JP2015070653A - 電池電圧均等化制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池モジュールの各電池セルの電圧を均等化させる際に、車輌の稼動状態に即して、より適切に電圧均等化を行なうよう制御する。【解決手段】電圧均等化制御ユニット１０は、電池モジュール４０の直列に接続された電池セルに対して、各電池セル間で電流を流して、各電池セルの電圧を均等化する。電池モジュール４０が充放電実施中か充放電停止中かを充放電状態判定部１０１により判定し、電圧均等化制御部１０２は、電池モジュール４０が充放電実施中の状態のとき、各電池セルの観測電圧が、電池セルの全体の平均電圧に達するよう、電池セル間で電流を流し、電池モジュール４０が充放電停止中の状態のとき、各電池セルの観測電圧が、電池セルの全体の平均電圧に達した後、さらに該平均電圧から、各電池セルの内部抵抗又は分極作用による電圧変動分だけ離れた電圧に達するまで、電池セル間で電流を流すよう、均等化の動作を切替える。【選択図】図１

Description

本発明は、直列接続された充電可能な複数の電池セルの電圧を均等化させる電池電圧均等化動作を制御する電池電圧均等化制御装置及び方法に関する。

リチウムイオン電池等の充電可能な電池セルを複数直列に接続し、高電圧の出力を得るようにした電池モジュールは、例えば、フォークリフト、電気自動車又ハイブリッド車等の車輌等に用いられる。車輌等に搭載される電池モジュールは、車輌稼動時のモータ等の負荷回路の放電及び車輌減速時の回生電流による充電が頻繁に繰り返される。

電池セルは、製造時のばらつきや経年劣化のばらつき等により、残存容量や充電効率等の特性が異なり、充放電の繰返しによって、各電池セルの残存容量や電圧にばらつきが生じ、各電池セルの電圧が不均一になる。

電池セルを直列に接続した電池モジュールにおいて、各電池セルの電圧が不均一になると、該電池モジュールの充放電の際に、一部の電池セルが充電可能な上限電圧又は放電可能な下限電圧に到達し、その結果、一部の電池セルの劣化を早めてしまう。

また、１つの電池セルの電圧が放電可能な電圧の閾値を下回ると、該電池セルの過放電を回避するために、電池モジュール全体の給電を止め又は抑制する必要が生じ、電池モジュールの使用効率が低下してしまう。そこで、電池モジュールの各電池セルの電圧を均等化する電池電圧均等化が実施される。

電池電圧均等化の回路として、電圧の高い電池セルから電圧の低い電池セルへ電流を流し、各電池セルの電圧を均等化するアクティブセルバランスと称される電圧均等化回路が知られている。

図４は、アクティブセルバランスの電圧均等化回路の基本構成例を示す。図４に示すように、アクティブセルバランスの電圧均等化回路は、直列接続された電池セルＢ１，Ｂ２に対して、並列に、直列接続されたスイッチ素子ＨＳ，ＬＳを接続する。そして、電池セルＢ１，Ｂ２の接続点にインダクタＬの一端を接続し、インダクタＬの他端をスイッチ素子ＨＳ，ＬＳの接続点に接続する。

なお、ダイオードＨＤ，ＬＤは、スイッチ素子ＨＳ，ＬＳに用いられるＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）のソース−ドレイン間に形成される内蔵ダイオードであり、ボディダイオード又は寄生ダイオード等と称される。

このような電圧均等化回路において、電池セルＢ１の電圧が電池セルＢ２の電圧より高い場合、スイッチ素子ＨＳをオンにするゲート信号ＨＧを与え、スイッチ素子ＬＳをオフにするゲート信号ＬＧを与える。すると、電池セルＢ１→スイッチ素子ＨＳ→インダクタＬ→電池セルＢ１の閉ループ電流路が形成され、電池セルＢ１からインダクタＬに所定量の電流が流れる。

その後、スイッチ素子ＨＳをオフにし、スイッチ素子ＬＳをオンにすると、インダクタＬ→電池セルＢ２→スイッチ素子ＬＳ→インダクタＬの閉ループ電流路が形成され、インダクタＬに流れた所定量の電流が電池セルＢ２に流れる。このような動作を繰返すことにより、電池セルＢ１の電圧と電池セルＢ２の電圧とを均等化させる。

逆に、電池セルＢ２の電圧が電池セルＢ１の電圧より高い場合、スイッチ素子ＬＳをオンにするゲート信号ＬＧを与え、スイッチ素子ＨＳをオフにするゲート信号ＨＧを与える。すると、電池セルＢ２→インダクタＬ→スイッチ素子ＬＳ→電池セルＢ２の閉ループ電流路が形成され、電池セルＢ２からインダクタＬに所定量の電流が流れる。

その後、スイッチ素子ＬＳをオフにし、スイッチ素子ＨＳをオンにすると、インダクタＬ→スイッチ素子ＨＳ→電池セルＢ１→インダクタＬの閉ループ電流路が形成され、インダクタＬに流れた電流が、電池セルＢ１に流れる。このような動作を繰返すことにより、電池セルＢ１の電圧と電池セルＢ２の電圧とを均等化させる。

しかし、各電池セルには、電流が流れたとき、該電流によって出力電圧に電圧変動をもたらす内部抵抗又は分極作用が存在する。ここで、「内部抵抗又は分極作用」は、「内部抵抗及び分極作用の双方」又は「内部抵抗若しくは分極作用の何れか一方」を意味するものとし、以下では説明を簡明化するために、単に「内部抵抗又は分極作用」と記す。

各電池セルに対して各電池セルの平均電圧を目標電圧として各電池セルの電圧均等化を行う場合に、各電池セルの電圧として観測される電圧は、各電池セルの閉回路電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）である。

電池電圧均等化において観測される各電池セルの閉回路電圧（ＣＣＶ）は、電池セル間の充放電の電流によって引起される内部抵抗又は分極作用による電圧変動分だけ、各電池セルの本来の出力電圧である開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）からずれた電圧となる。

図５は、内部抵抗又は分極作用による電圧変動分だけずれた電圧となる電池電圧均等化の動作例を示す。図５に示す動作例は、電池セルＢ１の電圧が電池セルＢ２の電圧より高く、電池セルＢ１から電池セルＢ２へ電流を流し、電池セルＢ１と電池セルＢ２の電圧を均等化させる動作例を示している。

電池電圧均等化の動作を開始すると、電池セルＢ２に放電する電池セルＢ１の閉回路電圧ＣＣＶ１は、内部抵抗又は分極作用の影響による電圧変動分ΔＶ１だけ、開回路電圧ＯＣＶ１から低下した電圧となる。一方、電池セルＢ１から充電される電池セルＢ２の閉回路電圧ＣＣＶ１は、内部抵抗又は分極作用の影響による電圧変動分ΔＶ２だけ、開回路電圧ＯＣＶ２から上昇した電圧となる。

電池セルＢ１の閉回路電圧ＣＣＶ１と電池セルＢ２の閉回路電圧ＣＣＶ２とを観測しながら、両者が目標電圧である平均電圧の近傍に到達する時点ｔ１まで、電圧均等化を実施し、時点ｔ１で電圧均等化の動作を終了すると、時点ｔ１以降、電圧均等化のための充放電電流が流れなくなるので、該充放電電流によって引き起こされた内部抵抗又は分極作用による電圧変動分が解消され、時点ｔ１以降の電池セルＢ１，Ｂ２の開回路電圧ＯＣＶ１ａ，ＯＣＶ２ａは、それぞれ、本来の開回路電圧ＯＣＶ１，ＯＣＶ２に近づき、分極解消の時点ｔ２では、電池セルＢ１，Ｂ２の開回路電圧ＯＣＶ１ａ，ＯＣＶ２ａは、目標電圧である平均電圧からずれた電圧となる。

なお、電圧変動分が内部抵抗のみにより生じ、分極作用による電圧変動分が無い場合には、時点ｔ１で、電池セルＢ１，Ｂ２の開回路電圧ＯＣＶ１ａ，ＯＣＶ２ａは、それぞれ、本来の開回路電圧ＯＣＶ１，ＯＣＶ２となる。

そこで、電圧を均等化する電池セルに対して、該電池セルの内部抵抗又は分極作用による電圧変動分であるオフセット電圧を算出し、該オフセット電圧によって、電圧均等化の目標電圧を補正し、電池セルの電圧を観測しながら、該電池セルの電圧が補正後の目標電圧に到達するまで、電圧均等化を実施する電圧均等化が、例えば下記の特許文献１等により知られている。

図６は、オフセット電圧により目標電圧を補正する電池電圧均等化の動作例を示す。図６に示す動作例は、図５の動作例と同様に、電池セルＢ１の電圧が電池セルＢ２の電圧より高く、電池セルＢ１から電池セルＢ２へ電流を流し、電池セルＢ１と電池セルＢ２の電圧を均等化させる動作例を示している。

図６の動作例において、時点ｔ１までの動作は、図５に示した動作例と同様である。図５に示した動作例では、時点ｔ１で電圧均等化の動作を終了したが、図６の動作例では、時点ｔ１で電圧均等化の動作を終了することなく、後述する時点ｔ１ａまで、電圧均等化の動作を継続させる。

図６の動作例では、電池セルＢ１，Ｂ２の内部抵抗又は分極作用による電圧変動分であるオフセット電圧ＯＦＳ１，ＯＦＳ２を算出し、該オフセット電圧ＯＦＳ１，ＯＦＳ２によって、電圧均等化の目標電圧を補正する。

即ち、電池セルＢ１に対しては、電圧均等化を終了する目標電圧として、平均電圧よりオフセット電圧ＯＦＳ１分だけ低い電圧に目標電圧を補正する。また、電池セルＢ２に対しては、電圧均等化を終了する目標電圧として、平均電圧よりオフセット電圧ＯＦＳ２分だけ高い電圧に目標電圧を補正する。

電池セルＢ１，Ｂ２の閉回路電圧ＣＣＶ１，ＣＣＶ２の双方又はそのいずれか一方を観測しながら、それらオフセット電圧ＯＦＳ１，ＯＦＳ２により補正した目標電圧の近傍に到達する時点ｔ１ａまで、電圧均等化を実施し、時点ｔ１ａで電圧均等化の動作を終了する。

時点ｔ１ａ以降、電圧均等化のための充放電電流が流れなくなると、該充放電電流によって引き起こされた内部抵抗又は分極作用による電圧変動分が解消され、時点ｔ１ａ以降の電池セルＢ１，Ｂ２の開回路電圧ＯＣＶ１ａ，ＯＣＶ２ａは、分極解消後の時点ｔ２では、補正前の目標電圧である平均電圧に接近した電圧となる。

なお、電圧変動分が内部抵抗のみにより生じ、分極作用による電圧変動分が無い場合には、時点ｔ１ａで、電池セルＢ１，Ｂ２の開回路電圧ＯＣＶ１ａ，ＯＣＶ２ａは、それぞれ、補正前の目標電圧である平均電圧となる。

上述の図５及び図６に示した電池セルの電池電圧均等化の動作例は、電池セルと車輌等の負荷回路である外部機器との間で充放電電流が流れていないときに、各電池セル間の電圧均等化を行なった場合の電池電圧均等化の動作例を示している。

これに対して、電池モジュールと外部機器との間で充放電電流が流れていないとき、放電回路を動作させ、第１均等化モードで電池セルの電圧均等化を行ない、外部機器との間で充放電電流が流れているとき、電池セルの電圧差が閾値より大きい場合に、放電回路を動作させ、第２均等化モードで電池セルの電圧均等化を行なう蓄電装置の制御装置が下記の特許文献２により知られている。

特開２０１３−１０２５９２号公報 特開２０１２−１６５５８０号公報

アクティブセルバランスの電圧均等化回路で各電池セルの電圧均等化を行なう場合、各電池セル間で大電流の充放電電流を流して電圧均等化を行なうが、大電流の充放電電流に伴う内部抵抗又は分極作用による電圧変動分が生じても、図６に示したように、内部抵抗又は分極作用による電圧変動分だけ、オフセット電圧として目標電圧を補正して電池電圧均等化を実施することにより、電池電圧均等化の精度を向上させることができる。

しかし、内部抵抗又は分極作用による電圧変動分だけ、オフセット電圧として目標電圧を補正して電池電圧均等化を実施する際に、車輌のモータ等の負荷回路又は充電器等の外部機器と電池セルとの間で、充放電電流が流れている場合は、内部抵抗又は分極作用による電圧変動分は、電池セル間の電圧均等化のための充放電電流による電圧変動分に、外部機器との充放電電流による電圧変動分が加わるため、目標電圧を補正するオフセット電圧の算定が困難なものとなる。

さらに、車輌の稼動状態の推移は、ユーザの使用方法により様々であり、車輌の稼動による各電池セルの充放電電流の変動も一様ではないため、車輌稼動時のオフセット電圧は一様でなく、車輌稼動時のオフセット電圧の算定は困難である。

電池モジュールと外部機器との間で、充放電電流が流れているとき、誤って算定したオフセット電圧により目標電圧を補正して電池電圧均等化を実施すると、該オフセット電圧が実際の内部抵抗又は分極作用による電圧変動分と異なるため、電池電圧均等化の実施前より、電池セルの電圧のばらつきが広がってしまうことがある。

上記課題に鑑み、本発明は、ユーザによる車輌の使用方法が種々異なる場合であっても、車輌の稼動状態に即して、より適切に各電池セルの電圧を均等化するよう制御することができる電池電圧均等化制御装置及び方法を提供する。

本発明に係る一つの形態としての電池電圧均等化制御装置は、電池モジュールを構成し、直列に接続された電池セルに対して、各電池セルの電圧を観測し、各電池セル間で電流を流し、各電池セルの電圧を均等化する電池電圧均等化制御装置であって、前記電池モジュールが外部機器から充電され若しくは外部機器に放電している充放電実施中であるか、又は外部機器との間で充放電を停止している充放電停止中であるかを判定する充放電状態判定手段と、前記充放電状態判定手段により判定される前記電池モジュールの充放電状態に応じて、前記電池セルの電圧の均等化の動作を切替える電圧均等化制御手段と、を備え、前記電圧均等化制御手段は、前記電池モジュールが前記充放電実施中の状態のとき、前記各電池セルの観測電圧が、前記電池セルの全体の平均電圧に達するまで、前記電池セル間で電流を流して電圧の均等化を行うよう制御し、かつ、前記電池モジュールが前記充放電停止中の状態のとき、前記各電池セルの観測電圧が、前記電池セルの全体の平均電圧に達した後、さらに該平均電圧から、前記各電池セルの内部抵抗又は分極作用による電圧変動分だけ離れた電圧に達するまで、前記電池セル間で電流を流して電圧の均等化を行うよう制御することを特徴とする。

本発明によれば、電池モジュールの充放電状態応じて、電池モジュールの各電池セルの電圧を均等化する動作を切り替えることにより、電池モジュールが使用される車輌等の稼動状態に即して、より適切に各電池セルの電圧を均等化するよう制御し、各電池セルの電圧を均等化の精度を向上させることができる。

電池電圧均等化制御装置を備えた電池パック及び車輌監視ユニットの配置構成例を示す図である。 電圧均等化ユニット及び電池監視ＥＣＵの具体的な構成例を示す図である。 電池電圧均等化制御の動作フロー例を示す図である。 アクティブセルバランスの電圧均等化回路の基本構成例を示す図である。 内部抵抗又は分極作用による電圧変動分ずれた電池電圧均等化の動作例を示す図である。 オフセット電圧により目標電圧を補正した電池電圧均等化の動作例を示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の電池電圧均等化制御装置を備えた電池パック及び車輌監視用の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）の配置構成例を示す。なお、以下では電子制御ユニットを単にＥＣＵと記し、車輌監視用のＥＣＵを車輌監視ＥＣＵと記す。

電池パック５０は、直列接続された電池セルを有する電池モジュール４０、電池モジュール４０の各電池セルの電圧を均等化する電圧均等化ユニット１０、電池監視用のＥＣＵ２０、電池制御用のＥＣＵ３０を備える。

なお、以下では電池監視用のＥＣＵ２０を電池監視ＥＣＵ２０、電池制御用のＥＣＵ３０を電池制御ＥＣＵ３０と記し、また、電池監視ＥＣＵ、電池制御ＥＣＵ及び車輌監視ＥＣＵを、それぞれ電池監視ユニット、電池制御ユニット及び車輌監視ユニットとも称する。

電圧均等化ユニット１０は、充放電状態判定部１０１及び電圧均等化制御部１０２を備え、電池監視ＥＣＵ２０とＣＡＮ（Controller Area Network）通信等の通信線Ｃ１で接続され、電池監視ＥＣＵ２０から各電池セルの電圧情報を取得し、各電池セル間の電圧の均等化を行う。

電池監視ＥＣＵ２０は、マイクロコントローラを備え、各電池セルの電圧を観測し、通信線Ｃ１を介して各電池セルの電圧を電圧均等化ユニット１０に送信する。電池監視ＥＣＵ２０は、上位の制御部である電池制御ＥＣＵ３０とＣＡＮ通信等の通信線Ｃ２により接続される。

電池制御ＥＣＵ３０は、車輌の稼動状態を監視する車輌監視ＥＣＵ６０と、ＣＡＮ通信等の通信線Ｃ４で接続され、車輌監視ＥＣＵ６０から車輌の稼動状態情報を受信する。電池監視ＥＣＵ２０は、電池制御ＥＣＵ３０からＣＡＮ通信等の通信線Ｃ２を介して車輌の稼動状態情報を取得する。

また、電圧均等化ユニット１０は、電池制御ＥＣＵ３０とＣＡＮ通信等の通信線Ｃ３で接続され、電池制御ＥＣＵ３０からＣＡＮ通信等の通信線Ｃ３を介して車輌の稼動状態情報を取得する。或いは、電圧均等化ユニット１０は、車輌の稼動状態情報を、電池監視ＥＣＵ２０から通信線Ｃ１を介して取得するように構成してもよい。

電池モジュール４０は、電池パック５０によって駆動される図示省略の車輌のモータ等の負荷回路又は充電器等の外部機器に接続され、放電又は充電が行なわれる。電圧均等化ユニット１０の充放電状態判定部１０１は、電池モジュール４０が外部機器から充電され若しくは外部機器に放電している充放電実施中であるか、又は外部機器との間で充放電を停止している充放電停止中であるかを、車輌監視ＥＣＵ６０からの車輌の稼動状態情報を基に判定する。

電圧均等化ユニット１０の電圧均等化制御部１０２は、充放電状態判定部１０１により判定された電池モジュール４０の充放電状態に応じて、以下のように電池セルの電圧の均等化の動作モードを自動的に切替える。

電圧均等化制御部１０２は、電池モジュール４０が充放電実施中の状態のとき、各電池セルの観測電圧が、電池セルの全体の平均電圧（目標電圧）に達するまで、電池セル間で電流を流して各電池セルの電圧を均等化し、各電池セルの電圧が電池セルの全体の平均電圧（目標電圧）に達した時点で電池電圧の均等化を終了する第１の動作モードで、電池電圧均等化を行うよう制御する。

一方、電圧均等化制御部１０２は、電池モジュール４０が充放電停止中の状態のとき、各電池セルの観測電圧が、電池セルの全体の平均電圧（目標電圧）に達した後、さらに該平均電圧から、各電池セルの内部抵抗又は分極作用による電圧変動分（オフセット電圧）だけ離れた電圧（オフセット電圧により補正した目標電圧）に達するまで、電池セル間で電流を流して各電池セルの電圧を均等化し、オフセット電圧により補正した目標電圧に電池セルの電圧が達した時点で電池電圧の均等化を終了する第２の動作モードで、電池電圧均等化を行うよう制御する。

即ち、車輌が稼動して電池モジュール４０から負荷回路へ放電電流が流れ、又は電池モジュール４０に外部の充電器から充電が行なわれているとき、電圧均等化制御部１０２は、各電池セルの観測電圧である閉回路電圧（ＣＣＶ）が目標電圧（電池セルの平均電圧）に達するよう、電池セル間で充放電を行ないながら、第１の動作モードで電池電圧を均等化する。ただし、この場合、電池セルの全体の平均電圧（目標電圧）は、図５のように平坦ではなく、車輌の稼動状態に応じて時間の推移とともに変動する。

一方、車輌が停止中で電池モジュール４０からの負荷回路への放電がなく、かつ電池モジュール４０に外部の充電器から充電が行なわれていないとき、電圧均等化制御部１０２は、図６に示したように、各電池セルの内部抵抗又は分極作用による電圧変動分だけ離れたオフセット電圧により電圧均等化の目標電圧を補正して電圧均等化を行うよう、第２の動作モードで電池電圧を均等化する。

図２に電圧均等化ユニット及び電池監視ＥＣＵの具体的な構成例を示す。電圧均等化ユニット１０は、パワー部１１、デジタル制御部１２、アナログ制御部１３を備える。パワー部１１は、一例として１４個の電池セルから成る電池モジュール４０に対して、隣接する２つの電池セル間で電流を流す１３個の電圧均等化回路を備える。

各電圧均等化回路は、図４で説明したように、２つのスイッチ素子とインダクタＬとを備える。２つのスイッチ素子には、それぞれゲート信号ＨＧ，ＬＧが加えられ、該スイッチ素子のオン／オフによりインダクタＬを介して、隣接する２つの電池セル間で電流を流し、電圧を均等化する。図２では、１３個の電圧均等化回路におけるゲート信号ＨＧ，ＬＧ及びインダクタＬ等の各要素にそれぞれ各電圧均等化回路対応にＡ〜Ｍのサフィックスを付している。

各電池セルの電圧は、電池監視ＥＣＵ２０の電池監視ＩＣ２１に入力され、アナログデジタル変換器２１１によりデジタル信号に変換され、電池監視マイクロコントローラ２２から、電圧均等化ユニット１０内のデジタル制御部１２の電圧均等化マイクロコントローラ１２１に電圧情報として送出される。

電圧均等化マイクロコントローラ１２１は、電池電圧の均等化の動作モードが第１の動作モード又は第２の動作モードの何れであるかに応じて、各電池セルの電圧情報を基に、各電圧均等化回路の２つのスイッチ素子のオン／オフを制御する制御信号Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ〜Ｃ１Ｍ，Ｃ２Ｍを、アナログ制御部１３の各電圧均等化回路対応の各アナログＩＣに送出する。各アナログＩＣは、制御信号Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ〜Ｃ１Ｍ，Ｃ２Ｍに応じて、各電圧均等化回路の２つのスイッチ素子をオン／オフさせるゲート信号ＨＧＡ，ＬＧＡ〜ＨＧＭ，ＬＧＭを生成する。

各電圧均等化回路には、各電圧均等化回路に流れる電流を検出する電流検出部ＤＡ〜ＤＭを備え、電流検出部ＤＡ〜ＤＭの検出信号は、電圧均等化マイクロコントローラ１２１に送出される。電圧均等化マイクロコントローラ１２１は、電流検出部ＤＡ〜ＤＭの検出信号、及び電池監視ＥＣＵ２０の電池監視ＩＣ２１により検知され、電池監視マイクロコントローラ２２によって通知される各電池セルの電圧情報を入力する。

停止信号ＳＡ〜ＳＭは、アナログ制御部１３の各電圧均等化回路対応のアナログＩＣ（ゲート信号生成部）に印加され、アナログＩＣ（ゲート信号生成部）は停止信号ＳＡ〜ＳＭが入力されると、電圧均等化回路の２つのスイッチ素子をオフさせるゲート信号ＨＧＡ，ＬＧＡ〜ＨＧＭ，ＬＧＭを出力し、電圧均等化回路の動作を停止させる。

図３に電池電圧均等化制御の動作フロー例を示す。充放電状態判定部１０１は、電池モジュール４０が外部機器から充電され若しくは外部機器に放電している充放電実施中であるか、又は外部機器との間で充放電を停止している充放電停止中であるかを示す車輌稼動状態の情報を、車輌監視ＥＣＵ６０から、電池制御ＥＣＵ３０を介して取得する（ステップＳ１）。

充放電状態判定部１０１は、該車輌稼動状態の情報を基に、電池モジュール４０の充放電状態を判定する（ステップＳ２）。該判定結果を基に、電圧均等化制御部１０２は、電池モジュール４０が充放電実施中のとき、各電池セルの観測電圧が、電池セルの全体の平均電圧（目標電圧）に達するまで、電池セル間で電流を流して各電池セルの電圧の均等化を行うよう制御する（ステップＳ３）。

一方、電圧均等化制御部１０２は、電池モジュール４０が充放電停止中のとき、各電池セルの観測電圧が、電池セルの全体の平均電圧（目標電圧）に達した後、さらに該平均電圧（目標電圧）から、各電池セルの内部抵抗又は分極作用による電圧変動分だけ離れた電圧に達するまで、電池セル間で電流を流して各電池セルの電圧の均等化を行うよう制御する（ステップＳ４）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上に述べた実施形態に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で種々の構成又は実施形態を取ることができる。

例えば、電圧均等化ユニット１０の充放電状態判定部１０１に関して、電池モジュール４０の充放電状態を、車輌監視ＥＣＵ６０からの車輌の稼動状態情報を基に判定する構成に代えて、電池監視ＥＣＵ２０で観測される各電池セルの充放電電流を基に、電池モジュール４０が外部機器から充電され若しくは外部機器に放電している充放電実施中であるか、又は外部機器との間で充放電を停止している充放電停止中であるかを判定する構成としてもよい。

また、電池モジュール４０の各電池セルの電圧の均等化の要否判定を、電池監視ＥＣＵ２０から取得した各電池セルの電圧情報を基に、電圧均等化ユニット１０の電圧均等化制御部１０２で判定する構成に代えて、電池監視ＥＣＵ２０で判定する構成としてもよい。

さらに、電池モジュール４０の各電池セルの電圧の均等化の要否判定を、電圧均等化ユニット１０及び電池監視ＥＣＵ２０の双方で行い、双方の電圧均等化の要否の判定の結果に基づいて、電池セルの電圧均等化の要否の判定を行い、電池セルの電圧均等化が要の場合、電圧均等化制御部１０２により、電池セルの電圧均等化を制御する構成としてもよい。

ここで、電池電圧の均等化の要否判定は、電圧均等化ユニット１０及び電池監視ＥＣＵ２０の双方が共に電圧均等化要と判定した場合に、電圧均等化要と判定する構成、又は、電圧均等化ユニット１０若しくは電池監視ＥＣＵ２０の何れか一方が電圧均等化要と判定した場合に、電圧均等化要と判定する構成とすることができる。

このように、電池電圧の均等化の要否判定を、電圧均等化ユニット１０及び電池監視ＥＣＵ２０の双方で行なうことにより、電池電圧均等化の要否判定の動作が二重化され、電池電圧均等化の動作の信頼性を向上させることができる。

さらに、電池モジュール４０の充放電状態を、車輌監視ＥＣＵ６０からの車輌の稼動状態情報を基に判定すると共に、電池監視ＥＣＵ２０で観測される各電池セルの充放電電流を基に充放電実施中であるか又は充放電停止中であるかを判定することにより、電池モジュール４０の充放電状態の判定動作が二重化され、電池電圧均等化の動作モードの判定の信頼性を向上させることができる。

１０ 電圧均等化ユニット
１０１ 充放電状態判定部
１０２ 電圧均等化制御部
２０ 電池監視ＥＣＵ
３０ 電池制御ＥＣＵ
４０ 電池モジュール
５０ 電池パック
６０ 車輌監視ＥＣＵ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ ＣＡＮ通信等の通信線

Claims (5)

1. 電池モジュールを構成し、直列に接続された電池セルに対して、各電池セルの電圧を観測し、各電池セル間で電流を流し、各電池セルの電圧を均等化する電池電圧均等化制御装置であって、
   前記電池モジュールが外部機器から充電され若しくは外部機器に放電している充放電実施中であるか、又は外部機器との間で充放電を停止している充放電停止中であるかを判定する充放電状態判定手段と、
   前記充放電状態判定手段により判定される前記電池モジュールの充放電状態に応じて、前記電池セルの電圧の均等化の動作を切替える電圧均等化制御手段と、
   を備え、
   前記電圧均等化制御手段は、前記電池モジュールが前記充放電実施中の状態のとき、前記各電池セルの観測電圧が、前記電池セルの全体の平均電圧に達するまで、前記電池セル間で電流を流して電圧の均等化を行うよう制御し、かつ、前記電池モジュールが前記充放電停止中の状態のとき、前記各電池セルの観測電圧が、前記電池セルの全体の平均電圧に達した後、さらに該平均電圧から、前記各電池セルの内部抵抗又は分極作用による電圧変動分だけ離れた電圧に達するまで、前記電池セル間で電流を流して電圧の均等化を行うよう制御する
   ことを特徴とする電池電圧均等化制御装置。
2. 前記充放電状態判定手段は、前記電池モジュールで駆動される車輌の稼動状態を監視する車輌監視ユニットから取得する前記車輌の稼動状態情報に基づいて、前記電池モジュールが前記充放電実施中であるか又は充放電停止中であるかを判定することを特徴とする請求項１に記載の電池電圧均等化制御装置。
3. 前記充放電状態判定手段は、電池監視ユニットで観測される各電池セルの充放電電流を基に、前記電池モジュールが前記充放電実施中であるか又は充放電停止中であるかを判定することを特徴とする請求項２に記載の電池電圧均等化制御装置。
4. 前記各電池セルの電圧を観測する電池監視ユニットと、
   前記電池監視ユニットから前記各電池セルの電圧を受信し、前記各電池セル間で電流を流して各電池セルの電圧を均等化する電圧均等化ユニットと、
   を備え、
   前記電圧均等化ユニット及び前記電池監視ユニットの双方により、前記電圧均等化の要否の判定を行い、該双方の電圧均等化の要否の判定の結果に基づいて、前記電池セルの電圧均等化の要否の判定を行い、前記電池セルの電圧均等化が要の場合、前記電圧均等化制御手段により、前記電池セルの電圧均等化を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電池電圧均等化制御装置。
5. 電池モジュールを構成し、直列に接続された電池セルに対して、各電池セルの電圧を観測し、各電池セル間で電流を流し、各電池セルの電圧を均等化する電池電圧均等化制御方法であって、
   前記電池モジュールが外部機器から充電され若しくは外部機器に放電している充放電実施中であるか、又は外部機器との間で充放電を停止している充放電停止中であるかを判定する充放電状態判定過程と、
   前記充放電状態判定過程により判定される前記電池モジュールの充放電状態に応じて、前記電池セルの電圧の均等化の動作を切替える電圧均等化制御過程と、
   を含み、
   前記電圧均等化制御過程は、前記電池モジュールが前記充放電実施中の状態のとき、前記各電池セルの観測電圧が、前記電池セルの全体の平均電圧に達するまで、前記電池セル間で電流を流して電圧の均等化を行うよう制御し、かつ、前記電池モジュールが前記充放電停止中の状態のとき、前記各電池セルの観測電圧が、前記電池セルの全体の平均電圧に達した後、さらに該平均電圧から、前記各電池セルの内部抵抗又は分極作用による電圧変動分だけ離れた電圧に達するまで、前記電池セル間で電流を流して電圧の均等化を行うよう制御する
   ことを特徴とする電池電圧均等化制御方法。

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