JP2010035392A - 不均衡低減回路、電源装置、及び不均衡低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端子電圧の均等化に伴い低温時に供給電力の不足が生じるおそれを低減することができる不均衡低減回路、電源装置、及び不均衡低減方法を提供することである。
【解決手段】電源装置５０の温度に関連する温度関連情報を取得する蓄電体温度取得部３３１、外気温取得部３３２、及び気象情報取得部３３３と、蓄電体Ｂ１〜ＢＮを、端子電圧Ｖ１〜ＶＮが互いに実質的に略等しくなるまでそれぞれ放電させる均等化処理を実行する放電部３１０と、蓄電体温度取得部３３１、外気温取得部３３２、及び気象情報取得部３３３によって取得された温度関連情報が、低温条件Ａ，Ｂ，Ｃのうち少なくとも一つを満たす場合、放電部３１０による均等化処理の実行を禁止する均等化制御部３３７とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の蓄電体における端子電圧の不均衡を低減する不均衡低減回路、電源装置、及び不均衡低減方法に関する。

近年、蓄電体等を用いた蓄電装置は、太陽電池や発電装置と組み合わされ、電源システムとして広く利用されている。発電装置は、風力や水力といった自然エネルギーや内燃機関等の人工的な動力によって駆動される。このような蓄電装置を組み合わせた電源システムは、余剰な電力を蓄電装置に蓄積し、負荷装置が必要な時に蓄電装置から電力を供給することによって、エネルギー効率の向上を図っている。

このようなシステムの一例としては、太陽光発電システムが挙げられる。太陽光発電システムは、太陽光による発電量が、負荷装置の電力消費量に比べて大きい場合には、余剰電力で蓄電装置に充電を行う。逆に、発電量が負荷装置の消費電力より小さい場合には、不足の電力を補うために蓄電装置から出力して、負荷装置を駆動する。

このように、太陽光発電システムにおいては、従来利用されていなかった余剰電力を蓄電装置に蓄積できるため、蓄電装置を用いない電源システムに比べて、エネルギー効率を高めることができる。

このような太陽光発電システムにおいては、蓄電装置が満充電になってしまうと余剰電力を充電できなくなって、損失が生じる。そこで、余剰電力を効率よく蓄電装置に充電するため、蓄電体の充電状態（以下、ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が１００％とならないように、充電制御が行われている。また、必要なときに負荷装置を駆動できるように、ＳＯＣが０（ゼロ）％とならないようにも充電制御が行われている。具体的には、通常、蓄電装置においては、ＳＯＣが２０％〜８０％の範囲で推移するように充電制御が行われている。

また、エンジンとモータとを用いたハイブリット自動車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）もこのような原理を利用している。ＨＥＶは、走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、余剰のエンジン出力で発電機を駆動し、蓄電装置を充電する。また、ＨＥＶは、車両の制動や減速時には、モータを発電機として利用することによって蓄電装置を充電する。

さらに、夜間電力を有効活用するために用いられる負荷平準化電源や、プラグインハイブリット車も最近注目されている。負荷平準化電源は、電力消費が少なく、電力料金が安い夜間に蓄電装置に電力を貯蔵し、電力消費がピークとなる日中に、貯蔵した電力を活用するシステムである。電力の消費量を平滑化することにより、電力の発電量を一定にし、電力設備の効率的運用や設備投資の削減に貢献することを目的としている。

また、プラグインハイブリット車は夜間電力を活用し、燃費が悪い市街地走行時には蓄電装置から電力を供給するＥＶ走行を主体とし、長距離走行時には、エンジンとモータを活用したＨＥＶ走行を行うことにより、トータルのＣＯ_２の排出量を削減することを目的としている。

ところで、このような蓄電装置は、所望の出力電圧を得るために、複数の蓄電素子（単電池等）を直列に接続することによって構成されている。このような蓄電素子では、個々の蓄電素子の蓄電電荷量がバラついた状態で深い放電が行われると、蓄電電荷量が少ない蓄電素子がより過放電され、蓄電素子が劣化して蓄電装置全体の寿命を低下させることとなる。

このような蓄電装置の寿命の劣化を抑制するために、蓄電電荷量（ＳＯＣ）にバラツキ、すなわち不均衡が発生すると、各蓄電素子を放電させて各蓄電素子の端子電圧を均等化することで、蓄電電荷量のバラツキを解消する技術が知られている。

また、電圧検出系に異常が生じた場合に端子電圧の均等化を行うと、蓄電素子の過放電を招くおそれがあるため、電圧検出系に異常が生じた場合に均等化を規制する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６―１０１６９９号公報

ところで、蓄電素子は、低温になったりＳＯＣが小さくなったりすると、放電性能が低下して放電可能な電流値が減少する。そのため、蓄電素子が低温でＳＯＣが小さいと、蓄電素子から供給可能な電力量が必要とされる電力量に対して不足してしまうおそれがある。

一方、上述のように各蓄電素子を放電させて各蓄電素子の端子電圧を均等化すると、各蓄電素子の不均衡は低減されるものの、蓄電装置全体のＳＯＣも低下してしまう。そのため、冬期等、蓄電素子が低温のときに放電による均一化を行うと、供給電力の不足を招くおそれがある。しかし、特許文献１に記載の技術では、電圧検出系に異常が生じた場合にしか均等化を制限しないから、蓄電素子が低温であっても均等化が実行されて、蓄電装置による供給電力不足を招くおそれがあった。

本発明の目的は、端子電圧の均等化に伴い低温時に供給電力の不足が生じるおそれを低減することができる不均衡低減回路、電源装置、及び不均衡低減方法を提供することである。

本発明に係る不均衡低減回路は、複数の蓄電体の温度に関連する温度関連情報を取得する温度関連情報取得部と、前記複数の蓄電体を、当該各蓄電体の端子電圧が互いに実質的に等しくなるまでそれぞれ放電させる均等化処理を実行する放電部と、前記温度関連情報取得部によって取得された温度関連情報が、前記複数の蓄電体の放電性能が低下する条件として設定された低温条件を満たす場合、前記放電部による均等化処理の実行を禁止する均等化制御部とを備える。

また、本発明に係る不均衡低減方法は、温度関連情報取得部が、複数の蓄電体の温度に関連する温度関連情報を取得する工程と、放電部が、前記複数の蓄電体を、当該各蓄電体の端子電圧が互いに実質的に等しくなるまでそれぞれ放電させる均等化処理を実行する工程と、均等化制御部が、前記温度関連情報取得部によって取得された温度関連情報が、所定の低温条件を満たす場合、前記放電部による均等化処理の実行を禁止する工程とを含む。

この構成によれば、温度関連情報取得部によって、複数の蓄電体の温度に関連する温度関連情報が取得される。そして、温度関連情報取得部によって取得された温度関連情報が、蓄電体の放電性能が低下する条件として設定された低温条件を満たす場合、均等化制御部によって、放電部による均等化処理の実行が禁止される。そうすると、低温になって蓄電体の放電性能が低下するおそれがあるときは、均等化処理による放電で複数の蓄電体における蓄電電荷量が減少することがないので、端子電圧の均等化に伴い低温時に供給電力の不足が生じるおそれを低減することができる。

また、前記温度関連情報取得部は、前記複数の蓄電体の温度が、今後その温度になると予測される当該温度を、前記温度関連情報として取得することが好ましい。

この構成によれば、複数の蓄電体の温度が今後その温度になると予測される当該温度が、温度関連情報として温度関連情報取得部によって取得される。そして、この温度関連情報が、前記低温条件を満たす場合に均等化処理の実行が禁止されるので、今後、蓄電体の温度が低温になって供給電力の不足が生じるおそれがある場合に、均等化処理による放電で蓄電体の蓄電電荷量が減少することが防止される結果、端子電圧の均等化に伴い低温時に供給電力の不足が生じるおそれを低減することができる。

また、前記温度関連情報取得部は、外気温に関する情報を、前記温度関連情報として取得することが好ましい。

複数の蓄電体の温度は、自己発熱がなければいずれは外気温と略等しくなる。従って、例えば外気温や天気予報などによる外気温の予測値、その他の気象情報で得られる外気温等、外気温に関する情報は、複数の蓄電体の温度が今後その温度になると予測される当該温度として適している。

また、前記温度関連情報取得部は、外部の送信装置から送信される外気温の予測値を、前記外気温に関する情報として受信することが好ましい。

この構成によれば、例えばインターネット、公衆回線、交通情報システム、あるいは放送局等、種々の情報システムにおける送信装置から送信される外気温の予測値を、温度関連情報として用いることができるので、均等化制御部が、より長時間が経過した後における蓄電体の温度の予測値に基づいて均等化処理を禁止するか否かを判定できる結果、長時間経過後の低温時において供給電力の不足が生じるおそれを低減することができる。

また、前記複数の蓄電体は、車両に搭載されており、前記温度関連情報取得部は、自車両の進行方向の経路上に存在する他の車両において測定された外気温を、前記外気温に関する情報として受信することが好ましい。

自車両の進行方向の経路上に存在する他の車両において測定された外気温は、いずれ自車が当該他の車両が存在する位置に到達したときは、自車の外気温になると考えられるから、外気温の予測値として好適である。

また、前記温度関連情報取得部は、前記蓄電体の温度と、外気温とを前記温度関連情報として取得し、前記均等化制御部は、前記温度関連情報取得部によって取得された蓄電体の温度及び外気温のうち、少なくとも一方が前記低温条件を満たす場合、前記放電部による均等化処理の実行を禁止するようにしてもよい。

蓄電体の温度が低温条件を満たす場合、現時点で既に、均等化処理を実行して蓄電量が減少すると供給電力の不足が生じるおそれがある。また、外気温が低温条件を満たす場合、ある程度の時間が経過した後には、蓄電量が減少すると供給電力が不足する状態になるおそれがある。そこで、蓄電体の温度及び外気温のうち、少なくとも一方が低温条件を満たすときに、前記放電部による均等化処理の実行を禁止するようにすれば、現時点のみならず、ある程度の時間が経過した後においても、低温時に供給電力の不足が生じるおそれを低減することができる。

また、前記低温条件は、前記温度関連情報が、所定の基準温度より低い温度を示すことであり、前記複数の蓄電体のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部と、前記ＳＯＣ検出部によって検出されたＳＯＣが大きいほど前記基準温度が低くなるように、当該基準温度を設定する基準温度設定部とをさらに備えることが好ましい。

複数の蓄電体のＳＯＣが大きければ、均等化処理による放電で蓄電電荷量が減少したとしても残存する蓄電電荷量が大きい。残存する蓄電電荷量が大きいと、低温時において複数の蓄電体が出力可能な電流量も増大する。そうすると、ＳＯＣが大きいときは、ＳＯＣが小さいときよりも、均等化処理を禁止する基準温度を低下させても電力不足を招くおそれが少ない。そこで、基準温度設定部は、ＳＯＣ検出部によって検出されたＳＯＣが大きいほど基準温度が低くなるように、当該基準温度を設定することで、均等化処理を実行可能な機会を増加させることが可能となる。

また、前記複数の蓄電体の端子電圧をそれぞれ検出する電圧検出部をさらに備え、前記放電部は、前記電圧検出部により検出された各端子電圧のバラツキを示す電圧が、予め設定された閾値電圧を超え、かつ前記温度関連情報取得部によって取得された温度関連情報が前記低温条件を満たさない場合、前記均等化処理を実行することが好ましい。

この構成によれば、複数の蓄電体の端子電圧におけるバラツキが増大して閾値電圧を超え、かつ温度関連情報取得部によって取得された温度関連情報が低温条件を満たさない場合、すなわち均等化処理を実行しても供給電力の不足が生じるおそれが少ないと考えられるときに均等化処理が実行されるので、低温時に供給電力の不足が生じるおそれを低減しつつ、複数の蓄電体における端子電圧の不均衡を低減することができる。

また、本発明に係る電源装置は、上述の不均衡低減回路と、前記複数の蓄電体とを備える。

この構成によれば、複数の蓄電体を備える電源装置において、蓄電体の端子電圧の均等化に伴い低温時に供給電力の不足が生じるおそれを低減することができる。

このような構成の不均衡低減回路、電源装置、及び不均衡低減方法は、温度関連情報取得部によって、複数の蓄電体の温度に関連する温度関連情報が取得される。そして、温度関連情報取得部によって取得された温度関連情報が、蓄電体の放電性能が低下する条件として設定された低温条件を満たす場合、均等化制御部によって、放電部による均等化処理の実行が禁止される。そうすると、低温になって蓄電体の放電性能が低下するおそれがあるときは、均等化処理による放電で複数の蓄電体における蓄電電荷量が減少することがないので、端子電圧の均等化に伴い低温時に供給電力の不足が生じるおそれを低減することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る不均衡低減方法を用いた不均衡低減回路、及びこの不均衡低減回路を備えた電源装置、電源システムの構成の一例を示すブロック図である。

図１に示す電源システム１は、発電装置１０、電源制御装置３０、及び蓄電装置４０を備えて構成されている。そして、電源制御装置３０及び蓄電装置４０によって、電源装置５０が構成されている。電源装置５０は、例えば、電池パック、無停電電源装置、自然エネルギーを活用した発電装置やエンジンを動力源とする発電装置の余剰電力を蓄電する電力調整用の蓄電装置、及び負荷平準化電源等、種々の電源装置として用いられる。そして、電源装置５０には、発電装置１０や蓄電装置４０から電力供給を受ける負荷装置２０が接続されている。

発電装置１０は、具体的には、例えば、太陽光発電装置（太陽電池）などの自然エネルギーを活用した発電装置やエンジンを動力源とする発電機などである。なお、電源装置５０は、発電装置１０の代わりに商用電源から電力供給を受ける構成であってもよい。

蓄電装置４０は、Ｎ個の蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮを直列に接続して構成されている。蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮは、図略のボックスに収納されている。また、蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮのそれぞれは、複数個の蓄電素子４０１を電気的に直列に接続して構成されている。各蓄電素子４０１としては、ニッケル水素電池などのアルカリ蓄電池、リチウムイオン電池などの有機電池、及び電気二重層キャパシタなどのキャパシタ、等の蓄電素子を用いることができる。

なお、蓄電体の数、蓄電素子４０１の数、接続状態は、特に限定されるものではない。例えば、各蓄電体は、複数の蓄電素子４０１が直列、並列、あるいは直列と並列とが組み合わされて接続されることにより、構成されていてもよい。また、各蓄電体が、それぞれ一つの蓄電素子４０１であってもよい。また、蓄電装置４０の構成も上記に限定されるものではない。

電源制御装置３０は、例えば車載用のＥＣＵ（Electric Control Unit）として構成されている。電源制御装置３０は、不均衡低減回路３５０、温度センサ６１，６２、及び充放電制御回路３４０を備えている。また、不均衡低減回路３５０は、放電部３１０、電圧検出部３２０、制御部３３０、及び通信部６３を備えている。

充放電制御回路３４０は、例えば発電装置１０で生じた余剰電力や負荷装置２０で発生する回生電力を蓄電装置４０へ充電する。また、負荷装置２０の消費電流が急激に増大したり、または、発電装置１０の発電量が低下し、負荷装置２０が要求する電力が発電装置１０の出力を超えたりすると、充放電制御回路３４０によって、蓄電装置４０から不足した電力が負荷装置２０へ供給される。

また、充放電制御回路３４０は、制御部３３０からの制御信号に応じて、蓄電装置４０の充電を停止したり、許可したりするようになっている。

このように、充放電制御回路３４０によって蓄電装置４０の充放電が制御されることで、通常の場合、蓄電装置４０のＳＯＣが２０〜８０％程度の範囲になるようにされている。あるいは、夜間電力の有効活用をした負荷平準化電源やプラグインハイブリット車などでは、蓄電装置４０が、ＳＯＣ １００％の状態まで充電されて、負荷装置２０でエネルギーが必要な時に放電されるようになっている。

電圧検出部３２０は、蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮの各端子電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮを検出し、その検出値を制御部３３０へ出力する。電圧検出部３２０は、例えば、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮのうちいずれか一つを選択する図略の切換回路や、切換回路で選択された電圧をデジタル値に変換して制御部３３０へ出力する図略のアナログデジタルコンバータ等を用いて構成されている。

放電部３１０は、Ｎ個の抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，ＲＮと、Ｎ個のトランジスタＱ１，Ｑ２，・・・，ＱＮとを備えている。そして、抵抗Ｒ１とトランジスタＱ１との直列回路が蓄電体Ｂ１と並列に接続され、抵抗Ｒ２とトランジスタＱ２との直列回路が蓄電体Ｂ２と並列に接続され、以下同様に、抵抗とトランジスタとの直列回路が各蓄電体と並列に接続されている。なお、抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，ＲＮを可変抵抗としてもよい。

トランジスタＱ１，Ｑ２，・・・，ＱＮは、制御部３３０からの均等化放電信号ＳＧ１，ＳＧ２，・・・，ＳＧＮに応じて、それぞれオン、オフされるようになっている。そして、トランジスタＱ１，Ｑ２，・・・，ＱＮがオンされると、当該オンされたトランジスタと並列接続されている蓄電体が、抵抗を介して放電されるようになっている。

温度センサ６１は、例えば蓄電装置４０に密着して取り付けられている。そして、温度センサ６１は、蓄電装置４０の温度を検出する。温度センサ６２は、外気に触れる位置に配設されている。そして、温度センサ６２は、外気温を検出する。蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮの温度は、自己発熱がなくなれば、次第に低下して外気温と等しくなる。従って、外気温は、蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮの温度が、今後その温度になると予測される当該温度の一例に相当している。

通信部６３は、外部の情報源１００との間で通信を行う通信インターフェイス回路である。情報源１００は、例えばインターネットや無線公衆回線等のネットワークに接続されたサーバ装置、無線送信機、あるいは放送設備等の送信装置である。通信部６３と情報源１００との間の通信方式としては、有線通信や無線通信等、種々の無線方式を用いることができる。情報源１００は、例えば外気温や天気予報（外気温の予想）、あるいは霜注意報等、種々の気象情報を通信部６３へ送信するようになっている。

例えば、電源装置５０が車載用の電源装置であれば、通信部６３は、国土交通省や警察庁が推進するＩＴＳ（Intelligent Transport System）や、自動車メーカ等各社が推進しているカーナビゲーションサービス（例えば、日経エレクトロニクス ２００７年７月１６日号 Ｐ８〜Ｐ９、２００８年６月２日号 Ｐ７７〜Ｐ８６）で用いられる車載器と通信したり、あるいはこのような車載器として機能したりすることにより、このような交通情報システムからなる情報源１００から気象情報を受信する受信装置であってもよい。

また、通信部６３は、必ずしも通信を実行するものに限られず、例えばラジオやテレビ放送の電波を受信して、気象情報を取得する受信装置であってもよい。

制御部３３０は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、アナログデジタルコンバータと、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。

そして、制御部３３０は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、蓄電体温度取得部３３１、外気温取得部３３２、気象情報取得部３３３、ＳＯＣ検出部３３４、基準温度設定部３３５、目標電圧設定部３３６、及び均等化制御部３３７として機能する。この場合、蓄電体温度取得部３３１、外気温取得部３３２、及び気象情報取得部３３３が、温度関連情報取得部の一例に相当している。

なお、充放電制御回路３４０や負荷装置２０が、制御部３３０の一部、又は全部を含んで構成されていてもよい。

蓄電体温度取得部３３１、及び外気温取得部３３２は、例えばアナログデジタルコンバータを用いて構成されている。そして、蓄電体温度取得部３３１は、温度センサ６１から出力された信号に基づいて、蓄電装置４０の温度を示す情報を取得する。外気温取得部３３２は、温度センサ６２から出力された信号に基づいて、外気温を示す情報を取得する。

気象情報取得部３３３は、情報源１００から送信される気象情報、例えば天気予報における外気温の予測値Ｔｆを、通信部６３によって受信させることにより、外気温に関する情報として受信する。なお、気象情報取得部３３３は、必ずしも数値化された予測値Ｔｆを取得する例に限られず、例えば天気予報における霜注意報等のように、均等化制御部３３７の判定条件として用いられる低温条件に該当する気象情報を、通信部６３によって外気温に関する情報として受信させる構成であってもよい。

ところで、上述の交通情報システムにおいては、当該システムの車載器を搭載した車両をプローブとして用いることで、広い範囲の道路状況を示す情報を各車両から収集する技術が知られている（例えば、日経エレクトロニクス ２００６年５月８日号 Ｐ１０３〜Ｐ１０７、２００７年７月１６日号 Ｐ８〜Ｐ９）。そこで、例えば、電源装置５０が車両に搭載されている場合、気象情報取得部３３３は、自車両に搭載されているカーナビゲーション装置から、自車両の進行方向の経路を示す情報を取得し、上述の交通情報システムから当該自車両の進行方向の経路上に存在する他の車両（プローブ）において測定された外気温を、外気温の予測値Ｔｆとして取得するようにしてもよい。

ＳＯＣ検出部３３４は、例えば電圧検出部３２０によって検出された端子電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮの合計電圧を、例えば予めＲＯＭに記憶されたルックアップテーブルを参照してＳＯＣに変換することで、蓄電装置４０のＳＯＣを検出する。あるいは、ＳＯＣ検出部３３４は、例えば図略の電流検出回路によって蓄電装置４０の充放電電流を検出し、この充放電電流を積算することにより蓄電装置４０の蓄電電荷量を算出し、この蓄電電荷量からＳＯＣを算出する等、ＳＯＣを検出するために種々の方法を用いることができる。

基準温度設定部３３５は、ＳＯＣ検出部３３４によって検出されたＳＯＣが大きいほど低温条件の判定値として用いられる基準温度α，βが低くなるように、当該基準温度α，βを設定する。この場合、基準温度αは温度Ｔｂの判定値として用いられ、基準温度βは外気温Ｔａ及び外気温の予測値Ｔｆの判定値として用いられる。通常、蓄電装置４０の温度Ｔｂは、自己発熱により外気温より高くなるので、基準温度αの方が基準温度βより高い温度に設定されている。なお、基準温度αと基準温度βとは等しい温度に設定されてもよい。

図２は、蓄電素子４０１がニッケル水素二次電池である場合における、蓄電素子４０１の温度と抵抗値との関係を示すグラフである。横軸が蓄電素子４０１の温度（℃）、縦軸が蓄電素子４０１の内部抵抗値（Ω）を示している。図２に示すように、蓄電素子４０１は、温度が２５℃以下になると、温度が低くなるほど内部抵抗が増大する。内部抵抗が増大すると、放電性能が低下し、放電可能な電流値が減少する。そのため、負荷装置２０が必要とする電流量を確保するためには、蓄電装置４０の温度が所定の基準温度以上である必要が生じる。

一方で、蓄電素子４０１が放電可能な電流値は、ＳＯＣが大きいほど増大し、ＳＯＣが小さいほど減少する。そうすると、ＳＯＣが大きいときは、ＳＯＣが小さいときよりも前記基準電圧が低くても、負荷装置２０が必要とする電流量が確保できる。そこで、基準温度設定部３３５は、ＳＯＣ検出部３３４によって検出されたＳＯＣが大きいほど低温条件の判定値として用いられる基準温度α，βが低くなるように、基準温度α，βを設定する。

これにより、例えば冬期、温度Ｔｂが基準温度αに満たなかったり、外気温Ｔａが基準温度βに満たなかったりして低温条件に該当し、均等化処理が禁止されている場合であっても、蓄電装置４０が充電されてＳＯＣが増大すれば、基準温度設定部３３５によって基準温度α，βが低くなるように設定される結果、温度Ｔｂ、外気温Ｔａが基準温度α，β以上となれば、蓄電装置４０の均等化処理を実行することが可能となる。

目標電圧設定部３３６は、電圧検出部３２０によって検出された端子電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮのうちの最低電圧を、目標電圧Ｖｔｇとして設定する。

均等化制御部３３７は、電圧検出部３２０によって検出された端子電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮの最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎとの差、すなわち各端子電圧のバラツキを示す電圧が、予め設定された判定閾値Ｖｔｈを超える場合、蓄電装置４０に不均衡が生じていると判定する。なお、均等化制御部３３７は、各端子電圧のバラツキを示す電圧として、最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎとの差を用いる例に限られず、他の方法により蓄電装置４０に不均衡が生じていると判定するようにしてもよい。

また、均等化制御部３３７は、蓄電装置４０に不均衡が生じていると判定し、かつ所定の低温条件Ａ，Ｂ，Ｃのすべてが成立しない場合、蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮを、当該各蓄電体の端子電圧が目標電圧Ｖｔｇに実質的に等しくなるまでそれぞれ放電部３１０によって放電させる均等化処理を実行する。なお、実質的に等しいとは、電圧検出部３２０による電圧の検出誤差や、放電部３１０の制御誤差等による電圧差を許容する意である。

なお、均等化制御部３３７が電圧検出部３２０によって検出された端子電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮに基づいて、各端子電圧が目標電圧Ｖｔｇに実質的に等しくなるまでそれぞれ放電部３１０によって放電させる例に限られず、例えば目標電圧Ｖｔｇに相当するツェナー電圧を有するツェナーダイオードを、抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，ＲＮと直列接続することで、トランジスタＱ１，Ｑ２，・・・，ＱＮがオンされると各端子電圧が自動的に目標電圧Ｖｔｇとなるようにされていてもよい。

また、均等化制御部３３７は、蓄電装置４０に不均衡が生じているか否かにかかわらず、低温条件Ａ，Ｂ，Ｃのうち少なくとも一つが成立する場合、トランジスタＱ１，Ｑ２，・・・，ＱＮをオフさせて放電部３１０による均等化処理の実行を禁止する。

低温条件Ａとしては、例えば、「蓄電体温度取得部３３１で取得された蓄電装置４０の温度Ｔｂが、基準温度設定部３３５によって設定された基準温度αを下回る」という条件が用いられる。低温条件Ｂとしては、例えば、「蓄電体温度取得部３３１で取得された外気温Ｔａが、基準温度設定部３３５によって設定された基準温度βを下回る」という条件が用いられる。

低温条件Ｃとしては、例えば、「気象情報取得部３３３で取得された外気温の予測値Ｔｆが、基準温度設定部３３５によって設定された基準温度βを下回る」という条件や「気象情報取得部３３３によって、外気温が低温になることを示すものとして予め設定された情報（例えば霜注意報）が取得される」という条件が用いられる。

次に、図１に示す電源装置５０の動作について説明する。図３、図４は、図１に示す電源装置５０の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、基準温度設定部３３５による基準温度α，βの設定動作は、以下のフローチャートで示す動作と平行して常時実行されている。そして、電圧検出部３２０によって、蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮの各端子電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮが検出される（ステップＳ１）。

次に、均等化制御部３３７によって、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮのうちの最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎとが取得される（ステップＳ２）。そして、均等化制御部３３７によって、最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎとの差が各端子電圧のバラツキを示す電圧として算出され、その最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎとの差が判定閾値Ｖｔｈと比較される（ステップＳ３）。そして、当該差が判定閾値Ｖｔｈ以下であれば（ステップＳ３でＮＯ）再びステップＳ１へ戻ってステップＳ１〜Ｓ３の処理を繰り返す一方、当該差が判定閾値Ｖｔｈを超えていれば（ステップＳ３でＹＥＳ）、均等化制御部３３７によって、蓄電装置４０に不均衡が生じていると判定されて、ステップＳ４へ移行する。

なお、均等化制御部３３７は、最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎとの差を判定閾値Ｖｔｈと比較することで不均衡の有無を判定する例に限られず、例えば端子電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮの平均値と最小電圧Ｖｍｉｎとの差を判定閾値Ｖｔｈと比較することで不均衡の有無を判定するようにしてもよく、その他の方法によって不均衡の有無を判定するようにしてもよい。

次に、ステップＳ４において、蓄電装置４０の温度Ｔｂが、温度センサ６１で検出されて、蓄電体温度取得部３３１で取得される（ステップＳ４）。次に、外気温Ｔａが、温度センサ６２で検出されて外気温取得部３３２で取得される（ステップＳ５）。

次に、通信部６３によって、情報源１００から、外気温Ｔａや天気予報による外気温の予測値Ｔｆ、自車両の進行方向の経路上に存在する他の車両（プローブ）において測定された外気温である予測値Ｔｆ、あるいは霜注意報等、種々の気象情報が受信される（ステップＳ６）。

次に、均等化制御部３３７によって、低温条件Ａが満たされているか否かが確認される。具体的には、均等化制御部３３７によって、蓄電体温度取得部３３１で取得された蓄電装置４０の温度Ｔｂと、基準温度設定部３３５によって設定された基準温度αとが比較される（ステップＳ７）。

そして、温度Ｔｂが基準温度αに満たない場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、低温条件Ａが成立して蓄電装置４０の電流出力性能が低下しているので、均等化処理によって蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮをこれ以上放電させると負荷装置２０が必要とする電力を供給できなくなるおそれがある。そこで、均等化制御部３３７は、均等化処理の実行を禁止して（ステップＳ１０）、処理を終了する。

一方、温度Ｔｂが基準温度α以上の場合（ステップＳ７でＮＯ）、低温条件Ｂを確認するべくステップＳ８へ移行する。そして、均等化制御部３３７によって、低温条件Ｂが満たされているか否かが確認される。具体的には、均等化制御部３３７によって、蓄電体温度取得部３３１で取得された外気温Ｔａと、基準温度設定部３３５によって設定された基準温度βとが比較される（ステップＳ８）。

そして、外気温Ｔａが基準温度βに満たない場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、低温条件Ｂが成立する。そうすると、蓄電装置４０の充放電が停止して自己発熱がなくなれば、蓄電装置４０の温度Ｔｂは今後外気温Ｔａになると予測され、従って蓄電装置４０の電流出力性能が今後低下すると予測される。そうすると、均等化処理によって蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮをこれ以上放電させると負荷装置２０が必要とする電力を供給できなくなるおそれがある。そこで、均等化制御部３３７は、均等化処理の実行を禁止して（ステップＳ１０）、処理を終了する。

一方、外気温Ｔａが基準温度β以上の場合（ステップＳ８でＮＯ）、低温条件Ｃを確認するべくステップＳ９へ移行する。そして、均等化制御部３３７によって、低温条件Ｃが満たされているか否かが確認される。具体的には、均等化制御部３３７によって、気象情報取得部３３３で取得された外気温の予測値Ｔｆと、基準温度設定部３３５によって設定された基準温度βとが比較される（ステップＳ９）。

そして、予測値Ｔｆが基準温度βに満たない場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、低温条件Ｃが成立する。そうすると、蓄電装置４０の充放電が停止して自己発熱がなくなれば、蓄電装置４０の温度Ｔｂは今後予測値Ｔｆになると予測され、従って蓄電装置４０の電流出力性能が今後低下すると予測される。そうすると、均等化処理によって蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮをこれ以上放電させると負荷装置２０が必要とする電力を供給できなくなるおそれがある。そこで、均等化制御部３３７は、均等化処理の実行を禁止して（ステップＳ１０）、処理を終了する。

一方、予測値Ｔｆが基準温度β以上の場合（ステップＳ９でＮＯ）、均等化処理を実行するべくステップＳ２１へ移行する。

以上、ステップＳ４〜Ｓ１０の処理により、蓄電装置４０が低温になったり、あるいは蓄電装置４０が低温になったりすることが予想される条件下において均等化処理により蓄電装置４０を放電させることで負荷装置２０が必要とする電力を供給できなくなるおそれを低減することができる。

従来、例えば電源装置５０が車載用の電源として用いられている場合、夜、車両を駐車した後に均等化処理を実行して蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮを放電させると、翌朝気温が低下してエンジンがかからなくなるといった不都合が生じるおそれがある。

しかしながら、ステップＳ６，Ｓ９の処理により、気象情報取得部３３３によって、天気予報等の情報から翌朝の外気温の予測値Ｔｆや霜注意報等の気象情報を取得し、均等化制御部３３７が、この気象情報に基づいて低温条件Ｃの判定を行い、均等化処理の実行の可否を決めるので、車両を駐車した時点では気温が高くても翌朝の気温低下が予想される場合には均等化処理が実行されないので、翌朝エンジンがかからなくなるおそれが低減される。

ステップＳ２１において、均等化制御部３３７は、均等化放電信号ＳＧ１、ＳＧ２、・・・、ＳＧＮをすべてオンしてトランジスタＱ１，Ｑ２，・・・，ＱＮをオンさせることで、均等化処理を開始する（ステップＳ２１）。

次に、均等化制御部３３７は、均等化処理を開始後、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮの検査を開始し（ステップＳ２２）、変数ｎに「１」を代入して１番目の蓄電体から電圧検査を開始する（ステップＳ２３）。次に、均等化制御部３３７は、ｎ番目の均等化放電信号ＳＧｎがオンしているか否かを判定する（ステップＳ２４）。

そして、均等化放電信号ＳＧｎがオフであれば（ステップＳ２４でＮＯ）ステップＳ２７へ移行する一方、均等化放電信号ＳＧｎがオンしていれば（ステップＳ２４でＹＥＳ）、均等化制御部３３７は、ｎ番目の端子電圧Ｖｎが、目標電圧Ｖｔｇ以下かどうか判定する（ステップＳ２５）。そして、端子電圧Ｖｎが目標電圧Ｖｔｇを超えていれば（ステップＳ２５でＮＯ）ステップＳ２７へ移行する一方、端子電圧Ｖｎが目標電圧Ｖｔｇ以下であれば（ステップＳ２５でＹＥＳ）、均等化制御部３３７は、均等化放電信号ＳＧｎをオフ（トランジスタＱｎをオフ）して蓄電体Ｂｎの放電を終了する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２７において、均等化制御部３３７は、変数ｎに「１」加算し（ステップＳ２７）、変数ｎと蓄電体数Ｎとを比較する（ステップＳ２８）。

そして、変数ｎが蓄電体数Ｎ以下であれば（ステップＳ２８でＮＯ）、次の蓄電体について端子電圧の検査をするべくステップＳ２４へ移行する。一方、変数ｎが蓄電体数Ｎを超えていれば（ステップＳ２８でＹＥＳ）、ステップＳ２９へ移行する。

次に、ステップＳ２９において、均等化制御部３３７によって、まだオンしている均等化放電信号が有るか否か、すなわちまだ放電中の蓄電体が有るか否かが判定される（ステップＳ２９）。

そして、まだ放電中の蓄電体が有れば（ステップＳ２９でＹＥＳ）、ステップＳ２３〜Ｓ２９の処理を繰り返す一方、放電中の蓄電体が無ければ（ステップＳ２９でＮＯ）、放電処理を終了する。

以上、ステップＳ２１〜Ｓ２９の均等化処理により、蓄電体Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮが、各端子電圧が目標電圧Ｖｔｇになるまで放電されるので、放電終了後の端子電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮのバラツキが低減されて均等化される。また、ステップＳ７〜Ｓ１０の処理により、蓄電装置４０が低温になったり、あるいは蓄電装置４０が低温になったりするために蓄電装置４０を放電させると負荷装置２０が必要とする電力を供給できなくなることがないと考えられる場合にのみ、ステップＳ２１〜Ｓ２９の均等化処理が実行されるので、均等化処理により負荷装置２０が必要とする電力を供給できなくなるおそれを低減することができる。

なお、低温条件として、低温条件Ａ（ステップＳ７）、低温条件Ｂ（ステップＳ８）、低温条件Ｃ（ステップＳ９）の３通りの条件を用いる例を示したが、低温条件Ａ（ステップＳ７）、低温条件Ｂ（ステップＳ８）、低温条件Ｃ（ステップＳ９）のうち少なくとも１つを用いて均等化処理の実行の可否を判定するようにすればよい。

また、図１に示す電源装置５０の構成は上記に限定されるものではなく、同等の機能を有するものであればかまわない。例えば、制御部３３０は、上述の各種処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって実現することができる。

更に、充放電制御回路３４０が、制御部３３０としても機能する態様が考えられる。この態様においては、制御部３３０は、充放電制御回路３４０を構成するマイクロコンピュータに、図３〜図４に示す各種処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって、実現することができる。

また、各蓄電体の放電処理開始判定は、制御部３３０に限定するものでなく、制御部３３０から蓄電素子情報を得て充放電制御回路３４０や負荷装置２０で行ってもよく、その他であっても問題ない。

今回開示した本発明の実施の形態は、例示であってこれに限定されるものではない。

本発明に係る不均衡低減回路、これを用いた電源装置、及び不均衡低減方法は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、太陽電池や発電装置と二次電池とを組み合わされた電源システム等の電池搭載装置、システム等において、好適に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る不均衡低減方法を用いた不均衡低減回路、及びこの不均衡低減回路を備えた電源装置、電源システムの構成の一例を示すブロック図である。 蓄電素子の温度と抵抗値との関係を示すグラフである。 図１に示す電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示す電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 電源システム
１０ 発電装置
２０ 負荷装置
３０ 電源制御装置
４０ 蓄電装置
５０ 電源装置
６１，６２ 温度センサ
６３ 通信部
３１０ 放電部
３２０ 電圧検出部
３３０ 制御部
３３１ 蓄電体温度取得部
３３２ 外気温取得部
３３３ 気象情報取得部
３３４ ＳＯＣ検出部
３３５ 基準温度設定部
３３６ 目標電圧設定部
３３７ 均等化制御部
３４０ 充放電制御回路
３５０ 不均衡低減回路
４０１ 蓄電素子
Ａ，Ｂ，Ｃ 低温条件
Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮ 蓄電体
Ｑ１，Ｑ２，・・・，ＱＮ トランジスタ
Ｒ１，Ｒ２，・・・，ＲＮ 抵抗
ＳＧ１，ＳＧ２，・・・，ＳＧＮ 均等化放電信号
Ｔａ 外気温
Ｔｂ 温度
Ｔｆ 予測値
Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮ 端子電圧
Ｖｍａｘ 最大電圧
Ｖｍｉｎ 最小電圧
Ｖｔｇ 目標電圧
Ｖｔｈ 判定閾値
α 基準温度
β 基準温度

Claims (10)

1. 複数の蓄電体の温度に関連する温度関連情報を取得する温度関連情報取得部と、
   前記複数の蓄電体を、当該各蓄電体の端子電圧が互いに実質的に等しくなるまでそれぞれ放電させる均等化処理を実行する放電部と、
   前記温度関連情報取得部によって取得された温度関連情報が、前記複数の蓄電体の放電性能が低下する条件として設定された低温条件を満たす場合、前記放電部による均等化処理の実行を禁止する均等化制御部と
   を備えることを特徴とする不均衡低減回路。
2. 前記温度関連情報取得部は、
   前記複数の蓄電体の温度が、今後その温度になると予測される当該温度を、前記温度関連情報として取得すること
   を特徴とする請求項１記載の不均衡低減回路。
3. 前記温度関連情報取得部は、
   外気温に関する情報を、前記温度関連情報として取得すること
   を特徴とする請求項２記載の不均衡低減回路。
4. 前記温度関連情報取得部は、
   外部の送信装置から送信される外気温の予測値を、前記外気温に関する情報として受信すること
   を特徴とする請求項３記載の不均衡低減回路。
5. 前記複数の蓄電体は、車両に搭載されており、
   前記温度関連情報取得部は、
   自車両の進行方向の経路上に存在する他の車両において測定された外気温を、前記外気温に関する情報として受信すること
   を特徴とする請求項４記載の不均衡低減回路。
6. 前記温度関連情報取得部は、
   前記蓄電体の温度と、外気温とを前記温度関連情報として取得し、
   前記均等化制御部は、
   前記温度関連情報取得部によって取得された蓄電体の温度及び外気温のうち、少なくとも一方が前記低温条件を満たす場合、前記放電部による均等化処理の実行を禁止すること
   を特徴とする請求項１記載の不均衡低減回路。
7. 前記低温条件は、
   前記温度関連情報が、所定の基準温度より低い温度を示すことであり、
   前記複数の蓄電体のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部と、
   前記ＳＯＣ検出部によって検出されたＳＯＣが大きいほど前記基準温度が低くなるように、当該基準温度を設定する基準温度設定部とをさらに備えること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の不均衡低減回路。
8. 前記複数の蓄電体の端子電圧をそれぞれ検出する電圧検出部をさらに備え、
   前記放電部は、
   前記電圧検出部により検出された各端子電圧のバラツキを示す電圧が、予め設定された閾値電圧を超え、かつ前記温度関連情報取得部によって取得された温度関連情報が前記低温条件を満たさない場合、前記均等化処理を実行すること
   を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の不均衡低減回路。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の不均衡低減回路と、
   前記複数の蓄電体とを備えること
   を特徴とする電源装置。
10. 温度関連情報取得部が、複数の蓄電体の温度に関連する温度関連情報を取得する工程と、
    放電部が、前記複数の蓄電体を、当該各蓄電体の端子電圧が互いに実質的に等しくなるまでそれぞれ放電させる均等化処理を実行する工程と、
    均等化制御部が、前記温度関連情報取得部によって取得された温度関連情報が、所定の低温条件を満たす場合、前記放電部による均等化処理の実行を禁止する工程と
    を含むことを特徴とする不均衡低減方法。

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