JP2003079059A - 車載組電池制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】過充放電を防止しつつ、簡素な装置構成により
電池の使用可能容量範囲の拡大によるその小型軽量化を
実現する車載組電池制御装置を提供すること。 【解決手段】 各セルの電圧がすべて満充電電圧値〜過
充電電圧値の範囲内にある条件で満充電容量計測のため
の放電を開始し（時刻ｔ７）、どれか一つのセルの電圧
が過放電電圧値に達したら（時刻ｔ８）放電を終了し、
その間の電流積算値を満充電容量とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車載組電池制御方
法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）用の
二次電池は、あらかじめ出荷時に設定された満充電容量
をから電流積算量を加減して現在容量を求め、上記満充
電容量に対する現在容量の比率すなわちＳＯＣを求め、
このＳＯＣが所定の中間範囲（たとえば４０〜６０％）
となるように充放電制御することにより、放電による動
力発生にも充電による回生制動にも常に良好に対応でき
るよう充放電制御されるのが一般的である。燃料電池車
（ＦＣＶ）においても、燃料電池の出力急変を緩和する
ために二次電池を用いることが考えられるが、この場合
の二次電池も上記ＨＥＶ用車と同様のＳＯＣ制御が好適
であることは明白である。これらの車載組電池として、
水素吸蔵合金電池やリチウム二次電池が実用あるいは検
討されている。

【０００３】リチウム二次電池は過充電や過放電に弱い
ために、リチウム二次電池を組電池として用いる場合に
はセル電圧を均等化して各セル間のＳＯＣのばらつきを
低減することが提案されている。たとえば、特開平７ー
３３６９０５号公報は、各セルごとにセルバイパス回路
を並列接続し、検出した各セル電圧の差により各セルバ
イパス回路を個別に開閉してセル間電圧ばらつきを低減
することを提案している。また、組電池をそれぞれ複数
のセルからなる複数のセルグループ（以下、モジュール
又はブロックともいう）に区分けし、各セルグループご
とにセルグループバイパス回路を並列接続し、検出した
各セルグループ電圧の差により各セルグループバイパス
回路を個別に開閉してセルグループ間電圧ばらつきを低
減することも知られている。更に、各セルグループ内の
各のセルごとに過充電および過放電を判定し、これら過
充電および過放電を検出した場合に組電池の充放電電流
を制御してそれ以上の過充電や過放電が進行しないよう
にすることも知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ＨＥ
ＶやＦＣＶ用の組電池の充放電制御では、あらかじめ設
定された満充電容量を基準とするＳＯＣを所定範囲とす
る制御を行うが、電池の実際の満充電容量はその使用に
よる経時劣化によって、出荷時点の実測値又は想定値か
ら徐々に低下していく。その結果、上述の電流積算結果
に基づいてまだ過充電又は過放電に達しないと判断した
としても、実際には最も過充電又は過放電しやすいセル
が過充電又は過放電となり、電池の損傷などの問題が生
じるという可能性や、予想した放電可能容量値又は充電
可能容量値が実際に可能なそれらより大幅に小さいとい
った不具合が生じる可能性があった。

【０００５】この問題を回避するために、従来では、使
用する電池の容量可変範囲の上限、下限をできるだけ中
央寄りに設定し、経時劣化による満充電容量の低下が生
じても、過充電や過放電が発生しにくいようにしてい
る。

【０００６】しかしながら、このような対応策は、電池
の使用可能容量の減少を招くので、その分だけ組電池の
大型大重量化や、それによるコストの増大及び燃費悪化
などが生じるという欠点があった。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、過充放電を防止しつつ、簡素な装置構成により電
池の使用可能容量範囲の拡大によるその小型軽量化を実
現する車載組電池制御装置を提供することを、その目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の車載組電
池制御装置は、互いに直列接続されて自動車用組電池を
構成する多数のセルの電圧を検出する電圧検出部と、前
記組電池の充放電電流を積算してなる積算電流量を演算
する電流積算部と、前記両検出手段の出力信号に基づく
演算を行って前記組電池の電池状態を管理する電池管理
部とを備える車載組電池制御装置において、前記電池管
理部は、前記各セルの電圧がすべて所定の満充電電圧に
達した満充電到達時点と、前記満充電到達時点の前又は
後における前記各セルの電圧の少なくともどれか一つが
所定の空充電電圧に達した空充電到達時点とを検出し、
前記両時点間における前記積算電流量を前記満充電容量
として設定することを特徴としている。

【０００９】すなわち、本発明では、すべてのセルが満
充電に達する電圧レベルといずれか一つのセルが空充電
電圧に達した電圧レベルとの間の積算電流を満充電容量
と見なすので、組電池の実用可能な満充電容量を簡素な
回路、簡素な処理で求めることができる。なお、満充電
電圧レベルは、最後のセルがこの満充電電圧レベルに達
した場合でも、最も過充電され易いセルが過充電電圧レ
ベルに達しないように設定されている。

【００１０】本発明によれば、過充放電を防止しつつ、
簡素な装置構成により電池の使用可能容量範囲の拡大に
よるその小型軽量化を実現する車載組電池制御装置を実
現することができる。

【００１１】以下、更に説明する。

【００１２】従来の車載組電池制御装置では、電流積算
により残存容量を正確に知るために、満充電容量と満充
電電圧値（ＳＯＣ１００％の電圧値）又は空充電電圧値
（ＳＯＣ０％の電圧値）とを知る必要がある。すなわ
ち、残存容量すなわちＳＯＣは、満充電電圧値又は空充
電電圧値からの電流積算値を満充電容量から減算するこ
とにより得られる。

【００１３】上述したように従来の車載組電池制御装置
では、満充電容量としてあらかじめ初期出荷時に設定さ
れた値を用いるため、計算した残存容量誤差は二次電池
の充放電に伴う電池容量劣化により増大し、前述のよう
にあらかじめそれを見越して容量マージンを増大するこ
とにより、この誤差が原因で期待容量を放電できないな
どの不具合を回避したり、過放電保護手段や過充電保護
手段を別に設けたり、初期設定された満充電容量を電池
使用時間などのパラメータとあらかじめ記憶する計算式
で低減補正するなどの手段を追加したりするなどの手法
をとらざるをえなかった。しかし、このような従来技術
はいずれも、車載組電池制御装置の制御及び車載組電池
の車両走行における最適な利用という面において大した
効果が得られなかった。

【００１４】本発明者らは、走行動力を二次電池で発生
する車両、特にＨＥＶやＦＣＶでは、走行モードにおい
て二次電池の使用は必須ではなく、エンジンや燃料電池
単独で車両走行エネルギーを発生できることに着目し
た。この観点に基づいて、満充電レベル（ＳＯＣ１００
％）と空充電レベル（ＳＯＣ０％）との間で充電または
放電を車両走行中に強制的に実施し、かつ、その間の積
算電流量を算出すれば、現時点の正確な満充電容量を把
握できるので、正確な満充電容量を把握できない従来技
術に比較して、電池保護（過充電や過放電の抑止）や使
用可能電池容量の増大を実現することができる。

【００１５】しかも、この満充電容量の算出プロセス
は、既存の車載組電池制御装置の電流積算機能や電池電
圧検出機能を用いて実行できるので、回路または装置規
模の増加はほとんどなく実用性に優れる。たとえば、従
来の車載組電池制御装置は、電池の過放電、過充電保護
のために過放電検出回路や過充電検出回路を有している
ので、こらら回路の一部を利用すれば、本発明の満充電
容量検出回路機能を容易に簡素化することができ、回路
規模増大を抑止して製造コストの増加も低減することが
できる。

【００１６】なお、本発明の実施は車両走行中に限定さ
れるものではない。たとえばエンジン又は燃料電池と併
用される二次電池を装備するＨＥＶやＦＣＶでは、走行
開始にあたって二次電池の共用を必須としないので、車
両走行を停止してから本発明の満充電容量測定を実施し
てもよい。更に、その後、ＨＥＶやＦＣＶを運転するな
どして組電池の容量を好適なレベルまで自動復帰させて
もよい。

【００１７】請求項２記載の車載組電池制御装置は、互
いに直列接続されて自動車用組電池を構成する多数のセ
ルの電圧を検出する電圧検出部と、前記組電池の充放電
電流を積算してなる積算電流量を演算する電流積算部
と、前記両検出手段の出力信号に基づく演算を行って前
記組電池の電池状態を管理する電池管理部とを備え、前
記電池管理部は、前記各セルの電圧の少なくとも一つが
所定の高電圧値以上となった場合に充電レベルが所定の
高レベルであると判定する高レベル判定手段と、前記各
セルの電圧の少なくとも一つが前記高電圧値より低い所
定の低電圧値未満となった場合に充電レベルが所定の低
レベルであると判定する低レベル判定手段と、前記各セ
ルの電圧のすべてが前記高電圧値と前記低電圧値との間
の所定の満充電容量検出時点決定用の中間高電圧値以上
となった場合に充電レベルが所定の中間高レベルと判定
するか、もしくは、前記各セルの電圧のすべてが前記中
間高電圧値と前記低電圧値との間の所定の満充電容量検
出時点決定用の中間低電圧値未満となった場合に充電レ
ベルが所定の中間低レベルと判定する中間レベル判定手
段と、前記充電レベルが、前記中間高レベル以上で前記
高レベル未満の放電開始時点から放電を開始して前記低
レベル又は前記中間低レベルに達するまで、もしくは、
前記前記中間低レベル以下で前記低レベル以上の充電開
始時点から充電を開始して前記高レベル又は前記中間高
レベルに達するまで、電流積算を行うことにより得た積
算電流値に基づいて満充電容量を演算する満充電容量演
算手段とを特徴としている。

【００１８】すなわち、本構成は、満充電容量の計測の
ための放電（又は充電）を開始するに際して、各セル間
の電圧ばらつき（容量ばらつきに関係する）が許容範囲
内に収束されているかどうかを判定し、収束されている
場合に満充電容量の計測のための放電（又は充電）を開
始する。

【００１９】これにより、各セル間ばらつきが大きい状
態での満充電容量積算により上記ばらつきが解消された
場合よりも過小な満充電容量を誤って計測することを防
止することができ、正確に実用的な満充電容量を計測す
ることができる。

【００２０】好適な態様において、上記各判定手段は、
各セル電圧と基準電圧とを比較するコンパレータと、こ
れらコンパレータが出力する二値出力電圧の論理和出力
又は論理積出力に相当する信号を出力する論理回路とに
より構成される。これにより、多数のセルの電圧値の大
きさををいちいちマイクロコンピュータに送信する必要
がないので、信号伝送回路系を簡素化することができ
る。特にこの利点は、各セルの電位が異なり、最終的に
満充電容量計測のための充電又は放電の制御を行う上記
マイクロコンピュータの電源電圧を組電池から電気絶縁
することが好ましい高圧組電池において特に好適であ
る。

【００２１】請求項３記載の構成は請求項２記載の車載
組電池制御装置において更に、前記電池管理部は、前記
各セルとそれぞれ並列に接続されて前記セルの電流をバ
イパスする電流バイパス回路と、前記各セル間の電圧ば
らつきに応じて前記電流バイパス回路のバイパス電流を
調整することにより前記各セル間の電圧ばらつきを所定
範囲内に制御するバイパス制御回路とを有するセル電圧
均等化回路を装備することを特徴としている。

【００２２】本構成によれば、請求項２の構成により各
セル間の電圧ばらつき（容量ばらつきに関係する）が許
容範囲内に収束されていない場合に、満充電容量の計測
のための放電（又は充電）を中断した場合に、その後、
セル電圧均等化回路が各セル間の電圧ばらつきを低減す
るので、上記中断の後、所定時間後に満充電容量の計測
のための放電（又は充電）を再開することができる。

【００２３】すなわち、各セル間の電圧ばらつきが満充
電（空充電）近傍で小さければただちに満充電容量計測
のための放電（充電）を実行するので、満充電容量を速
やかに得ることができる。反対に、各セル間の電圧ばら
つきが満充電（空充電）近傍で大きければセル電圧均等
化回路によるばらつき低減の実現を待ってから満充電容
量計測のための放電（充電）を実行するので、各セル間
の電圧ばらつきにもかかわらず正確な満充電容量計測を
実現することができる。

【００２４】更に、満充電容量検出のために各セル電圧
を、たとえば満充電電圧（中間高電圧値）と過充電電圧
（高電圧値）との間に揃える場合、最初のセルが上記満
充電に達してから最後のセルが満充電に達するまでの間
に、先に満充電に達したセルが過充電に陥るのを抑止す
ることもできるので、各セルの電圧を上記満充電容量検
出のための放電（あるいは充電）開始が可能な電圧範囲
に容易に揃えることができる。

【００２５】請求項４記載の構成は請求項２又は３記載
の車載組電池制御装置において更に、前記電池管理部
が、前記高レベル判定手段の判定基準値である前記所定
の高電圧値を前記セルの許容上限電圧値に設定するとと
もに、前記高レベル判定手段が高レベルと判定する場合
に充電電流の低減乃至遮断を指令することを特徴として
いる。

【００２６】すなわち、本構成では、高レベル判定手段
による「高レベル判定」すなわち、いずれかのセル電圧
が上記許容上限電圧値以上となった場合に、充電電流の
低減乃至遮断を指令するので、満充電容量計測のための
放電開始前にすべてのセル電圧を上記中間高電圧以上に
揃える際に、先に中間高電圧に達したセルが上記許容上
限電圧値を超えてしまうのを防止することができ、更に
その後のセル電圧均等化によりその後にセル電圧を上記
中間高電圧以上に揃えることができ、満充電容量計測の
ための放電開始を実施可能とすることができる。

【００２７】請求項５記載の構成は請求項２又は３記載
の車載組電池制御装置において更に、前記電池管理部
は、前記低レベル判定手段の判定基準値である前記所定
の低電圧値を前記セルの許容下限電圧値に設定するとと
もに、前記低レベル判定手段が低レベルと判定する場合
に放電電流の低減乃至遮断を指令することを特徴として
いる。

【００２８】すなわち、本構成では、低レベル判定手段
による「低レベル判定」すなわち、いずれかのセル電圧
が上記許容下限電圧値未満となった場合に、放電電流の
低減乃至遮断を指令するので、満充電容量計測のための
充電開始前にすべてのセル電圧を上記中間低電圧未満に
揃える際に、先に中間低電圧に達したセルが上記許容下
限電圧値を超えて低下してしまうのを防止することがで
き、更にその後のセル電圧均等化によりその後にセル電
圧を上記中間低電圧未満に揃えることができ、満充電容
量計測のための放電開始を実施可能とすることができ
る。

【００２９】請求項６記載の構成は請求項２乃至５のい
ずれか記載の車載組電池制御装置において更に、前記各
セルは、リチウムイオンの吸蔵放出可能な正極及び負極
を有するリチウム二次電池からそれぞれなり、前記高レ
ベル判定手段は、各セル個々の過充電を検出する過充電
検出手段からなり、前記低レベル判定手段は、各セル個
々の過放電を検出する過放電検出手段からなることを特
徴としている。

【００３０】すなわち、本構成によれば、高レベル判定
手段及び低レベル判定手段が、通常のリチウム組電池に
装備される既存の過充電検出手段及び過放電検出手段に
より構成されているので、各セル電圧を所定の電圧範囲
に収束させた後に行う満充電容量計測のための所定の電
圧までの充電（又は放電）を制御するために、上記中間
高レベル判定又は上記中間低レベル判定のための回路だ
けを追加すればよく、回路構成を簡素化することができ
る。更にリチウム組電池は上記セル電圧均等化回路を装
備するのが通常であるので、特に請求項７の実施する際
に特に回路規模増大を抑止することができる。

【００３１】請求項７記載の構成は請求項２乃至６のい
ずれか記載の車載組電池制御装置において、前記高レベ
ル判定手段兼前記中間低レベル判定手段は、前記各セル
の電圧と所定の基準値とをセルごとに比較する複数の比
較部とを有し、前記各比較部の出力の論理和に相当する
論理信号を出力する論理和演算部と、前記各比較部の前
記基準値を、前記高レベル判定用の第１しきい値と、前
記中間低レベル判定用の第２しきい値とで切り換えるし
きい値切り換え部とを備えることを特徴としている。

【００３２】本構成では、上記しきい値切り換え部の追
加により、上記高レベル判定手段と中間低レベル判定手
段との回路共通化を実現することができ、回路の簡素化
を実現することができる。

【００３３】請求項８記載の構成は請求項２乃至６のい
ずれか記載の車載組電池制御装置において更に、前記低
レベル判定手段兼前記中間高レベル判定手段は、前記各
セルの電圧と所定の基準値とをセルごとに比較する複数
の比較部とを有し、前記各比較部の出力の論理積に相当
する論理信号を出力する論理積演算部と、前記各比較部
の前記基準値を、前記低レベル判定用の第３しきい値
と、前記中間高レベル判定用の第４しきい値とで切り換
えるしきい値切り換え部とを備えることを特徴としてい
る。

【００３４】本構成では、上記しきい値切り換え部の追
加により、上記低レベル判定手段と中間高レベル判定手
段との回路共通化を実現することができ、回路の簡素化
を実現することができる。

【００３５】請求項９記載の構成は請求項２乃至８のい
ずれか記載の車載組電池制御装置において更に、前記各
判定手段の出力により単一の出力ラインに出力する出力
電流量を変更する電流変調手段を有することを特徴とし
ている。

【００３６】本構成によれば、出力ライン本数の低減を
図ることができる。

【００３７】請求項１０記載の構成は請求項７又は８と
請求項９とに記載の車載組電池制御装置において更に、
前記出力ラインの出力電流を周期的にサンプリングして
後段の信号処理回路に出力するサンプリングスイッチ
と、前記サンプリングスイッチの開閉に伴う前記電流変
調手段の出力電流変化に基づいて前記しきい値切り換え
部のしきい値切り換えを指令するしきい値切り換え信号
発生手段とを有することを特徴としている。

【００３８】本構成によれば、信号処理を行うマイクロ
コンピュータなどの後段信号処理部からの制御信号を必
要とすることなくしきい値切り換えを実行することがで
き、フォトカプラ節約など回路構成を簡素化することが
できる。

【００３９】請求項１１記載の構成は請求項２乃至４の
いずれか又は６記載の車載組電池制御装置において更
に、前記電池管理部は、満充電容量検出に際して、各セ
ルの状態を前記中間高レベル以上で前記高レベル未満に
まで充電する充電指令動作と、前記セルの一つが前記高
電圧値となった場合に充電電流を遮断する遮断指令動作
と、前記遮断から所定時間経過後、すべてのセルが前記
中間高電圧値以上で前記高電圧値未満であれば、その後
の満充電容量取得用の電流積算のための放電を許可する
放電指令動作とを実行することを特徴としている。

【００４０】本制御構成によれば、満充電容量検出の前
に各セルが上記高電圧値を超えないように抑止しつつ前
記中間高電圧値をすべて超えるように誘導することがで
き、その後の満充電容量のための放電により確実に満充
電容量を検出することができる。特にこの構成はリチウ
ム組電池において、回路構成の追加を抑止しつつ実施で
きる。

【００４１】請求項１２記載の構成は請求項１１記載の
車載組電池制御装置において更に、前記電池管理部は、
満充電容量検出に際して、前記充電指令動作と前記遮断
指令動作との間で、前記セル電圧が前記高電圧値に達す
るたびに前記充電電流を低減する低減指令動作を実行す
ることを特徴としている。

【００４２】本制御構成によれば、満充電容量検出の前
に各セルが上記高電圧値を超えないように抑止しつつ前
記中間高電圧値をすべて超えるように誘導することがで
き、その後の満充電容量のための放電により確実に満充
電容量を検出することができる。

【００４３】請求項１３記載の構成は請求項１１又は１
２記載の車載組電池制御装置において更に、前記電池管
理部は、満充電容量検出に際して、前記遮断から所定時
間経過後、少なくとも一つのセルが前記中間高電圧値未
満にまで低下すれば、所定電流値で再度充電を行う再充
電指令動作を実行することを特徴としている。

【００４４】本制御構成によれば、満充電容量検出の前
に各セルが上記高電圧値を超えないように抑止しつつ前
記中間高電圧値をすべて超えるように誘導することがで
き、その後の満充電容量のための放電により確実に満充
電容量を検出することができる。

【００４５】請求項１４記載の構成によれば請求項２乃
至５のいずれか記載の車載組電池制御装置において更
に、前記自動車用組電池は、ハイブリッド電気自動車の
動力を補助又は回生する電力を蓄電し、前記電池管理部
は、前記ハイブリッド電気自動車の走行中における出力
又は回生電流の要求値に応じて前記満充電容量積算時の
放電電流又は充電電流を前記要求値を確保可能なように
増減するので、満充電容量積算時の放電又は充電が車両
走行に影響をあたえるのを抑止することができる。

【００４６】

【発明の実施の形態】本発明の車載組電池制御装置を用
いたＨＥＶ用モータ制御装置を以下の実施形態により詳
細に説明する

【００４７】

【実施形態１】（全体構成）このＨＥＶ用モータ制御装
置のブロック回路図を図１に示す。

【００４８】図１において、組電池１はそれぞれ４セル
を１セルグループとして構成されたＮ個のセルグループ
１１〜１Ｎに高電圧側から順番に分割され、各セルグル
ープ１１〜１Ｎの電位VS１、VS２、VS３、VS４、VSｎ＋
１がラインL１、Ｌ５、Ｌ９、・・・Lｎ＋１を通じて電
池コントローラ２にて検出される。

【００４９】また、簡易セル過充放電検出装置３１〜３
Ｎが各セルグループ１１〜１Ｎごとに１対１で設けられ
ており、簡易セル過充放電検出装置３１〜３Ｎは、自己
が属するセルグループ内に過充電または過放電のセルが
少なくとも一つ以上あるかどうかを判定してその結果を
電池コントローラ２に送信するとともに自己が属するセ
ルグループ内のセル電圧のばらつきキャンセルを行う。
電池コントローラ２と簡易セル過充放電検出装置３１〜
３Ｎとは、本発明でいう車載組電池制御装置を構成して
いる。

【００５０】電池コントローラ２は、電流センサ８から
得た組電池１の充放電電流及び上記情報に基づいて必要
な組電池情報（たとえばＳＯＣや過電圧警報や過充電警
報など）を演算し、この組電池情報を車両制御装置５に
出力するとともに、セルグループ１１〜１Ｎ間のグルー
プ電圧のばらつき解消や、組電池１の満充電容量の計測
制御も行う。

【００５１】車両制御装置５は、電池コントローラ２及
び電流センサ８から得た組電池情報と車両走行情報（車
速、エンジントルク、アクセル開度等）とに基づいてイ
ンバータ６を制御する。インバータ６の一対の直流入力
端は電源ライン９Uと接地ライン９Dとにより組電池１の
正、負極端に個別に制御されて、組電池１と三相交流モ
ータ７との間の直交双方向変換を行い、三相交流モータ
７の駆動及び組電池１の充放電とを制御する。 （簡易セル過充放電検出装置３１〜３Ｎ）図１に示す簡
易セル過充放電検出装置３１の具体的な回路構成を図
２、図３、図５、図６に示す。

【００５２】簡易セル過充放電検出装置３１〜３Ｎは、
セルグループごとに、各セルの過充電を検出する過充電
検出回路CCC（図２参照）、各セルの過放電を検出する
過放電検出回路CDC（図３参照）、各セル間の電圧ばら
つきを補償する簡易均等化回路CEC（図５参照）、各セ
ルの満充電を検出する満充電検出回路CFC（図６参照）
を内蔵している。

【００５３】各簡易セル過充放電検出装置３１〜３Ｎの
過充電検出回路CCC、過放電検出回路CDC、簡易均等化回
路CEC、満充電検出回路CFCは同一であるので、セルグル
ープ１１の簡易セル過充放電検出装置３１のそれらのみ
を以下に説明する。 （過充電検出回路CCC）簡易セル過充放電検出装置３１
の過充電検出回路CCCを図２を参照して説明する。

【００５４】過充電検出回路CCCは、それぞれ同一回路
構成を有してセルごとに配置された４つの比較ユニット
回路３１１と、各比較ユニット回路３１１の出力の論理
和信号電圧を出力するダイオードＯＲ回路３１２と、ダ
イオードＯＲ回路３１２の出力電圧により断続されるト
ランジスタTROを有するNOT回路３１３と、NOT回路３１
３の出力電圧により断続されるトランジスタTR2を有す
る信号電流発生回路３１４とからなる。

【００５５】各比較ユニット回路３１は同一構造をもつ
ので、最上位のセル１０の過充電を検出する比較ユニッ
ト回路３１１だけを以下に説明する。

【００５６】この比較ユニット回路３１１は、互いに直
列接続された抵抗器RUA、RUBからなる抵抗分圧回路と、
互いに直列接続された抵抗器RUVと基準電圧源VRU（たと
えばツェナーダイオード）とからなる基準電圧回路と、
それらからそれぞれ電圧が入力される過充電検出用コン
パレータC1とからなる。

【００５７】過充電検出用コンパレータC1は、セル１０
の電圧すなわちセル電圧が基準電圧回路が出力する基準
高電圧値を超えた場合にダイオードＯＲ回路３１２にハ
イレベル電位を出力する。

【００５８】したがって、ダイオードＯＲ回路３１２
は、４つのセルのいずれかのセル電圧が上記基準高電圧
値を超えた場合にトランジスタTR０をオンさせ、その結
果、トランジスタTR２がオンする。

【００５９】簡易セル過充放電検出装置３１の出力ライ
ンLは電池コントローラ２の低入力インピーダンスの入
力端子OCD1に接続されており、その結果、トランジスタ
TR2のオンによりそのコレクタ抵抗R２の抵抗値に略逆比
例する信号電流ｉ２が入力端子OCD1に送られる。 （過放電検出回路CDC）簡易セル過充放電検出装置３１
の過放電検出回路CDCを図３を参照して説明する。

【００６０】過放電検出回路CDCは、それぞれ同一回路
構成を有してセルごとに配置された４つの比較ユニット
回路３１５と、各比較ユニット回路３１５の出力の論理
積信号電圧を出力するトランジスタ式のNAND回路３１６
と、NAND回路３１６の出力電圧により断続されるトラン
ジスタTR１を有する信号電流発生回路３１７とからな
る。

【００６１】各比較ユニット回路３１５は同一構造をも
つので、最上位のセル１０の過充電を検出する比較ユニ
ット回路３１５だけを以下に説明する。

【００６２】この比較ユニット回路３１５は、互いに直
列接続された抵抗器RLA、RLBからなる抵抗分圧回路と、
互いに直列接続された抵抗器RLVと基準電圧源VRL（たと
えばツェナーダイオード）とからなる基準電圧回路と、
それらからそれぞれ電圧が入力される過放電検出用コン
パレータC2とからなる。

【００６３】過放電検出用コンパレータC2は、セル１０
の電圧すなわちセル電圧が基準電圧回路が出力する基準
低電圧値を超えた場合にNAND回路３１６の一つのトラン
ジスタTRにハイレベルを出力する。

【００６４】したがって、各比較ユニット回路３１５か
らの出力が個別に入力される４つのトランジスタTRが直
列接続されたNAND回路３１６は、４つのセルのすべての
セル電圧が上記基準低電圧値を超えた場合にトランジス
タTR１をオンさせる。トランジスタTR１を有する信号電
流発生回路３１７は論理的にはNOT回路であり、結局、
簡易セル過充放電検出装置３１の出力ラインLには、各
比較ユニット回路３１５の出力の論理積に相当する信号
電流ｉ１が出力される。すなわち、上述したように、出
力ラインLは電池コントローラ２の低入力インピーダン
スの入力端子OCD1に接続されており、その結果、トラン
ジスタTR１のオンによりそのコレクタ抵抗R１の抵抗値
に略逆比例する信号電流ｉ１が入力端子OCD1に送られ
る。

【００６５】更に、ラインL1と出力ラインLとの間にバ
イアス抵抗R0が接続されており、バイアス抵抗R0は、出
力ラインLに一定のバイアス電流ｉ０を給電している。

【００６６】（満充電検出回路CFC）簡易セル過充放電
検出装置３１の満充電検出回路CFCを図６に基づいて説
明する。

【００６７】満充電検出回路CFCは、それぞれ同一回路
構成を有してセルごとに配置された４つの比較ユニット
回路３１８と、各比較ユニット回路３１８の出力の論理
積信号電圧を出力するトランジスタ式のNAND回路３１９
と、NAND回路３１９の出力電圧により断続されるトラン
ジスタTR３を有する信号電流発生回路３２０とからな
る。

【００６８】各比較ユニット回路３１８は同一構造をも
つので、最上位のセル１０の満充電を検出する比較ユニ
ット回路３１８だけを以下に説明する。

【００６９】この比較ユニット回路３１８は、互いに直
列接続された抵抗器RFA、RFBからなる抵抗分圧回路と、
互いに直列接続された抵抗器RUFと基準電圧源VRF（たと
えばツェナーダイオード）とからなる基準電圧回路と、
それらからそれぞれ電圧が入力される満充電検出用コン
パレータC3とからなる。

【００７０】満充電検出用コンパレータC3は、セル１０
の電圧すなわちセル電圧が基準電圧回路が出力する基準
満充電電圧値（中間高電圧値）を超えた場合にNAND回路
３１９の一つのトランジスタTR’にハイレベルを出力す
る。

【００７１】したがって、各比較ユニット回路３１８か
らの出力が個別に入力される４つのトランジスタTR’が
直列接続されたNAND回路３１９は、４つのセルのすべて
のセル電圧が上記基準満充電電圧値を超えた場合にトラ
ンジスタTR３をオンさせる。トランジスタTR３を有する
信号電流発生回路３２０は論理的にはNOT回路であり、
結局、簡易セル過充放電検出装置３１の出力ラインLに
は、各比較ユニット回路３１８の出力の論理積に相当す
る信号電流ｉ３が出力される。すなわち、上述したよう
に、出力ラインLは電池コントローラ２の低入力インピ
ーダンスの入力端子OCD1に接続されており、その結果、
トランジスタTR３のオンによりそのコレクタ抵抗R３の
抵抗値に略逆比例する信号電流ｉ３が入力端子OCD1に送
られる。

【００７２】（簡易均等化回路CEC）簡易セル過充放電
検出装置３１の簡易均等化回路CECを図５を参照して説
明する。この簡易均等化回路CECは、セル間電圧のばら
つき解消を図る回路である。

【００７３】セルグループ１１のグループ電圧V11は抵
抗値が等しい４つの抵抗R１０〜R１３を直列接続してな
る抵抗分圧回路に入力されて２５％電位、５０％電位、
７５％電位が形成される。２５％電位、５０％電位、７
５％電位は、セルグループ１１の最低電位VS2を基準と
してグループ電圧の２５％、５０％、７５％の電位を表
す。

【００７４】オペアンプ電圧増幅回路OP1〜OP3は、セル
グループ１１の３つのセル接続点の電位とこれら２５％
電位、５０％電位、７５％電位との電位差（電圧ばらつ
き）をアナログ差動増幅し、それぞれ増幅電位差（電圧
ばらつき）を示す出力電圧をコンパレータCP1H、CP1L、
CP２H、CP２L、CP３H、CP３Lに出力する。

【００７５】コンパレータCP1Hは高電位側から最初のセ
ル接続点の電位ばらつきが所定基準ばらつき幅より高電
圧側に大きいかどうかを判定する。コンパレータCP1Lは
高電位側から最初の接続点の電位ばらつきが所定基準ば
らつき幅より低電圧側に大きいかどうかを判定する。

【００７６】コンパレータCP2Hは高電位側から二番目の
セル接続点の電位ばらつきが所定基準ばらつき幅より高
電圧側に大きいかどうかを判定する。コンパレータCP21
Lは二番目の接続点の電位ばらつきが所定基準ばらつき
幅より低電圧側に大きいかどうかを判定する。

【００７７】コンパレータCP3Hは高電位側から三番目の
セル接続点の電位ばらつきが所定基準ばらつき幅より高
電圧側に大きいかどうかを判定する。コンパレータCP3L
は三番目の接続点の電位ばらつきが所定基準ばらつき幅
より低電圧側に大きいかどうかを判定する。

【００７８】これらの判定結果を論理回路３２１を通じ
てセルばらつき解消用の電流バイパススイッチ３２２〜
３２５に出力する。その結果、最高電位のセル１０のセ
ル電圧が平均セル電圧に比較して許容レベル以上過大で
あれば、セルバイパススイッチ３２２がオンされ、その
結果、充電時には最高電位のセル１０へ流れ込むべき充
電電流がバイパス抵抗RB1へ分流し、放電時には最高電
位のセル１０はバイパス抵抗RB1へ追加のバイパス放電
を行って、最高電位のセル１０のセル電圧を減少させ
る。結局、各セル電圧のばらつきが低減される。論理回
路３２１を用いた簡易均等化回路CECは公知であり、発
明の要旨でもないので、更なる詳細説明は省略する。

【００７９】（電池コントローラ２）電池コントローラ
２を図４に示す。電池コントローラ２は、各セルグルー
プ１１〜１Ｎごとに、出力ラインLの電流変化を検出し
て、過充電、過放電、満充電の受信を行うとともに、セ
ルグループ電圧間のばらつきを演算してその低減を図
る。

【００８０】電池コントローラ２の回路説明の図示、説
明を簡単とするために、セルグループ１１の過充電、過
放電、満充電の受信及びセルグループ１１の電流バイパ
スを行う回路ブロック以外の回路ブロックの図示説明を
省略する。１００は、演算処理用のマイコンである。

【００８１】セルグループ１１の電池状態（過充電、過
放電、満充電の有無）はその出力ラインL、サンプリン
グスイッチ２０を通じて電圧変換回路２１に入力されて
電圧信号に変換され、この電圧信号はマルチプレクサ２
２を通じてマイコン１００に入力される。セルグループ
１１のグループ電圧V11は、A／Dコンバータ２３により
デジタル電圧信号に変換された後、マルチプレクサ２４
を通じてマイコン１００に入力される。マルチプレクサ
２２、２４は各セルグループ１１〜１Ｎごとに得られた
上記と同じ電圧の一つを時間順次に選択してマイコン１
００に入力する。

【００８２】マイコン１００は、各セルグループ１１〜
１Ｎのグループ電圧を比較し、すべてのグループ電圧を
最小のグループ電圧にあわせるべく、デマルチプレクサ
２５、フォトカプラ２６を通じて、グループバイパスス
イッチであるトランジスタ２７をオンし、セルグループ
１１〜１Ｎのうちの最小グループ電圧のセルグループ以
外のセルグループをバイパス放電（もしくは充電迂回）
を行って、各セルグループ電圧を所定範囲に収束させ
る。 （満充電容量測定）マイコン１００により実施されてこ
の実施態様の要部をなす満充電容量測定動作を図７に示
すフローチャート及び図８に示すタイミングチャートを
参照して以下に説明する。説明を簡単とするためにセル
グループ１１について説明する。他のセルグループ１２
〜１Ｎについても動作は同じである。

【００８３】時刻ｔ０から電池コントローラ２が満充電
容量測定モ−ドを開始すると、組電池１は主回路電流Ｉ
ｃ１で充電され、各セル電圧が徐々に上昇していく。各
セル電圧は通常は全て過放電検出しきい値VLを上回って
いるので、過放電検出用のトランジスタTR1のみがＯＮ
状態となり、出力ラインLから電池コントローラ２の入
力端子ＯＣＤ１に流れる総電流（すなわち送信信号）Σ
ｉはｉ０＋ｉ１となり、全てのセルが過放電電圧VLと過
充電電圧VUの間の通常使用範囲にあることが電池コント
ローラ２に伝達される。

【００８４】時刻ｔ１になると、最も電圧が高いいずれ
かのセルのセル電圧VCMAXが過充電検出用しきい値VUに
到達し、トランジスタTR2がオンするので、総電流Σｉ
は電流ｉ２だけ増加する。電池コントローラ２はこの電
流ｉ２の増加を検出してインバータ６を制御して組電池
１を充電する充電電流をIC１からIC２に減少させる。こ
の充電電流の減少により、セル電圧は内部電圧降下減少
分だけ小さくなるので、過充電検出は一旦は解除され、
総電流Σｉは電流ｉ２だけ減少する。しかし、組電池１
は依然として充電電流Ｉｃ２で充電されるため、各セル
電圧は徐々に上昇していく。

【００８５】時刻ｔ２になると、最も電圧が高いセルの
セル電圧VCMAXが過充電検出用しきい値VUに再び到達
し、トランジスタTR2がオンするので、総電流Σｉは電
流ｉ２だけ増加する。電池コントローラ２はこの電流ｉ
２の増加を検出してインバータ６を制御して組電池１を
充電する充電電流をIC２からIC３に減少させる。この充
電電流の減少により、セル電圧が上述のように減少する
ので、過充電検出が一旦は解除され、総電流Σｉは電流
ｉ２だけ減少する。しかし、組電池１は依然として充電
電流Ｉｃ２で充電されるため、徐々に電圧が上昇してい
く。

【００８６】時刻ｔ３になると、最も電圧の高いセルの
セル電圧VCMAXが過充電検出用しきい値VUに再び到達
し、トランジスタTR2がオンするので、総電流Σｉは電
流ｉ２だけ増加する。電池コントローラ２はこの電流ｉ
２の増加を検出してインバータ６を制御して組電池１を
充電する充電電流をIC３から０とし、充電を所定時間TW
１だけ停止させ、この間にセル電圧均等化回路ＣＥＣに
よりセル電圧均等化を行ってセル電圧のばらつきを低減
する。

【００８７】なお、マイコン１００は常に（正確には定
期的に）、総電流Σｉ＝ｉ０＋ｉ１＋ｉ３となったかど
うかを判定している。この状態は、各セル電圧がすべて
満充電電圧以上ですべて過充電電圧に達していない電圧
範囲にあることを示す。すなわち、この電圧範囲は、各
セル電圧間の電圧ばらつきが小さく、その後の満充電容
量計測のための放電において、満充電容量がこの電圧ば
らつきにより過小に計算されることがないこと、つま
り、満充電容量計測用の放電開始に好適であることを示
す。

【００８８】時刻ｔ３から所定時間TW１が経過した時刻
ｔ４にて充電を再開すると、時刻ｔ５にて、最も電圧が
高いセルのセル電圧が過充電電圧に達しておらず、か
つ、最も電圧が低いセルのセル電圧VCMINが所定の満充
電電圧Ｖｆを上回る状態となる。すると、トランジスタ
TR3をオンして電流I３を出力し、これにより電池コント
ローラ２はすべてのセルが満充電電圧以上であることを
認識する。

【００８９】その後、時刻ｔ６になると、最も電圧の高
いセルのセル電圧VCMAXが過充電検出用しきい値VUに再
び到達し、電流ｉ２が上述したように一時的に流れ、マ
イコン１００は充電を停止する。この状態は、組電池１
の容量が許容セル電圧範囲で最も大きい状態を意味す
る。

【００９０】この実施態様では、この充電停止から次の
満充電容量計測用の放電開始（時刻ｔ７）の間に所定時
間TW2を設定している。この所定時間TW2においても簡易
均等化回路CECは動作しており、セル電圧VCを更に均等
化しつつ各セルを満充電電圧VF以上過充電電圧VU未満に
て更に収束させることができる。

【００９１】また、この所定時間TW２だけ次の放電を待
機することにより、この待機の間にいずれかのセルが自
己の状態不良により満充電電圧Ｖｆ未満に低下すること
がないことを確認し、満充電容量のための放電を安全に
行えることを確認する。

【００９２】上記確認後、時刻ｔ７より満充電容量測定
のための放電を開始する。なお、所定期間TW２が終了す
る前にいずれかのセル電圧VCが満充電電圧Ｖｆを下回っ
た場合は、充電電流IC3で組電池１を再度充電する。

【００９３】放電を開始すると、セル電圧が徐々に低下
し、セル電圧の最低値VCMINが時刻ｔ８にて過放電しき
い値電圧VL未満となり、トランジスタTR１がオフし、総
電流Σｉは電流ｉ０のみとなる。マイコン１００は、そ
れを検出して過放電状態と判定して、放電を停止すると
ともに、この放電中（時刻ｔ７〜時刻ｔ８）の放電電流
を電流センサ８によって検出し、積分して満充電容量を
計算する。

【００９４】

【実施形態２】他の実施形態を図９、図１０を参照して
以下に説明する。

【００９５】この実施形態は、上述した実施形態１にお
ける図６に示す満充電検出回路に、図３に示す過放電検
出回路の機能を併合したものである。各セルにおける回
路と動作は同じであるので、セルグループ１１の最高電
位のセルの満充電検出及び過放電検出のみを以下に説明
する。 （満充電兼過放電検出回路CXC）満充電兼過放電検出回
路CXCを図９に基づいて説明する。

【００９６】この満充電兼過放電検出回路CXCは、図６
に示す満充電検出回路CFCにおいて、しきい値を切り換
える４つのしきい値切換回路４００と、各しきい値切換
回路４００を制御するしきい値切換制御回路４０１とを
追加したものである。満充電検出回路CFCについては既
述したので説明を省略する。

【００９７】しきい値切換回路４００は、それぞれ同一
回路構成を有してセルごとに配置されているので、最高
電位のセル１０のしきい値切換回路４００だけを説明す
る。しきい値切換回路４００は互いに直列接続された抵
抗R1’、R2’、R3’、ダイオードD’、トランジスタTR
４１からなる。抵抗R1’、R2’、ダイオードD’が互い
に直列接続され、トランジスタTR４１は抵抗R1、R2の接
続点電位により断続され、トランジスタTR４１がオンす
ると、抵抗R3’が抵抗RFAと並列接続され、後述するよ
うに満充電検出用のしきい値が過放電検出用のしきい値
に実質的に切換られる。

【００９８】すなわち、トランジスタTR５がオンする
と、逆流遮断ダイオードD’を通じてトランジスタTR４
１がオンされ、抵抗器RFA、RFBからなる抵抗分圧回路に
おいて抵抗器RFAと並列に抵抗R3’が並列に付加され
る。その結果、抵抗器RFA、RFBからなる抵抗分圧回路が
出力するセル電圧の分圧は大きくなる。このことは、抵
抗器RUFと基準電圧源VRFとからなる基準電圧回路が出力
する基準電圧が相対的に小さくなることに等しい。した
がって、トランジスタTR４１のオンにより、この基準電
圧は満充電判定用しきい値電圧から過放電判定用しきい
値電圧に変更されることになる。

【００９９】しきい値切換制御回路４０１は、互いに直
列接続されて全体として電流ｉ０を流すための抵抗R0を
構成する抵抗R0’及びR0”と、トランジスタTR４、TR５
と、実質的に１／２分周回路であるパルス間引き回路X2
とからなる。

【０１００】電池コントローラ２は、総電流ΣIを時間
Ｔごとにサンプリングするサンプリング期間を含む所定
時間だけサンプリングスイッチ２０を定期的にＯＮす
る。サンプリングスイッチ２０がオンすると、ラインL1
から抵抗器R0’、R0”、出力ラインL、サンプリングス
イッチ２０を通じて電圧変換回路２１が電流ｉ0を吸収
するため、トランジスタTR４がＯＮしてパルス間引き回
路X2の入力端子ＩＮにスイッチ２０のオンオフと同一の
タイミングのパルス信号が入力される。

【０１０１】パルス間引き回路X2の内部は、図１０に示
すように、電流バッファ回路２００と、Ｄフリップフロ
ップ回路２０１と、ＡＮＤゲート２０２とで構成されて
おり、入力パルスを１回毎に間引いて（１／２分周し
て）出力する。パルス間引き回路X２の出力がハイレベ
ルとなると、トランジスタTR５がＯＮし、各比較ユニッ
ト回路３２１のトランジスタTR４１がＯＮされ、コンパ
レータ３０６の非反転入力端に印加されるセル電圧の分
圧が変化し、これは相対的にしきい値が変化するのと同
じ効果となる。

【０１０２】すなわち、パルス間引き回路X2の出力電圧
がトランジスタTR５をオンしない場合には実質的なしき
い値が満充電しきい値電圧VFとなり、オンする場合には
実質的なしきい値が過放電しきい値電圧VLとなるように
抵抗器RFA、RFB、R3'の抵抗値を設定する。これによ
り、サンプリングスイッチ２０がオフする奇数回目に
は、満充電判定結果（電流ｉ３）の有無が検出され、サ
ンプリングスイッチ２０がオンする偶数回目には、過放
電判定結果（電流ｉ１）の有無が検出される。結局、こ
の実施形態では、サンプリングスイッチ２０のサンプリ
ングごとに満充電判定結果（電流ｉ３）の有無と過放電
判定結果（電流ｉ１）の有無とが時間順次にマイコン１
００に読み込まれることになる。サンプリングスイッチ
２０のサンプリング間隔を短くすれば、実質的にほぼ同
時期に満充電判定結果と過放電判定結果とを読み込むこ
とができるので、実用上の問題は生じることがなく、満
充電と過放電の検出回路を一つに統合することができ、
回路の構成を簡素にすることができる。 （変形態様）上記実施例では、サンプリングスイッチ２
０を周期的に作動させることにより、周期的にしきい値
切換を行ったが、その他、図８に示す満充電容量測定動
作期間（ｔ０〜ｔ８）において、適切なタイミングで満
充電判定しきい値の選択と、過放電判定しきい値の選択
とを切り換えてもよい。好適には、図８において、すべ
てのセルが満充電電圧以上であることを検出する時刻ｔ
５までは満充電判定を行い、その後、放電が完了する時
刻ｔ８までは過放電判定を行うようにすることが好適で
ある。

【０１０３】なお、上記実施態様において、各セルグル
ープの直列セル数は４に限定しなくてもよいことはもち
ろんである。しかし、セル過充放電検出装置に使用する
素子の耐電圧の問題等から、セル電圧が平均３．６Ｖの
リチウム電池の場合は４〜６直列程度として構成するの
が適当と考えられる。

【０１０４】満充電に均等化してから放電して容量を測
定する以外に、空充電（ＳＯＣ＝０％）側に均等化して
から少なくとも一つにセルが過充電となるまで充電し、
その間の電流積算値を満充電容量としてもよい。この場
合、過放電しきい値VLより少し高い値で完全放電しきい
値VEを設定し空充電検出回路を各セルに設け、その出力
をＯＲで受けて、全セルの電圧がVLとVEの間にあるか判
定させることが好ましい。この場合の容量算出には、充
電容量に充放電効率を乗じる必要がある。また、上記実
施態様２と同様に、しきい値切換回路をもつ過充電検出
回路で空充電検出回路を代行することができる。

【０１０５】その他、満充電や完全放電せずに、中間的
な２つのＳＯＣ範囲に相当する所定の電圧範囲にで全セ
ルが存在することを検出し、そこから所定の電圧まで放
電または充電して部分容量を測定し、この部分容量から
比例換算などによりを満充電容量を推定するようにして
もよい。この場合、中間的なＳＯＣ範囲の上限に対応す
る上限しきい値電圧、および、中間的なＳＯＣ範囲の下
限に対応する下限しきい値電圧に設定された検出回路を
用意し、前者をＯＲ論理で、後者をＡＮＤ論理でまとめ
て判定する。そして、それぞれを実施態様２のようにＯ
Ｒ論理同士、ＡＮＤ論理同士をしきい値切換式に統合し
てもよい。

【０１０６】満充電検出信号、過充電検出信号、過放電
検出信号を別々に電池コントローラ２に出力することも
できる。

【０１０７】また、伝達信号を電流に変換することな
く、そのＯＮ／ＯＦＦレベルをフォトカプラを介して伝
達するようにしてもよい。

【０１０８】実施態様２におけるしきい値の切換方法と
して、セル電圧の分圧比を変更するのではなく、基準電
圧源の発生電圧を分圧して切り換えるようにしてもよ
い。また、図３の実施例も含め、各セルごとに基準電圧
源を一つに共通化し、基準電圧源から出力される基準電
圧を分圧して過充電しきい値電圧VU、過放電しきい値電
圧VL、満充電しきい値電圧VFを作成してコンパレータに
供給するようにしてもよい。

【０１０９】実施態様２において、満充電検出回路と過
放電検出回路とを共用して切り換える以外に、過充電検
出回路と満充電検出回路とをコンパレータ共用とするこ
ともできる。ただし、この場合、過充電／満充電共用コ
ンパレータの出力を、ＡＮＤ回路とＯＲ回路の両方に振
り分ける必要がある。さらに、過充電、満充電、過放電
を判定する３つのコンパレータを全て一つに統合し、し
きい値を３状態の切換式にしてもよい。

【０１１０】出力ラインLとはべつの信号線を用いてし
きい値切換のための制御信号を送信するようにしてもよ
い。実施形態２において、切換信号の論理としきい値と
の関係を逆（Ｌの時過放電でＨの時満充電）にしてもよ
い。ただし、セル電圧がしきい値を上回ると基本的にＯ
Ｎ動作となって動作電流が多くなる構成となっているの
で、セルからの消費電流が多くなる。そこで、切換信号
がＬの時にしきい値が高い方（満充電判定用）とすれ
ば、動作電流が流れる時間が少なくなるので、消費電流
を抑えることができる。特に車両が停車（イグニッショ
ンスイッチがＯＦＦ）している状態では、過充放電検出
をする必要がないのでサンプリングスイッチ２０を開放
状態としておくことにより、しきい値を自動的に満充電
側とすることができ、消費電流を抑えることができる。

【０１１１】各セルの過充電および満充電、過充電検出
の論理（各コンパレータの出力）は、本実施例に示すも
のに従う必要は必ずしもなく、例えば通常はＨレベル
で、過充電または過放電検出時にＬレベルとするように
してもよい。ただし、Ｈレベルは動作電流が流れること
によりセルからの消費電流が多くなるので、しきい値を
下回った場合をＬレベルの論理とするのが好ましい。

【０１１２】ＨＥＶやＥＶ以外の、多直列組電池を電源
とする装置に適用してもよいことはいうまでもない。

【０１１３】対象とする電池についてはリチウム二次電
池に限らず、鉛電池やニッケル系電池等の他の二次電池
セル、セルを複数個直並列にしたセルモジュールのよう
な任意の単位電池において、本発明は適用可能である。

【０１１４】

【実施形態３】他の実施形態を図１１に示すフローチャ
ートを参照して以下に説明する。

【０１１５】上記実施形態１，２では、満充電容量計測
プロセスを車両走行中において、走行動力をエンジンが
負担させつつ行うことができる。この時、満充電容量計
測プロセスのための組電池１の予備充電電力はエンジン
から供給され、その後の放電エネルギーはエンジン又は
車輪に放出される。

【０１１６】ただし、上記実施形態１，２では、満充電
容量計測プロセス中の充電電流値、及び、放電電流値
を、走行状況に関係なく電池コントローラ２側で決定し
たが、車両走行を快適とするために、車両走行に適した
電流制御を加味することも当然可能である。その一例を
図１１にフローチャートとして示す。満充電容量計測の
ための組電池１の放電電流は、車両走行に好適な放電電
流値（平均値）IRが現在の放電電流値IDよりもはるかに
大きい場合に放電電流値IDをゆるやかにアップし、逆の
場合にゆるやかにダウンする。もちろん、この放電電流
IDの変化は所定範囲内で行われるべきである。

【０１１７】その他、車両走行上、どうしても組電池１
の急激な充放電が必要な状況、たとえば急制動や急加速
など、いったん満充電容量計測のための予備充電やその
後の放電を中断するようにしてもよい。

【０１１８】また、上記説明した満充電容量計測のため
の制御はあらかじめ走行状況をモニタしておき、高速道
路走行中などこの制御に好適な走行状態を自動的又は手
動により確認してから行ってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施態様１に示す車載組電池制御装置の全体回
路図である。

【図２】過充電検出回路を示す回路図である。

【図３】過放電検出回路を示す回路図である。

【図４】電池コントローラを示す回路図である。

【図５】簡易均等化回路を示す回路図である。

【図６】満充電検出回路を示す回路図である。

【図７】実施形態１における満充電容量計測動作を示す
フローチャートである。

【図８】実施形態１における満充電容量計測動作を示す
タイミングチャートである。

【図９】実施形態２の満充電検出兼過放電検出を行う回
路を示す回路図である。

【図１０】図９のパルス間引き回路を示す回路図であ
る。

【図１１】実施形態３の放電電流制御を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１１〜１Ｎ セルグループ ３１〜３Ｎ 簡易セル過充放電検出装置（電圧検出部、
電池管理部） ２ 電池コントローラ（電流積算部、電池管理
部） CCC 過充電検出回路（高レベル判定手段、過充
電検出手段） CDC 過放電検出回路（低レベル判定手段、過放
電検出手段） CFC 満充電検出回路（中間レベル判定手段、満
充電検出手段） CXC 満充電兼過放電検出回路 CEC 簡易均等化回路（セル電圧均等化回路） ４０１ しきい値切換制御回路（しきい値切り換え
信号発生手段） ４００ しきい値切換回路 TR１、TR２、TR３ トランジスタ（電流変調手段） ２０ サンプリングスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 10/48 ＺＨＶ Ｈ０１Ｍ 10/48 ＺＨＶＰ Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB12 CB22 CB32 CC01 CC04 CC07 CC12 CC23 CC24 CC27 CD01 CD03 CD04 CD09 5G003 AA07 BA03 DA07 EA05 FA06 GC05 5H030 AA03 AA04 AA08 AS08 BB01 BB21 DD20 FF42 FF43 FF44 5H115 PA08 PA11 PG04 PI16 PO17 PU01 PU21 PV09 PV23 QE09 QI04 QN02 SE06 TI01 TI02 TI05 TI06 TR19 TU02 TU05 TU16 TU17

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに直列接続されて自動車用組電池を構
   成する多数のセルの電圧を検出する電圧検出部と、 前記組電池の充放電電流を積算してなる積算電流量を演
   算する電流積算部と、 前記両検出手段の出力信号に基づく演算を行って前記組
   電池の電池状態を管理する電池管理部と、 を備える車載組電池制御装置において、 前記電池管理部は、 前記各セルの電圧がすべて所定の満充電電圧に達した満
   充電到達時点と、前記満充電到達時点の前又は後におけ
   る前記各セルの電圧の少なくともどれか一つが所定の空
   充電電圧に達した空充電到達時点とを検出し、前記両時
   点間における前記積算電流量を前記満充電容量として設
   定することを特徴とする車載組電池制御装置。
2. 【請求項２】互いに直列接続されて自動車用組電池を構
   成する多数のセルの電圧を検出する電圧検出部と、 前記組電池の充放電電流を積算してなる積算電流量を演
   算する電流積算部と、 前記両検出手段の出力信号に基づく演算を行って前記組
   電池の電池状態を管理する電池管理部と、 を備え、 前記電池管理部は、 前記各セルの電圧の少なくとも一つが所定の高電圧値以
   上となった場合に充電レベルが所定の高レベルであると
   判定する高レベル判定手段と、 前記各セルの電圧の少なくとも一つが前記高電圧値より
   低い所定の低電圧値未満となった場合に充電レベルが所
   定の低レベルであると判定する低レベル判定手段と、 前記各セルの電圧のすべてが前記高電圧値と前記低電圧
   値との間の所定の満充電容量検出時点決定用の中間高電
   圧値以上となった場合に充電レベルが所定の中間高レベ
   ルと判定するか、もしくは、前記各セルの電圧のすべて
   が前記中間高電圧値と前記低電圧値との間の所定の満充
   電容量検出時点決定用の中間低電圧値未満となった場合
   に充電レベルが所定の中間低レベルと判定する中間レベ
   ル判定手段と、 前記充電レベルが、前記中間高レベル以上で前記高レベ
   ル未満の放電開始時点から放電を開始して前記低レベル
   又は前記中間低レベルに達するまで、もしくは、前記前
   記中間低レベル以下で前記低レベル以上の充電開始時点
   から充電を開始して前記高レベル又は前記中間高レベル
   に達するまで、電流積算を行うことにより得た積算電流
   値に基づいて満充電容量を演算する満充電容量演算手段
   と、 を備えることを特徴とする車載組電池制御装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の車載組電池制御装置におい
   て、 前記電池管理部は、 前記各セルとそれぞれ並列に接続されて前記セルの電流
   をバイパスする電流バイパス回路と、 前記各セル間の電圧ばらつきに応じて前記電流バイパス
   回路のバイパス電流を調整することにより前記各セル間
   の電圧ばらつきを所定範囲内に制御するバイパス制御回
   路と、 を含むセル電圧均等化回路を装備することを特徴とする
   車載組電池制御装置。
4. 【請求項４】請求項２又は３記載の車載組電池制御装置
   において、 前記電池管理部は、 前記高レベル判定手段の判定基準値である前記所定の高
   電圧値を前記セルの許容上限電圧値に設定するととも
   に、前記高レベル判定手段が高レベルと判定する場合に
   充電電流の低減乃至遮断を指令することを特徴とする車
   載組電池制御装置。
5. 【請求項５】請求項２又は３記載の車載組電池制御装置
   において、 前記電池管理部は、 前記低レベル判定手段の判定基準値である前記所定の低
   電圧値を前記セルの許容下限電圧値に設定するととも
   に、前記低レベル判定手段が低レベルと判定する場合に
   放電電流の低減乃至遮断を指令することを特徴とする車
   載組電池制御装置。
6. 【請求項６】請求項２乃至５のいずれか記載の車載組電
   池制御装置において、 前記各セルは、リチウムイオンの吸蔵放出可能な正極及
   び負極を有するリチウム二次電池からそれぞれなり、 前記高レベル判定手段は、各セル個々の過充電を検出す
   る過充電検出手段からなり、 前記低レベル判定手段は、各セル個々の過放電を検出す
   る過放電検出手段からなることを特徴とする車載組電池
   制御装置。
7. 【請求項７】請求項２乃至６のいずれか記載の車載組電
   池制御装置において、 前記高レベル判定手段兼前記中間低レベル判定手段は、 前記各セルの電圧と所定の基準値とをセルごとに比較す
   る複数の比較部と、 前記各比較部の出力の論理和に相当する論理信号を出力
   する論理和演算部と、 前記各比較部の前記基準値を、前記高レベル判定用の第
   １しきい値と、前記中間低レベル判定用の第２しきい値
   とで切り換えるしきい値切り換え部と、 を備えることを特徴とする車載組電池制御装置。
8. 【請求項８】請求項２乃至６のいずれか記載の車載組電
   池制御装置において、 前記低レベル判定手段兼前記中間高レベル判定手段は、 前記各セルの電圧と所定の基準値とをセルごとに比較す
   る複数の比較部と、 前記各比較部の出力の論理積に相当する論理信号を出力
   する論理積演算部と、 前記各比較部の前記基準値を、前記低レベル判定用の第
   ３しきい値と、前記中間高レベル判定用の第４しきい値
   とで切り換えるしきい値切り換え部と、 を備えることを特徴とする車載組電池制御装置。
9. 【請求項９】請求項２乃至８のいずれか記載の車載組電
   池制御装置において、 前記電池管理部は、 前記各判定手段の出力により単一の出力ラインに出力す
   る出力電流量を変更する電流変調手段を有することを特
   徴とする車載組電池制御装置。
10. 【請求項１０】請求項７又は８と請求項９とに記載の車
    載組電池制御装置において、 前記電池管理部は、 前記出力ラインの出力電流を周期的にサンプリングして
    後段の信号処理回路に出力するサンプリングスイッチ
    と、 前記サンプリングスイッチの開閉に伴う前記電流変調手
    段の出力電流変化に基づいて前記しきい値切り換え部の
    しきい値切り換えを指令するしきい値切り換え信号発生
    手段と、 を有することを特徴とする車載組電池制御装置。
11. 【請求項１１】請求項２乃至４のいずれか又は６記載の
    車載組電池制御装置において、 前記電池管理部は、 満充電容量検出に際して、 各セルの状態を前記中間高レベル以上で前記高レベル未
    満にまで充電する充電指令動作と、 前記セルの一つが前記高電圧値となった場合に充電電流
    を遮断する遮断指令動作と、 前記遮断から所定時間経過後、すべてのセルが前記中間
    高電圧値以上で前記高電圧値未満であれば、その後の満
    充電容量取得用の電流積算のための放電を許可する放電
    指令動作と、 を実行することを特徴とする車載組電池制御装置。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の車載組電池制御装置に
    おいて、 前記電池管理部は、 満充電容量検出に際して、 前記充電指令動作と前記遮断指令動作との間で、前記セ
    ル電圧が前記高電圧値に達するたびに前記充電電流を低
    減する低減指令動作を実行することを特徴とする車載組
    電池制御装置。
13. 【請求項１３】請求項１１又は１２記載の車載組電池制
    御装置において、 前記電池管理部は、 満充電容量検出に際して、 前記遮断から所定時間経過後、少なくとも一つのセルが
    前記中間高電圧値未満にまで低下すれば、所定電流値で
    再度充電を行う再充電指令動作を実行することを特徴と
    する車載組電池制御装置。
14. 【請求項１４】請求項２乃至５のいずれか記載の車載組
    電池制御装置において、 前記自動車用組電池は、ハイブリッド電気自動車の動力
    を補助又は回生する電力を蓄電し、 前記電池管理部は、前記ハイブリッド電気自動車の走行
    中における出力又は回生電流の要求値に応じて前記満充
    電容量積算時の放電電流又は充電電流を増減することを
    特徴とする車載組電池制御装置。