JP4203784B2

JP4203784B2 - 車載組電池制御装置

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Publication number: JP4203784B2
Application number: JP2001261561A
Authority: JP
Inventors: 博志田村; 哲也永田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: JP2003079059A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載組電池制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）用の二次電池は、あらかじめ出荷時に設定された満充電容量をから電流積算量を加減して現在容量を求め、上記満充電容量に対する現在容量の比率すなわちＳＯＣを求め、このＳＯＣが所定の中間範囲（たとえば４０〜６０％）となるように充放電制御することにより、放電による動力発生にも充電による回生制動にも常に良好に対応できるよう充放電制御されるのが一般的である。燃料電池車（ＦＣＶ）においても、燃料電池の出力急変を緩和するために二次電池を用いることが考えられるが、この場合の二次電池も上記ＨＥＶ用車と同様のＳＯＣ制御が好適であることは明白である。これらの車載組電池として、水素吸蔵合金電池やリチウム二次電池が実用あるいは検討されている。
【０００３】
リチウム二次電池は過充電や過放電に弱いために、リチウム二次電池を組電池として用いる場合にはセル電圧を均等化して各セル間のＳＯＣのばらつきを低減することが提案されている。たとえば、特開平７ー３３６９０５号公報は、各セルごとにセルバイパス回路を並列接続し、検出した各セル電圧の差により各セルバイパス回路を個別に開閉してセル間電圧ばらつきを低減することを提案している。また、組電池をそれぞれ複数のセルからなる複数のセルグループ（以下、モジュール又はブロックともいう）に区分けし、各セルグループごとにセルグループバイパス回路を並列接続し、検出した各セルグループ電圧の差により各セルグループバイパス回路を個別に開閉してセルグループ間電圧ばらつきを低減することも知られている。更に、各セルグループ内の各のセルごとに過充電および過放電を判定し、これら過充電および過放電を検出した場合に組電池の充放電電流を制御してそれ以上の過充電や過放電が進行しないようにすることも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ＨＥＶやＦＣＶ用の組電池の充放電制御では、あらかじめ設定された満充電容量を基準とするＳＯＣを所定範囲とする制御を行うが、電池の実際の満充電容量はその使用による経時劣化によって、出荷時点の実測値又は想定値から徐々に低下していく。その結果、上述の電流積算結果に基づいてまだ過充電又は過放電に達しないと判断したとしても、実際には最も過充電又は過放電しやすいセルが過充電又は過放電となり、電池の損傷などの問題が生じるという可能性や、予想した放電可能容量値又は充電可能容量値が実際に可能なそれらより大幅に小さいといった不具合が生じる可能性があった。
【０００５】
この問題を回避するために、従来では、使用する電池の容量可変範囲の上限、下限をできるだけ中央寄りに設定し、経時劣化による満充電容量の低下が生じても、過充電や過放電が発生しにくいようにしている。
【０００６】
しかしながら、このような対応策は、電池の使用可能容量の減少を招くので、その分だけ組電池の大型大重量化や、それによるコストの増大及び燃費悪化などが生じるという欠点があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、過充放電を防止しつつ、簡素な装置構成により電池の使用可能容量範囲の拡大によるその小型軽量化を実現する車載組電池制御装置を提供することを、その目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の車載組電池制御装置は、互いに直列接続されて自動車用組電池を構成する多数のセルの電圧を検出する電圧検出部と、前記組電池の充放電電流を積算してなる積算電流量を演算する電流積算部と、前記両検出手段の出力信号に基づく演算を行って前記組電池の電池状態を管理する電池管理部とを備える車載組電池制御装置において、
前記電池管理部は、前記各セルの電圧がすべて所定の満充電電圧に達した満充電到達時点と、前記満充電到達時点の後における前記各セルの電圧の少なくともどれか一つが所定の空充電電圧に達した空充電到達時点とを検出し、前記両時点間における前記積算電流量を前記満充電容量として設定するか、あるいは、すべてのセルを空充電側（ＳＯＣ＝０％）側に均等化してから少なくとも一つのセルが過充電となるまで充電し、その間の電流積算値を前記満充電容量として設定することを特徴としている。
【０００９】
すなわち、本発明では、すべてのセルが満充電に達する電圧レベルといずれか一つのセルが空充電電圧に達した電圧レベルとの間の積算電流を満充電容量と見なすので、組電池の実用可能な満充電容量を簡素な回路、簡素な処理で求めることができる。なお、満充電電圧レベルは、最後のセルがこの満充電電圧レベルに達した場合でも、最も過充電され易いセルが過充電電圧レベルに達しないように設定されている。
【００１０】
本発明によれば、過充放電を防止しつつ、簡素な装置構成により電池の使用可能容量範囲の拡大によるその小型軽量化を実現する車載組電池制御装置を実現することができる。
【００１１】
以下、更に説明する。
【００１２】
従来の車載組電池制御装置では、電流積算により残存容量を正確に知るために、満充電容量と満充電電圧値（ＳＯＣ１００％の電圧値）又は空充電電圧値（ＳＯＣ０％の電圧値）とを知る必要がある。すなわち、残存容量すなわちＳＯＣは、満充電電圧値又は空充電電圧値からの電流積算値を満充電容量から減算することにより得られる。
【００１３】
上述したように従来の車載組電池制御装置では、満充電容量としてあらかじめ初期出荷時に設定された値を用いるため、計算した残存容量誤差は二次電池の充放電に伴う電池容量劣化により増大し、前述のようにあらかじめそれを見越して容量マージンを増大することにより、この誤差が原因で期待容量を放電できないなどの不具合を回避したり、過放電保護手段や過充電保護手段を別に設けたり、初期設定された満充電容量を電池使用時間などのパラメータとあらかじめ記憶する計算式で低減補正するなどの手段を追加したりするなどの手法をとらざるをえなかった。しかし、このような従来技術はいずれも、車載組電池制御装置の制御及び車載組電池の車両走行における最適な利用という面において大した効果が得られなかった。
【００１４】
本発明者らは、走行動力を二次電池で発生する車両、特にＨＥＶやＦＣＶでは、走行モードにおいて二次電池の使用は必須ではなく、エンジンや燃料電池単独で車両走行エネルギーを発生できることに着目した。この観点に基づいて、満充電レベル（ＳＯＣ１００％）と空充電レベル（ＳＯＣ０％）との間で充電または放電を車両走行中に強制的に実施し、かつ、その間の積算電流量を算出すれば、現時点の正確な満充電容量を把握できるので、正確な満充電容量を把握できない従来技術に比較して、電池保護（過充電や過放電の抑止）や使用可能電池容量の増大を実現することができる。
【００１５】
しかも、この満充電容量の算出プロセスは、既存の車載組電池制御装置の電流積算機能や電池電圧検出機能を用いて実行できるので、回路または装置規模の増加はほとんどなく実用性に優れる。たとえば、従来の車載組電池制御装置は、電池の過放電、過充電保護のために過放電検出回路や過充電検出回路を有しているので、こらら回路の一部を利用すれば、本発明の満充電容量検出回路機能を容易に簡素化することができ、回路規模増大を抑止して製造コストの増加も低減することができる。
【００１６】
なお、本発明の実施は車両走行中に限定されるものではない。たとえばエンジン又は燃料電池と併用される二次電池を装備するＨＥＶやＦＣＶでは、走行開始にあたって二次電池の共用を必須としないので、車両走行を停止してから本発明の満充電容量測定を実施してもよい。更に、その後、ＨＥＶやＦＣＶを運転するなどして組電池の容量を好適なレベルまで自動復帰させてもよい。
【００１７】
請求項２記載の車載組電池制御装置は、互いに直列接続されて自動車用組電池を構成する多数のセルの電圧を検出する電圧検出部と、前記組電池の充放電電流を積算してなる積算電流量を演算する電流積算部と、前記両検出手段の出力信号に基づく演算を行って前記組電池の電池状態を管理する電池管理部とを備え、前記電池管理部は、前記各セルの電圧の少なくとも一つが所定の高電圧値（ＶＵ）以上となった場合に充電レベルが所定の高レベルであると判定する高レベル判定手段と、前記各セルの電圧の少なくとも一つが前記高電圧値（ＶＵ）より低い所定の低電圧値（ＶＬ）未満となった場合に充電レベルが所定の低レベルであると判定する低レベル判定手段と、前記各セルの電圧のすべてが前記高電圧値（ＶＵ）と前記低電圧値（ＶＬ）との間の所定の中間高電圧値（ＶＦ）以上となった場合に充電レベルが所定の中間高レベルと判定する中間レベル判定手段と、前記充電レベルが、前記中間高レベル（ＶＦ）以上で前記高レベル（ＶＵ）未満の放電開始時点から放電を開始して前記低レベル（ＶＬ）に達するまで電流積算を行うことにより得た積算電流値に基づいて満充電容量を演算する満充電容量演算手段とを備えることを特徴としている。
【００１８】
すなわち、本構成は、満充電容量の計測のための放電（又は充電）を開始するに際して、各セル間の電圧ばらつき（容量ばらつきに関係する）が許容範囲内に収束されているかどうかを判定し、収束されている場合に満充電容量の計測のための放電（又は充電）を開始する。
【００１９】
これにより、各セル間ばらつきが大きい状態での満充電容量積算により上記ばらつきが解消された場合よりも過小な満充電容量を誤って計測することを防止することができ、正確に実用的な満充電容量を計測することができる。
【００２０】
好適な態様において、上記各判定手段は、各セル電圧と基準電圧とを比較するコンパレータと、これらコンパレータが出力する二値出力電圧の論理和出力又は論理積出力に相当する信号を出力する論理回路とにより構成される。これにより、多数のセルの電圧値の大きさををいちいちマイクロコンピュータに送信する必要がないので、信号伝送回路系を簡素化することができる。特にこの利点は、各セルの電位が異なり、最終的に満充電容量計測のための充電又は放電の制御を行う上記マイクロコンピュータの電源電圧を組電池から電気絶縁することが好ましい高圧組電池において特に好適である。
【００２１】
請求項３記載の構成は請求項２記載の車載組電池制御装置において更に、前記電池管理部は、前記各セルとそれぞれ並列に接続されて前記セルの電流をバイパスする電流バイパス回路と、前記各セル間の電圧ばらつきに応じて前記電流バイパス回路のバイパス電流を調整することにより前記各セル間の電圧ばらつきを所定範囲内に制御するバイパス制御回路とを有するセル電圧均等化回路を装備することを特徴としている。
【００２２】
本構成によれば、請求項２の構成により各セル間の電圧ばらつき（容量ばらつきに関係する）が許容範囲内に収束されていない場合に、満充電容量の計測のための放電（又は充電）を中断した場合に、その後、セル電圧均等化回路が各セル間の電圧ばらつきを低減するので、上記中断の後、所定時間後に満充電容量の計測のための放電（又は充電）を再開することができる。
【００２３】
すなわち、各セル間の電圧ばらつきが満充電（空充電）近傍で小さければただちに満充電容量計測のための放電（充電）を実行するので、満充電容量を速やかに得ることができる。反対に、各セル間の電圧ばらつきが満充電（空充電）近傍で大きければセル電圧均等化回路によるばらつき低減の実現を待ってから満充電容量計測のための放電（充電）を実行するので、各セル間の電圧ばらつきにもかかわらず正確な満充電容量計測を実現することができる。
【００２４】
更に、満充電容量検出のために各セル電圧を、たとえば満充電電圧（中間高電圧値）と過充電電圧（高電圧値）との間に揃える場合、最初のセルが上記満充電に達してから最後のセルが満充電に達するまでの間に、先に満充電に達したセルが過充電に陥るのを抑止することもできるので、各セルの電圧を上記満充電容量検出のための放電（あるいは充電）開始が可能な電圧範囲に容易に揃えることができる。
【００２５】
請求項４記載の構成は請求項２又は３記載の車載組電池制御装置において更に、前記電池管理部が、前記高レベル判定手段の判定基準値である前記所定の高電圧値を前記セルの許容上限電圧値に設定するとともに、前記高レベル判定手段が高レベルと判定する場合に充電電流の低減乃至遮断を指令することを特徴としている。
【００２６】
すなわち、本構成では、高レベル判定手段による「高レベル判定」すなわち、いずれかのセル電圧が上記許容上限電圧値以上となった場合に、充電電流の低減乃至遮断を指令するので、満充電容量計測のための放電開始前にすべてのセル電圧を上記中間高電圧以上に揃える際に、先に中間高電圧に達したセルが上記許容上限電圧値を超えてしまうのを防止することができ、更にその後のセル電圧均等化によりその後にセル電圧を上記中間高電圧以上に揃えることができ、満充電容量計測のための放電開始を実施可能とすることができる。
【００２７】
請求項５記載の構成は請求項２又は３記載の車載組電池制御装置において更に、前記電池管理部は、前記低レベル判定手段の判定基準値である前記所定の低電圧値を前記セルの許容下限電圧値に設定するとともに、前記低レベル判定手段が低レベルと判定する場合に放電電流の低減乃至遮断を指令することを特徴としている。
【００２８】
すなわち、本構成では、低レベル判定手段による「低レベル判定」すなわち、いずれかのセル電圧が上記許容下限電圧値未満となった場合に、放電電流の低減乃至遮断を指令するので、満充電容量計測のための充電開始前にすべてのセル電圧を上記中間低電圧未満に揃える際に、先に中間低電圧に達したセルが上記許容下限電圧値を超えて低下してしまうのを防止することができ、更にその後のセル電圧均等化によりその後にセル電圧を上記中間低電圧未満に揃えることができ、満充電容量計測のための放電開始を実施可能とすることができる。
【００２９】
請求項６記載の構成は請求項２乃至５のいずれか記載の車載組電池制御装置において更に、前記各セルは、リチウムイオンの吸蔵放出可能な正極及び負極を有するリチウム二次電池からそれぞれなり、前記高レベル判定手段は、各セル個々の過充電を検出する過充電検出手段からなり、前記低レベル判定手段は、各セル個々の過放電を検出する過放電検出手段からなることを特徴としている。
【００３０】
すなわち、本構成によれば、高レベル判定手段及び低レベル判定手段が、通常のリチウム組電池に装備される既存の過充電検出手段及び過放電検出手段により構成されているので、各セル電圧を所定の電圧範囲に収束させた後に行う満充電容量計測のための所定の電圧までの充電（又は放電）を制御するために、上記中間高レベル判定又は上記中間低レベル判定のための回路だけを追加すればよく、回路構成を簡素化することができる。更にリチウム組電池は上記セル電圧均等化回路を装備するのが通常であるので、特に請求項７の実施する際に特に回路規模増大を抑止することができる。
【００３１】
好適な態様において、前記高レベル判定手段兼前記中間低レベル判定手段は、前記各セルの電圧と所定の基準値とをセルごとに比較する複数の比較部とを有し、前記各比較部の出力の論理和に相当する論理信号を出力する論理和演算部と、前記各比較部の前記基準値を、前記高レベル判定用の第１しきい値と、前記中間低レベル判定用の第２しきい値とで切り換えるしきい値切り換え部とを備えることを特徴としている。
【００３２】
本構成では、上記しきい値切り換え部の追加により、上記高レベル判定手段と中間低レベル判定手段との回路共通化を実現することができ、回路の簡素化を実現することができる。
【００３３】
請求項７記載の構成は請求項２乃至６のいずれか記載の車載組電池制御装置において更に、前記低レベル判定手段兼前記中間高レベル判定手段は、前記各セルの電圧と所定の基準値とをセルごとに比較する複数の比較部とを有し、前記各比較部の出力の論理積に相当する論理信号を出力する論理積演算部と、前記各比較部の前記基準値を、前記低レベル判定用の第３しきい値と、前記中間高レベル判定用の第４しきい値とで切り換えるしきい値切り換え部とを備えることを特徴としている。
【００３４】
本構成では、上記しきい値切り換え部の追加により、上記低レベル判定手段と中間高レベル判定手段との回路共通化を実現することができ、回路の簡素化を実現することができる。
【００３５】
請求項８記載の構成は請求項２乃至７のいずれか記載の車載組電池制御装置において更に、前記各判定手段の出力により単一の出力ラインに出力する出力電流量を変更する電流変調手段を有することを特徴としている。
【００３６】
本構成によれば、出力ライン本数の低減を図ることができる。
【００３７】
請求項９記載の構成は請求項７と請求項８とに記載の車載組電池制御装置において更に、前記出力ラインの出力電流を周期的にサンプリングして後段の信号処理回路に出力するサンプリングスイッチと、前記サンプリングスイッチの開閉に伴う前記電流変調手段の出力電流変化に基づいて前記しきい値切り換え部のしきい値切り換えを指令するしきい値切り換え信号発生手段とを有することを特徴としている。
【００３８】
本構成によれば、信号処理を行うマイクロコンピュータなどの後段信号処理部からの制御信号を必要とすることなくしきい値切り換えを実行することができ、フォトカプラ節約など回路構成を簡素化することができる。
【００３９】
請求項１０記載の構成は請求項２乃至４のいずれか又は６記載の車載組電池制御装置において更に、前記電池管理部は、満充電容量検出に際して、各セルの状態を前記中間高レベル以上で前記高レベル未満にまで充電する充電指令動作と、前記セルの一つが前記高電圧値となった場合に充電電流を遮断する遮断指令動作と、前記遮断から所定時間経過後、すべてのセルが前記中間高電圧値以上で前記高電圧値未満であれば、その後の満充電容量取得用の電流積算のための放電を許可する放電指令動作とを実行することを特徴としている。
【００４０】
本制御構成によれば、満充電容量検出の前に各セルが上記高電圧値を超えないように抑止しつつ前記中間高電圧値をすべて超えるように誘導することができ、その後の満充電容量のための放電により確実に満充電容量を検出することができる。特にこの構成はリチウム組電池において、回路構成の追加を抑止しつつ実施できる。
【００４１】
請求項１１記載の構成は請求項１０記載の車載組電池制御装置において更に、前記電池管理部は、満充電容量検出に際して、前記充電指令動作と前記遮断指令動作との間で、前記セル電圧が前記高電圧値に達するたびに前記充電電流を低減する低減指令動作を実行することを特徴としている。
【００４２】
本制御構成によれば、満充電容量検出の前に各セルが上記高電圧値を超えないように抑止しつつ前記中間高電圧値をすべて超えるように誘導することができ、その後の満充電容量のための放電により確実に満充電容量を検出することができる。
【００４３】
請求項１２記載の構成は請求項１０又は１１記載の車載組電池制御装置において更に、前記電池管理部は、満充電容量検出に際して、前記遮断から所定時間経過後、少なくとも一つのセルが前記中間高電圧値未満にまで低下すれば、所定電流値で再度充電を行う再充電指令動作を実行することを特徴としている。
【００４４】
本制御構成によれば、満充電容量検出の前に各セルが上記高電圧値を超えないように抑止しつつ前記中間高電圧値をすべて超えるように誘導することができ、その後の満充電容量のための放電により確実に満充電容量を検出することができる。
【００４５】
請求項１３記載の構成によれば請求項２乃至５のいずれか記載の車載組電池制御装置において更に、前記自動車用組電池は、ハイブリッド電気自動車の動力を補助又は回生する電力を蓄電し、前記電池管理部は、前記ハイブリッド電気自動車の走行中における出力又は回生電流の要求値に応じて前記満充電容量積算時の放電電流又は充電電流を前記要求値を確保可能なように増減するので、満充電容量積算時の放電又は充電が車両走行に影響をあたえるのを抑止することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の車載組電池制御装置を用いたＨＥＶ用モータ制御装置を以下の実施形態により詳細に説明する
【００４７】
【実施形態１】
（全体構成）
このＨＥＶ用モータ制御装置のブロック回路図を図１に示す。
【００４８】
図１において、組電池１はそれぞれ４セルを１セルグループとして構成されたＮ個のセルグループ１１〜１Ｎに高電圧側から順番に分割され、各セルグループ１１〜１Ｎの電位VS１、VS２、VS３、VS４、VSｎ＋１がラインL１、Ｌ５、Ｌ９、・・・Lｎ＋１を通じて電池コントローラ２にて検出される。
【００４９】
また、簡易セル過充放電検出装置３１〜３Ｎが各セルグループ１１〜１Ｎごとに１対１で設けられており、簡易セル過充放電検出装置３１〜３Ｎは、自己が属するセルグループ内に過充電または過放電のセルが少なくとも一つ以上あるかどうかを判定してその結果を電池コントローラ２に送信するとともに自己が属するセルグループ内のセル電圧のばらつきキャンセルを行う。電池コントローラ２と簡易セル過充放電検出装置３１〜３Ｎとは、本発明でいう車載組電池制御装置を構成している。
【００５０】
電池コントローラ２は、電流センサ８から得た組電池１の充放電電流及び上記情報に基づいて必要な組電池情報（たとえばＳＯＣや過電圧警報や過充電警報など）を演算し、この組電池情報を車両制御装置５に出力するとともに、セルグループ１１〜１Ｎ間のグループ電圧のばらつき解消や、組電池１の満充電容量の計測制御も行う。
【００５１】
車両制御装置５は、電池コントローラ２及び電流センサ８から得た組電池情報と車両走行情報（車速、エンジントルク、アクセル開度等）とに基づいてインバータ６を制御する。インバータ６の一対の直流入力端は電源ライン９Uと接地ライン９Dとにより組電池１の正、負極端に個別に制御されて、組電池１と三相交流モータ７との間の直交双方向変換を行い、三相交流モータ７の駆動及び組電池１の充放電とを制御する。
（簡易セル過充放電検出装置３１〜３Ｎ）
図１に示す簡易セル過充放電検出装置３１の具体的な回路構成を図２、図３、図５、図６に示す。
【００５２】
簡易セル過充放電検出装置３１〜３Ｎは、セルグループごとに、各セルの過充電を検出する過充電検出回路CCC（図２参照）、各セルの過放電を検出する過放電検出回路CDC（図３参照）、各セル間の電圧ばらつきを補償する簡易均等化回路CEC（図５参照）、各セルの満充電を検出する満充電検出回路CFC（図６参照）を内蔵している。
【００５３】
各簡易セル過充放電検出装置３１〜３Ｎの過充電検出回路CCC、過放電検出回路CDC、簡易均等化回路CEC、満充電検出回路CFCは同一であるので、セルグループ１１の簡易セル過充放電検出装置３１のそれらのみを以下に説明する。
（過充電検出回路CCC）
簡易セル過充放電検出装置３１の過充電検出回路CCCを図２を参照して説明する。
【００５４】
過充電検出回路CCCは、それぞれ同一回路構成を有してセルごとに配置された４つの比較ユニット回路３１１と、各比較ユニット回路３１１の出力の論理和信号電圧を出力するダイオードＯＲ回路３１２と、ダイオードＯＲ回路３１２の出力電圧により断続されるトランジスタTROを有するNOT回路３１３と、NOT回路３１３の出力電圧により断続されるトランジスタTR2を有する信号電流発生回路３１４とからなる。
【００５５】
各比較ユニット回路３１は同一構造をもつので、最上位のセル１０の過充電を検出する比較ユニット回路３１１だけを以下に説明する。
【００５６】
この比較ユニット回路３１１は、互いに直列接続された抵抗器RUA、RUBからなる抵抗分圧回路と、互いに直列接続された抵抗器RUVと基準電圧源VRU（たとえばツェナーダイオード）とからなる基準電圧回路と、それらからそれぞれ電圧が入力される過充電検出用コンパレータC1とからなる。
【００５７】
過充電検出用コンパレータC1は、セル１０の電圧すなわちセル電圧が基準電圧回路が出力する基準高電圧値を超えた場合にダイオードＯＲ回路３１２にハイレベル電位を出力する。
【００５８】
したがって、ダイオードＯＲ回路３１２は、４つのセルのいずれかのセル電圧が上記基準高電圧値を超えた場合にトランジスタTR０をオンさせ、その結果、トランジスタTR２がオンする。
【００５９】
簡易セル過充放電検出装置３１の出力ラインLは電池コントローラ２の低入力インピーダンスの入力端子OCD1に接続されており、その結果、トランジスタTR2のオンによりそのコレクタ抵抗R２の抵抗値に略逆比例する信号電流ｉ２が入力端子OCD1に送られる。
（過放電検出回路CDC）
簡易セル過充放電検出装置３１の過放電検出回路CDCを図３を参照して説明する。
【００６０】
過放電検出回路CDCは、それぞれ同一回路構成を有してセルごとに配置された４つの比較ユニット回路３１５と、各比較ユニット回路３１５の出力の論理積信号電圧を出力するトランジスタ式のNAND回路３１６と、NAND回路３１６の出力電圧により断続されるトランジスタTR１を有する信号電流発生回路３１７とからなる。
【００６１】
各比較ユニット回路３１５は同一構造をもつので、最上位のセル１０の過充電を検出する比較ユニット回路３１５だけを以下に説明する。
【００６２】
この比較ユニット回路３１５は、互いに直列接続された抵抗器RLA、RLBからなる抵抗分圧回路と、互いに直列接続された抵抗器RLVと基準電圧源VRL（たとえばツェナーダイオード）とからなる基準電圧回路と、それらからそれぞれ電圧が入力される過放電検出用コンパレータC2とからなる。
【００６３】
過放電検出用コンパレータC2は、セル１０の電圧すなわちセル電圧が基準電圧回路が出力する基準低電圧値を超えた場合にNAND回路３１６の一つのトランジスタTRにハイレベルを出力する。
【００６４】
したがって、各比較ユニット回路３１５からの出力が個別に入力される４つのトランジスタTRが直列接続されたNAND回路３１６は、４つのセルのすべてのセル電圧が上記基準低電圧値を超えた場合にトランジスタTR１をオンさせる。トランジスタTR１を有する信号電流発生回路３１７は論理的にはNOT回路であり、結局、簡易セル過充放電検出装置３１の出力ラインLには、各比較ユニット回路３１５の出力の論理積に相当する信号電流ｉ１が出力される。すなわち、上述したように、出力ラインLは電池コントローラ２の低入力インピーダンスの入力端子OCD1に接続されており、その結果、トランジスタTR１のオンによりそのコレクタ抵抗R１の抵抗値に略逆比例する信号電流ｉ１が入力端子OCD1に送られる。
【００６５】
更に、ラインL1と出力ラインLとの間にバイアス抵抗R0が接続されており、バイアス抵抗R0は、出力ラインLに一定のバイアス電流ｉ０を給電している。
【００６６】
（満充電検出回路CFC）
簡易セル過充放電検出装置３１の満充電検出回路CFCを図６に基づいて説明する。
【００６７】
満充電検出回路CFCは、それぞれ同一回路構成を有してセルごとに配置された４つの比較ユニット回路３１８と、各比較ユニット回路３１８の出力の論理積信号電圧を出力するトランジスタ式のNAND回路３１９と、NAND回路３１９の出力電圧により断続されるトランジスタTR３を有する信号電流発生回路３２０とからなる。
【００６８】
各比較ユニット回路３１８は同一構造をもつので、最上位のセル１０の満充電を検出する比較ユニット回路３１８だけを以下に説明する。
【００６９】
この比較ユニット回路３１８は、互いに直列接続された抵抗器RFA、RFBからなる抵抗分圧回路と、互いに直列接続された抵抗器RUFと基準電圧源VRF（たとえばツェナーダイオード）とからなる基準電圧回路と、それらからそれぞれ電圧が入力される満充電検出用コンパレータC3とからなる。
【００７０】
満充電検出用コンパレータC3は、セル１０の電圧すなわちセル電圧が基準電圧回路が出力する基準満充電電圧値（中間高電圧値）を超えた場合にNAND回路３１９の一つのトランジスタTR’にハイレベルを出力する。
【００７１】
したがって、各比較ユニット回路３１８からの出力が個別に入力される４つのトランジスタTR’が直列接続されたNAND回路３１９は、４つのセルのすべてのセル電圧が上記基準満充電電圧値を超えた場合にトランジスタTR３をオンさせる。トランジスタTR３を有する信号電流発生回路３２０は論理的にはNOT回路であり、結局、簡易セル過充放電検出装置３１の出力ラインLには、各比較ユニット回路３１８の出力の論理積に相当する信号電流ｉ３が出力される。すなわち、上述したように、出力ラインLは電池コントローラ２の低入力インピーダンスの入力端子OCD1に接続されており、その結果、トランジスタTR３のオンによりそのコレクタ抵抗R３の抵抗値に略逆比例する信号電流ｉ３が入力端子OCD1に送られる。
【００７２】
（簡易均等化回路CEC）
簡易セル過充放電検出装置３１の簡易均等化回路CECを図５を参照して説明する。この簡易均等化回路CECは、セル間電圧のばらつき解消を図る回路である。
【００７３】
セルグループ１１のグループ電圧V11は抵抗値が等しい４つの抵抗R１０〜R１３を直列接続してなる抵抗分圧回路に入力されて２５％電位、５０％電位、７５％電位が形成される。２５％電位、５０％電位、７５％電位は、セルグループ１１の最低電位VS2を基準としてグループ電圧の２５％、５０％、７５％の電位を表す。
【００７４】
オペアンプ電圧増幅回路OP1〜OP3は、セルグループ１１の３つのセル接続点の電位とこれら２５％電位、５０％電位、７５％電位との電位差（電圧ばらつき）をアナログ差動増幅し、それぞれ増幅電位差（電圧ばらつき）を示す出力電圧をコンパレータCP1H、CP1L、CP２H、CP２L、CP３H、CP３Lに出力する。
【００７５】
コンパレータCP1Hは高電位側から最初のセル接続点の電位ばらつきが所定基準ばらつき幅より高電圧側に大きいかどうかを判定する。コンパレータCP1Lは高電位側から最初の接続点の電位ばらつきが所定基準ばらつき幅より低電圧側に大きいかどうかを判定する。
【００７６】
コンパレータCP2Hは高電位側から二番目のセル接続点の電位ばらつきが所定基準ばらつき幅より高電圧側に大きいかどうかを判定する。コンパレータCP21Lは二番目の接続点の電位ばらつきが所定基準ばらつき幅より低電圧側に大きいかどうかを判定する。
【００７７】
コンパレータCP3Hは高電位側から三番目のセル接続点の電位ばらつきが所定基準ばらつき幅より高電圧側に大きいかどうかを判定する。コンパレータCP3Lは三番目の接続点の電位ばらつきが所定基準ばらつき幅より低電圧側に大きいかどうかを判定する。
【００７８】
これらの判定結果を論理回路３２１を通じてセルばらつき解消用の電流バイパススイッチ３２２〜３２５に出力する。その結果、最高電位のセル１０のセル電圧が平均セル電圧に比較して許容レベル以上過大であれば、セルバイパススイッチ３２２がオンされ、その結果、充電時には最高電位のセル１０へ流れ込むべき充電電流がバイパス抵抗RB1へ分流し、放電時には最高電位のセル１０はバイパス抵抗RB1へ追加のバイパス放電を行って、最高電位のセル１０のセル電圧を減少させる。結局、各セル電圧のばらつきが低減される。論理回路３２１を用いた簡易均等化回路CECは公知であり、発明の要旨でもないので、更なる詳細説明は省略する。
【００７９】
（電池コントローラ２）
電池コントローラ２を図４に示す。電池コントローラ２は、各セルグループ１１〜１Ｎごとに、出力ラインLの電流変化を検出して、過充電、過放電、満充電の受信を行うとともに、セルグループ電圧間のばらつきを演算してその低減を図る。
【００８０】
電池コントローラ２の回路説明の図示、説明を簡単とするために、セルグループ１１の過充電、過放電、満充電の受信及びセルグループ１１の電流バイパスを行う回路ブロック以外の回路ブロックの図示説明を省略する。１００は、演算処理用のマイコンである。
【００８１】
セルグループ１１の電池状態（過充電、過放電、満充電の有無）はその出力ラインL、サンプリングスイッチ２０を通じて電圧変換回路２１に入力されて電圧信号に変換され、この電圧信号はマルチプレクサ２２を通じてマイコン１００に入力される。セルグループ１１のグループ電圧V11は、A／Dコンバータ２３によりデジタル電圧信号に変換された後、マルチプレクサ２４を通じてマイコン１００に入力される。マルチプレクサ２２、２４は各セルグループ１１〜１Ｎごとに得られた上記と同じ電圧の一つを時間順次に選択してマイコン１００に入力する。
【００８２】
マイコン１００は、各セルグループ１１〜１Ｎのグループ電圧を比較し、すべてのグループ電圧を最小のグループ電圧にあわせるべく、デマルチプレクサ２５、フォトカプラ２６を通じて、グループバイパススイッチであるトランジスタ２７をオンし、セルグループ１１〜１Ｎのうちの最小グループ電圧のセルグループ以外のセルグループをバイパス放電（もしくは充電迂回）を行って、各セルグループ電圧を所定範囲に収束させる。
（満充電容量測定）
マイコン１００により実施されてこの実施態様の要部をなす満充電容量測定動作を図７に示すフローチャート及び図８に示すタイミングチャートを参照して以下に説明する。説明を簡単とするためにセルグループ１１について説明する。他のセルグループ１２〜１Ｎについても動作は同じである。
【００８３】
時刻ｔ０から電池コントローラ２が満充電容量測定モ−ドを開始すると、組電池１は主回路電流Ｉｃ１で充電され、各セル電圧が徐々に上昇していく。各セル電圧は通常は全て過放電検出しきい値VLを上回っているので、過放電検出用のトランジスタTR1のみがＯＮ状態となり、出力ラインLから電池コントローラ２の入力端子ＯＣＤ１に流れる総電流（すなわち送信信号）Σｉはｉ０＋ｉ１となり、全てのセルが過放電電圧VLと過充電電圧VUの間の通常使用範囲にあることが電池コントローラ２に伝達される。
【００８４】
時刻ｔ１になると、最も電圧が高いいずれかのセルのセル電圧VCMAXが過充電検出用しきい値VUに到達し、トランジスタTR2がオンするので、総電流Σｉは電流ｉ２だけ増加する。電池コントローラ２はこの電流ｉ２の増加を検出してインバータ６を制御して組電池１を充電する充電電流をIC１からIC２に減少させる。この充電電流の減少により、セル電圧は内部電圧降下減少分だけ小さくなるので、過充電検出は一旦は解除され、総電流Σｉは電流ｉ２だけ減少する。しかし、組電池１は依然として充電電流Ｉｃ２で充電されるため、各セル電圧は徐々に上昇していく。
【００８５】
時刻ｔ２になると、最も電圧が高いセルのセル電圧VCMAXが過充電検出用しきい値VUに再び到達し、トランジスタTR2がオンするので、総電流Σｉは電流ｉ２だけ増加する。電池コントローラ２はこの電流ｉ２の増加を検出してインバータ６を制御して組電池１を充電する充電電流をIC２からIC３に減少させる。この充電電流の減少により、セル電圧が上述のように減少するので、過充電検出が一旦は解除され、総電流Σｉは電流ｉ２だけ減少する。しかし、組電池１は依然として充電電流Ｉｃ２で充電されるため、徐々に電圧が上昇していく。
【００８６】
時刻ｔ３になると、最も電圧の高いセルのセル電圧VCMAXが過充電検出用しきい値VUに再び到達し、トランジスタTR2がオンするので、総電流Σｉは電流ｉ２だけ増加する。電池コントローラ２はこの電流ｉ２の増加を検出してインバータ６を制御して組電池１を充電する充電電流をIC３から０とし、充電を所定時間TW１だけ停止させ、この間にセル電圧均等化回路ＣＥＣによりセル電圧均等化を行ってセル電圧のばらつきを低減する。
【００８７】
なお、マイコン１００は常に（正確には定期的に）、総電流Σｉ＝ｉ０＋ｉ１＋ｉ３となったかどうかを判定している。この状態は、各セル電圧がすべて満充電電圧以上ですべて過充電電圧に達していない電圧範囲にあることを示す。すなわち、この電圧範囲は、各セル電圧間の電圧ばらつきが小さく、その後の満充電容量計測のための放電において、満充電容量がこの電圧ばらつきにより過小に計算されることがないこと、つまり、満充電容量計測用の放電開始に好適であることを示す。
【００８８】
時刻ｔ３から所定時間TW１が経過した時刻ｔ４にて充電を再開すると、時刻ｔ５にて、最も電圧が高いセルのセル電圧が過充電電圧に達しておらず、かつ、最も電圧が低いセルのセル電圧VCMINが所定の満充電電圧VFを上回る状態となる。すると、トランジスタTR3をオンして電流I３を出力し、これにより電池コントローラ２はすべてのセルが満充電電圧VF以上であることを認識する。
【００８９】
その後、時刻ｔ６になると、最も電圧の高いセルのセル電圧VCMAXが過充電検出用しきい値VUに再び到達し、電流ｉ２が上述したように一時的に流れ、マイコン１００は充電を停止する。この状態は、組電池１の容量が許容セル電圧範囲で最も大きい状態を意味する。
【００９０】
この実施態様では、この充電停止から次の満充電容量計測用の放電開始（時刻ｔ７）の間に所定時間TW2を設定している。この所定時間TW2においても簡易均等化回路CECは動作しており、セル電圧VCを更に均等化しつつ各セルを満充電電圧VF以上過充電電圧VU未満にて更に収束させることができる。
【００９１】
また、この所定時間TW２だけ次の放電を待機することにより、この待機の間にいずれかのセルが自己の状態不良により満充電電圧VF未満に低下することがないことを確認し、満充電容量のための放電を安全に行えることを確認する。
【００９２】
上記確認後、時刻ｔ７より満充電容量測定のための放電を開始する。すなわち、時刻ｔ７は、この実施例においての「本発明で言う満充電到達時点」に相当する。なお、所定期間TW２が終了する前にいずれかのセル電圧VCが満充電電圧VFを下回った場合は、充電電流IC3で組電池１を再度充電する。
【００９３】
放電を開始すると、セル電圧が徐々に低下し、セル電圧の最低値VCMINが時刻ｔ８にて過放電しきい値電圧VL未満となり、トランジスタTR１がオフし、総電流Σｉは電流ｉ０のみとなる。マイコン１００は、それを検出して過放電状態と判定して、放電を停止するとともに、この放電中（時刻ｔ７〜時刻ｔ８）の放電電流を電流センサ８によって検出し、積分して満充電容量を計算する。すなわち、時刻ｔ８は、この実施例においての「本発明で言う空充電容量到達時点」に相当する。
【００９４】
【実施形態２】
他の実施形態を図９、図１０を参照して以下に説明する。
【００９５】
この実施形態は、上述した実施形態１における図６に示す満充電検出回路に、図３に示す過放電検出回路の機能を併合したものである。各セルにおける回路と動作は同じであるので、セルグループ１１の最高電位のセルの満充電検出及び過放電検出のみを以下に説明する。
（満充電兼過放電検出回路CXC）
満充電兼過放電検出回路CXCを図９に基づいて説明する。
【００９６】
この満充電兼過放電検出回路CXCは、図６に示す満充電検出回路CFCにおいて、しきい値を切り換える４つのしきい値切換回路４００と、各しきい値切換回路４００を制御するしきい値切換制御回路４０１とを追加したものである。満充電検出回路CFCについては既述したので説明を省略する。
【００９７】
しきい値切換回路４００は、それぞれ同一回路構成を有してセルごとに配置されているので、最高電位のセル１０のしきい値切換回路４００だけを説明する。しきい値切換回路４００は互いに直列接続された抵抗R1’、R2’、R3’、ダイオードD’、トランジスタTR４１からなる。抵抗R1’、R2’、ダイオードD’が互いに直列接続され、トランジスタTR４１は抵抗R1、R2の接続点電位により断続され、トランジスタTR４１がオンすると、抵抗R3’が抵抗RFAと並列接続され、後述するように満充電検出用のしきい値が過放電検出用のしきい値に実質的に切換られる。
【００９８】
すなわち、トランジスタTR５がオンすると、逆流遮断ダイオードD’を通じてトランジスタTR４１がオンされ、抵抗器RFA、RFBからなる抵抗分圧回路において抵抗器RFAと並列に抵抗R3’が並列に付加される。その結果、抵抗器RFA、RFBからなる抵抗分圧回路が出力するセル電圧の分圧は大きくなる。このことは、抵抗器RUFと基準電圧源VRFとからなる基準電圧回路が出力する基準電圧が相対的に小さくなることに等しい。したがって、トランジスタTR４１のオンにより、この基準電圧は満充電判定用しきい値電圧から過放電判定用しきい値電圧に変更されることになる。
【００９９】
しきい値切換制御回路４０１は、互いに直列接続されて全体として電流ｉ０を流すための抵抗R0を構成する抵抗R0’及びR0”と、トランジスタTR４、TR５と、実質的に１／２分周回路であるパルス間引き回路X2とからなる。
【０１００】
電池コントローラ２は、総電流ΣIを時間Ｔごとにサンプリングするサンプリング期間を含む所定時間だけサンプリングスイッチ２０を定期的にＯＮする。サンプリングスイッチ２０がオンすると、ラインL1から抵抗器R0’、R0”、出力ラインL、サンプリングスイッチ２０を通じて電圧変換回路２１が電流ｉ0を吸収するため、トランジスタTR４がＯＮしてパルス間引き回路X2の入力端子ＩＮにスイッチ２０のオンオフと同一のタイミングのパルス信号が入力される。
【０１０１】
パルス間引き回路X2の内部は、図１０に示すように、電流バッファ回路２００と、Ｄフリップフロップ回路２０１と、ＡＮＤゲート２０２とで構成されており、入力パルスを１回毎に間引いて（１／２分周して）出力する。パルス間引き回路X２の出力がハイレベルとなると、トランジスタTR５がＯＮし、各比較ユニット回路３２１のトランジスタTR４１がＯＮされ、コンパレータ３０６の非反転入力端に印加されるセル電圧の分圧が変化し、これは相対的にしきい値が変化するのと同じ効果となる。
【０１０２】
すなわち、パルス間引き回路X2の出力電圧がトランジスタTR５をオンしない場合には実質的なしきい値が満充電しきい値電圧VFとなり、オンする場合には実質的なしきい値が過放電しきい値電圧VLとなるように抵抗器RFA、RFB、R3'の抵抗値を設定する。これにより、サンプリングスイッチ２０がオフする奇数回目には、満充電判定結果（電流ｉ３）の有無が検出され、サンプリングスイッチ２０がオンする偶数回目には、過放電判定結果（電流ｉ１）の有無が検出される。結局、この実施形態では、サンプリングスイッチ２０のサンプリングごとに満充電判定結果（電流ｉ３）の有無と過放電判定結果（電流ｉ１）の有無とが時間順次にマイコン１００に読み込まれることになる。サンプリングスイッチ２０のサンプリング間隔を短くすれば、実質的にほぼ同時期に満充電判定結果と過放電判定結果とを読み込むことができるので、実用上の問題は生じることがなく、満充電と過放電の検出回路を一つに統合することができ、回路の構成を簡素にすることができる。
（変形態様）
上記実施例では、サンプリングスイッチ２０を周期的に作動させることにより、周期的にしきい値切換を行ったが、その他、図８に示す満充電容量測定動作期間（ｔ０〜ｔ８）において、適切なタイミングで満充電判定しきい値の選択と、過放電判定しきい値の選択とを切り換えてもよい。好適には、
図８において、すべてのセルが満充電電圧以上であることを検出する時刻ｔ５までは満充電判定を行い、その後、放電が完了する時刻ｔ８までは過放電判定を行うようにすることが好適である。
【０１０３】
なお、上記実施態様において、各セルグループの直列セル数は４に限定しなくてもよいことはもちろんである。しかし、セル過充放電検出装置に使用する素子の耐電圧の問題等から、セル電圧が平均３．６Ｖのリチウム電池の場合は４〜６直列程度として構成するのが適当と考えられる。
【０１０４】
満充電に均等化してから放電して容量を測定する以外に、すべてのセルを空充電（ＳＯＣ＝０％）側に均等化してから少なくとも一つのセルが過充電となるまで充電し、その間の電流積算値を満充電容量としてもよい。この場合、過放電しきい値VLより少し高い値で完全放電しきい値VEを設定し空充電検出回路を各セルに設け、その出力をＯＲで受けて、全セルの電圧がVLとVEの間にあるか判定させることが好ましい。この場合の容量算出には、充電容量に充放電効率を乗じる必要がある。また、上記実施態様２と同様に、しきい値切換回路をもつ過充電検出回路で空充電検出回路を代行することができる。
【０１０５】
その他、満充電や完全放電せずに、中間的な２つのＳＯＣ範囲に相当する所定の電圧範囲にで全セルが存在することを検出し、そこから所定の電圧まで放電または充電して部分容量を測定し、この部分容量から比例換算などによりを満充電容量を推定するようにしてもよい。この場合、中間的なＳＯＣ範囲の上限に対応する上限しきい値電圧、および、中間的なＳＯＣ範囲の下限に対応する下限しきい値電圧に設定された検出回路を用意し、前者をＯＲ論理で、後者をＡＮＤ論理でまとめて判定する。そして、それぞれを実施態様２のようにＯＲ論理同士、ＡＮＤ論理同士をしきい値切換式に統合してもよい。
【０１０６】
満充電検出信号、過充電検出信号、過放電検出信号を別々に電池コントローラ２に出力することもできる。
【０１０７】
また、伝達信号を電流に変換することなく、そのＯＮ／ＯＦＦレベルをフォトカプラを介して伝達するようにしてもよい。
【０１０８】
実施態様２におけるしきい値の切換方法として、セル電圧の分圧比を変更するのではなく、基準電圧源の発生電圧を分圧して切り換えるようにしてもよい。また、図３の実施例も含め、各セルごとに基準電圧源を一つに共通化し、基準電圧源から出力される基準電圧を分圧して過充電しきい値電圧VU、過放電しきい値電圧VL、満充電しきい値電圧VFを作成してコンパレータに供給するようにしてもよい。
【０１０９】
実施態様２において、満充電検出回路と過放電検出回路とを共用して切り換える以外に、過充電検出回路と満充電検出回路とをコンパレータ共用とすることもできる。ただし、この場合、過充電／満充電共用コンパレータの出力を、ＡＮＤ回路とＯＲ回路の両方に振り分ける必要がある。さらに、過充電、満充電、過放電を判定する３つのコンパレータを全て一つに統合し、しきい値を３状態の切換式にしてもよい。
【０１１０】
出力ラインLとはべつの信号線を用いてしきい値切換のための制御信号を送信するようにしてもよい。実施形態２において、切換信号の論理としきい値との関係を逆（Ｌの時過放電でＨの時満充電）にしてもよい。ただし、セル電圧がしきい値を上回ると基本的にＯＮ動作となって動作電流が多くなる構成となっているので、セルからの消費電流が多くなる。そこで、切換信号がＬの時にしきい値が高い方（満充電判定用）とすれば、動作電流が流れる時間が少なくなるので、消費電流を抑えることができる。特に車両が停車（イグニッションスイッチがＯＦＦ）している状態では、過充放電検出をする必要がないのでサンプリングスイッチ２０を開放状態としておくことにより、しきい値を自動的に満充電側とすることができ、消費電流を抑えることができる。
【０１１１】
各セルの過充電および満充電、過充電検出の論理（各コンパレータの出力）は、本実施例に示すものに従う必要は必ずしもなく、例えば通常はＨレベルで、過充電または過放電検出時にＬレベルとするようにしてもよい。ただし、Ｈレベルは動作電流が流れることによりセルからの消費電流が多くなるので、しきい値を下回った場合をＬレベルの論理とするのが好ましい。
【０１１２】
ＨＥＶやＥＶ以外の、多直列組電池を電源とする装置に適用してもよいことはいうまでもない。
【０１１３】
対象とする電池についてはリチウム二次電池に限らず、鉛電池やニッケル系電池等の他の二次電池セル、セルを複数個直並列にしたセルモジュールのような任意の単位電池において、本発明は適用可能である。
【０１１４】
【実施形態３】
他の実施形態を図１１に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
【０１１５】
上記実施形態１，２では、満充電容量計測プロセスを車両走行中において、走行動力をエンジンが負担させつつ行うことができる。この時、満充電容量計測プロセスのための組電池１の予備充電電力はエンジンから供給され、その後の放電エネルギーはエンジン又は車輪に放出される。
【０１１６】
ただし、上記実施形態１，２では、満充電容量計測プロセス中の充電電流値、及び、放電電流値を、走行状況に関係なく電池コントローラ２側で決定したが、車両走行を快適とするために、車両走行に適した電流制御を加味することも当然可能である。その一例を図１１にフローチャートとして示す。満充電容量計測のための組電池１の放電電流は、車両走行に好適な放電電流値（平均値）IRが現在の放電電流値IDよりもはるかに大きい場合に放電電流値IDをゆるやかにアップし、逆の場合にゆるやかにダウンする。もちろん、この放電電流IDの変化は所定範囲内で行われるべきである。
【０１１７】
その他、車両走行上、どうしても組電池１の急激な充放電が必要な状況、たとえば急制動や急加速など、いったん満充電容量計測のための予備充電やその後の放電を中断するようにしてもよい。
【０１１８】
また、上記説明した満充電容量計測のための制御はあらかじめ走行状況をモニタしておき、高速道路走行中などこの制御に好適な走行状態を自動的又は手動により確認してから行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施態様１に示す車載組電池制御装置の全体回路図である。
【図２】過充電検出回路を示す回路図である。
【図３】過放電検出回路を示す回路図である。
【図４】電池コントローラを示す回路図である。
【図５】簡易均等化回路を示す回路図である。
【図６】満充電検出回路を示す回路図である。
【図７】実施形態１における満充電容量計測動作を示すフローチャートである。
【図８】実施形態１における満充電容量計測動作を示すタイミングチャートである。
【図９】実施形態２の満充電検出兼過放電検出を行う回路を示す回路図である。
【図１０】図９のパルス間引き回路を示す回路図である。
【図１１】実施形態３の放電電流制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１〜１Ｎセルグループ
３１〜３Ｎ簡易セル過充放電検出装置（電圧検出部、電池管理部）
２電池コントローラ（電流積算部、電池管理部）
CCC 過充電検出回路（高レベル判定手段、過充電検出手段）
CDC 過放電検出回路（低レベル判定手段、過放電検出手段）
CFC 満充電検出回路（中間レベル判定手段、満充電検出手段）
CXC 満充電兼過放電検出回路
CEC 簡易均等化回路（セル電圧均等化回路）
４０１しきい値切換制御回路（しきい値切り換え信号発生手段）
４００しきい値切換回路
TR１、TR２、TR３トランジスタ（電流変調手段）
２０サンプリングスイッチ

Claims

互いに直列接続されて自動車用組電池を構成する多数のセルの電圧を検出する電圧検出部と、
前記組電池の充放電電流を積算してなる積算電流量を演算する電流積算部と、
前記両検出手段の出力信号に基づく演算を行って前記組電池の電池状態を管理する電池管理部と、
を備える車載組電池制御装置において、
前記電池管理部は、
前記各セルの電圧がすべて所定の満充電電圧に達した満充電到達時点と、前記満充電到達時点の後における前記各セルの電圧の少なくともどれか一つが所定の空充電電圧に達した空充電到達時点とを検出し、前記両時点間における前記積算電流量を前記満充電容量として設定するか、あるいは、すべてのセルを空充電側（ＳＯＣ＝０％）側に均等化してから少なくとも一つのセルが過充電となるまで充電し、その間の電流積算値を前記満充電容量として設定することを特徴とする車載組電池制御装置。
互いに直列接続されて自動車用組電池を構成する多数のセルの電圧を検出する電圧検出部と、
前記組電池の充放電電流を積算してなる積算電流量を演算する電流積算部と、
前記両検出手段の出力信号に基づく演算を行って前記組電池の電池状態を管理する電池管理部と、
を備え、
前記電池管理部は、
前記各セルの電圧の少なくとも一つが所定の高電圧値（ＶＵ）以上となった場合に充電レベルが所定の高レベルであると判定する高レベル判定手段と、
前記各セルの電圧の少なくとも一つが前記高電圧値（ＶＵ）より低い所定の低電圧値（ＶＬ）未満となった場合に充電レベルが所定の低レベルであると判定する低レベル判定手段と、
前記各セルの電圧のすべてが前記高電圧値（ＶＵ）と前記低電圧値（ＶＬ）との間の所定の中間高電圧値（ＶＦ）以上となった場合に充電レベルが所定の中間高レベルと判定する中間レベル判定手段と、
前記充電レベルが、前記中間高レベル（ＶＦ）以上で前記高レベル（ＶＵ）未満の放電開始時点から放電を開始して前記低レベル（ＶＬ）に達するまで電流積算を行うことにより得た積算電流値に基づいて満充電容量を演算する満充電容量演算手段と、
を備えることを特徴とする車載組電池制御装置。
請求項２記載の車載組電池制御装置において、
前記電池管理部は、
前記各セルとそれぞれ並列に接続されて前記セルの電流をバイパスする電流バイパス回路と、
前記各セル間の電圧ばらつきに応じて前記電流バイパス回路のバイパス電流を調整することにより前記各セル間の電圧ばらつきを所定範囲内に制御するバイパス制御回路と、
を含むセル電圧均等化回路を装備することを特徴とする車載組電池制御装置。
請求項２又は３記載の車載組電池制御装置において、
前記電池管理部は、
前記高レベル判定手段の判定基準値である前記所定の高電圧値を前記セルの許容上限電圧値に設定するとともに、前記高レベル判定手段が高レベルと判定する場合に充電電流の低減乃至遮断を指令することを特徴とする車載組電池制御装置。
請求項２又は３記載の車載組電池制御装置において、
前記電池管理部は、
前記低レベル判定手段の判定基準値である前記所定の低電圧値を前記セルの許容下限電圧値に設定するとともに、前記低レベル判定手段が低レベルと判定する場合に放電電流の低減乃至遮断を指令することを特徴とする車載組電池制御装置。
請求項２乃至５のいずれか記載の車載組電池制御装置において、
前記各セルは、リチウムイオンの吸蔵放出可能な正極及び負極を有するリチウム二次電池からそれぞれなり、
前記高レベル判定手段は、各セル個々の過充電を検出する過充電検出手段からなり、
前記低レベル判定手段は、各セル個々の過放電を検出する過放電検出手段からなることを特徴とする車載組電池制御装置。
請求項２乃至６のいずれか記載の車載組電池制御装置において、
前記低レベル判定手段兼前記中間高レベル判定手段は、
前記各セルの電圧と所定の基準値とをセルごとに比較する複数の比較部と、
前記各比較部の出力の論理積に相当する論理信号を出力する論理積演算部と、
前記各比較部の前記基準値を、前記低レベル判定用の第３しきい値と、前記中間高レベル判定用の第４しきい値とで切り換えるしきい値切り換え部と、
を備えることを特徴とする車載組電池制御装置。
請求項２乃至７のいずれか記載の車載組電池制御装置において、
前記電池管理部は、
前記各判定手段の出力により単一の出力ラインに出力する出力電流量を変更する電流変調手段を有することを特徴とする車載組電池制御装置。
請求項７と請求項８とに記載の車載組電池制御装置において、
前記電池管理部は、
前記出力ラインの出力電流を周期的にサンプリングして後段の信号処理回路に出力するサンプリングスイッチと、
前記サンプリングスイッチの開閉に伴う前記電流変調手段の出力電流変化に基づいて前記しきい値切り換え部のしきい値切り換えを指令するしきい値切り換え信号発生手段と、
を有することを特徴とする車載組電池制御装置。
請求項２乃至４のいずれか又は６記載の車載組電池制御装置において、
前記電池管理部は、
満充電容量検出に際して、
各セルの状態を前記中間高レベル以上で前記高レベル未満にまで充電する充電指令動作と、
前記セルの一つが前記高電圧値となった場合に充電電流を遮断する遮断指令動作と、
前記遮断から所定時間経過後、すべてのセルが前記中間高電圧値以上で前記高電圧値未満であれば、その後の満充電容量取得用の電流積算のための放電を許可する放電指令動作と、
を実行することを特徴とする車載組電池制御装置。
請求項１０記載の車載組電池制御装置において、
前記電池管理部は、
満充電容量検出に際して、
前記充電指令動作と前記遮断指令動作との間で、前記セル電圧が前記高電圧値に達するたびに前記充電電流を低減する低減指令動作を実行することを特徴とする車載組電池制御装置。
請求項１０又は１１記載の車載組電池制御装置において、
前記電池管理部は、
満充電容量検出に際して、
前記遮断から所定時間経過後、少なくとも一つのセルが前記中間高電圧値未満にまで低下すれば、所定電流値で再度充電を行う再充電指令動作を実行することを特徴とする車載組電池制御装置。
請求項２乃至５のいずれか記載の車載組電池制御装置において、
前記自動車用組電池は、ハイブリッド電気自動車の動力を補助又は回生する電力を蓄電し、
前記電池管理部は、前記ハイブリッド電気自動車の走行中における出力又は回生電流の要求値に応じて前記満充電容量積算時の放電電流又は充電電流を増減することを特徴とする車載組電池制御装置。