JP2015198543A - 電池監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組電池を構成する単位電池のより適正なる温度・電圧管理を実現できる電池監視装置を提供する。
【解決手段】複数の単位電池ＣＧｉの直列接続体である組電池１０に適用され、組電池１０の充放電中に単位電池ＣＧｉごとの充放電状態を監視する電池監視装置は、各単位電池ＣＧｉの正極側と負極側との間に並列接続された場合に単位電池ＣＧｉに対する充放電が行われるコンデンサ３４と、複数の単位電池ＣＧｉのうちいずれかを、電流を増加させる第１電池とし、これとは異なる別の単位電池ＣＧｉを、電流を減少させるか第２電池に選択する。そして選択された第１電池とコンデンサ３４とを並列接続して、第１電池からの通電でコンデンサ３４を充電するとともに、コンデンサ３４の充電後に第２電池以外の各単位電池ＣＧｉとコンデンサ３４とを直列接続して、第２電池に流れる電流を減少させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の単位電池の直列接続体である組電池に適用される電池監視装置に関する。

電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＶ）のバッテリに用いられる組電池は、所定の高電圧（例えば１００Ｖ〜４００Ｖ）を出力するために多数の電池セル（二次電池）の直列接続体として構成されている。

電池セルは、定められた制限電圧の範囲内で使用しないと、容量の減少や発熱などの不具合が発生してしまう。そこで、組電池においては、電池セルが制限電圧を超えて過充電又は過放電状態とならないように、１又は複数の電池セルからなる単位電池ごとに電池監視装置によって電圧が監視されている。

また電池セルは、高温環境下に曝されると、内蔵する有機材料の分解反応や、電極の性能劣化などが促進されてしまう。そこで、特許文献１では、組電池の温度を検出するとともに、熱電素子を用いて組電池の温度と外部温度との温度差を取得し、これを利用してファンを駆動させることで、組電池の放熱を促がして電池セルの温度上昇が抑えられるようにしている。

特開２００２−３２０３３９号公報

しかし、電池セルは容量の個体差や自己放電特性の差によって電池セルごとの発熱量に差が生じる為、従来技術のように組電池全体の放熱を一様に実施したとしても、電池セルごとの温度差が残されてしまう。各電池セルの温度が異なると電池セルごとの劣化の程度に差が生じてしまい、これに伴う不具合が生じる懸念がある。例えば充放電の際に電池セルごとの電圧差が拡大される等が生じるおそれがある。

本発明は、上記実情を鑑み、組電池を構成する単位電池のより適正なる温度・電圧管理を実現できる電池監視装置を提供することを技術課題とする。

本発明は、複数の単位電池の直列接続体である組電池に適用され、組電池の充放電中において単位電池ごとの充放電状態を監視する電池監視装置であって、各単位電池の正極側と負極側との間に並列接続可能であり、並列接続された場合に単位電池に対する充放電が行われる蓄電手段と、複数の単位電池のうちいずれかを、電流を増加させる第１電池、これとは異なる別の単位電池を、電流を減少させるか又はゼロとする第２電池として選択する選択手段と、選択手段により選択された第１電池と蓄電手段とを並列接続の状態とし、第１電池からの通電により蓄電手段を充電する第１制御手段と、第１制御手段による蓄電手段の充電後において、選択手段により選択された第２電池以外の各単位電池と蓄電手段とを直列接続の状態とするとともに、その状態で当該第２電池に流れる電流を減少させるか又はゼロにする第２制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明によれば、電流を増加させる単位電池として第１電池が選択された場合に、その第１電池と蓄電手段とを並列接続の状態とし、その第１電池からの通電により蓄電手段を充電するようにした。これにより、組電池の充放電中において第１電池では他の単位電池に比べて電流が大きくなる。そのため、第１電池において他の単位電池よりも発熱量を多くしたり、電圧降下量を大きくしたりすることができる。また、蓄電手段の充電後において、電流を減少させるか又はゼロとする単位電池として第２電池が選択された場合に、その第２電池以外の各単位電池と蓄電手段を直列接続して、当該第２電池に流れる電流を減少させるか又はゼロにするようにした。これにより、組電池の充放電中において第２電池では他の単位電池に比べて電流が小さくなる（又は第２電池だけが電流ゼロとなる）。そのため、第２電池において他の単位電池よりも発熱量を少なくしたり、電圧降下量を小さくしたりすることができる。こうして第１電池と第２電池とで電流の増加／減少を行わせることで、温度や電圧の均等化が可能となっている。

ここで、蓄電手段の充電後において第２電池と蓄電手段とを並列接続の状態とすることで、第２電池以外の各単位電池と蓄電手段とは互いに直列接続されるものとなる。したがって、第２電池の電流を減少させるか又はゼロにしたことに伴う組電池の総電圧の低下分は、蓄電手段の電圧により補われる。そのため、組電池の電圧変動が抑えられる。以上により、組電池の充放電を適正に行わせつつ、単位電池ごとの状態に差が生じることに伴う不具合を抑えることができる。

組電池の概略構成図。 単位電池ごとの温度制御のフローチャート。 スイッチ部の状態の説明図。 スイッチ部の状態の説明図。 単位電池ごとの電圧制御のフローチャート。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電池監視装置を図面に基づいて説明する。なお以下では電池監視装置を車載主機としての回転機（モータジェネレータ）の電源となる車載の高電圧バッテリに適用した例を説明する。

図１に示すように、高電圧バッテリである組電池１０には、組電池１０の充放電状態を監視する電池監視装置が接続されている。電池監視装置は、組電池１０の温度を検出する検出回路２０と、組電池１０の温度のばらつきを補償する補償回路３０と、組電池１０の熱を放熱させる放熱装置４０と、電池監視装置の動作を制御する制御部５０とを備えている。

組電池１０は、リチウムイオン電池等の二次電池からなる複数個の電池セル１１の直列接続で構成されている。各電池セル１１はそれぞれ所定の電圧（例えば１〜５Ｖ）を出力するものであり、組電池１０全体としては所定の高電圧（例えば１００〜４００Ｖ以上）が出力される。

本実施形態では、複数個の電池セル１１を、隣接する電池セル１１の直列接続体である単位電池に分け、単位電池の直列接続体として組電池１０を構成している。図１では、説明の簡略化のために３つの単位電池ＣＧｉ（ｉ＝１〜３）を示している。

検出回路２０は、単位電池ＣＧｉごとの温度を検出する。検出回路２０は、単位電池ＣＧｉごとに設けられた検出ライン１２を介して組電池１０と接続されており、各検出ライン１２を介して各単位電池ＣＧｉの温度を検出する。例えば単位電池ＣＧｉごとに設けられた温度センサの検出信号を検出ライン１２を介して取得し、温度の検出結果を制御部５０に出力する。

補償回路３０は、組電池１０における各単位電池ＣＧｉの接続状態を切り替えるスイッチ部と、単位電池ＣＧｉの電圧で充電されるコンデンサ３４とを備えて構成されている。

スイッチ部は、各単位電池ＣＧｉの正極側及び負極側に設けられた複数の第１スイッチ３１と、各第１スイッチ３１の両側のうち一方の側にそれぞれ接続され、互いに並列に設けられた複数の第２スイッチ３２と、第１スイッチ３１の両側のうち他方の側にそれぞれ接続され、互いに並列に設けられた複数の第３スイッチ３３と、を備えている。なお各スイッチ３１〜３３は、周知のリレーや半導体スイッチ等で構成される。

コンデンサ３４は、各単位電池ＣＧｉの正極側と負極側との間に並列接続可能に設けられており、各単位電池ＣＧｉに並列接続された際に、単位電池ＣＧｉに対して充放電を行う。すなわち図１において、コンデンサ３４は、複数の第２スイッチ３２における第１スイッチ３１とは逆側の各端子にその一端が接続されており、複数の第３スイッチ３３における第１スイッチ３１とは逆側の各端子に他端が接続されている。

放熱装置４０は、図示を略すファン等を備えて構成されており、ファンの回転で組電池１０の充放電動作で発生した熱を放熱させる。

制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、書き換え可能なフラッシュメモリ等を備えるマイクロコンピュータを主体として構成されており、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、電池監視装置による各種処理を制御する。例えば、組電池１０の充放電を制御する。また組電池１０の充放電が実施される際に、放熱装置４０を駆動させる。この際、制御部５０は、単位電池ＣＧｉごとに生じた温度のばらつきを補償する処理を実施する。

すなわち、放熱装置４０の設置状態によっては、単位電池ＣＧｉごとの放熱の効果に偏りが生じる場合がある。すなわち、放熱装置４０による放熱がされやすい単位電池ＣＧｉと、放熱がされにくい単位電池ＣＧｉとが生じることで、単位電池ＣＧｉごとの温度にばらつきが生じてしまう。また、複数の電池セル１１ごとの残容量（ＳＯＣ）や自己放電特性の差がある場合、組電池１０の充放電が行われる際に電池セル１１ごとの発熱量に差が生じ、これにより単位電池ＣＧｉ（電池セル１１）ごとの温度にばらつきが生じてしまう。単位電池ＣＧｉ（電池セル１１）ごとの温度にばらつきがあると、温度が高い単位電池ＣＧｉにおける劣化が早く進行し、単位電池ＣＧｉ（電池セル１１）ごとの劣化の程度に差が生じてしまう。そして充放電が繰り返されることでこの劣化状態の差が広がると、これに伴う不具合が拡大するおそれがある。

そこで制御部５０は、組電池１０の充放電動作を実施する際に、温度の低い単位電池ＣＧｉを第１電池（低温電池）として選択するとともに、温度の高い単位電池ＣＧｉを第２電池（高温電池）として検出する。そしてスイッチ部の接続状態を切り替えることで、（１）低温電池の温度を上昇させる第１処理と、（２）高温電池の温度上昇を抑えた状態で、その他の単位電池ＣＧｉの温度を上昇させる第２処理とを繰り返し実施する。これにより、低温電池の温度上昇を促すとともに、高温電池の温度上昇を抑えつつ他の単位電池ＣＧｉの温度を上昇させることができ、ひいては複数の単位電池ＣＧｉにおける温度のばらつきを解消できる。

より具体的には、制御部５０は充放電時の初期状態として、図１に示されるように、全ての第１スイッチ３１を接続状態とし、全ての第２スイッチ３２及び第３スイッチ３３を非接続状態とする。そして、第１処理を実施する際、制御部５０は、低温電池の正極側の第３スイッチ３３と、負極側の第２スイッチ３２とを接続状態に切り替えて、低温電池とコンデンサ３４とを並列接続する。例えば、図３に示すように、低温電池として単位電池ＣＧ１が選択された場合、単位電池ＣＧ１の正極側の第３スイッチ３３と負極側の第２スイッチ３２とを接続状態に切り替える。

これにより、低温電池（単位電池ＣＧ１）からの通電でコンデンサ３４が充電される。この際、コンデンサ３４の充電に伴い流れる充電電流が低温電池に流れるため、他の単位電池ＣＧｉと比べて、低温電池に流れる電流が増加する。その為、他の単位電池ＣＧｉと比べて、低温電池における温度上昇が促され、低温電池と他の単位電池ＣＧｉとの温度差を減少することができる。

また制御部５０は、第２処理を実施する際、初期状態から、高温電池の両側の第１スイッチ３１を非接続状態に切り替える。また高温電池の正極側の第３スイッチ３３と、高温電池の負極側の第２スイッチ３２とを接続状態に切り替える。例えば、図４に示すように、高温電池として単位電池ＣＧ２が選択された場合、単位電池ＣＧ２の両側の第１スイッチ３１が非接続とされ、単位電池ＣＧ２の正極側の第３スイッチ３３と負極側の第２スイッチ３２とが接続状態とされる。

これにより、組電池１０から高温電池（単位電池ＣＧ２）が電気的に切り離されるとともに、高温電池以外の単位電池ＣＧｉとコンデンサ３４とが直列接続される。そして、この状態で組電池１０の充放電が行われると、高温電池を除く単位電池ＣＧｉに電流が流れ温度が上昇する。一方、高温電池には電流が流れないため温度上昇が抑えられる。以上から、各単位電池ＣＧｉにおける温度差を減少できる。

ところで、高温電池が組電池１０から電気的に切り離された際、組電池１０の電圧が高温電池分だけ低下する電圧変動が生じる。しかし本実施形態では、高温電池を組電池１０から電気的に切り離した際に、代わりに充電済みのコンデンサ３４が組電池１０に接続される。その為、コンデンサ３４の充電電圧で組電池１０の電圧変動が抑えられる。

次に上記の電池監視回路の動作を説明する。図２に単位電池ＣＧｉごとの温度差を解消する処理のフローチャートを示す。なお図２の処理は、組電池１０の充放電動作の実施中に制御部５０により繰り返し実施される。なお充放電動作の開始時、コンデンサ３４は充電されていない状態であるとする。

まず図２において、ステップＳ１１で、低温電池と高温電池を判定する。低温電池と高温電池の判定は、検出回路２０による単位電池ＣＧｉごとの温度の検出結果に基づき判定する。なお、本実施形態では全単位電池ＣＧｉのうち最も低温の単位電池ＣＧｉを低温電池と判定し、最も高温の単位電池ＣＧｉを高温電池と判定する。

ステップＳ１２では、第１処理を実施するか否かを判定する。肯定判定した場合には、ステップＳ１３で第１処理を実施する。すなわち、図３に示されるように、低温電池とコンデンサ３４とを接続する。なお低温電池とコンデンサ３４との接続状態は一定時間継続されるとする。

これにより低温電池の電圧でコンデンサ３４が充電されるとともに、低温電池においては他の単位電池ＣＧｉに比べて充電電流の分だけ多くの電流が流れるため、他の単位電池ＣＧｉに比べて温度が上昇する。続くステップＳ１４では、補償回路３０を初期状態に戻す。すなわち全ての第１スイッチ３１を接続状態とし、全ての第２スイッチ３２を非接続状態にする。これにより低温電池とコンデンサ３４とが非接続に戻される。

一方、ステップＳ１２で否定判定した場合には、ステップＳ１５で第２処理を実施するか否かを判定する。すなわち、高温電池以外の単位電池ＣＧｉの昇温時期であるか否かを判定する。肯定判定した場合にはステップＳ１６で、第２処理を実施する。すなわち、図４に示されるように、組電池１０から高温電池を電気的に切り離すとともに、高温電池以外の単位電池ＣＧｉとコンデンサ３４とを直列接続する。そしてこの状態を一定時間継続する。これにより高温電池以外の単位電池ＣＧｉに対して電流が流れるようになる。そしてステップＳ１４に進み、補償回路３０を初期状態に戻す。

これにより、組電池１０に対して非接続とされた高温電池の温度上昇を抑えつつ、充放電動作に伴い流れる電流によって高温電池以外の単位電池ＣＧｉの温度を上昇させることができる。また高温電池に代えて、第１処理で充電されたコンデンサ３４が組電池１０に接続されるため、高温電池が切り離されることに伴う組電池１０の電圧変動が抑えられる。

以上に示されるように、図２において、第１処理及び第２処理が繰り返し実施されることで、他の単位電池ＣＧｉに比べて低温電池の温度上昇が促されると共に、高温電池の温度上昇を抑えつつ、高温電池以外の単位電池ＣＧｉの温度上昇が促されるため、組電池１０を構成する各単位電池ＣＧｉにおける温度のばらつきを解消できる。

上記によれば以下の優れた効果を奏することができる。
・電流を増加させる単位電池ＣＧｉとして低温電池（第１電池）が選択された場合に、その低温電池とコンデンサ３４とを並列接続の状態とし、その低温電池からの通電によりコンデンサ３４を充電するようにした。これにより、組電池１０の充放電中において低温電池では他の単位電池ＣＧｉに比べて電流が大きくなる。そのため、低温電池において他の単位電池ＣＧｉよりも発熱量を多くすることができる。また、コンデンサ３４の充電後において、電流を流さない単位電池ＣＧｉとして高温電池（第２電池）が選択された場合に、その高温電池以外の単位電池ＣＧｉとコンデンサ３４とを接続して、当該高温電池に電流を流さないようにした。これにより、組電池１０の充放電中において高温電池では他の単位電池ＣＧｉに比べて電流が小さくなる（又は第２電池だけが電流ゼロとなる）。そのため、高温電池において他の単位電池ＣＧｉよりも発熱量を少なくできる。こうして低温電池と高温電池とで電流の増加／減少を行わせることで、温度の均等化が可能となる。

・コンデンサ３４の充電後において高温電池以外の単位電池ＣＧｉとコンデンサ３４とは互いに直列接続されるものとなる。したがって、高温電池の電流を減少させるか又はゼロにしたことに伴う組電池１０の総電圧の低下分は、コンデンサ３４の電圧により補われる。そのため、組電池１０の電圧変動が抑えられる。以上により、組電池１０の充放電を適正に行わせつつ、単位電池ＣＧｉごとの状態に差が生じることに伴う不具合を抑えることができる。

・組電池１０に対して上記のとおり各スイッチ３１〜３３を接続したことで、各単位電池ＣＧｉについて高温電池（第１電池）、低温電池（第２電池）としての個別の充放電を適正に実施できる。この場合、複数の単位電池ＣＧｉにおいて高温電池、低温電池を１つずつ設定することが可能となっている。

・低温電池を第１電池とし、その低温電池からの通電によりコンデンサ３４を充電するようにした。また、高温電池を第２電池とし、コンデンサ３４の充電後に、高温電池に代えてコンデンサ３４を各単位電池ＣＧｉに直列接続するようにした。これにより、単位電池ＣＧｉごとの温度のばらつきを是正することができ、単位電池ＣＧｉごとの温度差があることに伴う不具合の発生を抑えることができる。

本発明は、上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。なお以下の説明において、上述の実施形態と同じ構成には同じ図番号を付し詳述は省略する。

（第２実施形態）
・上記の補償回路３０を用いて、単位電池ＣＧｉ（電池セル１１）ごとの電圧のばらつきを解消することもできる。すなわち、電池セルは、定められた制限電圧の範囲内で使用しないと、発熱などの不具合が発生してしまう。しかし、電池セルにおいて、自己放電特性などの差がある場合には、各電池セルの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）にばらつきが生じ、電池セルごとの電圧にばらつきが生じてしまう。

電池セルごとの電圧にばらつきが生じた場合、電圧の高い電池セル（高電圧電池）の電圧が制限電圧以上に上昇しないように、また電圧の低い電池セル（低電圧電池）の電圧が制限電圧以下に低下しないように、組電池の電圧を制御する必要が生じ、組電池の機能を十分に使用できなくなる課題が生じる。

そこで、従来技術（特開２００２−３２０３３９号公報）においては、組電池の放電時において、電池セル間の電圧差が所定以上に拡大された場合に、低電圧電池を組電池から電気的に切り離すことにより、低電圧電池以外の電池セルに電圧降下を生じさせて、電池セル間の電圧のばらつきが解消されるようにしている。

一方、組電池から低電圧電池を切り離すことに伴う電圧低下を補うために、組電池にＤＣ／ＤＣコンバータを接続して組電池の電圧を昇圧させることで、組電池の電圧変動が抑えられるようにしている。しかしこの場合には、放電による不要な電力消費が生じるとともに、組電池の電圧を昇圧させるためのＤＣ／ＤＣコンバータの構成がコストアップとなっている。

一方、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータのような高価な部材を用いず、且つ不要な電力消費を抑えつつ、単位電池ＣＧｉごとの電圧のばらつきを解消することができる。以下、本実施形態における単位電池ＣＧｉごとの電圧のばらつきを解消する際の処理について説明する。なお以下の説明において上述と同じ構成は同じ図番号を付して詳述を省略する。

本実施形態では、検出回路２０を用いて各単位電池ＣＧｉの電圧を検出する。すなわち検出回路２０は、各単位電池ＣＧｉの両側（正極側と負極側）に設けた検出ライン１２の電圧差から、当該単位電池ＣＧｉの電圧を検出する（図示略）。検出回路２０による電圧の検出結果は制御部５０に出力される。

制御部５０は、組電池１０の放電時に、単位電池ＣＧｉごとの電圧のばらつきを補償するために、最も電圧の高い単位電池ＣＧｉである高電圧電池と、最も電圧の低い単位電池ＣＧｉである低電圧電池を検出する。なお第２実施形態の処理を放電時にのみ実施するのは、充電時においては電池セル１１が満充電状態に近づくにつれて、その電圧差を検出しがたくなる為である。

そして制御部５０は、（３）高電圧電池の電圧を低下させる第３処理と、（４）低電圧電池の電圧低下を抑えた状態で、その他の単位電池ＣＧｉの電圧を低下させる第４処理とを繰り返し実施する。

より具体的には、制御部５０は、第３処理を実施する際、スイッチ部の初期状態から、高電圧電池の正極側の第３スイッチ３３と、高電圧電池の負極側の第２スイッチ３２とを接続状態に切り替えて、高電圧電池とコンデンサ３４とを並列接続する（図３参照）。これにより、高電圧電池からの通電でコンデンサ３４が充電され、これに伴い高電圧電池の電圧が低下する。一方、高電圧電池の通電によってコンデンサ３４の電圧は上昇する。

また制御部５０は、第４処理を実施する際、スイッチ部の初期状態から、低電圧電池の両側の第１スイッチ３１を非接続状態に切り替える。また、低電圧電池の正極側の第３スイッチ３３と、負極側の第２スイッチ３２とを接続状態に切り替える（図４参照）。これにより、組電池１０から低電圧電池を電気的に切り離すとともに、低電圧電池以外の単位電池ＣＧｉとコンデンサ３４とを直列接続する。そして、この状態で組電池１０の放電が実施されることによって、低電圧電池以外の単位電池ＣＧｉの電圧が低下する。

なお組電池１０から低電圧電池が電気的に切り離された際、低電圧電池の電圧分だけ組電池１０の電圧が降下する電圧変動が生じる。しかし本実施形態では、低電圧電池に変えて充電後のコンデンサ３４が組電池１０に接続されるため、コンデンサ３４の電圧によって組電池１０の電圧変動が抑えられている。

そして以上の処理が繰り返されることにより、高電圧電池と低電圧電池の電圧差を減少させることができ、ひいては組電池１０の放電に伴い発生した単位電池ＣＧｉごとの電圧のばらつきを解消できる。

図５に第２実施形態における組電池１０の電圧管理のフローチャートを示す。まず、ステップＳ２１で高電圧電池と低電圧電池を判定する。ここでの判定処理は、検出回路２０による単位電池ＣＧｉごとの電圧の検出結果に基づき行われる。なお本実施形態では全単位電池ＣＧｉのうち最も電圧の低い単位電池ＣＧｉを低電圧電池と判定し、最も電圧の高い単位電池ＣＧｉを高電圧電池と判定する。

続くステップＳ２２では、第３処理を実施するか否かを判定する。肯定判定した場合にはステップＳ２３で、第３処理を実施する。すなわち、図３に示されるように、高電圧電池とコンデンサ３４とを接続して、高電圧電池の通電でコンデンサ３４を充電する。なお高電圧電池とコンデンサ３４との接続状態は一定時間継続されるとする。これにより、高電圧電池の電圧が低下する。続くステップＳ２４では、補償回路３０を初期状態に戻す。

一方、ステップＳ２２で否定判定した場合には、ステップＳ２５で第４処理を実施するか否かを判定する。肯定判定した場合にはステップＳ２６で、第４処理を実施する。すなわち、図４に示されるように、組電池１０から低電圧電池を電気的に切り離すとともに、組電池１０（低電圧電池以外の単位電池ＣＧｉ）とコンデンサ３４とを直列接続する。なおこの状態は一定時間継続されるとする。

この場合、低電圧電池以外の単位電池ＣＧｉで放電が行われることにより、それらの単位電池ＣＧｉの電圧が次第に降下する。一方、低電圧電池の放電は実施されないため電圧は低下しない。これにより低電圧電池とそれ以外の単位電池ＣＧｉとの電圧差を減らすことができる。一方、組電池１０から低電圧電池を電気的に切り離すことに代えて、組電池１０に充電済みのコンデンサ３４が接続される。これにより、組電池１０から低電圧電池が切り離されることに伴う電圧変動が抑えられる。

そしてステップＳ２４に進み、補償回路３０を放電時の初期状態に戻す。なおステップＳ２５で否定判定した場合には本処理を終了する。

以上のように、高電圧電池を第１電池とし、その高電圧電池からの通電によりコンデンサ３４を充電するようにした。また、低電圧電池を第２電池とし、コンデンサ３４の充電後に、低電圧電池に代えてコンデンサ３４を各単位電池ＣＧｉに直列接続するようにした。これにより、単位電池ＣＧｉごとの電圧のばらつきを是正することができ、単位電池ＣＧｉごとの電圧差があることに伴う不具合の発生を抑えることができる。

（その他の実施形態）
・上記の各処理は、各単位電池ＣＧｉの高温電池と低温電池の温度差、または高電圧電池と低電圧電池の電圧差が所定以上の際に実施されるようにしてもよい。複数の単位電池ＣＧｉにおける温度差が所定以上の場合に、コンデンサ３４の充放電による温度均等化の処理を実施する場合、温度均等化の処理を実施する頻度を適正化できる。つまり、各スイッチ３１〜３３の動作に伴う電力消費を抑えつつ、単位電池ＣＧｉごとの温度のばらつきを解消できる。同様に、複数の単位電池ＣＧｉにおける電圧差が所定以上の際に、コンデンサ３４の充放電による電圧均等化の処理を実施する場合、電圧均等化の処理を実施する頻度を適正化できる。つまり、各スイッチ３１〜３３の動作に伴う電力消費を抑えつつ、単位電池ＣＧｉごとの電圧のばらつきを解消できる。

・温度変化及び電圧変化の応答性の違いを考慮して、上記の各処理が実施されるタイミングが個別に管理されてもよい。すなわち、温度変化は比較的に緩やかな傾向があるのに対して、電圧変化の応答性は比較的に早いことが想定される。そこで、図２における温度管理の処理は常に継続して実施するのに対して、図５に示す電圧管理の処理は、所定の条件下において実施する。例えば、高電圧電池と低電圧電池の電圧差が所定以上に拡大した場合に実施されるようにしてもよい。

・単位電池ＣＧｉを構成する電池セル１１ごとに温度管理や電圧管理が実施されてもよい。この場合、電池セル１１ごとに検出ライン１２を設け、電池セル１１単位で温度及び電圧を検出することで、電池セル１１単位での温度管理及び電圧管理を実現できる。なお電池セル１１単位で温度及び電圧管理をする場合、組電池１０における温度及び電圧のばらつきを抑える精度を高めることができる。

・図２，図５の各処理は、コンデンサ３４の充電状態に基づいて実施されてもよい。例えば、制御部５０はコンデンサ３４の電圧をモニタする。そして第１処理及び第３処理においては、コンデンサ３４の充電状態が所定以上（例えば満充電）であると判定されるまで継続されるようにする。一方、第２処理及び第４処理は、コンデンサ３４の充電状態が所定未満（例えばゼロ）であると判定されるまで継続されるようにしてもよい。

・放熱装置４０の設置状態においては、単位電池ＣＧｉごとの温度の偏りが生じる。この場合、隣接する単位電池ＣＧｉの温度は類似の傾向があることが想定される。そこで、制御部５０によって高温電池及び低温電池が判定された際、その単位電池ＣＧｉに隣接する電池もまとめて、第１処理又は第２処理が実施されるようにしてもよい。複数個の単位電池ＣＧｉがまとめて処理されることで、より早期に単位電池間の温度のばらつきを解消できる。

・単位電池ＣＧｉごとの温度変化や電圧変化を求め、単位電池間の温度差又は電圧差が拡大される傾向にあると判定される場合に、上記の各処理が実施されてもよい。例えば、制御部５０は、検出回路２０で検出される各単位電池ＣＧｉの温度変化（又は電圧変化）から、高温電池（高電圧電池）と低温電池（低電圧電池）との温度差（電圧差）が所定以上に拡大されると判定した際に、上記の各処理を実施する。この場合、組電池１０における温度のばらつき（電圧のばらつき）が拡大することを未然に回避できる。

・放熱装置４０による放熱がされやすい単位電池ＣＧｉと、放熱されにくい単位電池ＣＧｉとが生じる場合がある。そこで、放熱装置４０の設置状態によって、低温電池又は高温電池が予め特定される場合には、上記のステップＳ１１の処理を省略できる。例えば低温電池が分かっている場合に、低温電池の判定処理を省略できる。

・上記の第２処理（第３処理）では、高温電池（低電圧電池）と判定された単位電池ＣＧｉを組電池１０から電気的に切り離すことで、高温電池（低電圧電池）の電流を遮断する（ゼロにする）ことによって、温度上昇（電圧低下）を抑えている。これ以外にも、第２処理（第３処理）を実施する際、高温電池（低電圧電池）を組電池１０に接続したままとして、高温電池（高電圧電池）に流れる電流の流量を制限することによって、高温電池（高電圧電池）の温度上昇（電圧低下）が抑えられるようにしてもよい。例えば、各スイッチ３１〜３３が半導体スイッチで構成される場合、半導体スイッチを半導通状態とすることによって、高温電池に流れる電流量を制限できる。

１０…組電池、３４…コンデンサ、５０…制御部、ＣＧｉ…単位電池。

Claims (6)

1. 複数の単位電池（ＣＧｉ）の直列接続体である組電池（１０）に適用され、前記組電池の充放電中において前記単位電池ごとの充放電状態を監視する電池監視装置であって、
   前記各単位電池の正極側と負極側との間に並列接続可能であり、並列接続された場合に単位電池に対する充放電が行われる蓄電手段（３４）と、
   前記複数の単位電池のうちいずれかを、電流を増加させる第１電池、これとは異なる別の単位電池を、電流を減少させるか又はゼロとする第２電池として選択する選択手段（５０）と、
   前記選択手段により選択された前記第１電池と前記蓄電手段とを並列接続の状態とし、前記第１電池からの通電により前記蓄電手段を充電する第１制御手段（５０）と、
   前記第１制御手段による前記蓄電手段の充電後において、前記選択手段により選択された前記第２電池以外の前記各単位電池と前記蓄電手段とを直列接続の状態とするとともに、その状態で当該第２電池に流れる電流を減少させるか又はゼロにする第２制御手段（５０）と、
   を備えることを特徴とする電池監視装置。
2. 前記複数の単位電池が直列接続されてなる直列接続経路において、各単位電池の正極側及び負極側にそれぞれ設けられる複数の第１スイッチ（３１）と、
   前記第１スイッチの両側のうち一方の側にそれぞれ接続され、互いに並列に設けられる複数の第２スイッチ（３２）と、
   前記第１スイッチの両側のうち他方の側にそれぞれ接続され、互いに並列に設けられる複数の第３スイッチ（３３）と、
   を備え、
   前記複数の第２スイッチの前記第１スイッチとは逆側の各端子に前記蓄電手段の一端が接続されるとともに、前記複数の第３スイッチの前記第１スイッチとは逆側の各端子に前記蓄電手段の他端が接続されており、
   前記第１制御手段及び前記第２制御手段は、前記各スイッチの開閉により、前記第１電池と前記蓄電手段とを並列接続の状態とするとともに、前記第２電池以外の前記各単位電池と前記蓄電手段とを直列接続の状態とする請求項１に記載の電池監視装置。
3. 前記選択手段は、前記複数の単位電池のうち、温度が低い低温電池を第１電池として選択し、温度が高い高温電池を第２電池として選択する手段を有する請求項１又は２に記載の電池監視装置。
4. 前記選択手段は、前記複数の単位電池のうち最も低温の単位電池と最も高温の単位電池との温度差が所定以上の際に、前記低温電池及び前記高温電池の選択を実施する請求項３に記載の電池監視装置。
5. 前記選択手段は、前記複数の単位電池のうち、電圧が高い高電圧電池を第１電池として選択し、電圧が低い低電圧電池を第２電池として選択する手段を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電池監視装置。
6. 前記選択手段は、前記複数の単位電池のうち最も高電圧の単位電池と最も低電圧の単位電池との電圧差が所定以上の際に、前記高電圧電池及び前記低電圧電池の選択を実施する請求項５に記載の電池監視装置。

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