JP2009261148A - 蓄電装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電ブロックに含まれる蓄電素子の電圧値が閾値を超えてしまうのを抑制する。
【解決手段】 複数の蓄電素子（１１）をそれぞれ含む複数の蓄電ブロック（１２）が電気的に直列に接続された蓄電装置（１０）の放電を制御する制御装置であって、複数の蓄電ブロックの電圧値をそれぞれ検出する複数の電圧センサ（４０）と、電圧センサによって検出された電圧値が閾値に到達したときに、蓄電装置の放電を制限するコントローラ（５０）と、を有する。コントローラは、電圧センサによって検出された電圧値が閾値に到達したことに応じて、複数の電圧センサによって検出された複数の電圧値の差の分だけ閾値を高くする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、二次電池といった蓄電装置の充放電を制御する制御装置に関するものである。

複数の単電池からなる組電池の充放電を制御する場合において、組電池を複数の電池ブロックに分け、各電池ブロックの電圧（以下、ブロック電圧という）を検出するようにしているものがある（例えば、特許文献１，２参照）。ここで、各電池ブロックは、複数の単電池で構成されており、複数の電池ブロックが電気的に直列に接続されることにより、組電池が構成されている。

例えば、組電池を放電させる場合には、各電池ブロックのブロック電圧を監視しておき、ブロック電圧が下限値に到達したときに、組電池の放電を禁止するようにしている。これにより、過放電に伴う単電池の劣化を抑制することができる。例えば、組電池を放電させると、図１０に示すように、ブロック電圧が低下する。そして、ブロック電圧が下限値Ｖ１に到達したタイミングで組電池の放電を禁止するようにしている。

また、組電池を充電させる場合には、各電池ブロックのブロック電圧を監視しておき、ブロック電圧が上限値に到達したときに、組電池の充電を禁止するようにしている。これにより、過充電に伴う単電池の劣化を抑制することができる。
特開平１１−１７８２２５号公報（図２） 特開平１１−１８５８２３号公報（図６） 特開２００７−２２６９９２号公報

各電池ブロックを構成する複数の単電池において温度等のバラツキが生じた場合には、単電池の電圧値にもバラツキが生じることになる。言い換えれば、各単電池の電圧は、ブロック電圧に対応した単電池の電圧値に対してずれることがある。ここで、ブロック電圧に対応した単電池の電圧値とは、ブロック電圧を、電池ブロックを構成する単電池の数で割った値である。例えば、組電池を放電させる場合では、図１０に示すように、電池ブロックを構成する複数の単電池において、電圧の低下率が異なることがある。

このような場合において、ブロック電圧に基づいて組電池の充放電を行っても、電池ブロックを構成するすべての単電池の電圧を下限値や上限値に到達させないようにすることができないおそれがある。例えば、図１０に示すように、ブロック電圧が下限値Ｖ１に到達したタイミングで組電池の放電を禁止しても、電池ブロックに含まれる特定の単電池の電圧は、下限値Ｖ２よりも低くなってしまうおそれがある。ここで、下限値Ｖ２は、ブロック電圧の下限値Ｖ１を、電池ブロックを構成する単電池の数で割った値に相当する。

そこで、本発明の目的は、電池ブロックを構成する複数の単電池において、電圧値にバラツキが生じた場合でも、過放電又は過充電に伴う単電池の劣化を抑制することができる制御装置を提供することにある。

本願第１の発明は、複数の蓄電素子をそれぞれ含む複数の蓄電ブロックが電気的に直列に接続された蓄電装置の放電を制御する制御装置であって、複数の蓄電ブロックの電圧値をそれぞれ検出する複数の電圧センサと、電圧センサによって検出された電圧値が閾値に到達したときに、蓄電装置の放電を制限するコントローラと、を有する。そして、コントローラは、電圧センサによって検出された電圧値が閾値に到達したことに応じて、複数の電圧センサによって検出された複数の電圧値の差の分だけ閾値を高くする。

本願第２の発明は、複数の蓄電素子をそれぞれ含む複数の蓄電ブロックが電気的に直列に接続された蓄電装置の充電を制御する制御装置であって、複数の蓄電ブロックの電圧値をそれぞれ検出する複数の電圧センサと、電圧センサによって検出された電圧値が閾値に到達したときに、蓄電装置の充電を制限するコントローラと、を有する。そして、コントローラは、電圧センサによって検出された電圧値が閾値に到達したことに応じて、複数の電圧センサによって検出された複数の電圧値の差の分だけ閾値を低くする。

ここで、閾値を記憶するメモリを設けておくことができる。また、コントローラは、電圧センサによって検出された電圧値が閾値に到達したタイミングから所定時間経過した後に、閾値を変更することができる。ここで、閾値を変更することとは、本願第１の発明では、閾値を高くすることであり、本願第２の発明では、閾値を低くすることである。

また、複数の電圧センサによって検出された複数の電圧値のうち、最も高い電圧値と最も低い電圧値との差の分だけ、閾値を変更することができる。さらに、閾値を変更した後において、電圧センサによって検出された電圧値が変更前の閾値に対して所定量以上離れたときには、閾値を変更前の値に戻すことができる。これにより、本願第１の発明では、変更前の閾値まで蓄電装置を放電させることができ、本願第２の発明では、変更前の閾値まで蓄電装置を充電させることができる。

一方、蓄電装置の温度を検出する温度センサを設けておき、温度センサによって検出された温度及び、蓄電装置の温度と複数の蓄電ブロックにおける電圧値の差との関係に基づいて、閾値の変更に用いられた電圧値の差を補正することができる。この場合には、補正された電圧値の差を用いて変更後の閾値を補正することになる。これにより、蓄電装置の温度に応じた閾値を設定することができ、蓄電装置の放電や充電を効率良く行うことができる。

なお、蓄電素子としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。

本願第１の発明では、蓄電装置の放電を制御する場合において、複数の蓄電ブロックにおける電圧値の差の分だけ閾値を高くしている。これにより、蓄電ブロックに含まれる複数の蓄電素子において、電圧値のバラツキが生じても、蓄電素子の実際の電圧値が閾値に対応する蓄電素子の電圧値よりも低くなってしまうのを抑制することができる。言い換えれば、蓄電素子の実際の電圧値が閾値に対応する蓄電素子の電圧値よりも低くなってしまう頻度を低減させることができる。これにより、過放電による蓄電素子の劣化を抑制することができる。

本願第２の発明では、蓄電装置の充電を制御する場合において、複数の蓄電ブロックにおける電圧値の差の分だけ閾値を低くしている。これにより、蓄電ブロックに含まれる複数の蓄電素子において、電圧値のバラツキが生じても、蓄電素子の実際の電圧値が閾値に対応する蓄電素子の電圧値よりも高くなってしまうのを抑制することができる。言い換えれば、蓄電素子の実際の電圧値が閾値に対応する蓄電素子の電圧値よりも高くなってしまう頻度を低減させることができる。これにより、過充電による蓄電素子の劣化を抑制することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である制御装置について、図面を用いながら説明する。ここで、図１は、本実施例の制御装置の回路構成を示すブロック図である。

図１において、組電池（蓄電装置）１０は、複数の単電池（蓄電素子）１１が電気的に直列に接続された構成を有している。ここで、組電池１０を構成する単電池１１の数は、組電池１０の使用目的に応じて適宜設定することができる。組電池１０における総プラス端子及び総マイナス端子には、配線を介してインバータ２０が電気的に接続されている。インバータ２０は、モータ３０に電気的に接続されており、組電池１０の出力を用いてモータ３０を駆動する。

ここで、本実施例の組電池１０は、車両（不図示）に搭載されており、モータ３０を駆動することにより、車両を走行させることができる。また、車両の制動時には、発電機としてのモータジェネレータ（不図示）を用いて発生させた電力を、組電池１０に充電することができる。上述した車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車が挙げられる。ハイブリッド自動車とは、組電池１０の他に、車両を走行させるための内燃機関や燃料電池といった他の動力源を備えた車両である。また、電気自動車とは、組電池１０の出力だけを用いて走行する車両である。

組電池１０を構成する単電池１１は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。なお、二次電池の代わりに、蓄電素子としての電気二重層キャパシタを用いることもできる。

組電池１０には、複数の電圧センサ４０が接続されている。各電圧センサ４０は、組電池１０のうち、対応する電池ブロック（蓄電ブロック）１２の電圧（以下、ブロック電圧という）を検出し、この検出結果をコントローラ５０に出力する。ここで、電圧センサ４０は、電池ブロック１２の数だけ設けられている。

各電池ブロック１２は、複数の単電池１１が電気的に直列に接続されたものである。また、複数の電池ブロック１２が電気的に直列に接続されることで、組電池１０が構成されている。各電池ブロック１２としては、例えば、１２個の単電池１１で構成することができる。また、各電池ブロック１２を構成する単電池１１の数は、すべての電池ブロック１２に関して同一の数とすることができる。なお、各電池ブロック１２を構成する単電池１１の数や、組電池１０における電池ブロック１２の数は、適宜設定することができる。

ここで、各単電池１１に対して電圧センサ４０を設けることも可能であるが、この場合には、組電池１０を構成する単電池１１の数だけ、電圧センサ４０を設けなければならない。一方、本実施例では、複数の単電池１１で構成される電池ブロック１２に対して電圧センサ４０を設けているため、単電池１１毎に電圧センサ４０を設ける場合に比べて、電圧センサ４０の数を減らすことができる。

コントローラ５０は、メモリ５０ａを有しており、メモリ５０ａは、後述するように組電池１０の充放電を制御するときに用いられるブロック電圧の下限値及び上限値を記憶する。また、コントローラ５０は、時間を計測するためのタイマ５０ｂを有している。なお、本実施例では、メモリ５０ａ及びタイマ５０ｂをコントローラ５０内に設けているが、コントローラ５０とは別に設けてもよい。

次に、コントローラ５０による組電池１０の制御について、図２を用いて説明する。図２は、組電池１０を放電させるときの制御を示している。

ステップＳ１０１において、コントローラ５０は、組電池１０の放電を行う。例えば、車両の走行を開始させるときや、車両を加速させるときに、組電池１０の放電を行う。これにより、各電池ブロック１２のブロック電圧は、図３に示すように、時間の経過とともに、低下していくことになる。図３において、縦軸はブロック電圧を示し、横軸は時間を示している。

ステップＳ１０２において、コントローラ５０は、各電圧センサ４０の出力に基づいて、各電池ブロック１２のブロック電圧を測定する。そして、コントローラ５０は、各電池ブロック１２のブロック電圧が下限値Ｖｍｉｎに到達したか否かを判別する。ここで、下限値Ｖｍｉｎとは、過放電に伴う単電池１１の劣化を抑制する観点から予め定められた電圧値であり、適宜設定することができる。

ステップＳ１０２において、ブロック電圧が下限値Ｖｍｉｎに到達した場合には、ステップＳ１０３に進み、そうでない場合には、本処理を終了する。ここで、本実施例では、複数の電圧センサ４０を用いて複数の電池ブロック１２のブロック電圧を検出しており、少なくとも１つのブロック電圧が下限値Ｖｍｉｎに到達した場合には、ステップＳ１０３に進む。

図３に示す例では、ブロック電圧Ｖ１を下限値Ｖｍｉｎとして設定している。ここで、第１の電池ブロック１２におけるブロック電圧は、下限値Ｖ１よりも高くなっているが、第２の電池ブロック１２におけるブロック電圧は、下限値Ｖ１に到達するようになっている。

ステップＳ１０３において、コントローラ５０は、組電池１０の放電を制限するとともに、タイマ５０ｂを用いて、放電を制限したタイミングからの時間を計測する。

ここで、組電池１０の放電を制限することとは、単電池１１の電圧やブロック電圧を低下させにくくすることを意味し、組電池１０の放電量を低減することや、組電池１０の放電を禁止することが含まれる。図３に示す例では、第２の電池ブロック１２におけるブロック電圧が下限値Ｖ１に到達したタイミングにおいて、組電池１０の放電が制限される。すなわち、本実施例では、複数の電池ブロック１２におけるブロック電圧のうち、最も低い値を示すブロック電圧が下限値Ｖｍｉｎに到達したタイミングにおいて、組電池１０の放電が制限される。

組電池１０の放電が制限されると、各ブロック電圧は概ね低下せずに、放電が制限されたタイミングにおける電圧値に維持される。すなわち、コントローラ５０は、電圧センサ４０の出力に基づいてブロック電圧を監視し、ブロック電圧が下限値Ｖｍｉｎよりも低くならないように放電を制御（フィードバック制御）している。これにより、図３に示すように、最も低い値を示すブロック電圧は、下限値Ｖ１で維持されることになる。

ここで、各電圧センサ４０によって検出される電圧値は、各電池ブロック１２のブロック電圧を示しており、各電池ブロック１２を構成する各単電池１１の電圧を示しているものではない。したがって、各電池ブロック１２を構成する複数の単電池１１において、温度等のバラツキが生じている場合には、各単電池１１の電圧値は、ブロック電圧に対応する単電池１１の電圧値に対してずれるおそれがある。ここで、ブロック電圧に対応する単電池１１の電圧値とは、ブロック電圧を、電池ブロック１２を構成する単電池１１の数で割った値である。そして、１つの電池ブロック１２においては、ブロック電圧に対応する単電池１１の電圧値よりも高い電圧値を示す単電池１１が存在したり、ブロック電圧に対応する単電池１１の電圧値よりも低い電圧値を示す単電池１１が存在したりすることがある。

ここで、図４に示す例では、組電池１０を放電した際に、１つの電池ブロック１２を構成する複数の単電池１１において、電圧値にバラツキが生じた場合を示している。図４において、縦軸は単電池１１の電圧を示し、横軸は時間を示している。図４において、電池ブロック１２を構成する複数の単電池１１の電圧は、ブロック電圧の低下に伴って低下するが、この低下率が互いに異なっている。そして、下限値Ｖ２よりも高い電圧値を示す単電池１１もあれば、下限値Ｖ２よりも低い電圧値を示す単電池１１もある。ここで、下限値Ｖ２は、ブロック電圧の下限値Ｖ１を、電池ブロック１２を構成する単電池１１の数で割った値である。そして、１つの電池ブロック１２においては、単電池１１の電圧差ΔＶｃｅｌｌが存在する。この電圧差ΔＶｃｅｌｌは、１つの電池ブロック１２において、最も高い単電池１１の電圧値と、最も低い単電池１１の電圧値との差を示している。

このような場合において、ブロック電圧が下限値Ｖｍｉｎ以下とならないように組電池１０の放電を制限したとしても、図４に示すように、電池ブロック１２に含まれる特定の単電池１１の電圧が、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎに対応する単電池１１の電圧よりも低くなってしまうことがある。このとき、特定の単電池１１は、過放電によって劣化してしまうおそれがある。

そこで、本実施例では、以下に説明するように、電池ブロック１２に含まれる単電池１１の電圧値が単電池１１の下限値（Ｖ２）よりも低くなるのを抑制するために、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎを変更するようにしている。

ステップＳ１０４において、コントローラ５０は、タイマ５０ｂの計測時間が所定時間Ｔに到達したか否かを判別する。ここで、タイマ５０ｂの計測時間が所定時間Ｔに到達していない場合には、ステップＳ１０２に戻り、計測時間が所定時間Ｔに到達している場合には、ステップＳ１０５に進む。

本実施例では、タイマ５０ｂの計測時間が所定時間Ｔに到達するまで、ブロック電圧が下限値Ｖｍｉｎに到達するようであれば、組電池１０の放電が制限され続けることになる。

ステップＳ１０５において、コントローラ５０は、複数の電圧センサ４０の出力に基づいて、複数の電池ブロック１２におけるブロック電圧の差ΔＶａを検出する。具体的には、コントローラ５０は、複数の電池ブロック１２におけるブロック電圧のうち、最も低い値を示すブロック電圧と、最も高い値を示すブロック電圧との差ΔＶａを検出する。

図３に示す例では、第１の電池ブロック１２のブロック電圧が最も高い値を示しており、第２の電池ブロック１２のブロック電圧が最も低い値を示している。この場合には、所定時間Ｔが経過したタイミングにおいて、第１及び第２の電池ブロック１２におけるブロック電圧の差ΔＶａが検出される。

ここで、本実施例では、最も高い値を示すブロック電圧と、最も低い値を示すブロック電圧との差ΔＶａを検出しているが、これに限るものではない。すなわち、下限値Ｖｍｉｎに到達したブロック電圧と、他の任意のブロック電圧との差を検出してもよい。また、本実施例では、タイマ５０ｂの計測時間が所定時間Ｔに到達したタイミングで、ブロック電圧の差ΔＶａを検出しているが、ブロック電圧が下限値Ｖｍｉｎに到達したタイミングで、ブロック電圧の差ΔＶａを検出することもできる。

ステップＳ１０６において、コントローラ５０は、ステップＳ１０５で検出したブロック電圧の差ΔＶａの分だけ、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎを変更する。すなわち、図３に示す例において、下限値Ｖ１に電圧差ΔＶａを加えた電圧値を、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎとして設定し、この電圧値をメモリ５０ａに記憶する。

これにより、次回の放電においては、最も低い値を示すブロック電圧がステップＳ１０６で変更された下限値Ｖｍｉｎに到達したタイミングで放電の制限が開始される。すなわち、図５に示すように、最も低い値を示すブロック電圧が、下限値（Ｖ１＋ΔＶａ）に到達したタイミングにおいて、組電池１０の放電が制限される。

ここで、ステップＳ１０６で新たに設定されたブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎは、前回の下限値Ｖ１よりもブロック電圧の差ΔＶａの分だけ高くなっている。このため、最も低いブロック電圧を示す電池ブロック１２において、複数の単電池１１の電圧値にバラツキが生じても、単電池１１の電圧が下限値Ｖ２よりも低くなってしまうのを抑制することができる。言い換えれば、図４に示す複数の単電池１１における電圧値の分布を、ブロック電圧の差ΔＶａの分だけ、高電圧の方向にシフトさせることができる。すなわち、本実施例では、ブロック電圧の差ΔＶａが、電池ブロック１２を構成する複数の単電池１１における電圧値のバラツキに相当するものとみなしている。本実施例の制御により、電池ブロック１２を構成する単電池１１の劣化を抑制することができる。

本実施例では、ブロック電圧の差を用いて、放電の制御に用いられるブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎを変更することにより、電池ブロック１２に含まれる特定の単電池１１の電圧が、電池劣化を抑制する観点から予め設定された下限値（上述した電圧値Ｖ２に相当する）よりも低くなってしまうのを抑制することができる。

一方、図５に示す場合において、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎを（Ｖ１＋ΔＶａ）に設定したままとすると、電圧値（Ｖ１＋ΔＶａ）と電圧値（Ｖ１）との間の範囲は、組電池１０の放電に使用されないことになってしまう。ここで、ブロック電圧が下限値Ｖ１に到達しなければ、ブロック電圧が下限値（Ｖ１＋ΔＶａ）よりも低くなるように組電池１０を放電させることができる。

そこで、ブロック電圧が上昇して所定値に到達したときに、言い換えれば、検出されたブロック電圧と上記所定値との差が所定量以上となったときに、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎを電圧値（Ｖ１＋ΔＶａ）から電圧値Ｖ１に戻すこともできる。また、ブロック電圧が電圧値（Ｖ１＋ΔＶａ）に到達する頻度が所定の頻度よりも高ければ、下限値Ｖｍｉｎを電圧値（Ｖ１＋ΔＶａ）のままとすることもできる。

このように、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎを変更した後のブロック電圧の挙動に応じて、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎを設定することにより、組電池１０の放電を効率良く行うことができる。

次に、組電池１０の充電を制御する処理について、図６を用いて説明する。

ステップＳ２０１において、コントローラ５０は、組電池１０の充電を行う。例えば、車両の制動時において、組電池１０の充電を行う。これにより、各電池ブロック１２のブロック電圧は、図７に示すように、時間の経過とともに、上昇していくことになる。図７において、縦軸はブロック電圧を示し、横軸は時間を示している。

ステップＳ２０２において、コントローラ５０は、各電圧センサ４０の出力に基づいて、各電池ブロック１２のブロック電圧を測定する。そして、コントローラ５０は、各電池ブロック１２のブロック電圧が上限値Ｖｍａｘに到達したか否かを判別する。ここで、上限値Ｖｍａｘとは、過充電に伴う単電池１１の劣化を抑制する観点から予め定められた電圧値であり、適宜設定することができる。

ステップＳ２０２において、ブロック電圧が上限値Ｖｍａｘに到達した場合には、ステップＳ２０３に進み、そうでない場合には、本処理を終了する。ここで、本実施例では、複数の電圧センサ４０を用いて複数の電池ブロック１２のブロック電圧を検出しており、少なくとも１つのブロック電圧が上限値Ｖｍａｘに到達した場合には、ステップＳ２０３に進む。

図７に示す例では、ブロック電圧Ｖ３を上限値Ｖｍａｘとして設定している。ここで、第１の電池ブロック１２におけるブロック電圧は、上限値Ｖ３よりも低くなっているが、第２の電池ブロック１２におけるブロック電圧は、上限値Ｖ３に到達するようになっている。

ステップＳ２０３において、コントローラ５０は、組電池１０の充電を制限するとともに、タイマ５０ｂを用いて、充電を制限したタイミングからの時間を計測する。

ここで、組電池１０の充電を制限することとは、単電池１１の電圧やブロック電圧を上昇させにくくすることを意味し、組電池１０の充電量を低減することや、組電池１０の充電を禁止することが含まれる。図７に示す例では、第２の電池ブロック１２におけるブロック電圧が上限値Ｖ３に到達したタイミングにおいて、組電池１０の充電が制限される。すなわち、本実施例では、複数の電池ブロック１２におけるブロック電圧のうち、最も高い値を示すブロック電圧が上限値Ｖｍａｘに到達したタイミングにおいて、組電池１０の充電が制限される。

組電池１０の充電が制限されると、各ブロック電圧は概ね上昇せずに、充電が制限されたタイミングにおける電圧値に維持される。すなわち、コントローラ５０は、電圧センサ４０の出力に基づいてブロック電圧を監視し、ブロック電圧が上限値Ｖｍａｘよりも高くならないように充電を制御（フィードバック制御）している。これにより、図７に示すように、最も高い値を示すブロック電圧は、上限値Ｖ３で維持されることになる。

ここで、各電圧センサ４０によって検出される電圧値は、各電池ブロック１２のブロック電圧を示しており、各電池ブロック１２を構成する各単電池１１の電圧を示しているものではない。したがって、各電池ブロック１２を構成する複数の単電池１１において、温度等のバラツキが生じている場合には、各単電池１１の電圧値は、ブロック電圧に対応した単電池１１の電圧値に対してずれることがある。すなわち、１つの電池ブロック１２においては、ブロック電圧に対応した単電池１１の電圧よりも高い電圧値を示す単電池１１が存在したり、ブロック電圧に対応した単電池１１の電圧よりも低い電圧値を示す単電池１１が存在したりすることがある。ここで、ブロック電圧に対応した単電池１１の電圧とは、ブロック電圧を、電池ブロック１２を構成する単電池１１の数で割った値である。

ここで、図８に示す例では、組電池１０を充電した際に、１つの電池ブロック１２を構成する複数の単電池１１において、電圧値にバラツキが生じた場合を示している。図８において、縦軸は単電池１１の電圧を示し、横軸は時間を示している。図８において、電池ブロック１２を構成する複数の単電池１１の電圧は、ブロック電圧の上昇に伴って上昇するが、この上昇率が互いに異なっている。そして、上限値Ｖ４よりも高い電圧値を示す単電池１１もあれば、上限値Ｖ４よりも低い電圧値を示す単電池１１もある。ここで、上限値Ｖ４は、ブロック電圧の上限値Ｖ３を、電池ブロック１２を構成する単電池１１の数で割った値である。そして、１つの電池ブロック１２においては、単電池１１の電圧差ΔＶｃｅｌｌが存在する。この電圧差ΔＶｃｅｌｌは、１つの電池ブロック１２において、最も高い単電池１１の電圧値と、最も低い単電池１１の電圧値との差を示している。

このような場合において、ブロック電圧が上限値Ｖｍａｘ以上とならないように組電池１０の充電を制限したとしても、図８に示すように、電池ブロック１２に含まれる特定の単電池１１の電圧が単電池の上限値（Ｖ４）よりも高くなってしまうことがある。このとき、特定の単電池１１は、過充電によって劣化してしまうおそれがある。

そこで、本実施例では、以下に説明するように、電池ブロック１２に含まれる単電池１１の電圧値が単電池１１の上限値（Ｖ４に相当する）よりも高くなるのを抑制するために、ブロック電圧の上限値Ｖｍａｘを変更するようにしている。

ステップＳ２０４において、コントローラ５０は、タイマ５０ｂの計測時間が所定時間Ｔに到達したか否かを判別する。ここで、タイマ５０ｂの計測時間が所定時間Ｔに到達していない場合には、ステップＳ２０２に戻り、計測時間が所定時間Ｔに到達している場合には、ステップＳ２０５に進む。なお、本実施例では、放電を制限するときの所定時間と、充電を制限するときの所定時間とを同じ値としているが、互いに異なる値としてもよい。

本実施例では、タイマ５０ｂの計測時間が所定時間Ｔに到達するまで、ブロック電圧が上限値Ｖｍａｘに到達するようであれば、組電池１０の充電が制限され続けることになる。

ステップＳ２０５において、コントローラ５０は、複数の電圧センサ４０の出力に基づいて、複数の電池ブロック１２におけるブロック電圧の差ΔＶｂを検出する。具体的には、コントローラ５０は、複数の電池ブロック１２におけるブロック電圧のうち、最も高い値を示すブロック電圧と、最も低い値を示すブロック電圧との差ΔＶｂを検出する。

図７に示す例では、第２の電池ブロック１２のブロック電圧が最も高い値を示しており、第１の電池ブロック１２のブロック電圧が最も低い値を示している。この場合には、所定時間Ｔが経過したタイミングにおいて、第１及び第２の電池ブロック１２におけるブロック電圧の差ΔＶｂが検出される。

ここで、本実施例では、最も高い値を示すブロック電圧と、最も低い値を示すブロック電圧との差ΔＶｂを検出しているが、これに限るものではない。すなわち、上限値Ｖｍａｘに到達したブロック電圧と、他の任意のブロック電圧との差を検出してもよい。また、本実施例では、タイマ５０ｂの計測時間が所定時間Ｔに到達したタイミングで、ブロック電圧の差ΔＶｂを検出しているが、ブロック電圧が上限値Ｖｍａｘに到達したタイミングで、ブロック電圧の差ΔＶｂを検出することもできる。

ステップＳ２０６において、コントローラ５０は、ステップＳ２０５で検出したブロック電圧の差ΔＶｂの分だけ、ブロック電圧の上限値Ｖｍａｘを変更する。すなわち、図７に示す例において、上限値Ｖ３から電圧差ΔＶｂを引いた電圧値を、ブロック電圧の上限値Ｖｍａｘとして設定し、この電圧値をメモリ５０ａに記憶する。

これにより、次回の充電においては、最も高い値を示すブロック電圧がステップＳ２０６で変更された上限値Ｖｍｉｎに到達したタイミングで充電の制限が開始される。すなわち、図９に示すように、最も高い値を示すブロック電圧が、上限値（Ｖ３−ΔＶｂ）に到達したタイミングにおいて、組電池１０の充電が制限される。

ここで、ステップＳ２０６で新たに設定されたブロック電圧の上限値Ｖｍａｘは、前回のブロック電圧の上限値Ｖ３よりもブロック電圧の差ΔＶｂの分だけ低くなっている。このため、最も高いブロック電圧を示す電池ブロック１２において、複数の単電池１１の電圧値にバラツキが生じても、単電池１１の電圧が単電池の上限値Ｖ４よりも高くなってしまうのを抑制することができる。言い換えれば、図８に示す複数の単電池１１における電圧値の分布を、ブロック電圧の差ΔＶｂの分だけ、低電圧の方向にシフトさせることができる。すなわち、本実施例では、ブロック電圧の差ΔＶｂが、電池ブロック１２を構成する複数の単電池１１における電圧値のバラツキに相当するものとみなしている。本実施例の制御により、電池ブロック１２を構成する単電池１１の劣化を抑制することができる。

本実施例では、ブロック電圧の差を用いて、充電の制御に用いられるブロック電圧の上限値Ｖｍａｘを変更することにより、電池ブロック１２に含まれる特定の単電池１１の電圧が、電池劣化を抑制する観点から予め設定された上限値（上述した電圧値Ｖ４に相当する）よりも高くなってしまうのを抑制することができる。

一方、図９に示す場合において、ブロック電圧の上限値Ｖｍａｘを（Ｖ３−ΔＶｂ）に設定したままとすると、電圧値（Ｖ３−ΔＶｂ）と電圧値（Ｖ３）との間の範囲は、組電池１０の充電に使用されないことになってしまう。ここで、ブロック電圧が上限値Ｖ３に到達しなければ、ブロック電圧が上限値（Ｖ３−ΔＶｂ）よりも高くなるように組電池１０を充電させることができる。

そこで、ブロック電圧が低下して所定値に到達したときに、言い換えれば、検出されたブロック電圧と上記所定値との差が所定量以上となったときに、ブロック電圧の上限値Ｖｍｉｎを電圧値（Ｖ３−ΔＶｂ）から電圧値Ｖ３に戻すこともできる。また、ブロック電圧が電圧値（Ｖ３−ΔＶｂ）に到達する頻度が所定の頻度よりも高ければ、ブロック電圧の上限値Ｖｍａｘを電圧値（Ｖ３−ΔＶｂ）のままとすることもできる。

このように、ブロック電圧の上限値Ｖｍａｘを変更した後のブロック電圧の挙動に応じて、ブロック電圧の上限値Ｖｍａｘを設定することにより、組電池１０の充電を効率良く行うことができる。

本実施例では、組電池１０の放電及び充電を制限する場合において、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎ及び上限値Ｖｍａｘを変更しているが、放電及び充電のいずれか一方を制限する場合において、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎ又は上限値Ｖｍａｘを変更するようにしてもよい。

一方、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎ又は上限値Ｖｍａｘを変更した後において、組電池１０の温度に応じて変更後の下限値Ｖｍｉｎ又は上限値Ｖｍａｘを補正することもできる。この場合には、組電池１０の温度を検出する温度センサを設けておく必要がある。また、下限値Ｖｍｉｎ又は上限値Ｖｍａｘの補正は、コントローラ５０によって行うことができる。

ここで、単電池１１の内部抵抗は温度上昇に応じて低下することが知られている。これに伴い、ブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂは、組電池１０の温度上昇に応じて低下することが考えられる。

そこで、ブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂと、組電池１０の温度との関係を示すテーブルデータを実験等によって予め求めておき、このテーブルデータをメモリ５０ａに記憶させておくことができる。この場合には、テーブルデータを用いて、温度センサによって検出された温度に対応したブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂを特定する。そして、特定されたブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂを用いて、実際に電圧センサ４０によって検出されたブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂを補正することができる。

上述した補正処理は、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎ又は上限値Ｖｍａｘを変更したときの組電池１０の温度と、下限値Ｖｍｉｎ又は上限値Ｖｍａｘの変更後に放電又は充電を制限するときの組電池１０の温度とが異なる場合において、好適に用いられる。この補正処理により、組電池１０の温度に応じたブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎ又は上限値Ｖｍａｘを設定することができ、組電池１０の放電又は充電を効率良く行うことができる。

例えば、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎ又は上限値Ｖｍａｘを変更したときの組電池１０の温度と、下限値Ｖｍｉｎ又は上限値Ｖｍａｘの変更後に放電又は充電を制限するときの組電池１０の温度とが異なる場合において、この温度差に応じたブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂの変化量をテーブルデータから求める。そして、この変化量の分だけブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂを補正（減算又は加算）することができる。これにより、補正後のブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂを用いて、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎ又は上限値Ｖｍａｘを変更することができる。

ここで、組電池１０の温度が異なる場合であっても、この温度変化に対して、ブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂが実質的に変化しなければ、ブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂを補正しなくてもよい。ブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂが実質的に変化しないこととは、ブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂが補正前と補正後で変化しないか、変化しても、ブロック電圧の下限値Ｖｍｉｎ又は上限値Ｖｍａｘを変更するうえで、問題とならない変化である場合をいう。

なお、テーブルデータをメモリ５０ａに記憶させておく代わりに、組電池１０の温度に対応したブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂ（テーブルデータ上での値）を演算によって求めるようにしてもよい。また、組電池１０の温度と、ブロック電圧の差ΔＶａ，ΔＶｂとの関係を示すテーブルデータを、組電池１０の充放電を行っているときの実測値（温度センサ及び電圧センサの検出値）に基づいて、更新（学習）させることもできる。

本発明の実施例１において、制御装置の構成を示すブロック図である。 実施例１において、放電の制御を示すフローチャートである。 実施例１の放電制御において、ブロック電圧の変化を示す図である。 放電時において、電池ブロックに含まれる複数の単電池における電圧変化を示す図である。 下限値を変更した後における、ブロック電圧の変化を示す図である。 実施例１において、充電の制御を示すフローチャートである。 実施例１において、充電の制御を示すフローチャートである。 充電時において、電池ブロックに含まれる複数の単電池における電圧変化を示す図である。 上限値を変更した後における、ブロック電圧の変化を示す図である。 ブロック電圧及び単電池の電圧の変化を示す図である。

符号の説明

１０：組電池（蓄電装置）
１１：単電池（蓄電素子）
１２：電池ブロック（蓄電ブロック）
４０：電圧センサ
５０：コントローラ
５０ａ：メモリ
５０ｂ：タイマ

Claims (8)

1. 複数の蓄電素子をそれぞれ含む複数の蓄電ブロックが電気的に直列に接続された蓄電装置の放電を制御する制御装置であって、
   前記複数の蓄電ブロックの電圧値をそれぞれ検出する複数の電圧センサと、
   前記電圧センサによって検出された電圧値が閾値に到達したときに、前記蓄電装置の放電を制限するコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、前記電圧センサによって検出された電圧値が前記閾値に到達したことに応じて、前記複数の電圧センサによって検出された複数の電圧値の差の分だけ前記閾値を高くすることを特徴とする制御装置。
2. 複数の蓄電素子をそれぞれ含む複数の蓄電ブロックが電気的に直列に接続された蓄電装置の充電を制御する制御装置であって、
   前記複数の蓄電ブロックの電圧値をそれぞれ検出する複数の電圧センサと、
   前記電圧センサによって検出された電圧値が閾値に到達したときに、前記蓄電装置の充電を制限するコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、前記電圧センサによって検出された電圧値が前記閾値に到達したことに応じて、前記複数の電圧センサによって検出された複数の電圧値の差の分だけ前記閾値を低くすることを特徴とする制御装置。
3. 前記閾値を記憶するメモリを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記コントローラは、前記電圧センサによって検出された電圧値が前記閾値に到達したタイミングから所定時間経過した後に、前記閾値を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の制御装置。
5. 前記コントローラは、前記複数の電圧センサによって検出された複数の電圧値のうち、最も高い電圧値と最も低い電圧値との差の分だけ、前記閾値を変更することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の制御装置。
6. 前記コントローラは、前記閾値を変更した後において、前記電圧センサによって検出された電圧値が変更前の前記閾値に対して所定量以上離れたときに、前記閾値を変更前の値に戻すことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の制御装置。
7. 前記蓄電装置の温度を検出する温度センサを有しており、
   前記コントローラは、前記温度センサによって検出された温度及び、前記蓄電装置の温度と前記複数の蓄電ブロックにおける電圧値の差との関係に基づいて、前記閾値の変更に用いられた前記電圧値の差を補正するとともに、この補正された電圧値の差を用いて変更後の前記閾値を補正することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の制御装置。
8. 前記蓄電素子が二次電池であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の制御装置。
   

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