JP2011217487A - 電池制御システムおよびその制御方法 - Google Patents

電池制御システムおよびその制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の組電池（モジュール）を並列接続した電池パックを備える電池制御システムにおいて、組電池単位で充放電および温度調整を適切に行うことが可能な電池制御システムを提供する。
【解決手段】充放電可能な電池セル１０ａを複数直列に接続して構成された複数のモジュールＡ〜Ｃを並列に接続した電池パック１０と、複数のモジュールＡ〜Ｃを個別に温度調整可能な状態に切替える第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃと、複数のモジュールＡ〜Ｃを個別に充放電可能な状態に切替える第１〜第３切替スイッチ３ａ〜３ｃと、第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃを切替制御して複数のモジュールＡ〜Ｃの電池温度を調整すると共に、第１〜第３切替スイッチ３ａ〜３ｃを切替制御して複数のモジュールＡ〜Ｃの充放電を行う制御装置５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池制御システムおよびその制御方法に関する。
従来、充放電可能な電池セル（二次電池）が直列接続された組電池の充放電制御を実行する電池制御システムが種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特許文献１には、組電池の温度を速やかに昇温させるための手段として、均等充電用の抵抗に充電電流を流し、当該抵抗に生ずる熱エネルギを利用する構成が開示されている。
また、特許文献２には、組電池を構成する複数の二次電池間の温度バラツキに起因する各二次電池の蓄電容量ＳＯＣ（State Of Charge）のバラツキを抑制する手段として、二次電池間の温度差が大きい場合、二次電池の充電電力を温度に依存しない所定電力に制限する構成が開示されている。
また、特許文献３には、組電池を構成する複数の電池セルの均等化に際し、電池セルの不必要な放電を抑制する構成として、セル放電電流をセルグループ放電電流よりも大きくする構成が開示されている。
特許第３６４４２４１号公報 特許第３７８１３６６号公報 特許第４０２９３５１号公報
しかしながら、上述した特許文献１〜３では、複数の電池セルが直列に接続された組電池の各電池セルの充放電や温度調整を行う構成が開示されているものの、当該組電池を複数並列接続して構成される電池パックにおける組電池単位で行う充放電や温度調整について何ら考慮されていない。
本発明は上記点に鑑みて、複数の組電池を並列接続した電池パックを備える電池制御システムにおいて、組電池単位で充放電および温度調整を適切に行うことが可能な電池制御システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、充放電可能な電池セル（１０ａ）を複数直列に接続して構成された複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を並列に接続した電池パック（１０）と、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を個別に温度調整可能な状態に切替える第１の切替手段（４４ａ〜４４ｃ）と、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を個別に充放電可能な状態に切替える第２の切替手段（３ａ〜３ｃ）と、第１の切替手段（４４ａ〜４４ｃ）を切替制御して複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の電池温度を調整すると共に、第２の切替手段（３ａ〜３ｃ）を切替制御して複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を行う制御手段（５）と、を備えることを特徴とする。
これによれば、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の電池温度を個別に調整できると共に、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を個別に行うことができる。このため、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を並列接続した電池パック（１０）備える電池制御システムにおいて、組電池（Ａ〜Ｃ）単位で充放電および温度調整を適切に行うことが可能となる。
ここで、組電池（Ａ〜Ｃ）の電池温度が適正温度範囲よりも高い温度或いは低い温度となる場合に、当該適正温度範囲から外れた組電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を行うと、組電池（Ａ〜Ｃ）の劣化や性能低下を招く虞がある。このため、組電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を行う際に、電池パック（１０）全体の温度を調整した後に、各組電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を行うことが考えられる。
しかし、電池パック（１０）全体の温度を調整した後に、各組電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を行うと、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を完了するまでの所要時間が長くなるといった背反がある。
そこで、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電池制御システムにおいて、制御手段（５）は、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を予め設定された順番に従って充放電可能な状態に切替えると共に、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち今回充放電可能な状態に切替えた組電池の充放電を行う際に、次回充放電可能な状態に切替える予定の組電池を温度調整可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、今回充放電可能な状態に切替えた組電池の充放電を行う際に、これと並行して、次回充放電可能な状態に切替え予定の組電池の温度調整を行うので、複数の電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を行う際の所要時間を短縮することができる。従って、組電池（Ａ〜Ｃ）単位でより適切な充放電および温度調整を行うことが可能となる。
また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の電池制御システムにおいて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）それぞれの電池温度を検出する電池温度検出手段（５１）を備え、制御手段（５）は、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が予め設定された適正温度範囲に含まれる組電池が存在する場合には、適正温度範囲に含まれる組電池を充放電可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池の充放電を行うので、組電池の劣化や性能低下を抑制することができる。
ここで、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の充電を行う場合には、各組電池（Ａ〜Ｃ）の過充電を抑制するために、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち劣化（内部抵抗の増大等）によって最も電圧が低下した組電池の蓄電容量の最大蓄電容量（ＦＣＣ）を基準として、各組電池（Ａ〜Ｃ）を充電することが考えられる。
しかし、各組電池（Ａ〜Ｃ）それぞれを最も劣化した組電池の最大蓄電容量（ＦＣＣ）となるように充電すると、最も劣化した組電池以外の他の組電池では、最大蓄電容量となるまで充電されないので、電池パック（１０）全体の総蓄電容量が低下してしまう。
そこで、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の電池制御システムにおいて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）における蓄電容量（ＳＯＣ）の最大蓄電容量（ＦＣＣ）を複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に算出する最大蓄電容量算出手段（５）を備え、制御手段（５）は、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を充電する場合、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に最大蓄電容量（ＦＣＣ）となるまで充電することを特徴とする。
これによれば、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に最大蓄電容量となるまで充電することができるので、電池パック（１０）全体の総蓄電容量の低下を抑制することができる。
ここで、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に蓄電容量（ＳＯＣ）が異なる状態で、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を同時に使用（放電）すると、各組電池間に電位差が生ずるため好ましくない。また、充放電可能な電池セル（二次電池）にとって過充電および過放電は好ましくない。
そこで、請求項５に記載の発明では、請求項３または４に記載の電池制御システムにおいて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の蓄電容量（ＳＯＣ）を複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に算出する蓄電容量算出手段（５）を備え、制御手段（５）は、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を放電する場合に複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、蓄電容量（ＳＯＣ）が最も多い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を放電する場合には、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち最も蓄電容量（ＳＯＣ）が多いものから優先的に放電するので、過充電を抑制することができる。
また、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の電池制御システムにおいて、制御手段（Ａ〜Ｃ）は、放電可能な状態に切替えた組電池の蓄電容量（ＳＯＣ）が適正温度範囲に含まれる他の組電池の蓄電容量（ＳＯＣ）にまで低下した場合には、他の組電池を放電可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、組電池（Ａ〜Ｃ）同士の蓄電容量が同程度となった場合に、同時に使用（放電）することとなるので、一部の組電池が集中的に放電に使用されることを抑制することができ、各組電池の使用頻度を均等化することができる。
また、請求項７に記載の発明のように、請求項３に記載の電池制御システムにおいて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）における電圧の最大電圧（Ｖｍａｘ）を複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に算出する最大電圧算出手段（５）を備え、制御手段（５）にて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を充電する場合、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に最大電圧（Ｖｍａｘ）となるまで充電するようにしてもよい。
また、請求項８に記載の発明のように、請求項３または７に記載の電池制御システムにおいて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の電圧（Ｖ）を複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に検出する電圧検出手段（５２）を備え、制御手段（５）にて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を放電する場合に複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、電圧（Ｖ）が最も高い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えるようにしてもよい。
また、請求項９に記載の発明のように、請求項８に記載の電池制御システムにおいて、制御手段（Ａ〜Ｃ）にて、放電可能な状態に切替えた組電池の電圧（Ｖ）が適正温度範囲に含まれる他の組電池の電圧にまで低下した場合には、他の組電池を放電可能な状態に切替えるようにしてもよい。
また、請求項１０に記載の発明のように、請求項３ないし９のいずれか１つに記載の電池制御システムにおいて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が適正温度範囲から外れる組電池が存在する場合には、制御手段（５）にて、適正温度範囲から外れる組電池の充放電を禁止してもよい。
また、請求項１１に記載の発明のように、請求項１０に記載の電池制御システムにおいて、制御手段（５）にて、適正温度範囲から外れる組電池（Ａ〜Ｃ）を温度調整可能な状態に切替えるようにしてもよい。
また、請求項１２に記載の発明では、充放電可能な電池セル（１０ａ）を複数直列に接続して構成された複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を並列に接続した電池パック（１０）と、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を個別に温度調整可能な状態に切替える第１の切替手段（４４ａ〜４４ｃ）と、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を個別に充放電可能な状態に切替える第２の切替手段（３ａ〜３ｃ）と、第１の切替手段（４４ａ〜４４ｃ）を切替制御して複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の電池温度を調整すると共に、第２の切替手段（３ａ〜３ｃ）を切替制御して複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を行う制御手段（５）と、を備える電池制御システムの制御方法であって、制御手段（５）にて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を予め設定された順番に従って充放電可能な状態に切替えると共に、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち今回充放電可能な状態に切替えた組電池の充放電を行う際に、次回充放電可能な状態に切替える予定の組電池を温度調整可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、複数の電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を行う際の所要時間を短縮することができ、組電池（Ａ〜Ｃ）単位でより適切な充放電および温度調整を行うことが可能となる。
また、請求項１３に記載の発明では、充放電可能な電池セル（１０ａ）を複数直列に接続して構成された複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を並列に接続した電池パック（１０）と、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を個別に温度調整可能な状態に切替える第１の切替手段（４４ａ〜４４ｃ）と、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を個別に充放電可能な状態に切替える第２の切替手段（３ａ〜３ｃ）と、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）それぞれの電池温度を検出する電池温度検出手段（５１）と、第１の切替手段（４４ａ〜４４ｃ）を切替制御して複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の電池温度を調整すると共に第２の切替手段（３ａ〜３ｃ）を切替制御して複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を行う制御手段（５）と、を備える電池制御システムの制御方法であって、制御手段（５）にて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が予め設定された適正温度範囲に含まれる組電池が存在するか否かを判定し、電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池が存在すると判定された場合に、適正温度範囲に含まれる組電池を充放電可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池の充放電を行うので、組電池の劣化や性能低下を抑制することができる。
また、請求項１４に記載の発明では、請求項１３に記載の電池制御システムの制御方法において、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を充電する場合には、制御手段（５）にて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）における蓄電容量（ＳＯＣ）の最大蓄電容量（ＦＣＣ）を複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に算出し、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に最大蓄電容量（ＦＣＣ）となるまで充電することを特徴とする。
これによれば、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に最大蓄電容量となるまで充電することができるので、電池パック（１０）全体の総蓄電容量の低下を抑制することができる。
また、請求項１５に記載の発明では、請求項１３または１４に記載の電池制御システムの制御方法において、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を放電する場合であって、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、制御手段（５）にて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の蓄電容量（ＳＯＣ）を複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に算出し、算出した蓄電容量（ＳＯＣ）が最も多い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち最も蓄電容量（ＳＯＣ）が多いものから優先的に放電するので、過充電を抑制することができる。
また、請求項１６に記載の発明では、請求項１５に記載の電池制御システムの制御方法において、制御手段（５）にて、放電可能な状態に切替えた組電池の蓄電容量（ＳＯＣ）が適正温度範囲に含まれる他の組電池の蓄電容量（ＳＯＣ）にまで低下したか否かを判定し、判定の結果、放電可能な状態に切替えた組電池の蓄電容量（ＳＯＣ）が他の組電池の蓄電容量（ＳＯＣ）にまで低下したと判定された場合に、他の組電池を放電可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、組電池（Ａ〜Ｃ）同士の蓄電容量が同程度となった場合に、同時に使用（放電）するので、各組電池の使用頻度を均等化することができる。
また、請求項１７に記載の発明のように、請求項１３に記載の電池制御システムの制御方法において、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を充電する場合には、制御手段（５）にて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）における電圧（Ｖ）の最大蓄電容量（Ｖｍａｘ）を複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に算出し、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に最大電圧（Ｖｍａｘ）となるまで充電してもよい。
また、請求項１８に記載の発明のように、請求項１３または１７に記載の電池制御システムの制御方法において、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、制御手段（５）にて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の電圧（Ｖ）を複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に検出し、検出した電圧（ＳＯＣ）が最も高い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えるようにしてもよい。
また、請求項１９に記載の発明のように、請求項１８に記載の電池制御システムの制御方法において、制御手段（５）にて、放電可能な状態に切替えた組電池の電圧（Ｖ）が適正温度範囲に含まれる他の組電池の電圧（Ｖ）にまで低下したか否かを判定し、判定の結果、放電可能な状態に切替えた組電池の電圧（Ｖ）が他の組電池の電圧（Ｖ）にまで低下したと判定された場合に、他の組電池を放電可能な状態に切替えるようにしてもよい。
また、請求項２０に記載の発明のように、請求項１３ないし１９のいずれか１つに記載の電池制御システムの制御方法において、制御手段（５）にて、複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち電池温度が適正温度範囲から外れる組電池が存在するか否かを判定し、判定の結果、電池温度が適正温度範囲から外れる組電池が存在すると判定された場合に、適正温度範囲から外れる組電池の温度調整を行うようにしてもよい。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
第１実施形態に係る電池制御システムの概略構成図である。 第１実施形態に係る充電制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る満充電制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る満充電制御時の作動を説明する説明図である。 第１実施形態に係る一部充電制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る充放電制御処理を示すフローチャートである。 電池温度が適正温度範囲であるか否かの判定処理を説明する説明図である。 第２実施形態に係る充電制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る充電時の作動を説明する説明図である。 第２実施形態に係る放電制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る放電時の作動を説明する説明図である。 第２実施形態の変形例を説明する説明図である。 第３実施形態に係る充放電を行う順番の決定方法を説明する説明図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
（第１実施形態）
本実施形態は、車両に搭載された電池パック１０の充放電および電池温度を調整する電池制御システム１に本発明を適用したもので、図１は、本実施形態に係る電池制御システム１の概略構成図である。なお、本実施形態の車両は、電池パック１０を電源とする走行用電動モータ（図示略）によって走行する電気自動車あるいは走行用駆動源としてエンジン（図示略）と走行用電動モータの両方を備えるハイブリッド自動車である。
本実施形態の電池制御システム１は、電池パック１０、インバータ２、分配器３、電池温度調整装置４、制御装置（制御手段）５を備えて構成されている。
電池パック１０は、電池セル１０ａを複数直列に接続して構成された３つのモジュール（組電池）Ａ〜Ｃを並列に接続して構成されている。この電池パック１０は、車両において要求される所定の高電圧を発生させるものである。本実施形態の電池セル１０ａは、充放電可能な二次電池（例えば、リチウムイオン電池や鉛蓄電池）で構成されている。
電池パック１０を構成する各モジュールＡ〜Ｃは、それぞれ異なる収容空間（例えば、異なるモジュール収容ケース内）に配置されている。また、各モジュールＡ〜Ｃそれぞれは分配器３を介してインバータ２に接続されており、分配器３を介してインバータ２に直流電流を供給するように構成されている。
インバータ２は、各モジュールＡ〜Ｃから供給された直流電流を交流電流に変換し、変換した交流電流を走行用電動モータ等の電気負荷に対して供給（放電）するものである。なお、本実施形態の電池制御システムは、回生時に、車両の走行エネルギが走行用電動モータおよびインバータ２等を介して電気エネルギに逆変換され、逆変換された電気エネルギによって各モジュールＡ〜Ｃを充電可能となっている。
分配器３は、各モジュールＡ〜Ｃとインバータ２とを接続する配線それぞれに設けられた第１〜第３切替スイッチ３ａ〜３ｃを有して構成されている。この切替スイッチ３ａ〜３ｃは、対応するモジュールＡ〜Ｃとインバータ２との間の接続状態を個別に切替可能に構成されている。例えば、切替スイッチ３ａ〜３ｃがオンされることで、モジュールＡ〜Ｃとインバータ２との間が接続されてモジュールＡ〜Ｃの充放電可能な状態となり、切替スイッチ３ａ〜３ｃがオフされることで、モジュールＡ〜Ｃとインバータ２との間の接続が遮断されてモジュールＡ〜Ｃの充放電不可能な状態となる。なお、本実施形態では、第１〜第３切替スイッチ３ａ〜３ｃが、モジュールＡ〜Ｃを個別に充放電可能な状態に切替えるための切替手段（第２の切替手段）を構成している。
ここで、図１では、第１切替スイッチ３ａがオンされ、第２、第３切替スイッチ３ｂ、３ｃがオフされた状態を示している。この状態では、モジュールＡとインバータ２とが接続されているので、モジュールＡが充放電可能な状態に切替えられた状態となっている。なお、各切替スイッチ３ａ〜３ｃは、後述する制御装置５の出力信号に基づいて切替制御される。
電池温度調整装置４は、車両外部からの空気を熱交換器４２にて温度調節し、当該温度調節した空気を各モジュールＡ〜Ｃが収容された収容空間に吹き出すことで、各モジュールＡ〜Ｃの温度を調整するための電池温度調整手段である。
本実施形態の電池温度調整装置４は、車両外部から導入された空気が流れる空気通路を構成するケース４１、各モジュールＡ〜Ｃが収容空間に向けて空気を送風する送風機（図示略）、送風機からの送風空気を温度調節（冷却および加熱）するための熱交換器４２、当該熱交換器４２に高温冷媒および低温冷媒の何れか一方を導入するための冷媒導入装置（図示略）等で構成されている。
冷媒導入装置は、送風空気を冷却する場合に熱交換器４２の内部に低温冷媒を導入し、送風空気を加熱する場合に熱交換器４２の内部に高温冷媒を導入するものである。熱交換器４２に導入する低温冷媒としては、例えば、車室内を空調するための冷凍サイクル（図示略）の低圧冷媒（蒸発器にて蒸発させる冷媒）を用いることができる。また、高温冷媒としては、当該冷凍サイクルの高圧冷媒（圧縮機から吐出された冷媒）を用いることができる。
本実施形態の熱交換器４２は、冷媒導入装置によって低温冷媒が導入されると、送風機からの送風空気を冷却する冷却器として機能する一方、冷媒導入装置によって高温冷媒が導入されると、送風機からの送風空気を加熱する加熱器として機能する。なお、冷媒導入装置における熱交換器４２への冷媒の導入の切替えは、制御装置５により制御可能に構成されている。
ケース４１における熱交換器４２よりも空気流れ下流側には、第１〜第３開口部４１０ａ〜４１ｃが形成されている。第１〜第３開口部４１０ａ〜４１ｃには、熱交換器４２にて温度調節された空気を各モジュールＡ〜Ｃが収容された収容空間に導くための第１〜第３ダクト４３ａ〜４３ｃが接続されている。そして、ケース４１と各ダクト４３ａ〜４３ｃとの接続部付近には、第１〜第３開口部４１０ａ〜４１ｃを開閉するための板状の第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃが設けられている。
第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃは、各回転軸の一端部がモータ（図示略）に接続され、当該モータの駆動により個別に開閉可能に構成されている。なお、第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃを駆動するモータは、制御装置５により制御可能に構成されている。
このため、例えば、第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃにて第１〜第３開口部４１０ａ〜４１ｃが開放されると、各モジュールＡ〜Ｃが温度調整可能な状態となる一方、第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ａにて第１〜第３開口部４１０ａ〜４１ｃが閉鎖されると、各モジュールＡ〜Ｃの温度調整不可能な状態となる。なお、本実施形態では、第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃが、各モジュールＡ〜Ｃを温度調整可能な状態へと切替えるための切替手段（第１の切替手段）を構成している。
ここで、図１では、第１開閉ドア４４ａにて第１開口部４１０ａが開放され、第２、第３開閉ドア４４ｂ、４４ｃにて第２、第３開口部４１ｂ、４１ｃが閉鎖された状態を示している。この状態では、第１開閉ドア４４ａにて第１開口部４１０ａのみが開放されているので、モジュールＡが温度調整可能な状態に切替えられた状態となっている。
制御装置５は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。この制御装置５は、そのＲＯＭ内に電池パック１０を構成する各モジュールＡ〜Ｃの充放電制御および温度調整制御を実行するための制御プログラムを記憶しており、当該制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行うものである。
制御装置５の入力側には、各種センサからセンサ検出信号が入力される。このセンサとしては、各モジュールＡ〜Ｃの温度を検出する電池温度センサ５１、各モジュールＡ〜Ｃの電圧を検出する電圧センサ５２と、各モジュールＡ〜Ｃを流れる電流を検出する電流センサ５３等が設けられている。なお、本実施形態では、電池温度センサ５１が本発明の電池温度検出手段に相当し、電圧センサ５２が本発明の電圧検出手段に相当している。
また、制御装置５の出力側には、第１〜第３切替スイッチ３ａ〜３ｃ、第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃのモータ、冷媒導入装置等が接続され、これらの機器の作動が制御装置５の出力信号により制御される。
本実施形態の制御装置５は、第１〜第３切替スイッチ３ａ〜３ｃおよび第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃのモータ等を制御することで、モジュールＡ〜Ｃ毎に充放電および温度調整を行うように構成されている。
次に、本実施形態の制御装置５が実行する各モジュールＡ〜Ｃの充電制御処理、および第１〜第３切替スイッチ３ａ〜３ｃや第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃ等の制御方法について、図２〜図４に基づいて説明する。ここで、図２は、本実施形態に係る制御装置５が実行する充電制御処理を示すフローチャートである。
本実施形態の充電制御処理は、各モジュールＡ〜Ｃの温度調整および充電それぞれを行う処理である。このため、本実施形態の充電制御処理は、夏季や冬季等のように電池パック１０の各モジュールＡ〜Ｃの電池温度が適正温度範囲から外れ易い状況に適用すると好適である。なお、満充電制御処理の開始時には、第１〜第３切替スイッチ３ａ〜３ｃそれぞれがオフされ、第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃにて第１〜第３開口部４１０ａ〜４１ｃそれぞれが閉鎖されている。
図２に示すように、先ず、今回の車両の走行で必要とされる必要電力量（必要充電量）を決定する（Ｓ１）。なお、必要電力量は、電池パック１０の使用状況に応じて決定する。例えば、ユーザがカーナビゲーションシステム等に設定した現在地から目的地までの移動距離やユーザが過去に電池パック１０を充電した際の充電履歴を参照して必要電力量を決定する。
そして、Ｓ１にて決定した必要電力量が基準電力量以上であるか否かを判定する（Ｓ２）。この基準電力量は、例えば、各モジュールＡ〜Ｃの１つを満充電状態となるまで充電した場合に使用可能な電力量に設定されている。
Ｓ２の判定処理の結果、必要電力量が基準電力量以上と判定された場合（Ｓ２：ＹＥＳ）には、電池パック１０にて使用可能な電力量を充分に確保するために、各モジュールＡ〜Ｃそれぞれを充電する満充電制御処理を実行する（Ｓ３）。
一方、上述したＳ２の判定処理の結果、必要電力量が基準電力量より少ないと判定された場合（Ｓ２：ＮＯ）には、各モジュールＡ〜Ｃの一部を満充電状態にまで充電する一部充電制御処理を実行する（Ｓ４）。
ここで、Ｓ３の満充電制御処理について図３、図４に基づいて説明する。図３は、図２の満充電制御処理の内容を示すフローチャートであり、図４は、満充電制御処理における作動を説明する説明図である。なお、図４（ａ）は、各モジュールＡ〜Ｃにおける充電および温度調整の状態を示すタイムチャートであり、図４（ｂ）は、充電時における各モジュールＡ〜Ｃの蓄電容量（ＳＯＣ）と時間との関係を示している。
満充電制御処理（Ｓ３）は、予め設定された順番に従って各モジュールＡ〜Ｃそれぞれを満充電状態にまで充電するものである。本実施形態では、モジュールＡ→モジュールＢ→モジュールＣの順に充電するようにしている。なお、各モジュールＡ〜Ｃを充電する順番は、モジュールＡ→モジュールＢ→モジュールＣの順に限定されず、任意の順番に設定することができる。
満充電制御処理（Ｓ３）の詳細について説明すると、図３に示すように、先ず、順番が一番目に設定されたモジュールＡの温度調整を開始する（Ｓ３１）。具体的には、第１開閉ドア４４ａにて第１開口部４１０ａを開放し、熱交換器４２にて温度調整された空気をモジュールＡの収容空間に導入してモジュールＡの温度を調整する。なお、冷媒導入装置を介して熱交換器４２に導入する冷媒は、各モジュールＡの電池温度に応じて高圧冷媒および低圧冷媒の何れかに決定される。
そして、モジュールＡの温度調整が完了したか否かを判定し（Ｓ３２）、モジュールＡの温度調整が完了していないと判定された場合（Ｓ３２：ＮＯ）には、温度調整が完了するまで待機する。
Ｓ３２の判定処理にて、モジュールＡの温度調整が完了したと判定された場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）には、第１開閉ドア４４ａにて第１開口部４１０ａを閉鎖した後に、今回充電可能な状態（今回充放電可能な状態）に切替えたモジュールＡの充電を開始すると共に、モジュールＢの温度調整を開始する（Ｓ３３）。つまり、温度調整を完了したモジュールＡの充電と並行して、次回充電を行う予定（次回充放電可能な状態に切替える予定）のモジュールＢの温度調整を行う。具体的には、第１切替スイッチ３ａをオンしてモジュールＡの充電を行うと共に、第２開閉ドア４４ｂにて第２開口部４１ｂを開放してモジュールＢの温度を調整する。
そして、モジュールＡの充電およびモジュールＢの温度調整が完了したか否かを判定し（Ｓ３４）、モジュールＡの充電およびモジュールＢの温度調整それぞれが完了していないと判定された場合（Ｓ３４：ＮＯ）には、モジュールＡの充電およびモジュールＢが完了するまで待機する。
Ｓ３３の判定処理にて、モジュールＡの充電およびモジュールＢの温度調整が完了したと判定された場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）には、第１切替スイッチ３ａをオフすると共に第２開閉ドア４４ｂにて第２開口部４１ｂを閉鎖した後に、モジュールＢの充電を開始すると共にモジュールＣの温度調整を開始する（Ｓ３５）。つまり、温度調整を完了したモジュールＢの充電と並行して、次回充電を行う予定のモジュールＣの温度調整を行う。具体的には、第２切替スイッチ３ｂをオンしてモジュールＢの充電を行うと共に、第３開閉ドア４４ｃにて第３開口部４１ｃを開放してモジュールＣの温度を調整する。
そして、モジュールＢの充電およびモジュールＣの温度調整が完了したか否かを判定し（Ｓ３６）、モジュールＢの充電およびモジュールＣの温度調整それぞれが完了していないと判定された場合（Ｓ３６：ＮＯ）には、完了するまで待機する。
Ｓ３６の判定処理にて、モジュールＢの充電およびモジュールＣの温度調整が完了したと判定された場合（Ｓ３６：ＹＥＳ）には、第２切替スイッチ３ｂをオフすると共に第３開閉ドア４４ｃにて第３開口部４１ｃを閉鎖した後に、温度調整を完了したモジュールＣの充電を開始する（Ｓ３７）。具体的には、第３切替スイッチ３ｃをオンしてモジュールＣの充電を行う。
そして、モジュールＣの充電が完了したか否かを判定する（Ｓ３８）。この判定処理の結果、モジュールＣの充電が完了していないと判定された場合（Ｓ３８：ＮＯ）には、モジュールＣの充電が完了するまで待機し、モジュールＣの充電が完了したと判定された場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）には、満充電制御処理を終了する。
このように満充電制御処理では、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、モジュールＡの充電を行う際に、これと並行して、モジュールＢの温度調整を行う（時間ｔ１〜時間ｔ２参照）。また、モジュールＢの充電を行う際に、これと並行して、モジュールＣの温度調整を行う（時間ｔ２〜時間ｔ３参照）。
このため、電池パック１０全体の温度を調整した後に、各モジュールＡ〜Ｃの充放電を行う場合に比べて、今回充電を行うモジュールの充電と次回充電を行う予定のモジュールの温度調整を並行して行う分、充電制御処理の所要時間を短縮することができる。
次に、Ｓ４の一部充電制御処理について図５に基づいて説明する。ここで、図５は、図２の一部充電制御処理の内容を示すフローチャートである。
一部充電制御処理（Ｓ４）は、予め設定された順番に従って各モジュールＡ〜Ｃのうち必要電力量に応じて１つまたは複数のモジュールを今回充電するモジュールに決定し、決定したモジュールを満充電状態にまで充電するものである。
一部充電制御処理の詳細ついて説明すると、図４に示すように、先ず、前回充電を完了したモジュールに基づいて今回に充電を行うモジュールを決定する（Ｓ４１）。すなわち、前回充電を完了したモジュールの次に充電を行う予定のモジュールを、今回充電を行うモジュールとする。
次に、Ｓ４１にて決定されたモジュールの温度調整を開始する（Ｓ４２）。具体的には、Ｓ４１にて決定されたモジュールに対応する開閉ドアにて開口部を開放する。そして、温度調整を開始したモジュールの温度調整が完了したか否かを判定し（Ｓ４３）、温度調整が完了していないと判定された場合（Ｓ４３：ＮＯ）には完了するまで待機する。
一方、モジュールの温度調整が完了したと判定された場合（Ｓ４３：ＹＥＳ）、開閉ドアを閉鎖した後に、温度調整が完了したモジュールの充電を行う（Ｓ４４）。つまり、温度調整を完了したモジュールに対応する切替スイッチをオンする。そして、充電を開始したモジュールの充電が完了したか否かを判定する（Ｓ４５）。この結果、充電が完了していないと判定された場合（Ｓ４５：ＮＯ）には、完了するまで待機し、充電が完了していると判定された場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）には、一部充電制御処理を終了する。
このように一部充電制御処理では、各モジュールＡ〜Ｃのうち１つを決定し、決定したモジュールのみを温度調整した後の充電を行うので、電池パック１０全体の温度を調整した後に、特定のモジュールの充電を行う場合に比べて、充電制御処理の所要時間を短縮することができる。
以上説明した本実施形態の構成では、第１〜第３切替スイッチ３ａ〜３ｃを切替制御すると共に、第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃを制御することで、電池パック１０を構成する各モジュールＡ〜Ｃを個別に充放電可能な状態および温度調整可能な状態に切替えることができる。
これにより、各モジュールＡ〜Ｃを並列接続した電池パック１０において、モジュールＡ〜Ｃ単位で適切な温度調整および充放電を実行することが可能となる。
また、本実施形態では、今回の車両の走行に必要とされる必要充電量と基準電力量に基づいて、満充電制御処理および一部充電制御処理の何れかに設定しているので、電池パック１０の使用状況に応じて各モジュールＡ〜Ｃの充電を適切に実行することが可能となる。
さらに、上述した満充電制御処理および一部充電制御処理では、予め設定された順番で各モジュールＡ〜Ｃの充電を行っており、各モジュールＡ〜Ｃにおける使用頻度を均一化することができるので、各モジュールＡ〜Ｃにおいて特定のモジュールに負荷が集中することを抑制することが可能となる。
加えて、満充電制御処理では、今回充電を行うモジュールの充電を行う際に、これと並行して、次回充電を行う予定のモジュールの温度調整を行うので、充電制御処理の所要時間を短縮することができる。
また、一部充電制御処理では、各モジュールＡ〜Ｃのうち充電が必要な個数および充電するモジュールを決定し、決定した複数または単数個のモジュールのみを温度調整した後の充電を行うので、充電制御処理の所要時間を短縮することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
上記第１実施形態では、充電制御処理にて、予め定められた順番に従って各モジュールＡ〜Ｃの温度調整および充電を行うようにしている。これに対して、本実施形態では、各モジュールＡ〜Ｃの電池温度および蓄電容量（ＳＯＣ）に基づいて、各モジュールＡ〜Ｃの充放電を行うようにしている点が異なっている。なお、本実施形態では、上記第１実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。
図６は、本実施形態に係る充放電制御処理を示すフローチャートである。図６に示すように本実施形態の充放電制御処理では、先ず、電池温度センサ５１、電圧センサ５２、電流センサ５３等の各センサ出力を検出する（Ｓ５）。
ここで、各モジュールＡ〜Ｃの電池温度が電池を使用する際の適正温度の範囲（適正温度範囲）の下限値を下回る場合に、各モジュールＡ〜Ｃの充放電を行うと、各モジュールＡ〜Ｃの内部抵抗の増大によって電圧低下等を招く虞がある。一方、各モジュールＡ〜Ｃの電池温度が適正温度範囲の上限値を上回る場合には、充電効率の悪化や電池の劣化を招く虞がある。
このため、本実施形態では、電池温度センサ５１にて検出された各モジュールＡ〜Ｃの電池温度が予め設定された適正温度範囲内であるか否かを判定し（Ｓ６）、判定の結果、各モジュールＡ〜Ｃの電池温度が適正温度範囲内でないと判定された場合（Ｓ６：ＮＯ）には、適正温度範囲から外れたモジュールの充放電制御処理を終了する。つまり、各モジュールＡ〜Ｃのうち電池温度が適正温度範囲から外れたモジュールの充放電を禁止することとしている。
一方、Ｓ６の判定処理の結果、各モジュールＡ〜Ｃの電池温度が適正温度範囲内であると判定された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）には、今回の充放電制御処理がモジュールを充電する処理であるか否かを判定する（Ｓ７）。なお、今回の充放電制御処理がモジュールを充電する処理であるか否かの判定は、車両の走行状態や各モジュールＡ〜Ｃの蓄電容量等に基づいて判定される。
この判定処理の結果、今回の充放電制御処理がモジュールを充電する処理であると判定された場合（Ｓ７：ＹＥＳ）には、電池温度が適正温度範囲内のモジュールの充電制御処理を行う（Ｓ８）。一方、今回の充放電制御処理がモジュールを充電するものでないと判定された場合（Ｓ７：ＮＯ）には、電池温度が適正温度範囲内のモジュールの放電制御処理を行う（Ｓ９）。
このように、本実施形態の充放電制御処理では、各モジュールＡ〜Ｃのうち電池温度が適正温度範囲に含まれるモジュールの充放電を行う一方、各モジュールＡ〜Ｃのうち電池温度が適正温度範囲から外れたモジュールの充放電を禁止することとしている。
例えば、図７（ａ）に示すように、モジュールＡおよびモジュールＣの電池温度が適正温度範囲に含まれ、モジュールＢの電池温度が適正温度範囲から外れる場合には、モジュールＢの充放電が禁止されることとなる（図７（ｂ）参照）。ここで、図７（ａ）は、各モジュールＡ〜Ｃの電池温度と適正温度範囲との関係を示し、図７（ａ）は、電池制御システムの要部を示している。なお、図７（ｂ）における各モジュールＡ〜Ｃ内に示す網掛け部分は、各モジュールＡ〜Ｃの蓄電容量（ＳＯＣ）を示している。
次に、本実施形態の充電制御処理（Ｓ８）の詳しい処理内容について図８、図９に基づいて説明する。図８は、本実施形態の充電制御処理のフローチャートを示し、図９は、本実施形態の充電時の作動を説明する説明図である。なお、充電制御処理では、各モジュールＡ〜Ｃの電池温度が適正温度範囲に含まれていることとする。
図８に示すように、本実施形態の充電制御処理では、先ず、モジュールＡ〜Ｃ毎の最大蓄電容量（ＦＣＣ：Full Charge Capacity）を算出する（Ｓ８１）。この満蓄電容量（ＦＣＣ）は、使用初期段階のモジュールの最大蓄電容量（例えば、製造時のモジュールの満蓄電容量）からモジュールの使用により劣化した分の劣化容量を除いた容量を意味している。最大蓄電容量（ＦＣＣ）の検出は、例えば、各モジュールＡ〜Ｃの電圧（電圧センサ５２の検出値）および各モジュールＡ〜Ｃの電流（電流センサ５３の検出値）よりモジュールＡ〜Ｃ毎の内部抵抗を検出し、検出した内部抵抗と使用初期段階のモジュールの内部抵抗との比較に基づいて算出する。なお、本実施形態では、制御装置５が本発明の最大蓄電容量算出手段を構成している。
そして、第１〜第３切替スイッチ３ａ〜３ｃをオンして、各モジュールＡ〜Ｃを満蓄電容量（ＦＣＣ）となるまで充電する（Ｓ８２）。換言すれば、各モジュールＡ〜Ｃの充電時における目標容量を満蓄電容量（ＦＣＣ）に設定し、当該目標容量となるまで充電を継続する。
その後、モジュールＡ〜Ｃ毎に充電が完了したか否かを判定し（Ｓ８３）、充電が完了していないと判定された場合（Ｓ８３：ＮＯ）には、Ｓ８２の処理に戻り、充電が完了したと判定された場合（Ｓ８３：ＹＥＳ）には、充電が完了したモジュールに対応する切替スイッチをオフして充電制御処理を終了する。
このように、本実施形態の充放電制御処理では、モジュールＡ〜Ｃ毎に最大充電容量を算出し、算出した最大充電容量となるまで充電している。このため、図９に示すように、各モジュールＡ〜Ｃそれぞれの最大充電容量ＦＣＣが異なる場合であっても、各モジュールＡ〜Ｃを最大充電容量となるまで充電することできる。なお、図８における各モジュールＡ〜Ｃ内に示す網掛け部分は、各モジュールＡ〜Ｃの蓄電容量（ＳＯＣ）を示し、各モジュールＡ〜Ｃの黒塗部分は、各モジュールＡ〜Ｃにおける劣化した分の劣化容量を示している。
次に、本実施形態の充電制御処理（Ｓ９）の詳しい処理内容について図１０、図１１に基づいて説明する。図９は、本実施形態の放電制御処理のフローチャートを示し、図１１は、本実施形態の放電時の作動を説明する説明図である。ここで、図１１（ａ）が放電開始時の放電状態を示し、図１２（ｂ）がモジュールＢとモジュールＣとの蓄電容量が同等となった際の放電状態を示し、図１１（ｃ）が各モジュールＡ〜Ｃの蓄電容量が同等となった際の放電状態を示している。なお、本実施形態の放電制御処理では、放電開始時に、各モジュールＡ〜Ｃの電池温度が適正温度範囲に含まれると共に、各モジュールＡ〜Ｃが最大蓄電容量（ＦＣＣ）にまで充電されているものとする。
本実施形態の放電制御処理では、先ず、モジュールＡ〜Ｃ毎の蓄電容量を検出する（Ｓ９１）。なお、蓄電容量の検出は、例えば、モジュールＡ〜Ｃ毎の電圧（電圧センサ５２の検出値）および電流（電流センサ５３の検出値）に基づいて検出したり、各モジュールＡ〜Ｃの開放電圧および内部抵抗に基づいて検出したりすることができる。なお、本実施形態では、制御装置５が本発明の蓄電容量算出手段を構成している。
ここで、モジュールＡ〜Ｃ毎に蓄電容量や電圧が異なる状態で、各モジュールＡ〜Ｃを同時に使用（放電）すると、モジュールが劣化し易くなるといった傾向がある。また、モジュールＡ〜Ｃは、過充電状態や過放電状態でより劣化し易いといった傾向がある。
そこで、本実施形態では、Ｓ９１にて算出した各モジュールＡ〜Ｃにおける蓄電容量を比較して、最も蓄電容量が多いモジュールを決定する（Ｓ９２）。そして、Ｓ９２にて、最も蓄電容量が多いモジュールに対応する切替スイッチをオンして放電を開始する（Ｓ９３）。つまり、過充電で最も蓄電容量が多いモジュールから優先的に放電することで、過充電状態を抑制する。
その後、再度、モジュールＡ〜Ｃ毎の蓄電容量を算出する（Ｓ９４）。なお、Ｓ９４にて、蓄電容量を検出する際には、改めて電圧センサ５２および電流センサ５３の出力を算出する。そして、放電中のモジュール（Ｓ９２で決定されたモジュール）の蓄電容量（Ｓ９４にて検出した蓄電容量）が、未だ放電を行っていない他のモジュールの蓄電容量にまで低下しているか否かを判定する（Ｓ９５）。
この判定処理の結果、放電中のモジュールの蓄電容量が、未だ放電を行っていない他のモジュールの蓄電容量にまで低下していると判定された場合（Ｓ９５：ＹＥＳ）、放電中のモジュールと同等の蓄電容量となるモジュールの放電を開始する（Ｓ９６）。その後、放電を完了したか否かを判定し（Ｓ９７）、放電が完了していないと判定された場合（Ｓ９７：ＮＯ）には、Ｓ９４の処理に戻り、放電が完了したと判定された場合（Ｓ９７：ＹＥＳ）には、各切替スイッチ３ａ〜３ｃをオフして放電制御処理を終了する。
なお、Ｓ９５の判定処理の結果、放電中のモジュールの蓄電容量が、未だ放電を行っていない他のモジュールの蓄電容量にまで低下していると判定された場合（Ｓ９５：ＮＯ）には、Ｓ９７の処理に移行する。
このように、本実施形態の放電制御処理では、各モジュールＡ〜Ｃのうち最も蓄電容量が多いモジュールを優先的に使用（放電）すると共に、放電中のモジュールの蓄電容量が、未だ放電を行っていない他のモジュールの蓄電容量にまで低下した場合に、他のモジュールの放電を開始することとしている。
このため、図１１（ａ）に示すように、放電開始時の蓄電容量がモジュールＢが最も多く、次にモジュールＣが多く、モジュールＡが最も少ない場合には、先ず、最も蓄電容量が多いモジュールＢを優先して放電を開始する（第１切替スイッチ３ａをオン）。その後、放電によってモジュールＢの蓄電容量がモジュールＣの蓄電容量にまで低下すると、図１１（ｃ）に示すように、第２切替スイッチ３ｂをオンしてモジュールＣの放電を開始する。そして、放電によってモジュールＢおよびモジュールＣの蓄電容量がモジュールＡの蓄電容量にまで低下すると、図１１（ｃ）に示すように、第３切替スイッチ３ｃをオンして各モジュールＣの放電を開始する。
以上説明した本実施形態では、各モジュールＡ〜Ｃのうち電池温度が予め設定された適正温度範囲に含まれるモジュールが存在する場合には、適正温度範囲に含まれるモジュールの充電制御処理および放電制御処理の一方を行う。すなわち、電池温度が適正範囲温度に含まれるモジュールを充放電可能な状態に切替え、電池温度が適正範囲温度から外れるモジュールの充放電を禁止するようにしている。このため、電池パック１０におけるモジュールの劣化や性能低下を抑制することができる。
また、本実施形態では、モジュールの充電を行う充電制御処理において、各モジュールＡ〜Ｃそれぞれの最大蓄電容量（ＦＣＣ）を検出し、各モジュールＡ〜Ｃを最大蓄電容量ＦＣＣとなるまで充電するようにしている。このため、各モジュールＡ〜Ｃのうち最大蓄電容量ＦＣＣが最も少ないモジュールの最大蓄電容量を基準に各モジュールＡ〜Ｃを充電する場合に比べて、電池パック１０全体の総蓄電容量を増大させることができる。
また、本実施形態では、モジュールの放電を行う放電制御処理において、各モジュールＡ〜Ｃのうち最も蓄電容量ＳＯＣが多いモジュールを優先的に使用（放電）すると共に、放電中のモジュールの蓄電容量が、未だ放電を行っていない他のモジュールの蓄電容量にまで低下した場合に、他のモジュールの放電を開始するようにしている。
これによれば、各モジュールＡ〜Ｃのうち蓄電容量ＳＯＣが多いモジュールを優先的に放電すると共に、蓄電容量ＳＯＣが同程度となる状態で各モジュールＡ〜Ｃを同時に放電することができるので、モジュールの劣化を抑制することができる。さらに、一部のモジュールが集中的に放電に使用されることを抑制することができるので、一部のモジュールが集中して劣化することを抑制することができる。
ここで、本実施形態では、Ｓ６の判定処理の結果、各モジュールＡ〜Ｃの電池温度が適正温度範囲内でないと判定された場合（Ｓ６：ＮＯ）には、適正温度範囲から外れたモジュールの充放電制御処理を終了しているが、これに限定されるものではない。
例えば、図１２に示すように、Ｓ６の判定処理の結果、各モジュールＡ〜Ｃの電池温度が適正温度範囲内でないと判定された場合（Ｓ６：ＮＯ）に、適正温度範囲から外れたモジュールの温度調整を行うようにしてもよい（Ｓ１０）。
これによれば、適正温度範囲から外れたモジュールの温度調整を行うので、当該モジュールの充放電を行った際のモジュールの劣化や性能低下を抑制することができる。
また、本実施形態では、適正温度範囲にモジュールが複数存在する場合の充電制御処理および放電制御処理について説明したが、適正温度範囲にモジュールが１つしか存在しない場合については、蓄電残量や最大蓄電残量によらず、適正温度範囲内のモジュールの充放電を行うようにすればよい。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図１３を参照して説明する。図１３は、充放電を行うモジュールの優先順位の決定方法を説明するための説明図である。なお、図１３（ａ）が各モジュールＡ〜Ｃの電池温度の状態を示し、図１３（ｂ）が各モジュールＡ〜Ｃの電圧の状態を示し、図１３（ｃ）が各モジュールＡ〜Ｃの蓄電容量の状態を示している。
上記第２実施形態では、充放電を行うモジュールの優先順位を各モジュールＡ〜Ｃの蓄電容量ＳＯＣに基づいて決定しているが、本実施形態では、充放電を行うモジュールの優先順位を各モジュールＡ〜Ｃの電池温度、電圧Ｖ、蓄電容量ＳＯＣに基づいて決定している点が異なっている。なお、本実施形態では、上記第１、第２実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態では、モジュールＡ〜Ｃ毎の電池温度および電圧Ｖを検出すると共に、モジュール毎の蓄電容量ＳＯＣを算出する。そして、モジュールＡ〜Ｃ毎に電池温度の余裕度ｆ（Ｔ）、電圧Ｖの余裕度ｆ（Ｖ）を算出する。
ここで、電池温度の余裕度ｆ（Ｔ）は、図１３（ａ）に示すように、電池温度の適正温度範囲の上限値と下限値の平均値を基準値とし、当該基準値と適正温度範囲の上限値（または下限値）との温度差ΔＴｍａｘに対する各モジュールＡ〜Ｃの電池温度Ｔと基準値との温度差ΔＴの比で定義されるものである（ｆ（Ｔ）＝ΔＴ／ΔＴｍａｘ）。また、電池温度の余裕度ｆ（Ｖ）は、図１３（ｂ）に示すように、各モジュールＡ〜Ｃの最大電圧Ｖｍａｘに対する電圧センサ５２で検出した電圧Ｖの比で定義されるものである（ｆ（Ｖ）＝Ｖ／Ｖｍａｘ）。なお、容量の余裕度は、図１３（ｃ）に示すように、モジュール毎の蓄電容量ＳＯＣに相当する。
その後、モジュールＡ〜Ｃ毎に算出した電池温度の余裕度ｆ（Ｔ）、電圧Ｖの余裕度ｆ（Ｖ）、および蓄電容量ＳＯＣ（＝ｆ（ＳＯＣ））をモジュール単位で比較して、各モジュールＡ〜Ｃにおける最大値Ｆ（Ｔ、Ｖ、ＳＯＣ）となるパラメータを決定する（次に示す数式１参照）。
Ｆ（Ｔ、Ｖ、ＳＯＣ）＝ＭＡＸ［ｆ（Ｔ）、ｆ（Ｖ）、ＳＯＣ］・・・（数式１）
そして、モジュールＡ〜Ｃ毎に決定した最大値Ｆ（Ｔ、Ｖ、ＳＯＣ）の大小関係を比較して、選択した最大値Ｆが大きなモジュールから優先順位が高くなるように充放電を行う順番を決定する。
このように、本実施形態にて決定した充放電を行う順番に従って、モジュールＡ〜Ｃ毎の充放電を行ってもよい。
なお、本実施形態では、充放電を行う順番を決定する際に、モジュールＡ〜Ｃ毎に選択した最大値Ｆ（Ｔ、Ｖ、ＳＯＣ）の大小関係を比較しているが、次に示す数式２の如く、電池温度の余裕度ｆ（Ｔ）、電圧Ｖの余裕度ｆ（Ｖ）、および蓄電容量ＳＯＣそれぞれに重み付けを行った重み付け平均によって算出した値Ｆの大小関係を比較して、充放電を行う順番を決定してもよい。
Ｆ＝ＳＱＲＴ［α｛ｆ（Ｔ）｝２＋β｛ｆ（Ｖ）｝２＋γ｛ＳＯＣ｝２］・・・（数式２）
ここで、α、β、およびγは、重み付け用の係数であり、ＳＱＲＴ（square root）は、平方根である。
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。
（１）第１実施形態では、電池制御システム１における各モジュールＡ〜Ｃの充電制御処理について説明したが、上述した内容を放電制御処理に適用してもよい。
例えば、放電制御処理では、各モジュールＡ〜Ｃの温度調整が必要な場合において、予め設定された順番で各モジュールＡ〜Ｃの放電を行うと共に、今回放電するモジュールの放電を行う際に、これと並行して、次回放電を行う予定のモジュールの温度調整を行うようにすればよい。
これにより、各モジュールＡ〜Ｃにおける使用頻度を均一化することができるので、各モジュールＡ〜Ｃにおける劣化を抑制することが可能となる。また、今回放電を行うモジュールの放電を行う際に、これと並行して、次回充電を行う予定のモジュールの温度調整を行うので、放電制御処理の所要時間を短縮することができる。
（２）第１実施形態では、今回の車両の走行に必要とされる必要充電量と基準電力量に基づいて、満充電制御処理および一部充電制御処理の何れかに設定しているが、満充電制御処理および一部充電制御処理の選択は、必要充電量と基準電力量との関係に基づいて設定するものに限定されない。例えば、各モジュールＡ〜Ｃの一部に温度調整が必要な場合に一部充電制御処理に設定したり、各モジュールＡ〜Ｃの全部に温度調整が必要な場合に、満充電制御処理に設定したり、ユーザが適宜設定可能に構成したりしてもよい。なお、充電制御処理において、各モジュールＡ〜Ｃの状態に関わらず、満充電制御処理および一部充電制御処理のいずれか一方のみを実行する構成としてもよい。
（３）上記第２実施形態では、充電制御処理において、モジュールＡ〜Ｃ毎の最大蓄電容量を算出し、算出した最大蓄電容量となるように各モジュールＡ〜Ｃの充電を行っているが、モジュールＡ〜Ｃ毎の最大電圧を算出し、算出した最大電圧となるように各モジュールＡ〜Ｃの充電を行ってもよい。なお、この場合、制御装置５が、本発明の最大電圧算出手段を構成することとなる。
また、放電制御処理において、モジュールＡ〜Ｃ毎の蓄電容量を算出し、算出した蓄電容量が最も多いモジュールを優先して放電を行っているが、電圧センサ５２にてモジュールＡ〜Ｃ毎の電圧を検出し、検出した電圧が最も高いモジュールを優先して放電を行ってもよい。
（４）上記各実施形態では、電池温度調整装置４を、各モジュールＡ〜Ｃを収容する収容空間に送風する空気の温度を調整する熱交換器４２、熱交換器４２にて温度調整した空気を各モジュールＡ〜Ｃの収容空間の何れに送風するかを切替えるための第１〜第３開閉ドア４４ａ〜４４ｃ等を備える構成としているが、これに限定されるものではない。
電池温度調整装置４としては、各モジュールＡ〜Ｃを個別に温度調整可能なものであればよく、例えば、車両外部や車室内から冷風を各モジュールＡ〜Ｃに送風する冷却ファン、および各モジュールＡ〜Ｃそれぞれを加熱するための電気ヒータにて電池温度調整装置４を構成し、冷却ファンおよび電気ヒータへの通電オンオフを制御装置５にて制御する構成としてもよい。なお、この場合には、冷却ファンおよび電気ヒータへの通電状態を切替るための切替手段が、本発明の第１の切替手段に相当することとなる。
（５）上記各実施形態では、３つのモジュールＡ〜Ｃで構成された電池パック１０を備える電池制御システム１について説明したが、これに限定されず、例えば、２つのモジュールで構成された電池パックや４つ以上のモジュールで構成された電池パックを備える電池制御システムに本発明を適用してもよい。
（６）上記各実施形態では、車両に搭載された電池パック１０の電池制御システムについて説明したが、これに限定されず、例えば、家庭や工場等で利用される電池パック１０の電池制御システムに本発明を適用してもよい。
（７）上記各実施形態は、可能な範囲で組み合わせることができる。例えば、図６におけるＳ６の判定処理にて、全てのモジュールＡ〜Ｃが適正温度範囲から外れていると判定された場合には、第１実施形態で説明した満充電制御処理や一部充電制御処理を行ったり、温度調整を行う放電制御処理を行ったりしてもよい。
１ 電池制御システム
１０ 電池パック
１０ａ 電池セル
３ａ 第１切替スイッチ（第２の切替手段）
３ｂ 第２切替スイッチ（第２の切替手段）
３ｃ 第３切替スイッチ（第２の切替手段）
４４ａ 第１開閉ドア（第１の切替手段）
４４ｂ 第２開閉ドア（第１の切替手段）
４４ｃ 第３開閉ドア（第１の切替手段）
５ 制御装置（制御手段、蓄電容量算出手段、最大蓄電容量算出手段、最大電圧算出手段）
５１ 電池温度センサ（電池温度検出手段）
５２ 電圧センサ（電圧検出手段）

Claims (20)

  1. 充放電可能な電池セル（１０ａ）を複数直列に接続して構成された複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を並列に接続した電池パック（１０）と、
    前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を個別に温度調整可能な状態に切替える第１の切替手段（４４ａ〜４４ｃ）と、
    前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を個別に充放電可能な状態に切替える第２の切替手段（３ａ〜３ｃ）と、
    前記第１の切替手段（４４ａ〜４４ｃ）を切替制御して前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の電池温度を調整すると共に、前記第２の切替手段（３ａ〜３ｃ）を切替制御して前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を行う制御手段（５）と、
    を備えることを特徴とする電池制御システム。
  2. 前記制御手段（５）は、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を予め設定された順番に従って充放電可能な状態に切替えると共に、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち今回充放電可能な状態に切替えた組電池の充放電を行う際に、次回充放電可能な状態に切替える予定の組電池を温度調整可能な状態に切替えることを特徴とする請求項１に記載の電池制御システム。
  3. 前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）それぞれの電池温度を検出する電池温度検出手段（５１）を備え、
    前記制御手段（５）は、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち前記電池温度が予め設定された適正温度範囲に含まれる組電池が存在する場合には、前記適正温度範囲に含まれる組電池を充放電可能な状態に切替えることを特徴とする請求項１に記載の電池制御システム。
  4. 前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）における蓄電容量（ＳＯＣ）の最大蓄電容量（ＦＣＣ）を前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に算出する最大蓄電容量算出手段（５）を備え、
    前記制御手段（５）は、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を充電する場合、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に前記最大蓄電容量（ＦＣＣ）となるまで充電することを特徴とする請求項３に記載の電池制御システム。
  5. 前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の蓄電容量（ＳＯＣ）を前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に算出する蓄電容量算出手段（５）を備え、
    前記制御手段（５）は、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を放電する場合に前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、前記蓄電容量（ＳＯＣ）が最も多い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えることを特徴とする請求項３または４に記載の電池制御システム。
  6. 前記制御手段（Ａ〜Ｃ）は、前記放電可能な状態に切替えた組電池の前記蓄電容量（ＳＯＣ）が前記適正温度範囲に含まれる他の組電池の前記蓄電容量（ＳＯＣ）にまで低下した場合には、前記他の組電池を放電可能な状態に切替えることを特徴とする請求項５に記載の電池制御システム。
  7. 前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）における電圧の最大電圧（Ｖｍａｘ）を前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に算出する最大電圧算出手段（５）を備え、
    前記制御手段（５）は、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を充電する場合、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に前記最大電圧（Ｖｍａｘ）となるまで充電することを特徴とする請求項３に記載の電池制御システム。
  8. 前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の電圧（Ｖ）を前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に検出する電圧検出手段（５２）を備え、
    前記制御手段（５）は、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を放電する場合に前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、前記電圧（Ｖ）が最も高い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えることを特徴とする請求項３または７に記載の電池制御システム。
  9. 前記制御手段（Ａ〜Ｃ）は、前記放電可能な状態に切替えた組電池の前記電圧（Ｖ）が前記適正温度範囲に含まれる他の組電池の前記電圧にまで低下した場合には、前記他の組電池を放電可能な状態に切替えることを特徴とする請求項８に記載の電池制御システム。
  10. 前記制御手段（５）は、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち前記電池温度が前記適正温度範囲から外れる組電池が存在する場合には、前記適正温度範囲から外れる組電池の充放電を禁止することを特徴とする請求項３ないし９のいずれか１つに記載の電池制御システム。
  11. 前記制御手段（５）は、前記適正温度範囲から外れる組電池（Ａ〜Ｃ）を温度調整可能な状態に切替えることを特徴とする請求項１０に記載の電池制御システム。
  12. 充放電可能な電池セル（１０ａ）を複数直列に接続して構成された複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を並列に接続した電池パック（１０）と、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を個別に温度調整可能な状態に切替える第１の切替手段（４４ａ〜４４ｃ）と、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を個別に充放電可能な状態に切替える第２の切替手段（３ａ〜３ｃ）と、前記第１の切替手段（４４ａ〜４４ｃ）を切替制御して前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の電池温度を調整すると共に、前記第２の切替手段（３ａ〜３ｃ）を切替制御して前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を行う制御手段（５）と、を備える電池制御システムの制御方法であって、
    前記制御手段（５）にて、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を予め設定された順番に従って充放電可能な状態に切替えると共に、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち今回充放電可能な状態に切替えた組電池の充放電を行う際に、次回充放電可能な状態に切替える予定の組電池を温度調整可能な状態に切替えることを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  13. 充放電可能な電池セル（１０ａ）を複数直列に接続して構成された複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を並列に接続した電池パック（１０）と、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を個別に温度調整可能な状態に切替える第１の切替手段（４４ａ〜４４ｃ）と、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を個別に充放電可能な状態に切替える第２の切替手段（３ａ〜３ｃ）と、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）それぞれの電池温度を検出する電池温度検出手段（５１）と、前記第１の切替手段（４４ａ〜４４ｃ）を切替制御して前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の電池温度を調整すると共に、前記第２の切替手段（３ａ〜３ｃ）を切替制御して前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の充放電を行う制御手段（５）と、を備える電池制御システムの制御方法であって、
    前記制御手段（５）にて、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち前記電池温度が予め設定された適正温度範囲に含まれる組電池が存在するか否かを判定し、前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池が存在すると判定された場合に、前記適正温度範囲に含まれる組電池を充放電可能な状態に切替えることを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  14. 請求項１３に記載の電池制御システムの制御方法において、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を充電する場合には、前記制御手段（５）にて、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）における蓄電容量（ＳＯＣ）の最大蓄電容量（ＦＣＣ）を前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に算出し、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に前記最大蓄電容量（ＦＣＣ）となるまで充電することを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  15. 請求項１３または１４に記載の電池制御システムの制御方法において、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を放電する場合であって、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、前記制御手段（５）にて、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の蓄電容量（ＳＯＣ）を前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に算出し、算出した前記蓄電容量（ＳＯＣ）が最も多い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えることを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  16. 請求項１５に記載の電池制御システムの制御方法において、前記制御手段（５）にて、前記放電可能な状態に切替えた組電池の前記蓄電容量（ＳＯＣ）が前記適正温度範囲に含まれる他の組電池の前記蓄電容量（ＳＯＣ）にまで低下したか否かを判定し、判定の結果、前記放電可能な状態に切替えた組電池の前記蓄電容量（ＳＯＣ）が前記他の組電池の前記蓄電容量（ＳＯＣ）にまで低下したと判定された場合に、前記他の組電池を放電可能な状態に切替えることを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  17. 請求項１３に記載の電池制御システムの制御方法において、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を充電する場合には、前記制御手段（５）にて、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）における電圧（Ｖ）の最大蓄電容量（Ｖｍａｘ）を前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に算出し、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に前記最大電圧（Ｖｍａｘ）となるまで充電することを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  18. 請求項１３または１７に記載の電池制御システムの制御方法において、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）を放電する場合であって、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、前記制御手段（５）にて、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）の電圧（Ｖ）を前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）毎に検出し、検出した前記電圧（ＳＯＣ）が最も高い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えることを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  19. 請求項１８に記載の電池制御システムの制御方法において、前記制御手段（５）にて、前記放電可能な状態に切替えた組電池の前記電圧（Ｖ）が前記適正温度範囲に含まれる他の組電池の前記電圧（Ｖ）にまで低下したか否かを判定し、判定の結果、前記放電可能な状態に切替えた組電池の前記電圧（Ｖ）が前記他の組電池の前記電圧（Ｖ）にまで低下したと判定された場合に、前記他の組電池を放電可能な状態に切替えることを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  20. 請求項１３ないし１９のいずれか１つに記載の電池制御システムの制御方法において、前記制御手段（５）にて、前記複数の組電池（Ａ〜Ｃ）のうち前記電池温度が前記適正温度範囲から外れる組電池が存在するか否かを判定し、判定の結果、前記電池温度が前記適正温度範囲から外れる組電池が存在すると判定された場合に、前記適正温度範囲から外れる組電池の温度調整を行うことを特徴とする電池制御システムの制御方法。
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