JP4319205B2

JP4319205B2 - 電池管理装置及び電池管理方法

Info

Publication number: JP4319205B2
Application number: JP2006164617A
Authority: JP
Inventors: 敏雄松島; 伸彦鈴木
Original assignee: NTT Facilities Inc
Current assignee: NTT Facilities Inc
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2026-06-14
Also published as: JP2007336667A

Description

本発明は、電池管理装置及び電池管理方法、特に複数の二次電池が直列に接続された組電池を管理するための電池管理装置及び電池管理方法に関する。

繰り返して充電や放電を行うことができる二次電池を直列に接続して使用する場合、全ての二次電池の電池容量あるいは内部抵抗が常に同じであれば、各二次電池をバランス良く充電することができる。しかしながら、実際には、各二次電池の電池容量あるいは内部抵抗には若干のバラツキが存在する。また、初期において同じ内部抵抗であったとしてもトリクル充電又はフロート充電により、時間が経過していくと二次電池の内部特性が変化し、二次電池の電池容量も変化する。その結果、各二次電池間の充電特性のバランスが崩れ、充電時の二次電池の電圧にバラツキが生じ、二次電池の寿命や性能が低下するという問題がある。この問題を解決するための技術として図１１に示す電池管理システムが知られている。

図１１は、従来から知られている電池管理システム１００の概略構成図である。この電池管理システム１００では、組電池１を構成する二次電池１ａ〜１ｎ間の電圧のバラツキを抑制するために、シャントレギュレータを用いた電圧調整部５０ａ〜５０ｎを各二次電池１ａ〜１ｎにそれぞれ取付けている。この電圧調整部５０ａ〜５０ｎは、充電時の二次電池１ａ〜１ｎの電圧を計測し、二次電池１ａ〜１ｎの端子電圧が充電完了電圧になった場合に、制御部５１の制御に基づいて、直流電源部２から組電池１に供給される充電電流を、二次電池１ａ〜１ｎと並列に接続されたバイパス回路でバイパスすることにより、二次電池１ａ〜１ｎの端子電圧の上昇を抑えている。直流電源部２から組電池１に供給される充電電流は、二次電池１ａ〜１ｎに蓄電される。二次電池１ａ〜１ｎに蓄電された電力は、直流電源部２の停電時などに負荷４に供給される。

図１２は、電池管理システム１００（図１１）における充電時の二次電池の特性変化を示すグラフである。図１２では、横軸に時間をとり、縦軸に電圧（Ｖ）及び電流（ＣＡ）をとっている。図１２は、放電後の組電池１を定電流・定電圧充電方式で充電した際の充電特性を示している。曲線ｇ_１ａ、ｇ_１ｂ、ｇ_１ｎは、それぞれ二次電池１ａ、１ｂ、１ｎの端子電圧の変化を示している。なお、ここでは、二次電池１ａ、１ｂ、１ｎの端子電圧の変化を表す曲線ｇ_１ａ、ｇ_１ｂ、ｇ_１ｎのみを図示している。時刻ｔ_１１、ｔ_１２、ｔ_１ｎは、それぞれ二次電池１ａ、１ｂ、１ｎのバイパス回路において充電電流のバイパスを開始する時刻である。
曲線ｇ_２１は、曲線ｇ_１ａ〜ｇ_１ｎの端子電圧を加算したものであり、組電池１の端子電圧の変化を示している。組電池１の端子電圧が曲線ｇ_２１で示したように変化すると、組電池１に流れる充電電流は曲線ｇ_２２のように変化する。

制御部５１は、直流電源部２が組電池１に供給する充電電流によって、二次電池１ａ〜１ｎのいずれかの二次電池の電圧が充電完了電圧（ここでは、４．１（Ｖ））に到達すると、その二次電池に並列に接続されている電圧調整部５０ａ〜５０ｎを動作させ、バイパス回路に充電電流をバイパスさせる。そしてその後、その他の二次電池が充電完了電圧に到達するとそれらの二次電池の電圧調整部を動作させて充電電流をバイパスさせて二次電池の端子電圧の上昇を抑え、二次電池１ａ〜１ｎの各端子電圧にバラツキが生じるのを防いでいる。

しかしながら、図１１及び図１２で説明した電池管理システム１００では、各二次電池１ａ〜１ｎに電圧調整部５０ａ〜５０ｎを接続し、二次電池１ａ〜１ｎの端子電圧を検出し、その検出結果に基づいて、充電電流をバイパスさせている。このシステムでは、定電流・定電圧方式の充電において組電池１の全体の電圧が、予め設定された定電圧充電モードに切り替わる所定の電圧（充電器の充電モードが、定電流から定電圧モードに切り換わる電圧）に到達する時刻（図１２の時刻ｔ_１４）の近辺から、充電電流のバイパス動作が開始される。この結果、二次電池１ａ〜１ｎの状態によっては、充電モードが切り換わる時刻ｔ_１４近辺に流れる大きな電流が電圧調整部５０ａ〜５０ｎ側に流れることになる。そのため、電圧調整部５０ａ〜５０ｎの製造にあたって、このような大きなバイパス電流に備えてバイパス回路の素子を選択する必要があり、さらに、電流のバイパス時における発熱の防止のために大きな放熱器が必要となるため、電圧調整部５０ａ〜５０ｎが大型化するという問題があった。この問題を解決するために、図１３に示す電池管理システム２００が知られている。

図１３は、従来から知られている電池管理システム２００の概略構成図である。この電池管理システム２００では、直流電源部２から二次電池６０ａ〜６０ｎに供給される充電電流が、予め設定された電流値以下となるように調整する充電電流調整部６０ａ〜６０ｎを設けている（特許文献１参照）。また、この電池管理システム２００では、直流電源部２から組電池１に供給される充電電流を電流センサ６２により計測し、充電電流が予め設定された電流値まで低下してから、制御部６１の制御に基づいて、各二次電池１ａ〜１ｎに並列に接続されているバイパス回路への充電電流のバイパスを開始している（特許文献２参照）。

図１４は、電池管理システム２００（図１３）における充電時の二次電池の特性変化を示すグラフである。図１４では、横軸に時間をとり、縦軸に電圧（Ｖ）及び電流（ＣＡ）をとっている。図１４は、放電後の組電池１を定電流・定電圧充電方式で充電した際の充電特性を示しており、時刻ｔ_２２において定電流モードから定電圧モードに切り替わっている。
曲線ｇ_３ａ、ｇ_３ｂ、ｇ_３ｎは、それぞれ二次電池１ａ、１ｂ、１ｎの端子電圧の変化を示している。なお、ここでは、二次電池１ｃ〜１ｍの端子電圧の変化を表す曲線については図示を省略している。曲線ｇ_４１は、曲線ｇ_３ａ〜ｇ_３ｎの端子電圧を加算したものであり、組電池１の端子電圧の変化を示している。組電池１の端子電圧が曲線ｇ_４１で示したように変化すると、組電池１に流れる充電電流は曲線ｇ_４２のように変化する。
特開２００５−１６０２５１号公報特許第３７６６０７６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、二次電池１ａ〜１ｎに供給される充電電流の大きさが予め設定された電流値以下となるように充電電流調整部６０ａ〜６０ｎにより調整しているため、充電電流が必ずしも十分に大きい値とはならず、組電池１の充電に長時間を要するという問題があった。
また、特許文献２に記載されている技術では、充電電流が予め設定された所定値（図１４では、０．１（ＣＡ））まで低下する時刻であるバイパス開始時刻ｔ_２１（図１４）になるまでの間、二次電池の端子電圧が本来バイパスを開始する充電完了電圧を超える恐れがあり、二次電池の性能が劣化する恐れがあるという問題があった。なお、図１４では、二次電池１ｎの端子電圧の変化を表わす曲線ｇ_３ｎが、二次電池の充電完了電圧である４．１（Ｖ）を超えており、二次電池１ｎの性能が劣化する恐れがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バイパス電流によって組電池の性能を劣化させることなく組電池を充電することができる電池管理装置及び電池管理方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数の二次電池が直列に接続された組電池と、外部に接続される電源部から充電電流の供給を受ける端子と、前記組電池に直列に接続され前記組電池に対して前記端子に供給される充電電流を調整して供給する充電電流調整手段と、前記各二次電池ごとに設けられ前記二次電池の端子電圧が前記二次電池の充電完了電圧を超えないように前記充電電流のうち前記二次電池の充電に使用しない電流をバイパス電流としてバイパスするバイパス手段と、前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流の電流値を前記各バイパス電流の電流値に基づいて制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流の電流値が、前記バイパス手段がバイパス可能な電流の最大値である許容バイパス電流値を越えないように、前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流の電流値を制御し、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流のいずれかが、前記許容バイパス電流値に達した場合に、前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流から前記許容バイパス電流値を減少させることを特徴とする電池管理装置である。

また、請求項２に記載の発明の前記制御手段は、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流の電流値のうち最小の電流値を、前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流から減少させることを特徴とする請求項１に記載の電池管理装置である。

また、請求項３に記載の発明は、外部に接続される電源部から端子を介して充電電流の供給を受ける第１のステップと、複数の二次電池が直列に接続された組電池に直列に接続され前記組電池に対して前記端子に供給される充電電流を充電電流調整手段により調整して供給する第２のステップと、前記各二次電池ごとに設けられるバイパス手段により前記各二次電池の端子電圧が前記二次電池の充電完了電圧を超えないように前記充電電流のうち前記二次電池の充電に使用しない電流をバイパス電流としてバイパスする第３のステップと、前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流の電流値を前記各バイパス電流の電流値に基づいて制御部により制御する第４のステップとを実行し、前記第４のステップにおいて、前記制御部により、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流の電流値が、前記バイパス手段がバイパス可能な電流の最大値である許容バイパス電流値を越えないように、前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流の電流値を制御し、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流のいずれかが、前記許容バイパス電流値に達した場合に、前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流から前記許容バイパス電流値を減少させることを特徴とする電池管理方法。

本発明では、複数の二次電池が直列に接続された組電池に直列に接続され組電池に充電電流を充電電流供給手段により供給し、各二次電池ごとに設けられるバイパス手段により各二次電池の端子電圧が二次電池の充電完了電圧を超えないように充電電流のうち二次電池の充電に使用しない電流をバイパス電流としてバイパスし、充電電流供給手段が組電池に供給する充電電流の電流値を各バイパス電流の電流値に基づいて制御部により制御するようにした。
これにより、二次電池の充電に使用しないバイパス電流の電流値が、バイパス可能な最大の電流値以下となるように、制御手段により制御することができるので、バイパス電流によって組電池の性能を劣化させることなく組電池を充電することができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態による電池管理装置１０の概略構成図である。この電池管理装置１０は、組電池１、制御部３（制御手段）、電圧調整部５ａ〜５ｎ、電池切離しスイッチ７、充電電流調整部８（充電電流供給手段）を備えている。

図２は、本発明の実施形態による電池管理システム１１の概略構成図である。この電池管理システム１１では、電池管理装置１０（図１）の端子ｐ１に、直流電源部２の一方の端子と負荷４の一方の端子とを接続している。また、電池管理装置１０の端子ｐ２に、直流電源部２の他方の端子と負荷４の他方の端子とを接続している。
直流電源部２は、電池管理装置１０や負荷４に対して、直流電流を供給する。

組電池１は直流電源部２の停電時に無瞬断で負荷４に電力を供給する。組電池１は直列に接続された複数個の二次電池１ａ〜１ｎにより構成されている。ここでは、組電池１が二次電池１ａ〜１ｎにより構成されている場合について説明しているが、組電池１を構成する二次電池の個数はこれに限定されるものではない。
組電池１を構成する二次電池１ａ〜１ｎには、直流電源部２から充電電流調整部８を介して、充電電流が供給される。
各二次電池１ａ〜１ｎには、それぞれシャントレギュレータを用いた電圧調整部５ａ〜５ｎが並列に接続されている。電圧調整部５ａ〜５ｎは、二次電池１ａ〜１ｎの端子電圧や、二次電池１ａ〜１ｎに並列に接続されているバイパス回路を流れるバイパス電流を測定し、それらの端子電圧やバイパス電流の情報を制御部３へ出力する。

図３は、本発明の実施形態による電圧調整部５ａの構成を示す回路図である。なお、電圧調整部５ｂ〜５ｎの構成は、電圧調整部５ａと同様であるので、それらの説明を省略する。電圧調整部５ａは、バイパス電流制御素子３１、バイパス電流制限素子３２、バイパス電流測定素子３３、電池電圧誤差増幅器３４、電池電圧測定用誤差増幅器３５を備えている。バイパス電流制御素子３１、バイパス電流制限素子３２、バイパス電流測定素子３３は、直列接続されており、バイパス回路（バイパス手段）を構成している。このバイパス回路は、二次電池１ａと並列接続されている。

バイパス電流制御素子３１は、トランジスタなどの素子であり、電池電圧誤差増幅器３４から制御信号を受信した場合に、充電電流のうち二次電池１ａの充電に使用しない電流であるバイパス電流をバイパス回路に流れるように制御する。
バイパス電流制限素子３２は、ヒューズなどの素子であり、バイパス回路にバイパス可能な電流の最大値である許容バイパス電流値よりも大きな電流が流れた場合に、バイパス電流制御素子３１とバイパス電流測定素子３３との間を流れる電流を遮断する。
バイパス電流測定素子３３は、充電電流調整部８（図２）から組電池１に供給される充電電流のうち、二次電池１ａの充電に使用されないバイパス電流の電流値を測定し、バイパス電流測定値として制御部３に出力する。

電池電圧誤差増幅器３４は、制御部３から出力される基準電圧値（例えば、４．１（Ｖ））と、電池電圧測定用誤差増幅器３５から出力される二次電池１ａの端子電圧とを比較し、端子電圧が基準電圧値よりも大きい場合には、バイパス電流制御素子３１にバイパス電流を流すことを指示する制御信号を、バイパス電流制御素子３１に出力する。
電池電圧測定用誤差増幅器３５は、二次電池１ａの正極及び負極の電圧値の差から、二次電池１ａの端子電圧を算出し、その端子電圧を制御部３と電池電圧誤差増幅器３４とに出力する。

図４は、本発明の実施形態による充電電流調整部８の構成を示す回路図である。この充電電流調整部８は、充電電流制御素子４１、充電電流検出素子４２、充電電流制御用誤差増幅器４３、充電電流測定用誤差増幅器４４を備えている。
充電電流制御素子４１は、トランジスタなどの素子であり、充電電流制御用誤差増幅器４３から出力される信号に基づいて、直流電源部２から供給される充電電流の電流値を増減させ、組電池１へと出力する。

充電電流検出素子４２は、抵抗などの素子であり、充電電流調整部８から組電池１へ出力する充電電流の電流値を計測し、その電流値を充電電流測定用誤差増幅器４４に出力する。充電電流制御用誤差増幅器４３は、制御部３から出力される電流値と、充電電流測定用誤差増幅器４４から出力される電流値との差を計算し、その結果を充電電流制御素子４１に出力する。充電電流測定用誤差増幅器４４は、充電電流検出素子４２に流れる電流値を測定し、その電流値を充電電流制御用誤差増幅器４３に出力する。

図２に戻り、制御部３は、電圧調整部５ａ〜５ｎが出力する各二次電池１ａ〜１ｎの端子電圧やバイパス電流に基づいて低減電流値を決定し、充電電流から低減電流値を低減させる制御信号を、充電電流調整部８に出力する。また、制御部３は、電圧調整部５ａ〜５ｎが出力する各二次電池１ａ〜１ｎの端子電圧が、各二次電池１ａ〜１ｎの過充電電圧よりも大きい場合又は過放電電圧よりも小さい場合に、電池切離しスイッチ７を開放させる。なお、電池管理装置１０に電池切離しスイッチ７は設けなくてもよい。
図２に示したように、電池管理装置１０をモジュール構成とすることにより、負荷４が必要とする電流や、組電池１の電池容量に応じて、電池管理装置１０を増設することが可能である。

図５は、本発明の実施形態による制御部３の処理を示すフローチャートである。始めに、制御部３は、電圧調整部５ａ〜５ｎのいずれかからバイパス電流の電流値が出力されたか否かについて判定する（ステップＳ１１）。バイパス電流の電流値が出力されていない場合には、ステップＳ１１で「ＮＯ」と判定し、再度、ステップＳ１１へ進む。一方、バイパス電流の電流値が出力された場合には、ステップＳ１１で「ＹＥＳ」と判定し、バイパス電流の電流値が、バイパス回路がバイパス可能な電流の最大値である許容バイパス電流値を超えているか否かについて判定する（ステップＳ１２）。バイパス電流の電流値が、許容バイパス電流値を超えていない場合には、ステップＳ１２で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１１へ進む。一方、バイパス電流の電流値が許容バイパス電流値を越えている場合には、ステップＳ１２で「ＹＥＳ」と判定し、直流電源部２から電池管理装置１０に供給されている充電電流の電流値が、許容バイパス電流値以下であるか否かについて判定する（ステップＳ１３）。充電電流の電流値が許容バイパス電流値以下である場合には、ステップＳ１３で「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１１へ進む。一方、充電電流の電流値が許容バイパス電流値よりも大きい場合には、ステップＳ１３で「ＮＯ」と判定し、充電電流から許容バイパス電流値を低減させる制御信号を充電電流調整部８へ出力する（ステップＳ１４）。

次に、本発明の実施形態による電池管理システム１１の動作の一例について説明する。
図６は、電池管理システム１１（図２）における充電時の二次電池の特性変化を示すグラフである。図６では、横軸に時間をとり、縦軸に電圧（Ｖ）及び電流（ＣＡ）をとっている。ここでは、二次電池としてリチウムイオン二次電池を用い、このリチウムイオン電池を放電した後、充電する場合について説明する。曲線ｇ_５ａ、ｇ_５ｂ、ｇ_５ｎは、それぞれ二次電池１ａ、１ｂ、１ｎの端子電圧の特性を表わしている。なお、ここでは、二次電池１ｃ〜１ｍの端子電圧の特性については図示を省略している。曲線ｇ_６１は、各二次電池１ａ〜１ｎの端子電圧を合計したものであり、組電池１の端子電圧の特性を表わしている。組電池１の端子電圧の特性が曲線ｇ_６１のように変化すると、組電池１を流れる充電電流の特性は曲線ｇ_６２のように変化する。

本発明の電池管理システム１１では、組電池１の充電は定電流・定電圧方式により行われる。二次電池一個当たりの充電完了電圧を４．１（Ｖ）とすると、最初、二次電池をｎ個直列接続した組電池１の充電完了電圧はｎ×４．１（Ｖ）に設定されて定電流充電が行われる（定電流充電モード）。定電流・定電圧方式による充電であるので、組電池１の電圧がｎ×４．１（Ｖ）に達すると直流電源部２の出力電流は低減されていく。この充電の進行過程で、次第に組電池１の総電圧（曲線ｇ_６１）がｎ×４．１（Ｖ）に接近していくと二次電池の特性のバラツキによって、早めに充電完了電圧に到達する二次電池１ｂが出てくる（図６の時刻ｔ_１）。この時の各二次電池の電圧のバラツキを模式的に図７に示す。

図７、図８（ａ）は、組電池を構成する各二次電池の端子電圧の関係を示す図であり、図８（ｂ）は、バイパス電流の挙動を示す図である。図７の横軸は二次電池１ａ〜１ｎを示しており、縦軸は各二次電池１ａ〜１ｎの端子電圧を示している。図７では、二次電池１ｂの端子電圧が充電完了電圧（４．１（Ｖ））に達した状態を示しており、さらに充電が進行すると、図８（ａ）に示すように各二次電池の電圧が上昇し、図８（ｂ）に示すように、各二次電池に接続されているバイパス回路にバイパス電流が流れ始める（図６の時刻ｔ_３）。図６の時刻ｔ_２では、二次電池１ｂのバイパス回路にのみ、許容バイパス電流値Ｉ_ｂのバイパス電流が流れている。この許容バイパス電流値Ｉ_ｂは、制御部３が充電電流調製部８に削減電流値として送信する。

制御信号を受信した充電電流調製部８は、図８（ｂ）における許容バイパス電流値Ｉ_ｂに相当する電流値を、充電電流調整部８から組電池１に供給される充電電流から低減する。これにより、組電池１に流入する充電電流から許容バイパス電流値Ｉ_ｂ相当分が低減される（図６のＡ点）。この後、組電池１の充電は低電圧充電モードで行われ、組電池１の充電の進行に伴って充電電流は次第に減少する。充電電流から許容バイパス電流値を低減させる処理は、各二次電池のバイパス回路を流れるバイパス電流が許容バイパス電流に達するたびに行われる。（図６のＢ点、Ｃ点、Ｄ点）。例えば、図６において電池１ａの端子電圧がＢ点において４．１（Ｖ）に達し、充電電流から許容バイパス電流が低減されている。充電電流が低減された状態で充電が進行すると他の二次電池のバイパス回路を流れるバイパス電流が、許容バイパス電流に達するので、そのたびに充電電流調整部８で充電電流から許容バイパス電流値が低減され組電池１に出力される。

このような動作の繰り返しにより、充電完了電圧（４．１（Ｖ））に達した二次電池は、充電完了電圧に保たれ、その他の充電完了電圧に到達していない二次電池については、充電に必要な電流をそのまま供給することができ、組電池１全体の充電の進行に影響を与えることなく、各二次電池１ａ〜１ｎの端子電圧を充電完了電圧４．１（Ｖ）に到達させることができる。

なお、具体的な電流値等を示すと、以下のとおりになる。電池容量１００（Ａｈ）、充電電流１００（Ａ）、バイパス回路が破損する電流値１０（Ａ）の場合、上記の許容バイパス電流値は、バイパス回路が破損する電流値の８０〜９０（％）である８（Ａ）〜９（Ａ）となる。従って、充電電流は、開始直後１００（Ａ）流れ、当初はバイパス電流も流れず全て二次電池１ａ〜１ｎの充電に使われる。
この後、定電圧充電モードに近くなるとバイパス電流が流れ始めるが、バイパス回路を流れる最大のバイパス電流が９（Ａ）以下（例えば８（Ａ）の場合）であれば、そのままの電流による充電が進行する。この状態で充電電流が８０（Ａ）とすると、ある二次電池では、バイパス電流が８（Ａ）流れ電池本体の充電に７２（Ａ）使用されていることになる。他の二次電池では、バイパス電流が２（Ａ）であれば、二次電池の充電に７８（Ａ）使用されている。そして、バイパス電流が９（Ａ）を越えると、充電電流調整部８によって、充電電流は７１（Ａ）に低減される。

なお、上記の説明では、充電電流から許容バイパス電流値Ｉ_ｂ相当分の削減を行う場合について述べているが、この電流値Ｉ_ｂを低めに設定し、この電流値Ｉ_ｂを超えた分を削減するように制御するようにしてもよい。この場合、充電電流の削減量が少なくなるので組電池１に流れる充電電流の低減量が少なく充電の効率が高い。

図９は、本発明の実施形態による制御部３の他の処理を示すフローチャートである。始めに、制御部３は、各電圧調整部５ａ〜５ｎの全てからバイパス電流の電流値が出力されたか否かについて判定する（ステップＳ２１）。各バイパス電流の電流値が出力されていない場合には、ステップＳ２１で「ＮＯ」と判定し、再度、ステップＳ２１へ進む。一方、各バイパス電流の電流値が出力されている場合には、ステップＳ２１で「ＹＥＳ」と判定し、各バイパス電流の電流値における最小の電流値を決定する（ステップＳ２２）。
そして、直流電源部２から電池管理装置１０に供給されている充電電流の電流値が、許容バイパス電流値以下であるか否かについて判定する（ステップＳ２３）。充電電流の電流値が許容バイパス電流値よりも大きい場合には、ステップＳ２３で「ＮＯ」と判定し、充電電流から許容バイパス電流値を低減させる制御信号を充電電流調整部８に出力する（ステップＳ２５）。
一方、充電電流の電流値が許容バイパス電流値以下である場合には、ステップＳ２３で「ＹＥＳ」と判定し、充電電流からステップＳ２２で決定した最小の電流値を低減させる制御信号を充電電流調整部８へ出力する（ステップＳ２４）。

図９で説明した制御部３の処理は、組電池１の端子電圧が規定の充電完了電圧に到達して組電池１に流れる電流が十分低減し、フロート充電モードになった状態で行われる。
バイパス電流は、図１０（ａ）のように全ての二次電池１ａ〜１ｎのバイパス回路に流れる場合がある。これは、各二次電池１ａ〜１ｎの充電が完了し、流入する電流が過剰であるためであるので、各二次電池１ａ〜１ｎに流れるバイパス電流のうち共通する最小電流値相当分（図１０（ａ）では、電流値Ｉ_ｋ）を充電電流から低減させる。この結果、バイパス電流の電流値は、図１０（ａ）のＩ_ａ、Ｉ_ｂ〜Ｉ_ｉ、Ｉ_ｊ、Ｉ_ｋ、Ｉ_ｌ、Ｉ_ｍ、Ｉ_ｎから、図１０（ｂ）のＩ_ａ’、Ｉ_ｂ’〜Ｉ_ｉ’、Ｉ_ｊ’、Ｉ_ｋ’、Ｉ_ｌ’、Ｉ_ｍ’、Ｉ_ｎ’のように変化する。

なお、いずれの二次電池１ａ〜１ｎにおいてもバイパス電流が流れなければ、充電電流は二次電池の充電に使用されていることになるが、充電電流が不足していることも想定される。そこで、この様な場合、制御部３が充電電流調整部８に出力する充電電流を増加させるようにしてもよい。いずれかの二次電池のバイパス回路にバイパス電流が流れれば充電電流を維持し、流れなければ更に充電電流を増加しバイパス電流の電流値の制御を行う。なお、組電池１の放電が行われ、直流電源部２からの回復充電が行われた場合には、上記のフロート充電モードにおける充電電流の制御は停止され、上述した図５のフローチャートの処理を行う。

バイパス可能な電流値にはバイパス回路を構成する素子等の特性上から上限があるが、本実施形態では、各二次電池１ａ〜１ｎのバイパス回路を流れるバイパス電流の測定を行い、測定したバイパス電流の電流値が許容バイパス電流値となったら、制御部３が充電電流調製部８に電流減少を指示する制御信号を送信し、充電電流調整部８が組電池１に供給する電流を低減することができる。したがって、バイパス回路には許容バイパス電流値以上のバイパス電流が流れることがないため、バイパス回路に放熱器等を設ける必要がなくなり、電池管理装置１０を小型化することができる。
なお、二次電池１ａ〜１ｎの種類や許容バイパス電流値については、本実施形態で説明したものに限定されるものではなく、その他の二次電池や許容バイパス電流値を用いることもできる。

なお、以上説明した実施形態において、制御部３の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより電池管理装置１０の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明の実施形態による電池管理装置１０の概略構成図である。本発明の実施形態による電池管理システム１１の概略構成図である。本発明の実施形態による電圧調整部５ａの構成を示す回路図である。本発明の実施形態による充電電流調整部８の構成を示す回路図である。本発明の実施形態による制御部３の処理を示すフローチャートである。電池管理システム１１（図２）における充電時の二次電池の特性変化を示すグラフである。組電池を構成する各二次電池の端子電圧の関係を示す図である。組電池を構成する各二次電池の端子電圧の関係を示す図である。本発明の実施形態による制御部３の他の処理を示すフローチャートである。各バイパス回路を流れるバイパス電流の関係を示す図である。従来から知られている電池管理システム１００の概略構成図である。電池管理システム１００（図１１）における充電時の二次電池の特性変化を示すグラフである。従来から知られている電池管理システム２００の概略構成図である。電池管理システム２００（図１３）における充電時の二次電池の特性変化を示すグラフである。

符号の説明

１・・・組電池、１ａ〜１ｎ・・・二次電池、２・・・直流電源部、３・・・制御部、４・・・負荷、５ａ〜５ｎ・・・電圧調整部、７・・・電池切離しスイッチ、８・・・充電電流調整部、１０・・・電池管理装置、３１・・・バイパス電流制御素子、３２・・・バイパス電流制限素子、３３・・・バイパス電流測定素子、３４・・・電池電圧誤差増幅器、３５・・・電池電圧測定用誤差増幅器、４１・・・充電電流制御素子、４２・・・充電電流検出素子、４３・・・充電電流制御用誤差増幅器、４４・・・充電電流測定用誤差増幅器、５０ａ〜５０ｎ・・・電圧調整部、５１・・・制御部、６０ａ〜６０ｎ・・・充電電流調整部、６１・・・制御部、６２・・・電流センサ、１００・・・電池管理システム、２００・・・電池管理システム

Claims

複数の二次電池が直列に接続された組電池と、
外部に接続される電源部から充電電流の供給を受ける端子と、
前記組電池に直列に接続され前記組電池に対して前記端子に供給される充電電流を調整して供給する充電電流調整手段と、
前記各二次電池ごとに設けられ前記二次電池の端子電圧が前記二次電池の充電完了電圧を超えないように前記充電電流のうち前記二次電池の充電に使用しない電流をバイパス電流としてバイパスするバイパス手段と、
前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流の電流値を前記各バイパス電流の電流値に基づいて制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流の電流値が、前記バイパス手段がバイパス可能な電流の最大値である許容バイパス電流値を越えないように、前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流の電流値を制御し、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流のいずれかが、前記許容バイパス電流値に達した場合に、前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流から前記許容バイパス電流値を減少させることを特徴とする電池管理装置。
前記制御手段は、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流の電流値のうち最小の電流値を、前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流から減少させることを特徴とする請求項１に記載の電池管理装置。
外部に接続される電源部から端子を介して充電電流の供給を受ける第１のステップと、
複数の二次電池が直列に接続された組電池に直列に接続され前記組電池に対して前記端子に供給される充電電流を充電電流調整手段により調整して供給する第２のステップと、
前記各二次電池ごとに設けられるバイパス手段により前記各二次電池の端子電圧が前記二次電池の充電完了電圧を超えないように前記充電電流のうち前記二次電池の充電に使用しない電流をバイパス電流としてバイパスする第３のステップと、
前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流の電流値を前記各バイパス電流の電流値に基づいて制御部により制御する第４のステップと、
を実行し、
前記第４のステップにおいて、前記制御部により、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流の電流値が、前記バイパス手段がバイパス可能な電流の最大値である許容バイパス電流値を越えないように、前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流の電流値を制御し、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流のいずれかが、前記許容バイパス電流値に達した場合に、前記充電電流調整手段が前記組電池に供給する充電電流から前記許容バイパス電流値を減少させることを特徴とする電池管理方法。