(57)【要約】【課題】システムの可用性を低下させることがないように電池容量を把握すべきタイミングを通知する。【解決手段】実施形態の電源装置は、直列接続された複数の二次電池セルを有する組電池を備えている。そして、条件判別手段は、二次電池セルあるいは組電池が所定のリセット充放電通知条件を満たしているか否かを判別する。これにより、リセット充放電通知手段は、条件判別手段の判別の結果に基づいてリセット充放電通知条件を満たしている場合に、リセット充放電処理を行うタイミングであることを通知し、あるいは、リセット充放電処理の実行を指示する指示信号を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の二次電池セルを有する組電池と、
前記二次電池セルあるいは前記組電池が所定のリセット充放電通知条件を満たしているか否かを判別する条件判別手段と、
前記判別の結果に基づいて前記リセット充放電通知条件を満たしている場合に、リセット充放電処理を行うタイミングであることを通知し、あるいは、前記リセット充放電処理の実行を指示する指示信号を出力するリセット充放電通知手段と、
を備えた電源装置。
【請求項２】
前記リセット充放電通知条件は、満充電検出時の電流積算による残容量が、前記組電池の容量と比較して所定割合以上異なる場合である、
請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記リセット充放電通知条件は、完全放電検出時の電流積算による残容量が、所定の残容量以上である場合である、
請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
前記リセット充放電通知条件は、開路電圧補正前の残容量と開路電圧補正後の残容量とが、所定割合以上異なる場合である、
請求項１記載の電源装置。
【請求項５】
前記リセット充放電通知条件は、現在の開路電圧と、前記組電池の寿命初期における開路電圧と、が所定割合以上異なる場合である、
請求項１記載の電源装置。
【請求項６】
前記リセット充放電通知条件は、複数の前記二次電池セルのセルバランス調整前の容量ばらつきが、前記組電池の寿命初期における複数の前記二次電池セルのセルバランス調整前の容量ばらつきが所定割合以上変化していた場合である、
請求項１記載の電源装置。
【請求項７】
前記二次電池セルの内部抵抗を測定する内部抵抗測定手段を備え、
前記リセット充放電通知条件は、前記組電池の寿命初期における内部抵抗値と、現在の内部抵抗値と、が所定割合以上異なっている場合である、
請求項１記載の電源装置。
【請求項８】
前記組電池の充電毎に計測した充電量及び放電毎に計測した放電量に基づいて、それらの差が所定値以上となった場合である、
請求項１記載の電源装置。
【請求項９】
前記判別の結果を記憶する判別結果記憶手段と、
外部からの読み出し要求に基づいて前記判別結果記憶手段の記憶内容を読み出して出力する読出手段と、
を備えた、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の電源装置。
【請求項１０】
直列接続された複数の二次電池セルを有する組電池を備えた電源装置で実行される制御方法であって、
前記二次電池セルあるいは前記組電池が所定のリセット充放電通知条件を満たしているか否かを判別する条件判別過程と、
前記判別の結果に基づいて前記リセット充放電通知条件を満たしている場合に、リセット充放電処理を行うタイミングであることを通知し、あるいは、前記リセット充放電処理の実行を指示する指示信号を出力するリセット充放電通知過程と、
を備えた制御方法。
【請求項１１】
直列接続された複数の二次電池セルを有する組電池を備えた電源装置をコンピュータにより制御するための制御プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記二次電池セルあるいは前記組電池が所定のリセット充放電通知条件を満たしているか否かを判別する条件判別手段と、
前記判別の結果に基づいて前記リセット充放電通知条件を満たしている場合に、リセット充放電処理を行うタイミングであることを通知し、あるいは、前記リセット充放電処理の実行を指示する指示信号を出力するリセット充放電通知手段と、
して機能させる制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電源装置、制御方法及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車において、駆動用の電源として組電池装置を搭載しているものが知られている。ここで、組電池装置の一態様として、直列あるいは並列接続された複数の二次電池セルを有する組電池と当該組電池を監視する組電池監視回路（ＶＴＭ：Voltage  Temperature  Monitoring）とを備えた組電池モジュールを複数用い、これらの組電池モジュールの二次電池セルを全て接続（直列あるいは並列に接続）するとともに、各組電池モジュールを管理する電池管理装置（ＢＭＵ：Battery  Management  Unit）を設け、この電池管理装置により組電池モジュール全体の電池パックにより供給可能な電力の電圧であるパック電圧およびパック電流及び組電池モジュールが有する二次電池セル毎の電圧であるセル電圧等を管理している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７８２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電池モジュールを構成している二次電池セルは、使用することにより、あるいは、製造時からの時間が経過することにより劣化し、その蓄電容量が小さくなる。
また、電気自動車やバックアップ電源システム等の二次電池を利用したシステムにおいては、電池容量が所定値以下となった場合には、必要な能力を発揮できず、システム異常やシステム停止に至る虞がある。
【０００５】
したがって、電池容量が所定値以下に至らないように、電池容量を把握しておくことが必要となるが、電池容量を正確に求めるためには、システムの運用を止める必要があるため、システムの可用性を低下させることがないように電池容量を把握すべきタイミングを通知する技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の電源装置は、直列接続された複数の二次電池セルを有する組電池を備えている。
そして、条件判別手段は、二次電池セルあるいは組電池が所定のリセット充放電通知条件を満たしているか否かを判別する。
これにより、リセット充放電支援手段は、条件判別手段の判別の結果に基づいてリセット充放電通知条件を満たしている場合に、リセット充放電処理を行うタイミングであることを通知し、あるいは、リセット充放電処理の実行を指示する指示信号を出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本実施形態にかかる電源装置を備えた車両の模式図である。
【図２】図２は、本実施形態にかかる組電池監視回路の機能ブロックを示す図である。
【図３】図３は、本実施形態にかかる電池管理装置の全体ブロックを示す図である。
【図４】図４は、実施形態のリセット（リフレッシュ）充放電支援処理フローチャートである。
【図５】図５は、内部抵抗測定回路の接続状態の説明図である。
【図６】図６は、内部抵抗測定回路の概要構成ブロック図である。
【図７】図７は、第２実施形態の内部抵抗測定処理部分の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態にかかる電源装置及び当該電源装置を備えたシステムとしての車両について図面を参照して説明する。
【０００９】
［１］第１実施形態
図１は、実施形態にかかる電源装置を備えた車両の模式図である。なお、図１においては、車両１００、車両１００への電源装置の搭載箇所及び車両１００の駆動モータなどは概略的に示している。
【００１０】
電源装置は、複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）が互いに直列接続されて構成される。ここで、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）は、それぞれ独立して着脱することが可能であり、メンテナンス等において、別の組電池モジュールと交換することができる。組電池モジュール１０１（１）は、組電池１１を有する。組電池モジュール１０１（２）は、組電池１２を有する。また、組電池モジュール１０１（３）は、組電池１３を有する。また、組電池モジュール１０１（４）は、組電池１４を有する。
【００１１】
図２は、本実施形態にかかる組電池監視回路（ＶＴＭ：Voltage  Temperature  Monitoring）の機能ブロックを示す図である。
組電池１１〜１４は、同一構成を有しており、図２（ａ）に示すように、それぞれ直列接続された複数の二次電池セルＣＬを有している。
複数の二次電池セルＣＬのそれぞれには、当該複数の二次電池セルＣＬ間の電圧ばらつきを抑制する均等化処理（セルバランス処理）を行うために、並列に放電回路１５が接続されている。
【００１２】
放電回路１５は、図２（ｂ）に示すように、放電電流(放電電力)を消費して、二次電池セルＣＬの電圧を低下させるための放電抵抗ＲＤと、放電抵抗ＲＤに直列に接続され、スイッチ制御信号ＣＳＷに基づいてオン／オフ制御され対応する二次電池セルＣＬの放電を行わせるための放電スイッチＳＷと、を備えている。
【００１３】
本実施形態では、二次電池装置は、４つの組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を直列接続しているが、少なくとも一つの組電池モジュールを有していればよく、これに限定するものではない。
【００１４】
二次電池装置が備える複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）のうち低電位側に接続された組電池モジュール１０１（１）の負極端子には、接続ライン３１の一方の端子が接続されている。接続ライン３１は、インバータ４０の負極入力端子に接続されている。
【００１５】
また、二次電池装置が備える複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）のうち高電位側に接続された組電池モジュール１０１（４）の正極端子には、接続ライン３２の一方の端子が、スイッチ装置３３を介して接続されている。接続ライン３２の他方の端子は、インバータ４０の正極入力端子に接続されている。
【００１６】
スイッチ装置３３は、複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）に直列接続され、複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の電気的な接続をオンまたはオフする。つまり、スイッチ装置３３は、オンすることにより、組電池１１〜１４間に電流を流す。本実施形態では、スイッチ装置３３は、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の組電池１１〜１４が有する二次電池セルの電力を負荷に供給する際にオンするメインスイッチＳＷＭ（図３参照）と、負荷へ流れ込む突入電流を防止するためのプリチャージスイッチＳＷＰ（図３参照）と、を含む。
【００１７】
より具体的には、車両２側の負荷（例えば、モータ４５など）と組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）をスイッチ装置３３に電気的に接続する際に、プリチャージスイッチＳＷＰをオンし、負荷との電位差が小さくなった後にメインスイッチＳＷＭをオンする。これにより、突入電流によるメインスイッチＳＷＭの溶着を防止する。プリチャージスイッチＳＷＰおよびメインスイッチＳＷＭは、リレー回路として構成されている。
【００１８】
インバータ４０は、印加された直流電圧をモータ駆動用の３相の交流（ＡＣ）の電圧に変換する。インバータ４０は、後述する電池管理装置（ＢＭＵ：Battery  Management  Unit）６０または車両１００の全体動作を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）７１からの制御信号に基づいて、交流の電圧への変換が制御される。インバータ４０の３相の出力端子は、モータ４５の各３相の入力端子に接続されている。モータ４５の駆動力（回転）は、例えば差動ギアユニットを介して、駆動輪ＷＲ，ＷＬに伝達される。
【００１９】
電池管理装置６０には、独立した外部電源７０が接続されている。外部電源７０は、例えば、車載アクセサリに電力を供給する定格１２Ｖの鉛蓄電池である。また、電池管理装置６０には、運転者などの操作入力に応答して車両全体の管理を行う電子制御装置７１も接続されている。
【００２０】
図１および図２に示したように、組電池モジュール１０１（１）は、組電池１１と、組電池監視回路（ＶＴＭ）２１と、を有している。組電池モジュール１０１（２）は、組電池１２と、組電池監視回路２２と、を有する。組電池モジュール１０１（３）は、組電池１３と、組電池監視回路２３と、を有する。組電池モジュール１０１（４）は、組電池１４と、組電池監視回路２４と、を有する。ここで、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）は同様の構成である。したがって、以下の説明では、主として、組電池モジュール１０１（１）について説明する。
【００２１】
組電池監視回路２１は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続された第１通信部２１１と、組電池監視回路２２の第１通信部２１１と接続された第２通信部２１２と、を有している。また、組電池監視回路２２は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続されかつ組電池監視回路２１の第２通信部２１２と接続された第１通信部２１１と、組電池監視回路２３の第１通信部２１１と接続された第２通信部２１２と、を有している。また、組電池監視回路２３は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続されかつ組電池監視回路２２の第２通信部２１２と接続された第１通信部２１１と、組電池監視回路２４の第１通信部２１１と接続された第２通信部２１２と、を有している。また、組電池監視回路２４は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続されかつ組電池監視回路２３の第２通信部２１２と接続された第１通信部２１１と、組電池監視回路２４よりも高電位側に接続された組電池監視回路がある場合に当該組電池監視回路に接続された第２通信部２１２と、を有している。
【００２２】
なお、組電池監視回路２１，２２間の第１通信部２１１と第２通信部２１２とを接続し、かつ組電池監視回路２３，２４間の第１通信部２１１と第２通信部２１２とを接続することにより、組電池監視回路２１，２３の第１通信部２１１が、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続されるようにしても良い。この場合、組電池監視回路２１，２２は互いの第１通信部２１１および第２通信部２１２を介して接続され双方向通信が可能であり、また組電池監視回路２３，２４も互いの第１通信部２１１および第２通信部２１２を介して接続され双方向通信が可能である。
【００２３】
より具体的には、組電池監視回路２１，２２を接続する場合、組電池監視回路２１の第１通信部２１１の情報入力出力端子は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続される。組電池監視回路２１の第２通信部２１２の情報入力出力端子は、組電池監視回路２２の第１通信部２１１の情報入力出力端子に接続される。
【００２４】
また、組電池監視回路２３，２４を接続する場合、組電池監視回路２３の第１通信部２１１の情報入力出力端子は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続される。組電池監視回路２３の第２通信部２１２の情報入力出力端子は、組電池監視回路２４の第１通信部２１１の情報入力出力端子に接続される。
【００２５】
また、組電池監視回路２１は、さらに電圧検出部２１３、温度検出部２１４、均等化処理部２１５及び診断用回路２１６を備える。
【００２６】
電圧検出部２１３は、組電池１１を構成している複数の二次電池セルＣＬの二次電池セル毎の電圧（以下、セル電圧とする）を検出する。言い換えると、電圧検出部２１３は、組電池１１を構成している複数の二次電池セルＣＬのそれぞれの端子間の電圧をセル電圧として検出する。そして、電圧検出部２１３は、検出した全てのセル電圧を表す電圧信号を、第１通信部２１１およびインタフェース回路６０４（図３参照）を介して電池管理装置６０に入力する。
【００２７】
温度検出部２１４は、組電池１１を構成している複数の二次電池セルＣＬの二次電池セルＣＬ毎または複数の二次電池セルＣＬの近傍の温度を検出する。そして、温度検出部２１４は、検出した温度を表す温度信号を、第１通信部２１１およびインタフェース回路６０４（図３参照）を介して電池管理装置６０に入力する。
【００２８】
均等化処理部２１５は、組電池１１を構成している複数の二次電池セルＣＬの電圧（蓄電容量）を均等化する均等化処理を行う。二次電池装置では、二次電池セルＣＬの充放電特性や温度のばらつきなどにより、組み合わされた二次電池セルＣＬ間の電圧（蓄電容量）が不均等となってくることが知られている。二次電池セルＣＬ間の電圧（蓄電容量）が不均等になることにより、二次電池装置としての機能を最大に発揮できる、すなわち、組電池１１〜１４の蓄電容量を最大限利用できる効率の良い充放電を行うことができなくなってくる。
【００２９】
均等化処理せずに電圧が他の二次電池セルＣＬと比較して高い二次電池セルＣＬが存在する状態で組電池に対して充電を行うと、電圧が低い二次電池セルが満充電状態にならないまま、電圧が高い二次電池セルが早く満充電状態となり、全体充電が完了することがある。そこで、充電を行うに際して、均等化処理部２１５が放電回路１５を制御して、二次電池セル間の電圧を均等化処理する必要があるのである。
【００３０】
診断用回路２１６は、組電池モジュール１０１（１）の異常を通知する信号であって、予め設定された基本周波数で“Ｈ”レベルまたは“Ｌ”レベルに切り換わるパルス信号（脈動信号；矩形波信号）を出力する。
【００３１】
図３は、本実施形態にかかる電池管理装置の全体ブロックを示す図である。
電池管理装置６０は、図３に示すように、電流検出回路６０２と、コネクタ５１を介して組電池監視回路２１〜２４の第１通信部２１１と接続されたインタフェース回路６０４と、組電池監視回路２１〜２４の診断用回路２１６から入力された脈動信号および制御回路ＣＴＲから送信されたアラート信号を受信しかつ組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）および電池管理装置６０における異常を表すアラート信号を出力するアラートシグナルプロセッサ６０５と、外部電源７０から電源電圧の電力が供給される電源供給管理部６０６と、スイッチ駆動回路６０８と、メモリ６０７と、二次電池装置の動作を制御する制御回路（ＭＰＵ：Micro  Processing  Unit）ＣＴＲと、を備えている。
【００３２】
メモリ６０７は、例えば、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically  Erasable  and  Programmable  Read  Only  Memory）等を備えている。メモリ６０７のＲＯＭには、制御回路ＣＴＲの動作を規定するプログラムが記録されている。また、ＲＡＭは、制御回路ＣＴＲのワーキングエリアとして用いられ、ＥＥＰＲＯＭには、更新可能に各種設定データ等が記憶される。最低限のデータとして、電池管理装置の電源がオフになっても保持すべきデータ等が記憶される。
【００３３】
組電池監視回路２１〜２４からインタフェース回路６０４には、電圧検出部２１３から入力された電圧信号、温度検出部２１４から入力された温度信号、診断用回路２１６から入力された脈動信号が、コネクタ５１を介して供給される。インタフェース回路６０４から組電池監視回路２１〜２４には、制御回路ＣＴＲから送信された各種信号（例えば、ロジック信号など）がコネクタ５１を介して入力される。
【００３４】
インタフェース回路６０４は、電圧検出部２１３から入力された電圧信号、温度検出部２１４から入力された温度信号等を双方向シリアル通信により制御回路ＣＴＲに供給し、診断用回路２１６から入力された脈動信号をアラートシグナルプロセッサ６０５に供給する。
【００３５】
アラートシグナルプロセッサ６０５は、インタフェース回路６０４から供給された脈動信号および制御回路ＣＴＲから供給されたアラート信号が正常か異常かを判断する。脈動信号または制御回路ＣＴＲから供給されたアラート信号が正常である場合には、アラートシグナルプロセッサ６０５は、予め設定された周波数で“Ｈ”レベルまたは“Ｌ”レベルに切り換わるアラート信号を出力する。脈動信号または制御回路ＣＴＲから供給されたアラート信号が“Ｈ”レベルに切り換わったままである場合には、アラートシグナルプロセッサ６０５は、例えば、正常時の“Ｌ”レベルのアラート信号を“Ｈ”レベルのアラート信号として出力する。
【００３６】
アラートシグナルプロセッサ６０５から出力されたアラート信号は、制御回路ＣＴＲ、スイッチ駆動回路６０８及びコネクタＣＮ２を介して接続された電子制御装置７１に供給される。
【００３７】
スイッチ駆動回路６０８は、制御回路ＣＴＲの制御により、スイッチ装置３３のプリチャージスイッチＳＷＰの動作を制御する信号Ｓ１と、メインスイッチＳＷＭの動作を制御する信号Ｓ２とを出力する。
【００３８】
信号Ｓ１，Ｓ２は、コネクタＣＮ１を介してスイッチ装置３３（図１参照）に供給される。プリチャージスイッチＳＷＰおよびメインスイッチＳＷＭは、信号Ｓ１，Ｓ２によってオンまたはオフするリレー回路である。
【００３９】
例えば、脈動信号が異常である場合には、制御回路ＣＴＲは、供給されたアラート信号により対応する組電池監視回路に異常があると判断し、スイッチ駆動回路６０８を制御して、プリチャージスイッチＳＷＰおよびメインスイッチＳＷＭをオフさせる。
【００４０】
電源供給管理部６０６は、電流検出回路６０２、アラートシグナルプロセッサ６０５、メモリ６０７及び制御回路ＣＴＲに電力を供給する。電源供給管理部６０６は、制御回路ＣＴＲへの電力の供給をオンまたはオフする切替回路６０６Ｓと、当該切替回路６０６Ｓに対して起動を指示するウェイクアップ信号を切替回路６０６Ｓに出力するタイマＴＭと、を備えている。
【００４１】
タイマＴＭには、外部電源７０により印加された１２Ｖの電源電圧がタイマＴＭの前段に配置されたＤＣ／ＤＣ変換回路ＣＡにより５Ｖの直流電圧に変換されて印加される。そして、タイマＴＭは、印加された５Ｖの直流電圧の電力により駆動して、切替回路６０６Ｓにウェイクアップ信号を出力する。切替回路６０６Ｓには、スタート信号ＳＴＡ、外部充電器信号ＣＨＧ及び制御回路ＣＴＲからの切替制御信号、タイマＴＭからのウェイクアップ信号及び外部電源７０からの電力が供給されている。
【００４２】
なお、タイマＴＭからのウェイクアップ信号は、設定された時間毎に“Ｈ”レベルとなる信号である。ウェイクアップ信号が“Ｈ”レベルとなるタイミングは制御回路ＣＴＲによって設定される。
【００４３】
ところで、電池管理装置６０には、コネクタＣＮ１を介して、電源電圧、スタート信号ＳＴＡ及び外部充電器信号ＣＨＧが、外部電源７０、モータ４５の駆動を指示するスタートボタン（図示しない）が押下されたことを検知するスタート検知部（図示しない）及び外部充電器（図示しない）から供給されている。また、電池管理装置６０は、コネクタＣＮ２を介して、電子制御装置７１との間で信号の送信および受信を行っている。
【００４４】
スタート信号ＳＴＡは、スタート検知部（図示しない）によりスタートボタン（図示しない）が押下されたことが検知されると“Ｈ”レベルとなり、再度スタートボタン（図示しない）が押下されたことが検知されると“Ｌ”レベルとなる信号である。外部充電器信号ＣＨＧは、外部充電器が二次電池装置に接続されたら“Ｈ”レベルとなり、接続が解除されたら“Ｌ”レベルとなる信号である。ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ及び外部充電器信号ＣＨＧは、制御回路ＣＴＲにも供給されている。
【００４５】
なお、二次電池装置が車両以外の機器に搭載される場合には、スタート信号ＳＴＡは、二次電池装置が搭載された機器の電源オン操作が成された場合に“Ｈ”レベルとなり、電源オフ操作が成された場合には“Ｌ”レベルとなる信号となる。
【００４６】
スタート信号ＳＴＡ、外部充電器信号ＣＨＧ及びウェイクアップ信号のうち少なくとも１つが“Ｈ”レベルとなることにより、切替回路６０６Ｓは、外部電源７０から印加された電源電圧を内部のＤＣ／ＤＣ変換回路によって５Ｖの直流電圧に変換して、アラートシグナルプロセッサ６０５および制御回路ＣＴＲに印加する。
【００４７】
また、スタート信号ＳＴＡ、外部充電器信号ＣＨＧ及びウェイクアップ信号のうち少なくとも１つが“Ｈ”レベルとなることにより、切替回路６０６Ｓは、外部電源７０から供給された電源電圧を内部のＤＣ／ＤＣ変換回路によって所定の大きさの直流電圧に変換して、電流検出回路６０２に印加する。
【００４８】
制御回路ＣＴＲには、タイマＴＭからウェイクアップ信号が供給され、コネクタＣＮ１を介してスタート信号ＳＴＡ及び外部充電器信号ＣＨＧが供給される。そのため、制御回路ＣＴＲは、切替回路６０６Ｓにより５Ｖの直流電圧が印加された場合に、供給された信号のうちいずれの信号が“Ｈ”レベルになったかを検出することにより、いずれの信号が“Ｈ”レベルになったことにより切替回路６０６Ｓがオンされたかを確認することができる。いずれの信号により電力が供給されたかを確認できたら、制御回路ＣＴＲは、切替制御信号をオンとし、切替回路６０６Ｓから電力が供給されている状態を維持させる。
【００４９】
また、制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ及び外部充電器信号ＣＨＧを監視し、全ての信号が“Ｌ”レベルになると、切替制御信号を“Ｌ”レベルとし、切替回路６０６Ｓをオフさせる。したがって、制御回路ＣＴＲ、アラートシグナルプロセッサ６０５及び電流検出回路６０２への電力の供給が停止される。
【００５０】
制御回路ＣＴＲは、エネルギー偏差算出部６０１および放電時間換算部６０３を備える。エネルギー偏差算出部６０１は、電圧検出部２１３から入力された電圧信号を、第１通信部２１１およびインタフェース回路６０４を介して取り込むとともに、電流検出回路６０２から入力された電流信号を取り込む。
【００５１】
放電時間換算部６０３は、取り込まれた電圧信号が表すセル電圧が予め定めた特定電圧に到達した後の充電容量を二次電池セル毎に算出し、算出した容量差から、二次電池セルの残り容量を同じにするため（すなわち、均等化処理部２１５により均等化処理を行うため）の各二次電池セルＣＬの放電時間（バランス放電時間）を算出する。
【００５２】
さらに、制御回路ＣＴＲは、組電池監視回路２１〜２４に動作を制御するための信号をインタフェース回路６０４に供給する。具体的には、制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ及び外部充電器信号ＣＨＧのいずれかが“Ｈ”レベルとなっている場合、後述する絶縁通信ＩＣ６０４ａ（図４参照）を動作状態にすることを指示する動作命令をインタフェース回路６０４に入力する。
【００５３】
一方、制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ及び外部充電器信号ＣＨＧの全ての信号が“Ｌ”レベルになった場合、インタフェース回路６０４への動作命令の入力を停止する。
【００５４】
本実施形態では、制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ及び外部充電器信号ＣＨＧのいずれかが“Ｈ”レベルとなっている場合、“Ｈ”レベルに切り換わった動作信号をインタフェース回路６０４に入力することにより、インタフェース回路６０４に対して動作命令を入力する。
【００５５】
一方、制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ及び外部充電器信号ＣＨＧの全ての信号が“Ｌ”レベルになった場合、“Ｌ”レベルに切り換わった動作信号をインタフェース回路６０４に入力することにより、インタフェース回路６０４への動作命令の入力を停止する。
【００５６】
次に実施形態の動作説明に先立ち、リセット充放電処理について説明する。
リセット充放電処理は、高精度に電池容量を推定する手法である。
リセット充放電処理においては、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を実使用上の完全放電状態とする、すなわち、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の電圧を所定の完全放電電圧に至らせる。
【００５７】
そして、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を実使用上の完全充電状態とする、すなわち、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を満充電状態時の電圧に至らせる。
そして、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の完全放電状態から完全充電状態に至るまでの電流積算による電池容量が、当該時点における電池容量と推定される。なお、逆に完全充電状態から完全放電状態に至るまでの電流積算による電池容量を当該時点における電池容量と推定することも可能であるが、以下の説明では、完全放電状態から完全充電状態に至るまでの電流積算による電池容量が、当該時点における電池容量と推定した場合を一例として説明する。
【００５８】
したがって、リセット充放電処理による電池容量の推定は、高精度に行えるものの、当該組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を利用しているシステムの運用が行えるとは限らず、システムの可用性が低下することとなる。
一方、電池容量の推定の精度が低いと電池容量の低下により、当該組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を利用しているシステム誤動作、停止などを招く虞があり、最適なタイミングでリセット充放電を行うことが望ましい。
【００５９】
図４は、実施形態のリセット（リフレッシュ）充放電支援処理フローチャートである。
まず、電池管理装置６０は、組電池モジュールが充電状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１１の判別において、組電池モジュールが充電状態である場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、電池管理装置６０は、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の電流積算を行い残容量を算出するとともに（ステップＳ１２）、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の温度及び充電レートを考慮しつつ組電池モジュールが満充電状態に至ったか否かを判別する（ステップＳ１３）。
【００６０】
ステップＳ１３の判別において、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）において満充電状態に至っていない場合には（ステップＳ１３；Ｎｏ）、再び処理をステップＳ１１に移行する。
ステップＳ１３の判別において、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）において満充電状態を検出した場合には（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、今回の充電における電流積算量を今回の充電量として不揮発性メモリに記憶するとともに（ステップＳ１４）、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の電池容量と算出した残容量とを比較し、所定値以上の差があるか否かを判別する（ステップＳ１５）。
【００６１】
ステップＳ１５の判別において、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の電池容量と算出した残容量とが所定値以上大きく異なっている場合には（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）（あるいは組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を構成している二次電池セルＣＬ）の劣化の虞があるので、リセット充放電通知処理を行う（ステップＳ１６）。すなわち、リセット充放電処理を行うタイミングであることを通知し、あるいは、リセット充放電処理の実行を指示する指示信号を外部の充電装置に出力する。
【００６２】
ここで、通知の方法としては、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）上のインジケータにより通知したり、ブザー、音声などの音により通知したり、外部のディスプレイやインジケータに表示させたり、通信ネットワークを介して予め設定された外部の通信端末（パーソナルコンピュータ、携帯電話、スマートフォン等）に通知するようにすることが考えられる。
【００６３】
ステップＳ１５の判別において、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の電池容量と算出した残容量とが所定値未満の差しかない場合には（ステップＳ１５；Ｎｏ）、電池管理装置６０は、今回の充電量を前回の放電量と比較し、その差が所定量以上であるか否かを判別する（ステップＳ１７）。
【００６４】
ステップＳ１７の判別において、その差が所定量以上である場合には（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）（あるいは組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を構成している二次電池セルＣＬ）の劣化の虞があるので、リセット充放電通知処理を行う（ステップＳ１６）。
ステップＳ１７の判別において、その差が所定量未満である場合には（ステップＳ１７；Ｎｏ）、処理をステップＳ１８に移行する。
ステップＳ１１の判別において、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）が充電状態ではない場合には（ステップＳ１１；Ｎｏ）、電池管理装置６０は、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）が放電状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１８）。
【００６５】
ステップＳ１８の判別において、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）が放電状態ではない場合には（ステップＳ１８；Ｎｏ）、処理をステップＳ２４に移行する。
ステップＳ１８の判別において、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）が放電状態である場合には（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、電池管理装置６０は、組電池モジュールの電流積算を行い残容量を算出するとともに（ステップＳ１９）、組電池モジュールの温度及び放電レートを考慮しつつ組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）が完全放電状態に至ったか否かを判別する（ステップＳ２０）。
【００６６】
ステップＳ２０の判別において、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）が完全放電状態に至っていない場合には（ステップＳ２０；Ｎｏ）、再び処理をステップＳ１８に移行する。
ステップＳ２０の判別において、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）が完全放電状態に至ったことを検出した場合には（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、今回の放電における電流積算量を今回の放電量として不揮発性メモリに記憶するとともに（ステップＳ２１）、算出した残容量が所定値以上であるか否かを判別する（ステップＳ２２）。
【００６７】
ステップＳ２２の判別において、算出した残容量が所定値以上である場合には（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、組電池モジュール（あるいは組電池モジュールを構成している二次電池セルＣＬ）の劣化の虞があるので、リセット充放電通知処理を行う（ステップＳ１６）。
ステップＳ２２の判別において、算出した残容量が所定値未満である場合には（ステップＳ２２；Ｎｏ）、電池管理装置６０は、今回の放電量を前回の充電量と比較し、その差が所定量以上であるか否かを判別する（ステップＳ２３）。
【００６８】
ステップＳ２３の判別において、その差が所定量以上である場合には（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）（あるいは組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を構成している二次電池セルＣＬ）の劣化の虞があるので、リセット充放電通知処理を行う（ステップＳ１６）。
ステップＳ２３の判別において、その差が所定量未満である場合には（ステップＳ２３；Ｎｏ）、電池管理装置６０は、開路電圧（ＯＣＶ：Open  Circuit  Voltage）の計測タイミングであるか否かを判別する（ステップＳ２４）。
ステップＳ２４の判別において、開路電圧の計測タイミングではない場合には（ステップＳ２４；Ｎｏ）、処理をステップＳ２９に移行する。
【００６９】
ステップＳ２４の判別において、開路電圧の計測タイミングである場合には（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、電池管理装置６０は、当該組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の寿命初期における開路電圧を読み出すとともに（ステップＳ２５）、読み出した寿命初期における開路電圧と現在計測した開路電圧と比較し、それらが所定割合以上の差があるか否かを判別する（ステップＳ２６）。
【００７０】
ステップＳ２６の判別において、読み出した寿命初期における開路電圧と現在計測した開路電圧とが所定割合以上の差がある場合には（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）（あるいは組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を構成している二次電池セルＣＬ）の劣化の虞があるので、リセット充放電通知処理を行う（ステップＳ１６）。
【００７１】
ステップＳ２６の判別において、読み出した寿命初期における開路電圧と現在計測した開路電圧との差が所定割合未満である場合には、開路電圧補正前後でそれぞれ残容量を算出する（ステップＳ２７）。
続いて電池管理装置６０は、開路電圧補正前の残容量と、開路電圧補正後の残容量とが所定値以上の差があるか否かを判別する（ステップＳ２８）。
【００７２】
ステップＳ２８の判別において、開路電圧補正前の残容量と、開路電圧補正後の残容量とが所定値以上の差がある場合には（ステップＳ２８；Ｙｅｓ）、電池管理装置６０は、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）（あるいは組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を構成している二次電池セルＣＬ）の劣化の虞があるので、リセット充放電通知処理を行う（ステップＳ１６）。
【００７３】
ステップＳ２８の判別において、開路電圧補正前の残容量と、開路電圧補正後の残容量とが所定値未満の差しかない場合には（ステップＳ２８；Ｎｏ）、電池管理装置６０は、組電池モジュールを構成している複数の二次電池セルＣＬについて、均等化処理部２１５が均等化処理（セルバランス処理）を行うに先立って検出された複数の二次電池セルＣＬの電圧（容量）ばらつき状態を取得し（ステップＳ２９）、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の寿命初期において均等化処理部２１５が均等化処理（セルバランス処理）を行うに先立って検出された複数の二次電池セルＣＬの電圧(容量)ばらつき状態と比較してそのばらつき（例えば、標準偏差σで表される）が、所定量以上大きく異なっている（例えば、標準偏差σの差が所定値以上）か否かを判別する（ステップＳ３０）。
【００７４】
ここで、複数の二次電池セルＣＬの電圧(容量)ばらつきが大きくなる理由としては、二次電池セルＣＬが劣化した場合には、各二次電池セルＣＬの内部抵抗のばらつきが大きくなり、その結果、じゅう放電時のセル電圧の変化幅の違いが大きくなるためである。
【００７５】
ステップＳ３０の判別において、複数の二次電池セルＣＬの電圧（容量）ばらつき状態が、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の寿命初期において均等化処理部２１５が均等化処理（セルバランス処理）を行うに先立って検出された複数の二次電池セルＣＬの電圧(容量)ばらつき状態と比較してそのばらつきが、所定量以上大きく異なっている場合には（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）、電池管理装置６０は、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）（あるいは組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を構成している二次電池セルＣＬ）の劣化の虞があるので、リセット充放電通知処理を行う（ステップＳ１６）。
【００７６】
ステップＳ３０の判別において、複数の二次電池セルＣＬの電圧（容量）ばらつき状態が、組電池モジュールの寿命初期において均等化処理部２１５が均等化処理（セルバランス処理）を行うに先立って検出された複数の二次電池セルＣＬの電圧(容量)ばらつき状態と比較してそのばらつきが、所定量未満である場合には（ステップＳ３０；Ｎｏ）、処理を再びステップＳ１１に移行して同様の処理を繰り返す。
【００７７】
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、リセット充放電を行うべきタイミングを自動的に判定して、リセット充放電通知処理を行うこととなるので、電池容量の低下によるシステムの誤動作、停止などを防止することができるとともに、必要以上にシステムの可用性を低下させることがない。
さらに適度のタイミングでリセット充放電を行わせることができるので、充電能力、放電能力の低下を抑制して、システムのメンテナンスコストを抑制することができる。
【００７８】
［２］第２実施形態
本第２実施形態は、第１実施形態の構成に加えて、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を構成している二次電池セルＣＬの内部抵抗を個別に測定してリセット充放電通知処理を行う場合の実施形態である。
【００７９】
図５は、内部抵抗測定回路の接続状態の説明図である。
図６は、内部抵抗測定回路の概要構成ブロック図である。
内部抵抗測定回路３０１は、セレクタ３０２とともに、図１に示した組電池監視回路２１〜２４にそれぞれ別個に設けられている。
本実施形態において、二次電池セルＣＬの内部抵抗は、交流四端子法を用いて測定している。
【００８０】
図５に示すように、各二次電池セルＣＬには、４本の信号線が接続されている。
より具体的には、二次電池セルＣＬ１には、信号線Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２が接続されている。同様に二次電池セルＣＬ２には、信号線Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ３１、Ｍ３２が接続され、二次電池セルＣＬ３には、信号線Ｍ３１、Ｍ３２、Ｍ４１、Ｍ４２が接続され、二次電池セルＣＬ４には、信号線Ｍ４１、Ｍ４２、Ｍ５１、Ｍ５２が接続されている。
したがって、隣接した二次電池セルにおいては、一対の信号線は、共通して用いられている。
【００８１】
この場合において、各二次電池セルＣＬにそれぞれ内部抵抗測定回路３０１を設けるのは、コスト的に現実的ではないので、実際には、複数の二次電池セルＣＬに対して一つの内部抵抗測定回路３０１を設け、複数の二次電池セルＣＬと内部抵抗測定回路との間にセレクタ３０２を設けて測定対象の二次電池セルＣＬを切り換えて測定を行っている。
【００８２】
より詳細には、セレクタ３０２は、一対の信号線Ｍ１１、Ｍ１２を信号線群Ｍ１として扱い、一対の信号線Ｍ２１、Ｍ２２を信号線群Ｍ２として扱い、一対の信号線Ｍ３１、Ｍ３２を信号線群Ｍ３として扱い、一対の信号線Ｍ４１、Ｍ４２を信号線群Ｍ４として扱い、一対の信号線Ｍ５１、Ｍ５２を信号線群Ｍ５として扱い、測定対象の二次電池セルＣＬを変更する度に一組の信号線群対を選択するように構成されている。
【００８３】
例えば、セレクタ３０２は、二次電池セルＣＬ２の内部抵抗を測定する際には、信号線群対Ｍ２及び信号線群対Ｍ３を選択する。そして、信号線群対Ｍ２を構成する信号線Ｍ２１を内部抵抗測定回路３０１に接続されている信号線ＭＰ１に接続し、信号線Ｍ２２信号線ＭＶ１に接続する。さらに信号線群対Ｍ３を構成する信号線Ｍ３１を内部抵抗測定回路３０１に接続されている信号線ＭＶ２に接続し、信号線Ｍ３２を信号線ＭＶ１に接続する。
【００８４】
この結果、図６に示すように、いずれかの二次電池セルＣＬの正極端子に信号線ＭＰ１及び信号線ＭＶ１が接続された状態となり、負極端子に信号線ＭＶ２及び信号線ＭＰ２が接続された状態となる。
【００８５】
すなわち、二次電池セルＣＬの両極端子に交流電源３０３及び交流アンプ３０４が接続されることとなり、交流電源３０３から供給された交流測定電流が流れた二次電池セルＣＬの端子間には、内部抵抗（内部インピーダンス）に比例した交流の電圧降下が生じるので、それを交流（ＡＣ）アンプ（電圧計）３０４で検出するのである。ここで、ＡＣアンプの入力インピーダンスが高いことから、交流測定電流はほとんど二次電池セルＣＬに流れ、ＡＣアンプには流れず、ＡＣアンプには、微小感度電流だけが流れるので、ＡＣアンプのリード線の線抵抗や接触抵抗による電圧降下を生じず、これらの影響を受けずに内部抵抗を測定できるのである。
【００８６】
図７は、第２実施形態の内部抵抗測定処理部分の処理フローチャートである。
電池管理装置６０は、当該組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を構成する各二次電池セルＣＬの寿命初期における内部抵抗値読み出すとともに（ステップＳ３１）、読み出した寿命初期における内部抵抗値と現在計測した内部抵抗値とを比較し、それらが所定値以上の差があるか否かを判別する（ステップＳ３２）。
【００８７】
ステップＳ３２の判別において、読み出した寿命初期における内部抵抗値と現在計測した内部抵抗値とが所定値以上の差がある場合には（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を構成している二次電池セルＣＬの劣化の虞があるので、リセット充放電通知処理を行う（ステップＳ１６）。
【００８８】
ステップＳ３２の判別において、読み出した寿命初期における内部抵抗値と現在計測した内部抵抗値との差が所定値未満である場合には、処理を再びステップＳ３１に移行して、以下、同様の処理を繰り返すこととなる。
【００８９】
以上の説明のように、本第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、二次電池セルＣＬの内部抵抗の変化に基づいてリセット充放電を行うべきタイミングを自動的に判定して、リセット充放電通知処理を行うこととなるので、電池容量の低下によるシステムの誤動作、停止などを防止することができるとともに、必要以上にシステムの可用性を低下させることがない。
さらに二次電池セルＣＬの内部抵抗値の変化に基づいて適度のタイミングでリセット充放電を行わせることができるので、充電能力、放電能力の低下を抑制して、システムのメンテナンスコストを抑制することができる。
【００９０】
以上の説明においては、組電池１１〜１４が直列接続され、全ての二次電池セルＣＬが直列接続された場合を例として説明したが、各組電池を構成する二次電池セルＣＬが並列接続された場合でも同様に適用が可能である。
【００９１】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９２】
１１〜１４    組電池
１５    放電回路
２１〜２４    組電池監視回路
３１    接続ライン
３２    接続ライン
３３    スイッチ装置
４０    インバータ
４５    モータ
５１    コネクタ
６０    電池管理装置
７０    外部電源
７１    電子制御装置
１００  車両
１０１（１）〜１０１（４）  組電池モジュール（電源装置）
３０１  内部抵抗測定回路
３０２  セレクタ
ＣＬ１〜ＣＬ４  二次電池セル
【図１】
2014054148.tif 000003
【図２】
2014054148.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014054148.tif 000006
【図５】
2014054148.tif 000007
【図６】
2014054148.tif 000008
【図７】
2014054148.tif 000009