JP2022108412A - セルバランス装置、バッテリセンシングユニット及びバッテリマネジメントシステム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる技術を提供することを目的とする。
【解決手段】セルバランス装置３０は、複数のバッテリセル２それぞれを放電可能な複数の放電回路３２と、前記複数の放電回路３２を制御する制御部５２と、を備える。前記複数の放電回路３２の少なくとも１つは、ＰＴＣサーミスタ３５が挿入された放電抵抗部３４と、前記放電抵抗部３４の導通状態及び非導通状態を切り替えるスイッチ３８と、を含む第１放電回路３２である。前記制御部５２は、前記複数のバッテリセル２の電圧状態に基づき、前記スイッチ３８を切り替える。
【選択図】図１

Description

本開示は、セルバランス装置、バッテリセンシングユニット及びバッテリマネジメントシステムに関する。

複数のバッテリセルを備えるバッテリシステムでは、電圧値の高いバッテリセルを放電し、複数のバッテリセルそれぞれの電圧値を均一にする、いわゆるセルバランスを行うことがある。例えば、特許文献１は、電池の放電経路に介挿されたアクチュエータを動作させることによって、セルバランスを行う電池間電圧バランス補正回路を開示している。

特開２０１５－１１９６０５号公報

セルバランスを行う際、大きな電流を流すことができ、かつ、放電時の発熱によって温度が高くなりすぎないようにすることが求められる。特許文献１に記載の電池間電圧バランス補正回路では、アクチュエータ自身の発熱が小さいため、放電時の発熱を抑えられるとしている。しかしながら、特許文献１に記載の電池間電圧バランス補正回路では、アクチュエータの動作制御が複雑となる恐れがある。

そこで、簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる技術を提供することを目的とする。

本開示のセルバランス装置は、複数のバッテリセルそれぞれの充電状態を均衡させるセルバランス装置であって、前記複数のバッテリセルそれぞれを放電可能な複数の放電回路と、前記複数の放電回路を制御する制御部と、を備え、前記複数の放電回路の少なくとも１つは、ＰＴＣサーミスタが挿入された放電抵抗部と、前記放電抵抗部の導通状態及び非導通状態を切り替えるスイッチと、を含む第１放電回路であり、前記制御部は、前記複数のバッテリセルの電圧状態に基づき、前記スイッチを切り替える、セルバランス装置である。

本開示によれば、簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる。

図１は実施形態１にかかるセルバランス装置及びこれを備えるバッテリセンシングユニットを示す回路図である。 図２はＰＴＣサーミスタにおける温度抵抗特性を示す図である。 図３はセルバランスのフローチャートである。 図４はバッテリマネジメントシステムを示す回路図である。 図５は第１放電回路の第１変形例を示す回路図である。 図６は第１変形例にかかる第１放電回路の放電抵抗部における温度抵抗特性を示す図である。 図７は第１放電回路の第２変形例を示す回路図である。 図８は第２変形例にかかる第１放電回路の放電抵抗部における温度抵抗特性を示す図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

本開示のセルバランス装置は、次の通りである。

（１）複数のバッテリセルそれぞれの充電状態を均衡させるセルバランス装置であって、前記複数のバッテリセルそれぞれを放電可能な複数の放電回路と、前記複数の放電回路を制御する制御部と、を備え、前記複数の放電回路の少なくとも１つは、ＰＴＣサーミスタが挿入された放電抵抗部と、前記放電抵抗部の導通状態及び非導通状態を切り替えるスイッチと、を含む第１放電回路であり、前記制御部は、前記複数のバッテリセルの電圧状態に基づき、前記スイッチを切り替える、セルバランス装置である。第１放電回路は、放電抵抗部としてＰＴＣサーミスタを備える。このＰＴＣサーミスタは、一般に、所定の温度以上になると内部抵抗が大きく増加する性質を有する。このため、放電に伴って温度が上昇しても、キュリー温度になるまではＰＴＣサーミスタの抵抗値の上昇が抑えられ、大きな電流を流すことができる。また、放電に伴ってキュリー温度以上の温度になると、ＰＴＣサーミスタの抵抗値が次第に大きくなることによって、電流が小さくなり、発熱を抑制できる。このため、本開示のセルバランス装置は、簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる。

（２）（１）のセルバランス装置において、前記放電抵抗部において、前記ＰＴＣサーミスタのみが直列的に挿入されていてもよい。これにより、放電に伴ってキュリー温度となった後は、温度が上昇するほどに、第１放電回路に流れる電流が小さくなり、発熱抑制効果が高くなる。

（３）（１）のセルバランス装置において、前記第１放電回路は、抵抗体をさらに含み、前記放電抵抗部において、前記ＰＴＣサーミスタと前記抵抗体とが並列的に挿入されており、前記ＰＴＣサーミスタのキュリー温度以上の温度帯において、前記抵抗体の抵抗値の上昇率は、前記ＰＴＣサーミスタの抵抗値の上昇率よりも緩やかであってもよい。これにより、第１放電回路において温度がキュリー温度以上になってＰＴＣサーミスタに電流が流れにくくなったときでも、抵抗体に応じた電流は流れることができ、バッテリセルの電圧値の低下速度が小さくなることを抑制できる。

（４）（１）のセルバランス装置において、前記第１放電回路は、抵抗体をさらに含み、前記放電抵抗部において、前記ＰＴＣサーミスタと前記抵抗体とが直列的に挿入されており、前記ＰＴＣサーミスタのキュリー温度以上の温度帯において、前記抵抗体の抵抗値の上昇率は、前記ＰＴＣサーミスタの抵抗値の上昇率よりも緩やかであってもよい。これにより、放電抵抗部における抵抗値の底上げ等の調整が容易となる。

（５）また、本開示のバッテリセンシングユニットは、複数のバッテリセルを直列に接続したバッテリパックに取付けられて、バッテリパックの状態を検知するバッテリセンシングユニットであって、（１）から（４）のいずれか１つのセルバランス装置と、前記複数のバッテリセルそれぞれの電圧を検知可能な電圧検知部と、上位制御部との間で通信可能な通信部と、を備え、前記通信部は、前記電圧検知部が検知した電圧値を前記上位制御部に送り、かつ、前記電圧値に基づいて前記上位制御部が生成した切替指令を受け取り、前記制御部は、前記切替指令に基づいて前記スイッチを切り替える、バッテリセンシングユニットである。これにより、バッテリセンシングユニットに組込まれたセルバランス装置において、簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる。

（６）また、本開示のバッテリマネジメントシステムは、複数のバッテリパックを備えるバッテリシステムの状態を管理するバッテリマネジメントシステムであって、前記複数のバッテリパックのそれぞれに取付けられた（５）のバッテリセンシングユニットと、前記上位制御部と、複数の前記バッテリセンシングユニットの前記通信部と通信可能な通信部とを有する電子制御ユニットと、を備え、前記電子制御ユニットは、複数の前記バッテリセンシングユニットそれぞれから前記電圧検知部が検知した電圧値を受け取り、受け取った前記電圧値に基づいて高い電圧値を有する放電対象バッテリセルの放電回路のスイッチを切り替える切替指令を生成し、かつ、生成した前記切替指令を、前記放電対象バッテリセルを有するバッテリセンシングユニットに送る、バッテリマネジメントシステムである。これにより、複数のバッテリパックに及ぶ統括的なセルバランスを、簡易な制御で適切に行うことができる。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示のセルバランス装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

［実施形態１］
以下、実施形態１にかかるセルバランス装置及びこれを備えるバッテリセンシングユニットについて説明する。図１は実施形態１にかかるセルバランス装置３０及びこれを備えるバッテリセンシングユニット２０を示す回路図である。

＜バッテリ＞
まずバッテリの例について説明する。バッテリは、例えば電気自動車、又はハイブリッド自動車等の車両を駆動するための電源として使用される。バッテリは、バッテリパック１を含む。バッテリパック１は、複数のバッテリセル２を含む。１つのバッテリパック１において、複数のバッテリセル２は、直列的に接続される。

＜セルバランス装置＞
セルバランス装置３０は、複数のバッテリセル２それぞれの充電状態を均衡させる。セルバランス装置３０は、複数のバッテリセル２の容量のばらつきによって生じうる電圧値の差を小さくする。セルバランス装置３０は、複数の放電回路３２と制御部５２とを備える。複数の放電回路３２は、複数のバッテリセル２それぞれを放電可能に設けられる。各放電回路３２は、各バッテリセル２に並列接続されている。放電回路３２は、放電抵抗部３４とスイッチ３８とを含む。スイッチ３８は、放電抵抗部３４の導通状態及び非導通状態を切り替える。スイッチ３８としては、制御部５２によるオン・オフの制御可能なものであればよく、例えば、各種の半導体スイッチング素子などを採用できる。制御部５２は、複数の放電回路３２を制御する。制御部５２は、複数のバッテリセル２の電圧状態に基づき、スイッチ３８を切り替える。

本例では、複数の放電回路３２の全ては、第１放電回路３２である。第１放電回路３２は、放電抵抗部３４として、ＰＴＣサーミスタ（Positive Temperature Coefficient Thermistor）３５が挿入されている。もっとも、複数の放電回路３２の少なくとも１つが第１放電回路３２であればよい。

図２はＰＴＣサーミスタ３５における温度抵抗特性を示す図である。図２に示すように、ＰＴＣサーミスタ３５は、一般に、所定の温度Ｔｃ（キュリー温度又はキュリー点などという）以上になると内部抵抗が大きく増加する性質を有する。キュリー温度は、一般に、室温（摂氏２５度）よりも高い。

第１放電回路３２における放電抵抗部３４において、ＰＴＣサーミスタ３５のみが直列的に挿入されている。このため、本例では、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値が第１放電回路３２における放電抵抗部３４の抵抗値とされる。これにより、放電が進み、第１放電回路３２における放電抵抗部３４の発熱量が大きくなると、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値が大きくなり、放電電流値が小さくなる。これにより、発熱量を小さくできる。

本例では、セルバランス装置３０は、バッテリセンシングユニット２０に組込まれている。

＜バッテリセンシングユニット＞
バッテリセンシングユニット２０は、バッテリパック１に取付けられる。バッテリセンシングユニット２０は、バッテリパック１の状態を検知する。特にここでは、バッテリセンシングユニット２０は、バッテリパック１における各バッテリセル２の電圧を検知する。バッテリセンシングユニット２０はセルバランス装置３０と電圧検知部５１と通信部５３とを備える。

電圧検知部５１は、複数のバッテリセル２それぞれの電圧を検知可能に設けられる。本例の電圧検知部５１は、監視ＩＣ５０に設けられる。監視ＩＣ５０は、電圧検知線４０を介してバッテリセル２と接続される。電圧検知線４０は、各バッテリセル２間と監視ＩＣ５０とを接続する。例えば、放電回路３２の一端部は、バッテリセル２の正極側から延びる電圧検知線４０に接続され、放電回路３２の他端部は、バッテリセル２の負極側から延びる電圧検知線４０に接続されて、放電回路３２がバッテリセル２に並列に接続される。

監視ＩＣ５０は、各バッテリセル２の正極側から延びる電圧検知線４０、及び負極側から延びる電圧検知線４０との２つの電圧検知線４０を用いて、各バッテリセル２の電圧を検知する。本例では、監視ＩＣ５０に、電圧検知部５１のほか、制御部５２及び通信部５３が集積されている。通信部５３は、上位制御部６２との間で通信可能に設けられる。制御部５２、通信部５３は、監視ＩＣ５０に集積されていなくてもよい。

上位制御部６２は、例えば、電子制御ユニット６０（ＥＣＵ６０：Electronic Control Unit）に組込まれる。ＥＣＵ６０は、通信部５３と通信可能な通信部６４を含む。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる記憶部とを備える。ＥＣＵ６０は、タイマ又はカウンタによって実現される計時機能を備えてもよい。

監視ＩＣ５０の通信部５３は、電圧検知部５１が検知した各バッテリセル２の電圧値をＥＣＵ６０の通信部６４に送る。上位制御部６２は、通信部６４を介して当該電圧値を受け取る。そして、上位制御部６２は、受け取った電圧値に基づいてセルバランスの必要性を判定し、セルバランスが必要な場合に切替指令を作成する。ＥＣＵ６０の通信部６４がバッテリセンシングユニット２０に向けて、当該切替指令を送る。制御部５２は、通信部５３が受け取った切替指令に基づいて放電対象のバッテリセル２の放電回路３２のスイッチ３８をオンに切り替える。

＜セルバランスのフローチャート＞
図３はセルバランスのフローチャートである。図３は、ＥＣＵ６０の動作処理についてのフローチャートである。

ステップＳ１は電圧値検知処理である。ステップＳ１において、ＥＣＵ６０は、監視ＩＣ５０に対して、各バッテリセル２の電圧値を検知して送るように指令を出す。監視ＩＣ５０は、ＥＣＵ６０の指令を受けて、電圧検知部５１によって各バッテリセル２の電圧値を検知し、その電圧値をＥＣＵ６０に送る。

なお、上位制御部６２は、ステップＳ１の前に、セルバランスを開始するかどうかの判定処理を行ってもよい。例えば、上位制御部６２は、バッテリの放電後及び充電後などに基準時間が経過されたかどうかを判定し、基準時間が経過されたと判定したら、セルバランスを開始してもよい。

ステップＳ２は、セルバランス必要判定処理である。ステップＳ２において、上位制御部６２は、複数のバッテリセル２の中に、放電の必要なバッテリセル２があるかどうかを判定する。例えば、上位制御部６２は、ステップＳ１で受け取った各バッテリセルの電圧値から、複数のバッテリセル２間の電圧差を演算する。そして、上位制御部６２は、複数のバッテリセル２の電圧差の中に、閾値を越えた電圧差があるかどうかを判定する。そして、上位制御部６２は、閾値を越えた電圧差がある場合に、放電の必要なバッテリセル２がありセルバランスが必要と判定する。この場合、次のステップＳ３に進む。また、上位制御部６２は、閾値を越えた電圧差がない場合に、放電の必要なバッテリセル２がなくセルバランスが不要と判定する。この場合、セルバランスを行わずに終了する。

ステップＳ３は、セルバランス実行処理である。例えば、ステップＳ３において、上位制御部６２は、上記電圧差に基づいて、放電対象となるバッテリセル２を決める。そして、ＥＣＵ６０は、放電対象となるバッテリセル２の放電回路３２のスイッチ３８をオンに切り替える切替指令を、監視ＩＣ５０に送る。監視ＩＣ５０は、この切替指令を受けて、放電対象となるバッテリセル２の放電回路３２のスイッチ３８をオンに切り替える。なお、放電対象となるバッテリセル２は、１つである場合もあり得るし、複数である場合もあり得る。

このとき、上位制御部６２は、放電対象のバッテリセル２に対するセルバランス計画を作成してもよい。セルバランス計画は、例えば、放電対象のバッテリセル２が放電完了した後の目標電圧値であってもよい。また例えば、セルバランス計画は、基準放電時間であってもよい。基準放電時間は、ステップＳ２で求めた電圧差と、放電抵抗部３４の抵抗値などから演算されてもよい。基準放電時間は、電圧差ごとに予め定められてテーブルとして記憶部に記憶されたものが読み出されてもよい。上位制御部は、放電抵抗部３４の抵抗値を得るために、温度を取得してもよい。放電抵抗部３４の抵抗値は、温度ごとに予め定められてテーブルとして記憶部に記憶されたものが読み出されてもよい。

ステップＳ４は、セルバランス終了判定である。ステップＳ４において、上位制御部６２は、セルバランスの終了条件を満たしたかを判定する。上位制御部６２が終了条件を満たしたと判定した場合、ＥＣＵ６０は、放電対象となるバッテリセル２の放電回路３２のスイッチ３８をオフに切り替える切替指令を、監視ＩＣ５０に送る。監視ＩＣ５０は、この切替指令を受けて、放電対象となるバッテリセル２の放電回路３２のスイッチ３８をオフに切り替え、セルバランス処理が終了となる。上位制御部６２は、終了条件を満たしていないと判定した場合、終了条件を満たしたと判定するまで、ステップＳ４を繰り返す。

終了条件は、例えば、目標電圧値になったかどうかであってもよい。すなわち、上記セルバランス計画において、目標電圧値が定められていた場合、これを終了条件とすることができる。例えば、ＥＣＵ６０は、監視ＩＣ５０に対して、放電対象のバッテリセル２の電圧値を検知して送るように指令を出す。監視ＩＣ５０は、ＥＣＵ６０の指令を受けて、電圧検知部５１によって放電対象のバッテリセル２の電圧値を検知し、その電圧値をＥＣＵ６０に送る。そして、上位制御部６２は、受け取った電圧値が目標電圧値であるかどうかを判定し、受け取った電圧値が目標電圧値である場合に、終了条件を満たしたと判定する。

また例えば、終了条件は、基準放電時間を経過したかどうかであってもよい。すなわち、上記セルバランス計画において、基準放電時間が定められていた場合、これを終了条件とすることができる。例えば、上位制御部６２は、切替指令を出した後の経過時間を計時する。この経過時間が基準放電時間を経過したかどうかを判定し、経過時間が基準放電時間を経過していれば、終了条件を満たしたと判定する。

ここで、セルバランスが行われるときの第１放電回路３２の放電抵抗部３４の時間経過について説明する。なお、放電開始時に、ＰＴＣサーミスタ３５の温度は、キュリー温度Ｔｃよりも低いものとする。

第１放電回路３２に放電が開始されると、放電開始時のＰＴＣサーミスタ３５の温度がキュリー温度Ｔｃよりも低いため、しばらくの間、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値は低いまま遷移し、第１放電回路３２には、ある程度一定で、比較的大きい電流が流れる。そして、このまま放電が続けられると、ＰＴＣサーミスタ３５の発熱量が大きくなり、温度が上昇していく。ＰＴＣサーミスタ３５の温度が上昇してキュリー温度を越えると、図２に示すように、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値が急激に増加する。ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値が増加すると、第１放電回路３２に流れる電流値が減少する。第１放電回路３２に流れる電流値が減少すると、ＰＴＣサーミスタ３５の発熱量が減少する。

このとき、図２のＳ点において、ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量と、放熱量とが一致するものとする。放電開始後に、ＰＴＣサーミスタ３５の温度が高くなっていき、図２のＡの向きに遷移する。ＰＴＣサーミスタ３５の温度が図２のＳ点よりも高くなると、ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量が放熱量よりも小さくなる。ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量が放熱量よりも小さくなると、ＰＴＣサーミスタ３５の温度が低下し、図２のＢの向きに遷移する。ＰＴＣサーミスタ３５の温度が図２のＳ点よりも低くなると、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値が小さくなる分、ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量が放熱量よりも大きくなり、再び、ＰＴＣサーミスタ３５の温度が上昇し、図２のＡの向きに遷移する。従って、ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量と、放熱量とが一致する点Ｓの温度Ｔｓが、第１放電回路３２において許容される温度であれば、スイッチ３８をオンにした後は、温度上昇を考慮せずとも、放電を続けることができ、制御が容易となる。

ＰＴＣサーミスタ３５において、材料の種類、組成、構成等を変えることによって、温度特性グラフが比較的調整されやすい。従って、ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量と、放熱量とが一致する点Ｓの温度Ｔｓが、第１放電回路３２において許容される温度内となるように、放熱部及び放電抵抗部３４が設けられるとよい。

ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量と、放熱量とが一致する点Ｓの温度Ｔｓが、第１放電回路３２において許容される温度を越える場合は、適宜温度検知を行い、許容される温度よりも大きければ、放電回路３２をオフにするなどの制御がされると良い。この場合、バッテリセンシングユニット２０には、バッテリパック１の温度を検知可能な温度検知部が設けられると良い。

＜バッテリマネジメントシステム＞
図４はバッテリマネジメントシステム１０を示す回路図である。

バッテリマネジメントシステム１０は、複数のバッテリパック１を備えるバッテリシステムの状態を管理する。例えば、車両のバッテリシステムは、複数のバッテリパック１を備える。複数のバッテリパック１それぞれにバッテリセンシングユニット２０が取付けられる。複数のバッテリセンシングユニット２０は、外部の共通の電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０に接続される。バッテリマネジメントシステム１０は、ＥＣＵ６０を用いて、複数のバッテリパック１の状態を統合的に管理する。

ＥＣＵ６０は、上位制御部６２と通信部６４とを有する。ＥＣＵ６０は、通信部６４を介して、複数のバッテリセンシングユニット２０の通信部６４と通信可能である。例えば、ＥＣＵ６０と複数のバッテリセンシングユニット２０とは、有線によって通信可能であってもよい。この場合、通信部５３をＥＣＵ６０又は他のバッテリセンシングユニット２０に接続するためのコネクタがバッテリセンシングユニット２０に設けられると良い。ＥＣＵ６０と複数のバッテリセンシングユニット２０とが有線接続される場合、例えば、ＥＣＵ６０から複数のバッテリセンシングユニット２０を順にデイジーチェーン状に接続されてもよい。また例えば、ＥＣＵ６０と複数のバッテリセンシングユニット２０とは、無線通信可能であってもよい。この場合、通信部５３、６４は、無線通信用のアンテナを含んでいると良い。

ＥＣＵ６０は、通信部６４において、複数のバッテリセンシングユニット２０それぞれから電圧検知部５１が検知した電圧値を受け取る。そして、上位制御部６２において、受け取った電圧値に基づいて高い電圧値を有する放電対象のバッテリセル２があるかどうかを判定し、放電対象のバッテリセル２がある場合に、放電対象のバッテリセル２の放電回路３２のスイッチ３８を切り替える切替指令を生成する。そして、生成した切替指令を、通信部６４において、放電対象のバッテリセル２を有するバッテリセンシングユニット２０に送る。

セルバランス装置３０、バッテリセンシングユニット２０、及びバッテリマネジメントシステム１０における各装置は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成されるコンピュータを備える。マイクロプロセッサ等の演算処理部は、図３に示すような、フローチャートの各ステップの一部または全部を含むコンピュータプログラムを、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部からそれぞれ読み出して実行する。これら複数の装置のコンピュータプログラムは、それぞれ、外部のサーバ装置等からインストールすることができる。また、これら複数の装置のコンピュータプログラムは、それぞれ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等の記録媒体に格納された状態で流通する。

＜実施形態１の効果等＞
以上のように構成されたセルバランス装置３０、バッテリセンシングユニット２０及びバッテリマネジメントシステム１０によると、第１放電回路３２は、放電抵抗部３４としてＰＴＣサーミスタ３５を備える。このＰＴＣサーミスタ３５は、一般にキュリー温度以上になると内部抵抗が大きく増加する性質を有する。このため、放電に伴って温度が上昇しても、キュリー温度になるまではＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値の上昇が抑えられ、大きな電流を流すことができる。また、放電に伴ってキュリー温度以上の温度になると、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値が次第に大きくなることによって、電流が小さくなり、発熱を抑制できる。このため、本開示のセルバランス装置３０は、簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる。

また第１放電回路３２の放電抵抗部３４において、ＰＴＣサーミスタ３５のみが直列的に挿入されているこれにより、放電に伴ってキュリー温度となった後は、温度が上昇するほどに、放電回路３２に流れる電流が小さくなり、発熱抑制効果が高くなる。

またバッテリセンシングユニット２０、バッテリマネジメントシステム１０によると、バッテリセンシングユニット２０に組込まれたセルバランス装置３０において、簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる。

またバッテリマネジメントシステム１０によると、これにより、複数のバッテリパック１に及ぶ統括的なセルバランスを、簡易な制御で適切に行うことができる。例えば、複数のバッテリパック１のうちいずれかのバッテリパック１に属する複数のバッテリセルの全てにおいて、セルバランスを行うこともあり得る。この場合、当該バッテリパック１の発熱量が大きくなる。この場合でも、上記セルバランス装置３０を用いることによって、簡易な制御で、適切なセルバランスを行うことができる。

［変形例］
図５は第１放電回路３２の第１変形例を示す回路図である。

第１変形例にかかる第１放電回路１３２は、放電抵抗部１３４の構成が上記第１放電回路３２における放電抵抗部３４の構成とは異なる。第１放電回路１３２は、抵抗体３６をさらに含む。放電抵抗部１３４において、ＰＴＣサーミスタ３５と抵抗体３６とが並列的に挿入されている。ＰＴＣサーミスタ３５のキュリー温度以上の温度帯において、抵抗体３６の抵抗値の上昇率は、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値の上昇率よりも緩やかである。これにより、第１放電回路１３２において温度がキュリー温度以上になってＰＴＣサーミスタ３５に電流が流れにくくなったときでも、抵抗体３６に応じた電流は流れることができ、バッテリセル２の電圧値の低下速度が小さくなることを抑制できる。抵抗体３６としては、特に限定されるものではなく、例えば、一般的な抵抗素子が用いられることができる。上記ＰＴＣサーミスタ３５を第１のＰＴＣサーミスタ３５としたとき、抵抗体３６としては、第１のＰＴＣサーミスタ３５よりも抵抗値の上昇率が緩やかな第２のＰＴＣサーミスタが用いられてもよい。

図６は第１変形例にかかる第１放電回路１３２の放電抵抗部１３４における温度抵抗特性を示す図である。図６において、抵抗値Ｒ１はＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値を示し、抵抗値Ｒ２は抵抗体３６の抵抗値を示し、抵抗値Ｒ３は第１放電回路１３２の放電抵抗部１３４の抵抗値、つまりＰＴＣサーミスタ３５と抵抗体３６との合成抵抗の値を示している。なお、図６は、抵抗体３６として一般的な抵抗素子を用いた場合の温度抵抗特性を示す図である。図６に示すように、キュリー温度を第１温度Ｔｃとしたとき、第１温度Ｔｃよりも高い第２温度Ｔｊにおいて、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２とが等しくなるように抵抗体３６が設定されている。第２温度Ｔｊよりも低い温度帯では、抵抗値Ｒ１が抵抗値Ｒ２よりも小さい。第２温度Ｔｊよりも高い温度帯では、抵抗値Ｒ１が抵抗値Ｒ２よりも大きい。

ここで、抵抗値Ｒ３は、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２との積を、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２との和で除した次の式（１）で求めることができる。式（１）Ｒ３＝Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）。この式（１）より、如何なる温度においても、抵抗値Ｒ３は、その温度における抵抗値Ｒ１、Ｒ２よりも低くなることがわかる。図６の例の場合、抵抗値Ｒ３は、第２温度Ｔｊまでは、抵抗値Ｒ１に従って遷移し、第２温度Ｔｊを越えると、抵抗値Ｒ２に収束していく。

図７は第１放電回路３２の第２変形例を示す回路図である。

第２変形例にかかる第１放電回路２３２は、放電抵抗部２３４の構成が上記第１放電回路３２、１３２における放電抵抗部３４、１３４の構成とは異なる。第１放電回路２３２は、抵抗体３６をさらに含む。放電抵抗部２３４において、ＰＴＣサーミスタ３５と抵抗体３６とが直列的に挿入されている。ＰＴＣサーミスタ３５のキュリー温度以上の温度帯において、抵抗体３６の抵抗値の上昇率は、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値の上昇率よりも緩やかである。これにより、放電抵抗部３４における抵抗値の底上げ等の調整が容易となる。抵抗体３６としては、特に限定されるものではなく、例えば、一般的な抵抗素子が用いられることができる。上記ＰＴＣサーミスタ３５を第１のＰＴＣサーミスタ３５としたとき、抵抗体３６としては、第１のＰＴＣサーミスタ３５よりも抵抗値の上昇率が緩やかな第２のＰＴＣサーミスタが用いられてもよい。

図８は第２変形例にかかる放電抵抗部２３４における温度抵抗特性を示す図である。

図８において、抵抗値Ｒ１はＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値を示し、抵抗値Ｒ２は抵抗体３６の抵抗値を示し、抵抗値Ｒ３は第１放電回路２３２の放電抵抗部２３４の抵抗値、つまりＰＴＣサーミスタ３５と抵抗体３６との合成抵抗の値を示している。なお、図８は、抵抗体３６として一般的な抵抗素子を用いた場合の温度抵抗特性を示す図である。図８に示すように、キュリー温度を第１温度Ｔｃとしたとき、第１温度Ｔｃにおいて、抵抗値Ｒ２が抵抗値Ｒ１よりも小さくなるように抵抗体３６が設定されている。特に、ここでは第１温度Ｔｃよりも低い温度帯において、抵抗値Ｒ２が抵抗値Ｒ１よりも小さくなるように抵抗体３６が設定されている。もっとも、抵抗体３６の抵抗値Ｒ２は、これ以外の態様に設定されていてもよい。例えば、第１温度Ｔｃにおいて、抵抗値Ｒ２が抵抗値Ｒ１と同じかそれよりも大きくなるように抵抗体３６が設定されていてもよい。

ここで、抵抗値Ｒ３は、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２とを加算した次の式（２）で求めることができる。式（２）Ｒ３＝Ｒ１＋Ｒ２。この式（２）より、如何なる温度帯においても抵抗値Ｒ３は、その温度における抵抗値Ｒ１、Ｒ２よりも高くなることがわかる。図６の例の場合、抵抗値Ｒ３のグラフは、抵抗値Ｒ１のグラフを、抵抗値Ｒ２の分、上にスライドさせたようなグラフとなる。

このほか、これまで、セルバランス装置３０がバッテリセンシングユニット２０に組込まれる例で説明したが、このことは必須の構成ではない。セルバランス装置３０がバッテリセンシングユニット２０とは別に設けられていてもよい。

また、上位制御部６２が省略されて、セルバランス装置３０における制御部５２に上位制御部６２の機能が組み込まれてもよい。

なお、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。

１ バッテリパック
２ バッテリセル
１０ バッテリマネジメントシステム
２０ バッテリセンシングユニット
３０ セルバランス装置
３２、１３２、２３２ 放電回路
３４、１３４、２３４ 放電抵抗部
３５ ＰＴＣサーミスタ
３６ 抵抗体
３８ スイッチ
４０ 電圧検知線
４２ 電圧検知用抵抗体
５０ 監視ＩＣ
５１ 電圧検知部
５２ 制御部
５３ 通信部
６０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６２ 上位制御部
６４ 通信部

Claims (6)

1. 複数のバッテリセルそれぞれの充電状態を均衡させるセルバランス装置であって、
   前記複数のバッテリセルそれぞれを放電可能な複数の放電回路と、
   前記複数の放電回路を制御する制御部と、
   を備え、
   前記複数の放電回路の少なくとも１つは、ＰＴＣサーミスタが挿入された放電抵抗部と、前記放電抵抗部の導通状態及び非導通状態を切り替えるスイッチと、を含む第１放電回路であり、
   前記制御部は、前記複数のバッテリセルの電圧状態に基づき、前記スイッチを切り替える、セルバランス装置。
2. 請求項１に記載のセルバランス装置であって、
   前記放電抵抗部において、前記ＰＴＣサーミスタのみが直列的に挿入されている、セルバランス装置。
3. 請求項１に記載のセルバランス装置であって、
   前記第１放電回路は、抵抗体をさらに含み、
   前記放電抵抗部において、前記ＰＴＣサーミスタと前記抵抗体とが並列的に挿入されており、
   前記ＰＴＣサーミスタのキュリー温度以上の温度帯において、前記抵抗体の抵抗値の上昇率は、前記ＰＴＣサーミスタの抵抗値の上昇率よりも緩やかである、セルバランス装置。
4. 請求項１に記載のセルバランス装置であって、
   前記第１放電回路は、抵抗体をさらに含み、
   前記放電抵抗部において、前記ＰＴＣサーミスタと前記抵抗体とが直列的に挿入されており、
   前記ＰＴＣサーミスタのキュリー温度以上の温度帯において、前記抵抗体の抵抗値の上昇率は、前記ＰＴＣサーミスタの抵抗値の上昇率よりも緩やかである、セルバランス装置。
5. 複数のバッテリセルを直列に接続したバッテリパックに取付けられて、バッテリパックの状態を検知するバッテリセンシングユニットであって、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセルバランス装置と、
   前記複数のバッテリセルそれぞれの電圧を検知可能な電圧検知部と、
   上位制御部との間で通信可能な通信部と、
   を備え、
   前記通信部は、前記電圧検知部が検知した電圧値を前記上位制御部に送り、かつ、前記電圧値に基づいて前記上位制御部が生成した切替指令を受け取り、
   前記制御部は、前記切替指令に基づいて前記スイッチを切り替える、バッテリセンシングユニット。
6. 複数のバッテリパックを備えるバッテリシステムの状態を管理するバッテリマネジメントシステムであって、
   前記複数のバッテリパックのそれぞれに取付けられた請求項５に記載のバッテリセンシングユニットと、
   前記上位制御部と、複数の前記バッテリセンシングユニットの前記通信部と通信可能な通信部とを有する電子制御ユニットと、
   を備え、
   前記電子制御ユニットは、複数の前記バッテリセンシングユニットそれぞれから前記電圧検知部が検知した電圧値を受け取り、受け取った前記電圧値に基づいて高い電圧値を有する放電対象バッテリセルの放電回路のスイッチを切り替える切替指令を生成し、かつ、生成した前記切替指令を、前記放電対象バッテリセルを有するバッテリセンシングユニットに送る、バッテリマネジメントシステム。

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