JP2019118186A - バッテリーマネージメントシステム - Google Patents

Abstract

【課題】バランサ制御回路からの命令どおりに放電されているか否かを検出できるバッテリーマネージメントシステムを提供する。【解決手段】幾つかのグループにグループ化された全てのバッテリーセルの電圧の均一化命令を送信可能なバッテリー管理装置（ＢＭＵ）６を備え、グループに含まれるバッテリーセルごとに電圧を検出可能なセル電圧検出回路７１と、グループに含まれるバッテリーセルごとに並列に接続される回路であって、スイッチ７２１とバランサ抵抗７２２とが直列に接続されたバランサ回路７２と、セル電圧検出回路で取得したバッテリーセルごとの電圧をＢＭＵに送信可能であり、ＢＭＵから受信したバッテリーセルの電圧の均一化命令に基づき、バランサ回路に対してスイッチのオンを命令可能なバランサ制御回路７３と、バッテリーセルごとにバランサ抵抗の上流側と下流側との電位差を監視可能な監視回路７５と、を含む。【選択図】図１１

Description

本開示は、バッテリーマネージメントシステムに関する。

電気自動車の駆動用電源として用いられる二次電池は起電圧や電気容量に制限があるため複数の二次電池を直並列に接続して使用することが一般的であり、このような構造の電池を組み電池又は単にバッテリーパックという。また、バッテリーパックを構成する単位となる電池をバッテリーセル又は単にセルという。

バッテリーパックを使用する際、バッテリーセルの個体差や温度などの使用環境の差により、各バッテリーセルの電圧にバラツキが生じる。各バッテリーセルの電圧にバラツキが生じると、放電時に電圧の最も低いバッテリーセルがいち早く過放電状態となるので、他のバッテリーセルには放電余裕があるにも関わらずバッテリーパック全体として放電ができなくなる。また、各バッテリーセルの電圧にバラツキが生じると、充電時に電圧の最も高いバッテリーセルがいち早く満充電状態となるので、他のバッテリーセルには充電余裕があるにも関わらずバッテリーパック全体として充電ができなくなる。その結果、バッテリーパックを駆動用バッテリーに使用する電気自動車では、バッテリーパックが効率良く放電又は充電をすることができなくなり、航続可能距離が短くなる。

そのため、各バッテリーセルの電圧を監視し、電圧が相対的に高いバッテリーセルをセルバランス回路により放電させて電圧を下降させるなどにより、各バッテリーセルの電圧を均一化するセルバランス制御が行われている。

特許文献１には、かかるセルバランス制御を実行可能なバッテリーマネージメント装置が開示されている。バッテリーマネージメント装置は、バッテリーセルの電圧を均一化するバランサと、バッテリーセルの電圧を検出するセル電圧検出手段と、セルバランス制御を行うマイコンと、バランサ抵抗値格納手段とを備え、バッテリーセルの電圧を監視し、全てのバッテリーセルの電圧を均一化するセルバランス制御を実施する。

バランサは、バッテリーセルごとにバッテリーセルに並列接続される、バランサ抵抗とトランジスタ等のスイッチング素子の直列回路からなり、マイコンからスイッチング素子に与えられるセルバランス制御指示によりバランサ駆動を実施する。セル電圧検出手段は、バッテリーセルごとにバッテリーセルに並列接続されて各バッテリーセルのセル電圧を検出する。セル電圧検出手段により検出されたセル電圧はマイコンに出力される。マイコンは、上位制御装置である車両制御装置と通信により接続されており、車両制御装置からの情報を基にセルバランス制御の実施可否を判定する。実施可能であると判定すると、セル電圧検出手段により検出したセル電圧からバランサの駆動判定及び駆動制御を行う。

具体的には、マイコンは、車両制御装置の充電制御モード判定手段からの情報に基づきセルバランス制御の実施可否を判定するセルバランス制御実施判定手段と、セル電圧検出手段からのセル電圧をセルごとにＲＡＭに格納するセル電圧値格納手段と、セルバランス制御実施判定手段からのセルバランス制御実施判定及びセル電圧値格納手段からの各セル電圧を受けてバランサを制御するセルバランス制御手段とを備えている。

特開２０１４−１１６９９２号公報

特許文献１が開示するバッテリーマネージメントシステムでは、マイコン（バランサ制御回路）からの命令どおりにバッテリーセルの電圧の均一化が実行されているか否かを検出することができない。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、バランサ制御回路からの命令どおりにバッテリーセルの電圧の均一化が実行されているか否かを検出することができるバッテリーマネージメントシステムを提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステムは、駆動用バッテリーに含まれる全てのバッテリーセルが幾つかのグループにグループ化され、グループごとに全てのバッテリーセルが管理されるバッテリーマネージメントシステムであって、前記全てのグループから全てのバッテリーセルの電圧を受信可能であって、前記全てのグループに対して全てのバッテリーセルの電圧の均一化命令を送信可能なバッテリー管理装置を備える一方、前記グループのそれぞれは、前記グループに含まれるバッテリーセルごとに電圧を検出可能なセル電圧検出回路と、前記グループに含まれるバッテリーセルごとに並列に接続される回路であって、スイッチとバランサ抵抗とが直列に接続されたバランサ回路と、前記セル電圧検出回路からバッテリーセルごとの電圧を取得可能であって、バッテリーセルごとの電圧を前記バッテリー管理装置に送信可能であり、前記バッテリー管理装置から受信したバッテリーセルの電圧の均一化命令に基づいて、前記バランサ回路に対してスイッチのオンを命令可能なバランサ制御回路と、前記バッテリーセルごとに前記バランサ抵抗の上流側と下流側との電位差を監視可能な監視回路と、を含む。

上記（１）の構成によれば、監視回路がバッテリーセルごとにバランサ抵抗の上流側と下流側との電位差を監視可能であるから、バランサ制御回路からの命令どおりバッテリーセルの電圧の均一化が実行されているか否かを検出することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記グループのそれぞれは、前記バランサ制御回路が前記バランサ回路に対してスイッチのオンを命令せずに、前記監視回路が所定の電位差を検出した場合に、前記バランサ制御回路からの命令によって前記バランサ回路を開放する過放電防止回路をさらに含む。
上記（２）の構成によれば、過放電防止回路が、バランサ制御回路がバランサ回路に対してスイッチのオンを命令せずに、監視回路が所定の電位差を検出した場合に、バランサ制御回路からの命令によってバランサ回路を開放するので、スイッチの固着等によるバッテリーセルの過放電を防止することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記過放電防止回路は、電位差が所定値よりも小さくなった場合に回路を開放する電界効果トランジスタトランジスタを有する。
上記（３）の構成によれば、過放電防止回路は、電界効果トランジスタの電位差を所定値よりも小さくすることで回路を開放することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、バッテリーマネージメントシステムは、バランサ制御回路からの命令どおりに放電されているか否かを検出することができる。

本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステムが搭載される電気自動車を構成する機器を概略的に示すシステム図である。 図１に示した電気自動車の車載充電システムの構成を概略的に示す図である。 図２に示した車載充放電システムを構成するバッテリーマネージメントシステムの構成を概略的に示す図である。 図３に示したバッテリーマネージメントユニット及びセルモニターユニットの回路構成を概略的に示す回路図である。 図４に示したバランサ制御回路の構成を概略的に示す図である。 バッテリーマネージメントシステムの制御内容を概略的に示すフローチャートである。 図６に示したセル電圧格納処理の詳細を示すフローチャートである。 図６に示した目標セル電圧値決定処理の詳細を示すフローチャートである。 図６に示したバランサ駆動処理の詳細を示すフローチャートである。 図６に示したバランサ抵抗値算出処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントユニット及びセルモニターユニットの回路構成を概略的に示す回路図である。 図１１に示したバッテリーマネージメントシステムのバランサ制御の内容を示すフローチャートである。 図１１に示したセルモニターユニットの１セル分の回路構成を概略的に示す回路図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

ここでは、本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステムが搭載される電動車両の例として電気自動車（ＥＶ）を例に説明するが、本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステムが搭載される電動車両は電気自動車に限られるものではなく、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）も含まれる。

図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステム５が搭載される電気自動車１を構成する機器を概略的に示す図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステム５が搭載される電気自動車１は、モータ（電動機）２２を含む動力源２と、モータ２２に電力を供給するとともに、モータ２２から電力（回生電力）が供給される駆動用バッテリー２４と、モータ２２において生成される動力で駆動される走行装置２５と、モータ２２において生成された動力を走行装置２５に伝達するトランスミッション（動力伝達装置）２６とを備えている。

図２は、図１に示した電気自動車１の車載充放電システム３の構成を概略的に示す図である。
図２に示すように、図１に示した電気自動車１の車載充放電システム３は、モータ２２を制御可能なインバータ３２と、駆動用バッテリー２４の充電率（ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ））等を管理可能なバッテリーマネージメントユニット（ＢＭＵ）６と、これらを統括的に制御可能な車両統合制御コントローラ（ＥＶ−ＥＣＵ）４とを備えている。また、電気自動車１の車載充放電システム３は、さらに、交流電流（例えば、商用電源から供給されるＡＣ２００Ｖ）を直流電流に変換可能な車載充電器３４と、車載充電器３４において変換された直流電流の電圧を変換可能なＤＣ／ＤＣコンバータ３５とを備えている。

本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステム５が搭載される電気自動車１において、車両統合制御コントローラ４はモータ２２を動力源２として走行する場合にインバータ３２に対してモータ２２の稼働を要求する。モータ２２の稼働が要求されたインバータ３２は、駆動用バッテリー２４からモータ２２に電力を供給することによってモータ２２を稼働する（走行）。そして、駆動用バッテリー２４からモータ２２に電力を供給することによって減少する駆動用バッテリー２４の充電率等はバッテリーマネージメントユニット６に管理（監視）され、バッテリーマネージメントユニット６は駆動用バッテリー２４の充電率等を車両統合制御コントローラ４に送信する。車両統合制御コントローラ４は、このようにインバータ３２に対してモータ２２の稼働を要求し、バッテリーマネージメントユニット６から送信される駆動用バッテリー２４の充電率等を管理することによって電気自動車１の走行制御を実現する。

本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステム５が搭載される電気自動車１において、車両統合制御コントローラ４は駆動用バッテリー２４に電力を充電する場合に車載充電器３４に対して駆動用バッテリー２４の充電を要求する。駆動用バッテリー２４の充電が要求された車載充電器３４は、商用電源から供給された交流電流を直流電流に変換しＤＣ／ＤＣコンバータ３５に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３５に供給された直流電流は駆動用バッテリー２４の充電に適した電圧に変換され、駆動用バッテリー２４に供給される（充電）。そして、商用電源から駆動用バッテリー２４に電力が供給されることによって増大する駆動用バッテリー２４の充電率等はバッテリーマネージメントユニット６に管理（監視）され、バッテリーマネージメントユニット６は駆動用バッテリー２４の充電率等を車両統合制御コントローラ４に送信する。車両統合制御コントローラ４は、このように車載充電器３４に対して駆動用バッテリー２４の充電を要求し、バッテリーマネージメントユニット６から送信される駆動用バッテリー２４の充電率等を管理することによって電気自動車１の充電制御を実現する。

図３は、図２に示した車載充放電システム３を構成するバッテリーマネージメントシステム５の構成を概略的に示す図である。
図３に示すように、図２に示した車載充放電システム３は、駆動用バッテリー２４、電流センサ３７、漏電センサ３６、セルモニターユニット（ＣＭＵ）７及びバッテリーマネージメントユニット６を含んで構成される。

図３に示すように、駆動用バッテリー２４は、複数（多数）個のバッテリーセル８１１が一つの容器に収容されたバッテリーパック８によって構成される。このように構成されるのは、一つのバッテリーセル８１１の電圧が小さいためであり、通常、複数（多数）個のバッテリーセル８１１を直列に接続してバッテリーパック８を構成し、電気自動車１の走行に必要な電力を得ている。
バッテリーパック８に収容される全てのバッテリーセル８１１は、幾つかのグループ（例えば、１２個のグループ）にグループ化され、グループに含まれる複数のバッテリーセル８１１は一つのバッテリーモジュール８１を構成する。
電流センサ３７、漏電センサ３６及びセルモニターユニット７は、グループごとに組み込まれ、セルモニターユニット７は、グループに含まれるバッテリーセル８１１の電圧と温度を管理（監視）可能である。

バッテリーマネージメントユニット６は、バッテリーモジュール８１を管理可能であり、グループごとに組み込まれたセルモニターユニット７を通じて全てのバッテリーセル８１１を個別に管理可能である。これにより、バッテリーマネージメントユニット６は、バッテリーパック８の容量と充電率の推定のほか、各バッテリーセル８１１の電圧と温度を監視可能であり、故障診断等の各機能を発揮可能である。

ところで、バッテリーパック８では、環境条件や使用状況によってバッテリーセル８１１の電圧が異なる場合があるが、使用可能な電気容量（残存容量）は、最も電圧の低いバッテリーセル８１１の電圧で決定されるため、セル間の電圧差が大きいと無効容量が増大する。
バッテリーマネージメントシステム５では、バッテリーパック８の電気容量を最大限に引き出すために、セル電圧のバラツキを均一化するセル電圧バランス機能を有している。
そして、バッテリーマネージメントユニット６では、セル電圧バランス機能を発揮するに際して、目標セル電圧を決定するとともに、全てのセルモニターユニット７に対してセル電圧バランス命令を送信する。
バッテリーマネージメントユニット６は、バッテリーパック８を構成する全てのバッテリーセル８１１のうち最も電圧の低いバッテリーセル８１１の電圧を目標セル電圧に決定する。

図４は、図３に示したバッテリーマネージメントユニット６及びセルモニターユニット７の回路構成を概略的に示す回路図である。図５は、図４に示したバランサ制御回路７３の構成を概略的に示す回路図である。
図４に示すように、セルモニターユニット７は、セル電圧検出回路７１、バランサ回路７２及びバランサ制御回路７３を含んで構成される。

セル電圧検出回路７１は、グループに含まれるバッテリーセル８１１ごとに電圧を検出可能である。セル電圧検出回路７１は、例えば、電池監視ＩＣ７１１を含んで構成される。電池監視ＩＣ７１１は、バッテリーセル８１１に並列に接続され、バッテリーセル８１１ごとにバッテリーセル８１１の電圧を出力可能である。電池監視ＩＣ７１１は、バランサ制御回路７３（マイコン７３１）との間で専用の通信が可能であり、電池監視ＩＣ７１１から出力されたバッテリーセル８１１の電圧はマイコン７３１に入力され、マイコン７３１から電池監視ＩＣ７１１に後述するスイッチ７２１のオン命令が出力される。

バランサ回路７２は、グループ（バッテリーモジュール８１）に含まれるバッテリーセル８１１ごとに並列に接続される回路であって、スイッチ７２１とバランサ抵抗（電気抵抗）７２２が直列に接続されている。スイッチ７２１は、例えば、トランジスタ等のスイッチング素子により構成され、後述するマイコン７３１から電池監視ＩＣ７１１を介してスイッチ７２１に出力されるスイッチオン命令によってセル電圧バランサ駆動（放電）を実行する。

バランサ制御回路７３は、セル電圧検出回路７１からバッテリーセル８１１ごとの電圧を取得可能であって、バッテリーセル８１１ごとの電圧をバッテリーマネージメントユニット６に送信可能であり、バッテリーマネージメントユニット６から受信したバッテリーセル８１１のセル電圧バランサ命令（セル電圧の均一化命令）に基づいて、バランサ回路７２に対してスイッチ７２１のオンを命令可能である。
バランサ制御回路７３は、例えば、マイコン７３１により構成され、上述したように、電池監視ＩＣ７１１との間で専用の通信が可能であり、電池監視ＩＣ７１１から出力されたバッテリーセル８１１の電圧が入力され、マイコン７３１からスイッチ７２１のオン命令が電池監視ＩＣ７１１に出力される。

また、マイコン７３１は、通信回路７４を介してバッテリーマネージメントユニット６とＣＡＮ通信が可能である。マイコン７３１は、バッテリーセル８１１ごとの電圧をバッテリーマネージメントユニット６に送信可能であり、バッテリーマネージメントユニット６から送信されたバッテリーセル８１１のセル電圧バランサ命令を受信可能である。

図５に示すように、バランサ制御回路７３（マイコン７３１）は、バッテリーマネージメントユニット６から送信されたセル電圧バランサ命令に基づきセル電圧検出回路７１（電池監視ＩＣ７１１）から出力されたバッテリーセル８１１の電圧値をバッテリーセル８１１ごとにＲＡＭ（図示せず）に格納するセル電圧値格納手段７３２と、セル電圧値格納手段７３２からの各セル電圧値を受けてバランサを制御するセルバランス制御手段７３３とを備えている。

セルバランス制御手段７３３は、セルバランス制御手段７３３からの各セル電圧値と各バッテリーセル８１１のバランサ駆動状態から、各バッテリーセル８１１のバランサ抵抗７２２の抵抗値を算出するバランサ抵抗値算出手段７３４と、セルバランス制御手段７３３からの各セル電圧とバッテリーマネージメントユニット６からの目標セル電圧とにより、セル電圧バランサ駆動を実行するバランサ駆動手段７３５とを備えている。

次に、バッテリーマネージメントシステム５の動作を説明する。
まず、グループごとに設けられたセル電圧検出回路７１がグループに含まれるバッテリーセル８１１ごとにバッテリーセル８１１のセル電圧を検出する。すると、バランサ制御回路７３がセル電圧検出回路７１からバッテリーセル８１１ごとの電圧値を取得する。そして、バッテリーセル８１１ごとの電圧値をセルバランス制御手段７３３へ出力するとともに、バッテリーマネージメントユニット６に送信する。

セルバランス制御手段７３３は、一定周期ごとにバッテリーセル８１１ごとの電圧値を自身のＲＡＭに格納し、各バッテリーセル８１１の電圧値を一括してバランサ駆動手段７３５と、バランサ抵抗値算出手段７３４とへ出力する。
バッテリーマネージメントユニット６は、グループごとに設けられたバランサ制御回路７３からバッテリーセル８１１ごとの電圧を受信すると、目標セル電圧を決定し、バランサ制御回路７３に目標セル電圧とともにセル電圧バランサ命令を送信する。

一方、車載充電器３４は、電源、例えば、ＡＣ２００Ｖの商用電源が接続されると、充電器接続信号を車両統合制御コントローラ４へ出力する。このとき車両統合制御コントローラ４は、車両が充電動作であると判定し、充電制御信号をバッテリーマネージメントユニット６に出力する。バッテリーマネージメントユニット６は、該充電制御信号が入力されると、セルモニターユニット７に対してセル電圧バランス命令を送信し、バランサ制御回路７３（マイコン７３１）にセルバランス制御手段７３３を動作させる。

バランサ抵抗値算出手段７３４では、セルバランス制御手段７３３より出力されたセル電圧値とバランサ駆動手段７３５より出力されたバランサ制御信号により、バランサ抵抗値を算出する。バランサ抵抗値の算出方法については後述する。バランサ抵抗値算出手段７３４では、該セル電圧値と該バランサ駆動信号より、バッテリーセル８１１ごとにバランサＯＦＦ時のセル電圧値Ｖｅ＿ｏｆｆ［Ｖ］とバランサＯＮ時のセル電圧値Ｖｅ＿ｏｎ［Ｖ］を算出し、予めパラメータとして準備されたセル内部抵抗値Ｒｉ［Ω］から下記の式（３）によりバランサ抵抗値Ｒｂ［Ω］を算出し、バランサ抵抗値格納手段（図示せず）へ出力する。

バランサ抵抗値格納手段は、不揮発性の格納手段、例えばＥＥＰＲＯＭであり、バランサ抵抗値算出手段７３４よりバランサ抵抗値が出力された場合にバランサ抵抗値を格納する。

そして、セルバランス制御手段７３３から出力されたバッテリーセル８１１ごとのセル電圧値と、バッテリーマネージメントユニット６から送信された目標セル電圧との差分値（バランサ駆動判定値ΔＶ）を算出し、バランサ駆動手段７３５へ出力する。

バランサ駆動手段７３５は、セルバランス制御手段７３３から出力されたバッテリーセル８１１ごとのセル電圧値が、バッテリーマネージメントユニット６から送信された目標セル電圧に一致するまで、バッテリーセル８１１に該当するスイッチ７２１のオン命令をバランサ回路７２へ出力する。出力されたスイッチ７２１のオン命令は、該当するバッテリーセル８１１のスイッチ７２１をＯＮし、セルバランスを実施する。

次に、バランサ抵抗値の算出方法を説明する。ここで、バランサ抵抗値をＲｂ［Ω］、セルの内部抵抗値をＲｉ［Ω］、スイッチ７２１のオン時のセル端子間電圧をＶｅ＿ｏｎ［Ｖ］、スイッチ７２１のオフ時のセル端子間電圧をＶｅ＿ｏｆｆ［Ｖ］、スイッチ７２１のオン時のセルに流れる電流をＩｂ［Ａ］とすると、スイッチ７２１のオン時のセル端子間電圧降下は次式で表される。

一方、スイッチ７２１のオン時の電流Ｉｂは、

よって、（１）式と（２）式よりバランサ抵抗値Ｒｂ［Ω］は、

として求められる。

図６は、バッテリーマネージメントシステム５におけるバランサ駆動制御の内容を概略的に示すフローチャートである。図７は、図６に示したセル電圧格納処理（ステップＳ１）の詳細を示すフローチャートであり、図８は、図６に示した目標セル電圧値決定処理（ステップＳ２）の詳細を示すフローチャートである。図９は、図６に示したバランサ駆動処理（ステップＳ３）の詳細を示すフローチャートである。

図６に示すように、バッテリーマネージメントシステム５におけるバランサ駆動制御は、セル電圧値格納処理（ステップＳ１）、目標セル電圧値決定処理（ステップＳ２）、バランサ駆動処理（ステップＳ３）及びバランサ抵抗値算出処理（ステップＳ４）を含んでおり、これらの処理は一定時間ごとに繰り返し実施される。

図６に示すセル電圧格納処理（ステップＳ１）では、バランサ制御回路７３（マイコン７３１）は、セル電圧検出回路７１において検出されたセル電圧をセルバランス制御手段７３３によってバッテリーセル８１１ごとに順次ＲＡＭに格納するとともに、セル電圧検出回路７１において検出されたバッテリーセル８１１ごとのセル電圧をバッテリーマネージメントユニット６に送信する。

図７に示すように、セル電圧値格納処理（ステップＳ１）は、セル電圧の検出工程（ステップＳ１１）、セル電圧値のＲＡＭ格納工程（ステップＳ１２）及びセル電圧値の送信工程（ステップＳ１３）を有している。
セル電圧の検出工程（ステップＳ１１）では、セル電圧検出回路７１（電池監視ＩＣ７１１）により検出されたセル電圧が専用の通信によってバランサ制御回路７３（マイコン７３１）に出力される。
セル電圧値のＲＡＭ格納処理（ステップＳ１２）では、セルバランス制御手段７３３がバランサ制御回路７３（マイコン７３１）に出力されたセル電圧値を対象のセル電圧格納用ＲＡＭに記憶する。
セル電圧値の送信工程（ステップＳ１３）では、バランサ制御回路７３（マイコン７３１）がバランサ制御回路７３（マイコン７３１）に出力されたバッテリーセル８１１ごとのセル電圧値をバッテリーマネージメントユニット６に送信する。

図６に示す目標セル電圧値決定処理（ステップＳ２）では、バッテリーマネージメントユニット６は、各セルモニターユニット７のバランサ制御回路７３（マイコン７３１）から送信されたバッテリーセル８１１ごとのセル電圧に基づいて目標セル電圧値を決定する。バッテリーマネージメントユニット６は、バッテリーパック８を構成する全てのバッテリーセル８１１のうち最も電圧の低いバッテリーセル８１１の電圧を目標セル電圧値に決定する。そして、バッテリーマネージメントユニット６は、目標セル電圧値を決定すると、全てのセルモニターユニット７に対して目標セル電圧値を送信する。

図８に示すように、目標セル電圧値決定処理（ステップＳ２）は、最低セル電圧値抽出工程（ステップＳ２１）、目標セル電圧値決定工程（ステップＳ２２）及び目標セル電圧値送信工程（ステップＳ２３）を有している。
最低セル電圧値抽出工程（ステップＳ２１）では、バッテリーマネージメントユニット６が各バランサ制御回路７３（マイコン７３１）から送信されたバッテリーセル８１１ごとのセル電圧に基づいて、全てのバッテリーセル８１１うち最も電圧の低いバッテリーセル８１１の電圧値を抽出する。
目標セル電圧値決定工程（ステップＳ２２）では、バッテリーマネージメントユニット６が抽出した最も電圧の低いバッテリーセル８１１の電圧値を目標セル電圧値に決定する。
目標セル電圧値送信工程（ステップＳ２３）では、バッテリーマネージメントユニット６が目標セル電圧値を全てのセルモニターユニット７に対して送信する。

図６に示すバランサ駆動処理（ステップＳ３）では、バランサ制御回路７３（マイコン７３１）は、バッテリーマネージメントユニット６から送信されたセル電圧バランス命令にしたがって、目標セル電圧値とＲＡＭに格納されたバッテリーセル８１１ごとのセル電圧値とに基づいてスイッチ７２１のオン命令をバランサ回路７２へ出力する。

図９に示すように、バランサ駆動処理（ステップＳ４）は、バランサ判定工程（ステップＳ３１）、セル電圧値判定工程（ステップＳ３２）、スイッチオン工程（ステップＳ３３）、スイッチオフ工程（ステップＳ３４）、バランサ駆動開始指示判定工程（ステップＳ３５）、スイッチオン工程（ステップＳ３６）及びスイッチオフ工程（ステップＳ３７）を有している

バランサ判定工程（ステップＳ３１）では、対象となるバッテリーセル８１１のバランサ回路７２のスイッチ７２１がオンか否かを判定する。対象となるバッテリーセル８１１のバランサ回路７２のスイッチ７２１がオンである場合にはセル電圧値判定工程（ステップＳ３２）に進み、対象となるバッテリーセル８１１のバランサ回路７２のスイッチ７２１がオフである場合にはバランサ駆動開始指示判定工程（ステップＳ３５）に進む。

セル電圧値判定工程（ステップＳ３２）では、バランサ回路７２のスイッチ７２１がオンであるバッテリーセル８１１のセル電圧値が目標セル電圧に到達したか否かを判定する。セル電圧値が目標セル電圧よりも大きい場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）にはスイッチオン工程（ステップＳ３３）に進み、セル電圧値が目標セル電圧以下である場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）にはスイッチオフ工程（ステップＳ３４）に進む。スイッチオン工程（ステップＳ３３）では、対象セルのバランサ回路７２のスイッチ７２１をオンすることによりバランサ駆動（放電）を実行する。スイッチオフ工程では、対象セルのバランサ回路７２のスイッチ７２１をオフすることによりバランサ駆動（放電）を停止する。

一方、バランサ駆動開始指示判定（ステップＳ３５）では、バランサ駆動開始指示がオンであるか否かを判定する。バランサ駆動開始指示がオンであった場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）にはスイッチオン工程（ステップＳ３６）に進み、バランサ駆動開始指示がオフであった場合にはスイッチオフ工程（ステップＳ３７）に進む。スイッチオン工程（ステップＳ３６）では、対象セルのバランサ回路７２のスイッチ７２１をオンすることによりバランサ駆動（放電）を実行する。スイッチオフ工程（ステップＳ３７）では、対象セルのバランサ回路７２のスイッチ７２１をオフすることによりバランサ駆動（放電）を停止する。

図６に示すように、バランサ抵抗値算出処理（ステップＳ４）では、制御装置（マイコン７３１）は、バッテリーセル８１１ごとに、バランサ回路７２のスイッチ７２１がオフ時のセル電圧と、バランサ回路７２のスイッチ７２１がオン時のセル電圧からバランサ抵抗値を算出する。

図１０は、図６に示したバランサ抵抗値算出処理（ステップＳ４）の詳細を示すフローチャートである。
図１０に示すように、バランサ抵抗値算出処理（ステップＳ４）は、バランサ駆動状態判断工程（ステップＳ４１）、オン時電圧格納工程（ステップＳ４２）、オフ時電圧格納工程（ステップＳ４３）、格納済み判定工程（ステップＳ４４）及びバランサ抵抗値算出工程（ステップＳ４５）を有している。

バランサ駆動状態判定工程（ステップＳ４１）では、対象セルのバランサ回路７２のスイッチ７２１の状態を判定する。対象セルのバランサ回路７２のスイッチ７２１がオンである場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）にはオン時電圧格納工程（ステップＳ４２）に進み、対象セルのバランサ回路７２のスイッチ７２１がオフの場合にはオフ時電圧格納工程（ステップＳ４３）に進む。
オン時電圧格納工程（ステップＳ４２）では、対象セルのバランサ回路７２のスイッチ７２１がオンである場合の対象セル電圧をバランサ回路７２のスイッチオン時の電圧として格納する。
オフ時電圧格納工程（ステップＳ４３）では、対象セルのバランサ回路７２のスイッチ７２１がオフである場合の対象セル電圧をバランサ回路７２のスイッチオフ時の電圧として格納する。

格納済み判定工程（ステップＳ４４）では、対象セルのバランサ回路７２のスイッチオン時の電圧とバランサ回路７２のスイッチオフ時の電圧の両方が格納済みであるか否かを判定する。対象セルのバランサ回路７２のスイッチオン時の電圧とバランサ回路７２のスイッチオフ時の電圧の両方が格納済みである場合（ステップＳ４４：Ｙｅｓ）にはバランサ抵抗値算出工程（ステップＳ４５）に進み、対象セルのバランサ回路７２のスイッチオン時の電圧とバランサ回路７２のスイッチオフ時の電圧の少なくとも一方が格納済みでない場合（ステップＳ４４：Ｎｏ）にはバランサ抵抗値算出処理（ステップＳ４）を終了する。
バランサ抵抗値算出工程では、対象セルのバランサ回路７２のスイッチオン時の電圧とバランサ回路７２のスイッチオフ時の電圧の両方が格納済みである場合に、上記数式３に基づいてバランサ抵抗値を算出する。

図１１は、本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステム５の回路構成を概略的に示す図である。
図１１に示すように、本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステム５では、セルモニターユニット７は、バッテリーセル８１１ごとに監視回路７５を含んでいる。監視回路７５は、バランサ抵抗７２２の上流側と下流側の電位差を監視することによって、バランサ回路７２の不具合を監視可能である。バランサ抵抗７２２の上流側と下流側の電位差は、スイッチ７２１のオン／オフによって変動し、スイッチ７２１がオンの場合に電位差が大きくなり、スイッチ７２１がオフの場合に電位差が小さくなる。そして、バランサ制御回路７３（マイコン７３１）がスイッチ７２１にオン命令を送信していないにも関わらずバランサ抵抗７２２の上流側と下流側の電位差が閾値以上である場合にはバランサ抵抗７２２に電流が流れているので、スイッチ７２１の異常（例えば、スイッチ７２１の固着）によって当該バッテリーセル８１１から放電されていると判断する。一方、バランサ制御回路７３（マイコン７３１）がスイッチ７２１にオン命令を送信しているにも関わらずバランサ抵抗７２２の上流側と下流側の電位差が閾値未満である場合にはバランサ抵抗７２２に電流が流れていないので、スイッチ７２１の異常（例えば、スイッチ７２１の接触不良）によって当該セルから放電されていないと判断する。

図１２は、図１１に示したバッテリーマネージメントシステム５におけるバランサ回路７２の故障判定制御の内容を示すフローチャートである。
図１２に示すように、バッテリーマネージメントシステム５においてバランサ駆動制御を開始すると、バランサ制御回路７３（マイコン７３１）はバッテリーマネージメントユニット６からセルモニターユニット７に送信されたセル電圧バランス命令を受信する（ステップＳ７１）。バランサ制御回路７３がセル電圧バランス命令を受信すると、バランサ制御回路７３はスイッチ７２１をオンにしてセルバランス駆動を開始する（ステップＳ７２：Ｙｅｓ）。これにより、バランサ回路７２に電流が流れ、バッテリーセル８１１に充電された電気は放電される。監視回路７５では、バランサ抵抗７２２の上流側と下流側の電位差が監視され、バッテリーセル８１１に充電された電気が放電されている場合には、バランサ抵抗７２２の上流側と下流側の電位差は所定以上に大きくなる（ステップＳ７３：Ｙｅｓ）。

一方、バランサ制御回路７３がスイッチ７２１をオンにしてセルバランス駆動を開始したにも関わらず、監視回路７５においてバランサ抵抗７２２の上流側と下流側の電位差が閾値未満である場合には、スイッチ７２１の故障を確定する（ステップＳ７４）（スイッチの閉不良）。
他方、バランサ制御回路７３がスイッチ７２１をオンにしないにも関わらず、監視回路においてバランサ抵抗７２２の上流側と下流側の電位差が閾値以上である場合には、スイッチ７２１の故障を確定する（ステップＳ７６）（スイッチ７２１の固着）。

上述した本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステム５では、セルモニターユニット７において、監視回路がバランサ抵抗７２２の上流側と下流側の電位差を監視することによって、バランサ回路７２の不具合を監視とするので、バランサ制御回路７３（マイコン７３１）からの命令どおりにセルバランサ（放電）が実行されているか否かを監視することができる。

図１１に示すように、本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステム５では、セルモニターユニット７は、さらに、バッテリーセル８１１ごとに過放電防止回路７６を含んでいる。
過放電防止回路７６は、バランサ制御回路７３（マイコン７３１）がバランサ回路７２に対してスイッチ７２１のオンを命令せずに（ステップＳ７２：Ｎｏ）、監視回路７５が閾値以上の電位差を検出した場合（ステップＳ７５：Ｙｅｓ）に、スイッチ７２１の故障を確定し（ステップＳ７６）、バランサ制御回路７３からの命令によって過放電防止回路７６がバランサ回路７２を開放する（ステップＳ７７）。
過放電防止回路７６は、例えば、図１３に示すように、電位差が所定値よりも小さくなった場合にスイッチ７２１がオフとなる電界効果トランジスタ７６１（ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））を有して構成される。
このようにすれば、過放電防止回路７６は、電界効果トランジスタ７６１の電位差を所定値よりも小さくすることで回路を開放することができる。

上述した本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステム５は、図１２に示すように、監視回路７５がバランサ回路７２の故障を確定した場合に、過放電防止回路７６がバランサ制御回路７３（マイコン７３１）からの命令によってバランサ回路７２を開放する。
例えば、過放電防止回路７６が電位差を所定値よりも小さくすることでスイッチ７２１がオフとなる電界効果トランジスタを有して構成される場合に、バランサ制御回路７３（マイコン７３１）からの命令によって電位差が所定値よりも小さくなり、スイッチ７２１をオフとする。

上述した本発明の一実施形態に係るバッテリーマネージメントシステム５では、セルモニターユニット７において、監視回路７５がバランサ回路７２の故障を確定した場合に、過放電防止回路７６がバランサ制御回路７３（マイコン７３１）からの命令によってバランサ回路７２を開放するので、バッテリーセル８１１からの過放電を防止することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

１ 電気自動車
２ 動力源
２２ モータ（電動機）
２４ 駆動用バッテリー
２５ 走行装置
２６ トランスミッション（動力伝達装置）
３ 車載充放電システム
３２ インバータ
３４ 車載充電器
３５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３６ 漏電センサ
３７ 電流センサ
４ 車両統括制御コントローラ（ＥＶ−ＥＣＵ）
５ バッテリーマネージメントシステム
６ バッテリーマネージメントユニット（ＢＭＵ）
７ セルモニターユニット（ＣＭＵ）
７１ セル電圧検出回路
７１１ 電池監視ＩＣ
７２ バランサ回路
７２１ スイッチ
７２２ バランサ抵抗（電気抵抗）
７３ バランサ制御回路
７３１ マイコン
７３２ セル電圧格納手段
７３３ セルバランス制御手段
７３４ バランサ抵抗値算出手段
７３５ バランサ駆動手段
７４ 通信回路
７５ 監視回路
７６ 過放電防止回路
７６１ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
８ バッテリーパック
８１ バッテリーモジュール
８１１ バッテリーセル

Claims (3)

1. 駆動用バッテリーに含まれる全てのバッテリーセルが幾つかのグループにグループ化され、グループごとに全てのバッテリーセルが管理されるバッテリーマネージメントシステムであって、
   前記全てのグループから全てのバッテリーセルの電圧を受信可能であって、前記全てのグループに対して全てのバッテリーセルの電圧の均一化命令を送信可能なバッテリー管理装置を備える一方、
   前記グループのそれぞれは、
   前記グループに含まれるバッテリーセルごとに電圧を検出可能なセル電圧検出回路と、
   前記グループに含まれるバッテリーセルごとに並列に接続される回路であって、スイッチとバランサ抵抗とが直列に接続されたバランサ回路と、
   前記セル電圧検出回路からバッテリーセルごとの電圧を取得可能であって、バッテリーセルごとの電圧を前記バッテリー管理装置に送信可能であり、前記バッテリー管理装置から受信したバッテリーセルの電圧の均一化命令に基づいて、前記バランサ回路に対してスイッチのオンを命令可能なバランサ制御回路と、
   前記バッテリーセルごとに前記バランサ抵抗の上流側と下流側との電位差を監視可能な監視回路と、を含むこと、を特徴とするバッテリーマネージメントシステム。
2. 前記グループのそれぞれは、
   前記バランサ制御回路が前記バランサ回路に対してスイッチのオンを命令せずに、前記監視回路が所定の電位差を検出した場合に、前記バランサ制御回路からの命令によって前記バランサ回路を開放する過放電防止回路をさらに含むこと、
   を特徴とする請求項１に記載のバッテリーマネージメントシステム。
3. 前記過放電防止回路は、電位差が所定値よりも小さくなった場合に回路を開放する電界効果トランジスタトランジスタを有すること、
   を特徴とする請求項２に記載のバッテリーマネージメントシステム。

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