JP5168176B2

JP5168176B2 - 組電池の容量調整装置

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Publication number: JP5168176B2
Application number: JP2009025955A
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Inventors: 朝道溝口
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Publication date: 2013-03-21
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Description

本発明は、電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する１又は隣接する複数個の電池セルである単位電池の容量のばらつきを低減する組電池の容量調整装置に関する。

この種の容量調整装置としては、例えば下記特許文献１，２に見られるように、組電池を構成する電池セルを複数個の電池セル毎にグループ化してブロックとし、各ブロック毎に、電池セルの電圧のばらつきを低減する処理を行う専用の集積回路を備えるものも提案されている。この容量調整装置は、更に、ブロック電圧検出手段及びマイコンを備え、ブロック電圧の検出結果に基づき、マイコンを用いて電圧の高いブロックを放電させる処理を行うようにしている。これにより、組電池を構成する全電池セルの容量を均等化することができる。

また、この種の容量調整装置として、例えば下記特許文献３に見られるように、一対の電池セルのうち電圧の高い方を放電させる処理を行う集積回路を備え、各集積回路にて電圧の比較対象となる電池セルのうちの１つを隣接する集積回路間で共有化することも提案されている。これによっても、組電池を構成する全電池セルの容量を均等化することができる。

特開２００２−３２５３７０号公報特開２００２−２８１６８７号公報特開平８−５５６４３号公報

ところで、上記特許文献１、２に記載の容量調整装置では、ブロック電圧検出手段に要求される耐圧が非常に高くなる。このため、ブロック電圧検出手段を集積回路にて構成することが困難となり、容量調整装置の小型化が困難となる。また、ブロック間の均等化処理をマイコンにて行うため、組電池の状態監視に用いるマイコンの演算負荷が増加する。特に、組電池としてリチウム２次電池を用いる場合等にあっては、ブロック毎に設けられる集積回路に行わせる処理数が多くなることに起因して集積回路に指令を出すマイコンの演算負荷が大きなものとなるため、この問題は深刻である。

また、上記特許文献３に記載の容量調整装置では、隣接する集積回路間で共有化される電池セルについては、各集積回路における電圧比較処理によって電力が消費されるため、消費電力が多くなる。このため、電池セル間で内部抵抗による電圧降下量にばらつきが生じ、ひいては電圧比較の精度が低下する。更に、隣接する集積回路の双方で電力が消費される電池セルと、単一の集積回路のみで電力が消費される電池セルとで、消費される電力が相違することに起因して、電池セルの容量のばらつきが拡大するおそれもある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する１又は隣接する複数個の電池セルである単位電池の容量のばらつきをより適切に低減することのできる組電池の容量調整装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する１又は隣接する複数個の電池セルである単位電池の容量のばらつきを低減する組電池の容量調整装置において、前記組電池を構成する単位電池は、互いに隣接する複数個の単位電池毎にグループ化されてブロックを構成し、前記複数のブロックのそれぞれに対応した状態監視手段を備え、これら状態監視手段の少なくとも一部はそれぞれ、キャパシタと、対象ブロック内の単位電池及び対象ブロックに隣接するブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続する接続手段と、前記単位電池によって前記キャパシタを充電すべく前記接続手段を操作する操作手段と、前記キャパシタの充電電圧に基づき該キャパシタに接続される単位電池の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段によって検出された電圧に基づき前記単位電池同士の電圧のばらつきを低減する処理を行う低減手段とを備え、当該容量調整装置は、前記複数のブロックのそれぞれを構成する各単位電池の電圧を周期的に検出するものであり、前記単位電池の電圧を検出する複数周期において、複数の状態監視手段によって電圧検出される前記一部の単位電池の電圧を検出する処理の少なくとも一つを、前記一部の単位電池によって前記キャパシタを充電する際に想定される極性と同一極性にて前記キャパシタが予め充電された状態で行うことを特徴とする。

上記発明では、状態監視手段の少なくとも一部が、対象ブロックのみならず隣接するブロックの一部の単位電池の電圧を検出する機能をも有する。このため、各状態監視手段による電圧検出結果に基づき電圧のばらつきを低減する処理を行うことで、組電池を構成する全ての単位電池の電圧のばらつきを低減することができ、ひいては全ての単位電池の容量のばらつきを低減することができる。特に、上記発明では、各状態監視手段が隣接するブロックの一部の単位電池の電圧を検出するのみであるため、要求される耐圧を好適に抑制することができる。更に、上記発明では、キャパシタの充電電圧に基づき単位電池の電圧検出を行うため、単位電池からキャパシタ側へと流れる電流がゼロとなる際の単位電池の電圧を検出することができる。このため、電圧検出に際して、単位電池から電圧検出系に流れる電流による電圧降下の影響を排除することもできる。

なお、前記少なくとも１部は、状態監視手段の全部としてもよいが、これより１つ少ない数とすることが望ましい。

さらに、上記発明では、一部の単位電池の電圧検出処理のうちの少なくとも１つを、想定される極性と同一の極性にてキャパシタが予め充電された状態で行うことで、周期的な電圧検出処理の複数周期において、一部の単位電池の放電量が特に多くなることを極力抑制することができる。

なお、前記一部の単位電池によって前記キャパシタを充電する際に想定される極性と同一極性にて前記キャパシタが予め充電された状態で前記一部の単位電池の電圧を検出する処理の回数は、単一の状態監視手段によって電圧検出される単位電池によって前記キャパシタを充電する際に想定される極性と同一極性にて前記キャパシタが予め充電された状態で前記単一の状態監視手段によって電圧検出される単位電池の電圧を検出する処理の回数（ゼロを含む）よりも多く設定されることが望ましい。また、前記一部の単位電池によって前記キャパシタを充電する際に想定される極性と同一極性にて前記キャパシタが予め充電された状態で前記一部の単位電池の電圧を検出する処理の回数は、前記複数周期の周期数の半分を上回る値とすることが望ましい。

請求項２及び３記載の発明では、前記少なくとも１部の状態監視手段は、前記隣接するブロック内の一部の単位電池の電圧を前記キャパシタに印加する際に想定される極性と同一極性にて前記対象ブロック内の単位電池によって前記キャパシタを充電した状態で、前記隣接するブロック内の単位電池の電圧を検出する処理を行うことを特徴とする。

上記発明では、電圧検出処理によって、一部の単位電池の放電量が特に多くなることを極力抑制することができる。

請求項４及び５記載の発明では、前記少なくとも１部の状態監視手段に備えられる操作手段は、前記一部の単位電池を前記キャパシタに接続する際には充電極性が反転せず且つ対象ブロック内の単位電池を前記キャパシタに接続する際には前記充電極性が反転するように前記接続手段を操作することを特徴とする。

請求項６及び７記載の発明では、前記状態監視手段は、前記キャパシタの充電電荷を放電させるリセット手段を更に備え、前記少なくとも１部の状態監視手段に備えられるリセット手段は、前記対象ブロック内の単位電池が前記キャパシタに接続される際には前記キャパシタの充電電荷を放電させて且つ、前記一部の単位電池が前記キャパシタに接続される際には前記キャパシタの放電を行わないことを特徴とする。

請求項８及び９記載の発明では、前記状態監視手段には、前記接続手段が、前記対象ブロックに隣接する高電位側及び低電位側のいずれか一方のみのブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続して且つ、前記低減手段が、前記接続手段によって接続可能な前記一部の単位電池を放電させる機能を有するものが含まれることを特徴とする。

上記発明では、接続手段によって接続可能な一部の単位電池を放電させる機能を有した低減手段を備える状態監視手段を備えることで、接続手段が対象ブロックに隣接する高電位側及び低電位側のいずれか一方のみのブロック内の一部の単位電池をキャパシタに選択的に接続するものとしつつも、組電池の全単位電池の容量ばらつきを低減することが可能となる。

なお、前記少なくとも１部の状態監視手段を、この発明で特定された状態監視手段とすることが望ましい。

請求項１０及び１１記載の発明では、前記状態監視手段のうちの最高電位側のもの及び最低電位側のもののうちのいずれか一方を除くものは、前記接続手段が、前記対象ブロックに隣接する高電位側及び低電位側のいずれか一方のみのブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続して且つ、前記低減手段が、前記接続手段によって接続可能な前記一部の単位電池を放電させる機能を有することを特徴とする。

上記発明では、最高電位又は最低電位以外の状態監視手段を、接続手段によって接続可能な前記一部の単位電池を放電させる機能を有する低減手段を備えるものとすることで、接続手段が対象ブロックに隣接する高電位側及び低電位側のいずれか一方のみのブロック内の一部の単位電池をキャパシタに選択的に接続するものとしつつも、組電池の全単位電池の容量ばらつきを低減することが可能となる。

なお、前記少なくとも１部の状態監視手段は、ここでいう最高電位又は最低電位以外の状態監視手段のことである。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。同実施形態にかかる監視ユニットの回路構成を示す回路図。同実施形態にかかる電圧検出処理を示すタイムチャート。第２の実施形態にかかる監視ユニットの回路構成を示す回路図。同実施形態にかかる電圧検出処理を示すタイムチャート。第３の実施形態にかかる監視ユニットの回路構成を示す回路図。同実施形態にかかる電圧検出処理を示すタイムチャート。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる組電池の容量調整装置をハイブリッド車の容量調整装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。

図示されるように、組電池１０は、車載高圧システムを構成し、車載主機としてのモータジェネレータの電源となるものである。組電池１０は、電池セルＣｈｉ（ｈ＝１〜ｎ、ｉ＝１〜ｍ）の直列接続体である。ここで、電池セルＣｈｉは、リチウムイオン２次電池である。組電池１０は、隣接するｍ個ずつでグループ化され、ブロックを構成している。そして、これら各ブロック内の電池セルの状態監視手段が、監視ユニットＵ１〜Ｕｎである。監視ユニットＵ１〜Ｕｎは、インターフェース１４を介して取り込まれるマイクロコンピュータ（マイコン１２）からの指令に基づき、ブロックの状態監視処理を行い、その結果をインターフェース１４を介してマイコン１２に出力する。ちなみに、マイコン１２は、車載低圧システムを構成するものであり、インターフェース１４は、車載高圧システムと車載低圧システムとを絶縁する絶縁手段を備えて構成される。

図２に、監視ユニットＵｋ（ｋ＝１〜ｎ−１）の構成を示す。なお、図２では、各ブロックの電池セル数を「８」として表記している。

図示されるように、監視ユニットＵｋは、対応するブロックの電池セルＣｋ１〜Ｃｋ８や隣接する低電位側のブロックの最高電位の電池セルＣ（ｋ＋１）１を選択的にフライングキャパシタ２０に接続するマルチプレクサＭＰＸと、フライングキャパシタ２０の両端の電圧を変換する差動増幅回路２２と、差動増幅回路２２の出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器２４）とを備えている。ここで、マルチプレクサＭＰＸは、電池セルＣｋ１の正極側及びフライングキャパシタ２０間を接続するスイッチング素子Ｓｆ１、電池セルＣｋｘ（ｘ＝１〜７）の負極側及び電池セルＣｋ（ｘ＋１）の正極側をフライングキャパシタ２０に接続するスイッチング素子Ｓｆ（ｘ＋１）、電池セルＣｋ８の負極側及びフライングキャパシタ２０間を接続するスイッチング素子Ｓｆ９を備えている。ここで、各スイッチング素子Ｓｆ〜Ｓｆ９のうちの奇数番目ものと偶数番目のものとで、フライングキャパシタ２０との接続電極が相違する。マルチプレクサＭＰＸは、更に、電池セルＣ（ｋ＋１）１の負極側をフライングキャパシタ２０の一方の端子に接続するためのスイッチング素子Ｓｆ１０と、正極側をフライングキャパシタ２０の他方の端子に接続するためのスイッチング素子Ｓｆ１１とを備えている。

こうした構成によれば、マルチプレクサＭＰＸを構成するスイッチング素子Ｓｆ１〜Ｓｆ９のうちの隣接する２つをオン状態とすることで、電池セルＣｋ１〜Ｃｋ８から１の電池セルを選択して、フライングキャパシタ２０の両端に接続することができる。また、マルチプレクサＭＰＸを構成するスイッチング素子Ｓｆ１０，Ｓｆ１１をオン状態とすることで、電池セルＣ（ｋ＋１）１を選択して、フライングキャパシタ２０の両端に接続することができる。その後、マルチプレクサＭＰＸの全スイッチング素子をオフとした後、スイッチング素子Ｓｒ１、Ｓｒ２をオンとすることで、フライングキャパシタ２０の両端を差動増幅回路２２の入力端子に接続し、差動増幅回路２２からフライングキャパシタ２０の充電電圧を示すアナログ信号を出力することができる。ちなみに、差動増幅回路２２は、フライングキャパシタ２０の充電電圧と、Ａ／Ｄ変換器２４の入力可能な電圧範囲とを合わせるためのものである。すなわち例えば、フライングキャパシタ２０の充電電圧がＡ／Ｄ変換器２４の入力可能電圧の最大値よりも大きくなり得る場合、差動増幅回路２２は、フライングキャパシタ２０の充電電圧を縮小変換するものとし、これにより、Ａ／Ｄ変換器２４のダイナミックレンジを拡大するのと同様の効果を得る。

監視ユニットＵｋは、また、電池セルＣｋ１〜Ｃｋ８及び電池セルＣ（ｋ＋１）１の電荷を放電させるための放電回路を備えている。すなわち、電池セルＣｋｙ（ｙ＝１〜８）の両端には、スイッチング素子Ｓｗｙ及び抵抗体Ｒｙの直列接続体が並列接続されており、また、電池セルＣ（ｋ＋１）１の両端には、スイッチング素子Ｓｗ９及び抵抗体Ｒ９の直列接続体が並列接続されている。

監視ユニットＵｋは、更に、処理回路３０を備えている。処理回路３０は、対応するブロック（対象ブロック）の電池セルＣｋ１〜Ｃｋ８の少なくとも１つが過度に充電された状態(過充電状態)であるか否かを検出する過充電検出処理を行う機能を有する。また、処理回路３０は、対応するブロックの電池セルＣｋ１〜Ｃｋ８の少なくとも１つが過度に放電された状態(過放電状態)であるか否かを検出する過放電検出処理を行う機能を有する。更に、処理回路３０は、対応するブロックの電池セルＣｋ１〜Ｃｋ８と隣接するブロックの電池セルＣ（ｋ＋１）１との電圧のばらつきを低減する均等化放電処理を行う機能を有する。

これらの処理は、いずれもマルチプレクサＭＰＸを操作することで電池セルの電圧をフライングキャパシタ２０に印加し、この印加電圧に関するデジタルデータ（Ａ／Ｄ変換器２４の出力）を取り込むことで行われるものである。ちなみに、均等化放電処理は、スイッチング素子Ｓｗ１〜ＳＷ９のうち、電圧の高い電池セルに並列接続されたものをオンとすることで行うことができる。

なお、監視ユニットＵｎについては、スイッチング素子Ｓｆ１０，Ｓｆ１１，Ｓｗ９及び抵抗体Ｒ９を備えないことを除き、図２に示すものと同様の構成を有する。

図３に、上記監視ユニットＵｋによる電圧検出処理手法を示す。

図示されるように、電圧検出処理は、電圧検出対象となる電池セルを電位的に隣接するものへと移行させつつ、順次１回ずつ電圧を検出する処理を１周期として周期的に行われる。この際、フライングキャパシタ２０の充電極性は、基本的には、電圧検出毎に反転する。ただし、電池セルＣｋ８の電圧検出の後、電池セルＣ（ｋ＋１）１の電圧を検出するに際しては、充電極性が反転しない。これは、スイッチング素子Ｓｆ１０，Ｓｆ１１の接続の設定によって実現されるものである。このような設定とすることで、各監視ユニットＵ１〜Ｕｎにおいて上記電圧を検出する処理を１周期行う際に消費される電池セルの電荷を略等しくすることができる。これは、上記電圧検出の１周期において、全電池セルについて、フライングキャパシタ２０の充電極性を反転させつつフライングキャパシタ２０を充電する処理数が等しくなるためである。すなわち、各電池セルの電圧検出において、電池セルは、フライングキャパシタ２０を自身の電圧と同一の電圧とするまで充電する必要があるため、この充電電荷だけ電荷を消費する。ただし、この際消費される電荷量は、充電によって極性が反転する場合と比較して、充電によって極性が反転しない場合は無視できるほど小さい。このため、充電によって極性が反転する処理の数を全電池セルで等しくすることで、各監視ユニットＵ１〜Ｕｎにおいて上記電圧を検出する処理を１周期行う際に消費される電池セルの電荷を略等しくすることができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）監視ユニットＵｋにおいて、フライングキャパシタ２０を用いて、対象ブロックのみならず隣接するブロックの一部の電池セルの電圧を検出した。このように、複数の監視ユニットによって重複して電圧が検出される電池セルを備えることで、各監視ユニットの処理によって、全電池セルの容量を均等化することが可能となる。また、各監視ユニットが隣接するブロックの一部の電池セルの電圧を検出するのみであるため、監視ユニットＵｋに要求される耐圧を好適に抑制することができる。更に、フライングキャパシタ２０の充電電圧に基づき電池セルの電圧検出を行うため、電池セルからフライングキャパシタ２０側へと流れる電流がゼロとなる際の電池セルの電圧を検出することができる。このため、電圧検出に際して、電池セルから電圧検出系に流れる電流による電圧降下の影響を排除することもできる。

（２）複数のブロックのそれぞれを構成する各電池セルの電圧を周期的に検出する電圧検出処理の一周期において、複数の監視ユニットによって重複して電圧検出される電池セルの電圧検出のうちの１つに関しては、フライングキャパシタ２０の充電極性が反転しないようにして行った。これにより、周期的な電圧検出処理の一周期において、一部の電池セルの放電量が特に多くなることを極力抑制することができる。

（３）対応するブロック内の電池セルをフライングキャパシタ２０に接続する際には充電極性が反転して且つ隣接するブロックの電池セルＣ（ｋ＋１）１をフライングキャパシタ２０に接続する際には充電極性が反転しないようにした。これにより、電圧検出処理によって、隣接するブロックの電池セルＣ（ｋ＋１）の放電量が特に多くなることを極力抑制することができる。

（４）最低電位の監視ユニットＵｎを除く監視ユニットＵｋが、隣接する低電位側のブロック内の電池セルＣ（ｋ＋１）１の電圧検出機能のみならならず、その放電機能をも備えた。これにより、監視ユニットＵｋが低電位側のブロック内の電池セルＣ（ｋ＋１）１の電圧検出機能を備えるのみで、組電池１０の全電池セルの容量ばらつきを低減することが可能となる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。

図４に、本実施形態にかかる監視ユニットＵｋの構成を示す。なお、図４において、先の図２に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、各電池セルＣｋｙ（１〜８）の正極をフライングキャパシタ２０の一方の端子に接続するためのスイッチング素子Ｓｆｙａと、負極をフライングキャパシタ２０の他方の端子に接続するためのスイッチング素子Ｓｆｙｂとを備えている。また、隣接するブロックの電池セルＣ（ｋ＋１）１の正極をフライングキャパシタ２０の一方の端子に接続するスイッチング素子Ｓｆ９ａと、負極をフライングキャパシタ２０の他方の端子に接続するスイッチング素子Ｓｆ９ｂとを備えている。これにより、一対のスイッチング素子Ｓｆｙａ，Ｓｆｙｂや、スイッチング素子Ｓｆ９ａ，Ｓｆ９ｂをオン状態とすることで、各電池セルによるフライングキャパシタ２０の充電極性を同一とすることができる。

ただし、電圧検出に際して、マルチプレクサＭＰＸ等の断線異常の有無を検出するうえでは、フライングキャパシタ２０の充電電荷の変化の有無を検出することが便宜である。そこで本実施形態では、フライングキャパシタ２０の電荷を放電させるリセット手段を備える。詳しくは、フライングキャパシタ２０に並列に、スイッチング素子Ｓｄ及び抵抗体Ｒｄの直列接続体を接続する。

図５に、上記監視ユニットＵｋによる電圧検出処理手法を示す。

図示されるように、電圧検出処理は、電圧検出対象となる電池セルを電位的に隣接するものへと移行させつつ、順次１回ずつ電圧を検出する処理を１周期として周期的に行われる。この際、フライングキャパシタ２０の充電極性は、常時反転しない。ただし、基本的には、電池セルによるフライングキャパシタ２０の充電に先立って、フライングキャパシタ２０の蓄電量をリセットすべく、スイッチング素子Ｓｄをオンする。これにより、フライングキャパシタ２０の充電電圧が上昇しない場合には、マルチプレクサＭＰＸ等の異常と考えることができる。こうした処理において、隣接するブロックの電池セルＣ（ｋ＋１）１によるフライングキャパシタ２０の充電に先立つ場合に限って、フライングキャパシタ２０の蓄電量の初期化を行わない。これによっても、各監視ユニットＵ１〜Ｕｎにおいて上記電圧検出処理を１周期行う際に消費される電池セルの電荷を略等しくすることができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（３）、（４）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（５）対象ブロック内の電池セルＣｋ１〜Ｃｋ８をフライングキャパシタ２０に接続する際にはフライングキャパシタ２０の充電電荷を放電させて且つ、隣接するブロックの電池セルＣ（ｋ＋１）１をフライングキャパシタ２０に接続する際にはフライングキャパシタ２０の放電を行わないようにした。これにより、電圧検出処理によって、隣接するブロックの電池セルＣ（ｋ＋１）１の放電量が特に多くなることを極力抑制することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。

図６に、本実施形態にかかる監視ユニットＵｋの構成を示す。なお、図６において、先の図２に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、隣接するブロックの電池セルＣ（ｋ＋１）１の正極をフライングキャパシタ２０に接続するためのスイッチング素子と、電池セルＣｋ８の負極をフライングキャパシタ２０に接続するためのスイッチング素子とを、スイッチング素子Ｓｆ９として共有化した。この場合、電池セルＣｋ８によるフライングキャパシタ２０の充電極性と、電池セルＣ（ｋ＋１）１によるフライングキャパシタ２０の充電極性とが逆となる。

図７に、上記監視ユニットＵｋによる電圧検出処理手法を示す。

図示されるように、本実施形態にかかる電圧検出処理は、電池セルＣｋ８、Ｃｋ７，Ｃｋ６，Ｃｋ５，Ｃｋ４，Ｃｋ３，Ｃｋ２，Ｃｋ１、Ｃ（ｋ＋１）１の順に電圧を検出する処理を１周期として周期的に行われる。これにより、フライングキャパシタ２０の充電極性は、基本的には、電圧検出毎に反転するものの、電池セルＣｋ１の電圧検出の後、電池セルＣ（ｋ＋１）１の電圧を検出するに際しては、充電極性が反転しない。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（４）に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（６）電池セルＣ８（ｋ＋１）の正極をフライングキャパシタ２０に接続するためのスイッチング素子と電池セルＣｋ８の負極をフライングキャパシタ２０に接続するためのスイッチング素子とを共有化した。これにより、部品点数を低減することができる。

（７）ブロックの電池セル数を偶数として且つ、電池セルＣ８（ｋ＋１）から最も離間する電池セルの次に電池セルＣ８（ｋ＋１）の電圧検出を行うことを除き、電位的に隣接する電池セルについて順次電圧検出を行った。これにより、上記第１の実施形態の上記（２）、（３）に準じた効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・電池セルの電圧検出処理の一周期において、隣接する監視ユニットＵｋ，Ｕ（ｋ＋１）の双方にて電圧検出される電池セルＣ（ｋ＋１）１の電圧検出処理のうちの少なくとも１つの電圧検出処理を、電池セルＣ（ｋ＋１）１による充電極性と同一の極性にてフライングキャパシタ２０を予め充電した状態で行う手法としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば上記第３の実施形態において、監視ユニットＵｋにおける電池セルＣ（ｋ＋１）１の電圧検出は、これによる充電極性と逆極性にてフライングキャパシタ２０が充電された状態で行い、監視ユニットＵ（ｋ＋１）における電池セルＣ（ｋ＋１）１の電圧検出は、これによる充電極性と同一極性にてフライングキャパシタ２０が充電された状態で行うようにしてもよい。これは、先の図７に示した電圧検出処理において、電池セルＣｋ８と電池セルＣ（ｋ＋１）１との電圧検出順序を変更することで実現することができる。なお、この場合、監視ユニットＵｎに対応するブロックの電池セル数のみ奇数として且つ、残りのブロックの電池セル数を偶数とすることで、電圧検出周期において、逆極性にてフライングキャパシタ２０が充電された状態にて電圧検出される回数を全セル同一とすることができる。

・上記各実施形態では、監視ユニットＵｋ（ｋ＝１〜ｎ−１）が隣接する低電位側の監視ユニットＵ（ｋ＋１）の対象ブロックの電池セルＣ（ｋ＋１）１の電圧を検出する機能とこれを放電する機能とを備えて構成したがこれに限らない。例えば、監視ユニットＵｊ（ｊ＝２〜ｎ）が隣接する高電位側の監視ユニットＵ（ｊ−１）の対象ブロックの電池セルＣ（ｊ−１）１の電圧を検出する機能とこれを放電する機能とを備えて構成してもよい。更に、監視ユニットＵ１、Ｕ２、…Ｕ（ｘ−１）を、隣接する低電位側の監視ユニットの対象ブロックの電池セルの電圧を検出する機能とこれを放電する機能とを備えて構成し、監視ユニットＵ（ｘ＋１）、…Ｕｎを、隣接する高電位側の監視ユニットの対象ブロックの電池セルの電圧を検出する機能とこれを放電する機能とを備えて構成してもよい。

・上記各実施形態では、電池セルＣ（ｋ＋１）１の電荷の放電量が多くならないように電圧検出処理を工夫する例を示したが、この場合、監視ユニットＵｋにおいて電池セルＣ（ｋ＋１）１をフライングキャパシタ２０に接続する経路の断線の有無を、フライングキャパシタ２０の電圧変化に基づき検出することはできなくなる。これを回避する上では、例えば第１の実施形態において、複数回に１回の割合で、電池セルＣｋ８と電池セルＣ（ｋ＋１）１との電圧検出順序を入れ替えるようにしてもよい。ここで、複数回を十分に大きくすることで、電池セルＣ（ｋ＋１）１の放電量が過度に大きくなることを好適に抑制することができる。

・監視ユニットとしては、隣接する監視ユニットの対象ブロックの電池セルを放電させる機能を有するものに限らない。例えば、隣接する全ての監視ユニットの対象ブロック内の一部の電池セルの電圧を検出する機能を有するようにしてもよい。これは、上記各実施形態において、監視ユニットＵ２、Ｕ３、…Ｕ（ｎ−１）のそれぞれが隣接する低電位側及び高電位側のそれぞれの監視ユニットの対象ブロックの一部の電池セルの電圧を検出する機能を有するように変更して且つ、監視ユニットＵｎが隣接する高電位側の監視ユニットの対象ブロックの一部の電池セルの電圧を検出する機能を有するように変更することで実現することができる。

・上記各実施形態では、ブロック内の各電池セル同士の電圧ばらつきを低減する処理を行ったがこれに限らず、例えば隣接する一対の電池セル同士の電圧ばらつきを低減する処理を行ってもよい。

・上記各実施形態において、フライングキャパシタ２０の充電電圧がＡ／Ｄ変換器２４の入力電圧範囲にとって適切な値となる場合には、差動増幅回路２２を省いてもよい。

・電池セルとしては、リチウム２次電池に限らず、ニッケル水素２次電池等であってもよい。更に、２次電池にも限らず、燃料電池等であってもよい。

・上記各実施形態では、ハイブリッド車に本発明を適用したがこれに限らず、内燃機関を搭載しない電気自動車等に本発明を適用してもよい。

１０…組電池、１２…マイコン、１４…インターフェース、２０…フライングキャパシタ、２２…差動増幅回路、３０…処理回路、Ｕ１〜Ｕｎ…監視ユニット（状態監視手段の一実施形態）。

Claims

電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する１又は隣接する複数個の電池セルである単位電池の容量のばらつきを低減する組電池の容量調整装置において、
前記組電池を構成する単位電池は、互いに隣接する複数個の単位電池毎にグループ化されてブロックを構成し、
前記複数のブロックのそれぞれに対応した状態監視手段を備え、
これら状態監視手段の少なくとも一部はそれぞれ、キャパシタと、対象ブロック内の単位電池及び対象ブロックに隣接するブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続する接続手段と、前記単位電池によって前記キャパシタを充電すべく前記接続手段を操作する操作手段と、前記キャパシタの充電電圧に基づき該キャパシタに接続される単位電池の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段によって検出された電圧に基づき前記単位電池同士の電圧のばらつきを低減する処理を行う低減手段とを備え、
当該容量調整装置は、前記複数のブロックのそれぞれを構成する各単位電池の電圧を周期的に検出するものであり、
前記単位電池の電圧を検出する複数周期において、複数の状態監視手段によって電圧検出される前記一部の単位電池の電圧を検出する処理の少なくとも一つを、前記一部の単位電池によって前記キャパシタを充電する際に想定される極性と同一極性にて前記キャパシタが予め充電された状態で行うことを特徴とする組電池の容量調整装置。
前記少なくとも１部の状態監視手段は、前記隣接するブロック内の一部の単位電池の電圧を前記キャパシタに印加する際に想定される極性と同一極性にて前記対象ブロック内の単位電池によって前記キャパシタを充電した状態で、前記隣接するブロック内の単位電池の電圧を検出する処理を行うことを特徴とする請求項１記載の組電池の容量調整装置。
電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する１又は隣接する複数個の電池セルである単位電池の容量のばらつきを低減する組電池の容量調整装置において、
前記組電池を構成する単位電池は、互いに隣接する複数個の単位電池毎にグループ化されてブロックを構成し、
前記複数のブロックのそれぞれに対応した状態監視手段を備え、
これら状態監視手段の少なくとも一部はそれぞれ、キャパシタと、対象ブロック内の単位電池及び対象ブロックに隣接するブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続する接続手段と、前記単位電池によって前記キャパシタを充電すべく前記接続手段を操作する操作手段と、前記キャパシタの充電電圧に基づき該キャパシタに接続される単位電池の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段によって検出された電圧に基づき前記単位電池同士の電圧のばらつきを低減する処理を行う低減手段とを備え、
前記少なくとも１部の状態監視手段は、前記隣接するブロック内の一部の単位電池の電圧を前記キャパシタに印加する際に想定される極性と同一極性にて前記対象ブロック内の単位電池によって前記キャパシタを充電した状態で、前記隣接するブロック内の単位電池の電圧を検出する処理を行うことを特徴とする組電池の容量調整装置。
前記少なくとも１部の状態監視手段に備えられる操作手段は、前記一部の単位電池を前記キャパシタに接続する際には充電極性が反転せず且つ対象ブロック内の単位電池を前記キャパシタに接続する際には前記充電極性が反転するように前記接続手段を操作することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の組電池の容量調整装置。
電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する１又は隣接する複数個の電池セルである単位電池の容量のばらつきを低減する組電池の容量調整装置において、
前記組電池を構成する単位電池は、互いに隣接する複数個の単位電池毎にグループ化されてブロックを構成し、
前記複数のブロックのそれぞれに対応した状態監視手段を備え、
これら状態監視手段の少なくとも一部はそれぞれ、キャパシタと、対象ブロック内の単位電池及び対象ブロックに隣接するブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続する接続手段と、前記単位電池によって前記キャパシタを充電すべく前記接続手段を操作する操作手段と、前記キャパシタの充電電圧に基づき該キャパシタに接続される単位電池の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段によって検出された電圧に基づき前記単位電池同士の電圧のばらつきを低減する処理を行う低減手段とを備え、
前記少なくとも１部の状態監視手段に備えられる操作手段は、前記一部の単位電池を前記キャパシタに接続する際には充電極性が反転せず且つ対象ブロック内の単位電池を前記キャパシタに接続する際には前記充電極性が反転するように前記接続手段を操作することを特徴とする組電池の容量調整装置。
前記状態監視手段は、前記キャパシタの充電電荷を放電させるリセット手段を更に備え、
前記少なくとも１部の状態監視手段に備えられるリセット手段は、前記対象ブロック内の単位電池が前記キャパシタに接続される際には前記キャパシタの充電電荷を放電させて且つ、前記一部の単位電池が前記キャパシタに接続される際には前記キャパシタの放電を行わないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の組電池の容量調整装置。
電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する１又は隣接する複数個の電池セルである単位電池の容量のばらつきを低減する組電池の容量調整装置において、
前記組電池を構成する単位電池は、互いに隣接する複数個の単位電池毎にグループ化されてブロックを構成し、
前記複数のブロックのそれぞれに対応した状態監視手段を備え、
これら状態監視手段の少なくとも一部はそれぞれ、キャパシタと、対象ブロック内の単位電池及び対象ブロックに隣接するブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続する接続手段と、前記単位電池によって前記キャパシタを充電すべく前記接続手段を操作する操作手段と、前記キャパシタの充電電圧に基づき該キャパシタに接続される単位電池の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段によって検出された電圧に基づき前記単位電池同士の電圧のばらつきを低減する処理を行う低減手段とを備え、
前記状態監視手段は、前記キャパシタの充電電荷を放電させるリセット手段を更に備え、
前記少なくとも１部の状態監視手段に備えられるリセット手段は、前記対象ブロック内の単位電池が前記キャパシタに接続される際には前記キャパシタの充電電荷を放電させて且つ、前記一部の単位電池が前記キャパシタに接続される際には前記キャパシタの放電を行わないことを特徴とする組電池の容量調整装置。
前記状態監視手段には、前記接続手段が、前記対象ブロックに隣接する高電位側及び低電位側のいずれか一方のみのブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続して且つ、前記低減手段が、前記接続手段によって接続可能な前記一部の単位電池を放電させる機能を有するものが含まれることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の組電池の容量調整装置。
電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する１又は隣接する複数個の電池セルである単位電池の容量のばらつきを低減する組電池の容量調整装置において、
前記組電池を構成する単位電池は、互いに隣接する複数個の単位電池毎にグループ化されてブロックを構成し、
前記複数のブロックのそれぞれに対応した状態監視手段を備え、
これら状態監視手段の少なくとも一部はそれぞれ、キャパシタと、対象ブロック内の単位電池及び対象ブロックに隣接するブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続する接続手段と、前記単位電池によって前記キャパシタを充電すべく前記接続手段を操作する操作手段と、前記キャパシタの充電電圧に基づき該キャパシタに接続される単位電池の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段によって検出された電圧に基づき前記単位電池同士の電圧のばらつきを低減する処理を行う低減手段とを備え、
前記状態監視手段には、前記接続手段が、前記対象ブロックに隣接する高電位側及び低電位側のいずれか一方のみのブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続して且つ、前記低減手段が、前記接続手段によって接続可能な前記一部の単位電池を放電させる機能を有するものが含まれることを特徴とする組電池の容量調整装置。
前記状態監視手段のうちの最高電位側のもの及び最低電位側のもののうちのいずれか一方を除くものは、前記接続手段が、前記対象ブロックに隣接する高電位側及び低電位側のいずれか一方のみのブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続して且つ、前記低減手段が、前記接続手段によって接続可能な前記一部の単位電池を放電させる機能を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の組電池の容量調整装置。
電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する１又は隣接する複数個の電池セルである単位電池の容量のばらつきを低減する組電池の容量調整装置において、
前記組電池を構成する単位電池は、互いに隣接する複数個の単位電池毎にグループ化されてブロックを構成し、
前記複数のブロックのそれぞれに対応した状態監視手段を備え、
これら状態監視手段の少なくとも一部はそれぞれ、キャパシタと、対象ブロック内の単位電池及び対象ブロックに隣接するブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続する接続手段と、前記単位電池によって前記キャパシタを充電すべく前記接続手段を操作する操作手段と、前記キャパシタの充電電圧に基づき該キャパシタに接続される単位電池の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段によって検出された電圧に基づき前記単位電池同士の電圧のばらつきを低減する処理を行う低減手段とを備え、
前記状態監視手段のうちの最高電位側のもの及び最低電位側のもののうちのいずれか一方を除くものは、前記接続手段が、前記対象ブロックに隣接する高電位側及び低電位側のいずれか一方のみのブロック内の一部の単位電池を前記キャパシタに選択的に接続して且つ、前記低減手段が、前記接続手段によって接続可能な前記一部の単位電池を放電させる機能を有することを特徴とする組電池の容量調整装置。