JP6790474B2 - 二次電池の監視装置、電池システム、二次電池の保護システム、車両 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池に適用する保護条件に関する技術である。

例えば、自動車に搭載された１２Ｖバッテリは、エンジン始動装置や様々な車両負荷への電力供給、オルタネータからの充電に使用される。こうしたバッテリを、安全かつ効率的に使用するため、バッテリ内部に電池監視装置や電流遮断装置を搭載したものがある（下記特許文献１）。

特開２０１３−１９５１８３号公報

一般に、二次電池（バッテリ）に要求される安全性能は、例えば、走行時と駐車時では異なり、走行時の方が高い安全性が要求される。しかし、走行時の安全性能を一律に適用すると、駐車時は過剰品質、或いは電池性能低下となる場合がある。
本発明は、上記のような事情に基づいて完成させたものであって、使用状態に適した安全性能、或いは電池性能の劣化抑制が得られるようにすることを課題とする。

本明細書によって開示される二次電池の監視装置は、前記二次電池の使用状態を検出する検出部と、切換部と、を備え、前記切換部は、前記二次電池の使用状態に応じて、前記二次電池に適用する保護条件を切り換える。尚、「保護条件」とは、二次電池を安全に使用することを目的として二次電池又は二次電池を保護する機器等に適用する条件に加え、車両など二次電池から電力供給を受けて動作する機器の安全、或いは電池性能の劣化抑制を確保することを目的として二次電池又は二次電池を保護する機器等に対して適用する条件を含む。

本明細書によって開示される二次電池の監視装置によれば、二次電池の使用状態によって保護条件を切り換えるので、使用状態に適した安全性能が得られる、或いは電池性能の劣化が抑制できる。または、車両側の不具合（車両の故障や制御装置の故障等、ハードウエア、ソフト的な故障）により二次電池が不安全になったり、電池性能の劣化を進むことを防ぐことが出来る。

実施形態１に適用された電池パックの電気的構成を示すブロック図（車載時を示す） 組電池の総電圧Ｖの使用範囲（保護条件）を示す図 保護条件の切換シーケンスの処理の流れを示すフローチャート図 組電池の使用状態をまとめた図表 電池パックの電気的構成を示すブロック図（単独使用時を示す） 実施形態２に適用された保護条件の切換シーケンスの処理の流れを示すフローチャート図 電池パックの電気的構成を示すブロック図 組電池の総電圧Ｖの使用範囲（保護条件）を示す図 組電池の使用状態をまとめた図表 実施形態３における組電池の総電圧Ｖの使用範囲と規定期間Ｔを示す図 電池パックの他の構成を示すブロック図 電池パックの他の構成を示すブロック図

（本実施形態の概要）
始めに、本実施形態にて開示する二次電池の監視装置の概要について説明する。二次電池の監視装置は、前記二次電池の使用状態を検出する検出部と、切換部と、を備え、前記切換部は、前記二次電池の使用状態に応じて、前記二次電池に適用する保護条件を切り換える。この構成では、二次電池の使用状態によって保護条件を切り換えるので、使用状態に適した安全性能、或いは電池性能の劣化抑制が得られる。尚、「保護条件」とは、二次電池を安全に、或いは電池性能の劣化を抑制させながら使用することを目的として二次電池又は二次電池を保護する機器等に適用する条件に加え、車両など二次電池から電力供給を受けて動作する機器の安全を確保、或いは電池性能を劣化抑制することを目的として二次電池又は二次電池を保護する機器等に対して適用する条件を含む。

また、本実施形態にて開示する二次電池の監視装置は、以下の構成が好ましい。
前記検出部は、前記二次電池が、走行中又は走行準備中の車両で使用される第１使用状態であるかを検出し、前記切換部は、検出される使用状態に応じて、前記二次電池の保護条件を切り換える。走行中又は走行準備中の車両で使用される使用状態と、それ以外の使用状態では、要求される安全性能、或いは電池性能の劣化抑制のための方法が異なるので、２つの使用状態を検出することで、二次電池の保護条件を好適に切り換えることが出来る。

前記検出部は、前記二次電池が、前記第１使用状態以外の前記車両で使用される第２使用状態であるかを検出し、前記切換部は、検出される使用状態に応じて、前記二次電池の保護条件を切り換える。また、前記検出部は、前記二次電池が、前記第１使用状態及び前記第２使用状態以外の第３使用状態であるかを検出し、前記切換部は、検出される使用状態に応じて、前記二次電池の保護条件を切り換える。

この構成では、第１使用状態だけでなく第２使用状態や第３使用状態に応じて、保護条件を切り換えるので、各使用状態に適した安全性能、或いは電池性能の劣化抑制が得られる。

前記切換部は、前記保護条件として、前記二次電池の電圧もしくはＳＯＣの使用範囲を切り換える。この構成では、二次電池の使用状態によらず、使用範囲を一律適用する場合に比べて、二次電池を、効率的かつ安全に使用することが出来る。或いは電池性能を最大限活用しつつ、電池性能の劣化抑制を実現することが出来る。また、前記切換部は、前記保護条件として、前記二次電池の電流を遮断する条件が成立してから遮断を実行するまでの期間を切り換える。この構成では、二次電池の使用状態に応じて、電池を遮断する条件が成立してから実行までの期間を切り換えることが出来る。

前記監視装置は、前記保護条件の切り換えに関する情報を外部に通信する。この構成では、切り換え後の保護条件に応じて、車両側で然るべき制御をすることが出来る。また、前記切換部は、検出される使用状態に応じて、前記使用範囲の上限値又は下限値を切り換える。

前記使用範囲は、上限値の異なる複数の使用範囲を含み、前記切換部は、前記二次電池が走行中もしくは走行準備中の車両で使用される第１使用状態の場合、上限値の低い使用範囲を適用し、前記二次電池がそれ以外の使用状態の場合、上限値の高い使用範囲を適用する。この構成では、走行中又は走行準備中の使用状態では安全性を優先し、それ以外の使用状態では使用効率を優先できる。或いは電池性能を最大限活用しつつ、電池性能の劣化抑制を実現させることができる。

前記使用範囲は、下限値の異なる複数の使用範囲を含み、前記切換部は、前記二次電池が走行中もしくは走行準備中の車両で使用される第１使用状態の場合、下限値の高い使用範囲を適用し、前記二次電池がそれ以外の使用状態の場合、下限値の低い使用範囲を適用する。この構成では、走行中又は走行準備中の使用状態では安全性を優先し、それ以外の使用状態では使用効率を優先できる。或いは電池性能を最大限活用しつつ、電池性能の劣化抑制を実現させることができる。

前記検出部は、前記車両側からの信号と、充放電電流の有無とに基づいて、前記二次電池の前記使用状態を検出する。監視装置の基本機能を利用して、二次電池の使用状態を検出することが可能であり、ハードウエア追加によるコストアップがない。

＜実施形態１＞
実施形態１について図１ないし図５を参照して説明する。
１．電池パック２０の構成
図１は、本実施形態における電池パック２０の構成を示す図である。本実施形態の電池パック２０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、エンジン始動装置など車両負荷１０Ａへ電力を供給すると共に、車両発電機（オルタネータ）１０Ａにより充電を受ける。尚、図１に示す符号２１は電池パック２０の正極端子、符号２２は負極端子である。

図１に示すように、電池パック２０は、組電池３０と、電流検出抵抗４１と、サーミスタ４３と、電流遮断装置４５と、組電池３０を管理するバッテリ−マネージャー（以下、ＢＭ）５０を有する。組電池３０は、直列接続された複数のリチウムイオン二次電池３１から構成されている。尚、ＢＭ５０が「監視装置」の一例である。また、電流遮断装置４５とＢＭ５０が「二次電池の保護システム」の一例である。

組電池３０、電流検出抵抗４１、電流遮断装置４５は、電力ライン３５を介して、直列に接続されている。本例では、電流検出抵抗４１を負極側、電流遮断装置４５を正極側に配置しており、電流検出抵抗４１は負極端子２２、電流遮断装置４５は、正極端子２１にそれぞれ接続されている。

電流検出抵抗４１は、組電池３０に流れる電流を検出する機能を果たす。サーミスタ４３は接触式あるいは非接触式で組電池３０の温度［℃］を測定する機能を果たす。電流検出抵抗４１とサーミスタ４３は、信号線によって、ＢＭ５０に接続されており、電流検出抵抗４１の検出値やサーミスタ４３の検出値は、ＢＭ５０に取り込まれる構成になっている。

電流遮断装置４５は、例えば、ＦＥＴ等の半導体スイッチやリレーであり、ＢＭ５０からの指令に応答して、正極側の電力ライン３５を開放することで、組電池３０の電流を遮断する機能を果たす。

ＢＭ５０は、電池パック２０の内部に設けられており、電圧検出回路６０と、制御部７０を備える。

電圧検出回路６０は、検出ラインを介して、各二次電池３１の両端にそれぞれ接続され、制御部７０からの指示に応答して、各二次電池３１の電圧及び組電池３０の総電圧Ｖを測定する機能を果たす。

制御部７０は中央処理装置（以下、ＣＰＵ）７１と、メモリ７３と、通信部７５とを含む。制御部７０は、組電池３０の使用状態を判定する機能、保護条件を切り換える機能を果たす。制御部７０が「検出部」、「切換部」の一例である。

メモリ７３には、保護条件を切り換える処理を実行するための算出プログラムや、プログラムの実行に必要なデータが記憶されている。また、組電池３０の保護条件に関するデータが記憶されている。

通信部７５は、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と通信可能に接続され、車両ＥＣＵ１００と通信する機能を果たす。本例では、車両にて発生するイベント情報をＥＣＵ１００側から制御部７０に通信で通知する構成となっている。尚、イベント情報には、車両に設けられたＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）１１０の動作状況に関する信号（ＩＧ＿ＯＮ信号）や、車両の安全装置の動作状況に関する信号が含まれる。

そして、上記のように構成された電池パック２０は、車両に搭載の車両ＥＣＵ１００と通信して、車両発電機１０Ａを制御しながら、車両との間で電力を融通する。

２．組電池３０の保護条件と保護動作
組電池３０は、安全使用のため、２つの保護条件Ａ、Ｂが設定されている。「保護条件Ａ」は、走行中の車両又は走行準備中の車両で電池パック２０が使用される第１使用状態にて適用される保護条件である。「保護条件Ｂ」は、第１使用状態以外の使用状態で適用される保護条件である。尚、走行準備中とは、車両が直ぐに走行に移行できる状態を意味し、イグニッションキーが挿され、オンの位置まで回動された状態（イグニッションキー回動式では無く、ボタン型エンジン始動タイプ（プッシュスタート、或いはボタンスタート）ではイグニッションがオン状態）で車両が停車している状態や、アイドリングストップ中の状態が含まれる。「保護条件Ｂ」は、第１使用状態以外の使用状態にて適用される保護条件である。

本実施形態１では、保護条件として、組電池３０の総電圧Ｖの使用範囲を規定している。また、組電池３０を遮断する条件が成立してから遮断を実行するまでの規定期間Ｔを規定している。図２は組電池３０の総電圧Ｖの使用範囲を示す図であり、「Ｖ４」は組電池３０を安全に使用できる、或いは電池性能の劣化を抑制できる総電圧Ｖの下限値、「Ｖ１」は組電池３０を安全に使用できる、或いは電池性能の劣化を抑制できる総電圧Ｖの上限値である。

「Ｖ４」より低い状態まで放電すると、組電池３０は不安定な状態となり、また劣化する。また、同様に、「Ｖ１」をより高い状態まで充電すると、組電池３０は不安定な状態となり、また劣化する。

図２に示すように、保護条件Ａは、総電圧Ｖの使用範囲が「Ｖ５」〜「Ｖ２」である。一方、保護条件Ｂは、総電圧Ｖの使用範囲が「Ｖ４」〜「Ｖ１」である。図２に示すように、保護条件Ａは、保護条件Ｂに比べて、使用可能な総電圧Ｖの使用範囲が狭く、上限値、下限値とも異なる電圧に設定されている。すなわち、保護条件Ａ側の上限値Ｖ２は保護条件Ｂ側の上限値Ｖ１より低く、また、保護条件Ａ側の下限値Ｖ５は保護条件Ｂ側の下限値Ｖ４より高い電圧に設定されている。

ＢＭ５０は、「保護条件Ａ」を適用している期間に、組電池３０の総電圧Ｖが、上限値「Ｖ２」や下限値「Ｖ５」に達すると、車両ＥＣＵ１００に対して組電池３０を遮断する条件が成立したこと通知する。そして、組電池３０の総電圧Ｖが「Ｖ２」や「Ｖ５」に達してから規定期間Ｔ１が経過した時に、電流遮断装置４５に指令を送り、組電池３０への通電を遮断する（保護動作Ａ）。

図２の例では、組電池３０の総電圧Ｖが「Ｖ２」に達した時刻ｔ１から規定期間Ｔ１が経過した時刻ｔ２にて、電流遮断装置４５に指令を送り、組電池３０への通電を遮断する。このようにすることで、組電池３０が過充電や過放電になることを抑制することが可能であり、組電池３０が不安全な状態になること抑制できる。

また、電流遮断は、遮断する条件が成立した時点から規定期間Ｔ１が経過した時に実行され、しかも、遮断する条件が成立した時点で、その情報は車両ＥＣＵ１００に通知される。そのため、車両ＥＣＵ１００側で通知に応答して警告を行うことにより、ユーザは、規定期間Ｔ１中に車両を安全な場所に移動できる。尚、電圧の上限値を「Ｖ１」より低い「Ｖ２」として理由は、規定期間Ｔ１中の充電によって、電圧が上昇することを見込んでいるからである。すなわち、規定期間Ｔ１中の充電によって電圧が上昇しても、上限値「Ｖ１」を超えないように、総電圧Ｖの上限値を予め低く抑えている。また、保護条件Ａ側の下限値「Ｖ５」を保護条件Ｂ側の下限値Ｖ４よりも高い電圧に設定しているのも、同様の理由である。

一方、ＢＭ５０は、「保護条件Ｂ」を適用している期間に、組電池３０の総電圧Ｖが上限値「Ｖ１」や下限値「Ｖ４」に達すると、その時点で、電流遮断装置４５に指令を送り、組電池３０への通電を直に遮断する（保護動作Ｂ）。すなわち、保護条件Ａでは、規定期間Ｔの長さを「Ｔ１」に設定しているのに対して、保護条件Ｂでは、規定期間Ｔの長さをゼロに設置している。図２の例では、組電池３０の総電圧Ｖが「Ｖ１」に達した時刻ｔ３で、電流遮断装置４５に指令を送り、組電池３０への通電を直に遮断する。このようにすることで、組電池３０が過充電や過放電になることを抑制することが可能であり、組電池３０が不安全な状態になること抑制できる。また、「保護条件Ｂ」は「保護条件Ａ」に比べて、総電圧Ｖの使用範囲が広いことから、組電池３０を効率的に使用できる。

３．ＢＭ５０による保護条件の切換シーケンス
次に保護条件の切換シーケンスを説明する。図３に示す保護条件の切換シーケンスは、Ｓ１０〜Ｓ４０のステップから構成されており、例えば、ＢＭ５０が起動して、組電池３０の監視を開始するのと同時に実行される。

処理がスタートすると、制御部７０は、組電池３０が走行中又は走行準備中の車両で使用されている第１使用状態であるか、判定する処理を実行する（Ｓ１０）。具体的には、車両が走行中又は走行準備中の場合、ＩＧスイッチ１１０はオン状態であり、かつ車両側は主要な電気機器や電装品が起動していて負荷が発生している状態になることから電池パック２０との間で電力がやり取りされる。従って、下記に示すように、「ＩＧ＿ＯＮ信号」の有無と、「充放電電流」の有無から、組電池３０の使用状態を判断することが出来る。尚、制御部７０の実行するＳ１０の処理により、本発明の「検出部」の機能が実現されている。

（ａ）ＩＧ＿ＯＮ信号の有無
ＩＧスイッチ１１０がオフからオンに切り換わると、車両ＥＣＵ１００は、ＩＧスイッチ１１０のオン動作を検出して、ＢＭ５０にＩＧ＿ＯＮ信号を送信する構成となっている。従って、制御部７０は、車両ＥＣＵ１００との通信により、ＩＧ＿ＯＮ信号の有無を検出することが出来る。尚、ＩＧ＿ＯＮ信号が本発明の「車両からの信号」の一例である。

（ｂ）充放電電流の有無
組電池３０に流れる電流は電流検出抵抗４１が検出している。そのため、電流検出抵抗４１の検出値により、充放電電流の有無を検出することが出来る。本実施形態では、電流検出抵抗４１の検出値を閾値と比較して、電流値が閾値を下回っている場合、充放電電流は無し、と判断し、電流値が閾値を超えている場合、充放電電流は有り、と判断する。

そして、制御部７０は、上記２つの条件（ａ）（ｂ）について有無を検出し、２つの条件（ａ）、（ｂ）の双方とも「有り」の場合（図４に示す番号１の場合）、制御部７０は、組電池３０の使用状態を第１使用状態と判断し、保護条件Ａを組電池３０に対して適用する（Ｓ２０）。

一方、２つの条件（ａ）、（ｂ）のうち、少なくともいずれか一方が「無し」の場合、制御部７０は、組電池３０の使用状態は第１使用状態ではないと判断し、保護条件Ｂを組電池３０に対して適用する（Ｓ３０）。

尚、組電池３０の使用状態が第１使用状態でないと判定される場合には、図４に示す番号２〜４に示すように、車両が駐車中の場合、車両から取り外されて電池パック２０が単独使用されている場合（図５参照）、電力ラインが断線している場合等が含まれる。

保護条件Ａ、保護条件Ｂのいずれかが適用されると、その後、組電池３０の監視を終了するか否かについて判定が行われる（Ｓ４０）。組電池３０の監視を継続する場合は、Ｓ１０に戻り、再び、組電池３０の使用状態は第１使用状態か判定する処理が行われる。そして、判定結果に応じて、組電池３０の保護条件が切り換えられる。

以上のことから、ＢＭ５０が組電池３０の監視を行っている期間は、Ｓ１０〜Ｓ４０の処理が繰り返し実行され、組電池３０の使用状態が第１使用状態であるかに否かに応じて、組電池３０の保護条件が自動的に切り換えられる。すなわち、車両が、走行中、停止中、アイドリングストップ中など組電池３０が第１使用状態である場合は、保護条件Ａが適用される。一方、車両が駐車中や、電池パック２０が単独使用されているなど、組電池３０の使用状態が第１使用状態でない場合、組電池３０は保護条件Ｂが適用される。そして、無電流の状態が一定期間続くなど、組電池３０の監視を終了する条件が成立すると、Ｓ４０でＹＥＳの判定となり、一連の処理は終了する。尚、制御部７０の実行するＳ２０、Ｓ３０の処理により、本発明の「切換部」の機能が実現されている。

４．効果説明
以上説明したように、ＢＭ５０は、組電池３０の使用状態によって保護条件を切り換えるので、使用状態に適した安全性能を確保することが出来る。或いは、電池性能の劣化抑制方法を状況に応じて切り換え、電池性能を最大限活用しつつ、電池性能の劣化抑制を実現させることが出来る。すなわち、保護条件Ａの適用時（第１使用状態の場合）、保護条件として、総電圧Ｖの使用範囲が狭く設定される。使用範囲を狭くすることで、組電池３０の総電圧Ｖが使用範囲Ｖ２〜Ｖ５の制限値に達してから劣化領域に達するまでに余裕が出来ることから、規定期間Ｔ１を設けることが可能となる。そのため、ユーザは、規定期間Ｔ１中に車両を安全な場所に移動できる。

また、保護条件Ｂは、総電圧Ｖの使用範囲が、保護条件Ａに比べて広く設定されているので、保護条件Ａの使用範囲を一律に適用する場合に比べて、組電池３０の使用効率を向上させることが出来る。或いは、電池性能を最大限活用しつつ、電池性能の劣化抑制を実現させることが出来る。そして、保護条件Ｂの適用時（第１使用状態以外の使用状態）であっても、組電池３０の総電圧Ｖが上限値Ｖ１や下限値Ｖ４に達した場合は、直に電流が遮断されるので、組電池３０を安全に使用できる。或いは、電池性能の劣化抑制方法を状況に応じて切り換え、電池性能を最大限活用しつつ、電池性能の劣化抑制を実現させることが出来る。例えば、取り外された電池パック２０を充電電圧の高い外部充電器１０Ｂで充電されるケース（図５参照）では、組電池３０の総電圧Ｖが上限値Ｖ１に達した時点で、電流遮断装置４５が電流を遮断するので、組電池３０を安全に使用することが出来る。

また、組電池３０が第１使用状態であるかを、ＢＭ５０の基本機能（電流監視機能や車両ＥＣＵとの通信機能）を利用して検出しているので、ハードウエア追加によるコストアップがないというメリットがある。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図６〜図９によって説明する。
実施形態２の電池パック２０は、実施形態１の電池パック２０と同様に、組電池３０と、電流検出抵抗４１と、電流遮断装置４５と、組電池３０を管理するＢＭ５０を有している。実施形態１では、ＢＭ５０の制御部７０にて、組電池３０の使用状態が第１使用状態であるか検出し、検出結果に応じて、保護条件を切り換える例を説明した。実施形態２では、ＢＭ５０の制御部７０にて、組電池３０の使用状態が第１使用状態〜第３使用状態のいずれに該当するかを検出し、検出結果に応じて、保護条件Ａ〜Ｃを切り換える。

尚、「第１使用状態」は、走行中又は走行準備中の車両で電池パック２０が使用されている状態である。「第２使用状態」は、第１使用状態以外の車両で電池パック２０が使用される使用状態である。また、「第３使用状態」は、前記第１使用状態及び前記第２使用状態以外の使用状態である。「第３使用状態」には、電池パック２０が車両から取り外されて使用されている状態や、当初から車両以外の用途に使用されている状態を例示することが出来る。

図６は、実施形態２に適用される保護条件の切換シーケンスであり、実施形態１の切換シーケンスに対して、Ｓ１３〜Ｓ１７の処理が、追加されている。以下、実施形態１からの変更点を主に説明を行う。

図６に示す切換シーケンスは、例えば、ＢＭ５０が起動して、組電池３０の監視を開始するのと同時に実行される。処理がスタートすると、制御部７０は、組電池３０が走行中又は走行準備中の車両で使用されている第１使用状態であるか判定する処理を実行する（Ｓ１０）。そして、使用状態が第１使用状態であると判定された場合、組電池３０に対して保護条件Ａを適用する（Ｓ２０、図９）。

一方、使用状態が第１使用状態でないと判定された場合、制御部７０は、組電池３０が第２使用状態であるか判定する処理を実行する（Ｓ１３）。具体的には、ＢＭ５０に対して車両ＥＣＵ１００との間を通信可能に接続する通信線Ｌが接続されているかを検出することにより行う。すなわち、通信線Ｌが接続されていれば、電池パック２０は車両に搭載されていると判断できる。そのため、通信線Ｌが接続されていることが検出できた場合、組電池３０は第２使用状態であると判断できる。

一方、通信線Ｌが未接続であれば、電池パック２０は車両から取り外されている又は当初から車両以外の用途に使用されていると判断出来る。そのため、通信線Ｌが未接続の場合、組電池３０は第３使用状態であると判断できる。

尚、ＢＭ５０に対して通信線Ｌが接続されているかどうかは、例えば、通信線接続用のピン８５の電圧値を検出する方法や、通信線接続用コネクタ１２０のコネクタ受け部８０に対する嵌合の有無を検出する方法を例示することが出来る（図７参照）。

そして、組電池３０が第２使用状態の場合、保護条件Ｃが適用される（Ｓ１５、図９）。また、組電池３０が第３使用状態の場合、保護条件Ｂが適用される（Ｓ１７、図９）。図８に示すように、保護条件Ｃは総電圧Ｖの使用範囲「Ｖ６」〜「Ｖ３」であり、保護条件Ｂは総電圧Ｖの使用範囲が「Ｖ４」〜「Ｖ１」である。保護条件Ｃの使用範囲は、保護条件Ｂの使用範囲よりも、上限側、下限側とも狭くなっている。このように、保護条件Ｃ側の使用範囲を狭く設定している理由は、車両から取り外されている場合に比べて、車両搭載時の方が、要求される安全性が高い、或いは電池性能の劣化抑制しやすい場合が多いからである。尚、保護条件Ｂ、保護条件Ｃとも、規定期間Ｔは「ゼロ」であり、組電池３０の総電圧Ｖが上限値「Ｖ１」、「Ｖ３」や下限値「Ｖ４」、「Ｖ６」に達すると、その時点で、電流遮断装置４５に指令を送り、組電池３０への通電を直に遮断する（保護動作Ｂ、Ｃ）。

そして、保護条件Ａ〜Ｃのいずれかが適用されると、その後、組電池３０の監視を終了するか否かについて判定が行われる（Ｓ４０）。組電池３０の監視を継続する場合は、Ｓ１０に戻り、再び、組電池３０の使用状態を判定する処理（Ｓ１０、Ｓ１３、Ｓ１７）が行われる。そして、判定結果に応じて、組電池３０の保護条件Ａ〜Ｃが切り換えられる。

実施形態２では、第１使用状態だけでなく第２使用状態や第３使用状態に応じて、保護条件を切り換えるので、各使用状態に適した安全性能を得ることが出来る。或いは、電池性能の劣化抑制方法を状況に応じて切り換え、電池性能を最大限活用しつつ、電池性能の劣化抑制を実現させることが出来る。また、使用効率も高まる。

尚、第２使用状態の例として、駐車中の車両での使用状態を例示したが、車両が駐車以外の使用状態であれば、その使用状態に応じた保護条件を適用することも可能である。例えば、事故発生時や走行中に危険な状態になった時など、非常時の車両に電池パック２０が使用される状態を、第２使用状態に含めることが出来る。非常時は、通常時とは異なり、電流遮断装置４５により組電池３０が遮断されてしまうと、例えば、窓やドアが開けたいのに、開かない場合がある。そのため、非常時は、組電池３０の総電圧Ｖが上限値Ｖ３や下限値Ｖ６に達した場合でも、組電池３０を遮断せず（電流遮断装置４５を動作させない）、車両ＥＣＵ１００と連系して、ドライバーの安全に関わる装置には電力を供給し続け、それ以外の装置への電力を遮断する。

このようにすることで、ドライバーの安全を確保しつつ、組電池３０も安全使用できる。尚、車両が非常時であるかは、例えば、ＢＭ５０に加速度センサ（図略）を搭載して、その出力から検出することが可能である。また、それ以外にも、車両に搭載された安全装置（例えば、自動ブレーキや、衝突を軽減する装置）の動作状況を、車両ＥＣＵ１００を通じて通信で受信することにより、検出することが出来る。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を図１０によって説明する。
実施形態１では、保護条件Ａ、Ｂの切り換え例として、組電圧３０の使用範囲を切り換える例を説明した。すなわち、ＢＭ５０の制御部７０にて、組電池３０の使用状態が第１使用状態であるか検出し、検出結果に応じて、組電池３０の総電圧Ｖの使用範囲を切り換える例を説明した。そして、組電池３０を遮断する条件が成立してから組電池３０を遮断するまでの規定期間Ｔについても切り換える構成とし、保護条件Ａが適用される場合（第１使用状態の場合）、組電池３０を遮断する条件が成立してから規定期間Ｔ１が経過した時に電流遮断装置４５に指令を与えて組電池３０を遮断した。また、保護条件Ｂが適用される場合（第１使用状態以外の使用状態の場合）、組電池３０を遮断する条件が成立した段階で電流遮断装置４５に指令を与えて組電池３０を直に遮断した。

実施形態３の電池パック２０は、組電池３０の総電圧Ｖの使用範囲の切り換えは、実行せず、保護条件として、規定期間Ｔだけを切り換える。

具体的に説明すると、図１０に示すように、組電池３０の総電圧Ｖは、保護条件Ａ、Ｂで共通しており、「Ｖ６〜Ｖ３」である。そして、保護条件Ａが適用される場合（第１使用状態の場合）、制御部７０は、組電池３０の総電圧Ｖが制限値（例えば、上限値「Ｖ３」）に達した時点ｔ１から「規定期間Ｔ１」が経過した時点ｔ２で電流遮断装置４５に指令を送り、組電池３０への通電を遮断する。

また、保護条件Ｂが適用される場合（第１使用状態以外の使用状態の場合）、制御部７０は、組電池３０の総電圧Ｖが制限値（例えば、上限値「Ｖ３」）に達した時点ｔ１で電流遮断装置４５に指令を送り、組電池３０への通電を直に遮断する。

規定期間Ｔの最適値は、組電池３０の使用状態により異なり、組電池３０が走行中や走行準備中の車両に使用される第１使用状態の場合、車両を安全な場所に移動する時間を確保するため、ある程度長い時間を確保することが好ましい。一方、それ以外の使用状態であれば、電池の安全を確保すればよく、或いは電池性能の劣化抑制出来ればよく、規定期間Ｔは短くてもよい。実施形態３では、組電池３０の使用状態に応じて、規定期間Ｔを切り換えるので、使用状態に適した安全性能を確保することが可能である。或いは、電池性能の劣化抑制方法を状況に応じて切り換え、電池性能を最大限活用しつつ、電池性能の劣化抑制を実現させることが出来る。尚、本例では、保護条件Ｂの規定期間を「ゼロ」としたが、保護条件Ｂの規定期間を「Ｔ２」として、保護条件Ａ、Ｂで規定期間「Ｔ」の長さを切り換えるようにしても無論よい。

＜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、二次電池３１の一例に、リチウムイオン二次電池を例示したが、電池の種類はリチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、例えば、鉛蓄電池など、他の二次電池であってもよい。

（２）上記実施形態１では、保護条件の一例として、組電池３０の総電圧Ｖの使用範囲と、組電池を遮断する条件が成立してから遮断を実行するまで規定期間Ｔを例示したが、使用範囲又は規定期間Ｔのうち、どちらか一方だけを切り換えるようにしてもよい。また、保護条件は、総電圧Ｖの使用範囲や規定期間Ｔに限定されるものではなく、例えば、組電池３０のＳＯＣの使用範囲でもよい。また、それ以外にも、例えば、電力を供給する負荷の制約に関する条件など、保護に関する条件であれば、いかなる条件であってもよい。また、総電圧Ｖの使用範囲を切り換える場合、上限値と下限値の双方を切り換える以外にも、上限値、下限値のいずれか一方だけを切り換えるようにしてもよい。

（３）上記実施形態１では、車両ＥＣＵ１００との通信でＩＧ＿ＯＮ信号を受信したかどうかにより、ＩＧスイッチ１１０のオンオフを検出する例を示したが、他の検出方法であってもよい。例えば、ＩＧスイッチ１１０との間に専用の信号線を設けて、ＩＧスイッチ１１０のオンオフを直接検出するようにしてもよい。

（４）上記実施形態２では、第３使用状態の場合、組電池３０に対して保護条件Ｃを適用する例を示した。第３使用状態は、第１使用状態及び第２使用状態を除くそれ以外の使用状態であり、これには、電池パック２０が車両から取り外されて使用されている状態や、当初から車両以外の用途に使用されている状態を例示することが出来る。そのため、使用用途が判別可能である場合には、その使用用途に応じて、保護条件を変更することが可能である。

（５）車両搭載されている電池パック２０の電力ラインに断線が起きると、断線した電力ラインを経由して、電池パック２０が短絡する可能性がある。実施形態１では、組電池３０の使用状態が第１使用状態でない場合は、保護条件Ｂを適用した例を示したが、図４に示す番号２と番号４の場合は、電力ラインが断線している状態であると判別できる。従って、電力ラインの断線検出時は、電流遮断装置４５を動作させることで、組電池３０の安全を確保できる。尚、正極側、負極側のどちらの電力ラインが断線しているかは、ＢＭ５０と車両ＥＣＵ１００との間で通信が成立するか否かで判断することが出来る。両間で通信が成立する場合、ＢＭ５０側と車両ＥＣＵ１００側で基準電位（グランド）は同一であると判断できるので、負極側（グランド側）の電力ラインは正常で、正極側の電力ラインが断線していると判断できる。一方、通信が不成立の場合、ＢＭ５０側と車両ＥＣＵ１００側で基準電位（グランド）が異なる状態であることが想定されるため、負極側（グランド側）の電力ラインが断線していると判断できる。

（６）上記実施形態２では、ＢＭ５０に対する通信線Ｌの接続状態を検出することにより、電池パック２０が車両に搭載されているか判断した。これ以外にも、例えば車両に搭載されたスイッチ類やリレー等の接点信号を、信号線を介してＢＭ５０にて検出することにより、車両搭載の有無を検出することも出来る。

（７）上記実施形態１では、組電池３０の使用状態に応じて、組電池３０の保護条件として組電池３０の総電圧の使用範囲を切り換える構成を説明した。これに加え、保護条件を切り換えた時には、車両側へ保護条件の切り換えに関する情報（例えば、切り換えを行ったことの通知及び切り換え後の保護条件の内容）を通知して、切り換え後の保護条件に応じて車両制御を変えてもよい。または、切り換え後の保護条件に応じて充電方法（充電制御）を変えてもよい。すなわち、実施形態１の構成では、保護条件の切り換えを、ＢＭ５０が単独で行っていることから、保護条件を切り換えた時には、それを車両に通知して、切り換え後の保護条件に応じて、車両側で然るべき制御をすることが出来る。尚、車両への通知が、本発明の「外部（電池パックから見て外部）への通知」に相当する。

（８）実施形態１では、ＢＭ５０を、電池パック２０内に搭載した例を示したが、図１１に示しように、電池パック２０外の、例えば車両にあってもよい。また、ＢＭ５０は、組電池３０から電源供給を受けて駆動する場合に限らず、組電池３０以外の外部電源１５０から電力の供給を受けて駆動するタイプであってもよい。

（９）実施形態１では、組電池３０の使用状態を、車両から送信されるＩＧスイッチ１１０の動作状態を示す信号と充放電電流の有無に基づいて判断する例を示した。使用状態の判断方法は、これに限らず、例えば、図１２に示すように、電池パック２０に、加速度センサ１７０やＧＰＳセンサ（図略）などを設けて、これらセンサの出力に基づいて、電池パック２０の内部で判断するようにしてもよい。すなわち、加速度センサやＧＰＳセンサの出力から電池パック２０の位置変化がない状態が所定期間継続している場合、組電池３０の使用状態は第２使用状態であり、それ以外の場合は、第１使用状態である判断してもよい。尚、加速度センサ１７０やＧＰＳセンサが、「電池パックの位置変化を検出するセンサ」の一例である。

この構成では、車両からＩＧスイッチ１１０の動作状態を示す信号を受けなくても、電池パック２０が使用状態の判断を単独で行うことが可能であることから、車両の不具合（車両の故障や制御装置の故障等、ハート的、ソフト的な故障）により、組電池３０が不安全になったり、電池性能の劣化が進むことを防ぐことが出来る。尚、この場合（電池パックに加速度センサ１７０を搭載して使用状態の判断を行う構成の場合）も、保護条件を切り換えた時には、車両側へ保護条件の切り換えに関する情報（例えば、切り換えを行ったことの通信及び切り換え後の保護条件の内容）を通知して、切り換え後の保護条件に応じて車両制御を変えてもよい。または、切り換え後の保護条件に応じて充電方法（充電制御）を変えてもよい。

勿論、車両からの信号と電池パック２０に備えたセンサからの信号の両方から、組電池３０の使用状態を判断する構成であってもよい。

（１０）実施形態１では、組電池３０の使用状態を、ＩＧ＿ＯＮ信号の有無と充放電電流の有無に基づいて、判定（検出）する例を示した。組電池３０の使用状態の判定は、車両からの信号と、充放電電流の有無に基づいて判断することが可能である。そして、車両からの信号は、ＩＧ＿ＯＮ信号に限定されるものではなく、例えば、ＩＧ＿ＡＣＣ信号（イグニッションスイッチがＡＣＣ（アクセサリの位置）まで回されていることを検出する信号）であってもよい。すなわち、ＩＧ＿ＯＮ信号の有無に代えて、ＩＧ＿ＡＣＣ信号の有無を検出するようにしてもよい。

２０...電池パック
３０...組電池
３１...二次電池
４１...電流検出抵抗
４５...電流遮断装置
５０...バッテリマネージャ（本発明の「監視装置」に相当）
６０...電圧検出回路
７０...制御部

Claims (16)

1. 二次電池の監視装置であって、
   前記二次電池の使用状態を検出する検出部と、
   切換部と、を備え、
   前記検出部は、前記二次電池が、走行中又は走行準備中の車両で使用される第１使用状態であるか否かを検出し、
   前記切換部は、前記二次電池に適用する保護条件として、前記二次電池の電流を遮断する条件が成立してから電流を遮断するまでの期間を、検出される前記二次電池の使用状態に応じて、切り換える、二次電池の監視装置。
2. 請求項１に記載の二次電池の監視装置であって、
   前記切換部は、前記二次電池が第１使用状態である場合、前記二次電池の電流を遮断する条件が成立してから電流を遮断するまでの期間を規定期間とし、
   前記二次電池が第１使用状態以外の使用状態である場合、前記二次電池の電流を遮断する条件が成立してから電流を遮断するまでの期間をゼロとする、二次電池の監視装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の二次電池の監視装置であって、
   前記切換部は、前記保護条件として、前記二次電池の電流を遮断する条件が成立してから電流を遮断するまでの期間に加えて、前記二次電池の電圧もしくはＳＯＣの使用範囲を切り換える、二次電池の監視装置。
4. 請求項３に記載の二次電池の監視装置であって、
   前記検出部は、前記二次電池が、走行中又は走行準備中の車両で使用される第１使用状態、前記第１使用状態以外の車両で使用される第２使用状態、前記第１使用状態及び前記第２使用状態以外の第３使用状態のうち、いずれの使用状態であるかを検出し、
   前記切換部は、検出される使用状態に応じて、前記二次電池の保護条件として、前記二次電池の電圧もしくはＳＯＣの前記使用範囲を切り換える、二次電池の監視装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載の二次電池の監視装置であって、
   前記切換部は、検出される使用状態に応じて、前記使用範囲の上限値を切り換える、二次電池の監視装置。
6. 請求項５に記載の二次電池の監視装置であって、
   前記使用範囲は、上限値の異なる複数の使用範囲を含み、
   前記切換部は、
   前記二次電池が走行中もしくは走行準備中の車両で使用される第１使用状態の場合、上限値の低い使用範囲を適用し、
   前記二次電池がそれ以外の使用状態の場合、上限値の高い使用範囲を適用する、二次電池の監視装置。
7. 請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の二次電池の監視装置であって、
   前記切換部は、検出される使用状態に応じて、前記使用範囲の下限値を切り換える、二次電池の監視装置。
8. 請求項７に記載の二次電池の監視装置であって、
   前記使用範囲は、下限値の異なる複数の使用範囲を含み、
   前記切換部は、
   前記二次電池が走行中もしくは走行準備中の車両で使用される第１使用状態の場合、下限値の高い使用範囲を適用し、
   前記二次電池がそれ以外の使用状態の場合、下限値の低い使用範囲を適用する、二次電池の監視装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の二次電池の監視装置であって、
   前記保護条件の切り換えに関する情報を外部に通知する、二次電池の監視装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の二次電池の監視装置であって、
    前記検出部は、車両に搭載された車両ＥＣＵから送信されるイグニッションスイッチの動作状況に関する信号と、充放電電流の有無とに基づいて、前記二次電池の使用状態が走行中又は走行準備中の車両で使用される第１使用状態であるか否かを検出する、二次電池の監視装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の二次電池の監視装置であって、
    前記二次電池の保護条件に、前記二次電池の電圧又はＳＯＣの使用範囲として、走行中又は走行準備中の車両で使用される第１使用状態に対応する第１使用範囲を適用している期間に、前記二次電池の電圧又はＳＯＣが適用する前記第１使用範囲の上限値に達した場合、車両に対して前記二次電池を遮断する条件が成立したこと通知すると共に、前記二次電池の電圧又はＳＯＣが前記第１使用範囲の上限値に達してから規定期間が経過した時に、電流遮断装置に指令を送り、前記二次電池への通電を遮断し、
    前記二次電池の保護条件に前記第１使用状態以外の使用状態に対応する第２使用範囲を適用している期間に、前記二次電池の電圧又はＳＯＣが適用する前記第２使用範囲の上限値に達した場合、前記二次電池の電圧又はＳＯＣが上限値に達した時点で、電流遮断装置に指令を送り、前記二次電池への通電を直ちに遮断する、監視装置。
12. 二次電池の監視装置であって、
    二次電池の使用状態を検出する検出部と、
    切換部と、を備え、
    前記検出部は、車両に搭載された車両ＥＣＵから送信されるイグニッションスイッチの動作状況に関する信号と、充放電電流の有無とに基づいて、前記二次電池の使用状態が走行中又は走行準備中の車両で使用される第１使用状態であるか否かを検出し、
    前記切換部は、検出される前記二次電池の使用状態に応じて、前記二次電池に適用する保護条件を切り換える監視装置。
13. 請求項１２に記載の二次電池の監視装置であって、
    前記二次電池の使用状態が前記第１使用状態でない場合、
    前記検出部は、前記車両ＥＣＵと前記監視装置とを接続する接続線の接続状態を検出し、
    前記接続線が接続状態である場合、前記二次電池の使用状態は前記第１使用状態以外の車両で使用される第２使用状態であると判断し、
    前記接続線が未接続状態である場合、前記二次電池の使用状態は前記第１使用状態及び前記第２使用状態以外の第３使用状態であると判断し、
    前記切換部は、検出される前記二次電池の使用状態に応じて、前記二次電池に適用する保護条件を切り換える監視装置。
14. 電池システムであって、
    リチウムイオン二次電池と、
    請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の二次電池の監視装置と、
    前記リチウムイオン二次電池の位置変化を検出するセンサと、を備え、
    前記検出部は、前記センサの出力に基づいて、前記リチウムイオン二次電池の使用状態を検出する、電池システム。
15. 二次電池の保護システムであって、
    請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の二次電池の監視装置と、
    前記二次電池への通電を遮断する電流遮断装置と、を備え、
    前記監視装置は、
    前記二次電池の保護条件に、前記二次電池の電圧又はＳＯＣの使用範囲として、走行中又は走行準備中の車両で使用される第１使用状態に対応する第１使用範囲を適用している期間に、前記二次電池の電圧又はＳＯＣが適用する前記第１使用範囲の上限値に達した場合、車両に対して前記二次電池を遮断する条件が成立したこと通知すると共に、前記二次電池の電圧又はＳＯＣが前記第１使用範囲の上限値に達してから規定期間が経過した時に、前記電流遮断装置に指令を送り、前記二次電池への通電を遮断し、
    前記二次電池の保護条件に前記第１使用状態以外の使用状態に対応する第２使用範囲を適用している期間に、前記二次電池の電圧又はＳＯＣが適用する前記第２使用範囲の上限値に達した場合、前記二次電池の電圧又はＳＯＣが上限値に達した時点で、前記電流遮断装置に指令を送り、前記二次電池への通電を直ちに遮断する、二次電池の保護システム。
16. 車両であって、
    リチウムイオン二次電池及び請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の監視装置を備えた電池システム、又は請求項１４に記載の電池システムを備えた車両。

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