JP2020202670A - 保護回路、車載用の蓄電装置、制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】過充電防止用のバイパス回路を用いた蓄電素子の保護回路を提供する。【解決手段】蓄電素子６２の保護回路１２０は、蓄電素子６２の電流を遮断する遮断スイッチ５５と、遮断スイッチ５５と並列に接続されたバイパス回路１５０と、制御部１３０と含む。遮断スイッチ５５は、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂにより構成される。バイパス回路１５０は、遮断スイッチ５５による電流遮断中に、蓄電素子６２から車両への放電を許容し、制御部１３０は、バイパス回路１５０に流れる放電電流が制限値以上になった場合、放電電流の電流経路をバイパス回路１５０を通る経路から、遮断スイッチ５５を通る経路に切り換える。【選択図】図９

Description

本発明は、車載用蓄電素子の保護回路に関する。

蓄電装置は、遮断スイッチを備えており、異常が発生した時に、電流を遮断することで、保護を図っている。下記特許文献１は、遮断スイッチにＦＥＴ等の半導体スイッチを用いる技術を開示している。

特開２００３−１６９４２２号公報

車載用の蓄電装置は、車両が電源喪失することを抑制するため、充電を遮断している場合でも、電力供給は維持することが好ましい。図１３は、蓄電装置３００のブロックであり、組電池３１０と遮断スイッチ３２０と管理装置３３０を有している。

遮断スイッチ３２０がバックツーバック接続した２つのＦＥＴ３２１とＦＥＴ３２３である場合、図１３に示すように、第１ＦＥＴ３２１をオフ、第２ＦＥＴ３２３をオンすることで、放電は許容し、充電は遮断することが出来る。

つまり、第１ＦＥＴ３２１の寄生ダイオード３２２は、放電方向が順方向であるため、図１３に示すように、放電電流は、第１ＦＥＴ３２１の寄生ダイオード３２２、第２ＦＥＴ３２３のソース−ドレインを通じて流すことが出来る。一方、充電電流は、寄生ダイオード３２２が逆方向となるため、遮断される。

寄生ダイオード３２２は、電流容量が小さい。許容値以上の電流が流れると、発熱して、寄生ダイオード３２２が故障する場合がある。寄生ダイオード３２２に他のダイオードを並列に接続して電流容量を大きくした場合も、許容値以上の電流が流れると、同様の問題がある。
ソース−ドレイン間にダイオードを接続したＦＥＴを使用して放電を行う場合に、ダイオードやＦＥＴの故障を抑制することを目的とする。

車載用の蓄電素子の保護回路は、前記蓄電素子の電流を遮断する遮断スイッチと、前記遮断スイッチと並列に接続されたバイパス回路と、制御部と含み、前記遮断スイッチは、バックツーバック接続された第１ＦＥＴと第２ＦＥＴであり、前記第１ＦＥＴは、ソースとドレイン間に接続された第１ダイオードを有し、前記第２ＦＥＴは、ソースとドレイン間に接続され、前記第１ダイオードとは逆向きの第２ダイオードを有し、前記バイパス回路は、前記遮断スイッチによる電流遮断中に、前記蓄電素子から車両への放電を許容し、前記制御部は、前記バイパス回路に流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路を通る経路から、前記遮断スイッチを通る経路に切り換える。

本技術は、車載用の蓄電装置に適用することが出来る。保護回路の制御方法、保護回路の制御プログラム、保護回路の制御プログラムを記憶した記録媒体に適用できる。

ソース−ドレイン間にダイオードを接続したＦＥＴを使用して放電を行う場合に、ダイオードやＦＥＴの故障を抑えることが出来る。

バッテリの分解斜視図 二次電池の平面図 図２のＡ−Ａ線断面図 自動車の側面図 バッテリのブロック図 定電流ダイオードのＩ−Ｖ特性 バイパス回路の回路図 保護処理のフローチャート 保護回路の回路動作の説明図 保護回路の回路動作の説明図 自動二輪車の側面図 バイパス回路の回路図 比較例の回路図

車載用の蓄電素子の保護回路は、前記蓄電素子の電流を遮断する遮断スイッチと、前記遮断スイッチと並列に接続されたバイパス回路と、制御部と含み、前記遮断スイッチは、バックツーバック接続された第１ＦＥＴと第２ＦＥＴであり、前記第１ＦＥＴは、ソースとドレイン間に接続された第１ダイオードを有し、前記第２ＦＥＴは、ソースとドレイン間に接続され、前記第１ダイオードとは逆向きの第２ダイオードを有し、前記バイパス回路は、前記遮断スイッチによる電流遮断中に、前記蓄電素子から車両への放電を許容し、前記制御部は、前記バイパス回路に流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路を通る経路から、前記遮断スイッチを通る経路に切り換える。

遮断スイッチによる電流遮断後、バイパス回路を経由して、放電電流を流すことで、車両への電力供給を維持することが出来る。バイパス回路に制限値以上の放電電流が流れた場合、制御部は、放電電流の電流経路を、バイパス回路から、遮断スイッチを通る経路に切り換える。そのため、バイパス回路に制限値を超える電流が流れて、バイパス回路が故障することを抑制できる。

遮断スイッチの電流経路は、第１ＦＥＴと第２ＦＥＴの双方をオンして、第１ＦＥＴと第２ＦＥＴのソース−ドレインを通る経路と、第１ＦＥＴはオフ、第２ＦＥＴはオンして、第１ダイオードと第２ＦＥＴのソース−ドレインを通る経路の２つの電流経路がある。制御部は、放電電流の電流経路をバイパス回路から遮断スイッチに切り換える時に、上記した２つの電流経路を選択することが出来る。そのため、第１ダイオードを通る経路のみを使って放電電流を流し続ける場合に比べて、遮断スイッチの故障を抑制することが可能となる。バイパス回路で放電する期間は、少なくとも遮断スイッチに電流は流れず、ダイオードやＦＥＴが発熱することもないので、遮断スイッチの故障を抑制することが出来る。

前記制御部は、前記バイパス回路に流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路を通る経路から、前記遮断スイッチの前記第１ＦＥＴと前記第２ＦＥＴのソース−ドレインを通る経路に切り換えてもよい。制限値を超える電流は、第１ＦＥＴと第２ＦＥＴのソース−ドレイン間を流れ、第１ダイオードや第２ダイオードには流れない。そのため、ダイオードが発熱して、故障することを抑制できる。

前記バイパス回路は電流制限部を含んでいてもよい。バイパス回路の電流を制限することが出来るため、バイパス回路の定格を小さくすることが出来る。

前記電流制限部は、定電流素子又は定電流回路でもよい。バイパス回路の最大電流を所定値以下に抑えることが出来るので、バイパス回路の保護に効果的である。

前記電流制限部はＩ−Ｖ特性において線形領域を有しており、前記制御部は、前記電流制限部の両端電圧に基づいて前記バイパス回路の電流を検出し、前記制限値は、前記線形領域内の電流値でもよい。線形領域内は、電流の検出精度が高いため、バイパス回路の電流が制限値を超えているか、精度よく判断できる。そのため、制限値を超える電流が流れた時の応答性が高くなる。つまり、バイパス回路の電流が制限値を超えた場合に、速やかに電流経路を切り換えることが出来る。

＜実施形態１＞
１．バッテリ５０の構造説明
バッテリ５０は、図１に示すように、組電池６０と、回路基板ユニット６５と、収容体７１を備える。バッテリ５０は蓄電装置の一例である。

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を有する。１２個の二次電池６２は、３並列で４直列に接続されている。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、一方の隅部に正極の第１外部端子５１が固定され、他方の隅部に負極の第２外部端子５２が固定されている。

図２及び図３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。二次電池６２は一例としてリチウムイオン二次電池である。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。

バッテリ５０は、図４に示すように、自動車１０に搭載して使用することが出来る。バッテリ５０は、自動車１０の駆動装置であるエンジン２０の始動用でもよい。自動車１０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とは、信号待ちなど車両を停止させたときに自動的にエンジンを切り、発進時にエンジンを再始動するシステムである。

２．バッテリ５０の電気的構成
図５はバッテリ５０のブロック図である。バッテリ５０は、組電池６０と、電流センサ５３と、遮断スイッチ５５と、電圧計測回路１１０と、管理部１３０と、バイパス回路１５０と、組電池６０の温度を検出する温度センサ（図略）と、を備える。

組電池６０は、複数の二次電池６２から構成されている。二次電池６２は、１２個あり、３並列で４直列に接続されている。図５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。二次電池６２は「蓄電素子」の一例である。バッテリ５０は、定格１２Ｖである。

組電池６０、電流センサ５３及び遮断スイッチ５５は、パワーライン６６、パワーライン６７を介して、直列に接続されている。パワーライン６６、パワーライン６７は電流経路の一例である。

パワーライン６６は、第１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６７は、第２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。

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６７に設けられている。電流センサ５３は、組電池６０の電流Ｉを計測することができる。

電圧計測回路１１０は、４つの二次電池６２、二次電池６２、二次電池６２、二次電池６２の電圧Ｖと、組電池６０の総電圧を検出することができる。組電池６０の総電圧は、４つの二次電池の合計電圧である。

管理部１３０は、ＣＰＵ１３１と、メモリ１３３を備える。管理部１３０は、電圧計測回路１１０、電流センサ５３、温度センサの出力に基づいて、バッテリ５０の監視処理を行う。管理部１３０は制御部の一例である。メモリ１３３は、バッテリ５０の監視処理に必要な情報や過充電時の保護動作の実行に必要な情報を記憶しておいてもよい。過充電時の保護動作に必要な情報は、例えば、バイパス回路５０の電流の制限値Ｉａや寄生ダイオード５６Ａ、５６Ｂの電流の許容値である。

また、バッテリ５０は通信レスであり、自動車１０との通信機能を有していない。つまり、バッテリ５０は、有線や無線などの通信形態を問わず、自動車１０との通信を可能とする通信手段（通信部）を有していない。バッテリ５０が通信レスであることから、管理部１３０は、自動車１０から車両の走行状態やエンジン２０の動作状況（エンジン始動やエンジン停止など）に関する情報を受け取ることが出来ない。

遮断スイッチ５５は、組電池６０の負極に位置し、負極のパワーライン６７に設けられている。遮断スイッチ５５は、第１ＦＥＴ５５Ａと、第２ＦＥＴ５５Ｂとを有する。第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂは、Ｎチャンネルの電界効果トランジスタである。遮断スイッチ５５にＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いることでスイッチを小型化できる。

第１ＦＥＴ５５Ａは、ソースを第２外部端子５２に接続し、第２ＦＥＴ５５Ｂは、ソースＳを組電池６０の負極に接続している。第１ＦＥＴ５５Ａのドレインと第２ＦＥＴ５５Ｂのドレインとが接続されている。第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂは、バックツーバック接続されている。

バックツーバック接続（back-to-back接続）は、２つのＦＥＴを背中合わせに接続すること、すなわち、２つのＦＥＴのドレイン同士を接続すること、又はソース同士を接続することを意味する。

第１ＦＥＴ５５Ａは寄生ダイオード５６Ａを内蔵しており、第２ＦＥＴ５５Ｂは寄生ダイオード５６Ｂを内蔵している。寄生ダイオード５６Ａは、第１ＦＥＴ５５Ａのソース−ドレイン間に接続された第１ダイオードである。寄生ダイオード５６Ａは、順方向が放電方向と同一である。寄生ダイオード５６Ｂは、第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレイン間に接続された第２ダイオードである。寄生ダイオード５６Ｂは、順方向が充電方向と同一である。寄生ダイオード５６Ｂは、寄生ダイオード５６Ａと逆向きである。

第１ＦＥＴ５５Ａは、ゲートＧがＨレベルの場合、オンし、ゲートＧがＬレベルの場合オフする。第２ＦＥＴ５５Ｂも同様である。

管理部１３０は、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５ＢのゲートＧに対して制御信号を送り、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂを制御する。制御信号は個々に送ることが出来、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂを別々に制御することも出来る。

管理部１３０は、バッテリ５０が正常な場合、第１ＦＥＴ５５ＡのゲートＧに制御信号を送り、第１ＦＥＴ５５Ａをオンに制御する。また、第２ＦＥＴ５５Ｂのゲートに制御信号を送り、第２ＦＥＴ５５Ｂをオンに制御する。

第１ＦＥＴ５５Ａ及び第２ＦＥＴ５５Ｂがオンの場合、第１ＦＥＴ５５Ａのソース−ドレイン間と第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレイン間はそれぞれ導通するため、組電池６０は充電、放電の双方が可能である。

バイパス回路１５０は、遮断スイッチ５５と並列に接続されている。バイパス回路１５０は、定電流ダイオード１５１と、スイッチ１５５とを備える。定電流ダイオード１５１とスイッチ１５５は、直列に接続されている。定電流ダイオード１５１は、電流制限素子の一例である。バイパス回路１５０は小電流用であり、遮断スイッチ５５に比べて、定格電流は小さい。

定電流ダイオード１５１は、放電方向（図５に示すＣ方向）が順方向である。図６は、定電流ダイオード１５１のＩ−Ｖ特性を示す。Ｉは定電流ダイオードの電流、Ｖは定電流ダイオード１５１の両端電圧（アノード−カソード間の電圧）である。

定電流ダイオード１５１は線形領域Ｆ１と定電流領域Ｆ２を有している。線形領域Ｆ１は０〜Ｖｃの電圧帯であり、両端電圧Ｖにほぼ比例して電流Ｉが増加する領域である。定電流領域はＶｃ以上の電圧帯であり、両端電圧Ｖが増加しても、電流が一定な領域である。定電流領域Ｆ２の電流値Ｉｃは、数Ａ程度でもよい。

図５に示すように、定電流ダイオード１５１の両端（アノードとカソード）は、信号線６８を介して、管理部１３０に接続されている。管理部１３０は、定電流ダイオード１５１の両端電圧Ｖに基づいてバイパス回路１５０に流れる電流を検出することが出来る。つまり、線形領域Ｆ１では、両端電圧Ｖと電流Ｉはほぼ比例するので、両端電圧Ｖから電流Ｉを検出することが出来る。

スイッチ１５５は、図７に示すように、第３ＦＥＴ１５５Ａと第４ＦＥＴ１５５Ｂでもよい。第３ＦＥＴ１５５Ａと第４ＦＥＴ１５５Ｂは、Ｎチャンネルの電界効果トランジスタである。

第３ＦＥＴ１５５Ａは、ソースを定電流ダイオード１５１のカソードに接続し、第４ＦＥＴ１５５Ｂは、ソースＳを第２ＦＥＴ５５Ｂのソースに接続している。第３ＦＥＴ１５５Ａのドレインと第４ＦＥＴ１５５Ｂのドレインとが接続されている。第３ＦＥＴ１５５Ａと第４ＦＥＴ１５５Ｂは、バックツーバック接続されている。

第３ＦＥＴ１５５Ａは寄生ダイオード１５６Ａを有しており、第４ＦＥＴ１５５Ｂは寄生ダイオード１５６Ｂを有している。寄生ダイオード１５６Ａは、順方向が放電方向と同一である。寄生ダイオード１５６Ｂは、順方向が充電方向と同一である。

第３ＦＥＴ１５５Ａは、ゲートＧがＨレベルの場合、オンし、ゲートＧがＬレベルの場合、オフする。第４ＦＥＴ１５５Ｂも同様である。

遮断スイッチ５５に並列にバイパス回路１５０を設けることで、放電電流の流れる経路が、遮断スイッチ５５の第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレインを経由する第１の経路６７Ａと、バイパス回路１５０を経由する第２の経路６７Ｂの２経路となる。

管理部１３０は、第３ＦＥＴ１５５Ａと第４ＦＥＴ１５５ＢのゲートＧに対して制御信号を送り、第３ＦＥＴ１５５Ａと第４ＦＥＴ１５５Ｂを制御する。制御信号は個々に送ることが出来、第３ＦＥＴ１５５Ａと第４ＦＥＴ１５５Ｂを別々に制御することも出来る。

遮断スイッチ５５、バイパス回路１５０、管理部１３０は、組電池６０を保護する保護回路１２０である。保護回路１２０は、回路基板１００上に実装されている。

バッテリ５０には、図５に示すように、エンジン始動装置であるセルモータ２１、車両発電機であるオルタネータ２３、一般電気負荷２５が接続されている。一般電気負荷２５は、定格１２Ｖであり、自動車１０に搭載された車両ＥＣＵや、エアコン、オーディオ、カーナビゲーション、補機類などを例示することができる。

３．過充電時の保護動作
管理部１３０は、電圧計測回路１１０、電流センサ５３、温度センサの出力に基づいて、バッテリ５０の監視処理を行う。

バッテリ５０が正常な場合、管理部１３０は、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂをオンに制御し、第３ＦＥＴ１５５Ａと第４ＦＥＴ１５５Ｂをオフに制御する。そのため、遮断スイッチ５５の第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレインを経由する第１の経路６７Ａは導通、バイパス回路１５０を経由する第２の経路６７Ｂは非導通となることから、正常時、充放電電流は、遮断スイッチ５５を経由する第１の経路６７Ａで流れ、バイパス回路１５０を経由する第２の経路６７Ｂには流れない。

自動車１０の一般電気負荷２５に比べてオルタネータ２３の発電量が多い場合、組電池６０は充電されるため、過充電になる場合がある。

過充電は、二次電池６２の電池電圧Ｖにより判断できる。例えば、各二次電池６２の電池電圧Ｖを電圧閾値と比較し、いずれかの二次電池６２の電池電圧Ｖが電圧閾値を上回っていた場合、過充電と判断することが出来る。

図８は過充電を検出した場合に実行される保護処理のフローチャートである。管理部１３０は、バッテリ５０の監視処理にて、過充電を検出すると、遮断スイッチ５５をオンからオフに切り換える。つまり、管理部１３０は、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂの各ゲートＧに制御信号を送り、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂをオンからオフに切り換える（Ｓ１０）。第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂをオフに切り換えることで、遮断スイッチ５５の第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレインを経由する第１の経路６７Ａは非導通となり、電流を遮断することが出来る。電流を遮断することで、充電は遮断される。

管理部１３０は、充電遮断後、バイパス回路１５０のスイッチ１５５をオフからオンに切り換える。つまり、管理部１３０は、第３ＦＥＴ１５５Ａと第４ＦＥＴ１５５Ｂの各ゲートＧに制御信号を送り、第３ＦＥＴ１５５Ａと第４ＦＥＴ１５５Ｂをオフからオンに切り換える（Ｓ２０）。

スイッチ１５５をオンに切り換えることで、バイパス回路１５０が導通するため、図９に示すように、第２の経路６７Ｂにより組電池６０の放電が可能となる。そのため、組電池６０の正極から車両１０に流れる放電電流Ｉは、第２の経路６７Ｂを通って組電池６０の負極に戻る（Ｓ３０）。

過充電の遮断後、充電を検出した場合、管理部１３０は、第３ＦＥＴ１５５Ａをオフしてもよい。第３ＦＥＴ１５５Ａをオフすることで、充電を遮断することが出来る。

管理部１３０は、電流経路の切り換え後、第２の経路６７Ｂに流れる放電電流Ｉをモニタする（Ｓ４０）。放電電流Ｉは、定電流ダイオード１５１の両端電圧Ｖより検出することが出来る。

管理部１３０は、放電電流Ｉが制限値Ｉａ以上であるか、否かを判定する（Ｓ５０）。制限値Ｉａは、図６に示すように定電流Ｉｃよりも小さな値であり、定電流ダイオード１５１の線形領域Ｆ１に含まれている。制限値Ｉａは、バイパス回路１５０の定格電流、具体的にはスイッチ１５５の定格電流よりも小さな値である。

管理部１３０は、放電電流Ｉが制限値Ｉａ以下の場合、バイパス回路１５０のスイッチ１５５をオンに維持する。スイッチ１５５をオンに維持することで、バイパス回路１５０は導通を維持し、放電電流Ｉは、バイパス回路１５０を通じた第２の経路６７Ｂで流れる。

管理部１３０は、放電電流Ｉが制限値Ｉａ以上の場合、遮断スイッチ５５をオフからオンに切り換える。つまり、管理部１３０は、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴのゲートＧに制御信号を送り、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂをオフからオンに切り換える（Ｓ６０）。

管理部１３０は、遮断スイッチ５５をオフからオンに切り換えた後、バイパス回路１５０のスイッチ１５５をオンからオフに切り換える。つまり、管理部１３０は、第３ＦＥＴ１５５Ａと第４ＦＥＴ１５５ＢのゲートＧに制御信号を出力して、第３ＦＥＴ１５５Ａと第４ＦＥＴ１５５Ｂをオンからオフに切り換える（Ｓ７０）。

遮断スイッチ５５がオンに切り換わることで、放電電流の電流経路が、バイパス回路１５０を通る第２の経路６７Ｂから、遮断スイッチ５５の第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレインを通る第１の経路６７Ａに切り換わる。そのため、制限値Ｉａを超える電流を、第１の経路６７Ａを通じて放電することが出来る（Ｓ８０）。つまり、制限値Ｉａを超える電流を、遮断スイッチ５５の第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレインを通る経路で放電することが出来る。また、スイッチ１５５をオフすることで、バイパス回路１５０は非導通になり、バイパス回路１５０を通じた第２の経路６７Ｂは遮断される。遮断スイッチ５５をオンに切り換えてから、スイッチ１５５をオフに切り換えることで、自動車１０への放電を遮断させずに、電流経路を切り換えることが出来る。

５．効果説明
管理部１３０は、過充電を検出して遮断スイッチ５５をオフするため、過充電からバッテリ５０を保護することができる。過充電の検出後、管理部１３０がスイッチ１５５をオンに切り換えるため、バッテリ５０はバイパス回路１５０を通じて自動車１０に放電することが出来る。そのため、自動車１０への電源供給を維持することが出来る。

第１ＦＥＴ５５Ａの寄生ダイオード５６Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂの寄生ダイオード５６Ｂは逆向きであることから、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂがオフである場合、第１ＦＥＴ５５Ａの寄生ダイオード５６Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂの寄生ダイオード５６Ｂに電流は流れない。そのため、バイパス回路１５０を通じた放電中に、寄生ダイオード５６Ａ、寄生ダイオード５６Ｂが発熱して、第１ＦＥＴ５５Ａ及び第２ＦＥＴ５５Ｂが故障することを抑制できる。

バッテリ５０は、自動車１０との通信機能を有していないため、エンジン２０の動作状態に関する情報を、自動車１０から受けることが出来ない。バッテリ５０はエンジン始動用であり、エンジン始動時に１０００Ａ程度の大きな放電電流Ｉを自動車１０に供給する必要があるが、そのタイミングを事前に知ることが出来ない。

管理部１３０は、放電電流Ｉが制限値Ｉａを超えると、放電電流の電流経路を、バイパス回路１５０を通る第２の経路から、遮断スイッチ５５の第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレインを通る第１の経路に切り換える。電流経路の切り換えにより、バイパス回路１５０に制限値Ｉａを超える電流が流れることを抑制できる。しかも、放電経路の切り換え時に、制限値Ｉａを超える放電電流Ｉがバイパス回路１５０に対して瞬間的に流れても、定電流ダイオード１５１の定電流特性により、電流値をＩｃ以下に抑えることが出来る。そのため、大電流によりバイパス回路１５０が発熱して、損傷することを抑制できる。

また、電流経路の切り換え後、放電電流は、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレインを通り、２つの寄生ダイオード５６Ａ、５６Ｂには流れない。そのため、寄生ダイオード５６Ａ及び寄生ダイオード５６Ｂが発熱して、遮断スイッチ５５の第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂが損傷することを抑制できる。

この技術を適用することで、過充電による電流遮断後に、エンジンを始動する場合など、バッテリ５０が大電流を放電した時に、寄生ダイオード５６Ａ及び寄生ダイオード５６Ｂが発熱して、遮断スイッチ５５の第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂが損傷することを抑制できる。アイドリングストップ車は、エンジンの始動回数が多いため、バッテリ５０が大電流を放電する頻度が高く、バイパス回路１５０や遮断スイッチ５５に故障が起きやすい。この技術をアイドリングストップ車に適用することで、バイパス回路１５０や遮断スイッチ５５の故障を抑制することが出来る。

＜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。

（１）上記実施形態１では、蓄電素子の一例として、二次電池６２を例示した。蓄電素子は、二次電池６２に限らず、キャパシタでもよい。二次電池６２は、リチウムイオン二次電池に限らず他の非水電解質二次電池でもよい。鉛蓄電池などを使用することも出来る。蓄電素子は、複数を直並列に接続する場合に限らず、直列の接続や、単セルの構成でもよい。

（２）上記実施形態１では、バッテリ５０を自動四輪車１０に搭載した。図１１に示すように、自動二輪車２００に搭載してもよい。２１０は自動二輪車のエンジンである。自動二輪車２００は、自動四輪車１０と比較すると、設置スペースが狭いため、バッテリ５０の小型化が求められる。また、自動二輪車２００は自動四輪車１０と比較して、電流が小さい場合が多い。本技術によれば、自動二輪車２００にバッテリ５０を用いることで、電流遮断装置に、リレー（機械スイッチ）ではなく、半導体スイッチ（ＦＥＴ）を用いることが出来る。ＦＥＴ５５ＡやＦＥＴ５５Ｂに対してダイオードを別途設置する必要がなくなり、電流遮断装置の小型化及びバッテリ５０の小型化を実現することが出来る。

（３）上記実施形態１では、バッテリ５０を自動車１０のエンジン始動用とした。バッテリ５０の用途はエンジン始動用以外でもよい。

（４）上記実施形態１では、遮断スイッチ５５を、組電池６０の負極側（ロウサイド）に配置したが、組電池６０の正極側（ハイサイド）に配置してもよい。

（５）上記実施形態１では、バイパス回路１５０に定電流ダイオード１５１を設けたが、定電流ダイオード１５１に代えて、定電流回路を設けてもよい。定電流回路は、電流Ｉの制限機能（定電流機能）を有する回路であれば、どのような回路でもよい。例えば、電流Ｉを検出して電流出力用トランジスタの増幅率を調整することにより電流制限を行う回路でもよい。

（６）上記実施形態１では、定電流ダイオード１５１の両端電圧Ｖに基づいて放電電流Ｉを計測したが、放電電流Ｉを電流センサ５３で計測してもよい。

（７）上記実施形態１では、バッテリ５０が過充電である場合に充電を遮断したが、充電を遮断する理由は、過充電に限らない。例えば、バッテリ５０が満充電に達した場合に、充電を遮断してもよい。

（８）上記実施形態１では、放電経路を、バイパス回路１５０を通る経路から、遮断スイッチ５５の第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレインを経由する経路に切り換える場合、遮断スイッチ５５を先に切り換え（Ｓ６０）、バイパス回路１５０のスイッチ１５５を後に切り換えたが（Ｓ７０）、切り換えは同時でもよく、逆でもよい。また、バイパス回路１５０のスイッチ１５５は無くてもよい。この場合、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのオン、オフの切り換えにより、放電経路の切り換えを行うことが出来る。

（９）上記実施形態１では、第１ダイオード５６Ａは、第１ＦＥＴ５５Ａの寄生ダイオードであった。第１ダイオード５６Ａは、第１ＦＥＴ５５Ａのソース−ドレイン間に接続されていれば、寄生ダイオードであってもいいし、寄生ダイオード以外でもいい。寄生ダイオードに並列に接続されたダイオードでもよい。第２ダイオード５６Ｂも同様である。

（１０）上記実施形態１では、バイパス回路１５０に流れる放電電流Ｉが制限値Ｉａ以上の場合、管理部１３０は、第１ＦＥＴ５５Ａ及び第２ＦＥＴ５５Ｂをオフからオンに切り換えて、放電電流を第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレインを経由する経路で放電した。これに限らず、第１ＦＥＴ５５Ａはオフを維持し、第２ＦＥＴ５５Ｂのみオフからオンに切り換えて、放電電流を寄生ダイオード５６Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレインを経由する経路で放電してもよい。
遮断スイッチ５０の２つの電流経路のうち、どちらを使用するかは、放電電流Ｉの大きさにより、決定してもよい。例えば、バイパス回路１５０から遮断スイッチ５０に電流経路を切り換える時に、放電電流Ｉが寄生ダイオード５６Ａの許容値よりも低い場合、第１ＦＥＴ５５Ａはオフを維持し、第２ＦＥＴ５５Ｂのみオフからオンに切り換えて、放電電流Ｉを寄生ダイオード５６Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレインを経由する経路で流してもよい。放電電流Ｉが寄生ダイオード５６Ａの許容値以上の場合、第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂの双方をオフからオンに切り換えて、放電電流Ｉを第１ＦＥＴ５５Ａと第２ＦＥＴ５５Ｂのソース−ドレインを経由する経路で流してもよい。放電電流Ｉは、電流センサ５３で計測してもいいし、定電流ダイオード１５１のＩ−Ｖ特性を利用して計測してもよい。

（１１）上記実施形態１では、バイパス回路１５０は、定電流ダイオード１５１とスイッチ１５５とから構成した。定電流ダイオード１５１に代えて、電流制限抵抗を用いてもよい。スイッチ１５５は２つのＦＥＴ５５ＡとＦＥＴ５５Ｂから構成したが、接点スイッチを用いてもよい。図１２のバイパス回路２５０は、電流制限抵抗２６０と、接点スイッチ２７０とを有している。バイパス回路２５０は、放電方向（図１２のＣ方向）が順方向であるダイオード２８０を有してもよい。ダイオード２８０により、バイパス回路２５０を通じた充電を規制することが出来る。

（１２）本技術は、車載用の蓄電素子の保護回路の制御プログラムに適用することが出来る。保護回路は、前記蓄電素子の電流を遮断する遮断スイッチと、前記遮断スイッチと並列に接続されたバイパス回路と、を含み、前記遮断スイッチはバックツーバック接続された第１ＦＥＴと第２ＦＥＴであり、前記第１ＦＥＴは、ソースとドレイン間に接続された第１ダイオードを有し、前記第２ＦＥＴは、ソースとドレイン間に接続され、前記第１ダイオードとは逆向きの第２ダイオードを有し、前記バイパス回路は、前記遮断スイッチによる電流遮断中に、前記蓄電素子から車両への放電を許容する。保護回路の制御プログラムは、コンピュータに、前記バイパス回路を流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路から、前記遮断スイッチを通る経路に切り換える処理を実行させるプログラムである。本技術は、蓄電素子の保護回路の制御プログラムを記録した記録媒体に適用することが出来る。コンピュータは、一例として管理部１３０である。蓄電素子は、一例として二次電池６２である。制御プログラムはＲＯＭなどの記録媒体に記録することが出来る。

１０ 自動車
５０ バッテリ（蓄電装置）
５１、５２ 外部端子
５５ 遮断スイッチ
５５Ａ 第１ＦＥＴ
５５Ｂ 第２ＦＥＴ
５６Ａ 寄生ダイオード（第１ダイオード）
５６Ｂ 寄生ダイオード（第２ダイオード）
６０ 組電池
６２ 二次電池（蓄電素子）
１２０ 保護回路
１３０ 管理部（制御部）
１５０ バイパス回路
１５１ 定電流ダイオード
１５５ スイッチ

Claims (9)

1. 車載用の蓄電素子の保護回路であって、
   前記蓄電素子の電流を遮断する遮断スイッチと、
   前記遮断スイッチと並列に接続されたバイパス回路と、
   制御部と含み、
   前記遮断スイッチは、バックツーバック接続された第１ＦＥＴと第２ＦＥＴであり、
   前記第１ＦＥＴは、ソースとドレイン間に接続された第１ダイオードを有し、
   前記第２ＦＥＴは、ソースとドレイン間に接続され、前記第１ダイオードとは逆向きの第２ダイオードを有し、
   前記バイパス回路は、前記遮断スイッチによる電流遮断中に、前記蓄電素子から車両への放電を許容し、
   前記制御部は、
   前記バイパス回路に流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路を通る経路から、前記遮断スイッチを通る経路に切り換える、保護回路。
2. 請求項１に記載の保護回路であって、
   前記制御部は、前記バイパス回路に流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路を通る経路から、前記遮断スイッチの前記第１ＦＥＴと前記第２ＦＥＴのソース−ドレインを通る経路に切り換える、保護回路。
3. 請求項１又は請求項２に記載の保護回路であって、
   前記バイパス回路は、電流を制限する電流制限部を含む、保護回路。
4. 請求項３に記載の保護回路であって、
   前記電流制限部は、定電流素子又は定電流回路である、保護回路。
5. 請求項３又は請求項４に記載の保護回路であって、
   前記電流制限部はＩ−Ｖ特性において線形領域を有しており、
   前記制御部は、前記電流制限部の両端電圧に基づいて前記バイパス回路の電流を検出し、
   前記制限値は、前記線形領域内の電流値である、保護回路。
6. 蓄電素子と、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の保護回路と、を備えた車載用の蓄電装置。
7. 車両との通信機能を有さない、請求項６に記載の車載用の蓄電装置。
8. 請求項６又は請求項７に記載の自動二輪車用の蓄電装置。
9. 車載用の蓄電素子の保護回路の制御方法であって、
   前記保護回路は、
   前記蓄電素子の電流を遮断する遮断スイッチと、
   前記遮断スイッチと並列に接続されたバイパス回路と、を含み、
   前記遮断スイッチはバックツーバック接続された第１ＦＥＴと第２ＦＥＴであり、
   前記第１ＦＥＴは、ソースとドレイン間に接続された第１ダイオードを有し、
   前記第２ＦＥＴは、ソースとドレイン間に接続され、前記第１ダイオードとは逆向きの第２ダイオードを有し、
   前記バイパス回路は、前記遮断スイッチによる電流遮断中に、前記蓄電素子から車両への放電を許容し、
   前記バイパス回路に流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路を通る経路から、前記遮断スイッチを通る経路に切り換えるステップを含む、制御方法。

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