JP2011075504A - 充電制御装置、および該充電制御装置における充電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セル電池に並列に選択的に接続されバイパス電流を流すバイパス部の両端の電圧を計測してセル電圧を検出する際に、バイパス部に電流が流れることにより、セル電池とバイパス部とを結ぶ電圧計測ラインのインピーダンスにより電圧降下分が生じる場合においても、正確なセル電圧を検出することができる充電制御装置を提供する。
【解決手段】電圧計測ラインＬａ１に存在する部品（例えばヒューズＦ１の内部抵抗ｒｆ１）や、配線パターンのインピーダンス成分ｒ１や、それらのインピーダンスの合計値（Ｚ１）を予め記録しておく。そして、バイパス部１９−１を動作させた時のセル電圧の検出値（バイパス部１９−１の端子電圧）Ｖａ１から、バイパス電流Ｉｂ１をバイパス抵抗Ｒ１によって算出し（Ｉｂ１＝Ｖａ１／Ｒ１）、生じた電圧降下値ΔＶｒ１を算出し（ΔＶｒ１＝Ｉｂ１×Ｚ１）、検出したセル電圧Ｖａ１に足し合わせる（Ｖａ１＋ΔＶｒ１）。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のセル電池（二次電池）が直列に接続された電池モジュールを一括で充電する充電制御装置に関し、特に、各セル電池の充電電圧を調整してバランスさせるために使用されるバイパス部（セル電池に選択的に並列接続されるインピーダンス回路）の両端の電圧を計測してセル電池の電圧を検出する際に、セル電池とバイパス部とを結ぶ電圧計測ラインにバイパス電流が流れて電圧降下が生じる場合においても、正確なセル電圧の値を検出することができる、充電制御装置、および該充電制御装置における充電制御方法に関する。

複数のセル電池を直列に接続して構成される電池モジュールへの充電を制御する充電制御装置においては、各セル電池の電池電圧を検出（計測）し、セル電池間の充電電圧を調整してバランスがとれるように構成されている（例えば、特許文献１，２，３を参照）。

直列に接続されたセル電池をバッテリ充電装置（定電圧直流電源装置または定電流直流電源装置）により一括充電を行う際に、セル電池の電池容量にアンバランス（不均衡）がある場合は、電池容量の小さなセル電池が先に満充電され、電池容量の大きなセル電池が充分に充電されることなく充電動作が完了する。すなわち、電池モジュールを全体として充分に充電できない状態のまま充電が停止されることになる。これを避けるため、充電の際に、各セル電池の電池電圧（充電電圧）を検出し、セル電池の充電電圧にアンバランスが生じた場合に、セル電池に選択的に並列接続されるバイパス部（インピーダンス回路）を使用してセル電池の充電電圧を均等にする。

図３は、従来の充電制御装置の構成例を示す図である。図３において、セル電池１，２，・・・，ｎは、直列に接続された複数のセル電池であり、バッテリ充電装置（定電圧直流電源装置または定電流直流電源装置等）２１から流れる充電電流Ｉｃにより一括で充電されるセル電池である。なお、バッテリ充電装置２１から、セル電池１，２，・・・，ｎに充電を行う場合は、定電流充電（ＣＣ充電）を行う方法と、定電圧充電（ＣＶ充電）を行う方法と、充電初期において定電流充電（ＣＣ充電）を行ない、ある程度充電が進んだ状態において定電圧充電（ＣＶ充電）を行う方法など、種々の充電方法がある。

図３に示す充電制御装置１１Ａにおいて、セル電池１，２，・・・，ｎの正（＋）極側のそれぞれは、入力端子Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎおよび電圧計測ラインＬａ１，Ｌａ２，・・・，Ｌａｎを通して、電圧検出部１３の入力端子Ｅ１，Ｅ２，・・・，Ｅｎに接続される。また、セル電池１，２，・・・，ｎの負（−）極側のそれぞれは、入力端子Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎおよび電圧計測ラインＬｂ１，Ｌｂ２，・・・，Ｌｂｎを通して、電圧検出部１３の入力端子Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｎに接続される。

この電圧計測ラインＬａ１，Ｌａ２，・・・，Ｌａｎには、それぞれ過電流保護用のヒューズＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎが挿入される。また、バイパス部１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎのそれぞれは、電圧計測ラインＬａ１，Ｌａ２，・・・，Ｌａｎおよび電圧計測ラインＬｂ１，Ｌｂ２，・・・，Ｌｂｎを通して、各セル電池１，２，・・・，ｎに並列に接続される。このバイパス部１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎは、半導体スイッチ等で構成されるバイパススイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎと、バイパス抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎとの直列回路で構成される。

電圧検出部１３は、各セル電池１，２，・・・，ｎのセル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎを検出するための電圧検出部であり、各バイパス部１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎの両端の端子電圧Ｖａ１，Ｖａ２，・・・，Ｖａｎを計測することにより、セル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎを検出している。

このように図３に示す充電制御装置１１Ａにおいては、各セル電池１，２，・・・，ｎにそれぞれに対応して、電圧計測ラインやバイパス部等の同じ構成の回路が並列に複数設けられている。このため、以下の説明では、セル電池１の対応する回路の部分について説明するが、他のセル電池２，・・・，ｎに対応する回路についても同様である。

セル電池１に対応する電圧計測ラインＬａ１の一端は、セル電池１の正（＋）極側と端子Ａ１を通して接続され、他端は、電圧計測ラインＬａ１のインピーダンス等価回路である計測ラインインピーダンス等価回路１８−１を介して、バイパス部１９−１の端子Ｃ１に接続されている。また、この端子Ｃ１は電圧検出部１３の入力端子Ｅ１に接続されている。また、電圧計測ラインＬｂ１の一端は、セル電池１の負（−）極側と端子Ｂ１を通して接続され、他端は、バイパス部１９−１の端子Ｄ１に接続されている。また、この端子Ｄ１は電圧検出部１３の入力端子Ｇ１に接続されている。

電圧計測ラインＬａ１の計測ラインインピーダンス等価回路１８−１は、過電流保護用のヒューズＦ１（内部抵抗ｒｆ１）と、電圧計測ラインＬａ１の配線経路（例えば、入力端子Ａ１とバイパス部１９−１の端子Ｃ１との間のプリント配線基板の配線パターン）のインピーダンス成分ｒ１との直列回路で示される。

また、バイパス部１９−１は、バイパススイッチＳＷ１と、バイパス抵抗Ｒ１との直列回路で構成される。そして、バイパス部１９−１の一端（端子Ｃ１）は、計測ラインインピーダンス等価回路１８−１の一端に接続され、また、電圧検出部１３の入力端子Ｅ１に接続される。また、バイパス部１９−１の他端（端子Ｄ１）は入力端子Ｂ１を通して、セル電池１の負（−）極側と接続され、また、電圧検出部１３の入力端子Ｇ１に接続されている。

そして、電圧検出部１３は、セル電池１の電池電圧Ｖｃ１を検出するための電圧検出部であり、バイパス部１９−１の両端の端子電圧Ｖａ１を計測することにより、セル電圧Ｖｃ１を検出している。

上記構成において、セル電池１の充電動作中に、セル電池１のセル電圧Ｖｃ１が、予め設定される閾値電圧よりも大きい場合（あるいは、他のセル電圧Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎに比べて大きい場合）は、バイパススイッチＳＷ１をＯＮ（導通）にし、セル電池１に流れる充電電流Ｉｃの一部をバイパス抵抗Ｒ１にバイパス電流Ｉｂ１としてバイパスさせ、セル電池１への充電速度を遅らせる。逆に、セル電池１のセル電圧Ｖｃ１が、予め設定される閾値電圧よりも小さい場合（あるいは、他のセル電圧Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎと比較して小さい場合）は、バイパススイッチＳＷ１をＯＦＦ（非導通）にし、通常の充電を行う。

以上、セル電池１に対応する回路の構成と動作について説明したが、他のセル電池２，・・・，ｎに対応する回路についても同様である。すなわち、電圧検出部１３により、各セル電池１，２，・・・，ｎのセル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎを検出し、検出結果に応じて、バイパス部１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎを選択してＯＮ／ＯＦＦ制御し、電池電圧（充電電圧）の高いセル電池に対してバイパス電流を流すようにする。これにより、バッテリ充電装置２１によりセル電池１，２，・・・，ｎを一括充電する場合に、セル電池１，２，・・・，ｎの充電電圧にアンバランスが生じないようにしている。

特開２００４−２４５７４３号公報 特開２００２−２９１１６７号公報 特開２００１−１７８００８号公報

上述のように、複数のセル電池が直列に接続された電池モジュールを一括充電する充電制御装置１１Ａでは、各セル電池１，２，・・・，ｎのセル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎを検出し、この検出結果を基に、バイパス部１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎをＯＮ／ＯＦＦ制御している。これにより、セル電池１，２，・・・，ｎの充電電圧が均等になるよう制御している。

しかしながら、従来の充電制御装置１１Ａおいては、例えば、セル電池１を例にとると、バイパス部１９−１の両端の端子電圧Ｖａ１を計測することにより、セル電池１のセル電圧Ｖｃ１を検出している。従って、バイパス部１９−１内のバイパススイッチＳＷ１がＯＮ（導通）している状態においては、電圧計測ラインＬａ１にバイパス電流Ｉｂ１が流れ、このバイパス電流Ｉｂ１のために、電圧計測ラインＬａ１上の部品（例えばヒューズＦ１）や配線パターン等によるインピーダンス成分により電圧降下が生じ、正確なセル電圧Ｖｃ１の検出が困難になるという問題があった。この事情は他のセル電池２，・・・，ｎについても同様である。このため、各セル電池１，２，・・・，ｎの充電電圧のバランスをとることが困難であった。

本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、セル電池に並列に選択的に接続されるバイパス部の両端の端子電圧を計測してセル電圧を検出する際に、セル電池とバイパス部とを結ぶ電圧計測ラインにバイパス電流が流れて電圧降下が生じる場合においても、正確なセル電圧の値を検出することができる、充電制御装置、および該充電制御装置における充電制御方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の充電制御装置は、直列に接続された複数のセル電池をバッテリ充電装置により一括して充電する充電制御装置であって、前記セル電池ごとに並列に設けられたインピーダンス回路を選択的に導通または非導通にするバイパス部と、前記バイパス部の端子電圧から、前記バイパス部を導通させた場合の閉路端子電圧を検出する電圧検出部と、前記閉路端子電圧、前記セル電池と前記バイパス部とを結ぶ電圧計測ラインのインピーダンス値、及び前記バイパス部のインピーダンス値から、前記セル電池のセル電圧を算定するセル電圧算定部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の充電制御装置において、前記各セル電池と該セル電池に対応する前記バイパス部とを結ぶ電圧計測ラインのインピーダンス値と、前記バイパス部のインピーダンス値とを記憶するインピーダンス記憶部を備え、前記セル電圧算定部は、前記バイパス部を導通させた場合の前記閉路端子電圧と前記バイパス部のインピーダンス値とを基に、前記バイパス部に流れるバイパス電流を算出し、前記バイパス電流と前記電圧計測ラインのインピーダンス値とを基に補正値を算出し、前記閉路端子電圧と前記補正値とを基に、セル電池のセル電圧を算定することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の充電制御装置において、前記セル電圧算定部は、前記閉路端子電圧を前記バイパス部のインピーダンス値で除算することにより、前記バイパス電流を算出し、前記バイパス電流と前記電圧計測ラインのインピーダンス値とを乗算することにより、前記補正値を算出し、前記閉路端子電圧と前記補正値とを加算することにより前記セル電圧を算定することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の充電制御装置において、前記セル電圧算定部により算定されたセル電圧に基づいて、前記バイパス部を導通または非導通にするバイパス制御部と、を備え、前記バイパス制御部は、予め定められる所定の閾値電圧に対して前記算定されたセル電圧が不足する場合には、前記バイパス部を非導通にし、前記算定されたセル電圧が達した場合には、前記バイパス部を導通にすることを特徴とする。

また、本発明の充電制御方法は、直列に接続された複数のセル電池をバッテリ充電装置により一括して充電する充電制御装置における充電制御方法であって、前記充電制御装置内の制御部により、前記セル電池ごとに並列に設けられたインピーダンス回路を選択的に導通または非導通にするバイパス手順と、前記インピーダンス回路の端子電圧から、前記インピーダンス回路を導通させた場合の閉路端子電圧を電圧検出部により検出する電圧検出手順と、前記閉路端子電圧、前記セル電池と前記インピーダンス回路とを結ぶ電圧計測ラインのインピーダンス値、及び前記インピーダンス回路のインピーダンス値から、前記セル電池の端子電圧を算定するセル電圧算定手順と、が行われることを特徴とする。

本発明の充電制御装置においては、バイパス部のインピーダンス値、および電圧計測ラインの部品や配線パターンのインピーダンス値を予め記憶しておき、電圧検出部により検出した電圧検出値とバイパス部のインピーダンスの値とを基にバイパス部に流れるバイパス電流値を算出し、このバイパス電流値と電圧計測ラインのインピーダンス値とを基に電圧補正値を算出し、電圧検出部により検出した電圧検出値を補正する。
これにより、セル電池に並列に選択的に接続されるバイパス部の両端の端子電圧を計測してセル電圧を検出する際に、セル電池とバイパス部とを結ぶ電圧計測ラインにバイパス電流が流れて電圧降下が生じる場合においても、正確なセル電圧の値を検出することができる。

本発明の実施の形態に係わる充電制御装置の構成を示す図である。 図１に示す充電制御装置における処理の流れを示すフローチャートである。 従来の充電制御装置の構成を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態に係わる充電制御装置の構成を示す図である。

図１に示す本発明の充電制御装置１１と、図３に示す従来の充電制御装置１１Ａとが構成上で異なる点は、図１に示す充電制御装置１１において、制御部１２と、バイパス制御部１４と、セル電圧算定部１５と、充電装置制御部１７とを新たに追加した点である。他の構成は図３に示す充電制御装置１１Ａと同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付している。また、図１においては、セル電池１に対してのみ、バイパス電流Ｉｂ１が流れている例を示している。

図１において、セル電池１，２，・・・，ｎは、直列に接続されたｎ個の二次電池（セル電池）であり、バッテリ充電装置２１から流れる充電電流Ｉｃにより一括で充電される電池モジュールである。

このセル電池１，２，・・・，ｎの正（＋）極側は、充電制御装置１１の入力端子Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ（入力端子Ａで総称される）にそれぞれ接続される。また、入力端子Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎは電圧計測ラインＬａ１，Ｌａ２，・・・，Ｌａｎ（計測ラインインピーダンス等価回路１８−１，１８−２，・・・，１８−ｎを含む）を通して、電圧検出部１３の入力端子Ｅ１，Ｅ２，・・・，Ｅｎ（入力端子Ｅで総称される）に接続される。また、セル電池１，２，・・・，ｎの負（−）極側のそれぞれは、入力端子Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ（入力端子Ｂで総称される）および電圧計測ラインＬｂ１，Ｌｂ２，・・・，Ｌｂｎ（電圧計測ラインＬｂで総称される）を通して、電圧検出部１３の入力端子Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｎ（入力端子Ｇで総称される）に接続される。

充電制御装置１１は、各セル電池１，２，・・・，ｎへの充電を行う際に、各セル電池１，２，・・・，ｎのセル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎ（セル電圧Ｖｃで総称される）をそれぞれ検出し、セル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎにアンバランスが生じている場合に、このアンバランスを補正するために、補正対象となるセル電池１，２，・・・，ｎに対応するバイパス部１９−１，１９−２，・・・１９−ｎ（バイパス部１９で総称される）のＯＮ（導通）／ＯＦＦ（非導通）制御を行う。

また、充電制御装置１１は、後述する充電装置制御部１７によりバッテリ充電装置２１の制御も行う。例えば、セル電池１，２，・・・，ｎへの一括充電の際に、それぞれのセル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎを監視し、いずれかのセル電池１，２，・・・，ｎが満充電となった場合には、過充電になることを防ぐために、バッテリ充電装置２１からセル電池１，２，・・・，ｎへの充電を停止させる。

なお、図１に示す例においては、セル電池１，２，・・・，ｎから負荷に電力を供給する放電回路は、本発明に直接関係せず、また図面の見易さのために図示していないが、当然のこととして、セル電池１，２，・・・，ｎから負荷へ電力を供給する放電回路および放電制御装置（いずれも図示せず）を備えている。そして、例えば、セル電池１，２，・・・，ｎから負荷への放電動作中に、いずれかのセル電池の電池電圧が、所定の下限値（過放電を防ぐための閾値電圧）に達した場合には、セル電池１，２，・・・，ｎから負荷への放電を停止させるように構成されている。

図１に示す本実施形態の充電制御装置１１において、制御部１２は、充電制御装置１１内の各処理部の全体を統括して制御し、この充電制御装置１１に要求される機能を実現するための制御部である。電圧検出部１３は、セル電池１，２，・・・，ｎのセル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎを検出するため、バイパス部１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎの両端の端子電圧Ｖａ１，Ｖａ２，・・・，Ｖａ３（Ｖａで総称される）を計測する。

電圧計測ラインＬａ１，Ｌａ２，・・・，Ｌａｎ（電圧計測ラインＬａで総称される）上の計測ラインインピーダンス等価回路１８−１，１８−２，・・・，１８−ｎ（計測ラインインピーダンス等価回路１８で総称される）は、セル電池１，２，・・・，ｎのそれぞれに対応して設けられるヒューズＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ（内部抵抗ｒｆ１，ｒｆ２，・・・，ｒｆｎ）と、配線経路（プリント配線基板上の配線パターン等）のインピーダンス成分ｒ１，ｒ２，・・・，ｒｎとの直列回路で示される等価回路である。なお、ヒューズＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎは、ヒューズＦで総称され、内部抵抗ｒｆ１，ｒｆ２，・・・，ｒｆｎは、内部抵抗ｒｆで総称され、インピーダンス成分ｒ１，ｒ２，・・・，ｒｎは、インピーダンス成分ｒで総称される。

例えば、電圧計測ラインＬａ１上の計測ラインインピーダンス等価回路１８−１の一端は、セル電池１の正（＋）極側と入力端子Ａ１を通して接続される。また、計測ラインインピーダンス等価回路１８−１の他端は、バイパス部１９−１の一端（端子Ｃ１）と接続されるとともに、電圧検出部１３の入力端子Ｅ１に接続される。この計測ラインインピーダンス等価回路１８−１は、過電流保護用のヒューズＦ１（内部抵抗ｒｆ１）と、電圧計測ラインＬａ１の配線経路（例えば、入力端子Ａ１とバイパス部１９−１の端子Ｃ１との間のプリント配線基板上の配線パターン）のインピーダンス成分ｒ１との直列回路で示される。

なお、セル電池１の負（−）極側と入力端子Ｂを介して接続されるとともに、バイパス部１９−１と接続端子Ｄ１で接続される電圧計測ラインＬｂ１についても、配線パターンによるインピーダンス成分が存在するが、この電圧計測ラインＬｂ１のインピーダンス成分については、電圧計測ラインＬａ１のインピーダンス成分ｒ１に含めて考えることができる。

バイパス部１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎは、半導体スイッチ等で構成されるバイパススイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ（バイパススイッチＳＷで総称される）と、バイパス抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎ（バイパス抵抗Ｒで総称される）との直列回路で構成される。バイパス部１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎの一方の端子Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎ（端子Ｃで総称される）は、電圧検出部１３の入力端子Ｅ１，Ｅ２，・・・，Ｅｎに接続される。また、バイパス部１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎの他方の端子Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎ（端子Ｄで総称される）は、電圧検出部１３の入力端子Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｎに接続される。

例えば、セル電池１に対応して設けられるバイパス部１９−１は、バイパススイッチＳＷ１と、バイパス抵抗Ｒ１との直列回路で構成される。このバイパス部１９−１の一端（端子Ｃ１）は、計測ラインインピーダンス等価回路１８−１の一端に接続されるとともに、電圧検出部１３の入力端子Ｅ１に接続される。また、バイパス部１９−１の他端（端子Ｄ１）は、セル電池１の負（−）極側に繋がる入力端子Ｂに接続されるとともに、電圧検出部１３の入力端子Ｇ１に接続されている。

すなわち、各セル電池１，２，・・・，ｎに対応するバイパス部１９の一端（端子Ｃ）は、計測ラインインピーダンス等価回路１８の一端に接続されるとともに、電圧検出部１３の入力端子Ｅに接続される。また、バイパス部１９の他端（端子Ｄ）は、セル電池１，２，・・・，ｎの負（−）極側に繋がる入力端子Ｂに接続されるとともに、電圧検出部１３の入力端子Ｇに接続されている。

バイパス制御部１４は、セル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎ（正確にはバイパス部１９の端子電圧Ｖａ、または端子電圧Ｖａを後述するセル電圧算定部１５により補正したセル電圧Ｖｃ）の電圧値を基に、それぞれのセル電池１，２，・・・，ｎごとに、バイパス部１９におけるＯＮ（導通）またはＯＦＦ（非導通）動作の判定を行う。そして、この判定結果を基に、バイパス部１９内のバイパススイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ（バイパススイッチＳＷで総称される）のＯＮ（導通）／ＯＦＦ（非導通）を制御する。すなわち、このバイパス制御部１４では、セル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎにアンバランスが生じている場合に、このアンバランスを補正するために、補正対象となるセル電池１，２，・・・，ｎに対応するそれぞれのバイパス部１９内のバイパススイッチＳＷのＯＮ，ＯＦＦ制御を行う。

例えば、充電動作中に、セル電池１のセル電圧Ｖｃ１が、予め設定される閾値電圧よりも大きい場合（あるいは、他のセル電圧Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎに比べて大きい場合）は、バイパススイッチＳＷ１をＯＮにし、セル電池１に流れる充電電流Ｉｃの一部をバイパス電流Ｉｂ１としてバイパス抵抗Ｒ１にバイパスさせ、セル電池１の充電速度を遅らせる。逆に、セル電池１のセル電圧Ｖｃ１が、予め設定される閾値電圧よりも小さい場合（あるいは、他のセル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎに比較して小さい場合）は、バイパススイッチＳＷ１をＯＦＦ（非導通）にする。

なお、図１に示す例では、バイパススイッチＳＷ１のみがＯＮし、バイパススイッチＳＷ２，・・・，ＳＷｎがＯＦＦしている例を示している。このため、バイパス電流Ｉｂ１のみがバイパス部１９−１に流れ、バイパス部１９−２，・・・，１９−ｎには、バイパス電流Ｉｂ２，・・・，Ｉｂｎ（図示せず）が流れていない状態を示している。なお、バイパス部１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎのそれぞれに流れるバイパス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２，・・・，Ｉｂｎは、バイパス電流Ｉｂで総称される。

セル電圧算定部１５は、バイパススイッチＳＷがＯＮ状態にある場合に、電圧検出部１３の入力端子Ｅ，Ｇで検出されるセル電圧（バイパス部１９の端子電圧）Ｖａを基に、バイパス部１９内のバイパス抵抗Ｒに流れるバイパス電流Ｉｂを算出し、このバイパス電流Ｉｂと、電圧計測ラインＬａの計測ラインインピーダンス等価回路１８のインピーダンス値Ｚを基に、補正電圧ΔＶｆを算出し、補正されたセル電圧Ｖｃ（Ｖｃ＝Ｖａ＋ΔＶｆ）を算出するための処理部である。

例えば、バイパススイッチＳＷ１がＯＮ状態にある場合に、電圧検出部１３の入力端子Ｅ１，Ｇ１で検出されるセル電圧（バイパス部１９−１の端子電圧）Ｖａ１を基に、バイパス部１９−１内のバイパス抵抗Ｒ１に流れるバイパス電流Ｉｂ１を算出し、該バイパス電流Ｉｂ１と、計測ラインインピーダンス等価回路１８−１のインピーダンス値Ｚ１（ｒｆ１+ｒ１）を基に、補正電圧ΔＶｆ１を算出し、補正されたセル電圧Ｖｃ１（Ｖｃ１＝Ｖａ１＋ΔＶｆ１）を算出する。

また、インピーダンス記憶部１６は、電圧計測ラインＬａ１，Ｌａ２，・・・，Ｌａｎに存在する部品（例えばヒューズＦの内部抵抗ｒｆ）や、配線パターン上に存在するインピーダンス成分ｒのインピーダンス値、およびそれらの合計値Ｚを予め記録する。

なお、この充電制御装置１１には、セル電池に対する充電制御動作を指示するための入力装置（例えば、押しボタンスイッチ等の操作スイッチ）や、検出結果を表示するための表示装置や、充電制御動作の結果（例えば、各セル電池の充電電圧）を通信により外部に出力するための通信装置（いずれも表示せず）が設備されているものとする。

上記構成の充電制御装置１１では、バイパス部１９に流れるバイパス電流Ｉｂにより電圧計測ラインＬａに生じる電圧降下値を、セル電圧算定部１５により補正し、セル電池１，２，・・・，ｎの正確なセル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎを検出する。以下、その補正動作について説明する。なお、以下で説明する例は、図１においてセル電池１にのみバイパス電流Ｉｂ１が流れ、セル電池２およびセル電池ｎにはバイパス電流Ｉｂ２，Ｉｂｎが流れない場合の例である。

最初に、充電制御装置１１では、予め電圧計測ラインＬａに存在する部品、例えばヒューズの内部抵抗ｒｆ１，ｒｆ２，・・・，ｒｆｎや、配線パターン上に存在するインピーダンス成分ｒ１，ｒ２，・・・，ｒｎを予め計測し、インピーダンスの合計値Ｚ１，Ｚ２，・・・，Ｚｎとともに、インピーダンス記憶部１６に予め記録しておく。

続いて、電圧検出部１３により、バイパス部１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎの両端の端子電圧Ｖａ１，Ｖａ２，・・・，Ｖａｎを検出（計測）する。

そして、例えば、バイパス制御部１４によりバイパス部１９−１をＯＮ（バイパススイッチＳＷ１をＯＮ）させた場合は、セル電池１のセル電圧（バイパス部１９−１の端子電圧）Ｖａ１から、バイパス電流Ｉｂ１の電流値をバイパス部１９−１のバイパス抵抗Ｒ１の抵抗値によって算出する。
このバイパス電流Ｉｂ１の電流値は、「Ｉｂ１＝Ｖ１/Ｒ１」により算出される。

次に、このバイパス電流Ｉｂ１の電流値を基に、電圧計測ラインＬａ１により生じた電圧降下値ΔＶｒ１を算出する。
この電圧降下値ΔＶｒ１は、「ΔＶｒ１＝Ｉｂ１×Ｚ１」により算出される。

続いて、検出したセル電池１のセル電圧（バイパス部１９−１の端子電圧）Ｖａ１と算出した電圧降下値ΔＶｒ１を足し合わせる。
これにより、真のセル電圧Ｖｃ１を、「Ｖｃ１＝Ｖａ１+ΔＶｒ１」により算出することができる。

また、バイパス動作を行わない場合、例えば、セル電池２およびセル電池ｎではバイパス動作が行われないと考えた場合は、バイパス電流Ｉｂ２，Ｉｂｎが流れないので電圧降下（ΔＶｒ２およびΔＶｒｎ）が生じないのでセル電圧算定部１５による補正は行わない。この場合は、バイパス動作なしのセル電池２のセル電圧Ｖｃ２は、電圧検出部１３で検出したセル電圧（バイパス部１９−２の端子電圧）Ｖａ２が真のセル電圧Ｖｃ２になる（Ｖｃ２＝Ｖａ２）。同様にして、バイパス動作なしのセル電池ｎのセル電圧Ｖｃｎは、電圧検出部１３で検出したセル電圧（バイパス部１９―ｎの端子電圧）Ｖａｎが真のセル電圧Ｖｃｎになる（Ｖｃｎ＝Ｖａｎ）。

以上、セル電池１に対してバイパス部１９−１がＯＮした場合について、電圧降下値ΔＶｒ１を算出して補正を行う例について説明したが、他のセル電池２，・・・，ｎのそれぞれに対応するバイパス部１９−２〜１９−ｎがＯＮした場合についても、同様の方法により補正が行われる。

また、図２は、本発明の充電制御装置における処理の流れを示すフローチャートであり、上述した充電制御装置１１におけるセル電圧補正処理の流れをフローチャートで示したものである。以下、図２に示すフローチャートを参照して、その処理の流れについて説明する。

図２（および図１）を参照して、充電開始後の最初の状態においては、バイパス制御部１４の制御動作により、各バイパス部１９内のバイパススイッチＳＷは全てＯＦＦ状態にあるものとする（ステップＳ１）。

この状態において、電圧検出部１３は、セル電池１，２，・・・，ｎのそれぞれのセル電圧（バイパス部１９の端子電圧）を入力端子Ｅ，Ｇから入力し、バイパス部１９の端子電圧をセル電圧Ｖａ１，Ｖａ２，・・・，Ｖａｎとして検出する（ステップＳ２）。

続いて、バイパス制御部１４により、各セル電池１，２，・・・，ｎに対応するバイパス部１９の動作条件を判定する（ステップＳ３）。例えば、セル電池１のセル電圧（バイパス部１９−１の端子電圧）Ｖａ１が、予め設定される閾値電圧と比べて高い場合（あるいは、他のセル電池のセル電圧に比べて高い場合）は、セル電池１に対応するバイパス部１９−１のバイパススイッチＳＷ１をＯＮにすることを判定する。この判定を各セル電池１，２，・・・，ｎのセル電圧（バイパス部１９の端子電圧）Ｖａ１，Ｖａ２，・・・，Ｖａｎに対して行う。

すなわち、バイパス部１９の動作条件を満たすと判定されたセル電池ｍ（ｍ＝１〜ｎのいずれか）に対し（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、このセル電池ｍに対応するバイパス部１９−ｍをＯＮにする（ステップＳ４）。

続いて、電圧検出部１３により、バイパス部１９−ｍをＯＮにしたセル電池ｍのセル電圧（バイパス部１９−ｍの端子電圧）Ｖａｍを検出する（ステップＳ５）。そして、セル電圧算定部１５により、バイパス部１９−ｍをＯＮにしたときのセル電圧（バイパス部１９の端子電圧）Ｖａｍから、バイパス電流Ｉｂｍを算出する（ステップＳ６）。すなわち、セル電圧算定部１５は、バイパス部１９−ｍをＯＮにしたセル電池ｍについて、バイパス電流Ｉｂｍの電流値をバイパス抵抗Ｒｍの抵抗値を基に算出する。例えば、セル電池１のバイパス部１９−１をＯＮにした場合は、バイパス電流Ｉｂ１の電流値をバイパス抵抗Ｒ１のインピーダンス値（抵抗値）を基に算出する。このバイパス電流Ｉｂ１の電流値は、「Ｉｂ１＝Ｖａ１/Ｒ１」により算出される。

また、セル電圧算定部１５は、このバイパス電流Ｉｂｍの電流値を基に、電圧計測ラインＬａｍにより生じた電圧降下値ΔＶｒｍを算出する（ステップＳ７）。この電圧降下値ΔＶｒｍは、「ΔＶｒｍ＝Ｉｂｍ×Ｚｍ」により算出される。例えば、セル電池１のバイパス部１９−１をＯＮにした場合は、バイパス電流Ｉｂ１の電流値を基に、電圧計測ラインＬａ１により生じた電圧降下値ΔＶｒ１を算出する。この電圧降下値ΔＶｒ１は、「ΔＶｒ１＝Ｉｂ１×Ｚ１」により算出される。ここで、「Ｚ１＝ｒｆ１＋ｒ１」である。

続いて、セル電圧算定部１５は、検出したセル電圧（バイパス部１９―ｍの端子電圧）Ｖａｍと算出した電圧降下値ΔＶｒｍを足し合わせて、検出したセル電圧Ｖａｍを補正する（ステップＳ８）。これにより、真のセル電圧Ｖｃｍを、「Ｖｃｍ＝Ｖａｍ+ΔＶｒｍ」により算出することができる（ステップＳ９）。例えば、セル電池１のバイパス部１９−１をＯＮにした場合は、電圧検出部１３により検出した電圧検出値Ｖａ１と、電圧降下値ΔＶｒ１を足し合わせて、電圧検出値を補正する（Ｖｃ１＝Ｖａ１＋ΔＶｒ１）。

なお、ステップＳ３においてバイパス部１９−ｍによるバイパス動作を行わないと判定された場合は（ステップＳ３：Ｎｏ）、バイパス電流Ｉｂｍが流れず電圧降下が生じないので補正は行わない。すなわち、バイパス動作なしの状態で電圧検出部１３により検出したセル電圧（バイパス部１９−ｍの端子電圧）Ｖａｍが真のセル電圧Ｖｃｍになる（Ｖｃｍ＝Ｖａｍ）（ステップＳ９）。例えば、図１に示すセル電池２で考えた場合はバイパス電流Ｉｂ２が流れず電圧降下が生じないので補正は行わない。これにより、バイパス動作なしのセル電池２のセル電圧Ｖｃ２は、電圧検出部１３で検出したセル電圧（バイパス部１９−２の端子電圧）Ｖａ２が真のセル電圧Ｖｃ２になる（Ｖｃ２＝Ｖａ２）。

以上説明したように、充電制御装置１１では、セル電池１，２，・・・，ｎに並列に接続されるバイパス部１９の両端Ｃ，Ｄの端子電圧を計測してセル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎを検出する際に、セル電池１，２，・・・，ｎとバイパス部１９とを結ぶ電圧計測ラインＬａにおいてバイパス電流Ｉｂによる電圧降下分が生じる場合においても、正確なセル電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎを容易に検出することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、図１に示す充電制御装置１１内の制御部１２、電圧検出部１３、バイパス制御部１４、セル電圧算定部１５、および充電装置制御部１７における機能は、専用のハードウェア（例えば、ゲートアレイ等のロジックＩＣ）を使用して実現することができる。また、充電制御装置１１内にＣＰＵ（マイクロコンピュータやＤＳＰ等の中央演算処理装置）を含むコンピュータシステムを設け、制御部１２、電圧検出部１３、バイパス制御部１４、セル電圧算定部１５、および充電装置制御部１７における処理に関する一連の処理の過程を、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶させておき、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することによって、上記処理を行うことができる。すなわち、制御部１２、電圧検出部１３、バイパス制御部１４、セル電圧算定部１５、および充電装置制御部１７における各処理は、ＣＰＵが上記プログラムを読み出して、情報の加工、演算処理を実行することにより実現することができる。

また、本発明のバイパス部は、バイパス部１９が相当し、本発明の電圧検出部は電圧検出部１３が相当する。また、本発明のバイパス制御部はバイパス制御部１４が相当する。また、本発明のセル電圧算定部はセル電圧算定部１５が相当する。また、本発明のインピーダンス回路はバイパス抵抗Ｒが相当する。また、本発明の電圧計測ラインは電圧計測ラインＬａ，Ｌｂが相当する。また、閉路端子電圧はバイパス部の端子電圧Ｖａが相当する。

そして、図１に示す充電制御装置１１は、バイパス部１９が、セル電池１，２，・・・，ｎごとに並列に設けられたインピーダンス回路（バイパス抵抗Ｒ）を選択的に導通または非導通にする。電圧検出部１３は、バイパス部１９の端子電圧から、バイパス部１９を導通させた場合の閉路端子電圧（バイパス部の端子電圧）Ｖａを検出する。セル電圧算定部１５は、閉路端子電圧Ｖａ、セル電池１，２，・・・，ｎとバイパス部１９とを結ぶ電圧計測ラインＬａのインピーダンス値、及びバイパス部１９のインピーダンス値（バイパス抵抗Ｒの抵抗値）から、セル電池１，２，・・・，ｎのセル電圧Ｖｃを算定する。
これにより、セル電池１，２，・・・，ｎに並列に選択的に接続されるバイパス部１９の両端の端子電圧（閉路端子電圧）Ｖａを計測してセル電圧Ｖｃを検出する際に、セル電池１，２，・・・，ｎとバイパス部１９とを結ぶ電圧計測ラインＬａにバイパス電流Ｉｂが流れて電圧降下が生じる場合においても、正確なセル電圧Ｖｃの値を検出することができる。
なお、また、電圧検出部１３による各セル電池の閉路端子電圧の検出は、予め定められた順序に従って行うこととしてもよく、或いは、ランダムに行うこととしてもよい。また、バイパス部１９によって行われるインピーダンス回路（バイパス抵抗Ｒ）の導通または非導通の切り換えは、電圧検出部１３による閉路端子電圧の検出に応じて行うほかに任意のタイミングで行うことができる。

また、充電制御装置１１は、インピーダンス記憶部１６が、各セル電池１，２，・・・，ｎとバイパス部１９とを結ぶ電圧計測ラインＬａのインピーダンス値（ヒューズの内部抵抗ｒｆと配線パターンのインピーダンス成分ｒ）と、バイパス部１９のインピーダンス値（バイパス抵抗Ｒの抵抗値）とを記憶する。セル電圧算定部１５は、バイパス部１９を導通させた場合の閉路端子電圧Ｖａとバイパス部１９のインピーダンス値（バイパス抵抗Ｒの抵抗値）とを基に、バイパス部１９に流れるバイパス電流Ｉｂを算出し、このバイパス電流Ｉｂと電圧計測ラインＬａのインピーダンス値とを基に補正値ΔＶｒを算出し、閉路端子電圧Ｖａと補正値ΔＶｒとを基にセル電圧Ｖｃを算定する。
これにより、セル電池に並列に選択的に接続されるバイパス部１９の両端の端子電圧Ｖａを基に、正確なセル電圧Ｖｃを算定することができる。

また、充電制御装置１１は、バイパス制御部１４が、セル電圧算定部１５により算定されたセル電池１，２，・・・，ｎのセル電圧Ｖｃに基づいて、バイパス部１９を導通または非導通にする。このバイパス制御部１４は、予め定められる所定の閾値電圧に対して算定されたセル電圧が不足する場合には、バイパス部１９を非導通にし、算定されたセル電圧が達した場合には、バイパス部１９を導通にする。
これにより、正確なセル電圧Ｖｃの値を検出することができる効果に加えて、検出したセル電圧Ｖｃを基に、セル電池１，２，・・・，ｎの充電電圧をバランスさせながら充電を行うことができる

なお、バイパス部１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎにおけるバイパス抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎは、純抵抗に代えて、所望のインピーダンスを有する構成とすることもできる。また、電流制限を行う定電流回路とすることもできる。また、バイパス抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎは、バイパススイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎの有する内部抵抗とすることもできる。

また、本実施形態では、インピーダンス記憶部１６に、電圧計測ラインＬａに存在する部品（例えばヒューズＦ１の内部抵抗ｒｆ）や、配線パターン上に存在するインピーダンス成分ｒや、それらのインピーダンスの合計値Ｚを予め記録するように構成されているが、これに限定されない。例えば、バイパス部１９のインピーダンス（バイパス抵抗Ｒ）の値を記憶しておけば、バイパス部１９をＯＮにした時の閉路端子電圧Ｖａを基に、バイパス電流Ｉｂが算出できる。そして、バイパス部１９をＯＦＦにした時のバイパス部１９の端子電圧Ｖａ´と、バイパス部１９をＯＮにした時のバイパス部１９の端子電圧Ｖａとを基に、電圧計測ラインＬａに存在するインピーダンスの合計値Ｚを、Ｚ＝（Ｖａ´−Ｖａ）／Ｉｂ、により算出することもできる。すなわち、バイパス部１９内のバイパス抵抗Ｒの値さえ記憶しておけば、電圧計測ラインＬａのインピーダンス値は、自動で検出することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の充電制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１，２，・・・，ｎ セル電池
１１，１１Ａ 充電制御装置
１２ 制御部
１３ 電圧検出部
１４ バイパス制御部
１５ セル電圧算定部
１６ インピーダンス記憶部
１７ 充電装置制御部
１８−１，１８−２，・・・，１８−ｎ 計測ラインインピーダンス等価回路
１９−１，１９−２，・・・，１９−ｎ バイパス部
Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎ バイパス抵抗（インピーダンス回路）
２１ バッテリ充電装置
Ｌａ１，Ｌａ２，・・・，Ｌａｎ 電圧計測ライン
Ｌｂ１，Ｌｂ２，・・・，Ｌｂｎ 電圧計測ライン
ＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ バイパス部のバイパススイッチ
Ｉｂ１，Ｉｂ２，・・・，Ｉｂｎ バイパス電流
Ｖｃ１，Ｖｃ２，・・・，Ｖｃｎ セル電圧
Ｖａ１，Ｖａ２，・・・，Ｖａｎ セル電圧（バイパス部の端子電圧）

Claims (5)

1. 直列に接続された複数のセル電池をバッテリ充電装置により一括して充電する充電制御装置であって、
   前記セル電池ごとに並列に設けられたインピーダンス回路を選択的に導通または非導通にするバイパス部と、
   前記バイパス部の端子電圧から、前記バイパス部を導通させた場合の閉路端子電圧を検出する電圧検出部と、
   前記閉路端子電圧、前記セル電池と前記バイパス部とを結ぶ電圧計測ラインのインピーダンス値、及び前記バイパス部のインピーダンス値から、前記セル電池のセル電圧を算定するセル電圧算定部と、
   を備えることを特徴とする充電制御装置。
2. 前記各セル電池と該セル電池に対応する前記バイパス部とを結ぶ電圧計測ラインのインピーダンス値と、前記バイパス部のインピーダンス値とを記憶するインピーダンス記憶部を備え、
   前記セル電圧算定部は、
   前記バイパス部を導通させた場合の前記閉路端子電圧と前記バイパス部のインピーダンス値とを基に、前記バイパス部に流れるバイパス電流を算出し、
   前記バイパス電流と前記電圧計測ラインのインピーダンス値とを基に補正値を算出し、
   前記閉路端子電圧と前記補正値とを基に、セル電池のセル電圧を算定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
3. 前記セル電圧算定部は、
   前記閉路端子電圧を前記バイパス部のインピーダンス値で除算することにより、前記バイパス電流を算出し、
   前記バイパス電流と前記電圧計測ラインのインピーダンス値とを乗算することにより、前記補正値を算出し、
   前記閉路端子電圧と前記補正値とを加算することにより前記セル電圧を算定する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充電制御装置。
4. 前記セル電圧算定部により算定されたセル電圧に基づいて、前記バイパス部を導通または非導通にするバイパス制御部と、
   を備え、
   前記バイパス制御部は、
   予め定められる所定の閾値電圧に対して前記算定されたセル電圧が不足する場合には、前記バイパス部を非導通にし、前記算定されたセル電圧が達した場合には、前記バイパス部を導通にする
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の充電制御装置。
5. 直列に接続された複数のセル電池をバッテリ充電装置により一括して充電する充電制御装置における充電制御方法であって、
   前記充電制御装置内の制御部により、
   前記セル電池ごとに並列に設けられたインピーダンス回路を選択的に導通または非導通にするバイパス手順と、
   前記インピーダンス回路の端子電圧から、前記インピーダンス回路を導通させた場合の閉路端子電圧を電圧検出部により検出する電圧検出手順と、
   前記閉路端子電圧、前記セル電池と前記インピーダンス回路とを結ぶ電圧計測ラインのインピーダンス値、及び前記インピーダンス回路のインピーダンス値から、前記セル電池の端子電圧を算定するセル電圧算定手順と、
   が行われることを特徴とする充電制御方法。

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