WO2020105303A1 - セルコントローラ、バッテリコントローラ、電池管理システムおよび電池システム - Google Patents

セルコントローラ、バッテリコントローラ、電池管理システムおよび電池システム

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WO2020105303A1
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cell
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cells
discharge
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金井　友範
光 三浦
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a cell controller and a battery controller, and a battery management system and a battery system using them.
  • a large number of secondary battery cells are connected in series.
  • the assembled battery (battery system) is generally used.
  • a battery management device is connected to such an assembled battery via a wire harness for capacity calculation and protection management of each battery cell. This battery management device manages each battery cell by controlling the charging / discharging state of each battery cell.
  • the battery management device in order to reduce the voltage variation between the battery cells, it is known that the battery cells are individually discharged to perform balancing to equalize the voltage of each battery cell.
  • the battery management device normally uses the electric power of a low-voltage battery such as a lead storage battery mounted in the vehicle separately from the assembled battery to perform balancing while the vehicle is stopped. Therefore, in order to prevent the battery from running out while the vehicle is stopped, it is necessary to suppress the power consumption of the battery management device during balancing as much as possible.
  • Patent Document 1 The technology of Patent Document 1 below has been proposed for reducing the power consumption of the battery management device during balancing.
  • the battery management device disclosed in Patent Document 1 is a battery control system that individually adjusts the capacities of a plurality of lithium secondary batteries that form an assembled battery, and measures the open circuit voltage of each of the lithium secondary batteries.
  • Means for calculating the capacity adjustment time of the lithium secondary battery from the open circuit voltage measured by the voltage measuring means, and the capacity adjustment time calculated by the operation means for the lithium secondary battery A capacity adjusting means for adjusting the capacity; and an operation control means for operating the voltage measuring means and the calculating means for a predetermined time when the assembled battery is left unused for a certain period, and the capacity adjusting means is
  • the capacity adjustment of the lithium secondary battery is started within a predetermined time and the capacity adjustment of the lithium secondary battery is continued even after the lapse of the predetermined time, and the voltage measuring means and the computing means consume less power after the lapse of the predetermined time. It is characterized by being in a power state.
  • Patent Document 1 has a problem that the device becomes complicated because a plurality of timers corresponding to a plurality of battery cells are arranged.
  • a cell controller includes a balancing unit that discharges or charges a plurality of secondary batteries to balance the state of charge of the secondary batteries, and a first unit that measures an elapsed time from the start of the balancing.
  • a timer a receiving unit that receives a balancing command signal including information about the balancing time of the secondary battery, an elapsed time from the start of the balancing measured by the first timer, and the receiving unit received.
  • a first control unit that controls the balancing unit based on the balancing command signal, and the receiving unit receives the information for the plurality of secondary batteries by the balancing command signal once. To do.
  • a battery controller is capable of communicating with the cell controller, and includes a second control unit that calculates a balancing time of the plurality of secondary batteries, and the balancing calculated by the second control unit.
  • a transmitting unit that transmits a balancing command signal including time information to the cell controller, and the transmitting unit transmits the information for the plurality of secondary batteries by the balancing command signal once.
  • a battery management system includes the cell controller and the battery controller.
  • a battery system according to the present invention includes the battery management system described above and a plurality of secondary batteries balanced by the battery management system.
  • FIG. 3 is a flowchart of balancing control according to the first embodiment of the present invention. It is a flowchart of an odd cell balancing process. It is a flowchart of an even cell balancing process. It is a flowchart of the balancing control in the 2nd Embodiment of this invention. It is a flow chart of all-cell balancing processing. It is a flow chart of balancing control in a 3rd embodiment of the present invention. It is a flowchart of an individual cell balancing process.
  • FIG. 1 is a diagram showing a battery management system and a battery system according to an embodiment of the present invention.
  • the battery management system shown in FIG. 1 has a plurality of cell controllers (hereinafter abbreviated as “CCU”) 1 and a battery controller (hereinafter abbreviated as “BCU”) 2, and m (m) units connected in series. Is for managing the battery cells 3 of an arbitrary natural number).
  • the battery management system and the m battery cells 3 are combined to form the battery system of the present embodiment.
  • the battery cell 3 may be simply referred to as “cell”.
  • the battery system of the present embodiment is used by being mounted in a vehicle such as a hybrid vehicle (HEV) or an electric vehicle (EV), and supplies electric power for driving a motor of the vehicle.
  • a vehicle such as a hybrid vehicle (HEV) or an electric vehicle (EV)
  • HEV hybrid vehicle
  • EV electric vehicle
  • the battery system according to the present embodiment will be described by taking the battery system used for driving the motor of the vehicle as an example.
  • the CCU 1 is connected to each of the plurality of battery cells 3 and manages the corresponding battery cell 3 based on a command from the BCU 2.
  • the management of the battery cells 3 performed by the CCU 1 includes balancing for adjusting the variation of the state of charge (SOC: State of Charge) of the battery cells 3 within a certain range.
  • SOC State of Charge
  • Each CCU 1 balances the corresponding battery cells 3 for the purpose of widening the range of SOC that can be used in the battery cells 3. The details of balancing by the CCU 1 will be described later.
  • This balancing command signal includes information about the balancing time of the plurality of battery cells 3 to which each CCU 1 is connected.
  • the BCU 2 also receives information such as cell voltage, cell temperature, and current value transmitted from each CCU 1, and generates a balancing command signal based on these information.
  • Each battery cell 3 is configured by using a secondary battery such as a lithium-ion battery, supplies DC power for generating AC power for driving a motor to an inverter (not shown) that is a load, and also performs regenerative power generation. It charges the DC power generated based on the AC power from the inside motor and commercial power supply.
  • a secondary battery such as a lithium-ion battery
  • FIG. 1 m battery cells 3 are represented by BC1 to BCm, respectively, and lines connecting the CCU 1 and the positive and negative electrodes of each battery cell 3 are represented by L0 to Lm. Further, the BCU 2 is connected to the lead storage battery 4.
  • CCU1 and BCU2 that constitute the battery management system of the present embodiment will be described.
  • the CCU 1 operates by using the battery cells 3 as a power source, and has a cell controller IC (hereinafter abbreviated as “cell controller IC”) 5, a first control unit 7, a first timer 8, a time management unit 9, and a CCU side radio device 10. , CCU side antenna 11.
  • the cell controller IC5 includes a balancing unit 12 and an AD converter (not shown).
  • the CCU side wireless device 10 includes a CCU side transmitting unit 13 and a CCU side receiving unit 14.
  • FIG. 1 among the plurality of CCUs 1 in the battery management system of the present embodiment, a CCU 1A connected to each battery cell 3 of BCm-2, BCm-1, BCm arranged on the highest potential side of the assembled battery. , CCU1B connected to each battery cell 3 of BC1, BC2, and BC3 arranged on the lowest potential side of the assembled battery is illustrated, and CCU1 connected to another battery cell 3 is not shown. ..
  • the number of CCUs 1 included in the battery management system and the number of battery cells 3 connected to each CCU 1 are not limited to the example of FIG. 1 and can be set arbitrarily. In the following, the configuration and operation of a plurality of CCU1 will be described by taking CCU1A as an example.
  • the CCU side reception unit 14 provided in the CCU side radio 10 receives the radio signal transmitted from the BCU 2 via the CCU side antenna 11.
  • the above-mentioned balancing command signal including information on the balancing time of each battery cell 3, a start signal including a start command for the CCU 1, and the like are received from the BCU 2 by wireless signals.
  • the CCU-side receiving unit 14 demodulates the wireless signal and outputs it to the first control unit 7.
  • the CCU side transmission unit 13 provided in the CCU side radio 10 modulates the signal input from the first control unit 7 to generate a radio signal and transmits it to the BCU 2 via the CCU side antenna 11.
  • the information such as the cell voltage, the cell temperature, and the current value acquired from each battery cell 3 is transmitted to the BCU 2 by a wireless signal.
  • PSK Phase Shift Keying
  • a radio signal modulation method used in the CCU side radio 10 there is, for example, IEEE802.15.4.
  • the first control unit 7 controls the balancing unit 12 provided in the cell controller IC 5 based on the balancing command signal wirelessly received by the CCU-side receiving unit 14 to perform balancing control of the battery cells 3. At this time, the first control unit 7 performs balancing control using the time measured by the first timer 8. The first timer 8 measures the elapsed time since the balancing unit 12 started balancing. The details of the balancing control by the first control unit 7 will be described later.
  • the first control unit 7 uses, for example, arithmetic processing circuits such as CPU (Central Processing Unit), FPGA (Field Programmable Gate Array), and ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and various programs used in combination with these. Each is composed.
  • the balancing unit 12 carries out balancing of the battery cells 3 by discharging or charging the plurality of battery cells 3 to which the CCU 1 is connected under the control of the first control unit 7.
  • the balancing unit 12 has a plurality of balancing switches (not shown) connected between the positive and negative electrodes of each battery cell 3, and the plurality of balancing switches are respectively controlled according to the control of the first control unit 7. By turning on or off, each battery cell 3 can be discharged or charged for balancing.
  • the balancing unit 12 is configured by using, for example, a part of a circuit in the cell controller IC5 which is an integrated circuit and various electric components provided in association with the cell controller IC5.
  • the first control unit 7 performs control to shift the CCU 1 to a predetermined low power consumption state after completing the balancing control of the balancing unit 12.
  • the CCU 1 stops the operation of each unit in the CCU 1 except for the part necessary for receiving the activation signal when the activation signal is transmitted from the BCU 2. As a result, it is possible to reduce the power consumption after the completion of balancing.
  • an abnormality occurs such that the CCU 1 cannot shift to the low power consumption state, the electric charge of the battery cell 3 is continuously discharged by the operation of the CCU 1, and in the worst case, the vehicle may not be able to run.
  • This abnormality is caused by, for example, a failure of the first timer 8 or a failure of the first control unit 7, when the balancing cannot be stopped even after a predetermined balancing time elapses, or low cost after the balancing is stopped. This includes a case where a standby state in which the power consumption is larger than the power state is continued.
  • the CCU 1 has a time management unit 9.
  • the time management unit 9 has a function of stopping the CCU 1 when the CCU 1 has an abnormality such that the CCU 1 cannot shift to the low power consumption state.
  • a stop time longer than the time required for balancing control is set in the time management unit 9, and the CCU 1 can be stopped when the elapsed time from the start of balancing exceeds this stop time. Is becoming For the stop time in the time management unit 9, a predetermined fixed value or a set value from the BCU 2 can be used.
  • the time management unit 9 may monitor the abnormality of the first timer 8 and stop the CCU 1 when detecting the abnormality.
  • the time management unit 9 may be realized, for example, as a function of a CPU or an FPGA used as the first control unit 7, or may be realized using hardware different from the first control unit 7. ..
  • the activation signal wirelessly transmitted from BCU2 is received in the low power consumption state
  • CCU1 is activated and cancels the low power consumption state.
  • the CCU-side receiving unit 14 receives the balancing command signal transmitted from the BCU 2 after activation
  • the first control unit 7 uses the first timer 8 to manage the balancing of the plurality of battery cells 3.
  • the BCU 2 operates by using the lead storage battery 4 as a power source, and includes a power supply unit 15, a second control unit 16, a second timer 17, a BCU side wireless device 18, and a BCU side antenna 19.
  • the BCU side wireless device 18 includes a BCU side transmitting unit 20 and a BCU side receiving unit 21.
  • the power supply unit 15 supplies operating power to each part of the BCU 2 based on the power supplied from the lead storage battery 4.
  • the BCU side receiving unit 21 receives a radio signal transmitted from the CCU 1 via the BCU side antenna 19.
  • This wireless signal includes information such as the cell voltage, cell temperature, and current value of each battery cell 3 acquired by the CCU 1.
  • the BCU-side receiving unit 21 demodulates the wireless signal and outputs it to the second control unit 16.
  • the BCU-side transmission unit 20 modulates these signals to generate a wireless signal, and the wireless signal is sent to the CCU 1 via the BCU-side antenna 19. Send.
  • the second control unit 16 uses the information of each battery cell 3 included in the signal received and demodulated by the BCU-side receiving unit 21 to determine the SOC, SOH (State of Health), and allowable power amount of each battery cell 3. Etc. are calculated. Further, the second control unit 16 calculates the balancing time of each battery cell 3 based on the calculated SOC, generates a balancing command signal from the calculation result, and outputs the balancing command signal to the BCU side transmitting unit 20. When the balancing command signal is input from the second control unit 16, the BCU side transmission unit 20 modulates the balancing command signal to generate a radio signal, and transmits the radio signal to the CCU 1 via the BCU side antenna 19.
  • the balancing time of the plurality of battery cells 3 connected to CCU1 is transmitted from BCU2 to CCU1.
  • the second controller 16 shifts to a predetermined low power consumption state.
  • the BCU 2 collectively transmits the information on the balancing times of the plurality of battery cells 3 connected to the CCU 1 to the CCU 1 by one balancing command signal. Therefore, in the CCU 1, the CCU side receiving unit 14 receives the information on the balancing time for the plurality of battery cells 3 to be balanced by the one balancing command signal transmitted from the BCU 2. As a result, the activation of the BCU2 necessary for performing the balancing and the transmission of the balancing command signal from the BCU2 to the CCU1 can be completed once. Therefore, it is possible to reduce the power consumption of the BCU 2 during balancing.
  • the second timer 17 measures the elapsed time after the BCU 2 shifts to the low power consumption state, and when the elapsed time reaches a predetermined activation time, instructs the power supply unit 15 to activate the BCU 2 and To restart. At this time, the power supply unit 15 restarts the supply of operating power to each part of the BCU 2 according to the instruction from the second timer 17.
  • the second control unit 16 sets the startup time in the second timer 17, and then shifts the BCU 2 to the low power consumption state.
  • the second timer 17 instructs the power supply unit 15 to activate the BCU 2 after the set activation time has elapsed.
  • a start signal is sent to CCU1 to start CCU1.
  • the BCU 2 transmits an information acquisition command for each battery cell 3 to the CCU 1.
  • CCU1 acquires the information of each battery cell 3 according to the information acquisition command from BCU2, and transmits to BCU2.
  • BCU2 calculates the SOC and balancing time of each cell using the information of each battery cell 3 sent from CCU1, and sends the balancing command signal to CCU1.
  • part or all of the information of the battery cell 3 acquired by the CCU 1 may be replaced with the information acquired by the BCU 2.
  • a current value may be obtained by arranging a shunt resistor connected in series with a plurality of battery cells 3 and obtaining a voltage drop at the shunt resistor by an AD converter (not shown) owned by the BCU 2. ..
  • information on the voltage or SOC of each cell may be transmitted from the BCU2 to the CCU1 by a balancing command signal.
  • the CCU 1 can calculate the balancing time from the voltage of each cell and the SOC. That is, as long as the CCU 1 can determine the balancing time of each cell, it is possible to include arbitrary information in the balancing command signal as information about the balancing time.
  • BCU2 After transmitting the balancing command signal, BCU2 shifts to the low power consumption state again.
  • the CCU 1 receives the balancing command signal from the BCU 2, the CCU 1 shifts to a low power consumption state after performing balancing.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of balancing control according to the first embodiment of the present invention.
  • six battery cells 3 are connected to one CCU 1, and an example of balancing control for aligning the SOCs of the six battery cells 3 is shown in each figure of (a) to (f).
  • FIGS. 2A to 2F “Cell1” to “Cell6” respectively correspond to the six battery cells 3 connected to the same CCU1, and the SOCs of the six battery cells 3 are indicated by bar graphs. It represents.
  • the SOC of each battery cell 3 corresponds to the balancing time of each battery cell 3.
  • balancing in the battery system of the present embodiment is performed for the purpose of aligning the SOCs of a plurality of cells connected in series in order to widen the range of SOCs that can be used in the battery cells 3.
  • the balancing control of the present embodiment will be described by taking passive type balancing in which SOCs are aligned by discharging the battery cells 3 as an example.
  • active-type balancing in which SOCs are aligned by discharging or charging each cell and moving charges between the cells may be applied.
  • the active type balancing it is possible to suppress the power consumption of the plurality of battery cells 3 as a whole.
  • each battery cell 3 (hereinafter referred to as an “even cell”) connected to an even number counted from the low potential side or from the low potential side.
  • Each battery cell 3 (hereinafter referred to as an “odd cell”) connected in an odd-numbered count was set to a condition in which they can be simultaneously discharged.
  • the voltage applied to the balancing unit 12 when the cells adjacent to each other are simultaneously discharged will be described.
  • the connection line Lm-1 connected to the positive electrode of the cell BCm-1 and the negative electrode of the cell BCm-1.
  • the connection line Lm-1 and the connection line Lm-2 have a low impedance.
  • the voltage between the connection line Lm-1 and the connection line Lm becomes about twice the voltage before discharge.
  • the balancing unit 12 uses a balancing switch arranged between the connection line Lm-1 and the connection line Lm-2.
  • the balancing switch arranged between the connection line Lm-2 connected to the positive electrode of the cell BCm-2 and the connection line Lm-3 connected to the negative electrode of the cell BCm-2 is turned on.
  • the impedance between the connection line Lm-1 and the connection line Lm-2 and between the connection line Lm-2 and the connection line Lm-3 are set to low impedance.
  • the voltage between the connection line Lm-1 and the connection line Lm becomes about three times the voltage before discharge.
  • the voltage applied to the balancing unit 12 becomes higher than that in one case.
  • the voltage applied to the balancing unit 12 increases in accordance with the number. Therefore, it is understood that when the cells adjacent to each other are discharged at the same time, the voltage resistance of the cell controller IC5 including the balancing unit 12 needs to be increased.
  • the voltage resistance of the cell controller IC5 including the balancing unit 12 needs to be increased.
  • simultaneous discharge of adjacent cells may lead to increase in size of the cell controller IC5.
  • FIG. 2A shows the SOCs of Cell1 to Cell6 before the start of balancing.
  • the SOC of Cell 6 is the smallest. Therefore, in balancing, the SOC of Cell6 is used as the target SOC, and the SOC of Cell1 to Cell5 is discharged so that the SOCs of Cell1 to Cell5 are aligned with this target SOC.
  • the first control unit 7 When balancing is started from the state shown in FIG. 2A, the first control unit 7 first discharges odd cells, that is, Cell1, Cell3, and Cell5. Of these odd cells, the one that has the closest SOC to the target SOC, that is, the smallest SOC, is Cell5. Therefore, the first control unit 7 sets the discharge time of the odd-numbered cells so that the SOC of the Cell 5 drops to the target SOC, and discharges the Cell 1, Cell 3, and Cell 5 during the discharge time. As a result, the state shown in FIG.
  • the first controller 7 When the discharge of the odd-numbered cells is completed and the state shown in FIG. 2B is reached, the first controller 7 subsequently discharges the even-numbered cells, that is, Cell2 and Cell4. Although the Cell 6 is also an even cell, the SOC of the Cell 6 is set as the target SOC, so the Cell 6 is excluded from the balancing target. Of these even cells to be balanced, the one that has the closest SOC to the target SOC, that is, the smallest SOC, is Cell2. Therefore, the first control unit 7 sets the discharge time of the even-numbered cells so that the SOC of Cell2 decreases to the target SOC, and discharges Cell2 and Cell4 during the discharge time. As a result, the state shown in FIG.
  • the discharge of odd cells and the discharge of even cells are alternately repeated. That is, in the state of FIG. 2 (c), among the odd-numbered cells, Cell1 and Cell3 whose SOC is not the target SOC are discharged, and the state of FIG. 2 (d) is obtained. In the state shown in FIG. 2D, among the even-numbered cells, the cell 4 whose SOC is not the target SOC is discharged, and the state shown in FIG. 2E is obtained. In the state of FIG. 2E, among the odd-numbered cells, the cell 1 whose SOC is not the target SOC is discharged, resulting in the state of FIG. 2F. As a result, the SOCs of Cell1 to Cell6 are aligned as shown in FIG. 2 (f).
  • the SOC can be made uniform for all of the six battery cells 3 whose SOC was not uniform before the start of balancing.
  • FIG. 3 is a flowchart of balancing control in the first embodiment of the present invention.
  • the first control unit 7 performs the balancing control shown in the flowchart of FIG. carry out.
  • step S10 the first control unit 7 receives the balancing time of each cell from the CCU-side receiving unit 14.
  • the CCU side receiving unit 14 receives the information of the balancing time of each cell included in the balancing command signal received from the BCU 2 from the CCU side receiving unit 14 and acquires it.
  • step S20 the first control unit 7 sets a balancing target cell based on the balancing time of each cell received in step S10.
  • cells having a balancing time of 0, that is, cells excluding cells having a minimum SOC and being a target SOC are set as balancing target cells.
  • step S30 the first control unit 7 performs an odd cell balancing process for performing odd cell balancing control.
  • odd cell balancing balancing is performed on the odd cells among the balancing target cells set in step S20.
  • the odd cells excluded from the balancing target in step S50 which will be described later, are not set as the processing target in step S30.
  • the details of the odd cell balancing process in step S30 will be described later with reference to the flowchart in FIG.
  • step S40 the first control unit 7 updates the balancing time of each odd cell in the balancing target cell.
  • the odd cell discharge time To set in the odd cell balancing process of step S30 is subtracted from the balancing time of each odd cell of the balancing target cells to update the balancing time of each odd cell.
  • the method of setting the odd cell discharge time To will be described later in the description of the odd cell balancing process.
  • step S50 the first control unit 7 excludes cells whose balancing time is 0 due to the update in step S40 from the balancing target. As a result, the cells whose SOC matches the target SOC in the odd cell balancing process in step S30 are excluded from the subsequent balancing targets.
  • step S60 the first control unit 7 determines whether or not there is an even cell to be balanced. As a result, if at least one even-numbered cell remains in the balancing target cells, the process proceeds to step S80, and the even-numbered cell balancing process is performed subsequent to the odd-numbered cell balancing process in step S30. On the other hand, if no even cells remain in the balancing target cells, that is, if the SOCs of all the even cells match the target SOC and the balancing is completed, the process proceeds to step S70.
  • step S70 the first control unit 7 determines whether or not there is an odd number cell to be balanced. As a result, when at least one odd cell remains in the balancing target cell, the process returns to step S30 and the odd cell balancing process is continued. On the other hand, if no odd number cell remains in the balancing target cell, that is, if the SOCs of all the odd number cells match the target SOC and the balancing is completed, the flowchart of FIG. 3 is ended.
  • step S80 the first control unit 7 performs an even cell balancing process for performing even cell balancing control.
  • this even cell balancing process balancing is performed for even cells among the balancing target cells set in step S20.
  • the even cells excluded from the balancing target in step S100 which will be described later, are not set as the processing target in step S80.
  • the details of the even cell balancing process in step S80 will be described later with reference to the flowchart in FIG.
  • step S90 the first control unit 7 updates the balancing time of each even cell in the balancing target cells.
  • the even cell discharge time Te set in the even cell balancing process in step S80 is subtracted from the balancing time of each even cell of the balancing target cells to update the balancing time of each even cell.
  • a method of setting the even cell discharge time Te will be described later in the description of the even cell balancing process.
  • step S100 the first control unit 7 excludes cells whose balancing time is 0 due to the update in step S90 from balancing targets. As a result, the cells whose SOC matches the target SOC in the even cell balancing process in step S80 are excluded from the subsequent balancing targets.
  • step S110 the first control unit 7 determines whether or not there is an odd number cell to be balanced. As a result, when at least one odd cell remains in the balancing target cell, the process returns to step S30, and the odd cell balancing process is performed after the even cell balancing process of step S80. On the other hand, when no odd number cell remains in the balancing target cell, that is, when the SOCs of all the odd number cells match the target SOC and the balancing is completed, the process proceeds to step S120.
  • step S120 the first control unit 7 determines whether or not there is an even cell to be balanced. As a result, when at least one even cell remains in the balancing target cell, the process returns to step S80 and the even cell balancing process is continued. On the other hand, when there is no even-numbered cell among the cells to be balanced, that is, when the SOCs of all the even-numbered cells match the target SOC and the balancing is completed, the flowchart of FIG. 3 is ended.
  • the CCU 1 executes the balancing control as described above by the first control unit 7.
  • the odd-numbered cell balancing process of step S30 and the even-numbered cell balancing process of step S80 are alternately and repeatedly executed until the balancing is completed for all the balancing target cells. Therefore, as described with reference to FIG. 2, the balancing of the odd cells and the balancing of the even cells can be alternately repeated to align the SOC of each cell with the target SOC.
  • FIG. 4 is a flowchart of the odd cell balancing process.
  • step S31 the first control unit 7 specifies an odd cell having the shortest current balancing time, that is, an odd cell whose SOC is closest to the target SOC, among the odd cells in the current balancing target cell.
  • the balancing time of each odd cell at this time when the odd cell balancing process is first performed in step S30, the balancing time received in step S10, that is, the balancing command signal received by the CCU-side receiving unit 14 from the BCU2 is received. Balancing time based on On the other hand, in the second and subsequent odd cell balancing processes, the balancing time updated in step S40 immediately before is used. Then, the current balancing time of the identified odd cell, that is, the minimum balancing time among the odd cells in the current balancing target cell is set to the odd cell discharge time To.
  • step S32 the first control unit 7 sets the odd cell discharge time To set in step S31 in the first timer 8.
  • step S33 the first control unit 7 starts balancing the odd number cells in the current balancing target cell.
  • the first control unit 7 turns on the balancing switch corresponding to each odd cell of the balancing target cells among the plurality of balancing switches included in the balancing unit 12, and turns off the other balancing switches.
  • the balancing unit 12 is controlled such that the positive and negative electrodes of each odd numbered cell of the balancing target cells are brought into a low impedance state and the discharge is started.
  • step S34 the first control unit 7 uses the first timer 8 to determine whether or not the odd cell discharge time To has elapsed since the odd cell balancing was started in step S33.
  • the first timer 8 measures the elapsed time from the start of balancing the odd cells in step S33, and when this elapsed time reaches the odd cell discharge time To set in step S32, the first timer 8
  • the notification is output to the control unit 7.
  • the first control unit 7 determines that the odd-numbered cell discharge time To has not elapsed until receiving the notification from the first timer 8, stays in step S34, and receives the notification from the first timer 8. Then, it is determined that the odd cell discharge time To has elapsed, and the process proceeds to step S35.
  • step S35 the first control unit 7 stops the odd cell balancing started in step S33. At this time, the first control unit 7 controls the balancing unit 12 so that the discharging of each odd-numbered cell of the balancing target cell is stopped by turning off all the balancing switches included in the balancing unit 12.
  • step S35 After the odd cell balancing is stopped in step S35, the first control unit 7 ends the flowchart of FIG. 4 and completes the odd cell balancing process. Then, the process returns to the flowchart of FIG. 3 and proceeds to the next step S40.
  • FIG. 5 is a flowchart of the even cell balancing process.
  • step S81 the first control unit 7 specifies an even cell having the shortest current balancing time, that is, an even cell whose SOC is closest to the target SOC among the even cells in the current balancing target cell.
  • the balancing time of each even cell at this time if the even cell balancing process is first performed in step S80, the balancing time received in step S10, that is, the balancing command signal received by the CCU-side receiving unit 14 from the BCU2 is received. Balancing time based on On the other hand, in the second and subsequent even cell balancing processes, the balancing time updated in the immediately preceding step S90 is used. Then, the current balancing time of the identified even cell, that is, the minimum balancing time among the even cells in the current balancing target cell is set as the even cell discharge time Te.
  • step S82 the first control unit 7 sets the even cell discharge time Te set in step S81 in the first timer 8.
  • step S83 the first control unit 7 starts balancing even cells in the current balancing target cell.
  • the first control unit 7 turns on the balancing switch corresponding to each even cell of the balancing target cells among the plurality of balancing switches included in the balancing unit 12, and turns off the other balancing switches.
  • the balancing unit 12 is controlled such that the positive and negative electrodes of each even-numbered cell of the balancing target cells are brought into the low impedance state and the discharge is started.
  • step S84 the first control unit 7 uses the first timer 8 to determine whether or not the even cell discharge time Te has elapsed since the even cell balancing was started in step S83.
  • the first timer 8 measures the elapsed time since the even cell balancing was started in step S83, and when this elapsed time reaches the even cell discharge time Te set in step S82, the first timer 8 The notification is output to the control unit 7.
  • the first control unit 7 determines that the even cell discharge time Te has not elapsed and stays at step S84 to receive the notification from the first timer 8. Then, it is determined that the even cell discharge time Te has elapsed, and the process proceeds to step S85.
  • step S85 the first control unit 7 stops the even cell balancing started in step S83. At this time, the first control unit 7 controls the balancing unit 12 so that the discharging of each even-numbered cell of the balancing target cell is stopped by turning off all the balancing switches included in the balancing unit 12.
  • step S85 When the even cell balancing is stopped in step S85, the first control unit 7 ends the flowchart of FIG. 5 and completes the even cell balancing process. Then, the process returns to the flowchart of FIG. 3 and proceeds to the next step S90.
  • the CCU 1 measures the elapsed time from the start of balancing, with the balancing unit 12 that balances the state of charge of the battery cells 3 by discharging or charging the plurality of battery cells 3 that are secondary batteries.
  • the first timer 8 the CCU-side receiving unit 14 that receives a balancing command signal including information about the balancing time of the battery cells 3, the elapsed time from the start of balancing measured by the first timer 8, and the CCU.
  • the first control unit 7 that controls the balancing unit 12 based on the balancing command signal received by the side receiving unit 14 is provided.
  • the CCU side receiving unit 14 receives the information regarding the balancing time for the plurality of battery cells 3 by one balancing command signal.
  • the first control unit 7 sets each of the plurality of battery cells 3 whose balancing time is not 0 as a balancing target cell (step S20), and balances odd cells among the balancing target cells (step S30). To S50) and balancing of even cells among the balancing target cells (steps S80 to S100) are alternately repeated, and the balancing unit 12 is controlled. Since it did in this way, a plurality of battery cells 3 can be balanced in a short time, without enlarging cell controller IC5.
  • Balancing of the odd number cells performed by the first control unit 7 includes the following processes.
  • A1 Process of setting the minimum balancing time of odd cells in the balancing target cell as the odd cell discharge time To in the first timer 8 based on the balancing command signal or the updated balancing time (steps S31 and S32).
  • A2) Processing for causing the balancing unit 12 to start discharging odd-numbered cells (step S33)
  • A3) A process of stopping the discharging of the odd cells by the balancing unit 12 when the elapsed time from the start of discharging the odd cells measured by the first timer 8 reaches the odd cell discharge time To (steps S34 and S35).
  • step S40 Processing for updating the balancing time of each odd cell of the balancing target cells based on the odd cell discharge time To (step S40)
  • step S50 Processing for excluding odd cells whose balancing time after updating is 0 from balancing target cells (step S50)
  • the balancing for even-numbered cells performed by the first control unit 7 includes the following processes.
  • (B1) Process of setting the minimum balancing time of even cells in the balancing target cell as the even cell discharge time Te in the first timer 8 based on the balancing command signal or the updated balancing time (steps S81 and S82).
  • step S83 Processing for causing the balancing unit 12 to start discharging even cells (step S83)
  • step S83 Processing for causing the balancing unit 12 to start discharging even cells (step S83)
  • step S83 A process of causing the balancing unit 12 to stop the discharging of the even cells when the elapsed time from the start of the discharging of the even cells measured by the first timer 8 reaches the even cell discharging time Te (steps S84 and S85).
  • step S90 Processing for updating the balancing time of each even cell of the balancing target cells based on the even cell discharge time Te (step S90)
  • step S100 Process of excluding even cells whose balancing time after updating is 0 from balancing target cells (step S100) Since it did in this way, in the 1st control part 7, the balancing with respect to an odd cell and the balancing with respect to an even cell can be performed appropriately, respectively.
  • the CCU side receiving unit 14 wirelessly receives the balancing command signal. Since it did in this way, since wiring between CCU1 and BCU2 can be omitted, the configuration of the battery management system can be further simplified.
  • the CCU 1 includes the time management unit 9 that stops the CCU 1 when the CCU 1 is abnormal. Since this is done, it is possible to prevent the electric power of the battery cell 3 from being wasted when an abnormality occurs in the CCU 1.
  • the BCU 2 which can communicate with the CCU 1, stores information about the balancing time calculated by the second controller 16 and the second controller 16 that calculates the balancing time of the plurality of battery cells 3 that are secondary batteries.
  • the BCU-side transmitter 20 that transmits the included balancing command signal to the CCU 1.
  • the BCU side transmission unit 20 transmits information on the balancing time for the plurality of battery cells 3 by one balancing command signal. Since it did in this way, the power consumption of BCU2 during balancing can be suppressed.
  • the BCU side transmitter 20 wirelessly transmits the balancing command signal. Since it did in this way, since wiring between CCU1 and BCU2 can be omitted, the composition of a battery management system can be simplified.
  • the BCU 2 includes the second timer 17 that measures the time after the BCU 2 shifts to the predetermined low power consumption state.
  • the second control unit 16 sets a predetermined activation time in the second timer 17, and then shifts the BCU 2 to the low power consumption state.
  • the second timer 17 restarts the BCU 2 when the elapsed time after the BCU 2 shifts to the low power consumption state reaches the startup time. Since this is done, it is possible to further suppress the power consumption of the BCU 2 while periodically performing balancing.
  • FIG. 6 is a flowchart of balancing control in the second embodiment of the present invention.
  • the CCU 1 transmits, for example, a balancing command signal from the BCU 2 and is received by the CCU side receiving unit 14, the first control unit 7 performs the balancing control shown in the flowchart of FIG. carry out.
  • step S10A the first control unit 7 receives the balancing time of each cell from the CCU-side receiving unit 14.
  • the CCU-side receiving unit 14 receives, from the CCU-side receiving unit 14, information about the balancing time of each cell included in the balancing command signal received from the BCU 2.
  • step S20A the first control unit 7 sets a balancing target cell based on the balancing time of each cell received in step S10A.
  • each cell except for the cell having the balancing time of 0, that is, the cell having the minimum SOC and being the target SOC is set as the balancing target cell.
  • step S30A the first control unit 7 performs all-cell balancing processing for performing balancing control of all cells.
  • this all-cell balancing process balancing is performed on all balancing target cells set in step S20A.
  • the cell excluded from the balancing target in step S50A described later is not set as the processing target in step S30A.
  • the details of the all-cell balancing process in step S30A will be described later with reference to the flowchart in FIG.
  • step S40A the first control unit 7 updates the balancing time of each cell in the balancing target cell.
  • the balancing time of each cell is updated by subtracting the all-cell discharge time Ta set in the all-cell balancing process of step S30A from the balancing time of each balancing target cell.
  • the method of setting the all-cell discharge time Ta will be described later in the explanation of the all-cell balancing process.
  • step S50A the first control unit 7 excludes cells whose balancing time becomes 0 due to the update in step S40A from balancing targets. As a result, the cells whose SOC matches the target SOC in the all-cell balancing process in step S30A are excluded from the subsequent balancing targets.
  • step S60A the first control unit 7 determines whether or not there is a balancing target cell. As a result, when at least one balancing target cell remains, the process returns to step S30A and the all-cell balancing process is continued. On the other hand, when no balancing target cell remains, that is, when the SOCs of all cells match the target SOC and the balancing is completed, the flowchart of FIG. 6 is ended.
  • the CCU 1 executes the balancing control as described above by the first control unit 7.
  • the all-cell balancing process of step S30A is repeatedly performed until the balancing is completed for all balancing target cells. Therefore, the SOC of each cell can be aligned with the target SOC.
  • FIG. 7 is a flowchart of the all cell balancing process.
  • step S31A the first control unit 7 identifies a cell having the shortest current balancing time, that is, a cell whose SOC is closest to the target SOC, among the current cells to be balanced.
  • the balancing time of each cell at this time when the all-cell balancing process is first performed in step S30A, the balancing time received in step S10A, that is, the balancing command signal received from the BCU 2 by the CCU-side receiver 14 Based balancing time is used.
  • the balancing time updated in step S40A immediately before is used.
  • the current balancing time of the specified cell that is, the minimum balancing time of the current balancing target cells is set to the all-cell discharge time Ta.
  • step S32A the first control unit 7 sets the all-cell discharge time Ta set in step S31A in the first timer 8.
  • step S33A the first control unit 7 starts balancing all current balancing target cells.
  • the first control unit 7 turns on the balancing switch corresponding to each balancing target cell among the plurality of balancing switches included in the balancing unit 12, and turns off the other balancing switches.
  • the balancing unit 12 is controlled so that the positive and negative electrodes of each balancing target cell are brought into the low impedance state and the discharge is started.
  • step S34A the first control unit 7 uses the first timer 8 to determine whether or not the all-cell discharge time Ta has elapsed since the balancing of all balancing target cells was started in step S33A.
  • the first timer 8 measures the elapsed time from the start of balancing all the balancing target cells in step S33A, and when this elapsed time reaches the all-cell discharge time Ta set in step S32A, The notification is output to one control unit 7.
  • the first control unit 7 determines that the all-cell discharge time Ta has not elapsed until receiving the notification from the first timer 8, stays in step S34A, and receives the notification from the first timer 8. Then, it is determined that the total cell discharge time Ta has elapsed, and the process proceeds to step S35A.
  • step S35A the first control unit 7 stops the balancing of all balancing target cells started in step S33A. At this time, the first control unit 7 controls the balancing unit 12 so that the discharging of each balancing target cell is stopped by turning off all the balancing switches included in the balancing unit 12.
  • step S35A After stopping the balancing of all balancing target cells in step S35A, the first control unit 7 finishes the flowchart of FIG. 7 and finishes the all-cell balancing process. Then, the process returns to the flowchart of FIG. 6 and proceeds to the next step S40A.
  • the first control unit 7 sets each of the plurality of battery cells 3 whose balancing time is not 0 as a balancing target cell (step S20A), and repeatedly performs balancing for all balancing target cells.
  • the balancing unit 12 is controlled (steps S30A to 50A). Since it did in this way, since the balancing time of a plurality of battery cells 3 can be shortened further, it is possible to further reduce the electric power of the battery cells 3 which CCU1 consumes at the time of balancing. However, it may be necessary to increase the size of the cell controller IC 5 as compared with the first embodiment.
  • Balancing for all balancing target cells performed by the first control unit 7 includes the following processes.
  • C1 Processing of setting the minimum balancing time of the balancing target cells as the total cell discharge time Ta in the first timer 8 based on the balancing command signal or the updated balancing time (steps S31A and S32A).
  • C2) Processing for causing the balancing unit 12 to start discharging of the balancing target cell (step S33A)
  • C3 When the elapsed time from the discharge start of the balancing target cells measured by the first timer 8 reaches the all-cell discharge time Ta, the process of stopping the balancing unit 12 from discharging the balancing target cells (steps S34A and S35A).
  • step S40A Processing of updating the balancing time of each cell of the balancing target cells based on the total cell discharge time Ta (step S40A)
  • step S50A Processing for excluding cells whose balancing time after updating is 0 from balancing target cells (step S50A) Since it did in this way, the 1st control part 7 can perform balancing about all the balancing object cells appropriately.
  • a third embodiment of the present invention will be described.
  • a balancing control method for discharging cells one by one will be described.
  • the configurations of the battery management system and the battery system in this embodiment, and the configurations of CCU1 and BCU2 are the same as those described in FIG. 1 in the first embodiment. is there.
  • the point that the BCU2 transmits the information of the balancing time of the plurality of battery cells 3 connected to the CCU1 to the CCU1 by one balancing command signal is the same as in the first embodiment. Therefore, these descriptions will be omitted below.
  • FIG. 8 is a flowchart of balancing control in the third embodiment of the present invention.
  • the CCU 1 transmits, for example, a balancing command signal from the BCU 2 and is received by the CCU side receiving unit 14, the first control unit 7 performs the balancing control shown in the flowchart of FIG. carry out.
  • step S10B the first control unit 7 receives the balancing time of each cell from the CCU-side receiving unit 14.
  • the CCU-side receiving unit 14 receives from the CCU-side receiving unit 14 and obtains information on the balancing time of each cell included in the balancing command signal received from the BCU 2. ..
  • step S20B the first control unit 7 sets a balancing target cell based on the balancing time of each cell received in step S10B.
  • each cell except for the cell having the balancing time of 0, that is, the cell having the minimum SOC and being the target SOC is set as the balancing target cell.
  • step S30B the first control unit 7 performs an individual cell balancing process for performing balancing control of each balancing target cell.
  • this individual cell balancing process balancing is performed individually for each balancing target cell set in step S20B.
  • the cell excluded from the balancing target in step S50B described later is not set as the processing target in step S30B.
  • the details of the individual cell balancing process in step S30B will be described later with reference to the flowchart in FIG.
  • step S50B the first control unit 7 excludes the cells that have been balanced by the individual cell balancing processing in step S30B from the balancing target. As a result, the cell whose SOC matches the target SOC in the individual cell balancing process in step S30B is excluded from the subsequent balancing targets.
  • step S60B the first control unit 7 determines whether or not there is a balancing target cell. As a result, when at least one balancing target cell remains, the process returns to step S30B to continue the individual cell balancing process. On the other hand, if no balancing target cell remains, that is, if the SOCs of all cells match the target SOC and the balancing is completed, the flowchart of FIG. 8 is ended.
  • the CCU 1 executes the balancing control as described above by the first control unit 7.
  • the individual cell balancing process of step S30B is repeatedly performed until the balancing is completed for all balancing target cells. Therefore, the SOC of each cell can be aligned with the target SOC.
  • FIG. 9 is a flowchart of the individual cell balancing process.
  • the first control unit 7 selects the cell having the smallest cell number, that is, the cell arranged on the lowest potential side among the current balancing target cells, as the current discharge target cell.
  • the cell having the largest cell number may be selected instead of the cell having the smallest cell number.
  • another cell may be selected. If any one of the current balancing target cells can be selected, it is possible to select an arbitrary cell as the current discharge target cell.
  • step S32B the first control unit 7 sets the balancing time of the current discharge target cell selected in step S31B to the individual cell discharge time Tn.
  • the balancing time received in step S10B that is, the balancing time based on the balancing command signal received by the CCU-side receiving unit 14 from the BCU 2 is used.
  • step S33B the first controller 7 sets the individual cell discharge time Tn set in step S32B in the first timer 8.
  • step S34B the first control unit 7 starts balancing of the current discharge target cells selected in step S31B.
  • the first control unit 7 turns on the balancing switch corresponding to the cell to be discharged this time among the plurality of balancing switches included in the balancing unit 12, and turns off the other balancing switches.
  • the balancing unit 12 is controlled so that the current between the positive and negative electrodes of the current discharge target cell is set to the low impedance state and the discharge is started.
  • step S35B the first control unit 7 uses the first timer 8 to determine whether or not the individual cell discharge time Tn has elapsed since the current balancing of the discharge target cells was started in step S34B. .. At this time, the first timer 8 measures the elapsed time from the start of the balancing of the current discharge target cells in step S34B, and when this elapsed time reaches the individual cell discharge time Tn set in step S33B, The notification is output to the first control unit 7. The first control unit 7 determines that the individual cell discharge time Tn has not elapsed until receiving the notification from the first timer 8, stays in step S35B, and receives the notification from the first timer 8. Then, it is determined that the individual cell discharge time Tn has elapsed, and the process proceeds to step S36B.
  • step S36B the first control unit 7 stops the balancing of the current discharge target cells started in step S34B. At this time, the first control unit 7 controls the balancing unit 12 so that the discharge of the current discharge target cell is stopped by turning off all the balancing switches included in the balancing unit 12.
  • step S36B When the balancing of the current discharge target cell is stopped in step S36B, the first control unit 7 ends the flowchart of FIG. 9 and completes the individual cell balancing process. After that, the process returns to the flowchart of FIG. 8 and proceeds to the next step S50B.
  • the first control unit 7 sets each of the plurality of battery cells 3 whose balancing time is not 0 as a balancing target cell (step S20B), and repeatedly performs balancing for each balancing target cell. Then, the balancing unit 12 is controlled (steps S30B and 50B). Since it did in this way, balancing control of the some battery cell 3 can be implemented easily. However, as compared with the first embodiment, the time until the balancing of all the battery cells 3 is finished becomes longer, and the power of the battery cells 3 consumed by the CCU 1 during balancing may increase.
  • Balancing for each balancing target cell performed by the first control unit 7 includes the following processes.
  • D4 Processing for stopping the discharging of the discharge target cell by the balancing unit 12 when the elapsed time from the discharge start of the discharge target cell measured by the first timer 8 reaches the individual cell discharge time Tn (steps S35B and S36B).
  • the CCU 1 since the CCU 1 is configured as described above, even if the number of the first timers 8 provided for the plurality of battery cells 3 is one, the plurality of battery cells can be received by receiving the balancing command signal once. Can manage 3 balancings. Therefore, low power consumption of the BCU 2 during balancing can be realized, and low power consumption of the battery system can be achieved.
  • the BCU 2 since the BCU 2 is configured as described above, it becomes possible to execute balancing at a predetermined timing. For example, since the voltage of the battery cell 3 becomes unstable immediately after the vehicle stops, the calculation accuracy of SOC deteriorates. Therefore, more accurate balancing becomes possible by executing the SOC calculation and balancing at the timing when the voltage of the battery cells 3 becomes stable after the vehicle stops. Further, even if the variation of SOC of the plurality of battery cells 3 is eliminated by performing balancing, the variation of SOC occurs again after a lapse of time due to the difference in the amount of self-discharge of the battery cells 3. Even in such a case, since the balancing can be executed regularly, it is possible to always suppress the variation in SOC. Therefore, it is possible to use a wide SOC range and extend the cruising range of the battery cells 3 regardless of the timing of driving the vehicle.
  • the second control unit 16 sets the next startup time in the second timer 17, but a fixed value is set in the second timer 17.
  • the BCU 2 may be activated at regular intervals. Even in this case, the same effect can be obtained. The same effect can be obtained by activating the BCU 2 from a host system (not shown) instead of the second timer 17.
  • the CCU 1 is configured to receive the information on the balancing time of each battery cell 3 by the balancing command signal.
  • the first control unit 7 can calculate the balancing time
  • Information other than the balancing time may be received.
  • the CCU 1 may receive the cell voltage or SOC of each battery cell 3, and the first control unit 7 may calculate the balancing time of each battery cell 3 based on this.
  • the cell voltage may be received instead of the balancing time, and the first control unit 7 may control the cell voltages so as to be uniform.
  • the cell voltages of the battery cells 3 detected by the cell controller IC5 may be used to perform the balancing of the battery cells 3.
  • the CCU 1 may shift to the low power consumption state after setting the next activation time in the first timer 8 after the end of balancing.
  • the CCU1 can be activated even if the BCU2 is not activated, so that it is possible to further reduce the power consumption.
  • the SOH can be accurately calculated by periodically activating the CCU 1 to acquire the time change of the information of each battery cell 3 and measuring the self-discharge amount of each battery cell. Further, if the self-discharge amount is known, the CCU 1 can detect the SOC change of each battery cell 3 even if the BCU 2 is not activated, so that the balancing can be periodically executed. As a result, it is possible to suppress variations in SOC when the BCU 2 is activated next time.
  • the CCU 1 and the battery cell 3 described in each embodiment can be provided as a battery pack as a set. With such a configuration, the CCU 1 and the battery cells 3 due to a failure or a version upgrade can be collectively replaced in battery pack units, so that these replacements can be easily performed. Also, replacement of the BCU 2 can be facilitated.
  • the example in which the communication between the CCU 1 and the BCU 2 is performed wirelessly has been described, but the same effect can be obtained even if the communication is configured to be wired.
  • wireless power consumption is higher than wired power consumption, and thus the effect of the present invention is more easily enjoyed in the wireless case.
  • the communication between the CCU 1 and the BCU 2 is insulated by the insulating means.
  • a well-known insulating method such as a photo coupler, a photo MOS relay, a pulse transformer, a digital isolator, and a capacitor can be applied.
  • connection method can be applied to the connection between the BCU2 and the plurality of CCU1.
  • a so-called star-type connection method in which BCU2 and a plurality of CCU1s are connected by the number of CCU1s, or a so-called readback-type daisy chain connection method in which CCU1s are connected in series and only the highest CCU1 is connected to BCU2.
  • a so-called unidirectional daisy chain connection method in which only the highest and lowest CCU1 are connected to the BCU2, is applicable.
  • the balancing of the battery cells 3 is preferably executed when the vehicle is stopped and the vehicle is not being charged by the external charger. It is possible to perform the balancing operation while the vehicle is traveling or when the vehicle is being charged by the external charger, but at these times, the BCU 2 periodically calculates the charge / discharge allowable power amount and notifies the host system. Since it has to be transmitted, it is difficult to shift to a low power consumption state. Further, by performing the balancing operation when the vehicle is stopped and the vehicle is not charged by the external charger, it is possible to take a long time to execute the balancing operation. As a result, the discharge current can be reduced, and the structure of the CCU 1 can be simplified.
  • the balancing operation is performed in a short time while the vehicle is traveling or while the vehicle is being charged by the external charger, heat may be generated due to a large discharge current, which may lead to element destruction or performance deterioration. In order to suppress this, it may be necessary to apply a heat dissipation structure to the CCU 1. On the other hand, by performing the balancing operation when the vehicle is stopped and the vehicle is not being charged by the external charger, it is not necessary to apply the heat radiation structure to the CCU1, so that the structure of the CCU1 can be simplified. Becomes

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Abstract

セルコントローラは、複数の二次電池をそれぞれ放電または充電することで前記二次電池の充電状態をバランシングするバランシング部と、前記バランシングを開始してからの経過時間を計測する第一のタイマと、前記二次電池のバランシング時間に関する情報を含むバランシング指令信号を受信する受信部と、前記第一のタイマが計測した前記バランシングを開始してからの経過時間と、前記受信部が受信した前記バランシング指令信号とに基づいて、前記バランシング部を制御する第一の制御部と、を備え、前記受信部は、前記複数の二次電池に対する前記情報を、一回の前記バランシング指令信号により受信する。

Description

セルコントローラ、バッテリコントローラ、電池管理システムおよび電池システム
　本発明は、セルコントローラおよびバッテリコントローラと、これらを用いた電池管理システムおよび電池システムと、に関する。
　二次電池から供給される電力を用いて駆動するハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）等の車両では、所望の高電圧を確保するため、二次電池の電池セルを多数直列接続して構成される組電池（電池システム）が一般的に用いられている。従来、このような組電池には、各電池セルの容量計算や保護管理のため、電池管理装置がワイヤーハーネスを介して接続されている。この電池管理装置により、各電池セルの充放電状態を制御することで、各電池セルの管理が行われている。
　上記の電池管理装置では、各電池セル間の電圧バラツキを低減するため、電池セル毎に個別に放電を行って各電池セルの電圧を均等化するバランシングを実施するものが知られている。電池管理装置は通常、組電池とは別に車両に搭載された鉛蓄電池等の低電圧バッテリの電力を用いて、停車中にバランシングを実施する。したがって、停車中のバッテリ上がりを防止するためには、バランシング中の電池管理装置の電力消費をなるべく抑制する必要がある。
　バランシング中における電池管理装置の低消費電力化に関して、下記特許文献１の技術が提案されている。特許文献１に開示された電池管理装置は、組電池を構成する複数のリチウム二次電池の容量を個別に調整する電池制御システムにおいて、前記各リチウム二次電池の開回路電圧を測定する電圧測定手段と、前記電圧測定手段で測定された開回路電圧から当該リチウム二次電池の容量調整時間を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された容量調整時間の間、当該リチウム二次電池の容量を調整する容量調整手段と、前記組電池が一定期間未使用で放置された場合に、前記電圧測定手段及び演算手段を所定時間作動させる作動制御手段と、を備え、前記容量調整手段は前記所定時間内に前記リチウム二次電池の容量調整を開始して前記所定時間経過後も該リチウム二次電池の容量調整を続行し、前記電圧測定手段及び前記演算手段は前記所定時間経過後に低消費電力状態となることを特徴としている。
日本国特開２００３－２８２１５９号公報
　特許文献１に記載の技術では、複数の電池セルに対応した複数のタイマを配置しているため、装置が複雑化するという課題があった。
　本発明によるセルコントローラは、複数の二次電池をそれぞれ放電または充電することで前記二次電池の充電状態をバランシングするバランシング部と、前記バランシングを開始してからの経過時間を計測する第一のタイマと、前記二次電池のバランシング時間に関する情報を含むバランシング指令信号を受信する受信部と、前記第一のタイマが計測した前記バランシングを開始してからの経過時間と、前記受信部が受信した前記バランシング指令信号とに基づいて、前記バランシング部を制御する第一の制御部と、を備え、前記受信部は、前記複数の二次電池に対する前記情報を、一回の前記バランシング指令信号により受信する。
　本発明によるバッテリコントローラは、上記セルコントローラと通信可能なものであって、前記複数の二次電池のバランシング時間を演算する第二の制御部と、前記第二の制御部により演算された前記バランシング時間の情報を含むバランシング指令信号を前記セルコントローラに送信する送信部と、を備え、前記送信部は、前記複数の二次電池に対する前記情報を、一回の前記バランシング指令信号により送信する。
　本発明による電池管理システムは、上記セルコントローラと、上記バッテリコントローラと、を有する。
　本発明による電池システムは、上記電池管理システムと、前記電池管理システムによりバランシングされる複数の二次電池と、を有する。
　本発明によれば、簡易な構成でバランシング中のバッテリコントローラの電力消費を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る電池管理システムおよび電池システムを示す図である。 本発明の第１の実施形態におけるバランシング制御の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態におけるバランシング制御のフローチャートである。 奇数セルバランシング処理のフローチャートである。 偶数セルバランシング処理のフローチャートである。 本発明の第２の実施形態におけるバランシング制御のフローチャートである。 全セルバランシング処理のフローチャートである。 本発明の第３の実施形態におけるバランシング制御のフローチャートである。 個別セルバランシング処理のフローチャートである。
（第１の実施形態）
　図１は、本発明の一実施形態に係る電池管理システムおよび電池システムを示す図である。図１に示す電池管理システムは、複数のセルコントローラ（以下「ＣＣＵ」と省略する）１と、バッテリコントローラ（以下「ＢＣＵ」と省略する）２とを有し、直列接続されたｍ個（ｍは任意の自然数）の電池セル３の管理を行うものである。この電池管理システムとｍ個の電池セル３とを合わせて、本実施形態の電池システムが構成される。なお、以下では電池セル３を単に「セル」と称することがある。
　本実施形態の電池システムは、例えばハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）等の車両に搭載されて使用され、車両のモータを駆動するための電力を供給する。以下では、こうした車両のモータ駆動に利用される電池システムを例として、本実施形態の電池システムを説明する。
　ＣＣＵ１は、複数の電池セル３とそれぞれ接続されており、ＢＣＵ２からの指令に基づいて対応する各電池セル３の管理を行う。ＣＣＵ１が行う電池セル３の管理には、電池セル３の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）のバラツキを一定範囲内に揃えるためのバランシングが含まれる。各ＣＣＵ１は、電池セル３において使用できるＳＯＣの範囲を広くすることを目的として、対応する電池セル３のバランシングを行う。なお、ＣＣＵ１によるバランシングの詳細については後述する。
　ＢＣＵ２は、各ＣＣＵ１に対して、バランシングを実行させるためのバランシング指令信号を送信する。このバランシング指令信号には、各ＣＣＵ１が接続されている複数の電池セル３のバランシング時間に関する情報が含まれている。またＢＣＵ２は、各ＣＣＵ１から送信されるセル電圧、セル温度、電流値などの情報を受信し、これらの情報に基づいてバランシング指令信号を生成する。
　各電池セル３は、リチウムイオン電池等の二次電池を用いて構成されており、負荷である不図示のインバータにモータ駆動用の交流電力を生成するための直流電力を供給するとともに、回生発電中のモータや商用電源からの交流電力に基づいて生成された直流電力を充電する。なお図１では、ｍ個の電池セル３をＢＣ１～ＢＣｍでそれぞれ表すとともに、ＣＣＵ１と各電池セル３の正負極間を接続する線をＬ０～Ｌｍで表している。また、ＢＣＵ２は鉛蓄電池４と接続されている。
　次に、本実施形態の電池管理システムを構成するＣＣＵ１およびＢＣＵ２の詳細について説明する。
　最初に、ＣＣＵ１について説明する。ＣＣＵ１は、電池セル３を電源として動作し、セルコントローラＩＣ（以下「セルコンＩＣ」と省略する）５、第一の制御部７、第一のタイマ８、時間管理部９、ＣＣＵ側無線機１０、ＣＣＵ側アンテナ１１を備える。セルコンＩＣ５は、バランシング部１２とＡＤ変換器（図示無し）を備える。ＣＣＵ側無線機１０は、ＣＣＵ側送信部１３、ＣＣＵ側受信部１４を備える。
　なお図１では、本実施形態の電池管理システムにおける複数のＣＣＵ１のうち、組電池の最高電位側に配置されたＢＣｍ－２、ＢＣｍ－１、ＢＣｍの各電池セル３と接続されているＣＣＵ１Ａと、組電池の最低電位側に配置されたＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３の各電池セル３と接続されているＣＣＵ１Ｂとを例示し、他の電池セル３に接続されているＣＣＵ１の図示を省略している。ただし実際には、電池管理システムが備えるＣＣＵ１の個数や、各ＣＣＵ１に接続される電池セル３の個数は図１の例に限らず、任意に設定可能である。以下では、ＣＣＵ１Ａを例として、複数のＣＣＵ１の構成や動作を説明する。
　ＣＣＵ側無線機１０に備えられたＣＣＵ側受信部１４は、ＣＣＵ側アンテナ１１を介して、ＢＣＵ２から送信される無線信号を受信する。例えば、各電池セル３のバランシング時間に関する情報を含む前述のバランシング指令信号や、ＣＣＵ１に対する起動命令を含む起動信号などを、ＢＣＵ２から無線信号により受信する。ＢＣＵ２から無線信号を受信すると、ＣＣＵ側受信部１４は、その無線信号を復調して第一の制御部７へ出力する。
　ＣＣＵ側無線機１０に備えられたＣＣＵ側送信部１３は、第一の制御部７から入力される信号を変調して無線信号を生成し、ＣＣＵ側アンテナ１１を介してＢＣＵ２へ送信する。例えば、各電池セル３から取得したセル電圧、セル温度、電流値などの情報を、無線信号によりＢＣＵ２へ送信する。
　なお、ＣＣＵ側無線機１０において用いられる無線信号の変調方式としては、例えばＰＳＫ（Phase Shift Keying)がある。また、ＰＳＫ変調方式を利用した通信方式としては、例えばIEEE802.15.4がある。
　第一の制御部７は、ＣＣＵ側受信部１４が無線にて受信したバランシング指令信号に基づき、セルコンＩＣ５に備えられたバランシング部１２を制御することで、電池セル３のバランシング制御を行う。このとき第一の制御部７は、第一のタイマ８が計測する時間を用いて、バランシング制御を行う。第一のタイマ８は、バランシング部１２がバランシングを開始してからの経過時間を計測する。なお、第一の制御部７によるバランシング制御の詳細については後述する。第一の制御部７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の演算処理回路や、これらと組み合わせて利用される各種プログラムを用いてそれぞれ構成される。
　バランシング部１２は、第一の制御部７の制御に応じて、ＣＣＵ１が接続されている複数の電池セル３をそれぞれ放電または充電することにより、各電池セル３のバランシングを行う。バランシング部１２は、各電池セル３の正負極間にそれぞれ接続された複数のバランシングスイッチ（不図示）を有しており、この複数のバランシングスイッチを第一の制御部７の制御に応じてそれぞれオンまたはオフさせることで、各電池セル３を放電または充電させてバランシングを行うことができる。バランシング部１２は、例えば集積回路であるセルコンＩＣ５における一部の回路や、セルコンＩＣ５に付随して設けられた各種電気部品を用いて構成される。
　第一の制御部７は、バランシング部１２のバランシング制御を完了した後、ＣＣＵ１を所定の低消費電力状態に移行させる制御を行う。この低消費電力状態において、ＣＣＵ１は、ＢＣＵ２から起動信号が送信された場合にその起動信号を受信するのに必要な部分を除いて、ＣＣＵ１内の各部の動作を停止する。これにより、バランシング完了後の低消費電力化を図ることができる。
　しかし、ＣＣＵ１が低消費電力状態へと移行できないような異常が発生した場合には、ＣＣＵ１の動作によって電池セル３の電荷が放電され続け、最悪の場合、車両の走行ができなくなる虞がある。この異常には、例えば第一のタイマ８の故障や、第一の制御部７の故障などを原因として、所定のバランシング時間を経過してもバランシングを停止できない場合や、バランシング停止後に低所費電力状態よりも消費電力の大きい待機状態を継続する場合などが含まれる。かかる課題を解決するため、ＣＣＵ１は時間管理部９を備えている。
　時間管理部９は、ＣＣＵ１が低消費電力状態へと移行できないようなＣＣＵ１の異常時に、ＣＣＵ１を停止する機能を有している。時間管理部９には、バランシング制御に必要な時間よりも長い停止時間が設定されており、バランシングを開始してからの経過時間がこの停止時間を超過すると、ＣＣＵ１を停止することができるようになっている。時間管理部９における停止時間には、あらかじめ決められた固定値や、ＢＣＵ２からの設定値などを用いることができる。また、時間管理部９が第一のタイマ８の異常を監視し、異常を検知したときにＣＣＵ１を停止するようにしてもよい。時間管理部９は、例えば第一の制御部７として用いられるＣＰＵやＦＰＧＡの一機能として実現してもよいし、第一の制御部７とは別のハードウェアを用いて実現してもよい。
　低消費電力状態においてＢＣＵ２から無線にて送信された起動信号を受信すると、ＣＣＵ１は起動し、低消費電力状態を解除する。起動後にＢＣＵ２から送信されたバランシング指令信号をＣＣＵ側受信部１４が受信すると、第一の制御部７は、第一のタイマ８を利用して、複数の電池セル３のバランシングを管理する。
　続いて、ＢＣＵ２について説明する。ＢＣＵ２は、鉛蓄電池４を電源として動作し、電源部１５、第二の制御部１６、第二のタイマ１７、ＢＣＵ側無線機１８、ＢＣＵ側アンテナ１９を備える。ＢＣＵ側無線機１８は、ＢＣＵ側送信部２０、ＢＣＵ側受信部２１を備える。
　電源部１５は、鉛蓄電池４から供給される電源に基づき、ＢＣＵ２の各部分に動作電源を供給する。
　ＢＣＵ側受信部２１は、ＢＣＵ側アンテナ１９を介して、ＣＣＵ１から送信される無線信号を受信する。この無線信号には、ＣＣＵ１が取得した各電池セル３のセル電圧、セル温度、電流値などの情報が含まれている。ＣＣＵ１から無線信号を受信すると、ＢＣＵ側受信部２１は、その無線信号を復調して第二の制御部１６へ出力する。
　ＢＣＵ側送信部２０は、前述のバランシング指令信号や起動信号が第二の制御部１６から入力されると、これらの信号を変調して無線信号を生成し、ＢＣＵ側アンテナ１９を介してＣＣＵ１へ送信する。
　第二の制御部１６は、ＢＣＵ側受信部２１により受信および復調された信号に含まれる各電池セル３の情報に基づいて、各電池セル３のＳＯＣ、ＳＯＨ（State Of Health）、許容電力量などを算出する。また、第二の制御部１６は、算出したＳＯＣに基づいて各電池セル３のバランシング時間を演算し、その演算結果からバランシング指令信号を生成して、ＢＣＵ側送信部２０に出力する。ＢＣＵ側送信部２０は、第二の制御部１６からバランシング指令信号が入力されると、これを変調して無線信号を生成し、ＢＣＵ側アンテナ１９を介してＣＣＵ１へ送信する。これにより、ＣＣＵ１に接続されている複数の電池セル３のバランシング時間がＢＣＵ２からＣＣＵ１へと伝えられる。ＢＣＵ側送信部２０によりバランシング指令信号が送信された後、第二の制御部１６は、所定の低消費電力状態へ移行する。
　なお、ＢＣＵ２は、ＣＣＵ１に接続されている複数の電池セル３のバランシング時間の情報を、一回のバランシング指令信号により、まとめてＣＣＵ１に送信する。そのため、ＣＣＵ１においてＣＣＵ側受信部１４は、ＢＣＵ２から送信された一回のバランシング指令信号により、バランシング対象とする複数の電池セル３に対するバランシング時間の情報を受信する。これにより、バランシング実施時に必要なＢＣＵ２の起動と、ＢＣＵ２からＣＣＵ１へのバランシング指令信号の送信とを、それぞれ一回で済ませることができる。したがって、バランシング中のＢＣＵ２の低消費電力化が可能となる。
　第二のタイマ１７は、ＢＣＵ２が低消費電力状態に移行してからの経過時間を計測し、その経過時間が所定の起動時間に達したら、電源部１５にＢＣＵ２の起動を指示することでＢＣＵ２を再起動させる。このとき電源部１５は、第二のタイマ１７からの指示に応じて、ＢＣＵ２の各部分に対する動作電源の供給を再開する。
　第二の制御部１６は、第二のタイマ１７に起動時間を設定してから、ＢＣＵ２を低消費電力状態に移行させる。第二のタイマ１７は、設定された起動時間の経過後に、電源部１５に対してＢＣＵ２の起動を指示する。
　ＢＣＵ２が起動して低消費電力状態を解除すると、ＣＣＵ１に起動信号を送信してＣＣＵ１を起動させる。その後、ＢＣＵ２は各電池セル３の情報取得命令をＣＣＵ１へ送信する。ＣＣＵ１は、ＢＣＵ２からの情報取得命令に従って各電池セル３の情報を取得し、ＢＣＵ２へ送信する。
　ＢＣＵ２は、ＣＣＵ１から送信された各電池セル３の情報を用いて、各セルのＳＯＣやバランシング時間を演算し、バランシング指令信号をＣＣＵ１へ送信する。ここで、ＣＣＵ１が取得する電池セル３の情報の一部または全部を、ＢＣＵ２で取得する情報に置き換えてもよい。例えば、複数の電池セル３と直列接続されたシャント抵抗を配置し、このシャント抵抗での電圧降下をＢＣＵ２が所持する不図示のＡＤ変換器で取得することにより、電流値を取得してもよい。また、各セルのバランシング時間ではなく、各セルの電圧やＳＯＣの情報を、バランシング指令信号によりＢＣＵ２からＣＣＵ１へ送信してもよい。この場合、ＣＣＵ１では、各セルの電圧やＳＯＣからバランシング時間を算出することができる。すなわち、ＣＣＵ１において各セルのバランシング時間を決定できるものであれば、バランシング時間に関する情報として任意の情報をバランシング指令信号に含めることが可能である。
　バランシング指令信号を送信した後、ＢＣＵ２は再び低消費電力状態へ移行する。ＣＣＵ１は、ＢＣＵ２からバランシング指令信号を受信すると、バランシングを行った後に低消費電力状態へ移行する。
　次に、ＣＣＵ１において第一の制御部７が行うバランシング制御について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態におけるバランシング制御の一例を示す図である。図２では、６個の電池セル３が１つのＣＣＵ１と接続されており、この６個の電池セル３のＳＯＣを揃えるバランシング制御の例を、（ａ）～（ｆ）の各図により示している。図２（ａ）～（ｆ）において、「Ｃｅｌｌ１」～「Ｃｅｌｌ６」は同一のＣＣＵ１に接続された６個の電池セル３にそれぞれ対応し、この６個の電池セル３のＳＯＣを棒グラフでそれぞれ表している。なお、各電池セル３のＳＯＣの大きさは、各電池セル３のバランシング時間に相当する。
　前述のように、本実施形態の電池システムにおけるバランシングは、電池セル３で使用できるＳＯＣの範囲を広くするために、直列接続された複数セルのＳＯＣを揃えることを目的として行われる。以下では、各電池セル３を放電させることでＳＯＣを揃えるパッシブ方式のバランシングを例として、本実施形態のバランシング制御を説明する。ただし、各セルを放電または充電させてセル間で電荷を移動させることによりＳＯＣを揃えるアクティブ方式のバランシングを適用してもよい。アクティブ方式のバランシングを用いた場合には、複数の電池セル３全体での電力消費を抑制することが可能となる。
　また、直列接続された複数の電池セル３では、互いに隣接するセル同士を同時に放電させると、バランシング部１２に印加される電圧が高くなり、セルコンＩＣ５を大型化する必要がある。そのため、本実施形態では、隣接するセル同士は同時には放電できず、低電位側から数えて偶数番目に接続されている各電池セル３（以下「偶数セル」と称する）、または低電位側から数えて奇数番目に接続されている各電池セル３（以下「奇数セル」と称する）を、同時に放電することができる条件とした。
　以下では、互いに隣接するセル同士を同時に放電させた場合に、バランシング部１２に印加される電圧について説明する。図１における複数の電池セル３のうち１つ、例えばセルＢＣｍ－１を放電する場合、バランシング部１２において、セルＢＣｍ－１の正極に接続された接続線Ｌｍ－１とセルＢＣｍ－１の負極に接続された接続線Ｌｍ－２の間に配置されたバランシングスイッチをオンすることにより、接続線Ｌｍ－１と接続線Ｌｍ－２の間を低インピーダンスとする。このとき、接続線Ｌｍ－１の電位が接続線Ｌｍ－２の電位に近づくため、接続線Ｌｍ－１と接続線Ｌｍ間の電圧は、放電前の電圧に対して約２倍となる。一方、互いに隣接する２つのセル、例えばセルＢＣｍ－１とセルＢＣｍ－２を同時に放電する場合、バランシング部１２において、接続線Ｌｍ－１と接続線Ｌｍ－２の間に配置されたバランシングスイッチに加えて、セルＢＣｍ－２の正極に接続された接続線Ｌｍ－２とセルＢＣｍ－２の負極に接続された接続線Ｌｍ－３の間に配置されたバランシングスイッチをオンする。これにより、接続線Ｌｍ－１と接続線Ｌｍ－２の間、および接続線Ｌｍ－２と接続線Ｌｍ－３の間を低インピーダンスとする。このとき、接続線Ｌｍ－１の電位が接続線Ｌｍ－３の電位に近づくため、接続線Ｌｍ－１と接続線Ｌｍ間の電圧は、放電前の電圧に対して約３倍となる。
　このように、互いに隣接するセル同士を同時に放電させると、１つの場合よりもバランシング部１２に印加される電圧が高くなる。なお、同時に放電させる隣接セルの個数を増やすほど、その個数に応じてバランシング部１２に印加される電圧が高くなる。したがって、互いに隣接するセル同士を同時に放電させる場合は、バランシング部１２を含むセルコンＩＣ５の耐電圧性を高くする必要があることが分かる。一般的に、耐電圧性を高めるには素子を大型化する必要があるため、隣接セルの同時放電はセルコンＩＣ５の大型化につながる虞がある。
　図２（ａ）は、バランシング開始前のＣｅｌｌ１～Ｃｅｌｌ６のＳＯＣを示している。この図２（ａ）では、Ｃｅｌｌ６のＳＯＣが最も小さい。したがって、バランシングではＣｅｌｌ６のＳＯＣをターゲットＳＯＣとして、Ｃｅｌｌ１～Ｃｅｌｌ５のＳＯＣをこのターゲットＳＯＣに揃えるように、Ｃｅｌｌ１～Ｃｅｌｌ５の放電が行われる。
　図２（ａ）の状態からバランシングを開始すると、第一の制御部７は、最初に奇数セル、すなわちＣｅｌｌ１、Ｃｅｌｌ３、Ｃｅｌｌ５の放電を行う。これらの奇数セルのうちターゲットＳＯＣに一番近いＳＯＣ、すなわち最小のＳＯＣを有するのは、Ｃｅｌｌ５である。したがって、第一の制御部７は、Ｃｅｌｌ５のＳＯＣがターゲットＳＯＣまで低下するように奇数セルの放電時間を設定し、その放電時間の間、Ｃｅｌｌ１、Ｃｅｌｌ３、Ｃｅｌｌ５の放電を行う。これにより、図２（ｂ）の状態となる。
　奇数セルの放電が完了して図２（ｂ）の状態になると、第一の制御部７は、続いて偶数セル、すなわちＣｅｌｌ２、Ｃｅｌｌ４の放電を行う。なお、Ｃｅｌｌ６も偶数セルであるが、Ｃｅｌｌ６のＳＯＣはターゲットＳＯＣに設定されているため、Ｃｅｌｌ６はバランシング対象からは除外される。これらのバランシング対象の偶数セルのうちターゲットＳＯＣに一番近いＳＯＣ、すなわち最小のＳＯＣを有するのは、Ｃｅｌｌ２である。したがって、第一の制御部７は、Ｃｅｌｌ２のＳＯＣがターゲットＳＯＣまで低下するように偶数セルの放電時間を設定し、その放電時間の間、Ｃｅｌｌ２、Ｃｅｌｌ４の放電を行う。これにより、図２（ｃ）の状態となる。
　以下同様に、奇数セルの放電と偶数セルの放電が交互に繰り返して行われる。すなわち、図２（ｃ）の状態において、奇数セルのうちＳＯＣがターゲットＳＯＣになっていないＣｅｌｌ１、Ｃｅｌｌ３の放電が行われ、図２（ｄ）の状態となる。図２（ｄ）の状態において、偶数セルのうちＳＯＣがターゲットＳＯＣになっていないＣｅｌｌ４の放電が行われ、図２（ｅ）の状態となる。図２（ｅ）の状態において、奇数セルのうちＳＯＣがターゲットＳＯＣになっていないＣｅｌｌ１の放電が行われ、図２（ｆ）の状態となる。その結果、図２（ｆ）のように、Ｃｅｌｌ１～Ｃｅｌｌ６のＳＯＣが揃えられる。
　以上説明したような第一の制御部７のバランシング制御により、バランシング開始前にはＳＯＣが不揃いであった６個の電池セル３の全てについて、ＳＯＣを揃えることが可能となることが分かる。
　図３は、本発明の第１の実施形態におけるバランシング制御のフローチャートである。本実施形態の電池管理システムにおいて、ＣＣＵ１は、例えばＢＣＵ２からバランシング指令信号が送信されてＣＣＵ側受信部１４により受信されると、第一の制御部７により、図３のフローチャートに示すバランシング制御を実施する。
　ステップＳ１０において、第一の制御部７は、ＣＣＵ側受信部１４から各セルのバランシング時間を受信する。ここでは、ＣＣＵ側受信部１４がＢＣＵ２から受信したバランシング指令信号に含まれる各セルのバランシング時間の情報を、ＣＣＵ側受信部１４から受信して取得する。
　ステップＳ２０において、第一の制御部７は、ステップＳ１０で受信した各セルのバランシング時間に基づき、バランシング対象セルを設定する。ここではバランシング時間が０であるセル、すなわちＳＯＣが最小であってターゲットＳＯＣとされるセルを除いた各セルを、バランシング対象セルに設定する。
　ステップＳ３０において、第一の制御部７は、奇数セルのバランシング制御を行うための奇数セルバランシング処理を行う。この奇数セルバランシング処理では、ステップＳ２０で設定したバランシング対象セルのうち、奇数セルに対するバランシングが行われる。ただし、後述のステップＳ５０でバランシング対象から除外された奇数セルは、ステップＳ３０の処理対象とはされない。なお、ステップＳ３０の奇数セルバランシング処理の詳細は、後で図４のフローチャートを参照して説明する。
　ステップＳ４０において、第一の制御部７は、バランシング対象セルにおける各奇数セルのバランシング時間を更新する。ここでは、ステップＳ３０の奇数セルバランシング処理において設定される奇数セル放電時間Ｔｏを、バランシング対象セルの各奇数セルのバランシング時間から引くことにより、各奇数セルのバランシング時間を更新する。なお、奇数セル放電時間Ｔｏの設定方法については、後で奇数セルバランシング処理の説明において述べる。
　ステップＳ５０において、第一の制御部７は、ステップＳ４０の更新によってバランシング時間が０となったセルをバランシング対象から除外する。これにより、ステップＳ３０の奇数セルバランシング処理においてＳＯＣがターゲットＳＯＣに一致したセルを、以降のバランシング対象から除外する。
　ステップＳ６０において、第一の制御部７は、バランシング対象の偶数セルがあるか否かを判定する。その結果、バランシング対象セルの中に少なくとも一つの偶数セルが残っている場合はステップＳ８０へ進み、ステップＳ３０の奇数セルバランシング処理に続けて、偶数セルバランシング処理を実施する。一方、バランシング対象セルの中に偶数セルが一つも残っていない場合、すなわち全ての偶数セルのＳＯＣがターゲットＳＯＣに一致してバランシングが完了した場合は、ステップＳ７０へ進む。
　ステップＳ７０において、第一の制御部７は、バランシング対象の奇数セルがあるか否かを判定する。その結果、バランシング対象セルの中に少なくとも一つの奇数セルが残っている場合はステップＳ３０に戻り、奇数セルバランシング処理を継続する。一方、バランシング対象セルの中に奇数セルが一つも残っていない場合、すなわち全ての奇数セルのＳＯＣがターゲットＳＯＣに一致してバランシングが完了した場合は、図３のフローチャートを終了する。
　ステップＳ８０において、第一の制御部７は、偶数セルのバランシング制御を行うための偶数セルバランシング処理を行う。この偶数セルバランシング処理では、ステップＳ２０で設定したバランシング対象セルのうち、偶数セルに対するバランシングが行われる。ただし、後述のステップＳ１００でバランシング対象から除外された偶数セルは、ステップＳ８０の処理対象とはされない。なお、ステップＳ８０の偶数セルバランシング処理の詳細は、後で図５のフローチャートを参照して説明する。
　ステップＳ９０において、第一の制御部７は、バランシング対象セルにおける各偶数セルのバランシング時間を更新する。ここでは、ステップＳ８０の偶数セルバランシング処理において設定される偶数セル放電時間Ｔｅを、バランシング対象セルの各偶数セルのバランシング時間から引くことにより、各偶数セルのバランシング時間を更新する。なお、偶数セル放電時間Ｔｅの設定方法については、後で偶数セルバランシング処理の説明において述べる。
　ステップＳ１００において、第一の制御部７は、ステップＳ９０の更新によってバランシング時間が０となったセルをバランシング対象から除外する。これにより、ステップＳ８０の偶数セルバランシング処理においてＳＯＣがターゲットＳＯＣに一致したセルを、以降のバランシング対象から除外する。
　ステップＳ１１０において、第一の制御部７は、バランシング対象の奇数セルがあるか否かを判定する。その結果、バランシング対象セルの中に少なくとも一つの奇数セルが残っている場合はステップＳ３０に戻り、ステップＳ８０の偶数セルバランシング処理に続けて、奇数セルバランシング処理を実施する。一方、バランシング対象セルの中に奇数セルが一つも残っていない場合、すなわち全ての奇数セルのＳＯＣがターゲットＳＯＣに一致してバランシングが完了した場合は、ステップＳ１２０へ進む。
　ステップＳ１２０において、第一の制御部７は、バランシング対象の偶数セルがあるか否かを判定する。その結果、バランシング対象セルの中に少なくとも一つの偶数セルが残っている場合はステップＳ８０に戻り、偶数セルバランシング処理を継続する。一方、バランシング対象セルの中に偶数セルが一つも残っていない場合、すなわち全ての偶数セルのＳＯＣがターゲットＳＯＣに一致してバランシングが完了した場合は、図３のフローチャートを終了する。
　本実施形態の電池管理システムでは、ＣＣＵ１において、以上説明したようなバランシング制御が第一の制御部７により実行される。このバランシング制御では、全てのバランシング対象セルについてバランシングを完了するまで、ステップＳ３０の奇数セルバランシング処理と、ステップＳ８０の偶数セルバランシング処理とが、交互に繰り返し実施される。したがって、図２で説明したように、奇数セルに対するバランシングと偶数セルに対するバランシングとを交互に繰り返して、各セルのＳＯＣをターゲットＳＯＣに揃えることが可能となる。
　続いて、ステップＳ３０の奇数セルバランシング処理について説明する。図４は、奇数セルバランシング処理のフローチャートである。
　ステップＳ３１において、第一の制御部７は、現在のバランシング対象セルにおける奇数セルの中で、現在のバランシング時間が最小である奇数セル、すなわちＳＯＣがターゲットＳＯＣに最も近い奇数セルを特定する。このときの各奇数セルのバランシング時間としては、最初にステップＳ３０で奇数セルバランシング処理を実施する場合は、ステップＳ１０で受信したバランシング時間、すなわち、ＣＣＵ側受信部１４がＢＣＵ２から受信したバランシング指令信号に基づくバランシング時間が用いられる。一方、２回目以降の奇数セルバランシング処理では、直前のステップＳ４０で更新されたバランシング時間が用いられる。そして、特定した奇数セルの現在のバランシング時間、すなわち現在のバランシング対象セルにおける奇数セルの中で最小のバランシング時間を、奇数セル放電時間Ｔｏに設定する。
　ステップＳ３２において、第一の制御部７は、ステップＳ３１で設定した奇数セル放電時間Ｔｏを第一のタイマ８に設定する。
　ステップＳ３３において、第一の制御部７は、現在のバランシング対象セルにおける奇数セルのバランシングを開始する。このとき第一の制御部７は、バランシング部１２が有する複数のバランシングスイッチのうち、バランシング対象セルの各奇数セルに対応するバランシングスイッチをオンさせ、他のバランシングスイッチをオフさせる。これにより、バランシング対象セルの各奇数セルの正負極間を低インピーダンス状態として放電が開始されるように、バランシング部１２を制御する。
　ステップＳ３４において、第一の制御部７は、第一のタイマ８を用いて、ステップＳ３３で奇数セルのバランシングを開始してから奇数セル放電時間Ｔｏを経過したか否かを判定する。このとき第一のタイマ８は、ステップＳ３３で奇数セルのバランシングを開始してからの経過時間を計測し、この経過時間がステップＳ３２で設定された奇数セル放電時間Ｔｏに達すると、第一の制御部７に対して通知を出力する。第一の制御部７は、第一のタイマ８からの通知を受けるまでは、奇数セル放電時間Ｔｏを経過していないと判定してステップＳ３４に留まり、第一のタイマ８からの通知を受けると、奇数セル放電時間Ｔｏを経過したと判定してステップＳ３５に進む。
　ステップＳ３５において、第一の制御部７は、ステップＳ３３で開始した奇数セルのバランシングを停止する。このとき第一の制御部７は、バランシング部１２が有する全てのバランシングスイッチをオフさせることで、バランシング対象セルの各奇数セルの放電が停止されるように、バランシング部１２を制御する。
　ステップＳ３５で奇数セルのバランシングを停止したら、第一の制御部７は、図４のフローチャートを終了し、奇数セルバランシング処理を完了する。その後、図３のフローチャートに戻って次のステップＳ４０に進む。
　続いて、ステップＳ８０の偶数セルバランシング処理について説明する。図５は、偶数セルバランシング処理のフローチャートである。
　ステップＳ８１において、第一の制御部７は、現在のバランシング対象セルにおける偶数セルの中で、現在のバランシング時間が最小である偶数セル、すなわちＳＯＣがターゲットＳＯＣに最も近い偶数セルを特定する。このときの各偶数セルのバランシング時間としては、最初にステップＳ８０で偶数セルバランシング処理を実施する場合は、ステップＳ１０で受信したバランシング時間、すなわち、ＣＣＵ側受信部１４がＢＣＵ２から受信したバランシング指令信号に基づくバランシング時間が用いられる。一方、２回目以降の偶数セルバランシング処理では、直前のステップＳ９０で更新されたバランシング時間が用いられる。そして、特定した偶数セルの現在のバランシング時間、すなわち現在のバランシング対象セルにおける偶数セルの中で最小のバランシング時間を、偶数セル放電時間Ｔｅに設定する。
　ステップＳ８２において、第一の制御部７は、ステップＳ８１で設定した偶数セル放電時間Ｔｅを第一のタイマ８に設定する。
　ステップＳ８３において、第一の制御部７は、現在のバランシング対象セルにおける偶数セルのバランシングを開始する。このとき第一の制御部７は、バランシング部１２が有する複数のバランシングスイッチのうち、バランシング対象セルの各偶数セルに対応するバランシングスイッチをオンさせ、他のバランシングスイッチをオフさせる。これにより、バランシング対象セルの各偶数セルの正負極間を低インピーダンス状態として放電が開始されるように、バランシング部１２を制御する。
　ステップＳ８４において、第一の制御部７は、第一のタイマ８を用いて、ステップＳ８３で偶数セルのバランシングを開始してから偶数セル放電時間Ｔｅを経過したか否かを判定する。このとき第一のタイマ８は、ステップＳ８３で偶数セルのバランシングを開始してからの経過時間を計測し、この経過時間がステップＳ８２で設定された偶数セル放電時間Ｔｅに達すると、第一の制御部７に対して通知を出力する。第一の制御部７は、第一のタイマ８からの通知を受けるまでは、偶数セル放電時間Ｔｅを経過していないと判定してステップＳ８４に留まり、第一のタイマ８からの通知を受けると、偶数セル放電時間Ｔｅを経過したと判定してステップＳ８５に進む。
　ステップＳ８５において、第一の制御部７は、ステップＳ８３で開始した偶数セルのバランシングを停止する。このとき第一の制御部７は、バランシング部１２が有する全てのバランシングスイッチをオフさせることで、バランシング対象セルの各偶数セルの放電が停止されるように、バランシング部１２を制御する。
　ステップＳ８５で偶数セルのバランシングを停止したら、第一の制御部７は、図５のフローチャートを終了し、偶数セルバランシング処理を完了する。その後、図３のフローチャートに戻って次のステップＳ９０に進む。
　以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）ＣＣＵ１は、二次電池である複数の電池セル３をそれぞれ放電または充電することで電池セル３の充電状態をバランシングするバランシング部１２と、バランシングを開始してからの経過時間を計測する第一のタイマ８と、電池セル３のバランシング時間に関する情報を含むバランシング指令信号を受信するＣＣＵ側受信部１４と、第一のタイマ８が計測したバランシングを開始してからの経過時間と、ＣＣＵ側受信部１４が受信したバランシング指令信号とに基づいて、バランシング部１２を制御する第一の制御部７とを備える。ＣＣＵ側受信部１４は、複数の電池セル３に対するバランシング時間に関する情報を、一回のバランシング指令信号により受信する。このようにしたので、バランシング指令信号をＣＣＵ１に送信するＢＣＵ２では、ＣＣＵ１に接続されている複数の電池セル３のバランシング時間の情報を、一回のバランシング指令信号により、まとめてＣＣＵ１に送信することができる。したがって、簡易な構成でバランシング中のＢＣＵ２の電力消費を抑制することができる。
（２）第一の制御部７は、複数の電池セル３のうちバランシング時間が０ではない各セルをバランシング対象セルに設定し(ステップＳ２０)、バランシング対象セルのうち奇数セルに対するバランシング（ステップＳ３０～Ｓ５０）と、バランシング対象セルのうち偶数セルに対するバランシング（ステップＳ８０～Ｓ１００）とを交互に繰り返し実施するように、バランシング部１２を制御する。このようにしたので、セルコンＩＣ５を大型化することなく、複数の電池セル３を短時間でバランシングすることができる。
（３）第一の制御部７が行う奇数セルに対するバランシングは、次の各処理を含む。
（ａ１）バランシング指令信号または更新後のバランシング時間に基づき、バランシング対象セルにおける奇数セルの最小のバランシング時間を、奇数セル放電時間Ｔｏとして第一のタイマ８に設定する処理（ステップＳ３１、Ｓ３２）
（ａ２）奇数セルの放電をバランシング部１２に開始させる処理（ステップＳ３３）
（ａ３）第一のタイマ８により計測された奇数セルの放電開始からの経過時間が奇数セル放電時間Ｔｏに達したら、奇数セルの放電をバランシング部１２に停止させる処理（ステップＳ３４、Ｓ３５）
（ａ４）奇数セル放電時間Ｔｏに基づいてバランシング対象セルの各奇数セルのバランシング時間を更新する処理（ステップＳ４０）
（ａ５）更新後のバランシング時間が０である奇数セルをバランシング対象セルから除外する処理（ステップＳ５０）
　また、第一の制御部７が行う偶数セルに対するバランシングは、次の各処理を含む。
（ｂ１）バランシング指令信号または更新後のバランシング時間に基づき、バランシング対象セルにおける偶数セルの最小のバランシング時間を、偶数セル放電時間Ｔｅとして第一のタイマ８に設定する処理（ステップＳ８１、Ｓ８２）
（ｂ２）偶数セルの放電をバランシング部１２に開始させる処理（ステップＳ８３）
（ｂ３）第一のタイマ８により計測された偶数セルの放電開始からの経過時間が偶数セル放電時間Ｔｅに達したら、偶数セルの放電をバランシング部１２に停止させる処理（ステップＳ８４、Ｓ８５）
（ｂ４）偶数セル放電時間Ｔｅに基づいてバランシング対象セルの各偶数セルのバランシング時間を更新する処理（ステップＳ９０）
（ｂ５）更新後のバランシング時間が０である偶数セルをバランシング対象セルから除外する処理（ステップＳ１００）
　このようにしたので、第一の制御部７において、奇数セルに対するバランシングと偶数セルに対するバランシングとを、それぞれ適切に行うことができる。
（４）ＣＣＵ側受信部１４は、バランシング指令信号を無線にて受信する。このようにしたので、ＣＣＵ１とＢＣＵ２の間の配線を省略できるため、電池管理システムの構成をさらに簡略化することができる。
（５）ＣＣＵ１は、ＣＣＵ１の異常時にＣＣＵ１を停止させる時間管理部９を備える。このようにしたので、ＣＣＵ１において異常が発生した場合に、電池セル３の電力が無駄に消費されるのを防止できる。
（６）ＣＣＵ１と通信可能なＢＣＵ２は、二次電池である複数の電池セル３のバランシング時間を演算する第二の制御部１６と、第二の制御部１６により演算されたバランシング時間の情報を含むバランシング指令信号をＣＣＵ１に送信するＢＣＵ側送信部２０とを備える。ＢＣＵ側送信部２０は、複数の電池セル３に対するバランシング時間の情報を、一回のバランシング指令信号により送信する。このようにしたので、バランシング中のＢＣＵ２の電力消費を抑制することができる。
（７）ＢＣＵ側送信部２０は、バランシング指令信号を無線にて送信する。このようにしたので、ＣＣＵ１とＢＣＵ２の間の配線を省略できるため、電池管理システムの構成を簡略化することができる。
（８）ＢＣＵ２は、ＢＣＵ２が所定の低消費電力状態に移行してからの時間を計測する第二のタイマ１７を備える。第二の制御部１６は、第二のタイマ１７に所定の起動時間を設定してから、ＢＣＵ２を低消費電力状態に移行させる。第二のタイマ１７は、ＢＣＵ２が低消費電力状態に移行してからの経過時間が起動時間に達したら、ＢＣＵ２を再起動させる。このようにしたので、バランシングを定期的に実行しつつ、ＢＣＵ２の電力消費をさらに抑制することができる。
（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述の第１の実施形態では、奇数セルと偶数セルをそれぞれグルーピングして交互に放電させるバランシング制御方法を説明した。これに対して、本実施形態では、全てのセルを同時に放電させるバランシング制御方法を説明する。なお、本実施形態における電池管理システムおよび電池システムの構成と、ＣＣＵ１およびＢＣＵ２の構成は、第１の実施形態において図１でそれぞれ説明したものと同様である。また、ＢＣＵ２がＣＣＵ１に接続されている複数の電池セル３のバランシング時間の情報を一回のバランシング指令信号でＣＣＵ１に送信する点も、第１の実施形態と同様である。そのため、以下ではこれらの説明を省略する。
　図６は、本発明の第２の実施形態におけるバランシング制御のフローチャートである。本実施形態の電池管理システムにおいて、ＣＣＵ１は、例えばＢＣＵ２からバランシング指令信号が送信されてＣＣＵ側受信部１４により受信されると、第一の制御部７により、図６のフローチャートに示すバランシング制御を実施する。
　ステップＳ１０Ａにおいて、第一の制御部７は、ＣＣＵ側受信部１４から各セルのバランシング時間を受信する。ここでは第１の実施形態と同様に、ＣＣＵ側受信部１４がＢＣＵ２から受信したバランシング指令信号に含まれる各セルのバランシング時間の情報を、ＣＣＵ側受信部１４から受信して取得する。
　ステップＳ２０Ａにおいて、第一の制御部７は、ステップＳ１０Ａで受信した各セルのバランシング時間に基づき、バランシング対象セルを設定する。ここでも第１の実施形態と同様に、バランシング時間が０であるセル、すなわちＳＯＣが最小であってターゲットＳＯＣとされるセルを除いた各セルを、バランシング対象セルに設定する。
　ステップＳ３０Ａにおいて、第一の制御部７は、全セルのバランシング制御を行うための全セルバランシング処理を行う。この全セルバランシング処理では、ステップＳ２０Ａで設定した全てのバランシング対象セルに対するバランシングが行われる。ただし、後述のステップＳ５０Ａでバランシング対象から除外されたセルは、ステップＳ３０Ａの処理対象とはされない。なお、ステップＳ３０Ａの全セルバランシング処理の詳細は、後で図７のフローチャートを参照して説明する。
　ステップＳ４０Ａにおいて、第一の制御部７は、バランシング対象セルにおける各セルのバランシング時間を更新する。ここでは、ステップＳ３０Ａの全セルバランシング処理において設定される全セル放電時間Ｔａを、各バランシング対象セルのバランシング時間から引くことにより、各セルのバランシング時間を更新する。なお、全セル放電時間Ｔａの設定方法については、後で全セルバランシング処理の説明において述べる。
　ステップＳ５０Ａにおいて、第一の制御部７は、ステップＳ４０Ａの更新によってバランシング時間が０となったセルをバランシング対象から除外する。これにより、ステップＳ３０Ａの全セルバランシング処理においてＳＯＣがターゲットＳＯＣに一致したセルを、以降のバランシング対象から除外する。
　ステップＳ６０Ａにおいて、第一の制御部７は、バランシング対象セルがあるか否かを判定する。その結果、バランシング対象セルが少なくとも一つ残っている場合はステップＳ３０Ａに戻り、全セルバランシング処理を継続する。一方、バランシング対象セルが一つも残っていない場合、すなわち全セルのＳＯＣがターゲットＳＯＣに一致してバランシングが完了した場合は、図６のフローチャートを終了する。
　本実施形態の電池管理システムでは、ＣＣＵ１において、以上説明したようなバランシング制御が第一の制御部７により実行される。このバランシング制御では、全てのバランシング対象セルについてバランシングを完了するまで、ステップＳ３０Ａの全セルバランシング処理が繰り返し実施される。したがって、各セルのＳＯＣをターゲットＳＯＣに揃えることが可能となる。
　続いて、ステップＳ３０Ａの全セルバランシング処理について説明する。図７は、全セルバランシング処理のフローチャートである。
　ステップＳ３１Ａにおいて、第一の制御部７は、現在のバランシング対象セルの中で、現在のバランシング時間が最小であるセル、すなわちＳＯＣがターゲットＳＯＣに最も近いセルを特定する。このときの各セルのバランシング時間としては、最初にステップＳ３０Ａで全セルバランシング処理を実施する場合は、ステップＳ１０Ａで受信したバランシング時間、すなわち、ＣＣＵ側受信部１４がＢＣＵ２から受信したバランシング指令信号に基づくバランシング時間が用いられる。一方、２回目以降の全セルバランシング処理では、直前のステップＳ４０Ａで更新されたバランシング時間が用いられる。そして、特定したセルの現在のバランシング時間、すなわち現在のバランシング対象セルの中で最小のバランシング時間を、全セル放電時間Ｔａに設定する。
　ステップＳ３２Ａにおいて、第一の制御部７は、ステップＳ３１Ａで設定した全セル放電時間Ｔａを第一のタイマ８に設定する。
　ステップＳ３３Ａにおいて、第一の制御部７は、現在のバランシング対象セル全てのバランシングを開始する。このとき第一の制御部７は、バランシング部１２が有する複数のバランシングスイッチのうち、各バランシング対象セルに対応するバランシングスイッチをオンさせ、他のバランシングスイッチをオフさせる。これにより、各バランシング対象セルの正負極間を低インピーダンス状態として放電が開始されるように、バランシング部１２を制御する。
　ステップＳ３４Ａにおいて、第一の制御部７は、第一のタイマ８を用いて、ステップＳ３３Ａで全バランシング対象セルのバランシングを開始してから全セル放電時間Ｔａを経過したか否かを判定する。このとき第一のタイマ８は、ステップＳ３３Ａで全バランシング対象セルのバランシングを開始してからの経過時間を計測し、この経過時間がステップＳ３２Ａで設定された全セル放電時間Ｔａに達すると、第一の制御部７に対して通知を出力する。第一の制御部７は、第一のタイマ８からの通知を受けるまでは、全セル放電時間Ｔａを経過していないと判定してステップＳ３４Ａに留まり、第一のタイマ８からの通知を受けると、全セル放電時間Ｔａを経過したと判定してステップＳ３５Ａに進む。
　ステップＳ３５Ａにおいて、第一の制御部７は、ステップＳ３３Ａで開始した全バランシング対象セルのバランシングを停止する。このとき第一の制御部７は、バランシング部１２が有する全てのバランシングスイッチをオフさせることで、各バランシング対象セルの放電が停止されるように、バランシング部１２を制御する。
　ステップＳ３５Ａで全バランシング対象セルのバランシングを停止したら、第一の制御部７は、図７のフローチャートを終了し、全セルバランシング処理を完了する。その後、図６のフローチャートに戻って次のステップＳ４０Ａに進む。
　以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）、（４）～（８）に加えて、以下の作用効果を奏する。
（９）第一の制御部７は、複数の電池セル３のうちバランシング時間が０ではない各セルをバランシング対象セルに設定し（ステップＳ２０Ａ）、全てのバランシング対象セルに対するバランシングを繰り返し実施するように、バランシング部１２を制御する（ステップＳ３０Ａ～５０Ａ）。このようにしたので、複数の電池セル３のバランシング時間をより一層短縮することができるため、ＣＣＵ１がバランシング時に消費する電池セル３の電力をさらに低減することが可能である。ただし、第１の実施形態に比べてセルコンＩＣ５を大型化する必要が生じる場合がある。
（１０）第一の制御部７が行う全てのバランシング対象セルに対するバランシングは、次の各処理を含む。
（ｃ１）バランシング指令信号または更新後のバランシング時間に基づき、バランシング対象セルの最小のバランシング時間を、全セル放電時間Ｔａとして第一のタイマ８に設定する処理（ステップＳ３１Ａ、Ｓ３２Ａ）
（ｃ２）バランシング対象セルの放電をバランシング部１２に開始させる処理（ステップＳ３３Ａ）
（ｃ３）第一のタイマ８により計測されたバランシング対象セルの放電開始からの経過時間が全セル放電時間Ｔａに達したら、バランシング対象セルの放電をバランシング部１２に停止させる処理（ステップＳ３４Ａ、Ｓ３５Ａ）
（ｃ４）全セル放電時間Ｔａに基づいてバランシング対象セルの各セルのバランシング時間を更新する処理（ステップＳ４０Ａ）
（ｃ５）更新後のバランシング時間が０であるセルをバランシング対象セルから除外する処理（ステップＳ５０Ａ）
　このようにしたので、第一の制御部７において、全てのバランシング対象セルに対するバランシングを適切に行うことができる。
（第３の実施形態）
　次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、セルを１つずつ順番に放電させるバランシング制御方法を説明する。なお、前述の第２の実施形態と同様に、本実施形態における電池管理システムおよび電池システムの構成と、ＣＣＵ１およびＢＣＵ２の構成は、第１の実施形態において図１でそれぞれ説明したものと同様である。また、ＢＣＵ２がＣＣＵ１に接続されている複数の電池セル３のバランシング時間の情報を一回のバランシング指令信号でＣＣＵ１に送信する点も、第１の実施形態と同様である。そのため、以下ではこれらの説明を省略する。
　図８は、本発明の第３の実施形態におけるバランシング制御のフローチャートである。本実施形態の電池管理システムにおいて、ＣＣＵ１は、例えばＢＣＵ２からバランシング指令信号が送信されてＣＣＵ側受信部１４により受信されると、第一の制御部７により、図８のフローチャートに示すバランシング制御を実施する。
　ステップＳ１０Ｂにおいて、第一の制御部７は、ＣＣＵ側受信部１４から各セルのバランシング時間を受信する。ここでは第１および第２の実施形態と同様に、ＣＣＵ側受信部１４がＢＣＵ２から受信したバランシング指令信号に含まれる各セルのバランシング時間の情報を、ＣＣＵ側受信部１４から受信して取得する。
　ステップＳ２０Ｂにおいて、第一の制御部７は、ステップＳ１０Ｂで受信した各セルのバランシング時間に基づき、バランシング対象セルを設定する。ここでも第１、第２の実施形態と同様に、バランシング時間が０であるセル、すなわちＳＯＣが最小であってターゲットＳＯＣとされるセルを除いた各セルを、バランシング対象セルに設定する。
　ステップＳ３０Ｂにおいて、第一の制御部７は、個々のバランシング対象セルのバランシング制御を行うための個別セルバランシング処理を行う。この個別セルバランシング処理では、ステップＳ２０Ｂで設定したバランシング対象セルに対して、１つずつ個別にバランシングが行われる。ただし、後述のステップＳ５０Ｂでバランシング対象から除外されたセルは、ステップＳ３０Ｂの処理対象とはされない。なお、ステップＳ３０Ｂの個別セルバランシング処理の詳細は、後で図９のフローチャートを参照して説明する。
　ステップＳ５０Ｂにおいて、第一の制御部７は、ステップＳ３０Ｂの個別セルバランシング処理によってバランシングを終えたセルをバランシング対象から除外する。これにより、ステップＳ３０Ｂの個別セルバランシング処理においてＳＯＣがターゲットＳＯＣに一致したセルを、以降のバランシング対象から除外する。
　ステップＳ６０Ｂにおいて、第一の制御部７は、バランシング対象セルがあるか否かを判定する。その結果、バランシング対象セルが少なくとも一つ残っている場合はステップＳ３０Ｂに戻り、個別セルバランシング処理を継続する。一方、バランシング対象セルが一つも残っていない場合、すなわち全セルのＳＯＣがターゲットＳＯＣに一致してバランシングが完了した場合は、図８のフローチャートを終了する。
　本実施形態の電池管理システムでは、ＣＣＵ１において、以上説明したようなバランシング制御が第一の制御部７により実行される。このバランシング制御では、全てのバランシング対象セルについてバランシングを完了するまで、ステップＳ３０Ｂの個別セルバランシング処理が繰り返し実施される。したがって、各セルのＳＯＣをターゲットＳＯＣに揃えることが可能となる。
　続いて、ステップＳ３０Ｂの個別セルバランシング処理について説明する。図９は、個別セルバランシング処理のフローチャートである。
　ステップＳ３１Ｂにおいて、第一の制御部７は、現在のバランシング対象セルの中で、セル番号が最小のセル、すなわち最低電位側に配置されたセルを、今回の放電対象セルとして選択する。ただし、セル番号が最小のセルではなく、セル番号が最大のセルを選択してもよい。あるいは他のセルを選択してもよい。現在のバランシング対象セルの中でいずれか一つのセルを選択できれば、任意のセルを今回の放電対象セルとして選択することが可能である。
　ステップＳ３２Ｂにおいて、第一の制御部７は、ステップＳ３１Ｂで選択した今回の放電対象セルのバランシング時間を、個別セル放電時間Ｔｎに設定する。このときの放電対象セルのバランシング時間としては、ステップＳ１０Ｂで受信したバランシング時間、すなわち、ＣＣＵ側受信部１４がＢＣＵ２から受信したバランシング指令信号に基づくバランシング時間が用いられる。
　ステップＳ３３Ｂにおいて、第一の制御部７は、ステップＳ３２Ｂで設定した個別セル放電時間Ｔｎを第一のタイマ８に設定する。
　ステップＳ３４Ｂにおいて、第一の制御部７は、ステップＳ３１Ｂで選択した今回の放電対象セルのバランシングを開始する。このとき第一の制御部７は、バランシング部１２が有する複数のバランシングスイッチのうち、今回の放電対象セルに対応するバランシングスイッチをオンさせ、他のバランシングスイッチをオフさせる。これにより、今回の放電対象セルの正負極間を低インピーダンス状態として放電が開始されるように、バランシング部１２を制御する。
　ステップＳ３５Ｂにおいて、第一の制御部７は、第一のタイマ８を用いて、ステップＳ３４Ｂで今回の放電対象セルのバランシングを開始してから個別セル放電時間Ｔｎを経過したか否かを判定する。このとき第一のタイマ８は、ステップＳ３４Ｂで今回の放電対象セルのバランシングを開始してからの経過時間を計測し、この経過時間がステップＳ３３Ｂで設定された個別セル放電時間Ｔｎに達すると、第一の制御部７に対して通知を出力する。第一の制御部７は、第一のタイマ８からの通知を受けるまでは、個別セル放電時間Ｔｎを経過していないと判定してステップＳ３５Ｂに留まり、第一のタイマ８からの通知を受けると、個別セル放電時間Ｔｎを経過したと判定してステップＳ３６Ｂに進む。
　ステップＳ３６Ｂにおいて、第一の制御部７は、ステップＳ３４Ｂで開始した今回の放電対象セルのバランシングを停止する。このとき第一の制御部７は、バランシング部１２が有する全てのバランシングスイッチをオフさせることで、今回の放電対象セルの放電が停止されるように、バランシング部１２を制御する。
　ステップＳ３６Ｂで今回の放電対象セルのバランシングを停止したら、第一の制御部７は、図９のフローチャートを終了し、個別セルバランシング処理を完了する。その後、図８のフローチャートに戻って次のステップＳ５０Ｂに進む。
　以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）、（４）～（８）に加えて、以下の作用効果を奏する。
（１１）第一の制御部７は、複数の電池セル３のうちバランシング時間が０ではない各セルをバランシング対象セルに設定し（ステップＳ２０Ｂ）、個々のバランシング対象セルに対するバランシングを繰り返し実施するように、バランシング部１２を制御する（ステップＳ３０Ｂ、５０Ｂ）。このようにしたので、複数の電池セル３のバランシング制御を容易に実施することができる。ただし、第１の実施形態に比べて、全ての電池セル３のバランシングを終了するまでの時間が長くなり、ＣＣＵ１がバランシング時に消費する電池セル３の電力が増大する場合がある。
（１２）第一の制御部７が行う個々のバランシング対象セルに対するバランシングは、次の各処理を含む。
（ｄ１）バランシング対象セルの中から放電対象セルを選択する処理（ステップＳ３１Ｂ）
（ｄ２）バランシング指令信号に基づき、選択した放電対象セルのバランシング時間を、個別セル放電時間Ｔｎとして第一のタイマ８に設定する処理（ステップＳ３２Ｂ、Ｓ３３Ｂ）
（ｄ３）放電対象セルの放電をバランシング部１２に開始させる処理（ステップＳ３４Ｂ）
（ｄ４）第一のタイマ８により計測された放電対象セルの放電開始からの経過時間が個別セル放電時間Ｔｎに達したら、放電対象セルの放電をバランシング部１２に停止させる処理（ステップＳ３５Ｂ、Ｓ３６Ｂ）
（ｄ５）放電を終えた放電対象セルをバランシング対象セルから除外する処理（ステップＳ５０Ｂ）
　このようにしたので、第一の制御部７において、個々のバランシング対象セルに対するバランシングを適切に行うことができる。
　本発明では、以上のようにＣＣＵ１を構成したので、複数の電池セル３に対して設けられた第一のタイマ８が１つであっても、一度のバランシング指令信号の受信で複数の電池セル３のバランシングを管理できる。そのため、バランシング中のＢＣＵ２の低消費電力化を実現でき、電池システムの低消費電力化が可能となる。
　また本発明では、以上のようにＢＣＵ２を構成したので、所定のタイミングでバランシングを実行することが可能となる。例えば、車両停止直後は電池セル３の電圧が不安定となるため、ＳＯＣの演算精度が悪化する。そのため、車両停止後の電池セル３の電圧が安定したタイミングでＳＯＣの演算とバランシングを実行することにより、より精密なバランシングが可能となる。また、バランシングを行って複数の電池セル３のＳＯＣのバラツキを解消しても、電池セル３の自己放電量の違いにより、時間が経過すると再びＳＯＣのバラツキが発生する。このような場合であっても、定期的にバランシングを実行することが出来るため、常にＳＯＣのバラツキを抑える事ができる。そのため、どのタイミングで車両を走行状態としても、広いＳＯＣ領域を利用する事が出来、電池セル３による航続距離を延長する事が出来る。
　なお、以上説明した各実施形態では、ＢＣＵ２において、第二の制御部１６により、第二のタイマ１７に次回の起動時間を設定するようにしたが、第二のタイマ１７に固定値を設定しておき、ＢＣＵ２が定期的に起動するようにしてもよい。この場合でも、同様の効果を得ることができる。また、第二のタイマ１７の代わりに上位システム（図示無し）からＢＣＵ２を起動するようにしても、同様の効果を得ることができる。
　また、以上説明した各実施形態では、ＣＣＵ１は各電池セル３のバランシング時間の情報をバランシング指令信号により受信するようにしたが、第一の制御部７がバランシング時間を算出できる情報であれば、バランシング時間以外の情報を受信してもよい。例えば、各電池セル３のセル電圧やＳＯＣをＣＣＵ１が受信し、これに基づいて第一の制御部７が各電池セル３のバランシング時間を算出するようにしてもよい。特に、セル電圧とＳＯＣの相関が高い電池セル３の場合は、バランシング時間の代わりにセル電圧を受信するようにし、セル電圧を揃えるように第一の制御部７が制御してもよい。あるいは、セルコンＩＣ５が検出した各電池セル３のセル電圧を用いて、各電池セル３のバランシングを行うようにしてもよい。
　また、ＣＣＵ１はバランシング終了後、第一のタイマ８に次回の起動時間を設定してから低消費電力状態へ移行してもよい。これにより、ＢＣＵ２が起動しなくてもＣＣＵ１を起動させることができるため、さらなる低消費電力化が可能となる。例えば、ＣＣＵ１を定期的に起動させて各電池セル３の情報の時間変化を取得し、各電池セルの自己放電量を計測することにより、ＳＯＨを正確に計算することができる。また、自己放電量が分かれば、ＢＣＵ２が起動しなくても、ＣＣＵ１において各電池セル３のＳＯＣ変化を検知できるため、定期的にバランシングを実行する事ができる。これにより、次回ＢＣＵ２が起動したときのＳＯＣのバラツキを抑制する事ができる。
　また、各実施形態で説明したＣＣＵ１と電池セル３は、セットにして電池パックとして提供する事が出来る。このように構成する事により、故障やバージョンアップによるＣＣＵ１や電池セル３の交換を、電池パック単位でまとめて交換できるため、これらの交換を容易に行うことができる。また、ＢＣＵ２の交換についても、容易にする事が出来る。
　また、上記の各実施形態では、ＣＣＵ１とＢＣＵ２間の通信を無線で行う例について説明したが、有線で通信を行うように構成しても同様の効果を得ることができる。一般的に無線の方が有線よりも消費電力が大きいため、無線の場合の方が本発明の効果を享受しやすい。なお、有線の場合であっても、ＣＣＵ１とＢＣＵ２間の通信は絶縁手段により絶縁されることが好ましい。例えばフォトカプラ、フォトＭＯＳリレー、パルストランス、デジタルアイソレータ、コンデンサなど、周知の絶縁手法を適用することができる。また、ＢＣＵ２と複数のＣＣＵ１との接続には、任意の接続方式を適用できる。例えば、ＢＣＵ２と複数のＣＣＵ１間をＣＣＵ１の数だけ接続する、いわゆるスター型接続方式や、ＣＣＵ１間を直列に接続し、最上位のＣＣＵ１だけをＢＣＵ２と接続する、いわゆるリードバック型デイジーチェーン接続方式や、最上位と最下位のＣＣＵ１だけをＢＣＵ２と接続する、いわゆる単方向型デイジーチェーン接続方式などを適用可能である。
　上記の各実施形態において、各電池セル３のバランシングは、車両停止中であり、かつ車両が外部充電器により充電されていないときに実行されることが好ましい。車両走行中あるいは車両が外部充電器により充電動作中のときにバランシング動作を行うことも可能ではあるが、これらのときにＢＣＵ２は、充放電許容電力量の計算を定期的に行って上位システムに伝達する必要があるため、低消費電力状態への移行をする事は難しい。また、車両停止中であり、かつ車両が外部充電器により充電されていないときにバランシング動作を行うことで、バランシング動作の実行にかける時間を多く取ることができる。これにより、放電電流を小さくできるので、ＣＣＵ１の構造を簡易なものとすることができる。例えば、車両走行中や車両が外部充電器により充電されているときにバランシング動作を短時間で行うと、大きな放電電流による発熱が発生し、素子の破壊や性能劣化に至る虞がある。これを抑制するためには、ＣＣＵ１に放熱構造を適用しなければならない場合がある。一方、車両停止中であり、かつ車両が外部充電器により充電されていないときにバランシング動作を行うことで、放熱構造をＣＣＵ１に適用する必要がなくなるため、ＣＣＵ１の構造を簡易化することが可能となる。
　以上説明した各実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
　次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
　日本国特許出願２０１８－２１９３０５（２０１８年１１月２２日出願）
　１，１Ａ，１Ｂ：セルコントローラ（ＣＣＵ）
　２：バッテリコントローラ（ＢＣＵ）
　３：電池セル
　４：鉛蓄電池
　５：セルコントローラＩＣ（セルコンＩＣ）
　７：第一の制御部
　８：第一のタイマ
　９：時間管理部
　１０：ＣＣＵ側無線機
　１１：ＣＣＵ側アンテナ
　１２：バランシング部
　１３：ＣＣＵ側送信部
　１４：ＣＣＵ側受信部
　１５：電源部
　１６：第二の制御部
　１７：第二のタイマ
　１８：ＢＣＵ側無線機
　１９：ＢＣＵ側アンテナ
　２０：ＢＣＵ側送信部
　２１：ＢＣＵ側受信部

Claims (14)

  1. 　複数の二次電池をそれぞれ放電または充電することで前記二次電池の充電状態をバランシングするバランシング部と、
    　前記バランシングを開始してからの経過時間を計測する第一のタイマと、
    　前記二次電池のバランシング時間に関する情報を含むバランシング指令信号を受信する受信部と、
    　前記第一のタイマが計測した前記バランシングを開始してからの経過時間と、前記受信部が受信した前記バランシング指令信号とに基づいて、前記バランシング部を制御する第一の制御部と、を備え、
    　前記受信部は、前記複数の二次電池に対する前記情報を、一回の前記バランシング指令信号により受信するセルコントローラ。
  2. 　請求項１に記載のセルコントローラにおいて、
    　前記第一の制御部は、前記複数の二次電池のうちバランシング時間が０ではない各セルをバランシング対象セルに設定し、前記バランシング対象セルのうち奇数セルに対する前記バランシングと、前記バランシング対象セルのうち偶数セルに対する前記バランシングとを交互に繰り返し実施するように、前記バランシング部を制御するセルコントローラ。
  3. 　請求項２に記載のセルコントローラにおいて、
    　前記奇数セルに対する前記バランシングは、
    　前記バランシング指令信号または更新後のバランシング時間に基づき、前記バランシング対象セルにおける前記奇数セルの最小のバランシング時間を、奇数セル放電時間として前記第一のタイマに設定する処理と、
    　前記奇数セルの放電を前記バランシング部に開始させる処理と、
    　前記第一のタイマにより計測された前記奇数セルの放電開始からの経過時間が前記奇数セル放電時間に達したら、前記奇数セルの放電を前記バランシング部に停止させる処理と、
    　前記奇数セル放電時間に基づいて前記バランシング対象セルの各奇数セルのバランシング時間を更新する処理と、
    　更新後のバランシング時間が０である奇数セルを前記バランシング対象セルから除外する処理と、を含み、
    　前記偶数セルに対する前記バランシングは、
    　前記バランシング指令信号または更新後のバランシング時間に基づき、前記バランシング対象セルにおける前記偶数セルの最小のバランシング時間を、偶数セル放電時間として前記第一のタイマに設定する処理と、
    　前記偶数セルの放電を前記バランシング部に開始させる処理と、
    　前記第一のタイマにより計測された前記偶数セルの放電開始からの経過時間が前記偶数セル放電時間に達したら、前記偶数セルの放電を前記バランシング部に停止させる処理と、
    　前記偶数セル放電時間に基づいて前記バランシング対象セルの各偶数セルのバランシング時間を更新する処理と、
    　更新後のバランシング時間が０である偶数セルを前記バランシング対象セルから除外する処理と、を含むセルコントローラ。
  4. 　請求項１に記載のセルコントローラにおいて、
    　前記第一の制御部は、前記複数の二次電池のうちバランシング時間が０ではない各セルをバランシング対象セルに設定し、全ての前記バランシング対象セルに対する前記バランシングを繰り返し実施するように、前記バランシング部を制御するセルコントローラ。
  5. 　請求項４に記載のセルコントローラにおいて、
    　全ての前記バランシング対象セルに対する前記バランシングは、
    　前記バランシング指令信号または更新後のバランシング時間に基づき、前記バランシング対象セルの最小のバランシング時間を、全セル放電時間として前記第一のタイマに設定する処理と、
    　前記バランシング対象セルの放電を前記バランシング部に開始させる処理と、
    　前記第一のタイマにより計測された前記バランシング対象セルの放電開始からの経過時間が前記全セル放電時間に達したら、前記バランシング対象セルの放電を前記バランシング部に停止させる処理と、
    　前記全セル放電時間に基づいて前記バランシング対象セルの各セルのバランシング時間を更新する処理と、
    　更新後のバランシング時間が０であるセルを前記バランシング対象セルから除外する処理と、を含むセルコントローラ。
  6. 　請求項１に記載のセルコントローラにおいて、
    　前記第一の制御部は、前記複数の二次電池のうちバランシング時間が０ではない各セルをバランシング対象セルに設定し、個々の前記バランシング対象セルに対する前記バランシングを繰り返し実施するように、前記バランシング部を制御するセルコントローラ。
  7. 　請求項６に記載のセルコントローラにおいて、
    　個々の前記バランシング対象セルに対する前記バランシングは、
    　前記バランシング対象セルの中から放電対象セルを選択する処理と、
    　前記バランシング指令信号に基づき、前記放電対象セルのバランシング時間を、個別セル放電時間として前記第一のタイマに設定する処理と、
    　前記放電対象セルの放電を前記バランシング部に開始させる処理と、
    　前記第一のタイマにより計測された前記放電対象セルの放電開始からの経過時間が前記個別セル放電時間に達したら、前記放電対象セルの放電を前記バランシング部に停止させる処理と、
    　放電を終えた前記放電対象セルを前記バランシング対象セルから除外する処理と、を含むセルコントローラ。
  8. 　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のセルコントローラにおいて、
    　前記受信部は、前記バランシング指令信号を無線にて受信するセルコントローラ。
  9. 　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のセルコントローラにおいて、
    　前記セルコントローラの異常時に前記セルコントローラを停止させる時間管理部を備えるセルコントローラ。
  10. 　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のセルコントローラと通信可能なバッテリコントローラであって、
    　前記複数の二次電池のバランシング時間を演算する第二の制御部と、
    　前記第二の制御部により演算された前記バランシング時間の情報を含むバランシング指令信号を前記セルコントローラに送信する送信部と、を備え、
    　前記送信部は、前記複数の二次電池に対する前記情報を、一回の前記バランシング指令信号により送信するバッテリコントローラ。
  11. 　請求項１０に記載のバッテリコントローラにおいて、
    　前記送信部は、前記バランシング指令信号を無線にて送信するバッテリコントローラ。
  12. 　請求項１０に記載のバッテリコントローラにおいて、
    　前記バッテリコントローラが所定の低消費電力状態に移行してからの時間を計測する第二のタイマを備え、
    　前記第二の制御部は、前記第二のタイマに所定の起動時間を設定してから、前記バッテリコントローラを前記低消費電力状態に移行させ、
    　前記第二のタイマは、前記バッテリコントローラが前記低消費電力状態に移行してからの経過時間が前記起動時間に達したら、前記バッテリコントローラを再起動させるバッテリコントローラ。
  13. 　請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のセルコントローラと、
    　請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載のバッテリコントローラと、
    を有する電池管理システム。
  14. 　請求項１３に記載の電池管理システムと、
    　前記電池管理システムによりバランシングされる複数の二次電池と、を有する電池システム。
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