 911.
  • the FET driver 911 is controlled by a protection control circuit 915.
  • the protection control circuit 915 controls ON / OFF of the FETs 912 and 913 based on the detection result from the cell control circuit 916 provided for each battery cell 31 to protect the battery cell.
  • Each cell control circuit 916 includes a battery monitoring circuit 33 (in accordance with the present invention) for individually monitoring battery cells 31 connected in parallel to each other (the battery cells 31 may be connected in a state where battery cells are appropriately connected in series and parallel).
  • the detection results of the second battery monitoring circuit 33B (corresponding to the second battery monitoring circuit 33B of the embodiment of the present invention) are collected individually and are sent to the protection control circuit 915. Send it out. Further, when the protection control circuit 915 detects that an abnormality has occurred in any of the battery cells, the FET 912 and 913 are turned off to interrupt the current, and an abnormality signal is sent to the external system controller 5 or the like.
  • the battery pack 920 having this configuration, it is necessary to provide an FET or a drive circuit thereof as a protection circuit for each battery pack, which complicates the circuit. In particular, as the number of battery cells and battery packs to be used increases, the configuration and cost are disadvantageous.
  • the protection circuit is externally shared, and an abnormal signal can be exchanged with each battery pack by communication using RS-485 or the like. Unified and centralized management is possible, which is advantageous in terms of ease of management and control and reliability.
  • the discharge switch DS is provided on the load LD side and the charge switch CS is provided on the protection unit 2 side.
  • the configuration is not limited to this.
  • the charge switch can be omitted from the protection unit, or a charge / discharge switch can be provided on the battery pack side.
  • FIG. 5 shows an example of a power supply apparatus 200 in which not only the discharge switch DS but also the charge switch CS is externally attached.
  • control of the charge switch CS and the discharge switch DS is performed by a system controller.
  • the structure and control by the side of a protection unit can be simplified, and the advantage that charge / discharge can be managed centrally by the system controller side is acquired.
  • a charge switch may be provided on each battery pack 20 side.
  • the charging current is controlled by ON / OFF control of a charging switch provided in each battery pack 20.
  • a discharge switch can be provided in each battery pack instead of or in addition to the charge switch.
  • the control of the discharge current is important from the viewpoint of preventing overdischarge, and a large current greater than or equal to the charging current may be applied, so that it is important for protecting the battery cell.
  • FIG. 6 shows an example in which the power supply device 300 is constructed using a plurality of battery packs 20.
  • a plurality of battery packs 20 are connected in series to construct a battery unit 10, and the plurality of battery units 10 are connected in parallel.
  • three battery packs 20 are connected in series to constitute a battery unit 10, and further two battery units 10 are connected to constitute a battery module 1.
  • the battery unit 10 is configured by connecting a plurality of battery packs 20. Each battery unit 10 is connected to an output line OL. In the example of FIG. 6, the same battery units 10A and 10B are used. Moreover, although the two battery units 10 are used in the example of a figure, it cannot be overemphasized that three or more battery units can also be used.
  • the battery unit 10 to which a plurality of battery packs 20 are connected causes any one of the battery packs 20 to function as a parent pack, and manages the other battery pack 20 as a child pack with the parent pack.
  • the parent pack monitors the status of the child pack and reports it to the protection control circuit 3.
  • the parent pack and the child pack are configured by the same battery pack 20. That is, the battery pack 20 is shared, and the manufacturing cost is reduced by functioning as a parent pack or a child pack depending on the connection form.
  • the battery pack 20 connected to the bottom of each battery unit 10 is a parent pack
  • the other battery pack 20 is a child pack.
  • the battery pack 20 includes a pack input / output terminal DI, a pack abnormality output terminal DA, and a child-side pack connection terminal DO as signal terminals of the pack control circuit 39.
  • the pack input / output terminal DI is a terminal for inputting / outputting a signal from another pack battery or the protection control circuit 3, and the child side pack connection terminal DO is connected to another pack battery or the protection control circuit 3 which is a child pack. It is a terminal for inputting and outputting signals.
  • the pack abnormality output terminal DA is a terminal for outputting the abnormality of the battery pack to the outside. In the example of FIG. 6, the pack abnormality output terminal DA is connected to the OR circuit 4.
  • Such pack input / output terminal DI and child side pack connection terminal DO also function as pack abnormality output terminals by communication as well as pack abnormality output terminal DA.
  • the battery pack 20 includes a positive electrode terminal and a negative electrode terminal as pack output terminals connecting the battery cells 31 to each other. Between the battery packs 20, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are connected, and the battery packs 20 are connected in series to increase the output voltage.
  • Each battery unit 10 in FIG. 6 includes one parent pack and a plurality of child packs.
  • the parent pack and the child pack are connected in a daisy chain.
  • the child side pack connection terminal DO of the previous stage is connected to the pack input terminal DI of the battery pack 20 of the next stage.
  • the pack input / output terminal DI of the parent pack is connected to the output of the protection control circuit 3.
  • the child side pack connection terminal DO of the child pack at the last stage is not connected anywhere and is opened.
  • a termination connector indicating a line termination position such as a terminator (termination resistor) may be connected to the child-side pack connection terminal DO of the last-stage child pack. Needless to say, it is good.
  • the pack input / output terminal DI and the slave pack connection terminal DO are two signal lines, and exchange data with the protection control circuit 3 by data communication.
  • data communication for example, packet communication specifying a transmission destination can be used.
  • Each battery pack 20 is given a unique ID number in advance, and a data packet to be packet-communicated includes an ID number of a destination battery pack and an instruction for the battery pack. This makes it possible to perform individual data communication for each battery pack on a common communication line.
  • a method of assigning a unique ID number to each battery pack for example, a method in which the protection control circuit automatically assigns an ID according to the connection form of the battery pack, or manual operation with a dip switch or the like for each battery pack A method for individually setting an ID number can be used as appropriate.
  • the parent pack uses the communication method such as RS-485 (for example, the communication method using the relationship between the master and slave), and the battery information (battery voltage, temperature, abnormality information, etc.) of each child pack ) Can be obtained.
  • RS-485 for example, the communication method using the relationship between the master and slave
  • battery information battery voltage, temperature, abnormality information, etc.
  • each battery unit 10 has one parent pack and four child packs (only three are shown in the figure in the vertical direction and two are not shown). And a total of five battery packs 20 are connected to form one battery unit 10.
  • the signal terminals between the battery packs 20 are connected via a detachable connector or the like. Thereby, connection and replacement work of the battery pack 20 can be facilitated, which is advantageous during maintenance.
  • the pack abnormality output terminal DA is connected to the OR circuit 4 respectively.
  • the OR circuit 4 is provided for each battery unit 10. Therefore, each OR circuit 4 is connected to one parent pack and four child packs in each battery unit 10.
  • a stop signal abnormal signal
  • each OR circuit 4 cuts off the current as described in the section of the protection circuit.
  • Such abnormalities include overcharge and overdischarge abnormalities.
  • the protection control circuit 3 notifies the user of replacement of the battery pack upon occurrence of an abnormality, and prompts the user to replace the battery pack in which the problem has occurred. The user can restore the power supply system by replacing only the corresponding battery pack. In this configuration, only the battery pack in which the problem has occurred can be replaced to reduce the repair cost, and the replacement work can be simplified by attaching / detaching the connector, so that the maintenance workability can be improved.
  • the battery monitoring circuit 33 outputs the AD converted battery voltage value and the like to the pack control circuit 39.
  • Each pack control circuit 39 determines overdischarge, overcharge, etc. from the battery voltage value, and if there is an abnormality such as overdischarge, overcharge, etc., information on the abnormality is transmitted from the child pack to the parent pack. Is done. Further, the battery voltage value of each battery pack is transmitted from the child pack to the parent pack as information.
  • the pack control circuit 39 of the parent pack communicates with the protection control circuit 3 if the child pack or the parent pack is abnormal. Then, a parallel connection switch (not shown) provided in the output line OL is turned off from the protection control circuit 3 via the OR circuit 4.
  • the pack control circuit 39 of the parent pack obtains the battery voltage values of the child pack and the parent pack, and the pack control circuit 39 of the parent pack adds up and communicates the total value to the protection control circuit 3. (Protection control circuit 3)
  • the protection control circuit 3 of the protection unit 2 is connected to each battery unit 10 and the OR circuit 4 and controls them.
  • the power supply device 300 shown in FIG. 6 connects two battery units 10A and 10B in parallel, drives the load LD under the control of the protection control circuit 3, and charges each battery unit 10 with the charging power source CP. .
  • the protection control circuit 3 switches ON / OFF of the switches according to the discharge mode and the charge mode. Further, the protection control circuit 3 receives an abnormal signal from the battery unit 10 via the pack input / output terminal DI of the parent pack 20 as a signal from each battery unit 10.
  • the protection control circuit 3 can be constituted by a microcomputer, MPU, or the like.
  • FIG. 6 an example in which two battery units 10 are connected has been described, but it is needless to say that three or more battery units can be connected.
  • all the battery units are controlled by the protection control circuit 3 of one protection unit 2, but when the number of battery units is large, a configuration may be adopted in which control is performed by a plurality of protection units.
  • the protection control circuit is prepared separately from the battery unit, but the protection unit can be integrated into any one of the battery units. At this time, the function of the protection control circuit can be integrated into the pack control circuit 39 of the battery pack 20 of the parent pack.
  • the protection control circuit 3 includes a communication interface for communicating with an external device such as the system controller 5.
  • an external device such as the system controller 5 according to an existing communication protocol such as UART, RS-232C, or RS-485.
  • a user interface for the user to operate the power supply system can be provided.
  • an input device such as a keyboard, a mouse, a touch panel, or a console can be connected to the protection unit as an operation unit, so that the maximum current amount can be defined, or whether the connected battery unit can be used can be set.
  • OR circuit 4 is connected to protection control circuit 3 through a common bus line.
  • the OR circuit 4 provided for each battery unit 10 is connected to the protection control circuit 3.
  • the protection control circuit 3 receives an abnormal signal from the pack control circuit 39 of the parent pack and notifies the user of replacement of the battery pack 20.
  • the battery pack replacement is displayed on the display or indicator lamp provided in the protection control circuit 3, and screen display or Notification can be made by turning on the indicator lamp.
  • each battery pack 20 includes a second series circuit of a second limiting resistor 25 and a second equalization switch 26 as the second equalization circuit 24.
  • the second series circuit is connected in parallel with each battery pack 20, and the non-uniformity between the battery packs 20 can be eliminated by the second equalization circuit 24. (Equalization operation by the second equalization circuit 24)
  • Each second equalization circuit 24 equalizes the pack voltage of each battery pack 20 to eliminate imbalance.
  • the second equalization circuit 24 in FIG. 6 discharges the battery pack 20 having a high pack voltage with the second limiting resistor 25 to eliminate the imbalance.
  • the present invention does not specify an equalization circuit as a circuit that discharges a battery with a limiting resistor.
  • the equalization circuit may discharge a battery having a high voltage to a capacitor or a battery or the like and store it in the battery, and discharge the charge of the battery to a battery having a low voltage to eliminate the voltage difference between the batteries. it can.
  • the second equalization circuit 24 of FIG. 6 includes a second series circuit in which a second equalization switch 26 is connected in series to a second limiting resistor 25, and the protection control circuit 3 or a pack control circuit 39 to be described later is provided. , The second equalization switch 26 is controlled to be turned ON / OFF, and the battery pack 20 is equalized in the battery unit 10.
  • a second series circuit of the second limiting resistor 25 and the second equalizing switch 26 is connected in parallel with each battery pack 20. When the pack voltage of the battery pack 20 becomes high, the second equalization circuit 24 switches the second equalization switch 26 to ON by the pack control circuit 39 and discharges the battery pack 20 by the second limiting resistor 25. The voltage of the battery pack 20 is lowered and equalized.
  • the pack control circuit 39 including a microcomputer compares the pack voltages of the battery packs 20 and controls the second equalization switch 26 so as to equalize the pack voltages of all the battery packs 20.
  • the pack control circuit 39 switches the second equalization switch 26 of the second series circuit connected to the battery pack 20 higher than a predetermined threshold voltage (pack threshold) to ON and discharges it. As the battery pack 20 is discharged, the voltage decreases.
  • the second equalization switch 26 is switched from ON to OFF when the voltage of the battery pack decreases until it balances with the other battery packs. When the second equalization switch 26 is turned off, the discharge of the battery pack is stopped.
  • the pack control circuit 39 discharges the battery pack having a high pack voltage and balances the pack voltages of all the battery packs. (Balance judgment function)
  • the pack control circuit 39 may have a balance determination function.
  • the pack control circuit 39 performs control so that the voltage of the battery packs 20 connected in series in each battery unit 10 is equalized by the second equalization circuit 24 by the second equalization circuit 24 described above.
  • the pack control circuit 39 of the battery pack 20 as the parent pack acquires the voltage of each battery pack 20 through communication, compares it, and maintains the balance by discharging. . (Third equalization circuit 34)
  • each battery block 30 includes a third equalization circuit 34 for eliminating non-uniformity between the battery blocks.
  • the third equalization circuit 34 is connected in parallel for each battery block.
  • the third equalization circuit 34 includes a third series circuit of a third limiting resistor 35 and a third equalization switch 36 connected in parallel with each battery block 30.
  • the third equalization switch 36 and the third equalization switch 36 are ON / OFF controlled by the pack control circuit 39. (Equalization operation by the third equalization circuit 34)
  • Each third equalization circuit 34 equalizes the block voltage of each battery block 30 to eliminate imbalance.
  • the third equalization circuit 34 in FIG. 2 discharges the battery block 30 having a high block voltage with the third limiting resistor 35 to eliminate imbalance.
  • the third equalization circuit 34 includes a third series circuit in which a third equalization switch 36 is connected in series to a third limiting resistor 35, and the pack control circuit 39 detects each block voltage, The three equalization switch 36 is controlled to be turned ON / OFF to equalize the battery block 30 in the battery unit.
  • a third series circuit of the third limiting resistor 35 and the third equalizing switch 36 is connected in parallel with each battery block 30.
  • the third equalization circuit 34 is configured to switch the third equalization switch of the battery block 30 by the pack control circuit 39. Switch 36 to ON. As a result, the battery block 30 is discharged by the third limiting resistor 35, and the block voltage is lowered. When the voltage is lowered to a predetermined block voltage, the equalization is terminated and the third equalization switch 36 is switched from ON to OFF.
  • the pack control circuit 39 compares the block voltages of the battery blocks 30 and controls the third equalization switch 36 so as to equalize the block voltages of all the battery blocks 30.
  • the power supply apparatus 300 eliminates the imbalance between the battery units by the first equalization circuit, eliminates the imbalance between the battery packs in each battery unit by the second equalization circuit 24, and further each battery pack.
  • the third equalization circuit 34 eliminates the imbalance between the battery blocks 30 inside. In this way, by performing equalization in three stages, it is possible to efficiently eliminate imbalance even in a power supply device that uses a large number of battery cells, so that battery cells can be used stably over a long period of time. Reliability can be improved. In particular, in a large-sized power supply device that uses a large number of battery cells to improve the output, if any battery cell becomes unusable, the entire power supply device may become unusable. It is important to ensure that it can be used as stably as possible. Then, such a problem can be coped with by using the state which reduced the imbalance between battery cells as much as possible, and maintained the cell balance.
  • an inrush current preventing circuit can be connected to the output side.
  • the power supply device can be suitably used for a household power supply, a plant power supply device, and the like that are charged with night power or a solar battery panel.
  • Preliminary Charging circuit 74 ... preliminary charging switch 74CS ... charge cutoff FET 74DS ... Discharge cut-off FET 75... Resistor 910... Protection circuit 911... FET driver 912. 913 ... Discharge cut-off FET 915 ... Protection control circuit 916 ... Cell control circuit 920 ... Battery pack BRSW ... Breaker switch BPSW ... Battery pack connection switch; PSSW ... Power supply connection switch CSSW ... Charge cut-off switch; DSSW ... Discharge cut-off switch LD ... Load; CP ... Charging power supply DS ... discharge switch; CS ... charge switch OL ... output line DI ... pack input / output terminal (pack abnormal output terminal); DA ... pack abnormal output terminal (pack abnormal output terminal); DO ... child side pack connection terminal (pack abnormal output) Terminal) HI ... Protective input / output terminal AC ... Commercial power supply; AS ... Commercial power supply selector switch

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

【課題】複数のモジュールを組み合わせて構築された電源装置において、電池の保護回路を簡素化しつつ信頼性を高める。 【解決手段】外部の充電用電源ＣＰから供給される電力でもって各電池パック２０を充電し、さらに各電池パック２０に蓄電された電力を外部に出力可能とした電源装置であって、電池パック２０が、異常発生時に、他の電池パック２０又は保護ユニット２に対してパック異常信号を送出するためのパック異常出力端子ＤＡ；ＤＯ；ＤＩと、保護ユニット２が、パック異常出力端子ＤＡ；ＤＯ；ＤＩと接続するための保護側入出力端子ＨＩと、電池パック２０の電流を遮断可能な保護回路とを備えており、電池パック２０に異常が発生した際、電池パック２０のパック異常出力端子ＤＡ；ＤＯ；ＤＩから保護ユニット２の保護側入出力端子ＨＩにパック異常信号が出力され、保護ユニット２は、該パック異常信号を検出すると、保護回路により電流を遮断する。

Description

電源装置
　本発明は、主として出力電圧と出力電流の両方を大きくしてなる大容量の電池群を備える電源装置に関する。
　出力電圧と出力電流の両方を大きくしている電源装置は、多数の電池セルを直列に接続して電圧を高くしている。多数の電池セルをモジュール状にして組み合わせ可能とすることで、異なる電圧、電流等への柔軟な対応が可能となる。本発明者らは先に、電池セルをモジュール化又はユニット化した電池パックを構成し、この電池パックを複数、並列に接続可能とした電源装置を開発した（特許文献１）。このような電源装置においては、過充電、過放電等から電池セルを保護するための保護回路を内蔵している。保護回路は、例えば電池パックを流れる充放電電流が所定の閾値を超えたこと、又は電池パックを構成する電池セルのセル電圧が所定の上限閾値が超えたこと、あるいは下限閾値を下回ったことを検出して、異常と判定し、ブレーカを開放する等して電池パックを保護している。
特開２００６－１４９０６８号公報
　しかしながら、このようなモジュール式の電池パックを複数組み合わせて電源装置を構築する場合、各モジュール毎に保護回路を内蔵していることから、保護回路が重複して無駄になり、コスト面、スペース面において冗長となる。また、保護回路は各々独立して機能するため、多くのモジュールを組み合わせて利用する場合、異常判定の結果が矛盾したり抵触することもあり、このような異なる判定結果が生じた場合の処理が問題となっていた。
　本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、複数のモジュールを組み合わせて構築された電源装置において、電池の保護回路を信頼性高く動作可能とした電源装置を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
　上記目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、複数の二次電池セル３１を直列及び／又は並列に接続した一以上の電池パック２０と、前記電池パック２０と電気的に接続可能な保護ユニット２と、を備え、外部の充電用電源ＣＰから供給される電力でもって各電池パック２０を充電し、さらに各電池パック２０に蓄電された電力を外部に出力可能とした電源装置であって、前記電池パック２０が、異常発生時に、他の電池パック２０又は前記保護ユニット２に対してパック異常信号を送出するためのパック異常出力端子ＤＡ；ＤＯ；ＤＩと、前記保護ユニット２が、前記パック異常出力端子ＤＡ；ＤＯ；ＤＩと接続するための保護側入出力端子ＨＩと、前記電池パック２０の電流を遮断可能な保護回路と、を備えており、前記電池パック２０に異常が発生した際、前記電池パック２０のパック異常出力端子ＤＡ；ＤＯ；ＤＩから前記保護ユニット２の保護側入出力端子ＨＩに前記パック異常信号が出力され、前記保護ユニット２は、該パック異常信号を検出すると、前記保護回路により電流を遮断するよう構成できる。これにより、一の保護ユニットに内蔵された保護回路でもって、複数の電池パックを保護でき、各電池パック毎に保護回路を設ける必要を無くして、構成を簡素化できる。さらに保護回路を複数併存させず、保護ユニットで一元的に集中管理できることから、複数の保護回路間での抵触や誤検出を回避でき、制御面でもよりシンプルで誤動作の少ない、信頼性と安定性に優れた電池保護が図られる。
　また、第２の側面に係る電源装置によれば、前記電池パック２０と保護ユニット２とが、共通の出力ラインＯＬを介して接続されており、前記保護回路は、前記出力ラインＯＬに対して直列に接続できる。これにより、保護回路でもって電池パックからの電流出力を停止できる。
　さらに、第３の側面に係る電源装置によれば、前記電池パック２０が、複数の電池セル３１を並列に接続してなる電池ブロック３０と、各電池ブロック３０と並列に接続されて、各電池セル３１のセル電圧を検出する電池監視回路３３と、前記電池監視回路３３と接続されて、電池ブロック３０の出力電流を制御するパック制御回路３９と、前記電池ブロック３０と直列に接続されて、所定値以上の電流が通電された際に電流を遮断する電流ヒューズ３２とを備え、いずれかの電池セル３１が所定のセル電圧閾値以上の電圧であることを前記電池監視回路３３が検出すると、前記パック制御回路３９が前記パック異常信号をパック異常出力端子ＤＡ；ＤＯ；ＤＩから出力できる。
　さらにまた、第４の側面に係る電源装置によれば、前記電池パック２０が、さらに、前記第二電池監視回路３３Ｂを備えており、前記電池監視回路３３は第一セル電圧閾値で電流を遮断し、前記第二電池監視回路３３Ｂは、前記第一セル電圧閾値よりも高い第二セル電圧閾値で電流を遮断するよう構成できる。これにより、電池パック内で複数の閾値を設定し、二重の保護を図ることができる。
　さらにまた、第５の側面に係る電源装置によれば、前記電池パック２０が複数、互いに並列に接続されてなり、さらに前記保護ユニット２を、前記電池パック２０と並列に接続させることができる。
　さらにまた、第６の側面に係る電源装置によれば、前記保護回路が、充電電流を遮断する充電遮断スイッチＣＳＳＷと、放電電流を遮断する放電遮断スイッチＤＳＳＷとを備えることができる。
　さらにまた、第７の側面に係る電源装置によれば、前記保護ユニット２が、さらに前記電池パック２０を、外部の充電用電源ＣＰから供給される電力でもって充電するための充電手段を備えることができる。これにより、各電池パックの充電手段を各電池パック毎に設ける必要が無く、保護ユニットの充電手段で集中的に行える利点が得られる。
　さらにまた、第８の側面に係る電源装置によれば、前記電池パック２０は充電手段を有しないことができる。これにより、充電手段を各電池パックから省略でき、電源システムの構成を簡素化できる利点が得られる。
　さらにまた、第９の側面に係る電源装置によれば、前記充電用電源ＣＰを、太陽電池パネルとできる。これにより、太陽電池パネルで発電されたエネルギーでもって二次電池セルを充電可能な電源装置が構築できる。
　さらにまた、第１０の側面に係る電源装置によれば、前記電池パック２０間の通信を、ＲＳ－４８５で行うことができる。
実施例１に係る電源装置を用いた電源システムを示すブロック図である。 図１の電池パックを示すブロック図である。 変形例に係る予備的充電回路を備えた保護ユニットを示すブロック図である。 比較例に係る電池パックを示すブロック図である。 変形例に係る電源装置の例を示すブロック図である。 複数の電池パックを用いて電源装置を構築した例を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。特に本明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記しているが、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施例１）
　図１～図２に、本発明の実施例１に係る電源装置１００を示す。これらの図において、図１は電源装置１００を用いた電源システムのブロック図、図２は図１の電池パック２０のブロック図を、それぞれ示している。これらの図に示す電源システムは、電源装置１００と、負荷ＬＤと、充電用電源ＣＰと、システムコントローラ５を備える。この電源装置１００は、充電用電源ＣＰで充電された後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モード、及び後述する電池ユニットの均等化のための均等化モードを備える。システムコントローラ５は、電源装置１００とデータ通信を行い、全体の動作を統括する。
　電源装置１００は、一以上の電池パック２０と、保護ユニット２で構成される。また保護ユニット２は、電池パック２０との接続／非接続を切り替える電池パック接続スイッチＢＰＳＷと、充電用電源ＣＰとの接続／非接続を切り替える電源接続スイッチＰＳＳＷと、これら電池パック接続スイッチＢＰＳＷ、電源接続スイッチＰＳＳＷのＯＮ／ＯＦＦを切り替えると共に、出力側電力変換器８とも電気接続された保護制御回路３を備えている。これら電池パック接続スイッチＢＰＳＷ、電源接続スイッチＰＳＳＷには、ＦＥＴやＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子が利用できる。
　なお図２においては、電池パック２０が１つのみ図示されているが、複数の電池パック２０を、直列及び／又は並列に接続した状態で、保護ユニット２に接続可能であることはいうまでもない（図３、図６参照）。
　充電モードにおいては、図１の電池パック接続スイッチＢＰＳＷ（図２のＣＳＳＷ、ＤＳＳＷに相当）、電源接続スイッチＰＳＳＷ（図２のＣＳに相当）をＯＮすることで、充電用電源ＣＰから電池パック２０への充電が行われる。一方、放電モードにおいては、電源接続スイッチＰＳＳＷをＯＦＦして充電用電源ＣＰを切り離し、或いは電源接続スイッチＰＳＳＷをＯＮの状態で、電池パック２０の電力を負荷ＬＤに供給する。保護ユニット２の保護制御回路３は、負荷ＬＤ側の出力側電力変換器８と通信又はＩ／Ｏ接続により、充電モードと放電モードを適宜切り替える。具体的には、電池パック２０の残容量が下限閾値以下になると、放電モードから充電モードに切り替える。また電池パック２０の残容量が上限閾値以上になると、充電モードを停止し、放電モードに切り替える。
　なお図１には図示しないが、負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチ及び充電スイッチを介して電源装置１００と接続する。これら放電スイッチ及び充電スイッチのＯＮ／ＯＦＦは、保護ユニット２の保護制御回路３によって切り替えられる。また、必要に応じて、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に実行できるよう構成しても良い。
（負荷ＬＤ）
　電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、出力側電力変換器８を介して電源装置１００と接続されている。出力側電力変換器８は、電池パック２０から供給される直流電力を、交流電力に変換するＤＣ／ＡＣコンバータである。なお、直流駆動可能な負荷を接続する場合は、ＤＣ／ＡＣコンバータに代えてＤＣ／ＤＣコンバータを利用できることはいうまでもない。
　また必要に応じて、外部の商用電源ＡＣを負荷ＬＤに接続し、電池パック２０の電力が不足した場合等に商用電源ＡＣに切り替え可能とすることもできる。図１の例では、商用電源切替スイッチＡＳを備えており、電池パック２０の電力低下を検出して、例えば保護制御回路３が商用電源切替スイッチＡＳを、電池パック２０側から商用電源ＡＣ側に切り替える。商用電源としては、ＡＣ１００Ｖや２００Ｖ等の電源が利用できる。
（充電用電源ＣＰ）
　充電用電源ＣＰは、保護ユニット２の電源接続スイッチＰＳＳＷ（図２のＣＳに相当）を介して電池パック２０と接続されている。保護制御回路３が電源接続スイッチＰＳＳＷをＯＮに切り替えることで、充電用電源ＣＰで電池パック２０を充電する。また電池パック２０が満充電されたことを検出すると、保護制御回路３は電源接続スイッチＰＳＳＷをＯＦＦに切り替える。充電用電源ＣＰには、太陽電池パネルや風力発電機、潮力発電機、あるいは地熱発電器等の自然エネルギーを利用した自然エネルギー発電器、あるいは燃料電池、ガス発電器等の発電器が利用できる。図１の例では、発電器として太陽電池パネルを使用している。またこのような発電器に加え、バックアップ用に商用電源ＡＣを付加することもできる。これによって発電器で得られる電力が不足する場合や非常時には、商用電源ＡＣを利用して電池パック２０を充電できる。
　さらに充電用電源ＣＰと電源装置１００との間には、供給される電力を電池パック２０の充電に適した電力に変換する入力側電力変換器７が設けられる。図１の例では、発電器である太陽電池パネルと電源装置１００との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータが接続される。また商用電源ＡＣと電源装置１００との間には、交流１００Ｖを直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータが接続される。これらの入力側電力変換器７によって、電池パック２０を適切な電力で充電できる。なお、このような入力側電力変換器７を介した電圧変換等による損失を低減するため、スイッチング素子を用いたパルス充電を利用することも可能であることはいうまでもない。
（電池パック２０のブロック図）
　次に、電池パック２０の詳細を図２のブロック図に基づいて説明する。この図に示すように、電池パック２０は、複数の電池セル３１を直列及び並列に接続した電池体と、電池体と直列に接続された電流ヒューズ３２と、電池監視回路３３と、パック電流検出回路３７３７とパック制御回路３９とを備える。このパック制御回路３９は、マイコン（ＡＳＩＣやＰＧＡ等）にて構成される。またパック制御回路３９の駆動電力は、電池体からの電力をレギュレータ３８を介して変換することで供給される。さらに電池パック２０において、図３に示すように、後述する第二電池監視回路３３Ｂからのパック異常信号により、抵抗に通電しこれを過熱してヒューズを溶断するＳＣＰ（Self Control Protector）３２Ｐを追加することもできる。なおＳＣＰ３２Ｐを利用する場合は、素子の耐圧を考慮して、図３に示すように電池パック２０の直列数を制限することが望ましい。
　また電池パック２０は、パックケースに収納される。パックケースは、サーバ用バックアップ電源等に使用される１９インチのケースが使用できる。これにより、サーバ用のラック等を利用できるようになり、汎用性を高めることができる。
　電流ヒューズ３２は、過電流によって回路を物理的に遮断することで電池パック２０を保護する。電池監視回路３３は電池ブロック３０の電圧を検出し、パック制御回路３９に送出する。パック制御回路３９は、充電モードにおける電池パック２０の過充電を検出して充電電流を制限することにより、過充電から電池セル３１を保護する。また、放電モードにおける電池パック２０の過放電を検出して放電電流を制限することにより、過放電から電池セル３１を保護する。
（パック制御回路３９）
　また図２の例では、パック入出力端子ＤＩ及び子側パック接続端子ＤＯは、各々アイソレータを介してパック制御回路３９と接続されている。またパック異常出力端子ＤＡは、フォトカプラ等を介してパック制御回路３９と接続されている。これによって各信号端子はそれぞれ外部と絶縁されている。各端子の詳細については、後述する。
（パック電流検出回路３７）
　パック電流検出回路３７は、電池パック２０の充放電電流を検出し、パック制御回路３９に送出する。例えば、電池パック２０と直列に接続された電流検出抵抗の両端電圧から、パック電流を検出する。
（電池監視回路３３）
　電池監視回路３３は、電池セル３１の温度を検出する温度センサ２９や電池ブロック３０のブロック電圧を検出する電圧センサと接続される。温度センサ２９にはサーミスタ等が利用できる。この電池監視回路３３は、電池セル３１の温度や電池セル３１のセル電圧又はブロック電圧に基づいて電池ブロック３０の過充電、過放電を検出する。異常が検出されると、パック制御回路３９がパック異常信号を、パック異常出力端子ＤＡから出力する。これを受けて保護制御回路３は、後述する充電遮断スイッチＣＳＳＷ又は放電遮断スイッチＤＳＳＷを開放し、電池パック２０の充放電電流を遮断する。なお、電池監視回路３３には保護ＩＣ等を利用できる。
（第二電池監視回路３３Ｂ）
　さらに図２の電池パック２０は、電池監視回路３３に加え、第二電池監視回路３３Ｂを備えている。この例では、電池監視回路３３は第一セル電圧閾値（例えば４．１５Ｖ／セル）で電流を遮断する。一方、第二電池監視回路３３Ｂは、第一セル電圧閾値よりも高い第二セル電圧閾値（例えば４．３Ｖ／セル）で電流を遮断する。また第二電池監視回路３３Ｂは、パック制御回路３９を介さず、直接フォトカプラを介してパック異常出力端子ＤＡからパック異常信号を出力するよう構成している。そして、このようなパック異常信号により、保護ユニット２においては、保護制御回路３を介することなく、ブレーカスイッチＢＲＳＷ及び／又は充電遮断スイッチＣＳＳＷを遮断状態とする。このような二重の保護機能を備えることで、パック制御回路３９による異常検出が正常に働かないときでも、電池セルの保護を図ることができ、安全性を一層向上できる。なお、第二電池監視回路３３Ｂにも保護ＩＣ等を利用できる。
　またいずれの場合も、後述するように複数の電池パックを接続する場合は、異常が発生した電池パック又はこの電池パックを含む電池ユニットのみを電源装置から切り離すように、スイッチを配置することもできる。
（電池ブロック３０）
　電池パック２０は、複数の電池セル３１を並列に接続した電池ブロック３０を、複数直列に接続している。なお、電池ブロックは、複数の電池セルを直列接続しないで、並列にのみ接続することも可能である。この例では、電池体は、電池セル３１を２４本並列に接続した電池ブロック３０を、１３個直列に接続して電池パック２０を構成しているため、計３１２本の電池セル３１を電池パック２０に使用している。この電池パック２０は定格電圧５０Ｖ、定格電流３０Ａで使用する。また後述する図６に示す電池ユニットでは、このような電池パック２０を５個直列に接続して１個の電池ユニット１０を構成する場合は、一電池ユニット当たり合計１５６０本の電池セル３１を利用して、定格電圧２５０Ｖ、定格電流３０Ａを実現している。そしてこれら電池ユニット１０を複数台、並列に接続して、信頼性に優れた電源装置１００を構成している。使用する電池の総数すなわち電池群の容量は用途に応じて設定でき、例えば１ＫＶＡ～１００ＫＶＡとできる。
（電池セル３１）
　電池セル３１は、一方向に延在された円柱状又は円筒状の電池セルの他、角形の外装缶を利用したタイプが利用できる。この電池セル３１は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池が好適に使用できる。特にリチウムイオン二次電池とすることが望ましい。リチウムイオン二次電池は容積密度が高いために、電池パック２０の小型化、軽量化に適している。またリチウムイオン二次電池は充放電可能な温度領域が鉛蓄電池やニッケル水素電池に比べて広く、効率よく充放電が可能になる。電池セル３１のサイズは、１８６５０型（直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒形）や１７６７０型といった規格化されたサイズとすることが好ましい。また市販されている単三形電池や単四形電池等とすることもできる。またこの例では円筒形電池を用いているが、角形電池を使用してもよいことはいうまでもない。
　また電池セル３１の正極材料にはリン酸鉄系材料を用いることが好ましい。これにより、安全性を高めることができ、充放電の温度依存性を抑制することができ、特に低温時にも比較的高い充放電効率を維持できるので、冬場でも効率よく充放電が可能になる。
　さらにリチウムイオン二次電池の正極は、３成分正極とすることができる。このリチウムイオン二次電池は、正極に、従来のコバルト酸リチウムに代わって、Ｌｉ－Ｎｉ－Ｍｎ－Ｃｏ複合酸化物とコバルト酸リチウム混合を利用する。このリチウムイオン二次電池は、正極にリチウムに加えて、３成分からなるＮｉ－Ｍｎ－Ｃｏを使用することから、高電圧で充電して熱安定性が高く、充電最大電圧を４．３Ｖと高くして容量を大きくできる。
　ただし、充電時の電圧は、使用する電池セル３１において、満充電と判断される電圧よりも意図的に低い電圧に設定することが好ましい。例えば、リチウムイオン二次電池を使用する場合、一般的な条件下では４．２Ｖ付近で満充電と判断されるが、４Ｖで満充電と判定するよう設定する。これにより、電池セルの長寿命化が図れる。
　さらにまた、電池セル３１からなる電池パック（電池ブロック）の公称電圧としての定格電圧（リチウムイオン二次電池であれば、約３．７～４．０Ｖ／セルを直列数で掛けた電圧値となる）を、充電用電源ＣＰである太陽電池パネルの最大出力動作電圧Ｖopよりも低くなるように選択することが好ましい。より望ましくは、Ｖopの７０～９０％とする。これは、電池パックの電圧に太陽電池パネルの動作電圧が影響を受けるため、Ｖopから離れた電圧では充電電力が少なくなるためである。さらに、電池パックの放電深度に比べて太陽電池パネルの電圧は高くなる。そのため、満充電を行うためには満充電状態に近いときにＶopに近づくことがより望ましい。また、温度によって太陽電池パネルの電圧が変動することを考慮し、適切な電池パック電圧を選択する必要がある。そのために、上記の電圧範囲であることがより望ましい。
（保護ユニット２）
　次に保護ユニット２の詳細について、同じく図２に基づいて説明する。この保護ユニット２は、パック異常出力端子ＤＡ、ＤＯ、ＤＩと接続するための保護側入出力端子ＨＩと、電池パック２０の電流を遮断可能な保護回路と、充電スイッチＣＳとを備えている。充電スイッチＣＳは、充電モードにおいて充電用電源ＣＰで電池パック２０を充電する際に制御される。パック電池２０が満充電となったときに、充電スイッチＣＳはオフとなるように制御される。これらは保護ユニット２の保護制御回路３によってＯＮ／ＯＦＦを制御される。図２に示すように、充電スイッチＣＳが直列接続されていることから、放電モードにおいては充電スイッチＣＳは常時ＯＮとなる。充電スイッチＣＳはＦＥＴ等の半導体スイッチング素子により構成される。このように電池パックを充電する充電手段や、放電する放電手段を、電池パック側でなく保護ユニット側に設けることで、電池パック側の構成を簡素化できる。特に複数の電池パックを連結する構成においては、電池パックの接続数が多くなるほど、このような回路構成の簡素化の利点も大きくなる。なお、放電モードにおいて電池パック２０で負荷ＬＤを駆動する際に制御される放電スイッチは、負荷ＬＤ側に設置されている。保護回路の充電ＦＥＴ、放電ＦＥＴはいずれも異常時にのみＯＦＦに切り替えられ、異常時以外はＯＮに維持される。
（保護回路）
　また保護回路は、電池パック２０に異常が発生した際、電池パック２０のパック異常出力端子ＤＡ、ＤＩから保護ユニット２の保護側入出力端子ＨＩにパック異常信号が出力されたことを保護制御回路３が検出すると、電流を遮断するスイッチである。この例では、充電モードにおける異常時に開放される充電遮断スイッチＣＳＳＷと、放電モードにおける異常時に開放される放電遮断スイッチＤＳＳＷを、直列に接続している。そして各モードにおいてパック異常信号が保護側入出力端子ＨＩに入力されると、該当する遮断スイッチが開放される。この充電遮断スイッチＣＳＳＷ及び放電遮断スイッチＤＳＳＷも、ＦＥＴ等の半導体スイッチング素子により構成される。
　さらに保護回路は、安全性を一層高めるため、電流経路にブレーカスイッチＢＲＳＷを設置することもできる。ブレーカスイッチＢＲＳＷは、異常信号が入力されると開放される機構を有している。このようなブレーカスイッチＢＲＳＷとしては、日本サーモ株式会社のサーキットプロテクタＳＴＰ２０シリーズ（商品名）等が利用できる。
　また第二電池監視回路３３Ｂは、パック制御回路３９を介さず、直接フォトカプラを介してパック異常出力端子ＤＡからパック異常信号を出力するよう構成している。そして、このようなパック異常信号により、保護ユニット２においては、保護制御回路３を介することなく、ブレーカスイッチＢＲＳＷ及び／又は充電遮断スイッチＣＳＳＷを遮断状態とする。
（予備的充電回路７３）
　また保護ユニットは、保護回路として更に予備的充電回路を備えることもできる。このような例を、図３に示す。この図に示すように、保護ユニット２Ｂは半導体スイッチ等を配置すると共に、予備的充電回路７３を備えている。この予備的充電回路７３は、電池セル３１が過放電電圧以下の状態に保持された場合に、通常の充電に代わって、電流値を低下させた状態で予備的に充電を行う。この予備充電回路７３は、充電電流を低下させるための抵抗７５と、保護制御回路３の指示で、ポートＰＣＨからのオンオフ信号で制御される予備充電用スイッチ７４を備えている。予備充電用スイッチ７４には、ＦＥＴ等の半導体スイッチング素子が好適に利用できる。また図３の例では、予備充電用スイッチ７４としてＦＥＴを２つ直列に接続している。このような予備充電回路７３により、充電開始時の電池電圧が過放電電圧以下等の場合は、保護制御回路３は、ポートＣＨよりオフ信号を発して充電遮断スイッチＣＳＳＷをオフ状態として、ポートＰＣＨよりオン信号を発して予備充電用スイッチ７４である充電遮断ＦＥＴ７４ＣＳをオン状態とする。このような動作により、充電用電源ＣＰより充電電流が供給されると、充電電流は、抵抗７５にて低減され、オン状態の予備充電用スイッチ７４を介して、電池セル３１は充電される。そして、充電開始から所定時間（例えば９０分）以内に、電池電圧が所定値（例えば、３．０Ｖ／セル）以上になれば、保護制御回路３は、予備充電用スイッチ７４をオフ状態とし、充電スイッチＣＳをオン状態として、通常の充電を行う。また、充電開始から所定時間（例えば、９０分）以内に、電池電圧が所定値（例えば、３．０Ｖ／セル）未満であれば、電池セル３１が劣化して、正常に充電できないものと判定して、異常信号を出力して充電を停止する。このような異常判定の結果は、適宜、通信処理により、充電用電源ＣＰ側に伝達される。また、このような予備的充電回路７３は、充電する場合だけでなく、放電する場合も、放電遮断スイッチＤＳＳＷをオフ状態として、予備的充電回路７３の放電遮断ＦＥＴ７４ＤＳをオン状態として、抵抗７５にて低減された放電電流により、負荷への突入電流を低減したり、負荷へ適切な放電を行うことができる。
　図２の例では、３個のＦＥＴを、保護ユニット２の出力ラインＯＬ側において直列に接続している。このように、異常時に電池セルを保護する保護回路を、電池パック側でなく、保護ユニット側に設けることで、保護回路を一元的に纏めて管理することができる。このことは、電池パックを簡素化できることに加え、保護回路を動作させる判定処理を、電池パック外部の保護ユニットで一元的に行うことにより、異なる判定が生じるリスクを回避できる利点も得られる。すなわち、複数の保護回路間での判定結果の矛盾やこれに起因する誤動作等を回避し、制御面でもよりシンプルで信頼性と安定性に優れた電池の保護が実現される。特に、接続する電池パック数が増えるほど、このメリットも大きくなる。また直列接続されるセル数が多くなるほど、保護回路に利用される半導体素子等の電子部品の高電圧の耐圧が要望されるが、本実施例では、保護回路を各電池パック２０に設ける場合に比べて、保護回路を一つのみ設ければよいので、高価な高電圧の耐圧が要望される電子部品を少なくでき、コスト面においても有利となる。
（比較例）
　上記実施例との対比のため、比較例に係る電池パック９２０を図４に示す。この図に示す電池パック９２０は、各々が電池セル３１を過充電、過放電から保護する保護回路９１０を備えている。具体的には、保護回路９１０は、充電遮断ＦＥＴ９１３と、放電遮断ＦＥＴ９１２を備えている。これらのＦＥＴ９１２、９１３のＯＮ／ＯＦＦ制御は、ＦＥＴドライバ９１１により行われる。またＦＥＴドライバ９１１は、保護制御回路９１５により制御される。保護制御回路９１５は、各電池セル３１毎に設けられたセル制御回路９１６からの検出結果に基づいて、ＦＥＴ９１２、９１３のＯＮ／ＯＦＦを制御し、電池セルを保護する。各セル制御回路９１６は、互いに並列接続された電池セル３１（電池セル３１は電池セルを適宜直列並列接続された状態で接続してもよい）を個別に監視する電池監視回路３３（本発明の実施例の電池監視回路３３に相当する）、第二電池監視回路３３Ｂ（本発明の実施例の第二電池監視回路３３Ｂに相当する）の検出結果を、個別に収集し、保護制御回路９１５に送出する。さらに保護制御回路９１５は、いずれかの電池セルで異常が発生したことを検出すると、ＦＥＴ９１２、９１３をＯＦＦして電流を遮断すると共に、異常信号を外部のシステムコントローラ５等に送出する。
この構成の電池パック９２０では、電池パック毎に保護回路としてＦＥＴやその駆動回路を設ける必要があり、回路が複雑化する。特に使用する電池セル数や電池パック数が多くなる程、構成面、コスト面等で不利となる。これに対して、上述した実施例に係る電源装置では、保護回路を外付けとして共通化を図り、また各電池パックとの間でＲＳ－４８５等を用いた通信によって異常信号をやりとりできるため、統一的、集中的な管理が可能となり、管理や制御のし易さ、信頼性の面でも有利となる。
　なお、図２の例では、放電スイッチＤＳを負荷ＬＤ側に、充電スイッチＣＳを保護ユニット２側に設けたが、この構成に限られるものでない。例えば充電スイッチを保護ユニットから省略したり、あるいは電池パック側に充放電スイッチを設けることもできる。一例として、放電スイッチＤＳのみならず、充電スイッチＣＳも外付けにした電源装置２００の例を、図５に示す。この例では、充電スイッチＣＳ及び放電スイッチＤＳの制御は、システムコントローラにより行われる。これにより、保護ユニット側の構成や制御を簡素化でき、システムコントローラ側で一元的に充放電を管理できる利点が得られる。あるいは、各電池パック２０側に充電スイッチを設けてもよい。この場合の充電電流の制御は、各電池パック２０に設けられた充電スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御により行われる。これにより、各電池パック２０を同時に、異なる充電電流で充電できる利点が得られる。また、同様に充電スイッチに代えて、又はこれに加えて、放電スイッチを各電池パックに設けることもできる。特に放電電流の制御は、過放電を防止する意味からも重要であり、充電電流以上の大電流が通電される可能性があることから、電池セルの保護を図るために重要となる。
（複数の電池パック２０の接続例）
　また図２の例では、電池パック２０１個のみを保護ユニット２に接続する例を説明したが、複数の電池パックを直列又は並列に接続することも可能である。図６に、複数の電池パック２０を用いて電源装置３００を構築する例を示す。この図においては、複数の電池パック２０同士を直列に接続して電池ユニット１０を構築し、さらに複数の電池ユニット１０同士を並列に接続している。図６の例では、３個の電池パック２０を直列に接続して電池ユニット１０を構成し、さらに２個の電池ユニット１０を接続して電池モジュール１を構成している。このように、複数の電池セル又は電池ブロックを備える電池パックをユニット式とすることで、任意の数の電池パックを直列及び／又は並列に接続して、用途等に応じて所望の電圧、電流に調整できる。
　このように、複数の電池パックを接続して大型化の電源装置を構築可能とすることにより、接続数を調整して大規模用途にも容易に対応できる。また、いずれかの電池セルに異常が発生しても、異常な電池セルを含む電池パックのみを切り離して交換可能とすることで、電池交換に要する費用を削減できる利点も得られる。
（電池ユニット１０）
　電池ユニット１０は、複数の電池パック２０を連結して構成される。各電池ユニット１０は、出力ラインＯＬと接続される。なお図６の例では、電池ユニット１０Ａ、１０Ｂは同じものを使用している。また図の例では２つの電池ユニット１０を使用しているが、３以上の電池ユニットを使用することも可能であることはいうまでもない。
　複数の電池パック２０を接続した電池ユニット１０は、いずれかの電池パック２０を親パックとして機能させ、他の電池パック２０を子パックとして、親パックで管理する。親パックは、子パックの状態を監視し、保護制御回路３に対して報告する。図６の例では、親パックと子パックは同じ電池パック２０で構成している。すなわち電池パック２０を共通化し、接続形態によって親パックとしても子パックとしても機能させることで、製造コストを削減している。図６の例では、各電池ユニット１０の一番下に接続した電池パック２０を親パックとして、他の電池パック２０を子パックとしている。
　図６の電池パック２０は、信号端子と電源端子を備える。電池パック２０は、パック制御回路３９の信号端子として、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、子側パック接続端子ＤＯとを備えている。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や保護制御回路３からの信号を入出力するための端子であり、子側パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池や保護制御回路３に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。図６の例では、パック異常出力端子ＤＡはＯＲ回路４と接続されている。このようなパック入出力端子ＤＩ、子側パック接続端子ＤＯは、通信により、パック異常出力端子ＤＡと同様に、パック異常出力端子としても機能している。
　一方で電池パック２０は、電池セル３１同士を接続したパック出力端子として、正極端子と負極端子を備えている。電池パック２０間では、正極端子と負極端子を接続して、電池パック２０同士を直列に接続し出力電圧を増している。
　また図６の各電池ユニット１０は、１台の親パックと複数の子パックを含んでいる。親パックと子パックは、数珠繋ぎ状に接続される。ここでは、隣接する電池パック２０間で、信号端子同士を接続するため、前段の子側パック接続端子ＤＯを、次段の電池パック２０のパック入力端子ＤＩと接続している。また親パックのパック入出力端子ＤＩは保護制御回路３の出力と接続されている。さらに最終段の子パックの子側パック接続端子ＤＯはどこにも接続せず開放としている。また、このようなデイジーチェーン接続方式においては、最終段の子パックの子側パック接続端子ＤＯに、ターミネータ（終端抵抗）等、ラインの終端位置であることを示す終端接続具を接続してもよいことはいうまでもない。
　これらパック入出力端子ＤＩ、子側パック接続端子ＤＯは２線の信号線であり、保護制御回路３との間で信号のやりとりをデータ通信により行う。データ通信には、例えば送信先を指定したパケット通信が利用できる。各電池パック２０には、予め固有のＩＤ番号が付与されており、パケット通信されるデータパケットには、送信先の電池パックのＩＤ番号と、該電池パックに対する命令とが含まれる。これによって、共通の通信ライン上で各電池パックに対して個別のデータ通信を行うことが可能となる。なお各電池パックに固有のＩＤ番号を付与する方法としては、例えば電池パックの接続形態に応じて、保護制御回路が自動的にＩＤを割り振る方法や、各電池パック毎にディップスイッチ等で手作業で個別にＩＤ番号を設定する方法等が適宜利用できる。
　このような接続によって、ＲＳ－４８５等の通信方式（例えばマスター、スレーブの関係を利用した通信方式）を利用して、親パックは、各子パックの電池情報（電池電圧、温度、異常情報等）を入手することができる。これら各種情報等の信号は、親パックから保護制御回路３に対し、ＲＳ－４８５等の通信方式により通信することができる。
　図６の例では、各電池ユニット１０は、１個の親パックと４個の子パック（各ユニットは、図においては縦方向に３個のみ図示し、２個の図示は省略している）を接続して、計５個の電池パック２０を接続して１個の電池ユニット１０を構成している。これら電池パック２０間の信号端子同士の接続は、着脱式のコネクタ等を介して行われる。これにより、電池パック２０の接続、交換作業を容易にでき、メンテナンス時に有利となる。
　またパック異常出力端子ＤＡは、それぞれＯＲ回路４に接続される。ＯＲ回路４は、電池ユニット１０毎に設けられている。このため各ＯＲ回路４は、各電池ユニット１０において、１個の親パック及び４個の子パックと各々接続されている。各ＯＲ回路４は、いずれかの電池パック２０から停止信号（異常信号）が出力されると、上記保護回路の項にて説明したように電流を遮断する。このような異常としては、過充電、過放電の異常等がある。また保護制御回路３は、異常発生を受けて電池パック交換を告知し、ユーザに対して問題の生じた電池パックの交換を促す。ユーザは該当する電池パックのみを交換することで、電源システムを復旧させることができる。この構成は、問題の生じた電池パックのみを交換可能として修理コストを低減すると共に、交換作業もコネクタの着脱で簡素化できるため、メンテナンスの作業性も向上できる。
　なお、電池監視回路３３からはＡＤ変換された電池電圧値等が、パック制御回路３９に出力される。各パック制御回路３９においては、電池電圧値より過放電、過充電等の判定が行われ、このような過放電、過充電等の異常であれば、子パックより親パックに異常の情報が伝達される。また、各電池パックの電池電圧値等が、子パックより親パックに情報として伝達される。
　各電池ユニット１０において、親パックのパック制御回路３９は、子パック又は親パックが、異常であれば、保護制御回路３に通信する。そして、保護制御回路３から、ＯＲ回路４を介して、出力ラインＯＬに設けられた並列接続スイッチ（図示せず）をオフとする。また、親パックのパック制御回路３９は、子パック、親パックの電池電圧値を入手し、親パックのパック制御回路３９が合計し、その合計値を、保護制御回路３に通信している。
（保護制御回路３）
　保護ユニット２の保護制御回路３は、各電池ユニット１０及びＯＲ回路４と接続され、これらを制御する。図６に示す電源装置３００は、２台の電池ユニット１０Ａ、１０Ｂを並列に接続し、保護制御回路３で制御して負荷ＬＤを駆動すると共に、充電用電源ＣＰにより各電池ユニット１０を充電する。この保護制御回路３は、上述の通り放電モード、充電モードに応じて、スイッチ類のＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行う。さらに保護制御回路３は、各電池ユニット１０からの信号として、親パック２０のパック入出力端子ＤＩを介して、電池ユニット１０からの異常信号を受ける。この保護制御回路３はマイコンやＭＰＵ等で構成できる。
　図６の例では、電池ユニット１０を２台接続した例を説明したが、電池ユニットを３台以上接続することも可能であることはいうまでもない。またこの例では、一の保護ユニット２の保護制御回路３ですべての電池ユニットを制御しているが、電池ユニット数が多い場合は複数台の保護ユニットで制御するよう構成してもよい。さらに図６の例では、保護制御回路は電池ユニットと個別に用意しているが、いずれか一の電池ユニットに保護ユニットを統合することもできる。この際には、親パックの電池パック２０のパック制御回路３９に保護制御回路の機能を統合することもできる。
　また保護制御回路３は、システムコントローラ５等の外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図６の例では、ＵＡＲＴやＲＳ－２３２Ｃ、ＲＳ－４８５等の既存の通信プロトコルに従い、システムコントローラ５等の外部機器と接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。例えば保護ユニットに操作部としてキーボードやマウス、タッチパネルやコンソール等の入力デバイスを接続し、最大電流量を規定したり、接続された電池ユニットの使用可否を設定できる。また、電池パックに異常が発生した際にユーザに告知するための表示パネルや表示灯を設けてもよい。
（ＯＲ回路４）
　ＯＲ回路４は、共通のバスラインを介して保護制御回路３と接続される。各電池ユニット１０毎に設けられたＯＲ回路４は、保護制御回路３に接続される。後述するように、保護制御回路３は、各電池ユニット１０において、親パックのパック制御回路３９から、異常信号を受け取り、電池パック２０交換をユーザに告知する。電池パック交換は、例えば保護制御回路３と接続した通信インターフェースからシステムコントローラ５等に出力する他、保護制御回路３に設けたディスプレイや表示灯等で電池パック交換を表示し、ユーザに画面表示や表示灯の点灯等によって告知することができる。
　なお図６の例の構成に限られず、例えば各パック異常出力端子の出力を直接、保護制御回路側に送出することも可能である。
（第二均等化回路２４）
　さらに各電池パック２０は、第二均等化回路２４として、第二制限抵抗２５と第二均等化スイッチ２６の第二直列回路を備えている。この第二直列回路は、図２に示すように各電池パック２０と並列に接続されており、電池パック２０同士の不均一を、第二均等化回路２４によって解消できる。
（第二均等化回路２４による均等化動作）
　各第二均等化回路２４は、各電池パック２０のパック電圧を均等化してアンバランスを解消する。図６の第二均等化回路２４は、パック電圧が高い電池パック２０を第二制限抵抗２５で放電して、アンバランスを解消する。ただ本発明は、均等化回路を、制限抵抗で電池を放電する回路に特定しない。例えば、均等化回路は、電圧の高い電池をコンデンサや電池等の蓄電器に放電して蓄電器に蓄電し、この蓄電器の電荷を電圧の低い電池に放電して、電池の電圧差を解消することもできる。
　図６の第二均等化回路２４は、第二制限抵抗２５に第二均等化スイッチ２６を直列に接続している第二直列回路を備え、保護制御回路３又は後述するパック制御回路３９が各々のパック電圧を検出して、第二均等化スイッチ２６をＯＮ／ＯＦＦに制御して、電池ユニット１０内において電池パック２０の均等化を行う。第二制限抵抗２５と第二均等化スイッチ２６の第二直列回路は、各々の電池パック２０と並列に接続している。この第二均等化回路２４は、電池パック２０のパック電圧が高くなるときに、パック制御回路３９で第二均等化スイッチ２６をＯＮに切り変えて、第二制限抵抗２５で電池パック２０を放電させて電池パック２０の電圧を低下して均等化する。
　マイコンを備えるパック制御回路３９は、各々の電池パック２０のパック電圧を比較して、全ての電池パック２０のパック電圧を均等化するように第二均等化スイッチ２６を制御する。このパック制御回路３９は、所定の閾値電圧（パック閾値）よりも高い電池パック２０に接続している第二直列回路の第二均等化スイッチ２６をＯＮに切り変えて放電させる。電池パック２０は放電するに従って電圧が低下する。第二均等化スイッチ２６は、電池パックの電圧が他の電池パックとバランスするまで低下すると、ＯＮからＯＦＦに切り変えられる。第二均等化スイッチ２６がＯＦＦになると、電池パックの放電は停止される。このように、パック制御回路３９は、高いパック電圧の電池パックを放電して、全ての電池パックのパック電圧をバランスさせる。
（バランス判定機能）
　さらにパック制御回路３９は、バランス判定機能を備えることもできる。このパック制御回路３９は、各電池ユニット１０における直列接続された電池パック２０の電圧を、上述の第二均等化回路２４により、第二均等化回路２４で均等化するよう制御を行う。上述のように、各電池ユニット１０において、親パックとしての電池パック２０のパック制御回路３９が、通信により、各電池パック２０の電圧を取得し、比較して、放電することでバランスを維持する。
（第三均等化回路３４）
　さらに各電池ブロック３０は、電池ブロック間の不均一を解消するための第三均等化回路３４を備えている。第三均等化回路３４は、電池ブロック毎に各々並列に接続されている。この第三均等化回路３４は、各々の電池ブロック３０と並列に接続された、第三制限抵抗３５と第三均等化スイッチ３６の第三直列回路を備える。これら第三均等化スイッチ３６を第三均等化スイッチ３６は、パック制御回路３９によってＯＮ／ＯＦＦを制御される。
（第三均等化回路３４による均等化動作）
　各第三均等化回路３４は、各電池ブロック３０のブロック電圧を均等化してアンバランスを解消する。図２の第三均等化回路３４は、ブロック電圧が高い電池ブロック３０を第三制限抵抗３５で放電して、アンバランスを解消する。この第三均等化回路３４は、第三制限抵抗３５に第三均等化スイッチ３６を直列に接続している第三直列回路を備え、パック制御回路３９が各々のブロック電圧を検出して、第三均等化スイッチ３６をＯＮ／ＯＦＦに制御して、電池ユニット内において電池ブロック３０の均等化を行う。第三制限抵抗３５と第三均等化スイッチ３６の第三直列回路は、各々の電池ブロック３０と並列に接続している。この第三均等化回路３４は、いずれかの電池ブロック３０のブロック電圧が所定の閾値電圧（ブロック閾値）よりも高くなるときに、パック制御回路３９で、この電池ブロック３０の第三均等化スイッチ３６をＯＮに切り変える。これにより、電池ブロック３０は第三制限抵抗３５で放電され、ブロック電圧が低下される。所定のブロック電圧まで低下されると均等化を終了し、第三均等化スイッチ３６をＯＮからＯＦＦに切り変える。パック制御回路３９は、各々の電池ブロック３０のブロック電圧を比較して、全ての電池ブロック３０のブロック電圧を均等化するように第三均等化スイッチ３６を制御する。
　このように電源装置３００は、電池ユニット間のアンバランスを第一均等化回路で解消し、各電池ユニット内の電池パック間のアンバランスを第二均等化回路２４で解消し、さらに各電池パック内の電池ブロック３０間のアンバランスを第三均等化回路３４で解消する。このように、三段階のグループに分けて均等化を行うことで、多数の電池セルを使用する電源装置においても効率よくアンバランスを解消でき、電池セルを長期に渡って安定して使用できるようにして信頼性を改善できる。特に多数の電池セルを使用して出力を向上させた大型の電源装置においては、いずれかの電池セルが使用不能となることで、電源装置全体が使用できなくなるおそれがあるため、各電池セルを可能な限り安定して使用できるようにすることが重要となる。そこで、電池セル間のアンバランスを極力低減してセルバランスを維持した状態で使用することで、このような問題に対処できる。
　図６に示す電源装置は、この図では示していないが、出力側に突入電流防止回路を接続することもできる。
　本発明に係る電源装置は、夜間電力や太陽電池パネルで充電して使用する家庭用、プラント用の電源装置等に好適に利用できる。
１００、２００、３００…電源装置
１…電池モジュール
２、２Ｂ…保護ユニット
３…保護制御回路
４…ＯＲ回路
５…システムコントローラ
７…入力側電力変換器
８…出力側電力変換器
１０、１０Ａ、１０Ｂ…電池ユニット
２０…電池パック
２４…第二均等化回路
２５…第二制限抵抗
２６…第二均等化スイッチ
２９…温度センサ
３０…電池ブロック
３１…電池セル
３２…電流ヒューズ
３２Ｐ…ＳＣＰ
３３…電池監視回路
３３Ｂ…第二電池監視回路
３４…第三均等化回路
３５…第三制限抵抗
３６…第三均等化スイッチ
３７…パック電流検出回路
３８…レギュレータ
３９…パック制御回路
７３…予備的充電回路
７４…予備充電用スイッチ
７４ＣＳ…充電遮断ＦＥＴ
７４ＤＳ…放電遮断ＦＥＴ
７５…抵抗
９１０…保護回路
９１１…ＦＥＴドライバ
９１２…充電遮断ＦＥＴ
９１３…放電遮断ＦＥＴ
９１５…保護制御回路
９１６…セル制御回路
９２０…電池パック
ＢＲＳＷ…ブレーカスイッチ
ＢＰＳＷ…電池パック接続スイッチ；ＰＳＳＷ…電源接続スイッチ
ＣＳＳＷ…充電遮断スイッチ；ＤＳＳＷ…放電遮断スイッチ
ＬＤ…負荷；ＣＰ…充電用電源
ＤＳ…放電スイッチ；ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン
ＤＩ…パック入出力端子（パック異常出力端子）；ＤＡ…パック異常出力端子（パック異常出力端子）；ＤＯ…子側パック接続端子（パック異常出力端子）
ＨＩ…保護側入出力端子
ＡＣ…商用電源；ＡＳ…商用電源切替スイッチ

Claims (10)

  1. 　複数の二次電池セル(31)を直列及び／又は並列に接続した一以上の電池パック(20)と、
    　前記電池パック(20)と電気的に接続可能な保護ユニット(2)と、
    を備え、
    　外部の充電用電源(CP)から供給される電力でもって各電池パック(20)を充電し、さらに各電池パック(20)に蓄電された電力を外部に出力可能とした電源装置であって、
    　前記電池パック(20)が、異常発生時に、他の電池パック(20)又は前記保護ユニット(2)に対してパック異常信号を送出するためのパック異常出力端子(DA;DO;DI)と、
    　前記保護ユニット(2)が、
    　　前記パック異常出力端子(DA;DO;DI)と接続するための保護側入出力端子(HI)と、
    　　前記電池パック(20)の電流を遮断可能な保護回路と、
    を備えており、
    　前記電池パック(20)に異常が発生した際、前記電池パック(20)のパック異常出力端子(DA;DO;DI)から前記保護ユニット(2)の保護側入出力端子(HI)に前記パック異常信号が出力され、
    　前記保護ユニット(2)は、該パック異常信号を検出すると、前記保護回路により電流を遮断するよう構成してなることを特徴とする電源装置。
  2. 　請求項１に記載の電源装置であって、
    　前記電池パック(20)と保護ユニット(2)とが、共通の出力ライン(OL)を介して接続されており、
    　前記保護回路は、前記出力ライン(OL)に対して直列に接続されてなることを特徴とする電源装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の電源装置であって、
    前記電池パック(20)が、
    　複数の電池セル(31)を並列に接続してなる電池ブロック(30)と、
    　各電池ブロック(30)と並列に接続されて、各電池セル(31)のセル電圧を検出する電池監視回路(33)と、
    　前記電池監視回路(33)と接続されて、電池ブロック(30)の出力電流を制御するパック制御回路(39)と、
    　前記電池ブロック(30)と直列に接続されて、所定値以上の電流が通電された際に電流を遮断する電流ヒューズ(32)と、
    を備え、
    　いずれかの電池セル(31)が所定のセル電圧閾値以上の電圧であることを前記電池監視回路(33)が検出すると、前記パック制御回路(39)が前記パック異常信号をパック異常出力端子(DA;DO;DI)から出力してなることを特徴とする電源装置。
  4. 　請求項３に記載の電源装置であって、
    　前記電池パック(20)が、さらに、前記第二電池監視回路(33B)を備えており、
    　前記電池監視回路(33)は第一セル電圧閾値で電流を遮断し、
    　前記第二電池監視回路(33B)は、前記第一セル電圧閾値よりも高い第二セル電圧閾値で電流を遮断するよう構成してなることを特徴とする電源装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記電池パック(20)が複数、互いに並列に接続されてなり、
    　さらに前記保護ユニット(2)が、前記電池パック(20)と並列に接続されてなることを特徴とする電源装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記保護回路が、
    　　充電電流を遮断する充電遮断スイッチ(CSSW)と、
    　　放電電流を遮断する放電遮断スイッチ(DSSW)と、
    を備えてなることを特徴とする電源装置。
  7. 　請求項１から６のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記保護ユニット(2)が、さらに、
    　前記電池パック(20)を、外部の充電用電源(CP)から供給される電力でもって充電するための充電手段を備えてなることを特徴とする電源装置。
  8. 　請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記電池パック(20)が充電手段を有しないことを特徴とする電源装置。
  9. 　請求項１から８のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記充電用電源(CP)が、太陽電池パネルであることを特徴とする電源装置。
  10. 　請求項１から９のいずれか一に記載の電源装置であって、
    　前記電池パック(20)間において、ＲＳ－４８５でデータ通信が行われてなることを特徴とする電源装置。
PCT/JP2011/069205 2010-08-27 2011-08-25 電源装置 WO2012026537A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/816,987 US9837811B2 (en) 2010-08-27 2011-08-25 Power source apparatus formed by combining a plurality of modules
EP11820000.5A EP2610993A1 (en) 2010-08-27 2011-08-25 Power supply device
CN201180030156.9A CN102959824B (zh) 2010-08-27 2011-08-25 电源装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010190602A JP5611727B2 (ja) 2010-08-27 2010-08-27 電源装置
JP2010-190602 2010-08-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012026537A1 true WO2012026537A1 (ja) 2012-03-01

Family

ID=45723528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/069205 WO2012026537A1 (ja) 2010-08-27 2011-08-25 電源装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9837811B2 (ja)
EP (1) EP2610993A1 (ja)
JP (1) JP5611727B2 (ja)
CN (1) CN102959824B (ja)
WO (1) WO2012026537A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140029147A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 Texas Instruments Incorporated Systems and Methods of Direct Cell Attachment for Batteries
CN104158998A (zh) * 2013-05-13 2014-11-19 路华科技(深圳)有限公司 手持式扫描仪
WO2018155270A1 (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 充電システム、電池パック、及び保護装置
JP2021093907A (ja) * 2016-09-20 2021-06-17 華為技術有限公司Ｈｕａｗｅｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． バッテリ、端末、および充電システム
WO2022239280A1 (ja) * 2021-05-10 2022-11-17 日本たばこ産業株式会社 エアロゾル生成装置の電源ユニット
WO2022239279A1 (ja) * 2021-05-10 2022-11-17 日本たばこ産業株式会社 エアロゾル生成装置の電源ユニット

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8994336B2 (en) * 2007-02-26 2015-03-31 Black & Decker Inc. Portable alternating current inverter having reduced impedance losses
TWI448886B (zh) * 2011-07-28 2014-08-11 Quanta Comp Inc 伺服器機櫃系統及其控制方法
US9136713B1 (en) * 2012-01-13 2015-09-15 Win Cheng Proactive and highly efficient active balance apparatus for a battery power system
JP6063713B2 (ja) 2012-11-08 2017-01-18 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電池保護システム
US9837837B2 (en) * 2012-11-19 2017-12-05 Byd Company Limited Protective device and protective system for battery assembly which detects discontinuities through voltage monitoring
JP5673657B2 (ja) 2012-12-03 2015-02-18 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
WO2014087442A1 (ja) * 2012-12-03 2014-06-12 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP5673658B2 (ja) 2012-12-03 2015-02-18 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
US9450431B2 (en) * 2012-12-24 2016-09-20 Leapfrog Enterprises, Inc. Rechargeable battery
JP5903645B2 (ja) * 2013-03-25 2016-04-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電池管理システム
CN104238700A (zh) * 2013-06-06 2014-12-24 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电池电量控制系统及方法
DE102013011741A1 (de) * 2013-07-12 2015-01-15 Daimler Ag Energiespeichervorrichtung, Verfahren zum Herstellen dieser Energiespeichervorrichtung
CN203398772U (zh) * 2013-08-27 2014-01-15 武汉大学苏州研究院 一种多节锂电池保护系统
FR3012693B1 (fr) * 2013-10-27 2016-02-05 Commissariat Energie Atomique Protection d'une alimentation incluant plusieurs batteries en parallele contre un court circuit externe
US9537351B2 (en) 2013-12-31 2017-01-03 Lite-On, Inc. Dual input power supply system and method
US9047075B1 (en) * 2013-12-31 2015-06-02 Victor K. J. Lee Uninterruptable power supply system and method
US9509158B2 (en) * 2013-12-31 2016-11-29 Lite-On, Inc. Power supply configuration system and method
US9537341B2 (en) 2013-12-31 2017-01-03 Lite-On, Inc. Power supply output configuration system and method
US9965365B2 (en) 2013-12-31 2018-05-08 Lite-On, Inc. Power supply failover system and method
US9047076B1 (en) * 2013-12-31 2015-06-02 Victor K. J. Lee Uninterruptable power supply system and method
WO2015107630A1 (ja) * 2014-01-15 2015-07-23 デクセリアルズ株式会社 保護回路、バッテリユニット
JP6129095B2 (ja) * 2014-02-13 2017-05-17 Ｊｍエナジー株式会社 蓄電装置の電流遮断検出回路及び電流遮断検出方法
DE102014102020A1 (de) 2014-02-18 2015-08-20 Epcos Ag Überspannungsschutzelement und Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsschutzelements
JP6305126B2 (ja) * 2014-03-12 2018-04-04 マクセルホールディングス株式会社 予備充放電機能を有する電池パック
US9966639B2 (en) * 2014-04-08 2018-05-08 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Battery monitoring device
JP6388120B2 (ja) * 2014-09-26 2018-09-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電システム及び拡張制御装置
CN104466068B (zh) * 2014-10-27 2017-02-15 深圳市快车道新能源发展有限公司 一种蓄电池组合系统的连接方法
CN104333083B (zh) * 2014-11-15 2016-09-28 成都九华圆通科技发展有限公司 分布式电源在线维护系统
CN104734292A (zh) * 2015-03-25 2015-06-24 深圳市安安森新能源实业有限公司 铅酸蓄电池充电维护设备及系统
JP6677252B2 (ja) * 2015-06-30 2020-04-08 株式会社Ｇｓユアサ 制御装置、蓄電装置、及び、制御方法
CN105048607B (zh) * 2015-09-18 2017-11-07 优科能源(漳州)有限公司 一种新型多输出锂电池电源装置及其控制方法
US10110025B2 (en) 2016-01-26 2018-10-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Enhanced parallel protection circuit
CN108140908A (zh) * 2016-03-15 2018-06-08 株式会社东芝 蓄电池装置以及车辆
CN106159356B (zh) * 2016-06-30 2019-07-26 联想(北京)有限公司 一种电池及电子设备
US10305271B2 (en) 2016-06-30 2019-05-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Multi-pack and component connectivity detection
KR101907373B1 (ko) * 2016-11-16 2018-10-12 현대오트론 주식회사 과충전 방지 장치 및 방법
WO2018129516A2 (en) * 2017-01-09 2018-07-12 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery pack
JP6802723B2 (ja) * 2017-01-31 2020-12-16 株式会社デンソーテン 蓄電装置および蓄電制御方法
JP2018137905A (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 保護装置、充電システム、及び電池パック
DE102018202680A1 (de) 2017-02-23 2018-08-23 Gs Yuasa International Ltd. Diagnosevorrichtung, Energiespeichervorrichtung und Diagnoseverfahren
KR102371184B1 (ko) * 2017-03-06 2022-03-08 삼성전자주식회사 배터리의 이상 여부를 확인하는 전자 장치 및 전자 장치 제어 방법
JP6835676B2 (ja) * 2017-07-05 2021-02-24 株式会社ダイヘン 電源システム、電源装置、制御方法及び制御プログラム
NZ760515A (en) * 2017-07-24 2022-02-25 Koki Holdings Co Ltd Battery pack and electrical device using battery pack
CN107482715B (zh) * 2017-08-11 2020-04-21 惠州市蓝微电子有限公司 一种动力源装置的充放电控制系统
JP6848075B2 (ja) * 2017-09-12 2021-03-24 株式会社東芝 蓄電池装置
CN107834619B (zh) * 2017-09-28 2024-07-19 惠州市蓝微新源技术有限公司 一种具有应急充放电功能的电池包系统
DE102017218263A1 (de) 2017-10-12 2019-04-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers
DE102018210750A1 (de) * 2018-06-29 2020-01-02 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug, Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems und Elektrofahrzeug
CN109450480B (zh) * 2018-12-14 2024-01-23 广东电网有限责任公司 一种rs-485通信电路及电源系统
CN114402271B (zh) * 2019-05-21 2023-06-09 乔木有限责任合伙公司 用于将电池与堆叠式集成电路管芯元件集成的系统和方法
DE102019208128A1 (de) * 2019-06-04 2020-12-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Fehlerdetektion in einem elektrischen Energiespeichersystem
US11289924B2 (en) 2019-08-09 2022-03-29 Techtronic Cordless Gp Battery pack including a high- and low-current discharge terminals
TW202137620A (zh) * 2020-03-25 2021-10-01 飛宏科技股份有限公司 雙埠電池充電系統及其充電方法
IT202100013121A1 (it) * 2021-05-20 2022-11-20 Elsa Solutions S R L Sistema e metodo di ricarica di emergenza per batterie al litio
DE102021132462A1 (de) * 2021-12-09 2023-06-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeugbatterie
CN114362291A (zh) * 2021-12-16 2022-04-15 国网江西省电力有限公司检修分公司 一种蓄电池自动均衡方法
US11621566B1 (en) * 2022-10-05 2023-04-04 8Me Nova, Llc Seasonal electrical resource allocation
US20240310456A1 (en) * 2023-03-16 2024-09-19 Caterpillar Inc. Determining a state of a fuse
US12103429B1 (en) * 2023-05-11 2024-10-01 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for a multi-cell rechargeable energy storage device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005143160A (ja) * 2003-11-04 2005-06-02 Toshiba Corp 二次電池パック及び二次電池システム
JP2006149068A (ja) 2004-11-18 2006-06-08 Denso Corp 組電池管理装置
JP2008235032A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Toshiba Corp 組電池の通信制御システム、その電池パック、及びその通信制御方法
JP2010081721A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Toshiba Corp 組電池システム
JP2010104175A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Panasonic Corp 故障診断回路、電源装置、及び故障診断方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3380766B2 (ja) * 1999-03-18 2003-02-24 富士通株式会社 保護方法及び制御回路並びに電池ユニット
JP3886389B2 (ja) * 2002-02-07 2007-02-28 株式会社リコー 電池パック充電装置および充電方法
EP1779141A2 (en) * 2004-08-13 2007-05-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Solid state radiation detector packaging technique
JP4509040B2 (ja) * 2006-02-08 2010-07-21 三洋電機株式会社 パック電池の制御方法
JP2007213987A (ja) * 2006-02-09 2007-08-23 Toshiba Corp 電池パック
CN101465555A (zh) * 2007-12-19 2009-06-24 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 太阳能控制系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005143160A (ja) * 2003-11-04 2005-06-02 Toshiba Corp 二次電池パック及び二次電池システム
JP2006149068A (ja) 2004-11-18 2006-06-08 Denso Corp 組電池管理装置
JP2008235032A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Toshiba Corp 組電池の通信制御システム、その電池パック、及びその通信制御方法
JP2010081721A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Toshiba Corp 組電池システム
JP2010104175A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Panasonic Corp 故障診断回路、電源装置、及び故障診断方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103580096A (zh) * 2012-07-25 2014-02-12 德克萨斯仪器股份有限公司 用于电池的直接电池单元连接的系统和方法
US9209632B2 (en) * 2012-07-25 2015-12-08 Texas Instruments Incorporated Systems and methods of direct cell attachment for batteries
US9843204B2 (en) 2012-07-25 2017-12-12 Texas Instruments Incorporated Systems and methods of direct cell attachment for batteries
US20140029147A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 Texas Instruments Incorporated Systems and Methods of Direct Cell Attachment for Batteries
CN104158998A (zh) * 2013-05-13 2014-11-19 路华科技(深圳)有限公司 手持式扫描仪
JP7267325B2 (ja) 2016-09-20 2023-05-01 華為技術有限公司 バッテリ、端末、および充電システム
US11962176B2 (en) 2016-09-20 2024-04-16 Huawei Technologies Co., Ltd. Battery, terminal, and charging system
JP2021093907A (ja) * 2016-09-20 2021-06-17 華為技術有限公司Ｈｕａｗｅｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． バッテリ、端末、および充電システム
US11444470B2 (en) 2016-09-20 2022-09-13 Huawei Technologies Co., Ltd. Battery, terminal, and charging system
JPWO2018155270A1 (ja) * 2017-02-22 2019-12-12 株式会社エンビジョンＡｅｓｃエナジーデバイス 充電システム、電池パック、及び保護装置
WO2018155270A1 (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 充電システム、電池パック、及び保護装置
WO2022239279A1 (ja) * 2021-05-10 2022-11-17 日本たばこ産業株式会社 エアロゾル生成装置の電源ユニット
WO2022239280A1 (ja) * 2021-05-10 2022-11-17 日本たばこ産業株式会社 エアロゾル生成装置の電源ユニット

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012050258A (ja) 2012-03-08
US9837811B2 (en) 2017-12-05
CN102959824B (zh) 2015-04-08
US20130141828A1 (en) 2013-06-06
CN102959824A (zh) 2013-03-06
JP5611727B2 (ja) 2014-10-22
EP2610993A1 (en) 2013-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5611727B2 (ja) 電源装置
JP5143185B2 (ja) 電源装置
JP6245735B2 (ja) バッテリーシステム及びエネルギー保存システム
CN103165947B (zh) 蓄电装置及其维修方法
US8410755B2 (en) Fault tolerant modular battery management system
EP2658027A1 (en) Power supply system
WO2012050210A1 (ja) 蓄電システム及び制御装置
KR20150085383A (ko) 배터리 시스템 및 배터리 시스템을 포함하는 에너지 저장 시스템
CN111129619A (zh) 一种动力电池簇管理系统
EP3014726B1 (en) Energy storage system
WO2014109319A1 (ja) 組電池装置、電池モジュール及び電池モジュールシステム
CN217009386U (zh) 储能电池簇
WO2015040655A1 (ja) スイッチング装置および蓄電池システム
CN112531853A (zh) 主电池系统管理单元及电池单柜组并联充放电系统的保护方法
CN114884168B (zh) 基于磷酸铁锂蓄电池的变电站直流系统
JP2014175127A (ja) 電池モジュール及び電池モジュールシステム
CN115912441A (zh) 一种pcs系统及其控制方法
CN218958607U (zh) 一种储能电池集装箱系统
JP2014135856A (ja) 組電池装置
CN113675924A (zh) 电池主动均衡装置、芯片、电池管理系统及用电设备
JP2020018095A (ja) 電源システム及び電力の系統連系システム

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201180030156.9

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11820000

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13816987

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011820000

Country of ref document: EP