(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に接続された複数の二次電池セルから成る二次電池セル・並列モジュールの複数が直列接続された組電池、及び、補助充放電装置を有する電池パックの充放電方法であって、
充放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、いずれかの二次電池セル・並列モジュールに補助充放電装置を並列に接続し、
充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、該異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュール内における該異常が発生した二次電池セルの接続を解き、補助充放電装置を、該異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュールに並列に接続する電池パックの充放電方法。
【請求項２】
充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置を、両端の電圧が最も高い二次電池セル・並列モジュールに並列に接続する請求項１に記載の電池パックの充放電方法。
【請求項３】
放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置を、両端の電圧が最も低い二次電池セル・並列モジュールに並列に接続する請求項１又は請求項２に記載の電池パックの充放電方法。
【請求項４】
直列に接続された複数の二次電池セルから成る二次電池セル・直列モジュール、及び、補助充放電装置を有する電池パックの充放電方法であって、
放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置をいずれかの二次電池セルに並列に接続し、
充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置を、両端の電圧が最も高い二次電池セルに並列に接続し、
充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、該異常が発生した二次電池セルの両端を短絡し、補助充放電装置を二次電池セル・直列モジュールに直列に接続する電池パックの充放電方法。
【請求項５】
直列に接続された複数の二次電池セルから成る二次電池セル・直列モジュール、及び、補助充放電装置を有する電池パックの充放電方法であって、
充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置をいずれかの二次電池セルに並列に接続し、
放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置を、両端の電圧が最も低い二次電池セルに並列に接続し、
充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、該異常が発生した二次電池セルの両端を短絡し、補助充放電装置を二次電池セル・直列モジュールに直列に接続する電池パックの充放電方法。
【請求項６】
充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置を、両端の電圧が最も高い二次電池セルに並列に接続する請求項５に記載の電池パックの充放電方法。
【請求項７】
並列に接続された複数の二次電池セルから成る二次電池セル・並列モジュールの複数が直列接続された組電池、及び、補助充放電装置を有する電池パックであって、
任意の二次電池セル・並列モジュールに補助充放電装置は並列に接続され、
充放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置はいずれかの二次電池セル・並列モジュールに並列に接続され、
充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、該異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュール内における該異常が発生した二次電池セルの接続が解かれ、補助充放電装置は、該異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュールに並列に接続される電池パック。
【請求項８】
充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置は、両端の電圧が最も高い二次電池セル・並列モジュールに並列に接続される請求項７に記載の電池パック。
【請求項９】
放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置は、両端の電圧が最も低い二次電池セル・並列モジュールに並列に接続される請求項７又は請求項８に記載の電池パック。
【請求項１０】
各二次電池セルの一端にはスイッチング手段が設けられており、
スイッチング手段の作動によって、異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュール内における該異常が発生した二次電池セルの接続が解かれる請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１１】
スイッチング手段の両端の電圧を測定することで、二次電池セルの異常の有無を検出する請求項１０に記載の電池パック。
【請求項１２】
各二次電池セル・並列モジュールの両端の電圧を測定する電圧測定装置を備えている請求項７乃至請求項１１のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１３】
直列に接続された複数の二次電池セルから成る二次電池セル・直列モジュール、及び、補助充放電装置を有する電池パックであって、
放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置はいずれかの二次電池セルに並列に接続され、
充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置は、両端の電圧が最も高い二次電池セルに並列に接続され、
充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、該異常が発生した二次電池セルは二次電池セル・直列モジュールからの接続が解かれ、補助充放電装置は二次電池セル・直列モジュールに直列に接続される電池パック。
【請求項１４】
直列に接続された複数の二次電池セルから成る二次電池セル・直列モジュール、及び、補助充放電装置を有する電池パックであって、
充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置はいずれかの二次電池セルに並列に接続され、
放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置は、両端の電圧が最も低い二次電池セルに並列に接続され、
充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、該異常が発生した二次電池セルは二次電池セル・直列モジュールからの接続が解かれ、補助充放電装置は二次電池セル・直列モジュールに直列に接続される電池パック。
【請求項１５】
充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置は、両端の電圧が最も高い二次電池セルに並列に接続される請求項１４に記載の電池パック。
【請求項１６】
各二次電池セルにはスイッチング手段が設けられており、
スイッチング手段の作動によって、異常が発生した二次電池セルの両端が短絡される請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１７】
スイッチング手段の両端の電圧を測定することで、二次電池セルの異常の有無を検出する請求項１６に記載の電池パック。
【請求項１８】
請求項７乃至請求項１７のいずれか１項に記載の電池パックを備えている電力消費機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パック及びその充放電方法、並びに、電力消費機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池パックは、携帯電話やデジタルスチルカメラ、携帯ゲーム機、ノート型パーソナルコンピュータ、電動工具等、多様なポータブル機器に既に使用されている。そして、現在、これに留まらず、電動アシスト自転車や電気自動車、更には、家庭用蓄電装置等の、より高出力、高容量を要求される分野に使用されつつある。
【０００３】
電池パックに組み込まれた二次電池セルとして、現在、最も主力的に用いられているものの１つに、リチウムイオン二次電池セルがある。リチウムイオン二次電池セルは、充電により繰返し使用できる、高電圧出力である、高エネルギー密度である、自己放電が少ない、長寿命であるといった多数の特徴により、非常に広い範囲で使用されている。また、より高出力、高容量という機器の要求に対応するため、二次電池セル（単セル）を多直列接続や多並列接続とし、組電池の形態で使用されるケースも増加している。このような使用方法は、利点も大きいが、扱われるエネルギー量が非常に大きくなるため、従来よりも、より一層正しく取り扱う必要がある。
【０００４】
通常、二次電池セルは、過充電、過放電、過電流、温度の状態等が監視され、危険であったり、特性劣化を引き起こしてしまうような状態で使用されないように、保護回路が設けられている。そして、従来、保護回路が動作すると電池パック全体としての充放電動作が停止することで、保護機能を実現している。
【０００５】
しかしながら、複数の二次電池セルを備えた電池パックにおいて、１つの二次電池セル、あるいは、一部の二次電池セルだけの異常が原因で、電池パック全体の保護動作をさせるのでは、電池パックから電力を供給される種々の装置（『電力消費機器』と呼ぶ）全体の動作が停止してしまう。それ故、異常が発生した二次電池セルを組電池から切り離すことが考えられるが、二次電池セルが直列接続されている場合、回路切断になり、直列に接続されている二次電池セル全てが使用不能になってしまう（図１５の（Ａ）参照）。
【０００６】
このような問題を解決するための蓄電装置が、特許第３３３１５２９号公報から周知である。この蓄電装置は、複数の二次電池がアレイ状に並列及び／又は直列に接続されて成り、各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発生した二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続の場合は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を短絡させる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段と、逆流防止ダイオードとを有したことを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３３３１５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、二次電池セルが並列接続されている場合、例えば、１つの二次電池セルに異常が発生すると、電力消費機器に供給される電力が１つの二次電池セル分、少ない状態となり、正常な二次電池セルの負担が大きくなり（図１５の（Ｂ）参照）、二次電池セルの動作時間や特性等に悪影響を与えてしまう虞がある。特許第３３３１５２９号公報に開示された蓄電装置にあっては、このような、並列接続の場合における正常な二次電池セルの負荷負担増といった問題については考慮されていない。また、切り離した電池分の電圧を補う手段は、二次電池セルの切り離しが発生するまで蓄電装置に対して何も寄与せず、無駄な存在であり、蓄電装置全体の充放電の効率化が図られていないといった問題がある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、複数の二次電池セルが接続された電池パック全体の充放電の効率化を図り得る電池パック及びその充放電方法、並びに、係る電池パックを組み込んだ電力消費機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る電池パックは、並列に接続された複数の二次電池セルから成る二次電池セル・並列モジュールの複数が直列接続された組電池、及び、補助充放電装置を有し、任意の二次電池セル・並列モジュールに補助充放電装置は並列に接続される。
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る電池パックは、直列に接続された複数の二次電池セルから成る二次電池セル・直列モジュール、及び、補助充放電装置を有し、
充放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置はいずれかの二次電池セルに並列に接続され、
充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、該異常が発生した二次電池セルは二次電池セル・直列モジュールからの接続が解かれ、補助充放電装置は二次電池セル・直列モジュールに直列に接続される。
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る電池パックは、
並列に接続された複数の二次電池セルから成る二次電池セル・並列モジュールの複数が直列接続された組電池、
組電池に接続部を介して接続された充放電制御回路、並びに、
接続部から分岐して組電池に接続され、各二次電池セル・並列モジュールの両端の電圧を測定する電圧測定装置及び補助充放電装置、
を有する。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る電池パックの充放電方法は、
並列に接続された複数の二次電池セルから成る二次電池セル・並列モジュールの複数が直列接続された組電池、及び、補助充放電装置を有する電池パックの充放電方法であって、
充放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、いずれかの二次電池セル・並列モジュールに補助充放電装置を並列に接続し、
充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、該異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュール内における該異常が発生した二次電池セルの接続を解き、補助充放電装置を、該異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュールに並列に接続する。
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る電池パックの充放電方法は、
直列に接続された複数の二次電池セルから成る二次電池セル・直列モジュール、及び、補助充放電装置を有する電池パックの充放電方法であって、
充放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置をいずれかの二次電池セルに並列に接続し、
充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、該異常が発生した二次電池セルの両端を短絡し、補助充放電装置を二次電池セル・直列モジュールに直列に接続する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の態様に係る電池パックにあっては、任意の二次電池セル・並列モジュールに補助充放電装置は並列に接続されるので、また、本発明の第２の態様に係る電池パックにあっては、充放電時、二次電池セルに異常が無い場合、補助充放電装置はいずれかの二次電池セルに並列に接続されるので、更には、本発明の第３の態様に係る電池パックにあっては、電圧測定装置及び補助充放電装置を備えているので、二次電池セルの充放電時、補助充放電装置も充放電に寄与し、複数の二次電池セルが接続された電池パック全体の充放電におけるセルバランスの最適化を図ることが可能となり、電池パック全体の充放電の効率化を図ることができる。更には、本発明の第２の態様に係る電池パックにあっては、充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合、この異常が発生した二次電池セルは二次電池セル・直列モジュールからの接続が解かれ、補助充放電装置が二次電池セル・直列モジュールに直列に接続されるので、電池パックの使用を中断する必要が無くなり、しかも、補助充放電装置は冗長性を兼ね備えた保護装置として機能し、二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セルに負担増が生じることがない。
【００１６】
本発明の第１の態様に係る電池パックの充放電方法にあっては、充放電時、二次電池セルに異常が無い場合、補助充放電装置をいずれかの二次電池セル・並列モジュールに並列に接続し、また、本発明の第２の態様に係る電池パックの充放電方法にあっては、充放電時、二次電池セルに異常が無い場合、補助充放電装置をいずれかの二次電池セルに並列に接続するので、二次電池セルの充放電時、補助充放電装置も充放電に寄与し、複数の二次電池セルが接続された電池パック全体の充放電におけるセルバランスの最適化を図ることが可能となり、電池パック全体の充放電の効率化を図ることができる。更には、本発明の第１の態様に係る電池パックの充放電方法にあっては、充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合、この異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュール内におけるこの異常が発生した二次電池セルの接続を解き、補助充放電装置をこの異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュールに並列に接続し、本発明の第２の態様に係る電池パックの充放電方法にあっては、充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合、この異常が発生した二次電池セルの両端を短絡し、補助充放電装置を二次電池セル・直列モジュールに直列に接続するので、電池パックの使用を中断する必要が無くなり、しかも、補助充放電装置は冗長性を兼ね備えた保護装置として機能し、二次電池セル・モジュールを構成する二次電池セルに負担増が生じることもない。
【００１７】
以上のように、本発明にあっては、補助充放電装置に対して特別な充電機構や管理機構を必要とせず、電池パックの一部として補助充放電装置を使用することできることに加え、セルバランスの均衡化を効率的に図ることができ、更には、二次電池セルと補助充放電装置とは使用状態が同調されているので、二次電池セルの異常発生時に、スムーズに補助充放電装置への入れ替えを行うことができ、簡易な制御で二次電池セルの冗長性を著しく高めることができる。
【００１８】
更には、後述する本発明の電力消費機器にあっては、これらの本発明の第１の態様〜第３の態様に係る電池パックを備えているので、以上に説明した本発明の第１の態様〜第３の態様に係る電池パックの有する効果と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の電池パックの概念図、及び、実施例１の電池パックの構成図である。
【図２】図２は、実施例１の電池パックにおいて二次電池セルに異常が発生したときの概念図である。
【図３】図３は、充電時の実施例１の電池パックの概念図である。
【図４】図４は、充電時の実施例１の電池パックの概念図である。
【図５】図５は、放電時の実施例１の電池パックの概念図である。
【図６】図６は、放電時の実施例１の電池パックの概念図である。
【図７】図７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、スイッチング手段の等価回路図、充電時の電流の流れ、及び、放電時の電流の流れを説明するための概念図である。
【図８】図８は、実施例２の電池パックの概念図である。
【図９】図９は、実施例２の電池パックにおいて二次電池セルに異常が発生したときの概念図である。
【図１０】図１０は、充電時の実施例２の電池パックの概念図である。
【図１１】図１１は、放電時の実施例２の電池パックの概念図である。
【図１２】図１２は、実施例２の電池パックの変形例の概念図である。
【図１３】図１３は、実施例２の電池パックの別の変形例の概念図である。
【図１４】図１４は、実施例１の電池パックの充放電方法のフローチャートである。
【図１５】図１５の（Ａ）及び（Ｂ）は、従来の電池パックにおいて二次電池セルに異常が発生したときの問題点を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本発明の第１の態様〜第３の態様に係る電池パック、本発明の第１の態様〜第２の態様に係る電池パックの充放電方法、全般に関する説明
２．実施例１（本発明の第１の態様、第３の態様に係る電池パック、本発明の第１の態様電池パックの充放電方法）
３．実施例２（本発明の第２の態様に係る電池パック、本発明の第２の態様に係る電池パックの充放電方法）、その他
【００２１】
［本発明の第１の態様〜第３の態様に係る電池パック、本発明の第１の態様〜第２の態様に係る電池パックの充放電方法、全般に関する説明］
本発明の第１の態様に係る電池パックにおいて、
充放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置はいずれかの二次電池セル・並列モジュールに並列に接続され、
充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、該異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュール内における該異常が発生した二次電池セルの接続が解かれ、補助充放電装置は、該異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュールに並列に接続される形態とすることができる。
【００２２】
そして、本発明の第１の態様に係る電池パックの上記の好ましい形態にあっては、充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置は、両端の電圧が最も高い二次電池セル・並列モジュールに並列に接続される構成とすることができる。また、このような好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る電池パックの上記の好ましい形態にあっては、放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置は、両端の電圧が最も低い二次電池セル・並列モジュールに並列に接続される構成とすることができる。
【００２３】
本発明の第１の態様に係る電池パックの充放電方法において、充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置を、両端の電圧が最も高い二次電池セル・並列モジュールに並列に接続する構成とすることができる。そして、このような好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る電池パックの充放電方法において、放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置を、両端の電圧が最も低い二次電池セル・並列モジュールに並列に接続する構成とすることができる。
【００２４】
本発明の第２の態様に係る電池パックにおいて、充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置は、両端の電圧が最も高い二次電池セルに並列に接続される構成とすることができる。そして、このような好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る電池パックにあっては、放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置は、両端の電圧が最も低い二次電池セルに並列に接続される構成とすることができる。
【００２５】
本発明の第２の態様に係る電池パックの充放電方法において、充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置を、両端の電圧が最も高い二次電池セルに並列に接続する構成とすることができる。そして、このような好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る電池パックの充放電方法において、放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置を、両端の電圧が最も低い二次電池セルに並列に接続する構成とすることができる。
【００２６】
以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る電池パックの上記の好ましい形態にあっては、あるいは、以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る電池パックの充放電方法にあっては、各二次電池セルの一端にはスイッチング手段が設けられており、スイッチング手段の作動によって、異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュール内における該異常が発生した二次電池セルの接続が解かれる構成とすることができ（具体的には、例えば、異常が発生した二次電池セルの二次電池セル・並列モジュール内における接続が物理的に切断され）、この場合、更には、スイッチング手段の両端の電圧を測定することで、二次電池セルの異常の有無を検出する構成とすることができる。スイッチング手段の制御は、次に述べる電圧測定装置によって行われてもよいし、スイッチング手段制御装置を設けてもよい。あるいは又、二次電池セルの温度を測定することで、二次電池セルの異常の有無を検出する構成とすることもできる。
【００２７】
更には、以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る電池パックの上記の好ましい形態にあっては、あるいは、以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る電池パックの充放電方法にあっては、各二次電池セル・並列モジュールの両端の電圧を測定する電圧測定装置を備えている構成とすることができる。
【００２８】
以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る電池パックにあっては、あるいは、以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る電池パックの充放電方法にあっては、各二次電池セルにはスイッチング手段が設けられており、スイッチング手段の作動によって、異常が発生した二次電池セルの両端が短絡される構成とすることができ、あるいは又、異常が発生した二次電池セルの両端が短絡され、しかも、異常が発生した二次電池セルと二次電池セル・直列モジュールとの接続が物理的に切断される構成とすることができ、これらの場合、更には、スイッチング手段の両端の電圧を測定することで、二次電池セルの異常の有無を検出する構成とすることができる。スイッチング手段の制御は、後述する電圧測定装置によって行われてもよいし、スイッチング手段制御装置を設けてもよい。あるいは又、二次電池セルの温度を測定することで、二次電池セルの異常の有無を検出する構成とすることもできる。
【００２９】
以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る電池パックにあっては、あるいは、以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る電池パックの充放電方法にあっては、補助充放電装置には、二次電池セルの異常を検出する異常検出回路が設けられている構成とすることができる。
【００３０】
更には、以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る電池パック、あるいは、以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る電池パックの充放電方法にあっては、各二次電池セルの両端の電圧を測定する電圧測定装置を備えている構成とすることができる。
【００３１】
ここで、異常な二次電池セルとは、例えば、内部短絡が発生した二次電池セルであり、充電時、正常な二次電池セルよりも流れる電流値が高く、放電時、内部を流れる電流の向きは、正常な二次電池セル内を流れる電流の向きと逆である。
【００３２】
本発明の第１の態様に係る電池パックあるいは本発明の第１の態様に係る電池パックの充放電方法において、補助充放電装置の数は、１、あるいは、２以上とすることができる。そして、二次電池セル・並列モジュールへ補助充放電装置を並列接続するには、例えば、補助充放電装置と二次電池セル・並列モジュールとの間に第２のスイッチング手段を配置し、補助充放電装置と第２のスイッチング手段、二次電池セル・並列モジュールと第２のスイッチング手段とを、配線で結べばよい。
【００３３】
本発明の第２の態様に係る電池パックあるいは本発明の第２の態様に係る電池パックの充放電方法において、二次電池セル・直列モジュールの数は、１に限定されず、２以上としてもよい。後者の場合、複数の二次電池セル・直列モジュールを並列に接続すればよい。補助充放電装置の数は、１、あるいは、２以上とすることができる。そして、二次電池セルへ補助充放電装置を並列接続するには、例えば、補助充放電装置と二次電池セルとの間に断続制御手段を配置し、補助充放電装置と断続制御手段、二次電池セルと断続制御手段とを配線で結べばよい。補助充放電装置を二次電池セル・直列モジュールに直列接続する場合、第２の断続制御手段を介して補助充放電装置を二次電池セル・直列モジュールに直列接続すればよい。補助充放電装置を二次電池セル・直列モジュールのどの位置に直列接続するかは、本質的に任意であり、例えば、補助充放電装置を二次電池セル・直列モジュールの一端に直列接続する形態を例示することができる。
【００３４】
補助充放電装置は、電池パックを構成する二次電池セルと仕様の同じ二次電池セルであってもよいし、仕様の異なる二次電池セルであってもよい。場合によっては、補助充放電装置を蓄電器（コンデンサ、キャパシタ）から構成することもできるし、内部抵抗調整用の抵抗器と蓄電器との組み合わせとすることもできる。二次電池セルに対して耐圧が不足する場合には、複数の蓄電器を直列接続して使用すればよい。
【００３５】
二次電池セルとしてリチウムイオン二次電池を挙げることができるが、これに限定するものではなく、要求される特性に応じて、適宜、使用する二次電池の種類を選択すればよい。二次電池の構成、構造は、周知の構成、構造とすることができるし、二次電池の形状も、周知の円筒型、角型とすることができる。充放電制御回路は、ＭＰＵや記憶手段（例えば、ＥＥＰＲＯＭから成る）を備えた周知の回路から構成することができる。各二次電池セル・並列モジュールの両端の電圧を測定する電圧測定装置も周知の回路から構成することができる。充放電制御回路や電圧測定装置の電源は、電池パックを構成する二次電池セルとすればよい。また、充放電制御回路には、周知の電池保護回路が備えられており、必要に応じて電池パックの機能を停止させるために、電池保護回路を作動させればよい。スイッチング手段や第２のスイッチング手段、断続制御手段、第２の断続制御手段、後述する第３の断続制御手段として、例えば、ＭＯＳＦＥＴを例示することができる。組電池と充放電制御回路とを接続する接続部として、例えば、分岐部分を有するコネクターを例示することができる。場合によっては、電圧測定装置を充放電制御回路に含ませてもよい。
【００３６】
本発明における電池パックは、例えば、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）、ゴルフカート、電動カート、電動オートバイ、電動アシスト自転車、鉄道車両、電動ドリル等の電動工具、電力供給ユニットあるいはホームエネルギーサーバ（家庭用蓄電装置）、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ（携帯情報端末）、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、カムコーダ、電子書籍、電子辞書、音楽プレーヤ、ラジオ、ヘッドホン、コードレス電話子機、電気シェーバー、冷蔵庫、 エアコンディショナー、テレビジョン受像機や画像表示装置、モニター、ステレオ装置、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、室内灯等の照明機器、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、医療機器、玩具、ロボット、ロードコンディショナー、信号機等といった各種の電力消費機器に適用することができ、これらの電力消費機器の駆動用電源又は補助用電源とすることができる。即ち、本発明の電力消費機器は、以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明の第１の態様〜第３の態様に係る電池パックを備えている。あるいは又、本発明における電池パックは、例えば、住宅をはじめとする建築物用又は発電設備用の電力貯蔵用電源等の機器に適用することができるし、これらの機器に電力を供給するために使用することもできるし、所謂スマートグリッドにおける蓄電装置としても用いることができる。尚、このような蓄電装置は、電力を供給するだけでなく、他の電力源から電力の供給を受けることにより蓄電することができる。更には、本発明における電池パックを、ホーム・エネルギー・マネジメント（管理）・システム（ＨＥＭＳ，Home Energy Management System）、ビル・エネルギー管理システム（ＢＥＭＳ，Building Energy Management Systems）に組み込むこともできる。また、電池パックを構成する二次電池セルを充電するための電源として、商用電源だけでなく、種々の太陽電池、燃料電池、火力発電設備、原子力発電設備、水力発電設備、風力発電装置、マイクロ水力発電装置、地熱発電装置等を例示することができるし、電力消費機器が生成する回生エネルギーを例示することもできるが、これらに限定するものではない。
【実施例１】
【００３７】
実施例１は、本発明の第１の態様及び第３の態様に係る電池パック及びその充放電方法に関する。図１の（Ａ）に実施例１の電池パックの概念図を示し、図１の（Ｂ）に実施例１の電池パックの構成図を示す。
【００３８】
実施例１の電池パックは、並列に接続された複数の二次電池セル１２（図示した例では、２１個の二次電池セル１２11，１２12，１２13，１２21，１２22，１２23，１２31，１２32，１２33，１２41，１２42，１２43，１２51，１２52，１２53，１２61，１２62，１２63，１２71，１２72，１２73）から成る二次電池セル・並列モジュール１１（図示した例では、７つの二次電池セル・並列モジュール１１1，１１2，１１3，１１4，１１5，１１6，１１7）の複数が直列接続された組電池１０、及び、補助充放電装置１３を有する。そして、基本的には、補助充放電装置１３は任意の二次電池セル・並列モジュール１１に並列に接続される。更には、実施例１の電池パックは、各二次電池セル・並列モジュール１１の両端の電圧を測定する電圧測定装置１４を備えている。二次電池セル１２は、限定するものではないが、リチウムイオン二次電池から成る。
【００３９】
また、実施例１の電池パックは、図１の（Ｂ）に示すように、
並列に接続された複数の二次電池セル１２から成る二次電池セル・並列モジュール１１の複数が直列接続された組電池１０、
組電池１０に接続部（具体的には、分岐部分を有するコネクター１６）を介して接続された充放電制御回路１５、並びに、
接続部（具体的には、分岐部分を有するコネクター１６）から分岐して組電池１０に接続され、各二次電池セル・並列モジュール１１の両端の電圧を測定する電圧測定装置１４及び補助充放電装置１３、
を有する。
【００４０】
ここで、充放電制御回路１５は、ＭＰＵや記憶手段（例えば、ＥＥＰＲＯＭから成る）を備えた周知の回路から構成されている。各二次電池セル・並列モジュール１１の両端の電圧を測定する電圧測定装置１４も周知の回路から構成されている。充放電制御回路１５、電圧測定装置１４の電源は、電池パックを構成する二次電池セル１２である。また、充放電制御回路１５には、周知の電池保護回路（図示せず）が備えられており、必要に応じて電池パックの機能を停止させるために、電池保護回路が作動させられる。
【００４１】
実施例１の電池パックにあっては、限定するものではないが、補助充放電装置１３の数を１とした。補助充放電装置１３は、組電池１０を構成する二次電池セル１２と同じ仕様を有する二次電池セルから構成した。二次電池セル・並列モジュールへ補助充放電装置１３を並列接続するために、補助充放電装置１３と二次電池セル・並列モジュール１１との間には第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ，ＳＷ−Ｂ（具体的には、７組の第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ1，ＳＷ−Ｂ1，ＳＷ−Ａ2，ＳＷ−Ｂ2，ＳＷ−Ａ3，ＳＷ−Ｂ3，ＳＷ−Ａ4，ＳＷ−Ｂ4，ＳＷ−Ａ5，ＳＷ−Ｂ5，ＳＷ−Ａ6，ＳＷ−Ｂ6，ＳＷ−Ａ7，ＳＷ−Ｂ7）が配置されている。そして、補助充放電装置１３と第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ，ＳＷ−Ｂ、二次電池セル・並列モジュール１１と第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ，ＳＷ−Ｂとは、配線で結ばれている。第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ，ＳＷ−Ｂの導通／非導通は、実施例１にあっては、限定するものではないが、電圧測定装置１４によって制御される。
【００４２】
実施例１の電池パックにおいて、各二次電池セル１２の一端にはスイッチング手段ＳＷ（スイッチング手段ＳＷ11，ＳＷ12，ＳＷ13，ＳＷ21，ＳＷ22，ＳＷ23，ＳＷ31，ＳＷ32，ＳＷ33，ＳＷ41，ＳＷ42，ＳＷ43，ＳＷ51，ＳＷ52，ＳＷ53，ＳＷ61，ＳＷ62，ＳＷ63，ＳＷ71，ＳＷ72，ＳＷ73）が設けられている。そして、スイッチング手段の作動によって、異常が発生した二次電池セル１２を含む二次電池セル・並列モジュール１１内におけるこの異常が発生した二次電池セル１２の接続が解かれる。具体的には、異常が発生した二次電池セル１２の二次電池セル・並列モジュール１１内における接続が、スイッチング手段ＳＷが非導通状態となることで、物理的に切断される。スイッチング手段ＳＷの制御は、限定するものではないが、電圧測定装置１４によって行われる。スイッチング手段ＳＷと電圧測定装置１４とは、図示しない配線によって結ばれているが、これに限定するものではなく、スイッチング手段ＳＷと電圧測定装置１４とを無線で結んでもよい。
【００４３】
ここで、スイッチング手段ＳＷの両端の電圧を測定することで、二次電池セル１２の異常の有無を検出する。スイッチング手段ＳＷは、例えば、図７の（Ａ）に示すように、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴから構成されている。異常な二次電池セルにあっては、例えば、内部短絡が発生している。それ故、図７の（Ｃ）に示すように、放電時、内部を流れる電流の向きは、正常な二次電池セル内を流れる電流の向きと逆であるので、スイッチング手段ＳＷを流れる電流の向きを測定することで、二次電池セルに異常が発生したかを調べることができる。また、異常な二次電池セルにあっては、図７の（Ｂ）に示すように、充電時、正常な二次電池セルよりも流れる電流値が高いので、スイッチング手段ＳＷの両端の電位測定することで、即ち、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗の値を測定することで、二次電池セルに異常が発生したかを調べることができる。尚、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗は、電流、温度等に起因して、或る程度、変動するが、電流の向きや、電流量の大きな差を測定するだけであれば、十分に使用することができる。即ち、電圧測定装置１４の制御下、スイッチング手段ＳＷにオン／オフ制御信号を送り、スイッチング手段ＳＷをオン状態（導通状態）としておき、ＭＯＳＦＥＴの両端（端子「Ａ」及び端子「Ｂ」）の間の電位を測定し、あるいは又、ＭＯＳＦＥＴの両端における電流の流れる向きを測定することで、二次電池セル１２に異常が発生したか否かを調べることができる。尚、図７の（Ｂ）及び（Ｃ）において、正常な二次電池セルを流れる電流を白抜きの矢印で示し、異常な二次電池セルを流れる電流を黒矢印で示した。
【００４４】
そして、実施例１の電池パックにあっては、充放電時、二次電池セル１２に異常が無い場合には、補助充放電装置１３はいずれかの二次電池セル・並列モジュール１１に並列に接続される。一方、充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、この異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュール内におけるこの異常が発生した二次電池セルの接続が解かれ、補助充放電装置１３は、この異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュールに並列に接続される。更には、充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置１３は、両端の電圧が最も高い二次電池セル・並列モジュールに並列に接続される。また、放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置１３は、両端の電圧が最も低い二次電池セル・並列モジュールに並列に接続される。
【００４５】
以下、実施例１の電池パックの充放電方法を、電池パックの概念図である図２〜図６、及び、フローチャートである図１４を参照して説明する。
【００４６】
実施例１の二次電池セルの充放電方法において、充放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、いずれかの二次電池セル・並列モジュール１１に補助充放電装置１３を並列に接続するが、具体的には、充電時、二次電池セルに異常が無い場合、補助充放電装置１３を、両端の電圧が最も高い二次電池セル・並列モジュールに並列に接続する。充電時、二次電池セル・並列モジュール１１の両端の電圧は、常時、電圧測定装置１４によって測定され、二次電池セル・並列モジュール１１の充電状態が、常時、監視されている。そして、所望の時間間隔で、二次電池セル・並列モジュール１１、全体の両端の電圧の測定結果を、電圧測定装置１４は評価する。
【００４７】
例えば、図３に示すように、二次電池セル・並列モジュール１１5の両端の電圧が最高値であった場合、電圧測定装置１４の制御下、第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ5，ＳＷ−Ｂ5が導通状態とされ、その他の第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ，ＳＷ−Ｂは、非導通状態に置かれる。その結果、補助充放電装置１３は、二次電池セル・並列モジュール１１5に並列に接続される。こうして、補助充放電装置１３が並列接続されることで、両端の電圧が最高値である二次電池セル・並列モジュール１１5における充電速度が遅くなる結果、自然と二次電池セル・並列モジュールの両端の電圧の均一化が図られ、セルバランスの均衡化を図ることができるし、二次電池セルから成る補助充放電装置１３の充電を行うことができ、しかも、二次電池セルから成る補助充放電装置１３の充電状態（ＳＯＣ，State Of Charge）を二次電池セルと同程度に保持することができ、いつでも、異常な二次電池セルの代替として、スムーズに切替使用することができる。
【００４８】
電池パックの充電が進むに従い、両端の電圧が最高値である二次電池セル・並列モジュールも変化する。従って、所望の時間間隔で、二次電池セル・並列モジュール１１、全体の両端の電圧の測定結果を、電圧測定装置１４は評価し、図４に示すように、二次電池セル・並列モジュール１１2の両端の電圧が最高値となった場合、電圧測定装置１４の制御下、第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ2，ＳＷ−Ｂ2が導通状態とされ、その他の第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ，ＳＷ−Ｂは、非導通状態に置かれる。その結果、補助充放電装置１３は、二次電池セル・並列モジュール１１2に並列に接続される。このような操作を、順次、繰り返して、電池パックの充電を完了させる。
【００４９】
一方、放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置１３を、両端の電圧が最も低い二次電池セル・並列モジュールに並列に接続するが、例えば、図５に示すように、二次電池セル・並列モジュール１１5の両端の電圧が最低値であった場合、電圧測定装置１４の制御下、第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ5，ＳＷ−Ｂ5が導通状態とされ、その他の第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ，ＳＷ−Ｂは、非導通状態に置かれる。その結果、補助充放電装置１３は、二次電池セル・並列モジュール１１5に並列に接続される。こうして、補助充放電装置１３が並列接続されることで、両端の電圧が最低値である二次電池セル・並列モジュール１１5における放電速度が遅くなる結果、自然と二次電池セル・並列モジュールの両端の電圧の均一化が図られ、セルバランスの均衡化を図ることができるし、二次電池セルから成る補助充放電装置１３は放電に寄与する。即ち、補助充放電装置１３は、二次電池セル・並列モジュールにおける追加容量として動作する。
【００５０】
電池パックの放電が進むに従い、両端の電圧が最低値である二次電池セル・並列モジュールも変化する。従って、所望の時間間隔で、二次電池セル・並列モジュール１１、全体の両端の電圧の測定結果を、電圧測定装置１４は評価し、図６に示すように、二次電池セル・並列モジュール１１2の両端の電圧が最低値となった場合、電圧測定装置１４の制御下、第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ2，ＳＷ−Ｂ2が導通状態とされ、その他の第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ，ＳＷ−Ｂは、非導通状態に置かれる。その結果、補助充放電装置１３は、二次電池セル・並列モジュール１１2に並列に接続される。このような操作を、順次、繰り返して、電池パックの放電を完了させる。
【００５１】
充放電時、スイッチング手段ＳＷによっていずれかの二次電池セルに異常が発生したことが検出された場合（図２に示した例では、二次電池セル１２52に異常が発生した場合）、異常が発生した二次電池セル１２52を含む二次電池セル・並列モジュール１１5内におけるこの異常が発生した二次電池セル１２52の接続を解く。具体的には、スイッチング手段ＳＷ52を非導通状態として、異常が発生した二次電池セル１２52の二次電池セル・並列モジュール１１5内における接続を物理的に切断する。そして、補助充放電装置１３を、この異常が発生した二次電池セル１２52を含む二次電池セル・並列モジュール１１5に並列に接続する。具体的には、電圧測定装置１４の制御下、第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ5，ＳＷ−Ｂ5が導通状態とされ、その他の第２のスイッチング手段ＳＷ−Ａ，ＳＷ−Ｂは、非導通状態に置かれる。その結果、補助充放電装置１３は、二次電池セル・並列モジュール１１5に並列に接続される。こうして、二次電池セル・並列モジュール１１5の動作は、二次電池セルに異常が発生する前と同等の充放電機能を発揮することになる。
【００５２】
以降、この状態で、実施例１の電池パックの充放電方法を実行することなく、従来の電池パックにおける充放電を行うが、このように異常な二次電池セルが発生した場合、二次電池セルの交換やメンテナンスが必要なことを警告する表示を行い、使用者に注意を促すことが好ましい。尚、補助充放電装置１３を複数、備えている場合には、以降、この状態で、実施例１の電池パックの充放電方法を実行してもよい。
【００５３】
このように、実施例１の電池パックあるいはその充放電方法にあっては、充放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、いずれかの二次電池セル・並列モジュールに補助充放電装置を並列に接続するので、二次電池セルの充放電時、補助充放電装置も充放電に寄与し、複数の二次電池セルが接続された電池パック全体の充放電におけるセルバランスの最適化を図ることが可能となり、電池パック全体の充放電の効率化を図ることができる。しかも、充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、この異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュール内におけるこの異常が発生した二次電池セルの接続を解き、補助充放電装置を、この異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・並列モジュールに並列に接続するので、中断すること無く電池パックを使用することができるし、補助充放電装置は冗長性を兼ね備えた保護装置として機能し、二次電池セル・並列モジュールを構成する二次電池セルに負担増が生じることがなく、二次電池セルに異常が発生する前と同じような二次電池セル・並列モジュールの使用状態を保持することができる。
【００５４】
尚、異常な二次電池セルの検出方法として、上述したスイッチング手段を用いる方法以外にも、１つの二次電池セルにおけるスイッチング手段を、瞬時、非導通状態とし、残りの全ての二次電池セルにおけるスイッチング手段を導通状態として、スイッチング手段を非導通状態とした二次電池セルの開放電圧（ＯＣＶ，Open Circuit Voltage）の変化の状態を、例えば、電圧測定装置１４によって調べる方法を、採用してもよい。二次電池セルに異常が発生している場合、正常な二次電池セルよりも、開放電圧（ＯＣＶ）の変化が大きい。そして、このような操作を全ての二次電池セルに対して行うことで、異常が発生した二次電池セルを検出することができる。
【００５５】
あるいは又、例えば、温度検出手段（例えば、ｐｎ接合を有し、ｐｎ接合の電気抵抗値の温度依存性に基づき、温度を測定する温度検出手段）を備えたＩＣチップを二次電池セルの外面に貼り付け、ＩＣチップによって測定された温度情報を、有線あるいは無線で、例えば、電圧測定装置１４に送出する方法を採用してもよい。内部短絡が発生している異常な二次電池セルにあっては、発熱が高い。これによって、二次電池セルの温度の測定結果に基づく二次電池セルの異常の有無の検出することができる。尚、スイッチング手段ＳＷと電圧測定装置１４とを無線で結ぶ場合には、電圧測定装置１４によるスイッチング手段ＳＷの制御にＩＣチップを介在させてもよい。
【実施例２】
【００５６】
実施例２は、本発明の第２の態様に係る電池パック及びその充放電方法に関する。図８に実施例２の電池パックの概念図を示す。
【００５７】
実施例２の電池パックは、直列に接続された複数の二次電池セルから成る二次電池セル・直列モジュール、及び、補助充放電装置１３を有する。具体的には、実施例２にあっては、１つの二次電池セル・直列モジュール２１Dは、直列に接続された７つの二次電池セル１２（１２D1，１２D2，１２D3，１２D4，１２D5，１２D6，１２D7）から成る。同様に、１つの二次電池セル・直列モジュール２１Eは、直列に接続された７つの二次電池セル１２（１２E1，１２E2，１２E3，１２E4，１２E5，１２E6，１２E7）から成る。更には、同様に、１つの二次電池セル・直列モジュール２１Fは、直列に接続された７つの二次電池セル１２（１２F1，１２F2，１２F3，１２F4，１２F5，１２F6，１２F7）から成る。そして、３つの二次電池セル・直列モジュール２１D，２１E，２１Fが並列に接続されている。更には、実施例２の電池パックは、各二次電池セル１２の両端の電圧を測定する電圧測定装置（図８には図示せず）を備えている。二次電池セル１２は、限定するものではないが、リチウムイオン二次電池から成る。
【００５８】
また、実施例２の電池パックは、図１の（Ｂ）に示したと同様に、
並列に接続された複数の二次電池セル１２から成る二次電池セル・直列モジュール２１から成る組電池１０、
組電池１０に接続部（具体的には、分岐部分を有するコネクター１６）を介して接続された充放電制御回路１５、並びに、
接続部（具体的には、分岐部分を有するコネクター１６）から分岐して組電池１０に接続され、各二次電池セル１２の両端の電圧を測定する電圧測定装置１４及び補助充放電装置１３、
を有する。ここで、充放電制御回路１５や電圧測定装置１４は、実施例１にて説明した充放電制御回路１５や電圧測定装置１４と同様の構成、構造とすることができる。
【００５９】
実施例２の電池パックにあっても、限定するものではないが、補助充放電装置１３の数を１とした。補助充放電装置１３は、組電池１０を構成する二次電池セル１２と同じ仕様を有する二次電池セルから構成した。二次電池セル１２へ補助充放電装置１３を並列接続するために、二次電池セル１２の両端には端子部ＴＭ（端子部ＴＭD1，ＴＭD2，ＴＭD3，ＴＭD4，ＴＭD5，ＴＭD6，ＴＭD7，ＴＭE1，ＴＭE2，ＴＭE3，ＴＭE4，ＴＭE5，ＴＭE6，ＴＭE7，ＴＭF1，ＴＭF2，ＴＭF3，ＴＭF4，ＴＭF5，ＴＭF6，ＴＭF7）が設けられており、この端子部ＴＭと断続制御手段（図示せず）を介して、補助充放電装置１３は、二次電池セル１２に並列接続される。断続制御手段の制御は、限定するものではないが、電圧測定装置１４によって行われる。
【００６０】
また、各二次電池セル１２には第２の断続制御手段ＳＷ’（第２の断続制御手段ＳＷ’D1，ＳＷ’D2，ＳＷ’D3，ＳＷ’D4，ＳＷ’D5，ＳＷ’D6，ＳＷ’D7，ＳＷ’E1，ＳＷ’E2，ＳＷ’E3，ＳＷ’E4，ＳＷ’E5，ＳＷ’E6，ＳＷ’E7，ＳＷ’F1，ＳＷ’F2，ＳＷ’F3，ＳＷ’F4，ＳＷ’F5，ＳＷ’F6，ＳＷ’F7）が設けられており、第２の断続制御手段ＳＷ’の作動によって、異常が発生した二次電池セルの両端が短絡される。第２の断続制御手段ＳＷ’の制御は、限定するものではないが、電圧測定装置１４によって行われる。第２の断続制御手段ＳＷ’と電圧測定装置１４とは、配線によって結ばれているが、これに限定するものではなく、第２の断続制御手段ＳＷ’と電圧測定装置１４とを無線で結んでもよい。
【００６１】
そして、実施例２の電池パックにあっては、充放電時、二次電池セル１２に異常が無い場合には、補助充放電装置１３はいずれかの二次電池セル１２に並列に接続される。一方、充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、この異常が発生した二次電池セルは、二次電池セル・直列モジュール２１からの接続が解かれ、補助充放電装置１３は二次電池セル・直列モジュール２１に直列に接続される。電圧測定装置１４の制御下、第３の断続制御手段ＳＷ’DA，ＳＷ’DB，ＳＷ’EA，ＳＷ’EB，ＳＷ’FA，ＳＷ’FBの作動によって、補助充放電装置１３は二次電池セル・直列モジュール２１に直列接続される。更には、充電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置１３は、両端の電圧が最も高い二次電池セルに並列に接続される。また、放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置１３は、両端の電圧が最も低い二次電池セルに並列に接続される。断続制御手段、第２の断続制御手段、第３の断続制御手段は、実施例１と同様に、例えば、ＭＯＳＦＥＴから構成すればよい。
【００６２】
以下、実施例２の電池パックの充放電方法を、電池パックの概念図である図９〜図１１を参照して説明する。
【００６３】
実施例２の二次電池セルの充放電方法において、充放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置１３をいずれかの二次電池セル１２に並列に接続するが、具体的には、充電時、二次電池セルに異常が無い場合、補助充放電装置１３を、両端の電圧が最も高い二次電池セル１２に並列に接続する。充電時、二次電池セル１２の両端の電圧は、常時、電圧測定装置１４によって測定され、二次電池セル１２の充電状態が、常時、監視されている。そして、所望の時間間隔で、二次電池セル１２、全体の両端の電圧の測定結果を、電圧測定装置１４は評価する。
【００６４】
例えば、図１０に示すように、二次電池セル・直列モジュール２１Dにおける二次電池セル１２D2、二次電池セル・直列モジュール２１Eにおける二次電池セル１２E4、二次電池セル・直列モジュール２１Fにおける二次電池セル１２F6の両端の電圧が最高値であった場合、電圧測定装置１４の制御下、補助充放電装置１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆは、断続制御手段（図示せず）及び端子部ＴＭD2，ＴＭE4，ＴＭF6を介して、二次電池セル１２D2，１２E4，１２F6に並列に接続される。こうして、補助充放電装置１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆが並列接続されることで、両端の電圧が最高値である二次電池セル１２における充電速度が遅くなる結果、自然と二次電池セルの両端の電圧の均一化が図られ、セルバランスの均衡化を図ることができるし、二次電池セルから成る補助充放電装置１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆの充電を行うこともでき、しかも、二次電池セルから成る補助充放電装置１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆの充電状態（ＳＯＣ）を二次電池セルと同程度に保持することができ、いつでも、異常な二次電池セルの代替として、スムーズに切替使用することができる。
【００６５】
電池パックの充電が進むに従い、二次電池セル・直列モジュールにおいて、両端の電圧が最高値である二次電池セルも変化する。従って、所望の時間間隔で、二次電池セル１２、全体の両端の電圧の測定結果を、電圧測定装置１４は評価し、両端の電圧が最高値である二次電池セルに対して、補助充放電装置１３を並列に接続する。このような操作を、順次、繰り返して、電池パックの充電を完了させる。
【００６６】
一方、放電時、二次電池セルに異常が無い場合には、補助充放電装置１３を、両端の電圧が最も低い二次電池セルに並列に接続するが、例えば、図１１に示すように、二次電池セル・直列モジュール２１Dにおける二次電池セル１２D1、二次電池セル・直列モジュール２１Eにおける二次電池セル１２E3、二次電池セル・直列モジュール２１Fにおける二次電池セル１２F5の両端の電圧が最低値であった場合、電圧測定装置１４の制御下、補助充放電装置１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆは、断続制御手段（図示せず）及び端子部ＴＭD1，ＴＭE3，ＴＭF5を介して、二次電池セル１２D1，１２E3，１２F5に並列に接続される。こうして、補助充放電装置１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆが並列接続されることで、両端の電圧が最低値である二次電池セル１２D1，１２E3，１２F5における放電速度が遅くなる結果、自然と二次電池セルの両端の電圧の均一化が図られ、セルバランスの均衡化を図ることができるし、二次電池セルから成る補助充放電装置１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆは放電に寄与する。即ち、補助充放電装置１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆは、二次電池セル・直列モジュールにおける追加容量として動作する。
【００６７】
電池パックの放電が進むに従い、両端の電圧が最低値である二次電池セルも変化する。従って、所望の時間間隔で、二次電池セル１２、全体の両端の電圧の測定結果を、電圧測定装置１４は評価し、両端の電圧が最低値である二次電池セルに対して、補助充放電装置１３を並列に接続する。このような操作を、順次、繰り返して、電池パックの放電を完了させる。
【００６８】
充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生したことが検出された場合（図９に示した例では、二次電池セル１２D2に異常が発生した場合）、異常が発生した二次電池セル１２D2の両端を短絡し、補助充放電装置１３Ｄを二次電池セル・直列モジュール２１Dに直列に接続する。具体的には、電圧測定装置１４の制御下、第２の断続制御手段ＳＷ’D2を導通状態として、異常が発生した二次電池セル１２D2の両端を短絡する。そして、電圧測定装置１４の制御下、補助充放電装置１３Ｄを、この異常が発生した二次電池セル１２D2を含む二次電池セル・直列モジュール２１Dに、より具体的には、二次電池セル・直列モジュール２１Dの一端に、第３の断続制御手段ＳＷ’DA，ＳＷ’DBを介して、直列に接続する。こうして、二次電池セル・直列モジュール２１Dの動作は、二次電池セルに異常が発生する前と同等の充放電機能を発揮することになる。尚、図９においては、他の二次電池セル・直列モジュール２１E，２１Fにおける補助充放電装置１３Ｅ，１３Ｆの接続状態の図示は省略した。
【００６９】
以降、この状態で、実施例２の電池パックの充放電方法を実行することなく、従来の電池パックにおける充放電を行うが、このように異常な二次電池セルが発生した場合、二次電池セルの交換やメンテナンスが必要なことを警告する表示を行い、使用者に注意を促すことが好ましい。尚、１つの二次電池セル・直列モジュールに対して補助充放電装置１３が複数、備えられている場合には、以降、この状態で、実施例２の電池パックの充放電方法を実行してもよい。
【００７０】
このように、実施例２の電池パックあるいはその充放電方法にあっては、二次電池セルの充放電時、補助充放電装置も充放電に寄与し、複数の二次電池セルが接続された電池パック全体の充放電におけるセルバランスの最適化を図ることが可能となり、電池パック全体の充放電の効率化を図ることができる。また、実施例２の電池パックあるいはその充放電方法にあっては、充放電時、いずれかの二次電池セルに異常が発生した場合には、この異常が発生した二次電池セルは二次電池セル・直列モジュールからの接続が解かれ、補助充放電装置が二次電池セル・直列モジュールに直列に接続されるので、中断すること無く電池パックを使用することができるし、補助充放電装置は冗長性を兼ね備えた保護装置として機能し、二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セルに負担増が生じることもなく、二次電池セルに異常が発生する前と同じような二次電池セル・直列モジュールの使用状態を保持することができる。
【００７１】
図１２に示すように、複数の二次電池セル・直列モジュールに対して、１つの補助充放電装置１３を配してもよい。
【００７２】
また、図１３に示すように、実施例１と同様に、各二次電池セルの一端にはスイッチング手段ＳＷが設けられており、スイッチング手段ＳＷ（スイッチング手段ＳＷD1．ＳＷD2．ＳＷD3．ＳＷD4．ＳＷD5．ＳＷD6．ＳＷD7．ＳＷE1．ＳＷE2．ＳＷE3．ＳＷE4．ＳＷE5．ＳＷE6．ＳＷE7．ＳＷF1．ＳＷF2．ＳＷF3．ＳＷF4．ＳＷF5．ＳＷF6．ＳＷF7）の作動によって、異常が発生した二次電池セルは、二次電池セル・直列モジュールからの接続が解かれる構成とすることもできる。具体的には、例えば、異常が発生した二次電池セルの二次電池セル・直列モジュール内における接続が物理的に切断される。そして、この場合、更には、実施例１と同様に、スイッチング手段ＳＷの両端の電圧を測定することで、二次電池セルの異常の有無を検出することができる。スイッチング手段ＳＷの制御は、電圧測定装置１４によって行われてもよいし、スイッチング手段制御装置を設けてもよい。あるいは又、二次電池セルの温度を測定することで、二次電池セルの異常の有無を検出してもよい。
【００７３】
また、異常な二次電池セルの検出方法として、上述したスイッチング手段を用いる方法以外にも、実施例１と同様に、１つの二次電池セルにおけるスイッチング手段を、瞬時、非導通状態とし、残りの全ての二次電池セルにおけるスイッチング手段を導通状態として、スイッチング手段を非導通状態とした二次電池セルの開放電圧の変化の状態を、例えば、電圧測定装置１４によって調べる方法を、採用してもよい。そして、このような操作を全ての二次電池セルに対して行うことで、異常が発生した二次電池セルを検出することができる。
【００７４】
あるいは又、補助充放電装置１３に、二次電池セルの異常を検出する異常検出回路（例えば、抵抗器とアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）から構成された異常検出回路）を設けてもよい。異常検出回路を補助充放電装置１３に直列に接続する。そして、異常検出回路に流れる電流に異常が生じた場合には、補助充放電装置１３が並列に接続された二次電池セルに異常が発生したことを知ることができる。
【００７５】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定するものではない。実施例にて説明した電池パック、組電池、二次電池セル、補助充放電装置、電圧測定装置等の構成、構造、接続関係等は例示であり、適宜、変更することができる。本発明における電池パックを、例えば、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）、ゴルフカート、電動カート、電動オートバイ、電動アシスト自転車、鉄道車両といった電力消費機器に適用することができる。そして、これらに備えられた、電力を供給することにより電力を駆動力に変換する変換装置（具体的には、例えば、モータ）の駆動のために電池パックを放電させ、また、係る装置からの回生エネルギーを用いて電池パックを充電することができる。尚、これらの電力消費機器には、例えば、電池残量表示を含む制御装置や、二次電池セルに関する情報に基いて電力消費機器の制御に関する情報処理を行なう制御装置が備えられている。
【符号の説明】
【００７６】
１０・・・組電池、１２，１２11〜１２73，１２D1〜１２F7・・・二次電池セル、１１，１１1〜１１7・・・二次電池セル・並列モジュール、１３，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆ・・・補助充放電装置、１４・・・電圧測定装置、１５・・・充放電制御回路、１６・・・コネクター、２１，２１D〜２１F・・・二次電池セル・直列モジュール、ＳＷ，ＳＷ11〜ＳＷ73，ＳＷD1〜ＳＷF7・・・スイッチング手段、ＳＷ−Ａ，ＳＷ−Ｂ，ＳＷ−Ａ1〜ＳＷ−Ａ7，ＳＷ−Ｂ1〜ＳＷ−Ｂ7・・・第２のスイッチング手段、ＴＭ，ＴＭD1〜ＴＭF7・・・端子部、ＳＷ’，ＳＷ’D1〜ＳＷ’F7・・・第２の断続制御手段、ＳＷ’DA〜ＳＷ’FB・・・第３の断続制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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