保護電路及保護電路的控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及利用在基板上設置發熱電阻器和熔絲元件的保護元件來防止電池組的過電流或過電壓的保護電路及保護電路的控制方法。
【背景技術】
[0002]近年來，使用電池和電動機的HEV(混合動力汽車:Hybrid Electric Vehicle)或EV(電動汽車:Electric Vehicle)得到迅速普及。作為HEV或EV的動力源，出于能量密度和輸出特性的原因會使用鋰離子二次電池。在汽車用途中，需要高電壓、大電流。因此，開發了能承受高電壓、大電流的專用單元，但是因為制造成本上的問題，大多情況下通過串聯、并聯連接多個電池單元，從而使用通用單元來確保必要的電壓電流。
[0003]鋰離子二次電池具有優異的特性，但是不可缺少對充放電特性的管理，若對異常的電池單元進行如平常的處理，則很有可能發生起火、爆炸這一危險。因而，一旦電池單元成為多個，單元間的電壓平衡就變得重要，若包含異常的單元，則對其他正常的單元也產生影響，存在不能進行正確的充放電這一問題。
[0004]為了避免這樣的事態，在使用較多的鋰離子二次電池的電池系統中，裝入有連接到充放電路徑上的恪絲元件和管理電池整體的電源管理系統(BMS: Battery ManagementSystem) AMS中管理每個電池單元的充放電狀態(電壓、容量等)，當探測到異常時，使用FET開關等從外部向熔絲元件供給信號而截斷電路的輸出部分，回避因異常發熱導致的起火等的故障。
[0005]近年來，不僅重視諸如迄今還在進行的充放電的狀態管理(SOC: State ofCharge)，而且基于電池系統的容量劣化(S0H:State of Health)、電池壽命(SOL:State ofLife)的考慮的電池系統管理也被重視起來。
[0006]現有技術文獻專利文獻
專利文獻1:日本特許第4207877號公報。
【發明內容】
[0007]發明要解決的課題
可是，高速移動中的汽車等中，驅動力急劇下降、急停反而存在危險的情況，尋求設想非常時期的電池管理。例如，在行駛中發生電池系統的異常時，也能夠供給用于移動至修理廠或安全場所的驅動力、或者危險警告燈、空調用的驅動力，在回避危險上是優選的。
[0008]然而，如圖6所示，在多個電池堆棧51并聯連接的電池組50中，諸如僅在充放電路徑上設置保護元件52的情況下，若在構成電池堆棧51的電池單元53的一部分發生異常從而使保護元件52工作，則會截斷電池組50整體的充放電路徑，在此之上，不能供給電力。
[0009]因此，如圖7所示，提出了在電池組50整體的充放電路徑上設置截斷電路整體的電流路徑的電路保護元件54，并且在一個電池堆棧51a設置截斷該電池堆棧51a的電流路徑的堆棧保護元件55的保護電路。如此則在一個電池堆棧51a的電池單元53發生異常的情況下，通過使堆棧保護元件55工作，從電池組50的充放電路徑上僅去除該電池堆棧51，輸出雖然會下落，但能夠通過余下的電池堆桟51b繼續供給電力。
[0010]電路保護元件54構成電池組50的充放電路徑的一部分，并且使用當過電流流過時，因自發熱而熔化并截斷電流路徑的熔絲元件。該熔絲元件具備能夠充分承受由全體電池堆棧51a、51b決定的通常充放電的容量，具有當流過相對于全體電池堆棧51a、51b的通常的輸出例如1.5倍的過電流時熔斷的容量。
[0011 ]在此，在一個電池堆棧51a的電池單元53出現異常，使堆棧保護元件55工作而將該一個電池單元51從電池組50的充放電路徑去除的情況下，電路保護元件54的熔絲元件相對于由殘留的另一個電池堆棧51b決定的輸出而言會成為過剩容量。因此，在另一個電池堆棧51b的電池單元53發生異常，在電路保護元件54的恪絲元件流過過電流的情況下也不會適當地熔斷，將會無法防止熱失控。
[0012]因此，本發明目的在于提供在從電流路徑上除去多個電池的一部分的情況下，也能響應殘留的電池的輸出而使保護元件適當地工作的保護電路及保護電路的控制方法。
[0013]用于解決課題的方案
為了解決上述課題，本發明所涉及的保護電路具備:電池模塊，由多個電池并聯連接而成;第I保護元件，設在各上述電池、構成該電池的充電或放電的電流路徑的一部分；以及第2保護元件，構成上述電池模塊的充電或放電的電流路徑的一部分，上述第2保護元件具備多個熔絲部，該熔絲部具有發熱電阻器、和構成充電或放電的電流路徑的一部分并且因上述發熱電阻器的熱或自發熱而熔斷的可熔導體，多個上述熔絲部通過各上述發熱電阻器而能夠個別地熔斷各上述可熔導體。
[0014]另外，本發明所涉及的保護電路的控制方法，其中保護電路具備:電池模塊，由多個電池并聯連接而成;第I保護元件，設在各上述電池、構成該電池的充電或放電的電流路徑的一部分；以及第2保護元件，構成上述電池模塊的充電或放電的電流路徑的一部分，上述第2保護元件按照上述電池的個數具備多個熔絲部，該熔絲部具有發熱電阻器、和構成充電或放電的電流路徑的一部分并且因上述發熱電阻器的熱或自發熱而熔斷的可熔導體，使設在發生異常的上述電池的上述第I保護元件工作，將發生異常的上述電池從電流路徑截斷，響應發生異常的上述電池的截斷，通過各上述發熱電阻器個別地熔斷各上述可熔導體。
[0015]發明效果
依據本發明，在探測到電池中過電壓等的異常的情況下，使電池的堆棧保護元件工作，將電池從電路上隔離，并且僅通過殘留的電池能夠進行充放電。在此，本發明中，使電池的堆棧保護元件工作，并且使電路保護元件工作，使一部分的熔絲部熔斷。由此，依據本發明，即使在因電池的減少而最大輸出減少的情況下，也能降低構成電池模塊的充放電路徑的一部分的電路保護元件的額定值，能夠作成與電池的最大輸出對應的電路保護元件。
【附圖說明】
[0016]【圖1】圖1是示出適用本發明的保護電路的結構的圖。
[0017]【圖2】圖2A是示出堆棧保護元件的結構的截面圖，圖2B是示出堆棧保護元件的結構的平面圖。
[0018]【圖3】圖3是堆棧保護元件的電路圖。
[0019]【圖4】圖4是電路保護元件的平面圖。
[0020]【圖5】圖5是電路保護元件的電路圖。
[0021]【圖6】圖6是示出現有的電池組的電路結構的圖。
[0022]【圖7】圖7是示出其他現有的電池組的電路結構的圖。
【具體實施方式】
[0023]以下，邊參照附圖，邊對適用本發明的保護電路及保護電路的控制方法進行詳細說明。此外，本發明并不僅限于以下的實施方式，在不脫離本發明的主旨的范圍內能夠進行各種變更這一點是無需贅述的。此外，附圖是示意性的，各尺寸的比例等有時不同于現實的情況。具體的尺寸等應該參考以下的說明進行判斷。此外，即使在附圖相互之間也包含彼此尺寸的關系或比例不同的部分這一點是無需贅述的。
[0024][保護電路]
如圖1所示，適用本發明的保護電路I具有多個電池單元2串聯連接的多個電池堆棧3，各電池堆棧3彼此具有并聯連接的電池模塊4。在此，從方便說明起見，以兩個電池堆棧3a、3b并聯連接的電池模塊4為例進行說明，但是本發明也可以并聯連接3個以上的電池堆棧3。對各電池堆棧3a、3b分別裝入有堆棧保護元件5。另外，保護電路I具有:截斷電路整體的電流路徑的電路保護元件7 ；以及BMS控制元件8，其控制電池堆棧3a、3b內的充放電，并且檢測各電池單元2的異常電壓，根據檢測結果驅動堆棧保護元件5及電路保護元件7，構成裝入有這些電池堆棧3a、3b、電路保護元件7及BMS控制元件8的電池組9。
[0025][堆棧保護元件]
為了安全地截斷電池堆棧3a或3b的輸出，堆棧保護元件5由具有根據來自BMS控制元件8的信號截斷電流路徑的功能的熔絲元件構成，通過構成電流路徑的一部分的熔絲元件的熔斷，不可逆地截斷該電池堆棧3a或3b的電流路徑。