JP7004204B2

JP7004204B2 - 計測装置、蓄電装置、計測システム、オフセット誤差の計測方法

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Publication number: JP7004204B2
Application number: JP2017232602A
Authority: JP
Inventors: 佑樹今中; 誠治高井; 雅行井村
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2022-01-21
Anticipated expiration: 2037-12-04
Also published as: US10962597B2; CN111433613A; US20200379050A1; WO2019111878A1; JP2019100878A; DE112018006191T5

Description

本発明は、電流センサのオフセット誤差を検出する技術に関する。

車両に搭載されるバッテリは、下記の特許文献１に記載があるように、電流センサにより検出した電流を積算することにより、ＳＯＣを推定している。

特開２０１７－８３２５６号公報

電流センサは、真値がゼロの場合でも、ゼロ以外の数値を示すオフセット誤差がある。オフセット誤差は、電流を遮断した状態で、電流センサの計測値を検出することで、補正することが出来る。しかしながら、オフセット誤差を計測するため、電流を遮断すると、負荷への電力供給が途絶えてしまう。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、負荷への電力供給を維持しつつ、電流センサのオフセット誤差を計測することを目的とする。

負荷が接続される端子部に対して第１スイッチを介して接続された電気化学素子の電流を計測する計測装置であって、前記第１スイッチのバイパス経路に設けられた電流制限部と、前記電気化学素子の電流を計測する電流センサと、処理部と、を備え、前記電流制限部は、前記電気化学素子の電圧と前記端子部の電圧との電圧差が所定値以上の場合に、前記バイパス経路を通じた前記負荷への電力供給を許容し、電圧差が所定値未満の場合に、前記バイパス経路を無電流とし、前記処理部は、前記第１スイッチのオフ後、前記負荷に並列接続された充放電素子の放電による前記端子部の電圧変化により前記電圧差が所定値となるまでの期間に、前記電流センサのオフセット誤差を計測する計測処理を行う。

上記技術は、蓄電装置、計測システム、オフセット誤差の計測方法に適用することが出来る。オフセット誤差の計測プログラム、及びそれらプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現することができる。

本構成では、負荷への電力供給を維持しつつ、オフセット誤差を計測することが出来る。

実施形態１における自動車の側面図バッテリの斜視図バッテリの分解斜視図バッテリの電気的構成を示すブロック図第１スイッチをオフした直後の車両ＥＣＵに対する電流経路を示す図ダイオードが導通した時の車両ＥＣＵに対する電流経路を示す図ダイオードが順方向電圧に到達した時の車両ＥＣＵに対する電流経路を示す図電流波形と電圧波形を示すグラフ図８の一部を拡大した図オフセット誤差の計測フローに流れを示すフローチャート図バッテリの他の実施形態を示すブロック図バッテリの他の実施形態を示すブロック図バッテリの他の実施形態を示すブロック図バッテリの他の実施形態を示すブロック図

この構成では、第１スイッチをオンからオフに切り換えると、主経路は非導通になり、電気化学素子から負荷への電流は遮断される。電気化学素子からの電流が遮断されると、並列に接続された充放電素子が放電し、負荷に電流が流れる。充放電素子が放電すると、端子部の電圧が変化する。端子部と電気化学素子との電圧差が所定値になるまでの期間は、電流制限部により、バイパス経路は無電流となる。そのため、バイパス経路が無電流となる期間に、電流センサのオフセット誤差を検出することが出来る。蓄電素子との電圧差が所定値に達すると、電流制限部により、バイパス経路を通じた負荷への電力供給が許容される。そのため、バイパス経路を通じて、電気化学素子から負荷への電力の供給が可能となる。

本構成では、第１スイッチをオンからオフに切り換えて主経路を遮断しても、バイパス経路が設けられていることから、電気化学素子から負荷への電力供給経路は遮断されない。しかも、オフセット誤差の計測期間中は、バイパス経路は無電流となるが、充放電素子が負荷へ放電する。従って、パワーフェイル（負荷への電源遮断）を発生させず、オフセット誤差の計測を行うことが出来る。

前記電気化学素子は、電源遮断を許容しない車両負荷に対して電力を供給する蓄電素子であり、前記処理部は、車両の駐車中に、前記第１スイッチをオンからオフに切り換えて、前記計測処理を実行する。

エンジンの始動装置、ＥＶ用の駆動システムの起動装置、車両ＥＣＵ等の電子制御装置、駆動部（エンジンやＥＶ用のメインモータ）を稼働させるための補機類など、車両の安全性と関連性が高い車両負荷は、走行中や停車中だけでなく、駐車中もパワーフェイルを発生させないことが求められている。すなわち、車両の状態に拘わらず、電源遮断を許容しないこと（すなわち常に電力の供給があること）が求められている。本構成では、こうした電源遮断を許容しない車両負荷を、パワーフェイルを発生させずに、オフセット誤差の計測を行うことが出来るので、安全性を確保するという、ニーズに応えることが出来る。

本構成では、オフセット誤差の計測を、走行中や停車中に比べて車両が危険事象に陥りにくい駐車中に行う。駐車中にオフセット誤差の計測を行うことで、走行中や停車中は、オフセット誤差の計測を行う必要がなくなるから、車両の高い安全性を確保することが出来る。また、走行中や停車中に比べて、駐車中は、車両負荷に流れる電流が小さい。そのため、定格容量の小さい電流制限部を使用することが出来る。

前記バイパス経路に、前記電流制限部と直列に第２スイッチを設けるとよい。この構成では、オフセット誤差の非計測時に、第２スイッチをオフすることで、バイパス経路を遮断できる。非計測時に電流を遮断することで、電流制限部の故障を防止することが出来るため、オフセット誤差の計測精度を向上させることが出来る。

前記電流制限部は、ダイオードが好ましい。ダイオードであれば、電圧差に応じて、通電、非通電が切り換わるので、電流制限素子として好適である。ダイオード両端の電圧差を検出することで、導通、非導通の判断が可能であり、非導通に期間に、計測処理を行うことで、オフセット誤差を精度よく計測することが出来る。

＜実施形態１＞
１．バッテリの説明
図１は自動車の側面図、図２はバッテリの斜視図、図３はバッテリの分解斜視図、図４はバッテリの電気的構成を示すブロック図である。

上位システムである自動車１はエンジンを搭載したエンジン駆動車である。図１に示すように、自動車１は、蓄電装置であるバッテリ２０を備えている。バッテリ２０は、図２に示すように、ブロック状の電池ケース２１を有しており、電池ケース２１内には、複数の二次電池Ｂ１～Ｂ４からなる組電池３０や回路基板２８が収容されている。電池ケース２１は、本発明の「収容体」に相当する。

電池ケース２１は、図３に示すように、上方に開口する箱型のケース本体２３と、複数の二次電池Ｂ１～Ｂ４を位置決めする位置決め部材２４と、ケース本体２３の上部に装着される中蓋２５と、上蓋２６とを備えて構成されている。ケース本体２３内には、図３に示すように、各二次電池Ｂ１～Ｂ４が個別に収容される複数のセル室２３ＡがＸ方向に並んで設けられている。

位置決め部材２４は、図３に示すように、複数のバスバー２７が上面に配置されており、位置決め部材２４がケース本体２３内に配置された複数の二次電池Ｂ１～Ｂ４の上部に配置されることで、複数の二次電池Ｂ１～Ｂ４が、位置決めされると共に複数のバスバー２７によって直列に接続されるようになっている。

中蓋２５は、図２に示すように、平面視略矩形状をなしている。中蓋２５のＸ方向両端部には、図示しないハーネス端子が接続される一対の端子部２２Ｐ、２２Ｎが設けられている。一対の端子部２２Ｐ、２２Ｎは、例えば鉛合金等の金属からなり、２２Ｐが正極側端子部、２２Ｎが負極側端子部である。

中蓋２５の上面には、収容部２５Ａが設けられている。回路基板２８は、中蓋２５の収容部２５Ａの内部に収容されており、中蓋２５がケース本体２３に装着されることで、二次電池Ｂと回路基板２８とが接続されるようになっている。また、上蓋２６は、中蓋２５の上部に装着され、回路基板２８を収容した収容部２５Ａの上面を閉じるようになっている。

図４を参照して、バッテリ２０の電気的構成を説明する。バッテリ２０は、車両用の１２Ｖ系であり、組電池３０と、第１スイッチ４０と、計測装置５０と、を有する。

組電池３０は、直列接続された４つのリチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４から構成されている。リチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４は、本発明の「電気化学素子（蓄電素子）」の一例である。

組電池３０の正極は、第１スイッチ４０を介して、正極側の端子部２２Ｐに接続されている。組電池３０の負極は、電流検出抵抗６１を介して、負極側の端子部２２Ｎに接続されている。符号３５Ｐは、組電池３０の正極側の通電路、符号３５Ｎは、組電池３０の負極側の通電路である。

第１スイッチ４０は、組電池３０の電流を遮断するスイッチであり、リレーやＦＥＴなどにより構成することが出来る。第１スイッチ４０は、回路基板２８上に配置されていて、電池ケース２１内に収容されている。

計測装置５０は、組電池３０の電流を計測する装置全体であり、電流センサ６０と、並列回路７０と、処理部１００とを備えている。計測装置５０は、回路基板２８や回路基板２８の近傍に配置されていて、電池ケース２１内に収容されている。

電流センサ６０は、電流検出抵抗６１と、ＡＦＥ（Analog Front End）６５とから構成されている。電流検出抵抗６１は、電池ケース２１の内部において、組電池３０の負極側の通電路３５Ｎに配置されている。電流検出抵抗６１は、回路基板２８上又は回路基板２８の近傍に配置されている。

ＡＦＥ６５は、電流検出抵抗６１の両端電圧を検出し、アナログ値からディジタル値に変更する。ＡＦＥ６５は、信号線により処理部１００に接続されている。ＡＦＥ６０は回路基板２８上に配置されている。

並列回路７０は、第１スイッチ４０のバイパス経路ＢＰ上にあって、第１スイッチ４０と並列に接続されている。並列回路７０は、第２スイッチ７１と、ダイオード７５とから構成されている。ＦＥＴ７１とダイオード７５は直列に接続されている。並列回路７０は回路基板２８上に設けられている。

第２スイッチ７１はＰチャンネルの電界効果トランジスタであり、ソースを組電池３０の正極に接続し、ドレインをダイオード７５のアノードに接続している。ダイオード７５は、組電池３０の放電方向を順方向としており、アノードを第２スイッチ７１のドレインに接続し、カソードを正極側の端子部２２Ｐに接続している。図４に示す符号９０は、第２スイッチ７１を駆動する駆動回路９０である。

処理部１００は、演算機能を有するＣＰＵ（central processing unit）１０１、メモリ１０３、ＲＯＭ１０５、通信部１０７など備えており、回路基板２８上に配置されている。

ＣＰＵ１０１は、第１スイッチ４０や第２スイッチ７１に指令を送り、第１スイッチ４０、第２スイッチ７１のオン、オフを制御する。「オン」はクローズ（閉路）の意味、「オフ」はオープン（開路）の意味である。

ＣＰＵ１０１は、ＡＦＥ６５の出力に基づいて、リチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４の電流Ｉを検出する処理と、検出した電流Ｉに基づいて、リチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４のＳＯＣを推定する処理を行う。

ＳＯＣ（state of charge：充電状態）は、満充電容量に対する残存容量の比率であり、下記の（１）式にて表される。ＳＯＣは、下記の（２）式で示すように、電流Ｉの時間に対する積分値に基づいて推定することが出来る。電流の符号を、充電時はプラス、放電はマイナスとする。

ＳＯＣ＝Ｃｒ／Ｃｏ×１００・・・・・・・・・・（１）
Ｃｏは二次電池の満充電容量、Ｃｒは二次電池の残存容量である。

ＳＯＣ＝ＳＯＣｏ＋１００×∫Ｉｄｔ／Ｃｏ・・・（２）
ＳＯＣｏは、ＳＯＣの初期値、Ｉは電流である。

ＲＯＭ１０５には、ＳＯＣを推定するためのプログラムや、オフセット誤差εの計測フロー（図１０に示すＳ１０～Ｓ６０）を実行するためのプログラムが記憶されている。プログラムはＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に記憶して譲渡等することが出来る。プログラムは電気通信回線を用いて配信することも出来る。

通信部１０７は、自動車１に搭載された車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１５０との通信用として設けられている。車両ＥＣＵ１５０は、走行中、停車中、駐車中など、車両の状態によらず、電源遮断を許容しない車両負荷である。車両への搭載後、通信部１０７は、信号線により、車両ＥＣＵ１５０と接続され、処理部１００は、エンジンの動作状態（停止や駆動）など車両に関する情報を、車両ＥＣＵ１５０から受信できるようになっている。

図４に示すように、バッテリ２０には、電源ライン１３５Ｐ、１３５Ｎを介して、車両ＥＣＵ１５０が接続されており、バッテリ２０から車両ＥＣＵ１５０に対して電力を供給する構成となっている。車両ＥＣＵ１５０には、コンデンサ１７０が設けられている。コンデンサ１７０は、正極側の電源ライン１３５Ｐと負極側の電源ライン１３５Ｎの間にあって、車両ＥＣＵ１５０と並列に接続されている。コンデンサ１７０は、車両ＥＣＵ１５０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１７０は、電流センサ６０のオフセット誤差εを計測する期間に、車両ＥＣＵ１５０に放電し、電力を供給する役割を果たす。コンデンサ１７０は、本発明の「充放電素子」に相当する。

バッテリ２０は、リチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４と、リチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４を収容する電池ケース２１と、第１スイッチ４０と、計測装置５０と、を備えていることから、本発明の「蓄電装置」に相当する。バッテリ２０のうちの組電池３０と計測装置５０は、本発明の「計測システム」に相当する。

２．電流センサ６０のオフセット誤差εと補正
電流センサ６０は、真値がゼロの場合でも、ゼロ以外の数値を示すオフセット誤差εがある。オフセット誤差εは、組電池３０の電流Ｉを遮断した状態で、電流センサ６０の計測値（ＡＦＥ６５の出力値）を検出することで、計測することが出来る。しかしながら、オフセット誤差εを計測するため、電流Ｉを遮断すると、車両ＥＣＵ１５０への電力供給が途絶えてしまう。

本構成では、第１スイッチ４０をオフした後、コンデンサ１７０は放電する。放電により、コンデンサ１７０の電圧が下がることから、端子部２２Ｐの電圧Ｖ２が降下する。端子部２２Ｐの電圧Ｖ２と組電池３０の正極の電圧Ｖ１との電圧差ΔＶが、所定値Ｖｘになるまでの期間Ｔ_２３は、ダイオード７５は非導通である。ダイオード７５が非導通の期間Ｔ_２３は、組電池３０の電流Ｉが遮断されることに着目して、電流センサ６０のオフセット誤差εを計測する。

以下、図４～図９を参照してオフセット誤差εの計測方法を説明する。まず、処理部１００は、通常時（オフセット誤差εの非計測時）、第１スイッチ４０をオンの状態に制御し、第２スイッチ７１をオフの状態に制御する。これにより、図４に示すように、組電池３０から車両ＥＣＵ１５０に対して、第１スイッチ４０を経由する主経路Ｌ１にて電流が流れる。

車両ＥＣＵ１５０と並列に接続されたコンデンサ１７０は充電され、バッテリ２０の正極側の端子部２２Ｐの電圧Ｖ２は、組電池３０の正極側の電圧Ｖ１と等しくなる（Ｖ２＝Ｖ１）。

処理部１００は、オフセット誤差εを計測する場合、まず、第２スイッチ７１をオフからオンに切り換え（図８に示す時刻ｔ１）、その後、第１スイッチ４０をオンからオフに切り換える（図８に示す時刻ｔ２）。第２スイッチ７１は、少なくとも、オフセット誤差εの計測時にオンであればよく、常時オンでもよい。

図８に示す「Ｉ_１」は主経路Ｌ１に流れる電流、「Ｉ_２」はコンデンサ１７０の放電する電流、「Ｉ_３」は電流経路Ｌ３に流れる電流を示す。また、「Ｉ_１３」は「Ｉ_１」と「Ｉ_３」の合計電流であり、組電池３０から車両ＥＣＵ１５０への放電電流である。

時刻ｔ２にて、第１スイッチ４０がオンからオフに切り換わると、主経路Ｌ１は遮断され、コンデンサ１７０が放電を開始する。そのため、車両ＥＣＵ１５０に対して、図５に示す電流経路Ｌ２にてコンデンサ１７０から電流が流れる。コンデンサ１７０の電圧は、放電により降下するため、第１スイッチ４０の切り換え後、図８、図９に示すように、バッテリ２０の正極側の端子部２２Ｐの電圧Ｖ２は降下して、組電池３０の正極側の電圧Ｖ１との間に電圧差Δが生じる。

ΔＶ＝Ｖ１－Ｖ２・・・・・・（３）

図８、図９に示す時刻ｔ３にて、電圧差Δが所定値Ｖ_Ｘ（一例として０．５５Ｖ）に達すると、ダイオード７５が導通する。ダイオード７５が導通すると、バイパス経路ＢＰを通じた車両ＥＣＵ１５０への電力供給が許容されることから、図６に示すように、車両ＥＣＵ１５０に対して、コンデンサ１７０を電源とする電流経路Ｌ２と、組電池３０から並列回路７０（バイパス経路ＢＰ）を通る電流経路Ｌ３で、電流が流れる。

ダイオード７５の導通後、電圧差ΔＶの増加に伴って電流経路Ｌ３に流れる電流は増加し、電流経路Ｌ２に流れる電流Ｌ２は減少する。図８の例では、電圧差ΔＶがダイオード７５の順方向電圧Ｖｆ（一例として０．６Ｖ）に達する時刻ｔ４にて、電流経路Ｌ２の電流はゼロになり、それ以降は、ダイオード７５を経由する電流経路Ｌ３により、車両ＥＣＵ１５０に対する電力供給が行われる。

時刻ｔ２にて第１スイッチ４０をオフに切り換えてから、時刻ｔ３にてダイオード７５が導通するまでの期間Ｔ_２３は、ダイオード７５は非導通であり、組電池３０からの電流出力は無い。この期間Ｔ_２３に、電流センサ６０の計測値（ＡＦＥ６５の出力）を検出することで、電流センサ６０のオフセット誤差εを計測することが出来る。

ダイオード７５は、電圧差ΔＶが所定値Ｖｘ以上の場合に、導通してバイパス経路ＢＰを通じた車両ＥＣＵ１５０へ電力供給を許容し、電圧差ΔＶが所定値Ｖｘ未満の場合、非導通となってバイパス経路ＢＰを無電流とする。従って、ダイオード７５は、本発明の「電流制限部」に相当する。

図１０は、オフセット誤差εの計測フローの流れを示す図である。計測フローは、Ｓ１０～Ｓ６０の６ステップから構成されている。計測フローの実行前において、ＣＰＵ１０１により、第１スイッチ４０はオンに制御され、第２スイッチ７１はオフに制御されているものとする。

ＣＰＵ１０１は、まず、バッテリ２０を搭載した車両１が駐車中であるか、否かを判断する（Ｓ１０）。駐車中の判断は、車両ＥＣＵ１５０との通信の状態により行うことが出来る。すなわち、車両１が走行中や停車中の場合、車両ＥＣＵ１５０と処理部１００との間において、所定周期で通信が頻繁に行われる。

一方、車両１が駐車中の場合、車両ＥＣＵ１５０は、通信を停止する。そのため、所定期間、車両ＥＣＵ１００との間で通信が途絶えている場合には、車両１は駐車中であると判断することが出来る。

車両１が駐車中であると判断すると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、次にＣＰＵ１０１は、第２スイッチ７１をオフからオンに切り換え、その後、第１スイッチ４０をオンからオフに切り換える処理を行う（Ｓ２０、Ｓ３０）。

次にＣＰＵ１０１は、第１スイッチ４０をオフに切り換えてから、ダイオード７５が導通するまでの期間Ｔ_２３に、電流センサ６０のオフセット誤差εを計測する計測処理を行い、計測したオフセット誤差εを、メモリ１０３に記憶する（Ｓ４０）。期間Ｔ_２３の長さは、コンデンサ１７０の容量と、コンデンサ１７０の放電電流と、ダイオード７５が導通する電圧差Ｖｘなどから求めることが出来る。実験値を使用することも出来る。

続いてＣＰＵ１０１は、第１スイッチ４０をオフからオンに切り換える処理を行い、その後、第２スイッチ７１をオンからオフに切り換える処理を行う（Ｓ５０、Ｓ６０）。以上により、オフセット誤差εの計測フローは終了する。

ＣＰＵ１０１は、下記の（４）式で示すように、リチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４の電流計測時、電流センサ６０の計測値をオフセット誤差εにより補正する補正処理を行う。

このようにすることで、電流Ｉの計測精度を向上させることが可能であり、リチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４のＳＯＣを精度よく推定することが可能となる。

Ｉｔ＝Ｉｏ－ε・・・・・・（４）
Ｉｔは補正後の電流値、Ｉｏは補正前の電流値、εはオフセット誤差である。（４）式において、電流、オフセット誤差の符号を、充電方向はプラス、放電方向はマイナスとする。

図１０は、オフセット誤差εの計測フローは、例えば、１週間おきなど、所定期間ごとに繰り返し実行して、オフセット誤差εを最新の値に更新することが好ましい。このようにすることで、温度変化等によって、オフセット誤差εが変化しても、その影響を小さくすることが可能であり、電流Ｉの計測精度及びＳＯＣの推定精度をより一層、向上させることが可能である。

並列回路７０は、第１スイッチ４０のクローズ故障の診断回路として、用いることが出来る。すなわち、並列回路７０の第２スイッチ７１をオンした状態で、第１スイッチ４０をオンからオフに切り換えると、第１スイッチ４０が正常に動作していれば、第１スイッチ４０の両端電圧ΔＶ（＝Ｖ１－Ｖ２）は、ダイオード７５の順方向電圧Ｖ_Ｆとなる。一方、第１スイッチ４０がクローズに固着している場合、両端電圧ΔＶはゼロになる。従って、第１スイッチ４０の両端電圧ΔＶを検出することで、第１スイッチ４０がクローズ故障しているか否かを診断することが出来る。

４．効果説明
本構成では、第１スイッチ４０をオンからオフに切り換えて主経路Ｌ１を遮断しても、バイパス経路ＢＰが設けられていることから、組電池３０から車両ＥＣＵ１５０への電力供給経路は遮断されない。しかも、オフセット誤差εの計測期間中、バイパス経路ＢＰのダイオード７５は非導通となり、一時的に組電池３０の電流Ｉは遮断される。しかし、電流Ｉが遮断された期間Ｔ_２３は、コンデンサ１７０が車両ＥＣＵ１５０へ放電し、ダイオード７５が導通すれば、それ以降は、組電池３０からバイパス経路ＢＰを介して電流Ｉが供給できる。そのため、電源遮断を許容しない車両ＥＣＵ１５０への電力供給を維持しつつ、オフセット誤差εの計測を行うことが出来る。本構成では、こうした電源遮断を許容しない車両負荷を、パワーフェイルを発生させず、オフセット誤差εの計測を行うことが出来るので、安全性を確保するという、ニーズに応えることが出来る。

処理部１００は、走行中や停車中に比べて車両１が危険事象に陥りにくい駐車中に、第１スイッチ４０をオンからオフに切り換えて、電流センサ６０のオフセット誤差εを計測する。駐車中にオフセット誤差εの計測を行うことで、走行中や停車中は、オフセット誤差εの計測を行う必要がなくなるから、車両の高い安全性を確保することが出来る。また、走行中や停車中に比べて、車両ＥＣＵ１５０の消費電流が少なく、導通した時に、ダイオード７５に流れる電流が小さい。そのため、定格容量の小さいダイオード７５を使用することが出来る。

本構成では、オフセット誤差εの非計測時（Ｔ_２３以外の期間）は、ＣＰＵ１０１にて、第２スイッチ７１をオフに制御する。第２スイッチ７１をオフすることで、バイパス経路ＢＰを遮断できる。非計測時に電流を遮断することで、電流制限部であるダイオード７５の故障を防止することが出来るため、オフセット誤差εの計測精度を向上させることが出来る。また、過放電など、組電池３０に異常があった場合に、第２スイッチ７１をオフにすることで、バイパス経路ＢＰを介して流れる電流を遮断することが出来る。

＜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）実施形態１では、リチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４の電流を計測する計測装置５０を例示した。本技術は、電流を計測する計測装置であれば、リチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４以外にも、電気化学素子であれば、広く適用することが出来る。電気化学素子は、二次電池、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子、放電のみ行う一次電池、燃料電池、太陽電池等を含む。実施形態１では、リチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４を複数直列に接続した形態を例示したが、単セルの構成であってもよい。

（２）実施形態１では、蓄電装置であるバッテリ２０をエンジン駆動車に搭載した例を示した。バッテリ２０の用途は、エンジン駆動車に限定されない。電気自動車、ハイブリッド電気自動車に搭載してもよい。本技術は、車両用以外にも、航空機や船舶、鉄道用の蓄電装置に適用することが出来る。特に、電源遮断を許容しない負荷用であることが好ましいが、電源遮断が一部において許容されている負荷用でもよい。

（３）実施形態１では、組電池３０から車両ＥＣＵ１５０に電力を供給する構成としたが、電力の供給対象（車両負荷）は、車両ＥＣＵ１５０に限定されない。エンジンを駆動するためのセルモータ、エンジンの補機類など、電源遮断を許容しない他の車両負荷であってもよい。

（４）実施形態１では、第１スイッチ４０と並列回路７０を、組電池３０の正極側に設ける一方、電流センサ６０を、組電池３０の負極側に設けた例を示した。構成を反転し、第１スイッチ４０と並列回路７０を、組電池３０の負極側に設ける一方、電流センサ６０を組電池３０の正極側に配置してもよい。第１スイッチ４０と並列回路７０を負極に設けた場合、第１スイッチ４０をオフすると、コンデンサ１７０の放電により、端子部２２Ｎの電圧が変化して、負極側の端子部２２Ｎと組電池３０の負極との間に電圧差ΔＶが生じる。発生した電圧差ΔＶが所定値Ｖｘに達するまでの間は、ダイオード７５は非導通となることから、その期間に、電流センサ６０のオフセット誤差εを計測することが出来る。第１スイッチ４０と並列回路７０を負極側に設けた場合、コンデンサ１７０の放電により、組電池３０の負極よりも、端子部２２Ｎの電圧が高くなる。そのため、ダイオード７５は放電方向が順方向となるように、アノードを端子部２２Ｎに接続し、カソードを組電池３０の負極に接続する。

（５）実施形態１では、コンデンサ１７０を、バッテリ外部に設けた構成を示した。コンデンサ１７０は、バッテリ内に配置されていてもよい。図１１に示すバッテリ２００は、電池ケース２１の内部に、コンデンサ２７０を設けている。コンデンサ２７０の一端は、正極側の端子部２２Ｐに接続され、他端は負極側の端子部２２Ｎに接続されている。コンデンサ２７０は、組電池３０により充電される。第１スイッチ４０をオフして主経路Ｌ１を遮断すると、コンデンサ２７０が放電して、車両ＥＣＵ１５０に電力を供給する。コンデンサ２７０の放電により、組電池３０の正極の電圧Ｖ１と正極側の端子部Ｖ２の電圧差ΔＶが所定値Ｖｘに達するまでの期間Ｔ_２３は、ダイオード７５は非通電でバイパス経路ＢＰは無電流となる。従って、期間Ｔ_２３に、処理部１００にて、電流センサ６０のオフセット誤差εを計測することが出来る。この構成では、バッテリ２０にコンデンサ２７０を内蔵していることから、車両１側にコンデンサ１７０が設けられていない場合でも、車両負荷１５０への電力の供給を継続しつつ、電流センサ６０のオフセット誤差εを計測することが出来る。バッテリ２０に内蔵したコンデンサ２７０は、処理部１００がオフセット誤差εの計測処理を行う期間Ｔ_２３、車両負荷１５０に対して放電する役割を果たす。

（６）コンデンサ１７０、２７０は、第１スイッチ４０をオフした時に放電するものであればよく、例えば、二次電池などの充放電素子により、代用することが出来る。

（７）実施形態１は、電流制限部の例として、ダイオード７５を示した。電流制限部は、組電池３０の電圧Ｖ１と端子部２２Ｐの電圧Ｖ２の電圧差ΔＶが所定値Ｖｘ以上の場合に
バイパス経路ＢＰを通じた負荷へ電力供給を許容し、電圧差ΔＶが所定値未満の場合に、バイパス経路ＢＰを無電流とするものであれば、ダイオード以外でもよい。図１２に示すバッテリ３００では、電流制限部を、ダイオード接続したＦＥＴ３１０により、構成している。ダイオード接続は、ゲートとソースを短絡させる接続である。ダイオード接続したＦＥＴ３１０は、ダイオード７５と同様に、電圧差が所定値以上になると導通し、それ以外は非導通であるため、ダイオード７５に代用することが出来る。図１２のバッテリ３００は、第２スイッチ７１を廃止している。

（８）図１３に示すバッテリ４００は、電流制限部４１０を、第３スイッチ４２０と、コンパレータ４３０から構成している。コンパレータ４３０は、組電池３０の正極の電圧Ｖ１と正極側の端子部２２Ｐの電圧Ｖ２との電圧差ΔＶを検出する。コンパレータ４３０は、電圧差ΔＶが所定値以上の場合、第３スイッチ４２０をオンにする信号を出力し、電圧差ΔＶが所定値未満の場合、第３スイッチ４２０をオフする信号を出力する。電流制限部４１０を、第３スイッチ４２０とコンパレータ４３０で構成した場合も、第１スイッチ４０をオフにした後、電圧差ΔＶが所定値になるまでの期間は、第３スイッチ４２０がオフしてバイパス経路ＢＰが無電流になることから、その期間に、電流センサ６０のオフセット誤差εを計測することが出来る。電流制限部４１０を、第３スイッチ４２０とコンパレータ４３０とから構成した場合、バイパス経路ＢＰが非通電（第３スイッチ：オフ）から通電状態（第３スイッチ：オン）に切り換わる閾値（電圧差）を任意に設定できるというメリットがある。

（９）図１４に示すバッテリ５００は、電流制限部に、降圧レギュレータ５１０を用いている。降圧レギュレータ５１０は、入力電圧（組電池の電圧Ｖ１）を降圧して出力する。バイパス経路ＢＰは、正極側の端子部２２Ｐの電圧Ｖ２が、降圧レギュレータ５１０の出力電圧Ｖ３よりも高い場合、無電流となる。そのため、第１スイッチ４０をオフした後、コンデンサ１７０の放電により、正極側の端子部の電圧Ｖ２が、組電池３０の正極の電圧Ｖ１から降圧レギュレータ５１０の出力電圧Ｖ３に下がるまでの期間に、電流センサ６０のオフセット誤差εを計測することが出来る。端子部２２Ｐの電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ３まで下がると、それ以降、端子部２２Ｐの電圧Ｖ２は、降圧レギュレータ５１０の出力電圧Ｖ３に維持され、バイパス経路ＢＰを介して、車両負荷１５０への電力供給が可能となる。

（１０）実施形態１では、第１スイッチ４０をオフに切り換えてから、ダイオード７５が導通するまでの期間Ｔ_２３を、コンデンサ１７０の容量と、コンデンサ１７０の放電電流と、ダイオード７５が導通する電圧差Ｖｘなどから求めた。ダイオード７５は、端子部２２Ｐの電圧Ｖ２と組電池３０の正極の電圧Ｖ１の電圧差ΔＶが、所定値Ｖｘよりも小さい場合は非導通で、所定値Ｖｘに達すると導通する。そのため、第１スイッチ４０をオフに切り換えた後、端子部２２Ｐの電圧Ｖ２と組電池３０の正極の電圧Ｖ１を検出して電圧差ΔＶを求め、求めた電圧差ΔＶが所定値Ｖｘになるまでの期間に、オフセット誤差εを計測するようにしてもよい。このようにすれば、ダイオード７５が非通電である期間に、計測を行うことが出来るので、オフセット誤差εの計測精度が向上する。また、電流制限部に降圧レギュレータ５１０を用いる場合も、端子部２２Ｐの電圧Ｖ２を検出して、降圧レギュレータの出力電圧Ｖ３と比較することで、バイパス経路ＢＰの無電流期間を判断するが可能である。

（１１）実施形態１は、車両１が駐車中であるか、否かを、車両ＥＣＵ１５０との通信の状態により判断したが、組電池３０の電流Ｉの大きさから判断してもよい。すなわち、電流Ｉが所定値以下の状態が一定時間継続した場合に、駐車と判断してもよい。または、所定時間以上の振動の有無から判断してもよい。振動の検出はセンサで行うとよい。

（１２）実施形態１では、オフセット誤差εに基づいて、リチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４の電流Ｉを補正する補正処理を実行した。これ以外に、電流Ｉの補正は行わず、ＳＯＣを補正するようにしてもよい。具体的には、ＳＯＣを算出するために行った電流Ｉの積算時間と、オフセット誤差εとに基づいて、ＳＯＣの誤差（電流センサ６０のオフセット誤差εに起因するＳＯＣの誤差）を補正してもよい。

（１３）計測装置５０は、電流センサ６０と、並列回路７０と、処理部１００とを含む構成であればよく、これらの部材６０、７０、８０は、必ずしもバッテリ内に設けられていなくてもよい。実施形態１では、第１スイッチ４０と並列回路７０を、バッテリ２０の内部に設けた構成を例示した。第１スイッチ４０と並列回路７０は、車載されていれば、バッテリ２０の外部に設けられていてもよい。また、電流センサ６０や処理部１００も、同様に、車載されていれば、バッテリ２０の外部に設けられていてもよい。すなわち、バッテリ２０は、リチウムイオン二次電池Ｂ１～Ｂ４だけの構成とし、バッテリ外に設けた処理部１００が、バッテリ外に設けられた電流センサ６０から、期間Ｔ２３に計測される計測値のデータを取得してオフセット誤差εを計測するようにしてもよい。

（１４）計測システムは、組電池３０等の電気化学素子と計測装置５０を含み、電気化学素子３０の電流計測を計測装置５０にて行うシステムであればよい。電気化学素子３０や計測装置５０が、どこに配置されているなど、物理的な構成は、いかなる構成でもよい。

（１５）実施形態１で開示した技術は、電流センサのオフセット誤差の計測プログラム、及びそれらプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現することができる。

電流センサ６０のオフセット誤差εの計測プログラムであって、端子部２２Ｐと電気化学素子３０とを接続する第１スイッチ４０をオフした後、前記第１スイッチ４０のバイパス経路ＢＰに設けられた電流制限素子７５が前記バイパス経路ＢＰを無電流とする期間Ｔ_２３に、前記電流センサ６０のオフセット誤差εを計測する計測処理（Ｓ４０）を、コンピュータ４０に実行させる計測プログラム。

１...車両
２０...バッテリ（本発明の「蓄電装置」に相当する）
３０...組電池
４０...第１スイッチ
６０...電流センサ
６１...電流検出抵抗
６５...ＡＦＥ
７０...並列回路
７１...第２スイッチ
７５...ダイオード（本発明の「電流制限部」に相当する）
１００...処理部
１０１...ＣＰＵ
１５０...車両ＥＣＵ（本発明の「車両負荷」に相当する）
１７０...コンデンサ（本発明の「充放電素子」に相当する）
Ｂ１～Ｂ４...リチウムイオン二次電池（本発明の「電気化学素子（蓄電素子）」に相当する）

Claims

負荷が接続される端子部に対して第１スイッチを介して接続された電気化学素子の電流を計測する計測装置であって、
前記第１スイッチのバイパス経路に設けられた電流制限部と、
前記電気化学素子の電流を計測する電流センサと、
処理部と、を備え、
前記電流制限部は、前記電気化学素子の電圧と前記端子部の電圧との電圧差が所定値以上の場合に、前記バイパス経路を通じた前記負荷へ電力供給を許容し、電圧差が所定値未満の場合に、前記バイパス経路を無電流とし、
前記処理部は、
前記第１スイッチのオフ後、前記負荷に並列接続された充放電素子の放電による前記端子部の電圧変化により前記電圧差が所定値になるまでの期間に、前記電流センサのオフセット誤差を計測する計測処理を行う、計測装置。
請求項１に記載の計測装置であって、
前記電気化学素子は、電源遮断を許容しない車両負荷に対して電力を供給する蓄電素子であり、
前記処理部は、
車両の駐車中に、前記第１スイッチをオンからオフに切り換えて、前記計測処理を実行する、計測装置。
請求項１又は請求項２に記載の計測装置であって、
前記バイパス経路に設けられ、前記電流制限部と直列に接続された第２スイッチを有する、計測装置。
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の計測装置であって、
前記電流制限部は、ダイオードである、計測装置。
蓄電装置であって、
電気化学素子である蓄電素子と、
前記蓄電素子を収容する収容体と、
前記収容体に設けられ、負荷が接続される端子部と、
前記収容体に収容され、前記蓄電素子と前記端子部との間に設けられた第１スイッチと、
前記収容体に収容された請求項１～請求項４に記載の計測装置と、を有する、蓄電装置。
請求項５に記載の蓄電装置であって、
前記収容体に収容され、前記端子部に接続された充放電素子を有する、蓄電装置。
請求項６に記載の蓄電装置であって、
前記蓄電装置は車両用であり、
前記充放電素子は、前記処理部が前記計測処理を行う期間、電源遮断を許容しない車両負荷に対して放電する、蓄電装置。
計測システムであって、
電気化学素子と、
請求項１～請求項４に記載の計測装置と、を有する、計測システム。
電流センサのオフセット誤差の計測方法であって、
端子部と電気化学素子とを接続する第１スイッチをオフした後、前記端子部に接続された負荷に対して並列接続された充放電素子から負荷への放電を行い、
前記第１スイッチのバイパス経路に設けられた電流制限部により、前記電気化学素子の電圧と前記端子部の電圧との電圧差が所定値となるまでの期間は、前記バイパス経路を無電流として、前記電流センサのオフセット誤差を計測する、オフセット誤差の計測方法。