JP2013123274A - 組電池の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクティブバランシングによる容量調整を、短い時間で、かつ、高効率で行なうことができる組電池の制御装置を提供すること。
【解決手段】複数のセルを直列に接続してなる組電池の制御装置であって、特定のセルと該特定セルを含む複数のセルから構成されるモジュールとの間および／または複数のセルから構成されるモジュール間で電荷の移動を行なう電荷移動回路と、前記電荷移動回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、現在の充電状態と電荷を入出力した際の電荷移動損失とを考慮した電荷移動量、および電荷の入出力方向を算出する電荷移動量算出手段と、算出した電荷移動量および電荷の入出力方向に基づいて、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、電荷移動を行なう順番を決定する電荷移動プロセス決定手段と、を有することを特徴とする組電池の制御装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、組電池の制御装置に関するものである。

複数のセルを直列に接続し、所定数ごとにモジュール化されてなる組電池の容量調整を行なう方法として、組電池を構成する各セル間や各モジュール間で、電荷移動を行なうアクティブバランシングが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００５−５２１３６３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されたアクティブバランシングにおいては、以下の課題がある。

すなわち、特許文献１に開示されたアクティブバランシングにおいては、容量ばらつきの計測を行い、計測された容量ばらつきに基づいて、容量調整を行なうものであるため、容量ばらつきを精度良く算出する必要があることから、容量調整のための電荷移動、および各セル間の容量ばらつきの計測を繰り返し行なう必要がある。そのため、電荷移動を行なう際の電荷移動量を小さくした場合には、各セル間の容量ばらつきの計測の頻度が高くなってしまい、結果として、容量調整に要する時間が長くなってしまうという問題がある。特に、各セル間の容量ばらつきの計測を行なう際には、各セルの電圧やＳＯＣを精度良く測定する必要があることから、電荷移動を停止した後、残留電荷による電圧誤差や分極の解消を待ってから、電圧やＳＯＣを測定する必要があり、そのため、容量ばらつきの計測の頻度が高くなると、容量調整のための電荷移動を停止している時間が長くなってしまい、結果として、容量調整に要する時間が長くなってしまうこととなる。

一方で、容量調整のための電荷移動量を大きくした場合には、目標電圧あるいは目標ＳＯＣ付近で、充電と放電を繰り返すチャタリング現象が発生してしまい、チャタリング現象により、容量調整に要する時間が長くなってしまうという問題がある。特に、このようなチャタリング現象は、各セル間および各モジュール間において同時に、アクティブバランシングによる電荷移動を行なった場合により顕著となる。さらには、各セル間または各モジュール間における電荷移動の効率は１００％でないため、チャタリング現象により、容量調整に要する時間が長くなってしまうと、不要に電荷移動を行なうこととなってしまい、これにより電荷移動効率が低下してしまうという問題も生じてしまう。

本発明が解決しようとする課題は、アクティブバランシングによる容量調整を、短い時間で、かつ、高効率で行なうことができる組電池の制御装置を提供することにある。

本発明は、複数のセルを直列に接続してなる組電池において、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、現在の充電状態と電荷を入出力した際の電荷移動損失とを考慮した電荷移動量、および電荷の入出力方向を算出し、算出した電荷移動量および電荷の入出力方向に基づいて、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、電荷移動を行なう順番を決定することにより、上記課題を解決する。

本発明によれば、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、現在の容量および電荷移動損失を考慮して、電荷移動量および電荷の入出力方向を算出し、これに基づいて、電荷移動を行なう順番を決定することができるため、アクティブバランシングによる容量調整を、短い時間で、かつ、高効率で行なうことが可能となる。

図１は、本実施形態に係る組電池システムを示す構成図である。 図２は、本実施形態に係るセルバランシングを説明するための図である。 図３は、本実施形態に係るセルバランシングを説明するための図である。 図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、セルバランシングのみを行なう方法、モジュールバランシングのみを行なう方法、セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法のそれぞれの概要について説明するための図である。 図５は、アクティブバランシング方法の選択方法を説明するためのフローチャートである。 図６は、本実施形態に係るセルバランシングを示す模式図である。 図７は、セルとモジュールとの間における電荷移動について説明するための図である。 図８は、セルバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。 図９は、セルバランシングを行なうセルの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。 図１０は、セルバランシングを行なうセルの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。 図１１は、セルバランシングを行なうセルの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。 図１２は、本実施形態に係るモジュールバランシングを示す模式図である。 図１３は、モジュールバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。 図１４は、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。 図１５は、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。 図１６は、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。 図１７は、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を設定する方法の一例を説明するための図である。 図１８は、本実施形態に係るセル−モジュールバランシングを示す模式図である。 図１９は、セル−モジュールバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。 図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）は、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングによる容量調整を間欠的に行なう場合における容量調整方法の一例を示す図である。 図２１は、本実施形態に係る手法によりアクティブバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果（各モジュールを構成する各セルのＳＯＣの変化）を示す図である。 図２２は、本実施形態に係る手法によりアクティブバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果（各モジュールのＳＯＣの変化）を示す図である。 図２３は、従来例の手法によりアクティブバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果（各モジュールを構成する各セルのＳＯＣの変化）を示す図である。 図２４は、従来例の手法によりアクティブバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果（各モジュールのＳＯＣの変化）を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜組電池システムの構成＞
図１は、本実施形態に係る組電池システムを示す構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る組電池システムは、複数のセルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，・・・を直列に接続し、これらが所定数ごとにモジュール化されてなる組電池１００、および組電池１００を制御するための制御装置１０、セルコントローラ２０ａ，２０ｂ、モジュールコントローラ３０を備えている。

組電池１００は、複数のセルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，・・からなり、これら複数のセルは、４つのセルを一組としてモジュール化されている。すなわち、セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、モジュールＭ１としてモジュール化されており、また、セルＣ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８は、モジュールＭ２としてモジュール化されている。なお、図１においては、４つのセルをモジュール化してなる例を示したが、各モジュールを構成するセルの数は２つでも、また３つでもよいし、あるいは、５つ以上でもよい。また、図１においては、８つのセルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８のみを代表して示したが、組電池１００を構成するセルの数は特に限定されず、適宜設定することができる。

制御装置１０は、組電池１００を制御するための装置であり、具体的には、制御装置１０は、セルコントローラ２０ａ，２０ｂ、モジュールコントローラ３０に各種指令を送出することで、組電池１００を構成するセルおよびモジュール間において、アクティブバランシングによる容量調整を行なう。なお、具体的な容量調整方法は後述する。

セルコントローラ２０ａは、モジュールＭ１を構成する各セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４と、モジュールＭ１との間でアクティブバランシングによる容量調整を行なうための装置であり、同様に、セルコントローラ２０ｂは、モジュールＭ２を構成する各セルＣ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８と、モジュールＭ２との間でアクティブバランシングによる容量調整を行なうための装置であり、これらセルコントローラは、各モジュールに対応して設けられる。すなわち、図１においては、セルコントローラ２０ａ，２０ｂのみを代表して示しているが、本実施形態に係る組電池システムは、組電池１００を構成するモジュールの数に応じた数のセルコントローラを備えている。

ここで、セルコントローラ２０ａを例示すると、セルコントローラ２０ａは、制御装置１０からの指令に基づき、セルバランシング回路２００ａを制御することで、モジュールＭ１を構成する各セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４と、モジュールＭ１との間で容量調整、すなわち、セルバランシング（セルとモジュールとの間での容量調整）を行なう。セルバランシング回路２００ａは、図１に示すように、スイッチＳ１〜Ｓ８、ダイオードＤ１、およびトランスＴ１を備えている。

以下、セルコントローラ２０ａにより実行されるセルバランシングについて説明する。たとえば、モジュールＭ１を構成するセルＣ２から、モジュールＭ１へと放電する場合には、図２に示すように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７が閉とされ、スイッチＳ８を開閉制御することにより、セルＣ２が放電し、セルＣ２の放電により出力された電荷が、トランスＴ１を介して、モジュールＭ１を充電するための電荷に変換され、これにより、モジュールＭ１（モジュールＭ１を構成する全てのセルＣ１〜Ｃ４）が充電されることとなる。ここで、セルＣ２の電圧をＶ_{ｃｅｌｌ＿２}とし、セルＣ２からの放電電流をＩ_{ｃｅｌｌ＿２}とし、モジュールＭ１全体の電圧をＶ_{ｍｏｄｕｌｅ＿１}とし、モジュールＭ１の充電電流をＩ_{ｍｏｄｕｌｅ＿１}とし、充電方向に電流が流れる場合をプラスとし、逆に、放電方向に電流が流れる場合をマイナスとした場合に、下記式（１）の関係が成り立つこととなる。
η×Ｖ_{ｃｅｌｌ＿２}×Ｉ_{ｃｅｌｌ＿２}＝−Ｖ_{ｍｏｄｕｌｅ＿１}×Ｉ_{ｍｏｄｕｌｅ＿１} （１）
なお、ηは、トランスＴ１の電荷移動効率を示す。

あるいは、これとは逆に、モジュールＭ１を構成するセルＣ２に、モジュールＭ１から充電する場合には、図３に示すように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７を閉とし、スイッチＳ８を開閉制御することにより、モジュールＭ１から出力された電荷が、トランスＴ１を介して、セルＣ２に充電されることとなり、この場合には、下記式（２）の関係が成り立つこととなる。
Ｖ_{ｃｅｌｌ＿２}×Ｉ_{ｃｅｌｌ＿２}＝−η×Ｖ_{ｍｏｄｕｌｅ＿１}×Ｉ_{ｍｏｄｕｌｅ＿１} （２）

このように、本実施形態では、セルコントローラ２０ａによって、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７を閉とし、スイッチＳ８を開閉制御させることにより、モジュールＭ１を構成するセルＣ２からモジュールＭ１へ、あるいは、モジュールＭ１からセルＣ２へ電荷を移動させることができる。本実施形態では、このようにしてセルバランシングを実行する。

なお、セルバランシング回路２００ａを構成する各スイッチのうち、スイッチＳ１〜Ｓ５は、セルバランシングを実行するためのスイッチに該当する。そのため、図２、図３に示すように、セルＣ２とモジュールＭ１との間でセルバランシングを実行する場合には、スイッチＳ２，Ｓ３を閉としたが、たとえば、セルＣ１とモジュールＭ１との間でセルバランシングを実行する場合には、スイッチＳ１，Ｓ２を閉とすればよい。同様に、セルＣ３の場合には、スイッチＳ３，Ｓ４を閉とし、また、セルＣ４の場合には、スイッチＳ４，Ｓ５を閉とすればよい。また、スイッチＳ６，Ｓ７は電荷移動方向を制御するためのスイッチであり、図２、図３に示すように、所望の電荷方向に応じてスイッチＳ６，Ｓ７を制御することにより、各セルＣ１〜Ｃ４からモジュールＭ１へと放電したり、逆に、モジュールＭ１から各セルＣ１〜Ｃ４に充電することができるようになっている。さらに、スイッチＳ８は、開閉制御することにより、トランスＴ１を介して、電荷移動を行なう際に用いられるスイッチである。

また、同様に、セルコントローラ２０ｂは、セルバランシング回路２００ｂを制御することで、モジュールＭ２を構成する各セルＣ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８と、モジュールＭ２との間で容量調整、すなわち、セルバランシングを行なうための装置であり、セルバランシング回路２００ｂは、上述したモジュールＭ１に対応するセルバランシング回路２００ａと同様に、スイッチＳ１１〜Ｓ１８、ダイオードＤ２、およびトランスＴ２を備えている。そして、上記と同様にして、セルコントローラ２０ｂによって、セルバランシング回路２００ｂを構成するスイッチＳ１１〜Ｓ１８を制御することにより、モジュールＭ２を構成する各セルＣ５〜Ｃ８と、モジュールＭ２との間で電荷を移動させるセルバランシングが実行されるようになっている。

モジュールコントローラ３０は、モジュールＭ１，Ｍ２間でアクティブバランシングによる容量調整を行なうための装置であり、モジュールコントローラ３０は、制御装置１０からの指令に基づき、モジュールバランシング回路３００を制御することで、モジュールＭ１と、モジュールＭ２と間で容量調整、すなわち、モジュールバランシング（モジュール間での容量調整）を行なう。なお、モジュールバランシング回路３００は、図１に示すように、スイッチＳ２１〜Ｓ２４、トランスＴ３，Ｔ４を備えている。

モジュールコントローラ３０による、モジュールＭ１と、モジュールＭ２との間における容量調整方法、すなわち、モジュールバランシングの方法としては、上述したセルコントローラ２０ａ，２０ｂによるセルバランシングと同様であり、その具体的な容量調整方法としては以下の通りである。

すなわち、モジュールＭ１（すなわち、モジュールＭ１を構成する全てのセルＣ１〜Ｃ４）から、モジュールＭ２（すなわち、モジュールＭ２を構成する全てのセルＣ５〜Ｃ８）へと放電し、モジュールＭ１からモジュールＭ２へと電荷を移動させる場合には、たとえば、スイッチＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を閉とし、ジュールＭ１に対応するスイッチＳ２１を開閉制御することにより、モジュールＭ１からモジュールＭ２へと電荷の移動が行なわれる。あるいは、これとは逆に、モジュールＭ２からモジュールＭ１へと放電し、モジュールＭ２からモジュールＭ１へと電荷を移動させる場合には、たとえば、スイッチＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２４を閉とし、モジュールＭ２に対応するスイッチＳ２３を開閉制御することにより、モジュールＭ２からモジュールＭ１へと電荷の移動が行なわれる。なお、図１においては、２つのモジュールＭ１，Ｍ２のみを例示して示したが、モジュールＭ１と、組電池１００を構成するモジュールＭ２以外のモジュールとの間で電荷移動を行なう場合にも、同様の方法にて実行することができる。もちろん、モジュールＭ２と、組電池１００を構成するモジュールＭ１以外のモジュールとの間で電荷移動、さらには、モジュールＭ１，Ｍ２以外のモジュール同士での電荷移動を行なう場合にも、同様の方法にて実行することができる。

このように、本実施形態の組電池システムは、セルバランシング回路２００ａ，２００ｂおよびモジュールバランシング回路３００を備え、これにより、各モジュールを構成するセルと、モジュール間の容量調整を行なうセルバランシングと、各モジュール間の容量調整を行なうモジュールバランシングとを実行できるものである。

ここで、図１に示す組電池システムにおいて、アクティブバランシングによる容量調整を行なう方法としては、次の３つの態様が挙げられる。すなわち、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法、の３つの態様が挙げられる。

そして、たとえば、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、容量調整前の状態において、各モジュールを構成する各セル間のＳＯＣがばらついており、さらには、各モジュール間のＳＯＣ（モジュールを構成する全てのセルの最大容量の合計に対する、モジュールを構成する全てのセルの現在の容量の合計の割合）もばらついている場合を考えると、まず、図４（Ａ）に示すように、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法においては、各モジュールを構成する、セル間のＳＯＣは均等となるものの、各モジュール間のＳＯＣは、ばらついたままとなってしまう。

また、図４（Ｂ）に示すように、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法においては、各モジュール間のＳＯＣは均等となるものの、各セル間のＳＯＣは、ばらついたままとなってしまう。

これに対し、図４（Ｃ）に示すように、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法においては、セル間のＳＯＣおよび各モジュール間のＳＯＣのいずれも均等なものとすることができる。

なお、本実施形態においては、上記（Ａ）の方法を実行した後、上記（Ｂ）の方法を実行することにより、あるいはその逆の順番でこれらの方法を実行することにより、上記（Ｃ）の方法と同様に、セル間のＳＯＣおよび各モジュール間のＳＯＣのいずれも均等なものとすることが可能となる。しかしその一方で、上記（Ｃ）の方法によれば、上記（Ａ）の方法を実行した後、上記（Ｂ）の方法を実行した場合と比較して、容量調整時間を短縮化することが可能となるため、望ましい。

そのため、本実施形態では、まず、組電池１００を構成する各セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，・・・のＳＯＣを算出し、算出した各セルのＳＯＣに基づいて、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法のいずれを選択すべきかの判定を行なう。図５に、アクティブバランシング方法の選択方法を説明するためのフローチャートを示す。

まず、ステップＳ１では、制御装置１０により、組電池１００を構成する全てのセルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，・・・のＳＯＣを算出する処理が実行される。なお、各セルのＳＯＣの算出方法としては、特に限定されず、公知のＳＯＣ算出方法（セルの開路電圧とＳＯＣとの関係に基づいて、ＳＯＣを算出する方法等）を制限なく用いることができる。

ステップＳ２では、制御装置１０により、組電池１００を構成する全てのモジュールについて、下記式（３）にしたがい、各モジュールを構成する全てのセルのうち、ＳＯＣが最大のセルと、ＳＯＣが最小のセルとのＳＯＣの差Ａ_ｊを算出する処理が行なわれる。

（なお、上記式（３）中、ＳＯＣ_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルのＳＯＣを表し、ｎ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールを構成するセルの数を表し、Ａ_ｊは、ｊ番目のモジュールにおける、ＳＯＣが最大のセルと、ＳＯＣが最小のセルとのＳＯＣの差を表す。）

次いで、ステップＳ３では、制御装置１０により、下記式（４）にしたがい、組電池１００を構成する全てのモジュールのうち、ＳＯＣが最大のモジュールと、ＳＯＣが最小のモジュールとのＳＯＣの差Ｂを算出する処理が行なわれる。なお、本実施形態においては、たとえば、モジュールを構成する各セルのＳＯＣの平均値を、モジュールのＳＯＣとすることができる。

（なお、上記式（４）中、ＳＯＣ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールのＳＯＣを表し、ｍは、組電池１００を構成するモジュールの数を表し、Ｂは、ＳＯＣが最大のモジュールと、ＳＯＣが最小のモジュールとのＳＯＣの差を表す。）

次いで、ステップＳ４では、ステップＳ３で算出したＳＯＣが最大のモジュールと、ＳＯＣが最小のモジュールとのＳＯＣ差Ｂが、所定の閾値δ以上であるか否かの判定が行なわれる。ＳＯＣ差Ｂが、所定の閾値δ以上である場合には、モジュールバランシングを行なう必要があると判定し、ステップＳ５に進む。一方、ＳＯＣ差Ｂが、所定の閾値δ未満である場合には、モジュールバランシングを行なう必要がないと判断して、ステップＳ８に進む。なお、所定の閾値δとしては、モジュール間のＳＯＣ差が容量調整が必要な程度に広がっていると判断できるような値に設定することができる。

ステップＳ４において、ＳＯＣ差Ｂが、所定の閾値δ以上であると判断された場合には、ステップ５に進み、ステップＳ５では、ステップＳ２において各モジュールごとに算出された、ＳＯＣが最大のセルと、ＳＯＣが最小のセルとのＳＯＣの差Ａ_ｊについて、ＳＯＣ差Ａ_ｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールが存在したか否かの判定が行なわれる。なお、所定の閾値εとしては、同一のモジュールを構成するセル間のＳＯＣ差が容量調整が必要な程度に広がっていると判断できるような値に設定することができる。そして、ＳＯＣ差Ａ_ｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールが存在した場合には、セルバランシングを行う必要があると判断して、ステップＳ６に進み、ステップＳ６において、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法が選択される。なお、この場合においては、ＳＯＣ差Ａ_ｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールについてのみ、セルバランシングが実行されることとなる。一方、ＳＯＣ差Ａ_ｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールが存在しかなった場合には、ステップＳ７に進み、ステップＳ７において、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法が選択される。

あるいは、ステップＳ４において、ＳＯＣ差Ｂが、所定の閾値δ未満であると判断された場合には、ステップ８に進み、ステップＳ８においても、上述したステップＳ５と同様に、ステップＳ２において各モジュールごとに算出された、ＳＯＣが最大のセルと、ＳＯＣが最小のセルとのＳＯＣの差Ａ_ｊについて、ＳＯＣ差Ａ_ｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールが存在したか否かの判定が行なわれる。ＳＯＣ差Ａ_ｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールが存在した場合には、セルバランシングを行う必要があると判断して、ステップＳ９に進み、ステップＳ９において、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法が選択される。なお、この場合においては、ＳＯＣ差Ａ_ｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールについてのみ、セルバランシングが実行されることとなる。一方、ＳＯＣ差Ａ_ｊが、所定の閾値ε以上となったモジュールが存在しかなった場合には、ステップＳ１０に進み、ステップＳ１０において、容量調整を行なわないと決定される。

本実施形態では、以上のようにして、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法の選択、あるいは、容量調整を行なわないとの決定がなされる。以下においては、各方法により容量調整を行なう場合における具体的な方法について説明する。

なお、図５に示す例においては、各セルのＳＯＣを算出し、ＳＯＣ差Ａ_ｊ、ＳＯＣ差Ｂを求め、これに基づき、容量調整を行なう方法を選択する態様を例示したが、各セルの端子電圧の値に基づいて、容量調整を行なう方法を選択するような態様としてもよい。

＜（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法＞
まず、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法における、具体的な容量調整方法について説明する。（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法は、図５に示すアクティブバランシング方法を決定する処理において、セルバランシングのみを行なうと判定された場合(ステップＳ９)に実行される。まず、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法においては、図５に示すアクティブバランシング方法を決定する処理におけるステップＳ８において、ＳＯＣが最大のセルと、ＳＯＣが最小のセルとのＳＯＣの差Ａ_ｊについて、ＳＯＣ差Ａ_ｊが、所定の閾値ε以上であると判定されたモジュールを特定する処理を実行し、ＳＯＣ差Ａ_ｊが、所定の閾値ε以上であると判定されたモジュールについてセルバランシングを行なうことを決定する。

なお、本実施形態に係るセルバランシングは、上述したように、セルバランシングの対象となるモジュールを構成する各セルと、モジュールとの間において電荷移動を行ない、これにより、モジュール内にて容量調整を行なう方法である。ここで、図６に、本実施形態に係るセルバランシングを示す模式図を示す。なお、図６中においては、組電池１００を構成するモジュールのうち、ｊ番目のモジュールであるモジュール＃ｊにおいて行なわれるセルバランシングを模式的に示している。そして、図６に示すように、以下においては、モジュール＃ｊを構成する１番目のセル＃１に、モジュール＃ｊから移動する電荷量をｙ_１とし、ｉ番目（ｉ＝１〜ｎ_Ｍｊ、ただし、ｎ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールのセル数）のセル＃ｉに、モジュール＃ｊから移動する電荷量をｙ_ｉとし、ｎ_Ｍｊ番目のセル＃ｎ_Ｍｊに、モジュール＃ｊから移動する電荷量をｙ_ｎＭｊとする。

ここで、モジュール＃ｊを構成するセル＃ｉと、モジュール＃ｊとの間における電荷移動を行なう場合について考える。なお、以下においては、図７に示すように、モジュール＃ｊからセル＃ｉに移動する電荷量をｙ_ｉとし、電荷移動効率をη_ｉ（η_ｉ＜１）とし、電荷移動前のモジュール＃ｊの容量をＱ_Ｍｊとし、電荷移動前のセル＃ｉの容量をＱ_ｉとする。そして、電荷量ｙ_ｉの符号を、モジュール＃ｊからセル＃ｉに放電が行なわれる場合にプラスと定義し、逆に、セル＃ｉからモジュール＃ｊに放電が行なわれる場合にマイナスと定義した場合に、以下の関係が成り立つこととなる。

すなわち、ｙ_ｉ＞０である場合には、モジュール＃ｊからセル＃ｉに電荷の移動が行なわれ、この場合には、モジュール＃ｊから出力される電荷の電荷量はｙ_ｉとなり、これに対し、セル＃ｉが受け取る電荷の電荷量はη_ｉ×ｙ_ｉとなる。一方、ｙ_ｉ＜０である場合には、セル＃ｉからモジュール＃ｊに電荷の移動が行なわれ、この場合には、セル＃ｉから出力される電荷の電荷量は、１／η_ｉ×｜ｙ_ｉ｜となり、これに対し、モジュール＃ｊが受け取る電荷の電荷量は｜ｙ_ｉ｜となる。そのため、この場合には、下記式（５）の関係が成り立つこととなる。

（なお、上記式（５）において、Ｑ_Ｍｊ’ は、電荷移動後のモジュール＃ｊの容量を表し、Ｑ_ｉ’は、電荷移動後のセル＃ｉの容量を表す。）

そのため、セル＃ｉ、およびモジュール＃ｊにおける、セルバランシングにより入出力される電荷量と、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係は、下記式（６）により示すことができる。

（上記式（６）において、
ｉは、１〜ｎ_Ｍｊ（ただし、ｎ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールのセル数）の整数を表し、
ＳＯＣ_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑ_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑ_{ｍａｘ，ｉ}は、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｋ_ｉ・ｙ_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルに出入りする電荷量を表し、
ＳＯＣ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
η_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）

なお、上記式（６）において、Ｑ_ｉ、Ｑ_{ｉ，ｍａｘ}、ｋ_ｉは既知のパラメータ（あるいは、既知のパラメータより導出可能なパラメータ）となり、一方、ｘ、ｙ_ｉは未知のパラメータとなる。すなわち、セルバランシングを行なうモジュールのセル数ｎ_Ｍｊに対して、ｎ_Ｍｊ＋１個の未知パラメータ（ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_{ｎＭｊ−１}，ｙ_ｎＭｊ，ｘ）が存在することとなる。

そのため、本実施形態では、下記式（７）に示すように、セルバランシングを行うｎ_Ｍｊ個の各セルのそれぞれ、およびセルバランシングを行なうモジュールについて、上記式（６）に対応する式をたてることができ、この下記式（７）をマトリックス化して示すと下記式（８）となる。なお、本実施形態においては、セルバランシングを行なうことにより、セルバランシング後の全てのセルは充電量（ＳＯＣ）が等しくなると考えることができるため、下記式（７）において、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）を示すｘ（ｘ＝０〜１）の値は、セルバランシングを行うｎ_Ｍｊ個の全てのセル、およびこれらのセルから構成されるモジュールにおいて、等しい値とすることができる。

そして、本実施形態では、上記式（８）に示すマトリックスにおいて、ｘの値およびｙ_ｉ（ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_{ｎＭｊ−１}，ｙ_ｎＭｊ）の値を演算することにより、セルバランシング時の目標充電量（ｘの値）、および各セルとモジュールとの間の電荷移動量（ｙ_ｉの値）を算出することができる。しかしその一方で、上記式（８）に示すマトリックスにおいて、ｋ_ｉの値については、ｙ_ｉの値がプラスであるのか、あるいはマイナスの値であるのかでその値が変化するため、上記式（８）に示すマトリックスから、直接ｘの値およびｙ_ｉの値を演算することはできない。すなわち、ｙ_ｉの値がプラスの場合には、ｋ_ｉの値はη_ｉとなり、ｙ_ｉの値がマイナスの場合には、ｋ_ｉの値は１／η_ｉとなるため（上記式（６）参照）、上記式（８）に示すマトリックスから、直接ｘの値およびｙ_ｉの値を演算することはできない。

そのため、本実施形態では、以下に説明する仮設演算処理を行なうことで、上記式（８）に示すマトリックスから、ｘの値およびｙ_ｉの値を演算し、これにより、セルバランシング時の目標充電量（ｘの値）、および各セルとモジュールとの間の電荷移動量（ｙ_ｉの値）に加えて、電荷移動方向（ｙ_ｉの値がプラスであるかマイナスであるか、およびｋ_ｉの値がη_ｉであるか１／η_ｉであるか）を演算する。ここで、図８は、セルバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。なお、以下に説明する仮設演算処理は、制御装置１０により実行される。

まず、ステップＳ１０１では、上記式（８）に示すマトリックスにおいて、全てのｋ_ｉの値（すなわち、ｋ_１，ｋ_２，・・・，ｋ_{ｎＭｊ−１}，ｋ_ｎＭｊの全ての値）をｋ_ｉ＝η_ｉに設定する。すなわち、ステップＳ１では、セルバランシングを行なうモジュールを構成する全てのセルの電荷移動方向を、モジュールからセルに移動する方向となるように、ｋ_ｉの値をｋ_ｉ＝η_ｉに仮に設定する。

次いで、ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１または後述するステップＳ１０５において仮に設定されたｋ_ｉの値に基づいて、上記式（８）に示すΓ_Ｃのマトリックスの構築を行なう。

次いで、ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で構築したΓ_Ｃのマトリックスに基づいて、上記式（８）から導出される下記式（９）に基づいて、Θ_Ｃの値、すなわち、ｘの値およびｙ_ｉ（ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_{ｎＭｊ−１}，ｙ_ｎＭｊ）の値を演算し、得られたｘの値およびｙ_ｉの値を、容量調整後のＳＯＣおよび各セル間の電荷移動量として、仮に設定する。

次いで、ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３において仮に設定されたｙ_ｉの値、さらに、ステップＳ１０１または後述するステップＳ１０５において仮に設定されたｋ_ｉの値に基づき、全てのｋ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ_Ｍｊ）およびこれに対応するｙ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ_Ｍｊ）について、「ｋ_ｉ＜１、かつ、ｙ_ｉ＜０」または「ｋ_ｉ≧１、かつ、ｙ_ｉ≧０」の関係を満足しているか否かの判定が行なわれる。

判定の結果、全てのｋ_ｉおよびこれに対応するｙ_ｉのうち、少なくとも一部が「ｋ_ｉ＜１、かつ、ｙ_ｉ＜０」または「ｋ_ｉ≧１、かつ、ｙ_ｉ≧０」の関係を満足しない場合には、ステップＳ１０５に進み、ステップＳ１０５において、全てのｋ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のうち、「ｋ_ｉ＜１、かつ、ｙ_ｉ＜０」または「ｋ_ｉ≧１、かつ、ｙ_ｉ≧０」の関係を満足しなかったｋ_iを、ｋ_i＝１／ｋ_iとし、ステップＳ１０２に戻る。すなわち、ｋ_i＝η_ｉに設定されていた場合にはｋ_i＝１／η_ｉに仮に設定し、ｋ_i＝１／η_ｉに設定されていた場合にはｋ_i＝η_ｉに仮に設定する。そして、再度、仮に設定したｋ_iに基づいて、Γ_ｃのマトリックスの構築を実行し（ステップＳ１０２）、上記式（９）に基づいて、Θ_ｃの値の演算を行い（ステップＳ１０３）、「ｋ_ｉ＜１、かつ、ｙ_ｉ＜０」または「ｋ_ｉ≧１、かつ、ｙ_ｉ≧０」の関係を満足したか否かの判定を行なう（ステップＳ１０４）。

そして、本実施形態では、最終的に、全てのｋ_ｉおよびこれに対応するｙ_ｉが「ｋ_ｉ＜１、かつ、ｙ_ｉ＜０」または「ｋ_ｉ≧１、かつ、ｙ_ｉ≧０」の関係を満足するまで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の動作を、ｋ_iの値を、ｋ_i＝１／ｋ_iに従って変化させながら、繰り返し実行する。そして、全てのｋ_ｉおよびこれに対応するｙ_ｉが「ｋ_ｉ＜１、かつ、ｙ_ｉ＜０」または「ｋ_ｉ≧１、かつ、ｙ_ｉ≧０」の関係を満足した場合には、セルバランシング時の目標充電量（ｘの値）、各セル間の電荷移動量（ｙ_ｉの値）、および電荷移動方向（ｙ_ｉの値がプラスであるかマイナスであるか、およびｋ_ｉの値がη_ｉであるか１／η_ｉであるか）を決定できたと判断し、ステップＳ１０６に進む。次いで、ステップＳ６では、得られたｙ_ｉの値より、下記式（１０）に従って、各セルの容量調整時間の算出を行なう。

（上記式（１０）中、ｔ_ｉは、セルバランシングを行なうセルのうち、ｉ番目のセルの容量調整時間（単位は、秒）を表し、Ｉ_ｂａｌは、容量調整電流（単位は、Ａ）を表す。）

以上のようにして、セルバランシングを行なう際における、電荷移動方向（ｙ_ｉの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｙ_ｉ、ならびに容量調整時間ｔ_ｉが決定される。

次いで、制御装置１０は、上記方法により決定した電荷移動方向（ｙ_ｉの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｙ_ｉに基づいて、セルバランシングを行なう際における、セルバランシングを行なうセルの順序を決定する処理を行なう。具体的には、制御装置１０は、セルバランシングの効率化という点より、電荷移動量ｙ_ｉの絶対値が最も大きなセルから順に容量調整を行なうように決定することができる。この場合において、セルバランシングを行なうモジュールが複数存在する場合には、各モジュールごとに独立して、セルバランシングを行なうセルの順序を決定し、各モジュールごとに独立して、同時にセルバランシングを行なうことができる。また、本実施形態においては、セルバランシングの効率をより高めるために、次の方法により、セルバランシングを行なうセルの順序を決定してもよい。

すなわち、まず、組電池１００が放電中である場合には、最もＳＯＣが低く、そのため、最も多くの電荷量を充電する必要があるセルから容量調整を行なうような構成とすることができる。たとえば、図９に示すように、モジュールを構成するセル数が６であり、６つのセル＃１〜＃６の電荷移動方向および電荷移動量が同図の関係にある場合には、図１０に示すように、最も多くの電荷量を充電する必要があるセルであるセル＃２から順に、セル＃５、セル＃６、セル＃４、セル＃１、セル＃３の順番で容量調整を行なうような構成とすることができる。特に、組電池１００が放電中である場合に、最もＳＯＣが低く、そのため、最も多くの電荷量を充電する必要があるセルから容量調整を行なうことで、組電池１００を構成するモジュールの放電電流の一部を、充電が必要となる電池の供給することができるため、セルバランシングおよび組電池１００の放電をより効率的に行なうことができる。

あるいは、これとは逆に、組電池１００が充電中である場合には、最もＳＯＣが高く、そのため、最も多くの電荷量を放電する必要があるセルから容量調整を行なうような構成とすることができる。たとえば、図９に示すように、モジュールを構成するセル数が６であり、６つのセル＃１〜＃６の電荷移動方向および電荷移動量が同図の関係にある場合には、図１１に示すように、最も多くの電荷量を放電する必要があるセルであるセル＃１から順に、セル＃３、セル＃２、セル＃５、セル＃６、セル＃４の順番で容量調整を行なうような構成とすることができる。特に、組電池１００が充電中である場合に、最もＳＯＣが高く、そのため、最も多くの電荷量を放電する必要があるセルから容量調整を行なうことで、放電が必要となるセルからの充電電流を、組電池１００を構成するモジュールの充電電流の一部として用いることができるため、セルバランシングおよび組電池１００の充電をより効率的に行なうことができる。

また、本実施形態では、セルバランシングを行なうセルの順序を決定する際に、電荷移動量ｙ_ｉに代えて、容量調整時間ｔ_ｉを用いるような構成としてもよい。

そして、制御装置１０は、上記方法にしたがって算出された電荷移動方向（ｙ_ｉの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｙ_ｉ（あるいは、容量調整時間ｔ_ｉ）の情報、ならびに、セルバランシングを行なうセルの順序の情報を、各セルコントローラ（たとえば、図１に示すセルコントローラ２０ａ，２０ｂ）に送信し、各セルコントローラにセルバランシング回路（たとば、セルバランシング回路２００ａ，２００ｂ）の制御を行なわせることで、各セル間で電荷を移動させることにより容量調整を行なうセルバランシングが実行される。

また、この場合において、電荷移動を行なうセルのうち、一部のセルについてその温度が予め定められた所定値以上であることが検出された場合には、該セルが高温となってしまい劣化等してしまうことを避けるため、このような場合には、上述した方法により決定したセルバランシングの順序にかかわらず、温度が予め定められた所定値以上であると検出されたセルについては、セルバランシングを実行する順序が到来した場合でも、セルバランシングを実行せず、温度が予め定められた所定値未満となった際に、セルバランシングを実行するような構成としてもよい。なお、セルの温度は、たとえば、セル近傍に設置された温度センサ等により検出することができる。

あるいは、セルバランシングを実行しているセルについて、セルバランシングによる電荷の移動により、予め定められた過充電電圧または過充電電圧に到達したことが検出された場合には、当該セルについてセルバランシングを中止し、次にセルバランシングを行なうことが決定されているセルについて、先にセルバランシングを行なうような構成としてもよい。

＜（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法＞
次いで、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法における、具体的な容量調整方法について説明する。（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法は、図５に示すアクティブバランシング方法を決定する処理において、モジュールバランシングのみを行なうと判定された場合（ステップＳ７）に実行される。本実施形態に係るモジュールバランシングは、上述したように、モジュールバランシングの対象となるモジュール間において電荷移動を行ない、これにより、モジュール間にて容量調整を行なう方法である。

ここで、図１２に、本実施形態に係るモジュールバランシングを示す模式図を示す。図１２に示すように、以下においては、組電池１００を構成する１番目のモジュール＃１に、モジュールバランシング回路から移動する電荷量をｚ_１とし、ｊ番目（ｊ＝１〜ｍ、ただし、ｍは、組電池１００を構成するモジュールの数）のモジュール＃ｊに、モジュールバランシング回路から移動する電荷量をｚ_ｊとし、ｍ番目のモジュール＃ｍに、モジュールバランシング回路から移動する電荷量をｚ_ｍとする。

そして、モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングと同様に、モジュール＃ｊ、および組電池１００全体における、モジュールバランシングにより入出力される電荷量と、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係は、下記式（１１）により示すことができる。

（上記式（１１）において、
ＳＯＣ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑ_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑ_{ｍａｘ，ｉ}は、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｎ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールを構成するセルの数を表し、
ｎ_Ｍｊ・ｐ_ｊ・ｚ_ｊは、ｊ番目のモジュールに出入りする電荷量を表し、
ＳＯＣ_ｐａｃｋは、組電池の電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
ｎは、組電池を構成するセルの総数を表し、
ｍは、組電池を構成するモジュールの総数を表し、
η_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）

そして、上記式（１１）においても、上記式（６）と同様に、Ｑ_ｉ、Ｑ_{ｉ，ｍａｘ}、ｐ_ｊは既知のパラメータ（あるいは、既知のパラメータより導出可能なパラメータ）となり、一方、ｘ、ｚ_ｊは未知のパラメータとなる。すなわち、モジュールバランシングを行うモジュールの数をｍとした場合には、ｍ＋１個の未知パラメータ（ｚ_１，ｚ_２，・・・，ｚ_ｍ−１，ｚ_ｍ，ｘ）が存在することとなる。

そのため、セルバランシングの場合と同様に、上記式（１１）を、モジュールバランシングを行なうｍ個の各モジュールについて、マトリックス化して示すと下記式（１２）が得られることとなる。なお、モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングと同様に、モジュールバランシング後の全てのモジュールは充電量（ＳＯＣ）が等しくなると考えることができるため、上記式（１２）において、モジュールバランシング後の充電量（ＳＯＣ）を示すｘ（ｘ＝０〜１）の値は、モジュールバランシングを行うｍ個の全てのモジュール、および組電池１００全体において等しい値とすることができる。

そして、モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングと同様に、以下に説明する仮設演算処理を行なうことで、上記式（１２）に示すマトリックスから、ｘの値およびｚ_ｊの値を演算し、これにより、モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、および各モジュール間の電荷移動量（ｚ_ｊの値）に加えて、電荷移動方向（ｚ_ｊの値がプラスであるかマイナスであるか、およびｐ_ｊの値がη_Ｍｊであるか１／η_Ｍｊであるか）を演算する。ここで、図１３は、モジュールバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。なお、以下に説明する仮設演算処理は、制御装置１０により実行される。

まず、ステップＳ２０１では、上述したセルバランシングと同様に、上記式（１２）に示すマトリックスにおいて、全てのｐ_ｊの値（すなわち、ｐ_１，ｐ_２，・・・，ｐ_ｍ−１，ｐ_ｍの全ての値）をｐ_ｊ＝η_Ｍｊに仮に設定する。そして、ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１または後述するステップＳ２０５において仮に設定されたｐ_ｊの値に基づいて、上記式（１２）に示すΓ_Ｍのマトリックスの構築を行なう。

次いで、ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で構築したΓ_Ｍのマトリックスに基づいて、上記式（１２）から導出される下記式（１３）に基づいて、Θ_Ｍの値を演算し、得られたｘの値およびｐ_ｊの値を、容量調整後のＳＯＣおよび各モジュール間の電荷移動量として、仮に設定する。

次いで、ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３において仮に設定されたｚ_ｊの値、さらに、ステップＳ２０１または後述するステップＳ２０５において仮に設定されたｐ_ｊの値に基づき、全てのｐ_ｊ（ｊ＝１〜ｍ）およびこれに対応するｚ_ｊ（ｊ＝１〜ｍ）について、「ｐ_ｊ＜１、かつ、ｚ_ｊ＜０」または「ｐ_ｊ≧１、かつ、ｚ_ｊ≧０」の関係を満足しているか否かの判定が行なわれる。

判定の結果、全てのｐ_ｊおよびこれに対応するｚ_ｊのうち、少なくとも一部が「ｐ_ｊ＜１、かつ、ｚ_ｊ＜０」または「ｐ_ｊ≧１、かつ、ｚ_ｊ≧０」の関係を満足しない場合には、ステップＳ２０５に進み、ステップＳ２０５において、全てのｐ_ｊ（ｊ＝１〜ｍ）のうち、「ｐ_ｊ＜１、かつ、ｚ_ｊ＜０」または「ｐ_ｊ≧１、かつ、ｚ_ｊ≧０」の関係を満足しなかったｐ_ｊを、ｐ_ｊ＝１／ｐ_ｊに仮に設定し、ステップＳ２０２に戻る。そして、再度、仮に設定したｐ_ｊに基づいて、Γ_Ｍのマトリックスの構築を実行し（ステップＳ２０２）、上記式（１３）に基づいて、Θ_Ｍの値の演算を行い（ステップＳ２０３）、このような処理を、全てのｐ_ｊおよびこれに対応するｚ_ｊが、「ｐ_ｊ＜１、かつ、ｚ_ｊ＜０」または「ｐ_ｊ≧１、かつ、ｚ_ｊ≧０」の関係を満足するまで（ステップＳ２０４＝Ｙｅｓ）、繰り返し実行する。

そして、全てのｐ_ｊおよびこれに対応するｚ_ｊが「ｐ_ｊ＜１、かつ、ｚ_ｊ＜０」または「ｐ_ｊ≧１、かつ、ｚ_ｊ≧０」の関係を満足した場合には、モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、各モジュール間の電荷移動量（ｚ_ｊの値）、および電荷移動方向（ｚ_ｊの値がプラスであるかマイナスであるか、およびｐ_ｊの値がη_Ｍｊであるか１／η_Ｍｊであるか）を決定できたと判断し、ステップＳ２０６に進み、得られたｚ_ｊの値より、下記式（１４）に従って、各モジュールの容量調整時間の算出を行なう。

（上記式（１４）中、ｔ_Ｍｊは、モジュールバランシングを行なうモジュールのうち、ｊ番目のモジュールの容量調整時間（単位は、秒）、Ｉ_ｂａｌは、容量調整電流（単位は、Ａ））

以上のようにして、モジュールバランシングを行なう際における、電荷移動方向（ｚ_ｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各モジュールの電荷移動量ｚ_ｊ、ならびに容量調整時間ｔ_Ｍｊが決定される。

次いで、制御装置１０は、上記方法により決定した電荷移動方向（ｚ_ｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルの電荷移動量ｚ_ｊに基づいて、モジュールバランシングを行なう際における、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を決定する処理を行なう。以下、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法において、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を決定する方法について、説明する。

たとえば、図１４に示すように、組電池１００が、８つのモジュールＭ＃１〜Ｍ＃８で構成されており、各モジュールＭ＃１〜Ｍ＃８の電荷移動方向および電荷移動量が同図の関係にある場合を例示する。そして、この場合においては、たとえば、下記式（１５）および図１５に示すように、モジュールナンバーの小さい方から順に一対のモジュールを選択し、選択した一対のモジュール間でモジュールバランシングを実行することができる。

この場合においては、それぞれ、Ｍ＃１からＭ＃２への電荷の移動（ｑ１）が行なわれ、次いで、Ｍ＃１からＭ＃４への電荷の移動（ｑ２）、Ｍ＃１からＭ＃５への電荷の移動（ｑ３）、Ｍ＃３からＭ＃５への電荷の移動（ｑ４）、Ｍ＃３からＭ＃６への電荷の移動（ｑ５）、Ｍ＃３からＭ＃７への電荷の移動（ｑ６）、Ｍ＃８からＭ＃７への電荷の移動（ｑ７）が順に実行される。

あるいは、上記に代えて、モジュールバランシングを行なうモジュールを切替える回数を少なくするために、下記式（１６）および図１６に示すように、電荷移動量の大きなモジュールから順に、モジュールバランシングを実行するような構成としてもよい。下記式（１６）および図１６に示す方法によれば、上記式（１５）および図１５に示す方法と比較して、モジュールバランシングを行なうモジュールを切替える回数を少なくすることが可能となる。

さらに、上記式（１６）および図１６に示す方法において、下記式（１７）および図１７に示すように、モジュールバランシングを行なう際の電荷移動量が多い順に、モジュールバランスを行なうような構成としてもよい。このような方法によれば、電荷移動量が多いプロセスを優先して実行することができ、結果として、最終的な目標ＳＯＣからより離れたＳＯＣを有するモジュールから優先して容量調整を行なうことが可能となるため、組電池１００が充電または放電されることにより、最終的な目標ＳＯＣからより離れたＳＯＣを有するモジュールが、下限閾値および上限閾値に到達してしまうことを有効に防止することができる。

なお、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法においても、上記した方法に代えて、上述した（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法と同様に、組電池１００の放電中には、最もＳＯＣが低く、そのため、最も多くの電荷量を充電する必要があるモジュールから順に容量調整を行ない、組電池１００の充電中には、最もＳＯＣが高く、そのため、最も多くの電荷量を放電する必要があるモジュールから順に容量調整を行なうような構成としてもよい。

また、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法においても、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序を決定する際に、電荷移動量ｚ_ｊに代えて、容量調整時間ｔ_Ｍｊを用いるような構成としてもよい。

そして、制御装置１０は、上記方法にしたがって算出された電荷移動方向（ｚ_ｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各モジュールの電荷移動量ｚ_ｊ（あるいは、容量調整時間ｔ_Ｍｊ）の情報、ならびに、モジュールバランシングを行なうモジュールの順番を、各モジュールコントローラ（たとえば、図１に示すモジュールコントローラ３０）に送信し、各モジュールコントローラにモジュールバランシング回路（たとば、モジュールバランシング回路３００）の制御を行なわせることで、各モジュール間で電荷を移動させることにより容量調整を行なうモジュールバランシングが実行される。

また、この場合において、組電池１００を構成するモジュールのうち、一部のモジュールについてその温度が予め定められた所定値以上であることが検出された場合には、該モジュールを構成する各セルが高温となってしまい劣化等してしまうことを避けるため、このような場合には、上述した方法により決定したモジュールバランシングの順序にかかわらず、温度が予め定められた所定値以上であると検出されたモジュールについては、モジュールバランシングを実行する順序が到来した場合でも、モジュールバランシングを実行せず、温度が予め定められた所定値未満となった際にモジュールバランシングを実行するような構成としてもよい。なお、モジュールの温度は、たとえば、モジュール近傍に設置された温度センサ等により検出することができる。

あるいは、モジュールバランシングを実行しているモジュールについて、モジュールバランシングによる電荷の移動により、予め定められた過充電電圧または過充電電圧に到達したことが検出された場合には、当該モジュールについてモジュールバランシングを中止し、次にモジュールバランシングを行なうことが決定されているモジュールについて、先にモジュールバランシングを行なうような構成としてもよい。

＜（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法＞
次いで、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法における、具体的な容量調整方法について説明する。（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法は、図５に示すアクティブバランシング方法を決定する処理において、セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なうと判定された場合（ステップＳ６）に実行される。本実施形態に係るセルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法は、上述したように、セルバランシングの対象となるモジュールについて、該モジュールを構成するセルとモジュールとの間において電荷移動を行ない、これによりモジュールを構成する各セルの容量調整を行なうセルバランシングを実行し、かつ、これと同時に、モジュールバランシングの対象となるモジュール間において電荷移動を行ない、これにより、モジュール間にて容量調整を行なう方法である。なお、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法においても、上述した（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法と同様に、図５に示すアクティブバランシング方法を決定する処理におけるステップＳ５において、ＳＯＣが最大のセルと、ＳＯＣが最小のセルとのＳＯＣの差Ａ_ｊについて、ＳＯＣ差Ａ_ｊが、所定の閾値ε以上であると判定されたモジュールを特定し、ＳＯＣ差Ａ_ｊが、所定の閾値ε以上であると判定されたモジュールについてセルバランシングを行なうことを決定する処理が行なわれる。なお、以下においては、セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法を、セル−モジュールバランシングとする。

ここで、図１８に、本実施形態に係るセル−モジュールバランシングを示す模式図を示す。図１８に示すように、以下においては、組電池１００を構成する１番目のモジュール＃１に、モジュールバランシング回路から移動する電荷量をｚ_１とし、ｊ番目（ｊ＝１〜ｍ、ただし、ｍは、組電池１００を構成するモジュールの数）のモジュール＃ｊに、モジュールバランシング回路から移動する電荷量をｚ_ｊとし、ｍ番目のモジュール＃ｍに、モジュールバランシング回路から移動する電荷量をｚ_ｍとする。また、図１８に示すように、モジュール＃１を構成するセル＃１、＃ｎ_Ｍ１にモジュール＃１から移動する電荷量をｙ１、ｙ_ｎＭ１とし、モジュール＃ｊを構成するセル＃１、＃ｎ_Ｍｊにモジュール＃ｊから移動する電荷量をｙ_ｉ、ｙ_{ｉ＋ｎＭｊ}とし、モジュール＃ｍを構成するセル＃１、＃ｎ_Ｍｍにモジュール＃ｍから移動する電荷量をｙ_{ｎ−ｎＭｍ＋１}、ｙ_ｎＭｍとする。

そして、セル−モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングのみを行なう場合およびモジュールバランシングのみを行う場合と同様に、各セル＃ｉおよびモジュール＃ｊにおける、セルバランシングにより入出力される電荷量と、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係、およびモジュール＃ｊ、および組電池１００全体における、モジュールバランシングにより入出力される電荷量と、セルバランシング後の充電量（ＳＯＣ）ｘ（ｘ＝０〜１）との関係は、下記式（１８）により示すことができる。

（上記式（１８）において、
ｉは、１〜ｎ（ただし、ｎは、組電池を構成するセルの総数）の整数を表し、
ＳＯＣ_ｉは、ｉ番目のセルの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑ_ｉは、ｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑ_{ｍａｘ，ｉ}は、ｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｋ_ｉ・ｙ_ｉは、ｉ番目のセルが属するｊ番目のモジュールとの電荷移動により、ｉ番目のセルに出入りする電荷量を表し、
ｐ_ｊ・ｚ_ｊは、ｉ番目のセルが属するｊ番目のモジュールに出入りする単位セル当たりの電荷量を表し、
ＳＯＣ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
Ｑ_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
Ｑ_{ｍａｘ，ｉ}は、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
ｎ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールを構成するセルの数を表し、
ｎ_Ｍｊ・ｐ_ｊ・ｚ_ｊは、ｊ番目のモジュールに出入りする電荷量を表し、
ＳＯＣ_ｐａｃｋは、組電池の電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
ｎは、組電池を構成するセルの総数を表し、
ｍは、組電池を構成するモジュールの総数を表し、
η_ｉは、ｉ番目のセルに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表し、
η_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）

そして、上記式（１８）においても、上記式（６）、（１１）と同様に、Ｑ_ｉ、Ｑ_{ｉ，ｍａｘ}、ｋ_ｉ、ｐ_ｊは既知のパラメータ（あるいは、既知のパラメータより導出可能なパラメータ）となり、一方、ｘ、ｙ_ｉ、ｚ_ｊは未知のパラメータとなる。すなわち、モジュールバランシングを行うセルの数をｎとし、モジュールの数をｍとした場合には、ｎ＋ｍ＋１個の未知パラメータ（ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_ｎ−１，ｙ_ｎ，ｚ_１，ｚ_２，・・・，ｚ_ｍ−１，ｚ_ｍ，ｘ）が存在することとなる。

そのため、セルバランシングのみを行う場合、およびモジュールバランシングのみを行う場合と同様に、上記式（１８）を、セルバランシングを行なうｎ個の各セル、モジュールバランシングを行なうｍ個の各モジュールについて、マトリックス化して示すと下記式（１９）が得られることとなる。なお、セル−モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングにみを行なう場合、およびモジュールバランシングのみを行う場合と同様に、セル−モジュールバランシングを行なった後の全てのセルおよびモジュールは充電量（ＳＯＣ）が等しくなると考えることができる。そのため、上記式（１８）において、セル−モジュールバランシングを行なった後の充電量（ＳＯＣ）を示すｘ（ｘ＝０〜１）の値は、セルバランシングを行なうｎ個の全てのセル、モジュールバランシングを行なうｍ個の全てのモジュール、および組電池１００全体において等しい値とすることができる。

そして、セル−モジュールバランシングにおいても、上述したセルバランシングのみを行なう場合、およびモジュールバランシングのみを行なう場合と同様に、以下に説明する仮設演算処理を行なうことで、上記式（１９）に示すマトリックスから、ｘの値、ｙ_ｉの値、およびｚ_ｊの値を演算し、これにより、セル−モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、セルバランシングにおけるセルとモジュール間の電荷移動量（ｙ_ｉの値）、モジュールバランシングにおける各モジュール間の電荷移動量（ｚ_ｊの値）に加えて、電荷移動方向（ｙ_ｉ、ｚ_ｊの値がプラスであるかマイナスであるか、ｋ_ｉの値がη_ｉであるか１／η_ｉであるか、さらには、ｐ_ｊの値がη_Ｍｊであるか１／η_Ｍｊであるか）を演算する。ここで、図１９は、セル−モジュールバランシング時における仮設演算処理を示すフローチャートである。なお、図１９に示すフローチャートにおいては、組電池１００を構成する全てのモジュールについてセルバランシングを行なう場合における処理を示している。また、以下に説明する仮設演算処理は、制御装置１０により実行される。

まず、ステップＳ３０１では、上述したセルバランシングのみを行なう場合、モジュールバランシングのみを行なう場合と同様に、上記式（１９）に示すマトリックスにおいて、全てのｋ_ｉの値（すなわち、ｋ_１，ｋ_２，・・・，ｋ_ｎの全ての値）をｋ_ｉ＝η_ｉに仮に設定するとともに、全てのｐ_ｊの値（すなわち、ｐ_１，ｐ_２，・・・，ｐ_ｍの全ての値）の値をｐ_ｊ＝η_Ｍｊに仮に設定する。そして、ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１または後述するステップＳ３０５、Ｓ３０６において仮に設定されたｋ_ｉ、ｐ_ｊの値に基づいて、上記式（１９）に示すマトリックスにおける、Γ_ＣＭのマトリックスの構築を行なう。

次いで、ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で構築したΓ_ＣＭのマトリックスに基づいて、上記式（１９）から導出される下記式（２０）に基づいて、Θ_ＣＭの値を演算し、得られたｘの値およびｋ_ｉ、ｐ_ｊの値を、容量調整後のＳＯＣ、ならびに、各セルとモジュール間、および各モジュール間の電荷移動量として、仮に設定する。

次いで、ステップＳ３０４では、全てのｋ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）およびこれに対応するｙ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）について、「ｋ_ｉ＜１、かつ、ｙ_ｉ＜０」または「ｋ_ｉ≧１、かつ、ｙ_ｉ≧０」の関係を満足しており、かつ、全てのｐ_ｊ（ｊ＝１〜ｍ）およびこれに対応するｚ_ｊ（ｊ＝１〜ｍ）について、「ｐ_ｊ＜１、かつ、ｚ_ｊ＜０」または「ｐ_ｊ≧１、かつ、ｚ_ｊ≧０」の関係を満足しているか否かの判定が行なわれる。

判定の結果、全てのｋ_ｉおよびこれに対応するｙ_ｉのうち、少なくとも一部が「ｋ_ｉ＜１、かつ、ｙ_ｉ＜０」または「ｋ_ｉ≧１、かつ、ｙ_ｉ≧０」の関係を満足しない場合、ならびに、全てのｐ_ｊおよびこれに対応するｚ_ｊのうち、少なくとも一部が「ｐ_ｊ＜１、かつ、ｚ_ｊ＜０」または「ｐ_ｊ≧１、かつ、ｚ_ｊ≧０」の関係を満足しない場合には、ステップＳ３０５に進む。そして、ステップＳ３０５では、全てのｋ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のうち、「ｋ_ｉ＜１、かつ、ｙ_ｉ＜０」または「ｋ_ｉ≧１、かつ、ｙ_ｉ≧０」の関係を満足しなかったｋ_iを、ｋ_i＝１／ｋ_iに仮に設定し、次いで、ステップＳ３０６に進み、ステップＳ３０６では、全てのｐ_ｊ（ｊ＝１〜ｍ）のうち、「ｐ_ｊ＜１、かつ、ｚ_ｊ＜０」または「ｐ_ｊ≧１、かつ、ｚ_ｊ≧０」の関係を満足しなかったｐ_ｊを、ｐ_ｊ＝１／ｐ_ｊに仮に設定し、ステップＳ３０２に戻る。

そして、再度、仮に設定したｋ_ｉ、ｐ_ｊに基づいて、Γ_ＣＭのマトリックスの構築を実行し（ステップＳ３０２）、上記式（２０）に基づいて、Θ_ＣＭの値の演算を行い（ステップＳ３０３）、このような処理を、全てのｋ_ｉおよびこれに対応するｙ_ｉが「ｋ_ｉ＜１、かつ、ｙ_ｉ＜０」または「ｋ_ｉ≧１、かつ、ｙ_ｉ≧０」の関係を満足し、かつ、全てのｐ_ｊおよびこれに対応するｚ_ｊが「ｐ_ｊ＜１、かつ、ｚ_ｊ＜０」または「ｐ_ｊ≧１、かつ、ｚ_ｊ≧０」の関係を満足（ステップＳ３０４＝Ｙｅｓ）するまで、繰り返し実行する。

そして、全てのｋ_ｉおよびこれに対応するｙ_ｉが「ｋ_ｉ＜１、かつ、ｙ_ｉ＜０」または「ｋ_ｉ≧１、かつ、ｙ_ｉ≧０」の関係を満足し、かつ、全てのｐ_ｊおよびこれに対応するｚ_ｊが「ｐ_ｊ＜１、かつ、ｚ_ｊ＜０」または「ｐ_ｊ≧１、かつ、ｚ_ｊ≧０」の関係を満足した場合には、セル−モジュールバランシング時の目標充電量（ｘの値）、各セルとモジュールとの間の電荷移動量（ｙ_ｉの値）、各モジュール間の電荷移動量（ｚ_ｊの値）、および電荷移動方向（ｙ_ｉ、ｚ_ｊの値がプラスであるかマイナスであるか、ｋ_ｉの値がη_ｉであるか１／η_ｉであるか、さらには、ｐ_ｊの値がη_Ｍｊであるか１／η_Ｍｊであるか）を決定できたと判断し、ステップＳ３０７に進み、得られたｙ_ｉの値、ｚ_ｊの値より、上記式（１０）、上記式（１４）に従って、各セルおよび各モジュールの容量調整時間の算出を行なう。

以上のようにして、セル−モジュールバランシングを行なう際における、電荷移動方向（ｙ_ｉ、ｚ_ｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、各セルとモジュールとの間の電荷移動量（ｙ_ｉの値）、および各モジュール間の電荷移動量（ｚ_ｊの値）、ならびに容量調整時間ｔ_ｉ、ｔ_Ｍｊが決定される。

次いで、制御装置１０は、上記方法により決定した電荷移動方向（ｙ_ｉ、ｚ_ｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、各セルとモジュールとの間の電荷移動量ｙ_ｉ、および各モジュール間の電荷移動量ｚ_ｊに基づいて、セル−モジュールバランシングを行なう際における、セルバランシングを行なうセルの順序、およびモジュールバランシングを行なうモジュールの順序を決定する処理を行なう。

なお、本実施形態においては、セル−モジュールバランシングを行なう際には、セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に、実行することができるため、セルバランシングを行なうモジュールの順序、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序をそれぞれ独立に決定することができ、それぞれ独立に決定した順序にて、セルバランシングおよびモジュールバランシングを行なうことができる。なお、セルバランシングを行なうモジュールの順序は、たとえば、上述した（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法と同様の方法にて決定することができる。この場合において、セルバランシングを行なうモジュールが複数存在する場合には、各モジュールごとに独立して、セルバランシングを行なうセルの順序を決定し、各モジュールごとに独立して、同時にセルバランシングを行なうことができる。また、モジュールバランシングを行なうモジュールの順序は、たとえば、上述した（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法と同様の方法にて決定することができる。

そして、制御装置１０は、上記方法にしたがって算出された電荷移動方向（ｙ_ｉ、ｚ_ｊの値がプラスであるかマイナスであるか）、および各セルおよび各モジュールの電荷移動量ｙ_ｉ、ｚ_ｊ（あるいは、容量調整時間ｔ_ｉ、ｔ_Ｍｊ）の情報、ならびに、セルバランシングを行なうセルの順序およびモジュールバランシングを行なうモジュールの順序の情報を、各セルコントローラ（たとえば、図１に示すセルコントローラ２０ａ，２０ｂ）および各モジュールコントローラ（たとえば、図１に示すモジュールコントローラ３０）に送信し、各セルコントローラにセルバランシング回路（たとば、セルバランシング回路２００ａ，２００ｂ）の制御を、また、各モジュールコントローラにモジュールバランシング回路（たとば、モジュールバランシング回路３００）の制御を行なわせることで、各セル間および各モジュール間で電荷を移動させることにより容量調整を行なうセル−モジュールバランシングが実行される。

また、セル−モジュールバランシングを行なう際には、セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に、実行することができる一方で、たとえば、同一のモジュールについて、セルバランシングとモジュールバランシングとを同時に行なう場合には、該モジュールを構成する各セル間を接続する導線に、セルバランシングの電流、モジュールバランシングの電流、さらには組電池１００の通常使用による充放電電流が重畳して流れることとなり、そのため、これらの重畳した電流が、各セル間を接続する導線の許容電流を超えてしまう場合が考えられる。そのため、このような場合には、セルバランシングを実行しているセルについて、セルバランシングを中止し、次にセルバランシングを行なうことが決定されているセルについて、先にセルバランシングを行なうような構成とする。あるいは、セルバランシングを行なうセルを変更した場合でも、依然として、重畳した電流が、各セル間を接続する導線の許容電流を超えてしまう状態が続いた場合には、当該モジュールについてモジュールバランシングを中止し、次にモジュールバランシングを行なうことが決定されているモジュールについて、先にモジュールバランシングを行なうような構成とすることができる。

以上のように、本実施形態においては、たとえば、各モジュールを構成する各セル間の容量ばらつきの程度や、組電池１００を構成する各モジュール間の容量ばらつきの程度に応じて、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法のいずれかの方法により、アクティブバランシングによる容量調整を行なうことができる。

なお、（Ａ）セルバランシングのみを行なう方法、（Ｂ）モジュールバランシングのみを行なう方法、（Ｃ）セルバランシングおよびモジュールバランシングを同時に行なう方法のいずれの方法においても、上述した方法により決定されたセルバランシングおよび／またはモジュールバランシングを行なう際には、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングによる容量調整を連続的に行なうことで、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングを実行してもよいし、あるいは、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングによる容量調整を所定時間行った後、容量調整を中断し、各セルの電圧の検出を行い、再度、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングによる容量調整を所定時間行なうという動作を繰り返し実行するような構成としてもよい。すなわち、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングによる容量調整を間欠的に行なうような構成としてもよい。

なお、セルバランシングおよび／またはモジュールバランシングによる容量調整を間欠的に行なう場合においては、たとえば、図２０（Ａ）に示すように、上述した方法にしたがって決定したセルバランシングおよび／またはモジュールバランシングの順序に従って、容量調整を行なうような構成とすることができる。すなわち、たとえば、図２０（Ａ）に示すように、４つのセルＣ＃１、Ｃ＃２、Ｃ＃３、Ｃ＃４について、同図に示す順番でセルバランシングを行なう場合を例示して説明すると、容量調整を行なう時間（セルバランシング回路オンとする時間）Ｔに関係なく、同図に示す順番でセルバランシングを行なうような構成とすることができる。なお、図２０（Ａ）においては、セルバランシングのみを例示したが、モジュールバランシングにおいても同様とすることができる。

あるいは、図２０（Ｂ）に示すように、上述した方法にしたがって決定したセルバランシングおよび／またはモジュールバランシングの順序に従い、容量調整を行なう時間（セルバランシング回路および／またはモジュールバランシング回路をオンとする時間）Ｔごとに、各セルおよび／またはモジュールの容量調整を行なう時間に応じた割合にて、容量調整を行なう全てのセルおよび／モジュールについて容量調整を実行するような構成としてもよい。すなわち、たとえば、図２０（Ａ）の場合と同様に、４つのセルＣ＃１、Ｃ＃２、Ｃ＃３、Ｃ＃４について、同図に示す順番でセルバランシングを行なう場合を例示して説明すると、容量調整を行なう時間（セルバランシング回路オンとする時間）Ｔごとに、４つのセルＣ＃１、Ｃ＃２、Ｃ＃３、Ｃ＃４の容量調整を行なう時間に応じた割合にて、容量調整を行なう全てのセルＣ＃１、Ｃ＃２、Ｃ＃３、Ｃ＃４について容量調整を実行するような構成としてもよい。なお、図２０（Ｂ）においては、セルバランシングのみを例示したが、モジュールバランシングにおいても同様とすることができる。特に、このような方法によれば、セルバランシングおよび／モジュールバランシングを行なう各セルおよび／または各モジュールについて、均等に容量調整を実行することができ、そのため、セルバランシングおよび／モジュールバランシングを途中で中断した場合でも、各セルおよび／または各モジュール間における容量の不均一度を低減することができる。

本実施形態によれば、アクティブバランシングによる容量調整を行なう際に、目標の充電量、各セルとモジュールとの間および／または各モジュール間で移動させる電荷量、電荷の移動方向、および容量調整時間を適切に算出することができるため、アクティブバランシングによる容量調整を短時間で、高効率で行なうことができる。特に、本実施形態によれば、目標の充電量、ならびに、各セルとモジュールとの間および／または各モジュール間で移動させる電荷量を予め求めることができるため、容量調整中に、容量ばらつきの計測を行なうために容量調整を中断する処理を頻繁に行なう必要がなくなるため、容量調整時間の短縮化が可能となる。特に、本実施形態によれば、目標の充電量、各セルとモジュールとの間および／または各モジュール間で移動させる電荷量、電荷の移動方向、および容量調整時間を適切に算出することができるため、容量調整中に、容量ばらつきの計測を行なうために容量調整を中断する処理を全く行なわない場合、あるいは、容量ばらつきの計測を行なうために容量調整を中断する処理を行なう回数を低減することが可能となる。これに加えて、本実施形態によれば、目標の充電量、ならびに、各セルとモジュールとの間および／または各モジュール間で移動させる電荷量に基づいて、容量調整を行なうことができるため、容量調整の終期に、充電および放電を繰り返すチャタリング現象の発生を有効に防止することができる。

なお、図２１、図２２に、本実施形態に係る手法によりアクティブバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果を、図２３、図２４に、従来例の手法によりアクティブバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果を、それぞれ示す。なお、本シミュレーションにおいては、１モジュール当たりの１２個の電池を直列接続してなるモジュールを８個直列してなる組電池において、本実施形態に係る手法、および従来例の手法によりアクティブバランシングを行なった場合についてシミュレーションを行なった。

ここで、図２１、図２２には、上述した図２０（Ｂ）に示す方法により本実施形態に係るセル−モジュールバランシングを行なった場合におけるシミュレーション結果を示している。また、図２３、図２４には、特許文献１（特開２００５−５２１３６３号公報）に開示された方法、すなわち、間欠的に容量調整を行なうに際し、容量調整を中断している間に、容量ばらつきの計測を行い、容量調整を中断している間において容量ばらつきが最も大きなセルおよびモジュールについて容量調整を行なうという動作を繰り返し実行することでアクティブバランシングを行なう方法によるシミュレーション結果を示している。また、図２１、図２３は、８個のモジュールを構成する各電池のＳＯＣの変化を、図２２、図２４は、各モジュールのＳＯＣの変化をそれぞれ示している。なお、本シミュレーションにおいては、本実施形態に係る手法および従来例の手法のいずれにおいても、容量バラツキの条件は同じとし、かつ、容量調整をオンとする時間を３６００秒、容量調整をオフとする時間を１２０秒とし、容量調整のオン／オフを繰り返すような条件とした。

図２１、図２２に示すように、本実施形態に係る手法によりアクティブバランシングを行なった場合には、各セルおよび各モジュールの容量調整を良好に行なうことができる一方で、図２３、図２４に示すように、従来例の手法によりアクティブバランシングを行なった場合には、充電および放電を繰り返すチャタリング現象が発生してしまい、各セルおよび各モジュールの容量が収束しない結果となった。

なお、上述の実施形態において、セルバランシング回路２００ａ，２００ｂ、モジュールバランシング回路３００は本発明の電荷移動回路に、制御装置１０は本発明の制御手段に、それぞれ相当する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１０…制御装置
１００…組電池
Ｃ１〜Ｃ８…セル
Ｍ１，Ｍ２…モジュール
２０ａ，２０ｂ…セルコントローラ
３０…モジュールコントローラ
２００ａ，２００ｂ…セルバランシング回路
３００…モジュールバランシング回路

Claims (13)

1. 複数のセルを直列に接続してなる組電池の制御装置であって、
   特定のセルと該特定セルを含む複数のセルから構成されるモジュールとの間および／または複数のセルから構成されるモジュール間で電荷の移動を行なう電荷移動回路と、
   前記電荷移動回路を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、現在の充電状態と電荷を入出力した際の電荷移動損失とを考慮した電荷移動量、および電荷の入出力方向を算出する電荷移動量算出手段と、
   算出した電荷移動量および電荷の入出力方向に基づいて、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールごとに、電荷移動を行なう順番を決定する電荷移動プロセス決定手段と、
   を有することを特徴とする組電池の制御装置。
2. 請求項１に記載の組電池の制御装置において、
   前記制御手段は、特定のモジュールを構成する複数のセルと、前記特定のモジュールとの間における電荷移動を制御するセルバランスを実行するセルバランス制御手段をさらに備え、
   前記電荷移動量算出手段は、セルバランスを実行する際には、
   前記特定のモジュールを構成する各セルと、前記特定のモジュールとの間で電荷移動を行なう際における、各セルの充電状態と、各セルに入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係、および、前記特定のモジュールの充電状態と、前記特定のモジュールに入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係を定義し、
   電荷移動を行なった際に、前記特定のモジュールを構成する全てのセルの充電状態が等しくなると仮定した場合に、電荷移動を行なう各セルにおける電荷の入出力方向と、前記電荷移動損失との関係が合致するように、各セルごとの電荷の入出力方向および電荷移動量を、逐次補正することで、前記特定のモジュールを構成する各セルの電荷移動量および電荷の入出力方向を算出することを特徴とする組電池の制御装置。
3. 請求項１に記載の組電池の制御装置において、
   前記制御手段は、特定のモジュールを構成する複数のセルと、前記特定のモジュールとの間における電荷移動を制御するセルバランスを実行するセルバランス制御手段をさらに備え、
   前記電荷移動量算出手段は、セルバランスを実行する際には、前記特定のモジュールを構成する各セルの充電状態と入出力される電荷量との関係、および、前記特定のモジュールの充電状態と入出力される電荷量との関係を、下記式（I）、（II）に示すように定義し、下記式（II）において、Θ_Ｃを構成する各パラメータが、ｙ_ｉ≧０の場合にｋ_ｉ＝η_ｉが成立し、ｙ_ｉ＜０の場合にｋ_ｉ＝１／η_ｉが成立するような値となるように、Θ_Ｃを構成する各パラメータを逐次補正することで、前記特定のモジュールを構成する各セルの電荷移動量および電荷の入出力方向を算出することを特徴とする組電池の制御装置。
   

   

   （上記式（I）において、
   ｉは、１〜ｎ_Ｍｊ（ただし、ｎ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールのセル数）の整数を表し、
   ＳＯＣ_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
   Ｑ_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
   Ｑ_{ｍａｘ，ｉ}は、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
   ｋ_ｉ・ｙ_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルに出入りする電荷量を表し、
   ＳＯＣ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
   η_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）
   

   

   （上記式（II）は、上記式（I）を、ｊ番目のモジュールの１番目のセルからｎ_Ｍｊ番目のセルまでのそれぞれと、ｊ番目のモジュールとについて、マトリックス化して示した式である。）
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
   前記制御手段は、モジュール間の電荷移動を制御するモジュールバランスを実行するモジュールバランス制御手段をさらに備え、
   前記電荷移動量算出手段は、モジュールバランスを実行する際には、
   モジュール間で電荷移動を行なう際における、各モジュールの充電状態と、各モジュールに入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係、および、前記組電池全体の充電状態と、前記組電池に入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係を定義し、
   電荷移動を行なった際に、電荷移動の対象となる全てのモジュールの充電状態が等しくなると仮定した場合に、電荷移動を行なう各モジュールにおける電荷の入出力方向と、前記電荷移動損失との関係が合致するように、各モジュールごとの電荷の入出力方向および電荷移動量を、逐次補正することで、電荷移動を行なうモジュールの電荷移動量および電荷の入出力方向を算出することを特徴とする組電池の制御装置。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
   前記制御手段は、モジュール間の電荷移動を制御するモジュールバランスを実行するモジュールバランス制御手段をさらに備え、
   前記電荷移動量算出手段は、モジュールバランスを実行する際には、電荷移動を行なう各モジュールの充電状態と入出力される電荷量との関係、および、前記組電池全体の充電状態と入出力される電荷量との関係を、下記式（III）、（IV）に示すように定義し、下記式（IV）において、Θ_Ｍを構成する各パラメータが、ｚ_ｊ≧０の場合にｐ_ｊ＝η_Ｍｊが成立し、ｚ_ｊ＜０の場合にｐ_ｊ＝１／η_Ｍｊが成立するような値となるように、Θ_Ｍを構成する各パラメータを逐次補正することで、電荷移動を行なう各モジュールの電荷移動量および電荷の入出力方向を算出することを特徴とする組電池の制御装置。
   

   

   （上記式（III）において、
   ＳＯＣ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
   Ｑ_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
   Ｑ_{ｍａｘ，ｉ}は、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
   ｎ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールを構成するセルの数を表し、
   ｎ_Ｍｊ・ｐ_ｊ・ｚ_ｊは、ｊ番目のモジュールに出入りする電荷量を表し、
   ＳＯＣ_ｐａｃｋは、組電池の電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
   ｎは、組電池を構成するセルの総数を表し、
   ｍは、組電池を構成するモジュールの総数を表し、
   η_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）
   

   

   （上記式（IV）は、上記式（III）を、１番目のモジュールからｍ番目のモジュールまでのそれぞれと、組電池とについて、マトリックス化して示した式である。）
6. 請求項４または５に記載の組電池の制御装置において、
   前記電荷移動プロセス決定手段は、モジュール間で電荷移動を行なう際における、各モジュールの電荷移動を、電荷移動後の目標ＳＯＣからより離れたＳＯＣを有するモジュールから実行するように決定することを特徴とする組電池の制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
   前記制御手段は、特定のモジュールを構成する複数のセルと、前記特定のモジュールとの間における電荷移動、および、モジュール間の電荷移動を制御するセル−モジュールバランスを実行するセル−モジュールバランス制御手段をさらに備え、
   前記電荷移動量算出手段は、セル−モジュールバランスを実行する際には、
   前記特定のモジュールを構成する各セルと、前記特定のモジュールとの間で電荷移動を行なう際における、各セルの充電状態と、各セルに入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係、および、前記特定のモジュールの充電状態と、前記特定のモジュールに入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係を定義するとともに、
   モジュール間で電荷移動を行なう際における、各モジュールの充電状態と、各モジュールに入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係、および、前記組電池全体の充電状態と、前記組電池に入出力される電荷移動損失を考慮した電荷移動量との関係を定義し、
   電荷移動を行なった際に、前記特定のモジュールを構成する全てのセルの充電状態と、電荷移動の対象となる全てのモジュールの充電状態と、が共に等しくなると仮定した場合に、電荷移動を行なう各セルにおける電荷の入出力方向と、前記電荷移動損失との関係、および、電荷移動を行なう各モジュールにおける電荷の入出力方向と、前記電荷移動損失との関係が共に合致するように、各セルごとの電荷の入出力方向および電荷移動量、ならびに、各モジュールごとの電荷の入出力方向および電荷移動量を、逐次補正することで、前記特定のモジュールを構成する各セルの電荷移動量および電荷の入出力方向、ならびに、電荷移動を行なうモジュールの電荷移動量および電荷の入出力方向を算出することを特徴とする組電池の制御装置。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
   前記制御手段は、特定のモジュールを構成する複数のセルと、前記特定のモジュールとの間における電荷移動、および、モジュール間の電荷移動を制御するセル−モジュールバランスを実行するセル−モジュールバランス制御手段をさらに備え、
   前記電荷移動量算出手段は、セル−モジュールバランスを実行する際には、前記特定のモジュールを構成する各セルの充電状態と入出力される電荷量との関係、電荷移動を行なう各モジュールの充電状態と入出力される電荷量との関係、および、前記組電池全体の充電状態と入出力される電荷量との関係を、下記式（V）、（VI）に示すように定義し、下記式（VI）において、Θ_ＣＭを構成する各パラメータが、ｙ_ｉ≧０の場合にｋ_ｉ＝η_ｉが成立し、ｙ_ｉ＜０の場合にｋ_ｉ＝１／η_ｉが成立し、ｚ_ｊ≧０の場合にｐ_ｊ＝η_Ｍｊが成立し、ｚ_ｊ＜０の場合にｐ_ｊ＝１／η_Ｍｊが成立するような値となるように、Θ_ＣＭを構成する各パラメータを逐次補正することで、電荷移動を行なう各モジュールの電荷移動量および電荷の入出力方向を算出することを特徴とする組電池の制御装置。
   

   

   （上記式（V）において、
   ｉは、１〜ｎ（ただし、ｎは、組電池を構成するセルの総数）の整数を表し、
   ＳＯＣ_ｉは、ｉ番目のセルの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
   Ｑ_ｉは、ｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
   Ｑ_{ｍａｘ，ｉ}は、ｉ番目のセルの最大容量を表し、
   ｋ_ｉ・ｙ_ｉは、ｉ番目のセルが属するｊ番目のモジュールとの電荷移動により、ｉ番目のセルに出入りする電荷量を表し、
   ｐ_ｊ・ｚ_ｊは、ｉ番目のセルが属するｊ番目のモジュールに出入りする単位セル当たりの電荷量を表し、
   ＳＯＣ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールの電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
   Ｑ_ｉは、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの電荷移動を行なう前の容量を表し、
   Ｑ_{ｍａｘ，ｉ}は、ｊ番目のモジュールのｉ番目のセルの最大容量を表し、
   ｎ_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールを構成するセルの数を表し、
   ｎ_Ｍｊ・ｐ_ｊ・ｚ_ｊは、ｊ番目のモジュールに出入りする電荷量を表し、
   ＳＯＣ_ｐａｃｋは、組電池の電荷移動を行なった後のＳＯＣを表し、
   ｎは、組電池を構成するセルの総数を表し、
   ｍは、組電池を構成するモジュールの総数を表し、
   η_ｉは、ｉ番目のセルに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表し、
   η_Ｍｊは、ｊ番目のモジュールに電荷が入出力する場合における電荷移動効率を表す。）
   

   

   （上記式（VI）は、上記式（V）を、ｊ番目のモジュールの１番目のセルからｎ_Ｍｊ番目のセルまでのそれぞれと、１番目のモジュールからｍ番目のモジュールまでのそれぞれと、組電池とについて、マトリックス化して示した式である。）
9. 請求項７または８に記載の組電池の制御装置において、
   前記電荷移動プロセス決定手段は、モジュール間で電荷移動を行なう際における、各モジュールの電荷移動を、電荷移動後の目標ＳＯＣからより離れたＳＯＣを有するモジュールから実行するように決定することを特徴とする組電池の制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
    前記電荷移動プロセス決定手段は、前記組電池が放電中である場合には、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールのうち、電荷移動により入力させる電荷量が多いセルおよび／またはモジュールから優先して電荷移動を実行するように決定することを特徴とする組電池の制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
    前記電荷移動プロセス決定手段は、前記組電池が充電中である場合には、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールのうち、電荷移動により出力させる電荷量が多いセルおよび／またはモジュールから優先して電荷移動を実行するように決定することを特徴とする組電池の制御装置。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
    前記制御手段は、電荷移動を行なう各セルおよび／または各モジュールにおける電荷移動が間欠的に実行されるように、前記電荷移動回路をオン／オフ制御し、
    前記電荷移動プロセス決定手段は、算出した各セルおよび／または各モジュールごとの電荷移動量に応じて、前記電荷移動回路をオンとした際における電荷移動時間を、電荷移動を行なう全てのセルおよび／または全てのモジュールについて割り当てることを特徴とする組電池の制御装置。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
    前記制御手段は、各モジュールを構成するセルのＳＯＣ差または電圧差が予め定められた第１閾値以上であるか否か、および、前記組電池を構成するモジュールのＳＯＣ差または電圧差が予め定められた第２閾値以上であるか否か、に基づいて、電荷移動を行なうセルおよび／またはモジュールを決定することを特徴とする組電池の制御装置。

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