特許 7559401 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】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240925BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20240925BHJP

   G01R 31/327 20060101ALI20240925BHJP

   G01R 31/52 20200101ALI20240925BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240925BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 Q

H02J7/00 S

H02H7/18

G01R31/327

G01R31/52

H01M10/48 P

H01M10/44 P

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020128266

(22)【出願日】2020-07-29

(65)【公開番号】P2022025444

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-07-24

(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】弁理士法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上田 裕樹

【審査官】三橋 竜太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１５８４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５２６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１００４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３６３１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４－７／３６

Ｈ０２Ｈ ７／００

Ｈ０２Ｈ ７／１０－７／２０

Ｇ０１Ｒ ３１／３２７－３１／３４

Ｇ０１Ｒ ３１／５２

Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電装置であって、
蓄電セルと、
前記蓄電セルと外部端子を接続する配線上に位置する第１電流センサと、
前記蓄電セルと外部端子を接続する配線上に位置し前記蓄電セルの電流を遮断する遮断装置と、
前記遮断装置に対して並列に接続され、第２電流センサを有する並列回路と、
前記蓄電セルを電源として、前記遮断装置又は前記並列回路を通る経路で所定値以上の電流を放電させる放電回路と、
前記遮断装置にオープン指令又はクローズ指令を送信した後、前記蓄電セルから前記遮断装置又は前記並列回路を通る経路で所定値以上の放電電流が前記放電回路に流れているときに、前記第１電流センサと前記第２電流センサにより電流をそれぞれ計測し、前記第１電流センサと前記第２電流センサの電流計測値に基づいて、前記遮断装置の故障の有無を判定する判定部と、を備える、蓄電装置。

【請求項2】

請求項１に記載の蓄電装置であって、
前記判定部は、前記遮断装置に対してオープン指令を送信した後、
前記蓄電セルから前記遮断装置又は前記並列回路を通る経路で所定値以上の放電電流が前記放電回路に流れているときに、前記第１電流センサと前記第２電流センサによりそれぞれ電流を計測し、
前記第１電流センサと前記第２電流センサの２つの電流計測値が所定値以上であり、かつ２つの電流計測値が一致している場合、前記遮断装置は正常にオープンしていると判定する、蓄電装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置であって、
前記判定部は、前記遮断装置に対してオープン指令を送信した後、
前記蓄電セルの充電中又は前記蓄電セルから負荷への放電中に、前記第１電流センサと前記第２電流センサによりそれぞれ電流を計測し、前記第１電流センサと前記第２電流センサの２つの電流計測値のうち少なくともいずれか一方が所定値未満の場合、前記放電回路をオフからオンに切り換えて、前記第１電流センサと前記第２電流センサにより電流を再計測し、２つの電流計測値が所定値以上であり、かつ２つの電流計測値が一致している場合、前記遮断装置は正常にオープンしていると判定する、蓄電装置。

【請求項4】

請求項１に記載の蓄電装置であって、
前記蓄電装置はアイドリングストップ車に搭載され、
前記判定部は、アイドリングストップ中に、前記遮断装置の故障の有無を判定する、蓄電装置。

【請求項5】

蓄電装置の故障診断方法であって、
蓄電装置は、
蓄電セルと、
前記蓄電セルと外部端子を接続する配線上に位置する第１電流センサと、
前記蓄電セルと外部端子を接続する配線上に位置し前記蓄電セルの電流を遮断する遮断装置と、
前記遮断装置に対して並列に接続され、第２電流センサを有する並列回路と、
前記蓄電セルを電源として、前記遮断装置又は前記並列回路を通る経路で所定値以上の電流を放電させる放電回路と、を含み、
前記遮断装置にオープン指令又はクローズ指令を送信した後、前記蓄電セルから前記遮断装置又は前記並列回路を通る経路で所定値以上の放電電流が前記放電回路に流れているときに、前記第１電流センサと前記第２電流センサにより電流をそれぞれ計測し、
前記第１電流センサと前記第２電流センサの電流計測値に基づいて、前記遮断装置の故障の有無を判定する、故障診断方法。

【請求項6】

請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の蓄電装置を搭載した車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遮断装置の故障の有無を診断する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

蓄電セルの保護装置の一つに電流を遮断する遮断装置がある。特許文献１に記載のバッテリは、パワーフェイル（負荷への電源遮断）を発生させないように、遮断装置と並列に並列回路を有している。特許文献１に記載のバッテリは、遮断装置をオープンして電流を遮断した場合でも、並列回路を通じて負荷への電力供給を維持できる。

【0003】

特許文献２のバッテリは、蓄電セルの通電路に設けられた第１電流センサに加えて、並列回路に第２電流センサを設けている。特許文献２のバッテリは、遮断装置をクローズからオープンに切り換えた時に、２つの電流センサで電流を計測し、それらを比較することで、遮断装置の故障の有無を診断している。
具体的には、車両の駐車中に遮断装置をクローズからオープンに切り換えて電流を計測し、２つの電流計測値が一致した場合、遮断装置は正常（クローズ故障していない）と判定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１００８７８号公報

【文献】特開２０１９－１５８４４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電流計測値が所定値より小さい場合、故障の有無の診断を誤ることがある。遮断装置を有する蓄電装置において、遮断装置の故障の有無を診断する精度を向上させることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

蓄電装置は、蓄電セルと、前記蓄電セルと外部端子を接続する配線上に位置する第１電流センサと、前記蓄電セルと外部端子を接続する配線上に位置し前記蓄電セルの電流を遮断する遮断装置と、前記遮断装置に対して並列に接続され、第２電流センサを有する並列回路と、前記蓄電セルを電源として、前記遮断装置又は前記並列回路を通る経路で所定値以上の電流を放電させる放電回路と、前記遮断装置にオープン指令又はクローズ指令を送信した後、前記蓄電セルから前記遮断装置又は前記並列回路を通る経路で所定値以上の放電電流が前記放電回路に流れているときに、前記第１電流センサと前記第２電流センサにより電流をそれぞれ計測し、前記第１電流センサと前記第２電流センサの電流計測値に基づいて、前記遮断装置の故障の有無を判定する判定部と、を備える。

【0007】

上記技術は、遮断装置の故障診断方法に適用することが出来る。また、蓄電装置を搭載した車両に適用することが出来る。

【発明の効果】

【0008】

本構成では、遮断装置と並列に並列回路を有する蓄電装置において、遮断装置の故障診断精度を向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】バッテリの斜視図

【図2】バッテリの分解斜視図

【図3】バッテリの回路図

【図4】放電経路を示す図

【図5】車両の側面図

【図6】正常時の放電経路を示す図

【図7】遮断装置の故障診断シーケンス

【図8】故障診断時の放電経路を示す図

【図9】放電回路オン時の放電経路を示す図

【図10】バッテリの回路図

【図11】バッテリの回路図

【図12】放電回路オン時の放電経路を示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

蓄電装置の概要を説明する。
蓄電装置は、蓄電セルと、前記蓄電セルと外部端子を接続する配線上に位置する第１電流センサと、前記蓄電セルと外部端子を接続する配線上に位置し前記蓄電セルの電流を遮断する遮断装置と、前記遮断装置に対して並列に接続され、第２電流センサを有する並列回路と、前記蓄電セルを電源として、前記遮断装置又は前記並列回路を通る経路で所定値以上の電流を放電させる放電回路と、前記遮断装置にオープン指令又はクローズ指令を送信した後、前記蓄電セルから前記遮断装置又は前記並列回路を通る経路で所定値以上の放電電流が前記放電回路に流れているときに、前記第１電流センサと前記第２電流センサにより電流をそれぞれ計測し、前記第１電流センサと前記第２電流センサの電流計測値に基づいて、前記遮断装置の故障の有無を判定する判定部と、を備える。

【0011】

この構成では、判定部は、蓄電セルから遮断装置又は並列回路を通る経路で所定値以上の放電電流が放電回路に流れているときに、遮断装置の故障の有無を診断する。遮断装置又は並列回路に所定値以上の電流が流れている場合、所定値未満の微小な電流しか流れていない状態に比べて、電流計測値として大きな値が得られ、電流計測値に含まれる電流計測誤差（オフセット誤差など）の割合が小さい。そのため、電流計測誤差の影響を受け難くなるため、２つの電流計測値より遮断装置の故障の有無を高精度に診断することが出来る。遮断装置がリレー等の機械式タイプである場合、高温環境化においては、接点部の酸化の進行が早い。酸化が進むことにより、接触抵抗が上昇して、蓄電装置での電力損失が多くなる。遮断装置の故障診断を実行することで、接点部の酸化皮膜を開閉時の衝撃等により除去して接触抵抗の上昇を抑えることができ、電力損失を低減することが出来る。

【0012】

前記判定部は、前記遮断装置に対してオープン指令を送信した後、前記蓄電セルから前記遮断装置又は前記並列回路を通る経路で所定値以上の放電電流が前記放電回路に流れているときに、前記第１電流センサと前記第２電流センサによりそれぞれ電流を計測し、前記第１電流センサと前記第２電流センサの２つの電流計測値が所定値以上であり、かつ２つの電流計測値が一致している場合、前記遮断装置は正常にオープンしていると判定してもよい。

【0013】

２つの電流計測値が所定値以上であり、かつ２つの電流計測値が一致している場合、電流経路は遮断装置から並列回路に切り換わっており、遮断装置はオープンしていると判定することが出来る。遮断装置が、正常にオープンすることを確認することで、遮断装置を正常な状態に維持出来る。そのため、異常時に遮断装置により電流を遮断して、蓄電装置を保護することが可能となる。

【0014】

前記判定部は、前記遮断装置に対してオープン指令を送信した後、前記蓄電セルの充電中又は前記蓄電セルから負荷への放電中に、前記第１電流センサと前記第２電流センサによりそれぞれ電流を計測し、前記第１電流センサと前記第２電流センサの２つの電流計測値のうち少なくともいずれか一方が所定値未満の場合、前記放電回路をオフからオンに切り換えて、前記第１電流センサと前記第２電流センサにより電流を再計測し、再計測した２つの電流計測値が所定値以上であり、かつ２つの電流計測値が一致している場合、前記遮断装置は正常にオープンしていると判定してもよい。

【0015】

この構成では、蓄電セルの充電中又は蓄電セルから負荷への放電中に、２つの電流センサで電流を計測した結果、２つの電流計測値のうち少なくともいずれか一方が所定値未満の場合、放電回路をオフからオンに切り換える。放電回路の切り換えにより、遮断装置又は並列回路を通る経路で所定値以上の放電電流が流れる。そのため、２つの電流センサで電流を再計測することで、所定値以上の電流計測値に基づいて、遮断装置の故障の有無を診断することが出来、信頼性の高い故障診断を行うことが出来る。

【0016】

前記蓄電装置はアイドリングストップ車に搭載され、前記判定部は、アイドリングストップ中に、前記遮断装置の故障の有無を判定してもよい。

【0017】

アイドリングストップ中は、走行中に比べて電流が小さいため、並列回路の定格容量を小さくすることが出来る。

【0018】

＜実施形態１＞
１．バッテリの説明
バッテリ２０は、図１に示すように、ブロック状の電池ケース２１を有しており、電池ケース２１内には、複数の二次電池セルＢ１～Ｂ４からなる組電池３０や回路基板２８が収容されている。バッテリ２０は蓄電装置である。

【0019】

電池ケース２１は、図２に示すように、上方に開口する箱型のケース本体２３と、複数の二次電池セルＢ１～Ｂ４を位置決めする位置決め部材２４と、ケース本体２３の上部に装着される中蓋２５と、上蓋２６とを備えている。ケース本体２３内には、図２に示すように、各二次電池セルＢ１～Ｂ４が個別に収容される複数のセル室２３ＡがＸ方向に並んで設けられている。

【0020】

位置決め部材２４は、ケース本体２３内に配置された複数の二次電池セルＢ１～Ｂ４の上部に配置され、複数の二次電池セルＢ１～Ｂ４を位置決めする。
位置決め部材２４の上面には、図２に示すように、複数のバスバー２７が配置されている。複数の二次電池セルＢ１～Ｂ４は、複数のバスバー２７によって直列に接続されるようになっている。

【0021】

中蓋２５は、図１に示すように、平面視略矩形状である。中蓋２５のＸ方向両端部には、一対の外部端子２２Ｐ、２２Ｎが設けられている。一対の外部端子２２Ｐ、２２Ｎは、例えば鉛合金等の金属からなり、２２Ｐが正極の外部端子、２２Ｎが負極の外部端子である。一対の外部端子２２Ｐ、２２Ｎは、バッテリ２０に対して、負荷１０や充電器を接続する端子である。

【0022】

中蓋２５の上面には、収容部２５Ａが設けられている。回路基板２８は、中蓋２５の収容部２５Ａの内部に収容されている。中蓋２５がケース本体２３に装着されることで、二次電池セルＢと回路基板２８とが接続されるようになっている。上蓋２６は、中蓋２５の上部に装着され、回路基板２８を収容した収容部２５Ａの上面を閉じる。

【0023】

図３を参照して、バッテリ２０の電気的構成を説明する。バッテリ２０は、組電池３０と、遮断装置４０と、第１電流センサ５０と、並列回路７０と、管理部８０とを含む。

【0024】

組電池３０は、直列接続された複数の二次電池セルＢ１～Ｂ４から構成されている。二次電池セルＢ１～Ｂ４は、リチウムイオン二次電池セルでもよい。二次電池セルＢ１～Ｂ４は、本発明の「蓄電セル」の一例である。

【0025】

組電池３０、遮断装置４０及び電流センサ５０は、パワーライン３５Ｐ、３５Ｎを介して、直列に接続されている。パワーライン３５Ｐは、正極の外部端子２２Ｐと組電池３０の正極とを接続する配線である。パワーライン３５Ｎは、負極の外部端子２２Ｎと組電池３０の負極とを接続する配線である。パワーライン３５Ｐ、パワーライン３５Ｎは電流が流れる電流経路（主経路）である。

【0026】

遮断装置４０は、組電池３０の正極に位置し、正極のパワーライン３５Ｐに設けられている。遮断装置４０はリレーやＦＥＴを用いることが出来る。リレーは接点を有する機械式のスイッチである。ＦＥＴは半導体スイッチである。

【0027】

遮断装置４０は、回路基板２８上に配置されていて、電池ケース２１内に収容されている。遮断装置４０は、正常時、ＣＬＯＳＥ状態（normally close）に制御される。

【0028】

第１電流センサ５０は、組電池３０の負極に位置し、負極のパワーライン３５Ｎに設けられている。第１電流センサ５０は、組電池３０のパワーライン３５Ｎに流れる電流を測定する。第１電流センサ５０は、例えば、電流検出抵抗により構成することが出来る。

【0029】

第１電流センサ５０の両端の接続点Ｐ６、Ｐ７は、信号線を介して、管理部８０に接続されており、第１電流センサ５０から管理部８０に対して電流計測値のデータが取り込まれる。

【0030】

並列回路７０は、一端をパワーライン３５Ｐの接続点Ｐ１に接続し、他端をパワーライン３５Ｐの接続点Ｐ２に接続している。並列回路７０は、遮断装置４０と並列に接続されている。

【0031】

並列回路７０は、第２電流センサ７１と、直列スイッチ７３とから構成されている。第２電流センサ７１と直列スイッチ７３は直列に接続されている。並列回路７０は回路基板２８上に設けられている。

【0032】

第２電流センサ７１は、並列回路７０に流れる電流を計測する。第２電流センサ７１は、例えば、電流検出抵抗により構成することが出来る。

【0033】

第２電流センサ７１の両端の接続点Ｐ４、Ｐ５は、信号線を介して、管理部８０に接続されており、第２電流センサ７１から管理部８０に対して電流計測値のデータが取り込まれる。

【0034】

直列スイッチ７３は、２つの半導体スイッチ７３Ａと半導体スイッチ７３Ｂから構成されている。２つの半導体スイッチ７３Ａ、７３Ｂは、Ｐチャンネルの電界効果トランジスタである。直列スイッチ７３は、１つの半導体スイッチや１つの接点スイッチで構成してもよい。

【0035】

２つの半導体スイッチ７３Ａ、７３Ｂは、ＰチャンネルのＦＥＴであり、バックツーバック接続されている。半導体スイッチ７３Ａは、充電方向を順方向とする寄生ダイオードＤ１を内蔵し、半導体スイッチ７３Ｂは、放電方向を順方向とする寄生ダイオードＤ２を内蔵する。

【0036】

２つの半導体スイッチ７３Ａ、７３Ｂの双方をオンすることで、並列回路７０は導通状態となり、双方をオフすることで、並列回路７０を遮断することができる。

【0037】

半導体スイッチ７３Ａをオンし、半導体スイッチ７３Ｂをオフすることで、放電のみ可能となり、半導体スイッチ７３Ａをオフし、半導体スイッチ７３Ｂをオンすることで、充電のみ可能となる。

【0038】

管理部８０は、計測ＩＣ８１、制御ＩＣ８３、電源ＩＣ８５などの複数のＩＣを備え、回路基板２８上に配置されている。

【0039】

計測ＩＣ８１は、電流計測ＩＣと電圧計測ＩＣとを含む。電流計測ＩＣは、第１電流センサ５０や第２電流センサ７１の出力する信号をアナログ値からディジタル値に変更する。

【0040】

電圧計測ＩＣは、組電池３０を構成する各二次電池セルＢ１～Ｂ４のセル電圧や、組電池３０の総電圧を計測する。また、組電池３０には、温度センサが取り付けられており、電圧、電流に加えて、組電池３０の温度も計測できる。

【0041】

制御ＩＣ８３は、演算機能を有するＣＰＵ（central processing unit）８３Ａやメモリ８３Ｂなどを含む。電源ＩＣ８５は、組電池３０から電力の供給を受ける。

【0042】

管理部８０は、遮断装置４０や並列回路７０の直列スイッチ７３に指令を送り、遮断装置４０、直列スイッチ７３のオン、オフを制御する。「オン」はクローズ（閉路）の意味、「オフ」はオープン（開路）の意味である。

【0043】

バッテリ２０は、正負の外部端子２２Ｐ、２２Ｎに接続された負荷１０に対して電力を供給する。管理部８０は、電圧Ｖ、電流Ｉ、温度など所定の監視項目について、バッテリ２０の状態を監視する。

【0044】

管理部８０は、バッテリ２０に異常があった場合、遮断装置４０をオープンして、パワーライン３５Ｐの電流Ｉを遮断することで、バッテリ２０を保護する保護動作を行う。

【0045】

バッテリ２０は、遮断装置４０のオープン中でも、並列回路７０を通じて、負荷１０への放電を継続することが出来る。つまり、遮断装置４０のオープン中、直列スイッチ７３を放電のみ可能な状態に制御（スイッチ７３Ａをオン、スイッチ７３Ｂをオフ）することで、並列回路７０を通じて、負荷１０への放電を継続することが出来る。

【0046】

管理部８０は、第１電流センサ５０の出力に基づいて、二次電池セルＢ１～Ｂ４の電流Ｉを検出する処理と、検出した電流Ｉに基づいて二次電池セルＢ１～Ｂ４のＳＯＣを推定する処理を行う。

【0047】

ＳＯＣ（state of charge：充電状態）は、満充電容量に対する残存容量の比率であり、下記の（１）式にて表される。ＳＯＣは、下記の（２）式で示すように、電流の時間に対する積分値に基づいて推定することが出来る。電流Ｉの符号を、充電時はプラス、放電はマイナスとする。

【0048】

ＳＯＣ＝（Ｃｒ／Ｃｏ）×１００・・・・・・・・・・（１）
Ｃｏは二次電池の満充電容量、Ｃｒは二次電池の残存容量である。

【0049】

ＳＯＣ＝ＳＯＣｏ＋１００×（∫Ｉｄｔ／Ｃｏ）・・・（２）
ＳＯＣｏは、ＳＯＣの初期値、Ｉは電流である。

【0050】

メモリ８１Ｂには、ＳＯＣを推定するプログラムや、遮断装置４０の故障診断シーケンスを実行するプログラムが記憶されている。プログラムはＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に記憶して譲渡等することが出来る。プログラムは電気通信回線を用いて配信出来る。

【0051】

バッテリ２０は、更に、放電回路９０を有している。放電回路９０は、放電抵抗９１と放電スイッチ９３を有する。放電抵抗９１と放電スイッチ９３は直列に接続されている。

【0052】

放電回路９０は、２つの外部端子２２Ｐ、外部端子２２Ｎに両端をそれぞれ接続している。具体的には、一端を、パワーライン３５Ｐ上の接続点Ｐ３に接続し、他端を、パワーライン３５Ｎ上の接続点Ｐ８に接続している。

【0053】

遮断装置４０のオープン中に、放電スイッチ９３をクローズすることで、組電池３０を電源として、バッテリ２０内において、図４にて破線で示す放電経路Ｌで放電電流Ｉｂを流すことが出来る。放電経路Ｌは、組電池３０の正極から、並列回路７０、放電回路９０を通り、組電池３０の負極に戻る経路である。放電経路Ｌは、バッテリ内のみ通り、バッテリ外は通らない経路である。放電スイッチ９３は、遮断装置４０の故障診断中の一部の期間を除いて、オープンに制御される。

【0054】

放電抵抗９１は、放電電流Ｉｂが後記する所定値Ｘ以上の定電流になるように、抵抗値が定められている。

【0055】

バッテリ２０は、図５に示すように、車両用として使用することが出来る。車両１は、アイドリングストップ車でもよい。アイドリングストップ車は、信号待ちや渋滞などで走行する車両１が一時的に停止した場合、エンジン１３を停止し、アクセルペダルを踏んだ時にエンジン１３を再始動する車両である。

【0056】

図６は、車両搭載時のバッテリ２０のブロック図である。バッテリ２０は、エンジン始動用の１２Ｖバッテリである。

【0057】

バッテリ２０には、セルモータなどエンジンを始動させる始動装置１０Ａが接続されている。始動装置１０Ａは、バッテリ２０から電力の供給を受けて駆動し、車両１のエンジン１３を始動する。

【0058】

また、バッテリ２０に接続される負荷１０には、始動装置１０Ａ以外に、車載機器１０Ｂ、車両ＥＣＵ１０Ｃが含まれており、バッテリ２０は、これらにも電力を供給する。コンデンサＣは、バッテリ２０の電源ラインの電圧を安定させるために設けられている。

【0059】

車載機器１０Ｂは、車両１に搭載された補器類（例えば、ヘッドライト、パワーステアリング、自動ブレーキシステム、自動運転システム、衝突安全システム、エアコン、オーディオ）などである。車両ＥＣＵ１０Ｃは、エンジン１３の動作状態や車両１の走行状態を監視する。

【0060】

管理部８０は、車両ＥＣＵ１０Ｃと通信接続されており、車両ＥＣＵ１０Ｃからイグニッションスイッチの入り切りの情報、エンジン１３の動作状態の情報及び車両１の走行状態（走行中、走行停止、アイドリングストップなど）の情報を受信することができる。管理部８０は、遮断装置４０の故障診断機能を担っており、本発明の「判定部」の一例である。

【0061】

バッテリ２０には、負荷１０Ａ～１０Ｃ以外に、オルタネータなどの車両発電機１５が接続されており、車両発電機１５により充電することができる。

【0062】

２．遮断装置の故障診断
バッテリ２０は、正常時（故障診断前）、図６に示すように、遮断装置４０はクローズ、並列回路７０の直列スイッチ７３はオープン、放電回路９０の放電スイッチ９３はオープンに制御しており、遮断装置４０を通る電流経路で、負荷１０への放電又は車両発電機１５による充電が行われる。

【0063】

走行する車両１が信号等で一時的に停止して、アイドリングストップに移行すると、その後、車両ＥＣＵ１０Ｃは、管理部８０に対してアイドリングストップ信号を送信する。

【0064】

管理部８０は、アイドリングストップ信号を受けると、遮断装置４０の故障診断シーケンスを実行する（図７）。

【0065】

アイドリングストップ中に故障診断を行うのは、アイドリングストップ中は、走行中に比べて、負荷１０への放電電流が小さいため、並列回路７０の定格容量を小さく出来るからである。

【0066】

故障診断シーケンスの実行前の状態において、図６に示すように、バッテリ２０は、遮断装置４０を通る経路で負荷１０に放電しているものとし、放電電流を「Ｉａ」とする。

【0067】

管理部８０は、遮断装置４０の故障診断シーケンスの実行開始後、第１電流センサ５０により、パワーライン３５Ｎに流れる電流、つまり放電電流Ｉａを計測する。

【0068】

そして、電流計測値が制限値以下であるか否かを、判定する（Ｓ１０）。制限値は、並列回路７０に定格容量を超える電流が流れないように、電流の大きさを判断する値である。制限値は、並列回路７０の定格容量又はそれより小さい値でもよい。

【0069】

電流計測値が制限値を超えている場合（Ｓ１０：ＮＯ）、故障診断は終了する。
電流計測値が制限値以下の場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、管理部８０は、並列回路７０に指令を送り、２つの半導体スイッチ７３Ａ、７３Ｂをオープンからクローズに切り換える。

【0070】

２つの半導体スイッチ７３Ａ、７３Ｂをクローズに切り換えることで、並列回路７０は導通し、オンする（Ｓ２０）。

【0071】

次に管理部８０は、遮断装置４０にオープン指令を送り、遮断装置４０をクローズからオープンに切り換える（Ｓ３０）。

【0072】

遮断装置４０をオープンに切り換えることで、遮断装置４０が正常に動作している場合、バッテリ２０の放電経路は、図８に示すように遮断装置４０から並列回路７０に切り換わり、負荷１０への放電電流Ｉａは並列回路７０を通る経路で流れる。

【0073】

この時点では、放電回路９０はオフ（非導通）しており、放電回路９０に電流は流れていない。

【0074】

管理部８０は、遮断装置４０をオープンに切り換えると、その後、第１電流センサ５０と第２電流センサ７１により電流Ｉをそれぞれ計測する。

【0075】

管理部８０は、第１電流センサ５０の電流計測値と第２電流センサ７１の電流計測値を比較し、２つの電流計測値が所定値Ｘ以上であり、かつ２つの電流計測値が一致しているか、判定する（Ｓ４０）。

【0076】

所定値Ｘは、電流Ｉの一致、不一致の判定精度を維持できるか否かを、判断する閾値である。所定値Ｘは、電流センサ５０、７１の計測誤差（オフセット誤差）等から決定することが出来る。例えば、誤差率（電流計測値に対する計測誤差の割合）が、判定精度を維持可能な値となるように決めることが出来、一例として、数「Ａ」である。

【0077】

電流計測値の一致判断は、２つの電流計測値に差があっても、その差が許容範囲内であれば、一致としてもよい。

【0078】

Ｓ４０では、２つの電流計測値を比較した結果、２つの電流計測値が所定値Ｘ以上であり、かつ２つの電流計測値が一致している場合、ＹＥＳ判定される。

【0079】

２つの電流計測値のうち少なくともいずれか一方が所定値未満の場合及び２つの電流計測値が一致していない場合、ＮＯ判定される。

【0080】

Ｓ３０で遮断装置４０を切り換えた後、図８に示すように、組電池３０から並列回路７０を通る経路で負荷１０への放電電流Ｉａが流れる。負荷１０への放電電流Ｉａが所定値Ｘ以上の場合、２つの電流センサ５０、７１の２つの電流計測値は「所定値Ｘ以上の放電電流Ｉａ」で一致する。従って、Ｓ４０でＹＥＳ判定される。

【0081】

Ｓ４０でＹＥＳ判定された場合、管理部８０は、遮断装置４０にクローズ指令を送り、遮断装置４０をオープンからクローズに切り換える（Ｓ５０）。

【0082】

その後、管理部８０は、並列回路７０に指令を送り、半導体スイッチ７３Ａ、７３Ｂをクローズからオープンに切り換える。半導体スイッチ７３Ａ、７３Ｂをオープンに切り換えることで、並列回路７０は遮断し、オフする（Ｓ６０）。

【0083】

並列回路７０の遮断により、バッテリ２０の放電経路は、並列回路７０から遮断装置４０に切り換わり、バッテリ２０は、負荷１０に対して、遮断装置経由で放電する状態に戻る。

【0084】

その後、Ｓ７０に移行して、管理部８０は、遮断装置４０は正常にオープンしており、クローズ故障していないと判定する。クローズ故障は、遮断装置４０にオープン指令を与えても、遮断装置４０がオープンせず、クローズに固着する故障である。

【0085】

負荷１０への放電電流Ｉａが所定値Ｘ未満の場合、遮断装置４０が正常に動作してクローズからオープンに切り換わっていても、２つの電流計測値Ｉａはいずれも所定値Ｘ未満である。従って、Ｓ４０でＮＯ判定される。

【0086】

Ｓ４０でＮＯ判定された場合、管理部８０は、放電回路９０に放電指令を送り、放電スイッチ９３をオープンからクローズに切り換える（Ｓ８０）。

【0087】

放電スイッチ９３がクローズに切り換わることで、放電回路９０は導通し、オンする。

【0088】

管理部８０は、放電回路９０の切り換え後、第１電流センサ５０と第２電流センサ７１により電流Ｉを再計測する。

【0089】

管理部８０は、第１電流センサ５０の電流計測値と第２電流センサ７１の電流計測値を比較し、２つの電流計測値が所定値Ｘ以上であり、かつ２つの電流計測値が一致しているか、判定する（Ｓ９０）。一致の判断は、２つの電流計測値に差があっても、その差が許容範囲内であれば、一致としてもよい。

【0090】

遮断装置４０がクローズからオープンに切り換わっている場合、放電回路９０をオンすることで、図９に示すように、組電池３０は負荷１０への放電（実線）と放電回路９０への放電（点線）を行う状態となり、２つの放電電流Ｉａ、Ｉｂはいずれも並列回路７０を通る経路で流れる。

【0091】

そのため、第１電流センサ５０と第２電流センサ７１の電流計測値は、所定値Ｘ以上の電流計測値、つまり「Ｉａ＋Ｉｂ」で一致する。従って、Ｓ９０で、管理部８０により、ＹＥＳと判定される。

【0092】

Ｓ９０でＹＥＳと判定された場合、管理部８０は、放電回路９０に遮断指令を送り、放電スイッチ９３をクローズからオープンに切り換える（Ｓ１００）。放電回路９０の遮断により、放電電流Ｉｂは遮断される。

【0093】

放電回路９０の遮断後、管理部８０は、Ｓ５０で遮断装置４０をクローズ、Ｓ６０で並列回路７０をオフする。

【0094】

その後、Ｓ７０に移行して、管理部８０は、遮断装置４０は正常にオープンしており、クローズ故障していないと判定する。

【0095】

Ｓ９０で、第１電流センサ５０の電流計測値と第２電流センサ７１の電流計測値を比較した結果、２つの電流計測値のうち少なくともいずれか一方が所定値Ｘ未満の場合及び２つの電流計測値が一致していない場合、ＮＯ判定される。

【0096】

遮断装置４０がクローズに固着している場合、放電電流Ｉａと放電電流Ｉｂは並列回路７０に流れず、遮断装置４０に流れる。そのため、第２電流センサ７１の電流計測値はほぼゼロである。一方、第１電流センサ５０の電流計測値は、放電電流Ｉａと放電電流Ｉｂの合計電流Ｉａ＋Ｉｂであることから、２つの電流計測値は不一致となり、Ｓ９０でＮＯ判定される。

【0097】

Ｓ９０でＮＯ判定された場合、管理部８０は、放電回路９０に遮断指令を送り、放電スイッチ９３をクローズからオープンに切り換える（Ｓ１１０）。放電回路９０の遮断により、放電電流Ｉｂは遮断される。

【0098】

放電回路９０の遮断後、管理部８０は、Ｓ１２０で遮断装置４０をクローズ、Ｓ１３０で並列回路７０をオフする。Ｓ１２０はＳ５０と同じ処理、Ｓ１３０はＳ６０と同じ処理である。

【0099】

その後、Ｓ１４０に移行して、管理部８０は、遮断装置４０はクローズ故障と判定する。管理部８０は、クローズ故障と判定した場合、遮断装置４０の異常を報知するエラー処理を実行する。

【0100】

３．効果説明
この構成では、放電回路９０を用いて遮断装置４０又は並列回路７０に所定値Ｘ以上の電流を流した状態で、遮断装置４０の故障の有無を診断する。遮断装置４０又は並列回路７０に所定値Ｘ以上の電流が流れている場合、所定値未満の微小な電流しか流れていない状態に比べて、電流計測値として大きな値が得られ、電流計測値に含まれる電流計測誤差（オフセット誤差など）の割合が小さい。そのため、電流計測誤差の影響を受け難くなるため、第１電流センサ５０と第２電流センサ７１により計測される２つの電流計測から遮断装置４０の故障の有無を、精度よく判断することが出来る。

【0101】

具体的には、２つの電流計測値の一致、不一致を精度よく判断することが出来、遮断装置４０の故障の有無を誤って判断することを抑制することが出来る。

【0102】

この構成では、車両１のアイドリングストップ中に、遮断装置４０の故障診断を行う。アイドリングストップ中は、走行中に比べて、バッテリ２０の電流が小さく、並列回路７０の定格容量を小さく出来る。そのため、コストメリットがあり、また、回路規模を小さくできる。

【0103】

アイドリングストップは、走行中に複数回発生する場合があり、駐車に比べて頻度が多い。遮断装置４０の故障診断をアイドリングストップ中に行うことで、駐車中に比べて、故障診断の実行頻度を増やすことができる。

【0104】

遮断装置４０がリレー等の機械式タイプである場合、高温環境化においては、接点部の酸化の進行が早い。酸化が進むことにより、接触抵抗が上昇して、バッテリでの電力損失が多くなる。遮断装置４０の開閉により、接点部の酸化皮膜を開閉時の衝撃等により除去して、接触抵抗の上昇を抑えることができ、バッテリ２０での電力損失を低減することが出来る。また、アイドリングストップ中に、遮断装置４０の故障診断を実行することで、遮断装置４０の開閉機会が多いことから、接点部の酸化皮膜を除去するのに好適である。

【0105】

＜実施形態２＞
実施形態１では、バッテリ２０をエンジン始動用とした。実施形態２では、バッテリ２０を補機用として使用する。

【0106】

図１０に示すように、バッテリ２０には、負荷１０として、車載機器１０Ｂや車両ＥＣＵ１０Ｃが接続されており、バッテリ２０は、車載機器１０Ｂや車両ＥＣＵ１０Ｃに電力を供給する。

【0107】

バッテリ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して、２４Ｖや４８Ｖの高圧バッテリ１７が接続されている。バッテリ２０は、高圧バッテリ１７から電力の供給を受けて充電することが出来る。

【0108】

管理部８０は、図１０にように、バッテリ２０から車載機器１０Ｂや車両ＥＣＵ１０Ｃへの放電中に、電流経路を遮断装置４０から並列回路７０に切り換えて電流を計測し、２つの電流センサ５０、７１の電流計測値が一致するか否かにより、遮断装置４０の故障診断を行うことが出来る。

【0109】

管理部８０は、図１１にように、バッテリ２０の充電中に、電流経路を遮断装置４０から並列回路７０に切り換えて電流を計測し、２つの電流センサ５０、７１の電流計測値が一致するか否かにより、遮断装置４０の故障診断を行うことが出来る。

【0110】

管理部８０は、電流計測値が所定値Ｘ未満の場合、放電回路９０をオフからオンに切り換える。放電回路９０がオフからオンに切り換わると、図１２に示すように、組電池３０から並列回路７０を通る経路で所定値Ｘ以上の放電電流Ｉｂが流れる。

【0111】

並列回路７０に所定値Ｘ以上の放電電流Ｉｂが流れている状態で、第１電流センサ５０と第２電流センサ７１で電流を再計測する。再計測した２つの電流計測値は、所定値Ｘ以上であり、電流計測誤差の影響が小さい。そのため、２つの電流計測値の一致、不一致を精度よく判断することが出来るので、遮断装置４０の故障の有無を精度よく判断することが出来る。
＜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。

【0112】

（１）実施形態１では、蓄電セルの一例として、二次電池セルを示した。蓄電セルは、キャパシタなどでもよい。蓄電セルは、複数セルに限らず、単セルでもよい。

【0113】

（２）実施形態１では、バッテリ２０を車両用とした。バッテリ２０は、車両用以外にも、航空機や船舶、鉄道用など種々の用途に、使用することが出来る。特に、電源遮断を許容しない負荷用であることが好ましいが、電源遮断が一部において許容されている負荷用でもよい。

【0114】

（３）実施形態１では、遮断装置４０を正極のパワーライン３５Ｐに配置し、第１電流センサ５０を負極のパワーライン３５Ｎに配置した。構成を反転し、遮断装置４０を、負極のパワーライン３５Ｎに配置し、第１電流センサ５０を正極のパワーライン３５Ｐに配置してもよい。遮断装置４０と第１電流センサ５０は、同一のパワーライン３５Ｐ、３５Ｎに配置してもよい。例えば、遮断装置４０と第１電流センサ５０の双方を正極のパワーライン３５Ｐに配置してもいいし、双方を負極のパワーライン３５Ｎに配置してもよい。

【0115】

（４）実施形態１では、車両１のアイドリングストップ中に、遮断装置４０の故障診断を行った。故障診断は、アイドリングストップ中に限らず、車両１の駐車中に行ってもよい。また、遮断装置４０の故障診断は、必ずしも、車両１への搭載後だけでなく、車載前の状態など、負荷１０が未接続の状態で行ってもよい。

【0116】

（５）実施形態１では、遮断装置４０のクローズ故障の有無を診断した。クローズ故障だけでなく、オープン故障の有無を診断してもよい。また、クローズ故障の有無の診断は行わず、オープン故障の有無の診断だけ行ってもよい。オープン故障は、遮断装置４０にクローズ指令を与えても、遮断装置４０がクローズせず、オープンに固着する故障である。

【0117】

オープン故障は、クローズ故障と同様に、第１電流センサ５０と第２電流センサ７１の電流計測値に基づいて判定することが出来る。例えば、遮断装置４０にクローズ指令を与えてオープンからクローズに切り換えた場合、第１電流センサ５０と第２電流センサ７１の電流計測値が切り換え前の状態から変化せず、所定値以上で一致した状態から変化が無い場合、遮断装置４０はオープン故障していると判断できる。

【0118】

（６）実施形態１では、故障診断シーケンスにおいて、Ｓ２０、Ｓ３０で電流経路を遮断装置４０から並列回路７０に切り換えた後、Ｓ４０で電流計測値の判定を行った。そして、２つの電流計測値が所定値以上であり、かつ２つの電流計測値が一致している場合（Ｓ４０でＹＥＳ）、Ｓ５０に移行して、放電回路９０を使用することなく、Ｓ７０で遮断装置４０は正常であると判断した。

【0119】

Ｓ４０の判定処理は、必ずしも必要でなく廃止してもよい。例えば、Ｓ２０、Ｓ３０で電流経路を遮断装置４０から並列回路７０に切り換える。その後、Ｓ８０に移行して放電回路９０をオンに切り換え、Ｓ９０で電流計測値の判定を行うようにしてもよい。つまり、故障診断シーケンス中、放電回路９０を常にオンして、遮断装置４０又は並列回路７０に所定値Ｘ以上の放電電流Ｉｂを流した状態で、２つの電流センサ５０、７１を用いて電流計測を行い、その結果に基づいて、遮断装置４０の故障の有無を判断してもよい。

【0120】

（７）実施形態１では、放電回路９０を放電抵抗９１と放電スイッチ９３とから構成した。放電回路９０は、組電池３０を電源として、遮断装置４０又は並列回路７０を通る経路で所定値Ｘ以上の電流を放電させる回路であれば、どのような回路でもよい。例えば、放電抵抗９１のみとして、放電スイッチ９３を廃止してもよい。また、放電抵抗９１に代えて、ダイオードなど電流を流す他の素子を用いてもよい。

【0121】

（８）実施形態１では、組電池３０を電源として、バッテリ２０内において、組電池３０の正極から、並列回路７０（又は遮断装置４０）、放電回路９０を通り、組電池３０の負極に戻る経路で、放電電流Ｉｂを流した。放電電流Ｉｂの経路は、組電池３０を電源として、並列回路７０（又は遮断装置４０）を経由していれば、バッテリ外を通る経路でもよい。例えば、放電回路９０を、バッテリ２０の外部端子間に外付けして、組電池３０の正極から、並列回路７０（又は遮断装置４０）、正極の外部端子２２Ｐ、放電回路９０、負極の外部端子２２Ｎを通り、組電池３０の負極に戻る経路で、放電電流Ｉｂを流すようにしてもよい。

【符号の説明】

【0122】

２０ バッテリ（本発明の「蓄電装置」に相当）
３０ 組電池
４０ 遮断装置
５０ 第１電流センサ
７０ 並列回路
７１ 第２電流センサ
７３ 直列スイッチ
８０ 制御部
９０ 放電回路
９１ 放電抵抗
９３ 第２電流センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】