特許 7074788 蓄電池パック

(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】2022-05-16

(45)【発行日】2022-05-24

(54)【発明の名称】蓄電池パック

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20220517BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20220517BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20220517BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 B

H01M10/48 P

H02J7/00 X

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020039310

(22)【出願日】2020-03-06

(62)【分割の表示】P 2017048810の分割

【原出願日】2017-03-14

(65)【公開番号】P2020096529

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2020-03-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松下 弘樹

【審査官】坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－３０４５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４３８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６３１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０２０２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１０２６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２７５５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１７８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１１１３５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１６８１９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２４８６８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／００５２６２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００７４０８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０１６６７７４１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電池と、
前記蓄電池と外部端子との間に接続される第１回路と、
前記第１回路と前記外部端子との間に接続される第２回路と、
前記蓄電池に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記蓄電池の電圧を検出する電圧検出部と、
前記第１回路に含まれる第１開閉器を制御する制御部と、を筐体内に収納した蓄電池パックであって、
前記第１回路は、前記第１開閉器と、前記第１開閉器と並列に接続され前記蓄電池から供給される電流を前記外部端子側に許容する第１ダイオードとを含み、
前記第２回路は、第２開閉器と、前記第２開閉器と並列に接続され前記外部端子側から供給される電流を前記第１回路側に許容する第２ダイオードとを含み、
前記制御部は、
前記第１開閉器を遮断状態から導通状態に制御したときに前記外部端子に入力される電流の電流値が、前記蓄電池パックが許容する許容電流値以下であると推定される場合に、前記第１開閉器を遮断状態から導通状態に制御し、
前記第１開閉器を遮断状態から導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が第１閾値以下であり、且つ前記電圧検出部により検出された電圧値が第２閾値以上である場合、前記第１開閉器を遮断状態に制御し、
前記第１開閉器を遮断状態から導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が前記第１閾値以下であり、且つ前記電圧検出部により検出された電圧値が前記第２閾値未満である場合、前記第１開閉器を導通状態に制御し、
前記第１開閉器を導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が前記第１閾値を超える場合、前記第１開閉器を導通状態に制御する、
蓄電池パック。

【請求項2】

蓄電池と、
前記蓄電池と外部端子との間に接続される第１回路と、
前記第１回路と前記外部端子との間に接続される第２回路と、
前記蓄電池に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記蓄電池の充電容量を推定する推定部と、
前記第１回路に含まれる第１開閉器を制御する制御部と、を筐体内に収納した蓄電池パックであって、
前記第１回路は、前記第１開閉器と、前記第１開閉器と並列に接続され前記蓄電池から供給される電流を前記外部端子側に許容する第１ダイオードとを含み、
前記第２回路は、第２開閉器と、前記第２開閉器と並列に接続され前記外部端子側から供給される電流を前記第１回路側に許容する第２ダイオードとを含み、
前記制御部は、
前記第１開閉器を遮断状態から導通状態に制御したときに前記外部端子に入力される電流の電流値が、前記蓄電池パックが許容する許容電流値以下であると推定される場合に、前記第１開閉器を遮断状態から導通状態に制御し、
前記第１開閉器を遮断状態から導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が第１閾値以下であり、且つ前記推定部により推定された充電容量が第３閾値以上である場合、前記第１開閉器を遮断状態に制御し、
前記第１開閉器を遮断状態から導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が前記第１閾値以下であり、且つ前記推定部により推定された充電容量が前記第３閾値未満である場合、前記第１開閉器を導通状態に制御し、
前記第１開閉器を遮断状態から導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が前記第１閾値を超える場合、前記第１開閉器を導通状態に制御する、
蓄電池パック。

【請求項3】

蓄電池と、
前記蓄電池と外部端子との間に接続される第１回路と、
前記第１回路と前記外部端子との間に接続される第２回路と、
前記蓄電池に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記蓄電池の電圧を検出する電圧検出部と、
前記蓄電池の充電容量を推定する推定部と、
前記第１回路に含まれる第１開閉器を制御する制御部と、を筐体内に収納した蓄電池パックであって、
前記第１回路は、前記第１開閉器と、前記第１開閉器と並列に接続され前記蓄電池から供給される電流を前記外部端子側に許容する第１ダイオードとを含み、
前記第２回路は、第２開閉器と、前記第２開閉器と並列に接続され前記外部端子側から供給される電流を前記第１回路側に許容する第２ダイオードとを含み、
前記制御部は、
前記第１開閉器を遮断状態から導通状態に制御したときに前記外部端子に入力される電流の電流値が、前記蓄電池パックが許容する許容電流値以下であると推定される場合に、前記第１開閉器を遮断状態から導通状態に制御し、
前記第１開閉器を遮断状態から導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が第１閾値以下であり、前記電圧検出部により検出された電圧値が第２閾値以上であり、且つ前記推定部により推定された充電容量が第３閾値以上である場合、前記第１開閉器を遮断状態に制御し、
前記第１開閉器を遮断状態から導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が第１閾値以下であり、且つ前記電圧検出部により検出された電圧値が第２閾値未満である場合、前記第１開閉器を導通状態に制御し、
前記第１開閉器を遮断状態から導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が第１閾値以下であり、且つ前記推定部により推定された充電容量が第３閾値未満である場合、前記第１開閉器を導通状態に制御し、
前記第１開閉器を遮断状態から導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が前記第１閾値を超える場合、前記第１開閉器を導通状態に制御する、
蓄電池パック。

【請求項4】

前記蓄電池の正極側に接続された正極端子と、前記蓄電池の負極側に接続された負極端子との間の電圧を検出する端子間電圧検出部と、
第１端部が前記電流検出部と前記第１開閉器の間に接続され、第２端部が前記第１開閉器と前記外部端子との間に接続され、互いに並列に接続された複数の回路と、を備え
前記複数の回路のそれぞれには、抵抗と開閉器とが直列に接続され、
前記抵抗の大きさは、前記回路ごとにそれぞれ異なり、
前記制御部は、
前記複数の回路の開閉器を順番に遮断状態から導通状態に制御したときに得られた前記蓄電池の電圧を検出する電圧検出部の検出結果、前記端子間電圧検出部の検出結果、および前記電流検出部の検出結果に基づいて、前記第１開閉器を遮断状態から導通状態に制御したときに前記外部端子に入力される電流の電流値を推定する、
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の蓄電池パック。

【請求項5】

前記蓄電池は、鉛蓄電池よりも単位時間当たりの充電効率または放電効率が高い蓄電池である、
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の蓄電池パック。

【請求項6】

前記制御部は、前記第１開閉器を遮断状態に制御して前記蓄電池の充電を禁止し、前記第２開閉器を導通状態に制御して前記蓄電池の放電を許容する、
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の蓄電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、蓄電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

蓄電池の充電の制御において、蓄電池の劣化を抑制するために、蓄電池が高温である場合に充電を禁止したり、蓄電池が所定以上の電圧に到達した場合に充電を禁止したりする手法が開示されている。しかしながら、従来の手法では、蓄電池の劣化が進行する一因である、微弱電流による蓄電池の充電（例えばトリクル充電）については考慮されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１０１９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、蓄電池の劣化の進行を抑制することができる蓄電池パックを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の蓄電池パックは、蓄電池と、第１回路と、第２回路と、電流検出部と、電圧検出部と、制御部とを持ち、これらを筐体内に収納する。第１回路は、前記蓄電池と外部端子との間に接続される。第１回路は、第１開閉器と、第１開閉器と並列に接続され蓄電池から供給される電流を前記外部端子側に許容する第１ダイオードとを含む。第２回路は、前記第１回路と前記外部端子との間に接続される。第２回路は、第２開閉器と、第２開閉器と並列に接続され前記外部端子側から供給される電流を前記第１回路側に許容する第２ダイオードとを含む。電流検出部は、前記蓄電池に流れる電流を検出する。電圧検出部は、前記蓄電池の電圧を検出する。制御部は、前記第１開閉器を制御する。前記制御部は、前記第１開閉器を遮断状態から導通状態に制御したときに前記外部端子に入力される電流の電流値が、前記蓄電池パックが許容する許容電流値以下であると推定される場合に、前記第１開閉器を遮断状態から導通状態に制御し、前記第１開閉器を遮断状態から導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が第１閾値以下であり、且つ前記電圧検出部により検出された電圧値が第２閾値以上である場合、前記第１開閉器を遮断状態に制御し、前記第１開閉器を遮断状態から導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が前記第１閾値以下であり、且つ前記電圧検出部により検出された電圧値が前記第２閾値未満である場合、前記第１開閉器を導通状態に制御し、前記第１開閉器を導通状態にしたことに応じて前記電流検出部により検出された電流値が前記第１閾値を超える場合、前記第１開閉器を導通状態に制御する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】蓄電池パック１０の構成と使用環境を示す図。

【図2】充放電制御部６４により実行される微小電流の遮断処理の流れを示すフローチャート。

【図3】本実施形態の蓄電池パック１０と比較例の蓄電池パックの容量の時間的な変化を比較した実験結果を示す図。

【図4】第２の実施形態の充放電制御部６４により実行される処理の流れを示すフローチャート。

【図5】第３の実施形態の充放電制御部６４により実行される処理の流れを示すフローチャート。

【図6】第４の実施形態の充放電制御部６４により実行される処理の流れを示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態の蓄電池パックを、図面を参照して説明する。

【0008】

（第１の実施形態）
図１は、蓄電池パック１０の構成と使用環境を示す図である。蓄電池パック１０は、例えば、充電部８０と、負荷部９０とに接続される。蓄電池パック１０は、充電部８０から電流が供給されることによって充電し、負荷部９０に電力を供給する。蓄電池パック１０は、例えば、蓄電池１２と、内部電圧検出部１４と、電流検出部１６と、第１開閉回路２０と、第２開閉回路３０と、プリチャージ回路４０と、外部電圧検出部５０と、正極端子５２と、負極端子５４と、制御部６０とを筐体１１内に収容している。正極端子５２は、「外部端子」の一例である。

【0009】

蓄電池１２は、例えば、リチウムイオン電池や、ナトリウムイオン電池などの、鉛蓄電池よりも単位時間当たりの充電効率または放電効率が高い蓄電池の二次電池である。蓄電池１２は、例えば、直列および／または並列に接続された複数の電池セルを含んでもよい。蓄電池１２の一方端は、第１開閉回路２０に接続され、他方端は、負極端子５４に接続されている。

【0010】

内部電圧検出部１４は、蓄電池１２の電圧を検出する。内部電圧検出部１４は、検出した電圧を示す信号を制御部６０に出力する。

【0011】

電流検出部１６は、蓄電池１２が充放電する電流を検出する。電流検出部１６は、検出した電流を示す信号を制御部６０に出力する。

【0012】

第１開閉回路２０は、例えば、互いに並列に接続された、第１開閉器２２と、第１ダイオード２４とを備える。第１開閉器２２は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）である。また、第１開閉器２２は、電力用のリレー回路であってもよい。第１開閉器２２は、一端側が蓄電池１２に接続され、他端側が第２開閉回路３０に接続されている。第１開閉器２２は、制御部６０の制御によって、導通状態または遮断状態に切替えられる。
第１開閉器２２が導通状態である場合、蓄電池パック１０に接続された装置から供給された電力が蓄電池１２に蓄電される。第１開閉器２２が遮断状態となると、充電電流が遮断される。

【0013】

ダイオード２４は、第１開閉器２２と並列に接続され、且つ一方端が蓄電池１２に接続され、他方端が第２開閉回路３０に接続される。ダイオード２４が、蓄電池１２から供給される電流を第２開閉回路３０側に許容することで、蓄電池１２の電力は負荷部９０に供給される。

【0014】

第２開閉回路３０は、例えば、互いに並列に接続された、第２開閉器３２と、第２ダイオード３４とを備える。第２開閉器３２は、例えば、ＦＥＴである。また、第２開閉器３２は、電力用のリレー回路であってもよい。第２開閉器３２は、一端側が第１開閉回路２０に接続され、他端側が正極端子５２に接続されている。第２開閉器３２は、制御部６０の制御によって、導通状態または遮断状態に切替えられる。第２開閉器３２が導通状態である場合、蓄電池パック１０から出力された電力が正極端子５２に接続された装置に供給される。

【0015】

ダイオード３４は、第２開閉器３２と並列に接続され、且つ一方端が第１開閉回路２０に接続され、他方端が正極端子５２に接続される。ダイオード３４が、蓄電池パック１０に接続された装置から供給された電流を第１開閉回路２０側に許容することで、蓄電池１２に電力が蓄電される。従って、第１開閉器２２が遮断状態であり、且つ後述する第２開閉器３２が遮断状態である場合、蓄電池パック１０に接続された装置と蓄電池パック１０との間は遮断される。

【0016】

プリチャージ回路４０は、例えば、第１プリチャージ回路Ｃ１～Ｃ３を備える。第１プリチャージ回路Ｃ１は、例えば、第１プリチャージ開閉器４２と、第１プリチャージ抵抗４３とを備える。第１プリチャージ開閉器４２は、一端側が第１プリチャージ抵抗４３に接続され、他端側が第１開閉回路２０と第２開閉回路３０との間に接続されている。第１プリチャージ抵抗４３は、一端側が電流検出部１６と第１開閉回路２０との間に接続され、他端側が第１プリチャージ開閉器４２に接続されている。第１プリチャージ回路Ｃ１～Ｃ３は、互いに並列に接続されている。

【0017】

第２プリチャージ回路Ｃ２は、例えば、第２プリチャージ開閉器４４と、第２プリチャージ抵抗４５とを備える。第２プリチャージ開閉器４４と、第２プリチャージ抵抗４５とは、第１プリチャージ回路Ｃ１の第１プリチャージ開閉器４２、および第１プリチャージ抵抗４３と同様に接続されている。第３プリチャージ回路Ｃ３は、例えば、第３プリチャージ開閉器４６と、第３プリチャージ抵抗４７とを備える。第３プリチャージ開閉器４６と、第３プリチャージ抵抗４７とは、第１プリチャージ回路Ｃ１の第１プリチャージ開閉器４２、および第１プリチャージ抵抗４３と同様に接続されている。

【0018】

ここで、第１プリチャージ抵抗４３の抵抗値は「Ｒｐ１」であり、第２プリチャージ抵抗４５の抵抗値は「Ｒｐ２」であり、第３プリチャージ抵抗４７の抵抗値は「Ｒｐ３」である。抵抗値は、例えば、Ｒｐ１＞Ｒｐ２＞Ｒｐ３の関係を有する。また、以下、第１プリチャージ開閉器４２、第２プリチャージ開閉器４４、および第３プリチャージ開閉器４６を区別しない場合は、単に「プリチャージ開閉器」と称する。

【0019】

なお、プリチャージ開閉器（４２、４４、４６）の他端側は、第２開閉回路３０と正極端子５２との間に接続されてもよい。

【0020】

外部電圧検出部５０は、正極端子５２と負極端子５４との間の電圧を検出する。外部電圧検出部５０は、検出したで電圧値を示す信号を制御部６０に出力する。正極端子５２および負極端子５４は、例えば、車両に搭載された電気機器などの外部装置に接続された電力線を接続可能なコネクタを含んでよい。

【0021】

充電部８０は、蓄電池１２に電流を供給して蓄電池１２に電力を充電させる回路である。負荷部９０は、蓄電池１２から供給された電力によって動作する電装機器を含む。負荷部９０は、例えば、車両に搭載される補機を含む。

【0022】

制御部６０は、例えば、ＳＯＣ推定部６２と、充放電制御部６４と、記憶部６６を含む。ＳＯＣ推定部６２と充放電制御部６４とのうち、一方または双方は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現されてよい。また、ＳＯＣ推定部６２と充放電制御部６４とのうち、一方または双方は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現され、ＳＯＣ推定部６２と充放電制御部６４とのうち、一方または双方の機能を実現するための回路構成を有してもよい。また、ＳＯＣ推定部６２と充放電制御部６４とのうち、一方または双方は、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。

【0023】

記憶部６６は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＳＤカード等の不揮発性の記憶媒体と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ等の揮発性の記憶媒体とによって実現される。記憶部６６は、プロセッサが実行するプログラムや、予め実験などにより取得された、蓄電池１２の内部抵抗や、充電特性、放電特性を示す情報が記憶されている。蓄電池１２の充電特性とは、例えば、充電時の蓄電池１２の電圧と、電池容量に対する充電の割合（ＳＯＣ；State of Charge）との関係であり、蓄電池１２の放電特性とは、例えば、放電時の蓄電池１２の電圧と、放電容量との関係である。また、記憶部６６には、内部電圧検出部１４、電流検出部１６、または外部電圧検出部５０の検出結果が記憶される。

【0024】

ＳＯＣ推定部６２は、例えば、記憶部６６に記憶された蓄電池１２の内部抵抗や、充電特性、放電特性を示す情報と、内部電圧検出部１４の検出結果とを用いて、蓄電池１２の充電容量を推定する。

【0025】

充放電制御部６４は、第１開閉器２２を導通状態に制御することで、蓄電池１２を充電させる。充放電制御部６４は、充電時に、電流検出部１６により検出された充電電流が第１閾値以下である場合に、第１開閉器２２を遮断状態に制御して蓄電池１２に流れる電流を遮断する。

【0026】

また、充放電制御部６４は、蓄電池１２を充電部８０に接続するのが適切か否かを判断するために、以下の制御および演算を行う。充放電制御部６４は、第１プリチャージ開閉器４２、４４、および４６を順番に導通状態に制御して、内部電圧検出部１４の検出結果（以下、内部電圧Ｖ１）、外部電圧検出部５０の検出結果（外部電圧Ｖ２）、電流検出部１６の検出結果（以下、電流Ｉ）を取得する。

【0027】

以下の説明において、プリチャージ回路Ｃ１を導通状態にしたときの内部電圧を内部電圧Ｖ１－１、外部電圧を外部電圧Ｖ２－１、および蓄電池１２に流れる充電電流を充電電流Ｉ－１とする。また、ハイフン以下の数字が「２」は、プリチャージ回路Ｃ２を導通状態にしたとき内部電圧（Ｖ１－２）、外部電圧（Ｖ２－２）、および充電電流（Ｉ－２）を示し、ハイフン以下の数字が「３」は、プリチャージ回路Ｃ３を導通状態にしたとき内部電圧（Ｖ１－３）、外部電圧（Ｖ２－３）、および充電電流（Ｖ１－３）を示すものとする。

【0028】

そして、充放電制御部６４は、および後述する処理に基づいて、充電部８０が出力する電圧（以下、充電部電圧Ｖｘ）、充電部８０の抵抗値（以下、充電部抵抗値Ｒｘ１）、または負荷部９０の抵抗値（以下、負荷部抵抗値Ｒｘ２）を導出する。更に、充放電制御部６４は、プリチャージ開閉器（４２、４４、４６）が遮断状態であり、且つ第１開閉器２２が導通状態である場合の最大の電流Ｉｍａｘを推定する。

【0029】

充放電制御部６４は、順にプリチャージ開閉器を遮断状態にすることにより取得した内部電圧Ｖ１－１～Ｖ１－３、外部電圧Ｖ２－１～Ｖ２－３、および電流Ｉ－１～Ｉ－３に基づいて、下記の式（１）～（３）を解いて、未知数である、充電部８０の電圧値Ｖｘ、充電部抵抗値Ｒｘ１、および負荷部抵抗値Ｒｘ２を導出する。
Ｉ－１＝（Ｖ２－１－Ｖｘ）／Ｒｘ１＋Ｖ２－１／Ｒｘ２・・・（１）
Ｉ－２＝（Ｖ２－２－Ｖｘ）／Ｒｘ１＋Ｖ２－２／Ｒｘ２・・・（２）
Ｉ－３＝（Ｖ２－３－Ｖｘ）／Ｒｘ１＋Ｖ２－３／Ｒｘ２・・・（３）

【0030】

次に、充放電制御部６４は、導出された電圧値Ｖｘ、充電部抵抗値Ｒｘ１、および負荷部抵抗値Ｒｘ２を下記の式（４）に代入して、プリチャージ開閉器（４２、４４、および４６）が遮断状態であり、且つ第１開閉器２２が導通状態である場合の外部電圧Ｖ＃を導出する。「Ｅ１」は、蓄電池１２の電圧である。「Ｒ＃」は、蓄電池１２の内部抵抗値である。
（Ｅ１－Ｖ＃）／Ｒ＃＝（Ｖ＃－Ｖｘ）／Ｒｘ１＋Ｖ＃／Ｒｘ２・・・（４）

【0031】

更に、充放電制御部６４は、下記の式（５）を解いて、プリチャージ開閉器（３８、４０、および４２）が遮断状態であり、且つ第１開閉器２２が導通状態である場合の最大の電流Ｉｍａｘを導出する。
Ｉｍａｘ＝（Ｖ＃－Ｖｘ）／Ｒｘ１＋Ｖ＃／Ｒｘ２・・・（５）

【0032】

充放電制御部６４は、導出した電流Ｉｍａｘが、蓄電池パック１０の回路（が有する開閉器）が許容する許容電流値以下であるか否かを判定する。許容電流値以下でない場合は、充放電制御部６４は、蓄電池パック１０と充電部８０との電圧差を解消するために、第１開閉器２２、第２開閉器３２、第１プリチャージ開閉器４２、および第２プリチャージ開閉器４４を遮断状態、且つ第３プリチャージ開閉器４６を導通状態に制御し、電圧差が解消するまで待機する。

【0033】

許容電流値以下である場合は、充放電制御部６４は、プリチャージ開閉器（４２、４４、および４６）を遮断状態、且つ第１開閉器２２（或いは第１開閉器２２および第２開閉器３２）を遮断状態に制御する。これにより、蓄電池１２が充電される。

【0034】

このように、充放電制御部６４は、許容電流値を超える充電電流が蓄電池１２に流れることを制限し、許容電流値以下の充電電流が蓄電池１２に流れることを許容する。

【0035】

［微弱電流の遮断処理］
また、充放電制御部６４は、充電電流が第１閾値以下である場合（微弱電流である場合）、第１開閉器２２を遮断状態に制御し、蓄電池１２に微弱電流が流れることを抑制する。図２は、充放電制御部６４により実行される、微小電流の遮断処理を含む処理の流れを示すフローチャートである。まず、充放電制御部６４は、例えば、上記の手法により電流Ｉｍａｘを導出し（ステップＳ１００）、導出した電流Ｉｍａｘが許容値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

【0036】

電流が許容値以下でない場合、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。電流Ｉｍａｘが許容値以下である場合、充放電制御部６４は、第１開閉器２２、および第２開閉器３２を導通状態に制御する（ステップＳ１０４）。

【0037】

次に、充放電制御部６４は、電流検出部１６に検出された充電電流が第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。充電電流が第１閾値以下でない場合、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。充電電流が第１閾値以下である場合、充放電制御部６４は、第１開閉器２２を遮断状態、且つ第２開閉器３２を導通状態に制御する（ステップＳ１０８）。これにより、蓄電池１２の充電は禁止され、蓄電池１２からの放電は許容される。なお、蓄電池１２が微弱電流を放電する場合、微弱電流を充電する場合に比して蓄電池１２の劣化の進行に影響しない。これにより本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

【0038】

また、充電電流が第１閾値以下である状態が所定時間（例えば数十分～１時間程度）経過した場合に、充放電制御部６４は、第１開閉器２２を遮断状態、且つ第２開閉器３２を導通状態に制御してもよい。制御が機敏に行われると、蓄電池パック１０の各部に影響を及ぼすためである。

【0039】

上述したように、電流検出部１６に検出された充電電流が第１閾値以下である場合に第１開閉器２２が遮断状態に制御されることにより、蓄電池１２に充電される電流が遮断され、蓄電池の劣化の進行が抑制される。

【0040】

図３は、本実施形態の蓄電池パック１０と比較例の蓄電池パックの容量の時間的な変化を比較した実験結果を示す図である。実施形態の蓄電池パック１０は、満充電後に微弱電流を遮断する処理を行ったものであり、比較例の蓄電池パック１０は、満充電後に微弱電流を遮断する処理を行わなかったものである。図３の縦軸は、回復放電容量（［％］）を示し、横軸は時間（日）を示している。測定の対象とした蓄電池は、同じ仕様のリチウムイオン電池である。温度条件はリチウムイオン電池の劣化が促進されやすい７０［℃］とした。図中、実線は、本実施形態の蓄電池パック１０の測定値を示し、破線は、比較例の蓄電池パックの測定値を示している。また、実線および破線の測定値は、本実施形態の蓄電池１２および比較例の蓄電池の再充電後に、ＳＯＣが１００％に到達した際の容量（回復放電容量）を示している。回復放電容量とは、劣化が生じていない場合におけるＳＯＣが１００％の場合の容量に対する、現在の容量の比率である。

【0041】

図示するように、比較例の蓄電池パックの回復放電容量は、時間の経過と共に大きく低下するが、本実施形態の蓄電池パック１０の回復放電容量は、比較例の蓄電池パックの回復放電容量に比して低下が抑制されている。より具体的には、「比較例の蓄電池パックの測定値」に着目すると、微弱電流による充電によってリチウムイオン電池の電解液の分解が促進されることによって（詳細は後述）、回復放電容量は、５６日が経過すると、初期の回復放電容量の７０％となる。これに対して、「本実施形態の蓄電池パック１０の測定値」に着目すると、微弱電流による充電を禁止した場合は、回復放電容量は、５６日が経過しても、初期の回復放電容量の９３％に留まる。

【0042】

また、「比較例の蓄電池パックの測定値」および「本実施形態の蓄電池パック１０の測定値」において、回復放電容量が８０％になる日数は、それぞれ「４８．７日」および「８１．３日」と見積もることができ、微弱電流に対する対策を行ったリチウムイオン電池の寿命は、微弱電流に対する対策を行っていないリチウムイオン電池の寿命の１．６７倍の寿命となる。このように微弱電流に対する対策が行われることによって、蓄電池の劣化の進行を効果的に抑制することができる。

【0043】

例えば、リチウムイオン電池などの蓄電池は、例えば、微弱電流による充電（トリクル充電）がされると、急激に蓄電池の劣化が進行する場合がある。トリクル充電とは、例えば、蓄電池を電気機器から切り離し、電気機器を外部の電源装置で稼働させ、電源装置が微弱電流を蓄電池に流して満充電状態を維持することである。この場合、外部の電源装置が、充電電流が大きくなると電圧を下げたり、充電電流を用いてフィードバック制御を行ったりすることにより微弱電流を維持する。

【0044】

特に、蓄電池１２の充電率が高い状態や満充電時において、これらの状態を維持するために微弱電流により充電がされると、以下の理由により蓄電池の劣化が進行しやすい。例えば、満充電時などでは、リチウムイオン電池の内部の電解液が活性化され、活性化された状態において、微弱電流によりエネルギーが供給されると、電解液の分解を伴って、リチウムイオン移動度が低下するなどの副作用が発生するためである。このような、副作用によって蓄電池の電池容量の低下や内部抵抗の上昇といった蓄電池の劣化が進行することがある。

【0045】

上記のような劣化の進行を抑制するために、例えば、フロート充電が行われる場合がある。フロート充電は、電池パックに接続された充電部が、蓄電池が満充電になった場合に、蓄電池に電流を流さずに、バイパス回路を用いて電流を負荷等に流し、電圧のみを蓄電池に印加した状態にすることで、蓄電池を満充電の状態に維持する充電方式である。

【0046】

しかしながら、車両等に搭載された充電部は、蓄電池の充電率が高い場合（またはほぼ満充電である場合）に蓄電池が電池パックの外部負荷に電流を供給している状態では、蓄電池は蓄電池を満充電にするために、フロート充電を実施している場合でも、トリクル充電と同様に蓄電池側に微弱電流を流すことにより、蓄電池への充電を継続する場合がある。

【0047】

これに対して、本実施形態では、電流検出部１６により検出された電流が第１閾値以下である場合に第１開閉器２２を遮断状態に制御して蓄電池１２に充電される電流を遮断することで、蓄電池の劣化の進行を抑制することができる。特に、本実施形態では、蓄電池１２が満充電である場合に、供給される微弱電流が遮断されることで、蓄電池の劣化の進行が更に効果的に抑制される。

【0048】

ところで、車両に搭載される蓄電池として鉛蓄電池が搭載されていることがあるが、車両内において、通信機器やサーバ装置などの電装品を使用する場合、鉛蓄電池では、動作時間が短かったり、充電時間が長かったりする場合がある。また、動作時間を長くしたり、充電時間を短くしたりするために充放電容量の大きい鉛蓄電池を用いると、蓄電池の寸法が大きくなり、車両内のスペースが大きく占領されてしまう。そこで、鉛蓄電池を搭載している車両において、鉛蓄電池に代えて、充放電容量の大きいリチウムイオン電池を搭載する場合がある。

【0049】

このような場合、車両側で蓄電池の充電の制御を実行するためのプログラムを変更するには、車両をディーラー店に持ち込んでアップデートを実施してもらう等の動作が必要となり、煩雑である。このため、鉛蓄電池を充電させることを前提としたプログラムが実行されて、リチウムイオン電池の充電が行われる可能性がある。鉛蓄電池を充電させることを前提としたプログラムとは、鉛蓄電池に大きな電流が流れると、水素が発生したり、熱が発生したりするため、微弱電流を蓄電池に供給したり、段階的に蓄電池に供給する電流を大きくしていく処理を実行させるものである。

【0050】

具体的には、蓄電池を充電させることを前提としたプログラムが実行されると、例えば、車両は１０ｍＡから１Ａまで電流を段階的に高めながらリチウムイオン電池に電流を供給する。この場合、蓄電池に１００ｍＡ以下の微弱電流が流れている期間は、リチウムイオン電池の劣化が進行しやすい。更に、鉛蓄電池は、放電が進行した状態で放置すると、サルフェーションと呼ばれる現象によって性能が著しく低下することがある。これを防ぐためにトリクル充電が行われる。しかしながら、リチウムイオン電池にとってトリクル充電などの微弱電流による充電は、劣化を進行させる一因である。このように、鉛蓄電池用の制御プログラムを残しながらリチウムイオン電池を適用した場合、不都合が生じる。

【0051】

そこで、本実施形態の充放電制御部６４は、車両側において蓄電池を充電させることを前提としたプログラムが実行される場合であっても、微弱電流が蓄電池に供給されることを遮断する。この結果、蓄電池の劣化の進行が抑制される。

【0052】

なお、上記の蓄電池パック１０は、一例として車両に搭載されるものとして説明したが、これに限られず、スマートフォンやパーソナルコンピュータなどの電子機器、または無停電電源装置（ＵＰＳ）などの電気機器に搭載されてもよい。

【0053】

以上説明した第１の実施形態によれば、充放電制御部６４が、電流検出部１６により第１閾値以下の電流が検出された場合に、第１開閉器２２を遮断状態に制御して蓄電池１２に流れる電流を遮断することにより、蓄電池の劣化の進行を抑制することができる。

【0054】

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、充放電制御部６４は、電流検出部１６により第１閾値以下の電流が検出され、且つ内部電圧検出部１４により検出された電圧が第２閾値以上である場合に、第１開閉器２２を遮断状態に制御する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

【0055】

図４は、第２の実施形態の充放電制御部６４により実行される処理の流れを示すフローチャートである。図４のフローチャートのステップＳ２００～Ｓ２０６は、図２のフローチャートのステップＳ１００～Ｓ１０６の処理と同様の処理であるため説明を省略する。

【0056】

ステップＳ２０６で受電電流が第１閾値以下である場合、充放電制御部６４は、内部電圧検出部１４により検出された電圧が第２閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。内部電圧検出部１４により検出された電圧が第２閾値以上でない場合、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

【0057】

内部電圧検出部１４により検出された電圧が第２閾値以上である場合、充放電制御部６４は、第１開閉器２２を遮断状態、且つ第２開閉器３２を導通状態に制御する（ステップＳ２１０）。これにより本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

【0058】

これにより、充電電流が第１閾値以下であっても、電圧が第２閾値未満である場合には、蓄電池１２の充電が許容される。例えば、バックアップ電源のように、ＳＯＣが低い状態で微弱電流による充電が禁止されて必要なＳＯＣが確保されない場合を避けたいことがある。本実施形態の充放電制御部６４は、電圧が第２閾値未満であれば、微弱電流による充電を許容するため、必要なＳＯＣが確保する場合には好適である。なお、一般的に微弱電流による充電によって回復放電容量が低下するのは、蓄電池の電解液中の物質の活性度が高い高電圧時（第２閾値以上の電圧時）である。

【0059】

以上説明した第２の実施形態によれば、充放電制御部６４は、第１の実施形態の効果を奏すると共に、蓄電池の劣化に対する影響度が小さい場合は充電を行うことができる。

【0060】

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、充放電制御部６４は、電流検出部１６により検出された充電電流が第１閾値以下であり、且つＳＯＣ推定部６２により推定された充電容量が第３閾値以上であると推定された場合に、第１開閉器２２を遮断状態に制御する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

【0061】

図５は、第３の実施形態の充放電制御部６４により実行される処理の流れを示すフローチャートである。図５のフローチャートのステップＳ３００～Ｓ３０４は、図２のフローチャートのステップＳ１００～Ｓ１０４の処理と同様の処理であるため説明を省略する。

【0062】

ステップＳ３０４の処理の後、充放電制御部６４は、ＳＯＣ推定部６２により推定された充電容量が第３閾値以上であると推定されたか否かを判定する（ステップＳ３０６）。ＳＯＣ推定部６２により推定された充電容量が第３閾値以上でない場合、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

【0063】

ＳＯＣ推定部６２により推定された充電容量が第３閾値以上である場合、充放電制御部６４は、電流検出部１６に検出された充電電流が第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。充電電流が第１閾値以下でない場合、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。充電電流が第１閾値以下である場合、充放電制御部６４は、第１開閉器２２を遮断状態、且つ第２開閉器３２を導通状態に制御する（ステップＳ３１０）。これにより本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

【0064】

これにより、充電容量が第３閾値以上の場合に、電流が第１閾値以下か否かが判定されることにより、特に微弱電流が生じやすい充電容量と推定される場合に、蓄電池の劣化の進行が抑制される。

【0065】

なお、充放電制御部６４は、ＳＯＣ推定部６２により推定された充電容量に基づいて、第１閾値を変更してもよい。例えば、充放電制御部６４は、ＳＯＣ推定部６２により推定された充電容量が所定値以上である場合は第１閾値を維持し、ＳＯＣ推定部６２により推定された充電容量が所定値未満である場合は第１閾値を第１閾値よりも小さい閾値に変更する。これにより、微弱電流の影響を受けやすい蓄電池の充電容量が比較的に高い場合には、より微弱電流を遮断する傾向となり、充電容量が高い場合に比して微弱電流の影響を受けにくい蓄電池の充電容量が比較的に低い場合には、より微弱電流を遮断しない傾向となり、充電容量に応じた制御が実現される。

【0066】

以上説明した第３の実施形態によれば、充放電制御部６４は、充電電流が第１閾値以下であり、且つ充電容量が第３閾値以上である場合に、第１開閉器２２を遮断状態に制御することにより、第１の実施形態の効果を奏すると共に、蓄電池の劣化の進行について比較的に影響が小さい状態では、微弱電流による充電を行うことができる。

【0067】

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、充放電制御部６４は、電流検出部１６により第１閾値以下の電流が検出され、内部電圧検出部１４により第２閾値以上の電圧が検出され、且つＳＯＣ推定部６２により第３閾値以上の充電容量が推定された場合に、第１開閉器２２を遮断状態に制御する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

【0068】

図６は、第４の実施形態の充放電制御部６４により実行される処理の流れを示すフローチャートである。図６のフローチャートのステップＳ４００～Ｓ４０４は、図２のフローチャートのステップＳ１００～Ｓ１０４の処理と同様の処理であるため説明を省略する。

【0069】

ステップＳ４０４の処理の後、充放電制御部６４は、ＳＯＣ推定部６２により推定された充電容量が第３閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０６）。ＳＯＣ推定部６２により推定された充電容量が第３閾値以上でない場合、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

【0070】

ＳＯＣ推定部６２により推定された充電容量が第３閾値以上である場合、充放電制御部６４は、電流検出部１６に検出された充電電流が第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４０８）。充電電流が第１閾値以下でない場合、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。充電電流が第１閾値以下である場合、充放電制御部６４は、内部電圧検出部１４により検出された電圧が第２閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４１０）。内部電圧検出部１４により検出された電圧が第２閾値以上でない場合、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

【0071】

内部電圧検出部１４により検出された電圧が第２閾値以上である場合、充放電制御部６４は、第１開閉器２２を遮断状態、且つ第２開閉器３２を導通状態に制御する（ステップＳ４１２）。これにより本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

【0072】

このように、充放電制御部６４は、蓄電池１２の充電容量、微弱電流の有無、および内部電圧検出部１４により検出された電圧に基づいて、微弱電流を遮断する否かを判定するため、微弱電流を遮断すると共に、蓄電池１２の状態をより反映させた制御を実現することができる。

【0073】

以上説明した第４の実施形態によれば、充放電制御部６４は、充電電流が第１閾値以下であり、電圧が第２閾値以上であり、且つ充電容量が第３閾値以上である場合に、第１開閉器２２を遮断状態に制御することにより、第１の実施形態の効果を奏すると共に、蓄電池１２の状態に応じて微弱電流をより適切に遮断することができる。

【0074】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、蓄電池１２と、蓄電池１２と正極端子５２との間に接続される第１開閉器２２と、少なくとも蓄電池１２が充電される電流を検出する電流検出部１６と、第１開閉器２２を導通状態に制御することで蓄電池１２を充電させる充放電制御部６４であって、蓄電池１２を充電させる際に電流検出部１６により検出された充電電流が第１閾値以下である場合に、第１開閉器２２を遮断状態に制御して蓄電池１２に流れる電流を遮断する充放電制御部６４を持つことにより、蓄電池の劣化の進行を抑制することができる。

【0075】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0076】

１０…蓄電池パック、１１…筐体、１２…蓄電池、１４…内部電圧検出部、１６…電流検
出部、２２…第１開閉器、３２…第２開閉器、５２…正極端子、６２…ＳＯＣ推定部、６
４…充放電制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】