(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池モジュールにおいて複数の電池セルを管理する下位管理部と、電池ユニットにおいて複数の前記電池モジュールを管理する上位管理部とを備え、
前記上位管理部は、
自己を含む前記電池ユニットにおける充電率を他の上位管理部に送信する共有情報送信部と、
前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の上位管理部から受信した他の電池ユニットにおける充電率とに基づいて、複数の前記電池ユニットの電池セルから成る組電池に設定すべき目標充電率を決定する目標充電率決定部とを備え、
前記目標充電率決定部は、
前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の電池ユニットにおける充電率のうちから最大充電率と最小充電率とを特定し、前記最大充電率が第１閾値よりも大きい場合には、前記最大充電率と前記最小充電率の相加平均よりも大きな値を前記目標充電率として決定する、
ことを特徴とする電池管理装置。
【請求項２】
前記目標充電率決定部は、
前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の電池ユニットにおける充電率のうちから最大充電率と最小充電率とを特定し、前記最大充電率が第１閾値以下、かつ、前記最小充電率が第２閾値未満である場合には、前記最大充電率と前記最小充電率の相加平均よりも小さな値を前記目標充電率として決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電池管理装置。
【請求項３】
電池モジュールにおいて複数の電池セルを管理する下位管理部と、電池ユニットにおいて複数の前記電池モジュールを管理する上位管理部とを備え、
前記上位管理部は、
自己を含む前記電池ユニットにおける充電率を他の上位管理部に送信する共有情報送信部と、
前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の上位管理部から受信した他の電池ユニットにおける充電率とに基づいて、複数の前記電池ユニットの電池セルから成る組電池に設定すべき目標充電率を決定する目標充電率決定部とを備え、
前記目標充電率決定部は、
前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の電池ユニットにおける充電率のうちから最大充電率と最小充電率とを特定し、前記最大充電率が第１閾値以下、かつ、前記最小充電率が第２閾値未満である場合には、前記最大充電率と前記最小充電率の相加平均よりも小さな値を前記目標充電率として決定する、
ことを特徴とする電池管理装置。
【請求項４】
電池モジュールにおいて複数の電池セルを管理する下位管理部と、電池ユニットにおいて複数の前記電池モジュールを管理する上位管理部とを備える電池管理システムにおける電池管理方法であって、
前記上位管理部が、自己を含む前記電池ユニットにおける充電率を他の上位管理部に送信する共有情報送信ステップと、
前記上位管理部が、自己を含む前記電池ユニットにおける充電率と前記他の上位管理部から受信した他の電池ユニットにおける充電率とに基づいて、複数の前記電池ユニットの電池セルから成る組電池に設定すべき目標充電率を決定する目標充電率決定ステップとを備え、
前記目標充電率決定ステップは、
前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の電池ユニットにおける充電率のうちから最大充電率と最小充電率とを特定し、前記最大充電率が第１閾値よりも大きい場合には、前記最大充電率と前記最小充電率の相加平均よりも大きな値を前記目標充電率として決定する、
ことを特徴とする電池管理方法。
【請求項５】
電池モジュールにおいて複数の電池セルを管理する下位管理部と、電池ユニットにおいて複数の前記電池モジュールを管理する上位管理部とを備える電池管理システムにおける電池管理方法であって、
前記上位管理部が、自己を含む前記電池ユニットにおける充電率を他の上位管理部に送信する共有情報送信ステップと、
前記上位管理部が、前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の上位管理部から受信した他の電池ユニットにおける充電率とに基づいて、複数の前記電池ユニットの電池セルから成る組電池に設定すべき目標充電率を決定する目標充電率決定ステップとを備え、
前記目標充電率決定ステップは、
前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の電池ユニットにおける充電率のうちから最大充電率と最小充電率とを特定し、前記最大充電率が第１閾値以下、かつ、前記最小充電率が第２閾値未満である場合には、前記最大充電率と前記最小充電率の相加平均よりも小さな値を前記目標充電率として決定する、
ことを特徴とする電池管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池を管理する電池管理装置および電池管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単電池を直並列に接続して構成した蓄電池を制御する電池制御システムとして、複数の単電池を直列に接続してブロックを形成し、そのブロックを複数直列に接続して直列単位を形成し、その直列単位を複数並列に接続して蓄電池を構成するものが知られている。
そして、この電池制御システムは、ブロックコントローラをブロックごとに備え、これらのブロックコントローラにそのブロック内の単電池の状態を監視させる。また、この電池制御システムにおいて、直列単位ごとに対応して設けられる直列コントローラを、同じ直列単位におけるブロックコントローラと通信可能なように数珠繋ぎで接続する。さらに、電池制御システムにおいて、各直列コントローラと統括コントローラとを通信可能に接続する。そして、直列コントローラは、それぞれが直列単位に係る監視を行い、統合コントローラは、直列コントローラから取得した情報に基づいて、直列単位の並列構成に係る監視を行って、蓄電池全体の状態を監視するというものである（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６３２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように複数の電池セル（単電池）を接続して形成される組電池においては、例えば良好な充放電性能の観点から電池セル間の充電率は均一であることが求められる。このために、電池セルの充電率を均一とするように制御すべきことが必要である。しかし、特許文献１においては、直列単位ごとの充電率をどのように制御すべきかについての具体的な記載はない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、組電池における電池セルの充電率を均一化するための制御を効率的に行うことのできる電池管理装置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】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様としての電源管理装置は、電池モジュールにおいて複数の電池セルを管理する下位管理部と、電池ユニットにおいて複数の前記電池モジュールを管理する上位管理部とを備え、前記上位管理部は、自己を含む前記電池ユニットにおける充電率を他の上位管理部に送信する共有情報送信部と、前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の上位管理部から受信した他の電池ユニットにおける充電率とに基づいて、複数の前記電池ユニットの電池セルから成る組電池に設定すべき目標充電率を決定する目標充電率決定部とを備え、前記目標充電率決定部は、前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の電池ユニットにおける充電率のうちから最大充電率と最小充電率とを特定し、前記最大充電率が第１閾値よりも大きい場合には、前記最大充電率と前記最小充電率の相加平均よりも大きな値を前記目標充電率として決定する。
【０００８】
また、本発明において、前記目標充電率決定部は、前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の電池ユニットにおける充電率のうちから最大充電率と最小充電率とを特定し、前記最大充電率が第１閾値以下、かつ、前記最小充電率が第２閾値未満である場合には、前記最大充電率と前記最小充電率の相加平均よりも小さな値を前記目標充電率として決定することが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、電池モジュールにおいて複数の電池セルを管理する下位管理部と、電池ユニットにおいて複数の前記電池モジュールを管理する上位管理部とを備え、前記上位管理部は、自己を含む前記電池ユニットにおける充電率を他の上位管理部に送信する共有情報送信部と、前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の上位管理部から受信した他の電池ユニットにおける充電率とに基づいて、複数の前記電池ユニットの電池セルから成る組電池に設定すべき目標充電率を決定する目標充電率決定部とを備え、前記目標充電率決定部は、前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の電池ユニットにおける充電率のうちから最大充電率と最小充電率とを特定し、前記最大充電率が第１閾値以下、かつ、前記最小充電率が第２閾値未満である場合には、前記最大充電率と前記最小充電率の相加平均よりも小さな値を前記目標充電率として決定することを特徴とする電池管理装置である。
また、本発明は、電池モジュールにおいて複数の電池セルを管理する下位管理部と、電池ユニットにおいて複数の前記電池モジュールを管理する上位管理部とを備える電池管理システムにおける電池管理方法であって、前記上位管理部が、自己を含む前記電池ユニットにおける充電率を他の上位管理部に送信する共有情報送信ステップと、前記上位管理部が、自己を含む前記電池ユニットにおける充電率と前記他の上位管理部から受信した他の電池ユニットにおける充電率とに基づいて、複数の前記電池ユニットの電池セルから成る組電池に設定すべき目標充電率を決定する目標充電率決定ステップとを備え、前記目標充電率決定ステップは、前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の電池ユニットにおける充電率のうちから最大充電率と最小充電率とを特定し、前記最大充電率が第１閾値よりも大きい場合には、前記最大充電率と前記最小充電率の相加平均よりも大きな値を前記目標充電率として決定する。
また、本発明は、電池モジュールにおいて複数の電池セルを管理する下位管理部と、電池ユニットにおいて複数の前記電池モジュールを管理する上位管理部とを備える電池管理システムにおける電池管理方法であって、前記上位管理部が、自己を含む前記電池ユニットにおける充電率を他の上位管理部に送信する共有情報送信ステップと、前記上位管理部が、前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の上位管理部から受信した他の電池ユニットにおける充電率とに基づいて、複数の前記電池ユニットの電池セルから成る組電池に設定すべき目標充電率を決定する目標充電率決定ステップとを備え、前記目標充電率決定ステップは、前記自己を含む電池ユニットにおける充電率と前記他の電池ユニットにおける充電率のうちから最大充電率と最小充電率とを特定し、前記最大充電率が第１閾値以下、かつ、前記最小充電率が第２閾値未満である場合には、前記最大充電率と前記最小充電率の相加平均よりも小さな値を前記目標充電率として決定する。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、電池管理装置により組電池における電池セルの充電率を均一化するための制御を効率的に行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における電池管理装置の構成例を示す図である。
【図２】本実施形態における電池モジュールの構成例を示す図である。
【図３】本実施形態の電池管理装置において形成される組電池の例を示す図である。
【図４】本実施形態のＢＭＵにおける充電率均一化に対応する構成例を示す図である。
【図５】本実施形態における共有情報の構造例を示す図である。
【図６】本実施形態におけるＢＭＵが実行する充電率均一化のための処理手順例を示す図である。
【図７】本実施形態における電池管理システムの構築例を示す図である。
【図８】本実施形態の電池管理システムにおける組電池の構成例を示す図である。
【図９】本実施形態の電池管理システムにおける組電池の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態としての電池管理装置の構成例を示している。
なお、以降の説明において、電池ユニット２００−１〜２００−２８について特に区別する必要のない場合には、電池ユニット２００と記載する。また、ＢＭＵ３００−１〜３００−２８について特に区別する必要がない場合には、ＢＭＵ３００と記載する。また、電池モジュール４００−１〜４００−７８４についても、これらを特に区別する必要のない場合には、電池モジュール４００と記載する。また、通信バス５００−１〜５００−２８についても、これらを特に区別する必要がない場合には、通信バス５００と記載する。
【００１３】
図１に示す電池管理装置１００は、２８個の電池ユニット２００−１〜２００−２８を備える。
電池ユニット２００−１は、１つのＢＭＵ（Battery Management Unit）３００−１と、２８個の電池モジュール４００−１〜４００-２８を備える。ＢＭＵ３００−１と、電池モジュール４００−１〜４００-２８の各々は、通信バス５００−１を経由して相互通信が可能に接続される。ＢＭＵ（上位管理部）３００−１は、電池モジュール４００−１〜４００-２８を管理する
【００１４】
また、電池ユニット２００−２は、１つのＢＭＵ３００−２と、２８個の電池モジュール４００−２９〜４００-５６を備える。ＢＭＵ３００−２と、電池モジュール４００−２９〜４００-５６の各々は、通信バス５００−２を経由して相互通信が可能に接続される。
つまり、１つの電池ユニット２００は、１つのＢＭＵ３００と各２８個の電池モジュール４００を備え、ＢＭＵ３００は、これら電池モジュール４００と通信バス５００により相互通信可能に接続される。
そして、２８番目の電池ユニット２００−２８は、１つのＢＭＵ３００−２８と２８個の電池モジュール４００−７５７〜４００−７８４を備える。ＢＭＵ３００−２８と、電池モジュール４００−７５７〜４００−７８４の各々は、通信バス５００−２８を経由して相互通信が可能に接続される。
【００１５】
このように、図１の電池管理装置１００は、２８個のＢＭＵ３００−１〜３００−２８と、７８４個の電池モジュール４００−１〜４００−７８４を備える。そして、２８個の電池ユニット２００−１〜２００−２８において、それぞれ、ＢＭＵ３００が各２８個の電池モジュール４００を管理する。
【００１６】
電池モジュール４００は、それぞれ、複数の電池セルを管理する。
図２は、電池モジュール４００の構成例として、図１の電池ユニット２００−１における電池モジュール４００−１と４００−２の部分を抜き出して示している。
【００１７】
この図に示す電池モジュール４００−１は、４つの電池セル４１１−１〜４１１−４と、１つのＣＭＵ（Cell Monitoring Unit）４２０−１を備える。
電池セル４１１−１〜４１１−４は、それぞれ単体の二次電池であり、図のように直列に接続される。なお、電池セル４１１−１〜４１１−４には、リチウムイオン電池が採用されるが、二次電池としての種別は特に限定されない。
【００１８】
ＣＭＵ（下位管理部）４２０は、電池セル４１１−１〜４１１−４を管理する。一例として、ＣＭＵ４２０は、電池セル４１１−１〜４１１−４の各電圧値ｖｌｔと温度ｔｍｐを検出する。また、ＣＭＵ４２０は、制御信号ｃｎｔを出力することにより、電池セル４１１−１〜４１１−４における各々の充放電動作などを制御する。また、ＣＭＵ４２０は、通信バス５００−１と接続されることで、ＢＭＵ３００−１と相互通信可能に接続される。
【００１９】
同様に、電池モジュール４００−２は、４つの電池セル４１１−５〜４１１−８と、１つのＣＭＵ４２０−２を備える。
電池セル４１１−５〜４１１−８の各々も単体の二次電池であり、直列に接続される。さらに、この直列接続された電池セル４１１−５〜４１１−８の一方の端部は、直列接続された電池セル４１１−１〜４１１−４と直列に接続される。図示は省略しているが、直列接続された電池セル４１１−５〜４１１−８の他方の端部は、電池モジュール４００−３において直列接続された電池セル４１１−９〜４１１−１２と直列に接続される。
【００２０】
また、図２において、ＣＭＵ４２０−２は、電池セル４１１−５〜４１１−８を管理する。また、ＣＭＵ４２０−２も、通信バス５００−１を経由してＢＭＵ３００−１と相互通信可能に接続される。
【００２１】
また、図示は省略するが、同様にして、残る電池モジュール４００−３〜４００−２８も、直列に接続された４つの電池セル４１１と１つのＣＭＵ４２０とを備える。また、電池モジュール４００−３〜４００−２８におけるＣＭＵ４２０の各々も、通信バス５００−１を経由してＢＭＵ３００−１と相互通信可能に接続される。
さらに、電池モジュール４００−３〜４００−２８おいて直列に接続された４つの電池セル４１１も、その前後の電池モジュール４００において直列に接続された４つの電池セル４１１とさらに直列に接続される。
【００２２】
図３は、電池管理装置１００において形成される組電池７００の例を示している。
上記のように電池セル４１１が直列に接続されることで、電池ユニット２００−１は、図示するように、１１２個の電池セル４１１−１〜４１１−１１２が直列に接続されたセルユニット４１０−１を備える。
また、電池ユニット２００−２も、同様に、１１２個の電池セル４１１−１１３〜４１１−２２４が直列に接続されたセルユニット４１０−２を備える。以降、同様に、電池ユニット２００−３〜２００−２８の各々は、１１２個の電池セル４１１が直列に接続されたセルユニット４１０−３〜４１０−２８を備える。
そのうえで、同じ図３に示すように、電池ユニット２００−１〜２００−２８ごとのセルユニット４１０−１〜４１０−２８がさらに直列に接続される。これにより、電池管理装置１００は、３１３６個の電池セル４１１−１〜４１１−３１３６が直列に接続された組電池７００を備える。
【００２３】
なお、電池ユニット２００の各々において、ＢＭＵ３００に対する電池モジュール４００の接続数が２８個とされているのは、通信バス５００がＣＡＮ（Controller Area Network）に対応していることによる。
ＣＡＮにおいて接続可能な最大ノード数は３０である。１つの電池ユニット２００は、１つのＢＭＵ３００と、２８個の電池モジュール４００の２９個のノードを備える。図示は省略しているが、１つの電池ユニットにおける通信バス５００には、さらに１つのメンテナンス機器を接続する必要がある。つまり、図１の電池ユニット２００においては、ＣＡＮの通信環境において接続可能な最大数の電池モジュール４００を備えている。
上記のように、ＢＭＵ３００と電池モジュール４００との間で最大ノード数に制限のある通信方式を採用する場合、１つのＢＭＵ３００に対して接続可能な電池モジュール４００の数は、最大ノード数に応じて上限が決まってしまう。したがって、１つのＢＭＵ３００に対して接続する電池モジュール４００を増設していくことによって組電池の大規模化を推し進めることは難しい。
【００２４】
これに対して、本実施形態の電池管理装置１００は、複数のＢＭＵ３００を設けて、各ＢＭＵ３００の配下に複数の電池モジュール４００を通信バス５００により接続する。そのうえで、通信バス６００によりＢＭＵ３００が相互通信可能なように接続される。この構成により、電池管理装置１００は、ＢＭＵ３００と電池モジュール４００との通信方式について最大ノード数に制限があるのに係わらず、電池モジュール４００を増設していくことが可能である。したがって、組電池の大規模化を容易に図ることができる。なお、通信バス５００は、ＣＡＮ以外の通信方式が採用されてもよい。
【００２５】
また、電池管理装置１００において電池ユニット２００が２８個とされているのも、ＢＭＵ３００を相互に接続する通信バス６００がＣＡＮに対応していることにより、電池ユニット２００の接続数を３０以内とすべきことによる。なお、通信バス６００は、例えばＴＣＰ／ＩＰに対応した通信方式など、最大ノード数に制限が無い他の通信方式であってもよい。
【００２６】
また、上記の電池管理装置１００における電池ユニット２００の数と、電池ユニット２００における電池モジュール４００の数と、１つの電池モジュール４００における電池セル４１１の数はあくまでも一例であり、他の数とされてもよい。
【００２７】
これまでの説明から理解されるように、本実施形態の電池管理装置１００は、例えば２８個の電池ユニット２００−１〜２００−２８の電池セル４１１を直列に接続した組電池７００を備えている。このような組電池７００においては、電池セル４１１ごとの充電率が均一であることが要求される。この充電率にばらつきがあると、例えば、或る電池セル４１１の充電率に基づいて設定した充電電流や充電時間などの充電パラメータが、他の電池セル４１１にとっては過充電となってしまい、電池セル４１１の寿命が短くなるなどの不具合が生じる。
【００２８】
本実施形態の電池管理装置１００は、電池セル４１１の充電率を均一化するために以下のように構成される。つまり、電池管理装置１００において、ＢＭＵ３００−１は、電池ユニット２００−１における電池セル４１１についての充電率を算出する。この際、ＢＭＵ３００−１は、例えば電池モジュール４００−１〜４００−２８の各ＣＭＵ４２０が検出した電池セル４１１の電圧や充放電電流量などの情報を、通信バス５００−１を経由した通信により取得する。そして、ＢＭＵ３００−１は、取得した情報を利用して充電率を算出する。なお、この充電率は、例えばセルユニット４１０−１の単位に対応するものとして算出される。
【００２９】
また、他のＢＭＵ３００−２〜３００−２８も、それぞれ、電池ユニット２００−２〜２００−２８におけるセルユニット４１０−２〜４１０−２８の充電率を上記と同様にして算出する。
そして、ＢＭＵ３００−１〜３００−２８は、それぞれ、自己が算出した充電率を含む共有情報を、通信バス６００を経由して他のＢＭＵ３００に対して送信する。これにより、ＢＭＵ３００−１〜３００−２８は、それぞれ、自己を含む電池ユニット２００におけるセルユニット４１０の充電率と、自己以外のＢＭＵ３００を含む電池ユニット２００の各々におけるセルユニット４１０の充電率を取得する。つまり、ＢＭＵ３００−１〜３００−２８間で、各電池ユニット２００における充電率を共有する。
【００３０】
そのうえで、ＢＭＵ３００−１〜３００−２８は、それぞれ、上記のように共有した充電率を利用して、均一化のために各電池セル４１１に設定すべき充電率である目標充電率を決定する。なお、ＢＭＵ３００−１〜３００−２８は、それぞれが同じ充電率の情報を取得しているため、決定する目標充電率も同じになる。
そして、ＢＭＵ３００−１〜３００−２８の各々は、自己が含まれる電池ユニット２００における電池セル４１１の充電率が目標充電率と同じ値となるように各電池モジュール４００を制御する。これにより、電池ユニット２００−１〜２００−２８の各々における電池セル４１１は、目標充電率と同じ値の充電率で均一化される。
【００３１】
図４は、ＢＭＵ３００において上記のように電池セル４１１の充電率を均一化するための構成例を示している。この図に示す構成は、ＢＭＵ３００−１〜３００−２８で共通である。
ＢＭＵ３００は、共有情報送信部３０１、共有情報保持部３０２、目標充電率決定部３０３、充電率均一制御部３０４、ＢＭＵ対応通信部３０５およびＣＭＵ対応通信部３０６を備える。
【００３２】
共有情報送信部３０１は、自己を含む電池ユニット２００における充電率を、他のＢＭＵ３００に送信する。なお、共有情報送信部３０１は、充電率を送信するにあたり、この充電率を含む所定の共有パラメータを格納した共有情報を生成し、この共有情報を送信する。
【００３３】
ここで、図５を参照して、共有情報送信部３０１が送信する共有情報９００の構造例を示す。この図に示す共有情報９００は、ＢＭＵ識別子領域９１０に共有パラメータ領域９２０を対応付けた構造を有する。
【００３４】
ＢＭＵ識別子領域９１０は、この共有情報９００を送信したＢＭＵ３００を一意に識別する識別子であるＢＭＵ識別子を格納する。
また、共有パラメータ領域９２０は、他のＢＭＵ３００と共有すべき所定のパラメータ（共有パラメータ）を格納する。図の例では、共有パラメータ領域９２０は、充電率領域９２１、入力許容電流領域９２２、出力許容電流領域９２３、セル温度領域９２４、セル電圧領域９２５、故障レベル領域９２６、電池運用指導領域９２７およびＢＭＵモード領域９２８から成る。
【００３５】
充電率領域９２１は、送信元のＢＭＵ３００を含む電池ユニット２００における充電率を格納する。充電率は、例えば満充電状態に対する充電容量の比率である。
入力許容電流領域９２２は、入力許容電流を格納する。入力許容電流は、電池セル４１１への充電時において許容される最大充電電流量である。
出力許容電流領域９２３は、出力許容電流を格納する。出力許容電流は、電池セル４１１の放電時において許容される最大放電電流量である。
セル温度領域９２４は、セルユニット４１０における電池セル４１１ごとに検出された温度のうち、例えば最高セル温度と最低セル温度と平均セル温度の各情報を格納する。
セル電圧領域９２５は、セルユニット４１０における電池セル４１１ごとに検出されたセル電圧のうち、例えば最高セル電圧と最低セル電圧と平均セル電圧の各情報を格納する。
故障レベル領域９２６は、セルユニット４１０における電池セル４１１について検出された故障状態のレベルを示す故障レベルの値を格納する。
電池運用指導領域９２７は、電池運用指導の有無を示す電池運用指導情報を格納する。
ＢＭＵモード領域９２８は、ＢＭＵ３００の動作状態を示すＢＭＵモードの情報を格納する。
【００３６】
共有情報送信部３０１は、ＢＭＵ対応通信部３０５経由で、自己を含む電池ユニット２００におけるＣＭＵ４２０から、例えば電池セル４１１ごとの電圧値や放電電流量などの充電率算出に必要なパラメータを受信する。そして、共有情報送信部３０１は、これらのパラメータに基づいて、電池ユニット２００における充電率を算出する。なお、この電池ユニット２００における充電率は、例えばその電池ユニット２００におけるセルユニット４１０単位による充電率として求められる。このようなセルユニット４１０単位による充電率は、このセルユニット４１０に含まれる電池セル４１１ごとに検出した充電率の平均値として求めることができる。
【００３７】
また、共有情報送信部３０１は、配下のＣＭＵ４２０の各々から入力した所定の情報に基づいて、入力許容電流と出力許容電流を算出する。
また、共有情報送信部３０１は、配下のＣＭＵ４２０の各々が検出した電池セル４１１ごとの温度ｔｍｐに基づいて、最高セル温度と最低セル温度と平均セル温度を設定する。
また、共有情報送信部３０１は、配下のＣＭＵ４２０の各々が検出した電池セル４１１ごとの電圧値ｖｌｔに基づいて、最高セル電圧と最低セル電圧と平均セル電圧を設定する。
また、共有情報送信部３０１は、配下のＣＭＵ４２０の各々が検出した電池セル４１１の状態に基づいて、故障レベルと、電池運用指導の有無を設定する。
また、共有情報送信部３０１は、現在の動作状態に応じてＢＭＵモードを設定する。
このように、共有情報送信部３０１は共有情報９００に格納すべき共有パラメータを取得する。
【００３８】
共有情報送信部３０１は、上記のように取得した共有パラメータを利用して、以下のように共有情報９００を生成する。つまり、共有情報送信部３０１は、取得した充電率、入力許容電流、出力許容電流、セル温度、セル電圧、故障レベル、電池運用指導の有無およびＢＭＵモードの各情報を共有パラメータ領域９２０における各領域（９２１〜９２８）に格納する。また、共有情報送信部３０１は、ＢＭＵ識別子領域９１０にＢＭＵ識別子を格納する。これにより、共有情報９００が生成される。そして、共有情報送信部３０１は、上記のように生成した共有情報９００をＢＭＵ対応通信部３０５から他のＢＭＵ３００各々に対して送信させる。なお、共有情報９００の送信は、例えばブロードキャストにより行う。
【００３９】
共有情報保持部３０２は、自己を含むＢＭＵ３００内の共有情報送信部３０１により送信された自己の共有情報９００と、他のＢＭＵ３００から送信された他の共有情報９００を保持する。
このために、共有情報保持部３０２は、同じＢＭＵ３００における共有情報送信部３０１が送信させた自己の共有情報９００をＢＭＵ対応通信部３０５から入力し、これを保持する。他のＢＭＵ３００における共有情報送信部３０１から送信された共有情報９００は、ＢＭＵ対応通信部３０５が受信する。共有情報保持部３０２は、ＢＭＵ対応通信部３０５が受信した他の共有情報９００を入力し、これを保持する。
このように、各ＢＭＵ３００における共有情報保持部３０２は自己の共有情報９００と他のＢＭＵ３００の共有情報９００を保持する。これにより、目標充電率を決定するためのパラメータがＢＭＵ３００の間で共有される。
【００４０】
目標充電率決定部３０３は、自己が含まれる電池ユニット２００における充電率と、他のＢＭＵ３００から受信した他の電池ユニット２００における充電率とに基づいて目標充電率を決定する。目標充電率とは、組電池７００を形成する電池セル４１１の各々に対して共通に設定すべき充電率である。
【００４１】
目標充電率決定部３０３は、目標充電率を決定するにあたり、共有情報保持部３０２にて保持される自己の共有情報９００と他の共有情報９００のそれぞれから充電率を取得する。そして、これらの取得した充電率に基づいて目標充電率を決定する。
そのうえで、目標充電率決定部３０３は、自己を含む電池ユニット２００における充電率と他の電池ユニット２００における充電率のうちから最大充電率と最小充電率とを特定する。そして、目標充電率決定部３０３は、最大充電率が第１閾値よりも大きい場合には、最大充電率と最小充電率の相加平均よりも大きな値を前記目標充電率として決定する。
また、目標充電率決定部３０３は、最大充電率が第１閾値以下で、かつ、最小充電率が第２閾値未満である場合には、最大充電率と最小充電率の相加平均よりも小さな値を目標充電率として決定する。なお、目標充電率決定部３０３による目標充電率決定のための具体例については後述する。
【００４２】
充電率均一制御部３０４は、決定された目標充電率に基づいて、自己を含む電池ユニットにおける電池セル４１１の充電率を均一にするための制御を実行する。
具体的に、充電率均一制御部３０４は、ＣＭＵ対応通信部３０６を経由して、自己を含む電池ユニット２００におけるＣＭＵ４２０の各々に対して、電池セル４１１を目標充電率と同じ充電率に設定させるための要求を送信する。
この要求を受信したＣＭＵ４２０は、自己が管理する電池セル４１１の各々が目標充電率と同じ充電率となるように、自己を含む電池モジュール４００における電池セル４１１の充放電動作を制御する。このような制御が電池ユニット２００−１〜２００−２８の各々において実行される結果、組電池７００を形成する各電池セル４１１は、適切な充電率により均一化される。
【００４３】
ＢＭＵ対応通信部３０５は、通信バス６００を経由して他の電池ユニット２００におけるＢＭＵ３００と通信を実行する。
ＣＭＵ対応通信部３０６は、通信バス５００を経由して、自己を含む電池ユニット２００における電池モジュール４００内のＣＭＵ４２０と通信を実行する。
【００４４】
図６のフローチャートは、ＢＭＵ３００が実行する充電率の均一化制御のための処理手順例を示している。
ＢＭＵ３００において、共有情報送信部３０１は、共有情報９００を生成する（ステップＳ１０１）。このために、共有情報送信部３０１は、自己を含む電池ユニット２００におけるセルユニット４１０についての、充電率、入力許容電流、出力許容電流、セル温度、セル電圧、故障レベル、電池運用指導の有無およびＢＭＵモードの各情報を前述のように取得する。そして、共有情報送信部３０１は、これらの取得した情報を、共有パラメータ領域９２０に格納して共有情報９００を生成する。
【００４５】
次に、共有情報送信部３０１は、生成した共有情報９００を、例えばブロードキャストにより、ＢＭＵ対応通信部３０５から他のＢＭＵ３００の各々に送信させる（ステップＳ１０２）。これにより、送信された共有情報９００は、他の電池ユニット２００の各々におけるＢＭＵ３００にて受信され、共有情報保持部３０２において保持される。
【００４６】
また、共有情報保持部３０２は、自他の共有情報９００を保持する（ステップＳ１０３）。つまり、共有情報保持部３０２は、ステップＳ１０２により送信された自己の共有情報９００をＢＭＵ対応通信部３０５から入力して保持する。また、共有情報保持部３０２は、他のＢＭＵ３００から送信された共有情報９００をＢＭＵ対応通信部３０５から入力して保持する。ここまでの処理を各ＢＭＵ３００が実行することで、各ＢＭＵ３００により共有情報９００が共有される。
【００４７】
次に、目標充電率決定部３０３は、自己を含む電池ユニット２００における充電率と、他の電池ユニット２００の各々における充電率を取得する（ステップＳ１０４）。具体的に、目標充電率決定部３０３は、共有情報保持部３０２が保持する自己の共有情報９００の充電率領域９２１に格納される充電率を読み出す。また、目標充電率決定部３０３は、共有情報保持部３０２が保持する他の共有情報９００の各々の充電率領域９２１に格納される充電率を読み出す。
【００４８】
また、目標充電率決定部３０３は、ステップＳ１０４における処理として、取得した充電率の信頼性を判定してもよい。
このために、目標充電率決定部３０３は、共有している自他の共有情報９００が格納する充電率以外の共有パラメータを利用する。
一例として、入力許容電流や出力許容電流などの共有パラメータは、通常において電池ユニット２００ごとに大きく異なるものではなく、ある程度近似した値となる傾向にある。例えば、これらの入力許容電流や出力許容電流などの共有パラメータが他と比較して大きく異なっているような場合には、その電池ユニット２００において何らかの異常が生じている可能性が高く、算出された充電率も大きな誤差を含んでいる可能性が高い。
そこで、目標充電率決定部３０３は、例えば自他の共有情報９００から取得した充電率のうち、他のものとの乖離率が一定以上の充電率については信頼性が無いものとして判定する。そして、目標充電率決定部３０３は、信頼性が無いと判定した充電率については、例えば目標充電率の算出には利用しないものとして除外する。これにより、目標充電率の信頼性も高めることができる。
【００４９】
また、目標充電率決定部３０３は、例えば、自他の共有情報９００が格納するセル温度やセル電圧に基づいて充電率の信頼性を判定するようにしてもよい。
また、目標充電率決定部３０３は、例えばセル温度などの共有パラメータの値と補正係数とを対応付けたテーブル情報などを利用して、取得した充電率を補正してもよい。
【００５０】
次に、目標充電率決定部３０３は、最大充電率SOC_MAXを特定する（ステップＳ１０５）。例えば、目標充電率決定部３０３は、ステップＳ１０４により取得した自他の充電率を比較することにより、その値が最大の充電率を特定する。このように特定した充電率が最大充電率SOC_MAXである。
次に、目標充電率決定部３０３は、ステップＳ１０４により取得した自他の充電率のうちから、その値が最小である最小充電率SOC_MINを特定する（ステップＳ１０６）。
【００５１】
次に、目標充電率決定部３０３は、ステップＳ１０５により特定した最大充電率SOC_MAXが９０％（第１閾値）よりも大きいか否かについて判定する（ステップＳ１０７）。最大充電率SOC_MAXが９０％よりも大きいと判定した場合（ステップＳ１０７−ＹＥＳ）、目標充電率決定部３０３は、下記の第１演算式により目標充電率SOC_TGを算出する（ステップＳ１０８）。
SOC_TG＝SOC_MAX（0.5+(SOC_MAX-90)/20）+SOC_MIN（0.5-(SOC_MAX-90)/20）
【００５２】
一方、最大充電率SOC_MAXが９０％以下であると判定した場合（ステップＳ１０７−ＮＯ）、目標充電率決定部３０３は、さらに、以下の判定を行う。つまり、目標充電率決定部３０３は、最大充電率SOC_MAXが９０％以下で、かつ、ステップＳ１０６により特定した最小充電率SOC_MINが１０％以上であるか否かについて判定する（ステップＳ１０９）。
最大充電率SOC_MAXが９０％以下、かつ、最小充電率SOC_MINが１０％以上（第２閾値）であると判定した場合（ステップＳ１０９−ＹＥＳ）、目標充電率決定部３０３は、下記の第２演算式により目標充電率SOC_TGを算出する（ステップＳ１１０）。
SOC_TG＝SOC_MAX×0.5+SOC_MIN×0.5
【００５３】
また、最小充電率SOC_MINが１０％未満であると判定した場合（ステップＳ１０９−ＮＯ）、目標充電率決定部３０３は、下記の第３演算式により目標充電率SOC_TGを算出する（ステップＳ１１１）。
SOC_TG＝SOC_MAX（0.5-(10-SOC_MIN)/20）+SOC_MIN（0.5+(10-SOC_MIN)/20）
【００５４】
そして、充電率均一制御部３０４は、ステップＳ１０８、Ｓ１１０およびＳ１１１のいずれかにより算出された目標充電率SOC_TGと同じ充電率が組電池７００を形成する電池セル４１１に設定されるように制御する（ステップＳ１１２）。
【００５５】
ここで、充電率の均一制御においては、目標充電率SOC_TGが高くなるのに応じて充電電流量を低減させていき、目標充電率SOC_TGが低くなるのに応じて充電電流量を増加させる。
充電率が高い状態とは、満充電に近い状態である。したがって、高い目標充電率SOC_TGに充電率を到達させようとするのに充電電流量が多いと、過充電となる電池セル４１１が発生しやすくなる。そこで、目標充電率SOC_TGが高くなるのに応じて充電電流量を低減することで、電池セル４１１が過充電の状態となるのを防止できる。
一方、目標充電率が低い場合には、過充電となる可能性が低く、また、組電池７００全体において充電率が低い傾向にあることから、できるだけ早く目標充電率に到達させることが求められる。そこで、目標充電率SOC_TGが低い場合には充電電流量を増加させることで、早期に目標充電率に到達できる。
【００５６】
そして、最大充電率SOC_MAXが第１閾値より高い場合（ステップＳ１０７−ＹＥＳの場合）、組電池７００において充電率が高い電池セル４１１が多数存在している状態にあることが推定される。このような組電池７００の状態において、低い目標充電率にしたがって充電率の均一制御を行ったとすれば、電池セル４１１が過充電となる状態が生じやすくなる。
そこで、本実施形態の目標充電率決定部３０３は、最大充電率SOC_MAXが第１閾値（９０％）より高い場合には、ステップＳ１０８のように第１演算式により目標充電率SOC_TGを算出する。
第１演算式によっては、最大充電率SOC_MAXと最小充電率SOC_MINのうち、最大充電率SOC_MAXのほうにより高い重み付けをした加重平均としての目標充電率SOC_TGが求められる。これにより、第１演算式による目標充電率SOC_TGは、例えば最大充電率SOC_MAXと最小充電率SOC_MINの単純な相加平均値と比較して、より高い値となる。つまり、目標充電率決定部３０３は、最大充電率SOC_MAXが一定以上に高い場合には、目標充電率SOC_TGとして通常より高い値を算出する。そして、この目標充電率SOC_TGにより充電率の均一化制御が行われることにより、低減された充電電流量による充電が行われ、電池セル４１１が過充電となることが防止される。
【００５７】
一方、最大充電率SOC_MAXが第１閾値以下で、かつ、最小充電率SOC_MINが第２閾値未満である場合（ステップＳ１０９−ＮＯの場合）には、組電池７００において充電率が低い電池セル４１１が多数存在している状態にあることが推定される。このような場合には、充電電流量をある程度多くしても電池セル４１１が過充電の状態にはならない。また、組電池７００における充電率の傾向が低い状態であることを考慮すれば、できるだけ早く目標充電率に到達させることが好ましい。
そこで、この場合の目標充電率決定部３０３は、ステップＳ１１１のように第３演算式により目標充電率SOC_TGを算出する。
【００５８】
第３演算式によっては、第１演算式とは逆に、最大充電率SOC_MAXよりも最大充電率SOC_MAXのほうにより高い重み付けをした加重平均としての目標充電率SOC_TGが求められる。これにより、第３演算式により求められる目標充電率SOC_TGは、最大充電率SOC_MAXと最小充電率SOC_MINの相加平均値と比較して、より低い値となる。このように、目標充電率決定部３０３は、最大充電率SOC_MAXが一定以下で、かつ、最小充電率SOC_MINが一定未満の場合には、目標充電率SOC_TGとして通常よりも低い値を算出する。これにより、充電率の均一化制御においては、例えば増加された充電電流量による充電が行われ、できるだけ早期に電池セル４１１を規定の充電率に到達させることができる。
【００５９】
また、最大充電率SOC_MAXが第１閾値以下で、かつ、最小充電率SOC_MINが第２閾値以上の場合（ステップＳ１０９−ＹＥＳの場合）、組電池７００における電池セル４１１の充電率は、高過ぎることも低過ぎることもない中間の状態であるということになる。この場合には、目標充電率SOC_TGについて、高い方や低い方に偏らせることなく、より中間的な値を設定することが好ましい。
そこで、本実施形態では、最大充電率SOC_MAXが第１閾値以下で、かつ、最小充電率SOC_MINが第２閾値以上の場合、ステップＳ１１０のように、第２演算式により最大充電率SOC_MAXと最小充電率SOC_MINの相加平均値による目標充電率SOC_TGを算出する。これにより、充電率の均一化制御にあたり、中間の状態の充電率に適合した充電電流量による充電が行われる。
【００６０】
このように、本実施形態においては、電池管理装置１００における複数の電池ユニット２００におけるＢＭＵ３００の間で充電率を共有することにより、適切な目標充電率が設定される。そして、この目標充電率にしたがって組電池７００を形成する電池セル４１１の充電率を均一となるように制御できる。つまり、本実施形態の電池管理装置１００は、ＢＭＵ３００間の相互通信を利用して、充電率を均一化するための制御を効率的に行うことができる。
さらに、本実施形態においては、目標充電率の決定にあたり、例えば常に相加平均により目標充電率を算出するのではなく、最大充電率が第１閾値を超えるときと、最小充電率が第２閾値未満のときとで、目標充電率を算出するための演算式を変更している。これにより、組電池７００における電池セル４１１の充電率の傾向に応じた適切な充電率が設定されることになり、充電率の均一化制御をさらに効率よく行うことができる。
【００６１】
なお、図６において第１閾値と第２閾値はそれぞれ９０％と１０％に設定しているが、これはあくまでも一例であり、他の値が設定されてよい。また、先に示した第１演算式、第２演算式および第３演算式の各々は、あくまでも一具体例であり、他の式を用いてよい。
【００６２】
図７は、複数の電池管理装置１００を備えて構築した電池管理システムを示す。この図に示す電池管理システムは、ｎ個の電池管理装置１００−１〜１００−ｎと、統合制御装置８００を備える。
電池管理装置１００−１〜１００−ｎの各々は、図１の電池管理装置１００と同様の構成である。そして、電池管理装置１００−１〜１００−ｎが備える「２８×ｎ個」のＢＭＵ３００−１〜３００−２８は、それぞれ、通信バス６００により統合制御装置８００と相互通信可能に接続される。
【００６３】
図８は、図７のように電池管理装置１００−１〜１００−ｎを備えた場合の組電池の構成例を示している。
この図において、組電池７００−１〜７００−ｎは、それぞれ、電池管理装置１００−１〜１００−ｎにおいて備えられている。そして、これらの組電池７００−１〜７００−ｎを図のように順に直列に接続する。つまり、図７に示す電池管理システムは、Ｎ（３１３６×ｎ）個の電池セル４１１−１〜４１１−Ｎを直列に接続した大規模な組電池を備える。
【００６４】
また、図９は、図７のように電池管理装置１００−１〜１００−ｎを備えた場合の組電池の他の構成例を示している。この図では、組電池７００−１〜７００−ｎが並列に接続されている。
図８の組電池の構成によっては出力電圧の増加が図られる。また、図９の組電池の構成によっては大容量化が図られる。
【００６５】
図７に説明を戻す。
統合制御装置８００は、電池管理装置１００−１〜１００−ｎを管理する。一例として、統合制御装置８００は、各ＢＭＵ３００から送信される各電池管理装置１００の状態を示す情報に基づいて、異常の発生の有無を監視する。そして、電池管理装置１００−１〜１００−ｎのいずれかに異常が生じたような場合、統合制御装置８００は、この異常発生に応じて、例えばすべての電池管理装置１００−１〜１００−ｎの動作を停止させるように制御することができる。
【００６６】
図７〜図９により説明した電池管理システムの構成においても、組電池７００−１〜７００−ｎから成る組電池全体において、電池セル４１１の充電率を均一化することが好ましい。
このために、図７の電池管理装置１００−１〜１００−ｎにおける２８×ｎ個のＢＭＵ３００は、互いに、自己の電池ユニット２００における共有情報を送信し、他のＢＭＵ３００から送信される共有情報を受信する。そして、各ＢＭＵ３００は、上記のように送受信した自己と他の共有情報を保持する。これにより、電池管理装置１００−１〜１００−ｎのＢＭＵ３００の間で充電率が共有される。そして、各ＢＭＵ３００は、例えば図４の構成により目標充電率SOC_TGを決定し、充電率の均一化制御を実行する。これにより、組電池７００−１〜７００−ｎから成る組電池全体における電池セル４１１の充電率が均一化される。
【００６７】
そして、図７の構成において、目標充電率SOC_TGの決定と充電率の均一化制御は、その配下のＢＭＵ３００により完結するように実行される。これにより、ＢＭＵ３００の上位装置である統合制御装置８００は、例えば充電率の均一化制御を実行する必要がない。これにより、統合制御装置８００の処理負荷の軽減と、統合制御装置８００と各ＢＭＵ３００との間のトラフィックの抑制が図られる。
【００６８】
なお、これまでの説明において、目標充電率SOC_TGの決定は、ＢＭＵ３００がそれぞれ実行している。これに対して、例えば、１つのＢＭＵ３００が目標充電率SOC_TGを決定し、この決定した目標充電率SOC_TGを他のＢＭＵ３００に送信することにより、各ＢＭＵ３００がこの目標充電率SOC_TGに基づく充電率の均一化制御を実行するようにしてよい。
【００６９】
また、図４における各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより目標充電率の決定を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００７０】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００７１】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１００  電池管理装置
２００  電池ユニット
３００  ＢＭＵ
３０１  共有情報送信部
３０２  共有情報保持部
３０３  目標充電率決定部
３０４  充電率均一制御部
３０５  ＢＭＵ対応通信部
３０６  ＣＭＵ対応通信部
４００  電池モジュール
４１０  セルユニット
４１１  電池セル
５００、６００  通信バス
７００  組電池
８００  統合制御装置
９００  共有情報
【図１】
0005683514.tif 000002
【図２】
0005683514.tif 000003
【図３】
0005683514.tif 000004
【図４】
0005683514.tif 000005
【図５】
0005683514.tif 000006
【図６】
0005683514.tif 000007
【図７】
0005683514.tif 000008
【図８】
0005683514.tif 000009
【図９】
0005683514.tif 000010