(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池の充電状態を管理する管理装置であって、
前記組電池を構成する直列接続された複数の電池ブロックの各々から電力供給を受けて該電池ブロックを制御する複数の下位制御手段と、
複数の前記下位制御手段の各々が制御すべき電池ブロック間の充電状態のばらつきに応じて、車両停止後のイグニッションＯＦＦに伴う複数の前記下位制御手段の各々の動作停止タイミングの遅延時間を制御する上位制御手段であって、前記充電状態が最小の電池ブロックを制御する前記下位制御手段の前記遅延時間をゼロとし、前記充電状態が高いほどその電池ブロックを制御する前記下位制御手段の前記遅延時間がゼロから増大するように制御して前記イグニッションＯＦＦ後も前記遅延時間だけ動作させることで前記充電状態のばらつきを抑制する上位制御手段と、
を有することを特徴とする組電池の管理装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
複数の前記下位制御手段は、各々が制御すべき電池ブロックの端子電圧を検出して前記上位制御手段に供給し、
前記上位制御手段は、前記電池ブロックの前記端子電圧に基づいて前記充電状態のばらつきを検出する
ことを特徴とする組電池の管理装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記組電池の充電状態のばらつきの度合いと前記遅延時間との対応関係を記憶する記憶手段
を有し、前記上位制御手段は、前記記憶手段に記憶された対応関係を用いて複数の前記下位制御手段の各々の動作停止タイミングを制御する
ことを特徴とする組電池の管理装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
複数の前記下位制御手段はそれぞれタイマを有し、イグニッションＯＦＦから計測を開始しタイマ値が所定値となった時点で下位制御手段の動作を停止し、
前記上位制御手段は、前記充電状態のばらつきに応じて、各タイマの前記所定値を設定して各下位制御手段に供給する
ことを特徴とする組電池の管理装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、
前記上位制御手段は、複数の前記下位制御手段の各々が制御すべき電池ブロック間の充電状態のうち最小の充電状態を抽出し、各充電状態と前記最小の充電状態との差分を算出し、算出された差分に応じて各タイマの前記所定値を設定する
ことを特徴とする組電池の管理装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
前記上位制御手段はイグニッションＯＦＦ後に計測を開始するタイマを有し、前記タイマ値が、前記充電状態のばらつきに応じて設定された、前記イグニッションＯＦＦ後の各下位制御手段の動作停止タイミングに一致した場合に、対応する下位制御手段に対して動作停止指令を出力する
ことを特徴とする組電池の管理装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
前記上位制御手段は、複数の前記下位制御手段の各々が制御すべき電池ブロック間の充電状態のうち最小の充電状態を抽出し、各充電状態と前記最小の充電状態との差分を算出し、算出された差分に応じて各下位制御手段の動作停止タイミングを設定する
ことを特徴とする組電池の管理装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の装置において、
複数の前記下位制御手段の動作停止は、動作用クロック信号の停止であることを特徴とする組電池の管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池の管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両におけるモータの動力源、及び負荷の駆動源としてニッケル水素電池からなる組電池が用いられているが、リチウムイオン電池は、他の二次電池に比べてエネルギ密度が高く、充放電効率も優れていることから、ニッケル水素電池からリチウムイオン電池への置換が検討されている。
【０００３】
電動車両に搭載される組電池は、複数個のブロックを直列接続して構成され、各ブロックはさらに複数の電池セルを直列接続して構成される。組電池の状態を制御する、あるいは組電池の異常を検出するために、各ブロック毎に管理装置を設け、電池セルの電圧を検出する。
【０００４】
下記に示す特許文献１には、電池電圧監視用集積回路を必要な数だけ直列に接続していわゆる積み重ねた関係で使用することが開示されている。すなわち、直列に接続した８個の電池セルに対して第１の集積回路と第２の集積回路を設ける。第１の集積回路を上位、第２の集積回路を下位とすると、上位の集積回路と下位の集積回路はそれぞれ電源端子として最高電位ＶＤＤの端子であるＶＤＤ端子と、最低電位ＶＳＳの端子であるＶＳＳ端子とを備え、上位の集積回路のＶＳＳ端子と下位の集積回路のＶＤＤ端子とは共通に接続される。上位の集積回路と下位の集積回路との間では、上位の集積回路の信号出力端子ＳＯＵＴと下位の集積回路の基準電圧端子ＲＥＦＵとの間が抵抗分圧回路を介して接続され、この抵抗分圧回路の分圧出力端が下位の集積回路の信号入力端子ＳＩＮに接続される。この構成により、上位の集積回路にて検出したセル異常の内容を下位の集積回路を介してコントローラに伝達することができるとしている。
【０００５】
また、下記に示す特許文献２には、組電池のいずれかのブロックの電池セルの両端の電圧が、スイッチング素子の選択的オン状態によりフライングキャパシタに取り込まれてマイコンに取り込まれること、及び、電池セルの状態が各ブロック毎の管理ユニットによって管理され、各管理ユニットは、電池セルを放電する処理を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９８９５号公報
【特許文献２】特開２００７−２８２４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、組電池を構成する各ブロックの電圧を検出する管理ユニット（集積回路）は、管理対象の二次電池から電力供給を受けて動作するものであるところ、複数の管理ユニット間の消費電流のばらつきにより組電池を構成する各ブロックの充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）にばらつきを生じる場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、組電池を構成する各ブロックの充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）のばらつきを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、組電池の充電状態を管理する管理装置であって、前記組電池を構成する直列接続された複数の電池ブロックの各々から電力供給を受けて該電池ブロックを制御する複数の下位制御手段と、複数の前記下位制御手段の各々が制御すべき電池ブロック間の充電状態のばらつきに応じて、車両停止後のイグニッションＯＦＦに伴う複数の前記下位制御手段の各々の動作停止タイミングの遅延時間を制御する上位制御手段であって、前記充電状態が最小の電池ブロックを制御する前記下位制御手段の前記遅延時間をゼロとし、前記充電状態が高いほどその電池ブロックを制御する前記下位制御手段の前記遅延時間がゼロから増大するように制御して前記イグニッションＯＦＦ後も前記遅延時間だけ動作させることで前記充電状態のばらつきを抑制する上位制御手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明において、複数の前記下位制御手段は、各々が制御すべき電池ブロックの端子電圧を検出して前記上位制御手段に供給し、前記上位制御手段は、前記電池ブロックの前記端子電圧に基づいて前記充電状態のばらつきを検出してもよい。
【００１１】
また、本発明において、前記電池ブロックの充電状態のばらつきの度合いと前記遅延時間との対応関係を記憶する記憶手段を有し、前記上位制御手段は、前記記憶手段に記憶された対応関係を用いて複数の前記下位制御手段の各々の動作停止タイミングを制御してもよい。
【００１２】
また、本発明において、複数の前記下位制御手段はそれぞれタイマを有し、イグニッションオフから計測を開始しタイマ値が所定値となった時点で下位制御手段の動作を停止し、前記上位制御手段は、前記充電状態のばらつきに応じて、各タイマの前記所定値を設定して各下位制御手段に供給してもよい。
【００１３】
本発明において、複数の前記下位制御手段の動作停止は、例えば動作用クロック信号の停止である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の下位制御手段の消費電流のばらつきに起因して生じる組電池の充電状態（ＳＯＣあるいは残存容量）のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の構成ブロック図である。
【図２】図１におけるスレーブ装置の構成ブロック図である。
【図３】各ブロックのＳＯＣ（相対比）を示すグラフ図である。
【図４】従来のスレーブ装置のクロック信号タイミングチャートである。
【図５】実施形態のスレーブ装置のクロック信号タイミングチャートである。
【図６】各ブロックのＳＯＣ（％）を示す他のグラフ図である。
【図７】ブロック間のＳＯＣの差分値ΔＳＯＣと遅延時間Δｔとの関係を示すグラフ図である。
【図８】実施形態の処理フローチャートである。
【図９】図１におけるスレーブ装置の他の構成ブロック図である。
【図１０】実施形態のマスタ装置の詳細フローチャートである。
【図１１】図１０のＳ２０２の詳細フローチャートである。
【図１２】図１０のＳ２０５の詳細フローチャートである。
【図１３】実施形態のスレーブ装置の詳細フローチャートである。
【図１４】実施形態のマスタ装置の他の詳細フローチャートである。
【図１５】実施形態のスレーブ装置の他の詳細フローチャートである。
【図１６】実施形態のスレーブ装置の他のクロック信号タイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づき実施形態について説明する。
【００１７】
図１に、本実施形態における組電池の管理装置の全体構成ブロック図を示す。組電池１０に対し、管理装置１２が設けられている。
【００１８】
組電池１０は、複数の電池ブロックＢ１〜Ｂ６（以下、電池ブロックを単にブロックと称する）が直列接続して構成される。また、各ブロックＢ１〜Ｂ６は、６個の電池セル（単電池）が直列接続して構成される。例えば、ブロックＢ１は、６個の電池セルＢ１１〜Ｂ１６が直列接続して構成され、ブロックＢ２は、６個の電池セルＢ２１〜Ｂ２６が直列接続して構成される。電池セルＢｉｊにおいて、添字ｉはブロック番号を示し、添字ｊはブロックＢｉにおける電池セル番号を示す。したがって、電池セルＢ４４は、ブロックＢ４における４番目の電池セルであることを示す。
【００１９】
管理装置１２は、上位制御手段としてのマスタ装置２６と、このマスタ装置２６からの指令に応じて動作する下位制御手段としての複数のスレーブ装置１４〜２４を含む。スレーブ装置１４〜２４は、組電池１０の各ブロックＢ１〜Ｂ６毎に合計６個設けられ、各ブロックＢ１〜Ｂ６をそれぞれ制御（管理）する。すなわち、スレーブ装置１４はブロックＢ１に対して設けられ、スレーブ装置１６がブロックＢ２に対して設けられ、スレーブ装置１８はブロックＢ３に対して設けられ、スレーブ装置２０はブロックＢ４に対して設けられ、スレーブ装置２２はブロックＢ５に対して設けられ、スレーブ装置２４はブロックＢ６に対して設けられる。各スレーブ装置１４〜２４は、管理対象であるブロック内のそれぞれの電池セルの端子電圧を検出する。ここで、電池セルＢｉｊの端子電圧をＶｉｊとする。スレーブ装置１４は、ブロックＢ１内の電池セルＢ１１〜Ｂ１６の端子電圧Ｖ１１〜Ｖ１６を検出する。ここで、電池セルＢ１１の端子電圧をＶ１１、電池セルＢ１２の端子電圧をＶ１２等としている。スレーブ装置１６は、ブロックＢ２内の電池セルＢ２１〜Ｂ２６の端子電圧Ｖ２１〜Ｖ２６を検出する。ここで、電池セルＢ２１の端子電圧をＶ２１、電池セルＢ２２の端子電圧をＶ２２等としている。また、スレーブ装置２４は、ブロックＢ６内の電池セルＢ６１〜Ｂ６６の端子電圧Ｖ６１〜Ｖ６６を検出する。ここで、電池セルＢ６１の端子電圧をＶ６１、電池セルＢ６２の端子電圧をＶ６２等としている。
【００２０】
スレーブ装置１４〜２４は、互いに直列接続（もしくはディジーチェーン接続）されており、上位のスレーブ装置から下位のスレーブ装置に順次、端子電圧がデジタルデータとして伝達される。以下の説明では、便宜上、スレーブ装置１４側を上位、スレーブ装置２４側を下位とする。スレーブ装置１４は、マスタ装置２６からの電圧取得信号に応じて、自己の管理対象であるブロックＢ１の各端子電圧Ｖ１１〜Ｖ１６を検出して出力端子から出力し、次段の下位装置であるスレーブ装置１６の入力端子に供給する。スレーブ装置１６は、自己の管理対象であるブロックＢ２の各端子電圧Ｖ２１〜Ｖ２６を検出し、スレーブ装置１４から供給された端子電圧Ｖ１１〜Ｖ１６に加え、各端子電圧Ｖ２１〜Ｖ２６を出力端子から出力し、次段の下位装置であるスレーブ装置１８の入力端子に供給する。スレーブ装置１８は、自己の管理対象であるブロックＢ３の各端子電圧Ｖ３１〜Ｖ３６を検出し、スレーブ装置１６から供給された端子電圧Ｖ１１〜Ｖ１６，Ｖ２１〜Ｖ２６に加え、各端子電圧Ｖ３１〜Ｖ３６を出力端子から出力し、次段の下位装置であるスレーブ装置２０の入力端子に供給する。以下、同様にして、
スレーブ装置１４→スレーブ装置１６→スレーブ装置１８→スレーブ装置２０→スレーブ装置２２→スレーブ装置２４
と端子電圧が順次伝達される。スレーブ装置２４は、自己の管理対象であるブロックＢ６の各端子電圧Ｖ６１〜Ｖ６６を検出し、スレーブ装置２２から供給された端子電圧Ｖ１１〜Ｖ１６，Ｖ２１〜Ｖ２６，Ｖ３１〜Ｖ３６，Ｖ４１〜Ｖ４６，Ｖ５１〜Ｖ５６に加え、各端子電圧Ｖ６１〜Ｖ６６を出力端子から出力し、シリアルデータとしてマスタ装置２６に供給する。
【００２１】
マスタ装置２６は、スレーブ装置１４〜２４を統括的に制御する。マスタ装置２６は、スレーブ装置１４〜２４に対して所定のタイミングで電圧取得信号を出力する。電圧取得信号は、各スレーブ装置１４〜２４で順次受信され、各スレーブ装置１４〜２４は、受信したこの電圧取得信号に応じて自己の管理するブロックＢ１〜Ｂ６の端子電圧を検出する。また、マスタ装置２６は、各スレーブ装置１４〜２４の動作用クロック信号ＣＬＫのタイミングを制御する指示信号を各スレーブ装置１４〜２４に出力する。動作用クロック信号ＣＬＫのタイミングとは、具体的には、車両のイグニッションＩＧがＯＦＦされたことに応じて発振器（ＯＳＣ）をＯＦＦすることで動作用クロック信号ＣＬＫをＯＦＦするタイミングである。
【００２２】
マスタ装置２６及び各スレーブ装置１４〜２４は、具体的にはマイクロコンピュータで構成される。
【００２３】
図２に、図１におけるスレーブ装置１４の構成ブロック図を示す。他のスレーブ装置１６〜２４も同様の構成である。
【００２４】
スレーブ装置１４は、放電回路１４ａ、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１４ｂ、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１４ｃ、発振器（ＯＳＣ）１４ｈ、クロックコントローラ１４ｇ、プロセッサ１４ｅ、及びインタフェース１４ｆ，１４ｉを有する。
【００２５】
放電回路１４ａは、ブロックＢ１の各電池セルＢ１１〜Ｂ１６をそれぞれ放電させて、電池セルＢ１１〜Ｂ１６の充電状態（ＳＯＣ）を均等化するものである。放電回路１４ａは、各電池セルの＋端子に接続された抵抗Ｒｅｑと、この抵抗に接続されたスイッチングトランジスタＲｓｗを有する。スイッチングトランジスタＲｓｗのコレクタ端子は抵抗に接続され、エミッタ端子は電池セルの−端子に接続され、ベース端子はインタフェース１４ｆを介してプロセッサ１４ｅに接続される。例えば、電池セルＢ１１に着目すると、電池セルＢ１１の＋端子には抵抗Ｒｅｑ１１が接続される。抵抗Ｒｅｑ１１にはスイッチングトランジスタＲｓｗ１１のコレクタ端子が接続され、スイッチングトランジスタＲｓｗ１１のエミッタ端子は電池セルＢ１１の−端子に接続され、ベース端子はプロセッサ１４ｅに接続される。プロセッサ１４ｅからの制御信号によりスイッチングトランジスタＲｓｗがオンすると、電池セルの＋端子と−端子が抵抗Ｒｅｑを介して短絡される。例えば、スイッチングトランジスタＲｓｗ１１をオンすると、電池セル１１の＋端子と−端子が抵抗Ｒｅｑ１１を介して接続され、電池セルＢ１１が放電する。放電回路１４ａは、各電池セル毎に接続された抵抗Ｒｅｑ及びスイッチングトランジスタＲｓｗを用いて、電池セルＢ１１〜Ｂ１６を個別に放電する。電池セルＢ１１〜Ｂ１６を放電することで、その充電状態（ＳＯＣ）を変化させることができ、結局、充電状態（ＳＯＣ）を均等化することができる。例えば、電池セルＢ１１の充電状態（ＳＯＣ）が他の電池セルよりも高い場合には、電池セルＢ１１を放電することでその充電状態（ＳＯＣ）を低下させる。充電状態（ＳＯＣ）の均等化は、ブロック単位で実行することもできる。例えば、ブロックＢ１の充電状態（ＳＯＣ）が他のブロックよりも高い場合には、ブロックＢ１を構成する電池セルＢ１１〜Ｂ１６を放電することでその充電状態（ＳＯＣ）を低下させる。充電状態（ＳＯＣ）の均等化処理は、組電池１０をハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両に搭載した場合、車両の停車中、すなわちイグニッションをＯＦＦした後で実行する。
【００２６】
マスタ装置２６は、車両のイグニッションがＯＦＦされた場合に、各スレーブ装置１４〜２４に対して均等化処理の実行指令を出力する。スレーブ装置１４のプロセッサ１４ｅは、マスタ装置２６からの指令に応じて放電回路１４ａの各スイッチングトランジスタＲｓｗをオンオフ制御して放電を制御する。均等化処理の有無は、マスタ装置２６が各スレーブ装置１４〜２４から供給された端子電圧Ｖ１１〜Ｖ６６に基づいて決定する。すなわち、端子電圧Ｖ１１〜Ｖ６６に基づいて、各ブロックＢ１〜Ｂ６毎に充電状態（ＳＯＣ）を算出し、算出された充電状態（ＳＯＣ）にばらつきがあるか否かを判定する。そして、ばらつきがあると判定された場合に、そのばらつきを解消するように、放電すべきブロックＢ１〜Ｂ６を選択して各スレーブ装置１４〜２４に指令する。各ブロックＢ１〜Ｂ６毎の充電状態（ＳＯＣ）算出、ばらつきの有無の判定、均等化処理の有無はマスタ装置２６がイグニッションＯＮ時に実行する。実際の均等化処理は、各スレーブ装置１４〜２４がイグニッションＯＦＦ後に実行する。
【００２７】
また、スレーブ装置１４は、既述したように、ブロックＢ１内の電池セルＢ１１〜Ｂ１６の端子電圧Ｖ１１〜Ｖ１６を検出する。検出された端子電圧Ｖ１１〜Ｖ１６は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１４ｂに供給される。
【００２８】
センサ１４ｊは温度センサであり、スレーブ装置１４のＩＣのチップ温度を検出してマルチプレクサ１４ｂにバンドギャップ電圧として供給する。
【００２９】
マルチプレクサ（ＭＵＸ）１４ｂは、これらの端子電圧Ｖ１１〜Ｖ１６及びチップ温度をアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１４ｃに供給する。アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１４ｃは、基準電圧発生器１４ｄからの基準電圧Ｖｒｅｆとクロックコントローラ１４ｇに供給される動作用クロック信号を用いて、プロセッサ１４ｅからの電圧取得信号によって指令されるタイミングによりアナログ端子電圧Ｖ１１〜Ｖ１６をデジタル電圧データＶ１１〜Ｖ１６に変換してプロセッサ１４ｅにシリアルデータとして出力する。また、温度データもデジタル温度データに変換してプロセッサ１４ｅに供給する。
【００３０】
プロセッサ１４ｅは、インタフェース１４ｉを介してマスタ装置２６から供給された電圧取得信号に応じてアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１４ｃを動作させてデジタル電圧データＶ１１〜Ｖ１６及びデジタル温度データを取得し、インタフェース１４ｉを介して下位のスレーブ装置、この場合にはスレーブ装置１６に出力する。また、インタフェース１４ｉを介してマスタ装置２６から供給された均等化指示信号に応じてインタフェース１４ｆを介して放電回路１４ａを作動させる。プロセッサ１４ｅは、発振器（ＯＳＣ）１４ｈで生成され、クロックコントローラ１４ｇで分周された動作用クロック信号ＣＬＫを用いて動作する。動作用クロック信号ＣＬＫは、イグニッションのＯＮ、ＯＦＦに応じてＯＮ、ＯＦＦされる。すなわち、イグニッションＯＮ時には動作クロック信号ＣＬＫでプロセッサ１４ｅが動作するが、イグニッションＯＦＦ時には動作用クロック信号ＣＬＫもＯＦＦされ、プロセッサ１４ｅは動作を停止する。
【００３１】
以上のように、各ブロックＢ１〜Ｂ６毎に設けられたスレーブ装置１４〜２４は、マスタ装置２６からの指令に応じて自己の管理するブロックＢ１〜Ｂ６の端子電圧やチップ温度を取得してマスタ装置２６に供給するが、各スレーブ装置１４〜２４の消費電流は必ずしも同一ではなく、スレーブ装置１４〜２４の製造工程のばらつきや各スレーブ装置１４〜２４の発振周波数のばらつき、各スレーブ装置１４〜２４のチップ温度のばらつきにより消費電流は変化し得る。各スレーブ装置１４〜２４は、管理する各ブロックＢ１〜Ｂ６の電力により動作するため、スレーブ装置１４〜２４の消費電流がばらつくと、各スレーブ装置１４〜２４が同じように動作したとしてもその消費電気量がばらつくため、各ブロックＢ１〜Ｂ６の充電状態（ＳＯＣ）も異なってくる。
【００３２】
図３に、組電池１０を搭載する車両が一定距離だけ走行した後の、各ブロックＢ１〜Ｂ６の充電状態（ＳＯＣ）の分布を示す。横軸は各ブロックＢ１〜Ｂ６内の電池セルＢ１１〜Ｂ６６を示し、縦軸は全ブロックのＳＯＣの平均を１００とした場合の相対的な充電状態比（容量比）を示す。容量比は、Ｂ３＞Ｂ２，Ｂ４，Ｂ５＞Ｂ１，Ｂ６であり、ブロックＢ１〜Ｂ６で充電状態（残存容量）にばらつきが生じていることが分かる。ブロック毎のばらつきが生じると、組電池１０の充放電に使用可能なＳＯＣ幅が電池セルの最大ＳＯＣ及び最小ＳＯＣで決まるため充放電特性を制限してしまう。この結果、組電池の利用効率を低下させてしまう。このような充電状態のばらつきは、電池セル自体のばらつき（電池セルの個体差）によっても生じるが、上記のような各ブロック毎のスレーブ装置１４〜２４における消費電流のばらつきにも起因している。
【００３３】
そこで、本実施形態では、スレーブ装置１４〜２４における消費電流のばらつきを前提とし、これにより生じる各ブロックＢ１〜Ｂ６毎の充電状態（ＳＯＣ）のばらつきを抑制すべく、車両停止時に伴う各スレーブ装置１４〜２４の動作停止タイミングを制御する。
【００３４】
図４に、比較のために従来装置のスレーブ装置１４〜２４の動作タイミングを示す。車両が停止し、車両のイグニッションＩＧがＯＮ状態からＯＦＦ状態となると、これに伴って各スレーブ装置１４〜２４の発振器１４ｈの動作が停止し、動作用クロック信号ＣＬＫもＯＦＦとなる。
【００３５】
一方、図５に、本実施形態におけるスレーブ装置１４〜２４の動作タイミングを示す。図において、動作用クロック信号ＣＬＫ１はブロックＢ１，Ｂ６をそれぞれ管理するスレーブ装置１４，２４の動作用クロック信号であり、動作用クロック信号ＣＬＫ２はブロックＢ２，Ｂ４，Ｂ５をそれぞれ管理するスレーブ装置１６，２０，２２の動作用クロック信号であり、動作用クロック信号ＣＬＫ３はブロックＢ３を管理するスレーブ装置１８の動作用クロックである。車両が停止し、車両のイグニッションＩＧがＯＮ状態からＯＦＦ状態になると、これに伴って動作用クロック信号ＣＬＫ１は直ちに動作を停止する。しかしながら、動作用クロック信号ＣＬＫ２はイグニッションＩＧがＯＦＦ状態となってから所定時間ｔ１だけ経過後に停止、さらに動作用クロック信号ＣＬＫ３はイグニッションＩＧがＯＦＦ状態となってから所定時間ｔ２（ｔ１＜ｔ２）だけ経過後に停止する。動作用クロック信号が供給されている間はスレーブ装置において電流が消費されるから、その分だけそのスレーブ装置が管理するブロックの充電状態（ＳＯＣ）が低下する。したがって、動作用クロック信号ＣＬＫ３で動作するスレーブ装置１８の消費電気量が最も大きく、次に動作用クロック信号ＣＬＫ２で動作するスレーブ装置１６，２０，２２の消費電気量が大きく、動作用クロック信号ＣＬＫ１で動作するスレーブ装置１４，２４の消費電気量が最も小さい。すなわち、車両停止後において、ブロックＢ３の充電状態（ＳＯＣ）の低下が最も大きく、次にブロックＢ２，Ｂ４，Ｂ５の充電状態（ＳＯＣ）の低下が続き、ブロックＢ１，Ｂ６の充電状態（ＳＯＣ）の低下が最も小さくなる。この結果、ブロックＢ１〜Ｂ６の充電状態（ＳＯＣ）が平準化される。
【００３６】
図５では、６個のスレーブ装置１４〜２４に対して３つの動作用クロック信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫ３を割り当てているが、各スレーブ装置１４〜２４毎に動作用クロック信号を割り当てて、その動作タイミングをそれぞれ規定してもよい。
【００３７】
例えば、
スレーブ装置１４：動作用クロック信号ＣＬＫ１
スレーブ装置１６：動作用クロック信号ＣＬＫ２
スレーブ装置１８：動作用クロック信号ＣＬＫ３
スレーブ装置２０：動作用クロック信号ＣＬＫ４
スレーブ装置２２：動作用クロック信号ＣＬＫ５
スレーブ装置２４：動作用クロック信号ＣＬＫ６
とし、車両のイグニッションＩＧのＯＦＦに伴う動作用クロック信号ＣＬＫ１〜６の動作停止タイミングをそれぞれ設定してもよい。動作停止タイミングの設定ルールは、
「車両停止前の充電状態（ＳＯＣ）が高い（大きい）ほど、動作停止タイミングを遅らせる」
というものである。この設定ルールの下に、種々の方法で各動作用クロック信号の動作停止タイミングを決定できる。
【００３８】
図６及び図７に、各動作用クロック信号ＣＬＫ１〜６の動作停止タイミングの決定方法の一例を示す。図６に、各ブロックＢ１〜Ｂ６毎の車両停止前の充電状態（ＳＯＣ）を示す。各ブロックＢ１〜Ｂ６の中で、最も充電状態（ＳＯＣ）の小さいブロック（図の場合にはブロックＢ６）を選択し、このブロックＢ６の充電状態（ＳＯＣ）を基準として他のブロックの充電状態（ＳＯＣ）の差分ΔＳＯＣを算出する。この結果、
ブロックＢ１：ΔＳＯＣ１
ブロックＢ２：ΔＳＯＣ２
ブロックＢ３：ΔＳＯＣ３
ブロックＢ４：ΔＳＯＣ４
ブロックＢ５：ΔＳＯＣ５
となる。
【００３９】
次に、最も充電状態（ＳＯＣ）の小さいブロックを管理するスレーブ装置（この場合にはブロックＢ６を管理するスレーブ装置２４）の動作停止タイミングの遅れをゼロとし、残りのスレーブ装置の動作停止タイミングの遅延時間をΔｔとして、算出した差分ΔＳＯＣに応じて遅延時間Δｔを決定する。この決定は、予め定められた関数、あるいは２次元テーブルを参照して行う。
【００４０】
図７に、差分ΔＳＯＣと遅延時間Δｔとの関係を規定する関数の一例を示す。グラフ１００はリニア関数を示し、グラフ２００は階段状の関数を示す。グラフ２００に関しては、ΔＳＯＣが第１しきい値ΔＳＯＣｔｈ１に達するまでは一律の遅延時間Δｔ１とし、第１しきい値ΔＳＯＣｔｈ１から第２しきい値ΔＳＯＣｔｈ２までは一律の遅延時間Δｔ２とし、第２しきい値ΔＳＯＣｔｈ２以上であれば一律の遅延時間Δｔ３とする。いずれの場合にも、差分ΔＳＯＣが増大するほど、遅延時間Δｔを増大させる。図７に示す差分ΔＳＯＣと遅延時間Δｔとの対応関係は、予めマスタ装置２６のメモリあるいは他の記憶装置に記憶しておく。
【００４１】
図８に、本実施形態における充電状態（ＳＯＣ）均等化処理のフローチャートを示す。まず、マスタ装置２６は、各スレーブ装置１４〜２４から供給された、各電池セルＢ１１〜Ｂ６６の端子電圧Ｖ１１〜Ｖ６６を検出し、これらの端子電圧に基づいて各ブロック毎の充電状態（ＳＯＣ）を検出し、さらにそのばらつきを検出する（Ｓ１０１）。端子電圧に基づいて充電状態（ＳＯＣ）を検出するには、予め端子電圧と充電状態（ＳＯＣ）との関係をマスタ装置２６のメモリに記憶しておき、この関係を用いて検出した端子電圧に対応する充電状態（ＳＯＣ）を求めればよい。充電状態（ＳＯＣ）のばらつきを検出するのではなく、充電状態（ＳＯＣ）のばらつきを予測してもよい。すなわち、各スレーブ装置１４〜２４における消費電流差は工場出荷時に検出しておけば既知であるから、これに基づいてどの程度のばらつきが生じるかを予測してもよい。また、ＯＳＣ１４ｈの発振周波数は温度特性を持っているから、センサ１４ｊで検出したチップ温度をさらに考慮してばらつきを予測してもよい。
【００４２】
各ブロックＢ１〜Ｂ６毎の充電状態（ＳＯＣ）のばらつきを検出した後、上位制御手段であるマスタ装置２６は、下位制御手段であるスレーブ装置１４〜２４のストラテジ、すなわち車両停止時の動作停止タイミングを演算する（Ｓ１０２）。演算の一例は、既述したように各スレーブ装置１４〜２４の動作停止タイミングの遅延時間Δｔを、ばらつきの度合いを示す差分ΔＳＯＣの関数として演算するものである。
【００４３】
スレーブ装置１４〜２４のストラテジを演算した後、マスタ装置２６は各スレーブ装置１４〜２４に対して動作停止タイミング指令を出力する（Ｓ１０３）。各スレーブ装置１４〜２４は、この動作停止タイミング指令に応じて、車両のイグニッションＩＧがＯＦＦ状態とされたときの動作停止タイミングを調整する（Ｓ１０４）。
【００４４】
このように、本実施形態では、各ブロックＢ１〜Ｂ６を管理するスレーブ装置１４〜２４における消費電流差に起因して各ブロックＢ１〜Ｂ６に充電状態（ＳＯＣ）のばらつきが生じた場合に、充電状態（ＳＯＣ）が高いブロックを管理するスレーブ装置ほど、イグニッションＯＦＦに伴う動作停止タイミングを遅延させてそのブロックの充電状態（ＳＯＣ）を積極的に低下させ、ばらつきを抑制ないし解消することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、図２に示すように、各スレーブ装置１４〜２４はアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１４ｃを有するとしているが、図９に示すように、アナログデジタルコンバータに換えて電圧／周波数変換器（ＶＦＣ）１４ｍを用いてもよい。
【００４６】
また、ここまでの説明では、車両停止後に各スレーブ装置１４〜２４が選択的に放電回路１４ａを動作させて強制的に放電することで充電状態（ＳＯＣ）の均等化を実行しているが、本実施形態の特徴は、強制的に放電することなく各スレーブ装置１４〜２４のイグニッションＯＦＦに伴う動作停止タイミングを遅延させてＳＯＣのばらつきを抑制ないし解消できることにある。すなわち、本実施形態において、放電回路１４ａを動作させる必要は無く、この意味で、放電回路１４ａを削除して回路構成を簡易化することが可能である。もちろん、放電回路１４ａを残存させ、必要に応じて放電回路１４ａを動作させて強制的に放電してもよい。
【００４７】
以下、本実施形態の処理について、より詳細に説明する。
【００４８】
図１０に、マスタ装置２６の処理フローチャートを示す。マスタ装置２６がイグニッションＯＦＦ時に動作停止のタイミングを示す信号としてタイマ値を送信する処理である。イグニッションＯＮ時において、マスタ装置２６は通信路を介して起動信号を送信して各スレーブ装置１４〜２４を起動し（Ｓ２０１）、電圧及びチップ温度取得信号を出力する。各スレーブ装置１４〜２４からデジタル電圧データ及びデジタル温度データを受信して各ブロックＢ１〜Ｂ６毎の充電状態（図では残存容量ＳＯＣ（％）として示す）を演算する（Ｓ２０２）。この処理は、イグニッションＯＮ時に所定の制御周期で繰り返し実行する。
【００４９】
次に、イグニッションがＯＦＦされると（Ｓ２０３でＹｅｓ）、マスタ装置２６は、ＳＯＣのばらつきが規定値以上であるか否かを判定する（Ｓ２０４）。この判定は、例えば各ブロックのＳＯＣ（ＳＯＣ１〜ＳＯＣ６）の最大値と最小値を抽出し、その差が３％を超えるか否かで判定することができる。もちろん、判定のしきい値は任意に設定してよい。そして、ＳＯＣのばらつきが既定値以上である場合、ＳＯＣのばらつきから各スレーブ装置１４〜２４のタイマ値Ｔｉｍｅｒ１〜Ｔｉｍｅｒ６を演算し（Ｓ２０５）、各スレーブ装置１４〜２４にタイマ値Ｔｉｍｅｒ１〜Ｔｉｍｅｒ６を出力する（Ｓ２０７）。ここで、スレーブ装置１４のタイマ値をＴｉｍｅｒ１、スレーブ装置１６のタイマ値をＴｉｍｅｒ２、スレーブ装置１８のタイマ値をＴｉｍｅｒ３、スレーブ装置２０のタイマ値をＴｉｍｅｒ４、スレーブ装置２２のタイマ値Ｔｉｍｅｒ５、スレーブ装置２４のタイマ値をＴｉｍｅｒ６とした。各スレーブ装置１４〜２４はＣＰＵを有し、このＣＰＵは内部にＲＡＭで構成されるタイマを有する。各スレーブ装置１４〜２４は、マスタ装置２６から送信されたタイマ値Ｔｉｍｅｒ１〜Ｔｉｍｅｒ６をそれぞれのＲＡＭに格納する。
【００５０】
一方、ＳＯＣのばらつきが規定値以上でない場合、マスタ装置２６は全てのタイマ値Ｔｉｍｅｒ１〜Ｔｉｍｅｒ６にゼロを設定して（Ｓ２０６）、各スレーブ装置１４〜２４にタイマ値Ｔｉｍｅｒ１〜Ｔｉｍｅｒ６を出力する（Ｓ２０７）。
【００５１】
図１１に、図１０におけるＳ２０２の処理、すなわち各ブロックＢ１〜Ｂ６毎のＳＯＣ演算処理の詳細フローチャートを示す。マスタ装置２６は、まず初期化処理を行う（Ｓ３０１）。具体的には、電池セルをＢｉｊ、そのＳＯＣをＳＯＣｉｊで表すものとし、ブロック番号ｉ、電池セル番号ｊをそれぞれ１に初期化する。
【００５２】
次に、マスタ装置２６は、各スレーブ装置に電圧取得信号を出力し、各スレーブ装置からデジタル電圧データを受信する。次に、電池セルＢｉｊ毎のＳＯＣｉｊを、電池セルの端子電圧ＶｉｊとＳＯＣとの対応関係を示すマップを用いて算出する（Ｓ３０２）。そして、電池セル番号ｊが６であるか否かを判定し（Ｓ３０３）、電池セル番号ｊが６でない場合にはｊを１だけインクリメントして（Ｓ３０６）、同様の処理を繰り返す。この繰り返し処理により、電池セルＢ１１〜Ｂ１６についてＳＯＣ１１〜ＳＯＣ１６が算出される。
【００５３】
次に、マスタ装置２６は、電池ブロック毎のＳＯＣ代表値を演算する。具体的には、それぞれのブロックを構成する電池セルのＳＯＣｉ１〜ＳＯＣｉ６の平均値を演算する（Ｓ３０４）。ブロック番号ｉ＝１の場合、ブロックＢ１を構成する電池セルＢ１１〜Ｂ１６のＳＯＣ１１〜ＳＯＣ１６の平均を算出する。そして、ブロック番号ｉが６であるか否かを判定し（Ｓ３０５）、ブロック番号ｉが６でない場合にはｉを１だけインクリメントして（Ｓ３０７）、同様の処理を繰り返す。以上の処理により、全てのブロックＢ１〜Ｂ６においてその代表ＳＯＣ１〜ＳＯＣ６が演算される。
【００５４】
図１２に、図１０におけるＳ２０５の処理、すなわちＳＯＣばらつきから各スレーブ装置１４〜２４のタイマ値を演算する処理の詳細フローチャートを示す。まず、スレーブ番号に相当するブロック番号ｉを１に初期化し（Ｓ４０１）、ブロックＢｉのＳＯＣｉの中で最小値を抽出する（Ｓ４０２）。最小値をＳＯＣｍｉｎとする。
【００５５】
次に、ＳＯＣｉとＳＯＣｍｉｎの差分を演算し、その差分が既定値より小さいか否かを判定する（Ｓ４０３）。例えば、ＳＯＣｉとＳＯＣｍｉｎの差分が０．５％より小さいか否かを判定する。ＳＯＣｉとＳＯＣｍｉｎの差分値が規定値より大きい場合には、タイマ値Ｔｉｍｅｒｉを、
Ｔｉｍｅｒｉ＝（ＳＯＣｉ−ＳＯＣｍｉｎ）／１００×６／ＩＤｉ×３６００／１．０２４
により演算する（Ｓ４０４）。ここで、ＩＤｉはブロック番号ｉのスレーブ装置の個別消費電流（Ａ）であり、予め（製品出荷時）測定してマスタ装置２６のメモリに記憶しておく。上式において６を乗じたのは電池セルの容量が６Ａｈだからである。３６００を乗算したのは単位を秒に換算するためである。１．０２４で除算したのは、タイマ１カウント当たりの秒数を考慮したものである。上式から分かるように、（ＳＯＣｉ−ＳＯＣｍｉｎ）に比例して増大するようにタイマ値Ｔｉｍｅｒｉが演算される。
【００５６】
一方、ＳＯＣｉとＳＯＣｍｉｎの差分が規定値より小さい場合は、タイマ値Ｔｉｍｅｒｉを０に設定する（Ｓ４０６）。タイマ値Ｔｉｍｅｒｉを０に設定するということは、イグニッションＯＦＦ時に直ちに動作を停止することを意味する。
【００５７】
以上の処理をｉが６となるまで繰り返し実行することで（Ｓ４０５、Ｓ４０７）、各スレーブ装置１４〜２４毎のタイマ値Ｔｉｍｅｒ１〜Ｔｉｍｅｒ６が設定される。
【００５８】
図１３に、各スレーブ装置１４〜２４における詳細フローチャートを示す。各スレーブ装置１４〜２４は、マスタ装置２６からの電圧取得信号があるか否かを判定し（Ｓ５０１）、要求がある場合にはデジタル電圧データを取得してデータを送信する（Ｓ５０２）。また、マスタ装置２６からのタイマ値Ｔｉｍｅｒを受信したか否かを判定し（Ｓ５０３）、受信した場合にはこれを内蔵タイマＣ０に格納する（Ｓ５０４）。内蔵タイマＣ０は、発振器の発振周期の２9毎、すなわち１．０２４ミリ秒ずつ減算する。そして、タイマ値Ｃ０がアンダーフロー、すなわち０より小さくなったか否かを判定し（Ｓ５０５）、０より小さくなった場合に発振器ＯＳＣを停止すべく指令する（Ｓ５０６）。
【００５９】
なお、各スレーブ装置１４〜２４のプロセッサはＣＰＵを有するマイクロコンピュータである必要はなく、発振器ＯＳＣを動作クロックとするステートコントローラでもよい。
【００６０】
図１４に、マスタ装置２６の他の詳細フローチャートを示す。図１０では、各スレーブ装置１４〜２４がタイマＣ０を有することを前提としているが、この例では各スレーブ装置１４〜２４がタイマＣ０を有しなくてもよい場合について示す。
【００６１】
図１４において、Ｓ６０１〜Ｓ６０６までの処理は、図１０におけるＳ２０１〜Ｓ２０６までの処理と同一である。
【００６２】
次に、マスタ装置２６は、各スレーブ装置１４〜２４のタイマ値Ｔｉｍｅｒ１〜Ｔｉｍｅｒ６の中で最大値を抽出し（Ｓ６０７）、抽出した最大値をマスタ装置２６のカウントダウンタイマＴｉｍｅＭに設定して起動する（Ｓ６０８）。カウントダウンを進めていく際に、マスタ装置２６はＴｉｍｅＭのカウント値がＴｉｍｅｒ１〜Ｔｉｍｅｒ６のいずれかと一致するか否かを判定する（Ｓ６０９）。一致する場合、一致したＴｉｍｅｒに対応したスレーブ装置に対して電圧取得信号を出力した後、動作用クロックＣＬＫをＯＦＦするＯＦＦ指令を出力する（Ｓ６１０）。以上の処理を、ＴｉｍｅＭがアンダーフローするまで繰り返し実行する（Ｓ６１１）。その後、マスタ装置２６は自身の動作を停止する。
【００６３】
図１５に、この場合の各スレーブ装置１４〜２４の詳細フローチャートを示す。Ｓ７０１〜Ｓ７０２の処理は、図１３におけるＳ５０１〜Ｓ５０２の処理と同様であり、デジタル電圧の要求があればこれを取得してマスタ装置２６に送信する。
【００６４】
次に、各スレーブ装置１４〜２４は、マスタ装置２６からＯＦＦ指令を受信したか否かを判定する（Ｓ７０３）。ＯＦＦ指令を受信した場合、その発振器ＯＳＣの動作を停止する（Ｓ７０４）。
【００６５】
図１６に、この場合のマスタ装置２６及び各スレーブ装置１４〜２４の動作タイミングを示す。図において、動作用クロック信号ＣＬＫ１はブロックＢ１、Ｂ６をそれぞれ管理するスレーブ装置１４，２４の動作用クロック信号であり、動作用クロック信号ＣＬＫ２はブロックＢ２，Ｂ４，Ｂ５をそれぞれ管理するスレーブ装置１６，２０，２２の動作用クロック信号であり、動作用クロック信号ＣＬＫ３はブロックＢ３を管理するスレーブ装置１８の動作用クロック信号である。マスタ装置２６はイグニッションＩＧがＯＦＦとなっても全てのスレーブ装置１４〜２４がＯＦＦとなるまでＯＮ状態のまま維持される。マスタ装置２６は、まずスレーブ装置１４，２４に対してＯＦＦ指令を出力し、次にスレーブ装置１６，２０，２２に対してＯＦＦ指令を出力し、最後にスレーブ装置１８に対してＯＦＦ指令を出力する。なお、スレーブ装置１４〜２４はディジーチェーン接続されているため、例えばマスタ装置２６がスレーブ装置１８に対してＯＦＦ指令を出力する場合には、スレーブ装置１４，１６，２０，２２，２４はその瞬間だけ一時的にＯＮする。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本実施形態における充電状態はＳＯＣ（％）に替えて残存容量（Ａｈ）としてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０  組電池、１２  管理装置、１４〜２４  スレーブ装置、２６  マスタ装置。
【図１】
0005385719.tif 000002
【図２】
0005385719.tif 000003
【図３】
0005385719.tif 000004
【図４】
0005385719.tif 000005
【図５】
0005385719.tif 000006
【図６】
0005385719.tif 000007
【図７】
0005385719.tif 000008
【図８】
0005385719.tif 000009
【図９】
0005385719.tif 000010
【図１０】
0005385719.tif 000011
【図１１】
0005385719.tif 000012
【図１２】
0005385719.tif 000013
【図１３】
0005385719.tif 000014
【図１４】
0005385719.tif 000015
【図１５】
0005385719.tif 000016
【図１６】
0005385719.tif 000017