特許 7067224 通電制御装置、蓄電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-06

(45)【発行日】2022-05-16

(54)【発明の名称】通電制御装置、蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20220509BHJP

   H03K 17/00 20060101ALI20220509BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20220509BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 S

H03K17/00 B

H02H7/18

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018078310

(22)【出願日】2018-04-16

(65)【公開番号】P2019187170

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2021-01-25

(73)【特許権者】

【識別番号】507151526

【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】特許業務法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤田 清浩

【審査官】原 嘉彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１１５０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１６４３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０６９２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２３２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２２４２８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０２６９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２０１４２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １／００－３／１２

７／００－１３／００

１５／００－５８／４０

Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４８

５０／５０－５０／５９８

Ｈ０２Ｈ ７／００

７／１０－７／２０

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２

７／３４－７／３６

Ｈ０３Ｋ １７／００－１７／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電素子の通電制御装置であって、
前記蓄電素子のパワーラインに設けられた遮断回路と、
前記遮断回路を駆動する駆動回路と、
処理装置と、を備え、
前記駆動回路は、
出力ラインを通じて前記遮断回路の制御端子に制御信号を送る出力回路と、
前記遮断回路の基準端子と制御端子との間を接続し、前記出力ラインがオープンした場合、前記制御端子を前記基準端子と同電位にすることで、前記遮断回路を遮断状態に固定する第１抵抗と、
前記出力回路の出力ラインに配置され、通電により断線する断線素子と、
前記第１抵抗とは異なる経路で、前記断線素子に電流を流す通電経路と、
前記通電経路において前記断線素子から見て電圧の高いハイサイドに設けられた通電スイッチと、を備え、
前記出力回路は、
ソースを内部電源に接続するＦＥＴと、
ソースを基準電位に接続するＦＥＴと、
２つの前記ＦＥＴのドレインを接続する第２抵抗を含み、
前記出力ラインは、ソースを基準電位に接続する前記ＦＥＴのドレインに接続され、
前記断線素子に電流を流す前記通電経路は、
前記通電スイッチ、前記断線素子、ソースを基準電位に接続する前記ＦＥＴを経由して、基準電位に至る経路であり、
前記処理装置は、前記蓄電素子について所定の条件を検出した場合、前記通電スイッチ及びソースを基準電位に接続する前記ＦＥＴをオンして前記通電経路で前記断線素子に電流を流すことにより、前記断線素子を断線させる断線処理を行う、通電制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の通電制御装置であって、
前記遮断回路は、
前記蓄電素子の充電を制御する第１半導体スイッチと、前記蓄電素子の放電を制御する第２半導体スイッチと、を備え、
前記第１半導体スイッチ用と前記第２半導体スイッチ用に前記駆動回路を２回路備え、
前記処理装置は、前記蓄電素子について所定の条件を検出した場合、
前記第１半導体スイッチ用の第１駆動回路と、前記第２半導体スイッチ用の第２駆動回路について、前記断線処理を行う、通電制御装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の通電制御装置であって、
前記断線素子は、チップビーズインダクタである、通電制御装置。

【請求項4】

蓄電装置であって、
蓄電素子と、
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の通電制御装置と、
前記蓄電素子と前記通電制御装置を収容する収容体と、
前記収容体に設けられた正極の外部端子と負極の外部端子と、を備える、蓄電装置。

【請求項5】

請求項４に記載の蓄電装置であって、
前記遮断回路は、負極の前記外部端子と前記蓄電素子の負極とを接続するパワーラインに設けられている、蓄電装置。

【請求項6】

請求項４又は請求項５に記載の蓄電装置であって、
前記通電スイッチは、
負極の前記外部端子又は内部電源に接続されている、蓄電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遮断装置の再使用を禁止する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

劣化したバッテリは、再利用により、発熱する場合がある。下記特許文献１に記載のバッテリパックは、図１２に示すように、２次制御ＩＣ５２０とスイッチ５３０、５４０とを有している。２次制御ＩＣ５２０は、センサ５２２とヒューズ制御回路５２４とヒューズ５２６、５２７と抵抗５２８、５２９とを有している。ヒューズ５２６、５２７は、スイッチ５３０、５４０のゲートに設けられている。抵抗５２８、５２９は、スイッチ５３０、５４０のゲートとソースを接続している。

【0003】

ヒューズ制御回路５２４は、充電に関する故障があった場合、ヒューズ５２６に溶断電流を流す。これにより、ヒューズ５２６が溶断することから、スイッチ５３０はターンオフし、充電が禁止される。放電に関する故障があった場合、ヒューズ５２７に溶断電流を流す。これにより、ヒューズ５２７が溶断することから、スイッチ５４０はターンオフし、放電が禁止される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１６４３８８公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

駆動回路（ヒューズ制御回路５２４）の電力消費を抑えるには、スイッチ５３０、５４０を駆動する時の出力電流が小さいとよい。駆動回路（ヒューズ制御回路５２４）の出力電流は、抵抗５２８、５２９の抵抗値が大きいほど、小さい。

【0006】

特許文献１に記載のバッテリパックにおいて、溶断電流は、駆動回路（ヒューズ制御回路５２４）からヒューズ５２６、５２７を通って抵抗５２８、５２９に流れると考えられる。そのため、溶断電流の制約から、抵抗５２８、５２９は、抵抗値を大きくできないので、駆動回路（ヒューズ制御回路５２４）の消費電流は大きい。
本発明は、駆動回路の電力消費を抑えつつ、蓄電素子の再使用を禁止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

蓄電素子の通電制御装置は、前記蓄電素子のパワーラインに設けられた遮断回路と、前記遮断回路を駆動する駆動回路と、処理装置と、を備え、前記駆動回路は、出力ラインを通じて前記駆動回路の制御端子に制御信号を送る出力回路と、前記遮断回路の基準端子と制御端子との間を接続し、前記出力ラインがオープンした場合、前記制御端子を前記基準端子と同電位にすることで、前記遮断回路を遮断状態に固定する抵抗と、前記出力回路の出力ラインに配置され、通電により断線する断線素子と、前記抵抗とは異なる経路で、前記断線素子に電流を流す通電経路と、前記通電経路に設けられた通電スイッチと、を備え、前記処理装置は、前記蓄電素子について所定の条件を検出した場合、前記通電スイッチをオンして前記通電経路で前記断線素子に電流を流すことにより、前記断線素子を断線させる断線処理を行う。

【0008】

蓄電装置は、蓄電素子と、上記通電制御装置と、前記蓄電素子と前記通電制御装置を収容する収容体と、前記収容体に設けられた正極の外部端子と負極の外部端子と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明は、駆動回路の電力消費を抑えつつ、蓄電素子の再使用を禁止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】車両の側面図である。

【図2】バッテリの分解斜視図である。

【図3A】図２に示す二次電池の平面図である。

【図3B】図３ＡのＡ－Ａ線断面図である。

【図4】図２の本体内に二次電池を収容した状態を示す斜視図である。

【図5】図４の二次電池にバスバーを装着した状態を示す斜視図である。

【図6】バッテリの回路構成を示す図である。

【図7】ヒューズを溶断する電流の電流経路を示す図である。

【図8】充電器とバッテリを示す図である。

【図9】比較例を示す図である。

【図10】バッテリの他の回路構成を示す図である。

【図11】チップビーズインダクタの斜視図である。

【図12】バッテリパックの従来構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

蓄電素子の通電制御装置は、前記蓄電素子のパワーラインに設けられた遮断回路と、前記遮断回路を駆動する駆動回路と、処理装置と、を備え、前記駆動回路は、出力ラインを通じて前記遮断回路の制御端子に制御信号を送る出力回路と、前記遮断回路の基準端子と制御端子との間を接続し、前記出力ラインがオープンした場合、前記制御端子を前記基準端子と同電位にすることで、前記遮断回路を遮断状態に固定する抵抗と、前記出力回路の出力ラインに配置され、通電により断線する断線素子と、前記抵抗とは異なる経路で、前記断線素子に電流を流す通電経路と、前記通電経路に設けられた通電スイッチと、を備え、前記処理装置は、前記蓄電素子について所定の条件を検出した場合、前記通電スイッチをオンして前記通電経路で前記断線素子に電流を流すことにより、前記断線素子を断線させる断線処理を行う。

【0012】

処理装置は、蓄電素子について所定の条件を検出した場合、通電スイッチをオンする。通電スイッチがオンすると、断線素子に電流が流れる。これにより、断線素子が断線し、出力ラインはオープンする。

【0013】

出力ラインがオープンすると、遮断回路の基準端子と制御端子は、抵抗により同電位に保持されるため、遮断回路は遮断状態に固定される。以上により、蓄電素子の再使用が禁止される。

【0014】

断線素子に電流を流す通電経路は、遮断回路の２つの端子間を接続する抵抗とは別経路である。２つの端子間を接続する抵抗は、断線素子に電流を流す通電経路に含まれていないので、抵抗値を任意に設定できる。抵抗値を高くすることが出来れば、出力回路の出力電流を絞れるので、駆動回路の電力消費を抑えることが出来る。

【0015】

前記遮断回路は、前記蓄電素子の充電を制御する第１半導体スイッチと、前記蓄電素子の放電を制御する第２半導体スイッチと、を備え、前記第１半導体スイッチ用と前記第２半導体スイッチ用に前記駆動回路を２回路備え、前記処理装置は、前記蓄電素子について所定の条件を検出した場合、前記第１半導体スイッチ用の第１駆動回路と、前記第２半導体スイッチ用の第２駆動回路について、前記断線処理を行ってもよい。

【0016】

処理装置は、第１半導体スイッチと第２半導体スイッチを個々に制御することで、蓄電素子の充電と放電を制御できる。蓄電素子について所定の条件を検出した場合、処理装置は第１駆動回路と第２駆動回路の断線処理を行う。断線処理により、第１半導体スイッチ、第２半導体スイッチは遮断状態に固定されるため、蓄電素子は充電、放電のいずれも出来なくなり、再使用が禁止される。

【0017】

前記断線素子は、チップビーズインダクタでもよい。チップビーズインダクタに定格以上の電流を流して断線させることで、出力ラインをオープンできる。

【0018】

蓄電装置は、蓄電素子と、通電制御装置と、前記蓄電素子と前記通電制御装置を収容する収容体と、前記収容体に設けられた外部端子と、を含む。

【0019】

前記遮断回路は、負極の外部端子と前記蓄電素子の負極とを接続するパワーラインに設けられていてもよい。負極の外部端子と蓄電素子の負極との間のパワーラインに遮断回路が設けられている場合、蓄電素子よりも充電電圧の高い充電器の接続により、遮断回路の制御端子と基準端子との間に電圧差が生じることで、遮断回路が誤作動する場合がある。本技術を適用することで、遮断回路の誤作動を抑制できる。

【0020】

＜実施形態＞
１．バッテリＢＴ１の構造説明
図１は車両ＶＨの側面図、図２はバッテリＢＴ１の分解斜視図である。車両ＶＨは、エンジン駆動車である。車両ＶＨは、蓄電装置であるバッテリＢＴ１を備えている。バッテリＢＴ１は、図２に示すように、収容体１と、その内部に収容される組電池４０と、回路基板ユニット３１と、を備える。

【0021】

収容体１は、合成樹脂材料からなる本体３と蓋体４とを備えている。本体３は有底筒状で、平面視矩形状の底面部５と、その４辺から立ち上がって筒状となる４つの側面部６とを備えている。４つの側面部６によって上端部分に上方開口部７が形成されている。

【0022】

蓋体４は、平面視矩形状で、その４辺から下方に向かって枠体８が延びている。蓋体４は、本体３の上方開口部７を閉鎖する。蓋体４の上面には平面視略Ｔ字形の突出部９を有する。蓋体４の上面には、突出部９を有していない２箇所のうち、一方の隅部に正極の外部端子１０が固定され、他方の隅部に負極の外部端子１１が固定されている。収容体１は、二次電池２と回路基板ユニット３１を収容している。回路基板ユニット３１は二次電池２の上部に配置されている。

【0023】

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、二次電池２は、直方体形状のケース１２内に電極体１３を非水電解質と共に収容したものである。ケース１２は、ケース本体１４と、その上方の開口部を閉鎖するカバー１５とを有している。

【0024】

電極体１３は、詳細については図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極要素との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体１４に収容可能となるように扁平状に巻回されている。

【0025】

正極要素には正極集電体１６を介して正極端子１７が、負極要素には負極集電体１８を介して負極端子１９がそれぞれ接続されている。正極集電体１６及び負極集電体１８は、平板状の台座部２０と、この台座部２０から延びる脚部２１とからなる。台座部２０には貫通孔が形成されている。脚部２１は正極要素又は負極要素に接続されている。正極端子１７及び負極端子１９は、端子本体部２２と、その下面中心部分から下方に突出する軸部２３とからなる。そのうち、正極端子１７の端子本体部２２と軸部２３とは、アルミニウム（単一材料）によって一体成形されている。負極端子１９においては、端子本体部２２がアルミニウム製で、軸部２３が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子１７及び負極端子１９の端子本体部２２は、カバー１５の両端部に絶縁材料からなるガスケット２４を介して配置され、このガスケット２４から外方へ露出されている。

【0026】

前記構成からなる二次電池２は、図４に示すように、複数個（例えば１２個）が幅方向に並設された状態で本体３内に収容されている。本体３の一端側から他端側（矢印Ｙ１からＹ２方向）に向かって３つの二次電池２を１組として、同一組では隣り合う二次電池２，２の端子極性が同じになり、隣り合う組同士では隣り合う二次電池２の端子極性が逆に配置されている。最も矢印Ｙ１側に位置する３つの二次電池２（第１組）では、矢印Ｘ１側が負極、矢印Ｘ２側が正極となっている。第１組に隣接する３つの二次電池２（第２組）では、矢印Ｘ１側が正極、矢印Ｘ２側が負極となっている。第２組に隣接する第３組では、第１組と同じ配置となっており、第３組に隣接する第４組では第２組と同じ配置となっている。

【0027】

図５に示すように、正極端子１７及び負極端子１９には、導電部材としての端子用バスバー２６～３０が溶接により接続されている。第１組の矢印Ｘ２側では、正極端子１７群が第１バスバー２６によって接続されている。第１組と第２組の間では、矢印Ｘ１側で第１組の負極端子１９群と第２組の正極端子１７群とが第２バスバー２７によって接続されている。第２組と第３組の間では、矢印Ｘ２側で第２組の負極端子１９群と第３組の正極端子１７群とが第３バスバー２８によって接続されている。第３組と第４組の間では、矢印Ｘ１側で第３組の負極端子１９群と第４組の正極端子１７群とが第４バスバー２９によって接続されている。第４組の矢印Ｘ２側では、負極端子１９群が第５バスバー３０によって接続されている。

【0028】

二次電池２は同組では並列、異なる組では直列である。従って、１２個の二次電池２は３並列、４直列である。二次電池２は、例えば、リチウムイオン二次電池である。

【0029】

第１組の正極端子群を接続する第１バスバー２６は、正極の外部端子１０に接続されており、第４組の負極端子群を接続する第５バスバー３０は、負極の外部端子１１に接続されている。

【0030】

２．バッテリＢＴ１の電気的構成の説明
図６は、バッテリＢＴ１の電気的構成を示すブロック図である。バッテリＢＴ１は、組電池４０と、電流センサ４４と、遮断回路４５と、電圧計測部４８と、管理装置５０と、を備える。管理装置は処理装置の一例である。

【0031】

組電池４０は、直列接続された４組の二次電池２を備えている。電流センサ４４、組電池４０及び遮断回路４５は、パワーライン４３Ｐ、４３Ｎを介して、直列に接続されている。正極側のパワーライン４３Ｐは、正極の外部端子１０と組電池４０の正極とを接続するパワーラインである。負極側のパワーライン４３Ｎは、負極の外部端子１１と組電池４０の負極とを接続するパワーラインである。電流センサ４４は組電池４０の正極側に位置し、遮断回路４５は組電池４０の負極側に位置する。電流センサ４４は、正極側のパワーライン４３Ｐに設けられており、遮断回路４５は、負極のパワーライン４３Ｎに設けられている。

【0032】

電流センサ４４は、回路基板ユニット３１上に配置されている。電流センサ４４は組電池４０の電流Ｉを計測する。電流センサ４４は、信号線を介して、管理装置５０に接続されており、電流センサ４４の計測値は、管理装置５０に対して入力される。

【0033】

電圧計測部４８は、各二次電池２の電圧Ｖ１～Ｖ４、及び組電池４０の総電圧Ｖｔを計測する。電圧計測部４８は、計測した電圧Ｖ１～Ｖ４、Ｖｔのデータを管理装置５０に出力する。

【0034】

Ｖｔ＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４・・・・・・（１）式

【0035】

管理装置５０は、回路基板ユニット３１上に配置されている。管理装置５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）５１とメモリ５３と通信部５５とを備える。管理装置５０は、組電池４０の状態を監視する。組電池４０の総電圧Ｖｔ、各二次電池２の電池電圧Ｖ１～Ｖ４が使用範囲内であるか否かを監視する。管理装置５０は、電流センサ４４により計測される計測値に基づいて、組電池４０の電流Ｉが制限値内であるか否かを監視する。

【0036】

メモリ５３には、管理装置５０が組電池４０の状態監視や保護処理を実行するための各データが記憶されている。通信部５５は、車両１に搭載された車両ＥＣＵ（図略）との通信用として設けられている。

【0037】

遮断回路４５は、回路基板ユニット３１上に配置されている。遮断装置４５は、第１ＦＥＴ４５Ａと第２ＦＥＴ４５Ｂを備える。第１ＦＥＴ４５Ａと第２ＦＥＴ４５Ｂは、Ｎチャンネルの電界効果トランジスタであり、バックツーバック接続されている。第１ＦＥＴ４５Ａと第２ＦＥＴ４５Ｂは、Ｖｇｓ（ゲート－ソース間電圧）が正の所定電圧（閾値電圧）より高い場合、オンする。また、第１ＦＥＴ４５Ａと第２ＦＥＴ４５Ｂは、Ｖｇｓ（ゲート－ソース間電圧）が正の所定電圧より小さい場合、オフする。

【0038】

第１ＦＥＴ４５Ａは、ソースＳを負極の外部端子１１に接続し、第２ＦＥＴ４５Ｂは、ソースＳを組電池４０の負極に接続している。第１ＦＥＴ４５ＡのドレインＤと第２ＦＥＴ４５ＢのドレインＤとが接続されている。

【0039】

第１ＦＥＴ４５Ａは寄生ダイオード４６Ａを有しており、第２ＦＥＴ４５Ｂは寄生ダイオード４６Ｂを有している。寄生ダイオード４６Ａは、順方向が放電方向と同一である。寄生ダイオード４６Ｂは、順方向が充電方向と同一である。第１ＦＥＴ４５ＡのソースＳは基準端子、ゲートＧは制御端子である。

【0040】

第１ＦＥＴ４５Ａ、第２ＦＥＴ４５Ｂの双方がオンの場合、組電池４０は充電、放電の双方が可能である。第１ＦＥＴ４５Ａがオン、第２ＦＥＴ４５Ｂがオフの場合、組電池４０は充電のみ可能であり、放電は出来ない。第１ＦＥＴ４５Ａは組電池４０の充電を制御する第１半導体スイッチである。

【0041】

第１ＦＥＴ４５Ａがオフ、第２ＦＥＴ４５Ｂがオンの場合、組電池４０は放電のみ可能であり、充電は出来ない。第２ＦＥＴ４５Ｂは組電池４０の放電を制御する第２半導体スイッチである。

【0042】

第１ＦＥＴ４５Ａ、第２ＦＥＴ４５Ｂの双方がオフの場合、組電池４０は遮断され、充電と放電の双方が禁止される。

【0043】

バッテリＢＴ１は、第１ＦＥＴ４５Ａを駆動する駆動回路６０Ａを有している。駆動回路６０Ａは、第１出力回路６１Ａと、第１抵抗６７Ａと、第１ヒューズ７１Ａと、直列抵抗７３Ａと、第１電流経路７４Ａと、第１通電スイッチ７５Ａと、を備える。

【0044】

第１出力回路６１Ａは、第３ＦＥＴ６２Ａ、第４ＦＥＴ６３Ａ、第３抵抗６５Ａを備える。第３ＦＥＴ６２Ａは、Ｐチャンネルの電界効果トランジスタ、第４ＦＥＴ６３Ａは、Ｎチャンネルの電界効果トランジスタである。

【0045】

第３ＦＥＴ６２Ａは、ソースＳを内部電源Ｖｃｃに接続し、第４ＦＥＴ６３Ａは、ソースＳを基準電位に接続している。第３ＦＥＴ６２Ａのドレインと第４ＦＥＴ６３ＡのドレインＤは、第３抵抗６５Ａにより接続されている。内部電源Ｖｃｃは、管理装置５０や駆動回路６０Ａなど、バッテリＢＴ１の内部回路の電源である。内部電源Ｖｃｃは、組電池４０を電源元としている。

【0046】

第４ＦＥＴ６３ＡのドレインＤは、第１出力ラインＬｏ１を介して、第１ＦＥＴ４５ＡのゲートＧに接続されている。第３ＦＥＴ６２Ａ、第４ＦＥＴ６３ＡのゲートＧは、制御線Ｌｃ１、Ｌｃ２を介して管理装置５０に接続されている。管理装置５０から制御信号を与えて、第３ＦＥＴ６２Ａをオン、第４ＦＥＴ６３Ａをオフにすると、第１ＦＥＴ４５Ａのゲート－ソース間の電圧Ｖｇｓが正の所定電圧となる。これにより、第１ＦＥＴ４５Ａはオンする。

【0047】

第１抵抗６７Ａは、第１ＦＥＴ４５ＡのソースＳとゲートＧ間に接続されている。第１抵抗６７Ａは、出力ラインＬｏ１がオープンした場合、第１ＦＥＴ４５ＡのゲートＧを、第１ＦＥＴ４５ＡのソースＳと同電位に保持する機能を果たす。

【0048】

第１ヒューズ７１Ａと直列抵抗７３Ａは、第１出力回路６１Ａの出力ラインＬｏ１に設けられている。第１ヒューズ７１Ａと直列抵抗７３Ａは、直列に接続されている。第１ヒューズ７１Ａは、第４ＦＥＴ６３ＡのドレインＤに接続され、直列抵抗７３Ａは、第１ＦＥＴ４５ＡのゲートＧに接続されている。第１ヒューズ７１Ａは、所定値以上の溶断電流Ｉｆにより溶断する。

【0049】

第１電流経路７４Ａは、負極の外部端子１１と、第１ヒューズ７１Ａと直列抵抗７３Ａの中間接続点Ｐとを接続しており、第１抵抗６７Ａを含まない経路である。第１通電スイッチ７５Ａは、ＮＰＮトランジスタである。第１通電スイッチ７５Ａは、第１電流経路７４Ａに配置されている。第１通電スイッチ７５Ａのコレクタは、第１ＦＥＴ４５ＡのソースＳに接続されている。第１通電スイッチ７５Ａのエミッタは、第１ヒューズ７１Ａと直列抵抗７３Ａの中間接続点Ｐに接続されている。

【0050】

第１通電スイッチ７５Ａのベースは制御線Ｌｃ３を介して管理装置５０に接続されている。管理装置５０から制御信号を与えることで第１通電スイッチ７５Ａを制御できる。

【0051】

第１通電スイッチ７５Ａがオン、第４ＦＥＴ６３Ａがオンである場合、図７に示すように、負極の外部端子１１から、第１電流経路７４Ａを通って、第１ヒューズ７１Ａに溶断電流Ｉｆが流れる。第１ヒューズ７１Ａに流れる溶断電流Ｉｆは、第４ＦＥＴ６３Ａを通って、バッテリＢＴ１の内部ＧＮＤに流れる。

【0052】

第１ヒューズ７１Ａの溶断電流Ｉｆは、第１ＦＥＴ４５Ａを駆動する時の第１出力回路６１Ａの出力電流よりも大きい。そのため、第１ＦＥＴ４５Ａの駆動時、第１ヒューズ７１Ａは溶断しない。

【0053】

バッテリＢＴ１は、第２ＦＥＴ４５Ｂを駆動する駆動回路６０Ｂを有している。駆動回路６０Ｂは、第２出力回路６１Ｂと、第２抵抗６７Ｂと、第２ヒューズ７１Ｂと、直列抵抗７３Ａと、第２通電スイッチ７５Ｂと、を備える。第２スイッチ４５Ｂ用の駆動回路６０Ｂの構成、作用は、第１ＦＥＴ４５Ａ用の駆動回路６０Ａと同じある。駆動回路６０Ａが第１駆動回路であり、駆動回路６０Ｂが第２駆動回路である。

【0054】

バッテリＢＴ１の外部端子１０、１１には、車両ＶＨに搭載された車両負荷１１０やオルタネータ１２０が接続されている。エンジン駆動中、オルタネータ１２０の発電量が車両負荷１１０の電力消費より大きい場合、バッテリＢＴ１はオルタネータ１２０による充電される。

【0055】

オルタネータ１２０の発電量が車両負荷１１０の電力消費より小さい場合、バッテリＢＴ１は、その不足分を補うため、放電する。エンジン停止中は、オルタネータ１２０は発電を停止する。そのため、バッテリＢＴ１は電力供給が停止した状態（充電されない状態）であり、車両負荷１１０に対して放電のみ行う状態となる。車両負荷１１０は、エンジン始動用のセルモータ、エンジンを駆動するための補機類、車両ＥＣＵ等である。

【0056】

３．組電池の保護処理と再使用の禁止
管理装置５０のＣＰＵ５２は、電流センサ４４と電圧計測回路４８の出力に基づいて、組電池４４の電流Ｉ、総電圧Ｖｔ、各二次電池２の電圧Ｖ１～Ｖ４を監視する。

【0057】

ＣＰＵ５２は、以下の（Ａ）～（Ｃ）のいずれかの条件（所定の条件の一例）を検出しなければ、組電池４０は正常に使用されていると判断する。

【0058】

（Ａ）組電池４４の電流Ｉが制限値を超えた場合
（Ｂ）組電池４４の総電圧Ｖｔが上限電圧を超えた場合（過充電）
（Ｃ）組電池４４の総電圧Ｖｔが下限電圧より低下した場合（過放電）

【0059】

ＣＰＵ５２は、組電池４４が正常に使用されている場合、第１出力回路６１Ａの第３ＦＥＴ６２Ａをオンに制御し、第４ＦＥＴ６３Ａをオフに制御する。ＣＰＵ５２は第２出力回路６１Ｂの第３ＦＥＴ６２Ｂをオンに制御し、第４ＦＥＴ６３Ｂをオフに制御する。

【0060】

第３ＦＥＴ６２Ａがオン、第４ＦＥＴ６３Ａがオフの場合、第１スイッチ４５Ａはオンである。第３ＦＥＴ６２Ｂがオン、第４ＦＥＴ６３Ｂがオフの場合、第２スイッチ４５Ｂはオンである。従って、組電池４０は、充電と放電の双方が可能である。

【0061】

ＣＰＵ５２は、組電池４４が正常に使用されている場合、第１通電スイッチ７５Ａと第２通電スイッチ７５Ｂをオフに制御する。

【0062】

ＣＰＵ５２は、（Ａ）～（Ｃ）のいずれかの条件を検出した場合、組電池４０の保護処理を実行する。

【0063】

ＣＰＵ５２は、第１通電スイッチ７５Ａをオフからオンに切り換え、第３ＦＥＴ６２Ａをオンからオフに切り換え、第４ＦＥＴ６３Ａをオフからオンに切り換える。ＣＰＵ５２は、第２通電スイッチ７５Ｂをオフからオンに切り換え、第３ＦＥＴ６２Ｂをオンからオフに切り換え、第４ＦＥＴ６３Ｂをオフからオンに切り換える。

【0064】

スイッチの切り換えにより、図７に示すように、負極の外部端子１１から第１電流経路７４Ａを通って第１ヒューズ７１Ａに溶断電流Ｉｆが流れる。これにより、第１ヒューズ７１Ａは溶断して断線する（断線処理）。負極の外部端子１１から第２電流経路７４Ｂを通って第２ヒューズ７１Ｂに溶断電流Ｉｆが流れる。これにより、第２ヒューズ７１Ｂは溶断して断線する（断線処理）。

【0065】

第１ヒューズ７１Ａが溶断することで、図８に示すように、第１出力回路６１Ａの第１出力ラインＬｏ１はオープンする。第１出力ラインＬｏ１がオープンすると、第１ＦＥＴ４５ＡのゲートＧは、第１抵抗６７Ａにより、ソースＳと同電位に保持される。そのため、第１ＦＥＴ４５Ａはオフに固定される。

【0066】

第２ヒューズ７１Ｂが溶断することで、第２出力回路６１Ｂの第２出力ラインＬｏ２はオープンする。第２出力ラインＬｏ２がオープンすると、第２ＦＥＴ４５ＢのゲートＧは、第２抵抗６７Ｂにより、ソースＳと同電位に保持される。そのため、第２ＦＥＴ４５Ａはオフに固定される。

【0067】

第１ＦＥＴ４５Ａと第２ＦＥＴ４５Ｂをオフに固定することで、組電池４０は遮断され、充電及び放電が出来ない状態になる。

【0068】

第１出力ラインＬｏ１、第２出力ラインＬｏ２をオープンして、第１ＦＥＴ４５Ａと第２ＦＥＴ４５ＢのゲートＧを、第１出力回路６１Ａと第２出力回路６１Ｂからそれぞれ切り離すことで、出力回路６１Ａ、６１Ｂの故障や外部からのノイズなどの電気的なエラーで、第１ＦＥＴ４５Ａと第２ＦＥＴ４５Ｂが誤作動してオンすることを抑制できる。

【0069】

特に、第１出力ラインＬｏ１をオープンすることで、保護動作の実行後、バッテリＢＴ１を再使用しようとして、図８に示すように、外部端子１０、１１間に組電池４０よりも充電電圧の高い充電器１５０が接続された場合、第１ＦＥＴ４５Ａが誤動作してオンすることを抑制できる。そのため、保護動作を行ったバッテリＢＴ１が、再使用されることを抑制出来る。

【0070】

第１ＦＥＴ４５Ａが誤動作する可能性がある理由は、以下の通りである。図９に示すバッテリＢＴ３の場合、組電池４０よりも充電電圧が高い充電器１５０の接続により、負極の外部端子１１の電圧が、組電池４０の負極（バッテリ内部ＧＮＤ）の電圧よりも下がる。その結果、第１ＦＥＴ４５Ａのゲート－ソース間の電圧Ｖｇｓが正の電圧になるからである。

【0071】

第１抵抗６７Ａ、第２抵抗６７Ｂは、第１ヒューズ７１Ａ、第２ヒューズ７１Ｂに電流を流す第１通電経路７４Ａ、第２電流経路７４Ｂに含まれていないので、抵抗値を任意に設定できる。第１抵抗６７Ａ、第２抵抗６７Ｂの抵抗値を高く出来れば、第１ＦＥＴ４５Ａ、第２ＦＥＴ４５Ｂを駆動するゲート電圧は、小電流で生成出来る。そのため、出力回路６１Ａ、６１Ｂの出力電流を絞れるので、駆動回路６０Ａ、６０Ｂの電力消費を抑えることが出来る。

【0072】

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0073】

（１）上記実施形態では、蓄電素子は、二次電池２を例示した。蓄電素子は、二次電池２に限定されるものではなく、キャパシタ等でもよい。バッテリＢＴ１の使用用途は、車両用に限定されるものではなく、無停電電源システムや、太陽光発電システムの蓄電装置など、他の用途に使用するものであってもよい。

【0074】

（２）上記実施形態では、遮断回路４５は、充電制御用の第１ＦＥＴ４５Ａと放電制御用の第２ＦＥＴ４５Ｂを備えた。遮断回路４５は、充電制御と放電制御を兼用する１つの半導体スイッチ、例えば、パワートランジスタであってもよい。この場合、駆動回路６０は１つだけでよい。

【0075】

（３）上記実施形態では、遮断回路４５を負極側のパワーライン４３Ｎに配置した。遮断４５は正極側のパワーライン４３Ｐに配置してもよい。

【0076】

（４）上記実施形態では、第１電流経路７４Ａ、第２電流経路７４Ｂは、負極の外部端子１１と中間接続点Ｐとを接続する経路である。第１ヒューズ７１Ａ、第２ヒューズ７１Ｂに電流を流す電流経路は、第１抵抗６７Ａ、６７Ｂを含まない経路であればよい。図１０に示す、バッテリＢＴ２のように、第１電流経路１７４Ａ、第２電流経路１７４Ｂは、内部電源Ｖｃｃと中間接続点Ｐとを接続する経路であってもよい。

【0077】

（５）上記実施形態では、管理装置５０は、（Ａ）～（Ｃ）のいずれかの条件を検出した場合、出力回路６１Ａ、６１Ｂの出力ラインＬｏ１、Ｌｏ２に配置したヒューズ７１Ａ、７１Ｂを溶断した。ヒューズ７１Ａ、７１Ｂを溶断する条件は、組電池４０の電流、電圧に関する条件に限らず、上限温度を超える場合など、組電池４０の温度条件を加えてもよい。ヒューズ７１Ａ、７１Ｂを溶断する条件として、電流に関する条件、電圧に関する条件、温度の関する条件のうち、１つの条件だけを用いてもよい。

【0078】

（６）上記実施形態では、断線素子として、第１ヒューズ７１Ａ、第２ヒューズ７１Ｂを例示した。断線素子は、所定値以上の電流が流れることにより、断線する素子であればよく、チップビーズインダクタでもよい。チップビーズインダクタ２００は、図１１に示すように、本体２１０と外部電極２２１、２２２とを有する。本体２１０はフェライトからなり、スパイラル状の内部導体２１５を有している。外部電極２２１、２２２は本体２１０の両側に位置しており、内部導体２１５の両端がそれぞれ接続されている。本体２１０は、シート状のフェライト層と内部導体２１５を交互に積み重ねることにより形成することが出来る。チップビーズインダクタ２００は、内部導体２１５に電流が流れることで、フェライトに磁束が生じインダクタの働きをする。チップビーズインダクタ２００は、定格以上の電流が流れると、内部導体２１５が溶断する。従って、チップビーズインダクタ２００は、ヒューズ７１Ａ、７１Ｂに代用できる。

【0079】

（７）上記実施形態では、第１出力回路６１Ａの第１出力ラインＬｏ１上に直列抵抗７３Ａを設けた。直列抵抗７３Ａは無くてもよい。直列抵抗７３Ｂも同様である。

【0080】

（８）上記実施形態１では、バッテリＢＴ１の内部に、遮断回路４５、管理装置５０、駆動回路６０Ａ、６０Ｂを設けた例を示した。遮断回路４５は、組電池４０のパワーライン上に配置されていればよく、バッテリＢＴ１と車両負荷を接続するバッテリ外のパワーライン上に配置されていてもよい。管理装置５０、駆動回路６０Ａ、６０Ｂも、バッテリＢＴ１の外部に設けられていてもよい。

【符号の説明】

【0081】

２...二次電池（蓄電素子）
４０...組電池
４４...電流センサ
４５...遮断回路
４５Ａ、４５Ｂ...第１ＦＥＴ、第２ＦＥＴ（第１半導体スイッチ、第２半導体スイッチ）
５０...管理装置（処理装置）
５１...ＣＰＵ
６０Ａ、６０Ｂ...駆動回路（第１駆動回路、第２駆動回路）
６１Ａ、６１Ｂ...出力回路
６７Ａ、６７Ｂ...第１抵抗、第２抵抗
７１Ａ、７１Ｂ...第１ヒューズ、第２ヒューズ（断線素子）
７４Ａ、７４Ｂ...第１電流経路、第２電流経路
７５Ａ、７５Ｂ...第１通電スイッチ、第２通電スイッチ
ＢＴ１...バッテリ（蓄電装置）
ＶＨ...車両

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】