(57)【要約】【課題】正確なセル電池の電圧に基づきセル電池間および複数のセル電池から成るモジュール電池間のエネルギーバランスをとって汎用的に使用できる電池システム。【解決手段】各々が直列に接続された複数のセル電池１を含む複数のモジュール電池１０が接続された電池システムであって、複数のモジュール電池の各々は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧を検出してセル電圧信号を生成し、該生成したセル電圧信号に基づきセル電池間のエネルギーを均等化させるセル電圧検出／セル間バランス回路２と、複数のセル電池で発生されたセル電圧を合計したモジュール電圧に基づきモジュール電池間のエネルギーを均等化させるモジュール間バランス回路３を備える。【選択図】図１
2010029050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が直列に接続された複数のセル電池を含む複数のモジュール電池が接続された電池システムであって、
前記複数のモジュール電池の状態を管理するバッテリマネジメントユニットを備え、
前記複数のモジュール電池の各々は、
複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧を検出してセル電圧信号として前記バッテリマネジメントユニットに送り、該セル電圧信号に応答して前記バッテリマネジメントユニットから送られてくるセル間バランス制御信号に基づきセル電池間のエネルギーを均等化させるセル電圧検出／セル間バランス回路と、
前記バッテリマネジメントユニットから送られてくるモジュール間バランス制御信号に基づきモジュール電池間のエネルギーを均等化させるモジュール間バランス回路と、
を備え、
前記バッテリマネジメントユニットは、
前記複数のモジュール電池のセル電圧検出／セル間バランス回路からのセル電圧信号に基づき各モジュール電池内のセル電池間のエネルギーを均等化させるためのセル間バランス制御信号を生成して各モジュール電池内のセル電圧検出／セル間バランス回路に送るセル間バランス制御回路と、
前記複数のモジュール電池のセル電圧検出／セル間バランス回路から送出されたセル電圧信号に基づき前記複数のモジュール電池間のエネルギーを均等化させるためのモジュール間バランス制御信号を生成して前記複数のモジュール電池内のモジュール間バランス回路に送るモジュール間バランス制御回路と、
を備えたことを特徴とする電池システム。
【請求項２】
前記複数のモジュール電池の各々は、
前記セル電圧検出／セル間バランス回路からのセル電圧信号を前記バッテリマネジメントユニットに送り、該バッテリマネジメントユニットのセル間バランス制御回路から送られてくるセル間バランス制御信号をセル電圧検出／セル間バランス回路に送ってセル電池間のエネルギーを均等化させ、かつ、該バッテリマネジメントユニットのモジュール間バランス制御回路から送られてくるモジュール間バランス制御信号をモジュール間バランス回路に送ってモジュール電池間のエネルギーを均等化させるモジュールマネジメントユニットを備えたことを特徴とする請求項１記載の電池システム。
【請求項３】
前記複数のモジュール電池の各々は、
複数のセル電池の各々の両端から引き出された電圧検出線に一端が接続され、他端が前記セル電圧検出／セル間バランス回路に接続された複数の放電抵抗と、
前記複数の放電抵抗のうちの隣り合った放電抵抗の前記他端の間に設けられ、前記セル電圧検出／セル間バランス回路からのセル間バランス放電信号に応じて開閉する放電スイッチと、
前記複数のセル電池のうちの最高電位のセル電池の正極と最低電位のセル電池の負極との間に設けられた、前記モジュール間バランス回路からのモジュール間バランス放電信号に応じて開閉する放電スイッチと放電抵抗とから成る直列回路と、
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電池システム。
【請求項４】
前記複数のモジュール電池の各々は、
複数のセル電池の各々の両端から引き出されて前記セル電圧検出／セル間バランス回路に接続された複数の電圧検出線のうちの隣り合った電圧検出線の間に設けられた、前記セル電圧検出／セル間バランス回路からのセル間バランス放電信号に応じて開閉する放電スイッチと放電抵抗とから成る直列回路と、
前記複数のセル電池のうちの最高電位のセル電池の正極と最低電位のセル電池の負極との間に設けられた、前記モジュール間バランス回路からのモジュール間バランス放電信号に応じて開閉する放電スイッチと放電抵抗とから成る直列回路と、
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電池システム。
【請求項５】
前記複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の最大値と最小値とを検出してセル電圧信号として前記バッテリマネジメントユニットに送り、
前記バッテリマネジメントユニットのセル間バランス制御回路は、前記複数のモジュール電池のセル電圧検出／セル間バランス回路から送られてくるセル電圧信号によって示されるセル電圧の最大値と最小値との偏差が所定の閾値より大きい場合に、各モジュール電池内のセル電池間のエネルギーを均等化させるためのセル間バランス制御信号を生成して各モジュール電池内のセル電圧検出／セル間バランス回路に送り、
前記セル電圧検出／セル間バランス回路は、セル間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号を、最大のセル電圧が検出されたセル電池に対応する放電スイッチに送ることにより該セル電池を放電させることを特徴とする請求項３または請求項４記載の電池システム。
【請求項６】
前記複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の最大値と最小値とを検出してセル電圧信号として前記バッテリマネジメントユニットに送り、
前記バッテリマネジメントユニットのセル間バランス制御回路は、前記複数のモジュール電池のセル電圧検出／セル間バランス回路から送られてくるセル電圧信号によって示されるセル電圧の最大値と最小値との偏差が所定の閾値より大きい場合に、各モジュール電池内のセル電池間のエネルギーを均等化させるためのセル間バランス制御信号を生成して各モジュール電池内のセル電圧検出／セル間バランス回路に送り、
前記セル電圧検出／セル間バランス回路は、セル間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号を、セル電圧の最大値と最小値との偏差が所定の閾値より大きい全てのセル電池に対応する放電スイッチであって、奇数番目の放電スイッチと偶数番目の放電スイッチとに交互に送ることにより該セル電池を放電させることを特徴とする請求項３または請求項４記載の電池システム。
【請求項７】
前記複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の最大値と最小値とを検出してセル電圧信号として前記バッテリマネジメントユニットに送り、
前記バッテリマネジメントユニットのセル間バランス制御回路は、前記複数のモジュール電池のセル電圧検出／セル間バランス回路から送られてくるセル電圧信号によって示されるセル電圧の最大値と最小値との偏差が所定の閾値より大きい場合に、各モジュール電池内のセル電池間のエネルギーを均等化させるためのセル間バランス制御信号を生成して各モジュール電池内のセル電圧検出／セル間バランス回路に送り、
前記セル電圧検出／セル間バランス回路は、セル間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号を、セル電圧の最大値と最小値との偏差が所定の閾値より大きい全てのセル電池に対応する放電スイッチに送ることにより該セル電池を放電させることを特徴とする請求項３または請求項４記載の電池システム。
【請求項８】
前記複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の検出期間を除く期間で、セル間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号に応答して、セル電池を放電させることを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか１項記載の電池システム。
【請求項９】
前記複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の検出期間および該検出期間の前後の所定の余裕期間を除く期間で、セル間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号に応答して、セル電池を放電させることを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか１項記載の電池システム。
【請求項１０】
前記複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の最大値と最小値とを検出してセル電圧信号として前記バッテリマネジメントユニットに送り、
前記バッテリマネジメントユニットのモジュール間バランス制御回路は、前記複数のモジュール電池のセル電圧検出／セル間バランス回路から送られてくるセル電圧信号によって示されるセル電圧の最小値と、前記複数のモジュール電池の全てのセル電圧検出／セル間バランス回路から送られてくるセル電圧信号によって示されるセル電圧の最小値の偏差が所定の閾値より大きい場合に、各モジュール電池間のエネルギーを均等化させるためのモジュール間バランス制御信号を生成して該モジュール電池内のモジュール間バランス回路に送り、
前記モジュール間バランス回路は、モジュール間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号を放電スイッチに送ることにより該モジュール電池を放電させることを特徴とする請求項３乃至請求項９のいずれか１項記載の電池システム。
【請求項１１】
前記モジュール間バランス回路は、前記複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路における、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の検出期間と独立して、モジュール間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号を放電スイッチに送ることにより該モジュール電池を放電させることを特徴とする請求項３乃至請求項１０のいずれか１項記載の電池システム。
【請求項１２】
各々が直列に接続された複数のセル電池を含む複数のモジュール電池が接続された電池システムであって、
前記複数のモジュール電池の各々は、
複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧を検出してセル電圧信号を生成し、該生成したセル電圧信号に基づきセル電池間のエネルギーを均等化させるセル電圧検出／セル間バランス回路と、
前記複数のセル電池で発生されたセル電圧を合計したモジュール電圧に基づきモジュール電池間のエネルギーを均等化させるモジュール間バランス回路と、
を備えたことを特徴とする電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を用いた電池システムに関し、特に、二次電池のエネルギーバランスを制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、二次電池を直列に接続して使用する電池システムにおいては、二次電池の充放電や温度のばらつきなどにより、複数の二次電池の各々に蓄えられているエネルギーが不均等になることが知られている。二次電池に蓄えられているエネルギーが不均等になれば、電池システムとしての機能を最大に利用できる効率のよい充放電を行うことができなくなる。
【０００３】
このような問題を解消するために、特許文献１は、直列接続された複数個の二次電池の充電量や放電量のばらつきによる電圧差を補正するための「二次電池の電圧補正回路」を開示している。
【０００４】
この電圧補正回路は、図１６に示すように、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のそれぞれの両端にオンオフ可能な放電回路１０２，１０３，１０４を接続し、マイクロコントローラ１０７で電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の個々の端子電圧を切替回路１０５および差動増幅器１０６を介して測定し、その測定結果に基づいて電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の端子電圧のばらつきの度合いおよび容量のばらつきの度合いを判定し、端子電圧のばらつき度合いが大きいときは電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のうち端子電圧が最大値を示す二次電池に接続された放電回路を端子電圧が設定値に低下するまでオン状態として電圧補正を行い、容量のばらつき度合いが大きいときは端子電圧のばらつきの度合いに関係なく放電回路をオフ状態に維持して電圧補正を禁止する。
【０００５】
また、特許文献２は、組電池の電池電圧補正装置において、二次電池の電圧のばらつきを小さくすると共に、消費電力を小さく、かつ電圧補正動作時間を短くすることができる組電池の電池電圧補正装置を開示している。
【０００６】
この組電池の電池電圧補正装置は、図１７に示すように、複数の二次電池２０１を直列接続した組電池の電池電圧補正装置において、二次電池２０１の両端に所定の電圧でオフする通電素子２０２ｂを介してオンオフ可能な放電手段２０２を接続すると共に、電池電圧を検出し放電が必要な二次電池２０１を判定してその放電手段２０２にオン信号を送って放電を開始させる制御部２０３を有する。
【特許文献１】特開平１１−１５０８７７号公報
【特許文献２】特許第３３３１２０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に開示された技術は、上述したようにセル電池の電圧または容量のばらつきを判定して、放電抵抗により高いエネルギーを有するセル電池を放電させるものであるが、これらは電圧検出回路とバランス回路とが併用されているにもかかわらず、バランス回路の動作によって電圧検出回路で検出されるセル電池の電圧値が変動してしまう場合があり、正確にセル電池の電圧を検出できないという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に開示された技術では、電池パックとして放電終了のタイミングを有し、そのタイミングにおける電圧に向かって放電していくものであるが、電池のエネルギーを無にする必要があるため限定的な使い方しかできないという問題がある。
【０００９】
本発明の課題は、正確なセル電池の電圧に基づきセル電池間および複数のセル電池から成るモジュール電池間のエネルギーバランスをとって汎用的に使用できる電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の発明は、各々が直列に接続された複数のセル電池を含む複数のモジュール電池が接続された電池システムであって、複数のモジュール電池の状態を管理するバッテリマネジメントユニットを備え、複数のモジュール電池の各々は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧を検出してセル電圧信号としてバッテリマネジメントユニットに送り、該セル電圧信号に応答してバッテリマネジメントユニットから送られてくるセル間バランス制御信号に基づきセル電池間のエネルギーを均等化させるセル電圧検出／セル間バランス回路と、バッテリマネジメントユニットから送られてくるモジュール間バランス制御信号とに基づきモジュール電池間のエネルギーを均等化させるモジュール間バランス回路とを備え、バッテリマネジメントユニットは、複数のモジュール電池のセル電圧検出／セル間バランス回路からのセル電圧信号に基づき各モジュール電池内のセル電池間のエネルギーを均等化させるためのセル間バランス制御信号を生成して各モジュール電池内のセル電圧検出／セル間バランス回路に送るセル間バランス制御回路と、複数のモジュール電池のセル電圧検出／セル間バランス回路から送出されたセル電圧信号に基づき複数のモジュール電池間のエネルギーを均等化させるためのモジュール間バランス制御信号を生成して複数のモジュール電池内のモジュール間バランス回路に送るモジュール間バランス制御回路を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、複数のモジュール電池の各々は、セル電圧検出／セル間バランス回路からのセル電圧信号をバッテリマネジメントユニットに送り、該バッテリマネジメントユニットのセル間バランス制御回路から送られてくるセル間バランス制御信号をセル電圧検出／セル間バランス回路に送ってセル電池間のエネルギーを均等化させ、かつ、該バッテリマネジメントユニットのモジュール間バランス制御回路から送られてくるモジュール間バランス制御信号をモジュール間バランス回路に送ってモジュール電池間のエネルギーを均等化させるモジュールマネジメントユニットを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、複数のモジュール電池の各々は、複数のセル電池の各々の両端から引き出された電圧検出線に一端が接続され、他端がセル電圧検出／セル間バランス回路に接続された複数の放電抵抗と、複数の放電抵抗のうちの隣り合った放電抵抗の他端の間に設けられ、セル電圧検出／セル間バランス回路からのセル間バランス放電信号に応じて開閉する放電スイッチと、複数のセル電池のうちの最高電位のセル電池の正極と最低電位のセル電池の負極との間に設けられた、モジュール間バランス回路からのモジュール間バランス放電信号に応じて開閉する放電スイッチと放電抵抗とから成る直列回路を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、第４の発明は、第１または第２の発明において、複数のモジュール電池の各々は、  複数のセル電池の各々の両端から引き出されてセル電圧検出／セル間バランス回路に接続された複数の電圧検出線のうちの隣り合った電圧検出線の間に設けられた、セル電圧検出／セル間バランス回路からのセル間バランス放電信号に応じて開閉する放電スイッチと放電抵抗とから成る直列回路と、複数のセル電池のうちの最高電位のセル電池の正極と最低電位のセル電池の負極との間に設けられた、モジュール間バランス回路からのモジュール間バランス放電信号に応じて開閉する放電スイッチと放電抵抗とから成る直列回路を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、第５の発明は、第３または第４の発明において、複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の最大値と最小値とを検出してセル電圧信号としてバッテリマネジメントユニットに送り、バッテリマネジメントユニットのセル間バランス制御回路は、複数のモジュール電池のセル電圧検出／セル間バランス回路から送られてくるセル電圧信号によって示されるセル電圧の最大値と最小値との偏差が所定の閾値より大きい場合に、各モジュール電池内のセル電池間のエネルギーを均等化させるためのセル間バランス制御信号を生成して各モジュール電池内のセル電圧検出／セル間バランス回路に送り、セル電圧検出／セル間バランス回路は、セル間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号を、最大のセル電圧が検出されたセル電池に対応する放電スイッチに送ることにより該セル電池を放電させることを特徴とする。
【００１５】
また、第６の発明は、第３または第４の発明において、複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の最大値と最小値とを検出してセル電圧信号としてバッテリマネジメントユニットに送り、バッテリマネジメントユニットのセル間バランス制御回路は、複数のモジュール電池のセル電圧検出／セル間バランス回路から送られてくるセル電圧信号によって示されるセル電圧の最大値と最小値との偏差が所定の閾値より大きい場合に、各モジュール電池内のセル電池間のエネルギーを均等化させるためのセル間バランス制御信号を生成して各モジュール電池内のセル電圧検出／セル間バランス回路に送り、セル電圧検出／セル間バランス回路は、セル間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号を、セル電圧の最大値と最小値との偏差が所定の閾値より大きい全てのセル電池に対応する放電スイッチであって、奇数番目の放電スイッチと偶数番目の放電スイッチとに交互に送ることにより該セル電池を放電させることを特徴とする。
【００１６】
また、第７の発明は、第３または第４の発明において、複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の最大値と最小値とを検出してセル電圧信号としてバッテリマネジメントユニットに送り、バッテリマネジメントユニットのセル間バランス制御回路は、複数のモジュール電池のセル電圧検出／セル間バランス回路から送られてくるセル電圧信号によって示されるセル電圧の最大値と最小値との偏差が所定の閾値より大きい場合に、各モジュール電池内のセル電池間のエネルギーを均等化させるためのセル間バランス制御信号を生成して各モジュール電池内のセル電圧検出／セル間バランス回路に送り、セル電圧検出／セル間バランス回路は、セル間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号を、セル電圧の最大値と最小値との偏差が所定の閾値より大きい全てのセル電池に対応する放電スイッチに送ることにより該セル電池を放電させることを特徴とする。
【００１７】
また、第８の発明は、第３乃至第７のいずれか１つの発明において、複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の検出期間を除く期間で、セル間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号に応答して、セル電池を放電させることを特徴とする。
【００１８】
また、第９の発明は、第３乃至第７のいずれか１つの発明において、複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の検出期間および該検出期間の前後の所定の余裕期間を除く期間で、セル間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号に応答して、セル電池を放電させることを特徴とする。
【００１９】
また、第１０の発明は、第３乃至第９のいずれか１つの発明において、複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の最大値と最小値とを検出してセル電圧信号としてバッテリマネジメントユニットに送り、バッテリマネジメントユニットのモジュール間バランス制御回路は、複数のモジュール電池のセル電圧検出／セル間バランス回路から送られてくるセル電圧信号によって示されるセル電圧の最小値と、複数のモジュール電池の全てのセル電圧検出／セル間バランス回路から送られてくるセル電圧信号によって示されるセル電圧の最小値の偏差が所定の閾値より大きい場合に、各モジュール電池間のエネルギーを均等化させるためのモジュール間バランス制御信号を生成して該モジュール電池内のモジュール間バランス回路に送り、モジュール間バランス回路は、モジュール間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号を放電スイッチに送ることにより該モジュール電池を放電させることを特徴とする。
【００２０】
また、第１１の発明は、第３乃至第１０のいずれか１つの発明において、モジュール間バランス回路は、複数のモジュール電池の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路における、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧の検出期間と独立して、モジュール間バランス制御回路からのセル間バランス制御信号を放電スイッチに送ることにより該モジュール電池を放電させることを特徴とする。
【００２１】
第１２の発明は、各々が直列に接続された複数のセル電池を含む複数のモジュール電池が接続された電池システムであって、複数のモジュール電池の各々は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧を検出してセル電圧信号を生成し、該生成したセル電圧信号に基づきセル電池間のエネルギーを均等化させるセル電圧検出／セル間バランス回路と、複数のセル電池で発生されたセル電圧を合計したモジュール電圧に基づきモジュール電池間のエネルギーを均等化させるモジュール間バランス回路を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、正確なセル電池の電圧に基づきセル電池間および複数のセル電池から成るモジュール電池間のエネルギーバランスをとって汎用的に使用できる電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の実施例１に係る電池システムの構成を示すブロック図である。この電池システムは、直列に接続されたｘ個（ｘは２以上の整数）のセル電池１を含むモジュール電池１０が直列にｙ個（ｙは２以上の整数）接続されるとともに、直列に接続されたｙ個のモジュール電池１０が、さらに、並列にｗ個（ｗは１以上の整数）接続されて構成されている。
【００２５】
ｙ×ｗ個のモジュール電池１０の各々は同一の構成を有し、直列に接続されたｘ個のセル電池１、セル電圧検出／セル間バランス回路２およびモジュール間バランス回路３を備えている。
【００２６】
セル電圧検出／セル間バランス回路２は、ｘ個のセル電池１の各々の正極および負極に接続され、各セル電池１で発生される電圧（以下、「セル電圧」という）を検出してセル電圧信号を生成するとともに、生成したセル電圧信号によって他のセル電池１より高いエネルギーを有することが示されたセル電池１を放電させることにより、ｘ個のセル電池１間のエネルギーを均等化させるセル間バランス制御を行う。
【００２７】
モジュール間バランス回路３は、ｘ個のセル電池１のうちの、最高電位のセル電池１の正極と、最低電位のセル電池１の負極との間に接続されている。このモジュール間バランス回路３は、ｘ個のセル電池１で発生された電圧を合計した電圧（以下、「モジュール電圧」という）が、他のモジュール電池１０のモジュール電圧より高い場合に、当該モジュール電池１０を放電（直列に接続されたｘ個のセル電池１を全体として放電）させることにより、ｙ×ｗ個のモジュール電池１０間のエネルギーを均等化させるモジュール間バランス制御を行う。
【００２８】
仮に、モジュール電池１０毎に、セル電圧検出／セル間バランス回路２のみを備えた構成（モジュール間バランス回路３を備えていない構成）であれば、モジュール電池１０毎のセル間バランスを制御することはできるが、モジュール電池１０間のエネルギーを均等化することはできない。このような問題を解消するために、実施例１に係る電池システムは、モジュール間バランス回路３をモジュール電池１０毎に備えている。
【００２９】
以上説明したように、本発明の実施例１に係る電池システムによれば、セル電池間のエネルギーバランスおよびモジュール電池間のエネルギーバランスの両方を制御するので、電池システムの全体としてエネルギーの均等化を図ることができる。
【００３０】
また、セル電圧検出／セル間バランス回路２によるセル電池１の放電とモジュール間バランス回路３によるモジュール電池１０の放電（直列に接続されたｘ個のセル電池１の全体としての放電）とを並行して行うことができるので、電池システムとして、エネルギーをバランスさせるための放電時間を短縮することができる。
【実施例２】
【００３１】
図２は、本発明の実施例２に係る電池システムの構成を示すブロック図である。この電池システムは、上述した実施例１に係る電池システムに、バッテリマネジメントユニット４が追加されて構成されている。
【００３２】
ｘ×ｙ個のモジュール電池１０の各々に備えられたセル電圧検出／セル間バランス回路２は、ｘ個のセル電池１の各々の正極および負極に接続され、各セル電池１で発生されるセル電圧を検出し、セル電圧信号としてバッテリマネジメントユニット４に送るとともに、セル電圧信号に応答してバッテリマネジメントユニット４から送られてくるセル間バランス制御信号に基づきセル電池１間のエネルギーを均等化させるセル間バランス制御を行う。
【００３３】
モジュール間バランス回路３は、バッテリマネジメントユニット４から送られてくるモジュール間バランス制御信号に基づきｙ×ｗ個のモジュール電池１０間のエネルギーを均等化させるセル間バランス制御を行う。
【００３４】
バッテリマネジメントユニット４は、ｘ×ｙ個のモジュール電池１０の状態を統括的に管理し、セル間バランス制御およびモジュール間バランス制御を行う。バッテリマネジメントユニット４は、セル間バランス制御回路４１ａおよびモジュール間バランス制御回路４１ｂを備えている。
【００３５】
セル間バランス制御回路４１ａは、ｙ×ｗ個のモジュール電池１０のセル電圧検出／セル間バランス回路２から送られてくるセル電圧信号に基づき、各モジュール電池１０内のセル電池１間のエネルギーを均等化させるためのセル間バランス制御信号を生成して各モジュール電池１０内のセル電圧検出／セル間バランス回路２に送る
モジュール間バランス制御回路４１ｂは、ｙ×ｗ個のモジュール電池１０のセル電圧検出／セル間バランス回路２から送出されたセル電圧信号に基づき、ｙ×ｗ個のモジュール電池１０間のエネルギーを均等化させるためのモジュール間バランス制御信号を生成し、ｙ×ｗ個のモジュール電池１０内のモジュール間バランス回路３に送る
以上説明したように、本発明の実施例２に係る電池システムによれば、セル電池１間のエネルギーバランスとモジュール電池１０間のエネルギーバランスをバッテリマネジメントユニット４で制御することにより、電池システム全体を統括して管理制御するので、上述した実施例１に係る電池システムにより得られる効果に加え、エネルギーバランスの制御を効率的に行うことができる。
【実施例３】
【００３６】
図３は、本発明の実施例３に係る電池システムの構成を示すブロック図である。この電池システムは、上述した実施例２に係る電池システムのｘ×ｙ個のモジュール電池１０の各々に、モジュールマネジメントユニット５が追加されて構成されている。
【００３７】
モジュールマネジメントユニット５は、例えば、基板上に配置されたＣＰＵを含む回路または通信機能および制御機能を有するＩＣなどから構成されている。モジュールマネジメントユニット５は、モジュール電池１０の全体を統括的に制御する。すなわち、モジュールマネジメントユニット５は、セル電圧検出／セル間バランス回路２から送られてくるセル電圧信号をバッテリマネジメントユニット４に送るとともに、バッテリマネジメントユニット４から送られてくるセル間バランス制御信号をセル電圧検出／セル間バランス回路２に送ってセル電池１間のエネルギーを均等化させ、また、バッテリマネジメントユニット４から送られてくるモジュール間バランス制御信号をモジュール間バランス回路３に送ってモジュール電池１０間のエネルギーを均等化させる。
【００３８】
以上説明したように、本発明の実施例３に係る電池システムによれば、ｘ×ｙ個のモジュール電池１０の各々にモジュールマネジメントユニット５を設け、モジュールマネジメントユニット５でモジュール電池１０を統括的に制御するので、実施例２に係る電池システムにより得られる効果に加え、さらに、効率的な制御を行うことができる。
【実施例４】
【００３９】
図４は、本発明の実施例４に係る電池システムで使用されるモジュール電池１０の構成を示すブロック図である。実施例４に係る電池システムは、実施例２または実施例３に係る電池システムのセル電圧検出／セル間バランス回路２およびモジュール間バランス回路３の主要部を詳細に規定したものである。
【００４０】
セル電圧検出／セル間バランス回路２は、ｘ個のセル電池１の各々の両端から引き出された電圧検出線に一端が接続され、他端がセル電圧検出／セル間バランス回路２に接続された複数の放電抵抗Ｒ１、これら複数の放電抵抗Ｒ１のうちの隣り合った放電抵抗の他端の間に設けられた放電スイッチＳＷ１、および、セル電圧検出／セル間バランス回路制御部２ａを備えている。
【００４１】
複数の放電抵抗Ｒ１の各々は、電圧検出線が短絡した場合に、短絡電流が大きくなるのを防止する機能を有する。放電スイッチＳＷ１は、セル電圧検出／セル間バランス回路制御部２ａから送られてくるセル間バランス放電信号に応じて開閉する。セル電圧検出／セル間バランス回路制御部２ａは、バッテリマネジメントユニット４（実施例２に係る電池システムの場合）またはモジュールマネジメントユニット５（実施例３に係る電池システムの場合）からのセル間バランス制御信号に応じて、セル電池１の放電を指示するセル間バランス放電信号を生成し、放電スイッチＳＷ１に送る。
【００４２】
上記のように構成されるセル電圧検出／セル間バランス回路２においては、セル電圧検出／セル間バランス回路制御部２ａは、ｘ個のセル電池１のうちの高い電圧を出力しているセル電池１に対して、セル間バランス放電信号を送る。これにより、セル電圧検出／セル間バランス回路制御部２ａからセル間バランス放電信号が送られてきた放電スイッチＳＷ１が閉成され、セル電池１→放電抵抗Ｒ１→放電スイッチＳＷ１→放電抵抗Ｒ１→セル電池１といった経路で電流が流れ、セル電池１が放電される。以上の動作により、ｘ個のセル電池１間のエネルギーが均一になるように、高いエネルギーを有するセル電池１が放電される。
【００４３】
モジュール間バランス回路３は、ｘ個のセル電池のうちの最高電位のセル電池１の正極と最低電位のセル電池１の負極との間に設けられた、放電スイッチＳＷ２と放電抵抗Ｒ２とから成る直列回路と、モジュール間バランス回路制御部３ａを備えている。放電スイッチＳＷ２は、モジュール間バランス回路制御部３ａからのモジュール間バランス放電信号に応じて開閉する。モジュール間バランス回路制御部３ａは、バッテリマネジメントユニット４（実施例２に係る電池システムの場合）またはモジュールマネジメントユニット５（実施例３に係る電池システムの場合）からのモジュール間バランス制御信号に応じて、ｘ個のセル電池１の放電を指示するモジュール間バランス放電信号を生成し、放電スイッチＳＷ２に送る。
【００４４】
上記のように構成されるモジュール間バランス回路３においては、モジュール間バランス回路制御部３ａは、放電スイッチＳＷ２は、モジュール間バランス回路制御部３ａからモジュール間バランス放電信号が送られてきた場合に閉成され、ｘ個のセル電池１→放電スイッチＳＷ２→放電抵抗Ｒ２→ｘ個のセル電池１といった経路で電流が流れ、ｘ個のセル電池１が全体として放電される。ｙ×ｗ個のモジュール電池１０間のエネルギーが均一になるように、高いエネルギーを有するモジュール電池１０が放電される。
【００４５】
以上説明したように、本発明の実施例４に係る電池システムによれば、実施例１〜実施例３に係る電池システムと同様の効果が得られる。
【実施例５】
【００４６】
図５は、本発明の実施例５に係る電池システムで使用されるモジュール電池１０の構成を示すブロック図である。この実施例５に係る電池システムは、実施例２または実施例３に係る電池システムのセル電圧検出／セル間バランス回路２およびモジュール間バランス回路３の主要部を詳細に規定したものである。
【００４７】
セル電圧検出／セル間バランス回路２は、ｘ個のセル電池１の各々の両端から引き出された複数の電圧検出線のうちの隣り合った電圧検出線の間に設けられた、セル電圧検出／セル間バランス回路制御部２ａからのセル間バランス放電信号に応じて開閉する放電スイッチＳＷ１と放電抵抗Ｒ１とから成る直列回路と、セル電圧検出／セル間バランス回路制御部２ａを備えている。
【００４８】
複数の放電抵抗Ｒ１の各々は、電圧検出線が短絡した場合に、短絡電流が大きくなるのを防止する機能を有する。放電スイッチＳＷ１は、セル電圧検出／セル間バランス回路制御部２ａから送られてくるセル間バランス放電信号に応じて開閉する。セル電圧検出／セル間バランス回路制御部２ａは、バッテリマネジメントユニット４（実施例２に係る電池システムの場合）またはモジュールマネジメントユニット５（実施例３に係る電池システムの場合）からのセル間バランス制御信号に応じて、セル電池１の放電を指示するセル間バランス放電信号を生成し、放電スイッチＳＷ１に送る。
【００４９】
上記のように構成されるセル電圧検出／セル間バランス回路２においては、セル電圧検出／セル間バランス回路制御部２ａは、ｘ個のセル電池１のうちの高い電圧を出力しているセル電池１に対して、セル間バランス放電信号を送る。これにより、セル電圧検出／セル間バランス回路制御部２ａからセル間バランス放電信号が送られてきた放電スイッチＳＷ１が閉成され、セル電池１→放電スイッチＳＷ１→放電抵抗Ｒ１→セル電池１といった経路で電流が流れ、セル電池１が放電される。以上の動作により、ｘ個のセル電池１間のエネルギーが均一になるように、高いエネルギーを有するセル電池１が放電される。
【００５０】
モジュール間バランス回路３は、ｘ個のセル電池のうちの最高電位のセル電池１の正極と最低電位のセル電池１の負極との間に設けられた、放電スイッチＳＷ２と放電抵抗Ｒ２とから成る直列回路と、モジュール間バランス回路制御部３ａを備えている。放電スイッチＳＷ２は、モジュール間バランス回路制御部３ａからのモジュール間バランス放電信号に応じて開閉する。モジュール間バランス回路制御部３ａは、バッテリマネジメントユニット４（実施例２に係る電池システムの場合）またはモジュールマネジメントユニット５（実施例３に係る電池システムの場合）からのモジュール間バランス制御信号に応じて、ｘ個のセル電池１の放電を指示するモジュール間バランス放電信号を生成し、放電スイッチＳＷ２に送る。
【００５１】
上記のように構成されるモジュール間バランス回路３においては、モジュール間バランス回路制御部３ａは、放電スイッチＳＷ２は、モジュール間バランス回路制御部３ａからモジュール間バランス放電信号が送られてきた場合に閉成され、ｘ個のセル電池１→放電スイッチＳＷ２→放電抵抗Ｒ２→ｘ個のセル電池１といった経路で電流が流れ、ｘ個のセル電池１が全体として放電される。ｙ×ｗ個のモジュール電池１０間のエネルギーが均一になるように、高いエネルギーを有するモジュール電池１０が放電される。
【００５２】
以上説明したように、本発明の実施例４に係る電池システムによれば、実施例１〜実施例３に係る電池システムと同様の効果が得られる。
【実施例６】
【００５３】
図６は、本発明の実施例６に係る電池システムの構成を示すブロック図である。この電池システムは、上述した実施例３に係る電池システムおいて、各モジュール電池１０に含まれるモジュールマネジメントユニット５は、セル電圧信号として、最大電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭａｘおよび最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎをバッテリマネジメントユニット４に送るものである。
【００５４】
バッテリマネジメントユニット４は、モジュール電池１０におけるセル電池１の最大電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭａｘと最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎの差に、ΔＶＣｅｌｌＢ以上の偏差があった場合に、該当モジュール電池１０に対して、セル間バランス制御信号を送信する。
【００５５】
次に、上記のように構成される実施例６に係る電池システムの動作を説明する。まず、バッテリマネジメントユニット４に含まれるセル間バランス制御回路４１ａの動作を、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００５６】
セル間バランス制御回路４１ａにおいては、まず、全モジュール電池１０からセル電圧信号が受信される（ステップＳ１１）。すなわち、ｙ×ｗ個のモジュール電池１０から、最大電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭａｘ（ｉ，ｊ）および最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎ（ｉ，ｊ）を含むセル電圧信号が受信される。ここで、変数ｉ＝１、２、・・・、ｙであり、変数ｊ＝１、２、・・・、ｗである。
【００５７】
次いで、変数ｉが「１」に初期化される（ステップＳ１２）。次いで、変数ｊが「１」に初期化される（ステップＳ１３）。次いで、最大電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭａｘ（ｉ，ｊ）と最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎ（ｉ，ｊ）との差の絶対値が、閾値ΔＶＣｅｌｌＢより大きいかどうかが調べられる（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において、最大電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭａｘ（ｉ，ｊ）と最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎ（ｉ，ｊ）との差の絶対値が、閾値ΔＶＣｅｌｌＢより大きいことが判断されると、モジュール電池（ｉ，ｊ）にセル間バランス制御信号が送信される（ステップＳ１５）。ステップＳ１４において、最大電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭａｘ（ｉ，ｊ）と最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎ（ｉ，ｊ）との差の絶対値が、所定の閾値ΔＶＣｅｌｌＢより大くないことが判断されると、ステップＳ１５の処理はスキップされる。
【００５８】
次いで、変数ｉがインクリメント（＋１）される（ステップＳ１６）。次いで、変数ｉがｙより大きくなったかどうか、つまり、直列に接続されたｙ個のモジュール電池１０に対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１７）。ステップＳ１７において、変数ｉがｙより大きくなっていないことが判断されると、ステップＳ１４に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００５９】
一方、ステップＳ１７において、変数ｉがｙより大きくなったことが判断されると、次いで、変数ｊがインクリメント（＋１）される（ステップＳ１８）。次いで、変数ｊがｗより大きくなったかどうか、つまり、並列に接続されたｗ個のモジュール電池１０に対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１９）。ステップＳ１７において、変数ｊがｗより大きくなっていないことが判断されると、ステップＳ１３に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ１９において、変数ｊがｗより大きくなったことが判断されると、ステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００６０】
次に、セル間バランス回路２の動作を、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。セル間バランス回路２においては、まず、セル間バランス制御信号を受信したかどうかが調べられる（ステップＳ２１）。ステップＳ２１において、セル間バランス制御信号を受信していないことが判断されると、ステップＳ２１を繰り返し実行しながら待機する。
【００６１】
ステップＳ２１の繰り返し実行による待機状態において、セル間バランス制御信号を受信したことが判断されると、最大電圧セル特定が行われる（ステップＳ２２）。ステップＳ２２で特定されたセル電池を、「セル電池（ｉ，ｊ，ｋ）」と表す。次いで、スイッチ（ｉ，ｊ，ｋ）に対してセル間バランス放電信号が送信される（ステップＳ２３）。すなわち、セル電池１（ｉ，ｊ，ｋ）に対応して設けられている放電スイッチＳＷ１（ｉ，ｊ，ｋ）に対してセル間バランス放電信号が送られる。これにより、セル電池１（ｉ，ｊ，ｋ）が放電される。
【００６２】
以上説明したセル間バランス制御回路４１ａおよびセル間バランス回路２の処理により、モジュール電池１０内のセル電池１のうちの最大電圧を有するセル電池１を放電させていくことにより、最終的にはｘ個のセル電池１を最小電圧に収束させ、モジュール電池１０内のセル電池１間のエネルギーが均等化される。これにより、電池システムにおけるエネルギーの均等化を図ることができる。
【００６３】
なお、上述した実施例６に係る電池システムは、上述した実施例３に係る電池システムおいて、各モジュール電池１０に含まれるモジュールマネジメントユニット５は、セル電圧信号として、最大電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭａｘおよび最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎをバッテリマネジメントユニット４に送るように構成したが、実施例２に係る電池システムおいて、各モジュール電池１０に含まれるモジュールマネジメントユニット５は、セル電圧信号として、最大電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭａｘおよび最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎをバッテリマネジメントユニット４に送るように構成することもできる。
【実施例７】
【００６４】
本発明の実施例７に係る電池システムの構成は、上述した実施例６に係る電池システムの構成と同一であり、セル間バランス回路２の動作のみが異なる。以下、実施例６に係る電池システムと異なる部分を中心に説明する。
【００６５】
図９は、本発明の実施例７に係る電池システムのセル間バランス回路２の動作を示すフローチャートである。
【００６６】
セル間バランス回路２においては、まず、セル間バランス制御信号を受信したかどうかが調べられる（ステップＳ３１）。ステップＳ３１において、セル間バランス制御信号を受信していないことが判断されると、ステップＳ３１を繰り返し実行しながら待機する。
【００６７】
ステップＳ３１の繰り返し実行による待機状態において、セル間バランス制御信号を受信したことが判断されると、変数ｋが「１」に初期化される（ステップＳ３２）。ここで、変数ｋ＝１、２、・・・、ｘである。次いで、セル電池１の電圧Ｖ＿Ｃｅｌｌ（ｉ，ｊ，ｋ）と最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎ（ｉ，ｊ）との差の絶対値が、所定の閾値ΔＶＣｅｌｌＢより大きいかどうかが調べられる（ステップＳ３３）。
【００６８】
ステップＳ３３において、セル電池１の電圧Ｖ＿Ｃｅｌｌ（ｉ，ｊ，ｋ）と最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎ（ｉ，ｊ）との差の絶対値が、所定の閾値ΔＶＣｅｌｌＢより大きいことが判断されると、そのセル電池１を特定するためのデータ（ｉ，ｊ，ｋ）が記憶される（ステップＳ３４）。一方、ステップＳ３３において、セル電池１の電圧Ｖ＿Ｃｅｌｌ（ｉ，ｊ，ｋ）と最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎ（ｉ，ｊ）との差の絶対値が、所定の閾値ΔＶＣｅｌｌＢより大きくないことが判断されると、ステップＳ３４の処理はスキップされる。
【００６９】
次いで、変数ｋがインクリメント（＋１）される（ステップＳ３５）。次いで、変数ｋがｘより大きくなったかどうかが調べられる（ステップＳ３６）。ステップＳ３６において、変数ｋがｘより大きくなっていないことが判断されると、ステップＳ３３に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００７０】
一方、ステップＳ３６において、変数ｋがｘより大きくなったことが判断されると、グローバル関数（ｈ÷２）の余りが「１」であるかどうかが調べられる（ステップＳ３７）。ステップＳ３７において、グローバル関数（ｈ÷２）の余りが「１」であることが判断されると、ステップＳ３４で記憶されたデータ（ｉ，ｊ，ｋ）のうち、ｋが奇数のセル電池１を放電させるための放電スイッチＳＷ１に対してセル間バランス放電信号が送られる（ステップＳ３８）。その後、ステップＳ３１に戻って、上述した処理が繰り返される。
【００７１】
ステップＳ３７において、グローバル関数（ｈ÷２）の余りが「１」でないことが判断されると、ステップＳ３４で記憶されたデータ（ｉ，ｊ，ｋ）のうち、ｋが偶数のセル電池１を放電させるための放電スイッチＳＷ１に対してセル間バランス放電信号が送られる（ステップＳ３９）。その後、ステップＳ３１に戻って、上述した処理が繰り返される。
【００７２】
以上説明したように、本発明の実施例７に係る電池システムによれば、モジュール電池１０内のセル電池１の電圧のうち閾値ΔＶＣｅｌｌＢ以上の偏差をもつセル電池１を放電していくことにより、最終的にはｘ個のセル電池１を最小電圧に収束させることができるので、放電抵抗Ｒ１の値を小さくすることなく、つまり放電電流を大きくすることなくバランス放電時間を短縮することができる。また、偶数番目のセル電池１と奇数番目のセル電池１とを交互に放電することにより、放電電流を大きくすることなく、放電による発熱を抑制することができる。
【実施例８】
【００７３】
本発明の実施例７に係る電池システムの構成は、上述した実施例６に係る電池システムの構成と同一であり、セル間バランス回路２の動作のみが異なる。以下、実施例６に係る電池システムと異なる部分を中心に説明する。
【００７４】
図１０は、本発明の実施例８に係る電池システムのセル間バランス回路２の動作を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、上述した実施例７に係る電池システムのセル間バランス回路２で実行される処理（図９のフローチャート参照）と同じ処理を実行するステップには、図９のフローチャートで使用した符号と同一符号を付して説明を省略する。
【００７５】
セル間バランス回路２においては、ステップＳ３１からステップＳ３６までの処理を実行し、ステップＳ３６において、変数ｋがｘより大きくなっていないことが判断されると、ステップＳ３３に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ３６において、変数ｋがｘより大きくなったことが判断されると、上記ステップＳ３４で記憶されたデータ（ｉ，ｊ，ｋ）に対応するセル電池１を放電させるための放電スイッチＳＷ１に対してセル間バランス放電信号が送られる（ステップＳ４１）。その後、ステップＳ３１に戻って、上述した処理が繰り返される。
【００７６】
以上説明したように、本発明の実施例８に係る電池システムによれば、モジュール電池１０内のセル電池１の電圧のうち閾値ΔＶＣｅｌｌＢ以上の偏差をもつセル電池１を放電していくことにより、最終的にはｘ個のセル電池１を最小電圧に収束させることができるので、放電抵抗Ｒ１の値を小さくすることなくバランス放電時間を短縮することができる。
【実施例９】
【００７７】
本発明の実施例９に係る電池システムは、実施例２〜実施例８に係る電池システムにおいて、セル電圧を検出するときは、セル間バランス放電を行わず、セル電圧を検出しないときに、セル間バランス放電を行うものである。
【００７８】
図１１は、実施例９に係る電池システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。ｙ×ｗ個のモジュール電池１０の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路２は、ｘ個のセル電池１の各々で発生されたセル電圧を検出する期間（セル電圧検出期間）を除く期間（セル間バランス放電期間）で、セル間バランス制御回路４１ａから送られてくるセル間バランス制御信号、またはセル間バランス制御回路４１ａからモジュールマネジメントユニット５を介して送られてくるセル間バランス制御信号に応答して、セル電池１を放電させる。
【００７９】
以上説明したように、本発明の実施例９に係る電池システムによれば、セル電圧を検出するときは、セル間バランス放電を行わず、セル電圧を検出しないときに、セル間バランス放電を行うようにしたので、セル電圧の検出時に電圧低下が発生することがない。その結果、電圧検出精度を低下させることなく、セル間バランスをとるための放電を行うことができる。
【実施例１０】
【００８０】
本発明の実施例９に係る電池システムは、実施例９に係る電池システムにおいて、セル電圧を検出する期間と、セル間バランス放電を行う期間との間に所定の余裕期間を設けたものである。
【００８１】
図１２は、実施例１０に係る電池システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。ｙ×ｗ個のモジュール電池１０の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路２は、ｘ個のセル電池１の各々で発生されたセル電圧を検出する期間（セル電圧検出期間）およびこのセル電圧検出期間の前後の所定の余裕期間を除く期間（セル間バランス放電期間）で、セル間バランス制御回路４１ａから送られてくるセル間バランス制御信号、またはセル間バランス制御回路４１ａからモジュールマネジメントユニット５を介して送られてくるセル間バランス制御信号に応答して、セル電池１を放電させる。
【００８２】
以上説明したように、本発明の実施例１０に係る電池システムによれば、セル電圧を検出するときは、セル間バランス放電を行わず、セル電圧を検出しないときに、セル間バランス放電を実行し、しかも、セル電圧検出期間とセル間バランス放電期間との間に所定の余裕期間を設けたので、セル電圧の検出時に発生する電圧低下を、余裕をもって避けることができる。その結果、電圧検出精度を低下させることなく、セル間バランスをとるための放電を行うことができる。
【実施例１１】
【００８３】
本発明の実施例１１に係る電池システムの構成は、図６に示した実施例６に係る電池システムの構成と同じである。
【００８４】
次に、実施例１１に係る電池システムの動作を説明する。まず、バッテリマネジメントユニット４に含まれるモジュール間バランス制御回路４１ｂの動作を、図１３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００８５】
モジュール間バランス制御回路４１ｂにおいては、まず、全モジュール電池１０からセル電圧信号が受信される（ステップＳ５１）。すなわち、ｙ×ｗ個のモジュール電池１０から、最大電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭａｘ（ｉ，ｊ）および最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎ（ｉ，ｊ）を含むセル電圧信号が受信される。
【００８６】
次いで、全モジュール電池１０のセル最小電圧の最小値Ｖ＿ＰａｋＭｉｎが選出される（ステップＳ５２）。すなわち、ステップＳ５１で受信されたセル電圧信号に含まれる最小電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭｉｎ（ｉ，ｊ）の中の最小値Ｖ＿ＰａｋＭｉｎが選出される。
【００８７】
次いで、変数ｊが「１」に初期化される（ステップＳ５３）。次いで、変数ｉが「１」に初期化される（ステップＳ５４）。次いで、ステップＳ５１で取得された最大電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭａｘ（ｉ，ｊ）とステップＳ５２で選出された最小値Ｖ＿ＰａｋＭｉｎとの差の絶対値が、閾値ΔＶＭｏｄｕｌｅＢより大きいかどうかが調べられる（ステップＳ５５）。このステップＳ５５において、最大電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭａｘ（ｉ，ｊ）と最小値Ｖ＿ＰａｋＭｉｎとの差の絶対値が、閾値ΔＶＭｏｄｕｌｅＢより大きいことが判断されると、モジュール電池（ｉ，ｊ）にモジュール間バランス制御信号が送信される（ステップＳ５６）。ステップＳ５５において、最大電圧Ｖ＿ＣｅｌｌＭａｘ（ｉ，ｊ）と最小値Ｖ＿ＰａｋＭｉｎとの差の絶対値が、閾値ΔＶＭｏｄｕｌｅＢより大くないことが判断されると、ステップＳ５６の処理はスキップされる。
【００８８】
次いで、変数ｉがインクリメント（＋１）される（ステップＳ５７）。次いで、変数ｉがｙより大きくなったかどうか、つまり、直列に接続されたｙ個のモジュール電池１０に対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ５８）。ステップＳ５８において、変数ｉがｙより大きくなっていないことが判断されると、ステップＳ５５に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００８９】
一方、ステップＳ５８において、変数ｉがｙより大きくなったことが判断されると、次いで、変数ｊがインクリメント（＋１）される（ステップＳ５９）。その後、ステップＳ５１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００９０】
次に、モジュール間バランス回路３の動作を、図１４に示すフローチャートを参照しながら説明する。モジュール間バランス回路３においては、まず、モジュール間バランス制御信号を受信したかどうかが調べられる（ステップＳ６１）。ステップＳ６１において、モジュール間バランス制御信号を受信していないことが判断されると、ステップＳ６１を繰り返し実行しながら待機する。
【００９１】
ステップＳ６１の繰り返し実行による待機状態において、モジュール間バランス制御信号を受信したことが判断されると、モジュール間バランス放電信号が送信される（ステップＳ６２）。すなわち、放電スイッチＳＷ２に対してモジュール間バランス放電信号が送られる。これにより、モジュール電池１０が全体として放電される。
【００９２】
以上説明したように、本発明の実施例１１に係る電池システムによれば、モジュール電池１０の放電とセル電池１の放電とを組み合わせて行うので、電池システムとして、エネルギーをバランスさせるための放電時間を短縮することができる。
【実施例１２】
【００９３】
本発明の実施例１２に係る電池システムは、実施例２〜実施例８に係る電池システムにおいて、モジュール間バランス放電を行うときは、セル電圧の検出中であるか否かにかかわらず、モジュール間バランス放電を行うものである。
【００９４】
図１５は、実施例１２に係る電池システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。モジュール間バランス回路３は、ｙ×ｗ個のモジュール電池１０の各々のセル電圧検出／セル間バランス回路２における、ｘ個のセル電池１の各々で発生されたセル電圧の検出期間と独立して、モジュール間バランス制御回路４１ｂからのモジュール間バランス制御信号を放電スイッチＳＷ２に送ることにより、モジュール間バランス制御信号を受け取った後をモジュール間バランス放電期間とし、このモジュール間バランス放電期間において該モジュール電池１０を放電させる。
【００９５】
以上説明したように、本発明の実施例１２に係る電池システムによれば、セル電圧の検出に影響を及ぼさないモジュール電池１０の放電は、モジュール間バランス制御回路４１ｂからのモジュール間バランス制御信号を受け取った後に常時行うので、バランス放電時間の短縮を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、携帯電話やパーソナルコンピュータなどといった種々の電子機器に適用される二次電池システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施例１に係る電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例２に係る電池システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例３に係る電池システムの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例４に係る電池システムで使用されるモジュール電池の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例５に係る電池システムで使用されるモジュール電池の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例６に係る電池システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例６に係る電池システムのセル間バランス制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例６に係る電池システムのセル間バランス回路の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例７に係る電池システムのセル間バランス回路の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例８に係る電池システムのセル間バランス回路の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例９に係る電池システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】本発明の実施例１０に係る電池システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】本発明の実施例１１に係る電池システムのモジュール間バランス制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施例１１に係る電池システムのモジュール間バランス回路の動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施例１２に係る電池システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１６】従来の電池システムを説明するための図である。
【図１７】従来の他の電池システムを説明するための図である。
【符号の説明】
【００９８】
１  セル電池
２  セル電圧検出／セル間バランス回路
２ａ  セル電圧検出／セル間バランス回路制御部
３  モジュール間バランス回路
３ａ  モジュール間バランス回路制御部
４  バッテリマネジメントユニット
５  モジュールマネジメントユニット
１０  モジュール電池
４１ａ  セル間バランス制御回路
４１ｂ  モジュール間バランス制御回路
ＳＷ１、ＳＷ２  放電スイッチ
Ｒ１、Ｒ２  放電抵抗
【図１】
2010029050.tif 000003
【図２】
2010029050.tif 000004
【図３】
2010029050.tif 000005
【図４】
2010029050.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2010029050.tif 000009
【図８】
2010029050.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010029050.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2010029050.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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