JP7481147B2 - 電池電圧均等化装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電池電圧均等化装置に関する。
電動車両等の移動体は、走行用動力源として例えばリチウムイオン電池からなる組電池が搭載される。このような組電池は、所望の電圧を出力できるよう複数の電池セルが直列に接続される。ただし、直列に接続された複数の電池セルは、それぞれの電池電圧が不均一になると、充放電可能な電力量が制限される等の問題が生じることが知られている。そのため、このような組電池は、例えば特許文献１に開示されるようなセルバランス回路により電池電圧の均等化が行われることが多い。
より具体的には、特許文献１には、組電池の出力電圧を変換してそれぞれの電池セルに充電電圧を印加することができるトランスを導通制御することにより、電池電圧が相対的に低い電池セルを充電して電池電圧の均等化を行うことができるトランス方式のアクティブセルバランス回路が開示されている。
特開平１１－１７６４８３号公報
しかしながら、組電池として構成される車載用バッテリは、走行中においては電池セルの電池電圧が安定しないため、例えばイグニションがオフの状態など移動体の停止中にセルバランス制御が実行されることになる。このため、従来のセルバランス回路では、比較的長時間に亘り車両を走行させる場合には、セルバランス制御を行う機会が減少して組電池の電池電圧のばらつきを拡大させてしまう虞が生じる。また、従来のセルバランス回路では、車両側から例えば車速やイグニション状態を表す情報を受信することによりセルバランス制御が行われるため、車両との信号送受信を行う複雑な制御及び構成が必要となる虞が生じる。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両側との信号送受信を行うことなく、車両の走行中においても車載用の組電池に対してセルバランス制御を行う機会を確保することができる電池電圧均等化装置を提供することにある。
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、直列接続された複数の電池からなる車載用バッテリの電池電圧均等化装置であって、前記電池のそれぞれの電池電圧を計測する電圧計測部と、前記車載用バッテリの充放電電流を計測する電流計測部と、前記電池のそれぞれの前記電池電圧を均等化するセルバランス部と、前記電圧計測部が計測する前記電池電圧に基づいて前記セルバランス部を介した電圧均等化制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、それぞれの前記電池電圧に基づいて前記電圧均等化制御が必要と判定され、且つ前記電流計測部が計測する前記車載用バッテリの放電電流が安定したと判定されたことを条件として、前記電圧均等化制御を開始する、電池電圧均等化装置である。
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、上記した本発明の第１の態様において、前記制御部は、前記放電電流の変化量が所定の第１変化量閾値よりも小さい状態が所定の第１期間だけ継続された場合に、前記放電電流が安定したと判定する、電池電圧均等化装置である。
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、上記した本発明の第２の態様において、前記制御部は、前記電圧均等化制御の実行中において、前記放電電流の変化量が所定の第２変化量閾値を超えたことを条件として、前記電圧均等化制御を終了する、電池電圧均等化装置である。
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、上記した本発明の第１の態様において、前記制御部は、前記放電電流が所定の第１電流閾値よりも少ない状態が所定の第２期間だけ継続された場合に、前記放電電流が安定したと判定する、電池電圧均等化装置である。
＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、上記した本発明の第４の態様において、前記制御部は、前記電圧均等化制御の実行中において、前記放電電流が所定の第２電流閾値を超えたことを条件として、前記電圧均等化制御を終了する、電池電圧均等化装置である。
＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、上記した本発明の第１乃至５のいずれかの態様において、前記制御部は、前記電流計測部が計測する前記車載用バッテリの充電電流が安定したと判定されたことを条件として、前記電圧均等化制御を開始する、電池電圧均等化装置である。
＜本発明の第７の態様＞
本発明の第７の態様は、上記した本発明の第６の態様において、前記制御部は、前記充電電流の変化量が所定の第３変化量閾値よりも小さい状態が所定の第３期間だけ継続された場合に、前記充電電流が安定したと判定する、電池電圧均等化装置である。
＜本発明の第８の態様＞
本発明の第８の態様は、上記した本発明の第７の態様において、前記制御部は、充電時の前記電圧均等化制御の実行中において、前記充電電流の変化量が所定の第４変化量閾値を超えたことを条件として、前記電圧均等化制御を終了する、電池電圧均等化装置である。
＜本発明の第９の態様＞
本発明の第９の態様は、上記した本発明の第６の態様において、前記制御部は、前記充電電流が所定の第３電流閾値よりも多い状態が所定の第４期間だけ継続された場合に、前記充電電流が安定したと判定する、電池電圧均等化装置である。
＜本発明の第１０の態様＞
本発明の第１０の態様は、上記した本発明の第９の態様において、前記制御部は、充電時の前記電圧均等化制御の実行中において、前記充電電流が所定の第４電流閾値を下回ったことを条件として、前記電圧均等化制御を終了する、電池電圧均等化装置である。
＜本発明の第１１の態様＞
本発明の第１１の態様は、上記した本発明の第１乃至１０のいずれかの態様において、前記車載用バッテリの電池温度を計測する温度計測部を備え、前記制御部は、前記温度計測部が計測する前記電池温度が所定の温度閾値以上である場合に、前記電圧均等化制御を禁止する、電池電圧均等化装置である。
本発明によれば、車両側との信号送受信を行うことなく、車両の走行中においても車載用の組電池に対してセルバランス制御を行う機会を確保することができる電池電圧均等化装置を提供することができる。
電池電圧均等化装置の回路を表す全体構成図である。 第１実施形態に係る電流安定性の判断条件に基づいてセルバランス制御を実行する場合のタイミングチャートである。 第２実施形態に係る電流安定性の判断条件に基づいてセルバランス制御を実行する場合のタイミングチャートである。 第３実施形態に係る電流安定性の判断条件に基づいてセルバランス制御を実行する場合のタイミングチャートである。 第４実施形態に係る電流安定性の判断条件に基づいてセルバランス制御を実行する場合のタイミングチャートである。
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
＜第１実施形態＞
図１は、電池電圧均等化装置１の回路を表す全体構成図である。電池電圧均等化装置１は、直列接続された複数の電池Ｂからなる車載用バッテリＢｍに接続されることにより、それぞれの電池Ｂの電池電圧を均等化するトランス方式のアクティブセルバランス回路である。電池電圧均等化装置１は、電動車両に搭載され、電動車両の走行用動力源として使用される車載用バッテリＢｍに対して必要に応じてセルバランス制御を実行する。
ここで、それぞれの電池Ｂは、単一の電池セルからなる二次電池であってもよく、複数の電池セルが直列に接続されてそれ自体が組電池を構成する二次電池であってもよい。また、車載用バッテリＢｍは、本実施形態においては４つの電池Ｂが接続されているものとして説明するが、電池Ｂの接続数は任意に変更することができる。さらに、電池電圧均等化装置１は、セルバランス制御の形態は問わず、トランス方式でなくてもよく、パッシブセルバランス回路であってもよい。
電池電圧均等化装置１は、電圧計測部２、電流センサ３、電流計測部４、温度センサ５、温度計測部６、セルバランス部７、及び制御部８を備える。
電圧計測部２は、複数の電池Ｂのそれぞれの電池電圧を計測し、デジタル値として後述する制御部８へ出力する。電流センサ３は、車載用バッテリＢｍからインバータを介して車両のモータ（いずれも図示せず）へ繋がる導電路上に設けられ、車載用バッテリＢｍの充放電電流Ｉを取得する。電流計測部４は、電流センサ３で取得された充放電電流Ｉのアナログ値をデジタル値に変換して制御部８へ出力する。
温度センサ５は、車載用バッテリＢｍに近接する位置に設けられ、車載用バッテリＢｍの電池温度を取得する。温度計測部６は、温度センサ５で取得された電池温度Ｔのアナログ値をデジタル値に変換して制御部８へ出力する。
セルバランス部７は、本実施形態においては、トランスＴ、スイッチＳＷ、複数のダイオードＤ、及び複数のコンデンサＣを含み、後述する制御部８からの制御に基づいて車載用バッテリＢｍのセルバランス制御を行う。
トランスＴは、車載用バッテリＢｍの出力電圧が入力される一次側巻線Ｔ１、及びそれぞれの電池Ｂに対応する複数の二次側巻線Ｔ２を含む。トランスＴは、車載用バッテリＢｍとの間に設けられるスイッチＳＷにより通電制御が行われることで、車載用バッテリＢｍの出力電圧が交流電力に変換されて一次側巻線Ｔ１に入力される。また、トランスＴは、一次側巻線Ｔ１に入力された電圧を、それぞれの電池Ｂを充電するための充電電圧に変換してそれぞれの二次側巻線Ｔ２に出力する。
スイッチＳＷは、本実施形態においては、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）であり、ドレインが一次側巻線Ｔ１の一端に接続され、ソースが組電池ＢＰの負側に接続されると共に、ゲートが後述する制御部８に接続されている。そして、スイッチＳＷは、制御部８により連続的にＯＮ／ＯＦＦ制御されることにより、上記のようにトランスＴを通電制御することができる。
ダイオードＤ及びコンデンサＣは、それぞれの二次側巻線Ｔ２からそれぞれの電池Ｂへの導電路上に整流・平滑回路として設けられ、それぞれの二次側巻線Ｔ２が出力する交流電圧を直流電圧に変換して個々の電池Ｂを充電するための充電電圧を形成する。
制御部８は、例えば図示しないタイマーを含む公知のマイコン制御回路からなり、それぞれの電池Ｂの電池電圧に基づいて電圧均等化の要否を判断し、電圧均等化が必要であると判断した場合には、詳細を後述するように車載用バッテリＢｍの充放電電流Ｉが安定したと判断されたことを条件として、セルバランス部７のスイッチＳＷにＰＷＭ信号を出力してセルバランス制御を実行する。また、制御部８は、電圧均等化が必要でないと判断した場合、又はセルバランス制御の実行中に電池電圧のばらつきが解消された場合には、スイッチＳＷへの信号出力を停止する。
ここで、電圧均等化の要否判断は、それぞれの電池電圧のばらつき方により判断することができ、例えば各電池電圧の最大値と最小値との差や、各電池電圧の標準偏差が所定の閾値以上であるか否か等の基準により行うことができる。
また、制御部８は、温度計測部６が計測する電池温度が所定の温度閾値以上である場合に、セルバランス制御の実行中であるか否かに拘らず、電圧均等化制御を禁止する。すなわち、制御部８は、セルバランス制御の実行中に電池温度が温度閾値以上となった場合には、セルバランス制御を停止する。ここで、所定の温度閾値とは、電池Ｂの劣化が促進される程度の高温に達しないよう監視するために予め任意に設定される電池温度の閾値である。
次に、セルバランス制御の実行条件について説明する。上記したように、制御部８は、電池電圧に基づき電圧均等化が必要であると判断し、且つ車載用バッテリＢｍの充放電電流Ｉが安定したと判断したことを条件として、車両のイグニションがオフ状態でなくともセルバランス制御を実行する。ここでは、イグニションがオンである状態において、電圧均等化が必要であり、且つセルバランス制御の実行中において電圧均等化が完了しない場合について説明することとする。
図２は、第１実施形態に係る電流安定性の判断条件に基づいてセルバランス制御を実行する場合のタイミングチャートである。より具体的には、図２は、車両の走行状態において、車載用バッテリＢｍの放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄに対するセルバランス制御の実行タイミングを表している。尚、制御部８は、電流センサ３を流れる電流の方向に基づいて、充放電電流Ｉが放電電流Ｉｄであるか、又は充電電流Ｉｃであるかを判別することができる。
本実施形態においては、制御部８は、車載用バッテリＢｍの放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄが所定の第１変化量閾値ΔＩｔｈ１よりも小さい状態が所定の第１期間Ｔ１だけ継続された場合に、放電電流Ｉｄが安定したと判定して電圧均等化制御を開始する。また、制御部８は、電圧均等化制御の実行中において、放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄが所定の第２変化量閾値ΔＩｔｈ２を超えたことを条件として、電圧均等化制御を終了する。
ここで、所定の第１変化量閾値ΔＩｔｈ１とは、一定時間ごとにサンプリングされる放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄについて、今回の変化量ΔＩｄが前回の変化量ΔＩｄに対して顕著に変化したか否かを判定するために予め任意に設定される閾値である。また、所定の第１期間Ｔ１とは、放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄが顕著に変化しない状態が持続するか否かを判定するために予め任意に設定される閾値である。
そして、所定の第２変化量閾値ΔＩｔｈ２とは、電圧均等化制御の実行中において放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄが再び顕著に変化したことを判定して電圧均等化制御を停止させるために、予め任意に設定される閾値である。
尚、第２変化量閾値ΔＩｔｈ２は、本実施形態においては第１変化量閾値ΔＩｔｈ１と同じ値であるものとして例示しているが、第１変化量閾値ΔＩｔｈ１よりも大きい値として設定しておくことにより電圧均等化制御の実行期間をより確保することができる。
以上の条件を踏まえて図２の状況における動作について説明すると、タイミングｔ１の直後においては、放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄがサンプリングの度に第１変化量閾値ΔＩｔｈ１の範囲を超えて変動するため、制御部８のタイマーでは第１期間Ｔ１のカウントが開始されず、セルバランス制御も開始されない。
これに対し、タイミングｔ２においては、放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄが、直前のサンプリング値と比較して第１変化量閾値ΔＩｔｈ１の範囲内であるため、制御部８のタイマーで第１期間Ｔ１のカウントが開始される。
そして、タイミングｔ２からタイミングｔ３までの第１期間Ｔ１に、放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄが第１変化量閾値ΔＩｔｈ１の範囲を超えて変動しない場合には、制御部８は、車載用バッテリＢｍの放電電流Ｉｄが安定したと判断し、車載用バッテリＢｍに対するセルバランス制御を開始する。
また、タイミングｔ４においては、放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄが、直前のサンプリング値と比較して第２変化量閾値ΔＩｔｈ２の範囲を超えて変動するため、制御部８は、車載用バッテリＢｍに対するセルバランス制御を終了すると共に、タイマーによるカウントをリセットする。尚、仮にタイミングｔ４よりも前に電圧均等化が完了した場合には、その時点でセルバランス制御を終了する。
以降も同様の手順により、放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄが、直前のサンプリング値と比較して第１変化量閾値ΔＩｔｈ１の範囲内となるタイミングｔ５においてタイマーにおけるカウントを開始する。ただし、タイミングｔ６においては、放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄが第１期間Ｔ１を経過する前に第１変化量閾値ΔＩｔｈ１の範囲を超えて変動している。このため、タイミングｔ６においては、タイマーによるカウントがリセットされる。
以上のように、第１実施形態に係る電池電圧均等化装置１によれば、第１変化量閾値ΔＩｔｈ１、第２変化量閾値ΔＩｔｈ２、及び第１期間Ｔ１を予め設定しておくことにより、車載用バッテリＢｍの放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄに基づいて放電電流Ｉｄの安定性を判断することができる。
このため、電池電圧均等化装置１は、車両のイグニションがオフ状態でなくとも、更にはアイドリング時のような車速がゼロの状態でなくとも、放電電流Ｉｄが安定した場合に車載用バッテリＢｍに対するセルバランス制御を実行することができる。すなわち、電池電圧均等化装置１は、例えば高速道路等において定速走行が長期間継続される場合であっても、セルバランス制御を実行する機会を逸することなく、車載用バッテリＢｍを良好な状態に維持することができる。
また、電池電圧均等化装置１は、電流センサ３において取得される車載用バッテリＢｍの放電電流Ｉｄの変化量ΔＩｄに基づいて電圧均等化制御の実行可否を判断するため、車両との信号送受信を行う複雑な制御及び構成が不要となる。
従って、第１実施形態に係る電池電圧均等化装置１によれば、車両側との信号送受信を行うことなく、車両の走行中においても車載用の組電池に対してセルバランス制御を行う機会を確保することができる。
＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態に係る電池電圧均等化装置１について説明する。第２実施形態に係る電池電圧均等化装置１は、上記した第１実施形態の電池電圧均等化装置１における電流安定性の判断条件が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる部分について説明することとし、第１実施形態と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
図３は、第２実施形態に係る電流安定性の判断条件に基づいてセルバランス制御を実行する場合のタイミングチャートである。より具体的には、図３は、車両の走行状態において、車載用バッテリＢｍの放電電流Ｉｄに対するセルバランス制御の実行タイミングを表している。
本実施形態においては、制御部８は、車載用バッテリＢｍの放電電流Ｉｄが所定の第１電流閾値Ｉｔｈ１よりも少ない状態が所定の第２期間Ｔ２だけ継続された場合に、放電電流Ｉｄが安定したと判定して電圧均等化制御を開始する。また、制御部８は、電圧均等化制御の実行中において、放電電流Ｉｄが所定の第２電流閾値Ｉｔｈ２を超えたことを条件として、電圧均等化制御を終了する。
ここで、所定の第１電流閾値Ｉｔｈ１とは、一定時間ごとにサンプリングされる放電電流Ｉｄについて、車両の信号待ちに伴うアイドリング状態や、降坂路における走行状態など、車載用バッテリＢｍの電力をあまり消費しない状態を判定するために予め任意に設定される閾値である。また、所定の第２期間Ｔ２とは、放電電流Ｉｄが比較的少ない状態が持続するか否かを判定するために予め任意に設定される閾値である。
そして、所定の第２電流閾値Ｉｔｈ２とは、電圧均等化制御の実行中において放電電流Ｉｄが再び増加したことを判定して電圧均等化制御を停止させるために、予め任意に設定される閾値である。
尚、第２電流閾値Ｉｔｈ２は、本実施形態においては第１電流閾値Ｉｔｈ１と同じ値であるものとして例示しているが、第１電流閾値Ｉｔｈ１よりも大きい値として設定しておくことにより電圧均等化制御の実行期間をより確保することができる。
以上の条件を踏まえて図３の状況における動作について説明すると、タイミングｔ７の直後においては、放電電流Ｉｄが第１電流閾値Ｉｔｈ１以上であるため、制御部８のタイマーでは第２期間Ｔ２のカウントが開始されず、セルバランス制御も開始されない。
これに対し、タイミングｔ８においては、放電電流Ｉｄが第１電流閾値Ｉｔｈ１よりも少なくなるため、制御部８のタイマーで第２期間Ｔ２のカウントが開始される。
そして、タイミングｔ８からタイミングｔ９までの第２期間Ｔ２に、放電電流Ｉｄが第１電流閾値Ｉｔｈ１以下である場合には、制御部８は、車載用バッテリＢｍの放電電流Ｉｄが安定したと判断し、車載用バッテリＢｍに対するセルバランス制御を開始する。
また、タイミングｔ１０においては、放電電流Ｉｄが第２電流閾値Ｉｔｈ２を超えるため、制御部８は、車載用バッテリＢｍに対するセルバランス制御を終了すると共に、タイマーによるカウントをリセットする。尚、仮にタイミングｔ１０よりも前に電圧均等化が完了した場合には、その時点でセルバランス制御を終了する。
以降も同様の手順により、放電電流Ｉｄが第１電流閾値Ｉｔｈ１よりも小さくなるタイミングｔ１１においてタイマーにおけるカウントを開始する。ただし、タイミングｔ１２においては、放電電流Ｉｄが第２期間Ｔ２を経過する前に第１電流閾値Ｉｔｈ１を超えている。このため、タイミングｔ１２においては、タイマーによるカウントがリセットされる。
以上のように、第２実施形態に係る電池電圧均等化装置１によれば、第１電流閾値Ｉｔｈ１、第２電流閾値Ｉｔｈ２、及び第２期間Ｔ２を予め設定しておくことにより、車載用バッテリＢｍの放電電流Ｉｄの安定性を判断することができる。従って、第２実施形態に係る電池電圧均等化装置１は、第１実施形態に係る電池電圧均等化装置１と同様に、車両側との信号送受信を行うことなく、車両の走行中においても車載用の組電池に対してセルバランス制御を行う機会を確保することができる。
＜第３実施形態＞
続いて、第３実施形態に係る電池電圧均等化装置１について説明する。第３実施形態に係る電池電圧均等化装置１は、上記した第１実施形態又は第２実施形態の電池電圧均等化装置１において、車載用バッテリＢｍが車両側からの回生電力で充電可能な場合に、充電中に回生電流が安定する期間においてセルバランス制御を行う点が第１実施形態又は第２実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる部分について説明することとし、第１実施形態又は第２実施形態と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
図４は、第３実施形態に係る電流安定性の判断条件に基づいてセルバランス制御を実行する場合のタイミングチャートである。より具体的には、図４は、車両が比較的長距離の降坂路で車載用バッテリＢｍを回生充電している場合において、車載用バッテリＢｍの充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃに対するセルバランス制御の実行タイミングを表している。
本実施形態においては、制御部８は、車載用バッテリＢｍの充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃが所定の第３変化量閾値ΔＩｔｈ３よりも小さい状態が所定の第３期間Ｔ３だけ継続された場合に、充電電流Ｉｃが安定したと判定して電圧均等化制御を開始する。また、制御部８は、電圧均等化制御の実行中において、充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃが所定の第４変化量閾値ΔＩｔｈ４を超えたことを条件として、電圧均等化制御を終了する。
ここで、所定の第３変化量閾値ΔＩｔｈ３とは、一定時間ごとにサンプリングされる充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃについて、今回の変化量ΔＩｃが前回の変化量ΔＩｃに対して顕著に変化したか否かを判定するために予め任意に設定される閾値である。また、所定の第３期間Ｔ３とは、充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃが顕著に変化しない状態が持続するか否かを判定するために予め任意に設定される閾値である。
そして、所定の第４変化量閾値ΔＩｔｈ４とは、電圧均等化制御の実行中において充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃが再び顕著に変化したことを判定して電圧均等化制御を停止させるために、予め任意に設定される閾値である。
尚、第４変化量閾値ΔＩｔｈ４は、本実施形態においては第３変化量閾値ΔＩｔｈ３と同じ値であるものとして例示しているが、第３変化量閾値ΔＩｔｈ３よりも大きい値として設定しておくことにより電圧均等化制御の実行期間をより確保することができる。
以上の条件を踏まえて図４の状況における動作について説明すると、タイミングｔ１３の直後においては、充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃがサンプリングの度に第３変化量閾値ΔＩｔｈ３の範囲を超えて変動するため、制御部８のタイマーでは第３期間Ｔ３のカウントが開始されず、セルバランス制御も開始されない。
これに対し、タイミングｔ１４においては、充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃが、直前のサンプリング値と比較して第３変化量閾値ΔＩｔｈ３の範囲内であるため、制御部８のタイマーで第３期間Ｔ３のカウントが開始される。
そして、タイミングｔ１４からタイミングｔ１５までの第３期間Ｔ３に、充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃが第３変化量閾値ΔＩｔｈ３の範囲を超えて変動しない場合には、制御部８は、車載用バッテリＢｍの充電電流Ｉｃが安定したと判断し、車載用バッテリＢｍに対するセルバランス制御を開始する。
また、タイミングｔ１６においては、充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃが、直前のサンプリング値と比較して第４変化量閾値ΔＩｔｈ４の範囲を超えて変動するため、制御部８は、車載用バッテリＢｍに対するセルバランス制御を終了すると共に、タイマーによるカウントをリセットする。尚、仮にタイミングｔ１６よりも前に電圧均等化が完了した場合には、その時点でセルバランス制御を終了する。
以降も同様の手順により、充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃが、直前のサンプリング値と比較して第３変化量閾値ΔＩｔｈ３の範囲内となるタイミングｔ１７においてタイマーにおけるカウントを開始する。ただし、タイミングｔ１８においては、充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃが第３期間Ｔ３を経過する前に第３変化量閾値ΔＩｔｈ３の範囲を超えて変動している。このため、タイミングｔ１８においては、タイマーによるカウントがリセットされる。
以上のように、第３実施形態に係る電池電圧均等化装置１によれば、第３変化量閾値ΔＩｔｈ３、第４変化量閾値ΔＩｔｈ４、及び第３期間Ｔ３を予め設定しておくことにより、車載用バッテリＢｍの充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃに基づいて充電電流Ｉｃの安定性を判断することができる。
このため、電池電圧均等化装置１は、車両のイグニションがオフ状態でなくとも、更にはアイドリング時のような車速がゼロの状態でなくとも、回生電力の充電電流Ｉｃが安定した場合に車載用バッテリＢｍに対するセルバランス制御を実行することができる。すなわち、電池電圧均等化装置１は、例えば高速道路等において降坂路の定速走行が長期間継続される場合であっても、セルバランス制御を実行する機会を逸することなく、車載用バッテリＢｍを良好な状態に維持することができる。
また、電池電圧均等化装置１は、電流センサ３において取得される車載用バッテリＢｍの充電電流Ｉｃの変化量ΔＩｃに基づいて電圧均等化制御の実行可否を判断するため、車両との信号送受信を行う複雑な制御及び構成が不要となる。
従って、第３実施形態に係る電池電圧均等化装置１によれば、車両側との信号送受信を行うことなく、車両の走行中においても車載用の組電池に対してセルバランス制御を行う機会を確保することができる。
尚、車両が充電スタンドに停車して車載用バッテリＢｍを充電する場合、当然ながら充電スタンドから供給される充電電流Ｉｃはほとんど変動しないため、本実施形態に係る電池電圧均等化装置１の構成により充電中にセルバランス制御を行うことができる。
＜第４実施形態＞
続いて、第４実施形態に係る電池電圧均等化装置１について説明する。第４実施形態に係る電池電圧均等化装置１は、上記した第３実施形態の電池電圧均等化装置１における電流安定性の判断条件が第３実施形態と異なる。以下、第３実施形態と異なる部分について説明することとし、第３実施形態と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
図５は、第４実施形態に係る電流安定性の判断条件に基づいてセルバランス制御を実行する場合のタイミングチャートである。より具体的には、図５は、車両が比較的長距離の降坂路で車載用バッテリＢｍを回生充電している場合において、車載用バッテリＢｍの充電電流Ｉｃに対するセルバランス制御の実行タイミングを表している。
本実施形態においては、制御部８は、車載用バッテリＢｍの充電電流Ｉｃが所定の第３電流閾値Ｉｔｈ３よりも多い状態が所定の第４期間Ｔ４だけ継続された場合に、充電電流Ｉｃが安定したと判定して電圧均等化制御を開始する。また、制御部８は、電圧均等化制御の実行中において、充電電流Ｉｃが所定の第４電流閾値Ｉｔｈ４を下回ったことを条件として、電圧均等化制御を終了する。
ここで、所定の第３電流閾値Ｉｔｈ３とは、一定時間ごとにサンプリングされる充電電流Ｉｃが十分に大きいか否かを判定するために予め任意に設定される閾値である。ここで、充電電流Ｉｃは、回生可能な電流に上限値があることから、充電電流Ｉｃが十分に大きい場合には、当該上限値の近傍で充電電流Ｉｃが安定することになる。また、所定の第４期間Ｔ４とは、充電電流Ｉｃが安定する状態が持続するか否かを判定するために予め任意に設定される閾値である。
そして、所定の第４電流閾値Ｉｔｈ４とは、電圧均等化制御の実行中において充電電流Ｉｃが再び低下したことを判定して電圧均等化制御を停止させるために、予め任意に設定される閾値である。
尚、第４電流閾値Ｉｔｈ４は、本実施形態においては第３電流閾値Ｉｔｈ３と同じ値であるものとして例示しているが、第３電流閾値Ｉｔｈ３よりも小さい値として設定しておくことにより電圧均等化制御の実行期間をより確保することができる。
以上の条件を踏まえて図５の状況における動作について説明すると、タイミングｔ１９の直後においては、充電電流Ｉｃが第３電流閾値Ｉｔｈ３以下であるため、制御部８のタイマーでは第４期間Ｔ４のカウントが開始されず、セルバランス制御も開始されない。
これに対し、タイミングｔ２０においては、充電電流Ｉｃが第３電流閾値Ｉｔｈ３よりも多いため、制御部８のタイマーで第４期間Ｔ４のカウントが開始される。
そして、タイミングｔ２０からタイミングｔ２１までの第４期間Ｔ４に、充電電流Ｉｃが第３電流閾値Ｉｔｈ３を超えている場合には、制御部８は、車載用バッテリＢｍの充電電流Ｉｃが安定したと判断し、車載用バッテリＢｍに対するセルバランス制御を開始する。
また、タイミングｔ２２においては、充電電流Ｉｃが第４電流閾値Ｉｔｈ４以下に低下するため、制御部８は、車載用バッテリＢｍに対するセルバランス制御を終了すると共に、タイマーによるカウントをリセットする。尚、仮にタイミングｔ２２よりも前に電圧均等化が完了した場合には、その時点でセルバランス制御を終了する。
以降も同様の手順により、充電電流Ｉｃが第３電流閾値Ｉｔｈ３よりも多い状態となるタイミングｔ２３においてタイマーにおけるカウントを開始する。ただし、タイミングｔ２４においては、充電電流Ｉｃが第４期間Ｔ４を経過する前に第３電流閾値Ｉｔｈ３以下に低下している。このため、タイミングｔ２４においては、タイマーによるカウントがリセットされる。
以上のように、第４実施形態に係る電池電圧均等化装置１によれば、第３電流閾値Ｉｔｈ３、第４電流閾値Ｉｔｈ４、及び第４期間Ｔ４を予め設定しておくことにより、車載用バッテリＢｍの充電電流Ｉｃの安定性を判断することができる。従って、第４実施形態に係る電池電圧均等化装置１は、第３実施形態に係る電池電圧均等化装置１と同様に、車両側との信号送受信を行うことなく、車両の走行中においても車載用の組電池に対してセルバランス制御を行う機会を確保することができる。
以上で各実施形態についての説明を終えるが、本技術は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば上記の各実施形態では、一定時間ごとにサンプリングされる電流値又はその変化量の安定性に基づく電圧均等化制御を例示したが、当該電流値及び変化量は、直前の一定期間に測定される複数の測定値による平均、いわゆる移動平均により算出されてもよい。この場合、電池電圧均等化装置１は、測定値を平均化することでノイズの影響を抑え誤動作を抑制することができる。
１ 電池電圧均等化装置
２ 電圧計測部
４ 電流計測部
７ セルバランス部
８ 制御部
Ｂ 電池
Ｂｍ 車載用バッテリ
Ｉ 充放電電流
Ｉｄ 放電電流
Ｉｃ 充電電流

Claims (11)

  1. 直列接続された複数の電池からなる車載用バッテリの電池電圧均等化装置であって、
    前記電池のそれぞれの電池電圧を計測する電圧計測部と、
    前記車載用バッテリの充放電電流を計測する電流計測部と、
    前記電池のそれぞれの前記電池電圧を均等化するセルバランス部と、
    前記電圧計測部が計測する前記電池電圧に基づいて前記セルバランス部を介した電圧均等化制御を行う制御部と、を備え、
    前記制御部は、それぞれの前記電池電圧に基づいて前記電圧均等化制御が必要と判定され、且つ前記電流計測部が計測する前記車載用バッテリの放電電流が安定したと判定されたことを条件として、前記電圧均等化制御を開始する、電池電圧均等化装置。
  2. 前記制御部は、前記放電電流の変化量が所定の第１変化量閾値よりも小さい状態が所定の第１期間だけ継続された場合に、前記放電電流が安定したと判定する、請求項１に記載の電池電圧均等化装置。
  3. 前記制御部は、前記電圧均等化制御の実行中において、前記放電電流の変化量が所定の第２変化量閾値を超えたことを条件として、前記電圧均等化制御を終了する、請求項２に記載の電池電圧均等化装置。
  4. 前記制御部は、前記放電電流が所定の第１電流閾値よりも少ない状態が所定の第２期間だけ継続された場合に、前記放電電流が安定したと判定する、請求項１に記載の電池電圧均等化装置。
  5. 前記制御部は、前記電圧均等化制御の実行中において、前記放電電流が所定の第２電流閾値を超えたことを条件として、前記電圧均等化制御を終了する、請求項４に記載の電池電圧均等化装置。
  6. 前記制御部は、前記電流計測部が計測する前記車載用バッテリの充電電流が安定したと判定されたことを条件として、前記電圧均等化制御を開始する、請求項１乃至５のいずれかに記載の電池電圧均等化装置。
  7. 前記制御部は、前記充電電流の変化量が所定の第３変化量閾値よりも小さい状態が所定の第３期間だけ継続された場合に、前記充電電流が安定したと判定する、請求項６に記載の電池電圧均等化装置。
  8. 前記制御部は、充電時の前記電圧均等化制御の実行中において、前記充電電流の変化量が所定の第４変化量閾値を超えたことを条件として、前記電圧均等化制御を終了する、請求項７に記載の電池電圧均等化装置。
  9. 前記制御部は、前記充電電流が所定の第３電流閾値よりも多い状態が所定の第４期間だけ継続された場合に、前記充電電流が安定したと判定する、請求項６に記載の電池電圧均等化装置。
  10. 前記制御部は、充電時の前記電圧均等化制御の実行中において、前記充電電流が所定の第４電流閾値を下回ったことを条件として、前記電圧均等化制御を終了する、請求項９に記載の電池電圧均等化装置。
  11. 前記車載用バッテリの電池温度を計測する温度計測部を備え、
    前記制御部は、前記温度計測部が計測する前記電池温度が所定の温度閾値以上である場合に、前記電圧均等化制御を禁止する、請求項１乃至１０のいずれかに記載の電池電圧均等化装置。
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