(57)【要約】【課題】蓄電装置の内部短絡の有無を検出する。【解決手段】本明細書によって開示される蓄電装置１０は、複数の蓄電素子２１を有する組電池２０と、各蓄電素子２１のセル電圧Ｖ１および組電池２０の電池電圧Ｖ２を検出する電圧検出回路３１と、外部充電器ＣＨから組電池２０への通電を遮断する充電遮断装置および放電遮断装置と、充電遮断装置および放電遮断装置に並列に接続された波形整形回路４４と、電池管理装置３０とを備え、電池管理装置３０におけるＣＰＵ３３は、短絡検出処理において、各蓄電素子２１におけるセル電圧Ｖ１の変化が基準範囲Ｖａを逸脱する場合に内部短絡を検出する構成とした。【選択図】図７
2018022665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子と、
前記蓄電素子の電圧を検出する電圧検出部と、
前記蓄電素子への通電を制御する通電制御手段と、
制御部とを備え、
前記制御部は、前記蓄電素子の充電に基づく前記蓄電素子の状態変化に基づいて内部短絡を検出する短絡検出処理を実行する蓄電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記短絡検出処理において充電中の前記蓄電素子の電圧変化が所定の基準範囲を逸脱した場合に前記蓄電素子の内部短絡を検出する請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記蓄電素子は、直列に複数接続されており、
前記制御部は、前記短絡検出処理において、前記蓄電素子の充電後における前記蓄電素子同士の状態変化を比較することで前記蓄電素子の内部短絡を検出する請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記蓄電素子は、直列に複数接続されており、
前記制御部は、前記短絡検出処理において充電中の前記蓄電素子の電圧変化が所定の基準範囲を逸脱し、かつ、前記蓄電素子の充電後における前記蓄電素子同士の状態変化を比較することで前記蓄電素子の内部短絡を検出する請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記短絡検出処理を複数回行う請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記蓄電素子の電圧が所定電圧よりも低下することで前記蓄電素子への通電を遮断する遮断処理を実行した後に前記短絡検出処理を実行し、前記短絡検出処理において前記蓄電素子の内部短絡が検出されない場合に、前記蓄電素子への通電の遮断を解除して前記蓄電素子を再充電可能にする遮断解除処理を実行する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記通電制御手段は、前記複数の蓄電素子への通電路を遮断する電流遮断装置と、
前記電流遮断装置に対して並列に接続された波形整形回路とを備え、
前記制御部は、前記通電路を遮断して前記複数の蓄電素子への通電を前記波形整形回路経由に切り替えて前記蓄電素子を充電する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の蓄電装置は、車両用のエンジン始動用の蓄電装置である蓄電装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の蓄電装置を搭載する車両。
【請求項１０】
蓄電素子を有する蓄電装置の内部短絡の検出制御方法であって、
充電中の前記蓄電素子の電圧変化が所定の基準範囲を逸脱した場合に前記蓄電素子の充電に基づく前記蓄電素子の状態変化に基づいて内部短絡を検出する短絡検出処理を実行する蓄電装置の内部短絡の検出制御方法。
【請求項１１】
蓄電素子を有する蓄電装置の充電制御方法であって、
前記蓄電素子の電圧が所定電圧よりも低下した場合に、前記蓄電素子への通電を遮断する遮断処理と、
前記遮断処理後に前記蓄電素子の充電に基づく前記蓄電素子の状態変化に基づいて内部短絡を検出する短絡検出処理と、
前記短絡検出処理において前記蓄電素子の内部短絡が検出されない場合に前記蓄電素子への通電の遮断を解除して前記蓄電素子を再充電可能にする遮断解除処理とを含む蓄電装置の充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書によって開示される技術は、蓄電装置、車両、蓄電装置の内部短絡の検出制御方法および蓄電装置の充電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車に搭載された蓄電装置は、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。この種の蓄電装置において、蓄電素子の負極基材に銅箔を使用するリチウムイオン電池を使用する場合は、過放電されると負極基材の銅が電解液に溶出する。
この状態で充電が行われると、溶出した銅イオンが銅となって電極に析出し、析出した銅が成長することで蓄電素子が内部短絡する虞がある。このため、蓄電装置は、車両負荷へ供給される電流を遮断する電流遮断装置（遮断部）と、電流遮断装置を制御するバッテリ管理部とを備えており、バッテリ管理部は、電流遮断装置において電流を遮断することで蓄電装置が過充電や過放電になることを防いでいる。このような技術としては、特開２０１３−２０１８８８号公報（下記特許文献１）に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０１８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の蓄電装置によると、電流遮断装置において電流を遮断してしまうと、蓄電装置に対して外部充電器などを接続したとしても蓄電装置を充電することができなる。つまり、蓄電装置の蓄電素子が内部短絡していない場合であっても、蓄電装置を利用することができなくなってしまう。
【０００５】
本明細書では、蓄電装置の内部短絡の有無を検出する技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書によって開示される技術は、蓄電装置であって、蓄電素子と、前記蓄電素子の電圧を検出する電圧検出部と、前記蓄電素子への通電を制御する通電制御手段と、制御部とを備え、前記制御部は、前記蓄電素子の充電に基づく前記蓄電素子の状態変化に基づいて内部短絡を検出する短絡検出処理を実行する構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本明細書によって開示される技術によれば、通電制御手段によって蓄電素子への通電を制御して蓄電素子を充電し、蓄電素子の充電中または充電後の蓄電素子の状態変化に基づいて内部短絡を検出することができる。これにより、蓄電装置の利用の有無を判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１における蓄電装置の斜視図
【図２】蓄電装置の分解斜視図
【図３】実施形態１における蓄電装置の電気的構成を示すブロック図
【図４】電池保護処理のフローチャート図
【図５】蓄電素子のセル電圧および充電電流の時間推移を模式的に示すグラフ
【図６】波形整形回路を使用した充電電圧を模式的に示すグラフ
【図７】短絡検出処理のフローチャート図
【図８】電圧変化比較処理のフローチャート図
【図９】自動車に搭載された蓄電装置を示す図
【図１０】実施形態２における蓄電装置の電気的構成を示すブロック図
【図１１】他の実施形態における蓄電装置の電気的構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本実施形態の概要）
初めに、本明細書によって開示する蓄電装置、車両、蓄電装置の内部短絡の検出制御方法および蓄電装置の充電制御方法の概要について説明する。
本実施形態の蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子の電圧を検出する電圧検出部と、前記蓄電素子への通電を制御する通電制御手段と、制御部とを備え、前記制御部は、前記蓄電素子の充電に基づく前記蓄電素子の状態変化に基づいて内部短絡を検出する短絡検出処理を実行する。
また、本明細書により開示される技術は、前記蓄電装置を車両のエンジン始動用の蓄電装置として構成する。
また、本明細書により開示される技術は、前記蓄電装置を搭載した車両である。
【００１０】
このような構成の蓄電装置によると、通電制御手段によって蓄電素子への通電を制御して蓄電素子を充電し、蓄電素子の充電中または充電後の蓄電素子の状態変化に基づいて内部短絡を検出することができる。ひいては、蓄電装置の利用の有無を判断することができる。
【００１１】
本明細書により開示される蓄電装置の一実施態様として、前記制御部は、前記短絡検出処理において充電中の前記蓄電素子の電圧変化が所定の基準範囲を逸脱した場合に前記蓄電素子の内部短絡を検出する構成としてもよい。
また、蓄電装置の内部短絡の検出制御方法は、蓄電素子を有する蓄電装置の内部短絡の検出制御方法であって、充電中の前記蓄電素子の電圧変化が所定の基準範囲を逸脱した場合に前記蓄電素子の充電に基づく前記蓄電素子の状態変化に基づいて内部短絡を検出する短絡検出処理を実行する。
このような構成によると、充電中の蓄電素子の電圧変化を確認することで蓄電素子が内部短絡していることを検出することができる。
【００１２】
また、本明細書により開示される蓄電装置の一実施態様として、前記蓄電素子は、直列に複数接続されており、前記制御部は、前記短絡検出処理において、前記蓄電素子の充電後における前記蓄電素子同士の状態変化を比較することで前記蓄電素子の内部短絡を検出する構成としてもよい。
このような構成によると、充電後の蓄電素子の電圧変化を確認することで蓄電素子が内部短絡していることを検出することができる。
【００１３】
また、本明細書により開示される蓄電装置の一実施態様として、前記蓄電素子は、直列に複数接続されており、前記制御部は、前記短絡検出処理において充電中の前記蓄電素子の電圧変化が所定の基準範囲を逸脱し、かつ、前記蓄電素子の充電後における前記蓄電素子同士の状態変化を比較することで前記蓄電素子の内部短絡を検出する構成としてもよい。
【００１４】
このような構成によると、充電中の蓄電素子の電圧変化と、蓄電素子の充電後における蓄電素子同士の状態変化の比較の両方の結果に基づいて蓄電素子の内部短絡を検出するから、内部短絡の検出精度を向上させることができる。
【００１５】
また、本明細書により開示される蓄電装置の一実施態様として、前記制御部は、前記短絡検出処理を複数回行う構成としてもよい。
このような構成によると、蓄電素子を充電して内部短絡を検出する内部短絡検出処理を複数回繰り返すことで、内部短絡の検出精度をさらに向上させることができる。
【００１６】
また、本明細書により開示される蓄電装置の一実施態様として、前記制御部は、前記蓄電素子の電圧が所定電圧よりも低下することで前記蓄電素子への通電を遮断する遮断処理を実行した後に前記短絡検出処理を実行し、前記短絡検出処理において前記蓄電素子の内部短絡が検出されない場合に、前記蓄電素子への通電の遮断を解除して前記蓄電素子を再充電可能にする解除処理を実行する構成としてもよい。
【００１７】
また、本明細書により開示される蓄電装置の充電制御方法は、蓄電素子を有する蓄電装置の充電制御方法であって、前記蓄電素子の電圧が所定電圧よりも低下した場合に、前記蓄電素子への通電を遮断する遮断処理と、前記遮断処理後に前記蓄電素子の充電に基づく前記蓄電素子の状態変化に基づいて内部短絡を検出する短絡検出処理と、前記短絡検出処理において前記蓄電素子の内部短絡が検出されない場合に前記蓄電素子への通電の遮断を解除して前記蓄電素子を再充電可能にする解除処理とを含む。
【００１８】
このような構成によると、蓄電素子の電圧が所定電圧よりも低下し過放電状態となった場合に、蓄電素子への通電を遮断する。そして、蓄電素子を充電し、内部短絡が検出されなかった場合には、蓄電素子への通電の遮断を解除することで蓄電装置を利用できるようにすることができる。これにより、蓄電素子に内部短絡が生じるまで蓄電装置を利用することができ、蓄電装置の延命を図ることができる。
【００１９】
前記通電制御手段は、前記蓄電素子への通電路を遮断する電流遮断装置と、前記電流遮断装置に対して並列に接続された波形整形回路とを備え、前記制御部は、前記通電路を遮断して前記蓄電素子への通電を前記波形整形回路経由に切り替えて前記蓄電素子を充電する構成としてもよい。
このような構成によると、充電電流が波形整形回路を経由するように切り替えられた場合に、充電器からの印加電圧の波形を整形して充電電流を平滑化できるから、蓄電素子の状態変化に基づく内部短絡を検出し易くすることができる。
【００２０】
＜実施形態１＞
本明細書に開示された技術における一実施形態について図１から図９を参照して説明する。
本実施形態は、図９に示すように、自動車などの車両Ｍの図示しないエンジンルームに搭載されるエンジン始動用の蓄電装置１０を示しており、蓄電装置１０は、車両の電子制御装置Ｍ１に電力を供給すると共に、電子制御装置Ｍ１によって制御されるオルタネータなど車両側充電器Ｍ２と接続されている。
また、蓄電装置１０は、図１に示すように、ブロック状の電池ケース１１を有している。電池ケース１１内には、図２に示すように、複数（本実施形態では４つ）の蓄電素子２１を直列に接続してなる組電池２０や制御基板１８などが収容されている。
【００２１】
なお、以下の説明において、図１および図２を参照する場合、上下方向とは、電池ケース１１が設置面に対して傾きなく水平に置かれた時の電池ケース１１の上下方向を基準とし、前後方向とは、電池ケース１１の短辺部分に沿う方向（奥行き方向）を基準として図示左手前側を前側とする。また、左右方向とは、電池ケース１１の長辺部分に沿う方向を基準とし、図示右手前側を右方向として説明する。
【００２２】
電池ケース１１は、合成樹脂製であって、図２に示すように、上方に開口する箱型のケース本体１３と、複数の蓄電素子２１を位置決めする位置決め部材１４と、ケース本体１３の上部に装着される中蓋１５と、中蓋１５の上部に装着される上蓋１６とを備えて構成されている。
【００２３】
ケース本体１３内には、図２に示すように、複数の蓄電素子２１が個別に収容される複数のセル室１３Ａが左右方向に並んで設けられている。
蓄電素子２１は、例えばグラファイト系材料の負極活物質と、リン酸鉄リチウムなどのリン酸鉄系の正極活物質を使用したリチウムイオン電池とされている。
【００２４】
位置決め部材１４は、図２に示すように、複数のバスバー１７が上面に配置されている。位置決め部材１４がケース本体１３内に配置された複数の蓄電素子２１の上部に配置されることで、複数の蓄電素子２１が位置決めされると共に複数のバスバー１７によって直列に接続されて組電池２０が構成されている。
【００２５】
中蓋１５は、図１および図２に示すように、平面視略矩形状をなし、左右方向に高低差を付けた形状とされている。中蓋１５の左右方向両端部には、車両に設けられた図示しないバッテリ端子が接続される一対の外部端子部１２が中蓋１５に埋設された状態で設けられている。一対の外部端子部１２は、例えば、鉛合金等の金属からなり、一対の外部端子部１２のうち、一方が正極側端子部１２Ｐとされ、他方が負極側端子部１２Ｎとされている。
【００２６】
また、中蓋１５は、図２に示すように、制御基板１８が内部に収容可能とされており、中蓋１５がケース本体１３に装着されることで、組電池２０と制御基板１８とが接続されるようになっている。
【００２７】
次に、蓄電装置１０の電気的構成を説明する。
蓄電装置１０は、図３に示すように、組電池２０と、電池管理装置（以下、「ＢＭＵ」という）（「制御部」の一例）３０と、電流検出抵抗４１と、充電遮断装置４２と、放電遮断装置４３と、波形整形回路４４とを備えて構成されている。
【００２８】
組電池２０と、電流検出抵抗４１と、充電遮断装置４２と、放電遮断装置４３とは、通電路Ｌを介して直列に接続されており、組電池２０の正極側が充電遮断装置４２および放電遮断装置４３を介して正極側端子部１２Ｐに接続され、負極側が電流検出抵抗４１を介して負極側端子部１２Ｎに接続されている。
【００２９】
電流検出抵抗４１は、組電池２０の電流を検出する抵抗器であって、電流検出抵抗４１の両端電圧がＢＭＵ３０に取り込まれることで組電池２０の電流が検出される。
充電遮断装置４２および放電遮断装置４３は、例えばＮチャネルのＦＥＴであり、それぞれ寄生ダイオード４２Ｄ，４３Ｄを有している。また、充電遮断装置４２および放電遮断装置４３は、ドレイン同士が互いに共通接続され、充電遮断装置４２のソースが正極側端子部１２Ｐに接続され、放電遮断装置４３のソースが組電池２０に接続されている。
【００３０】
ＢＭＵ３０は、電圧検出回路（「電圧検出部」の一例）３１と、中央処理装置であるＣＰＵ（「制御部」の一例）３３と、メモリ３４とを備えて構成されており、これらは、制御基板１８上に搭載されている。また、ＢＭＵ３０は、通電路Ｌに接続されることで組電池２０から電力の供給を受けている。
【００３１】
電圧検出回路３１は、電圧検出線Ｌ２を介して、各蓄電素子２１の両端にそれぞれ接続されており、ＣＰＵ３３からの指示に応答して、各蓄電素子２１のセル電圧Ｖ１および組電池２０の電池電圧（複数の蓄電素子２１の総電圧）Ｖ２を検出する。
メモリ３４は、例えばフラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリとされている。メモリ３４には、各蓄電素子２１または組電池２０を管理する各種プログラム、各種プログラムの実行に必要なデータ、例えば、蓄電素子２１のセル電圧充電閾値および組電池２０の電池電圧充電閾値、蓄電素子２１のセル電圧放電閾値および組電池２０の電池電圧放電閾値などが記憶されている。
【００３２】
ＣＰＵ３３は、電流検出抵抗４１、電圧検出回路３１などの出力から蓄電素子２１の電流、電圧などを監視しており、異常を検出した場合には、充電遮断装置４２および放電遮断装置（「通電制御手段」および「電流遮断装置」の一例）４３を作動させる電池保護処理を実行することで組電池２０に不具合が生じることを防いでいる。
【００３３】
以下に、電池保護処理について、図４を参照しつつ説明する。
電池保護処理では、まず、ＣＰＵ３３が、電圧検出回路３１において、各蓄電素子２１のセル電圧Ｖ１および組電池２０の電池電圧Ｖ２を検出し（Ｓ１１）、セル電圧Ｖ１および電池電圧Ｖ２と、メモリ３４に記憶されたセル電圧充電閾値および電池電圧充電閾値とを比較する（Ｓ１２）。
なお、セル電圧充電閾値とは、蓄電素子２１の１つが過充電状態になったときの電圧値よりもやや小さい値であり、電池電圧充電閾値とは、組電池２０が過充電状態になったときの電圧値よりやや小さい値である。
【００３４】
ＣＰＵ３３は、セル電圧Ｖ１のいずれかがセル電圧充電閾値以上と判断、もしくは、電池電圧Ｖ２が電池電圧充電閾値以上と判断した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、組電池２０もしくは蓄電素子２１のいずれかが過充電状態に至る虞があるとして、充電遮断装置４２において電流を遮断する遮断切替指令を送信する。そして、充電遮断装置４２を遮断状態に切り替えることで、組電池２０と正極側端子部１２Ｐとの間の通電を遮断し、組電池２０が過充電状態に至ることを抑制する（Ｓ１３）。
なお、充電遮断装置４２を遮断状態に切り替えた後でも、充電遮断装置４２の寄生ダイオード４２Ｄ経由で放電を継続させることができるようになっている。
【００３５】
一方、ＣＰＵ３３は全てのセル電圧Ｖ１がセル電圧充電閾値よりも小さいと判断し、かつ、電池電圧Ｖ２が電池電圧充電閾値よりも小さいと判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、各セル電圧Ｖ１および電池電圧Ｖ２と、メモリ３４に記憶されたセル電圧放電閾値および電池電圧放電閾値とを比較する（Ｓ１４）。なお、セル電圧放電閾値は、蓄電素子２１の１つが過放電状態になった時の電圧値よりもやや大きい値であり、電池電圧放電閾値は、組電池２０が過放電状態になったときの電圧値よりもやや大きい値である。
【００３６】
ＣＰＵ３３は、セル電圧Ｖ１のいずれかがセル電圧放電閾値以下と判断、もしくは、電池電圧Ｖ２が電池電圧放電閾値以下と判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、組電池２０もしくは蓄電素子２１のいずれかが過放電状態に至る虞があるとして、放電遮断装置４３に遮断切替指令を送信する。
そして、放電遮断装置４３を遮断状態に切り替えることで、組電池２０と正極側端子部１２Ｐとの間の通電を遮断し、組電池２０が過放電状態に至ることを抑制する（Ｓ１５）。
【００３７】
なお、放電遮断装置４３を遮断状態に切り替えた後でも、放電遮断装置４３の寄生ダイオード４３Ｄ経由で充電を継続させることができるようになっている。また、本実施形態のＳ１５が、各蓄電素子２１を充電する為の通電を遮断する遮断処理に相当する。
【００３８】
一方、ＣＰＵ３３は、全てのセル電圧Ｖ１がセル電圧放電閾値よりも大きいと判断し、かつ、電池電圧Ｖ２が電池電圧放電閾値よりも大きいと判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、電池保護処理を終了する。
そして、この電池保護処理を、常時或いは定期的に、繰り返すことで、組電池２０が過充電状態または過放電状態になることを防いでいる。
【００３９】
さて、外部端子部１２と組電池２０との間には、充電遮断装置４２および放電遮断装置４３と並列に波形整形回路（「通電制御手段」の一例）４４が接続されている。
波形整形回路４４は、図３に示すように、半導体スイッチＳＷと、リアクトルＲと、放電防止ダイオードＤ１と、還流ダイオードＤ２とを備えて構成されている。
【００４０】
半導体スイッチＳＷは、ＮチャネルのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であり、ドレインが正極側端子部１２Ｐに接続され、ソースがリアクトルＲに接続されている。半導体スイッチＳＷは、ＣＰＵ３３からの制御信号が入力される構成になっており、ＣＰＵ３３からの制御信号に応答して電流を遮断する。
【００４１】
リアクトルＲは、一端が半導体スイッチＳＷのドレインに接続され、他端が放電防止ダイオードＤ１を介して組電池２０の正極側の通電路Ｌに接続されている。放電防止ダイオードＤ１は、カソードが組電池２０の正極側の通電路Ｌに接続され、アノードがリアクトルＲに接続されている。還流ダイオードＤは、カソードが半導体スイッチＳＷとリアクトルＲの中間接続点に接続され、アノードがグランドラインに接続されている。
【００４２】
そして、ＣＰＵ３３は、波形整形回路４４の半導体スイッチＳＷを所定周期でスイッチング制御させることで、外部充電器ＣＨの充電電圧（出力電圧）を降圧させることができるようになっている。
具体的には、半導体スイッチＳＷをオンすると、リアクトルＲに電流が流れ、リアトルＲは磁気エネルギーを蓄える。そして、半導体スイッチＳＷがオフに切り換わると、リアクトルＲは、還流ダイオードＤを経由して、蓄えた磁気エネルギーを放出する。このような動作を周期的に繰り返すことにより、電圧を降圧させることができる。なお、半導体スイッチＳＷは、デューティ比を切り換えることで、波形整形回路４４の出力電圧を調整することができる。
つまり、半導体スイッチＳＷは、デューティ比を切り換えることで、降圧量を調整することができる。
【００４３】
つまり、波形整形回路は、半導体スイッチＳＷをスイッチング制御し、充電電圧を降圧して充電電圧の振れを低減させることで、組電池に対する印加電圧の波形を整形し、充電電流を平滑化させることができるようになっている。
【００４４】
本実施形態は、以上のような構成であって、続いて、蓄電装置１０の作用および効果について説明する。
ところで、リン酸鉄系の正極活物質、負極板基材に銅箔を使用したリチウムイオン電池などの蓄電素子は、定電流充電（充電電流Ｉ）において短時間充電した場合のセル電圧の時間推移が、例えば、図５に示すように、充電開始時Ｔiに急激に立ち上がった後、所定の基準範囲Ｖａ内において一定の傾きで増加する。そして、充電を停止する充電停止時Ｔeから基準範囲内において速やかに低下するように推移する。
【００４５】
また、一般に、リン酸鉄系の正極活物質、負極板基材に銅箔を使用したリチウムイオン電池などの蓄電素子は、過放電状態になると電極の銅が電解液に溶出する。このため、電極の銅が電解液に溶出した状態のままさらに充電を行うと、溶出した銅イオンが銅となって電極に析出し、析出した銅が成長することで、セパレータが破壊され内部短絡が生ずる虞がある。蓄電素子内において内部短絡が生じると、蓄電素子のセル電圧の時間推移は、図５に示す基準範囲Ｖａから逸脱する傾向を示す。
【００４６】
そこで、ＣＰＵ３３は、電池保護処理の放電遮断装置４３において通電が遮断された後、蓄電装置１０の外部端子部１２に外部充電器ＣＨが接続されて充電された場合に、メモリ３４に記憶された各種プログラムおよび図５に示す基準範囲Ｖａに基づいて蓄電素子２１の内部短絡を検出する短絡検出処理を実行する。
なお、外部充電器ＣＨによる充電開始の判断は、例えば、ＣＰＵ３３が電圧検出回路３１による外部端子部１２の電圧検出や電流検出抵抗４１の出力による充電電流の検出により行われる。
【００４７】
以下に、短絡検出処理について、図７を参照しつつ説明する。
短絡検出処理では、ＣＰＵ３３は、まず、波形整形回路４４における半導体スイッチＳＷのスイッチング制御を開始することで充電電圧を降圧させて充電を開始し（Ｓ２１）、これと同時にＣＰＵ３３において時間の計測を開始する（Ｓ２２）。つまり、波形整形回路４４において、充電電圧が降圧されて充電電圧の振れが低減され、充電電流が平滑化された状態で組電池２０の充電が開始され、これと同時に充電時間Ｔｃの計測が開始される。
【００４８】
そして、ＣＰＵ３３は、充電時間Ｔｃがメモリ３４に記憶された短絡検出充電時間Ｔｓを経過したところで（Ｓ２３：ＹＥＳ）、半導体スイッチＳＷのスイッチング制御を停止し、組電池２０への充電を停止する（Ｓ２４）。つまり、組電池２０は、波形整形回路４４によって平滑化された充電電流によって短絡検出充電時間Ｔｓの間、短時間充電される。
【００４９】
また、ＣＰＵ３３は、この短絡検出充電時間Ｔｓの間、各蓄電素子２１におけるセル電圧Ｖ１の変化(挙動)ΔＶが基準範囲Ｖａを逸脱しているか判定する（Ｓ２５）。
そして、ＣＰＵ３３は、いずれかの蓄電素子２１におけるセル電圧Ｖ１の変化ΔＶが、図７に示すように、基準範囲Ｖａを逸脱していた場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、蓄電素子２１の内部短絡を検出する（Ｓ２６）。
【００５０】
具体的には、ＣＰＵ３３は、波形整形回路４４を通して組電池２０に対して充電を開始する。そして、例えば、数百ミリ秒〜数秒程度の短絡検出充電時間Ｔｓの間、短時間充電し、図５に示すように、複数の蓄電素子２１のうちの蓄電素子２１Ａにおけるセル電圧Ｖ１の変化の割合が大きく、基準範囲Ｖａから逸脱している場合には、ＣＰＵ３３は、蓄電素子２１が内部短絡していると検出する。
【００５１】
一方、ＣＰＵ３３は、いずれの蓄電素子２１におけるセル電圧Ｖ１の変化ΔＶも基準範囲Ｖａ内にあって、基準範囲Ｖａを逸脱していない場合、蓄電素子２１が内部短絡していないと判定する。そして、ＣＰＵ３３は、短絡検出処理を、例えば、所定間隔で３から４回、複数回繰り返し実行する。これにより、各蓄電素子２１の内部短絡の検出精度を向上させることができる。
なお、短絡検出処理の複数回の繰り返しは、蓄電素子２１の充電状態（ＳＯＣ）が、例えば、５％、３０％、９０％に至る時間を短絡検出充電時間Ｔｓとして実行してもよい。
【００５２】
次に、ＣＰＵ３３は、短絡検出処理を繰り返す間に、各蓄電素子２１におけるセル電圧Ｖ１の変化ΔＶが基準範囲Ｖａを逸脱せず、各蓄電素子２１の充電状態（ＳＯＣ）がメモリ３４に記憶された短絡検出最大容量を超えたと判断した場合、蓄電素子同士のセル電圧Ｖ１の変化を比較する電圧変化比較処理を行う。なお、短絡検出最大容量とは、蓄電素子２１の短絡検出を行うために十分な充電容量であり、例えば、ＳＯＣが９０％以上とされている。
【００５３】
電圧変化比較処理では、図８に示すように、ＣＰＵ３３は、短絡検出処理において測定された各蓄電素子２１におけるセル電圧Ｖ１の変化ΔＶを用いて、それぞれの蓄電素子２１同士の電圧変化ΔＶを比較する（Ｓ３１）。ＣＰＵ３３は、電圧変化ΔＶ同士の差分値がメモリ３４に記憶された基準値Ｖｓ以上場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、蓄電素子２１のいずれかが内部短絡していることを検出する（Ｓ３２）。
【００５４】
一方、全ての電圧変化ΔＶが基準値Ｖｓ未満の場合（Ｓ３１：ＮＯ）、ＣＰＵ３３は、蓄電素子２１が内部短絡していないと判定する（Ｓ３３）。
そして、ＣＰＵ３３は、電圧変化比較処理においても各蓄電素子２１の内部短絡が検出されない場合に、放電遮断装置４３において遮断を解除する遮断解除処理を実行し、外部端子部１２と組電池２０との間を通電可能とする。
【００５５】
すなわち、本実施形態によると、短絡検出処理および電圧変化比較処理の双方の処理において各蓄電素子２１が内部短絡しているか否か確認し、内部短絡が検出されない場合に、放電遮断装置４３の遮断を解除し、外部端子部１２と組電池２０との間を通電可能とすることで、組電池２０を再充電可能にすることができる。これにより、内部短絡に起因した不具合を生じさせることなく蓄電装置１０を再び使用可能にすることができる。
【００５６】
ところで、一般に、簡素な制御回路によって構成された充電器は、商用１００Ｖ電源の電圧変動の影響を受け、図６の破線αに示すように出力電圧の波形が不安定となっている。このため、上記のような充電器によって蓄電装置１０が充電されると、組電池２０に対する印加電圧、ひいては充電電流が不安定となるため、各蓄電素子におけるセル電圧の変化が検出し難くなってしまう。
【００５７】
ところが、本実施形態によると、外部端子部１２と組電池２０との間には、充電遮断装置４２および放電遮断装置４３と並列に波形整形回路（「通電制御手段」の一例）４４が接続されており、波形整形回路によって、図６の実線βに示すように、充電器からの印加電圧の波形を整形し、図５に示すように、充電電流Ｉを平滑化することができるから、蓄電素子の状態変化に基づいて内部短絡を検出し易くすることができる。
【００５８】
以上のように、本実施形態によると、従来のように、各蓄電素子２１のいずれかのセル電圧Ｖ１もしくは組電池２０の電池電圧Ｖ２がセル電圧充電閾値および電池電圧充電閾値よりも低下していると判断した場合に、放電遮断装置４３を遮断し、組電池２０が過放電状態になることを防ぐことができる。
【００５９】
そして、放電遮断装置４３が遮断状態となった後、外部端子部１２に外部充電器ＣＨが接続された場合には、ＢＭＵ３０のＣＰＵ３３が、波形整形回路４４を介して組電池２０を短時間充電し、各蓄電素子２１が基準範囲Ｖａから逸脱していないか判定する短絡検出処理を複数回に亘って繰り返す。
【００６０】
そして、複数回の短絡検出処理において各蓄電素子２１のセル電圧Ｖ１の変化が基準範囲Ｖａから逸脱しておらず、内部短絡が生じていないと判定された場合には、さらに、電圧変化比較処理を実行し、蓄電素子２１の電圧変化ΔＶ同士の差分値が基準値未満の場合に内部短絡が生じていないと判定する。
【００６１】
つまり、複数回の短絡検出処理において内部短絡の検出精度が向上され、さらに電圧変化比較処理において各蓄電素子２１が内部短絡していないと判定された場合にのみ、放電遮断装置４３の遮断を解除し、組電池２０を再充電できるようにする。これにより、蓄電素子２１に内部短絡が生じるまで蓄電装置１０を利用することができるようになり、蓄電装置１０の延命を図ることができる。
【００６２】
また、本実施形態によると、短絡検出処理において、組電池２０を充電する際に、波形整形回路４４を介して充電電圧を降圧させて充電電圧の振れを低減させることで、蓄電素子２１に対する印加電圧の波形を整形し、充電電流を平滑化するから、蓄電素子２１の電圧変化が基準範囲Ｖａを逸脱していないか検出し易くすることができる。したがって、本実施形態によると、さらに内部短絡の検出精度を向上させることができる。
【００６３】
＜実施形態２＞
次に、実施形態２について図１０を参照して説明する。
実施形態２の蓄電装置１１０は、実施形態１の電気的構成における波形整形回路４４を除き、短絡検出処理の一部を変更したものであって、実施形態１と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態１と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。
【００６４】
実施形態２における短絡検出処理では、ＣＰＵ３３は、まず、放電遮断装置４３において、一時的に通電の遮断を解除して組電池２０への定電圧充電もしくはパルス充電を開始し、充電時間Ｔｃが短絡検出充電時間Ｔｓを経過したところで、組電池２０への充電を停止する。
【００６５】
そして、ＣＰＵ３３は、この短絡検出充電時間Ｔｓの間、各蓄電素子２１におけるセル電圧Ｖ１の変化 (挙動)ΔＶが基準範囲Ｖａを逸脱しているか判定し、蓄電素子２１の内部短絡を検出する。
【００６６】
つまり、本実施形態においても、短絡検出処理および電圧変化比較処理の双方の処理において各蓄電素子２１が内部短絡していないと判定された場合にのみ、放電遮断装置４３の遮断が解除され、組電池２０が再充電できるようになっている。これにより、蓄電素子２１に内部短絡が生じるまで蓄電装置１０を利用することができるようになり、蓄電装置１０の延命を図ることができる。
【００６７】
なお、本実施形態におけるパルス充電とは、充電電流を供給する供給期間と供給しない停止期間とを交互にパルス状に繰り返す充電であり、例えば、供給期間と停止期間とが同一であってもよく、供給期間が停止期間よりも長くてもよい。
また、パルス充電におけるパルスの形状は、矩形状であってもよく、曲線状であってもよい。詳しくは、曲線的に緩やかに増加する形状や曲線的に急激に増加する形状であってもよく、曲線的に緩やかに低減する形状や曲線的に急激に低減する形状であってもよい。
【００６８】
＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術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、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態では、充電遮断装置４２および放電遮断装置４３を、ＭＯＳＦＥＴによって構成した。しかしながら、これに限らず、充電遮断装置および放電遮断装置をリレーによって構成してもよい。また、図１１に示すように、充電遮断装置を設置せずにリレー型の放電遮断装置２４３のみ設置した構成にしてもよい。
【００６９】
（２）上記実施形態では、短絡検出処理を複数回繰り返す構成にした。しかしながら、これに限らず、短絡検出処理を1回だけ実行する構成にしてもよく、短絡検出処理を２回や４回以上実行する構成にしてもよい。
（３）上記実施形態では、短絡検出処理を実行した後、電圧変化比較処理を実行する構成にした。しかしながら、これに限らず、短絡検出処理のみ実行する構成や電圧変化比較処理のみ実行する構成にしてもよい。
（４）上記実施形態では、蓄電装置１０を、自動車など４輪用の車両Ｍに搭載されるエンジン始動用の蓄電装置１０として構成した。しかしながら、これに限らず、蓄電装置を、２輪用の車両に搭載される蓄電装置として構成してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０：蓄電装置
２１：蓄電素子
３０：電池管理装置（「制御部」の一例）
３１：電圧検出回路（「電圧検出部」の一例）
３３：ＣＰＵ（「制御部」の一例）
４３：放電遮断装置（「通電制御手段」および「電流遮断装置」の一例）
４４：波形整形回路（「通電制御手段」の一例）
Ｖａ：基準範囲
ΔＶ：蓄電素子の電圧変化
【図１】
2018022665.tif 000003
【図２】
2018022665.tif 000004
【図３】
2018022665.tif 000005
【図４】
2018022665.tif 000006
【図５】
2018022665.tif 000007
【図６】
2018022665.tif 000008
【図７】
2018022665.tif 000009
【図８】
2018022665.tif 000010
【図９】
2018022665.tif 000011
【図１０】
2018022665.tif 000012
【図１１】
2018022665.tif 000013