(57)【要約】【課題】複数の二次電池と電圧検知用の蓄電素子との組合せによって構成される電源部を備え、該電源部の充放電状態を上記蓄電素子の電圧から容易に且つ正確に検知するとともに、装置全体の性能低下の防止および長寿命化を実現し得る電源装置を提供すること。  【解決手段】本発明によって提供される電源装置１００は、複数の二次電池からなる二次電池部１２と、該二次電池とは異なる電圧検知用蓄電素子であって互いに並列に接続されている少なくとも二つの蓄電素子からなる蓄電素子部１４とを備える電源部１０と、上記電圧検知用蓄電素子の電圧を測定する制御部２０であって、電源部１０の充放電時における上記電圧検知用蓄電素子の電圧と電源部１０の容量との相関性に基づいて上記測定電圧値から電源部１０の状態を検知する制御部２０とを備えている。【選択図】図２
2011086530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池と、該二次電池とは異なる電圧検知用蓄電素子であって互いに並列に接続されている少なくとも二つの蓄電素子とを備える電源部と、
前記電圧検知用蓄電素子の電圧を測定する制御部であって、前記電源部の充放電時における前記電圧検知用蓄電素子の電圧と前記電源部の容量との相関性に基づいて、前記測定電圧値から前記電源部の状態を検知する制御部と、
を備えている、電源装置。
【請求項２】
前記電圧検知用蓄電素子のそれぞれに流れる電流を測定する電流検出手段をさらに備えており、
前記電流検出手段は、前記電圧検知用蓄電素子のそれぞれに電流を流通させるまたは遮断するスイッチを備えており、所定電流値以下の電流値が検出された際には、前記スイッチが切り替わることによって、前記検出電流値を示した前記電圧検知用蓄電素子に流れている電流が遮断されるように構成されている、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記電流検出手段は、前記電流が遮断された前記電圧検知用蓄電素子を異常蓄電素子と判断して該蓄電素子の数を測定し、該異常蓄電素子の合計数が所定値以上に達した際には、その旨の検知信号を出力するように構成されている、請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記電圧検知用蓄電素子は、正極材料として活性炭を含む正極と、前記二次電池と同一組成の活物質を含む負極とを備える、請求項１〜３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項５】
前記二次電池はリチウム二次電池であり、前記電圧検知用蓄電素子は前記二次電池と同一組成でリチウムを含む電解質を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の電源装置。
【請求項６】
前記二次電池と前記電圧検知用蓄電素子とを組電池として前記電源部に交換可能に装着されるように構成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の電源装置。
【請求項７】
複数の二次電池を備える組電池であって、前記複数の二次電池と電気的に接続された該二次電池とは異なる少なくとも二つの電圧検知用蓄電素子を備えており、該少なくとも二つの電圧検知用蓄電素子は互いに並列に接続されている、組電池。
【請求項８】
前記電圧検知用蓄電素子は、正極材料として活性炭を含む正極と、前記二次電池と同一組成の活物質を含む負極とを備える、請求項７に記載の組電池。
【請求項９】
前記二次電池はリチウム二次電池であり、前記電圧検知用蓄電素子は前記二次電池と同一組成でリチウムを含む電解質を備える、請求項７または８に記載の組電池。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の電源装置を備える車両。
【請求項１１】
請求項７〜９のいずれかに記載の組電池を電源として備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置および該電源装置内に装着される組電池に関する。詳しくは、主体となる複数の二次電池と、互いに並列に接続された複数の電圧検知用蓄電素子とを組み合わせて構築される電源装置、および該二次電池と蓄電素子とを備える組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池を単電池とし、該単電池を複数個直列に接続して構成される組電池は高出力が得られる電源として、ハイブリッドカー等の車両の搭載用電源、あるいは、パソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池を単電池として複数直列に接続した組電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
組電池の一形態として、相互に特性の異なる二種類の電池（単電池）を組み合わせて構築されたものが知られている。異種の単電池（二次電池）を組み合わせて構築された組電池では、単一種類の二次電池のみで構築された組電池とは異なる特性を当該組電池に付与することができる。
例えば、特許文献１には、非水電解質を備える二次電池（以下「非水系二次電池」という。）であるリチウムイオン電池の他に、水溶性電解質を備える二次電池（以下「水溶液系二次電池」という。）として比較的低容量のニッケル水素電池を含む組電池が記載されている。かかる構成の組電池では、リチウムイオン電池よりも容量の小さいニッケル水素電池が含まれていることによって組電池全体の電池電圧から充電末期の検知が容易となり、そのことによってリチウムイオン電池の過充電を防止し得るという特性（効果）が得られている。また、特許文献２には、複数の非水系二次電池（リチウムイオン電池）と、該二次電池とは電極活物質が異なる少なくとも１個の電圧検知用の非水系二次電池（リチウムイオン電池）とから構成された組電池が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１８０７６８号公報
【特許文献２】特開２００７−２２０６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載されるような非水系二次電池と水溶液系二次電池との組合せによって構成された組電池は、上述のとおり、充電時においては組電池全体の電圧から当該組電池の充電状態を検出できる。しかし、互いに電池特性の相違する電池同士を組み合わせているので、放電時においては、過放電現象のために水溶液系二次電池の方が非水系二次電池よりも劣化が進行し易い。かかる過放電現象による水溶液系二次電池の劣化は、組電池全体の性能低下や短寿命化を招くため好ましくない。
また、上記特許文献２に記載されるような電極活物質が異なる非水系二次電池の組合せによって構成された組電池についても、電池特性の異なる単電池の組合せにより組電池全体の性能低下や短寿命化を招く虞があるため好ましくない。
さらに、上記文献に記載される組電池では、例えば電圧検知用電池自体の劣化に起因し得る該組電池の劣化（寿命）については判断しにくく、かかる組電池の交換時期の最適なタイミングを計ることは困難である。
【０００５】
本発明は、かかる点を解決すべく創出されたものであり、その一つの目的は、複数の二次電池と電圧検知用の蓄電素子との組合せによって構成される電源部を備え、該電源部の充放電状態を上記蓄電素子の電圧から容易に且つ正確に検知するとともに、装置全体の性能低下の防止および長寿命化を実現し得る電源装置を提供することである。また、そのような電源装置における電源本体（電源装置の本体部分）として好適な組電池を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供される電源装置は、複数の二次電池と、該二次電池とは異なる電圧検知用蓄電素子であって互いに並列に接続されている少なくとも二つの蓄電素子とを備える電源部と、上記電圧検知用蓄電素子の電圧を測定する制御部であって、上記電源部の充放電時における上記電圧検知用蓄電素子の電圧と上記電源部の容量との相関性に基づいて、上記測定電圧値から上記電源部の状態を検知する制御部と、を備えている。
【０００７】
本発明に係る電源装置では、主体となる複数の二次電池と、該二次電池とは異なる性状の２以上の互いに並列接続された電圧検知用蓄電素子（例えば上記主体となる二次電池とは用いられている活物質等が相違する二次電池）とが電気的に接続（典型的には直列に接続）された状態で電源部（電源装置の本体部分）に装備されている。上記主体となる二次電池は、放電時において放電容量に依らず安定な出力（電圧）を供給できるもの、すなわち放電容量に依らず電圧が変動しにくいものが好ましい。このような二次電池は、典型的には平坦な（プラトーな）放電曲線、あるいは平坦となる領域を（典型的には広範囲に亘り）有するような放電曲線を呈する放電特性（すなわち、平坦な放電カーブ特性）を有する。一方、上記電圧検知用蓄電素子は、放電容量に依存して電圧が大きく変動するものが好ましく、このような蓄電素子は、放電カーブの傾きが大きい放電特性を有する。
【０００８】
ここで、本発明に係る電源装置は、上記制御部を備えることによって、上記電圧検知用蓄電素子の電圧を測定し、上記電源部（特に上記複数の二次電池）の充放電時の状態（典型的には充放電容量、特に放電容量）を、該電源部の状態と上記電圧検知用蓄電素子の測定電圧値との相関性に基づいて検知することができる。このことにより、かかる電源装置が電源部において平坦な充放電カーブ特性（特に放電カーブ特性）を有し得る二次電池を複数個含む構成であっても、上記電圧検知用蓄電素子の測定電圧値から上記電源部の充放電の状態を好適に検知（把握）することができる。したがって、かかる電源装置によると、上記電源部における上記二次電池の過充電または過放電を効果的に防止することができ、優れた耐久性を有して長寿命の電源装置を実現することができる。
【０００９】
また、本発明に係る電源装置は、その電源部において上記電圧検知用蓄電素子を少なくとも二つ備えており、当該複数の電圧検知用蓄電素子は互いに並列となるように接続されている。このことにより、上記電圧検知用蓄電素子が全て（あるいは予め設定された数の蓄電素子が）異常にならない限りは適切な電圧測定（検出）を継続することができる。したがって、本発明に係る電源装置によると、上記電源部が電圧検知用蓄電素子を一つのみ備える場合（あるいは２以上の同種の蓄電素子が直列接続されている場合）に比べて、電圧検知用蓄電素子の電圧を測定可能な期間（寿命）が延び、電源装置全体としての耐久性および寿命を向上させることができる。
さらに、上記複数の電圧検知用蓄電素子は互いに並列に接続されているので、電圧検知用蓄電素子一つ当たりに流れる電流値は、上記電源部が電圧検知用蓄電素子を一つのみ備える場合（あるいは２以上の同種の蓄電素子が直列接続されている場合）における該蓄電素子に流れる電流値に比べて低減する。したがって、本発明に係る電源装置によると、電圧検知用蓄電素子の劣化の進行を高いレベルで抑制または防止することができ、優れた耐久性および長寿命の好ましい電源装置を実現することができる。
【００１０】
ここで開示される電源装置の好ましい一態様では、上記電圧検知用蓄電素子のそれぞれに流れる電流を測定する電流検出手段をさらに備えている。そして、上記電流検出手段は、上記電圧検知用蓄電素子のそれぞれに電流を流通させるまたは遮断するスイッチを備えており、所定電流値以下の電流値が検出された際には、上記スイッチが切り替わることによって、上記検出電流値を示した上記電圧検知用蓄電素子に流れている電流が遮断されるように構成されている。
かかる構成の電源装置では、上記電流検出手段を備えることによって、所定電流値以下の電流値（すなわち異常電流）が検出された電圧検知用蓄電素子（異常蓄電素子）に対応するスイッチが切り替わり、当該素子を流れる電流を遮断することができる。このことにより、かかる構成の電源装置によると、上記異常蓄電素子が該異常蓄電素子以外の正常に機能している蓄電素子に与え得る悪影響（典型的には正常な蓄電素子の劣化）が防止されて、より一層高耐久性で長寿命の優れた電源装置を実現することができる。
【００１１】
上記のような電流検出手段を備える電源装置の好ましい一態様では、上記電流検出手段は、上記電流が遮断された上記電圧検知用蓄電素子を異常蓄電素子と判断して該蓄電素子の数を測定し、該異常蓄電素子の合計数が所定値以上に達した際には、その旨の検知信号を出力するように構成されている。
かかる構成の電源装置では、上記電流検出手段によって異常蓄電素子の合計数が所定値以上に達すると、その旨の検知信号（例えば電池交換を告知するアラーム等の聴覚的な信号や、画像やメッセージ表示等の視認可能な信号）が出力される。したがって、かかる構成の電源装置によると、該電源装置における電源部の寿命、すなわち上記電源部（厳密には電圧検知用蓄電素子）の交換時期を容易に且つ適切なタイミングで知ることができる。また、該電源部をその寿命が超えた状態で使用することにより起こり得る他の装置（例えばモータ等の駆動装置）への悪影響をも好ましく防止することができる。
【００１２】
ここで開示される電源装置の別の好ましい一態様では、上記電圧検知用蓄電素子は、正極材料として活性炭を含む正極と、上記二次電池と同一組成の活物質を含む負極とを備える。
正極材料として活性炭を含む正極では、電荷（電子）の授受に係る反応（充放電反応）は、活性炭とイオンの吸着反応（非ファラデー反応）に基づく。このため、かかる正極を備えた蓄電素子は、充放電反応が電気化学反応（ファラデー反応）となる電極を備えた場合に比べて、充放電容量に大きく依存し、充放電カーブの傾きが大きい充放電特性を有するといった性質や、充放電時に不可逆な副反応等を生じることはないので性能低下が抑制されて長寿命（高耐久性）であるといった性質を備え得る。したがって、かかる構成の電源装置によると、上記材料からなる正極を備えた蓄電素子は電圧検知用蓄電素子として好適であり、該蓄電素子自体の寿命が向上することによって装置全体としての寿命が向上した電源装置を実現することができる。
【００１３】
しかし、かかる正極を備えた蓄電素子は上記好ましい性質を有する反面、抵抗の温度依存性が低いといった性質も備え得る。これに対して、充放電反応がファラデー反応に基づく二次電池の抵抗は、該反応に活性化エネルギーを伴う結果、温度依存性が高い。温度依存性の異なる抵抗を有する二次電池と蓄電素子とを組み合わせた場合には、温度変化に対して上記二次電池と上記蓄電素子との間における抵抗のバランスが崩れるため、適正な電圧領域で充放電を実施していても、上記二次電池に過負荷が生じて該二次電池が性能低下し、短寿命化する虞がある。
【００１４】
しかし、ここで開示される好ましい一つの構成の電源装置では、電圧検知用蓄電素子の負極の活物質が上記二次電池と同一組成である。この結果、該二次電池と同じファラデー反応を生じさせ、抵抗の温度依存性を上記二次電池に近似させることにより、上記二次電池に生じ得る負荷が緩和されて、上記二次電池の短寿命化が防止されて耐久性が向上し得る。したがって、かかる構成の電源装置によると、上記蓄電素子および上記二次電池を組み合わせても両方の性能低下が防止され、全体としての性能が長期的に高いレベルで維持されるので、高い信頼性が長期にわたり保障され得る優れた耐久性および長寿命の電源装置を実現することができる。
【００１５】
ここで開示される電源装置のより好ましい一態様では、上記二次電池はリチウム二次電池であり、上記電圧検知用蓄電素子は上記二次電池と同一組成でリチウムを含む電解質を備える。
リチウム二次電池（典型的にはリチウムイオン電池）は他の二次電池（単電池）と比較して電気容量が大きいので上記電源部の主体となる二次電池として好適である。
また、かかる構成の電源装置では、上記蓄電素子が上記二次電池であるリチウム二次電池（典型的にはリチウムイオン電池）と同じ組成でリチウムを含む電解質（典型的には電解液）を備えているため、該蓄電素子における電解質中の電荷（リチウムイオン）の移動速度や、負極でのリチウムの吸蔵と放出に係る反応場等、充放電時の電荷の挙動や環境を更に上記二次電池に近似させることができる。したがって、かかる構成の電源装置によると、上記蓄電素子および上記二次電池の性能低下がより一層防止され、電源装置全体の性能がより高いレベルで維持される高耐久性および長寿命の電源装置を実現することができる。
【００１６】
ここで開示される電源装置の別の好ましい一態様では、上記二次電池と上記電圧検知用蓄電素子とを組電池として上記電源部に交換可能に装着されるように構成されている。
かかる構成の電源装置によると、上記組電池として上記二次電池と上記蓄電素子とを一度に交換可能であるので、上記電源部の電池交換を簡便に行うことができる。
【００１７】
ここで開示されるいずれかの電源装置によると、主体となる二次電池および電圧検知用蓄電素子とを備える電源部の性能低下が防止されて、装置全体としての高い性能が長期にわたり保障され得る優れた耐久性および長寿命の電源装置を実現することができる。このため、ここで開示されるいずれかの電源装置は、高耐久性、長寿命等が要求される車両用高出力電源（バッテリー装置）として好適である。したがって、本発明によると、かかる電源装置を備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）が提供される。
【００１８】
本発明は、他の側面として、複数の二次電池を備える組電池を提供する。すなわち、ここで開示される組電池は、上記複数の二次電池と電気的に接続された該二次電池とは異なる少なくとも二つの電圧検知用蓄電素子を備えている。そして、かかる組電池において、該少なくとも二つの電圧検知用蓄電素子は互いに並列に接続されている。
ここで開示される組電池では、上記電圧検知用蓄電素子が全て（あるいは予め設定された数の蓄電素子が）異常にならない限り適切な電圧測定（検出）を継続することができる。また、かかる組電池は、複数の電圧検知用蓄電素子が並列に接続されているので、電圧検知用蓄電素子を一つのみ備える組電池（あるいは２以上の同種の蓄電素子が直列接続されてなる組電池）に比べて、電圧検知用蓄電素子の劣化の抑制または防止効果が高い。したがって、このような組電池を電源部として用いることにより、装置全体としての耐久性および寿命が向上した電源装置を提供することができる。
【００１９】
ここで開示される組電池の好ましい一態様では、上記電圧検知用蓄電素子は、正極材料として活性炭を含む正極と、上記二次電池と同一組成の活物質を含む負極とを備える。
かかる構成の組電池は、電圧検知用として好適な蓄電素子を備えるとともに、該蓄電素子と上記二次電池とを組み合わせても両方の性能低下が防止され、組電池全体としての性能は高いレベルで維持される。したがって、かかる構成の組電池を用いることにより、装置全体としての耐久性および寿命がさらに向上した電源装置を提供することができる。
【００２０】
ここで開示される組電池のより好ましい一態様では、上記二次電池はリチウム二次電池であり、上記電圧検知用蓄電素子は上記二次電池と同一組成でリチウムを含む電解質を備える。
リチウム二次電池（典型的にはリチウムイオン電池）は他の二次電池（単電池）と比較して電気容量が大きいので、組電池の主体となる二次電池として好適である。
また、かかる構成の組電池では、上記蓄電素子が上記二次電池であるリチウム二次電池（典型的にはリチウムイオン電池）と同じ組成でリチウムを含む電解質（典型的には電解液）を備えているため、該蓄電素子における電解質中の電荷（リチウムイオン）の移動速度や、負極でのリチウムの吸蔵放出に係る反応場等、充放電時の電荷の挙動や環境を更に上記二次電池に近似させることができる。したがって、かかる構成の組電池を用いることにより、上記蓄電素子および上記二次電池の性能低下がより一層防止され、装置全体としての耐久性および寿命がさらに向上した電源装置を提供することができる。
【００２１】
上記いずれかの構成の組電池によると、組電池全体の耐久性向上および長寿命化を実現することができる。このため、ここで開示されるいずれかの組電池は、高耐久性や長寿命等が要求される車両に搭載される電池（電池モジュール）であって典型的には車両用電源（バッテリー装置）の電源部（電源装置の本体部分）に装備される電池として好適に利用され得る。したがって、本発明によると、かかる組電池を備える車両（典型的には自動車）が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態に係る組電池の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】一実施形態に係る電源装置を模式的に示す説明図である。
【図３】一実施形態に係る電源装置の要部を模式的に示す回路図である。
【図４】一実施形態に係る電流検出手段を備えた電源装置を模式的に示す説明図である。
【図５】一実施形態に係る電流検出手段を備えた電源装置の要部を模式的に示す回路図である。
【図６】電源装置の電源部に装着された組電池を交換するまでの流れを示すフロー図である。
【図７】他の実施形態に係る電流検出手段を備えた電源装置の要部を模式的に示す回路図である。
【図８】電流検出手段を有無による異常蓄電素子の数とサイクル数との関係の相違を示すグラフである。
【図９】一実施形態に係る電源装置または一実施形態に係る組電池を搭載した車両を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、組電池の構築手順、単電池を構成する電極体ユニットや電解質の構成、電池構築のための種々のプロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
本明細書において「単電池」とは、組電池を構成するために相互に電気的に接続され得る個々の電池を指す用語である。特に限定しない限り種々の組成の電池および蓄電素子を包含する。なお、本明細書において電池とは、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等のいわゆる化学電池の他、電気二重層キャパシタのように種々の化学電池（例えばリチウムイオン電池）と同様の産業分野で同様に使用され得る蓄電素子（物理電池）を包含する。なお、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。
【００２４】
ここで開示される電源装置は、主体となる複数の二次電池と、互いに並列に接続されている少なくとも二つの電圧検知用蓄電素子とを備える電源部を備えるとともに、上記電圧検知用蓄電素子の電圧を測定する制御部であって、上記電源部の充放電時における該電源部の容量と上記蓄電素子の電圧との相関性に基づいて、上記測定電圧値から上記電源部の状態を検知する制御部を備えることによって特徴づけられる電源装置であり、特に上記複数の電圧検知用蓄電素子が互いに並列に接続されていることを特徴とするものである。したがって、かかる電源装置は、上記電源部に備えられる上記二次電池の種類、該電源部に含まれる単電池としての上記二次電池や蓄電素子の具体的な数、等によって限定されない。
【００２５】
ここで開示される電源装置の構成は、その一典型例として、図２に示されるように、上記主体となる複数の二次電池からなる二次電池部１２と、互いに並列に接続されている複数の電圧検知用蓄電素子からなる蓄電素子部１４とを備える電源部（電源本体部）１０と、上記蓄電素子部１４における蓄電素子の電圧を測定して該測定電圧値と上記電源部（上記二次電池）１０の容量との相関性に基づいて上記電源部１０の充放電の状態を検知する制御部２０とから構成される。かかる制御部２０には、上記電源部１０の充放電の状態を告知するための信号（例えばメッセージや画像表示）を出力する出力部３０を備えていることが好ましい。すなわち、上記のような状態検知機能を備えている上記制御部２０および出力部３０は、状態検知手段４０として包含され得る。ここで開示される電源装置１００は、典型的には、該電源装置１００が搭載されている車両等を駆動させるための駆動装置（モータ）３１０に接続されている。
【００２６】
ここで開示される電源装置を構成する電源部に備えられる二次電池は特に限定されない。かかる二次電池としては種々の二次電池を包含し得るが、非水系二次電池、すなわち非水電解質を備える二次電池がより好ましい。この典型例として、リチウムイオン電池等のリチウム二次電池が挙げられる。特にリチウムイオン電池は、高エネルギー密度で高出力が実現できる二次電池であるため、高性能な電源装置、特に車両用高出力電源（バッテリー装置）を構築するうえで好ましい電池である。
ここで開示される電源装置に好適な二次電池（単電池）として用いられるリチウムイオン電池の構成材料に特に制限はなく、例えば、正極材料（正極活物質）としては従来からよく用いられているマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）等が使用できる。非水電解液としては、適当な電解質（例えば六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩）を適当量含む非水系溶媒、例えばジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒を好ましく使用することができる。
【００２７】
ここで開示される電源装置では、上記電源部において電圧検知用蓄電素子を含む。このことにより、充放電時の電源部の状態（典型的には、上記二次電池における充放電容量であり、特には放電容量）を上記蓄電素子の測定電圧値（すなわち正負各極の電位の変動）から容易に検知することができる。ここで、リチウム二次電池は、平坦な充放電カーブ特性を有して状態検知が難しい電池として挙げられるが、本発明に係る電源装置では、上記のとおり平坦な充放電カーブ特性を有する電池の状態検知を容易に行うことができる。したがって、かかる電源装置においては、上記のようなリチウム二次電池を構成単電池として好ましく使用することができる。例えば、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４等のオリビン構造を有する化合物を正極活物質（オリビン系正極材料）とするリチウムイオン電池は、非常に平坦な放電カーブ特性（電圧挙動）を示すリチウムイオン電池であり、ここで開示される電源装置の電源部を構成する非水系二次電池（単電池）として特に好適である。オリビン系正極材料の好適例としては、ＬｉＦｅ１−ｘＭｘＰＯ４で示される化合物（ここでＭはＭｎ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｖ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｇａ，Ｍｇ，ＢおよびＮｂのうちから選択される少なくとも１種であり、ｘは０≦ｘ≦０．５を満足する実数である。）が挙げられる。
【００２８】
また、上記リチウムイオン電池の負極材料（負極活物質）としてはグラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等が使用できる。組電池全体の高電圧化を実現するべく、グラファイト（黒鉛）等の炭素系材料が好ましい。本発明による効果を享受し易い平坦な充放電カーブ特性（電位平坦性）のリチウムイオン電池を構成するのに適する炭素系材料として、黒鉛構造の層間距離ｄが比較的小さく且つ該ｄ値から算出される格子定数Ｃ０（＝２ｄ）結晶子サイズＬｃが比較的大きい天然黒鉛系材料やメソカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛系材料が特に好ましい。例えば、顕微鏡法等に基づく平均粒子径が１０〜３０μｍ（例えば２０μｍ）程度である黒鉛化度０．９以上の天然黒鉛材料（例えばＣｏ＝０．６７ｎｍ、Ｌｃ＝２７ｎｍ）が好ましい。
【００２９】
ここで開示される電源装置を構築するために、上記のような二次電池（リチウム二次電池、典型的にはリチウムイオン電池）と共に使用される電圧検知用蓄電素子としては、例えば、正極材料として活性炭を含む正極と、上記二次電池と同一組成の負極活物質を含む負極とから構成されている蓄電素子を好ましく用いることができる。すなわち、かかる例の電圧検知用蓄電素子は、上記二次電池の正極活物質（リチウム含有遷移金属酸化物）を非晶質な炭素材料（活性炭）を含む正極材料に置換した形態の電池であればよい。また、上記蓄電素子の電解液としては、上記二次電池で用いられる電解液と同一のものを用いることが好ましい。上記二次電池としてリチウムイオン電池を用いる場合には、該リチウムイオン電池と共に使用される電圧検知用蓄電素子として、上記二次電池とは異なる組成の正極と、上記のような負極材料（グラファイト）を含む負極と、リチウム塩を含む非水系溶媒からなる非水電解液とを備える蓄電素子を使用することができる。特に、正極活物質として活性炭を含む素子、いわゆるリチウムイオンキャパシタを好ましく採用することができる。正極に活性炭を含むような構成の上記蓄電素子は、容量変化に対する電圧変化が大きく（充放電カーブの傾きが大きく）、且つ広い容量範囲に亘り容量変化に対してほぼ一定の勾配で（すなわちほぼ直線的に）電圧が変化する。したがって、かかる構成の蓄電素子により、上記二次電池を主体とする組電池の使用時（充放電時、特に放電時）の容量変化（特に放電容量変化）を、上記蓄電素子の電圧変化を検知することで正確に把握することができる。
【００３０】
また、上記電圧検知用蓄電素子に含まれる負極活物質は上記二次電池（リチウム二次電池、典型的にはリチウムイオン電池）と同一組成であることが好ましい。このため、かかる構成の蓄電素子は、正極材料および負極材料の両方が活性炭であるような形態の蓄電素子（いわゆる、電気二重層キャパシタ）に比べて、抵抗の温度依存性を上記二次電池に近づけることができる。この効果は、電解液も同じ（リチウム塩を含む非水電解液）にすることによってより一層奏される。したがって、例えば、複数（例えば２〜１０個）の上記構成の蓄電素子（リチウムイオンキャパシタ）と、複数（例えば５〜３０個）の平坦な充放電カーブ特性（電圧挙動）を示すリチウムイオン電池とが電源部に装着された電源装置を構築した場合には、当該電源装置の使用時の温度変化によって生じる抵抗のバランスのずれ、またはリチウムイオンの挙動や電極と電解液との界面環境等の相違を軽減することができ、上記リチウムイオン電池にかかる負荷が軽減され得る。この結果、装置全体の性能低下および短寿命化を防止して長期に亘って信頼性の高い電源装置を実現することができる。
【００３１】
また、上記電圧検知用蓄電素子として、組み合わせる二次電池の電池容量と同程度か、あるいは大きい容量のものを使用することができる。これにより、上記電源部の充電時には上記蓄電素子の過充電が防止されると共に、上記組電池の充電終了が上記蓄電素子の充電終了に制限されることがないので、広い容量範囲で使用することができる。
電池容量の大きな蓄電素子を用いた場合においても、上記電源装置の使用時に二次電池の取り得る容量範囲に対応する該蓄電素子の容量範囲内において、該蓄電素子の容量変化に対する電圧変化が大きければ、電圧検知用素子として好ましく採用し得る。ここで、正極材料として活性炭を含む蓄電素子では、広い容量範囲内に亘りほぼ一定の傾きで電圧が変化し、その電圧変化量は上記二次電池の上記容量範囲内における電圧変化量に比べて十分大きいので、電池容量の大きい上記蓄電素子を電圧検知用蓄電素子として好ましく採用することができる。
【００３２】
図２に示される構成の電源装置１００では、上記のような複数の電圧検知用蓄電素子から構成される蓄電素子部１４は、上記主体となる二次電池から構成される二次電池部１２に電気的に接続されて電源部１０に装備されている。かかる電源部１０は、上記蓄電素子部１４と上記二次電池部１２とを互いに直列に接続させた状態で備えていることが好ましい。ここで、かかる電源部１０に装備される蓄電素子部１４は、互いに並列に接続された複数の電圧検知用蓄電素子から構成されていることが好ましい。このような電源部１０として、例えば図３のような回路構成が挙げられる。すなわち、かかる構成では、ｍ（ｍは２以上の自然数）個の同一種の二次電池Ｅ１〜Ｅｍからなる上記二次電池部１２と、ｎ（ｎは２以上の自然数）個の同一種の電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎからなる蓄電素子部１４とは互いに直列に接続されている。また、好ましくは上記二次電池部１２では上記二次電池Ｅ１〜Ｅｍが互いに直列に接続されているとともに、上記蓄電素子部１４ではｎ個の電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎが互いに並列に接続されている。なお、典型的には上記電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎの電圧値を測定するための電圧計２２が制御部２０の一部として上記蓄電素子部１４に付設されている。
【００３３】
複数（ｎ個）の上記電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎが互いに並列に接続されていることにより、以下の効果が奏される。まず、上記電源装置１００の使用時には、上記蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれはいずれも同一の電圧値を示し得る。したがって、かかる蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎの全て（あるいは予め設定された数（しきい値）Ｘ２（Ｘ２は、１≦Ｘ２≦ｎを満たす自然数）の蓄電素子が）異常にならない限りは、蓄電素子部１４において適切な電圧測定（検出）を継続することができる。したがって、上記電源部１０が電圧検知用蓄電素子Ｄを一つのみ備える場合に比べて、蓄電素子部１４内の電圧検知用蓄電素子Ｄの電圧を正常に測定できる期間（寿命）が延び、電源装置１００全体としての耐久性および寿命を向上させることができる。
また、別の効果として、上記蓄電素子部１４に流れてくる電流は、互いに並列に接続されているｎ個の上記電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれに分配される。このため、１個当たりの該蓄電素子Ｄに流れる電流を、上記蓄電素子部１４に１個のみの蓄電素子Ｄを備えた場合（あるいは２以上の同種の蓄電素子が直列接続されている場合）に比べて低減させることができる。すなわち、上記二次電池部１２から蓄電素子部１４に流れてくる電流値をＩａとすると、上記蓄電素子部１４が１個のみの蓄電素子Ｄ１を備える場合（あるいは２以上の同種の蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎが直列接続されている場合）には、当該蓄電素子Ｄ１（あるいは直列接続された蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎの１個当たり）に流れる電流値はＩａである。一方、上記蓄電素子部１４がｎ個の蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎを互いに並列接続させた状態で備える場合には、該並列接続された蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのうちの１個当たりに流れる電流をＩｂとすると、Ｉｂ＝（Ｉａ／ｎ）となり得、Ｉｂ＜Ｉａである。このことにより、上記並列接続された蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれに対して大きな電流が流れることを抑制できる。したがって、上記蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎの劣化の進行を抑制および防止することができ、装置全体として高い耐久性と長寿命を有する優れた電源装置１００が提供される。なお、図２には図示しないが、かかる電源装置１００は、二次電池部１２と蓄電素子部１４との間には該二次電池部１２および蓄電素子部１４を流れる電流を測定するための電流計（すなわち上記電流Ｉａを測定できる電流計）を設けた構成であってもよい。
【００３４】
ここで開示される電源装置１００は、図２に示されるように、二次電池部１２と蓄電素子部１４とを別体として扱い、個々に電源部１０に装着されるような構成となっている。ここで、かかる電源装置１００は、上記二次電池部１２と蓄電素子部１４とを組電池として一体的に扱うことができる構成であってもよい。好ましくは、上記ｍ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｍからなる二次電池部１２と、上記ｎ個の電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎからなる蓄電素子部１４とを組み合わせて組電池（例えば電池パック）を構築し、かかる組電池を一体として交換可能に上記電源部１０に装着できることが好ましい。かかる電源装置１００がこのような構成であることにより、例えば寿命となった上記電圧検知用蓄電素子Ｄを交換する際に、上記組電池ごと取り外し、新たな組電池を該組電池ごと電源部１０に装着できるので、上記二次電池Ｅと上記電圧検知用蓄電素子Ｄとの間を接続するという煩雑さが解消されて、簡便に交換することができる。
かかる組電池の構成の一好適例としては、図１に示されるような組電池１０Ａが挙げられる。かかる組電池１０Ａは、ｍ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｍとｎ個の電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎとを備えており、好ましくは、上記二次電池Ｅ１〜Ｅｍと上記蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎとは直列に接続されている。また、上記ｎ個の蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎは互いに並列に接続されている。なお、図１に示される組電池１０Ａでは、二次電池Ｅ１〜Ｅｍ側に接続されている外部端子が１個であり、他方、蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎ側では蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれに接続されるようにｎ個の外部端子が設けられるような構成となっているが、外部端子の構成はこれに限定されず、例えば上記蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎ側にも１個の外部端子が設けられ、上記蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎは組電池１０Ａ内で互いに電気的に一本にまとめられ、上記１個の外部端子に接続されるような構成であってもよい。
【００３５】
ここで開示される電源装置は、好ましくは、上記のような互いに並列に接続されている複数の電圧検知用蓄電素子のそれぞれに流れる電流を測定する電流検出手段をさらに備える。かかる電流検出手段は、上記複数の電圧検知用蓄電素子のそれぞれにおいて電流を流通させるまたは遮断するスイッチを備えており、所定電流値以下の電流値が検出された際には、かかる検出電流値が異常電流と判断されて上記スイッチが切り替わることによって、上記検出電流値を示した上記電圧検知用蓄電素子に流れている異常電流を遮断する機能を有するように構成されていることが好ましい。
このような電流検出手段を備える電源装置の一好適例として、図４に示されるような構成の電源装置２００が挙げられる。すなわち、図４に示される構成の電源装置２００は、上記電源装置１００と同様の構成の電源部（電源本体部）１０と、上記機能を有する電流検出手段１４０を備えている。かかる電流検出手段１４０は、上記蓄電素子部１４における電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎの各検出電流値を監視（モニタリング）する制御部１２０であって所定電流値以下を示した上記蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのいずれかに流れる電流を遮断するように制御する制御部１２０と、電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれに付設される該蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎと同数（すなわちｎ個）のスイッチＳＤ１〜ＳＤｎから構成されるスイッチ部１５０と、を備える。
電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎの各検出電流値に照らし合わせるための所定電流値であって、上記検出電流値が正常範囲内にあるか異常電流であるかを判断するために採用される所定電流値（しきい値）は、上記二次電池Ｅ１〜Ｅｍの種類、個数および容量、またはかかる蓄電素子の種類や個数等によって適宜設定することができる。特に限定されないが、例えば、かかるしきい値をＸ１とすると、Ｘ１の一好適例として、Ｘ１＝ｋ・（１／ｎ）・Ｉａで算出される値が挙げられる。ここで、ｎは上記蓄電素子Ｄの個数、Ｉａは上記二次電池部１２を流れる電流値、およびｋは定数である。ｋの値は特に制限されないが、例えば上記蓄電素子Ｄの個数ｎが２≦ｎ≦１０である場合には、０＜ｋ＜１が適当であり、好ましくは０．１≦ｋ＜１であり、より好ましくは０．５≦ｋ＜１であり、例えばｋ＝０．７５±０．１である。
【００３６】
上記のような電流検出手段１４０は、好ましくは、さらに、上記所定電流値Ｘ１以下の電流が流れたために当該電流が上記スイッチによって遮断された電圧検知用蓄電素子Ｄを異常蓄電素子と判断して該蓄電素子Ｄの数をカウント（測定）し、該異常蓄電素子の合計数が所定値（しきい値）以上に達した際には、その旨の検知信号を出力するように構成されている。このような電流検出手段１４０は、図４に示されるように、例えば上記異常蓄電素子数をカウントして該異常蓄電素子の合計数を上記しきい値に照らす制御部１２０であって上記合計数が該しきい値以上である場合には、その旨の検知信号を出力するよう指示を出す制御部１２０と、上記検知信号を出力する出力部１３０を備えた構成であることが好ましい。上記検知信号としては特に制限されないが、例えば電池交換（蓄電素子部１４、または該蓄電素子部１４を含む電源部１０全体の交換）を知らせるアラーム等の聴覚的な信号、または画像やメッセージ表示等の視認可能な信号が適当である。ここで、図４に示される構成の電源装置２００において、上記制御部１２０は、上記蓄電素子部１４の検出電圧値から上記電源部１０の充放電状態を検知する状態検知手段４０としての機能（状態検知機能）と、上記異常電流を遮断するとともに異常蓄電素子数をカウントして検知信号を出力させる電流検出手段１４０としての機能（電流検出機能）とを両方備えた構成となっている。また、上記出力部１３０は、上記状態検知手段４０による充放電状態に関する出力信号と、上記電流検出手段１４０による検知信号（例えば電池交換を告知する信号）の両方を出力できる構成となっている。しかし、上記制御部１２０の構成はこれに限定されず、例えば状態検知機能を有する制御部と、電流検出機能を有する制御部とを個別に備えていてもよい。また、上記出力部１３０についても、電源部１０の充放電状態に関する出力信号（例えば画像やメッセージ）を出力する（視覚的な）出力部と、上記電流検出手段に１４０による検知信号（例えばアラーム）を出力する（聴覚的な）出力部とを個別に備えていてもよい。
【００３７】
このような電流検出手段１４０を備えた電源装置２００の要部は、例えば図５に示されるような回路構成をしていることが好ましい。すなわち、ｍ（ｍは２以上の自然数）個の二次電池Ｅ１〜Ｅｍからなる二次電池部１２と、ｎ（ｎは２以上の自然数）個の電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎからなる蓄電素子部１４とが互いに直列に接続されて電源部１０を構成している。また、上記二次電池部１２では上記二次電池Ｅ１〜Ｅｍが互いに直列に接続されているとともに、上記蓄電素子部１４ではｎ個の電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎが互いに並列に接続されている。なお、かかる電源装置２００は、上記電源部１０として上述の組電池１０Ａを備えてもよい。また、典型的には上記二次電池部１２に流れる電流Ｉａの電流値を測定するための電流計１５が（典型的には上記二次電池部１２と蓄電素子部１４との間に）付設されている。また、上記電源部１０はスイッチ部１５０と接続されている。かかるスイッチ部１５０は、上記蓄電素子部１４の電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれの電流Ｉｂを測定する電流測定部（電流計）１５２と、上記蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれに電流を流通させるあるいは該電流を遮断するｎ個のスイッチＳＤ１〜ＳＤｎを備えている。また、上記スイッチ部１５０は、上記電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎの内部抵抗にほぼ等しい抵抗Ｒを上記蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎと同じ数（すなわちｎ個）だけ備えていることが好ましく、かかるｎ個の抵抗Ｒ１〜Ｒｎを上記蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎとともに互いに並列になるように接続させることが好ましい。また、上記スイッチ部１５０は、かかる抵抗Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれに電流を流すあるいは該電流を遮断するｎ個のスイッチＳＲ１〜ＳＲｎを備えていることが好ましい。ここで、かかるスイッチ部１５０では、上記蓄電素子Ｄ１〜ＤｎのうちのＤｉが（１≦ｉ≦ｎ）異常蓄電素子と判断されると、該蓄電素子Ｄｉに接続されているスイッチＳＤｉが切り替わり該蓄電素子Ｄｉに流れている電流が遮断されると同時に、上記抵抗Ｒ１〜Ｒｎのうちの一つ（例えばＲ１）に接続されているスイッチＳＲ１が切り替わり上記抵抗Ｒ１に電流が流れるようになる。そして、上記異常蓄電素子の数が増加すると、かかる異常蓄電素子の数と同じ数だけ抵抗Ｒに電流が流れるようになっている。かかるスイッチ部１５０が、上記電流検出手段１４０の下でこのように機能することにより、上記蓄電素子部１４内で正常に駆動する電圧検知用蓄電素子Ｄが徐々に減っても、上記蓄電素子部１４の全抵抗値を一定に保つことで該蓄電素子部かかる電圧値を一定に維持させておくことができる。
【００３８】
このような電流検出手段１４０を備える電源装置２００において、かかる電流検出手段１４０の作動について、図６に示したフロー図を参照しつつ説明する。
まず、電源装置２００が始動する（Ｓ１）。電源部１０における二次電池部１２に流れる電流Ｉａの値が測定される（Ｓ２）。電流Ｉａがゼロ（Ｉａ≒０）ではない値で検出される（Ｓ３）ことにより、電源装置２００が駆動したことを確認することができる。次に、上記二次電池部１２に流れる電流Ｉａとともに、上記電源部１０における蓄電素子部１４の電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれの電流Ｉｂが測定される（Ｓ４）。ここで、制御部１２０において、上記電流Ｉａの値に基づいて、異常電流か正常電流かを判断するためのしきい値Ｘ１が設定される（あるいは予め設定されている。）。また、制御部１２０において、上記電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれについて、その電流Ｉｂの値が上記Ｘ１より大きいか、Ｘ１以下であるかが判断される（Ｓ５）。ここで、上記電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜ＤｎのうちのＤｉ（１≦ｉ≦ｎ）について、該蓄電素子Ｄｉの電流Ｉｂの値がＸ１より大きい（Ｉｂ＞Ｘ１）場合には、該蓄電素子Ｄｉに流れる電流Ｉｂは正常範囲内にあるとされ、該蓄電素子Ｄｉには電流が流れる。また、上記蓄電素子Ｄｉの電流Ｉｂの値がＸ１以下であった（Ｉｂ≦Ｘ１）場合には、かかる蓄電素子Ｄｉは異常蓄電素子として判定（カウント）される（ここで異常蓄電素子の合計数をＦｊとすると、Ｆｊ＝Ｆｊ−１＋１、１≦ｊ≦ｎであり、電源装置開始直後はＦ０＝０）。また、異常蓄電素子と判定された蓄電素子Ｄｉについて、該蓄電素子Ｄｉに接続されているスイッチ部１５０のスイッチＳＤｉが（ＯＦＦ状態に）切り替わり、該蓄電素子Ｄｉに流れていた電流Ｉｂは遮断される（Ｓ６）。これと同時に、上記抵抗Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれに接続されているスイッチＳＲ１〜ＳＲｎうちの一つ（例えばＳＲ１）が（ＯＮ状態に）切り替わることにより、それまで電流が流れていなかった抵抗Ｒ１に電流が流れる。
【００３９】
また、上記制御部１２０では、異常蓄電素子の合計数Ｆｊのしきい値Ｘ２が予め設定されており（１≦Ｘ２≦ｎ）、上記異常蓄電素子の合計数ＦｊがＸ２未満であるか以上であるか判断される（Ｓ７）。Ｘ２の値は特に限定されないが、例えば上記蓄電素子Ｄの総数（すなわちｎ個）の凡そ８割〜１０割の値（０．８ｎ≦Ｘ２≦ｎ）が適当である。ここで、上記異常蓄電素子の合計数ＦｊがＸ２未満（Ｆｊ＜Ｘ２）である場合には、例えば電池（電源部１０または組電池１０Ａ）の交換時期（寿命）には至っていないと判断されて、上記電源装置２００は作動し続け、引き続き二次電池部１２に流れる電流Ｉａおよび蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれに流れる電流Ｉｂが測定される。一方、上記異常蓄電素子の合計数ＦｊがＸ２以上（Ｆｊ≧Ｘ２）に達した場合には、電源部１０（または組電池１０Ａ、厳密には蓄電素子部１４）の交換時期と判定され、出力部１３０からその旨の検知信号（例えば電池交換を告知するアラーム）が出力される（Ｓ８）。
以上のような流れで電流検出手段１４０が作動する。
【００４０】
ここで、上記電流検出手段１４０を備える電源装置２００における要部の回路構成は、図５に示されるような回路構成に限定されない。その他の好適例としては、例えば図７に示されるような回路構成が挙げられる。図７に示される回路構成は、図５に示されるものとスイッチ部１５０において相違している。すなわち、図７に示される構成では、ｎ個の電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎとｎ個の抵抗Ｒ１〜Ｒｎとが互いに並列に接続されており、１個の電圧検知用蓄電素子Ｄｉと抵抗Ｒｉの一対の組合せに対して１個のスイッチＳＷｉが接続されている。そして、ｎ個のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎが備えられている。かかる電源装置２００がこのような構成である場合には、上記抵抗Ｒ１〜Ｒｎは蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎとともに電源部１０の蓄電素子部１４に備えられて（内蔵されて）いてもよい。また、上記二次電池部１２と上記蓄電素子部１４とから構成される組電池１０Ａについても、当該組電池１０Ａは、その構成要素（蓄電素子部１４の構成要素）として上記抵抗Ｒ１〜Ｒｎを組み込んでいてもよい。
このような回路構成を有する電源装置２００では、上記電流検出手段１４０が作動すると、例えば上記蓄電素子Ｄ１〜Ｄｎのうち蓄電素子Ｄｉに電流が流れるようにスイッチＳＷｉが上記蓄電素子Ｄｉ側にＯＮ状態となっているところ、蓄電素子Ｄｉが異常蓄電素子と判定されると、上記スイッチＳＷｉは、上記蓄電素子Ｄｉと一対の組合せになっている抵抗Ｒｉ側がＯＮ状態になるように切り替わる。このスイッチＳＷｉの切替りによって、上記蓄電素子Ｄｉに流れる電流は遮断されるとともに、上記抵抗Ｒｉに電流が流れるようになる。
【００４１】
以下の実施例によって、本発明を更に詳しく説明するが、本発明の構成をかかる実施例として挙げたものに限定することを意図したものではない。
【００４２】
複数の二次電池と互いに並列に接続される複数の電圧検知用蓄電素子とからなる組電池（電源部）を備えた電源装置について、耐久劣化試験（加速劣化試験）を実施した。この試験の具体的方法を以下に示す。
＜組電池の主体となる二次電池の作製＞
組電池に組み込む二次電池としてリチウムイオン電池を作製した。すなわち、正極活物質であるＬｉＦｅＰＯ４と、導電助材であるアセチレンブラック（ＡＢ）と、結着材であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を、質量比でＬｉＦｅＰＯ４／ＡＢ／ＰＶＤＦ＝８５／５／１０となるように分散溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に添加し、よく混合することによって正極活物質層形成用ペーストを調製した。得られた正極活物質層形成用ペーストを、長さ２．７ｍ、幅１０ｃｍ、厚さ１５μｍのアルミニウム箔上に塗布し、ロールプレスによる処理を行って、該アルミニウム箔上に正極活物質層を形成してなる正極集電体シートを作製した。
【００４３】
一方、負極活物質である天然黒鉛系炭素材料（グラファイト）と、結着材であるスチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）と、増粘材であるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を、質量比でグラファイト／ＳＢＲ／ＣＭＣ＝９５／２．５／２．５となるように分散溶媒である水に添加し、よく混合することによって負極活物質層形成用ペーストを調製した。得られた負極活物質層形成用ペーストを、長さ２．９ｍ、幅１０ｃｍ、厚さ１０μｍの銅箔上に塗布し、ロールプレスによる処理を行って、該銅箔上に負極活物質層を形成してなる負極集電体シートを作製した。なお、正極の理論容量と負極の理論容量との比率が１（正極）：１．５（負極）となるように上記ペーストの塗布量を調節した。
こうして得られた正極集電体シートおよび負極集電体シートを、長さ３．１ｍ、幅１１ｃｍ、厚さ２５μｍのポリプロピレン／ポリエチレン複合体多孔質膜であるセパレータシート（２枚）と共に捲回し（２０周巻き）、次いで押しつぶすことによってリチウムイオン電池用の扁平形状捲回電極体を作製した。
【００４４】
作製した捲回電極体に正負極それぞれのリード端子を溶接し、捲回電極体に対応する形状のアルミニウム製の箱形容器（内容積：約１００ｍＬ）に収容した。容器には適当量の電解液（質量比１：１：１であるエチレンカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジメチルカーボネートの混合溶媒にリチウム塩として濃度１ＭとなるＬｉＰＦ６を溶解した非水電解液）を注入し、封止した。これにより、組電池の単電池として使用する捲回型電極体を備える密閉型リチウムイオン電池を作製した。
【００４５】
＜電圧検知用蓄電素子の作製＞
また、組電池に組み込む電圧検知用蓄電素子として以下に示す蓄電素子を作製した。すなわち、活性炭（正極活物質）と、導電助材であるＡＢと、結着材であるＰＶＤＦを、質量比で活性炭／ＡＢ／ＰＶＤＦ＝８０／１０／１０となるように分散溶媒であるＮＭＰに添加し、よく混合することによって正極活物質層形成用ペーストを調製した。得られた正極活物質層形成用ペーストを、長さ２．７ｍ、幅１０ｃｍ、厚さ１５μｍのアルミニウム箔上に塗布し、ロールプレスによる処理を行って、該アルミニウム箔上に正極活物質層を形成してなる正極集電体シートを作製した。正極集電体シート以外は上記リチウムイオン電池の作製方法と同様にして、電圧検知用蓄電素子（いわゆるリチウムイオンキャパシタ）を作製した。
【００４６】
＜組電池の構築＞
上記の作製方法で作製した１０個の二次電池Ｅ１〜Ｅ１０、および５個の電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄ５を用意し、図５に示されるように、電流検出手段（スイッチ部１５０）を備えた回路構成で組電池を構築した。すなわち、図５における上記二次電池Ｅの個数ｍを１０とし、上記蓄電素子Ｄの個数ｎを５として組電池（電源部１０およびスイッチ部１５０）を構築した。この組電池をサンプル（１）とした。ここで、当該サンプル（１）を構築するにあたり、抵抗Ｒを上記蓄電素子Ｄの数ｎと同じく５個用意した。かかる抵抗Ｒは、１個の上記蓄電素子Ｄの初期の内部抵抗に等しい抵抗値を有するものである。該内部抵抗値は、上記蓄電素子Ｄを通電した際に、通電開始後５秒間の電圧変化量ΔＶを電流値で割って得られたものとする。
また、図５に示される回路構成の組電池（サンプル１）において、蓄電素子Ｄ１〜Ｄ５のそれぞれに設けられているスイッチＳＤ１〜ＳＤ５は、正常に（すなわち所定電流値より大きい）電流が流れている際にはＯＮ状態、異常電流（すなわち上記所定電流値以下の電流）が流れる際にはＯＦＦ状態になるように設定した。また、抵抗Ｒ１〜Ｒ５のそれぞれに設けられているスイッチＳＲ１〜ＳＲ５については、上記正常に電流が流れている際はＯＦＦ状態となるように設定するとともに、蓄電素子Ｄ１〜Ｄ５のうち上記異常電流が流れた異常蓄電素子Ｄｉ（１≦ｉ≦５）が１個増えるごとに上記スイッチＳＲ１〜ＳＲ５が１個ずつＯＮに切り替わるように設定した。
【００４７】
上記の作製方法で作製した１０個の二次電池Ｅ１〜Ｅ１０、および５個の電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄ５を用意し、図７に示されるように、電流検出手段（スイッチ部１５０）を備えた回路構成で組電池を構築した。すなわち、図７における上記二次電池Ｅの個数ｍを１０とし、上記蓄電素子Ｄの個数ｎを５として組電池（電源部１０およびスイッチ部１５０）を構築した。この組電池をサンプル（２）とした。ここで、当該サンプル（２）を構築するにあたり、サンプル（１）と同じ抵抗Ｒを上記蓄電素子Ｄの数ｎと同じく５個用意した。
図７に示される回路構成の組電池（サンプル２）において、蓄電素子Ｄ１および抵抗Ｒ１に対して設けられているスイッチＳＷ１は、正常に（すなわち所定電流値より大きい）電流が流れている際には蓄電素子Ｄ１側がＯＮ状態となるように設定されるとともに、異常電流（すなわち上記所定電流値以下の電流）が流れた際には上記蓄電素子Ｄ１側がＯＦＦ状態になり抵抗Ｒ１側がＯＮ状態となるように設定した。蓄電素子Ｄ２〜Ｄ５および抵抗Ｒ２〜Ｒ５に対して設けられているスイッチＳＷ２〜ＳＷ５についても同様に設定した。
【００４８】
上記の作製方法で作製した１０個の二次電池Ｅ１〜Ｅ１０、および５個の電圧検知用蓄電素子Ｄ１〜Ｄ５を用意し、図３に示される回路構成で組電池を構築した。すなわち、図３における上記二次電池Ｅの個数ｍを１０とし、上記蓄電素子Ｄの個数ｎを５として組電池（電源部１０）を構築した。この組電池をサンプル（３）とする。ここで、当該サンプル（３）を構築するにあたり、上記蓄電素子Ｄの電流を遮断するスイッチおよび該蓄電素子Ｄの内部抵抗値と同等の抵抗を設けずに上記二次電池Ｅ１〜Ｅ１０と蓄電素子Ｄ１〜Ｄ５とを接続した。
【００４９】
＜耐久試験の実施＞
上記のようにして構築した組電池（サンプル（１）〜サンプル（３））のそれぞれについて、以下のような方法で耐久試験を実施した。具体的には、まず、サンプル（１）に対して、２５℃の温度条件下で２Ｃの定電流で上限電圧まで充電し、次いで下限電圧まで２Ｃの定電流で放電した。この充放電サイクルを１０００回繰り返した。サンプル（２）および（３）についても同様に実施した。なお、上記「２Ｃ」とは電池容量（Ａｈ）に相当する電気量を０．５時間で供給し得る電流密度（Ａ）を意味する。
また、今回の耐久試験において、上記異常電流と判断する所定電流値（しきい値）Ｘ１は、二次電池に流れる電流値（すなわち、図５および図７における電流計１５で測定される電流値）Ｉａの０．１５倍（すなわち、Ｘ１＝ｋ・（１／ｎ）・Ｉａで表わされるとすれば、ｎ＝５であるので、ｋ＝０．７５）に設定した。また、電池交換を告知する際の異常蓄電素子数のしきい値Ｘ２は、Ｘ２＝５とした。
【００５０】
上記耐久試験の結果から、各サンプル（１）〜（３）における正常な蓄電素子数とサイクル数との相関性を図８に示した。図８に示されるように、互いに並列になるように接続した蓄電素子の１個目が異常と判断される時期は、サンプル（１）〜（３）の間に相違はほとんど見られず、ほぼ６００サイクル辺りで１個目の異常蓄電素子が発生した。これに対して、蓄電素子の２個目以降が異常と判断される時期は、サンプル（１）および（２）と、サンプル（３）との間に有意な差が生じた。すなわち、上記サンプル（１）および（２）では、２個目の異常蓄電素子の発生は９００サイクル辺りで起こり、１０００サイクル終了後も３個の正常の蓄電素子が残った。一方、サンプル（３）では、７００サイクル辺りで２個目の異常蓄電素子が発生した後、段階的に異常蓄電素子が増加していき、９００サイクルを待たずに全ての蓄電素子が異常と判断されるに至った。したがって、電流検出手段（スイッチ部）を備えた構成の組電池（電源装置）では、備えていない構成のものよりもより一層蓄電素子の劣化の進行が抑制されることが確認された。
【００５１】
上記実施例によると、主体となる複数の二次電池（リチウム二次電池、典型的にはリチウムイオン電池）に接続された電圧検知用蓄電素子の電流を測定する電流検出手段であって異常電流が検出された場合にはその異常電流を遮断するスイッチを有する電流検出手段を備えることにより、電源装置全体が耐久性を増して長寿命化した電源装置を提供することができる。また、このような優れた電源装置の電源部に装着され得る好ましい組電池を提供することができる。
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上記の実施例では、電圧検出用蓄電素子の正極活物質として活性炭を使用しているが、これに限定されない。上記正極活物質として、例えば主体となる二次電池の正極活物質（上記実施例ではオリビン型ポリアニオン化合物）とは異なるリチウム遷移金属複合酸化物（例えばＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２等）であってもよい。
【００５２】
また、ここで開示される電源装置、あるいはここで開示される組電池は、特に自動車等の車両に搭載されるモータ（電動機）用電源として好適に使用され得る。したがって、図９に模式的に示されるように、本発明によって上記のように説明した構成の電源装置１００または２００、あるいは組電池１０Ａを電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車等のような電動機を備える自動車）１が提供される。
【符号の説明】
【００５３】
Ｅ１〜Ｅｍ      二次電池
Ｄ１〜Ｄｎ      電圧検知用蓄電素子
ＳＤ１〜ＳＤｎ  スイッチ
１    車両
１０    電源部
１０Ａ  組電池
１２    二次電池部
１４    蓄電素子部
２０    制御部
３０    出力部
４０    状態検知手段
１００    電源装置
１２０    制御部
１３０    出力部
１４０    電流検出手段
１５０    スイッチ部
２００    電源装置
３１０    モータ
【図１】
2011086530.tif 000003
【図２】
2011086530.tif 000004
【図３】
2011086530.tif 000005
【図４】
2011086530.tif 000006
【図５】
2011086530.tif 000007
【図６】
2011086530.tif 000008
【図７】
2011086530.tif 000009
【図８】
2011086530.tif 000010
【図９】
2011086530.tif 000011