JP7346504B2 - セル均等化システム - Google Patents
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Description
本発明は、車両用バッテリのセル均等化システムに関する。
近年、地球の気候変動に対する具体的な対策として、低炭素社会又は脱炭素社会の実現に向けた取り組みが活発化している。車両においても、ＣＯ２排出量の削減が強く要求され、駆動源の電動化が急速に進んでいる。具体的には、電気自動車（Electrical Vehicle）あるいはハイブリッド電気自動車（Hybrid Electrical Vehicle）といった、車両の駆動源としての電動機と、この電動機に電力を供給可能な二次電池としてのバッテリと、を備える車両の開発が進められている。
バッテリでは、複数個のセルを直列接続してバッテリモジュールとして構成することにより所望の電圧を得ることができるが、充放電を繰り返すと、各セルの静電容量や内部抵抗のバラつきにより各セルの電圧にバラつきが発生し、セルに過大電圧や極性反転が生じてセルが劣化する可能性がある。このため、セルの劣化を抑えて充放電性能を維持するには、各セルの電圧を均等化するセル均等化システムが必要となる。
特許文献１～３には、セル均等化システムが記載されている。セルの均等化処理は、各セルの残容量（セル容量×ＳＯＣ［％］）のバラつき、又は電圧のバラつきを均等化する制御である。本明細書では、セルの残容量のバラつき、又は電圧のバラつきを総称して、残容量バラつきと称する。残容量バラつきはバッテリを制御するバッテリＥＣＵの起動中に常時演算され、その演算値が閾値を超えた場合にセル均等化処理が実施される。
しかしながら、バッテリＥＣＵの起動中に残容量バラつきを算出すると、走行のための放電及び／又は充電の制御のため、ＳＯＣ（State of Charge）の推定値に誤差又はバラつきが生じることから残容量バラつきの算出精度が低く、均等化を精度よく実行することができなかった。
また、バッテリＥＣＵの起動中に均等化処理を行うと、放電抵抗によるＩＲドロップ等によりセルの電圧検出精度が悪化し、ＳＯＣの推定精度の低下及び／又は誤差マージンの増加によりＡＥＲ（All electric range）へ悪影響を与える虞があった。
本発明は、残容量バラつきを精度よく算出し、均等化を精度よく実行することができるセル均等化システムを提供する。
第１発明は、
直列に接続された充電可能な複数のセルを備え、車両に搭載されるバッテリと、
前記バッテリを制御するバッテリＥＣＵと、
前記複数のセルの残容量バラつきを均等化する均等化回路と、
前記均等化回路を制御する均等化制御部と、を備えるセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、スリープ状態から起動状態になるＥＣＵ起動時に、前記残容量バラつきを算出し、
前記セル均等化システムは、
前記バッテリＥＣＵが起動状態であるときに前記均等化を行う第１均等化処理と、
前記バッテリＥＣＵがスリープ状態であるときに前記均等化を行う第２均等化処理と、を実行可能に構成され、
前記残容量バラつきが、第１閾値以上である場合に前記第１均等化処理を実行し、
前記残容量バラつきが、前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上である場合に前記第２均等化処理を実行する。
また、第２発明は、
直列に接続された充電可能な複数のセルを備え、車両に搭載されるバッテリと、
前記バッテリを制御するバッテリＥＣＵと、
前記複数のセルの残容量バラつきを均等化する均等化回路と、
前記均等化回路を制御する均等化制御部と、を備えるセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、スリープ状態から起動状態になるＥＣＵ起動時に、前記残容量バラつきを算出し、
前記セル均等化システムは、
前記バッテリＥＣＵが起動状態であるときに前記均等化を行う第１均等化処理と、
前記バッテリＥＣＵがスリープ状態であるときに前記均等化を行う第２均等化処理と、を実行可能に構成され、
前記バッテリＥＣＵは、前記バッテリの外部充電中且つ定電圧制御中は、前記第１均等化処理を禁止する。
直列に接続された充電可能な複数のセルを備え、車両に搭載されるバッテリと、
前記バッテリを制御するバッテリＥＣＵと、
前記複数のセルの残容量バラつきを均等化する均等化回路と、
前記均等化回路を制御する均等化制御部と、を備えるセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、スリープ状態から起動状態になるＥＣＵ起動時に、前記残容量バラつきを算出し、
前記セル均等化システムは、
前記バッテリＥＣＵが起動状態であるときに前記均等化を行う第１均等化処理と、
前記バッテリＥＣＵがスリープ状態であるときに前記均等化を行う第２均等化処理と、を実行可能に構成され、
前記残容量バラつきが、第１閾値以上である場合に前記第１均等化処理を実行し、
前記残容量バラつきが、前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上である場合に前記第２均等化処理を実行する。
また、第２発明は、
直列に接続された充電可能な複数のセルを備え、車両に搭載されるバッテリと、
前記バッテリを制御するバッテリＥＣＵと、
前記複数のセルの残容量バラつきを均等化する均等化回路と、
前記均等化回路を制御する均等化制御部と、を備えるセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、スリープ状態から起動状態になるＥＣＵ起動時に、前記残容量バラつきを算出し、
前記セル均等化システムは、
前記バッテリＥＣＵが起動状態であるときに前記均等化を行う第１均等化処理と、
前記バッテリＥＣＵがスリープ状態であるときに前記均等化を行う第２均等化処理と、を実行可能に構成され、
前記バッテリＥＣＵは、前記バッテリの外部充電中且つ定電圧制御中は、前記第１均等化処理を禁止する。
本発明によれば、残容量バラつきを精度よく算出し、均等化を精度よく実行することができる。
以下、本発明の一実施形態について、図１～図７を参照して説明する。
（セル均等化システムの構成）
図１に示すように、セル均等化システム１は、充電可能な複数のセル２１を有するバッテリ２と、バッテリ２を制御するバッテリＥＣＵ３と、複数のセル２１の残容量バラつきを均等化する均等化回路４と、均等化回路４を制御する均等化制御部５と、を備える。なお、本実施形態のセル均等化システム１は、電気自動車、ハイブリッド車などの電動車両に適用されるが、車両の種類はこれに限定されない。
図１に示すように、セル均等化システム１は、充電可能な複数のセル２１を有するバッテリ２と、バッテリ２を制御するバッテリＥＣＵ３と、複数のセル２１の残容量バラつきを均等化する均等化回路４と、均等化回路４を制御する均等化制御部５と、を備える。なお、本実施形態のセル均等化システム１は、電気自動車、ハイブリッド車などの電動車両に適用されるが、車両の種類はこれに限定されない。
（バッテリ）
バッテリ２は、複数のセル２１を直列接続してバッテリモジュールとして構成することにより所望の電圧を得る。図２に示すように、各セル２１の残容量は、セル容量×ＳＯＣ（充電率）［％］によって表すことができる。ここで、セル容量は、生産段階でバラつくことがあるだけでなく、劣化の進度によっても変化する。例えば、劣化の進度は、バッテリモジュール内におけるセル２１ごとの温度のバラつきによって差異が生じる。また、セル２１は放置中に自己放電を行うが、セル２１ごとにその放電量の違いがある。このため、各セル２１の残容量にはバラつきが生じる。
バッテリ２は、複数のセル２１を直列接続してバッテリモジュールとして構成することにより所望の電圧を得る。図２に示すように、各セル２１の残容量は、セル容量×ＳＯＣ（充電率）［％］によって表すことができる。ここで、セル容量は、生産段階でバラつくことがあるだけでなく、劣化の進度によっても変化する。例えば、劣化の進度は、バッテリモジュール内におけるセル２１ごとの温度のバラつきによって差異が生じる。また、セル２１は放置中に自己放電を行うが、セル２１ごとにその放電量の違いがある。このため、各セル２１の残容量にはバラつきが生じる。
各セル２１の残容量バラつきは、セル２１に過大電圧や極性反転を生じさせ、セル２１を劣化させる可能性がある。このため、セル２１の劣化を抑えて充放電性能を維持するために、各セル２１の残容量バラつきを均等化する均等化処理が実施される。
セル２１の均等化処理は、図２に示すように、各セル２１の残容量バラつきを算出し、算出した残容量バラつきが所定の閾値を超えたときに残容量の大きい方のセル２１を放電し、残容量バラつきを均等化する制御である。
（バッテリＥＣＵ）
バッテリＥＣＵ３は、バッテリ２の充放電を管理する制御ユニットであり、車両のイグニッション信号（車両システムのオン／オフ操作信号）に応じて、起動状態とスリープ状態とに切り換えられる。具体的には、イグニッションオン信号を入力すると、バッテリＥＣＵ３が略同時にスリープ状態から起動状態に移行し、イグニッションオフ信号を入力すると、バッテリＥＣＵ３が所定時間後又は所定処理実行後に起動状態からスリープ状態に移行する。本発明において、バッテリＥＣＵ３の起動時とは、イグニッションオン信号の受信時から１秒以内、好ましくは０．５秒以内をいう。
バッテリＥＣＵ３は、バッテリ２の充放電を管理する制御ユニットであり、車両のイグニッション信号（車両システムのオン／オフ操作信号）に応じて、起動状態とスリープ状態とに切り換えられる。具体的には、イグニッションオン信号を入力すると、バッテリＥＣＵ３が略同時にスリープ状態から起動状態に移行し、イグニッションオフ信号を入力すると、バッテリＥＣＵ３が所定時間後又は所定処理実行後に起動状態からスリープ状態に移行する。本発明において、バッテリＥＣＵ３の起動時とは、イグニッションオン信号の受信時から１秒以内、好ましくは０．５秒以内をいう。
本実施形態のバッテリＥＣＵ３は、バッテリ２の充放電を管理するだけでなく、各セル２１の残容量バラつきを算出する処理、各セル２１の残容量バラつきに基づいて均等化の要否を判定する処理、均等化制御部５による均等化動作時間を算出する処理、均等化を禁止する処理などを実行する。これらの処理の詳細は後述する。
（均等化回路）
均等化回路４は、均等化処理において各セル２１を放電可能な複数の負荷要素を備える。本実施形態の負荷要素は、電気を熱に変換する抵抗４１であり、均等化制御部５を介してセル２１に接続される。
均等化回路４は、均等化処理において各セル２１を放電可能な複数の負荷要素を備える。本実施形態の負荷要素は、電気を熱に変換する抵抗４１であり、均等化制御部５を介してセル２１に接続される。
（均等化制御部）
均等化制御部５は、各セル２１の電圧を検出する複数の電圧センサ５１と、各セル２１と抵抗４１の電力伝達経路を開閉する複数のスイッチ５２と、電圧センサ５１の検出値をバッテリＥＣＵ３に出力し、かつバッテリＥＣＵ３から入力された均等化動作指示（動作スイッチ及び動作時間を指定）に応じて指定されたスイッチ５２を指定された時間だけ閉動作させるスイッチ制御部５３と、を備える。スイッチ制御部５３は、具体的にはプロセッサ（コンピュータ）である。
均等化制御部５は、各セル２１の電圧を検出する複数の電圧センサ５１と、各セル２１と抵抗４１の電力伝達経路を開閉する複数のスイッチ５２と、電圧センサ５１の検出値をバッテリＥＣＵ３に出力し、かつバッテリＥＣＵ３から入力された均等化動作指示（動作スイッチ及び動作時間を指定）に応じて指定されたスイッチ５２を指定された時間だけ閉動作させるスイッチ制御部５３と、を備える。スイッチ制御部５３は、具体的にはプロセッサ（コンピュータ）である。
（起動中均等化処理及びスリープ中均等化処理）
図３に示すように、均等化制御部５が実行するセル２１の均等化には、バッテリＥＣＵ３が起動状態であるときに均等化を行う起動中均等化処理と、バッテリＥＣＵ３がスリープ状態であるときに均等化を行うスリープ中均等化処理と、が含まれる。
図３に示すように、均等化制御部５が実行するセル２１の均等化には、バッテリＥＣＵ３が起動状態であるときに均等化を行う起動中均等化処理と、バッテリＥＣＵ３がスリープ状態であるときに均等化を行うスリープ中均等化処理と、が含まれる。
起動中均等化処理は、バッテリＥＣＵ３の起動時間が長い車両（例えば、タクシー、長距離運送車両など）であっても、適宜均等化を実施できるという利点があるものの、バッテリＥＣＵ３の起動状態で均等化を行うと、放電抵抗によるＩＲドロップ等によりセル２１の電圧検出精度が悪化し、ＳＯＣの推定精度の低下及び／又は誤差マージンの増加により車両性能が悪化する虞があった。
一方、スリープ中均等化処理は、バッテリＥＣＵ３がスリープ状態であるときに均等化を行うことで、車両の走行中に車両性能が悪化することを抑制できる。なお、スリープ中均等化処理を行う場合、バッテリＥＣＵ３は、均等化動作時間をスイッチ制御部５３に指示した後、スリープ状態に移行する。スイッチ制御部５３は、指示された動作時間が経過するまで均等化を実行する。その間、バッテリＥＣＵ３はスリープ状態を維持する。これにより、バッテリＥＣＵ３がスリープ中であっても均等化処理を行うことができる。なお、バッテリＥＣＵ３は、イグニッションオン状態では常に起動状態ある。一方、バッテリＥＣＵ３は、イグニッションオフ状態では基本的にスリープ状態であるが、イグニッションオフ状態であっても外部充電中は起動状態となる。
（バッテリＥＣＵの各種処理）
つぎに、前述したバッテリＥＣＵ３の各種処理について、図３～図７を参照して説明する。
つぎに、前述したバッテリＥＣＵ３の各種処理について、図３～図７を参照して説明する。
（残容量バラつきの算出）
バッテリＥＣＵ３は、下記の（１）式に基づいて各セル２１の残容量バラつきを算出する。ただし、各セルＳＯＣ及び各セル容量は、電圧センサ５１の検出値や所定の推定ロジックを用いて算出される推定値である。
各セル残容量バラつき＝各セルＳＯＣ×各セル容量－ｍｉｎ（各セルＳＯＣ×各セル容量） （１）
バッテリＥＣＵ３は、下記の（１）式に基づいて各セル２１の残容量バラつきを算出する。ただし、各セルＳＯＣ及び各セル容量は、電圧センサ５１の検出値や所定の推定ロジックを用いて算出される推定値である。
各セル残容量バラつき＝各セルＳＯＣ×各セル容量－ｍｉｎ（各セルＳＯＣ×各セル容量） （１）
図４及び図５に示すように、バッテリＥＣＵ３は、スリープ状態から起動状態になるＥＣＵ起動時に、各セル２１の残容量バラつきを算出する。これにより、バッテリＥＣＵ３の起動中に残容量バラつきを算出する場合に比べ、残容量バラつきを精度よく算出することが可能になる。その理由は、バッテリＥＣＵ３の起動中は、走行のための放電及び／又は充電の制御のため、ＳＯＣの推定値に誤差又はバラつきが生じ、ＳＯＣの推定値などに基づいて算出される残容量バラつきの算出精度が低下するからである。
また、バッテリＥＣＵ３は、図６に示すように、イグニッションオフから起動状態となるまでの経過時間が所定時間を超えるとき各セル２１の残容量バラつきを算出し、経過時間が所定時間未満であるとき各セル２１の残容量バラつきを算出しないようになっている。つまり、イグニッションオフから起動状態となるまでの経過時間が所定時間を超えると、分極が解消した後に閉回路電圧（ＣＣＶ）を開回路電圧（ＯＣＶ）として求めることができるので、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性データを用いて精度の高いＳＯＣを取得可能となり、ＳＯＣなどに基づいて算出される残容量バラつきの算出精度を向上させることができる。
（均等化の要否判定）
図３に示すように、バッテリＥＣＵ３は、各セル２１の残容量バラつきが、第１閾値（例えば、２％）以上である場合に均等化制御部５に起動中均等化処理を実行させ、各セル２１の残容量バラつきが、第１閾値よりも小さい第２閾値（例えば、１％）以上である場合に均等化制御部５にスリープ中均等化処理を実行させる。つまり、各セル２１の残容量バラつきが大きいときにのみ起動中均等化処理を実行し、基本的にスリープ中均等化処理を優先して実行することで、車両の走行中に車両性能が悪化することを抑制できる。
図３に示すように、バッテリＥＣＵ３は、各セル２１の残容量バラつきが、第１閾値（例えば、２％）以上である場合に均等化制御部５に起動中均等化処理を実行させ、各セル２１の残容量バラつきが、第１閾値よりも小さい第２閾値（例えば、１％）以上である場合に均等化制御部５にスリープ中均等化処理を実行させる。つまり、各セル２１の残容量バラつきが大きいときにのみ起動中均等化処理を実行し、基本的にスリープ中均等化処理を優先して実行することで、車両の走行中に車両性能が悪化することを抑制できる。
図３に示すように、第１閾値は、残容量バラつきに関する異常判定閾値（例えば、１０％）と、残容量バラつきの推定誤差と、に基づき設定される。例えば、第１閾値は、異常判定閾値から推定誤差を引いた値よりも小さい値に設定される。このように異常判定閾値に対し残容量バラつきの推定誤差を考慮して第１閾値を設定することで、誤検出を防止できる。
バッテリＥＣＵ３は、ＥＣＵ起動時に各セル２１の残容量バラつきを算出したとき（図６のパターン１）、該残容量バラつきに基づき、均等化の要否を判定し、ＥＣＵ起動時に各セル２１の残容量バラつきを算出しないとき（図６のパターン２）、前回算出した残容量バラつきに基づき、均等化の要否を判定する。このようにすると、ＥＣＵ起動時に残容量バラつきを算出しない場合であっても、前回算出した残容量バラつきに基づき均等化の要否を判定することで、均等化の要否判定の精度が悪化するのを抑制できる。
（均等化動作時間の算出）
バッテリＥＣＵ３は、スリープ中均等化処理が必要と判定した場合（第２閾値≦残容量バラつき＜第１閾値）、図４に示すように、下記の（２）式に基づいて均等化動作時間を算出し、スリープ直前にスイッチ制御部５３に対して均等化を指示する。ただし、残容量バラつき最大値は、ＥＣＵ起動時における複数のセル２１の残容量バラつきのうち最も大きい残容量バラつきである。
均等化動作時間＝（残容量バラつき最大値（ＥＣＵ起動時）－第２閾値）／均等化電流 （２）
バッテリＥＣＵ３は、スリープ中均等化処理が必要と判定した場合（第２閾値≦残容量バラつき＜第１閾値）、図４に示すように、下記の（２）式に基づいて均等化動作時間を算出し、スリープ直前にスイッチ制御部５３に対して均等化を指示する。ただし、残容量バラつき最大値は、ＥＣＵ起動時における複数のセル２１の残容量バラつきのうち最も大きい残容量バラつきである。
均等化動作時間＝（残容量バラつき最大値（ＥＣＵ起動時）－第２閾値）／均等化電流 （２）
また、バッテリＥＣＵ３は、起動中均等化処理が必要と判定した場合、下記の（３）式に基づいて均等化動作時間を算出し、ＥＣＵ起動中にスイッチ制御部５３に対して均等化を指示する。
均等化動作時間＝（残容量バラつき最大値（ＥＣＵ起動時）－第１閾値）／均等化電流 （３）
均等化動作時間＝（残容量バラつき最大値（ＥＣＵ起動時）－第１閾値）／均等化電流 （３）
また、バッテリＥＣＵ３は、図５に示すように、起動中均等化処理を実行した場合、下記の（４）式に基づいて起動中における各セル２１の残容量バラつきを逐次算出し、スリープ直前の残容量バラつきに基づいてスリープ中均等化処理の要否を判定する。
各セル残容量バラつき（ＥＣＵ起動中）＝各セル残容量バラつき（ＥＣＵ起動時）－均等化電流×動作時間 （４）
各セル残容量バラつき（ＥＣＵ起動中）＝各セル残容量バラつき（ＥＣＵ起動時）－均等化電流×動作時間 （４）
また、バッテリＥＣＵ３は、図５に示すように、起動中均等化処理後にスリープ中均等化処理を実行する場合、下記の（５）式に基づいて均等化動作時間を算出し、スリープ直前にスイッチ制御部５３に対して均等化を指示する。
均等化動作時間＝（残容量バラつき最大値（ＥＣＵスリープ直前時）－第２閾値）／均等化電流 （５）
均等化動作時間＝（残容量バラつき最大値（ＥＣＵスリープ直前時）－第２閾値）／均等化電流 （５）
このようにすると、起動中均等化処理後にスリープ中均等化処理を実行する場合でも、適切に均等化動作時間を設定することができる。
（均等化の禁止）
バッテリ２は、ＣＣ充電（定電流充電）、ＣＰ充電（定電力）、ＣＶ充電（定電圧充電）などで外部充電（外部電源による充電）され得る。図７は、ＣＣ充電又はＣＰ充電で所定電圧まで充電した後、ＣＶ充電を実施するＣＣ－ＣＶ（ＣＰ－ＣＶ）充電方式における時間とバッテリ電圧との関係を示している。
バッテリ２は、ＣＣ充電（定電流充電）、ＣＰ充電（定電力）、ＣＶ充電（定電圧充電）などで外部充電（外部電源による充電）され得る。図７は、ＣＣ充電又はＣＰ充電で所定電圧まで充電した後、ＣＶ充電を実施するＣＣ－ＣＶ（ＣＰ－ＣＶ）充電方式における時間とバッテリ電圧との関係を示している。
バッテリＥＣＵ３は、このようなバッテリ充電を行う場合、ＣＣ充電中やＣＰ充電中には必要に応じて起動中均等化処理を実行することができるが、ＣＶ充電中は起動中均等化処理の実行を禁止する。その理由は、ＣＶ充電中に起動中均等化処理を実行する場合、起動中均等化処理における電圧検出精度の悪化を考慮して誤差マージンを広くとる必要があり、満充電電圧を低く設定せざるを得ず効率的に充電できないからである。本実施形態では、ＣＶ充電中は起動中均等化処理を禁止することで、充電効率の悪化を抑制することが可能になる。
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
（１） 直列に接続された充電可能な複数のセル（セル２１）を備え、車両に搭載されるバッテリ（バッテリ２）と、
前記バッテリを制御するバッテリＥＣＵ（バッテリＥＣＵ３）と、
前記複数のセルの残容量バラつきを均等化する均等化回路（均等化回路４）と、
前記均等化回路を制御する均等化制御部（均等化制御部５）と、を備えるセル均等化システム（セル均等化システム１）であって、
前記バッテリＥＣＵは、スリープ状態から起動状態になるＥＣＵ起動時に、前記残容量バラつきを算出し、
前記セル均等化システムは、
前記バッテリＥＣＵが起動状態であるときに前記均等化を行う第１均等化処理（起動中均等化処理）と、
前記バッテリＥＣＵがスリープ状態であるときに前記均等化を行う第２均等化処理（スリープ中均等化処理）と、を実行可能に構成される、セル均等化システム。
前記バッテリを制御するバッテリＥＣＵ（バッテリＥＣＵ３）と、
前記複数のセルの残容量バラつきを均等化する均等化回路（均等化回路４）と、
前記均等化回路を制御する均等化制御部（均等化制御部５）と、を備えるセル均等化システム（セル均等化システム１）であって、
前記バッテリＥＣＵは、スリープ状態から起動状態になるＥＣＵ起動時に、前記残容量バラつきを算出し、
前記セル均等化システムは、
前記バッテリＥＣＵが起動状態であるときに前記均等化を行う第１均等化処理（起動中均等化処理）と、
前記バッテリＥＣＵがスリープ状態であるときに前記均等化を行う第２均等化処理（スリープ中均等化処理）と、を実行可能に構成される、セル均等化システム。
バッテリＥＣＵの起動状態で残容量バラつきを算出すると、走行のための放電及び／又は充電の制御のため、ＳＯＣの推定値に誤差又はバラつきが生じることから残容量バラつきの算出精度が低く、均等化を精度よく実行することができなかった。（１）によれば、ＥＣＵ起動時に残容量バラつきを算出することで、残容量バラつきを精度よく算出でき、精度よく均等化を実行することができる。
また、バッテリＥＣＵの起動状態で均等化を行うと、放電抵抗によるＩＲドロップ等によりセルの電圧検出精度が悪化し、ＳＯＣの推定精度の低下及び／又は誤差マージンの増加により車両性能が悪化する虞があった。（１）によれば、第２均等化処理において、バッテリＥＣＵがスリープ状態であるときに均等化を行うことで、車両の走行中に車両性能が悪化することを抑制できる。
また、バッテリＥＣＵの起動状態で均等化を行うと、放電抵抗によるＩＲドロップ等によりセルの電圧検出精度が悪化し、ＳＯＣの推定精度の低下及び／又は誤差マージンの増加により車両性能が悪化する虞があった。（１）によれば、第２均等化処理において、バッテリＥＣＵがスリープ状態であるときに均等化を行うことで、車両の走行中に車両性能が悪化することを抑制できる。
（２） （１）に記載のセル均等化システムであって、
前記セル均等化システムは、
前記残容量バラつきが、第１閾値以上である場合に前記第１均等化処理を実行し、
前記残容量バラつきが、前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上である場合に前記第２均等化処理を実行する、セル均等化システム。
前記セル均等化システムは、
前記残容量バラつきが、第１閾値以上である場合に前記第１均等化処理を実行し、
前記残容量バラつきが、前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上である場合に前記第２均等化処理を実行する、セル均等化システム。
（２）によれば、残容量バラつきが大きいときにのみ第１均等化処理を実行し、基本的に第２均等化処理を優先して実行することで、車両の走行中に車両性能が悪化することを抑制できる。
（３） （２）に記載のセル均等化システムであって、
前記第１閾値は、前記残容量バラつきに関する異常判定閾値と、前記残容量バラつきの推定誤差と、に基づき設定される、セル均等化システム。
前記第１閾値は、前記残容量バラつきに関する異常判定閾値と、前記残容量バラつきの推定誤差と、に基づき設定される、セル均等化システム。
（３）によれば、異常判定閾値に対し残容量バラつきの推定誤差を考慮して第１閾値を設定することで、誤検出を防止できる。
（４） （２）又は（３）に記載のセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、
イグニッションオフから前記起動状態となるまでの経過時間が所定時間を超えるとき前記残容量バラつきを算出し、
前記経過時間が前記所定時間未満であるとき前記残容量バラつきを算出しない、セル均等化システム。
前記バッテリＥＣＵは、
イグニッションオフから前記起動状態となるまでの経過時間が所定時間を超えるとき前記残容量バラつきを算出し、
前記経過時間が前記所定時間未満であるとき前記残容量バラつきを算出しない、セル均等化システム。
（４）によれば、イグニッションオフから起動状態となるまでの経過時間が所定時間を超えるときにのみ残容量バラつきを算出することで、分極が解消した後に閉回路電圧（ＣＣＶ）を開回路電圧（ＯＣＶ）として求めることができる。ＳＯＣ－ＯＣＶ特性データを用いてＳＯＣを取得することで、ＳＯＣの検出精度が向上し、残容量バラつきの算出精度を向上できる。
（５） （４）に記載のセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、
前記ＥＣＵ起動時に前記残容量バラつきを算出したとき、該残容量バラつきに基づき、前記均等化の要否を判定し、
前記ＥＣＵ起動時に前記残容量バラつきを算出しないとき、前回算出した前記残容量バラつきに基づき、前記均等化の要否を判定する、セル均等化システム。
前記バッテリＥＣＵは、
前記ＥＣＵ起動時に前記残容量バラつきを算出したとき、該残容量バラつきに基づき、前記均等化の要否を判定し、
前記ＥＣＵ起動時に前記残容量バラつきを算出しないとき、前回算出した前記残容量バラつきに基づき、前記均等化の要否を判定する、セル均等化システム。
（５）によれば、ＥＣＵ起動時に残容量バラつきを算出したときこの残容量バラつきに基づき均等化の要否を判定することで、均等化の要否判定の精度を向上できる。また、ＥＣＵ起動時に残容量バラつきを算出しないとき前回算出した残容量バラつきに基づき均等化の要否を判定することで、均等化の要否判定の精度が悪化するのを抑制できる。
（６） （３）から（５）のいずれかに記載のセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、
前記第２均等化処理が必要と判定した場合、前記ＥＣＵ起動時における前記複数のセルの前記残容量バラつきのうち最も大きい前記残容量バラつきである残容量バラつき最大値、前記第２閾値、及び均等化電流に基づいて動作時間を算出する、セル均等化システム。
前記バッテリＥＣＵは、
前記第２均等化処理が必要と判定した場合、前記ＥＣＵ起動時における前記複数のセルの前記残容量バラつきのうち最も大きい前記残容量バラつきである残容量バラつき最大値、前記第２閾値、及び均等化電流に基づいて動作時間を算出する、セル均等化システム。
（６）によれば、バッテリＥＣＵがスリープ中であっても均等化処理を行うことができる。
（７） （３）から（５）のいずれかに記載のセル均等化システムであって、
前記セル均等化システムは、前記第１均等化処理の後、前記第２均等化処理を実行し、
前記バッテリＥＣＵは、
前記ＥＣＵ起動時における前記複数のセルの前記残容量バラつきのうち最も大きい残容量バラつきである残容量バラつき最大値、前記第１閾値、及び均等化電流に基づいて、前記第１均等化処理の動作時間を算出し、
前記ＥＣＵ起動時における前記残容量バラつき最大値、前記第１均等化処理時の前記動作時間、及び前記均等化電流に基づいて、前記起動状態から前記スリープ状態になるＥＣＵスリープ時の直前における前記残容量バラつき最大値を算出し、
該算出した残容量バラつき最大値と、前記第２閾値、前記均等化電流に基づいて、前記第１均等化処理の後における前記第２均等化処理の動作時間を算出する、セル均等化システム。
前記セル均等化システムは、前記第１均等化処理の後、前記第２均等化処理を実行し、
前記バッテリＥＣＵは、
前記ＥＣＵ起動時における前記複数のセルの前記残容量バラつきのうち最も大きい残容量バラつきである残容量バラつき最大値、前記第１閾値、及び均等化電流に基づいて、前記第１均等化処理の動作時間を算出し、
前記ＥＣＵ起動時における前記残容量バラつき最大値、前記第１均等化処理時の前記動作時間、及び前記均等化電流に基づいて、前記起動状態から前記スリープ状態になるＥＣＵスリープ時の直前における前記残容量バラつき最大値を算出し、
該算出した残容量バラつき最大値と、前記第２閾値、前記均等化電流に基づいて、前記第１均等化処理の後における前記第２均等化処理の動作時間を算出する、セル均等化システム。
（７）によれば、第１均等化処理後に第２均等化処理を実行する場合でも、適切に動作時間を設定することができる。
（８） （６）又は（７）に記載のセル均等化システムであって、
前記第２均等化処理において、前記バッテリＥＣＵは前記スリープ状態を維持するとともに、前記均等化制御部は前記動作時間が経過するまで前記均等化を実行する、セル均等化システム。
前記第２均等化処理において、前記バッテリＥＣＵは前記スリープ状態を維持するとともに、前記均等化制御部は前記動作時間が経過するまで前記均等化を実行する、セル均等化システム。
（８）によれば、バッテリＥＣＵがスリープ中であっても均等化処理を行うことができる。
（９） （１）から（８）のいずれかに記載のセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、前記バッテリの外部充電中且つ定電圧制御中は、前記第１均等化処理を禁止する、セル均等化システム。
前記バッテリＥＣＵは、前記バッテリの外部充電中且つ定電圧制御中は、前記第１均等化処理を禁止する、セル均等化システム。
（９）によれば、第１均等化処理における電圧検出精度の悪化を考慮して誤差マージンを広くとると、満充電電圧を低く設定せざるを得ず効率的に充電できないため、バッテリの外部充電中であって定電圧制御中は第１均等化処理を禁止することで、充電効率の悪化を抑制できる。
１ セル均等化システム
２ バッテリ
２１ セル
３ バッテリＥＣＵ
４ 均等化回路
５ 均等化制御部
２ バッテリ
２１ セル
３ バッテリＥＣＵ
４ 均等化回路
５ 均等化制御部
Claims (8)
- 直列に接続された充電可能な複数のセルを備え、車両に搭載されるバッテリと、
前記バッテリを制御するバッテリＥＣＵと、
前記複数のセルの残容量バラつきを均等化する均等化回路と、
前記均等化回路を制御する均等化制御部と、を備えるセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、スリープ状態から起動状態になるＥＣＵ起動時に、前記残容量バラつきを算出し、
前記セル均等化システムは、
前記バッテリＥＣＵが起動状態であるときに前記均等化を行う第１均等化処理と、
前記バッテリＥＣＵがスリープ状態であるときに前記均等化を行う第２均等化処理と、を実行可能に構成され、
前記残容量バラつきが、第１閾値以上である場合に前記第１均等化処理を実行し、
前記残容量バラつきが、前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上である場合に前記第２均等化処理を実行する、セル均等化システム。 - 請求項１に記載のセル均等化システムであって、
前記第１閾値は、前記残容量バラつきに関する異常判定閾値と、前記残容量バラつきの推定誤差と、に基づき設定される、セル均等化システム。 - 請求項１又は２に記載のセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、
イグニッションオフから前記起動状態となるまでの経過時間が所定時間を超えるとき前記残容量バラつきを算出し、
前記経過時間が前記所定時間未満であるとき前記残容量バラつきを算出しない、セル均等化システム。 - 請求項３に記載のセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、
前記ＥＣＵ起動時に前記残容量バラつきを算出したとき、該残容量バラつきに基づき、前記均等化の要否を判定し、
前記ＥＣＵ起動時に前記残容量バラつきを算出しないとき、前回算出した前記残容量バラつきに基づき、前記均等化の要否を判定する、セル均等化システム。 - 請求項２から４のいずれか一項に記載のセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、
前記第２均等化処理が必要と判定した場合、前記ＥＣＵ起動時における前記複数のセルの前記残容量バラつきのうち最も大きい前記残容量バラつきである残容量バラつき最大値、前記第２閾値、及び均等化電流に基づいて動作時間を算出する、セル均等化システム。 - 請求項２から４のいずれか一項に記載のセル均等化システムであって、
前記セル均等化システムは、前記第１均等化処理の後、前記第２均等化処理を実行し、
前記バッテリＥＣＵは、
前記ＥＣＵ起動時における前記複数のセルの前記残容量バラつきのうち最も大きい残容量バラつきである残容量バラつき最大値、前記第１閾値、及び均等化電流に基づいて、前記第１均等化処理の動作時間を算出し、
前記ＥＣＵ起動時における前記残容量バラつき最大値、前記第１均等化処理時の前記動作時間、及び前記均等化電流に基づいて、前記起動状態から前記スリープ状態になるＥＣＵスリープ時の直前における前記残容量バラつき最大値を算出し、
該算出した残容量バラつき最大値と、前記第２閾値、前記均等化電流に基づいて、前記第１均等化処理の後における前記第２均等化処理の動作時間を算出する、セル均等化システム。 - 請求項５又は６に記載のセル均等化システムであって、
前記第２均等化処理において、前記バッテリＥＣＵは前記スリープ状態を維持するとともに、前記均等化制御部は前記動作時間が経過するまで前記均等化を実行する、セル均等化システム。 - 直列に接続された充電可能な複数のセルを備え、車両に搭載されるバッテリと、
前記バッテリを制御するバッテリＥＣＵと、
前記複数のセルの残容量バラつきを均等化する均等化回路と、
前記均等化回路を制御する均等化制御部と、を備えるセル均等化システムであって、
前記バッテリＥＣＵは、スリープ状態から起動状態になるＥＣＵ起動時に、前記残容量バラつきを算出し、
前記セル均等化システムは、
前記バッテリＥＣＵが起動状態であるときに前記均等化を行う第１均等化処理と、
前記バッテリＥＣＵがスリープ状態であるときに前記均等化を行う第２均等化処理と、を実行可能に構成され、
前記バッテリＥＣＵは、前記バッテリの外部充電中且つ定電圧制御中は、前記第１均等化処理を禁止する、セル均等化システム。
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