JP2023146435A - リレー制御回路、蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リレーの誤動作抑制機能を維持しつつ、リレー用制御スイッチの使用個数を削減し、駆動回路を簡素化する。【解決手段】リレー制御回路１１０は、リレー５５に並列に接続されたバイパス回路１２０と、前記リレー５５を駆動する駆動回路１３０と、を含む。前記バイパス回路１２０は、直列に接続された第１スイッチ１２１及び第２スイッチ１２３と、アノードを前記第１スイッチ１２１に、カソードを前記第２スイッチ１２３に接続するように、前記第１スイッチ１２１と前記第２スイッチ１２３の間に配置され、セル６０の放電方向を順方向とするダイオード１２５と、を含む。前記駆動回路１３０は、前記ダイオード１２５のカソードに接続されたリレーコイル１３３Ａ、１３３Ｂと、前記リレーコイル１３３Ａ、１３３Ｂと直列に接続され、前記リレーコイル１３３Ａ、１３３Ｂを基準電位に接続する制御スイッチ１３５Ａ、１３５Ｂと、を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、リレー制御回路に関する。

バッテリの保護装置の一つに、リレー等の遮断器がある。バッテリの過放電や過充電等の異常を検出した場合、リレー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。

特開２０１７－５９８５号公報

図１７は、リレー５００の駆動回路５１０である。駆動回路５１０は、リレーコイル５２０とスイッチ回路５３０を有する。スイッチ回路５３０は、直列に接続された２つの制御スイッチ５３１、５３３から構成されている。

スイッチ回路５３０を、直列に接続された２つの制御スイッチ５３１、５３３にすることで、１つの制御スイッチ５３１、５３３が、誤動作によりクローズしても、リレーコイル５２０に電流が流れない。そのため、意図せず、リレー５００が動作することを避けることができる（誤動作抑制機能）。しかし、１つのリレーコイル５２０に対して、２つの制御スイッチ５３１、５３３が必要になることから、制御スイッチ５３１、５３３の使用個数が多くなる。
本発明の一つの課題は、リレーの誤動作抑制機能を維持しつつ、リレー用制御スイッチの使用個数を削減し、駆動回路を簡素化することである。

セルの電流を遮断するリレーの制御回路は、前記リレーに並列に接続されたバイパス回路と、前記リレーを駆動する駆動回路と、を含む。

前記バイパス回路は、直列に接続された第１スイッチ及び第２スイッチと、アノードを前記第１スイッチに、カソードを前記第２スイッチに接続するように、前記第１スイッチと前記第２スイッチの間に配置され、前記セルの放電方向を順方向とするダイオードと、を含む。

前記駆動回路は、前記ダイオードのカソードに接続されたリレーコイルと、前記リレーコイルと直列に接続され、前記リレーコイルを基準電位に接続する制御スイッチと、を含む。

本技術は、蓄電装置に適用することができる。

本技術は、リレーの誤動作抑制機能を維持しつつ、スイッチの使用個数を削減し、駆動回路を簡素化することができる。

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 組電池と電圧検出部を示す図 リレーをオープンした状態の電流経路を示す図 励磁電流の電流経路を示す図 励磁電流の電流経路を示す図 励磁電流の電流経路を示す図 正常時と異常時において各スイッチの状態をまとめた図表 リレーオープン前の電流経路を示す図 リレーオープン後の電流経路を示す図 リレーの故障検出処理のフローチャート 他の故障検出方法を示す図（比較例） バッテリの電気的構成を示すブロック図 リレーの駆動回路（比較例）

リレー制御回路の概要を説明する。
リレー制御回路は、前記リレーに並列に接続されたバイパス回路と、前記リレーを駆動する駆動回路と、を含む。

前記バイパス回路は、直列に接続された第１スイッチ及び第２スイッチと、アノードを前記第１スイッチに、カソードを前記第２スイッチに接続するように、前記第１スイッチと前記第２スイッチの間に配置され、前記セルの放電方向を順方向とするダイオードと、を含む。

前記駆動回路は、前記ダイオードのカソードに接続されたリレーコイルと、前記リレーコイルと直列に接続され、前記リレーコイルを基準電位に接続する制御スイッチと、を含む。

この構成は、２つのスイッチ（第１スイッチ又は第２スイッチと、制御スイッチ）がクローズすることによりリレーコイルに励磁電流が流れ、２つのスイッチのうち１つのスイッチが誤動作によりクローズしてもリレーコイルに励磁電流は流れない。そのため、リレーの誤動作を抑制することができ、リレーの信頼性が高い。

この構成は、バイパス回路の第１スイッチと第２スイッチを、リレー制御用のスイッチとして用いるため、リレー制御用スイッチの使用個数を削減することができる。

前記駆動回路は、クローズ用の第１駆動回路と、オープン用の第２駆動回路と、を備えてもよい。前記第１スイッチと前記第１駆動回路の制御スイッチの２つのスイッチをクローズして前記第１駆動回路のリレーコイルに電流を流すことで、前記リレーをクローズに切り換えてもよい。前記第２スイッチと前記第２駆動回路の制御スイッチの２つのスイッチをクローズして前記第２駆動回路のリレーコイルに電流を流すことで、前記リレーをオープンに切り換えてもよい。

この構成は、クローズ・オープンのどちらにも、リレーを切り換えることができる。

前記駆動回路は、クローズ用の第１駆動回路と、オープン用の第２駆動回路と、を備えてもよい。前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、前記ダイオードを介して、バックツーバック接続されたＦＥＴでもよい。前記セルの過電圧を検出した場合、前記第１スイッチと前記第２駆動回路の制御スイッチの２つのスイッチをクローズして前記第２駆動回路のリレーコイルに電流を流すことで、前記リレーをオープンしてもよい。

この構成は、リレーオープン後でも、第１スイッチがオープンするまでは、第２スイッチの寄生ダイオードを経由して、セルから負荷に放電電流を流すことができる。

上記のリレー制御回路は、蓄電装置に適用できる。
蓄電装置は、正負の外部端子と、正負の前記外部端子に接続されたセルと、前記セルの電流を遮断するリレーと、前記セルの電流を計測する電流センサと、管理装置と、リレー制御回路と、を含む構成でもよい。

前記蓄電装置の正負の外部端子間に、蓄電部が接続されていてもよい。前記駆動回路は、クローズ用の第１駆動回路とオープン用の第２駆動回路と、を備えていてもよい。

前記管理装置は、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ及び前記第２駆動回路の制御スイッチをクローズし、前記第２駆動回路のリレーコイルに電流を流すことで前記リレーをオープンさせ、リレーオープン前後の前記電流センサの計測値の変化に基づいて、前記リレーのオープン故障を検出してもよい。

リレーが正常にオープンした場合、第２駆動回路に流れる電流経路が、組電池を電源とする経路（図１２に示す電流経路Ｌ１）から蓄電部を電源とする経路（図１３に示す電流経路Ｌ２）に切り換わり、電流センサの計測値に変化が生じる。具体的には、リレーがオープンする前は、電流センサは無電流であり、リレーのオープン後は、電流センサに電流が流れる。そのため、リレーオープン前後の電流センサの計測値の変化に基づいて、リレーのオープン故障を検出することができる。

前記管理装置は、前記リレーオープン後の前記電流センサの計測値及び前記蓄電部の電圧に基づいて、前記第２駆動回路の抵抗値を算出及び記録し、前記第２駆動回路の抵抗値の経時変化から、前記第２駆動回路の劣化状態を判定してもよい。この構成では、第２駆動回路の劣化状態から第２駆動回路の交換時期を判断することができる。

前記管理装置は、前記リレーの故障検出を、前記セルを充電していない時に、実行してもよい。充電中は、リレーがオープンしている場合に限らず、クローズしている場合も、電流センサに電流が流れる。そのため、リレーのオープン前後で、電流センサの計測値に変化が生じ難く、リレーがオープンかクローズか、精度よく判断できないからである。

リレーの故障検出は、蓄電部が充電された状態であり、かつ、蓄電装置が無電流か所定値以下の電流を放電している状態で行うことが好ましい。このような条件を満たす場合の例として、車両駐車中がある。

＜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、エンジン２０の始動等に用いられるバッテリ５０とが搭載されている。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、回路基板ユニット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と回路基板ユニット６５を収容する。回路基板ユニット６５は、回路基板１００上に各種部品（リレー５５、図５に示すリレー制御回路１１０及び管理装置１５０等）を搭載した基板ユニットであり、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、回路基板ユニット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。回路基板ユニット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と、電流センサ５３と、電圧検出部５４（図６参照）と、リレー５５と、温度センサ５８と、リレー制御回路１１０と、管理装置１５０と、を備える。

バッテリ５０には、車載された電気負荷１７０、コンデンサ１８０及びオルタネータ（図略）が電気的に接続されている。コンデンサ１８０は、バッテリ５０の正負の外部端子５１、５２に接続されており、電気負荷１７０の電源電圧を安定化させるために設けられている。コンデンサ１８０は、バッテリ５０の充放電に伴い、バッテリ５０の端子間電圧（Ｖ１－V２）とほぼ同じ電圧に充電される。コンデンサ１８０は、本発明の蓄電部の一例である。

エンジン２０の駆動中において、オルタネータ（図略）の発電量が電気負荷１７０の電力消費量より大きい場合、バッテリ５０はオルタネータにより充電される。オルタネータの発電量が電気負荷１７０の電力消費量より小さい場合、バッテリ５０は、その不足分を補うため、放電する。

エンジン２０の停止中、オルタネータは発電を停止する。発電停止中、バッテリ５０は、充電されない状態となり、電気負荷１７０に対して、放電のみ行う状態となる。

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、電流センサ５３及びリレー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１７０やコンデンサ１８０）との接続用端子である。バッテリ５０を、外部端子５１、５２を介して電気負荷１７０、コンデンサ１８０及びオルタネータに電気的に接続することができる。

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。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。電流センサ５３は、抵抗体の両端電圧Ｖｒに基づいて、組電池６０の電流Ｉを計測する。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。

電圧検出部５４は、各セル６２のセル電圧Ｖｓ及び組電池６０の総電圧Ｖｔを計測する（図６参照）。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。

リレー５５は、正極のパワーライン５７Ｐに設けられている。リレー５５は、ラッチリレーなどの自己保持型スイッチが好ましい。この実施形態はラッチリレーを用いる。

リレー５５は、後述するクローズ用のリレーコイル１３３Ａに電流を流して励磁することで、接点を閉じた状態（クローズ）に保持される。オープン用のリレーコイル１３３Ｂに電流を流して励磁することで、接点を開いた状態（オープン）に保持される。ラッチ式のリレー５５は、リレーコイル１３３Ａ、１３３Ｂへの電流を遮断しても、接点の状態を保持できる。なお、オープン用とクローズ用共有のコイルを１個持つ、１巻線のラッチ式のリレーを用いてもよい。

リレー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、リレー５５をクローズからオープンに切り換えることで、組電池６０の電流Ｉを遮断できる。

リレー制御回路１１０は、バイパス回路１２０と、駆動回路１３０とを含む。バイパス回路１２０は、第１スイッチ１２１、第２スイッチ１２３及びダイオード１２５を備える。この実施形態では、第１スイッチ１２１、第２スイッチ１２３に、ＰチャンネルのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いる。第１スイッチ１２１、第２スイッチ１２３は、ＮチャンネルのＦＥＴでもよい。

第１スイッチ１２１は、ソースＳをリレー５５の一方の端部（Ａ点）に接続している。ダイオード１２５は、アノードを第１スイッチ１２１のドレンＤに接続し、カソードを第２スイッチ１２３のドレンＤに接続している。第２スイッチ１２３は、ソースＳをリレー５５の他方の端部（Ｂ点）に接続する。

ダイオード１２５は、組電池６０の放電方向が、順方向である。２つのスイッチ１２１、１２３は、ドレン同士を接続（この例では、ダイオード１２５を介して接続）しており、バックツーバック接続である。バックツーバック接続は２つのＦＥＴのソース同士又はドレン同士を接続する結線である。

第１スイッチ１２１は寄生ダイオードＤ１を有し、第２スイッチ１２３は寄生ダイオードD２を有する。寄生ダイオードＤ１は充電方向を順方向、寄生ダイオードＤ２は放電方向を順方向としており、逆向きである。

バイパス回路１２０は、リレー５５と並列接続されている。第１スイッチ１２１と第２スイッチ１２３をクローズすることで、図７に示すように、リレーオープン中、組電池６０は電気負荷１７０に放電することができる。リレーオープン中の充電は、ダイオード１２５により遮断される。

駆動回路１３０は、第１駆動回路１３１Ａと第２駆動回路１３１Ｂを備える。第１駆動回路１３１Ａはクローズ用、第２駆動回路１３１Ｂはオープン用である。

第１駆動回路１３１Ａはリレーコイル１３３Ａ及び制御スイッチ１３５Ａを備える。リレーコイル１３３Ａ及び制御スイッチ１３５Ａは直列に接続されている。

リレーコイル１３３Ａの一端は、ダイオード１２５のカソードに接続されている。リレーコイル１３３Ａの他端は、制御スイッチ１３５Ａの一端に接続されている。制御スイッチ１３５Ａの他端は、組電池６０の負極（図５のＣ点）に接続されている。組電池６０の負極は、本発明の基準電位に相当する。

第２駆動回路１３１Ｂはリレーコイル１３３B及び制御スイッチ１３５Ｂを備える。第２駆動回路１３１Ｂは、第１駆動回路１３１Ａと同じ回路であり、第１駆動回路１３１Ａに並列に接続されている。

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、電流センサ５３、電圧検出部５４、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、総電圧Ｖｔを監視する。

管理装置１５０は、組電池６０の総電圧Ｖｔが上限電圧以上の場合、バッテリ５０を過電圧と判断する。組電池６０の総電圧Ｖｔが下限電圧未満の場合、バッテリ５０を低電圧と判断する。過電圧、低電圧は、セル電圧Ｖｓで判断してもよい。管理装置１５０は、電流Ｉが閾値以上の場合、バッテリ５０を過電流と判断する。管理装置１５０は、バッテリ５０の監視結果に基づいて、リレー５５を制御する。

メモリ１５３には、バッテリ５０の監視プログラムやリレー５５の制御プログラム、リレーの故障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．リレー制御回路の動作説明
＜スイッチの説明＞
（Ａ）バイパス回路１２０の第１スイッチ１２１
（Ｂ）バイパス回路１２０の第２スイッチ１２３
（Ｃ）第１駆動回路１３１Ａの制御スイッチ１３５Ａ
（Ｄ）第２駆動回路１３１Ｂの制御スイッチ１３５Ｂ

＜リレー操作＞
（Ａ）のスイッチと、（Ｃ）のスイッチをクローズすることで、図８に示すように、組電池６０、バイパス回路１２０、第１駆動回路１３１Ａの経路で、励磁電流Ｉｃが流れるため、リレー５５をクローズできる。

（Ｂ）のスイッチと、（Ｄ）のスイッチをクローズすることで、図９に示すように、組電池６０、バイパス回路１２０、第２駆動回路１３１Ｂの経路で励磁電流Ｉｃが流れるため、リレー５５をオープンできる。

図１０に示すように、（Ｂ）のスイッチに代えて（Ａ）のスイッチをクローズしても、組電池６０、バイパス回路１２０、第２駆動回路１３１Ｂの経路で励磁電流Ｉｃを流すことができるため、リレー５５をオープンできる。

リレー５５をオープンする場合、異常の種類に応じて、図９、図１０の２つの電流経路を、使い分けてもよい。

この実施形態では、低電圧又は過電流の場合、第２スイッチ１２３を経由する電流経路（図９の経路）で励磁電流Ｉｃを流してリレー５５をオープンし、過電圧の場合、第１スイッチ１２１を経由する電流経路（図１０の経路）で励磁電流Ｉｃを流してリレー５５をオープンする（図１１参照）。

過電圧の場合、第１スイッチ１２１を経由する電流経路（図１０の経路）を選択する。過電圧の検出により、リレー５５をオープンした後でも、第１スイッチ１２１がオープンするまでは、第２スイッチ１２３の寄生ダイオードＤ２を経由して、組電池６０から自動車１０の電気負荷１７０に放電電流を流すことができる。ただし、バイパス回路１２０の通電能力は、リレー５５と比べて低い。そのため、バイパス回路１２０が故障しないように、電流を制限することが好ましい。

この構成では、リレー５５をオープンする場合、クローズする場合のいずれの場合も、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の４つのスイッチのうち、２つのスイッチをクローズしないと、リレーコイル１３３Ａ、１３３Ｂに励磁電流が流れない。

そのため、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の４つのスイッチの内の１つが誤動作したとしても、意図せず、リレー５５が動作することはない。

＜リレー５５の故障検出＞
リレー５５がオープン故障すると、異常が発生しても、電流Ｉを遮断することができない。そのため、リレー５５のオープン故障を検出することが好ましい。オープン故障は、接点の固着等により、リレー５５がオープンしない故障である。

（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）の３つのスイッチをクローズし、電流センサ５３の計測値に変化が生じるか否かにより、オープン故障を検出することができる。

（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）の３つのスイッチをクローズ後、リレー５５がオープンする前は、図１２に示すように、組電池６０、リレー５５、第２スイッチ１２３、リレーコイル１３３Ｂ、制御スイッチ１３５Ｂ、組電池６０の経路Ｌ１で電流Iが流れる。この時、バッテリ５０が外部端子５１、５２を介して充電も放電もしていない場合、電流センサ５３に電流Ｉはほとんど流れず、電流センサ５３の計測値はゼロである。また、バッテリ５０が外部端子５１、５２を介して自動車１０に暗電流を放電している場合でも、電流センサ５３には数十ｍＡ程度の微小な電流が流れるのみであり、電流センサ５３の計測値は、所定値以下である。所定値は一例として、１００ｍＡである。

図１２の経路Ｌ１で、リレーコイル１３３Ｂに電流が流れることにより、リレーコイル１３３Bは、励磁される。リレーコイル１３３Ｂの励磁後、リレー５５が正常にオープンした場合、電流経路が、図１２の経路Ｌ１から図１３の経路Ｌ２に切り換わる。

電流経路が経路Ｌ２に切り換わると、図１３に示すように、自動車１０のコンデンサ１８０、正極の外部端子５１、第２スイッチ１２３、リレーコイル１３３Ｂ、制御スイッチ１３５Ｂ、電流センサ５３、負極の外部端子５２の経路で、電流Iが流れる。

リレーオープン前に比べてリレーオープン後、電流センサ５３に流れる電流Ｉは、図１３に示す経路Ｌ２で流れる電流分、増加する。そのため、リレーオープン前後の電流センサ５３の計測値の変化に基づいて、リレー５５のオープン故障を検出することができる。

リレーコイル１３３Ｂの励磁後、リレー５５がオープンせず、クローズを維持する場合（故障の場合）、電流経路は変化せず、図１２の経路Ｌ１で流れ続けるため、電流センサ５３の計測値に変化が生じない。

つまり、リレーコイル１３３Ｂの通電後、電流センサ５３の計測値がゼロ又は所定値以下の状態から、電流が増加する方向に変化すれば、オープン故障は発生していないと判断できる。計測値がゼロ又所定値以下の状態が継続し、電流の変化が無い場合、オープン故障が発生した可能性があると判断することができる。

尚、リレー５５の故障検出は、バッテリ５０の充電中を避けて、実施することが望ましい。

充電中の故障検出を避ける理由は、充電中は、リレー５５がオープンしている場合だけでなく、クローズしている場合でも、電流センサ５３に所定値を超える電流Ｉが流れる。そのため、リレーオープン前後で、電流センサ５３の計測値に変化が生じ難く、リレー５５がオープンかクローズか、精度よく判断できないからである。

故障検出中、第２スイッチ１２３だけでなく、第１スイッチ１２１をクローズする理由は、故障検出中でも、自動車１０への放電を可能にするためである。

図１４は、リレー５５の故障検出処理のフローチャートである。リレー５５の故障検出処理は、例えば、車両駐車中において、バッテリ５０が充電中でない場合、つまり、無電流か暗電流を放電している場合に、実行される。

管理装置１５０は、車両駐車を検出し、充電中でない事が確認できると、故障検出処理を実行する。車両駐車は、電流センサ５３の計測値から判断できる。電流センサ５３の計測値が所定値以下の状態が所定時間継続した場合、駐車中、と判断できる。充電は、電流センサ５３の計測値の極性から判断できる。

故障検出前の状態において、バイパス回路１２０の第１スイッチ１２１、第２スイッチ１２３、駆動回路１３０の制御スイッチ１３５Ａ、制御スイッチ１３５Ｂは全て、オープンである。リレー５５はクローズであり、自動車１０のコンデンサ１８０は、未放電で、バッテリ５０の端子間電圧（Ｖ１－V２）と同じ電圧に充電されている。

故障検出処理が、スタートすると、管理装置１５０は、バイパス回路１２０の第１スイッチ１２１と第２スイッチ１２３をクローズする（Ｓ１０）。

次に、第２駆動回路１３１Ｂの制御スイッチ１３５Ｂをクローズする（Ｓ２０）。第２駆動回路１３１Ｂは、オープン用の駆動回路である。

制御スイッチ１３５Ｂをクローズすると、図１２に示す電流経路で電流Ｉが流れ、リレーコイル１３３Ｂが励磁される。リレーコイル１３３Ｂの励磁により、リレー５５はオープンする（Ｓ３０）。

リレー５５がオープンすると、電流経路が、図１２に示す電流経路L１から図１３に示す電流経路L２に切り換わり、電流センサ５３に電流Ｉが流れる。

管理装置１５０は、電流センサ５３の計測値に基づいて、リレー５５の状態を検出する（Ｓ４０）。

管理装置１５０は、リレーコイル１３３Ｂの励磁前後で、電流センサ５３の計測値が所定値未満から閾値以上に変化した場合、リレー５５を正常（オープン）と判断する（Ｓ５０）。管理装置１５０は、リレーコイル１３３Ｂの励磁前後で、電流センサ５３の計測値に変化がなく所定値未満の状態が継続している場合、リレー５５を故障（クローズ）と判断する（Ｓ６０）。なお、閾値＞所定値である。

その後、管理装置１５０は、第２駆動回路１３１Ｂの制御スイッチ１３５Ｂをオープンし、更に、第１駆動回路１３１Ａの制御スイッチ１３５Ａをクローズする（Ｓ７０、Ｓ８０）。第１駆動回路１３１Ａは、クローズ用の駆動回路である。

制御スイッチ１３５Ａをクローズすると、図８に示すように、組電池６０、バイパス回路１２０の経路で、第１駆動回路１３１Ａに電流Ｉが流れ、リレーコイル１３３Ａが励磁される。リレーコイル１３３Ａの励磁により、リレー５５はクローズする（Ｓ９０）。

その後、管理装置１５０は、第１駆動回路１３１Ａの制御スイッチ１３５Ａをオープンし、更に、バイパス回路１２０の第１スイッチ１２１と第２スイッチ１２３をオープンする（Ｓ１００、Ｓ１１０）。

これにより、リレー５５はクローズ、バイパス回路１２０の第１スイッチ１２１、第２スイッチ１２３、駆動回路１３０の制御スイッチ１３５Ａ、制御スイッチ１３５Ｂは全てオープンし、故障検出前の状態に戻る。

以上により、リレー５５の故障検出処理は終了する。故障検出処理にて、リレー５５の故障を検出した場合、異常を報知（エラーメッセージの表示や異常表示灯の点灯）してもよい。

故障検出処理にて、リレーオープン後に計測した電流Ｉとコンデンサ電圧Vｃに基づいて、リレーコイル１３３Ｂの抵抗値Ｒｃを求めることができる。

Ｒｃ＝Ｖｃ／Ｉ
Vｃはコンデンサ１８０の電圧
Ｉは、図１３に示す電流経路Ｌ２を流れる電流

コンデンサ電圧Ｖｃは、バッテリ５０の端子間電圧（Ｖ１－Ｖ２）にほぼ等しい。そのため、正極と負極の外部端子５１、５２の電圧Ｖ１、Ｖ２を信号線等により管理装置１５０にて計測することで、コンデンサ電圧Ｖｃを算出することができる。

故障検出を行う都度、リレーコイル１３３Ｂの抵抗値Ｒｃを計測し、その履歴をメモリ１５３に記録することで、抵抗値Ｒｃの経時変化を求めることができる。抵抗値Ｒｃの経時変化から、リレーコイル１３３Ｂの劣化を判断することができる。

例えば、抵抗値Ｒｃが初期に比べて小さくなった場合、リレーコイル１３３Ｂは電流が流れやすくなり、性能が低下していると判断することができる。

３．効果説明
この構成は、リレー５５をオープンした状態でも、バイパス回路１２０により、自動車１０の電気負荷１７０に放電することができる（図７参照）。

この構成は、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の４つのスイッチのうち、２つのスイッチをクローズしないと、リレーコイル１３３Ａ、１３３Ｂに励磁電流Ｉｃは流れない。そのため、１つのスイッチの誤動作により、意図せず、リレー５５が動作することを避けることができる。

この構成は、バイパス回路１２０の第１スイッチ１２１と第２スイッチ１２３を、リレー制御用のスイッチとして用いるため、リレー制御用スイッチの使用個数を削減することができる。

リレー５５の故障検出は、ダイオードの電圧降下ＶＦを、検出する方法がある。例えば、図１５に示すように、リレー５５をオープンさせ、ダイオード４１０の電圧降下ＶＦを、検出する方法である。

しかし、この方法の場合、自動車１０のコンデンサ１８０が電荷を蓄えた状態では、リレー５５がオープンしても、バイパス回路４００に電流が流れないため、故障検出前に、コンデンサ１８０の電荷を、放電回路４５０により放電する必要があり、車両駐車後、すぐに、故障検出を行うことができない。

本構成では、自動車１０のコンデンサ１８０に蓄えられた電荷を放電しなくても、リレー５５の故障検出を行うことができ、車両駐車後、すぐに故障検出を行うことができる。

＜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、リレー５５がオープンした時に、自動車１０のコンデンサ１８０から駆動回路１３０に流れる電流に着目して、リレー５５の故障検出を行った。コンデンサ１８０は、図１６に示すように、正負の外部端子５１、５２間に接続されていれば、バッテリ２５０に設けられていてもよい。リレー５５がオープンした時に、バッテリ２５０のコンデンサ１８０から駆動回路１３０に流れる電流Ｉを電流センサ５３で検出して、リレー５５の故障検出を行ってもよい。また、コンデンサ１８０は、バッテリ５０よりも高電圧である場合を除き、バックアップ用の電池等により、代用することができる。

（４）上記実施形態では、バイパス回路１２０を経由するルートで、オープン用の第１駆動回路１３１Ａとクローズ用の第２駆動回路１３１Ｂのどちらの回路にも、励磁電流Ｉｃを流す構成にした。２つの駆動回路１３１Ａ、１３１Ｂのうち、どちらか一方の回路にだけ、バイパス回路１２０を経由するルートで、励磁電流Ｉｃを流してもよい。例えば、バイパス回路１２０を経由するルートで、オープン用の駆動回路１３１Ｂにだけ励磁電流を供給してもよい。クローズ用の駆動回路１３１Ａは、バイパス回路１２０を経由せずに、励磁電流Ｉｃを供給してもよい。クローズ用の駆動回路１３１Ａは、スイッチを１つのみの構成としてもよい。

（５）上記実施形態では、第１スイッチ１２１、第２スイッチ１２３をＦＥＴとした。第１スイッチ１２１、第２スイッチ１２３はＦＥＴ以外の半導体スイッチでもよい。例えば、バイポーラトランジスタでもよい。また、電気的に制御できるスイッチであれば、半導体以外のスイッチでもよい。

（６）上記実施形態では、リレーコイル１３３Ｂの励磁前後（Ｓ２０、Ｓ３０）における、電流センサ５３の計測値の変化に基づいて、リレー５５のオープン故障を検出した。リレーコイル１３３Ａの励磁前後（Ｓ８０、Ｓ９０）における、電流センサ５３の計測値の変化に基づいて、リレー５５のクローズ故障を検出してもよい。クローズ故障は、リレー５５がオープンに固着し、クローズしない故障である。クローズ故障の検出は、オープン故障の検出時に合わせて行ってもよいし、別のタイミングで行ってもよい。

５０ バッテリ（蓄電装置）
５３ 電流センサ
５５ リレー
６０ 組電池
６２ セル
１１０ リレー制御回路
１２０ バイパス回路
１２１ 第１スイッチ
１２３ 第２スイッチ
１２５ ダイオード
１３０ 駆動回路
１３１Ａ 第１駆動回路
１３３Ａ リレーコイル
１３５Ａ 制御スイッチ
１３１Ｂ 第２駆動回路
１３３Ｂ リレーコイル
１３５Ｂ 制御スイッチ
１５０ 管理装置

Claims (7)

1. セルの電流を遮断するリレーの制御回路であって、
   前記リレーに並列に接続されたバイパス回路と、
   前記リレーを駆動する駆動回路と、を含み、
   前記バイパス回路は、
   直列に接続された第１スイッチ及び第２スイッチと、
   アノードを前記第１スイッチに、カソードを前記第２スイッチに接続するように、前記第１スイッチと前記第２スイッチの間に配置され、前記セルの放電方向を順方向とするダイオードと、を含み、
   前記駆動回路は、
   前記ダイオードのカソードに接続されたリレーコイルと、
   前記リレーコイルと直列に接続され、前記リレーコイルを基準電位に接続する制御スイッチと、を含む、リレー制御回路。
2. 請求項１に記載のリレー制御回路であって、
   前記駆動回路は、
   クローズ用の第１駆動回路と、
   オープン用の第２駆動回路と、を備え、
   前記第１スイッチと前記第１駆動回路の制御スイッチの２つのスイッチをクローズして前記第１駆動回路のリレーコイルに電流を流すことで、前記リレーをクローズに切り換え、
   前記第２スイッチと前記第２駆動回路の制御スイッチの２つのスイッチをクローズして前記第２駆動回路のリレーコイルに電流を流すことで、前記リレーをオープンに切り換える、リレー制御回路。
3. 請求項１に記載のリレー制御回路であって、
   前記駆動回路は、
   クローズ用の第１駆動回路と、
   オープン用の第２駆動回路と、を備え、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、前記ダイオードを介して、バックツーバック接続されたＦＥＴであり、
   前記セルの過電圧を検出した場合、前記第１スイッチと前記第２駆動回路の制御スイッチの２つのスイッチをクローズして前記第２駆動回路のリレーコイルに電流を流すことで、前記リレーをオープンする、リレー制御回路。
4. 蓄電装置であって、
   正負の外部端子と、
   正負の前記外部端子に接続されたセルと、
   前記セルの電流を遮断するリレーと、
   前記セルの電流を計測する電流センサと、
   管理装置と、
   請求項１～請求項３のいずれか一項に記載のリレー制御回路と、を含む、蓄電装置。
5. 請求項４に記載の蓄電装置であって、
   前記蓄電装置の正負の外部端子間に、蓄電部が接続されており、
   前記駆動回路は、
   クローズ用の第１駆動回路と、オープン用の第２駆動回路と、を備え、
   前記管理装置は、
   前記第１スイッチ、前記第２スイッチ及び前記第２駆動回路の制御スイッチをクローズし、前記第２駆動回路のリレーコイルに電流を流すことで前記リレーをオープンさせ、
   リレーオープン前後の前記電流センサの計測値の変化に基づいて、前記リレーのオープン故障を検出する、蓄電装置
6. 請求項５に記載の蓄電装置であって、
   前記管理装置は、
   前記リレーオープン後の前記電流センサの計測値及び前記蓄電部の電圧に基づいて、前記第２駆動回路の抵抗値を算出及び記録し、
   前記第２駆動回路の抵抗値の経時変化から、前記第２駆動回路の劣化状態を判定する、蓄電装置。
7. 請求項５及び請求項６に記載の蓄電装置であって、
   前記管理装置は、
   前記リレーの故障検出を、前記セルが充電されていない時に実行する、蓄電装置。

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