JP2023146434A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遮断器の高抵抗異常を検出する。【解決手段】蓄電装置５０であって、セル６０と、前記セル６０に対して電気的に接続された正負の外部端子５１、５２と、前記セル６０の電流を遮断する遮断器５５と、前記外部端子５１、５２の電流を測定する第１電流センサ５３と、管理装置１５０と、を含み、前記管理装置１５０は、前記外部端子５１、５２の電流が所定の条件を満たす場合、前記遮断器５５の高抵抗異常を検出する。【選択図】図５

Description

本発明は、遮断器の高抵抗異常を検出する技術に関する。

バッテリの保護装置の一つに、リレー等の遮断器がある（下記特許文献１参照）。バッテリの過放電や過充電等の異常を検出した場合、遮断器をオープンし電流を遮断することで、バッテリを保護することができる。遮断器が故障した場合、バッテリの保護や電力供給ができなくなるため、遮断器の故障を検出するための様々な方法が提案されている（下記特許文献２参照）。

特開２０１７－５９８５号公報 特開２０１２－１００４３８号公報

遮断器は、開閉の繰り返しによる劣化や焼損等の要因により、抵抗が増大することがある。抵抗の増大により、遮断器での電力損失が増え、負荷に供給する電力が低下する懸念がある。
本発明の一つの課題は、遮断器の高抵抗異常を検出することである。

蓄電装置は、セルと、前記セルに対して電気的に接続された正負の外部端子と、前記セルの電流を遮断する遮断器と、前記外部端子に流れる電流を測定する第１電流センサと、管理装置と、を含む。前記管理装置は、前記外部端子に流れる電流が所定の条件を満たす場合、前記遮断器の高抵抗異常を検出する、蓄電装置。

本技術は、遮断器の高抵抗異常の検出方法に、適用することができる。

本技術は、遮断器の高抵抗異常を検出することができる。

自動車の側面図 バッテリの分解斜視図 セルの平面図 図３のＡ－Ａ線断面図 バッテリの電気的構成を示すブロック図 分流回路とバイパス回路を示す図 第１スイッチをクローズする前の電流経路を示す図 第１スイッチをクローズした後の電流経路を示す図 電流の差分値の計算に使用する回路定数を示す図 電流の差分値の計算例を示す図表 第１検出方法のフローチャート 第１スイッチをクローズした状態の電流経路を示す図 第２スイッチをクローズした状態の電流経路を示す図 電流の差分値の計算例を示す表 第２検出方法のフローチャート 放電電流と充電電流の電流経路を示す図 第３検出方法のフローチャート 高抵抗異常の検出フロー

蓄電装置の概要を説明する。
蓄電装置は、セルと、前記セルに対して電気的に接続された正負の外部端子と、前記セルの電流を遮断する遮断器と、前記外部端子に流れる電流を測定する第１電流センサと、管理装置と、を含む。前記管理装置は、前記外部端子に流れる電流が所定の条件を満たす場合、前記遮断器の高抵抗異常を検出する。

この構成は、遮断器の高抵抗異常の検出により、遮断器における電力損失を抑制することができる。そのため、負荷に対して十分な電力を供給することが出来、電欠の発生を抑制することができる。

正負の前記外部端子間に接続された放電回路を備えていてもよい。前記管理装置は、前記外部端子に流れる電流が所定値未満であって、前記外部端子に前記蓄電装置を充電する電力機器が接続されている場合、前記放電回路を用いた第１検出方法により、前記遮断器の高抵抗異常を検出してもよい。

この構成は、外部端子に流れる電流が所定値未満の場合でも、放電回路を用いた第１検出方法により、遮断器の高抵抗異常を検出できる。そのため、検出時期が、外部端子に流れる電流が所定値以上に限られている場合に比べて、遮断器の高抵抗異常を、早期に発見することができる。

前記放電回路は、放電抵抗と、第１スイッチを含んでもよい。前記第１検出方法は、前記第１スイッチのクローズ前に前記外部端子に流れる電流と前記第１スイッチのクローズ後に前記外部端子に流れる電流の差分値に基づいて、前記遮断器の高抵抗異常を検出する方法でもよい。

第１スイッチのクローズ前に外部端子に流れる電流とクローズ後に流れる電流の差分値は、電力機器から放電回路に流れる電流に等しい。電力機器から放電回路に流れる電流は、遮断器の抵抗が大きいほど、大きい。そのため、電流の差分値より、遮断器の高抵抗異常を検出できる。

蓄電装置は、正負の前記外部端子間に接続された放電回路と、前記遮断器に並列に接続され前記遮断器の電流を分流する分流回路を備えていてもよい。前記管理装置は、前記外部端子に流れる電流が所定値未満であって、前記外部端子に蓄電装置を充電する電力機器が接続されていない場合、前記放電回路と前記分流回路を用いた第２検出方法により、前記遮断器の高抵抗異常を検出してもよい。

この構成は、外部端子に流れる電流が所定値未満の場合でも、放電回路と分流回路を用いた第２検出方法により、遮断器の高抵抗異常を検出できる。そのため、検出時期が、外部端子に流れる電流が所定値以上に限られている場合に比べて、遮断器の高抵抗異常を、早期に発見することができる。

前記分流回路は、分流抵抗と第２スイッチを備えていてもよい。前記第２検出方法は、前記放電回路を導通させた状態で、前記第２スイッチのクローズ前に前記分流回路に流れる電流と前記第２スイッチのクローズ後に流れる電流の差分値に基づいて、前記遮断器の高抵抗異常を検出する方法でもよい。

遮断器から分流回路に分流する電流は、遮断器の抵抗が大きいほど、大きい。そのため、分流回路の電流より、遮断器の高抵抗異常を検出できる。また、電流の差分値を用いることで、ゼーベック効果による電流計測誤差やオフセット誤差の影響を抑えることができる。そのため、電流の計測精度が高く、遮断器の高抵抗異常を高精度に検出できる。

前記外部端子に流れる電流が所定値以上の場合、前記遮断器の電圧と電流に基づく第３検出方法により、前記遮断器の高抵抗異常を検出してもよい。

前記管理装置は、前記遮断器の高抵抗異常を検出した場合、前記遮断器の抵抗を低減する抵抗低減処理を実施してもよい。この構成では、抵抗低減処理により、抵抗が下がった場合、遮断器を継続使用できるので、遮断器の交換頻度を下げることができる。

前記管理装置は、前記抵抗低減処理を規定回数実施後、前記遮断器の高抵抗異常を検出した場合、異常を報知してもよい。抵抗低減処理を行っても状態が改善されない遮断器の早期交換を促すことができる。

前記抵抗低減処理は前記遮断器を複数回連続して開閉する処理である。遮断器の開閉により、遮断器の接点にできた酸化被膜を破壊できる。遮断器の開閉を連続して複数回行うことにより、１回だけ行う場合に比べて、酸化被膜の破壊が進むため、抵抗の低減効果が大きい。

蓄電装置は車両用でもよい。前記管理装置は、車両の状態に応じて、第１検出方法、第２検出方法、第３検出方法のいずれか選択して、前記遮断器の高抵抗異常を検出してもよい。この構成によれば、車両の状態に依存せず、遮断器の高抵抗異常を検出することができる。例えば、車両が駐車中でも走行中でも、検出を実施できる。

＜実施形態１＞
１．バッテリ５０の説明
図１に示すように、自動車１０には、エンジン２０と、バッテリ５０とが搭載されている。バッテリ５０は１２Ｖであり、例えば、エンジン２０の始動用や補機用に用いられる。バッテリ５０は「蓄電装置」の一例である。自動車１０には、車両駆動用の蓄電装置や、燃料電池が搭載されていてもよい。

図２に示すように、バッテリ５０は、組電池６０と、監視基板６５と、収容体７１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とを備える。本体７３は有底筒状であり、底面部７５と、４つの側面部７６と、を備える。４つの側面部７６によって、本体７３の上端に開口部７７が形成されている。

収容体７１は、組電池６０と監視基板６５を収容する。監視基板６５は、プリント基板１００上に各種部品（遮断器５５、図５に示す放電回路１２０、分流回路１３０、バイパス回路１４０及び管理装置１５０等）を搭載しており、図２に示すように組電池６０の、例えば上方に隣接して配置されている。代替的に、監視基板６５は、組電池６０の側方に隣接して配置されていてもよい。

蓋体７４は、本体７３の開口部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外部端子５１が固定され、他方の隅部に負極の外部端子５２が固定されている。監視基板６５は、収容体７１の本体７３に代えて、蓋体７４内に（例えば突出部７９内に）収容されていてもよい。

組電池６０は、複数のセル６２から構成されている。図４に示すように、セル６２は、直方体形状（プリズマティック）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。セル６２は、例えばリチウムイオン二次電池セルである。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板と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極板との間に、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板と正極板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。電極体８３は、巻回タイプのものに代えて、積層タイプのものであってもよい。

正極板には正極集電体８６を介して正極端子８７が、負極板には負極集電体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とを有する。台座部９０には貫通孔が形成されている。脚部９１は正極板又は負極板に接続されている。

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。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、これらが組み付けられている。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、図３に示すように、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、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、安全弁である。圧力開放弁９５は、ケース８２の内圧が制限を超えた場合に、開放して、ケース８２の内圧を下げる。

図５は、バッテリ５０の電気的構成を示すブロック図である。バッテリ５０は、組電池６０、第１電流センサ５３、第２電流センサ５４、遮断器５５、温度センサ５８、放電回路１２０、分流回路１３０、バイパス回路１４０及び管理装置１５０を備える。

組電池６０のセル６２は、例えば１２個あり（図２参照）、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つのセル６２を１つの電池記号で表している。セルは、プリズマティックセルに限定はされず、円筒型セルであってもよいし、ラミネートフィルムケースを有するパウチセルであってもよい。

組電池６０、第１電流センサ５３及び遮断器５５は、パワーライン５７Ｐ、パワーライン５７Ｎを介して、直列に接続されている。パワーライン５７Ｐ、５５Ｎは、銅などの金属材料からなる板状導体であるバスバーＢＳＢ（図２参照）を用いることができる。

図５に示すように、パワーライン５７Ｐは、正極の外部端子５１と組電池６０の正極とを電気的に接続する。パワーライン５７Ｎは、負極の外部端子５２と組電池６０の負極とを電気的に接続する。

外部端子５１、５２は、バッテリ５０の、自動車１０（電気負荷３０や充電器４５）との接続用端子である。外部端子５１、５２を介して、バッテリ５０に、電気負荷３０や充電器４５に電気的に接続することができる。充電器４５は、駐車中にバッテリ５０を充電する電力機器である。

第１電流センサ５３は、負極のパワーライン５７Ｎに設けられている。第１電流センサ５３は金属板状の抵抗体（シャント抵抗）でもよい。第１電流センサ５３は、抵抗体の両端電圧Ｖｒに基づいて、外部端子５２の電流Ｉを計測する。第１電流センサ５３は、両端電圧Ｖｒの極性（正負）から放電と充電を判別できる。

温度センサ５８は、組電池６０に取り付けられており、組電池６０あるいはその周囲の温度を検出する。

遮断器５５は、正極のパワーライン５７Ｐに設けられている。遮断器５５は、半導体スイッチや接点を有するリレーを用いることができる。この実施形態はラッチリレー（自己保持型スイッチ）を用いる。

遮断器５５は、ノーマリクローズタイプであり、正常時、クローズに制御される。バッテリ５０に何らかの異常があった場合、遮断器５５をクローズからオープンに切り換えることで、電流Ｉを遮断できる。

放電回路１２０は、放電抵抗１２１と第１スイッチ１２５を有する。放電抵抗１２１の一端は、正極の外部端子５１に接続され、他端は、第１スイッチ１２５の一端に接続されている。第１スイッチ１２５の他端は、負極の外部端子５２に接続されている。放電回路１２０は、正負の外部端子間に接続されている。

また、放電回路１２０は、遮断器５５及び組電池６０からなる直列回路５６（図６参照）に対して、並列である。放電回路１２０は、自動車１０に搭載されたコンデンサ（図略）に蓄積された電荷の放電に用いることもできる。

分流回路１３０は、図６に示すように、分流抵抗１３１と、第２スイッチ１３５からなる。分流抵抗１３１の一端は、遮断器５５の一端（図５のＡ点）に接続され、他端は、第２スイッチ１３５の一端に接続されている。第２スイッチ１３５の他端は、遮断器５５の他端（図５のＢ点）に接続されている。分流回路１３０は、遮断器５５に対して、並列に接続されている。

バイパス回路１４０は、図６に示すように、ＦＥＴ１４１と、第３スイッチ１４５からなる。ＦＥＴ１４１の一端は、遮断器５５の一端（図６のＡ点）に接続され、他端は、第３スイッチ１４５の一端に接続されている。第３スイッチ１４５の他端は、遮断器５５の他端（図６のＢ点）に接続されている。バイパス回路１４０は、遮断器５５に対して、並列に接続されている。

ＦＥＴ１４１は、寄生ダイオード１４２を有している。寄生ダイオード１４２は放電方向が順方向である。ＦＥＴ１４１をオープン、第３スイッチ１４５をクローズすることで、遮断器オープン中、組電池６０は、バイパス回路１４０を通る経路（寄生ダイオード１４２を通る経路）で、電気負荷３０に放電することができる。遮断器オープン中の充電は、寄生ダイオード１４２により遮断される。

第２電流センサ５４は、図６中のB－Ｅ間に設置されている。第２電流センサ５４は、分流回路１３０又はバイパス回路１４０の電流Ｉを計測する。第２電流センサ５４は、Ａ－Ｄ間に設置されていてもよい。

管理装置１５０は、回路基板１００（図２参照）上に実装されており、図５に示すように、ＣＰＵ１５１とメモリ１５３を備える。管理装置１５０は、信号線Ｌ１、Ｌ２を介して、遮断器両端のＡ点、Ｂ点に接続されており、遮断器両端電圧ＶＡ、ＶＢを計測することができる。

管理装置１５０は、遮断器両端電圧ＶＡ、ＶＢの計測値、第１電流センサ５３、温度センサ５８の出力に基づいて、バッテリ５０の状態を監視する。つまり、組電池６０の温度、電流Ｉ、正極電圧ＶＢを監視する。管理装置１５０は、バッテリ５０の監視結果に基づいて、遮断器５５を制御する。

管理装置１５０は、バッテリ５０の外側面に設置された通信用のコネクタ５９を介して自動車１０に搭載された車両ＥＣＵ（図略）と通信する。管理装置１５０は、車両ＥＣＵとの通信により、エンジン駆動の有無や、自動車１０の状態に関する情報を取得することができる。自動車１０の状態は、駐車、走行、停車などが含まれる。

メモリ１５３には、バッテリ５０の監視プログラムや遮断器５５の高抵抗異常の検出プログラム及び、これらプログラムの実行に必要なデータが記憶されている。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に記憶して使用、譲渡、貸与等されてもよい。プログラムは、電気通信回線を用いて配信されてもよい。

２．遮断器５５の高抵抗異常検出
遮断器５５は、開閉の繰り返しによる劣化や焼損等の要因により、抵抗Ｒ１が増大する。抵抗Ｒ１が増大すると、遮断器５５での電力損失が増え、自動車１０に供給する電力が低下する。この実施形態では、遮断器５５の高抵抗異常検出方法を、３つ開示する。

＜第１検出方法＞
第１検出方法は、放電回路１２０を用いた方法であり、以下の２つの条件を満たす場合に、実施することができる。

（Ａ）外部端子５１、５２の電流Iが所定値未満であること
（Ｂ）バッテリ５０に充電器４５が接続されていること

所定値は一例として１００ｍＡである。外部端子５１、５２の電流Ｉが１００ｍＡ未満の場合（Ｉ＝０でもよい）、バッテリ５０の端子電圧と充電器４５の電圧は、ほぼ釣り合っている。

そのため、図７に示すように、放電回路１２０の第１スイッチ１２５がオープンした状態では、組電池６０と充電器４５が電気負荷３０にそれぞれ放電し、組電池６０から電気負荷３０への放電電流Ｉａと、充電器４５から電気負荷３０への放電電流Ｉｂが流れる。

尚、第１検出方法の実施中、第２スイッチ１３５と第３スイッチ１４５はオープンであり、分流回路１３０、バイパス回路１４０は非通電のため、図７において記載を省略している（図８も同様）

図８は、放電回路１２０の第１スイッチ１２５をクローズした後の電流経路を示している。第１スイッチ１２５をクローズした後、組電池６０と充電器４５は、電気負荷３０に加え、放電回路１２０にも放電する。

そのため、組電池６０から電気負荷３０への放電電流Ｉａと充電器４５から電気負荷３０への放電電流Ｉｂに加えて、組電池６０から放電回路１２０への放電電流Ｉｃと、充電器４５から放電回路１２０への放電電流Ｉｄが流れる。

外部端子５２の電流Ｉは、第１スイッチ１２５をクローズする前は「Ｉａ」に対し、第１スイッチ１２５をクローズした後は「Ｉａ＋Ｉｄ」であり、スイッチ動作前後の電流Ｉの差分値ΔＩは「Ｉｄ」に等しい。

ΔＩ＝（Ｉａ＋Ｉｄ）－Ｉａ・・・（１）

放電電流Ｉｃ、Ｉｄの大きさは、遮断器５５の抵抗Ｒ１と充電器４５の配線抵抗Ｒ３の比率により変化し、遮断器５５の抵抗Ｒ１が大きい程、放電電流Ｉｃが減少し、放電電流Ｉｄが増加する。そのため、差分値ΔＩを閾値と比較することで、遮断器５５の高抵抗異常（Ｒ１の増大）を検出できる。

ΔＩは、以下の（２）式より、算出することができる。
ΔＩ＝Ｉｄ＝Ｖ×Ｒ１／（Ｒ１Ｒ２＋Ｒ２Ｒ３＋Ｒ３Ｒ１）・・・（２）
Ｖは組電池の電圧である。Ｒ１は遮断器５５の抵抗値、Ｒ２は放電抵抗１２１の抵抗値、Ｒ３は配線抵抗４１の抵抗値である。

図９、１０は、ΔＩの計算例である。Ｖ＝１４Ｖ、Ｒ２＝２７０Ω、Ｒ３＝１０ｍΩである。正常な抵抗の例として、Ｒ１＝０．３ｍΩの場合、ΔＩ＝１．５ｍＡである。高抵抗異常な場合の例として、Ｒ１＝５．０ｍΩの場合、ΔＩ＝１７．３ｍＡである。

この実施形態では、差分値ΔＩの閾値を１０ｍＡとする。ΔＩが１０ｍＡ未満の場合、抵抗Ｒ１は許容範囲で、遮断器５５を正常と判断する。ΔＩが１０ｍＡ以上の場合、抵抗Ｒ１は許容範囲外で、遮断器５５を高抵抗異常と判断する。

図１１は、第１検出方法のフローチャートである。第１検出定方法は、Ｓ３１～Ｓ４２の１２ステップを含む。

管理装置１５０は、Ｓ３１にて、外部端子５２の電流Ｉが所定値未満か、確認する。所定値は一例として１００ｍＡである。電流Ｉが所定値以上の場合、高抵抗異常の検出は実施されず、処理は終了する。電流Ｉが所定値未満の場合、Ｓ３２に移行する。

管理装置１５０は、Ｓ３２にて、遮断器５５がクローズか確認する。遮断器５５がオープンの場合、高抵抗異常の検出は実施されず、処理は終了する。遮断器５５がクローズの場合、Ｓ３３に移行する。

管理装置１５０は、Ｓ３３への移行後、第１電流センサ５３の計測値から、外部端子５２の電流Ｉを取得する。電流Ｉの取得後、Ｓ３４に移行する。

管理装置１５０は、Ｓ３４への移行後、放電回路１２０の第１スイッチ１２５をクローズする。第１スイッチ１２５のクローズ後、Ｓ３５に移行する。

管理装置１５０は、Ｓ３５への移行後、第１電流センサ５３の計測値から、外部端子５２の電流Ｉを取得する。電流Ｉの取得後、Ｓ３６に移行する。

Ｓ３６への移行後、管理装置１５０は、Ｓ３３とＳ３５で取得した電流Ｉの差分値ΔＩを算出する。そして、算出したΔＩを閾値と比較する。

ΔＩが閾値未満の場合、管理装置１５０は、遮断器５５の抵抗Ｒ１は許容範囲、つまり、遮断器５５を正常と判断する（Ｓ３７）。正常判断された場合、フローは終了する。

ΔＩが閾値以上の場合、管理装置１５０は、遮断器５５の抵抗Ｒ１は許容範囲外、つまり高抵抗異常と判断する。高抵抗異常と判断した場合、Ｓ３８に移行する。

Ｓ３８に移行すると、管理装置１５０は、遮断器５５の抵抗低減処理を、規定回数実施したか判定する。抵抗低減処理が、未実施又は所定回数未満の場合、Ｓ３９に移行する。

Ｓ３９への移行後、管理装置１５０は、抵抗低減処理 を実施する。抵抗低減処理は、たとえば、遮断器５５の開閉を複数回して連続行う処理である。遮断器５５の開閉により、遮断器５５の接点にできた酸化被膜を破壊できる。遮断器５５の開閉を連続して複数回行うことにより、１回だけ行う場合に比べて、酸化被膜の破壊が進むため、抵抗Ｒ１の低減効果が大きい。

抵抗低減処理が終了すると、Ｓ４０に移行する。Ｓ４０に移行すると、管理装置１５０は、放電回路１２０の第１スイッチ１２５をオープンに切り換える。第１スイッチ１２５のオープン後、処理の流れは、Ｓ３１に戻る。

その後、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６が実行され、管理装置１５０は、Ｓ３６にて、差分値ΔＩを閾値と比較する。抵抗低減処理の実施後、差分値ΔＩが閾値未満に下がった場合、Ｓ３７に移行して、遮断器５５は正常と判断される。

１回目の抵抗低減処理の実施後、差分値ΔＩが閾値以上の場合、２回目の抵抗低減処理が実施される。そして、抵抗低減処理を規定回数実施しても、差分値ΔＩが閾値以上の場合、Ｓ３８でＹＥＳ判定され、Ｓ４１に移行する。

Ｓ４１に移行すると、管理装置１５０は、遮断器５５を高抵抗異常と判断する。その後、Ｓ４２に移行し、管理装置１５０は異常を報知する。例えば、警告灯の表示や、自動車１０の車両ＥＣＵに異常信号を出力する。

＜第２検出方法＞
第２検出方法は、放電回路１２０、分流回路１３０を用いた検出方法であり、以下の２つの条件を満たす場合、実施することができる。

（Ａ）外部端子５１、５２の電流Ｉが所定値未満であること
（Ｂ）バッテリ５０に対し充電器４５が未接続であること

充電器４５が未接続の場合、図１２に示すように、第１スイッチ１２５をクローズした状態では、組電池６０は、遮断器５５を通る経路で、放電回路１２０に放電し、組電池６０から放電回路１２０への放電電流Ｉｃ１が流れる。

図１３は第１スイッチ１２５のクローズ後、更に、分流回路１３０の第２スイッチ１３５をクローズした時の電流経路を示している。

第１スイッチ１２５のクローズ後、更に、分流回路１３０の第２スイッチ１３５をクローズすると、組電池６０は、遮断器５５を通る経路に加え、分流回路１３０を通る経路でも、放電回路１２０に放電する。

そのため、遮断器５５を通る放電電流Ｉｃ１に加えて、分流回路１３０を通る放電電流Ｉｃ２が流れる。

放電電流Ｉｃ１、Ｉｃ２の大きさは、遮断器５５の抵抗Ｒ１と分流抵抗１３１の比率により変化し、遮断器５５の抵抗Ｒ１が大きい程、放電電流Ｉｃ１が減少し、放電電流Ｉｃ２が増加する。

第２電流センサ５４に流れる電流Ｉは、第２スイッチ１３５をクローズする前は「Ｉ０（無電流）」に対し、第２スイッチ１３５をクローズした後は「Ｉｃ２」であり、スイッチ動作前後の差分値ΔＩは「Ｉｃ２」に等しい。そのため、差分値ΔＩを閾値と比較することで、遮断器５５の高抵抗異常を検出することができる。

ΔＩを用いることで、ゼーベック効果の熱起電力による電流計測誤差や、電流値に関係なく計測されるオフセット誤差（無電流時にも計測される誤差）の影響を抑えることができる。そのため、電流Ｉｃ２の計測精度が高く、遮断器５５の高抵抗異常を高精度に検出できる。

図１４は、ΔＩの計算例である。V＝１４Ｖ、Ｒ４（分流抵抗１３１）＝５ｍΩである。正常な抵抗の例として、Ｒ１＝０．３ｍΩの場合、ΔＩ＝－４．３ｍＡであり、高抵抗異常な場合の例として、Ｒ１＝５．０ｍΩの場合、ΔＩ＝－３８．１ｍＡである。

この実施形態では、電流Ｉの差分値ΔＩの閾値を２０ｍＡとする。ΔＩの大きさ（絶値値）が２０ｍＡ未満の場合、抵抗Ｒ１は許容範囲で、遮断器５５を正常と判断する。ΔＩの大きさ（絶対値）が２０ｍＡ以上の場合、抵抗Ｒ１は許容範囲外で、遮断器５５を高抵抗異常と判断する。

図１５は、第２検出方法のフローチャートである。第２検出方法は、Ｓ５１～Ｓ６４の１４ステップを含む。

管理装置１５０は、Ｓ５１にて、外部端子５２の電流Ｉが所定値未満か、確認する。所定値は、一例として１００ｍＡである。電流Ｉが所定値以上の場合、高抵抗異常の検出は実施されず、処理は終了する。電流Ｉが所定値未満の場合、Ｓ５２に移行する。

管理装置１５０は、Ｓ５２にて、遮断器５５がクローズか、確認する。遮断器５５がオープンの場合、高抵抗異常の検出は実施されず、処理は終了する。遮断器５５がクローズの場合、Ｓ５３に移行する。

管理装置１５０は、Ｓ５３に移行すると、放電回路１２０の第１スイッチ１２５をクローズする。第１スイッチ１２５のクローズ後、Ｓ５４に移行する。

管理装置１５０は、Ｓ５４への移行後、第２電流センサ５４の計測値より、分流回路１３０の電流Ｉを取得する。電流Ｉの取得後、Ｓ５５に移行する。

管理装置１５０は、Ｓ５５への移行後、分流回路１３０の第２スイッチ１３５をクローズする。第２スイッチ１３５のクローズ後、Ｓ５６に移行する。

管理装置１５０は、Ｓ５６への移行後、第２電流センサ５４の計測値より、分流回路１３０の電流Ｉを取得する。電流Ｉの取得後、Ｓ３７に移行する。

Ｓ３７に移行すると、管理装置１５０は、Ｓ５４とＳ５６で取得した電流Ｉの差分値ΔＩを算出する。そして、算出したΔＩの大きさ（絶対値）を閾値と比較する。

ΔＩの大きさが閾値未満の場合、管理装置１５０は、遮断器５５の抵抗Ｒ１は許容範囲、つまり、遮断器５５は正常と判断する（Ｓ５８）。正常判断された場合、フローは終了する。

ΔＩの大きさが閾値以上の場合、管理装置１５０は、遮断器５５の抵抗Ｒ１は許容範囲外、つまり、遮断器５５は高抵抗異常と判断する。高抵抗異常と判断したＳ５９に移行する。

Ｓ５９に移行すると、管理装置１５０は、抵抗低減処理を規定回数、実施したか判定する。抵抗低減処理が未実施又は所定回数未満の場合、Ｓ６０に移行する。

Ｓ６０に移行すると、管理装置１５０は、抵抗低減処理を実施する。抵抗低減処理が終了すると、Ｓ６１に移行する。

Ｓ６１に移行すると、管理装置１５０は、分流回路１３０の第２スイッチ１３５をオープンに切り換える。その後、Ｓ６２に移行し、管理装置１５０は、放電回路１２０の第１スイッチ１２５をオープンに切り換える。第１スイッチ１２５のオープン後、処理の流れは、Ｓ５１に戻る。

その後、Ｓ５１、Ｓ５２、Ｓ５３、Ｓ５４、Ｓ５５、Ｓ５６、Ｓ５７が実行され、管理装置１５０は、Ｓ５７にて、差分値ΔＩの大きさを閾値と比較する。抵抗低減処理の実施後、差分値ΔＩが閾値未満に下がった場合、Ｓ５８に移行して、遮断器５５は正常と判断される。

１回目の抵抗低減処理の実施後、差分値ΔＩの大きさが閾値以上の場合、２回目の抵抗低減処理が実施される。抵抗低減処理を規定回数実施しても、差分値ΔＩの大きさが閾値以上の場合、Ｓ５９でＹＥＳ判定され、Ｓ６３に移行する。

Ｓ６３に移行すると、管理装置１５０は、遮断器５５を高抵抗異常と判断する。その後、Ｓ６４に移行し、管理装置１５０は異常を報知する。例えば、警告灯の表示や、車両へ異常信号を出力する。

＜第３検出方法＞
第３検出方法は、遮断器５５の両端電圧Ｖ１、Ｖ２に基づいて、遮断器５５の高抵抗異常を検出する方法であり、外部端子５２に所定値以上の電流Ｉが流れている場合に、実施することができる。所定値は一例として、１Ａである。

図１６は、車両走行中において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６が動作している時の電流経路を示している。ＤＣ／ＤＣコンバータ４６は、高圧バッテリ（図略）やオルタネータ（図略）に接続されており、高圧バッテリやオルタネータの出力電圧を、１２Ｖ用の低電圧に変換して出力する。

車両走行中、第２スイッチ１３５と第３スイッチ１４５はオープンであり、分流回路１３０、バイパス回路１４０は非通電のため、図１６において、記載を省略している。

車両走行中、バッテリ５０が放電している場合、バッテリ５０から電気負荷３０に放電電流Ｉａが流れる。バッテリ５０が充電されている場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６からバッテリ５０に充電電流Ｉｆが流れる。

遮断器両端の電圧ＶＡ、ＶＢと放電電流Ｉａ（又は充電電流Ｉｆ）から、遮断器５５の抵抗Ｒ１を算出することができる。そして、算出した抵抗Ｒ１を閾値と比較することで、遮断器５５の高抵抗異常を、検出することができる。

Ｒ１＝｜ＶＡ－ＶＢ｜／Ｉａ
Ｒ１＝｜ＶＡ－ＶＢ｜／Ｉｆ

図１７は、第３検出方法のフローチャートである。第３検出方法は、Ｓ７１～Ｓ７９の９ステップを含む。以下、バッテリ５０が放電している場合を、例にして説明を行う。

管理装置１５０は、Ｓ７１にて、遮断器５５の両端電圧ＶＡ、ＶＢを取得し、更に、第１電流センサ５３に計測値より放電電流Ｉａを取得する。ＶＡ、ＶＢ、Ｉａの取得後、Ｓ７２に移行する。

管理装置１５０は、Ｓ７２移行後、放電電流Ｉａが所定値以上か判定する。所定値は一例として１Ａである。放電電流Ｉａが所定値未満の場合、高抵抗異常の検出は実施されず、処理は終了する。

放電電流Ｉａが所定値未満の場合、高抵抗異常の検出を実施しない理由は、電流値が大きくないと、高抵抗異常を正確に検出できないからである。

放電電流Ｉａが所定値以上の場合、Ｓ７３に移行する。管理装置１５０は、Ｓ７３に移行すると、Ｓ７１にて取得した電圧ＶＡ、ＶＢ、放電電流Ｉａに基づいて、遮断器５５の抵抗Ｒ１を算出する。そして、算出した抵抗Ｒ１を閾値と比較する。

抵抗Ｒ１が閾値未満の場合、管理装置１５０は、抵抗Ｒ１は許容範囲、つまり、遮断器５５は正常と判断する（Ｓ７４）。正常判断された場合、フローは終了する。

抵抗Ｒ１が閾値以上の場合、管理装置１５０は、遮断器５５を高抵抗異常と判断する。高抵抗異常と判断した場合、Ｓ７５に移行する。

Ｓ７５に移行すると、管理装置１５０は、抵抗低減処理を規定回数、実施したか判定する。抵抗低減処理が未実施又は所定回数未満の場合、Ｓ７６に移行する。

管理装置１５０は、Ｓ７６移行後、バッテリ５０が無電流とみなせる状態か判定する。バッテリ５０が無電流とみなせる状態になると、Ｓ７７に移行する。

Ｓ７７に移行すると、管理装置１５０は、抵抗低減処理を実施する。抵抗低減処理が終了すると、Ｓ７１に移行する。

Ｓ７１に移行すると、管理装置１５０は、遮断器５５の両端電圧ＶＡ、ＶＢを取得し、更に、第１電流センサ５３から放電電流Ｉａを取得する。その後、Ｓ７２、Ｓ７３が実行され、管理装置１５０は、Ｓ７３にて、抵抗Ｒ１と閾値と比較する。

１回目の抵抗低減処理の実施後、抵抗Ｒ１が閾値未満に下がった場合、Ｓ７４に移行して、遮断器５５は正常と判断される。

１回目の抵抗低減処理の実施後、抵抗Ｒ１が閾値以上の場合、２回目の抵抗低減処理が実施される。抵抗低減処理を規定回数実施しても、抵抗Ｒ１が閾値以上の場合、Ｓ７５でＹＥＳ判定され、Ｓ７８に移行する。

Ｓ７８に移行すると、管理装置１５０は、遮断器５５を高抵抗異常と判断する。その後、Ｓ７９に移行し、管理装置１５０は異常を報知する。例えば、警告灯の表示や、車両へ異常信号を出力する。

３つの検出方法は、自動車１０の状態に応じて、使い分けてもよい。図１８は、そのフローチャートである。管理装置１５０は、図１８の検出フローを定期的に実行し、遮断器５５の高抵抗異常を検出する。

管理装置１５０は、検出フローの開始後、バッテリ５０を搭載した自動車１０が車両駐車中か判定する。車両駐車中か否かは、自動車１０に搭載された車両ＥＣＵとの通信により判断できる。

車両駐車中の場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、Ｓ２０に移行し、管理装置１５０は、バッテリ５０に充電器４５が接続されているか、判定する。充電器４５の接続は、電流センサ５３の計測値から判断することが出来る。この実施形態では、Ｓ１０で車両ＥＣＵから自動車１０が駐車中という信号を管理装置１５０が受信し、かつ、電流センサ５３が充電電流を検出した場合、充電器４５が接続されていると、判断する。

管理装置１５０は、バッテリ５０に充電器４５が接続されている場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、第１検出方法を選択して、遮断器５５の高抵抗異常を検出する（Ｓ３０）。

管理装置１５０は、バッテリ５０に充電器４５が接続されていない場合（Ｓ２０：ＮＯ）、第２検出方法を選択して、遮断器５５の高抵抗異常を検出する（Ｓ５０）。

管理装置１５０は、バッテリ５０を搭載した自動車１０が、走行中など駐車以外の状態の場合（Ｓ１０：ＮＯ）、第３検出方法を選択して、遮断器５５の高抵抗異常を検出する（Ｓ７０）。

３．効果説明
この構成は、遮断器５５の高抵抗異常の検出により、遮断器５５における電力損失を抑制することができる。そのため、自動車１０に対して十分な電力を供給することが出来、電欠の発生を抑制することができる。

また、自動車１０の状態に応じて、３つの検出方法を使い分けることで、自動車１０の状態に依存せず、遮断器５５の高抵抗異常を検出することができる。

特に、第１検出方法、第２検出方法により、駐車期間を利用して、高抵抗異常を検出できるので、検出の実施時期が走行中などに限られる場合に比べて、遮断器５５の高抵抗異常を早期に発見することができる。

＜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）セル（繰り返し充放電可能な蓄電セル）６２は、リチウムイオン二次電池セルに限らず、他の非水電解質二次電池セルでもよい。セル６２は、複数を直並列に接続する場合に限らず、直列の接続や、単セルでもよい。二次電池セルに代えて、キャパシタを用いることもできる。二次電池セル、キャパシタは、セルの一例である。

（２）上記実施形態では、バッテリ５０を自動車１０に搭載したが、船舶や航空機など車両以外の移動体に搭載してもよい。また、移動体に限らず、分散型発電システムにおける変動吸収用の蓄電装置やＵＰＳ（無停電電源装置）など、定置用途に用いてもよい。

（３）上記実施形態では、自動車１０の状態により、第１検出方法、第２検出方法、第３検出方法を使い分けて、遮断器５５の高抵抗異常を検出した。３つの検出方法のうち、少なくとも１つの検出方法を用いて、遮断器５５の高抵抗抵抗異常を検出してもよい。

例えば、第１検出方法のみ用いて遮断器５５の高抵抗異常を検出してもよい。第１検出方法のみ用いて遮断器５５の高抵抗異常を検出する場合、分流回路１３０、第２電流センサ５４は省いてもよい。第２検出方法のみ用いて遮断器５５の高抵抗異常を検出する場合、放電回路１２０は省いてもよい。第３検出方法のみ用いて遮断器５５の高抵抗異常を検出する場合、放電回路１２０、分流回路１３０、第２電流センサ５４は省いてもよい。また、どの検出方法を選択するかにかかわらず、バイパス回路１４０は省いてもよい。

（４）上記実施形態では、自動車１０の状態により、第１検出方法、第２検出方法、第３検出方法を使い分けて、遮断器５５の高抵抗異常を検出した。３つの検出方法のうち、２つの検出方法を用いて、遮断器５５の高抵抗抵抗異常を検出してもよい。例えば、第１検出方法と第３検出方法を用いて、遮断器５５の高抵抗異常を検出してもよい。また、第２検出方法と第３検出方法を用いて、遮断器５５の高抵抗異常を検出してもよい。どちらの組み合わせも、自動車１０が駐車中、走行中のどちらの状態でも、遮断器５５の高抵抗異常の検出が可能である。

（５）上記実施形態では、第２検出方法において、分流回路１３０を用いて遮断器５５の高抵抗異常を検出したが、分流回路１３０に代えてバイパス回路１４０を用いてもよい。ＦＥＴ１４１のオン抵抗を分流抵抗１３１に代用させてもよい。

（６）上記実施形態では、自動車１０の駐車中に、バッテリ５０に充電器４５が接続されている場合、第１検出方法を用いて、遮断器５５の高抵抗異常を検出した。自動車１０が走行中であって、自動車１０に搭載されたＤＣ／ＤＣコンバータ４６が動作している場合、第１検出方法を用いて、遮断器５５の高抵抗異常を検出してもよい。

より具体的には、バッテリ５０の端子電圧とＤＣ／ＤＣコンバータ４６の出力電圧がほぼ等しく、外部端子５２の電流Ｉが所定値未満であれば、第１検出方法を用いて、遮断器５５の高抵抗異常を検出してもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ４６は、車両走行中に、バッテリ５０を充電する電力装置である。

１０ 車両
４５ 充電器（電力機器）
４６ DC／DCコンバータ（電力機器）
５０ バッテリ（蓄電装置）
５１、５２ 外部端子
５３ 第１電流センサ
５４ 第２電流センサ
５５ 遮断器
６０ 組電池
６２ セル
１２０ 放電回路
１３０ 分流回路
１４０ バイパス回路
１５０ 管理装置

Claims (10)

1. 蓄電装置であって、
   セルと、
   前記セルに対して電気的に接続された正負の外部端子と、
   前記セルの電流を遮断する遮断器と、
   前記外部端子に流れる電流を測定する第１電流センサと、
   管理装置と、を含み、
   前記管理装置は、前記外部端子に流れる電流が所定の条件を満たす場合、前記遮断器の高抵抗異常を検出する、蓄電装置。
2. 請求項１に記載の蓄電装置であって、
   正負の前記外部端子間に接続された放電回路を備え、
   前記管理装置は、前記外部端子に流れる電流が所定値未満であって、前記外部端子に前記蓄電装置を充電する電力機器が接続されている場合、前記放電回路を用いた第１検出方法により、前記遮断器の高抵抗異常を検出する、蓄電装置。
3. 請求項２に記載の蓄電装置であって、
   前記放電回路は、放電抵抗と、第１スイッチを含み、
   前記第１検出方法は、前記第１スイッチのクローズ前に前記外部端子に流れる電流と前記第１スイッチのクローズ後に前記外部端子に流れる電流の差分値に基づいて、前記遮断器の高抵抗異常を検出する方法である、蓄電装置。
4. 請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
   正負の前記外部端子間に接続された放電回路と、
   前記遮断器に並列に接続され前記遮断器の電流を分流する分流回路を備え、
   前記管理装置は、前記外部端子に流れる電流が所定値未満であって、前記外部端子に蓄電装置を充電する電力機器が接続されていない場合、前記放電回路と前記分流回路を用いた第２検出方法により、前記遮断器の高抵抗異常を検出する、蓄電装置。
5. 請求項４に記載の蓄電装置であって、
   前記分流回路は、分流抵抗と第２スイッチを備え、
   前記第２検出方法は、前記放電回路を導通させた状態で、
   前記第２スイッチのクローズ前に前記分流回路に流れる電流と前記第２スイッチのクローズ後に前記分流回路に流れる電流の差分値に基づいて、前記遮断器の高抵抗異常を検出する方法である、蓄電装置。
6. 請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
   前記外部端子に流れる電流が所定値以上の場合、前記遮断器の電圧と電流に基づく第３検出方法により、前記遮断器の高抵抗異常を検出する、蓄電装置。
7. 請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
   前記管理装置は、前記遮断器の高抵抗異常を検出した場合、前記遮断器の抵抗を低減する抵抗低減処理を実施する、蓄電装置。
8. 請求項７に記載の蓄電装置であって、
   前記管理装置は、前記抵抗低減処理を規定回数実施後、前記遮断器の高抵抗異常を検出した場合、異常を報知する、蓄電装置。
9. 請求項7又は請求項８に記載の蓄電装置であって、
   前記抵抗低減処理は前記遮断器を複数回連続して開閉する処理である、蓄電装置。
10. 請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の車両に搭載される蓄電装置であって、
    前記管理装置は、前記車両の状態に応じて、第１検出方法、第２検出方法、第３検出方法のいずれか選択して、前記遮断器の高抵抗異常を検出し、
    前記第１検出方法は、正負の外部端子間に接続された放電回路を用いて、前記遮断器の高抵抗異常を検出する方法であり、
    前記第２検出方法は、前記放電回路と、前記遮断器に並列に接続された分流回路を用いて、前記遮断器の高抵抗異常を検出する方法であり、
    前記第３検出方法は、前記遮断器の電圧と電流に基づいて、前記遮断器の高抵抗異常を検出する方法である、蓄電装置。

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