JP2012235611A - 異常判定方法、異常判定回路及びパック電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電流検出部の異常の有無を確実に判定することが可能な異常判定方法、異常判定回路及びパック電池を提供する。
【解決手段】外部の電気機器からバッテリコネクト端子９４に与えられる信号によって二次電池１に充電電圧が印加されていると判定される場合、時系列的に検出した二次電池１の充放電電流が−５ｍＡより大きく且つ２０ｍＡより小さいにも関わらず、時系列的に検出した電池セル１ａ，１ｂ，１ｃの電圧の最大値が３．８Ｖ（第２電圧）を下回る電圧から、４．１Ｖ（第１電圧）を上回る電圧まで上昇したときに、電流検出部が異常であると判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の充放電電流を検出する電流検出部が異常であるか否かを判定する異常判定方法、異常判定回路及びパック電池に関する。

従来、リチウムイオン電池に代表される二次電池の充電では、所定電流にて定電流充電し、端子電圧（以下、電池電圧という）が二次電池に許容される最大電圧より低く設定された所定電圧に達した後に定電圧充電に移行する、いわゆる定電流・定電圧充電方式が主に用いられる。電池電圧が最大電圧を超えた場合は、電池の寿命及び充放電容量を損ねることとなり、発火に至る虞もあるため、充電中は電池電圧が最大電圧を超えないように制御される。

満充電容量（ＦＣＣ；Full Charge Capacity ）は、二次電池が満充電から放電終止電圧（学習ポイント電圧）に至るまでの間に放電された放電電流の積算値に基づいて、充放電の１サイクル毎に更新される。充電された二次電池の残容量は、直前に更新されたＦＣＣから、放電方向を正とする充放電電流（充電電流及び放電電流）の積算値を減算して算出される。充放電電流は、二次電池の充放電路に介装された電流検出抵抗に生じる電圧降下によって検出される。算出された残容量は、例えばＦＣＣに対する割合（％）に換算されて表示される。

ところで、二次電池に許容電流を越える過電流が流れた場合、二次電池が過熱して発火、破裂等の事故に至る可能性がある。このため、例えばパック電池では、二次電池の充放電路にスイッチング素子が設けられており、電流検出抵抗にて検出される電圧が所定電圧を越えた場合に、スイッチング素子がオフされるようになっている（特許文献１参照）。このように、残容量の算出と過電流の検出とに欠かせない電流検出抵抗が、何らかの原因で短絡等の故障に至った場合は、二次電池の残容量が正しく把握されないばかりか、二次電池の安全性が脅かされる。

これに対し、特許文献２では、電流検出抵抗を有する電流検出回路によって検出される二次電池の充放電電流が実質的にゼロであり、且つ、電圧検出回路によって検出された二次電池の端子電圧が上昇する場合、電流検出回路及び電圧検出回路の少なくとも一方が故障していると判定する電池状態検出回路及び電池パックが開示されている。

特開２００７−１２４７６８号公報 特開２００９−２５４１６５号公報

しかしながら、特許文献２に開示された電池状態検出回路及び電池パックでは、電圧検出部及び電流検出部の何れが故障であるかを判定することができない上に、判定のための閾値が開示されておらず、実用化には問題が多い。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電流検出部の異常の有無を確実に判定することが可能な異常判定方法、異常判定回路及びパック電池を提供することにある。

本発明に係る異常判定方法は、二次電池の電圧及び充放電電流の夫々を時系列的に検出する電圧検出部及び電流検出部を備える異常判定回路で、検出した充放電電流が所定の電流より小さく、且つ検出した電圧が上昇するか否かに応じて、前記電圧検出部及び／又は電流検出部が異常であるか否かを判定する方法において、検出した電圧が、前記二次電池の満充電電圧より低い第１電圧より低い第２電圧を下回る電圧から前記第１電圧を上回る電圧まで上昇した場合、前記電流検出部が異常であると判定することを特徴とする。

本発明に係る異常判定方法は、前記二次電池に充電電圧が印加されていることを示す信号を受け付けた場合、前記電流検出部が異常であるか否かを判定することを特徴とする。

本発明に係る異常判定方法は、前記第１電圧は、満充電の検出を開始する電圧であることを特徴とする。

本発明に係る異常判定方法は、前記第２電圧は、前記二次電池の満充電を検知して充電を停止させた後に充電を再開させる再充電開始電圧以上の電圧であることを特徴とする。

本発明に係る異常判定方法は、前記電圧検出部が検出した電圧が前記第２電圧を下回る電圧から前記第１電圧を上回る電圧まで上昇した回数を計数し、計数した回数が所定回数以上となった場合、前記電流検出部が異常であると判定することを特徴とする。

本発明に係る異常判定方法は、前記所定回数は、前記第１及び第２電圧の差分の小／大に応じて多／少となるように設定することを特徴とする。

本発明に係る異常判定方法は、検出した電圧が前記第２電圧を下回る電圧から前記第１電圧を上回る電圧まで上昇するのに要する時間が、所定時間より長い場合、前記電流検出部が異常であるか否かの判定を行わないことを特徴とする。

本発明に係る異常判定回路は、二次電池の電圧及び充放電電流の夫々を時系列的に検出する電圧検出部及び電流検出部を備え、検出した充放電電流が所定の電流より小さく、且つ検出した電圧が上昇するか否かに応じて、前記電圧検出部及び／又は電流検出部が異常であるか否かを判定する異常判定回路において、前記電圧検出部が検出した電圧が、前記二次電池の満充電電圧より低い第１電圧より低い第２電圧を下回る電圧から前記第１電圧を上回る電圧まで上昇した場合、前記電流検出部が異常であると判定するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る異常判定回路は、前記二次電池に充電電圧が印加されていることを示す信号を受け付ける受付部を備え、該受付部が前記信号を受け付けた場合、前記電流検出部が異常であるか否かを判定するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る異常判定回路は、前記第１電圧は、満充電の検出を開始する電圧であることを特徴とする。

本発明に係る異常判定回路は、前記第２電圧は、前記二次電池の満充電を検知して充電を停止させた後に充電を再開させる再充電開始電圧以上の電圧であることを特徴とする。

本発明に係る異常判定回路は、前記電圧検出部が検出した電圧が前記第２電圧を下回る電圧から前記第１電圧を上回る電圧まで上昇した回数を計数する計数部を備え、該計数部が計数した回数が所定回数以上となった場合、前記電流検出部が異常であると判定するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る異常判定回路は、前記電圧検出部が検出した電圧が前記第２電圧を下回る電圧から前記第１電圧を上回る電圧まで上昇するのに要する時間を計時する計時部を備え、該計時部が計時した時間が所定時間より長い場合、前記電流検出部が異常であると判定しないようにしてあることを特徴とする。

本発明に係るパック電池は、上述の異常判定回路と、該異常判定回路が備える電圧検出部及び電流検出部の夫々によって電圧及び充放電電流が時系列的に検出される１又は複数の二次電池とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、時系列的に検出した充放電電流が所定の電流より小さいために、殆ど充電も放電もされていない蓋然性が高いにも関わらず、時系列的に検出した電池電圧が満充電電圧より低い第１電圧より低い第２電圧を下回る電圧から、第１電圧を上回る電圧まで上昇した場合、電流検出部が異常であると判定する。
例えば、二次電池の電圧が少なくとも第１電圧を上回ることが満充電となるための条件である場合、電池電圧が第１電圧より高くなる際に流れるべき充電電流よりも十分小さな電流を所定の電流とする。これにより、二次電池の電圧が第２電圧より低い電圧から上昇して第１電圧より高くなる際に、本来流れるべき充電電流より十分小さい所定の電流を下回る充放電電流しか検出されないときに、電流検出部が異常と判定される。一方、電圧検出部が検出する電圧は、二次電池の電圧が取り得る範囲の電圧であって、その範囲の上限に近い第１電圧の近辺で適当に変化しているため、電圧検出部は異常と判定されない。

本発明にあっては、外部からの信号によって二次電池に充電電圧が印加されていると判定される場合にのみ、電流検出部が異常であるか否かの判定を行う。
これにより、二次電池の放電中に誤って電流検出部が異常と判定されることが防止される。

本発明にあっては、第１電圧、即ち、電流検出部が異常であると判定されるために二次電池の電圧が上昇方向に変化すべき範囲の上限の電圧を、例えば定電流・定電圧充電で満充電の検出を開始する電圧とする。
これにより、電池電圧が第１電圧より高くなる際に流れる充電電流が、上記所定の電流とすべき電流より十分大きい電流となることが担保される。

本発明にあっては、第２電圧、即ち、電流検出部が異常であると判定されるために二次電池の電圧が上昇方向に変化すべき電圧範囲の下限の電圧を、再充電開始電圧以上の電圧とする。
これにより、二次電池が充電器に接続され続けている場合、満充電検出、充電停止、放電、再充電開始及び満充電検出が繰り返される都度、電流検出部が異常であるか否かが判定される。

本発明にあっては、充放電電流が所定の電流より小さく、且つ、二次電池の電圧が第２電圧から第１電圧まで上昇した回数が所定回数以上となった場合に、電流検出部が異常であると判定する。
これにより、電流検出部が異常であると判定されるべき条件が所定回数以上整った場合に、実際に電流検出部が異常と判定されるため、判定の信頼性が高まる。

本発明にあっては、第１電圧及び第２電圧の差分が小さい（又は大きい）ほど、二次電池の電圧が第２電圧から第１電圧まで上昇した回数を多く（又は少なく）計数するように設定する。
これにより、二次電池の電圧の上昇変化が小さい領域で電流検出部が異常であるか否かを判定する場合であっても、判定の信頼性が高まる。

本発明にあっては、二次電池の電圧が第２電圧から第１電圧まで上昇するのに要する時間が所定時間より長い場合は、電流検出部が異常であるか否かの判定を行わない。
これにより、充放電した容量の積算に寄与しないような小さな充放電電流によって二次電池の電圧が上昇した場合に、電流検出部の異常が誤って検出されることが防止される。

本発明にあっては、上述した異常判定回路が備える電圧検出部及び電流検出部の夫々によって、二次電池の電圧及び充放電電流が時系列的に検出される。
これにより、電流検出部の異常の有無を確実に判定することが可能な異常判定回路が、パック電池に適用される。

本発明によれば、二次電池の電圧が満充電電圧より低い第１電圧より高くなる際に流れるべき充電電流よりも十分小さい電流を所定の電流とした場合は、二次電池の電圧が第２電圧より低い電圧から上昇して第１電圧より高くなる際に、本来流れるべき充電電流より十分小さい所定の電流を下回る充放電電流しか検出されないときに、電流検出部が異常と判定される。
従って、電流検出部の異常の有無を確実に判定することが可能となる。

本発明に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。 電池セルのうち代表的（平均的）な１セルの充電時間に対するセル電圧及び充電電流を示す特性図である。 最大セル電圧が３．８Ｖから４．１Ｖまで上昇したときに電流検出部の異常を検出するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 最大セル電圧が３．８Ｖから４．１Ｖまで上昇したときに電流検出部の異常を検出するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 最大セル電圧が３．９５Ｖから４．１Ｖまで３回上昇したときに電流検出部の異常を検出するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 最大セル電圧が３．９５Ｖから４．１Ｖまで３回上昇したときに電流検出部の異常を検出するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。図中１０はパック電池であり、パック電池１０は、リチウムイオン電池からなる電池セル１ａ，１ｂ，１ｃをこの順番に直列接続してなる二次電池１と、該二次電池１の温度を検出する温度センサ２とを備える。電池セル１ａの正極端子及び電池セル１ｃの負極端子の夫々が、二次電池１の正極端子及び負極端子に相当する。二次電池１は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の他の電池であってもよい。また、二次電池１を構成する電池セルの数は３つに限定されず、１つ、２つ又は４つ以上であってもよい。

二次電池１の正極端子は、該二次電池１の充放電電流を遮断する遮断部３を介してプラス（＋）端子９１に接続されている。二次電池１の負極端子は、該二次電池１の充放電電流を検出するための電流検出抵抗４を介してマイナス（−）端子９２と接続されている。パック電池１０は、プラス（＋）端子９１と、マイナス（−）端子９２と、該マイナス（−）端子９２に抵抗器９３を介して接続されたバッテリコネクト端子９４とを介してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯端末等の電気機器（図示せず）に着脱可能に装着されるようになっている。プラス（＋）端子９１から、遮断部３、二次電池１及び電流検出抵抗４を介してマイナス（−）端子９２に至る経路が、充放電路（以下、充電路ともいう）に相当する。

遮断部３は、二次電池１の放電電流及び充電電流の夫々をオン・オフするＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）３５及び３６と、２端子間にヒューズ３１，３１が直列に介装された非復帰遮断素子３０との直列回路を有し、該直列回路が二次電池１の正極端子及びプラス（＋）端子９１間に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ３５，３６に代えて、トランジスタ等の他のスイッチング素子を用いてもよい。ＭＯＳＦＥＴ３５及び３６夫々のゲートには、放電時及び充電時に、後述するＡＦＥ６からＨ（ハイ）レベルのオン信号が与えられる。ヒューズ３１，３１の接続点と非復帰遮断素子３０の他の１端子間には、加熱抵抗３２，３２の並列回路が介装されている。

遮断部３は、また、非復帰遮断素子３０の他の１端子にドレインが接続されたＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３３と、該ＭＯＳＦＥＴ３３のゲートに出力端子が接続されたＯＲ回路３４とを有する。ＭＯＳＦＥＴ３３のソースは、二次電池１の負極端子に接続されている。ＯＲ回路３４の出力端子がＨ（ハイ）レベルになった場合、ＭＯＳＦＥＴ３３のドレイン及びソース間が導通し、加熱抵抗３２，３２にヒューズ３１，３１を介して二次電池１の電圧及び／又は外部からの電圧が印加されて、ヒューズ３１，３１が溶断するようになっている。これにより、充放電路が非可逆的に遮断される。非復帰遮断素子３０において充放電路を遮断するものは、ヒューズ３１，３１に限定されない。

電池セル１ａ，１ｂ，１ｃ夫々の両端は、各電池セルの過電圧状態を検出して検出信号をＯＲ回路３４に与える保護回路５の入力端子と、電池セル１ａ，１ｂ，１ｃのセル電圧を切り替えてマイクロコンピュータからなる制御部７に与えるアナログフロントエンド（Analogue Front End;以下ＡＦＥという）６の入力端子とに接続されている。ＡＦＥ６の他の入力端子は、電流検出抵抗４の両端に接続されている。

保護回路５は、電池セル１ａ，１ｂ，１ｃ夫々のセル電圧及び基準電圧を比較するコンパレータと、タイマとを各別に備える（何れも図示せず）。基準電圧は、本実施の形態では４．３Ｖであるが、これに限定されるものではない。各コンパレータの夫々は、電池セル１ａ，１ｂ，１ｃのセル電圧が４．３Ｖより高くなった場合、タイマの計時を開始させる信号を出力する。そして、各タイマが計時する時間が例えば１．５秒を経過した場合、二次電池１の過電圧状態が検出されて、ＯＲ回路３４の一方の入力端子に過電圧状態の検出信号が与えられる。これにより、遮断部３のヒューズ３１，３１が溶断されて、二次電池１の充放電路が遮断される。

ＡＦＥ６は、図示しないコンパレータを有し、電流検出抵抗４の両端電圧と、基準電圧との比較結果から二次電池１の過電流を検出した場合、ＭＯＳＦＥＴ３５，３６にＬ（ロウ）レベルのオフ信号を与えて充放電電流を遮断させる。ＡＦＥ６は、また、Ｉ／Ｏポート７３から充放電路の遮断信号（過電圧状態の検出信号と、電流検出部の異常検出信号との論理和）を与えられた場合にも、ＭＯＳＦＥＴ３５，３６にオフ信号を与えるようになっている。

制御部７は、ＣＰＵ７０を有し、ＣＰＵ７０は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ７１、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ７２、充放電路の遮断信号をＯＲ回路３４の他方の入力端子及びＡＦＥ６に出力すると共にバッテリコネクト端子９４の電圧を入力するＩ／Ｏポート７３、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換するＡ／Ｄ変換器７４、時間を計時するタイマ７５、並びに外部の電気機器と通信するための通信部７６と互いにバス接続されている。タイマ７５には、独立した２つのタイマユニット（タイマＡ及びタイマＢ）が備わっている。

Ａ／Ｄ変換器７４には、ＡＦＥ６から与えられた各電池セル１ａ，１ｂ，１ｃの何れかのセル電圧と、温度センサ２から与えられた電圧と、電流検出抵抗４の両端電圧とが与えられておりＡ／Ｄ変換器７４は、これらのアナログの電圧をデジタルの電圧に変換する。
通信部７６は、外部の電気機器との間でデータを授受するためのシリアルデータ（ＳＤＡ）端子９５と、クロックを受信するためのシリアルクロック（ＳＣＬ）端子９６とに接続されている。通信部７６と外部の電気機器との間では、他の通信方式によって通信してもよい。

上述したパック電池１０の構成のうち、二次電池１、温度センサ２、遮断部３、保護回路５及び抵抗器９３を除いた構成が、本発明に係る異常判定回路に相当する。また、ＡＦＥ６及びＡ／Ｄ変換器７４の一部が電圧検出部に相当し、電流検出抵抗４及びＡ／Ｄ変換器７４の他の一部が電流検出部に相当し、抵抗器９３及びＩ／Ｏポート７３の一部が受付部に相当し、タイマ７５が計時部に相当する。

さて、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭ７１に予め格納されている制御プログラムに従って、演算及び入出力等の処理を実行する。例えば、ＣＰＵ７０は、Ａ／Ｄ変換器７４を介して電流検出抵抗４の電圧を時系列的に取り込み、取り込んだ電圧から換算された充放電電流を積算して二次電池１の残容量を積算すると共に残容量のデータを生成する。生成された残容量のデータは、通信部７６を介して外部の電気機器に送信される。尚、Ａ／Ｄ変換器７４に変換誤差がある点と、パック電池１０内部に見かけ上の充電電流となる電流が存在する点とを考慮して、−５ｍＡ（放電方向）から２０ｍＡ（充電方向）の範囲の電流を充放電電流として検出しないようにする。

ＣＰＵ７０は、また、Ａ／Ｄ変換器７４を介して温度センサ２の電圧を、例えば２５０ｍ秒周期で時系列的に取り込み、取り込んだ電圧に基づいて電池温度を検出する。
ＣＰＵ７０は、更に、ＡＦＥ６からＡ／Ｄ変換器７４に与えられた電池セル１ａ，１ｂ，１ｃのセル電圧を２５０ｍ秒周期で時系列的に検出し、検出したセル電圧のうち最も高いセル電圧（以下、最大セル電圧という）を特定してＲＡＭ７２に記憶する。電圧の検出周期は、通常モードでは２５０ｍ秒であるが、これに限定されるものではなく、例えば省電力モードでは５秒である。

次に、充電中のセル電圧と充電電流との関係について説明する。
図２は、電池セル１ａ，１ｂ，１ｃのうち代表的（平均的）な１セルの充電時間に対するセル電圧及び充電電流を示す特性図である。図において、横軸は充電時間（分）を表し、縦軸はセル電圧（Ｖ）と、電池セル１ａ，１ｂ，１ｃのうちの１つに流入する充電電流（ｍＡ）とを表す。図中の実線、長い破線及び短い破線の夫々は、設計容量が約２２５０ｍＡｈの電池セル１ａ，１ｂ，１ｃのうちの１つを、定電流（１．５Ａ）・定電圧（４．２Ｖ）にて充電した場合の特性を示す。

図２に示すように、セル電圧が上昇して充電電圧（４．２Ｖ）に近づくと充電電流が下に凸の曲線を描いて減少し続ける。セル電圧が上昇して充電電圧に近づくまでの充電電流に着目すると、セル電圧が、例えば３．８Ｖ及び３．９５Ｖの何れの場合であっても、充電電流は約２．９５Ａで一定となっており、充電電流として検出され得る電流（２０ｍＡ以上の電流）より遙かに大きい電流が流れ続けていることが分かる。

本実施の形態１では、充電中に最大セル電圧が満充電の検出を開始する電圧、即ち満充電検出開始電圧（例えば４．１Ｖ）を超え、且つ、充電電流が所定時間（例えば２０秒）以上満充電検出の閾値電流（例えば５０ｍＡ）を下回った場合、満充電が検出される。満充電が検出された場合、最大セル電圧が満充電電圧（ここでは４．２Ｖ）から再充電開始電圧（例えば３．９５Ｖ）に低下するまで、二次電池１の充電が停止される。ＣＰＵ７０は、充放電電流が所定の電流より小さい状態で、最大セル電圧が再充電開始電圧より低い所定の電圧（第２電圧に相当）を一旦下回った後に満充電検出開始電圧（第１電圧に相当）を上回る電圧まで上昇した場合、電流検出部が異常であると判定する。その結果、ＭＯＳＦＥＴ３５，３６にオフ信号が与えられて二次電池１の充放電路が遮断されると共に、遮断部３のヒューズ３１，３１が溶断されて二次電池１の充放電路が遮断される。尚、電流検出部が異常と判定された場合、Ａ／Ｄ変換器７４の信頼性が高いときは、電流検出抵抗４の異常と判定してもよい。

以下では、上述したパック電池１０の制御部７の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、ＲＯＭ７１に予め格納された制御プログラムに従ってＣＰＵ７０により実行される。
図３及び４は、最大セル電圧が３．８Ｖから４．１Ｖまで上昇したときに電流検出部の異常を検出するＣＰＵ７０の処理手順を示すフローチャートである。図３の処理は、２５０ｍｓ周期で起動されるが、これに限定されるものではない。

図４の処理で用いられる最大セル電圧は、前述したように２５０ｍｓ周期でＲＡＭ７２に書き込まれるものである。ロウ電圧フラグは、最大セル電圧を３．８Ｖ（第２電圧に相当）及び４．１Ｖ（第１電圧に相当）の何れの電圧と比較する処理フェーズであるかを示すフラグであり、ＲＡＭ７２に記憶されている。タイマ７５が備えるタイマＡは、電流検出部の異常を検出するのに要する時間を監視するものであり、タイマＢは、最大セル電圧が３．８Ｖを下回っている時間及び４．１Ｖを上回っている時間を計時する共通の計時手段である。

図３の処理が起動された場合、ＣＰＵ７０は、先ずＩ／Ｏポート７３を介して、バッテリコネクト端子９４に印加されている電圧を取り込み、取り込んだ電圧がＨ（ハイ）レベルであるか否かを判定する（Ｓ１１）。これにより、外部の電気機器によって確かに充電されているか否かを判定する。印加されている電圧がＨレベルではない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ７０は、処理フェーズを示すフラグとタイマ７５の動作とを初期化するために、ロウ電圧フラグを１にセットする（Ｓ１２）と共にタイマＡ，Ｂを無条件に強制終了して（Ｓ１３）図３の処理を終了する。

ステップＳ１１で取り込んだ電圧がＨレベルである場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、Ａ／Ｄ変換器７４でデジタル値に変換された充放電電流を取り込み、取り込んだ充放電電流が−５ｍＡ（放電電流の領域）より大きく、且つ２０ｍＡ（充電電流の領域）より小さいか否かを判定する（Ｓ１４）。−５ｍＡ以下であるか又は２０ｍＡ以上である場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ７０は、初期化のためにステップＳ１２に処理を移す。尚、ステップＳ１４で充放電電流と比較すべき電流の大きさは、−５ｍＡから２０ｍＡの範囲に限定されるものではなく、例えば最大セル電圧が４．１Ｖのときの充電電流である２．９５Ａより絶対値が十分小さい電流の範囲と充放電電流とを比較すればよい。

取り込んだ充放電電流が−５ｍＡより大きく、且つ２０ｍＡより小さい場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、タイマ７５が備えるタイマＡが計時を終了（強制終了している場合を含む）しているか否かを判定し（Ｓ１５）、終了していない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、即ち計時中である場合、後述するステップＳ２１に処理を移す。計時を終了している場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、即ち最初にステップＳ１５の処理を実行した場合又はタイマＡによる計時が終了した場合、ＣＰＵ７０は、最大セル電圧を３．８Ｖと比較する処理フェーズであることを示すためにロウ電圧フラグを１にセットする（Ｓ１６）。その後、ＣＰＵ７０は、タイマＢを強制終了する（Ｓ１７）と共に、タイマＡによる４．５時間の計時を開始させる（Ｓ１９）。これにより、電流検出部の異常を検出するのに要する時間が４．５時間を超えた場合は、最大セル電圧を３．８Ｖと比較する処理フェーズから、電流検出部の異常を検出する処理が再開されることとなる。

ステップＳ１９から計時する時間の長さを４．５時間としているのは、充電電流として検出されない２０ｍＡ以下の電流によって、電池セル１ａ，１ｂ，１ｃの電圧が緩やかなレートで上昇する場合があり得ることを考慮している。ここでは、セル電圧が３．８Ｖの場合の残容量が約５０％であることから、設計容量が２２５０ｍＡｈの電池セル１ａ，１ｂ，１ｃについて、残容量が１１２５ｍＡｈの状態から通常の充電器で充電した場合は、４．５時間以内に最大セル電圧が４．１Ｖに達するはずであると見積っている。

図４に移って、ＣＰＵ７０は、ロウ電圧フラグが１にセットされているか否かを判定し（Ｓ２１）、セットされている場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、最大セル電圧が３．８Ｖより低いか否かを判定する（Ｓ２２）。３．８Ｖより低くない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ７０は、タイマＢによる計時を無条件に中断させるためにタイマＢを強制終了して（Ｓ２３）図４の処理を終了する。最大セル電圧が３．８Ｖより低い場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、タイマ７５が備えるタイマＢが既に計時中であるか否かを判定し（Ｓ２４）、計時中の場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、後述するステップＳ２６に処理を移す。

タイマＢが計時中ではない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ＣＰＵ７０は、タイマＢに２０秒の計時を開始させる（Ｓ２５）。その後、ＣＰＵ７０は、タイマＢが計時を終了したか否かを判定し（Ｓ２６）、終了していない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、そのまま図４の処理を終了する。タイマＢが計時を終了した場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、即ち最大セル電圧が３．８Ｖを下回る状態が２０秒間以上維持された場合、ＣＰＵ７０は、最大セル電圧を４．１Ｖと比較する処理フェーズに移行するために、ロウ電圧フラグをゼロクリアして（Ｓ２７）図４の処理を終了する。

ステップＳ２１でロウ電圧フラグが１にセットされていない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ＣＰＵ７０は、最大セル電圧が４．１Ｖより高いか否かを判定し（Ｓ２８）、高くない場合（Ｓ２８：ＮＯ）、ＣＰＵ７０は、タイマＢによる計時を無条件に中断させるためにタイマＢを強制終了して（Ｓ２９）図４の処理を終了する。最大セル電圧が４．１Ｖより高い場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、タイマ７５が備えるタイマＢが既に計時中であるか否かを判定し（Ｓ３０）、計時中の場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、後述するステップＳ３２に処理を移す。

タイマＢが計時中ではない場合（Ｓ３０：ＮＯ）、ＣＰＵ７０は、タイマＢに２０秒の計時を開始させる（Ｓ３１）。その後、ＣＰＵ７０は、タイマＢが計時を終了したか否かを判定し（Ｓ３２）、終了していない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、そのまま図４の処理を終了する。タイマＢが計時を終了した場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、即ち最大セル電圧が４．１Ｖを上回る状態が２０秒間以上維持された場合、ＣＰＵ７０は、ロウ電圧フラグを１にセットした（Ｓ３３）後に、Ｉ／Ｏポート７３からＯＲ回路３４及びＡＦＥ６に充放電路の遮断信号を与える。これにより、ＭＯＳＦＥＴ３５，３６がオフすると共にヒューズ３１，３１が溶断されて二次電池１の充放電路が完全に遮断される（Ｓ３９）。

以上のように本実施の形態１によれば、時系列的に検出した充放電電流が−５ｍＡより大きく且つ２０ｍＡより小さいにも関わらず、時系列的に検出した最大セル電圧が３．８Ｖ（第２電圧）を下回る電圧から、４．１Ｖ（第１電圧）を上回る電圧まで上昇した場合、電流検出部が異常であると判定する。
ここでは、−５ｍＡから２０ｍＡの範囲の充放電電流は、最大セル電圧が４．１Ｖより高くなる際に流れるべき充電電流（２．９５Ａ）より十分小さい。これにより、二次電池の電圧が第２電圧より低い電圧から上昇して第１電圧より高くなる際に、本来流れるべき充電電流より小さな所定の電流を下回る充放電電流しか検出されない場合、電流検出部が異常と判定される。
従って、電流検出部の異常の有無を確実に判定することが可能となる。

また、外部の電気機器からバッテリコネクト端子に与えられる信号によって二次電池に充電電圧が印加されていると判定される場合にのみ、電流検出部が異常であるか否かの判定を行う。
従って、二次電池の放電中に誤って電流検出部が異常と判定されるのを防止することが可能となる。

更にまた、二次電池の電圧が３．８Ｖから４．１Ｖまで上昇するのに要する時間が４．５時間より長い場合は、電流検出部が異常であるか否かの判定を行わない。
従って、充放電した容量の積算に寄与しないような小さな充放電電流によって二次電池の電圧が上昇した場合に、電流検出部の異常が誤って検出されるのを防止することが可能となる。

更にまた、異常判定回路が備える電圧検出部及び電流検出部の夫々によって、二次電池の電圧及び充放電電流が時系列的に検出される。
従って、電流検出部の異常の有無を確実に判定することが可能な異常判定回路をパック電池に適用することが可能となる。

（実施の形態２）
実施の形態１は、充放電電流が所定の電流より小さい状態で、第２電圧が再充電開始電圧（３．９５Ｖ）より低く、且つ、最大セル電圧が第２電圧を下回る電圧から第１電圧を上回る電圧まで上昇した場合の１回目に電流検出部が異常であると判定する形態である。これに対し、実施の形態２は、充放電電流が所定の電流より小さい状態で、第２電圧が再充電開始電圧以上の電圧であり、且つ、最大セル電圧が第２電圧を下回る電圧から第１電圧を上回る電圧まで複数回上昇した場合に電流検出部が異常であると判定する形態である。

実施の形態２におけるパック電池１０の構成と、電池セル１ａ，１ｂ，１ｃの充電時間に対するセル電圧及び充電電流の特性とは実施の形態１と同様であるため、これらの詳細な説明を省略する。

図５及び６は、最大セル電圧が３．９５Ｖから４．１Ｖまで３回上昇したときに電流検出部の異常を検出するＣＰＵ７０の処理手順を示すフローチャートである。図５の処理は、２５０ｍｓ周期で起動されるが、これに限定されるものではない。ここでのロウ電圧フラグは、最大セル電圧を３．９５Ｖ（第２電圧に相当）及び４．１Ｖ（第１電圧に相当）の何れの電圧と比較する処理フェーズであるかを示すフラグである。カウンタは、最大セル電圧が第２電圧を下回る電圧から第１電圧を上回る電圧まで上昇した回数を計数するものであり、ＲＡＭ７２に記憶されている。

図５に示す処理のうち、ステップＳ４８，４９を除くステップＳ４１からステップＳ４７までの処理は、図３に示すステップＳ１１からステップＳ１７までの処理と同様であるため、その説明の大部分を省略する。図５の処理が起動され、ステップＳ４５に進んだときにタイマＡが計時を終了している場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、ロウ電圧フラグを１にセットし（Ｓ４６）、タイマＢを強制終了した（Ｓ４７）後に、カウンタをゼロクリアして（Ｓ４８）上述した電圧の上昇回数の計数値を初期化する。その後、ＣＰＵ７０は、電流検出部の異常を検出するのに要する時間を監視するために、タイマＡによる２．５時間の計時を開始させた（Ｓ４９）後に、図６のステップＳ５１に処理を移す。

次に、図６に示す処理では、ステップＳ５２及びステップＳ５５の処理とステップＳ６４からステップＳ６８までの処理とを除いて、ステップＳ５１からステップＳ６９までの処理が、図４に示すステップＳ２１からステップＳ３９までの処理と同様であるため、その説明の大部分を省略する。具体的な差として、図４のステップＳ２２では最大セル電圧と３．８Ｖとの高低を比較したのに対し、図６のステップＳ５２では最大セル電圧と３．９５Ｖとの高低を比較する。また、図４のステップＳ２５ではタイマＢに２０秒の計時を開始させるのに対し、図６のステップＳ５５ではタイマＢに１０秒の計時を開始させる。尚、ステップＳ５２では、最大セル電圧と３．９５Ｖより高い（且つ４．１Ｖより低い）電圧との高低を比較するようにしてもよい。

更に図６に示す処理では、図４に示す処理に対して、ステップＳ６４からステップＳ６８までの処理が追加されている。ステップＳ６２でタイマＢが計時を終了した場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）、即ち最大セル電圧が４．１Ｖを上回る状態が２０秒間以上維持された場合、ＣＰＵ７０は、ロウ電圧フラグを１にセットした（Ｓ６３）後に、タイマＡによる２．５時間の計時を開始させる（Ｓ６４）。これにより、タイマＡによる２．５時間の監視が再開される。

その後、ＣＰＵ７０は、カウンタが０であるか否か、即ちカウンタを用いた計数が既に開始されているか否かを判定する（Ｓ６５）。カウンタが０ではなくて既に計数が開始されている場合（Ｓ６５：ＮＯ）、ＣＰＵ７０は、後述するステップＳ６７に処理を移す。カウンタが０の場合（Ｓ６５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、カウンタに初期値として３を記憶する（Ｓ６６）。尚、この場合の初期値は３に限定されず、２又は４以上の整数であってもよい。

次いで、ＣＰＵ７０は、カウンタの内容から１を減算し（Ｓ６７）、カウンタが０となったか否かを判定し（Ｓ６８）、０とはなっていない場合（Ｓ６８：ＮＯ）、そのまま図６の処理を終了する。カウンタが０となった場合（Ｓ６８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、Ｉ／Ｏポート７３からＯＲ回路３４及びＡＦＥ６に充放電路の遮断信号を与える。これにより、ＭＯＳＦＥＴ３５，３６がオフすると共にヒューズ３１，３１が溶断されて二次電池１の充放電路が完全に遮断される（Ｓ６９）。

その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

以上のように本実施の形態２によれば、第２電圧を、再充電開始電圧（３．９５Ｖ）以上の電圧とする。
従って、二次電池が充電器に接続され続けている場合、満充電検出、充電停止、放電、再充電開始及び満充電検出が繰り返される都度、電流検出部が異常であるか否かを判定することが可能となる。

また、充放電電流が−５ｍＡより大きく且つ２０ｍＡより小さい場合、最大セル電圧が第２電圧から第１電圧まで上昇した回数が３回となったときに、電流検出部が異常であると判定する。
従って、電流検出部が異常であると判定されるべき条件が所定回数以上整った場合に、実際に電流検出部が異常と判定されるため、判定の信頼性を高めることが可能となる。

尚、本実施の形態２にあっては、最大セル電圧が第２電圧から第１電圧まで上昇した回数を３回計数したが、この回数に限定されるものではない。例えば、第１電圧及び第２電圧の差分が小さい（又は大きい）ほど、二次電池の電圧が第２電圧から第１電圧まで上昇した回数を多く（又は少なく）計数するように設定してもよい。
このように設定した場合は、二次電池の電圧の上昇変化が小さい領域で電流検出部が異常であるか否かを判定する場合であっても、判定の信頼性を高めることが可能となる。

また、実施の形態１及び２にあっては、タイマＡを用いて電流検出部の異常を検出するのに要する時間を監視し、タイマＢを用いて最大セル電圧が第２電圧を下回っている時間及び第１電圧を上回っている時間を計時したが、これに限定されるものではない。例えば、タイマＡ及びタイマＢの夫々に替えてカウンタを個別に用意し、適宜の計数値が設定された各カウンタの内容を１ずつ減算して０となった時に、タイマＡ及びタイマＢによる計時が終了した時と同じ扱いにすればよい。

更にまた、実施の形態１及び２にあっては、タイマＢによる監視時間を２０秒又は１０秒としたが、これに限定されるものではなく、適宜の時間だけ監視すればよい。

更にまた、実施の形態１及び２にあっては、満充電電圧より低い第１電圧を、満充電検出開始電圧（４．１Ｖ）に一致させたが、これに限定されるものではない。最大セル電圧が第１電圧より高くなる際に流れる充電電流が、−５ｍＡ〜２０ｍＡの充放電電流より十分大きい電流となるようにするために、第１電圧は満充電検出開始電圧と同等の電圧であることが好ましい。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 二次電池
１ａ、１ｂ、１ｃ 電池セル
３ 遮断部
３１ ヒューズ
３５、３６ ＭＯＳＦＥＴ
４ 電流検出抵抗（電流検出部の一部）
６ ＡＦＥ（電圧検出部の一部）
７ 制御部
１０ パック電池
７０ ＣＰＵ
７１ ＲＯＭ
７２ ＲＡＭ
７３ Ｉ／Ｏポート（受付部の一部）
７４ Ａ／Ｄ変換器（電圧検出部及び電流検出部の一部）
７５ タイマ（計時部）
９３ 抵抗器（受付部の一部）

Claims (14)

1. 二次電池の電圧及び充放電電流の夫々を時系列的に検出する電圧検出部及び電流検出部を備える異常判定回路で、検出した充放電電流が所定の電流より小さく、且つ検出した電圧が上昇するか否かに応じて、前記電圧検出部及び／又は電流検出部が異常であるか否かを判定する方法において、
   検出した電圧が、前記二次電池の満充電電圧より低い第１電圧より低い第２電圧を下回る電圧から前記第１電圧を上回る電圧まで上昇した場合、前記電流検出部が異常であると判定すること
   を特徴とする異常判定方法。
2. 前記二次電池に充電電圧が印加されていることを示す信号を受け付けた場合、前記電流検出部が異常であるか否かを判定すること
   を特徴とする請求項１に記載の異常判定方法。
3. 前記第１電圧は、満充電の検出を開始する電圧であることを特徴とする請求項１又は２に記載の異常判定方法。
4. 前記第２電圧は、前記二次電池の満充電を検知して充電を停止させた後に充電を再開させる再充電開始電圧以上の電圧であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の異常判定方法。
5. 前記電圧検出部が検出した電圧が前記第２電圧を下回る電圧から前記第１電圧を上回る電圧まで上昇した回数を計数し、
   計数した回数が所定回数以上となった場合、前記電流検出部が異常であると判定すること
   を特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の異常判定方法。
6. 前記所定回数は、前記第１及び第２電圧の差分の小／大に応じて多／少となるように設定することを特徴とする請求項５に記載の異常判定方法。
7. 検出した電圧が前記第２電圧を下回る電圧から前記第１電圧を上回る電圧まで上昇するのに要する時間が、所定時間より長い場合、前記電流検出部が異常であるか否かの判定を行わないことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の異常判定方法。
8. 二次電池の電圧及び充放電電流の夫々を時系列的に検出する電圧検出部及び電流検出部を備え、検出した充放電電流が所定の電流より小さく、且つ検出した電圧が上昇するか否かに応じて、前記電圧検出部及び／又は電流検出部が異常であるか否かを判定する異常判定回路において、
   前記電圧検出部が検出した電圧が、前記二次電池の満充電電圧より低い第１電圧より低い第２電圧を下回る電圧から前記第１電圧を上回る電圧まで上昇した場合、前記電流検出部が異常であると判定するようにしてあること
   を特徴とする異常判定回路。
9. 前記二次電池に充電電圧が印加されていることを示す信号を受け付ける受付部を備え、
   該受付部が前記信号を受け付けた場合、前記電流検出部が異常であるか否かを判定するようにしてあること
   を特徴とする請求項８に記載の異常判定回路。
10. 前記第１電圧は、満充電の検出を開始する電圧であることを特徴とする請求項８又は９に記載の異常判定回路。
11. 前記第２電圧は、前記二次電池の満充電を検知して充電を停止させた後に充電を再開させる再充電開始電圧以上の電圧であることを特徴とする請求項８から１０の何れか１項に記載の異常判定回路。
12. 前記電圧検出部が検出した電圧が前記第２電圧を下回る電圧から前記第１電圧を上回る電圧まで上昇した回数を計数する計数部を備え、
    該計数部が計数した回数が所定回数以上となった場合、前記電流検出部が異常であると判定するようにしてあること
    を特徴とする請求項８から１１の何れか１項に記載の異常判定回路。
13. 前記電圧検出部が検出した電圧が前記第２電圧を下回る電圧から前記第１電圧を上回る電圧まで上昇するのに要する時間を計時する計時部を備え、
    該計時部が計時した時間が所定時間より長い場合、前記電流検出部が異常であると判定しないようにしてあること
    を特徴とする請求項８から１２の何れか１項に記載の異常判定回路。
14. 請求項８から１３の何れか１項に記載の異常判定回路と、該異常判定回路が備える電圧検出部及び電流検出部の夫々によって電圧及び充放電電流が時系列的に検出される１又は複数の二次電池とを備えることを特徴とするパック電池。

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