JP5002919B2 - 電圧ばらつき制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、組電池などの充電装置の充電単位の電圧のばらつきを制御する電圧ばらつき制御装置に関する。

電動モータを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータを併用して走行するハイブリッド車、あるいは燃料電池自動車が知られている。これらの自動車では、ニッケル水素電池、リチウム電池といった２次電池を単一セルとして複数個直列に接続した組電池が電動モータの電源として用いられる。組電池は、これらの自動車の走行開始時、走行中、停止開始時等に、電動モータや他のシステムに電力供給(放電)したり、モータの回生を使用して蓄電(充電)したりする。

このような組電池では、充放電を繰り返すうちに、各単位セルの充電状態に基づく両端電圧にばらつきが生じる。これを放置したまま充電や放電を行うと、一部の単位セルが過充電状態や過放電状態になる可能性があることが知られている。このような過充電状態や過放電状態になると、液漏れや異常発熱、電池寿命を短くする等、好ましくない状態になるため、各単位セル毎の電圧を精度よくかつ安全に調整するための技術が必要となる。

このような技術として、均等充電用コンデンサキャパシタを利用して調整する技術が知られている（特許文献１）。

特開２００３−１７０４８号公報

しかし、組電池の各セルの電圧のばらつきが検出されても、かならずしもすべての場合においてばらつきの調整が必要とは限らない。その結果、不必要なばらつきの調整が行われ、不必要に電池残量を減らしたりするという問題が生じていた。

本発明は、組電池などの充電装置の充電単位の電圧のばらつきの調整を適切に行う電圧ばらつき制御装置を提供する。

本発明は、複数の充電単位を直列に接続して構成される充電装置の前記複数の充電単位の電圧のばらつきを制御する電圧ばらつき制御装置に適用され、前記複数の充電単位の電圧のばらつきの大きさを示す値が所定の閾値よりも大きいとき、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定するばらつき判定手段と、前記ばらつき判定手段により前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定されると、前記複数の充電単位の電圧のばらつきを小さくするように調整するばらつき調整手段と、前記充電装置の温度を検出する温度検出手段とを備え、前記所定の閾値は、前記温度検出手段により検出された前記充電装置の温度のみに基づいて変化させることを特徴とするものである。

本発明は、以上説明したように構成しているので、組電池などの充電装置の温度に応じて、充電単位の電圧のばらつきの調整を適切に行うことができる。その結果、不必要なばらつきの調整が行われることがなくなり、不必要に充電装置に蓄積された電荷を減らしたりするということもなくなる。

−第１の実施の形態−
図１は、本発明による組電池の電圧ばらつき制御装置を搭載したハイブリッド自動車の第１の実施の形態におけるシステム構成を示す図である。組電池（バッテリ）１は、ｎ個のセルＣ１〜Ｃｎを直列に接続して構成される。組電池１の直流電圧は、インバータ４にて交流電圧に変換されて、車両の走行駆動源である交流モータ５に印加される。

交流モータ５は、電動機として機能するとともに、エンジン１１を動力源として、発電機としても機能する。交流モータ５によって発電された電力は、組電池１の充電に用いられる。電圧センサ６は、組電池１の総電圧Ｖｂａｔを検出して、コントローラ３に出力する。

コントローラ３は、ＣＰＵ３ａ、ＲＯＭ３ｂ、ＲＡＭ３ｃを備える。モータコントローラ（Ｍ／Ｃ）９は、コントローラ３からの信号を受けて、インバータ４を制御することにより、組電池１の充電および放電を行う。なお、コントローラ３には、車両の起動時にオンされるキースイッチ１０が接続されており、キースイッチ１０がオンされると、図示しない補助バッテリ（例えば、１２Ｖバッテリ）から電力が供給される。

コントローラ３は、キースイッチ１０がオンされている間は、冷却ファン２０を作動させる。これにより、組電池１や、容量調整回路Ａ１〜Ａｎ、特に、容量調整回路Ａ１〜Ａｎ内に設けられているバイパス抵抗が冷却される。また、コントローラ３は、温度センサ２１からの信号を入力し組電池１の温度を検出する。

容量調整回路Ａ１〜Ａｎは、セルＣ１〜Ｃｎごとに設けられ、対応するセルの電圧が所定のバイパス作動電圧Ｖｂｐｓを超えると、対応するセルの放電を行うことにより、セル間の容量調整を行う。セル間の容量調整は、セル間の電圧のばらつきも小さくなるように調整されることになる。セル電圧検知回路Ｂは、セルＣ１〜Ｃｎごとのセル電圧を検知してコントローラ３に出力する。本実施の形態の電圧ばらつき制御装置は、容量調整回路Ａ１〜Ａｎ、セル電圧検知回路Ｂ、およびコントローラ３より構成される。

図２は、図１に示す容量調整回路Ａ１〜Ａｎ、セル電圧検知回路Ｂを含む回路２の詳細な構成を示す図である。ここでは、説明を簡単にするために、組電池１が８個のセルＣ１〜Ｃ８により構成されているものとする。容量調整回路Ａ１〜Ａ８は、それぞれ、バイパス抵抗Ｒ１〜Ｒ８、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８、電圧比較器（コンパレータ）ＩＣ１〜ＩＣ８、および、電圧検知回路Ｖｔ１〜Ｖｔ８を備える。各セルごとに設けられている電圧検知回路Ｖｔ１〜Ｖｔ８は、対応するセルＣ１〜Ｃ８の電圧を、電圧比較器ＩＣ１〜ＩＣ８の一方の入力端子にそれぞれ出力する。ただし、電圧検知回路Ｖｔ１〜Ｖｔ８はアナログ回路にて構成される回路であって、電圧センサのように、実際に電圧値を検出するようなものではない。

電圧比較器ＩＣ１〜ＩＣ８は、対応する電圧検知回路Ｖｔ１〜Ｖｔ８から入力されるセル電圧と、所定のバイパス作動電圧Ｖｂｐｓとを比較し、比較結果を対応するスイッチＳＷ１〜ＳＷ８に出力する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ８は、セル電圧がバイパス作動電圧Ｖｂｐｓよりも高いことを示す信号が電圧比較器ＩＣ１〜ＩＣ８から入力された場合に、オンする。例えば、スイッチＳＷ１がオンすると、スイッチＳＷ１と直列に接続されているバイパス抵抗Ｒ１を介して、セルＣ１の放電が行われる。すなわち、セル電圧がバイパス作動電圧Ｖｂｐｓを超えると、オンしたスイッチＳＷ１〜ＳＷ８と直列に接続されているバイパス抵抗Ｒ１〜Ｒ８を介して、セルの放電が行われる。セルの放電の結果、セル電圧が低下する。

セル電圧検知回路Ｂは、セレクタＢ１とＡ／Ｄ変換器Ｂ２とを備える。セレクタＢ１はコントローラ３により制御され、電圧検知回路Ｖｔ１〜Ｖｔ８により検出されるセル電圧を順次選択してＡ／Ｄ変換器Ｂ２に入力する。Ａ／Ｄ変換器Ｂ２は、入力された各電圧検知回路Ｖｔ１〜Ｖｔ８からの電圧をＡ／Ｄ変換してコントローラ３に入力する。このようにして、コントローラ３は各セルＣ１〜Ｃ８の電圧値を取得することができる。

図３は、各セルの電圧の分布を示す図である。コントローラ３は、順次取得した各セルＣ１〜Ｃ８の電圧の中から最大値と最小値を検出し、その差からセル電圧にばらつきがあるかどうかを判断する。そして、ばらつきが大きいと判断する場合は、後述するばらつきの調整を行う。

図４は、コントローラ３によるセル電圧のばらつき制御のフローチャートを示す図である。コントローラ３は、キースイッチ１０のオンにより動作を開始し、所定の時間間隔で図４の処理を繰り返し実行する。

ステップＳ１では、まず、ばらつきの検出を行わないとする非ばらつき検出フラグがセットされているか否かを判断する。フラグがセットされていると、ステップＳ２以降のばらつきの検出を行わず処理を終了する。非ばらつき検出フラグについては、後述の処理によりセットされる。

ステップＳ２では、コントローラ３は各セルＣ１〜Ｃ８の電圧値を取得する。コントローラ３は、セレクタＢ１を制御して電圧検知回路Ｖｔ１〜Ｖｔ８からのセル電圧を順次選択する。選択された各セルの電圧は、Ａ／Ｄ変換器Ｂ２でデジタルデータに変換されてコントローラ３に読み込まれる。

ステップＳ３では、各セルＣ１〜Ｃ８の最大電圧と最小電圧を検出する。ステップＳ４では、ステップＳ３で検出した最大電圧と最小電圧の差を演算する。ステップＳ５では、ステップＳ４で演算された差が所定の電圧値より大きいかどうかを判断する。差が所定の電圧値より大きいと判断する場合はステップＳ６に進み、大きくないと判断する場合は処理を終了する。

ステップＳ６では、ばらつきの調整を行う。ばらつきの調整は、組電池１を充電することにより行う。組電池１を充電すると、各セルＣ１〜Ｃ８の電圧が上昇する。上述したように、セルＣ１〜Ｃ８の電圧が上昇し、いずれかのセルの電圧が所定のバイパス作動電圧Ｖｂｐｓを超えると、超えたセルについて放電が行われる。放電が行われるとセル電圧が低下し、他のセルの電圧との差が縮小する。この場合、ばらつきで最大電圧を示していたセルが最初にバイパス作動電圧Ｖｂｐｓを超えることが予測できる。このようにして、最大電圧を示すセルの電圧が低下し、セルＣ１〜Ｃ８の電圧のばらつきが調整される。

組電池１の充電は、エンジン１１と交流モータ５をクラッチ１２で接続し、交流モータ５をエンジン１１を動力源とする発電機として機能させることにより行う。モータコントローラ９は、コントローラ３からの信号を受けて、クラッチ１２およびインバータ４を制御し、組電池１への充電が行われる。

なお、組電池１の各セルの内部抵抗は、温度によって変化する。図５は、組電池１の内部抵抗の変化特性を示す図である。温度が低い場合には、内部抵抗が大きくなり、各セルの電圧のばらつきが大きく検出されてしまう。その結果、不必要なばらつきの調整が行われ、不必要に電池残量を減らしたりするという問題が生じる。そこで、本実施の形態では、ステップＳ３における所定の電圧、すなわち、セルＣ１〜Ｃ８の電圧のばらつきを判定する閾値を組電池１の温度によって変化させるようにした。

図６は、所定の電圧を温度によって異なる値を設定する制御のフローチャートを示す図である。コントローラ３が所定の時間間隔でこの処理を繰り返し実行する。

ステップＳ１１では、温度センサ２１を使用して組電池１の温度ｔを検出する。ステップＳ１２では、検出した温度ｔが０℃より低いかどうかを判断する。低いと判断するとステップＳ１８に進み、組電池１のセルＣ１〜Ｃ８の電圧のばらつきを検出しないとする非ばらつき検出フラグをセットする。このフラグは、前述した図４のステップＳ１において使用される。

ステップＳ１３では、検出した温度ｔが０℃以上かつ２０℃未満の範囲にあるかどうかを判断する。この範囲にあると判断するとステップＳ１９に進み、ばらつき検出条件の所定の電圧差を０．４Ｖに設定する。この範囲にない場合は、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、検出した温度ｔが２０℃以上かつ４０℃未満の範囲にあるかどうかを判断する。この範囲にあると判断するとステップＳ２０に進み、ばらつき検出条件の所定の電圧差を０．２Ｖに設定する。この範囲にない場合は、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、検出した温度ｔが４０℃以上かつ６０℃未満の範囲にあるかどうかを判断する。この範囲にあると判断するとステップＳ２１に進み、ばらつき検出条件の所定の電圧差を０．１Ｖに設定する。この範囲にない場合は、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、組電池１の温度を温度異常とし、インストパネルなどに異常を知らせる。ステップＳ１７では、組電池１の充放電を停止する。具体的には、上述したインバータ等の負荷との接続を遮断する。

次に、容量調整回路Ａ１〜Ａｎのバイパス作動電圧Ｖｂｐｓについて説明する。本実施の形態では、バイパス作動電圧Ｖｂｐｓも、組電池１の温度によって異なる値を設定するようにしている。

図７は、バイパス作動電圧Ｖｂｐｓを温度によって異なる値を設定する制御のフローチャートを示す図である。コントローラ３が所定の時間間隔でこの処理を繰り返し実行する。

ステップＳ３１では、温度センサ２１を使用して組電池１の温度ｔを検出する。ステップＳ３２では、検出した温度ｔが０℃より低いかどうかを判断する。低いと判断するとステップＳ３８に進み、組電池１のセルＣ１〜Ｃ８の電圧のバイパスを禁止する。バイパスの禁止は、バイパス作動電圧Ｖｂｐｓをセル電圧ではあり得ない高い値に設定する。あるいは、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８、または、電圧比較器ＩＣ１〜ＩＣ８を動作しないように制御する。

ステップＳ３３では、検出した温度ｔが０℃以上かつ２０℃未満の範囲にあるかどうかを判断する。この範囲にあると判断するとステップＳ３９に進み、バイパス作動電圧Ｖｂｐｓを３．９０Ｖに設定する。この範囲にない場合は、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４では、検出した温度ｔが２０℃以上かつ４０℃未満の範囲にあるかどうかを判断する。この範囲にあると判断するとステップＳ４０に進み、バイパス作動電圧Ｖｂｐｓを３．８０Ｖに設定する。この範囲にない場合は、ステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５では、検出した温度ｔが４０℃以上かつ６０℃未満の範囲にあるかどうかを判断する。この範囲にあると判断するとステップＳ４１に進み、バイパス作動電圧Ｖｂｐｓを３．７０Ｖに設定する。この範囲にない場合は、ステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６では、組電池１の温度異常とし、インストパネルなどに異常を知らせる。ステップＳ３７では、組電池１の充放電を停止する。具体的には、上述したインバータ等の負荷との接続を遮断する。

以上のように構成された本実施の形態の電圧ばらつき制御装置を有するシステムでは、次のような効果を奏する。
（１）組電池１の温度によって、セルＣ１〜Ｃ８の電圧ばらつきの検出条件である閾値を変化させるようにした。これにより、組電池１の温度に応じて適切にセルＣ１〜Ｃ８の電圧のばらつきが検出され、ばらつきの調整がなされる。その結果、不必要なばらつきの調整が行われることもなく、不必要に電池残量（電池内の電荷）を減らしたりするということもなくなる。電池残量が有効に使われるので、高価な大容量の組電池が不要となる。また、車両の燃費向上にもつながる。
（２）組電池１の温度が低いほど閾値の値を大きくしている。これにより、温度が低いときに内部抵抗が大きくなり、見かけ上ばらつきが大きくなっている場合であっても、不必要にばらつきの調整がなされない。その結果、適切なばらつきの調整がなされる。
（３）組電池１の温度が０℃より低い場合は、ばらつきの検出をしないようにした。その結果、不必要なばらつきの調整を防ぐことができる。
（４）組電池１の温度によって、バイパス作動電圧Ｖｂｐｓを変化させるようにした。これにより、組電池１の温度に応じて適切にセルＣ１〜Ｃ８の電圧の放電が行われ、セルＣ１〜Ｃ８の容量のばらつきの調整および電圧のばらつきの調整がなされる。その結果、不必要な容量のばらつきの調整や電圧のばらつきの調整が行われることがなく、不必要に電池残量を減らしたりするということもなくなる。上記と同様に、電池残量が有効に使われるので、高価な大容量の組電池が不要となる。また、車両の燃費向上にもつながる。
（５）組電池１の温度が低いほどバイパス作動電圧Ｖｂｐｓをの値を大きくしている。これにより、温度が低いときに内部抵抗が大きくなり、セルＣ１〜Ｃ８の出力電圧が大きく出ても、不必要にばらつきの調整がなされない。その結果、適切なばらつきの調整がなされる。
（６）組電池１の温度が０℃より低い場合は、バイパスを禁止し、放電させることのないようにした。その結果、不必要な放電を防ぐことができ、不必要に電池残量を減らしたりすることがなくなる。

−第２の実施形態−
第１の実施の形態では、組電池１の各セルＣ１〜Ｃ８の電圧をセル電圧検知回路Ｂで個別に検出し、その最大値と最小値の差分の大きさでばらつきの程度を評価するようにした。第２の実施の形態では、かならずしも各セルＣ１〜Ｃ８の個々の電圧値を求めないで、電圧のばらつきを検出するようにした。

図８は、本発明による組電池の電圧ばらつき制御装置を搭載したハイブリッド自動車の第２の実施の形態におけるシステム構成を示す図である。第１の実施の形態の図１に対応する。図１と異なるところは、セル電圧検知回路Ｂの代わりにセル電圧低下検知回路Ｂ１〜Ｂｎおよびオア回路８が設けられている点である。その他の内容は、第１の実施の形態と同様であるので、このセル電圧低下検知回路Ｂ１〜Ｂｎおよびオア回路８を中心に以下説明をする。

セル電圧低下検知回路Ｂ１〜Ｂｎは、セルＣ１〜Ｃｎごとに設けられ、対応するセルの電圧が所定の電圧低下判定電圧Ｖｃ１以下に低下したことを検知して、電圧低下検知信号を出力する。オア回路８は、セル電圧低下検知回路Ｂ１〜Ｂｎから出力された電圧低下検知信号に対して論理和演算を行い、演算結果をコントローラ３に出力する。

図９は、図８に示す容量調整回路Ａ１〜Ａｎ、セル電圧低下検知回路Ｂ１〜Ｂｎ、および、オア回路８を含む回路２の詳細な構成を示す図である。容量調整回路Ａ１〜Ａ８は、第１の実施の形態と同様である。

セル電圧低下検知回路Ｂ１〜Ｂ８は、電圧比較器（コンパレータ）ＩＣ９〜ＩＣ１６と、電圧検知回路Ｖｔ１〜Ｖｔ８とを備える。電圧比較器ＩＣ９〜ＩＣ１６は、電圧検知回路Ｖｔ１〜Ｖｔ８により検出されるセル電圧と、所定の電圧低下判定電圧Ｖｃ１とを比較し、セル電圧が電圧低下判定電圧Ｖｃ１より低い場合に、その旨の信号を出力する。オア回路８は、いずれか一つのセル電圧低下検知回路Ｂ１〜Ｂ８から、セル電圧が電圧低下判定電圧Ｖｃ１より低いことを示す信号が入力されると、電圧低下検知信号をコントローラ３に出力する。

コントローラ３は、いずれかのセル電圧が電圧低下判定電圧Ｖｃ１より低いことを示す信号が入力されると、セルＣ１〜Ｃ８の平均電圧を求める。セルＣ１〜Ｃ８の平均電圧は、電圧センサ６を使用して検出された組電池１の総電圧ＶｂａｔをセルＣ１〜Ｃ８の数（本実施の形態の場合は８）で割り算することにより求める。次に、セルＣ１〜Ｃ８の平均電圧と電圧低下判定電圧Ｖｃ１の差分を求め、この差分が所定の閾値より大きいとき、セルＣ１〜Ｃ８の電圧にばらつきがあると判定する。

第２の実施の形態においても、この所定の閾値について、組電池１の温度によって変化させる。所定の閾値の設定方法は、第１の実施の形態の図６の処理と同様にして求める。電圧差の具体的に数値については、平均電圧と電圧低下判定電圧Ｖｃ１の差分に適した値となるが、第１の実施の形態と同様に、組電池１の温度が低いほど大きな値となる。

（１）以上のように、第２の実施の形態においても、組電池１の温度によって、セルＣ１〜Ｃ８の電圧ばらつきの検出条件である閾値を変化させるようにした。これにより、第１の実施の形態と同様な効果を奏する。
（２）セル電圧低下検知回路Ｂ１〜Ｂ８は、第１の実施の形態のセレクタＢ１およびＡ／Ｄ変換器Ｂ２と異なり、電圧比較器ＩＣ９〜ＩＣ１６とオア回路８の簡単なワイヤードロジックで構成できる。従って、コストが低減され、処理もリアルタイムで行われて高速である。

−第３の実施形態−
第１の実施の形態では、組電池１のセルＣ１〜Ｃ８の電圧のばらつきを検出すると、引き続きばらつきの調整を行っていた。第３の実施の形態では、セルＣ１〜Ｃ８の電圧のばらつきを検出すると、起動時かあるいは組電池１の温度が所定の値以下かによって、組電池１の温度を上昇させてから再度電圧のばらつきの検出をする。

図１０は、第３の実施の形態における処理のフローチャートを示す図である。ステップＳ５１では、組電池１のセルＣ１〜Ｃ８の電圧のばらつきを検出し、ばらつきを検出するとステップＳ５２に進み、ばらつきの検出がないと処理を繰り返す。ばらつきの検出は、第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態のばらつきの検出と同様に行う。

ステップＳ５２では、車両の起動時かどうかを判断する。起動時かどうかとは、イグニションキーのオン後所定の時間内の場合を言う。起動時でない場合は、ステップＳ５３に進み、起動時の場合はステップＳ５４に進む。

ステップＳ５３では、組電池１の温度が２０℃より低いかどうかを判断する。２０℃より低くない場合は、ステップＳ５６に進む。ステップＳ５６では、セルＣ１〜Ｃ８の電圧のばらつきを調整して、処理を終了する。

ステップＳ５４では、充放電により組電池１の温度を上昇させる。ここでの充放電は、車両の走行による充放電やスイッチＳＷ１〜ＳＷ８を強制的にオンして放電させることなどを含む。ステップＳ５５では、温度ｔが所定の温度以上になったかどうかを判断する。まだ、所定の温度以上になっていない場合はステップＳ５４に戻り処理を繰り返す。所定の温度以上になった場合は、ステップＳ５１に戻り再度セルＣ１〜Ｃ８の電圧のばらつきを検出する。

（１）以上のように、第３の実施の形態では、起動時や組電池１の温度が所定の温度より低いときにセルＣ１〜Ｃ８の電圧のばらつきが検出された場合は、組電池１の温度を上昇させる処理を行ってから再度ばらつきの検出をするようにした。これにより、不必要なばらつきの調整が行われることがなくなる。

図１１、図１２は、上述した図１０の変形例を示すフローチャートを示す図である。上記ステップＳ５５では、温度ｔが所定の温度以上になったかどうかを判断した。しかし、単に所定時間経過するまで待つだけでもよい（図１１、ステップＳ６１）。あるいは、車両が所定距離走行するまで待つだけでもよい（図１２は、ステップＳ６２）。これによっても、組電池１の温度が低いときに不必要にセルＣ１〜Ｃ８の電圧ばらつき調整を行ってしまうことを防止することができる。

上記実施の形態では、組電池１の電圧を測定する例で説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。複数のセルからなる大容量キャパシタの場合であってもよい。すなわち、充放電可能な充電装置全般に本発明を適用することができる。

上記実施の形態では、セルＣ１〜Ｃ８の数が８個の例で説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。この８個は、説明の便宜上使用した数である。組電池１のセルの数はもっと多い。もちろん、８個より少ない数であってもよい。すなわち、複数の充電単位を有する充電装置全般に本発明を適用することができる。

上記第３の実施の形態では、組電池１を充放電させることで組電池１の温度を上昇させる例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。冷却ファン２０（図１）を停止させたり、回転数を落として通常走行することによっても組電池１の温度を上昇させることができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

以下、本発明の構成要素と上記実施の形態の構成要素との対応付けについて説明する。複数の充電単位は、組電池１のセルＣ１〜Ｃｎに対応する。充電装置は、組電池１に対応する。ばらつき判定手段は、コントローラ３に対応する。ばらつき調整手段は、容量調整回路Ａ１〜Ａｎ、コントローラ３に対応する。温度検出手段は、温度センサ６、コントローラ３に対応する。所定の閾値は、図６のステップＳ１９からＳ２１で設定される電圧差に対応する。放電手段は、容量調整回路Ａ１〜Ａｎに対応する。所定の電圧の値は、図７のステップＳ３９からＳ４１で設定されるバイパス差動電圧に対応する。なお、以上の対応付けの説明はあくまで一例であり、本発明はこの対応付けに限定して解釈されるものではない。

本発明による組電池の電圧ばらつき制御装置を搭載したハイブリッド自動車の第１の実施の形態におけるシステム構成を示す図である。 図１に示す容量調整回路Ａ１〜Ａｎ、セル電圧検知回路Ｂを含む回路２の詳細な構成を示す図である。 各セルの電圧の分布を示す図である。 コントローラ３によるセル電圧のばらつき制御のフローチャートを示す図である。 組電池１の内部抵抗の変化特性を示す図である。 所定の電圧を温度によって異なる値を設定する制御のフローチャートを示す図である。 バイパス作動電圧Ｖｂｐｓを温度によって異なる値を設定する制御のフローチャートを示す図である。 本発明による組電池の電圧ばらつき制御装置を搭載したハイブリッド自動車の第２の実施の形態におけるシステム構成を示す図である。 図８に示す容量調整回路Ａ１〜Ａｎ、セル電圧低下検知回路Ｂ１〜Ｂｎ、および、オア回路８を含む回路２の詳細な構成を示す図である。 第３の実施の形態における処理のフローチャートを示す図である。 図９の変形例を示すフローチャートを示す図である。 図９の変形例を示すフローチャートを示す図である。

符号の説明

１…組電池、３…コントローラ、３ａ…ＣＰＵ、３ｂ…ＲＯＭ、３ｃ…ＲＡＭ、４…インバータ、５…３相交流モータ、６…電圧センサ、８…オア回路、９…モータコントローラ、１０…キースイッチ、１１…エンジン、１２…クラッチ、２０…冷却ファン、２１…温度センサ、Ｃ１〜Ｃ８…セル、Ａ１〜Ａｎ…容量調整回路、Ｒ１〜Ｒ８…バイパス抵抗、ＳＷ１〜ＳＷ８…スイッチ、Ｖｔ１〜Ｖｔ８…電圧検知回路、ＩＣ１〜ＩＣ１６…電圧比較器、Ｂ…セル電圧検知回路、Ｂ１…セレクタ、Ｂ２…Ａ／Ｄ変換器Ｂ２

Claims (14)

1. 複数の充電単位を直列に接続して構成される充電装置の前記複数の充電単位の電圧のばらつきを制御する電圧ばらつき制御装置であって、
   前記複数の充電単位の電圧のばらつきの大きさを示す値が所定の閾値よりも大きいとき、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定するばらつき判定手段と、
   前記ばらつき判定手段により前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定されると、前記複数の充電単位の電圧のばらつきを小さくするように調整するばらつき調整手段と、
   前記充電装置の温度を検出する温度検出手段とを備え、
   前記所定の閾値は、前記温度検出手段により検出された前記充電装置の温度のみに基づいて変化させることを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
2. 請求項１に記載の電圧ばらつき制御装置において、
   前記所定の閾値は、前記充電装置の温度が低いほど大きな値とすることを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
3. 請求項１に記載の電圧ばらつき制御装置において、
   前記ばらつき判定手段は、前記充電装置の温度が所定の値より低いとき、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあるかどうかの判定を行わないことを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
4. 請求項１に記載の電圧ばらつき制御装置において、
   前記ばらつき判定手段は、前記充電装置の負荷への充放電が開始されてから所定の時間内は、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあるかどうかの判定を行わないことを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
5. 請求項１に記載の電圧ばらつき制御装置において、
   前記充電装置の充放電を行う充放電手段をさらに備え、
   前記ばらつき判定手段が前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定し、かつ、前記充電装置の温度が所定の値より低いとき、前記充放電手段は充放電を行なうことにより前記充電装置の温度を上昇させ、
   前記判定手段は、前記充放電手段が前記充電装置の充放電を開始した後前記充電装置の温度が所定の値より高くなってから、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあるかどうかを再度判定することを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
6. 請求項１に記載の電圧ばらつき制御装置において、
   前記充電装置の充放電を行う充放電手段をさらに備え、
   前記ばらつき判定手段が前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定し、かつ、前記充電装置の使用が開始されてから所定の時間内の場合、前記充放電手段は充放電を行なうことにより前記充電装置の温度を上昇させ、
   前記判定手段は、前記充放電手段が前記充電装置の充放電を開始した後前記充電装置の温度が所定の値より高くなってから、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあるかどうかを再度判定することを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
7. 複数の充電単位を直列に接続して構成される充電装置の前記複数の充電単位の電圧のばらつきを制御する電圧ばらつき制御装置であって、
   前記複数の充電単位の電圧のばらつきの大きさを示す値が所定の閾値よりも大きいとき、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定するばらつき判定手段と、
   前記ばらつき判定手段により前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定されると、前記複数の充電単位の電圧のばらつきを小さくするように調整するばらつき調整手段と、
   前記充電装置の温度を検出する温度検出手段とを備え、
   前記ばらつき判定手段は、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定し、かつ、前記充電装置の温度が所定の値より低い状況のとき、所定の時間経過した後、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあるかどうかを再度判定し、
   前記ばらつき調整手段は、前記状況のとき、前記ばらつき判定手段により前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると再度判定されると、前記複数の充電単位の電圧のばらつきを小さくするように調整することを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
8. 車両に搭載され、複数の充電単位を直列に接続して構成される充電装置の前記複数の充電単位の電圧のばらつきを制御する電圧ばらつき制御装置であって、
   前記複数の充電単位の電圧のばらつきの大きさを示す値が所定の閾値よりも大きいとき、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定するばらつき判定手段と、
   前記ばらつき判定手段により前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定されると、前記複数の充電単位の電圧のばらつきを小さくするように調整するばらつき調整手段と、
   前記充電装置の温度を検出する温度検出手段とを備え、
   前記ばらつき判定手段は、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定し、かつ、前記充電装置の温度が所定の値より低い状況のとき、車両が所定距離走行したことを検出した後、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあるかどうかを再度判定し、
   前記ばらつき調整手段は、前記状況のとき、前記ばらつき判定手段により前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると再度判定されると、前記複数の充電単位の電圧のばらつきを小さくするように調整することを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の電圧ばらつき制御装置において、
   前記判定手段は、前記複数の充電単位のいずれかが所定の電圧より低いことが検出されたとき、前記複数の充電単位の平均電圧を求め、前記平均電圧と前記所定の電圧との差が前記所定の閾値より大きいとき、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定することを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
10. 請求項１から８のいずれかに記載の電圧ばらつき制御装置において、
    前記判定手段は、前記複数の充電単位の最大電圧と最小電圧の差が前記所定の閾値より大きいとき、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定することを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の電圧ばらつき制御装置において、
    前記複数の充電単位のそれぞれに対応して設けられ、前記対応する充電単位の電圧が所定の電圧より大きいとき該充電単位を放電させる放電手段をさらに備え、
    前記所定の電圧の値は、前記温度検出手段により検出された前記充電装置の温度に応じて変化させることを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
12. 請求項１１に記載の電圧ばらつき制御装置において、
    前記所定の電圧の値は、前記充電装置の温度が低いほど大きな値とすることを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
13. 請求項１から１２のいずれかに記載の電圧ばらつき制御装置において、
    前記充電装置は、複数の単位セルを直列に接続して構成される組電池であることを特徴とする電圧ばらつき制御装置。
14. 複数の充電単位を直列に接続して構成される充電装置の前記複数の充電単位の電圧のばらつきを制御する電圧ばらつき制御方法であって、
    前記充電装置の温度を検出し、
    所定の閾値を、前記温度検出手段により検出された前記充電装置の温度のみに基づいて変化させ、
    前記複数の充電単位の電圧のばらつきの大きさを示す値が前記所定の閾値よりも大きいとき、前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定し、
    前記複数の充電単位の電圧にばらつきがあると判定されると、前記複数の充電単位の電圧のばらつきを小さくするように調整することを特徴とする電圧ばらつき制御方法。

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