JP7400831B2 - 電流計測装置、蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電素子の電流を計測する装置に関する。

蓄電素子の電流計測装置の一つに、シャント抵抗などの計測用抵抗器を利用する場合がある。下記特許文献１には、シャント抵抗にグランド端子を設ける点が記載されている。

特開２０１５－０２１８１５号公報

電流計測装置は、抵抗体の電圧差から電流を検出する電流検出部を有している。電流検出部の入力電圧には許容値がある。許容値を超えた入力電圧は、許容値に飽和した状態になるため、電流の計測精度が低下する。

本発明は、入力電圧の飽和を抑制し、電流の計測精度を向上することを目的とする。

蓄電素子の電流を計測する電流計測装置は、電流経路上に位置し、抵抗体を有する計測用抵抗器と、前記電流経路上において前記抵抗体の両側に位置する一対の検出点と、一対の前記検出点に接続される一対の電圧入力部を有し、一対の検出点間の電圧差から前記蓄電素子の電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部との共通グランドに接続されるグランド接続点とを含み、一対の前記検出点のうち前記グランド接続点に近い一方の前記検出点から前記グランド接続点までの前記電流経路の抵抗は、前記電流検出部の入力電圧の許容値を、前記蓄電素子の所定電流で除した値より小さい。

本技術は、蓄電装置に適用することが出来る。

電流の計測精度を向上させることが出来る。

実施形態１に適用された自動車の側面図 バッテリの電気的構成を示すブロック図 抵抗器の斜視図 バッテリの斜視図 バッテリの分解斜視図 中蓋の斜視図 回路基板のコネクタに抵抗器を嵌合させた状態を示す斜視図 消費電流の電流経路を示す図 バッテリの電気的構成を示すブロック図 抵抗器の他の実施形態を示す斜視図 バッテリの他の実施形態を示すブロック図 バッテリの他の実施形態を示すブロック図 計測用抵抗器に対するグランド線と入力線の接続構造を示す図 計測用抵抗器の他の実施形態を示す平面図 計測用抵抗器の他の実施形態を示す平面図

（電流計測装置の概要）
発明者らは、蓄電素子の電流計測精度やＳＯＣ推定精度を向上させることを検討した結果、電流検出部の入力電圧が許容値を超えた場合に、電流検出部が飽和して、計測精度が低下することを突き止めた。

蓄電素子の電流を計測する電流計測装置は、電流経路上に位置し、抵抗体を有する計測用抵抗器と、前記電流経路上において前記抵抗体の両側に位置する一対の検出点と、一対の前記検出点に接続される一対の電圧入力部を有し、一対の検出点間の電圧差から前記蓄電素子の電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部との共通グランドに接続されるグランド接続点とを含み、一対の前記検出点のうち前記グランド接続点に近い一方の前記検出点から前記グランド接続点までの前記電流経路の抵抗は、前記電流検出部の入力電圧の許容値を、前記蓄電素子の所定電流で除した値より小さい。

蓄電素子が所定電流以下の場合、少なくとも一方の検出点の電圧は、電流検出部の入力電圧の許容値を超えない。少なくとも一方の検出点は、入力電圧の飽和が起きないので、電流の計測誤差を抑えることが出来る。

一方の前記検出点から前記グランド接続点までの前記電流経路の抵抗は、前記電流検出部の入力電圧の前記許容値から所定電流時の前記抵抗体の両端電圧を引いた電圧を、前記所定電流で除した値より小さくてもよい。

蓄電素子が所定電流以下の場合、一対の検出点の２点とも、入力電圧の飽和が起きないので、電流の計測精度をより一層、高めることが出来る。

前記計測用抵抗器は、前記抵抗体の両側に一対の電極を有し、一対の前記電極は、一対の前記検出点を有し、一対の前記電極のうち一方の前記電極は、一方の前記検出点に加えて、前記グランド接続点を有してもよい。

一方の電極に対して、一方の検出点とグランド接続点を設けることで、一方の検出点からグランド接続点までの距離が短くなり、一方の検出点からグランド接続点までの抵抗を小さくすることが出来る。抵抗を小さくすることで、検出点の電圧上昇を抑えて、入力電圧が飽和することを抑制出来る。

前記グランド接続点は、一方の前記検出点と共通であり、共通する２点間の電流経路の抵抗は、ゼロでもよい。２点間の抵抗がゼロになることから、グランドに対する検出点の電圧上昇を抑えることができ、入力電圧が飽和することを抑制出来る。

前記計測用抵抗器は、一対の前記検出点に対応して一対の検出端子と、前記グランド接続点に対応してグランド端子と、を有し、一対の前記検出端子と前記グランド端子は、基板に設けられたコネクタに嵌合してもよい。各端子とコネクタとの間に熱抵抗が存在するため、計測用抵抗器と基板をハーネスで接続する場合に比べて熱が伝わり難く、計測用抵抗器が発熱しても、基板への影響を小さくできる。

前記所定電流は、最大電流でもよい。蓄電素子が最大電流でも、入力電圧が飽和することを抑制でき、電流の計測誤差を抑えることが出来る。

＜実施形態１＞
１．バッテリの電気的構成
図１は自動車の側面図である。自動車１は、エンジン駆動車であり、駆動装置としてエンジン５を有する。図１は、エンジン５とバッテリ２０のみ図示し、自動車１を構成する他の部品は省略している。バッテリ２０は、蓄電装置の一例である。

図２を参照して、バッテリ２０の電気的構成を説明する。バッテリ２０は、エンジン始動用である。バッテリ２０には、自動車１に搭載されたエンジン５を始動するためのセルモータ１５とＩＧスイッチ１７が接続されている。

ＩＧスイッチ１７がオンすると、バッテリ２０からセルモータ１５に電流が流れ、セルモータ１５が駆動する。セルモータ１５の駆動により、エンジン５を始動することが出来る。

バッテリ２０には、セルモータ１５の他に、電装品などの車両負荷（図略）やオルタネータ（図略）が接続されている。オルタネータの発電量が車両負荷の電力消費より大きい場合、バッテリ２０はオルタネータによる充電される。オルタネータの発電量が車両負荷の電力消費より小さい場合、バッテリ２０は、その不足分を補うため、放電する。

バッテリ２０は、組電池３０と、計測用抵抗器８０と、電流遮断装置１２０と、管理部１３０と、信号処理回路１５０と、回路基板９０を備える。組電池３０は、直列接続された複数の二次電池３１から構成されている。二次電池３１は、例えば、リチウムイオン二次電池である。

組電池３０、電流遮断装置１２０及び計測用抵抗器８０は、パワーライン５５Ｐ、５５Ｎを介して、直列に接続されている。パワーライン５５Ｐ、５５Ｎは、組電池３０の電流経路Ｘである。

パワーライン５５Ｐは、正極の外部端子２２Ｐと組電池３０の正極とを接続するパワーラインである。パワーライン５５Ｎは、負極の外部端子２２Ｎと組電池３０の負極とを接続するパワーラインである。

電流遮断装置１２０は、組電池３０の正極側に位置し、正極側のパワーライン５５Ｐに設けられている。

計測用抵抗器８０は、組電池３０の負極に位置し、負極側のパワーライン５５Ｎに設けられている。計測用抵抗器８０は、図３に示すように、一方向（電流経路Ｘの方向）に長い長方形状の金属導体である。計測用抵抗器８０は、一対の電極８３Ａ、８３Ｂと、抵抗体８１と、を備える。

抵抗体８１は、電気抵抗の温度変化率の小さい合金（一例として、銅、マンガン、ニッケルの合金：マンガニン）である。抵抗体８１は、計測用抵抗器８０に流れる電流に比例した電圧Ｖｒを発生する。

一対の電極８３Ａ、８３Ｂは、例えば、銅などの金属である。一対の電極８３Ａ、８３Ｂは、抵抗体８１のＸ方向両側に位置しており、抵抗体８１に対して溶接により接合されている。溶接方法は、電子ビーム溶接や抵抗溶接などを用いることが出来る。

一対の電極８３Ａ、８３Ｂは、バスバー取り付け用にビス孔８４を有する。電極８３Ａはバスバー（図略）によって、組電池３０の負極に接続され、電極８３Ｂはバスバー（図略）によって、負極の外部端子２２Ｎに接続される。

一対の電極８３Ａ、８３Ｂは、一対の検出点Ｐａ、Ｐｂを有している。一対の検出点Ｐａ、Ｐｂは、電流経路Ｘ上において、抵抗体８１の両側に位置している。

一対の電極８３Ａ、８３Ｂは、一対の検出点Ｐａ、Ｐｂに対応して、一対の検出端子８５Ａ、８５Ｂを有している。一対の検出端子８５Ａ、８５Ｂは、各電極８３Ａ、８３Ｂの側面から電流経路Ｘに直交するＹ方向に平行に突出する。電極８３Ａの検出端子８５Ａは電流経路Ｘの検出点Ｐａの位置にあり、電極８３Ｂの検出端子８５Ｂは電流経路Ｘの検出点Ｐｂの位置にある。一対の検出点Ｐａ、Ｐｂは、検出端子８５Ａ、８５Ｂ、コネクタ１００を介して、第１信号処理部１６０の２つの入力端子１６１Ａ、１６１Ｂにそれぞれ電気的に接続される。

計測用抵抗器８０は、グランド接続点Ｐｇを有している。グランド接続点Ｐｇは、電極８３Ａ上にあり、検出点Ｐａと隣接する。グランド接続点Ｐｇは、抵抗体８１から見て、検出点Ｐａよりも外方に位置する遠点である。グランド接続点Ｐｇは、電流経路Ｘ上において、検出点Ｐａと組電池３０の負極との間に位置する（図２参照）。

図３に示すように、電極８３Ａは、グランド接続点Ｐｇに対応して、グランド端子８７を有している。グランド端子８７は、電極８３Ａの側面から電流経路Ｘに直交するＹ方向に突出する。グランド端子８７は、検出端子８５Ａ、８５Ｂと平行である。電極８３Ａのグランド端子８７は、電流経路Ｘのグランド接続点Ｐｇの位置にある。グランド接続点Ｐｇは、グランド端子８７、コネクタ１００を介して、回路基板９０の共通グランドＧＮＤに電気的に接続されている。

電流遮断装置１２０は、リレーやＦＥＴなどの半導体スイッチである。電流遮断装置１２０をＯＰＥＮすることで、バッテリ２０の電流を遮断することが出来る。電流遮断装置１２０は、正常時、ＣＬＯＳＥに制御される。

信号処理回路１５０は、図２に示すように、回路基板９０上に実装されており、第１信号処理部１６０と、第２信号処理部１７０と、を備える。信号処理回路１５０は、正極側のパワーライン５５Ｐに分岐線５７を介して接続されており、組電池３０を電源として電力の供給を受ける。信号処理回路１５０は、回路基板９０の共通グランドＧＮＤに、電気的に接続されている。

第１信号処理部１６０は、アンプ１６１と、ＡＤコンバータ１６３とを含む。アンプ１６１は、２つの入力端子１６１Ａ、１６１Ｂと、１つの出力端子１６１Ｃを備える。

２つの入力端子１６１Ａ、１６１Ｂは、コネクタ１００、検出端子８５Ａ、８５Ｂを介して、抵抗体８１の両側に位置する２つの検出点Ｐａ、Ｐｂにそれぞれ電気的に接続されている。

アンプ１６１は、２つの入力端子１６１Ａ、１６１Ｂ間の電圧差、つまり、抵抗体８１の両端電圧Ｖｒを増幅する。アンプ１６１は、抵抗体８１の両端電圧Ｖｒを検出する検出部である。ＡＤコンバータ１６３は、アンプ１６１の出力端子１６１Ｃと接続されており、アンプ１６１の出力値をアナログ信号からディジタル信号に変換して出力する。第１信号処理部１６０は、２つの入力端子１６１Ａ、１６１Ｂの電圧差Ｖｒから、バッテリ２０の電流Ｉを検出する電流検出部の一例である。

計測用抵抗器８０、コネクタ１００、第１信号処理部１６０は、電流計測装置５０の一例である。

第２信号処理部１７０は、マルチプレクサ１７１と、ＡＤコンバータ１７３とを含む。マルチプレクサ１７１は、５つの入力端子１７１Ａ～１７１Ｅと、１つの出力端子１７１Ｆを備える。５つの入力端子１７１Ａ～１７１Ｅは、各二次電池３１の電極にそれぞれ電気的に接続される。

マルチプレクサ１７１は、測定対象の二次電池３１を切り換えつつ、各二次電池３１の電圧を順に検出して出力する。ＡＤコンバータ１７３は、マルチプレクサ１７１の出力端子１７１Ｆと接続されており、マルチプレクサ１７１の出力値を、アナログ信号からディジタル信号に変換して出力する。

第１信号処理部１６０、第２信号処理部１７０は、バス１８０を介して管理部１３０と接続されており、両信号処理部１６０、１７０の出力（計測値）は、管理部１３０に対して入力される。

管理部１３０は、図２に示すように、回路基板９０上に実装されている。管理部１３０は、ＣＰＵ１３１と、メモリ１３３を備える。管理部１３０は、正極側のパワーライン５５Ｐに分岐線５８を介して接続されており、組電池３０を電源として電力の供給を受ける。管理部１３０は、回路基板９０の共通グランドＧＮＤに、接続されている。

ＣＰＵ１３１は、第１信号処理部１６０の出力に基づいて、バッテリ２０の電流Ｉを監視する。ＣＰＵ１３１は、第２信号処理部１７０の出力に基づいて、各二次電池３１の電圧や組電池３０の総電圧を監視する。

ＣＰＵ１３１は、二次電池３１の電圧、電流、温度に異常がある場合、電流遮断装置１２０に指令を送って、電流Ｉを遮断することにより、バッテリ２０を保護する。

ＳＯＣ（state of charge）は、バッテリ２０の充電状態である。ＳＯＣは満充電容量（実容量）に対する残存容量の比率であり、下記の（１）式にて定義することが出来る。

ＳＯＣ[％]＝（Ｃｒ／Ｃｏ）×１００ （１）
Ｃｏは二次電池の満充電容量、Ｃｒは二次電池の残存容量である。

ＣＰＵ１３１は、下記の（２）式で示すように、計測用抵抗器８０により計測される電流Ｉの時間に対する積分値に基づいて、バッテリ２０のＳＯＣを推定する。

ＳＯＣ＝ＳＯＣｏ＋１００×（∫Ｉｄｔ）／Ｃｏ （２）
ＳＯＣｏは、ＳＯＣの初期値、Ｉは電流である。

２．バッテリ２０の構造説明
図４はバッテリの斜視図、図５はバッテリの分解斜視図である。バッテリ２０は、図４に示すように、ブロック状の電池ケース２１を有している。電池ケース２１内には、複数の二次電池３１からなる組電池３０や、計測用抵抗器８０、電流遮断装置１２０、回路基板９０などが収容されている。

電池ケース２１は、図５に示すように、上方に開口する箱型のケース本体２３と、複数の二次電池３１を位置決めする位置決め部材２４と、ケース本体２３の上部に装着される中蓋２５と、中蓋２５の上部に装着される上蓋２９とを備える。ケース本体２３内には、複数のセル室２３ＡがＸ方向に並んで設けられている。各セル室２３Ａには、各二次電池３１が個別に収容される。

位置決め部材２４は、各セル室２３Ａに収容された各二次電池３１を位置決めする。図５に示すように、位置決め部材２４の上面には、複数のバスバー２４Ａが配置されている。複数のバスバー２４は、各セル室２３Ａに収容された各二次電池３１を直列に接続する。

中蓋２５は、図５に示すように平面視略矩形状である。中蓋２５は、Ｘ方向両端部に、一対の外部端子２２Ｐ、２２Ｎを有する。一対の外部端子２２Ｐ、２２Ｎは、例えば鉛合金等の金属からなり、２２Ｐが正極の外部端子、２２Ｎが負極の外部端子である。外部端子２２Ｐ、２２Ｎは、バッテリ２０を、セルモータ１５などの電気負荷に接続するための端子である。

図５に示すように、中蓋２５の上面には、第１収容部２５Ａと、第２収容部２５Ｂが設けられている。これら２つの収容部２５Ａ、２５Ｂは、外壁２６により囲まれている。図６に示すように、第１収容部２５Ａには、回路基板９０が螺子止めにより固定された状態で収容されている。図６において、回路基板９０は、コネクタ１００、信号処理回路１５０など一部のみを示し、それ以外の部品は、省略している。

回路基板９０は、概ね長方形状であり、基板上面にコネクタ１００を配置している。コネクタ１００は、計測用抵抗器８０と向かい合う対向部に配置されている。コネクタ１００は、回路基板９０の上面に爪等の固定部１１５によって固定されている。

コネクタ１００は、３つの内部端子を有している（図は省略）。つまり、２つの内部端子は、計測用抵抗器８０に設けられた２の検出端子８５Ａ、８５Ｂと対応し、１つの内部端子は、グランド端子８７と対応する。各内部端子は、回路基板９０の上面に設けられた導体パターンに、例えば、半田付けにより接合されている。

図６に示すように、第２収容部２５Ｂには、計測用抵抗器８０が収容されている。計測用抵抗器８０は、２つの検出端子８５Ａ、８５Ｂ及びグランド端子８７をコネクタ１００に嵌合（図７参照）させつつ、２つの電極８３Ａ、８３Ｂを、螺子止めされた状態で収容されている。

検出端子８５Ａ、８５Ｂをコネクタ１００に嵌合すると、検出端子８５Ａ、８５Ｂが、内部端子と弾性的に接触し、検出端子８５Ａ、８５Ｂを回路基板９０に搭載された第１信号処理部１６０に電気的に接続できる。

グランド端子８７を、コネクタ１００に嵌合すると、グランド端子８７が、内部端子と弾性的に接触し、計測用抵抗器８０のグランド端子８７を、回路基板９０の共通グランドＧＮＤに電気的に接続できる。

各端子８５Ａ、８５Ｂ、８７とコネクタ１００との間に熱抵抗が存在するため、計測用抵抗器８０と回路基板９０をハーネスで接続する場合に比べて熱が伝わり難く、計測用抵抗器８０が発熱しても、回路基板９０への影響を小さくできる。

３．第１信号処理部１６０の入力電圧と電流計測誤差
アンプ１６１は入力電圧の大きさに制限がある。アンプ１６１に対して、許容値Ｖｍを超える電圧を入力した場合、アンプ１６１は飽和し、第１信号処理部１６０の計測値に計測誤差が生じる。

入力電圧の許容値Ｖｍは、一例として、±３００ｍＶである。＋は放電、－は充電である。検出点Ｐａの電圧が＋３１０[ｍＶ]、検出点Ｐｂの電圧が＋３３０[ｍＶ]の場合、アンプ１６１への入力電圧は、２つの検出点Ｐａ、Ｐｂとも＋３００[ｍＶ]に飽和してしまい、計測誤差が生じる。つまり、２つの検出点Ｐａ、Ｐｂの間の電位差は、正しくは＋２０[ｍＶ]であるのに、ゼロと計測されてしまう。

計測用抵抗器８０のグランド接続点Ｐｇは、回路基板９０の共通グランドＧＮＤに接続され、回路基板９０の共通グランドＧＮＤと同電位である。

グランド接続点Ｐｇを共通グランドＧＮＤと同電位にすることで、計測用抵抗器８０と回路基板９０の基準電位差を小さくする事ができ、共通グランドＧＮＤを基準とした、検出点Ｐａ、Ｐｂの電圧を下げることが出来る。

グランド端子８７を、検出端子８５Ａ、８５Ｂとは別に設けた場合、図８に示すように、管理部１３０や信号処理回路１５０の消費電流Ｉｒは、グランド端子８７を通って、組電池３０に帰還する。そのため、検出端子８５Ａ、８５Ｂに、消費電流Ｉｒが流れなくなり、電流計測精度の低下を抑制することが出来る。

電極８３Ａに対してグランド接続点Ｐｇと検出点Ｐａを別々に設けた場合、計測用抵抗器８０に電流が流れると、グランド接続点Ｐｇと検出点Ｐａの間に、電圧が生じる。電圧が生じる理由は、電極８３Ａ、８３Ｂは銅製であり、材料自体に電気抵抗があるからである。つまり、グランド接続点Ｐｇから検出点Ｐａまでの抵抗により、２点間Ｐｇ～Ｐａに電圧が生じる。

電極８３Ａの電気抵抗率をρ[Ωｍ]、電極８３Ａの断面積をＳ[ｍ^２]、グランド接続点Ｐｇから検出点Ｐａまでの電流経路Ｘに沿った長さをＬ[ｍ]とすると、グランド接続点Ｐｇから検出点Ｐａまでの電流経路Ｘの抵抗Ｒｇａ[Ω]は、以下の（３）式により得られる。
Ｒｇａ＝ρ×Ｌ／Ｓ （３）

グランド接続点Ｐｇから検出点Ｐａまで電流経路Ｘの抵抗Ｒｇａは、以下の（４）式を満たし、第１信号処理部１６０の入力電圧の許容値Ｖｍを、バッテリ２０の最大電流Ｉｍａｘで除した数値以下である。

Ｒｇａ≦Ｖｍ／Ｉｍａｘ （４）
Ｖｍは、第１信号処理部（アンプ）の入力電圧の許容値、Ｉｍａｘは、バッテリ２０の最大電流である。最大電流Ｉｍａｘは、バッテリ２０が短時間に放電又は充電できる電流の最大値である。最大電流Ｉｍａｘは、バッテリ２０の特性（起電力、内部抵抗など）により決まる数値であり、設計値や実験値を用いることが出来る。

第１信号処理部１６０の入力電圧の許容値Ｖｍが±３００[ｍＶ]、バッテリ２０の最大電流±Ｉｍａｘが６０００[Ａ]の場合、Ｒｇａ≦５０[μΩ]である。＋は放電、－は充電である。

抵抗Ｒｇａは、（３）式で示すように、グランド接続点Ｐｇから検出点Ｐａまでの電流経路Ｘに沿った長さＬに比例し、電極８３Ａの断面積Ｓに反比例する。そのため、計測用抵抗器８０は、抵抗Ｒｇａが（４）式を満たすように、グランド端子８７から検出端子８５Ａまでの電流経路Ｘに沿った長さＬや、電極８３Ａの断面積Ｓを定めている。

抵抗Ｒｇａが、上記の（４）式を満たしている場合、バッテリ２０が最大電流Ｉｍａｘであっても、検出端子８５Ａの電圧は、第１信号処理部１６０の入力電圧の許容値Ｖｍを超えない。そのため、２つの検出点Ｐａ、Ｐｂのうち、グランド接続点Ｐｇに近い一方の検出点Ｐａでは、入力電圧の飽和が起きない。検出点Ｐａと検出点Ｐｂの２点とも、入力電圧が飽和しなければ、飽和による電流計測誤差はほとんど無く、電流計測精度を高くすることが出来る。また、検出点Ｐｂにて、入力電圧の飽和が起きた場合でも、検出点Ｐａは非飽和であることから、２つの検出点Ｐａ、Ｐｂの電圧差がゼロになることは無い。そのため、２つの検出点Ｐａ、Ｐｂとも、入力電圧が飽和する場合に比べて、飽和による電流計測誤差を抑制することが出来る。

３．効果説明
バッテリ２０は、第１信号処理部１６０に対する入力電圧超過による電流Ｉの計測誤差を抑えることが出来、電流Ｉの計測精度を高めることが出来る。また、電流Ｉの計測精度が向上することで、ＳＯＣの推定精度も向上する。

＜実施形態２＞
実施形態２は、実施形態１に対して、グランド接続点Ｐｇから検出点Ｐａまでの電流経路Ｘの抵抗Ｒｇａの値が異なる。

抵抗Ｒｇａは、以下の（５）式を満たし、第１信号処理部１６０の入力電圧の許容値Ｖｍから抵抗体８１の両端電圧Ｖｒの最大値Ｖｒｍａｘを引いた電圧を、バッテリ２０の最大電流Ｉｍａｘで除した数値以下である。

Ｒｇａ≦（Ｖｍ－Ｖｒｍａｘ）／Ｉｍａｘ （５）
Ｖｍは第１信号処理部の入力電圧の許容値、Ｖｒｍａｘは抵抗体８１の最大電圧、Ｉｍａｘはバッテリ２０の最大電流である。Ｖｒｍａｘは、抵抗体８１の抵抗値とバッテリ２０の最大電流Ｉｍａｘの積である。

第１信号処理部１６０の入力電圧の許容値Ｖｍが±３００[ｍＶ]、抵抗体８１の最大電圧Ｖｒｍａｘが±１５０[ｍＶ]、バッテリ２０の最大電流Ｉｍａｘが±６０００[Ａ]の場合、Ｒｇａ≦２５[μΩ]である。

抵抗Ｒｇａが、上記の（５）式を満たしている場合、バッテリ２０が最大電流Ｉｍａｘであっても、検出端子８５Ａに加え、検出端子８５Ｂの電圧も、第１信号処理部１６０の入力電圧の許容値Ｖｍを超えない。２つの検出点Ｐａ、Ｐｂの双方とも、入力電圧の飽和が起きないため、電流の計測精度を高めることが出来る。

＜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、２では、蓄電素子を二次電池３１とした。二次電池３１は、リチウムイオン二次電池に限らず他の非水電解質二次電池でもよい。鉛蓄電池などを使用することも出来る。蓄電素子は、二次電池３１に限らず、キャパシタでもよい。蓄電素子は複数を直並列に接続する場合に限らず、直列の接続や、単セルの構成でもよい。

（２）上記実施形態１、２では、バッテリ２０を車両用とした。バッテリ２０の使用用途は、特定の用途に限定されない。バッテリ２０は、移動体用（車両用や船舶用、AGVなど）や、定置用（無停電電源システムや太陽光発電システムの蓄電装置）など、種々の用途に使用することが出来る。

（３）上記実施形態１、２では、第１信号処理部１６０をアンプ１６１と、ＡＤコンバータ１６３とから構成した。第１信号処理部１６０は、２つの電圧入力端子を有し、２つの電圧入力端子の電圧差からバッテリ２０の電流を検出するものであれば、どのような構成でもよい。例えば、アンプとコンパレータでもよい。アンプの出力値からコンパレータを用いて電流の大きさを検出する構成でもよい。

（４）上記実施形態１では、抵抗Ｒｇａを、バッテリ２０の最大電流Ｉｍａｘで規定した。抵抗Ｒｇａは、バッテリ２０の定格電流で規定してもよい。つまり、第１信号処理部１６０の入力電圧の許容値Ｖｍを、バッテリ２０の定格電流（バッテリ２０を安全に使用できる使用限度の電流）で除した値より小さな値としてもよい。抵抗Ｒｇａは、バッテリ２０の所定電流で規定することが出来る。所定電流は、バッテリの最大電流や定格電流である。実施形態２の（５）式も同様である。

（５）上記実施形態１、２では、管理部１３０をバッテリ２０の内部に設けた。バッテリ２０は、組電池３０と信号処理回路１５０を少なくとも有していればよく、管理部１３０はバッテリ２０の外部に設けられていてもよい。

（６）上記実施形態１、２では、計測用抵抗器８０のグランド接続点Ｐｇを、グランド端子８７を介して共通グランドＧＮＤに接続した。計測用抵抗器８０のグランド接続点Ｐｇを、ハーネスを使用して、共通グランドＧＮＤに接続してもよい。この場合、グランド接続点Ｐｇに対して、ハーネス端子を固定するビス孔を計測用抵抗器８０に設けるとよい。

（７）上記実施形態１、２では、計測用抵抗器８０にグランド接続点Ｐｇを設けた。グランド接続点は、組電池３０の電流経路Ｘ上であれば、どこにあってもよい。計測用抵抗器８０以外の場所でもよい。

（８）上記実施形態１、２では、グランド接続点Ｐｇを、組電池３０の負極と抵抗体８１との間に設けた。グランド接続点Ｐｇを、抵抗体８１と負極の外部端子２２Ｎとの間に設けてもよい。図９に示すバッテリ２００は、電流計測装置２５０を備えている。電流計測装置２５０は、計測用抵抗器２８０、コネクタ１００、第１信号処理部１６０を含む。計測用抵抗器２８０は、グランド接続点Ｐｇを、抵抗体８１と負極の外部端子２２Ｎとの間に設けている。この場合、グランド接続点Ｐｇから検出点Ｐｂまで電流経路Ｘの抵抗Ｒｇｂが実施形態１の（４）式、又は実施形態２の（５）式を満たすとよい。

（９）上記実施形態１、２では、計測用抵抗器８０に対して、検出端子８５Ａ、８５Ｂと並んでグランド端子８７を設けた。Ｒｇａ≦Ｖｍ／Ｉｍａｘを満たせば、グランド端子８７は、計測用抵抗器８０のどこに設けてもよい。図１０に示す計測用抵抗器３８０は、図３に示す計測用抵抗器８０に対してグランド端子８７の位置が相違しており、計測用抵抗器３８０の２つの長辺のうち、検出端子８５Ａ、８５Ｂが設けられた長辺とは、反対側の長辺にグランド端子８７を設けている。グランド端子８７は、計測用抵抗器３８０の短辺に設けてもよい。

（１０）上記実施形態１、２では、計測用抵抗器８０は、組電池３０の負極側に配置したが、組電池３０の電流経路上であれば、正極側に配置してもよい。

（１１）図１１は、バッテリ４００Ａの回路図である。バッテリ４００Ａは、バッテリ２０に対して、計測用抵抗器４８０のグランドの取り方が相違している。具体的には、計測用抵抗器４８０は、グランド接続点Ｐｇを、一方の検出点Ｐａと共通にしている。

グランド接続点Ｐｇと検出点Ｐａを共通にする場合、共通する２点Ｐｇ、点Ｐａは同電位であり、２点Ｐｇ、Ｐａ間の電流経路Ｘの抵抗はゼロである。そのため、共通グランドＧＮＤを基準とした、検出点Ｐａ、Ｐｂの電圧上昇を抑えることが出来るので、アンプ１６１の入力電圧が飽和することを抑制出来る。

（１２）図１２は、バッテリ４００Ｂの回路図である。バッテリ４００Ｂは、グランド接続点Ｐｇが検出点Ｐａと共通であることは同じであるが、計測用抵抗器４８０のグランド線４１０Ｇを、アンプ１６１への入力線４１０Ａとは別に設けている点が、相違する。

グランド線４１０Ｇを、入力線４１０Ａと別に設けることで、管理部１３０や信号処理回路１５０の消費電流Ｉｒは、グランド線４１０Ｇを通って組電池３０に戻り、入力線４１０Ａを通らなくなる。そのため、消費電流Ｉｒによる電流計測誤差が無いことから、電流計測精度が高いと言うメリットがある。

グランド線４１０Ｇを入力線４１０Ａと別に設ける場合、図１３に示すように２つの線４１０Ｇ、４１０Ａを、検出点Ｐａに設けた接続孔４８５Ａに対して、共通接続してもよい。例えば、ビス４８６等の締結具により、共通接続してもよい。４１１Ａは入力線４１０Ａの端子、４１１Ｇはグランド線４１０Ｇの端子である。

（１３）図１４は、計測用抵抗器４８０の平面図である。計測用抵抗器４８０は、検出点Ｐａに接続孔４８５Ａを有し、検出点Ｐｂに接続孔４８５Ｂを有している。２つの接続孔４８５Ａ、４８５Ｂは、アンプ１６１に対する入力線４１０Ａ、４１０Ｂの接続用である。２つの接続孔４８５Ａ、接続孔４８５Ｂは、抵抗体８１の中心線Ｌｃに対して対称でもよい。２つの接続孔４８５Ａ、４８５Ｂを対称に配置することで、抵抗体８１の両端電圧を正確に検出することが出来、電流計測精度が向上する。グランド線４１０Ｇは、接続孔４８５Ａに共通接続してもいいし、専用の接続孔４８５Ｇを専用に設けて、入力線４１０Ａとは別に接続してもよい。また、計測用抵抗器４８０は、両端にビス孔８４を有しているが、接続孔４８５Ａ、４８５Ｂと共通化して廃止してもよい。

（１４）図１５は、計測用抵抗器５８０の平面図である。計測用抵抗器５８０は、外形がＬ字型をしており、電流経路Ｘが直線でない点が計測用抵抗器４８０と相違する。電流経路Ｘが直線でない場合、電流経路Ｘに対して抵抗体８１の中心線Ｌｃを傾けることで、中心線Ｌｃに対して２つの接続孔４８５Ａ、接続孔４８５Ｂを対称に配置することが出来る。バスバー取り付け用のビス孔８４も同様である。

２０ バッテリ（蓄電装置の一例）
３１ 二次電池（蓄電素子の一例）
５０ 電流計測装置
８０ 計測用抵抗器
８１ 抵抗体
８３Ａ、８３Ｂ 電極
８５Ａ、８５Ｂ 検出端子
８７ グランド端子
９０ 回路基板
１００ コネクタ
１３０ 管理部
１６０ 第１信号処理部（電流検出部）
１７０ 第２信号処理部
Ｐａ、Ｐｂ 検出点
Ｐｇ グランド接続点

Claims (5)

1. 蓄電素子の電流を計測する電流計測装置であって、
   電流経路上に位置し、抵抗体を有する計測用抵抗器と、
   前記電流経路上において前記抵抗体の両側に位置する一対の検出点と、
   一対の前記検出点に接続される一対の電圧入力部を有し、一対の検出点間の電圧差から前記蓄電素子の電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部との共通グランドに接続されるグランド接続点とを含み、
   一対の前記検出点のうち前記グランド接続点に近い一方の前記検出点から前記グランド接続点までの前記電流経路の抵抗は、前記電流検出部の入力電圧の許容値を、前記蓄電素子の所定電流で除した値より小さく、
   前記計測用抵抗器は、前記抵抗体の両側に一対の電極を有し、
   一対の前記電極は、一対の前記検出点を有し、
   一対の前記電極のうち一方の前記電極は、一方の前記検出点に加えて、前記グランド接続点を有し、
   前記計測用抵抗器は、
   一対の前記検出点に対応して一対の検出端子と、
   前記グランド接続点に対応してグランド端子と、を有し、
   一対の前記検出端子と前記グランド端子は、基板に設けられたコネクタに嵌合する、電流計測装置。
2. 請求項１に記載の電流計測装置であって、
   一方の前記検出点から前記グランド接続点までの前記電流経路の抵抗は、前記電流検出部の入力電圧の前記許容値から所定電流時の前記抵抗体の両端電圧を引いた電圧を、前記所定電流で除した値より小さい、電流計測装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電流計測装置であって、
   前記グランド接続点は、一方の前記検出点と共通であり、共通する２点間の電流経路の抵抗は、ゼロである、電流計測装置。
4. 請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の電流計測装置であって、
   前記所定電流は、最大電流である、電流計測装置。
5. 蓄電素子と、
   請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電流計測装置を有する、蓄電装置。

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