(57)【要約】【課題】  組電池の充電電圧均等化回路において、セル均等化回路に異常が発生したときでも、セルの過剰な電圧低下を防止し、組電池の正常動作を保持する充電電圧均等化回路の制御方法及び制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】 本発明の充電電圧均等化回路は、組電池を構成する複数のブロックごとに接続され、ブロック内の個々のセル電圧を均等化するセル均等化回路と、各ブロックのブロック電圧を均等化するブロック均等化回路とから構成されている。ここで、セル均等化放電電流をブロック均等化放電電流以下の値に設定することで、セル均等化回路に異常が発生した場合でも、異常セルブロックの過剰な放電を防止し、組電池の充放電動作を正常な動作にちかづけ、セルを有効に制御することができるものとした。【選択図】  図１
2006254535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電可能なセルを複数個直列接続してブロックとし、該ブロックを複数個直列接続して組電池を構成し、各該ブロックごとに該セル単位で充電電圧をそろえるために放電するセル均等化回路を有し、該ブロック単位で充電電圧をそろえるために放電するブロック均等化回路を有する組電池の充電電圧均等化回路の制御方法において、
前記セル均等化回路の放電電流の値が、前記ブロック均等化回路の放電電流の値以下であることを特徴とする組電池の充電電圧均等化回路の制御方法。
【請求項２】
充放電可能なセルを複数個直列接続してブロックとし、該ブロックを複数個直列接続して組電池を構成し、各該ブロックごとに該セル単位で充電電圧をそろえるために放電するセル均等化回路を有し、該ブロック単位で充電電圧をそろえるために放電するブロック均等化回路を有する組電池の充電電圧均等化回路の制御方法において、
前記各ブロックの充電電圧のばらつきが所定値以内であるときは、前記セル均等化回路の放電電流を前記ブロック均等化回路の放電電流より大きく設定し、該充電電圧のばらつきが所定値以上であるときは、前記セル均等化回路の放電電流を前記ブロック均等化回路の放電電流以下に設定することを特徴とする組電池の充電電圧均等化回路の制御方法。
【請求項３】
充放電可能なセルを複数個直列接続してブロックとし、該ブロックを複数個直列接続して組電池を構成し、各該ブロックごとに該セル単位で充電電圧をそろえるために放電するセル均等化回路を有し、該ブロック単位で充電電圧をそろえるために放電するブロック均等化回路を有する組電池の充電電圧均等化回路の制御装置において、
前記各ブロックの充電電圧のばらつきが所定値以内であるときは、前記セル均等化回路の放電電流を前記ブロック均等化回路の放電電流より大きく設定し、該充電電圧のばらつきが所定値以上であるときは、前記セル均等化回路の放電電流を前記ブロック均等化回路の放電電流以下に設定する放電電流切替え手段を備えたことを特徴とする組電池の充電電圧均等化回路の制御装置。
【請求項４】
前記セルは、リチウム電池であることを特徴とする請求項１〜３に記載の組電池の充電電圧均等化回路の制御方法または制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池の充電電圧均等化回路の制御方法及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、ハイブリッド自動車や電気自動車に使用される二次電池として、リチウム電池がエネルギー密度が高く小型軽量化が可能で、さらに発熱が少ないということから注目されている。しかし、ハイブリッド自動車や電気自動車では走行用のモータを電力で駆動する必要があるため電池を高電圧（３００Ｖ程度）としなければならず、低い電圧のセル単体を多数直列接続して組電池として高電圧を作り出している。
電池の寿命向上と取り出す電力の効率的な使用のためには電池の充電電圧を一定の範囲内に維持することが必要である。特に、有機系の電解液を用いているリチウム電池で組電池を構成した場合は、水溶性の電解液を用いているニッカド電池やニッケル水素電池などのように密閉化現象により単位セル間の充電電圧が均等化される均等化作用がないため、単に多数のセルが直列接続された組電池両端の充電電圧を制御しても、個々のセル単体の充電電圧はその特性のバラツキや周囲温度の違いから等しい値に収束せずにばらついてしまい過充電や過放電のセルがでてくる。そのため、リチウム電池で組電池を構成する場合には、組電池の充電電圧を制御するとともに、セル単体の充電電圧も同時に制御する方法がとられている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、複数のセルを直列接続してブロックを構成し、さらに複数のブロックを接続して１組の組電池モジュールを構成している。そして、ブロックごとにセル単体の充電電圧の均等化を行うとともに、ブロックに対しても各ブロックの電圧が等しくなるように均等化を行っている。
均等化の方法として、図８に示すように電圧の高いセルを放電させることで電圧の低いセルの電圧に揃える方法がとられている。図８は、１ブロック内のセル単体の均等化の例で７個のセルのばらついている充電電圧が一番低い充電電圧のセルに均等化されていることがわかる。なお、各セルグループの均等化も一番低い電圧のブロックに均等化することは、セル単体の均等化の場合と同様である。
ここで、特許文献１に開示されている発明では、セル電圧を均等化するためのセル放電電流をブロックを均等化させるためのブロック放電電流より大きくすることを特徴としている。セル放電電流をブロック放電電流より大きくすることでセル電圧はブロック電圧より早く所定の電圧に調整され、効率的であり、セルの不必要な放電を抑えることができるためである。
【特許文献１】特願２００４−２２５８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例の場合は、セル均等化放電回路が異常を起こして（接触不良、断線、オン固着など）ブロック内の特定のセルの電圧が低下した場合、ブロック内のセルの均等化は充電電圧が一番低い電圧のセルに揃えるようにその他のセルを放電させる構成となっているので、図９に示すようにブロック内の全部のセルが放電を続け、ひいてはブロックの電圧も低下することとなる。さらに、各ブロックに対しても均等化を行っているので、電圧が低下する異常ブロックの電圧に揃えるように放電を繰り返し、組電池モジュールの電圧が収束せず異常に低下し続けることとなる。
さらに各ブロックにおける均等化では、異常セルを含んだブロックに合わせブロック均等化を行うが、図６（ｂ）に示すように放電では正常ブロックと異常ブロックの電圧差は徐々に広がり、最終的にはＳＯＣの制御範囲の上下限に至り、電池への充電・放電ができない状態に至る。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、セル均等化放電回路の接触不良、断線、固着、その他の異常が原因でブロック内のセル電圧が過剰に低下するような場合にも、ブロック間の電圧のバラツキを抑え、正常な均等化動作に近づけ、組電池としての性能を維持する組電池の均等化充放電回路の制御方法及び制御装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、充放電可能なセルを複数個直列接続してブロックとし、該ブロックを複数個直列接続して組電池を構成し、各該ブロックごとに該セル単位で充電電圧をそろえるために放電するセル均等化回路を有し、該ブロック単位で充電電圧をそろえるために放電するブロック均等化回路を有する組電池の充電電圧均等化回路の制御方法において、前記セル均等化回路の放電電流の値が、前記ブロック均等化回路の放電電流の値以下であることを特徴とする。
【０００７】
請求項１の組電池の均等化充放電回路の制御方法では、組み電池を構成している各単体セルの充電電圧を揃える（均等化）ために、電圧の高いセルを電圧の低いセルに揃える放電方式で行っている。そして、均等化の精度をあげるために単体セルが直列接続された電池モジュールを数分割して複数のブロックを構成し、ブロック内において個々のセルを均等化するとともに、複数のブロック間で各ブロックの電圧を比較して高い電圧のブロックを低い電圧のブロックに揃えるブロック均等化の２種類の均等化動作を平行して行っている。
このとき、セル均等化のための放電電流をブロック間の均等化のための放電電流以下とすることで、セル均等化放電回路の異常（例えば、オン固着故障など）が起こっても、異常な状態にあるセル均等化放電回路を持つブロックの過剰な放電を防止し、ひいては組み電池全体の充電電圧の異常な低下を抑え、組電池としては正常動作をすることが可能となる。
【０００８】
請求項２の発明は、充放電可能なセルを複数個直列接続してブロックとし、該ブロックを複数個直列接続して組電池を構成し、各該ブロックごとに該セル単位で充電電圧をそろえるために放電するセル均等化回路を有し、該ブロック単位で充電電圧をそろえるために放電するブロック均等化回路を有する組電池の充電電圧均等化回路の制御方法において、
前記各ブロックの充電電圧のばらつきが所定値以内であるときは、前記セル均等化回路の放電電流を前記ブロック均等化回路の放電電流より大きく設定し、該充電電圧のばらつきが所定値以上であるときは、前記セル均等化回路の放電電流を前記ブロック均等化回路の放電電流以下に設定することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の組電池の均等化充放電回路の制御方法によれば、各ブロックの充電電圧を比較し、充電電圧のばらつきが一定の範囲内にあるときは、全てのセルは正常な状態にあると判断されるのでセル均等化放電電流をブロック均等化放電電流より大きく設定することで、セル電圧の均等化がブロック間の均等化より早く行われ先に終了するので、ブロック均等化電流によるセルの不要な電圧低下を防止することができる。
さらに、監視している各ブロックの充電電圧のばらつきが一定の範囲以上となったときは、電圧低下の著しいブロックのセル均等化放電回路に異常があると判断されるので、セル均等化放電回路の放電電流をブロック均等化放電回路の放電電流以下に設定することで異常な状態にあるセル均等化放電回路を持つブロックの過剰な放電を防止し、ひいては組電池全体の充電電圧の異常な低下を抑え、組電池としての正常動作を可能としたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、充放電可能なセルを複数個直列接続してブロックとし、該ブロックを複数個直列接続して組電池を構成し、各該ブロックごとに該セル単位で充電電圧をそろえるために放電するセル均等化回路を有し、該ブロック単位で充電電圧をそろえるために放電するブロック均等化回路を有する組電池の充電電圧均等化回路の制御装置において、前記各ブロックの充電電圧のばらつきが所定値以内であるときは、前記セル均等化回路の放電電流を前記ブロック均等化回路の放電電流より大きく設定し、該充電電圧のばらつきが所定値以上であるときは、前記セル均等化回路の放電電流を前記ブロック均等化回路の放電電流以下に設定する放電電流切替え手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の組電池の均等化充放電回路の制御装置は、各ブロックの充電電圧のばらつきの程度によってセル均等化放電回路の異常を検知してセル均等化放電回路とブロック均等化回路の放電電流の大小関係を切替え制御するスイッチ等の手段を設けたので、正常時には、セル電圧の均等化を優先してセルの不要な放電を抑制し効率的に運用し、セル均等化回路に異常が発生した場合は、スイッチにより放電電流の大小関係を切り替えて該当するブロックの異常な電圧低下を防止し、組電池として正常動作を可能とすることができる構成となっている。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３に記載の組電池の充電電圧均等化回路の制御方法あるいは制御装置において、前記セルは、リチウム電池であることを特徴とする。
【００１３】
リチウム電池は、前述したようにハイブリッド自動車や電気自動車用として注目されているが、一定の充電電圧の範囲内で使用しないと充分に能力を発揮できず、場合によってはセルの故障の原因ともなる。
本発明によれば、リチウム電池の充電電圧を正確にコントロールして電池の効率的な運用と長寿命化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明の組電池の充電電圧均等化回路の制御方法及び制御装置によれば、組電池のセルの充電電圧を所定の範囲内に制御して組電池を効率的に運用するとともに、万一、セル均等化回路の異常によりセルが放電をつづける場合でも組電池の電圧が異常に低下することを防止し、正常な均等化動作にちかづけ、異常時でも組電池として正常動作を継続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明による組電池の充電電圧均等化回路の制御方法及び制御装置の実施形態についてハイブリッド自動車の組電池の充電電圧均等化回路を引用した実施例１及び実施例２に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の組電池の均等化充放電回路の制御方法が適用される装置の概略の構成を示す一例であって、１は充電電圧均等化回路、２はセル均等化回路、３はブロック均等化回路である。ブロック均等化回路３にはブロック均等化回路制御部４が接続されている。５はインバータ、６は電動発電機、１０は組電池である。
組電池１０はブロック１、ブロック２、…、ブロックｎを直列接続して構成されている。
各ブロックは、セル単体を複数個直列接続したものである。また、組電池１０の正極端子Ａ及び負極端子Ａ´は、インバータ５を介して電動発電機６に接続されている。
セル均等化回路２は、セル均等化回路（１）、セル均等化回路（２）、…、セル均等化回路（ｎ）からなり、ブロック均等化回路３は、ブロック均等化回路（１）、ブロック均等化回路（２）、…、ブロック均等化回路（ｎ）から構成されている。
【００１６】
この構成において、セル均等化回路（１）〜セル均等化回路（ｎ）は、それぞれ対応するブロック１〜ブロックｎに接続されており、各ブロックにおいてセル単位の充電電圧を揃えるように高い電圧のセルを放電させて均等化する回路である。
また、ブロック均等化回路（１）〜ブロック均等化回路（ｎ）は、それぞれ対応するブロック１〜ブロックｎに接続されており、ブロック１〜ブロックｎの電圧をそれぞれ検出し、ブロック均等化回路制御部４の指令に基づいてブロック１〜ブロックｎの電圧を揃えるように高い電圧のブロックを放電させて均等化する回路である。
【００１７】
次に、セル均等化回路２の具体的構成について述べる。セル均等化回路（１）〜セル均等化回路（ｎ）は、すべて同じ構成であるのでセル均等化回路（２）について説明する。
図２は、組電池１を構成しているブロック２に接続されたセル均等化回路（２）を示している。
セル均等化回路（２）は、ブロック電圧分圧回路２０と、比較回路２１〜２３と、論理回路２４、２５と、トランジスタ２１〜２４と、抵抗Ｒ２１〜２４と、セル放電禁止回路２６とから構成されている。
なお、本実施例では、セル均等化回路（２）が接続されるブロック２は４個の単位セル（Ｃ２１〜Ｃ２４）が直列接続されたものである。
【００１８】
ブロック電圧分圧回路２０は、同じ抵抗値の抵抗２０ａ〜２０ｄを直列接続して構成され、抵抗２０ａの一端はブロック２の正極端子に、抵抗２０ｄの一端は負極端子に接続されている。この構成でブロック２の電圧をセルの数に応じて均等に分圧して比較回路２１〜２３にブロック２の平均セル電圧として出力する。
【００１９】
比較回路２１〜２３及び論理回路２４、２５は、セルＣ２１〜Ｃ２４のセル電圧をブロック電圧分圧回路２０の出力する平均セル電圧と比較し、トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２４をＯＮ／ＯＦＦ制御して平均セル電圧より高い電圧のセルを放電させる回路である。
比較回路２１の二つの入力端子（Ｅｒ１、Ｅｃ１）は、抵抗２０ａと抵抗２０ｂの接続点と、セルＣ２１の負極端子にそれぞれ接続されていて、比較回路２１は二つの入力データに基づいてトランジスタＴＲ２１をＯＮ／ＯＦＦ制御してセルＣ２１の電圧を放電して調整する。
同様に、比較回路２３は、セルＣ２４のセル電圧と、ブロック電圧分圧回路２０の出力する平均セル電圧を入力して比較し、その結果に基づいてトランジスタＴＲ２４をＯＮ／ＯＦＦ制御してセルＣ２４の電圧を放電して調整する。
【００２０】
論理回路２４は、比較回路２１及び２２の出力に基づいてトランジスタＴＲ２２をＯＮ／ＯＦＦ制御してセルＣ２２の電圧を放電して調整する。論理回路２４の入力端子Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｈは比較回路２１の出力端子Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｈに、入力端子Ｓ２Ｌ、Ｓ２Ｈは比較回路２２の出力端子Ｓ２Ｌ、Ｓ２Ｈにそれぞれ接続されている。また、出力端子ＳＤ２はトランジスタＴＲ２２に接続されている。
同様に、論理回路２５は、比較回路２２及び２３の出力に基づいてトランジスタＴＲ２３をＯＮ／ＯＦＦ制御してセルＣ２３の電圧を放電して調整する。
【００２１】
トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２４は、比較回路２１〜２３及び論理回路２４、２５の出力に基づいて、セルＣ２１〜Ｃ２４を短絡させて放電させるためのスイッチング素子である。抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４は、トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２４がセルＣ２１〜Ｃ２４を短絡して放電させるとき放電電流を制限するための電流制限素子である。
トランジスタＴＲ２１のベースは比較回路２１の出力端子Ｓ１Ｌに、ＴＲ２２のベースは論理回路２４の出力端子ＳＤ２に、ＴＲ２３のベースは論理回路２５の出力端子ＳＤ３に、ＴＲ２４のベースは比較回路２３の出力端子Ｓ３Ｈに、それぞれ接続されており、比較回路または論理回路の出力に基づいてスイッチング動作を行う。
【００２２】
セル放電禁止回路２６は、ブロック均等化回路制御部４からの指令に基づいてトランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２４をＯＦＦ状態にしてセルＣ２１〜Ｃ２４の放電を禁止する回路である。セル放電禁止回路２６は、ダイオード２６ａ〜２６ｄと、抵抗２６ｅ〜２６ｈと、フォトカプラ２６ｉとから構成されている。ダイオード２６ａのアノードは比較回路２１の出力端子Ｓ１ＬとトランジスタＴＲ２１の接続点に接続されている。ダイオード２６ｂのアノードは論理回路２４の出力端子ＳＤ２とトランジスタＴＲ２２の接続点に、ダイオード２６ｃのアノードは論理回路２５の出力端子ＳＤ３とトランジスタＴＲ２３の接続点にそれぞれ接続されている。ダイオード２６ｄのアノードは論理回路２５の出力端子ＳＤ３とトランジスタＴＲ２３の接続点に接続されている。各ダイオードのカソードは抵抗２６ｅ〜２６ｈを介してフォトカプラ２６ｉにそれぞれ接続されている。フォトカプラ２６ｉの入力端子はブロック均等化回路制御部４に接続され、出力端子の一端は抵抗２６ｅ〜２６ｈに、他端はブロック２の負極端子に接続されている。
【００２３】
次に、ブロック均等化回路３の具体的構成について述べる。図３は、組電池１０を構成しているブロック１〜ｎに接続されたブロック均等化回路３を示している。
図３に示すようにブロック均等化回路３は、ブロック電圧検出回路ＶＳＧ１〜ＶＳＧｎと、トランジスタＴＲ１〜ＴＲｎと、抵抗Ｒ１〜Ｒｎと、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣｎとから構成されている。
【００２４】
ブロック電圧検出回路ＶＳＧ１〜ＶＳＧｎは、それぞれ対応するブロック１〜ｎに設けられ、各ブロックの電圧を検出してブロック均等化回路制御部４に送出する回路である。
ブロック電圧検出回路ＶＳＧ１〜ＶＳＧｎの二つの入力端は、それぞれブロック１〜ｎの正極及び負極端子に接続されている。また、ブロック電圧検出回路ＶＳＧ１〜ＶＳＧｎの出力は、出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴｎを介してブロック均等化回路制御部４に接続される。
【００２５】
トランジスタＴＲ１〜ＴＲｎは、ブロック１〜ｎをそれぞれ短絡して放電させるためのスイッチング素子であり、抵抗Ｒ１〜Ｒｎは、トランジスタＴＲ１〜ＴＲｎがブロック１〜ｎを短絡して放電させたとき、それぞれのブロックを流れる放電電流を制限するための電流制限素子である。トランジスタＴＲ１〜ＴＲｎのベースは、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣｎの出力端子に、コレクタは抵抗Ｒ１〜Ｒｎを介してブロック１〜ｎの正極端子に、エミッタはブロック１〜ｎの負極端子にそれぞれ接続されている。
フォトカプラＰＣ１〜ＰＣｎは、入力端子はブロック均等化回路制御部４のデコーダ出力に接続され、ブロック均等化回路制御部４の出力に基づいてトランジスタＴＲ１〜ＴＲｎをＯＮ／ＯＦＦ制御する素子で入力端と出力端とは電気的に切り離されている。
【００２６】
ブロック均等化回路制御部４の具体的構成は、図４に示すように、マルチプレクサ４１と、ＡＤコンバータ４２と、マイクロコンピュータ４３と、デコーダ４４とから構成されている。
【００２７】
マルチプレクサ４１は、ブロック１〜ｎのそれぞれの検出電圧を入力してそのいずれか１つを選択し、ＡＤコンバータ４２に送出する回路である。マルチプレクサ４１の入力端子ＶＳＩＮ１〜ＶＳＩＮｎは、ブロック電圧検出回路ＶＳＧ１〜ＶＳＧｎの出力端子ＶＳＯＵＴ１〜ＶＳＯＵＴｎにそれぞれ接続されている。
ＡＤコンバータ４２は、マルチプレクサ４１で選択されたブロック１〜ｎの検出電圧をＡＤ変換してマイクロコンピュータ４３に出力する。
【００２８】
マイクロコンピュータ４３は、入力されたブロック電圧検出回路ＶＳＧ１〜ＶＳＧｎの検出電圧に基づいて放電させるべきブロックを決定して、スイッチング素子であるトランジスタＴＲ１〜ＴＲｎをＯＮ／ＯＦＦ制御するためにデコーダ４４に出力する。デコーダ４４の出力端子ＰＯＵＴ１〜ＰＯＵＴｎはブロック均等化回路３のフォットカプラＰＣ１〜ＰＣｎの入力端子であるＰＩＮ１〜ＰＩＮｎにそれぞれ接続されている。
また、マイクロコンピュータ４３は、イグニッションスイッチの操作状況、組電池を流れる電流値に基づいてセル均等化回路２の動作の制御も行う。さらに、マイクロコンピュータ４３は、各ブロックの検出電圧、セル均等化回路の出力及び電流値に基づいて組電池１０に関するデータの送出も行う。
マイクロコンピュータ４３には、上記ブロック電圧検出回路ＶＳＧ１〜ＶＳＧｎの検出電圧の他にイグニッションスイッチの操作状況のデータ、組電池の電流値がＩＧ端子、ＩＢ端子から取り込まれている。組電池に関するデータは、ＣＭＤ端子から出力されている。
【００２９】
次に、本願請求項１に係る発明の動作について、実施例１に基づいて説明する。
ハイブリッド自動車では、エンジンの運転効率のよい定速走行時には、エンジンの駆動力により走行する。このとき、組電池の充電量が不足していると判断された場合、図１の組電池の充電電圧均等化回路の構成において、車両の制御部は電動発電機６を発電機としてエンジンにより駆動し、インバータ５を介して組電池１０を充電するように制御する。
一方、エンジンの運転効率のよくない始動時やフル加速時には自動車走行は、組電池１０を電力の供給源として電動発電機６を電動機として駆動して行われる。
従って、組電池の充電は、エンジンによる定速走行時に行われ、組電池の充電電圧均等化は停車中に主として行われている。
【００３０】
図５は、セル均等化回路とブロック均等化回路の請求項１の発明に係わる主要部分を抜き出して図示したもので、ブロック１に接続されたセル均等化回路とブロック均等化回路の放電の形態を示している。ブロック１はｎ個の単体セルが直列接続されて構成されている。
セル均等化回路は、ブロック内のセル平均電圧と各セル電圧を比較し、セル電圧がセル平均電圧より高い場合、各セルごとに設けられた放電回路を動作させて（例えば、セル１であればＲ１１とＴＲ１１）最終的にブロック内のすべてのセルをセル平均電圧に均等化する。
ブロック均等化回路は、図１及び図３に示すように複数あるブロックの各ブロックごとに電圧検出回路と放電回路が設けられたもので、ブロック均等化回路制御部は、電圧検出回路で検出した各ブロックの電圧に基づいて、最も低い電圧のブロックに電圧を揃えるように各ブロックを放電させてブロック電圧を均等化させる。
【００３１】
このとき、セル均等化放電電流（ａとする）がブロック均等化放電電流（ｂとする）以下となるように設定されているので次のような効果がある。
図６は、セル均等化回路に異常が起きた場合の本願発明と従来例との組電池システムの充放電特性を比較したもので、図６（ａ）は、本願請求項１の発明による組電池システムの充放電特性を示し、図６（ｂ）は、従来の組電池システムの充放電特性を示したものである。図６のグラフは、説明を解り易くするために複数のブロックの中で代表的な正常なブロックと異常なブロックの充放電の動作を示している。グラフの縦軸はブロックのＳＯＣ（充電率）を表し、横軸は時間を表している。
図６（ａ）では、最初の停車中（時間：０→ｔ1）に均等化が行われるが、正常ブロックはＳＯＣが高い（電圧が高い）ためブロック均等化回路による放電が行われる。一方、
異常ブロックは、ＳＯＣが低い（電圧が低い）ためブロック均等化回路による放電は行われず、セル均等化による放電が行われる。しかし、セル均等化放電電流がブロック均等化放電電流以下となるように設定されているので、正常ブロックのＳＯＣの低下率に対して異常ブロックのＳＯＣの低下率の方が小さく、時間０→ｔ１の間に両ブロックのＳＯＣの差は小さくなる。次に、時間ｔ１→ｔ２の間は走行中で充電されるが、正常ブロック及び異常ブロックに流れる充電電流は同じなので図のようにＳＯＣの増加率は同一となる。次の、時間ｔ２→ｔ３の均等化動作では、両ブロックのＳＯＣの差はさらに小さくなる。このように均等化と充電を繰り返して両ブロックのＳＯＣは収束する方向で動作する。
従って、正常ブロックが異常ブロックの電圧低下に合わせて過剰に放電することもなく、異常ブロックの電圧を正常ブロックの電圧にちづけるよう動作するので組電池システムとしては正常な機能を維持することができる。
【００３２】
図６（ｂ）に示す従来例では、セル均等化放電電流がブロック均等化放電電流より大きな値となるよう設定されているので、最初の停車中（時間：０→ｔ1）の均等化で正常ブロックと異常ブロックのＳＯＣの差は広がり、次の停車時（時間：ｔ１→ｔ２）の均等化でさらにＳＯＣの差は広がる。この場合、両ブロックが正常であれば、セル均等化回路による均等化は最低電圧のセルに均等化された時点で終了し、それ以上の電圧低下は起こらないが、セル均等化回路に異常が起きたときは、図のように、さらにセル均等化放電が行われ、異常ブロックのＳＯＣは低下を続けることとなる。最終的にはＳＯＣの制御範囲の上下限に至り、電池への充電・放電ができない状態に至る。
【００３３】
（実施例２）
次に、請求項２及び３の発明に係わる実施例２について、図７に基づいて説明する。実施例２が実施される組電池システムの機器の構成は、実施例１と同一で図１に示す構成である。
実施例２が実施例１と異なる点は、図７に示すようにブロック均等化回路３に放電電流切替え手段３１〜３ｎが設けられていることである。実施例１と共通する回路あるいは素子については同一の符号を使用している。また、構成と動作については実施例１と共通する部分は、実施例２の説明に必要とされる部分以外は説明を省略している。
【００３４】
図７は、組電池に接続されたブロック均等化回路３を示すもので、組電池を構成するブロック１〜ｎに対して、ブロック均等化回路（１）〜（ｎ）がそれぞれ設けられ、各ブロック均等化回路は、均等化放電回路とブロック電圧検出から構成されている。
均等化放電回路は、例えば、ブロック均等化回路（１）であれば、抵抗Ｒ１と、放電電流切替え手段３１と、トランジスタＴＲ１とが直列接続されている。トランジスタＴＲ１のベースにはフォトカプラＰＣ１の出力端が接続され、ブロック均等化回路制御部４からの制御信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動されるようになっている。
放電電流切替え手段３１は、抵抗Ｒ１ａとスイッチＳＷ１が並列に接続され、一端は抵抗Ｒ１に、他端はトランジスタＴＲ１のコレクタに接続されている。スイッチＳＷ１は入力端子ＳＩＮ１に接続され、入力端子ＳＩＮ１はブロック均等化回路制御部４の図示しない出力端子に接続されている。
なお、スイッチＳＷ１はスイッチング用トランジスタＴＲ１と同様の素子を使用することができる。
【００３５】
次に、実施例２の動作について説明する。
図１及び図７の構成において、セル均等化回路に異常がなく、組電池の充電電圧均等化回路が正常動作をしているときは、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎは、開かれている（ＯＦＦ）いるので、例えば、ブロック１に接続されたブロック均等化回路（１）では、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ１ａとトランジスタＴＲ１とが直列接続された状態にある。ここで、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ１ａとの合成抵抗によって決定されるブロック１のブロック放電電流は、セル放電電流より小さな値となるように抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ１ａとは設定されている。
しかし、ブロック電圧検出回路ＶＳＧ１〜ＶＳＧｎの検出電圧をブロック均等化回路制御部４で比較監視していて、各ブロックの検出電圧のばらつきが、あらかじめ定められた所定値以上となったとき、放電電流切替え手段のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎをブロック均等化回路制御部４からの指令に基づき閉じて（ＯＮとする）導通させることで各ブロックの放電電流は、それぞれ抵抗Ｒ１〜Ｒｎで定められるので、このとき、各ブロックの放電電流がセル放電電流より小さな値となるように抵抗Ｒ１〜Ｒｎが設定されている。
【００３６】
すなわち、充電電圧均等化回路が正常な状態にあるときは、セル均等化放電電流をブロック均等化放電電流より大きな値とすることで、セル均等化をブロック均等化より早く行わせ不要なセルの放電を防止してセルの保護と組電池の効率的な運用を行っている。
しかしながら、セル均等化回路の異常などでセル電圧が過剰に低下をつづけ、ひいては該当するブロックの電圧も低下するときは、ブロック均等化回路制御部がブロック電圧の
異常低下を察知して、セル均等化放電電流とブロック均等化放電電流の大小関係を切替え、組電池の充電電圧均等化回路の制御を正常な動作に近づけ、組電池システムとして正常動作を継続することができるようにしたものである。
【００３７】
なお、実施例２では放電電流切替え手段をブロック均等化回路３に設けたが、セル均等化回路２に設け、セル均等化放電電流を変えることでセル均等化放電電流とブロック均等化放電電流との大小関係を切替えてもよい。さらに、放電電流切替え手段をブロック均等化回路３及びセル均等化回路２の両方に設けたものでもよい。
【００３８】
また、実施例１及び２では、セル均等化回路のセル均等化の単位として、セル単体を対象としてしているが、単体のセルを複数個直列接続してセルの小ブロックを構成し、小ブロックに対して１つの均等化放電回路を接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態における概略の全体構成を示す説明図である。
【図２】実施例１のセル均等化回路の回路図である。
【図３】実施例１のブロック均等化回路の回路図である。
【図４】実施例１のブロック均等化回路制御部のブロック図である。
【図５】実施例１のセル均等化放電電流とブロック均等化放電電流の説明図である。
【図６】本発明と従来例の組電池の充放電均等化動作の説明図である。
【図７】実施例２のブロック均等化回路の回路図である。
【図８】従来例の正常なセル均等化動作の説明図である。
【図９】従来例の異常なセル均等化動作の説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：充電電圧均等化回路
２：セル均等化回路
３：ブロック均等化回路
４：ブロック均等化回路制御部
５：インバータ
６：電動発電機
１０：組電池
２０：ブロック電圧分圧回路
２１〜２３：比較回路
２４，２５：論理回路
２６：放電禁止回路
３１〜３ｎ：放電電流切替え手段
４１：マルチプレクサ
４２：ＡＤコンバータ
４３：マイクロコンピュータ
４４：デコーダ
ＶＳＧ１〜ＶＳＧｎ：ブロック電圧検出回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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