(57)【要約】【課題】各バッテリモジュールの状態のばらつきを低減できるようにする。【解決手段】バッテリセンサ１３が接続されているバッテリモジュール１１と、接続されていないバッテリモジュール１２とがあり、バッテリセンサ１３は、イグニッションスイッチ１４がオンの場合に、供給される電流が大きくなり、バッテリモジュール１２の電極間に、ツェナーダイオード１７と、抵抗１６とが配置され、ツェナーダイオード１７の降伏電圧値と、抵抗１６の抵抗値とは、発電を行っている場合に、バッテリセンサ１３に流れる第１電流の電流値と、抵抗１６に流れる第２電流の電流値との差が、第１電流の電流値よりも低減されるような値に設定されるとともに、イグニッションスイッチ１４がオフの場合に、バッテリセンサ１３に流れる第３電流の電流値と、抵抗１６に流れる第４電流の電流値との差が、第３電流の電流値よりも低減されるような値に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリモジュールが直列に接続され、前記複数のバッテリモジュールを充電するための発電部を有するバッテリ装置であって、
複数の前記バッテリモジュールには、自バッテリモジュールの状態を検出するバッテリセンサが接続されている第１バッテリモジュールと、前記バッテリセンサが接続されていない第２バッテリモジュールとが含まれており、前記バッテリセンサは、主要な電力消費部へ電力を供給するための所定の電源スイッチがオンの場合に、所定の状態推定処理を行うことにより前記第１バッテリモジュールから供給される電流が大きくなり、
前記第２バッテリモジュールの電極間に、ツェナーダイオードと、抵抗とが配置され、
前記ツェナーダイオードの降伏電圧値と、前記抵抗の抵抗値とは、前記発電部が発電を行っている場合に、前記第１バッテリモジュールから前記バッテリセンサに流れる第１電流の電流値と、前記第２バッテリモジュールから前記抵抗に流れる第２電流の電流値との差が、前記第１電流の電流値よりも低減されるような値に設定されるとともに、前記電源スイッチがオフの場合に、前記第１バッテリモジュールから前記バッテリセンサに流れる第３電流の電流値と、前記第２バッテリモジュールから前記抵抗に流れる第４電流の電流値との差が、前記第３電流の電流値よりも低減されるような値に設定されている
バッテリ装置。
【請求項２】
前記ツェナーダイオードの降伏電圧値と、前記抵抗の抵抗値とは、前記発電部が発電を行っている場合に、前記第１バッテリモジュールから前記バッテリセンサに流れる第１電流の電流値と、前記第２バッテリモジュールから前記抵抗に流れる第２電流の電流値とが同じになり、且つ、前記電源スイッチがオフの場合に、前記第１バッテリモジュールから前記バッテリセンサに流れる第３電流の電流値と、前記第２バッテリモジュールから前記抵抗に流れる第４電流の電流値とが同じになるような値に設定されている
請求項１に記載のバッテリ装置。
【請求項３】
前記発電部が発電を行っている時のバッテリモジュールの電圧値Ｖｏｎ、前記発電部が発電を行っていない時のバッテリモジュールの電圧値Ｖｏｆｆ、前記電源スイッチがオンの場合に、前記バッテリセンサに流れる電流の電流値Ｉｏｎ、前記電源スイッチがオフの場合に、前記バッテリセンサに流れる電流の電流値Ｉｏｆｆとしたときに、
前記ツェナーダイオードの降伏電圧値Ｖｚを、
Ｖｚ＝（Ｉｏｎ・Ｖｏｆｆ−Ｉｏｆｆ・Ｖｏｎ）／（Ｉｏｎ−Ｉｏｆｆ）とし、
前記抵抗の抵抗値Ｒを、
Ｒ＝（Ｖｏｎ−Ｖｏｆｆ）／（Ｉｏｎ−Ｉｏｆｆ）とする
請求項２に記載のバッテリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバッテリモジュールが直列に接続されたバッテリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トラックやバス等の大型の車両においては、例えば、同一の１２Ｖのバッテリモジュールを直列に２個接続して利用していることがある。このように、同一のバッテリモジュールを複数個直列にして利用する場合には、各バッテリモジュールの状態は大きく異ならないために、下側（接地されている側）のバッテリモジュールにバッテリの状態を推定するためのバッテリセンサを取り付けて、そのバッテリセンサを用いて複数のバッテリモジュールを管理するようにしている。
【０００３】
しかしながら、このように同一のバッテリモジュールを直列に接続している場合において、長期間の使用や、使用状況等によって、各バッテリモジュールの状態が均一でない状況が発生することがあり、バッテリセンサによって各バッテリモジュールの状態を適切に把握することができない虞がある。このように各バッテリモジュールがばらついた状態となっていると、例えば、充電時において、一部のバッテリモジュールの劣化を早めてしまう虞がある。
【０００４】
例えば、複数の電池モジュールの充電率を均一にするように調整し、その際に、電池モジュールの容量がほぼゼロとなるまで放電が継続されてしまうことを防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、各バッテリモジュールの状態を適切に推定するためには、各バッテリモジュールに対してバッテリセンサを備えるようにすることもできるが、コストがかかる問題がある。
【０００７】
コストを抑制することを考慮すると、各バッテリモジュールの状態のばらつきを如何に低減するかが重要となってくる。
【０００８】
そこで、本発明は、各バッテリモジュールの状態のばらつきを低減することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明の一観点に係るバッテリ装置は、複数のバッテリモジュールが直列に接続され、複数のバッテリモジュールを充電するための発電部を有するバッテリ装置であって、複数のバッテリモジュールには、自バッテリモジュールの状態を検出するバッテリセンサが接続されている第１バッテリモジュールと、バッテリセンサが接続されていない第２バッテリモジュールとが含まれており、バッテリセンサは、主要な電力消費部へ電力を供給するための所定の電源スイッチがオンの場合に、所定の状態推定処理を行うことにより第１バッテリモジュールから供給される電流が大きくなり、第２バッテリモジュールの電極間に、ツェナーダイオードと、抵抗とが配置され、ツェナーダイオードの降伏電圧値と、抵抗の抵抗値とは、発電部が発電を行っている場合に、第１バッテリモジュールからバッテリセンサに流れる第１電流の電流値と、第２バッテリモジュールから抵抗に流れる第２電流の電流値との差が、第１電流の電流値よりも低減されるような値に設定されるとともに、電源スイッチがオフの場合に、第１バッテリモジュールからバッテリセンサに流れる第３電流の電流値と、第２バッテリモジュールから抵抗に流れる第４電流の電流値との差が、第３電流の電流値よりも低減されるような値に設定されている。
【００１０】
上記バッテリ装置において、ツェナーダイオードの降伏電圧値と、抵抗の抵抗値とは、発電部が発電を行っている場合に、第１バッテリモジュールからバッテリセンサに流れる第１電流の電流値と、第２バッテリモジュールから抵抗に流れる第２電流の電流値とが同じになり、且つ、電源スイッチがオフの場合に、第１バッテリモジュールからバッテリセンサに流れる第３電流の電流値と、第２バッテリモジュールから抵抗に流れる第４電流の電流値とが同じになるような値に設定されていてもよい。
【００１１】
また、上記バッテリ装置において、発電部が発電を行っている時のバッテリモジュールの電圧値Ｖｏｎ、発電部が発電を行っていない時のバッテリモジュールの電圧値Ｖｏｆｆ、電源スイッチがオンの場合に、バッテリセンサに流れる電流の電流値Ｉｏｎ、電源スイッチがオフの場合に、バッテリセンサに流れる電流の電流値Ｉｏｆｆとしたときに、ツェナーダイオードの降伏電圧値Ｖｚを、Ｖｚ＝（Ｉｏｎ・Ｖｏｆｆ−Ｉｏｆｆ・Ｖｏｎ）／（Ｉｏｎ−Ｉｏｆｆ）とし、抵抗の抵抗値Ｒを、Ｒ＝（Ｖｏｎ−Ｖｏｆｆ）／（Ｉｏｎ−Ｉｏｆｆ）としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、バッテリセンサの消費電流に起因する各バッテリモジュールの状態のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリ装置の模式的な回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るバッテリ装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリ装置の模式的な回路図である。
【００１６】
本実施形態に係るバッテリ装置１０は、例えば、トラックやバス等の大型の車両に設けられる装置である。
【００１７】
バッテリ装置１０は、例えば、同一の形式の複数のバッテリモジュール１１，１２を備える。バッテリモジュール１１、１２は、例えば、１２Ｖの鉛蓄電池である。
【００１８】
バッテリ装置１０において、バッテリモジュール（第１バッテリモジュール）１１と、バッテリモジュール（第２バッテリモジュール）１２とは、直列に接続されている。本実施形態では、バッテリモジュール１１の負極（−極）が接地され、バッテリモジュール１１の正極（＋極）がバッテリモジュール１２の−極に接続されている。
【００１９】
バッテリモジュール１１の−極と、バッテリモジュール１２の＋極との間には、バッテリモジュール１１，１２を充電するための発電部の一例としてのオルタネータ２０が設けられている。オルタネータ２０により発電が行われている場合においては、オルタネータ２０の発電する電圧の半分の電圧が各バッテリモジュール１１，１２の電極間の電圧となり、本実施形態では、各バッテリモジュール１１，１２の電極間の電圧は、バッテリモジュール自体の電圧（例えば、１２Ｖ）よりも高い電圧となる。
【００２０】
バッテリモジュール１１の＋極と、−極との間には、バッテリセンサ１３が接続されている。バッテリセンサ１３は、バッテリモジュール１１の電極間の電圧、電流等に基づいて、バッテリモジュール１１の状態を推定する状態推定処理を行う。バッテリセンサ１３は、図示しないＥＣＵからの指示に従って、状態推定処理を実行する。本実施形態では、バッテリセンサ１３は、イグニッションスイッチ１４がオンの場合に、ＥＣＵの指示を受けて状態推定処理を実行し、イグニッションスイッチ１４がオフの場合には、待機状態となる。したがって、バッテリセンサ１３により消費される電流（電力にも対応）は、待機状態における電流（第３電流）よりも状態推定処理を実行している際の電流（第１電流）の方が高くなる。なお、バッテリセンサ１３により状態推定処理において消費される電力は、例えば、１Ｗ未満である。
【００２１】
バッテリモジュール１１の−極と、バッテリモジュール１２の＋極との間には、車両において電力を消費する主要な電力消費部１５と、電力消費部１５への電力の供給／非供給を切り替える電源スイッチの一例としてのイグニッションスイッチ１４とが配置されている。電力消費部１５には、例えば、車両における図示しないエンジンを動作させるために電力の供給が必要な各部（電子制御ユニット（ＥＣＵ）等）が含まれている。イグニッションスイッチ１４をオンにすると、電力消費部１５にバッテリモジュール１１，１２からの電力が供給され、エンジンをオン状態にすることができる。したがって、基本的には、イグニッションスイッチ１４がオンの場合は、エンジンがオン状態であり、イグニッションスイッチ１４がオフの場合は、エンジンがオフ状態である。
【００２２】
バッテリモジュール１２の＋極と−極との間には、ツェナーダイオード１７と、抵抗１６とが設けられている。ツェナーダイオード１７は、逆方向に電圧がかかる状態で配置されている。
【００２３】
ツェナーダイオード１７は、降伏電圧よりも高い電圧が印可されると、降伏電圧に相当する電圧を降下させて電流を流すように作用する。したがって、バッテリモジュール１２の両電極間の電圧からツェナーダイオード１７の降伏電圧に相当する電圧だけ降下した電圧が抵抗１６に印加されることとなる。
【００２４】
抵抗１６は、印加された電圧に対応する電流を通過させ、電流に応じた電力を消費する。したがって、オルタネータ２０による発電が行われている場合に抵抗１６を流れる電流（第２電流）の方が、イグニッションスイッチ１４がオフの場合に抵抗１６を流れる電流（第４電流）よりも大きい。
【００２５】
ここで、ツェナーダイオード１７の降伏電圧値と、抵抗１６の抵抗値とは、オルタネータ２０が発電を行っている場合に、バッテリモジュール１１からバッテリセンサ１３に流れる第１電流の電流値と、バッテリモジュール１２から抵抗１６に流れる第２電流の電流値との差が、第１電流の電流値よりも低減されるような値に設定されるとともに、イグニッションスイッチ１４がオフの場合に、バッテリモジュール１１からバッテリセンサ１３に流れる第３電流の電流値と、バッテリモジュール１２から抵抗１６に流れる第４電流の電流値との差が、第３電流の電流値よりも低減されるような値に設定されている。
【００２６】
本実施形態では、例えば、ツェナーダイオード１７の降伏電圧値と、抵抗１６の抵抗値とを、オルタネータ２０が発電を行っている場合に、バッテリモジュール１１からバッテリセンサ１３に流れる第１電流の電流値と、バッテリモジュール１２から抵抗１６に流れる第２電流の電流値とが同じになり、且つ、イグニッションスイッチ１４がオフの場合に、バッテリモジュール１１からバッテリセンサ１３に流れる第３電流の電流値と、バッテリモジュール１２から抵抗１６に流れる第４電流の電流値とが同じになるような値に設定するようにしている。
【００２７】
より具体的には、オルタネータ２０が発電を行っている時のバッテリモジュール１２の電圧値Ｖｏｎ（オルタネータ２０の発電電圧の１／２に対応）、オルタネータ２０が発電を行っていない時のバッテリモジュール１２の電圧値Ｖｏｆｆ、イグニッションスイッチ１４がオンの場合に、バッテリセンサ１３に流れる電流（第１電流）の電流値Ｉｏｎ、イグニッションスイッチ１４がオフの場合に、バッテリセンサ１３に流れる電流（第３電流）の電流値Ｉｏｆｆとしたときに、ツェナーダイオード１７の降伏電圧値Ｖｚを、Ｖｚ＝（Ｉｏｎ・Ｖｏｆｆ−Ｉｏｆｆ・Ｖｏｎ）／（Ｉｏｎ−Ｉｏｆｆ）とし、抵抗の抵抗値Ｒを、Ｒ＝（Ｖｏｎ−Ｖｏｆｆ）／（Ｉｏｎ−Ｉｏｆｆ）としてもよい。
【００２８】
例えば、Ｖｏｎが１４Ｖであり、Ｖｏｆｆが１２Ｖであり、Ｉｏｎが１０ｍＡであり、Ｉｏｆｆが１ｍＡであるとすると、ツェナーダイオード１７の降伏電圧値Ｖｚを、１１．７８Ｖとし、抵抗１６の抵抗値を２２２．２２Ωとする。
【００２９】
次に、本発明の一実施形態に係るバッテリ装置１０の状態及び動作について説明する。
【００３０】
まず、イグニッションスイッチ１４がオフの場合（エンジンがオフの場合に相当）におけるバッテリ装置１０について説明する。
【００３１】
バッテリセンサ１３は、待機状態となっているので、バッテリモジュール１１からは、ごく小さい電流（第３電流）しか流れない状態となっており、バッテリモジュール１１の電力をほとんど消費しない状態となっている。
【００３２】
また、バッテリモジュール１２の電極間の電圧が、発電時の電圧よりも低くなっており、抵抗１６の両端に印加される電圧が低くなるので、抵抗１６に流れる電流（第４電流）が小さく、バッテリモジュール１２の電力をほとんど消費しない状態となっている。
【００３３】
このときに抵抗１６に流れる電流（第４電流）は、バッテリセンサ１３を流れる電流（第３電流）との差が小さくなっており、バッテリモジュール１２とバッテリモジュール１１とのそれぞれにおいて消費される電力量の差がない、又はわずかとなっている。
【００３４】
この結果、イグニッションスイッチ１４がオフの場合には、バッテリモジュール１１の充電量と、バッテリモジュール１２の充電量とは、あまり変わらない状態が維持される。
【００３５】
次に、オルタネータ２０の発電が行われている場合におけるバッテリ装置１０について説明する。
【００３６】
バッテリセンサ１３は、状態推定処理を実行することとなるので、その処理を実行するための電流（第１電流）をバッテリモジュール１１から受けて、電力を消費している。
【００３７】
また、バッテリモジュール１２の電極間の電圧が、発電時の電圧よりも高く、抵抗１６の両端に印加される電圧が高くなっているので、抵抗１６に流れる電流（第２電流）が大きく、バッテリセンサ１３を流れる電流（第１電流）との差が小さくなっており、バッテリモジュール１２とバッテリモジュール１１とのそれぞれにおいて消費される電力量の差がない、又はわずかとなっている。これにより、バッテリモジュール１１とバッテリモジュール１２との充電量のばらつきを低減することができる。本実施形態では、オルタネータ２０の発電が行われている場合に抵抗１６に流れる電流（第２電流）の電流値が、バッテリセンサ１３が状態推定処理を実行する際に消費する電流（第１電流）の電流値と同じ電流値となるようにしているので、バッテリモジュール１１で消費される電力量と、バッテリモジュール１２で消費される電力量とを同じにすることができ、バッテリモジュール１１とバッテリモジュール１２との充電量を均一に保つことができる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態に係るバッテリ装置１０によると、バッテリモジュール１２の電極間に、ツェナーダイオード１７と、抵抗１６とが配置され、ツェナーダイオード１７の降伏電圧値と、抵抗１６の抵抗値とは、発電を行っている場合に、バッテリセンサ１３に流れる第１電流の電流値と、抵抗１６に流れる第２電流の電流値との差が、第１電流の電流値よりも低減されるような値に設定されるとともに、イグニッションスイッチ１４がオフの場合に、バッテリセンサ１３に流れる第３電流の電流値と、抵抗１６に流れる第４電流の電流値との差が、第３電流の電流値よりも低減されるような値に設定されるようにしたので、オルタネータ２０が発電を行っている場合に、バッテリモジュール１１において消費される電力と、バッテリモジュール１２において消費される電力との差を低減することができ、バッテリモジュール１１とバッテリモジュール１２との充電量のばらつきを低減することができ、また、イグニッションスイッチ１４がオフにされている場合において、バッテリモジュール１１において消費される電力と、バッテリモジュール１２において消費される電力との差を低減することができ、バッテリモジュール１１とバッテリモジュール１２との充電量のばらつきを低減することができる。
【００３９】
特に、ツェナーダイオード１７の降伏電圧値と、抵抗１６の抵抗値とを、オルタネータ２０の発電を行っている場合に、バッテリモジュール１１からバッテリセンサ１３に流れる第１電流の電流値と、バッテリモジュール１２から抵抗１６に流れる第２電流の電流値とが同じになり、且つ、イグニッションスイッチ１４がオフの場合に、バッテリモジュール１１からバッテリセンサ１３に流れる第３電流の電流値と、バッテリモジュール１２から抵抗１６に流れる第４電流の電流値とが同じになるような値に設定するようにすると、オルタネータ２０が発電を行っている場合とイグニッションスイッチ１４がオフの場合とにおいてバッテリモジュール１１において消費される電力と、バッテリモジュール１２において消費される電力とを同じにすることができ、バッテリモジュール１１とバッテリモジュール１２との状態（充電状態等）を高精度に均一化することができる。
【００４０】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００４１】
例えば、上記実施形態では、バッテリモジュールを２個直列に接続したバッテリ装置１０としていたが、本発明はこれに限られず、バッテリモジュールを３個以上直列に接続したバッテリ装置に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  バッテリ装置
１１，１２  バッテリモジュール
１３  バッテリセンサ
１４  イグニッションスイッチ
１５  電力消費部
１６  抵抗
１７  ツェナーダイオード
２０  オルタネータ
【図１】
2018073726.tif 000003