(57)【要約】【課題】イグニッションオフのときに消費電流を低減した状態でセルバランス制御を実行することができるセルバランス装置を提供する。【解決手段】セルバランス装置１００は、各電池セル２１０に並列に接続された直列接続のスイッチ素子１１及び抵抗１２を複数個含み各電池セル２１０の容量を調整可能な容量調整回路１０と、プロセッサ４０と、プロセッサ４０を監視してプロセッサ４０が異常な場合にプロセッサ４０をリセットさせるウォッチドッグ部６０とを備える。プロセッサ４０は、車両のイグニッションオフに伴ってスリープ状態に遷移し、且つ、スリープ状態でスイッチ素子１１を制御して各電池セル２１０の容量を調整させ、プロセッサ４０は、各電池セル２１０の容量を調整するとき、プロセッサ４０に流れる電流が所定値未満になるように、同時に放電する電池セル２１０の個数を所定数とする。【選択図】図１
2020124094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の電池セルを含む組電池に対してセルバランス制御を行うセルバランス装置であって、
前記各電池セルに並列に接続された直列接続のスイッチ素子及び抵抗を複数個含み、前記各電池セルを放電させて前記各電池セルの容量を調整可能な容量調整回路と、
前記スイッチ素子を制御するプロセッサと、
前記プロセッサを監視して前記プロセッサが異常な場合に前記プロセッサをリセットさせ、且つ、前記プロセッサに流れる電流が所定値未満の場合に前記プロセッサの監視を停止するウォッチドッグ部と、を備え、
前記プロセッサは、前記セルバランス装置が搭載されている車両のイグニッションオフに伴ってスリープ状態に遷移し、且つ、前記スリープ状態で前記スイッチ素子を制御して、前記各電池セルの容量を調整させ、
前記プロセッサは、前記各電池セルの容量を調整するとき、前記プロセッサに流れる電流が前記所定値未満になるように、同時に放電する前記電池セルの個数を所定数とする、セルバランス装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセルバランス装置において、
前記プロセッサは、前記各電池セルの容量を調整するとき、前記電池セルを一つずつ放電させる、セルバランス装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセルバランス装置において、
前記プロセッサは、前記各電池セルの容量を調整するとき、最も電圧の高い電池セルを最初に放電させる、セルバランス装置。
【請求項４】
請求項３に記載のセルバランス装置において、
前記プロセッサは、前記各電池セルの容量を調整するとき、所定時間ずつ放電させる、セルバランス装置。
【請求項５】
請求項４に記載のセルバランス装置において、
前記プロセッサは、前記電池セルを前記所定時間放電させた後、該電池セルを続けて前記所定時間放電させると該電池セルの電圧が次に電圧の高い電池セルの電圧を下回る場合、次に電圧の高い電池セルを前記所定時間放電させる、セルバランス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルバランス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両等の車両に搭載されている組電池は、複数個の電池セルが接続されて構成されている。このような組電池において、各電池セルの容量が大きく異なっていると、組電池を充電した際に、容量の大きい電池セルが過充電となってしまうおそれがある。そのため、組電池においては、各電池セルの容量が略均一となるように調整されていることが望ましい。
【０００３】
例えば特許文献１には、組電池の充放電が終了した後も電池セルの容量を調整する制御回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９９１６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
組電池の充放電が終了しているとき、すなわち車両のイグニッションがオフであるときに、電池セルの容量を調整するセルバランス制御をする場合、消費電流を低減した状態でセルバランス制御を実行できることが望ましい。
【０００６】
かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、イグニッションオフのときに消費電流を低減した状態でセルバランス制御を実行することができるセルバランス装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の観点に係るセルバランス装置は、
直列に接続された複数の電池セルを含む組電池に対してセルバランス制御を行うセルバランス装置であって、
前記各電池セルに並列に接続された直列接続のスイッチ素子及び抵抗を複数個含み、前記各電池セルを放電させて前記各電池セルの容量を調整可能な容量調整回路と、
前記スイッチ素子を制御するプロセッサと、
前記プロセッサを監視して前記プロセッサが異常な場合に前記プロセッサをリセットさせ、且つ、前記プロセッサに流れる電流が所定値未満の場合に前記プロセッサの監視を停止するウォッチドッグ部と、を備え、
前記プロセッサは、前記セルバランス装置が搭載されている車両のイグニッションオフに伴ってスリープ状態に遷移し、且つ、前記スリープ状態で前記スイッチ素子を制御して、前記各電池セルの容量を調整させ、
前記プロセッサは、前記各電池セルの容量を調整するとき、前記プロセッサに流れる電流が前記所定値未満になるように、同時に放電する前記電池セルの個数を所定数とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１の観点に係るセルバランス装置によれば、イグニッションオフのときに消費電流を低減した状態でセルバランス制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る電池装置及びセルバランス装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の電流検出回路の動作を説明するための図である。
【図３】電池セルの電圧とＳＯＣとの関係の一例を示す図である。
【図４】一実施形態に係るセルバランス装置によるセルバランス制御のタイミングの一例を示すフローチャートである。
【図５】一実施形態に係るセルバランス装置によるセルバランス制御の手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】一実施形態に係るセルバランス装置によるセルバランス制御の手順の一例を説明するための図である。
【図７】セルバランス制御のタイミングの他の一例を示すフローチャートである。
【図８】一実施形態に係る電池装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、一実施形態に係る電池装置１及びセルバランス装置１００の構成例を示すブロック図である。電池装置１は、セルバランス装置１００と、組電池２００と、リレー３００とを備える。セルバランス装置１００は、組電池２００と接続している。セルバランス装置１００は、組電池２００に対してセルバランス制御を行う。本明細書において、「セルバランス制御」とは、組電池２００が含む電池セル２１０−１〜２１０−５の容量が略均一になるように、電池セル２１０−１〜２１０−５の容量を調整する制御を意味する。セルバランス制御の詳細については後述する。
【００１２】
図１に示すセルバランス装置１００、組電池２００、リレー３００及び負荷４００は、ガソリンエンジン若しくはディーゼルエンジン等の内燃機関を備えた車両、又は内燃機関と電動機との双方の動力で走行可能なハイブリッド車両等の車両に搭載されてよい。
【００１３】
組電池２００は、直列に接続された複数の電池セル２１０−１〜２１０−５を含む。以後、電池セル２１０−１〜２１０−５について、特に区別する必要がない場合は、単に、電池セル２１０と称する場合がある。図１においては、組電池２００が５個の電池セル２１０−１〜２１０−５を含む場合を示しているが、組電池２００が含む電池セル２１０の個数は５個に限定されない。組電池２００は、２以上の任意の個数の電池セル２１０を含んでよい。
【００１４】
組電池２００は、負荷４００に電力を供給しうる。また、組電池２００は、セルバランス装置１００が搭載された車両の減速時などに、回生によって充電されうる。組電池２００は、商用の交流電源によって充電可能であってよい。
【００１５】
電池セル２１０は、二次電池であってよい。電池セル２１０は、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池等であるが、これらに限られず、他の二次電池であってよい。本実施形態の電池セル２１０は、２．４Ｖであるが、特に限定されない。
【００１６】
リレー３００は、組電池２００と負荷４００との間に接続されている。リレー３００は、組電池２００と負荷４００との接続を切り替える。セルバランス装置１００が搭載されている車両がイグニッションオンのとき、リレー３００は、セルバランス装置１００によってオンに制御される。セルバランス装置１００が搭載されている車両がイグニッションオフのとき、リレー３００は、セルバランス装置１００によってオフに制御される。本実施形態ではリレー３００は、直列に接続されたリレー３０１とリレー３０２を有する（図８参照）。
【００１７】
負荷４００は、セルバランス装置１００が搭載されている車両に搭載されている各種の電気機器である。負荷４００は、組電池２００から電力の供給を受けて動作しうる。
【００１８】
セルバランス装置１００は、容量調整回路１０と、電圧検出回路２０と、電流検出回路３０と、プロセッサ４０と、記憶部５０と、ウォッチドッグ部６０とを備える。
【００１９】
容量調整回路１０は、電池セル２１０−１〜２１０−５を独立して放電させて、電池セル２１０−１〜２１０−５の容量を調整しうる。容量調整回路１０は、スイッチ素子１１−１〜１１−５と、抵抗１２−１〜１２−５と、チップビーズ１３−１〜１３−６とを備える。図１においては、スイッチ素子１１−１〜１１−５は、「ＳＷ」と示されている。
【００２０】
スイッチ素子１１−１と抵抗１２−１とは直列に接続されている。直列に接続されたスイッチ素子１１−１及び抵抗１２−１は、電池セル２１０−１と並列に接続されている。スイッチ素子１１−１は、プロセッサ４０によって制御される。スイッチ素子１１−１がオンに制御されると、電池セル２１０−１は、スイッチ素子１１−１及び抵抗１２−１を介して放電する。電池セル２１０−１が放電すると、電池セル２１０−１の容量は小さくなる。
【００２１】
同様に、直列に接続されたスイッチ素子１１−２及び抵抗１２−２は、電池セル２１０−２と並列に接続されている。直列に接続されたスイッチ素子１１−３及び抵抗１２−３は、電池セル２１０−３と並列に接続されている。直列に接続されたスイッチ素子１１−４及び抵抗１２−４は、電池セル２１０−４と並列に接続されている。直列に接続されたスイッチ素子１１−５及び抵抗１２−５は、電池セル２１０−５と並列に接続されている。
【００２２】
また、それぞれのスイッチ素子１１−１〜１１−５と電池セル２１０−１〜２１０−５の正極との間には、チップビーズ１３−１〜１３−５が接続されている。抵抗１２−５と電池セル２１０−５の負極との間には、チップビーズ１３−６が接続されている。チップビーズ１３−１〜１３−６は、インダクタであり、電流変動からの保護、或いは、高周波ノイズに対するフィルタの機能を有する。
【００２３】
以後、スイッチ素子１１−１〜１１−５について、特に区別する必要がない場合は、単に、スイッチ素子１１と称する場合がある。また、抵抗１２−１〜１２−５について、特に区別する必要がない場合は、単に、抵抗１２と称する場合がある。また、チップビーズ１３−１〜１３−６について、特に区別する必要がないときは、単に、チップビーズ１３と称する場合がある。
【００２４】
スイッチ素子１１は、例えば半導体スイッチであってよい。スイッチ素子１１は、プロセッサ４０からオンするように駆動されることで、オンに制御される。
【００２５】
電圧検出回路２０は、電池セル２１０−１〜２１０−５のそれぞれの電圧を検出する。電圧検出回路２０は、各電池セル２１０−１〜２１０−５の正極と電気的に接続されている。電圧検出回路２０は、各電池セル２１０−１〜２１０−５の負極と電気的に接続されている。
【００２６】
電圧検出回路２０は、電池セル２１０−１の正極に接続されている配線の電圧と、電池セル２１０−１の負極に接続されている配線の電圧との差分に基づいて、電池セル２１０−１の電圧を検出しうる。同様にして、電圧検出回路２０は、電池セル２１０−２〜２１０−５の電圧を検出しうる。電圧検出回路２０は、検出した電池セル２１０−１〜２１０−５の電圧をプロセッサ４０に出力する。
【００２７】
電流検出回路３０は、組電池２００から充放電がなく、セルバランス装置１００が組電池２００のセルバランス制御を行っていない状態において、同電位である箇所として、電池セル２１０−１〜２１０−５のうちの隣接するいずれか２つの電池セル２１０の間の２点の電圧を検出し、該２点の電圧に基づいて組電池２００に流れる電流を検出する。電流検出回路３０は、検出した組電池２００に流れる電流をプロセッサ４０に出力する。この電流検出回路３０は、電流を検出する部品としてシャント抵抗を用いずに、バスバ７０２（図８参照）の抵抗値を基に電流を検出している。そして、電流検出回路３０は、電流検出の精度を担保するために、バスバ７０２近傍の温度を検出し、当該温度に基づきバスバ７０２の抵抗値を補正している。
【００２８】
本実施形態における電流検出回路３０は、上記のとおり電圧を検出するとともに、その検出箇所から駆動電力の供給を受けている。本実施形態の電流検出回路３０は駆動するために、４Ｖ以上が必要であり、そのため、組電池２００が下限ＳＯＣの状態でも４Ｖ以上の電圧を確保できる、電池セル２１０−１と電池セル２１０−２の間の２点の電圧を検出している（図１参照）。
【００２９】
なお、電流検出回路３０が電池セル２１０−１と電池セル２１０−２の間の電圧を検出しているのは一例であり、これに限定されない。上記のとおり、電流検出回路３０が電圧を検出する位置は、電流検出回路３０が駆動する電圧を確保できる箇所であればよく、電流検出回路３０は、その他の隣接する電池セル２１０の間の２点間の電圧を検出してもよい。或いは、電流検出回路３０が検出する電圧は、組電池２００のうち最高電位の電池セル２１０−１の正極とリレー３００との間の２点間の電圧であってもよい。或いは、電流検出回路３０は、電流検出回路３０の駆動電力をＶＣＣから供給される場合には、最低電位の電池セル２１０−５の負極とグランドとの間の２点間の電圧を検出してもよい。すなわち、組電池２００から充放電がなく、セルバランス装置１００が組電池２００のセルバランス制御を行っていない状態において、同電位である箇所であればよい。
【００３０】
また、電流検出回路３０は、チップビーズ３１及びチップビーズ１３−２を介して、電池セル２１０−１と電池セル２１０−２の間の電圧を検出している。チップビーズ３１もチップビーズ１３と同じくインダクタであり、電流変動からの保護、或いは、高周波ノイズに対するフィルタの機能を有する。本実施形態では、チップビーズ１３−２がセルバランス制御と電流検出で共用されている。
【００３１】
図２を参照して、電流検出回路３０による組電池２００の電流の検出について説明する。図２は、電流検出回路３０、電池セル２１０−１、及び電池セル２１０−２を拡大して示した図である。
【００３２】
図２に示すように、電池セル２１０−１と電池セル２１０−２を接続する配線上における２点のうち、第１節点５０１は、チップビーズ３１が接続された配線５１１を介して電流検出回路３０に接続されている。第２節点５０２は、チップビーズ１３−２が接続された配線５１２を介して電流検出回路３０に接続されている。
【００３３】
第１節点５０１と第２節点５０２とは、バスバ７０２で接続されている（図８参照）。バスバ７０２は、例えばアルミバスバーであってよい。アルミバスバーの抵抗値は、例えば、０．０３ｍΩ程度である。第１節点５０１と第２節点５０２とは、組電池２００から充放電がなく、セルバランス装置１００が組電池２００のセルバランス制御を行っていない状態においては、同電位であるが、組電池２００が充放電している状態では、この２点間に微小な電圧（例えば、０．８μＶ程度）が生じる。
【００３４】
電流検出回路３０は、バスバ７０２の抵抗値を既知の値として格納している。電流検出回路３０は、第１節点５０１の電位と第２節点５０２の電位との差分である電圧を、バスバ７０２の抵抗値で割ることによって、バスバ７０２に流れる電流を算出する。バスバ７０２に流れる電流は組電池２００に流れる電流と同等であるため、このようにして、第１節点５０１及び第２節点５０２の電位を検出することにより、電流検出回路３０は、組電池２００に流れる電流を検出することができる。
【００３５】
再び、図１を参照して、セルバランス装置１００の構成要素について説明する。
【００３６】
プロセッサ４０は、セルバランス装置１００の各構成部に通信可能に接続する。プロセッサ４０は、各構成部に対して制御指示を出力したり、各構成部から情報を取得したりしてよい。
【００３７】
プロセッサ４０は、電圧検出回路２０から取得した電池セル２１０−１〜２１０−５の電圧を記憶部５０に記憶させる。プロセッサ４０は、リレー３００がオフされて組電池２００が開放状態となっているときの電池セル２１０−１〜２１０−５の電圧を、記憶部５０に記憶させてよい。
【００３８】
プロセッサ４０は、電流検出回路３０から取得した組電池２００に流れる電流を記憶部５０に記憶させる。
【００３９】
プロセッサ４０は、スイッチ素子１１のオン／オフを制御する。プロセッサ４０は、スイッチ素子１１を駆動してオンに制御することで、スイッチ素子１１に並列に接続されている電池セル２１０を放電させる。なお、図１においては、可読性を高めるため、プロセッサ４０からスイッチ素子１１−１〜１１−５への制御線の記載を省略している。
【００４０】
プロセッサ４０は、電圧が最も低い電池セル２１０の電圧に、他の電池セル２１０の電圧が近づくように、他の電池セル２１０を放電させて、電池セル２１０の容量を調整する。プロセッサ４０は、電圧が最も低い電池セル２１０の電圧と、他の電池セル２１０の電圧との差分に基づいて、他の電池セル２１０の容量の調整量を算出することができる。プロセッサ４０は、算出した調整量に基づいて、容量調整回路１０に電池セル２１０の容量を調整させる。
【００４１】
プロセッサ４０は、記憶部５０に記憶されている電池セル２１０の電圧と容量との関係を対応付けるテーブルを参照して、電圧が最も低い電池セル２１０の容量と、他の電池セル２１０の容量との差分を算出しうる。プロセッサ４０は、電池セル２１０の電圧と、抵抗１２の抵抗値とから、スイッチ素子１１をオンして電池セル２１０を放電させたときに電池セル２１０に流れる放電電流を算出しうる。プロセッサ４０は、電圧が最も低い電池セル２１０の容量と他の電池セル２１０の容量との差分と、スイッチ素子１１をオンしたときに電池セル２１０に流れる放電電流とから、容量を調整するために放電電流を流す時間を算出しうる。
【００４２】
プロセッサ４０は、放電電流を算出する際に、電池セル２１０の実際の電圧の値を用いるのではなく、所定の電圧の値を用いてもよい。例えば、電池セル２１の電圧とＳＯＣとの関係が図３に示す関係であるような場合、ＳＯＣが４０〜９０％程度の範囲においては、電池セル２１の電圧変動は小さい。この場合、例えば、ＳＯＣが８０％における電池セル２１の電圧の値を所定の電圧の値とし、この電圧値と抵抗１２の抵抗値とから放電電流を算出してもよい。
【００４３】
プロセッサ４０は、プロセッサ４０の通常動作中、ウォッチドッグ部６０に対しＰ−ＲＵＮ信号を継続的に出力する。Ｐ−ＲＵＮ信号は、プロセッサ４０が正常に動作していることを示す信号である。Ｐ−ＲＵＮ信号は、例えば所定の周期及びデューティ比を有するパルス信号であるが、他の信号であってもよい。
【００４４】
プロセッサ４０は、ウォッチドッグ部６０からリセット信号を受け取ると、動作をリセットする。プロセッサ４０は、例えばフリーズ又は暴走など正常に動作しない異常状態になるとＰ−ＲＵＮ信号を出力しなくなる。プロセッサ４０は、Ｐ−ＲＵＮ信号を出力しなくなってから所定の時間経過するとウォッチドッグ部６０からリセット信号を受け取るため、異常状態における動作をリセットすることができる。
【００４５】
記憶部５０は、プロセッサ４０に接続され、プロセッサ４０から取得した情報を格納する。記憶部５０は、プロセッサ４０のワーキングメモリとして機能してよい。記憶部５０は、プロセッサ４０で実行されるプログラムを格納してよい。記憶部５０は、例えば、半導体メモリで構成されるが、これには限られず、磁気記憶媒体で構成されてよいし、他の記憶媒体で構成されてよい。記憶部５０は、プロセッサ４０の一部としてプロセッサ４０に含まれていてもよい。
【００４６】
記憶部５０は、電池セル２１０の電圧と電池セル２１０の容量との関係を対応付けるテーブルを記憶していてよい。記憶部５０は、電池セル２１０の電圧と電池セル２１０のＳＯＣとの関係を対応付けるテーブルを記憶していてもよい。電池セル２１０の容量とＳＯＣとは比例関係にあるため、プロセッサ４０は、容量及びＳＯＣのいずれか一方がわかれば他方を算出することができる。
【００４７】
ウォッチドッグ部６０は、プロセッサ４０からＰ−ＲＵＮ信号を所定の時間取得できない場合、プロセッサ４０にリセット信号を出力する。
【００４８】
ウォッチドッグ部６０は、Ｐ−ＲＵＮ信号の受信によりプロセッサ４０が正常に作動しているか監視する機能（異常監視機能）に加えて、プロセッサ４０がスリープ状態であるかノーマル状態であるかを監視している。ウォッチドッグ部６０は、ＶＣＣ電源からプロセッサ４０及び電圧検出回路２０に流れる電流を監視し、その電流が所定値未満の場合は、プロセッサ４０がスリープ状態であるとして、異常監視機能を停止し、ＶＣＣ電源からの電流の監視は継続しつつ、自身も省電力モードに入る。その後、プロセッサ４０がノーマル状態に復帰し、プロセッサ４０に流れる電流が所定値を超えると、ウォッチドッグ部６０も通常モードに復帰し異常監視機能を再開する。
【００４９】
このように、スリープ状態においてウォッチドッグ部６０が動作を停止することにより、イグニッションがオフされている状態においては、ウォッチドッグ部６０に流れる分の消費電流を削減することができる。上記所定値は、例えば、１ｍＡ程度であってよい。
【００５０】
（セルバランス制御のタイミング）
図４を参照して、セルバランス制御のタイミングについて説明する。図４は、本実施形態に係るセルバランス装置１００によるセルバランス制御のタイミングの一例を示すフローチャートである。
【００５１】
セルバランス装置１００は、ノーマル状態において、図４（ａ）に示すフローを行う。このノーマル状態とは、プロセッサ４０において、組電池２００の温度や過電圧を検出するプログラムや、組電池２００のＳＯＣやＳＯＨを演算するプログラムが作動している状態である。セルバランス装置１００は、スリープ状態において、図４（ｂ）に示すフローを行う。ここで、スリープ状態とは、「低消費電力でプロセッサ４０が作動する」状態を意味するものである。プロセッサ４０は、このスリープ状態において、上記の温度や過電圧の検出するプログラム、及び、ＳＯＣやＳＯＨを演算するプログラムを停止させた状態で、後述するセルバランス制御を行うことを可能としている。プロセッサ４０は、イグニッションオフ後に、このスリープ状態に遷移する。
【００５２】
まず、図４（ａ）を参照して、ノーマル状態におけるセルバランス装置１００の処理について説明する。
【００５３】
セルバランス装置１００のプロセッサ４０は、イグニッションがオンされると、所定時間が経過したか否か判定する（ステップＳ２０１）。所定時間は、例えば１０ｍｓｅｃ程度であってよい。所定時間が経過していないと判定すると（ステップＳ２０１のＮｏ）、プロセッサ４０は、ステップＳ２０１の処理を繰り返す。
【００５４】
所定時間が経過したと判定すると（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、プロセッサ４０は、電流検出回路３０が検出した組電池２００の電流を取得する（ステップＳ２０２）。プロセッサ４０は、電圧検出回路２０が検出した電池セル２１０の電圧を取得する（ステップＳ２０３）。
【００５５】
プロセッサ４０は、その他の制御を実行して（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０１の処理に戻る。
【００５６】
続いて、図４（ｂ）を参照して、スリープ状態におけるセルバランス装置１００の処理について説明する。
【００５７】
セルバランス装置１００のプロセッサ４０は、イグニッションがオフされると、セルバランス制御を実行する（ステップＳ３０１）。
【００５８】
このように、本実施形態に係るセルバランス装置１００は、ノーマル状態においてはセルバランス制御を実行せず、スリープ状態においてセルバランス制御を実行する。すなわち、セルバランス装置１００は、電流検出回路３０が組電池２００に流れる電流を検出していないスリープ状態において、セルバランス制御を実行し、電流検出回路３０が組電池２００に流れる電流を検出するノーマル状態においては、セルバランス制御を実行しない。これにより、ノーマル状態における電流検出回路３０による組電池２００の電流の検出は、セルバランス制御による影響を受けない。この点について、以下に詳細に説明する。
【００５９】
まず、前提として、プロセッサ４０は所定周期（例えば２０ｍｓｅｃ）で車両側のコントローラに組電池２００の電流値と組電池２００の総電圧を送信する必要がある。このため、所定周期に対して電流検出回路３０におけるＣＲフィルタの時定数が大きい場合には（例えば、１５ｍｓｅｃ）、この所定周期内で電流検出と、電圧検出と、セルバランス制御とを順番に行うことが難しくなる。例えば、時定数が所定周期の１／２以上である場合に、この問題が顕著になる。
【００６０】
そこで、セルバランス制御と、電流検出を並行して行うことが考えられる。しかし、本実施形態の図１に示すように、本実施形態では、チップビーズ１３−２がセルバランス制御の際に通電すると共に、電流検出回路３０による電流検出の際にも通電する。したがって、セルバランス制御と電流検出を同時に行うと、次の課題が生じる。すなわち、電池セル２１０−２の放電を行い、電池セル２１０−１の放電を行わないセルバランス制御を実行している状態では、電池セル２１０−２の放電によってチップビーズ１３−２に電流が流れる。そして、この状態で第１節点５０１と第２節点５０２の間の電圧を検出すると、チップビーズ１３−２の通電によって第１節点５０１と第２節点５０２との間に電位差が生じてしまう。その結果、電流値を誤検出するという問題が生じる。例えば、組電池２００からの放電がない場合であっても、電流検出回路３０は電流を検出してしまう。
【００６１】
すなわち、２点間の電圧を検出して電流値を算出する電流検出において、２点のうち、一方側の電池セル２１０に放電を行っている状態で、当該電流検出をすると、一方の測定点に対し、他方の測定点の電位が低く検出されることに伴う電流値の誤検出を引き起こす。
これに対し、本実施形態に係るセルバランス装置１００によれば、プロセッサ４０は、電流検出回路３０が電流を周期的に検出することが必要なノーマル状態において（イグニッションオンからイグニッションオフまで）、セルバランス制御の実行を禁止する。そして、スリープ状態（イグニッションオフからイグニッションオンまでの間）で、容量調整回路１０に電池セル２１０の容量を調整させる。これにより、本実施形態に係るセルバランス装置１００によるセルバランス制御は、電流検出回路３０による組電池２００の電流検出に影響を与えない。
【００６２】
また、本実施形態に係るセルバランス装置１００によれば、セルバランス装置１００は、複数の電池セル２１０の隣接するいずれか２つの電池セル２１０の間の２点の電圧を検出し、該２点の電圧に基づいて組電池２００に流れる電流を検出する電流検出回路３０を備える。このような電流検出回路３０を用いて電流を検出することで、ホール素子のような電流センサが不要となるため、セルバランス装置１００は、組電池２００の電流検出手段を低コスト化することができる。
【００６３】
（セルバランス制御）
図５及び図６を参照して、セルバランス制御の手順の一例について説明する。
【００６４】
最初に、図５に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係るセルバランス装置１００によるセルバランス制御の手順の一例について説明する。
【００６５】
セルバランス装置１００のプロセッサ４０は、イグニッションがオフされたか否かを監視している（ステップＳ４０１）。イグニッションがオフされていないと判定すると（ステップＳ４０１のＮｏ）、プロセッサ４０は、ステップＳ４０１の処理を繰り返す。
【００６６】
イグニッションがオフされたと判定すると（ステップＳ４０１のＹｅｓ）、プロセッサ４０は、セルバランス制御の実行を開始し、図５に示すステップＳ４０２〜ステップＳ４０５の処理を実行する。なお、イグニッションオフの状態においては、プロセッサ４０に流れる電流は所定値未満である。そのため、ウォッチドッグ部６０は、異常監視機能を停止し、省電力モードに入っている。
【００６７】
プロセッサ４０は、イグニッションオンのときに電圧検出回路２０が検出して記憶部５０に格納していた電池セル２１０の電圧を読み出す（ステップＳ４０２）。本実施形態では、プロセッサ４０は、開放電圧に近いイグニッションオンのときの電池セル２１０の電圧を基に、イグニッションオフ後に、セルバランス制御を行う。
【００６８】
プロセッサ４０は、電池セル２１０−１〜２１０−５のうち、電圧が最も高い電池セル２１０を選択する（ステップＳ４０３）。
【００６９】
プロセッサ４０は、電圧が最も高い電池セル２１０に並列に接続されたスイッチ素子１１をオンして、電圧が最も高い電池セル２１０を放電させる。プロセッサ４０は、その後、１つの電池セル２１０ずつ放電を実施する。すなわち、プロセッサ４０は、同時に２つ以上のスイッチ素子１１をオンすることはせず、１つのスイッチ素子１１だけをオンさせる制御を繰り返して、電池セル２１０−１〜２１０−５の容量を調整する（ステップＳ４０４）。
【００７０】
プロセッサ４０は、容量を調整した結果、最も電圧の高い電池セル２１０の電圧と、最も電圧の低い電池セル２１０の電圧との差分が所定範囲内になったか否かを判定する（ステップＳ４０５）。
【００７１】
最も電圧の高い電池セル２１０の電圧と、最も電圧の低い電池セル２１０の電圧との差分が所定範囲内になっていないと判定すると（ステップＳ４０５のＮｏ）、プロセッサ４０は、ステップＳ４０４に戻り電池セル２１０の容量を調整する処理を継続する。
【００７２】
最も電圧の高い電池セル２１０の電圧と、最も電圧の低い電池セル２１０の電圧との差分が所定範囲内になったと判定すると（ステップＳ４０５のＹｅｓ）、プロセッサ４０は、セルバランス制御を終了する。
【００７３】
ステップＳ４０４の説明において述べたように、プロセッサ４０は、セルバランス制御において、一つの電池セル２１０だけを放電させる。すなわち、プロセッサ４０は、セルバランス制御において、一つのスイッチ素子１１だけを駆動する。そのため、複数のスイッチ素子１１を同時に駆動する場合にくらべて、電圧検出回路２０に流れる電流は小さい。従って、プロセッサ４０に流れる電流は、セルバランス制御を行っているときにおいても、所定値未満でありうる。プロセッサ４０に流れる電流が所定値未満であることにより、ウォッチドッグ部６０は停止した状態を維持することができ、ひいては、プロセッサ４０をスリープ状態に維持することができる。これにより、セルバランス装置１００は、ウォッチドッグ部６０及びプロセッサ４０に流れる分の消費電流を削減した状態で、イグニッションオフ時にセルバランス制御を実行することができる。
【００７４】
この点について、詳細に説明する。先に、述べたとおり、ウォッチドッグ部６０はプロセッサ４０に流れる電流を監視し、プロセッサ４０がノーマル状態かスリープ状態かを判断する。このため、イグニッションオフ後に、プロセッサ４０がスリープ状態でセルバランス制御を行う場合、仮に、複数のスイッチ素子１１の駆動をして、プロセッサ４０に流れる電流が所定値を超えてしまうと、ウォッチドッグ部６０が通常モードに復帰し、異常監視機能を再開する。その場合において、プロセッサ４０はスリープ状態であり、Ｐ−ＲＵＮ信号の発信を停止しているため、ウォッチドッグ部６０はプロセッサ４０が異常であると判断し、プロセッサ４０をリセットし再起動させてしまう。その結果、プロセッサ４０の消費電流を増加させてしまう。
【００７５】
本実施形態では、プロセッサ４０に流れる電流が所定値未満に維持されるようセルバランス制御を行うことで、プロセッサ４０がリセットされることを防ぎ、プロセッサ４０の消費電力の増加を防ぐことができる。
【００７６】
なお、プロセッサ４０は、セルバランス制御において、一つの電池セル２１０だけを放電させるものとして説明したが、同時に放電させる電池セル２１０の個数は一つに限定されない。例えば、所定数の電池セル２１０を同時に放電させても、プロセッサ４０に流れる電流が所定値未満である場合、プロセッサ４０は、所定数の電池セル２１０を同時に放電させてもよい。
【００７７】
続いて、図６を参照して、本実施形態に係るセルバランス装置１００によるセルバランス制御の手順の一例について、さらに詳細に説明する。図６に示すセルＡ〜Ｅは、図１に示す電池セル２１０−１〜２１０−５にそれぞれ対応するものとする。
【００７８】
セルバランス装置１００のプロセッサ４０は、イグニッションがオフされると、イグニッションオンのときに記憶部５０に格納されていたセルＡ〜Ｅの電圧を読み出す。図６（ａ）にプロセッサ４０が読み出したセルＡ〜Ｅの電圧の例を示す。
【００７９】
図６（ａ）に示す例においては、セルＥの電圧ＶＥが、セルＡ〜Ｅの電圧の中で最も高い電圧である。また、セルＤの電圧ＶＤが、セルＡ〜Ｅの電圧の中で最も低い電圧である。また、セルＢの電圧ＶＢが、セルＡ〜Ｅの電圧の中で２番目に高い電圧である。
【００８０】
プロセッサ４０は、電圧が最も高いセルＥを選択し、セルＥを最初に所定時間だけ放電させる。所定時間は予め設定されている時間であり、例えば、６０秒程度であってよい。所定時間放電すると、セルＥの電圧は、図６（ｂ）に示すようにΔＶだけ下がる。プロセッサ４０は、セルＥを所定時間だけ放電させた後、次にセルＥを所定時間だけ放電させると、セルＥの電圧が、次に電圧の高いセルＢの電圧を下回るかを判定する。
【００８１】
次にセルＥを所定時間だけ放電させてもセルＥの電圧がセルＢの電圧を下回らない場合、プロセッサ４０は、引き続き、セルＥを所定時間だけ放電させる。図６（ｂ）に、セルＡが所定時間ずつ（６０秒ずつ）放電される制御が４回繰り返された状態を示す。
【００８２】
図６（ｂ）に示す状態になると、セルＥを次に所定時間だけ放電させると、セルＥの電圧がセルＢの電圧を下回ることになる。この場合、プロセッサ４０は、セルＥの次に電圧の高いセルＢを所定時間だけ放電させる。セルＢを所定時間だけ放電させた状態を図６（ｃ）に示す。
【００８３】
以後、同様の処理を繰り返し、セルＡ〜Ｅの電圧が所定範囲内になると、プロセッサ４０は、セルバランス制御を終了する。所定範囲は、セルＡ〜Ｅが１回の所定時間の放電で下がる電圧の範囲、すなわち、図６（ｂ）に示すΔＶの範囲であってよい。
【００８４】
図６（ｄ）は、セルバランス制御が終了したときの、セルＡ〜Ｅの電圧の一例を示す。図６（ｄ）に示す例においては、セルＡ〜Ｅの電圧は、範囲Ｄのうちにおさまっている。範囲Ｄは、図２に示すΔＶの範囲内である。
【００８５】
図６に示す処理において、電圧の大きさが同等の電池セル２１０が複数ある場合は、プロセッサ４０は、例えば、番号の若い電池セル２１０を優先して（例えば図１に示す例においては電池セル２１０−１側を優先して）放電させてよい。
【００８６】
本実施形態に係るセルバランス装置１００によれば、車両がイグニッションオフのときに容量調整回路１０に電池セル２１０の容量を調整させる際、プロセッサ４０は、プロセッサ４０に流れる電流が所定値未満になるように、同時に放電する電池セル２１０の個数を所定数とする。これにより、ウォッチドッグ部６０が動作を停止した状態のままとすることができ、ひいては、プロセッサ４０をスリープ状態に維持することができる。これにより、本実施形態に係るセルバランス装置１００は、ウォッチドッグ部６０及びプロセッサ４０に流れる分の消費電流を低減した状態で、イグニッションオフのときにセルバランス制御を実行することができる。
【００８７】
また、例えば特開２００６−１６４８８２号公報には、電池セルをグループに分け、グループ毎にセルバランス制御を行う容量調整装置が開示されている。このような方法で、イグニッションオフのときにセルバランス制御をした場合、セルバランス制御が完了する前にイグニッションがオンされると、電池セルの電圧差が大きい状態で車両が始動することが起こりうる。本実施形態に係るセルバランス装置１００によれば、最も電圧の高い電池セル２１０を最初に放電させるため、セルバランス制御が完了する前にイグニッションがオンされても、電池セル２１０の電圧差を小さくしうる。
【００８８】
なお、上記実施形態では、イグニッションオフ後にセルバランス制御を実施する構成を説明したが、電流検出回路３０におけるＣＲフィルタの時定数が十分に小さく（例えば、５ｍｓｅｃ）、プロセッサ４０が所定周期（例えば２０ｍｓｅｃ）で電流検出とセルバランス制御を順番に行うことが可能であれば、図７に示すような順番で実施してもよい。以下に、図７のフローチャートについて説明する。
【００８９】
セルバランス装置１００は、イグニッションがオンされると、所定時間が経過したか否か判定する（ステップＳ１０１）。
【００９０】
所定時間が経過したと判定すると（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、セルバランス装置１００は、セルバランス制御をオフする（ステップＳ１０２）。
【００９１】
セルバランス装置１００は、組電池２００に流れる電流を検出する（ステップＳ１０３）。セルバランス装置１００は、組電池２００が含む電池セル２１０の電圧を検出する（ステップＳ１０４）。
【００９２】
セルバランス装置１００は、セルバランス制御をオンし、セルバランス制御を実行する（ステップＳ１０５）。この図７におけるセルバランス制御の期間は、上記の所定周期内に収まるような短い時間とし（例えば５ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ）、所定時間経過後にステップＳ１０２でセルバランス制御をオフにする。すなわち、この図７で説明するセルバランス制御では、イグニッションオフ後に時間をかけて放電するのではなく、車両の走行中に少しずつ放電する。なお、セル電圧の放電の順番については、図６で説明したとおり、セル電圧が高いものから行う。
【００９３】
本実施形態における組電池２００は、図８に示すように、ケース６００に収容されている。図８においては、各電池セル２１０−１〜２１０−５が配置されている箇所を点線の枠で示している。バスバ７０１は、リレー３００に接続されたバスバと電池セル２１０−１の正極を接続する。バスバ７０２は、電池セル２１０−１と電池セル２１０−２を接続する。バスバ７０３は、電池セル２１０−２と電池セル２１０−３を接続する。バスバ７０４は、電池セル２１０−３と電池セル２１０−４を接続する。バスバ７０５は、電池セル２１０−４と電池セル２１０−５を接続する。バスバ７０６は、電池セル２１０−５とグランドを接続する。
【００９４】
また、バスバ７０１は、電池セル２１０−１のセル電圧を検出し、さらに、セルバランス制御の放電ルートとなる端子７０１ａを有する。バスバ７０２も同様の端子として、端子７０２ａ，７０２ｂを有し、バスバ７０３も同様の端子として、端子７０３ａ，７０３ｂを有し、バスバ７０４も同様の端子として、端子７０４ａ，７０４ｂを有し、バスバ７０５も同様の端子として、端子７０５ａ，７０５ｂを有し、バスバ７０６も同様の端子として、端子７０６ｂを有する。
【００９５】
本実施形態では、第１節点５０１は、端子７０２ｂであり、第２節点５０２は、端子７０２ａである。このように、端子７０２ａ，７０ｂが電流検出回路３０で電圧を検出するための端子としても機能する。
【００９６】
本開示に係る一実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。たとえば、本実施形態では、同一バスバの２点間の電圧を測定することで、組電池２００の電流を検出しているが、電池セル２１０がラミネートセルタイプであって、電極タブを直接接して直列接続する場合には、一つの電極タブの２点間の電圧を検出してもよい。このように、電圧を検出する箇所は、バスバに限られず電極タブを含む配線であってよい。
【００９７】
従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段等を１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１００  セルバランス装置
１  電池装置
１０  容量調整回路
１１  スイッチ素子（ＳＷ）
１２  抵抗
１３  チップビーズ
２０  電圧検出回路
３０  電流検出回路
３１  チップビーズ
４０  プロセッサ
５０  記憶部
６０  ウォッチドッグ部
２００  組電池
２１０  電池セル
３００  リレー
３０１、３０２  リレー
４００  負荷
５０１  第１節点
５０２  第２節点
５１１  配線
５１２  配線
６００  ケース
７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６  バスバ
７０１ａ〜７０５ａ  端子
７０２ｂ〜７０６ｂ  端子
【図１】
2020124094.tif 000003
【図２】
2020124094.tif 000004
【図３】
2020124094.tif 000005
【図４】
2020124094.tif 000006
【図５】
2020124094.tif 000007
【図６】
2020124094.tif 000008
【図７】
2020124094.tif 000009
【図８】
2020124094.tif 000010