特開 2024-142772 電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024142772

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】電池システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20241003BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 J

H02J7/02 H

H02J7/00 X

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023055087

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130605

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 浩治

(72)【発明者】

【氏名】矢野 準也

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA03

5G503BA04

5G503BB01

5G503BB02

5G503CA08

5G503CA11

5G503EA05

5G503GD03

5G503GD04

5G503GD06

5G503HA01

5G503HA02

(57)【要約】

【課題】電池システムを早期に起動することができる。
【解決手段】電池システム１は、並列に接続された電池ユニット１０，２０と、電池ユニット１０，２０の電圧値を検出する電池ユニット電圧検出器１４，２４と、複数の電池ユニット１０，２０それぞれに直列に接続された複数のユニットリレー１５，２５と、バランス回路４０とを備えている。電池ユニット１０，２０はそれぞれ、直列に接続された複数の単電池ａと、単電池電圧検出器１２，２２と、複数の単電池ａの残容量を均等化する均等化器１３，２３とを有している。バランス回路４０は、抵抗器４１を有している。バランス回路４０の一端は、直列に接続された電池ユニット１０とユニットリレー１５の間の接続点に接続されている。バランス回路４０の他端は、直列に接続された電池ユニット２０とユニットリレー２５の間の接続点に接続されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

並列に接続された複数の電池ユニットと、
前記電池ユニットの電圧値を検出する電池ユニット電圧検出器と、
前記複数の電池ユニットそれぞれに直列に接続された複数のユニットリレーと、
少なくとも１つのバランス回路と
を備え、
前記電池ユニットはそれぞれ、直列に接続された複数の単電池と、前記複数の単電池それぞれの電圧値を検出する単電池電圧検出器と、前記単電池電圧検出器で検出された電圧値に基づいて前記複数の単電池の残容量を均等化する均等化器と
を有し、
前記バランス回路は、抵抗器を有し、
前記バランス回路の一端は、直列に接続された１の電池ユニットとユニットリレーの間の接続点に接続されており、
前記バランス回路の他端は、直列に接続された他の電池ユニットとユニットリレーの間の接続点に接続されている、
電池システム。

【請求項2】

前記バランス回路は、直列に接続された、前記抵抗器とバランスリレーを有している、請求項１に記載された電池システム。

【請求項3】

前記並列に接続された複数の電池ユニットに対して直列に接続されたメインリレーをさらに備える、請求項２に記載された電池システム。

【請求項4】

前記複数の電池ユニットそれぞれに対して直列に接続されたメインリレーをさらに備える、請求項２に記載された電池システム。

【請求項5】

前記バランスリレーの切り替えを制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記複数の電池ユニットそれぞれの電圧値を取得する処理と、
前記複数の電池ユニットの前記電圧値の差に基づいて前記バランスリレーをオン状態にするかオフ状態にするかを判定する処理と
が実行されるように構成された、請求項２～４のいずれか一項に記載された電池システム。

【請求項6】

前記判定する処理では、前記電圧値の差が予め定められた規定値以上ではない場合に前記バランスリレーがオフ状態に切り替えられる、請求項５に記載された電池システム。

【請求項7】

複数のバランス回路を備え、
前記複数のバランス回路のうち１つのバランス回路の一端は、直列に接続された１の電池ユニットとユニットリレーの間の接続点に接続されており、
前記バランス回路の他端は、前記複数のバランス回路のうち他のバランス回路を介して、直列に接続された他の電池ユニットとユニットリレーの間の接続点に接続されている、請求項２～４のいずれか一項に記載された電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

国際公開第２０１２／０４３７２３号には、並列ラインを介して接続された複数の電池ユニットから構成された蓄電池と、蓄電池を構成する電池ユニットを充電する電源と、電池ユニットを並列ラインに接続するプリ接続回路と、プリ接続回路で電圧差の解消された電池ユニットを並列ラインに接続するメインスイッチと、制御回路とを備えた電源装置が開示されている。プリ接続回路は、電流制限抵抗と均等化スイッチとの直列回路から構成されている。制御回路は、プリ接続回路の均等化スイッチとメインスイッチのオンとオフを制御する。制御回路は、並列ラインの電圧と電池ユニットの電圧差が設定電圧よりも小さくなる状態でプリ接続回路の均等化スイッチをオンに切り換える。これによって、電池ユニットの電圧が並列ラインの電圧に均等化される。均等化された電池ユニットは、制御回路によってオン状態に切り換えられるメインスイッチを介して並列ラインに接続されている。かかる電源装置によると、電流制限抵抗の発熱量を小さくすることができるとされている。

【0003】

特開２０１１－７２１５３号公報には、複数の電池ユニットを並列に接続した電池ブロックと、各電池ユニットに直列に接続されたユニットスイッチと、電池ユニットを構成する電池セルのセル電圧を検出するセル電圧検出回路と、セル電圧検出回路で検出されたセル電圧に基づいて電池ユニットを構成する電池セル間の電池残存容量のばらつきを抑制するセル容量均等化回路と、電池ユニットの総電圧であるユニット電圧を検出するユニット電圧検出回路と、ユニット電圧検出回路で検出されたユニット電圧に基づいて電池ユニット間の電池残存容量ばらつきを抑制するユニット容量均等化回路と、電源コントローラとを備える車両電源装置が開示されている。電源コントローラは、セル容量均等化回路を制御し、各電池ユニットに対して個別にセル残存容量を均等化した後、ユニット容量均等化回路を制御し、電池ブロック全体に対して電池ユニット間のユニット残存容量を均等化する。かかる車両電源装置によると、電池ユニット間のアンバランスを効果的に解消することができるとされている。

【0004】

特開２０１８－６０６４１号公報には、第１蓄電素子を有する第１蓄電装置と、第２蓄電素子を有する第２蓄電装置と、第１蓄電装置と第２蓄電装置を並列に接続した状態と切り離した状態とに切り換えるスイッチと、スイッチ制御部とを備えた、車両の電源装置が開示されている。第１蓄電素子と第２蓄電素子は、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性に平坦な領域を有する蓄電素子である。スイッチ制御部は、第１蓄電素子と第２蓄電素子がＳＯＣ－ＯＣＶ特性で平坦な領域に含まれている時に、スイッチをオフからオンへ切り換える。かかる電源装置では、スイッチの切り換え時にスイッチに大きな電流が流れることが抑制されるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１２／０４３７２３号

【特許文献2】特開２０１１－７２１５３号公報

【特許文献3】特開２０１８－６０６４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明者は、複数の電池ユニットを備える電池システムの起動を早くしたいと考えている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

ここで開示される電池システムは、並列に接続された複数の電池ユニットと、電池ユニットの電圧値を検出する電池ユニット電圧検出器と、複数の電池ユニットそれぞれに直列に接続された複数のユニットリレーと、少なくとも１つのバランス回路とを備えている。電池ユニットはそれぞれ、直列に接続された複数の単電池と、複数の単電池それぞれの電圧値を検出する単電池電圧検出器と、単電池電圧検出器で検出された電圧値に基づいて複数の単電池の残容量を均等化する均等化器とを有している。バランス回路は、抵抗器を有している。バランス回路の一端は、直列に接続された１の電池ユニットとユニットリレーの間の接続点に接続されている。バランス回路の他端は、直列に接続された他の電池ユニットとユニットリレーの間の接続点に接続されている。かかる電池システムは、早期に起動することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、電池システム１を示す模式図である。

【図2】図２は、制御装置５０によって実行される処理を示すフローチャートである。

【図3】図３は、電池システム１Ａを示す模式図である。

【図4】図４は、電池システム１Ｂを示す模式図である。

【図5】図５は、制御装置５０によって実行される処理を示すフローチャートである。

【図6】図６は、電池システム１Ｃを示す模式図である。

【図7】図７は、制御装置５０によって実行される処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、ここで開示される技術の一実施形態について図面を参照して説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明は適宜に省略される。

【0010】

〈電池システム１〉
図１は、電池システム１を示す模式図である。図１に示されているように、電池システム１は、電池ユニット１０，２０と、電池ユニット電圧検出器１４，２４と、ユニットリレー１５，２５と、バランス回路４０とを備えている。電池ユニット１０，２０は、並列に接続されている。電池システム１は、外部出力端子８０を有している。並列に接続された電池ユニット１０，２０は、外部出力端子８０を介して負荷９０に直列に接続される。特に限定されないが、負荷９０は、例えば、車両の電動モータ、インバータ等によって構成されうる。負荷９０は、電池ユニット１０，２０の電力を動力に変換したり、回生電力を電池ユニット１０，２０に供給したりしうる。負荷９０には、電流の急激な変化を低減させるための平滑コンデンサが接続されていてもよい。なお、負荷９０は、かかる形態に限定されない。

【0011】

電池システム１は、メインリレー６０と、制御装置５０とを備えている。メインリレー６０は、並列に接続された電池ユニット１０，２０に対して直列に接続されている。メインリレー６０は、電池システム１と、負荷９０との接続のオンとオフを切り替えるリレーである。メインリレー６０は、並列に接続された電池ユニット１０，２０と、外部出力端子８０との間に設けられている。メインリレー６０は、電池ユニット１０，２０の正極側に設けられている。電池システム１は、プリチャージ回路６１をさらに備えている。プリチャージ回路６１は、メインリレー６０に対して並列に接続されている。

【0012】

プリチャージ回路６１は、プリチャージ抵抗６２と、プリチャージリレー６３とが直列に接続された回路である。プリチャージ回路６１は、電池システム１から負荷９０に電力が供給される際に、負荷９０に突入電流が流れることを防ぐ回路である。負荷９０の起動前、メインリレー６０およびプリチャージリレー６３は、オフ状態にされている。負荷９０と接続された電池システム１の起動時、プリチャージリレー６３がオン状態に切り替えられる。負荷９０は、プリチャージ回路６１を介して電池システム１と接続される。このとき、プリチャージ回路６１にプリチャージ抵抗６２が設けられていることによって、負荷９０には、低い電流で電池ユニット１０から電力が供給される。その後、負荷９０の電位が上がった状態でメインリレー６０が閉状態にされ、プリチャージリレー６３が開状態にされる。これによって、負荷９０に大電流が流れることが防止される。電池システム１が負荷９０に接続される際には、プリチャージリレー６３、メインリレー６０、後述するユニットリレー１５，２５が制御され、平滑コンデンサがプリチャージされてもよい。

【0013】

〈電池ユニット１０〉
電池ユニット１０は、直列に接続された複数の単電池ａと、電池制御装置１１とを備えている。複数の単電池ａは、予め定められた数の単電池ａがバスバを介して直列に接続された電池群である（以下、電池ユニット１０の複数の単電池ａのことを、組電池１０ａとも称する。）。組電池１０ａには、１または複数の単電池ａが並列に接続されていてもよい。単電池ａとしては、電解質を介して一対の電極（正極と負極）の間で電荷担体が移動することによって繰り返し充放電が可能な二次電池が用いられうる。単電池ａとしては、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等が用いられうる。組電池１０ａの電池の残容量は、電池制御装置１１によって制御されうる。

【0014】

電池ユニット１０には、ユニットリレー１５が直列に接続されている。ユニットリレー１５は、電池ユニット１０と負荷９０の接続のオンとオフを切り替えるリレーである。ユニットリレー１５は、電池ユニット１０と外部出力端子８０の間に接続されている。この実施形態では、ユニットリレー１５は、電池ユニット１０を構成する組電池１０ａの負極側に接続されている。なお、ユニットリレー１５は、組電池１０ａの正極側に直列に接続されていてもよい。

【0015】

〈電池制御装置１１〉
電池制御装置１１は、単電池電圧検出器１２と、均等化器１３とを有している。この実施形態では、電池制御装置１１は、電池ユニット電圧検出器１４を有している。電池制御装置１１は、制御装置５０と通信可能に接続されている。単電池電圧検出器１２は、組電池１０ａを構成する複数の単電池ａそれぞれの電圧値を検出する。単電池電圧検出器１２は、単電池ａそれぞれの電圧値を検出可能な回路によって実現されうる。単電池電圧検出器１２は、例えば、組電池１０ａを構成するそれぞれの単電池ａの正極および負極に接続される複数の接続端子を有していてもよい。

【0016】

均等化器１３は、単電池電圧検出器１２で検出された電圧値に基づいて複数の単電池ａの残容量を均等化する。均等化器１３は、複数の単電池ａの残容量を均等化できれば特に限定されない。均等化器１３は、従来公知の均等化回路によって実現されうる。詳細な図示は省略するが、均等化器１３は、例えば、単電池ａの正極および負極に接続される複数の接続端子間に接続される複数の放電回路と、制御回路とによって実現されていてもよい。複数の放電回路は、それぞれ放電抵抗と、スイッチング素子とを備えうる。制御回路は、単電池電圧検出器１２から複数の単電池ａそれぞれの電圧値を取得可能に構成されうる。制御回路は、例えば、図示しないマルチプレクサを介して単電池電圧検出器１２から複数の単電池ａそれぞれの電圧値を取得してもよい。制御回路は、取得された電圧値に基づいてスイッチング素子のオン状態とオフ状態を切り替え、電圧が高い単電池ａの電圧を電圧が低い単電位ａに合わせるように放電させる処理を実行可能に構成されうる。

【0017】

電池ユニット電圧検出器１４は、直列に接続された複数の単電池ａ（組電池１０ａ）の電圧値を検出する。電池ユニット電圧検出器１４は、組電池１０ａの電圧値を検出可能な回路によって実現されうる。組電池１０ａの正極および負極に接続される複数の接続端子を有していてもよい。電池ユニット電圧検出器１４は、単電池電圧検出器１２で検出された、組電池１０ａを構成する各単電池ａの電圧値を合計する装置によって構成されていてもよい。電池ユニット電圧検出器１４によって取得された組電池１０ａの電圧値は、制御装置５０に送信される。

【0018】

〈電池ユニット２０〉
電池ユニット２０は、電池ユニット１０と並列に接続されている。電池ユニット２０は、直列に接続された複数の単電池（以下、電池ユニット２０の複数の単電池ａのことを、組電池２０ａとも称する）ａと、電池制御装置２１とを備えている。電池ユニット２０には、ユニットリレー２５が直列に接続されている。ユニットリレー２５は、電池ユニット２０と負荷９０の接続のオンとオフを切り替えるリレーである。ユニットリレー２５は、電池ユニット２０を構成する組電池２０ａの負極側に接続されている。

【0019】

電池制御装置２１は、単電池電圧検出器２２と、均等化器２３とを有している。単電池電圧検出器２２は、組電池２０ａの複数の単電池ａそれぞれの電圧値を検出する。均等化器２３は、単電池電圧検出器２２で検出された電圧値に基づいて複数の単電池ａの残容量を均等化する。電池制御装置２１は、電池ユニット電圧検出器２４を有している。電池制御装置２１は、制御装置５０と通信可能に接続されている。電池ユニット電圧検出器２４によって取得された組電池２０ａの電圧値は、制御装置５０に送信される。電池ユニット２０は、電池ユニット１０と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

【0020】

電池システム１では、上述したように、電池ユニット１０，２０の組電池１０ａ，２０ａを構成する単電池ａの残容量は、単電池電圧検出器１２，２２と、均等化器１３，２３とによって均等化されうる。

【0021】

ところで、電池ユニット内の複数の単電池の残容量が均等化された場合でも、複数の電池ユニットそれぞれの残容量が大きく異なる場合には、当該複数の電池ユニットを並列接続した際に不具合が生じるおそれがある。残容量が異なる複数の電池ユニットを並列接続すると、残容量が高い電池ユニットから残容量が低い電池ユニットに電流が流れうる。このとき、残容量が異なる程、電池ユニット間に大きな電流が流れうる。電池ユニット間に大きな電流は、単電池、ユニットリレー等を損傷する場合がある。このため、複数の電池ユニット間の残容量の差が大きい場合には、電池システムの起動時に、電池ユニット間の残容量が均等化される必要がある。

【0022】

電池システム１では、電池ユニット１０，２０間の残容量が均等化される。電池システム１では、電池ユニット１０，２０間の残容量は、バランス回路４０によって均等化される。

【0023】

〈バランス回路４０〉
バランス回路４０は、抵抗器４１と、バランスリレー４２とを有している。この実施形態では、バランス回路４０は、抵抗器４１と、バランスリレー４２とが直列に接続された回路である。バランス回路４０の一端は、直列に接続された電池ユニット１０とユニットリレー１５の間の接続点に接続されている。バランス回路４０の他端は、直列に接続された電池ユニット２０とユニットリレー２５の間の接続点に接続されている。換言すると、バランス回路４０は、電池ユニット１０とユニットリレー１５の間と、電池ユニット２０とユニットリレー２５の間との間を繋ぐように接続されている。バランスリレー４２がオン状態に切り替えられることによって、ユニットリレー１５，２５がオフ状態であっても、電池ユニット１０，２０が並列に接続される。バランスリレー４２の切り替えは、制御装置５０によって制御されてもよい。

【0024】

〈制御装置５０〉
制御装置５０は、メインリレー６０、プリチャージリレー６３、ユニットリレー１５，２５およびバランスリレー４２の切り替えを制御する。例えば、通信用インターフェースと、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭとを備えている。制御装置５０は、取得部５１と、判定部５２と、指示部５３とを備えている。取得部５１は、電池制御装置１１，２１から送信される電圧値を取得する。判定部５２は、電池ユニット１０，２０の電圧値に基づいて上記リレーを切り替えるか否かを判定する。指示部５３は、メインリレー６０、プリチャージリレー６３、ユニットリレー１５，２５およびバランスリレー４２の切り替えを指示する。取得部５１、判定部５２および指示部５３は、例えば、複数のプロセッサによって実現されてもよい。

【0025】

図２は、制御装置５０によって実行される処理を示すフローチャートである。図２では、電池ユニット１０，２０間の残容量が均等化される際に実行される処理のフローチャートが示されている。この実施形態では、電池ユニット１０，２０間の残容量の均等化は、電池システム１の電池ユニット１０，２０が負荷９０と接続される前に実行される。電池ユニット１０，２０と、負荷９０とが接続される前には、メインリレー６０、プリチャージリレー６３、ユニットリレー１５，２５およびバランスリレー４２は、オフ状態である。

【0026】

図２のステップＳ２では、取得部５１は、電池ユニット１０の電圧値Ｖ１と、電池ユニット２０の電圧値Ｖ２とを取得する。

【0027】

図２のステップＳ４では、判定部５２は、取得部５１が取得した電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ２の差が予め定められた電圧の規定値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。ここでは、電圧値Ｖ１，Ｖ２に基づいて、バランスリレー４２をオン状態にするかオフ状態にするかが判定される。規定値Ｖｔｈは、例えば、バランスリレー４２がオフ状態、かつ、ユニットリレー１５，２５がオン状態の際に、電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ２との差によって流れる電流値と、回路を構成する部品（例えば、単電池ａ、ユニットリレー１５，２５等）の許容電流等に基づいて定められうる。

【0028】

ステップＳ４において、電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ２の差が規定値Ｖｔｈ以上の場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ６に進む。

【0029】

図２のステップＳ６では、指示部５３は、バランスリレー４２がオン状態になるように指示する。バランスリレー４２は、オン状態に切り替えられる。これによって、電池ユニット１０と、電池ユニット２０とが並列に接続される。電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ２の差に応じて、電池ユニット１０と、電池ユニット２０とのうち、電圧が高い方から低い方に向かって電流が流れる。これによって、電池ユニット１０と電池ユニット２０の電圧差が小さくなる。

【0030】

所定の時間経過後に、取得部５１は、電池ユニット１０の電圧値Ｖ１と、電池ユニット２０の電圧値Ｖ２とを取得し（Ｓ２）、判定部５２は、電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ２の差が規定値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ４）。電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ２の差が規定値Ｖｔｈ以上の場合（Ｙｅｓ）には、上述の処理が繰り返される。電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ２の差が規定値Ｖｔｈ以上ではない場合（Ｎｏ）には、電池ユニット１０，２０の残容量が均等化されたとして、ステップＳ９に進む。

【0031】

図２のステップＳ９では、バランスリレー４２がオフ状態に切り替えられ、電池ユニット１０，２０の残容量の均等化が終了する。負荷９０の起動時には、ユニットリレー１５，２５、プリチャージリレー６３、メインリレー６０の順でオン状態に切り替えられる。その後、プリチャージリレー６３は、オフ状態に切り替えられる。

【0032】

上述した実施形態では、電池システム１は、並列に接続された電池ユニット１０，２０と、電池ユニット１０，２０の電圧値を検出する電池ユニット電圧検出器１４，２４と、複数の電池ユニット１０，２０それぞれに直列に接続された複数のユニットリレー１５，２５と、バランス回路４０とを備えている。電池ユニット１０，２０はそれぞれ、直列に接続された複数の単電池ａと、複数の単電池ａそれぞれの電圧値を検出する単電池電圧検出器１２，２２と、単電池電圧検出器１２，２２で検出された電圧値に基づいて複数の単電池ａの残容量を均等化する均等化器１３，２３とを有している。バランス回路４０は、抵抗器４１を有している。バランス回路４０の一端は、直列に接続された電池ユニット１０とユニットリレー１５の間の接続点に接続されている。バランス回路４０の他端は、直列に接続された電池ユニット２０とユニットリレー２５の間の接続点に接続されている。

【0033】

かかる電池システム１では、電池ユニット１０，２０は、並列に接続されている。また、バランス回路４０は、電池ユニット１０とユニットリレー１５の間の接続点と、電池ユニット２０とユニットリレー２５の間の接続点との間に接続されている。かかる構成によって、ユニットリレー１５，２５がオフ状態であり、電池システム１が負荷９０に接続されていない場合であっても電池ユニット１０，２０の残容量が均等化される。負荷９０に接続された電池システム１を起動する前に電池ユニット１０，２０の残容量が均等化されているため、起動時に電池ユニット１０，２０間の残容量が均等化されることを待つ必要がない。その結果、電池システム１の起動時間が短縮される。また、電池システム１によると、均等化のための回路を電池ユニット１０，２０それぞれに設けることなく、より簡潔な回路構成で電池ユニット１０，２０の残容量を均等化できる。また、電池システム１によると、電池特性が異なる単電池ａであっても適切に残容量を均等化できる。

【0034】

さらに、電池システム１では、上述したように、起動前、待機時等に電池ユニット１０，２０の残容量を均等化すればよい。このため、起動時に均等化する場合と比較して、均等化のための時間を長く取ることができる。ここでは、均等化中の電流値を低くするようにバランス回路４０が構成されうる。例えば、バランス回路４０の抵抗器４１の抵抗値を大きくし、抵抗器４１での発熱量を低減させる構成とすることができる。これによって、電池システム１の安全性が向上しうる。また、バランス回路４０にバランスリレー４２が設けられている場合において、均等化中の電流値が低くなるため、より小型のバランスリレー４２が採用されうる。このように、電池システム１では、より簡潔な回路構成で電池ユニット１０，２０の残容量が均等化されうる。

【0035】

上述した実施形態では、バランス回路４０は、直列に接続された、抵抗器４１とバランスリレー４２を有している。バランス回路４０にバランスリレー４２が設けられていることによって、電池ユニット１０，２０の均等化のタイミングを制御することができる。例えば、電池ユニット１０を構成する単電池ａ間の残容量の均等化と、電池ユニット２０を構成する単電池ａ間の残容量の均等化とがそれぞれ完了した後に、電池ユニット１０，２０を均等化することができる。このため、電池ユニット１０，２０間、および、電池ユニット１０，２０それぞれを構成する単電池ａ間の残容量が適切に均等化されやすくなる。

【0036】

上述した実施形態では、電池システム１は、並列に接続された電池ユニット１０，２０に対して直列に接続されたメインリレー６０をさらに備えている。メインリレー６０は、電池システム１と、負荷９０との接続を切り替えるリレーである。電池システム１では、電池システム１と負荷９０が接続されていない状態でも電池ユニット１０，２０の残容量を均等化することができる。負荷９０の起動前、待機時等であっても電池ユニット１０，２０の残容量を均等化することができる。例えば、電池システム１が車載電池として電動車両に搭載されている場合には、イグニッションスイッチをオンにする前であっても電池ユニット１０，２０の残容量の均等化が可能である。

【0037】

上述した実施形態では、電池システム１は、バランスリレー４２の切り替えを制御する制御装置５０をさらに備えている。制御装置５０は、電池ユニット１０，２０それぞれの電圧値Ｖ１，Ｖ２を取得する処理（Ｓ２）と、電池ユニット１０，２０の電圧値Ｖ１，Ｖ２の差に基づいてバランスリレー４２をオン状態にするかオフ状態にするかを判定する処理（Ｓ４）とが実行されるように構成されている。これによって、電池ユニット１０，２０の電圧値Ｖ１，Ｖ２の差のアンバランスが解消され、ユニットリレー１５，２５をオン状態にする際に突入電流が流れにくくなる。

【0038】

上述した実施形態では、判定する処理（Ｓ４）では、電圧値Ｖ１，Ｖ２の差が予め定められた規定値Ｖｔｈ以上ではない場合にバランスリレー４２がオフ状態に切り替えられる。これによって、電圧値Ｖ１，Ｖ２の差が規定値Ｖｔｈ以下になった場合に、不要に電流が流れ、単電池、ユニットリレー等が損傷されるおそれが低減される。

【0039】

なお、ここで開示される電池システムの構成は、上述した電池システム１の構成に限定されない。例えば、電池ユニット電圧検出器１４，２４は、電池制御装置１１，２１にそれぞれ設けられている必要はない。電池ユニット電圧検出器１４，２４は、例えば、電池制御装置１１，２１とは独立して設けられていてもよく、制御装置５０に設けられていてもよい。また、電池システムの回路構成は、電池システム１の構成に限定されない。

【0040】

〈電池システム１Ａ〉
図３は、電池システム１Ａを示す模式図である。電池システム１Ａでは、メインリレー６０、および、メインリレー６０に並列に接続されているプリチャージ回路６１以外の構成は、電池システム１と同様である。このため、各構成要素の詳細な説明は省略する。図３に示されているように、電池システム１Ａでは、２つのメインリレー６０および２つのプリチャージ回路６１が設けられている。電池システム１Ａでは、メインリレー６０は、電池ユニット１０，２０それぞれに対して直列に接続されている。電池システム１Ａでは、電池ユニット１０とメインリレー６０が直列に接続された回路と、電池ユニット２０とメインリレー６０が直列に接続された回路とが並列に接続されている。バランスリレー４２をオン状態、かつ、メインリレー６０またはプリチャージリレー６３をオン状態にすることによって、ユニットリレー１５，２５がオフ状態であっても電池ユニット１０，２０の残容量が均等化される。

【0041】

また、ここで開示される電池システムでは、電池ユニットの数は、３つ以上であってもよい。

【0042】

〈電池システム１Ｂ〉
図４は、電池システム１Ｂを示す模式図である。電池システム１Ｂでは、電池ユニット１０，２０に対して並列に接続された電池ユニット３０が設けられていることと、バランス回路４０Ａが設けられていること以外の構成は、電池システム１と同様である。このため、各構成要素の詳細な説明は省略する。図４に示されているように、電池システム１Ｂは、並列に接続された３つの電池ユニット１０，２０，３０を備えている。

【0043】

電池ユニット３０は、電池ユニット１０，２０と同様、直列に接続された複数の単電池ａと、電池制御装置３１とを備えている。電池ユニット３０には、ユニットリレー３５が直列に接続されている。電池制御装置３１は、単電池電圧検出器３２と、均等化器３３と、電池ユニット電圧検出器３４とを有している。電池制御装置３１は、制御装置５０と通信可能に接続されている。電池ユニット電圧検出器３４によって取得された組電池３０ａの電圧値は、制御装置５０に送信される。

【0044】

バランス回路４０Ａは、抵抗器４１Ａと、バランスリレー４２Ａとを有している。バランス回路４０Ａの一端は、直列に接続された電池ユニット２０とユニットリレー２５の間の接続点に接続されている。バランス回路４０Ｂの他端は、直列に接続された電池ユニット３０とユニットリレー３５の間の接続点に接続されている。

【0045】

かかる電池システム１Ｂにおいても、電池ユニット１０，２０，３０の残容量が均等化される。以下、電池システム１Ｂの制御装置５０で実行される処理の一例を説明する。

【0046】

図５は、制御装置５０によって実行される処理を示すフローチャートである。図５では、電池ユニット１０，２０，３０間の残容量が均等化される際に実行される処理のフローチャートが示されている。この実施形態では、電池ユニット１０，２０，３０間の残容量の均等化は、電池システム１Ｂの電池ユニット１０，２０，３０が負荷９０と接続される前に実行される。電池ユニット１０，２０，３０と、負荷９０とが接続される前には、メインリレー６０、プリチャージリレー６３、ユニットリレー１５，２５，３５およびバランスリレー４２，４２Ａは、オフ状態である。

【0047】

図５のステップＳ１２では、取得部５１は、電池ユニット１０の電圧値Ｖ１と、電池ユニット２０の電圧値Ｖ２と、電池ユニット３０の電圧値Ｖ３とを取得する。

【0048】

図５のステップＳ１４では、判定部５２は、取得部５１が取得した電圧値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のうち、最も高い電圧値Ｖｍａｘと、最も低い電圧値Ｖｍｉｎの差が予め定められた電圧の規定値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。ここでは、電圧値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づいて、バランスリレー４２，４２Ａをオン状態にするかオフ状態にするかが判定される。

【0049】

ステップＳ１４において、電圧値Ｖｍａｘと電圧値Ｖｍｉｎの差が規定値Ｖｔｈ以上の場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１６に進む。

【0050】

図５のステップＳ１６では、指示部５３は、バランスリレー４２がオン状態になるように指示する。バランスリレー４２は、オン状態に切り替えられる。続いて、図５のステップＳ１７では、指示部５３は、バランスリレー４２Ａがオン状態になるように指示する。バランスリレー４２Ａは、オン状態に切り替えられる。これによって、電池ユニット１０と、電池ユニット２０と、電池ユニット３０とが並列に接続される。電圧値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の差に応じて、電圧値が高い方から低い方に向かって電流が流れる。これによって、電池ユニット１０，２０，３０間の電圧差が小さくなる。

【0051】

所定の時間経過後に、取得部５１は、電池ユニット１０，２０，３０の電圧値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を取得し（Ｓ１２）、判定部５２は、電圧値Ｖｍａｘと電圧値Ｖｍｉｎの差が規定値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。電圧値Ｖｍａｘと電圧値Ｖｍｉｎの差が規定値Ｖｔｈ以上の場合（Ｙｅｓ）には、上述の処理が繰り返される。電圧値Ｖｍａｘと電圧値Ｖｍｉｎの差が規定値Ｖｔｈ以上ではない場合（Ｎｏ）には、電池ユニット１０，２０，３０の残容量が均等化されたとして、ステップＳ１９に進む。図５のステップＳ１９では、バランスリレー４２，４２Ａがオフ状態に切り替えられ、電池ユニット１０，２０の残容量の均等化が終了する。

【0052】

なお、バランスリレー４２，４２Ａを切り替える順番は、特に限定されない。バランスリレー４２Ａがオン状態に切り替えられた後に、バランスリレー４２がオン状態に切り替えられてもよい。ただし、バランスリレー４２，４２Ａを駆動するために必要な消費電力を分散させる観点から、バランスリレー４２，４２Ａは、異なるタイミングで切り替えられることが好ましい。

【0053】

上述した電池システム１Ｂでは、バランス回路４０，４０Ａは、隣り合う電池ユニット１０，２０，３０を繋ぐように設けられている。しかしながら、３つ以上の電池ユニットを備える電池システムにおいて、バランス回路は、当該３つ以上の電池ユニットそれぞれに設けられていてもよい。

【0054】

〈電池システム１Ｃ〉
図６は、電池システム１Ｃを示す模式図である。図６に示されているように、電池システム１Ｃは、３つのバランス回路４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄを備えている。バランス回路４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄは、それぞれ抵抗器４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄと、バランスリレー４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄとを有している。バランス回路４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄは、それぞれ３つの電池ユニット１０，２０，３０に対応して設けられている。バランス回路４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄの一端は、それぞれ電池ユニット１０，２０，３０と、ユニットリレー１５，２５，３５の間の接続点に接続されている。バランス回路４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄの他端は、それぞれ接続点４５に接続されている。このため、バランス回路４０Ｂの他端は、他のバランス回路４０Ｃ，４０Ｄを介して、直列に接続された電池ユニット２０，３０とユニットリレー２５，３５の間の接続点に接続されている。同様に、バランス回路４０Ｃの他端は、他のバランス回路４０Ｂ，４０Ｄを介して、電池ユニット１０，３０とユニットリレー１５，３５の間の接続点に接続されている。バランス回路４０Ｄの他端は、他のバランス回路４０Ｂ，４０Ｃを介して、電池ユニット１０，２０とユニットリレー１５，２５の間の接続点に接続されている。以下、電池システム１Ｃの制御装置５０で実行される処理の一例を説明する。

【0055】

図７は、制御装置５０によって実行される処理を示すフローチャートである。図７では、電池ユニット１０，２０，３０間の残容量が均等化される際に実行される処理のフローチャートが示されている。ここでは、電池システム１Ｂと同様、電池ユニット１０，２０，３０が負荷９０と接続される前に実行される処理について説明する。電池ユニット１０，２０，３０と、負荷９０とが接続される前には、メインリレー６０、プリチャージリレー６３、ユニットリレー１５，２５，３５およびバランスリレー４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄは、オフ状態である。

【0056】

図７のステップＳ２２では、取得部５１は、電池ユニット１０の電圧値Ｖ１と、電池ユニット２０の電圧値Ｖ２と、電池ユニット３０の電圧値Ｖ３とを取得する。

【0057】

図７のステップＳ２４では、判定部５２は、取得部５１が取得した電圧値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のうち、最も高い電圧値Ｖｍａｘと、最も低い電圧値Ｖｍｉｎの差が予め定められた電圧の規定値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。ここでは、電圧値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づいて、バランスリレー４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄをオン状態にするかオフ状態にするかが判定される。

【0058】

ステップＳ２４において、電圧値Ｖｍａｘと電圧値Ｖｍｉｎの差が規定値Ｖｔｈ以上の場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２６に進む。

【0059】

図７のステップＳ２６では、指示部５３は、バランスリレー４２Ｂがオン状態になるように指示する。バランスリレー４２Ｂは、オン状態に切り替えられる。続いて、図７のステップＳ２７では、指示部５３は、バランスリレー４２Ｃがオン状態になるように指示する。バランスリレー４２Ｃは、オン状態に切り替えられる。続いて、図７のステップＳ２８では、指示部５３は、バランスリレー４２Ｄがオン状態になるように指示する。バランスリレー４２Ｄは、オン状態に切り替えられる。これによって、電池ユニット１０と、電池ユニット２０と、電池ユニット３０とが並列に接続される。電圧値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の差に応じて、電圧値が高い方から低い方に向かって電流が流れる。これによって、電池ユニット１０，２０，３０間の電圧差が小さくなる。

【0060】

所定の時間経過後に、取得部５１は、電池ユニット１０，２０，３０の電圧値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を取得し（Ｓ２２）、判定部５２は、電圧値Ｖｍａｘと電圧値Ｖｍｉｎの差が規定値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ２４）。電圧値Ｖｍａｘと電圧値Ｖｍｉｎの差が規定値Ｖｔｈ以上の場合（Ｙｅｓ）には、上述の処理が繰り返される。電圧値Ｖｍａｘと電圧値Ｖｍｉｎの差が規定値Ｖｔｈ以上ではない場合（Ｎｏ）には、電池ユニット１０，２０，３０の残容量が均等化されたとして、ステップＳ２９に進む。図７のステップＳ２９では、バランスリレー４２，４２Ａがオフ状態に切り替えられ、電池ユニット１０，２０の残容量の均等化が終了する。なお、バランスリレー４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄを切り替える順番は、特に限定されない。

【0061】

電池システム１Ｃでは、バランスリレー４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄのオン状態とオフ状態を切り替えることにより、電池ユニット１０，２０，３０のうち任意の組み合わせの電池ユニットについて残容量を均等化することができる。特に限定されないが、バランスリレー４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄを切り替える順番は、電池ユニット１０，２０，３０の電圧差に応じて定められてもよい。均等化する際に発生する電流を小さくする観点からは、電池ユニット１０，２０，３０のうち、差が小さい電池ユニットが並列に接続されるようにバランスリレー４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄの切り替えが制御されてもよい。均等化を早期に終わらせる観点からは、電池ユニット１０，２０，３０のうち、差が大きい電池ユニットが並列に接続されるようにバランスリレー４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄの切り替えが制御されてもよい。

【0062】

以上、ここで開示される技術について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される技術は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。また、本明細書は、以下の各項に記載の開示を含んでいる。

【0063】

項１：
並列に接続された複数の電池ユニットと、
前記電池ユニットの電圧値を検出する電池ユニット電圧検出器と、
前記複数の電池ユニットそれぞれに直列に接続された複数のユニットリレーと、
少なくとも１つのバランス回路と
を備え、
前記電池ユニットはそれぞれ、直列に接続された複数の単電池と、前記複数の単電池それぞれの電圧値を検出する単電池電圧検出器と、前記単電池電圧検出器で検出された電圧値に基づいて前記複数の単電池の残容量を均等化する均等化器と
を有し、
前記バランス回路は、抵抗器を有し、
前記バランス回路の一端は、直列に接続された１の電池ユニットとユニットリレーの間の接続点に接続されており、
前記バランス回路の他端は、直列に接続された他の電池ユニットとユニットリレーの間の接続点に接続されている、
電池システム。

【0064】

項２：
前記バランス回路は、直列に接続された、前記抵抗器とバランスリレーを有している、項１に記載された電池システム。

【0065】

項３：
前記並列に接続された複数の電池ユニットに対して直列に接続されたメインリレーをさらに備える、項２に記載された電池システム。

【0066】

項４：
前記複数の電池ユニットそれぞれに対して直列に接続されたメインリレーをさらに備える、項２に記載された電池システム。

【0067】

項５：
前記バランスリレーの切り替えを制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記複数の電池ユニットそれぞれの電圧値を取得する処理と、
前記複数の電池ユニットの前記電圧値の差に基づいて前記バランスリレーをオン状態にするかオフ状態にするかを判定する処理と
が実行されるように構成された、項２～４のいずれか一項に記載された電池システム。

【0068】

項６：
前記判定する処理では、前記電圧値の差が予め定められた規定値以上ではない場合に前記バランスリレーがオフ状態に切り替えられる、項５に記載された電池システム。

【0069】

項７：
複数のバランス回路を備え、
前記複数のバランス回路のうち１つのバランス回路の一端は、直列に接続された１の電池ユニットとユニットリレーの間の接続点に接続されており、
前記バランス回路の他端は、前記複数のバランス回路のうち他のバランス回路を介して、直列に接続された他の電池ユニットとユニットリレーの間の接続点に接続されている、項２～６のいずれか一項に記載された電池システム。

【符号の説明】

【0070】

ａ 単電池
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 電池システム
１０，２０，３０ 電池ユニット
１１，２１，３１ 電池制御装置
１２，２２，３２ 単電池電圧検出器
１３，２３，３３ 均等化器
１４，２４，３４ 電池ユニット電圧検出器
１５，２５，３５ ユニットリレー
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ バランス回路
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ 抵抗器
４２，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ バランスリレー
４５ 接続点
５０ 制御装置
６０ メインリレー
６１ プリチャージ回路
９０ 負荷

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】