CN103001276B - 状态管理装置、蓄电元件的均衡化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供对多个二次电池均衡化地充放电的技术。(BMS20)是一种对串联连接的多个二次电池(50)的状态进行管理的装置，具备：对二次电池(50)的电压值V分个地测量的电压计(24)、对二次电池(50)分个地放电的放电电路(26)、以及对放电电路(26)进行控制的均衡化控制部(44)，当充放电中各二次电池(50)的电压值V达到基准电压时，均衡化控制部(44)使该二次电池(50)的放电开始。根据该(BMS20)，较之于其他的二次电池(50)的电压值V达到基准电压之后使作为对象的二次电池(50)的放电开始的情况，能提早作为对象的二次电池(50)的放电开始时期。

Description

状态管理装置、蓄电元件的均衡化方法

技术领域

本说明书所公开的发明涉及对多个蓄电元件中所充放电的容量进行均衡化(均等化)的技术。

背景技术

从以往，利用了可反复使用的蓄电元件。蓄电元件通过对充电与放电进行反复而能多次使用，较之于不能充放电的电池，更加保护环境且通过应用于电动车等扩宽了其使用领域。

在使用多个蓄电元件的装置中，因各蓄电元件的初始容量或劣化速度的参差不齐等，蓄电元件的容量有时变得不均衡。若蓄电元件的容量变得不均衡，则有时在充电时，1个或几个蓄电元件的电压会先于或晚于其他的蓄电元件达到满充电电压从而充电结束，不能对全部的蓄电元件充分地充电。另外，有时在放电时，1个或几个蓄电元件的电压先于或晚于其他的蓄电元件达到放电结束电压从而放电结束，不能用尽在全部的蓄电元件中所充电的电力。如此，若蓄电元件的容量变得不均衡，则不能最大限度地发挥出蓄电元件的容量。现有技术中，使用电阻等放电电路来对容量不均衡的二次电池进行放电来使二次电池的容量均衡的技术是公知的(例如，引用文献1)。在该技术中，通过根据在无电流状态下所得到的二次电池的电压信息求取二次电池的剩余能量容量，并基于其容量差对各二次电池进行放电，来均衡化二次电池的容量。

专利文献1：日本特开2011-19329号公报

近年，铁橄榄石(オリビン鉄)系锂离子二次电池(以下，铁橄榄石系电池)作为电动车等的二次电池受到关注。铁橄榄石系电池是锂离子电池的一种，在正极使用了橄榄石型磷酸铁(オリビン型リン酸鉄)，负极例如使用了石墨系材料等。故而，在铁橄榄石系电池中，无需使用钴系的电极材料作为电极，较之于使用钴系的电极材料的二次电池，具有成本便宜且安全性高的优点。

在铁橄榄石系电池中，通过与负极的组合而具有稳定(plateau)区域，例如在使用石墨系材料作为负极的情况下，具有表示二次电池的剩余容量的SOC从10％到90％的宽的稳定区域，这是公知的。在此，稳定区域是指，即使二次电池SOC变化，二次电池的电压也大致恒定的区域。在稳定区域中，难以根据蓄电元件的电压信息来估计蓄电元件的容量。故而，在使用蓄电元件的电压信息来对蓄电元件的容量进行均衡化的情况下，期望使用稳定区域以外的区域来对蓄电元件的容量进行均衡化的技术。

另一方面，铁橄榄石系电池具有电压相对于剩余容量的增加而急剧增加的区域(以下，称为变化区域)，例如在使用了石墨系材料作为负极的情况下，在表示二次电池的剩余容量的SOC为10％以下的区域、以及90％以上的区域中成为变化区域，这是公知的。如此，在SOC较高的区域中具有变化区域的二次电池等蓄电元件中，例如即使在充电中根据该变化区域中所取得的蓄电元件的电压信息来使蓄电元件放电以想使蓄电元件均衡化，在蓄电元件的均衡化结束前，蓄电元件的充电也会结束。在现有技术中，与蓄电元件的充电的结束同时地也使蓄电元件的放电结束，因此在上述情况下不能对蓄电元件充分地放电从而难以对蓄电元件的容量进行均衡化。

发明内容

在本说明书中，公开对多个蓄电元件中所充电的容量进行均衡化的技术。

在本说明书中公开的状态管理装置对串联连接的多个蓄电元件的状态进行管理，所述状态管理装置具备：电压测量部，其对各蓄电元件的电压单独地测量；放电部，其对所述各蓄电元件单独地放电；以及均衡化控制部，其对所述放电部进行控制，当充放电中的所述各蓄电元件的电压达到基准电压时，所述均衡化控制部使该蓄电元件的放电开始。

在该状态管理装置中，由于当充放电中的各蓄电元件的电压达到基准电压时使该蓄电元件的放电开始，因此较之于其他的蓄电元件的电压达到基准电压之后再使作为对象的蓄电元件的放电开始的现有技术，能提前作为对象的蓄电元件的放电开始时期。故而，能易于确保用于均衡化蓄电元件的放电时间地对多个蓄电元件的容量进行均衡化。

在上述的状态管理装置中，可以构成为，所述状态管理装置还具备：存储部，其与所述各蓄电元件的电压达到所述基准电压的位次对应关联地存储有放电时间，所述均衡控制部历经与所述各蓄电元件的电压达到所述基准电压的位次对应关联地被存储了的所述放电时间使该蓄电元件放电。

在该状态管理装置中，由于预先使用存储部中所存储的放电时间来使蓄电元件放电，因此能容易且早期地决定各蓄电元件的放电时间。

在上述的状态管理装置中，可以构成为，在所述多个蓄电元件处于充电中的情况下，所述放电时间随所述位次变高而被设定得较长，也可以构成为，在所述多个蓄电元件处于放电中的情况下，所述放电时间随所述位次变低而被设定得较长。根据该状态管理装置，通过对容量较大的蓄电元件设定较长的放电时间，能对多个蓄电元件中被充放电的容量进行均衡化。

在上述的状态管理装置中，可以构成为，对所述多个蓄电元件的充放电反复进行多次，所述均衡化控制部使用所述存储部中所存储的所述放电时间来反复所述放电部的控制。根据该状态管理装置，通过多次使用该放电时间来反复控制，能精度良好地均衡化多个蓄电元件中所充放电的容量。

在上述的状态管理装置中，可以构成为，所述状态管理装置还具备：计时部，其对从任一蓄电元件的电压达到所述基准电压起至其他的蓄电元件的电压达到所述基准电压为止的时间差进行计时，所述均衡化控制部基于在本次的充放电中由所述计时部计时而得到的所述时间差，来对在下次的充放电中使用的所述存储部的所述放电时间进行更新。根据该状态管理装置，通过对存储部中所存储的放电时间进行更新，能设定与蓄电元件的特性相应的放电时间，能精度良好地均衡化多个蓄电元件中所充放电的容量。

在上述的状态管理装置中，可以构成为，所述状态管理装置还具备：计时部，其对从任一蓄电元件的电压达到所述基准电压起至其他的蓄电元件的电压达到所述基准电压为止的时间差进行计时，所述均衡化控制部历经与所述时间差对应的放电时间使所述蓄电元件放电。

在该状态管理装置中，使用至各蓄电元件的电压达到基准电压为止的时间差来设定放电时间。根据该状态管理装置，能基于与时间差对应的蓄电元件的容量差来设定各蓄电元件的放电时间，能精度良好地均衡化多个蓄电元件中所充放电的容量。

在上述的状态管理装置中，所述多个蓄电元件包括第1蓄电元件和第2蓄电元件，所述均衡化控制部既可以构成为：在所述多个蓄电元件处于充电中的情况下，历经与从所述第1蓄电元件的电压达到基准电压起至所述第2蓄电元件的电压达到基准电压为止的第1时间差对应的放电时间使所述第1蓄电元件放电，也可以构成为：在所述多个蓄电元件处于放电中的情况下，历经与从所述第1蓄电元件的电压达到基准电压起至所述第2蓄电元件的电压达到基准电压为止的第1时间差对应的放电时间使所述第2蓄电元件放电。根据该状态管理装置，由于使用第1时间差来设定使第1蓄电元件和第2蓄电元件均衡化的放电时间，因此能对第1蓄电元件和第2蓄电元件中所充放电的容量进行均衡化。

在上述的状态管理装置中，可以构成为，所述状态管理装置还具备：电流测量部，其测量充放电中的对所述多个蓄电元件的充放电电流，所述均衡化控制部对所述第1时间差乘以所述充放电电流来计算与所述第1时间差对应的容量差，并将所述容量差除以对应的蓄电元件的均衡化放电电流来设定所述放电时间。

根据该状态管理装置，由于根据第1时间差和充放电电流来计算第1蓄电元件与第2蓄电元件的容量差，并根据该容量差来设定使对应的蓄电元件放电的放电时间，因此能精度良好地均衡化在第1蓄电元件和第2蓄电元件中所充放电的容量。此外，在计算容量差时的“乘以”包含历经第1时间差对充放电电流进行积分的情况，在决定放电时间时的“除以”包含以均衡化放电电流对容量差进行微分的情况。

在上述的状态管理装置中，可以构成为，所述计时部对从开始所述多个蓄电元件的充放电起至所述各蓄电元件的电压达到基准电压为止的达到时间进行测量，并根据测量出的所述达到时间来对所述时间差进行计时。根据该状态管理装置，易于使用测量出的达到时间来对时间差进行计时。

在上述的状态管理装置中，可以构成为，在所述放电部的控制结束前，即使对所述多个蓄电元件的充放电结束，所述均衡化控制部仍继续所述放电部的控制。根据该状态管理装置，由于在由均衡化控制部执行的放电部的控制结束前即使对蓄电元件的充放电结束也继续放电部的控制，因此较之于伴着对蓄电元件的充放电的结束而停止放电部的控制的现有技术，能确保长的放电时间，并能够对多个蓄电元件中所充放电的容量进行均衡化。

在上述的状态管理装置中，可以构成为，所述均衡化控制部在从任一蓄电元件的电压达到基准电压起经过基准时间后使该蓄电元件放电，而在所述多个蓄电元件的电压在所述基准时间内达到所述基准电压的情况下，使所有的所述多个蓄电元件均不放电。在基准时间内多个蓄电元件的电压达到了基准电压的情况下，这些多个蓄电元件中所充放电的容量大致相等。根据该状态管理装置，由于在此情况下不使各蓄电元件单独地放电，因此能抑制多个蓄电元件中所充放电的容量之差因放电反而变大的情况。

在上述的状态管理装置中，所述蓄电元件是铁橄榄石系锂离子二次电池，可以构成为，在所述多个蓄电元件处于充电中的情况下，所述基准电压被设定为与用于表示所述蓄电元件的剩余容量的SOC的90％以上对应的电压，也可以构成为，在所述多个蓄电元件处于放电中的情况下，所述基准电压被设定为与不到用于表示所述蓄电元件的剩余容量的SOC的10％对应的电压。在铁橄榄石系锂离子二次电池中，在SOC为90％以上的区域中，电压相对于SOC的增加而急剧升高，蓄电元件的充电有时会在蓄电元件的均衡化结束前结束。另外，在铁橄榄石系锂离子二次电池中，在SOC为小于10％的区域中，电压相对于SOC的减少而急剧下降，蓄电元件的放电有时会在蓄电元件的均衡化结束前结束。在该状态管理装置中，通过在充放电中的各蓄电元件的电压达到基准电压时使该蓄电元件的放电开始来提早该蓄电元件的放电开始时期，能在铁橄榄石系锂离子二次电池的SOC小于10％以及90％以上的区域中设定基准电压。

本发明还能具体表现为采用上述状态管理装置来实现的蓄电元件的均衡化方法。本说明书中所公开的蓄电元件的均衡化方法对串联连接的多个蓄电元件的状态进行均衡化，所述蓄电元件的均衡化方法具有：电压测量步骤，对充放电中的各蓄电元件的电压单独地测量；以及放电步骤，对所述各蓄电元件单独地放电，在所述放电步骤中，当所述各蓄电元件的电压达到基准电压时，使该蓄电元件的放电开始。

另外，在上述的蓄电元件的均衡化方法中，可以构成为，在所述放电步骤中，历经与所述各蓄电元件的电压达到所述基准电压的位次对应关联地被预先设定的放电时间来使该蓄电元件放电。

另外，在上述的蓄电元件的均衡化方法中，可以构成为，所述蓄电元件的均衡化方法还具有：计时步骤，对从任一蓄电元件的电压达到所述基准电压起至其他的蓄电元件的电压达到所述基准电压为止的时间差进行计时，在所述放电步骤中，历经与所述时间差对应的放电时间来使所述蓄电元件放电。

根据本发明，能对多个蓄电元件中所充放电的容量进行均衡化。

附图说明

图1是充电系统(放电系统)的框图。

图2是放电电路的概略图。

图3是表示第1实施方式的均衡化处理的流程图。

图4是表示二次电池的充放电特性的图。

图5是表示二次电池的充放电特性的图。

图6是表示第2实施方式的均衡化处理的流程图。

图7是表示第3实施方式的均衡化处理的流程图。

图8是第3实施方式中的位次与放电时间的对应表。

图9是表示第4实施方式的均衡化处理的流程图。

图10是第4实施方式中的位次与放电时间的对应表。

符号说明

10：充电系统、12：电池组、20：BMS、22：电流计、24：电压计、26：放电电路、30：CPU、42：计时部、44：均衡化控制部、50：二次电池、HI：均衡化放电电流、HT：放电时间、KV：基准电压、ΔT：经过时间、ΔY：容量差

具体实施方式

<实施方式1>

以下，使用图1至图5来说明本发明的实施方式1。

1.状态判定装置的构成

图1是表示本实施方式的充电系统(放电系统)10的构成的图。充电系统(放电系统)10由电池组12、状态管理装置(以下，BMS)20以及充电器(负载)18构成。电池组12在内部包含串联连接的多个二次电池50(蓄电元件的一例)。电池组12通过与充电器18连接而被充电，并通过与负载18连接而被放电。BMS20对充电中的电池组12的各二次电池50的电压值V或电流值I等进行监视来管理表示二次电池50的充放电状态的剩余容量(SOC)，由此对SOC进行均衡化。

在本实施方式中，示出了使用铁橄榄石系锂离子二次电池(以下，铁橄榄石系电池)来作为二次电池50的例子。该二次电池50是锂离子电池的一种，在正极使用了橄榄石型磷酸铁，且在负极使用了石墨系材料。该二次电池50如图4所示具有如下区域：在SOC为小于10％的充电初始(放电末期)、以及SOC为90％以上的充电末期(放电初始)，电池电压相对于SOC的增加而急剧上升。另外，还具有如下区域(以后，称为稳定区域)：在SOC为10％以上且小于90％的充电中期(放电中期)，电池电压相对于SOC的增加而大致恒定。

BMS20包括：中央处理装置(以下，CPU)30、模拟-数字变换机(以下，ADC)34、电流计(电流测量部的一例)22、电压计(电压测量部的一例)24、放电电路(放电部的一例)26、以及温度计28。

CPU30内置有ROM或RAM等的存储器(存储部的一例)32，在存储器32中存储有用于对BMS20的各构成的动作进行控制的各种程序。CPU30依照从存储器32读出的程序来作为计时部42、均衡化控制部44等发挥功能，并进行包含放电电路26的BMS20内的各部的控制。

温度计28以接触式或非接触式来对电池组12的温度进行测量，并将测量出的温度存储于存储器32。电压计24，如图2所示，经由布线54与各二次电池50的两端直接连接，并每隔规定期间来对充放电中的二次电池50的电压值V单独地测量。在电池组12中含有N个(N：2以上)的二次电池50A，50B，…50N，电压计24对各二次电池50的电压VA，VB，…VN的电压值分别进行测量。电压计24将测量出的这些电压值V发送给ADC34。

在连接二次电池50和电压计24的布线54，设有用于对二次电池50单独地放电的放电电路26。如图2所示，在放电电路26中，在连接于各二次电池50的两端的布线54之间设有用于对各二次电池50进行放电的放电电路26A，26B，…26N。各放电电路26由电阻R和开关Q构成。放电电路26的开关Q由作为均衡化控制部44发挥功能的CPU30控制其开闭，若CPU30将开关Q设为闭合状态，则电流从二次电池50经由布线54以及电阻R流动，对应的二次电池50将放电。另外，若CPU30将开关Q设为打开状态，则来自对应的二次电池50的放电将停止。

电流计22对在用于连接电池组12与充电器18的布线52中流动的电流进行计测，并对在二次电池50中公共地流动的充放电电流ZI的电流值进行测量。另外，电流计22对经由布线54从各二次电池50单独地放电的电流(以下，均衡化放电电流)HI的电流值IA，IB，…IN进行测量。电流计22将测量出的这些电流值I发送给ADC34。

ADC34与电流计22、电压计24以及CPU30连接，将作为从电流计22以及电压计24发送的模拟数据的电流值I以及电压值V变换成数字数据，并将变换后的电流值I以及电压值V存储于存储器32。作为计时部42等发挥功能的CPU30使用存储器32中所存储的该电流值I以及电压值V来执行后述的均衡化处理。

2.均衡化处理

使用图3至图5来说明在对电池组12进行充电时在BMS20中所进行的均衡化处理。该均衡化处理附随于对电池组12的充电控制处理而被执行。图3是表示在CPU30中所执行的对电池组12的均衡化处理的流程图。

若用户将电池组12与充电器18连接来开始从充电器18向电池组12的电力供应，则CPU30不仅执行充电控制处理还执行均衡化处理。CPU30在开始均衡化处理时，对各二次电池50的电压值V进行测量，来检测电压值V是否达到基准电压KV(S2：否)。在本实施方式中，如图4所示，基准电压KV被设定为与SOC为90％以上的充电末期对应的电压值。

CPU30在检测出任意一个二次电池50的电压值V达到基准电压KV时(S2：是)，开始对从该达到起的时间进行计测(S4)。作为均衡化控制部44发挥功能的CPU30在从计时开始起经过基准时间ST时，开始达到了基准电压KV的二次电池50的放电(S5)。具体而言，CPU30不仅将与第1二次电池50对应的放电电路26的开关Q设为闭合状态，还开始从将该开关Q设为闭合状态起的时间的计测。另外，作为计时部42发挥功能的CPU30，对从上述一个二次电池50的电压值V达到基准电压KV起、至多个二次电池50中电压值V上升得最慢的二次电池50的电压值V达到基准电压KV为止的经过时间(时间差的一例)ΔT进行计时。

在以下的说明中，为了便于理解，将电压值V最早达到基准电压KV的二次电池50设为第1二次电池50，并将电压值V最晚达到基准电压KV的二次电池50设为第2二次电池50，以此来说明第1二次电池50和第2二次电池50中的均衡化处理。也就是，将第1二次电池50设为多个二次电池50中电压值V上升得最早的(即，SOC大)二次电池，将第2二次电池50设为多个二次电池50中电压值V上升得最晚(即，SOC小)的二次电池。

如图5所示，将第1二次电池50的电压值设为电压值V1，将第2二次电池50的电压值设为电压值V2，并将从电压值V1达到基准电压KV起至电压值V2达到基准电压KV为止的经过时间设为经过时间(第1时间差的一例)ΔT1。此外，在以下的说明中，通过使第1二次电池50应用于第2二次电池50以外的各二次电池50，能对作为多个而存在的全部二次电池50进行说明。

CPU30不仅监视电压值V2是否达到基准电压KV，还监视二次电池50的电压值V的总和即总电压是否达到充电终端电压(S6、S8)。在总电压达到充电终端电压前电压值V2达到了基准电压KV的情况下(S6：是，S8：否)，CPU30对经过时间ΔT1进行计时(S10)。而且，若对经过时间ΔT1进行计时，则设定对已开始了放电的第1二次电池50进行放电的放电时间HT(S12)。CPU30历经经过时间ΔT1来对流入电池组12的充电电流ZI进行积分，来计算第1二次电池50与第2二次电池50之间的容量差ΔY1。另外，在存储器32中预先存储有与第1二次电池50对应的放电电路26的均衡化放电电流HI(或其特性)，CPU30以存储器32中所存储的均衡化放电电流HI对容量差ΔY1进行微分来决定放电时间HT。放电时间HT还能被称为用于对第1二次电池50与第2二次电池50的SOC进行均匀化的均衡化控制时间。

容量差ΔY1＝经过时间ΔT1*充电电流ZI

放电时间HT＝容量差ΔY1/均衡化放电电流HI

另一方面，在电压值V2达到基准电压KV前总电压达到了充电终端电压的情况下(S6：否，S8：是)，CPU30不对经过时间ΔT1进行计时，而将放电时间HT设定为预先规定的规定值KT(S14)。

在放电时间HT的设定后，CPU30待机从将开关Q设为闭合状态起经过放电时间HT(S18：否)。即使在第1二次电池50的放电中二次电池50的总电压达到了充电终端电压的情况下，CPU30也不中止第1二次电池50的放电地继续第1二次电池50的放电。然后，若经过放电时间HT(S18：是)，则CPU30结束第1二次电池50的放电(S20)，从而结束均衡化处理。

3.本实施方式的效果

(1)在本实施方式的BMS20中，当第1二次电池50的电压值V达到基准电压KV时，开始该二次电池50的放电。故而，与像现有技术那样在其他的二次电池50的电压值V达到基准电压KV之后使第1二次电池50的放电开始的情况不同，能使该二次电池50的放电在其他的二次电池50的电压值V达到基准电压KV前就开始，从而在对电池组12的充电控制处理中能提早第1二次电池50的放电开始时期。

特别是在本实施方式中使用了铁橄榄石系锂离子二次电池来作为二次电池50，且设定了与SOC为90％以上的充电末期对应的电压值来作为基准电压KV。故而，在二次电池50经过基准电压KV后，因SOC的些许的增加，二次电池50的SOC易于上升至接近100％，或者，二次电池50的电压值V易于达到与SOC的大致100％对应的终端电压，在其他的二次电池50的电压达到基准电压前易于结束对该二次电池50的充电。

在该BMS20中，由于在第1二次电池50的电压值V达到基准电压KV时开始该二次电池50的放电，因此易于确保第1二次电池50的放电时间，能够抑制因其他的二次电池50的影响而使第1二次电池50不能充分放电从而不能对多个二次电池50中所充电的SOC进行均衡化这样的事态发生。

(2)在本实施方式的BMS20中，由于根据使用实际的二次电池50而计时的经过时间ΔT、以及在实际的放电电路26中流动的均衡化放电电流HI来决定放电时间HT，因此能精度良好地决定放电时间HT，能对多个二次电池50的SOC均衡化地充电。

(3)在本实施方式的BMS20中，与二次电池50的总电压是否达到充电终端电压从而充电结束了无关，只要二次电池50的放电未结束就不结束均衡化处理。故而，较之于现有技术那样在对电池组12的充电结束了的情况下同时使二次电池50的均衡化处理结束的情况，能确保更长的放电时间HT地对多个二次电池50中所充电的SOC进行均衡化。

特别是在本实施方式中，使用了铁橄榄石系锂离子二次电池来作为二次电池50，且设定了与SOC为90％以上的充电末期对应的电压值来作为基准电压KV。在铁橄榄石系锂离子二次电池中，在SOC为90％以上的充电末期，电池电压相对于SOC的增加而急剧上升。故而，在二次电池50经过基准电压KV后，因SOC的些许的增加，二次电池50的电压值V易于急剧地上升，易于在总电压达到充电终端电压从而结束二次电池50的放电前结束对电池组12的充电。

在该BMS20中，与对电池组12的充电是否已结束无关，只要二次电池50的放电未结束就不使均衡化处理结束。故而，能历经对各个二次电池50所设定的放电时间HT地对二次电池50可靠地放电，能对多个二次电池50的SOC均衡化地充电。

<实施方式2>

使用图6来说明本发明的实施方式2。在本实施方式中，针对在实施方式1中使用充电系统10而说明的内容，使用放电系统10来进行说明。也就是，针对附随使用了放电系统10的放电控制处理而执行的均衡化处理来进行说明。

在本实施方式中，在图4中如单点划线所示，基准电压KV被设定为与SOC为小于10％的放电末期对应的电压值。在本实施方式中，也将电压值V最早达到基准电压KV的二次电池50设为第1二次电池50，并将电压值V最晚达到基准电压KV的二次电池50设为第2二次电池50。也就是，将第1二次电池50设为多个二次电池50中电压值V下降得最早的(即，SOC小的)二次电池，将第2二次电池50设为多个二次电池50中电压值V下降得最晚(即，SOC大)的二次电池。在以下的说明中，关于与实施方式1相同的内容，省略重复的记载。

1.均衡化处理

图6是表示在CPU30中所执行的本实施方式的均衡化处理的流程图。

若作为计时部42发挥功能的CPU30检测出第1二次电池50的电压值V1已达到基准电压KV(S2：是)，则开始从该达到起的时间的计测(S4)。接着，CPU30确认第2二次电池50的电压值V2是否达到基准电压KV(S22：否)，若第2二次电池50的电压值V2达到基准电压KV(S22：是)，则对从电压值V1达到基准电压KV起至电压值V2达到基准电压KV为止的经过时间ΔT1进行计测(S10：否)。在从电压值V2达到基准电压KV起经过基准时间ST时，作为均衡化控制部44发挥功能的CPU30开始第2二次电池50的放电(S24)。

CPU30根据经过时间ΔT1来设定用于对第2二次电池50进行放电的放电时间HT，并历经所设定的放电时间HT使各二次电池50放电(S18、S26)。此外，根据经过时间ΔT1来设定第2二次电池50的放电时间HT的处理，除了使用与第2二次电池50对应的均衡化放电电流HI以外，与根据经过时间ΔT1来设定第1二次电池50的放电时间HT的处理相同，故省略重复的说明。

2.本实施方式的效果

(1)在本实施方式的BMS20中，当第2二次电池50的电压值V达到基准电压KV时，开始该二次电池50的放电。故而，在对电池组12的的放电控制处理中，能提早第2二次电池50的放电开始时期。

(2)在本实施方式中，使用了铁橄榄石系锂离子二次电池来作为二次电池50，且设定了与SOC为小于10％的放电末期对应的电压值来作为基准电压KV。故而，在二次电池50经过基准电压KV后，因SOC的些许的减少，二次电池50的SOC易于下降至大致0％，或者，二次电池50的电压值V易于达到与SOC的大致0％对应的终端电压，在其他的二次电池50的电压达到基准电压前易于结束对该二次电池50的放电。

在该BMS20中，由于在第2二次电池50的电压值V达到基准电压KV时开始该二次电池50的放电，因此能够抑制因其他的二次电池50的影响而使第2二次电池50不能充分放电从而不能对多个该二次电池50的SOC均衡化地放电这样的事态的发生。

(3)在本实施方式的BMS20中，由于根据使用实际的二次电池50而计时的经过时间ΔT、以及在实际的放电电路26中流动的均衡化放电电流HI来决定放电时间HT，因此能精度良好地决定放电时间HT，能对多个二次电池50的SOC均衡化地放电。

<实施方式3>

使用图7和图8来说明本发明的实施方式3。在本实施方式的充电系统10中，在基于存储器32中所预先存储的放电时间HT来设定放电时间HT这一点上，与在均衡化处理中设定放电时间HT的实施方式1的充电系统10不同。在以下的说明中，关于与实施方式1相同的内容，省略重复的记载。

1.均衡化处理

图7是表示在CPU30中所执行的本实施方式的均衡化处理的流程图。

作为计时部42发挥功能的CPU30若检测到第1二次电池50的电压值V1达到了基准电压KV(S2：是)，则开始从该达到起的时间的计测(S4)。接着，CPU30不仅监视从计时开始起是否经过基准时间ST，还监视第2二次电池50的电压值V2是否达到基准电压KV(S32、S6)。另外，CPU30针对包含第1、第2二次电池50在内的全部二次电池50来检测电压值V达到了基准电压KV的二次电池50的位次，并将该位次临时存储于存储器32。

在从计时开始起经过基准时间ST前电压值V2达到了基准电压KV的情况下(S32：否，S6：是)，也就是，在基准时间ST以内全部的二次电池50达到了基准电压KV的情况下，CPU30判断为全部的二次电池50已被均衡化地充电。在此情况下，CPU30对全部的二次电池50不进行放电地结束均衡化处理。

另一方面，在电压值V2达到基准电压KV前从计时开始起经过了基准时间ST的情况下(S32：是，S6：否)，作为均衡化控制部44发挥功能的CPU30开始第1二次电池50的放电(S5)。然后，使用存储器32中所存储的放电时间HT来设定各二次电池50的放电时间HT(S34)。

在图1中如虚线所示，在本实施方式中，在CPU30的存储器32中存储有放电时间HT。如图8所示，放电时间HT与电压值V达到了基准电压KV的二次电池50的位次对应关联地被存储，且被设定为：随着二次电池50的位次变高，放电时间HT变长。

CPU30将在存储器32中对应于各二次电池50的位次而被存储的放电时间HT设定为各二次电池50的放电时间HT，并历经所设定的放电时间HT来对各二次电池50进行放电(S18、S20)，并结束均衡化处理。

在充电系统10中，对电池组12反复充电多次，CPU30每当电池组12的充电时来反复充电控制处理，反复均衡化处理。CPU30在反复均衡化处理的情况下，使用存储器32中所存储的放电时间HT来反复均衡化处理。

2.本实施方式的效果

(1)在本实施方式的BMS20中，由于根据充电中二次电池50的电压值V达到基准电压KV的位次、以及预先存储于存储器32中的放电时间HT来设定各二次电池50的放电时间HT，因此能容易且早期地决定各二次电池50的放电时间HT。

(2)在本实施方式的BMS20中，通过使用存储器32中所存储的放电时间HT来反复均衡化处理，能缓和存储器32中所存储的放电时间HT和多个二次电池50间的SOC的参差不齐的差异，从而将多个二次电池50的SOC进行均衡化地来充电。

(3)另一方面，在本实施方式的BMS20中，在基准时间ST以内全部的二次电池50达到基准电压KV、且全部的蓄电元件中所充电的SOC几乎相等的情况下，对全部的二次电池50不进行利用了放电电路26的放电。故而，在存储器32中存储有较大的时间来作为放电时间HT那样的情况下，通过历经存储器32中所存储的放电时间HT来使之放电，反而能抑制多个二次电池50中所充电的SOC变得不均匀。

<实施方式4>

使用图9和图10来说明本发明的实施方式4。在本实施方式中，针对在实施方式3中使用充电系统10而说明的内容，使用放电系统10来进行说明。也就是，针对附随使用了放电系统10的放电控制处理而执行的均衡化处理进行说明。

在本实施方式中，基准电压KV被设定为与SOC为小于10％的放电末期对应的电压值。另外，在本实施方式中，将电压值V最早达到基准电压KV的二次电池50设为第1二次电池50，并将电压值V最晚达到基准电压KV的二次电池50设为第2二次电池50。在以下的说明中，针对与实施方式1以及实施方式3相同的内容，省略重复的记载。

1.均衡化处理

图9表示在CPU30中所执行的本实施方式的均衡化处理的流程图。

在电压值V2达到基准电压KV前从计时开始起经过了基准时间ST的情况下(S32：是，S6：否)，作为计时部42发挥功能的CPU30待机第2二次电池50的电压值V2达到基准电压KV(S42：否)。然后，若作为均衡化控制部44发挥功能的CPU30检测到第2二次电池50的电压值V2达到了基准电压KV(S42：是)，则开始第2二次电池50的放电(S24)。而且，设定第2二次电池50的放电时间HT(S34)。

如图10所示，放电时间HT在CPU30的存储器32中与电压值V达到了基准电压KV的二次电池50的位次对应关联地被存储，且被设定为：随着二次电池50的位次变低，放电时间HT变长。

CPU30将在存储器32中对应于各二次电池50的位次地被存储的放电时间HT设定为各二次电池50的放电时间HT，并历经所设定的放电时间HT来对各二次电池50进行放电(S18、S20)，并结束均衡化处理。CPU30对电池组12使用存储器32中所存储的放电时间HT来反复均衡化处理。

2.本实施方式的效果

在本实施方式的BMS20中，由于根据放电中二次电池50的电压值V达到基准电压KV的位次、以及预先存储在存储器32中的放电时间HT来设定各二次电池50的放电时间HT，因此能早期地决定各二次电池50的放电时间HT。

<其他的实施方式>

本发明不局限于通过上述记述以及附图而说明的实施方式，例如以下的各种形态也包含在本发明的技术的范围内。

(1)在上述实施方式中，示出了充电系统(放电系统)10具有1个BMS20、且由BMS20所具有的1个CPU30来执行计时部42、均衡化控制部44等的功能的例子，但本发明不局限于此。例如，既可以由彼此不同的CPU、BMS等来构成各部，又可以使用独立的设备等来构成这些各部分。

(2)在上述实施方式中，对使用石墨系材料用于负极的铁橄榄石系电池来作为二次电池50的例子进行了说明，但本发明不局限于此。例如，在具有电压值相对于SOC的增加/减少而急剧地增加/减少的区域的其他的电池中也能使用。在此情况下，基于各电池的充放电特性来酌情设定基准电压KV。

(3)在上述实施方式1、2中，在对经过时间ΔT进行计时时，尽管是从任意一个二次电池50的电压值V达到了基准电压KV起开始时间的计测，但也可以从充电控制处理(放电控制处理)的开始起测量时间。也就是，作为计时部42发挥功能的CPU30从充电控制处理(放电控制处理)的开始起对时间进行计时，测量各二次电池50达到基准电压KV的达到时间，并将经过时间ΔT作为其达到时间之差进行计时。

(4)在上述实施方式1、2中，使用在存储器32中预先存储有与各二次电池50对应的放电电路26的均衡化放电电流HI的例子来进行了说明，但存储器32中所存储的均衡化放电电流HI既可以根据放电电路26中所使用的电阻R的常数来事先计算并存储，也可以使用放电电路26预先由电流计等测量并存储。

(5)在上述实施方式1中，使用在多个二次电池50的总电压达到了充电终端电压的情况下将放电时间HT设定为规定值KT的例子来进行了说明，但也可以对各二次电池50设定终端电压，并在任意一个二次电池50达到了终端电压的情况下将放电时间HT设定为规定值KT。

(6)在上述实施方式3、4中，使用对电池组12反复充放电多次并在此情况下利用存储器32中所存储的放电时间HT来反复均衡化处理的例子进行了说明，但在使用放电时间HT来反复均衡化处理的情况下，可以随时更新存储器32中所存储的放电时间HT。也就是，CPU30将电压值V达到基准电压KV的二次电池50的位次与从第1二次电池50的电压值V1达到基准电压KV起至电压值V达到基准电压KV为止的经过时间对应关联地进行检测。而且，可以基于作为该经过时间之差的时间差来更新放电时间HT。CPU30基于在本次的均衡化处理中所检测出的时间差来更新要在下次的均衡化处理中使用的放电时间HT。由此，能使存储器32中所存储的放电时间HT适合包含二次电池50的劣化在内的特性，能对多个二次电池50的SOC均衡化地充放电。

(7)在对存储器32中所存储的放电时间HT进行更新的情况下，既可以按照位次相邻的二次电池50的经过时间的时间差与存储器32中所存储的放电时间HT成正比的方式来进行更新，也可以使用统计上的手法来更新放电时间HT。

Claims (16)

1.一种状态管理装置，对串联连接的多个蓄电元件的状态进行管理，所述状态管理装置具备：

电压测量部，其对各蓄电元件的电压单独地测量；

放电部，其对所述各蓄电元件单独地放电；和

均衡化控制部，其对所述放电部进行控制，

当充放电中的所述各蓄电元件的电压达到基准电压时，所述均衡化控制部使蓄电元件的放电开始，

所述状态管理装置还具备存储部，该存储部与所述各蓄电元件的电压达到所述基准电压的位次对应关联地存储有放电时间，

所述均衡化控制部历经与所述各蓄电元件的电压达到所述基准电压的位次对应关联地被存储了的所述放电时间使该蓄电元件放电。

2.根据权利要求1所述的状态管理装置，其中，

在所述多个蓄电元件处于充电中的情况下，所述放电时间随所述位次变高而被设定得较长。

3.根据权利要求1所述的状态管理装置，其中，

在所述多个蓄电元件处于放电中的情况下，所述放电时间随所述位次变低而被设定得较长。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的状态管理装置，其中，

对所述多个蓄电元件的充放电反复进行多次，

所述均衡化控制部使用所述存储部中所存储的所述放电时间来反复进行所述放电部的控制。

5.根据权利要求4所述的状态管理装置，其中，

所述状态管理装置还具备计时部，该计时部对从任一蓄电元件的电压达到所述基准电压起至其他的蓄电元件的电压达到所述基准电压为止的时间差进行计时，

所述均衡化控制部基于在本次的充放电中由所述计时部计时而得到的所述时间差，来对在下次的充放电中所使用的所述存储部的所述放电时间进行更新。

6.根据权利要求1所述的状态管理装置，其中，

所述状态管理装置还具备计时部，该计时部对从任一蓄电元件的电压达到所述基准电压起至其他的蓄电元件的电压达到所述基准电压为止的时间差进行计时，

所述均衡化控制部历经与所述时间差对应的放电时间使所述蓄电元件放电。

7.根据权利要求6所述的状态管理装置，其中，

所述多个蓄电元件包括第1蓄电元件和第2蓄电元件，

在所述多个蓄电元件处于充电中的情况下，所述均衡化控制部历经与从所述第1蓄电元件的电压达到基准电压起至所述第2蓄电元件的电压达到基准电压为止的第1时间差对应的放电时间使所述第1蓄电元件放电。

8.根据权利要求6所述的状态管理装置，其中，

所述多个蓄电元件包括第1蓄电元件和第2蓄电元件，

在所述多个蓄电元件处于放电中的情况下，所述均衡化控制部历经与从所述第1蓄电元件的电压达到基准电压起至所述第2蓄电元件的电压达到基准电压为止的第1时间差对应的放电时间使所述第2蓄电元件放电。

9.根据权利要求7或8所述的状态管理装置，其中，

所述状态管理装置还具备电流测量部，该电流测量部测量充放电中对所述多个蓄电元件的充放电电流，

所述均衡化控制部对所述第1时间差乘以所述充放电电流来计算与所述第1时间差对应的容量差，并将所述容量差除以对应的蓄电元件的均衡化放电电流来设定所述放电时间。

10.根据权利要求6～8中任一项所述的状态管理装置，其中，

所述计时部对从开始所述多个蓄电元件的充放电起至所述各蓄电元件的电压达到基准电压为止的达到时间进行测量，并根据测量出的所述达到时间来对所述时间差进行计时。

11.根据权利要求1～3、6～8中任一项所述的状态管理装置，其中，

在所述放电部的控制结束前，即使对所述多个蓄电元件的充放电结束，所述均衡化控制部仍继续所述放电部的控制。

12.根据权利要求1～3、6～8中任一项所述的状态管理装置，其中，

所述均衡化控制部在从任一蓄电元件的电压达到基准电压起经过基准时间后使该蓄电元件放电，而在所述多个蓄电元件的电压在所述基准时间内达到所述基准电压的情况下，使所有的所述多个蓄电元件均不放电。

13.根据权利要求1所述的状态管理装置，其中，

所述蓄电元件是铁橄榄石系锂离子二次电池，在所述多个蓄电元件处于充电中的情况下，所述基准电压被设定为与用于表示所述蓄电元件的剩余容量的SOC的90％以上对应的电压。

14.根据权利要求1所述的状态管理装置，其中，

所述蓄电元件是铁橄榄石系锂离子二次电池，在所述多个蓄电元件处于放电中的情况下，所述基准电压被设定为与不到用于表示所述蓄电元件的剩余容量的SOC的10％对应的电压。

15.一种蓄电元件的均衡化方法，对串联连接的多个蓄电元件的状态进行均衡化，所述蓄电元件的均衡化方法具有：

电压测量步骤，对充放电中的各蓄电元件的电压单独地测量；和

放电步骤，对所述各蓄电元件单独地放电，

在所述放电步骤中，当所述各蓄电元件的电压达到基准电压时，使该蓄电元件的放电开始，并且历经与所述各蓄电元件的电压达到所述基准电压的位次对应关联地被预先设定的放电时间来使该蓄电元件放电。

16.根据权利要求15所述的蓄电元件的均衡化方法，其中，

所述蓄电元件的均衡化方法还具有计时步骤，该计时步骤对从任一蓄电元件的电压达到所述基准电压起至其他的蓄电元件的电压达到所述基准电压为止的时间差进行计时，

在所述放电步骤中，历经与所述时间差对应的放电时间来使所述蓄电元件放电。