(57)【要約】【課題】並列に接続された単電池ごとの開放電圧を推定して得る電圧検出方法を提供する。【解決手段】セルＣ１１〜Ｃ１ｎを並列に接続した並列電池と、セルＣ２１〜Ｃ２ｎを並列に接続した並列電池と、…、セルＣｍ１〜Ｃｍｎを並列に接続した並列電池とをそれぞれ直列に接続して電池モジュールＢＭを構成する。セルごとに流れる電流を電流センサ１０２でそれぞれ検出し、並列電池ごとの端子電圧を電圧センサ１０３でそれぞれ検出する。各検出値は、セルコントローラ１０からバッテリコントローラ２０へ送り、バッテリコントローラ２０のメモリ２０２に蓄積する。ＣＰＵ２０１は、複数回の測定によってメモリ２０２に蓄積されている各セルごとの電流値および電圧値を用いて各セルの内部抵抗値を算出する。ＣＰＵ２０１は、セルの内部抵抗値、電圧センサ１０３による当該セルの負荷時電圧、および電流センサ１０２による当該セルの電流値を用いて開放電圧値を算出する。【選択図】図１
2004028861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次単電池を並列に接続した電池の電圧を検出する方法において、
前記並列電池の電圧を検出し、
前記単電池ごとの電流をそれぞれ検出し、
複数回検出した前記電流および前記電圧から前記単電池ごとの内部抵抗をそれぞれ算出し、
前記内部抵抗、前記並列電池の電圧、および前記単電池ごとの電流を用いて前記単電池の開放電圧を推定することを特徴とする並列接続された電池の電圧検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の並列接続された電池の電圧検出方法において、
複数回検出した前記電流、および前記電圧を用いて前記並列電池の充放電サイクル数を算出し、
前記充放電サイクル数と前記単電池の内部抵抗増加量との相関を算出し、
前記算出した内部抵抗を、前記充放電サイクル数と前記内部抵抗増加量との相関を用いて補正することを特徴とする並列接続された電池の電圧検出方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の並列接続された電池の電圧検出方法において、
前記並列電池の温度をさらに検出し、
充電開始時もしくは放電開始時に検出した前記電圧、および前記温度を用いて前記並列電池の放置期間を算出し、
前記放置期間と前記単電池の内部抵抗増加量との相関を算出し、
前記算出した内部抵抗を、前記放置期間と前記内部抵抗増加量との相関を用いて補正することを特徴とする並列接続された電池の電圧検出方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の並列接続された電池の電圧検出方法において、
温度に依存した前記単電池の内部抵抗の変化を示す情報をあらかじめ記憶し、
前記並列電池の温度をさらに検出し、
前記算出した内部抵抗を、前記記憶されている温度に依存した内部抵抗の変化を示す情報と前記検出温度とに基づいて補正することを特徴とする並列接続された電池の電圧検出方法。
【請求項５】
請求項３に記載の並列接続された電池の電圧検出方法において、
温度に依存した前記単電池の内部抵抗の変化を示す情報をあらかじめ記憶し、
前記算出した内部抵抗を、前記記憶されている温度に依存した内部抵抗の変化を示す情報と前記検出温度とに基づいて補正することを特徴とする並列接続された電池の電圧検出方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の並列接続された電池の電圧検出方法において、
電池電圧に依存した前記単電池の内部抵抗の変化を示す情報をあらかじめ記憶し、
前記算出した内部抵抗を、前記記憶されている電池電圧に依存した内部抵抗の変化を示す情報と前記検出電圧とに基づいて補正することを特徴とする並列接続された電池の電圧検出方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の並列接続された電池の電圧検出方法において、
前記推定した開放電圧に応じて前記単電池の異常の有無を判定することを特徴とする並列接続された電池の電圧検出方法。
【請求項８】
複数の二次単電池を並列に接続した並列電池と、
前記並列電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記単電池ごとの電流を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段および前記電流検出手段で複数回検出した前記電圧および前記電流に基づいて、前記単電池ごとの内部抵抗をそれぞれ算出する内部抵抗算出手段と、
前記内部抵抗、前記並列電池の電圧、および前記単電池ごとの電流を用いて、前記単電池の開放電圧を推定する開放電圧推定手段と、
を備えることを特徴とする並列接続電池の電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、並列に接続された電池の電圧検出方法および電圧検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車などのように、充電可能な二次電池を電源として負荷を駆動する技術が知られている。電池は、負荷を駆動する放電動作と電池を充電する充電動作とを繰り返し行う。このような電池の放電時の開放電圧および充電時の開放電圧は、それぞれが電池使用時の電圧下限値と上限値とで示される電圧範囲に収まるように制御される。電池の開放電圧を検出する方法として、電池の放電中に測定した端子電圧Ｖおよび放電電流Ｉに基づいてＩＶ特性を直線回帰演算する方法が提案されている（たとえば、特開２０００−２６１９０１号公報など）。一般に、リチウムイオン電池やニッケル水素電池は、電池の放電深度（ＤＯＤ）が所定の領域（たとえば、０〜６０％）で充電時と放電時の内部抵抗がほぼ一致する上に、充放電時のＩＶ特性の直線性がよい。そこで、電池の放電中に測定した端子電圧Ｖを縦軸に、放電電流Ｉを横軸にそれぞれ記し、得られたＩＶ特性から回帰直線を求める。この回帰直線を放電側の領域および充電側の領域へそれぞれ延長すると、Ｖ軸切片が電池の開放電圧を表す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
複数の二次単電池を並列に接続した電池を上記電源に使用したいという要求がある。電池を並列に接続すると、電圧が高い側の電池から電圧が低い側の電池へ電流が流れる。この電流は調整電流と呼ばれ、電池間の端子電圧を合わせるように流れる。したがって、単電池を並列に接続した並列電池の端子電圧を測定しても単電池ごとの実際の開放電圧がわからないため、従来の方法では個々の単電池の開放電圧を得ることが困難である。
【０００４】
本発明の目的は、並列に接続された単電池ごとの開放電圧を得るようにして電圧を検出することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の二次単電池を並列に接続した電池の電圧検出に関し、並列電池の電圧と単電池ごとの電流とをそれぞれ複数回検出し、検出した電圧および電流から単電池ごとの内部抵抗をそれぞれ算出し、算出した内部抵抗、並列電池の電圧、および単電池ごとの電流を用いて単電池の開放電圧を推定して得るようにしたものである。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、並列接続電池の単電池ごとの開放電圧を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による組電池の電圧監視システムの構成図である。なお、本システムは、組電池を電源として使用する電気自動車などに搭載される。図１において、電圧監視システムは、電圧センサ１０３と、電流センサ１０２と、セルコントローラ１０と、バッテリコントローラ２０とを有する。
【０００８】
電池モジュールＢＭは、ｎ個のセルＣ１１〜セルＣ１ｎ、ｎ個のセルＣ２１〜セルＣ２ｎ、…、ｎ個のセルＣｍ１〜セルＣｍｎが、それぞれ並列に接続される。セルＣ１１〜セルＣ１ｎによる並列電池をＣ（Ｐ１）と記す。同様に、セルＣ２１〜セルＣ２ｎによる並列電池をＣ（Ｐ２）と記し、セルＣｍ１〜セルＣｍｎによる並列電池をＣ（Ｐｍ）と記す。並列電池Ｃ（Ｐ１）、Ｃ（Ｐ２）、…、およびＣ（Ｐｍ）は、それぞれ直列に接続されて電池モジュールＢＭを構成する。組電池は、上述した電池モジュールＢＭを複数組用いて構成される。なお、並列電池のセル数ｎ、および直列に接続する並列電池の数ｍは、電池モジュールＢＭの仕様に応じて適宜設定される。図１は、組電池を構成する電池モジュールＢＭの中で１組の電池モジュールＢＭのみを示した図である。
【０００９】
電流センサ１０２および電圧センサ１０３は、各電池モジュールＢＭに対応してそれぞれ配設されている。電流センサ１０２は、電池モジュールＢＭを構成するｍ×ｎ個の各セルに流れる電流をそれぞれ検出し、検出信号をセルコントローラ１０へ出力する。電圧センサ１０３は、上記ｍ組の並列電池Ｃ（Ｐ１）、Ｃ（Ｐ２）、…、およびＣ（Ｐｍ）の端子電圧をそれぞれ検出し、検出信号をセルコントローラ１０へ出力する。
【００１０】
セルコントローラ１０は、各電池モジュールＢＭに対応してそれぞれ配設されている。セルコントローラ１０は、ＣＰＵ１０１および電池温度センサ１０４を有し、モジュール電池ＢＭ内のｍ×ｎ個のセルを管理する。ＣＰＵ１０１は、電流センサ１０２からの電流検出信号より各セルの電流値を求め、セルごとの電流情報をバッテリコントローラ２０へ送出する。ＣＰＵ１０１はさらに、電圧センサ１０３からの電圧検出信号より並列電池の端子電圧値を求め、並列電池ごとの電圧情報をバッテリコントローラ２０へ送出する。電池温度センサ１０４は、電池モジュールＢＭ内のセルの温度を検出し、温度検出信号をＣＰＵ１０１へ送出する。ＣＰＵ１０１は、電池温度センサ１０４からの検出信号によりセルの温度を求め、セルの温度情報をバッテリコントローラ２０へ送出する。
【００１１】
セルコントローラ１０は、バッテリコントローラ２０によって管理される。バッテリコントローラ２０は、ＣＰＵ２０１、メモリ２０２、および通信部２０３を含む。通信部２０３は、シリアル通信により各セルコントローラと通信を行う。バッテリコントローラ２０は、シリアル通信によって各セルコントローラへ指令を送信するとともに、シリアル通信によって各セルコントローラから送信される電圧情報、電流情報および温度情報を受信し、受信情報に基づいて各電池モジュールを管理する。
【００１２】
バッテリコントローラ２０のＣＰＵ２０１は、通信部２０３を介して入力された各セルコントローラからの電圧情報、電流情報、および温度情報をメモリ２０２内に逐次記憶（蓄積）する。ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に記憶された各情報を用いて電池モジュールＢＭの放電容量や充電容量などを演算し、演算結果をバッテリ情報として不図示の車両コントローラへ送信する。バッテリ情報には、出力／回生制限要求も含まれる。セルコントローラ１０からバッテリコントローラ２０へ異常データが送られると、ＣＰＵ２０１は出力／回生制限などのフェイルセーフ動作を行う。
【００１３】
メモリ２０２には、電池の劣化特性を示す情報があらかじめ記憶されている。記憶情報には、たとえば、温度補正係数Ａ、電池電圧補正係数Ｂが含まれる。温度補正係数Ａは、温度に依存した電池の内部抵抗の変化を示すパラメータである。一般に、電池の内部抵抗は電池温度の上昇とともに減少する。そこで、あらかじめ温度−内部抵抗の関係を実測してテーブル化し、温度に応じたテーブル参照値を温度補正係数Ａとしてメモリ２０２に記憶させておく。図２は、電池温度と内部抵抗値との相関を示すグラフの一例である。
【００１４】
電池電圧補正係数Ｂは、電池電圧に依存した電池の内部抵抗の変化を示すパラメータである。一般に、電池の内部抵抗は当該電池の放電による電池電圧の低下とともに増加する。そこで、あらかじめ電池電圧−内部抵抗の関係を実測してテーブル化し、電池電圧に応じたテーブル参照値を電池電圧補正係数Ｂとしてメモリ２０２に記憶させておく。図３は、電池電圧と内部抵抗値との相関を示すグラフの一例である。図３において、保証電圧上限値は電池が満充電時の電圧に対応する。保証電圧下限値は、電池の放電停止（終止）電圧に対応する。
【００１５】
車両コントローラ（不図示）は、上述したバッテリコントローラ２０から送信されたバッテリ情報、ならびにアクセル操作量センサ（不図示）、ブレーキ操作量センサ（不図示）、および車速センサ（不図示）による各検出値を用いて車両の走行制御を行う。
【００１６】
本発明は、上記組電池の電圧監視システムで行われるバッテリ情報の演算に特徴を有し、とくに、並列電池を構成する各セルごとの内部抵抗値から各セルの開放電圧を推定するようにしたものである。
【００１７】
図４は、ＣＰＵ２０１によって行われるセル監視処理の流れを説明するフローチャートである。図４による処理は、車両走行時（電池モジュールＢＭの放電時）および電池モジュールＢＭの充電時に繰り返し行われる。図４のステップＳ１１において、ＣＰＵ２０１は、電池特性の劣化率を算出する。ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に蓄積されている電流情報による各セルの電流値、電圧情報による各並列電池の端子電圧値、温度情報によるセルの温度、ならびに電池の劣化特性を示す情報を用いて電池特性劣化率を算出し、算出結果をメモリ２０２に記憶（蓄積）する。ＣＰＵ２０１は、算出結果をメモリ２０２に記憶するとステップＳ１２へ進む。なお、電池特性劣化率の算出の詳細については後述する。
【００１８】
ステップＳ１２において、ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に蓄積されている各セルの電流値、各並列電池の端子電圧値、電池特性劣化率、およびメモリ２０２にあらかじめ格納されている上記テーブル参照値を引用して各セルの内部抵抗値を算出し、算出結果をメモリ２０２に記憶（蓄積）する。ＣＰＵ２０１は、算出結果をメモリ２０２に記憶するとステップＳ１３へ進む。
【００１９】
内部抵抗の算出について説明する。図５は、単セルの放電時の電圧挙動を説明する図である。図５において、横軸は経過時間（ｓｅｃ）を表し、縦軸はセルの端子電圧（Ｖ）を表す。負荷時電圧Ｖ１は、当該セルが放電を開始すると開放電圧Ｖ０から徐々に低下し、図５の破線付近を境に低下率が変化する。そこで、ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に蓄積されている各セルの電流値、各並列電池の端子電圧値のうち、負荷時電圧の低下率が変化した後のデータを用いて次式（１）により内部抵抗値ｒを算出する。
【数１】
Ｖ１＝Ｖ０−Ｉ×ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
ただし、Ｖ１は負荷時電圧値、Ｖ０は開放電圧値、Ｉはセルに流れる電流値、ｒはセルの内部抵抗値である。開放電圧値Ｖ０は、電流値Ｉ＝０時の検出電圧値で与えられる。
【００２０】
図６は、単セルの充電時の電圧挙動を説明する図である。図６において、横軸は経過時間（ｓｅｃ）を表し、縦軸はセル電圧（Ｖ）を表す。負荷時電圧Ｖ１は、当該セルが充電を開始すると開放電圧Ｖ０から徐々に上昇し、図６の破線付近を境に上昇率が変化する。そこで、ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に蓄積されている各セルの電流値、各並列電池の端子電圧値のうち、負荷時電圧の上昇率が変化した後のデータを用いて上式（１）により内部抵抗値ｒを算出する。
【００２１】
ＣＰＵ２０１は、算出した各セルの内部抵抗値ｒをメモリ２０２に蓄積されている電池特性劣化率、およびメモリ２０２に格納されている上記テーブル参照値を引用してそれぞれ補正し、補正後の内部抵抗値ｒｃをそれぞれメモリ２０２に記憶する。
【００２２】
ステップＳ１３において、ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に蓄積されている各セルごとの補正後の内部抵抗値ｒｃ、各セルの電流値、および各並列電池の端子電圧値とを用いてセルごとの開放電圧をそれぞれ算出し、算出結果をメモリ２０２に記憶（蓄積）する。ＣＰＵ２０１は、算出結果をメモリ２０２に記憶するとステップＳ１４へ進む。
【００２３】
ステップＳ１４において、ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に蓄積された各セルの開放電圧が電池の使用温度範囲（保証温度範囲）から外れないように監視処理を行う。ＣＰＵ２０１は、車両走行時および電池充電時に上記ステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理を繰り返す。なお、開放電圧の監視処理の詳細については後述する。
【００２４】
次に、図４のステップＳ１１の電池特性劣化率の算出の詳細について、図７のフローチャートを参照して説明する。図７のステップＳ２１において、ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に蓄積されている電流情報による各セルの電流値と、電圧情報による各並列電池の電圧値と、温度情報によるセル温度とを用いてサイクル劣化率を算出し、算出結果をメモリ２０２に記憶（蓄積）する。
【００２５】
サイクル劣化率は、電池の充放電サイクルに起因する電池の内部抵抗の変化を示すものである。一般に、電池の内部抵抗は当該電池の充放電サイクル数が増えると増加する。そこで、ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に蓄積されている電流値および電圧値より充放電サイクル数を求め、この充放電サイクル数−内部抵抗増加量の関係、すなわち、サイクル劣化率を算出する。電池から流れ出る向きの電流は、電池の放電を示す。電池に流れ込む向きの電流は、電池の充電を示す。電池の放電による電圧の低下および電池の充電による電圧の上昇を１サイクルとしてカウントすると、充放電サイクル数を求められる。電池の内部抵抗値は、充放電が繰り返される電池の温度によって異なるので、検出したセル温度を用いて内部抵抗値ｒを補正する。温度補正は、上記温度補正係数Ａを参照して行う。ＣＰＵ２０１は、サイクル劣化率の算出結果をメモリ２０２に蓄積するとステップＳ２２へ進む。図８は、算出した充放電サイクル数と内部抵抗増加量との相関を示すグラフの一例である。
【００２６】
ステップＳ２２において、ＣＰＵ２０１は、充電開始時もしくは放電（車両走行）開始時に検出された各並列電池の電圧値とセル温度とを用いて保存劣化率を算出し、算出結果をメモリ２０２に記憶（蓄積）する。
【００２７】
保存劣化率は、電池の充放電を行っていない放置時間の長さに起因する電池の内部抵抗の変化を示すものである。一般に、電池の内部抵抗は当該電池の放置時間が長くなると増加する。そこで、ＣＰＵ２０１は、電池放置後に検出した電圧値および温度より保存期間（日数）を求め、この保存期間−内部抵抗増加量の関係、すなわち、保存劣化率を算出する。電池が放置された場合の電池電圧は、電池の充電状態（ＳＯＣ）による電池電圧と、電池放置時の電池温度とに依存して所定の変化率を有するので、電池放置後（再び放電もしくは充電が開始されたとき）の電池電圧および温度から放置期間を算出できる。ＣＰＵ２０１は、保存劣化率の算出結果をメモリ２０２に蓄積するとステップＳ２３へ進む。図９は、算出した保存期間（日数）と内部抵抗増加量との相関を示すグラフの一例である。なお、電池放置後にセル温度を検出する代わりに、ＣＰＵ２０１内のタイマ回路（不図示）を用いて電池放置中の所定時間ごとにセル温度を検出するようにしてもよい。この場合には、放置中の温度変動を考慮して電池の放置時間を算出することができる。
【００２８】
ステップＳ２３において、ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に蓄積されているサイクル劣化率および保存劣化率を用いて特性劣化率を算出する。特性劣化率は、サイクル劣化率および保存劣化率の両劣化要因による電池の内部抵抗増加量を統合することにより、電池使用日数と内部抵抗増加量との関係として表したものである。両劣化率の統合は、たとえば、充放電サイクル数が１０サイクルで内部抵抗値が１Ω増加し、保存期間が１０日で内部抵抗値が１Ω増加する場合に、１０サイクル＝１０日を換算率として用いる。図１０は、換算後の電池使用日数と内部抵抗増加量との相関を示すグラフの一例である。
【００２９】
開放電圧監視処理の詳細について、図１１のフローチャートを参照して説明する。ＣＰＵ２０１は、通信部２０３を介して入力される電圧情報（並列電池の負荷時電圧値）を受信してステップＳ４２へ進む。ステップＳ４２において、ＣＰＵ２０１は、負荷時電圧値Ｖ１が第１の許容電圧範囲内であるか否かを判定する。第１の許容電圧範囲は、あらかじめメモリ２０２に記憶されている。ＣＰＵ２０１は、負荷時電圧値Ｖ１が第１の許容電圧範囲内である場合にステップＳ４２を肯定判定してステップＳ４３へ進み、負荷時電圧値Ｖ１が第１の許容電圧範囲外である場合にステップＳ４２を否定判定してステップＳ４９へ進む。
【００３０】
ステップＳ４３において、ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に記憶されている各セルの補正後の内部抵抗値ｒｃを読み出してステップＳ４４へ進む。ステップＳ４４において、ＣＰＵ２０１は、読み出した内部抵抗値ｒｃと負荷時電圧Ｖ１とを用いて各セルごとの理論電流値Ｉｔを次式（２）を用いて算出し、ステップＳ４５へ進む。
【数２】
Ｉｔ＝Ｖ１／ｒｃ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
【００３１】
ステップＳ４５において、ＣＰＵ２０１は、通信部２０３を介して入力される電流情報（各セルの実電流値Ｉｒ）を受信してステップＳ４６へ進む。ステップＳ４６において、ＣＰＵ２０１は、理論電流値Ｉｔと実電流値Ｉｒとが同符号か否かを判定する。ＣＰＵ２０１は、両電流値が同符号（流れる向きが同じ）の場合にステップＳ４６を肯定判定して図１１による処理を終了し、両電流値が異符号（流れる向きが逆）の場合にステップＳ４６を否定判定してステップＳ４７へ進む。
【００３２】
両電流値が同符号になる場合は、並列電池の放電時に当該並列電池を構成する全てのセルが放電する、もしくは、並列電池の充電時に当該並列電池を構成する全てのセルが充電する場合である。このとき、ＣＰＵ２０１はセルを正常とみなす。一方、両電流値が異符号になる場合は、並列電池の放電時に当該並列電池を構成するセルのいずれかが充電する、もしくは、並列電池の充電時に当該並列電池を構成するセルのいずれかが放電する場合である。このとき、ＣＰＵ２０１は当該セルの開放電圧値を調べるためにステップＳ４７へ進む。
【００３３】
ステップＳ４７において、ＣＰＵ２０１は、上記電流値の符号が異符号と判定したセルについて、内部抵抗値ｒｃおよび実電流値Ｉｒを上式（１）に代入して開放電圧値Ｖ０ｅを推定し、ステップＳ４８へ進む。ステップＳ４８において、ＣＰＵ２０１は、推定開放電圧値Ｖ０ｅが第２の許容電圧範囲内であるか否かを判定する。第２の許容電圧範囲は、電池使用時の保証電圧上限値および下限値によって表され、あらかじめメモリ２０２に記憶されている。ＣＰＵ２０１は、推定開放電圧値Ｖ０ｅが第２の許容電圧範囲内である場合にステップＳ４８を肯定判定して図１１による処理を終了し、推定開放電圧値Ｖ０ｅが第２の許容電圧範囲外である場合にステップＳ４８を否定判定してステップＳ４９へ進む。
【００３４】
ＣＰＵ２０１は、推定開放電圧値Ｖ０ｅが第２の許容電圧範囲内である場合に当該セルを正常とみなす。一方、推定開放電圧値Ｖ０ｅが第２の許容電圧範囲外である場合は、ＣＰＵ２０１が当該セルを異常とみなし、ステップＳ４９で異常発生時の処理を行う。ステップＳ４９において、ＣＰＵ２０１は、不図示の表示装置にセル異常を表示するように指令を出して図１１による処理を終了する。
【００３５】
以上説明した実施の形態についてまとめる。
（１）単セルＣ１１〜Ｃ１ｎを並列に接続した並列電池Ｃ（Ｐ１）と、単セルＣ２１〜Ｃ２ｎを並列に接続した並列電池Ｃ（Ｐ２）と、…、単セルＣｍ１〜Ｃｍｎを並列に接続した並列電池Ｃ（Ｐｍ）とをそれぞれ直列に接続して電池モジュールＢＭを構成する。
（２）上記単セルごとに流れる電流を電流センサ１０２でそれぞれ検出し、上記並列電池ごとの端子電圧を電圧センサ１０３でそれぞれ検出する。各検出値は、セルコントローラ１０からバッテリコントローラ２０へ送り、バッテリコントローラ２０のメモリ２０２に蓄積する。バッテリコントローラ２０のＣＰＵ２０１は、複数回の測定によってメモリ２０２に蓄積されている各セルごとの電流値および電圧値を用いて各セルの内部抵抗値ｒを算出する。電流センサ１０２でセルごとに流れる電流を検出するようにしたので、各セルごとの内部抵抗値ｒを算出することが可能になる。
【００３６】
（３）ＣＰＵ２０１は、算出した各セルの内部抵抗値ｒをメモリ２０２に蓄積されている電池特性劣化率、およびメモリ２０２にあらかじめ格納されているテーブル参照値を引用してそれぞれ補正し、補正後の各セルの内部抵抗値ｒｃをメモリ２０２にそれぞれ記憶する。電池特性劣化率は、電池の充放電サイクル数に起因する電池の内部抵抗増加量と、電池の放置時間（放置日数）に起因する電池の内部抵抗増加量とを統合したものである。テーブル参照値は、電池の温度に依存する電池の内部抵抗の変化、および電池電圧に依存する電池の内部抵抗の変化をそれぞれ補正するものである。上記（２）で算出した内部抵抗値ｒを補正することにより、電池の使用状態に起因する内部抵抗値の変動分を除去した内部抵抗値ｒｃを得ることができる。
【００３７】
（４）ＣＰＵ２０１は、並列電池の負荷時電圧値Ｖ１が第１の許容電圧範囲内であるか否かを判定し（ステップＳ４２）、第１の許容電圧範囲内に収まる場合に当該並列電池内の各セルに流れる実際の電流の向きが理論電流値の向きと一致するか否かを判定するようにした（ステップＳ４６）。理論電流値は並列電池の負荷時電圧値Ｖ１を内部抵抗値ｒｃで除して求める。これにより、並列電池の放電時に当該並列電池を構成するセルのいずれかが充電する、もしくは、並列電池の充電時に当該並列電池を構成するセルのいずれかが放電する場合を検出することができる（ステップＳ４６を否定判定）。
【００３８】
（５）ＣＰＵ２０１は、上記（４）でステップＳ４６の否定判定に対応するセルについて、負荷時電圧Ｖ１、当該セルの内部抵抗値ｒｃおよび当該セルの電流値Ｉｒを用いて算出した推定開放電圧値Ｖ０ｅが第２の許容電圧範囲内であるか否かを判定する。推定開放電圧Ｖ０ｅが電池使用時の保証電圧上限値および下限値から外れるセルは、これを検出して異常判定を行う（ステップＳ４９）。この結果、並列電池を構成する全てのセルについて、開放電圧が保証電圧範囲内に収まるように適切な領域で電池を使用することができ、電池の劣化を防止できる。
【００３９】
上記（５）について補足説明する。図１２は、２つの単セルＣ１および単セルＣ２が並列に接続された並列電池を示す図である。この並列電池に負荷を接続すると、並列電池は電流Ｉを負荷へ流す。図１の電圧センサ１０３は、負荷時の端子電圧Ｖを検出する。単セルＣ１のＳＯＣ（充電状態）が単セルＣ２のＳＯＣより高く、単セルＣ１から単セルＣ２側へ容量調整電流が流れる状態では、単セルＣ１の電流Ｉ１の一部が単セルＣ２側へ流れる。並列電池の中で単セルの電圧のばらつきに起因して電圧が高い側の電池から電圧が低い側の電池へ調整電流が流れる場合、２つの単セルの開放電圧は異なる値をとる。
【００４０】
図１３は、時間の経過とともに電圧センサ１０３で検出される端子電圧、および各単セルの開放電圧を示す図である。図１３において、横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表す。曲線Ｖは並列電池の端子電圧（負荷時電圧）を、破線Ｖ０１は単セルＣ１の開放電圧を、破線Ｖ０２は単セルＣ２の開放電圧をそれぞれ示す。単セルＣ１の内部抵抗値はｒ１、単セルＣ２の内部抵抗値はｒ２である。図１３は、並列電池の負荷時電圧Ｖが電池使用時の保証電圧下限値を下回らない状態でも、単セルＣ２の開放電圧Ｖ０２が保証電圧下限値より低くなる場合があることを示している。本発明は、並列電池のうちセル電圧が低い方の単セルの開放電圧が下限値を下回らないように各セルの開放電圧を監視するものである。
【００４１】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明の実施の形態における各構成要素との対応について説明する。二次単電池は、たとえば、セルＣ１１〜Ｃｍｎが対応する。並列電池は、たとえば、セルＣ１１〜Ｃ１ｎを並列に接続した並列電池Ｃ（Ｐ１）、セルＣ２１〜Ｃ２ｎを並列に接続した並列電池Ｃ（Ｐ２）、…、セルＣｍ１〜Ｃｍｎを並列に接続した並列電池Ｃ（Ｐｍ）が対応する。温度に依存した電池の内部抵抗の変化を示す情報は、たとえば、温度補正係数Ａのテーブル参照値が対応する。電池電圧に依存した電池の内部抵抗の変化を示す情報は、たとえば、電池電圧補正係数Ｂのテーブル参照値が対応する。また、電圧検出手段は電圧センサ１０３が、電流検出手段は電流センサ１０２が、内部抵抗算出手段および開放電圧推定手段はＣＰＵ２０１が、それぞれ対応する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法で組電池の電圧検出を行う組電池の電圧監視システムの構成図である。
【図２】電池温度と内部抵抗値との相関の一例を示す図である。
【図３】電池電圧と内部抵抗値との相関の一例を示す図である。
【図４】ＣＰＵによって行われるセル監視処理の流れを説明するフローチャートである。
【図５】単セルの放電時の電圧挙動を説明する図である。
【図６】単セルの充電時の電圧挙動を説明する図である。
【図７】電池特性劣化率の算出の詳細を説明するフローチャートである。
【図８】充放電サイクル数と内部抵抗増加量との相関の一例を示す図である。
【図９】保存日数と内部抵抗増加量との相関の一例を示す図である。
【図１０】電池使用日数と内部抵抗増加量との相関の一例を示す図である。
【図１１】開放電圧監視処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図１２】２つの単セルが並列に接続された並列電池を示す図である。
【図１３】時間の経過とともに検出される端子電圧および各単セルの開放電圧を示す図である。
【符号の説明】
１０…セルコントローラ、　　　　　２０…バッテリコントローラ、
１０１、２０１…ＣＰＵ、　　　　　１０２…電流センサ、
１０３…電圧センサ、　　　　　　　１０４…電池温度センサ、
２０２…メモリ、　　　　　　　　　２０３…通信部、
Ｃ１１〜Ｃｍｎ…セル、　　　　　　ＢＭ…電池モジュール
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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