JP2013236492A - 電池モジュール、及び電池管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】制御回路の消費電流の差を吸収させる目的の放電回路を備えることなく、制御回路の消費電流の差に起因する二次電池の蓄電電気量の不均衡が生じるおそれを低減する。
【解決手段】電池モジュールＭは、二次電池Ｂからの電源電流によって温度を検出する温度検出回路４と、温度検出回路４へ供給される電源電流をオンオフするスイッチング素子ＳＷ１と、二次電池Ｂからの電力に基づき動作する制御部３と、電池モジュールＭの消費電力情報を記憶する記憶部３７と、スイッチング素子ＳＷ１をオンオフさせることによって二次電池Ｂから供給される電力の平均値を、目標電力と電池モジュールＭの消費電力との差に相当する差分電力と実質的に等しくさせる前記オンオフのデューティ比を取得するデューティ比算出部３３と、温度検出回路４による温度検出が実行されないとき、スイッチング素子ＳＷ１を前記デューティ比でオンオフさせる電源制御部３４とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池を含む電池モジュール、及びその電池モジュールを複数含む電池管理システムに関する。

近年、エンジンと電気モータとを併用したハイブリッドカーや電気自動車に電源として搭載される車載用二次電池に代表されるように、二次電池を多数接続して高電圧を出力する電源システムの利用が拡大しつつある。このような電源システムは、例えば８０セル〜５００セルといった多数の二次電池が直列接続されて構成されているため、電源システム全体の信頼性を確保する事が難しい。

具体的には、このような電源システムでは、電源システムを構成している二次電池の製造過程で発生する特性バラツキによって、各二次電池に充電される蓄電電気量（蓄電電荷量）にバラツキが生じる。

そして、このような蓄電電気量にバラツキのある状態で電源システムの充放電を繰り返すと、蓄電電気量が小さな二次電池の劣化が加速されるおそれがある。すなわち、電源システムを充電する際、充電前から他の二次電池より蓄電電気量が大きい二次電池は他の二次電池より先に満充電となるために過充電になり易く、蓄電電気量が大きい二次電池の劣化が加速されてしまうおそれがある。一方、電源システムを放電させる際は、放電前から他の二次電池より蓄電電気量が小さい二次電池は他の二次電池より先に蓄電電気量がゼロになるために過放電になり易く、蓄電電気量が小さい二次電池劣化が加速されてしまうおそれがある。

そして、劣化が加速された二次電池は、容量が減少して寿命が短縮されることとなる。電源システムの場合、一部の二次電池が劣化すると、電源システム全体が使用できなくなったり信頼性が低下したりするため、このような蓄電電気量のバラツキに起因して生じる二次電池の劣化は影響が大きい。そのため、二次電池を多数用いる電源システムでは、各二次電池の蓄電電気量を均等化すること、すなわち各二次電池の端子電圧を均等化することが望まれている。

一方、二次電池を用いる場合、二次電池の蓄電電気量を求めたり、安全性を向上させたりするために、制御回路を設けて二次電池の端子電圧や温度等を検出したり、監視したりして、二次電池を管理することが広く行われている。しかしながら、上述のように、数十個から数百個に及ぶ多数の二次電池セルを用いる場合、すべての二次電池を一つの制御回路で管理することは容易でない。

そこで、多数の二次電池を複数のモジュールに分割し、モジュール毎に制御回路を設けることで、多数の二次電池の温度や電圧などの監視を容易にする技術が知られている。このような構成では、各モジュール内で消費される電源電流は、各モジュールに含まれる二次電池から供給されることになる。

しかしながら、各モジュールに含まれる制御回路等の特性ばらつきによって、各モジュールの消費電流相互間には、わずかながら差が生じる。各モジュールは常時二次電池の出力電流を消費し続ける。そのため、例えわずかであっても各モジュール相互間の消費電流に差があると、各モジュール間で二次電池の蓄電電気量の差が徐々に蓄積されていき、各モジュール相互間での蓄電電気量に不均衡が生じるという不都合があった。

そこで、各モジュールに二次電池を強制的に放電させる放電回路を備え、各モジュールに設けられた監視ＩＣの消費電流の差に相当する電流を、各モジュールの放電回路で放電させることによって、各モジュール相互間で蓄電電気量に不均衡が生じることを防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１８２５５０号公報

しかしながら、上述の技術によれば、各モジュール相互間の消費電流の差を吸収させる目的のために、複数のモジュールに、二次電池を強制的に放電させ、かつその放電量を調節可能な放電回路を備える必要があるため、コストが増大するという不都合があった。

本発明の目的は、各モジュール相互間の消費電流の差を吸収させる目的のためだけに放電回路を備えることなく、各モジュール相互間の消費電流の差に起因する二次電池の蓄電電気量の不均衡が、生じるおそれを低減することができる電池モジュール、及びこの電池モジュールを複数含む電池管理システムを提供することである。

本発明に係る電池モジュールは、二次電池を含む電池モジュールであって、前記二次電池から供給された電力に基づく電源電流によって、前記二次電池を放電させる目的とは異なる目的の処理を行う電流消費回路と、前記電流消費回路へ供給される電源電流をオンオフする電流開閉部と、前記二次電池から供給された電力に基づき動作する制御部と、前記電池モジュールの消費電力に関する消費電力情報を予め記憶する記憶部とを備え、前記制御部は、前記電流開閉部によって前記電源電流をオンオフさせることによって前記二次電池から前記電流消費回路へ供給される電力の平均値を、所定の目標電力と前記消費電力情報に基づく消費電力との差に相当する差分電力と実質的に等しくさせる前記オンオフのデューティ比を取得するデューティ比取得部と、前記電流消費回路によって前記処理が実行される期間中、前記電流開閉部によって前記電源電流をオンさせ、前記電流消費回路によって前記処理が実行されないとき、前記電流開閉部によって前記電源電流を前記デューティ比でオンオフさせる電源制御部とを含む。

この構成によれば、二次電池を放電させる目的とは異なる目的の処理を行う電流消費回路、すなわち、二次電池を放電させることのみを目的とする回路ではない電流消費回路を備える。また、記憶部に、電池モジュールの消費電力に関する消費電力情報が予め記憶されている。そして、デューティ比取得部は、電流開閉部によって、電流消費回路へ供給される電源電流をオンオフさせることにより電流消費回路へ供給される電力の平均値を、所定の目標電力と消費電力情報に基づく消費電力との差に相当する差分電力と実質的に等しくさせるオンオフのデューティ比を取得する。電源制御部は、電流消費回路によって前記処理が実行される期間中、電流開閉部によって電源電流をオンさせ、電流消費回路へ電源電流を供給させるので、電流消費回路は、前記処理を実行することができる。また、電流消費回路によって前記処理が実行されないとき、電源制御部は、電流開閉部によって電流消費回路に供給される電源電流を、デューティ比取得部により取得されたデューティ比でオンオフさせる。これにより、電源制御部は、電源電流をオンオフさせることによって二次電池から電流消費回路へ供給される電力の平均値を、目標電力と消費電力情報に基づく消費電力との差に相当する差分電力と実質的に等しくさせる。その結果、電流消費回路を含む電池モジュール全体の消費電力が、目標電力と実質的に等しくなる。そうすると、複数の電池モジュールの消費電力（消費電流）にばらつきが有った場合であっても、各電池モジュールにおける消費電力が目標電力と等しくされる結果、各電池モジュールにおける二次電池の放電電流が略等しくなる。その結果、各モジュール相互間の消費電流の差を吸収させる目的のためだけに放電回路を備えることなく、各モジュール相互間の消費電流の差に起因する二次電池の蓄電電気量の不均衡が生じるおそれを低減することができる。

また、前記電流消費回路は、前記二次電池の温度を検出するサーミスタと、前記サーミスタに直列に接続され、かつ予め設定された抵抗値を有する直列抵抗とを含む温度検出回路を含み、前記温度検出回路の処理は、前記直列抵抗と前記サーミスタとの直列回路を前記電源電流が流れることにより前記直列抵抗と前記サーミスタとの接続点に生じる電圧を、前記二次電池の温度を示す温度情報として出力する温度検出処理であることが好ましい。

この構成によれば、二次電池の温度を検出する温度検出回路を、各モジュール相互間の消費電流の差に起因する二次電池の蓄電電気量の不均衡を低減させるための電流消費回路として用いることができる。

また、前記デューティ比取得部は、前記温度検出回路によって前記処理が実行されることにより出力された前記温度情報と、前記目標電力と、前記消費電力情報とに基づいて、前記平均値が前記差分電力となるように、前記オンオフのデューティ比を求めることが好ましい。

温度検出回路に含まれるサーミスタは、温度によって抵抗値が変化する。サーミスタの抵抗値が変化すると、サーミスタと直列抵抗との直列回路に流れる電流が変化する。そうすると、温度によって、温度検出回路において消費される電力が変化することになる。そこで、デューティ比取得部は、サーミスタの抵抗値の変化が反映された温度情報と、目標電力と、電池モジュールの消費電力に関する消費電力情報とに基づいて、電流消費回路へ供給される電力の平均値を、目標電力と消費電力情報に基づく消費電力との差に相当する差分電力と実質的に等しくさせるオンオフのデューティ比を求める。これにより、温度の変化によるサーミスタの抵抗値の変化を考慮して、前記デューティ比を求めることができるので、電流消費回路へ供給される電力の平均値を、目標電力と消費電力情報に基づく消費電力との差に相当する差分電力と実質的に等しくさせる精度が向上する。

また、前記電流消費回路は、前記二次電池の端子電圧を分圧する第１及び第２分圧抵抗を含む電圧検出回路を含み、前記電圧検出回路の処理は、前記第１及び第２分圧抵抗の直列回路を前記電源電流が流れることにより前記第１及び第２分圧抵抗によって分圧された電圧を、前記二次電池の端子電圧を示す電池電圧情報として出力する電圧検出処理であることが好ましい。

この構成によれば、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出回路を、各モジュール相互間の消費電流の差に起因する二次電池の蓄電電気量の不均衡を低減させるための電流消費回路として用いることができる。

また、前記デューティ比取得部は、前記電圧検出回路によって前記処理が実行されることにより出力された前記電池電圧情報と、前記目標電力と、前記消費電力情報とに基づいて、前記平均値が前記差分電力となるように、前記オンオフのデューティ比を求めることが好ましい。

第１及び第２分圧抵抗の直列回路を流れる電源電流は、二次電池の端子電圧が変化すると変化する。そのため、電圧検出回路で消費される電力は、二次電池の端子電圧によって変化する。そこで、デューティ比取得部は、二次電池の端子電圧を示す電池電圧情報と、目標電力と、電池モジュールの消費電力に関する消費電力情報とに基づいて、電流消費回路へ供給される電力の平均値を、目標電力と消費電力情報に基づく消費電力との差に相当する差分電力と実質的に等しくさせるオンオフのデューティ比を求める。これにより、二次電池の端子電圧の変化による電圧検出回路の消費電力の変化を考慮して、前記デューティ比を求めることができるので、電流消費回路へ供給される電力の平均値を、目標電力と消費電力情報に基づく消費電力との差に相当する差分電力と実質的に等しくさせる精度が向上する。

また、前記制御部と前記電流消費回路の少なくとも一部と前記電流開閉部とは、単一の集積回路に集積されており、前記電流開閉部は、前記制御部からの指示に応じて前記電流消費回路へ供給される電源電流をオフする省電力回路を含むことが好ましい。

この構成によれば、制御部と電流消費回路の少なくとも一部は、集積回路に集積されており、省電力回路によって、電流消費回路へ供給される電源電流をオンオフさせることができるので、集積回路内の回路ブロックを電流消費回路として用いることができる。

また、前記制御部と前記電流消費回路と前記電流開閉部とは、単一の集積回路に集積されており、前記電流開閉部は、前記制御部からの指示に応じて前記電流消費回路へ供給される電源電流をオフする省電力回路を含むことが好ましい。

この構成によれば、制御部と電流消費回路と電流開閉部とが一つの集積回路に集積されている。そして、省電力回路によって、電流消費回路へ供給される電源電流をオンオフさせることができるので、集積回路内の回路ブロックを電流消費回路として用いることができる。

また、前記記憶部は、さらに、前記消費電力のばらつき範囲における上限値に相当する電力以上の値を、前記目標電力として予め記憶することが好ましい。

この構成によれば、複数の電池モジュールが用いられる場合、各電池モジュールは、自律的に各電池モジュールの消費電力を目標電力と実質的に同一にさせることができる。従って、外部から目標電力を受信するための通信回路を備えたり、外部から目標電力を受信する処理を実行したりしなくても、各電池モジュールの自律的な動作によって、制御回路の消費電流の差に起因する二次電池の蓄電電気量の不均衡が生じるおそれを低減することができる。

また、本発明に係る電池管理システムは、上述の電池モジュールを複数含み、前記複数の電池モジュールにおける前記記憶部から前記消費電力情報をそれぞれ取得し、前記取得された各消費電力情報が示す前記消費電力のうち、最も大きな消費電力を前記目標電力として、その目標電力を示す情報を前記各電池モジュールの前記デューティ比取得部へ出力するシステム制御部を備える。

この構成によれば、電池管理システムに含まれる複数の電池モジュールの制御部の消費電力のうち、最も大きな消費電力が、目標電力となる。そして、各電池モジュールにおける消費電力がその目標電力と実質的に同一となるように、デューティ比取得部によって取得されたデューティ比で、電流消費回路へ供給される電源電流がオンオフされる。その結果、消費電力が最大の電池モジュールでは、自モジュールの消費電力が目標電力と等しくなるから、電流消費回路で電力消費させる必要がなくなる結果、電力消費を低減できる。また、消費電力が最大の電池モジュール以外の電池モジュールは、電流消費回路で消費させる電力を必要最小限にすることができるので、電池管理システム全体の消費電力を低減することが容易である。

また、本発明に係る電池管理システムは、上述の電池モジュールを複数含む電池管理システムである。

この構成によれば、電池管理システムに含まれる複数の電池モジュールにおいて、各モジュール相互間の消費電流の差を吸収させる目的のためだけに放電回路を備えることなく、各モジュール相互間の消費電流の差に起因する二次電池の蓄電電気量の不均衡が生じるおそれを低減することができる。

このような構成の電池モジュール及び電池管理システムは、各電池モジュールにおける制御部と、二次電池を放電させる目的とは異なる目的の処理を行う電流消費回路とで消費される電力を目標電力と実質的に等しくできるので、複数の電池モジュール相互間の消費電力の差が低減される結果、各モジュール相互間の消費電流の差を吸収させる目的のためだけに放電回路を備えることなく、各モジュール相互間の消費電流の差に起因する二次電池の蓄電電気量の不均衡が、生じるおそれを低減することができる。

本発明の一実施形態に係る電池モジュールを備えた電池管理システムの構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す電池モジュールの構成の一例を示すブロック図である。 図２に示す制御部の７つのサンプルについて、ＡＤコンバータを停止させたときの消費電流を実測したデータを示す説明図である。 図２に示す記憶部に記憶される電源電流情報の一例を示す説明図である。 図２に示す記憶部に記憶される電源電流情報の一例を示す説明図である。 図１に示す電池モジュールの動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示す電池モジュールの動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示す電池モジュールの動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールＭ１〜Ｍ３を備えた電池管理システム１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す電池管理システム１は、主ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２と、例えば３個の電池モジュールＭ１〜Ｍ３と、外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）と、通信線Ｌとを備えている。なお、電池モジュールの個数は、２個であってもよく、３を超える数であってもよい。

以下、電池モジュールＭ１〜Ｍ３を総称して電池モジュールＭと称する。

電池モジュールＭは、大略的に、二次電池Ｂ、制御部３、温度検出回路４（電流消費回路の一例）、電圧検出回路５（電流消費回路の一例）、電源部６、及びスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２（電流開閉部の一例）を備えている。

以下、二次電池Ｂの正極端子を正極端子Ｐ（＋）と称し、二次電池Ｂの負極端子を負極端子Ｐ（−）と称する。

電池モジュールＭ１〜Ｍ３が備える各二次電池Ｂ、すなわち３個の二次電池Ｂは、直列に接続されている。このように、各二次電池Ｂが直列接続されることによって、電池モジュールＭ１〜Ｍ３が直列接続されている。そして、ｎ個の二次電池Ｂが直列接続されて構成された直列回路の、高電位側（正極側）の一端、すなわち電池モジュールＭ１における正極端子Ｐ（＋）に外部接続端子Ｔ（＋）が接続され、低電位側（負極側）の一端、すなわち電池モジュールＭ３における負極端子Ｐ（−）に外部接続端子Ｔ（−）が接続されている。

外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）は、負荷回路や充電装置等が接続される接続端子である。すなわち、電池モジュールＭ１〜Ｍ３の出力電流は外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）を介して負荷回路へ供給され、外部から供給された充電電流は外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）を介して電池モジュールＭ１〜Ｍ３へ供給される。

なお、外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）は、例えば端子台やコネクタ等であってもよく、例えばランドやパッド等の配線パターンであってもよい。

主ＥＣＵ２と、電池モジュールＭ１〜Ｍ３とは、通信線Ｌによって通信可能に接続されている。

図２は、図１に示す電池モジュールＭの詳細な構成の一例を示すブロック図である。図２に示す電池モジュールＭは、二次電池Ｂ、制御部３、温度検出回路４、電圧検出回路５、電源部６、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２、抵抗Ｒ１、及びスイッチング素子ＳＷ３を備えている。

二次電池Ｂは、例えば、複数、例えば１０個の素電池Ｅが直列に接続されて構成されている。なお、素電池Ｅ一つがそのまま二次電池Ｂとされていてもよい。また、二次電池Ｂは、複数の素電池Ｅが並列接続されて構成されていてもよい。あるいは、二次電池Ｂは、直列接続と並列接続とを組み合わせた接続方法によって、複数の素電池Ｅが組み合わされて構成されていてもよい。

素電池Ｅとしては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等、種々の二次電池を用いることができる。

素電池Ｅがリチウムイオン二次電池の場合、素電池Ｅの満充電電圧は約４．２Ｖとなる。素電池Ｅは、主に、出力電圧が４．２Ｖ〜３．０Ｖの範囲で用いられる。そうすると、二次電池Ｂは、主に、電池電圧Ｖｂが４２Ｖ〜３０Ｖとなる範囲で用いられることになる。

電源部６は、例えばスイッチング電源回路によって構成された、いわゆるＤＣ／ＤＣコンバータ回路である。電源部６は、電池電圧Ｖｂを、制御部３及び温度検出回路４の動作用電源電圧である電源電圧Ｖｏｐに変換する。電源電圧Ｖｏｐは、例えば３．４Ｖである。なお、電源部６としては、三端子レギュレータ等、種々の電源回路を用いることができる。

これにより、電源部６は、二次電池Ｂから供給された電力を、制御部３を動作させるための電源電圧Ｖｏｐ、及び動作用の電源電流Ｉｏｐに変換し、電源電圧Ｖｏｐ、及び電源電流Ｉｏｐを制御部３へ供給する。また、電源部６は、電源電圧Ｖｏｐを、スイッチング素子ＳＷ１を介して温度検出回路４へ供給する。

スイッチング素子ＳＷ１としては、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いることができる。

温度検出回路４は、例えば、直列抵抗Ｒ４１〜Ｒ４６と、サーミスタＴｈ１〜Ｔｈ６とを備えている。そして、温度検出回路４は、直列抵抗Ｒ４１とサーミスタＴｈ１との直列回路４１と、直列抵抗Ｒ４２とサーミスタＴｈ２との直列回路４２と、直列抵抗Ｒ４３とサーミスタＴｈ３との直列回路４３と、直列抵抗Ｒ４４とサーミスタＴｈ４との直列回路４４と、直列抵抗Ｒ４５とサーミスタＴｈ５との直列回路４５と、直列抵抗Ｒ４６とサーミスタＴｈ６との直列回路４６とを含んでいる。直列回路４１〜４６は、並列に接続されている。

そして、直列抵抗Ｒ４１〜Ｒ４６の接続点Ｐ１が、スイッチング素子ＳＷ１を介して電源部６と接続されている。サーミスタＴｈ１〜Ｔｈ６の接続点は、負極端子Ｐ（−）と接続されている。負極端子Ｐ（−）は、電池モジュールＭ内の回路グラウンドとなっている。

サーミスタＴｈ１〜Ｔｈ６は、それぞれ二次電池Ｂの各所に接触して、あるいは二次電池Ｂの近傍に配設されて、二次電池Ｂの温度Ｔ１〜Ｔ６を検出する。直列抵抗Ｒ４１〜Ｒ４６の抵抗値は、例えば５．１ｋΩである。以下、サーミスタＴｈ１〜Ｔｈ６を総称してサーミスタＴｈと称し、直列抵抗Ｒ４１〜Ｒ４６を総称して直列抵抗Ｒ４と称する。

スイッチング素子ＳＷ１がオンすると、サーミスタＴｈ１〜Ｔｈ６と直列抵抗Ｒ４１〜Ｒ４６とは、電源電圧Ｖｏｐをそれぞれ分圧電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ６として分圧する。温度検出回路４は、分圧電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ６を、制御部３の後述するＡＤコンバータ３１へ出力する。サーミスタＴｈ１〜Ｔｈ６の抵抗値は、温度によって変化するので、分圧電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ６は、それぞれサーミスタＴｈ１〜Ｔｈ６によって検出された温度を示す温度情報である。

このとき、直列回路４１〜４６に流れる電流の合計が、温度検出回路４が温度検出処理を実行するために消費する電源電流となる。そして、直列回路４１〜４６に流れる電流の合計に電源電圧Ｖｏｐを乗じた値が、温度検出回路４が温度検出処理を実行するために消費する電力となる。

電圧検出回路５は、分圧抵抗Ｒ５１（第１分圧抵抗）と分圧抵抗Ｒ５２（第２分圧抵抗）とを備える。分圧抵抗Ｒ５１と分圧抵抗Ｒ５２とは直列に接続されている。電圧検出回路５は、電池電圧Ｖｂを分圧するいわゆる分圧回路である。電圧検出回路５は、高電圧の電池電圧Ｖｂを、ＡＤコンバータ３１の入力電圧範囲の電圧に変換する。

分圧抵抗Ｒ５１はスイッチング素子ＳＷ２を介して正極端子Ｐ（＋）に接続され、分圧抵抗Ｒ５２は負極端子Ｐ（−）に接続されている。これにより、スイッチング素子ＳＷ２がオンすると、二次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが分圧抵抗Ｒ５１，Ｒ５２によって分圧され、その分圧された電圧Ｖｂ１が、分圧抵抗Ｒ５１，Ｒ５２の接続点Ｐ２から制御部３の後述するＡＤコンバータ３１へ出力される。電圧Ｖｂ１は、電池電圧Ｖｂを示す電池電圧情報である。

スイッチング素子ＳＷ２がオンしているとき、電圧検出回路５に流れる電流が、電圧検出回路５が電圧検出処理を実行するために消費する電源電流となる。そして、電圧検出回路５に流れる電流に電池電圧Ｖｂを乗じた値が、電圧検出回路５が電圧検出処理を実行するために消費する電力となる。

スイッチング素子ＳＷ２としては、例えばｐチャネルのＦＥＴを用いることができる。そして、スイッチング素子ＳＷ２のソースが正極端子Ｐ（＋）に接続され、スイッチング素子ＳＷ２のドレインが分圧抵抗Ｒ５１に接続され、スイッチング素子ＳＷ２のゲートが抵抗Ｒ１を介して正極端子Ｐ（＋）に接続されている。

また、スイッチング素子ＳＷ２のゲートは、スイッチング素子ＳＷ３のドレインに接続されている。スイッチング素子ＳＷ３は、ｎチャネルのＦＥＴである。スイッチング素子ＳＷ３のソースは、負極端子Ｐ（−）に接続されている。そして、スイッチング素子ＳＷ３のゲートは、制御部３に接続されている。

スイッチング素子ＳＷ２のソースには、正極端子Ｐ（＋）から例えば３０Ｖを超えるような電圧が印加されている。そのため、スイッチング素子ＳＷ２をオフさせるためにはスイッチング素子ＳＷ２のゲートに３０Ｖを超えるような高電圧を印加する必要がある。しかしながら、制御部３の電源電圧は、例えば３．４Ｖといった低電圧であるため、制御部３は、スイッチング素子ＳＷ２を直接オフさせることができない。そこで、制御部３は、スイッチング素子ＳＷ３を介して、スイッチング素子ＳＷ３をオフさせることによりスイッチング素子ＳＷ２をオフさせ、スイッチング素子ＳＷ３をオンさせることによりスイッチング素子ＳＷ２をオンさせる。

なお、説明を簡単にするため、以下、制御部３がスイッチング素子ＳＷ３を介してスイッチング素子ＳＷ２をオフさせることを、単に制御部３がスイッチング素子ＳＷ２をオフさせると記載し、制御部３がスイッチング素子ＳＷ３を介してスイッチング素子ＳＷ２をオンさせることを、単に制御部３がスイッチング素子ＳＷ２をオンさせると記載する。

なお、制御部３がスイッチング素子ＳＷ２をオンオフさせることができればよく、必ずしも抵抗Ｒ１及びスイッチング素子ＳＷ３を備えていなくてもよい。

制御部３は、例えばＡＤコンバータ３１と、所定の演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、例えば通信インターフェイス回路によって構成された通信部３６と、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）などの不揮発性記憶素子によって構成された記憶部３７と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。

制御部３は、例えば１チップに集積されたいわゆるマイクロコントローラである。制御部３は、制御部３の消費電力を低減するために、ＣＰＵからの指示に応じて制御部３内の所定の回路ブロック、例えばＡＤコンバータ３１への電源供給を停止させる省電力回路３５を備えている。

ＡＤコンバータ３１は、電源電流Ｉｏｐに基づき、電圧Ｖｂ１、及び分圧電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ６をデジタル値に変換するアナログデジタル変換処理を実行する。ＡＤコンバータ３１は、電流消費回路の一例に相当し、省電力回路３５は、ＡＤコンバータ３１に供給される電源電流をオン、オフする電流開閉部の一例に相当している。この場合、制御部３からＡＤコンバータ３１を除いた部分が請求項における制御部に対応する。

なお、制御部３は、必ずしも１チップに集積された集積回路である必要はなく、例えばプリント配線基板上に構成されたＥＣＵであってもよい。また、必ずしもＡＤコンバータ３１を電流消費回路とする必要はない。ＡＤコンバータ３１を電流消費回路として用いなければ、制御部３全体が請求項における制御部に対応する。

制御部３は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、電池管理部３２、デューティ比算出部３３、及び電源制御部３４の一例として機能する。

電池モジュールＭ１〜Ｍ３が備える各通信部３６は、通信線Ｌを介して主ＥＣＵ２と接続されている。これにより、通信部３６は、通信線Ｌを介して主ＥＣＵ２との間でデータ送受信可能にされている。

記憶部３７には、自電池モジュールＭの消費電力に関する消費電力情報として、自電池モジュールＭの消費電力値Ｗｍが、例えば電池モジュールの製造時に、予め測定されて記憶されている。消費電力値Ｗｍは、例えば、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をオフさせ、かつ省電力回路３５によってＡＤコンバータ３１に供給される電源電流を停止させた（０にさせた）ときの、自電池モジュールＭの消費電力値である。

なお、例えば、電池モジュールＭ１〜Ｍ３を同じ温度にした条件下でスイッチング素子ＳＷ１をオンさせた状態で、電池モジュールＭ１〜Ｍ３における消費電力値Ｗｍをそれぞれ測定してもよい。また、例えば、電池モジュールＭ１〜Ｍ３の電池電圧Ｖｂを同じ電圧にした条件下でスイッチング素子ＳＷ２をオンさせた状態で、電池モジュールＭ１〜Ｍ３における消費電力値Ｗｍをそれぞれ測定してもよい。

また、消費電力値Ｗｍの代わりに、自電池モジュールＭの消費電流値Ｉｃを、消費電力情報として記憶部３７に記憶する構成としてもよい。消費電流値Ｉｃに電池電圧Ｖｂを乗算すれば消費電力値Ｗｍが得られるから、消費電流値Ｉｃは、間接的に電池モジュールＭの消費電力を示す消費電力情報である。従って、消費電力情報として消費電力値Ｗｍの代わりに消費電流値Ｉｃを用いることができる。

また、記憶部３７には、温度検出回路４によって温度検出処理を実行する際に温度検出回路４で消費される電力に関する温度電力情報Ｄｔと、電圧検出回路５によって電圧検出処理を実行する際に電圧検出回路５で消費される電力に関する電検電力情報Ｄｖと、ＡＤコンバータ３１を動作させた場合にＡＤコンバータ３１によって消費される消費電力値Ｗａｄを示すＡＤ電力情報Ｄａｄとが予め記憶されている。

図３は、図２に示す電池モジュールＭの７つのサンプルについて、消費電力値Ｗｍを実測したデータを示す説明図である。図３に示すように、７つのサンプルのうち、Ｎｏ．４の電池モジュールＭの消費電流が最も多く、電力換算すると、１．６９１Ｗとなっている。また、７つのサンプルのうち、Ｎｏ．７の電池モジュールＭの消費電流が最も少なく、電力換算すると、１．６７３Ｗとなっている。

このように、電池モジュールＭの消費電流には、ばらつきが生じるため、電池モジュールＭ１〜Ｍ３において、それぞれ消費される消費電流の差異により、電池モジュールＭ１〜Ｍ３の二次電池Ｂから放電される電流値にも、差異が生じる。そのため、そのままでは電池モジュールＭ１〜Ｍ３の二次電池Ｂ相互間で、蓄電電気量の不均衡が生じることとなる。

記憶部３７には、自電池モジュールＭの消費電力値Ｗｍが消費電力情報として記憶されている。例えば、電池モジュールＭ１の記憶部３７には、１．６７３Ｗが消費電力値Ｗｍ（消費電力情報）として記憶され、電池モジュールＭ２の記憶部３７には、１．６８Ｗが消費電力値Ｗｍ（消費電力情報）として記憶され、電池モジュールＭ３の記憶部３７には、１．６９１Ｗが消費電力値Ｗｍ（消費電力情報）として記憶されている。

図４は、図２に示す記憶部３７に記憶される温度電力情報Ｄｔの一例を示す説明図である。図４に示す温度電力情報Ｄｔは、サーミスタＴｈの温度と、サーミスタＴｈの抵抗値と、そのサーミスタＴｈと直列抵抗Ｒ４との直列回路によって消費される消費電力値Ｗｔとを対応付けるＬＵＴ（Look Up Table）である。

図４に示す温度電力情報Ｄｔの消費電力値Ｗｔは、直列回路４１〜４６のうち一つ分の直列回路に流れる電流であるから、温度検出回路４全体の総消費電力値Ｗｔｓは、直列回路４１〜４６に対応して温度電力情報Ｄｔから得られた６つの消費電力値Ｗｔを合計することで得られる。

なお、温度電力情報Ｄｔは、必ずしも抵抗値を含んでいなくてもよい。また、温度電力情報Ｄｔは、温度検出回路４の消費電力に関する情報、例えば温度検出回路４の消費電力を算出可能な情報、であってもよい。例えば、温度電力情報Ｄｔは、消費電力値Ｗｔを含まず、デューティ比算出部３３が、温度電力情報Ｄｔから得られるサーミスタＴｈの抵抗値と、電源電圧Ｖｏｐ（３．４Ｖ）と、直列抵抗Ｒ４の抵抗値（５．１ｋΩ）とから、消費電力値Ｗｔ、あるいは総消費電力値Ｗｔｓを算出する構成としてもよい。また、温度電力情報Ｄｔは、消費電力値Ｗｔの代わりに直列回路４１〜４６のうち一つ分の直列回路に流れる電源電流値Ｉｔを含み、デューティ比算出部３３が、電源電流値Ｉｔに電源電圧Ｖｏｐを乗算することによって、消費電力値Ｗｔを求めるようにしてもよい。

図５は、記憶部３７に記憶される電検電力情報Ｄｖの一例を示す説明図である。図５に示す電検電力情報Ｄｖは、素電池Ｅのセル電圧と、電池電圧Ｖｂと、電圧検出回路５の消費電力値Ｗｖとを対応付けるＬＵＴである。

なお、電検電力情報Ｄｖは、必ずしもセル電圧を含んでいなくてもよい。また、電検電力情報Ｄｖは、消費電力値Ｗｖを算出可能な情報を含んでいればよい。例えば、電検電力情報Ｄｖは、消費電力値Ｗｖの代わりに電圧検出回路５に流れる電源電流値Ｉｖを含み、デューティ比算出部３３が、電源電流値Ｉｖに電池電圧Ｖｂを乗算することによって、消費電力値Ｗｔを求めるようにしてもよい。

また、例えば、電検電力情報Ｄｖは、分圧抵抗Ｒ５１の抵抗値ｒ５１と、分圧抵抗Ｒ５２の抵抗値ｒ５２のみを含む情報であってもよい。デューティ比算出部３３が、電検電力情報Ｄｖから得られる抵抗値ｒ５１及び抵抗値ｒ５２と、電圧検出処理中に電圧検出回路５によって検出された電池電圧Ｖｂとから消費電力値Ｗｖを算出する構成としてもよい。

電池管理部３２は、ＡＤコンバータ３１によってデジタル値に変換された電圧Ｖｂ１、及び分圧電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ６を、電池電圧Ｖｂや温度Ｔ１〜Ｔ６を示す情報として取得する。電池管理部３２は、例えば電池管理システム１が起動されたときや、例えば主ＥＣＵ２から、電池電圧Ｖｂや温度Ｔ１〜Ｔ６を示す情報の送信要求が通信部３６によって受信されたときに、電源制御部３４へ、温度検出処理又は電圧検出処理の実行を要求する。

また、電池管理部３２は、例えば電池管理システム１が起動されたとき、記憶部３７に記憶されている消費電力値Ｗｍを、通信部３６によって主ＥＣＵ２へ送信させる。また、電池管理部３２は、通信部３６によって、主ＥＣＵ２から送信された目標電力値Ｗｔｇが受信されると、受信された目標電力値Ｗｔｇをデューティ比算出部３３へ出力する。ここで、目標電力値Ｗｔｇは、電池モジュールＭで消費される電力の目標値である目標電力を示す情報の一例である。

デューティ比算出部３３は、例えば、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２、及び省電力回路３５によってそれぞれ温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１の各電流消費回路へ供給される電源電流をオンオフさせることによって、各電流消費回路へ供給される電力の合計の平均値を、目標電力値Ｗｔｇと消費電力値Ｗｍとの差に相当する差分電力に近づけ、実質的に等しくさせるためのオンオフのデューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄを算出する。デューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄは、（オンしている時間）／（オンオフ周期）である。

デューティ比算出部３３は、デューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄを算出することによって取得するデューティ比取得部の一例に相当している。

なお、電池モジュールＭは、必ずしもデューティ比算出部３３を備えていなくてもよい。例えば、主ＥＣＵ２がデューティ比算出部３３を備えてもよい。そして、主ＥＣＵ２において算出されたデューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄを主ＥＣＵ２から各電池モジュールＭの通信部３６へ送信することによって、通信部３６がデューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄを受信することにより取得する構成としてもよい。この場合、通信部３６がデューティ比取得部の一例に相当する。

電源制御部３４は、温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１によって、温度検出処理、電圧検出処理、及びアナログデジタル変換処理が実行される期間中、当該処理を実行する各部に対応する電流開閉部によって電源電流をオン（供給）させる。また、電源制御部３４は、温度検出処理、電圧検出処理、及びアナログデジタル変換処理が実行されないとき、当該処理を実行しない各部に対応する電流開閉部によって、電源電流を、それぞれ対応するデューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄでオン（供給）オフ（遮断）させる。

図１に戻って、主ＥＣＵ２の構成の一例について説明する。図１に示す主ＥＣＵ２は、例えば所定の演算処理を行うＣＰＵと、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、例えば通信インターフェイス回路によって構成された通信部２２と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。そして、主ＥＣＵ２は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、システム制御部２１として機能する。

通信部２２は、通信線Ｌを介して電池モジュールＭ１〜Ｍ３の通信部３６と接続されている。これにより、通信部２２は、通信線Ｌを介して電池モジュールＭ１〜Ｍ３の通信部３６との間でデータ送受信可能にされている。

通信部２２は、各モジュールから通信部３６によって主ＥＣＵ２へ送信された、消費電力値Ｗｍを受信する。

システム制御部２１は、通信部２２によって受信された電池モジュールＭ１〜Ｍ３の消費電力値Ｗｍをそれぞれ取得する。そしてシステム制御部２１は、各消費電力値Ｗｍのうち、最も大きな消費電力値を目標電力値Ｗｔｇとする。さらに、システム制御部２１は、目標電力値Ｗｔｇを通信部２２によって、電池モジュールＭ１〜Ｍ３へ送信させる。

上述のように構成された電池モジュールＭは、複数の電池モジュールＭ相互間における消費電力値Ｗｍの差に相当する電力を、電流消費回路で消費させることによって、各電池モジュール間の二次電池Ｂの放電電流の差、すなわち二次電池Ｂから出力される電力である消費電力値Ｗｍの差を低減しようとするものである。

図６〜図８は、図１に示す電池モジュールＭの動作の一例を示すフローチャートである。電池モジュールＭ１〜Ｍ３において、それぞれ略同時に並行して図６に示すステップＳ１〜Ｓ２０９の動作が実行される。

まず、電池モジュールＭが起動されると（ステップＳ１）、電池管理部３２は、記憶部３７に記憶されている消費電力値Ｗｍを、通信部３６によって主ＥＣＵ２へ送信させる（ステップＳ２）。

次に、電池管理部３２は、通信部３６によって主ＥＣＵ２から目標電力値Ｗｔｇが受信されるまで待機する（ステップＳ３でＮＯ）。

主ＥＣＵ２では、通信部２２によって、電池モジュールＭ１〜Ｍ３からそれぞれ消費電力値Ｗｍが受信される。そして、システム制御部２１によって、電池モジュールＭ１〜Ｍ３から受信された３つの消費電力値Ｗｍのうち、最も大きな消費電力値が目標電力値Ｗｔｇとされる。システム制御部２１は、目標電力値Ｗｔｇを、通信部２２によって、電池モジュールＭ１〜Ｍ３へそれぞれ送信させる。

そして、通信部３６によって主ＥＣＵ２から目標電力値Ｗｔｇが受信されると（ステップＳ３でＹＥＳ）、電池管理部３２は、ステップＳ４へ移行する。

ステップＳ４において、デューティ比算出部３３は、目標電力値Ｗｔｇから消費電力値Ｗｍを減算して得られた差を、差分電力値Ｗｄ（差分電力）として算出する（ステップＳ４）。

次に、デューティ比算出部３３は、スイッチング素子ＳＷ１をオンさせることによって、分圧電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ６を生じさせる。また、デューティ比算出部３３は、省電力回路３５によってＡＤコンバータ３１をオン（動作）させる。そして、デューティ比算出部３３は、ＡＤコンバータ３１によって分圧電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ６をデジタル値に変換させることによって、温度Ｔ１〜Ｔ６を検出する（ステップＳ５）。

次に、デューティ比算出部３３は、記憶部３７に記憶された温度電力情報Ｄｔ（図４）を参照し、温度Ｔ１〜Ｔ６に対応する消費電力値Ｗｔ（１）〜Ｗｔ（６）を取得する（ステップＳ６）。以下、温度Ｔ１に対応する消費電力値Ｗｔを消費電力値Ｗｔ（１）、温度Ｔ２に対応する消費電力値Ｗｔを消費電力値Ｗｔ（２）のように、温度Ｔの番号を消費電力値Ｗｔに括弧で付して、温度と電源電流値との対応を示す。

そして、デューティ比算出部３３は、消費電力値Ｗｔ（１）〜Ｗｔ（６）の合計を総消費電力値Ｗｔｓとして算出する（ステップＳ７）。

次に、デューティ比算出部３３は、差分電力値Ｗｄと総消費電力値Ｗｔｓとを比較する（ステップＳ８）。そして、差分電力値Ｗｄが総消費電力値Ｗｔｓ以下であれば（ステップＳ８でＹＥＳ）、デューティ比算出部３３は、差分電力値Ｗｄを総消費電力値Ｗｔｓで除算した商をデューティ比Ｄｒｔとして算出し、デューティ比Ｄｒｖ及びデューティ比Ｄｒａｄを０として（ステップＳ９）、ステップＳ２０１へ移行する。

デューティ比Ｄｒｖ及びデューティ比Ｄｒａｄを０にすることは、スイッチング素子ＳＷ２を常時オフさせ、ＡＤコンバータ３１を常時オフ（動作停止）させることを意味する。

ステップＳ９において設定されたデューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄは、このデューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄでスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＡＤコンバータ３１をそれぞれオンオフした場合に二次電池Ｂから電流消費回路である温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１へ供給される電力の平均値を、差分電力値Ｗｄと実質的に等しくさせるデューティ比となる。

一方、差分電力値Ｗｄが総消費電力値Ｗｔｓを超えていれば（ステップＳ８でＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ１を常時オンしても、温度検出回路４で消費される電力は、差分電力値Ｗｄに満たないことを意味する。そこで、デューティ比算出部３３は、デューティ比Ｄｒｔを１とし（ステップＳ１０）、さらに電圧検出回路５で電力を消費させるべく、ステップＳ１０１へ移行する。

デューティ比Ｄｒｔを１にすることは、スイッチング素子ＳＷ１を常時オンすることを意味する。

図７を参照して、ステップＳ１０１において、デューティ比算出部３３は、スイッチング素子ＳＷ２をオンし、かつ省電力回路３５によってＡＤコンバータ３１をオン（動作）させる。そして、デューティ比算出部３３は、ＡＤコンバータ３１によって電圧Ｖｂ１をデジタル値に変換させることによって、電池電圧Ｖｂを検出する（ステップＳ１０１）。デューティ比算出部３３は、電池電圧Ｖｂを検出すると、省電力回路３５によってＡＤコンバータ３１をオフ（停止）させる。

次に、デューティ比算出部３３は、記憶部３７に記憶された電検電力情報Ｄｖ（図５）を参照し、電池電圧Ｖｂに対応する消費電力値Ｗｖを取得する（ステップＳ１０２）。

次に、デューティ比算出部３３は、差分電力値Ｗｄと、総消費電力値Ｗｔｓと消費電力値Ｗｖとの加算値とを比較する（ステップＳ１０３）。そして、差分電力値Ｗｄが、総消費電力値Ｗｔｓと消費電力値Ｗｖとの加算値以下であれば（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、デューティ比算出部３３は、差分電力値Ｗｄから総消費電力値Ｗｔｓを減算した差を、消費電力値Ｗｖで除算した商をデューティ比Ｄｒｖとして算出し、デューティ比Ｄｒａｄを０として（ステップＳ１０４）、ステップＳ２０１へ移行する。

ステップＳ１０，Ｓ１０４において設定されたデューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄは、このデューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄでスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＡＤコンバータ３１をそれぞれオンオフした場合に二次電池Ｂから電流消費回路である温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１へ供給される電力の平均値を、差分電力値Ｗｄと実質的に等しくさせるデューティ比となる。

一方、差分電力値Ｗｄが、総消費電力値Ｗｔｓと消費電力値Ｗｖとの加算値を超えていれば（ステップＳ１０３でＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ１及びスイッチング素子ＳＷ２を共に常時オンしても、温度検出回路４及び電圧検出回路５で消費される電力は、差分電力値Ｗｄに満たないことを意味する。そこで、デューティ比算出部３３は、デューティ比Ｄｒｖを１とし（ステップＳ１０５）、さらにＡＤコンバータ３１で電力を消費させるべくステップＳ１０６へ移行する。

デューティ比Ｄｒｖを１とすることは、スイッチング素子ＳＷ２を常時オンすることを意味する。

ステップＳ１０６において、デューティ比算出部３３は、差分電力値Ｗｄから総消費電力値Ｗｔｓ及び消費電力値Ｗｖを減算した差を、消費電力値Ｗａｄで除算して得られた商をデューティ比Ｄｒａｄとして算出する（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０，Ｓ１０５，Ｓ１０６において設定されたデューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄは、このデューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄでスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＡＤコンバータ３１をそれぞれオンオフした場合に二次電池Ｂから電流消費回路である温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１へ供給される電力の平均値を、差分電力値Ｗｄと実質的に等しくさせるデューティ比となる。

次に、デューティ比算出部３３は、デューティ比Ｄｒａｄを１と比較する（ステップＳ１０７）。そして、デューティ比Ｄｒａｄが１以下であれば（ステップＳ１０７でＮＯ）、デューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄに応じてスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２、及びＡＤコンバータ３１を動作させるべく、ステップＳ２０１へ移行する。

一方、デューティ比Ｄｒａｄが１を超えていれば（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、デューティ比Ｄｒａｄを、１を超える値にはできないから、デューティ比算出部３３は、デューティ比Ｄｒａｄを１とし（ステップＳ１０８）、ステップＳ２０１へ移行する。

図８を参照して、ステップＳ２０１において、電源制御部３４は、温度検出回路４によって温度検出処理を実行させるときは（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、スイッチング素子ＳＷ１をオンさせて、ステップＳ２０４へ移行する。

一方、温度検出回路４による温度検出処理を実行させないときは（ステップＳ２０１でＮＯ）、電源制御部３４は、スイッチング素子ＳＷ１を、デューティ比Ｄｒｔでオンオフさせて（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０４へ移行する。

ステップＳ２０４において、電源制御部３４は、電圧検出回路５によって電圧検出処理を実行させるときは（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、スイッチング素子ＳＷ２をオンさせて、ステップＳ２０７へ移行する。

一方、電圧検出回路５によって電圧検出処理を実行させないときは（ステップＳ２０４でＮＯ）、電源制御部３４は、スイッチング素子ＳＷ２を、デューティ比Ｄｒｖでオンオフさせて（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０７へ移行する。

ステップＳ２０７において、電源制御部３４は、ＡＤコンバータ３１によってアナログデジタル変換処理を実行させるとき、例えば温度検出処理及び電圧検出処理のうち少なくとも一方が実行されるとき（ステップＳ２０７でＹＥＳ）、電源制御部３４は、省電力回路３５によってＡＤコンバータ３１をオン（動作）させ（ステップＳ２０８）、以下、ステップＳ２０１〜Ｓ２０９を繰り返させる。

一方、ＡＤコンバータ３１によるアナログデジタル変換処理が実行されないとき、例えば温度検出処理及び電圧検出処理のいずれもが実行されないとき（ステップＳ２０７でＮＯ）、電源制御部３４は、省電力回路３５によって、ＡＤコンバータ３１を、デューティ比Ｄｒａｄでオン（動作）オフ（停止）させ（ステップＳ２０９）、以下、ステップＳ２０１〜Ｓ２０９を繰り返させる。

より具体的に説明すると、例えば、電池モジュールＭ１において、消費電力値Ｗｍが１．６８８Ｗ（ステップＳ２）、目標電力値Ｗｔｇが１．６９１Ｗ（ステップＳ３）、差分電力値Ｗｄが３ｍＷ（ステップＳ４）、温度Ｔ１〜Ｔ６がすべて２０℃（ステップＳ５）であった場合、消費電力値Ｗｔ（１）〜Ｗｔ（６）は、図４に示す温度電力情報Ｄｔから、０．６７ｍＷとなり（ステップＳ６）、総消費電力値Ｗｔｓは４．０２ｍＷとなる（ステップＳ７）。

そうすると、Ｗｄ（３ｍＷ）≦Ｗｔｓ（４．０２ｍＷ）であるから（ステップＳ８でＹＥＳ）、デューティ比Ｄｒｔ＝３／４．０２＝０．７５、デューティ比Ｄｒｖ＝０、デューティ比Ｄｒａｄ＝０となる（ステップＳ９）。

以下、温度検出処理、電圧検出処理、及びアナログデジタル変換処理は実行されないものとすると、ステップＳ２０３において、スイッチング素子ＳＷ１がデューティ比Ｄｒｔ＝０．７５でオン、オフされる。具体的には、デューティ比は、オン時間／オンオフ周期であるから、所定の周期、例えば１秒のうち、０．７５秒間スイッチング素子ＳＷ１がオンされ、０．２５秒間、スイッチング素子ＳＷ１がオフされる。そうすると、温度検出回路４に流れる電流の１周期の平均値は、Ｗｔｓ×Ｄｒｔ＝４．０２ｍＷ×０．７５＝３．０２ｍＷとなる。

デューティ比Ｄｒｖ＝０、デューティ比Ｄｒａｄ＝０であって、電圧検出回路５及びＡＤコンバータ３１に流れる電流は０であるから、温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１の消費電力１周期の平均値が、差分電力値Ｗｄ＝３ｍＷと実質的に等しくされる。

なお、温度検出回路４の消費電力１周期の平均値＝３．０２ｍＷと、差分電力値Ｗｄ＝３ｍＷとの差は、計算上の丸め誤差により生じたものである。また、実際には、電源部６において電力損失も発生する。このように、温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１の消費電力の平均値と、差分電力値Ｗｄとの差が、計算誤差や、温度Ｔ１〜Ｔ６、電池電圧Ｖｂ等の検出誤差、あるいは電源部６の電力損失等により生じた誤差範囲内であれば、温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１の消費電力の平均値と差分電力値Ｗｄとは、実質的に等しい。このように、二次電池Ｂから電流消費回路へ供給される消費電力の平均値と、差分電力値Ｗｄとの差異が、温度、電圧の検出誤差、電源回路の電力損失、及び計算誤差等により生じる差異の範囲内であれば、実質的に等しい。

他の具体例では、例えば、電池モジュールＭ１において、消費電力値Ｗｍが１．６７３Ｗ（ステップＳ２）、目標電力値Ｗｔｇが１．６７８Ｗ（ステップＳ３）、差分電力値Ｗｄが５ｍＷ（ステップＳ４）、温度Ｔ１〜Ｔ６がすべて２０℃（ステップＳ５）であった場合、消費電力値Ｗｔ（１）〜Ｗｔ（６）は、図４に示す温度電力情報Ｄｔから、０．６７ｍＷとなり（ステップＳ６）、総消費電力値Ｗｔｓは４．０２ｍＷとなる（ステップＳ７）。

そうすると、Ｗｄ（５ｍＷ）＞Ｗｔｓ（４．０２ｍＷ）であるから（ステップＳ８でＮＯ）、デューティ比Ｄｒｔ＝１（ステップＳ１０）となる。

次に、電池電圧Ｖｂが４２．０Ｖ（ステップＳ１０１）であった場合、消費電力値Ｗｖは、図５に示す電検電力情報Ｄｖから、１０．３８ｍＷとなる（ステップＳ１０２）。そうすると、Ｗｄ（５ｍＷ）≦Ｗｔｓ（４．０２ｍＷ）＋Ｗｖ（１０．３８ｍＷ）であるから（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、デューティ比Ｄｒｖ＝（５−４．０２）／１０．３８＝０．０９、デューティ比Ｄｒａｄ＝０となる（ステップＳ１０４）。

以下、温度検出処理、電圧検出処理、及びアナログデジタル変換処理は実行されないものとすると、ステップＳ２０３において、スイッチング素子ＳＷ１がデューティ比Ｄｒｔ＝１でオン、オフ（すなわち常時オン）され、ステップＳ２０６において、スイッチング素子ＳＷ２がデューティ比Ｄｒｖ＝０．０９でオン、オフされる。

そうすると、温度検出回路４及び電圧検出回路５の消費電力の平均値は、Ｗｔｓ＋Ｗｖ×Ｄｒｖ＝４．０２ｍＷ＋１０．３８ｍＷ×０．０９＝５．００ｍＷとなる。デューティ比Ｄｒａｄ＝０であり、ＡＤコンバータ３１に流れる電流は０であるから、温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１の消費電力の平均値が、差分電力値Ｗｄ＝５ｍＷと実質的に等しくされる。

さらに上記の例と電池電圧Ｖｂが異なる他の具体例では、例えば、上記と同様、電池モジュールＭ１において、消費電力値Ｗｍが１．６７３Ｗ（ステップＳ２）、目標電力値Ｗｔｇが１．６８３Ｗ（ステップＳ３）、差分電力値Ｗｄが１０ｍＷ（ステップＳ４）、温度Ｔ１〜Ｔ６がすべて２０℃（ステップＳ５）、消費電力値Ｗｔ（１）〜Ｗｔ（６）が０．６７ｍＷ（ステップＳ６）、総消費電力値Ｗｔｓは４．０２ｍＷ（ステップＳ７）、デューティ比Ｄｒｔ＝１（ステップＳ１０）である場合において、電池電圧Ｖｂが３０．０Ｖ（ステップＳ１０１）、記憶部３７に記憶されている消費電力値Ｗａｄが１．０ｍＷであった場合、消費電力値Ｗｖは、図５に示す電検電力情報Ｄｖから、５．２９ｍＷとなる（ステップＳ１０２）。そうすると、Ｗｄ（１０ｍＷ）＞Ｗｔｓ（４．０２ｍＷ）＋Ｗｖ（５．２９ｍＷ）であるから（ステップＳ１０３でＮＯ）、デューティ比Ｄｒｖ＝１（ステップＳ１０５）、デューティ比Ｄｒａｄ＝（１０ｍＷ−４．０２ｍＷ−５．２９ｍＷ）／１．０ｍＷ＝０．６９となる（ステップＳ１０６）。

以下、温度検出処理、電圧検出処理、及びアナログデジタル変換処理は実行されないものとすると、スイッチング素子ＳＷ１がデューティ比Ｄｒｔ＝１でオン、オフ（常時オン）され（ステップＳ２０３）、スイッチング素子ＳＷ２がデューティ比Ｄｒｖ＝１でオン、オフ（すなわち常時オン）され（ステップＳ２０６）、ＡＤコンバータ３１がデューティ比Ｄｒａｄでオン（動作）オフ（停止）される（ステップＳ２０９）。

これにより、ＡＤコンバータ３１は、例えば１秒周期で０．５２秒間オン（動作）し、０．４８秒間オフ（停止）することを繰り返す。そうすると、温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１の消費電力１周期の平均値は、Ｗｔｓ＋Ｗｖ＋Ｗａｄ×Ｄｒａｄ＝４．０２ｍＷ＋５．２９ｍＷ＋１．０ｍＷ×０．６９＝１０ｍＷとなる。

すなわち、温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１の消費電力の平均値が、差分電力値Ｗｄ＝１０ｍＷと実質的に等しくされる。

そして、ステップＳ１〜Ｓ２０９の処理が、電池モジュールＭ１〜Ｍ３においてそれぞれ実行されることによって、電池モジュールＭ１〜Ｍ３で消費される消費電力、すなわち電池モジュールＭ１〜Ｍ３の二次電池Ｂが放電する放電電流が、すべて目標電力値Ｗｔｇと等しくなる。その結果、電池モジュールＭ１〜Ｍ３で消費される消費電流（消費電力）の差に起因する二次電池Ｂの蓄電電気量の不均衡が、生じるおそれを低減することができる。また、電池モジュール相互間の消費電流の差を吸収させる目的のためだけに放電回路を備える必要もない。

なお、ステップＳ２において、消費電力値Ｗｍを主ＥＣＵ２へ送信し、システム制御部２１が各電池モジュールＭの消費電力値Ｗｍの最大値を目標電力値Ｗｔｇとして各電池モジュールＭへ送信することで、ステップＳ３において各電池モジュールＭで目標電力値Ｗｔｇが取得される例を示したが、電池モジュールＭは、必ずしも各電池モジュールＭの消費電力値Ｗｍの最大値を目標電力値Ｗｔｇとして受信する例に限らない。

例えば、ステップＳ２，Ｓ３を実行せず、例えばスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２及びＡＤコンバータ３１をオフさせたときの各電池モジュールＭ相互間の消費電力のばらつき範囲の最大値と想定される電力を、例えば実験的に求めてこれを目標電力値Ｗｔｇとし、この目標電力値Ｗｔｇを電池モジュールＭ１〜Ｍ３の記憶部３７に予め記憶させておいてもよい。そして、デューティ比算出部３３は、記憶部３７に記憶された目標電力値Ｗｔｇを用いてもよい。このようにしても、電池モジュールＭ１〜Ｍ３で消費される電力が、すべて目標電力値Ｗｔｇと等しくなる。その結果、各電池モジュールＭ相互間の消費電力の差に起因する二次電池Ｂの蓄電電気量の不均衡が、生じるおそれを低減することができる。

しかしながら、各電池モジュールＭの消費電力のばらつき範囲の最大値と想定される消費電力を目標電力値Ｗｔｇとした場合には、電池モジュールＭ１〜Ｍ３の消費電力の最大値よりも、目標電力値Ｗｔｇの方が大きくなる場合がある。この場合、電池モジュールＭ１〜Ｍ３は、消費電力を目標電力値Ｗｔｇと略一致させるために、不必要な電流を流すことになる。そのため、電池モジュールＭ１〜Ｍ３の自己消費電力を増大させてしまうおそれがある。

一方、ステップＳ２，Ｓ３を実行し、各電池モジュールＭの消費電力値Ｗｍの最大値を目標電力値Ｗｔｇとして用いる場合には、各電池モジュールＭにおける消費電力を、各電池モジュールＭの消費電力値Ｗｍの最大値に一致させるように消費電力が増大する。その結果、元々消費電力値Ｗｍが最大である電池モジュールＭでは、電流消費回路によって電力を消費させる必要がなく、その他の電池モジュールＭにおいても、電流消費回路によって消費させる電力を必要最小限にできる。その結果、ステップＳ２，Ｓ３を実行しない場合と比べて電池モジュールＭ１〜Ｍ３の消費電力を増大させてしまうおそれが低減される。

また、ステップＳ５〜Ｓ１０８において、最初にデューティ比Ｄｒｔを決定し、温度検出回路４だけでは差分電力値Ｗｄを吸収できなかった場合にデューティ比Ｄｒｖを０以外の値に決定し、さらに温度検出回路４と電圧検出回路５でも差分電力値Ｗｄを吸収できなかった場合にデューティ比Ｄｒａｄを０以外の値に決定して温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１で差分電力値Ｗｄを吸収させる例を示したが、デューティ比Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄの決定順序、温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１を用いる順序、温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１を用いる組み合わせは、適宜決定すればよく、ステップＳ５〜Ｓ１０８で示した順序、組み合わせに限らない。

また、電流消費回路として、温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１を用いる例を示したが、電流消費回路は、二次電池Ｂから供給された電力に基づく電源電流によって、二次電池Ｂを放電させる目的とは異なる目的の処理を行う回路であればよく、温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１に限らない。

また、電流消費回路として、必ずしも温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１を備える必要はなく、温度検出回路４、電圧検出回路５、及びＡＤコンバータ３１のうち一つ、あるいは二つを電流消費回路として備えてもよい。

また、電源部６で生じる電力損失を考慮して、電源部６から電力供給を受ける電流消費回路である温度検出回路４の消費電力値Ｗｔ、及びＡＤコンバータ３１の消費電力値Ｗａｄを補正してもよい。

具体的には、例えば、電源部６の電力変換効率（電源部６から出力される電力／電源部６に入力される電力）がＡであった場合、総消費電力値Ｗｔｓ、及び消費電力値Ｗａｄに基づき以下の式（１），（２）によって得られた消費電力値の補正値Ｗｔｓ’，Ｗａｄ’を、ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０６において総消費電力値Ｗｔｓ、及び消費電力値Ｗａｄの代わりに用いてもよい。

Ｗｔｓ’＝Ｗｔｓ／Ａ ・・・（１）
Ｗａｄ’＝Ｗａｄ／Ａ ・・・（２）
また、電源部６を備え、電源部６からの供給電力を消費する電流消費回路（温度検出回路４及びＡＤコンバータ３１）を含む例を示したが、電源部６からの供給電力を消費する回路を電流消費回路として用いず、電圧検出回路５のように、電池電圧Ｖｂを電源電圧として用いる負荷回路のみを、電流消費回路として用いてもよい。この場合、電池モジュールＭや電流消費回路の消費電流に電池電圧Ｖｂを乗算した値がそれぞれ電池モジュールＭや電流消費回路の消費電力となるから、消費電流値は、間接的に消費電力値を表す情報となる。この場合、消費電流値を、消費電力値を表す情報として用いることができる。同様に、電源部６に入力される電流値と、出力される電流値とが等しい場合も、消費電流値を、消費電力値を表す情報として用いることができる。

このように、消費電流値を、消費電力値を表す情報として用いることができる場合、消費電力値Ｗｍの代わりに電池モジュールＭの消費電流値を消費電力情報として用い、目標電力値Ｗｔｇ及び差分電力値Ｗｄの代わりにＷｔｇ及びＷｄに対応する電流値を用い、消費電力値Ｗｍ，Ｗｔ，Ｗｖ，Ｗａｄの代わりに、それぞれに対応する消費電流値を用いてもよい。このように、ステップＳ１〜Ｓ１０８において、電力値の代わりに電流値を用いた場合であっても、ステップＳ２０１〜Ｓ２０９において、結果的に二次電池Ｂから電流消費回路へ供給される電力の平均値を、目標電力値Ｗｔｇと電池モジュールＭの消費電力との差に相当する差分電力と実質的に等しくさせることになる。

本発明に係る電池モジュール、及び電池管理システムは、携帯型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、及び携帯電話機等の電子機器、並びに、太陽電池や発電装置と二次電池とを組み合わされた電源システム及び無停電源装置等の電池搭載装置、並びにハイブリッドエレベータ等、電池を用いる種々の電池電源システムに適用することができる。特に電気自動車やハイブリッドカー等の車両に用いられる電池モジュール及び電池管理システムとして、好適に利用することができる。

１ 電池管理システム
２ 主ＥＣＵ
３ 制御部
４ 温度検出回路
５ 電圧検出回路
６ 電源部
２１ システム制御部
２２ 通信部
３１ ＡＤコンバータ
３２ 電池管理部
３３ デューティ比算出部
３４ 電源制御部
３５ 省電力回路
３６ 通信部
３７ 記憶部
４１〜４６ 直列回路
Ａ 電力変換効率
Ｂ 二次電池
Ｄｒｔ，Ｄｒｖ，Ｄｒａｄ デューティ比
Ｅ 素電池
Ｌ 通信線
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ 電池モジュール
Ｐ１，Ｐ２ 接続点
Ｐ（＋） 正極端子
Ｐ（−） 負極端子
Ｒ１ 抵抗
Ｒ４，Ｒ４１〜Ｒ４６ 直列抵抗
Ｒ５１，Ｒ５２ 分圧抵抗
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３ スイッチング素子
Ｔ１〜Ｔ６ 温度
Ｔｈ，Ｔｈ１〜Ｔｈ６ サーミスタ
Ｖｂ 電池電圧
Ｖｏｐ 電源電圧
Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ６ 分圧電圧
Ｗｄ 差分電力値
Ｗｍ，Ｗｔ，Ｗｖ，Ｗａｄ 消費電力値
Ｗｔｇ 目標電力値
Ｗｔｓ 総消費電力値

Claims (10)

1. 二次電池を含む電池モジュールであって、
   前記二次電池から供給された電力に基づく電源電流によって、前記二次電池を放電させる目的とは異なる目的の処理を行う電流消費回路と、
   前記電流消費回路へ供給される電源電流をオンオフする電流開閉部と、
   前記二次電池から供給された電力に基づき動作する制御部と、
   前記電池モジュールの消費電力に関する消費電力情報を予め記憶する記憶部とを備え、
   前記制御部は、
   前記電流開閉部によって前記電源電流をオンオフさせることによって前記二次電池から前記電流消費回路へ供給される電力の平均値を、所定の目標電力と前記消費電力情報に基づく消費電力との差に相当する差分電力と実質的に等しくさせる前記オンオフのデューティ比を取得するデューティ比取得部と、
   前記電流消費回路によって前記処理が実行される期間中、前記電流開閉部によって前記電源電流をオンさせ、前記電流消費回路によって前記処理が実行されないとき、前記電流開閉部によって前記電源電流を前記デューティ比でオンオフさせる電源制御部とを含む電池モジュール。
2. 前記電流消費回路は、
   前記二次電池の温度を検出するサーミスタと、
   前記サーミスタに直列に接続され、かつ予め設定された抵抗値を有する直列抵抗とを含む温度検出回路を含み、
   前記温度検出回路の処理は、
   前記直列抵抗と前記サーミスタとの直列回路を前記電源電流が流れることにより前記直列抵抗と前記サーミスタとの接続点に生じる電圧を、前記二次電池の温度を示す温度情報として出力する温度検出処理である請求項１記載の電池モジュール。
3. 前記デューティ比取得部は、
   前記温度検出回路によって前記処理が実行されることにより出力された前記温度情報と、前記目標電力と、前記消費電力情報とに基づいて、前記平均値が前記差分電力となるように、前記オンオフのデューティ比を求める請求項２記載の電池モジュール。
4. 前記電流消費回路は、
   前記二次電池の端子電圧を分圧する第１及び第２分圧抵抗を含む電圧検出回路を含み、
   前記電圧検出回路の処理は、
   前記第１及び第２分圧抵抗の直列回路を前記電源電流が流れることにより前記第１及び第２分圧抵抗によって分圧された電圧を、前記二次電池の端子電圧を示す電池電圧情報として出力する電圧検出処理である請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
5. 前記デューティ比取得部は、
   前記電圧検出回路によって前記処理が実行されることにより出力された前記電池電圧情報と、前記目標電力と、前記消費電力情報とに基づいて、前記平均値が前記差分電力となるように、前記オンオフのデューティ比を求める請求項４記載の電池モジュール。
6. 前記制御部と前記電流消費回路の少なくとも一部と前記電流開閉部とは、単一の集積回路に集積されており、
   前記電流開閉部は、前記制御部からの指示に応じて前記電流消費回路へ供給される電源電流をオフする省電力回路を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池モジュール。
7. 前記制御部と前記電流消費回路と前記電流開閉部とは、単一の集積回路に集積されており、
   前記電流開閉部は、前記制御部からの指示に応じて前記電流消費回路へ供給される電源電流をオフする省電力回路を含む請求項１記載の電池モジュール。
8. 前記記憶部は、さらに、
   前記消費電力のばらつき範囲における上限値に相当する電力以上の値を、前記目標電力として予め記憶する請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池モジュール。
9. 請求項１〜８のいずれか１項の電池モジュールを複数含み、
   前記複数の電池モジュールにおける前記記憶部から前記消費電力情報をそれぞれ取得し、前記取得された各消費電力情報が示す前記消費電力のうち、最も大きな消費電力を前記目標電力として、その目標電力を示す情報を前記各電池モジュールの前記デューティ比取得部へ出力するシステム制御部を備える電池管理システム。
10. 請求項１〜８のいずれか１項の電池モジュールを複数含む電池管理システム。

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