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JP6202632B2 - 蓄電システムおよび電池保護方法 - Google Patents

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JP6202632B2 JP2014536668A JP2014536668A JP6202632B2 JP 6202632 B2 JP6202632 B2 JP 6202632B2 JP 2014536668 A JP2014536668 A JP 2014536668A JP 2014536668 A JP2014536668 A JP 2014536668A JP 6202632 B2 JP6202632 B2 JP 6202632B2
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Description

本発明は、二次電池を保護する保護機能を有する蓄電システムに関する。
二次電池パックを備える蓄電システムは、通常、二次電池パック内の二次電池を、過電流、過放電および過充電などの異常状態から保護する保護機能を有している。
例えば、従来の鉛蓄電池などを二次電池として用いた蓄電システムでは、二次電池の充放電を制御する電源制御部のような二次電池パックの外部にあるシステム保護ユニットが、二次電池の異常状態を検知して、二次電池を蓄電システムの外部から遮断するシステム保護機能を有している（特許文献１参照）。
また、近年開発されたリチウムイオン二次電池を二次電池として用いた蓄電システムでは、異常状態を検知するためには、各リチウム二次電池セルの電圧などを監視する必要があることや、二次電池に大電流を流すことが可能であることなどのために、二次電池パックそのものに保護機能として電池保護機能が備わっている。電池保護機能では、二次電池パックに設けられた電池保護ユニットが、二次電池の異常状態を検知して、二次電池を二次電池パックの外部から遮断している（特許文献２参照）。
特開２００９−０３３９３６号公報 特開２００２−１７５１２８号公報
しかしながら、電池保護機能では、二次電池が二次電池パックの外部から遮断されてしまうため、蓄電システムの電源制御部などにも電力が供給されなくなる。このため、蓄電システムを二次電池の保護を行う保護状態から充放電を行う通常状態に復帰させるためには、蓄電システム全体を再起動しなければならず、利便性が低いという問題がある。
また、リチウムイオン二次電池を用いた蓄電システムに対して、システム保護機能を単純に追加して、電池保護ユニットが異常状態を検知した場合に、システム保護ユニットがシステム保護機能を用いて二次電池を保護するようにした場合、以下の問題がある。
つまり、電池保護ユニットとシステム保護ユニットとの通信に要する時間や、システム保護ユニットがシステム保護機能を実行するために要する時間などの遅延時間のために、二次電池の保護が間に合わず、二次電池が破損してしまう恐れがある。特に、電池保護ユニットを多段に備えた大型の蓄電システムでは、遅延時間が大きくなり、二次電池の保護が間に合わない可能性が高くなる。
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、二次電池の破損を防止しつつ、利便性を向上させることが可能な蓄電システムおよび電池保護方法を提供することを目的とする。
本発明による蓄電システムは、二次電池パックを備えた蓄電システムであって、
前記二次電池パックを前記蓄電システムの外部と遮断するシステム保護機能を有するシステム保護部をさらに備え、
前記二次電池パックは、二次電池と、前記二次電池を前記二次電池パックの外部と遮断する電池保護機能を有する電池保護部とを備え、
前記電池保護部は、前記二次電池の状態を示す状態値を監視し、前記状態値に基づいて、前記システム保護機能および前記電池保護機能の実行を制御し、
前記状態値が予め定められた通常範囲から外れた場合、前記状態値に基づいて、前記システム保護機能または前記電池保護機能を実行し、
前記状態値が前記通常範囲から外れた場合、前記状態値が前記通常範囲に隣接する警戒範囲に含まれると、前記状態値の変化に基づいて、前記システム保護機能または前記電池保護機能を実行し、前記状態値が前記通常範囲に含まれず前記警戒範囲に隣接する電池停止範囲に含まれると、前記電池保護機能を実行する構成である。
本発明による電池保護方法は、二次電池パックを備えた蓄電システムによる電池保護方法であって、
前記二次電池パックが備える二次電池の状態を示す状態値を監視し、
前記状態値に基づいて、前記二次電池パックを前記蓄電システムの外部から遮断するシステム保護機能と、前記二次電池パックに備わった二次電池を前記二次電池パックの外部から遮断する電池保護機能の実行を制御し、
前記状態値が予め定められた通常範囲から外れた場合、前記状態値に基づいて、前記システム保護機能または前記電池保護機能を実行し、
前記状態値が前記通常範囲から外れた場合、前記状態値が前記通常範囲に隣接する警戒範囲に含まれると、前記状態値の変化に基づいて、前記システム保護機能または前記電池保護機能を実行し、前記状態値が前記通常範囲に含まれず前記警戒範囲に隣接する電池停止範囲に含まれると、前記電池保護機能を実行する方法である。
本発明によれば、二次電池の破損を防止しつつ、利便性を向上させることが可能になる。
本発明の第１の実施形態の蓄電システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の蓄電システムにおける二次電池パックの構成の一例を示す図である。 通常範囲、警戒範囲および電池停止範囲の一例を示す図である。 通常範囲、警戒範囲および電池停止範囲の他の例を示す図である。 電池保護制御部が行う処理をより詳細に説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の蓄電システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の蓄電システムと関連技術とを比較するための図である。 本発明の第１の実施形態の蓄電システムと関連技術とを比較するための図である。 本発明の第１の実施形態の蓄電システムと関連技術とを比較するための図である。 本発明の第２の実施形態の蓄電システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施形態の蓄電システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施形態の蓄電システムの特徴の一例を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態の蓄電システムの特徴の他の例を説明するための図である。 本発明の第４の実施形態の蓄電システムにおける二次電池パックの構成の一例を示す図である。 強制遮断部の動作を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
図１は、本発明の第１の実施形態の蓄電システムの構成を示すブロック図である。図１において、蓄電システム１００は、蓄電部１０と、システム保護部２０とを備える。
蓄電部１０は、複数の二次電池パック１１を有する二次電池パック群で構成される。なお、二次電池パック１１の数は、特に限定されないが、例えば、１６個である。また、各二次電池パック１１の接続関係は、特に限定されないが、本実施形態では、各二次電池パック１１は並列に接続されているものとする。
システム保護部２０は、蓄電部１０を蓄電システム１００の外部と遮断するシステム保護機能を有する。
具体的には、システム保護部２０は、ＥＭＳ（Energy management system：エネルギー・マネジメント・システム）２１と、遮断ゲート２２と、電源制御部２３とを有する。
ＥＭＳ２１は、各二次電池パックから送信されたシステム停止指示を電源制御部２３へ通知する。
遮断ゲート２２は、蓄電部１０と蓄電システム１００の外部との接続および遮断を切り換えるスイッチである。
電源制御部２３は、蓄電部１０内の各二次電池パック１１の充放電を制御する。また、電源制御部２３は、ＥＭＳ２１からシステム停止指示を受信すると、遮断ゲート２２を用いて、蓄電部１０を蓄電システム１００の外部から遮断する。
図２は、二次電池パック１１の構成の一例を示す図である。図２において、二次電池パック１１は、二次電池１０１と、電池保護部１０２とを有する。
二次電池１０１は、充電可能な電池であれば特に限定されないが、例えば、リチウムイオン二次電池である。
電池保護部１０２は、二次電池１０１を二次電池パック１１の外部から遮断する電池保護機能を有する。
また、電池保護部１０２は、二次電池１０１の状態を示す状態値を監視し、その状態値に基づいて、自身の電池保護機能の実行を制御およびシステム保護部２０によるシステム保護機能の実行をさせるためにＥＭＳ２１への状態値の伝達し、システム保護を実行するよう命令を出す。二次電池１０１の状態値は、例えば、二次電池の電流値、電圧値および温度の少なくとも一つを含む。
電池保護部１０２は、具体的には、遮断ゲート１０３と、電池保護制御部１０４とを有する。
遮断ゲート１０３は、二次電池１０１と二次電池パック１１の外部との接続および遮断を切り換えるスイッチである。
電池保護制御部１０４は、二次電池１０１の状態値を監視し、その状態値が予め定められた通常範囲から外れた場合、状態値に基づいて、システム保護機能を実行させるためのＥＭＳ２１への状態値の伝達または電池保護機能を実行する。具体的には、状態値が通常範囲から外れた場合、電池保護制御部１０４は、状態値が通常範囲に隣接する警戒範囲に含まれるか、状態値が警戒範囲に隣接する電池停止範囲に含まれるかに応じて、実行する保護機能や保護機能を実行するタイミングなどを変更する。なお、警戒範囲および電池停止範囲は、通常範囲には含まれない。
電池保護制御部１０４は、システム停止指示をシステム保護部２０に送信することで、システム保護機能を実行することができる。また、電池保護制御部１０４は、遮断ゲート１０３を用いて、二次電池１０１を二次電池パック１１の外部から遮断することで、電池保護機能を実行することができる。
また、通常範囲は、二次電池１０１の充放電時に状態値が通常存在する範囲である。警戒範囲は、状態値が長時間存在すると、二次電池１０１パック内の回路部品が発熱したり、二次電池１０１の寿命に影響を与えたりする可能性のある範囲である。電池停止範囲は、一時的な状態値の変動などによって状態値が到達する範囲であり、比較的短い時間でも二次電池１０１が破損する恐れのある範囲である。通常範囲、警戒範囲および電池停止範囲は、二次電池１０１の構成や種類などに応じて予め決定される。例えば、寿命に影響を与える温度に達するまでの時間は、電流値に依存することから、警戒範囲または電池停止範囲と停止猶予時間の関係を決定することができる。
図３および図４は、通常範囲、警戒範囲および電池停止範囲の一例を示す図である。
図３の例では、状態値は電流値であるとしている。また、通常範囲は、−閾値１より大きく閾値１より小さい範囲である。警戒範囲は、−閾値２より大きく−閾値１以下の範囲と、閾値１以上で閾値２より小さい範囲である。電池停止範囲は、−閾値２以下の範囲と、閾値２以上の範囲である。なお、電流値は、二次電池１０１の充電時に正となるものとしている。
図４の例では、状態値は電圧値であるとしている。また、通常範囲は、閾値３’より大きく閾値１’より小さい範囲である。警戒範囲は、閾値４’より大きく閾値３’以下の範囲と、閾値１’以上で閾値２’より小さい範囲である。電池停止範囲は、閾値４’以下の範囲と、閾値２’以上の範囲である。
なお、状態値が温度の場合も、図４の例と同様にして、通常範囲、警戒範囲および電池停止範囲をさだめることができる。
図５は、電池保護制御部１０４が行う処理をより詳細に説明するための図である。なお、図５では、状態値は電流値であり、二次電池１０１の充電が行われているものとしている。
二次電池１０１の充電が行われている場合、二次電池１０１の電流値は、基本的には通常範囲に含まれている。この場合、二次電池１０１は長時間充電されていても問題はないので、保護機能を実行する必要はない。
しかしながら、何らかの原因で二次電池１０１の電流値が通常範囲から外れると、保護機能を実行する必要が生じる。
このとき、電流値が電池停止範囲に含まれる場合、二次電池１０１に影響が生じるまでの時間が短いため、電池保護制御部１０４は、システム停止指示を送信してシステム保護機能を実行しようとしても、システム保護機能による二次電池１０１の保護が間に合わず、二次電池１０１が破損してしまう可能性がある。このため、電池保護制御部１０４は、二次電池１０１を速やかに保護するために、電池保護機能を実行する。
一方、電流値が警戒範囲に含まれる場合には、二次電池１０１に影響が生じるまでの時間が比較的長いので、電池保護制御部１０４は、状態値の変化に基づいて、システム保護機能による二次電池１０１の保護が間に合うか否かを判断して、システム保護機能または電池保護機能を実行する。
具体的には、電流値が警戒範囲に含まれる場合、電池保護制御部１０４は、状態値の変化に基づいて、二次電池１０１の保護が必要となるまでの停止猶予時間を予測する。停止猶予時間は、例えば、状態値が通常範囲を外れてから、状態値が電池停止範囲に到達するまでの停止到達時間、または、状態値が警戒範囲に留まっていることを許容できる最大許容時間である。また、停止猶予時間は、停止到達時間および最大許容時間のうち短い方でもよい。なお、最大許容時間は、状態値に応じて変化する。また、状態値の変化は、迅速に停止猶予時間を予測するために、状態値が通常範囲を外れた時刻以前の状態値の変化であることが望ましい。
例えば、電池保護制御部１０４は、状態値が通常範囲を外れた時刻以前の状態値の変化に基づいて、その状態値の変化を示す変化カーブを求め、状態値が通常範囲を外れた時刻以降も、その変化カーブに従って状態値が変化すると仮定したときに、状態値が電池停止範囲に到達するまでの停止到達時間を停止猶予時間として予測する。
また、電池保護制御部１０４は、変化カーブに基づいて、状態値が通常範囲を外れてから電池停止範囲に到達するまでの平均値を求め、その平均値に応じた最大許容時間を算出する。そして、電池保護制御部１０４は、停止到達時間および最大許容時間のうち短い方を停止猶予時間として予測してもよい。
停止猶予時間を予測すると、電池保護制御部１０４は、その停止猶予時間が予め定められたシステム停止遅延時間よりも長いか否かを判断する。システム停止遅延時間は、システム保護機能の実行に要する時間であり、蓄電システム１００の回路構成などに応じて予め定められる。なお、システム停止遅延時間は、電池保護部がシステム停止指示を送信するまでに要する時間と、システム停止指示が送信されてから電源制御部２３がそのシステム停止指示を受信するまでに要する時間と、電源制御部２３がシステム停止指示を受信してから二次電池パック１１を蓄電システム１００の外部から遮断するまでに要する時間との和となる。
停止猶予時間がシステム停止遅延時間よりも長い場合、システム保護機能による二次電池１０１の保護が間に合うため、電池保護制御部１０４は、システム保護機能を実行する。具体的には、電池保護制御部１０４は、状態値が通常範囲を外れてから、停止猶予時間からシステム停止遅延時間を差し引いたシステム保留時間が経過した後で、システム停止指示をシステム保護部２０に送信することで、システム保護機能を実行する。
一方、停止猶予時間がシステム停止遅延時間以下の場合、システム保護機能による二次電池１０１の保護が間に合わないため、電池保護制御部１０４は、電池保護機能を実行する。具体的には、電池保護制御部１０４は、停止猶予時間から予め定められた電池停止遅延時間を差し引いた電池保留時間が０以上の場合、状態値が通常範囲を外れてから電池保留時間が経過した後で、電池保護機能を実行し、電池保留時間が負の場合、直ぐに電池保護機能を実行する。
電池停止遅延時間は、電池保護機能の実行に要する時間であり、二次電池パック１１の回路構成などに応じて定められる。また、電池停止遅延時間は、システム停止遅延時間よりも短い。なお、システム保留時間および電池保留時間をまとめて保留時間と呼ぶこともある。
次に蓄電システム１００の動作について説明する。
図６は、蓄電システム１００の動作の一例を説明するためのフローチャートである。なお、以下の動作では、状態値は電流値であるとする。また、二次電池１０１が充電されている、つまり、電流値が正の値であるとしている。
先ず、電池保護制御部１０４は、状態値として二次電池１０１に流れる電流値ｌ（ｔ）を検出し、その電流値ｌ（ｔ）を記憶する（ステップＳ６０１）。そして、電池保護制御部１０４は、検出した電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌa以上か否かを判断する（ステップＳ６０２）。なお、閾値ｌaは、電流値ｌ（ｔ）が正の方の警戒範囲の最小値であり、図３の閾値１に対応する。
電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌa未満の場合、電池保護制御部１０４は、一定時間待機し（ステップＳ６０３）、ステップＳ６０１の処理に戻る。
一方、電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌa以上の場合、電池保護制御部１０４は、電流値ｌ（ｔ）が通常範囲から外れたと判断し、電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌb以上か否かを判断する（ステップＳ６０４）。なお、閾値ｌbは、電流値ｌ（ｔ）が正の方の電池停止範囲の最小値であり、図４の閾値２に対応する。
電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌb以上の場合、電池保護制御部１０４は、電流値ｌ（ｔ）が電池停止範囲に含まれると判断し、遮断ゲート１０３を用いて、二次電池１０１を二次電池パック１１の外部から遮断する電池保護機能を実行する（ステップＳ６０５）。
一方、電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌb未満の場合、電池保護制御部１０４は、記憶している電流値ｌ（ｔ）から電流値ｌ（ｔ）の変化を求め、その電流値ｌ（ｔ）の変化に基づいて、停止猶予時間ｔsを計算する（ステップＳ６０６）。
そして、電池保護制御部１０４は、停止猶予時間ｔsがシステム停止遅延時間ｔ3より長いか否かを判断する（ステップＳ６０７）。
停止猶予時間ｔsがシステム停止遅延時間ｔ3より長い場合、電池保護制御部１０４は、停止猶予時間ｔsからシステム停止遅延時間ｔ3を差し引いたシステム保留時間ｔ2を算出する（ステップＳ６０８）。
その後、電池保護制御部１０４は、一定時間待機し（ステップＳ６０９）、ステップＳ６０８が終了した時点からシステム保留時間ｔ2が経過したか否かを判断する（ステップＳ６１０）。
システム保留時間ｔ2が経過した場合、電池保護制御部１０４は、システム停止指示をＥＭＳ２１を介して電源制御部２３に送信することで、システム保護機能を実行する（ステップＳ６１１）。一方、システム保留時間ｔ2が経過していない場合、電池保護制御部１０４は、ステップＳ６０９の処理に戻る。
また、ステップＳ６０７で停止猶予時間ｔsがシステム停止遅延時間ｔ3以下の場合、電池保護制御部１０４は、停止猶予時間ｔsから電池停止時間ｔ5を差し引いた電池保留時間ｔ2を算出する（ステップＳ６１２）。そして、電池保護制御部１０４は、電池保留時間ｔ2が０以下か否かを判断する（ステップＳ６１３）。
電池保留時間ｔ2が０以下の場合、電池保護制御部１０４は、ステップＳ６０５の処理、つまり、電池保護機能を実行する。一方、電池保留時間ｔ2が０より長い場合、電池保護制御部１０４は、一定時間待機し（ステップＳ６１４）、ステップＳ６１２が終了した時点から電池保留時間ｔ2が経過した否かを判断する（ステップＳ６１５）。
電池保留時間ｔ2が経過した場合、電池保護制御部１０４は、ステップＳ６０５の処理、つまり、電池保護機能を実行する。一方、電池保留時間ｔ2が経過していない場合、電池保護制御部１０４は、ステップ６１４の処理に戻る。
なお、蓄電システム１００が状態値として電流値および電圧値など複数の値を監視する場合、各状態値のそれぞれについて、上述したような動作を行う。
次に蓄電システム１００と、電池保護機能およびシステム保護機能の一方のみを有する蓄電システムとを比較する。
図７〜９は、本実施形態の蓄電システムと、電池保護機能およびシステム保護機能の一方のみを有する蓄電システムとを比較するための図である。
図７は、電流値が通常範囲を外れたと判断された時点で電流値が警告範囲に含まれ、かつ、停止猶予時間ｔsがシステム停止遅延時間ｔ3より長い場合における、保護機能が実行されるタイミングを示している。
上記の各蓄電システムでは、電流値が実際に閾値１以上になってから、電流値が閾値１以上になったと判断されるまでに、電流値の検出に要する電流検出遅延時間ｔ1が発生する。
電池保護機能のみを有する蓄電システムでは、電流検出遅延時間ｔ1が経過した時点から電池停止時間ｔ5が経過すると、電池保護機能にて二次電池１０１が二次電池パック１１の外部から遮断されるので、直ぐに復帰が困難な状況になってしまう。
また、システム保護機能のみを有する蓄電システムでは、電流検出遅延時間ｔ1が経過した時点でシステム停止指示が送信されてしまうので、電流検出遅延時間ｔ1が経過した時点からシステム停止遅延時間ｔ3が経過すると、二次電池パック１１が蓄電システム１００の外部から遮断される。この場合、二次電池１０１に影響が生じるかなり前に充電が終了してしまうので、充電時間が短くなってしまう。
これに対して、蓄電システム１００では、電流検出遅延時間ｔ1が経過した時点からシステム保留時間ｔ2が経過した後で、システム停止指示が送信されるので、二次電池１０１に影響が生じる直前まで充電を行うことが可能になり、充電時間を長くすることが可能になる。
図８は、電流値が通常範囲を外れたと判断された時点で、電流値が警告範囲に含まれ、かつ、停止猶予時間ｔsがシステム停止遅延時間ｔ3以下の場合における、保護機能が実行されるタイミングを示している。
電池保護機能のみを有する蓄電システムでは、図７の例と同様に、電流検出遅延時間ｔ1が経過した時点から電池停止時間ｔ5が経過すると、電池保護機能にて二次電池１０１が二次電池パック１１の外部から遮断されるので、直ぐに復帰が困難な状況になってしまう。
また、システム保護機能のみを有する蓄電システムでは、停止猶予時間ｔsがシステム停止遅延時間ｔ3以下であるため、システム保護機能にて二次電池パック１１が蓄電システムの外部から遮断したときには、電流値が閾値２を超えてしまっている。このため、二次電池パック１１が破損してしまう可能性が高い。
これに対して、蓄電システム１００では、電流検出遅延時間ｔ1が経過した時点から電池保留時間ｔ2が経過した後で、電池保護機能が実行されるので、二次電池１０１に影響が生じる直前まで充電を行うことが可能になり、充電時間を長くすることが可能になる。
図９は、電流値が通常範囲を外れたと判断された時点で、電流値が電池停止範囲に到達した場合における、保護機能が実行されるタイミングを示している。
システム保護機能のみを有する蓄電システムでは、電流検出遅延時間ｔ1が経過した時点から停止猶予時間ｔsが経過しないと二次電池１０１が保護されないので、二次電池１０１の保護が間に合わず、二次電池１０１が破損してしまう可能性がある。
これに対して、電池保護機能のみを有する蓄電システムと蓄電システム１００では、電流検出遅延時間ｔ1が経過した時点から電池停止時間ｔ5が経過すると、電池保護機能にて二次電池１０１が二次電池パック１１の外部から遮断されるので、二次電池１０１を素早く保護することができる。
以上説明したように本実施形態によれば、二次電池１０１の状態値に基づいて、システム保護機能および電池保護機能の実行が制御されるので、二次電池１０１の状態値に応じて適切な保護機能を実行することが可能になる。したがって、二次電池１０１の破損を防止しつつ、利便性を向上させることが可能になる。
また、本実施形態では、二次電池１０１の状態値が通常範囲から外れた場合、二次電池１０１の状態値に基づいて、システム保護機能または電池保護機能が実行されるので、適切なタイミングでシステム保護機能または電池保護機能を実行することが可能になる。
また、本実施形態では、状態値が通常範囲に隣接した警戒範囲に含まれると、状態値の変化に基づいて、システム保護機能または電池保護機能が実行され、状態値が警戒範囲に隣接する電池停止範囲に含まれると、電池保護機能が実行される。このため、二次電池１０１を素早く保護しなければならない場合には、電池保護機能を用いて、二次電池１０１の破損の防止を優先させ、二次電池１０１を保護するまでに十分な時間がある場合には、システム保護機能により、利便性を確保しつつ、二次電池１０１を保護することが可能になる。
また、本実施形態では、状態値が警戒範囲に含まれる場合、停止猶予時間がシステム停止遅延時間よりも長いと、システム保護機能が実行され、停止猶予時間がシステム停止遅延時間以下であると、電池保護機能が実行される。このため、二次電池１０１の破損の防止を優先させるか、利便性を確保しつつ、二次電池１０１を保護するかをより適切に選択することが可能になる。
また、本実施形態では、停止猶予時間がシステム停止遅延時間よりも長いと、停止猶予時間からシステム停止遅延時間を差し引いた保留時間が経過した後でシステム保護機能が実行される。また、停止猶予時間がシステム停止遅延時間以下である、停止猶予時間から電池停止遅延時間を差し引いた保留時間が経過した後でシステム保護機能が実行される。このため、二次電池１０１に影響が生じない範囲で、二次電池１０１の充電や放電を長く行うことが可能になる。したがって、利便性をより向上させることが可能になる。
次に本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態の蓄電システム１００では、第１の実施形態の蓄電システム１００に対して、電池保護部１０２に新たな機能が追加されている。
具体的には、電池保護部１０２の電池保護制御部１０４に対して、状態値が通常範囲から外れた後で、状態値が通常範囲に戻ると、システム保護機能および電池保護機能の実行を取り止める機能と、システム停止猶予時間内に、状態値が電池停止範囲に到達すると、電池保護機能を実行する機能とが追加されている。
図１０は、本実施形態の蓄電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
図６を用いて説明したステップＳ６０９の処理が終了すると、電池保護制御部１０４は、電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌb以上か否かを判断する（ステップＳ７０１）。
電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌb以上の場合、電池保護制御部１０４は、ステップＳ６０５の処理、つまり、電池保護機能を実行する。一方、電流値ｌ（ｔ）がｌb未満の場合、電池保護制御部１０４は、電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌa以上か否かを判断する（ステップＳ７０２）。
電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌa未満の場合、電池保護制御部１０４は、システム保護機能の実行を取り止めて、ステップＳ６０１の処理に戻る。一方、電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌa以上の場合、電池保護制御部１０４は、ステップＳ６１０の処理を実行する。
また、ステップＳ６１５の処理が終了すると、電池保護制御部１０４は、電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌb以上か否かを判断する（ステップＳ７０３）。
電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌb以上の場合、電池保護制御部１０４は、ステップＳ６０５の処理、つまり、電池保護機能を実行する。一方、電流値ｌ（ｔ）がｌb未満の場合、電池保護制御部１０４は、電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌa以上か否かを判断する（ステップＳ７０４）。
電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌa未満の場合、電池保護制御部１０４は、電池保護機能の実行を取り止めて、ステップＳ６０１の処理に戻る。一方、電流値ｌ（ｔ）が閾値ｌa以上の場合、電池保護制御部１０４は、ステップＳ６１５の処理を実行する。
以上説明したように本実施形態によれば、保留時間内に状態値が通常範囲に戻ると、システム保護機能および電池保護機能の実行が取り止められるので、二次電池１０１を保護する必要がない場合に、保護機能が実行されて二次電池１０１の充放電が停止されることを防止することが可能になる。このため、利便性をより向上させることが可能になる。
また、本実施形態では、保留時間内に状態値が電池停止範囲に到達すると、電池保護機能が実行されるので、二次電池１０１をより適切に保護することが可能になる。
次に本実施形態の第３の実施形態について説明する。
本実施形態の蓄電システム１００では、第２の実施形態の蓄電システム１００に対して、電池保護部１０２に新たな機能が追加されている。
具体的には、電池保護部１０２の電池保護制御部１０４に対して、保留時間（システム保留時間および電池保留時間）内に、状態値が通常範囲から外れた時刻以後の状態値の変化を考慮して、停止猶予時間ｔsを更新することで、システム保留時間ｔ2を更新する機能が追加されている。
図１１は、本実施形態の蓄電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
図１１に示すフローチャートにおける動作では、電池保護制御部１０４は、ステップＳ６１０およびＳ６１５の処理を終了すると、ステップＳ６０６の戻る点が、第２の実施形態の動作と異なる。
図１２および図１３は、本実施形態の蓄電システムの特徴を説明するための図である。
図１２の例では、電流値が閾値１を超えた後で電流値の上昇率が大きくなっている。この場合、停止猶予時間ｔsが更新されないと、システム保護機能で二次電池１０１が保護される前までに、電流値が閾値２を超えてしまう可能性がある。これに対して、本実施形態の蓄電システム１００では、停止猶予時間ｔsが更新されるため、電流値が閾値２を超えることを防止することが可能になる。
図１３の例では、電流値が閾値１を超えた後で電流値の上昇率が一旦０になり、その後、電流値が閾値１を下回っている。この場合、停止猶予時間ｔsが更新されないと、二次電池１０１を保護する必要がないのに関わらず、システム保護機能で二次電池１０１が保護されてしまうため、充電が停止してしまう。これに対して、本実施形態では、停止猶予時間ｔsが更新されるため、二次電池１０１の充電が停止することを防止することが可能になる。
以上説明したように本実施形態によれば、保留時間内に停止猶予時間ｔsが更新されるため、二次電池１０１を保護する必要がない場合に、保護機能が実行されて二次電池１０１の充放電が停止されたり、状態値の上昇率が大きくなり二次電池１０１が破損したりすることを防止することが可能になる。
次に第４の実施形態を説明する。
図１４は、本実施形態の蓄電システムにおける二次電池パック１１の構成を示す図である。図１４に示す二次電池パック１１では、図２に示した二次電池パック１１と比べて、電池保護部１０２に強制遮断部１０５が追加されている。
強制遮断部１０５は、二次電池１０１の電流値の大きさ（絶対値）が規定値以上になると、二次電池１０１を二次電池パック１１の外部から遮断する。本実施形態では、強制遮断部１０５は、二次電池１０１と電源制御部２３とを接続する配線上に設けられ、その配線上の電流値の大きさが規定値以上になると溶断するヒューズであるものとしている。また、規定値は、電池停止範囲に含まれるものとしている。
図１５は、強制遮断部１０５の動作を説明するための図である。
図１５に示されたように、電池停止範囲の中でも、規定値に対応する閾値３以上の範囲、および−閾値３以下の範囲は、強制遮断部１０５にて二次電池１０１が二次電池パックの外部から遮断される強制遮断範囲となる。このため、非常に大きな電流が二次電池１０１に流れると直ぐに二次電池１０１を保護することが可能になる。
このように本実施形態によれば、電流値が非常に大きくなり、電池保護機能でも二次電池１０１の保護が間に合わないような状況でも、二次電池１０１を保護することが可能になる。
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
例えば、蓄電部１０は、二次電池パックを１つだけ備えた構成でもよい。
また、充電電流以外の状態値として、放電電流、電圧、温度においても同様の効果を奏することは言うまでもない。
この出願は、２０１２年９月１８日に出願された日本出願特願２０１２−２０４１４９号公報を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１ 蓄電部
２ システム保護部
１１ 二次電池パック
２１ ＥＭＳ
２２ 遮断ゲート
２３ 電源制御部
１０１ 二次電池パック
１０２ 電池保護部
１０３ 遮断ゲート
１０４ 電池保護制御部
１０５ 強制遮断部

Claims (9)

  1. 二次電池パックを備えた蓄電システムであって、
    前記二次電池パックを前記蓄電システムの外部と遮断するシステム保護機能を有するシステム保護部をさらに備え、
    前記二次電池パックは、二次電池と、前記二次電池を前記二次電池パックの外部と遮断する電池保護機能を有する電池保護部とを備え、
    前記電池保護部は、
    前記二次電池の状態を示す状態値を監視し、前記状態値に基づいて、前記システム保護機能および前記電池保護機能の実行を制御し、
    前記状態値が予め定められた通常範囲から外れた場合、前記状態値に基づいて、前記システム保護機能または前記電池保護機能を実行し、
    前記状態値が前記通常範囲から外れた場合、前記状態値が前記通常範囲に隣接する警戒範囲に含まれると、前記状態値の変化に基づいて、前記システム保護機能または前記電池保護機能を実行し、前記状態値が前記通常範囲に含まれず前記警戒範囲に隣接する電池停止範囲に含まれると、前記電池保護機能を実行する、蓄電システム。
  2. 前記電池保護部は、前記状態値が前記警戒範囲に含まれる場合、前記状態値の変化に基づいて、前記二次電池の保護が必要となるまでの停止猶予時間を予測し、前記停止猶予時間が予め定められたシステム停止遅延時間よりも長いと、前記システム保護機能を実行し、前記停止猶予時間が前記システム停止遅延時間以下であると、前記電池保護機能を実行する、請求項１に記載の蓄電システム。
  3. 前記電池保護部は、前記停止猶予時間が前記システム停止遅延時間より長い場合、前記停止猶予時間から前記システム停止遅延時間を差し引いた保留時間が経過した後で、前記システム保護機能を実行する、請求項２に記載の蓄電システム。
  4. 前記電池保護部は、前記停止猶予時間が前記システム停止遅延時間以下の場合、前記停止猶予時間から前記システム停止遅延時間より短い電池停止遅延時間を差し引いた保留時間が経過した後で、前記電池保護機能を実行する、請求項２または３に記載の蓄電システム。
  5. 前記電池保護部は、前記保留時間が経過する前に前記状態値が前記通常範囲に戻った場合、前記システム保護機能および電池保護機能の実行を取り止める、請求項３または４に記載の蓄電システム。
  6. 前記電池保護部は、前記保留時間が経過する前に前記状態値が前記電池停止範囲に到達した場合、前記電池保護機能を実行する、請求項３ないし５のいずれか１項に記載の蓄電システム。
  7. 前記電池保護部は、前記保留時間内に、前記状態値の変化に基づいて、前記停止猶予時間を更新する、請求項３ないし６のいずれか１項に記載の蓄電システム。
  8. 前記二次電池の電流値の大きさが規定値以上になると、前記二次電池を前記二次電池パックの外部から遮断する強制遮断部をさらに備え、
    前記状態値は、電流値を含み、
    前記規定値は、前記電池停止範囲に含まれる、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の蓄電システム。
  9. 二次電池パックを備えた蓄電システムによる電池保護方法であって、
    前記二次電池パックが備える二次電池の状態を示す状態値を監視し、
    前記状態値に基づいて、前記二次電池パックを前記蓄電システムの外部から遮断するシステム保護機能と、前記二次電池パックに備わった二次電池を前記二次電池パックの外部から遮断する電池保護機能の実行を制御し、
    前記状態値が予め定められた通常範囲から外れた場合、前記状態値に基づいて、前記システム保護機能または前記電池保護機能を実行し、
    前記状態値が前記通常範囲から外れた場合、前記状態値が前記通常範囲に隣接する警戒範囲に含まれると、前記状態値の変化に基づいて、前記システム保護機能または前記電池保護機能を実行し、前記状態値が前記通常範囲に含まれず前記警戒範囲に隣接する電池停止範囲に含まれると、前記電池保護機能を実行する、電池保護方法。
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