JP2020167766A

JP2020167766A - 蓄電装置、及び、蓄電装置の管理方法

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Publication number: JP2020167766A
Application number: JP2019063639A
Authority: JP
Inventors: 和田　直也; Naoya Wada; 直也和田; 将克冨士松; Masakatsu Fujimatsu
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: WO2020195425A1; JP7192614B2

Abstract

【課題】ある機器に用いられている蓄電装置を、当該ある機器の設計を変更することなく、外部の機器と通信する機能を有しない別の蓄電装置に置き換えた場合に、当該別の蓄電装置が備える蓄電素子の過充電が頻繁に予見されることを、均等化回路の高出力化に伴う蓄電装置の大型化を抑制しつつ低減すること。【解決手段】オルタネータ１０Ｂと通信する機能を有しないバッテリ５０であって、複数の二次電池６２と、複数の二次電池６２と直列に接続されている遮断器５５と、複数の二次電池６２の電圧を均等化する均等化回路２５と、管理部１３０と、を備え、管理部１３０は、遮断器５５がオフの状態で均等化回路２５によって各二次電池６２の電圧を均等化し、各二次電池６２の電圧を均等化した後に遮断器５５をオンにする。【選択図】図８

Description

蓄電装置、及び、蓄電装置の管理方法に関する。

近年、鉛蓄電池などの低容量の電池をリチウムイオン電池などの高容量の電池に置き換えることが検討されている。例えば、一般に自動二輪車ではエンジン始動に用いられる蓄電装置として鉛蓄電池が用いられているが、特許文献１にはリチウムイオン二次電池などの蓄電素子を備えた蓄電装置を自動二輪車に適用することが記載されている。

特開２０１９−３８４６号公報

ある機器で用いられている蓄電装置を別の種類の蓄電装置に置き換える場合、機器側の設計を変更することなく当該別の種類の蓄電装置を適用できることが望ましい。例えば、自動二輪車の鉛蓄電池を、リチウムイオン電池などの蓄電素子を備える蓄電装置に置き換える場合、自動二輪車側の設計を変更しなくても当該蓄電装置を適用できる所謂レトロフィットが求められている。

リチウムイオン電池などの蓄電素子を備える蓄電装置の中には外部の機器と通信する機能を有しないものがある。従来は、ある機器で用いられている蓄電装置を、当該ある機器の設計を変更することなく、外部の機器と通信する機能を有しない別の種類の蓄電装置に置き換えた場合の課題について検討されていなかった。

本明細書では、ある機器に用いられている蓄電装置を、当該ある機器の設計を変更することなく、外部の機器と通信する機能を有しない別の蓄電装置に置き換えた場合に、当該別の蓄電装置が備える蓄電素子の過充電が頻繁に予見されることを、均等化回路の高出力化に伴う蓄電装置の大型化を抑制しつつ低減する技術を開示する。

充電器と通信する機能を有しない蓄電装置であって、複数の蓄電素子と、前記複数の蓄電素子と直列に接続されている遮断器と、前記複数の蓄電素子の電圧を均等化する均等化回路と、管理部と、を備え、前記管理部は、前記遮断器がオフの状態で前記均等化回路によって各前記蓄電素子の電圧を均等化し、各前記蓄電素子の電圧を均等化した後に前記遮断器をオンにする。

ある機器に用いられている蓄電装置を、当該ある機器の設計を変更することなく、外部の機器と通信する機能を有しない別の蓄電装置に置き換えた場合に、当該別の蓄電装置が備える蓄電素子の過充電が頻繁に予見されることを、均等化回路の高出力化に伴う蓄電装置の大型化を抑制しつつ低減できる。

自動二輪車の側面図車両システムのブロック図バッテリの分解斜視図二次電池の平面図図４のＡ−Ａ線の断面図バッテリのブロック図充電状態と開放電圧との関係を示すグラフ充電制御処理のフローチャート均等化処理を開始するタイミングを示すグラフ均等化処理を示す模式図いずれかの二次電池（セル）の電圧が、過充電が予見される閾値以上まで上昇した状態を示すグラフ全ての二次電池（セル）の電圧が、均等化され、充電が終了したときの二次電池の電圧を示すグラフ遮断器がオンの状態で均等化処理が実行されている状態を示す模式図遮断器がオフの状態で均等化処理が実行されている状態を示す模式図均等化処理が終了して充電が再開された状態を示す模式図４つの二次電池が直列に接続された蓄電装置において、蓄電素子１のみが不均等の状態で、鉛蓄電池用の充電器で充電した場合を比較例として示すグラフ

（本実施形態の概要）
充電器と通信する機能を有しない蓄電装置であって、複数の蓄電素子と、前記複数の蓄電素子と直列に接続されている遮断器と、前記複数の蓄電素子の電圧を均等化する均等化回路と、管理部と、を備え、前記管理部は、前記遮断器がオフ（開、オープン）の状態で前記均等化回路によって各前記蓄電素子の電圧を均等化し、各前記蓄電素子の電圧を均等化した後に前記遮断器をオン（閉、クローズ）にする。

例えば自動二輪車のエンジン始動に用いられている鉛蓄電池を、リチウムイオン電池などの蓄電素子を備える蓄電装置に置き換える場合を考える。自動二輪車に用いられる鉛蓄電池は一般に定格１２Ｖ［ボルト］であり、１５Ｖでフロート充電（浮動充電）される。フロート充電は一定の電圧を印加し続けることによって常に満充電に維持する充電方法である。鉛蓄電池を１５Ｖでフロート充電する場合は、鉛蓄電池の電圧が１５Ｖに達するまでは定電流充電され、電圧が１５Ｖまで上昇すると１５Ｖで定電圧充電される。
これに対し、一般にリチウムイオン電池などの蓄電素子を備える蓄電装置は、当該蓄電装置の定格が１２Ｖであるとすると、通常、１５Ｖより低い電圧で充電される。リチウムイオン電池などの蓄電素子の電圧が３Ｖであり、蓄電装置はその蓄電素子を４つ直列に接続したものであると仮定する。蓄電素子の過充電が予見される電圧（まだ過充電には至っていないが、過充電が近いと判断される電圧）が４Ｖであると仮定する。この場合、蓄電装置を充電する電圧が１４Ｖ（１５Ｖより低い電圧）であると仮定すると、充電が完了したときの各蓄電素子の電圧は理想的には３．５Ｖとなり、いずれの蓄電素子も４Ｖにはならない。
ただし、実際には蓄電素子間で電圧のばらつきがあるため必ずしも一律に３．５Ｖにはならない。しかしながら、３．５Ｖと４Ｖとの間には０．５Ｖの余裕があるので、蓄電素子間で電圧が多少ばらついてもいずれかの蓄電素子の電圧が４Ｖを超える可能性は低い。
上述したリチウムイオン電池などの蓄電素子を備える蓄電装置を自動二輪車に適用する場合、自動二輪車側の設計を変更することなく適用すると、蓄電装置は１５Ｖで充電される。この場合、充電が完了したときの各蓄電素子の電圧は理想的には３．７５Ｖとなる。３．７５Ｖと４Ｖとの差は０．２５Ｖしかないため、図１１に示すように、少しの電圧のばらつきでいずれかの蓄電素子の電圧が４Ｖを超える可能性がある。
フロート充電では電圧が低下すると直ぐに充電されるので、少しの電圧のばらつきでいずれかの蓄電素子が４Ｖを超えると、蓄電素子の過充電が頻繁に予見される。このため、過充電を防止するために遮断器が頻繁にオン／オフされ、遮断器が故障する可能性が高くなる。
充電と並行して均等化回路によって各蓄電素子の電圧を均等化することによってばらつきを抑制することも考えられる。しかしながら、蓄電装置の小型化や低コスト化が求められる場合は均等化回路も小型であり、大きな抵抗負荷とそれに伴う放熱部品を実装することは難しい。言い換えると、均等化回路を大型化することによる高出力化によってばらつきを抑制することは難しい。例えば充電電流が最大３０Ａであるとすると、小型の均等化回路に流れる電流は３６ｍＡ程度である。このため放電が追いつかず、いずれかの蓄電素子が過充電になる前に電圧を均等化することは困難である。
蓄電装置が自動二輪車のＥＣＵ（ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）と通信する機能を有している場合は、蓄電装置の管理部がＥＣＵに充電電圧を下げるよう要求することも可能である。しかしながら、ＥＣＵと通信する機能を有しない蓄電装置の場合は充電電圧を下げるよう要求することもできない。
上記の蓄電装置によると、遮断器がオフの状態で均等化回路によって各蓄電素子の電圧を均等化するので、時間をかけて均等化できる。このため均等化回路を大型化しなくてよい。
上記の蓄電装置によると、各蓄電素子の電圧を均等化した後に遮断器をオンにするので、充電器によって蓄電素子が充電される。各蓄電素子の電圧が均等化されていることから、その後に充電が終了したとき、各蓄電素子の電圧はいずれも過充電が予見される電圧未満となる可能性が高い。
このため上記の蓄電装置によると、ある機器に用いられている蓄電装置を、当該ある機器の設計を変更することなく、外部の機器と通信する機能を有しない別の蓄電装置（上記の蓄電装置）に置き換えた場合に、当該別の蓄電装置が備える蓄電素子の過充電が頻繁に予見されることを、均等化回路の高出力化に伴う蓄電装置の大型化を抑制しつつ低減できる。言い換えると、上記の蓄電装置によると、遮断器が頻繁にオン／オフされることによって遮断器が故障する可能性を、蓄電装置の大型化を抑制しつつ低減できる。

前記管理部は、前記充電器によって前記複数の蓄電素子が充電されているときにいずれかの前記蓄電素子の過充電が予見されると前記遮断器をオフにしてもよい。

いずれかの蓄電素子の過充電が予見される前に遮断器をオフにすることも可能であるが、その場合は均等化が完了してから充電が終了するまでの時間が長くなるので、その間に再びばらつきが発生する可能性がある。
上記の蓄電装置によると、いずれかの蓄電素子の過充電が予見されると遮断器をオフにするので、均等化が完了してから充電が終了するまでの時間が短い。このため、その間に再びばらつきが発生する可能性を低減できる。

前記遮断器は、前記蓄電素子を充電する向きのみに電流を流す整流素子とスイッチとが並列に接続されている放電遮断器と、放電する向きのみに電流を流す整流素子とスイッチとが並列に接続されている充電遮断器とが直列に設けられており、前記制御部は、前記充電器によって前記複数の蓄電素子が充電されているときにいずれかの前記蓄電素子の過充電が予見されると前記充電遮断器の前記スイッチをオフにする一方、前記放電遮断器の前記スイッチをオンに維持してもよい。

上記の蓄電装置によると、充電遮断器のスイッチをオフにしても放電遮断器のスイッチについてはオンを維持するので放電は許容される。このため外部の機器に電力が供給されない所謂パワーフェールを抑制できる。

前記制御部は、前記蓄電素子の充電状態（ＳＯＣ：ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）が、前記蓄電素子の過充電が予見される閾値より小さい所定値以上まで上昇すると前記均等化回路による均等化を開始してもよい。

上記の蓄電装置によると、蓄電素子の過充電が予見される前に均等化を開始するので、いずれの蓄電素子も過充電が予見されることなく充電が終了する可能性が高くなる。

前記蓄電素子は充電状態（ＳＯＣ）の変化に対する開放電圧（ＯＣＶ：ＯｐｅｎＣｉｒｃｕｉｔＶｏｌｔａｇｅ）の変化が小さいプラトー領域を有していてもよい。

図７に示すように、蓄電素子の中にはＳＯＣの変化に対するＯＣＶの変化が小さいプラトー領域を有しているものがある（例えば正極活物質に鉄が含有されている鉄系の蓄電素子）。プラトー領域は、具体的には例えばＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が２［ｍＶ／％］以下の領域である。
プラトー領域を有している蓄電素子の場合、ＳＯＣがプラトー領域にあるときはＯＣＶがほぼ一定になるので、ＳＯＣから蓄電素子の電圧差を検出して均等化を開始することが困難である。このためプラトー領域を抜けてから電圧差を検出して均等化を開始することになる（図９Ａの円４０で示されている区間）。
しかしながら、図７から判るように、プラトー領域の右側にはＯＣＶが急峻に立ち上がる急峻領域がある。急峻領域は充電末期に存在しているため、ＳＯＣがプラトー領域を抜けてからいずれかの蓄電素子が過充電になるまでの時間が短い。このため均等化が間に合わず、いずれかの蓄電素子が過充電になる前に均等化を終了することが困難であった。
上記に蓄電装置によると、遮断器がオフの状態で均等化するので、過充電になる直前で均等化を開始しても、時間をかけて均等化できる。このため、プラトー領域を有している蓄電素子であっても、蓄電素子の過充電が頻繁に予見されることを、蓄電装置の大型化を抑制しつつ低減できる。このため、プラトー領域を有する蓄電素子の場合に特に有用である。

前記蓄電素子はリチウムイオン電池であり、前記充電器は鉛蓄電池用の充電器であってもよい。

前述したように、一般に鉛蓄電池を充電する充電器はリチウムイオン電池を充電する充電器より高い電圧で充電する。上記の蓄電装置によると、鉛蓄電池用の充電器でリチウムイオン電池を充電する場合に、リチウムイオン電池の過充電が頻繁に予見されることを、蓄電装置の大型化を抑制しつつ低減できる。

本明細書によって開示される発明は、装置、方法、これらの装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現できる。

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図１０によって説明する。

図１に示すように、実施形態１に係るバッテリ５０（蓄電装置の一例）は自動二輪車１０に搭載される二輪車用のバッテリである。バッテリ５０は定格１２Ｖである。

図２に示すように、バッテリ５０には自動二輪車１０に搭載されているスタータ１０Ａ、オルタネータ１０Ｂ（充電器の一例）及び補機類１０Ｃ（ヘッドライド、エアコン、オーディオなど）が接続されている。バッテリ５０はスタータ１０Ａに電力を供給してエンジンを始動させるエンジン始動用のバッテリである。バッテリ５０はエンジン動作中にオルタネータ１０Ｂによって充電される。オルタネータ１０Ｂは鉛蓄電池を充電するために設計されたものであり、バッテリ５０を１５Ｖでフロート充電する。

自動二輪車１０のエンジン動作中はオルタネータ１０Ｂから補機類１０Ｃに電力が供給される。このため、バッテリ５０は、エンジン動作中は補機類１０Ｃに電力を供給しないが、エンジン停止中に補機類１０Ｃが使用される場合は補機類１０Ｃにも電力を供給する。
一般に二輪車用のバッテリは自動二輪車１０のＥＣＵと通信する機能を有していない。実施形態１に係る二輪車用のバッテリ５０もＥＣＵと通信する機能を有していない。

（１）バッテリの構成
図３に示すように、バッテリ５０は組電池６０と、回路基板ユニット６５と、収容体７１とを備える。
収容体７１は、合成樹脂材料からなる本体７３と蓋体７４とを備えている。本体７３は有底筒状である。本体７３は、底面部７５と、４つの側面部７６とを備えている。４つの側面部７６によって上端部分に上方開口部７７が形成されている。

収容体７１は、組電池６０と回路基板ユニット６５を収容する。組電池６０は１２個の二次電池６２（蓄電素子の一例）を有する。二次電池６２は一例として正極活物質に鉄を含有した鉄系のリチウムイオン電池である。１２個の二次電池６２は、３並列で４直列に接続されている。以降の説明では二次電池６２のことをセルという場合もある。
回路基板ユニット６５は、回路基板１００と回路基板１００上に搭載される電子部品とを含み、組電池６０の上部に配置されている。

蓋体７４は、本体７３の上方開口部７７を閉鎖する。蓋体７４の周囲には外周壁７８が設けられている。蓋体７４は、平面視略Ｔ字形の突出部７９を有する。蓋体７４の前部のうち、一方の隅部に正極外部端子５１が固定され、他方の隅部に負極外部端子５２が固定されている。

図４及び図５に示すように、二次電池６２は直方体形状のケース８２内に電極体８３を非水電解質と共に収容したものである。ケース８２は、ケース本体８４と、その上方の開口部を閉鎖する蓋８５とを有している。
電極体８３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８４に収容可能となるように扁平状に巻回されている。

正極要素には正極集電体８６を介して正極端子８７が、負極要素には負極集電体８８を介して負極端子８９がそれぞれ接続されている。正極集電体８６及び負極集電体８８は、平板状の台座部９０と、この台座部９０から延びる脚部９１とからなる。台座部９０には貫通孔が形成されている。脚部９１は正極要素又は負極要素に接続されている。正極端子８７及び負極端子８９は、端子本体部９２と、その下面中心部分から下方に突出する軸部９３とからなる。そのうち、正極端子８７の端子本体部９２と軸部９３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８９においては、端子本体部９２がアルミニウム製で、軸部９３が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子８７及び負極端子８９の端子本体部９２は、蓋８５の両端部に絶縁材料からなるガスケット９４を介して配置され、このガスケット９４から外方へ露出されている。

蓋８５は、圧力開放弁９５を有している。圧力開放弁９５は、図２に示すように、正極端子８７と負極端子８９の間に位置している。圧力開放弁９５は、ケース８２の内圧が制限値を超えた時に、開放して、ケース８２の内圧を下げる。

（２）バッテリの電気的構成
図６に示すように、バッテリ５０は組電池６０と、組電池６０を管理するＢＭＵ１０１（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＵｎｉｔ）とを備えている。ＢＭＵ１０１は管理装置の一例である。

前述したように組電池６０は１２個の二次電池６２から構成されており、３並列で４直列に接続されている。図６では並列に接続された３つの二次電池６２を１つの電池記号で表している。
パワーライン７０Ｐは、正極外部端子５１と組電池６０の正極とを接続するパワーラインである。パワーライン７０Ｎは、負極外部端子５２と組電池６０の負極とを接続するパワーラインである。組電池６０の負極はシグナルグランドＧ１に接続されている。組電池６０はシグナルグランドＧ１を基準電位とする。負極外部端子５２は、ボディグランドＧ２に接続されている。ボディグランドＧ２は自動二輪車１０のボディである。ボディグランドＧ２は自動二輪車１０の基準電位である。

ＢＭＵ１０１は電流センサ５３、電圧センサ１１０、遮断器５５、４つの均等化回路２５及び管理部１３０を備える。組電池６０、電流センサ５３及び遮断器５５は、パワーライン７０Ｐ、パワーライン７０Ｎを介して、直列に接続されている。遮断器５５、電流センサ及び管理部１３０は回路基板１００上に実装されており、回路基板１００のシグナルグランドＧ１を基準電位（動作基準）とする。

電流センサ５３は、組電池６０の負極に位置し、負極側のパワーライン７０Ｎに設けられている。電流センサ５３は、組電池６０に流れる電流の電流値及び方向（充電方向／放電方向）を検出する。
電圧センサ１１０は、各二次電池６２の電圧Ｖと組電池６０の総電圧とを検出する。組電池６０の総電圧は４つの二次電池６２の合計電圧である。

遮断器５５は、組電池６０の負極に位置し、負極のパワーライン７０Ｎに設けられている。遮断器５５は、充電用ＦＥＴ５５Ａ（充電遮断器の一例）と、放電用ＦＥＴ５５Ｂ（放電遮断器の一例）とを有する。充電用ＦＥＴ５５Ａ及び放電用ＦＥＴ５５Ｂは電力用の半導体スイッチであり、より具体的にはＮチャンネルの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。充電用ＦＥＴ５５Ａ及び放電用ＦＥＴ５５ＢのソースＳは基準端子である。充電用ＦＥＴ５５Ａ及び放電用ＦＥＴ５５ＢのゲートＧは制御端子である。充電用ＦＥＴ５５Ａ及び放電用ＦＥＴ５５ＢのドレンＤは接続端子である。

充電用ＦＥＴ５５ＡはソースＳが組電池６０の負極に接続されている。放電用ＦＥＴ５５ＢはソースＳが負極外部端子５２に接続されている。充電用ＦＥＴ５５Ａと放電用ＦＥＴ５５ＢとはドレンＤ同士が接続されることによってバックツーバック接続されている。
充電用ＦＥＴ５５Ａは寄生ダイオード５６Ａ（放電する向きのみに電流を流す整流素子の一例）を有している。寄生ダイオード５６Ａは順方向が放電方向と同一である。放電用ＦＥＴ５５Ｂは寄生ダイオード５６Ｂ（充電する向きのみに電流を流す整流素子の一例）を有している。寄生ダイオード５６Ｂは順方向が充電方向と同一である。

放電用ＦＥＴ５５ＢはソースＳが負極外部端子５２に接続されていることから、ボディグランドＧ２が基準電位である。充電用ＦＥＴ５５ＡはソースＳが組電池６０の負極に接続されている。組電池６０の負極は回路基板１００のシグナルグランドＧ１に接続されているので、充電用ＦＥＴ５５ＡはシグナルグランドＧ１が基準電位である。
充電用ＦＥＴ５５ＡはゲートＧにＨレベルの電圧が印加されることでオンになり、ゲートＧにＬレベルの電圧が印加されることでオフになる。放電用ＦＥＴ５５Ｂも同様である。

４つの均等化回路２５は二次電池６２の電圧の均等化するためのものであり、それぞれ互いに異なる二次電池６２に並列接続されている。各均等化回路２５は放電抵抗２５ＡとＦＥＴやリレーなどのスイッチ２５Ｂとを備えている。

管理部１３０は、ＣＰＵ１３１、ＲＯＭ１３２及びＲＡＭ１３３を備える。管理部１３０は電圧センサ１１０、電流センサ５３、温度センサ１１１の出力に基づいてバッテリ５０を管理する。管理部１３０は、正常時、充電用ＦＥＴ５５ＡのゲートＧ及び放電用ＦＥＴ５５ＢのゲートＧにＨレベルの電圧を印加し、充電用ＦＥＴ５５Ａ及び放電用ＦＥＴ５５Ｂをオンにする。充電用ＦＥＴ５５Ａ及び放電用ＦＥＴ５５Ｂの双方がオンの場合、組電池６０は充電、放電の双方が可能である。

（３）管理部よって実行される処理
管理部１３０によって実行される処理のうちＳＯＣ推定処理及び充電制御処理について説明する。

（３−１）ＳＯＣ推定処理
ＳＯＣ推定処理は、電流積算法によって組電池６０の充電状態を推定する処理である。電流積算法は、電流センサ５３によって組電池６０の充放電電流を所定の時間間隔で計測することで組電池６０に出入りする電力量を計測し、これを初期容量から加減することでＳＯＣを推定する方法である。

電流積算法は組電池６０の使用中でもＳＯＣを推定できるという利点がある反面、常に電流を計測して充放電電力量を積算するので電流センサ５３の計測誤差が累積して次第に不正確になる可能性がある。このため、管理部１３０は、電流積算法によって推定したＳＯＣを組電池６０の開放電圧（ＯＣＶ）に基づいてリセットしてもよい。

具体的には、図７に示すように、ＯＣＶとＳＯＣとの間には比較的精度の良い相関関係があるので、ＯＣＶからＳＯＣを推定し、電流積算法によって推定したＳＯＣを、ＯＣＶから推定したＳＯＣでリセットしてもよい。
ＯＣＶは回路が開放されている状態の電圧に限られない。例えば、ＯＣＶは二次電池６２に流れる電流の電流値が微小な基準値未満であるときの電圧であってもよい。

（３−２）充電制御処理
図８から図１０を参照して、管理部１３０によって実行される充電制御処理について説明する。本処理はＳＯＣ推定処理によって組電池６０のＳＯＣが推定される毎に実行される。
前述したようにバッテリ５０は１２個の二次電池６２を備えているが、理解を容易にするためここでは３Ｖの二次電池６２が４個直列に接続されている場合を例に説明する。前述したようにオルタネータ１０Ｂは１５Ｖでバッテリ５０を充電するので、充電が完了したとき、各二次電池６２の電圧は理想的には３．７５Ｖ（＝１５Ｖ／４）になる。

Ｓ１０１では、管理部１３０は、組電池６０のＳＯＣが、過充電が予見される閾値Ｓ１（例えば９５％）より小さい所定値Ｓ２（例えば９０％）以上であるか否かを判断する（図９Ａ）。管理部１３０は、ＳＯＣが所定値Ｓ２以上である場合はＳ１０２に進み、所定値Ｓ２未満である場合は本処理を終了する。

Ｓ１０２では、管理部１３０は充電用ＦＥＴ５５Ａがオンの状態で均等化処理を開始する（図９Ｂ、図１０Ａ）。便宜上、図９Ｂでは４つの二次電池６２をセル１〜セル４で示している。
均等化処理は、４個の二次電池６２のうち電圧が最も小さい二次電池６２の電圧を基準電圧とし、他の二次電池６２の電圧が基準電圧と一致するまで他の二次電池６２を放電抵抗２５Ａによって放電させることにより、各二次電池６２の電圧を均等化する処理である。

Ｓ１０３では、管理部１３０はいずれかの二次電池６２の電圧が、過充電が予見される閾値電圧（例えば４Ｖ）以上であるか否かを判断する（図９Ｃ）。管理部１３０は、いずれかの二次電池６２の電圧が閾値電圧以上である場合はＳ１０４に進み、いずれの二次電池６２の電圧も閾値電圧未満である場合は所定時間経過後に再度Ｓ１０３を実行する。

Ｓ１０４では、管理部１３０は充電用ＦＥＴ５５Ａをオフにする一方、放電用ＦＥＴ５５Ｂをオンに維持する（図１０Ｂ）。充電用ＦＥＴ５５Ａをオフにすると充電が中断されるが、放電用ＦＥＴ５５Ｂがオンに維持されるので放電は許容される。
Ｓ１０５では、管理部１３０はＳ１０２で開始した均等化処理が終了したか否か（各二次電池６２の電圧が均等化されたか否か）を判断し、終了していない場合はＳ１０６に進み、終了した場合はＳ１０７に進む。

Ｓ１０６では、管理部１３０は電流センサによって放電方向の電流が検出されたか否かを判断し、放電方向の電流が検出された場合はＳ１０７に進み、検出されない場合はＳ１０５に戻って処理を繰り返す。
Ｓ１０７では、管理部１３０は充電用ＦＥＴ５５Ａをオンにする（図１０Ｃ）。これにより各二次電池６２の充電が再開される。

（４）実施形態の効果
バッテリ５０によると、充電用ＦＥＴ５５Ａがオフの状態で均等化回路２５によって各二次電池６２の電圧を均等化するので（図１０Ｂ）、時間をかけて均等化できる。このため均等化回路２５を大型化しなくてよい。
バッテリ５０によると、各二次電池６２の電圧を均等化した後に充電用ＦＥＴ５５Ａをオンにするので（図１０Ｃ）、オルタネータ１０Ｂによる二次電池６２の充電が再開される。各二次電池６２の電圧が均等化されていることから、その後に充電が終了したとき、各二次電池６２の電圧はいずれも過充電が予見される電圧（４Ｖ）未満となる可能性が高くなる（図９Ｄ）。
このためバッテリ５０によると、自動二輪車１０に用いられている鉛蓄電池を、自動二輪車１０の設計を変更することなくバッテリ５０（外部の機器と通信する機能を有しない蓄電装置）に置き換えた場合に、二次電池６２の過充電が頻繁に予見されることを、均等化回路２５の高出力化に伴うバッテリ５０の大型化を抑制しつつ低減できる。言い換えると、バッテリ５０によると、充電用ＦＥＴ５５Ａが頻繁にオン／オフされることによって充電用ＦＥＴ５５Ａが故障する可能性を、バッテリ５０の大型化を抑制しつつ低減できる。

バッテリ５０によると、オルタネータ１０Ｂによって複数の二次電池６２が充電されているときにいずれかの二次電池６２の過充電が予見されると充電用ＦＥＴ５５Ａをオフにするので、均等化が完了してから充電が終了するまでの時間が短い。このため、その間に再びばらつきが発生する可能性を低減できる。

バッテリ５０によると、充電用ＦＥＴ５５Ａをオフにしても放電用ＦＥＴ５５Ｂについてはオンを維持するので放電は許容される。このためスタータ１０Ａや補機類１０Ｃに電力が供給されない所謂パワーフェールを抑制できる。

バッテリ５０によると、二次電池６２の過充電が予見される前に均等化を開始するので、いずれの二次電池６２も過充電が予見されることなく充電が終了する可能性が高くなる。

バッテリ５０によると、充電用ＦＥＴ５５Ａがオフの状態で均等化するので、過充電になる直前で均等化を開始しても、時間をかけて均等化できる。このため、プラトー領域を有している二次電池６２であっても、二次電池６２が過充電になる可能性を、バッテリ５０の大型化を抑制しつつ低減できる。このため、プラトー領域を有する二次電池６２の場合に特に有用である。

バッテリ５０によると、二次電池６２はリチウムイオン電池であり、オルタネータ１０Ｂは鉛蓄電池用の充電器である。バッテリ５０によると、鉛蓄電池用の充電器でリチウムイオン電池を充電する場合に、リチウムイオン電池の過充電が頻繁に予見されることを、バッテリ５０の大型化を抑制しつつ低減できる。

バッテリ５０によると、充電用ＦＥＴ５５Ａをオフにした後、放電方向の電流が検出された場合は、各二次電池６２の電圧が均等化される前であっても充電用ＦＥＴ５５Ａをオンにするので、均等化処理が終了する前に大きな放電電流が流れても寄生ダイオード５６Ａの故障を抑制できる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術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明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では充電器として自動二輪車１０のオルタネータ１０Ｂを例に説明したが、充電器は自動二輪車１０とは別の充電器であってもよい。

（２）上記実施形態では二次電池６２として鉄系の二次電池６２を例に説明したが、二次電池６２は鉄系に限られるものではなく、プラトー領域を有する他の種類の二次電池であってもよい。

（３）上記実施形態ではプラトー領域を有する二次電池６２を例に説明したが、二次電池６２はプラトー領域を有するものに限定されない。

（４）上記実施形態では、組電池６０のＳＯＣが、過充電が予見される閾値Ｓ１より小さい所定値Ｓ２以上である場合は、組電池６０の過充電が予見されなくても均等化処理を開始する（Ｓ１０１及びＳ１０２）。これに対し、組電池６０のＳＯＣが閾値Ｓ１より小さい場合は均等化処理を開始せず、Ｓ１０３でいずれかの二次電池６２の過充電が予見された場合にＳ１０５において均等化処理を開始してもよい。

（５）上記実施形態では、Ｓ１０４において、充電用ＦＥＴ５５Ａをオフにする一方、放電用ＦＥＴ５５Ｂをオンに維持する場合を例に説明したが、放電用ＦＥＴ５５Ｂもオフにしてもよいし、放電用ＦＥＴ５５Ｂを有していなくてもよい。

（６）上記実施形態では充電遮断器として充電用ＦＥＴ５５Ａを例に説明したが、充電遮断器は整流素子とリレーとが並列に接続されているものであってもよい。放電遮断器についても同様である。

（７）上記実施形態では遮断器が充電用ＦＥＴ５５Ａと放電用ＦＥＴ５５Ｂとを備えている場合を例に説明したが、遮断器は一つのリレーであってもよい。

（８）上記実施形態ではＳ１０６において放電方向の電流が検出されたか否かを判断するが、発熱による充電用ＦＥＴ５５Ａの寄生ダイオード５６Ａの故障が予見されるか否かを判断し、故障が予見される場合はＳ１０７に進んでもよい。

（９）上記実施形態では蓄電素子としてリチウムイオン電池を例に説明したが、蓄電素子はこれに限られない。例えば、蓄電素子は電気化学反応を伴うキャパシタであってもよい。
（１０）上記実施形態ではバッテリ５０として自動二輪車１０のエンジン始動用のバッテリを例に説明したが、バッテリ５０の用途はこれに限られない。例えば、バッテリ５０は四輪自動車のエンジン始動用のバッテリであってもよいし、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車に搭載されて補機類に電力を供給する補機用のバッテリであってもよい。バッテリ５０は無停電電源装置（ＵＰＳ：ＵｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙ）に用いられるバッテリあってもよい。

１０自動二輪車
１０Ｂオルタネータ（充電器の一例）
２５均等化回路
５０バッテリ（蓄電装置の一例）
５５遮断器
５５Ａ充電用ＦＥＴ（充電遮断器、スイッチの一例）
５５Ｂ放電用ＦＥＴ（放電遮断器、スイッチの一例）
５６Ａ寄生ダイオード（整流素子の一例）
５６Ｂ寄生ダイオード（整流素子の一例）
６２二次電池（蓄電素子の一例）
１３０管理部

Claims

充電器と通信する機能を有しない蓄電装置であって、
複数の蓄電素子と、
前記複数の蓄電素子と直列に接続されている遮断器と、
前記複数の蓄電素子の電圧を均等化する均等化回路と、
管理部と、
を備え、
前記管理部は、前記遮断器がオフの状態で前記均等化回路によって各前記蓄電素子の電圧を均等化し、各前記蓄電素子の電圧を均等化した後に前記遮断器をオンにする、蓄電装置。
請求項１に記載の蓄電装置であって、
前記管理部は、前記充電器によって前記複数の蓄電素子が充電されているときにいずれかの前記蓄電素子の過充電が予見されると前記遮断器をオフにする、蓄電装置。
請求項２に記載の蓄電装置であって、
前記遮断器は、前記蓄電素子を充電する向きのみに電流を流す整流素子とスイッチとが並列に接続されている放電遮断器と、放電する向きのみに電流を流す整流素子とスイッチとが並列に接続されている充電遮断器とが直列に設けられており、
前記制御部は、前記充電器によって前記複数の蓄電素子が充電されているときにいずれかの前記蓄電素子の過充電が予見されると前記充電遮断器の前記スイッチをオフにする一方、前記放電遮断器の前記スイッチをオンに維持する、蓄電装置。
請求項２又は請求項３に記載の蓄電装置であって、
前記制御部は、前記蓄電素子の充電状態が、前記蓄電素子の過充電が予見される閾値より小さい所定値以上まで上昇すると前記均等化回路による均等化を開始する、蓄電装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
前記蓄電素子は充電状態の変化に対する開放電圧の変化が小さいプラトー領域を有する、蓄電装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
前記蓄電素子はリチウムイオン電池であり、前記充電器は鉛蓄電池用の充電器である、蓄電装置。
充電器と通信する機能を有しない蓄電装置の管理方法であって、
前記蓄電装置が備える複数の蓄電素子と直列に接続されている遮断器がオフの状態で均等化回路によって各前記蓄電素子の電圧を均等化し、各前記蓄電素子の電圧を均等化した後に前記遮断器をオンにするステップを含む、管理方法。