WO2022153820A1 - セルバランス装置、バッテリセンシングユニット及びバッテリマネジメントシステム - Google Patents

セルバランス装置、バッテリセンシングユニット及びバッテリマネジメントシステム Download PDF

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WO2022153820A1
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WO
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battery
discharge
control unit
ptc thermistor
cell balance
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PCT/JP2021/047794
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Inventor
豪三 大関
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株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters

Definitions

  • This disclosure relates to a cell balancer, a battery sensing unit and a battery management system.
  • Patent Document 1 discloses an inter-battery voltage balance correction circuit that performs cell balance by operating an actuator inserted in a battery discharge path.
  • the purpose is to provide a technique that enables appropriate cell balance with simple control.
  • the cell balance device of the present disclosure is a cell balance device that balances the charging state of each of a plurality of battery cells, and controls a plurality of discharge circuits capable of discharging each of the plurality of battery cells and the plurality of discharge circuits.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a cell balance device according to the first embodiment and a battery sensing unit including the cell balance device.
  • FIG. 2 is a diagram showing temperature resistance characteristics in a PTC thermistor.
  • FIG. 3 is a flow chart of cell balance.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a battery management system.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a first modification of the first discharge circuit.
  • FIG. 6 is a diagram showing a temperature resistance characteristic in the discharge resistance portion of the first discharge circuit according to the first modification.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a second modification of the first discharge circuit.
  • FIG. 8 is a diagram showing a temperature resistance characteristic in the discharge resistance portion of the first discharge circuit according to the second modification.
  • the cell balance device of the present disclosure is as follows.
  • a cell balancing device that balances the charging state of each of a plurality of battery cells, wherein a plurality of discharge circuits capable of discharging each of the plurality of battery cells and a control unit that controls the plurality of discharge circuits are provided.
  • At least one of the plurality of discharge circuits is a first discharge circuit including a discharge resistance portion into which a PTC thermistor is inserted and a switch for switching between a conductive state and a non-conducting state of the discharge resistance portion.
  • the control unit is a cell balance device that switches the switch based on the voltage states of the plurality of battery cells.
  • the first discharge circuit includes a PTC thermistor as a discharge resistance unit.
  • this PTC thermistor has a property that the internal resistance greatly increases when the temperature exceeds a predetermined temperature. Therefore, even if the temperature rises with the discharge, the rise in the resistance value of the PTC thermistor is suppressed until the Curie temperature is reached, and a large current can flow. Further, when the temperature becomes higher than the Curie temperature due to the discharge, the resistance value of the PTC thermistor gradually increases, so that the current becomes small and heat generation can be suppressed. Therefore, the cell balance device of the present disclosure can perform appropriate cell balance with simple control.
  • the first discharge circuit further includes a resistor, and the PTC thermistor and the resistor are inserted in parallel in the discharge resistance portion, and the PTC.
  • the rate of increase in the resistance value of the resistor may be slower than the rate of increase in the resistance value of the PTC thermistor.
  • the first discharge circuit further includes a resistor, and the PTC thermistor and the resistor are inserted in series in the discharge resistance section, and the PTC is inserted.
  • the rate of increase in the resistance value of the resistor may be slower than the rate of increase in the resistance value of the PTC thermistor. This facilitates adjustments such as raising the resistance value in the discharge resistance portion.
  • the battery sensing unit of the present disclosure is a battery sensing unit that is attached to a battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series to detect the state of the battery pack, and is a battery sensing unit (1) to (4).
  • the cell balance device is provided, a voltage detection unit capable of detecting the voltage of each of the plurality of battery cells, and a communication unit capable of communicating between the upper control unit, and the communication unit is the communication unit.
  • the voltage value detected by the voltage detection unit is sent to the upper control unit, and a switching command generated by the upper control unit is received based on the voltage value, and the control unit switches the switch based on the switching command. It is a battery sensing unit that can be switched.
  • appropriate cell balance can be performed with simple control.
  • the battery management system of the present disclosure is a battery management system that manages the state of a battery system including a plurality of battery packs, and the battery sensing of (5) attached to each of the plurality of battery packs.
  • the electronic control unit includes a unit, an upper control unit, and an electronic control unit having a communication unit capable of communicating with the communication unit of the plurality of battery sensing units, and the electronic control unit can be obtained from each of the plurality of battery sensing units.
  • the voltage value detected by the voltage detection unit is received, a switching command for switching the switch of the discharge circuit of the battery cell to be discharged having a high voltage value based on the received voltage value is generated, and the generated switching command is generated.
  • a battery management system that sends to a battery sensing unit having the battery cell to be discharged. As a result, comprehensive cell balance over a plurality of battery packs can be appropriately performed with simple control.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a cell balance device 30 according to the first embodiment and a battery sensing unit 20 including the cell balance device 30.
  • the battery is used as a power source for driving a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the battery includes battery pack 1.
  • the battery pack 1 includes a plurality of battery cells 2. In one battery pack 1, a plurality of battery cells 2 are connected in series.
  • the cell balance device 30 balances the charge state of each of the plurality of battery cells 2.
  • the cell balancer 30 reduces the difference in voltage values that can occur due to variations in the capacities of the plurality of battery cells 2.
  • the cell balance device 30 includes a plurality of discharge circuits 32 and a control unit 52.
  • the plurality of discharge circuits 32 are provided so that each of the plurality of battery cells 2 can be discharged.
  • Each discharge circuit 32 is connected in parallel to each battery cell 2.
  • the discharge circuit 32 includes a discharge resistance unit 34 and a switch 38. The switch 38 switches between a conductive state and a non-conducting state of the discharge resistance unit 34.
  • the switch 38 may be any switch 38 that can be turned on and off by the control unit 52, and for example, various semiconductor switching elements can be adopted.
  • the control unit 52 controls a plurality of discharge circuits 32.
  • the control unit 52 switches the switch 38 based on the voltage states of the plurality of battery cells 2.
  • all of the plurality of discharge circuits 32 are the first discharge circuits 32.
  • a PTC thermistor (Positive Temperature Coefficient Thermistor) 35 is inserted as a discharge resistance unit 34.
  • at least one of the plurality of discharge circuits 32 may be the first discharge circuit 32.
  • FIG. 2 is a diagram showing the temperature resistance characteristics of the PTC thermistor 35.
  • the PTC thermistor 35 generally has a property that the internal resistance greatly increases when the temperature exceeds a predetermined temperature Tc (referred to as Curie temperature or Curie point).
  • Tc a predetermined temperature
  • Curie temperature is generally higher than room temperature (25 degrees Celsius).
  • the resistance value of the PTC thermistor 35 is set to the resistance value of the discharge resistance portion 34 in the first discharge circuit 32.
  • the cell balance device 30 is incorporated in the battery sensing unit 20.
  • the battery sensing unit 20 is attached to the battery pack 1.
  • the battery sensing unit 20 detects the state of the battery pack 1.
  • the battery sensing unit 20 detects the voltage of each battery cell 2 in the battery pack 1.
  • the battery sensing unit 20 includes a cell balance device 30, a voltage detection unit 51, and a communication unit 53.
  • the voltage detection unit 51 is provided so as to be able to detect the voltage of each of the plurality of battery cells 2.
  • the voltage detection unit 51 of this example is provided in the monitoring IC 50.
  • the monitoring IC 50 is connected to the battery cell 2 via the voltage detection line 40.
  • the voltage detection line 40 connects between each battery cell 2 and the monitoring IC 50.
  • one end of the discharge circuit 32 is connected to a voltage detection line 40 extending from the positive electrode side of the battery cell 2
  • the other end of the discharge circuit 32 is connected to a voltage detection line 40 extending from the negative electrode side of the battery cell 2.
  • the discharge circuit 32 is connected in parallel to the battery cell 2.
  • the monitoring IC 50 detects the voltage of each battery cell 2 by using two voltage detection lines 40, a voltage detection line 40 extending from the positive electrode side of each battery cell 2 and a voltage detection line 40 extending from the negative electrode side.
  • the control unit 52 and the communication unit 53 are integrated in the monitoring IC 50.
  • the communication unit 53 is provided so as to be able to communicate with the upper control unit 62.
  • the control unit 52 and the communication unit 53 do not have to be integrated in the monitoring IC 50.
  • the upper control unit 62 is incorporated into, for example, an electronic control unit 60 (ECU 60: Electronic Control Unit).
  • the ECU 60 includes a communication unit 64 capable of communicating with the communication unit 53.
  • the ECU 60 includes a CPU and a storage unit including a RAM, a ROM, and the like.
  • the ECU 60 may have a timekeeping function realized by a timer or a counter.
  • the communication unit 53 of the monitoring IC 50 sends the voltage value of each battery cell 2 detected by the voltage detection unit 51 to the communication unit 64 of the ECU 60.
  • the upper control unit 62 receives the voltage value via the communication unit 64. Then, the upper control unit 62 determines the necessity of cell balance based on the received voltage value, and creates a switching command when cell balance is necessary.
  • the communication unit 64 of the ECU 60 sends the switching command to the battery sensing unit 20.
  • the control unit 52 switches on the switch 38 of the discharge circuit 32 of the battery cell 2 to be discharged based on the switching command received by the communication unit 53.
  • FIG. 3 is a flow chart of cell balance.
  • FIG. 3 is a flowchart of the operation process of the ECU 60.
  • Step S1 is a voltage value detection process.
  • the ECU 60 issues a command to the monitoring IC 50 to detect and send the voltage value of each battery cell 2.
  • the monitoring IC 50 receives a command from the ECU 60, detects the voltage value of each battery cell 2 by the voltage detection unit 51, and sends the voltage value to the ECU 60.
  • the upper control unit 62 may perform a determination process of whether or not to start cell balance before step S1. For example, the host control unit 62 may determine whether or not the reference time has elapsed after the battery has been discharged or charged, and if it determines that the reference time has elapsed, the cell balance may be started.
  • Step S2 is a cell balance necessary determination process.
  • the host control unit 62 determines whether or not there is a battery cell 2 that needs to be discharged among the plurality of battery cells 2. For example, the host control unit 62 calculates the voltage difference between the plurality of battery cells 2 from the voltage value of each battery cell received in step S1. Then, the upper control unit 62 determines whether or not there is a voltage difference exceeding the threshold value among the voltage differences of the plurality of battery cells 2. Then, when there is a voltage difference exceeding the threshold value, the upper control unit 62 determines that there is a battery cell 2 that needs to be discharged and that cell balance is necessary. In this case, the process proceeds to the next step S3. Further, the upper control unit 62 determines that there is no battery cell 2 that needs to be discharged and cell balance is unnecessary when there is no voltage difference exceeding the threshold value. In this case, the process ends without cell balancing.
  • Step S3 is a cell balance execution process.
  • the host control unit 62 determines the battery cell 2 to be discharged based on the voltage difference.
  • the ECU 60 sends a switching command for switching on the switch 38 of the discharge circuit 32 of the battery cell 2 to be discharged to the monitoring IC 50.
  • the monitoring IC 50 switches on the switch 38 of the discharge circuit 32 of the battery cell 2 to be discharged.
  • the number of battery cells 2 to be discharged may be one, or may be plural.
  • the upper control unit 62 may create a cell balance plan for the battery cell 2 to be discharged.
  • the cell balance plan may be, for example, a target voltage value after the battery cell 2 to be discharged is completely discharged.
  • the cell balance plan may be a reference discharge time.
  • the reference discharge time may be calculated from the voltage difference obtained in step S2, the resistance value of the discharge resistance unit 34, and the like.
  • the reference discharge time may be set in advance for each voltage difference and stored as a table in the storage unit.
  • the upper control unit may acquire the temperature in order to obtain the resistance value of the discharge resistance unit 34.
  • the resistance value of the discharge resistance unit 34 may be predetermined for each temperature and stored as a table in the storage unit.
  • Step S4 is a cell balance end determination.
  • the host control unit 62 determines whether the cell balance end condition is satisfied.
  • the ECU 60 sends a switching command for switching off the switch 38 of the discharge circuit 32 of the battery cell 2 to be discharged to the monitoring IC 50.
  • the monitoring IC 50 switches off the switch 38 of the discharge circuit 32 of the battery cell 2 to be discharged, and the cell balance process is completed.
  • the upper control unit 62 determines that the end condition is not satisfied, the upper control unit 62 repeats step S4 until it determines that the end condition is satisfied.
  • the end condition may be, for example, whether or not the target voltage value has been reached. That is, if the target voltage value is set in the cell balance plan, this can be used as the termination condition.
  • the ECU 60 issues a command to the monitoring IC 50 to detect and send the voltage value of the battery cell 2 to be discharged.
  • the monitoring IC 50 receives a command from the ECU 60, detects the voltage value of the battery cell 2 to be discharged by the voltage detection unit 51, and sends the voltage value to the ECU 60.
  • the upper control unit 62 determines whether or not the received voltage value is the target voltage value, and if the received voltage value is the target voltage value, determines that the end condition is satisfied.
  • the termination condition may be whether or not the reference discharge time has elapsed. That is, if the reference discharge time is defined in the cell balance plan, this can be used as the termination condition.
  • the host control unit 62 measures the elapsed time after issuing the switching command. It is determined whether or not the elapsed time has elapsed the reference discharge time, and if the elapsed time has elapsed the reference discharge time, it is determined that the end condition is satisfied.
  • the time lapse of the discharge resistance portion 34 of the first discharge circuit 32 when the cell balance is performed will be described.
  • the temperature of the PTC thermistor 35 is lower than the Curie temperature Tc.
  • the temperature of the PTC thermistor 35 at the start of discharge is lower than the Curie temperature Tc, so that the resistance value of the PTC thermistor 35 remains low for a while, and the first discharge occurs.
  • a relatively large current flows through the circuit 32, which is constant to some extent. If the discharge is continued as it is, the calorific value of the PTC thermistor 35 increases and the temperature rises.
  • the resistance value of the PTC thermistor 35 rapidly increases as shown in FIG.
  • the current value flowing through the first discharge circuit 32 decreases.
  • the calorific value of the PTC thermistor 35 decreases.
  • the amount of heat generated by the PTC thermistor 35 becomes larger than the amount of heat radiation by the amount that the resistance value of the PTC thermistor 35 decreases, and the temperature of the PTC thermistor 35 rises again. Then, the transition is made in the direction of A in FIG. Therefore, if the temperature Ts at the point S where the heat generation amount and the heat dissipation amount in the PTC thermistor 35 match is the temperature allowed in the first discharge circuit 32, the temperature rise is considered after the switch 38 is turned on. Discharge can be continued without the need for it, and control becomes easy.
  • the temperature characteristic graph is relatively easy to adjust by changing the type, composition, composition, etc. of the material. Therefore, if the heat dissipation unit and the discharge resistance unit 34 are provided so that the temperature Ts at the point S where the heat generation amount in the PTC thermistor 35 and the heat dissipation amount match is within the temperature allowed in the first discharge circuit 32. good.
  • the battery sensing unit 20 may be provided with a temperature detection unit capable of detecting the temperature of the battery pack 1.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing the battery management system 10.
  • the battery management system 10 manages the state of the battery system including the plurality of battery packs 1.
  • a vehicle battery system comprises a plurality of battery packs 1.
  • the battery sensing unit 20 is attached to each of the plurality of battery packs 1.
  • the plurality of battery sensing units 20 are connected to an external common electronic control unit (ECU) 60.
  • the battery management system 10 uses the ECU 60 to manage the states of the plurality of battery packs 1 in an integrated manner.
  • the ECU 60 has an upper control unit 62 and a communication unit 64.
  • the ECU 60 can communicate with the communication units 64 of the plurality of battery sensing units 20 via the communication unit 64.
  • the ECU 60 and the plurality of battery sensing units 20 may be able to communicate with each other by wire.
  • the battery sensing unit 20 is provided with a connector for connecting the communication unit 53 to the ECU 60 or another battery sensing unit 20.
  • the ECU 60 and the plurality of battery sensing units 20 may be connected in order in a daisy chain.
  • the ECU 60 and the plurality of battery sensing units 20 may be capable of wireless communication.
  • the communication units 53 and 64 may include an antenna for wireless communication.
  • the ECU 60 receives the voltage value detected by the voltage detection unit 51 from each of the plurality of battery sensing units 20 in the communication unit 64. Then, the upper control unit 62 determines whether or not there is a battery cell 2 to be discharged having a high voltage value based on the received voltage value, and if there is a battery cell 2 to be discharged, the battery cell to be discharged is discharged. A switching command for switching the switch 38 of the discharge circuit 32 of 2 is generated. Then, the generated switching command is sent to the battery sensing unit 20 having the battery cell 2 to be discharged in the communication unit 64.
  • Each device in the cell balance device 30, the battery sensing unit 20, and the battery management system 10 includes a computer including a microprocessor, a ROM, a RAM, and the like.
  • An arithmetic processing unit such as a microprocessor reads a computer program including a part or all of each step of the flowchart from a storage unit such as a ROM or a RAM and executes the computer program as shown in FIG.
  • the computer programs of these plurality of devices can be installed from an external server device or the like. Further, the computer programs of these plurality of devices are distributed in a state of being stored in a recording medium such as a CD-ROM, a DVD-ROM, or a semiconductor memory, respectively.
  • the first discharge circuit 32 includes a PTC thermistor 35 as a discharge resistance unit 34.
  • the PTC thermistor 35 generally has a property that the internal resistance greatly increases when the temperature exceeds the Curie temperature. Therefore, even if the temperature rises with the discharge, the rise in the resistance value of the PTC thermistor 35 is suppressed until the Curie temperature is reached, and a large current can flow. Further, when the temperature becomes higher than the Curie temperature due to the discharge, the resistance value of the PTC thermistor 35 gradually increases, so that the current becomes small and heat generation can be suppressed. Therefore, the cell balance device 30 of the present disclosure can perform appropriate cell balance with simple control.
  • the cell balancing device 30 incorporated in the battery sensing unit 20 can perform appropriate cell balancing with simple control.
  • cell balancing may be performed in all of a plurality of battery cells belonging to any one of the plurality of battery packs 1. In this case, the amount of heat generated by the battery pack 1 becomes large. Even in this case, by using the cell balance device 30, it is possible to perform appropriate cell balance with simple control.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a first modification of the first discharge circuit 32.
  • the configuration of the discharge resistance portion 134 is different from the configuration of the discharge resistance portion 34 in the first discharge circuit 32.
  • the first discharge circuit 132 further includes a resistor 36.
  • the PTC thermistor 35 and the resistor 36 are inserted in parallel.
  • the rate of increase in the resistance value of the resistor 36 is slower than the rate of increase in the resistance value of the PTC thermistor 35.
  • the resistor 36 is not particularly limited, and for example, a general resistance element can be used.
  • a second PTC thermistor whose resistance value increases more slowly than that of the first PTC thermistor 35 may be used as the resistor 36.
  • FIG. 6 is a diagram showing the temperature resistance characteristics of the discharge resistance portion 134 of the first discharge circuit 132 according to the first modification.
  • the resistance value R1 indicates the resistance value of the PTC thermista 35
  • the resistance value R2 indicates the resistance value of the resistor 36
  • the resistance value R3 is the resistance value of the discharge resistance portion 134 of the first discharge circuit 132, that is, PTC.
  • the value of the combined resistance of the thermista 35 and the resistor 36 is shown.
  • FIG. 6 is a diagram showing temperature resistance characteristics when a general resistance element is used as the resistor 36. As shown in FIG.
  • the resistor 36 when the Curie temperature is the first temperature Tc, the resistor 36 is set so that the resistance value R1 and the resistance value R2 become equal at the second temperature Tj higher than the first temperature Tc. ing. In the temperature zone lower than the second temperature Tj, the resistance value R1 is smaller than the resistance value R2. In the temperature zone higher than the second temperature Tj, the resistance value R1 is larger than the resistance value R2.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a second modification of the first discharge circuit 32.
  • the configuration of the discharge resistance portion 234 is different from the configuration of the discharge resistance portions 34 and 134 in the first discharge circuits 32 and 132.
  • the first discharge circuit 232 further includes a resistor 36.
  • the PTC thermistor 35 and the resistor 36 are inserted in series.
  • the rate of increase in the resistance value of the resistor 36 is slower than the rate of increase in the resistance value of the PTC thermistor 35.
  • the resistor 36 is not particularly limited, and for example, a general resistance element can be used.
  • FIG. 8 is a diagram showing the temperature resistance characteristics of the discharge resistance portion 234 according to the second modification.
  • the resistance value R1 indicates the resistance value of the PTC thermista 35
  • the resistance value R2 indicates the resistance value of the resistor 36
  • the resistance value R3 is the resistance value of the discharge resistance portion 234 of the first discharge circuit 232, that is, PTC.
  • the value of the combined resistance of the thermista 35 and the resistor 36 is shown.
  • FIG. 8 is a diagram showing temperature resistance characteristics when a general resistance element is used as the resistor 36. As shown in FIG. 8, when the Curie temperature is the first temperature Tc, the resistor 36 is set so that the resistance value R2 is smaller than the resistance value R1 at the first temperature Tc.
  • the resistor 36 is set so that the resistance value R2 becomes smaller than the resistance value R1 in a temperature zone lower than the first temperature Tc.
  • the resistance value R2 of the resistor 36 may be set in any other mode. For example, at the first temperature Tc, the resistor 36 may be set so that the resistance value R2 is equal to or larger than the resistance value R1.
  • the graph of the resistance value R3 is a graph obtained by sliding the graph of the resistance value R1 upward by the amount of the resistance value R2.
  • the example in which the cell balance device 30 is incorporated in the battery sensing unit 20 has been described so far, but this is not an indispensable configuration.
  • the cell balance device 30 may be provided separately from the battery sensing unit 20.
  • the upper control unit 62 may be omitted, and the function of the upper control unit 62 may be incorporated into the control unit 52 in the cell balance device 30.
  • Battery pack 2 Battery cell 10 Battery management system 20 Battery sensing unit 30 Cell balance device 32, 132, 232 Discharge circuit 34, 134, 234 Discharge resistance part 35 PTC thermistor 36 Resistor 38 Switch 40 Voltage detection line 42 Voltage detection resistor Body 50 monitoring IC 51 Voltage detection unit 52 Control unit 53 Communication unit 60 Electronic control unit (ECU) 62 Upper control unit 64 Communication unit

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Abstract

簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる技術を提供することを目的とする。セルバランス装置は、複数のバッテリセルそれぞれを放電可能な複数の放電回路と、前記複数の放電回路を制御する制御部と、を備える。前記複数の放電回路の少なくとも１つは、ＰＴＣサーミスタが挿入された放電抵抗部と、前記放電抵抗部の導通状態及び非導通状態を切り替えるスイッチと、を含む第１放電回路である。前記制御部は、前記複数のバッテリセルの電圧状態に基づき、前記スイッチを切り替える。

Description

セルバランス装置、バッテリセンシングユニット及びバッテリマネジメントシステム
　本開示は、セルバランス装置、バッテリセンシングユニット及びバッテリマネジメントシステムに関する。
　複数のバッテリセルを備えるバッテリシステムでは、電圧値の高いバッテリセルを放電し、複数のバッテリセルそれぞれの電圧値を均一にする、いわゆるセルバランスを行うことがある。例えば、特許文献１は、電池の放電経路に介挿されたアクチュエータを動作させることによって、セルバランスを行う電池間電圧バランス補正回路を開示している。
特開２０１５－１１９６０５号公報
　セルバランスを行う際、大きな電流を流すことができ、かつ、放電時の発熱によって温度が高くなりすぎないようにすることが求められる。特許文献１に記載の電池間電圧バランス補正回路では、アクチュエータ自身の発熱が小さいため、放電時の発熱を抑えられるとしている。しかしながら、特許文献１に記載の電池間電圧バランス補正回路では、アクチュエータの動作制御が複雑となる恐れがある。
　そこで、簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる技術を提供することを目的とする。
　本開示のセルバランス装置は、複数のバッテリセルそれぞれの充電状態を均衡させるセルバランス装置であって、前記複数のバッテリセルそれぞれを放電可能な複数の放電回路と、前記複数の放電回路を制御する制御部と、を備え、前記複数の放電回路の少なくとも１つは、ＰＴＣサーミスタが挿入された放電抵抗部と、前記放電抵抗部の導通状態及び非導通状態を切り替えるスイッチと、を含む第１放電回路であり、前記制御部は、前記複数のバッテリセルの電圧状態に基づき、前記スイッチを切り替える、セルバランス装置である。
　本開示によれば、簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる。
図１は実施形態１にかかるセルバランス装置及びこれを備えるバッテリセンシングユニットを示す回路図である。 図２はＰＴＣサーミスタにおける温度抵抗特性を示す図である。 図３はセルバランスのフローチャートである。 図４はバッテリマネジメントシステムを示す回路図である。 図５は第１放電回路の第１変形例を示す回路図である。 図６は第１変形例にかかる第１放電回路の放電抵抗部における温度抵抗特性を示す図である。 図７は第１放電回路の第２変形例を示す回路図である。 図８は第２変形例にかかる第１放電回路の放電抵抗部における温度抵抗特性を示す図である。
　［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
　本開示のセルバランス装置は、次の通りである。
　（１）複数のバッテリセルそれぞれの充電状態を均衡させるセルバランス装置であって、前記複数のバッテリセルそれぞれを放電可能な複数の放電回路と、前記複数の放電回路を制御する制御部と、を備え、前記複数の放電回路の少なくとも１つは、ＰＴＣサーミスタが挿入された放電抵抗部と、前記放電抵抗部の導通状態及び非導通状態を切り替えるスイッチと、を含む第１放電回路であり、前記制御部は、前記複数のバッテリセルの電圧状態に基づき、前記スイッチを切り替える、セルバランス装置である。第１放電回路は、放電抵抗部としてＰＴＣサーミスタを備える。このＰＴＣサーミスタは、一般に、所定の温度以上になると内部抵抗が大きく増加する性質を有する。このため、放電に伴って温度が上昇しても、キュリー温度になるまではＰＴＣサーミスタの抵抗値の上昇が抑えられ、大きな電流を流すことができる。また、放電に伴ってキュリー温度以上の温度になると、ＰＴＣサーミスタの抵抗値が次第に大きくなることによって、電流が小さくなり、発熱を抑制できる。このため、本開示のセルバランス装置は、簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる。
　（２）（１）のセルバランス装置において、前記放電抵抗部において、前記ＰＴＣサーミスタのみが直列的に挿入されていてもよい。これにより、放電に伴ってキュリー温度となった後は、温度が上昇するほどに、第１放電回路に流れる電流が小さくなり、発熱抑制効果が高くなる。
　（３）（１）のセルバランス装置において、前記第１放電回路は、抵抗体をさらに含み、前記放電抵抗部において、前記ＰＴＣサーミスタと前記抵抗体とが並列的に挿入されており、前記ＰＴＣサーミスタのキュリー温度以上の温度帯において、前記抵抗体の抵抗値の上昇率は、前記ＰＴＣサーミスタの抵抗値の上昇率よりも緩やかであってもよい。これにより、第１放電回路において温度がキュリー温度以上になってＰＴＣサーミスタに電流が流れにくくなったときでも、抵抗体に応じた電流は流れることができ、バッテリセルの電圧値の低下速度が小さくなることを抑制できる。
　（４）（１）のセルバランス装置において、前記第１放電回路は、抵抗体をさらに含み、前記放電抵抗部において、前記ＰＴＣサーミスタと前記抵抗体とが直列的に挿入されており、前記ＰＴＣサーミスタのキュリー温度以上の温度帯において、前記抵抗体の抵抗値の上昇率は、前記ＰＴＣサーミスタの抵抗値の上昇率よりも緩やかであってもよい。これにより、放電抵抗部における抵抗値の底上げ等の調整が容易となる。
　（５）また、本開示のバッテリセンシングユニットは、複数のバッテリセルを直列に接続したバッテリパックに取付けられて、バッテリパックの状態を検知するバッテリセンシングユニットであって、（１）から（４）のいずれか１つのセルバランス装置と、前記複数のバッテリセルそれぞれの電圧を検知可能な電圧検知部と、上位制御部との間で通信可能な通信部と、を備え、前記通信部は、前記電圧検知部が検知した電圧値を前記上位制御部に送り、かつ、前記電圧値に基づいて前記上位制御部が生成した切替指令を受け取り、前記制御部は、前記切替指令に基づいて前記スイッチを切り替える、バッテリセンシングユニットである。これにより、バッテリセンシングユニットに組込まれたセルバランス装置において、簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる。
　（６）また、本開示のバッテリマネジメントシステムは、複数のバッテリパックを備えるバッテリシステムの状態を管理するバッテリマネジメントシステムであって、前記複数のバッテリパックのそれぞれに取付けられた（５）のバッテリセンシングユニットと、前記上位制御部と、複数の前記バッテリセンシングユニットの前記通信部と通信可能な通信部とを有する電子制御ユニットと、を備え、前記電子制御ユニットは、複数の前記バッテリセンシングユニットそれぞれから前記電圧検知部が検知した電圧値を受け取り、受け取った前記電圧値に基づいて高い電圧値を有する放電対象バッテリセルの放電回路のスイッチを切り替える切替指令を生成し、かつ、生成した前記切替指令を、前記放電対象バッテリセルを有するバッテリセンシングユニットに送る、バッテリマネジメントシステムである。これにより、複数のバッテリパックに及ぶ統括的なセルバランスを、簡易な制御で適切に行うことができる。
　［本開示の実施形態の詳細］
　本開示のセルバランス装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　［実施形態１］
　以下、実施形態１にかかるセルバランス装置及びこれを備えるバッテリセンシングユニットについて説明する。図１は実施形態１にかかるセルバランス装置３０及びこれを備えるバッテリセンシングユニット２０を示す回路図である。
　＜バッテリ＞
　まずバッテリの例について説明する。バッテリは、例えば電気自動車、又はハイブリッド自動車等の車両を駆動するための電源として使用される。バッテリは、バッテリパック１を含む。バッテリパック１は、複数のバッテリセル２を含む。１つのバッテリパック１において、複数のバッテリセル２は、直列的に接続される。
　＜セルバランス装置＞
　セルバランス装置３０は、複数のバッテリセル２それぞれの充電状態を均衡させる。セルバランス装置３０は、複数のバッテリセル２の容量のばらつきによって生じうる電圧値の差を小さくする。セルバランス装置３０は、複数の放電回路３２と制御部５２とを備える。複数の放電回路３２は、複数のバッテリセル２それぞれを放電可能に設けられる。各放電回路３２は、各バッテリセル２に並列接続されている。放電回路３２は、放電抵抗部３４とスイッチ３８とを含む。スイッチ３８は、放電抵抗部３４の導通状態及び非導通状態を切り替える。スイッチ３８としては、制御部５２によるオン・オフの制御可能なものであればよく、例えば、各種の半導体スイッチング素子などを採用できる。制御部５２は、複数の放電回路３２を制御する。制御部５２は、複数のバッテリセル２の電圧状態に基づき、スイッチ３８を切り替える。
　本例では、複数の放電回路３２の全ては、第１放電回路３２である。第１放電回路３２は、放電抵抗部３４として、ＰＴＣサーミスタ（Positive Temperature Coefficient Thermistor）３５が挿入されている。もっとも、複数の放電回路３２の少なくとも１つが第１放電回路３２であればよい。
　図２はＰＴＣサーミスタ３５における温度抵抗特性を示す図である。図２に示すように、ＰＴＣサーミスタ３５は、一般に、所定の温度Ｔｃ（キュリー温度又はキュリー点などという）以上になると内部抵抗が大きく増加する性質を有する。キュリー温度は、一般に、室温（摂氏２５度）よりも高い。
　第１放電回路３２における放電抵抗部３４において、ＰＴＣサーミスタ３５のみが直列的に挿入されている。このため、本例では、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値が第１放電回路３２における放電抵抗部３４の抵抗値とされる。これにより、放電が進み、第１放電回路３２における放電抵抗部３４の発熱量が大きくなると、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値が大きくなり、放電電流値が小さくなる。これにより、発熱量を小さくできる。
　本例では、セルバランス装置３０は、バッテリセンシングユニット２０に組込まれている。
　＜バッテリセンシングユニット＞
　バッテリセンシングユニット２０は、バッテリパック１に取付けられる。バッテリセンシングユニット２０は、バッテリパック１の状態を検知する。特にここでは、バッテリセンシングユニット２０は、バッテリパック１における各バッテリセル２の電圧を検知する。バッテリセンシングユニット２０はセルバランス装置３０と電圧検知部５１と通信部５３とを備える。
　電圧検知部５１は、複数のバッテリセル２それぞれの電圧を検知可能に設けられる。本例の電圧検知部５１は、監視ＩＣ５０に設けられる。監視ＩＣ５０は、電圧検知線４０を介してバッテリセル２と接続される。電圧検知線４０は、各バッテリセル２間と監視ＩＣ５０とを接続する。例えば、放電回路３２の一端部は、バッテリセル２の正極側から延びる電圧検知線４０に接続され、放電回路３２の他端部は、バッテリセル２の負極側から延びる電圧検知線４０に接続されて、放電回路３２がバッテリセル２に並列に接続される。
　監視ＩＣ５０は、各バッテリセル２の正極側から延びる電圧検知線４０、及び負極側から延びる電圧検知線４０との２つの電圧検知線４０を用いて、各バッテリセル２の電圧を検知する。本例では、監視ＩＣ５０に、電圧検知部５１のほか、制御部５２及び通信部５３が集積されている。通信部５３は、上位制御部６２との間で通信可能に設けられる。制御部５２、通信部５３は、監視ＩＣ５０に集積されていなくてもよい。
　上位制御部６２は、例えば、電子制御ユニット６０（ＥＣＵ６０：Electronic Control Unit）に組込まれる。ＥＣＵ６０は、通信部５３と通信可能な通信部６４を含む。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる記憶部とを備える。ＥＣＵ６０は、タイマ又はカウンタによって実現される計時機能を備えてもよい。
　監視ＩＣ５０の通信部５３は、電圧検知部５１が検知した各バッテリセル２の電圧値をＥＣＵ６０の通信部６４に送る。上位制御部６２は、通信部６４を介して当該電圧値を受け取る。そして、上位制御部６２は、受け取った電圧値に基づいてセルバランスの必要性を判定し、セルバランスが必要な場合に切替指令を作成する。ＥＣＵ６０の通信部６４がバッテリセンシングユニット２０に向けて、当該切替指令を送る。制御部５２は、通信部５３が受け取った切替指令に基づいて放電対象のバッテリセル２の放電回路３２のスイッチ３８をオンに切り替える。
　＜セルバランスのフローチャート＞
　図３はセルバランスのフローチャートである。図３は、ＥＣＵ６０の動作処理についてのフローチャートである。
　ステップＳ１は電圧値検知処理である。ステップＳ１において、ＥＣＵ６０は、監視ＩＣ５０に対して、各バッテリセル２の電圧値を検知して送るように指令を出す。監視ＩＣ５０は、ＥＣＵ６０の指令を受けて、電圧検知部５１によって各バッテリセル２の電圧値を検知し、その電圧値をＥＣＵ６０に送る。
　なお、上位制御部６２は、ステップＳ１の前に、セルバランスを開始するかどうかの判定処理を行ってもよい。例えば、上位制御部６２は、バッテリの放電後及び充電後などに基準時間が経過されたかどうかを判定し、基準時間が経過されたと判定したら、セルバランスを開始してもよい。
　ステップＳ２は、セルバランス必要判定処理である。ステップＳ２において、上位制御部６２は、複数のバッテリセル２の中に、放電の必要なバッテリセル２があるかどうかを判定する。例えば、上位制御部６２は、ステップＳ１で受け取った各バッテリセルの電圧値から、複数のバッテリセル２間の電圧差を演算する。そして、上位制御部６２は、複数のバッテリセル２の電圧差の中に、閾値を越えた電圧差があるかどうかを判定する。そして、上位制御部６２は、閾値を越えた電圧差がある場合に、放電の必要なバッテリセル２がありセルバランスが必要と判定する。この場合、次のステップＳ３に進む。また、上位制御部６２は、閾値を越えた電圧差がない場合に、放電の必要なバッテリセル２がなくセルバランスが不要と判定する。この場合、セルバランスを行わずに終了する。
　ステップＳ３は、セルバランス実行処理である。例えば、ステップＳ３において、上位制御部６２は、上記電圧差に基づいて、放電対象となるバッテリセル２を決める。そして、ＥＣＵ６０は、放電対象となるバッテリセル２の放電回路３２のスイッチ３８をオンに切り替える切替指令を、監視ＩＣ５０に送る。監視ＩＣ５０は、この切替指令を受けて、放電対象となるバッテリセル２の放電回路３２のスイッチ３８をオンに切り替える。なお、放電対象となるバッテリセル２は、１つである場合もあり得るし、複数である場合もあり得る。
　このとき、上位制御部６２は、放電対象のバッテリセル２に対するセルバランス計画を作成してもよい。セルバランス計画は、例えば、放電対象のバッテリセル２が放電完了した後の目標電圧値であってもよい。また例えば、セルバランス計画は、基準放電時間であってもよい。基準放電時間は、ステップＳ２で求めた電圧差と、放電抵抗部３４の抵抗値などから演算されてもよい。基準放電時間は、電圧差ごとに予め定められてテーブルとして記憶部に記憶されたものが読み出されてもよい。上位制御部は、放電抵抗部３４の抵抗値を得るために、温度を取得してもよい。放電抵抗部３４の抵抗値は、温度ごとに予め定められてテーブルとして記憶部に記憶されたものが読み出されてもよい。
　ステップＳ４は、セルバランス終了判定である。ステップＳ４において、上位制御部６２は、セルバランスの終了条件を満たしたかを判定する。上位制御部６２が終了条件を満たしたと判定した場合、ＥＣＵ６０は、放電対象となるバッテリセル２の放電回路３２のスイッチ３８をオフに切り替える切替指令を、監視ＩＣ５０に送る。監視ＩＣ５０は、この切替指令を受けて、放電対象となるバッテリセル２の放電回路３２のスイッチ３８をオフに切り替え、セルバランス処理が終了となる。上位制御部６２は、終了条件を満たしていないと判定した場合、終了条件を満たしたと判定するまで、ステップＳ４を繰り返す。
　終了条件は、例えば、目標電圧値になったかどうかであってもよい。すなわち、上記セルバランス計画において、目標電圧値が定められていた場合、これを終了条件とすることができる。例えば、ＥＣＵ６０は、監視ＩＣ５０に対して、放電対象のバッテリセル２の電圧値を検知して送るように指令を出す。監視ＩＣ５０は、ＥＣＵ６０の指令を受けて、電圧検知部５１によって放電対象のバッテリセル２の電圧値を検知し、その電圧値をＥＣＵ６０に送る。そして、上位制御部６２は、受け取った電圧値が目標電圧値であるかどうかを判定し、受け取った電圧値が目標電圧値である場合に、終了条件を満たしたと判定する。
　また例えば、終了条件は、基準放電時間を経過したかどうかであってもよい。すなわち、上記セルバランス計画において、基準放電時間が定められていた場合、これを終了条件とすることができる。例えば、上位制御部６２は、切替指令を出した後の経過時間を計時する。この経過時間が基準放電時間を経過したかどうかを判定し、経過時間が基準放電時間を経過していれば、終了条件を満たしたと判定する。
　ここで、セルバランスが行われるときの第１放電回路３２の放電抵抗部３４の時間経過について説明する。なお、放電開始時に、ＰＴＣサーミスタ３５の温度は、キュリー温度Ｔｃよりも低いものとする。
　第１放電回路３２に放電が開始されると、放電開始時のＰＴＣサーミスタ３５の温度がキュリー温度Ｔｃよりも低いため、しばらくの間、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値は低いまま遷移し、第１放電回路３２には、ある程度一定で、比較的大きい電流が流れる。そして、このまま放電が続けられると、ＰＴＣサーミスタ３５の発熱量が大きくなり、温度が上昇していく。ＰＴＣサーミスタ３５の温度が上昇してキュリー温度を越えると、図２に示すように、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値が急激に増加する。ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値が増加すると、第１放電回路３２に流れる電流値が減少する。第１放電回路３２に流れる電流値が減少すると、ＰＴＣサーミスタ３５の発熱量が減少する。
　このとき、図２のＳ点において、ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量と、放熱量とが一致するものとする。放電開始後に、ＰＴＣサーミスタ３５の温度が高くなっていき、図２のＡの向きに遷移する。ＰＴＣサーミスタ３５の温度が図２のＳ点よりも高くなると、ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量が放熱量よりも小さくなる。ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量が放熱量よりも小さくなると、ＰＴＣサーミスタ３５の温度が低下し、図２のＢの向きに遷移する。ＰＴＣサーミスタ３５の温度が図２のＳ点よりも低くなると、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値が小さくなる分、ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量が放熱量よりも大きくなり、再び、ＰＴＣサーミスタ３５の温度が上昇し、図２のＡの向きに遷移する。従って、ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量と、放熱量とが一致する点Ｓの温度Ｔｓが、第１放電回路３２において許容される温度であれば、スイッチ３８をオンにした後は、温度上昇を考慮せずとも、放電を続けることができ、制御が容易となる。
　ＰＴＣサーミスタ３５において、材料の種類、組成、構成等を変えることによって、温度特性グラフが比較的調整されやすい。従って、ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量と、放熱量とが一致する点Ｓの温度Ｔｓが、第１放電回路３２において許容される温度内となるように、放熱部及び放電抵抗部３４が設けられるとよい。
　ＰＴＣサーミスタ３５における発熱量と、放熱量とが一致する点Ｓの温度Ｔｓが、第１放電回路３２において許容される温度を越える場合は、適宜温度検知を行い、許容される温度よりも大きければ、放電回路３２をオフにするなどの制御がされると良い。この場合、バッテリセンシングユニット２０には、バッテリパック１の温度を検知可能な温度検知部が設けられると良い。
　＜バッテリマネジメントシステム＞
　図４はバッテリマネジメントシステム１０を示す回路図である。
　バッテリマネジメントシステム１０は、複数のバッテリパック１を備えるバッテリシステムの状態を管理する。例えば、車両のバッテリシステムは、複数のバッテリパック１を備える。複数のバッテリパック１それぞれにバッテリセンシングユニット２０が取付けられる。複数のバッテリセンシングユニット２０は、外部の共通の電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０に接続される。バッテリマネジメントシステム１０は、ＥＣＵ６０を用いて、複数のバッテリパック１の状態を統合的に管理する。
　ＥＣＵ６０は、上位制御部６２と通信部６４とを有する。ＥＣＵ６０は、通信部６４を介して、複数のバッテリセンシングユニット２０の通信部６４と通信可能である。例えば、ＥＣＵ６０と複数のバッテリセンシングユニット２０とは、有線によって通信可能であってもよい。この場合、通信部５３をＥＣＵ６０又は他のバッテリセンシングユニット２０に接続するためのコネクタがバッテリセンシングユニット２０に設けられると良い。ＥＣＵ６０と複数のバッテリセンシングユニット２０とが有線接続される場合、例えば、ＥＣＵ６０から複数のバッテリセンシングユニット２０を順にデイジーチェーン状に接続されてもよい。また例えば、ＥＣＵ６０と複数のバッテリセンシングユニット２０とは、無線通信可能であってもよい。この場合、通信部５３、６４は、無線通信用のアンテナを含んでいると良い。
　ＥＣＵ６０は、通信部６４において、複数のバッテリセンシングユニット２０それぞれから電圧検知部５１が検知した電圧値を受け取る。そして、上位制御部６２において、受け取った電圧値に基づいて高い電圧値を有する放電対象のバッテリセル２があるかどうかを判定し、放電対象のバッテリセル２がある場合に、放電対象のバッテリセル２の放電回路３２のスイッチ３８を切り替える切替指令を生成する。そして、生成した切替指令を、通信部６４において、放電対象のバッテリセル２を有するバッテリセンシングユニット２０に送る。
　セルバランス装置３０、バッテリセンシングユニット２０、及びバッテリマネジメントシステム１０における各装置は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成されるコンピュータを備える。マイクロプロセッサ等の演算処理部は、図３に示すような、フローチャートの各ステップの一部または全部を含むコンピュータプログラムを、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部からそれぞれ読み出して実行する。これら複数の装置のコンピュータプログラムは、それぞれ、外部のサーバ装置等からインストールすることができる。また、これら複数の装置のコンピュータプログラムは、それぞれ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等の記録媒体に格納された状態で流通する。
　＜実施形態１の効果等＞
　以上のように構成されたセルバランス装置３０、バッテリセンシングユニット２０及びバッテリマネジメントシステム１０によると、第１放電回路３２は、放電抵抗部３４としてＰＴＣサーミスタ３５を備える。このＰＴＣサーミスタ３５は、一般にキュリー温度以上になると内部抵抗が大きく増加する性質を有する。このため、放電に伴って温度が上昇しても、キュリー温度になるまではＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値の上昇が抑えられ、大きな電流を流すことができる。また、放電に伴ってキュリー温度以上の温度になると、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値が次第に大きくなることによって、電流が小さくなり、発熱を抑制できる。このため、本開示のセルバランス装置３０は、簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる。
　また第１放電回路３２の放電抵抗部３４において、ＰＴＣサーミスタ３５のみが直列的に挿入されている。これにより、放電に伴ってキュリー温度となった後は、温度が上昇するほどに、放電回路３２に流れる電流が小さくなり、発熱抑制効果が高くなる。
　またバッテリセンシングユニット２０、バッテリマネジメントシステム１０によると、バッテリセンシングユニット２０に組込まれたセルバランス装置３０において、簡易な制御で適切なセルバランスを行うことができる。
　またバッテリマネジメントシステム１０によると、複数のバッテリパック１に及ぶ統括的なセルバランスを、簡易な制御で適切に行うことができる。例えば、複数のバッテリパック１のうちいずれかのバッテリパック１に属する複数のバッテリセルの全てにおいて、セルバランスを行うこともあり得る。この場合、当該バッテリパック１の発熱量が大きくなる。この場合でも、上記セルバランス装置３０を用いることによって、簡易な制御で、適切なセルバランスを行うことができる。
　［変形例］
　図５は第１放電回路３２の第１変形例を示す回路図である。
　第１変形例にかかる第１放電回路１３２は、放電抵抗部１３４の構成が上記第１放電回路３２における放電抵抗部３４の構成とは異なる。第１放電回路１３２は、抵抗体３６をさらに含む。放電抵抗部１３４において、ＰＴＣサーミスタ３５と抵抗体３６とが並列的に挿入されている。ＰＴＣサーミスタ３５のキュリー温度以上の温度帯において、抵抗体３６の抵抗値の上昇率は、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値の上昇率よりも緩やかである。これにより、第１放電回路１３２において温度がキュリー温度以上になってＰＴＣサーミスタ３５に電流が流れにくくなったときでも、抵抗体３６に応じた電流は流れることができ、バッテリセル２の電圧値の低下速度が小さくなることを抑制できる。抵抗体３６としては、特に限定されるものではなく、例えば、一般的な抵抗素子が用いられることができる。上記ＰＴＣサーミスタ３５を第１のＰＴＣサーミスタ３５としたとき、抵抗体３６としては、第１のＰＴＣサーミスタ３５よりも抵抗値の上昇率が緩やかな第２のＰＴＣサーミスタが用いられてもよい。
　図６は第１変形例にかかる第１放電回路１３２の放電抵抗部１３４における温度抵抗特性を示す図である。図６において、抵抗値Ｒ１はＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値を示し、抵抗値Ｒ２は抵抗体３６の抵抗値を示し、抵抗値Ｒ３は第１放電回路１３２の放電抵抗部１３４の抵抗値、つまりＰＴＣサーミスタ３５と抵抗体３６との合成抵抗の値を示している。なお、図６は、抵抗体３６として一般的な抵抗素子を用いた場合の温度抵抗特性を示す図である。図６に示すように、キュリー温度を第１温度Ｔｃとしたとき、第１温度Ｔｃよりも高い第２温度Ｔｊにおいて、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２とが等しくなるように抵抗体３６が設定されている。第２温度Ｔｊよりも低い温度帯では、抵抗値Ｒ１が抵抗値Ｒ２よりも小さい。第２温度Ｔｊよりも高い温度帯では、抵抗値Ｒ１が抵抗値Ｒ２よりも大きい。
　ここで、抵抗値Ｒ３は、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２との積を、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２との和で除した次の式（１）で求めることができる。
　式（１）Ｒ３＝Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）
　この式（１）より、如何なる温度においても、抵抗値Ｒ３は、その温度における抵抗値Ｒ１、Ｒ２よりも低くなることがわかる。図６の例の場合、抵抗値Ｒ３は、第２温度Ｔｊまでは、抵抗値Ｒ１に従って遷移し、第２温度Ｔｊを越えると、抵抗値Ｒ２に収束していく。
　図７は第１放電回路３２の第２変形例を示す回路図である。
　第２変形例にかかる第１放電回路２３２は、放電抵抗部２３４の構成が上記第１放電回路３２、１３２における放電抵抗部３４、１３４の構成とは異なる。第１放電回路２３２は、抵抗体３６をさらに含む。放電抵抗部２３４において、ＰＴＣサーミスタ３５と抵抗体３６とが直列的に挿入されている。ＰＴＣサーミスタ３５のキュリー温度以上の温度帯において、抵抗体３６の抵抗値の上昇率は、ＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値の上昇率よりも緩やかである。これにより、放電抵抗部３４における抵抗値の底上げ等の調整が容易となる。抵抗体３６としては、特に限定されるものではなく、例えば、一般的な抵抗素子が用いられることができる。上記ＰＴＣサーミスタ３５を第１のＰＴＣサーミスタ３５としたとき、抵抗体３６としては、第１のＰＴＣサーミスタ３５よりも抵抗値の上昇率が緩やかな第２のＰＴＣサーミスタが用いられてもよい。
　図８は第２変形例にかかる放電抵抗部２３４における温度抵抗特性を示す図である。
　図８において、抵抗値Ｒ１はＰＴＣサーミスタ３５の抵抗値を示し、抵抗値Ｒ２は抵抗体３６の抵抗値を示し、抵抗値Ｒ３は第１放電回路２３２の放電抵抗部２３４の抵抗値、つまりＰＴＣサーミスタ３５と抵抗体３６との合成抵抗の値を示している。なお、図８は、抵抗体３６として一般的な抵抗素子を用いた場合の温度抵抗特性を示す図である。図８に示すように、キュリー温度を第１温度Ｔｃとしたとき、第１温度Ｔｃにおいて、抵抗値Ｒ２が抵抗値Ｒ１よりも小さくなるように抵抗体３６が設定されている。特に、ここでは第１温度Ｔｃよりも低い温度帯において、抵抗値Ｒ２が抵抗値Ｒ１よりも小さくなるように抵抗体３６が設定されている。もっとも、抵抗体３６の抵抗値Ｒ２は、これ以外の態様に設定されていてもよい。例えば、第１温度Ｔｃにおいて、抵抗値Ｒ２が抵抗値Ｒ１と同じかそれよりも大きくなるように抵抗体３６が設定されていてもよい。
　ここで、抵抗値Ｒ３は、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２とを加算した次の式（２）で求めることができる。
　式（２）Ｒ３＝Ｒ１＋Ｒ２
　この式（２）より、如何なる温度帯においても抵抗値Ｒ３は、その温度における抵抗値Ｒ１、Ｒ２よりも高くなることがわかる。図６の例の場合、抵抗値Ｒ３のグラフは、抵抗値Ｒ１のグラフを、抵抗値Ｒ２の分、上にスライドさせたようなグラフとなる。
　このほか、これまで、セルバランス装置３０がバッテリセンシングユニット２０に組込まれる例で説明したが、このことは必須の構成ではない。セルバランス装置３０がバッテリセンシングユニット２０とは別に設けられていてもよい。
　また、上位制御部６２が省略されて、セルバランス装置３０における制御部５２に上位制御部６２の機能が組み込まれてもよい。
　なお、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。
　１　バッテリパック
　２　バッテリセル
　１０　バッテリマネジメントシステム
　２０　バッテリセンシングユニット
　３０　セルバランス装置
　３２、１３２、２３２　放電回路
　３４、１３４、２３４　放電抵抗部
　３５　ＰＴＣサーミスタ
　３６　抵抗体
　３８　スイッチ
　４０　電圧検知線
　４２　電圧検知用抵抗体
　５０　監視ＩＣ
　５１　電圧検知部
　５２　制御部
　５３　通信部
　６０　電子制御ユニット（ＥＣＵ）
　６２　上位制御部
　６４　通信部

Claims (6)

  1. 　複数のバッテリセルそれぞれの充電状態を均衡させるセルバランス装置であって、
    　前記複数のバッテリセルそれぞれを放電可能な複数の放電回路と、
    　前記複数の放電回路を制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記複数の放電回路の少なくとも１つは、ＰＴＣサーミスタが挿入された放電抵抗部と、前記放電抵抗部の導通状態及び非導通状態を切り替えるスイッチと、を含む第１放電回路であり、
    　前記制御部は、前記複数のバッテリセルの電圧状態に基づき、前記スイッチを切り替える、セルバランス装置。
  2. 　請求項１に記載のセルバランス装置であって、
    　前記放電抵抗部において、前記ＰＴＣサーミスタのみが直列的に挿入されている、セルバランス装置。
  3. 　請求項１に記載のセルバランス装置であって、
    　前記第１放電回路は、抵抗体をさらに含み、
    　前記放電抵抗部において、前記ＰＴＣサーミスタと前記抵抗体とが並列的に挿入されており、
    　前記ＰＴＣサーミスタのキュリー温度以上の温度帯において、前記抵抗体の抵抗値の上昇率は、前記ＰＴＣサーミスタの抵抗値の上昇率よりも緩やかである、セルバランス装置。
  4. 　請求項１に記載のセルバランス装置であって、
    　前記第１放電回路は、抵抗体をさらに含み、
    　前記放電抵抗部において、前記ＰＴＣサーミスタと前記抵抗体とが直列的に挿入されており、
    　前記ＰＴＣサーミスタのキュリー温度以上の温度帯において、前記抵抗体の抵抗値の上昇率は、前記ＰＴＣサーミスタの抵抗値の上昇率よりも緩やかである、セルバランス装置。
  5. 　複数のバッテリセルを直列に接続したバッテリパックに取付けられて、バッテリパックの状態を検知するバッテリセンシングユニットであって、
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセルバランス装置と、
    　前記複数のバッテリセルそれぞれの電圧を検知可能な電圧検知部と、
    　上位制御部との間で通信可能な通信部と、
    　を備え、
    　前記通信部は、前記電圧検知部が検知した電圧値を前記上位制御部に送り、かつ、前記電圧値に基づいて前記上位制御部が生成した切替指令を受け取り、
    　前記制御部は、前記切替指令に基づいて前記スイッチを切り替える、バッテリセンシングユニット。
  6. 　複数のバッテリパックを備えるバッテリシステムの状態を管理するバッテリマネジメントシステムであって、
    　前記複数のバッテリパックのそれぞれに取付けられた請求項５に記載のバッテリセンシングユニットと、
    　前記上位制御部と、複数の前記バッテリセンシングユニットの前記通信部と通信可能な通信部とを有する電子制御ユニットと、
    　を備え、
    　前記電子制御ユニットは、複数の前記バッテリセンシングユニットそれぞれから前記電圧検知部が検知した電圧値を受け取り、受け取った前記電圧値に基づいて高い電圧値を有する放電対象バッテリセルの放電回路のスイッチを切り替える切替指令を生成し、かつ、生成した前記切替指令を、前記放電対象バッテリセルを有するバッテリセンシングユニットに送る、バッテリマネジメントシステム。
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