JP6101039B2

JP6101039B2 - 均等化装置

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Publication number: JP6101039B2
Application number: JP2012230605A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　慎吾; 慎吾鈴木
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2032-10-18
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Description

本発明は、均等化装置に係り、特に、互いに直列接続された複数の単位電池の両端電圧を均等化する均等化装置に関するものである。

例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される組電池は、互いに直列接続された複数の単位電池から構成され、その両端に例えば２００Ｖ等の高電圧を発生させ、この電力を用いて駆動用モータを駆動させる。このような組電池は、単位電池の両端電圧にバラツキが生じると、利用効率が低下したり、過充電となる恐れがある。そこで、放電抵抗を用いて各単位電池の両端電圧が最小値に近づくように放電することにより均等化する均等化装置が提案されている（例えば特許文献１）。

上記従来の放電抵抗を用いた均等化について図６を参照して説明すると、均等化装置は、イグニッションオフなどをトリガとして、各単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の両端電圧を検出し、検出した単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の両端電圧のうち最小値を基準電圧に設定し、それよりも少し大きい電圧を目標電圧（閾値１）に、目標電圧よりもさらに大きい電圧を閾値２として設定する。次に、均等化装置は、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の中に閾値１よりも大きい両端電圧のものがあると、均等化を開始し、両端電圧が目標電圧を超えている単位電池Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、Ｃ₅を規定時間だけ放電する。これを全ての単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の両端電圧が目標電圧以下になるまで繰り返し行う。均等化終了後は、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の中に閾値２よりも大きい両端電圧のものがあると、均等化を開始し、両端電圧が目標電圧を超えている単位電池Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、Ｃ₅を規定時間だけ放電する。

しかしながら、従来の均等化では、目標電圧を越えた全ての単位電池Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、Ｃ₅の放電時間が規定時間で一定であるため、図６（Ｂ）の斜線で示すように放電量が全て一定となってしまう。このため、規定時間が長く設定されていると、もともと目標電圧に近い単位電池に関しては放電されすぎてしまい、容量を無駄にしてしまう可能性があった。図６（Ｂ）に示す例では、単位電池Ｃ₂及びＣ₃については、放電しすぎてしまい、基準電圧よりも小さくなってしまっている。さらに、放電しすぎることで単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅のバラツキを拡大させてしまう恐れもあった。また、上記問題が発生しないようにするため、規定時間を短く設定すると、その分両端電圧を調整するのに時間がかかってしまう、という問題があった。

特開２０１０−２６３７３３号公報

そこで、本発明は、簡単な構成で迅速に精度良く均等化することができる均等化装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、互いに直列接続された複数の単位電池の両端電圧を均等化する均等化装置であって、前記単位電池の両端電圧を各々検出する電圧検出手段と、前記単位電池毎に設けられ、前記単位電池を放電する複数の放電抵抗と、前記単位電池を前記放電抵抗に接続して放電させる複数のスイッチと、前記スイッチを制御して前記単位電池の均等化を行う均等化手段と、を備えた均等化装置において、前記均等化手段が、前記電圧検出手段により検出された両端電圧のうち最も小さい両端電圧を基準電圧とし、前記基準電圧と、前記電圧検出手段により検出された前記単位電池の両端電圧と、の差に応じて各単位電池の両端電圧の大きさを３以上に区分する区分手段と、最も前記基準電圧に近い区分の前記単位電池は放電せず、他の区分の前記単位電池は、前記基準電圧から遠い区分ほど長く放電するように前記スイッチのオンオフを制御するスイッチ制御手段と、を有し、前記スイッチ制御手段が、前記区分のうち最も前記基準電圧に近い区分以外の全ての単位電池に対して、前記単位電池を一定時間だけ放電させる一定時間放電を繰り返し、前記一定時間毎に前記基準電圧に近い区分の前記単位電池から順に放電を停止させることを特徴とする均等化装置に存する。

請求項２記載の発明は、前記スイッチ制御手段が、前記区分のうち最も前記基準電圧に近い区分以外の全ての単位電池の放電を開始し、前記基準電圧に近い区分の前記単位電池から順に放電を停止させることを特徴とする請求項１に記載の均等化装置に存する。

以上説明したように請求項１〜２記載の発明によれば、両端電圧に応じた区分毎に段階的な放電時間で単位電池を放電することができ、簡単な構成で迅速に精度良く均等化することができる。

本発明の均等化装置の一実施形態を示すブロック図である。図１に示す均等化装置を構成する均等化ブロックの詳細を示す回路図である。図１に示す均等化装置の動作を説明するための説明図である。第１実施形態における図１に示す均等化装置を構成するＭＣＵの均等化制御処理手順を示すフローチャートである。第２実施形態における図１に示す均等化装置を構成するＭＣＵの均等化制御処理手順を示すフローチャートである。（Ａ）は単位電圧Ｂ１〜Ｂ５の両端電圧の一例を示すグラフであり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す両端電圧を有する単位電圧Ｂ１〜Ｂ５を規定時間だけ放電した後の両端電圧を示すグラフである。

第１実施形態
以下、本発明の均等化装置について図１及び図２を参照して説明する。同図に示すように、均等化装置１は、組電池ＢＨを構成する互いに直列接続された複数の単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧を均等化する装置である。上記単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀は、本実施形態では１つの二次電池から構成されているが、複数の二次電池から構成されていてもよい。

上記組電池ＢＨは、例えば、エンジンと電動モータ（何れも図示せず）を走行駆動源として併用するハイブリッド電気自動車において前記電動モータの電源として用いられ、その両端には、上記電動モータが必要に応じて負荷として接続されると共に、オルタネータ等（図示せず）が必要に応じて充電器として接続される。また、上記単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀は、例えば６個のブロックＢ１〜Ｂ６に分けられている。各ブロックＢ１〜Ｂ６は各々、例えば１０個の単位電池で構成されている。

上記均等化装置１は、各単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀を均等化する複数の均等化ブロック３１〜３６と、装置全体の制御を司り、均等化ブロック３１〜３６の制御を行う均等化手段としてのＭＣＵ４と、を備えている。均等化ブロック３１〜３６は、ブロックＢ１〜Ｂ６毎に対応して設けられ、対応するブロックＢ１〜Ｂ６から電源供給を受けて動作する。また、均等化ブロック３１〜３６は、対応するブロックＢ１〜Ｂ６を構成する単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧を各々検出して、ＭＣＵ４に送信すると共に、ＭＣＵ４からの命令に従って対応するブロックＢ１〜Ｂ６を構成する単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀を放電して均等化を実行する。ＭＣＵ４は、マイクロコンピュータから構成され、組電池ＢＨとは別の図示しない低圧バッテリからの電源供給を受けて動作する。

次に、図２を参照して均等化ブロック３６の詳細について説明する。なお、均等化ブロック３１〜３６は、互いに同等の構成であるため、ここでは均等化ブロック３６の詳細について説明し、均等化ブロック３１〜３５の詳細は省略する。均等化ブロック３６は、監視ＩＣ５と、各単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀の＋側−監視ＩＣ５間に設けられた複数のローパスフィルタ（以下「ＬＰＦ」と略記する）６と、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀毎に設けられた複数の放電抵抗Ｒｄと、各単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀間に放電抵抗Ｒｄと直列に接続された複数のスイッチＱと、を備えている。

監視ＩＣ５については後述する。ＬＰＦ６は各々、図２に示すように、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣから成る所謂ＣＲフィルタである。上記抵抗Ｒ１は、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀の＋側と監視ＩＣ５との間に接続されている。コンデンサＣは、抵抗Ｒ１及び監視ＩＣ５の接続点と、対応するブロックＢ６の負極と、の間に接続されている。このＬＰＦ６は、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀と監視ＩＣ５との間に設けられ、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀の＋側電位から高周波成分をカットして監視ＩＣ５に供給する。

各放電抵抗Ｒｄは、その一端が単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀の＋側にそれぞれ接続されている。スイッチＱは、例えばＮチャンネルの電界効果トランジスタから構成され、ドレインが放電抵抗Ｒｄの他端に接続され、ソースが単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀の−側に接続されている。これにより、スイッチＱがオンすると、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀の両端に放電抵抗Ｒｄが接続され、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀が放電される。一方、スイッチＱをオフにすると、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀と放電抵抗Ｒｄとの接続が切り離され、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀の放電が停止する。また、スイッチＱのゲート−ソース間には、抵抗Ｒ２が接続され、スイッチＱのゲートは、抵抗Ｒ３を介して監視ＩＣ５に接続され、監視ＩＣ５によりそのオンオフが制御される。

次に、上記監視ＩＣ５の詳細について説明する。監視ＩＣ５は、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀の両端に接続され、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀の両端の１つを選択して後述するＡ／Ｄ変換器５２の入力に接続するマルチプレクサ５１と、入力されたアナログの電圧をデジタルに変換して、コントロール部５３に出力する電圧検出手段としてのＡ／Ｄ変換器５２と、監視ＩＣ５全体の制御を司るコントロール部５３と、を備えている。

各均等化ブロック３１〜３６のコントロール部５３は、図１に示すように、互いに直列に接続され、最低電位の均等化ブロック３６のコントロール部５３のみが絶縁Ｉ／Ｆ７を介してＭＣＵ４と直接通信をすることができる。最低電位以外の均等化ブロック３２〜３５のコントロール部５３は、自身よりも低電位側のコントロール部５３を介してＭＣＵ４と通信を行う。コントロール部５３は、ＭＣＵ４から自身宛の電圧検出命令を受け取ると、マルチプレクサ５１を制御して、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀の＋側を順次Ａ／Ｄ変換器５２に入力する。

Ａ／Ｄ変換器５２は、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀の＋側電位を順次Ａ／Ｄ変換して、コントロール部５３に供給する。コントロール部５３は、Ａ／Ｄ変換器５２からの単位電池Ｃ₁〜Ｃ₁₀の＋側電位のデジタル値を検出電圧としてＭＣＵ４宛に送信する。このとき、均等化ブロック３６のコントロール部５３は、ＭＣＵ４と直接通信できるため、ＭＣＵ４に直接送信する。均等化ブロック３１〜３５のコントロール部５３は、この検出電圧を自身よりも低電位側の均等化ブロック３２〜３６のコントロール部５３を介してＭＣＵ４に送信する。上記コントロール部５３は、各スイッチＱのゲートに接続されており、ＭＣＵ４から送信されるオンオフ信号に従って各スイッチＱのオンオフを制御する。

次に、上記構成の均等化装置１の動作について図３を参照して説明する。なお、説明を簡単にするために、組電池ＢＨを構成する単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅が５つの場合について説明する。まず、ＭＣＵ４は、図示しない上位から電圧検出命令が出力されると、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の両端電圧を検出する。その後、ＭＣＵ４は、同図（Ａ）に示すように、組電池ＢＨを構成する全単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅のうち最も両端電圧が低い単位電池Ｃ₄の両端電圧を基準電圧に設定し、基準電圧と、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の両端電圧と、の差に応じて各単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の両端電圧の大きさを「放電なし」、「放電ショート」、「放電ノーマル」、「放電ロング」の４つに区分する。

具体的には、上記区分は、基準電圧に対して設定された複数の閾値１〜３との比較により行う。即ち、ＭＣＵ４は、基準電圧よりも少し大きい電圧を閾値１（目標電圧）として設定し、閾値１よりもさらに大きい電圧を閾値２として設定し、閾値２よりもさらに大きい電圧を閾値３として設定する。

ＭＣＵ４は、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅のうち閾値１（目標電圧）よりも高いものが１つでもあれば、均等化を行う必要があると判断する。次に、ＭＣＵ４は、複数の閾値１〜３と単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の両端電圧とを比較して、各単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の両端電圧の大きさを区分する。本実施形態では、両端電圧＜閾値１の単位電池は「放電なし」に、閾値２＞両端電圧≧閾値１の単位電池は「放電ショート」に、閾値３＞両端電圧≧閾値２の単位電池は「放電ノーマル」に、両端電圧＞閾値３の単位電池は「放電ロング」に区分される。図３（Ａ）に示す例では、単位電池Ｃ₅が「放電ロング」に区分され、単位電池Ｃ₁、Ｃ₃が「放電ノーマル」に区分され、単位電池Ｃ₂が「放電ショート」に区分され、単位電池Ｃ₄が「放電なし」に区分される。

次に、ＭＣＵ４は、区分のうち最も基準電圧に近い区分「放電なし」以外の全ての単位電池Ｃ₁〜Ｃ₃、Ｃ₅の放電を開始し、次に基準電圧に近い区分「放電ショート」の単位電池Ｃ₂の放電を停止し、次に基準電圧に近い区分「放電ノーマル」の単位電池Ｃ₁、Ｃ₃の放電を停止し、最後に最も基準電圧から遠い区分「放電ロング」の単位電池Ｃ₅の放電を停止させる。これにより、図３（Ｂ）に示すように、「放電ロング」、「放電ノーマル」、「放電ショート」の順に放電量を小さくすることができる。これを単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の両端電圧が全て閾値１（目標電圧）以下になるまで繰り返し行う。

図３に示す例では、１回目の放電を実行した後も、図３（Ｂ）に示すように、単位電池Ｃ₁、Ｃ₅が閾値１（目標電圧）より大きいため、ＭＣＵ４は、再び単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の両端電圧を検出して区分する。図３（Ｂ）に示す例では、単位電池Ｃ₁、Ｃ₅が「放電ショート」に区分され、単位電池Ｃ₂〜Ｃ₄が「放電なし」に区分される。次に、ＭＣＵ４は、区分「放電なし」以外の全ての単位電池Ｃ₁、Ｃ₅の放電を開始し、まず両端電圧の区分が小さい「放電ショート」の単位電池Ｃ₁、Ｃ₅の放電を停止する。この場合、「放電ノーマル」、「放電ロング」に区分されている単位電池がないため、ここで全単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の放電が終了する。図３に示す例では、２回目の放電をした後は、図３（Ｃ）に示すように、全ての単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の両端電圧が閾値１（目標電圧）以下となり、「放電なし」に区分されるため、ここで均等化を終了する。なお、均等化終了後、ＭＣＵ４は、規定の時間おきに単位電池Ｃ₁〜Ｃ₅の両端電圧を検出し、閾値２以上のバラツキが発生したら均等化を再開始する。

次に、上記概略で説明した均等化装置１の動作について図４を参照して説明する。ＭＣＵ４は、自ら均等化が必要と判断した場合や、イグニッションスイッチのオン又はオフなどのトリガに応じて図示しない上位から均等化命令が出力されると均等化制御処理を開始する。まず、ＭＣＵ４は、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧が安定する電圧安定時間経過するのを待つ（ステップＳ１）。

その後、ＭＣＵ４は、各均等化ブロック３１〜３６のコントロール部５３宛に順次、電圧検出命令を出力して、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧を検出する（ステップＳ２）。各均等化ブロック３１〜３６のコントロール部５３は、電圧検出命令を受信すると、宛先が自身宛か否かを判定する。自身宛でない電圧検出命令を受信すると、高電位側に隣接する均等化ブロック３１〜３５のコントロール部５３にその電圧検出命令を転送する。一方、自身宛の電圧検出命令を受信すると、マルチプレクサ５１を制御して単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の＋側電位を順次Ａ／Ｄ変換器５２の入力に接続する。これにより、Ａ／Ｄ変換器５２は、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の＋側電位を順次Ａ／Ｄ変換し、これをコントロール部５３が検出電圧として順次ＭＣＵ４宛に送信する。

均等化ブロック３６のコントロール部５３から送信された検出電圧は、直接ＭＣＵ４に送信される。均等化ブロック３１〜３５のコントロール部５３から送信された検出電圧は、自身よりも低電位側の均等化ブロック３２〜３６のコントロール部５３を経由してＭＣＵ４に送信される。これにより、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の＋側電位が順次ＭＣＵ４に送信され、これを受け取ったＭＣＵ４が単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧を算出する。

次に、ＭＣＵ４は、閾値設定手段として働き、検出された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧のうち最も小さい両端電圧を基準電圧とし、当該基準電圧に対して段階的に大きい複数の閾値１〜３を設定する（ステップＳ３）。

その後、ＭＣＵ４は、全単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧のうち閾値１（目標電圧）以上のものがあるか否かを判定する（ステップＳ４）。閾値１（目標電圧）以上のものが１つもなかった場合（ステップＳ４でＮ）、ＭＣＵ４は、均等化する必要がないと判断して、所定時間経過するのを待って（ステップＳ２４）、再びステップＳ２に戻る。

一方、閾値１以上のものが１つでもあった場合（ステップＳ４でＹ）、ＭＣＵ４は、ステップＳ５〜Ｓ１３に進み、区分手段として働き、複数の閾値１〜３と単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧とを比較し、各単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の大きさを「放電なし」、「放電ショート」、「放電ノーマル」、「放電ロング」の４つに区分する。詳しく説明すると、ＭＣＵ４はまず、ｎ←ｎ＋１を設定する（ステップＳ５）。初期設定ではｎ＝０に設定されているため、均等化制御処理を開始してから最初のステップＳ５でｎ＝１が設定される。次に、ＭＣＵ４は、単位電池Ｃ_nの両端電圧Ｖｎが閾値３以上であれば（ステップＳ６でＹ）、単位電池Ｃ_nの両端電圧Ｖｎの大きさを「放電ロング」に区分する（ステップＳ１２）。

また、ＭＣＵ４は、単位電池Ｃ_nの両端電圧Ｖｎが閾値３より下回り、かつ、閾値２以上であれば（ステップＳ７でＹ）、単位電池Ｃ_nの両端電圧Ｖｎの大きさを「放電ノーマル」に区分する（ステップＳ１１）。また、ＭＣＵ４は、単位電池Ｃ_nの両端電圧Ｖｎが閾値２より下回り、かつ、閾値１以上であれば（ステップＳ８でＹ）、単位電池Ｃ_nの両端電圧Ｖｎの大きさを「放電ショート」に区分する（ステップＳ１０）。また、ＭＣＵ４は、単位電池Ｃ_nの両端電圧Ｖｎが閾値１より下回っていれば（ステップＳ８でＮ）、単位電池Ｃ_nの両端電圧Ｖｎの大きさを「放電なし」に区分する（ステップＳ９）。

ステップＳ９〜Ｓ１２で両端電圧Ｖｎが区分された後、ＭＣＵ４は、ｎ≧６０（６０＝セル数）であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。ｎ≧６０でなければ（ステップＳ１３でＮ）、ＭＣＵ４は、再びステップＳ５に戻る。ｎ≧６０であれば（ステップＳ１３でＹ）、ＭＣＵ４は、全単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧Ｖ₁〜Ｖ₆₀を区分できたと判断してｎ＝０にリセットしてステップＳ１４に進み以降、スイッチ制御手段として働く。

ステップＳ１４において、ＭＣＵ４は、「放電なし」以外の「放電ロング」、「放電ノーマル」及び「放電ショート」に区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀を放電するようなスイッチＱのオンオフ信号を各均等化ブロック３１〜３６宛に送信する。各均等化ブロック３１〜３６のコントロール部５３は、自身宛のオンオフ信号を受信すると、そのオンオフ信号に従ってスイッチＱのオンオフを行う。これにより、「放電ロング」、「放電ノーマル」及び「放電ショート」に区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端が放電抵抗Ｒｄに接続され、放電される。

その後、ＭＣＵ４は、第１放電時間経過するのを待って（ステップＳ１５）、「放電ショート」に区分された単位電池の放電を停止させるオンオフ信号を各均等化ブロック３１〜３６宛に送信する（ステップＳ１６）。各均等化ブロック３１〜３６のコントロール部５３は、自身宛のオンオフ信号を受信すると、そのオンオフ信号に従ってスイッチＱのオンオフを行う。これにより、「放電ショート」に区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端が放電抵抗Ｒｄから切り離され、放電が停止される。

その後、ＭＣＵ４は、「放電ノーマル」及び「放電ロング」に区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀がなければ（ステップＳ１７でＮ）、直ちにステップＳ２３に進んで単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧が安定する電圧安定時間待った後、ステップＳ２に戻る。一方、「放電ノーマル」及び「放電ロング」に区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀があれば（ステップＳ１７でＹ）、ＭＣＵ４は、第２放電時間経過するのを待って（ステップＳ１８）、「放電ノーマル」に区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の放電を停止させるオンオフ信号を各均等化ブロック３１〜３６宛に送信する（ステップＳ１９）。各均等化ブロック３１〜３６のコントロール部５３は、自身宛のオンオフ信号を受信すると、そのオンオフ信号に従ってスイッチＱのオンオフを行う。これにより、「放電ノーマル」に区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端が放電抵抗Ｒｄから切り離され、放電が停止される。

その後、ＭＣＵ４は、「放電ロング」に区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀がなければ（ステップＳ２０でＮ）、直ちにステップＳ２３に進んだ後、ステップＳ２に戻る。一方、「放電ロング」に区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀があれば（ステップＳ２０でＹ）、ＭＣＵ４は、第３放電時間経過するのを待って（ステップＳ２１）、「放電ロング」に区分された単位電池の放電を停止させるオンオフ信号を各均等化ブロック３１〜３６宛に送信した後（ステップＳ２２）、ステップＳ２３に進む。各均等化ブロック３１〜３６のコントロール部５３は、自身宛のオンオフ信号を受信すると、そのオンオフ信号に従ってスイッチＱのオンオフを行う。これにより、「放電ロング」に区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端が放電抵抗Ｒｄから切り離され、放電が停止される。

上述した実施形態によれば、ＭＣＵ４は、最も基準電圧に近い区分「放電なし」の単位電池は放電せず、他の区分の単位電池は、基準電圧から遠い区分ほど長く放電するようにスイッチＱのオンオフを制御する。この放電について図３を参照して説明すると、「放電ショート」に区分された単位電池Ｃ₂、「放電ノーマル」に区分された単位電池Ｃ₁、Ｃ₃、「放電ロング」に区分された単位電池Ｃ₅、の順に放電時間が長くなり、放電量が大きくなる。よって、両端電圧に応じた区分毎に段階的な放電時間で単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀を放電することができ、簡単な構成で迅速に精度良く均等化することができる。

即ち、複数の閾値を設定し、複数の放電時間を設定可能とすることで、細かな電圧調整が可能となり、高精度に単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧を調整することができる。また、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の放電時間を短く設定することができるため、少しの放電のみでよい単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀に対して、無駄に放電してしまうことがなくなり、効率よく単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の均等化を実施することが可能となる。

また、個別の単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀に対して放電時間を演算して設定するよりも、複数の閾値を設定し、放電時間を何パターン（第１実施形態では３パターン）かに分けて放電することにより、監視ＩＣ５で使用するＲＡＭの領域を縮小することが可能となる。さらには、放電中、監視ＩＣ５はスリープ状態に入り、その後、スイッチＱのオンオフを切り替えて次の放電を実施する毎に監視ＩＣ５をウエイクアップさせている。このため、個別の単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀に対して放電時間を演算して設定した場合、放電が必要な単位電池の数分監視ＩＣ５がウエイクアップする必要があるが、放電時間を何パターンかに分けることにより、監視ＩＣ５がウエイクアップする回数を削減することができ、消費電流を削減することが可能となる。

第２実施形態
次に、第２実施形態の均等化装置１について説明する。第２実施形態の均等化装置１の構成は、第１実施形態で既に説明した図１に示す構成と同等であるため、ここでは詳細な説明を省略する。次に、第２実施形態の均等化装置１の動作について図５を参照して説明する。なお、上述した図４について説明した第１実施形態での動作と同等のステップについては、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

まず、ＭＣＵ４は、自ら均等化が必要と判断した場合や、イグニッションスイッチのオン又はオフなどのトリガに応じて第１実施形態と同様にステップＳ１〜Ｓ１３まで実行する。なお、ステップＳ１０〜Ｓ１２において、ＭＣＵ４は、単位電池Ｃｎの両端電圧の大きさをそれぞれ「放電なし」、「放電ショート」、「放電ノーマル」、「放電ロング」に区分すると共に「放電なし」以外の区分に番号ｍを付ける。例えば、「放電ショート」にはｍ＝１、「放電ノーマル」にはｍ＝２、「放電ロング」にはｍ＝３の番号を付ける。

その後、ＭＣＵ４は、ａ←ａ＋１を設定する(ステップＳ２４)。初期設定ではａ＝０に設定されているため、均等化制御処理を開始してから最初のステップＳ２４でａ＝１が設定される。次に、ＭＣＵ４は、ｍ≧ａに区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀を放電するようなスイッチＱのオンオフ信号を各均等化ブロック３１〜３６宛に送信する（ステップＳ２５）。各均等化ブロック３１〜３６のコントロール部５３は、自身宛のオンオフ信号を受信すると、そのオンオフ信号に従ってスイッチＱのオンオフを行う。これにより、ｍ≧ａに区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端が放電抵抗Ｒｄに接続され、放電される。従って、ａ＝１が設定されたときは、「放電ショート」、「放電ノーマル」、「放電ロング」の３つの区分の単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀が放電され、ａ＝２が設定されたときは、「放電ノーマル」、「放電ロング」の２つの区分の単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀が放電され、ａ＝３が設定されたときは、「放電ロング」の単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀が放電される。

その後、ＭＣＵ４は、放電時間（一定時間）が経過するのを待って（ステップＳ２６）、全単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の放電を停止させるオンオフ信号を各均等化ブロック３１〜３６宛に送信する（ステップＳ２７）。その後、ＭＣＵ４は、放電ロングか放電ノーマルに区分された単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀があれば（ステップＳ２８でＹ又はステップＳ２９でＹ）、ａ＝３であるか否かを判断する（ステップＳ３０）。ａ＝３でなければ（ステップＳ３０でＮ）、ＭＣＵ４は、再びステップＳ２４に戻る。ａ＝３であれば（ステップＳ３０でＹ）、ＭＣＵ４は、「放電ロング」まで放電できたと判断して、ａ＝０にリセットしてステップＳ２３に進む。

このステップＳ２４〜Ｓ３０により、ＭＣＵ４は、区分のうち最も基準電圧に近い区分「放電なし」以外の全ての単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀を放電時間だけ放電させる一定時間放電を間欠的に繰り返し、基準電圧に近い区分の単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀から順に一定時間放電を停止させる。即ち、本実施形態では、「放電ロング」の単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀については一定時間放電が３回繰り返され、「放電ノーマル」の単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀については一定時間放電が２回繰り返され、「放電ショート」の単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀については一定時間放電が１回行われるようになる。この第２実施形態も第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態によれば、組電池ＢＨを構成する単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の数は６０個であったが本発明はこれに限ったものではない。単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の数としては、複数あればよく６０個に限定されるものではない。

また、上述した実施形態によれば、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧は、「放電なし」、「放電ロング」、「放電ノーマル」、「放電ショート」の４つに区分されていたが、本発明はこれに限ったものではない。単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧は、３つ以上に区分されていればよい。

また、上述した実施形態によれば、基準電圧に対する閾値や区分数は単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀のバラツキに関係なく一定であったが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀のバラツキ（単位電池Ｃ₁〜Ｃ₆₀の両端電圧の最大と最小の差）に応じて閾値や区分数を変更するようにしてもよい。

また、上述した実施形態によれば、基準電圧に対して設定した閾値と単位電池の両端電圧とを比較して、均等化を行っていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、基準電圧と単位電池の両端電圧との電圧差を求めて、この電圧差がどの程度かで閾値以下か否かを判定するようにしてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１均等化装置
４ＭＣＵ（均等化手段、区分手段、スイッチ制御手段）
５２Ａ／Ｄ変換器（電圧検出手段）
Ｃ₁〜Ｃ₆₀ 単位電池
Ｑスイッチ
Ｒｄ放電抵抗

Claims

互いに直列接続された複数の単位電池の両端電圧を均等化する均等化装置であって、前記単位電池の両端電圧を各々検出する電圧検出手段と、前記単位電池毎に設けられ、前記単位電池を放電する複数の放電抵抗と、前記単位電池を前記放電抵抗に接続して放電させる複数のスイッチと、前記スイッチを制御して前記単位電池の均等化を行う均等化手段と、を備えた均等化装置において、
前記均等化手段が、前記電圧検出手段により検出された両端電圧のうち最も小さい両端電圧を基準電圧とし、前記基準電圧と、前記電圧検出手段により検出された前記単位電池の両端電圧と、の差に応じて各単位電池の両端電圧の大きさを３以上に区分する区分手段と、
最も前記基準電圧に近い区分の前記単位電池は放電せず、他の区分の前記単位電池は、前記基準電圧から遠い区分ほど長く放電するように前記スイッチのオンオフを制御するスイッチ制御手段と、を有し、
前記スイッチ制御手段が、前記区分のうち最も前記基準電圧に近い区分以外の全ての単位電池に対して、前記単位電池を一定時間だけ放電させる一定時間放電を繰り返し、前記一定時間毎に前記基準電圧に近い区分の前記単位電池から順に放電を停止させる
ことを特徴とする均等化装置。
前記スイッチ制御手段が、前記区分のうち最も前記基準電圧に近い区分以外の全ての単位電池の放電を開始し、前記基準電圧に近い区分の前記単位電池から順に放電を停止させる
ことを特徴とする請求項１に記載の均等化装置。