(57)【要約】【課題】セルコントローラのＡＳＩＣの消費電流のばらつきがセルバランスに及ぼす影響を抑制する。【解決手段】直列に接続された複数の単電池Ｃ１−Ｃｎと、各単電池Ｃ１−Ｃｎの電圧を検出して各単電池の充電を制御するセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍと、を備える電池モジュールＭ１−Ｍｍを複数直列に接続したバッテリ１００の制御に適用される。各電池モジュールＭ１−Ｍｍにおいて、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍは電池モジュールＭ１−Ｍｍの端子電圧で稼働するＡＳＩＣ１１を備える。記憶手段１０ｂが個々のＡＳＩＣ１１の消費電流情報を記憶し、調整手段１０ａが個々のＡＳＩＣ１１を稼働させる給電回路の抵抗値を消費電流情報に基づき調整することで、集積回路１１の消費電流のばらつきをセルバランシングに先立って解消する。  【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の単電池で構成された複数の電池モジュールと、
それぞれ各電池モジュールに対応して設けられ、各電池モジュールの各単電池の電圧を検出すると共に当該検出した各単電池の電圧に基づいて各単電池の充電容量を制御するセルコントローラとを備えるバッテリの制御装置において、
各電池モジュールにおいて、セルコントローラは電池モジュールと給電回路によって電気的に並列接続されて、当該給電回路を介して電池モジュールから供給される電力で稼働するとともに、
個々のセルコントローラの消費電流情報を記憶する記憶手段と、
個々のセルコントローラの給電回路の抵抗値を前記消費電流情報に基づき調整する調整手段と、を備えることを特徴とするバッテリの制御装置。  
【請求項２】
消費電流情報は個々のセルコントローラについて予め計測された消費電流値であり、前記調整手段は予め設定された最大消費電流値と個々のセルコントローラの消費電流値との差分に基づき、前記給電回路の消費電流が前記消費電流値との差分と等しくなるように前記抵抗値を調整するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリの制御装置。
【請求項３】
前記記憶手段はセルコントローラに内蔵された不揮発メモリで構成され、前記消費電流値は個々のセルコントローラの出荷時に計測して不揮発メモリに格納されることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリの制御装置。
【請求項４】
前記セルコントローラは内部に集積回路を備え、
前記給電回路は前記セルコントローラ内部の集積回路に電力を供給する回路であり、前記消費電流情報は前記集積回路における消費電流値の情報であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のバッテリの制御装置。
【請求項５】
前記集積回路は消費電流の異なる複数の動作モードで稼働し、前記記憶手段は個々の集積回路の消費電流値を動作モードごとに記憶し、前記調整手段は前記集積回路の動作モードに応じて、当該動作モードについて予め設定された最大消費電流値と、当該動作モードについて記憶された消費電流値との差分を計算し、差分に基づき前記抵抗値を調整するように構成されることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリの制御装置。
【請求項６】
前記集積回路は消費電流の異なる複数の動作モードで稼働するとともに、前記記憶手段は個々の集積回路の消費電流値を、複数の動作モードを組み合わせたシーケンスごとに記憶し、前記調整手段は、前記集積回路のシーケンスに応じて、当該シーケンスについて予め設定された最大電流値と、当該シーケンスについて記憶された消費電流値との差分を計算し、差分に基づき前記抵抗値を調整するように構成されることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリの制御装置。
【請求項７】
前記集積回路の動作温度を検出する温度検出手段を備え、前記記憶手段は個々の集積回路の消費電流値を当該集積回路の動作温度ごとに記憶し、前記調整手段は、前記集積回路の動作温度に応じて、当該温度について予め設定された最大電流値と、当該温度について記憶された消費電流値との差分を計算し、差分に基づき前記抵抗値を調整するように構成されることを特徴とする、請求項４から６のいずれかに記載のバッテリの制御装置。
【請求項８】
前記集積回路の入力電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記記憶手段は個々の集積回路の消費電流値を当該集積回路の入力電圧ごとに記憶し、前記調整手段は、前記集積回路の入力電圧に応じて、当該入力電圧について予め設定された最大電流値と、当該入力電圧について記憶された消費電流値との差分を計算し、差分に基づき前記抵抗値を調整するように構成されることを特徴とする、請求項４から７のいずれかに記載のバッテリの制御装置。
【請求項９】
前記集積回路は前記給電回路に接続された、抵抗値の異なる抵抗を有する複数個の汎用入出力ポートを備え、前記調整手段は、前記汎用入出力ポートを選択的に適用することで、前記給電回路の抵抗値を調整するように構成されることを特徴とする、請求項４から８のいずれかに記載のバッテリの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直列に接続された複数の単電池の電圧を個々に検出して各単電池の充電状態（ＳＯＣ）を制御するセルコントローラの消費電流の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両のバッテリは、例えば直列に接続された複数の単電池により電池モジュールを構成し、さらに複数の電池モジュールを直列に接続することで構成される。バッテリの充放電に際しては、単電池によりＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）のばらつきが発生する。このばらつきを解消するために、個々の単電池の端子電圧を計測し、計測結果に応じて電圧の高い単電池に放電させることで、各単電池のＳＯＣを均一化する制御が行なわれている。
【０００３】
各電池モジュールは個々の単電池の端子電圧の計測と高電圧の単電池の放電処理を行なうためのセルコントローラを備えている。セルコントローラは高電圧の単電池について放電処理を行なうことで、電池モジュール内のすべての単電池のＳＯＣを均一化する。複数の単電池間あるいは複数の電池モジュール間のＳＯＣの釣り合いをセルバランスと称し、良好なセルバランスを実現するために高電圧の単電池もしくは電池モジュール単位で放電を行なうことをセルバランシングと称している。
【０００４】
セルコントローラは各電池モジュールの端子電圧で稼働する。つまり、電池モジュールを構成する単電池積層体の充放電電力の一部を用いてセルコントローラは稼働する。
【０００５】
ところで、セルコントローラを構成する特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）の消費電流にも個体差がある。ＡＳＩＣの消費電流が多いと、その電池モジュールでは単電池積層体の充電電流や、単電池積層体から外部への放電電流が少なくなる。ＡＳＩＣの消費電流のばらつきは、結果として、電池モジュール間のセルバランスを崩す要因となる。
【０００６】
特許文献１はこうしたＡＳＩＣの消費電流のばらつきを考慮して各単電池の放電を制御することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４４０５８号公報
【発明の概要】
【０００８】
特許文献１は、ＡＳＩＣの消費電流が大きい電池モジュールにおいては、単電池の放電量を減らし、ＡＳＩＣの消費電流が小さい電池モジュールにおいては、単電池の放電量を増やしている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この場合には、セルバランシングの本来の目的である単電池のＳＯＣのばらつき補正のための放電が、ＡＳＩＣの消費電流のばらつき補正に用いられることになる。言い換えれば、ＡＳＩＣの消費電流のばらつきが大きいと、本来のセルバランシングのため放電が阻害され、セルバランシング性能が損なわれる可能性がある。
【００１０】
この発明は、以上の問題を解決すべくなされたもので、セルコントローラのＡＳＩＣの消費電流のばらつきがセルバランスに及ぼす影響を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の目的を達成するために、この発明の実施形態によるバッテリの制御装置は、直列に接続された複数の単電池で構成された複数の電池モジュールと、各電池モジュールにそれぞれ対応して設けられたセルコントローラとを備えている。セルコントローラは各電池モジュールの各単電池の電圧を検出するとともに、検出した各単電池の電圧に基づいて各単電池の充電容量を制御する。各電池モジュールにおいて、セルコントローラは電池モジュールと給電回路によって電気的に並列接続され、給電回路を介して電池モジュールから供給される電力で稼働する。制御装置は、個々のセルコントローラの消費電流情報を記憶する記憶手段と、個々のセルコントローラの給電回路の抵抗値を消費電流情報に基づき調整する調整手段と、を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
記憶手段が記憶した個々のセルコントローラの消費電流情報に基づき、調整手段がセルコントローラを含む給電回路の消費電流が均一となるように、個々の給電回路の抵抗値を変化させる。その結果、セルコントローラを含む給電回路の消費電量が均一化され、セルコントローラの消費電流のばらつきが、セルバランスに与える影響を排除できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施形態によるバッテリ制御装置の概略構成図である。
【図２】バッテリ制御装置を構成するセルコントローラの回路構成図である。
【図３】セルコントローラが備えるＡＳＩＣと可変抵抗の概略構成図である。
【図４】バッテリ制御装置による消費電流補正がセルバランス調整能力に及ぼす効果を説明するダイアグラムである。
【図５】単電池のＳＯＣと端子電圧との関係を説明するダイアグラムである。
【図６】この発明の第２の実施形態による消費電流補正を説明するダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１と図２を参照して、この発明の実施形態によるバッテリ制御装置を説明する。
【００１５】
図１を参照すると電動車両に搭載されるバッテリ１００は、複数の直列に接続された電池モジュールＭ１，Ｍ２．．．Ｍｍで構成される。電池モジュールＭ１は直列接続された４個の単電池Ｃ１−Ｃ４で構成される。電池モジュールＭ２は直列接続された４個の単電池Ｃ５−Ｃ８で構成される。電池モジュールＭｍは直列接続された単電池Ｃｎ−４−Ｃｎで構成される。単電池Ｃ１−Ｃｎは例えばリチウムイオン電池で構成される。
【００１６】
各電池モジュールＭ１，Ｍ２．．．Ｍｍにはそれぞれ、セルコントローラＣＣ１，ＣＣ２，．．．ＣＣｍが接続される。
【００１７】
セルコントローラＣＣ１，ＣＣ２，．．．ＣＣｎは対応する電池モジュールＭ１，Ｍ２．．．Ｍｍから供給される電力（電流）により稼働する。バッテリ１００の充放電に関して、セルコントローラＣＣ１，ＣＣ２，．．．ＣＣｍは対応する電池モジュールＭ１，Ｍ２．．．Ｍｍの単電池Ｃ１−Ｃ４，Ｃ５−Ｃ８，，，，Ｃｎ−４−Ｃｎのうち、高電圧の単電池に放電させることで単電池のＳＯＣを均一化する機能を備える。
【００１８】
各セルコントローラＣＣ１，ＣＣ２，．．．ＣＣｍは、通信のための受信端子ＲＸと送信端子ＴＸとを備える。隣接するセルコントローラの送信端子ＴＸと受信端子ＲＸとは信号回路で接続される。電池モジュールＭ１，Ｍ２．．．Ｍｍの両端に位置する電池モジュールＭ１のセルコントローラＣＣ１の受信端子ＲＸは、上位コントローラとしてのバッテリコントローラ１０の送信端子ＴＸに信号回路で接続され、電池モジュールＭｍのセルコントローラＣＣｍの送信端子ＴＸはバッテリコントローラ１０の受信端子ＲＸに信号回路で接続される。
【００１９】
以上の構成により、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍ―１は、バッテリコントローラ１０から送信された指令信号を、隣接するセルコントローラＣＣ２−ＣＣｍのＡＳＩＣ１１に順次伝達する。
【００２０】
バッテリコントローラ１０は中央演算装置（ＣＰＵ）１０ａ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）とランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）からなるメモリ１０ｂ、及びタイマ１０ｃを備え、さらに入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ  インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。バッテリコントローラ１０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
【００２１】
図２を参照すると、セルコントローラＣＣ１は、ＡＳＩＣ１１と、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１２と、抵抗Ｒ１−Ｒ４と、スイッチＳ１−Ｓ４と、可変抵抗３０と、を備える。また、前述のセルコントローラＣＣ１，ＣＣ２，．．．ＣＣｍの送信端子ＴＸと受信端子ＲＸも、ＡＳＩＣ１１に設けられる。なお、ＡＳＩＣとは特定用途向けの集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、集積回路（すなわちＩＣ）の一種である。以下ではこの特定用途向け集積回路をＡＳＩＣと表現を統一して記載する。
【００２２】
抵抗Ｒ１−Ｒ４とスイッチＳ１−Ｓ４は、単電池Ｃ１−Ｃ４のセルバランシングのために単電池Ｃ１−Ｃ４に個別に放電させる放電メカニズムを構成する。
【００２３】
抵抗Ｒ１とスイッチＳ１は直列に接続された状態で、単電池Ｃ１の端子間に単電池Ｃ１と並列に接続される。抵抗Ｒ２とスイッチＳ２は直列接続された状態で、単電池Ｃ２の端子間に単電池Ｃ２と並列に接続される。抵抗Ｒ３とスイッチＳ３は直列に接続された状態で、単電池Ｃ３の端子間に単電池Ｃ３と並列に接続される。抵抗Ｒ４とスイッチＳ４は直列に接続された状態で、単電池Ｃ４の端子間に単電池Ｃ４と並列に接続される。
【００２４】
例えば、バッテリ１００の充電中に、スイッチＳ１を接続状態とすると、単電池Ｃ１をバイパスして抵抗Ｒ１を通る電流の流れが形成される。その結果、単電池Ｃ１に充電される充電電流が減少し、結果としてスイッチＳ２−Ｓ４が切断状態とされている他の単電池Ｃ２−Ｃ４に比較して、単電池Ｃ１の充電容量（単電池に充電されている電力量。すなわち残容量）の増加が抑制される。一方、バッテリ１００の放電中に、スイッチＳ１の接続操作を行った場合も、単電池Ｃ１をバイパスして抵抗Ｒ１を通る電流の流れが形成される。この場合には、単電池Ｃ１から放電される放電電流が増加し、スイッチＳ２−Ｓ４が切断状態とされている他の単電池Ｃ２−Ｃ４に比較して単電池Ｃ１の充電容量の減少が促進される。
【００２５】
他の単電池Ｃ２−Ｃ４についても同様にスイッチＳ２−Ｓ４を接続状態とすることで、単電池の充電時には充電容量の増加が抑制され、放電時には充電容量の減少が促進される。セルコントローラＣＣ１はスイッチＳ１−Ｓ４の接続及び遮断の操作を行なうことで、充電時及び放電時の単電池Ｃ１−Ｃ４のセルバランシングを実行する。例えば充電時に、単電池Ｃ１−Ｃ４のうちで残容量の最も大きな単電池に対応するスイッチのみを接続状態とすると共に他の単電池に対応するスイッチを切断状態とすることで、全ての単電池の残容量を残容量の最も大きな単電池の残容量に合わせることにより、セルバランシングを実行する。また、放電時に、単電池Ｃ１−Ｃ４のうちで残容量の最も小さな単電池に対応するスイッチのみを切断状態とすると共に他の単電池に対応するスイッチを接続状態とすることで、全ての単電池の残容量を残容量の最も小さな単電池の残容量に合わせることにより、セルバランシングを実行する。
【００２６】
Ａ／Ｄコンバータ１２には各単電池Ｃ１−Ｃ４の端子電圧が入力される。Ａ／Ｄコンバータ１２はこれらの端子電圧をデジタル変換してＡＳＩＣ１１に入力する。
【００２７】
セルコントローラＣＣ１のＡＳＩＣ１１は電池モジュールＭ１の正極側及び負極側と電気的に接続する給電回路３１によって電池モジュールＭ１と並列に接続されて、電池モジュールＭ１の電力により稼働する。すなわち、セルコントローラＣＣ１は給電回路３１を介して電池モジュールＭ１から電力供給を受ける。可変抵抗３０は、ＡＳＩＣ１１と電池モジュールＭ１を接続する給電回路３１のうち、ＡＳＩＣ１１と電池モジュールＭ１の負極とを接続する回路に設けられることにより、ＡＳＩＣ１１と直列に設けられる。可変抵抗３０は、少なくとも複数の異なる抵抗値を選択的に適用することで、ＡＳＩＣ１１の稼働に伴う消費電流を変化させる。
【００２８】
セルコントローラＣＣ２は電池モジュールM２の単電池Ｃ５−Ｃ８のセルバランシングのための、抵抗Ｒ５−Ｒ８とスイッチＳ５−Ｓ８とを備える。このようにして、セルコントローラＣＣｘ（ｘは１からｍまでの任意の整数）は電池モジュールＭｘの単電池Ｃ（４・ｘ−３）−Ｃ（４・ｘ）のセルバランシングのための、抵抗Ｒ（４・ｘ−３）−Ｒ（４・ｘ）とスイッチＳ（４・ｘ−３）−Ｓ（４・ｘ）とを備える。セルコントローラＣＣ２，．．．ＣＣｍのその他の構成はセルコントローラＣＣ１と同一である。抵抗Ｒ１からＲｎの抵抗値は例えば２００オーム（Ω）とする。
【００２９】
以上のように構成されたバッテリ１００の充放電に関して、バッテリコントローラ１０はスイッチＳ１−Ｓｎを随時個別に開閉することで公知のセルバランシング制御を行なう。
【００３０】
ところで、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍのＡＳＩＣ１１は、それぞれ電池モジュールＭ１−Ｍｍから供給される電力により稼働する。ＡＳＩＣ１１の消費電流にばらつきがあると、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流にばらつきが発生する。このＡＳＩＣ１１の消費電流のばらつきに起因したセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流のバラツキがあると、単電池Ｃ１−ＣｎのＳＯＣのばらつき補正とともに、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流のばらつきの補正をスイッチＳ１−Ｓｎの操作で行なわなければならない。しかしながら、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流のばらつきの補正を同じスイッチＳ１−Ｓｎの操作で行なうと、単電池Ｃ１−ＣｎのＳＯＣのばらつき補正の効率が低下することは避けられない。
【００３１】
このバッテリ制御装置は可変抵抗３０の異なる抵抗値を選択的に適用することで、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流のばらつきの補正をスイッチＳ１−Ｓｎの操作によらずに実現する。以下にその制御の内容を説明する。
【００３２】
図３を参照すると、ＡＳＩＣ１１は入力電圧検出機能と、温度検出機能とを備える。さらに、温度検出頻度を増やすために、図示されないマルチプレクサを備える。さらに、マルチプレクサの入力切り換えを制御するために、汎用Ｉ／Ｏポート（ＧＰＩＯ）４１を備える。ＧＰＩＯ４１にはＡＳＩＣ１１の稼働用電流も入力される。可変抵抗３０はＧＰＩＯ４１と電池モジュールＭｘの負極との間に介装される。
【００３３】
ＡＳＩＣ１１には、ＡＳＩＣ１１の稼働用電源としてリニアレギュレータ４２が備えられる。リニアレギュレータ４２は入力電流の増分と出力電流の増分がほぼ等しくなるという特性を有する。したがって、出力電流を増やせば、入力電流を増やすことができる。入力電流の増分はＡＳＩＣ１１全体の消費電流に加算されるので、ＧＰＩＯ４１に接続された可変抵抗３０に電流が流れることで、可変抵抗３０の抵抗値に応じてＡＳＩＣ１１全体の消費電流を増減させることができる。
【００３４】
可変抵抗３０は一端をＧＰＩＯ４１に接続し、もう一端をグラウンド（ＧＮＤ）に接続する。ここでは、電池モジュールＭｘの負極がＧＮＤを構成する。ＧＰＩＯ４１の出力を低レベルに設定すると、ＧＮＤとの間に電位差が生じないため、可変抵抗３０には電流が流れない。ＧＰＩＯ４１の出力をリニアレギュレータ４２の出力に等しい高レベルに設定すると、ＧＮＤとの間に電位差が生じ、（電位差）／（可変抵抗３０の抵抗値）に相当する電流が可変抵抗３０に流れる。
【００３５】
そこで、抵抗値の異なる抵抗を接続した複数のＧＰＩＯ４１を使用し、使用するＧＰＩＯ４１を切り換えることで、可変抵抗３０を構成することができる。例えば、４個のＧＰＩＯ４１に２００マイクロアンペア(μＡ），４００μＡ，８００μＡ，１６００μＡの電流を流す抵抗をそれぞれ接続した場合には、使用するＧＰＩＯ４１の設定により、０μＡ，２００μＡ，４００μＡ，６００μＡ，８００μＡ，．．．２８００μＡ，３０００μＡと２００μＡごとに１６段階の消費電流の調整が可能となる。
【００３６】
使用するＧＰＩＯ４１の組み合わせは、バッテリコントローラ１０からの指令信号に応じて選択可能であり、使用するＧＰＩＯ４１の組み合わせの選択による消費電流の制御はバッテリコントローラ１０に組み込まれたソフトウェアによって実行される。
【００３７】
ＡＳＩＣ１１の消費電流ばらつきに伴うセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流のばらつきは、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの製造時の最終工程で行なわれる出荷検査工程で検出される。出荷検査工程では、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの性能が仕様に適合しているかどうかの検査を行なう。検査において仕様に適合しない異常品は除去され、検査に合格した正常品のみが出荷される。また、出荷検査工程では、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの製造上のロット番号や製品ごとのシリアル番号などのトレーサビリティに関わる情報がＡＳＩＣ１１内に組み込まれた不揮発メモリに格納される。
【００３８】
このバッテリ制御装置においては、出荷検査工程における追加の工程として、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流を計測し、計測結果を各ＡＳＩＣ１１内の不揮発メモリに格納する。この工程追加は、設備投資を要さずに、検査装置のソフトウェアの修正などの低コストの措置により実現可能である。
【００３９】
バッテリ制御装置は、このようにして不揮発メモリに消費電流値を格納したセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍを用いて構成される。各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍのＡＳＩＣ１１には不揮発メモリとともにマイクロコンピュータが組み込まれる。バッテリ制御装置の稼働時には、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍのＡＳＩＣ１１に組み込まれたマイクロコンピュータが不揮発メモリに格納された消費電流値を読み出すことで、出荷検査時の自らの消費電流値を取得することかできる。
【００４０】
バッテリコントローラ１０には、このようにして各ＡＳＩＣ１１が取得した出荷検査時のセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流値が信号回路を介してセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍから入力される。バッテリコントローラ１０は、これらの値に基づきバッテリ１００の充放電における各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流を次のようにして均一化する。
【００４１】
すなわち、まず各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍから入力された各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの出荷検査時の消費電流値のうち最大の値を最大電流値として判別する。次に、最大電流値と各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍから入力された各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの出荷検査時の消費電流値との差分を計算する。さらに、その差分相当の電流が各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍに追加的に流れるように可変抵抗３０の抵抗値を計算する。そして、計算結果に最も近い抵抗値を有するＧＰＩＯ４１の組み合わせを選択し、該当するセルコントローラＣＣｘに対して、選択したＧＰＩＯ４１の組み合わせを実現するように信号回路を介して指令信号を出力する。このように、ＡＳＩＣ１１のＧＰＩＯ４１を活用することで、可変抵抗３０を安価に構成できる。
【００４２】
以上のように、バッテリ１００の充放電制御に先立ち、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流値が均一化されるように、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの出荷検査時に計測した消費電流値に基づき可変抵抗３０の抵抗値を制御することで、バッテリ１００の充放電制御において、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍのＡＳＩＣ１１を含む給電回路３１が消費する電流が均一化される。その結果、バッテリ１００の充放電制御においては、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流のばらつきが解消されているので、バッテリコントローラ１０が実行するスイッチＳ１−Ｓｎと抵抗Ｒ１−Ｒｎの組み合わせによる電流制御を、単電池Ｃ１−Ｃｎの充電量のばらつきの補正のみに充当することができる。
【００４３】
図４を参照すると、図の（ａ）は上記のセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流補正を行なわずに、スイッチＳ１−Ｓｎと抵抗Ｒ１−Ｒｎの組み合わせによるセルバランシングを行った場合の補正の内容を示す。図の（ｂ）は上記のセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流補正を行なった後に、スイッチＳ１−Ｓｎと抵抗Ｒ１−Ｒｎの組み合わせによるセルバランシングを行った場合の補正の内容を示す。
【００４４】
図の（ａ）では、セルバランシングのための電流制御の相当部分がセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流のばらつきの補正に費やされ、セルバランシングの本来の目的である単電池の充電量のばらつきの補正に費やされる割合がその分少なくなっている。図の（ｂ）では、あらかじめセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流補正が行なわれており、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流が均一化されているので、セルバランシングの大部分を単電池Ｃ１−Ｃｎの充電量のばらつきの補正に費やすことができる。その結果、単電池Ｃ１−Ｃｎの充電量のばらつきの補正を効率よく行なうことができる。
【００４５】
また、単電池Ｃ１−ＣｎのＳＯＣは、計測した単電池Ｃ１−Ｃｎの端子電圧から算出される開放電圧に基づいて計測されることが多い。電池Ｃ１−Ｃｎにリチウムイオン電池を用いる場合には、電池の特性によって異なるが概ね、例えば図５に示すように、ＳＯＣが２０−９０％の領域でＳＯＣの減少に対する開放電圧の降下の割合が小さくなる。そのため、この領域では開放電圧の変化に対するＳＯＣの変化が大きく、端子電圧の計測誤差によって開放電圧（開路電圧ともいう）に誤差が発生するとＳＯＣの検出誤差も大きくなることから、ＳＯＣを精度よく検出することは難しい。このバッテリ制御装置のもとでは、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流のばらつきが均一化されることで、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流のばらつきが単電池Ｃ１−Ｃｎの端子電圧の計測に及ぼす影響が排除されるので、図に示す電圧降下の小さい領域でも、端子電圧を精度よく検出してＳＯＣを正確に把握することが可能となる。
【００４６】
図６を参照して、この発明の第２の実施形態を説明する。
【００４７】
第１の実施形態によるバッテリ制御装置では、給電回路３１の消費電流が出荷検査工程で計測したセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流の最大値に等しくなるように、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの可変抵抗３０の抵抗値を調整している。
【００４８】
セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍのＡＳＩＣ１１の消費電流は、図の（a）に示すようにＡＳＩＣ１１の動作モードによっても変化する。そのため、ＡＳＩＣ１１の実際の消費電流の最大値もＡＳＩＣ１１の動作モードごとに異なる値となる。第１の実施形態では動作モードによらず、各ＡＳＩＣ１１の消費電流が常に１個の最大電流値に等しくなるように各ＡＳＩＣ１１の可変抵抗３０を調整しているが、その結果として、補正量が大きくなり、ＡＳＩＣ１１全体での消費電流が増大しがちである。
【００４９】
この実施形態では、動作モードごとに最大電流値を設定する。動作モードとして、例えば車両のキーオフ時のシャットダウンモード、単電池Ｃ１−Ｃｎの端子電圧の計測コマンドを待ち受けるコマンド待ちなどのスタンバイモード、コマンドの受信中や電圧計測結果の送信中などの通信モード、単電池Ｃ１−Ｃｎの端子電圧を計測中のアクティブモード、各種の故障診断を実行中の診断モードなどが挙げられる。
【００５０】
ＡＳＩＣ１１の出荷検査工程において、こうした動作モードごとに消費電流値を計測し、計測結果をＡＳＩＣ１１に組み込まれた不揮発メモリに格納しておく。バッテリ制御装置によるバッテリ１００の充放電制御において、ＡＳＩＣ１１は自らの動作モードに対応する消費電流値を不揮発メモリから取得し、バッテリコントローラ１０へ送信する。
【００５１】
動作モードはバッテリコントローラ１０から信号回路を介して各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍに送信される動作コマンドに対応するものであるため、現在の動作モードはバッテリコントローラ１０にとって既知の情報である。バッテリコントローラ１０は、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍから入力されるＡＳＩＣ１１の出荷検査時の当該動作モードの消費電流値のうち、最大値を判別する。次に、当該動作モードにおける最大電流値と各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの出荷検査時の消費電流値との差分を計算する。その差分相当の電流が追加的に流れるように可変抵抗３０の抵抗値を計算する。そして、計算結果に最も近い抵抗値を有するＧＰＩＯ４１の組み合わせを選択し、該当するセルコントローラＣＣｘに対して、選択したＧＰＩＯ４１の組み合わせを実現するように信号回路を介して指令信号を出力する。
【００５２】
バッテリコントローラ１０によるこの処理は、ＡＳＩＣ１１の動作モードが変化するごとに行なわれる。その結果、図の（ｂ）の斜線部分に示すように、動作モードごとに異なる最大電流値へと電流調整が行なわれる。図からも明らかなように、ＡＳＩＣ１１を含む給電回路３１の消費電流を動作モードによらず１個の最大電流値へと調整する場合と比べて、動作モードごとに異なる最大電流値を適用することで、すべてのセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍのＡＳＩＣ１１の消費電流を小さく抑えることができる。
【００５３】
この実施形態では、動作モードごとに最大電流値を異なる値に設定しているが、複数の異なる動作モードが一定のパターンで順次実行されるシーケンスを単位として、最大電流値を設定することも可能である。この場合には、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの出荷検査時にシーケンスごとに消費電流を計測してＡＳＩＣ１１に組み込まれた不揮発メモリに格納しておく。バッテリ制御装置によるバッテリ１００の充放電制御において、ＡＳＩＣ１１はバッテリコントローラ１０から入力されるシーケンス実行命令に対応する消費電流値を不揮発メモリから取得し、バッテリコントローラ１０へ送信する。
【００５４】
バッテリコントローラ１０は、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍから入力される出荷検査時に計測された当該シーケンスにおける消費電流値のうち、最大値を判別する。次に、当該シーケンスにおける最大電流値と各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの出荷検査時に計測された当該シーケンスの消費電流値との差分を計算する。さらに、その差分相当の電流が追加的に流れるように可変抵抗３０の抵抗値を計算する。そして、計算結果に最も近い抵抗値を有するＧＰＩＯ４１の組み合わせを選択し、該当するセルコントローラＣＣｘに対して、選択したＧＰＩＯ４１の組み合わせを実現するように信号回路を介して指令信号を出力する。
【００５５】
このように、シーケンス単位でセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流を調整することで、動作モードごとにセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流を調整する場合よりも、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍ消費電流調整によるバッテリコントローラ１０の負荷を軽減することができる。
【００５６】
前述のように、ＡＳＩＣ１１は温度検出機能を備えている。ＡＳＩＣ１１の消費電流はＡＳＩＣ１１の温度によっても変化する。そこで、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの出荷検査時に計測される消費電流値を温度域ごとに計測し、計測結果をＡＳＩＣ１１に組み込まれた不揮発メモリに格納しておくことも好ましい。
【００５７】
バッテリ１００の充放電制御において、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍのＡＳＩＣ１１はＡＳＩＣ１１の温度を検出し、検出温度域に対応する消費電流値を不揮発メモリから取得する。各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍのＡＳＩＣ１１が取得した消費電流値はバッテリコントローラ１０に信号入力される。バッテリコントローラ１０は、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍから入力される出荷検査時に計測された当該温度域の消費電流値のうち、最大値を判別する。次に、当該温度域における最大電流値と各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの出荷検査時に計測された当該温度域の消費電流値との差分を計算する。さらに、その差分相当の電流が追加的に流れるように可変抵抗３０の抵抗値を計算する。そして、計算結果に最も近い抵抗値を有するＧＰＩＯ４１の組み合わせを選択し、該当するセルコントローラＣＣｘに対して、選択したＧＰＩＯ４１の組み合わせを実現するように信号回路を介して指令信号を出力する。
【００５８】
このように、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの出荷検査工程で、温度域ごとにセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流値を計測し、計測結果をＡＳＩＣ１１に組み込まれた不揮発メモリに格納しておくことで、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流のばらつきをバッテリ１００の充放電時の温度域に応じて精度良く補正することができる。
【００５９】
前述のように、ＡＳＩＣ１１は入力電圧検出機能を備えている。ＡＳＩＣ１１の消費電流はＡＳＩＣ１１への入力電圧によっても変化する。そこで、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの出荷検査時に計測される消費電流値を入力電圧ごとに計測し、計測結果をＡＳＩＣ１１に組み込まれた不揮発メモリに格納しておくことも好ましい。
【００６０】
バッテリ１００の充放電制御において、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍのＡＳＩＣ１１はＡＳＩＣ１１の入力電圧値を検出し、入力電圧値に対応する消費電流値を不揮発メモリから取得する。各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍのＡＳＩＣ１１が取得した消費電流値はバッテリコントローラ１０に信号入力される。バッテリコントローラ１０は、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍから入力される出荷検査時に計測された当該入力電圧に対応する消費電流値のうち、最大値を判別する。次に、当該温度域における最大電流値と各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの出荷検査時に計測された当該入力電圧値における消費電流値との差分を計算する。さらに、その差分相当の電流が追加的に流れるように可変抵抗３０の抵抗値を計算する。そして、計算結果に最も近い抵抗値を有するＧＰＩＯ４１の組み合わせを選択し、該当するセルコントローラＣＣｘに対して、選択したＧＰＩＯ４１の組み合わせを実現するように信号回路を介して指令信号を出力する。
【００６１】
このように、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの出荷検査工程で、入力電圧ごとにセルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流値を計測し、計測結果をＡＳＩＣ１１に組み込まれた不揮発メモリに格納しておくことで、各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流のばらつきをバッテリ１００の充放電時のＡＳＩＣ１１の入力電圧に応じて精度良く補正することができる。
【００６２】
以上のように、この発明をいくつかの特定の実施形態を通じて説明して来たが、この発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、特許請求の範囲でこれらの実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
【００６３】
以上の各実施形態においては、可変抵抗３０を各々が異なる抵抗を接続した複数のＧＰＩＯ４１の組み合わせにより実現しているが、可変抵抗３０の構成はこれに限定されない。要は、必要に応じて複数の抵抗値を選択的に実現できる構造であれば良い。
【００６４】
また、通常、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流はＡＳＩＣの動作によって発生する割合が大きいため、各実施例においてはＡＳＩＣの消費電流を均一化することによって各セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍの消費電流を均一化しているが、この限りでは無い。すなわち、セルコントローラＣＣ１−ＣＣｍにＡＳＩＣ以外の電流消費負荷を備えている場合、例えばスイッチＳ１−Ｓｎの駆動回路がＡＳＩＣ内の回路に組み込まれずにＡＳＩＣ外に別に設けられる場合等には、当該ＡＳＩＣ以外負荷の消費電流を考慮して、各実施例に記載したＧＰＩＯ４１の組み合わせの選択を行えばよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０  バッテリコントローラ
１０ａ  ＣＰＵ
１０ｂ  メモリ
１０ｃ  タイマ
１１  特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）,  集積回路（ＩＣ）
１２  Ａ／Ｄコンバータ
３０  可変抵抗
３１  回路
４１  汎用Ｉ／Ｏポート（ＧＰＩＯ）
４２  リニアレギュレータ
１００  バッテリ
Ｃ１，Ｃ２，．．．Ｃｎ  単電池
ＣＣ１，ＣＣ２，．．．ＣＣｘ，．．．ＣＣｍ  セルコントローラ
Ｍ１，Ｍ２，．．．Ｍｘ，．．．Ｍｍ  電池モジュール
Ｒ１，Ｒ２，．．．Ｒ（４・ｘ），．．．Ｒｎ  抵抗
ＲＸ  受信端子
Ｓ１，Ｓ２，．．．Ｓ（４・ｘ），．．．Ｓｎ  スイッチ
ＴＸ  送信端子
【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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