JP6933266B2 - 制御装置、制御方法、電池パック、電源システム、電子機器、電動工具及び電動車両 - Google Patents

制御装置、制御方法、電池パック、電源システム、電子機器、電動工具及び電動車両 Download PDF

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Description

本発明は、制御装置、制御方法、電池パック、電源システム、電子機器、電動工具及び電動車両に関する。
リチウムイオン二次電池を始めとする二次電池の分野では、二次電池の劣化が進行した場合に当該劣化の進行を抑制する制御が行われている。例えば、下記特許文献１には、二次電池が劣化した場合に、当該二次電池の放電終止電圧を高くする制御を行う電池パックが記載されている。
特開２００８−２７７１３６号公報
しかしながら、特許文献１に記載の制御では、電池部が低温の際に、閉路電圧の低下（以下、電圧ドロップと適宜称する。）により放電終止電圧を早く検出してしまい、その結果、放電容量を確保できなくなるという問題があった。
従って、本発明は、電池部が低温である場合に放電終止電圧を早く検出してしまうことを防止する制御装置、制御方法、電池パック、電源システム、電子機器、電動工具及び電動車両を提供することを目的の一つとする。
本発明は、例えば、
電池部の劣化度合いが所定より大きいと判断される場合に、
電池部の温度が閾値より大きい場合には、基準電圧より大きい第１の電圧を放電終止電圧に設定し、
電池部の温度が閾値以下の場合には、基準電圧又は基準電圧より小さい第２の電圧を放電終止電圧に設定し、
電池部の温度が閾値以下の場合であり、且つ、電池部の残容量が閾値以下の場合には、放電終止信号を出力する
制御部を有する
制御装置である。
かかる構成によれば、電池部の温度が閾値より大きい場合には、基準電圧より大きい第１の電圧を放電終止電圧に設定するので、電池部の劣化の進行を抑制することができる。また、電池部の温度が閾値以下の場合には、基準電圧又は基準電圧より小さい第２の電圧を放電終止電圧に設定するので、電池部が低温である場合に放電終止電圧を早く検出してしまうことを防止することができる。また、かかる構成によれば、放電末期において、電圧ドロップが生じた場合に電池部が放電禁止電圧を下回る電圧で放電状態となってしまうことを防止することができる。
第２の電圧が予め設定された電圧でもよい。
また、第２の電圧は、定格最大負荷が接続された場合に生じる電圧ドロップ後の電圧のうち、最小の電圧よりも小さい電圧でも良い。
かかる構成によれば、第２の電圧が予め設定されているので、制御部における処理負荷を低減することができる。また、定格最大負荷が接続された場合に生じる電圧ドロップ後の電圧のうち、最小の電圧よりも小さい電圧を第２の電圧として設定することにより、電圧ドロップにより低下した電圧を放電終止電圧として検出してしまうことを確実に防止することができる。
制御部は、電池部の温度に応じて第２の電圧を設定しても良い。
かかる構成によれば、電池部の温度に応じて第２の電圧を適切に設定することができる。
制御部は、電池部の温度毎に規定された、最大負荷が接続された場合の電圧ドロップを参照して、第２の電圧を設定しても良い。
かかる構成によれば、電池部の温度に応じて第２の電圧を適切に設定することができると共に、当該温度において電圧ドロップにより電池部の電圧が瞬間的に低下した場合でも、低下後の電圧を放電終止電圧として検出してしまうことを防止することができる。
制御部は、電池部の電圧が放電終止電圧に達した場合に、放電終止信号を出力しても良い。
かかる構成によれば、放電を確実に停止させる制御が行われるので、電池部が適用される機器を確実に停止させることができる。
制御部は、電池部の劣化度合いが所定より小さいと判断される場合に、基準電圧を放電終止電圧に設定しても良い。
かかる構成によれば、電池部の劣化が進行していない場合に基準電圧が放電終止電圧として設定されるので、放電容量を確保することができる。
制御部は、記憶部に記憶された電池部の使用履歴情報を参照して電池部の劣化度合いを判断しても良い。
また、制御部は、電池部の劣化度合いを、サイクル数、使用時間及び放置時間の少なくとも一つに基づいて判断しても良い。
かかる構成によれば、電池部の劣化度合いを正確に判断することが可能となる。
閾値は０℃であっても良い。
これにより、特に低温時に顕著となる電圧ドロップに対して適切な制御を行うことが可能となる。
本発明は、
制御部が、
電池部の劣化度合いが所定より大きいと判断される場合に、
電池部の温度が閾値より大きい場合には、基準電圧より大きい第１の電圧を放電終止電圧に設定し、
電池部の温度が閾値より小さい場合には、基準電圧又は基準電圧より小さい第２の電圧を放電終止電圧に設定し、
電池部の温度が閾値以下の場合であり、且つ、電池部の残容量が閾値以下の場合には、放電終止信号を出力する
制御方法でも良い。
また、本発明は、
電池部と制御部とを有し、
制御部は、
電池部の劣化度合いが所定より大きいと判断される場合に、
電池部の温度が閾値より大きい場合には、基準電圧より大きい第１の電圧を放電終止電圧に設定し、
電池部の温度が閾値以下の場合には、基準電圧又は基準電圧より小さい第２の電圧を放電終止電圧に設定し、
電池部の温度が閾値以下の場合であり、且つ、電池部の残容量が閾値以下の場合には、放電終止信号を出力する
電池パックでも良い。
また、本発明は、
電池部と、第１の制御部を有する第１の装置と、第２の制御部とを有する第２の装置とを含み、
第１の制御部及び第２の制御部の少なくとも一方の制御部は、
電池部の劣化度合いが所定より大きいと判断される場合に、
電池部の温度が閾値より大きい場合には、基準電圧より大きい第１の電圧を放電終止電圧に設定し、
電池部の温度が閾値以下の場合には、基準電圧又は基準電圧より小さい第２の電圧を放電終止電圧に設定し、
電池部の温度が閾値以下の場合であり、且つ、電池部の残容量が閾値以下の場合には、放電終止信号を出力する
電源システムでも良い。
また、本発明は、
上述した制御装置を有する電子機器でも良い。
また、本発明は、
上述した制御装置を有する電動工具でも良い。
また、本発明は、
上述した記載の制御装置を有する電動車両でも良い。
これらの発明においても、上述した制御装置における作用効果と同様の作用効果が得られる。
本発明の少なくとも一つの実施の形態によれば、電池部が低温である場合に放電終止電圧を早く検出してしまうことを防止することができる。なお、本明細書で例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。
図１は、電池部の劣化の進行を抑制するための一手法を説明するための図である。 図２は、放電時に生じる電圧ドロップを説明するための図である。 図３は、第１の実施の形態にかかる電池パックの回路構成例を示す図である。 図４は、実施の形態にかかる電池セルの構成例を示す図である。 図５は、実施の形態にかかる電池セルが有する巻回電極体の一部を拡大した図である。 図６は、実施の形態にかかる電池部の接続構成例を説明するための図である。 図７は、第１の実施の形態において、制御部により行われる処理の流れを示すフローチャートである。 図８は、第２の実施の形態において、制御部により行われる処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、第３の実施の形態にかかる電子機器の構成例を示す図である。 図１０は、第４の実施の形態にかかる電動工具の構成例を示す図である。 図１１は、第５の実施の形態にかかる電動自転車の構成例を示す図である。 図１２は、第５の実施の形態において行われる処理の流れを示すフローチャートである。 図１３は、第６の実施の形態にかかる電源システムの構成例を示す図である。 図１４は、第７の実施の形態にかかる電動車両の構成例を示す図である。 図１５は、第８の実施の形態にかかる蓄電システムの構成例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜一般的な技術に関する説明＞
＜１．第１の実施の形態＞
＜２．第２の実施の形態＞
＜３．第３の実施の形態＞
＜４．第４の実施の形態＞
＜５．第５の実施の形態＞
＜６．第６の実施の形態＞
＜７．第７の実施の形態＞
＜８．第８の実施の形態＞
＜９．変形例＞
以下に説明する実施の形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。
＜一般的な技術に関する説明＞
始めに、本発明の理解を容易とするために、一般的な技術について説明する。二次電池、例えば、リチウムイオン二次電池の放電終止電圧と劣化の進行との間には相関関係があることが知られている。図１は、その相関関係を説明するための図である。図１における横軸はサイクル数を示し、縦軸はリチウムイオン二次電池の内部インピーダンスを示している。なお、充電及び放電を１回ずつ行うことを１サイクルとした。また、図１に示す例では、正極にニッケル系正極材（ＮＣＡ正極剤）を、負極にシリコンを使用したリチウムイオン二次電池を１０セル直列に接続したものにより電池部を構成した。
図１に示すように、放電終止電圧を２８Ｖ（単セル当たり２．８Ｖ）より高い値、例えば３０Ｖ（単セル当たり３．０Ｖ）に設定した場合には、サイクル数の増加に対する内部インピーダンスの増加が抑制されている。即ち、放電終止電圧を高くすることにより、電池部の劣化を抑制できることがわかる。
一方で、上述したように、電池部が低温の際に、電圧ドロップにより放電終止電圧を早く検出してしまい、その結果、放電容量を確保できなくなるという問題があった。かかる問題について、図２を参照して説明する。
図２に示すグラフの横軸は放電容量を示し、縦軸は電圧を示す。グラフにおけるラインＬ１〜Ｌ７は、温度毎のリチウムイオン二次電池の放電温度特性を示している。ラインＬ１は、温度が６０℃の場合のリチウムイオン二次電池の放電温度特性を示している。ラインＬ２は、温度が４５℃の場合のリチウムイオン二次電池の放電温度特性を示している。ラインＬ３は、温度が２３℃の場合のリチウムイオン二次電池の放電温度特性を示している。ラインＬ４は、温度が０℃の場合のリチウムイオン二次電池の放電温度特性を示している。ラインＬ５は、温度が−１０℃の場合のリチウムイオン二次電池の放電温度特性を示している。ラインＬ６は、温度が−１５℃の場合のリチウムイオン二次電池の放電温度特性を示している。ラインＬ７は、温度が−２０℃の場合のリチウムイオン二次電池の放電温度特性を示している。
図２に示すグラフからもわかるように、リチウムイオン二次電池は、低温でハイレート（大電流）放電、例えば定格最大負荷が接続された場合に初期の電圧（例えば、満充電電圧４．２Ｖ）から電圧ドロップが大きくなる特性がある。その後、リチウムイオン二次電池の発熱に伴って電池セルの温度が上昇し、電圧が回復する。
かかるリチウムイオン二次電池の特性を考慮した場合に、例えば電池部の温度が−２０℃のときに電池部の劣化を抑制するために放電終止電圧を３．０Ｖに設定してしまうと、電圧ドロップによって電池セルの電圧が放電終止電圧３．０Ｖを下回ってしまう。このため、電池部の容量に余裕がある場合でも放電が行われないという問題が生じる。以上を踏まえ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜１．第１の実施の形態＞
［電池パックの回路構成例］
第１の実施の形態は、本発明を電池パックに適用した例である。図３は、第１の実施の形態にかかる電池パック（電池パック１）の回路構成例を示す。電池パック１は、例えば、電池部１０１と、ＭＰＵ(Micro Processing Unit)１０２と、充電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor）１０３ａと、放電制御ＦＥＴ１０３ｂと、保護回路１０４と、サーミスタ等の温度素子１０５と、不揮発性メモリ１０６とを有している。電池部１０１の正極側からは、電力ラインＰＬ１を介して端子ｔ１が導出されている。また、電池部１０１の負極側からは、電力ラインＰＬ２を介して端子ｔ２が導出されている。
電池部１０１は、例えば単セル当たりの満充電電圧が４．２Ｖのリチウムイオン二次電池により構成されている。本実施の形態では、電池部１０１は、１０個の電池セル（電池セル１０１ａ）が直列に接続された構成を有しており、満充電電圧は４２Ｖ程度となる。なお、図２では電池セル１０１ａの図示を簡略化して２個の電池セル１０１ａのみを示している。なお、電池部１０１の構成は一例に過ぎず、複数の電池セルを並列に接続した構成でも良いし、電池セルが並列に接続されたユニットをさらに直列に接続した直並列接続の構成であっても良い。
ＭＰＵ１０２は、例えば、マルチプレクサ１０２ａと、ＦＥＴ制御部１０２ｂと、電流測定部１０２ｃと、電圧測定部１０２ｄと、温度測定部１０２ｅと、制御部１０２ｆと、タイマ１０２ｇとを有している。
マルチプレクサ１０２ａは、電圧を測定する対象の電池セル１０１ａを選択する。電池部１０１全体の電圧が測定対象として選択されても良い。選択した電池セル１０１ａの電圧が電圧測定部１０２ｄに供給され、電圧測定部１０２ｄによって電圧が検出される。
ＦＥＴ制御部１０２ｂは、充電制御ＦＥＴ１０３ａ及び放電制御ＦＥＴ１０３ｂのオン／オフを制御する。
電流測定部１０２ｃは、例えば電力ラインＰＬ２に設けられた電流検出抵抗１０７を用いて電池部１０１に流れる電流を測定する。
温度測定部１０２ｅは、電池部１０１の近傍に配置された温度素子１０５により検出される結果に基づいて、電池部１０１全体若しくは電池セル毎の温度を検出する。本実施の形態では、温度測定部１０２ｅは、電池セル毎の温度を検出可能に構成されている。
制御部１０２ｆは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）から構成されており、電池パック１の動作を制御する。制御部１０２ｆの具体的な動作については後述する。なお、ＭＰＵ１０２は、制御部１０２ｆが実行するプログラムが格納されるＲＯＭ(Read Only Memory)や、制御部１０２ｆがプログラムを実行する際のワークメモリとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）を有している。図１では、これらのメモリの図示を省略している。
タイマ１０２ｇは、クロック回路等から構成されており、制御部１０２ｆが動作するためのクロックを提供する。また、タイマ１０２ｇは、計時機能やカウント機能を有する。タイマ１０２ｇが有する計時機能等により、電池パック１のサイクル数、使用時間（例えば製造された日からの経過期間）、放置時間（未使用状態が継続した時間）等が計測され、その結果が不揮発性メモリ１０６に記憶される。
ＭＰＵ１０２には、クロック端子ｔ３及びデータ端子ｔ４が接続され、これらの端子を介して、ＭＰＵ１０２と電池パック１に接続される外部機器との間で通信が行われる。
充電制御ＦＥＴ１０３ａ及び放電制御ＦＥＴ１０３ｂのドレイン及びソース間には、それぞれ寄生ダイオード１０３ｃ及び寄生ダイオード１０３ｄが接続されている。寄生ダイオード１０３ｃは、充電電流に対して逆方向で、放電電流に対して順方向極性を有する。寄生ダイオード１０３ｄは、充電電流に対して順方向で、放電電流に対して逆方向の極性を有する。
充電制御ＦＥＴ１０３ａ及び放電制御ＦＥＴ１０３ｂのゲートには、ＦＥＴ制御部１０２ｂからの制御信号がそれぞれ供給される。充電制御ＦＥＴ１０３ａ及び放電制御ＦＥＴ１０３ｂは、例えばＰチャンネル型であるので、ソース電位よりも所定値以上低いゲート電位によってオン状態となる。
充放電時には、充電制御ＦＥＴ１０３ａ及び放電制御ＦＥＴ１０３ｂがオン状態とされる。
なお、充電制御ＦＥＴ１０３ａ及び放電制御ＦＥＴ１０３ｂとしてＮチャンネル型のＦＥＴが用いられてもよい。Ｎチャンネル型のＦＥＴを用いる場合には、充電制御ＦＥＴ１０３ａ及び放電制御ＦＥＴ１０３ｂがソース電位よりも所定値以上高いゲート電位によってオン状態となる。
保護回路１０４は、電池部１０１若しくは個々の電池セルの電圧を測定し、その測定電圧が所定電圧を越える場合には、ヒューズ１０４ａを溶断する。図１に示す構成では、保護回路１０４は過電圧時にヒータ抵抗１０４ｂに電圧をかけて温度を上昇させることにより、ヒューズ１０４ａを溶断させるものである。保護回路１０４は、ＭＰＵ１０２の制御を受けずにヒューズ１０４ａの溶断を行う。このため、ＭＰＵ１０２で何らかの問題が生じ、所定電圧以上となっても充電制御ＦＥＴ１０３ａの制御が行われない場合であっても、電流を遮断することができる。
なお、保護回路１０４による保護動作とは別に、電池パック１ではＭＰＵ１０２による保護動作が行われる。ＭＰＵ１０２は、充電制御ＦＥＴ１０３ａ及び放電制御ＦＥＴ１０３ｂのそれぞれのゲートに対して制御信号を供給して、充電制御ＦＥＴ１０３ａ及び放電制御ＦＥＴ１０３ｂのオン／オフを制御することにより、保護動作を行う。これらの保護動作は公知であるので概略的な説明に留める。ＭＰＵ１０２は、電圧測定部１０２ｄによる測定結果に基づいて、電池部１０１に過充電や過放電が生じた場合には、充電制御ＦＥＴ１０３ａ及び放電制御ＦＥＴ１０３ｂを適宜、オン／オフすることにより回路を遮断する。これらの保護動作は、電流測定部１０２ｃにより過電流が測定された場合や、温度測定部１０２ｅによる測定された温度が閾値より大きい場合等にも行われる。
記憶部の一例である不揮発性メモリ１０６としては、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）が用いられる。不揮発性メモリ１０６には、電池部１０１の使用履歴に関する使用履歴情報や、図２に示したような電池部１０１の温度毎の放電温度特性、電池パック１の各種設定値等が記憶されている。
［電池セルについて］
次に、電池部１０１を構成する電池セルについて説明する。図４は、電池セル１０１ａの断面構造の一例を示す断面図である。図４に示すように、電池セル１０１ａは、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶１３１の内部に、帯状の正極１４１と帯状の負極１４２とがセパレータ１４３を介して巻回された巻回電極体１４０を有している。電池缶１３１は、例えばニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶１３１の内部には、巻回電極体１４０を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板１３２、１３３がそれぞれ配置されている。
電池缶１３１の開放端部には、電池蓋１３４と、この電池蓋１３４の内側に設けられた安全弁機構１３５及び熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient：ＰＴＣ素子）１３６とが、ガスケット１３７を介してかしめられることにより取り付けられている。かかる構造により電池缶１３１の内部が密閉されている。電池蓋１３４は、例えば、電池缶１３１と同様の材料により構成されている。
安全弁機構１３５は、熱感抵抗素子１３６を介して電池蓋１３４と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板１３５Ａが反転して電池蓋１３４と巻回電極体１４０との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子１３６は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット１３７は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
巻回電極体１４０は、例えば、センターピン１４４を中心に巻回されている。巻回電極体１４０の正極１４１にはアルミニウム（Ａｌ）などよりなる正極リード１４５が接続されており、負極１４２にはニッケル（Ｎｉ）などよりなる負極リード１４６が接続されている。正極リード１４５は、安全弁機構１３５に溶接されることにより電池蓋１３４と電気的に接続されている。負極リード１４６は、電池缶１３１に溶接され電気的に接続されている。
図５は、図４に示した巻回電極体１４０の一部を拡大して表すものである。
（正極）
正極１４１は、例えば、正極集電体１４１ａと、正極集電体１４１ａの両面に設けられた正極活物質層１４１ｂとを有している。なお、正極集電体１４１ａの片面のみに正極活物質層１４１ｂが存在する領域を有するようにしてもよい。正極集電体１４１ａは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）箔などの金属箔により構成されている。
正極活物質層１４１ｂは、例えば、正極活物質と、繊維状炭素やカーボンブラック等の導電剤と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の結着剤とを含む。正極活物質としては、正極活物質は、電極反応物質であるリチウムを吸蔵及び放出することが可能であり、その反応電位が対リチウムで例えば３〜４．５Ｖにある正極材料の何れか１種又は２種以上を含んでいる。このような正極材料としては、例えば、リチウムを含む複合酸化物が挙げられる。具体的には、リチウムと遷移金属との複合酸化物として、層状構造を有するコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）あるいはこれらを含む固溶体（ＬｉＮｉxＣｏyＭｎzＯ2；式中、ｘ、ｙ及びｚの値はそれぞれ０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）を用いることができる。
そして、正極材料として、スピネル構造を有するマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）あるいはその固溶体（Ｌｉ（Ｍｎ2-vＮｉv）Ｏ4；式中、ｖの値はｖ＜２である。）などを用いることもできる。さらに、正極材料として、例えば、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）などのリン酸化合物を用いることもできる。なお、正極材料は、上述の材料の他、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムあるいは二酸化マンガンなどの酸化物や、二硫化鉄、二硫化チタンあるいは硫化モリブデンなどの二硫化物や、硫黄や、ポリアニリンあるいはポリチオフェンなどの導電性高分子であってもよい。
導電剤としては、正極活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限はないが、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。結着剤としては、通常この種の電池の正極合剤に用いられている公知の結着剤を用いることができるが、好ましくはポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂が用いられる。
（負極）
負極１４２は、例えば、負極集電体１４２ａと、負極集電体１４２ａの両面に設けられた負極活物質層１４２ｂとを有している。なお、負極集電体１４２ａの片面のみに負極活物質層１４２ｂが存在する領域を有するようにしてもよい。負極集電体１４２ａは、例えば銅（Ｃｕ）箔などの金属箔により構成されている。
負極活物質層１４２ｂは、例えば、負極活物質を含んでおり、必要に応じて導電剤、結着剤あるいは粘度調整剤などの充電に寄与しない他の材料を含んでいてもよい。導電剤としては、黒鉛繊維、金属繊維あるいは金属粉末などが挙げられる。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）などのフッ素系高分子化合物、又はスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）あるいはエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＲ）などの合成ゴムなどが挙げられる。
負極活物質としては、対リチウム金属２．０Ｖ以下の電位で電気化学的にリチウム（Ｌｉ）を吸蔵及び放出することが可能な負極材料の何れか１種又は２種以上を含んで構成されている。
リチウム（Ｌｉ）を吸蔵及び放出することが可能な負極材料としては、例えば、炭素材料、金属化合物、酸化物、硫化物、ＬｉＮ3などのリチウム窒化物、リチウム金属、リチウムと合金を形成する金属、あるいは高分子材料などが挙げられる。
炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素又は易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
このようなリチウム（Ｌｉ）を吸蔵及び離脱可能な負極材料のなかでも、充放電電位が比較的リチウム金属に近いものが好ましい。負極１４２の充放電電位が低いほど電池の高エネルギー密度化が容易となるからである。なかでも炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるので好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性を得ることができるので好ましい。
リチウム（Ｌｉ）を吸蔵及び離脱可能な負極材料としては、また、リチウム金属単体、リチウム（Ｌｉ）と合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体、合金又は化合物が挙げられる。これらは高いエネルギー密度を得ることができるので好ましく、特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。なお、本明細書において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とからなるものも含める。その組織には固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物あるいはそれらのうち２種以上が共存するものがある。
このような金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、銀（Ａｇ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）又はハフニウム（Ｈｆ）が挙げられる。これらの合金あるいは化合物としては、例えば、化学式ＭａfＭｂgＬｉh、あるいは化学式ＭａsＭｃtＭｄuで表されるものが挙げられる。これら化学式において、Ｍａはリチウムと合金を形成可能な金属元素及び半金属元素のうちの少なくとも１種を表し、Ｍｂはリチウム及びＭａ以外の金属元素及び半金属元素のうちの少なくとも１種を表し、Ｍｃは非金属元素の少なくとも１種を表し、ＭｄはＭａ以外の金属元素及び半金属元素のうちの少なくとも１種を表す。また、ｆ、ｇ、ｈ、ｓ、ｔ及びｕの値はそれぞれｆ＞０、ｇ≧０、ｈ≧０、ｓ＞０、ｔ＞０、ｕ≧０である。
なかでも、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素の単体、合金又は化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素（Ｓｉ）あるいはスズ（Ｓｎ）、又はこれらの合金あるいは化合物である。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
リチウムを吸蔵・放出可能な負極材料としては、さらに、酸化物、硫化物、あるいはＬｉＮ3などのリチウム窒化物などの他の金属化合物が挙げられる。酸化物としては、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5及びＶ6Ｏ13などが挙げられる。その他、比較的電位が卑でリチウムを吸蔵及び放出することが可能な酸化物として、例えば酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化チタン、酸化スズなどが挙げられる。硫化物としてはＮｉＳ、ＭｏＳなどが挙げられる。
（セパレータ）
セパレータ１４３としては、例えば、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン多孔質フィルム、合成樹脂製不織布などを用いることができる。セパレータ１４３には、液状の電解質である非水電解液が含浸されている。
（非水電解液）
非水電解液は、液状の溶媒、例えば有機溶媒などの非水溶媒と、この非水溶媒に溶解された電解質塩とを含むものである。
非水溶媒は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）及びプロピレンカーボネート（ＰＣ）などの環状炭酸エステルのうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。特に、エチレンカーボネート（ＥＣ）と、プロピレンカーボネート（ＰＣ）とを混合して含むようにすれば、よりサイクル特性を向上させることができるので好ましい。
非水溶媒は、また、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）あるいはメチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）などの鎖状炭酸エステルのうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。サイクル特性をより向上させることができるからである。
非水溶媒は、さらに、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、これら化合物の水素基の一部又は全部をフッ素基で置換したもの、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピオニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチルなどの何れか１種又は２種以上を含んでいてもよい。
組み合わせる電極によっては、上記非水溶媒群に含まれる物質の水素原子の一部又は全部をフッ素原子で置換したものを用いることにより、電極反応の可逆性が向上する場合がある。従って、これらの物質を適宜用いることも可能である。
電解質塩としては、リチウム塩を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、リチウム塩としては、例えば六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、六フッ化アンチモン酸リチウム（ＬｉＳｂＦ6）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、四塩化アルミニウム酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ4）などの無機リチウム塩や、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2）、リチウムビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2）、及びリチウムトリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチド（ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3）などのパーフルオロアルカンスルホン酸誘導体などが挙げられ、これらを１種単独で又は２種以上を組み合わせて使用することも可能である。中でも、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）は、高いイオン伝導性を得ることができると共に、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。
一方、非水電解液の変わりに固体電解質を用いるようにしてもよい。固体電解質としては、リチウムイオン導電性を有する材料であれば無機固体電解質及び高分子固体電解質のいずれも用いることができる。無機固体電解質としては、窒化リチウム（Ｌｉ3Ｎ）、よう化リチウム（ＬｉＩ）等が挙げられる。高分子固体電解質は電解質塩と、電解質塩を溶解する高分子化合物とからなり、その高分子化合物はポリ（エチレンオキサイド）や同架橋体などのエーテル系高分子、ポリ（メタクリレート）エステル系、アクリレート系などを単独あるいは分子中に共重合、又は混合して用いることができる。
さらに、ゲル状電解質を用いてもよい。ゲル状電解質のマトリクスポリマとしては、上述の非水電解液を吸収してゲル化するものであれば種々の高分子が利用できる。例えば、ポリビニリデンフルオロライドや、ビニリデンフルオロライドとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ素系高分子、ポリエチレンオキサイドや同架橋体などのエーテル系高分子、またポリアクリロニトリルなどを使用できる。特に酸化還元安定性から、フッ素系高分子を用いることが望ましい。電解質塩を含有させることによりイオン導電性を付与する。
（電池セルの作製方法）
この電池セルは、例えば以下に説明するようにして製造することができる。
（正極の製造方法）
例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ−メチルピロリドンなどの溶剤に分散させて正極合剤スラリーとする。続いて、この正極合剤スラリーを正極集電体１４１ａに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層１４１ｂを形成し、正極１４１を作製する。
（負極の製造方法）
また、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチルピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。続いて、この負極合剤スラリーを負極集電体１４２ａに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層１４２ｂを形成し、負極１４２を作製する。
（電池セルの組み立て）
次いで、正極集電体１４１ａに正極リード１４５を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体１４２ａに負極リード１４６を溶接などにより取り付ける。その後、正極１４１と負極１４２とをセパレータ１４３を介して巻回し、正極リード１４５の先端部を安全弁機構４５に溶接する。そして、負極リード１４６の先端部を電池缶１３１に溶接して、巻回した正極１４１及び負極１４２を一対の絶縁板１３２、１３３で挟んだ後に電池缶１３１の内部に収納する。
正極１４１及び負極１４２を電池缶１３１の内部に収納したのち、上述した電解液を電池缶１３１の内部に注入し、セパレータ１４３に含浸させる。そののち、電池缶１３１の開口端部に電池蓋１３４、安全弁機構１３５及び熱感抵抗素子１３６を、ガスケット１３７を介してかしめることにより固定する。以上により、電池セル１０１ａを製造できる。
［電池パックの全体構成例］
図６は、電池部１０１の全体的構成を説明するための分解斜視図である。上述したように、電池セルとして、円筒形状のリチウムイオン二次電池が使用される。複数の電池セル１０１ａがセルホルダ１５１Ｌ及び１５１Ｒによって保持される。
セルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒは、それぞれ収納する電池セルの個数以上の円筒状のセル収納部１５２Ｌ、１５２Ｒがベース部としてのベース部１５３Ｌ、１５３Ｒから突出するように形成されている。セルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒは、樹脂成型品であり、セル収納部１５２Ｌ、１５２Ｒ及びベース部１５３Ｌ、１５３Ｒが一体に構成されている。
セルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒの材料としては、例えば、プラスチックなどの絶縁材料が挙げられる。セルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒの材料は、金属粉又は炭素を含有し、熱伝導性が高い熱伝導性材料でもよい。このような材料を使用することにより、電池セル１０１ａからの発熱を効率よく外部に放熱できる。セルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒの材料は、ガラス繊維又は炭素繊維を含有し、機械的強度に優れる強化プラスチックでもよい。このような材料を使用することにより、外部からの衝撃に対するセルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒの機械的な強度を高めることができる。
セル収納部１５２Ｌ、１５２Ｒは、同様な形状とされており、セルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒを対向させたときに、セル収納部１５２Ｌ、１５２Ｒの対応するものの開口が一致するようになされる。セル収納部１５２Ｌ、１５２Ｒは、電池セル１０１ａを収納するのに必要な径と深さとを有している。即ち、セル収納部１５２Ｌ、１５２Ｒの内部空間の合計の長さは、電池セル１０１ａの高さとほぼ等しいものとされる。セル収納部１５２Ｌ、１５２Ｒに電池セル１０１ａを収納した状態で、対向するセルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒがネジ１５５によって保持される。
セルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒを使用することで電池セル間を確実に絶縁できる。このため、貼り付け位置のずれが生じやすい絶縁テープ等を使用する従来の構造に比べて、高い安全性を得ることができる。さらに、セルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒのセル収納部１５２Ｌ、１５２Ｒに電池セル１０１ａが安定して固定されるため、外部からの衝撃によって電池セル１０１ａの位置がずれてしまうことを防止できる。
セルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒのベース部１５３Ｌ、１５３Ｒには、セル収納部１５２Ｌ、１５２Ｒと連通する円形の開口が形成されている。開口を通じて電池セル１０１ａの正極端子又は負極端子が露出している。電池セル１０１ａの端子に対して接続板１５６Ｌ、１５６Ｒが溶着されて、複数の電池セル１０１ａの接続関係が規定される。セルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒは、分割された接続板１５６Ｌ、１５６Ｒのそれぞれの設置位置を規定するリブを有する。接続板１５６Ｌ、１５６Ｒは、導電性が優れ、電池セル１０１ａの端子部との溶接性が良好な材料からなる。
電池セル１０１ａの電極と接続板１５６Ｌ、１５６Ｒの接続のために、例えば、抵抗溶接、レーザ溶接等が使用される。本実施の形態では、板状の接続板１５６Ｌ、１５６Ｒを使用しているが、板状のものに限らず、帯状の金属板を複数使用しても良い。
セルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒに収納された電池セル１０１ａを接続板１５６Ｌ、１５６Ｒと溶着する場合、複数の絶縁クッション１５７Ｌ、１５７Ｒが使用される。絶縁クッション１５７Ｌ、１５７Ｒは、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロレンゴムなどのゴム系材料が使用される。弾性を有し、圧力によって変形するものであれば、ゴム系材料に限られることはない。
絶縁クッション１５７Ｌ、１５７Ｒは、電池セル１０１ａの集合体において、縦方向に並ぶ電池セル１０１ａの正極端子と対応して開口が形成されたものである。開口を通じて正極端子が接続板１５６Ｌ、１５６Ｒの端子接触部と溶着される。絶縁クッション１５７Ｌ、１５７Ｒは、電池セル１０１ａの正極端子部付近の端面と接続板１５６Ｌ、１５６Ｒの内面とによって、押し潰された状態で狭着（挟みこまれるようにして支持される）される。
上述した電池セル１０１ａの構造では、一端面（負極）側が閉塞され、他端面（正極）側が開放されている金属の円筒状の電池容器が使用される。従って、電池セル１０１ａの負極側よりも正極側から水分が浸入する虞がある。このため、絶縁クッション１５７Ｌ、１５７Ｒは、正極側にのみ配されている。さらに、絶縁クッション１５７Ｌ、１５７Ｒは弾性を有するので、防水性だけでなく、外部からの衝撃を吸収する効果も有する。
電池セル１０１ａ、セルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒ、接続板１５６Ｌ、１５６Ｒ及び絶縁クッション１５７Ｌ、１５７Ｒを組み立てた状態で、プリント基板１５８がセルホルダ１５１Ｌの例えば上部にネジによって取り付けられる。本実施の形態では、セルホルダ１５１Ｌのセル収納部１５２Ｌの長さに比してセルホルダ１５１Ｒのセル収納部１５２Ｒの長さが短いものとされている。プリント基板１５８を二つのセルホルダ１５１Ｌ、１５１Ｒに跨がって固定すると、取り付けが不安定となるおそれがあるので、より長いセル収納部１５２Ｌの上面に対してプリント基板１５８が取り付けられる。
プリント基板１５８には、上述したＭＰＵ１０２、保護回路１０４等が実装されている。さらに、電池セル１０１ａとプリント基板１５８とは、接続板１５６Ｌ、１５６Ｒを介して接続される。さらに、図示しないがプリント基板１５８からリード線が導出され、リード線が出力コネクタ（図示しない）に接続されている。
［制御部が実行する処理］
次に、電池パック１の制御部１０２ｆが実行する処理について説明する。制御部１０２ｆは、概略、電池部１０１の劣化度合いが所定より大きいと判断される場合に、電池部１０１の温度が閾値より大きい場合には、基準電圧より大きい第１の電圧を放電終止電圧に設定し、電池部１０１の温度が閾値より小さい場合には、基準電圧より小さい第２の電圧を放電終止電圧に設定する。
（電池部の劣化度合いを判断する処理）
始めに、制御部１０２ｆが電池部１０１の劣化度合いを判断する処理について説明する。制御部１０２ｆは、例えば、不揮発性メモリ１０６に格納される電池パック１の使用履歴情報を参照して電池部１０１の劣化度合いが所定より大きいか否かを判断する。具体的には、制御部１０２ｆは、不揮発性メモリ１０６に記憶されるサイクル数、使用時間、放置時間及び内部抵抗の少なくとも一つに基づいて、電池部１０１の劣化度合いを判断する。サイクル数等の使用履歴に基づく判断を行うことにより、電池部１０１の劣化度合いを正確に判断することが可能となる。
本実施の形態では、制御部１０２ｆは、サイクル数に基づいて電池部１０１の劣化度合いを判断する。具体的には、制御部１０２ｆは、サイクル数が閾値（例えば５０サイクル）より小さい場合には電池部１０１の劣化度合いが小さいと判断し、サイクル数が閾値以上である場合には、電池部１０１の劣化度合いが大きいと判断する。なお、内部抵抗に基づいて電池部１０１の劣化度合いを判断する場合は、制御部１０２ｆは、例えば、一定のＳＯＣ（例えば５０％）と一定の温度（例えば２５℃）になったときに内部抵抗を測定し、内部抵抗の増加量が閾値を超えた場合に劣化度合いが大きいと判断する。
なお、電池部１０１の使用履歴情報は、不揮発性メモリ１０６とは異なる記憶部に記憶されていても良い。例えば、電池パック１とは異なる外部装置が有する記憶部に記憶されていても良い。そして、ＭＰＵ１０２が当該外部装置と通信を行うことにより、電池部１０１の使用履歴情報を電池パック１が外部機器から取得するようにしても良い。外部装置としては、電池パック１が装着される本体側の機器やクラウドサーバを例示することができる。
（放電終止電圧を設定する処理）
次に、制御部１０２ｆが行う放電終止電圧を設定する処理の一例について、図７のフローチャートを参照して説明する。放電禁止電圧を設定する処理は、例えば、タイマ１０２ｇの計測時間に基づいて周期的に行われる。
ステップＳＴ１０１では、電池セルの電圧が測定される。例えば、ＭＰＵ１０２がマルチプレクサ１０２ａによって測定対象の電池セル１０１ａを切り替え、各電池セルの電圧を電圧測定部１０２ｄが測定する。電圧測定部１０２ｄから制御部１０２ｆに対して測定結果が通知される。制御部１０２ｆは、各電池セルの電圧測定結果をＲＡＭ等に一時的に記憶する。そして、処理がステップＳＴ１０２に進む。
ステップＳＴ１０２では、制御部１０２ｆが、不揮発性メモリ１０６に記憶されている電池部１０１の使用履歴情報を参照して、現在の電池部１０１のサイクル数と閾値（例えば、５０サイクル）とを比較する。比較の結果、現在の電池部１０１のサイクル数が５０サイクル未満であれば、処理がステップＳＴ１０３に進む。
ステップＳＴ１０２の判断処理の結果、制御部１０２ｆは、劣化度合いが所定未満であるので電池部１０１の劣化が進行していないと判断する。そして、制御部１０２ｆは、放電終止電圧を定格放電終止電圧（例えば、２．８Ｖ）に設定する。なお、定格放電終止電圧は、基準電圧の一例である。定格放電終止電圧は、放電禁止電圧であっても良いが、放電禁止電圧とした場合には電池セル１０１ａの継続した使用が困難となる虞がある。従って、定格放電終止電圧は、放電禁止電圧よりも過放電が起きない程度に余裕を持たせた電圧であることが好ましい。
ステップＳＴ１０３では、制御部１０２ｆが、電圧測定部１０２ｄの測定結果を参照して、複数の電池セルの電圧うち最も低い電圧（以下、最低電圧と適宜称する。）が放電終止電圧である２．８Ｖ以下になったか否かを判断する。最低電圧が２．８Ｖ以下になった場合は、処理がステップＳＴ１０４に進む。
ステップＳＴ１０４では、制御部１０２ｆが、放電停止信号を出力する。放電停止信号は、例えば、ＳｏＣ(State of Charge)が０％であることを示す信号である。なお、放電を停止させる処理を行うためにＳｏＣを０％にしたものであって、最低電圧である電池セル１０１ａの実際のＳｏＣが０％であるとは限らない。また、放電停止信号は、放電を停止させる信号であれば良く、ＤｏＤ(Depth of Discharge)等で規定された信号でも良い。そして、処理がステップＳＴ１０５に進む。
ステップＳＴ１０３において、最低電圧が２．８Ｖ以上である場合には、制御部１０２ｆは、当該最低電圧である電池セル１０１ａのＳｏＣを求めた上で、当該ＳｏＣを示す信号を出力する。そして、処理がステップＳＴ１０５に進む。
ステップＳＴ１０５では、ＳｏＣを示す信号に基づくＳｏＣが０％であるか否かが判断される。この判断は、本実施の形態ではＦＥＴ制御部１０２ｂにより行われる。ＳｏＣが０％である場合は、処理がステップＳＴ１０６に進む。ステップＳＴ１０６では、ＦＥＴ制御部１０２ｂが少なくとも放電制御ＦＥＴ１０３ｂをオフさせる制御を行うことにより放電を停止する。ステップＳＴ１０５の判断処理において、ＳｏＣが０％でない場合は、処理がステップＳＴ１０７に進み、放電が継続（放電の開始の場合もある。）される。
上述したステップＳＴ１０２の判断処理の結果、現在の電池部１０１のサイクル数が５０サイクル以上の場合は、処理がステップＳＴ１０８に進む。ステップＳＴ１０２の判断処理の結果、制御部１０２ｆは、劣化度合いが所定以上であるので電池部１０１の劣化が進行していると判断する。
ステップＳＴ１０８では、電池部１０１の温度が閾値（例えば、０℃）未満であるか否かが判断される。本実施の形態における電池部１０１の温度とは、例えば、電池セル毎の温度のうち最も低い温度（以下、最低温度と適宜称する。）を意味する。なお、電池部１０１の温度は、電池部１０１の全体の温度でも良いし、電池セル毎の温度の平均値等であっても良い。
最低温度が０℃以上の場合には、処理がステップＳＴ１０９に進む。電池部１０１の劣化度合いが大きいことから、制御部１０２ｆは、劣化の進行を抑制するために、放電終止電圧を定格放電終止電圧（例えば、２．８Ｖ）より大きい３．０Ｖ（第１の電圧の一例）に設定する。かかる制御により、一時的に放電容量は低下するが、劣化（例えば、内部インピーダンスの増加）を抑制できるので長期にわたる電池パック１の使用が可能となる。
そして、ステップＳＴ１０９では、制御部１０２ｆが、電圧測定部１０２ｄの測定結果を参照して、最低電圧が放電終止電圧である３．０Ｖ以下になったか否かを判断する。最低電圧が３．０Ｖ以下になった場合は、処理がステップＳＴ１１０に進む。
ステップＳＴ１１０では、制御部１０２ｆが、放電停止信号を出力する。そして、処理がステップＳＴ１０５に進む。
ステップＳＴ１０９において、最低電圧が３．０Ｖより大きい場合には、制御部１０２ｆは、当該最低電圧である電池セル１０１ａのＳｏＣを求めた上で、当該ＳｏＣを示す信号を出力する。そして、処理がステップＳＴ１０５に進む。
ステップＳＴ１０５では、ＳｏＣが０％であるか否かが判断される。ＳｏＣが０％である場合は、処理がステップＳＴ１０６に進む。ステップＳＴ１０６では、ＦＥＴ制御部１０２ｂが少なくとも放電制御ＦＥＴ１０３ｂをオフさせる制御を行うことにより放電を停止する。ステップＳＴ１０５の判断処理において、ＳｏＣが０％でない場合は、処理がステップＳＴ１０７に進み、放電が継続される。
ステップＳＴ１０８の判断処理において、最低温度が閾値（例えば、０℃）未満である場合には、処理がステップＳＴ１１１に進む。
ステップＳＴ１１１では、放電終止電圧を定格放電終止電圧（例えば、２．８Ｖ）より小さい２．６Ｖ（第２の電圧の一例）に設定する。本実施の形態における第２の電圧の一例である２．６Ｖは、予め設定された値であり、例えば、不揮発性メモリ１０６に記憶されている。２．６Ｖは、電圧ドロップにより生じ得る最小電圧（図２に示した例では、−２０℃における電圧ドロップで生じ得る２．９Ｖ付近）より小さい電圧であり、且つ放電容量をある程度確保できる電圧である。一般に、電池部１０１が使用される低温環境の下限は−２０℃程度である。従って、−２０℃における電圧ドロップで生じ得る２．９Ｖ付近よりも低い電圧を放電終止電圧として設定すれば、電圧ドロップにより低下した際の電圧を放電終止電圧として検出してしまうことを確実に防止することができる。
そして、ステップＳＴ１１１では、制御部１０２ｆが、電圧測定部１０２ｄの測定結果を参照して、最低電圧が放電終止電圧である２．６Ｖ以下になったか否かを判断する。最低電圧が２．６Ｖ以下になった場合は、処理がステップＳＴ１１２に進む。
ステップＳＴ１１２では、制御部１０２ｆが、放電停止信号を出力する。そして、処理がステップＳＴ１０５に進む。
ステップＳＴ１１１において、最低電圧が２．６Ｖより大きい場合には、制御部１０２ｆは、当該最低電圧である電池セル１０１ａのＳｏＣを求めた上で、当該ＳｏＣを示す信号を出力する。そして、処理がステップＳＴ１０５に進む。
ステップＳＴ１０５では、ＳｏＣが０％であるか否かが判断される。ＳｏＣが０％である場合は、処理がステップＳＴ１０６に進む。ステップＳＴ１０６では、ＦＥＴ制御部１０２ｂが少なくとも放電制御ＦＥＴ１０３ｂをオフさせる制御を行うことにより放電を停止する。ステップＳＴ１０５の判断処理において、ＳｏＣが０％でない場合は、処理がステップＳＴ１０７に進み、放電が継続される。
以上の第１の実施の形態によれば、電池部１０１の温度が閾値以上の場合には、放電禁止電圧を基準電圧より小さく設定しているので、電池部１０１の劣化の進行を抑制することができる。また、電池部１０１の温度が閾値未満の場合には、放電禁止電圧を基準電圧より大きく設定しているので、放電（特に、放電開始直後）時に生じる電圧ドロップにより電池パック１からの放電が停止してしまうことを防止することができる。
＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、第１の実施の形態における放電終止電圧を設定する処理の内容が一部異なる。以下、第１の実施の形態における放電終止電圧を設定する処理と異なる点を中心に説明する。なお、各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第２の実施の形態以降では第１の実施の形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施の形態毎には逐次言及しない。
図８は、第２の実施の形態にかかる放電終止電圧を設定する処理の流れを示すフローチャートである。第２の実施の形態にかかる放電終止電圧を設定する処理では、ステップＳＴ１２１の処理が追加されている。即ち、ステップＳＴ１０８の判断処理において、最低温度が０℃未満である場合には、処理がステップＳＴ１２１に進む。
ステップＳＴ１２１では、最小温度である電池セル１０１ａの残容量が閾値より小さいか否かが判断される。本実施の形態では残容量としてＳｏＣを使用する。即ち、ステップＳＴ１２１では、ＳｏＣが閾値（例えば、５０％）より小さいか否かが判断される。当該電池セル１０１ａのＳｏＣが５０％以上であれば、処理がステップＳＴ１１１に進む。当該電池セル１０１ａのＳｏＣが５０％未満であれば、処理がステップＳＴ１０９に進む。
図２に示した放電温度特性を参照すると、低温時（例えば、−１５℃）の場合、ＳｏＣ５０％に対応する電池セル１０１ａの電圧は、３．１Ｖ程度である。この場合には、低温時に起こり得る１Ｖ程度の電圧ドロップにより電池セル１０１ａの電圧が第２の電圧の一例である２．６Ｖを下回ってしまう。場合によっては、放電禁止電圧を下回る。そこで、最小電圧を有する電池セル１０１ａのＳｏＣが５０％未満である場合は、処理がステップＳＴ１０９に進む。ステップＳＴ１０９の判断処理では、電圧ドロップにより電池セル１０１ａの電圧が３．０Ｖ以下と判断されることになるので、処理がステップＳＴ１１０に進む。ステップＳＴ１１０では、制御部１０２ｆは、放電停止信号を出力し、放電を停止する若しくは行わないようにする。
以上の第２の実施の形態にかかる処理は、電池部１０１が放電末期である場合において電池部１０１が放電を開始する際に行われることが好ましい。放電開始に処理を行うことにより、放電開始時の電圧ドロップにより電池部１０１の電圧が放電禁止電圧を下回ることを防止することができ、電池部１０１を保護することができる。なお、低温時において、最小温度である電池セル１０１ａのＳｏＣが５０％未満である場合には、充電を促す報知がなされるようにしても良い。
＜３．第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、上述した制御部１０２ｆの機能を有する電子機器の例である。電子機器としては、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、ウェアラブル機器、ロボット機器等を挙げることができる。
図９は、第３の実施の形態にかかる電子機器（電子機器３）の構成例を示すブロック図である。電子機器３は、電池ユニット３０１と、制御ユニット３０２と、充放電制御回路３０３と、電子機器３の本体の電子回路３０４とを有している。
電池ユニット３０１と制御ユニット３０２とが、接続用のコネクタ３１１ａ及びコネクタ３１１ｂを介して接続されている。コネクタ３１１ａは電池ユニット３０１の正極に接続されている。コネクタ３１１ｂは電池ユニット３０１の負極に接続されている。
制御ユニット３０２と充放電制御回路３０３とが接続されている。制御ユニット３０２と充放電制御回路３０３との間では電力の供給が可能なように構成されていると共に、通信が可能とされている。
充放電制御回路３０３と電子回路３０４とが接続されている。充放電制御回路３０３から電子回路３０４に対しては、電池ユニット３０１からの電力の供給が可能なように構成されている。
電池ユニット３０１は、例えば、電池部３０１ａと温度素子３０１ｂとを有している。電池部３０１ａとして上述した電池部１０１を適用することができる。また、温度素子３０１ｂとして上述した温度素子１０５を適用することができる。
制御ユニット３０２は、例えば、制御部３０５と電流検出抵抗３０６とを有している。制御部３０５は、例えば、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）３０５ａと、ＣＰＵ３０５ｂと、ＲＡＭ３０５ｃと、ＲＯＭ３０５ｄと、入出力ポートであるＩ／Ｏ３０５ｅとを有している。電流検出抵抗３０６として、上述した電流検出抵抗１０７を適用することができる。
アナログフロントエンド３０５ａは、電池部３０１ａの電圧、電流、温度等に関するアナログデータをデジタルデータに変換する。ＣＰＵ３０５ｂは、上述した電流測定部１０２ｃ、電圧測定部１０２ｄ、温度測定部１０２ｅ、制御部１０２ｆ及びタイマ１０２ｇの機能を有している。ＲＡＭ３０５ｃは、ＣＰＵ３０５ｂのワークメモリとして使用されると共に、上述した不揮発性メモリ１０６に記憶されている履歴情報等を記憶する。ＲＯＭ３０５ｄは、ＣＰＵ３０５ｂが実行するプログラムを格納する。Ｉ／Ｏ３０５ｅは、制御ユニット３０２と充放電制御回路３０３との間のインターフェースをとる。
充放電制御回路３０３は、上述したＦＥＴ制御部１０２ｂ、充電制御ＦＥＴ１０３ａ及び放電制御ＦＥＴ１０３ｂを有する。
電子回路３０４は、電子機器３に応じた構成を有する。電子機器３が例えばスマートフォンである場合には、電子回路３０４は、映像処理回路や音声処理回路、通信回路等を有する。
電子機器３の動作は、上述した電池パック１と略同様であるので、概略的な説明に留める。制御部３０５は、第１の実施の形態又は第２の実施の形態において説明した処理を行い、処理の結果、ＳｏＣを示す信号を充放電制御回路３０３に出力する。充放電制御回路３０３がＳｏＣを示す信号が０％である場合、即ち、放電停止信号である場合には、放電を停止する制御を行う。
以上説明したように、本発明は、制御部１０２ｆの機能を有する電子機器として構成することも可能である。
＜４．第４の実施の形態＞
次に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態は、上述した電池パック１を電動工具の一例である電動ドライバ（電動ドライバ４）に適用した例である。
図１０は、電動ドライバ４の構成例を示す図である。電動ドライバ４は、本体内にＤＣモータ等のモータ４０１が収納されている。モータ４０１の回転がシャフト４０２に伝達され、シャフト４０２によって被対象物にネジが打ち込まれる。電動ドライバ４には、ユーザが操作するトリガースイッチ４０３が設けられている。
電動ドライバ４の把手の下部筐体内に、上述した電池パック１及びモータ制御部４０４が収納されている。モータ制御部４０４は、モータ４０１を制御する。モータ４０１以外の電動ドライバ４の各部が、モータ制御部４０４によって制御されてもよい。電池パック１と電動ドライバ４とはそれぞれに設けられた係合部材によって係合されている。電池パック１が電動ドライバ４に着脱自在とされていても良い。
電池パック１からモータ制御部４０４に対して電力が供給されると共に、両者の間で通信可能とされている。
トリガースイッチ４０３は、例えば、モータ４０１とモータ制御部４０４との間に挿入され、ユーザがトリガースイッチ４０３を押し込むと、モータ４０１に電池パック１からの電力が供給され、モータ４０１が回転する。ユーザがトリガースイッチ４０３を戻すと、モータ４０１の回転が停止する。モータ制御部４０４は、例えば、モータ４０１の回転／停止、並びに回転方向を制御する。
電池パック１は、上述した処理を行う。なお、電池パック１からモータ制御部４０４に対して放電停止信号が供給されるようにしても良い。放電停止信号を受信したモータ制御部４０４は、トリガースイッチ４０３の操作を無効にする制御を行うようにしても良い。
以上説明したように、本発明は、電池パック１を有する電動工具、より具体的には制御部１０２ｆの機能を有する電動工具として構成することも可能である。なお、電池パック１を有するとは電池パック１が着脱自在である場合を含み、必ずしも電池パック１が物理的に固定されている（着脱自在でない）場合に限定されるものではない。他の実施の形態についても同様である。
＜５．第５の実施の形態＞
次に、第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態は、上述した電池パック１を電動車両の一例である電動自転車（電動自転車５）に適用した例である。図１１は、電動自転車５の構成の一例を概略的に示したものである。
電動自転車５は、補助駆動力ｆａを供給する補助駆動装置５０１を有する。補助駆動装置５０１は、補助駆動力ｆａを発生させるモータ５０２と、減速機５０３と、補助駆動力ｆａをチェーン５１０に出力する駆動部５０４と、ペダル５１２に作用する踏力ｆｈを検出するトルクセンサ５０６と、本体制御部５０７とを有している。トルクセンサ５０６はクランク軸５０５にかかるトルクから踏力ｆｈを検出するものであり、例えば磁歪センサ等が用いられる。
クランク軸５０５の両端には、踏力ｆｈが加えられる左右のペダル５１２が取付けられている。また、後輪５１１はチェーン５１０を介してクランク軸５０５に連動連結されており、踏力ｆｈ及び補助駆動力ｆａはチェーン５１０を介して後輪５１１に伝達される。
本体制御部５０７は、マイクロコンピュータを含む電気回路等により構成されており、不揮発性メモリからなる記憶部等を備える。本体制御部５０７は、トルクセンサ５０６から随時入力される検出信号に基づいてモータ５０２を制御している。
電動自転車５の車体に対して、上述した電池パック１が着脱自在とされる。電池パック１は、電動自転車５に装着された状態で補助駆動装置５０１に給電する。即ち、電池パック１は、モータ５０２に電力を供給する。電池パック１からの電力が、電動自転車５のライトや表示のための電力として使用されても良い。
補助駆動装置５０１の本体制御部５０７と電池パック１におけるＭＰＵ１０２との間で通信が行われる。
電池パック１は、上述した処理と同様の処理を行う。なお、電池パック１の制御部１０２ｆが出力するＳｏＣを示す信号が本体制御部５０７に供給されても良い。そして、本体制御部５０７の制御により電池パック１の放電が制御されても良い。
例えば、図１２に示すフローチャートにおいて、上述した処理に加えて、ステップＳＴ５１１及びステップＳＴ５１２の処理が追加されても良い。ステップＳＴ５１１では、電池パック１の制御部１０２ｆから本体制御部５０７に対してＳｏＣを示す信号が送信される。そして、ステップＳＴ５１２で、ＳｏＣを示す信号が本体制御部５０７により受信される。
ステップＳＴ１０５の処理は本体制御部５０７により行われる。本体制御部５０７は、受信した信号が放電停止信号でない（ＳｏＣ≠０％）の場合は、放電を継続させる。また、本体制御部５０７は、受信した信号が放電停止信号である場合は、放電を停止させる。例えば、本体制御部５０７は、放電を停止させる信号を電池パック１に送信する。当該信号を受信した電池パック１が放電を停止させる制御を行う。
また、例えば、電池パック１と補助駆動装置５０１との間にスイッチを設けても良い。そして、電池パック１から放電停止信号を受信した本体制御部５０７が、スイッチをオフすることにより電力供給経路を遮断するようにしても良い。
以上説明したように、本発明は、電池パック１を有する電動車両、より具体的には制御部１０２ｆの機能を有する電動車両として構成することも可能である。
＜６．第６の実施の形態＞
次に、第６の実施の形態について説明する。第６の実施の形態は、本発明を電源システムに適用した例である。
図１３は、第６の実施の形態にかかる電源システム（電源システム６）の構成例を示す。始めに、電源システム６について概略的に説明する。電源システム６は、例えば、定置型の蓄電モジュールである。電源システム６は、電池部６０１と、第１の装置の一例であるモジュールコントローラＣＮＴと、第２の装置の一例であるメインコントローラＩＣＮＴとを有している。
モジュールコントローラＣＮＴは、正極端子６０２ａと負極端子６０２ｂとを有している。正極端子６０２ａは電池部６０１の正極側に接続されており、負極端子６０２ｂは電池部６０１の負極側に接続されている。
メインコントローラＩＣＮＴは、端子６０３ａと端子６０３ｂとを有している。端子６０３ａがモジュールコントローラＣＮＴの正極端子６０２ａと接続され、端子６０３ｂがモジュールコントローラＣＮＴの負極端子６０２ｂと接続されている。また、メインコントローラＩＣＮＴは、正極側の端子６０４ａと負極側の端子６０４ｂとを有している。端子６０４ａ及び端子６０４ｂが負荷に接続されることにより、負荷に対して電池部６０１の電力が供給される。
なお、図１３に示す例では、１個のメインコントローラＩＣＮＴに対して１個のモジュールコントローラＣＮＴが接続されている例が示されているが、１個のメインコントローラＩＣＮＴに対して複数のモジュールコントローラＣＮＴが接続されていても構わない。
モジュールコントローラＣＮＴとメインコントローラＩＣＮＴとがデータ伝送路（バス）を介して接続され、両者の間で通信がなされる。メインコントローラＩＣＮＴが充電管理、放電管理、劣化抑制等のための管理を行う。
バスとしては、シリアルインターフェースが使用される。シリアルインターフェースとしては、具体的には、Ｉ2Ｃ(Inter-Integrated Circuit)方式、ＳＭバス(System Management Bus)、ＣＡＮ(Controller Area Network)、ＳＰＩ(Serial Peripheral Interface)
等が使用される。
一例として、Ｉ2Ｃ方式の通信が使用される。この方式は、比較的近距離で直結したデバイスとの間で、シリアル通信を行うものである。１台のマスタと１台又は複数台のスレーブとの間が２本の線で接続される。一方の線を通じて伝送されるクロストークを基準としてデータ信号が他方の線上で転送される。個々のスレーブがアドレスを持っていてデータの中にアドレスが含まれ、１バイト毎に受信側からアクノリッジを返送して互いに確認をとりながらデータの転送がなされる。電源システム６の場合には、メインマイクロコントローラユニットがマスタとなり、サブマイクロコントローラユニットがスレーブとなる。
モジュールコントローラＣＮＴからメインコントローラＩＣＮＴに対してデータが送信される。例えば、電池部６０１の内部状態の情報がモジュールコントローラＣＮＴからメインコントローラＩＣＮＴに伝送される。メインコントローラＩＣＮＴは、当該情報に基づいて、電池部６０１の充電処理及び放電処理を管理する。なお、メインコントローラＩＣＮＴがより上位のコントローラと通信を行うようにしても良い。
電源システム６の構成例について具体的に説明する。電池部６０１としては、上述した電池部１０１を適用することができる。勿論、電池部６０１は、より大出力に対応した構成であっても良い。本実施の形態では、電池部６０１は、１６個の電池ブロック（Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂ１６）が直列に接続された構成を有する。１個の電池ブロックは、例えば、８本の円筒状のリチウムイオン二次電池を並列接続することにより構成されたものである。
モジュールコントローラＣＮＴは、例えば、バランス制御回路６１０と、マルチプレクサ（ＭＵＸ）６１１と、Ａ／Ｄ６１２と、監視回路６１３と、温度測定部６１４と、温度測定部６１５と、温度マルチプレクサ６１６と、電流検出抵抗６１７と、電流検出アンプ６１８と、Ａ／Ｄ６１９と、第１の制御部の一例であるサブマイクロコントロールユニット（ＳＵＢＭＣＵ）６２０と、通信部６２１とを有している。
バランス制御回路６１０は、各電池ブロック間の電圧を均一化する制御、所謂、バランス制御を行う。バランス制御の方式としては、パッシブ方式に限らず、アクティブ方式や他の様々な公知の方式を適用することができる。
マルチプレクサ６１１は、例えば、サブマイクロコントロールユニット６２０からの制御信号に応じてチャネルを切り替え、１６個のアナログ電圧データの中から一のアナログ電圧データを選択する。マルチプレクサ６１１によって選択された一のアナログ電圧データがＡ／Ｄ６１２に供給される。
Ａ／Ｄ６１２は、マルチプレクサ６１１から供給されるアナログ電圧データをデジタル電圧データに変換して監視回路６１３に供給する。
監視回路６１３は、Ａ／Ｄ６１２及びＡ／Ｄ６１９と接続されており、各Ａ／Ｄから供給されたデジタルデータをサブマイクロコントロールユニット６２０に供給する。
温度測定部６１４は、電池ブロック単位の温度を測定する。温度測定部６１５は、電池部６０１全体の温度を測定する。温度測定部６１４及び温度測定部６１５による温度測定結果は温度マルチプレクサ６１６により適宜、選択された後、Ａ／Ｄ６１２に供給される。Ａ／Ｄ６１２によりアナログ温度データがアナログデジタルデータに変換され、変換後のアナログデジタルデータが監視回路６１３に供給される。
電流検出抵抗６１７は、電池部６０１に流れる電流を検出する。電流検出アンプ６１８は、電流検出抵抗６１７により検出されたアナログ電流データを所定の増幅率でもって増幅する。増幅されたアナログ電流データがＡ／Ｄ６１９に供給される。
Ａ／Ｄ６１９は、アナログ電流データをデジタル電流データに変換し、変換したデジタル電流データを監視回路６１３に供給する。
サブマイクロコントロールユニット６２０は、監視回路６１３から供給されるデータに基づいてモジュールコントローラＣＮＴの診断を行う。また、サブマイクロコントロールユニット６２０は、上述した制御部１０２ｆが行う処理と同様の処理を行うことにより、ＳｏＣを示す信号を生成し、生成した信号を通信部６２１に供給する。なお、本実施の形態では、サブマイクロコントロールユニット６２０は、上述した制御部１０２ｆが行う処理と同様の処理を電池ブロック単位で行う。
通信部６２１は、通信を行うための構成、例えば、通信方式に対応した変復調回路、エラー訂正回路等を含む構成を有している。通信部６２１は、サブマイクロコントロールユニット６２０の制御に従って、メインコントローラＩＣＮＴと通信を行う。
メインコントローラＩＣＮＴは、第２の制御部の一例であるメインマイクロコントロールユニット（ＭＡＩＮＭＣＵ）６３０と、通信部６３１と、レギュレータ６３２と、充電制御ＦＥＴ６３３と、放電制御ＦＥＴ６３４とを有している。
メインマイクロコントロールユニット６３０は、メインコントローラＩＣＮＴの各部を制御する。例えば、メインマイクロコントロールユニット６３０は、充電制御ＦＥＴ６３３及び放電制御ＦＥＴ６３４のオン／オフを制御する。
通信部６３１は、通信を行うための構成、例えば、通信方式に対応した変復調回路、エラー訂正回路等を含む構成を有している。通信部６３１は、メインマイクロコントロールユニット６３０の制御に従って、モジュールコントローラＣＮＴと通信を行う。
レギュレータ６３２は、電池部６０１から供給される電力を使用して、メインマイクロコントロールユニット６３０が動作するための動作電圧を生成する。レギュレータ６３２により生成された動作電圧がメインマイクロコントロールユニット６３０に供給される。
電源システム６の動作例について説明する。メインマイクロコントロールユニット６３０は、モジュールコントローラＣＮＴから放電停止信号を、通信部６３１を介して受信した場合は、放電を停止する制御を行う。具体的には、メインマイクロコントロールユニット６３０は放電制御ＦＥＴ６３４をオフする。
なお、モジュールコントローラＣＮＴから各電池ブロックの電圧や温度のデータがメインコントローラＩＣＮＴに供給されるようにしても良い。そして、各電池ブロックの電圧や温度のデータを取得したメインマイクロコントロールユニット６３０が上述した制御部１０２ｆが行う処理と同様の処理を行うようにしても良い。そして、放電を停止させる必要がある場合には、メインマイクロコントロールユニット６３０が放電制御ＦＥＴ６３４をオフするようにしても良い。さらに、サブマイクロコントロールユニット６２０及びメインマイクロコントロールユニット６３０が、制御部１０２ｆが行う処理と同様の処理を行うようにしても良い。これにより、サブマイクロコントロールユニット６２０及びメインマイクロコントロールユニット６３０の一方に不具合が生じた場合でも処理を継続することができる。
以上説明したように、本発明は、制御部１０２ｆの機能を有する電源システムとして構成することも可能である。
＜７．第７の実施の形態＞
次に、第７の実施の形態について説明する。第７の実施の形態は、本発明を車両用の蓄電システムに適用した例である。図１４に、本発明が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
このハイブリッド車両７２００には、エンジン７２０１、発電機７２０２、電力駆動力変換装置７２０３、駆動輪７２０４ａ、駆動輪７２０４ｂ、車輪７２０５ａ、車輪７２０５ｂ、バッテリー７２０８、車両制御装置７２０９、各種センサ７２１０、充電口７２１１が搭載されている。
ハイブリッド車両７２００は、電力駆動力変換装置７２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置７２０３の一例は、モータである。バッテリー７２０８の電力によって電力駆動力変換装置７２０３が作動し、この電力駆動力変換装置７２０３の回転力が駆動輪７２０４ａ、７２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置７２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ７２１０は、車両制御装置７２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ７２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
エンジン７２０１の回転力は発電機７２０２に伝えられ、その回転力によって発電機７２０２により生成された電力をバッテリー７２０８に蓄積することが可能である。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置７２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置７２０３により生成された回生電力がバッテリー７２０８に蓄積される。
バッテリー７２０８は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口７２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本発明は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本発明は有効に適用可能である。
以上、本発明に係る技術が適用され得るハイブリッド車両７２００の一例について説明した。本発明の制御部１０２ｆが実行する機能は、例えば、車両制御装置７２０９に適用することができる。
＜８．第８の実施の形態＞
次に、第８の実施の形態について説明する。第８の実施の形態は、本発明を住宅用の蓄電システムに適用した例である。図１５は、蓄電システムの構成例を示す。例えば住宅９００１用の蓄電システム９１００においては、火力発電９００２ａ、原子力発電９００２ｂ、水力発電９００２ｃ等の集中型電力系統９００２から電力網９００９、情報網９０１２、スマートメータ９００７、パワーハブ９００８等を介し、電力が蓄電装置９００３に供給される。これと共に、家庭内発電装置９００４等の独立電源から電力が蓄電装置９００３に供給される。蓄電装置９００３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置９００３を使用して、住宅９００１で使用する電力が給電される。住宅９００１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
住宅９００１には、家庭内発電装置９００４、電力消費装置９００５、蓄電装置９００３、各装置を制御する制御装置９０１０、スマートメータ９００７、各種情報を取得するセンサ９０１１が設けられている。各装置は、電力網９００９及び情報網９０１２によって接続されている。家庭内発電装置９００４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置９００５及び／又は蓄電装置９００３に供給される。電力消費装置９００５は、冷蔵庫９００５ａ、空調装置９００５ｂ、テレビジョン受信機９００５ｃ、風呂９００５ｄ等である。さらに、電力消費装置９００５には、電動車両９００６が含まれる。電動車両９００６は、電気自動車９００６ａ、ハイブリッドカー９００６ｂ、電気バイク９００６ｃである。
スマートメータ９００７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網９００９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つ又は複数を組み合わせても良い。
各種のセンサ９０１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種センサ９０１１により取得された情報は、制御装置９０１０に送信される。センサ９０１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置９００５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置９０１０は、住宅９００１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
パワーハブ９００８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置９０１０と接続される情報網９０１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter:非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｗｉ-Ｆｉ（登録商標）等の無線通信規格によるセンサネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）は、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers) ８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ(Personal Area Network) 又はＷ(Wireless)ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
制御装置９０１０は、外部のサーバ９０１３と接続されている。このサーバ９０１３は、住宅９００１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ９０１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信しても良いが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表示されても良い。
各部を制御する制御装置９０１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等で構成され、この例では、蓄電装置９００３に格納されている。制御装置９０１０は、蓄電装置９００３、家庭内発電装置９００４、電力消費装置９００５、各種センサ９０１１、サーバ９０１３と情報網９０１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。
以上のように、電力が火力発電９００２ａ、原子力発電９００２ｂ、水力発電９００２ｃ等の集中型電力系統９００２のみならず、家庭内発電装置９００４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置９００３に蓄えることができる。従って、家庭内発電装置９００４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、又は、必要なだけ放電したりするといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置９００３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置９００３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置９００３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
なお、この例では、制御装置９０１０が蓄電装置９００３内に格納される例を説明したが、スマートメータ９００７内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム９１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
以上、本発明に係る技術が適用され得る蓄電システム９１００の一例について説明した。上述した制御部１０２ｆが有する機能は、例えば、制御装置９０１０に適用することができる。
＜９．変形例＞
以上、本発明の複数の実施の形態について具体的に説明したが、本発明の内容は上述した一実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
上述した実施の形態において、第２の電圧が一定の値ではなく、可変とされても良い。例えば、制御部は、電池部の温度に応じて第２の電圧を設定しても良く、より具体的には、電池部の温度毎に規定された、定格最大負荷が接続された場合に生じる電圧ドロップを参照して、第２の電圧を設定しても良い。
例えば、表１に示すように、電池部の温度Ｔが低下するにつれて第２の電圧が段階的に低下するように設定することができる。
［表１］
Figure 0006933266
このように設定することにより、低温での放電開始時に電圧ドロップによって放電終止電圧に電圧が達してしまうことを防ぐことができる。劣化抑制のため放電終止電圧を高く設定した場合に、この制御はより効果的である。第２の電圧を可変とすることにより、必要以上に放電終止電圧を下げることがなくなるため、劣化をより効果的に抑制することができる。
例えば、温度測定部１０２ｅにより温度として−１５℃と測定されたとする。この場合、図２に示したグラフにおけるラインＬ６を参照すると、電圧ドロップが生じたときの電圧の最小値は約３．１Ｖである。このような場合には、制御部１０２ｆは、第２の電圧の一例として２．６Ｖではなく２．７Ｖを設定しても良い。そして、温度が−２０℃の場合には、第２の電圧として２．６Ｖが設定されても良い。これにより、放電終止電圧を低くし過ぎることによる電池部１０１の劣化の進行を防止することができると共に、電圧ドロップに起因する電池パック１の放電停止を防止することができる。
また、電池部１０１の温度を周期的に測定し、測定結果に応じて第２の電圧を変更するようにしても良い。また、電池部１０１の使用時間をタイマ１０２ｇにより計測し、電池部１０１が発熱して温まる程度の時間が経過した場合には、第２の電圧を３．０Ｖに設定して電池部１０１の劣化を抑制するようにしても良い。
温度計測結果に対応する温度がない場合は、当該温度に近い温度に対応する電圧ドロップを参照して、第２の電圧を設定しても良い。また、代表的な温度毎に電圧ドロップに関する情報を記憶しておき、それらを補間することにより、計測された温度に対応する電圧ドロップを求めても良い。また、第２の電圧は、基準電圧と同じ電圧でも良い。例えば、電池部１０１の温度が−１０℃の場合には、電圧ドロップ後の電圧が３．４Ｖ程度である（図２参照）。従って、第２の電圧を基準電圧（例えば、２．８Ｖ）と同じ値に設定しても、電圧ドロップによる放電の停止を防止することができると共に、放電容量を確保することができる。
図２に示したグラフに対応するテーブルは、電池パック１とは異なる外部機器から電池パック１に対してネットワークを介して供給されるものであっても良い。また、上述した実施の形態において、第２の電圧は、基準電圧と同じ値であっても良い。また、上述した実施の形態において、充電制御ＦＥＴ及び放電制御ＦＥＴは、電池部の負極側と負極端子との間に接続される構成でも良い。実施の形態における温度やサイクル数等に関する閾値は適宜、変更することができる。例えば、温度の閾値は０℃に限定されることはなく、二次電池の特性に応じて適宜、変更することができる。電池部の劣化度合いは、多段階でもって判断されても良い。劣化の進行度に応じて、第１の電圧として異なる値を設定するようにしても良い。
例えば、表２に示すようにサイクル数が増加するにつれて第１の電圧を段階的に高くするように設定しても良い。
［表２］
Figure 0006933266
このように劣化状態に応じて段階的に放電終止電圧を変化させることで、放電終止電圧の上昇による急激な放電容量の低下を防ぐことができる。より細かく段階的に終止電圧を変化させると、使用者に制御を意識させることなく劣化を抑制することができる。
本発明は、制御部１０２ｆが実行する機能のみを有するＩＣ（Integrated Circuit）やクラウドサーバ上の演算装置等の制御装置として構成することも可能である。また、上述した実施の形態で説明した機能は、方法、プログラム、プログラムを記録した記録媒体等、任意の形態で実現することが可能である。
上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料及び数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて実施の形態と異なる構成、方法、工程、形状、材料及び数値などが含まれてもよい。
１・・・電池パック、３・・・電子機器、４・・・電動工具、５・・・電動自転車、６・・・電源システム、１０１・・・電池部、１０２ｆ・・・制御部、１０６・・・メモリ、３０５ｂ・・・ＣＰＵ、５０７・・・本体制御部、６２０・・・サブマイクロコントロールユニット、６３０・・・メインマイクロコントロールユニット

Claims (16)

  1. 電池部の劣化度合いが所定より大きいと判断される場合に、
    前記電池部の温度が閾値より大きい場合には、基準電圧より大きい第１の電圧を放電終止電圧に設定し、
    前記電池部の温度が前記閾値以下の場合には、前記基準電圧又は前記基準電圧より小さい第２の電圧を放電終止電圧に設定し、
    前記電池部の温度が前記閾値以下の場合であり、且つ、前記電池部の残容量が閾値以下の場合には、放電終止信号を出力する
    制御部を有する
    制御装置。
  2. 前記第２の電圧が予め設定された電圧である
    請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記第２の電圧は、定格最大負荷が接続された場合に生じる電圧ドロップ後の電圧のうち、最小の電圧よりも小さい電圧である
    請求項２に記載の制御装置。
  4. 前記制御部は、前記電池部の温度に応じて前記第２の電圧を設定する
    請求項１に記載の制御装置。
  5. 前記制御部は、前記電池部の温度毎に規定された、定格最大負荷が接続された場合に生じる電圧ドロップを参照して、前記第２の電圧を設定する
    請求項４に記載の制御装置。
  6. 前記制御部は、前記電池部の電圧が前記放電終止電圧に達した場合に、放電終止信号を出力する
    請求項１から５までの何れかに記載の制御装置。
  7. 前記制御部は、前記電池部の劣化度合いが所定より小さいと判断される場合に、前記基準電圧を前記放電終止電圧に設定する
    請求項１から６までの何れかに記載の制御装置。
  8. 前記制御部は、記憶部に記憶された前記電池部の使用履歴情報を参照して前記電池部の劣化度合いを判断する
    請求項１から７までの何れかに記載の制御装置。
  9. 前記制御部は、前記電池部の劣化度合いを、サイクル数、使用時間、放置時間及び内部抵抗の少なくとも一つに基づいて判断する
    請求項８に記載の制御装置。
  10. 前記閾値は０℃である
    請求項１から９までの何れかに記載の制御装置。
  11. 制御部が、
    電池部の劣化度合いが所定より大きいと判断される場合に、
    前記電池部の温度が閾値より大きい場合には、基準電圧より大きい第１の電圧を放電終止電圧に設定し、
    前記電池部の温度が前記閾値より小さい場合には、前記基準電圧又は前記基準電圧より小さい第２の電圧を放電終止電圧に設定し、
    前記電池部の温度が前記閾値以下の場合であり、且つ、前記電池部の残容量が閾値以下の場合には、放電終止信号を出力する
    制御方法。
  12. 電池部と制御部とを有し、
    前記制御部は、
    前記電池部の劣化度合いが所定より大きいと判断される場合に、
    前記電池部の温度が閾値より大きい場合には、基準電圧より大きい第１の電圧を放電終止電圧に設定し、
    前記電池部の温度が前記閾値以下の場合には、前記基準電圧又は前記基準電圧より小さい第２の電圧を放電終止電圧に設定し、
    前記電池部の温度が前記閾値以下の場合であり、且つ、前記電池部の残容量が閾値以下の場合には、放電終止信号を出力する
    電池パック。
  13. 電池部と、第１の制御部を有する第１の装置と、第２の制御部とを有する第２の装置とを含み、
    前記第１の制御部及び前記第２の制御部の少なくとも一方の制御部は、
    前記電池部の劣化度合いが所定より大きいと判断される場合に、
    前記電池部の温度が閾値より大きい場合には、基準電圧より大きい第１の電圧を放電終止電圧に設定し、
    前記電池部の温度が前記閾値以下の場合には、前記基準電圧又は前記基準電圧より小さい第２の電圧を放電終止電圧に設定し、
    前記電池部の温度が前記閾値以下の場合であり、且つ、前記電池部の残容量が閾値以下の場合には、放電終止信号を出力する
    電源システム。
  14. 請求項１から１０までの何れかに記載の制御装置を有する電子機器。
  15. 請求項１から１０までの何れかに記載の制御装置を有する電動工具。
  16. 請求項１から１０までの何れかに記載の制御装置を有する電動車両。
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