JP2013121212A - 組電池の均等化放電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電率の高い領域で均等化放電対象となる電池セルを定めると、劣化に起因して満充電量が小さい電池セルが放電対象とされ、ひいては内燃機関２２を停止させた状態での車両の走行距離が短くなること。
【解決手段】メインマイコン５２は、高電圧バッテリ１０の充電率が低い領域にかぎって、高電圧バッテリ１０を構成する電池セルＣ１１〜Ｃｎｍの充電率のばらつきを評価し、ばらつきが大きい場合に、充電率が高い電池セルを放電対象に特定する。そして、指令信号Ｓｃを監視ユニットＵｉに出力する。これにより、監視ユニットＵｉでは、放電対象となる電池セルに並列接続されたスイッチング素子３２をオン操作することで、放電用抵抗体３０を介して放電対象となる電池セルを放電させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車載主機としての回転機および該回転機の電源となる２次電池を搭載し、車両の外部の電源の電気エネルギを前記２次電池に充電可能な車両に適用される組電池の均等化放電装置に関する。

この種の均等化放電装置としては、下記特許文献１に見られるように、電気自動車に搭載される組電池を構成する電池セルの開放端電圧の度数分布に基づき、調整目標電圧を設定し、各電池セルの端子電圧が調整目標電圧となるまで放電させるものも提案されている。

特開平１０−３２２９２５号公報

ところで、近年、内燃機関と回転機とを備え、外部の商用電源等によりバッテリを充電する手段を備えるいわゆるプラグインハイブリッド車が提案されている。プラグインハイブリッド車では、通常、バッテリの充電率が高い場合には、内燃機関を停止させ、回転機のみによって車両を走行させるＥＶモードとなる。これに対し、バッテリの充電率が低下する場合、内燃機関の動力を電気エネルギに変換してバッテリを充電する処理等がなされるＨＶモードとなる。こうした車両においては、回転機を停止させる車両の停車時におけるバッテリの充電率として、大きくは略満充電状態と、比較的低充電率状態との２つの状態をとることが多くなる。すなわち、停車後、商用電源による充電がなされることでバッテリは略満充電状態となる。これに対し、商用電源による充電がなされない場合、ＨＶモードでの充電率となる。

ここで、たとえば車両の起動時にバッテリを構成する電池セル同士の充電率の均等化のための放電対象となる電池セルを決定する場合、略満充電状態と低充電率状態との２つの状態のいずれかで均等化処理がなされることとなる。ここで、低充電率状態において均等化がなされた後、商用電源によってバッテリが充電され、その後、均等化処理がなされる場合を考える。この場合、低充電率状態から充電処理によって端子電圧が最も早期に上昇するのは、劣化した電池セルとなる。これは、劣化によって満充電量が小さくなるためである。このため、充電処理後、均等化処理によって放電対象とされるのは、劣化した電池セルとなる。したがって、充電処理に続いてなされた均等化処理によって、劣化した電池セルの充電電荷量が最も少なくなることとなり、ひいては内燃機関を停止させた状態での車両の走行可能距離が短くなる。

また、略満充電状態に限って均等化処理を行なう場合には、外部の商用電源によるバッテリ充電がなされない期間が長くなる状況にあっては、均等化処理を行なう機会を確保できない。

本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、車載主機としての回転機および該回転機の電源となる２次電池を搭載し、車両の外部の電源の電気エネルギを前記２次電池に充電可能な車両に適用される新たな組電池の均等化放電装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、車載主機としての回転機および該回転機の電源となる２次電池を搭載し、車両の外部の電源の電気エネルギを前記２次電池に充電可能な車両に適用され、前記２次電池は、複数の電池セルの直列接続体としての組電池であり、前記組電池を構成する単一の電池セルおよび隣接する複数の電池セルのいずれかである単位電池同士の充電率のばらつきを検出するばらつき検出手段と、前記組電池を構成する単位電池のうちの特定のものを選択的に放電させる放電手段と、前記ばらつき検出手段によって前記充電率のばらつきが大きいと判断される場合、充電率の大きい単位電池を前記放電手段による放電対象に決定する決定手段と、前記決定手段によって決定された単位電池を放電させるべく前記放電手段を操作する操作手段とを備え、前記決定手段は、前記放電対象を決定するに際して参照する前記単位電池の充電率を、前記２次電池の充電率が正常時にとり得る領域の中央値よりも低い規定領域にあるときにおける充電率に限定する限定手段を備えることを特徴とする。

上記発明では、限定手段を備えることで、外部の電源による充電によって充電率の低い状態から略満充電の状態に移行した後に、均等化のための放電処理がなされることがない。このため、略満充電状態において、満充電量の小さい単位電池が均等化のための放電対象となることを回避することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記車両は、内燃機関、および該内燃機関の動力を電気エネルギに変換する変換手段を搭載するものであり、前記車両は、ＥＶモードでの走行とＨＶモードでの走行とを選択的に行なう走行制御手段を備え、前記ＥＶモードは、前記内燃機関を停止させて前記回転機を駆動する走行モードであり、前記ＨＶモードは、前記内燃機関および前記変換手段を操作して前記２次電池の充電率を予め定められたＨＶ用領域に制限する走行モードであり、前記規定領域が前記ＨＶ用領域であり、前記限定手段は、前記放電対象を決定するに際して参照する前記単位電池の充電率を、前記ＨＶ用領域にあるときにおける充電率に限定することを特徴とする。

上記発明では、ＨＶモードを有するが故、２次電池の充電率が低い状態となる頻度が高くなる。このため、限定手段を備える場合であっても、端子電圧の充電率を均等化する処理の実行可能な機会を十分に確保することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記ばらつき検出手段は、前記２次電池と前記回転機との電力の授受がなされていない状況下における前記２次電池の端子電圧の値を前記充電率として代用することで前記ばらつきを検出することを特徴とする。

２次電池の充電率と開放端電圧との間には１対１の対応関係があるとみなすことができる。一方、２次電池と回転機との間で電力の授受がなされていない状況下においては、２次電池の充放電電流が少量となるため、その端子電圧を開放端電圧とみなすことができる。上記発明では、この点に鑑み、上記設定とした。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記ばらつき検出手段は、車両の走行許可スイッチがオン状態に切り替えられることおよびオフ状態であることの少なくとも一方を条件に、前記回転機の停止状態における前記２次電池の端子電圧の値を前記充電率として代用することで前記ばらつきを検出することを特徴とする。

２次電池の充電率と開放端電圧との間には１対１の対応関係があるとみなすことができる。一方、走行許可スイッチがオン状態に切り替えられた直後においては回転機が停止状態にあり、２次電池の充放電電流量が少量となると考えられる。また、走行許可スイッチがオフ状態である場合には、回転機が停止状態にあり、２次電池の充放電電流量が少量となると考えられる。そして、２次電池の充放電電流が少量となる場合、その端子電圧を開放端電圧とみなすことができる。上記発明では、この点に鑑み、上記設定とした。

請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の発明において、前記ばらつき検出手段は、車両の走行許可スイッチがオン状態に切り替えられる都度、および前記外部の電源と前記２次電池との接続時となる都度、前記ばらつきを検出することを特徴とする。

商用電源を用いた２次電池の充電処理がなされる頻度が低い場合、走行許可スイッチがオン状態に切り替えられる際の充電率は規定領域にあることが多くなる。このため、ばらつき検出手段によるばらつき検出処理や決定手段による決定処理を行なう機会を十分に確保することができ、ひいては均等化処理の機会を十分に確保することができる。

これに対し、商用電源を用いた２次電池の充電処理がなされる頻度が高い場合、走行許可スイッチがオン状態に切り替えられる際の充電率は規定領域よりも高くなることが多くなる。そしてこの場合に、走行許可スイッチがオン状態に切り替えられることのみをばらつき検出手段によるばらつき検出処理のトリガとしたのでは、均等化処理の機会を確保することが困難となる。この点、上記発明では、外部の電源と２次電池との接続時となることをも、ばらつき検出手段によるばらつき検出処理のトリガとすることで、商用電源を用いた２次電池の充電処理がなされる頻度が高い場合であっても、均等化処理の機会を十分に確保することができる。

請求項６記載の発明は、請求項３〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記決定手段は、前記放電対象に決定された単位電池の放電時間を決定する機能を有し、前記操作手段は、前記決定された放電時間が経過することで前記放電手段による放電処理を終了させることを特徴とする。

上記発明では、放電時間を決定する機能を有するため、放電処理時間が過度に長くなる事態を回避することができる。また、放電時間が設定されると、端子電圧の大小関係が変動したとしても放電対象が変わらないため、限定手段の構成にうまく適合する。

請求項７記載の発明は、請求項３〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記ばらつき検出手段は、車両の走行許可スイッチがオフとされている状態において規定時間毎に前記ばらつきを検出する処理を行ない、前記決定手段は、前記規定時間となることによって前記ばらつきを検出する処理がなされる都度、前記放電対象を更新することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記放電手段は、前記操作手段からの指令信号が入力されると、該指令信号によって指示された処理を継続する機能を有し、車両の走行許可スイッチがオフ操作されることを条件に前記決定手段および前記操作手段に対する給電を遮断する処理であるオフ操作時遮断処理がなされ、前記規定時間となることで前記決定手段および前記操作手段を起動させる起動手段を備えることを特徴とする。

上記発明では、決定手段や操作手段の消費電力を低減しつつも、これらによる処理を適切に実行することができる。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記放電手段は、前記ばらつき検出手段によってばらつきが大きいと判断される場合の最小のばらつきを解消するのに要する放電時間が２４時間以上となるものであることを特徴とする。

上記発明では、ばらつきが解消するのに要する時間が長いため、たとえば走行許可スイッチがオンとされているときにかぎって均等化処理を実行する場合には、ばらつきを解消するための処理を十分に行なうことができなくなるおそれがある。このため、請求項８，９記載の発明特定事項等を備えることのメリットが特に大きい。

一実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる走行モードを示す図。 同実施形態にかかる充電率と均等化放電電流との関係を示す図。 同実施形態の解決課題を示す図。 同実施形態にかかるメインマイコンの起動時の処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるメインマイコンの起動時の処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるサブマイコンの処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる均等化処理を示すタイムチャート。

以下、本発明にかかる組電池の均等化放電装置をシリーズハイブリッド車に適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。

図示される高電圧バッテリ１０は、電池セルＣ１１〜Ｃｎｍの直列接続体としての組電池であり、その開放端電圧がたとえば百Ｖ以上となるものである。電池セルＣｉｊ（ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）は、リチウムイオン等の２次電池である。電池セルＣ１１〜Ｃｎｍは、個体差を除き、互いに等しい構成である。すなわち、充電率（ＳＯＣ：満充電量に対する実際の充電量の比率）に対する開放端電圧の関係や、満充電量、内部抵抗値等が互いに等しいものである。

高電圧バッテリ１０の負極電位は、車体電位とは相違する電位に設定されている。詳しくは、本実施形態では、高電圧バッテリ１０の正極電位と負極電位との中央値が車体電位となるように設定されている。これは、高電圧バッテリ１０の正極および負極間に一対のコンデンサの直列接続体や一対の抵抗体の直列接続体を接続するとともに、上記コンデンサ同士または抵抗体同士の接続点を車体に接続することで行なうことができる。

高電圧バッテリ１０には、メインリレーＭＲを介して交流直流変換回路１１が接続されており、交流直流変換回路１１によって車両の外部の商用電源の交流電力が直流電力に変換された後、高電圧バッテリ１０に入力されるようになっている。

高電圧バッテリ１０は、メインリレーＭＲ、インバータ１２を介して第２モータジェネレータ１４に接続されている。第２モータジェネレータ１４は、車載主機であり、その回転子が駆動輪１６に機械的に連結されている。

また、高電圧バッテリ１０は、メインリレーＭＲ、インバータ１８を介して第１モータジェネレータ２０に接続されている。第１モータジェネレータ２０の回転子は、内燃機関２２のクランク軸２４に機械的に連結されている。第１モータジェネレータ２０は、クランク軸２４の動力を電気エネルギに変換する発電機としての機能と、内燃機関２２の停止時において、クランク軸２４に初期回転を付与する初期回転付与手段（スタータ）としての機能とを有する。

本実施形態では、第２モータジェネレータ１４、第１モータジェネレータ２０および内燃機関２２がそれらを制御対象とする図示しない制御装置によって制御され、これにより、内燃機関２２を駆動するＨＶモードと、内燃機関２２を停止した状態で走行するＥＶモードとが適宜選択される。

これらＨＶモードとＥＶモードとは、図２（ａ）に示すように、それぞれ高電圧バッテリ１０の充電率に応じて切り替えられる。すなわち、充電率が比較的高い領域では、ＥＶモードで走行する。これは、商用電源から充電された電気エネルギと比較して燃料の燃焼エネルギの方がエネルギコストが高いことに鑑みたものである。詳しくは、ＥＶ上限充電率Ｐｘ以下且つＥＶ下限充電率Ｐｙ以上の領域でＥＶモードで走行する。これに対し、充電率が低い領域（Ｐｚ≦ＳＯＣ＜Ｐｙ）では、ＨＶモードで走行する。ここで、ＨＶモードの走行においては、高電圧バッテリ１０の充電率が下がることで内燃機関２２の動力による第１モータジェネレータ２０の発電量を増加させる処理がなされることで、図２（ｂ）に示されるように、充電率がＥＶ下限充電率ＰｙとＨＶ下限充電率Ｐｚとの間に制限される。ただし、ＨＶモードでの走行時においても、たとえば下り坂走行時に回生ブレーキ運転を多用する場合等にあっては、エネルギのコスト低減の観点から、高電圧バッテリ１０の充電率をＥＶ下限充電率Ｐｙ以上に上昇させる制御がなされる。

先の図１に示すように、高電圧バッテリ１０を構成する電池セルＣ１１〜Ｃｎｍは、互いに隣接するｍ（＞２）個ずつが同一グループとされモジュール化されている。ここで、第ｉモジュールは、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｍからなる。

それら各モジュールには、それぞれ監視ユニットＵｉ（ｉ＝１〜ｎ）が設けられている。監視ユニットＵ１〜Ｕｎは、互いに同一の機能を搭載している。詳しくは、監視ユニットＵｎについて例示するように、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｍのそれぞれに並列接続された放電用抵抗体３０およびスイッチング素子３２と、スイッチング素子３２を選択的にオン操作する放電制御部３４とを備えている。また、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｍの端子電圧のうちの１つを選択的に差動増幅回路３８に印加するマルチプレクサ３６を備えている。これにより、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｍのそれぞれの端子電圧は、差動増幅回路３８を介してアナログデジタル変換器４０に入力され、ここでデジタルデータに変換される。

一方、制御装置５０は、監視ユニットＵｉを操作することで、高電圧バッテリ１０の状態を制御するものである。制御装置５０は、一対のマイクロコンピュータ（メインマイコン５２、サブマイコン５４）を備えている。これらは、いずれも中央処理装置やメモリを備えたソフトウェア処理手段である。ここで、メインマイコン５２は、アナログデジタル変換器４０の出力するデジタルデータ（検出信号Ｓｖ）を入力し、これに基づき、指令信号Ｓｃを監視ユニットＵｉの放電制御部３４に出力する機能を有する。ここで、指令信号Ｓｃは、放電用抵抗体３０を用いて電池セルＣｉ１〜Ｃｉｍのうちのいずれを放電させるか（また、放電を停止するか）を指令するものである。なお、メインマイコン５２は、メインリレーＭＲを開閉する機能をも備える。なお、図では、各電力変換回路と高電圧バッテリ１０との間に接続されるメインリレーＭＲを１つと記載しているが、これは図面の簡素化のためであり、実際には、プリチャージ用のメインリレーをさらに備えたり、負極側にもメインリレーを備えたりすることが望ましい。

これに対し、サブマイコン５４は、メインマイコン５２を監視するための手段である。このため、メインリレーＭＲを操作したり、監視ユニットＵｉに指令信号Ｓｃを出力したりする機能を備えない反面、メインマイコン５２と比較して、消費電力が小さいものである。

メインマイコン５２およびサブマイコン５４は、いずれも高電圧バッテリ１０よりも端子電圧が低くて且つ、車体電位を基準電位とする低電圧バッテリ５６を電源とする。詳しくは、メインマイコン５２は、リレー５８を介して低電圧バッテリ５６に接続されている。リレー５８は、ユーザによる走行許可スイッチがオン操作されることでＩＧ信号が入力されたり、サブマイコン５４からの操作信号Ｓｓが入力されたりすることで、閉状態とされるものである。一方、サブマイコン５４は、リレー６０を介して低電圧バッテリ５６に接続されている。リレー６０は、ユーザによる走行許可スイッチがオン操作されることでＩＧ信号が入力されたり、サブマイコン５４からの操作信号Ｓｓが入力されたりすることで、閉状態とされるものである。

上記制御装置５０は、検出信号Ｓｖに基づき、電池セルＣ１１〜Ｃｎｍ間の充電率に規定量以上のばらつきがある場合に、充電率の高い電池セルを放電させるべく指令信号Ｓｃを出力するとともに、均等化放電時間が経過することで、放電の停止指令を出力する。ここで、均等化放電時間は、比較的長い時間（たとえば１時間以上）に設定される。これは、図３に示すように、放電用抵抗体３０を用いた放電電流Ｉが比較的小さいことに起因している。図３では、上記規定量を１０％として、放電処理がなされることで充電率で１０％以上の放電がなされる場合を例示している。この場合、満充電量Ａｈ０の１０％の放電に要する時間は、「Ａｈ０／（１０・Ｉ）」である。本実施形態では、この時間が２４時間以上となるものを想定している。

上記均等化放電のための充電率の検出を、本実施形態では、充電率が低い領域に限る。詳しくは、ＨＶ領域にあるときに限る。これは、図４に示すように、劣化した電池セルを放電する事態を回避するための設定である。すなわち、図４左側に示すように、充電率の高い領域からＥＶモードで走行することで充電率が低下する場合、劣化している電池セルの開放端電圧が低くなる。これは、劣化している電池セルの満充電量が小さいために、放電量が同じでも充電率の低下速度が大きくなるためである。このときに、端子電圧の高い電池セルは、劣化していない電池セル（図中、新品電池と記載）である。

これに対し、図４の右側に示すように、充電率の低い領域で開放端電圧がそろっている場合、商用電源の電力を充電することで充電率を上昇させると、劣化している電池セルの開放端電圧が最も高くなる。これは、劣化している電池の満充電量が小さいため、充電される電荷量が同一であっても充電率の上昇速度が大きくなるためである。この状態で充電率を均等化すべく端子電圧の高い電池セルを放電対象に設定すると、劣化した電池が放電することとなるため、ＥＶモードで走行可能な時間（充電率がＥＶ下限充電率Ｐｙまで低下するのに要する時間）が短くなる。

図５に、本実施形態にかかる均等化処理に関し、特にメインマイコン５２によって行われる処理の手順を示す。この処理は、走行許可スイッチがオンとされたり商用電源と高電圧バッテリ１０との接続時（ＰｌｕｇＩｎ時）となったりすることでメインマイコン５２の給電が開始され、これが起動されることをトリガとして実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、高電圧バッテリ１０を構成する電池セルＣｉｊのそれぞれのセル電圧Ｖｉｊの検出値を取得する。続くステップＳ１２においては、高電圧バッテリ１０の充電率ＳＯＣが均等化下限充電率ＳＯＣＬ以上であって且つ、ＥＶ下限充電率Ｐｙ以下であるか否かを判断する。この処理は、充電率の均等化処理の実行が許可される充電率であるか否かを判断するためのものである。ここで、均等化下限充電率ＳＯＣＬを、本実施形態では、ＨＶ下限充電率Ｐｚよりも大きい値に設定している。この設定は、走行許可スイッチがオフ状態となって且つ外部からの電力の充電がなされない状態において、高電圧バッテリ１０の電力が監視ユニットＵｉ等によって消費されることで、その端子電圧が許容下限値に到達する事態を回避するためのものである。なお、高電圧バッテリ１０の充電率ＳＯＣは、たとえば電池セルＣ１１〜Ｃｎｍの充電率の平均値とすればよい。この際、電池セルＣ１１〜Ｃｎｍの充電率は、開放端電圧から算出してもよく、この場合には、上記ステップＳ１０の処理によって取得された検出値を用いることができる。

ステップＳ１２において肯定判断される場合、ステップＳ１４において、セル電圧Ｖ１１〜Ｖｎｍの最高値（最高電圧Ｖｍａｘ）と最低値（最低電圧Ｖｍｉｎ）との差が閾値ΔＶｔｈよりも大きいか否かを判断する。この処理は、均等化放電処理が必要とされるほど充電率のばらつきが大きいか否かを判断するものである。ここで、端子電圧の大小を充電率の大小として直接用いているのは、この処理がなされるのが、第２モータジェネレータ１４および第１モータジェネレータ２０が停止している状態（望ましくはメインリレーＭＲが開状態とされている状態）であるため、高電圧バッテリ１０の充放電電流量が小さく、端子電圧を開放端電圧とみなすことができるためである。

ステップＳ１４において肯定判断される場合、ステップＳ１６において、均等化のための放電対象となる電池セルＣｋｌを特定する。ここでは、最低電圧Ｖｍｉｎを上回る量が閾値ΔＶｔｈ以上となる端子電圧の電池セルを放電対象とする。続くステップＳ１８においては、放電対象とされる電池セルＣｋｌを放電するように、該当する監視ユニットＵｉに放電指令（指令信号Ｓｃ）を出力する。ちなみに、この処理で、放電指令の対象となる電池セルは、ステップＳ１６において特定された電池セルの全てである。このため、放電対象となる電池セルは、１つのこともあれば、複数のこともある。また、特定の監視ユニットＵｉが放電対象とする電池セルの数が０となることもあれば、ｍとなることもありうる。

続くステップＳ２０においては、均等化時間Ｔｄを決定する。これは、監視ユニットＵｉの放電能力に鑑み、１時間単位で設定されることが望ましく、８時間程度とすることがより望ましい。続くステップＳ２２においては、均等化放電処理がなされている旨を示すフラグＦを「１」とし、フラグＦが「１」である旨をサブマイコン５４に出力する。そして、メインマイコン５２の給電が遮断される以前に均等化時間Ｔｄが経過する場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、ステップＳ２６において、均等化を停止する指令（指令信号Ｓｃ）を監視ユニットＵｉに出力するとともに、フラグＦを０とし、その旨をサブマイコン５４に通知する。

なお、ステップＳ２６の処理が完了する場合や、ステップＳ１０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。

図６に、本実施形態にかかる均等化処理に関し、特にメインマイコン５２によって行われる処理の手順のうち、走行許可スイッチがオフとされている状況下、サブマイコン５４による後述する処理によってメインマイコン５２が起動されることをトリガとして実行される。なお、図６において、先の図５に示した処理に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。

この一連の処理では、ステップＳ１８の処理が完了すると、ステップＳ２２ａに移行する。ステップＳ２２ａにおいては、均等化放電処理がなされている旨を示すフラグＦを「１」とし、フラグＦが「１」である旨と、メインマイコン５２を起動する周期とをサブマイコン５４に出力する。この起動周期は、充電率のばらつき度合いに応じて可変設定してもよいが、たとえば３０〜１時間単位の固定値としてもよい。

図７に、本実施形態にかかる均等化処理に関し、特にサブマイコン５４によって行われる処理の手順を示す。この処理は、サブマイコン５４の給電が継続されて且つメインマイコン５２の給電が停止されている状態において所定周期でくり返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、フラグＦが「１」であるか否かを判断する。そしてステップＳ３０において「１」であると判断される場合、ステップＳ３２において、メインマイコン５２がオフとなってから起動周期Ｔｕが経過したか否かを判断する。そして、起動周期Ｔｕが経過したと判断される場合、ステップＳ３４においてリレー５８を閉操作することでメインマイコン５２を起動する。これにより、メインマイコン５２では、先の図６に示した処理を実行することとなる。続くステップＳ３６においては、均等化が必要か否かを判断する。これは、メインマイコン５２による先の図６のステップＳ１４の処理において肯定判断されるか否かを判断する処理であり、たとえば所定時間以内にフラグＦが「１」である旨が通知されたか否かで判断すればよい。そして、均等化が必要であるなら、ステップＳ３８において、メインマイコン５２の給電を遮断して且つ、この一連の処理を一旦終了する。これにより、ステップＳ３２において起動周期Ｔｕが経過したと判断される都度、メインマイコン５２が定期的に起動されることとなる。このように、メインマイコン５２を定期的に起動させるのは、消費電力を極力低減するためである。

これに対し、ステップＳ３０，Ｓ３６において否定判断される場合には、ステップＳ４０においてフラグＦを「０」として且つ、リレー６０を開操作することでサブマイコン５４を停止させる。これは、均等化放電が必要ないために、メインマイコン５２を起動周期Ｔｕ毎に起動させる処理も必要がないことから、消費電力を極力低減するための設定である。

図８に、本実施形態にかかる均等化放電処理の例を示す。詳しくは、図８（ａ）は、走行モードを含む車両のモードを示し、図８（ｂ）は、電池セルＣｉｊの端子電圧の推移を示し、図８（ｃ）は、均等化の有無を示し、図８（ｄ）は、メインマイコン５２およびサブマイコン５４の給電の有無を示す。なお、図８（ａ）の「PlugIn」は、外部の電力を充電するモードのことであり、図８（ｃ）の「IGON時均等化」，「IGOFF時均等化」は、それぞれ走行許可スイッチがオン、オフのときの均等化を示す。

図中、均等化期間Ｔ１，Ｔ２によって例示するように、充電率がＨＶモード領域にあるときに均等化対象に定められた電池セルの放電処理は、外部充電処理等による充電率の変化にかかわらず継続される。放電対象が更新されるのは、先の図７のステップＳ３４の処理や走行許可スイッチのオン操作によってメインマイコン５２が起動されて且つ、均等化放電処理が必要となる場合である。

このように、充電率の低い領域で放電対象を設定した後、比較的長時間にわたって均等化処理を継続することで、放電電流Ｉの小さい監視ユニットＵｉを用いているにもかかわらず、充電率のばらつきは好適に低減される。しかも、充電率の低い領域において放電対象を設定することで、劣化している電池セルを特定する処理を特に行わなくても、劣化している電池セルが放電される事態を簡易に回避することができる。

しかも、走行許可スイッチがオン状態に切り替えられることをトリガとするのみならず、高電圧バッテリ１０と商用電源との接続時であることをトリガとして先の図５に示した処理を実行することで、商用電源による高電圧バッテリ１０の充電処理が頻繁に行なわれる場合とあまり行われない場合との双方に対処することができる。

すなわち、商用電源による高電圧バッテリ１０の充電処理があまり行なわれない場合には、走行許可スイッチがオン状態に切り替えられることをトリガとして先の図５に示した処理を実行することで、均等化処理が実行される蓋然性が高くなる。これは、走行許可スイッチがオフとされている間に高電圧バッテリ１０が充電されないなら、高電圧バッテリ１０の充電率がＥＶ下限充電率Ｐｙ以下となっている蓋然性が高くなるためである。

また、商用電源による高電圧バッテリ１０の充電処理が頻繁に行なわれる場合には、高電圧バッテリ１０と商用電源との接続時であることをトリガとして先の図５に示した処理を実行することで、均等化処理が実行される蓋然性が高くなる。ちなみに、この場合には、走行許可スイッチがオン状態に切り替えられる際には高電圧バッテリ１０の充電率はＥＶ下限充電率Ｐｙを上回っている蓋然性が高く、均等化処理がなされにくい。
＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

「ばらつき検出手段について」
最低電圧Ｖｍｉｎとの差によって定量化するものに限らない。たとえば、セル電圧Ｖ１１〜Ｖｎｍの平均値との差として定量化するものであってもよい。

高電圧バッテリ１０の充放電電流量が少量であると想定されるときにおける端子電圧から充電率を一義的に定めるものに限らない。たとえば、高電圧バッテリ１０の充放電電流と電池セルの端子電圧とのそれぞれの検出値についての複数組を用いて開放端電圧を推定するものであってもよい。

「決定手段について」
最低電圧Ｖｍｉｎとの差が閾値ΔＶｔｈよりも大きい端子電圧を有するものを放電対象とするものに限らない。たとえば、セル電圧Ｖ１１〜Ｖｎｍの平均値を閾値以上上回るものを放電対象としてもよい。

「操作手段について」
監視ユニットＵｉに均等化指令と均等化停止指令とを出力するものに限らない。たとえば、監視ユニットＵｉが目標電圧まで放電を実行し、目標電圧となることで放電を停止する機能を備えるなら、目標電圧を出力する手段であってもよい。この場合であっても、走行許可スイッチがオフとされている状況下においては、均等化処理を適切に行なうことができる。

「限定手段について」
たとえば、走行許可スイッチがオン状態に切り替えられた直後における充電率がＨＶ領域に入っている場合のばらつきの検出結果を用いず、走行許可スイッチがオフ状態に切り替えられた後、所定時間経過後において、充電率がＨＶ領域に入っている場合のばらつきの検出結果に限定するものであってもよい。ここで、所定時間は、分極の影響が十分に小さくなる値（たとえば１時間以上）に設定すればよい。

ＨＶ領域に限定するものに限らないことについては、「車両について」の欄に記載したとおりである。

「放電手段について」
放電電流としては、上記実施形態において例示したものに限らない。放電電流をより大きいものとするなら、ＩＧスイッチのオフ状態時における均等化処理を行わない設定等が容易となる。

「均等化放電装置の構成手法について」
放電手段をハードウェア処理手段（監視ユニットＵｉ）として且つ、ばらつき検出手段、決定手段および操作手段をソフトウェア処理手段（メインマイコン５２、サブマイコン５４）とするものに限らない。たとえば、ばらつき検出手段を監視ユニットＵｉ内に構成してもよい。またたとえば、ばらつき検出手段、決定手段および操作手段を低電圧系のシステムとして且つハードウェア処理手段によって構成してもよい。

メインマイコン５２およびサブマイコン５４を備えるシステムに限らず、単一のマイコンを備えるものであってもよい。この場合、起動手段を備える場合には、これをサブマイコン５４によって構成する代わりに、タイマ等の専用のハードウェア処理手段によって構成してもよい。

「電源および基準電位について」
高電圧システムと低電圧システムとのそれぞれの電位を共通の電位（たとえば車体電位）とし、メインマイコン５２やサブマイコン５４の電源を電池セルＣｎ１〜Ｃｎｍ等としてもよい。この場合であっても、走行許可スイッチがオフとなることを条件にメインマイコン５２の給電を遮断する処理がなされるなら、消費電力を低減することができる。ちなみに、この場合、電池セルＣ１１〜Ｃ（ｎ−１）１〜Ｃ（ｎ−１）ｍと電池セルＣｎ１〜Ｃｎｍとで仕様を相違させ、電池セルＣｎ１〜Ｃｎｍの満充電量を大きくしてもよい。

「均等化対象について」
電池セルＣｉｊに限らない。たとえば隣接する２つ以上の電池セルであって且つ組電池（高電圧バッテリ１０）を構成する一部の電池セルを単位電池として、単位電池同士の充電率のばらつきを均等化対象としてもよい。

「車両について」
ハイブリッド車としては、シリーズハイブリッド車に限らず、たとえば、パラレルシリーズハイブリッド車や、パラレルハイブリッド車であってもよい。

また、ハイブリッド車に限らず、内燃機関を搭載しない電気自動車であってもよい。この場合であっても、たとえば、高電圧バッテリ１０がスマートグリッドにおける蓄電手段として利用される場合、停車期間において充電率が低い状態となる頻度が高くなり得る。こうした場合に均等化放電処理に利用する充電率の検出条件を、充電率が低い領域に限定するなら、その後、充電によって充電率が上昇するに際して、劣化している電池セルの充電量が少量となる事態を極力抑制することができる。

１０…高電圧バッテリ（組電池の一実施形態）、５０…制御装置、５２…メインマイコン、５４…サブマイコン。

Claims (9)

1. 車載主機としての回転機および該回転機の電源となる２次電池を搭載し、車両の外部の電源の電気エネルギを前記２次電池に充電可能な車両に適用され、
   前記２次電池は、複数の電池セルの直列接続体としての組電池であり、
   前記組電池を構成する単一の電池セルおよび隣接する複数の電池セルのいずれかである単位電池同士の充電率のばらつきを検出するばらつき検出手段と、
   前記組電池を構成する単位電池のうちの特定のものを選択的に放電させる放電手段と、
   前記ばらつき検出手段によって前記充電率のばらつきが大きいと判断される場合、充電率の大きい単位電池を前記放電手段による放電対象に決定する決定手段と、
   前記決定手段によって決定された単位電池を放電させるべく前記放電手段を操作する操作手段とを備え、
   前記決定手段は、前記放電対象を決定するに際して参照する前記単位電池の充電率を、前記２次電池の充電率が正常時にとり得る領域の中央値よりも低い規定領域にあるときにおける充電率に限定する限定手段を備えることを特徴とする組電池の均等化放電装置。
2. 前記車両は、内燃機関、および該内燃機関の動力を電気エネルギに変換する変換手段を搭載するものであり、
   前記車両は、ＥＶモードでの走行とＨＶモードでの走行とを選択的に行なう走行制御手段を備え、
   前記ＥＶモードは、前記内燃機関を停止させて前記回転機を駆動する走行モードであり、
   前記ＨＶモードは、前記内燃機関および前記変換手段を操作して前記２次電池の充電率を予め定められたＨＶ用領域に制限する走行モードであり、
   前記規定領域が前記ＨＶ用領域であり、
   前記限定手段は、前記放電対象を決定するに際して参照する前記単位電池の充電率を、前記ＨＶ用領域にあるときにおける充電率に限定することを特徴とする請求項１記載の組電池の均等化放電装置。
3. 前記ばらつき検出手段は、前記２次電池と前記回転機との電力の授受がなされていない状況下における前記２次電池の端子電圧の値を前記充電率として代用することで前記ばらつきを検出することを特徴とする請求項１または２記載の組電池の均等化放電装置。
4. 前記ばらつき検出手段は、車両の走行許可スイッチがオン状態に切り替えられることおよびオフ状態であることの少なくとも一方を条件に、前記回転機の停止状態における前記２次電池の端子電圧の値を前記充電率として代用することで前記ばらつきを検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の組電池の均等化放電装置。
5. 前記ばらつき検出手段は、車両の走行許可スイッチがオン状態に切り替えられる都度、および前記外部の電源と前記２次電池との接続時となる都度、前記ばらつきを検出することを特徴とする請求項３または４記載の組電池の均等化放電装置。
6. 前記決定手段は、前記放電対象に決定された単位電池の放電時間を決定する機能を有し、
   前記操作手段は、前記決定された放電時間が経過することで前記放電手段による放電処理を終了させることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の組電池の均等化放電装置。
7. 前記ばらつき検出手段は、車両の走行許可スイッチがオフとされている状態において規定時間毎に前記ばらつきを検出する処理を行ない、
   前記決定手段は、前記規定時間となることによって前記ばらつきを検出する処理がなされる都度、前記放電対象を更新することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の組電池の均等化放電装置。
8. 前記放電手段は、前記操作手段からの指令信号が入力されると、該指令信号によって指示された処理を継続する機能を有し、
   車両の走行許可スイッチがオフ操作されることを条件に前記決定手段および前記操作手段に対する給電を遮断する処理であるオフ操作時遮断処理がなされ、
   前記規定時間となることで前記決定手段および前記操作手段を起動させる起動手段を備えることを特徴とする請求項７記載の組電池の均等化放電装置。
9. 前記放電手段は、前記ばらつき検出手段によってばらつきが大きいと判断される場合の最小のばらつきを解消するのに要する放電時間が２４時間以上となるものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の組電池の均等化放電装置。

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