(57)【要約】  本発明は、複数の単電池セルを直列接続したセルグループを制御する電池監視装置であって、前記単電池セルの端子間電圧を測定する第１のユニットと、前記単電池セルのバランシング放電を行う第２のユニットと、前記単電池セルの端子間電圧を測定するための、前記単電池セルの正極および負極のそれぞれと前記第１のユニットとを接続する複数の電圧検出線とを備え、各々の前記電圧検出線には第１の抵抗が設けられ、前記第２のユニットには、前記第１の抵抗より前記単電池セル側で、各々の前記電圧検出線から分岐したバランシング線が接続され、前記バランシング線には第２の抵抗が設けられ、前記第２のユニットは前記単電池セルの正極に接続されたバランシング線と負極に接続されたバランシング線の間に接続された、当該単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチを前記単電池セル毎に備える。
2013024541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池セルを直列接続したセルグループを制御する電池監視装置であって、
前記単電池セルの端子間電圧を測定する第１の制御ユニットと、
前記単電池セルのバランシング放電を行う第２の制御ユニットと、
前記単電池セルの端子間電圧を測定するための、前記単電池セルの正極および負極のそれぞれと前記第１の制御ユニットとを接続する複数の電圧検出線とを備え、
各々の前記電圧検出線には第１の抵抗が設けられ、
前記第２の制御ユニットには、前記第１の抵抗より前記単電池セル側で、各々の前記電圧検出線から分岐したバランシング線が接続され、
前記バランシング線には第２の抵抗が設けられ、
前記第２の制御ユニットは前記単電池セルの正極に接続されたバランシング線と負極に接続されたバランシング線の間に接続された、当該単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチを前記単電池セル毎に備える電池監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池監視装置において、
前記セルグループは複数個設けられ、
前記第１の制御ユニットと前記第２の制御ユニットは複数の前記セルグループの各々に対応して設けられ、
前記電池監視装置は、
複数の前記第１の制御ユニットを起動する起動信号を上位制御装置から送信するための第１の通信経路と、複数の前記第２の制御ユニットを起動する起動信号を前記上位制御装置から送信するための第２の通信経路と、
複数の前記第１の制御ユニットと前記上位制御装置との間でデータを送受信するための第３の通信経路と、同期信号を送受信するための第４の通信経路と、
複数の前記第２の制御ユニットと前記上位制御装置との間でデータを送受信するための第５の通信経路と、同期信号を送受信するための第６の通信経路とを備える電池監視装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電池監視装置と、
前記第１乃至第６の通信経路と絶縁素子を介して接続された前記上位制御装置とを備える電池制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電池制御装置において、
前記制御装置は、
前記第１の制御ユニットを制御して、一の単電池セルの端子間電圧の測定を行い、
前記第２の制御ユニットを制御して、前記一の単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチの端子間電圧の測定を、前記一の単電池セルのバランシング放電中に同期して行ない、
前記一の単電池セルの端子間電圧の測定結果と前記第２の制御ユニットによる前記バランシングスイッチの端子間電圧の測定結果と、前記第２の抵抗の抵抗値とから、前記上位制御装置は前記一の単電池セルのバランシング電流を算出する電池制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電池制御装置において、
前記電池制御装置は
前記バランシング電流を算出するバランシング電流算出部と、
前記バランシング電流演算部で演算されたバランシング電流に基づいて前記一の単電池セルの充電状態（ＳＯＣ）を算出するＳＯＣ演算部とを有する電池制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電池制御装置において、
前記電池制御装置は、前記バランシング電流演算部による演算と前記ＳＯＣ演算部による演算とをリアルタイムで実行する電池制御装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の電池制御装置において、
前記電池制御装置は、
２つの隣り合うバランシングスイッチが同時にオンとならないように、前記複数の単電池セルのバランシング放電を行う電池制御装置。
【請求項８】
複数の単電池セルを直列接続したセルグループを制御する電池監視装置であって、
前記複数の単電池セルのそれぞれの端子間電圧を測定する第１の制御ユニットと、
前記複数の単電池セルのそれぞれの正負極端子をそれぞれ短絡するバランシングスイッチを有し、前記バランシングスイッチを閉成して前記複数の単電池セルに対してバランシング放電をそれぞれ行う第２の制御ユニットと、
前記複数の単電池セルのそれぞれの端子間電圧を前記第１の制御ユニットで測定するための複数の電圧検出線および複数のセル電圧入力抵抗と、
前記複数の単電池セルのそれぞれに対するバランシング放電を前記第２の制御ユニットで行うための複数のバランシング線および複数のバランシング抵抗とを備えた電池監視装置。
【請求項９】
請求項８の電池監視装置において、
前記第２の制御ユニットでバランシング放電を行うときのバランシング放電電流が前記セル電圧入力抵抗を通過しないように、前記バランシング線、前記バランシング抵抗、前記電圧検出線、前記セル電圧入力抵抗がそれぞれ配置されている電池監視装置。
【請求項１０】
請求項８または９の電池監視装置において、
前記第１の制御ユニットと前記第２の制御ユニットでそれぞれ行われる端子間電圧測定とバランシング放電制御は、対象となる単電池セルに対して同期して行う電池監視装置。
【請求項１１】
請求項１０の電池監視装置において、
前記同期をとる第３の制御ユニットをさらに有する電池監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池監視装置およびこれを備えた電池制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などでは、所望の高電圧を確保するため、リチウムイオン電池等の二次電池の単電池セルを多数直列接続して構成される組電池が用いられている。このような組電池においては、各単電池セルの充放電状態を管理・制御する制御ＩＣ（セルコントローラＩＣ）を用いて単電池セルの管理を行っている（例えば特許文献１参照）。【０００３】
また、リチウムイオン電池等の２次電池は適切なＳＯＣの範囲で充放電を行わないと発熱が増大するなどの不具合を生じる可能性がある。このため、リチウムイオン電池を用いた蓄電装置では、組電池を構成する各単電池（リチウムイオン電池セル等）の電圧を測定し、各単電池の充電状態（ＳＯＣ）を平準化するために各単電池の蓄積電荷を放電して、各単電池のＳＯＣを均等化するセルバランシングを行うセルコントローラＩＣが用いられている。【０００４】
また、各単電池のＳＯＣにバラツキがあると、充電動作時間容量はＳＯＣの高い単電池で決定され、放電動作時間容量はＳＯＣの低い単電池で決定されるため、電池群としての充放電可能な容量が少なくなる。さらに、劣化して容量の減少した単電池は充電により他の単電池より早くＳＯＣが上昇するが、ＳＯＣが高い状態で充電を行うと更に劣化が加速される。電池群の寿命は劣化した単電池で決定されるため、各単電池間のＳＯＣのバラツキは、電池群としての寿命も短くすることになる。【０００５】
このようなセルバランシングでは、組電池の中の最もＳＯＣの低い単電池セルに合わせるように、他の単電池セルのバランシング放電を行っている。従来その放電時間は全単電池セルの平均ＳＯＣで制御されており、またこのＳＯＣは各単電池で測定された端子間電圧から求められている。この端子間電圧は、バランシング放電中は正確に求めることができない。したがって、全単電池セルの充電状態を揃えるためには、例えば特許文献２に記載されているように、所定時間毎に全単電池セルの端子間電圧から平均ＳＯＣを算出し、これに基づいた放電を複数回繰り返して、全単電池セルのＳＯＣが収束するような動作が実行されている。【０００６】
近年、２次電池の容量は増大しており、例えばプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）などでは、従来の数倍以上の容量の単電池セルが使用されている。このような大容量の２次電池のＳＯＣを揃える際の放電する電流も大きいため、高速にＳＯＣを揃える方法が必要となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２２８５２３号公報
【特許文献２】特開２００１−３０９７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のリチウム電池等の単電池セルの充放電状態を管理・制御する電池制御装置では、組電池の全単電池セルの充電状態（ＳＯＣ）を揃えるまでに時間がかかっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の第１の態様によると、複数の単電池セルを直列接続したセルグループを制御する電池監視装置であって、単電池セルの端子間電圧を測定する第１の制御ユニットと、単電池セルのバランシング放電を行う第２の制御ユニットと、単電池セルの端子間電圧を測定するための、単電池セルの正極および負極のそれぞれと第１の制御ユニットとを接続する複数の電圧検出線とを備え、各々の電圧検出線には第１の抵抗が設けられ、第２の制御ユニットには、第１の抵抗より単電池セル側で、各々の電圧検出線から分岐したバランシング線が接続され、バランシング線には第２の抵抗が設けられ、第２の制御ユニットは単電池セルの正極に接続されたバランシング線と負極に接続されたバランシング線の間に接続された、単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチを単電池セル毎に備える。
（２）本発明の第２の態様によると、第１の態様の電池監視装置において、セルグループは複数個設けられ、第１の制御ユニットと第２の制御ユニットは複数のセルグループの各々に対応して設けられ、電池監視装置は、複数の第１の制御ユニットを起動する起動信号を上位制御装置から送信するための第１の通信経路と、複数の第２の制御ユニットを起動する起動信号を上位制御装置から送信するための第２の通信経路と、複数の第１の制御ユニットと上位制御装置との間でデータを送受信するための第３の通信経路と、同期信号を送受信するための第４の通信経路と、複数の第２の制御ユニットと上位制御装置との間でデータを送受信するための第５の通信経路と、同期信号を送受信するための第６の通信経路とを備えることが好ましい。
（３）本発明の第３の態様によると、第２の態様の電池監視装置と、第２の態様の第１乃至第６の通信経路と絶縁素子を介して接続された上位制御装置とを備える電池制御装置である。
（４）本発明の第４の態様によると、第３の態様の電池制御装置において、電池制御装置は、第１の制御ユニットを制御して、一の単電池セルの端子間電圧の測定を行い、第２の制御ユニットを制御して、この単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチの端子間電圧の測定を、この単電池セルのバランシング放電中に同期して行ない、この単電池セルの端子間電圧の測定結果と第２の制御ユニットによるバランシングスイッチの端子間電圧の測定結果と、第２の抵抗の抵抗値とから、上位制御装置はこの単電池セルのバランシング電流を算出することが好ましい。
（５）本発明の第５の態様によると、第４の態様の電池制御装置において、電池制御装置はバランシング電流を算出するバランシング電流算出部と、バランシング電流演算部で演算されたバランシング電流に基づいてこの単電池セルの充電状態（ＳＯＣ）を算出するＳＯＣ演算部とを有することが好ましい。
（６）本発明の第６の態様によると、第５の態様の電池制御装置において、電池制御装置は、バランシング電流演算部による演算とＳＯＣ演算部による演算とをリアルタイムで実行することが好ましい。
（７）本発明の第７の態様によると、第４乃至第６の態様のいずれか１つの態様の電池制御装置において、電池制御装置は、２つの隣り合うバランシングスイッチが同時にオンとならないように、複数の単電池セルのバランシング放電を行うことが好ましい。
（８）本発明の第８の態様によると、複数の単電池セルを直列接続したセルグループを制御する電池監視装置であって、複数の単電池セルのそれぞれの端子間電圧を測定する第１の制御ユニットと、複数の単電池セルのそれぞれの正負極端子をそれぞれ短絡するバランシングスイッチを有し、バランシングスイッチを閉成して複数の単電池セルに対してバランシング放電をそれぞれ行う第２の制御ユニットと、複数の単電池セルのそれぞれの端子間電圧を第１の制御ユニットで測定するための複数の電圧検出線および複数のセル電圧入力抵抗と、複数の単電池セルのそれぞれに対するバランシング放電を第２の制御ユニットで行うための複数のバランシング線および複数のバランシング抵抗とを備える。
（９）本発明の第９の態様によると、第８の態様の電池監視装置において、第２の制御ユニットでバランシング放電を行うときのバランシング放電電流がセル電圧入力抵抗を通過しないように、バランシング線、バランシング抵抗、電圧検出線、セル電圧入力抵抗がそれぞれ配置されていることが好ましい。
（１０）本発明の第１０の態様によると、第８または第９の態様の電池監視装置において、第１の制御ユニットと第２の制御ユニットでそれぞれ行われる端子間電圧測定とバランシング放電制御は、対象となる単電池セルに対して同期して行うことが好ましい。
（１１）本発明の第１１の態様によると、第１０の態様の電池監視装置において、同期をとる第３の制御ユニットをさらに有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バランシング電流が正確に常時検出できる。したがって全単電池セルのＳＯＣを揃えるために各単電池セルの端子間電圧の測定と放電動作とを交互に反復して行う必要がなくなり、短時間でＳＯＣを揃えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による電池監視装置を含む電池制御装置を組み込んだ蓄電装置を備えた電動車両の駆動システムの構成例である。
【図２】図１に示すバッテリーコントローラが、さらに電池システムの総電圧を検出する回路を備える電動車両の駆動システムの構成例である。
【図３】図１および図２に示す、１つのメインセルコントローラＩＣと１つのサブセルコントローラＩＣで構成されるセルコントローラＩＣペアを複数備える電池制御装置での、各メインセルコントローラ間、各サブセルコントローラ間、およびメインセルコントローラとサブセルコントローラとマイクロコンピュータ間の通信経路を説明する図である。
【図４】図１または図２に示す１つのセルグループを制御する１組のメインセルコントローラＩＣとサブセルコントローラＩＣの機能分担を説明するための概略図である。
【図５】共通の内部構成を有するメインセルコントローラＩＣとサブセルコントローラＩＣの内、メインセルコントローラＩＣの構成を説明するための概略図である。
【図６】図５に示すロジック部の内部構成の概略を示す図である。
【図７】リチウムイオン電池の特性である、ＯＣＶ−ＳＯＣ換算曲線の例と、この換算曲線を用いてＯＣＶからＳＯＣを算出するときの誤差を説明する図である。
【図８】本発明による電池監視装置を含む電池制御装置での単電池セルのバランシング放電動作ならびにバランシング電流算出を説明する概略フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図４を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明による電池監視装置（セルコントローラ）を含む電池制御装置を搭載した蓄電装置を、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）などの車両に用いられる電池システムを備えた蓄電装置に対して適用した場合の例である。
なお、本発明はＨＥＶ、ＰＨＥＶ、ＥＶに限らず、たとえば鉄道車両など、電動駆動装置を備えた車両に搭載される各種蓄電装置などに対しても幅広く適用可能である。
ＨＥＶは純粋な電動車両ではないが、本発明はこれを含めた電動車両に幅広く適用可能であるので、以下の説明での電動車両にはハイブリッド自動車も含める。
【００１３】
以下に説明する本発明の実施形態例では、制御の最小単位となる蓄電・放電デバイスとして３．０〜４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）の範囲に電圧を持つリチウムイオン電池を想定しているが、それ以外でもＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）の高すぎる場合（過充電）や低すぎる場合（過放電）に使用を制限するような、電気を蓄え放電可能なデバイスであれば何でもよく、ここでは、それらを総称して単電池あるいは単電池セルと呼ぶ。
また、以下に説明する実施形態では、単電池セルを複数個（概ね数個から十数個）直列に接続したものをセルグループと呼び、このセルグループを複数個直列に接続したものを電池モジュールと呼ぶ。更にこのセルグループあるいは電池モジュールを複数個直列または直並列に接続したものを電池システムと呼称する。セルグループ、電池モジュールおよび電池システムを総称して組電池と呼んでいる。各単電池セルのセル電圧を検出し、バランシング動作等を行いながら電池状態を監視するセルコントローラＩＣはセルグループ毎に設けられる。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
まず、図１、２を用いて、本発明による電池監視装置を含む電池制御装置を搭載した蓄電装置をＨＥＶ、ＰＨＥＶ、ＥＶなどの電動車両用の電動駆動システムに適用した例について説明する。
【００１５】
蓄電装置１００は、リレー７００、７１０を介してインバータ８００に接続され、インバータ８００はモータ９００に接続されている。車両の発進・加速時には蓄電装置１００から放電電力がインバータ８００を通じてモータ９００に供給される。車両停止・減速時には、モータ９００からの回生電力がインバータ８００を通じて蓄電装置１００に充電される。なお、ここではインバータ８００は複数の半導体スイッチング素子を備えたインバータ回路と、半導体スイッチング素子のゲート駆動回路と、ゲート駆動回路をＰＷＭ制御するパルス信号を発生するモーターコントローラとを備えているが、図１、２では省略されている。
【００１６】
蓄電装置１００は、主に、複数のリチウムイオン単電池セル１０１から構成されるセルグループ１０２と、複数のセルグループ１０２が直列接続された電池システム１０４と、主として各単電池セル１０１の端子間電圧を検出するメインセルコントローラＩＣ３０１と、主として各単電池セル１０１のバランシング放電動作を行うサブセルコントローラＩＣ３０２からなるセルコントローラＩＣペア３００を複数備えたセルコントローラ（電池監視装置）２００および、セルコントローラ２００の動作を制御し、各単電池セルの状態判定を行うバッテリーコントローラ５００とで構成される。
【００１７】
バッテリーコントローラ５００は絶縁素子群４００（詳細は後述）を介して複数のメインセルコントローラＩＣ３０１およびサブセルコントローラＩＣ３０２と通信を行って、これらのメイン／サブセルコンローラＩＣ３０１、３０２の制御を行う。セルコントローラＩＣペア３００は、前述のように、セルグループ１０２毎に設けられている。なお、電池システム１０４とセルコントローラ２００の間の電圧検出線は、不図示のコネクタでセルコントローラ２００に接続されている。
【００１８】
バッテリーコントローラ５００は、電池システム１０４に流れる充放電電流を検出する電流センサ５０３に接続される電流検出回路５０２と、セルコントローラ２００とインバータ８００及び図示されない上位の車両コントローラとの通信を含む、バッテリーコントローラ５００の全体の制御を行うマイクロコンピュータ５０４とを備えている。また、インバータ８００の内部には電池システム１０４の総電圧を測定する総電圧測定回路８０１が設けられている。
すなわち、セルコントローラ２００は、各単電池セルの端子間電圧等を検出して各単電池セルの状態を監視する電池監視装置として機能し、このセルコントローラ２００と通信経路で接続された上位制御装置であるバッテリコントローラ５００を含む電池制御装置６００が電池システムの状態を管理し、各単電池セルの充電状態を制御している。
【００１９】
図２は総電圧検出回路５０１がバッテリーコントローラ５００にも設置された例である。後述するように、電池システム１０４の総電圧を測定できれば、総電圧検出回路５０１は、図１のようにバッテリーコントローラ５００の内部に設けられていなくともよい。
【００２０】
この蓄電装置１００の起動後に以下の動作（概略のみ説明）が行われる。
バッテリーコントローラ５００は、セルコントローラ２００のメインセルコントローラ３０１が監視する全単電池セルのＯＣＶ（開路電圧）測定を行う指令を絶縁素子群４００を介して送信する。測定された各単電池セルのＯＣＶのデータは、セルコントローラ２００からセルグループ単位で絶縁素子群４００を介して、バッテリコントローラ５００に送信される。バッテリーコントローラ５００は、既に測定されデータ化されたＯＣＶとＳＯＣの関係（例えば図４のＯＣＶ−ＳＯＣ曲線）を用いて、受信した各単電池セルのＯＣＶをＳＯＣに変換し、全単電池セルのＳＯＣの偏差を算出する。ＳＯＣの偏差が所定の値よりも大きい単電池セルがバランシング放電を行う対象となる。なお、このＯＣＶの測定は、バランシングスイッチ２２２（図４参照）を全てオフにして行われ、通常メインセルコントローラ３０１で行われるが、サブセルコントローラ３０２で行うことも可能である。
【００２１】
次に、バッテリーコントローラ５００は、このバランシング放電の対象となった単電池セルのバランシング放電を所定の短時間行う指令と、これと同時にバランシング放電を行うバランシングスイッチの端子間電圧ＶＢＳ（バランシングスイッチＢＳ１の端子間電圧はＶＢＳ１と記す）の測定を行う指令をサブセルコントローラＩＣ３０２に送信する。更に、サブセルコントローラＩＣ３０２へのこれらの指令の送信とほぼ同時に、メインセルコントローラ３０１へバランシング放電を行う単電池セルの端子間電圧ＶＣＢＳ（セル１の端子間電圧はＶＣ１ＢＳと記す）の測定の指令が送信される。バランシング放電を所定の短時間行った時の単電池セルの端子間電圧の測定値ＶＣＢＳ（メインセルコントローラＩＣ３０１が測定）と、この単電池セルの放電を行ったバランシングスイッチの端子間電圧測定値ＶＢＳ（サブセルコントローラＩＣ３０２が測定）は、上記のＯＣＶの測定の場合と同様に、バッテリーコントローラ５００に送信される。なお、ＶＣＢＳおよびＶＢＳの測定の詳細については後述する。
【００２２】
上記のＯＣＶと、ＶＣＢＳおよびＶＢＳとに基づいて、バランシング放電の対象となった単電池セルのＳＯＣの偏差が０となるまでの時間が計算され、この時間だけサブセルコントローラＩＣ３０２内のバランシングスイッチをオンとする制御動作を行う指令が、バッテリーコントローラ５００からセルコントローラ２００に送られ、バランシング対象の単電池セルのバランシング放電が行われる。
【００２３】
なお、バランシング放電中の単電池セルの端子間電圧（ＶＣＢＳ）およびバランシングスイッチの端子間電圧（ＶＢＳ）に基づいて、この単電池セルのバランシング電流の算出方法（後述）で示されるように、ＶＣＢＳおよびＶＢＳは、蓄電装置１００にインバータ８００が負荷として接続されている状態でも測定が可能である。またこの時のＶＣＢＳおよびＶＢＳの測定値に基づいて、各単電池セルが過放電状態とならないように、バランシング放電をきめ細かく制御することが可能となる。
【００２４】
上記で測定された各単電池セルのＯＣＶから、電池システム１０４の最大放電可能電流および最大充電可能電流が算出（算出方法は省略）された後、インバータ８００あるいは上位コントローラである車両コントローラ（不図示）がリレー７００とリレー７１０とをオンとして、蓄電装置１００がインバータ８００とモータ９００に接続され、車両コントローラからの充放電指令をインバータ８００が受けて、インバータ８００が動作してモータ９００を駆動するとともに、蓄電装置１００の充放電動作が行われる。
【００２５】
リレー７００及びリレー７１０をオンとして蓄電装置１００が充放電を開始する時から、バッテリーコントローラ５００は、一定時間毎に充放電電流と総電圧を測定する。得られた総電圧と充放電電流の値から、バッテリーコントローラ５００は組電池の充電状態（ＳＯＣ）と電池の内部抵抗（ＤＣＲ）をリアルタイムに算出（算出方法は省略）する。さらに、これらの値から電池システム１０４が充放電可能な電流あるいは電力をリアルタイムに算出して、インバータ８００に送信し、インバータ８００はその範囲内で充放電電流あるいは電力を制御する。尚、詳細な説明は省略するが、総電圧はバッテリーコントローラ５００が直接測定せず、セルコントローラ２００での各単電池セルの測定電圧から総電圧値を得ている。
【００２６】
図３は、セルコントローラ（電池監視装置）２００内のメインセルコントローラＩＣ３０１ａ〜３０１ｄおよびサブセルコントローラＩＣ３０２ａ〜３０２ｄとバッテリーコントローラ５００内のマイクロコンピュータ５０４の間の通信接続例を示す。マイクロコンピュータ５０４は、セルコントローラ２００内のメインセルコントローラＩＣ３０１ａ〜３０１ｄあるいはサブセルコントローラＩＣ３０２ａ〜３０２ｄを起動させるための起動信号を出力する起動信号出力ポートと、コマンド及びデータを送受信するための入出力ポートＳＤＡＴと、コマンド及びデータの送受信並びにメインセルコントローラＩＣ３０１あるいはサブセルコントローラＩＣ３０２での動作の同期制御のためのクロック信号出力ポートＳＣＬＫとを有している。図３に示すように、ＳＤＡＴ出力ポート、ＳＣＬＫ出力ポート、起動信号出力ポートは、メインセルコントローラ用とサブセルコントローラ用にそれぞれ別々に設けられている。これらの出力ポートは、メインセルコントローラ用とサブセルコントローラ用で全く同様に構成されている。
なお、ここでは同期クロックとコマンド及びデータのそれぞれの送受信経路ではシリアル通信を用いることを想定している。
【００２７】
図３の例では、複数の単電池セルを直列接続したセルグループ１０２を２個直列接続した電池モジュール１０３を、サービスディスコネクトスイッチ（以下ＳＤ−ＳＷと呼ぶ）１０５の上下に配した構成となっている。なお、電池モジュール１０３を構成するセルグループの数は２個に限定されず、３個以上であってもよい。図１、２の例では、電池システム１０４は例えば９６個の単電池セルから構成される。図４に例示するように各セルグループが１２個の単電池セルから構成される場合は、ＳＤ−ＳＷ１０５の上下にそれぞれ４個づつセルグループが直列接続された構成となる。
【００２８】
図３に示すセルグループ１０２ａ〜１０２ｄに対応して、それぞれセルコントローラＩＣペア３００ａ〜３００ｄが設けられている。なお、ここでは図３で一番下のセルコントローラＩＣペア３００ａを、マイクロコンピュータ５０４からの信号を最初に受信する最上位セルコントローラＩＣペアとしている。図３の一番上側のセルコントローラＩＣ３００ｄを最上位セルコントローラＩＣペアとする構成でもよい。
【００２９】
以下単にセルコントローラＩＣペアあるいはセルコントローラＩＣペア３００と呼ぶ場合は、セルコントローラＩＣペア３００ａ〜３００ｄを特に限定しない場合とする。同様に単にメインセルコントローラＩＣあるいはサブセルコントローラＩＣと呼ぶ場合は、それぞれメインセルコントローラＩＣ３０１ａ〜３０１ｄおよびサブセルコントローラＩＣ３０２ａ〜３０２ｄを特に限定しない場合とする。また、同様にセルグループ１０２ａ〜１０２ｄに対しても、これらを特に限定しない場合は、セルグループあるいはセルグループ１０２と呼ぶ。更に単にセルコントローラＩＣと呼ぶ場合は、メインセルコントローラＩＣとサブセルコントローラＩＣを総称するものとする。
【００３０】
サービスディスコネクトスイッチ（ＳＤ−ＳＷ）１０５は、高電圧の組電池でよく用いられるスイッチであり、保守点検時にこのＳＤ−ＳＷ１０５を開放することによって、組電池の電流経路を遮断し、作業者の感電を防止することを目的としている。このＳＤ−ＳＷ１０５を開放しておけば、電池の直列接続が絶たれるため、組電池の最上位端子と最下位端子を人間が触っても高電圧が人体に印加されることはないので、感電が防止できる。
【００３１】
メインセルコントローラＩＣ３０１の通信経路とサブセルコントローラＩＣ３０２の通信経路は別々に構成されているが、それぞれ全く同様の構成となっている。以下の通信経路の説明では、メインセルコントローラＩＣ３０１の通信経路について説明するが、サブセルコントローラＩＣ３０２の通信経路の構成も同様である。なお、図示の都合上、図３では、メインセルコントローラＩＣ３０１およびその通信経路をサブセルコントローラＩＣ３０２より大きく示してある。
【００３２】
コマンドおよびデータ信号の通信ラインでは、コマンドおよびデータ信号がマイクロコンピュータ５０４の送受信ポートＳＤＡＴから高速絶縁素子４０１とコンデンサ４０３を通じて最上位のメインセルコントローラＩＣ３０１ａの通信端子ＳＤＡＴ１に送信される。起動信号出力ポートは低速絶縁素子４０２を通じてセルコントローラＩＣ３０１ａの起動信号入力端子ＷＵ＿Ｒｘに接続される。また、同期用のクロック信号の通信ラインでは、クロック信号がＳＣＬＫ出力ポートから高速絶縁素子４０２とコンデンサ４０３を通じてメインセルコントローラＩＣ３０１ａの通信端子ＳＣＬＫ１に送信される。最上位のメインセルコントローラＩＣ３０１ａは、その通信端子ＳＤＡＴ２が一つ下位のメインセルコントローラＩＣ３０１ｂの通信端子ＳＤＡＴ１にコンデンサ結合で接続され、また通信端子ＳＣＬＫ２がメインセルコントローラＩＣ３０１ｂの通信端子ＳＣＬＫ１にコンデンサ結合で接続される。また、メインセルコントローラＩＣ３０１ａの起動出力端子ＷＵ＿Ｔｘは、この一つ下位のメインセルコントローラＩＣ３０１ｂの起動信号入力端子ＷＵ＿Ｒｘに接続される。
これらの高速絶縁素子４０１、低速絶縁素子４０２、および、コンデンサ４０３で、マイクロコンピュータ５０４と最上位のメインセルコントローラＩＣ３０１ａとの間、および最上位のサブセルコントローラＩＣ３０２ａとの間の通信経路で用いられている絶縁素子をまとめて絶縁素子群４００（図１、２）としている。
【００３３】
なお、コマンドおよびデータ信号の通信ラインとクロックの通信ラインには共通の高速絶縁素子４０１が用いられているが、これは高速絶縁素子に２チャンネルのものを使用していることを想定しているためである。従って、コマンドおよびデータ信号の通信ラインとクロックの通信ラインに別々の高速絶縁素子を設けてもよい。また、２つのメインセルコントローラ３０１あるいは２つのサブセルコントローラＩＣ３０２の間のコマンドおよびデータ信号の通信経路とクロック信号の通信経路の絶縁にコンデンサが用いられているが、コンデンサの代わりに高速絶縁素子４０１を用いてもよい。
【００３４】
サービスディスコネクトスイッチ（ＳＤ−ＳＷ）１０５の上側の電池モジュール１０３に接続されているメインセルコントローラＩＣの最上位メインセルコントローラＩＣ３０１ｃと、下側の電池モジュール１０３に接続されているメインセルコントローラＩＣの最下位メインセルコントローラＩＣ３０１ｂとの間の通信は、絶縁して行う必要がある。これは、上側および下側の電池モジュール１０３それぞれに直列接続されている単電池セルの数が多いために、電池モジュール１０３の端子間電圧が高くなるためである。このため、コマンドおよびデータ信号の通信ラインおよびクロック信号の通信ラインに高速の絶縁素子４０１が挿入される。もしもこれらの通信ラインを直結するとその接続を通じて組電池が直列接続されることになり、ＳＤ−ＳＷ１０５の切り離しを行っても組電池の直列接続が維持されるため、組電池の通電を遮断できなくなり、作業者が感電する可能性を生じることになる。なお、図３のＳＤ−ＳＷ１０５の上側（下位側）のメインセルコントローラＩＣ３０１ｃにも、マイクロコンピュータ５０４の起動信号出力ポートから、低速絶縁素子４０２を通じて、起動信号が出力される。
【００３５】
（セルコントローラの起動）
セルコントローラ２００を起動する場合は、マイクロコンピュータ５０４は起動信号を出力し、メインセルコントローラＩＣ３０１ａ、サブセルコントローラＩＣ３０２ａ、メインセルコントローラＩＣ３０１ｃとサブセルコントローラＩＣ３０２ｃはそれぞれ低速絶縁素子４０２を通じて起動信号を受信して起動される。起動されたメインセルコントローラＩＣおよびサブセルコントローラＩＣは、それぞれ次段のメインセルコントローラＩＣおよびサブセルコントローラＩＣに起動信号を出力する。このようにして全部のセルコントローラＩＣペア３００は順番に起動される。
【００３６】
メインセルコントローラＩＣの起動コマンド（起動信号）とサブセルコントローラＩＣの起動コマンドはバッテリーコントローラ５００から最上位のメインセルコントローラＩＣ３０１ａと３０１ｃおよび最上位のサブセルコントローラＩＣ３０２ａと３０２ｃにほぼ同時に送信される。すなわちメインセルコントローラＩＣとサブセルコントローラＩＣは、ほぼ同時に起動される。
【００３７】
低速絶縁素子４０２には直流信号も伝送できるフォトカプラのような絶縁素子を用いている。マイクロコンピュータ５０４からのメインセルコントローラＩＣ３０１ａ、サブセルコントローラＩＣ３０２ａ、メインセルコントローラＩＣ３０１ｃ、とサブセルコントローラＩＣ３０２ｃへの起動信号は直流信号または比較的時間幅の広いパルス信号で行われる。これは、蓄電装置１００の起動時はノイズや電圧変動が発生し易いので、この影響を除去するためである。最初に起動されたメインセルコントローラＩＣ３０１ａとサブセルコントローラＩＣ３０２ａ、または３０１ｃと３０２ｃからそれぞれ次のメインセルコントローラＩＣ３０１あるいはサブセルコントローラＩＣ３０２を起動するための信号は短パルスあるいは交流パルス信号により行われる。
【００３８】
セルコントローラ２００の起動後は、マイクロコンピュータ５０４は高速絶縁素子４０１を通じてメインセルコントローラＩＣ３０１ａおよびサブセルコントローラＩＣ３０２ａのそれぞれの通信端子ＳＤＡＴ１にコマンド信号及びデータ（データパケット）を送信する。メインセルコントローラＩＣ３０１ａあるいはサブセルコントローラＩＣ３０２ａは、それぞれコマンド信号とデータパケットを受信し、さらにこれらを通信端子ＳＤＡＴ２から次のメインセルコントローラＩＣ３０１ｂあるいはサブセルコントローラＩＣ３０２ｂに送信する。このようにして全部のメインセルコントローラＩＣ３０１ａ〜３０１ｄはコマンド信号とデータを受信し、このコマンド信号とデータに従って動作を行う。
【００３９】
以上で説明したように、マイクロコンピュータ５０４と複数のメインセルコントローラＩＣ３０１、およびマイクロコンピュータ５０４と複数のサブセルコントローラＩＣ３０２はそれぞれ双方向通信経路により、いわゆるデイジーチェーン形式で接続されている。
マイクロコンピュータ５０４からメインセルコントローラＩＣ３０１ａあるいはサブセルコントローラＩＣ３０２に送信されたデータパケットは、双方向通信経路によってマイクロコンピュータ５０４に戻って読み込まれ、このデータパケットが対象となるメインセルコントローラＩＣ３０１あるいはサブセルコントローラＩＣ３０２によって読み込まれたかどうかが確認される。
また、マイクロコンピュータ５０４からの起動信号で全てのメインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０２が起動されたかどうかは、それぞれのメインセルコントローラＩＣ３０１およびサブセルコントローラＩＣ３０２の状態を上記の双方向通信経路からデータパケットとしてマイクロコンピュータ５０４に送信されてこれらが正常に起動したかどうかが確認される。
【００４０】
なお、本発明による電池監視装置（セルコントローラ）２００で、図３に示すように、メインセルコントローラＩＣ３０１間の通信経路と、サブセルコントローラＩＣ間の通信経路を別経路としたのは、バッテリーコントローラ５００からのメインセルコントローラＩＣおよびサブセルコントローラＩＣへの通信を高速に行うためである。
全てのメインセルコントローラＩＣ３０１と全てのサブセルコントローラＩＣ３０２を同じ通信経路で接続することも可能であるが、その分通信経路が長くなるので、最後のメインセルコントローラＩＣ３０１あるいは最後のサブセルコントローラＩＣ３０２までバッテリーコントローラ５００からの指令やデータが届くまでに時間がかかることになる。
また、以下で説明する、メインセルコントローラＩＣとサブセルコントローラＩＣを同期して動作させる場合も、メインセルコントローラＩＣ３０１間の通信経路と、サブセルコントローラＩＣ間の通信経路を別経路とする方が同期をとりやすいからである。
【００４１】
（単電池セルの状態データの取得）
マイクロコンピュータ５０４は次のようにしてセルグループ１０２ａ〜１０２ｄの単電池セルの端子間電圧（セル電圧と呼ぶ）および過放電あるいは過充電状態等の状態データを得る。ぞれぞれのメインセルコントローラＩＣ３０１ａ〜３０１ｄは、データパケットにデータを付加し、通信端子ＳＤＡＴ２から次のメインセルコントローラＩＣのＳＤＡＴ１に送信する。メインセルコントローラＩＣ３０１の管理する全ての単電池セルの状態データが付加されたデータパケットは、マイクロコンピュータ５０４が送信したコマンド信号を含めたデータパケットとして、上記双方向通信経路を介してマイクロコンピュータ５０４が受信する。
【００４２】
図４、５は、セルコントローラＩＣの内部構成概略を示す説明図である。図４にはセルコントローラＩＣペア３００の概略を示し、図５にはメインセルコントローラＩＣ３０１の内部構成をやや詳しく示してある。サブセルコントローラＩＣ３０２の内部構成はメインセルコントローラＩＣと全く同様である。
また、メインセルコントローラＩＣおよびサブセルコントローラＩＣに設けられたロジック部２１３の構成概略を図６に示す。
【００４３】
ここでは、セルグループ１０２は１２個の単電池セル１０１（セル１〜１２とする）から構成されている。セルグループ１０２とこれを制御するメインセルコントローラＩＣ３０１とは、各々の単電池セルの電圧検出を行う電圧検出線ＳＬ１〜ＳＬ１３を介して、それぞれの電圧検出用のＣＶ端子（ＣＶ１〜１３端子）に接続されている。セルコントローラ２００側の電圧検出線ＳＬ１〜ＳＬ１３でセルグループ１０２に近い部分に、隣り合う２つの電圧検出線の間に保護用のコンデンサＣｔｅｒｍが設けられている。これはセルグループ側、あるいは電池システム１０４に接続されたインバータ８００側からセルコントローラ２００に侵入するノイズをスルーさせるためであり、いわゆるＥＳＤ対策用のコンデンサである。
【００４４】
各単電池セルの両端すなわち正極端子と負極端子はそれぞれ、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖ２０２を経由してＣＶ端子に接続され、それぞれのＣＶ端子には隣り合うＣＶ端子との間にセル電圧入力コンデンサＣｉｎ２０３が接続されている。このセル電圧入力抵抗Ｒｃｖ２０２とセル電圧入力コンデンサＣｉｎ２０３でＲＣフィルタを構成し、インバータ８００の動作に起因してセル電圧に重畳するリップル電圧を主とするノイズを抑制する。
【００４５】
また、サブセルコントローラＩＣ３０２には、セルコントローラ２００内で電圧検出線ＳＬ１〜１３から分岐したバランシング接続線ＢＬ１〜１３が接続されている。これらのバランシング接続線ＢＬ１〜１３にはバランシング放電用のバランシング抵抗（Ｒｂ）２０１が設けられており、各単電池セルの両端の電圧端子はバランシング抵抗（Ｒｂ）２０１を通じてバランシング端子（ＢＳ端子）ＣＢＳ１〜１３に接続される。それぞれのＢＳ端子には、隣り合うＢＳ端子との間にバランシング端子コンデンサＣｂ２０４が接続されている。上記のメインセルコントローラＩＣ３０１の場合と同様に、このバランシング抵抗２０１とバランシング端子コンデンサ２０４でＲＣフィルタを構成し、インバータ８００の動作に起因してセル電圧に重畳するリップル電圧を主とするノイズを抑制している。
なお、サブセルコントローラＩＣ３０２のＢＳ端子（ＣＢＳ１〜１３）は、メインセルコントローラＩＣ３０１の電圧検出用のＣＶ端子（ＣＶ１〜１３）と同等であるが、前述のようにサブセルコントローラの主たる機能は、セルグループ１０２の各単電池セルのバランシング放電を行うことであるので、ここでは別の名称としている。
なお、上記ではセル電圧入力抵抗２０２の名称をＲｃｖとし、バランシング抵抗２０１の名称をＲｂとしているが、以下の説明では、それぞれの抵抗値もＲｃｖおよびＲｂであるとして説明する。
【００４６】
サブセルコントローラＩＣ３０２の内部にはバランシング電流を通電するバランシングスイッチ（ＢＳ）２２２が接続されている。バランシングスイッチＢＳ２２２をオンとするとバランシング抵抗２０１を通じて当該セルのバランシング電流が流れる。
なお、メインセルコントローラＩＣ３０１の内部にも同様にバランシングスイッチ（ＢＳ）２２２が設けられている。このメインセルコントローラＩＣ３０１のバランシングスイッチは、主に電圧検出線の断線検出のために用いられるが、ここでは詳述しない。
【００４７】
以上のように、本実施形態による電池監視装置においては、各単電池セルのバランシング放電用のＢＳ端子と、端子間電圧測定用のＣＶ端子とはそれぞれ専用の端子として別々のセルコントローラＩＣに設けられている。また、バランシング抵抗Ｒｂ２０１と、サブセルコントローラＩＣ３０２のバランシングスイッチＢＳ２２２とで構成されるバランシング放電回路は、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖ２０２より単電池セル側でバランシング接続線ＢＬ１〜１３を介して電圧検出線ＳＬ１〜１３に接続されている。これによって、バランシング電流がセル電圧入力抵抗Ｒｃｖ２０２を流れないため、メインセルコントローラＩＣ３０１での正確な端子間電圧測定が可能となっている。電圧検出線に断線の無い正常な状態では、バランシング放電回路のバランシング抵抗Ｒｂ２０１とバランシング端子コンデンサＣｂ２０４、およびサブセルコントローラＩＣ３０２のバランシングスイッチ２２２のオン・オフは、メインセルコントローラＩＣ３０１での、各単電池セルの端子間電圧測定に影響を与えない。従来は、たとえば特開２０１０−２２８５２３号公報に記載されているように、各単電池セルの端子間電圧測定とバランシング放電を１つのセルコントローラＩＣで行っており、またバランシング放電用の回路の一部が端子間電圧測定用の回路（電圧検出線とセル電圧入力抵抗）と共通となっていたので、バランシング放電を行うと端子間電圧が低下するようになっていた。従って、正確な端子間電圧測定は、バランシング放電を停止して実施していた。
【００４８】
ＣＶ端子あるいはＢＳ端子はセルコントローラＩＣの内部でマルチプレクサ２１０の入力端子（Ｍｉｎ端子、Ｍｉｎ１〜Ｍｉｎ１３）に接続されている。マルチプレクサ２１０は各々のセルを選択して、その正極電位と負極電位を出力するもので、ロジック部２１３のマルチプレクサ入力選択レジスタ２４５からの出力で制御される。マルチプレクサ２１０の出力は差動増幅器２１１を通じて各単電池セルの端子間電圧に変換され、その電圧はＡＤコンバータ２１２でデジタル値に変換される。ＡＤコンバータ２１２の動作はロジック部２１３で制御され、ＡＤコンバータ２１２の出力はロジック部２１３で処理される。すなわち、差動増幅器２１１とＡＤコンバータ２１２とで電圧測定を行っている。
【００４９】
このＡＤコンバータ２１２には例えば逐次比較型等の高速なＡＤコンバータを採用している。このような高速なＡＤコンバータを用いることで、後述のマルチプレクサの診断などを高速に行うことができるようになっている。
高速なＡＤコンバータは信号にノイズ成分があると、これをそのまま検出してＡＤ変換してしまう。このため、単電池セルの端子間電圧測定用のメインセルコントローラＩＣ３０１のＣＶ端子に接続されている電圧検出線の各々にセル電圧入力抵抗Ｒｃｖ２０２とセル電圧入力コンデンサＣｉｎ２０３を設けてＲＣフィルタを構成し、ノイズを除去してからマルチプレクサ２１０、差動増幅器２１１を経由してＡＤコンバータ２１２に入力されるようになっている。
【００５０】
図６はロジック部２１３の構成の概略を示したものである。ここでは構成について簡単に説明する。メインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０２とで、ロジック部２１３は全く同様の構成と機能を有する。以下ではメインセルコントローラＩＣ３０１を例に説明する。
ロジック部２１３にはＡＤコンバータ２１２からの検出電圧信号が入力される。ＡＤコンバータ２１２の出力は、上述のように、マルチプレクサ２１０で選択された単電池セルの端子間電圧、あるいは入力端子Ｍｉｎ１〜Ｍｉｎ１３に接続された２つの電圧検出線の間の電圧であり、電圧検出結果レジスタ２４４に格納される。
【００５１】
電圧測定結果レジスタ２４４に格納された各単電池セルの端子間電圧と、診断結果レジスタ２４３に格納された断線検出結果または診断結果は、上述のように、メインセルコントローラＩＣ３０１から通信ラインを介して上位コントローラ（バッテリコントローラ５００）に送信される。
【００５２】
ロジック部２１３は、メインセルコントローラＩＣ３０１に設けられた各種のスイッチを制御するレジスタを備えている。
マルチプレクサ入力選択レジスタ２４５には、マルチプレクサ２４５を切り替えて入力を選択するためのデータが格納されている。バランシングスイッチ制御レジスタ２４７には、各セル毎に設けられたバランシングスイッチ２２２のオン・オフを制御するためのデータが格納されている。なお、上述のように、各単電池セルのバランシング放電を行う場合は、サブセルコントローラＩＣ３０２のバランシングスイッチを用いる。メインセルコントローラＩＣ３０１のバランシングスイッチは電圧検出線ＳＬ１〜１３の断線診断等を行う場合に用いられるが、単電池セルの端子間電圧測定等のメインセルコントローラＩＣ３０１の通常の動作以外ではオフ状態となっている。
【００５３】
メインセルコントローラＩＣ３０１およびサブセルコントローラＩＣ３０２の動作電源は、それぞれのＶｃｃ端子から供給される（図５参照）。なお、メインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０２の構成は全く同様であるので、図５では代表してメインセルコントローラＩＣ３０１のみを示してある。Ｖｃｃ端子はメインセルコントローラＩＣ３０１内で電源部２２６に接続され、その内部のレギュレータ（不図示）はロジック部を含む電源ＶＤＤを供給する。電源ＶＤＤはまた、メインセルコントローラＩＣ３０１の外部のＶｄｄで動作する回路へも電源供給を行うが、これは省略されている。電源部２２６は、起動信号検出部２１６の出力で起動する起動信号検出回路（不図示）を有しており、上位メインセルコントローラＩＣ３０１あるいはマイクロコンピュータ５０４から絶縁素子４０２を介して起動信号を受信すると、レギュレータへの電源供給を行うと共に、起動とＰＯＲ（パワーオンリセット）動作を行う。メインセルコントローラＩＣ３０１が起動すると、ロジック部２１３からの出力で起動信号出力部２１７が動作し、下位のメインセルコントローラＩＣ３０１に起動信号が出力される。
【００５４】
起動信号出力部２１７には、セルコントローラＩＣ３０１の外側にコンデンサが接続されるようになっている。このコンデンサはチャージポンプ動作をおこなうもので、メインセルコントローラＩＣ３０１の電源Ｖｃｃよりも設定電圧だけ高い電圧を発生させるためのものである。起動信号出力部２１７のチャージポンプ動作によって、メインセルコントローラＩＣのＶｃｃだけ高い電位を基準とした起動信号（ＤＣ電圧）を、次の（下位の）メインセルコントローラＩＣ３０１に伝送することができる。
なお、このチャージポンプ動作を行う回路は、後述する第２データ入出力部２２１、第２クロック入出力部２２１にも共通に用いられており、これらの入出力の電位基準は下位のメインセルコントローラＩＣの電位基準と同程度となるようになっている。
【００５５】
Ｖｃｃ端子は起動信号検出部２１６へ常時接続され、メインセルコントローラＩＣ３０１の全体の動作が停止している状態でも、起動信号検出部２１６にのみ電源が供給されている。ただし、セルコントローラＩＣが動作停止状態では電源は電池（セルグループ１０２）から供給されるため、起動信号検出部２１６は、その消費電流をできるだけ少なくする回路構成となっている（詳細は省略）。
【００５６】
マイクロコンピュータ５０４とメインセルコントローラＩＣ３０１との通信、およびマイクロコンピュータ５０４とサブセルコントローラＩＣ３０２との通信は双方向通信で行われる。この双方向通信は例えばＩ２Ｃバスの仕様に準拠して行われる。
同期用のクロック信号は、マイクロコンピュータ５０４のクロック信号出力ポートＳＣＬＫから、最上位のメインセルコントローラＩＣ３０１ａおよび最上位のサブセルコントローラＩＣ３０２ａに送信され、さらに上述したようにデイジーチェーン形式の信号経路で下位のメインセルコントローラＩＣ３０１ａおよびサブセルコントローラＩＣ３０２ａに伝送される。
各メインセルコントローラＩＣ３０１あるいは各サブセルコントローラＩＣ３０２では、このクロック信号をＳＣＬＫ１端子から第１クロック入出力部２１９が受信し、ロジック部２１３に送る。ロジック部２１３は、さらにこのクロック信号を第２クロック入出力部２２１からＳＣＬＫ２端子を介して下位のメインセルコントローラＩＣ３０１あるいはサブセルコントローラＩＣ３０２に送信する。
このクロック信号の伝送は双方向通信であるので、メインセルコントローラＩＣ３０１あるいはサブセルコントローラＩＣ３０２から、マイクロコンピュータ５０４にクロックを送信する時はこの逆の経路でクロック伝送が行われる。
【００５７】
コマンドおよびデータ信号（データパケット）の送信も双方向通信で行われる。マイクロコンピュータ５０４から送信されたコマンドおよびデータ信号（データパケット）は、上記のクロック信号の伝送と同様に行われる。第１データ入出力部２１８はＳＤＡＴ１端子を介してデータパケットを受信し、ロジック部２１３に送り、さらにこのデータパケットは、第２データ入出力部からＳＤＡＴ２端子を介して下位のメインセルコントローラＩＣ３０１あるいはサブセルコントローラＩＣ３０２に送信される。
クロックの伝送と同様に、メインセルコントローラＩＣ３０１あるいはサブセルコントローラＩＣ３０２から、マイクロコンピュータ５０４にデータを送信する時はこの逆の経路でデータ伝送が行われる。
【００５８】
メインセルコントローラＩＣ３０１では、マイクロコンピュータ５０４から送信されたコマンドおよびデータ信号に基づいて、各単電池セルの端子間電圧の測定や、各種診断（過充電、過放電、電圧検出線の断線診断等）が実行される。これらの各単電池セルの状態データは、各メインセルコントローラＩＣ３０１から、第１データ入出力部２１８およびＳＤＡＴ１端子を介して上位のメインセルコントローラＩＣ３０１に送信され、上位のメインセルコントローラＩＣ３０１では、ＳＤＡＴ２端子を介して第２データ入出力部２２０がこのデータを受信する。このようにして、各単電池セルの状態データは、最終的に最上位のメインセルコントローラＩＣ３０１からマイクロコンピュータ５０４に送信される。
【００５９】
なお、第２クロック入出力部および第２データ入出力部には、起動信号出力部２１６と同様にチャージポンプ回路（不図示）が組み込まれており、メインセルコントローラＩＣ３０１とこの下位のメインセルコントローラＩＣの電位、あるいはサブセルコントローラＩＣ３０２とこの下位のサブセルコントローラＩＣ３０２の電位を合わせており、さらに２つのセルコントローラＩＣ３０１間および２つのサブセルコントローラＩＣ３０２間に絶縁を兼ねた低周波ノイズ対策用のコンデンサを挿入して、品質の良い信号伝送を可能としている。
【００６０】
サブセルコントローラＩＣ３０２では、マイクロコンピュータ５０４から送信されたコマンドおよびデータ信号に基づいて、各単電池セルのバランシング放電を行うと共に、このバランシング放電中の、すなわち各バランシングスイッチ２２２がオンとなっている状態での、各バランシングスイッチの端子間電圧の測定を行う。このバランシングスイッチの端子間電圧の測定データは、各サブセルコントローラＩＣ３０２から、第１データ入出力部２１８およびＳＤＡＴ１端子を介して上位のサブセルコントローラＩＣ３０２に送信され、上位のサブセルコントローラＩＣ３０２では、ＳＤＡＴ２端子を介して第２データ入出力部２２０がこのデータを受信する。このようにして、各バランシングスイッチの端子間電圧の測定データは、最終的に最上位のサブセルコントローラＩＣ３０１からマイクロコンピュータ５０４に送信される。
【００６１】
詳細は省略するが、第１クロック入出力部２１９、第２クロック入出力部２２１にはそれぞれに不図示のクロック受信回路とクロック送信回路が設けられており、同期用クロックの送信と受信を、１本のデータ通信線でシリアル通信により行っている。また、第１データ入出力部２１８、第２データ入出力部には、それぞれに不図示のデータ受信回路とデータ送信回路が設けられており、データの送信と受信を１本のデータ通信線でシリアル通信により行っている。このシリアル通信におけるデータ形式は、たとえば上述のようにＩ２Ｃ通信の仕様に準拠してもよく、またこれ以外のシリアル通信の仕様に準拠してもよい。
【００６２】
図１〜４では、図で上側に示すメインセルコントローラＩＣ３０１を下位メインセルコントローラＩＣ３０１とし、下側に示すメインセルコントローラＩＣ３０１を上位メインセルコントローラＩＣ３０１としている。また同様に、図で上側に示すサブセルコントローラＩＣ３０２を下位サブセルコントローラＩＣ３０２とし、下側に示すサブセルコントローラＩＣ３０２を上位サブセルコントローラＩＣ３０１としている。これは、図３に示すように、本発明による電池制御装置の例では、マイクロコンピュータ５０４からのコマンドおよびデータは、図で下側に示すメインセルコントローラＩＣ３０１あるいはサブセルコントローラＩＣ３０２に最初に送信されており、通信経路での順番に基づいてそれぞれメインセルコントローラＩＣおよびサブセルコントローラＩＣの上位・下位としているためである。マイクロコンピュータ５０４からの指令を図で上側に示すメインセルセルコントローラＩＣあるいはサブセルコントローラＩＣが最初に受信するような回路構成でもよいので、メインセルコントローラＩＣおよびサブセルコントローラＩＣの上位・下位については図示されている状態に限定されるものではない。
また図３の各セルグループの参照番号１０２ａ〜１０２ｄも、ここで示すメインセルコントローラＩＣおよびサブセルコントローラＩＣの上位・下位の関係に合わせて設定しており、図で一番下側のセルグループが１０２ａとなっている。
ただし、各セルグループの中での単電池セルに関しては、図の上側の単電池セルの電位が高いので、図で上側に示す単電池セルを上位の単電池セルとしている。
【００６３】
（バランシング放電電流およびバランシング放電時間の算出方法）
既に説明したように、本発明による電池制御装置では、１つのセルグループに対し同様の構成の２つのセルコントローラＩＣ、すなわちメインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０１が用いられている（図４参照）。以下に本発明による電池制御装置におけるバランシング放電電流およびバランシング放電電流の算出方法について説明する。以下では電動車両を単に車両と呼称している。
【００６４】
（メインセルコントローラＩＣ３０１での単電池セルの端子間開路電圧（ＯＣＶ）測定）
まず、メインセルコントローラＩＣ３０１は、例えばＨＥＶ、ＰＨＥＶ、ＥＶなどの電動車両の起動時（キーオン時）に、バッテリコントローラからの単電池セルの端子間電圧（ＯＣＶ）測定のコマンドを上記の通信経路を介して受信して、以下のように蓄電装置１００に負荷（インバータ８００）が接続されていない状態の各単電池セルの端子間電圧、すなわち各単電池セルの端子間開路電圧ＶＣＯＣＶ（セル１の端子間開路電圧はＶＣ１ＯＣＶと記す）の測定を行う。
【００６５】
セルグループ１０２の各単電池セルの正負極端子電位は、電圧検出線ＳＬ１〜１３および電圧検出用のＣＶ端子（ＣＶ１〜１３端子）を介してメインセルコントローラＩＣ３０１に入力されている。マルチプレクサ２１０は、２つの隣り合う電圧検出線の電位、すなわち１つの単電池セルの正負極端子の電位をセル１〜１２を順次選択し、差動増幅器２１１に入力する。差動増幅器２１１はこの単電池セルの正負極端子電位の差をこの単電池セルの端子間電圧としてＡＤコンバータ２１２に入力する。ＡＤコンバータ２１２は入力されたこの単電池セルの端子間電圧をデジタル値に変換し、ロジック部２１３に入力し、ロジック部２１３は測定されたセル１〜１２の端子間電圧（ＯＣＶ）をデジタル値で電圧測定結果レジスタ２４４に格納する。この電圧測定結果レジスタ２４４に格納されたセル１〜１２の単電池セルの端子間電圧（ＯＣＶ）ＶＣ１ＯＣＶ〜ＶＣ１２ＯＣＶは、上記の通信経路を介してバッテリコントローラ５００に送信される。
【００６６】
バッテリコントローラ５００のマイクロコンピュータ５０４は、上記のセルグループ１０２のセル１〜１２の端子間開路電圧ＶＣ１ＯＣＶ〜ＶＣ１２ＯＣＶのデータを受信し、既に測定されデータ化されたＯＣＶとＳＯＣの関係（例えば図７のＯＣＶ−ＳＯＣ換算曲線）を用いて、受信した各単電池セルのＯＣＶをＳＯＣに変換する。
【００６７】
更に、セル１〜１２のＳＯＣの大きさの順位付けを行い、最小のＳＯＣの単電池セル以外の単電池セルのバランシング放電を行う指令、およびこのバランシング放電を行っているバランシングスイッチの端子間電圧ＶＢＳの測定を行う指令をサブセルコントローラＩＣ３０２に送信する。
また、これと同時に、最小のＳＯＣの単電池セル以外の単電池セルがバランシング放電を行っている時の、これらの単電池セルの端子間電圧ＶＣＢＳの測定を行う指令をメインセルコントローラＩＣ３０１に送信する。
【００６８】
サブセルコントローラＩＣ３０２での短時間バランシング放電およびＶＢＳの測定と、メインセルコントローラＩＣ３０１でのＶＣＢＳの測定は１つの単電池セルでほぼ同時に行われる。すなわち、各単電池セルに対するこれらの動作は、メインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０２の間でほぼ同期して実行される。
このサブセルコントローラＩＣ３０２での動作とメインセルコントローラＩＣ３０１での動作の同期は、マイクロコンピュータ５０４からそれぞれに送信される、同期クロックとデータパケットで管理されて行われる。
【００６９】
なお、最小のＳＯＣの単電池セルのＳＯＣが充分大きく、短時間のバランシング放電を行っても過放電となる可能性が無ければ、全ての単電池セルのバランシング放電を同時に行い、またこの際の各単電池セルの端子間電圧（ＶＣＢＳ）と各バランシングスイッチの端子間電圧（ＶＢＳ）の測定を行う指令をメインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０２に送信してもよい。単電池セルの放電が進んだ状態でなければ、短時間バランシング放電を行っても過放電の状態になることは無い。電動車両の起動時（キーオン時）は、ほぼこのような状態となっているので、キーオン時は全ての単電池セルの短時間バランシング放電を行ってもよい。
【００７０】
以下で説明するサブセルコントローラＩＣ３０２でのバランシングスイッチの端子間電圧測定とメインセルコントローラでの単電池セルの端子間測定は、上記の単電池セルのＯＣＶ測定に続いて行うが、蓄電装置１００にインバータ８００が負荷として接続されている状態、すなわち車両の起動時以外の通常動作時でも測定が可能である。
【００７１】
（サブセルコントローラＩＣ３０２でのバランシングスイッチの端子間電圧（ＶＢＳ）測定）
サブセルコントローラＩＣ３０２は、電圧検出線ＳＬ１〜１３、バランシング接続線ＢＬ１〜１３およびバランシング端子（ＢＳ端子）ＣＢＳ１〜１３を介して、セル１〜１２の単電池セルと接続されている。サブセルコントローラＩＣ３０２は、バッテリコントローラ５００からのバランシング放電のコマンドを上記の通信経路を介して受信すると、このバランシング放電のコマンドで指定されたバランシングスイッチ（２２２）ＢＳ１〜１２をオンとして、このバランシングスイッチに対応する単電池セルのバランシング放電を行う。またこれと同時に、オンとなっているバランシングスイッチの正負端子の電位をマルチプレクサ２１０で選択して差動増幅器２１１に入力する。差動増幅器２１１はこのバランシングスイッチの正負端子電位の差をこのバランシングスイッチの端子間電圧（ＶＢＳ）としてＡＤコンバータ２１２に入力する。ＡＤコンバータ２１２は入力されたこのバランシングスイッチの端子間電圧をデジタル値に変換し、ロジック部２１３に入力し、ロジック部２１３は測定されたバランシングスイッチの端子間電圧（ＶＢＳ）をデジタル値で電圧測定結果レジスタ２４４に格納する。
この電圧測定結果レジスタ２４４に格納されたバランシングスイッチの端子間電圧（ＶＢＳ）は、上記の通信経路を介してバッテリコントローラ５００に送信される。
【００７２】
（メインセルコントローラＩＣ３０１での単電池セルの端子間電圧（ＶＣ）測定）
メインセルコントローラＩＣ３０１は、バッテリコントローラ５００からのサブセルコントローラＩＣ３０２へのバランシング放電の指令とほぼ同時に、バッテリコントローラ５００から単電池セルのバランシング放電中の端子間電圧（ＶＣＢＳ）の測定を行う指令を受信する。従ってこの指令のデータには、サブセルコントローラＩＣ３０２によるバランシング放電と、メインセルコントローラＩＣ３０１とが同期するような指令データ（例えば同期するかしないかを示すビットデータ）が含まれている。
【００７３】
サブセルコントローラＩＣ３０２での単電池セルのバランシング放電に同期して、該当する単電池セルの正負端子の電位をメインセルコントローラＩＣ３０１のマルチプレクサ２１０で選択して差動増幅器２１１に入力する。差動増幅器２１１はこの単電池セルの正負端子電位の差をこの単電池セルの端子間電圧（ＶＣＢＳ）としてＡＤコンバータ２１２に入力する。ＡＤコンバータ２１２は入力されたこのバランシングスイッチの端子間電圧をデジタル値に変換し、ロジック部２１３に入力し、ロジック部２１３は測定された単電池セルの端子間電圧（ＶＣＢＳ）をデジタル値で電圧測定結果レジスタ２４４に格納する。なお、単電池セルの端子間電圧の測定は、メインセルコントローラＩＣ３０１のバランシングスイッチ２２２はオフの状態で行われる。
この電圧測定結果レジスタ２４４に格納されたバランシングスイッチの端子間電圧ＶＣＢＳは、上記の通信経路を介してバッテリコントローラ５００に送信される。
【００７４】
本発明の実施形態による蓄電装置では、単電池セルの端子間電圧を測定する電圧検出用のＣＶ端子（ＣＶ１〜１３）は、メインセルコントローラＩＣ３０１に設けられ、バランシング放電を行うＢＳ端子（ＣＢＳ１〜１３）はサブセルコントローラＩＣ３０２に設けられている。このように、ＣＶ端子とＢＳ端子が独立して設けられ、バランシング放電電流はバランシング抵抗Ｒｂ２０１とバランシングスイッチ２２２を流れ、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖ２０２を流れないので、バランシング放電はＣＶ端子を介してメインセルコントローラＩＣ３０１に入力される単電池セルの端子間電圧の測定に影響を与えない。以下の説明ではＶＣＢＳは単にＶＣと記載する。
【００７５】
なお、上記のサブセルコントローラＩＣ３０２でのバランシング放電およびバランシングスイッチの端子間電圧の測定と、メインセルコントローラＩＣ３０１での単電池セルの端子間電圧の測定は、単電池セル１個毎に同期して行われ、その際、他の単電池セルの放電や端子間電圧の測定ならびに他のバランシングスイッチの端子間電圧の測定は行われない。ただし、上記のバランシングスイッチの端子間電圧（ＶＢＳ）と単電池セルの端子間電圧ＶＣを用いて、バッテリコントローラ５００で各単電池セルのバランシング放電電流が算出された後は、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ、ＥＶなどの電動車両の通常動作中、すなわち蓄電装置１００とインバータ８００が接続されている場合であっても、複数のバランシングスイッチがオンとなって複数の単電池セルのバランシング放電が行われている状態で、各単電池セルの端子間電圧あるいは各バランシングスイッチの端子間電圧を測定して、その都度各単電池セルのバランシング放電電流Ｉｂを求めることができる。
【００７６】
（各単電池セルのバランシング放電電流算出）
上記のように、各単電池セル１０１がバランシング放電を行っている時に、サブセルコントローラ３０２で測定されたバランシングスイッチ２２２の端子間電圧とメインセルコントローラＩＣ３０１で測定された単電池セルの端子間電圧は、上記の通信経路を介してバッテリーコントローラ５００に送信され、マイクロコンピュータ５０４で各単電池セルのバランシング放電電流が算出される。
【００７７】
セルグループ１０２の１つの単電池セル１０１がバランシング放電している時のこの単電池セルのの端子間電圧（ＶＣ）と、サブセルコントローラＩＣ３０２のバランシングスイッチ２２２の端子間電圧ＶＢＳの間には以下の式（１）のような関係がある。
ＶＢＳ＝ＶＣ＊ＲＢＳ／（２＊Ｒｂ＋ＲＢＳ）                            ．．．（１）
ここでＲｂは既知のバランシング抵抗２０１（図３参照）であり、その抵抗値もＲｂで示すものとする。また、ＲＢＳはバランシングスイッチ２２２のオン抵抗値である。
【００７８】
バランシング抵抗２０１（Ｒｂ）は、サブセルコントローラＩＣの外付けの抵抗であるので、精度が良くバラツキの少ない抵抗を用いることができる。しかし、バランシングスイッチ２２２のオン抵抗ＲＢＳは、セルコントローラＩＣ内のスイッチであるため、半導体の製造プロセスによって、ある程度のばらつきが生じる。この抵抗値ＲＢＳは上記の式（１）を変形した、以下の式（２）で求められる。
ＲＢＳ＝２＊Ｒｂ＊ＶＢＳ／（ＶＣ−ＶＢＳ）                          ．．．（２）
【００７９】
この単電池セルのバランシング放電電流ＩｂはＩｂ＝ＶＢＳ／ＲＢＳであるから、
Ｉｂ＝（ＶＣ−ＶＢＳ）／（２＊Ｒｂ）                              ．．．（３）
または、
Ｉｂ＝ＶＣ＊（１−ＲＢＳ／（２＊Ｒｂ＋ＲＢＳ））／（２＊Ｒｂ）
＝ＶＣ／（２＊Ｒｂ＋ＲＢＳ）                                  ．．．（４）
と表わされる。
【００８０】
バランシング抵抗２０１の抵抗値Ｒｂは、厳密には、実際に測定した抵抗値を用いてもよい。また、バランシング抵抗２０１の抵抗値Ｒｂの温度変化を補正して、更に正確なバランシング放電電流を求めることができる。この場合はバランシング抵抗の近辺に温度センサ（不図示）を設け、このセンサからの出力をたとえばサブセルコントローラＩＣ３０２の温度検出回路（不図示）からバッテリコントローラ５００に送信するようにする。
【００８１】
従って、式（３）で明らかなように、電動車両起動時に、短時間バランシング放電を行った時の単電池セルの端子間電圧ＶＣ、バランシングスイッチの端子間電圧（ＶＢＳ）およびバランシング抵抗２０１の抵抗値Ｒｂに基づいて、車両起動時にバランシング放電を行う場合のバランシング電流が算出できる。
【００８２】
（バランシング電流算出における温度の影響）
ただし、たとえば上記の車両の起動時で、インバータ８００などの負荷が蓄電装置１００に接続されていない状態で、バランシング放電を行った場合の各単電池セルの端子間電圧は、上述の各単電池セルのＯＣＶから各単電池セルの内部抵抗による電圧降下を差し引いたものとなる。また、インバータ８００などの負荷が接続された状態では、負荷の変動に対応して各単電池セルの端子間電圧（ＶＣ）も変動する。またこのときの端子間電圧（ＶＣ）にはノイズも混入する。また、車両の起動時と通常の動作時とでは蓄電装置の温度も異なってくる。
ここでは以下の説明を容易にするために、車両の起動時などの各単電池セルおよび電池監視装置などの回路が一定の温度の状態でのバランシング放電電流Ｉｂ、単電池セルの端子間電圧ＶＣ、バランシングスイッチの端子間電圧ＶＢＳ、バランシング抵抗Ｒｂ、バランシングスイッチのオン抵抗ＲＢＳにそれぞれ（Ｒ）を付けて以下のように表わす。
Ｉｂ（Ｒ）＝（ＶＣ（Ｒ）−ＶＢＳ（Ｒ））／（２＊Ｒｂ（Ｒ））          ．．．（５）
または、
Ｉｂ（Ｒ）＝ＶＣ（Ｒ）／（２＊Ｒｂ（Ｒ）＋ＲＢＳ（Ｒ））                ．．．（６）
【００８３】
この後、インバータ８００が蓄電装置１００に接続され、車両が通常動作を行っている状態でのバランシング電流Ｉｂ、単電池セルの端子間電圧ＶＣ、バランシングスイッチの端子間電圧ＶＢＳ、バランシング抵抗Ｒｂ、バランシングスイッチのオン抵抗ＲＢＳにそれぞれ（Ｎ）を付けて以下のように表わす。
Ｉｂ（Ｎ）＝（ＶＣ（Ｎ）−ＶＢＳ（Ｎ））／（２＊Ｒｂ（Ｎ））          ．．．（７）
または、
Ｉｂ（Ｎ）＝ＶＣ（Ｎ）／（２＊Ｒｂ（Ｎ）＋ＲＢＳ（Ｎ））                ．．．（８）
バランシング抵抗Ｒｂ、バランシングスイッチのオン抵抗ＲＢＳにそれぞれ（Ｎ）を付けて区別しているのは、車両の状態によりこれらの抵抗周辺の温度も変化するためである。これらの抵抗も含めた蓄電装置の温度変化が無視できる場合は、上記の式（５）と（７）、（６）と（８）はそれぞれ全く同等なものとなる。
【００８４】
上記の式（６）および（８）から明らかなように、各単電池セルのバランシング電流は単純に各端子間電圧に比例することが分かる。すなわち、各抵抗の温度変化を考慮した係数Ｆ１、Ｆ２を用いると、
Ｉｂ（Ｎ）＝Ｉｂ（Ｒ）＊（ＶＣ（Ｎ）−ＶＢＳ（Ｎ））
／（ＶＣ（Ｒ）−ＶＢＳ（Ｒ））＊Ｆ１                    ．．．（９）
Ｆ１＝Ｒｂ（Ｎ）／Ｒｂ（Ｒ）                                        ．．．（１０）
または、
Ｉｂ（Ｎ）＝Ｉｂ（Ｒ）＊（ＶＣ（Ｎ）／ＶＣ（Ｒ））＊Ｆ２              ．．．（１１）
Ｆ２＝（２＊Ｒｂ（Ｒ）＋ＲＢＳ（Ｒ））／（２＊Ｒｂ（Ｎ）＋ＲＢＳ（Ｎ））．．．（１２）
と表わされる。係数Ｆ１、Ｆ２は、バランシング抵抗２０１やバランシングスイッチ２２２の温度特性に基づいて事前にテーブル化したものを用いて算出することは可能であるが、セルコントローラＩＣ内部の温度を正確に測定することが必要であり、また温度補正のためのデータや計算が必要となる。
【００８５】
ここで、バランシング抵抗Ｒｂ２０１は、精度が良くまた温度係数も非常に小さいものを使用することができるので、Ｆ１≒１として、
Ｉｂ（Ｎ）＝Ｉｂ（Ｒ）＊（ＶＣ（Ｎ）−ＶＢＳ（Ｎ））／（ＶＣ（Ｒ）−ＶＢＳ（Ｒ））                                                                  ．．．（１３）
と表わすことができる。
あるいは、Ｒｂ（Ｒ）＝Ｒｂ（Ｎ）＝Ｒｂとして、式（５）、（７）は等価になるので、（Ｒ）と（Ｎ）の区別を省略し、
Ｉｂ＝（ＶＣ−ＶＢＳ）／（２＊Ｒｂ）                                  ．．．（１４）
とできる。
式（１４）は、単電池セルの端子間電圧（ＶＣ）とバランシングスイッチの端子間電圧（ＶＢＳ）を測定すれば、既知のバランシング抵抗値を用いてバランシング電流が算出できることを示している。また、ＭＯＳＦＥＴなどから構成されるバランシングスイッチのオン抵抗が含まれていないので、バランシングスイッチのオン抵抗のばらつきや温度変化を直接補正する必要がなく、バランシング電流を正確に算出することができる。
【００８６】
これに対し、式（１１）およびＦ２（式（１２））を用いた場合、バランシングスイッチ２２２のオン抵抗の温度変化を必ず考慮する必要がある。バランシングスイッチ２２２には、例えばＭＯＳＦＥＴが使用されており、通常正の温度特性を持っている。また、１つのセルコントローラＩＣに組み込まれているバランシングスイッチ間でも抵抗値のばらつきがある。したがって、式（１１）および式（１２）を用いてバランシング電流を精度良く算出することは難しい。
【００８７】
以上の説明から明らかなように、バランシングスイッチ２２２がオンの時の、単電池セルの端子間電圧と、この単電池セルに対応したバランシングスイッチ２２２の端子間電圧を測定することによって、バランシングスイッチのオン抵抗の温度変化補正が不要な、バランシング電流の算出が可能となる。したがって、単電池セルの端子間電圧ＶＣならびにバランシングスイッチ２２２の端子間電圧ＶＢＳをリアルタイムに測定することにより、このバランシング電流の算出もリアルタイムに行うことができる。
【００８８】
単電池セルの端子間電圧（ＶＣ）とこれに対応したバランシングスイッチ２２２の端子間電圧（ＶＢＳ）の測定は同時に行う必要がある。これは、単電池セルの端子間電圧（ＶＣ）は、インバータなどの負荷の変動に従い電池システムの充放電電流が変動するためである。
式（１）で明らかなように、単電池セルの端子間電圧が変動すると、これに比例してバランシングスイッチ２２２の端子間電圧ＶＢＳも変動する。これにより、式（５）、（７）あるいは式（１４）で、単電池セルの端子間電圧ＶＣとバランシングスイッチ２２２の端子間電圧（ＶＢＳ）が、それぞれ別のタイミングで測定された場合、バランシング電流ＩＢＳが正しく算出されない。
誤差のあるバランシング電流を用いると、単電池セルのＳＯＣは正しく算出されない（下記説明参照）。このようなＳＯＣの算出誤差は積算されてゆくので、場合によっては過放電等の原因となる。
【００８９】
（各単電池セルのバランシング放電時間とバランシング放電制御）
ＨＥＶ、ＰＨＥＶ、ＥＶなどの電動車両の起動時に測定されたＯＣＶを用いて、図７のＯＣＶ−ＳＯＣ換算曲線に基づいて、まず初期ＳＯＣを求める。例として１個の単電池セルの場合を説明する。
単電池セルのＳＯＣの初期値をＳＯＣ０とする。蓄電装置１００とインバータ８００が接続されたときの電池システム１０４とインバータ８００間の充放電電流をＩ、またバランシング放電電流をＩｂとすると、この単電池セルのＳＯＣは、以下のように表わされる。
ＳＯＣ＝ＳＯＣ０  −  ∫Ｉ（ｔ）ｄｔ  −  ∫Ｉｂ（ｔ）ｄｔ              ．．．（１５）
なお、∫Ｉは充放電電流Ｉ（ｔ）の積算値を示し、∫Ｉｂはバランシング放電電流Ｉｂ（ｔ）の積算値を示す。（ｔ）は時間により変動していることを示している。Ｉ（ｔ）は充放電電流であるので、電池システムが充電されている場合は、Ｉ（ｔ）は負の値であり、ＳＯＣは増加する。バランシング放電電流は、上記で説明したように、各単電池セルの端子間電圧の変化に対応して多少変動する。なお、バランシング放電は、全単電池セルのＳＯＣを求め、ＳＯＣのばらつきΔＳＯＣ（＞０）が所定の閾値ΔＳＯＣｔｈ（＞０）より大きい単電池セルに対して行われる。各単電池セルのＳＯＣは、バッテリーコントローラ５００とセルコントローラ２００によって管理される。
【００９０】
本発明による電池監視装置を含む電池制御装置を搭載した蓄電装置の一実施の形態によれば、各単電池セルのＳＯＣのばらつきを補正するバランシング放電電流Ｉｂを上述のように正確に求めて、短時間でばらつきを解消することができる。すなわち、バランシング放電とは、
ΔＳＯＣ  −  ∫Ｉｂ（ｔ）ｄｔ  ＝０                                    ．．．（１６）  
となるまでバランシングスイッチ２２２をオンとして放電を行うことである。
実際は、
ΔＳＯＣ  −  ∫Ｉｂ（ｔ）ｄｔ  ≦０                                    ．．．（１７）  
となった時点で速やかにバランシング放電を停止する。
本発明による電池監視装置を用いた蓄電装置の一実施の形態では、ほぼこのようなバランシング放電を行うことが可能であるが、従来のバランシング放電では、正確なバランシング電流を求めることができなかったためこのような制御は行われていなかった。
【００９１】
（従来の各単電池セルのバランシング放電時間とバランシング放電制御）
理解を容易にするため、バランシング電流をある一定の電流値Ｉｂであるとすると、バランシング放電時間ｔは、
ΔＳＯＣ  −  Ｉｂ・ｔ  ＝０                                            ．．．（１８）
により求めることができる。
しかしながら、実際のバランシング電流Ｉｂ（ｔ）は、単電池セルの端子間電圧の変動により変化する。また従来は、バランシング電流の算出を端子間電圧とバランシング抵抗でのみ行っており、バランシングスイッチのオン抵抗が考慮されていなかった。最初に述べたように、最近の二次電池セルは容量が増大しており、これに対応してバランシング放電電流を大きくすることが要求されている。このため、バランシング抵抗は小さい値のものが使用される傾向にある。バランシングスイッチのオン抵抗も考慮してバランシング電流を算出しないと、場合によっては過大なバランシング電流が流れて過放電状態となる可能性もある。
【００９２】
また、負荷接続時の端子間閉路電圧（ＣＣＶ）の平均値は、ＳＯＣに対応して、図７のＯＣＶ−ＳＯＣ曲線と同様に変化する。
単電池セルの正確なＳＯＣは、例えば図７のＯＣＶ−ＳＯＣ換算曲線の傾斜の急な部分（図中Ａ）で求められる。しかし、この曲線の傾斜が緩やかな部分（図中Ｂ）では、ＯＣＶから正確なＳＯＣを求めることはできない。図７の下に示す２つの曲線Ｃ、Ｄはそれぞれ、ＯＣＶの測定誤差が１５ｍＶと１０ｍＶの場合のＳＯＣの換算誤差を示す。
すなわち、ＯＣＶ−ＳＯＣ換算曲線のＢの部分では正確なＳＯＣが算出できない。従来は、Ａの部分で算出したＳＯＣのばらつきΔＳＯＣを用いて、式（１８）のΔＳＯＣ−Ｉｂ・ｔを計算していたが、Ｉｂが正確に求まっていなかったため過放電となる可能性があった。
【００９３】
このようなバランシング放電による過放電を防ぎつつ、バランシング放電を効率よく行う方法として、特開２００１−３０９７５０号公報に記載されているような、一定時間毎に少しづつバランシング放電を行って、全単電池セルのばらつきを収束させる方法が行われていた。
【００９４】
バランシングスイッチ２２２をオンとした場合に、バランシング放電開路に流れる電流は、従来の電池監視装置のバランシング放電回路（例えば特開２０１０−２２８５２３号公報の図１８、図１９参照）を用いて、バランシングスイッチがオフの時の単電池セルの端子間電圧と、バランシングスイッチがオンの時の端子間電圧（この場合はバランシング抵抗とバランシングスイッチのオン抵抗の和に対応した、単電池セルの端子間電圧の分圧された電圧）とから、上記で説明したと同様にバランシング電流を算出することができる。この場合は算出式は上記の式（１）〜（１４）とやや異なるが、説明は省略する。
しかしながら、従来の電池監視装置の構成では、単電池セルの端子間電圧と、この単電池セルに対応したバランシングスイッチ２２２がオンの時の端子間電圧はどちらかを別々に測定することになり、これらを同時に測定することはできない。したがって、バランシング電流は正しく算出されず、ＳＯＣが正しく算出されない。さらに従来は、単電池セルの容量が小さかったので、バランシング放電電流は大きくなく、セル電圧入力抵抗およびバランシング抵抗に比べて小さい抵抗値であるバランシングスイッチのオン抵抗は考慮されていなかった。
【００９５】
（バランシング放電電流算出およびバランシング放電制御フロー）
図８は、上記で説明した本発明による電池監視装置を含む電池制御装置を搭載した蓄電装置の一実施の形態での各単電池セルのバランシング放電電流の算出とバランシング放電の制御のフローの概略を示したものである。なお、図８の中央部分はマイクロコンピュータ５０４での処理を記載している。バッテリーコントローラ５００にはマイクロコンピュータ以外の回路（不図示）も含まれており、また電池制御装置６００にはバッテリーコントローラ５００やセルコントローラ２００以外の回路（不図示）も含まれている。したがって、電池制御装置は、実際はこのフローに含まれる以外の別の動作を多く行っている。図８に示すフローは、本発明に関する部分のみ抜き出して、まとめて示したものである。たとえば、各単電池セルおよびセルコントローラＩＣ自身の内部回路動作の診断、あるいは電圧検出線の断線診断などはこのフローには含まれていない。また、このフローの中に含まれている各単電池セルのＯＣＶ測定やＣＣＶ測定は、上記で説明したバランシング放電電流算出以外にも用いているが、ここでは説明を省略する。
【００９６】
ハイブリッド自動車などの車両を始動した時には、複数のメインセルコントローラＩＣ３０１およびサブセルコントローラＩＣ３０２を含むセルコントローラ２００の起動が行われる。この起動は上記で説明した起動信号によって行われるが、以下の説明ではこれを省略し、セルコントローラが起動された状態でのバランシング電流算出ならびにバランシング放電の制御についてのみ説明する。なお、リレー７００とリレー７１０は、ハイブリッド自動車などの車両の始動時はオフになっており、セルコントローラの起動や、ＯＣＶ測定を含む各種の測定ならびに診断動作は、リレー７００とリレー７１０がオフの状態で行われる。図８の示すフローの途中で、リレー７００とリレー７１０はオンとされ、蓄電装置１００とインバータ８００が接続されて、電池システム１００のＤＣ電力がインバータ８００によって３相交流電力に変換されてモータ９００に供給され、車両が駆動される。
【００９７】
本発明による電池制御装置を搭載した蓄電装置の一実施の形態を用いたハイブリッド自動車用駆動システムを始動（キーオン）すると、ステップＳ１で本発明による電池制御装置によるバランシング放電電流算出およびバランシング放電制御の動作が開始される。
【００９８】
ステップＳ２で、マイクロコンピュータ５０４は電池システム１０４の全単電池セルのＯＣＶ（開路電圧）を測定する指令を発生する。各単電池セルの開路状態の端子間電圧（ＯＣＶ）の測定は、電池システム１０４が負荷であるインバータ８００と接続されていない状態、すなわちリレー７００とリレー７１０（図１、２参照）がオフ（リレー開状態）で行われると共に、メインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０２のバランシングスイッチ２２２が全てオフの状態で行われる。
各バランシングスイッチをオフにする指令は、各単電池セルの端子間電圧を測定する指令とは別の指令であるが、ＯＣＶの測定においてはバランシングスイッチは必ずオフの状態で行われる。すなわち、ＯＣＶの測定指令とバランシングスイッチオフの指令は必ず一緒に発生されるので、図８ではこれを簡略化して示してある。
【００９９】
マイクロコンピュータからのＯＣＶ測定指令は、メインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０２に上記の通信経路を介して伝達され、メインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０２では以下の処理が同期して行われる。
（メインセルコントローラＩＣ３０１）
・全バランシングスイッチオフ（ステップＳ２Ｍ１）
・各単電池セル端子間電圧測定（ステップＳ２Ｍ２）
（サブセルコントローラＩＣ３０２）
・全バランシングスイッチオフ（ステップＳ２Ｓ）
なお、車両の始動時は、通常全バランシングスイッチ２２２はオフ状態で開始されるので、ステップＳ２Ｍ１とステップＳ２Ｓの動作は省略可能である。
【０１００】
メインセルコントローラＩＣ３０１のバランシングスイッチ２２２は、ここで説明する電池制御装置の動作においては、常にオフの状態である。ステップＳ２Ｍ１ではこれらのバランシングスイッチをオフとして１回のみ示す。実際の電池制御装置の動作では、図８に示す以外の動作が多く実行されており、たとえば電圧検出線の断線診断ではメインセルコントローラの複数のバランシングスイッチ２２２のオン・オフを組み合わせて行うが、この説明は省略する。
ステップＳ２Ｍ２において、メインセルコントローラＩＣ３０１で測定された各単電池セルの端子間電圧（この場合はＯＣＶ）の測定データは、上記のように通信経路を介してマイクロコンピュータ５０４に送信され、ステップＳ３で各単電池セルのＳＯＣが算出される。このＳＯＣの算出は、図７で示すようなＯＣＶ−ＳＯＣの関係を用いて求めるが、上述のようにＯＣＶ−ＳＯＣ換算曲線の部分Ａを用いることが望ましい。
【０１０１】
ステップＳ４では、ステップＳ３で算出された各単電池セルのＳＯＣから、ＳＯＣの偏差ΔＳＯＣがそれぞれの単電池セルに対して計算される。また、このときＳＯＣの大きさの順も算出される。バランシング放電は、通常ＳＯＣの大きいものから行われるがこの説明は以下では省略する。
【０１０２】
ステップＳ５ではバランシング放電対象となる単電池セルがあるかどうかが判断される。バランシング放電は、ＳＯＣの偏差ΔＳＯＣが所定の閾値ΔＳＯＣｔｈより大きいものに対して行われる。ΔＳＯＣｔｈより大きい偏差のＳＯＣを持つ単電池セルがない場合は、ステップＳ１８で終了となる。
【０１０３】
バランシング放電対象となる単電池セルがある場合は、ステップＳ６でバランシング対象となる単電池セルのリストが作成される。さらにステップＳ７では、このバランシング放電対象の単電池セルで各々の目標総バランシング放電電流量（式（１４）〜（１６）の∫Ｉｂ（ｔ）ｄｔ、あるいは式（１７）のＩｂ・ｔ）が算出される。例えば、式（１５）を用いて目標総バランシング放電電流量とする場合は、ＳＯＣの偏差ΔＳＯＣが目標総バランシング放電電流量となる。または、たとえば、ΔＳＯＣ−ΔＳＯＣｔｈを目標総バランシング放電電流量としてもよい。ΔＳＯＣｔｈならびに目標総バランシング放電電流量の設定は様々に行うことができ、この説明はここでは省略する。
【０１０４】
ステップＳ８のバランシング放電対象単電池セルのバランシング放電指令と、ステップＳ９のバランシング放電対象単電池セルのＣＣＶ測定指令は、ほぼ同時に発生される。これらの指令で実行される最初のバランシング放電は、各単電池セルの端子間電圧あるいはバランシングスイッチ２２２の端子間電圧を測定するためであるので、これらに必要な時間のみ、すなわち短時間のバランシング放電が行われる。
【０１０５】
ステップＳ８のバランシング放電指令に基づいて、サブセルコントローラＩＣ３０２でバランシングスイッチが所定の短時間オンとされバランシング放電が行われる（ステップＳ８Ｓ）。
【０１０６】
また、このバランシング放電を行っている状態で、オン状態のバランシングスイッチ２２２の端子間電圧が測定される（ステップＳ９Ｓ）。したがって、バランシングスイッチ２２２の端子間電圧測定と、バランシングスイッチ２２２をオンとする動作は同期して行われる。サブセルコントローラＩＣ３０２へのバランシング放電（ステップＳ８Ｓ）とバランシングスイッチ２２２の端子間電圧の測定（ステップＳ９Ｓ）の動作の指令は、１つのデータパケットで送信してよい。
【０１０７】
サブセルコントローラＩＣ３０２でのステップＳ８ＳとＳ９Ｓの動作に同期して、メインセルコントローラＩＣ３０１では、ステップＳ９Ｍで、単電池セルの端子間電圧測定が行われる。なお、ステップＳ８Ｓ、Ｓ９Ｓ、Ｓ９Ｍの動作は、バランシング放電対象の単電池セル１個ずつに対し同期して行われる。
【０１０８】
メインセルコントローラＩＣ３０１でのバランシング放電対象単電池セルの端子間電圧測定（ステップＳ９Ｍ）の測定データと、サブセルコントローラＩＣ３０２でのバランシングスイッチ端子間電圧測定（ステップＳ９Ｓ）の測定データは上述の通信経路を介してマイクロコンピュータ５０４に送信される。ステップＳ１０で、上記で説明したように、バランシング放電電流Ｉｂが式（３）により各バランシング放電対象単電池セルに対して算出される。
【０１０９】
ステップＳ１１では、バランシング放電対象単電池セルのバランシング放電スケジュールが設定される。ステップＳ１０で算出されたバランシング放電電流Ｉｂの初期値Ｉｂ０が算出される。この初期値Ｉｂ０が一定に維持されるとして、式（１８）を用いて概略のバランシング放電時間ｔ０を算出することができる。すなわち、
ｔ０＝ΔＳＯＣ／Ｉｂ０                                              ．．．（１９）
となる。
単電池セルの端子間電圧は、インバータ８００の負荷の変動と共に変動する。また電池システムの充放電にともない、平均的な端子間電圧も時間と共に変動する。したがって、式（１９）で算出される放電時間はあくまで目安として使用し、実際のバランシング放電はもっと細かな時間ステップで制御される。
【０１１０】
通常、バランシング抵抗２０１の抵抗値Ｒｂは、バランシング放電を数時間以上連続で行うと、ＳＯＣのばらつきが解消される程度の値に、ΔＳＯＣｔｈとバランシングスイッチのオン抵抗およびそのばらつきを考慮して設定される。また、複数の単電池セルからなる電池システムにおいて、インバータ負荷による出力電圧の短時間変化はｐ−ｐで２０％程度であり、このｐ−ｐの振幅の電圧変化は特に速い場合でも数十ミリ秒以上である。またインバータ負荷などでの連続放電を行っても各単電池セルおよび電池システム全体のＳＯＣの許容最大値から、許容最小値まで減少するまでに数十分以上はかかるように設計されている。このような電池システムを用いてＳＯＣが例えば５０％以上となるように充放電制御が通常行われている。したがって、バランシング放電時間の制御は長時間に渡ってバランシングスイッチをオンにして行われる。またこの制御のための単電池セルの端子間電圧やバランシングスイッチの端子間電圧の測定をミリ秒程度でリアルタイムに繰り返し行うことにより、正確なバランシング電流の算出とこれを用いた正確なＳＯＣ算出が可能となる。バランシングスイッチのオン時間の具体的な制御や、単電池セルの端子間電圧やバランシングスイッチの端子間電圧の測定間隔は、単電池セルの仕様および電池システム、さらには負荷の仕様によって異なるので、詳細な説明は省略する。
【０１１１】
極く簡単なバランシング放電スケジュールの例では、たとえば、バランシングスイッチが通算してオンとなった時間が、バランシング電流の初期値Ｉｂ０から求めたバランシング放電時間ｔ０の半分程度に達したら、細かな時間間隔でオン・オフ制御を行うようにすればよい。各単電池セルの端子間電圧およびバランシングスイッチの端子間電圧の測定は、マイクロコンピュータの制御サイクル程度でリアルタイムで細かく行うことができ、各単電池セルのＳＯＣもリアルタイムで正確に算出されるので、このＳＯＣの算出結果をリアルタイムに参照しながら、バランシングスイッチのオン・オフを制御することでもよい。
【０１１２】
ただし、バランシング放電スケジュールを設定する場合、２つの隣り合う単電池セルのバランシング放電、すなわち２つの隣り合うバランシングスイッチは同時にオンされないようにスケジュールを設定する。これは、図４あるいは図５から分かるように、２つの隣り合うバランシングスイッチを同時にオンとすると、単電池セル２個分の電圧でバランシング放電が行われるため、バランシングスイッチでの発熱量が増大するからである。したがって、２つの隣り合うバランシングスイッチがオンとならなければ、複数のバランシングスイッチを同時にオン状態としてバランシング放電を行ってもよい。なお、複数のセルグループが直列接続されている場合は、異なるセルグループに属する２つの単電池セルであっても、回路的に隣り合って接続されている場合、すなわち１つのセルグループの最上位単電池セルと、このセルグループの隣の下位セルグループの最下位単電池セルが回路的に隣り合っている場合は、これら２つの単電池セルに対応するバランシングスイッチが同時にオンとならないようにスケジュールする必要がある。
発熱の問題が無ければ、２つの隣り合うバランシングスイッチをオンにしてバランシング放電を行ってもよいが、バランシング電流が２個の単電池セルに対応した値となるとなることを考慮してバランシング放電を行うことが可能である。
【０１１３】
ステップＳ１２で、バランシング放電対象単電池セルのバランシング放電指令が発生される。この指令に基づいて、サブセルコントローラ３０２はバランシング放電対象の単電池セルのバランシング放電を開始する（ステップＳ１２Ｓ）。
【０１１４】
また、このバランシング放電を行っている状態で、ステップＳ１３でこのバランシング放電を行っている単電池セルのＣＣＶ測定を行う指令がマイクロコンピュータ５０４で発生される。
このＣＣＶ測定指令に基づいて、バランシング放電を行っている単電池セルの端子間電圧の測定（ステップＳ１３Ｍ）がメインセルコントローラＩＣ３０１で行われる。またこれと同期して、サブセルコントローラＩＣ３０２で、オン状態のバランシングスイッチ２２２の端子間電圧が測定される（ステップＳ１３Ｓ）。
【０１１５】
上記で説明したように、単電池セルのＳＯＣを正確に算出するには、できるかぎり細かなステップで、単電池セルの端子間電圧の測定とバランシングスイッチ２２２の端子間電圧の測定を行うことが望ましい。たとえば、マイクロコンピュータ５０４の制御サイクル毎にリアルタイムで行うことが望ましい。ただし、車両の運転状態に応じて、単電池セルの端子間電圧の変動が緩やかな場合は、長い時間間隔で行ってもよい。
なお、各単電池セルのＳＯＣの算出では、式（１５）で示すように、電池システムの充放電電流も積算されている。この電池システムの充放電電流は、図１、２に示す電流センサ５０３、充放電電流検出回路によって検出されている。この充放電電流は、マイクロコンピュータ５０４の制御サイクル毎にリアルタイムで検出されている。この電池システムの充放電電流の検出ならびに、この充放電電流を積算したＳＯＣ値の算出、さらにはこのＳＯＣ値に基づく電池制御（電池システムの接続／切り離し、停止等）については、図示ならびに説明を省略する。
【０１１６】
図８のステップＳ１２ＳとＳ１３Ｓの右側で（同期処理）としてあるのは、バランシング放電は、バランシングスイッチを連続してオン状態にしていてもよく、このオン状態で、ステップＳ１３で単電池セルのＣＣＶ測定指令が発生された場合にのみ、ステップＳ１３ＭとステップＳ１３Ｓの動作を同期して行うからである。
【０１１７】
メインセルコントローラＩＣ３０１でのバランシング放電対象単電池セルの端子間電圧測定（ステップＳ１３Ｍ）の測定データと、サブセルコントローラＩＣ３０２でのバランシングスイッチ端子間電圧測定（ステップＳ１３Ｓ）の測定データは上述の通信経路を介してマイクロコンピュータ５０４に送信される。ステップＳ１４では、上記でステップＳ１０で説明したように、バランシング放電電流Ｉｂが式（３）により各バランシング放電対象単電池セルに対して算出され、さらにこのバランシング放電電流を積算して総バランシング放電電流を算出する。
【０１１８】
ステップＳ１５では、算出された総バランシング放電電流とΔＳＯＣとの差、およびバランシング放電電流Ｉｂに基づいて、バランシング放電時間を計算し、バランシングスイッチをオンとする時間の再計算を行い、バランシング放電対象の単電池セルのバランシング放電スケジュールの再設定を行う。
また、総バランシング放電電流がΔＳＯＣ以上となった単電池セルに対しては、バランシング放電を終了するので、サブセルコントローラＩＣ３０２に対し、この単電池セルのバランシングスイッチ２２２をオフにする指令を送信する。この指令に基づいて、ステップＳ１５Ｓで、サブセルコントローラＩＣ３０２はバランシングスイッチ２２２をオフとしてバランシング放電を停止する。
【０１１９】
ステップＳ１６では、バランシング放電対象の単電池セルがまだ残っているかどうかを、ステップＳ１５でバランシング放電対象となっている単電池セルを確認する。バランシング放電対象の単電池セルが無ければステップＳ１８に進み、バランシング放電は完了となる。また、バランシング放電対象の単電池セルが残っていれば、バランシング放電対象の単電池セルのバランシング放電を継続する。
【０１２０】
ステップＳ１７では、バランシング対象となる単電池セルに変更（減少）があれば、これを考慮してバランシング放電対象の単電池セルのリストを変更し、このリストに基づいて、ステップＳ１３以下の動作を繰り返す。
【０１２１】
なお、図８の動作フローで、各単電池セルのＯＣＶ測定（ステップＳ２、Ｓ２Ｓ、Ｓ２Ｍ１、Ｓ２Ｍ２）は、電池システム１０４にインバータ等の負荷が接続されていない状態で行われる。すなわち、たとえば電動車両の起動時等に行うことが望ましい。
ステップＳ３以降は、電池システム１０４にインバータ等の負荷が接続された状態で行うことが可能である。ただし、バランシング放電中での最初のＣＣＶ測定（Ｓ８、Ｓ９、Ｓ８Ｓ、Ｓ９Ｓ、Ｓ９Ｍ）での測定結果に基づいて、概略のバランシング放電時間を算出（ステップＳ１１）するので、この最初のＣＣＶ測定は、たとえば電動車両の起動時等で、車両がある程度安定した状態で行われることが望ましい。
【０１２２】
上記の実施形態の説明で示した例では、電池システム１０４はセルグループ１０２を直列接続して構成したものとして説明した。電池システム１０４は複数のセルグループを直並列または並列に接続して構成したものであってよい。
【０１２３】
また、上記では、メインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０２は、それぞれセルグループ１０２と１対１で設けるように説明したが、１つのセルコントローラＩＣペア３００で複数のセルグループを制御することも可能であり、また１つのセルグループを複数のセルコントローラＩＣペア３００で制御することも可能である。
【０１２４】
セルグループを構成する単電池セルの数は、セルグループを複数含む電池モジュール、あるいは電池システムの仕様により様々に変形実施が可能である。またこのような様々の電池システムの仕様は、この電池システムを搭載するＨＥＶやＰＨＥＶ、ＥＶなどの電動車両に必要な電力仕様に合わせて設定される。
【０１２５】
本発明による電池制御装置は、例えば上記で説明したセルコントローラ２００の構成および機能は、このような様々の構成の電池システムにおいても適用可能である。このように、本発明による電池制御装置は様々な構成の電池システムに対して、また様々な仕様の電動車両に対して適用が可能である。
【０１２６】
また、上記では、メインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０２は同一仕様のセルコントローラであるとして説明したが、メインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０２は、それぞれ上記で説明した動作を実行できるものであればよく、同一の仕様でなくともよい。
特に、上記で説明した本発明による電池制御装置の一実施の形態ではメインセルコントローラＩＣ３０１のバランシングスイッチは、診断動作に用いる以外はオフ状態で使用している。また、この診断動作もサブセルコントローラＩＣ３０２のバランシングスイッチで実施可能である。したがって、上記で説明した電池制御装置の動作を行うことにおいては、メインセルコントローラＩＣ３０１のバランシングスイッチはなくともよい。
ただし、診断動作等を確実に行うことは車両の安全確認で重要な意義を持つので、メインセルコントローラＩＣ３０１とサブセルコントローラＩＣ３０２の双方で同様の機能を維持することで車両の安全性を向上するができる。
【０１２７】
なお、上記では、コマンドおよびデータ信号とクロック信号は、メインセルコントローラＩＣ３０１の間およびサブセルコントローラＩＣ３０２の間、さらには、バッテリーコントローラ５００と最上位メインセルコントローラＩＣおよび最上位サブセルコントローラとの間で双方向通信で行われると説明したが、特開２０１０−２２８５２３号公報で開示されているような一方向通信で行うことも可能なことは明らかである。
【０１２８】
以上の説明は本発明の実施形態の例であり、本発明はこれらの実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の特徴を損なわずに様々な変形実施が可能である。したがって、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【図１】
2013024541.tif 000003
【図２】
2013024541.tif 000004
【図３】
2013024541.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013024541.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013024541.tif 000009
【図８】
2013024541.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月15日(2012.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池セルを直列接続したセルグループの充放電を制御する電池監視装置と、
前記電池監視装置と通信して前記電池監視装置を制御する上位制御装置とを備えた電池制御装置であって、
前記電池監視装置は、
前記単電池セルの端子間電圧を測定する第１の制御ユニットと、
前記単電池セルのバランシング放電を行う第２の制御ユニットと、
前記単電池セルの端子間電圧を測定するための、前記単電池セルの正極および負極のそれぞれと前記第１の制御ユニットとを接続する複数の電圧検出線とを備え、
各々の前記電圧検出線には第１の抵抗が設けられ、
前記第２の制御ユニットには、前記第１の抵抗より前記単電池セル側で、各々の前記電圧検出線から分岐したバランシング線が接続され、
前記バランシング線には第２の抵抗が設けられ、
前記第２の制御ユニットは、前記単電池セルの正極に接続されたバランシング線と負極に接続されたバランシング線との間に接続された、当該単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチを前記単電池セル毎に備え、
前記上位制御装置は、前記第１の制御ユニットを制御して、一の単電池セルの端子間電圧の測定を行うとともに、前記第２の制御ユニットを制御して、前記一の単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチの端子間電圧の測定を、前記一の単電池セルのバランシング放電中に同期して行ない、前記一の単電池セルの端子間電圧の測定結果と、前記第２の制御ユニットによる前記バランシングスイッチの端子間電圧の測定結果と、前記第２の抵抗の抵抗値とから、前記一の単電池セルのバランシング電流を算出する電池制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池制御装置において、
前記セルグループは複数個設けられ、
前記第１の制御ユニットと前記第２の制御ユニットは複数の前記セルグループの各々に対応して設けられ、
前記電池監視装置は、
複数の前記第１の制御ユニットを起動する起動信号を前記上位制御装置から送信するための第１の通信経路と、複数の前記第２の制御ユニットを起動する起動信号を前記上位制御装置から送信するための第２の通信経路と、
複数の前記第１の制御ユニットと前記上位制御装置との間でデータを送受信するための第３の通信経路と、同期信号を送受信するための第４の通信経路と、
複数の前記第２の制御ユニットと前記上位制御装置との間でデータを送受信するための第５の通信経路と、同期信号を送受信するための第６の通信経路とを備える電池制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電池制御装置において、
前記上位制御装置は、前記第１乃至第６の通信経路と絶縁素子を介して前記電池監視装置に接続される電池制御装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池制御装置において、
前記上位制御装置は、
前記バランシング電流を算出するバランシング電流算出部と、
前記バランシング電流算出部で算出されたバランシング電流に基づいて前記一の単電池セルの充電状態（ＳＯＣ）を算出するＳＯＣ算出部とを有する電池制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電池制御装置において、
前記バランシング電流算出部による算出と前記ＳＯＣ算出部による算出とがリアルタイムで実行される電池制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至３および請求項５乃至６のいずれか１項に記載の電池制御装置において、
前記上位制御装置は、２つの隣り合うバランシングスイッチが同時にオンとならないように、前記第２の制御ユニットが制御されて、前記複数の単電池セルのバランシング放電が行われる電池制御装置。
【請求項８】
複数の単電池セルを直列接続したセルグループの充放電を制御する電池監視装置と、
前記電池監視装置と通信して前記電池監視装置を制御する上位制御装置とを備えた電池制御装置であって、
前記電池監視装置は、
前記複数の単電池セルのそれぞれの端子間電圧を測定する第１の制御ユニットと、
前記複数の単電池セルのそれぞれの正負極端子をそれぞれ短絡するバランシングスイッチを有し、前記バランシングスイッチを閉成して前記複数の単電池セルに対してバランシング放電をそれぞれ行う第２の制御ユニットと、
前記複数の単電池セルのそれぞれの端子間電圧を前記第１の制御ユニットで測定するための複数の電圧検出線および複数のセル電圧入力抵抗と、
前記複数の単電池セルのそれぞれに対するバランシング放電を前記第２の制御ユニットで行うための複数のバランシング線および複数のバランシング抵抗とを備え、
前記上位制御装置は、前記第１の制御ユニットを制御して、一の単電池セルの端子間電圧の測定を行うとともに、前記第２の制御ユニットを制御して、前記一の単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチの端子間電圧の測定を、前記一の単電池セルのバランシング放電中に同期して行ない、前記一の単電池セルの端子間電圧の測定結果と、前記第２の制御ユニットによる前記バランシングスイッチの端子間電圧の測定結果と、前記第２の抵抗の抵抗値とから、前記一の単電池セルのバランシング電流を算出する電池制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電池制御装置において、
前記第２の制御ユニットでバランシング放電を行うときのバランシング放電電流が前記セル電圧入力抵抗を通過しないように、前記バランシング線、前記バランシング抵抗、前記電圧検出線、前記セル電圧入力抵抗がそれぞれ配置されている電池制御装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の電池制御装置において、
前記第１の制御ユニットと前記第２の制御ユニットでそれぞれ行われる端子間電圧測定とバランシング放電制御は、対象となる単電池セルに対して同期して行う電池制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電池制御装置において、
前記上位制御装置は、前記同期の制御を行う電池制御装置。
【国際調査報告】
2013024541.tif 000011
2013024541.tif 000012
2013024541.tif 000013
2013024541.tif 000014