JP2012050228A - 電池制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直列接続した電池列を複数並列接続した電池群において、当該電池群の過放電又は過充電を防ぐ電池制御装置を提供する。
【解決手段】複数の電池を直列接続した電池列１，２を複数並列した電池群１００と、電池群１００に含まれる各電池の状態を管理する電池状態管理手段と、各電池の電流を制御する制御手段とを備え、電池状態管理手段は、各電池の内部抵抗及び開放電圧を算出し、内部抵抗及び開放電圧に基づき、各電池の許容電流を算出し、許容電流に基づき、複数の電池列のうち一の電池列に加わる第１の電圧を算出し、第１の電圧に基づき、複数の電池列のうち他の電池列に含まれる電池に流れる推定電流を推定し、他の電池列に含まれる電池に対応する許容電流と推定電流とをそれぞれ比較し、制御手段は、前記電池状態管理手段の比較の結果に応じて、前記各電池の電流を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電池制御装置に関する。

並列接続された複数の電池の各許容放電電流又は各許容充電電流をそれぞれ演算し、演算された各許容放電電流又は各許容充電電流の中で最も低い許容放電電流又は許容充電電流に基づいて、当該複数の電池に流れる全体の電流を設定し、当該複数の電池の充放電電流を制御する電源制御装置が知られている（特許文献１）。

特開２００４−２１５４５９号公報

しかしながら、従来の電源制御装置を、直列接続した電池列を複数並列接続した電池群を含む電源の制御に適用した場合に、当該最も小さい許容放電電流の基準となった電池と異なる電池列に流れる放電電流が、当該電池列の電池の許容電流を越えてしまい、過放電に陥る可能性があった。

そこで本発明は、直列接続した電池列を複数並列接続した電池群において、当該電池群の過放電又は過充電を防ぐ電池制御装置を提供する。

本発明は、電池群の各電池の許容電流を算出し、当該許容電流を用いて電池列に加わる第１の電圧を算出し、演算結果に基づいて、各電池の電流を制御することにより上記課題を解決する。

本発明は、電池群に含まれる各電池に対して、実際に流れる電流を推定し、各電池の電流を制御するため、電流を設定する際に基準となる電池以外の電池における過放電又は過充電の可能性を確認した上で、各電池の最適な電流を制御することができ、その結果、電池の過放電又は過充電を防ぐことができる。

発明の実施形態に係る電池制御装置を示すブロック図である。 図１の電池制御装置の制御手順を示すフローチャートである。 発明の他の実施形態に係る電池制御装置の制御手順を示すフローチャートである。

以下、発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る電池制御システムを示すブロック図である。同図に示す電池群１は電池列１と電池列２とを並列に接続した電池群１００である。電池列１には、単電池１１及び単電池２１が直列に接続されており、電池列２には、単電池１２及び単電池２２が直列に接続されている。単電池１１、１２、２１、２２は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池であって、共に同じ電池が使用されているが、これらの電池が使用されることにより、バラツキが生じる場合がある。また本例の電池群１００には、４個の電池が設けられるが、必ずしも４個である必要はない。また電池列群１００には、少なくとも複数の電池列１、２の中で、電池が直列に接続されているものがあればよい。

単電池１１、１２、２１、２２には、それぞれ電圧センサ３１、３２、３３、３４が接続されている。電圧センサ３１、３２、３３、３４は、単電池１１、１２、２１、２２の電圧を検出し、後述するバッテリコントローラ１０へ検出電圧を送信する。電圧センサ３１、３２、３３、３４は、例えば、予め設定されているサンプリング周期で、各単電池１１、１２、２１、２２の電圧を検出してもよく、またバッテリコントローラ１０から送信させる制御信号をトリガとして、電圧を検出してもよい。

電池列１には電流センサ４１が接続されており、電池列２には電流センサ４２が接続されている。電流センサ４１は、電池列１の電池１１、２１に流れる電流を検出し、後述するバッテリコントローラ１０へ検出電流を送信する。電流センサ４２は、電池列１の電池１２、２２に流れる電流を検出し、後述するバッテリコントローラ１０へ検出電流を送信する。電流センサ３１、３２、３３、３４は、例えば、予め設定されているサンプリング周期で、各単電池１１、１２、２１、２２の電流を検出し、またバッテリコントローラ１０から送信させる制御信号をトリガとして、電流を検出してもよい。

バッテリコントローラ１０は、検出電圧及び検出電流から各単電池１１、１２、２１、２２の状態を管理する。電池の状態には、例えば各単電池１１、１２、２１、２２の電池状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が含まれ、また、各単電池１１、１２、２１、２２に流れる電流又は印加される電圧に基づく、過放電又は過充電になる可能性も含まれる。

制御部２０は、電池群１００に接続されており、バッテリコントローラ１０の制御信号に基づき、各単電池１１、１２、２１、２２に流れる電流を制御する。各単電池１１、１２、２１、２２は、図示しない充電器又は図示しないモータの回生制御に基づき充電され、また当該モータに対して電流を出力し駆動する。この際、制御部２０は、充電電流又は放電電流を制御し、各単電池１１、１２、２１、２２が過放電又は過充電になることを防ぐ。

次に、バッテリコントローラ１０の制御内容を説明する。まずバッテリコントローラ１０は、電圧センサ３１、３２、３３、３４の検出電圧及び電流センサ４１、４２の検出電流から、各単電池１１、１２、２１、２２の開放電圧及び内部抵抗を演算する。開放電圧及び内部抵抗は、例えば、所定の時間における、各単電池１１、１２、２１、２２の検出電圧及び検出電流からＩＶ直線特性を導き出す。そして、当該ＩＶ直線特性の傾きから内部抵抗が導きだされ、当該ＩＶ直線特性の切片から開放電圧が導き出される。ここで、単電池１１の開放電圧をＥ_１，１とし、単電池２１の開放電圧をＥ_２，１、単電池１２の開放電圧をＥ_１，２、単電池１１の開放電圧をＥ_２，２とする。また単電池１１の内部抵抗をＲ_１，１とし、単電池２１の内部抵抗をＲ_２，１、単電池１２の内部抵抗をＲ_１，２、単電池１１の内部抵抗をＲ_２，２とする。

次に、バッテリコントローラ１０は、各単電池１１、１２、２１、２２の許容放電電流又は許容充電電流を演算する。許容放電電流は、各単電池１１、１２、２１、２２の放電電流の閾値電流であって、ある状態における単電池が放電できる電流の限界値を示す。例えば、単電池１１の許容放電電流を越える大きさの放電電流が単電池１１に対して要求された場合に、当該単電池１１が過放電になる可能性がある。また許容充電電流は、各単電池１１、１２、２１、２２の充電電流の閾値電流であって、ある状態における単電池が充電できる電流の限界値を示す。例えば、単電池１１の許容充電電流を越える大きさの充電電流により単電池１１が充電された場合に、当該単電池１１は過充電になる可能性がある。ここで、電池１１の許容充電電流をＩｃ_１，１とし、単電池２１の許容充電電流をＩｃ_２，１、単電池１２の許容充電電流をＩｃ_１，２、単電池２２の許容充電電流をＩｃ_２，２とする。また電池１１の許容放電電流をＩｄ_１，１とし、単電池２１の許容放電電流をＩｄ_２，１、単電池１２の許容放電電流をＩｄ_１，２、単電池２２の許容放電電流をＩｄ_２，２とする。

許容充電電流（Ｉｃ_１，１、Ｉｃ_２，１、Ｉｃ_１，２、Ｉｃ_２，２）は、各単電池１１、１２、２１、２２の最大許容電圧から演算され、許容放電電流（Ｉｄ_１，１、Ｉｄ_２，１、Ｉｄ_１，２、Ｉｄ_２，２）は、各単電池１１、１２、２１、２２の最小許容電圧から演算される。ここで、単電池１１の最大許容電圧をＶｃ_１，１とし、単電池２１の最大許容電圧をＶｃ_２，１、単電池１２の最大許容電圧をＶｃ_１，２、単電池２２の最大許容電圧をＶｃ_２，２とする。また、電池１１の最小許容電圧をＶｄ_１，１とし、単電池２１の最小許容電圧をＶｄ_２，１、単電池１２の最小許容電圧をＶｄ_１，２、単電池２２の最小許容電圧をＶｄ_２，２とする。最大許容電圧及び最小許容電圧は、単電池１１、１２、２１、２２毎に予め設定されている電圧値であって、定格最大電圧及び定格最小電圧にそれぞれ相当する。

許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）は、ある単電池において、最大許容電圧が印加された場合に、当該単電池に流れる電流であり、許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）は、最小許容電圧が印加された場合に、当該単電池に流れる電流である。許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）及び許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）は、単電池の内部抵抗及び開放電圧に依存し、式１及び式２によりそれぞれ算出される。

（ただし、ｉ、ｊは１以上の自然数であり、ｉは電池群１００の行に相当し、ｊは電池群１００の列に相当する。以下、同様である。）
次に、バッテリコントローラ１０は、放電制御の際には、各許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）の中から、最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）を抽出し、充電制御の際には、各許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）の中から、最小許容放電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）を抽出する。

そして、バッテリコントローラ１０は、当該最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容放電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）が対応する単電池１１、１２、２１、２２に流れる場合において、当該対応する単電池１１、１２、２１、２２以外の電池列１、２に流れる電流を推定電流として演算する。例えば、単電池１１の許容充電電流（Ｉｃ_１，１）が最小許容放電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）となる場合に、バッテリコントローラ１０は、電池列２に流れる推定電流を推定する。これにより、バッテリコントローラ１０は、各単電池１１、１２、２１、２２に実際に流れる電流を推定する。

当該推定電流は、最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容放電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）に対応する単電池１１、１２、２１、２２の電池列１、２の端子間電圧、内部抵抗及び開放電圧から算出される。

まず、電池列１、２の端子間電圧（Ｖ_ｊ）は、（式３）及び（式４）から算出される。

なお式３及び式４は、電池１１（または電池２１）の許容充電電流又は許容放電電流が、最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容放電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）である場合における、端子間電圧（Ｖ_１）の演算式である。電池１２、２２の許容放電電流又は許容充電電流が、最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容放電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）となる場合には、（式３）及び（式４）において、Ｅ_１，１及びＥ_２，１をＥ_１，２、Ｅ_２，２に置き換え、Ｒ_１，１及びＲ_２，１をＲ_１，２、Ｒ_２，２に置き換えた式により、端子間電圧（Ｖ_２）が演算される。また端子間電圧は、充電の際には（式３）を用いて、放電の際には（式４）を用いて、算出される。

そして、推定電流（Ｉｓ_ｊ）は、端子間電圧（Ｖ_ｊ）を用いて、（式５）から演算される。

なお式５は、電池１１（または電池２１）の許容放電電流又は許容充電電流が、最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容放電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）である場合における、電池列２の推定電流（Ｉｓ_２）の演算式である。電池１２、２２の許容放電電流又は許容充電電流が、最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容放電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）となる場合には、（式５）において、Ｅ_１，１及びＥ_２，１をＥ_１，２＋Ｅ_２，２に置き換え、Ｒ_１，１及びＲ_２，１をＲ_１，２＋Ｒ_２，２に置き換えた式により、電池列１の推定電流（Ｉｓ_１）が演算される。

次に、バッテリコントローラ１０は、許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）と推定電流（Ｉｓ_ｊ）とを単電池１１、１２、２１、２２毎に対応させて比較し、又は、許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）と推定電流（Ｉｓ_ｊ）とを比較する。これにより、最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容放電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）を、対応する単電池１１、１２、２１、２２に流す場合に、他の単電池１１、１２、２１、２２に流れる電流が、許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）又は許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）より小さくなる否かを確認する。すなわち、例えば単電池１１の許容充電電流が最小許容充電電流となり、単電池１１に最小許容充電電流を流す場合に、他の電池列２の単電池１２と単電池２２に流れる電流を推定電流（Ｉｓ_２）により確認する。そして、当該推定電流（Ｉｓ_２）が単電池１２の許容充電電流（Ｉｃ_１，２）及び単電池２２の許容充電電流（Ｉｃ_２，２）より低くなるか否かを、それぞれ確認する。

そして、比較の結果、全ての単電池１１、１２、２１、２２において、推定電流（Ｉｓ_ｊ）が許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）又は許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）以下であれば、最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容放電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）を、対応する単電池１１、１２、２１、２２に流した場合に、全ての単電池１１、１２、２１、２２において、過充電又は過放電になる可能性がなくなる。

一方、単電池１１、１２、２１、２２のうち少なくとも一つの単電池において、推定電流（Ｉｓ_ｊ）が許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）又は許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）より大きくなる場合には、当該一つの単電池が過充電又は過放電になる可能性がある。そこで、バッテリコントローラ１０は、推定電流（Ｉｓ_ｊ）が許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）又は許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）より大きくなった単電池１１、１２、２１、２２の許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）又は許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）を、最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容充電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）に設定する。そして、再び設定された最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容充電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）に基づき、上記と同様に、当該最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容充電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）に対応する単電池１１、１２、２１、２２以外の電池列１、２に流れる推定電流を演算する。そして、上記と同様に、バッテリコントローラ１０は、当該推定電流と対応する許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）又は許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）とを比較し、全ての単電池１１、１２、２１、２２における過放電又は過充電の可能性を確認する。

例えば、単電池１１の許容充電電流（Ｉｃ_１、１）が最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）となり、当該最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）が単電池１１を流れる際に、単電池２２において、推定電流（Ｉｓ_２）が許容充電電流（Ｉｃ_２、２）より大きくなる場合について説明する。まずバッテリコントローラ１０は、当該許容充電電流（Ｉｃ_２、２）を最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）に再設定する。次に、バッテリコントローラ１０は、最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ＝Ｉｃ_２、２）に基づき、（式３）を用いて、電池列２の端子間電圧（Ｖ_２）を演算する。そして、バッテリコントローラ１０は、（式５）を用いて、単電池２２を含まない電池列である電池列１の推定電流（Ｉｓ_１）を演算する。そして、電池列１の電池１１及び電池１２において、推定電流（Ｉｓ_１）が、許容充電電流（Ｉｃ_１、１）及び許容充電電流（Ｉｃ_２、１）以下であるか否かをそれぞれ比較する。ここで、推定電流（Ｉｓ_１）は、各電池列の端子間電圧（Ｖ_ｓ）が低くなるため、最初に設定された最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）より小さい電流値になる。そして、推定電流（Ｉｓ_１）が、許容充電電流（Ｉｃ_１、１）及び許容充電電流（Ｉｃ_２、１）以下になれば、全ての単電池１１、１２、２１、２２において、過充電の可能性がないと判断される。

そして、最終的に、全ての単電池１１、１２、２１、２２において、推定電流（Ｉｓ_ｊ）が許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）又は許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）以下になると、バッテリコントローラ１０は、制御部２０により電池群１００の全体の電流を制御するために、設定された最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容充電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）に基づく制御信号を、制御部２０に送信する。

次に制御部２０の制御内容に説明する。制御部２０は、バッテリコントローラ１０より送信される制御信号に基づき、電池群１００の全体の放電電流又は充電電流を制御する。制御部２０はバッテリコントローラ１０と制御信号線により接続されており、バッテリコントローラ１０を通じて、各単電池１１、１２、２１、２２の状態を把握することができる。そして、制御部２０は、単電池１１、１２、２１、２２の状態に関する情報と、最終的に設定された最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容放電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）の情報から、各電池列１，２に流す電流を演算することにより、電池群１００の全体の電流を設定する。

これにより、本例は、全ての単電池１１、１２、２１、２２において、過放電又は過充電の可能性を確認した上で、電池群１００の全体の電流を制御する。

次に、図２を用いて、本例の電池制御装置の制御手順を説明する。図２は、充電電流を設定する際において、本例の電池制御装置の制御手順を示すフローチャートである。なお放電の制御手順については、式１の代わりに式２を、式３の代わりに式４を用いて、基本的な制御手順は以下と同様であるため、説明を省略する。

まず、ステップＳ１にて、バッテリコントローラ１０は、電圧センサ３１、３２、３３、３４及び電流センサ４１、４２の検出電圧及び検出電流に基づき、各単電池１１、１２、２１、２２の内部抵抗（Ｒ_ｉ、ｊ）及び開放電圧（Ｅ_ｉ、ｊ）を演算する。

ステップＳ２にて、バッテリコントローラ１０は、式１を用いて、各単電池１１、１２、２１、２２の許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）を算出する。

次に、ステップＳ３にて、ステップＳ２により算出された許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）の中から、最小の許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）を、最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）に設定する。

ステップＳ４にて、バッテリコントローラ１０は、式３を用いて、電池列１、２の端子間電圧（Ｖ_ｊ）を算出する。そして、ステップＳ５にて、バッテリコントローラ１０は、式５を用いて、推定電流（Ｉｓ_ｊ）を算出する。この際、推定電流は、ステップＳ３により設定された最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）に対応する電池の電池列以外の電池列を流れる推定電流（Ｉｓ_ｊ）である。

次に、ステップＳ６にて、許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）と推定電流（Ｉｓ_ｊ）とを比較する。ステップＳ２により各単電池１１、１２、２１、２２の許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）は算出されており、推定電流（Ｉｓ_ｊ）が流れる電池において、許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）と推定電流（Ｉｓ_ｊ）とを単電池毎に対応させて、比較する。

推定電流（Ｉｓ_ｊ）が許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）より大きい場合には、ステップＳ７にて、当該許容充電電流（Ｉｓ_ｊ）を最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）に再設定する。この際、複数の単電池１１、１２、２１、２２において、推定電流（Ｉｓ_ｊ）が許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）より大きい場合には、例えば、複数の推定電流（Ｉｓ_ｊ）の中で最も小さい推定電流（Ｉｓ_ｊ）を最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）に設定する。または、当該複数の単電池毎に、許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）に対する推定電流（Ｉｓ_ｊ）の割合を演算し、当該割合が一番大きい割合に対応する推定電流（Ｉｓ_ｊ）を最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）に設定してもよい。

そして、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４〜ステップＳ６の処理を再び行う。

一方、推定電流（Ｉｓ_ｊ）が許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）以下である場合には、ステップＳ８にて、制御部２０は、設定された最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）に基づき、電池群１００の充電電流を制御する。

上記のように、本例の電池制御装置は、各単電池１１、１２、２１、２２の許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）を算出し、電池群１、２のうち少なくとも一方の電池列１、２に含まれる単電池１１、１２、２１、２２の推定電流（Ｉｓ_ｊ）を推定し、許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）と推定電流（Ｉｓ_ｊ）との比較の結果に応じて、電池群１００の充放電電流を制御する。これにより、単に最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容放電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）のみに基づいて、充放電電流を制御することなく、各単電池単電池１１、１２、２１、２２において、過放電又は過充電の可能性を確認した上で、電流を制御するため、過放電又は過充電を防ぐことができる。

すなわち、例えば従来のように、各単電池１１、１２、２１、２２の許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）を算出し、複数の許容電流の中から最小の許容電流を抽出し、抽出された最小の許容電流に基づき、電池群１００の充放電電流を設定する。かかる場合には、最小の許容電流の設定対象となった電池においては、流れる電流が許容電流以下に抑えられる。しかし、他の直列電池を含む電池列においては、流れる電流が許容電流をこえる場合があり、当該電池列において過充電又は過放電のおそれがある。

本例は、最小許容電流を設定し、当該最小許容電流に基づき他の電池列を流れる推定電流を算出するため、最小許容電流を流した場合に、実際に他の電池を流れる電流を確認することができる。これにより、本例において、過放電又は過充電を防ぐことができる。

また本例は、各単電池１１、１２、２１、２２の内部抵抗及び開放電圧を用いて、上記処理を行う。単電池１１、１２、２１、２２は、電池の使用に応じてバラツキが生じることがある。そして、従来のように最小許容電流のみに基づき充放電電流を制御する場合には、各単電池１１、１２、２１、２２に実際に流れる電流が電池状態によって異なる。本例では、バラツキによる影響を上記の演算式に反映させた上で、制御を行うことができるため、電池にバラツキが生じたとしても、過放電又は過充電を防ぐことができる。

また本例は、各電池１１、１２、２１、２２の許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）のうち、最小許容電流（Ｉｃ_ｍｉｎ又はＩｄ_ｍｉｎ）に基づき、電池列１、２の端子間電圧（Ｖ_ｊ）を演算し、当該最小許容電流（Ｉｃ_ｍｉｎ又はＩｄ_ｍｉｎ）に対応する単電池１１、１２、２１、２２を含まない電池列に流れる推定電流（Ｉｓ_ｊ）を推定する。これにより、最小許容電流（Ｉｃ_ｍｉｎ又はＩｄ_ｍｉｎ）の設定の基礎となった単電池を含む電池列以外の電池列において、実際に流れる電流を推定し、過放電又は過充電になる可能性がある否かを確認することができる。これにより本例は、過放電又は過充電を抑制することができる。

また本例は、推定電流（Ｉｓ_ｊ）が許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）より大きい場合に、当該許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）に基づいて、再度、推定電流（Ｉｓ_ｊ）を推定し、当該許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）と再度推定された推定電流（Ｉｓ_ｊ）とを比較し、当該許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）又は再度推定された推定電流（Ｉｓ_ｊ）に基づき、充放電電流を制御する。これにより、ステップＳ３にて設定された最小許容電流（Ｉｃ_ｍｉｎ又はＩｄ_ｍｉｎ）に対応する単電池１１、１２、２１、２２以外の単電池１１、１２、２１、２２において、過放電又は過充電の可能性がある場合に、充放電電流の設定の基準となる電流をさらに下げた上で、再び、各単電池１１、１２、２１、２２における過放電又は過充電の可能性を確認することができる。その結果として、本例は過放電又は過充電を抑制することができる。

なお、ステップＳ８において、ステップＳ７の処理を経て、ステップＳ８の処理を行う場合には、許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）に基づき、充電電流が設定される。かかる場合、許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）に基づく端子間電圧と、ステップＳ５により推定された推定電流（Ｉｓ_ｊ）許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）に基づく端子間電圧とは同じ電圧となるため、ステップＳ５により推定された推定電流（Ｉｓ_ｊ）に基づき、充電電流を設定してもよい。

本例は開放電圧及び内部抵抗をＩＶ直線特性により算出したが、必ずしもＩＶ直線特性ではなく、例えば二次曲線による近似関数を用いて算出してもよく、他の方法であってもよい。

また本例の電池群１００は、２列の並列接続とするが、３列以上であってもよい。

また本例は、上記制御に加えて、各単電池１１、１２、２１、２２の発熱量を算出し、算出された発熱量に応じて、充放電電流に制限をかけてもよい。すなわち、各単電池１１、１２、２１、２２には、電池を保護するために、予め電池温度に相当する発熱量の閾値（許容発熱量）が設定されている。許容発熱量を越えて、各単電池１１、１２、２１、２２が充電又は放電されると、当該電池の温度が閾値温度をこえて、電池の性能に支障をきたすおそれがあると判断される。また発熱量は、各単電池を流れる電流と内部抵抗により算出される。そのため、本例では、許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）と内部抵抗から、許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）に対応する電池における発熱量を演算し、推定電流（Ｉｓ_ｊ）と内部抵抗から、推定電流（Ｉｓ_ｊ）に対応する電池における発熱量を演算する。そして、本例は、当該発熱量と許容発熱量を、単電池１１、１２、２１、２２毎に対応させて比較する。発熱量が許容発熱量をこえる単電池が電池群１００の中に存在する場合には、本例は、ステップＳ８により設定された充放電電流に制限をかける。これにより、本例は、充放電電流を流すことにより生じる発熱に対して、各単電池１１、１２、２１、２２を保護することができる。

なお、充放電電流に制限をかける電流量は、許容発熱量に対する算出された発熱量に応じて設定すればよい。また発熱量が許容発熱量を超える場合には、電池群１００の充放電を行わないように制御してもよい。

またバッテリコントローラ１０及び制御部２０を一つの制御手段としてもよい。

なお、本例の許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）及び許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）は本発明の「許容電流」に相当し、端子間電圧は（Ｖ_ｊ）「第１の電圧」及び「第２の電圧」に相当し、バッテリコントローラ１０は「電池状態管理手段」に相当し、制御部２０は「制御手段」に相当する。

《第２実施形態》
発明の他の実施形態に係る音源位置演算装置及び音源位置演算方法を説明する。本例は上述した第１実施形態に対して、制御内容の一部が異なる。他の部分については、第１実施形態の記載を適宜、援用する。

本例のバッテリコントローラ１０は、式１及び式２によりを用いて算出される、単電池１１、１２、２１、２２毎の許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）又は許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）から、電池列１、２毎に最小許容充電電流（Ｉｃ_{ｍｉｎ、ｊ}）又は最小許容充電電流（Ｉｄ_{ｍｉｎ、ｊ}）を抽出し、当該最小許容充電電流（Ｉｃ_{ｍｉｎ、ｊ}）又は最小許容充電電流（Ｉｄ_{ｍｉｎ、ｊ}）から電池列１、２毎の端子間電圧を（Ｖ_ｊ）を算出する。

最小許容充電電流（Ｉｃ_{ｍｉｎ、ｊ}）又は最小許容充電電流（Ｉｄ_{ｍｉｎ、ｊ}）の抽出は、電池列１、２毎に接続されている単電池１１、１２、２１、２２の許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）又は許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）の中から、最も小さい値の許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）又は許容放電電流（Ｉｄ_ｉ、ｊ）を、最小許容充電電流（Ｉｃ_{ｍｉｎ、ｊ}）又は最小許容充電電流（Ｉｄ_{ｍｉｎ、ｊ}）として抽出する。

そして、電池列１、２毎の端子間電圧（Ｖ_ｊ）は、式３及び式４を用いて、最小許容充電電流（Ｉｃ_{ｍｉｎ、ｊ}）又は最小許容充電電流（Ｉｄ_{ｍｉｎ、ｊ}）に基づき算出される。

すなわち、単電池１１、１２、２１、２２毎に許容電流が異なる場合に、電池列１、２毎に分けて、最小許容電流を推定して流すと、電池列１、２毎に端子間電圧が異なる。そして、電池列毎に算出された端子間電圧は、当該端子間電圧以下の電圧を印加する限り、単電池１１、１２、２１、２２が過放電又は過充電になる可能性は抑制される。当該異なる端子間電圧の中で、最も小さい端子間電圧（Ｖ_{ｍｉｎ、ｊ}）を抽出した場合に、最小の端子間電圧（Ｖ_{ｍｉｎ、ｊ}）と対応しない電池列においては、電池列１，２毎に算出された端子間電圧以下の電圧が加わることになるため、全ての単電池１１、１２、２１、２２において、過放電又は過充電になる可能性が抑制される。

そのため、本例は、許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）に基づき電池列１、２毎の端子間電圧（Ｖ_ｊ）を演算し、最小端子間電圧（Ｖ_{ｍｉｎ、ｊ}）に対応する電池群１、２の最小許容充電電流（Ｉｃ_{ｍｉｎ、ｊ}）に基づき、充放電電流を制御する。これにより、本例は、単電池１１、１２、２１、２２において、過放電又は過充電になる可能性を抑制することができる。

次に、バッテリコントローラ１０は、電池列１、２毎の端子間電圧（Ｖ_ｊ）の中から、最も小さい端子間電圧（Ｖ_{ｍｉｎ、ｊ}）を算出する。そして、バッテリコントローラ１０及び制御部１００は、当該最も小さい端子間電圧（Ｖ_ｊ）に対応する電池列１、２における、最小許容充電電流（Ｉｃ_{ｍｉｎ、ｊ}）又は最小許容充電電流（Ｉｄ_{ｍｉｎ、ｊ}）に基づき、電池群１００の充放電電流を制御する。

次に、図３を用いて、本例の電池制御装置の制御手順を説明する。図３は、充電電流を設定する際において、本例の電池制御装置の制御手順を示すフローチャートである。なお放電の制御手順については、基本的な制御手順は充電と同様であるため、説明を省略する。

まず、ステップＳ１１にて、バッテリコントローラ１０は、電圧センサ３１、３２、３３、３４及び電流センサ４１、４２の検出電圧及び検出電流に基づき、各単電池１１、１２、２１、２２の内部抵抗（Ｒ_ｉ、ｊ）及び開放電圧（Ｅ_ｉ、ｊ）を演算する。

ステップＳ１２にて、バッテリコントローラ１０は、式１を用いて、各単電池１１、１２、２１、２２の許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）を算出する。

次に、ステップＳ１３にて、ステップＳ１２により算出された許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）の中から、電池列１、２毎に、最小の許容充電電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ）を抽出し、最小許容充電電流（Ｉｃ_{ｍｉｎ、ｊ}）に設定する。

ステップＳ１４にて、バッテリコントローラ１０は、式３を用いて、電池列１、２毎に、端子間電圧（Ｖ_ｊ）を算出する。ステップＳ１５にて、ステップＳ１４により算出された端子間電圧（Ｖ_ｊ）群の中から、最小の端子間電圧（Ｖ_{ｍｉｎ、ｊ}）を抽出する。

そして、ステップＳ１６にて、制御部２０は、最小の端子間電圧（Ｖ_{ｍｉｎ、ｊ}）に対応する電池群の最小許容充電電流（Ｉｃ_{ｍｉｎ、ｊ}）に基づき、電池群１００の充電電流を制御する。

上記のように、本例の電池制御装置は、各単電池１１、１２、２１、２２の許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）を算出し、当該許容電流（Ｉｃ_ｉ、ｊ又はＩｄ_ｉ、ｊ）に基づき電池列１、２毎の端子間電圧（Ｖ_ｊ）を演算し、最小端子間電圧（Ｖ_{ｍｉｎ、ｊ}）を抽出し、最小端子間電圧（Ｖ_{ｍｉｎ、ｊ}）に対応する電池群１、２の最小許容充電電流（Ｉｃ_{ｍｉｎ、ｊ}）に基づき、充放電電流を制御する。これにより、単に最小許容充電電流（Ｉｃ_ｍｉｎ）又は最小許容放電電流（Ｉｄ_ｍｉｎ）のみに基づいて、充放電電流を制御することなく、各単電池単電池１１、１２、２１、２２において、過放電又は過充電の可能性を確認した上で、電流を制御するため、過放電又は過充電を防ぐことができる。

１００…電池群
１、２…電池列
１０…バッテリコントローラ
２０…制御部
３１、３２、３３、３４…電圧センサ
４１、４２…電流センサ
Ｒ_１，１、Ｒ_２，１、Ｒ_１，２、Ｒ_２，２…内部抵抗
Ｅ_１，１、Ｅ_２，１、Ｅ_１，２、Ｅ_２，２…開放電圧

Claims (8)

1. 複数の電池を直列接続した電池列を複数並列した電池群と、
   前記電池群に含まれる各電池の状態を管理する電池状態管理手段と、
   前記各電池の電流を制御する制御手段とを備え、
   前記電池状態管理手段は、
   前記各電池の内部抵抗及び開放電圧を算出し、
   前記内部抵抗及び開放電圧に基づき、前記各電池の許容電流を算出し、
   前記許容電流に基づき、前記複数の電池列のうち一の電池列に加わる第１の電圧を算出し、
   前記第１の電圧に基づき、前記複数の電池列のうち他の電池列に含まれる電池に流れる推定電流を推定し、
   前記他の電池列に含まれる電池に対応する前記許容電流と前記推定電流とをそれぞれ比較し、
   前記制御手段は、前記電池状態管理手段の比較の結果に応じて、前記各電池の電流を制御することを特徴とする電池制御装置。
2. 前記電池状態管理手段は、
   前記各電池の許容電流のうち、最も小さい許容電流に基づき、前記第１の電圧を算出し、
   前記第１の電圧に基づき、前記最も小さい許容電流に対応する電池を含まない前記他の電池列に含まれる電池に流れる前記推定電流を推定することを特徴とする請求項１記載の電池制御装置。
3. 前記制御手段は、前記許容電流が対応する前記推定電流より大きい場合に、前記一の電池列の電池に対応する前記許容電流に基づき、前記各電池の電流を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の電池制御装置。
4. 前記電池状態管理手段は、
   前記推定電流が対応する前記許容電流より大きい場合に、
   前記他の電池列に含まれる電池に対応する前記許容電流に基づき、前記一の電池列に加わる第２の電圧を算出し、
   前記第２の電圧に基づき、前記一の電池列に含まれる電池の推定電流を推定し、
   前記一の電池列に含まれる電池に対応する前記許容電流と前記推定電流とをそれぞれ比較し、
   前記制御手段は、前記他の電池列に含まれる電池に対応する前記許容電流又は前記一の電池列に含まれる電池に対応する前記推定電流に基づき、前記各電池の電流を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の電池制御装置。
5. 前記電池群に含まれる電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電池群に含まれる電池の電流を検出する電流検出手段とをさらに備え、
   前記電池状態管理手段は、
   前記電圧検出手段により検出された検出電圧及び前記電流検出手段により検出された検出電流に基づいて、前記内部抵抗及び前記開放電圧を演算することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池制御装置。
6. 前記電池状態管理手段は、
   予め設定されている前記各電池の許容電圧に基づき、前記許容電流を算出し、
   前記許容電圧に基づき、前記推定電流を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池制御装置。
7. 前記電池状態管理手段は、
   前記許容電流と前記推定電流と前記内部抵抗とに基づき、前記各電池の発熱量を算出し、
   前記各電池の発熱量と予め設定されている前記各電池の許容発熱量とをそれぞれ比較し、
   前記制御手段は、前記発熱量が前記許容発熱量より高い場合に、前記許容発熱量に基づいて各電池の電流に制限をかけることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電池制御装置。
8. 複数の電池を直列接続した電池列を複数並列した電池群と、
   前記電池群に含まれる各電池の状態を管理する電池状態管理手段と、
   前記各電池の電流を制御する制御手段とを備え、
   前記電池状態管理手段は、
   前記各電池の内部抵抗及び開放電圧を算出し、
   前記開放電圧及び前記内部抵抗に基づき、前記各電池の許容電流を算出し、
   前記許容電流に基づき、前記複数の電池列ごとに加わる第１の電圧を算出し、
   前記複数の電池列ごとに加わる第１の電圧の中で、最も小さい前記第１の電圧に対応する前記許容電流を抽出し、
   前記制御手段は、前記電池状態管理手段により抽出された前記許容電流に基づき、前記各電池の電流を制御することを特徴とする電池制御装置。

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