JP2019105453A - 電池制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルの電圧を迅速かつより正確に検出することができる電池制御装置を提供することにある。【解決手段】複数の電池セルＣを直列に接続した蓄電池１０と、フィルタ回路３１と、電池セルＣとフィルタ回路３１との間を接続する接続部材Ｌと、放電回路３４と、を備える電源システムに適用される監視ＩＣ２０であって、電池セルＣ毎に設けられ、放電回路３４での放電を行う直前と直後に、フィルタ回路３１でノイズを除去した電池セルＣの電圧を検出する電圧検出回路２１と、電源システムの動作中に、放電回路３４による放電実施時の接続部材Ｌでの電圧降下量を補正値として算出する補正値算出部と、補正値算出部で算出した補正値を、電圧検出部で検出した放電直後の放電後電圧に加算することで、電池セルの電圧を算出する電圧算出部とを備える。【選択図】 図５

Description

本発明は、電池制御装置に関するものである。

複数の電池セルを直列に接続してなる蓄電池を用いた電源システムには、各電池セルの電圧を検出するための電圧検出回路と、電圧検出回路で検出した各電池セルの電圧を均等化するための均等化回路とが設けられている。そして、電圧検出回路と各電池セルとの間には、電池セルから電圧検出回路に入力される電圧に含まれるノイズを除去するためのローパスフィルタ回路が設けられている。そして、このローパスフィルタ回路のコンデンサの電圧を測定することで、各電池セルの電圧を検出している。ところが、各電池セルから均等化回路によって放電を行うと、電池セルとフィルタ回路との間の経路に含まれる接触抵抗等により電圧降下が発生し、コンデンサから放電が行われるため、電圧検出回路で電圧を検出する際の誤差の一因となっている。そこで、特許文献１の技術では、均等化回路による放電を行った後、電圧検出回路で電圧を検出するタイミングまでの時間に基づいて、設計時に定めた式に基づいて検出された電圧の補正を行う構成が開示されている。

特開２０１４−１９６９５１号公報

ところで、電池セルとフィルタ回路との間の経路に含まれる接触抵抗や経路となる導体自体に含まれる内部抵抗は、経年劣化等によってその値が変化する。特許文献１の技術のように設計時に定めた補正値では、経年劣化等による抵抗値の変化に対応することができない。また、近年、求められる除去すべきノイズの周波数（カットオフ周波数）に対する要求が厳しくなってきているため、ローパスフィルタの時定数が大きくなり、特許文献１に記載の技術による補正では、検出された電圧に含まれる誤差が大きくなってしまう。そこで、ローパスフィルタの時定数が大きくても、電圧の検出精度を高めることが望まれている。なお、放電によるコンデンサの電圧変化による誤差をなくすためには、コンデンサに放電の影響がなくなるまで待つことも考えられるが、ローパスフィルタの時定数が大きい場合には、放電の影響がなくなるまでに時間がかかることになる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電池セルの電圧を迅速かつより正確に検出することができる電池制御装置を提供することにある。

第１の手段では、複数の電池セル（Ｃ）を直列に接続した蓄電池（１０）と、前記電池セル毎に設けられ、コンデンサ（３３）を有し、前記電池セルから入力される電圧に含まれるノイズを除去するためのフィルタ回路（３１）と、前記電池セルと前記フィルタ回路との間を接続する接続部材（Ｌ）と、前記電池セル毎に設けられ、前記接続部材を介して前記電池セルに直列に接続されている放電スイッチ（２２）及び放電抵抗（３５）からなる放電回路（３４）と、を備える電源システムに適用される電池制御装置（２０）であって、前記電池セル毎に設けられ、前記放電回路での放電を行う直前と直後に、前記フィルタ回路でノイズを除去した前記電池セルの電圧を検出する電圧検出部（２１）と、前記電源システムの動作中に、前記放電回路による放電実施時の前記接続部材での電圧降下量を補正値として算出する補正値算出部と、前記補正値算出部で算出した前記補正値を、前記電圧検出部で検出した放電直後の放電後電圧に加算することで、前記電池セルの電圧を算出する電圧算出部とを備える。

各電池セルとフィルタ回路との間の接続部材は、経年劣化等によって内部抵抗や接続抵抗が変化する。その結果、放電回路に放電のための電流を流すと、接続部材での抵抗での電圧降下によって、コンデンサの電圧が変化するために、フィルタ回路でノイズを除去した後に電圧検出部で検出する電圧が電池セルの電圧と異なってしまう。これが電圧検出部で検出される電圧の誤差の要因となっており、経年劣化等によって抵抗値が変化するため、放電後のコンデンサの電圧と電池セルの電圧との差分、つまり接続部材での電圧降下量を予め算出しておくことが困難である。

本手段では、補正値算出部が、電源システムの動作中に、前記放電回路による放電実施時の前記接続部材での電圧降下量を、補正値として算出する。そして、この補正値を放電後電圧に加算することで、電圧算出部が電池セルの電圧を算出する。このように、実際に放電回路に電流を流した時の接続部材での電圧降下量を算出し、補正値とすることで、状況に合わせた正確な補正を行うことができる。また、補正値を用いて電池セルの電圧の値を求めていることから、コンデンサの電圧が電池セルの電圧と等しくなるまで待つ必要がなく、迅速に電池セルの電圧を算出することができる。

第２の手段では、前記電源システムの起動時に、全ての前記電池セルを対象に行われる前記放電回路の放電時に、前記電圧検出部が前記放電後電圧を検出した検出タイミングの前回もしくは次回の検出タイミングに検出した電圧と前記放電後電圧とを比較して初期補正値を算出する初期補正値算出部と、を備えており、前記補正値算出部は、前記初期補正値算出部で算出された前記初期補正値を、前記電源システムの動作中に前記放電回路による放電実施時の前記電池セルの状況に応じて修正して前記補正値とする。

電源システムの起動時には、放電回路等の動作確認のために、全電池セルを対象に放電回路での放電を行う。この起動時に行われる放電直後に、電圧検出部が放電後電圧を検出した検出タイミングの前回もしくは次回の検出タイミングに検出した電圧と放電後電圧とを比較することで、初期補正値を算出する。そして、電源システムの動作中に、放電実施時の電池セルの状況に応じて、補正値算出部が初期補正値を修正して、補正値とする。この補正値で、放電後電圧を補正することで、電池セルの状況に応じて補正することができ、さらに精度が高い電池セルの電圧値を算出することができる。

第３の手段では、前記補正値算出部は、前記初期補正値を算出する際に前記電圧検出部が検出した前記電池セルの放電前電圧と、前記電源システムの動作中に前記放電回路が放電を実施する直前に前記電圧検出部が検出した前記電池セルの放電前電圧との比に基づいて、前記初期補正値を修正して前記補正値とする。

放電回路で放電する直前の電池セルの電圧によって、放電回路に流れる電流量が比例するため、接続部材での電圧降下量も比例し、コンデンサと電池セルとの電圧の差も比例する。そこで、電源システム動作中に、放電回路に放電する際の電圧降下量による補正値を算出するために、初期補正値を算出する際の電池セルの放電前電圧と放電回路が放電を実施する直前の放電前電圧との比に基づいて、補正値算出部が、初期補正値を修正して補正値とする。このように初期補正値を修正することで、電池セルの電圧が変化しても正確な補正を行うことができる。

第４の手段では、前記補正値算出部は、ある前記電池セルの前記初期補正値に、前記ある電池セルの放電を実施する直前の放電前電圧をかけた値を、前記ある電池セルの前記初期補正値を算出した際の放電前電圧で割ることで、前記補正値を修正して前記補正値とする。

ある電池セルで、放電回路による放電を行った際に、ある電池セルの放電前電圧の比で初期補正値を補正する。具体的には、ある電池セルの初期補正値に、ある電池セルの放電前電圧をかけた値を、初期補正値を算出した際の放電前電圧で割ることで、初期補正値の値を修正して補正値とする。このように補正値を算出することで、正確な補正を行うことができる。

第５の手段では、前記接続部材は、隣接する前記電池セル同士で共用されており、前記補正値算出部は、ある前記電池セルでは放電を行わず、前記ある電池セルに隣接する一方の前記電池セルで放電を行う場合に、前記ある電池セルの前記初期補正値に、前記放電を行う隣接する電池セルの放電を実施する直前の放電前電圧をかけた値を、前記放電を行う隣接する電池セルの前記初期補正値を算出した際の放電前電圧で割った値をさらに半分にして負の値とすることで、前記初期補正値を修正して前記補正値とする。

ある電池セルでは放電を行わず、接続部材が共用されており、ある電池セルに隣接する一方の電池セルで放電回路による放電を行った場合には、共用された接続部材で電圧降下が生じる。その結果、ある電池セルに接続されたコンデンサでの電圧が、電圧降下量だけある電池セルでの電圧よりも上昇する。そして、共用されている接続部材での電圧降下量は、隣接する電池セルの電圧によって変化することから、隣接する電池セルの電圧の値によって、ある電池セルに接続されたコンデンサの電圧も変化する。そこで、隣接する電池セルにおける放電前電圧と初期補正値算出時の放電前電圧との比によって、ある電池セルの初期補正値を修正して補正値とする。また、接続部材での電圧降下量は、放電を行う側の分だけとなるため、補正値の値は両側で放電した初期補正値の約半分となり、コンデンサでの電圧がある電池セルの電圧よりも上昇しているので、補正値の分減算する必要がある。具体的には、ある電池セルの初期補正値に、隣接する電池セルの放電前電圧をかけた値を、隣接する電池セルの初期補正値を算出した際の放電前電圧で割った値をさらに半分にして負の値とすることで、ある電池セルの初期補正値の値を修正して補正値とする。このように初期補正値を修正することで、正確な補正を行うことができる。

第６の手段では、前記接続部材は、隣接する前記電池セル同士で共用されており、前記補正値算出部は、ある前記電池セルでは放電を行わず、前記ある電池セルに隣接する両方の前記電池セルで放電を行う場合に、前記ある電池セルの前記初期補正値に、一方の前記隣接する電池セルの放電を実施する直前の放電前電圧をかけた値を、前記一方の隣接する電池セルの前記初期補正値を算出した際の放電前電圧で割った値をさらに半分した値と、前記ある電池セルの前記初期補正値に、他方の前記隣接する電池セルの放電を実施する直前の放電前電圧をかけた値を、前記他方の隣接する電池セルの前記初期補正値を算出した際の放電前電圧で割った値をさらに半分した値とを足し合わせた値を負の値とすることで、前記初期補正値を修正して前記補正値とする。

ある電池セルでは放電を行わず、接続部材が共用されており、ある電池セルに隣接する両方の電池セルで放電回路による放電を行った際に、隣接する電池セルのそれぞれにおける放電前電圧と初期補正値算出時の放電前電圧との比で、ある電池セルの初期補正値を修正して補正値とする。具体的には、ある電池セルの初期補正値に、一方の隣接する電池セルの放電前電圧をかけた値を、一方の隣接する電池セルの初期補正値を算出した際の放電前電圧で割った値をさらに半分した値と、ある電池セルの初期補正値に、他方の隣接する電池セルの放電前電圧をかけた値を、他方の隣接する電池セルの初期補正値を算出した際の放電前電圧で割った値をさらに半分した値とを足し合わせた値を負の値とすることで、ある電池セルの初期補正値の値を修正して補正値とする。このように初期補正値を修正することで、正確な補正を行うことができる。

第７の手段では、前記電池セルの温度を測定する温度測定部を備えており、前記補正値算出部は、前記初期補正値を算出する際に前記温度測定部が測定した温度と、前記電源システムの動作中に前記放電回路が放電を実施する際に前記温度測定部が測定した温度との差に基づいて、前記初期補正値を修正して前記補正値とする。

放電回路で放電する直前の電池セルの温度に応じて接続部材の内部抵抗の値は変化する。そのため、放電回路で放電する直前の電池セルの温度によって、接続部材での電圧降下量が変化し、コンデンサから放電される量も変化する。そこで、電源システム動作中に、放電回路に放電する際の電圧降下による補正値を算出するために、初期補正値を算出する際の電池セルの温度と放電回路が放電を実施する際の温度との差に基づいて、初期補正値の値を修正して補正値とする。このように初期補正値を修正することで、温度が変化しても正確な補正を行うことができる。

第１実施形態における電源システムの概略構成図。 均等化のために放電回路に電流を流した状態を示す図。 セル電圧の変化を示すタイムチャート。 電源システム起動時に電池制御装置で実施するフローチャート。 電源システム稼働中に電池制御装置で補正値を求めるために実施するフローチャート。 電池セルの電圧と接続部材での電圧降下量の関係を示すグラフ。 電池セルの温度と接続部材での電圧降下量の関係を示すグラフ。

以下、本発明に係る電池制御装置を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明に係る電池制御装置は、例えばハイブリッド自動車又は電気自動車に搭載される電源システムに適用される。

図１に示すように、電源システムは、蓄電池１０を備えている。蓄電池１０は、例えばリチウムイオン蓄電池であって、車両の図示しない走行用モータを含む車載電気負荷の電力供給源となる。なお、リチウムイオン蓄電池に限らず、複数の単位電池を接続して所定の電圧で供給する蓄電池であれば、ニッケル水素蓄電池等他の蓄電池であってもよい。

蓄電池１０は、ｎ個（ｎは１以上の整数、概ね数〜十数）の単位電池である電池セルＣ１〜Ｃｎが互いに直列接続されて構成された、電池モジュール１１から構成される。蓄電池１０は、複数の電池モジュール１１が直列もしくは並列に接続されて構成されていてもよいし、１つの電池モジュール１１から構成されていてもよい。なお、本実施形態では、１つの電池モジュール１１を蓄電池１０の例として図示する。また、以下の説明では、電池セルＣ１〜Ｃｎをまとめて電池セルＣとも記す。図１では、電池セルＣ１及び電池セルＣ９以降の記載は省略する。

電池モジュール１１毎に、各電池セルＣの電圧の算出及び均等化処理等を行いながら、電池状態を監視する監視ＩＣ２０が設けられている。監視ＩＣ２０には、電池セルＣ毎に、電圧検出回路２１及び放電スイッチ２２が設けられている。また、監視ＩＣ２０には、各電池セルＣの電圧の算出を行ったり、放電スイッチ２２の制御を行ったりする図示しない制御部及びデータ等を記憶する記憶部が設けられている。なお、本実施形態では、監視ＩＣ２０が「電池制御装置」に相当し、電圧検出回路２１が「電圧検出部」に相当する。また、監視ＩＣ２０は、複数の電池モジュール１１をまとめて監視してもよいし、１つの電池モジュール１１を複数の監視ＩＣ２０に分割して監視してもよい。制御部及び記憶部は、監視ＩＣ２０内に設けず、監視ＩＣ２０と通信可能なＥＣＵ内等に設けてもよい。

電池セルＣ毎に、電圧検出回路２１と、フィルタ回路３１と、放電回路３４とが設けられている。そして、電池セルＣとフィルタ回路３１及び放電回路３４との間を繋ぐ接続部材Ｌ１〜Ｌ（ｎ+１）が設けられている。接続部材Ｌ１〜Ｌ（ｎ＋１）は、各電池セルＣの正極側とフィルタ回路３１の一端とを繋ぎ、各電池セルＣの負極側とフィルタ回路３１の他端とを繋ぐ。また、最も高電圧側の電池セルＣ１の正極側の接続部材Ｌ１と最も低電圧側の電池セルＣｎの負極とにそれぞれ接続された接続部材Ｌ（ｎ＋１）以外の接続部材Ｌ２〜Ｌｎについては、隣接する電池セルＣ間で共用されている。例えば、電池セルＣ３の正極側とフィルタ回路３１の一端とを繋ぐ接続部材Ｌ３は、電池セルＣ２の負極側とフィルタ回路３１の他端とを繋ぐ接続部材Ｌ３になっている。なお、以下の説明では、接続部材Ｌ１〜Ｌ（ｎ+１）をまとめて接続部材Ｌとも記す。図１では、接続部材Ｌ１及び接続部材Ｌ１０以降の記載は省略する。

接続部材Ｌは、監視ＩＣ２０、フィルタ回路３１、放電回路３４等が設けられた基板Ｂと各電池セルＣの間を繋ぐワイヤーハーネス４１と、ワイヤーハーネス４１と基板Ｂとを接続するコネクタ４２と、基板Ｂ上に設けられたプリント配線４３と、プリント配線４３上に設けられたヒューズ４４とを備えている。ワイヤーハーネス４１は、電流を流した時に生じる抵抗４１ａを有しており、プリント配線４３は、電流を流した時に生じる抵抗４３ａを有している。また、コネクタ４２は、接触抵抗を有しており、ヒューズ４４等のプリント配線４３上もしくはプリント配線４３に接続される素子には、素子自体の抵抗及び接触抵抗を有している。これらの接続部材Ｌ上に電流を流した時に生じる抵抗をまとめて、内部抵抗Ｒと示す。内部抵抗Ｒの大きさは、経年劣化、周辺温度等によって変化するが、概ね数百ｍΩになっている。

フィルタ回路３１は、電池セルＣから監視ＩＣ２０の電圧検出回路２１に入力される電圧に含まれるノイズを除去する。フィルタ回路３１は、ＲＣ回路と呼ばれるローパスフィルタ回路であって、フィルタ抵抗３２とコンデンサ３３とを備えている。フィルタ抵抗３２は、概ね数ｋΩの大きさとなっている一方、コンデンサ３３は数μＦの大きさとなっている。フィルタ抵抗３２の一端は、正極側の接続部材Ｌに接続され、他端は、電圧検出回路２１に接続される監視ＩＣ２０のピンに接続されている。コンデンサ３３の一端は、フィルタ抵抗３２の他端と電圧検出回路２１との間に接続され、コンデンサ３３の他端は、負極側の接続部材Ｌに接続される。なお、フィルタ回路３１は、フィルタ抵抗３２の代わりにコイルを用いたローパスフィルタ等、コンデンサを用いるフィルタ回路であれば、他のフィルタ回路であってもよい。

放電回路３４は、各電池セルＣの電圧を均等化（バランシング処理）するために放電する回路であって、電池セルＣに対してフィルタ回路３１と並列に設けられている。放電回路３４は、監視ＩＣ２０内に設けられた放電スイッチ２２と、放電抵抗３５とを備えている。放電抵抗３５の大きさは、概ね数十Ωになっている。放電抵抗３５は、一端はフィルタ回路３１とともに接続部材Ｌに接続されており、他端は、放電スイッチ２２に接続される監視ＩＣ２０のピンに接続されている。放電抵抗３５は、接続部材Ｌと同様に、隣接する電池セルＣの間で共用されている。

放電回路３４に電流が流れる際には、図２の矢印に示すように、電池セルＣの正極側から正極側の接続部材Ｌを介して、正極側の放電抵抗３５に電流が流れ、負極側の放電抵抗３５に電流が流れて、負極側の接続部材Ｌを介して電池セルＣの負極側に戻るようになっている。そして、この経路上、具体的には、正極側の放電抵抗３５と負極側の放電抵抗３５との間の監視ＩＣ２０内部に放電スイッチ２２が設けられて、電池セルＣから放電を行うかどうかが制御部によって制御される。電池セルＣの放電は、奇数番号の電池セルＣのグループと偶数番号の電池セルＣのグループとに分けて、グループ毎に異なるタイミングで放電を行うように、放電スイッチ２２は制御部に制御される。なお、電池セルＣの放電は、隣接する電池セルＣ同士が異なるタイミングで放電が行われればよく、例えば電池セルＣを３つのグループに分けて放電を行ってもよいし、電池セルＣをグループに分けずに放電を行ってもよい。

電圧検出回路２１は、Ａ／Ｄ変換器といわれるものであって、コンデンサ３３の電圧を検出している。電圧検出回路２１の一端は、フィルタ抵抗３２に接続され、他端は、放電抵抗３５に接続される。各コンデンサ３３の電圧は、並列に接続される各電池セルＣの電圧と、定常状態では一致することから、各電圧検出回路２１が各コンデンサ３３の電圧を測定することで、各フィルタ回路３１によってノイズが除去された状態の各電池セルＣの電圧を電圧検出回路２１が測定することができる。

しかしながら、放電回路３４に放電のための電流を流すと、接続部材Ｌでの内部抵抗Ｒによる電圧降下によって、コンデンサ３３の電圧が電池セルＣの電圧と異なってしまう。そのため、電池セルＣの電圧を算出するためには、電圧検出回路２１で検出したコンデンサ３３の電圧を補正する必要がある。

以下、補正の方法について、図２〜図７を用いて、具体的に説明する。図２は、電源システム動作中に、電池セルＣ３，Ｃ５で放電を行った状態を示す図であり、図３は、放電を行った時（図２に示す場合等）の電池セルＣの電圧及びコンデンサ３３の電圧（破線で示す）を表す図である。図３において、横軸は時刻を表し、縦軸は各信号のレベルを表す。図４は、電源システム起動時に実施するフローチャートであり、図５は、電源システム稼働中に補正値を求めるために実施するフローチャートである。図６は、電池セルＣの電圧と接続部材Ｌでの電圧降下量の関係を示すグラフであり、図７は、電池セルＣの温度と、接続部材Ｌでの電圧降下量の関係を示すグラフである。

制御部（監視ＩＣ２０）は、図４に示すフローチャートを電源システム起動時に実施する。まず、車両のＩＧ信号がオンになって、電源システムが稼働すると、ステップＳ１１で、全ての電池セルＣの初期補正値Ｓを算出する時の初期電圧Ｖｉを取得する。具体的には、全ての電池セルＣの電圧検出回路２１に対して、コンデンサ３３の電圧を取得するように制御し、電圧検出回路２１で検出した電圧を取得する。

ステップＳ１２で、奇数番号の電池セルＣのグループ若しくは偶数番号の電池セルＣのグループにおいて、電池セルＣの放電回路３４に放電させるために、放電スイッチ２２をオン状態（閉状態）とする。そして、放電スイッチ２２をオン状態にした後所定時間（例えば、十数ミリ秒）が経過すると、放電スイッチ２２をオフ状態（開状態）として、放電を終了する。

放電を終了すると、ステップＳ１３で、放電直後の電圧として、初期補正値算出時の放電後電圧Ｖ０を取得する。具体的には、ステップＳ１１と同様に、全ての電池セルＣについて、電圧検出回路２１でのコンデンサ３３の電圧を検出させ、その電圧を取得する。なお、放電直後の電圧とは、放電スイッチ２２をオフ状態としてから概ね数ミリ秒以内に検出された電圧を指す。放電スイッチ２２をオフにする指令を出してすぐは、まだ放電回路３４に電流が流れている可能性があるため、ステップＳ１２とステップＳ１３との間には、切り替えのための時間（例えば、１〜３ミリ秒程度）を設ける。

次に、ステップＳ１４で、放電を行った電池セルＣの初期補正値Ｓを算出する。ステップＳ１１で取得した放電後電圧Ｖ０を検出した検出タイミングの前回の検出タイミングに検出した初期電圧Ｖｉと、ステップＳ１３で取得した放電後電圧Ｖ０との差分を求め、この差分を初期補正値Ｓとする。この差分には、放電回路３４での放電により電池セルＣに生じた電圧降下の値も含まれているが、放電時間が短く、放電後電圧Ｖ０と電池セルＣの真値との間の差分ΔＶ０の方が大きいため、ほぼ無視できる。なお、本実施形態では、放電後電圧Ｖ０を検出した検出タイミングの前回の検出タイミングで取得した初期電圧Ｖｉとの差分を求めたが、放電後電圧Ｖ０を検出した検出タイミングの次回の検出タイミングで取得した電圧との差分を求めてもよい。このようにして、奇数番号の電池セルＣのグループ若しくは偶数番号の電池セルＣのグループにおいて、電池セルＣの初期補正値Ｓを算出する。

ステップＳ１４で、初期補正値Ｓを算出する間に、ステップＳ１５で、初期補正値算出時の電池セルＣの初期温度Ｔｉを測定する。なお、ステップＳ１４とステップＳ１５は、同時に行ってもよいし、処理を終了するまでの間に順次行ってもよい。ステップＳ１４及びステップＳ１５が終了すると、本処理を終了し、初期補正値Ｓを算出していない電池セルＣが残っている場合には、再度この処理を繰り返す。つまり、最初に奇数番号の電池セルＣのグループの電池セルＣについて本処理を行った場合には、その後に、偶数番号の電池セルＣのグループの電池セルＣについて本処理を行う。

なお、本フローチャートにおいては、電源システム起動時の初期補正値Ｓの算出の処理のみを説明したが、放電回路３４に放電及び電圧検出回路２１での電圧検出、電池セルＣの温度測定を行う過程で、異常を検出した場合には、異常を通報する等の初期チェックを同時に行う。また、本フローチャートにおいて、ステップＳ１４の機能が「初期補正値算出部」に相当し、ステップＳ１５の機能が「温度測定部」に相当する。温度測定部の機能については、奇数番号の電池セルＣのグループでの本処理と偶数番号の電池セルＣのグループでの処理の両方で行ってもよいし、片方だけで行ってもよい。

次に、電源システム動作中に、補正値ΔＶを求め、電池セルＣの電圧を求める方法について説明する。

まず、電源システム動作中に、電圧検出回路２１での検出結果と、電池セルＣの電圧とにどのような誤差が生じるかについて図３を用いて説明する。まず、タイミングｔ１で、各電池セルＣについて放電前電圧Ｖ１が電圧検出回路２１で検出される。そして、電圧検出回路２１での検出が終了すると、タイミングｔ２で、放電を実施する奇数番号の電池セルＣの放電スイッチ２２がオン状態（閉状態）にされ、放電が実施される。

放電を行う間に、放電回路３４での放電により、接続部材Ｌでの内部抵抗Ｒに起因する電圧降下によって、コンデンサ３３の電圧が変化する。具体的には、図２に示す電池セルＣ３及び電池セルＣ５で放電を行っている場合について説明する。放電を実施している電池セルＣ５に対応するコンデンサ３３では、接続部材Ｌ５及び接続部材Ｌ６の内部抵抗Ｒでの電圧降下によって、コンデンサ３３の電圧が低下する。隣接する電池セルＣの一方（電池セルＣ５）で放電が行われている電池セルＣ６に対応するコンデンサ３３では、接続部材Ｌ６の内部抵抗Ｒでの電圧降下によって、コンデンサ３３の電圧が上昇する。隣接する電池セルＣの両方で放電が行われている電池セルＣ４に対応するコンデンサ３３では、接続部材Ｌ４及び接続部材Ｌ５の内部抵抗Ｒでの電圧降下によって、コンデンサ３３の電圧が上昇する。

所定時間（例えば、十数ミリ秒）放電が行われたあと、タイミングｔ３で放電スイッチ２２がオフ状態（開状態）にされる。そして、放電スイッチ２２がオフ状態になった後、電流が確実に流れなくなるまでの切り替えのための時間（例えば、１〜３ミリ秒程度）を設けた後、タイミングｔ４で、放電後電圧Ｖ２を電圧検出回路２１で検出する。

そして、所定時間（例えば、十数ミリ秒）のオフタイムがあった後、偶数番号の電池セルＣについて放電を実施する。タイミングｔ５で、各電池セルＣについて放電前電圧Ｖ３が電圧検出回路２１で検出され、タイミングｔ６で、放電を実施する偶数番号の電池セルＣの放電スイッチ２２がオン状態（閉状態）にされ、放電が実施される。以下については、偶数番号でも同様のため、説明を省略する。このように、奇数番号の電池セルＣのグループと偶数番号の電池セルＣのグループとが交互に放電される。

図３に示すような誤差が生じた結果、補正値ΔＶを求めて、電池セルＣの電圧を算出する必要がある。図５は、制御部（監視ＩＣ２０）の補正値算出処理を示すフローチャートであり、本処理は、制御部（監視ＩＣ２０）により所定周期で繰り返し実施される。以下、図２に示すように、奇数番号の電池セルＣのグループの放電を行う周期であって、電池セルＣ３，Ｃ５の放電を行う場合について、例示しながら説明する。

ステップＳ２１で、全ての電池セルＣの放電前電圧Ｖ１を取得する。具体的には、全ての電池セルＣの電圧検出回路２１に対して、コンデンサ３３の電圧を取得するように制御し、電圧検出回路２１で検出した電圧を取得する。

ステップＳ２２で、奇数番号の電池セルＣのグループ若しくは偶数番号の電池セルＣのグループにおいて、各電池セルＣの放電の必要性について判定する。具体的には、ある電池セルＣの電圧が他の電池セルＣの電圧よりも高い場合、この電池セルＣについて、放電が必要と判定する。なお、本ステップは、毎回行う必要はなく、所定回数の放電が行われた場合や、前回に本ステップを行ってから所定時間が経過した場合に判定される。

そして、ステップＳ２２で放電が必要と判定された電池セルＣについて、ステップＳ２３で放電回路３４で放電するために、放電スイッチ２２をオン状態（閉状態）にする。そして、放電スイッチ２２をオン状態にした後所定時間（例えば、十数ミリ秒）が経過すると、放電スイッチ２２をオフ状態（開状態）にして、放電を終了する。具体的には、電池セルＣ３及び電池セルＣ５について放電が必要と判定し、ステップＳ２３において、電池セルＣ３及び電池セルＣ５の放電を実施する。

放電を終了すると、ステップＳ２４で、放電後電圧Ｖ２を取得する。具体的には、ステップＳ２１と同様に、全ての電池セルＣについて、電圧検出回路２１でのコンデンサ３３の電圧を検出させ、その電圧を取得する。なお、放電スイッチ２２をオフにする指令を出した直後は、放電スイッチ２２の作動にばらつきがあり、まだ放電回路３４に電流が流れている可能性があるため、ステップＳ２３とステップＳ２４との間には、切り替えのための時間（例えば、１〜３ミリ秒程度）を設ける。そして、ステップＳ２５で、電池セルＣの温度Ｔを測定する。

そして、各電池セルＣについて、補正値ΔＶを算出し、放電後電圧Ｖ２を補正して、各電池セルＣの電圧を算出する。まず、ステップＳ２６において、対象とする電池セルＣについて、ステップＳ２３で放電を行ったかどうか判定する。具体的には、電池セルＣ３及び電池セルＣ５の場合には、ステップＳ２６を肯定し、ステップＳ２７に進む。一方、電池セルＣ３及び電池セルＣ５以外の電池セルＣの場合には、ステップＳ２６を否定し、ステップＳ３１に進む。

ステップＳ２７では、その電池セルＣの初期補正値Ｓ、初期補正値Ｓを算出する直前のタイミングで取得した（図４のステップＳ１１で取得した）その電池セルＣの初期電圧Ｖｉ及び初期補正値Ｓを算出した際に測定された初期温度Ｔｉを取得する。具体的には、電池セルＣ３及び電池セルＣ５のそれぞれについて、電池セルＣ３もしくは電池セルＣ５の初期補正値Ｓ、電池セルＣ３もしくは電池セルＣ５の初期電圧Ｖｉ及び初期温度Ｔｉを取得する。

ステップＳ２８で、対象とする電池セルＣの補正値ΔＶを算出する。この補正値ΔＶは、電池セルＣの真値と電圧検出回路２１で検出されるコンデンサ３３の電圧との差分を示す。図６に示すように、接続部材Ｌでの電圧降下量は、電池セルＣの電圧に比例する。そのため、初期補正値Ｓに放電前電圧Ｖ１をかけた値を初期電圧Ｖｉで割ることで、初期補正値ＳをステップＳ２３で放電させた際の電圧に基づいて補正することができる。また、図７に示すように、接続部材Ｌでの電圧降下量は、温度に対する１次関数の式で表される。接続部材Ｌの内部抵抗Ｒが温度係数αにより変化することから、初期補正値Ｓを算出した際の電池セルＣの初期温度ＴｉとステップＳ２５で測定した電池セルＣの温度Ｔの差を求めて、接続部材Ｌでの内部抵抗Ｒの変化率を求め、その変化率を初期補正値Ｓにかけることで、温度の差に基づいて補正することができる。具体的には、変化率は、（１＋（Ｔ−Ｔｉ）×α）の式から算出することができる。つまり、補正値ΔＶは、初期補正値Ｓに放電前電圧Ｖ１をかけた値を初期電圧Ｖｉで割った値に、温度による内部抵抗Ｒの変化率をかけることで算出することができる。このようにして、電池セルＣ３及び電池セルＣ５の補正値ΔＶを算出することができる。

一方、ステップＳ２６で、放電が行われていないと判定した場合には、ステップＳ３１で、隣接する電池セルＣで放電したかどうかを判定する。具体的には、電池セルＣ２、電池セルＣ４及び電池セルＣ６の場合には、ステップＳ３１を肯定し、ステップＳ３２に進む。一方、電池セルＣ７及び電池セルＣ８の場合には、ステップＳ３１を否定し、ステップＳ３７に進む。電池セルＣ自身も、その電池セルＣに隣接する電池セルＣでも放電を行っていない場合には、接続部材Ｌによる電圧降下は生じないため、補正をする必要がない。そこで、ステップＳ３７で補正値ΔＶを０とする。

ステップＳ３１で、隣接する電池セルＣで放電が行われたと判定した場合には、それが片側であるのかを判定する。具体的には、電池セルＣ２及び電池セルＣ６の場合には、ステップＳ３２を肯定し、ステップＳ３３に進む。一方、電池セルＣ４の場合には、ステップＳ３２を否定し、ステップＳ３５に進む。

ステップＳ３２で、電池セルＣに隣接する一方の電池セルＣで放電が行われたと判定した場合には、ステップＳ３３で、その電池セルＣの初期補正値Ｓ、放電を行った隣接する電池セルＣで初期補正値Ｓを算出する直前のタイミングで取得したその電池セルＣの初期電圧Ｖｉ及び初期補正値Ｓを算出した際に測定された初期温度Ｔｉを取得する。具体的には、電池セルＣ２の場合には、電池セルＣ２の初期補正値Ｓと、電池セルＣ３の初期電圧Ｖｉと、初期温度Ｔｉとを取得し、電池セルＣ６の場合には、電池セルＣ６の初期補正値Ｓと、電池セルＣ５の初期電圧Ｖｉと、初期温度Ｔｉとを取得する。

ステップＳ３３で、対象とする電池セルＣの補正値ΔＶを算出する。補正値ΔＶは、ある電池セルＣの初期補正値Ｓに、放電を行った隣接する電池セルＣの放電前電圧Ｖ１をかけた値を、放電を行う隣接する電池セルＣの初期電圧Ｖｉで割った値をさらに半分にして負の値とし、その値に、温度による内部抵抗Ｒの変化率をかけることで算出することができる。具体的には、電池セルＣ６の場合には、補正値ΔＶは、−０．５×電池セルＣ６の初期補正値Ｓ×電池セルＣ５の放電前電圧Ｖ１÷電池セルＣ５の初期電圧Ｖｉ×（１＋（Ｔ−Ｔｉ）×α）で算出することができる。

ステップＳ３２で、電池セルＣに隣接する両方の電池セルＣで放電が行われたと判定した場合には、ステップＳ３５で、その電池セルＣの初期補正値Ｓ、放電を行った隣接する電池セルＣで初期補正値Ｓを算出する直前のタイミングで取得したその電池セルＣのそれぞれの初期電圧Ｖｉ及び初期補正値Ｓを算出した際に測定された初期温度Ｔｉを取得する。具体的には、電池セルＣ４の場合には、電池セルＣ４の初期補正値Ｓと、電池セルＣ３の初期電圧Ｖｉ及び電池セルＣ５の初期電圧Ｖｉと、初期温度Ｔｉとを取得する。

ステップＳ３６で、対象とする電池セルＣの補正値ΔＶを算出する。補正値ΔＶは、ある電池セルＣの初期補正値Ｓに、放電を行った隣接する一方の電池セルＣの放電前電圧Ｖ１をかけた値を、放電を行った隣接する一方の電池セルＣの初期電圧Ｖｉで割った値をさらに半分にした値と、ある電池セルＣの初期補正値Ｓに、放電を行った隣接する他方の電池セルＣの放電前電圧Ｖ１をかけた値を、放電を行った他方の隣接する電池セルＣの初期電圧Ｖｉで割った値をさらに半分にした値とを足し合わせた値を負の値とし、温度による内部抵抗Ｒの変化率をかけることで算出することができる。具体的には、電池セルＣ４の場合には、補正値ΔＶは、｛−０．５×電池セルＣ４の初期補正値Ｓ×電池セルＣ３の放電前電圧Ｖ１÷電池セルＣ３の初期電圧Ｖｉ−０．５×電池セルＣ４の初期補正値Ｓ×電池セルＣ５の放電前電圧Ｖ１÷電池セルＣ５の初期電圧Ｖｉ｝×（１＋（Ｔ−Ｔｉ）×α）で算出することができる。

そして、全ての電池セルＣについて、補正値ΔＶを算出した後、ステップＳ２９で、各電池セルＣの電圧を算出する。具体的には、ステップＳ２４で取得した各放電後電圧Ｖ２に、それぞれ算出した補正値ΔＶを加算することで、各電池セルＣの電圧を算出して、本処理を終了する。このように、放電した後すぐに電圧検出回路２１で放電後電圧Ｖ２を検出し、この放電後電圧Ｖ２を補正値ΔＶで補正して電池セルＣの電圧を求めることで、コンデンサ３３の値の復帰を待つ必要がなくなり、迅速に電池セルＣの値を算出することができる。

なお、本フローチャートにおいて、ステップＳ２５の機能が「温度測定部」に相当し、ステップＳ２８，Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ３７の機能が「補正値算出部」に相当し、ステップＳ２９の機能が「電圧算出部」に相当する。

以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。

本実施形態では、電源システムの動作中に、放電回路３４による放電実施時の接続部材Ｌでの電圧降下した分の値を、補正値ΔＶとして算出する。そして、この補正値ΔＶを放電後電圧Ｖ２に加算することで、電池セルＣの電圧を算出する。このように、実際に放電回路３４に電流を流した時の接続部材Ｌでの電圧降下の値を補正値ΔＶとすることで、状況に合わせた正確な補正を行うことができる。また、補正値ΔＶによって電圧の値を求めていることから、コンデンサ３３の電圧が電池セルＣの値と等しくなるまで待つ必要がなく、迅速に電池セルＣの電圧を算出することができる。

電源システムの起動時には、放電回路３４等の動作確認のために、全電池セルＣを対象に放電回路３４での放電を行う。この起動時に行われる放電直後に、電圧検出回路２１が放電後電圧Ｖ０を検出した検出タイミングの直前の検出タイミングに検出した初期電圧Ｖｉと放電後電圧Ｖ０とを比較することで、初期補正値Ｓを算出する。そして、電源システムの動作中に、放電実施時の電池セルＣの状況に応じて、初期補正値Ｓを修正して、補正値ΔＶとする。この補正値ΔＶで、放電後電圧Ｖ２を補正することで、電池セルＣの状況に応じて補正することができ、さらに精度が高い電池セルＣの電圧値を算出することができる。

放電回路３４で放電する直前の電池セルＣの電圧によって、放電回路３４に流れる電流量が比例するため、接続部材Ｌでの電圧降下量も比例し、コンデンサ３３と電池セルＣとの電圧の差も比例する。そこで、電源システム動作中に、放電回路３４に放電する際の電圧降下による補正値ΔＶを算出するために、初期補正値Ｓを算出する際の電池セルＣの初期電圧Ｖｉと放電回路３４が放電を実施する直前の放電前電圧Ｖ１との比に基づいて、初期補正値Ｓを修正して補正値ΔＶとする。このように初期補正値Ｓを修正することで、電池セルＣの電圧が変化しても正確な補正を行うことができる。

ある電池セルＣで、放電回路３４による放電を行った際に、ある電池セルＣの放電前電圧Ｖ１の比で初期補正値Ｓを修正する。具体的には、ある電池セルＣの初期補正値Ｓに、ある電池セルＣの放電前電圧Ｖ１をかけた値を、初期補正値Ｓを算出した際の初期電圧Ｖｉで割ることで、初期補正値Ｓの値を修正して補正値ΔＶとする。このように補正値ΔＶを算出することで、正確な補正を行うことができる。

ある電池セルＣ（例えば、電池セルＣ６）では放電を行わず、接続部材Ｌが共用されており、ある電池セルＣに隣接する一方の電池セルＣ（例えば、電池セルＣ５）で放電回路３４による放電を行った場合には、共用された接続部材Ｌで電圧降下が生じる。その結果、ある電池セルＣに接続されたコンデンサ３３での電圧が、電圧降下量だけある電池セルＣでの電圧よりも上昇する。そして、共用されている接続部材Ｌでの電圧降下量は、隣接する電池セルＣの電圧によって変化することから、隣接する電池セルＣの電圧の値によって、ある電池セルＣに接続されたコンデンサ３３の電圧も変化する。そこで、隣接する電池セルＣにおける放電前電圧Ｖ１と初期補正値算出時の初期電圧Ｖｉとの比によって、ある電池セルＣの初期補正値Ｓを修正して補正値ΔＶとする。また、接続部材Ｌでの電圧降下量は、放電を行う側の分だけとなるため、補正値ΔＶの値は両側で放電した初期補正値Ｓの約半分となり、コンデンサ３３での電圧がある電池セルＣの電圧よりも上昇しているので、補正値ΔＶの分減算する必要がある。具体的には、ある電池セルＣの初期補正値Ｓに、隣接する電池セルＣの放電前電圧Ｖ１をかけた値を、隣接する電池セルＣの初期補正値Ｓを算出した際の初期電圧Ｖｉで割った値をさらに半分にして負の値とすることで、ある電池セルＣの初期補正値Ｓの値を修正して補正値ΔＶとする。このように初期補正値Ｓを修正することで、正確な補正を行うことができる。

ある電池セルＣでは放電を行わず、接続部材Ｌが共用されており、ある電池セルＣに隣接する両方の電池セルＣで放電回路３４による放電を行った際に、隣接する電池セルＣのそれぞれにおける放電前電圧Ｖ１と初期補正値算出時の初期電圧Ｖｉとの比で、ある電池セルＣの初期補正値Ｓを修正して補正値ΔＶとする。具体的には、ある電池セルＣの初期補正値Ｓに、一方の隣接する電池セルＣの放電前電圧Ｖ１をかけた値を、一方の隣接する電池セルＣの初期電圧Ｖｉで割った値をさらに半分した値と、ある電池セルＣの初期補正値Ｓに、他方の隣接する電池セルＣの放電前電圧Ｖ１をかけた値を、他方の隣接する電池セルＣの初期電圧Ｖｉで割った値をさらに半分した値とを足し合わせた値を負の値とすることで、ある電池セルＣの初期補正値Ｓの値を修正して補正値ΔＶとする。このように初期補正値Ｓを修正することで、正確な補正を行うことができる。

放電回路３４で放電する直前の電池セルＣの温度Ｔに応じて接続部材Ｌの内部抵抗Ｒの値は変化する。そのため、放電回路３４で放電する直前の電池セルＣの温度Ｔによって、接続部材Ｌでの電圧降下量が変化し、コンデンサ３３から放電される量も変化する。そこで、電源システム動作中に、放電回路３４に放電する際の電圧降下による補正値ΔＶを算出するために、初期補正値Ｓを算出する際の電池セルＣの初期温度Ｔｉと放電回路３４が放電を実施する際の温度Ｔとの差に基づいて、初期補正値Ｓの値を修正して補正値ΔＶとする。このように初期補正値Ｓを修正することで、温度が変化しても正確な補正を行うことができる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。

・上記実施形態では、奇数番号のグループの電池セルＣの放電回路３４による放電を行った後、２回電圧検出を行った後に、偶数番号のグループの電池セルＣの放電回路３４による放電を行っていたが、ある電池セルＣのグループの放電後電圧Ｖ２の検出した後に、再度の電圧検出を行わず、他のグループの放電を行ってもよい。例えば、奇数番号のグループの電池セルＣの放電後電圧Ｖ２の検出タイミングの直後から、偶数番号の電池セルＣ放電を行うようにしてもよい。

・上記実施形態では、初期補正値Ｓの算出時と放電の実施時の電圧比及び温度の差に基づいて補正を行ったが、電圧による補正を行わず温度による補正のみを行ってもよいし、温度による補正を行わず電圧による補正のみを行ってもよい。

・上記実施形態では、初期補正値Ｓの算出を電源システムの起動時に行っていたが、初期補正値Ｓの算出をするタイミングは、全ての電池セルを対象に放電を行うタイミングであれば、他のタイミングであってもよい。

１０…蓄電池、２０…監視ＩＣ、２１…電圧検出回路、２２…放電スイッチ、３１…フィルタ回路、３２…フィルタ抵抗、３３…コンデンサ、３４…放電回路、３５…放電抵抗、Ｃ…電池セル、Ｌ…接続部材。

Claims (7)

1. 複数の電池セル（Ｃ）を直列に接続した蓄電池（１０）と、前記電池セル毎に設けられ、コンデンサ（３３）を有し、前記電池セルから入力される電圧に含まれるノイズを除去するためのフィルタ回路（３１）と、前記電池セルと前記フィルタ回路との間を接続する接続部材（Ｌ）と、前記電池セル毎に設けられ、前記接続部材を介して前記電池セルに直列に接続されている放電スイッチ（２２）及び放電抵抗（３５）からなる放電回路（３４）と、を備える電源システムに適用される電池制御装置（２０）であって、
   前記電池セル毎に設けられ、前記放電回路での放電を行う直前と直後に、前記フィルタ回路でノイズを除去した前記電池セルの電圧を検出する電圧検出部（２１）と、
   前記電源システムの動作中に、前記放電回路による放電実施時の前記接続部材での電圧降下量を補正値として算出する補正値算出部と、
   前記補正値算出部で算出した前記補正値を、前記電圧検出部で検出した放電直後の放電後電圧に加算することで、前記電池セルの電圧を算出する電圧算出部とを備える電池制御装置。
2. 前記電源システムの起動時に、全ての前記電池セルを対象に行われる前記放電回路の放電時に、前記電圧検出部が前記放電後電圧を検出した検出タイミングの前回もしくは次回の検出タイミングに検出した電圧と前記放電後電圧とを比較して初期補正値を算出する初期補正値算出部と、を備えており、
   前記補正値算出部は、前記初期補正値算出部で算出された前記初期補正値を、前記電源システムの動作中に前記放電回路による放電実施時の前記電池セルの状況に応じて修正して前記補正値とする請求項１に記載の電池制御装置。
3. 前記補正値算出部は、前記初期補正値を算出する際に前記電圧検出部が検出した前記電池セルの放電前電圧と、前記電源システムの動作中に前記放電回路が放電を実施する直前に前記電圧検出部が検出した前記電池セルの放電前電圧との比に基づいて、前記初期補正値を修正して前記補正値とする請求項２に記載の電池制御装置。
4. 前記補正値算出部は、ある前記電池セルの前記初期補正値に、前記ある電池セルの放電を実施する直前の放電前電圧をかけた値を、前記ある電池セルの前記初期補正値を算出した際の放電前電圧で割ることで、前記補正値を修正して前記補正値とする請求項２又は請求項３に記載の電池制御装置。
5. 前記接続部材は、隣接する前記電池セル同士で共用されており、
   前記補正値算出部は、ある前記電池セルでは放電を行わず、前記ある電池セルに隣接する一方の前記電池セルで放電を行う場合に、前記ある電池セルの前記初期補正値に、前記放電を行う隣接する電池セルの放電を実施する直前の放電前電圧をかけた値を、前記放電を行う隣接する電池セルの前記初期補正値を算出した際の放電前電圧で割った値をさらに半分にして負の値とすることで、前記初期補正値を修正して前記補正値とする請求項２又は請求項３に記載の電池制御装置。
6. 前記接続部材は、隣接する前記電池セル同士で共用されており、
   前記補正値算出部は、ある前記電池セルでは放電を行わず、前記ある電池セルに隣接する両方の前記電池セルで放電を行う場合に、前記ある電池セルの前記初期補正値に、一方の前記隣接する電池セルの放電を実施する直前の放電前電圧をかけた値を、前記一方の隣接する電池セルの前記初期補正値を算出した際の放電前電圧で割った値をさらに半分した値と、前記ある電池セルの前記初期補正値に、他方の前記隣接する電池セルの放電を実施する直前の放電前電圧をかけた値を、前記他方の隣接する電池セルの前記初期補正値を算出した際の放電前電圧で割った値をさらに半分した値とを足し合わせた値を負の値とすることで、前記初期補正値を修正して前記補正値とする請求項２又は請求項３に記載の電池制御装置。
7. 前記電池セルの温度を測定する温度測定部を備えており、
   前記補正値算出部は、前記初期補正値を算出する際に前記温度測定部が測定した温度と、前記電源システムの動作中に前記放電回路が放電を実施する際に前記温度測定部が測定した温度との差に基づいて、前記初期補正値を修正して前記補正値とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の電池制御装置。

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